KR101408744B1 - 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치 - Google Patents

왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치에 관한 것으로, 왕겨를 저장하고, 왕겨 공급 밸브에 의해 왕겨의 공급량이 조절되고, 바람 발생부에서 발생되는 바람을 이용해 왕겨를 공급하는 왕겨 공급부를 포함한다. 또한, 왕겨 공급부에서 공급받은 왕겨를 연소시켜 상부에 연소가스 토출부로 연소가스를 배출시키는 왕겨 연소부, 왕겨의 연소를 위해, 복수의 배관을 통해 왕겨 연소부 내부로 연소 공기를 공급하는 연소공기 공급부를 포함한다. 또한, 연소가스를 일 측에 형성된 연소가스 흡입부로 공급받아 열 교환 후, 타측에 형성된 제1연소가스 배출부를 통해 외부로 배출하며, 열 교환에 의해 생성된 내부의 가열공기를 간접 열풍 방식으로 외부에 공급하는 열 교환부를 포함한다. 또한, 제1연소가스 배출부를 통해 배출된 분진을 분리 후 분진은 저장되고, 연소가스는 배출되는 제2연소가스 배출부 및 왕겨의 공급 및 연소를 제어하며, 가열공기의 온도를 조절하고, 왕겨 연소 시 회분 배출을 제어하는 중앙 제어부를 포함한다.

Description

왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치{APPARATUS FOR GRAIN DRYING USING HEAT ENERGY THROUGH RICE HUSK COMBUSTION}
본 발명은 열에너지를 이용한 곡물 건조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 싸이클론 연소방식을 통해 왕겨를 연소시켜 발생되는 열에너지를 포함한 연소가스를 얻고, 열 교환에 의해 형성된 가열공기를 간접 열풍 방식으로 곡물에 가열공기를 공급하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 곡물 건조 장치는 곡물류를 보관 및 운송하기 위해 건조시키는 장치다. 곡물은 다량의 수분을 함유하고 있기 때문에 건조 과정을 거치지 않고, 곡물을 운송할 경우에 쉽게 부패될 수 있다. 곡물이 부패할 경우 곡물의 품질이 저하될 것이며, 양적 손실이 발생하게 된다. 따라서, 곡물은 수확 후 위생적인 저장, 보관 및 운송을 위해 건조시켜야 한다.
곡물의 건조는 자연 건조와 건조 장치를 이용한 건조방법이 있다. 자연 건조는 자연환경을 이용하는 것으로, 지면에 흩어 뿌려 햇빛에 의해 곡물을 건조시킨다. 자연 건조는 지리적인 입지 조건 중 일조량의 영향을 많이 받는다. 일조량이 적거나 우천시에는 곡물을 건조시키기 어렵고, 장시간 건조를 해야하기 때문에 여러번 햇빛에 건조시켜야 한다. 이로 인해, 곡물의 건조 효율 및 품질이 저하될 수 있다.
건조 장치를 이용한 건조는 자연 건조의 단점을 보완한 건조방법으로 일조량 등의 자연환경에 영향을 받지 않고, 단시간에 곡물을 건조시킬 수 있다. 최근, 농촌인구의 감소와 곡물의 대량 생산화로 인해 건조 장치를 이용한 곡물 건조가 증가되고 있고, 이에 따른 다양한 기술이 소개되고 있다.
한국공개특허 제10-2009-0112019호의 “순환식 병류형 곡물 건조기”는 곡물을 순환시켜 목표함수율까지 곡물을 건조시 킬 수 있는 순환식 병류형 곡물 건조 장치에 관한 종래 기술이다. 해당 종래 기술은 일정량의 곡물을 템퍼링한 후에 공급슈트를 통해 낙하시키는 템퍼링부, 열풍이 충만되는 다수의 열풍충만실을 가지고, 열풍충만실의 하부에 열풍을 외부로 배출하는 열풍배출유닛이 배치되는 건조부를 포함한다.
또한, 건조부를 통과하여 낙하하는 곡물을 하부로 배출하는 곡물배출부, 곡물배출부에서 배출된 곡물을 상기 템퍼링부로 재순환시키는 순환부 및 건조부, 곡물배출부, 순환부의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다. 아울러, 열풍배출유닛은 다수의 배관군 및 이들 배관군에 인접한 배출팬을 구비하며, 다수의 배관군은 상하 방향으로 이격되고, 각 배관군에는 다수의 열풍배출배관이 가지런히 배열되며, 각 배관군의 열풍배출배관은 서로 일정 간격 이격되는 것을 특징으로 한다.
해당 종래 기술은 열원과 송풍기의 성능을 고려하여 적정 온도의 열풍을 이용할 수 있고, 고온의 열풍을 이용하지만 병류흐름으로 인하여 곡물 온도의 상승을 억제할 수 있어 건조부에서 배출 시 곡물 온도를 일정하게 제한할 수 있다. 따라서, 동할의 발생을 횡류형 순환식 건조 장치와 비슷한 수준으로 유지할 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 건조 장치는 구동을 화석연료를 주 연료로 이용하기 때문에 장시간 구동 시, 연료의 소비량이 증가함에 따라 운영 비용이 증가하게 된다. 또한, 곡물 건조 시, 유해한 연소가스가 곡물에 직접 노출되면서 곡물이 유해가스에 피해를 입게 된다. 아울러, 종래 기술에 따른 건조 장치는 곡물을 건조하는 열풍의 온도조절 범위가 넓기 때문에 균일한 열풍을 발생시키기 어렵고, 이로 인해 불균일한 곡물 건조가 이루어지게 된다.
본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치는 다음과 같은 과제의 해결을 목적으로 한다.
첫째, 곡물의 건조를 위한 가열공기 발생을 위해 왕겨를 이용하여 곡물 건조 장치의 연료 효율을 향상시켜, 연료의 소비량을 감소시킴과 동시에 운영 비용을 감소시킬 수 있는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치를 제공함을 목적으로 한다.
둘째, 왕겨를 싸이클론 연소형태로 연소시켜 연소 후 왕겨회분의 회수가 용이하고, 연소가스가 곡물에 직접 공급되지 않고, 열교환기를 통해 외부에서 유입된 공기가 연소가스에 의해 가열된 가열공기를 건조에 이용하여, 연소효율을 향상시킬 수 있는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해되어 질 수 있을 것이다.
상술한 과제를 위한 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치는 왕겨를 저장하고, 왕겨 공급 밸브에 의해 왕겨의 공급량이 조절되고, 바람 발생부에서 발생되는 바람을 이용해 왕겨를 공급하는 왕겨 공급부를 포함한다.
또한, 왕겨 공급부에서 공급받은 왕겨를 연소시켜 상부에 연소가스 토출부로 연소가스를 배출시키는 왕겨 연소부, 왕겨의 연소를 위해, 복수의 배관을 통해 왕겨 연소부 내부로 연소 공기를 공급하는 연소공기 공급부를 포함한다.
또한, 연소가스를 일 측에 형성된 연소가스 흡입부로 공급받아 열 교환 후, 타측에 형성된 제1연소가스 배출부를 통해 외부로 배출하며, 열 교환에 의해 생성된 내부의 가열공기를 간접 열풍 방식으로 외부에 공급하는 열 교환부를 포함한다.
또한, 제1연소가스 배출부를 통해 배출된 분진을 분리 후 분진은 저장되고, 연소가스는 배출되는 제2연소가스 배출부 및 왕겨의 공급 및 연소를 제어하며, 가열공기의 온도를 조절하고, 왕겨 연소 시 회분 배출을 제어하는 중앙 제어부를 포함한다.
또한, 왕겨 연소부의 테두리 면을 따라 배치되고, 프리 히팅 시간의 연장을 위해 중공벽체로 이루어진 예열 챔버를 포함하고, 왕겨 연소부의 예열 챔버는 연소 공기의 이동을 위해 내부에 예열 유도로를 포함한다.
또한, 예열 유도로는 나선형태로 이루어지고, 왕겨 연소부는 일 측에 하나 이상의 공기 공급로를 형성하고, 공기 공급로를 통해 연소공기 공급부로부터 연소공기를 공급받는다.
또한, 왕겨 연소부는 타 측에 하나 이상의 왕겨 공급로를 형성하고, 왕겨 공급로를 통해, 바람 발생부에서 발생된 바람에 의해 왕겨를 내부로 공급된다.
또한, 왕겨 연소부는 이격배치된 복수의 배관에서 공급받은 연소공기에 의한 와류현상으로 인해 내부의 왕겨가 회전하며 연소되고, 연소 후 왕겨 회분이 하부에 쌓이도록 하는 싸이클론 연소방식을 통해 왕겨를 연소시킨다.
또한, 왕겨 연소부는 내부 하단에 다공판이 설치되며, 연소 후 다공판에 누적된 왕겨 회분을 수거하고, 수거된 왕겨 회분을 외부로 배출시켜 저장하며, 저장된 왕겨 회분을 배출시키는 회분 제거부를 더 포함한다.
또한, 회분 제거부는 다공판의 상면을 회전하며, 누적된 왕겨 회분을 수거하며 다공판 하부로 왕겨 회분을 배출시키는 왕겨 회분 수거 부재를 포함하고, 왕겨 회분 수거 부재에 의해 배출된 왕겨 회분을 수집 및 저장하는 왕겨 회분 저장 탱크를 포함한다.
또한, 회분 제거부는 스크류 컨베이와 에어락 밸브를 통해 기밀을 유지하면서, 왕겨 회분 저장 탱크 내부의 왕겨 회분을 왕겨 회분 저장 탱크의 외부로 배출시키는 왕겨 회분 배출 부재를 포함하고, 왕겨 회분 수거 부재 및 왕겨 회분 배출 부재의 구동을 위한 동력을 전달하는 동력 전달 부재를 포함한다.
또한, 중앙 제어부는 왕겨 연소부의 내부 온도 및 압력, 열 교환부에서 배출되는 가열공기의 온도를 판단하는 온도 판단부를 포함하고, 열 교환부에서 공급되는 가열공기를 이용하는 건조부재의 내부 유입 가열공기 온도를 판단하고, 건조부재의 작동모드를 입력받는 건조부재 판단부를 포함한다.
또한, 중앙 제어부는 왕겨 공급부의 왕겨 공급 밸브의 회전수를 제어하여 왕겨 연소부에 공급되는 왕겨의 공급량을 조절하고, 바람 발생부의 구동을 제어하는 왕겨 공급 제어부를 포함하고, 연소공기 공급부의 연소공기를 발생시키는 연소공기 발생 팬의 구동을 제어하는 연소공기 공급 제어부를 포함한다.
또한, 중앙 제어부는 왕겨 회분의 수거 및 배출을 위해 회분 제거부의 동력 전달 부재의 구동을 제어하는 회분 제거 제어부를 포함하고, 열 교환부 내부의 연소가스를 외부로 배출시키기 위해 제2연소가스 배출부에 구비된 가스 배기팬의 구동을 제어하는 연소가스 배출 제어부를 포함한다.
또한, 중앙 제어부는 건조부재의 가열공기를 곡물에 공급 시 가열공기의 온도 조절 및 가열공기 공급을 위한 공급 팬의 구동을 제어하는 건조부재 구동 제어부를 포함한다.
또한, 열 교환부는 내부가 다단 구조로 이루어지며, 쉘 앤 튜브 형태이고, 열 교환부는 외측 상부에 가열 공기 배출팬을 통해 가열공기를 외부로 배출시키는 가열공기 배출관을 포함한다.
본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 왕겨를 싸이클론 연소방식으로 연소시키는 왕겨 연소부에 프리 히팅 시간의 연장을 위한 예열 챔버를 구비하고, 예열 챔버에 곡물 연소를 위한 연소 공기의 이동을 위한 예열 유도로가 구비되어 왕겨 연소부의 외주면을 이동함으로써, 연소 공기가 예열되기 때문에 연료 효율이 향상되고, 연료의 소비량을 감소시킬 수 있으며, 운영 비용을 절감할 수 있다.
둘째, 왕겨 공급부에서 바람 발생부을 이용하여 왕겨를 왕겨 연소부에 공급하고, 왕겨 연소부에서 왕겨가 싸이클론 연소방식으로 연소되어 연소가스를 발생시키며, 열 교환부에서 연소가스가 외부로부터 유입된 공기를 가열하여 형성된 가열공기를 간접 열풍 방식으로 곡물에 공급함으로써, 곡물에 연소가스가 직접 노출되지 않아 연소가스에 의해 곡물의 피해를 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치의 회분 제거부를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치의 열 교환부를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치의 제2연소가스 배출부를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치의 중앙 제어부를 설명하는 도면이다.
이하 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치(100)는 왕겨를 저장하고, 왕겨 공급 밸브(111)에 의해 왕겨의 공급량이 조절되고, 바람 발생부(112)에서 발생되는 바람을 이용해 왕겨를 공급하는 왕겨 공급부(110)를 포함한다.
또한, 왕겨 공급부(110)에서 공급받은 왕겨를 연소시켜 상부에 연소가스 토출부(122)로 연소가스를 배출시키는 왕겨 연소부(120), 왕겨의 연소를 위해, 복수의 배관을 통해 왕겨 연소부 내부로 연소 공기를 공급하는 연소공기 공급부(130)를 포함한다.
또한, 연소가스를 일 측에 형성된 연소가스 흡입부(141)로 공급받아 열 교환 후, 타측에 형성된 제1연소가스 배출부(142)를 통해 외부로 배출하며, 열 교환에 의해 생성된 내부의 가열공기를 간접 열풍 방식으로 외부에 공급하는 열 교환부(140)를 포함한다.
또한, 제1연소가스 배출부(142)를 통해 배출된 분진을 분리 후 분진은 저장되고, 연소가스가 배출되는 제2연소가스 배출부(150) 및 왕겨의 공급 및 연소를 제어하며, 가열공기의 온도를 조절하고, 왕겨 연소 시 회분을 배출하는 회분 배출부(125)를 제어하는 중앙 제어부(160)를 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 왕겨 공급부(110)는 연소 시 열에너지를 발생시키는 왕겨를 저장하고, 왕겨 공급 밸브(111)의 회전에 의해 왕겨의 공급량이 조절되고, 바람 발생부(112)에서 발생되는 바람을 이용해 왕겨를 공급한다. 왕겨 공급부(110)는 곡물의 건조를 위한, 가열공기를 발생을 위한 주요 원료인 왕겨를 바람 발생부(112)를 이용해 왕겨 연소부(120)에 공급한다. 왕겨 공급부(110)는 왕겨 탱크(113), 왕겨 공급 밸브(111), 왕겨 공급 구동모터(114)를 포함한다.
왕겨 공급부(110)는 왕겨를 왕겨 탱크(113)에 저장한다. 왕겨 공급부(110)의 왕겨 탱크(113)에 저장된 왕겨는 왕겨 공급 밸브(111)에 의해 공급량이 조절된다. 왕겨 공급 밸브(111)의 구동은 왕겨 공급 구동모터(114)에 의해 이루어진다.
왕겨의 공급은 왕겨 공급 구동모터(114)에 의해 왕겨 공급 밸브(111)가 구동될 때 이루어지며, 왕겨는 바람 발생부(112)에서 발생된 바람에 의해 왕겨 연소부(120)의 내부로 공급된다. 왕겨는 바람 발생부(112)에서 발생된 바람에 의해 왕겨 공급로(121)을 통과해 왕겨 연소부(120)의 내부에 연소 공기와 함께 공급된다.
연소공기 공급부(130)는 왕겨 연소부(120) 내부에서 왕겨의 연소를 위한 공기를 왕겨 연소부(120) 내부에 공급하는 것이다. 연소공기 공급부(130)는 공기(바람)를 발생시키는 팬과 같은 방식으로 이루어지며, 복수의 배관(132)과 결합된다. 복수의 배관(132)은 왕겨 연소부(120)의 일 측과 결합되어 내부 공간과 연통된다. 본 발명에서 연소공기 공급부(130)의 배관(132)은 제1 배관 내지 제3 배관의 결합으로 이루어진다.
제1 배관 내지 제3 배관으로 이루어진 배관(132)과 왕겨 연소부(120)가 연통되는 일 구간에는 조절 뎀퍼(미도시)가 구비될 수 있다. 복수의 배관(132)에 구비된 조절 뎀퍼에 의해 왕겨 연소부(120) 내부에 적정량의 공기가 공급되어 최적의 연소와 적절한 공연비가 유지되도록 연소공기의 공급량을 조절할 수 있다. 연소공기 공급부(130)은 왕겨 공급부(110)에서 공급되는 왕겨의 연소에 필요한 공기를 공급하기 위해 연소공기를 왕겨 연소부(120) 내부에 공급한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 왕겨 연소부(120)는 왕겨 공급부(110)에서 공급받은 왕겨를 연소시켜 열에너지를 포함한 연소가스를 발생시키고, 상부에 배치된 연소가스 토출부(122)를 통해 연소가스를 배출시킨다. 왕겨 연소부(120)는 원통 형상이며, 연소공기의 프리 히팅(Pre-Heating) 시간의 연장을 위해 중공(中空)벽체로 이루어진 예열 챔버(123)를 포함한다. 예열 챔버(123)는 왕겨 연소부(120)의 테두리 면을 따라 배치된다. 본 발명에서 중공벽체는 왕겨 연소부(120)의 테두리면을 따라 내부에 공간이 형성되는 벽체구조를 의미한다.
왕겨 연소부(120)의 예열 챔버(123)는 연소공기의 이동을 위해 내부에 예열 유도로(124)을 포함한다. 왕겨 연소부(120)는 예열 챔버(123) 및 예열 유도로(124)를 구비하여 연소공기가 내부로 공급되기 전에 왕겨 연소부(120)의 자체 열로 연소공기를 예열하게 된다. 따라서, 왕겨 연소에 따른 가열공기 생성 시 연료의 소비량을 절감할 수 있으며, 이에 따라 연료 효율을 향상시킬 수 있다.
왕겨 연소부(120)의 예열 유도로(124)는 도 2에서와 같이, 예열 챔버(123)의 내부에 나선형태로 이루어진다. 따라서, 예열 유도로(124)를 따라 이동하는 연소공기의 프리 히팅 시간이 연장된다. 왕겨 연소부(120)의 일 측은 연소공기 공급부(130)의 복수의 배관과 결합되어 연통된다. 또한, 왕겨 연소부(120)는 하부에 도 2에서 단면처리된 바와 같이 회분 제거부(125)가 설치되어, 왕겨가 연소된 후 발생되는 왕겨 회분을 제거하게 된다.
왕겨 연소부(120)는 가로방향을 기준으로 높이의 차이를 이루며 결합된 복수의 배관(132)으로 공급받은 연소공기가 와류를 일으켜, 내부의 왕겨가 회전하며 연소되고, 연소 후 왕겨 회분이 하부에 쌓이도록 하는 싸이클론(Cyclone) 연소방식을 통해 왕겨를 연소시킨다. 즉, 왕겨 연소부(120)는 이격배치된 복수의 배관(132)에서 공급받는 연소공기에 의한 와류현상으로 인해, 내부의 왕겨가 회전하며 연소되고, 연소 후 왕겨 회분이 하부에 쌓이도록 하는 싸이클론 연소방식을 통해 왕겨를 연소시킨다.
전술한 바와 같이, 싸이클론 연소방식을 통해 왕겨가 연소되면, 왕겨 회분이 하부의 회분 제거부(125)에 쌓이게 된다. 왕겨 연소부(120)는 하부의 일 측에 왕겨 연소부(120)를 개폐하는 왕겨 연소 점검문(129)을 더 포함할 수 있다.
왕겨 연소부(120)에서 발생되는 와류현상은 연소공기를 공급하는 배관(132)의 위치에 의해서도 가능하다. 와류현상은 복수로 구비된 배관(132) 중 왕겨 연소부(120)의 하부에 배치된 일 배관(132)에 의해 최초로 발생된다. 아울러, 왕겨 연소부(120)의 세로방향을 기준으로 상부에 배치된 타 배관(132)에서 공급되는 연소공기에 의해 왕겨 연소부(120)의 내부에서 와류 방향이 가속화될 수 있다.
와류 현상을 가속화하는 타 배관(132)은 일 배관(132)에서 공급된 연소공기의 흐름 방향으로 배치된다. 배관(132)을 왕겨 연소부(120) 내부의 공기 흐름방향으로 배치시킴으로써, 왕겨 연소부(120)의 내부에서 왕겨의 연소 시 와류현상을 발생시킬 수 있다. 공기 흐름방향은 최초 발생되는 와류의 순 방향을 의미할 수 있으며, 와류 현상 발생으로 공기가 상부로 이동될 때의 공기의 순 방향일 수도 있다.
왕겨 연소부(120)는 외측에 하나 이상의 공기 공급로(126)를 형성하고, 공기 공급로(126)를 통해 연소공기 공급부(130)로부터 연소공기를 공급받는다. 공기 공급로(126)는 배관(132), 예열 챔버(123), 왕겨 연소부(120)의 내부 공간을 연통시킨다. 또한, 왕겨 연소부(120)는 상부에 연소가스 토출부(122)를 형성하여, 왕겨 연소에 의한 열에너지를 포함한 연소가스를 열 교환부(140)에 공급한다.
또한, 왕겨 연소부(120)는 일 측에 공기 공급로(126)를 형성하고, 타 측에 왕겨 공급로(121)를 형성할 수 있다. 왕겨 연소부(120)는 왕겨 공급로(121)를 통해 바람 발생부(112)에서 발생된 바람에 의해 왕겨를 내부로 공급받는다.
왕겨 공급로(121)는 바람 발생부(112)와 하나 이상의 관으로 연결되어 왕겨 연소부(120)와 연통된다. 왕겨 공급로(121)는 복수로 설치될 수 있으며, 세로방향을 기준으로 높이의 차이를 가지며 왕겨 연소부(120)와 연통될 수도 있다.
왕겨 연소부(120)는 상부에 연소가스 토출부(122) 뿐만 아니라, 연소가스를 배출시킬 수 있는 연소가스 배출부재(127)를 더 포함할 수 있을 것이다. 왕겨 연소부(120)의 상부에 형성된 연소가스 토출부(122)는 연소가스 이동관(128)에 의해 연소가스를 열 교환부(140)에 공급하게 된다.
왕겨 연소부(120)는 왕겨 공급부(110) 및 연소공기 공급부(130)로부터 적정량의 왕겨 및 연소공기를 공급받아 싸이클론 방식으로 왕겨를 연소시켜, 적정량의 온도로 연소가스를 발생시킨다. 이때, 연소가스의 온도도 적정량으로 유지할 수 있다. 이는 중앙 제어부(160)에 의해 가능하다. 왕겨 연소부(120) 하부의 회분 제거부(125)는 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치의 회분 제거부를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 회분 제거부(125)는 왕겨 연소부(120) 내부 하단에 쌓이는 왕겨 회분을 제거한다. 회분 제거부(125)는 다공판(125e)을 포함하며, 왕겨 연소 후 다공판(125e)에 누적된 왕겨 회분을 수거하고, 수거된 왕겨 회분을 외부로 배출시켜 저장한다. 저장된 왕겨 회분은 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치(100)의 외부로 배출시킨다.
회분 제거부(125)는 다공판(125e)의 상면을 회전하며, 다공판(125e)의 상면에 누적된 왕겨 회분을 수거하며, 다공판(125e) 하부로 왕겨 회분을 배출시키는 왕겨 회분 수거 부재(125a)를 포함한다. 또한, 회분 제거부(125)는 왕겨 회분 수거 부재(125a)에 의해 배출된 왕겨 회분을 수집 및 저장하는 왕겨 회분 저장 탱크(125b)를 포함한다. 아울러, 회분 제거부(125)는 스크류 컨베이와 에어락 밸브를 통해 기밀을 유지하면서, 왕겨 회분 저장 탱크(125b) 내부의 왕겨 회분을 왕겨 회분 저장 탱크(125b)의 외부로 배출시키는 왕겨 회분 배출 부재(125c)를 포함한다.
또한, 왕겨 회분 수거 부재(125a) 및 왕겨 회분 배출 부재(125c)의 구동을 위한 동력을 전달하는 동력 전달 부재(125d)를 더 포함한다. 본 발명에 있어서, 회분 제거부(125)의 왕겨 회분 저장 탱크(125b), 왕겨 회분 배출 부재(125c) 및 동력 전달 부재(125d)는 도 2를 참조하여도 이해 가능하다.
회분 제거부(125)는 왕겨 회분 수거 부재(125a)에 의해 다공판(125e)을 통과해, 왕겨 회분 저장 탱크(125b)에 저장된 왕겨 회분을 왕겨 회분 배출 부재(125c)를 통해 외부로 배출할 수 있으며, 회분 배출부 점검문(125f)를 통해서도 배출 가능할 것이다.
일 실시 예에 있어서, 열 교환부(140)는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치의 열 교환부를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 열 교환부(140)는 왕겨 연소부(120)에서 왕겨가 연소됨으로써, 발생되는 연소가스를 연소가스 토출부(122)에 연결된 연소가스 이동관(128)을 통해 공급받는다. 열 교환부(140)는 내부가 다단 구조로 이루어지며, 쉘 앤 튜브(Shell & Tube) 형태인 것을 특징으로 한다.
열 교환부(140)는 연소가스를 연소가스 흡입부(141)에서 공급받으며, 공급받은 연소가스는 내부의 다단 구조를 지나면서 열 교환되며, 제1연소가스 배출부(142)를 통해 제2연소가스 배출부(150)로 배출된다. 열 교환에 의해 생성된 내부의 가열공기는 건조부재(146)로 배출시킨다. 본 발명에서 열 교환부(140)는 내부가 5단 구조로 이루어지며, 외부로부터 유입된 공기는 5단 구조로 이루어진 열 교환부(140)를 통과하면서 가열된다. 또한, 열교환으로 생성된 가열공기는 간접 열풍 방식으로 건조부재(146)에 공급된다.
열 교환부(140)에서 가열공기를 간접 열풍 방식으로 건조부재에 공급함으로써, 곡물 건조시 연소가스를 포함하지 않은 가열공기를 건조에 이용하게 된다. 따라서, 연소가스의 직접 노출에 의해 발생되는 곡물의 피해를 방지할 수 있다.
열 교환부(140)는 외측 상부에 가열 공기 배출팬(145)를 포함하는 가열공기 배출관(144)과 결합된다. 열 교환부(140)는 가열 공기 배출팬(145)을 통해 가열공기 배출관(144)으로 가열 공기의 배출이 원활히 이루어지도록 한다. 열 교환부(140)의 하측에는 열 교환부(140)의 내부를 점검하기 위한 열 교환기 하부 점검문(143)을 더 포함할 수 있다. 열 교환부(140)의 연소가스 흡입부(141)를 통해 공급받은 연소가스는 제1연소가스 배출부(142)를 통해 제2연소가스 배출부(150)로 배출된다. 본 발명에 있어서, 제2연소가스 배출부(150)는 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치의 제2연소가스 배출부를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 제2연소가스 배출부(150)는 열 교환부(140)의 제1연소가스 배출부(142)를 통해 배출되는 연소가스가 포함된 열풍공기 등을 대기중에 배출시킨다. 제1연소가스 배출부(142)를 통해 배출되는 열풍공기에 포함된 분진은 제2연소가스 배출부(150)의 미세분진 포집용 싸이클론(151)에서 분리된다. 미세분진 포집용 싸이클론(151)은 내부에서 열풍공기를 싸이클론 방식에 의해 미세분진을 분리하고 포집한다. 미세분진이 분리된 열풍공기는 가스 배기팬(152)에 의해 대기로 배출된다.
일 실시 예에 있어서, 왕겨 공급부(110), 왕겨 연소부(120), 연소공기 공급부(130), 열 교환부(140) 및 제2연소가스 배출부(150)는 중앙 제어부(160)의 제어를 받아 구동된다. 중앙 제어부(160)는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치의 중앙 제어부를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 중앙 제어부(160)는 왕겨 연소부(120)의 내부 온도 및 압력, 열 교환부(140)에서 배출되는 가열공기의 온도를 판단하는 온도 판단부(161)를 포함한다.
또한, 열 교환부(140)에서 공급되는 가열공기를 이용하는 건조부재(146)의 내부 유입 가열공기 온도를 판단하고, 건조부재(146)의 작동모드를 입력받는 건조부재 판단부(162)를 포함한다. 아울러, 왕겨 공급부(110)의 왕겨 공급 밸브(111)의 회전수를 제어하여 왕겨 연소부(120)에 공급되는 왕겨의 공급량을 조절하고, 바람 발생부(112)의 구동을 제어하는 왕겨 공급 제어부(163)를 포함한다.
또한, 연소공기 공급부(130)의 연소공기를 발생시키는 연소공기 발생 팬(131)의 구동을 제어하는 연소공기 공급 제어부(164), 왕겨 회분의 수거 및 배출을 위해 회분 제거부(125)의 동력 전달 부재(125d)의 구동을 제어하는 회분 제거 제어부(165)를 포함한다.
아울러, 열 교환부(140) 내부의 연소가스를 외부로 배출시키기 위해 제2연소가스 배출부(150)에 구비된 가스 배기팬(152)의 구동을 제어하는 연소가스 배출 제어부(166) 및 건조부재(146)의 가열공기를 곡물에 공급 시 가열공기의 온도 조절 및 가열공기 공급을 위한 공급 팬(미도시)의 구동을 제어하는 건조부재 구동 제어부(167)를 포함한다. 본 발명에 있어서, 건조부재(146)는 열 교환부(140)에서 공급받은 가열공기를 곡물에 분사시켜주는 부재로써, 하나 이상 구비될 수 있고 공급 팬(미도시)에 의해 가열공기를 곡물에 원활하게 분사시켜준다.
본 발명에 있어서, 중앙 제어부(160)는 마이크로프로세서를 이용한 컴퓨터로 구현될 수 있다. 중앙 제어부(160)은 사용자가 입력부(미도시) 또는 작동 설정부(미도시) 등을 통해 자동 또는 수동 운전모드를 설정할 수 있다.
자동 운전 모드를 설정할 경우, 설정온도에 부합되는 가열공기를 건조부재(146)로 공급할 수 있도록 왕겨 공급 제어부(163)가 왕겨 공급부(110)를 제어하여, 왕겨의 공급량을 조절한다. 또한, 연소공기 공급 제어부(164)는 연소공기 공급부(130)의 연소공기 발생 팬(131)를 제어하여 연소공기의 발생량을 조절한다. 자동 제어된 왕겨 공급량 및 연소공기의 발생량에 따라 왕겨 연소부에서 왕겨가 연소하게 되고, 회분 제거 제어부(165)의 제어에 따라 회분 제거부(125)가 구동되어 왕겨 회분이 제거된다. 왕겨의 연소에 의해 생성된 연소가스는 열 교환부(140)에 공급되고, 열 교환부(140)를 통과하여 가열된 가열공기의 배출량 및 온도를 제어하게 되며, 연소가스 배출 제어부(166)가 제2연소가스 배출부(150)를 제어하여 분진이 제거된 연소가스(열풍공기 등)를 배출시킨다.
왕겨 공급 제어부(163)를 통한 왕겨 공급량의 조절은 왕겨 공급 밸브(111)의 제어를 통해 이루어진다. 왕겨 공급 밸브(111)의 조절은 회전수를 제어함으로써 가능하다. 왕겨 공급 밸브(111)의 회전수는 인버터를 이용하여 제어하고, 왕겨 공급 밸브(111)의 작동은 일정간격의 펄스 스텝을 두고 펄스를 높이거나 낮춤으로써 가능하다.
연소공기 공급부 제어부(164)를 통한 연소공기 공급부(130)의 제어는 연소공기 발생 팬(131)의 회전수를 제어함으로써 가능하다. 연소공기 발생 팬(131)의 회전수는 인버터를 이용하여 제어하고, 회전수의 상한치와 하한치를 두어 왕겨 연소에 필요한 적절한 공연비를 보정할 수 있도록 공기 공급량을 제어한다.
회분 제거 제어부(165)를 통한 회분 제거부(125)의 제어는 회분 제거부(125)의 다공판(125e)에 누적되는 왕겨 회분 양이 적절하게 유지될 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해 회분 제거 제어부(165)는 왕겨 연소부(120)의 가동 시점에서 일정 주기로 기 설정된 시간동안 회분 제거부(125)의 작동을 제어한다.
연소가스 배출 제어부(166)를 통한 제2연소가스 배출부(150)의 제어는 왕겨 연소부(120)에서 연소과정 진행 유무에 따라 가스 배기팬(152)이 기 설정된 시점에서 작동하거나 중지할 수 있도록 제어함으로써 가능하다.
도 1 내지 도 6을 통해 설명한 본 발명에 따른 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치(100)는 왕겨를 싸이클론 연소방식으로 연소시키는 왕겨 연소부(120)에 프리 히팅 시간의 연장을 위한 예열 챔버(123)를 구비하고, 예열 챔버(123)에 곡물 건조를 위한 가열 공기의 이동을 위한 예열 유도로(124)가 구비되어 왕겨 연소부(120)의 외주면을 이동함으로써, 가열 공기가 예열되기 때문에 연료 효율이 향상되고, 연료의 소비량을 감소시킬 수 있으며, 운영 비용을 절감할 수 있다.
나아가, 왕겨 공급부(110)에서 바람 발생부(112)을 이용하여 왕겨를 왕겨 연소부(120)에 공급하고, 왕겨 연소부(120)에서 왕겨가 싸이클론 연소방식으로 연소되어 연소가스를 발생시키며, 열 교환부(140)에서 외부로부터 유입된 공기가 가열되어 형성된 가열공기를 간접 열풍 방식으로 곡물에 공급함으로써, 곡물에 연소가스가 직접 노출되지 않아 연소가스에 의해 곡물의 피해를 방지할 수 있다.
본 실시 예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
100: 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치
110: 왕겨 공급부 111: 왕겨 공급 밸브
112: 바람 발생부 113: 왕겨 탱크
114: 왕겨 공급 구동모터 120: 왕겨 연소부
121: 왕겨 공급로 122: 연소가스 토출부
123: 예열 챔버 124: 예열 유도로
125: 회분 제거부 125a: 왕겨 회분 수거 부재
125b: 왕겨 회분 저장 탱크 125c: 왕겨 회분 배출 부재
125d: 동력 전달 부재 125e: 다공판
125f: 회분 배출부 점검문 126: 공기 공급로
127: 연소가스 배출부재 128: 연소가스 이동관
129: 왕겨 연소 점검문 130: 연소공기 공급부
131: 연소공기 발생팬 132: 배관
140: 열 교환부 141: 연소가스 흡입부
142: 제1연소가스 배출부 143: 열 교환기 하부 점검문
144: 가열공기 배출관 145: 가열 공기 배출팬
146: 건조부재 150: 제2연소가스 배출부
151: 미세분진 포집용 싸이클론 152: 가스 배기팬
160: 중앙 제어부 161: 온도 판단부
162: 건조부재 판단부 163: 왕겨 공급 제어부
164: 연소공기 발생 제어부 165: 회분 배출 제어부
166: 연소가스 배출 제어부 167: 건조기 구동 제어부

Claims (12)

  1. 왕겨를 저장하고, 왕겨 공급 밸브에 의해 왕겨의 공급량이 조절되고, 바람 발생부에서 발생되는 바람을 이용해 왕겨를 공급하는 왕겨 공급부;
    왕겨 공급부에서 공급받은 왕겨를 연소시켜 상부에 연소가스 토출부로 연소가스를 배출시키는 왕겨 연소부;
    왕겨의 연소를 위해, 복수의 배관을 통해 왕겨 연소부 내부로 연소 공기를 공급하는 연소공기 공급부;
    상기 연소가스를 일 측에 형성된 연소가스 흡입부로 공급받아 열 교환 후, 타측에 형성된 제1연소가스 배출부를 통해 외부로 배출하며, 열 교환에 의해 생성된 내부의 가열공기를 간접 열풍 방식으로 외부에 공급하는 열 교환부;
    상기 제1연소가스 배출부를 통해 배출된 분진을 분리 후 분진은 저장되고, 연소가스가 배출되는 제2연소가스 배출부; 및 왕겨의 공급 및 연소를 제어하며, 가열공기의 온도를 조절하고, 왕겨 연소 시 회분 배출을 제어하는 중앙 제어부를 포함하고,
    열 교환부 내부의 연소가스를 외부로 배출시키기 위해 제2연소가스 배출부에 구비된 가스 배기팬을 더 포함하고, 왕겨 연소부의 테두리 면을 따라 배치되고, 프리 히팅 시간의 연장을 위해 중공벽체로 이루어진 예열 챔버를 포함하며, 왕겨 연소부의 예열 챔버는 연소 공기의 이동을 위해 내부에 예열 유도로를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    예열 유도로는 나선형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    왕겨 연소부는 일 측에 하나 이상의 공기 공급로를 형성하고, 상기 공기 공급로를 통해 연소공기 공급부로부터 연소공기를 공급받는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    왕겨 연소부는 타 측에 하나 이상의 왕겨 공급로를 형성하고, 상기 왕겨 공급로를 통해, 바람 발생부에서 발생된 바람에 의해 왕겨를 내부로 공급되는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    왕겨 연소부는 이격배치된 복수의 배관에서 공급받은 연소공기에 의한 와류현상으로 인해 내부의 왕겨가 회전하며 연소되고, 연소 후 왕겨 회분이 하부에 쌓이도록 하는 싸이클론 연소방식을 통해 왕겨를 연소시키는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    왕겨 연소부는 내부 하단에 다공판이 설치되며, 연소 후 다공판에 누적된 왕겨 회분을 수거하고, 수거된 왕겨 회분을 외부로 배출시켜 저장하며, 저장된 왕겨 회분을 배출시키는 회분 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    회분 제거부는 다공판의 상면을 회전하며, 누적된 왕겨 회분을 수거하며 다공판 하부로 왕겨 회분을 배출시키는 왕겨 회분 수거 부재;
    왕겨 회분 수거 부재에 의해 배출된 왕겨 회분을 수집 및 저장하는 왕겨 회분 저장 탱크;
    스크류 컨베이와 에어락 밸브를 통해 기밀을 유지하면서, 왕겨 회분 저장 탱크 내부의 왕겨 회분을 왕겨 회분 저장 탱크의 외부로 배출시키는 왕겨 회분 배출 부재; 및
    왕겨 회분 수거 부재 및 왕겨 회분 배출 부재의 구동을 위한 동력을 전달하는 동력 전달 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    중앙 제어부는
    왕겨 연소부의 내부 온도 및 압력, 열 교환부에서 배출되는 가열공기의 온도를 판단하는 온도 판단부;
    열 교환부에서 공급되는 가열공기를 이용하는 건조부재의 내부 유입 가열공기 온도를 판단하고, 건조부재의 작동모드를 입력받는 건조부재 판단부;
    왕겨 공급부의 왕겨 공급 밸브의 회전수를 제어하여 왕겨 연소부에 공급되는 왕겨의 공급량을 조절하고, 바람 발생부의 구동을 제어하는 왕겨 공급 제어부;
    연소공기 공급부의 연소공기를 발생시키는 연소공기 발생 팬의 구동을 제어하는 연소공기 공급 제어부;
    왕겨 회분의 수거 및 배출을 위해 회분 제거부의 동력 전달 부재의 구동을 제어하는 회분 제거 제어부;
    열 교환부 내부의 연소가스를 외부로 배출시키기 위해 제2연소가스 배출부에 구비된 가스 배기팬의 구동을 제어하는 연소가스 배출 제어부; 및
    건조부재의 가열공기를 곡물에 공급 시 가열공기의 온도 조절 및 가열공기 공급을 위한 공급 팬의 구동을 제어하는 건조부재 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    열 교환부는 내부가 다단 구조로 이루어지며, 쉘 앤 튜브 형태인 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    열 교환부는 외측 상부에 가열 공기 배출팬을 통해 가열공기를 외부로 배출시키는 가열공기 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소를 통한 열에너지를 이용하는 곡물 건조 장치.
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