KR102601915B1 - 액체비료 제조장치 - Google Patents

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KR102601915B1
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한국기계연구원
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Abstract

액체비료 제조장치는 챔버부, 내부드럼, 커버부, 제1 구동부, 블레이드부 및 제2 구동부를 포함한다. 상기 내부드럼은 상기 챔버부의 내부에 위치하며, 내부공간에서 원료가 혼합된다. 상기 커버부는 상기 챔버부와 상기 내부드럼의 상부에 결합되며, 상기 내부공간으로 원료를 공급한다. 상기 제1 구동부는 상기 커버부 및 상기 내부드럼을 관통하여 하부방향으로 연장되며 회전하는 제1 회전축을 포함한다. 상기 블레이드부는 상기 제1 회전축에 고정되어 상기 제1 회전축의 회전에 따라 상기 원료를 교반한다. 상기 제2 구동부는 상기 내부드럼의 하부와 연결되어, 상기 내부드럼을 상기 제1 회전축과 독립적으로 회전한다.

Description

액체비료 제조장치{LIQUID FERTILIZER PRODUCING APPARATUS}
본 발명은 액체비료 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료를 분쇄, 혼합 및 발효하여 액체비료를 균일하게 제조함으로써, 액체 비료의 낭비를 방지하고, 액체 비료의 제조시간을 최적화할 수 있으며, 원료공급으로부터 액체 비료의 제공까지 자동화를 구현할 수 있는 액체비료 제조장치에 관한 것이다.
종래 액체비료의 제조에 있어서는, 소정의 챔버로 공급된 액체 비료의 제조에 필요한 원료 등을 공급하고, 수작업에 의해 원료의 분쇄, 혼합 및 발효 공정 등을 수행하여 왔다.
그러나, 이러한 수작업에 의한 액체 비료의 제조는 작업자의 숙련도에 따라 액체비료의 품질이 변화할 수 있으며, 액체 비료의 제조에 많은 인력이 소모되는 등의 문제가 있었다.
이에, 최근에는, 액체비료의 제조에 있어서도, 자동화 기술이 적용되고 있으며, 종래 원료의 혼합 등에 사용되는 혼합 장치 등의 자동화 장비가 적용되고 있는 상황이다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0760008호에서는 회전축의 회전에 따라 교반을 수행하는 고도처리 변속 교반장치를 개시하고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1505276호에서도 미분 원료에 대한 교반을 수행하는 미분 원료 교반기를 개시하고 있다.
이상과 같이, 다양한 형태의 교반을 수행하는 자동화 장비가 적용되고는 있으나, 액체 비료의 제작에 최적화되도록 설계된 제조장치에 대한 개발은 아직 미진한 상황이다.
대한민국 등록특허 제10-0760008호 대한민국 등록특허 제10-1505276호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 제공된 원료를 효과적으로 분쇄 및 혼합하고, 적절하게 발효함으로써 균일한 액체비료를 제조할 수 있으며, 이를 통해 액체 비료의 낭비를 방지하고, 액체 비료의 제조시간을 최적화할 수 있으며, 원료공급으로부터 액체 비료의 제공까지 자동화를 구현할 수 있는 액체비료 제조장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 액체비료 제조장치는 챔버부, 내부드럼, 커버부, 제1 구동부, 블레이드부 및 제2 구동부를 포함한다. 상기 내부드럼은 상기 챔버부의 내부에 위치하며, 내부공간에서 원료가 혼합된다. 상기 커버부는 상기 챔버부와 상기 내부드럼의 상부에 결합되며, 상기 내부공간으로 원료를 공급한다. 상기 제1 구동부는 상기 커버부 및 상기 내부드럼을 관통하여 하부방향으로 연장되며 회전하는 제1 회전축을 포함한다. 상기 블레이드부는 상기 제1 회전축에 고정되어 상기 제1 회전축의 회전에 따라 상기 원료를 교반한다. 상기 제2 구동부는 상기 내부드럼의 하부와 연결되어, 상기 내부드럼을 상기 제1 회전축과 독립적으로 회전한다.
일 실시예에서, 상기 제1 구동부는, 상기 커버부의 상부에 위치하여, 상기 제1 회전축에 회전 구동력을 제공하는 제1 회전부를 더 포함하고, 상기 제1 회전축은 상기 제1 회전부로부터 상기 내부드럼의 하부까지 연장될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 내부 드럼의 하부에는 상기 내부 드럼의 내부공간 방향으로 연장되는 고정 프레임이 형성되며, 상기 고정 프레임과 상기 제1 회전축의 끝단부는 상대적으로 회전 가능하도록 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 구동부는, 회전 구동력을 제공하는 제2 회전부, 상기 내부드럼의 하부로부터 상기 챔버부를 관통하여 연장되는 제2 회전축, 및 상기 제2 회전부와 상기 제2 회전축을 연결하여 회전 구동력을 상기 내부드럼으로 전달하는 구동 전달부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 내부드럼은, 내면에 복수의 돌기부들이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 블레이드부는, 상기 제1 회전축에 소정 간격으로 이격되는 복수의 블레이드들을 포함하고, 상기 블레이드들 각각은, 상기 제1 회전축과 결합되는 중공부, 및 상기 중공부로부터 연장되어 상기 원료를 교반하는 날개부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 날개부에는, 상기 날개부의 표면으로부터 소정 길이 연장되며, 끝단에는 미세 형상이 형성되는 복수의 핀부들이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 날개부에는, 상기 날개부의 표면으로부터 소정 길이 연장되며, 복수개가 서로 일정 간격으로 이격되며 일방향으로 연장되는 미세 구조체들이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 블레이드들은 서로 다른 형상의 날개부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 챔버부에는, 상기 내부공간의 고온의 기체를 외부로 제거하는 배기부, 및 상기 내부공간의 온도를 측정하는 온도센서가 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 챔버부와 인접하도록 배치되며 공기를 가열하는 가열부, 및 상기 가열부와 상기 챔버부를 연결하여 가열된 공기를 공급하는 공급라인을 포함하는 공기 공급부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 챔버부와 상기 내부드럼 사이에는 절연부가 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 내부드럼의 하부에 연결되어, 상기 혼합된 원료를 외부로 공급하는 공급유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공급유닛은, 상기 내부드럼의 하부 개구부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하여, 상기 내부공간의 혼합된 원료를 상기 공급유닛으로 선택적으로 제공하는 개폐부, 및 상기 외부로 공급되는 혼합된 원료의 유량을 제어하는 유량 제어부를 포함하고, 상기 유량 제어부의 유량 신호를 바탕으로 상기 개폐부가 동작할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 챔버부는 고정된 상태에서, 원료가 혼합되는 내부드럼과 원료에 직접 접촉하여 교반하는 블레이드부가, 상대적으로 또한 독립적으로 회전함으로써, 교반 효과를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 혼합의 효율성 및 균일성이 향상될 수 있다.
이 경우, 블레이드부와 내부드럼의 독립적 상대적 회전을 위해, 서로 다른 회전 구동력을 제공받도록 설계하고, 상기 내부 드럼을 관통하여 연장되며 상기 블레이드부가 고정되는 제1 회전축에 대한 고정 구성을 고정 프레임을 이용하여 설계함으로써, 상대적으로 간단한 설계 및 제작으로, 상기 이중 회전 구조를 구현할 수 있다.
또한, 상기 내부드럼의 표면에는 돌기부들이 형성되며, 상기 블레이드부는 서로 다른 형상의 날개부를 가지는 복수의 블레이드들을 포함함으로써, 상기 내부 드럼의 내부공간에서 원료를 보다 불균일하게 유동시킬 수 있으며, 이를 통해 혼합의 효율성 및 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
특히, 블레이드의 날개부에는 핀부들 또는 미세 구조체들이 다양한 형상 및 배열로 형성됨으로서, 혼합의 효율성 및 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 혼합된 원료를 외부로 직접 공급함에 있어, 정량 공급을 유지하기 위해 유량 제어부의 유량 제어 신호를 바탕으로, 내부드럼의 개방 또는 폐쇄를 제어하되, 개방 또는 폐쇄를 수행하는 개폐부의 설계를 상기 상대적인 내부드럼 및 회전축의 회전에 영향을 최소화하도록 함으로써, 최적 설계를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액체비료 제조장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 액체비료 제조장치를 도시한 정면도이다.
도 3은 도 1의 액체비료 제조장치의 내부를 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 블레이드부들 각각을 도시한 사시도들이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4a 내지 도 4c의 블레이드부들 각각의 표면에 형성되는 핀부들 또는 미세 구조체들의 예를 도시한 예시도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 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.
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 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액체비료 제조장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 액체비료 제조장치를 도시한 정면도이다. 도 3은 도 1의 액체비료 제조장치의 내부를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 액체비료 제조장치(10)는 챔버부(100), 내부드럼(120), 커버부(200), 제1 구동부(300), 공기 공급부(400), 제2 구동부(500), 공급유닛(600) 및 블레이드부(700)를 포함한다.
상기 챔버부(100)는 내부에 소정의 공간을 형성하는 것으로, 도시된 바와 같이 실린더 형상을 가질 수 있다.
상기 챔버부(100)의 측면에는 온도센서들(111)이 구비되어, 상기 챔버부(100) 및 후술되는 상기 내부드럼(120)의 내부의 온도를 측정한다.
또한, 상기 챔버부(100)의 측면 중 상부에는, 배기부(110)가 구비되어, 상기 챔버부(100)의 내부 또는 상기 내부드럼(120)의 내부의 고온의 공기를 선택에 따라 외부로 배기하게 된다.
즉, 상기 온도센서들(110)에서 측정된 온도가 기 설정된 온도 이상으로 높다고 판단되는 경우, 상기 배기부(110)를 개방하여, 상기 고온의 공기를 외부로 배기하고, 이를 통해 상기 챔버부(100)의 내부 또는 상기 내부드럼(120)의 내부의 온도를 기 설정된 온도로 유지할 수 있다.
한편, 상기 챔버부(100)는 하부에 위치하는 베이스 프레임(150)과 별도의 고정수단(151)을 통해 고정되며, 이에 따라 상기 챔버부(100)는 원료(액체비료)의 혼합 과정에서 고정된 상태를 유지한다.
이 경우, 상기 베이스 프레임(150)은 도면에서는 장방형 플레이트인 것으로 도시하였으나, 그 형상이나 구조는 제한되지 않으며, 지면으로 구성될 수도 있으며, 지면과 연결되어 그 위치가 고정되는 지지물인 것으로 충분하다.
상기 내부드럼(120)은 상기 챔버부(100)의 내부에 위치하는 것으로, 상기 내부드럼(120) 역시, 상기 챔버부(100)의 내부에 위치하기 위해, 실린더 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 내부드럼(120)의 내부에는, 내부공간(122)이 형성되며, 상기 내부공간(122)에서 상기 원료의 혼합 등의 공정이 수행된다.
상기 내부드럼(120)은, 상기 챔버부(100)가 외부 고정부인 베이스 프레임(150) 상에 고정되어 위치하는 것과는 달리, 상기 챔버부(100)의 내부에서 회전이 가능하도록 고정된다. 이 경우, 상기 내부드럼(120)의 회전 구조 등에 대하여는 상기 제2 구동부(500)의 설명과 함께 후술한다.
상기 내부드럼(120)의 내면에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 돌기부들(121)이 형성된다.
상기 돌기부들(121)은 도시된 바와 같이, 일정한 배열로 정렬될 수 있으나, 이에 제한되지는 않으며, 불균일한 배열로 형성될 수도 있고, 돌기부와 홈부(미도시)가 소정의 패턴을 가지며 교번적으로 배열될 수도 있다.
이상과 같이, 상기 내부드럼(120)의 내면에 상기 돌기부들(121)이 형성됨에 따라, 상기 내부드럼(120)의 내부공간(122)에서 상기 원료의 혼합시 상기 원료에 대한 불균일하거나 균일한 유동을 보다 적극적으로 유도할 수 있으며, 이를 통해 상기 원료는 보다 균일하게 혼합될 수 있다.
한편, 상기 내부드럼(120)의 외면과 상기 챔버부(100)의 내면 사이에는 별도의 절연부(115)가 충진될 수 있으며, 상기 절연부(115)의 충진을 통해 상기 내부드럼(120) 내부의 온도를 상대적으로 균일하게 유지할 수 있다.
상기 커버부(200)는 상기 내부드럼(120) 및 상기 챔버부(100)의 상부에 결합하는 것으로, 결합 플레이트(210) 및 원료 공급부(220)를 포함한다.
상기 결합 플레이트(210)는, 상기 내부드럼(120) 및 상기 챔버부(100)의 상부에 결합되며, 상기 내부드럼(120) 및 상기 챔버부(100)가 실린더 형상을 가지므로, 상기 결합 플레이트(210)는 소정 두께를 가지며, 원형 플레이트 형상의 결합면을 가질 수 있다.
상기 결합 플레이트(210)는, 도시하지는 않았으나, 상기 내부드럼(120) 및 상기 챔버부(100)의 상부와 선택적으로 체결되거나 분리될 수 있으며, 상기 원료가 혼합되는 공정 중에는 체결상태를 유지하여야 함은 자명하다.
상기 원료 공급부(220)는 상기 결합 플레이트(210)의 상면에 복수개가 연결될 수 있으며, 상기 원료 공급부(220)를 통해서는, 혼합되어야 하는 원료가 공급된다.
이 경우, 상기 원료 공급부(200)를 통해 공급되는 원료는, 액체 비료를 제조하기 위한 원료인 것으로, 비료, 물 등일 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 원료 공급부(200)는 복수의 라인들을 포함하므로, 상기 액체 비료의 제조를 위한 원료들은 각각 별도의 라인으로 분리 공급될 수 있다.
그리하여, 상기 원료 공급부(200)를 통해 공급된 원료는 상기 내부드럼(120)의 내부공간(122)에서 서로 혼합되며, 일정시간 보관되면서 발효되어 최종적으로 액체비료로 제조될 수 있다.
한편, 상기 커버부(200) 상에는, 가스 배출부(230)가 추가로 구비될 수 있다.
상기 가스 배출부(230)는, 상기 내부드럼(120)의 내부에서 원료가 혼합 등이 종료되고, 상기 커버부(200)를 상기 내부드럼(120) 및 상기 챔버부(100)로부터 분리하기 전에, 상기 내부공간(122)에 위치하는 고압의 가스를 배출하기 위해 사용될 수 있다.
즉, 상기 가스 배출부(230)를 통해 상기 고압의 가스를 외부로 배출하고, 상기 커버부(200)를 분리하게 된다.
상기 공기 공급부(400)는 상기 내부 드럼(120)의 내부 공간(122)으로 가열된 공기를 공급하는 것으로, 가열부(410) 및 공급 라인(420)을 포함한다.
상기 가열부(410)는 도시하지는 않았으나, 외부로부터 제공되는 공기를 가열하며, 가열방식은 전도성 가열(convection heating)을 포함하여 다양한 방법으로의 가열이 가능할 수 있다.
그리하여, 상기 가열부(410)를 통과하며 가열된 공기는 상기 공급라인(420)을 통해 상기 내부 공간(122)으로 제공되는데, 상기 공기의 온도는 25℃ 내지 150℃의 범위에서 다양하게 설정될 수 있다.
나아가, 상기 가열부(410) 역시, 상기 베이스 프레임(150) 상에 고정되어 위치할 수 있다.
상기 제1 구동부(300)는 상기 커버부(200)의 상부에 구비되며, 제1 회전부(310), 제1 회전축(320) 및 회전축 커버(330)를 포함한다.
상기 회전축 커버(330)는 상기 커버부(220)의 상부 상에 상기 제1 구동부(300)를 결합시키며, 상기 제1 회전부(310) 및 상기 제1 회전축(320)의 일부를 커버하는 구조체에 해당된다.
상기 제1 회전부(310)는 회전 구동력을 발생 및 제공하는 것으로, 예를 들어 회전 모터일 수 있다.
상기 제1 회전부(310)는 상기 제1 회전축(320)과 연결되어, 상기 제1 회전축(320)으로 발생되는 회전 구동력을 제공한다. 그리하여, 상기 제1 회전축(320)은 회전하게 된다.
이 경우, 상기 제1 회전축(320)은 상기 커버부(200)의 결합 플레이트(210)를 관통하여 하부 방향으로 연장되며, 상기 내부공간(122)의 중앙부를 따라 연장되어 상기 내부드럼(120)의 하측까지 연장된다.
상기 제1 회전축(320)은 상기 내부드럼(120)과는 독립적으로 상기 제1 회전부(310)의 회전에 의해서만 회전되는 것으로, 상기 제1 회전축(320)의 회전 구동력이 상기 내부드럼(120)에 전달되지 않도록 설계되어야 한다.
그리하여, 본 실시예의 경우, 상기 내부드럼(120)의 하부 끝단에는, 상기 내부드럼(120)의 내면으로부터 예를 들어 'ㄱ'자 형상으로 상기 제1 회전축(320)을 향하여 연장되는 고정 프레임(125)이 형성된다.
상기 고정 프레임(125)은 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개가 상기 내부드럼(120)의 내면의 서로 다른 위치로부터 상기 제1 회전축(320)을 향하는 방향으로 연장될 수 있으며, 상기 복수의 고정프레임들(125)은 상기 제1 회전축(320)의 끝단부(321)에 연결된다.
이 경우, 상기 복수의 고정프레임들(125)은 상기 제1 회전축(320)의 끝단부(321) 중, 측면에 연결될 수 있다.
다만, 상기 고정프레임들(125)은 상기 제1 회전축(320)의 회전에 영향을 받지 않아야 하므로, 상기 제1 회전축(320)과 상기 고정프레임들(125) 사이에는 베어링과 같은 연결유닛이 개재될 수 있다.
이상과 같이, 상기 제1 회전축(320)은, 상부는 상기 회전축 커버(330)에 결합되고, 하부는 상기 고정프레임들(125)에 의해 결합됨으로써, 위치가 고정된 상태에서, 상기 제1 회전부(310)의 회전 구동력에 의해 회전구동된다. 또한, 상기 제1 회전축(320)의 회전 구동에 따른 회전 구동력은, 상기 내부드럼(120)은 물론 상기 챔버부(100)에도 전달되지 않으므로, 상기 제1 회전부(310)는 독립적으로 회전구동하게 된다.
한편, 상기 제1 회전축(320) 상에는, 상기 블레이드부(700)가 고정되어, 상기 제1 회전축(320)의 회전에 따라 상기 블레이드부(700)도 동시에 회전하게 된다.
상기 블레이드부(700)는 복수개가 일정한 간격으로 상기 제1 회전축(320) 상에 고정될 수 있으며, 상기 블레이드부(700)의 고정 위치나 개수는 다양하게 가변될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는, 설명의 편의상, 상기 블레이드부(700)가 제1 내지 제3 블레이드들(710, 720, 730)을 포함하는 것을 예시하여 설명한다.
나아가, 상기 제1 내지 제3 블레이드들(710, 720, 730)은, 서로 다른 형상으로 형성될 수 있으며, 이와 같이 서로 다른 형상의 블레이드들이 형성됨에 따라, 상기 내부공간(122)에서의 유동을 보다 불균일하게 유도할 수 있고, 이를 통해 상기 내부공간(122)에서 원료가 보다 효과적으로 혼합될 수 있다.
한편, 구체적인 상기 제1 내지 제3 블레이드들(710, 720, 730)의 형상에 대하여는 후술한다.
상기 제2 구동부(500)는 상기 내부드럼(120)만을 독립적으로 회전구동시키는 것으로, 제2 회전부(510), 구동 전달부(520) 및 제2 회전축(530)을 포함한다.
상기 제2 회전부(510)는 상기 베이스 프레임(150) 상에 고정되며, 상기 챔버부(100)와 소정 거리 이격되도록 위치한다. 상기 제2 회전부(510)는 회전 구동력을 발생시키는 것으로, 예를 들어 회전 모터일 수 있다.
상기 제2 회전축(530)은 상기 내부드럼(120)의 하부로부터 연장되며, 상기 챔버부(100)의 하부를 관통하여 연장된다.
즉, 상기 제2 회전축(530)은 상기 내부드럼(120)의 하부와 일체로 형성되는 것으로, 상기 챔버부(100)와는 베어링 등의 결합유닛을 통해 결합되며, 이에 따라, 상기 제2 회전축(530)은 회전되는 경우 상기 챔버부(100)에 의해 구속되지 않는다.
즉, 상기 챔버부(100)가 상기 베이스 프레임(150) 상에 고정된 상태에서도, 상기 제2 회전축(530)은 상기 내부드럼(120)과 일체로 회전될 수 있다.
이 경우, 상기 구동 전달부(520)가 상기 제2 회전부(510)와 상기 제2 회전축(530)을 서로 연결하는 것으로, 이를 통해 상기 제2 회전부(510)의 회전 구동력을 상기 제2 회전축(530)으로 전달되고, 이에 따라, 상기 제2 회전축(530)은 상기 내부드럼(120)과 일체로 회전하게 된다.
한편, 상기 구동 전달부(520)는 예를 들어, 구동 전달 벨트(belt)일 수 있다.
나아가, 상기 제2 회전축(530)이 회전하는 경우, 상기 내부드럼(120)도 일체로 회전하며, 상기 내부드럼(120)의 하측으로부터 연장되는 상기 복수의 고정 프레임들(125)도 일체로 회전하게 된다. 그러나, 상기 고정 프레임들(125)은 상기 제1 회전축(320)과는 베어링 등과 같은 연결유닛으로 서로 연결되므로, 상기 고정 프레임들(125)의 회전은 상기 제1 회전축(320)에는 영향을 미치지 않는다.
결국, 본 실시예의 경우, 상기 제1 회전부(310)에 의해서는 상기 제1 회전축(320) 및 이에 연결되는 상기 블레이드부(700)만이 회전되고, 상기 제2 회전부(510)에 의해서는 상기 제2 회전축(530) 및 이와 일체로 연결되는 상기 내부드럼(120)만이 회전하는 것으로, 상기 내부드럼(120)과 상기 블레이드부(700)는 서로 독립적으로 회전가능하게 된다.
이상과 같이, 상기 내부드럼(120) 및 상기 블레이드부(700)가 서로 독립적으로 회전하므로, 회전 방향을 서로 반대로 회전시키는 경우, 상대적인 회전 속도를 배가시킬 수 있으며, 이를 통해 상기 내부공간(122)에 위치하는 원료의 혼합 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 내부드럼(120) 및 상기 블레이드부(700)의 회전 방향을 다양하게 제어함으로써, 상기 내부공간(122)의 원료의 혼합 상태 등을 고려하여 최적의 혼합을 유도할 수도 있다.
한편, 상기 액체비료를 제조하는 경우, 1차적으로는 원료를 서로 혼합하여야 하며, 혼합된 원료를 소정 시간 발효시키거나 저장하여야 한다.
이에, 본 실시예에서와 같이, 상기 내부드럼(120) 및 상기 블레이드부(700)를 서로 독립적으로 회전 구동함에 따라, 원료의 혼합 공정에서는 상기 내부드럼(120) 및 상기 블레이드부(700)를 동시에 구동시켜 혼합 효율을 향상시키고, 혼합된 원료를 발효 또는 저장하는 공정에서는 상기 내부드럼(120) 및 상기 블레이드부(700) 중 어느 하나만으로 단독으로 회전시킴으로써 침전을 방지하거나 혼합의 균일성을 유지하도록 할 수 있다.
상기 공급유닛(600)은 상기 내부공간(122)에서 균일하게 혼합되어 발효된 액체비료를 외부로 공급하며, 개폐부(601), 유출라인(610), 밸브부(620), 공기 유출부(630) 및 유량 제어부(640)를 포함한다.
상기 유출라인(610)은 상기 내부드럼(120)의 하부에 연결되는 상기 제2 회전축(530)에 연결되어, 외부로 연장되며, 상기 유출라인(610) 상에, 상기 개폐부(601), 상기 밸브부(620), 상기 공기 유출부(630) 및 상기 유량 제어부(640)가 연결된다.
상기 개폐부(601)는 상기 제2 회전축(530)의 내부를 관통하며 연장되고, 상기 유출라인(610)과 상기 제2 회전축(530)이 연결되는 부분에 구비된다.
상기 개폐부(601)는, 도시된 바와 같이, 수직방향으로 상기 제2 회전축(530)을 관통하여 연장되는데, 상기 개폐부(601)의 상부 끝단은 상기 제1 회전축(320)의 끝단부(321)와 서로 회전 가능하도록 연결될 수 있다.
즉, 상기 제1 회전축(320)은 상기 개폐부(601)와 연결되더라도, 상기 개폐부(601)에는 회전 구동력이 전달되지 않게 된다.
이 경우, 상기 개폐부(601)는, 상기 내부드럼(120)의 하부 중앙에 형성된 하부 개구부(130)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 것으로, 상기 개폐부(601)가 상부로 상승하는 경우 상기 하부 개구부(130)가 개방되고, 상기 개폐부(601)가 하부로 하강하여 상기 하부 개구부(130)와 밀착되는 경우 상기 하부 개구부(130)는 폐쇄될 수 있다.
즉, 상기 하부 개구부(130)가 개방되면, 상기 내부 공간(122)에 위치하는 제조가 완료된 액체비료는, 상기 하부 개구부(130)를 통해 상기 유출라인(610)으로 유출된다.
한편, 상기 유량 제어부(640)는, 상기 유출라인(610)을 통해 유출되는 상기 액체비료의 유량을 측정하며, 상기 측정된 유량이 기 설정된 유량보다 초과되는 경우, 피드백 제어를 통해 상기 개폐부(601)를 구동시켜, 상기 하부 개구부(130)를 폐쇄시킬 수 있다.
즉, 상기 유량 제어부(640)는 상기 유량을 측정하여, 상기 개폐부(601)의 동작을 제어하여, 상기 하부 개구부(130)의 개방 또는 폐쇄를 제어할 수 있다.
상기 밸브부(620)는 예를 들어, 3-way 밸브일 수 있으며, 상기 액체비료가 상기 유출라인(610)을 통해 유출되며 공급되는 경우에는 상기 유량 제어부(640) 방향으로 상기 액체비료가 유동될 수 있도록 동작한다.
반면, 상기 밸브부(620)는, 상기 내부드럼(120)이나 상기 블레이드부(700) 등에 대한 세척을 수행하는 경우, 상기 세척용 세정액 등이 상기 유량 제어부(640)로 유동되지 않고, 외부로 배출될 수 있도록 동작하게 된다.
상기 공기 유출부(630)는, 상기 유출라인(610)을 통해 유동되는 상기 액체비료가 유동시의 마찰에 따라 발생되는 공기나 가스 등을 실시간으로 배출하기 위해 구비되며, 상기 유량 제어부(640)를 중심으로 전단 또는 후단에 복수개가 구비될 수 있다.
이하에서는, 상기 블레이드부(700)의 세부 형상 또는 구조에 대하여 설명한다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 블레이드부들 각각을 도시한 사시도들이다.
우선, 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 블레이드부(700)는 서로 다른 형상을 가지는 제1 내지 제3 블레이드들(710, 720, 730)을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 블레이드(710)는 상기 제1 회전축(320)이 관통하는 중공부(711), 및 상기 중공부(711)로부터 연장되는 복수의 제1 날개부들(712)을 포함하고, 마찬가지로, 상기 제2 블레이드(720)는 상기 제1 회전축(320)이 관통하는 중공부(721), 및 상기 중공부(721)로부터 연장되는 복수의 제2 날개부들(722)을 포함하며, 상기 제3 블레이드(730)도 상기 제1 회전축(320)이 관통하는 중공부(731), 및 상기 중공부(731)로부터 연장되는 복수의 제3 날개부들(732)을 포함한다.
상기 제1 날개부들(712) 각각은, 전통적인 프로펠러와 유사한 유연한 곡면을 형성하도록 형성될 수 있으며, 상기 제2 날개부들(722) 각각은, 장방향의 플레이트 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
이와 달리, 상기 제3 날개부들(732) 각각은, 곡괭이 형상으로 형성되어, 상기 중공부(731)로부터 연장된 후, 일차적으로 하부방향으로 꺾이며 연장된 후, 끝단은 다시 상부방향으로 꺾이면서 끝단이 뾰족하게 연장되는 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
이상과 같이, 상기 제1 내지 제3 블레이드들(710, 720, 730) 각각의 날개부들의 형상이 서로 다르게 형성됨으로써, 상기 내부 공간(122)에서 상기 날개부들(712, 722, 732)이 회전함에 따라 상기 내부 공간(122)에 유도되는 유동을 불균일하게 유도할 수 있으며, 이에 따라 상기 내부공간에서의 원료의 혼합의 효과를 더욱 향상시키며, 하부로 침전되는 원료에 대한 재 혼합을 보다 효과적으로 유도할 수 있다.
한편, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 각각의 블레이드들의 날개부의 형상을 서로 다르게 형성하더라도, 상기 내부공간에서의 원료의 혼합의 효과 또는 침전되는 원료의 재 혼합의 효과가 높지 않을 수 있으므로, 상기 내부공간에서의 유동을 보다 활발하게 유도하고, 특히, 미세 유동을 매우 불균일하게 유도하기 위해, 핀부들 또는 미세 구조체들이 상기 블레이드들의 날개부의 표면에 형성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4a 내지 도 4c의 블레이드부들 각각의 표면에 형성되는 핀부들 또는 미세 구조체들의 예를 도시한 예시도들이다. 이 경우, 상기 도 5a 내지 조 5c에 도시된 핀부들 또는 미세 구조체들은, 상기 제1 내지 제3 블레이드들(710, 720, 730)의 날개부들(712, 722, 732) 각각에 모두 동일하게, 모두 다르게 또는 일부는 동일하고 일부는 다르게 형성될 수 있다.
즉, 도 5a를 참조하면, 상기 날개부(712, 722, 732)의 표면상에, 'ㄱ'자 또는 이로부터 응용된 형태의 핀부들(713, 714, 715)이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 핀부들(713, 714, 715)이 형성되는 표면은, 상기 날개부(712, 722, 732)의 상면 또는 후면일 수 있으며, 그 위치는 제한되지 않고, 상기 날개부(712, 722, 732)의 표면 전체에 형성되거나 국소적으로만 형성될 수 있고, 나아가 소정의 배열 패턴을 가지면서 형성될 수도 있다.
상기 핀부(713, 714, 715)는, 설명한 바와 같이, 'ㄱ'자 형상을 갖되 상부 끝단이 다시 날개부의 표면을 향하는 방향으로 꺾이며 연장되는 구조일 수 있으며, 'ㄱ'자 형상에서 날개부의 표면을 향하는 방향으로 유연하게 휘어지거나 또는 날개부의 표면의 반대측을 향하는 방향으로 유연하게 휘어지는 형상을 가질 수도 있다.
나아가, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 미세 구조체(716)의 경우, 각각은 일 방향으로 연장되며, 단면이 반원 형상을 가지는 3차원 구조체일 수 있으며, 이러한 한 개의 미세 구조체가 복수개가 일정한 간격으로 균일하게 상기 날개부의 표면상에 형성될 수 있다.
더 나아가, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 미세 구조체(717)의 경우, 각각이 일 방향으로 연장되는 장방형 플레이트 형상을 가지는 3차원 구조체일 수 있으며, 이러한 한 개의 미세 구조체가 복수개가 일정한 간격으로 균일하게 상기 날개부의 표면상에 형성될 수도 있다.
이상과 같이, 다양한 형상 또는 구조를 가지는 핀부들 또는 미세 구조체들이 상기 날개부(712, 722, 732)의 표면상에 균일 또는 불균일하게 배열됨으로써, 상기 블레이드부(700)의 회전에 따른 상기 내부공간에서의 유동이 보다 활발하게 유도될 수 있으며, 특히, 미세 유동을 매우 불균일하게 유도하여, 상기 원료의 혼합 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 챔버부는 고정된 상태에서, 원료가 혼합되는 내부드럼과 원료에 직접 접촉하여 교반하는 블레이드부가, 상대적으로 또한 독립적으로 회전함으로써, 교반 효과를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 혼합의 효율성 및 균일성이 향상될 수 있다.
이 경우, 블레이드부와 내부드럼의 독립적 상대적 회전을 위해, 서로 다른 회전 구동력을 제공받도록 설계하고, 상기 내부 드럼을 관통하여 연장되며 상기 블레이드부가 고정되는 제1 회전축에 대한 고정 구성을 고정 프레임을 이용하여 설계함으로써, 상대적으로 간단한 설계 및 제작으로, 상기 이중 회전 구조를 구현할 수 있다.
또한, 상기 내부드럼의 표면에는 돌기부들이 형성되며, 상기 블레이드부는 서로 다른 형상의 날개부를 가지는 복수의 블레이드들을 포함함으로써, 상기 내부 드럼의 내부공간에서 원료를 보다 불균일하게 유동시킬 수 있으며, 이를 통해 혼합의 효율성 및 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
특히, 블레이드의 날개부에는 핀부들 또는 미세 구조체들이 다양한 형상 및 배열로 형성됨으로서, 혼합의 효율성 및 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 혼합된 원료를 외부로 직접 공급함에 있어, 정량 공급을 유지하기 위해 유량 제어부의 유량 제어 신호를 바탕으로, 내부드럼의 개방 또는 폐쇄를 제어하되, 개방 또는 폐쇄를 수행하는 개폐부의 설계를 상기 상대적인 내부드럼 및 회전축의 회전에 영향을 최소화하도록 함으로써, 최적 설계를 구현할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 액체비료 제조장치 100 : 챔버부
120 : 내부드럼 121 : 돌기부
130 : 실링부 150 : 베이스 프레임
200 : 커버부 210 : 결합 플레이트
220 : 원료 공급부 300 : 제1 구동부
310 : 제1 회전부 320 : 제1 회전축
400 : 공기 공급부 410 : 가열부
420 : 공급라인 500 : 제2 구동부
510 : 제2 회전부 520 : 구동 전달부
530 : 제2 회전축 600 : 공급유닛
630 : 공기유출부 640 : 유량제어부
700 : 블레이드부 713, 714, 715 : 핀부
716, 717 : 미세 구조체

Claims (14)

  1. 챔버부;
    상기 챔버부의 내부에 위치하며, 내면에 복수의 돌기부들이 형성되어 내부공간에서 원료가 혼합되는 내부드럼;
    상기 내부드럼의 외면과 상기 챔버부의 내면에 충진되어 상기 내부드럼의 온도를 균일하게 유지하는 절연부;
    상기 챔버부와 인접하도록 배치되며 전도성 가열로 공기를 가열하는 가열부, 및 상기 가열부와 상기 챔버부를 연결하여 가열된 공기를 공급하는 공급라인을 포함하는 공기 공급부;
    상기 챔버부와 상기 내부드럼의 상부에 결합되며, 상기 내부공간으로 원료를 공급하는 커버부;
    상기 커버부 및 상기 내부드럼을 관통하여 하부방향으로 연장되며 회전하는 제1 회전축, 상기 커버부의 상부에 위치하여 상기 제1 회전축에 회전 구동력을 제공하는 제1 회전부, 및 상기 제1 회전부 및 상기 제1 회전축의 일부를 커버하는 구조체인 회전축 커버를 포함하는 제1 구동부;
    상기 제1 회전축에 고정되어 상기 제1 회전축의 회전에 따라 상기 원료를 교반하는 블레이드부; 및
    상기 내부드럼의 하부와 연결되어 회전 구동력을 제공하는 제2 회전부, 및 상기 제2 회전부와 상기 제2 회전축을 연결하여 회전 구동력을 상기 내부드럼으로 전달하는 구동 전달부를 포함하여, 상기 내부드럼을 상기 제1 회전축과 독립적으로 회전시키는 제2 구동부를 포함하고,
    상기 제1 회전축은 상기 내부드럼의 하부까지 연장되어, 상기 제1 회전축의 끝단부는 상기 내부드럼의 하부에 상기 내부드럼의 내부공간 방향으로 연장되는 고정 프레임에 상대적으로 회전 가능하도록 연결되고,
    상기 내부드럼의 하부 끝단에는 상기 내부드럼의 내면으로부터 'ㄱ'자 형상으로 상기 제1 회전축을 향하여 연장되어 상기 제1 회전축의 끝단부에 베어링을 통해 연결되는 고정 프레임이 형성되고,
    상기 제2 회전축은 상기 고정 프레임의 하측으로 연장되는 상기 내부드럼의 하부와 일체로 형성되는 제2 회전축을 포함하여, 상기 제2 회전축이 회전되는 경우, 상기 제1 회전축 및 상기 챔버부와 별개로 상기 내부드럼만 일체로 회전하고,
    상기 블레이드부는, 상기 제1 회전축에 소정 간격으로 이격되는 복수의 블레이드들을 포함하고, 상기 블레이드들 각각은, 상기 제1 회전축과 결합되는 중공부, 및 상기 중공부로부터 연장되어 상기 원료를 교반하는 날개부를 포함하며,
    상기 날개부에는, 상기 날개부의 표면으로부터 소정 길이 연장되며, 끝단에는 미세 형상이 형성되는 복수의 핀부들 또는 복수개가 서로 일정 간격으로 이격되며 일방향으로 연장되는 미세 구조체들들이 형성되는 것을 특징으로 하는 액체비료 제조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드들은 서로 다른 형상의 날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체비료 제조장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 챔버부에는,
    상기 내부공간의 고온의 기체를 외부로 제거하는 배기부; 및
    상기 내부공간의 온도를 측정하는 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 액체비료 제조장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 내부드럼의 하부에 연결되어, 상기 혼합된 원료를 외부로 공급하는 공급유닛을 더 포함하는 액체비료 제조장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 공급유닛은,
    상기 내부드럼의 하부 개구부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하여, 상기 내부공간의 혼합된 원료를 상기 공급유닛으로 선택적으로 제공하는 개폐부; 및
    상기 외부로 공급되는 혼합된 원료의 유량을 제어하는 유량 제어부를 포함하고,
    상기 유량 제어부의 유량 신호를 바탕으로 상기 개폐부가 동작하는 것을 특징으로 하는 액체비료 제조장치.
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