KR20150127461A - 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사료를 발효하고 생산된 발효사료를 저온저장하는 시스템을 통합하여 저온저장시에 발생하는 열을 회수하여 발효사료를 생산할 때 필요한 온도가 자체적으로 유지될 수 있도록 활용할 수 있는 사료 발효 및 저온저장 장치를 제공하려는 것이며,본 발명의 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치는, 고온수조탱크가 구비된 사료발효탱크와 저온수조탱크가 구비된 사료 저온저장탱크가 구성되고, 상기 고온수조탱크와 저온수조탱크 사이에는 저온수조탱크에서 열을 흡수하여 고온수조탱크로 공급될 수 있도록 증발기와 응축기로 구성된 히트펌프가 설치되어 구성된 것이며,본 발명에 의하면, 저온저장시에 발효사료가 서서히 발효되면서 발생하는 열을 회수하여 발효사료가 저온저장 상태를 유지할 수 있게 되고, 이렇게 회수된 열은 사료를 발효시키는데 활용할 수 있기 때문에 별도의 전기를 사용할 필요가 없는 관계로 에너지를 절감하는 효과가 있고, 또 사료를 발효하고 생산된 발효사료를 저온저장하는 시스템을 히트펌프에 의해서 통합하여 상호 온도조절이 가능하고, 구조적으로 간단하여 축산업계의 설비비용 부담을 줄여 품질이 우수한 발효사료를 저렴하게 생산하여 가축을 사육할 수 있으므로 축산업계에 경쟁력을 높이는데 크게 기여할 수 있는 등 많은 장점이 기대되는 발명이다.

Description

히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치{Fodder fermentation and low temperature storage device that utilize Heat Pump}

본 발명은 축산용 발효사료를 생산하기 위하여 사료를 발효하고 생산된 발효사료를 저온저장하는 시스템을 통합하여 사료의 발효와 발효사료를 보관하는 과정에서 필요로 하는 적정온도 유지를 히트펌프에 의한 열 교환으로 에너지를 효율적으로 절감할 수 있도록 구성된 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 혼합 발효사료는 가축이 하루에 필요로 하는 조사료, 농후사료, 비타민, 미네랄 및 기타 미량요소 등 모든 영양소가 함유되어 있으며, 여러 종류의 단미사료, 부산물 및 미생물을 접종해 일정기간 발효숙성시킨 것이다.

즉, 원료투입(청보리, 볏짚, 농가공부산물, 소량첨가제) → 원료부순물/철분 제거 → 저장탱크 원료 저장 → 제량/발효(배합비율에 의한 계량후 발효기를 이용 48~72시간 발효) → 발효원료저장 → TMF(Total Mixed Fermentation)배합기로 보리, 볏짚, 발효원료를 배합비율 및 제품사양에 준해 배합하여 혼합 발효사료가 생산된다.

종래에 상기와 같은 혼합 발효사료를 생산하기 위한 발효사료 제조장치를 구성하는 사료발효탱크에서 발효사료를 생산할 때 필요로 하는 적정온도를 제공하기 위한 구성으로는 전기를 열원으로 하는 밴드히터가 사료발효탱크에 설치되어 있다.

상기한 전기를 열원으로 하는 밴드히터를 통해 사료발효탱크를 가열하게 되는데, 사료를 발효시키기 위해서는 사료발효탱크의 온도를 통상 40~50°C 정도로 유지시켜야 한다.

상기와 같이 사료발효탱크에서 사료 발효에 필요로 하는 40~50°C 정도의 온도를 유지시키기 위해서는 15~20kw의 전력을 이용하여 밴드히터를 발열시켜야 한다.

그리고, 사료 발효 종료 후에는 발효정지를 위한 냉각장치를 가동시키는데 이때, 5kw 내외의 전력을 이용하게 되므로, 냉각장치의 운전에 필요한 전력을 추가로 사용해야 하기 때문에 에너지 사용 측면에서 대단히 비효율적인 단점이 있다.

그리고, 또 다른 기계식 발효사료 제조장치의 경우 48~72시간 발효기준으로 2ton 용량의 장치를 사용해야 하며, 이러한 경우에 설비가격이 1~1.5억원 정도로 농가에서 구입하는 비용이 다소 부담이 될 수 있고, 여기에 사용되는 에너지원인 전력 사용량이 20~30kw로서, 에너지 사용량이 과도하여 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

특히, 상기와 같이 사료를 발효시키는 발효사료 제조장치와 발효된 발효사료를 보관하는 중에 서서히 발효되는 것을 방지하기 위한 저온저장 장치가 별개의 시스템으로 유지관리하기 때문에 그에 따른 에너지 손실이 커지는 관계로 경제성이 크게 떨어지는 등 많은 문제점이 있다.

한국 공개특허 제10-1999-026305호(1999년04월15일.공개) 한국 등록특허 제10-1150746호(2012년06월22일.등록) 한국 등록실용신안 제20-0188139호(2000년04월24일.등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사료를 발효하고 생산된 발효사료를 저온저장하는 시스템을 통합하여 저온저장시에 발생하는 열을 회수하여 발효사료를 생산할 때 필요한 온도가 자체적으로 유지될 수 있도록 활용할 수 있는 사료 발효 및 저온저장 장치를 제공하며,

상기와 같은 사료 발효 및 저온저장 장치에 의해서 발효사료를 저렴하게 생산할 수 있게 하고, 그러한 사료 발효 및 저온저장 장치를 축산업계에서 저렴하게 구입하여 경제적으로 사용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치는, 고온수조탱크가 구비된 사료발효탱크와 저온수조탱크가 구비된 사료 저온저장탱크가 구성되고, 상기 고온수조탱크와 저온수조탱크 사이에는 저온수조탱크에서 열을 흡수하여 고온수조탱크로 공급될 수 있도록 증발기와 응축기로 구성된 히트펌프가 설치되어 구성된 것이 본 발명에 특징이다.

본 발명에 의하면, 저온저장시에 발효사료가 서서히 발효되면서 발생하는 열을 회수하여 발효사료가 저온저장 상태를 유지할 수 있게 되고, 이렇게 회수된 열은 사료를 발효시키는데 활용할 수 있기 때문에 별도의 전기를 사용할 필요가 없는 관계로 에너지를 절감하는 효과가 있으며,

상기와 같은 사료를 발효하고 생산된 발효사료를 저온저장하는 시스템을 히트펌프에 의해서 통합하여 상호 온도조절이 가능하고, 구조적으로 간단하여 축산업계의 설비비용 부담을 줄여 품질이 우수한 발효사료를 저렴하게 생산하여 가축을 사육할 수 있으므로 축산업계에 경쟁력을 높이는데 크게 기여할 수 있는 등 많은 장점이 기대되는 발명이다.

도 1은 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치의 전체 구성도
도 2는 본 발명에서 활용한 히트펌프의 작용을 보인 구성도
도 3은 본 발명에서 활용한 히트펌프의 작용에 의한 온수 순환을 보인 예시도

본 발명에 의한 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치에 관한 구성을 도면과 관련하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 의한 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치는, 사료발효탱크(1)의 온도유지를 위하여 사료발효탱크(1)와 고온수조탱크(2)가 순환모터(3)가 구비된 온수공급관(4) 및 온수배출관(5)으로 연결되며,

저온저장탱크(10)의 온도유지를 위하여 저온저장탱크(10)와 저온수조탱크(11)가 순환모터(12)가 구비된 냉각수 공급관(13) 및 냉각수 배출관(14)으로 연결되어 구성된다.

그리고, 고온수조탱크(2)와 저온수조탱크(11)의 열교환을 위하여 히트펌프(20)가 설치되는데, 고온수조탱크(2)의 열교환을 위하여 고온수조탱크(2)와 히트펌프(20)를 구성하는 응축기(21)가 순환모터(22)가 구비된 열회수관(23)으로 연결되며,

또, 저온수조탱크(11)의 열교환을 위하여 저온수조탱크(11)와 히트펌프(20)를 구성하는 증발기(25)가 순환모터(26)가 구비된 열회수관(27)으로 연결되어 구성된 것이다.

도면의 미설명부호 50은 사료발효탱크의 수조, 51 사료 교반익 구동모터, 52는 저온저장탱크의 수조를 의미하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치에 관한 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 발효사료를 제조하기 위하여 준비된 사료를 사료발효탱크(1)에 투입하고, 저온저장탱크(10)에는 발효된 발효사료를 투입한 다음, 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치를 가동시킨다.

그러면, 사료발효탱크(1)에 설치되어 있는 사료 교반익 구동모터(51)가 작동하여 사료발효탱크(1)에 투입되어 있는 사료를 교반하여 골고루 섞어주며, 이러한 과정에서 사료가 발효되면서 40~50°C의 고온이 발생하게 되고, 이렇게 발생한 열은 사료발효탱크의 수조(50)에 있는 물이 데워주게 되고 순환모터(3)의 작동으로 데워진 물이 고온수조탱크(2)를 경유하여 다시 사료발효탱크의 수조(50)에 공급된다.

한편, 저온저장탱크(10)에 저장된 발효사료가 서서히 발효되면서 열이 발생하고 이렇게 발생한 열은 저온수조탱크의 수조(52)에 물을 데워주게 되고, 이렇게 데워진 물은 저온저장탱크(10)에 저온유지를 위하여 물을 순환시키기 위한 순환모터(12)가 작동하여 냉각수 공급관(13) 및 냉각수 배출관(14)을 통해 저온수조탱크(11)로 순환하게 된다.

이러한 과정에서 저온수조탱크(11)의 물이 고온수조탱크(2)의 물을 데워주는데 일조하는 작용을 하는 것으로서, 사료발효탱크의 수조(50)에 물이 고온수조탱크(2)를 경유하여 다시 사료발효탱크의 수조(50)에 공급되고, 저온수조탱크의 수조(52)에 물이 저온저장탱크(10)에 저온유지를 위하여 물을 순환시키기 위한 순환모터12)가 작동하여 냉각수 공급관(13) 및 냉각수 배출관(14)을 통해 저온수조탱크(11)로 순환하는 과정에서 히터펌프(20)의 작용으로 상호 열 교환이 이루어지는 것이다.

즉, 저온수조탱크(10)에 데워진 물이 순환모터(12)의 작동과 열회수관(13)에 의해서 히트펌프(20)를 구성하는 증발기(25)를 경유하여 냉각되고, 다시 저온수조탱크(10)에 공급되어 저온저장탱크(10)에 저온유지를 위하여 공급순환되며, 이렇게 증발기(25)를 통해 회수된 열은 히트펌프(20)를 구성하는 응축기(21)를 통해서 열교환이 이루어지는데, 순환모터(22) 및 열회수관(23)에 의해서 응축기(21)를 경유하여 고온수조탱크(2)로 순환하는 물을 데워주게 되고, 순환모터(3)의 작동으로 온수공급관(4) 및 온수배출관(5)을 통해 고온수조탱크(2)에서 사료발효탱크의 수조(50)로 순환되면서 사료발효탱크(1)에 투입된 사료를 발효시키는데 필요한 오도를 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

1: 사료발효탱크 2: 고온수조탱크
3,12,22,26: 순환모터 4: 온수공급관
5: 온수배출관 10: 저온저장탱크
11: 저온수조탱크 20: 히터펌프
21: 응축기

Claims (1)

1. 사료발효탱크의 온도유지를 위하여 사료발효탱크와 고온수조탱크가 순환모터가 구비된 온수공급관 및 온수배출관으로 연결되고, 저온저장탱크의 온도유지를 위하여 저온저장탱크와 저온수조탱크가 순환모터가 구비된 냉각수 공급관 및 냉각수 배출관으로 연결되며,
   상기 고온수조탱크와 저온수조탱크의 열교환을 위하여 히트펌프가 설치되되,고온수조탱크의 열교환을 위하여 고온수조탱크와 히트펌프를 구성하는 응축기가 순환모터가 구비된 열회수관으로 연결되며,
   저온수조탱크의 열교환을 위하여 저온수조탱크와 히트펌프를 구성하는 증발기가 순환모터가 구비된 열회수관으로 연결된 것을 특징으로 하는 히트펌프를 활용한 사료 발효 및 저온저장 장치.

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