KR100888810B1 - 축분 연료를 이용한 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경적인 연료인 축분 연료를 이용하여 난방수 및 온수를 얻을 수 있도록 하는 축분 연료를 이용한 보일러에 관한 것으로, 연료통 내에 투입된 축분 연료를 연소실의 내부로 연속 공급하여 연소시키면서 난방수 및 온수를 연속적으로 얻을 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본체(1)와, 상기 본체의 일 측에 구비되어 축분 연료(2)가 채워지는 연료통(3)과, 상기 연료통의 일 측에 구비되어 연료통으로부터 공급된 축분 연료를 연소시키는 연소실(4)을 구성하는 내통(5)과, 상기 내통의 외부로 감싸지게 설치되며 난방수 공급관(7)을 통해 공급된 난방수가 채워져 데워졌다가 난방수 배출관(8)을 통해 배출되도록 하는 외통(6)과, 상기 내통에 코일형태로 감싸지게 설치되어 순환하면서 온수를 얻는 온수관(11)과, 상기 연료통으로부터 내통과 통하여지도록 설치되어 축분 연료를 연소실에 자동 공급하는 축분 연료 자동공급수단과, 상기 내통에 설치되어 투입된 축분 연료를 검출하여 축분 연료 자동공급수단의 동작을 제어하는 축분 연료량 검출수단과, 상기 연소실의 하부에 구비된 로스톨(20)과, 상기 로스톨의 내부와 통하여지게 설치되어 축분 연료를 점화시킴과 동시에 연소실 측으로 공기를 공급하는 버너(21)와, 상기 로스톨의 하부에 설치되어 연소되고 난 재를 자동으로 처리하는 재처리수단으로 구성된 것이다.

보일러, 축분 연료, 축분 연료 자동공급수단, 축분 연료량 검출수단, 로스톨

Description

축분 연료를 이용한 보일러{Boiler for livestock manure derived fuel}

본 발명은 친환경적인 연료인 축분 연료를 이용하여 난방수 및 온수를 얻을 수 있도록 하는 축분 연료를 이용한 보일러에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 연료통 내에 투입된 축분 연료를 연소실의 내부로 연속 공급하여 연소시키면서 난방수 및 온수를 연속적으로 얻을 수 있도록 하는 축분 연료를 이용한 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 축산 환경 문제의 근본이 되는 축분 연료를 폐기물로 여기던 시절에서 지금은 다양한 자원이 될 수 있다는 긍정적인 측면으로 바뀌고 있다.

축산 분뇨를 처리함에 있어서는 수질오염 및 토질오염의 방지를 위한 오수처리기술과 탈취기술 등이 응용되는데, 이에 처리가 어려운 많은 양의 축분 연료를 해결할 수 있는 방안으로는 축분 연료를 연료로 활용하는 대책이 가장 효율적이라고 판단하여 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

따라서 자연순환형 처리방식을 연구 개발하여 축산 분뇨를 폐기물로 볼 것이 아니라 유효하게 리사이클(recycle)하여 자원화할 수 있는 여러 가지 방법 중에 가장 효율적인 처리방식을 도입 개방함으로써 축분 연료의 연료화 등의 가능성을 가 진 자원으로 이용하여야만 된다.

현재 급변하는 경제 동향이나 국가의 친환경 축산 경영방침의 중요성을 차치하더라도 유가의 급등에 따라 축산 분뇨의 자원화(연료화)는 더 이상 늦출 수도 방관하여도 안되며, 자원 순환을 기본으로 하는 축분 연료의 처리 및 이용체계의 효율적인 구축을 통한 친환경 축산의 중요성을 깨달아야만 된다.

그러나 지금까지는 축분 연료 전용 보일러가 개발되어 있지 않아 재처리된 축분 분뇨를 대부분 비료로만 사용하고 있는 실정이고, 친환경적인 보일러로는 단지 화목보일러가 개발되어 사용되고 있는 것이 전부이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 축산 농가에서 손쉽게 구할 수 있는 축산 분뇨를 전 처리(발효 또는 건조)한 축분 연료를 연속적으로 자동 공급하면서 연소시켜 난방수 및 온수를 얻을 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 본체와, 상기 본체의 일 측에 구비되어 축분 연료가 채워지는 연료통과, 상기 연료통의 일 측에 구비되어 연료통으로부터 공급된 축분 연료를 연소시키는 연소실을 구성하는 내통과, 상기 내통의 외부로 감싸지게 설치되며 난방수 공급관을 통해 공급된 난방수가 채워져 데워졌다가 난방수 배출관을 통해 배출되도록 하는 외통과, 상기 내통에 코일형태로 감싸지게 설치되어 순환하면서 온수를 얻는 온수관과, 상기 연료통으로부터 내통과 통하여지도록 설치되어 축분 연료를 연소실에 자동 공급하는 축분 연료 자동공급수단과, 상기 내통에 설치되어 투입된 축분 연료를 검출하여 축분 연료 자동공급수단의 동작을 제어하는 축분 연료량 검출수단과, 상기 연소실의 하부에 구비된 로스톨과, 상기 로스톨의 내부와 통하여지게 설치되어 축분 연료를 점화시킴과 동시에 연소실 측으로 공기를 공급하는 버너와, 상기 로스톨의 하부에 설치되어 연소되고 난 재를 자동으로 처리하는 재처리수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 축분 연료를 이용한 보일러가 제공된다.

본 발명에서 사용하는 축분 연료는 축산 분뇨를 건조하거나 발효시켜서 연소시 일정한 열량을 발생할 수 있는 연료를 통칭한다.

본 발명은 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 축산농가에서 손쉽게 얻을 수 있는 축분 연료를 이용하여 난방수는 물론이고 온수를 얻을 수 있게 되므로 난방에 따른 연료비를 절약할 수 있게 된다.

둘째, 발생된 축분 연료를 환경의 오염없이 완벽한 상태로 처리할 수 있게 됨은 물론 보일러의 사용에 따른 대기오염을 미연에 방지하게 되는 효과도 얻을 수 있게 된다.

셋째, 축분 연료를 자동으로 연속 공급할 수 있게 되므로 일손이 부족한 농가에서 보일러의 무인 운전이 가능해지게 된다.

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 1 내지 도 4를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성을 나타낸 사시도이고 도 2는 도 1의 구성을 개략적으로 나타낸 종단면도이며 도 3은 도 2의 A - A선 단면도로서, 본 발명은 함체형상으로 이루어진 본체(1)의 일 측에 축분 연료(2)가 채워지는 연료통(3)이 구비되어 있 고 상기 연료통의 일 측에는 연료통으로부터 공급된 축분 연료를 연소시키는 연소실(4)을 구성하는 내통(5)이 구비되어 있으며 상기 내통의 외측으로는 소정의 간격을 유지하며 외통(6)이 감싸지게 설치되어 있어 난방수 공급관(7)을 통해 공급된 난방수가 데워지고 나면 난방수 배출관(8)을 통해 본체(1)의 외부로 배출되도록 되어 있다.

이 때, 상기 연소실(4)을 구비하는 내통(5)의 상측에 수평방향으로 관통되게 난방수가 통과하는 복수 개의 열 회수관(9)을 더 구비하면 연통(10)을 통해 외부로 배출되는 고온의 폐열을 열 회수관(9)에서 회수하여 난방수를 데울 수 있게 되므로 열 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 내통(5)의 외주면을 따라 온수관(11)이 코일형태로 감싸지게 설치되어 있고 상기 연료통(3)에 채워진 축분 연료(2)는 내통(5)과 통하여지도록 설치된 축분 연료 자동공급수단에 의해 연소실(4)의 내부로 자동 공급되도록 되어 있는데, 상기 축분 연료 자동공급수단을 본 발명의 일 실시예에서는 연료통(3)으로부터 내통(5)과 통하여지게 수평 설치된 연료이송관(12)과, 상기 연료이송관 상에 회전 가능하게 설치된 스크류 컨베이어(13)와, 상기 스크류 컨베이어의 일단에 고정된 종동 스프로킷(14)과, 상기 종동 스프로킷과 근접되게 설치되어 모터(15)의 구동에 따라 회전하는 구동 스프로킷(16)과, 상기 구동 스프로킷과 종동 스프로킷에 감싸지게 설치되어 동력을 전달하는 체인(17)으로 구성하였으나, 다양한 형태로의 변형 적용이 가능함은 이해 가능한 것이다.

상기 축분 연료 자동공급수단에 의해 공급되는 축분 연료(2)는 내통(5)에 설 치된 축분 연료량 검출수단에 의해 그 공급이 제어되도록 되어 있는데, 본 발명의 일 실시예에서 축분 연료량 검출수단은 상기 연소실의 내부로 연장되게 설치된 축(18)과, 상기 축에 외팔보형태로 매달리게 설치되며 2단 절곡되게 형성된 작동판(19)과, 상기 연소실의 외부로 노출된 축의 하단에 설치되어 축이 회전함에 따라 이를 검출하는 리미트스위치(도시는 생략함)로 구성하였다.

그리고 상기 연소실(4)의 하부에 축분 연료(2) 또는 재가 얹혀지는 로스톨(20)이 구비되어 있고 상기 로스톨의 근접된 지점에는 축분 연료를 점화시킴과 동시에 연소실 측으로 공기를 공급하는 버너(21)가 로스톨의 내부와 통하여지게 설치되어 있으며 상기 로스톨의 직하방에는 연소되고 난 재를 자동으로 처리하는 재처리수단이 구비되어 있다.

이 때, 상기 재처리수단을 본 발명의 일 실시예서는 도 4에 나타낸 바와 같이 복수 개의 통공(22a)(23a)이 형성되어 일정 간격 유지되게 설치되는 상, 하부 타공판(22)(23)과, 상기 상부 타공판의 상부에 위치되도록 축(24)에 고정 설치되어 모터(25)의 구동에 따라 간헐 회전하며 상면에는 적어도 1개 이상의 재 제거돌기(26a)가 형성된 재 제거판(26)과, 상기 하부 타공판의 하부에 위치되며 본체(1)의 외부에서 인출 가능하게 설치된 재받이(27)로 구성되어 있다.

상기 상, 하부 타공판(22)(23)의 사이에 위치하는 축(24)의 외주면에 하부 타공판(23)에 얹혀진 재를 처리하는 보조 재 제거돌기(28)를 더 구비하면 하부 타공판(23)에 형성된 통공(23a)을 통해 재가 배출되지 않더라도 축(24)이 간헐 회전하는 과정에서 하부 타공판(23)에 얹혀져 있던 재가 보조 재 제거돌기(28)에 의해 제거된 다음 통공(23a)을 통해 배출되어 재받이(27)에 담기게 된다.

또한 난방수가 채워지는 내통(5)과 외통(6)의 상부에는 난방수의 압력이 필요 이상으로 상승하거나, 과열될 때 이를 외부로 배출하는 과압 배출관(29)이 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연료통(3)의 내부에 축분 연료(2)가 채워짐과 동시에 난방수 공급관(7)을 통해 내통(5)과 외통(6) 사이에 난방수가 가득 채워진 상태에서 콘트롤러(도시는 생략함)에 전원을 인가하면 축분 연료 자동공급수단의 모터(15)가 구동하게 되고, 이에 따라 모터(15)의 동력이 구동 스프로킷(16)과 체인(17) 그리고 종동 스프로킷(14)을 통해 전달되어 스크류 컨베이어(13)를 회전시키게 되므로 연료통(3) 내의 축분 연료(2)가 스크류 컨베이어(13)를 타고 연소실(4)을 구성하는 내통(5)의 내부로 공급된다.

상기한 바와 같은 동작으로 일정량의 축분 연료(2)가 연소실(4)의 내부로 공급되어 축분 연료 량 검출수단인 작동판(19)과 고정된 축(18)이 회전하면서 리미트스위치를 동작시키면 콘트롤러가 이를 감지하여 구동하고 있던 축분 연료 자동공급수단인 모터(15)의 구동을 중단시키게 되므로 축분 연료(2)의 공급이 일시적으로 중단된다.

그 후, 버너(21)를 가동하면서 연소실(4)의 내부에 점화가 이루어지면 연소실(4)의 내부에 있던 축분 연료(2)가 연소되기 시작하므로 축분 연료가 연소되면서 발생된 열에 의해 내통(5)과 외통 (6)사이에 채워진 난방수가 데워져 난방수 배출 관(8)으로 배출되는데, 상기 축분 연료(2)가 연소되면서 발생된 열이 난방수를 데우고 연통(10)으로 배출되는 과정에서 내통(5)의 상부에 설치된 열 회수관(9)을 통과하는 난방수를 재차 가열하게 되므로 열효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

한편, 축분 연료(2)의 연소에 따라 발생된 열은 내통(5)의 외주면에 코일형태로 감싸지게 설치된 온수관(11) 내의 온수를 가열하게 되므로 난방수 외에도 온수를 얻을 수 있게 된다.

계속되는 축분 연료(2)의 연소에 따라 로스톨(20)을 구성하는 재 제거판(26)의 상부에 재가 발생되면 발생된 재의 일부는 상부 타공판(22)에 형성된 통공(22a)과 하부 타공판(23)의 통공(23a)을 통해 재받이(27)로 떨어지지만, 덩어리진 재는 통공(22a)을 통과하지 못하므로 재 제거판(26)의 상부에 잔류하게 된다.

따라서 재 처리수단의 구동원인 모터(25)가 콘트롤러의 제어에 의해 간헐적으로 작동하여 축(24)을 회전시키게 되므로 축에 고정된 재 제거판(26)이 회전하게 되고, 이에 따라 덩어리진 재가 재 제거돌기(26a)에 의해 잘게 부서지게 되므로 상, 하부 타공판(22)(23)에 형성된 통공(22a)(23a)을 통해 재받이(27)로 떨어지게 된다.

이 때, 하부 타공판(23)의 전체에 걸쳐 통공이 형성되지 않고 일부에만 통공(23a)이 형성되어 통공이 형성되지 않은 부위에 재가 얹혀지더라도 상, 하부 타공판(22)(23)사이에 위치하는 축(24)에 보조 재 제거돌기(28)가 형성되어 있어 하부 타공판(23)에 얹혀져 있던 재를 배출시키게 된다.

반복되는 연소로 인해 연소실(4) 내에 채워져 있던 축분 연료(2)의 양이 줄 어들면 축분 연료량 검출수단인 작동판(19)이 축분 연료(2)를 검출하지 못하므로 전술한 바와 같은 동작으로 연료통(3)의 내부에 있던 축분 연료(2)를 연소실(4)의 내부로 공급하게 된다.

또한, 재받이(27)에 재가 가득 채워지고 나면 본체(1)의 외부에서 서랍식으로 장착된 재받이(27)를 꺼내 담겨져 있던 재를 버리고 다시 장착하게 된다.

버려지는 재는 퇴비 등으로 유용하게 사용할 수 있게 됨은 이해 가능한 것이다.

본 발명의 기술사상은 상기한 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.

또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양하게 변화하여 실시할 수 있음은 이해 가능한 것이다.

도 1은 본 발명의 구성을 나타낸 사시도

도 2는 도 1의 구성을 개략적으로 나타낸 종단면도

도 3은 도 2의 A - A선 단면도

도 4는 재 처리수단의 구성을 나타낸 종단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 본체 3 : 연료통

4 : 연소실 5 : 내통

6 : 외통 9 : 열 회수관

11 : 온수관 13 : 스크류 컨베이어

19 : 작동판 20 : 로스톨

21 : 버너 22, 23 : 상, 하부 타공판

22a, 23a : 통공 26 : 재 제거판

26a : 재 제거돌기 27 : 재받이

28 : 보조 재 제거돌기

Claims (6)

1. 삭제
2. 본체(1)와, 상기 본체의 일 측에 구비되어 축분 연료(2)가 채워지는 연료통(3)과, 상기 연료통의 일 측에 구비되어 연료통으로부터 공급된 축분 연료를 연소시키는 연소실(4)을 구성하는 내통(5)과, 상기 내통의 외부로 감싸지게 설치되며 난방수 공급관(7)을 통해 공급된 난방수가 채워져 데워졌다가 난방수 배출관(8)을 통해 배출되도록 하는 외통(6)과, 상기 내통에 코일형태로 감싸지게 설치되어 순환하면서 온수를 얻는 온수관(11)과, 상기 연료통으로부터 내통과 통하여지도록 설치되어 축분 연료를 연소실에 자동 공급하는 축분 연료 자동공급수단과, 상기 내통에 설치되어 투입된 축분 연료를 검출하여 축분 연료 자동공급수단의 동작을 제어하는 축분 연료량 검출수단과, 상기 연소실의 하부에 구비된 로스톨(20)과, 상기 로스톨의 내부와 통하여지게 설치되어 축분 연료를 점화시킴과 동시에 연소실 측으로 공기를 공급하는 버너(21)와, 상기 로스톨의 하부에 설치되어 연소되고 난 재를 자동으로 처리하는 재처리수단으로 구성된 축분 연료를 이용한 보일러에 있어서,

   상기 축분 연료 자동공급수단은 연료통(3)으로부터 내통(5)과 통하여지게 수평 설치된 연료이송관(12)과, 상기 연료이송관 상에 회전 가능하게 설치된 스크류 컨베이어(13)와, 상기 스크류 컨베이어의 일단에 고정된 종동 스프로킷(14)과, 상기 종동 스프로킷과 근접되게 설치되어 모터(15)의 구동에 따라 회전하는 구동 스프로킷(16)과, 상기 구동 스프로킷과 종동 스프로킷에 감싸지게 설치되어 동력을 전달하는 체인(17)으로 구성된 것을 특징으로 하는 축분 연료를 이용한 보일러.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 축분 연료량 검출수단은 상기 연소실의 내부로 연장되게 설치된 축(18)과, 상기 축에 외팔보형태로 매달리게 설치되며 2단 절곡되게 형성된 작동판(19)과, 상기 연소실의 외부로 노출된 축의 하단에 설치되어 축이 회전함에 따라 이를 검출하는 리미트스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 축분 연료를 이용한 보일러.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 연소실(4)을 구비하는 내통(5)의 상측에 수평방향으로 관통되게 설치되어 난방수가 통과하는 복수 개의 열 회수관(9)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 축분 연료를 이용한 보일러.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 재처리수단은 복수 개의 통공(22a)(23a)이 형성되어 일정 간격 유지되게 설치되는 상, 하부 타공판(22)(23)과, 상기 상부 타공판의 상부에 위치되도록 축(24)에 고정 설치되어 모터(25)의 구동에 따라 간헐 회전하며 상면에는 적어도 1개 이상의 재 제거돌기(26a)가 형성된 재 제거판(26)과, 상기 하부 타공판의 하부에 위치되며 본체(1)의 외부에서 인출 가능하게 설치된 재받이(27)로 구성된 것을 특징으로 하는 축분 연료를 이용한 보일러.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 상, 하부 타공판(22)(23)의 사이에 위치하는 축(24)의 외주면에 하부 타공판(23)에 얹혀진 재를 처리하는 보조 재 제거돌기(28)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 축분 연료를 이용한 보일러.

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