KR101395684B1 - 가축분뇨 가온장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가축분뇨 가온장치에 관한 것으로, 특히 미생물이 활발하게 활동하도록 가축분뇨를 미리 가온하는 것에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 열교환조의 내부로 유입된 가축분뇨가 전열관을 통과하면서 열교환작용을 통해 가온될 수 있도록 함을 기술적인 특징으로 하는 것으로, 액비 제조장치에 공급하는 가축분뇨를 사전에 가온하여 미생물이 활발하게 활동할 수 있는 여건을 조성함으로써 기온이 낮은 겨울철에도 발효액비를 단시간에 지속적으로 생산할 수 있는 특별한 효과를 제공한다.

Description

가축분뇨 가온장치{Heating apparatus for muck}
본 발명은 미생물이 활발하게 활동하도록 가축분뇨를 미리 가온하여 겨울철에도 발효액비를 단시간에 지속적으로 제조하는 기술에 관한 것이다.
축산농가에서 배출되는 가축분뇨는 일반적으로 가축의 대사작용 중 발생하는 고체액체성 물질로 BOD 2만∼3만ppm 정도의 고농도 유기물질이다. 이러한 가축분뇨는 관리 및 활용의 정도에 따라 자연 및 인간에 득과 실이 될 수 있는 물질로서, 가축분뇨는 오수분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률에 의해 축산폐수로 규정하고 있다.
상기 축산폐수는 고농도의 유기물로 이루어져 있어 별도의 처리과정을 거치지 않고 방류하게 되면 하천과 호수를 오염시키게 된다. 특히 질소와 인이 다량 함유되어 수계에 부영양화를 초래하여 음용수뿐만 아니라 농업용수 등 하천수의 이용을 불가능하게 한다.
국내 고농도 유기성 폐기물의 총 발생량은 연간 약 8,000만 톤으로서, 그중 하수슬러지가 2400만 톤, 음식폐기물이 430만 톤, 가축분뇨가 5100만 톤을 차지하고 있는 실정이며, 2005년 기준으로 국내 연간 폐기물의 해양투기량은 992만㎥으로서, 그 중에 축산폐수는 274만 5천㎥을 차지하는 실정이며, 해양투기로 인한 처리 비용도 증가하는 실정이다.
현재 축산 폐수를 비롯한 각종 폐기물에 대해 한국에서 가장 많이 사용되는 폐기물 처리방법은 해양투기이나, 앞으로는 유기성 폐기물의 해양투기는 불가능할 것으로 전망되므로 이러한 문제를 해결할 수 있는 대안으로서 해양투기 없이 축산폐수를 육상에서 처리할 수 있는 기술의 개발이 시급하다.
이에 가축분뇨의 효율적인 처리방안으로는 발효액비로 처리하여 비료로 사용하는 것으로, 상기 발효액비는 가축의 사육과정에서 배출되는 분, 뇨 및 청소수의 혼합물 등을 비료로 활용할 목적으로 수집, 저장하고 일정기간 동안 부숙시켜 병원성 미생물, 잡초종자 등을 사멸시키고 난분해성 물질 등을 분해하여 환경에 노출되어도 위해성이 없고 경종적으로 안정화된 액상물을 말하는 것이다.
상기 발효액비는 작물생육에 필요한 성분인 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등과 같은 다량원소 및 미량원소도 포함하고 있어 비료로서의 가치가 높다고 볼 수 있다.
이러한 발효액비를 제조하기 위한 선행기술로는 「특허출원 제2010-0091141호, 명칭/ 가축분뇨를 이용한 기능성 발효액비의 제조방법」이 제안되고 있다.
그러나 상기한 선출원 발명을 포함하는 여타 모든 종래의 발효액비 제조방법 및 제조장치는 온도가 상승하는 여름철에는 미생물의 활동이 원활함으로써 단시간(약 15일)에 발효액비를 생산할 수 있으나, 겨울철에는 온도가 낮아 미생물의 활동이 현저하게 저조하여 상기 발효액비를 생산하는데 많은 기일(약 40일)이 소요됨은 물론 지속적으로 액비를 제조할 수 없고 작업을 중단하게 되는 문제점이 있는 것이었다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 액비 반응조를 지하에 매설하고 있으나 이에 따른 공사비가 많이 소요됨으로써 바람직하지 못한 실정이다.
본 발명은 종래의 기술에 따른 액비 제조장치가 내포하고 있는 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 열교환조의 내부로 유입된 가축분뇨가 전열관을 통과하면서 열교환작용을 통해 가온될 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전열관의 내부에 고압의 세척용 스팀을 분사하여 전열관에 끼인 스케일을 자가 세척으로 제거할 수 있도록 함을 발명의 또 다른 해결과제로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전열관의 내부에 청관제를 투입하여 부식이나 녹 발생을 억제할 수 있도록 함을 발명의 또 다른 해결과제로 한다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 열교환조의 양단에 부착된 한 쌍의 측판 플랜지를 관통하여 양측이 개방된 다수의 전열관을 연결 설치하고, 상기 열교환조의 상하에는 각각 스팀공급관 및 드레인관을 설치하며, 상기 어느 하나의 측판 플랜지에는 분뇨 인렛관이 형성된 프론트 헤더를 일체로 결합 설치하는 한편, 상기 다른 하나의 측판 플랜지에는 분뇨 아웃렛관이 형성된 리어 헤더를 일체로 결합 설치하는 기술을 강구한다.
본 발명에 따르면, 액비 제조장치에 공급하는 가축분뇨를 열교환조의 내부를 통과시키면서 사전에 가온하여 미생물이 활발하게 활동할 수 있는 여건을 조성함으로써 기온이 낮은 겨울철에도 발효액비를 단시간에 지속적으로 생산함은 물론 기존의 액비 반응조를 지하에 매설할 필요가 없어 공사비를 절감하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 열교환 매체인 스팀을 일부 인출하여 전열관의 내부에 분사함으로써 전열관의 내면에 끼인 스케일이나 이물질을 자동으로 세척 제거하는 효과를 제공함은 물론 상기 열교환조의 내부에 청관제를 투입함으로써 부식이나 녹 발생을 억제하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명이 적용된 가축분뇨 가온장치의 정면도
도 2는 본 발명의 열교환조, 프론트 헤더 및 리어헤더의 조립상태 종단면도
도 3은 본 발명 열교환조의 측단면도
도 4는 본 발명 열교환조 및 프론트 헤더의 분리상태 확대단면도
도 5는 본 발명 세척용 스팀관의 설치상태 정면도
도 6은 본 발명 청관제 투입관의 설치상태 정면도
도 7은 본 발명 스팀 비산판의 설치상태 확대단면도
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체적인 구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 양단에 한 쌍의 측판 플랜지(11)(11a)가 각각 부착되고, 상하부에 각각 스팀공급관(12) 및 드레인관(15)이 연결 설치된 열교환조(10)와; 상기 측판 플랜지(11)(11a)를 관통하여 방사상으로 연결 설치되고, 양측이 개방된 다수의 전열관(20)과; 상기 측판 플랜지(11)(11a)에 각각 일체로 결합 설치된 프론트 헤더(30) 및 리어 헤더(40)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.
이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 열교환조(10)는 내부에 설치되는 전열관(20)을 통과하는 가축분뇨를 스팀을 이용하여 열교환하여 온도를 상승시키는 역할을 수행하는 본 발명의 핵심기술이다.
이와 같은 열교환조(10)는 원통형의 형태로 양단에는 각각 한 쌍의 측판 플랜지(11)(11a)가 부착되되 상기 측판 플랜지(11)(11a)의 외경은 열교환조(10)의 외경보다 큰 규격으로 형성됨으로써 열교환조(10)의 외측으로 돌출된 플랜지의 형태로 구성된다.
그리고 상기 열교환조(10)의 상단에는 별도의 보일러에서 발생하는 고온의 스팀을 열교환조(10)로 공급하는 스팀공급관(12)이 연결 설치되고, 상기 스팀공급관(12)의 관로에는 스팀 공급제어밸브(13)가 설치되며, 상기 열교환조(10)의 하단에는 드레인밸브(14)가 구비된 드레인관(15)이 연결 설치됨으로써 열교환조(10) 내의 수분이나 이물질을 외부로 원활하게 배출할 수 있게 된다.
상기 측판 플랜지(11)(11a)의 사이에는 양측이 개방된 다수의 전열관(20)이 연결 설치되는 것으로, 상기 전열관(20)은 양단부가 각각 측판 플랜지(11)(11a)를 관통하여 설치됨으로써 전열관(20)을 따라 유동하는 가축분뇨는 열교환조(10)의 내부공간을 통과하면서 열교환을 통해 가온될 수 있게 된다.
이러한 열교환조(10)의 하측에는 베이스프레임(16)이 추가로 부착 설치됨으로써 상기 열교환조(10)를 더욱 안정적으로 받쳐주어 견고한 시공성을 확보한다.
상기 어느 하나의 측판 플랜지(11)에는 프론트 헤더(30)가 일체로 결합 설치되고, 상기 프론트 헤더(30)는 일측에 분뇨 인렛관(31)이 형성됨으로써 상기 분뇨 인렛관(31)을 통해 유입된 가축분뇨를 다수의 전열관(20)으로 각각 분배 공급할 수 있게 된다.
또한, 상기 다른 하나의 측판 플렌지(11a)에는 리어 헤더(40)가 일체로 결합 설치되고, 상기 리어 헤더(40)는 일측에 분뇨 아웃렛관(41)이 형성됨으로써 상기 전열관(20)을 통과하면서 가온된 가축분뇨를 한데 집수하였다가 외부로 배출할 수 있게 된다.
여기에서 상기 프론트 헤더(30) 및 리어 헤더(40)의 외주연에는 각각 연결플랜지(32)(42)가 형성됨으로써 상기 연결플랜지(32)(42)는 도 4와 같이 각각의 측판 플랜지(11)(11a)와 상호 체결부재(33)로 관통하여 너트(34)가 체결됨으로써 견고하게 결합된 일체성을 유지한다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 상기 분뇨 인렛관(31)을 통해 도 2와 같이 프론트 헤더(30)의 내부로 가축분뇨가 유입되고, 상기 프론트 헤더(30)로 유입된 가축분뇨는 다수의 전열관(20)으로 분배되어 내부를 통과하며, 이와 같은 과정에서 열교환조(10)의 내부로 공급된 고온 스팀에 의한 열교환 방식으로 가온된 후 상기 리어 헤더(40)로 집수되고, 상기 리어 헤더(40)로 집수된 가온 상태의 가축분뇨는 외부로 원활하게 배출된다.
따라서, 겨울철에도 온도 상승된 가축분뇨를 액비 제조장치에 공급이 가능함으로써 미생물의 활발한 활동을 촉진하여 액비의 제조기일을 획기적으로 단축하여 생산성을 향상함은 물론 액비 생산을 중단없이 지속할 수 있는 특별한 효과를 제공한다.
한편, 본 발명은 상기 스팀공급관(12)을 통해 공급되는 스팀이 어느 한 구역에 집중하여 국지적으로 공급됨을 방지하기 위한 기술구성이 추가로 접목된다.
이를 위한 기술구성으로 상기 열교환조(10)의 내부로 연결된 스팀공급관(12)의 하단에는 도 7과 같이 만곡진 단면 형상을 갖는 전등갓 형태의 스팀 비산판(50)이 이격되게 배치되고, 상기 스팀 비산판(50)은 열교환조(10)의 내면에 용접 부착된 다수의 지지구(51)로 관통되며, 상기 지지구(51)에는 스팀 비산판(50)이 빠지지 않도록 고정하는 너트(52)가 나사 결합됨으로써 더욱 견고한 고정상태를 유지한다.
따라서, 상기 스팀공급관(12)을 통해 열교환조(10)의 내부로 공급되는 스팀은 상기 스팀 비산판(50)의 표면을 따라 사방으로 넓게 비산되면서 상기 열교환조(10)의 내부 전체 영역으로 골고루 공급됨으로써 열교환 작용의 효과를 더욱 배가할 수 있게 된다.
상기 스팀공급관(12)의 일측에는 상기 전열관(20) 내에 끼인 스케일이나 이물질을 자가 세척으로 제거하기 위한 세척용 스팀관(60)이 분기 설치되고, 상기 세척용 스팀관(60)은 프론트 헤더(30)의 내부로 연결 설치됨으로써 고온의 스팀을 프론트 헤더(30)의 내부에 일시적으로 공급하여 상기 전열관(20)의 내부로 분사하여 내면을 깨끗하게 세척 제거할 수 있으며, 상기 세척용 스팀관(60)에는 전자식 세척용 스팀제어밸브(61)가 설치됨으로써 스팀을 주기적으로 자동 공급할 수 있도록 간편 제어할 수 있게 된다.
아울러 상기 프론트 헤더(30)의 상측에는 청관제 탱크(70)가 배치되고, 상기 청관제 탱크(70)의 하측에 연통 설치된 청관제 투입관(71)은 상기 프론트 헤더(30)의 내부로 연결 설치되며, 상기 청관제 투입관(71)의 관로에는 청관제 투입제어밸브(72)가 설치됨으로써 상기 프론트 헤더(30)의 내부에 일시적으로 청관제를 투입하여 프론트 헤더(30)는 물론 전열관(20) 및 리어 헤더(40)가 부식되거나 녹이 발생하는 것을 효율적으로 방지하여 제품의 수명을 연장함은 물론 열교환 작용의 원활성을 대폭 향상할 수 있게 된다.
10: 열교환조 11,11a: 측판 플랜지
12: 스팀공급관 15: 드레인관
16: 베이스프레임 20: 전열관
30: 프론트 헤더 31: 분뇨 인렛관
32,42: 연결플랜지 33: 체결부재
34,52: 너트 40: 리어 헤더
41: 분뇨 아웃렛관 50: 스팀 비산판
51: 지지구 60: 세척용 스팀관
61: 세척용 스팀제어밸브 70: 청관제 탱크
71: 청관제 투입관 72: 청관제 투입제어밸브

Claims (7)

  1. 양단에 한 쌍의 측판 플랜지(11)(11a)가 각각 부착되고, 상하부에 각각 스팀공급관(12) 및 드레인관(15)이 연결 설치된 열교환조(10)와;
    상기 측판 플랜지(11)(11a)를 관통하여 방사상으로 연결 설치되고, 양측이 개방된 다수의 전열관(20)과;
    상기 측판 플랜지(11)에 일체로 결합 설치되고, 일측에 분뇨 인렛관(31)이 형성된 프론트 헤더(30)와;
    상기 측판 플랜지(11a)에 일체로 결합 설치되고, 일측에 분뇨 아웃렛관(41)이 형성된 리어 헤더(40)로 이루어지는 한편;
    상기 스팀공급관(12)의 일측에는 세척용 스팀관(60)이 분기 설치되고, 상기 세척용 스팀관(60)은 프론트 헤더(30)의 내부로 연결 설치되며, 상기 세척용 스팀관(60)에는 세척용 스팀제어밸브(61)가 설치된 것을 특징으로 하는 가축분뇨 가온장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    열교환조(10)의 하측에는 상기 열교환조(10)를 받쳐주는 베이스프레임(16)이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 가축분뇨 가온장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    프론트 헤더(30)의 내부로 유입되는 가축분뇨는 다수의 전열관(20)을 통과하는 과정에서 상기 열교환조(10) 내의 고온 스팀에 의한 열교환 방식으로 가온된 후 상기 리어 헤더(40)로 집수되어 가온 상태로 배출하는 것을 특징으로 하는 가축분뇨 가온장치.
  4. 삭제
  5. 양단에 한 쌍의 측판 플랜지(11)(11a)가 각각 부착되고, 상하부에 각각 스팀공급관(12) 및 드레인관(15)이 연결 설치된 열교환조(10)와;
    상기 측판 플랜지(11)(11a)를 관통하여 방사상으로 연결 설치되고, 양측이 개방된 다수의 전열관(20)과;
    상기 측판 플랜지(11)에 일체로 결합 설치되고, 일측에 분뇨 인렛관(31)이 형성된 프론트 헤더(30)와;
    상기 측판 플랜지(11a)에 일체로 결합 설치되고, 일측에 분뇨 아웃렛관(41)이 형성된 리어 헤더(40)로 이루어지는 한편;
    상기 프론트 헤더(30)의 상측에는 청관제 탱크(70)가 배치되고, 상기 청관제 탱크(70)에 연결된 청관제 투입관(71)은 상기 프론트 헤더(30)의 내부로 연결 설치되며, 상기 청관제 투입관(71)에는 청관제 투입제어밸브(72)가 설치된 것을 특징으로 하는 가축분뇨 가온장치.
  6. 양단에 한 쌍의 측판 플랜지(11)(11a)가 각각 부착되고, 상하부에 각각 스팀공급관(12) 및 드레인관(15)이 연결 설치된 열교환조(10)와;
    상기 측판 플랜지(11)(11a)를 관통하여 방사상으로 연결 설치되고, 양측이 개방된 다수의 전열관(20)과;
    상기 측판 플랜지(11)에 일체로 결합 설치되고, 일측에 분뇨 인렛관(31)이 형성된 프론트 헤더(30)와;
    상기 측판 플랜지(11a)에 일체로 결합 설치되고, 일측에 분뇨 아웃렛관(41)이 형성된 리어 헤더(40)로 이루어지는 한편;
    상기 열교환조(10)의 내부로 연결된 스팀공급관(12)의 하단에는 스팀을 사방으로 넓게 비산시켜 열교환조(10)의 전체 영역으로 공급하는 스팀 비산판(50)이 이격되게 배치되고, 상기 스팀 비산판(50)은 열교환조(10)의 내면에 용착된 다수의 지지구(51)로 관통되며, 상기 지지구(51)에는 스팀 비산판(50)을 고정하는 너트(52)가 나사 결합된 것을 특징으로 하는 가축분뇨 가온장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    프론트 헤더(30) 및 리어 헤더(40)의 외주연에는 각각 연결플랜지(32)(42)가 형성되고, 상기 연결플랜지(32)(42)와 측판 플랜지(11)(11a)는 상호 체결부재(33)로 관통하여 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 가축분뇨 가온장치.
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JPH0517378U (ja) * 1991-07-26 1993-03-05 東京ラヂエーター製造株式会社 シエルチユーブ型熱交換器
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