KR20070115830A - 축산 분뇨용 터보차저방식 융합 열기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산분뇨 더욱 상세히는 닭의 배설물인 계분,돼지의 배설물인 돈분을 건조하여 연료로 사용하고 열풍과 난방용 온수를 동시에 공급하는 열풍기와 보일러가 융합된 융합열기구에 관한 것으로

본 발명의 터보차저방식의 융합열기구는, 사각형의 몸체 내부에 보일러통, 열풍기, 연료를 연소하는 화실, 연소 후 쌓인 재를 역갈퀴방식으로 잔재를 제거하는 잔재제거장치, 잔재배출기 등 열기구 내부장치, 몸체 외부에는 배기가스 중에 포함된 분진을 집진하는 집진기, 집진된 분진과 배기가스를 연료와 혼합하여 다시 화실로 고압 분사하는 송풍기를 포함하는 터보차저방식의 연료투입관, 크기와 형태가 각기 다른 연료를 분괘하는 분쇄기, 분쇄된 연료를 모아 연료투입관으로 분배 이송하는 연료호퍼로 구성된 외부장치, 몸체 외곽에 일정거리를 두고 이격되어 설치되며 분쇄기에 연료를 공급하는 연료공급장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 융합열기구는 가축사육에 필요한 열풍과 바닥 난방수를 동시에 공급하는 융합열기구로서 축산 농가에서 가축사육 후 발생하는 축산분뇨를 연료로 사용하여 필요한 열에너지를 공급함으로 연료비 및 폐기물 처리비용을 100% 절감할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염의 방지, 질병의 예방, 축산농가의 소득증대 및 산업경쟁력을 향상 시킬 수 있다.

축산분뇨, 연료공급장치, 열풍기, 보일러통, 잔재제거장치, 터보차저방식, 집진기, 베르누이정리, 중앙제어장치.

Description

축산 분뇨용 터보차저방식 융합 열기구 {convergence heat equipment of turbo charger system for the excrements of domestic animals}

본 발명은 축산분뇨 즉 계분과 돈분, 더욱 상세하게는 양계농가에서 사육하는 닭의 배설물과 축사의 바닥에 자리깃으로 깔아 놓은 톱밥 및 왕겨 등이 혼합되어 건조된 계분, 돼지의 배설물을 건조시킨 돈분을 열풍기와 보일러가 융합된 융합 열기구의 대체연료로 사용하여 열풍과 난방용 온수 등 열에너지 생산을 위한 열기구에 관한 것으로 특히 연소 후 발생하는 연소가스와 연소가스에 포함된 분진을 집진기로 집진하여 주 연료인 축산분뇨와 혼합하여 화실에 고압으로 분사하고, 분사된 연료를 화실의 상층부 즉 공중에서 연소시키는 터보차저 방식의 연료공급 및 연소방법, 연소 후 화실 바닥에 쌓인 재를 역갈퀴 방식으로 제거하고 배출하는 기술로서 축산농가에서 가축 사육에 필요한 열에너지인 열풍과 난방용 온수를 가축 사육 후 발생하는 축산분뇨를 대체연료로 사용함으로 연료비 및 폐기물 처리비를 100% 절감 할 수 있는 융합열기구를 제공하려는 것이다.

축산 농가에서는 가축을 사육하는데 필요한 난방을 경유와 축사내의 산소를 사용하여 축사 내에 직접 열풍을 방사(放射)하는 열풍기와, 가스를 연료로 사용하는 육추기를 병행하여 사용하는 등 공기 난방만 함으로서 연료비의 부담은 물론 열풍기와 육추기에서 발생되는 이산화탄소, 일산화탄소, 가스 분진 등 유해가스로 가축 사육환경이 매우 열악한 편이다. 또한 자리깃의 수분과 가축의 분뇨가 결합하여 생분해되면서 발생하는 암모니아가스로 축사는 유해가스 저장 탱크나 다름없다. 이러한 환경을 우려하여 5분에 2분정도를 환풍기를 사용하여 환기함으로서 신선한 공기를 공급하고 있다.

따라서 환기 할 때마다 축사내의 따뜻한 공기를 배출하고 차가운 공기를 투입하게 됨으로서 끊임없이 난방을 실시하게 된다.

그러나 축사의 열악한 환경과 연료비의 부담을 대신 할 수 있는 대체 열기구가 없는 실정이다.

최근에는 갈탄이나 괴탄을 연료로 사용하는 산업용 보일러가 개발되었으나 그 사용이 늘어남에 따라 연료비가 비싸지고 연료의 수급이 어려울 뿐만 아니라 축사에서 주로 필요로 하는 열풍을 발생하게 하는 열풍기가 없고 온수 난방용이기 때문에 축사에서는 사용 될 수 없다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로 축산농가에서 가축 사육 후 발생하는 축산 분뇨를 대체연료로 사용하여 축산 농가에서 가축 사육에 필요한 열풍과 바닥 난방용 열에너지를 동시에 공급함으로 열효율을 높이고 연료비 및 폐기물 처리비용을 100%절감하고 축산 폐기물의 야적에 따른 침출수의 발생을 방지하여 환경오염을 예방하고 각종 해충의 발생 억제,악취로 인한 민원의 발생을 예방하는 열효율이 높은 열기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 축산 분뇨는 분뇨와 자리깃으로 사용된 톱밥,왕겨 등이 혼합되어 크기와 형태가 모두 다르고 규산성분 등 유기물질을 포함하고 있어 연소 후 서로 뭉쳐 굳어지는 특징(소결현상)이 있는데 이를 열손실 없이 강제적으로 분쇄하여 배출하여야 하는 기술적 과제가 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열기구는 먼저 축산분뇨를 열효율이 높고 발화하기 쉬운 형상의 연료로 사용하기 위하여 크기와 형태가 각기 다른 축산분뇨를 분쇄하여 가루형상으로 특정하기 위한 분쇄기를 몸체 외벽에 장착하고, 열기구는 사각형의 몸체로, 몸체 내부에는 차가운 난방수를 데워주는 로통 연관식 열교환기를 설치하여 난방수를 공급하고, 그 상부에는 물을 데우고 난 후의 폐열을 이 용하여 깨끗하고 차가운 공기를 따뜻하게 데워주는 공기 열교환기를 설치하여 청정열풍을 공급하고, 몸체 내부의 하부에는 연료를 연소하는 화실과, 화실 바닥 하부에는 연료가 연소된 후 화실 바닥에 쌓여 굳어진 재를 역 갈퀴방식으로 제거하여 몸체 밖으로 배출하는 잔재 제거장치 및 배출기가 설치되는 내부장치와, 몸체 외벽에는 연소가스와 포함된 분진을 집진하여 송풍기에 공급하는 집진기, 분쇄기로부터 공급받은 가루 형상의 연료를 모으는 연료 호퍼, 연료호퍼로부터 공급된 연료와 집진기로부터 집진된 분진과 연소가스를 혼합하여 화실에 고압으로 분사하는(터보차저방식) 송풍기와 공기 및 연료 공급관이 설치되며, 분사된 혼합연료는 버너에서 분사된 기름이 공중에서 연소되듯 화실의 공중에서 연소하고, 몸체 외부에는 분쇄기에 축산 분뇨를 공급하는 연료저장 및 공급장치를 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 융합 열기구는 유류, 갈탄, 괴탄, 목재, 왕겨, 연탄, 가스 등 대가(代價)를 지불하고 구입하여 사용하는 보일러의 연료와 달리 가축사육에 필요한 열에너지를 가축사육 후 발생하는 가축분뇨를 건조하여 대체연료로 사용함으로 연료비를 100% 절감 할뿐만 아니라 가축사육 후 고비용을 부담하며 폐기해야 하는 축산분뇨 폐기물 처리 비용을 절감 할 수 있고, 축사 내에서 직접 사용하는 열풍기 및 육추기를 대체함으로 축사의 사육 환경을 개선하고, 축산 폐기물을 반출하고 운송하는 과정에서 축사 내에 발생되었을지 모를 각종병원균 및 질병의 축사 외 전염을 예방하고, 축산 폐기물의 야외 방치 및 야적에 따른 침출수의 발생을 억제하여 환경오염을 방지하고, 축산폐기물에서 발생하는 각종 해충 및 악취 등의 발생과 민원을 예방한다.

또한 본 발명의 융합 열기구는 풍부한 대체에너지를 사용함으로 청정열풍과 난방용수 등 열에너지를 대량으로 동시에 얻을 수 있고, 연료를 화실의 바닥에 쌓아놓고 연소하는 연탄, 갈탄, 괴탄, 목재, 왕겨 등의 보일러는 불완전 연소되어 배출되는 유해가스의 양이 많고, 난방용 온수만 열에너지로 얻을 수 있으며 소량의 연료는 점화하고 연소하기에 부적당하여 열효율이 좋지 않으나 본 발명의 융합 열기구는 터보차저(Turbocharger) 방식의 연료공급과 연소로 혼합 연료를 투입과 동시에 자동으로 점화하고 연소함으로 열효율을 극대화 하고 완전 연소를 할 수 있다.

연료가 연소된 후 화실 바닥에 쌓인 재는 화실 바닥의 공기공급관 구멍으로 공급되는 공기로 인하여 완전 연소를 기하고 그 열에너지는 공중에서의 연료 연소 효율을 높여 열기구의 열효율을 극대화 한다.

연소된 후 화살 바닥에 쌓인 재는 굳어져 잿더미를 이루는데 본 발명은 화실 바닥 하부에 잔재 제거기를 설치하여 잿더미의 밑 부분을 갈퀴를 거꾸로 하여 긁어내리는 역 갈퀴방식으로 재를 제거하여 몸체 밖으로 배출함으로 일정한 화력을 유지하며 전자동운전을 할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

축산분뇨 즉 순수한 닭의 배설물과 또는 닭의 배설물과 축사바닥에 자리깃으로 깔아준 톱밥, 왕겨가 혼합된 계분, 돼지의 배설물인 돈분은 가축사육 후 발생하는 폐기물로서 일부는 비료화하여 작물생산의 거름으로 사용되어지고 나머지는 폐기물처리 업체에 위탁하여 해양투기방식으로 처리되는데 가축사육이 대규모화 됨으로서 그 발생량이 많고 분뇨에 포함된 염분이 토질의 질을 저하시킬 뿐만 아니라 악취로 인해 민원이 발생하여 비료로 사용하는데도 한계가 있어 효용가치가 저하되어있는데 이를 건조하여 분쇄하면 열효율이 높은 대체에너지가 탄생된다

본 발명은 이를 대체에너지로 사용하여 축산농가에서 가축사육에 필요한 청정열풍과 난방수를 공급하는 융합 열기구를 제공한다.

도1은 본 발명의 열풍기와 보일러가 융합된 열기구에 관해 개략적으로 도시한 전체 단면도이다. 본 발명의 열풍기와 보일러가 융합된 융합 열기구(이하 “열기구”라한다) (1)는 사각형의 몸체(2)내부에는 냉수를 가열하여 온수로 변환하는 보일러통(3)과 그 상부에는 온수 가열 후 배출되는 폐열을 이용하여 찬공기를 가열하여 열풍으로 변환시켜주는 열풍기(4)가 설치되며, 보일러통(3)하부에는 연료를 연소하는 화실(5), 화실(5)바닥에는 연료가 연소된 후 발생한 재가 쌓이고 화실(5)에 공 기를 공급하는 구멍이 천공된 관으로 이루어진 공기공급관뭉치(6)가 설치되며, 공기공급관뭉치(6)하부에는 공기공급관뭉치(6)위에 쌓인 잿더미를 갈퀴를 거꾸로 사용하여 긁는것과 같은 역갈퀴방식의 잔재제거장치(7)가 설치되며, 제거된 재를 몸체(2) 외부로 배출하는 잔재배출기(8)등 열기구 내부장치가 설치되어 있고, 몸체(2) 외벽 일측에는 열풍기(4)에 신선하고 청정한 공기를 공급하는 송풍기(9), 전자동 운전을 하기위한 전기 제어장치 등이 장착된 중앙제어장치(10), 화실(5)을 점검하기 위해 설치된 화실점검구(11), 화실점검구(11) 뚜껑위에 설치된 점화용 버너(12)등이 장착되어 있고, 몸체(2)외벽 타측 상부에는 연소가스와 분진을 몸체(2)로부터 집진기(13)로 유도하는 연관(14)이 설치되고, 사이클론 방식의 집진기(cyclon collector)(13),집진기(13)에서 모아진 분진과 연소가스를 흡입하여 연료호퍼(16)로부터 공급된 연료와 혼합하여 다시 화실(5)에 고압으로 분사하는 고압송풍기(15), 연료를 분쇄하는 분쇄기(17), 분쇄된 연료를 모아 연료이송관(27)을 통해 연료투입관(29)으로 분배해 주는 연료호퍼(16), 내부 잔재배출기(8)로부터 배출된 재를 계속하여 몸체(2) 외곽으로 재이송하는 잔재 외부배출기(18)등이 장착된 외부장치, 몸체(2)로부터 일정거리 이격되어 독립적으로 설치되어 분쇄기(17)에 연료를 공급하고 연료저장호퍼(19)에 고정 설치된 연료공급장치(20)가 있다.

도2는 몸체(2) 외부에 독립적으로 설치되어 연료를 저장하고 분쇄기(17)에 연료를 공급하는 연료공급장치(Pipe screw feeder)를 도시한 것으로 건조된 축산분뇨를 저장하는 연료저장호퍼(19)가 있고, 연료저장호퍼(19) 하부에는 모터(21)로 구동되는 연료공급장치(20)가 장착되는데, 연료공급장치(20)는 도시한 바와 같이 관의 한쪽 끝단에는 모터(21)가 설치되고, 관 내부에는 스크류 축(22)이 있고 축(22)상에는 판재가 나선형으로 감긴 형태로 축(22)의 일단은 모터(21)에 연결되고, 타단은 관에 장착된 베어링에 회전 가능하게 지지된다.

한편 관의 양쪽 끝단 즉 연료저장호퍼(19)하부에 부착된 관의 외주면 일단은 위쪽으로 ½가량 절개되어 연료저장호퍼(19)에 있는 축산 분뇨를 관 내부로 들어 올 수 있게 하고 타단에는 외주면 일부가 ½가량 아래쪽으로 절개되고, 절개된 부분에는 관(23)이 부착되어 스크류에 의해 이송된 연료를 분쇄기(17)로 용이하게 이송한다.

도3은 몸체(2) 외벽에 부착된 분쇄기(17)를 도시한 단면도로 분쇄기몸체(17)는 상부가 개구된 사각관의 형태로 그 내부에는 모터로 구동되는 2개의 분쇄기가 회전 가능하게 몸체에 고정되어 있고 외부에 설치된 모터와는 벨트로 연결되어 회전한다. 제1분쇄기(24)는 그 축상에 사각 막대형의 편을 다수 고정하여 설치하고, 일단은 몸체내벽에 회전 가능하게 지지되며 타단은 몸체내벽에 회전가능하게 지지하고 그 끝단은 내벽을 관통하여 외부로 노출되어 벨트 풀리를 장착하여 벨트로 모터와 연결되어 회전하는데,축산분뇨에 포함된 크기와 형상이 각기 다른 덩어리 형태의 거친 분뇨를 1차 분쇄하고, 그 하부에 설치된 제2분쇄기(25)는 맷돌 형태의 분쇄기로 상부 맷돌 뭉치는 중심부가 중공관 형태로 구멍이 형성되어있고 몸체 내부의 지지대에 고정되며, 하부맷돌 뭉치는 회전자재에 의해 회전가능하게 지지되어 회전한다.

상부 맷돌뭉치의 중앙 구멍을 통해 들어온 1차 분쇄된 연료는 하부맷돌뭉치가 회전하면 상부 맷돌뭉치와의 사이에서 2차 분쇄되어 가루형상으로 만들어 지고 하부에 연결된 깔대기 모양의 이송관(26)을 통해 연료호퍼(16)로 이송한다.

도 1로 돌아가서 연료호퍼(16)는 1개 혹은 2개의 연료이송관(27)이 연결된 깔대기 형상으로 분쇄된 연료를 각각의 연료이송관(27)에 연료를 분배하는 역할을 한다.

연료호퍼(16)에 이송된 연료는 연료이송관(27)을 통해 연료 투입관(29)으로 이송하는 한편, 집진기(13)에서 집진된 분진과 연소가스는 고압송풍기(15)에 흡입되어 공기공급관(28)을 통해 연료투입관(29)으로 토출(吐出)되는데, 연료이송관(27)으로 공급된 연료와 혼합되어 몸체(2) 내부 화실(5)의 공중에 분사되어 연소된다(터보차저방식-Turbo charger system).

연료투입관(29)의 일단은 고압송풍기(15)로부터 토출되는 분진과 연소가스를 이송하는 공기공급관(28)과 연결되어 있고, 그 중앙 상부는 연료이송관(27)과 수직 연결되며, 타단에는 혼합된 연료가 화실(5)의 상부로 분사되도록 판재(31)를 경사 부착하였고 몸체(2) 내부 화실(5)벽을 관통하여 중간부에 설치된다.

연료이송관(27)의 하부와 연료투입관(29)의 연결지점 관 내부에는 연료투입관(29) 을 통과하는 공기의 유속을 빠르게 하여 연료호퍼(16)에 있는 연료와공기를 흡입하여 화실(5)에 분사 할 수 있도록 관 내부의 단면적을 ½가량 줄이는 철편(57)이 경사지게 설치되어 있다. 이는 공기가 관내의 철편(57)하부를 통과할 때 단면적이 갑자기 작아지면 유속이 빨라지고 압력이 높아지는 반면 철편(57) 상부는 압력이 낮아져 공기가 흡입되게 되는 현상인데 이때 가루 형상의 연료와 공기를 쉽게 빨아들이게 된다(베르누이 정리).

또한 싸이클론 집진기(13)는 중공된 깔대기형으로 연관(14)으로부터 유입된 연소가스와 분진을 모아 이송관을 통해 송풍기(15)로 보내고 남은 연소가스는 연통(49)으로 배출하는데, 그 상부는 연통(49)이 관통하여 내부까지 연결되어 있고 하부는 송풍기(15)로 통하는 이송관이 연결되어 있으며 외주면 상부는 연관(14)과 연결되는데 사이크론(Cyclone)방식으로 분진을 집진한다.

한편 화실(5)에 분사 투입된 혼합연료는 연료투입관(29)의 반대편 화실점검구(11)의 뚜껑에 장착된 점화용 버너(12)에 의해 자동 점화되고 연소된 재는 화실바닥 공기공급관뭉치(6) 위에 쌓이게 된다.

버너(12)는 경유를 사용하여 자동으로 가동되는데 연료는 연료노즐을 통하여 장착된 연료통(도시하지 않았음)에서 버너에 내장된 전자펌프를 통하여 공급된다.

버너(12)는 초기 자동점화용으로 점화 후 30초~1분 정도만 가동되고 정지되나 버너 에 내장된 팬(Fan)은 외부의 공기를 화실(5)로 계속 공급하여 연료가 연소되게 한다. 따라서 버너에 내장된 팬(Fan)은 계속적으로 산소를 화실에 공급하는 역할도 겸하는 것이다.

도4,도5는 공기공급관뭉치(6)및 잔재제거장치(7)를 상세하게 도시한 것으로 화실(5) 바닥에 설치되는 공기공급관뭉치(6)는 몸체(2)내부의 벽에 견고하게 고정된 받침판(54)의 위에 고정되고 그 형태는 사각형으로, 그 사각형의 외주면은 사각관(30)을 사용하여 원형의 연결공기공급관(33)과의 고정을 편리하게 하였고, 연결공기공급관(33)의 외주면 상단에 공기구멍(32)을 천공(穿孔)하고, 연결공기공급관(33)의 사이에는 관으로 된 잔재제거기(37)가 공기공급관 뭉치(6)위에 쌓인 재를 제거할 수 있는 다수의 개구부(34)를 두고 있다. 외주면 사각관(30)은 서로 연결되어 있고 양단은 송풍기(15)에 연결된 공기공급관(28)에 연결되어 공기를 공급한다.

송풍기(15)와 일단이 연결된 공기공급관(28)은 연료투입관(29), 공기공급관 뭉치(6)에 공기를 공급하는 사각관(30), 잔재제거장치(7)의 한쪽 축에 붓싱(Bushing)으로 연결된 연결관(39)과 연결되어 송풍기의 공기를 이송하며, 타단은 소제구로 뚜껑이 달려 폐구되어 있다.

한편 공기공급관뭉치(6) 하부에 설치되는 잔재제거장치(7)는 원형관으로 된 축(36)상에 천공(穿孔)을 하고 그 구멍에 공기공급관뭉치(6)의 개구부(34)보다 외경이 작 은 관으로 된 잔재제거기(37)를 개구부(34) 수 만큼 축(36)에 직각으로 취부하여 고정하고, 잔재제거기(37)의 길이의 중간부 외주면에는 공기공급관 뭉치(6)의 개구부(34) 면적과 형상이 같은 크기이고 중심이 잔재제거기(37)의 외경과 같은 크기의 구멍이 천공된 사각형의 판재(38)를 고정하여 제작되는 잔재제거장치(7)는 열기구의 용량에 따라 다수의 축을 설치하며, 축(36)의 일단은 몸체(2)외벽에 장착된 베어링의 중앙부를 관통하여 회전 가능하게 지지되고, 공기공급관(28)의 끝단에 연결된 공기공급관(39)에 붓싱(Bushing)으로 연결되에 축(36)및 잔재제거기(37)의 관을 통해 화실에 공기를 공급하고, 타단은 관을 폐구하여 공기공급관(39)의 반대편 몸체(2) 외벽에 장착된 베어링을 관통하여 회전 가능하게 지지되고 그 끝단은 막대형 철편을 축(36)에 직각으로 고정하고,(도6 참조) 그 철편 끝단에 구멍을 천공하여 모터(40)의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 연결막대로 연결한다.

공기공급관뭉치(6)의 개구부(34)와 다수의 잔재제거기(37)는 교호(交互)로 형성되게 설치되며, 잔재제거기(37)의 일단은 공기공급관뭉치(6)상부로 4㎝정도 돌출되게 설치되어 잿더미 하부의 재를 제거 한다.

즉 공기공급관뭉치(6)의 하부에 설치된 잔재제거기(37)가 수직으로 있을때개구부(34)는 폐구(閉口)되고 모터가 구동하여 좌,우로 회전하면 개구(開口)되어 제거된 잔재가 밑으로 떨어진다.

도1,도5를 참조하여 화실에서 제거된 잔재는 공기공급관뭉치(6)를 고정하는 받침 판(54)의 하부와 잔재배출기(8)의 절개된 파이프 외주면을 연결하며 재를 모으는 판(53)에 의해 잔재배출기(8)에 모여 몸체(2)외부로 배출되고 외부배출기(18)에 의해 몸체 외곽으로 멀리 배출된다.

잔재배출기(Pipe screw feeder)(8)와 외부배출기(18)은 연료공급장치(20)와 동일한 형상이나 잔재배출기(8)는 몸체(2)내부를 통과하는 파이프 외주면 윗부분이 ½가량 전부 절개되어 있고 그 절개면 양단은 판(53)이 고정되고, 몸체외부로 노출된 부분의 일단은 모터(40)가 장착되어 있고 타단은 베어링이 장착된 플랜지로 폐구되어 있고,파이프 끝단 외주면 측면이 일부 절개되어 있다. 외부배출기(18)는 몸체(2)외부에서 잔재배출기(8)와 수직으로 연결되는데 연결되는 하단부분의 끝은 베어링이 장착된 플랜지(55)로 폐구되어 있고, 외주면 일부는 절개되어 잔재배출기(8)의 절개면과 판재(도시하지 않았음)로 연결되고 상단은 외주면 일부가 ½가량 절개되고 배출관(58)이 부착되어 잔재를 몸체 외곽으로 배출한다.

잔재배출기(8)와 외부배출기(18)의 파이프 내부에는 이송 스크류가 설치되어 있는데 축상에 판재가 나선형으로 감긴 형태로서 일단은 모터(40),(56)에 연결되고 타단은 플랜지(55)에 장착된 베어링에 회전 가능하도록 지지된다.

도1로 돌아가서 몸체(2)내부 중앙에는 물을 데우는 보일러통(3)이 설치되어있는데(도1,도5참조),보일러통(3)은 육면이 폐구된 중공형의 직육면체로서 몸체(2) 내부 에 적치(積置)된 내화단열벽돌위에 보일러통(3)의 하부가 놓여지고 몸체(2)내부에 부착된 지지대에 의해 그 상부가 고정되며, 그 내부에는 양측면을 횡으로 관통하는 연관(煙管)이 다수 설치되어 있다. 따라서 화실(5)에서 발생한 연소열이 연관을 통과하면서 보일러통(3)에 있는 물을 데운다.

보일러통(3)의 하단과 인접되는 부분에는 입수관(51)이 설치된다. 입수관(51)의 일단은 보일러통(3)의 하단에 연결되고 그 타단은 몸체(2)외부로 연장되어 순환펌프(도시하지 않았음)에 연결되는 한편, 보일러통(3)의 상단에는 입수관(51)과 대응되는 출수관(52)이 설치되는데 몸체(2)외부의 난방관의 일단과 연결되며 난방관의 타단은 순환펌프에 연결되어 진다.

또한 보일러통(3)의 측면 상부에는 과열방지를 위한 안전변(Safety valve)과 온도 제어용 센서를 장착하기 위하여 파이프 소켓(pipe socket-도시하지 않았음)을 각각 측벽을 관통 고정하고 몸체(2) 외벽으로 관을 연결하여 안전변과 온도센서를 장착하고, 하부에는 바닥드레인(Floor Drain)을 설치한다

보일러통(3) 상부에는 몸체(2) 외벽에 장착된 송풍기(9)로부터 공급받은 차가운 공기를 데워 열풍으로 만드는 열풍기(4)가 설치되어 있는데(도1,5 참조), 보일러통(3)에서 물을 데우고 남은 폐열을 이용하여 열풍을 만드는 열교환기이다.

열풍기(4)의 형태는 직육면체이나 바닥면이 없고, 윗면은 배기가스를 집진기(13)로 유도하는 연관(14)이 연결되는 일부분만 개구(開口)되어 있고, 4측면은 차폐되어있다.

내부에는 송풍기(9)로부터 공급된 공기가 통과하는 다수의 공기 가열관(41)과 2개의 사각형의 공기통(42),(43)이 설치되어 있는데 가열관(41)의 양단은 육면이 폐구된 직육면체의 중공관으로 된 공기통(42),(43)의 각 1측면을 관통하여 고정되어 있고, 공기통(42)의 내부는 2개의 칸막이(44),(45)가 설치되어 있고, 다른 공기통(43)에는 1개의 칸막이(46)가 설치되어 있는데 송풍기(9)로부터 유입된 차가운 공기가 열풍기(4) 내부에 오래 머물러 한정된 공간에서 폐열을 효과적으로 흡수하여 가열되도록 공기 흐름의 방향을 바꾸는 역할을 할 뿐만 아니라 연소열이 열풍기(4) 내부를 통과하는 시간을 길게 하는 역할도 겸한다.

몸체(2)외벽에 설치된 송풍기(9)에서 공기공급관(47)을 통해 공기통(42)의 상부로 강제 유입된 차가운 공기는 다수의 공기 가열관(41)을 통해 반대편의 공기통(43)으로 이동하고 칸막이판(46)에 의해 공기의 흐름이 바뀐 공기는 다시 다수의 공기 가열관(41)을 통해 반대편 공기통(42)의 중간부로 이동하는 과정을 반복하며 가열된 공기(열풍)는 공기통(42)의 하부에 설치된 공기유출구(48)를 통해 축사로 연결되는 열풍 공급관(닥트-도시하지 않았음)으로 배출된다.

중앙제어장치(10) 내에 설치된 전기 기구는 온(on)/오프(off)형식의 스위치,릴레이, 타이머,부저 등을 포함하는 자동제어용 전기기기와 전선으로된 전기회로로 구성되어지는데 전기회로 상에는 연료공급장치, 분쇄기,송풍기,잔재제거기,잔재배출장치 등에 부착된 모터, 몸체(2) 내부에 설치된 온도세서와 축사 내에 설치된 온도 센서 등이 포함되어 자동운전을 할 수 있다.

이에 대해 기술하면 축사 내의 바닥과 공중에 설치된 다수의 온도센서에 설정 된 온도의 변화를 감지하는 신호를 받아 릴레이를 통한 전기 마그네틱 스위치를 온(on)하면 분쇄기(17), 송풍기(15),버너(12),연료공급장치(20)에 장착된 각각의 모터에 전원이 공급되어 모터가 가동되면 연료공급장치(20)는 저장된 축산분료를 분쇄기(17)에 공급하고 분쇄된 연료는 연료호퍼(16)를 거처 연료이송관(27)을 통해 연료투입관(29)으로 이송되어 송풍기(15)의 풍압으로 화실(5)의 공중에 분사된다. 분사된 연료는 점화용 버너(12)의 가열로 발화되어 연소하게 된다.

공중에서 연소된 재(연소물)는 완전 연소되지 않고 화실(5)바닥의 공기공급관뭉치(6)위에 쌓이는데, 쌓여 있는 잿더미는 공기공급관뭉치(6)와 잔재제거기(37) 관의 구멍으로 부터 공기를 공급받아 완전 연소를 기하면서 화실에 화기(火氣)를 더하여 공중의 연료 연소를 돕는다.

또한 몸체 내부에 적치된 내화단열벽돌도 달구어져 공중에서의 발화를 용이하게 한다.

화실 바닥에 쌓인 재는 화실바닥에서 약20~25㎝의 높이로 쌓여 잿더미를 이루는 시간이 30분 정도가 소요되며 잿더미의 하부는 상부에 비해 화기의 온도가 낮아지게 되는데 이때부터 잔재를 제거하기 시작한다.

점화 초기 잔재제거장치(7), 잔재배출기(8), 외부배출기(18)는 타이머에 의해 잿더미를 제거하고 배출하는 시작 시간을 점화 후 30분으로 설정하여 놓으면 점화 후 30분부터 화실바닥의 공기공급관뭉치(6) 위에 쌓인 잔재를 제거하기 시작하여 외부로 배출하는데 자동 운전 중에는 연료공급장치(20)에 연동되어 작동하게 된다. 즉 최초의 점화시에만 점화 후 30분이 지나면 잔재제거장치,잔재배출기,외부배출기가 작동하지만 가동과 중지를 반복하는 자동 운전 중에는 연료공급이 시작됨과 동시에 잔재제거 및 배출이 시작되고 연료공급이 중지되면 잔재제거기능 및 배출도 정지한다.

한편 보일러통(3)에 설치된 온도센세(도시하지 않았음)는 축사 내에 설치된 온도센서와 연동되어 가열된 물의 온도가 설정치에 도달하면 감지하여 전기신호를 릴레이로 보내면 전기 마그네틱 스위치가 온(on)상태로 되어 몸체 외부의 순환펌프에 전원을 공급하여 온수를 순환시키게 하는 한편 열풍기(4)에 찬공기를 공급하는 송풍기(9)도 작동되어 축사에 열풍을 공급하게 되는데, 축사 내의 온도가 상승하면 온도 센서가 이를 감지하여 전기신호를 릴레이로 보내 스위치를 오프(off)상태로 되 게 하여 전원을 차단하여 송풍기(9) 및 순환펌프, 연료공급장치(20), 분쇄기(17),잔재제거장치(7),잔재배출기(7),외부배출기(18)의 가동을 중지시킨다. 그러나 송풍기(15)와 버너(12)에 내장된 팬(fan)은 연료의 완전 연소를 기하고 화실내의 연소가스를 배출하기 위하여 타이머에 의해 5분간 더 가동된 후 정지하게 된다.

다시 축사내의 온도가 하강하면 온도센서가 감지하여 전기신호를 릴레이로 보내 전기 마그네틱 스위치를 온(on)하면 각종 설치물의 모터에 전기를 공급하여 가동되게 하여 자동 운전을 하게 된다.

이때 화실(5)에 설치된 온도세서(도시하지 않았음)는 점화용 버너(12)의 전자식 연료펌프와 전기회로 상에서 직렬로 연동되어 설치되는데 화실의 화기가 연료를 발화시키기에 충분한 온도를 유지하고 있으면 점화용 버너(12)의 전자펌프는 작동되지 아니하고 버너에 내장된 팬(fan)만 작동하여 공기를 화실에 공급하여 연료를 연소하는 자동 운전을 하는 것을 특징으로 하는 융합 열기구를 제공하는 것이다

중앙제어장치(10)에 내장된 타이머는 사용자가 임으로 조정할 수 있는 가변형이고, 온도센서 또한 가변형으로 가축의 성장에 따라 사용자가 임으로 조정할 수 있다.

연료공급장치(20), 잔재제거기(7), 잔재배출기(8),외부배출기(18)에 장착된 각각의 모터는 주파수(Hz)조절방식으로 회전 속도를 조절하는 인버터(inverter)회로를 각 각 내장한 기어드 모터를 장착하여 사용자가 필요시 각 모터의 회전 속도를 가감하여 사용할 수 있다.

따라서 각 모터의 주파수를 조절하면 연료의 가감, 잔재제거장치(7) 및 잔재배출기(8),외부배출기(18)의 배출속도를 조절하여 열기구를 효율적으로 운전 할 수 있다.

또한 화실의 화염을 감지하는 광전자센서(도시하지 않았음)는 송풍기(15)가 가동되고 2분이 지나도 화실의 화염을 감지하지 못하면 각종 모터에 공급되는 전원을 전면 차단하고 부저를 울려 사용자가 연료 및 각종 장치의 이상 유무를 점검하게 한다.

이와 같이 본 발명에서는 축산분료를 대체에너지로 사용하고 자동으로 운전하는 열풍기와 보일러가 융합된 융합열기구를 제공하기 때문에 열효율이 높고 연료비 및 축산 폐기물 처리비용을 100%절감 할 뿐만 아니라 축사의 사육환경 개선, 자연 환경 오염의 방지,국가 에너지 수입의 대체효과 및 국부 유출의 방지, 농가수입 증대, 산업 경쟁력 강화 등 이점이 많다.

상기와 같이 축산농가 특히 규모의 가축사육을 사업으로 하고 열에너지를 대량으로 필요로 하는 양계,양돈 농가에서는 가축 사육 후 발생하는 축산분뇨를 건조하여 주 연료로 사용하기 때문에 연료비는 물론 폐기물 처리비용도 100% 절감할 수 있을 뿐만 아니라 대규모의 화훼,시설채소 농가 등 동절기 대량의 열에너지를 필수로 하는 사업장에서는 농촌에서 쉽게 구할 수 있고 유류비보다 저렴한 톱밥, 왕겨 등 분쇄하여 가루로 만들 수 있는 연료를 사용하여 본 융합열기구를 운용하면 연료비 및 에너지 절약을 이룰 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 융합열기구를 도시한 종단면도.

도 2는 본 발명의 융합열기구의 연료 공급장치를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 융합열기구의 분쇄기를 개략적으로 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 융합열기구의 공기공급관뭉치의 평면도 및 잔재제거기를 도시한 평면도 및 측면도.

도 5는 본 발명의 융합열기구의 내부 장치를 개략적으로 도시한 횡단면도

도 6은 본 발명의 융합열기구의 잔재제거장치및 잔재배출기의 구동개요를 도시한 운전 개통도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

3:보일러통 4: 열풍기 5:화실 6:공기공급관뭉치 7:잔재제거장치

8:잔재배출기 10:중앙제어장치 13:집진기 15:송풍기 16:연료호퍼

17:분쇄기 18:외부배출기 20:연료공급장치 29:연료투입관 31:판재

37:잔재제거기 57:철편

Claims (3)

1. 축산분뇨를 대체연료로 사용하여 가축사육에 필요한 열풍과 바닥 난방용 온수를 동시에 공급하는 융합 열기구(1)에 있어서

   연료저장호퍼(19)와, 상기 연료저장호퍼(19) 하부에 위치하며 몸체(2) 외벽에 설치된 분쇄기(17)에 연료를 공급하는 연료공급장치(20)와;

   상기 몸체(2)와, 상기 몸체(2)의 내부에 위치하며 다수의 화기 구가 횡렬로 형성된 보일러통(3)과, 상기 보일러 통(3)의 상부에 설치되며 다수의 가열 관(41)으로 연결된 2개의 공기통(42),(43)이 설치되고 송풍기(9)와 공기공급 관(47)으로 연결되는 열풍기(4)와,상기 보일러 통(3) 하부에 위치하고 연료를 공중에서 연소하는 화실(5)과, 상기 화실(5)바닥에 설치되어 연소한 재가 쌓이고 송풍기(15)로부터 공기를 공급받아 쌓인 재를 완전 연소시키는 공기공급관뭉치(6)와,상기 공기공급관뭉치(6) 하부에 위치하며 공기공급관뭉치(6) 위에 쌓인 잔재를 모터에 의해 좌우 회전하며 제거하는 잔재제거장치(7)와,상기 잔재제거장치(7) 하부에 위치하며 제거된 재를 몸체(2) 외부로 배출하는 잔재배출기(8)등 열기구 내부장치와;

   상기 몸체(2) 외부 상면에 위치하고 상기 몸체(2) 내부 열풍기(4) 상면의 개구부와 집진기(13)의 외주 면을 연결하는 연관(14)과, 상기 몸체(2) 외벽 일측에 위치 하는 사이클론방식의 집진기(13)와,상기 집진기(13)의 상면을 관통하여 내부까지 연장된 연통(49)과, 상기 집진기(13)의 하부에 위치하며 이송관으로 연결되는 송풍기(15)와,상기 송풍기(15)와 공기공급 관(28)으로 연결되며 연료이송관(27)이 연결되어 연소가스, 분진, 연료, 공기를 혼합하여 터보차저방식으로 상기 화실(5) 상부에 분사 투입하는 연료투입관(29)와,상기 몸체(2) 외벽 일측 상부에 위치하는 분쇄기(17)와, 상기 분쇄기(17) 하부에 위치하며 이송관(26)으로 연결되는 연료호퍼(19)와, 상기 연료호퍼(19)와 연료투입 관(29)을 연결하는 연료이송관(27)와,상기 잔재배출기(8)의 끝단에 수직으로 설치된 외부배출기(18)와, 상기 몸체(2)외벽 일측에 위치하고 열풍기(4)와 공기공급관(47)으로 연결된 송풍기(9)와,상기 화실(5) 외벽에 위치하는 화실점검구((11)와, 상기 화실점검구(11)의 뚜껑에 장착된 버너(12)와,상기 몸체(2) 외벽에 설치되며 전기기기와 제어장치로 모터를 제어하는 중앙제어장치(10)로 구성된 외부장치;

   로 구성되는 것을 특징으로 보일러와 열풍기가 융합된 융합 열기구.
2. 제1항에 있어서

   상기 잔재제거장치(7)는 중공 관으로 된 다수의 축(36)과 상기 축(36)의 상부 외주 면을 관통하여 상기 연결공기공급 관(33)의 이격 거리만큼 이격하여 고정 설치되는 다수의 잔재 제거기(37)와 상기 개구부(34)의 면적과 형상이 같은 크기로 중심부가 상기 잔재제거기(37)의 중간부에 고정 설치되어 상기 개구부(34)와 교호로 작동되는 판재(38)로 구성되고 상기 잔재제거기(37)가 상기 축(36)을 중심으로 120도 좌우 왕복운동을 하면 잔재제거기(37)가 갈퀴를 역으로 하여 긁는 것과 같이 상기 개구부(34)의 범위 안에서 상기 공기공급관뭉치(6) 위에 쌓인 잔재를 밑에서 긁어 제거하고 상기 송풍기(15)로부터 상기 공기공급관(28)과 관으로 된 상기 축(36)을 통해 공급된 고압의 공기가 좌·우로 회전하는 잔재제거기(37)의 관을 통해 잿더미의 바닥 밑부분에 분사하여 연료의 완전연소를 돕는 한편 완전 연소 된 잔재를 제거하게 되는 역 갈퀴식 잔재제거방식을 특징으로 하는 융합 열기구.
3. 제1항에 있어서

   상기 연료투입 관(29)은, 상기 연료호퍼(19)의 하단을 연결하고 상기 연료투입 관(29)의 중앙 상부에 연결되는 상기 연료이송관(27)과, 상기 연료이송관(27)과 연결된 지점의 관 내부에는 관의 단면 적을 ½정도 줄여 그 지점을 통과하는 공기의 속도는 빠르고 압력을 높게하기 위하여 경사(傾斜)로 고정 설치한 철편(57)과,끝단에는 분진,연소가스,공기, 연료가 혼합되어 상기 화실(5)의 상부로 분사되도록 경사(傾斜) 설치된 판재(31)로 구성되고

   상기 연료투입관(29) 중간부의 상기 연료이송관(27)과의 연결지점 관 내부에 경사(傾斜)설치된 상기 철편(57)은 상기 송풍기(15)로부터 공급된 고압의 공기가 상기 연료투입관(29)을 통과하면서 갑자기 좁아진 상기 철편(57)하부를 통과할 때 유속이 빨라지고 압력은 높아지는 한편 상기 철편(57) 상부는 압력이 낮아져 상기 연료이송관(27)으로부터 공급된 연료와 그에 포함된 공기를 흡입하여 상기 화실(5)의 상부에 고압으로 분사하는 터보차저방식(Turbo charger system)의 연료투입을 특징으로 하는 융합 열기구.

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