이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3내지 도 7에 의하면, 본 발명에 따른 연소장치는, 고형연료를 공급하는 고형연료공급장치(100)와; 상기 연소기(200)는 상하방향으로 긴 원통형상으로 이루어지며 내부에는 벤츄리부(213)가 구비되고 둘레면에는 고형연료투입구(214)와 배기구(215)가 형성된 하우징(210)과, 하우징(210)의 연소실(217) 내부 바닥면에 회전가능하게 설치된 열분해 연소장치(220)와, 하우징(210)의 외부에 구비되며 열분해 연소장치(220)에 연결되어 열분해 연소장치(220)를 회전시키는 구동장치(230)와, 하우징(210)의 일측에 구비되어 연소실(217)로 투입된 고형연로를 착화시키는 착화버너(240)와, 하우징(210)의 내부로 고압의 공기를 공급하는 공기공급장치(250)로 구성된 연소기(200)와; 연소된 고형연료의 잔재를 배출하는 잔재배출장치(300)로 이루어진 것은 종래와 동일하다.

이때, 상기 하우징(210)은 내부공간이 상하방향으로 긴 원통형상을 이루는 금속재의 외부하우징(211)과, 외부하우징(211)의 내부에 내열벽돌(212a)을 조적 또는 부착하여 구성된 내열벽(212)으로 이루어지며, 벤츄리부(213)는 하우징(210)의 내열벽(212) 중간부가 하우징(210)의 내부로 링형상으로 돌출되어 하우징(210)의 내경을 좁힘과 동시에 하우징(210)의 내부공간을 하측의 증발실(216)과 상측의 연소실(217)로 나누도록 구성된다. 또한, 하우징(210)의 둘레면에는 증발실(216)과 연통되는 고형연료투입구(214)와, 연소실(217)과 연통되는 배기구(215)가 형성되어, 고형연료공급장치(100)를 이용하여 증발실(216) 내부로 고형연료를 투입하고, 연소실(217)에서 연소된 가연성가스는 배기구(215)를 통해 도시안된 보일러로 공급되도록 구성된다.

그리고, 본 발명에 따른 연소장치는, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 하우징(210) 내부 천정면(218)은 상측으로 오목한 돔형상으로 이루어지고, 배기구(215)는 천정면(218)의 일측에 형성된다.

이를 위해, 상기 하우징(210)의 내부면을 이루는 내열벽(212)중에서, 하우징(210) 내부 천정면(218)의 내열벽(212)을 이루는 각각의 내열벽돌(212a)은 외부하우징(211)에 밀착되는 외측면의 폭이 넓고 내측으로 갈수록 폭이 좁아지는 쐐기형상으로 이루어지며, 이와같은 형태로 이루어진 내열벽돌(212a)이 서로 끼워지도록 돔형태로 쌓으므로써, 내열벽(212)의 천정면(218)이 상측으로 오목한 돔형상을 이루도록 한다. 그리고, 배기구(215)는 돔형상으로 이루어진 천정면(218)의 일측에 경사방향으로 형성된다.

그리고, 상기 공기공급장치(250)는 고압의 공기를 공급하는 공기펌프(255)와, 공기펌프(255)에 연결되며 벤츄리부(213)에 설치된 공기공급라인(256)과, 공기펌프(255)에 연결되며 공기공급라인(256)의 상하부에 위치되는 보조공기공급라인(257)으로 이루어진다.

상기 공기공급라인(256)은 하우징(210)에 매입설치되어 공기펌프(255)에 연결되는 공기공급파이프(256a)와, 공기공급파이프(256a)에 연결되며 단부가 하우징(210)의 내부를 향하도록 설치되는 다수개의 공기노즐(256b)로 이루어진다.

상기 공기공급파이프(256a)는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 하우징(210)의 둘레면을 따라 나선형으로 감겨지도록 하우징(210)의 내열벽(212) 내부, 특히, 상기 벤츄리부(213)의 내부에 매입설치된다.

상기 공기노즐(256b)은 나선형으로 감겨진 공기공급파이프(256a)의 중앙부를 향하도록 공기공급파이프(256a)를 따라 일정간격으로 설치되며, 선단부가 벤츄리부(213)의 내주면을 향하도록 방사방향으로 배치되어, 벤츄리부(213)를 통과하는 가연성가스에 고압의 공기를 분사하여, 가연성가스와 공기가 혼합된 혼합가스를 만든다.

이때, 상기 공기펌프(255)는 공기공급파이프(256a)의 양단에 동시에 연결되어, 공기공급파이프(256a)의 양단에 동시에 공기를 공급하므로써, 공기공급파이프(256a)에 연결된 다수개의 공기노즐(256b)에서 동일한 압력으로 공기가 배출되도록 한다.

상기 보조공기공급라인(257)은 링형상으로 구성되어 공기공급라인(256)의 상하부에 위치되도록 하우징(210)의 내열벽(212), 특히, 상기 벤츄리부(213) 상하측의 내열벽(212)에 매입설치되며 상기 공기펌프(255)에 연결되는 에어덕트(257a)와, 단부가 하우징(210)의 내주면으로 돌출되도록 설치되는 에어덕트(257a)에 설치되는 다수개의 보조공기노즐(257b)로 이루어진다.

이때, 상기 보조공기공급라인(257)의 보조공기노즐(257b)은 도 7에 도시한 바와 같이, 선단부가 하우징(210) 내주면의 원주방향으로 기울어지도록 형성되어, 보조공기노즐(257b)에서 고압으로 분사되는 공기에 의해 증발실(216)에서 연소실(217)로 상승되는 가연성가스가 나선방향으로 회전되면서 회오리를 발생시키므로써, 가연성가스와 공기가 균일하게 혼합되어 가연성가스가 완전연소될 수 있도록 한다.

이와같이 구성된 연소장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 상기 고형연료공급장치(100)를 이용하여 하우징(210)의 증발실(216) 내부에 고형연료를 투입하고, 열분해 연소장치(220)과 착화버너(240)를 작동시키면, 고형연료는 가열-멜팅-기화의 과정을 거쳐 가연성가스가 배출되며, 고형연료에서 증발된 고온의 가연성가스는 벤츄리부(213)를 통과하면서 속도가 빨라지고, 공기공급장치(250)에 의해 공급된 공기가 혼합된 혼합기상태로 연소실(217)로 유입되어 상승되면서 연소된다. 이때, 증발실(216)에서 연소실(217)로 상승되는 가연성가스는 보조공기노즐(257)에서 하우징(210)의 원주방향으로 기울어지게 분사된 공기에 의해 나선방향으로 회전되어 회오리를 일으키면서 상승된다.

그리고, 상기 가연성가스와 공기가 혼합된 혼합기는 연소실(217) 내부에서 연소되면서 점차 상승되며, 연소실(217)의 내부 천정면(218)에 도달되면 돔형상의 천정면(218)을 따라 회전되어 가연성가스와 공기가 원활히 혼합되도록 함과 동시에 연소실(217) 내부에 장시간 머물러 완전연소된 후 배기구(215)를 통해 도시안된 보일러로 공급되어 열교환된다. 이때, 가연성가스는 연소되면서 돔형상의 천정면(218)을 충분히 가열하게 되고, 이와같이 가열된 천정면(218)에서 복사열이 방출되어, 연소실(217)로 유입되는 가연성가스와 공기의 혼합가스를 높은 온도로 가열하여, 가연성가스와 공기의 혼합가스가 높은 온도를 유지하여 더욱 원활하게 완전연소되도록 함과 동시에, 배기구(215)로 배기되는 배기가스의 온도를 상승시킬 수 있도록 한다.

그리고, 상기 가연성가스가 모두 증발되고 남은 고형연료의 잔재는 상기 잔재배출장치(300)에 의해 외부로 배출되어 처리된다.

이와같이 구성된 연소장치는 내부 천정면(218)이 상측으로 오목한 돔형상으로 이루어져, 가연성가스와 공기의 혼합가스가 천정면(218)을 따라 순환되므로, 가연성가스와 공기가 균일하게 혼합될 뿐 아니라 연소실(217) 내부에 장시간 머무를 수 있어서, 가연성가스가 완전연소될 수 있는 장점이 있다. 따라서, 가연성가스의 중앙부에 추가적인 공기를 공급하기 위한 별도의 보조공기공급파이프를 이용하지 않고도 완전연소를 실현함에 따라, 보조공기공급파이프를 유지보수하기 위해 비용과 시간이 소요되는 종래의 연소장치에 비해, 유지보수가 용이한 장점이 있다.

특히, 상기 혼합가스가 연소실(217) 내부에서 장시간 머무른 상태에서 연소됨에 따라, 돔형상으로 이루어진 하우징(210)의 천정면(218), 특히, 내열벽(212)이 충분히 가열되어 복사열을 방출하게 됨에 따라, 지속적으로 공급되는 가연성가스와 공기의 혼합가스가 높은 온도로 가열되고, 이에따라 배기구(215)로 배기되는 배기가스의 온도가 상승되므로써, 열효율을 상승시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 공기공급장치(250)의 공기공급라인(256)은 나선형으로 감겨진 공기공급파이프(256a)와, 공기공급파이프(256a)에 구비된 다수개의 공기노즐(256b)로 이루어져, 공기공급파이프(256a)의 양단에 연결된 공기펌프(255)에 의해 공급된 공기를 분사하므로, 공기노즐(256b) 전체가 균일한 압력으로 공기를 분사하여, 공기가 가연성가스에 균일하게 혼합될 수 있도록 할 수 있을 뿐 아니라, 상기 공기공급파이프(256a)가 나선형으로 감겨져 하나의 공기공급파이프(256a)에 다수개의 공기노즐(256b)을 장착할 수 있으므로, 공기공급라인(256)의 구조가 단순해지는 장점이 있다.

또한, 상기 내열벽(212)의 천정면(218)을 이루는 내열벽돌(212a)이 외측면의 폭이 넓고 내측으로 갈수록 폭이 좁아지는 쐐기형태로 구성되어, 이러한 내열벽돌(212a)을 돔형태로 쌓아올려 천정면(218)을 이루게 되므로, 내열벽(212)이 고온으로 가열되어 각 내열벽돌(212a)의 접착력이 약해지더라도, 내열벽돌(212a)이 서로 맞물려 무너지지 않게 되는 장점이 있다.

그리고, 상기 공기공급라인(256)의 상하부에는 보조공기노즐(257b)이 하우징(210)의 원주방향으로 기울어지게 배치된 보조공기공급라인(257)이 구비되어, 가연성가스가 회오리를 일으키면서 상승되도록 하여, 가연성가스와 공기가 균일하게 혼합되도록 하여, 완전연소를 도모할 수 있는 장점이 있다.

본 실시예의 경우, 상기 내열벽(212)이 내열벽돌(212a)을 조적 또는 부착하여 구성되었으나, 내열벽돌(212a) 이외에 내열세라믹이나 기타 고온의 열을 견딜 수 있는 내열재는 어떠한 것도 이용 가능하다.

또한, 본 실시예의 경우, 상기 배기구(215)는 천정면(218)의 일측에 경사지게 형성되는 것을 예시하였으나, 필요에 따라, 상기 배기구(215)를 천정면(218)의 중앙부 또는 일측에 수직방향으로 설치하는 것도 가능하다.

그리고, 본실시예의 경우, 상기 공기공급라인(256)은 상기 벤츄리부(213)의 내부에 설치되는 것을 예시하였으나, 공기공급라인(256)의 위치는 벤츄리부(213)에 한정되지 않고, 하우징(210)의 내부로 공기를 공급할 수 있는 위치라면, 필요에 따라 위치조절 가능하다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 제2 실시예를 도시한 것으로, 상기 공기노즐(256)은 공기노즐(256b)이 벤츄리부(213)의 내측둘레면에 벤츄리부(213)의 원주방향으로 기울어지게 배치되며. 또한, 공기노즐(256b)은 상측으로 경사지도록 배치된 하부공기노즐(256c)과, 하부공기노즐(256c)의 상측에 위치되며 하측으로 경사지도록 배치된 상부공기노즐(256d)로 이루어진다.

이를 자세히 설명하면, 나선형으로 감겨진 상기 공기공급파이프(256a)에 연결된 공기노즐(256b)은, 위치에 따라, 하부의 하부공기노즐(256c)과 상측의 상부공기노즐(256d)로 나뉘어지며, 하부공기노즐(256c)과 상부공기노즐(256d)은 벤츄리부(213)의 원주방향으로 기울어지도록 배치됨과 동시에, 하부공기노즐(256c)은 상측으로 경사지게 배치되며, 상부공기노즐(256d)은 하측을 향하도록 배치된다.

따라서, 상기 하부공기노즐(256c)에서 상향으로 경사진 상태로 원주방향으로 배출되는 공기와, 상부공기노즐(256d)에서 하향으로 경사진 상태로 원주방향으로 배출되는 공기에 의해, 벤츄리부(213)를 통과하는 가연성가스가 상하방향으로 뒤섞임과 동시에, 공기와 함께 나선방향으로 회전되면서 회오리를 일으키게 되므로, 가연성가스와 공기가 균일하게 혼합되어 완전연소도록 함과 동시에, 가연성가스와 공기의 혼합가스가 하우징(210) 내부공간의 중심부를 따라 회전되면서 연소되므로, 가연성가스가 연소될 때 발생되는 연소열이 하우징(210) 내부의 내열벽(212)에 전달되는 것을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

이때, 상기 공기노즐(256b)은 전체가 원주방향으로 기울어지도록 배치되지 않고, 일부는 벤츄리부(213)의 중심을 향하도록 배치하는 것도 가능하다.

도 10은 본 발명에 따른 제3 실시예를 도시한 것으로, 상기 공기공급라인(256)의 공기공급파이프(256a)는 벤츄리부(213)의 내부에 매입된 제1 공기공급파이프(258a)와, 제1 공기공급파이프(258a)와 별체로 이루어지며 제1 공기공급파이프(258a)의 상측에 위치되도록 벤츄리부(213)의 내부에 매입된 제2 공기공급파이프(259a)로 이루어지며, 공기노즐(256b)은 제1 공기공급파이프(258a)에 연결된 다수개의 제1 공기노즐(258b)과, 제2 공기공급파이프(259a)에 연결된 제2 공기노즐(259b)로 이루어진다.

*이때, 상기 제1 공기노즐(258b)은 벤츄리부(213)의 원주방향으로 기울어지도록 배치되어, 증발실(216)에서 연소실(217)로 상승되는 가연성가스에 공기를 공급함과 동시에, 가연성가스를 나선방향으로 회전시켜 회오리를 일으키도록 구성되고, 제2 공기노즐(259b)은 벤츄리부(213)의 중앙부를 향하도록 방사방향으로 연결되어 회오리를 일으키며 상승되는 가연성가스에 추가적으로 공기를 공급할 수 있도록 구성된다.

이와같이, 상기 공기공급라인(256)은 2개 이상으로 나뉘어 제작될 수 있으며, 필요에 따라, 제1 공기공급파이프(258a)와, 제1 공기노즐(258b), 그리고, 제2 공기공급파이프(259a)와 제2 공기노즐(259b)의 위치는 상호 바뀔 수 있다.