KR102427258B1 - 바이오 가스 발전기 - Google Patents

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KR102427258B1
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intercooler
heat exchange
housing
intercooler housing
exchange pipes
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KR1020220021015A
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이호연
구본희
김용태
박기주
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주식회사 스마트파워
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    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
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Abstract

본 발명은 외부의 고정 프레임에 고정력을 향상시킬 수 있는 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기와 관련된 다양한 실시예들이 기술된 바, 한 실시예에 따르면, 인터 쿨러는, 인터 쿨러 하우징; 상기 인터 쿨러 하우징의 내부에 배치되고, 그 내부에 고온의 혼합 가스를 유입시킴과 아울러 이동시키며, 이동시 상기 인터 쿨러 하우징의 내부에 유입되어 채워진 냉매를 이용하여 고온의 상기 혼합 가스를 열교환시키는 복수개의 열교환 파이프들; 및 상기 인터 쿨러 하우징의 외측 둘레에 배치되고, 외부의 고정 프레임에 고정되기 위해 슬라이딩 이동에 따라 인입되거나 인출되어 상기 인터 쿨러 하우징의 길이를 연장시키거나 축소시키는 복수개의 고정 구조들;을 포함할 수 있으며, 이외에도 다양한 다른 실시예들이 가능하다.

Description

바이오 가스 발전기{BIO GAS GENRATOR}
본 발명은 친환경 고효율 바이오 가스 발전 기술 개선을 위한 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기에 관한 것이다.
교토의정서가 발효되면서 세계 각국은 온실가스를 줄이기 위한 다방면의 노력을 기울이고 있다. 일례로, 음식물 쓰레기, 축산폐수, 그리고 도시폐수 등의 유기물이 다량 함유된 폐기물을 소각시키지 않고, 매립, 해양투기 또는 공공처리 등을 통해 처리되고 있다.
보다 구체적으로 예를 들면, 하루에 약 5,500톤 정도의 음폐수와, 약 7,000톤 정도의 가축분뇨와, 약9,500톤 정도의 하수/폐수가, 즉 전체적으로 하루에 약 22,000톤 정도의 엄청난 양의 유기성 폐기물이 해양투기를 통해 처리되고 있다.
그러나, 런던협약으로 인해 해양투기가 금지되고 환경적인 이유로 매립 또한 점점 힘들어질 것으로 예측되기 때문에, 앞으로는 많은 양의 폐기물을 공공처리를 통해 처리할 수밖에 없는 실정이며, 이를 처리하기 위한 장치, 기기들이 많이 개발되고 있는 추세에 있으며, 나아가 이때 발생되는 바이오 가스를 사용하여 발전하는 장치, 기기들도 계속하여 개발되고 있는 추세에 있다.
또한, 국내 폐기물매립지 시설, 하수처리 시설, 분뇨처리 시설등에서는 발생되는 매립가스, 바이오 가스등을 활용하여 발전시설을 운영, 전기 판매 및 자체전기를 사용하고 있으나, 발전효율이 낮아 가동율 및 사업성이 저하되거나 대기배출허용지군을 초과하는 사례가 빈번히 발행하였다.
그런데, 이러한 바이오 가스를 사용하여 발전하는 장치, 기기들이 계속하여 개발되고 있음에도 불구하고, 이러한 장치, 기기들은 종래의 내연기관의 구성을 그대로 이용하고 있다.
즉, 종래의 인터 쿨러를 포함하는 내연 기관의 구성을 그대로 이용한 장치, 기기들을 가지고 바이오 가스를 사용하여 발전하는 경우 바이오 가스에 포함된 황화수소 및 수분에 의해 구성 부품이 쉽게 손상되어 이를 자주 교체하여야 하여 경제적으로 손실이 매우 많다.
다시 말해, 이러한 인터 쿨러를 포함하는 내연 기관은 상기 인터 쿨러를 교체하여야 하는 경우가 많으며, 설사 교체하지 않아도 될 정도로 스케일이 일부 고착된 정도라 할 경우라도 이를 세척하는 중에 인터 쿨러 내부에 마련된 핀 또는 판이 손상되는 경우가 발생될 수 있다.
이와 같이 종래의 인터 쿨러는 내식성 및 내구성이 현저히 떨어지기 때문에 다른 구성 부품보다 자주 교체하여야 하는 단점이 있었다.
또한, 종래의 인터 쿨러는 길이의 연장없이 외부의 고정 프레임에 하나의 고정 프레임을 이용하여 고정시키는 구조이므로, 인터 쿨러의 동작시 발생되는 유동에 의해 인터 쿨러가 상기 외부의 고정 프레임으로부터 쉽게 분리될 수 있다. 따라서, 인터 쿨러의 고정력 저하로 인해 인터 쿨러가 파손될 뿐만 아니라 인터 쿨러의 유지 보수 비용도 상승하는 단점이 있었다.
본 발명의 다양한 실시 예들에서는, 발전 효율을 증대시킬 수 있는 바이오 가스 발전기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예들에서는, 인터 쿨러 하우징의 외측 둘레에 외부의 고정 프레임에 고정력을 향상시키기 위해 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 길이를 연장시키거나 축소시킬 수 있는 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 다양한 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 바이오 가스 발전기는, 바이오 가스 유입구와 연소용 공기 유입구로 유입된 바이오 가스와 연소용 공기를 가스 혼합부에서 혼합하여 엔진으로 공급될 수 있도록 구성되며 이러한 과정은 제어부를 통해 일괄적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 바이오 가스 발전기에 포함되는 인터 쿨러는 스테인레스 스틸 또는 세라믹 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 바이오 가스 발전기에 포함되는 인터 쿨러는 인터 쿨러 하우징; 상기 인터 쿨러 하우징의 내부에 배치되고, 그 내부에 고온의 혼합 가스를 유입시킴과 아울러 이동시키며, 이동시 상기 인터 쿨러 하우징의 내부에 유입되어 채워진 냉매를 이용하여 고온의 상기 혼합 가스를 열교환시키는 복수개의 열교환 파이프들; 및 상기 인터 쿨러 하우징의 외측 둘레에 배치되고, 외부의 고정 프레임에 고정되기 위해 슬라이딩 이동에 따라 인입되거나 인출되어 상기 인터 쿨러 하우징의 길이를 연장시키거나 축소시키는 복수개의 고정 구조들;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 열교환 파이프들은, 상기 복수개의 열교환 파이프들의 일단에 연결되고, 상기 외부 고온 혼합 가스를 상기 복수개의 열교환 파이프들의 내부에 유입시키는 가스 유입구; 상기 복수개의 열교환 파이프들의 타일단에 연결되고, 열교환된 상기 혼합 가스를 상기 복수개의 열교환 파이프들의 외부로 배출시키는 가스 배출구; 및 상기 복수개의 열교환 파이프들의 사이에 배치되고, 상기 복수개의 열교환 파이프들에 전달된 고온의 혼합 가스의 열을 열교환시키는 복수개의 열교환 핀들;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 열교환 파이프들은, 여러번 굴곡된 지그재그 형상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 고정 구조들은, 상기 인터 쿨러 하우징의 전면에 배치되고, 제 1 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 전면에 형성된 제 1 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 1 고정 부재; 상기 인터 쿨러 하우징의 후면에 배치되고, 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 후면에 형성된 제 2 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 2 고정 부재; 상기 인터 쿨러 하우징의 좌측면에 배치되고, 제 3 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 좌측면에 형성된 제 3 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 3 고정 부재; 상기 인터 쿨러 하우징의 우측면에 배치되고, 상기 제 3 방향의 반대인 제 4 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 우측면에 형성된 제 4 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 4 고정 부재; 및 상기 인터 쿨러 하우징의 상측면에 배치되고, 제 5 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 상측면에 형성된 제 5 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 5 고정 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 내지 5 고정 부재의 일단은 상기 제 1 내지 5 고정 부재가 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀에서 슬라이딩 이동을 용이하게 할 수 있도록 손잡이를 형성하고, 상기 제 1 내지 5 고정 부재의 타일단은 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀의 내부에 형성된 걸림턱에 걸려 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀에서 상기 제 1 내지 5 고정 부재가 이탈되는 것을 방지하는 이탈 방지 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 이탈 방지 부재에는 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀의 내부의 걸림턱에 형성된 결합홈에 결합 또는 이탈되는 결합 돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예 들에 따르면, 저탄소 및 자원 순환에 기여할 수 있다. 예컨대, 화석 연료 대체 가능하여 배출되는 온실 가스의 일부를 감축할 수 있고, 감축한 탄소배출권 거래를 통하여 부가 수익을 창출할 수 있으며, 사용하지 않고 소각하는 매립가스 및 바이오 가스를 이용하여 전력을 생산함으로써, 자체 전력 사용 및 판매가 가능할 수 있으며, 발전 후의 폐열을 회수하여 온수 공급으로 사용할 수 있다.(예; 에너지 재활용)
또한, 다양한 유기폐기물원을 사용한 가스 및 전력 생산이 가능할 수 있다. 예컨대, 분뇨, 하수 슬러지등 다양한 유기폐기물을 활용할 수 있다.
또한, 신재생에너지의 출력 불안정을 보완가능한 발전원으로 사용할 수 있다. 예컨대, 다른 신재생에너지의 생산은 자연적 환경에 따라 예측이 불가능하기 때문에 충분한 경쟁력을 가지고 있다.
또한, NOx 저감 장치를 상용화하여 환경에 대한 기여 및 탄소를 저감할 수 있다. 예컨대, NOx저감량에 따른 상용화하여 탄소 저감 및 사업 상용화 기술 및 해외 수출사업으로 육성할 수 있다.
또한, 해외 CDM(Clean Development Mechanism)사업을 통한 기술 수출 및 탄소배출권을 확보할 수 있다.
또한, 바이오 가스 발전기에 포함된 인터 쿨러는 스테인레스 스틸 또는 세라믹 재질 중 적어도 하나를 포함함으로써, 상기 인터 쿨러는 내부 부식을 방지할 수 있으며, 고착된 스케일을 제거할 수 있으므로, 인터 쿨러의 내식성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 인터 쿨러 하우징의 전면, 후면, 좌, 우측면 및 상측면에 슬라이딩 이동에 따라 인입되거나 인출되어 인터 쿨러 하우징의 길이를 연장시키거나 축소시키는 복수개의 고정 구조들을 구성함으로써, 상기 복수개의 고정 구조들은 인출시 인터 쿨러 하우징으로부터 연장되어 상기 외부의 고정 프레임에 고정될 수 있고, 이로인해 인터 쿨러 하우징의 고정력을 향상시킬 수 있다. 이러한 상기 복수개의 고정 구조들은 인터 쿨러 하우징의 동작시 발생되는 유동에 의해 인터 쿨러 하우징이 상기 외부의 고정 프레임으로부터 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 인터 쿨러 하우징이 상기 외부의 고정 프레임에서 분리됨으로 인해 파손되는 것을 방지할 수 있고, 이로인해 인터 쿨러 하우징의 유지 보수 비용도 절감할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기의 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기의 구성 중 인터 쿨러를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기의 구성 중 인터 쿨러의 결합 전 상태를 나타내는 일부 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기의 구성 중 인터 쿨러의 결합 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기의 구성 중 인터 쿨러의 작동 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기의 구성 중 인터 쿨러의 작동 상태를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기의 구성 중 인터 쿨러의 작동 상태를 나타내는 측단면도 이다.
도 8는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기의 구성 중 인터 쿨러의 작동 상태를 나타내는 도면 이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 일부 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
'제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, '전면', '후면', '상면', '하면' 등과 같은 도면에 보이는 것을 기준으로 기술된 상대적인 용어들은 '제1', '제2' 등과 같은 서수들로 대체될 수 있다. '제1', '제2' 등의 서수들에 있어서 그 순서는 언급된 순서나 임의로 정해진 것으로서, 필요에 따라 임의로 변경될 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기(1)는, 인터 쿨러 하우징(510)의 외측 둘레에 배치되고, 슬라이딩 이동에 따라 인입되거나 인출되어 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 길이를 연장시키거나 축소시키는 복수개의 고정 구조(530)들을 포함하는 인터 쿨러(500) 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기(1)의 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기(1)의 구성 중 인터 쿨러(500)를 나타내는 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기(1)의 구성 중 인터 쿨러(500)의 결합 전 상태를 나타내는 일부 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기(1)의 구성 중 인터 쿨러(500)의 결합 상태를 나타내는 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기(1)의 구성 중 인터 쿨러의 작동 상태를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기(1)의 구성 중 인터 쿨러(500)의 작동 상태를 나타내는 평면도이며, 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기(1)의 구성 중 인터 쿨러(500)의 작동 상태를 나타내는 측단면도 이고, 도 8는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 바이오 가스 발전기(1)의 구성 중 인터 쿨러의 작동 상태를 나타내는 도면 이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 바이오 가스 발전기(1)는, 제어부(80), 인터 쿨러(500) 및 점화플로그를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 바이오 가스 발전기(1)는 바이오 가스 유입구(10)와 연소용 공기 유입구(20)로 유입된 바이오 가스와 연소용 공기를 가스 혼합부(40)에서 혼합하여 엔진(60)으로 공급될 수 있도록 구성되며 이러한 과정은 제어부(80)를 통해 일괄적으로 제어된다.
이때, 연소용 공기 유입구(20)로 공기를 유입시키는 것은 터보 차져(30)에 의해 배기 가스 배출구(70)를 통해 배출되는 배기 가스가 유동되는 힘을 이용할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 가스 혼합부(40)에서 혼합된 혼합 가스(A1)가 엔진(60)으로 유입되기 이전에 더욱 많이 들어갈 수 있도록 이를 압축시키게 되는데, 혼합 가스(A1)를 압축시키게 되면 역학상 혼합 가스(A1)의 온도는 상승하게 된다.
상기 고온의 혼합 가스(A1)의 온도가 상승하게 되면 일정한 용량 내에서 고밀도의 혼합 가스(A1)를 생성할 수 없으므로, 가스 혼합부(40)와 엔진(60) 사이에 인터 쿨러(500)를 마련하여 고온의 혼합 가스(A1)의 온도를 낮추고, 이를 통해 고밀도의 혼합 가스(A1)를 생성할 수 있다.
앞서 도 2 내지 도 8과 같이, 이러한 상기 인터 쿨러(500)는 인터 쿨러 하우징(510), 복수개의 열교환 파이프(520)들 및 복수개의 고정 구조(530)들을 포함할 수 있다. 예컨테, 상기 인터 쿨러 하우징(510)은 냉매 유입구(510a) 및 냉매 배출구(510b)를 포함할 수 있다. 이러한 상기 냉매 유입구(510a)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부에 유입됨과 동시에 상기 냉매(B1)를 이용하여 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부에 배치된 복수개의 열교환 파이프(520)들을 열교환시킬 수 있다.
상기 냉매 배출구(510b)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부의 온도가 상승하면, 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부에서 상기 냉매(B1)를 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 외부로 배출시킬 수 있다.
예컨대, 상기 냉매 유입구(510a)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부로 냉매(B1)를 공급하도록 냉매공급라인(2))과 연결될 수 있고, 상기 냉매 배출구(510b)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)에서 상기 냉매(B1)를 배출하기 위해 냉매배출라인(3)과 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 냉매 유입구(510a)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부에서 냉매(B1)가 상기 냉매 배출구(510b)를 통해 배출되면, 냉매공급라인(2)를 통해 다시 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부로 냉매(B1)를 공급할 수 있고, 상기 냉매 배출구(510b)는 다시 상기 냉매(B1)의 온도가 상승하면, 냉매배출라인(3)를 통해 상기 인터 쿨러 하우징(510)에서 배출할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들은 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들은 고온의 혼합 가스(A1)를 상기 열교환 파이프(520)들의 내부에 유입시킴과 동시에 이동시키고, 상기 고온의 혼합 가스(A1)가 상기 열교환 파이프(520)들을 따라 이동시 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부로 유입된 상기 냉매(B1)를 이용하여 고온의 상기 혼합 가스(A1)를 열교환시킬 수 있다. 예컨대, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들은 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들의 일단에 연결된 가스 유입구(521)를 통해 고온의 혼합 가스(A1)를 유입시킴과 동시에 이동시키고, 이동시 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부에 채워진 냉매(B1)를 이용하여 고온의 상기 혼합 가스(A1)를 열교환시킴과 동시에 냉각시킬 수 있다. 이때 냉각된 상기 혼합 가스(A2)는 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들의 타일단에 연결된 가스 배출구(522)를 통해 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 외부로 배출시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들은 가스 유입구(521), 가스 배출구(522) 및 복수개의 열교환 핀(523)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 가스 유입구(521)는 상기 복수개의 열교환 파이프(520)의 일단에 연결될 수 있다. 이러한 상기 가스 유입구(521)는 상기 외부 고온 혼합 가스(A1)를 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들의 내부에 유입시킬 수 있다.
상기 가스 배출구(522)는 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들의 타일단에 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 가스 배출구(522)는 열교환된 상기 혼합 가스(A2)를 상기 복수개의 열교환 파이프(520)의 외부로 배출시킬 수 있다.
상기 복수개의 열교환 핀(523)들은 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들의 사이에 배치될 수 있다. 상기 복수개의 열교환 핀(523)들은 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들에 전달된 고온의 혼합 가스(A1)의 열을 열교환시킬 수 있다.
상기 혼합 가스(A1)는 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들의 내부에 유입됨과 동시에 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들의 내부로 이동할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들은 여러번 굴곡된 지그 재그 형상을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들은 고온의 혼합 가스(A1)가 이동함과 동시에 고온의 혼합 가스(A1)의 열을 상기 복수개의 열교환 핀(523)에 전달할 수 있다.
이때, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들을 이동하는 고온의 혼합 가스(A1)의 열은 복수개의 열교환 핀(523)들에 전달됨과 동시에 상기 복수개의 열교환 핀(523)들을 통해 발산될 수 있다. 이때, 상기 복수개의 열교환 핀(523)들과 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 내부에 채우진 냉매(B1)가 접촉됨과 동시에 상기 복수개의 열교환 핀(523)들에 전달된 열을 냉각시킬 수 있다.
이때, 온도가 낮아진 혼합 가스(A2)는 상기 가스 배출구(522)를 통해 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들의 외부로 배출될 수 있다. 예컨대, 상기 온도가 낮아진 혼합 가스(A2)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 외부로 배출될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들 및 상기 열교환 핀(523)들은 스테인레스 스틸 또는 세라믹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들은 인터 쿨러 하우징(510)의 내부에 많은 면적을 차지할 수 있도록 지그재그 형상을 포함할 수 있다.
예컨대, 이러한 재질로 이루어진 복수개의 열교환 파이프(520)들 및 복수개의 열교환 핀(523)들은 부식 및 화학적으로 손상되는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들 및 상기 복수개의 열교환 핀(523)들이 스테인레스 스틸 또는 세라믹으로 구성되면 종래의 동합금으로 구성될 때보다 내구성이 뛰어나므로, 스케일을 제거할 때에도 손상될 위험이 줄어들기 때문에 유리할 수 있다.
예컨대, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들 및 상기 복수개의 열교환 핀(523)들의 소재를 기존에서 부식에 강한 스테일레스 스틸 및 세라믹 소재로 변경함으로써, 상기 바이오 가스 발전기(1)의 발전 효율을 30%이상 증대(예; 2000시에서 4000시간까지 효율 감소 없어 유지함) 및 내구성을 확보할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, NOx저감을 위한 별도의 후처리 방지설비 추후 설치 불필요하고, 고효율 SCR 장치의 부착 일체형으로 제작하여 현장에서 설치 운영할 수 있다.
또한, 배기 가스 자동 온도 제어 장치 및 요소수 분사량 제어, 분사각도 제어 시스템을 통한 NOx제거 효율을 증진하여 최적의 요소수 분사를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 바이오 가스 발전기(1)는 기존 상용 제품보다 발전 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수익성 증대 및 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 부식방지, 내구성 증대 및 유지관리를 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바이오 가스 발전기(1)는 NOx 배출 허용기준을 안정적으로 준수할 수 있다. 예컨대, 현 NOx(95ppm, O2 15%)에서 NOx(50ppm O2 15%)이하로 줄일 수 있다.
또한, 복수개의 열교환 핀(523)들은 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들의 사이에 쉽게 배치될 수 있도록 일자 형상으로 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 복수개의 열교환 핀(523)들은 서로의 간격을 유지하고 열교환 효율을 높여 주는 구성요소로서, 혼합 가스(A1, A2)가 통과하는 방향으로 수직되게 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 앞서 도 2와 같이, 상기 복수개의 고정 구조(530)들은 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 외측 둘레에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 복수개의 고정 구조(530)들은 외부의 고정 프레임(미도시됨)에 고정되기 위해 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징(510)으로부터 인입되거나 인출되어 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 길이를 연장시키거나 축소시킬 수 있다.
예컨대, 상기 복수개의 고정 구조(530)들은 제 1, 2, 3, 4 및 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)를 포함할 수 있다. 이러한 상기 제 1 고정 부재(531)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 전면에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 제 1 고정 부재(531)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 전면 길이를 연장시키거나 축소시키기 위해 제 1 방향(①)을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 전면에 형성된 제 1 인입/인출홀(511)에서 인입되거나 인출될 수 있다.
상기 제 2 고정 부재(532)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 후면에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 후면 길이를 연장시키거나 축소시키기 위해 상기 제 1 방향(①)의 반대인 제 2 방향(②)을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 후면에 형성된 제 2 인입/인출홀(512)에서 인입되거나 인출될 수 있다.
상기 제 3 고정 부재(533)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 좌측면에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 좌측면 길이를 연장시키거나 축소시키기 위해 제 3 방향(③)을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 좌측면에 형성된 제 3 인입/인출홀(513)에서 인입되거나 인출될 수 있다.
상기 제 4 고정 부재(534)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 우측면에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 우측면 길이를 연장시키거나 축소시키기 위해 상기 제 3 방향(③)의 반대인 제 4 방향(④)을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 우측면에 형성된 제 4 인입/인출홀(514)에서 인입되거나 인출될 수 있다.
상기 제 5 고정 부재(535)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 상측면에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 상측면 길이를 연장시키거나 축소시키기 위해 제 5 방향(⑤)을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 상측면에 형성된 제 5 인입/인출홀(515)에서 인입되거나 인출될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)의 일단은 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)가 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)에서 슬라이딩 이동을 용이하게 할 수 있도록 손잡이(601)를 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 사용자가 상기 손잡이(601)를 잡고 당겨서 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)에서 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)를 슬라이딩 이동하여 인출시킬 수 있다. 반대로 상기 사용자가 상기 손잡이(601)를 잡고 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)을 향하여 밀면, 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)에 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)를 슬라이딩 이동하여 인입시킬 수 있다.
상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)의 타일단은 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)의 내부에 형성된 걸림턱(602)에 걸려 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)에서 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)가 이탈되는 것을 방지하는 이탈 방지 부재(603)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 사용자가 상기 손잡이(601)를 잡고 당겨서 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)에서 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)를 슬라이딩 이동하여 인출시킬 수 있고, 이때, 상기 제 1 내지 5 고정 부재의 인출 종료 위치에서, 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)의 이탈 방지 부재(603)는 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)에 형성된 걸림턱(602)에 걸려 인출되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)으로부터 인출됨과 동시에 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 길이가 연장될 수 있다.
또한, 상기 이탈 방지 부재(603)에는 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)의 내부의 걸림턱(602)에 형성된 결합홈(602a)에 결합 또는 이탈되는 결합 돌기(603a)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 이탈 방지 부재(603)가 상기 걸림턱(602)에 걸릴 경우, 상기 이탈 방지 부재(603)의 결합 돌기(603a)는 상기 걸림턱(602)의 결합홈(602a)에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 이탈 방지 부재(603)는 상기 결합 돌기(603a)와 상기 결합홈(602a)에 의해 상기 걸림턱(602)에 결합 또는 이탈을 용이하게 할 수 있다.
이 상태에서, 길이가 연장된 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)는 외부의 고정 프레임(미도시됨)에 대면되어 고정될 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)는 인터 쿨러 하우징(510)의 전면, 후면, 좌, 우측면 및 상측면에서 길이가 연장되어 상기 외부의 고정 프레임(미도시됨)에 대면되어 고정됨으로써, 상기 인터 쿨러 하우징(510)은 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)에 의해 상기 외부의 고정 프레임에 고정력을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 복수개의 열교환 파이프(520)들 및 상기 복수개의 열교환 핀(523)들이 중력 또는 혼합 가스(A1, A2)가 유동하면서 진동이 발생되고, 발생된 진동은 상기 인터 쿨러 하우징(510)으로 전달될 수 있다. 이때, 상기 인터 쿨러 하우징(510)은 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)에 의해 상기 외부 고정 프레임에서 고정력이 향상된 상태이므로 상기 인터 쿨러 하우징(510)은 상기 진동이 전달되어도 상기 외부 고정 프레임에서 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 길이를 축소시킬 경우, 반대로 상기 사용자가 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)에 형성된 손잡이(601)를 잡고 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)을 향하여 밀면, 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)는 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)에 슬라이딩 이동하여 인입시킬 수 있다.
이때, 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)의 이탈 방지 부재(603)도 슬라이딩 이동할 수 있다. 상기 이탈 방지 부재(603)가 슬라이딩 이동함과 동시에 상기 이탈 방지 부재(603)의 결합 돌기(603a)는 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)의 걸림턱(602)에 형성된 결합홈(602a)에서 분리되어 이탈될 수 있다.
이때, 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)는 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀(511, 512, 513, 514, 515)에 인입됨과 동시에 원위치될 수 있다. 따라서, 인입된 상기 제 1 내지 5 고정 부재(531, 532, 533, 534, 535)는 상기 인터 쿨러 하우징(510)의 길이를 축소시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예의 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 바이오 가스 발전기
10 : 바이오 가스 유입구 20 : 연소용 공기 유입구
30 : 터보 차져 40 : 가스 혼합부
500 : 인터 쿨러
60 : 엔진 70 : 배기가스 배출구
80 : 제어부
510 : 인터 쿨러 하우징 520 : 복수개의 열교환 파이프들
530 : 복수개의 고정 구조들

Claims (6)

  1. 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기에 있어서,
    인터 쿨러 하우징;
    상기 인터 쿨러 하우징의 내부에 배치되고, 그 내부에 고온의 혼합 가스를 유입시킴과 아울러 이동시키며, 이동시 상기 인터 쿨러 하우징의 내부에 유입되어 채워진 냉매를 이용하여 고온의 상기 혼합 가스를 열교환시키는 복수개의 열교환 파이프들; 및
    상기 인터 쿨러 하우징의 외측 둘레에 배치되고, 외부의 고정 프레임에 고정되기 위해 슬라이딩 이동에 따라 인입되거나 인출되어 상기 인터 쿨러 하우징의 길이를 연장시키거나 축소시키는 복수개의 고정 구조들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 쿨러를 포함하고,
    상기 복수개의 고정 구조들은, 상기 인터 쿨러 하우징의 전면에 배치되고, 제 1 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 전면에 형성된 제 1 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 1 고정 부재;
    상기 인터 쿨러 하우징의 후면에 배치되고, 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 후면에 형성된 제 2 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 2 고정 부재;
    상기 인터 쿨러 하우징의 좌측면에 배치되고, 제 3 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 좌측면에 형성된 제 3 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 3 고정 부재;
    상기 인터 쿨러 하우징의 우측면에 배치되고, 상기 제 3 방향의 반대인 제 4 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 우측면에 형성된 제 4 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 4 고정 부재; 및
    상기 인터 쿨러 하우징의 상측면에 배치되고, 제 5 방향을 향하여 슬라이딩 이동에 따라 상기 인터 쿨러 하우징의 상측면에 형성된 제 5 인입/인출홀에서 인입되거나 인출되는 제 5 고정 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 열교환 파이프들은,
    상기 복수개의 열교환 파이프들의 일단에 연결되고, 고온의 상기 혼합 가스를 상기 복수개의 열교환 파이프들의 내부에 유입시키는 가스 유입구;
    상기 복수개의 열교환 파이프들의 타일단에 연결되고, 열교환된 상기 혼합 가스를 상기 복수개의 열교환 파이프들의 외부로 배출시키는 가스 배출구; 및
    상기 복수개의 열교환 파이프들의 사이에 배치되고, 상기 복수개의 열교환 파이프들에 전달된 고온의 상기 혼합 가스의 열을 열교환시키는 복수개의 열교환 핀들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 열교환 파이프들은, 여러번 굴곡된 지그재그 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 내지 5 고정 부재의 일단은 상기 제 1 내지 5 고정 부재가 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀에서 슬라이딩 이동을 용이하게 할 수 있도록 손잡이를 형성하고,
    상기 제 1 내지 5 고정 부재의 타일단은 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀의 내부에 형성된 걸림턱에 걸려 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀에서 상기 제 1 내지 5 고정 부재가 이탈되는 것을 방지하는 이탈 방지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 이탈 방지 부재에는 상기 제 1 내지 5 인입/인출홀의 내부의 걸림턱에 형성된 결합홈에 결합 또는 이탈되는 결합 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 인터 쿨러를 포함하는 바이오 가스 발전기.
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