KR101178845B1 - 탈취모듈 촉매재생시스템 및 이를 이용한 음식물 처리장치와 탈취모듈의 촉매재생방법 - Google Patents
탈취모듈 촉매재생시스템 및 이를 이용한 음식물 처리장치와 탈취모듈의 촉매재생방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 촉매탈취모듈의 촉매 담체를 산화-환원처리작업을 통해 재생하여 촉매탈취모듈의 수명을 연장할 수 있는 탈취모듈 촉매재생시스템 및 이를 이용한 음식물 처리장치와 그 처리방법에 관한 것이다.
상기 본 발명은 내부에 악취제거를 위한 촉매 담체를 갖는 촉매탈취모듈의 도입관 및 배기관에 각각 설치되어 악취를 감지하기 위한 제1 및 제2 악취센서; 상기 촉매 담체를 가열하기 위한 촉매가열히터; 및 상기 제1 및 제2 악취센서의 감지신호를 분석하여 상기 촉매탈취모듈의 재생여부를 판단하고, 상기 촉매탈취모듈의 내부를 순차적으로 산화 및 환원 분위기로 설정한 상태에서 촉매가열히터를 동작시켜 촉매 담체의 촉매를 재생하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
음식물, 처리장치, 펠티어 소자, 탈취, 촉매 담체, 응축, 촉매재생
Description
본 발명은 탈취모듈 촉매재생시스템 및 이를 이용한 음식물 처리장치와 탈취모듈의 촉매재생방법에 관한 것으로, 특히, 촉매 담체를 자동으로 재생하여 촉매탈취모듈의 수명을 연장할 수 있는 탈취모듈 촉매재생시스템 및 이를 이용한 음식물 처리장치와 그 처리방법에 관한 것이다.
음식물 쓰레기는 수분함량이 높고 쉽게 부패되어 매립 및 소각처리에 어려움이 있기 때문에 이를 수집하여 감량화 또는 자원화를 시도하고 있다. 그 일환으로 최근 들어 각 가정의 주방 또는 업소에 배치되는 음식물 처리장치가 개발되어 사용되고 있다.
이와 같은 종래의 음식물 처리장치는 음식물의 종류에 따라 고온 열풍, 미생물 발효, 분자 분해 기화 등의 방법으로 음식물에 포함된 수분을 제거하여 부피를 줄이거나 소멸시키는 제1공정과, 이 과정에서 발생된 수분을 포함하는 악취가스로 부터 탈취 및 응축과정을 거쳐 탈취 및 저온으로 낮추어진 공기를 실내 또는 외부로 배출하는 제2공정을 포함하고 있다.
상기한 제1공정은 처리시간과 유지비용 등에 따라 선택될 수 있는 것이며, 제2공정은 사용자의 만족도와 직결되는 공정으로서 상품성을 결정하는 중요한 요소로 부각되고 있다.
이 경우 제2공정에서 악취 제거 효율을 향상시키기 악취가스를 처리장치 외부로 배출시키기 전에 촉매 담체를 통과하도록 유도하는 기술이 개발되고 있다.
그런데, 이와 같이 촉매 담체를 사용하는 경우 장기간 사용 시 촉매 담체 표면에 촉매피독 현상이 나타나게 되는데 이로 인해 촉매 담체를 통한 악취제거 효율이 저하되는 문제가 있었다. 이 경우 촉매 담체의 악취 효율이 조금만 저하되면, 즉, 악취가스를 후각역치(예 0.00012ppm) 이하로 제거시키지 못하면 사람이 음식물 처리장치로부터 배출되는 가스에서 불쾌감을 느낄 수 있기 때문에 사용자는 촉매 담체를 구비한 촉매탈취모듈을 전면 교체할 수밖에 없었으며 이로 인해 유지비용이 상승하게 되는 문제가 있었다.
한편, 국내공개특허 제2009-63882호에는 황피독된 촉매를 재생하는 기술이 개시된 바 있으나, 이는 자동차의 배기가스 저감장치에 적용된 것으로 현재까지 음식물 처리장치에 촉매 재생 기술이 적용된 예는 찾아 볼 수 없다.
또한, 촉매를 함유한 워시코트(또는 언더코트)가 흡착성 세라믹 물질인 알루미나 등을 사용하므로 온도변화에 의한 열적 스트레스로 인하여 크랙이 가서 파손되거나 촉매 담체로부터 떨어지게 되어 촉매반응효과가 감소되므로 주기적 또는 필 요에 따라 교체가 요구되나, 종래에는 악취제거 성능을 판단하여 교체시기를 자동적으로 알려주는 기술이 제안되지 않고 있다. 그 결과 촉매 담체의 교체시기를 잘 알지 못함으로써 악취제거가 불완전하여 악취가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 음식물 처리장치에 적용되는 촉매탈취모듈의 촉매 담체를 산화-환원처리작업을 통해 재생하는 촉매탈취모듈의 촉매재생시스템 및 이를 이용한 음식물 처리장치 및 촉매탈취모듈의 촉매재생방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 촉매 담체의 악취제거 성능을 판단하여 교체시기를 자동적으로 알려주는 촉매탈취모듈의 촉매재생시스템 및 이를 이용한 음식물 처리장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내부에 악취제거를 위한 촉매 담체를 갖는 촉매탈취모듈의 도입관 및 배기관에 각각 설치되어 악취를 감지하기 위한 제1 및 제2 악취센서; 상기 촉매 담체를 가열하기 위한 촉매가열히터; 및 상기 제1 및 제2 악취센서의 감지신호를 분석하여 상기 촉매탈취모듈의 재생여부를 판단하고, 상기 촉매탈취모듈의 내부를 순차적으로 산화 및 환원 분위기로 설정한 상태에서 촉매가열히터를 동작시켜 촉매 담체의 촉매를 재생하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈의 촉매재생시스템을 제공한다.
상기 촉매탈취모듈은 환원분위기를 형성하도록 상기 촉매탈취모듈로 환원제 를 투입한 후, 촉매탈취모듈로 유입 및 배출되는 공기를 각각 차단하기 위한 도입관 개폐밸브와 배기관 개폐밸브를 구비하며, 상기 도입관 개폐밸브와 배기관 개폐밸브는 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 촉매 담체는 산화분위기에서 500℃~1000℃로 가열됨에 따라 산화를 촉진할 수 있다.
상기 환원제 공급부는 상기 촉매탈취모듈 내부로 환원가스를 주입하거나 또는 환원용 세척제를 촉매 담체에 분사하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 악취제거를 위한 촉매 담체를 갖는 촉매탈취모듈의 도입관에 유입되는 유입가스 중의 악취정도를 센싱하기 위한 제1 악취센서; 상기 촉매탈취모듈의 배기관을 통해 배출되는 배기가스 중의 악취정도를 센싱하기 위한 제2 악취센서; 및 상기 제1 및 제2 악취센서의 감지신호를 분석하여 상기 촉매탈취모듈의 재생여부를 판단하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈의 촉매재생시스템을 제공한다.
상기 제어부는 제2 악취센서의 감지신호가 미리 설정된 설정값보다 더 클 경우 상기 촉매탈취모듈의 재생을 위한 알람신호를 발생하거나, 또한 상기 제어부는 촉매탈취모듈의 누적사용기간이 평균사용기간을 초과하는 경우 상기 촉매탈취모듈의 교체를 위한 알람신호를 발생할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 음식물을 건조하기 위한 건조용기; 상기 건조용기에 열풍을 공급하기 위한 송풍팬; 상기 건조용기에 송풍되는 공기를 가열하기 위한 건조히터; 상기 건조용기의 수증기를 다량 포함한 악취공기 를 도입하기 위한 도입관; 상기 도입관을 통해 유입된 악취공기를 탈취하기 위해 표면에 촉매가 코팅된 촉매 담체를 갖는 촉매탈취모듈; 상기 촉매탈취모듈을 통해 악취가 탈취된 공기를 배출하기 위한 배기관; 및 상기 촉매탈취모듈에서 배출되는 공기의 악취를 감지하여 상기 촉매탈취모듈의 재생 여부를 판단하고, 상기 촉매 담체 표면의 촉매 피독을 제거하여 촉매 담체를 재생하기 위한 탈취모듈 촉매재생시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 처리장치를 제공한다.
상기 촉매탈취모듈 촉매재생시스템은 상기 촉매탈취모듈의 재생을 위해 산화분위기에서 상기 촉매 담체를 가열하여 촉매를 산화처리 후 상기 촉매탈취모듈 내부로 환원제를 공급하여 상기 촉매를 환원 처리할 수 있다.
상기 촉매탈취모듈 촉매재생시스템은, 상기 촉매 담체를 가열하기 위한 촉매가열히터; 상기 산화처리된 촉매를 환원처리하기 위한 환원제 공급부; 및 상기 한 쌍의 악취센서의 감지신호를 분석하여 상기 촉매탈취모듈의 재생 여부를 판단하고, 상기 촉매가열히터와 환원제 공급부를 제어하기 위한 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 촉매탈취모듈은 도입관의 공기 유입을 제어하기 위한 도입관 개폐밸브와, 배기관의 공기 배출을 제어하기 위한 배기관 개폐밸브;를 포함하며, 상기 제어부는 환원처리 시 상기 촉매탈취모듈 내부가 환원 분위기로 설정되면 도입관 및 배기관 개폐밸브를 차단하는 것이 바람직하다.
상기 촉매 담체는 산화분위기에서 500℃~1000℃로 가열됨에 따라 촉매의 산화가 이루어진다.
상기 환원제 공급부는 상기 촉매탈취모듈 내부로 환원가스를 주입하거나 또는 환원용 세척제를 촉매 담체에 분사할 수 있다.
더욱이, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, (a) 촉매 담체를 갖는 촉매탈취모듈에서 배출되는 공기의 악취를 감지하여 상기 촉매탈취모듈의 재생 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 촉매탈취모듈 내로 다량의 공기를 공급하여 산화분위기를 조성한 후, 상기 촉매 담체를 가열하여 산화처리하는 단계; 및 (c) 상기 촉매탈취모듈 내로 환원제를 주입하여 촉매 담체를 환원처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈 촉매재생방법을 제공한다.
상기 (a) 단계는 상기 촉매탈취모듈로 유입되는 공기의 악취와 상기 촉매탈취모듈에서 배출되는 공기의 악취를 비교하여 후각역치 이하인 지를 판단할 수 있다.
상기 (c) 단계는 상기 촉매탈취모듈 내의 환원분위기를 유지하기 위해 상기 촉매탈취모듈의 유입단 및 배출단을 폐쇄하는 것이 바람직하다.
상기 (c) 단계에서 사용하는 환원제는 환원가스 또는 환원용 세척제를 주입하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 촉매재생시스템을 통해 촉매 담체의 재생시기를 자동으로 파악하고 촉매 담체를 재생함으로써 촉매 담체의 수명을 연장할 수 있고, 이에 따라 불필요한 촉매탈취모듈의 교체를 막아 유지비용을 절감할 수 있다.
더욱이 본 발명은 촉매재생시스템을 통해 즉각적인 조치를 취함으로써 음식물 처리장치에서 발생하는 악취를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 촉매탈취모듈의 교체 시기를 자동으로 파악하여 사용자에게 알려줄 수 있으므로, 음식물 처리장치의 고기능 및 편리성을 극대화 할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈취모듈 촉매재생시스템이 적용된 음식물 처리장치를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 처리장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 촉매식 탈취모듈을 나타내는 단면도이고, 도 3은 음식물 처리장치에 설치되는 탈취모듈 촉매재생시스템을 나타내는 블록도이다.
본 실시예의 음식물 처리장치는 하우징(10), 송풍팬(21), 수분 차단필터(25), 처리용기(30), 촉매탈취모듈(40), 탈취모듈 촉매재생시스템(50), 응축수 용기(60) 및 배출팬(63)을 포함한다.
하우징(10)은 송풍팬(21) 및 수분 차단필터(25)를 구비한 상부(11)와, 처리용기(30), 촉매탈취모듈(40), 탈취모듈 촉매재생시스템(50)의 일부, 응축수 용기(60) 및 배출팬(63)을 구비한 하부(13)를 포함한다.
하우징(10)의 상부(11)는 일측에 외기를 유입하기 위한 공기유입구(11a)가 형성되며, 공기유입구(11a)와 연통하는 제1 유로(P1)가 바람직하게는 수평방향으로 형성되어 있다. 상기 제1 유로(P1)의 후단부에는 그의 하측에 위치한 처리용기(21)와 연통하는 관통구멍(11b)이 형성되고, 관통구멍(11b)의 하측, 즉 처리용기(21)의 상부에는 공기유입구(11a)로부터 제1 유로(P1)를 통하여 처리용기(21) 내부로 외기를 도입하기 위하여 송풍팬(21)이 배치되어 있다. 상기 송풍팬(21)은 제1 유로(P1)에 설치된 구동모터(21a)에 의해 가동되며 축을 통하여 연결되어 있다.
또한, 상기 제1 유로(P1) 상에는 송풍팬(21)의 상류에 건조히터(23)가 배치되어 송풍팬(20)으로 이송되는 공기를 가열함으로써 처리용기(30)로 고온의 공기를 공급한다.
또한, 제1 유로(P1) 상에는 건조히터(23) 상류에 수분 차단필터(25)가 배치되며, 후술하는 재순환관(70)을 통해 제1 유로(P1)로 공급되는 배기가스는 수분 차단필터(25)를 통과하면서 내재된 수분이 제거된 상태로 다시 건조히터(23)를 통과하면서 대략 100℃ 미만의 고온의 공기로 되어 처리용기(30)로 재공급된다. 이 경우, 제1 유로(P1)는 상대적으로 상온보다 높은 고온을 유지하게 되므로 수분 차단필터(25)는 예를 들면, 열에 강하면서 다수의 기공을 가지는 단일막 또는 다층막 구조를 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 기공은 수증기는 차단하고 공기만을 통과시키도록 설정되는 것이 필요하며 소재는 친수성 소재인 것이 바람직하다. 예를 들어, 수증기는 1,000만분의 4mm의 구멍을 통과하므로 상기 기공은 1,000만분의 4mm 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
이와 같이 재순환하는 배기가스의 일부로부터 수분을 제거하여 재공급함에 따라, 종래와 같이 재순환용 배기에 포함된 수분에 의해 음식물 쓰레기(31)의 건조시간이 늘어나는 것을 방지하여 고속으로 음식물 쓰레기(31)를 건조할 수 있으며, 아울러 배기가스를 재활용함으로써 건조히터(23)의 사용전력을 절감시킬 수 있다. 즉, 재순환되는 배기가스는 후술하는 바와 같이 촉매 탈취모듈(40)의 배기관(43b)을 통과하면서 배기관(43b)이 펠티어 소자(49)의 냉각면(49b)과 접촉되어 냉각이 이루어지게 되나, 여전히 상온보다 높은 온도를 가지며 대략 100℃ 미만의 온도를 가지고 있다. 따라서, 상온까지 충분히 냉각이 이루어지지 못한 배기가스를 재순환시키는 것은 에너지 효율 개선에 기여할 수 있게 된다.
처리용기(30)는 음식물 쓰레기(31)를 수납하고 건조하기 위한 것으로 대략 상부가 개방된 통형상으로 이루어진다. 또한, 처리용기(30)에는 그의 하단에 음식물 쓰레기(31)를 교반과 동시에 잘게 분쇄하기 위한 분쇄/교반기(15)가 설치되고 분쇄/교반기(15)는 처리용기(30)의 하단 배면에 설치된 구동모터(17)에 의해 구동된다.
이 경우 처리용기(30) 내에 수납된 음식물 쓰레기(31)는 분쇄 및 교반과 동시에 상측에 설치된 송풍팬(21)을 통해 고온의 공기에 의해 열풍 건조된다.
촉매탈취모듈(40)은 금속케이스(41) 및 금속케이스(41) 내측에 설치된 촉매 담체(45)를 포함한다. 금속케이스(41)는 내부에 촉매 담체(45)를 수용할 수 있는 원통형 공간이 마련된다. 또한, 금속케이스(41)에는, 처리용기(30)에서 배기가스가 배출되는 제2 유로(P2)에 연통되어 배기가스를 금속케이스(41) 내로 안내하기 위해 일측에 배기가스가 유입되는 도입관(43a)이 배치되며, 타측에는 촉매 담체(45)를 거치면서 유입된 배기가스의 악취를 탈취한 실내 배기가스를 배출하기 위한 배기관(43b)이 배치된다.
이러한 도입관(43a) 및 배기관(43b)은, 도입관(43a)으로 유입되는 배출가스 가 금속케이스(41)의 내부에 배치된 촉매 담체(45)를 반드시 통과한 후 배출될 수 있도록, 금속케이스(41)에 수용된 촉매 담체(45)의 유입측 및 유출측의 양단에 각각 배치되며, 바람직하게는 금속케이스(41)가 수직으로 배치될 때 하측에 도입관(43a)이 연통되고, 상측에 배기관(43b)이 연통된다.
상기 촉매 담체(45)는 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 허니콤 형태의 다수의 셀로 이루어지며 각 셀은 예를 들어, 원기둥의 길이 방향으로 유체 이동 통로가 형성될 수 있도록 한다.
또한, 촉매 담체(45)는 예를 들어, 내측 촉매 담체(45a)와 외측 촉매 담체(45b)를 포함한다. 즉, 내측 촉매 담체(45a)는 후술하는 촉매가열히터(57)에서 원통형 권선부(57a)의 내측에 배치되는 원기둥 형태의 촉매 담체이며, 외측 촉매 담체(45b)는 촉매가열히터(57) 권선부(57a)의 외측을 둘러싸도록 배치되는 원통 형태의 촉매 담체이다.
이를 위하여, 내측 촉매 담체(45a)는, 히터(57)의 권선부(57a) 내측으로 삽입될 수 있도록 권선부(57a)의 내측 지름과 같거나 작은 외측 지름을 갖도록 형성된다. 이 경우, 내측 및 외측 촉매 담체(45a,45b)는 각각 허니콤 형태의 다수의 셀로 이루어지며, 원기둥의 길이 방향으로 유체 이동 통로가 형성될 수 있도록 한다.
이와 같이 촉매탈취모듈(40)은 탈취모듈 촉매재생시스템(50)의 촉매가열히터(57)가 자연스럽게 배치됨에 따라 내측 및 외측 촉매 담체(45a,45b)의 촉매를 균일하게 활성화시킬 수 있는 추가 효과를 얻을 수 있다.
상기 촉매 담체(45)는 예를 들어, 20~100㎛ 두께를 갖는 FeCrAl계 내열성 합 금 박판에 촉매금속으로서 백금, 코발트, 니켈, 팔라듐 또는 나노 실버를 사용하며, 평판에 코로게이션 처리된 파판이 접촉하는 접촉부마다 용접이 이루어진 것을 권선하여 원기둥 또는 원통 형태로 성형하여 각 셀이 허니콤 구조를 이루고 있다.
또한 상기 촉매 담체(45)는 촉매금속의 종류에 따라 예를 들어 200~600℃로 촉매활성온도가 설정된다. 상기 촉매 담체(45)의 셀은 파판의 형상에 따라 반구형 또는 삼각형으로 이루어질 수 있다. 여기에서, 내측 촉매 담체(45a) 및 외측 촉매 담체(45b)는 상술한 허니콤 형태뿐만 아니라, 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 FeCrAl계 합금 재료로는 Fe-15Cr-5Al 비율로 합성된 페칼로이 합금 또는 Fe-20Cr-5Al-REM(희토류 금속)(여기서, REM(Y, Hf, Zr) 1% 정도 포함)을 사용하는 것이 바람직하다.
펠티어(Peltier) 소자(49)는 전기를 공급하면 일측이 가열되는 발열면(49a)과 반대측이 냉각되는 냉각면(49b)을 가진다. 이와 같은 펠티어 소자(49)는 발열면(49a)이 도입관(43a)에 면 접촉되고, 냉각면(49b)이 배기관(43b)에 각각 면 접촉되록 배치된다.
이 경우, 펠티어 소자(49)의 발열면(49a)은 도입관(43a)을 가열시키는 보조 열원으로 사용되며, 도입관(43a)을 통과하는 배기가스의 온도를 상승시킨다. 이와 같이 소정 온도로 가열된 배기가스는 촉매연소식 탈취모듈(40)로 유입된 후 촉매 담체(45)와 활발한 반응이 이루어지므로 탈취 효과를 극대화시킬 수 있다.
이와 함께 펠티어 소자(49)의 냉각면(49b)은 배기관(43b)을 냉각시킨다. 이에 따라 촉매연소식 탈취모듈(40)에서 탈취된 상태로 배출되어 배기관(43b)을 통과 하는 배기가스는 내부에 포함된 수분이 응축되어 배기관(43b)에 연통된 응축수 배출관(62)을 통하여 응축수 용기(60)로 수집된다.
상기 펠티어 소자(49)는 100℃～600℃까지 가열할 수 있는 텔루오르화 납을 소재로 하여 제작하는 것이 바람직하며, 이 경우 종래의 저항발열식 히터 대신 탈취모듈의 촉매가열 열원으로 대치가 가능하다.
탈취모듈 촉매재생시스템(50)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 악취센서(51,52), 온도센서(53), 도입관 개폐밸브(54), 배기관 개폐밸브(55), 촉매가열히터(57), 환원제 공급부(58) 및 제어부(59)를 포함한다.
제1 악취센서(51)는 도입관(43a)에 설치되어 처리용기(30)에서 배출되어 촉매탈취모듈(40) 내부로 유입되는 악취공기의 악취 정도를 검출한다. 제2 악취센서(52)는 배기관(43b)에 설치되어 촉매탈취모듈(40)로부터 배출되는 정화공기의 악취 정도를 검출한다.
온도센서(53)는 촉매탈취모듈(40) 내부의 온도가 촉매 담체(45)의 산화를 활성화시키기 위한 온도 예를 들면, 500℃～1000℃에 해당하는 지를 검출한다.
도입관 개폐밸브(54) 및 배기관 개폐밸브(55)는 각각 도입관(43a)과 배기관(43b)에 설치되며, 촉매 담체(45)의 환원처리 시 촉매탈취모듈(40)의 도입관(43a)과 배기관(43b)을 폐쇄하여 유입 및 배출 공기흐름을 차단함으로써 촉매탈취모듈(40) 내부로 더 이상의 산소공급이 이루어지지 않도록 한다.
촉매가열히터(57)는, 금속관 내부에 발열체가 내장된 시즈(sheath) 히터를 발열체로 사용하여 중간에 내부 공간을 갖는 코일 형태로 권선된 권선부(57a)를 구 비하며, 코일 형태는 원통형이 바람직하다. 이 경우, 히터(57)에 대한 전원공급은 권선부(57a)로부터 축방향으로 연장된 일측 및 타측 전원단자(57b,57c) 사이에 인가되며, 양 단자에 나사단자나 평단자 또는 러그단자(Lug terminal)를 사용할 수 있다.
제어부(59)는 제1 및 제2 악취센서(51,52)에서 전달된 신호 및 음식물 처리장치를 제어하기 위한 각종 데이터값을 임시로 저장하기 위한 RAM인 제1 메모리(59a)를 포함하며, 촉매 담체(45)의 재생을 위해 프로그래밍된 프로그램이 저장된 ROM, EPROM 또는 EEPROM인 제2 메모리(59b)를 포함한다.
상기 제어부(59)는 입력단에 제1 및 제2 악취센서(51,52), 온도센서(53)가 접속되고, 출력단에 송풍팬(21)의 구동모터(21a), 도입관 및 배출관 개폐밸브(54,55), 촉매가열히터(57) 및 환원제 공급부(58)가 접속된다.
이 경우 제어부(59)는 입력단에는 음식물 처리장치의 가동을 위한 입력부(미도시)가 접속되고, 출력단에 분쇄/교반기(15)의 구동모터(17), 건조히터(23), 배출팬(63)의 구동모터(63a)가 각각 접속됨에 따라, 촉매 담체(45)의 재생처리 외에 음식물 처리장치를 함께 구동할 수 있다. 도 3에서 미설명 부재번호 "M"은 송풍팬(21)의 구동모터(21a), 분쇄/교반기(15)의 구동모터(17) 및 배출팬(63)의 구동모터(63a)를 나타낸다.
환원처리는 촉매 담체(45)의 산화처리에 따라 촉매 담체(45) 표면에 산화물상태의 귀금속을 금속상태로 환원처리하기 위해 촉매탈취모듈(40) 내부로 환원제 예를 들면 수소, 암모니아, 우레아, 개미산 또는 에틸렌 등을 공기유입구(11a)를 통하여 계속적으로 흘려주면서 환원처리하거나 또는 환원제를 소정시간 흘려준 후 도입관 개폐밸브(54) 및 배기관 개폐밸브(55)를 차단하여 촉매탈취모듈(40)의 도입관(43a)과 배기관(43b)을 폐쇄한 상태에서 환원처리가 이루어질 수 있다.
또한, 환원처리는 세척제를 직접 촉매 담체(45)에 분사함으로써 촉매 담체(45) 표면에 산화물상태의 귀금속을 금속상태로 환원처리하는 것도 물론 가능하다.
더욱이, 환원처리는 촉매 담체(45)를 분리한 후 이루어지는 것도 가능하다.
상기 제어부(59)를 통한 촉매 담체(45)의 자동 재생처리는 후술하는 촉매재생시스템(50)의 작용 설명을 통해 자세히 설명한다.
응축수 용기(60)는 상측으로 배기가스가 배출되는 정화공기 배출관(61)이 형성되며, 이 경우 정화공기 배출관(61)을 통해 배출된 배기가스는 구동모터(63a)에 의해 구동하는 배출팬(63)에 의해 배기챔버로 흡입된다. 그 후 배기가스는 하우징(10)의 하부(13) 일측에 형성된 가스배출구(13a)를 통해 배기챔버로부터 하우징(10) 외부로 강제 배출된다.
이때, 가스배출구(13a) 주변에는 배기가스의 배출방향을 하 방향으로 안내하기 위한 배출가이드(65)가 설치된다. 이러한 배출가이드(65)는 음식물 처리장치 주변에 있는 물건 또는 사람에게 직접 배기가스가 분사되는 것을 방지한다.
재순환관(70)은 일측이 배기관(43b)에 연통되고 타측이 제1 유로(P1)에 연통된다. 이에 따라 배기관(43b)을 통해 배출되는 배기가스 중 일부를 제1 유로(P1)로 공급하여 재사용할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 처리장치는 다음과 같은 과정을 거쳐 음식물 쓰레기를 처리하고, 아울러 촉매재생시스템을 통해 촉매탈취모듈의 오염된 촉매 담체를 재생한다.
먼저, 음식물 처리장치를 통해 음식물 쓰레기를 처리하고 이때, 발생하는 악취를 제거하는 과정을 먼저 설명한다.
처리용기(30)에 음식물 쓰레기(31)를 투입한 후 하우징(10)의 하부(13)에 장착시킨 뒤, 음식물 처리장치를 가동한다. 이에 따라 처리용기(30) 내부에는 분쇄/건조기(15)에 의해 음식물 쓰레기(31)를 분쇄 및 교반 동작이 이루어지기 시작한다.
또한, 송풍팬(21)이 회전하여 하우징(10) 외부에 있는 외기(外氣)를 공기유입구(11a)를 통해 제1 유로(P1)로 강제로 흡입한다. 이때 제1 유로(P1)로 유입되는 외기는 건조히터(23)를 통과하면서 가열되어 고온 상태로 된다.
이에 따라 고온의 공기는 송풍기(21)를 통해 처리용기(30) 내부로 공급되면서, 물기를 포함한 음식물 쓰레기를 고속으로 열풍 건조시킨다.
그 후, 처리용기(30)에서 사용된 고온의 공기는 악취를 포함하는 배기가스로 되어 처리용기(30)로부터 제2 유로(P2)로 배출된다. 제2 유로(P2)를 따라 배출되는 악취를 포함한 배기가스는 도입관(43a)을 통과하면서 펠티어 소자(49)의 발열면(49a)에 의해 예비 가열된 상태로 촉매연소식 탈취모듈(40)로 유입된다.
고온의 배기가스는 촉매탈취모듈(40)의 촉매 담체(45)를 통과하면서 촉매의 도움으로 산화가 이루어지면서 악취가 제거되고, 금속케이스(41)로부터 배출되어 배기관(43b)을 따라 이동한다. 이때 고온의 배기가스는 배기관(43b)을 따라 배출되면서 펠티어 소자(49)의 냉각면(49b)에 의해 급속히 냉각되고 배기가스에 포함된 수분이 응축된다.
응축된 수분은 배기관(43b)을 따라 응축수 배출관(62)을 통하여 응축수 용기(60)로 수집된다. 이 경우 응축수 용기(60)에 수집된 응축수는 악취가 제거된 상태이므로 사용자는 악취로 인한 불쾌감을 느끼지 않고 응축수 용기(60)를 비울 수 있다.
한편, 수분과 분리된 배기가스는 대부분 응축수 용기(60)를 거쳐 정화공기 배출관(61)으로 배출된 후, 배출팬(63)에 의해 냉각과 동시에 하우징(10) 외부로 배출된다.
이때, 배기가스는 배기관(43b)을 통과하면서 1차 냉각되고 상대적으로 온도가 낮은 응축수 용기(60)를 통과하면서 2차 냉각된다. 따라서, 본 실시예의 음식물 처리장치는 하우징(10) 외부로 배출되는 배기가스가 최대한 냉각된 상태로 배출되므로 배기가스에 의해 실내 온도가 상승되는 것을 억제한다.
또한, 배기가스 중 일부는 배기관(43b)에서 재순환관(70)으로 유입된 후 다시 제1 유로(P1)로 이송된다. 재순환되는 배기가스는 수분 차단필터(25)를 거치면서 미처 제거되지 않은 수분과 완전히 분리된 후, 건조히터(23)에 의해 가열된 상태로 송풍팬(21)에 의해 처리용기(30)로 재공급된다.
상기한 바와 같이 본 발명은, 배기가스의 일부를 상온보다 높은 온도를 가지고 수분 차단필터(25)에 의해 수분을 제거한 상태로 처리용기(30) 내부로 재순환함 으로써 음식물 쓰레기(31)의 건조시간을 최대한 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
더욱이, 본 발명은 탈취된 배기가스를 충분히 냉각시킨 후 하우징(10) 외부로 배출함에 따라 배출가스로 인해 실내 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 탈취모듈 촉매재생시스템(50)의 촉매 담체(45)의 재생을 위한 과정을 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 첨부된 도 4는 탈취모듈 촉매재생시스템을 통해 촉매 담체의 재생과정을 순차적으로 나타내는 흐름도이다.
먼저, 제어부(59)는 제1 및 제2 악취센서(51,52)의 신호를 제1 메모리(59a)에 일시적으로 저장한 후, 상기 신호를 비교하여(S1), 악취의 정도가 예를 들어, 99% 이상 제거된 것으로 판단되면(S2), 제2 메모리(59b)에 저장된 프로그램에 따라 촉매 담체(45)의 재생을 실시한다. 반대로 악취제거율이 99% 이하이면 음식물 처리장치를 정상가동한다(S3).
이 경우, 제어부(59)는 촉매탈취모듈(40)의 악취 제거성능 및 누적사용기간 등을 판단하여 촉매탈취모듈(40)의 교체여부를 판단하고(S4), 상기 악취 제거성능이 재생이 불가능할 정도이거나 누적사용기간이 미리 설정된 시간, 예를 들어, 평균사용기간을 초과하면 제어부(59)의 출력단에 접속된 소정의 디스플레이부(미도시) 또는 부저(미도시)를 통해 촉매탈취모듈(40)의 교체를 알린다(S5).
한편, 촉매탈취모듈(40)의 누적사용기간이 평균사용기간 이내 이면, 제어부(59)는 촉매 담체(45)의 재생을 위해 촉매탈취모듈(40) 내부를 산화분위기로 조성하도록 송풍팬(21)의 구동모터(21a)를 구동시켜 다량의 공기를 촉매탈취모듈(40)로 공급한다(S6).
계속해서, 제어부(59)는 촉매가열히터(57)를 동작시켜 500℃～1000℃ 에서 미리 설정된 시간동안 산화 분위기에서 촉매 담체(45)를 가열한다(S7). 이 경우 제어부(59)는 온도센서(53)를 통해 촉매탈취모듈(40) 내부온도를 감지하여 상기 온도를 유지하도록 촉매가열히터(57)를 제어한다.
이와 같이 촉매 담체(45)는 산화분위기에서 고온으로 가열되면, 촉매 담체(45) 표면에 코팅된 귀금속은 촉매 담체(45) 와의 계면에서 강한 상호작용이 일어나 산화물층을 형성하고, 점차 촉매 담체(45) 표면상으로 분산된다. 그 결과 비교적 단시간의 산화처리에 의해 촉매 담체(45) 상의 귀금속이 산화물 상태로 고분산 담지된 상태가 된다.
이어서, 제어부(59)는 공기유입구(11a) 또는 별도로 마련된 환원제 투입구를 통해 환원제를 촉매탈취모듈(40) 내부로 공급한다(S8).
환원처리는 도입관 및 배기관 개폐밸브(54,55)를 개방한 상태로 환원제를 흘리면서 처리하거나 또는 일정기간 환원제를 흘린 후 도입관 및 배기관 개폐밸브(54,55)를 폐쇄하여 더 이상 촉매탈취모듈(40)로 공기가 유출입되는 것을 차단하고 처리할 수 있다(S9,S10).
이 경우 촉매 담체(45)의 표면에 산화물 상태로 존재하는 귀금속은 환원제와 반응하여 금속상태로 환원됨으로써 촉매 담체(45)가 재생된다. 이때 환원온도는 약 -5℃～100℃가 바람직하다.
상기와 같이 촉매 담체(45)의 재생 과정이 완료되면, 제어부(59)는 도입관 및 배기관 개폐밸브(54,55)를 개방하여 제1 및 제2 악취센서(51,52)를 통해 악취 제거정도가 99%이상인 지를 재검출한다(S1,S2).
여기서 악취 정도가 정상 범위에 속하면 제어부(59)는 음식물 처리장치를 정상 가동하고, 악취 정도가 정상범위에 속하지 않으면 다시 상기 S4~S10의 과정을 반복한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 촉매재생시스템(50)을 통해 촉매 담체(45)의 재생시기를 파악하여 촉매 담체(45)를 자동으로 재생함으로써 촉매 담체(45)의 수명을 연장할 수 있다. 이에 따라 불필요한 촉매탈취모듈(40)의 교체를 방지하여 유지비용을 절감할 수 있다.
더욱이 촉매재생시스템(50)을 통해 즉각적인 조치를 취함으로써 음식물 처리장치에서 발생하는 악취를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 촉매탈취모듈(40)의 교체시기를 자동으로 파악하여 사용자에게 알려줄 수 있으므로, 음식물 처리장치의 고기능 및 편리성을 극대화 할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물 처리장치를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 촉매탈취모듈을 나타내는 단면도,
도 3은 음식물 처리장치에 설치되는 탈취모듈 촉매재생시스템을 나타내는 블록도,
도 4는 도 3에 도시된 탈취모듈 촉매재생시스템을 통해 촉매 담체의 재생과정을 순차적으로 나타내는 흐름도이다.
*도면 내 주요부분에 대한 부호설명*
10: 하우징 11: 상부
11a: 공기유입구 11b: 관통구멍
13: 하부 13a: 가스배출구
15: 분쇄기 21: 송풍팬
23: 건조히터 25: 수분 차단필터
30: 처리용기 40: 촉매탈취모듈
41,141: 금속케이스 43a: 도입관
43b: 배기관 45: 촉매 담체
50: 촉매재생시스템 51: 제1 악취센서
52; 제2 악취센서 53: 온도센서
54: 도입관 개폐밸브 55: 배기관 개폐밸브
57: 촉매가열히터 59: 제어부
60: 응축수 용기 61: 정화공기 배출관
62: 응축수 배출관 63: 배출팬
65: 배출가이드 70: 재순환관
Claims (14)
- 내부에 악취제거를 위한 촉매 담체(45)를 갖는 촉매탈취모듈(40)의 도입관(43a) 및 배기관(43b)에 각각 설치되어 악취를 감지하기 위한 제1 및 제2 악취센서(51,52);상기 촉매 담체를 가열하기 위한 촉매가열히터(57); 및상기 제1 및 제2 악취센서의 감지신호를 분석하여 상기 촉매탈취모듈의 재생여부를 판단하고, 상기 촉매탈취모듈의 내부를 순차적으로 산화 및 환원 분위기로 설정한 상태에서 촉매가열히터를 동작시켜 촉매 담체의 촉매를 재생하기 위한 제어부(59);를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈의 촉매재생시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 촉매탈취모듈은 환원분위기를 형성하도록 상기 촉매탈취모듈로 환원제를 투입한 후, 촉매탈취모듈로 유입 및 배출되는 공기를 각각 차단하기 위한 도입관 개폐밸브(54)와 배기관 개폐밸브(55)를 구비하며,상기 도입관 개폐밸브와 배기관 개폐밸브는 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 탈취모듈의 촉매재생시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 촉매 담체는 산화분위기에서 500℃~1000℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 탈취모듈의 촉매재생시스템.
- 내부에 악취제거를 위한 촉매 담체(45)를 갖는 촉매탈취모듈(40)의 도입관(43a)에 유입되는 유입가스 중의 악취정도를 센싱하기 위한 제1 악취센서(51);상기 촉매탈취모듈의 배기관(43b)을 통해 배출되는 배기가스 중의 악취정도를 센싱하기 위한 제2 악취센서(52); 및상기 제1 및 제2 악취센서의 감지신호를 분석하여 상기 촉매탈취모듈의 재생여부를 판단하기 위한 제어부(59);를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈의 촉매재생시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 제어부는 제2 악취센서의 감지신호가 미리 설정된 설정값보다 더 클 경우 상기 촉매탈취모듈의 재생을 위한 알람신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈의 촉매재생시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 제어부는 촉매탈취모듈의 누적사용기간이 평균사용기간을 초과하는 경우 상기 촉매탈취모듈의 교체를 위한 알람신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈의 촉매재생시스템.
- 음식물을 건조하기 위한 처리용기(30);상기 처리용기에 열풍을 공급하기 위한 송풍팬(21);상기 처리용기에 송풍되는 공기를 가열하기 위한 건조히터(23);상기 처리용기의 수증기를 다량 포함한 악취공기를 도입하기 위한 도입관(43a);상기 도입관을 통해 유입된 악취공기를 탈취하기 위해 표면에 촉매가 코팅된 촉매 담체(45)를 갖는 촉매탈취모듈(40);상기 촉매탈취모듈을 통해 악취가 탈취된 공기를 배출하기 위한 배기관(43b); 및상기 촉매탈취모듈에서 배출되는 공기의 악취를 감지하여 상기 촉매탈취모듈의 재생 여부를 판단하고, 상기 촉매 담체 표면의 촉매 피독을 제거하여 촉매 담체를 재생하기 위한 탈취모듈 촉매재생시스템(50);을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 처리장치.
- 제7항에 있어서, 상기 촉매탈취모듈 촉매재생시스템은 상기 촉매탈취모듈의 재생을 위해 산화분위기에서 상기 촉매 담체를 가열하여 촉매를 산화처리 후 상기 촉매탈취모듈 내부로 환원제를 공급하여 상기 촉매를 환원 처리하는 것을 특징으로 하는 음식물 처리장치.
- 제7항에 있어서, 상기 촉매탈취모듈 촉매재생시스템은,상기 촉매 담체를 가열하기 위한 촉매가열히터(57);가열에 의해 산화처리된 촉매를 환원처리하기 위한 환원제 공급부(58); 및악취센서의 감지신호를 분석하여 상기 촉매탈취모듈의 재생 여부를 판단하고, 상기 촉매가열히터와 환원제 공급부를 제어하기 위한 제어부(59);를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 처리장치.
- 제9항에 있어서, 상기 촉매탈취모듈은 도입관의 공기 유입을 제어하기 위한 도입관 개폐밸브(54)와, 배기관의 공기 배출을 제어하기 위한 배기관 개폐밸브(55);를 포함하며,상기 제어부는 환원처리 시 상기 촉매탈취모듈 내부가 환원 분위기로 설정되면 도입관 및 배기관 개폐밸브를 차단하는 것을 특징으로 하는 음식물 처리장치.
- (a) 촉매 담체(45)를 갖는 촉매탈취모듈(40)에서 배출되는 공기의 악취를 감지하여 상기 촉매탈취모듈의 재생 여부를 판단하는 단계;(b) 상기 촉매탈취모듈 내로 다량의 공기를 공급하여 산화분위기를 조성한 후, 상기 촉매 담체를 가열하여 산화처리하는 단계; 및(c) 상기 촉매탈취모듈 내로 환원제를 주입하여 촉매 담체를 환원처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈 촉매재생방법.
- 제11항에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 촉매탈취모듈로 유입되는 공기의 악취와 상기 촉매탈취모듈에서 배출되는 공기의 악취를 비교하여 후각역치 이하인 지를 판단하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈 촉매재생방법.
- 제11항에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 촉매탈취모듈 내의 환원분위기를 유지하기 위해 상기 촉매탈취모듈의 유입단 및 배출단을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈 촉매재생방법.
- 제11항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 사용하는 환원제는 환원가스 또는 환원용 세척제를 주입하는 것을 특징으로 하는 탈취모듈 촉매재생방법.
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