KR100874146B1 - 음식물쓰레기 처리장치 - Google Patents

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허영구
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Abstract

본 발명은 염분을 포함하여 수분을 제거하면서 분쇄한 후, 원심분리기로써 압축하여 수분을 2차적으로 분리한 후 분말화하며 건조시켜 배출하는 작용을 하는 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다. 그 구성은; 분쇄부(6); 세척수를 공급하기 위한 세척수공급부(8); 상기 분쇄부(6)에 의해 1차적으로 분쇄된 음식물쓰레기를 압송하기 위한 펌프(10); 상기 펌프(10)로부터 전달받은 음식물쓰레기로부터 수분을 제거해내기 위한 원심분리기(12); 상기 원심분리기(12)를 통과하여 압축된 상태로 배출되는 음식물쓰레기를 건조시키기 위한 건조부(14); 건조분말 상태의 음식물쓰레기를 배출하기 위한 수거함(16); 및 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
음식물쓰레기, 처리, 잔반, 장치, 건조, 분쇄, 원심분리기

Description

음식물쓰레기 처리장치{apparatus for disposing food waste}
본 발명은 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 투입되는 음식물쓰레기의 염분과 수분을 제거하면서 분쇄한후, 원심분리기로써 압축하면서 2차적으로 수분을 분리한후 다시 분말화하며 건조시켜 배출하는 작용을 하는 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.
수분을 많이 포함하고 있는 음식물 문화를 가진 우리나라와 같은 사회에서는 음식물쓰레기의 처리문제가 처리비용을 포함하여 큰 이슈가 되고 있다. 따라서 음식물쓰레기의 처리방법 및 그를 위한 장치가 지속적으로 제시되고 있다.
제공된바 있는 기술로는 음식물 소각장치가 대표적이지만, 유해가스의 배출 및 에너지의 소비 등 그에 따른 부작용이 심각하다.
최근 제공되는 방법중 하나는 미생물을 이용하는 것이나 처리시간이 오래 소요되고 장시간 사용시 부패의 정도가 크고 분해능이 저하되는 문제가 있다.
또한 주방의 싱크대 하부에 자체적으로 처리할 수 있는 장치가 제공되고 있지만, 쓰레기의 일부가 하수구를 통해 유출되는 문제가 있으며 처리용량이 적어 사용에 불편함이 있었다.
이처럼 음식물쓰레기의 처리를 위한 다양한 방법이 제공되고 있기는 하나 그의 상용화는 아직도 시기상조인 것처럼 보인다.
우리나라에서 발생하고 있는 음식물쓰레기의 특징중 하나는 수분은 물론 염분을 다량 포함하고 있다는 것이다. 그런 이유로 가축용 사료로 활용되기가 곤란하여 소각처리하게 되는 경우가 많다. 이는 자원으로의 재활용 기회를 놓치게 되는 문제가 있다.
위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것을 기본적인 목적으로 하되, 보다 구체적으로는 수분과 염분을 만족스럽게 제거할 수 있으며 처리속도를 증가시킬 수 있는 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것에 있다. 처리속도는 냄새의 원인을 조기에 없애는 중요한 역할을 하게 될 것이기 때문이다.
또한, 음식물쓰레기의 중량 및 부피를 수십배 이상의 비율로 감소시킴으로써 배출 쓰레기의 분량을 줄일 수 있는 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 다양한 처리용량을 가질 수 있는 구조, 즉 소비자의 요구에 맞게 다양한 규격으로 제조할 수 있는 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적은, 음식물쓰레기가 투입될 수 있는 통형상으로서, 투입되는 음식물쓰레기를 분쇄하기 위한 블레이드가 설치되며, 배수구 및 입수구가 설치되는 분쇄부; 상기 입수구를 통해 세척수를 공급하기 위한 세척수공급부;
상기 분쇄부에 의해 1차적으로 분쇄된 음식물쓰레기를 압송하기 위한 펌프; 상기 펌프로부터 전달받은 음식물쓰레기로부터 기계적 방법에 의해 수분을 제거해내기 위해 상기 펌프수단의 후단에 설치되는 원심분리기; 상기 원심분리기를 통과하여 압축된 상태로 토출되는 음식물쓰레기를 열풍을 이용하여 건조시키기 위한 건조부; 상기 건조부를 통과하여 건조분말 상태로 된 음식물쓰레기를 배출하기 위한 수거함을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치에 의해 달성된다.
위와 같은 구성에 의하면, 음식물쓰레기로부터 수분과 염분을 만족스럽게 제거할 수 있으며 처리속도를 증가시킬 수 있는 음식물쓰레기 처리장치가 제공된다. 이에 의하면 가축용 사료 또는 비료로 사용하기에 적당한 원료가 공급된다.
중요한 효과로서, 음식물쓰레기의 중량 및 부피를 약 40 ~ 50 배 가량 감소시킬 수 있어 쓰레기 배출량을 대폭 감소시킬 수 있으며; 20 ~ 200kg 에 해당하는 폭넓은 처리용량으로 제작할 수 있는 구조여서 소비자의 다양한 요구에도 부응할 수 있는 음식물쓰레기 처리장치가 제공된다.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치의 일부 절개 사시도이다. 도 2는 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치의 측부 구성도이다. 도 3은 원심분리기의 단면 구성도이다. 도 4는 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치의 작용상태를 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치(이하, 단지 '처리장치'라 한다)는 직립된 하우징(2)의 형태로 제공된다. 그 크기는 상황에 따라 달라지겠지만 식당 또는 가정에서 사용하기에 적당한 크기라면 족하다. 처리장치의 전면 또는 상면에는 조작패널(4) 및 이와 일체를 이루는 제어부가 설치된다.
처리장치는 분쇄부(6), 세척수공급부(8), 펌프(10), 원심분리기(12), 건조부(14) 및 수거함(16)을 포함한다.
분쇄부(6)는, 세탁기의 드럼과 유사한 원통형상의 분쇄통(18); 투입되는 음식물쓰레기를 분쇄하기 위한 것으로서 분쇄통(18)의 저면에 회전 가능하게 설치되는 블레이드(20,blade); 이 블레이드(20)를 회전시키기 위한 것으로서 분쇄통(18) 외부에 설치되는 분쇄모터(22); 분쇄 및 혼합이 일어나는 동안 흘러나오는 수분을 배출하기 위한 배수구(24); 분쇄통(18) 내부에 세척수를 공급하기 위한 입수구(26)를 포함한다. 여기서 배수구(24)는 전자밸브(28)에 의해 선택적으로 개방된다.
본 발명에 의하면 상기 입수구(26)를 통해 분쇄통(18) 내부로 세척수를 공급 하기 위한 세척수공급부(8)가 포함된다. 세척수공급부(8)는 유입수관(30), 전자밸브(미도시됨), 수위감지센서(미도시됨)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 의하면 분쇄통 내부에 염분 제거를 위한 세척수를 수회에 걸쳐 공급과 배출을 반복하게끔 되어 있다. 일정량의 세척수가 음식물쓰레기와 혼합되어 그의 염분함유량을 낮춘 후 배수구(24)를 통해 배출되는 것을 반복한다.
블레이드(20)에 의해 잘게 분쇄되며 염분이 제거된 상태의 음식물쓰레기는 펌프(10)에 의해 원심분리기(12)로 압송된다. 원심분리기(12)는 분쇄통(18)의 상부에 설치된다.
원심분리기(12, centrifuge screw decanter)는 케이싱(32), 로터(34, roter), 구동모터(36) 등을 포함한다. 이하, 도 3을 주로 하고 도 5 내지 도 6을 더 참조하여 설명한다. 도 5는 로터의 정면도 및 측면도이다. 도 6은 로터커버의 정면도 및 측면도이다.
원심분리기는 종래의 일반적인 원심분리기와 기능적으로는 유사한 구조를 가진다. 다만 세부적인 면에서 다소 차이가 있다.
원심분리기는 케이싱(32)에 유입된 음식물쓰레기에 원심력을 가하여 액체와 고형물의 비중차를 이용하여 고형물을 빠르게 침강시키고 이렇게 침강된 고형물을 슬러지배출구(38)로 이송하여 배출하고, 수분은 로터(34)의 나선형 수로를 통하여 잔여수배출구(40)로 배출하는 구조이다. 원심분리기의 회전수는 2000RPM 이상이 되며 음식물쓰레기는 수분이 거의 제거되고 압축된 상태로 배출되게 된다. 분리된 수분은 잔여수배출관(42)을 통해 처리장치 외부로 배출되게 된다.
음식물쓰레기는 혼합물유입구(58)를 통해 로터(34) 내부의 체류공간(60)에 머물게 되며 로터(34)의 회전에 의해 로터공(62)을 통해 로터와 케이싱(32)의 틈새공간에 토출된다. 이후 로터(34)와 일체를 이루도록 그의 외벽에 마련되는 스크류(64)에 의해 도면상 우측으로 압축되며 이동된다. 도면으로 표시되지는 않았지만, 로터(34)와 케이싱(32)의 틈새공간은 선단으로 갈수록 좁게 되어 있다. 이 과정에서 수분은 상당량 제거되어 잔여수배출구(40)를 통해 배출된다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면 로터(34)의 선단에는, 고도로 압축된 상태로 축적되는 음식물쓰레기를 긁어내어 슬러지배출구(38)로 용이하게 배출되도록 하기 위한 제1 나선돌기(66)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
고도로 압축되어 단단하게 된 상태의 음식물쓰레기는 로터(34)의 선단와 케이싱의 사이에 쌓이게 되는데, 본 발명의 실시예에 의하면 로터(34)의 선단에는 슬러지 탈거수단이 마련된다. 이는 로터의 선단으로부터 나선형으로 내지 소용돌이 형태로 돌출되어 있는 수개의 제1 나선돌기(66)이다. 이 제1 나선돌기(66)는 음식물쓰레기를 긁어 슬러지배출구(38)로 토출시키는 것을 돕는다(도 5 참조).
본 발명의 다른 실시예에 의하면 로터(34)의 후단에는, 로터에 가해지는 압력을 보상하기 위한 것으로서, 상기 제1 나선돌기(66)와 반대방향으로 제2 나선돌기(70)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
로터(34)와 케이싱(32)을 매개하는 로터커버(68)의 후면에는 제1 나선돌 기(66)와 유사한 형태이나 방향이 반대로 되어 있는 제2 나선돌기(70)가 돌출 형성되어 있다. 제2 나선돌기(70)는 나선 내지 소용돌이 형태로서 로터(34)에 가해지는 압력(도 3상 좌측으로 가해지는 압력)을 보상함으로써 로터(34)를 기계적으로 지탱시키기 위한 것이다. 제2 나선돌기(70)는 통상의 임펠러와 같은 방향으로 설치됨으로써 배출수로 하여금 반경방향으로 분출시켜 로터커버(68)에 압력을 가함으로써 로터(34)를 도면상 우측방향으로 밀게 된다(도 6 참조).
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 로터(34)는, 스프링의 탄성력에 의해 지지되며 좌우방향으로 유동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다. 즉, 로터(34)가 약간의 유격을 가지고 도 3상 좌우방향으로 약간의 간격으로 유동될 수 있도록 하기 위한 댐핑수단이 마련된다. 이는 리테이너(retainer)를 매개로 케이싱(32)과 연결되며, 베어링을 매개로 로터(34)와 연결되되, 로터(34)의 회전축방향으로만 유동 가능하게 설치되는 부싱부재(76); 부싱부재(76)에 고정되는 수개의 지지볼트(72)에 설치되는 플랜지(74); 플랜지(74)와 부싱부재(76) 사이에 설치되는 제1 스프링(78)을 포함한다. 또한 구동모터축(80)과 로터(34)는 제2 스프링(82)에 의해 탄지된 상태로 좌우방향으로(로터의 회전축방향으로) 어느 정도 유동이 가능하게 연결된다.
이로써 로터(34)는 제1,2 스프링(78,82)에 의해 지지되게 되어 스프링의 탄성력을 이길 수 있는 강한 압력이 전달될 경우 로터(34)를 좌우방향으로 유동될 수 있게 한다. 로터(34)의 좌우 유동폭은 5mm 이하에 그치도록 한다.
한편 로터(34)를 지지하는 힘은 플랜지(74)를 받치고 있는 조절너트(84) 및 부싱부재(76)에 연결되는 지지볼트(72)에 의해 조절가능하게 할 수 있다.
상기 원심분리기(12)를 통과하여 압축된 상태로 토출되는 음식물쓰레기를 산포시킨후 열풍을 이용하여 건조시키기 위한 건조부(14)가 원심분리기(12) 아래에 설치된다.
브러쉬(44)는 슬러지배출구(38)에 인접되게 설치되어 원심분리기(12)로부터 배출되는 음식물쓰레기를 잘게 썰어 산포하는 작용을 한다. 브러쉬(44)는 스테인레스 재질이 사용되며 원심분리기의 구동모터(36)에 의해 원심분리기와 함께 회전된다.
수분을 약간 포함하지만 딱딱하게 굳은 상태에 있는 음식물쓰레기는 브러쉬(44)에 의해 산포(散布)되면서 체(46, sifter)에 떨어지게 된다. 본 발명에 의한 체(46)는 단계별로 작동하기 위하여 3개층 구조로 되어 있다. 제일 위에 위치한 제1 체(46a)는 메쉬수가 작은 것을(예를 들어 30메쉬), 제2 체(46b)는 중간 정도의 메쉬수를(예를 들어 60메쉬), 제3 체(46c)는 큰 메쉬수(예를 들어 90메쉬)를 가지는 것으로 선택된다.
본 발명의 실시예에 의하면 체(46)는 후방을 향해 경사지게 설치되되 선단은 치켜 올려져 있으며, 진동기(48)에 의해 미세 진동을 하게 된다. 체(46)에 펼쳐진 상태로 놓여 있는 음식쓰레기에 열풍을 가하기 위한 열풍기(50)가 체의 주변에 설치된다.
음식물쓰레기는 넓게 펼쳐진 상태에서 진동에 의해 각 체(46)를 통과하게 되고 이와 동시에 열풍에 의해 완전 건조되면서 점점 잘게 부셔지게 된다. 열풍에 의해 음식물쓰레기는 약 300 ~ 400℃까지 가열된다.
3개층으로 된 체(46)를 모두 통과한 음식물쓰레기는 건조분말 형태가 되며, 그의 하방에 설치된 수거함(16)에 떨어져 쌓이게 된다.
본 발명의 실시예에 의한 처리장치는, 처리과정에서 음식물쓰레기의 산패로부터 발생하는 악취를 제거 또는 중화하기 위한 필터(52)를 더 구비한다. 필터(52)로는 일반적인 공기필터가 사용될 수 있다. 또한 방향제가 사용될 수도 있다. 필터(52)는 또한 건조분말에서 발생할 수 있는 미세분말을 제거하는 작용을 더 포함할 수 있다.
장치의 하우징(2)은 부식방지를 위해 스테인레스 재질로 선택되며, 하우징 (2)저면에는 이동성을 위해 바퀴(54)가 설치된다. 진동을 감쇄시키기 위한 댐퍼(56)가 하우징 저면 및/또는 원심분리기의 지지부(도시생략)에 각각 설치될 수 있다.
본 발명에 의한 처리장치는 조작패널(4)과 함께 설치되는 제어부에 의해 자동적으로 운전될 수 있다. 이는 입력된 프로그램에 의해 충분히 달성 가능한 것으로서 많은 전자제품에서 활용되고 있는 시스템이다.
제어부는 상기 분쇄부(6)로의 세척수 공급과 배출을 수차례에 걸쳐 반복하게 함으로써 음식물쓰레기의 염분함유량을 낮추게 된다. 제어부는 또한 일회의 처리를 완료한 후, 장치 내부에 냄새를 없애기 위한 세척과정을 포함할 수 있다. 이는 세척수 또는 세정제를 포함한 세척수로써 설정된 시간 동안 장치를 구동시킴으로써 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치의 일부 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치의 측부 구성도이다.
도 3은 원심분리기의 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치의 작용상태를 설명하기 위한 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
2 ; 하우징 4 ; 조작패널
6 ; 분쇄부 8 ; 세척수공급부
10 ; 펌프 12 ; 원심분리기
14 ; 건조부 16 ; 수거함
18 ; 분쇄통 20 ; 블레이드(blade)
22 ; 분쇄모터 24 ; 배수구
26 ; 입수구 34 ; 스크류 컨베이어(screw conveyer)
36 ; (원심분리기)구동모터 44 ; 브러쉬
46 ; 체(sifter) 48 ; 진동기
50 ; 열풍기 52 ; 필터

Claims (7)

  1. 음식물쓰레기가 투입될 수 있는 통형상으로서, 투입되는 음식물쓰레기를 분쇄하기 위한 블레이드(20)가 설치되며, 배수구(24) 및 입수구(26)가 설치되는 분쇄부(6); 상기 입수구(26)를 통해 세척수를 공급하기 위한 세척수공급부(8);
    상기 분쇄부(6)에 의해 1차적으로 분쇄된 음식물쓰레기를 압송하기 위한 펌프(10); 상기 펌프(10)로부터 전달받은 음식물쓰레기로부터 기계적 방법에 의해 수분을 제거해내기 위해 상기 펌프(10)의 후단에 설치되는 원심분리기(12); 상기 원심분리기(12)를 통과하여 압축된 상태로 배출되는 음식물쓰레기를 잘게 부숴 산포시키기 위한 브러쉬(44)를 포함하며, 다단으로 설치된 체(46)에 펼쳐진 상태에서 열풍을 이용하여 건조시키기 위한 건조부(14); 상기 건조부(14)를 통과하여 건조분말 상태로 된 음식물쓰레기를 배출하기 위한 수거함(16); 및 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 분쇄부(6)로의 세척수 공급과 배출을 수차례에 걸쳐 반복하게 함으로써 상기 음식물쓰레기의 염분함유량을 낮추는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 원심분리기(12) 내에 설치되며 구동모터(36)에 의해 회전되는 로터(34)의 선단에는, 고도로 압축된 상태로 축적되는 음식물쓰레기를 긁어내어 슬러지배출구(38)로 용이하게 배출되도록 하기 위한 제1 나선돌기(66)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 원심분리기(12) 내에 설치되며 구동모터(36)에 의해 회전되는 로터(34)의 후단에는, 로터에 가해지는 압력을 보상하기 위한 것으로서, 상기 제1 나선돌기(66)와 반대방향으로 제2 나선돌기(70)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  7. 삭제
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