KR100409250B1 - 성형숯 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러 가지 조성물을 압축 성형된 성형숯을 제조하기 위한 성형숯 제조장치에 관한 것으로, 특히, 성형숯을 고압을 이용한 압출식으로 성형하는 성형숯 제조장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 성형숯 제조장치는, 숯 조성물들을 교반하여 혼합하는 믹서와; 상기 믹서에서 혼합된 혼합물을 압출실에 유입한 후 가압하여 상기 압출실 선단의 압출노즐을 통해 압출하는 압출기와; 상기 압출노즐을 통해 압출되는 압출물을 냉각하여 굳게 하는 성형금형과; 상기 압출기에서 배출되는 압출물을 단위 길이로 절단하는 절단기를 포함하여 이루어지며, 이러한 구성에 따르면, 성형숯을 고압을 이용하여 압출식으로 성형함으로써 표면 균열이 없고 강도와 경도가 매우 높은 양질의 숯을 대량으로 제조할 수 있고, 야자숯가루와 전분으로만 이루어져 연소시 유해가스를 전혀 발생하지 않는 고강도, 고발열량의 야자숯 제조가 가능하다.

Description

성형숯 제조장치{FORMING CHARCOAL MANUFACTURING MACHINE}

본 발명은 여러 가지 조성물을 압축 성형된 성형숯을 제조하기 위한 성형숯 제조장치에 관한 것으로, 특히, 성형숯을 고압을 이용한 압출식으로 제조하여 강도 및 경도가 높은 양질의 숯을 대량으로 제조할 수 있는 성형숯 제조장치에 관한 것이다.

숯은 목재를 탄화시킨 것으로 재연소시 불꽃이 작고 그을음이 없으며 연소시간이 긴 데다가 부피에 비해 많은 열량이 발산하고 무엇보다 살균 및 탈취효과가 탁월하여 예전부터 고기 등을 굽는 연료로 많이 사용되고 있다.

숯은 그 원료가 되는 목재에 따라 종류가 구분되는 바 그 중에서도 참나무를 탄화시켜 만든 참나무 숯이 여러 가지의 면에서 질적으로 가장 우수하여 가장 널리 이용되어 왔었다. 그러나, 참나무 숯의 경우 참나무 공급량이 적어 경제적이지 못할 뿐만 아니라 형상의 성형이 불가능한데다 그 강도도 취약하고 또 연소시간이 짧아 가용시간도 매우 짧기 때문에 최근에는 참나무 숯 보다는 가구 등을 제작할 때 파생되는 톱밥이나 폐목재를 파쇄하여 만든 톱밥 또는 야자껍질을 탄화하여 만든 야자 숯가루 등을 점결제 등과 혼합한 다음 그 혼합물을 소정의 형상으로 압착 성형하여 만든 성형숯이 널리 사용되고 있다.

그러나, 종래 성형숯들은 주재료인 톱밥이나 야자숯가루 등을 압착하기 위해 첨가되는 예컨대 니트로 셀룰로오스, 아세톤, 메탄올, 코르타르 등과 같은 화학적 점결제나 클루코오스, 주석산 칼륨 등 식물성 점결제 등이 연소과정에서 유해 가스를 발생시켜 인체에 유해하다는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 연소시간이 짧고, 강도가 취약하여 운반과정에서 깨지거나 연소과정에서 깨지는 경우가 빈번하였으며, 연소 후 재를 많은 남겨 뒤처리하기에도 번거로운 등 여러 가지의 문제점을 가지고 있었다.

이에, 본 출원인은 상술한 바와 같은 종래 성형숯들에 의해 유발되는 문제점들을 일소하기 위하여, 야자숯가루와 전분으로만 이루어져 연소시 유해가스를 전혀 발생하지 않음으로써 인체에 전혀 해를 주지 않고, 연소시간이 길어 가용 시간이 길며, 연소 후 재를 남기지 않음으로써 뒤처리하기도 매우 간편한 야자숯을 안출하였다.

한편, 종래 성형숯 제조장치들은 물에 개어진 숯 혼합물을 겔(gel) 상태에서 소정의 공간을 형성하는 성형틀에 사출한 다음 건조하는 방식으로 이루어져 있었던 바, 사출방식의 경우 성형틀 조립(사출실 폐쇄) →겔 형태의 숯 혼합물 사출 →사출물 건조 →성형틀 분해(사출실 개방) →사출품 인출 →성형틀 조립 등의 여러 단계의 공정을 거치는 사이클 단위로 성형숯을 제조하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 폐쇄된 사출실에 숯 혼합물을 사출하여야 하는 관계로 사출압력을 불과 수 톤(ton) 이하로 제한할 수밖에 없기 때문에 강도와 경도가 높은 성형숯 제조가 불가능하였다. 따라서, 종래 성형숯 제조장치로 제조한 성형숯의 경우 그 구성 입자간 접합 강도가 취약하여 표면에 균열이 발생하였고 운반과정에서 쉽게 부서지는 문제점이 있었다. 또한, 점화 후 단시간 내에 부서져 버리고 연소시간 마저 짧아 가용(加用)시간이 매우 짧다는 문제점을 안고 있었다. 그리고 무엇보다도 종래 성형숯 제조장치의 경우 입자간의 결합을 위해 사용되는 화학적 점결제나 기타 다른 목적의 여러 가지 첨가제가 함유된 성형숯을 제조하기 위해 설계된 것들이기 때문에 본 출원인이 안출한 야자숯가루와 전분만으로 이루어진 야자숯 제조용으로는 사용이 불가능하다는 문제점을 안고 있었다.

이에, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 성형숯 제조장치들이 안고 있는 문제점을 일소할 수 있는 것으로, 수 십톤 이상의 고압을 이용한 압출식으로 숯을 연속적으로 성형함으로써, 표면 균열이 없고 강도와 경도도 매우 높은 양질의 숯을 대량으로 제조할 수 있는 성형숯 제조장치를 제공하는데 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 야자숯가루와 전분으로만 이루어져 별도의 점결제 사용이 배제됨에 따라 연소시 유해가스를 전혀 발생하지 않는 야자숯을 제조할 수 있는 성형숯 제조장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형숯 제조장치의 개략적 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형숯 제조장치의 압출공정을 보인 개략적 단면도.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형숯 제조장치의 공정순서를 보여주는 블록도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형숯 제조장치로 성형한 성형숯 사시도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형숯 제조장치의 개략적 단면도.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 믹서 10 : 개폐기

2 : 호퍼 3 : 압출기

30 : 실린더 31 : 유압실린더

31a : 플런저 31b : 성형봉

32 : 압출노즐 33 : 히터

34 : 성형봉 4 : 성형금형

40 : 냉각수관 5 : 절단기

100 : 성형숯 101 : 숯 혼합물

본 발명에 따른 성형숯 제조장치는, 숯 조성물들을 교반하여 혼합하는 믹서와; 상기 믹서에서 혼합된 혼합물을 압출실에 유입한 후 가압하여 상기 압출실 선단의 압출노즐을 통해 압출하는 압출기와; 상기 압출노즐을 통해 압출되는 압출물을 냉각하여 굳게 하는 성형금형; 그리고, 상기 압출기에서 배출되는 압출물을 단위 길이로 절단하는 절단기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성에 있어서, 상기 압출기는 혼합물을 유입하는 압출실을 형성하고 그 선단에 압출노즐이 장착되는 실린더와; 상기 실린더 내 압출실을 따라 왕복동하는 플런저로써 그 압출실에 유입된 혼합물을 상기 압출노즐을 통해 압출하는 유압실린더를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 압출기는 혼합물을 유입하는 압출실을 형성하고 그 선단에 압출노즐이 장착되는 실린더와; 상기 실린더의 후단에 설치되는 회전구동장치와; 상기 실린더의 압출실에 설치되고 그 끝단이 상기 회전구동장치의 구동축에 동력적으로 결합되어 상기 회전구동장치에 의해 회전하면서 상기 압출실에 유입된 혼합물을 가압하여 상기 압출노즐을 통해 압출하는 스크류를 포함하여 이루어진다.

한편, 본 발명에 따른 성형숯 제조장치는 바람직한 구성으로서 상기 믹서에서 배출된 혼합물을 유입하여 상기 압출기의 압출실에 일정량 만큼씩 투입하는 호퍼를 더 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 압출노즐의 압출통로는 길이가 80∼120 mm이고 1/10 ∼ 2/5의 테이퍼를 가지고 출구단으로 가면서 점감된다.

또한, 상기 압출기의 압출 압력은 70∼120 ton 범위 내에서 설정된다.

이하, 본 발명에 따른 성형숯 제조장치의 두 가지 바람직한 실시예를 첨부도면을 통해 보다 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형숯 제조장치의 단면 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형숯 제조장치는 성형숯의 조성이 되는 각종 조성물 예컨대 야자숯가루, 물, 전분 등을 혼합하는 믹서(1), 상기 믹서(1)에서 혼합되어 배출되는 혼합물을 후술하는 압출기(3)의 압출실(3a)에 일정 양만큼 투입하는 호퍼(2), 호퍼(2)로부터 압출실(3a)에 투입되는 혼합물을 압출노즐(31)을 통해 압출하는 유압식 압출기(3), 상기 압출노즐(31)을 통해 압출되는 압출물을 냉각하여 굳게 하는 성형금형(4), 그리고, 상기 성형금형(4)에서 굳은 상태로 배출되는 압출물(102)을 소정의 길이 단위로 절단하는 절단기(5) 등으로 구성된다.

이와 같은 구성의 본 발명의 일 실시예에 따른 성형숯 제조장치의 각 구성요소의 기능과 작용을 도 1과 도 2의 단면도와 제조공정 블록도인 도 3을 참조한 성형숯 제조과정의 설명을 통해 구체적으로 살펴본다.

먼저, 야자숯가루, 물, 전분 등이 소정의 비율 바람직하게는 야자숯 50 kg 중량부와 물 18 중량부 그리고 전분 3 kg중량부가 믹서(1)에 투입되면 믹서(1)는 구동모터(12)에 의해 회전되는 내부의 로터(11)로 교반하여 이들을 균일하게 혼합, 겔(gel)의 상태로 만든다. 소정 시간이 경과되어 혼합물의 겔화가 완료되면, 도 2에 나타난 바와 같이, 믹서(1)의 개폐기(10)가 유압실린더(30)에 장착된 제 2 센서(35)의 신호에 의해 도어(10a)를 개방하여, 믹서(1)의 혼합물을 믹서(1) 하부에 설치된 호퍼(2)로 낙하시킨다. 호퍼(2)는 믹서(1)로부터 낙하된 혼합물을 굳지 않도록 구동모터(21)에 의해 서로 연동하여 회전하는 두 개의 로터(20)로 지속적으로 교반하면서 그 하부에 항시 개방된 상태로 유압실린더(31)의 플런저(31a)에 의해서 개폐되는 하부의 배출구(2a)를 통해 실린더(30)의 압출실(30a)로 배출한다. 즉 호퍼(2) 내 혼합물은 도 1에서와 같이 유압실린더(31)의 플런저(31a)가 호퍼(2)의 뒤쪽에 위치한 상태에서만 배출구(2a)가 개방되므로 플런저(31a)가 후진하여 호퍼(2)의 배출구(2a)를 지나는 시점에서부터 하사점에 이른 후 재 전진하여 배출구(2a)를 지나는 시점까지 압출실(30a)에 유입된다. 상기 개폐기(10)는 전진하는 플런저(31a)가 특정 지점(대략 플런저(31a)가 호퍼(2)의 배출구(2a)를 폐쇄하는 지점)(T3)을 지나갈 때 그 플런저(31a)의 후단부를 감지한 제 2 센서(35)의 신호에 따라 도어(10a)를 이동시켜 믹서(1)의 배출구(1a)를 개방하고(도 2 참조) , 상사점(T1) 도달한 다음 다시 후진하는 플런저가 상기 특정 지점(대략 플런저(31a)가 호퍼(2)의 배출구(2a)를 개방하는 지점)(T3)에 이르렀을 때 그 플런저(31a)의 후단부를 감지하는 제 2 센서(35)의 신호로 도 1에 나타난 바와 같이 도어(10a)를폐쇄하도록(도 1 참조) 구성된다. 한편, 압출실(30a)에 유입된 혼합물은 도 2에 나타난 바와 같이 유압실린더(31)에 장착된 제 1 센서(34)의 감지신호에 따라 하사점(T1)에부터 전진하는 플런저(30a)의 80 내지 120 톤(ton) 정도의 가압력에 의해 압착되면서 압출노즐(32)의 압출통로(길이 100 mm, 입구경 60 mm, 출구경 43 mm, 테이퍼 17/100)를 통해 성형금형(4)으로 압출된다. 이 때 혼합물은 상기 압출노즐(32)을 둘러싸고 있는 히터(33)에 의해 약 120℃까지 가열되어 성형이 용이해진 상태에서 압출노즐(32)의 압출통로의 단면형상에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 각 모서리에 비드부를 가진 육각기둥형으로 성형되어 압출된다. 그리고, 그 중심에는 상기 플런저(31a)의 중앙에서 뻗어 있는 단면경이 약 12 mm인 성형봉(31b)에 의해 통기공이 형성된다. 이어 압출물은 성형금형(4)을 통과하면서 성형금형(4)을 둘러싸고 있는 냉각수관(40)을 순환하는 냉각수에 의해 냉각되어 일정 정도의 굳기로 굳은 상태로 성형금형(4)부터 배출되며, 성형금형(4)에서 배출된 이후에는 플런저(31a)가 상사점(T2)에 도달한 것을 감지한 제 3 센서(36)의 신호로 작동하는 절단기(5)에 의해 소정의 단위 길이로 1 차 절단되어 건조실로 이송된다. 마지막으로 건조실에서 약 45 mm 단위로 2 차 절단된 후 일정 시간 동안 상온 건조되면, 압출물에 함유되었던 대부분의 수분이 건조되면서 전분의 작용으로 숯 입자 상호간 결착력이 증강되면서 일정 이상의 강도와 경도를 갖는 성형숯이 완성된다.

이상과 같은 제조과정을 따라 성형숯을 압출하는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형숯 제조장치는 상술한 바와 같은 제조과정을 반복하면서 믹서(1)에 연속적으로 투입되는 혼합물을 약 100 톤 정도의 고압으로 연속적으로 압출할 수 있으므로, 표면 균열이 없고 강도와 경도도 매우 높은 양질의 성형숯을 대량으로 제조할 수 있다.

참고로, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취하여 압출노즐(32)의 압출통로를 보인 것이다. 여기서 부호 32a와 32b는 각각 성형금형(4)과 결합하기 위한 플렌지부와 볼트공을 나타낸 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형숯 제조장치는 스크류식 압출기를 채용한 것으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 압출기(6)가 혼합물을 유입하는 압출실(60a)을 형성하고 그 선단에 압출노즐(64)이 장착되는 실린더(60)와; 상기 실린더(60)의 후단에 설치되는 회전구동장치(61,62)와; 상기 실린더(60)의 압출실(60a)에 설치되고 그 끝단이 상기 회전구동장치(61,62)의 구동축에 동력적으로 결합되어 상기 회전구동장치(61,61)에 의해 회전하면서 상기 압출실(60a)에 유입된 혼합물을 가압하여 상기 압출노즐(64)을 통해 압출하는 스크류(63)를 포함하여 이루어져 있다. 이상과 같은 구성에 있어서 상기 회전구동장치(61,62)는 구동모터(61)와 그 구동모터(61)의 회전수와 출력을 제어할 수 있는 감속기(62)로 구성되며, 그 회전구동장치(61,62)에 의해 실린더(60) 내 압출실(60a)에 설치된 스크류(63)가 회전하면서 그 압출실(60a)에 유입되는 혼합물을 압출노즐(64)을 통해 연속하여 압출한다.

이와 같은 구성의 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형숯 제조장치는 구성면으로 앞서 일 실시예의 성형숯 제조장치와 비교하여 볼 때 압출기(6)의 구성만 다를 뿐 압출기(6)의 가압력, 압출노즐(64) 구조과 성형금형(4) 구조 등이 모두 동일하게 설계된다. 즉, 압출압력을 생성하는 압출기(6)가 스크류식으로 구성되어 앞서 사이클 단위로 성형숯을 압출하는 일 실시예와 달리 성형숯을 끊임없이 압출하도록 구성된 바, 플런저(31a)를 갖는 유압실린더(31) 대신 스크류(63)와 그 스크류(63)를 회전시키기 위한 구동모터(61) 그리고 감속기(62) 등을 구비하고, 성형봉(63b)이, 도 7에 나타난 바와 같이, 압출물의 내외면 냉각률 편차를 줄이기 위하여 그 내부를 통해 냉각 공기를 송풍할 수 있게 중공의 봉으로 구성되며, 아울러 믹서 배출구(1a)를 개폐하는 개폐기(10)와 압출물을 단위길이로 절단하는 절단기(5)가 센서의 신호에 의하지 않고 압출노즐(64)의 압출량에 따라 일정한 시간 간격으로 작동하도록 구성된다는 점에서 차이를 갖는다. 특히, 스크류(63)의 경우에는 배출측으로 가면서 점진적으로 가압력을 높일 수 있도록 적어도 3 단계로 나뉘어 날개(63a)의 간격이 좁혀지도록 구성된다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형숯 제조장치는 스크류식 압출기로써 연속하여 성형숯을 압출할 수 있으므로 앞서 일 실시예의 성형숯 제조장치 보다 생산성이 더 높다. 뿐만 아니라 혼합물을 스크류(63a) 날개의 간격이 배출측으로 가면서 점진적으로 좁아짐에 따라 혼합물에 대한 가압력을 점진적으로 높여가면 압출할 수 있으므로 입자간 공극률을 상대적으로 더 줄일 수 있다는 장점도 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은, 본 발명에 따른 성형숯 제조장치는 성형숯을 대략 80 내지 100 톤에 이르는 고압을 이용하여 압출식으로 성형함으로써, 표면 균열이 없고 강도와 경도가 매우 높은 양질의 숯을 대량으로 제조할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 성형숯 제조장치는 별도의 점결제 사용이 배제되고 야자숯가루와 전분으로만 이루어져 연소시 유해가스를 전혀 발생하지 않는 고강도, 고발열량의 야자숯 제조가 가능하다는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 숯 조성물들을 교반하여 혼합하는 믹서와;

   상기 믹서에서 혼합된 혼합물을 압출실에 유입한 후 가압하여 상기 압출실 선단의 압출노즐을 통해 압출하는 압출기와;

   상기 압출노즐을 통해 압출되는 압출물을 냉각하여 굳게 하는 성형금형과;

   상기 압출기에서 배출되는 압출물을 단위 길이로 절단하는 절단기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형숯 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 압출기는

   혼합물을 유입하는 압출실을 형성하고 그 선단에 압출노즐이 장착되는 실린더와;

   상기 실린더 내 압출실을 따라 왕복동하는 플런저로써 그 압출실에 유입된 혼합물을 상기 압출노즐을 통해 압출하는 유압실린더를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형숯 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 압출기는

   혼합물을 유입하는 압출실을 형성하고 그 선단에 압출노즐이 장착되는 실린더와;

   상기 실린더의 후단에 설치되는 회전구동장치와;

   상기 실린더의 압출실에 설치되고 그 끝단이 상기 회전구동장치의 구동축에 동력적으로 결합되어 상기 회전구동장치에 의해 회전하면서 상기 압출실에 유입된 혼합물을 가압하여 상기 압출노즐을 통해 압출하는 스크류를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형숯 제조장치.
4. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 믹서에서 배출된 혼합물을 유입하여 상기 압출기의 압출실에 일정량 만큼씩 투입하는 호퍼를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 성형숯 제조장치.
5. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 압출노즐의 압출통로는 길이가 80∼120 mm이고 1/10 ∼ 2/5의 테이퍼를 가지고 출구단으로 가면서 점감되는 것을 특징으로 하는 성형숯 제조장치.
6. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 압출기의 압출 압력은 70∼120 ton 인 것을 특징으로 하는 성형숯 제조장치.