KR102035451B1 - 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐 배터리 충전장치의 케이스에 다수개의 폐 배터리를 구비한 뒤, 다수개의 폐 배터리에 혼합장치에서 혼합 공급되는 재생물질이 채워지고, 그 상태에서 폐 배터리의 측면에 삽입되는 초음파 바이브레이터부에 진동을 발생시켜 폐 배터리의 내부를 대용량으로 재생시킨 뒤, 태양광 모듈의 충전기에 충전된 전력이 폐 배터리에 전달되어 대용량의 전력이 충전되며, 상기 폐 배터리에 충전된 대용량의 전력은 대용량 인버터를 통해 DC에서 AC로 변환되어 특수작물의 생장에 필요한 열원 또는 건축물의 난방을 공급하는 보일러에 공급됨으로써, 약 3kw의 전력을 생산하는 태양광 모듈과 재생물질을 공급하는 혼합장치 및 증류수 공급장치에 의해 폐 배터리에서 10 ~ 35kw 정도의 대용량의 전력이 생산되기에 특수작물에 열원을 공급하는 보일러 및 건축물의 난방을 공급하는 보일러에 충분한 전력을 공급할 수 있고, 그로 인해 기존 전력 사용 감소 및 비용이 절감되며, 그에 따른 특수작물의 생산성이 증가하는 특징이 있다.

Description

대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템{Boiler system operated by high-capacity electric power}

본 발명은 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐 배터리 충전장치의 케이스에 다수개의 폐 배터리를 구비한 뒤, 다수개의 폐 배터리에 혼합장치에서 혼합 공급되는 재생물질이 채워지고, 그 상태에서 폐 배터리의 측면에 삽입되는 초음파 바이브레이터부에 진동을 발생시켜 폐 배터리의 내부를 대용량으로 재생시킨 뒤, 태양광 모듈의 충전기에 충전된 전력이 폐 배터리에 전달되어 대용량의 전력이 충전되며, 상기 폐 배터리에 충전된 대용량의 전력은 대용량 인버터를 통해 DC에서 AC로 변환되어 특수작물의 생장에 필요한 열원 또는 건축물의 난방을 공급하는 보일러에 공급됨으로써, 약 3kw의 전력을 생산하는 태양광 모듈과 재생물질을 공급하는 혼합장치 및 증류수 공급장치에 의해 폐 배터리에서 10 ~ 35kw 정도의 대용량의 전력이 생산되기에 특수작물에 열원을 공급하는 보일러 및 건축물의 난방을 공급하는 보일러에 충분한 전력을 공급할 수 있고, 그로 인해 기존 전력 사용 감소 및 비용이 절감되며, 그에 따른 특수작물의 생산성이 증가하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전동차 또는 자동차 등에서 사용하고 있는 배터리는 알려진 바와 같이 화학적 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어주는 방전과 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어주는 충전의 사이클을 통해 배터리의 기능을 수행하는 것으로, 이온화 경향이 다른 두 개의 금속과 전해액으로 회로를 만들어 두 금속과 전해액의 화학반응에 의해 전기에너지를 발생시키는 것이다.

통상적인 배터리의 구조는 물과 황산의 혼합물인 전해액이 충진되는 여러 개의 셀이 내부에 구획되게 형성되어 있는 케이스와, 상기 케이스에 형성된 각각의 셀에 설치되는 극판과, 음극단자와 양극단자를 가지며 케이스의 상부에 고정되게 결합되는 커버로 구성되어 있다. 이러한 종래 자동차용 배터리는 케이스에 형성되어 있는 각각의 셀에 각각의 극판이 설치되고, 상기 셀에 극판이 설치되어 있는 케이스의 상부에 외부의 와이어(연결선) 및 양극단자가 상부로 각각 돌출되게 형성되어 있는 커버가 결합되는 것에 의해, 상기 셀에 충진되어 있는 전해액이 케이스의 외부로 유출되지 않게 됨은 물론, 상기 음극단자와 양측단자에 외부의 와이어를 연결시켜 사용할 수 있게 되는 것이다.

이러한 배터리의 경우 이산화 납으로 만든 극판과 전해액에 포함되어 있는 황산이 황산화 납과 물로 변화하는 화학작용을 할 때 전기가 방출되고, 반대로 치환될 때 충전되는 작용을 반복하면서 사용하게 되는 것이다.

<화학식> 충전: PbO2+2H2SO4+(-)Pb, 방전: PbSO2+2H2O+PbSO4

이러한 배터리는 사용환경에 따라서 대략 짧게는 2년에서 길게는 5년 정도의 사용수명을 가지는데 이는 화학작용과 치환이 반복되는 과정에서 전해액이 오손되고 이산화 납으로 된 극판의 표면에 황산 아연의 결정이 달라붙어 화학작용 능력이 현저하게 떨어지게 되면서 배터리를 교환해야 하는 것이다.

그러나, 새로운 배터리로 교환한 후 종래 사용하던 배터리를 산업폐기물로 처리할 때 발생하는 비용이 점차 늘어나고 있으며 새로운 배터리를 구입하는 구입비용도 사용자에게 부담을 주는 문제점이 있었다.

이러한 폐기비용 및 구입비용을 절감하기 위하여 노후 및 사용수명이 다한 폐 배터리를 수거하여 내부에 저장된 폐 충전액 중 일부를 제거하고 새로운 충전액을 주입하여 사용하는 재생배터리가 제안되고 있는데, 먼저, 등록특허번호 제10-0584250호(공고일자 2006.05.26)에는 "자동차용 폐 배터리 재생방법"이 제안되고, 또는 등록특허번호 제10-0681529호(공고일자 2007.02.12)에는 "사용 완료된 배터리의 재생 및 복원방법"이 제안된 바 있다.

그러나 종래기술들은 폐 배터리를 수거하여 내부에 저장된 폐 충전액을 제거한 후 새로운 충전액 또는 재생액을 주입하기 위하여 작업자가 직접 작업을 진행해야 하는 불편함이 있었으며 작업 중 폐 충전액 및 재생액이 외부로 누수될 뿐만 아니라 폐 배터리 상부에 구멍을 천공할 때 정확한 위치에 천공하기가 어렵고 작업이 어려워 작업자의 피로도가 높아지게 되어 결국 작업시간이 길어지고 효율성도 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 더욱 개선된 폐 배터리의 재생 용액을 포함하는 재생 방법이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허번호 제10-0584250호 대한민국 등록특허번호 제10-0681529호

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

폐 배터리 충전장치의 케이스에 다수개의 폐 배터리를 구비한 뒤, 다수개의 폐 배터리에 혼합장치에서 혼합 공급되는 재생물질이 채워지고, 그 상태에서 폐 배터리의 측면에 삽입되는 초음파 바이브레이터부에 진동을 발생시켜 폐 배터리의 내부를 대용량으로 재생시킨 뒤, 태양광 모듈의 충전기에 충전된 전력이 폐 배터리에 전달되어 대용량의 전력이 충전되며, 상기 폐 배터리에 충전된 대용량의 전력은 대용량 인버터를 통해 DC에서 AC로 변환되어 특수작물의 생장에 필요한 열원 또는 건축물의 난방을 공급하는 보일러에 공급됨으로써, 약 3kw의 전력을 생산하는 태양광 모듈과 재생물질을 공급하는 혼합장치 및 증류수 공급장치에 의해 폐 배터리에서 10 ~ 35kw 정도의 대용량의 전력이 생산되기에 특수작물에 열원을 공급하는 보일러 및 건축물의 난방을 공급하는 보일러에 충분한 전력을 공급할 수 있고, 그로 인해 기존 전력 사용 감소 및 비용이 절감되며, 그에 따른 특수작물의 생산성이 증가하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 태양광을 받아 전력을 생산하는 태양광 패널과, 상기 태양광 패널과 연결되어 태양광 패널에서 생산된 전력을 DC에서 AC로 변화해주는 인버터와, 상기 인버터와 연결되어 변환된 전력을 충전하는 충전기로 구성되는 태양광 모듈과;

외부에서 공급되는 증류수가 내부에 채워지는데, 내부가 격벽에 의해 다수개의 공간부로 구획되어 각각의 공간부에 증류수가 공급되고, 하나의 공간부에는 재생물질의 분말이 채워진 상태에서 증류수와 혼합되어 재생물질 원액이 생성되며, 상기 생성된 재생물질 원액과 증류수를 이송관을 통해 공급하는 증류수 공급장치와;

상기 증류수 공급장치의 이송관에 연결되어 증류수 공급장치에서 각각 전달되는 증류수와 재생물질 원액을 스크류장치에 의해 혼합하여 재생물질로 제조하고, 상기 혼합된 재생물질을 공급관에 의해 공급하는 혼합장치와;

상기 혼합장치의 공급관을 통해 내부에 설치된 폐 배터리 내에 재생물질을 공급하여 재생시키고, 상기 태양광 모듈의 충전기를 통해 폐 배터리에 전력을 충전시키는 폐 배터리 충전장치와;

상기 폐 배터리 충전장치에서 충전된 폐 배터리와 연결되어 폐 배터리의 전력을 DC에서 AC로 변화해주는 대용량 인버터와;

상기 대용량 인버터와 연결되어 대용량 인버터에서 공급되는 전력에 의해 작동되어 특수작물의 생장에 열원을 공급하는 보일러장치;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 증류수 공급장치는 저장탱크로 이루어진 몸체 내에 수직으로 격벽이 설치되어 다수개의 공간부로 구획되고, 상기 각각의 공간부에는 외부에서 증류수가 공급되는 증류수 공급관이 구비되며, 상기 증류수 공급관의 끝단부에는 공간부에 채워지는 증류수의 수위에 따라 증류수 공급관을 개폐하는 볼탭장치가 더 형성되고, 상기 이송관에는 내부를 제어부에 의해 개폐하도록 전자밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 혼합장치의 내부에는 재생물질의 농도를 센싱하는 농도센서가 설치되고, 상기 농도센서에 의해 센싱된 재생물질의 농도가 제어부에 설정된 농도보다 높거나 낮으면 제어부는 이송관의 전자밸브를 제어하여 재생물질 원액 또는 증류수의 투입을 조절하는 것을 특징으로 하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 폐 배터리 충전장치는, 상기 폐 배터리가 내부에 구비되도록 상부가 개방되고, 상기 폐 배터리가 구비된 바닥측 내부에 열원장치가 형성되며, 상기 열원장치는 제어부의 제어에 의해 열원이 발생하여 폐 배터리의 내부를 재생용 온도로 가열하고, 측면부에는 폐 배터리의 수량에 맞춰 다수개의 관통홀이 형성되는 케이스와;

상기 케이스의 양끝단부에 스크류가 설치되고, 일측의 스크류에 모터가 연결되어 상기 스크류를 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 케이스를 좌,우로 흔들어주는 케이스 작동부와;

상기 케이스 측면부에 형성된 관통홀을 통해 폐 배터리의 내부에 구비되어 외부에서 가해지는 고주파 펄스에 의해 진동되고, 상기 재생물질이 채워진 폐 배터리의 내부를 진동시켜 배터리의 성능을 재생시키는 초음파 바이브레이터부;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 폐 배터리는 측면에 초음파 바이브레이터부가 삽입되도록 삽입홀이 형성되고, 상부면에는 혼합장치의 공급관이 연결되어 재생물질이 내부에 투입되도록 투입구가 형성되며, 상기 폐 배터리의 내부에는 내부 온도를 센싱하는 온도센서가 더 설치되고, 상기 온도센서에 의해 센싱된 재생물질의 온도가 제어부에 설정된 온도 보다 높거나 낮으면 제어부는 열원장치의 작동을 제어하여 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템은 폐 배터리 충전장치의 케이스에 다수개의 폐 배터리를 구비한 뒤, 다수개의 폐 배터리에 혼합장치에서 혼합 공급되는 재생물질이 채워지고, 그 상태에서 폐 배터리의 측면에 삽입되는 초음파 바이브레이터부에 진동을 발생시켜 폐 배터리의 내부를 대용량으로 재생시킨 뒤, 태양광 모듈의 충전기에 충전된 전력이 폐 배터리에 전달되어 대용량의 전력이 충전되며, 상기 폐 배터리에 충전된 대용량의 전력은 대용량 인버터를 통해 DC에서 AC로 변환되어 특수작물의 생장에 필요한 열원 또는 건축물의 난방을 공급하는 보일러에 공급됨으로써, 약 3kw의 전력을 생산하는 태양광 모듈과 재생물질을 공급하는 혼합장치 및 증류수 공급장치에 의해 폐 배터리에서 10 ~ 35kw 정도의 대용량의 전력이 생산되기에 특수작물에 열원을 공급하는 보일러 및 건축물의 난방을 공급하는 보일러에 충분한 전력을 공급할 수 있고, 그로 인해 기존 전력 사용 감소 및 비용이 절감되며, 그에 따른 특수작물의 생산성이 증가하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 특수작물 보일러 시스템을 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증류수 공급장치를 나타낸 개략단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합장치를 나타낸 개략단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 충전장치를 나타낸 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 충전장치의 케이스 작동을 나타낸 측면도이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 특수작물 보일러 시스템을 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증류수 공급장치를 나타낸 개략단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합장치를 나타낸 개략단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 충전장치를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리 충전장치의 케이스 작동을 나타낸 측면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템은 태양광 모듈(10)과, 증류수 공급장치(20)와, 혼합장치(30)와, 폐 배터리 충전장치(40)와, 대용량 인버터(60)와, 보일러장치(70)와, 제어부(80)로 구성된다.

상기 태양광 모듈(10)은 도 1에 도시한 바와 같이, 태양광을 받아 전력을 생산하는 태양광 패널(11)과, 상기 태양광 패널(11)과 연결되어 태양광 패널(11)에서 생산된 전력을 DC에서 AC로 변화해주는 인버터(12)와, 상기 인버터(12)와 연결되어 변환된 전력을 충전하는 충전기(13)로 구성된다.

여기서, 상기 태양광 모듈(10)의 구성은 기존에 사용되는 태양광 모듈의 시스템과 유사하기에 구성, 구조, 기능에 대해 더 이상 기술하지 않는다.

상기 증류수 공급장치(20)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 외부에서 공급되는 증류수가 내부에 채워지는데, 상기 증류수 공급장치(20)는 저장탱크로 이루어진 몸체 내에 수직으로 격벽(21)이 설치되어 다수개의 공간부(22)로 구획되고, 상기 각각의 공간부(22)에는 외부에서 증류수가 공급되는 증류수 공급관(23)이 구비된다. 이때, 상기 외부에서 증류수를 공급하는 관은 다수개의 공간부(22)에 맞춰 각각 분기된 상태에서 연결된다.

여기서, 상기 증류수 공급장치(20)의 다수개 공간부(22) 중, 하나의 공간부(22)에는 재생물질의 분말이 채워진 상태에서 증류수 공급관(23)을 통해 유입된 증류수와 혼합되어 재생물질 원액이 생성된다.

그리고, 상기 증류수 공급장치(20)의 하측부에는 공간부(22)에 채워진 재생물질 원액과 증류수를 혼합장치(30)에 공급하는 이송관(24)이 각각 연결되고, 상기 이송관(24)에는 내부를 제어부(80)에 의해 개폐하도록 전자밸브(솔레노이드밸브라고도 함,90)가 설치된다.

또한, 상기 증류수 공급장치(20)의 다수개 공간부(22)에는 내부에 채워지는 증류수의 수위에 따라 증류수 공급관(23)을 개폐하여 증류수의 양을 조절하는 볼탭장치(25)가 더 형성되고, 상기 볼탭장치(25)는 증류수의 수면에 볼탭이 띄워진 상태에서 증류수 공급관(23)의 끝단부에 개폐막이 힌지 결합되어 볼탭의 수평 높이에 따라서 증류수 공급관(23)의 끝단부를 개폐하는 것이다.

상기 혼합장치(30)는 도 1 또는 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 증류수 공급장치(20)의 다수개 이송관(24)이 연결되어 증류수 공급장치(20)에서 각각 전달되는 증류수와 재생물질 원액이 내부에 저장되고, 상기 저장된 증류수와 재생물질 원액은 혼합장치(30)의 내부 바닥면에 설치된 스크류장치(31)에 의해 혼합하여 재생물질로 제조된다.

여기서, 상기 혼합장치(30)의 내부에는 재생물질의 농도를 센싱하는 농도센서(32)가 설치되고, 상기 농도센서(32)에 의해 센싱된 재생물질의 농도가 제어부(80)에 설정된 농도보다 높거나 낮으면 제어부는 증류수 공급장치(20)의 이송관(24)의 전자밸브(90)를 제어하여 재생물질 원액 또는 증류수의 투입을 조절한다.

그리고, 상기 혼합장치(30)의 하단부에는 내부에서 혼합된 재생물질을 폐 배터리(50)에 공급하는 공급관(33)이 연통 형성되고, 상기 공급관(33)은 하나의 관으로 형성되다 다수개의 폐 배터리(50)에 각각 연결되도록 다수개의 분기관(34)이 분기되어 각각의 폐 배터리(50)에 연결된다.

또한, 상기 공급관(33)에는 제어부(80)에 의해 내부를 개폐할 수 있는 전자밸브(90)가 설치되고, 상기 공급관(33)의 분기관(34)은 폐 배터리 충전장치(40)의 좌,우 구동되는 움직임에 맞춰 유연하게 대응되도록 후렉시블한 관으로 형성된다.

한편, 상기 재생물질은 폐 배터리(50) 내에 투입되는 재생 용액으로써, 본 발명에서는 수많은 실험을 통하여 폐 배터리(50)의 재생용액의 효능 및 수명을 극대화하기 위하여 예의 연구한 결과 재생 용액을 증류수 100 중량부 또는 황산이 10 ~ 15 부피%로 함유된 증류수 100 중량부, 운모 분말 38 ~ 56 중량부, 전기석 분말 27 ~ 45 중량부, 흑연 분말 38 ~ 56 중량부, 마그네슘 55 ~ 84 중량부 및 에틸렌 글리콜 37 ~ 928 중량부를 혼합하여 제조하는 것이 가장 바람직하다는 것을 알아내었다.

또한, 상기 증류수에 포함되는 황산은 125 ~ 130 부피%로 함유되는 것이 더욱 바람직할 수 있다.

그리고, 상기 운모는 2차원적인 층상구조를 가지는 층상규산염에 속한다. 주요 조암광물 중에서 운모는 화성암·퇴적암·변성암의 3가지 암석 모두에서 흔하다. 운모는 칼륨과 알루미늄 외에도 여러 금속을 상당량 포함하고 있는데, 이런 금속에는 마그네슘·리튬·망간·티탄 및 철(Ⅱ)·철(Ⅲ)이 있다. 구조적으로 각 운모층은 1개의 팔면체 단위층과 2개의 사면체 단위층으로 구성되어 있다. 사면체 단위층은 규소를 포함하는 사면체들의 망상구조를 이루며, 각 사면체는 다른 사면체와 3개의 산소 원자를 공유하고 있다. 규소 및 꼭지점에 있는 공유되지 않은 산소 원자와 마찬가지로 공유된 산소 원자들은 거의 같은 평면상에 존재한다. 운모는 다양한 산업적 용도를 가지고 있다. 철을 거의 포함하지 않는 변종은 축전기 같은 전기제품과 기기에서 열 또는 전기 절연재로 사용되며 분말 형태로 벽지·천장지 및 페인트의 제조에도 사용된다. 또한 충전제·윤활제·흡착제 및 포장 물질로도 이용된다.

본 발명의 재생 용액에 있어서 운모는 노후된 전해액 중의 이물질 또는 금속 불순물을 흡착하는 기능을 가질 뿐만 아니라, 전류가 훼손된 극판의 격리판을 통과하지 못하게 함으로써 합선이나 연기의 발생을 방지하는 기능을 한다.

좀 더 구체적으로, 폐 배터리(50)는 일반적으로 (+) 극판이 훼손되어 (-)극판과 전류가 통하여 연기가 발생하게 된다. 따라서, (+) 극판을 보강하여 훼손되는 영역이 절연되도록 보수할 필요가 있다. 본 발명에서 운모는 훼손된 극판을 보강하여 훼손된 부분을 절연시키는 성분으로 채택되었다. 운모의 양이 상기 설정한 범위를 벗어나면 재생용액의 효능이 열화하거나 장기간 사용시 극판의 훼손이 가속될 우려가 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 운모는 특별히 제한되지는 않으나, 백운모 또는 견운모가 바람직하게 사용될 수 있다. 전기석(電氣石, tourmaline)은 복잡하고 다양한 화학조성을 가지는 붕규산염 광물로, 몇 가지 원소들의 상대적인 함량에 따라 보통 흑색인 철전기석(흑전기석), 갈색인 마그네슘 전기석(갈 전기석), 그리고 분홍색(루벨라이트)·녹색(브라질 에메랄드)·무색(아크로아이트)의 알칼리 전기석의 3가지 형태로 구별된다. 일부 결정은 한쪽 끝이 분홍색이고 다른 쪽 끝은 녹색이며, 동심원상으로 색의 누대구조(累帶構造)를 보이는 것도 있다. 색을 띠는 변종은 투명하고 흠집이 없을 경우 보석으로 가공된다. 페그마타이트 및 화강암질 마그마와 접촉하고 있는 변성된 석회암에서 매우 풍부하고 잘 발달된 결정들로 산출된다. 전기석은 풍화에 대한 저항력이 있기 때문에 쇄설성 광상에 축적되며 퇴적암에서 흔한 부성분광물이다. 보석으로 사용되는 것 외에도 압전기, 즉 역학적 힘을 가할 경우 전기를 발생하거나, 전압을 가할 경우 모양이 변화되는 성질을 이용하여 압력장치에 사용된다.

본 발명의 재생 용액에 있어서 전기석은 음이온을 발생시켜 배터리 내의 활성물질과 전해질 사이에서 충전과 방전시, 전류의 흐름을 원할하게 유지시키며 극판에 황산염의 재부착화를 억제하여 황산염을 침전시키는 역할을 하게 된다. 따라서, 전기석의 함량이 상기 설정한 범위보다 적으면 황산염의 침전 기능이 떨어져서 재생 용액의 성능이 열화될 우려가 있고, 상기 함량을 초과하더라도 더 이상의 증가된 효능이 나타나지 않으므로 비경제적이다.

그리고, 상기 흑연은 거의 순수한 탄소로 이루어지며 다이아몬드와 동질이상의 물질로서, 인상·편상의 결정을 이루지만, 대부분은 괴상·토상으로 때로는 콩 모양인 경우도 있다. 굳기 1 이하, 비중 19∼23으로 연하며 지방 모양의 감촉이 있고, 편상의 것은 휜다. 흑색으로 불투명하고 금속광택을 가지며, 조흔색은 흑색이다. 모양에 따라 인상흑연과 토상흑연으로 나눈다. 인상흑연은 결정편암이나 편마암과 함께 산출되며, 흔히 그것에 수반되는 석회암속에 산재한다. 토상흑연은 화강암·섬록암·유문암·편마암 등 속에 맥 또는 렌즈 모양을 이루고 산출되며, 접촉변질작용에 의하여 석탄에서 변성하여 탄층과 수반하여 산출된다. 흑연은 전기의 양도체이며, 연필심·도가니·전기로·아크 등의 전극 등에 사용되며 활마재로도 사용된다.

본 발명의 재생 용액에 있어서 흑연은 재생 용액의 분산성을 제공하는 성분으로서 상기 설정한 범위를 벗어나면 재생용액의 안정성이 열화하거나 재생용액의 성능이 열화될 우려가 있다.

상기 재생 용액은 추가로 질석을 20~30 중량부로 포함하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.

또한, 상기 질석은 전형적으로 흑운모의 변질작용에 의해 생성되며, 흑운모를 교대하는 큰 가상으로, 또는 토양과 오래된 퇴적물 내에서 작은 입자로 산출된다. 산성 관입암, 휘석암·듀나이트와 같은 염기성암 사이의 접촉부에서도 형성된다. 약 300℃로 급격히 가열할 경우, 질석은 원래 두께의 20배까지 팽창될 수 있다. 팽창된 질석은 매우 가볍기 때문에(비중이 009보다 작음), 경량 콘크리트와 플라스터, 열·부식 절연체, 포장물질, 종자의 모판, 종이·페인트·플라스틱의 충전재와 연장재로 사용된다.

본 발명에 있어서 질석은 운모의 기능을 보충하며, 배터리의 불순물의 흡착 성능과 운모의 훼손된 부분에 대한 흡착능을 보조하는 성분으로 채택되었다. 따라서 질석의 함량이 상기 설정한 범위를 벗어나게 되면 배터리의 성능이 열화되어 수명이 단축될 우려가 있다.

상기 재생 용액은 추가로 철분제거제로서 레진 분말 10~15 중량부, 또는 제올라이트 분말 13~17 중량부 또는 이들의 혼합물을 함유하는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 이러한 레진 및 제올라이트는 상업적으로 입수 가능하다.

상기 분말들은 100∼600 메쉬의 입도로 분쇄된 것을 사용하며, 바람직하게는 200∼400 메쉬가 적합할 수 있다. 이는 100 메쉬 이하의 분말을 사용하면 작업성이 나빠지고, 600 메쉬 이상의 입자들은 분쇄를 위한 비용 증가에 비하여 그 효율성이 낮다고 보기 때문이다.

배터리의 충/방전과정에서 화학반응으로 인해 황산염이 발생되고 발생된 황산염은 극판에 점착되어 축전기능을 저하시키므로 배터리 수명을 단축시키는 화학물질로서 이를 제거치 않으면 배터리 수명을 단축시키는데 치명적인 요인이 될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 마그네슘을 전해액에 혼합하여 극판의 부식된 부분과 탈락 부분과 같이 변형된 부위에 납이 고착되도록 하여 배터리 성능을 지속적으로 유지시키는 것이 바람직하다.

따라서, 혼합되는 마그네슘의 함량은 상기 설정한 범위가 바람직하고, 이러한 범위를 벗어나게 되면 납의 고착능이 떨어져서 성능이 열화될 우려가 있다.

한편, 배터리의 전해액은 온도 및 습도에 따라서 내구성에 차이가 있게 된다. 따라서, 급격한 온도 및 습도의 변화는 배터리의 성능에 바람직하지 못한 영향을 미칠 수 있다.

상기 에틸렌 글리콜은 일반적으로 부동액의 성분으로 사용되나, 본 발명에 따른 재생 용액의 온도를 보상함으로서, 열전도성, 방열성 및 전기 전도성을 향상시키는 역할을 수행한다. 따라서, 상기 에틸렌 글리콜의 함량이 설정량 미만이면, 온도 보상 능력이 열화될 우려가 있고, 상기 설정한 범위 이상에서는 비경제적일 수 있다.

상기 폐 배터리 충전장치(40)는 도 1 또는 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 혼합장치(30)의 공급관(33)을 통해 내부에 설치된 폐 배터리(50) 내에 재생물질을 공급하여 재생시키고, 상기 태양광 모듈(10)의 충전기(13)를 통해 폐 배터리(50)에 전력을 충전시키는 장치로써, 케이스(41)와, 케이스 작동부(42)와, 초음파 바이브레이터부(43)로 구성된다.

여기서, 상기 케이스(41)는 폐 배터리(50)가 내부에 구비되도록 상부가 개방되고, 다수개의 폐 배터리(50)가 구비되도록 내부에 다수개의 설치공간으로 구획되며, 상기 폐 배터리(50)가 구비된 케이스(41)의 바닥측 내부에는 제어부(80)의 제어에 의해 열원이 발생하여 폐 배터리(50)의 내부를 재생용 온도로 가열하도록 열원장치(47)가 형성된다. 이때, 상기 케이스(41)는 다수개의 폐 배터리(50)가 구비되도록 직사각형으로 길게 형성되고, 상기 열원장치(47)는 열선 등으로 이루어져 열원이 발생하는 장치이다.

그리고, 상기 케이스(41)의 측면부에는 폐 배터리(50)의 수량에 맞춰 다수개의 관통홀(44)이 형성되고, 상기 관통홀(44)을 통해 초음파 바이브레이터부(43)가 관통되어 폐 배터리(50)의 내부에 구비된다.

또한, 상기 케이스 작동부(42)는 상기 케이스(41)의 양끝단부에 스크류(45)가 설치되는데, 상기 케이스(41)의 양끝단부란 직사각형으로 이루어진 케이스(41)의 짧은 변 측에 설치되고, 상기 일측의 스크류(45)에는 모터(46)가 연결되어 모터(46)에 의해 상기 스크류(45)를 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 케이스(41)를 좌,우로 흔들어준다. 이때, 상기 케이스(41)의 좌,우란 도 5에서처럼, 스크류(45)를 정면상 중심부로 한 상태에서 스크류(45)의 좌,우측을 뜻한다.

그리고, 상기 초음파 바이브레이터부(43)는 케이스(41) 측면부에 형성된 관통홀(44)을 통해 폐 배터리(50)의 내부에 구비되며, 상기 초음파 바이브레이터부(43)는 외부에서 가해지는 고주파 펄스에 의해 진동되고, 상기 초음파 바이브레이터부(43)는 재생물질이 채워진 폐 배터리(50)의 내부를 진동시켜 배터리의 성능을 재생시킨다.

여기서, 상기 초음파 바이브레이터부(43)에 고주파 펄스를 가하는 방법은 외부에 설치된 고주파 펄스 충전기(미도시)에 연결한 상태에서 초음파 바이브레이터부(43)를 폐 배터리(50)의 각 셀의 구멍에 삽입한 후 고주파 펄스 충전기를 통해 진동의 세기를 조절하여 펄스 충전을 가한다. 이때, 상기 고주파 펄스 충전기에서의 펄스 충전은 펄스를 일정 단계로 반복적으로 변화시켜 공급하여 충전을 수 행할 수 있다.

그리고, 펄스 충전(Pulse Charge) 방식은 소스를 리니어하게 제공하지 않고 주기적으로 펄스 형태로 소스를 제공하는 것을 말하는데, 예를 들면, 10~60 KHz의 주파수를 반복적으로 변화를 주면서 충전할 수 있다. 이러한 펄스 충전기는 상업적으로 구입 가능하다.

이렇듯, 본 발명의 폐 배터리(50)는 측면에 초음파 바이브레이터부(43)가 삽입되도록 삽입홀(미도시)이 형성되고, 상부면에는 혼합장치(30)의 공급관(33)이 연결되어 재생물질이 내부에 투입되도록 투입구(51)가 형성되며, 상기 폐 배터리(50)의 내부에는 내부 온도를 센싱하는 온도센서(미도시)가 더 설치되고, 상기 온도센서에 의해 센싱된 재생물질의 온도가 제어부에 설정된 온도보다 높거나 낮으면 제어부(80)는 열원장치(47)의 작동을 제어하여 온도를 조절한다.

한편, 통상 자동차용 배터리는 묽은 황산을 전해액(황산: 38%, 비중 : 1280)으로 하여 이산화납(PbO2)과 납(Pb)을 담그면 이온화 경향이 큰 금속인 이산화납이 음극(-)이 되고, 이온화 경향이 적은 납이 양극(+)이 되어 화학반응에 의해 2V의 기전력이 발생한다.

<화학식> 충전: PbO2+2H2SO4+(-)Pb, 방전: PbSO2+2H2O+PbSO4

그리고, 배터리는 오랜 기간 동안 위에서 기술한 바와 같이 충전과 방전 사이클을 거치는 동안 두 극 판에 단락이 발생하거나 전해액 속의 불순물(금속, 가스 등)에 의한 국부 전자구성 등의 다양한 원인에 의하여 충전 및 방전기능이 원활하게 이루어지지 않을 경우에 수명이 다하여 교체해야 하는바, 본 발명에서는 장시간 사용 또는 방치로 인하여 배터리의 기능이 상실된 경우 재생 용액을 셀 안에 투입하고 그 셀에 고주파 펄스 충전을 가하여 셀 내부에 침전된 황산납(PbSO4)을 미세한 초음파 진동을 주어 다시 끌어올려 극 판에 부착시킴으로써 폐 배터리의 성능을 재생시키는 것이다. 부호 1은 재생용액 저장탱크를 보인 것이고, F는 재생용액을 소정 온도로 냉각시키는 냉각 팬을 보인 것이다.

상기 대용량 인버터(60)는 도 1에 도시한 바와 같이, 폐 배터리 충전장치(40)를 통해 충전된 폐 배터리(50)와 연결되어 폐 배터리(50)의 전력을 DC에서 AC로 변화해주는 대용량 인버터로써, 통상의 인버터와 유사하기에 별도의 구성, 구조, 기능을 기술하지 않는다.

상기 보일러장치(70)는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 대용량 인버터(60)와 연결되어 대용량 인버터(60)에서 공급되는 10 ~ 35kw 정도의 전력에 의해 작동되어 특수작물의 생장에 필요한 열원을 공급하는 특수작물용 보일러장치이다.

여기서, 특수작물이란 비닐하우스에서 키워지는 작물로써, 겨울철에도 비닐하우스 내부를 따뜻하게 하기 위해 보일러장치가 사용되고, 본 발명은 보일러장치에 대용량의 전력을 공급하여 특수작물을 겨울철에도 생장시켜 생산하는 것이다.

그리고, 상기 보일러장치(70)는 본 발명의 제어부(80)에 의해 제어된다.

한편, 상기 보일러장치(70)는 특수작물용 이외에 가정이나 산업용 건축물에 난방을 공급하는 보일러로도 사용이 가능하다. 이에 본 발명의 보일러장치(70)는 사용처에 따라 다양하게 사용할 수 있기에 사용 목적을 한정하지 않는다.

이렇듯, 본 발명의 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템은 한전에서 전력을 공급받지 않고 태양광 모듈과 증류수 공급장치를 통해 독립적으로 자체 전력을 10 ~ 35kw 정도 생산하여 보일러에 공급하는 독립적인 시스템이다.

10 : 태양광 모듈 11 : 태양광 패널
12 : 인버터 13 : 충전기
20 : 증류수 공급장치 21 : 격벽
22 : 공간부 23 : 증류수 공급관
24 : 이송관 25 : 볼탭장치
30 : 혼합장치 31 : 스크류장치
32 : 농도센서 33 : 공급관
34 : 분기관
40 : 폐 배터리 충전장치 41 : 케이스
42 : 케이스 작동부 43 : 초음파 바이브레이터부
44 : 관통홀 45 : 스크류
46 : 모터 47 : 열원장치
50 : 폐 배터리 51 : 투입구
60 : 대용량 인버터 70 : 보일러장치
80 : 제어부 90 : 전자밸브

Claims (5)

1. 태양광을 받아 전력을 생산하는 태양광 패널(11)과, 상기 태양광 패널(11)과 연결되어 태양광 패널(11)에서 생산된 전력을 DC에서 AC로 변화해주는 인버터(12)와, 상기 인버터(12)와 연결되어 변환된 전력을 충전하는 충전기(13)로 구성되는 태양광 모듈(10)과;
   외부에서 공급되는 증류수가 내부에 채워지는데, 내부가 격벽(21)에 의해 다수개의 공간부(22)로 구획되어 각각의 공간부(22)에 증류수가 공급되고, 하나의 공간부(22)에는 재생물질의 분말이 채워진 상태에서 증류수와 혼합되어 재생물질 원액이 생성되며, 상기 생성된 재생물질 원액과 증류수를 이송관(24)을 통해 공급하는 증류수 공급장치(20)와;
   상기 증류수 공급장치(20)의 이송관(24)에 연결되어 증류수 공급장치(20)에서 각각 전달되는 증류수와 재생물질 원액을 스크류장치(31)에 의해 혼합하여 재생물질로 제조하고, 상기 혼합된 재생물질을 공급관에 의해 공급하는 혼합장치(30)와;
   상기 혼합장치(30)의 공급관(33)을 통해 내부에 설치된 폐 배터리(50) 내에 재생물질을 공급하여 재생시키고, 상기 태양광 모듈(10)의 충전기(13)를 통해 폐 배터리(50)에 전력을 충전시키는 폐 배터리 충전장치(40)와;
   상기 폐 배터리 충전장치(40)에서 충전된 폐 배터리(50)와 연결되어 폐 배터리(50)의 전력을 DC에서 AC로 변화해주는 대용량 인버터(60)와;
   상기 대용량 인버터(60)와 연결되어 대용량 인버터(60)에서 공급되는 전력에 의해 작동되어 특수작물의 생장에 열원을 공급하는 보일러장치(70);를 포함하여 구성되고,
   상기 폐 배터리 충전장치(40)는, 상기 폐 배터리(50)가 내부에 구비되도록 상부가 개방되고, 상기 폐 배터리(50)가 구비된 바닥측 내부에 열원장치(47)가 형성되며, 상기 열원장치(47)는 제어부(80)의 제어에 의해 열원이 발생하여 폐 배터리(50)의 내부를 재생용 온도로 가열하고, 측면부에는 폐 배터리(50)의 수량에 맞춰 다수개의 관통홀(44)이 형성되는 케이스(41)와;
   상기 케이스(41)의 양끝단부에 스크류(45)가 설치되고, 일측의 스크류(45)에 모터(46)가 연결되어 상기 스크류(45)를 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 케이스(41)를 좌,우로 흔들어주는 케이스 작동부(42)와;
   상기 케이스(41)의 측면부에 형성된 관통홀(44)을 통해 폐 배터리(50)의 내부에 구비되어 외부에서 가해지는 고주파 펄스에 의해 진동되고, 상기 재생물질이 채워진 폐 배터리(50)의 내부를 진동시켜 배터리의 성능을 재생시키는 초음파 바이브레이터부(43);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 증류수 공급장치(20)는 저장탱크로 이루어진 몸체 내에 수직으로 격벽(21)이 설치되어 다수개의 공간부(22)로 구획되고, 상기 각각의 공간부(22)에는 외부에서 증류수가 공급되는 증류수 공급관(23)이 구비되며, 상기 증류수 공급관(23)의 끝단부에는 공간부(22)에 채워지는 증류수의 수위에 따라 증류수 공급관(23)을 개폐하는 볼탭장치(25)가 더 형성되고, 상기 이송관(24)에는 내부를 제어부(80)에 의해 개폐하도록 전자밸브(90)가 설치되는 것을 특징으로 하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 혼합장치(30)의 내부에는 재생물질의 농도를 센싱하는 농도센서(32)가 설치되고, 상기 농도센서(32)에 의해 센싱된 재생물질의 농도가 제어부(80)에 설정된 농도보다 높거나 낮으면 제어부(80)는 이송관(24)의 전자밸브(90)를 제어하여 재생물질 원액 또는 증류수의 투입을 조절하는 것을 특징으로 하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 폐 배터리(50)는 측면에 초음파 바이브레이터부(43)가 삽입되도록 삽입홀이 형성되고, 상부면에는 혼합장치(30)의 공급관(33)이 연결되어 재생물질이 내부에 투입되도록 투입구가 형성되며, 상기 폐 배터리(50)의 내부에는 내부 온도를 센싱하는 온도센서가 더 설치되고, 상기 온도센서에 의해 센싱된 재생물질의 온도가 제어부(80)에 설정된 온도보다 높거나 낮으면 제어부(80)는 열원장치(47)의 작동을 제어하여 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 대용량으로 생산된 전력에 의해 작동하는 보일러 시스템.
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