KR20220001633A - 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 관한 것이다.
상세하게는,
초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)에 있어서,
가축을 사육하는 축사수단(500);과, 상기 축사수단(500) 내부로부터 환풍 시스템(V)을 통해 직접적으로 배출되는 기체와, 축사수단(500)으로부터 배출되는 분뇨(糞尿)를 처리하여, 에너지원(E)을 생성시키는 침전탱크수단(600);과, 상기 침전탱크수단(600)에 의해 분뇨(糞尿)로부터 분리된 맑은 오수를 에너지원(E)으로, 열에너지로서 초고온 과열 증기를 생성시키는 열에너지생성장치(1);와, 상기 열에너지생성장치(1)로부터 생성되는 초고온 과열 증기의 열에너지를 이용하여, 발전(發電)하는 발전수단(700); 및 상기 발전수단(700)으로부터 배출되는 폐열(廢熱)을 이용하여, 축사수단(500)에 필요에너지로 공급되도록 하는 에너지교환수단(1000);으로 구성되어,
축사수단(500)로부터 배출되는 분뇨(糞尿) 및 가스를 이용하여, 열에너지생성장치(1) 및 발전수단(700)을 통해 발전(發電)하고, 에너지교환수단(1000)을 통해, 폐열(肺熱)을 이용하여, 축사수단(500)의 냉, 난방에 필요한 필요에너지로 공급되도록 함으로서, 축사수단(500)의 쾌적한 내부 환경을 도모함과 동시에, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 열에너지생성장치(1)는,
에너지원(E)에 열에너지가 생성되도록 하고, 열에너지가 생성된 에너지원(E)이 초고온 과열 증기로 배출되는 열에너지생성탱크수단(100);과, 상기 열에너지생성탱크수단(100)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하고, 일측으로 에너지원이 유입, 유입된 에너지원이 열에너지생성탱크수단(100)으로 유동되도록 하는 열에너지생성코일수단(200); 및 상기 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)으로 주파수를 발진하는 주파수발진수단(300);으로 구성되어,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성코일수단(200)과, 열에너지생성탱크수단(100)에 전류가 유도되고, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열에너지생성코일수단(200) 및 열에너지생성탱크수단(100)이 가열, 열에너지생성코일수단(200)으로 유입되어 열에너지생성탱크수단(100)으로 배출되는 에너지원(E)에 열에너지가 생성되어, 초고온 과열 증기로 배출되도록 하고,
초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)에는,
열에너지생성장치(1)가 2[개] 이상 형성되어,
에너지원(E)이 초고온 과열 증기인 열에너지로 빠르게 변환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 본 발명은, 축사수단(500)으로부터 배출되는 분뇨(糞尿) 및 악취를 에너지원(E)으로 이용하여, 발전(發電)하고, 폐열(廢熱)을 활용, 축사수단(500)으로 냉, 난방에 필요한 에너지를 공급하는, 에너지의 선순환이 이루어지는, 축산 열분해 처리 시스템을 제공한다는 이점이 있다.

Description

초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템{Electric power generation and cattle shed cooling system using induction heating and superheated steam and waste heat}
본 발명은 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 주파수 발진으로 인한 전류의 전자기 유도 원리 및 이를 통한 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 축사로부터 획득되는 에너지원에 열에너지를 생성시키는 열에너지생성장치를 이용, 열에너지가 생성된 에너지원을 활용하여, 발전(發電)하고, 폐열(waste heat)을 활용하여, 축사의 냉, 난방을 위한 에너지로 공급되도록 함으로서, 축사의 컨디션을 최적의 상태로 유지시킴은 물론, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는, 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 관한 것이다.
축산업의 문제점은,
세균으로 인한 전염병을 방지, 소독하기 위해서, 인체에 해로운 소독약을 쓰고 있고,
또한, 분뇨(糞尿) 처리 과정 및 축사 내부 공기로 인한 악취 문제로, 수질 오염과 암모니아 메탄, 비소 등, 독성 가스가 발생하고, 녹조 현상으로 생태계를 위협하고 있다는 것이다.
따라서, 본 발명은, 축사로부터 배출되는 가스(대부분이 수용성 가스) 및 여과, 정화된 맑은 오수를 에너지원으로 이용하여 발전(發電)하고, 과열 증기로 축사 내부를 소독, 필요한 에너지를 공급하는, 열분해 처리로 인한 에너지 선순환 시스템을 제공하고자한다.
즉, 저항가열(resistance heating)과, 유도 가열, 자기저항(magnetic reluctance)으로 에너지원에 열에너지를 생성시키는 기술을 축산업에 적용, 축사의 분뇨(糞尿)를 처리함에 있어, 열에너지를 전기 에너지로 발전(發電)하고, 폐열(廢熱)을 활용하여, 축사의 냉, 난방에 필요한 에너지로 공급되도록 함으로서, 위생적인 환경과 가축의 청결을 유지, 세균성 전염병을 미연에 예방할 수 있는 축산 분뇨 처리 시스템을 제공하고자 한다.
저항가열(resistance heating)은,
전기저항을 이용하여 가열하는 방법이다.
유도 가열이란,
전기 가열의 한 방식으로, 전자기유도(電磁氣誘導)에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 가열하는 방법이다.
또한, 자기저항(magnetic reluctance)은,
자기 회로 안에서 자기력선속의 변화에 대한 저항력으로 자기 회로의 길이에 비례하고, 단면적, 투자율(透磁率)에 반비례한다.
본 발명은, 상술한 바와 같이, 이러한 저항가열(resistance heating), 유도 가열 및 자기저항(magnetic reluctance)을 이용하여, 단시간 내에 에너지원에 열에너지를 생성시켜, 적은 에너지로 고효율을 획득할 수 있도록 하는, 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
이에, 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 관한 선행기술로서,
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이,
대한민국 등록특허공보 제10-1234286호의 "축산분뇨와 같은 유기성 폐기물의 자원순환시스템과 에너지화 방법"(이하, '선행기술 1'이라 함.)은,
조정조와 스크린을 거친 유기성 폐기물을 혐기 상태에서 열교환기를 통해 폐기물을 가열, 순환시키며 소화시키기 위한 혐기소화조를 형성하고, 상기 혐기소화조에서 소화된 후의 소화폐액이 이동되어 후숙반응을 통해 발생되는 바이오가스는 저장조로 저장되며, 후숙 시 공기를 투입하여 바이오가스에 함유된 황화수소를 산화시켜 탈황처리하는 후숙조를 형성하며, 상기 저장조에 저장되는 바이오가스를 스팀으로 사용하거나 바이오가스에서 메탄가스를 발전설비로 공급하여 전기에너지를 변환하거나, 습식응축정제장치로 통과시켜 메탄가스를 정제하여 고질연료로 변환시켜 형성하고, 상기 후숙조에서 후숙이 완료된 폐액을 액체비료로 사용함에 의해 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물의 처리 및 에너지화와 함께 유기성 폐기물의 재활용에 따른 폐기물을 효과적으로 처리하면서 자원화 및 에너지화할 수 있는 효과가 있는, 축산분뇨와 같은 유기성 폐기물의 자원순환시스템과 에너지화 방법에 관한 것이다.
또 다른 선행기술로는,
도 13의 (b)에 도시된 바와 같이,
대한민국 등록특허공보 제10-1565708호의 "자원순환형 축산분뇨 처리방법 및 시스템"(이하, '선행기술 2'라 함.)으로서,
탈수, 폭기, 고액분리의 과정을 통해 처리된 분뇨를 조류배양조로 공급하고, 미세조류를 접종 배양시킴에 따라 분뇨에 남아있는 질소 및 인 등의 영양염류 성분을 신속하고 효과적으로 처리할 수 있음은 물론 폭기조에서 미생물에 의해 발생된 가스를 미세조류의 배양을 위한 배양분으로서 공급함으로써 미세조류의 배양을 원활하게 하여 처리효율을 높임은 물론 미세조류의 잉여분을 자원으로 활용하거나 폭기조로 공급하여 미생물의 배양을 촉진할 수 있는, 자원순환형 축산분뇨 처리방법 및 시스템에 관한 것이다.
살펴본 바와 같이, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는 본 발명과 유사, 동일한 기술분야로서, 발명을 이루는 기본 구성요소에 있어 유사, 동일한 기술적 개념이 존재하지만, 발명이 해결하고자 하는 과제 및 효과, 이를 해결하기 위한 해결수단에 차이가 있다.
즉, 발명이 해결하고자 하는 과제를 해결하고, 그 효과를 발휘시키기 위한 발명의 구체적인 해결수단(구성요소)에 있어 기술적 특징에 차이가 있다.
그러므로, 본 발명은, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2를 포함한 종래의 축산 분뇨 처리 시스템과 관련된 기술과는 다른 처리 방법으로, 본 발명만의 발명의 해결하고자 하는 과제(발명의 목적), 이를 해결하기 위한 해결수단(구성요소) 및 이를 해결함으로서 발휘되는 효과를 기반하여, 그 기술적 특징을 꾀하고자 한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1234286호 (2013.02.12. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1565708호 (2015.10.28. 등록)
이에, 본 발명은, 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
별도의 열원 촉매를 사용하지 않고도, 자기저항(resistance heating), 유도 전류 및 자기저항(magnetic reluctance)을 이용, 에너지원에 열에너지가 빠르게 생성되도록 하는 열에너지생성장치를 활용하여, 축사로부터 획득되는 에너지원으로 발전(發電) 및 축사에 필요한 에너지로 변환되어 공급되도록 하는 축산 열분해 처리 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은,
축사로부터 배출되는 분뇨(糞尿) 및 악취 공기를 이용하여, 열에너지를 생성시키고, 생성된 열에너지로 발전(發電)되도록 함은 물론, 폐열(廢熱)을 이용하여, 축사의 컨디션을 최적의 상태로 유지, 관리할 수 있는 냉, 난방에 필요한 에너지로 공급되도록 함으로서, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 축산 열분해 처리 시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 안출된 것으로서,
초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 있어서,
가축을 사육하는 축사수단;
상기 축사수단 내부로부터 환풍 시스템을 통해 직접적으로 배출되는 기체와, 축사수단으로부터 배출되는 분뇨(糞尿)를 처리하여, 에너지원을 생성시키는 침전탱크수단;
상기 침전탱크수단에 의해 분뇨(糞尿)로부터 분리된 맑은 오수를 에너지원으로, 열에너지로서 초고온 과열 증기를 생성시키는 열에너지생성장치;
상기 열에너지생성장치로부터 생성되는 초고온 과열 증기의 열에너지를 이용하여, 발전(發電)하는 발전수단;
상기 발전수단으로부터 배출되는 폐열(廢熱)을 이용하여, 축사수단에 필요에너지로 공급되도록 하는 에너지교환수단;으로 구성되어,
축사수단로부터 배출되는 분뇨(糞尿) 및 가스를 이용하여, 열에너지생성장치 및 발전수단을 통해 발전(發電)하고, 에너지교환수단을 통해, 폐열(肺熱)을 이용하여, 축사수단의 냉, 난방에 필요한 필요에너지로 공급되도록 함으로서, 축사수단의 쾌적한 내부 환경을 도모함과 동시에, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 열에너지생성장치는,
에너지원에 열에너지가 생성되도록 하고, 열에너지가 생성된 에너지원이 초고온 과열 증기로 배출되는 열에너지생성탱크수단;
상기 열에너지생성탱크수단의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하고, 일측으로 에너지원이 유입, 유입된 에너지원이 열에너지생성탱크수단으로 유동되도록 하는 열에너지생성코일수단;
상기 열에너지생성탱크수단 및 열에너지생성코일수단으로 주파수를 발진하는 주파수발진수단;으로 구성되어,
주파수발진수단으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성코일수단과, 열에너지생성탱크수단에 전류가 유도되고, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열에너지생성코일수단 및 열에너지생성탱크수단이 가열, 열에너지생성코일수단으로 유입되어 열에너지생성탱크수단으로 배출되는 에너지원에 열에너지가 생성되어, 초고온 과열 증기로 배출되도록 하고,
초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에는,
열에너지생성장치가 2[개] 이상 형성되어,
에너지원이 초고온 과열 증기인 열에너지로 빠르게 변환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이에 앞서 본 명세서는 특허등록청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면,
1. 열에너지가 필요한 에너지원에 빠르게 열에너지를 생성시킨다.
즉, 적은 에너지로 고효율을 창출한다.
2. 컴팩트(compact)한 장치들로 구성된 시스템으로, 설치 공간의 효율성의 제고(提高)는 물론, 시스템을 가동함에 있어 소음, 진동이 현저히 저하된다.
즉, 종래, 에너지원에 열에너지를 생성시키는 증기관으로 구성된 시스템이 설치되는 공간의 면적과 대비하여, 본 발명은, 시스템의 현저한 단순화로 인해 설치 면적이 최소화될 뿐만 아니라, 종래 증기관의 경우, 컴프레서(compressor)의 사용으로 인한 소음 및 진동이 활발하게 발생됨과 대비하여, 본 발명은 주파수 발진을 이용하므로 소음 및 진동이 현저히 저하된다.
3. 별도의 열원 촉매를 사용하지 않고도, 저항가열(resistance heating), 유도 전류와, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용만을 이용하여, 축사로부터 획득되는 에너지원에 열에너지를 빠르게 생성시킨다.
4. 주파수의 발진을 이용하므로, 에너지 소모가 현저히 절약된다.
즉, 에너지 절감 효과가 극대화된다.
5. 저에너지 고효율 열 발생 기술 기반으로, 유도 가열 및 산화 기술을 통해 고농도 악취 및 액비를 처리하는 기술을 제공한다.
6. 폐열(廢熱)을 이용하여, 가스 터빈 발전(發電), 수소 발전(發電), 열전 소자 발전(發電)하고, 축사 내부로는 냉, 난방에 필요한 에너지를 공급할 수 있는 시스템을 제공한다.
즉, 축사로부터 배출, 획득되는 에너지원, 예를 들어, 수용성 기체인, 암모니아, 황화수소, 이산화탄소, 질소산화물, 메탄가스, 황산화물 가스 및 기타 악취 가스를 포함, 수용성 기체가 아닌 기체가 열에너지생성장치로 인해, 열분해되어, 열에너지가 생성된 초고온 과열 증기로 변환되어, 발전(發電)되도록 하고, 폐열(廢熱)을 활용, 축사에 필요한 에너지로, 공급되도록 한다.
7. 시스템의 저소음, 설치 공간의 최소화, 저렴한 설치 비용으로, 경제적인 효과가 현저히 높다.
따라서, 본 발명은, 열에너지가 필요한 다양한 산업 분야에 활용하여, 최초 에너지원에 빠르게 열에너지가 생성되도록 하는 열에너지생성장치를 축산업에 적용하여, 악취 가스 및 분뇨(糞尿)로 인한 에너지의 선순환은 물론, 환경 오염을 방지하는 매우 효과적인 발명이라 하겠다.
도 1은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치에 대한 개념도를 단면도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치의 실시 예에 대한 개략도를 단면도로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 실시 예에 대한 에너지원의 유동을 순서도로 간략하게 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 실시 예에 대한 에너지원의 유동 흐름도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치로부터 발생되는 저항가열(resistance heating), 유도 가열, 자기저항(magnetic reluctance)에 대한 개념도를 단면도로 간략하게 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치에 대한 실시 예의 상태 사시도를 개략도로 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 구성요소 중, 열에너지생성장치의 실시 예에 대한 실제 사진을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 구성요소 중, 컨트롤러장치와 내부열냉각장치의 실시 예에 대한 실제 사진을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템의 구성요소 중, 내부열냉각장치의 냉각수의 유동을 순서도로 간략하게 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 대한 선행기술의 대표도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(1)에 대한 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 대한 구성도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은,
초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)에 있어서,
가축을 사육하는 축사수단(500);
상기 축사수단(500) 내부로부터 환풍 시스템(V)을 통해 직접적으로 배출되는 기체와, 축사수단(500)으로부터 배출되는 분뇨(糞尿)를 처리하여, 에너지원(E)을 생성시키는 침전탱크수단(600);
상기 침전탱크수단(600)에 의해 분뇨(糞尿)로부터 분리된 맑은 오수를 에너지원(E)으로, 열에너지로서 초고온 과열 증기를 생성시키는 열에너지생성장치(1);
상기 열에너지생성장치(1)로부터 생성되는 초고온 과열 증기의 열에너지를 이용하여, 발전(發電)하는 발전수단(700);
상기 발전수단(700)으로부터 배출되는 폐열(廢熱)을 이용하여, 축사수단(500)에 필요에너지로 공급되도록 하는 에너지교환수단(1000);으로 구성되어,
축사수단(500)로부터 배출되는 분뇨(糞尿) 및 가스를 이용하여, 열에너지생성장치(1) 및 발전수단(700)을 통해 발전(發電)하고, 에너지교환수단(1000)을 통해, 폐열(肺熱)을 이용하여, 축사수단(500)의 냉, 난방에 필요한 필요에너지로 공급되도록 함으로서, 축사수단(500)의 쾌적한 내부 환경을 도모함과 동시에, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은, 상술한 바와 같이,
축사수단(500)의 환풍 시스템(V)을 통해 배출되는 기체와, 축사수단(500)에서 배출되는 분뇨(糞尿)가 침전탱크수단(600)을 통해, 열에너지생성장치(1)에 유입되는, 에너지원(E)으로서 맑은 오수가 생성되고, 열에너지생성장치(1)에 유입된 에너지원(E)인 맑은 오수는, 열에너지생성장치(1)를 거쳐 초고온 과열 증기로 배출되고, 배출되는 초고온 과열 증기로 발전수단(700)을 통해 발전(發電)됨과 동시에, 폐열(廢熱)을 이용하여, 축사수단(500)에 필요한 에너지(냉, 난방)로 공급되도록 함으로서, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 초고온 과열 증기를 이용한 축사 열분해 처리 시스템에 관한 기술이다.
본 발명을,
도 2, 도 4 내지 도 5를 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면,
먼저, 열에너지생성장치(1)는,
에너지원(E)에 열에너지가 생성되도록 하고, 열에너지가 생성된 에너지원(E)이 초고온 과열 증기로 배출되는 열에너지생성탱크수단(100);
상기 열에너지생성탱크수단(100)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하고, 일측으로 에너지원이 유입, 유입된 에너지원이 열에너지생성탱크수단(100)으로 유동되도록 하는 열에너지생성코일수단(200);
상기 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)으로 주파수를 발진하는 주파수발진수단(300);으로 구성되어,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성코일수단(200)과, 열에너지생성탱크수단(100)에 전류가 유도되고, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열에너지생성코일수단(200) 및 열에너지생성탱크수단(100)이 가열, 열에너지생성코일수단(200)으로 유입되어 열에너지생성탱크수단(100)으로 배출되는 에너지원(E)에 열에너지가 생성되어, 초고온 과열 증기로 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 열에너지생성장치(1)는,
유도 가열 방식을 이용하되,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성탱크수단(100)과, 열에너지생성탱크수단(100)의 외주연면을 감싸는 열에너지생성코일수단(200)의 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 열이 생성되도록 하고, 특정 경로에 따라 열에너지생성코일수단(200)과 열에너지생성탱크수단(100)을 유동하는 에너지원(E)에 열에너지가 전달되어, 침전탱크수단(600)으로부터 유입되는 에너지원(E)인 맑은 오수가, 초고온 과열 증기로 변환되도록 하는, 본 발명의 핵심 구성요소이다.
이를 더욱 살펴보면,
열에너지생성탱크수단(100)은,
내부에 빈 공간이 형성된 제 1탱크부(110);
상기 제 1탱크부(110)과 동심원을 형성, 내부의 빈 공간에 제 1탱크부(110)가 삽입되는 제 2탱크부(120);
상기 제 1탱크부(110)와 제 2탱크부(120)의 결합으로, 제 1탱크부(100)와 제 2탱크부(120) 사이에 생성되는 에너지원유로공간부(130);
상기 에너지원유로공간부(130)의 일측과 제 1탱크부(110)의 내부 빈 공간을 연결하는 에너지원유로탱크연결부(140);
제 1탱크부(110)로 유동된 에너지원이 외부로 배출되도록 하는 에너지원배출부(150);로 구성되어,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의한 열에너지생성코일수단(200) 및 열에너지생성탱크수단(100)의 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 특정 경로를 따라 유동되는 에너지원(E)에 열에너지가 생성되면서, 에너지원배출부(150)로 초고온 과열 증기가 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 열에너지생성코일수단(200)은,
제 2탱크부(120)의 외주연면에 밀착, 결합되어, 제 2탱크부(120)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하는 제 1발열체코일부(210);
상기 제 1발열체코일부(210)와 일정 간격 이격되어, 제 2탱크부(120)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하는 제 2발열체코일부(220);
상기 제 1발열체코일부(210)의 일측과, 제 2발열체코일부(220)의 일측을 연결하는 제 1발열체코일연결부(230);
상기 제 1발열체코일부(210)의 일측과, 제 2탱크부(120)의 일측을 연결하는 제 2발열체코일연결부(240);
제 2발열체코일부(220)로 에너지원(E)이 유입되도록 하는 에너지원유입관부(250);로 구성되어,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의한 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)의 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 에너지원유입관부(250)를 통해 유입되는 에너지원(E)이 특정 경로를 따라 이동되면서 열에너지가 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수로 인해, 제 1탱크부(110), 제 2탱크부(120), 제 1발열체코일부(210), 제 2발열체코일부(220)로 흐르는 전류가 활발하게 교류되어, 열에너지가 빠르게 생성되고, 이로 인해, 특정 경로를 따라 유입되는 에너지원(E)에 열에너지가 빠르게 전달되도록 한다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 저항가열(resistance heating) 방식에 따라, 제 2발열체코일부(220)에 열이 생성되고, 유도 가열 방식에 따라, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)에 감싸진 제 1탱크부(110)와 제 2탱크부(120)가 가열됨은 물론, 이에 더하여서, 제 2발열체코일부(220), 제 1발열체코일부(210) 및 열에너지생성탱크수단(100)의 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로, 열에너지생성코일수단(200)과 열에너지생성탱크수단(100)이 함께 가열되어, 특정 경로를 따라 유입, 유동되는 에너지원(E)에 열에너지가 빠르게 생성된다.(주파수발진수단(300)은 최초 제 2발열체코일부(220)로 주파수를 발진시킨다.)
이때, 제 1탱크부(110)의 높이를 'H1',
에너지원배출부(150)의 일측이 제 1탱크부(110) 내부에 삽입, 결합되어, 돌출되는 높이를 'H2'라 할 때,
H2 > a * H1의 부등식이 성립되어야 한다.
이때, 'a'은 상수로,
'a'의 범위는,
a = 0.001 내지 1이다.
또한, 에너지원(E)은, 포화 증기에서 과열 증기로 변화될 때, 부피가 1600[배] 팽창되므로, 제 1탱크부(110) 내부에 에너지원(E)이 H2 미만으로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
H2 이상으로 에너지원(E)이 충진, 유지되면, 열효율이 저하되기 때문이다.
이에 더하여서,
제 1발열체코일부(210)의 단면적을 'A1',
제 2발열체코일부(220)의 단면적을 'A2'라 할 때,
A1 ≤ A2의 부등식이 성립되어야 한다.
예를 들어, 제 1발열체코일부(210)가 원형의 관 형상으로 형성된다면,
제 2발열체코일부(220)는 제 1발열체코일부(210) 보다 단면적이 큰 관 형상으로 형성되거나, 사각형, 특히, 직사각형으로 형성되는 것이 바람직하다.
이는, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220) 간의 전류가 활발하게 교류되도록 함은 물론, 제 2발열체코일부(220)와 제 2탱크부(120) 역시 서로 전류가 활발하게 교류되도록 함으로서, 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.
즉, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)는, 상기 부등식에 성립되도록 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
또한, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)의 이격 거리를 'D1, D2'라 할 때,
0[mm] < D1 < 200[mm]의 범위 내에 형성되어야 한다.(도 5 참조.)
이는, 0[mm]일 경우, 즉, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)가 접촉되어 있는 경우에는 쇼트(합선)가 발생되며,
200[mm] 이상일 경우에는, 상호 작용의 효과가 크게 저하되어, 빠르게 에너지원(E)에 열에너지를 생성시키지 못하기 때문이다.(즉, 에너지원(E)에 열에너지가 생성되기까지 시간이 오래 걸린다.)
또한, 열에너지생성코일수단(200)이 크게 상기 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)로 형성되는 이유는,
자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 인해, 거대자기저항(Great magneto resistance)의 스핀 효과(스핀트로닉스)가 생성되도록 하기 위함이다.(빠르게 열에너지가 생성되는 이유이다.)
한편, 본 발명의 핵심 구성요소인 열에너지생성장치(1)에는,
열에너지생성탱크수단(100)과 열에너지생성코일수단(200)을 외부로부터 보호하고, 열에너지가 보다 빠르게 생성되도록 함은 물론, 생성되는 열에너지가 외부로 손실되는 것을 방지하는 돔하우징(400);이 더 포함, 구성될 수 있다.
열에너지생성장치(1)는 또한,
침전탱크수단(600)에서 배출에너지원유입관부(250)로 에너지원(E)이 유입되는 제 1경로(R1);
에너지원(E)이 상기 제 1경로(R)를 통과하여 제 2발열체코일부(220)로 유동하는 제 2경로(R2);
에너지원(E)이 상기 제 2경로(R2)를 지나 제 1발열체코일연결부(230)를 통과하는 제 3경로(R3);
에너지원(E)이 상기 제 3경로(R3)를 통과하여 제 2발열체코일부(220)로 유동하는 제 4경로(R4);
에너지원(E)이 상기 제 4경로(R4)를 지나 제 2발열체코일연결부(240)를 통과하는 제 5경로(R5);
에너지원(E)이 상기 제 5경로(R5)를 통과하여 에너지원유로공간부(130)로 유동하는 제 6경로(R6);
에너지원(E)이 상기 제 6경로(R6)를 지나 에너지원유로탱크연결부(140)를 통과하는 제 7경로(R7);
에너지원(E)이 상기 제 7경로(R7)를 통과하여 제 1탱크부(110) 내부로 유동하는 제 8경로(R8);
에너지원(E)이 상기 제 8경로(R8)를 지나 에너지원배출부(150)로 배출되는 제 9경로(R9);로 구성되어,
도 7에 도시된 바와 같이, 에너지원(E)이 제 1경로(R1), 제 2경로(R2), 제 3경로(R3), 제 4경로(R4), 제 5경로(R5), 제 6경로(R6), 제 7경로(R7), 제 8경로(R8), 제 9경로(R9)를 순차적으로 통과하면서 열에너지가 생성되도록 한다.
이때, 열에너지생성장치(1)가 2[개] 형성될 경우에는,(첫 번째 열에너지생성장치(1)를 '제 1열에너지생성장치'라 하고, 두 번째 열에너지생성장치(1)를 '제 2열에너지생성장치'라 함.) 제 1열에너지생성장치를 통과한 에너지원(E)이 제 9경로(R9)로 배출되고, 제 9경로(R9)로 배출되는 에너지원(E)이 제 2열에너지생성장치의 제 1경로(R1)로 유입, 제 2열에너지생성장치를 통과한 후, 제 2열에너지생성장치의 제 9경로(R9)로 배출되어, 배출되는 초고온 과열 증기가 발전수단(700)을 통해 발전(發電)된다.
한편, 도 6을 참조하여, 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)의 핵심 구성요소인, 열에너지생성장치(1)로 유입되는 에너지원(E)의 흐름을 순서도로 간략하게 살펴보면,
제 1경로(R1)를 통해 에너지원(E)이 유입되는 에너지원 유입단계(S100);
제 2경로(R2) 및 제 3경로(R3)를 통해 에너지원(E)이 유동하는 제 2발열체코일부 유동단계(S200);
제 4경로(R4) 및 제 5경로(R5)를 통해 에너지원(E)이 유동하는 제 1발열체코일부 유동단계(S300);
제 6경로(R6) 및 제 7경로(R7)를 통해 에너지원(E)이 유동하는 에너지원유로공간부 유동단계(S400);
제 8경로(R8)를 통해 에너지원(E)이 제 1탱크부(110) 내부로 유동하는 제 1탱크부 유동단계(S500);
제 9경로(R9)를 통해 열에너지가 생성된 에너지원(E)이 배출되는 에너지원배출부 배출단계(S600);로,
에너지원(E)이 유입, 유동, 배출되어, 에너지원(E)에 열에너지가 생성되도록 한다.
이때, 상기의 열에너지생성장치(1)로 유입되는 에너지원(E)의 흐름에 대한 순서도를 기반으로, 본 발명의 전체적인 흐름도를 살펴보면,(에너지원(E)의 전체적인 흐름도)
상기 에너지원배출부 배출단계(S600) 후, 에너지원배출부(150)로 배출되는 열에너지가 생성된 에너지원(E)이 발전수단(700)를 통과하여, 발전(發電)하는 발전수단 발전단계(S700);
상기 발전수단 발전단계(S700)를 통과한, 폐열(廢熱)을 활용하여, 축사수단(500)으로부터 유입되는 또 다른 에너지원에, 에너지를 공급하는 에너지교환수단 통과단계(S800);
상기 에너지교환수단 통과단계(S800)를 통해, 또 다른 에너지원이 에너지를 획득하여, 축사수단(500)에 필요한 에너지로 공급되는 축사수단 에너지 공급단계(S900);로 구성되어,
에너지원(E)이 특정 경로를 따라 이동되면서, 발전(發電)하고, 냉, 난방에 필요한 에너지로 축사수단(500)에 공급되도록 한다.
한편, 축사수단(500)에는, 예를 들어,
축사수단(500)의 내부 공기를 배출시켜, 내부를 환기시키기 위한, 환풍 시스템(V);과,
상기 환풍 시스템(V)을 통해 배출되는 축사수단(500)의 내부의 공기를 에너지원(E)으로 활용하기 위해, 침전탱크수단(600)을 거쳐, 열에너지생성장치(1)로 유도하는 에너지원공급라인(I);이 형성되고,
침전탱크수단(600)은, 예를 들어,
축사수단(500)으로부터 가축의 분뇨(糞尿)를 배출시키는 분뇨배출펌프(610);와,
상기 분뇨배출펌프(610)에 의해 축사수단(500) 내부로부터 배출되는 가축의 분뇨(糞尿)를 정화시키는 폭기조탱크(620);와,
축사수단(500)으로부터 배출되는 기체를 폭기조탱크(620)로 유입시키는 폭기조블로어모터(630);와,
상기 폭기조탱크(620)로부터 정화된 분뇨(糞尿)를 침전, 분리시키는 침전탱크(640);와,
상기 침전탱크(640)로부터 분리된 분(糞)을 축적하는 슬러지저장탱크(650);
상기 침전탱크(640)로부터 분리된 맑은 오수를 열에너지생성장치(1)로 유입시키는 맑은오수펌프(660);
상기 폭기조탱크(620), 침전탱크(640), 슬러지저장탱크(650)의 유체(流體)가 이동되도록 각각 연결되어, 유로(流路)를 형성하는 유체이동라인(670);으로 구성되되,
분뇨배출펌프(610)를 통해, 축사수단(500) 내부로부터 배출되는 가축의 분뇨(糞尿)가 폭기조탱크(620)에 축적되도록 유도하는 분뇨배출라인(671);
폭기조탱크(620)로부터 정화된 분뇨(糞尿)가 침전탱크(640)에 축적되도록 유도하는 정화된분뇨배출라인(672);
침전탱크(640)로부터 분리된 맑은 오수가 맑은오수펌프(660)에 의해 이동되도록 하는 맑은오수배출라인(673);
침전탱크(640)에 침전된 슬러지가 슬러지저장탱크(650)로 유입되도록 유도하는 슬러지배출라인(674);
슬러지저장탱크(650)에 저장된 슬러지를 슬러지 운반 탱크로리로 배출시키는 슬러지외부배출라인(675);
맑은오수펌프(660)를 통해 상기 맑은오수배출라인(673)으로 배출되는 맑은 오수를 열에너지생성장치(1)로 유입되도록 유도하는 에너지원배출라인(676);으로 구성되어,
축사수단(500)으로부터 배출되는 내부 공기 및 분뇨(糞尿)로부터 생성되는 맑은 오수가 에너지원(E)으로, 열에너지생성장치(1)로 유입되도록 한다.
발전수단(700)은, 예를 들어,
열에너지생성장치(1)로부터 생성된 초고온 과열 증기를 이용하여 발전(發電)하는 가스터빈발전수단(710);과,
상기 가스터빈발전수단(710)의 일측에 연결되어, 가스터빈발전수단(710)을 통과한 초고온 과열 증기를 이용하여, 전기 에너지로 변환, 저장하는 고체산화물연료전지수단(720);
상기 고체산화물연료전지수단(720)의 일측에 연결되어, 고체산화물연료전지수단(720)을 통과한 초고온 과열 증기를 이용하여, 전기 에너지로 변환, 저장하는 고온열전소자수단(730);으로 구성되어,
축사수단(500)으로부터 획득되는 에너지원(E)이, 열에너지생성장치(1)에 의해 열에너지가 생성되어, 초고온 과열 증기로 배출되고, 배출되는 초고온 과열 증기를 이용하여, 발전(發電)하여, 새로운 에너지 형태(전기 에너지)로 축적되도록 한다.
에너지교환수단(1000)은, 예를 들어,
고온열전소자수단(730)의 일측에 연결되어, 고온열전소자수단(730) 통과 후, 배출되는 폐열(廢熱)을 이용, 축사수단(500)의 냉, 난방에 필요한 에너지로 변환되어, 축사수단(500)으로 공급되도록 한다.
즉, 본 발명은,
축사수단(500)에서, 열에너지생성장치(1)로, 그리고, 열에너지생성장치(1)에서 발전수단(700)으로, 발전수단(700)에서 에너지교환수단(1000)으로, 에너지교환수단(1000)에서 다시 축사수단(500)으로 에너지가 이동, 변환, 축적되면서, 에너지의 선순환이 이루어지도록 한다.
즉, 축사수단(500)으로부터 배출되는 기체와, 분뇨(糞尿)가 침전탱크수단(600)을 거쳐, 맑은 오수가 생성, 이를 이용하여, 열에너지, 전기 에너지를 획득할 수 있는 에너지 선순환 시스템을 제공한다.
한편, 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)에는,
열에너지생성장치(1)가 2[개] 이상 형성되어,
에너지원(E)이 초고온 과열 증기인 열에너지로 빠르게 변환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 열에너지생성장치(1)의 전반적인 운전을 실시간 제어, 확인할 수 있도록 하는 컨트롤러장치(800)는,
열에너지생성장치(1)의 작동 조건을 설정하는 작동조건설정버튼부(810);
상기 작동조건설정버튼부(810)에 의해 설정된 작동 조건 및 이로 인해 작동되는 열에너지생성장치(1)의 실시간 운전 상태를 출력, 실시간 확인할 수 있도록 하는 작동정보출력부(820);
열에너지생성장치(1)의 실시간 운전 상태에 따른 안전 상태를 출력, 실시간 확인할 수 있도록 하는 안전정보출력부(830);로 구성되되,
작동조건설정버튼부(810)는, 예를 들어,
컨트롤러장치(800)에 메인 전원이 공급되도록 하는 메인전원공급모듈(811);
주파수발진수단(300)에 전원을 공급하여, 열에너지생성장치(1)가 가동되도록 하는 가동시작모듈(812);
가동을 일시 중지하는 가동정지모듈(813);
안전상의 이유로 가동을 비상 정지하는 비상정지모듈(814);
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수를 조절하는 주파수조절모듈(815);로 구성되고,
작동정보출력부(820)는, 예를 들어,
컨트롤러장치(800)에 공급되는 메인 전원의 전압을 표시, 출력하는 메인전원전압정보출력모듈(821);
주파수조절모듈(815)에 의해 조절된 주파수를 표시, 출력하는 주파수정보출력모듈(822);
주파수조절모듈(815)에 의해 조절되는 주파수에 따라 변화되는 전류의 크기를 표시, 출력하는 전류정보출력모듈(823);
증폭되는 전류의 크기를 표시, 출력하는 증폭전류정보출력모듈(824);
에너지원(E)의 실시간 온도를 표시, 출력하는 제 1에너지원온도정보출력모듈(825);
에너지교환수단(1000)에 의해, 축사수단(500)으로 공급되는 또 다른 에너지원의 실시간 온도를 표시, 출력하는 제 2에너지원온도정보출력모듈(826);로 구성되고,
안전정보출력부(830)는,
본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)의 메인 전원이 공급되었음을 표시, 출력하는 전원공급완료램프모듈(831);
본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)이 안정적으로 운전되고 있는 상태인지를 표시, 출력하는 안전운전램프모듈(832);
본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)의 과열 여부를 표시, 출력하는 과열정보램프모듈(833);
본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)의 과전류 여부를 표시, 출력하는 과전류정보램프모듈(834);
본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)의 과전압 여부를 표시, 출력하는 과전압정보램프모듈(835);로 구성되어,
본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)이 안전하고, 원활하게 운전되도록 한다.
이에 더하여,
본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)에는,
열에너지생성장치(1)와, 컨트롤러장치(800)가 안정되게 운용되도록, 내부 열을 냉각시키는 내부열냉각장치(900);가 더 포함, 구성될 수 있으며,
내부열냉각장치(900)는,
냉각수(920)가 충진, 저장되는 냉각수탱크(910);
상기 냉각수탱크(910)에 충진, 저장되어, 컨트롤러장치(800) 내부와 열에너지생성장치(1)의 일부를 순환하며 내부 열을 냉각시키는 냉각수(920);
상기 냉각수탱크(910)로부터 냉각수(920)가 배출되도록 하는 냉각수배출관(930);
상기 냉각수배출관(930)을 통해, 냉각수탱크(910)에 충진, 저장된 냉각수(920)가 컨트롤러장치(800) 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부로 유동되도록 하는 제 1냉각수유동관(940);
일측에는 상기 냉각수배출관(930)이 결합, 고정되고, 또 다른 일측에는 상기 냉각수유동관(940)이 결합, 고정되어, 냉각수탱크(910)에 충진, 저장된 냉각수(920)가 컨트롤러장치(800) 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부를 유동하여 순환되도록 하는 냉각수순환펌프(950);
컨트롤러장치(800) 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부를 유동하면서, 내부 열을 빼앗은 냉각수가 냉각수탱크(910)로 복귀하도록 하는 제 2냉각수유동관(960);
일측에는 상기 제 2냉각수유동관(960)이 결합, 고정되고, 또 다른 일측에는 냉각수탱크(910)와 결합, 고정되어, 상기 제 2냉각수유동관(960)으로부터 유입되는 온도가 상승된 냉각수(920)의 열을 방산(放散)하는 방열기(970);
상기 냉각수탱크(910) 및 방열기(970)가 적정 온도를 유지할 수 있도록 냉각시키는 냉각수냉각팬(980);으로 구성되어,
컨트롤러장치(800)의 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부를 순환, 내부 열을 냉각시켜, 상술한 바와 같이, 열에너지생성장치(1)와, 컨트롤러장치(800)가 안정되게 운용되도록 한다.
냉각수(920)의 유동을 도 12에 도시된 바와 같이 순서도로 간략하게 정리하면,
냉각수순환펌프(950)에 의해 냉각수탱크(910) 내부에 일정량 충진, 저장된 냉각수(920)가 냉각수배출관(930)으로 배출되고,(▶ S10, 냉각수유동 시작단계)
냉각수배출관(930)으로 배출되는 냉각수(920)가 제 1냉각수유동관(940)으로 유동하고,(▶ S20, 냉각수순환 시작단계)
상기 제 1냉각수유동관(940)으로 유동하는 냉각수(920)가 컨트롤러장치(800) 내부 및 열에너지생성장치(1)의 일부에 생성되는 열을 빼앗아 제 2냉각수유동관(960)을 통해 유동되고,(▶ S30, 냉각수순환 복귀단계)
제 2냉각수유동관(960)을 통해 유동하는 냉각수(920)가 방열기(970)로 유입되고,(▶ S40, 냉각수열 방산단계)
방열기(970)로부터 열이 방산(放散)된 냉각수(920)가 냉각수탱크(910)로 복귀, 재차 냉각수배출관(920)으로 배출되도록 하여, 냉각수(920)가 순환되도록 한다.(▶ S50, 냉각수 순환단계)
이때, 제 1냉각수유동관(940)은,
컨트롤러장치(800) 내부로부터 발생되는 내부 열을 냉각시킬 수 있도록, 컨트롤러장치(800) 내부에 일정 경로로 형성된다.
상기의 냉각수순환 복귀단계(S30)에서의 '열에너지생성장치(1)의 일부'라 함은,
열에너지생성장치(1)에 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수가 전달되는 부분을 말한다.(즉, 열에너지생성장치(1)에 주파수를 발진하기 위해 열에너지생성장치(1)와 주파수발진수단(300) 간에 결합, 연결된 전류가 흐르는 부분을 말한다.)
참고하여, 본 발명의, 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)은 금속류, 특히, 자성체로 이루어져, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 서로 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열이 생성, 가열되도록 한다.
또한, 제 1발열체코일부(210)와 제 2발열체코일부(220)는, 일정 간격, 일정 높이로 이격되어 형성될 수 있다.(D1 뿐만 아니라, D2에도 특정 범위가 정해질 수 있다.)
이는, 열에너지생성탱크수단(100)과 열에너지생성코일수단(200)을, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 빠르게 노출시켜, 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열이 생성, 가열되는 시간을 단축, 장치의 효율성을 극대화하기 위함이다.
또한, 본 발명에서의 '상호 작용'이라 함은,
주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 전류가 생성, 생성된 전류가 다른 대상체와 활발하게 교류되어 자기저항(magnetic reluctance)이 형성되는 것을 말한다.
또한, 본 발명의 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수의 세기, 열에너지생성탱크수단(100)의 체적, 열에너지생성코일수단(200)의 단면적 및 형성된 길이 및 열에너지생성장치(1)의 설치 대수에 따라 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.
즉, 본 발명은, 열에너지를 발생시킬 수 있는 코일 겸 에너지원(E)이 유입, 유동되는 통로로서 구성된 제 2발열체코일부(220)에 주파수발진수단(300)을 연결, 주파수를 발진하여, 저항가열(resistance heating)이 형성되도록 함은 물론, 제 2발열체코일부(210)와 제 1발열체코일부(210)로 인해, 열에너지생성탱크수단(100)이 유도 가열 방식으로 열에너지가 생성되고, 이에 더하여서, 제 2발열체코일부(220)로 전달되는 주파수 및 흐르는 전류로 인해 제 1발열체코일부(210) 및 제 2탱크부(120), 제 1탱크부(110)에 자기저항(magnetic reluctance)이 형성, 이들의 상호 작용으로 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)에 열에너지가 빠르게 생성되도록 하는 것이다.
이때, 에너지원(E)에 생성되는 열에너지(E1)는,
'E1 = 1 + (ERH * EMR) + EIH + f' 식으로 정의될 수 있다.
여기서,
E1는, 본 발명의 핵심 구성요소인 열에너지생성장치(1)로부터 생성되는 열에너지이고,
ERH는, 저항가열로 인해 생성되는 열에너지,
EMR는, 자기저항의 상호 작용으로 인해 생성되는 열에너지,
EIH는, 유도 가열로 인해 생성되는 열에너지,
f는, 주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수이다.
또한, 에너지원(E)으로부터 에너지교환수단(1000)을 통해, 열에너지를 빼앗아 축사수단(500)으로 공급되는 에너지(E2)는,
'E2 = q * E1' 식으로 정의될 수 있다.
여기서,
q는, 에너지의 손실 상수로,
발전수단(700) 및 에너지교환수단(1000)의 구성 및 규격, 성능에 의해 결정된다.(단, 'q < 1')
본 발명에서 '[]'를 통해 기재된 문자는 해당 숫자의 단위를 의미한다.
또한, 본 발명에서,
축사수단(500)으로부터 에너지를 공급받기 위해 배출되는 또 다른 에너지원의 유입경로(r1)는,
에너지교환수단(1000)으로 유입되는 또 다른 에너지원의 경로이며,
에너지교환수단(1000)을 통해, 에너지가 생성된 또 다른 에너지원이 배출되는 유출경로(r2)는,
상기 또 다른 에너지원의 유입경로(r1)를 통해 유동되는, 또 다른 에너지원이 에너지교환수단(1000) 내에서 폐열(廢熱)로부터 에너지를 빼앗아 에너지가 생성된 또 다른 에너지원이 외부로 배출되어, 축사수단(500)으로 공급되는 경로이다.
또한, 도 7에 도시된 색상은, 에너지원(E) 및 또 다른 에너지의 각각 경로를 보기 쉽게 나타내기 위함이다.
또한, 도 10은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)의 구성요소 중, 열에너지생성장치(1)의 실시 예에 대한 실제 사진을 나타낸 것이며, 도 11은 본 발명인 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)의 실시 예에 대한 실제 사진을 나타낸 것이다.
본 발명을, 간략하게 정리하면,
축사수단(500)으로부터 배출, 침전탱크수단(600)에서 생성되는 에너지원(E)을 열에너지생성장치(1)로 열분해하여, 초고온 1200[℃]의 과열 증기로 만들어, 초고온의 과열 증기로 발전(發電)하고, 폐열(廢熱)을 활용하여, 축사수단(500)의 냉, 난방에 필요한 에너지로 공급되도록 하는, 에너지 선순환 시스템이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
따라서, 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 아니되며 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
따라서, 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 아니되며 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명은 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템에 관한 것으로서, 열에너지와 관련된 전반적인 산업 분야에 활용 가능하다.
예를 들어, 열에너지의 증폭 및 열량 조절이 필요한 산업, 농수산 관련 냉난방 시스템 산업, 주거 공간 및 빌딩의 열원(熱源)을 공급하는 장치 및 시스템 산업, 선박, 차량, 기차 등 이동수단의 엔진 등, 각종 산업 시설, 열분해로 인한 생활 쓰레기, 해양 쓰레기 처리 시설 및 시스템 산업, 나아가, 고체 산화물 연료전지 및 터빈 발전 등, 다양한 산업 분야 증진에 기여하는 데에 적용할 수 있다.
특히, 축사의 분뇨(糞尿) 처리는, 음식물 쓰레기 자원화 시설과 함께, 그 사회적 기여도로 볼 때, 공히, 사회적 공공 폐기물의 리사이클링 또는 자연 환원이라는, 준 공익성 산업으로, 오랜 숙원인 환경 문제를 해결할 수 있는 산업 분야 증진에 기여할 수 있다.
2: 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템
1: 열에너지생성장치
100: 열에너지생성탱크수단 110: 제 1탱크부
120: 제 2탱크부 130: 에너지원유로공간부
140: 에너지원유로탱크연결부 150: 에너지원배출부
200: 열에너지생성코일수단 210: 제 1발열체코일부
220: 제 2발열체코일부 230: 제 1발열체코일연결부
240: 제 2발열체코일연결부 250: 에너지원유입관부
300: 주파수발진수단 400: 돔하우징
500: 축사수단
600: 침전탱크수단 610: 분뇨배출펌프
620: 폭기조탱크 630: 폭기조블로어모터
640: 침전탱크 650: 슬러지저장탱크
660: 맑은오수펌프 670: 유체이동라인
671: 분뇨배출라인 672: 정화된분뇨배출라인
673: 맑은오수배출라인 674: 슬러지배출라인
675: 슬러지외부배출라인 676: 에너지원배출라인
700: 발전수단 710: 가스터빈발전수단
720: 고체산화물연료전지수단 730: 고온열전소자수단
800: 컨트롤러장치 810: 작동조건설정버튼부
811: 메인전원공급모듈 812: 가동시작모듈
813: 가동정지모듈 814: 비상정지모듈
815: 주파수조절모듈 820: 작동정보출력부
821: 메인전원전압정보출력모듈 822: 주파수정보출력모듈
823: 전류정보출력모듈 824: 증폭전류정보출력모듈
825: 제 1에너지원온도정보출력모듈 826: 제 2에너지원온도정보출력모듈
830: 안전정보출력부 831: 전원공급완료램프모듈
832: 안전운전램프모듈 833: 과열정보램프모듈
834: 과전류정보램프모듈 835: 과전압정보램프모듈
900: 내부열냉각장치 910: 냉각수탱크
920: 냉각수 930: 냉각수배출관
940: 제 1냉각수유동관 950: 냉각수순환펌프
960: 제 2냉각수유동관 970: 방열기
980: 냉각수냉각팬
1000: 에너지교환수단
S10: 냉각수유동 시작단계 S20: 냉각수순환 시작단계
S30: 냉각수순환 복귀단계 S40: 냉각수열 방산단계
S50: 냉각수 순환단계
S100: 에너지원 유입단계 S200: 제 2발열체코일부 유동단계
S300: 제 1발열체코일부 유동단계 S400: 에너지원유로공간부 유동단계
S500: 제 1탱크부 유동단계 S600: 에너지원배출부 배출단계
S700: 발전수단 발전단계 S800: 에너지교환수단 통과단계
S900: 축사수단 에너지 공급단계
E: 에너지원 I: 에너지원공급라인
V: 환풍 시스템
r1: 또 다른 에너지원 유입경로(축사수단(500)에서 배출)
r2: 에너지가 생성된 또 다른 에너지원 유출경로(축사수단(500)으로 유입)
R1: 제 1경로 R2: 제 2경로
R3: 제 3경로 R4: 제 4경로
R5: 제 5경로 R6: 제 6경로
R7: 제 7경로 R8: 제 8경로
R9: 제 9경로

Claims (3)

  1. 초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)에 있어서,
    가축을 사육하는 축사수단(500);
    상기 축사수단(500) 내부로부터 환풍 시스템(V)을 통해 직접적으로 배출되는 기체와, 축사수단(500)으로부터 배출되는 분뇨(糞尿)를 처리하여, 에너지원(E)을 생성시키는 침전탱크수단(600);
    상기 침전탱크수단(600)에 의해 분뇨(糞尿)로부터 분리된 맑은 오수를 에너지원(E)으로, 열에너지로서 초고온 과열 증기를 생성시키는 열에너지생성장치(1);
    상기 열에너지생성장치(1)로부터 생성되는 초고온 과열 증기의 열에너지를 이용하여, 발전(發電)하는 발전수단(700);
    상기 발전수단(700)으로부터 배출되는 폐열(廢熱)을 이용하여, 축사수단(500)에 필요에너지로 공급되도록 하는 에너지교환수단(1000);으로 구성되어,
    축사수단(500)로부터 배출되는 분뇨(糞尿) 및 가스를 이용하여, 열에너지생성장치(1) 및 발전수단(700)을 통해 발전(發電)하고, 에너지교환수단(1000)을 통해, 폐열(肺熱)을 이용하여, 축사수단(500)의 냉, 난방에 필요한 필요에너지로 공급되도록 함으로서, 축사수단(500)의 쾌적한 내부 환경을 도모함과 동시에, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는,
    초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    열에너지생성장치(1)는,
    에너지원(E)에 열에너지가 생성되도록 하고, 열에너지가 생성된 에너지원(E)이 초고온 과열 증기로 배출되는 열에너지생성탱크수단(100);
    상기 열에너지생성탱크수단(100)의 중심축을 기준으로 원통 모양으로 권취되어 나선형을 형성하고, 일측으로 에너지원이 유입, 유입된 에너지원이 열에너지생성탱크수단(100)으로 유동되도록 하는 열에너지생성코일수단(200);
    상기 열에너지생성탱크수단(100) 및 열에너지생성코일수단(200)으로 주파수를 발진하는 주파수발진수단(300);으로 구성되어,
    주파수발진수단(300)으로부터 발진되는 주파수에 의해 열에너지생성코일수단(200)과, 열에너지생성탱크수단(100)에 전류가 유도되고, 이에 따른 자기저항(magnetic reluctance)의 상호 작용으로 열에너지생성코일수단(200) 및 열에너지생성탱크수단(100)이 가열, 열에너지생성코일수단(200)으로 유입되어 열에너지생성탱크수단(100)으로 배출되는 에너지원(E)에 열에너지가 생성되어, 초고온 과열 증기로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템(2)에는,
    열에너지생성장치(1)가 2[개] 이상 형성되어,
    에너지원(E)이 초고온 과열 증기인 열에너지로 빠르게 변환되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    초고온 과열 증기를 이용한 축산 열분해 처리 시스템.
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