KR101361152B1 - Carbon dioxide generator for cultivation of plants - Google Patents

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KR101361152B1
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최병철
이정현
박성용
김화남
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전남대학교산학협력단
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Abstract

The present invention provides an apparatus for generating carbon dioxide and a greenhouse using the same. The apparatus for generating carbon dioxide in the present invention which reduces harmful exhaust gas as a post-treatment system having a metal particulate filter (MPF) catalyst and reuses stored energy for heating as a heat storage system storing exhaust heat in a heat storage tank, and also adsorbs CO or HC, a harmful component emitted in initial operation of the apparatus for generating carbon dioxide, then reuses the adsorbed CO or HC, thereby contributing to the effective use of the energy as well as reducing the harmful exhaust gas. In case of applying the apparatus for generating carbon dioxide to the greenhouse, the moisture, which is emitted when operating the apparatus for generating carbon dioxide, is emitted with the harmful exhaust gas, thereby maintaining a constant humidity in the greenhouse.

Description

식물 재배용 이산화탄소 발생 장치{Carbon Dioxide Generator for Cultivation of Plants}Carbon Dioxide Generator for Cultivation of Plants

본 발명은 식물 재배용 이산화탄소 발생 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a carbon dioxide generator for plant cultivation.

고품질 원예작물의 재배 조건에 있어서 광합성은 대단히 중요하다. 광합성 속도는 온도, 이산화탄소(CO2)의 농도에 많은 영향을 받는다. 원예 작물은 대기 중의 CO2를 흡수하여 광합성을 통하여 작물 생육에 필요한 동화 산물을 생산하는데, 광합성 산물의 증가에 따라 작물의 수량과 품질이 향상된다. 그러나 적절한 CO2의 공급은 원예작물 재배 시 중요하지만, 겨울철에 시설하우스 내부의 부족한 CO2 농도는 작물성장에 있어서 방해 요인의 하나이다. 일반적으로 대기 중의 CO2 농도는 약 380 ppm이다. 현재, 원예작물에 CO2를 공급하는 방법은 액화탄산가스의 기화식, 고체형 공급방식, 그리고 연료 연소식 공급방식이 있다. 기화식 공급방법은 유해가스의 배출 염려가 없으며 시설하우스 내부의 CO2의 농도 조절이 용이한 장점이 있지만, 액체가 기화하는데 필요한 에너지 때문에 시설 내부의 온도를 감소시키며, 액체 CO2 비등점이 -78℃이므로 이 온도 이하로 저장용기를 보관해야 하기 때문에 취급이 어렵고 고가이다. 고체형 공급방식은 액화 이산화탄소를 사용하는 것에 비하여 사용하기에는 편리하며 설치비가 저렴하지만, CO2 발생양이 적으며, 농도 조절이 어렵고, 불완전 연소에 따른 유해 배기가스가 발생될 우려가 있다. 연소식 CO2 공급방법에는 확산식, 폐열형, 그리고 축열형 시스템이 있다. 확산식 시스템은 발생열을 온실 안으로 직접 방출하는 방식이며, 폐열형 시스템은 과잉열을 온실 밖으로 방출하는 방식이고, 축열형 시스템은 과잉열을 축열장치에 저장하여 필요할 때 사용하는 방식이다. 현재 국내의 연소식 CO2 공급방식은 확산형 시스템을 대부분 사용하고 있다. 그러나 이 시스템은 추운 겨울철에 CO2 발생기를 운전할 때 초기에 불완전연소로 인해 CO의 배출량이 많고, CO2 발생기의 사용시간에 따라 불완전 연소의 증가에 따라 일산화탄소 (CO), 탄화수소 (HC), 그리고 입자상물질 (PM)과 같은 유해 배기가스가 높아진다. 이 배출가스의 저감을 위해 산화촉매, PM 제거 촉매등과 같은 후처리장치가 반드시 필요하다. CO2 발생기로부터 배기가스와 함께 배출되는 수분은 시설하우스 내부의 습도를 증가시킨다. 시설하우스 내부의 습도증가는 작물에 결로현상을 발생시켜 작물의 질병 발생율을 높여 큰 피해를 주기 때문에 CO2 발생기에서 배출되는 수분 제거가 반드시 필요하다.
Photosynthesis is very important in growing conditions of high quality horticultural crops. Photosynthesis rate is strongly influenced by temperature and concentration of carbon dioxide (CO 2 ). Horticultural crops absorb CO 2 from the atmosphere and produce assimilation products necessary for crop growth through photosynthesis. The yield and quality of the crops increase with the increase of photosynthetic products. However, while adequate supply of CO 2 is important for cultivating horticultural crops, there is insufficient CO 2 in the facility house during the winter. Concentration is one of the obstacles to crop growth. CO 2 in the atmosphere The concentration is about 380 ppm. Currently, there are two methods of supplying CO 2 to horticultural crops: vaporized, liquefied carbon dioxide, and fuel-fired carbon dioxide. The evaporative supply method has no concern about the emission of harmful gas and it is easy to control the concentration of CO 2 inside the facility house, but the temperature inside the facility is reduced due to the energy required for the liquid to vaporize, and the liquid CO 2 Since the boiling point is -78 ° C, storage containers must be kept below this temperature, making handling difficult and expensive. Solid supply system is convenient for use as compared to the use of liquefied carbon dioxide and installation cost is cheap, but CO 2 There is a small amount of generation, difficult to adjust the concentration, there is a fear that harmful exhaust gas generated by incomplete combustion. Combustion CO 2 Supply methods include diffuse, waste heat, and heat storage systems. Diffuse systems directly dissipate the generated heat into the greenhouse, waste heat systems dissipate excess heat out of the greenhouse, and heat storage systems store excess heat in the regenerator and use it when needed. Domestic combustion CO 2 The supply method uses mostly diffusion systems. But this system when operating a CO 2 generator in a cold winter season due to the incomplete combustion in the early lots emissions of CO, carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) according to an increase of incomplete combustion depending on the operation time of the CO 2 generators, and Hazardous emissions, such as particulate matter (PM), are high. In order to reduce this exhaust gas, an aftertreatment device such as an oxidation catalyst, a PM removal catalyst, or the like is necessary. Moisture emitted with the exhaust gas from the CO 2 generator increases the humidity inside the facility house. Increasing humidity inside the facility house causes condensation on crops, increasing the disease incidence of crops and causing great damage, so it is necessary to remove moisture emitted from the CO 2 generator.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허 문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety, so that the level of the technical field to which the present invention belongs and the contents of the present invention are more clearly explained.

본 발명자들은 유해 배기가스를 저감시키고 에너지 이용에 효율적인 식물 재배용 이산화탄소 발생 장치를 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 금속 미립자 필터(Metal Particluate Filter, MPF) 촉매를 가진 후처리 시스템, 축열탱크에 배기열을 축적할 수 있는 축열시스템 및 연소기 초기 운전시 배출되는 유해성분 CO 혹은 HC를 흡착하는 흡착장치를 포함하는 CO2 발생기를 개발하였으며, 본 발명의 장치는 유해 배기가스를 저감시킬 뿐만 아니라 배기열을 축열시스템에 축적해 난방에 재사용 가능하며, 배출가스와 함께 배출되는 수분을 제거하여 식물이 재배되는 시설 하우스 내부의 습도를 조절할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors earnestly researched to develop a carbon dioxide generator for plant cultivation, which is effective in reducing harmful emissions and using energy. As a result, the inventors of the present invention have a post-treatment system having a metal particulate filter (MPF) catalyst, a heat storage system capable of accumulating exhaust heat in a heat storage tank, and adsorption that adsorbs harmful components CO or HC emitted during the initial operation of the combustor. The CO 2 generator including the device was developed, and the device of the present invention not only reduces harmful exhaust gas, but also accumulates exhaust heat in the heat storage system, and can be reused for heating, and plants are grown by removing moisture discharged with the exhaust gas. The present invention was completed by confirming that the humidity inside the facility house can be controlled.

따라서 본 발명의 목적은 이산화탄소 발생 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a carbon dioxide generator.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 이산화탄소 발생 장치를 포함하는 시설하우스를 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention to provide a facility house comprising the carbon dioxide generator of the present invention.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 구성을 포함하는 이산화탄소 발생 장치를 제공한다:According to one aspect of the present invention, the present invention provides a carbon dioxide generating device comprising the following configuration:

(a) 연소용 공기를 공급하는 블로워(blower)(101) 및 연료탱크(102)를 포함하는 이산화탄소 발생기(100);(a) a carbon dioxide generator (100) comprising a blower (101) and a fuel tank (102) for supplying combustion air;

(b) 상기 이산화탄소 발생기(100)의 상부에 장착되며, 상기 연료탱크(102) 내의 연료 연소 시 배출되는 매연을 산화시키는 금속 미립자 필터 (metal particulate filter)(202)를 포함하는 배기 후처리장치(200); 및(b) an exhaust aftertreatment device mounted on an upper portion of the carbon dioxide generator 100 and including a metal particulate filter 202 for oxidizing soot emitted during fuel combustion in the fuel tank 102 ( 200); And

(c) 상기 배기 후처리장치(200)의 상부에 장착되고, 1 이상의 열교환기를 포함하며, 상기 이산화탄소 발생기(100)에서 발생된 배출가스 내에 포함된 수분을 제거하는 배기 중 수분 응축장치(300).
(c) a moisture condensation apparatus 300 in the exhaust, which is mounted on the exhaust post-treatment apparatus 200 and includes one or more heat exchangers and removes moisture contained in the exhaust gas generated by the carbon dioxide generator 100. .

본 발명자들은 유해 배기가스를 저감시키고 에너지 이용에 효율적인 식물 재배용 이산화탄소 발생 장치를 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 금속 미립자 필터(Metal Particluate Filter, MPF) 촉매를 가진 후처리 시스템, 축열탱크에 배기열을 축적할 수 있는 축열시스템 및 연소기 초기 운전시 배출되는 유해성분 CO 혹은 HC를 흡착하는 흡착장치를 포함하는 CO2 발생기를 개발하였으며, 본 발명의 장치는 유해 배기가스를 저감시킬 뿐만 아니라 배기열을 축열시스템에 축적해 난방에 재사용 가능하며, 배출가스와 함께 배출되는 수분을 제거하여 식물이 재배되는 시설 하우스 내부의 습도를 조절할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors earnestly researched to develop a carbon dioxide generator for plant cultivation, which is effective in reducing harmful emissions and using energy. As a result, the inventors of the present invention have a post-treatment system having a metal particulate filter (MPF) catalyst, a heat storage system capable of accumulating exhaust heat in a heat storage tank, and adsorption that adsorbs harmful components CO or HC emitted during the initial operation of the combustor. CO 2 with device The generator of the present invention not only reduces harmful exhaust gas, but also accumulates exhaust heat in the heat storage system and reuses it for heating, and removes moisture discharged with the exhaust gas, and the humidity inside the plant house where plants are grown. By confirming that the control can be achieved the present invention.

본 발명의 식물 재배용 이산화탄소 발생 장치에 포함된 배기 후처리장치(200)와 축열장치(600)로 인해, 이산화탄소 공급기에서 발생된 유해 배기가스의 저감효과 및 배기열을 축적가능한 축열시스템에 의한 난방 효과를 가져올 수 있다. 또한, 배출가스와 함께 배출되는 수분을 제거해 시설하우스 내부에 일정한 습도를 유지할 수 있다. 본 발명의 장치는 냉시동 시 배출되는 일산화탄소(CO) 혹은 탄화수소(HC)를 흡착장치로 흡착한 뒤 정상상태가 된 후 흡착된 CO 또는 HC를 재사용하여 유해 배출가스를 줄이고 에너지의 유효 이용에도 기여할 수 있는 시스템을 가지고 있다.Due to the exhaust aftertreatment device 200 and the heat storage device 600 included in the carbon dioxide generator for plant cultivation of the present invention, the effect of reducing the harmful exhaust gas generated from the carbon dioxide supply and the heating effect by the heat storage system capable of accumulating exhaust heat can be obtained. I can bring it. In addition, by removing the moisture discharged with the exhaust gas can maintain a constant humidity inside the facility house. The apparatus of the present invention can reduce the harmful emissions and contribute to the effective use of energy by reusing the adsorbed CO or HC after adsorbing the carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC) discharged during cold start with the adsorption device after the normal state. I have a system that can do that.

종래의 겨울철 시설하우스 내의 환기는 제한적이었으며, 밀폐된 재배 환경에서 광합성에 의한 이산화탄소의 일방적인 소모는 시설하우스 내의 CO2 농도를 감소시켰다. 부족한 CO2 공급을 위한 본 발명의 연소기형 CO2 발생기는 액상탄산가스 공급법에 비해 설치 및 운영비가 저렴하나 불완전 연소로 인한 유해가스가 발생할 우려가 있다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 연소기형 CO2 발생기에서 배출되는 유해가스를 후처리장치(200)를 이용하여 저감 시킬 수 있을 뿐만 아니라 고온의 배기열을 축열하고 난방이 필요할 때 축열을 선택적으로 사용할 수 있는 방법을 개발하였다. Ventilation in conventional winter facility houses was limited, and unilateral consumption of carbon dioxide by photosynthesis in a closed cultivation environment reduced the CO 2 concentration in the facility house. The combustor type CO 2 generator of the present invention for supplying insufficient CO 2 is cheaper to install and operate than the liquid carbon dioxide supply method, but there is a concern that harmful gas may be generated due to incomplete combustion. In order to solve this problem, the present inventors can not only reduce the harmful gas discharged from the combustor type CO 2 generator by using the aftertreatment device 200, but also can accumulate high-temperature exhaust heat and selectively use the heat storage when heating is required. Developed methods.

아래에서 이와 같은 본 발명의 이산화탄소 발생 장치에 대하여 구체적으로 설명한다:Hereinafter, the carbon dioxide generator of the present invention will be described in detail.

구성 (a): 이산화탄소 발생기(100)Configuration (a): Carbon Dioxide Generator (100)

본 발명의 이산화탄소 발생 장치는 연소용 공기를 공급하는 블로워(101) 및 연료탱크(102)를 포함하는 이산화탄소 발생기(100)를 포함한다.The carbon dioxide generator of the present invention includes a carbon dioxide generator 100 including a blower 101 and a fuel tank 102 for supplying combustion air.

본 발명의 이산화탄소 발생기(100)는 연료로서 연소 시 이산화탄소를 발생시키는 공지된 다양한 연료를 사용할 수 있으며, 예컨대 등유, 경유 또는 휘발유를 사용할 수 있다.The carbon dioxide generator 100 of the present invention may use a variety of known fuels that generate carbon dioxide upon combustion as fuel, for example kerosene, diesel or gasoline.

본 명세서에서 용어 “블로워(blower)”는 이산화탄소 발생기의 내부에서 연료의 연소 시 필요한 산소를 공급하는 송풍팬으로서, 외부의 공기를 끌어들여 등유 또는 경유 등의 연료가 계속적으로 연소할 수 있다.
As used herein, the term “blower” is a blowing fan that supplies oxygen required for combustion of fuel in the carbon dioxide generator, and draws external air to continuously burn fuel such as kerosene or diesel.

구성 (b): 배기 후처리장치(200)Configuration (b): Exhaust Aftertreatment 200

한편, 본 발명의 이산화탄소 발생 장치는 상기 연료탱크(102) 내의 연료 연소 시 배출되는 매연을 산화시키는 금속 미립자 필터 (metal particulate filter)(202) 촉매를 포함하는 배기 후처리장치(200)를 포함한다. 상기 배기 후처리장치(200)는 이산화탄소 발생기(100)의 상부에 장착된다. 매연여과기는 MPF (metal particulate filter)라고 하며, 금속재료로 된 담체에 귀금속류(예컨대, Pt 또는 Pd)가 코팅된 촉매로서, 경유 또는 등유 연소 시 생성되어 배출되는 매연(예컨대, 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물 등)을 산화시켜 저감하는 장치이다.On the other hand, the carbon dioxide generator of the present invention includes an exhaust aftertreatment device 200 including a metal particulate filter (202) catalyst for oxidizing the exhaust fumes discharged during fuel combustion in the fuel tank (102). . The exhaust aftertreatment device 200 is mounted on an upper portion of the carbon dioxide generator 100. A soot filter is a metal particulate filter (MPF) and is a catalyst coated with precious metals (e.g. Pt or Pd) on a metallic material carrier, and is produced through exhaust of diesel fuel or kerosene. Oxide and the like).

또한, 배기 후처리장치(200)는 상기 연료 연소 시 배출되는 매연을 산화시키는 산화촉매장치(201)를 추가적으로 포함할 수 있다. 기체상의 산화촉매로서 금속산화물 또는 귀금속을 사용할 수 있으며 예컨대, 상기 산화촉매(oxidation catalyst)는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh) 또는 이리듐(Ir)의 백금족 금속을 사용할 수 있다. 상기 산화촉매는 그 자체는 변화하지 않고 배기가스의 탄화수소 또는 일산화탄소가 H2O 또는 CO2로 산화하도록 돕는 반응 촉진제로서 기능한다. 산화촉매장치(201)는 배출가스 중 HC 및 CO를 산화시키며, 워시코트는 HC 및 CO 흡착이 유리한 제올라이트와 알루미나로 구성된다. In addition, the exhaust post-treatment apparatus 200 may further include an oxidation catalyst device 201 for oxidizing the exhaust fumes discharged during the fuel combustion. Metal oxides or noble metals may be used as gaseous oxidation catalysts. For example, the oxidation catalyst may be platinum (Pt), palladium (Pd), ruthenium (Ru), osmium (Os), rhodium (Rh) or iridium ( Ir) platinum group metal can be used. The oxidation catalyst itself does not change and functions as a reaction promoter to help the hydrocarbon or carbon monoxide in the exhaust gas to oxidize to H 2 O or CO 2 . The oxidation catalyst device 201 oxidizes HC and CO in the exhaust gas, and the washcoat is composed of zeolite and alumina in which HC and CO adsorption are advantageous.

본 발명의 구체적인 일 실시예에 따르면, MPF 촉매를 가진 후처리장치(200)에서 CO와 HC의 정화효율은 95%을 나타내었으며, 입자상물질의 저감효율은 최대 50%로 나타났다.
According to a specific embodiment of the present invention, the purification efficiency of CO and HC in the post-treatment apparatus 200 with MPF catalyst was 95%, the reduction efficiency of particulate matter was up to 50%.

구성 (c): 배기 중 수분 응축장치(300)Composition (c): Water Condenser 300 during Exhaust

또한, 본 발명의 이산화탄소 발생 장치는 상기 이산화탄소 발생기(100)에서 발생된 배출가스 내에 포함된 수분을 제거하는 배기 중 수분 응축장치(300)를 포함한다. 배출가스 중에 있는 수분 응축장치(300)는 CO2 발생기(100) 에서 발생한 CO2를 시설하우스로 공급하기 전에 배기 중에 포함된 약 8-10%의 수분을 2-3%수준까지 제거한다. 시설하우스 내에 수분이 너무 많이 공급되어 습도가 높아지면 작물에 곰팡이류와 같은 병균이 발생할 수 있기 때문이다. In addition, the carbon dioxide generator of the present invention includes a water condensation apparatus 300 during the exhaust to remove the moisture contained in the exhaust gas generated by the carbon dioxide generator 100. The water condenser 300 in the exhaust gas removes about 8-10% of moisture contained in the exhaust to 2-3% level before supplying CO 2 generated in the CO 2 generator 100 to the facility house. If too much moisture is supplied in the facility house and the humidity is high, germs such as fungi may occur in the crops.

상기 배기 중 수분 응축장치(300)는 배기 후처리장치(200)의 상부에 장착되며, 1 이상의 열교환기를 포함할 수 있다. 예컨대, 배기 중 수분 응축장치는 2 중 열교환 시스템으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 2 중 열교환 시스템은 동관(copper pipe, 銅管)의 제 1 열교환기(301) 및 스테인레스관의 제 2 열교환기(302)로 구성될 수 있다. The water condensation device 300 of the exhaust is mounted on the exhaust post-treatment device 200, and may include one or more heat exchangers. For example, the water condensation apparatus in the exhaust may be configured as a double heat exchange system, and according to an embodiment of the present invention, the double heat exchange system includes a first heat exchanger 301 and a stainless pipe of a copper pipe. It may be composed of the second heat exchanger (302).

상기 열교환기의 구성의 순서나 재료의 종류가 응축능력에 주는 영향은 크지 않아 어느 순서나 어느 재료로 구성해도 무관하지만, 단 전열면적은 응축능력에 미치는 영향이 크다. 본 발명의 이산화탄소 발생장치에서는 응축장치의 열교환기(301, 302)를 2단으로 구성하여 응축효율을 높일 수 있다. 이러한 시스템은 최종적으로 배출가스의 온도가 40℃ 이하로 유지될 수 있게 한다. The order of the configuration of the heat exchanger and the kind of material do not have a significant influence on the condensation capacity, and thus, the heat exchange area has a large influence on the condensation capacity. In the carbon dioxide generator of the present invention, the heat exchangers 301 and 302 of the condenser may be configured in two stages to increase the condensation efficiency. This system finally allows the temperature of the exhaust gas to be maintained below 40 ° C.

또한, 상기 수분 응축장치(300)는 상기 수분 응축장치에 의해 응축된 응축수를 회수할 수 있는 판(304)과 드레인 관(drain pipe)(305)을 포함할 수 있다. 응축된 응축수는 드레인 관을 통하여 응축수 저장탱크(303)로 이동하여 저장된다.In addition, the water condensation device 300 may include a plate 304 and a drain pipe 305 for recovering the condensed water condensed by the water condensation device. The condensed condensed water is stored in the condensate storage tank 303 through the drain pipe.

본 발명의 구체적인 일 실시예에 따르면, 상기 수분 응축장치(300)는 상기 이산화탄소 발생기(100)로부터 배출되는 수분 중 약 69%를 응축수로 회수해 식물이 재배되는 시설하우스 내의 습도 증가를 억제할 수 있었다.
According to a specific embodiment of the present invention, the water condensation device 300 can suppress about 69% of the water discharged from the carbon dioxide generator 100 as condensed water to suppress the increase in humidity in the plant house plant is grown. there was.

본 발명의 이산화탄소 발생 장치는 이산화탄소 발생기(100)의 초기 운전 시 배출되는 일산화탄소(CO) 또는 탄화수소(HC)를 흡착하는 흡착장치(400)를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 이산화탄소 발생기(100)의 상부 및 상기 배기 중 수분 응축장치(300)의 상부를 연결하는 연결관(403)에 장착된다. The carbon dioxide generator of the present invention may further include an adsorption device 400 for absorbing carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC) discharged during the initial operation of the carbon dioxide generator (100). The upper portion of the carbon dioxide generator 100 and the upper portion of the water condensation device 300 of the exhaust is mounted to the connecting pipe 403.

상기 흡착장치(400)는 이산화탄소 발생기(100) 초기 운전 시에 다량 배출되는 CO 및 HC를 흡착하였다가 배기 후처리장치(200)의 촉매온도가 활성된 후, 신선한 공기를 공기 펌프(401)로 공급하여 HC 및 CO를 탈착시켜 다시 촉매로 보내어 배출되는 HC 및 CO를 정화시킨다. The adsorption device 400 adsorbs CO and HC, which are largely discharged during the initial operation of the carbon dioxide generator 100, and then activates the catalyst temperature of the exhaust aftertreatment device 200, and then converts fresh air into the air pump 401. It is supplied to desorb the HC and CO and sent back to the catalyst to purify the released HC and CO.

즉, CO2 발생기(100)가 운전된 후 배출가스는 배기후처리장치(200), 수분 응축장치(300)를 통과한 후 배기 방향 전환 밸브(402)를 통하여 흡착장치(400) 쪽으로 보내어져 배출가스 중의 HC 및 CO가 흡착되며, 흡착된 배출가스는 다시 배기후처리장치(200) 및 수분 응축장치(300)를 통과하여 배기 방향 전환 밸브(402)의 방향을 배기팬(500)으로 전환하여 빠져나가게 한다. That is, after the CO 2 generator 100 is operated, the exhaust gas is passed through the exhaust aftertreatment device 200 and the water condensation device 300 and then sent to the adsorption device 400 through the exhaust direction switching valve 402. HC and CO in the exhaust gas are adsorbed, and the adsorbed exhaust gas passes through the exhaust aftertreatment apparatus 200 and the water condensation apparatus 300 to switch the direction of the exhaust direction change valve 402 to the exhaust fan 500. To get out.

배기후처리장치(200)의 산화촉매(201)의 온도가 활성 온도에 도달하면, 공기 공급펌프(401)의 작동이 가능하여 HC 및 CO 흡착장치 방향으로 신선한 공기를 보내어 흡착장치에 흡착된 HC, CO를 탈착시켜 배기후처리장치(200) 입구 쪽으로 보내어 촉매에서 정화시킨다. When the temperature of the oxidation catalyst 201 of the exhaust aftertreatment device 200 reaches the active temperature, the air supply pump 401 can be operated to send fresh air toward the HC and CO adsorption devices, thereby adsorbing HC into the adsorption device. , CO is desorbed and sent to the inlet of the exhaust aftertreatment device 200 to purify the catalyst.

상기 흡착장치(400)는 매연을 흡착시키는 물질로서 제올라이트계열의 다공성 물질, 알루미나 또는 활성탄을 포함할 수 있다.
The adsorption device 400 may include a zeolite-based porous material, alumina or activated carbon as a material for adsorbing soot.

본 발명의 이산화탄소 발생 장치는 이산화탄소 발생기(100)의 불완전연소를 방지하는 배기 흡입 팬(500)을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 배기 후처리장치(200)의 매연 제거 또는 수분 응축장치(300)의 수분 제거에 따라 배관 내의 압력강하 현상이 나타날 수 있으며, 이러한 경우 이산화탄소 발생기(100)의 불완전연소가 일어난다. 본 발명자들은 이러한 불완전연소에 따른 연료 낭비를 방지하기 위하여 배기 흡입 팬(500)을 설치하였다. 상기 배기 흡입 팬(500)은 배기 후처리장치(200) 및 수분 응축장치(300)와 연결된 배기관의 말단에 장착될 수 있다.
The carbon dioxide generator of the present invention may further include an exhaust suction fan 500 to prevent incomplete combustion of the carbon dioxide generator 100. Pressure drop in the pipe may occur due to the removal of smoke from the exhaust aftertreatment device 200 or the removal of moisture from the water condensation device 300. In this case, incomplete combustion of the carbon dioxide generator 100 occurs. The present inventors installed the exhaust suction fan 500 to prevent fuel waste caused by such incomplete combustion. The exhaust suction fan 500 may be mounted at an end of the exhaust pipe connected to the exhaust aftertreatment device 200 and the water condenser 300.

본 발명의 이산화탄소 발생 장치는 본 발명의 이산화탄소 발생 장치의 내부에서 발생된 열을 포집하는 축열장치(600)를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 축열장치(600)는 상기 이산화탄소 발생기(100)로부터 회수된 연소열 또는 수분 응축장치(300)로부터 회수된 배기열을 포집하는 축열탱크를 포함한다. 축열장치(600)에 축열된 열은 시설하우스의 난방이 필요할 때 언제나 별도의 온수 펌프를 가동하여 공급할 수 있다.The carbon dioxide generator of the present invention may further include a heat storage device 600 for collecting heat generated inside the carbon dioxide generator of the present invention. The heat storage device 600 includes a heat storage tank that collects combustion heat recovered from the carbon dioxide generator 100 or exhaust heat recovered from the water condensation device 300. Heat accumulated in the heat storage device 600 may be supplied by operating a separate hot water pump at any time when heating of the facility house is required.

본 발명의 구체적인 일 실시예에 따?면, 상기 축열장치(600)는 이산화탄소 발생기(100)의 배기파이프에 설치된 열교환기를 통해 배기열을 회수해 13%를 축열할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the heat storage device 600 may recover 13% of heat by recovering exhaust heat through a heat exchanger installed in an exhaust pipe of the carbon dioxide generator 100.

본 발명의 구체적인 일 실시예에 따르면, 산화촉매와 MPF를 가진 후처리시스템은 배출가스 중 CO 및 HC를 95% 이상, 그리고 입자상물질을 최대 50% 저감하였다. 또한, 축열시스템은 CO2 발생기의 배기파이프에 설치된 열교환기를 통해 배기열을 회수해 13%를 축열하였다. CO2 발생기로부터 배출되는 수분 중 약 69%를 응축수로 회수해 시설하우스의 습도 증가를 억제할 수 있다. According to a specific embodiment of the present invention, the aftertreatment system having an oxidation catalyst and MPF reduced CO and HC in exhaust gas by more than 95%, and reduced particulate matter by up to 50%. In addition, the heat storage system recovered 13% of the heat of exhaust heat through a heat exchanger installed in the exhaust pipe of the CO 2 generator. About 69% of the water discharged from the CO 2 generator can be recovered as condensate to reduce the humidity increase in the house.

또한, 상기 축열장치(600)는 축열된 열을 이용하는 난방기를 추가적으로 포함할 수 있으며, 연료의 연소로 인해 방출되는 열을 축열탱크에 포집함으로써 겨울철 난방 또는 열대성 작물의 재배 시의 대기 온도 조절에 유용하게 사용될 수 있다.In addition, the heat storage device 600 may further include a heater using heat stored heat, and is useful for controlling the air temperature during winter heating or cultivation of tropical crops by capturing heat released by combustion of fuel in the heat storage tank. Can be used.

본 발명의 이산화탄소 발생 장치는 이산화탄소 발생기(100)의 상부, 배기 후처리장치(200)의 상부, 배기 중 수분 응축장치(300)의 상부, 이산화탄소 발생기(100) 및 축열장치(600)를 연결하는 연결관, 축열탱크, 및 수분 응축장치(300)과 축열탱크를 연결하는 연결관에 온도감지 센서를 포함할 수 있으며, 실시간으로 온도를 관찰하여 이산화탄소 발생 장치를 조절할 수 있다.
The carbon dioxide generator of the present invention connects the upper portion of the carbon dioxide generator 100, the upper portion of the exhaust aftertreatment device 200, the upper portion of the water condensation device 300 during exhaust, the carbon dioxide generator 100, and the heat storage device 600. The connection pipe, the heat storage tank, and a connection pipe connecting the water condensation device 300 and the heat storage tank may include a temperature sensor, and can monitor the temperature in real time to adjust the carbon dioxide generator.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 식물 재배용 이산화탄소 발생 장치를 포함하는 시설하우스를 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a facility house comprising the carbon dioxide generator for plant cultivation of the present invention:

본 발명의 시설하우스는 상술한 본 발명의 식물 재배용 이산화탄소 발생 장치를 이용한 것으로서, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다. The facility house of the present invention uses the carbon dioxide generator for plant cultivation of the present invention as described above, and the common content between the two is omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification.

본 명세서에서 용어 “시설하우스”란 비닐하우스나 온실 등의 시설로서 일정 온도, 습도, 광선 및 탄산가스의 양을 유지하여 식물을 재배하기에 적합한 환경을 제공하는 구조물을 의미한다.As used herein, the term “facility house” refers to a structure such as a vinyl house or a greenhouse that provides a suitable environment for growing plants by maintaining a certain temperature, humidity, light rays and carbon dioxide gas.

본 발명의 시설하우스는 상기 이산화탄소 발생 장치를 이용함으로써, 하우스 내부의 온도, 습도 및 이산화탄소의 양을 일정하게 유지할 수 있으며, 축열된 에너지를 난방에 재사용하여 재배 식물에게 최적의 성장 조건을 제공할 수 있다.By using the carbon dioxide generator, the facility house of the present invention can maintain a constant amount of temperature, humidity, and carbon dioxide in the house, and can provide optimal growth conditions to cultivated plants by reusing the accumulated energy for heating. have.

본 발명의 시설하우스를 시설원예농업에 이용하는 경우, 작물 재배에 중요한 온도, 수분 및 이산화탄소 등의 외부 요인들을 조절할 수 있으므로 과학적이고 경제적으로 채소, 화훼, 과수 등의 시설원예작물을 재배할 수 있다.
When the facility house of the present invention is used for facility horticulture farming, it is possible to control external factors such as temperature, moisture, and carbon dioxide, which are important for crop cultivation, so that it is possible to cultivate facility horticulture crops such as vegetables, flowers, fruit trees, etc. scientifically and economically.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다: The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 식물 재배용 이산화탄소 발생 장치 및 이를 포함하는 시설하우스에 관한 것이다.(a) The present invention relates to a carbon dioxide generating device for plant cultivation and a facility house including the same.

(b) 본 발명의 이산화탄소 발생 장치는 금속 미립자 필터(Metal Particluate Filter, MPF) 촉매를 가진 후처리 시스템으로서 유해 배기가스를 저감시키고, 축열탱크에 배기열을 축적할 수 있는 축열시스템으로서 축적한 에너지를 난방에 재사용할 수 있으며, (b) The carbon dioxide generating device of the present invention is a post-treatment system having a metal particulate filter (MPF) catalyst, which reduces harmful exhaust gas and stores energy stored as a heat storage system capable of accumulating exhaust heat in a heat storage tank. Can be reused for heating,

(c) 또한 본 발명의 이산화탄소 발생 장치는 이산화탄소 발생기의 초기 운전시 배출되는 유해성분 CO 혹은 HC를 흡착한 후, 흡착된 CO 혹은 HC를 재사용하여 유해 배출가스를 감소시킬 뿐 아니라 에너지의 유효 이용에도 기여할 수 있다. (c) In addition, the carbon dioxide generator of the present invention adsorbs harmful components CO or HC emitted during the initial operation of the carbon dioxide generator, and then reuses the adsorbed CO or HC to reduce harmful emissions and to effectively utilize energy. Can contribute.

(d) 본 발명의 이산화탄소 발생 장치를 시설하우스에 이용하는 경우, 이산화탄소 발생기의 운전 시 배출되는 수분을 유해 배기가스와 함께 배출시켜 시설하우스 내부에 일정한 습도를 유지할 수 있다.
(d) When the carbon dioxide generator of the present invention is used in a facility house, it is possible to maintain a constant humidity inside the facility house by discharging moisture discharged during operation of the carbon dioxide generator together with harmful exhaust gas.

도 1은 본 발명의 식물 재배용 이산화탄소 발생 장치를 나타낸 것이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 이산화탄소 발생 장치에서 각각의 촉매에 따른 차압특성을 나타낸 것이다. 도 2의 (b)는 CO2 발생기(100)에서 열교환기(300)와 배기팬(500)의 존재여부에 따른 차압의 변화를 나타내고 있다.
도 3은 CO2 발생기(100)의 배출가스 온도특성을 나타낸 것이다. 도 3의 (a)는 MPF 촉매(202)를 가진 CO2 발생기(100)의 배출가스 온도특성을 나타내며, 도 3의 (b)는 MPF 촉매(202)와 열교환기를 가진 CO2 발생기(100)의 배출가스 온도특성을 나타낸다.
도 4의 (a) 및 (b)는 촉매를 가진 CO2 발생기(100)의 배출가스 변화 특성을 나타낸 것이다. 도 4 의 (c) 및 (d)는 MPF 촉매(202)와 열교환기를 가진 CO2 발생기(100)의 배출가스 변화 특성을 나타낸 것이다. CO: 일산화탄소, HC: 탄화수소, NOx: 질소산화물.
도 5는 MPF 촉매(202)를 가진 CO2 발생기(100)에서 배출되는 PM의 입자수와 분포를 나타낸 것이다.
도 6은 열교환기(heat exchanger) 존재 여부에 따른 CO2 발생기(100)에서 배출한 PM의 입자수 및 분포를 나타낸 것이다.
도 7은 CO2 발생기(100)를 30분 동안 운전하였을 때 연소열 및 배기열을 회수한 축열탱크B 및 C(601, 602)의 온도변화 및 축열량을 나타낸 것이다.Figure 1 shows a carbon dioxide generator for plant cultivation of the present invention.
Figure 2 (a) shows the differential pressure characteristic of each catalyst in the carbon dioxide generator of the present invention. 2 (b) shows the change in the differential pressure according to the presence or absence of the heat exchanger 300 and the exhaust fan 500 in the CO 2 generator 100.
Figure 3 shows the exhaust gas temperature characteristics of the CO 2 generator 100. Figure 3 (a) shows the exhaust gas temperature characteristics of the CO 2 generator 100 having an MPF catalyst 202, Figure 3 (b) shows a CO 2 generator 100 having a heat exchanger and the MPF catalyst 202 Indicates the exhaust gas temperature characteristic.
(A) and (b) of FIG. 4 show changes in exhaust gas of the CO 2 generator 100 having a catalyst. (C) and (d) of FIG. 4 show changes in exhaust gas of the CO 2 generator 100 having an MPF catalyst 202 and a heat exchanger. CO: carbon monoxide, HC: hydrocarbons, NOx: nitrogen oxides.
5 shows the particle number and distribution of PM discharged from the CO 2 generator 100 with the MPF catalyst 202.
FIG. 6 shows the particle number and distribution of PM discharged from the CO 2 generator 100 depending on the presence of a heat exchanger.
Figure 7 shows the temperature change and the heat storage amount of the heat storage tanks B and C (601, 602) recovering the combustion heat and exhaust heat when the CO 2 generator 100 is operated for 30 minutes.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실시예 1: 본 발명의 이산화탄소 발생 장치의 제작Example 1 Fabrication of Carbon Dioxide Generator of the Present Invention

도 1에 보는 바와 같이, CO2 발생기(100), 배기 후처리장치(200), 배기 중 수분 응축장치(300), HC 및 CO 흡착장치(400), 배기 흡입팬(500,) 그리고 축열장치(600)로 구성된 이산화탄소 발생 장치를 제작하였다. CO2 발생기(100)는 등유나 경유를 사용할 수 있는 연소기를 사용하였으며, 연소용 공기를 공급하는 공기공급 블로워(101) 및 연료탱크(102)가 포함된다. As shown in FIG. 1, the CO 2 generator 100, the exhaust aftertreatment device 200, the moisture condensation device 300 during exhaust, the HC and CO adsorption device 400, the exhaust suction fan 500, and the heat storage device A carbon dioxide generator consisting of 600 was manufactured. The CO 2 generator 100 used a combustor capable of using kerosene or diesel, and includes an air supply blower 101 and a fuel tank 102 for supplying combustion air.

배기 후처리장치(200)는 CO2 발생기(100)에서 배출되는 유해 배기가스를 촉매로 저감하는 장치이다. 배기 후처리장치는 산화촉매(OC)(201) 및 매연여과기(202)로 구성된다. 즉 산화촉매(201)에서는 배출가스 중 HC 및 CO를 산화시키며, 산화촉매의 주요성분은 귀금속(Pt, Pd)이며, 워시코트는 HC 및 CO 흡착이 유리한 제올라이트와 알루미나로 구성된다. 매연여과기는 MPF (metal particulate filter)라고 하며, 금속재료로 된 담체에 귀금속류(Pt, Pd)가 코팅된 촉매로서, 경유 또는 등유 연소 시 생성되어 배출되는 매연을 산화시켜 저감하는 장치이다.Exhaust after-treatment device 200 is a device for reducing the harmful exhaust gas discharged from the CO 2 generator 100 with a catalyst. The exhaust aftertreatment device is composed of an oxidation catalyst (OC) 201 and a soot filter 202. In other words, the oxidation catalyst 201 oxidizes HC and CO in the exhaust gas. The main components of the oxidation catalyst are noble metals (Pt and Pd), and the washcoat is composed of zeolite and alumina, which favor HC and CO adsorption. The soot filter is called MPF (metal particulate filter). It is a catalyst coated with precious metals (Pt, Pd) on a metallic material carrier, and is a device that oxidizes and reduces soot produced during diesel or kerosene combustion.

배출가스 중에 있는 수분 응축장치(300)는 CO2 발생기(100) 에서 발생한 CO2를 시설하우스로 공급하기 전에 배기 중에 포함된 약 8-10%의 수분을 2-3%수준까지 제거해야 한다. 시설하우스 내에 수분이 너무 많이 공급되어 습도가 높아지면 작물에 곰팡이류와 같은 병균이 발생할 수 있기 때문이다. 수분 응축장치(300)에는 응축수를 회수할 수 있는 판(304)과 드레인 관(305)이 설치되어 있다. 수분 응축장치(300)는 동관의 열교환기(301)와 스테인레스관의 열교환기(302)로 구성되며, 이 구성의 순서나 재료의 종류가 응축능력에 주는 영향은 크지 않아 어느 순서나 어느 재료로 구성해도 무관하다. 단, 전열면적은 응축능력에 미치는 영향이 크다. 본 발명의 시스템에서는 응축장치의 열교환기(301, 302)를 2단으로 구성하여 응축효율을 높일 수 있다. 이러한 시스템은 최종적으로 배출가스의 온도가 40℃ 이하로 유지될 수 있게 한다. The water condensation apparatus 300 in the exhaust gas should remove about 8-10% of the moisture contained in the exhaust to 2-3% level before supplying CO 2 generated in the CO 2 generator 100 to the facility house. If too much moisture is supplied in the facility house and the humidity is high, germs such as fungi may occur in the crops. The water condenser 300 is provided with a plate 304 and a drain pipe 305 capable of recovering condensed water. The water condenser 300 is composed of a heat exchanger 301 of a copper tube and a heat exchanger 302 of a stainless steel tube, and the order or type of material does not have a large influence on the condensation capacity. It can be configured. However, the heat transfer area has a large influence on the condensation capacity. In the system of the present invention, the heat exchangers 301 and 302 of the condenser may be configured in two stages to increase the condensation efficiency. This system finally allows the temperature of the exhaust gas to be maintained below 40 ° C.

HC 및 CO 흡착장치(400)는 CO2 발생기(100) 초기 운전 시에 다량 배출되는 CO 및 HC를 흡착하였다가 배기 후처리장치(200)의 촉매온도가 활성된 후, 신선한 공기를 공기 펌프(401)로 공급하여 HC 및 CO를 탈착시켜 다시 촉매로 보내어 배출되는 HC 및 CO를 정화시키는 장치이다. 작동 방법은, CO2 발생기(100)가 운전된 후 배출가스는 배기후처리장치(200), 수분 응축장치(300)를 통과한 후 배기 방향 전환 밸브(402)를 통하여 흡착장치(400) 쪽으로 보내어 배출가스 중의 HC 및 CO를 흡착시키며, 흡착된 배출가스는 다시 배기후처리장치(200) 및 수분 응축장치(300)를 통과하여 배기 방향 전환 밸브(402)의 방향을 배기팬(500)으로 전환하여 빠져나가게 한다. 흡착장치(400)는 표면적이 큰 제올라이트계열과 알루미나를 주성분으로 포함한다. 그리고 배기후처리장치(200)의 산화촉매(201)의 온도가 활성 온도에 도달하면, 공기 공급펌프(401)의 작동이 가능하여 HC 및 CO 흡착장치 방향으로 신선한 공기를 보내어 흡착장치에 흡착된 HC, CO를 탈착시켜 배기후처리장치(200) 입구 쪽으로 보내어 촉매에서 정화시킨다. CO2 발생기(100)의 연소장치 배기관에 배기 중의 유해성분과 수분을 제거하기 위해 배기후처리장치(200)와 수분 응축장치(300)를 장착하여 배기관에 압력강하가 일어나 CO2 발생기(100)에 공기 공급이 원활이 일어나지 못하면 불완전연소가 일어 날 수 있다. 따라서 배기관 후단에 배기 흡입팬(500)을 설치하는 것을 특징으로 한다. The HC and CO adsorption apparatus 400 adsorbs CO and HC, which are largely discharged during the initial operation of the CO 2 generator 100, and then activates the fresh air after the catalyst temperature of the exhaust aftertreatment apparatus 200 is activated. 401) and desorbs HC and CO to be sent back to the catalyst to purify the HC and CO discharged. The operation method is that after the CO 2 generator 100 is operated, the exhaust gas passes through the exhaust aftertreatment device 200 and the water condensation device 300 and then through the exhaust direction switching valve 402 toward the adsorption device 400. HC and CO in the exhaust gas are adsorbed, and the adsorbed exhaust gas passes through the exhaust aftertreatment device 200 and the water condensation device 300 to direct the direction of the exhaust direction change valve 402 to the exhaust fan 500. Switch to exit. Adsorption apparatus 400 includes a zeolite series and alumina having a large surface area as main components. When the temperature of the oxidation catalyst 201 of the exhaust aftertreatment device 200 reaches an active temperature, the air supply pump 401 can be operated to send fresh air toward the HC and CO adsorption devices to be adsorbed to the adsorption device. HC and CO are desorbed and sent to the inlet of the exhaust aftertreatment device 200 to purify the catalyst. In the exhaust post-treatment device 200 and the water equipped with a condenser 300, and a pressure drop of up to tailpipe CO 2 generator 100 to eliminate hazards minutes and water in the exhaust to the combustion device exhaust pipe of a CO 2 generator 100 Incomplete combustion can occur if the air supply is not smooth. Therefore, the exhaust suction fan 500 is installed at the rear end of the exhaust pipe.

축열장치(600)는 축열탱크B(601) 및 축열탱크C(602)로 이루어져 있으며, CO2 발생기(100)로부터 회수된 연소열은 축열탱크 B(601), 배기열 회수를 위해서는 축열탱크 C(602)에 축열된다. 축열장치(600)에 축열된 열은 시설하우스의 난방이 필요할 때 언제나 별도의 온수 펌프를 가동하여 공급할 수 있다.
The heat storage device 600 consists of a heat storage tank B (601) and a heat storage tank C (602), the combustion heat recovered from the CO 2 generator 100 is a heat storage tank B (601), the heat storage tank C (602) to recover the exhaust heat. Heat storage). Heat accumulated in the heat storage device 600 may be supplied by operating a separate hot water pump at any time when heating of the facility house is required.

실시예Example 2: 본 발명의 이산화탄소 발생 장치를 이용한 시설하우스의 특성 2: characteristics of the facility house using the carbon dioxide generator of the present invention

시설하우스에 필요한 이산화탄소 농도CO2 concentration required for the facility house

실시예를 위한 시설하우스의 크기는 폭 6 m, 길이 100 m, 그리고 높이 3 m이다. 아치형을 이루고 있어 전체 체적은 약 1560 m3이다. 시설하우스 내의 CO2농도는 1000 ppm 확보가 목표이다. 시설하우스 내의 CO2 농도는 0 ppm, 1 atm, 실내온도는 0℃로 가정하였다. 시설하우스의 체적은 1560 m3, 공기밀도는 1.286 kg/m3 및 시설하우스 내의 공기의 무게는 2,006 kg 이다. 등유의 밀도는 0.82 kg/L이다. 등유(C11H24)가 완전연소 될 때 CO2는 2.54 kg/L, H2O는 1.13 kg/L 생성된다. 따라서, 시설하우스 내부의 CO2 농도를 1000 ppm 유지하려면 약 3.1 kg의 CO2가 필요하며, 등유를 1.27 L를 연소하면 3.1 kg의 CO2를 얻을 수 있다. CO2 발생기(100)는 희박연소 조건으로 운전되며 연료소비율은 3.88 L/h이다. 본 발명자들은 CO2 발생기(100)를 1시간 중 약 16분 동안 운전하여 필요한 CO2 농도를 얻을 수 있었다. 그러나 축열시스템을(600) 고려하여 CO2 발생기(100)를 2시간 중 약 30분 동안 운전해 CO2 농도를 2000 ppm으로 유지하였으며, 연소열과 배기열을 축열탱크 (601, 602)에 축열하였다.
The size of the facility house for the example is 6 m wide, 100 m long and 3 m high. It is arched and its total volume is about 1560 m 3 . CO 2 concentration in the facility house is 1000 ppm secure the objective. CO 2 in house The concentration was assumed to be 0 ppm, 1 atm, and room temperature to 0 ° C. The volume of the facility house is 1560 m 3 , the air density is 1.286 kg / m 3 and the weight of air in the facility house is 2,006 kg. The density of kerosene is 0.82 kg / L. When kerosene (C 11 H 24 ) is completely burned, CO 2 produces 2.54 kg / L and H 2 O produces 1.13 kg / L. Therefore, CO 2 inside the facility house Maintaining a concentration of 1000 ppm requires approximately 3.1 kg of CO 2 , and burning 1.27 liters of kerosene yields 3.1 kg of CO 2 . The CO 2 generator 100 is operated under lean burn conditions and has a fuel consumption rate of 3.88 L / h. The present inventors operated the CO 2 generator 100 for about 16 minutes in one hour to obtain the required CO 2. Concentration could be obtained. However, considering the heat storage system (600), the CO 2 generator 100 is operated for about 30 minutes out of 2 hours to CO 2 The concentration was maintained at 2000 ppm, and the heat of combustion and the heat of exhaust were regenerated in the heat storage tanks (601, 602).

촉매의 Catalyst 차압Differential pressure 및  And COCO 22 발생기의 온도변화 특성Temperature Change Characteristics of Generator

촉매를 이용한 후처리시스템은 CO2 발생기(100)에서 배출되는 유해배출가스 (CO, HC, PM)를 저감 시킬 수 있다. 연소기형 CO2 발생기(100)의 공기공급 블로워(101)는 풍압이 매우 낮기 때문에 후처리시스템(200)의 유동 저항은 낮아야 한다. 배출가스 흐름에 저항이 발생하면 CO2 발생기(100)는 차압이 상승하며, 불완전연소 되어 유해 배출가스를 생성한다. 그러므로 배기 후처리시스템(200)에는 유동저항(차압)이 낮은 촉매의 선정이 매우 중요하다. 일반적인 PF (AC, SiC)촉매는 인접한 채널(channel)의 끝부분이 막혀있어 가스의 흐름(flow)이 벽면의 기공을 따라 흐르는 구조이며 PM 저감 효율은 우수하다. 반면에 MPF 촉매는 스크린 구조의 와이어(wire)에 충돌하여 확산과 간섭효과로 포집되는 구조이며, PM 저감 효율은 낮다. CO2 발생기(100)에 장착할 촉매는 활성탄(AC), 실리콘카바이드(SiC), 금속 미립자 필터(Metal Particluate Filter, MPF) 촉매, 그리고 산화촉매(oxidation catalyst, OC)를 선정하였다. After-treatment system using a catalyst can reduce the harmful emissions (CO, HC, PM) emitted from the CO 2 generator (100). Since the air supply blower 101 of the combustor type CO 2 generator 100 has a very low wind pressure, the flow resistance of the aftertreatment system 200 should be low. When resistance occurs in the exhaust gas flow, the CO 2 generator 100 increases the differential pressure, incomplete combustion, and generates harmful emissions. Therefore, in the exhaust aftertreatment system 200, it is very important to select a catalyst having a low flow resistance (differential pressure). In general PF (AC, SiC) catalyst, the end of adjacent channel is blocked so that the flow of gas flows along the pores of the wall and PM reduction efficiency is excellent. MPF catalysts, on the other hand, collide with wires of the screen structure and are collected by diffusion and interference effects, and have low PM reduction efficiency. Catalysts to be mounted on the CO 2 generator 100 were selected from activated carbon (AC), silicon carbide (SiC), metal particulate filter (MPF) catalyst, and oxidation catalyst (OC).

도 2의 (a)는 선정한 4종의 촉매의 차압특성을 나타낸 것이다. 공기공급은 블로워(101)로 공급하였으며, 유량이 증가할수록 촉매의 차압 역시 증가하였다. 공기 공급유량이 68 m3/kg일 때 AC의 차압은 0.211 kPa, SiC의 차압은 0.126 kPa, MPF의 차압은 0.093 kPa, 그리고 OC의 차압은 0.088 kPa이었으며, AC의 차압이 가장 높은 것을 알 수 있었다. MPF 촉매(202)는 AC 및 SiC 촉매에 비해 차압이 낮았다. AC와 SiC 촉매는 유해배출가스에 포함된 PM을 연속적으로 여과시키면 차압이 증가하여 공기 공급양이 감소하기 때문에 연소상태가 급격하게 악화되어 후처리장치로서는 부적합하다. 이 결과로부터 MPF 촉매(202)를 CO2 발생기(100)의 후처리장치로 선정하였다. 도 2의 (b)는 CO2 발생기(100)에서 열교환기(300)와 배기팬(500)의 존재여부에 따른 차압의 변화를 나타내고 있다. MPF 촉매(202)를 장착한 CO2 발생기(100)의 차압은 0.205 kPa이며, MPF 촉매(202)와 열교환기(300)를 장착한 CO2 발생기(100)의 차압은 0.412 kPa로 증가하였다. 열교환기(300)을 장착했을 때 차압이 증가해 공기공급양은 감소하므로 유해한 배출가스를 증가시킨다. 본 발명자들은 증가된 차압을 감소시키기 위해서, CO2 발생기(100)에 배기팬(500)을 장착하였으며, 이로써 차압은 0.237 kPa로 감소하였다. 상기 결과들로부터 후처리장치로서 MPF 촉매(202)와 열교환기(300)를 가진 CO2 발생기(100)에 증가된 차압을 감소시키기 위한 배기팬(500)을 장착하여 실험을 하였다.Figure 2 (a) shows the differential pressure characteristics of the four selected catalysts. The air supply was supplied to the blower 101, and the differential pressure of the catalyst also increased as the flow rate increased. When the air supply flow rate is 68 m 3 / kg, AC differential pressure is 0.211 kPa, SiC differential pressure is 0.126 kPa, MPF differential pressure is 0.093 kPa, and OC differential pressure is 0.088 kPa, and AC differential pressure is the highest. there was. MPF catalyst 202 had a lower differential pressure than AC and SiC catalysts. AC and SiC catalysts are unsuitable for the aftertreatment apparatus because the combustion condition is rapidly deteriorated because the differential pressure increases and the air supply amount decreases if the PM contained in the harmful exhaust gas is continuously filtered. From this result, the MPF catalyst 202 was selected as a post-treatment device of the CO 2 generator 100. 2 (b) shows the change in the differential pressure according to the presence or absence of the heat exchanger 300 and the exhaust fan 500 in the CO 2 generator 100. The differential pressure of the CO 2 generator 100 equipped with the MPF catalyst 202 is 0.205 kPa, and the CO 2 equipped with the MPF catalyst 202 and the heat exchanger 300 is The differential pressure of the generator 100 increased to 0.412 kPa. When the heat exchanger 300 is mounted, the differential pressure increases to decrease the air supply, thereby increasing harmful emissions. We have equipped the exhaust fan 500 in the CO 2 generator 100 to reduce the increased differential pressure, thereby reducing the differential pressure to 0.237 kPa. From the results, the experiment was carried out by mounting the exhaust fan 500 to reduce the increased differential pressure in the CO 2 generator 100 having the MPF catalyst 202 and the heat exchanger 300 as a post-treatment device.

도 3은 CO2 발생기(100)의 배출가스 온도특성을 나타내고 있다. 도 3의 (a)는 MPF 촉매(202)를 가진 CO2 발생기(100)의 배출가스 온도특성을 나타내고 있다. 배출가스 온도는 촉매를 장착하지 않았을 때 약 250℃를 유지하지만, 촉매를 장착할 경우, 배출가스 온도는 약간 감소하여 약 240℃를 나타내었으며, 큰 온도 차이는 발생하지 않았다. MPF 촉매(202)전단의 배출가스 온도는 약 60초 후 약 153℃, 약 120초 후 약 204℃, 약 300초 이후 약 240℃에 도달한 후, 안정된 온도를 유지하였다. MPF 촉매(202)의 열용량 때문에 촉매 전 후단에 온도차이가 존재하였다. CO2 발생기(100)의 배기파이프 끝단의 온도는 열전도로 인해서 배출가스의 온도가 감소하였으며, 600초 이후 220℃를 유지하였다. 300초 이후 배출가스 온도의 변화는 CO2 발생기(100) 내부에 있는 축열탱크(102)의 온도가 60℃ 이상이 되면 순환펌프(603)가 물을 강제 순환시키기 때문에 발생하는 현상이다. CO2 발생기(100)의 배출가스 온도는 240℃를 유지하기 때문에 MPF 촉매(202)가 유해 배출가스 (CO, HC, PM) 를 저감 할 수 있을 것으로 판단된다. 3 shows exhaust gas temperature characteristics of the CO 2 generator 100. 3 (a) shows the exhaust gas temperature characteristic of the CO 2 generator 100 having the MPF catalyst 202. The exhaust gas temperature is maintained at about 250 ℃ without the catalyst, but with the catalyst, the exhaust gas temperature was slightly reduced to about 240 ℃, there was no large temperature difference. The exhaust gas temperature of the MPF catalyst 202 shear was reached after about 60 seconds to about 153 ℃, after about 120 seconds to about 204 ℃, after about 300 seconds to about 240 ℃, and maintained a stable temperature. Due to the heat capacity of the MPF catalyst 202, there was a temperature difference before and after the catalyst. The temperature of the end of the exhaust pipe of the CO 2 generator 100, the temperature of the exhaust gas was reduced due to the heat conduction, and maintained at 220 ℃ after 600 seconds. The change of the exhaust gas temperature after 300 seconds occurs because the circulation pump 603 forcibly circulates water when the temperature of the heat storage tank 102 inside the CO 2 generator 100 is 60 ° C. or more. Since the exhaust gas temperature of the CO 2 generator 100 is maintained at 240 ℃ it is determined that the MPF catalyst 202 can reduce the harmful emissions (CO, HC, PM).

도 3의 (b)는 MPF 촉매(202)와 열교환기를 가진 CO2 발생기(100)의 배출가스 온도특성을 나타내고 있다. 앞선 결과에서 나타난 것처럼, CO2 발생기(100)의 배기열을 회수하여 축열시스템(600)에 사용하기 위해서 열교환기(300)를 장착하였다. CO2 발생기(100)의 배기파이프 끝단의 온도는 240초 이후 30℃을 유지하여, 열교환기(300)로부터 배기열의 회수가 가능하였다.
3 (b) shows the exhaust gas temperature characteristics of the CO 2 generator 100 having the MPF catalyst 202 and the heat exchanger. As shown in the preceding results, a heat exchanger 300 was mounted to recover the exhaust heat of the CO 2 generator 100 for use in the heat storage system 600. The temperature of the end of the exhaust pipe of the CO 2 generator 100 was maintained at 30 ℃ after 240 seconds, it was possible to recover the exhaust heat from the heat exchanger (300).

COCO 22 발생기에서 배출되는 배출가스 특성Characteristics of emission gas emitted from generator

도 4의 (a) 및 (b)는 촉매를 가진 CO2 발생기(100)의 배출가스 변화 특성을 나타낸 것이다. MPF 촉매(202) 전단에서 관찰한 CO 농도는 30초까지 급격히 증가하여 최대 200 ppm까지 배출되지만, 이 후 감소하기 시작하여 240초 후 안정화 되어 약 40 ppm을 배출하였다. MPF 촉매(202) 후단에서 관찰한 CO 농도는 30초까지 역시 증가하지만, 300초 후 MPF 촉매(202)가 95% 이상의 CO 정화율에 도달하였다. MPF 촉매(202) 전단에서 관찰한 HC는 약 20ppm 배출되지만, 촉매후단에서는 관찰되지 않았다. (A) and (b) of FIG. 4 show changes in exhaust gas of the CO 2 generator 100 having a catalyst. The CO concentration observed at the front end of the MPF catalyst 202 rapidly increased up to 30 seconds to be discharged up to 200 ppm, but then began to decrease and stabilized after 240 seconds to discharge about 40 ppm. The CO concentration observed after the MPF catalyst 202 also increased up to 30 seconds, but after 300 seconds the MPF catalyst 202 reached a CO purification rate of at least 95%. HC observed at the front of the MPF catalyst 202 was discharged about 20 ppm, but not at the rear of the catalyst.

도 4 의 (c) 및 (d)는 MPF 촉매(202)와 열교환기(300)를 가진 CO2 발생기(100)의 배출가스 변화 특성을 나타낸 것이다. CO2 발생기(100)에서 배출하는 CO2 농도는 약 8% 이다. MPF 촉매(202)전단에서 관찰한 CO 농도는 30초까지 급격히 증가하여 최대 270 ppm까지 배출되지만, 이 후 감소하기 시작하여 240초 후 안정화 되어 약 40 ppm을 배출한다. 그러나 MPF 촉매(202) 후단에서 관찰한 CO 농도는 30초까지 역시 증가하지만, 240초 후 MPF 촉매(202)가 95% 이상의 CO 정화율에 도달하였다. MPF 촉매(202) 전단에서 관찰한 HC는 약 10 ppm 배출되지만, 촉매후단에서는 관찰되지 않았다. MPF 촉매(202)와 열교환기(300)를 가진 CO2 발생기(100)는 유해 배출가스 중 많은 양의 CO를 배출하였다. CO2 발생기(100)는 불완전한 연소 때문에 초기에 유해한 배출가스를 많이 배출하지만, 연소상태가 점차 안정화 (배출가스 온도 240℃) 되면 저감하는 특성이 있다. 300 ppm의 CO 농도는 사람에게 치명적인 영향을 미치며, 작물에게는 기공흡수를 통한 옆면 고사 현상을 유발한다. 그러므로 연소초기에 밸브(402)를 통해 제올라이트 성분을 주로 구성하는 배출가스 흡착장치(exhaust gas adsorber)(400)로 CO를 흡착한 후, 배출가스 온도가 안정화 된 후 촉매(202)로 다시 보내어 정화시켜야 하는데, 이 시스템은 배출가스 흡장장치(400)를 가지는 것을 특징으로 한다.4 (c) and (d) show the emission gas change characteristics of the CO 2 generator 100 having the MPF catalyst 202 and the heat exchanger (300). CO 2 discharged from the CO 2 generator 100 The concentration is about 8%. The CO concentration observed at the front of the MPF catalyst 202 increases rapidly up to 30 seconds to be discharged up to 270 ppm, but then starts to decrease and stabilizes after 240 seconds to discharge about 40 ppm. However, the CO concentration observed after the MPF catalyst 202 also increased up to 30 seconds, but after 240 seconds, the MPF catalyst 202 reached a CO purification rate of 95% or more. HC observed at the front of the MPF catalyst 202 was discharged about 10 ppm, but not at the rear of the catalyst. CO 2 with MPF catalyst 202 and heat exchanger 300 The generator 100 has discharged a large amount of CO out of harmful emissions. The CO 2 generator 100 emits a large amount of harmful emissions initially due to incomplete combustion, but has a characteristic of reducing when the combustion state is gradually stabilized (exhaust gas temperature 240 ° C). CO concentrations of 300 ppm have a fatal effect on humans and cause side death in crops through pore absorption. Therefore, in the early stage of combustion, after adsorbing CO through an exhaust gas adsorber 400 mainly constituting the zeolite component through the valve 402, the exhaust gas temperature is stabilized and sent back to the catalyst 202 for purification. This system is characterized in that it has an exhaust gas storage device (400).

도 5는 MPF 촉매(202)를 가진 CO2 발생기(100)에서 배출되는 PM의 입자수와 분포를 나타내고 있다. 일반적으로 디젤엔진에서 배출되는 PM의 입자수는 약 108 (Number/cm3)개 이다. CO2 발생기(100)는 항상 일정양의 연료를 분사하고 연속적으로 연소한다. 그러므로 간헐적으로 연소하는 디젤엔진에 비해 PM(입자상 물질)의 입자수가 적은 특징이 있으나, 유동저항이 발생하면 흡입공기량이 적어져 불완전 연소가 증가해 입자수가 급격하게 증가하는 특징이 있다. 공기 중에 존재하는 PM의 입자수는 약 1.5x105(개/cm3)이며, 20 nm의 크기를 가진 입자가 3x104 개/cm3로 가장 많다. 5 shows the particle number and distribution of PM discharged from the CO 2 generator 100 with the MPF catalyst 202. In general, the number of PM particles emitted from diesel engines is about 10 8 (Number / cm 3 ). The CO 2 generator 100 always injects a certain amount of fuel and burns continuously. Therefore, the number of particles of PM (particulate matter) is smaller than that of intermittently burning diesel engines. However, when the flow resistance occurs, the amount of intake air decreases, incomplete combustion increases, and the number of particles rapidly increases. The number of PM particles in the air is about 1.5x10 5 (pieces / cm 3 ), with the largest number of particles having a size of 20 nm being 3x10 4 particles / cm 3 .

반면에 CO2 발생기(100)는 50 nm - 60 nm 크기의 PM을 가장 많이 배출한다. MPF 촉매(202)의 전단과 후단에서 측정된 PM의 총수 (10 < x (입자 지름) < 400)는 약 6x108 개/cm3 및 6x107 개/cm3이며 약 43% 저감된다. 50 nm 이하의 크기 (a)를 가진 PM의 입자수는 약 106 개/cm3 및 5x105 개/cm3이며 약 53% 저감되며, 50 nm 이상의 크기에서는 약 25% 저감되었다. MPF 촉매(202)를 통해 PM의 입자수는 약 43% 감소되었으며, 인체에 유해한 50 nm 이하의 PM이 가장 높은 저감율을 보였다. On the other hand, the CO 2 generator 100 emits the largest amount of PM having a size of 50 nm-60 nm. The total number of PMs (10 <x (particle diameter) <400) measured at the front and back of the MPF catalyst 202 is about 6x10 8 / cm 3 and 6x10 7 / cm 3, which is reduced by about 43%. The number of particles of PM having a size (a) of less than 50 nm is about 10 6 particles / cm 3 and 5 × 10 5 particles / cm 3, which is about 53% lower and about 25% smaller than 50 nm. Through the MPF catalyst 202, PM particle number was reduced by about 43%, and PM of 50 nm or less, which is harmful to human body, showed the highest reduction rate.

도 6은 열교환기 존재 여부에 따른 CO2 발생기(100)에서 배출한 PM의 입자수 및 분포를 나타낸다. CO2 발생기(100)에 MPF 촉매(202), 수분 응축장치(300), 그리고 배기팬(500)을 장착했을 때, MPF 촉매(202)후단에서 관찰한 PM의 입자수는 크게 증가한다. 열교환기가 있을 때 PM의 총수 (10 < x (입자 지름) < 400)는 열교환기가 존재하지 않았을 때 8.8x107 개/cm3, 열교환기와 배기팬(500)이 존재했을 때 약 6.6x108 개/cm3로 약 760% 증가한다. 50 nm 이하의 크기 (a)를 가진 PM의 입자수는 약 4x107 개/cm3로 약 590% 증가하며, 50 nm - 100 nm 크기 (b)를 가진 PM의 입자수는 약 850% 증가, 100 nm 이상은 약 1000% 증가하였다. 이와 같이 열교환기 존재에 따라 CO2 발생기(100)에서 배출되는 PM의 입자수와 크기 분포는 차압 때문에 많은 영향을 받는다. 그러므로 후처리시스템(200)과 수분 응축장치(300)의 설치로 인한 배기관의 차압을 최소화하기 위해 배기팬(500)이 필수적이다.
6 shows the particle number and distribution of PM discharged from the CO 2 generator 100 depending on the presence of a heat exchanger. When the MPF catalyst 202, the water condenser 300, and the exhaust fan 500 are mounted on the CO 2 generator 100, the number of PM particles observed after the MPF catalyst 202 increases significantly. The total number of PMs (10 <x (particle diameter) <400) with heat exchanger is 8.8x10 7 pieces / cm 3 without heat exchanger and about 6.6x10 8 pieces with heat exchanger and exhaust fan 500 Increased by about 760% in cm 3 . The number of particles of PM with size (a) of less than 50 nm increases about 590% to about 4x10 7 / cm 3 , and the number of particles of PM with sizes of 50 nm-100 nm (b) increases by about 850%, More than 100 nm increased about 1000%. As such, the particle number and size distribution of PM discharged from the CO 2 generator 100 are greatly affected by the differential pressure. Therefore, the exhaust fan 500 is essential to minimize the differential pressure of the exhaust pipe due to the installation of the aftertreatment system 200 and the water condenser 300.

축열시스템 및 응축수 회수시스템의 특성Characteristics of heat storage system and condensate recovery system

도 7은 CO2 발생기(100)를 30분 동안 운전하였을 때 연소열 및 배기열을 회수한 축열탱크(601, 602)의 온도변화 및 축열양을 나타내고 있다. CO2 발생기(100)는 연료 탱크(102)의 온도가 연소열에 의해 60℃에 도달하면 순환펌프(603)가 작동하기 때문에 축열탱크(601)의 입구 온도는 주기적으로 상승과 하강을 반복하며, 축열탱크 (601)에 축열되어 점진적으로 온도는 상승한다. 반면에, 축열탱크(602)의 입구온도는 CO2 발생기(100)의 배기파이프에 설치된 열교환기(300)로부터 배기열을 회수해 시간이 경과함에 따라 온도는 상승하며, 이에 따른 축열탱크(602) 온도 역시 서서히 상승한다. FIG. 7 shows the temperature change and the heat storage amount of the heat storage tanks 601 and 602 which recover the combustion heat and the exhaust heat when the CO 2 generator 100 is operated for 30 minutes. CO 2 generator 100 is the inlet temperature of the heat storage tank 601, since the circulation pump 603 when it reaches the 60 ℃ by the temperature of the fuel tank 102, heat of combustion operation is periodically repeated rise and fall, and The heat accumulate in the heat storage tank 601, and the temperature gradually rises. On the other hand, the inlet temperature of the heat storage tank 602 is CO 2 The temperature of the exhaust heat is recovered from the heat exchanger 300 installed in the exhaust pipe of the generator 100, and as time passes, the temperature of the heat storage tank 602 gradually increases.

CO2 발생기(100)를 30분 동안 운전하였을 때 연소열에 의해 축열탱크(601)에 축적된 축열양은 107 MJ이다. 그리고 배기열 회수에 의해 축열탱크(602)에 축척된 축열양은 약 14.2 MJ이다. 배기열의 의한 회수된 축열양은 연소열에 의해 축적된 축열양의 약 13%이다. When the CO 2 generator 100 was operated for 30 minutes, the heat storage amount accumulated in the heat storage tank 601 by the heat of combustion was 107 MJ. The amount of heat accumulated in the heat storage tank 602 by the exhaust heat recovery is about 14.2 MJ. The amount of heat storage recovered by the exhaust heat is about 13% of the heat storage accumulated by the heat of combustion.

연소기형 CO2 발생기(100)로 시설하우스 내부에 CO2를 공급할 때 배출가스 중에 포함된 수분이 함께 공급된다. 수분은 시설하우스 내부의 습도를 증가시키므로 작물의 성장을 방해할 수 있다. 그러므로 배출가스와 함께 배출되는 수분을 제거하여 시설하우스 내부에 일정한 습도를 유지할 필요가 있다. When combustor type CO 2 generator 100 when supplying the CO 2 into the facility house is supplied with moisture contained in the exhaust gas. Moisture increases the humidity inside the facility house, which can interfere with crop growth. Therefore, it is necessary to maintain a constant humidity inside the facility house by removing the moisture discharged with the exhaust gas.

CO2 발생기(100)는 이론조건(stoichiometric condition)에서 3.2 kg/h의 응축수를 생성할 수 있다. CO2 발생기(100)를 1시간 동안 운전한 후 회수된 수분의 총질량은 2.2 kg/h로 약 69%가 응축수로 회수되었다.
CO 2 Generator 100 may produce 3.2 kg / h of condensate under stoichiometric conditions. After operating the CO 2 generator 100 for 1 hour, the total mass of water recovered was 2.2 kg / h and about 69% was recovered as condensate.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

100: 이산화탄소 발생기
101: 공기공급 블로워
102: 연료탱크
103: 연료저장고
200: 배기 후처리장치
201: 산화촉매장치
202: 매연여과기(MPF)
203: 워터트랩(water trap)
300: 배기 중 수분 응축장치
301: 동관 열교환기
302: 스테인리스 열교환기
303: 응축수 저장탱크
304: 응축수 회수판
305: 드레인 관
400: CO 및 HC 흡착장치
401: 공기펌프
402: 배기 방향 전환 밸브
403: 연결관
500: 배기흡입팬
600: 축열장치
601: 축열탱크B
602: 축열탱크C
603: 순환펌프
604: 순환펌프
700: 배기가스분석기
701: SMPS (swiching mode power supply)
702: CPC (condensation particle counter)
703: 희석장치(diluter)
704: K-타입 열전대(thermocouple)100: carbon dioxide generator
101: air supply blower
102: fuel tank
103: fuel reservoir
200: exhaust aftertreatment device
201: oxidation catalyst device
202: soot filter (MPF)
203: water trap
300: water condenser during exhaust
301: copper tube heat exchanger
302: stainless steel heat exchanger
303: condensate storage tank
304: condensate recovery plate
305: drain pipe
400: CO and HC adsorption device
401: air pump
402: exhaust direction switching valve
403: connector
500: exhaust suction fan
600: heat storage device
601: heat storage tank B
602: heat storage tank C
603: circulation pump
604: circulation pump
700: exhaust gas analyzer
701: SMPS (swiching mode power supply)
702: condensation particle counter (CPC)
703: diluter
704: K-type thermocouple

Claims (14)

다음을 포함하는 식물 재배용 이산화탄소 발생 장치:
(a) 연소용 공기를 공급하는 블로워(blower)(101) 및 연료탱크(102)를 포함하는 이산화탄소 발생기(100);
(b) 상기 이산화탄소 발생기(100)의 상부에 장착되며, 상기 연료탱크(102) 내의 연료 연소 시 배출되는 매연을 산화시키는 금속 미립자 필터 (metal particulate filter)(202) 를 포함하는 배기 후처리장치(200); 및
(c) 상기 배기 후처리장치(200)의 상부에 장착되고, 1 이상의 열교환기를 포함하며, 상기 이산화탄소 발생기(100)에서 발생된 배출가스 내에 포함된 수분을 제거하는 배기 중 수분 응축장치(300).
CO2 generator for plant cultivation, including:
(a) a carbon dioxide generator (100) comprising a blower (101) and a fuel tank (102) for supplying combustion air;
(b) an exhaust aftertreatment device mounted on an upper portion of the carbon dioxide generator 100 and including a metal particulate filter 202 for oxidizing soot emitted during fuel combustion in the fuel tank 102 ( 200); And
(c) a moisture condensation apparatus 300 in the exhaust, which is mounted on the exhaust post-treatment apparatus 200 and includes one or more heat exchangers and removes moisture contained in the exhaust gas generated by the carbon dioxide generator 100. .
제 1 항에 있어서, 상기 연료는 등유 또는 경유인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
The carbon dioxide generator of claim 1, wherein the fuel is kerosene or diesel.
제 1 항에 있어서, 상기 배기 후처리장치(200)는 상기 연료 연소 시 배출되는 매연을 산화시키는 산화촉매장치(201)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the exhaust aftertreatment device further comprises an oxidation catalyst device 201 for oxidizing the soot emitted during combustion of the fuel.
제 3 항에 있어서, 상기 산화촉매는 백금족 금속인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
4. The carbon dioxide generator as claimed in claim 3, wherein the oxidation catalyst is a platinum group metal.
제 1 항에 있어서, 상기 수분 응축장치(300)는 2 중 열교환 시스템으로 구성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
The carbon dioxide generator of claim 1, wherein the water condensation device (300) is configured as a double heat exchange system.
제 5 항에 있어서, 상기 2 중 열교환 시스템은 동관(銅管)의 제 1 열교환기(301) 및 스테인레스관의 제 2 열교환기(302)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
The apparatus of claim 5, wherein the dual heat exchange system comprises a first heat exchanger (301) of a copper tube and a second heat exchanger (302) of a stainless tube.
제 1 항에 있어서, 상기 수분 응축장치(300)는 상기 수분 응축장치에 의해 응축된 응축수를 회수할 수 있는 판(304)과 드레인 관(drain pipe)(305)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
The carbon dioxide of claim 1, wherein the water condenser 300 includes a plate 304 and a drain pipe 305 capable of recovering condensed water condensed by the water condenser. Generating device.
제 1 항에 있어서, 상기 이산화탄소 발생 장치는 상기 이산화탄소 발생기(100)의 상부 및 상기 배기 중 수분 응축장치(300)의 상부를 연결하는 연결관(403)에 장착되며, 상기 이산화탄소 발생기(100)의 초기 운전 시 배출되는 일산화탄소(CO) 또는 탄화수소(HC)를 흡착하는 흡착장치(400)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
The method of claim 1, wherein the carbon dioxide generator is mounted on a connecting pipe 403 connecting the upper portion of the carbon dioxide generator 100 and the upper portion of the water condensation device 300 of the exhaust, the carbon dioxide generator 100 Carbon dioxide generator further comprises an adsorption device (400) for adsorbing carbon monoxide (CO) or hydrocarbons (HC) discharged during the initial operation.
제 8 항에 있어서, 상기 흡착장치(400)는 제올라이트계열의 다공성 물질, 알루미나 또는 활성탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
The carbon dioxide generator of claim 8, wherein the adsorption device includes a zeolite-based porous material, alumina or activated carbon.
제 1 항에 있어서, 상기 이산화탄소 발생 장치는 상기 배기 후처리장치(200) 및 수분 응축장치(300)와 연결된 배기관의 말단에 장착되며, 상기 배기 후처리장치(200)의 배기 중 매연 제거 또는 수분 응축장치(300)의 배기 중 수분 제거에 따른 압력강하로 인한 이산화탄소 발생기(100)의 불완전연소를 방지하는 배기 흡입 팬(500)을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
According to claim 1, wherein the carbon dioxide generating device is mounted on the end of the exhaust pipe connected to the exhaust after-treatment device 200 and the water condensation device 300, the exhaust gas from the exhaust after-treatment device 200 or moisture Carbon dioxide generator, characterized in that it further comprises an exhaust suction fan (500) for preventing incomplete combustion of the carbon dioxide generator (100) due to the pressure drop in accordance with the removal of moisture in the exhaust of the condenser (300).
제 1 항에 있어서, 상기 이산화탄소 발생 장치는 상기 이산화탄소 발생 장치의 내부에서 발생된 열을 포집하는 축열장치(600)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
The carbon dioxide generator of claim 1, wherein the carbon dioxide generator further includes a heat storage device (600) for collecting heat generated inside the carbon dioxide generator.
제 11 항에 있어서, 상기 축열장치(600)는 상기 이산화탄소 발생기(100)로부터 회수된 연소열 또는 수분 응축장치(300)로부터 회수된 배기열을 포집하는 축열탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
12. The carbon dioxide generator according to claim 11, wherein the heat storage device (600) includes a heat storage tank for collecting combustion heat recovered from the carbon dioxide generator (100) or exhaust heat recovered from the water condensation device (300).
제 11 항에 있어서, 상기 축열장치(600)는 축열된 열을 이용하는 난방기를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 발생 장치.
12. The carbon dioxide generator as claimed in claim 11, wherein the heat storage device (600) additionally includes a heater using heat accumulated.
제 1 항 내지 제 13 중 어느 한 항의 이산화탄소 발생 장치를 포함하는 시설하우스.A facility house comprising the carbon dioxide generator of any one of claims 1 to 13.
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