KR100926698B1

KR100926698B1 - 음식물쓰레기 처리장치

Info

Publication number: KR100926698B1
Application number: KR1020080121278A
Authority: KR
Inventors: 이명열
Original assignee: 주식회사 이엔아이씨
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2009-11-17

Abstract

본 발명은 투입된 음식물쓰레기를 담는 호퍼, 상기 호퍼를 가열하기 위한 열매체유가 채워진 가열탱크 및 상기 가열탱크 내부의 상기 열매체유를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열히터를 포함하는 반응조; 상기 반응조에서 배출되는 증기를 여과시키기 위해 자동분사노즐이 구비된 자동여과장치; 상기 자동여과장치를 통과한 증기를 응축시켜 응축수와 공기로 분리하는 응축기; 상기 응축기로부터 생성된 응축수를 정화시켜 상기 자동여과장치의 상기 자동분사노즐로 공급하는 응축수정화장치; 상기 응축기로부터 생성된 공기를 정화시켜 탈취하는 탈취장치; 및 상기 탈취장치를 통과한 공기를 외부 공기와 혼합하여 상기 반응조로 재유입시키는 공기순환조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 응축기로부터 생성된 응축수가 반응조로부터 배출된 증기를 여과하는데 활용되도록 함으로써 악취의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 음식물쓰레기의 건조 및 분해가 촉진되도록 반응조의 온도를 자동으로 제어함으로써 음식물쓰레기 처리장치의 동작이 자동화될 수 있는 개선된 음식물쓰레기 처리장치가 제공된다.

Description

음식물쓰레기 처리장치{Food garbage disposer}

본 발명은 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 응축기로부터 생성된 응축수가 반응조로부터 배출된 증기를 여과하는데 활용되도록 함으로써 악취의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 음식물쓰레기의 건조 및 분해가 촉진되도록 반응조의 온도를 자동으로 제어함으로써 음식물쓰레기 처리장치의 동작이 완전 자동화될 수 있는 개선된 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 음식물쓰레기 처리장치는, 음식물쓰레기가 저장 공간 내부로 투입되면 히터 등의 가열수단에 의하여 가열되어 단순 건조되거나, 압축 등을 통하여 음식물쓰레기의 수분을 제거한 다음 열풍 건조시켜 형태 변화없이 말려진 상태로 된다. 또한 배출 공기는 별도의 탈취기술의 적용 없이 하수관이나 외부로 연결되어 2차 오염 또는 악취를 야기할 수 있다.

상기한 가열수단은 보통 타이머 등에 의하여 그 동작시간을 설정하여 음식물쓰레기를 가열, 건조하게 된다. 그러나, 이러한 종래의 가열 건조식 음식물쓰레기 처리장치는 가열 및 절단에 의하여 음식물쓰레기를 단순 건조시켜 수분만 말리는 형태로 감량, 감용의 목표를 달성하는 방식으로, 단지 타이머를 이용하여 시스템의 동작시간을 설정하는 정도에 그치는 등 완전 자동화되지 않은 음식물쓰레기 처리장치를 제공하였다.

즉, 타이머에 의하여 동작시간을 인위적으로 설정함으로써 투입된 음식물쓰레기의 양이나 종류, 수분 함유 상태에 따른 건조 시간을 반영하지 못하게 된다. 이로 인해, 음식물쓰레기가 완전히 건조되지 못하는 경우에는 타이머를 재설정하여 추가적인 건조를 수행하여야 하는 문제점이 있으며 반응조로부터 배출된 공기에 대한 탈취 기능이 구비되지 않아 악취 또한 발생하게 된다.

또한, 음식물쓰레기가 설정된 시간 내에 이미 완전 건조된 경우에도 가열수단은 계속 작동될 수 있으므로, 설정된 높은 온도로 말미암아 에너지 낭비를 초래한다.

따라서, 본 발명의 발명자는 상기의 문제점을 극복하기 위한 음식물쓰레기 처리장치를 대한민국 등록특허 제 0686957호와 대한민국 등록특허 제 0613663호에 개시하였다.

선등록발명의 구성을 살펴보면 음식물쓰레기를 가열 건조시키는 반응조와, 반응조에서 배출된 증기를 냉각시켜 물과 공기로 분리시키는 응축기와, 분리된 공기를 탈취장치로 이송시키는 송풍기와, 이송된 공기를 탈취시키는 탈취장치와, 탈취된 공기와 외부공기를 혼합하여 반응조 내부로 다시 순환시키는 공기순환조절관 등으로 구성된다. 상기 반응조에는 음식물쓰레기를 교반시키기 위한 교반기가 설치되어 음식물쓰레기의 분해와 건조를 보조하며, 반응조는 상기 반응조 하단에 부착된 열매체유탱크의 열매체유에 의해 가열된다.

선등록발명은 상기한 바와 같은 문제점에 착안하여 제안된 것으로, 음식물쓰레기가 투입 가열되는 반응조 내부의 온도 변화 그리고 기 설정된 온도에 따라 반응조를 포함한 전체 시스템의 동작이 제어되도록 하고, 상기 탈취장치에 부착된 열공급관에서 발생되는 폐열을 이용하여 상기 열매체유를 부가적으로 재가열함으로써, 음식물쓰레기 투입량과 성상에 관계없이 완전하게 처리함과 동시에 에너지를 절감할 수 있도록 구성된 음식물쓰레기 처리장치를 제공하였다.

상기한 선등록발명은 획기적으로 상기의 문제점들을 해결하였으나, 다음과 같은 추가적인 문제점이 발생되었다.

첫째, 음식물쓰레기가 분해 처리되는 과정에서 반응조에서 발생된 부산물인 분진에 의해 응축기나 송풍기 또는 탈취장치 등의 배관이 막히는 현상이 초래되어 음식물쓰레기 처리장치의 가동이 중지되거나 오작동이 발생하였다.

둘째, 상기한 선등록발명에 사용된 교반기와 반응조의 결합부에 사용된 실리콘 재질의 오일실(oil-seal)은 시간이 지나면 교반축의 장시간 회전과 부산물 등에 의해 마모가 진행되어 누유물이 베어링을 손상시키게 된다. 따라서 손상된 베어링으로 인해 고장 또는 부산물의 외부 누출 문제가 발생하게 된다.

셋째, 선등록발명에 사용된 공기순환조절관은 최상의 외부 유입 공기량비로 조절 순환되어야 하나, 증기가 역류하는 현상이 발생하고 폐열이 재사용되지 못하는 문제가 발생한다. 따라서 지속적인 순환과정에서 효율적인 운전이 되지 못하게 된다.

넷째, 응축기 내에서 수분이 다량 함유된 증기를 응축수와 응축공기로 분리 시키는 과정은 효율성이 떨어지며 이로 인해, 탈취장치 및 반응조의 효율이 낮아져 음식물쓰레기 처리장치의 가동시간이 늘어나는 문제점이 있다.

본 발명은 응축기로부터 생성된 응축수가 반응조로부터 배출된 증기를 여과하는데 활용되도록 함으로써 악취의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 음식물쓰레기의 건조 및 분해가 촉진되도록 반응조의 온도를 자동으로 제어함으로써 음식물쓰레기 처리장치의 동작이 완전 자동화될 수 있는 개선된 음식물쓰레기 처리장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따라 상기 목적은, 투입된 음식물쓰레기를 담는 호퍼, 상기 호퍼를 가열하기 위한 열매체유가 채워진 가열탱크 및 상기 가열탱크 내부의 상기 열매체유를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열히터를 포함하는 반응조; 상기 반응조에서 배출되는 증기를 여과시키기 위해 자동분사노즐이 구비된 자동여과장치; 상기 자동여과장치를 통과한 증기를 응축시켜 응축수와 공기로 분리하는 응축기; 상기 응축기로부터 생성된 응축수를 정화시켜 상기 자동여과장치의 상기 자동분사노즐로 공급하는 응축수정화장치; 상기 응축기로부터 생성된 공기를 정화시켜 탈취하는 탈취장치; 및 상기 탈취장치를 통과한 공기를 외부 공기와 혼합하여 상기 반응조로 재유입시키는 공기순환조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치에 의해 달성된다.

또한 바람직하게는, 상기 응축기는 복수의 냉각관과 상기 냉각관을 냉각시키기 위한 하나 이상의 냉각팬을 포함하며, 상기 복수의 냉각관 일측에는 수증기의 응축을 보조하기 위한 적어도 하나의 격자형접촉망이 설치되며, 상기 냉각관의 외부에는 코일형의 알미늄핀이 부착되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치에 의해 달성된다.

또한, 상기 반응조의 상기 호퍼 내부에는 음식물쓰레기를 교반하기 위한 회전 가능한 교반임펠라가 구비되며, 상기 교반임펠라는 일단이 상기 호퍼의 측벽에 결합된 임펠라축을 포함하며, 상기 임펠라축의 일단은 복수의 그랜드팩킹과, 상기 그랜드팩킹을 조정볼트에 의해 조정 가능하게 하는 패킹커버가 구비되어 상기 호퍼의 측벽에 결합되고, 상기 임펠라축의 일단에는 상기 호퍼로부터 누출될 수 있는 누출물이 상기 임펠라축을 회전시키는 베어링에 유입되는 것을 방지하기 위한 오일실(oil-seal)이 구비되며, 상기 누출물이 상기 베어링에 미치지 못하도록 상기 누출물을 낙하시키는 낙하홀이 구비된 것이 바람직하다.

또한 바람직하게는, 상기 자동여과장치는 상기 반응조에서 배출되는 증기가 경유하는 여과장치통; 상기 여과장치통을 통과하는 증기를 여과하기 위한 여과필터 및 상기 응축수를 상기 자동분사노즐을 통해 분사하기 위한 기어식펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치에 의해 달성된다.

또한 바람직하게는, 상기 공기순환조절장치는 공기 순환을 보조하기 위해 수직으로 부착된 회전형날개; 상기 회전형날개 상부에 상기 반응조에서 발생된 증기의 역류를 방지하는 역지변; 상기 탈취장치에서 발생된 공기를 반응조로 재유입시 키기 위한 회전가이드구조물; 하단에 공기의 흡기와 배기가 이루어지는 흡배기관; 및 상기 흡배기관의 끝단에 설치된 탈부착이 가능한 공기정화필터를 포함한다.

또한, 상기 응축수정화장치는 상기 응축기로부터 생성된 응축수를 저장하는 응축수저장탱크; 상기 응축기로부터 생성된 응축수를 상기 응축수저장탱크로 배출하는 드레인관; 및 상기 응축수를 필터링하는 응축수필터층을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 응축기로부터 생성된 응축수가 반응조로부터 배출된 증기를 여과하는데 활용되도록 함으로써 악취의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 음식물쓰레기의 건조 및 분해가 촉진되도록 반응조의 온도를 자동으로 제어함으로써 음식물쓰레기 처리장치의 동작이 완전 자동화될 수 있는 개선된 음식물쓰레기 처리장치가 제공된다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치는 크게 가열탱크(160), 구동부(130)를 포함하는 반응조(100), 자동여과장치(900), 응축기(200), 응축수정화장치(500), 송풍기(750), 탈취장치(300), 공기순환조절장치(400) 및 전체 시스템의 동작을 제어하는 제어부(600)로 등으로 구성된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상기 각 장치들의 세부 구성에 대하여 살펴본다.

반응조(100)는 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 음식물쓰레기를 투입하는 투입구(111)와, 음식물쓰레기를 담는 호퍼(110)와, 호퍼(110) 내부의 음식물쓰레기를 교반해주는 교반임펠라(120), 호퍼(110) 내의 음식물쓰레기에 열을 공급하는 열매체유(150)가 채워진 가열탱크(160), 열매체유(150)를 가열하기 위한 복수의 가열히터(140), 작업완료시 건조 분해된 부산물을 배출하는 배출구(114) 등으로 구성된다. 투입구(111)는 개폐도어(112)와, 개폐도어(112)를 열고 닫을 수 있는 복수의 개폐실린더(113), 개폐도어(112)가 개방되어 있을 경우 운전중지 신호를 보내는 안전센서(116)로 구성된다. 교반임펠라(120)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 임펠라축(121), 다수의 교반날개축(123), 교반날개(122), 경사편(124)과, 도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 임펠라축(121)이 호퍼(110)의 측면과 결합되게 하는 여러 부품을 포함하며, 교반임펠라(120)를 구동하는 구동모터(130)가 구비된다.

자동여과장치(900)는 반응조(100)의 호퍼(110)에서 발생한 수증기가 배출되는 증기출구관(117)에 연결되며, 도 4에 도시한 바와 같이 여과장치통(950)과 여과장치통(950)의 내부에 구비된 여과필터(940) 및 여과필터(940)를 세척하는 자동분사노즐(930)을 포함한다. 여과필터(940)는 반응조(100)에서의 건조분해 과정 중 발생된 분진을 여과하기 위해 복수개의 조밀한 금속망으로 형성되나, 본 발명이 이러한 형태의 여과필터(940)만을 사용하는 것으로 제한되는 것은 아니다. 여기서, 자동분사노즐(930)은 응축기(200)에서 발생된 응축수가 기어펌프(910)를 통해 분사되는 것으로, 자동분사노즐(930)을 통해 분사된 응축수는 여과필터(940)를 세척하기 위하여 이용된다.

응축기(200)는 도 7에서 보는 바와 같이, 수증기가 통과하는 다수의 냉각관(210)과, 냉각관(210)을 공냉식으로 냉각하기 위한 복수의 냉각팬(220)과, 냉각관(210) 내부의 응축현상을 극대화하기 위한 복수의 격자형접촉망(240)과, 냉각관(210) 외부의 열 접촉면적을 넓혀 냉각 효율을 높이기 위한 코일형상의 알미늄핀(217)을 포함한다.

응축수정화장치(500)는 도 4에서 보는 바와 같이, 응축수를 저장하는 응축수저장탱크(510)와, 응축기(200)로부터 생성된 응축수를 이동시키는 드레인관(230)과, 응축수를 정화하는 응축수필터층(520)과, 응축수를 외부로 배출하는 배수관(540)과, 동결을 방지하는 열선(550)과, 응축수필터층(520)을 통해 생성된 정제된 응축수를 일정량 보관하는 보조탱크(530)를 포함한다. 또한 보조탱크(530)에 연결되어 보조탱크(530)의 수위가 기설정된 수위를 초과하면 보조탱크(530)에 저장된 물(560)을 조금씩 외부로 배출하는 배수관(540)이 설치된다.

탈취장치(300)는 도 1에서 보는 바와 같이, 열공급관(310)과 촉매관(320)으로 구분되며, 열공급관(310)은 에어히터(330)를 포함하며, 촉매관(320)은 반응촉매(350)와 전처리재(340)를 포함한다.

공기순환조절장치(400)는 도 6에서 보는 바와 같이, 수직형 회전형날개(420)와, 회전형날개(420)의 상부에 위치한 역지변(450)과, 중앙부에 위치한 회전가이드구조물(410)과, 하단에 부착된 공기의 흡기와 배기를 위한 흡배기관(430)과 끝단에 탈부착이 가능한 공기정화필터(440)를 포함한다.

이하에서는 상기한 각 장치들이 운전되는 작동방식과 구조에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 음식물쓰레기는 호퍼(110)의 투입구(111)에 투입되고 개폐실린더(113)에 의해 개폐도어(112)가 닫히면서 운전 시작이 가능해진다. 이때, 안전센서(116)는 개폐도어(112)가 정확하게 닫혔는지를 인지하여 제어기(600)로 운전시작가능 신호를 보낸다.

운전이 시작되면 가열탱크(160)의 복수의 가열히터(140)가 동작하여 열매체유(150)의 온도를 상승시키면 호퍼(110) 외부의 구동모터(130)와 체인(133)에 의해 교반임펠라(120)가 회전하고 호퍼(110) 내의 음식물쓰레기는 가열된 열매체유(150)로부터 열을 전달받아 온도가 상승되면서 다량의 증기가 발생되고 분해와 건조가 이루어진다.

교반임펠라(120)의 임펠라축(121)은 다수의 교반날개(122)로 구성되어 회전되면서 음식물쓰레기의 건조 및 분해를 촉진하고 음식물쓰레기가 한쪽으로 몰리는 현상을 방지하도록 대칭구조의 교반날개축(123)이 설치된다. 이때 음식물쓰레기의 크기가 적정크기 이상인 경우에는 회동되는 교반날개(122)와 호퍼(100) 내벽에 고정 부착된 파쇄날(115)에 의해 적정크기 이하로 작게 파쇄하여 건조 및 분해를 더욱 촉진한다.

교반날개(122)는 운전 시 부하를 최소화하기 위하여 교반날개축(123)에 대략 45°각도로 부착되며, 배면에는 경사편(124)이 부착되어 있어 작업이 종료되어 부산물을 배출시킬 경우에는 교반임펠라(120)가 반대방향으로 회전하여 배출구(114) 방향으로 부산물이 모이게 한다.

도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이, 교반임펠라(120)의 임펠라축(121)은 수분을 다량 함유한 음식물쓰레기가 건조 및 분해되는 과정 중 임펠라축(121)과 호퍼(110)의 결합부분, 즉 호퍼(110)의 측면판(826)에 형성된 하우징(housing)구조물(800)은 호퍼(110) 내의 내용물이 흘러나오지 않도록 실(seal)구조가 강화될 필요가 있다. 수분과 열 또는 건조된 부산물의 마찰에 의하여 실(seal)구조의 손상이 빈번하며, 이에 따라 임펠라축(121)을 회전시키기 위에 고정된 일체형의 베어링(829)에 손상을 입혀 교반임펠라(120)의 회전중지 또는 처리물의 누출과 같은 운전이상 상태로 진행된다.

기존의 실(seal)구조는 볼베어링(ball-bearing)과 일체형으로 구성된 오일실(oil-seal)을 일반적으로 사용하였으나 실리콘(silicone) 재질의 오일실(oil-seal)은 처리물의 간섭 등으로 마모가 쉽게 되어 처리물이 바로 베어링(bearing)(829)에 영향을 줌으로써 베어링(829)이 파손된다. 따라서 파손된 베어링(829)으로 운전되게 되면 임펠라축(121)이 손상되면서 가동 중지가 되는 등 내구성에 결함이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 기존 실리콘 재질의 오일실(oil-seal)을 사용한 임펠라축(121)과 측면판(826)에 구성된 하우징(housing)구조물(800)에 다수의 그랜드패킹(824)을 사용하여 구성하였으며, 다수의 그랜드패킹(824)을 볼트홈(831)을 통해 조정볼트(825)로 조정할 수 있는 패킹커버(828)를 구비하여 시간이 지남에 따라 느슨해지는 현상을 방지하고 누출이 있을 경우 볼트홈(831)을 통하여 조정볼트(825) 를 손쉽게 조정함으로써 수리가 가능할 수 있도록 구성하였다. 본 발명에서는 4-5열의 그랜드패킹(824)이 장착될 수 있는 공간을 구비하였으며, 또한 염분을 함유한 이물질 또는 물이 다소 누출되어 베어링(829)까지 진행되는 것을 방지하기 위하여 하우징(housing)구조물(800) 하단에 낙하홀(830)과, 오링(O-ring)(827)을 임펠라축(121)에 장착하여 조그만 이물질이 유입되더라도 하단으로 낙하하도록 구성하였고, 부하에 의해 임펠라축(121)의 휘어짐이 발생되더라도 손상되지 않는 구조의 베어링(829)을 사용하여 최상의 내구성을 확보하였다. 상기의 하우징(housing)구조물(800)은 임펠라축(121)의 양단에 동일하게 적용된다.

본 실시예에 있어서 가열히터(140)는 파이프히터 형태의 2열 구조로 구성되어 있으며, 열매체유의 온도를 상승시켜 간접열로 호퍼(110)에 열을 공급하여 건조 및 분해를 진행하며, 호퍼(110) 및 가열히터(140) 각각에는 온도감지센서(610, 620)가 부착되어 있어 적정온도로 제어할 수 있도록 구성된다. 또한 제어기의 이상으로 인한 오작동시 과열을 방지하기 위하여 일정 온도 이상으로 과열될 경우 상기 2열 가열히터(140)를 전기적으로 단락하여 차단시키는 안전제어장치(미도시)가 구비된다. 본 실시예에서 가열히터(140)가 2열로 설치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 가열히터(140)의 수를 제한하는 것은 아니며, 필요에 따라 하나 이상으로 설치될 수 있다.

호퍼(110)의 외부에는 열매체유보조탱크(170)가 구비되어 가열되는 열매체유(150)의 열팽창에 따라 열매체유(150)가 열매체유보조관(172)을 통해 가열탱크(160) 및 열매체유보조탱크(170) 간에 상호 유동될 수 있도록 구성되며, 상기 열 매체유보조탱크(170)에는 일정압력 이상이 되면 개방 또는 폐쇄되는 감압변(171)이 구비된다.

호퍼(110)에서 발생한 수증기는 증기출구관(117)을 통해 제1연결관(710)을 따라 자동여과장치(900)로 이송된다. 호퍼(100) 내의 음식물쓰레기는 일정시간이 지나면 함수율이 낮아지고 건조 및 분해가 되면서 완료시점에 이르면 교반임펠라(120)의 회전과 송풍기의 순환으로 다량의 분진이 발생한다. 이 분진은 매 작업시마다 수증기와 함께 출구관(117)을 통해 순환배관을 따라 순환하게 됨으로써 송풍기(750)의 고장을 일으키거나 또는 탈취장치(300)의 수명을 감소시키는 등 운전효율을 현저히 떨어뜨리고 심할 경우에는 배관의 막힘 현상을 초래하여 운전 가동중지 및 오작동을 유발하는 원인이 된다.

따라서 본 발명에서는 도 4에서 보는 바와 같이, 호퍼(110) 상단의 출구관(117)과 연통된 제1연결관(710)에 자동여과장치(900)를 장착하였으며, 자동여과장치(900)는 여과장치통(950)과, 여과장치통(950)에 설치된 다수의 금속망으로 형성된 여과필터(940), 여과장치통(950)의 내면 일측에 부착된 자동분사노즐(930), 기어펌프(910)를 포함한다. 여과필터(940)는 미세한 격자형 금속망을 다열로 일정간격을 두고 배치하였다. 이에 따라 이전 작업의 제1연결관(117)에서 유입되어 여과필터(940)에 부착된 분진을 응축수정화장치(500)의 보조탱크(530)에 저장된 응축수로 자동 역세 분사시켜 줌으로써 분진에 의해 일어나는 고장 및 순환배관이 막히는 현상을 줄일 수 있게 된다.

음식물쓰레기 처리작업을 연속적으로 진행할 경우, 여과필터의 막힘 현상이 발생되면 증기의 순환이 원활하지 못하게 된다. 이에 따라 음식물쓰레기 처리장치의 운전시간이 연장됨으로써 비효율적인 운전이 일어나게 된다. 따라서 본 발명은 응축수정화장치(500)에서 정화된 응축수를 재활용하여 여과필터의 세척에 이용함으로써 이러한 문제를 해결한 것이다. 이에 반하여 종래의 여과장치는 수동조작에 의하여 정기적으로 여과망을 청소해 주어야하며 잊어버리고 청소하지 않을 때에는 음식물쓰레기가 완전하게 처리되지 않거나 순환배관이 막혀 운전시간이 늘어나는 문제가 발생한다.

본 발명에 적용된 자동분사노즐(930)과 기어펌프(910)는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로 음식물쓰레기 처리장치의 운전 시작 시점에 기설정된 일정시간 동안 동작되도록 구성된다. 자동분사노즐(930)은 응축기(200)에서 생성되어 보조탱크(530)에 저장된 응축수를 기어펌프(910)로 끌어올려 여과필터(940)에 역세 분사하여 여과필터(940)를 세척함으로써 여과필터(940)의 막힘을 방지하고 원활한 증기 배출을 돕기 위한 것이다. 또한 생쓰레기나 건식쓰레기 처리시 수분 부족으로 분해가 느리거나 잘 되지 않는 경우에도 여과필터(940)에 분사된 물에 의해 다량의 증기가 발생될 수 있어 생쓰레기나 건식쓰레기의 분해를 촉진시키는 역할도 하게 된다.

자동여과장치(900)를 통과한 증기는 응축기(200)로 유입되고, 유입된 증기는 다수의 관으로 구성된 냉각관(210)을 통과하며, 냉각관(210)의 일측에는 복수의 냉각팬(220)이 설치되어 있어 공랭식 응축현상에 의해 응축수와 공기로 분리되게 한다. 냉각관(210)은 효율적인 방열을 위해 다수의 금속파이프로 구성되며, 냉각 관(210)의 외면에는 코일형의 알미늄핀(217)이 형성된다. 또한 냉각관(210)의 끝단에는 격자형접촉망(240)을 배치하여 응축현상을 극대화하였다.

응축수는 드레인관(230)을 통하여 응축수정화장치(500)로 유입되며, 드레인관(230)은 외부공기가 흡입되지 않도록 응축수에 잠기는 오버플로우(over-flow) 구조로 형성된다. 응축수정화장치(500)에는 활성탄으로 구성된 응축수필터층(520)이 응축수저장탱크(510)의 중간에 형성되어 있으며 응축수필터층(520)을 통과하여 정제된 물(560)은 보조탱크(530)에 저장되어 배수관(540)을 통하여 조금씩 외부로 흘러나가게 된다. 또한 보조탱크(530)에 저장된 정제된 응축수는 기어펌프(910)를 통해 자동여과장치(900)의 물 공급원으로 활용된다.

도 1에 보는 바와 같이, 제2연결관(720) 상에는 응축기(200)를 통과한 공기를 탈취장치(300)로 강제 압송하는 송풍기(750)가 설치되고, 송풍기(750)에 의해 압송된 공기는 탈취장치(300)로 이동된다. 탈취장치(300)는 열공급관(310)과 촉매관(320)으로 구성되며, 열공급관(310)에는 에어히터(320)가 장착되며 촉매관(320)에는 전처리제(340)와 반응촉매(350)가 삽입된다.

또한 탈취장치(300)의 열공급관(310)은 반응조(100)의 가열탱크(160)를 통과하도록 장착되어, 열공급관(310)에서 발생되는 폐열로 열매체유(150)를 부가적으로 가열한다. 탈취장치(300)를 통과한 공기는 열공급관(310)의 고열에 의하여 1차적으로 탈취되며 2차적으로 촉매관(320)에서 잔여냄새를 완전히 제거하게 된다.

탈취장치(300)를 통과한 공기는 공기순환조절장치(400)에서 외부 공기와 혼합되어 반응조(100)의 호퍼(110)로 재유입되는데 호퍼(110)내에서 발생되는 증기량 과 증기압에 따라 공기량비를 조절하여 외부 공기량을 자동으로 조절하여 유입시키는 장치로 단면이 'T'형 구조를 가진다. 공기순환조절장치(400)의 구조는 호퍼(110) 내부로 유입되는 공기인입관(460) 전단에 위치하며 공기인입관(460)은 유입 공기의 유속 및 다른 반응조건을 만족시키기 위해 증기출구관(117) 직경의 대략 70% 크기의 직경으로 구성되며, 원통형 구조의 공기순환조절장치(400)의 상단에는 회오리바람 원리를 이용한 일정각도의 수직형 회전형날개(420)가 부착되어 있으며, 회전형날개(420)의 상단과 공기인입관(460)의 사이에는 호퍼(110) 내부에서 발생되는 증기의 역류를 방지하기 위한 역지변(450)이 부착되어 호퍼(110) 방향으로만 공기 이동을 가능하게 한다. 회전형날개(420)는 외부공기 공급과 순환배관의 공기 순환을 원활하게 하는 역할을 한다.

공기순환조절장치(400) 중앙부는 회전가이드구조물(410)이 탈취장치(300)의 안내관(470)과 연결되어 있다. 회전가이드구조물(410)은 안내관(470)을 통해 유입되는 공기의 부하를 조절하고 외부공기를 원활히 공급하기 위해 구비된다. 상기 공기순환조절장치(400)의 하부관은 흡배기관(430)으로 공기의 흡기 또는 배기가 이루어지는 관으로 공기인입관(460) 직경의 대략 30% 크기로 설계되어 있으며, 흡배기관(430) 끝단에는 탈부착이 가능한 공기정화필터(440)가 설치되어 신선한 공기를 유입함과 동시에 장치의 이상으로 발생할 수 있는 악취의 배출을 미연에 방지한다.

공기순환조절장치(400)를 통과한 공기는 제4연결관(740)을 따라 반응조(100)의 호퍼(110)로 재유입됨으로써 공기 순환이 지속적으로 진행된다. 한편, 상기와 같은 과정이 지속적으로 반복되면서 작업이 진행되면, 최초 반응조(100)의 호 퍼(110)에 투입된 젖은 상태의 음식물쓰레기가 분해되어 수분이 완전히 제거된 상태로 건조되고, 이에 따라 감량이 되면서 분말 형태의 부산물이 생성되며, 이 시점부터 반응조(100)의 호퍼(110)내 열공급원인 가열탱크(160)의 가열히터(140)와 탈취장치(300)의 에어히터(330)의 작동이 정지되고 일정시간 후에 순차적으로 모든 기능이 정지된다.

이후 구동모터(130)에 의해 회전되는 교반임펠라(120)를 역방향으로 회전시키게 되면, 교반임펠라(120)의 교반날개(122)에 형성된 경사편(124)이 분말형태의 부산물은 반응조(100)의 호퍼(110) 중앙부에 위치한 배출구(114)로 밀어 모이게 하여 반응조(100)의 배출구(114)를 통해 처리된 분말형태의 부산물을 원활하게 배출처리함으로써 모든 작업이 종료된다.

이하에서는 상기와 같이 동작하는 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치에 대한 온도 제어 방법을 도 3를 통하여 설명하기로 한다.

상기 탈취장치(300)의 촉매관(320)상에는 온도를 감지하는 에어온도감지센서(630)가, 반응조(100)의 호퍼(110) 상측에는 호퍼(110)의 내부온도를 감지하는 호퍼온도감지센서(610)가, 반응조(100)의 가열탱크(160)에는 열매체유(150)의 온도를 감지하는 열매체유온도감지센서 (620)가 각각 설치된다. 온도감지센서들은 제어기와 전기적으로 연결되어 각 장치들을 제어하게 된다.

열매체유온도감지센서(620)와 호퍼온도감지센서(610)가 각각 열매체유(150)의 온도와 호퍼(110) 내부의 온도를 감지하여 나타낸다. 호퍼(110) 내에 투입된 음식물쓰레기는 가열된 호퍼(110)와 유입되는 열공기에 의해 다량의 증기가 발생되면 서 건조된다. 호퍼(110)를 가열하는 열매체유(150)의 온도는 1,2 단계의 기설정된 일정온도를 유지하도록 제어되며, 호퍼(110) 내부의 온도는 열매체유(150)가 일정온도를 유지한 상태에서 하강과 상승의 온도변화를 나타내게 된다.

이러한 온도 변화의 특성을 이용하여 음식물쓰레기 처리장치가 완전히 자동화될 수 있도록 제어된다.

반응조(100)의 내부온도는 계절변화에 따라 다소 차이는 있지만 반응조(100)에 투입된 음식물쓰레기의 건조 및 분해 처리를 위한 기본 온도 수치로서 대략 80℃가 되어야 하며 이 온도 이상에서 건조 및 분해 작업이 이루어진다.

열공급원인 열매체유(150)의 온도를 상승하게 하는 가열히터(140)는 운전 초기에 100%의 운전용량으로 동작하게 되고 열매체유(150)가 1단계의 설정된 온도값(I)에 도달하면 가열히터(140)는 50%의 운전용량으로 온, 오프를 반복하면서 1단계의 설정된 온도값(I-Ⅱ)을 유지시킨다.

1단계의 열매체유(150)의 설정유지온도(I-Ⅱ)에 따라 호퍼(110) 내부의 온도는 일정온도(B)까지 도달하여 평형 균일온도를 유지하는데 이 운전온도 직전의 온도 즉, 약 2℃~3℃ 낮은 운전온도에 1차 설정값(A)을 지정하여 자동운전을 위한 온도제어시스템이 동작되는 온도로 설정시킨다.

시간이 지나면서 음식물쓰레기가 건조 및 분해되는 과정에서 열매체유(150)의 일정한 열 공급에도 불구하고 호퍼(110) 내부의 온도는 일정온도(B)를 유지하다가 음식물쓰레기의 함수율이 떨어져 함수율이 약 30%~40% 이하로 낮아지는 시점부터 증기량이 적어지기 시작함에 따라 호퍼(110) 내부의 온도는 계속 낮아지기 시작 하여 일정온도(B)보다 약 7℃~8℃ 낮게 형성되는 시점(C)을 경유하는 온도가 되고 이러한 현상이 지속되면서 최저 15℃(D)까지 온도 저하를 이루게 된다.

이러한 온도저하 현상은 음식물쓰레기에서 발생하는 증기량과 함수율, 유입되는 폐열과 공기량 등에 의해 호퍼(110) 내부에서 일어나게 된다.

상기와 같은 함수율과 여러 조건변화에 따라 호퍼(110) 내부 온도변화가 진행되어 호퍼(110) 내부 온도가 (C)지점 온도에 도달하는 경우, 호퍼온도감지센서(610)는 감지온도에 대한 신호를 제어부(600)로 보내며 제어부(600)는 열공급원인 가열히터(140)에 경보를 보내 가열히터(140)를 2단계 설정값(Ⅲ)으로 전환되게 하여 가열히터(140)의 운전조건을 낮추어 안정온도를 유지하고 1단계 피크설정 온도값 보다 20℃~30℃ 낮게 설정된 온도값(Ⅲ)으로 유지될 수 있도록 제어한다.

상기와 같이 반응조(100)의 호퍼(110)를 가열하는 열매체유(150)의 온도를 호퍼(110)의 내부온도 변화에 대응하여 조절되게 함으로써 초기에 함수율이 높은 음식물쓰레기가 조기에 분해가 이루어지도록 높은 온도의 1단계 온도 설정값(I) 상태를 유지하고, 함수율이 낮아지면 음식물쓰레기가 운전 중 탄화되는 것을 방지하고 안정된 열에너지 공급으로 완전하게 건조 분해가 될 수 있는 2단계 온도값(Ⅲ)으로 유지되도록 제어한다.

이후 운전시간의 경과에 따라, 음식물쓰레기의 함수율이 10% 미만으로 더욱 낮아지게 되면 음식물쓰레기에서 수분이 완전히 없어지기 시작하면서 호퍼(110) 내부에 공급되는 열에너지는 손실이 없고 그대로 호퍼(110) 내부의 온도를 상승시켜 낮아지던 내부 온도는 최저점인 (D)지점을 기점으로 다시 상승하게 되는데 이때 호 퍼온도감지센서(610)가 온도(C)보다 약간 높고 온도(B)보다 낮은 온도(E)를 감지하게 되면 이 감지온도에 대한 신호를 제어부(600)에 보내고 제어부(600)는 이 시점을 음식물쓰레기의 건조 및 분해처리의 완료시점으로 인식하게 되어 호퍼(110) 내부의 열공급원인 가열히터(140)의 동작정지와 탈취기의 에어히터(330)의 작동정지를 수행한다(Ⅳ). 이에 따라 열공급원의 차단으로 열매체유(150)의 온도는 하강하게 되고 호퍼(110) 내부온도는 (E)지점을 지나 약간의 온도가 상승하다 다시 하강하게 된다.

이어 동작중인 전체 시스템을 일정 입력시간<t1>동안 공기 순환을 진행하여 열공기를 배출한 후, 모든 동작이 정지되어 작업은 종료가 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 음식물쓰레기 처리시에 발생되는 수증기를 지속적으로 배출, 순환시키면서 응축기를 통해 물과 공기로 분리시키고, 탈취 시 발생되는 폐열을 이용하여 에너지를 절약할 수 있음과 동시에 악취를 일체 발생하지 않아 환경친화적인 구조로 내구성을 가지며 완전 자동화됨으로써 작업 효율을 극대화한 음식물쓰레기 처리장치를 제공한다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

도 1은 음식물쓰레기 처리장치의 전체 구성도를 도시한 도면이며,

도 2a는 음식물쓰레기 처리장치의 반응조의 정단면도를 도시한 도면이며,

도 2b는 음식물쓰레기 처리장치의 반응조의 측단면도를 도시한 도면이며,

도 3은 음식물쓰레기 처리장치의 온도변화 특성을 나타낸 그래프이며,

도 4는 음식물쓰레기 처리장치의 자동여과장치의 각 부분을 도시한 도면이며,

도 5a는 음식물쓰레기 처리장치의 임펠라축과 호퍼의 결합부위를 도시한 단면도이며,

도 5b는 음식물쓰레기 처리장치의 하우징구조물의 좌측을 도시한 단면도이며,

도 5c는 음식물쓰레기 처리장치의 하우징구조물 우측면을 도시한 단면도이며,

도 6은 음식물쓰레기 처리장치의 공기순환조절장치를 도시한 도면이며,

도 7은 응축기와 응축기의 구성을 도시한 도면이다.

*도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 반응조 110: 호퍼

111: 투입구 112: 개폐도어

113: 개폐실린더 114: 배출구

115: 고정파쇄날 116: 안전센서

117: 증기출구관 120: 교반임펠라

121: 임펠라축 122: 교반날개

123: 교반날개축 124: 경사편

130: 구동모터 133: 체인

140: 가열히터 150: 열매체유

160: 가열탱크

200: 응축기 210: 냉각관

217: 알루미늄핀 220: 냉각팬

230: 드레인관 240: 격자형접촉망

300: 탈취장치 310: 열공급관

320: 촉매관 330: 에어히터

340: 전처리재 350: 반응촉매

400: 공기순환조절장치 410: 회전가이드구조물

420: 회전형날개 430: 흡배기관

440: 공기정화필터 450: 역지변

460: 공기인입관 470: 안내관

500: 응축수정화장치 510: 응축수저장탱크

520: 응축수필터층 530: 보조탱크

540: 배수관 550: 열선

560: 물

600: 제어부 610: 호퍼온도감지센서

620: 열매체유온도감지센서 630: 에어온도감지센서

710: 제1연결관 720: 제2연결관

730: 제3연결관 740: 제4연결관

750: 송풍기 800: 실링구조

822: 고정볼트 823: 베어링커버

824: 그랜드패킹 825: 조정볼트

826: 하우징외벽 827: 오링

828: 패킹커버 829: 베어링

830: 낙하홀 831: 볼트홈

900: 자동여과장치 910: 기어펌프

920: 물공급관 930: 자동분사노즐

940: 여과필터 950: 여과장치통

Claims

투입된 음식물쓰레기를 담는 호퍼, 상기 호퍼를 가열하기 위한 열매체유가 채워진 가열탱크 및 상기 가열탱크 내부의 상기 열매체유를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열히터를 포함하는 반응조;

상기 반응조에서 배출되는 증기를 여과시키기 위한 여과필터와 상기 여과필터를 세척하는 세척수를 공급하는 자동분사노즐이 구비되어 기설정된 시간 동안 자동 동작되도록 구성되는 자동여과장치;

상기 자동여과장치를 통과한 증기를 응축시켜 응축수와 공기로 분리하는 응축기;

상기 응축기로부터 생성된 응축수를 정화시켜 상기 자동여과장치의 상기 자동분사노즐에 상기 세척수로서 정화된 응축수를 공급하고 일부는 배출하는 응축수정화장치;

상기 응축기를 통과한 공기를 정화시켜 탈취하는 탈취장치; 및

상기 탈취장치를 통과한 공기를 외부 공기와 혼합하여 상기 반응조로 재유입시키는 공기순환조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 응축기는 복수의 냉각관과 상기 냉각관을 냉각시키기 위한 하나 이상의 냉각팬을 포함하며, 상기 복수의 냉각관 일측에는 수증기의 응축을 보조하기 위한 적어도 하나의 격자형접촉망이 설치되며, 상기 냉각관의 외부에는 코일형의 알미늄핀이 부착되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 반응조의 상기 호퍼 내부에는 음식물쓰레기를 교반하기 위한 회전 가능한 교반임펠라가 구비되며,

상기 교반임펠라는 일단이 상기 호퍼의 측벽에 결합된 임펠라축을 포함하며, 상기 임펠라축의 일단은 복수의 그랜드팩킹과, 상기 그랜드팩킹을 조정볼트에 의해 조정 가능하게 하는 패킹커버가 구비되어 상기 호퍼의 측벽에 결합되고,

상기 임펠라축의 일단에는 상기 호퍼로부터 누출될 수 있는 누출물이 상기 임펠라축을 회전시키는 베어링에 유입되는 것을 방지하기 위한 오일실(oil-seal)이 구비되며, 상기 누출물이 상기 베어링에 미치지 못하도록 상기 누출물을 낙하시키는 낙하홀이 구비된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 자동여과장치는 상기 반응조에서 배출되는 증기가 경유하는 여과장치통; 상기 여과장치통을 통과하는 증기를 여과하기 위한 여과필터 및 상기 응축수를 상기 자동분사노즐을 통해 분사하기 위한 기어식펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 공기순환조절장치는 공기 순환을 보조하기 위해 수직으로 부착된 회전 형날개; 상기 회전형날개 상부에 상기 반응조에서 발생된 증기의 역류를 방지하는 역지변; 상기 탈취장치에서 발생된 공기를 반응조로 재유입시키기 위한 회전가이드구조물; 하단에 공기의 흡기와 배기가 이루어지는 흡배기관; 및 상기 흡배기관의 끝단에 설치된 탈부착이 가능한 공기정화필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 응축수정화장치는 상기 응축기로부터 생성된 응축수를 저장하는 응축수저장탱크; 상기 응축기로부터 생성된 응축수를 상기 응축수저장탱크로 배출하는 드레인관; 및 상기 응축수를 필터링하는 응축수필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.