KR101360962B1 - 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오메스를 분쇄하고 건조하는데 필요한 동력을 하나의 소형엔진을 통하여 공급하고, 특히 이 소형엔진으로부터 발생된 배기가스를 이용하여 바이오메스의 건조에 활용함으로써, 장비 전체의 구성이 컴팩트해질 뿐만 아니라 열효율을 향상시킬 수 있도록 한 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 이처럼 컴팩트하게 제조할 수 있기 때문에 펠릿 제조장치를 차량 등에 탑재하여 다닐 수 있도록 이동식으로 구성할 수 함으로써, 펠릿 제조 장비를 현지에서 펠릿화 작업이 가능하도록 한 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치는, 동력발생장치; 내부가 중공이며 밀폐된 격실; 상기 격실 외부에 설치되어 바이오메스를 분쇄시켜 주는 분쇄기; 상기 격실 내부에 설치되어 분쇄기로부 분쇄된 바이매스를 순차적으로 이송시키면서 건조시켜 주는 적어도 2개의 건조로; 및 건조된 바이오메스를 공급받아 펠릿화하는 펠릿 밀;을 포함하고;, 상기 동력발생장치로부터 발생된 배기가스는 바이오메스의 건조순서와 역순으로 건조로를 통과한 다음, 상기 격실 안을 통하여 그 외부로 배출되며;, 상기 동력발생장치는 분쇄기·상기 건조로 및 펠릿 밀을 동시에 구동시켜 주는 것을 특징으로 한다.

Description

소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치{PELLET MANUFACTURING APPARATUS USING SMALL ENGINE}

본 발병은 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 엔진으로부터 발생된 배기가스를 이용하여 분쇄된 바이오메스를 건조시켜 원료화함으로써, 장치의 구성을 컴팩트하게 구성할 수 있을 뿐만 아니라 열효율을 향상시킬 수 있는 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치에 관한 것이다.

근래에 와서 화석연료의 고갈과 함께 친환경적인 측면을 고려하여 여러가지 에너지 개발에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이에 다양한 형태의 연료, 예를 들어서 바이오메스나 목재 등을 재순환한다든가 태양에너지와 같은 대체 에너지 등에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.

특허문헌1에는 일종의 펠릿 성형 설비(Pelletizer)인 목재를 이용하여 펠릿화하는 목재펠릿 제조 설비가 개시되어 있다. 이러한 제조설비는, 목재 원료를 반입하여 톱밥으로 제조하는 톱밥제조설비; 상기 톱밥제조설비로부터 이송된 톱밥이 제1설정 범위의 함수율을 갖도록 건조시키는 건조설비; 상기 건조된 톱밥을 분쇄하는 분쇄설비; 상기 분쇄톱밥이 제2설정 범위의 함수율을 갖도록 조절한 상태에서, 상기 분쇄톱밥을 목재펠릿으로 성형하는 성형설비; 및 상기 목재원료를 이용하여 상기 건조설비의 건조열원을 공급하는 열원설비를 포함한다.

이에, 다양한 종류의 목재 원료가 효율적으로 목재펠릿으로 제조된다. 특히, 건조된 톱밥의 함수율이 제어되기 때문에, 톱밥 분쇄시 분쇄 효율이 향상된다. 또한, 분쇄톱밥으로 목재펠릿을 성형할 때, 상기 분쇄톱밥의 함수율이 제어되기 때문에, 성형 효율이 향상되고, 성형 설비의 파손 가능성이 크게 감소한다.

하지만, 이러한 종래의 목재펠릿 제조설비는 다음과 같은 문제가 발생하였다.

1) 통상적으로 커팅된 톱밥은 함수율이 높기 때문에 함수율을 낮추기 위해서는 별도의 건조설비를 필요로 하였다.

2) 건조장치의 구성이 복잡하기 때문에 펠릿 제조장치를 컴팩트하게 구성하는데 어려움이 있었다.

3) 이처럼 설비 자체를 소형화하는데 어려움이 있기 때문에 펠릿화하기 위해서는 목재등의 원재료를 펠릿 설비가 있는 곳으로 이송시켜야 하는 번거로움이 있었다.

한국등록특허 제10-0878051호(2009.01.05)

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 바이오메스를 분쇄하고 건조하는데 필요한 동력을 하나의 소형엔진을 통하여 공급하고, 특히 이 소형엔진으로부터 발생된 배기가스를 이용하여 바이오메스의 건조에 활용함으로써, 장비 전체의 구성이 컴팩트해질 뿐만 아니라 열효율을 향상시킬 수 있도록 한 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 이처럼 컴팩트하게 제조할 수 있기 때문에 펠릿 제조장치를 차량 등에 탑재하여 다닐 수 있도록 이동식으로 구성할 수 함으로써, 펠릿 제조 장비를 현지에서 펠릿화 작업이 가능하도록 한 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치는, 동력발생장치; 내부가 중공이며 밀폐된 격실; 상기 격실 외부에 설치되어 바이오메스를 분쇄시켜 주는 분쇄기; 상기 격실 내부에 설치되어 분쇄기로부 분쇄된 바이매스를 순차적으로 이송시키면서 건조시켜 주는 적어도 2개의 건조로; 및 건조된 바이오메스를 공급받아 펠릿화하는 펠릿 밀;을 포함하고;, 상기 동력발생장치로부터 발생된 배기가스는 바이오메스의 건조순서와 역순으로 건조로를 통과한 다음, 상기 격실 안을 통하여 그 외부로 배출되며;, 상기 동력발생장치는 분쇄기·상기 건조로 및 펠릿 밀을 동시에 구동시켜 주는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 격실에는 그 내부에 동력발생장치의 배기다기관과 연결된 촉매컨버터와 머플러가 설치된 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 격실에는 동력발생장치의 냉각수를 냉각시켜 주기 위한 냉각장치가 구비되고, 외기를 이 냉각장치를 통하여 격실 내부로 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기가스는 바이오메스와 직접 접촉 방식 또는 건조로의 외면을 통해 바이오메스와 열전달이 이루어지는 간접 접촉 방식으로 열전달이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 펠릿 제조 장치는 18~22% 함수율의 바이오메스를 13~15% 함수율을 갖도록 건조시켜 주는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 본 발명에 따른 펠릿 제조 장치는 차량 등을 이용하여 이동시켜서 사용할 수 있는 이동식으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

1) 건조열원으로서 배기가스를 이용하기 때문에 별도의 건조시설을 구비하지 않아도 되어 펠릿 제조장치 전체를 컴팩트하게 구성할 수 있다.

2) 이처럼 컴팩트하게 구성할 수 있기 때문에 이를 차량 등에 싣고서 이동식으로 제작할 수 있게 된다. 이에 바이오메스가 발생되는 지점으로 운반하여 현지에서 바이오매스를 바로 펠릿화하는 작업이 가능하게 된다.

3) 소형엔진을 이용하여 펠릿 제조장치에서 필요로 하는 모든 동력을 공급하기 때문에 엔진효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 여기서 나오는 배기가스를 재활용하기 때문에 열효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 펠릿 제조장치의 구성을 보여주기 위한 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예2에 따른 펠릿 제조장치의 구성을 보여주기 위한 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예3에 따른 펠릿 제조장치의 구성을 보여주기 위한 개략도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명의 실시예1에 따른 펠릿 제조장치(1000a)는, 도 1과 같이, 소형의 엔진을 이용하는 동력발생장치(100), 밀폐된 공간을 제공하기 위한 격실(200), 바이오메스를 분쇄시켜 주기 위한 분쇄기(300), 분쇄된 바이오메스를 건조시켜 주기 위한 적어도 두개의 건조기(400a,400b), 그리고 건조된 바이오메스를 펠릿화시켜 주는 펠릿 밀(500)을 포함한다.

특히, 상기 동력발생장치(100)로부터 발생된 배기가스는 바이오메스의 건조순서와 역순으로 건조기(400a,400b)를 통과시켜 건조효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 펠릿 제조장치의 구성요소에서 필요로 하는 동력은 동력발생장치(100)로부터 동력을 공급받아 구동되게 된다.

도면에서 화살표는 배기가스의 흐름을 나타낸다.

이하, 이러한 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

동력발생장치(100)는 펠릿 제조장치에서 필요한 모든 동력을 생성시켜 주기 위해 사용된다. 이러한 동력발생장치(100)로는 소형의 엔진을 이용하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 동력발생장치(100)는 동력발생시 생성된 배기가스를 후술하는 건조기(400a,400b)를 순환하게 한 다음 이를 격실(200)을 통해 외부로 배출되게 함으로써, 배기가스에 포함된 고열을 이용하여 바이오메스를 건조시키는데 이용한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 동력발생장치(100)는 후술하게 될 분쇄기(300)·건조로(400a,400b) 및 펠릿 밀(500)을 동시에 구동시켜 주도록 구성하는 것이 바람직하다. 이는, 예시적으로, 동력발생장치(100)로부터 구동축(120)을 구성하고, 이 구동축(120)과 각 구성요소들이 벨트(B) 구동이 가능하도록 구성함으로써 가능하다. 물론, 이 뿐만 아니라 기어나 기어와 벨트를 혼합하여 구성하는 것도 가능하다.

격실(200)은 내부가 비어 있으며 후술하게 될 건조기(400a,400b)가 설치되는 공간으로 일측에는 배기가스를 외부로 배출시켜 줄 수 있도록 배기구(210)가 형성된다.

분쇄기(300)는 격실(200) 외부에 설치되며 외부로부터 바이오메스를 공급받고, 이를 분쇄하여 건조기(400a,400b)로 공급하게 된다. 이러한 분쇄기(300)는 통상의 기술로 제작된 것을 이용할 수 있다.

이때, 분쇄된 바이오메스는 공기를 불어 넣는 등의 방법을 통하여 건조기(400a,400b)로 압송시켜 준다.

건조기(400a,400b)는 복수개가 격실(200) 내부에 설치되는데, 도면에서는 2개가 설치된 예를 보여주고 있다.

특히, 각 건조기(400a,400b)에는 가스나 기체 등을 분리시켜 줄 수 있도록 분리기(410,410')가 구비된다. 분리기(410,410')는 분쇄되거나 건조된 바이오메스를 그 다음 공정으로 압송시키는데 이용되었던 배기가스나 공기 등을 바이오메스로부터 분리시켜 주는 역할을 한다.

이러한 건조기는, 상기 분쇄기(300)로부터 분쇄되어 압송되는 바이오메스를 어느 하나의 건조기(400a)에서 공급받아 일차적으로 건조시키고, 1차로 건조된 바이오메스를 다시 다른 건조기(400b)로 압송시켜 건조시키게 된다. 이때, 바이오메스의 압송은 외기를 이용할 수도 있고 배기가스를 이용할 수도 있다.

펠릿 밀(500)은 건조기(400a,400b)를 통해 건조된 바이오메스를 펠릿화하여 연료로 사용할 수 있도록 하는 통상의 장치를 말한다. 이러한 펠릿 밀(500)은 격실(200)의 외부에 설치된다.

(동작)

본 발명에 따른 펠릿 제조장치의 동작은 다음과 같다.우선 동력발생장치(100)를 구동시키게 되면 구동축(120)이 구동하게 되고, 이에 따라 이 구동축(120)과 벨트(B)로 연결된 분쇄기(300)·건조로(400a,400b) 그리고 펠릿 밀(500)이 함께 구동한다.

한편, 동력발생장치(100)의 배기다기관(110)을 통해 배출되는 배기가스는 우선 가장 나중에 바이오메스를 건조시켜 주는 건조기(400b)에 공급된다. 이는 배기다기관(110)으로부터 금방 배출되는 배기가스의 온도가 가장 높은데, 가장 높은 열량 상태인 배기가스를 이용하여 바로 펠릿화할 수 있는 바이오메스를 건조시켜 줌으로써 건조효과를 높일 수 있도록 하는 것이다.

그리고, 상기 건조기(400b)를 통과한 배기가스는 펠릿 밀(500)에서 바이오메스와 분리되게 되는데, 분리된 배기가스는 다른 건조기(400b)에 공급되어 분쇄된 바이오메스를 건조시키면서 이송시키는데 이용된다.

이어, 두번째로 공급되었던 건조기(400a)를 통과한 배기가스는 다른 건조기(400b)에 공급되면서 분리기(410')에서 바이오메스와 분리되게 되는데, 이렇게 분리된 배기가스는 격실(200) 내부로 공급되게 된다.

마지막으로, 격실(200)로 공급된 배기가스는 동시에 모든 건조기(400a,400b)에 잔열을 열전달해준 다음 배기구(210)를 통하여 격실(200) 외부로 배출되게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 펠릿 제조장치는, 함수율이 18~22%인 바이오메스를 13~15%까지 건조시켜 준다. 이는 함수율이 18~22%보다 높으면 건조하는데 많은 시간과 장치가 대형화되어야 하기 때문에 바람직하기로는 20% 정도의 함수율을 갖는 바이오메스를 이용하는 것이 바람직하기 때문이다. 또한, 건조된 바이오메스는 13~15%의 함수율을 갖게 함으로서 단단하고 좋은 품질을 갖는 펠릿을 얻을 수 있게 하기 위함이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 펠릿 제조 장치는 동력발생장치(100)·분쇄기(300)·건조로(400a,400b) 그리고 펠릿 밀(500)을 하나의 베이스 등에 장착하여 구성함으로써, 차량 등에 바로 싣고서 운반이 용이하도록 구성할 수도 있다. 이처럼 운반이 가능한 이동식 펠릿 제조장치는 바이오메스를 운반하지 않고 그 현지로 장치를 이송하여 펠릿 제조를 가능하게 한다.

마지막으로, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 펠릿 제조 장치는 배기가스가 건조기(400a,400b)의 내부에 압송시켜서 바이오메스를 건조시키는 것으로 설명하고 있다. 하지만, 건조기(400a,400b)를 2중관 형태로 제작하여 그 사이로 배기가스가 유동할 수 있도록 구성함으로써 간접적인 방법으로도 건조할 수 있게 구성하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예2에 따른 펠릿 제조장치(1000b)는, 도 2에서와 같이, 배기가스의 열교환효율을 더욱 더 높일 수 있도록 하기 위하여 촉매컨버터(111)와 머플러(112)를 격실(200) 내부에 설치하여 구성한다.

여기서, 촉매컨버터(111)와 머플러(112)는 동력발생장치(100)의 배기다기관(110)으로부터 생성된 배기가스에 함유된 유해물질을 제거하기 위한 구성으로서, 촉매컨버터(111)의 경우 반응 온도가 250~350℃에서 반응할 만큼 고온의 배기가스를 받아들이게된다.

이에 본 발명에서는 이처럼 고온의 배기가스가 통과하는 촉매컨버터(111)와 머플러(112)를 격실(200) 내부에 장착함으로써, 이들 표면으로부터 발생되는 열이 격실(200) 내부의 공기를 가열하게 하고, 가열된 공기를 통해 간접적으로 건조 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

여기서, 상술한 실시예1과 동일 구성에 대해서는 동일부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예3에 따른 펠릿 제조장치(1000c)는, 도 3과 같이, 냉각장치(120)가 더 구비된다.

여기서, 냉각장치(120)는 동력발생장치(100)에서 엔진 냉각 등을 위해 사용되는 것으로서, 예시적으로 라디에이터를 들 수 있다. 이러한 냉각장치(120)는 냉각수의 순환시 외기 등을 이용하여 냉각이 이루어지게 된다.

이에, 본 발명에서는 상기 냉각장치(120)를 격실(200)에 장착하고, 외기가 이 냉각장치(120)를 통해 격실(200) 내부로 유입되게 함으로써, 동력발생장치(100)의 냉각효율을 높여줄 수 있을 뿐만 아니라 냉각장치(120)로부터 얻은 열을 간접적으로 바이오메스의 건조에 이용할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상술한 실시예1 및 실시예2와 동일 구성에 대해서는 동일부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

100 : 동력발생장치
200 : 격실
300 : 분쇄기
400a, 400b : 건조기
500 : 펠릿 밀

Claims (6)

1. 동력발생장치(100); 내부가 중공이며 밀폐된 격실(200); 상기 격실(200) 외부에 설치되어 바이오메스를 분쇄시켜 주는 분쇄기(300); 상기 격실(200) 내부에 설치되어 분쇄기(300)로부 분쇄된 바이매스를 순차적으로 이송시키면서 건조시켜 주는 적어도 2개의 건조로(400a,400b); 및 건조된 바이오메스를 공급받아 펠릿화하는 펠릿 밀(500);을 포함하고,
   상기 동력발생장치(100)로부터 발생된 배기가스는 바이오메스의 건조순서와 역순으로 건조로(400a,400b)를 통과한 다음, 상기 격실(200) 안을 통하여 그 외부로 배출되며,
   상기 동력발생장치(100)는 상기 분쇄기(300)·상기 건조로(400a,400b) 및 상기 펠릿 밀(500)을 동시에 구동시켜 주는 것을 특징으로 하는 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 격실(200)에는 그 내부에 동력발생장치(100)의 배기다기관(110)과 연결된 촉매컨버터(111)와 머플러(112)가 설치된 것을 특징으로 하는 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 격실(200)에는 동력발생장치(100)의 냉각수를 냉각시켜 주기 위한 냉각장치(120)가 구비되고, 외기를 이 냉각장치(120)를 통하여 격실(200) 내부로 공급하는 것을 특징으로 하는 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 배기가스는 바이오메스와 직접 접촉 방식 또는 건조로(400a,400b)의 외면을 통해 바이오메스와 열전달이 이루어지는 간접 접촉 방식으로 열전달이 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 펠릿 제조 장치는 18~22% 함수율의 바이오메스를 13~15% 함수율을 갖도록 건조시켜 주는 것을 특징으로 하는 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치.
6. 제 5 항 에 있어서,
   상기 펠릿 제조 장치는 차량 등을 이용하여 이동시켜서 사용할 수 있는 이동식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소형의 엔진을 이용한 펠릿 제조 장치.

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