KR101661282B1 - 축분 건조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축분건조장치에 관한 것으로, 축분이 투입되는 호퍼(11), 상기 호퍼(11)의 하측으로 형성되며 내측으로 축분을 교반하면서 이동시키는 이동스크류(12a)가 형성되며 열매체가 흐르는 전열부(12b)가 형성되는 거치대(12), 상기 거치대(12)의 일측의 하측으로 형성되며 내측으로 이동스크류(12a)에 의해 이송된 축분이 파쇄되는 파쇄기(13a)가 형성되는 케이스(13), 상기 거치대(12)에 형성된 이동스크류(12a)와 케이스(13)에 형성된 파쇄기(13a)를 구동하는 동력부(14)로 구성된 건조기(10); 상기 건조기(10)에서 건조되고 파쇄된 축분을 일정한 양으로 공급하는 정량공급부(21); 상기 건조기(10)로 동력을 공급하면서 제어하는 제어동력부(30);
상기 건조기(10), 제어동력부(30)가 설치되며 배기장치(41)가 형성되는 외부하우징(40); 으로 이루어진 축분 건조장치에 있어서 상기 이동스크류(12a)의 축 내부에 형성되어 열매체가 흘러 열매체로부터 전달된 열이 스크류날개를 가열하도록 하고 가열된 스크류날개는 축분을 교반하고 이동시키면서 동시에 축분을 가열하는 축분 건조장치에 관한 것이다.
본 발명은 건조기에 형성되어 열매체가 흐르는 거치대의 전열부를 통해 거치대의 내부로 투입되는 수분이 많이 포함된 축분이 이동스크류를 통해 이동하게 될 때 원활하게 건조되어 축분의 건조효율이 우수하게 되는 장점이 있다.

Description

축분 건조 장치 {livestock manure dryer}

본 발명은 이동식 축분 건조장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 열전달 효율을 개선하여 축분의 건조 시간을 단축하고 에너지 효율을 향상시켜 운영비용 등을 절감하고 또한 축분 건조시 발생할 수 있는 가스 및 악취를 가스 탈취장치를 이용하여 제거함으로써 환경 오염을 방지할 수 있는 축분 건조 장치에 관한 것이다. 축분은 건조된 후 연료나 퇴비로 사용이 가능하며 펠릿 형태로 제작도 가능하다.

환경부 고시에 의하면 2015년도부터 축분(예를 들면 계분이나 소똥, 돈분 등)을 이용한 고형연료의 제조가 가능하여 이에 대한 활용 가능성이 커지고 있다.

한편, 축분은 음식물 쓰레기나 하수의 슬러지와는 달리 함수율이 50% 내외의 양호한 상태이나, 기존의 축분 비료를 편의성이 증대된 일정한 형태로 고형화하기 위해서는 축분의 건조단계가 필수적이다.

일반적으로 함수폐기물의 건조방식으로는 로타리 퀼른 방식이나, 유동층 건조방식을 많이 이용한다. 이들은 규모가 크기 때문에 대규모 장치산업으로 주로 이용되나, 중소용량의 건조 장치로서는 적합하지 않은 문제점이 있다.

따라서, 중소규모의 건조 장치로써 축분에 포함되어있는 수분을 강력하고 신속하게 건조시키는 건조장치가 필요하다.

한편, 본 출원인 및 발명자의 대한민국특허등록번호 10-1455028 (2014.10.20) 이동이 가능한 운송수단에 펠릿설비를 설치하고 상기 펠릿설비에서 축분을 가공하여 펠릿형태의 연료나 퇴비를 제조할 수 있도록 하였다.

기존의 축분 건조 장치는 전열부의 열전달 효율이 낮아 축분 건조 시간을 단축하기 힘들었으며 축분을 가열하면서 필연적으로 발생되는 가스 및 악취가 환경을 오염시킬 수 있는 문제점을 가지고 있었다. 또한 일반적인 물을 열매체로 사용 할 경우 오랜 시간 사용함에 따라 배관의 부식 및 침전물이 배관내에 형성되어 유체 흐름을 방해하고 열전달 효율을 떨어뜨려 배관을 수리 또는 교체해야만 하는 상황이 발생하여 시간 및 경제적 손실을 가져올 수 있었다. 또한 기존의 전열부는 상판과 하판 사이의 중공부를 형성하고 이곳을 열매체가 흐르도록 하는 단순한 구조를 채택하고 있었으나 판재인 상판과 하판은 처짐이 발생할 수 있으며, 축분의 무게에 의해 변형이 일어나 열매체가 흐르는 중공부가 좁아져서 열매체의 흐름을 방해할 문제점이 있었다.

본 발명의 이동식 축분 펠릿의 제조시스템은 이동수단에 설치되되 축분이 투입되는 호퍼, 상기 호퍼의 하측으로 형성되며 내측으로 축분을 교반하면서 이동시키는 이동스크류가 형성되며 열매체가 흐르는 전열부가 형성되는 거치대, 상기 거치대의 하측으로 형성되며 내측으로 이동스크류에 의해 이송된 축분이 파쇄되는 파쇄기가 형성되는 케이스, 상기 거치대에 형성된 이동스크류와 케이스에 형성된 파쇄기를 구동하는 동력부로 구성된 건조기와, 상기 건조기에서 건조되고 파쇄된 축분을 일정한 양으로 공급하는 정량공급부와, 상기 건조기로 동력을 공급하면서 제어하는 제어동력부와, 상기 건조기, 제어동력부가 설치되며 건조기의 수분 배출을 위한 배기장치가 형성되는 시스템으로 이루어져, 건조기에 형성되어 열매체가 흐르는 거치대의 전열부를 통해 거치대의 내부로 투입되는 수분이 많이 포함된 축분이 이동스크류를 통해 이동하게 될 때 원활하게 건조되어 축분의 건조효율이 우수하게 됨으로써, 축분 건조 효율을 높일 수 있다.

아울러 전열부 뿐 아니라 이동 스크류 축 내부에 열매체가 흐를 수 있는 중공부를 형성하고 열매체로부터 열이 이동 스크류 축 및 이동 스크류 회전 날개에 전달되고 결론적으로 스크류 회전 날개와 접촉하는 축분에 고르게 열을 전달 할 수 있는 구조를 채택하여 축분의 건조 효율을 향상 시킬 수 있다.

또한 상기 건조기(10)의 상기 이동스크류(12a)의 중공축에는 와류발생관(113)이 1개 이상 설치되어 열매체인 유체가 회전하도록 유도하여 열매체로부터 스크류로의 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 와류발생관(113)은 이동스크류의 축길이 보다 짧은 파이프형태의 외형을 지니며 일측에 편심공과 타측에 계단모양의 확관부가 서로 연통되게 구성되어 있다. 상기 전열부(12b)의 내부에 상기 이동스크류 중공축의 지름보다 작은 지름의 파이프가 지그재그 형태로 밀착되어 포개어지도록 배치되어 상기 파이프에 열매체가 인입되고 토출됨에 따라 열을 상기 전열부(12b) 및 축분에 전달하는 형태를 채용하여 전열부의 강성을 높이며 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.

거치대의 상방에는 배기장치가 설치되고 축분 건조시 발생하는 악취 및 가스를 포집하여 탈취장치로 보내는 역할을 하도록 하였다.

이 때, 열매체는 일반적인 물을 이용할 수 있으나 물 이외의 부동액류(에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 등)을 사용할 수 있으며 열교환기를 채용할 수도 있다. 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜 등을 사용할 경우 물을 사용하면서 발생할 수 있는 배관의 부식, 침전물의 발생등을 막을 수 있는 장점이 있다. 과제 해결 수단을 간략히 다시 정리하면 아래와 같다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 축분 건조장치를 구현하는 수단과 방법으로는

첫째, 축분 건조기의 열원으로는 보일러를 설치하여 열매체를 가열한다.

둘째, 보일러에서 발생한 열매체는 건조기 전 단계에서 이물질을 선별하고 파쇄된 축분이 투입되는 호퍼를 가열하여 호퍼에 투입되기 시작 또는 대기상태에서 축분이 가열되도록 한다. 이렇게 함으로써 축분의 예열이 시작되어, 전 건조공정의 시간을 줄일 수 있다. 투입호퍼는 내부에 유체가 흐를 수 있는 공간을 가지고 있어 그 사이를 열매체가 흐르도록 되어있다.

셋째, 건조기에서 축분의 이송장치인 스크류는 중공축으로 만들어져 보일러에서 발생한 열매체가 회전하는 스크류 중공축을 통과하게 되어, 축분 이동스크류가 축분의 가열과 이송의 두 가지 역할을 한다.

스크류 축을 가열함으로써 이송되는 축분의 중심부를 가열하고, 스크류 축과 일체화된 스크류 날개는 방열팬의 효과로써 스크류 중공축의 열을 축분 깊숙이, 골고루 가열 시킬 수 있다.

넷째, 이송 스크류 하우징은 하부에 이중벽구조로 되어있어 그 내부에 유체가 흐를 수 있는 공간을 가지는 가열 쳄버가 구성되어 보일러에서 발생한 열매체가 이송 스크류 하우징 양 측면과 하부를 가열하여 이송되는 축분 전체를 효과적으로 건조시킨다. 이때 내부에 상기 이동스크류 중공축의 지름보다 작은 지름의 파이프가 지그재그 형태로 밀착되어 포개어지도록 배치되어 상기 파이프에 열매체가 인입되고 토출됨에 따라 열을 상기 전열부(12b) 및 축분에 전달하는 형태를 채용하여 전열부의 강성을 높이며 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.

다섯째, 스크류 하우징 상부는 개방형으로 되어 건조시 발생하는 수분 및 가스, 악취등을 외부로 방출하고, 이송 스크류 하우징 양 측면과 하부는 단열제로 마감하여 열손실을 적게 한다.

여섯째, 건조시키는 축분 생산량 증대를 위해서는 스크류 장치를 2열 또는 3열로 병열로 증가시킬 수 있는 구조로 한다. 또한 목적하는 함수율로 건조시키기 위하여 스크류 건조 장치를 수직으로 1단, 2단, 3단 으로 증가시켜 전열면적의 증감이 가능한 구조로 한다. 이렇게 하면, 건조기의 설치 면적을 줄일 수 있다.

일곱째, 스크류 축을 회전시키는 모터의 속도를 조절하여 투입된 축분의 함수율의 조절이 가능한 구조로 한다.

여덟째, 별도의 배기장치에 의해 건조기에서 발생하는 수분의 증발을 외부로 배출하도록 한다.

아홉째, 스크류 축 내부에는 와류발생관(113)이 설치되어 유체가 회전하도록 하여 열 전달 효율을 높이도록 한다. 이때 와류발생관(113)은 파이프형태의 외형을 지니며 일측에 편심공과 타측에 계단모양의 확관부가 서로 연통되게 구성되어 있다. 와류 발생관은 스크류 중공축의 내부에 1개 이상 설치될 수 있다.

본 발명은 건조기에 형성되어 열매체가 흐르는 거치대의 전열부를 통해 거치대의 내부로 투입되는 수분이 많이 포함된 축분이 이동스크류를 통해 이동하게 될 때 원활하게 건조되어 축분의 건조효율이 우수한 장점이 있다.

또한, 상기 거치대에 형성된 전열부가 이동스크류를 감싸는 형태인 'U'자 형태로 형성됨으로써, 거치대의 내부로 보다 많은 양의 열을 제공하여 거치대의 내부로 투입되면서 이동스크류에 의해 이동되는 축분이 원활하게 건조되어 축분의 건조효율이 증가된다. 상기 전열부로는 이동수단에서 사용되는 냉각수를 순환시키거나 건조기에 형성된 보일러를 통해 전열부로 가열된 열매체를 추가로 공급할 수 있어, 축분이 원활하게 건조될 수 있는 장점이 있다.

이동스크류의 축 내부를 중공축으로 형성하고 이곳에 열매체를 순환시켜 추가적으로 축분에 열을 가할 수 있으며 스크류 날개로부터 축분에 골고루 열을 가할 수 있어 보다 빠르게 축분을 건조 시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 이동스크류 중공축에는 와류발생관(113)을 설치하여 열매체의 회전을 유도하여 열전달 효율을 보다 향상시키는 효과가 있다.

이에 더해, 상기 건조기에 감지부를 형성하여 거치대와 케이스로 투입되고 건조되어 배출되는 축분의 수분함유량을 항상 감지하여 수분함유량에 따라 건조기의 동력부를 작동을 제어함으로써, 축분 건조물의 수분함유량을 항상 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 건조기에 형성된 배기장치를 통해 건조기에 의해 건조된 축분에서 발생하는 수증기가 원활하게 외부로 배출됨으로써, 건조기의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

아울러, 이동수단에 상기 건조기 등을 설치하여 악취 등을 내뿜는 축분을 펠릿형태의 원료재나 퇴비로 사용함으로써, 바이오매스의 에너지로 재탄생시켜 환경오염을 줄이면서 친환경연료로 사용할 수 있고, 이동수단을 통해 축분이 발생되는 현장에서 바로 처리하여 원료재나 퇴비로 사용할 수 있어 축분을 처리하기 위한 운송비용을 줄일 수 있으며, 악취가 발생하는 다양한 종류의 축분을 펠릿화시킴으로써 장기보관이 가능하면서 사용성이 증대된다.

도 1은 본원 발명의 이동식 축분 건조 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본원 발명의 축분 건조 장치를 도시한 사시도.
도 3은 본원 발명의 축분 건조 장치에 형성된 측단면도.
도 4는 본원 발명의 축분 건조 장치의 단면을 도시한 사시도.
도 5는 본원 발명의 축분 건조 장치를 도시한 블럭도.
도 6은 본원 발명의 축분 건조 장치의 다른 실시 예를 도시한 블럭도.
도 7은 본원 발명의 축분 건조 장치의 외부하우징을 도시한 사시도.
도 8은 본원 발명의 와류발생관이 적용된 축분 건조 장치를 도시한 단면도.
도 9은 본원 발명의 와류발생관의 사시도 및 단면도.
도 10은 본원 발명의 축분 건조 장치의 가열시스템을 포함한 개념도.
도 11은 본원 발명의 열교환기를 채용한 축분 건조 장치의 개념도.
도 12은 본원 발명의 탈취장치를 채용한 축분 건조 장치의 개념도
도 13은 본원 발명의 전열부의 사시도 및 단면도.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 할 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하 첨부된 도면에 의거하여 구성을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 이동식 축분 건조 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 축분 건조 장치를 도시한 사시도이다.

도 3은 축분 건조 장치에 형성된 거치대를 도시한 측단면도이고, 도 4는 축분 건조 장치의 단면을 도시한 사시도이다.

도 5는 축분 건조 장치를 도시한 블록도이고, 도 6은 축분 건조 장치의 다른 실시 예를 도시한 블록도이다.

도 7은 축분 건조 장치의 외부하우징을 도시한 사시도이고, 도 8은 와류발생관이 적용된 축분 건조 장치를 도시한 단면도이다.

도 9은 와류발생관의 사시도 및 단면도이고, 도 10은 축분 건조 장치의 가열시스템을 포함한 개념도이다.

도 11은 열교환기를 채용한 축분 건조 장치의 개념도이고, 도 12은 탈취장치를 채용한 축분 건조 장치의 개념도이며, 도 13 및 14는 전열부의 사시도 및 단면도이다.

도 1 내지 도 7를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건조장치(50)는 건조기(10)와 제어동력부(30)와 외부하우징(40) 등으로 이루어진다.

건조기(10)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상측으로 가축들이 배설하는 축분이 투입되는 호퍼(11)가 형성되어 있으며, 상기 호퍼(11)의 하측으로 거치대(12)가 형성되는데, 상기 거치대(12)의 내측으로 호퍼(11)를 통해 거치대(12)의 내부로 유입된 축분을 교반시키면서 이동시키는 이동스크류(12a)가 형성되고, 상기 거치대(12)의 내부로 위치되면서 이동스크류(12a)를 감싸는 형태로 형성되며 열매체가 흐르는 전열부(12b)가 구성되어 있다.

상기 호퍼(11)는 현재 일반적으로 사용되고 있는 원료 등을 기계로 이송하기 위한 기구로써 상세한 설명은 생략하도록 한다.

여기서, 상기 거치대(12)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 바람직한 일 실시예로서 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 거치대(12)로 투입된 축분의 제조상태를 확인할 수 있도록 단면의 형상이 'U'자 형태와 유사하도록 하부가 반원이고 상부가 개방된 형태로 형성될 수도 있다.

이에 더해, 상기 거치대(12)를 상부가 개방된 형태로 형성함으로써, 거치대(12)로 투입되는 축분이 건조되면서 발생되는 수증기가 원활하게 상부로 발산되면서 외부로 배출되게 되고, 배기장치에 의해 축분의 건조효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 거치대(12)의 도 3에 도시된 바와 같이 내측으로 형성되는 전열부(12b)는 거치대(12)와 동일하게 상기 이동스크류(12a)를 양측과 하측에서 감싸는 형상인 'U'자 형상으로 형성하여, 전열부(12b)를 흐르는 열매체에 의해 이동스크류(12a)에 의해 이동되는 축분을 원활하게 건조할 수 있도록 하는 것이 좋다.

또한, 상기 전열부(12b)를 흐르는 열매체는 고온의 유체, 온수, 차량의 냉각수 등 사용자의 목적에 따라 다양한 종류 중에서 선택하여 사용할 수 있다.

이에 더해, 상기 전열부(12b)로 흐르는 열매체인 유체는 사용자의 목적에 따라 다양하게 선택하여 사용할 수 있는 것이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

또한, 전열부(12b)의 열매체에 의해 축분이 건조되면서 발생되는 수증기가 전열부(12b)의 상부로 원활하게 발산되어, 건조작업이 완료되어 온도가 낮아진 수증기가 거치대(12)에 잔존하면서 발생될 수 있는 건조효율이 낮아지는 것을 예방할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 거치대(12)의 하측으로 위치되어 내측으로 이동스크류(12a)에 의해 이송되는 축분을 파쇄하는 파쇄기(13a)가 형성되는 케이스(13)가 구성되어 있다.

여기서, 상기 거치대(12)의 이동스크류(12a)와 케이스(13)의 파쇄기(13a)는 현재 일반적으로 고체나 액체를 이동, 파쇄하기 위해 사용되는 스크류(도면에 미도시)와 유사한 형태로 형성되면서 축(도면에 미도시)의 회전에 의해 회전하면서 작동하는 것은 자명한 사항으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이 때, 상기 이동스크류(12a)와 파쇄기(13a)의 크기나 회전비율은 사용자의 목적에 따라 다양하게 설정하여 사용할 수 있다.

또한, 보다 높은 이동력과 파쇄력을 위해 거치대(12)와 케이스(13)을 다단의 형상으로 형성하여 제작할 수도 있다.

덧붙여, 상술한 바와 같이 상기 거치대(12)와 케이스(13)를 하나의 구조로 형성하여 제작할 수도 있고, 거치대(12)와 케이스(13)를 분리하여 서로 연결된 형태로도 제작할 수 있다.

이에 더해, 상기 거치대(12)와 케이스(13)의 일측으로 거치대(12)와 케이스(13)와 연결되어 거치대(12)에 형성된 이동스크류(12a)와 케이스(13)에 형성된 파쇄기(13a)로 회전력을 전달하는 동력부(14)가 구성되어 있다.

여기서, 상기 동력부(14)는 거치대(12)의 이동스크류(12a)와 케이스(13)의 파쇄기(13a)로 동력을 전달할 때, 기어방식, 벨트풀리방식, 모터방식 등 현재 일반적으로 사용되고 있는 어떠한 방식을 사용하여도 무방하며, 동력부(14)가 작동하면서 회전력을 발생시키거나 전달하는 것은 현재 일반적인 방법으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

또한, 상기 동력부(14)는 거치대(12)의 이동스크류(12a)와 케이스(13)의 파쇄기(13a)에 각각 개별적으로 연결되어 사용될 수도 있으며, 하나의 동력부(14)에 거치대(12)의 이동스크류(12a)와 케이스(13)의 파쇄기(13a)를 동시에 연결하여 회전력을 전달할 수도 있다.

한편, 상기 거치대(12)에 형성된 전열부(12b)를 흐르는 열매체를 보다 원활하게 흐르게 하면서 건조기(10)로 유입되는 축분의 건조효율과 파쇄효율을 높일 수 있도록 고열의 열매체를 공급할 수 있는 보일러(15)를 추가로 형성하는 것이 좋다.

여기서, 상기 보일러(15)는 다양한 종류의 원료를 이용하여 온도가 높은 온수 등을 공급하기 위해 현재 일반적으로 사용되고 있는 구성으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

또한, 상기 보일러(15)는 거치대(12)의 전열부(12b)와 연결되어 상기 전열부(12b)로 다양한 종류의 열매체를 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

이 때, 상기 건조기(10)로 투입되는 축분을 감지하면서 축분에 함유된 수분함유량 및 거치대(12), 케이스(14)에 의해 건조된 축분의 수분함유량을 측정할 수 있는 감지부(16)를 포함시키는 것이 바람직하다.

축분에 함유된 수분함유량을 감지부(16)가 감지하면서 그에 따라 동력부(14)의 작동을 제어하여, 거치대(12)에 형성된 이동스크류(12b) 및 케이스(13)에 형성된 파쇄기(13a)의 회전력을 제어함으로써, 건조기(10)를 거친 축분이 항상 일정한 수분을 함유하도록 하기 위한 것이다.

또한, 상기 감지부(16)는 적외선으로 작동하여 감지하거나 초음파로 작동하여 감지하는 것과 같이 현재 일반적으로 사용되고 있는 센서(도면에 미도시)와 유사하게 작동하는 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이에 더해, 상기 건조기(10)에는 호퍼(11)를 통해 유입된 축분이 거치대(12)와 케이스(13)를 거쳐 외부로 배출되는 배출부분(도면에 미도시)이 형성되는 것은 자명한 사항으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 상기 펠릿제조장치(20)는 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 건조기(10)를 통해 건조되고 파쇄된 축분이 유입되면서 사용자가 설정한 일정한 크기와 양으로 공급하는 정량공급부(21)가 형성되어 있다.

한편, 상기 제어동력부(30)는 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 건조기(10)와 펠릿제조장치(20)로 동력을 전달하도록 형성되어 있다.

이를 보다 상세히 설명하면, 제어동력부(30)는 건조기(10)를 전체적으로 제어하는 제어부(31)와, 상기 제어부(31)에 연결되며 건조기(10)의 동작을 제어하는 구동장치(32)로 구성된다.

여기서, 상기 제어부(31)는 건조기(10)에 형성된 이동스크류(12a)의 회전력과 전열부(12b)를 흐르는 유체의 유속 및 온도를 제어한다.

또한, 상기 동력공급부(33)에서 발생된 동력은 사용자의 목적에 따라 힘을 다양하게 조절할 수 있도록 형성된다.

한편, 외부하우징(40)은 도 1 또는 도 7에 도시된 바와 같이 이동수단(1)에 설치되며 내측으로 건조기(10), 펠릿제조장치(20), 제어동력부(40)가 보관되도록 형성될 수 있고, 임의의 지점에 건조기(10)에서 축분을 건조하고 난 수증기를 원활하게 외부로 배출할 수 있는 배기장치(41)가 형성되어 있다. 외부하우징(40)이 이동수단에 설치되지 않고 고정식으로 설치될 수도 있음은 자명하다.

또한, 상기 건조기(10), 펠릿제조장치(20), 제어동력부(30), 외부하우징(40)을 제어하기 위한 스위치 등과 전기적으로 제어할 수 있는 설비(도면에 미도시) 등이 형성되는 것은 자명한 사항으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시공방법을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 상기 건조기(10)에 형성된 호퍼(11)로 사용자가 처리하고자 하는 축분을 투입하게 된다.

그러면, 상기 감지부(16)에서 감지작동을 하게 되면서 축분에 함유된 수분함유량 등을 감지하게 된다.

여기서, 상기 제어동력부(30)에 형성된 제어부(31)에 의해 건조기(10), 펠리제조장치(20)가 작동하는 것은 자명한 사항으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이후, 상기 제어부(31)가 감지부(16)의 작동상태를 확인하면서 축분에 함유된 수분함유량이나 축분의 양을 감지하여, 건조기(10)의 동력부(14)를 제어하면서 거치대(12)의 이동스크류(12a)의 회전력이나 회전수를 조절하여 작동시키게 된다.

상기 거치대(12)의 이동스크류(12a)가 작동하게 되면서 호퍼(11)로 투입된 수분이 함유된 축분이 교반되면서 이동스크류(12a)를 따라 케이스(13)로 이동하게 된다.

여기서, 상기 거치대(12)로 축분이 투입될 때, 상기 거치대(12)에 형성된 전열부(12b)가 작동하게 된다.

상기 이동스크류(12a)를 따라 이동하던 축분이 전열부(12b)의 내측으로 유입된 열매체에 의해 건조되면서 거치대(12)를 통해 케이스(13)로 이동하게 된다.

여기서, 상기 거치대(12)에 형성된 전열부(12b)로 열매체가 유입될 때, 상기 건조기(10)에 형성된 보일러(15)를 통해 일정한 온도 이상으로 가열된 열매체가 유입되면서 거치대(12)로 투입된 축분이 사용자가 설정한 수치대로 용이하게 건조되게 된다.

또한, 상기 거치대(12)의 이동스크류(12a)에 의해 케이스(13)로 이동되는 건조된 축분이 케이스(13)에 형성된 파쇄기(13a)에 의해 일정한 크기 등으로 파쇄되게 되는 것이다.

이에 더해, 상기 전열부(12b)는 건조기(10)의 이동스크류(12a)를 감싸는 형태인 'U'자 형태로 형성되어 있어, 이동스크류(12a)로 투입된 축분이 원활하게 건조되게 된다.

상술한 바와 같이 호퍼(11)에서 거치대(12)로 이동된 축분이 케이스(13)로 이동하게 되는데, 상기 케이스(13)에 형성된 파쇄기(13a)가 동력부(14)에 의해 회전하게 된다.

그 후, 상기 케이스(13)로 이동된 축분이 파쇄기(13a)에 의해 일정한 크기로 파쇄된다.

한편, 상술한 바와 같이 호퍼(11)를 통해 거치대(12)를 거쳐 케이스(13)로 건조되면서 파쇄된 축분을 보다 효율적으로 건조시키거나 파쇄할 경우에는 거치대(12)와 케이스(13)를 다수단으로 설치하여 축분을 건조, 파쇄할 수도 있다.

상기와 같이 제어동력부(30)에 형성된 제어부(31)에 의해 건조기(10)가 사용자가 설정한 대로 이동하게 되면서 축분이 원활하게 건조되면서 파쇄되는 것이다.

한편, 상기와 같이 건조기(10)로 투입된 축분이 건조기(10)의 작동에 의해 건조되면서 수증기가 발생하게 되는데, 상기 건조기(10)가 설치된 외부하우징(40)에 형성된 배기장치(41)에 의해 축분이 건조되면서 발생되는 수증기가 원활하게 외부하우징(40)의 외부로 배출되게 됨으로써, 건조기(10)의 건조효율이 우수하게 되는 것이다.

이는 축분을 건조하고 난 후 발생되는 수증기는 일정한 온도 이하로 떨어지게 되어 그 수증기로 인해 다른 축분이 제대로 건조될 수 없기 때문에, 보다 효율적인 건조력을 얻기 위해 축분이 건조되어 발생된 수증기를 외부로 배출하기 위한 것이다.

이에 더해, 상기 배기장치(41)를 통해 외부하우징(40)의 내부에서 발생되는 악취 등을 용이하게 외부로 배출할 수 있게 되어, 악취로 인한 작업자의 두통 등의 피해를 줄일 수 있게 된다.

또한, 상기 제어동력부(30)에 형성된 제어부(31)가 구동장치(32)를 작동시켜 운송장치를 제어할 수도 있으며, 별도의 컨트롤러(도면에 미도시)를 외부하우징(40) 등에 설치하여 운송장치를 제어할 수도 있다.

한편, 상기와 같이 이동수단(1)에 실어진 외부하우징(40)에서 축분을 건조하여 펠릿형태의 연료나 퇴비로 제조할 때, 외부하우징(40)에 형성된 지지대(42)를 통해 이동수단(1)에 외부하우징(40)를 실을 수 있으면서 지면에도 용이하게 설치할 수도 있다.

또한, 축분이 발생하는 어느 지역에서도 이동수단(1)을 통해 이동하여 축분을 재처리할 수 있어 장비의 가동성 증가에 따른 우수한 경제효과 및 축분을 처리하기 위한 별도의 대지가 필요 없게 되는 것이다.

이에 더해, 가축에서 발생되는 축분을 건조할 때, 건조기(10)에 'U'자 형태의 전열부(12b)가 이동스크류(12a)를 감싸는 형태로 형성되어 있어, 건조기(10)로 투입되는 축분을 보다 효율적으로 건조할 수 있으며, 파쇄기(13a)를 통해 축분을 원활하게 파쇄할 수 있고, 상기 건조기(10)의 거치대(12)와 케이스(13)를 사용자의 목적에 따라 다수단을 형성하여, 건조효과 및 파쇄효과를 높일 수 있게 된다.

또한, 상기 건조기(10)의 거치대(12)에 형성된 전열부(12b)를 흐르는 열매체인 유체를 통해 건조기(10)로 투입된 축분이 더욱 원활하게 건조됨은 물론, 상기 전열부(12b)에 연결되는 보일러(15)를 통해 유체의 온도를 조절할 수 있어 건조효율을 높일 수 있게 된다.

아울러, 상기 외부하우징(40)에 형성된 배기장치(41)를 통해 축분의 건조시 발생되는 수증기를 원활하게 외부하우징(40)의 외측으로 배출함으로써, 수증기에 의한 건조효율이 낮아지는 것을 방지하여 우수한 건조효율을 유지할 수 있게 되는 것이다.

상술한 축분건조기의 기본적인 구성 및 기능 효과를 더욱 개선하기 위하여 아래에 설명하는 구성을 더 채용할 수 있다.

우선 축분 건조 효율을 높이고 빠른 공정시간을 달성하기 위하여 전열부(12b) 뿐만 아니라 이동스크류(12a)에도 열을 전달하여 축분에 전달되는 열량을 증가시킨다. 이를 위하여 이동스크류(12a) 내부에 중공축(12c)을 형성하고 이 중공축(12c)에 열매체를 순환시킨다.

이 때, 열매체는 전열부(12b)에 제공되는 열매체와 동일한 열매체로서 분배기(202)를 통해 전열부(12b)와 이동스크류(12a) 내 중공축(12c)에 주입되는 열 매체가 공급되게 된다.

또한, 이동스크류(12a) 내부 중공축(12c)에 흐르는 열매체로부터 이동스크류(12a)에 전달되는 열 효율을 증대시키기 위하여 상기 이동스크류(12a)의 중공축에는 와류발생관(113)이 1개 이상 설치되어 열매체인 유체가 회전하도록 유도한다.

이 때, 와류발생관(113)은 이동스크류(12a)의 축길이보다 짧은 파이프형태의 외형을 지니며 일측에 편심공(113a)과 타측에 계단모양의 확관부(113b)가 서로 연통되게 구성되어 있다.

파이프 내부에서 일어나는 열전달은 전도와 대류에 의한 열전달 과정이다. 특히 대류 열전달 계수는 난류 유동일 때 대류 열전달 계수가 증가되어 활발한 열전달 현상이 일어난다. 본 발명의 목적은 공정시간을 단축하면서 열효율을 향상시켜 축분이 신속히 건조되게 하는 것이므로 파이프 내부의 열매체가 순환하는 과정에서 대류 열전달 계수를 증가시켜 주는 것이 필요하다.

따라서, 본원 발명의 일실시예에서는 열매체의 흐름이 난류를 일으킬 수 있도록 와류발생관(113)관을 채용하였다.

도9를 참조하여 보면 와류발생관(113)의 입구측 외관의 중심과 편심된 구멍이 형성하고, 편심된 구멍이 있는 와류발생관(113)을 복수개 배치하되, 편심의 방향을 시계방향 혹은 반시계방향으로 일정한 각도로 회전되도록 배치하여 인입된 유체인 열매체가 회전할 수 있도록 유도한다.

이 때, 편심공(113a)은 축적부 전체의 지름에서 8% 내지 15% 편심된 위치에 형성되며 끝부분에서 25~50도 각도의 내측에 한점에 모이는 노즐(convergent nozzle)의 형태로 형성될 수 있다.

한편, 상기 편심공(113a)의 후방에는 계단모양의 확관부(113b)를 형성하여 와류발생관(113)을 지나는 유체는 난류(터뷸런스)를 형성하게 된다.

와류발생관(113)은 이동스크류축 내부 중공부 및 전열부에 설치된 파이프 내부에 설치될 수 있다.

기존의 전열부는 상판과 하판 사이의 중공부를 형성하고 이곳을 열매체가 흐르도록 하는 단순한 구조를 채택하고 있었으나 판재인 상판과 하판은 처짐이 발생할 수 있으며 축분의 무게에 의해 변형이 일어날 수 있었고 따라서 열매체가 흐르는 중공부가 좁아져서 열매체의 흐름을 방해할 소지가 있었다. 이를 해결하기 위하여 상기 전열부(12b)의 내부에 상기 이동스크류 중공축의 지름보다 작은 지름의 파이프가 지그재그 형태로 밀착되어 포개어지도록 배치되어 상기 파이프에 열매체가 인입되고 토출됨에 따라 열을 상기 전열부(12b) 및 축분에 전달하는 형태를 채용하여 전열부의 강성을 높이며 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.

도 10 에는 열매체를 가열하고 순환시키는 구성을 단순화한 모식도가 되시되어 있다. 열매체는 물탱크에 저장되어 있던 물(열매체)이 펌프(216)에 의해 가압되어 보일러(201)로 이송되고 보일러(201)에서 가열된 물은 분배관(202)을 통해 이동스크류축(12a)의 중공축(12c) 및 전열부(12b)에 이송된다. 이송된 가열된 물(열매체)로부터 열이 이동스크류(12a)와 전열부(12b)에 전달되고 이 열은 축분을 가열하는데 사용된다. 전열부(12b)와 이동스크류(12a)와 분배관(202) 사이에는 밸브가 설치되어 밸브 제어를 통해 열매체의 공급을 단속할 수 있다.

또한 압력계(204)가 분배관 이후의 열매체의 압력을 측정하여 적정한 압력의 열매체를 제공할 수 있도록 신호를 제공한다. 도면에 표시되지는 않았으나 습도계 등의 센서를 설치하여 축분의 건조상태를 체크하고 건조 속도가 더딜 경우 모터(206)의 회전 속도를 낮추어 보다 긴 시간동안 가열될 수 있도록 제어하며 건조 상태가 양호할 경우 보다 빠르게 모터(206)를 회전시켜 공정을 빨리 진행 시킬 수 있도록 한다.

만일 축분의 건조상태가 매우 느린 경우 앞으로 전진하였던 축분을 다시 후진시키기 위해 모터를 반대로 회전 시킬 수도 있다. 이 경우 호퍼를 통해 제공하는 축분은 일시 정지 시켜야 한다.

도 11은 열교환기를 더 추가한 다른 실시 예에 관한 것으로 이 경우 열매체를 보일러(201)가 가열하고 직접 축분건조장치(50)로 이송하는 것이 아니라 가열된 열매체(보일러측 열매체)를 열교환기(217)에 보내고 축분건조장치(50)에서 순환하는 열매체는 열교환기(217)를 거치면서 보일러(201)측 열매체로부터 전달된 열을 받아 가열된다.

즉 보일러(201)측과 축분건조장치(50)측의 열매체를 분리하는 효과를 거둘 수 있고 물 대신 에틸렌글리콜, 프로필렌 글리콜과 같은 열매체를 축분건조기 측에 사용함으로서 장시간 운영시 발생하는 부식, 침전물 발생 등을 예방할 수 있는 효과를 거둘 수 있다.

도 12 에는 탈취장치(300)를 사용한 실시 예를 나타내고 있다. 거치대(12)의 상방에 탈취장치(300)가 구비되는데, 탈취장치(300)에는 배기덕트(301)와 제습기(303)와 탈취필터(302)가 설치되어 축분 건조시 발생하는 악취 및 가스를 포집하여 악취 및 가스를 제거하는 역할을 한다.

배기덕트(301)는 축분건조장치(50)의 거치대(12) 상방에 마련되고, 상기 거치대(12)에서 발생된 악취 및 가스를 탈취필터(302)로 배출시키는 역할을 한다.

아울러 가스와 악취를 모으는 배기덕트(301)는 크기와 형태가 제한되지는 않고 통상의 기술자는 적절히 크기와 형태를 결정할 수 있다는 것은 자명한 사실이다.

제습기(303)는 축분건조장치(50)에서 발생되는 악취 및 가스를 탈취필터(302)에서 용이하게 제거할 수 있도록 수분을 제거하는 역할을 한다.

탈취필터(302)는 배기덕트(301)와 제습기(303)를 통과한 악취 및 가스를 이온화에너지로 제거하는 이온클러스터를 사용하는 한편, 악취 및 가스를 제거할 수 있는 통상의 필터라면 어떠한 종류의 필터라도 통상의 기술자라면 별다른 어려움 없이 채용하여 사용할 수 있다.

상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백한 것이다.

10 : 건조기
11 : 호퍼
12 : 거치대 12a : 이동스크류
12b : 전열부 13 : 케이스
13a : 파쇄기 14 : 동력부
15 : 보일러 16 : 감지부
20 : 펠릿제조장치
21 : 정량공급부
23 : 냉각선별부
30 : 제어동력부
31 : 제어부 32 : 구동장치
33 : 동력공급부 34 : 변속기
35 : 동력취출부
40 : 외부하우징
41 : 배기장치 42 : 지지대
50 : 축분 건조 장치 113: 와류 발생관
113a: 편심공 113b: 확관부
121: 전열부 상판 122: 전열부 하판
217: 열교환기

Claims (13)

1. 축분이 투입되는 호퍼(11), 상기 호퍼(11)의 하측으로 형성되며 내측으로 축분을 교반하면서 이동시키는 이동스크류(12a)가 형성되며 열매체가 흐르는 전열부(12b)가 형성되는 거치대(12), 상기 거치대(12)의 일측의 하측으로 형성되며 내측으로 상기 이동스크류(12a)에 의해 이송된 축분이 파쇄되는 파쇄기(13a)가 형성되는 케이스(13), 상기 이동스크류(12a)와 상기 파쇄기(13a)를 구동하는 동력부(14)로 구성된 건조기(10);
   상기 건조기(10)에서 건조되고 파쇄된 축분을 일정한 양으로 공급하는 정량공급부(21);
   상기 건조기(10)로 동력을 공급하면서 제어하는 제어동력부(30);
   상기 건조기(10), 제어동력부(30)가 설치되며 배기장치(41)가 형성되는 외부하우징(40); 으로 이루어진 축분 건조장치에 있어서
   상기 이동스크류(12a)의 중공축 내부에 열매체가 흘러 상기 열매체로부터 전달된 열이 상기 이동스크류(12a)의 스크류날개를 가열하도록 하고, 가열된 스크류날개는 축분의 교반, 이동, 가열을 동시에 수행하고,
   상기 건조기(10)의 상기 이동스크류(12a)의 중공축과 상기 전열부에는 와류발생관(113)이 2개 이상 설치되어 열매체인 유체가 회전하고 난류를 일으키도록 유도하며,
   상기 와류발생관(113)에는 입구측 외관의 중심과 편심된 편심공(113a)을 형성하고, 상기 편심공(113a)의 후방에는 계단모양의 확관부(113b)를 형성하는 것을 특징으로 하는 축분 건조장치
2. 제 1항에 있어서,
   상기 건조기(10)에 형성된 거치대(12)의 내측에 형성되는 상기 전열부(12b)는 단면이 'U'자 형태로 형성되는 것에 특징이 있는 축분 건조장치
3. 제 1항에 있어서,
   상기 건조기(10)에 형성된 상기 거치대(12), 상기 케이스(13)및 동력부(14)는 다단으로 다수개로 형성되는 축분 건조장치
4. 제 1항에 있어서,
   상기 건조기(10)에는 상기 거치대(12)의 전열부(12b)와 이동스크류(12a)의 중공축 내부로 열매체를 공급할 수 있는 보일러(15)가 포함되는 것을 특징으로 하는 축분 건조장치
5. 제 1항에 있어서,
   상기 건조기(10)에는 호퍼(11)로 유입되는 축분을 감지하면서 축분에 함유된 수분을 측정할 수 있는 감지부(16)가 포함되는 것을 특징으로 하는 축분 건조장치
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 2개 이상의 와류발생관(113)은 상기 편심공(113a)이 후방으로 갈수록 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 축분 건조장치
9. 제 1항에 있어서,
   상기 거치대(12)의 상방에 설치되어 축분 건조시 발생하는 악취 및 가스를 포집하여 탈취장치로 보내는 역할을 하는 배기장치(41)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축분 건조장치
10. 제 4항에 있어서,
    상기 보일러(15)에서 가열된 열매체와 상기 전열부(12b) 및 이동스크류(12a) 중공축을 순환하는 열매체 간 열 교환을 방생시키는 열교환기(217)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축분 건조장치
11. 제 1항에 있어서,
    상기 외부하우징(40)이 이동수단(1)에 설치되지 않을 경우에는 제어동력부(30)에는 제어부(31)와 구동장치(32)로 동력을 공급하는 동력공급부(33)가 더 포함되어 형성되는 것에 특징이 있는 축분 건조장치
12. 제 1항에 있어서,
    상기 외부하우징(40)이 이동수단(1)에 설치될 경우에는 이동수단(1)에 설치된 엔진에서 발생되는 동력의 회전수를 제어하는 변속기(34)와, 상기 변속기(34)에 연결되며 제어부(31)와 구동장치(32)로 동력을 공급하는 동력취출부(35)가 더 포함되어 형성되는 것에 특징이 있는 축분 건조장치
13. 제 5항 및 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어동력부(30)는 축분에 함유된 수분을 측정할 수 있는 감지부(16)에서 감지한 수분 신호에 따라 이동스크류축의 회전 속도를 제어하되 수분함량이 소정의 기준치를 초과 할 경우 이동스크류축의 회전을 반대로 하여 전진하였던 축분이 후퇴하여 축분에 열을 가하는 시간을 늘리는 것을 특징으로 하는 축분 건조장치

Images