KR20040034986A - 육상양식장의 온수공급방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 육상양식장의 온수공급방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 버너의 화염을 몸체의 연소공간부로 불어 넣은 제 1차 연소과정과; 연소공간부로 유입된 화염이 제 1차 연소지체부를 통과하면서 재연소되는 제 2차 연소과정과; 제 2차 연소지체부를 통과하면서 재연소되어져 완전연소되는 제 3차연소과정과; 상기 제 1차 연소과정 중에 순환펌프를 통해 유입된 저온의 해수가 제 1,2,3차 열교환부를 통과하면서 저온에서 상온으로 수온을 상승시키는 제 1차 열교환과정과; 상기 제 1차 열교환과정을 통해 상온으로 상승된 해수가 연소공간부의 상부에 형성된 제 1차 연소지체부로 전달된 열에 의해 수온이 더 상승하는 제 2차 열교환과정과; 제 2차 열교환과정을 통해 수온이 상승된 해수가 제 2차 연소지체부를 통해 전달된 열에 의해 비등점까지 상승하는 제 3차 열교환과정과; 3차 열교환과정을 통해 비등점까지 상승된 해수를 저온의 해수와 일정 비율로 혼합한 온수를 양식장으로 공급하는 온수공급과정과; 상기한 과정들을 반복하여 저온인 양식장의 수온을 높여 겨울철에 어류가 동면을 취하지 않고 성장하도록 하여 상품의 가치를 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

육상양식장의 온수공급방법 및 그 장치{Hot-water supply method and that system of land nursery}

본 발명은 육상양식장의 온수공급방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 순환펌프의 흡입력과 토출력을 이용하여 동절기 저온인 해수를 온수공급장치내의 열교환기내를 경유하여 양식장으로 토출시키는 과정에서 온수공급장치의 버너에서 뿜어진 화염이 상부로 이동하면서 거의 완전연소에 가까운 연소가 이루어지도록 하고, 완전연소가 이루어지는 과정에서 열교환기를 통과하는 저온인 해수가 점차적으로 온도가 상승하여 토출구측에서는 비등점에 가까운 약100℃ 전후가 되도록 하고, 이러한 고온의 해수를 저온인 해수와 일정비율로 혼합시켜 양식장으로 공급되도록 함으로써, 어류의 성장이 멈춘 동절기에도 해수의 온도를 적절하게 유지시켜 어류의 성장율을 높일 수 있도록 하고, 그로 인해 어류의 상품가치를 높여 경제적인 생산이 될 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 물고기와 굴 및 김 따위의 해산물은 바다에서 잡거나 채취하여 식용으로 사용하고 있으나, 무분별한 해산물의 채취와 남획으로 인해 해양자원의 고갈이 심해지고 있으며, 더이상 해양자원이 고갈되는 것을 방지하기 위한 방안으로 최근에는 일정한 공간에 인위적으로 치어를 가두고, 치어가 성장하는데 필요한 영양분이나 해수 등을 공급하여 치어가 성어가 되도록 길러 상품가치를 높이는 양식업이 성행하고 있다.

또한, 양식업은 양식장내로 공급되는 물의 온도를 인위적으로 일정하게 유지시켜 주면 치어를 조기에 성숙되어져 어류의 출하가 단기간에 됨으로써, 어업 농가의 소득을 높일 수 있게 된다.

이러한 물의 온도를 인위적으로 높여 주기 위한 방안으로 국내 특허등록 제 267838호(2000.10.18)의 "육상수조식 양식장의 급수온도 자동조절 시스템"이 제안되었다.

제안된 급수온도 자동조절 시스템은 바다로 부터 해수를 인입하는 펌프와, 펌프에서 인입된 급수를 통과시켜 여과시키는 여과기와, 여과된 급수를 통과시키면서 양식수조에서 배출되는 폐수와 열교환시켜 급수를 1차로 예열 또는 예열하는 열교환기와, 예열 또는 예냉된 급수를 양식에 적합한 온도로 가열 또는 냉각시키는 열펌프와, 열펌프에서 가열 또는 냉각된 급수를 저장하는 양식수조로 구성되어 있다.

또한, 열펌프는 저온의 냉매가스를 고온, 고압으로 압축하는 압축기와, 압축된 냉매가스로 부터 오일을 분리하는 오일분리기와, 오일분리기를 거친 냉매와 열교환기를 거친 급수를 열교환시켜 포화액 또는 과냉각의 냉매로 전환시키는 응축기와, 냉매액을 수용하여 저장하는 고압수액기와, 팽창밸브와, 증발기와, 어큐물레이터로 구성되어져 계절의 온도 변화에 따른 급수온도를 조절하여 양식수조내의 해수의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하였으나, 양식수조의 면적보다 상대적으로 넓은 양식장의 수온을 조절하는데는 그 효율이 낮아지며, 거의 불가능한 문제점이있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 다른 방안으로 국내특허등록 제 275675호 (2001.4.2)의 "양식용 사육수 자동공급장치"가 제안되었다.

제안된 사육수 자공공급장치는 순환공급온수를 데우기 위한 가열수단인 보일러와, 원수를 저장하고 일정온도로 가열하기 위한 원수탱크와, 보일러와 원수탱크 사이에 배치되어 순환온수와 원수를 상호 열교환하기 위한 열교환기로 구성하되, 상기 보일러는 순환온수를 순환하기 위해 2개의 순환용 펌프를 형성하고, 상기 원수탱크 바닥부근에 상기 순환용 펌프에 연결배치되는 다수개의 크고 작은 구멍을 가지는 분출관과, 상기 원수탱크 내의 원수온도를 감지하기 위하여 상기 원수탱크의 침지되도록 설치되는 온도센서와, 외부로부터 상기 원수탱크 내로 원수를 공급하도록 원수탱크 상부에 설치하는 인입관을 포함하는 것으로 구성된다.

또한, 원수탱크의 일측에는 외부로 원수의 입, 배수를 하기 위하여 드레인 밸브를 형성하는 배수측 배관 및 입수측 배관이 연결설치되고, 상기 배수측 배관 라인을 따라 적어도 한 쌍의 펌프, 히터 및 냉각기가 설치되며, 상기 입수측 라인에 양식장 사육수조로 통하는 배출용 배출 파이프가 연결 설치되어져 열교환기에서 1차 가온하고 히터에서 2차 가온하는 등 적정온도의 사육수를 공급할 수 있고, 원수에 함유된 세균을 살균하는 수단을 설치하여 양질의 원수 양식장 사육수조에 공급할 수 있다.

그러나, 이 역시 상기한 바와 같은 면적이 넓은 양식장에 온도를 일정하게 유지하기 위해서는 에너지의 소비가 증가됨에 따라 그 효율성이 낮아지는 문제점이있었다.

또한, 열교환 방식이 보일러의 열이 직접 원수에 전달되는 것이 아닌 보일러의 순환수에 의해 간접적인 열교환이 이루어지도록 하는 과정에서 에너지 소비율이 낮아지는 또 다른 문제점이 있었다.

한편, 또 다른 방안으로 국내특허등록 제 310914호(2001.10.16)의 "양식장의 수온조절 시스템"이 제안되었다.

제안된 수온조절 시스템은 본체의 내부 일측에 양식장의 물과 지하수를 10∼20℃로 열교환시킨 후 지하수는 2차 열교환부로 보내고 양식장의 물은 3차 열교환부로 보내는 열교환기가 마련된 1차 열교환부와, 상기 10∼20℃로 열교환된 지하수를 냉.난방장치에서 공급되는 열기에 의해 25∼30℃로 열교환시켜 이를 다시 양식장으로 배수시키는 열방출관이 마련된 2차 열교환부로 구성된다.

또한, 상기 10∼20℃로 열교환된 물을 냉.난방장치에서 공급되는 냉기에 의해 6∼8℃로 냉각시켜 방류시키는 냉매관이 마련된 3차 열교환부로 이루어져 산소가 충분히 용존되어 있는 새로운 물의 소정량을 양식장의 물과 상호 역교환되게 함으로써 어류나 패류가 양식되는 양식장에 공급하여 양식장의 온도를 항상 어류나 패류가 성장하기 적합한 온도가 유지하도록 한 것이나, 열교환을 위해 양식장의 물과 지하수의 물이 낮은 온도에서 열교환이 이루어지도록 하고, 이러한 낮은 온도에서 열교환이 이루어진 지하수 물을 다시 냉,난방장치를 이용하여 가열하는 과정에서 시간이 지연됨에 따라 많은 량의 물의 온도를 조절하기에 충분치 못한 또 다른 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서 버너의 화염이 상부로 이동하면서 완전연소에 가깝게 연소됨에 따라 고온인 상태가 유지되는 연교환기내로 순환펌프의 압력에 의해 해수가 통과하는 과정에서 점진적으로 가열되어 출구측에서 거의 100℃ 전후가 되도록 하고, 100℃ 전후의 가열된 해수를 저온인 해수와 일정비율로 혼합시켜 양식장으로 공급되도록 함으로써, 넓은 면적을 갖는 양어장의 수온을 일정하게 유지하여 어류의 성장이 멈춘 동절기에도 그 성장을 촉진시켜 그 상품성을 높일 수 있도록 하고, 이를 통해 어업 농가의 소득을 올릴 수 있는 육상양식장의 온수공급방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제어반에 의해 버너가 작동 되면서 연소된 화염을 세라믹 단열재를 갖는 몸체의 연소공간부로 불어넣은 제 1차 연소과정과; 상기 연소공간부로 유입된 화염이 일측면이 폐쇄된 다수개의 격자형태로 형성된 다수개의 층을 갖도록 연소공간부의 상부에 형성된 제 1차 연소지체부를 통과하면서 재연소되는 제 2차 연소과정과; 상기 제 1차 연소지체부를 통과한 재연소된 화염이 상부에 형성된 제 2차 연소지체부를 통과하면서 다시 재연소되어져 완전연소가 되는 제 3차 연소과정과; 상기 제 1차 연소과정 중에 제어반에 의해 순환펌프가 구동되면서 파이프를 통해 유입된 저온의 해수가 연소공간부의 주위를 감싸도록 형성된 제 1,2,3차 열교환부를 통과하면서 저온에서 상온으로 수온을 상승시키는 제 1차 열교환과정과; 상기 제 1차 열교환과정을 통해 상온으로 상승된 해수가 제 1차 연소지체부의 둘레에 형성된 제 4차열교환부와 제 4차열교환부의 상부에 형성된 제 5차 열교환부를 통과하는 동안 연소공간부의 상부에 형성된 일측면이 폐쇄된 다수개의 격자형태인 수개의 층을 갖는 제 1차 연소지체부를 통해 전달된 열에 의해 해수의 수온이 더 상승하는 제 2차 열교환과정과; 상기 제 2차 열교환과정을 통해 온도가 더 상승된 해수가 제 2차 연소지체부의 둘레에 형성된 제 6차 열교환부와 제 6차 열교환부의 상부에 형성된 제 7차 열교환부를 통과하는 동안 제 5차 열교환부의 상부에 일측면이 폐쇄된 다수개의 격자형태로 수개의 층을 갖는 제 2차 연소지체부를 통해 전달된 열에 의해 해수의 수온이 비등점까지 상승하는 제 3차 열교환과정과; 상기 3차 열교환과정을 통해 비등점 까지 상승한 해수가 7차 열교환부의 배출구를 통해 외부로 토출되며, 저온의 해수와 일정 비율로 혼합되어진 온수를 양식장내로 공급하는 온수공급과정과; 상기한 과정들을 반복하여 저온인 양식장의 수온을 높여 어류가 동면을 취하지 않고 계속적으로 성장하게 됨을 특징으로 하는 육상양식장의 온수공급방법을 제공함에 그 목적이 달성된다.

또한, 내부의 공간을 갖도록 세라믹 단열재로 형성된 몸체와; 몸체의 하부에 형성된 연소공간부와; 연소열의 이동을 지체시키면서 완전연소가 되도록 연소부의 상부에 형성된 제 1,2차 연소지체부와; 상기 몸체의 바닥면에 형성된 제 1차 열교환부와; 상기 제 1차 열교환부에 연결 되며 연소공간부의 둘레를 감싸도록 형성된 제 2차 열교환부와; 상기 2차 열교환부에 연결되며 상기 연소공간부의 전방 상부에 얹혀지도록 형성된 제 3차 열교환부와; 상기 제 2차 열교환부와 연결된 상태로 상기 제 1차 연소지체부의 둘레를 감싸도록 형성된 제 4차 열교환부와; 상기 제 4차 열교환부에 연결된 상태로 그 상부에 형성된 제 5차 열교환부와; 상기 제 5차열교환부에 연결된 상태로 그 상부에 형성된 제 2차 연소지체부의 둘레를 깜싸도록 형성된 제 6차 열교환부와; 상기 제 6차 열교환부의 상부에 연결 고정된 제 7차 열교환부와; 상기 제 7 차열교환부의 상부에 형성된 열순환 공간부로 구성됨을 특징으로 하는 육상양식장의 온수공급장치를 제공함에 또 다른 목적이 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 온수공급장치의 구성을 도시한 종단면도.

도 2는 본 발명에 따른 온수공급장치의 구성을 다른 방향에서 도시한 종단면도.

도 3a∼g는 본 발명에 따른 온수공급장치의 설치된 열교환기를 각각 하부에서 상부로 분해하여 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 온수공급장치에 설치된 연소지체부를 도시한 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 온수공급장치에 설치된 연소지체부를 통과하는 열의 이동상태를 도시한 상태도.

도 6은 본 발명에 따른 온수공급장치를 통해 저온인 물이 이동하면서 가열되는 과정을 도시한 상태도.

도 7은 본 발명에 따른 온수공급장치를 통해 해수에 열교환이 이루어지는 과정을 도시한 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10:몸체 11:세라믹 단열재 20:연소공간부

30,40:제 1,2차 연소지체부 50:제 1차열교환부 60:제 2차열교환부

70:제 3차열교환부 80:제 4차열교환부 90:제 5차열교환부

100:제 6차열교환부 110:제 7차 열교환부 120:열순환 공간부

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 육상양식장의 온수공급장치는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체(10)와, 몸체(10)의 하부에 형성된 연소공간부(20)와, 상기 연소공간부(20)의 상부에 형성된 제 1,2차 연소지체부(30,40) 및 상기 몸체(10)의 바닥면으로 부터 순차적으로 형성된 제 1∼7차 열교환부(50∼110) 그리고 상기 7차 열교환부(110)의 상부에 형성된 열순환 공간부(120)로 구성된다.

여기에서, 상기 몸체(10)는 내부로 소정의 공간이 제공되는 가운데 내부로 부터 발생된 열이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 소정의 두께를 갖는 세라믹 단열재(11)가 전체의 둘레를 덮도록 형성되어 있고, 전면 하부의 일부만을 개방시켜 전방으로 돌출된 형태로 형성하여 후술하는 버너(130)가 설치될 수 있도록 형성되어 있다.

또한, 전방으로 돌출된 부위의 상부에는 제어반(140)의 신호에 따라 구동되는 순환펌프(150)가 설치되어 있고, 순환펌프(150)의 유입구(151)는 수직으로 형성된 상태에서 미도시한 해수에 연결되어 저온인 해수가 흡입되도록 형성되어 있고,그 토출구(152)는 후술하는 제 1 열교환부(50)의 유입측에 플렌지(153)로 연결 고정되도록 형성되어 있다.

또한, 버너(130)는 제어반(140)에 연결된 미도시한 연료탱크로 부터 유입되는 연료를 점화시켜 고온의 불꽃이 연소공간부(20)로 분출 또는 공급되도록 형성되어 있다.

상기 제 1차 열교환부(50)는 몸체(10)에 형성된 연소공간부(20)의 하부를 구성하는 바닥면에 매입되도록 형성된 것으로서 도 3a에 도시된 바와 같이, 소정의 길이를 갖는 수십개의 파이프(51,51a) 양단으로 내부에 소정의 공간을 갖는 직사각 형태의 함체(52,53)가 연결되도록 형성되어 있다.

또한, 몸체(10)의 전방측인 버너(130)가 설치되는 부위의 함체(52)는 그 내부가 격벽(52a)에 의해 양분되는 형태를 취하도록 형성되어 있고, 양분되는 각각의 부위에는 플렌지(54a,55a)를 갖는 연결구(54,55)가 상하 방향이 엇갈리는 형태로 형성되어 상기 제 2열교환부(60)의 연결구(64)에 연결 되도록 형성되어 있다.

따라서, 이와 같은 구조로 인해 연결구(54)로 흡입된 저온의 해수가 파이프 (51)를 통해 후방에 있는 함체(53)로 이동한 후, 그 일측에 형성된 다른 파이프 (51a)를 통해 다시 전방에 있는 함체(52)로 이동되면서 열교환이 이루어지게 된다.

상기 제 2차 열교환부(60)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 수십개의 파이프 (61)가 사각박스의 수직인 테두리면을 따라 감겨진 형태로 이루어져 연소공간부 (20)의 둘레에 설치되어 있으며, 그 양단에는 수직인 직사각형태의 함체(62,63)가 분리된 상태로 각각 연결되어 있고, 각각의 함체(62,63)의 전면에는 플렌지(64a,65a)를 가지며 상하 방향이 다른 연결구(64,65)가 일체로 형성되어 있다.

상기 3차 열교환부(70)는 순환펌프(150)가 설치되는 하부인 몸체(10)의 전방 상측부에 설치되는 것으로서 도 3c에 도시된 바와 같이, 양측에 소정의 내부 공간이 제공되는 직사각형 함체(71,72)가 형성되어 있고, 함체(71,72)의 양측에 소정의 길이를 갖는 수십개의 파이프(73)가 연결되어 있다.

또한, 상기 함체(71,72)의 전방과 후방인 양측에는 플렌지(74a,74b)를 갖는 연결구(74,75)가 하나는 아래를 향하고, 다른 하나는 상부로 향하도록 형성되어 있다.

상기 제 4차 열교환부(80)는 상기 연소공간부(20)의 상부와 제 3차 열교환부 (70)의 일측 상부에 형성되어 후술하는 제 1차 연소지체부(30)를 감싸도록 형성된 것으로서 도 4d에 도시된 바와 같이, 직사각형 박스의 수직인 가장자리를 따라 감기는 형태로 형성된 수십개의 파이프(81)와, 파이프(81)의 양측단에 형성된 직사각형태의 내부공간을 갖는 함체(82,83)로 구성하되, 각각의 함체는 분리되는 공간을 갖도록 형성되어 있다.

또한, 분리된 각각의 공간을 갖는 함체(82,83)의 전방에는 플렌지(84a,85a)를 갖는 연결구(84,85)가 상하 방향이 엇갈리는 형태로 형성되어 있다.

상기 5차 열교환부(90)는 제 1차 열교환부와 같은 동일한 형태로 이루어지되, 파이프만이 상이하게 이루어진 것으로서 직사각형태의 내부공간을 갖는 함체 (91,92)를 소정의 길이를 갖는 다수개의 파이프(93) 양단에 연결되도록 형성되어 있고, 상기 전방측에 있는 함체(91)의 내부는 그 중앙에 형성된 격벽(94)에 의해유입된 온수가 합쳐지는 것이 방지되도록 형성되어 있다.

또한, 격벽(94)으로 구분된 함체(91)의 양측면에는 플렌지(95a,96a)를 갖는 연결구(95,96)가 상하 방향이 반대되도록 형성되어 있다.

또한, 상기 파이프(93)는 평면에서 볼때 양측으로 소정의 간격(G)을 갖도록 형성하여 제 1차 연소지체부(30)를 통과한 고온의 열이 후술하는 제 2차 연소지체부(40)를 경유하도록 형성되어 있다.

그리고, 상기 파이프(93)내부를 통과하는 온수가 더욱 열교환이 이루어지도록 하기 위해 하부에 요철형태를 갖는 다수개의 돌기(93a)가 일체로 형성되어 있다.

상기 제 6차 열교환부(100)는 제 1차 연소지체부(30)와 제 5차 열교환부(90)를 통과한 고온의 열에 의해 미연소된 가스를 재연소시켜 완전연소가 되도록 한 것으로서 도 3f에 도시된 바와 같이, 직사각형 박스의 수직인 가장자리를 따라 감기는 형태로 형성된 수십개의 파이프(101)와, 파이프(101)의 양측단에 형성된 직사각형태의 내부공간을 갖는 함체(102,103)로 구성하되, 각각의 함체(102,103)는 분리되는 공간을 갖도록 형성되어 있다.

또한, 분리된 각각의 공간을 갖는 함체(102,103)의 전방에는 플렌지(104a, 105a)를 갖는 연결구(104,105)가 상하 방향이 엇갈리는 형태로 형성되어 있다.

상기 제 7차 열교환부(110)는 제 6 열교환부(100)를 거치면서 가열된 해수를 더욱 가열하여 비등점에 가깝게 되도록 재가열하는 것으로서 도 3g에 도시된 바와 같이, 제 1,5차열변환부(50,90)와 같은 동일한 형태로 이루어지되, 제 1차 열교환부(50)와는 파이프(111)만 상이하게 이루어지고, 제 5차열변환부(90)와는 후방의 함체(112) 상부에 소정의 길이를 갖는 배출구(113)가 일체로 형성되어 있다.

상기 제 7차 열교환부(110)의 상부에 형성된 열순환 공간부(120)를 형성하여 하부로 부터 이동된 열이 상기 제 7차 열교환부(110)를 원활하게 통과할 수 있도록 형성되어 있다.

상기 제 1,2차 연소지체부(30,40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 격자형태로 형성된 연소지체공간부(31,31a)가 소정의 면적을 갖는 다수개의 층이 중첩되는 형태로 형성되어 화염과 열기가 상하, 좌우로 하나씩 건너뜀과 동시에 지그재그 형태로 이송되는 통로를 갖도록 구성되어 있다.

또한, 상기 연소지체공간부(31,31a)는 하부가 개방된 상태로 중첩되게 얹혀져 있으며, 하나의 연소지체공간부(31,31a)는 하부에서 상부로 화염이나 열기가 통과할수 있도록 그 상부에 관통공(32)이 형성되어 있고, 하부가 개방된 전후, 좌우의 양측벽면 중 하나의 벽면이나 두개의 벽면에 삼각형태의 다른 관통공(33)이 형성되어 하부로 부터 유입된 열기나 화염이 상부로 이동하는 가운데 양측면이나 일측면으로 퍼지면서 이동이 되도록 형성되어 있다.

또한, 상기 전후, 좌우의 양측벽면에 형성된 다른 관통공(33)은 이웃한 하나의 연소지체공간부(31a)로 연결되어 있으며, 이와 연결된 다른 연소지체공간부는 다른 방향으로 관통공이 형성되어 있음으로써, 불길이나 화염이 지그재그 형태인 꺽여진 상태로 평행하게 퍼지면서 상부로 이동하게 된다.

즉, 하부로 부터 유입이나 전달된 화염이나 열기가 상부에 형성된 제 5차열교환부(90)로 직접 올라가는 것이 아니라, 그 중간에 형성된 제 1차 연소지체부 (30)를 통과하면서 화염이나 열기의 전파속도가 늦추어지면서 제 1차 연소지체(30)의 가장자리를 가열시켜 그 가장자리에 형성된 제 4차 열교환부(80)를 통해 열교환이 이루어지게 한 것이다.

또한, 이러한 열교환 이외에 제 1차 연소지체부(30)가 가열된 상태로 있음으로써, 연소공간부(30)로 부터 상부로 이동된 화염중에 포함된 미연소된 가스를 다시 연소시켜 완전연소가 이루어지게 된다.

상기 제 1,2차 연소지체부(30,40)는 비전도체인 캐스터블을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 육상양식장의 온수공급장치를 가동시켜 양식장으로 온수가 공급되는 것을 도 6,7을 참조하여 그 과정별로 설명하면 다음과 같다.

해수의 온도가 낮는 겨울철에 양식장의 수온을 높이기 위해서는 먼저, 제어반(140)을 통해 버너(130)로 전원을 인가시키면 버너(130)가 작동됨과 동시에 연소된 화염은 세라믹 단열재(11)를 갖는 몸체(10)의 연소공간부(20)로 공급하거나 불어 넣은 제 1차 연소과정(S10)을 통해 온수공급장치를 가동시키게 된다.

다음, 상기 연소공간부(20)로 유입된 화염이 그 상부에 형성되어 있는 제 1차연소지체부(30)로 이동하게 되고, 이 제 1차 연소지체부(30)를 통과하면서 화염중에 포함된 미연소된 가스가 다시 연소되는 제 2차 연소과정(S20)을 거치게 된다.

이 제 2차 연소과정(S20)중에서는 다수개의 벽면중 일측면이 폐쇄된 격자형태로 수개의 층으로 이루어진 연소공간부(20)를 통과하는 과정에서 화염이나 열이지그 재그 형태로 상부와 전후 및 좌우로 이동함에 따라 그 이동속도가 낮아지게 되며, 연소공간부(20)를 제공하고 있는 각각의 벽면이나 수개의 층이 가열된 상태로 있음으로써, 미연소된 가스는 재연소 된다.

다음, 제 3차 연소과정(S30)으로 상기 제 1차 연소지체부(30)를 통과한 재연소된 화염이 상부에 형성된 제 5차 열교환부(90)를 경유하며, 제 2차 연소지체부 (40)를 통과하면서 재연소되어져 완전연소가 됨으로써, 양식장 주변의 있는 공기의 오염을 방지하게 된다.

이러한 제 1,2,3차연소과정(S10,S20,S30)을 통해 발생된 열은 제 1∼7차 열교환부(50,60,70,80,90,100,110)를 가열시키게 되며, 동시에 제 1차 연소과정(S10)중에 제어반(140)에 의해 순환펌프(150)가 구동되면서 유입구(151)를 통해 유입된 저온의 해수는 연소공간부(20)의 주위를 감싸도록 형성된 제 1,2,3차 열교환부 (50,60,70)를 순서대로 통과하면서 저온에서 상온으로 수온을 상승시키는 제 1차 열교환 과정(S40)을 거치게 된다.

다음 이어지는 공정은 제 2차 열교환 과정(S50)으로서 제 1차 열교환 과정 (S10)을 통해 상온으로 상승된 해수는 제 1차 연소지체부(30)의 둘레에 형성된 제 4차 열교환부(80)와, 제 4차 열교환부(80)의 상부에 형성된 제 5차 열교환부 (90)를 통과하는 동안 연소공간부(20)의 상부에 형성된 일측면이 폐쇄된 다수개의 격자형태로 수개의 층을 갖는 제 1차 연소지체부(30)를 통해 전달된 열에 의해 해수의 수온이 더 상승하게 된다.

이때, 화염과 열기의 이동상태는 도 5에 도시된 바와 같이, 하부에서 상부로지그재그 형태로 이동하게 되며, 이와 동시에 전후좌우 방향인 평면의 이동 역시 지그재그로 이동하게 된다.

다음, 제 2차 열교환 과정(S50)을 통해 온도가 더 상승된 해수가 제 2차 연소지체부(40)의 둘레에 형성된 제 6차 열교환부(100)와, 제 6차 열교환부(100)의 상부에 형성된 제 7차 열교환부(110)를 통과하는 동안 제 5차 열교환부(90)의 상부에 일측면이 폐쇄된 다수개의 격자형태로 수개의 층을 갖는 제 2차 연소지체부(40)를 통해 전달된 열에 의해 해수의 수온이 비등점까지 상승하게 된다.

다음, 3차 열교환 과정(S60)을 통해 비등점 까지 상승한 해수가 7차 열교환부(110)의 배출구(113)를 통해 외부로 토출되며, 저온의 해수와 일정 비율로 혼합되어진 온수를 양식장내로 공급하는 온수공급과정(S70)을 하나의 사이클로 반복되도록 하여 저온인 양식장의 수온을 높여 어류가 계속적으로 성장할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 온수공급과정(S70)은 겨울철의 어류가 성장할 수 있는 해수의 온도가 14℃이며, 현재 저온인 해수의 온도가 8℃이고, 양식장의 면적이 약 1000 m²이라고 가정할 경우, 18℃를 갖는 온수를 분당 30ton씩 공급해야만 열손실을 제외한 해수의 적정 온도인 14℃를 유지할 수 있게 된다.

즉, 100℃의 물 1ton에 8℃의 물 10ton을 혼합하면 약 18℃전후의 온도를 갖는 11ton의 온수가 됨으로써, 분당 100℃를 갖는 3ton의 온수를 생산하여 10ton의 해수와 혼합하면 요구하는 30ton내외의 온수를 양식장에 공급할 수 있게 된다.

이 경우, 연소공간부(20)와 제 1,2차 연소지체부(30,40)를 통해 연소되는 연소열의 온도가 약 1200∼1400℃가 되며, 유입구(151)를 통해 유입된 저온인 해수가 제 1∼7차 열교환부(50,60,70,80,90,100,110)를 이동하면서 초기에는 저온에서 상온으로, 상온에서 고온으로, 고온에서 비등점 까지 신속하게 상승하게 됨에 따라, 순환펌프를 가속하여 흡입량을 늘릴 경우에도 거의 비등점에 가까운 온도를 갖는 온수를 생산할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 버너의 화염이 상부로 이동하면서 완전연소에 가깝게 연소됨에 따라 고온인 상태가 유지되는 연교환기내를 저온인 해수가 이동하는 과정에서 점진적으로 가열되어 출구측에서 거의 비등점에 가까운 온수를 얻을 수 있도록 하고, 이러한 비등점에 가까운 온수를 저온인 해수와 일정비율인 약 1:10로 혼합시켜 양식장으로 공급되도록 함으로써, 넓은 면적을 갖는 양어장의 수온을 일정하게 유지하여 어류의 성장이 멈춘 동절기에도 그 성장을 촉진시켜 그 상품성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Claims (3)

1. 제어반에 의해 버너가 작동 되면서 연소된 화염을 세라믹 단열재를 갖는 몸체의 연소공간부로 불어넣은 제 1차 연소과정(S10)과;

   상기 연소공간부로 유입된 화염이 일측면이 폐쇄된 다수개의 격자형태로 수개의 층을 갖도록 연소공간부의 상부에 형성된 제 1차 연소지체부를 통과하면서 재연소되는 제 2차 연소과정(S20)과;

   상기 제 1차 연소지체부를 통과한 재연소된 화염이 상부에 형성된 제 2차 연소지체부를 통과하면서 다시 재연소되어져 완전연소 되는 제 3차 연소과정(S30)과;

   상기 제 1차 연소과정 중 제어반에 의해 순환펌프가 구동되면서 유입구를 통해 유입된 저온의 해수가 연소공간부의 주위를 감싸도록 형성된 제 1,2,3차 열교환부를 통과하면서 저온에서 상온으로 수온을 상승시키는 제 1차 열교환과정(S40)과;

   상기 제 1차 열교환과정을 통해 상온으로 상승된 해수가 제 1차 연소지체부의 둘레에 형성된 제 4차 열교환부와, 제 4차 열교환부의 상부에 형성된 제 5차 열교환부를 통과하는 동안 연소공간부의 상부에 형성된 일측면이 폐쇄된 다수개의 격자형태인 수개의 층을 갖는 제 1차 연소지체부를 통해 전달된 열에 의해 해수의 수온이 더 상승하는 제 2차 열교환과정(S50)과;

   상기 제 2차 열교환과정을 통해 온도가 더 상승된 해수가 제 2차 연소지체부의 둘레에 형성된 제 6차 열교환부와, 제 6차 열교환부의 상부에 형성된 제 7차 열교환부를 통과하는 동안 제 5차 열교환부의 상부에 일측면이 폐쇄된 다수개의 격자형태인 수개의 층을 갖는 제 2차 연소지체부를 통해 전달된 열에 의해 해수의 수온이 비등점까지 상승하는 제 3차 열교환과정(S60)과;

   상기 3차 열교환 과정을 통해 비등점 까지 상승한 해수가 7차 열교환부의 배출구를 통해 외부로 토출되며, 저온의 해수와 일정 비율로 혼합되어진 온수를 양식장내로 공급하는 온수공급과정(S70)과;

   상기한 과정들을 반복하여 저온인 양식장의 수온을 높여 어류가 동면을 취하지 않고 계속적으로 성장하게 됨을 특징으로 하는 육상양식장의 온수공급방법.
2. 내부의 공간을 갖도록 세라믹 단열재(11)로 형성된 몸체(10)와;

   몸체(10)의 하부에 형성된 연소공간부(20)와;

   연소열의 이동을 지체시키면서 완전연소가 되도록 연소공간부(20)의 상부에 형성된 제 1,2차 연소지체부(30,40)와;

   상기 몸체(10)의 바닥면에 형성된 제 1차 열교환부(50)와;

   상기 제 1차열교환부(50)에 연결되며 연소공간부(20)의 둘레를 감싸도록 형성된 제 2차 열교환부(60)와;

   상기 2차열교환부(60)에 연결되며 상기 연소공간부(20)의 전방 상부에 얹혀지도록 형성된 제 3차 열교환부(70)와;

   상기 제 3차 열교환부(70)와 연결된 상태로 상기 제 1차 연소지체부(30)의 둘레를 감싸도록 형성된 제 4차 열교환부(80)와;

   상기 제 4차 열교환부(80)에 연결된 상태로 그 상부에 형성된 제 5차 열교환부(90)와;

   상기 제 5차 열교환부(90)에 연결된 상태로 그 상부에 형성된 제 2차 연소지체부(40)의 둘레를 깜싸도록 형성된 제 6차 열교환부(100)와;

   상기 제 6차 열교환부(100)의 상부에 연결 고정된 제 7차 열교환부(110)와;

   상기 제 7차 열교환부(110)의 상부에 형성된 열순환 공간부(120)로 형성되어져 저온인 해수를 비등점까지 상승시켜 토출시키도록 구성됨을 특징으로 하는 육상양식장의 온수공급장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1,2차 연소지체부는 다수개의 층사이로 형성되는 연소지체공간부를 격자형태로 형성하되, 상기 연소지체공간부는 화염과 열기가 상하, 좌우로 하나씩 건너뜀과 동시에 지그재그 형태로 이송되는 통로를 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 육상양식장의 온수공급장치.