KR101095626B1 - 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각 가정이나 요식업소 등에서 수거된 음식물쓰레기를 열분해 챔버 내에서 고온의 열로 분해되게 하는 과정에서 열분해 챔버 내부로 열이 고르게 전달되게 하는 한편 고온의 열에 의해 분해된 후의 잔류물들이 배출되는 과정에서는 열손실이 없으며 불완전한 상태로 열분해가 된 잔류물들의 배출은 억제되게 할 뿐만 아니라 음식물쓰레기의 분해시 유용한 기름의 추출이 가능하도록 한 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.
음식물쓰레기, 처리, 열분해, 가열로, 잔류물
Description
본 발명은 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 가정이나 요식업소 등에서 수거된 음식물쓰레기를 열분해 챔버 내에서 고온의 열로 분해되게 하는 과정에서 열분해 챔버 내부로 열이 고르게 전달되게 하는 한편 고온의 열에 의해 분해된 후의 잔류물들이 배출되는 과정에서는 열손실이 없으며 불완전한 상태로 열분해가 된 잔류물들의 배출은 억제되게 할 뿐만 아니라 음식물쓰레기의 분해시 유용한 기름의 추출이 가능하도록 한 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.
산업화 및 도시화와 함께 인류의 삶은 더욱 윤택하게 발전하게 되었지만, 인간이 생활하는 과정에서 발생하게 되는 각종의 쓰레기로 인한 환경 파괴나 에너지의 고갈 등과 같은 폐해도 잇따르게 되었다. 따라서 범지구적인 차원에서 생활쓰레기의 발생을 줄이고 에너지를 절약함으로써 지구 환경의 보존에 노력을 기하고 있는 실정이다.
한편, 인류가 생활하는 과정에서 발생하게 되는 생활쓰레기 중에서도 음식물 쓰레기는 그 처리과정에서 쓰레기매립장에 매립되거나, 동물의 사료나 식물의 비료로 가공되거나 혹은 소각되고 있다.
그런데 음식물쓰레기를 매립하여 처리하게 되는 경우에는 그 처리과정에서 악취 및 오수가 발생하게 되는 문제점이 있었고, 음식물쓰레기를 동물의 사료나 식물의 비료로 가공처리하게 되는 경우에는 자원의 재활용 측면에서는 장점이 있으나 모든 음식물쓰레기를 그 대상으로 할 수 없는 문제점이 있었고, 음식물쓰레기를 소각처리하게 되는 경우에도 그 소각에 따른 비용에 비하여 자원의 재활용 측면에서 효율성이 없는 등의 단점이 있었다.
따라서, 매일같이 엄청난 양으로 발생하고 있는 음식물쓰레기를 보다 효율적으로 처리할 수 있는 장치가 시급히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 제반 문제점들을 해결하기 위해서 창안된 것으로서, 각 가정이나 요식업소 등에서 수거된 음식물쓰레기가 열분해 챔버 내부에서 고온의 열에 의해서 분해될 수 있도록 한 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 열분해 챔버 내부에서 각종의 음식물쓰레기들이 고온의 열에 의해 분해되는 과정에서 음식물쓰레기가 투입된 열분해 챔버 주변에 버너의 열이 더욱 효율적으로 전달되게 하기 위한 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 열분해 챔버 내부에서 고온의 열에 의해서 분해된 후의 잔류물들이 배출되는 과정에서 열손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 불완전하게 열분해가 된 잔류물들의 배출을 줄여 더욱 효율적으로 열분해가 이루어질 수 있게 한 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 열분해 챔버로 투입되기 전 별도의 저장시설에 저장된 음식물쓰레기에서 발생한 가스는 음식물쓰레기를 연소시키는데 필요한 열원의 일부로 사용되게 함으로써 시설물의 작동에 소용되는 에너지를 절약할 수 있게 한 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명은 가정이나 요식업소에서 수거된 음식물쓰레기를 고온의 열로 분해하여 처리하는 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에 있어서, 전면, 배면, 양쪽 측면, 천장 및 바닥이 단열층을 포함한 두터운 벽면으로 구축되되 양쪽 상부에는 음식물쓰레기 투입구가 형성된 가열로; 가열로 내부의 공간이 상부 및 하부로 구획되게 하되 가열로의 중간 부분을 기점으로 양쪽의 측면을 향할수록 그 높이가 점차 낮아지는 한편 전후방향으로 한 쌍 이상의 산과 골이 형성된 히트 플레이트; 히트 플레이트 하측의 공간으로 가열로의 측면 측에 설치된 버너에 의해서 가열되는 히팅 챔버; 히트 플레이트의 상측 공간으로 가열로의 전면 또는 배면의 상부에 설치된 음식물쓰레기 투입구를 통해 음식물쓰레기가 주위에서 전달되는 고온의 열에 의해서 열분해가 실현되게 하는 열분해 챔버; 히팅 챔버 내부로부터 유도된 화기가 가열로의 벽 면 내측을 따라 하측에서 상측을 향해 흐르도록 굴절된 형태로 배관이 된 히팅 파이프 라인; 음식물쓰레기 투입구로부터 투입된 음식물쓰레기가 고루 흩어지게 음식물쓰레기 투입구 하측의 열분해 챔버 내부에 전후방향으로 다수의 로터리가 가로질러 설치되는 로터리 수단; 히트 플레이트의 골을 따라 가열로의 양쪽 측면 측에서 중간 측을 향해 잔류물이 이송되게 회전동작이 되는 잔류물 상향 이송스크루가 설치되고 양쪽의 잔류물 상향 이송스크루를 통해서 열분해 챔버의 중간 부분 측으로 이송된 잔류물이 하강이 되어 합쳐지게 히팅 챔버의 중간 부분에 별도의 공간으로 잔류물 호퍼가 설치되는 한편 잔류물 호퍼에 쌓인 잔류물이 가열로의 외부로 배출되게 잔류물 호퍼로부터 가열로의 외부에 이르기까지 잔류물 배출 이송스크루가 설치된 잔류물 배출수단; 음식물쓰레기 투입구를 향해 공급될 음식물쓰레기가 저장되는 음식물쓰레기 저장탱크가 가열로의 한 측면에 설치되고 음식물쓰레기 저장탱크에 저장된 음식물쓰레기가 음식물쓰레기 투입구를 향해 공급될 수 있게 음식물쓰레기 저장탱크부터 음식물쓰레기 투입구까지 음식물쓰레기 이송라인이 배관이 되는 한편 음식물쓰레기 이송라인을 통해 일정량씩의 음식물쓰레기가 통과되게 음식물쓰레기 이송모터가 음식물쓰레기 이송라인 상에 설치된 음식물쓰레기 공급수단; 및 열분해 챔버 내에서 음식물쓰레기가 열분해가 되면서 발생하게 된 증기 상태의 추출물을 공급받아 상대적으로 저온인 유체와 열이 교환되는 과정을 통해 액체상태의 물성분과 기름성분이 분리 추출되게 가열로의 외부 측에 설치된 응집수단; 을 포함하여 구성이 이루어진다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에서 음식물쓰레기 저장탱크의 내부 상측과 히팅 챔버의 내부 사이에는 음식물쓰레기 저장탱크 내의 음식물쓰레기에서 증발된 증발가스가 히팅 챔버 내로 공급되어 연소가 되도록 유도하기 위한 증발가스 유도라인이 배관 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에서 증발가스 유도라인이 접속된 음식물쓰레기 저장탱크의 상부 측에는 음식물쓰레기 저장탱크 내의 증발가스의 송풍을 위한 증발가스 송풍기가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에서 음식물쓰레기 투입구는 가열로의 천장 양쪽에 설치되되 가열로의 양쪽 천장을 향해 배관이 된 각각의 음식물쓰레기 이송라인을 통해 공급된 음식물쓰레기가 여러 곳으로 분할 투입되게 음식물쓰레기 투입구는 다수의 갈래로 분할 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에서 잔류물 배출수단의 잔류물 호퍼 내측에는 잔류물 상향 이송스크루에서 낙하가 되는 잔류물의 파쇄를 위한 잔류물 파쇄 로터리가 더 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에서 히팅 챔버의 내부에는 히트 플레이트를 지지하기 위한 플레이트 서포터가 일정 간격을 두고 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에 의하면 가정이나 요식업소 등에서 배출이 되는 음식물쓰레기를 고온의 열에 의해서 열분해가 되도록 함에 따라서 음식물쓰레기의 매립에 따른 악취나 오수 등과 같은 환경오염의 원인 을 줄일 수 있게 되는 장점이 있다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에 의하면 수거된 음식물쓰레기에서 증발되는 가스를 음식물쓰레기의 열 분해시 요구되는 열원의 일부로 사용할 수 있게 됨에서 에너지의 효율적 이용이 가능하게 되는 장점이 있다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에 의하면 가정이나 요식업소 등에서 배출이 되는 음식물쓰레기를 수거하여 고온의 열에 의해서 열분해가 되게 하는 과정에서 생성되는 기름성분은 에너지로 유용하게 활용할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치의 구성 및 작동에 대하여 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치의 정면 구성도, 도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치의 평면 구성도, 도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치의 단면 구성도, 도 4 는 도 3 에 표시된 A-A선 단면도, 도 5 는 도 3 에 표시된 B-B선 단면도이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 100 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치를 지시하는 것이며, 도면부호 200은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치의 가열로를 지시하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)는 도면에 도시된 바와 같이 가열로(200)를 중심으로 그 내부 및 외부에 설치되는 다수의 구성요소들의 유기적인 조합으로 구성이 이루어진다. 즉, 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)는 내부에 설치된 히트 플레이트(210)를 기준으로 내부 공간이 크게 히팅 챔버(220)와 열분해 챔버(230)로 분할된 가열로(200), 히팅 챔버(220)의 내부의 열이 열분해 챔버(230)를 감싸는 주변으로 공급될 수 있게 전면 및 배면의 벽면에 근접 설치되는 히팅 파이프 라인(300), 열분해 챔버(230)의 내부에 설치되어 열분해 챔버(230)로 투입되는 음식물쓰레기가 잘게 잘리고 흩어지게 하기 위한 로터리 수단(400), 열분해 챔버(230) 내부에서 열분해가 된 후의 잔류물의 배출이 이루어지게 열분해 챔버(230)의 하측 및 히팅 챔버(220)의 하측 상에 설치되는 잔류물 배출수단(500), 처리대상인 음식물쓰레기가 저장되기 위해 가열로(200)의 외부에 마련된 음식물쓰레기 저장탱크(610)로부터 음식물쓰레기 투입구(250)까지 일정량씩의 음식물쓰레기가 투입될 수 있게 음식물쓰레기 이송라인(620)이 배관이 되는 음식물쓰레기 공급수단(600) 및 열분해 챔버(230)에서 고온의 열에 의해서 열분해가 되어 생성된 증기 상태의 추출물의 열이 교환되게 하는 과정을 통해서 액체 상태의 물과 기름이 분리 추출되게 하는 응집수단(700) 등의 구성요소들을 기본적으로 포함하여 구성이 이루어진다.
도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)의 가열로(200) 주변에는 전술한 응집수단(700)의 일부 구성요소인 열교환기(720)에서 사용되는 냉각수의 냉각 및 공급을 위한 워터 탱 크(730), 워터 쿨러(740), 쿨링 타워(750) 등의 주변장치들이 설치될 수 있다. 한편, 가열로(200)의 둘레 상에는 주변장치들의 유지 보수를 위해서 작업자들의 통행이 가능할 수 있도록 하기 위한 플랫폼(110) 및 스텝(120) 등이 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 가열로(200)는 전면, 배면, 양쪽 측면, 천장 및 바닥이 두터운 벽으로 이루어지되 외부에 비하여 상대적으로 고온에 노출되는 내부 공간의 열이 외부로 방열이 되는 것이 효과적으로 차단될 수 있도록 각 측의 벽면은 단열층을 포함한 다중의 벽으로 구축된다. 가열로(200)의 벽면은 내화벽돌 또는 황토 등으로 쌓인 중간의 단열층을 기준으로 단열층의 내부 및 외부를 이루는 내부층 및 외부층은 일정 두께 이상의 철판으로 이루어질 수 있다. 특히, 가열로(200)의 내부 공간인 히팅 챔버(220) 및 열분해 챔버(230)가 고온에 노출되는 점을 감안할 때, 벽면을 이루는 내부층 및 외부층은 압력용기용 단조강 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예에 따른 가열로(200)의 내부 공간이 히팅 챔버(220)와 열분해 챔버(230)로 구획되게 하는 히트 플레이트(210)는 가열로(200)의 내부 중간 하부 측에 설치되는 일정 두께 이상의 철판으로써 그 단면의 형태는 평면의 형태로 이루어지기보다는 도면에 도시된 바와 같이 가열로(200)의 중간 부분을 기점으로 양쪽의 측면을 향할수록 그 높이가 점차 낮아지는 한편 전후방향으로는 한 쌍 이상의 산과 골이 있는 굴곡진 형태로 이루어진다.
본 발명의 실시 예에 따른 가열로(200) 내부에 설치되는 히트 플레이트(210)는 일정 간격을 두고 다수가 설치되는 플레이트 서포터(212)에 의해서 지지가 되는 구조로 이루어질 수 있다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 플레이트(210)는 그 전후방향의 중간 부분을 기점으로 해서 전방과 후방에 각각 하나씩의 골이 있는 형태로 굴곡진 형태로 이루어진다. 히트 플레이트(210)의 골 부분에는 뒤에서 다시 설명이 이루어지겠지만 잔류물 배출수단(500)의 잔류물 상향 이송스크루(510)가 골의 길이방향으로 길게 설치된다.
그리고, 히팅 챔버(220)의 내부가 고온의 상태가 유지될 수 있도록 하기 위해서 가열로(200)의 양쪽 측면의 외부에는 각각 버너(240)가 설치되고, 이 버너(240)에서 발생하게 되는 화기는 히팅 챔버(220) 내부로 유입되게 된다. 한편, 히팅 챔버(220)는 도 3 에 도시된 바와 같이 잔류물 배출수단(500)의 일부 구성요소인 잔류물 호퍼(520)에 의해서 양쪽으로 분리된 구조로 형성될 경우, 각 측면에 설치된 버너(240)는 해당 측의 히팅 챔버(220) 및 히팅 파이프 라인(300)에 화기를 공급하게 된다.
본 발명에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)에서는 열분해 챔버(230) 내부로 음식물쓰레기가 투입될 수 있도록 가열로(200)의 양쪽 상부에 음식물쓰레기 투입구(250)가 설치된다.
전술한 음식물쓰레기 투입구(250)는 가열로(200)의 외부 측에 별도로 설치되는 음식물쓰레기 저장탱크(610)와 음식물쓰레기 이송라인(620)을 통해서 연결이 된다. 즉, 음식물쓰레기 저장탱크(610)로부터 음식물쓰레기 투입구(250)까지는 음식물쓰레기 이송라인(620)이 배관이 되는 한편 음식물쓰레기 이송라인(620)을 통해서 음식물쓰레기 저장탱크(610)에 저장된 음식물쓰레기가 일정량씩 음식물쓰레기 투입구(250)로 강제 공급될 수 있도록 음식물쓰레기 이송라인(620) 상에 음식물쓰레기 이송모터(630)가 설치된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 처리장치(100)에서 음식물쓰레기 투입구(250)는 가열로(200)의 천장 양쪽에 설치되는데, 가열로(200)의 양쪽 천장을 향해 배관이 된 각각의 음식물쓰레기 이송라인(620)을 통해 공급된 음식물쓰레기가 여러 곳으로 분할 투입될 수 있게 음식물쓰레기 투입구(250)는 다수의 갈래로 분할 형성이 된다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 음식물쓰레기 처리장치(100)에서 음식물쓰레기 저장탱크(610)의 내부 상측과 히팅 챔버(220)의 내부 사이에는 음식물쓰레기 저장탱크(610) 내의 음식물쓰레기에서 발생이 된 증발가스가 히팅 챔버(220) 내부로 공급이 되어 연소가 되도록 유도하기 위한 증발가스 유도라인(640)이 배관 설치가 된다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)에서 증발가스 유도라인(640)이 접속된 음식물쓰레기 저장탱크(610)의 상부 측에는 음식물쓰레기 저장탱크(610) 내의 증발가스의 송풍을 위한 증발가스 송풍기(650)가 설치된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라서 설치된 음식물쓰레기 저장탱크(610) 내에 저장된 음식물쓰레기로부터는 증발가스가 발생하게 되는데, 이와 같이 발생이 된 증발가스를 포집하여 히팅 챔버(220)에 공급이 되게 함으로써 히팅 챔버(220)의 구동에 사용되는 연료량을 줄일 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 가열로(200)의 상부 양쪽에 설치된 음식물쓰레기 투입구(250)를 통해서 투입된 음식물쓰레기가 더욱 효율적으로 열분해가 될 수 있게 히팅 챔버(220) 내의 화기 일부가 전면 및 배면 측으로 유도되게 하기 위한 히팅 파이프 라인(300)이 설치된다. 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)에서 히팅 파이프 라인(300)은 가열로(200)의 전면 및 배면의 벽면 내측에 설치되어 히팅 챔버(220)에서 연료가 연소하게 되면서 발생이 된 연소가스의 배출구 기능도 하게 된다. 한편, 히팅 파이프 라인(300)의 배기구(310) 상에는 압력변화에 따라 개폐 동작이 이루어지는 형태의 압력조절기가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)에서 음식물쓰레기 투입구(250)를 통해서 투입이 된 음식물쓰레기가 고루 흩어지게 할 뿐만 아니라 잘게 잘리게 하기 위한 로터리 수단(400)의 일부 구성요소로써 다수의 로터리(410)가 음식물쓰레기 투입구(250) 하측의 열분해 챔버(230)의 내부를 전후방향으로 가로질러 설치된다. 이 로터리(410)들은 가열로(200)의 양쪽에 설치된 음식물쓰레기 투입구(250)의 하측에 상하방향으로 일정 간격을 두고 다층으로 설치될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)에서 가열로(200)의 중간 부분을 기준으로 양쪽에 각각 한 쌍씩 설치된 잔류물 상향 이송스크루(510)의 길이방향 중간 부분에는 가열로(200)의 정면과 배면의 벽면 사이를 가로지르는 잔류물 교반 로터리(420)가 더 설치될 수 있다. 이 잔 류물 교반 로터리(420)의 축 상에는 히트 플레이트(210)의 골 부분에 쌓이는 잔류물이 휘저어져 잔류물 상향 이송스크루(510)를 통한 잔류물의 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 그 회전 반경이 히트 플레이트(210)의 골 부분에 근접하는 크기를 가진 블레이드(422)가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 잔류물 배출수단(500)은 히트 플레이트(210)의 골부분을 따라 길게 설치되되 히트 플레이트(210) 상에 쌓이는 잔류물들이 가열로(200)의 양쪽 측에서 가열로(200)의 중간 부분 측을 향해 이송될 수 있는 회전 방향이 설정되는 잔류물 상향 이송스크루(510), 양쪽의 잔류물 상향 이송스크루(510)를 통해서 히트 플레이트(210)의 중간 부분 측으로 이송된 잔류물이 하강이 되어 합쳐질 수 있게 히팅 챔버(220)의 내부에 별도의 공간으로 설치되는 잔류물 호퍼(520), 잔류물 호퍼(520)에 쌓인 잔류물이 가열로(200)의 외부로 배출되게 잔류물 호퍼(520)로부터 가열로(200)의 외부 측면에 이르기까지 설치되는 잔류물 배출 이송스크루(530) 및 잔류물 배출 이송스크루(530)를 통해서 가열로(200)의 외부로 배출이 된 잔류물이 저장되는 잔류물 저장실(미도시) 등을 포함하여 구성이 이루어진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 잔류물 배출수단(500)의 잔류물 호퍼 내측에는 잔류물 상향 이송스크루(510)를 통해서 잔류물 호퍼(520) 측으로 낙하가 되는 잔류물의 파쇄를 위한 잔류물 파쇄 로터리(540)가 잔류물 호퍼(520)의 공간 내에 더 설치될 수 있다.
특히, 본 발명의 잔류물 배출수단(500)의 한 구성요소인 잔류물 상향 이송스 크루(510)는 히트 플레이트(210)의 중간 부분에 비하여 상대적으로 낮게 형성된 양측 부분에 쌓이게 되는 잔류물이 히트 플레이트(210)의 중간 부분을 향해 상향 이동된 후, 잔류물 호퍼(520)를 통해 배출이 이루어지게 구성됨에 따라서 열분해 챔버(230)의 열이 외부로 배출되는 현상을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 완전히 열분해가 되지 않은 상태의 잔류물이 외부로 배출되는 현상을 줄일 수 있게 된다. 본 발명의 실시 예에 따른 잔류물 호퍼(520)는 히팅 챔버(220)를 양쪽으로 분할하되 양쪽의 히팅 챔버(220)는 상호 격리된 상태가 되게 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)에서는 잔류물 배출수단(500)의 잔류물 상향 이송스크루(510)의 회전방향이 잔류물이 상측으로 이동되게 설정됨과 더불어 음식물쓰레기가 투입되는 음식물쓰레기 투입구(250)가 가열로(200)의 양쪽 측면에 치우친 상태로 설치됨에 따라서 잔류물 상향 이송스크루(510)를 통해서 불완전하게 열분해가 된 음식물쓰레기 또는 잔류물이 배출되는 현상을 줄일 수 있게 된다.
그리고, 전술한 바와 같이 구성된 열분해 챔버(230) 내부에서 음식물쓰레기가 고온에 노출되어 열분해가 되는 과정에서 생성이 된 증기상태의 추출물을 공급받아 열교환을 시킨 후 액체상태의 추출물이 추출되게 하기 위한 응집수단(700)의 일부 구성요소인 응집기(710)가 가열로(200)의 전면 및 배면 측에 각각 설치된다. 열분해 챔버(230) 내부에서 생성된 증기상태의 추출물이 응집기(710) 측으로 공급될 수 있도록 열분해 챔버(230)의 상측에는 증기 배출관(260)이 배관이 되는 한편 증기 배출관(260)의 상단에는 양쪽의 응집기(710)를 향해서 증기상태의 추출물이 분리 공급될 수 있게 증기 유도관(262)이 배관이 되어 응집기(710)의 상부와 접속이 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 응집기(710)는 가열로(200)의 전면과 배면 양쪽에 쌍으로 형성되는 한편 가열로(200)의 용적에 맞춰 여러 쌍이 형성될 수 있다. 그리고 각각의 응집기(710)의 둘레에는 냉각수에 의한 열교환이 이루어질 수 있도록 하는 열교환기(720)가 설치된다.
본 발명의 실시 예에 따른 열교환기(720)는 도면에 도시된 바와 같이 응집기(710)의 둘레에 다층으로 형성될 수도 있고, 각 층에 설치된 열교환기(720)에는 냉각수가 하측에서 상측을 향해 흐르는 구조로 이루어질 수 있다. 응집기(710)의 하부는 위쪽은 넓고 아래쪽은 좁은 깔때기 형태로 이루어지는 한편 그 하단 부분에는 배출구(712)가 마련된다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따라 구성된 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)에서는 특히 열분해 챔버(230) 내부의 잔류물이 배출되는 과정에서 열분해 챔버(230)의 열손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 불완전하게 열분해가 된 음식물쓰레기 또는 잔류물들이 외부로 배출되는 현상을 더욱 효과적으로 줄일 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치의 사용 및 작동에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따라 설치된 음식물쓰레기 저장탱크(610)에는 가정이나 요식업소 등에서 수거된 처리 전 음식물쓰레기가 보관이 된다. 한편, 음식물쓰레기 저장탱크(610)에 보관된 음식물쓰레기의 부패과정에서 증발가스가 생성되는데, 이렇게 발생이 된 증발가스는 증발가스 유도라인(640)을 통해서 히팅 챔버(220)로 공급이 된다.
또한, 음식물쓰레기 저장탱크(610)에 보관 중인 음식물쓰레기는 음식물쓰레기 이송라인(620) 및 음식물쓰레기 투입구(250)를 통해서 열분해 챔버(230)의 내부로 일정량씩 공급이 이루어진다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 가열로(200)의 히팅 챔버(220)는 버너(240)에서 연료가 연소가 되면서 고온의 상태가 되고, 히팅 챔버(220)의 화기는 히트 플레이트(210) 및 히팅 파이프 라인(300)을 통해서 열분해 챔버(230)로 전달된다.
따라서, 음식물쓰레기 투입구(250)를 통해서 열분해 챔버(230) 내부로 투입된 음식물쓰레기는 열분해 챔버(230)의 고온에 의해서 열분해가 이루어지게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치(100)의 음식물쓰레기 투입구(250)를 통해서 투입이 이루어지는 음식물쓰레기는 로터리수단(400)에 의해서 고르게 흩어지거나 잘리게 되면서 더욱 효율적인 열분해가 가능하게 된다.
음식물쓰레기 투입구(250)를 통해서 투입된 후 히트 플레이트(210) 상에 낙하가 된 음식물쓰레기는 히트 플레이트(210) 상에 마련된 잔류물 상향 이송스크루(510)를 따라서 상향 이동이 되고, 잔류물 호퍼(520)에 쌓이게 된다. 또한, 잔류물 호퍼(520)에 쌓이는 잔류물들은 잔류물 배출 이송스크루(530)를 통해서 가열로(200)의 외부로 배출이 이루어진다.
한편, 열분해 챔버(230)의 내부로 투입된 음식물쓰레기에서는 고온의 열분해 과정이 진행되는 동안에 수분 및 기름성분 등의 추출물들이 증기상태로 증발하게 된다. 이렇게 증기상태로 된 추출물들은 열분해 챔버(230) 외부로 빠져나와 응집수단(700)을 통과하게 되는 과정에서 액체상태로 상이 변하게 되고, 상호 비중 차이에 의해서 물성분과 기름성분이 분리되게 할 수 있다.
전술한 바와 같이 열분해 과정을 거친 음식물쓰레기는 그 원래의 형태를 잃고 고형의 잔류물만이 남고 수분 등은 제거됨으로써, 음식물쓰레기의 최종적인 처리과정에서의 부피를 크게 줄일 수 있게 된다. 또한, 음식물쓰레기를 처리하는 과정에서 발생하게 되는 환경오염을 줄일 수 있게 된다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치의 정면 구성도.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치의 평면 구성도.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 따른 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치의 단면 구성도.
도 4 는 도 3 에 표시된 A-A선 단면도.
도 5 는 도 3 에 표시된 B-B선 단면도.
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]
100. 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치
200. 가열로 210. 히트 플레이트
220. 히팅 챔버 230. 열분해 챔버
240. 버너 250. 음식물쓰레기 투입구
300. 히팅 파이프 라인 400. 로터리 수단
410. 로터리 500. 잔류물 배출수단
510. 잔류물 상향 이송스크루 520. 잔류물 호퍼
530. 잔류물 배출 이송스크루 540. 잔류물 파쇄 로터리
600. 음식물쓰레기 공급수단 610. 음식물쓰레기 저장실
620. 음식물쓰레기 이송라인 630. 이송모터
640. 증발가스 이송라인 650. 증발가스 송풍기
700. 응집수단 710. 응집기
720. 열교환기 730. 워터 탱크
Claims (6)
- 수거된 음식물쓰레기를 고온의 열로 분해하여 처리하는 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치에 있어서,전면, 배면, 양쪽 측면, 천장 및 바닥이 단열층을 포함한 두터운 벽면으로 구축되되 양쪽 상부에는 음식물쓰레기 투입구가 형성된 가열로;상기 가열로 내부의 공간이 상부 및 하부로 구획되게 하되 가열로의 중간 부분을 기점으로 양쪽의 측면을 향할수록 그 높이가 점차 낮아지는 한편 전후방향으로 한 쌍 이상의 산과 골이 형성된 히트 플레이트;상기 히트 플레이트 하측의 공간으로 상기 가열로의 측면 측에 설치된 버너에 의해서 가열되는 히팅 챔버;상기 히트 플레이트의 상측 공간으로 상기 가열로의 전면 또는 배면의 상부에 설치된 음식물쓰레기 투입구를 통해 음식물쓰레기가 주위에서 전달되는 고온의 열에 의해서 열분해가 실현되게 하는 열분해 챔버;상기 히팅 챔버 내부로부터 유도된 화기가 상기 가열로의 벽면 내측을 따라 하측에서 상측을 향해 흐르도록 굴절된 형태로 배관이 된 히팅 파이프 라인;상기 음식물쓰레기 투입구로부터 투입된 음식물쓰레기가 고루 흩어지게 음식물쓰레기 투입구 하측의 열분해 챔버 내부에 전후방향으로 다수의 로터리가 가로질러 설치되는 로터리 수단;상기 히트 플레이트의 골을 따라 가열로의 양쪽 측면 측에서 중간 측을 향해 잔류물이 이송되게 회전동작이 되는 잔류물 상향 이송스크루가 설치되고 상기 양쪽의 잔류물 상향 이송스크루를 통해서 열분해 챔버의 중간 부분 측으로 이송된 잔류물이 하강이 되어 합쳐지게 상기 히팅 챔버의 중간 부분에 별도의 공간으로 잔류물 호퍼가 설치되는 한편 상기 잔류물 호퍼에 쌓인 잔류물이 상기 가열로의 외부로 배출되게 상기 잔류물 호퍼로부터 상기 가열로의 외부에 이르기까지 잔류물 배출 이송스크루가 설치된 잔류물 배출수단;상기 음식물쓰레기 투입구를 향해 공급될 음식물쓰레기가 저장되는 음식물쓰레기 저장탱크가 상기 가열로의 한 측면에 설치되고 상기 음식물쓰레기 저장탱크에 저장된 음식물쓰레기가 음식물쓰레기 투입구를 향해 공급될 수 있게 음식물쓰레기 저장탱크부터 음식물쓰레기 투입구까지 음식물쓰레기 이송라인이 배관이 되는 한편 상기 음식물쓰레기 이송라인을 통해 일정량씩의 음식물쓰레기가 통과되게 음식물쓰레기 이송모터가 음식물쓰레기 이송라인 상에 설치된 음식물쓰레기 공급수단; 및상기 열분해 챔버 내에서 음식물쓰레기가 열분해가 되면서 발생하게 된 증기 상태의 추출물을 공급받아 상대적으로 저온인 유체와 열이 교환되는 과정을 통해 액체상태의 물과 기름이 분리 추출되게 상기 가열로의 외부 측에 설치된 응집수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 음식물쓰레기 저장탱크의 내부 상측과 상기 히팅 챔버의 내부 사이에는 상기 음식물쓰레기 저장탱크 내의 음식물쓰레기에서 증발된 증발가스가 상기 히팅 챔버 내로 공급되어 연소가 되도록 유도하기 위한 증발가스 유 도라인이 배관 설치된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 증발가스 유도라인이 접속된 상기 음식물쓰레기 저장탱크의 상부 측에는 음식물쓰레기 저장탱크 내의 증발가스의 송풍을 위한 증발가스 송풍기가 설치된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 음식물쓰레기 투입구는 상기 가열로의 천장 양쪽에 설치되되 가열로의 양쪽 천장을 향해 배관이 된 각각의 상기 음식물쓰레기 이송라인을 통해 공급된 음식물쓰레기가 여러 곳으로 분할 투입되게 상기 음식물쓰레기 투입구는 다수의 갈래로 분할 형성된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 잔류물 배출수단의 잔류물 호퍼 내측에는 잔류물 상향 이송스크루에서 낙하가 되는 잔류물의 파쇄를 위한 잔류물 파쇄 로터리가 더 설치된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 히팅 챔버의 내부에는 히트 플레이트를 지지하기 위한 플레이트 서포터가 일정 간격을 두고 설치된 것을 특징으로 하는 열분해를 이용한 음식물쓰레기 처리장치.
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