KR101047834B1 - 펠렛 제조용 원료 건조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인조목재나 사료 또는 비료제조에 사용되는 펠렛 원료의 건조장치에 관한 것으로서, 펠렛을 제조하기 위한 원료를 투입받아 수용하고, 내측에는 외부로부터 동력을 인가받아 원료를 교반하는 교반 스크류가 장착되며, 하측에는 건조된 원료를 배출하기 위한 배출 댐퍼가 구비된 건조드럼; 상기 건조드럼의 외측와 건조드럼을 지지하는 프레임 사이에 설치되어 건조드럼의 무게를 측정하는 로드셀; 열풍을 발생하여 상기 건조드럼의 내측으로 열풍을 투입하는 열풍 발생기; 미리 구성된 데이터베이스에 의해 상기 로드셀로부터 측정된 건조드럼의 무게에 따라 내부에 수용된 원료의 함수율을 산출하고, 목표치 함수율에 도달하는 건조드럼의 무게가 되도록 상기 교반 스크류 및 열풍 발생기의 구동을 제어하는 컨트롤러;로 구성되어 있다.
컨트롤러, 건조드럼, 로드셀

Description

펠렛 제조용 원료 건조장치{Pellet materials dryer}
본 발명은 인조목재나 사료 또는 비료제조에 사용되는 펠렛 원료의 건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건조드럼과 원료의 무게를 이용하여 인조목재나 사료 또는 비료 제조용 펠렛의 원료로 사용되는 톱밥이나 곡물 또는 퇴비 등에 함유된 수분의 비율을 펠렛 제조에 적합한 수준으로 건조시키기 위한 펠렛 제조용 원료 건조장치에 관한 것이다.
인구의 급속한 증가와 산업화 및 물질문명의 발달로 목재나 비료 또는 가축사료의 수요는 기하급수적으로 증가하고 있으나 천연자원만으로는 그 수요를 감당할 수 없는 실정에 있다.
따라서 목재 대용으로 톱밥이나 합성수지를 이용하여 제조한 인조목재가 개발되어 널리 사용되고 있으며, 비료로는 음식물 쓰레기, 퇴비, 가축분뇨 등과 같은 유기성 폐기물과 주정박, 대두박, 전분박, 비지박, 탈지강, 생선내장, 도축폐기물, 미강과 같은 농축산 부산물을 이용하여 제조하고 있다. 또 소, 돼지 등 가축의 사료로서는 옥수수, 콩 등 곡물을 분쇄한 후 혼합하거나 이들 혼합물에 축산 부산물을 배합하여 제조하고 있다.
이들 인조목재나 비료 및 사료는 우선 그 원료를 수분의 함량이 20～30%가 되도록 1차 건조시킨 후 이와 같이 1차 건조된 원료로 펠렛으로 만들고 이 펠렛을 원료로 하여 각종 인조목재나 비료 또는 사료를 생산하게 된다.
현재 펠렛을 제조할 때에는 건조드럼에 원료를 투입하고 히터로 가열하여 건조시켰지만 원료에 따라 수분의 함량이 천차만별이므로 수분의 함량이 적정하게 건조되었는지를 측정하기 위해서 건조과정에서 수시로 원료 일부를 샘플로 추출하여 수분 함량을 측정하고 있으므로 그 측정값이 부정확함은 물론 건조시간도 많이 소요되는 폐단이 있다. 이와 같은 폐단을 개선하기 위하여 건조과정이 진행되는 컨베이어 상에서 레이저를 조사(照査)하여 수분을 측정하는 장치가 개발되었으나 이 장치는 매우 고가이므로 필연적으로 생산원가가 높아지는 문제가 있다.
따라서 기존의 건조장치를 활용하면서도 경제적이고도 간편하게 수분의 함량을 측정할 수 있는 건조장치의 개발이 요망되고 있다.
본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 기존의 건조장치를 활용하면서도 경제적이고도 정확하게 원료의 수분의 함량을 측정할 수 있는 펠렛 제조용 원료 건조장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 펠렛 제조용 원료를 건조시키는 작업이 자동으로 이루어지도록 컨트롤러를 설치하여 전체 건조과정을 자동으로 제어하도록 하였다.
한편, 건조상태를 종전과 같이 건조작업 중에 수시로 원료의 일부를 샘플로 추출하거나 레이저를 조사하여 확인하던 방법을 지양하고 무게만으로 측정할 수 있도록 획기적으로 개선하였다. 즉, 건조드럼의 내부에 투입된 원료의 무게와 건조 진행과정 중에 원료의 무게를 측정하기 위하여 건조드럼의 무게를 미리 측정하여 저장하고, 이후 투입된 무게의 원료와 건조드럼의 함한 무게가 측정되면, 측정된 무게로부터 건조드럼의 무게를 빼면 원료의 무게가 되는 것이다. 따라서 이러한 원료의 무게변화를 측정하여 수분함수율로 환산함으로써 건조 공정이 이루어지며, 이를 실시간적으로 정확하게 측정할 수 있다.
한편, 건조 드럼의 중앙에는 펠렛 제조용 원료를 교반하는 스크류를 수직으로 설치하여 건조가 원활하게 이루어지도록 하였다. 또한 건조 드럼의 상부에는 펠렛 제조용 원료를 건조시키는 과정에서 발생한 수증기 형태의 수분을 공기 중으로 배출하는 수증기배출구를 설치하였다. 또한, 건조 드럼의 하부에는 가열장치를 설치하여 콘트롤러의 지시에 따라 열풍을 건조 드럼의 내부로 투입하도록 함과 아울러 실시간으로 전체 하중을 보여주어 원료의 건조상태를 측정하기 위한 로드셀을 건조 드럼의 지지대에 설치함으로써 실시간으로 원료의 건조상태를 확인할 수 있도록 하였다.
기존의 건조장치를 활용하면서도 이를 컨트롤러로 제어함으로써 건조과정을 자동화함과 함께 고가의 레이저장치대신 로드셀을 활용하여 무게를 측정함으로써 이 측정된 무게에 의해 건조상태를 파악하여 펠렛 제조용 원료의 건조상태를 경제적이고 정확하게 실시간으로 파악할 수 있다.
본 발명은 인조목재나 사료 또는 비료제조용 원료인 펠렛을 제조하기 위하여 펠렛 제조용 원료를 건조할 때 건조드럼과 원료의 무게를 이용하여 건조상태를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 건조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이들 펠렛의 원료로 사용되는 톱밥이나 곡물 또는 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물과 대두박, 전분박, 비지박, 탈지강, 생선내장, 도축폐기물, 미강과 같은 농축산 부산물에 함유된 수분의 일정 비율(예를들면 20～30%)이 되도록 건조시키기 위한 펠렛 제조용 원료의 건조장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명 건조장치 사시도 및 일부 투시도이고 제2도는 본 발명 건조장치의 측면도, 제3도는 본 발명 건조장치의 작동방법의 블록도이다.
도1 내지 도2에서 보는 바와 같이 본 발명의 건조장치는 컨트롤러(100)와 건조 드럼(200), 열풍발생부(300), 지지대(400) 및 로드셀(500)로 구성된다.
컨트롤러(100)는 본 발명 건조장치의 제어를 담당하는 장치로서 펠렛 제조용 원료를 건조시키는 전 작업이 자동으로 이루어지도록 제어하는 장치이다. 따라서 컨트롤러(100)에는 건조 드럼(200)의 무게, 수분 함수율에 따른 펠렛 제조용 원료의 무게 등 각종 데이터가 데이터베이스(120)에 저장되어 있어 이 데이터에 따라 배합 스크류(230)와 열풍발생부(300)에 명령을 내려 원료를 건조시키게 된다.
건조 드럼(200)의 무게는 간단하게 계산된다. 그러나 펠렛 제조용 원료는 동일한 재료라 하더라도 수거과정 및 보관상태에 따라 수분의 함량이 제 각각이므로 그 무게 역시 제 각각이다. 따라서 데이터베이스(120)에는 원료의 종류에 따라 건조드럼(200)에 투입되는 무게, 그 무게의 변화에 따른 함수율이 여러번의 측정에 의하여 데이터베이스화 된다.
즉, 데이터베이스(120)에는 건조드럼(200)의 무게(A)와 건조드럼(200)에 투입되는 원료 무게(B) 및 상기 원료가 펠렛을 제조하기에 적당한 수준의 수분(예를 들면 20～30%의 수분)을 함유하였을 때의 무게(C), 원료에 따른 가열온도 등이 데이터베이스화되어 입력되어 있다.
건조 드럼(200)은 펠렛 제조용 원료를 건조하는 통으로서 건조시킬 원료의 양에 따라 1개 또는 2개 이상을 사용한다. 건조드럼(200)은 지지대(400)에 의하여 지지되어 있으며, 지지대(400)와 건조드럼(200) 사이에는 무게를 특정하기 위한 로드셀(500)이 장착되어 있으며, 건조 드럼(200)의 외피에 보온재를 입히면 보온 효과를 올려주므로 연료를 절약할 수 있다.
건조 드럼(200)에는 펠렛 제조용 원료를 투입하는 투입구(210)와 건조 드럼(200) 내에서 원하는 수분함량을 갖도록 건조된 펠렛 제조용 원료를 배출하는 배 출구(220)가 형성되어 있다. 투입구(210)와 배출구(220)는 따로 설치하지 아니하고 하나로 통합할 수도 있다.
건조 드럼(200)의 중앙에는 건조가 원활하게 이루어지도록 펠렛 제조용 원료를 교반하는 교반 스크류(230)가 수직으로 설치되어 있다. 이와 같이 교반 스크류(230)를 수직으로 설치하면 교반된 원료를 교반하여 고르고 빠르게 건조가 이루어지게 한다.
교반 스크류(230)는 축(231)과 상기 축(231)에 나선상으로 형성된 날개(232)로 구성되어 있다. 따라서 교반 스크류(230)의 축(231)이 회전하면 날개(232)가 돌아가면서 펠렛 제조용 원료를 교반하여 줌으로써 원료가 골고루 열을 받아 고르게 건조될 수 있도록 하여 준다.
또 건조 드럼(200)의 상부에는 펠렛 제조용 원료를 건조시키는 과정에서 발생한 수증기 형태의 수분을 공기 중으로 배출하는 수증기배출구(240)가 형성되어 있다. 한편, 원료가 유기성 폐기물이거나 농축산 부산물일 경우에는 악취가 배출되지 않도록 수증기배출구(240)에 필터를 내장할 수 있다. 상기 필터는 통상의 악취제거용 필터로서 시중에서 구입하여 수증기배출구(240)에 맞게 탈부착식으로 하여 필요할 때에만 설치하면 된다.
또 건조 드럼(200)에는 높이 측정기(250)가 설치되어 있어 원료의 최대 투입량을 확인하게 된다.
건조 드럼(200)의 외측에는 열풍 발생기(300)가 설치되어 건조드럼(200)의 내측으로 건조를 위한 열풍을 투입하게 되며, 이러한 열풍 발생기(300)는 전기히 터, 스팀, 버너, 소각로 폐열 등을 사용할 수 있다.
건조 드럼(200)의 외부에는 지지대(400)가 설치되어 건조드럼(200)을 지지하여 준다.
또 상기 지지대(400)와 건조드럼(200)의 사이에는 로드셀(load cell, 400)이 장착되어 있어, 건조 드럼(200)과 펠렛 제조용 원료의 무게를 합한 무게를 측정하게 된다.
로드셀(500)은 해상 구조물 및 대형 기계 구조물의 하중 측정, 고급 재료시험기의 하중 감지소자, 힘 자동제어 및 측정장치, 각종 하중 측정시스템, 원자재 강도시험 및 댐, 터널 등의 토목 구조물의 구조 해석용 하중 감지소자로 산업현장에 널리 응용되고 있는데 본 발명에서도 로드셀을 이용함으로써 펠렛 제조용 원료의 건조상태를 정밀하게 측정할 수 있다.
즉, 건조드럼(200)의 무게와 투입원료의 무게 및 상기 투입원료의 수분함량이 원하는 수치일 때의 무게만 확정되면, 상기 로드셀(400)을 이용하여 투입된 원료의 건조상태를 건조과정에서 신속하고 정확하게 측정할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 건조장치를 이용하여 펠렛 제조용 원료를 건조시키는 과정에 대하여 설명한다.
우선 펠렛 제조용 원료를 투입구(210)를 통해 건조 드럼(200)의 내부로 투입한다. 본 발명에 사용되는 건조드럼(200)은 건조시킬 원료의 양에 따라 1개일 수도 있고 2개 이상일수도 있다. 상기 건조드럼(200)은 지지대(400)에 의하여 지지되어 있으며, 상기 지지대(400)와 건조드럼(200)의 사이에는 로드셀(500)이 부착되어 있다. 따라서 건조 초기에는 상기 로드셀(500)로부터 건조 드럼(200)의 무게(A)와 건조드럼(200)에 투입되는 원료 무게(B)가 함께 측정되어 컨트롤러(100)로 입력된다.
이때, 관리자는 키입력부(110)를 통해 건조드럼(200)에 투입된 원료의 종류를 선택하게 되고, 이에 따라 컨트롤러(100)는 데이터베이스(120)에 미리 입력된 데이터에 따라 원료의 종류와 투입된 원료의 무게에 대한 데이터를 확인하게 된다.
이후, 컨트롤러(100)는 열풍발생부(300)와 교반 스크류(230)를 구동시켜 건조드럼(200) 내부의 원료를 교반하면서 건조를 진행하게 된다.
건조드럼(200)의 상부 외측으로는 교반 스크류(230)의 축(231)이 돌출되어 이를 통해 외부로부터 모터(미도시)등에 의한 동력을 인가받게 된다.
컨트롤러(100)는 건조를 진행하면서 로드셀(500)로부터 무게값을 계속적으로 입력받아 건조과정중의 함수율을 지속적으로 측정하게 되는데, 예를 들면 목재 팰렛을 제조하기 위한 원료인 톱밥이 건조 드럼에 1톤이 투입된 경우 수분함수율이 75%로 가정하고, 펠렛 가공을 위한 최적의 함수율이 25%라고 가정하다면, 50%의 수분이 배출되어야 한다.
그러므로, 톱밥의 무게는 250kg이 되고, 수분이 500kg이 배출되어 최종적으로 감지된 무게값이 건조드럼(200)의 무게를 제외하고 250kg이 되어야 한다.
따라서, 컨트롤러(100)는 로드셀(500)로부터 측정된 원료의 무게가 250kg이 될 때까지 열풍발생기(300)와 교반스크류(230)를 구동시키는 것이다.
건조드럼(200)에서 원료가 건조되면서 원료에 함유되어 있던 수분은 수증기 로 변하는 바, 이 수증기는 건조드럼(200) 상부에 형성되어 있는 수증기 배출구(240)를 통해 공기 중으로 배출된다.
건조과정이 진행되는 동안 로드셀(500)은 실시간으로 변하는 무게를 컨트롤러(100)에 제공함으로써 원료의 건조상태를 정확하게 알 수 있다.
한편, 건조가 80%(바람직하게는 80～90%정도의 사이값)정도 진행되었을 때, 수분이 40%정도 배출되어 수분을 함유한 원료의 무게가 350kg 정도가 되었을 때 컨트롤러(100)는 열풍발생기(300)의 히터를 끄게 되고, 송풍 기능만을 동작 유지시키게 된다.
이는, 원료에 인가된 잔열에 의하여 원하는 목표치 함수율까지 건조가 이루어지도록 함과 아울러 원료가 냉각되도록 하기 위함이다.
건조가 완료되면, 건조된 원료는 배출 댐퍼(220)를 통해 외부로 배출되며, 이러한 건조드럼(200)은 도 1과 같이 복수개가 배치되어 대량으로 빠르게 건조가 이루어지도록 함이 바람직하다.
따라서 본원 발명은
펠렛을 제조하기 위한 원료를 투입받아 수용하고, 내측에는 외부로부터 동력을 인가받아 원료를 교반하는 교반 스크류(230)가 장착되며, 하측에는 건조된 원료를 배출하기 위한 배출 댐퍼(220)가 구비된 건조드럼(200);
상기 건조드럼(200)의 외측와 건조드럼(200)을 지지하는 지지대(400) 사이에 설치되어 건조드럼(200)의 무게를 측정하는 로드셀(500);
열풍을 발생하여 상기 건조드럼(200)의 내측으로 열풍을 투입하는 열풍 발생기(300);
미리 구성된 데이터베이스(120)에 의해 상기 로드셀(500)로부터 측정된 건조드럼(200)의 무게에 따라 내부에 수용된 원료의 함수율을 산출하고, 목표치 함수율에 도달하는 건조드럼(200)의 무게가 되도록 상기 교반 스크류(230) 및 열풍 발생기(300)의 구동을 제어하는 컨트롤러(1000;로 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본원발명의 스크류(230)는 상기 건조드럼(200)의 중앙에 수직으로 설치된 축(231);과 상기 축(232)에 나선상으로 형성되어 있는 날개(232);로 구성된다
제1도는 본 발명 건조장치 사시도 및 일부 투시도
제2도는 본 발명 건조장치의 측면도
제3도는 본 발명 건조장치의 제어 블록도
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 - 컨트롤러 200 - 건조드럼
210 - 투입구 220 - 배출구
230 - 배합 스크류 240 - 수증기 배출구
300 - 열풍발생기 400 - 지지대
500 - 로드셀

Claims (3)

  1. 펠렛을 제조하기 위한 원료를 투입받아 수용하고, 내측에는 외부로부터 동력을 인가받아 원료를 교반하는 교반 스크류가 장착되며, 하측에는 건조된 원료를 배출하기 위한 배출 댐퍼가 구비된 건조드럼;
    상기 건조드럼의 외측와 건조드럼을 지지하는 프레임 사이에 설치되어 건조드럼의 무게를 측정하는 로드셀;
    열풍을 발생하여 상기 건조드럼의 내측으로 열풍을 투입하는 열풍 발생기;
    미리 구성된 데이터베이스에 의해 상기 로드셀로부터 측정된 건조드럼의 무게에 따라 내부에 수용된 원료의 함수율을 산출하고, 펠렛을 제조하기 위한 목표치 함수율인 20 ~ 30%의 함수율에 도달하는 건조드럼의 무게가 되도록 상기 교반 스크류 및 열풍 발생기의 구동을 제어하며, 건조가 80 ~ 90%정도 진행되었을 때 상기 열풍발생기의 열발생을 중지시킨 후 송풍만 이루어지도록 제어하는 컨트롤러;로 구성된 것을 특징으로 하는 펠렛 제조용 원료의 건조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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