KR101277308B1

KR101277308B1 - 우드 펠릿 제조 장치

Info

Publication number: KR101277308B1
Application number: KR20110079002A
Authority: KR
Inventors: 오한영
Original assignee: (주)삼진아이앤티
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-06-20
Also published as: KR20130016843A

Abstract

본 발명은 우드 펠릿 성형 장치에 관한 것이다.
본 발명은 구동용 모터의 동력을 전달받아서 회전하는 제1압축기어와, 바이오매스를 성형하여 배출하는 압출공이 형성되어 상기 제1압축기어에 맞물려서 회전하는 제2압축기어로 구성되어 협소한 장소에 설치되어 펠릿을 효율적으로 제조할 수 있게 된다.

Description

우드 펠릿 제조 장치 {Apparatus for manufacturing a wood pellet}

본 발명은 우드 펠릿(wood pellet) 보일러의 연료로 사용되는 펠릿을 성형하기 위한 장치로서, 호퍼 내부에 2개의 압축기어가 구동용 모터에 의해 맞물려 회전하면서 유입된 바이오매스(biomass)가 압축되어 압축기어 이 사이에 형성된 성형 홀을 통해 원통형 입자 상태의 펠릿을 성형하여 기어 내부의 빈 공간을 통해 외부로 연속 배출하는 과정에서 장치의 부하 및 부품의 마모를 방지하면서 바이오매스를 효율적으로 압축시켜서 펠릿을 제조할 수 있고, 협소한 장소나 일반 가정 등에서도 사용이 가능할 수 있도록 이동 가능한 소형으로 제작될 수 있는 우드 펠릿 제조 장치에 관한 것이다.

석유를 비롯한 화석연료는 지구 온난화의 주범으로 지목되고 있으며, 비교적 가격이 고가이기 때문에 경제에 미치는 영향이 클 뿐만 아니라 매장량도 점차 감소되어 장차 어느 시기에는 고갈될 것이다. 이에 따라서 대체 에너지원의 개발이 절실한 실정이다.

이렇게 환경 오염 문제를 해결하기 위한 방안과 친환경 에너지에 대한 관심이 커짐에 따라 화석 연료를 대체할 수 있는 신재생 에너지와 같은 에너지원의 개발이 요청되고 있다.

상기한 에너지원으로 목재가 주목되고 있다. 종래에는 가구를 비롯한 목재 제품의 제작에서 발생되는 잡목이나 톱밥 등이 에너지 자원으로 이용되지 못하고, 주로 소각 처리되었으나, 최근에는 톱밥을 이용한 고령연료 를 제조하려는 기술들, 특히 펠릿화한 에너지원의 기술 개발에 많은 관심이 집중되고 있으며, 개발이 가속화되고 있다.

우드 펠릿 성형 장치는 목재, 나뭇가지, 갈대 등의 각종 바이오매스를 톱밥 형태로 분쇄하여 펠릿 보일러의 연료로 사용하기 위한 목재 펠릿을 성형하는 설비이다.

종래의 우드 펠릿 성형 장치와 관련된 기술은 대부분 목재를 톱밥으로 가공한 후 이를 건조하고, 분쇄한 다음 성형하여 펠릿으로 가공하며, 이후 포장하여 제품화하는 방식으로 제조하고 있다.

이러한 기술들은 톱밥을 펠릿화하기 위해 건조하고 분쇄하는 공정이 서로 분리되어 있고, 상기한 공정을 거치기 위해서는 톱밥이 열풍로를 비롯한 복잡하고 긴 컨베이어를 따라 이동되어야 하므로 대규모 설비가 필요하여 설비비가 증가됨은 물론이고, 설비가 차지하는 공간도 많이 요구되고 있다.

또한 목재가 스크류 압축 방식으로 제조됨에 따라 생산효율이 그리 좋지 못한 결점이 있다.

1. 한국등록특허 10-878051 목재 펠릿 제조 방법 및 목재 펠릿 제조 설비 2. 한국공개특허 10-2010-112343 목재 펠릿 제조 장치 및 제조 방법 3. 한국공개특허 10-2010-98354 우드 펠렛 제조 방법 4. 국제공개특허 WO2000-018572 바이오매스로부터 펠렛 형태의 라이터를 생산하는 장치 5. 국제공개특허 WO2001-024996 인공 파이어 로그와 파이어 스타터 칩을 생산하는 장치 6. 국제공개특허 WO1999-009242 펄프 및 제지 생산을 위한 나무 펠렛을 생산하는 장치

본 발명의 펠릿 성형 장치는 종래의 우드 펠릿 성형 장치가 압축 스크류 방싱으로 되어 생산 효율이 낮고, 대형 플랜트용으로 제작되어 설비 대형화에 따르는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 펠릿 성형 장치와는 달리 소형화에 적합한 기어 압축 성형 방식을 적용하여 설비의 크기를 줄여서 설비비와 설치면적을 감소시키고, 생산효율을 향상시킬 수 있는 우드 펠릿 제조 장치를 제공하고자 한다.

본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은, 프레임에 설치되어 공급 컨베이어에 의하여 바이오매스가 투입되는 호퍼에 설치되어 구동용 모터의 동력을 동력전달수단으로 전달받아서 바이오매스를 성형하여 배출하는 한 쌍의 압축기어를 구비하는 우드 펠릿 성형 장치에 있어서, 한편의 제1프레임에는 바이오매스를 공급하는 컨베이어 구동용 모터를 구비하는 공급 컨베이어가 설치되고, 상기 제1프레임과 분리되는 다른 한편의 제2프레임 상부에는 상기 공급 컨베이어에 의하여 바이오매스가 투입되는 압축기어와 상기 압축기어를 작동시키기 위한 구동용 모터 및 상기 구동용 모터의 동력을 압축기어에 전달하기 위한 동력전달수단이 구비되면서, 상기 제1, 제2프레임에 각각 이동용 바퀴가 설치되어 이동 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 동력전달수단은 감속기구를 포함하여 벨트 전동 기구, 또는 기어 전동 기구와 같은 일반적인 전동 기구가 적용될 수 있다.

한 쌍의 압축기어는 구동용 모터의 동력을 전달받아서 회전하는 제1압축기어와, 바이오매스를 성형하여 배출하기 위한 압출공이 형성되어 상기 제1압축기어에 맞물려서 회전하는 제2압축기어로 구성된다.

이와 같은 본 발명은 호퍼 내부에서 제1압축기어와 제2압축기어가 서로 맞물려서 구동용 모터에 의하여 회전하면서 호퍼로 유입된 바이오매스가 압축되어 제2압축기어에 형성된 압출공을 통해서 제1압출기어와 제2압출기어의 이(齒) 사이의 공간으로부터 바이오매스가 원통형 입자 상태의 펠릿으로 성형되어 배출되며, 배출된 펠릿은 기어 내부의 빈 공간을 통해 외부로 연속적으로 배출되어 제조 효율이 향상된 목재 펠릿을 제공할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면 적은 설치 면적을 차지하는 한 쌍의 압축기어에 형성되는 성형홀과 압출공에 의하여 장치의 부하와 부품의 마모를 방지하면서 바이오매스를 효과적으로 압축 성형할 수 있게 되어 다양한 종류의 바이오매스를 효율적이고 신속하게 펠릿으로 제조할 수 있고, 설비의 크기를 줄일 수 있어서 설치공간이 크게 차지하지 않게 됨으로써 이동이 편리하게 제작하여 가정용으로 사용이 가능한 설비를 구축할 수 있다.

도 1은 본 발명 시스템의 개략도
도 2는 본 발명의 측단면도
도 3은 본 발명의 압축기어를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 압축기어의 일부를 분해한 사시도
도 5는 본 발명의 압축기어가 조합된 평면도
도 6은 본 발명의 압축기어가 조합된 정단면도
도 7은 본 발명의 압축기어가 조합된 평단면도

본 발명의 특징과 장점들은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시에에 의하ㅣ여 보다 명확하게 이해될 것이다.

다음에서 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 발명의 우드 펠릿 제조 장치는 제1프레임(100)과 제2프레임(200)에 설치된다.
제1프레임(100)의 상부에는 공급 컨베이어(6)와 컨베이어 구동용 모터(7)가 설치되고, 하부에는 이동용 바퀴(13)가 설치되어 이동 가능하게 되어 있다.
제2프레임(200)에는 호퍼(2), 압축기어(3), 구동용 모터(4), 동력전달수단(5)이 설치된다.

제2프레임(200)은 상부 프레임(10)과 하부 프레임(11)으로 구성되면서, 상부 프레임(10)에는 압축기어(3)와 동력전달수단(5)을 설치하기 위한 브라켓(100,101)이 고정되어 있고, 하부 프레임(11)의 바닥에는 이동용 바퀴(12)가 고정되어 호퍼(2)와 구동용 모터(4) 및 동력전달수단(5)이 설치되어 있다.

호퍼(2)는 제2프레임(200)의 상부 프레임(10) 상부에 설치되어 공급 컨베이어(6)에 로부터 바이오매스가 투입된다.

압축기어(3)는 호퍼(2) 내부에 설치되어 서로 이맞물림이 되는 제1압축기어(30)와 제2압축기어(31)로 구성된다.

제1압축기어(30)는 이뿌리면(flank of tooth) 사이의 표면에 다수개의 성형홀(300)이 천공되어 호퍼(2)에 베어링 설치되고, 구동용 모터(4)의 동력을 동력전달수단(5)으로부터 전달받아서 회전한다.
성형홀(300)은 치홈의 바닥면으로부터 관통되지 않고 적정 깊이로 요입되게 형성되어 바이오매스를 일차적으로 압축한 다음 제2압축기어(31)에 형성되어 있는 압출공(310)과 배출공(311)으로 배출될 수 있게 한다.

제2압축기어(31)는 연속된 공간을 이루는 압출공(310)과 배출공(311)이 형성되면서, 배출공(311)의 안쪽으로는 배출공간(312)이 형성되어 호퍼(2)에 베어링 설치된다.

압출공(310)은 이뿌리면 사이 표면의 입구, 즉 치홈의 바닥면으로부터 안쪽으로 갈수록 좁아지는 경사면으로 형성되어 바이오매스를 서서히 압축시킬 수 있게 되고, 배출공(311)은 원통형으로 형성되어 압축된 바이오매스를 배출공간(312)으로 배출시킨다.

이러한 제2압축기어(31)는 호퍼(2)에 베어링 설치되면서 제1압축기어(30)와 치합되어 호퍼(2)에 투입되는 바이오매스를 압축하여 배출한다.

구동용 모터(4)는 통상적인 구조와 같이 감속기(40)와 구동축(41)을 구비하여 압축기어(3)와 동력전달수단(5)으로 연결되어, 동력전달수단(5)에 의하여 제1압축기어(30)에 동력을 전달한다.

동력전달수단(5)은 원동풀리(50), 종동풀리(51), 벨트(52), 기어 회전축(53)으로 구성된다.

원동풀리(50)는 구동용 모터(4)의 구동축(41)에 고정되고, 원동풀리(50)는 기어 회전축(51)에 고정되어 벨트(52)로 연결되어 있다.

기어 회전축(53)은 제1압축기어(30)와 축이음이 되면서, 상부 프레임(10)의 양쪽 브라켓(100,101)에 베어링으로 지지되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 이동용 바퀴(12, 13)를 이용하여 도 1에서 보는 바와 같이 제1프레임(100)과 제2프레임(200)을 근접시킨 다음, 구동용 모터(4)가 구동하면 벨트전동기구로 되는 동력전달수단(5)에 의하여 기어 회전축(53)이 회전을 하게 된다.

이때 기어 회전축(53)에 의하여 압축기어(3)가 구동하게 되는데, 기어 회전축(53)이 압축기어(3)의 제1압축기어(30)와 축이음이 되어 있어서 구동용 모터(4)의 동력을 전달받아서 회전하고, 다른 하나의 제2압축기어(31)는 상기 제1압축기어(30)에 이맞물림이 되어 회전한다.

그리고 바이오매스가 공급 컨베이어(6)로부터 호퍼(2)에 투입되면, 바이오매스가 압축기어(3) 상부에 낙하한다.

이렇게 공급된 바이오매스는 이맞물림이 되어 회전하는 제1압축기어(30)와 제2압축기어(31) 사이에서 압축되면서 제2압축기어(31)에 형성되어 있는 압출공(310)과 배출공(311)을 통과하면서 압출되어 배출공간(312)으로 빠져나온 다음, 배출슈트(102)로 배출된다.
이때, 압축기어(3)는 바이오매스가 배출되는 배출공(311)이 제1압축기어(30)에는 없고 제2압축기어(31)에만 있기 때문에 한쪽 방향, 즉 제2압축기어(31)쪽으로만 강력한 압축력이 작용하게 되어 효과적으로 바이오매스를 압축하여 배출하게 된다.
또한, 제1압축기어(30)에는 관통되지 않은 성형홀(300)이 형성되어 있어서,제2압축기어(31)에 의하여 바이오매스가 일차적으로 예비 압축된 다음 선회하여 다시 제2압축기어(31)의 압출공(310)으로 유입됨으로써 압축 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 압출공(310)은 치홈의 바닥면에 형성되는 입구쪽으로부터 배출공(311)을 향하여 점차 좁아지는 경사면을 형성하고 있어서, 압축되면서 배출되는 바이오매스의 저항을 감소시키면서 효과적으로 배출시키게 됨으로써 장치의 부하와 부품의 마모를 방지할 수 있게 된다.

1 : 프레임 2 : 호퍼
3 : 압축기어 4 : 구동용 모터
5 : 동력전달수단 6 : 공급 컨베이어
10 : 상부 프레임 11 : 하부 프레임
30 : 제1압축기어 31 : 제2압축기어
40 : 감속기 41 : 종동축
50 : 원동풀리 51 : 종동풀리
52 : 벨트 53 : 기어 회전축
100, 101 : 브라켓 102 : 배출 슈트
300 : 성형홀 310 : 압출공
311 : 배출공 312 : 배출공간

Claims

프레임에 설치되어 공급 컨베이어에 의하여 바이오매스가 투입되는 호퍼에 설치되어 구동용 모터의 동력을 동력전달수단으로 전달받아서 바이오매스를 성형하여 배출공으로 배출하는 제1압축기어와 제2압축기어를 구비하는 우드 펠릿 성형 장치에 있어서,
한편의 제1프레임(100)에는 바이오매스를 공급하는 컨베이어 구동용 모터(7)를 구비하는 공급 컨베이어(6)가 설치되고, 상기 제1프레임(100)과 분리되는 다른 한편의 제2프레임(200) 상부에는 상기 공급 컨베이어(6)에 의하여 바이오매스가 투입되는 제1압축기어(30)와 제2압축기어(31)를 작동시키기 위한 구동용 모터(4) 및 상기 구동용 모터(4)의 동력을 압축기어(3)에 전달하기 위한 동력전달수단(5)이 구비되면서, 상기 제1, 제2프레임(100, 200)에 각각 이동용 바퀴(12, 13)가 설치되어 이동 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 우드 펠릿 성형 장치.
제 1 항에 있어서, 제1압축기어(30)의 치홈 바닥면에는 성형홀(300)이 형성되고, 제2압축기어(31)는 배출공(311)의 입구에 경사면으로 되는 압출공(310)이 형성되는 것을 특징으로 하는 우드 펠릿 성형 장치.