KR100657794B1 - 탄화화장실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄화화장실에 관한 것이다.

이 탄화화장실은 배설용의 변기와, 저수탱크와, 저수탱크내의 물을 사용하여 분뇨를 흘려넣는 조정탱크와, 분뇨를 뿜어올리는 펌프와, 뿜어올려진 분뇨를 연소처리하는 연소가마와, 연소처리된 분뇨를 수집하는 집진장치와, 연소처리된 분뇨로부터 발생한 수증기를 기체와 액체로 분리하는 기액분리장치와, 분리된 액체를 여과하는 역침투막식 여과장치와, 역침투막식 여과장치에 의하여 발생한 잉여수를 정화하는 정화필터를 구비한다. 역침투막식 여과장치에 의하여 여과된 정수와 정화필터에 의하여 정화된 잉여수는 모두 저수탱크로 공급된다.

탄화화장실, 연소가마, 살균장치

Description

탄화화장실{A CARBONIZATION TOILET}

도1은 본발명 실시례의 블록도.

도2는 본실시례의 구성도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 수세변기 2: 자동개폐밸브 3: 조정탱크 4: 연소가마

5: 집진장치 6: 냉각시스템 7: 기액분리장치 8; 탈취장치

9: 역침투막식 여과장치 10: 정화필터 11 : 살균장치

12: 저수탱크 13: 2차연소장치

본발명은 옥외나 선박, 항공기, 철도차량등에 사용되는 이동식 또는 고정식의 탄화 화장실에 관한 것이다.

종래로부터 공사현장이나 공원, 캠핑장등 여러 사람이 모이는 장소에는 간이화장실이 설치되어 있다. 또 선박, 항공기, 청도차량등 많은 사람이 이용하는 이동수단에도 가옥등에서 사용하는 고정식화장실과는 다른 화장실이 이용되고 있다. 이러한 종래의 화장실에 있어서는 사용후 대량의 분뇨가 축적되므로 그 처리가 문제가 되었다. 이러한 문제에 대하여 화장실의 하부에 생쓰레기 처리기와 같은 기능을 가지는 배설물처리기를 설치하여 바이오 기술에 의하여 분뇨를 분해처리하는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 바이오 기술에 의하여 분뇨를 분해하는 경우에도 처리 후에는 대량의 찌꺼지가 남아 그 처리에 문제가 있었다. 또 종래의 간이화장실에서는 분뇨의 처리능력에 일정한 한계가 있기 때문에 많은 사람이 이용하는 시설등에서 장기간 사용하는 것은 문제가 있었다.

또 분뇨가 축적됨에 의하여 발생하는 암모니아 냄새등에 대한 냄새방지 대책이 완전하지 못하고, 이러한 점에서 설치장소가 대폭 제한되었다, 더욱 수세화장실의 경우에는 수세용의 물의 확보가 문제가 되는 경우가 있었다.

그래서 분뇨를 가열하여 탄화시키는 것에 의하여 처리후의 찌꺼기가 거의 남 지 않는 간이화장실이 제안되어 있다(아래 특허문헌1 및 2 참조).

특허문헌1 : 특개평11-37429호 공보

특허문헌2 : 특개평2-139084호 공보

그러나 상기의 간이화장실에 있어서도 냄새방지대책이 완전하지 못한 점이 지적되어 있었다. 또 구조가 복잡하여 설치코스트가 늘어나는 문제가 있었다.

본발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 처리후에 찌꺼기가 남지 않고, 분뇨의 처리능력이 높고, 악취대책을 완전히 행할 수 있으며 또한 구조가 간단한 탄화 화장실은 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본발명은 배설용의 변기와, 전기 변기에 배설된 분뇨를 흘리기 위한 물을 저장하는 저수탱크와, 전기 변기로부터 전기 저수탱크내의 물을 사용하여 분뇨를 흘려넣는 조정탱크와, 전기 조정탱크로부터 분뇨를 뿜어올리는 펌프와, 전기 펌프에 의하여 뿜어올려진 분뇨를 연소처리하는 연소가마와, 연소처리된 분뇨를 수집하는 집진장치와, 연소처리된 분뇨로부터 발생한 수증기를 기체와 액체로 분리하는 기액분리장치와, 전기 기액분리장치에 의하여 분리된 액체를 여과하는 역침투막식 여과장치와, 전기 역침투막식 여과장치에 의하여 발생한 잉여수를 정화하는 정화필터를 구비하는 탄화 화장실에 있어서,

전기 역침투막식 여과장치에 의하여 여과된 정수와 전기 정화필터에 의하여 정화된 잉여수 모두를 전기 저수탱크에 공급하는 것을 특징으로 하는 탄화 하장실 이 제안되어 있다.

이 발명 탄화화장실에 있어서는 펌프의 작동에 의하여, 조정탱크로부터 분뇨가 뿜어올려진다. 뿜어올려진 분뇨는 연소가마에 보내어져서 연소처리 된다. 연소처리되는 것에 의하여 탄화한 분뇨는 집진장치에 의하여 수집된다. 연소처리된 분뇨로부터 발생하는 수증기는 기액분리장치에 의하여 기체와 액체로 분리된다. 기액분리장치에 의하여 분리된 액체는 역침투막식 여과장치에 의하여 여과되어 청결한 정수와 불순물을 포함한 잉여수로 분리된다, 이 가운데 정수는 저수탱크에 직접공급된다. 한편, 불순물을 포함한 잉여수는 정화필터에 의하여 정화된 후 저수탱크로 공급된다.

본발명에 의하면, 분뇨는 연소처리되어 분진과 수증기로 분해되어 버리기 때문에 바이오 기술을 이용한 경우와 비교하여, 찌꺼기의 양을 극단적으로 줄일 수 있다.

또 분뇨를 연소처리하는 것에 의하여 분뇨의 처리능력이 비약적으로 향상되기 때문에 장기간에 걸쳐 이용할 수 있다. 또한 분뇨를 연소처리하는 것에 의하여 분뇨의 악취를 대폭 억제할 수 있다.

또한 연소처리에 의하여 발생한 수증기로부터 액체와 기체를 분리하여, 이 액체를 거의 100퍼센트 저수탱크로 되돌려서 분뇨를 흘리는 물로서 재이용하기 때문에 수세용으로 외부로부터 확보하여야만 하는 물의 양을 대폭 줄일 수 있다. 또 기액분리장치에 의하여 분리된 액체를 역침투여과식 여과장치를 사용하여 정화하는 것에 의하여 청정한 물로 만들고, 역침투막식 여과장치로부터 생기는 불순물을 포 함한 잉여수를 정화필터를 사용하여 정화하여 청정한 물로 만드는 것에 의하여 저수탱크에 저장되는 물을 무취의 것으로 만들 수 있다.

이 발명에 의하면 역침투막식 여과장치에서 배출되는 정수와 잉여수 쌍방 모두가 저수탱크로 공급되기 때문에 분뇨를 처리하는 시스템의 구성을 간략화 할 수 있다.

또 본발명은 전기 정화필터에 의하여 정화된 잉여수를 살균하는 살균장치를 다시 갖추어, 전기 살균장치에 의하여 살균된 잉여수를 전기 저수탱크에 공급하는 것을 특징으로 하는 탄화 화장실을 제안하고 있다.

이 발명에 의하면 정화필터에 의하여 정화된 잉여수가 살균되기 때문에 저수탱크내의 물을 청결히 유지할 수 있다.

또 본발명은 전기 저수탱크에 수량을 모니터하는 수량센서가 설치되어 전기 수량센서에 의하여 전기 저수탱크의 수량이 소정량을 넘었다고 판단될 때에, 전기 저수탱크내의 물을 전기 연소가마의 가열수단으로 공급하는 것을 특징으로 하는 탄화 화장실을 제안하고 있다.

이 발명에 의하면 수량센서에 의하여 저수탱크의 수량이 소정량을 넘었다고 판단될 때에 저수탱크내의 물이 연소가마의 가열수단으로 공급되기 때문에 저수탱크내의 물이 넘쳐흐르는 일이 없다.

또 본발명은 전기 기액분리장치에 의하여 분리된 기체를 탈취하는 탈취장치를 새로 구비하는 것을 특징으로 하는 탄화화장실을 제안하고 있다.

이 발명에 의하면 기액분리장치에 의하여 분리된 기체가 탈취되기 때문에 외 부에 악취를 방출하는 일이 없다.

본발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

이하 본발명의 실시형태에 관계되는 탄화화장실에 관하여 도1 및 도2를 참조하여 상세히 설명한다.

본 실시형태의 탄화화장실은 도1에 나타난 바와 같이 수세변기(1)와, 개폐밸브(2)와 조정탱크(3)와 연소가마(4)와 집진장치(5)와 냉각시스템(6)과 기액분리실(7)과 광촉매 탈취장치(8)와 역침투막식 여과장치(9)와, 정화필터(10)와 광촉매살균장치(11)와 저수탱크(12)와 2차연소장치(13)로 구성되어 있다.

수세변기(1)는 분뇨를 일시적으로 보존하여 저수탱크(12)에서 공급되는 수류(水流)에 의하여 보존한 분뇨를 조정탱크(3)로 배출한다.

개페밸브(2)는 수세변기(1)의 하부에 설치되어 저수탱크(12)에서 급수를 얻기 위하여 조작된다. 개폐밸브(2)는, 예를 들면 레버나 보턴(botton)의 조작에 응하여 수동 또는 자동적으로 개폐하여 수세변기(1)에 일시적으로 보존된 분뇨를 배관을 통하여 조정탱크(3)로 도입한다.

조정탱크(3)는 수세변기로부터 배출된 분뇨를 저장하는 탱크이다.

조정탱크(3)에 저장된 분뇨는 탱크내의 펌프에 의하여 연소가마(4)로 배출된다. 조정탱크(3)의 내부에는 탱크내의 탈취 및 살균을 행하는 광촉매 탈취살균장치(3A)가 설치되어 있다.

또 수세변기(1)에서 조정탱크(3)로 배출된 분뇨는 이 이외에도 하의(下衣)나 생리용품등의 오물을 포함하는 일이 있다. 이러한 오물이 포함된 채로 펌프에 의한 흡인을 행하면 펌프의 막힘등이 일어나서 분뇨의 흡인을 정확하게 행할 수 없다.

그래서 본 실시형태에 있어서는 조정탱크(3)와 연소가마(4)와의 배관에 압력센서등이 설치된다. 그리고 압력센서에 과부하가 생긴 경우에는 이것을 검출하여 자동적으로 동작을 흡인으로부터 배출로 변경하는 것에 의하여 이물질에 의한 막힘등을 방지하고 있다. 또 조정탱크(3)와 연소가마(4)와의 사이의 배관에는 전동밸브(또는 전동볼밸브)(3B)가 설치되어 있어, 분뇨의 역류 및 연소가마(4)로의 과잉공급을 방지하고 있다.

연소가마(4)는 조정탱크(3)에서 공급된 분뇨를 일정량 저장하여 이것을 연소하는 연소실과, 연소실을 가열하기 위한 히터를 갖춘 가열실로 구성되고, 각각 밀폐구조로 되어 있다.

또 연소실에는 분뇨의 가열을 균일화하여 분뇨에서 발생하는 냄새를 일정상태로 유지하기 위한 교반기구와, 이것을 구동하는 모우터가 갖추어져 있다. 가열처리된 분뇨는 집진장치(5)로, 발생한 수증기는 냉각시스템(6)으로 보내어진다.

한편 가열실에는 연소실을 가열하기 위한 히터와, 히터의 온도를 모니터하는 온도센서가 갖추어져 있다.

집진장치(5)는 연소실(4)내에서 가열되어, 교반에 의하여 분진으로 된 분뇨를 회수하기 위한 장치이다. 집진장치(5)는 연소가마(4)에 공기를 보내는 송풍기(5A)와, 처리후에 연소가마(4)의 내부에 남은 분뇨를 회수하는 진공장치(5B)를 갖추고 있다. 연소가마(4)와 집진장치(5)와의 사이의 배관에는 집진장치(5)를 연동하여 작동하는 전동밸브(또는 전동볼밸브)(5C)가 설치되어 있다. 이에 의하여 처리전의 분뇨가 집진장치(5)로 역류하는 일이 없다. 또 집진장치(5)에 의하여 회수된 분진은 별도의 공정에서, 예를 들면, 실리카(silica)등의 리싸이클 재료로 변환된다.

냉각시스템(6)은 연소가마(4)로부터 공급된 수증기를 냉각하는 장치이고, 열교환기를 갖추고 있다. 연소가마(4)와 냉각시스템(6)과의 사이의 배관에는 전동밸브(또는 전동볼밸브)(4A)가 설치되어 있다. 전동밸브(4A)는 집진장치(5)내의 송풍기(5A)가 작동하고 있는 도중에는 닫힐 수 있기 때문에 수증기 이외의 것이 냉각시스템(6)으로 도입되는 일이 없다.

기액분리실(7)은 냉각시스템(6)에서 도입한 기체 및 액체를 저장하는 장치이다. 기액분리실(7)에는 입자의 직경이 3미크론에서 7미크론 정도의 크기, 이상적으로는 5미크론 전후의 활성탄이 들어있는 필터가 내장되어 있다. 기액분리실(7)에 저장된 기체는 2차연소장치(13)에 도입되어, 액체는 활성탄이 들어 있는 필터를 통하여 여과된 후, 역침투막식 여과장치(9)에 도입된다.

광촉매탈취장치(8)는 기액분리실(7)에서 공급된 기체를 탈취, 살균하는 장치이다. 처리후, 탈취, 살균된 기체는 대기로 방출된다.

역침투막식 여과장치(9)는 기액분리실(7)에서 공급된 액체를 여과하는 장치이고, 와인더타입 필터(winder-type filter)(9A)와 입자의 직경이 3미크론에서 7미크론 정도의 크기, 이상적으로는 5미크론 전후의 활성탄이 들어있는 필터(9B)와, 스팬타입 필터(span-type filter)(9C)와, 역침투막 필터(9D)를 구비하고 있다. 와인더타입 필터(winder-type filter)(9A)에서는 액체중의 불순물이 제거되고, 활성탄이 들어있는 필터(9B)에서는 활성탄의 흡착효과와 필터여과에 의하여 액체중의 미립자가 제거된다.

스팬타입 필터(span-type filter)(9C)에서는 액채중의 불순물이 다시 한번 여과되고, 역침투막필터(9D)에서는 액체가 최종적으로 정화된다. 정화된 액체, 즉 정수는 수세변기(1)의 세정수로서 재이용되도록 역침투막식 여과장치(9)와 저수탱크(12)와의 사이에 설치된 한쪽의 배관(14)을 통하여 저수탱크(12)로 공급된다.

또 여과의 과정에서 발생한 잉여수는 역침투막식 여과장치(9)와 저수탱크(12)와의 사이에 배관설치된 다른 쪽의 배관(15)을 통하여 저수탱크(12)로 공급된다. 다른 쪽의 배관(15)에는 정화필터(10), 광촉매살균장치(11)가 설치되어 있다.

정화필터(10)는 역침투식 여과장치(9)에서 발생한 잉여수를 정화하는 장치이다. 정화필터(10)에는 입자의 직경이 3미크론에서 7미크론 정도의 크기, 이상적으로는 5미크론 전후의 활성탄이 들어있는 필터가 내장되어 있다. 역침투막식 여과장치(9)에서 발생한 잉여수는 정화필터(10)에 의하여 정화되어 저수탱크(12)에 공급된다.

광촉매살균장치(11)는 정화필터(10)를 통과한 잉여수를 살균하여 저수탱크로 도입하는 장치이다. 이 장치를 이용하는 것에 의하여 저수탱크(12)내의 수분을 청결한 상태로 유지할 수 있다.

저수탱크(12)는 처리후의 물을 세정수로 재이용하기 위한 물을 저장하는 탱크이다.

또 분뇨로부터 배출한 액체를 처리하여 이것을 세정수로 한 것이므로 한번 저수탱크(12)에 급수를 행하면 화장실을 계속 사용하여 세정수가 부족하다든가 하는 문제가 발생하는 일이 없다.

단 이 방식에서는 역으로, 저수탱크(12)의 물이 넘쳐흘러버리는 경우가 생각될 수 있다.

그래서 본 실시형태에 있어서는 저수탱크(12)에 도시하지 않은 수위센서를 설치함과 동시에 저수탱크(12)의 수위가 규정값을 상회한 때에는 그 남은 물을 2차 연소장치(13)로 공급하여 외부로 방출한다.

2차 연소장치(13)는 저수탱크(12)의 남은 정수(淨水)를 히터의 열로 가열하고 기화시켜, 외부로 방출하는 장치이다. 이에 의하여 남은 정수에 관한 문제가 해결되기 때문에 화장실의 설치장소를 한정할 필요가 없다.

다음으로 도2를 사용하여 본실시례에 관계되는 탄화화장실의 작용에 관하여 설명한다.

수세변기(1)에 있어서 배변이나 배뇨가 행하여져 이것들을 세정하기 위한 세정수 공급용의 레버등이 조작되면, 저수탱크(12)에서 세정수가 수세변기(1)로 공급됨과 동시에 자동개페밸브(2)가 열려서 분뇨가 조정탱크(3)로 배출된다.

조정탱크(3)내의 분뇨가 소정량에 달하면, 전동밸브(3B)가 열림과 동시에 조정탱크(3)내의 펌프(P)가 작동하여 조정탱크(3)내의 분뇨가 흡인되어, 연소가마(4)의 연소실로 공급된다. 전동밸브(4A)(5C)는 모두 닫혀 있다.

연소가마(4)의 연소실에 분뇨가 공급되면 전동밸브(3B)가 닫힘과 동시에 전동밸브(4A)가 열린다. 그리고 연소가마(4)의 연소실에 공급된 분뇨가 가열실에 설치된 히터의 열에 의하여 연소됨과 동시에, 모우터(M)에 의하여 구동된 교반기구에 의하여 교반된다, 연소가마(4)의 연소실내에서 발생한 증기는 냉각시스템(6)에 공급되어 액체와 기체로 분리된다.

한편 연소가마(4)의 연소실에 공급된 분뇨가 분진화되면, 전자밸브(4A)가 닫힘과 동시에 전자밸브(5C)가 열리고, 분진은 집진장치(5)로 회수된다. 분진이 모두 회수되면 전자밸브(5C)가 닫힌다.

분리된 기체 및 액체는 기액분리실(7)에 저장된 후. 기체는 광촉매탈취장치(8)로, 액체는 역침투막식 여과장치(9)로 각각 분리되어 공급된다. 광촉매탈취장치(8)에서 탈취된 기체는 대기로 방출되고, 역침투막식 여과장치(9)로 공급된 액체는 4개의 필터를 통과하는 과정에서 정화되어 세정수로서 재이용된다. 정화된 액체는 수세변기(1)의 세정수로서 재이용될 수 있도록 저수탱크(12)로 공급된다. 또 여과의 과정에서 발생한 잉여수는 정화필터(10), 살균장치(11)를 거쳐서 저수탱크(12)로 공급된다. 저수탱크(12)에는 수위센서가 구비되어 수위가 규정값을 넘으면, 저수탱크(12)내의 잉여수가 2차연소장치(13)로 공급되어, 증기로 되어 대기로 방출된다.

따라서 본실시형태에 의하면, 찌꺼기의 양을 절감하고 또한 악취대책이나 세정수의 급수에 관한 문제를 해소하는 탄화화장실을 공급할 수 있게 된다.

또한 조정탱크(3), 광촉매탈취장치(8) 및 광촉매살균장치(11)에 설치되어 있는 광촉매살균장치는 대상물에 자외선을 조사(照射)함과 동시에 이산화티타늄의 광촉매의 반응에 의하여 살균, 탈취하는 장치이다.

광촉매살균탈취장치는 이산화티타늄을 코팅한 네트(net)와 자외선 램프를 구비하고 있어, 각각의 장치내에 있어서, 액체, 액면, 각 장치의 내벽면, 및 액면상의 기체의 살균 및 탈취에 효과가 발휘된다. 또 조정탱크(3)내로 장시간에 걸쳐 분뇨를 저장한 경우에도, 살균, 탈취효과가 계속적으로 발휘되기 때문에 청결한 환경을 유지할 수 있는 것이다.

또 전동밸브(3B)(4A)(5C)를 각 배관에 설치하여 이들을 연동시키는 것에 의하여 각 장치로의 분뇨나 분진의 역류, 과공급을 방지할 수 있다.

이상 도면을 참조하면서 본발명의 실시형태에 관하여 상술하여 왔으나, 구체적인 구성은 이들 실시형태에 한정되어지는 것이 아니라, 이 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계변경등도 포함한다.

예를 들면, 본실시형태에 있어서는 가열수단으로서 히터를 예시하였지만, 이에 한정되지 않고, 전기히터, 가스(LPG등)의 연소에 의한 가열방식 또는 다른 가열방식이어도 좋다.

또한 본 실시형태에 있어서는 저수탱크에 수위센서를 설치하여 잉여수를 연소가마의 연소실로 공급하는 방법을 예시하였지만, 정화필터내에 수위센서를 설치하여 잉여수를 연소가마의 연소실로 공급하는 방법이어도 무방한 것이다.

본발명에 의하면 분뇨를 가열처리하여 분진화 하기 위하여 남은 찌거기의 양을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또 분뇨를 가열처리할 때에 발생하는 기체를 탈취하기 위하여 악취에 관한 문제를 발생시키지 않는 효과가 있다.

또한 분뇨를 가열처리할 때에 발생하는 증기로부터 수분을 뽑아내어 이것을 수세용의 물로서 공급하기 때문에 별도로 물을 저수탱크로 공급할 필요가 없어지는 효과가 있다.

또한 본발명에 의하면 처리후에 찌꺼기가 남지 않고, 분뇨의 처리능력이 높고, 악취대책에 만전을 기할 수 있으며, 더구나 구조가 간편한 탄화화장실을 제공하는 것이 가능한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 배설용의 변기와,

   상기 변기에 배설된 분뇨를 흘리기 위한 물을 저장하는 저수탱크(12)와, 상기 변기로부터 상기 저수탱크(12)내의 물을 사용하여 분뇨를 흘려넣는 조정탱크(3)와, 상기 조정탱크(3)로부터 분뇨를 뿜어올리는 펌프와, 상기 펌프에 의하여 뿜어올려진 분뇨를 연소처리하는 연소가마(4)와, 연소처리된 분뇨를 수집하는 집진장치(5)와, 연소처리된 분뇨로부터 발생한 수증기를 기체와 액체로 분리하는 기액분리장치(7)와, 상기 기액분리장치(7)에 의하여 분리된 액체를 여과하는 역침투막식 여과장치와, 상기 역침투막식 여과장치(9)에 의하여 발생한 잉여수를 정화하는 정화필터를 구비하는 탄화 화장실에 있어서, 상기 역침투막식 여과장치에 의하여 여과된 정수와, 상기 정화필터(10)에 의하여 정화된 잉여수 모두를, 상기 저수탱크(12)로 공급하는 것을 특징으로 하는 탄화 화장실.
2. 제1항에 있어서,

   상기 정화필터(10)에 의하여 정화된 잉여수를 살균하는 살균장치(11)를 새로 구비하여, 상기 살균장치에 의하여 살균된 잉여수를 상기 저수탱크(12)로 공급하는 것을 특징으로 하는 탄화 화장실.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 저수탱크에 수량을 모니터하는 수량센서가 설치되어, 상기 수량센서에 의하여 상기 저수탱크(12)의 수량이 소정량을 넘었다고 판단한 때에, 상기 저수탱크내의 물을 상기 연소가마(4)의 가열수단으로 공급하는 것을 특징으로 하는 탄화 화장실.
4. 제1항에 있어서,

   상기 기액분리장치(7) 의하여 분리된 기체를 탈취하는 탈취장치(8)를 새로 구비하는 것을 특징으로 하는 탄화 화장실.

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