화목 보일러{A boiler for fire wood}
본 발명은 화목 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 목재를 주연료로 하여 열에너지를 얻을 수 있는 화목 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 보일러는 에너지원이 연소하면서 발생하는 연소열을 이용하여 상온의 물을 가열시키고, 가열된 물을 실내 바닥에 매설된 파이프를 따라 순환시켜 난방시키도록 하거나, 급탕온수를 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이와 같이 열에너지를 얻기 위해 연소시키는 에너지원에 따라서 전기보일러, 가스보일러, 유류보일러, 유류와 가스의 장점을 갖는 유류 겸용 전기보일러 등이 있다. 상기 가스보일러, 전기보일러 및 유류 겸용 전기보일러 등은 점화, 연소, 소화 등의 기능을 용이하게 제어할 수 있기 때문에 가정이나 시설물 등에서 널리 사용되고 있다. 그런데, 최근에는 전기 및 유류 등의 에너지가격이 지속적으로 상승하는 추세이고, 특히 국내의 경우에는 에너지자원이 빈약하여 대부분을 외국에서 수입해야 하는 실정이므로, 상기와 같은 고비용의 에너지를 에너지원으로 사용하는 보일러들을 사용하는 것이 경제적으로 큰 부담이 되고 있다. 이에 따라서 대체 에너지의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 그 중 하나가 저비용으로 쉽게 구할 수 있는 목재 등을 연료로 하여 사용할 수 있는 화목 보일러가 최근에 와서 부각되고 있다. 그런데, 화목 보일러는 주 에너지원인 목재의 연소 특성상, 기존의 전기나 유류, 가스 등과 같이 에너지원의 공급 및 차단을 자유롭게 할 수 없으며, 그 점화, 연소, 소화 등을 쉽게 제어할 수 없는 불편함이 있었다. 이러한 불편함을 개선하기 위해 목재의 연소시 공기의 공급여부를 차단한 화목 보일러가 제안되었다. 그러나, 공기의 공급여부를 제어하더라도 목재의 종류, 목재의 굵기나 크기 및 목재의 수분함유정도, 불씨의 보존시간, 사용자의 성향 등의 다양한 외부요인으로 인하여 여전히 점화, 연소 및 소화 시기를 제어하기 힘든 점이 있었다. 즉, 목재의 소화 후 다음 연소를 위한 점화 불씨가 꺼지지 않도록 유지하기 위한 적정산소공급의 기준치를 정하기 어려워 불씨가 꺼져버려 재연소가 어렵거나 산소의 과잉공급으로 인하여 불필요한 연소가 진행되어 과열 및 연료가 낭비되는 문제가 있었다. 또한, 목재가 연소되면서 발생하는 열에너지가 대부분 연통을 통해 외부로 빠져 나가게 되므로, 에너지 손실이 많은 문제점이 있으며, 화력조절이 쉽지 않으므로 보일러 저탕수의 온도를 일정하게 유지시키데 많은 어려움이 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산소의 공급량을 제어하여 불씨가 꺼지는 현상 및 과연소를 효율적으로 방지할 수 있는 화목 보일러를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 목재의 연소시 발생하는 에너지의 열효율을 높이고, 장시간동안 사용하면서도 저탕수의 온도를 제어할 수 있도록 개선된 화목 보일러를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화목 보일러는, 목재연료 및 연소 공기의 투입을 위한 투입구와, 연통이 연결되도록 상부에 형성되는 연기 배출구와, 상기 연기 배출구에 인접하여 형성되는 공기 투입공과, 저탕수가 수용되는 저탕수 수용부를 가지는 보일러 본체와; 상기 투입구를 개폐시키도록 상기 보일러 본체에 설치되며, 상기 투입구를 막은 상태에서 상기 보일러 본체 내부로 외부 공기를 선택적으로 공급 및 차단하는 메인 개폐유닛과; 상기 메인 개폐유닛을 통한 외부 공기의 투입이 차단되는 경우, 외부 공기를 상기 보일러 본체 내부로 공급하는 보조 개폐유닛과; 상기 저탕수의 온도를 감지하는 온도센서와; 상기 온도센서에서 감지된 온도정보를 근거로 하여 상기 메인 개폐유닛을 통한 공기의 투입 및 차단을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 저탕수 수용부는 상기 보일러 본체의 전체에 걸쳐서 일체로 형성되고, 상기 메인 개폐유닛을 통한 외부 공기의 투입이 차단될 경우, 상기 보조 개폐유닛을 통해 외부 공기가 상기 보일러 본체 내부로 공급되어 상기 목재연료의 불씨를 유지하는 것을 특징으로 한다. 일 실시예에 따르면, 상기 보일러 본체 내부에는 그 내부공간을 상부 및 하부로 격리하도록 설치되는 화실 천정부재가 그 내부를 가로지르도록 설치되며, 상기 보일러 본체의 내부 공간은, 상기 화실 천정부재의 하부에 마련되어 상기 목재연료를 연소시키기 위한 연소실과, 상기 화실 천정부재의 상부에 마련되어 상기 연소실과 상기 연기 배출구를 연결하는 연결통로로 구분될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 화실 천정부재는 상기 보일러 본체의 내부공간에서 수평 방향으로 가로지르도록 설치되며, 내부에 상기 저탕수 수용부를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 화실 천정부재의 하면에는 소정 깊이로 인입형성되어 상기 연소실의 열기가 머물도록 하는 함몰부가 형성되며, 상기 화실 천정부재의 상면은 상기 연기 배출구쪽으로 갈수록 상향 경사지게 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 연결통로와 상기 연기 배출구의 경계 부분에 위치되도록 상기 연결통로의 천정에 설치되어, 상기 연결통로를 통해 외부로 배출되는 연소열기를 정체시키는 차단부재를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 저탕수 수용부에 수용된 저탕수가 가열되어 상기 저탕수 수용부 내의 압력상승시, 상기 저탕수 수용부 내의 압력에 의해 회동되면서 압력을 하강시키도록 상기 보일러 본체의 상부에 회동가능하게 설치되는 압력 조절부재를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 메인 개폐유닛은, 상기 투입구를 개폐시키도록 상기 보일러 본체에 설치되며, 상기 투입구측으로 외부 공기를 주입하도록 형성되는 공기 주입구를 가지는 메인 개폐도어와; 상기 메인 개폐도어의 내부에 설치되어 상기 제어부에 의해 구동제어되며, 구동시 외부 공기를 상기 공기 주입구를 통해 상기 보일러 본체 내부공간으로 공급하는 송풍기와; 상기 공기 주입구를 차단하는 차단위치와 개방시키는 개방위치 사이를 이동가능하게 상기 메인 개폐도어에 결합되는 통풍구 개폐부재; 및 상기 제어부의 제어신호에 의해 구동되어 상기 통풍구 개폐부재를 상기 개방위치와 차단위치 사이에서 이동시키는 개폐모터;를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 보조 개폐유닛은, 상기 공기 투입공을 개폐시키도록 상기 보일러 본체에 설치되며, 공기가 유입되는 중간유입구과, 공기가 배출되는 중간배출구가 서로 이격되게 형성된 보조 개폐도어와; 상기 보조 개폐도어의 전면에 결합되며 외부 공기가 유입되는 외측유입구가 형성된 외측도어와; 상기 보조 개폐도어의 배면에 결합되며 상기 중간배출구를 통해 배출된 공기를 상기 보일러 본체 내부로 유입시키는 내측유출구가 형성된 내측도어를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 외측유입구는 상기 외측도어의 하부영역에 배치되고, 상기 중간유입구는 상기 보조 개폐도어의 하부영역에 배치되고, 상기 중간배출구는 상기 보조 개폐도어의 상부영역에 배치되고, 상기 내측유출구는 상기 내측도어의 하부영역에 배치되어, 외부 공기는 상기 보일러 본체 내부로 유입되고 상기 보일러 본체 내부의 연소가스는 상기 보일러 본체 외부로 배출되지 못한다.
본 발명의 화목 보일러에 따르면, 메인 개폐유닛과 보조 개폐유닛의 제어에 의해 공기량이 제어되어 불씨는 보존되나 과연소가 이루어지지 않게 유지될 수 있다. 특히, 메인 개폐유닛이 폐쇄된 상태에서 내부 압력에 의해 보조 개폐유닛을 통해 미세량의 외부 공기가 흡입되면서 유입되어 불씨가 꺼지지 않고 유지될 수 있다. 불씨가 꺼지지 않고 유지되므로 목재 연료의 연소, 소화, 점화를 쉽게 제어할 수 있게 된다. 따라서 목재연료의 특성을 극복하고, 목재 연료의 사용을 최소화하면서 저탕수를 일정한 온도로 유지시키는 것이 가능하며, 불씨를 장시간 동안 유지시킴으로써 보일러의 관리가 용이한 이점이 있다. 따라서, 기존의 화목 보일러에서 난방을 위해서 하루에 수회씩 목재 연료를 투입해야 하는 것에 반하여, 본 발명의 경우에는 하루 1회 목재 연료를 투입하더라도, 필요한 시점에만 선택적으로 연소시키고, 불씨만을 장시간 보존시킬 수 있게 됨으로써 한번의 연료 투입으로 하루 또는 그이상 난방을 유지할 수 있는 이점이 있어, 유지관리가 용이한 이점이 있다. 또한, 저탕수가 가열하여 저탕수 수용부의 내부 압력이 상승하더라도, 압력조절부재가 압력에 의해 이동되어 개방되면서 압력을 조절하게 됨으로써 폭발 등을 방지하여 안전성을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화목 보일러의 외부 구성을 나타낸 사시도.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 화목 보일러의 연소중지상태와 연소상태의 단면구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 4a 및 도 4c는 본 발명에 따른 화목 보일러의 메인개폐부의 구성을 도시한 도면들,
도 5a와 도5b는 본 발명에 따른 메인개폐부의 통풍구개폐부재의 동작과정을 도시한 예시도,
도6a 내지 도6c는 본 발명에 따른 화목 보일러의 보조개폐부의 구성을 도시한 도면들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 화목 보일러를 자세히 설명하기로 한다. 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화목 보일러(1)는, 보일러 본체(10)와, 보일러 본체(10)의 하부영역에 설치되는 메인 개폐유닛(20)과, 상기 보일러 본체(10)에 메인 개폐유닛(20)의 상부영역에 설치되는 보조 개폐유닛(30)과, 보일러 본체(10) 내부의 저탕수의 온도를 감지하는 온도센서(40) 및 저탕수의 온도에 따라 메인 개폐유닛(20)의 개폐를 제어하는 제어부(50)를 구비한다. 보일러 본체(10)는 그 내부에 목재연료를 연소시켜 열에너지를 발생시키기 위한 내부 공간(11)을 가진다. 그리고 보일러 본체(10)의 전면에는 목재연료를 투입하기 위한 투입구(12)와 공기 투입공(13)이 상하로 형성되고, 상부에는 연통(70)이 연결되는 연기 배출구(14)가 형성된다. 투입구(12)는 공기 투입공(13)보다 낮은 위치에 형성되며, 공기 투입공(13)보다 더 큰 사이즈로 형성된다. 또한, 보일러 보일러 본체(10)는 저탕수(W)가 수용되도록 저탕수 수용부(15)를 가지며, 저탕수 수용부(15)는 보일러 본체(10)의 전체에 걸쳐서 일체로 형성된다. 저탕수 수용부(15)에 수용된 저탕수는 내부공간(11)에서 연소되는 목재연료의 연소열에 의해 가열되어, 필요한 사용처(난방을 위한 장소 또는 급탕 사용처 포함)로 공급될 수 있다. 이 때, 저탕수 수용부(15) 내에는 난방배관(A)이 구비될 수 있다. 그리고 저탕수 수용부(15)의 저탕수(W)는 저탕수 수용부(15)를 100% 채우지 않고, 소정 여유공간(15a)을 갖도록 채워진다. 여유공간(15a)은 적절히 설계되어 결정될 수 있다. 저탕수 수용부(15) 내부에는 볼탑(19a)이 이동축(19b)를 따라 회동가능하게 설치되어 저탕수(W)의 수위를 감지한다. 볼탑(19a)에서 감지된 수위에 따라 자동급수장치(19c)가 저탕수를 보충한다. 자동급수장치(19c)는 급수공급라인(미도시)과 연결된다. 또한 연기 배출구(14)에 인접하게 공기 투입공(13)이 형성되며, 공기 투입공(13)은 투입구(12)이 완전히 닫힌 상태에서, 내부 공간(11) 내에서 불씨가 완전히 소화되지 않고, 장시간 보존될 수 있도록 보조 개폐유닛(30)을 통해 최소한의 외부공기를 공급하기 위해 형성된다. 보일러 본체(10)의 상부에는 저탕수 수용부(15)의 저탕수(W)가 가열되어 내부 압력이 상승될 경우, 보일러 본체(10)의 폭발 등을 방지하도록 저탕수 수용부(15)의 압력을 외부로 빼내기 위한 압력조절부재(60)가 설치된다. 압력조절부재(60)는 보일러 본체(10) 상부에 형성된 압력배출구(16)에 회동 가능하게 설치되며, 바람직하게는 소정 압력 이상의 압력 발생시에 압력에 의해 강제로 회동되어 압력이 외부로 배출되도록 하고, 소정 압력 이하로 떨어지면 자중에 의해 복귀되어 압력배출구(16)를 닫게 된다. 이와 같이 자중에 의해 회동 복귀되도록 압력조절부재(60)를 설치함으로써, 장시간 사용시 증기에 노출되더라도 고장이나 작동 불량이 발생되지 않게 된다. 즉, 예를 들어 압력탱크 등에 사용되는 안전변을 설치할 경우에는, 저탕수(W)가 물이므로 장시간 사용시 증기에 안전변이 노출되어 산화됨으로써 고장의 원인이 되며, 이 경우 압력조절이 정상적으로 이루어지지 못하여 폭발의 위험성이 높은 반면에, 본 발명과 같이 중량을 가지는 압력조절부재(60)를 설치함으로써, 폭발위험으로부터 보일러 본체(10)를 안전하게 보호하고, 안전사고를 방지할 수 있게 된다. 보일러 본체(10)의 내부 공간(11)은 하부의 연소실(11a)과 상부의 연결통로(11b)로 구분된다. 연소실(11a)과 연결통로(11b)를 구분하도록 보일러 본체(10) 내부에는 화실 천정부재(17)가 설치된다. 상기 화실 천정부재(17)는 상기 내부 공간(11)을 상부 및 하부로 격리하도록 보일러 본체(10) 내부에 수평방향으로 설치되며, 저탕수(W)가 수용되는 저탕수 수용부(15)를 가진다. 화실 천정부재(17)의 하부에는 목재 연료를 연소시키기 위한 연소실(11a)이 형성되고, 화실 천정부재(17)의 상부에는 연소실(11a)과 연기 배출구(14)를 연결하는 연결통로(11b)가 형성된다. 화실 천정부재(17)는 그 하면이 소정 깊이로 인입형성되어 연소실(11a)에 연소시 발생되는 열기 즉, 열에너지가 머물도록 함몰부(17a)가 형성된다. 그리고 상기 화실 천정부재(17)의 상면은 상기 연기 배출구(14) 쪽으로 갈수록 상향 경사지도록 형성된 경사면(17b)인 것이 좋다. 경사면(17b)에 의해서 상기 연결통로(11b)는 화실 천정부재(17)의 단부에서 연기 배출구(14) 쪽으로 갈수록 그 폭이 점진적으로 감소하게 된다. 그리고 연결통로(11b)의 끝부분에 연기 배출구(14)와 공기 투입공(13)이 각각 형성된다. 이와 같이 상기 경사면(17b)을 형성시킴으로써, 연소실(11a)에서 생성되어 연결통로(11b)로 이동하던 목초액을 그을음과 함께 다시 연소실(11a)로 흘려보내서 재 연소시킬 수 있게 되어, 연료의 효율을 높이고 목초액의 보일러 외부 배출로 인한 사용자의 불편을 방지할 수 있게 된다. 또한, 목초액과 그을음의 발생을 최소화시킴으로서 연결통로(11b)는 물론 연통(70) 내부의 오염을 억제하여 사용자가 보일러 본체(10) 내부 및 연통(70)을 청소하는 등의 관리비용 및 노동력을 줄일 수 있어, 유지 관리비용을 절감할 수 있게 된다. 한편, 함몰부(17a) 내부에는 연료에 의해 생성된 화염의 이동을 방해하여 연소실(11a) 내부에서 화염의 정체시간을 증가시키는 간섭봉(B)이 복수개 구비된다. 간섭봉(B)에 의해 화염은 도3에 도시된 바와 같이 간섭봉(B)을 넘어 이동하게 되므로 연소실(11a) 내부에서 체류 시간이 증가되며 고열을 받는 전열면적이 증가 되어 연소열의 회수율을 대폭 높일 수 있다. 이에 따라, 연소실(11a)에서 연소시 발생한 열기 대부분은 화실 천정부재(17)의 하부의 함몰부(17a)에서 머물면서 화실 천정부재(17)를 충분히 가열하고, 그 식혀진 열기는 도 3의 화살표 방향으로 이동하여 연결통로(11b)를 통해 연기 배출구(14)로 빠져 나가게 된다. 이때, 완전 연소하지 못한 연소가스가 연결통로(11b)에 잠시 머물면서 2차로 연소될 수 있도록 연결통로(11b)와 연기 배출구(14)의 경계부분에는 차단부재(18)가 설치된다. 차단부재(18)는 연결통로(11b)의 천정에 설치됨으로써 연결통로(11b)를 통해 이동하는 연소가스 및 열기 등이 고온으로 머물면서 불완전 연소가스에 산소공급이 이뤄져 2차연소와 함께 목초액을 태우고, 열에너지가 연기 배출구(14)로 배출되는 것을 지연시킴으로써 열효율을 높일 수 있게 된다.
도4a 내지 도4c는 본 발명의 화목 보일러(1)의 메인 개폐유닛(20)의 구성을 도시한 사시도, 단면도 및 개략도를 도시한 도면들이다. 도시된 바와 같이 메인 개폐유닛(20)은 투입구(12)를 개폐시키도록 보일러 본체(10)의 외측에 설치된다. 메인 개폐유닛(20)은 제어부(50)의 제어에 따라 개폐되며 보일러 본체(10) 내부로의 산소공급을 제어한다. 메인 개폐유닛(20)은 메인 개폐도어(21)와, 메인 개폐도어(21)의 내측에 결합된 결합판(23)과, 제2공기주입구(22a)를 선택적으로 개폐하는 통풍구개폐부재(24)와, 제2공기주입구(22a)를 통해 산소를 공급하는 송풍기(25)와, 통풍구개폐부재(24)를 구동시키는 개폐모터(27)를 포함한다. 메인 개폐도어(21)는 투입구(12) 전체를 선택적으로 개폐시킬 수 있도록 보일러 본체(10)의 외측에 회동 가능하게 설치된다. 메인 개폐도어(21)는 투입구(12) 측으로 외부의 공기를 주입하도록 하는 제1 공기주입구(21a)을 가지며, 내부에 송풍기(25)와 통풍구개폐부재(24) 및 개폐모터(27)가 설치될 수 있는 공간을 가진다. 메인 개폐도어(21)는 적어도 2중 잠금장치(미도시)에 의해 안전하게 투입구(12)를 폐쇄시킨 상태를 유지할 수 있도록 설치되며, 목재 연료를 연소실(11a)에 투입하고자 할 때 메인 개폐도어(21)를 회동시켜 투입구(12)를 개방시킬 수 있게 된다. 메인 개폐도어(21)의 외측면에는 외부로부터 공기가 유입되는 제1공기주입구(21a)가 형성되고, 메인 개폐도어(21)의 내측면에는 제1공기주입구(21a)를 통해 공급된 공기를 보일러 본체(10) 내부로 유입시키는 제2공기주입구(22a)가 구비된다. 제2공기주입구(22a)로 유입된 공기는 메인 개폐도어(21)의 내측에 결합된 결합판(23) 상에 형성된 공기배출구(23a)를 통해 보일러 본체(10)로 유입된다. 송풍기(25)는 메인 개폐도어(21)의 내부에 설치되며, 구동시 외부 공기를 상기 공기 주입구들(21a,22a,23a)을 통해 연소실(11a) 내부로 공급할 수 있게 된다. 이러한 송풍기(25)는 제어부(50)의 구동신호에 의해 구동 및 정지되도록 제어된다. 송풍기(25)가 구동되면서 외부 공기를 연소실(11a)로 공급하게 되면, 연소실(11a)의 목재 연료가 외부 공기를 공급받아 연소상태를 유지하여, 연소 에너지를 발생시킬 수 있게 된다. 그리고 송풍기(25)의 정지시에는, 제2공기주입구(22a)가 통풍구 개폐부재(24)에 의해 밀폐되어 외부 공기가 공급되지 않으므로, 연소실(11a) 내의 목재 연료는 연소되지 않게 된다. 통풍구개폐부재(24)는 메인 개폐도어(21)와 인접하게 배치된 복수의 공기 주입구들(21a,22a,23a) 중에서 어느 하나, 바람직하게는 중간에 위치한 공기 주입구(22a)를 선택적으로 개방 및 폐쇄시키도록 메인 개폐도어(21)에 설치된다. 통풍구개폐부재(24)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 개폐모터(27)에 의해 회동가능하게 구비된다. 통풍구개폐부재(24)는 제2공기주입구(22a)를 차단하는 차단위치(도 5b의 상태)와, 제2공기주입구(22a)를 개방시키는 개방위치(도 5a의 상태) 사이에서 움직임 가능하게 설치된다. 통풍구개폐부재(24)의 판면에는 제2공기주입구(22a)와 위치 정렬되게 구비된 개폐구(24a)가 관통형성된다. 통풍구개폐부재(24)는 보일러 본체(10) 내부로 공기를 유입시키는 경우 개폐모터(27)에 의해 개폐구(24a)와 제2공기주입구(22a)가 일렬로 배치되도록 개방위치로 회동된다. 이에 의해 공기가 연통하여 이동할 수 있다. 반면, 공기 유입을 차단하는 경우, 통풍구개폐부재(24)는 도5b에 도시된 바와 같이 개폐모터(27)에 의해 차단위치로 회동되어 개폐구(24a)와 제2공기주입구(22a)의 위치가 상호 어긋나면서 통풍구(22a)를 폐쇄한다. 이에 의해 보일러 본체(10) 내부로의 공기 유입이 차단된다. 개폐모터(27)는 통풍구개폐부재(24)를 개방위치와 차단위치 사이에서 이동되도록 구동시키는 양방향 구동모터로 구비된다. 개폐모터(27)는 제어부(50)의 제어신호에 따라서 회전구동 및 정지됨으로써 제2공기주입구(22a)를 개방 및 폐쇄시킬 수 있게 된다. 통풍구개폐부재(24)가 슬라이딩 가능하게 설치될 경우, 개폐모터(27)는 양방향 구동모터 대신에 솔레노이드 또는 유압실린더유닛일 수 있으며, 이외에도 다양한 구동장치가 적용될 수 있음은 당연하다. 한편, 메인 개폐도어(21)와 결합판(23)의 결합영역에는 패킹부재(22)가 구비되어 기밀을 유지한다.
도6a 내지 도6c는 본 발명에 따른 보조 개폐유닛(30)의 구성을 도시한 사시도, 분해사시도 및 단면도이다. 보조 개폐유닛(30)은 메인 개폐유닛(20)에 의해 보일러 본체(10)로의 공기 유입이 차단된 경우 최소량의 공기를 보일러 본체(10) 내부로 공급하여 불씨가 꺼지지 않고 유지되도록 한다. 보조 개폐유닛(30)은, 투입공(13)에 개폐가능하게 설치되는 보조 개폐도어(31)와, 보조 개폐도어(31)의 외측에 설치되는 외측도어(32)와, 보조 개폐도어(31)의 내측에 설치되는 내측도어(34)를 포함한다. 보조 개폐도어(31)의 양측벽에는 외측도어(32)로부터 공기가 유입되는 중간유입구(31a)와, 중간유입구(31a)로 유입된 공기를 배출하는 중간배출구(33a)가 구비된다. 외측도어(32)의 판면에는 외부 공기를 유입하는 외측유입구(32a)가 구비되고, 내측도어(34)의 판면에는 보조 개폐도어(31)를 통과한 공기를 보일러 본체(10) 내부로 유출시키는 내측유출구(34a)가 구비된다. 여기서, 외측유입구(32a)와 중간유입구(31a)는 보조 개폐도어(31)의 하부영역에 배치되고, 중간배출구(33a)는 보조 개폐도어(31)의 상부영역에 구비된다. 그리고, 내측유출구(34a)는 하부영역에 구비된다. 즉, 외측으로부터 내측에 이르는 공기이동경로가 화살표로 도시한 바와 같이 상하로 지그재그 형태로 배치되어 외부의 공기는 보일러 본체(10) 내부의 흡입압력에 의해 자연적으로 유입되나, 보일러 본체(10) 내부의 연소가스는 외부로 배출되지 못한다. 이와 같이 보조 개폐유닛(30)을 설치하게 되면, 상기 메인 개폐유닛(20)에 의해 투입구(12)가 차단되어, 투입구(12)를 통해 외부 공기의 공급이 중지된 상태에서, 공기 투입공(13) 및 연결통로(11b)를 통하여 최소한의 외부 공기를 연소실(11a)로 공급할 수 있게 된다. 이와 같이 투입구(12)가 차단된 상태에서는 목재 연료는 연소되지 않게 되며, 공기 투입공(13)을 통하여 최소한의 외부 공기가 공급됨으로써 연소실(11a)에서 연소되던 목재 연료의 불씨가 완전 소화되지 않고 장시간동안 불씨 상태로 유지될 수 있게 된다. 온도센서(40)는 보일러 본체(10)의 저탕수 수용부(15)에 수용된 저탕수(W)의 온도를 감지하도록 설치된다. 이 온도센서(40)에서 감지된 정보는 제어부(50)로 전달된다. 제어부(50)는 온도센서(40)에서 감지된 온도정보를 근거로 하여, 메인 개폐유닛(20)을 통한 연소실(11a)로의 외부 공기의 공급 및 차단을 제어한다. 메인 개폐유닛(20)을 통한 외부 공기의 공급을 차단시에는 보조 개폐유닛(30)을 통해 최소한의 외부공기가 보일러 본체(10) 내부 즉, 연소실(11a)로 공급될 수 있도록 함으로써, 연소실(11a)에서의 화목의 소화상태에서 불씨를 오랜시간 보존시킬 수 있게 된다. 제어부(50)는 온도센서(40)에서 감지된 온도가 기준온도 이하가 되면, 상기 개폐모터(27)를 구동제어하여 제2공기주입공(22a)을 개방시키고, 송풍기(25)를 구동시켜서 외부 공기를 투입구(12)를 통해 연소실(11a)로 투입되도록 함으로써, 목재 연료의 화력을 키우고, 저탕수(W)가 기준온도가 될때까지 목재 연료를 연소시킨다. 그리고, 온도센서(40)에서 감지된 온도가 기준온도에 도달하면, 제어부(50)는 송풍기(25)의 구동을 중지시키고 개폐모터(27)를 제어하여 공기 투입공(13)을 폐쇄시킴으로써 투입구(12)를 통한 외부 공기의 공급을 차단한다. 이 때, 연소실(11a) 내부의 산소부족으로 흡입력이 발생되어 보조 개폐유닛(30)을 통해 내부로 유입된 산소가 연소실(11a)로 확산하며 이동되게 된다. 그러면 연소실(11a)에서는 목재 연료의 연소가 중지되어 더 이상의 열에너지가 발생하지 않게 되고, 보조 개폐유닛(30)을 통해 공급된 최소한의 외부 공기에 의해서 연소실(11a)에 남아있던 불씨가 꺼지지 않고 불씨 상태로 오랜 시간 유지될 수 있게 된다. 따라서, 불씨 상태에서 다시 투입구(12)를 통해 외부 공기를 대량 공급하면, 다시 연소가 일어나게 됨으로써 목재 연료임에도 연소 및 소화를 용이하게 제어할 수 있으며, 불필요한 연료의 낭비를 방지할 수 있게 된다.
1..화목 보일러 10..보일러 본체
11a..연소실 11b..연결통로
12..투입구 13..공기 투입공
14..연기 배출구 17..화실 천정부재
17a : 함몰부 17b : 경사부
18..차단부재 19a : 볼탑
19b : 이동축 19c : 자동급수장치
20..메인 개폐유닛 21 : 메인 개폐도어
21a : 제1공기주입구 22 : 패킹부재
22a : 제2공기주입구 23 : 결합판
23a : 공기 배출구 24 : 통풍구개폐부재
24a : 개폐구 25 : 송풍기
27 : 개폐모터 30 : 보조 개폐유닛
31 : 보조 개폐도어 31a : 중간유입구
31b : 중간배출구 32 : 외측도어
32a : 외측유입구 33 : 패킹
34 : 내측도어 34a : 내측유출구
40 : 온도센서 50 : 제어부
60 : 압력조절부재 70 : 연통 |
