KR20140115658A - 왕겨 연소장치와 이를 이용한 곡물 건조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕겨를 연료로 하는 왕겨 연소장치에 관한 것으로, 호퍼를 통해 왕겨가 공급되는 연소실이 본체 내부에 마련되어 있고 상기 왕겨는 압송 스크루 컨베이어가 설치된 공급관의 종단에 부착된 분산통을 통해 상기 연소실의 중심으로 인도되고, 또한 상기 분산통의 외부에 형성된 취기구는 상기 공급관에 2중으로 배치된 급기관을 통해 블로어의 공기를 공급받아 상기 연소실의 내부에 와류를 형성하게 됨과 동시에, 상기 분산통의 하측에서 연소실의 바닥을 정의하는 다공판의 구멍으로 공기가 분사되고, 또한 상기 다공판의 상방에서 회동아암이 회전함에 따라 와류에 편승한 왕겨는 더욱 휘저어져 공기와 잘 섞이게 됨으로써 완전연소하게 되고, 연소된 재는 다공판의 외주로 이동하여 재 퇴적홈에 쌓이고, 여기에서 스크레이퍼에 의해 강제 배출되는 구성으로 된 것으로서 특히 통상의 곡물 건조기에 가스 혹은 기름을 연료로 하는 버너의 대체수단으로 적합하다.

Description

왕겨 연소장치와 이를 이용한 곡물 건조기{Chaff burner and Grain drier with it}

본 발명은 왕겨 연소장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 벼의 탈곡에서 파생되는 왕겨를 열원으로 완전 연소시킬 수 있는 왕겨 연소장치와 이를 이용한 곡물 건조기에 관한 것이다.

벼 농사에서 수확된 벼는 수분 함량이 20~30% 수준으로 비교적 높기 때문에 장기간 보관 시 변질, 부패 등의 문제를 일으키게 되므로 미리 건조하여 대략 15% 수준 정도로 감량한 것을 보관해야 한다.

벼의 건조는 햇빛으로 자연 건조하여 왔으나 이 방식은 건조 효율이 낮아 대량 건조에는 적합하지 않고 통상은 곡물건조기를 통해 벼를 건조하고 있다.

곡물건조기의 일반적 예로는 건조실로 흡인되는 공기를 버너로 가열함과 동시에 벼 등의 곡물은 건조기의 상방에서 하측으로 낙하하여 건조실을 경유하는 통로를 따라 순환시켜서 가열된 공기와 수회 접촉하게 하여 건조되게 하는 구조의 순환식 곡물건조기가 알려져 있다.

다음 특허문헌 1은 순환식 곡물건조기에 관한 구성을 보여주고 있으며, 이 장치에서 곡물은 스크루 컨베이어 등에 의해 압송되어 승강 통로를 통해 상방으로 이송된 다음 건조실 내부로 흩뿌려져 자연낙하하면서 건조되고, 낙하한 곡물은 다시 스크루 컨베이어에 압송되어서 상방으로 이송되는 과정을 수회 반복하는 과정으로 거쳐 건조된다.

이러한 순환식 곡물건조기에서 건조실의 공기 온도를 높이기 위한 연소장치는 오일버너를 채용하고 있다.

다음 특허문헌 2에 개시된 연소장치는 건조실에 연통 되게 배치되는 연소실의 상측에서 연료투입구를 통해 공급되는 왕겨를 이송스크루가 압송하여 연소실 내부로 공급하면, 이 연소실 내에 설치된 연료 분배관이 상하방향으로 완만한 속도로 회전하면서 공급되는 왕겨를 뒤섞어 주게 되고, 이 상태에서 바닥에 비치된 석유 버너의 불꽃이 왕겨를 점화하여 자기 연소가 시작되면 석유 버너는 자동 소화하게 되어 있고, 또한 연소에 의해 가열된 공기는 건조실을 경유하는 열풍통로를 경유하여 외부로 배출되고, 왕겨가 연소하고 남는 재는 배출관으로 퇴적되고 배출 스크루의 작용으로 제거되는 구성으로 되어 있다.

또, 다음 특허문헌 3에 개시된 곡물건조기는 건조실 하측에 가스 또는 기름버너를 비치함과 동시에 재활용탱크를 통해 공급되는 왕겨나 우드 칩, 코코아 껍질 등의 재활용 연료를 연소하는 재활용버너를 병설하여, 곡물건조기의 연료로서 가스 또는 기름의 사용과 동시에 재활용 연료를 함께 사용할 수 있는 구성을 보여주고 있다.

한국 등록특허 10-0705710호, 도 6 한국 등록특허 10-0805250호, 도 2, 도 3 한국 등록특허 10-1097876호, 도 1

곡물건조기의 연소장치를 가스 또는 기름으로 가동하면 운영비용이 비싸지므로 경제성이 낮지만, 탈곡하여 남는 왕겨를 연료로 활용하면 안정적으로 공급될 수 있고 운영비가 저렴하게 되고 연소효율도 높은 이점이 있다.

왕겨를 연료로 활용하는 상기 특허문헌 2의 장치는, 외부 공기가 연소실 바닥으로 압송되어 왕겨의 연소를 돕고, 또 공급되는 왕겨는 연료 분배판의 회전으로 공기와 충분히 뒤섞어서 연소 되게 하는 것이나, 그 구조는 연료 분배판을 상하방향으로 회전시키게 되어 있어서 왕겨의 분산 작용에 손색이 있고, 또한 재를 제거하기 위한 배출부가 벽체를 사이에 두고 연소실과 구분된 구조이므로 연소 후에 남는 재가 연소실에서 완전히 제거되지 않고 잔류하게 되어 왕겨의 순환이 순조롭지 않게 되는 구조적 문제점을 안고 있다.

또, 특허문헌 3에 개시된 곡물건조기는 송풍팬의 기류를 타고 압송되는 재활용연료를 연소시키는 재활용버너를 추가로 구비하는 방식이므로 가스 또는 기름을 연료로 하는 가열수단의 보조적 장치로 활용될 수 있을 뿐이다.

본 발명은 왕겨를 연료로 활용하여 곡물을 건조함에 있어서, 왕겨를 분산시켜 공기와 잘 혼합되게 하는 수단이 연소실 내에서 수평 회전되도록 배치하여 왕겨의 연소에 지장을 초래하지 않도록 하고, 이와 동시에 연소실 바닥으로 퇴적되는 재를 외부로 강제 배출하여 왕겨의 완전 연소를 도모하는 구조를 갖춘 왕겨 연소장치와 이를 이용한 곡물 건조기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 구현하기 위하여 본 발명의 왕겨 연소장치는, 본체 내부에 마련되고 외부 일측으로 왕겨 공급을 위한 호퍼가 배치된 연소실; 상기 호퍼에서 압송 스크루 컨베이어를 타고 이송되는 왕겨를 연소실의 중심으로 인도하는 공급관; 상기 공급관의 종단에 일체로 부착 배치되고 외주에는 다수의 취기구가 형성된 분산통; 상기 공급관에 2중관 형태로 배치되고 상기 분산통으로 블로어의 공기를 공급하는 급기관; 상기 분산통의 하측에 배치되어서 상기 연소실의 바닥을 정의하고 표면에 무수히 구멍이 배열되어서 상기 블로어의 공기를 상기 연소실로 공급하게 되어 있는 다공판; 상기 다공판의 외주에 형성된 재 퇴적홈; 상기 다공판의 중심을 관통하여 배치되는 축; 상기 축의 대칭방향으로 부착되어서 상기 다공판의 상방에서 회전 구동하여 연소실 내부로 공급되는 왕겨를 휘저어 분산시키는 회동아암; 상기 회동아암의 종단에 일체로 형성되고 상기 재 퇴적홈을 타고 선회하면서 재를 밀어 제거하는 스크레이퍼; 및 상기 재 퇴적홈의 하측에서 상기 스크레이퍼에 의해 제거되는 재를 외부로 강제 배출시키는 배출 스크루 컨베이어를 포함한 구성으로 될 수 있다.

상기 회동아암은 스크레이퍼를 포함하여 축을 중심으로 회전 가능하게 교차 배치될 수 있다.

또한, 상기 압송 스크루 컨베이어와 배출 스크루 컨베이어는 체인과 스프로킷, 또는 타이밍벨트와 타이밍 풀리로 이루어지는 동력전달수단을 개재하여 모터에 동력연결되고, 상기 다공판의 축은 그 하단과 상기 배출 스크루 컨베이어의 축 사이로 개재되는 베벨기어군에 의해 동력연결되어서 상기 모터에 의해 동기 구동되도록 할 수 있다.

또한, 상기 다공판의 상면에는 고정레일이 방사방향으로 등분 배치되어 외부로 돌출하고 있고, 상기 축의 외주에는 상기고정레일에 대응하는 회전레일이 방사방향으로 배치되어서 상기 다공판의 상면으로 쌓이는 재가 원심력의 작용으로 배출되게 할 수도 있다.

본 발명은 상술한 구성의 왕겨 연소장치를 갖춘 건조기로 이루어지고, 상기 건조기의 바닥은 경사 슬로프로 형성되어서 상기 건조기의 상방에서 낙하는 곡물을 버킷 컨베이어로 인도할 수 있는 구성의 곡물 건조기를 제공할 수 있다.

본 발명에 관련하는 왕겨 연소장치와 이를 이용한 곡물 건조기에 의하면 다음의 효과를 얻을 수 있다.

청구범위 제1항 구성의 왕겨 연소장치는 연소실의 다공판 상방에서 회동아암이 수평으로 회전하고, 오아겨의 연소에 필요한 공기는 연소실 중앙의 분산판과 다공판의 바닥을 통하여 분사됨에 따라 상기 연소실 내에서 왕겨의 완전연소가 이루어지게 되고, 또한 왕겨의 연소잔류물은 상기 회동암과 일체로 형성된 스크레이퍼와 다공판의 외주 하측으로 배치된 배출 스크루 컨베이어에 의해 완벽하게 배출 제거됨으로써 왕겨의 연소가 효율적이고 고열량으로 이루어지게 되는 효과를 제공한다.

청구범위 제2항 구성의 왕겨 연소장치는 다공판의 외주에서 4개의 스크레이퍼가 선회하게 됨으로써 왕겨가 연소하고 남기는 재의 제거가 원활하고 신속하게 진행되어 연소실 내부에서의 왕겨 연소를 더욱 촉진하는 효과를 제공한다.

청구범위 제3항 구성의 왕겨 연소장치는 왕겨의 원활한 공급에 필요한 압송 스크루 컨베이어와, 타고남은 재의 강제 배출에 필요한 배출 스크루 컨베이어, 및 상기 다공판의 상방과 주위에서 회전하는 회동아암과 스크레이퍼의 회전 구동을 하나의 모터로 수행할 수 있도록 함으로써 필요 구성요소의 간결화와 부품 절약에 따른 조립 간편화와 원가 절감효과를 제공한다.

청구범위 제4항 구성의 왕겨 연소장치는 축 주위에 배치된 회전레일에서 발생하는 원심력으로 다공판 상에 쌓이는 재를 밀어내는 것이므로 연소실 내부에서 왕겨의 연소상태가 항상 양호하게 유지될 수 있도록 하여 연소 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.

청구범위 제5항 구성의 곡물 건조기는 바닥이 경사 슬로프로 형성되어서 낙하한 곡물을 버킷 컨베이어까지 자연스럽게 인도하는 것이므로 동력이 필요한 스크루 컨베이어 등을 생략할 수 있어서 부품 절약에 의한 원가절감과 가동 유지비용의 경감 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 관련하는 왕겨 연소장치의 개략적 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 주요부분을 발췌하여 도시한 확대 사시도.
도 3은 도 1의 다른 주요부분을 발췌하여 도시한 확대 사시도.
도 4는 본 발명의 왕겨 연소장치에서 연소실 바닥으로 쌓이는 재의 제거과정을 개략적으로 도시하는 측면도.
도 5는 본 발명에 관련된 왕겨 연소장치를 채용한 곡물건조기를 도시하는 개략도.
도 6은 도 5의 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 관련된 왕겨 연소장치는 도 1에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본체(100)의 내측 상방에는 연도(101)가 다수 평행하게 배열된 열교환기(102)가 배치되어 있고, 또 하방에는 연소실(103)이 마련된 구조로 되어 있으며, 이 연소실(103)의 바깥에는 연료로서 왕겨를 공급하기 위한 호퍼(104)가 배치되어 있다.

상기 호퍼(104)는 다시 입구 측에 압송 스크루 컨베이어(105)가 배치된 공급관(106)에 연통되고 이 공급관(106)의 출구 측은 연소실(103)의 중심에서 직 하방으로 만곡된 형태로 열려있다. 또한 상기 공급관(106)의 외주에는 급기관(107)이 2중관 형태로 동심 배치되고 그 종단부는 연소실(103)의 중심에 위치하는 분산통(108)과 연결되어서 블로어(109)에 의해 압송되는 공기를 연소실(103)로 인도하게 되어 있다.

한편, 분산통(108)의 외주에는 일 방향으로 절개 형성된 취기구(吹氣溝: 110)가 다수 돌출 배열되어 있다. 상기 취기구(110)는 급기관(107)으로 보내지는 공기를 도 2의 화살표로 나타낸 바와 같이 내뿜어 분산통(108)의 주위로 와류를 형성하도록 작용한다.

이에 따라 공급관(106)을 통하여 분산통(108)의 하측으로 낙하 공급되는 왕겨는 와류를 타고 연소실(103) 내부로 분산되면서 부유하게 된다.

상술한 연소실(103)의 바닥은 구멍이 무수히 뚫려있는 다공판(111)으로 형성되어 있고, 이 다공판(111)의 하측은 상기 블로어(109)에 연통 되어서 압송되는 공기의 일부를 공급받게 되어 있으며, 이에 덧붙여서 다공판(111)의 상면에는 축(112)을 중심으로 회동아암(113)이 배치되어 있음에 따라 그 위로 퇴적되는 왕겨와 재는 지속적으로 뒤섞여지면서 상기 다공판(111)을 투과하여 연소실(103)로 공급되는 공기류를 타고 다시 부유하면서 재연소가 이루어지게 된다.

이 실시 예에서 회동아암(113)은 대칭방향으로 연장된 하나의 바 형태로 묘사하고 있지만 둘 이상을 서로 교차시킨 구조로도 배치될 수 있다.

상기 회동아암(113)의 종단부는 다공판(111)의 외주 밖으로 연장되고 더 낮게 배치되는 스크레이퍼(114)와 일체로 연결된다.

도 3은 상기 다공판(111)과 그 중심의 축(112), 그리고 회동아암(113) 상호 간의 조합상태를 나타내고 있다. 도면에서 다공판(111)의 외주에는 낮은 홈 형태로 재 퇴적홈(115)이 형성되어 있고, 상기 스크레이퍼(114)는 이 재 퇴적홈(115)을 타고 순환 회동하면서 쌓여있는 재를 몰아 한쪽의 통로로 밀어 넣어 배출시키게 되어 있다.

또한, 구멍이 무수히 배열된 다공판(111)의 상면에는 고정레일(116)이 방사방향으로 등분 배치되어서 상방으로 돌출하고 있고, 이들 고정레일(116)에 대응하여 축(112)의 주위에는 회전레일(117)이 상기 축(112)과 일체로 설치되어서 회전 작동하게 되어 있다.

상기 고정레일(116)은 다공판(111) 위로 쌓이는 재가 판면에서 미끄러지지 않도록 제지하는 역할을 하고, 또 회전레일(117)은 중심에서 회전에 의한 원심력을 일으켜서 다공판(111)에 쌓인 재를 외주방향으로 밀어 제거하는 역할을 하는 것이다.

다시 도 1을 참조하면, 재 퇴적홈(115)의 밑면 한쪽에는 배출 스크루 컨베이어(118)가 배치되어서 수거되는 재를 외부로 자동 제거하게 되어 있고, 이 배출 스크루 컨베이어(118)의 축과 상술한 압송 스크루 컨베이어(106)의 축은 모두 체인과 스프로킷, 또는 타이밍벨트와 타이밍 풀리로 이루어지는 동력전달수단(119)을 개재하여 모터(120)에 동력 연결됨으로써 하나의 동력원으로 동시 작동하게 되어 있다.

그리고, 연소실(103)의 축(112)은 그 하단부가 다공판(111)의 중심을 관통하여 연장되고, 여기에서 배출 스크루 컨베이어(118)의 축 사이로 개재되는 베벨기어군(121)에 의해 상기 모터(120)의 동력을 전달받는 구조로 되어 있다.

이와 같은 동력전달 구조는 하나의 동력원으로 동력이 필요한 가동부 전체를 구동시킬 수 있는 이점을 제공한다.

상술한 구성으로 되어 있는 본 발명의 작용효과를 설명하면, 도 1에 화살표로 나타낸 바와 같이 호퍼(104)로 투입되는 왕겨는 압송 스크루 컨베이어(105)에 의해 공급관(106)을 거쳐 연소실(103)로 투입되고, 이와 동시에 블로어(109)에서 송풍되는 공기의 일부는 급기관(107)을 거쳐 분산통(108)의 상단과 외주면의 취기구(110)를 통해 불어 넣어지고, 다른 일부는 다공판(111)의 밑면을 투과하여 불어 넣어짐으로써 연소실(103)의 내부에는 상당히 불규칙한 와류가 발생하여 왕겨와 공기가 적당하게 혼합되고, 또한 다공판(111)의 상면에서는 회동아암(113)이 회전 작동함에 따라 투입되는 왕겨를 휘젓는 작동을 하게 된다.

이와 같은 상태에서 등유를 사용하는 통상의 점화장치(도시 생략)로 왕겨를 착화시키면 왕성하게 연소가 시작된다.

점화장치에 의한 왕겨의 연소는 회동아암(113)의 상방에서 시작되지만 그 하측의 회동아암(113)이 왕겨를 휘젓기 때문에 연소되는 왕겨와 비 연소상태의 왕겨는 서로 잘 혼합되면서 연소하므로 얼마 안가 비 연소상태의 왕겨가 남는 일 없이 완전 연소가 이루어지게 된다.

왕겨의 연소에 의해 발생하는 연기는 연도(101)를 타고 배출되고, 지속적인 회동아암(113)의 작동으로 인해 다공판(111)의 상면에는 재가 쌓이게 되지만, 상기 회동아암(113)의 회전에 동기 구동하는 회전레일(117)에서 일으키는 원심력의 작용으로, 도 4로 나타낸 바와 같이 다공판(111) 상에 쌓인 재는 원주방향으로 밀려나가게 되며, 이 과정에서 재는 고정레일(117) 사이로 보전되기 때문에 원심력에 의한 재의 배출작용은 원활하게 진행된다.

다공판(111)의 원주방향으로 밀려나가는 재는 재 퇴적홈(115)으로 배출되고, 여기에서 스크레이퍼(114)에 떠밀려 배출 스크루 컨베이어(116)로 인도되면서 외부로 제거된다.

본 발명의 왕겨 연소장치는 상기와 같은 작용을 반복하여 왕겨를 완전 연소시키게 되는 것이며, 이 과정에서 발생하는 열은 통상의 곡물 건조기에서 벼 등의 건조에 활용된다.

도 5는 본 발명에 관련된 왕겨 연소장치를 통상의 곡물 건조기에 적용한 예를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 왕겨 연소장치도 기존의 등유나 가스를 이용한 연소장치와 마찬가지로 건조기(200)의 하부에서 지면과 일정 높이를 두고 설치된다.

벼 등의 곡물은 건조기(200)의 측면에 배치된 버킷 컨베이어(201)를 타고 이송되어서 상방에서 투입 낙하하고, 이 과정에서 왕겨 연소장치(100)로부터 발생하는 열의 작용을 받아 건조되는 것이며, 하측으로 낙하한 곡물은 적정 수준으로 건조될 때까지 재차 상기 승강수단(201)으로 이송되어서 재상승하고 낙하하는 과정을 반복하게 된다.

건조기(200)의 하측으로 낙하한 곡물의 이송을 위하여 종래의 곡물 건조기에는 버킷 컨베이어(201)로 이송하기 위한 별도의 스크루 컨베이어를 구비하고 있으나, 본 발명이 적용되는 곡물 건조기에서는 도 6으로 나타낸 바와 같이 건조기(200)의 바닥 하측을 상기 버킷 컨베이어(201)로 연장되는 경사 슬로프(202)로 형성하여 곡물이 버킷 컨베이어(201)까지 미끄러져 이송되도록 하고 있다.

이러한 구성에 의해 건조기(200)는 내부 바닥에서 곡물을 이송하기 위한 스크루 컨베이어를 갖추지 않아도 되어, 구성요소의 생략에 따른 장치 제조원가 및 가동 비용의 절감을 도모할 수 있다.

100 : 본체 101 : 연도
102 : 열교환기 103 : 연소실
104: 호퍼 105: 압송 스크루 컨베이어
106: 공급관 107: 급기관
108: 분산통 109: 블로어
110 : 취기구 111: 다공판
112 : 축 113 : 회동 아암
114 : 스크레이퍼 115 : 재 퇴적홈
116 : 고정레일 117 : 회전레일
118 : 배출 스크루 컨베이어 119 : 동력전달수단
120 : 모터 121 : 베벨기어군
200 : 곡물 건조기 201 : 버킷 컨베이어
202 : 경사 슬로프

Claims (5)

1. 본체 내부에 마련되고 외부 일측으로 왕겨 공급을 위한 호퍼가 배치된 연소실;
   상기 호퍼에서 압송 스크루 컨베이어를 타고 이송되는 왕겨를 연소실의 중심으로 인도하는 공급관;
   상기 공급관의 종단에 일체로 부착 배치되고 외주에는 다수의 취기구가 형성된 분산통;
   상기 공급관에 2중관 형태로 배치되고 상기 분산통으로 블로어의 공기를 공급하는 급기관;
   상기 분산통의 하측에 배치되어서 상기 연소실의 바닥을 정의하고 표면에 무수히 구멍이 배열되어서 상기 블로어의 공기를 상기 연소실로 공급하게 되어 있는 다공판;
   상기 다공판의 외주에 형성된 재 퇴적홈;
   상기 다공판의 중심을 관통하여 배치되는 축;
   상기 축의 대칭방향으로 부착되어서 상기 다공판의 상방에서 회전 구동하여 연소실 내부로 공급되는 왕겨를 휘저어 분산시키는 회동아암;
   상기 회동아암의 종단에 일체로 형성되고 상기 재 퇴적홈을 타고 선회하면서 재를 밀어 제거하는 스크레이퍼; 및
   상기 재 퇴적홈의 하측에서 상기 스크레이퍼에 의해 제거되는 재를 외부로 강제 배출시키는 배출 스크루 컨베이어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스크레이퍼가 종단에 형성된 회동아암은 축을 중심으로 교차 배치된 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 압송 스크루 컨베이어와 배출 스크루 컨베이어는 체인과 스프로킷, 또는 타이밍벨트와 타이밍 풀리로 이루어지는 동력전달수단을 개재하여 모터에 동력연결되고, 상기 다공판의 축은 그 하단과 상기 배출 스크루 컨베이어의 축 사이로 개재되는 베벨기어군에 의해 동력연결되어서 상기 모터에 의해 동기 구동되는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소장치.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 다공판의 상면에는 고정레일이 방사방향으로 등분 배치되어 외부로 돌출하고 있고, 상기 축의 외주에는 상기고정레일에 대응하는 회전레일이 방사방향으로 배치되어서 상기 다공판의 상면으로 쌓이는 재를 원심력으로 제거할 수 있게 한 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 왕겨 연소장치.
5. 제4항의 구성으로 된 왕겨 연소장치를 갖춘 건조기로 이루어지고, 상기 건조기의 바닥은 경사 슬로프로 형성되어서 상기 건조기의 상방에서 낙하는 곡물을 버킷 컨베이어로 인도할 수 있는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 곡물 건조기.

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