KR101026464B1

KR101026464B1 - 폐열을 이용하여 배출가스를 응축, 재가열하는 음식물 쓰레기 처리기

Info

Publication number: KR101026464B1
Application number: KR1020100107180A
Authority: KR
Inventors: 백순남
Original assignee: 주식회사 코리아환경스마트
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2011-04-01

Abstract

본 발명은 온도 센서를 구비하고, 내부에 교반기가 배치되어 회전함으로써 음식물 쓰레기를 교반하는 교반통; 상기 교반통의 외면에 배치되어 상기 교반통 내부를 가열하되, 상기 교반통 내부의 온도가 130℃ 이상일 경우에는 가열을 중지하고, 상기 교반통 내부의 온도가 130℃ 미만이면 가열을 재개하는 가열부; 상기 교반통으로부터 배출가스를 끌어와 응축시키고, 응축되지 않는 저온의 배출가스는 단열공간으로 보내는 응축기; 상기 교반통과 가열부를 감싸고, 상기 교반통과 접하지 않는 가열부의 일면으로부터 방출된 열을 상기 교반통과의 사이에 형성된 단열공간에 저장하여, 상기 응축기로부터 배출된 저온의 배출가스를 상기 단열공간에서 가열하는 단열통;를 포함하여, 상기 응축되지 않은 저온의 배출가스가 상기 단열공간에서 상기 교반통과 접하지 않는 가열부의 일면으로부터 방출된 열을 이용하여 가열된 상태로 상기 교반통에 투입되는 음식물 쓰레기 처리기에 관한 것이다.

Description

폐열을 이용하여 배출가스를 응축, 재가열하는 음식물 쓰레기 처리기 {Food Waste Processing Apparatus Condensing and Reheating Exhaust Gas using Waste Heat}

본 발명은 폐열을 이용하여 배출가스를 응축, 재가열하는 음식물 쓰레기 처리기에 관한 것으로, 구체적으로는 교반기를 가열하는 가열부의 폐열을 이용하여 미응축된 가스가 교반통으로 재투입될 때 가스 온도를 높여주는 음식물 쓰레기 처리기에 관한 것이다.

2005년 음식물 쓰레기의 매립이 금지된 이후, 나날이 늘어가는 음식물 쓰레기의 처리가 문제되고 있다. 국내의 음식물 쓰레기 양은 해마다 증가하여 2006년을 기준으로 하루에 13만여톤에 달하고 있으며, 음식물 쓰레기의 무게에 따라 음식물 쓰레기 비용을 부담하는 종량제가 실시되어, 음식물 쓰레기의 중량 감소 및 음식물 쓰레기 처리가 이슈화되고 있다.

음식물 쓰레기는 일반적으로 50~85%의 높은 수분 함량과 유기성 물질의 특성으로 인해 수거, 운반 시에 오수 및 악취를 발생시킨다. 종래에는 미생물을 이용하여 음식물 쓰레기를 분해시키는 방법으로 음식물 쓰레기를 처리하였으나, 이러한 방법은 많은 시간이 소요되고, 완전 처리가 불가능해 유해가스가 발생함에 따른 악취의 문제가 남아 있었다.

최근에는 음식물 쓰레기를 파쇄한 후 건조하여 처리함으로써 수분 함량을 줄이는 방법이 보편화되고 있다. 이와 같은 분쇄 건조 장치는 음식물 쓰레기를 건조하는 과정에서 발생한 배출가스를 응축하여 액체 상태로 배출하는데, 응축되지 않고 기체 상태로 남아 있는 배출가스는 외부로 나가지 않게 다시 건조 교반통으로 보낸다. 그러나, 응축기를 통과하면서 냉각된 배출가스가 그대로 건조 교반통으로 들어갈 경우, 건조 교반통의 온도를 낮추게 되고, 교반통을 건조 가열시키기 위하여 가열부의 전력이 추가로 소요되는 문제가 있다.

위와 같은 문제를 해결하기 위하여, 일반적으로 응축기와 상기 교반통 사이에는 별도의 히터를 설치하여 교반통으로 다시 들어가는 배출가스의 온도를 높이는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 별도의 히터를 설치해야하는 불편함과 그에 따른 전력 소모가 증가하는 문제가 있다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 별도의 히터를 설치하지 않고서도 교반통으로 되돌아가는 배출가스의 온도를 높이는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 교반통을 가열하는 가열부의 폐열을 이용하여 에너지 효율을 높이는데 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 내부에 교반기가 배치되어 회전함으로써 음식물 쓰레기를 교반하는 교반통; 상기 교반통의 외면에 배치되어 상기 교반통 내부를 가열하는 가열부; 상기 교반통과 가열부를 감싸고, 상기 교반통과 접하지 않는 가열부의 일면으로부터 방출된 열을 상기 교반통과의 사이에 형성된 단열공간에 저장하는 단열통; 상기 교반통으로부터 배출가스를 끌어와 응축시키고, 응축되지 않는 저온의 배출가스는 상기 단열공간으로 보내는 응축기;를 포함하여, 상기 응축되지 않은 저온의 배출가스가 상기 단열공간에서 상기 교반통과 접하지 않는 가열부의 일면에서 방출된 열을 이용하여 가열된 상태로 상기 교반통에 투입되는 음식물 쓰레기 처리기의 배출가스 응축 - 재가열 구조를 제공한다.

이때, 교반통에는 각각 삽입홈과 투입홈이 형성되고, 상기 응축기에는 유도관과 배출관이 형성되어, 상기 유도관은 상기 교반통의 삽입홈에 삽입되어 상기 교반통 내부로부터 배출가스를 상기 응축기로 이동시키고, 상기 배출관은 상기 응축기에서 응축되지 않은 저온의 배출가스를 상기 교반통 외부의 단열공간에 내보내도록 할 수 있다.

또한, 상기 응축기에는 팬이 구비되어 있어, 상기 팬이 회전하여, 상기 응축기 내부와 외부의 압력 차이를 형성함으로써, 상기 배출가스를 이동시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가열부는 상기 교반통과 일면이 접하는 밴드 형상 세라믹 히터인 것이 바람직하다.

본 발명에서는 교반통으로 되돌아가는 배출가스의 온도를 높이는데 별도의 히터가 필요하지 않으므로 응축기의 구조를 간단하게 할 수 있고, 사용 전력을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 가열부의 폐열을 이용할 수 있어, 에너지 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기에 설치된 응축기 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기의 교반부와 응축기의 가스 출입 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명에서 교반부 형상이 다른 실시예를 보여주는 개략적인 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1에는 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기(1)를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기(1)는 도시된 바와 같이, 상부에 배치된 호퍼 형상의 투입부와 상기 투입부 하단에 배치된 교반부(20), 상기 교반부(20)의 교반축을 회전시키는 구동 장치(30), 상기 교반부(20)에 연결된 응축기(10)를 포함한다. 상기 투입부를 통해 들어간 음식물 쓰레기는 하단의 교반부(20)로 낙하하여 교반부(20) 내에서 건조된다. 이때, 상기 교반부(20) 내에서 음식물 쓰레기가 건조되면서 발생하는 배출가스는 응축기(10)로 보내지게 되고, 냉각 응축되어 액화된 상태로 최종 배출된다. 응축 과정에서 액화되지 않은 배출가스는 응축기(10) 외부로 나가지 않도록 교반통(21) 내부로 다시 보내지게 되는데, 본 발명에서는 별도의 히터를 사용하지 않고 교반통(21) 외부의 가열부(50)에서 발생하는 폐열을 이용함으로써 상기 배출가스를 가열한 상태로 교반통(21)으로 보내게 된다.

도 2에는 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기(1)에 설치된 응축기(10) 구조를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있고, 도 3에 본 발명의 음식물 쓰레기 처리기(1)의 교반부(20)와 응축기(10)의 가스 출입 구조를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 3을 참고하면, 교반부(20) 내에는 교반통(21)이 배치되는데, 상기 교반통(21)에는 교반기(40)가 설치되어 있어, 투입구를 통해 낙하한 음식물 쓰레기를 회전시키면서 교반, 파쇄한다. 상기 교반기(40)는 구동력에 의해 회전하는 교반축과 상기 교반축의 길이방향을 따라 상기 교반축과 수직 방향으로 배치된 복수개의 교반대, 상기 교반대의 단부에서 상기 교반대와 수직 방향으로 배치된 교반날을 구비한다.

상기 교반통(21) 외부에는 가열부(50)가 설치되는데 상기 가열부(50)는 교반통(21)과 일면이 접하는 밴드 형상으로 특히 열손실이 적은 세라믹 밴드 히터인 것이 바람직하다. 상기 가열부(50)는 상기 교반통(21)을 통해 교반통(21) 내부 공기를 가열함과 동시에 교반통(21)에 접촉한 음식물 쓰레기를 가열 및 건조시킨다.

상기 교반통(21)에는 교반기(40)가 설치되어 있어, 교반축을 중심으로 회전하면서, 교반날을 통해 음식물 쓰레기를 섞어 표면적을 넓힘으로써, 가열부(50)를 통한 건조 효율을 높인다. 이때, 교반통(21) 내의 음식물 쓰레기가 건조되면서 상기 음식물 쓰레기에서 빠져나온 수분은 높은 온도로 인해 가스 상태가 되는데 이를 배출가스라 한다. 상기 배출가스는 상기 교반통(21)에 형성된 삽입홈(21a)에 끼워진 유도관(11)을 통해 응축기(10)로 보내진다.

이하에서는 도 2를 참고하여 상기 응축기(10)에서 배출가스의 상태 변화를 설명한다. 상기 응축기(10)에는 냉각수 등의 냉매가 순환하는 파이프(12)가 배치되고, 상기 파이프(12)에는 방열핀(13)이 설치되어 있어, 상기 방열핀(13)을 통해 상기 응축기(10)에 들어온 배출가스의 온도를 낮춘다. 이때, 상기 유도관(11)의 반대편에는 팬(14)이 설치되어 있어, 상기 팬(14)을 구동시킴에 따라 상기 배출가스를 상기 교반통(21)에서 유도관(11)을 거쳐 상기 응축기(10) 내부로 이동시킨다. 상기 배출가스는 응축기(10) 내부에서 방열핀(13)에 접하게 되고, 응축되어 액화되며, 액화된 배출가스는 하방으로 낙하하여 집수된다. 액화되지 않은 배출가스들은 상기 팬(14)의 회전에 따라 배출관(15)을 통해 응축기(10) 외부로 나가게 되며, 상기 배출관(15)의 단부는 도 3에서 보듯이 교반통(21) 외부와 연결된다. 이상에서는 냉각된 파이프(12)와 방열핀(13)을 이용하여 배출가스를 응축시키는 방법을 예로 설명하였으나, 상기 배출가스를 응축시키기 위한 다양한 방법이 사용될 수 있음은 물론이다.

도 3에서는 교반통(21) 외부로 단열통(22)이 형성된 구조를 확인할 수 있는데, 상기 단열통(22)은 상기 교반통(21) 하부에 배치된 가열부(50)의 폐열을 가두어 상기 배출관(15)을 통해 나온 저온의 배출가스를 가열한 후 상기 발열통에 형성된 투입홈(21b)을 통해 상기 발열통 내부로 돌려보낸다. 구체적으로, 상기 가열부(50)는 밴드 형상으로 상기 교반통(21)에 접한 면을 통해서만 상기 교반통(21) 내부로 열을 전달하고 상기 교반통(21)에 접하지 않은 면의 발열부분은 사용되지 않는데, 이 부분에 단열통(22)을 설치하여 응축기(10)로부터 내보내진 저온의 배출가스를 가열하는 것이다. 이때, 상기 응축기(10)의 팬(14)의 회전에 따라 상기 배출가스의 이동에는 방향성이 생기는데, 상기 교반통(21)과 단열통(22) 사이에 형성된 단열공간으로 상기 배출관(15)을 통해 보내진 배출가스도 방향성에 의해 상기 가열부(50)의 하단을 거쳐 이동하면서 상기 교반통(21)으로 재투입되는 것이다.

특히, 상기 가열부(50)는 교반통(21) 내부의 온도를 130~150℃로 유지하면서 음식물 쓰레기를 건조시키는데, 상기 가열부(50)에서 상기 교반통(21)에 접하지 않은 면의 발열부분으로부터 발생한 열로 인하여 상기 단열통(22) 내부의 온도는 약 190~220℃에 이르게 되고, 저온으로 이동한 배출가스의 온도를 교반통(21) 내부의 온도 또는 그 이상으로 높이게 된다.

본 발명에서 상기 가열부(50)는 상기 교반통(21) 내부의 온도가 130℃ 이상일 경우에는 가열을 일시 중지하고, 상기 교반통(21)의 온도 센서를 통해 130℃ 미만 상태가 감지되면 가열을 재개함으로써, 전력 낭비를 방지한다. 이때, 상기 응축기(10)를 통해 저온으로 나오는 배출가스가 곧바로 교반통(21) 내부로 들어가게 되면 교반통(21) 내부 온도가 낮아지게 되고 가열부(50)가 가열을 재개함에 따른 전력 소모가 예상되지만, 본 발명과 같이 가열부(50)의 폐열을 이용하여 고온화된 상태로 배출가스를 교반통(21)에 투입하게 되면 불필요하게 가열부(50)를 가동시키지 않아도 되는 장점이 있다. 또한, 저온의 배출 가스를 별도의 히터를 가열하지 않아도 되므로, 그에 따른 전력 소모를 줄이는 장점도 있다.

도 4a 내지 도 4c에는 각각 본 발명에서 교반부(20) 형상이 다른 실시예를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 4a 및 상술한 바와 같이 본 발명의 단열통(22)은 하나의 교반기(40)가 설치되고 하면이 하향으로 볼록한 교반통(21)과 상기 교반통(21)의 하면에 접하여 설치된 가열부(50)를 구비할 수도 있으나, 도 4b와 같이 상기 교반통(21) 하면은 "w" 형상의 곡면으로 형성될 수 있다. 구체적으로 하면의 중앙부가 상부로 돌출되고, 상기 중앙부의 양 측면 즉, 좌측과 우측의 하면은 하향으로 볼록하게 돌출된 볼록부를 구성한다. 상기 양 볼록부에는 각각 교반기(40)가 배치되는데, 이처럼 한 쌍의 교반기(40)가 배치될 경우에는 교반기(40)의 회전에 따라 양 교반기(40) 사이에서 음식물 쓰레기가 교환되고, 상기 돌출된 중앙부와 교반날 사이에서 음식물 쓰레기가 파쇄되는 장점이 있다. 이때, 도 4c와 같이 상기 가열부(50)는 일체로 형성되지 않고, 양 볼록부 하면에 각각 하나씩 설치되는 것도 가능하다. 또한, 도 4c에서 보듯이, 상기 단열부는 최소한의 크기로 상기 배출관(15), 상기 가열부(50)의 하단, 상기 교반통(21)의 투입홈(21b) 부분을 감싸는 형상과 크기로 형성될 수도 있다.

1 음식물 쓰레기 처리기 10 응축기 11 유도관
12 파이프 13 방열핀 14 팬 15 배출관
20 교반부 21 교반통 21a 삽입홈 21b 투입홈 22 단열통
30 구동 장치 40 교반기 50 가열부

Claims

온도 센서를 구비하고, 내부에 교반기(40)가 배치되어 회전함으로써 음식물 쓰레기를 교반하며, 삽입홈(21a)과 투입홈(21b)이 형성된 교반통(21);
상기 교반통(21)의 외면에 배치되어 상기 교반통(21) 내부를 가열하되, 상기 교반통(21) 내부의 온도가 130℃ 이상일 경우에는 가열을 중지하고, 상기 교반통(21) 내부의 온도가 130℃ 미만이면 가열을 재개하는 가열부(50);
유도관(11)과 배출관(15)이 형성되고, 상기 유도관(11)은 상기 교반통(21)의 삽입홈(21a)에 삽입되어 상기 교반통(21) 내부로부터 배출가스를 끌어와 응축시키고, 상기 배출관(15)은 응축되지 않은 저온의 배출가스를 상기 교반통(21) 외부의 단열공간으로 내보내는 응축기(10);
상기 교반통(21)과 가열부(50)를 감싸고, 상기 교반통(21)과 접하지 않는 가열부(50)의 일면으로부터 방출된 열을 상기 교반통(21)과의 사이에 형성된 단열공간에 저장하여, 상기 응축기(10)로부터 배출된 저온의 배출가스를 상기 단열공간에서 가열하는 단열통(22);을 포함하여,
상기 응축되지 않은 저온의 배출가스가 상기 단열공간에서 상기 교반통(21)과 접하지 않는 가열부(50)의 일면으로부터 방출된 열을 이용하여 가열된 상태로 상기 투입홈(21b)을 통해 상기 교반통(21)에 투입되는 음식물 쓰레기 처리기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 응축기(10)에는 팬(14)이 구비되어 있어,
상기 팬(14)이 회전하여, 상기 응축기(10) 내부와 외부의 압력 차이를 형성함으로써, 상기 배출가스를 이동시키는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리기.
제1항에 있어서,
상기 가열부(50)는 상기 교반통(21)과 일면이 접하는 밴드 형상 세라믹 히터인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리기.