KR101492565B1 - 음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교반기, 건조실, 가열장치 및 제습장치를 필수 구성요소로 하여 음식물 쓰레기를 건조 및 분쇄시켜 처리하는 음식물 쓰레기 처리 시스템에 있어서,
음식물 쓰레기 상태 및 처리 상태를 검출하는 상태검출부; 음식물 쓰레기를 교반 및 파쇄하는 교반기의 동작을 제어하는 교반제어부; 음식물 쓰레기에 포함된 습기를 제거하는 제습장치의 동작을 제어하는 제습제어부; 음식물 쓰레기를 가열시키는 가열장치의 동작을 제어하는 가열제어부; 음식물 쓰레기 처리 상태를 나타내는 표시경보부; 하나 이상의 스위치로 이루어진 스위치부; 메모리부; 및, 상기 상태검출부와, 교반제어부와, 제습제어부와, 가열제어부와, 표시경보부와, 스위치부 및 메모리부의 동작을 제어하여, 상기 상태검출부에서 검출하는 음식물 쓰레기의 상태에 따라 교반기와 제습장치와 가열장치의 동작을 제어하여 음식물 쓰레기를 건조 및 분쇄시켜 처리하고, 동작 상태 및 동작 이력을 저장하고 나타내는 마이컴;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치 및 제어방법이다.
이러한 본 발명은, 특히, 음식물 쓰레기의 처리 상태를 검출하여 음식물 쓰레기 처리 시스템 각 구성요소의 동작을 제어함으로써 첫째, 효율적인 최적 제어가 이루어지도록 하고, 둘째, 에너지 소비를 저감시키고, 셋째, 무인 자동 운전이 가능하도록 하고, 넷째, 각 구성요소의 작동 이력 및 동작 상태를 모니터링 할 수 있으며, 다섯째, 서로 다른 구성을 가지는 음식물 쓰레기 처리 시스템에서 범용으로 사용할 수 있는 효과 등이 있다.

Description

음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치 및 방법{Food waste processing system control device and control method}

본 발명은 음식물 쓰레기를 건조, 분쇄 및 발효시켜 처리하는 음식물 쓰레기 처리 시스템의 동작을 제어하는 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 음식물 쓰레기의 처리 상태를 검출하여 음식물 쓰레기 처리 시스템 각 구성요소의 동작을 제어함으로써 첫째, 효율적인 최적 제어가 이루어지도록 하고, 둘째, 에너지 소비를 저감시키고, 셋째, 무인 자동 운전이 가능하도록 하고, 넷째, 각 구성요소의 작동 이력 및 동작 상태를 모니터링 할 수 있으며, 다섯째, 서로 다른 구성을 가지는 음식물 쓰레기 처리 시스템에서 범용으로 사용할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 각 가정이나 음식점 등에서 배출되는 음식물 쓰레기는 수거하여 매립하거나 소각하여 처리한다.

그러나 음식물 쓰레기를 매립하여 처리하는 방법은 음식물 쓰레기에서 발생되는 침출수 등으로 인해 토양 및 지하수가 오염되고 악취가 발생된다는 문제점이 있고, 음식물 쓰레기를 소각하여 처리하는 방법은 음식물 쓰레기에 포함된 수분 등으로 인해 소각 비용이 많이 소요되고 유해 물질이 배출된다는 문제점 등이 있었다.

따라서, 환경을 오염시키지 않음은 물론 더 나아가 음식물 쓰레기를 활용할 수 있는 음식물 쓰레기 처리 시스템 및 방법이 지속적으로 개발되어 왔다.

대한민국 특허 등록 제 10-1308308호 "음식물 쓰레기 소멸기", 대한민국 특허 등록 제 10-1253507호 "음식물 쓰레기 처리장치", 대한민국 특허 등록 제 10-1138500호 "탈습장치를 구비한 음식물 처리기", 대한민국 특허 등록 제 10-1103542호 "음식물 쓰레기 처리장치", 대한민국 특허 등록 제 10-0817607호 "음식물 쓰레기 재활용장치" 등은 이러한 음식물 쓰레기 처리 시스템의 일례로, 교반기와 건조실(탱크) 및 제습장치와 가열장치 등을 필수 구성요소로 하여 이루어진다.

일반적으로 음식물 쓰레기 처리 시스템에서 사용하는 제습장치는 냉동사이클에 의해 저온을 생성하는 냉각장치와, 제습부 및 송풍팬 등으로 구성되고, 가열장치는 발열코일(히터)로 구성되며, 교반기는 구동모터와 이 구동모터로 회전하는 회전축과, 회전축에 방사상으로 장착된 파쇄뭉치 및 칼날 등으로 구성된다.

이러한 음식물 쓰레기 처리 시스템들은, 상기 교반기에서 음식물 쓰레기를 교반 및 파쇄한 후 건조실에서 건조하여 처리하는 동작을 수행한다. 상기 제습장치와 가열장치는 건조 시 사용하게 되며, 상기 교반기와 건조실은 경우에 따라 일체로 구성된다. 상기 건조실에서 건조된 음식물 쓰레기는 발효 여부나 처리 상태 등에 따라 가축사료나 퇴비 등으로 사용하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 음식물 쓰레기 처리 시스템은 음식물 쓰레기의 처리 상태에 따라 각 구성요소의 동작을 연동시켜 제어하지 못하므로 인해 효율적이지 못함은 물론, 에너지 소비가 과다해지고, 무인 자동 운전이 용이하지 않다는 문제점 등이 있었다.

예를 들어 음식물 쓰레기의 무게나 건조 상태, 또는 처리 상태에 따라 교반기와 제습장치 및 가열장치의 동작 및 가동률을 제어함이 효율적이나 종래의 경우에는 온/오프 제어만을 실시해 효율이 저하된다는 문제점이 있었다.

즉, 음식물 쓰레기의 무게나 건조 상태, 또는 처리 진행 상태에 따라 각 구성요소의 동작 및 가동률을 변화시켜 제어하여야 하나 종래의 경우에는 이러한 고려 없이 타이머 설정 등에 의한 온/오프 제어만을 수행하므로 인해 에너지 소모 및 기기 마모가 극심하다는 문제점이 있고, 효율적인 무인 자동 운전이 어렵다는 문제점이 있으며, 음식물 쓰레기 처리 시스템 자체의 가동 효율을 저하시키게 된다는 문제점 등이 있었다.

또한, 교반기, 건조실, 가열장치, 제습장치 등을 필수 구성 요소로 하는 다른 구성의 음식물 쓰레기 처리 시스템에 범용으로 사용할 수 없어, 새로운 음식물 쓰레기 처리 시스템을 개발할 때마다 새로운 제어장치를 구성해야 한다는 문제점 등이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 음식물 쓰레기의 무게(또는 양), 수분 함유량, 처리 상태 등을 검출하는 센서를 음식물 쓰레기 처리 시스템 필요 위치에 설치한 후, 상기 센서를 통해 검출하는 값에 따라 음식물 쓰레기 처리 시스템 각 구성요소의 동작을 제어함으로써 효율적인 최적 제어가 이루어지도록 하고, 에너지 소비를 저감시키며, 작동 이력 및 작동 상태를 모니터링 할 수 있고, 무인 자동 운전을 할 수 있도록 한 "음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치 및 방법"을 제공하기 위한 것이다.

또한, 음식물 쓰레기 처리 상태를 검출하는 각 센서의 동작 조건 등을 설정 할 수 있도록 함으로써 각기 다른 음식물 쓰레기 처리 시스템에서 범용으로 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 "음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치"의 구성은,

교반기, 건조실, 가열장치 및 제습장치를 필수 구성요소로 하여 음식물 쓰레기를 건조 및 분쇄시켜 처리하는 음식물 쓰레기 처리 시스템에 있어서,

상기 음식물 쓰레기 처리 시스템의 제어장치는,

음식물 쓰레기 상태 및 처리 상태를 검출하는 상태검출부;

음식물 쓰레기를 교반 및 파쇄하는 교반기의 동작을 제어하는 교반제어부;

음식물 쓰레기에 포함된 습기를 제거하는 제습장치의 동작을 제어하는 제습제어부;

음식물 쓰레기를 가열시키는 가열장치의 동작을 제어하는 가열제어부;

음식물 쓰레기 처리 상태를 나타내는 표시경보부;

하나 이상의 스위치로 이루어진 스위치부;

메모리부; 및,

상기 상태검출부와, 교반제어부와, 제습제어부와, 가열제어부와, 표시경보부와, 스위치부 및 메모리부의 동작을 제어하여, 상기 상태검출부에서 검출하는 음식물 쓰레기의 상태에 따라 교반기와 제습장치와 가열장치의 동작을 제어하여 음식물 쓰레기를 건조 및 분쇄시켜 처리하고, 동작 상태 및 동작 이력을 저장하고 나타내는 제어부;를 포함하여 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 제어장치는 음식물 쓰레기의 상태(온도, 습도, 무게 등)를 검출한 후 이 검출된 상태 데이터에 따라 교반기와 제습장치 및 가열장치 등의 동작을 정밀 제어하기 위한 것이다.

상기 구성에 있어서 상기 음식물 쓰레기 처리 시스템은 음식물 쓰레기를 발효시키는 효소를 건조실 내에 살포하는 효소분무장치를 더 구비하고, 상기 제어장치는 상기 효소분무장치의 동작을 제어하는 발효제어부;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 제어장치는 건조실 내에 효소분무장치를 구비한 음식물 쓰레기 처리 시스템일 경우, 상기 효소분무장치의 동작을 제어하여 효소 살포가 적절한 시기에 이루어지도록 하기 위한 것이다.

예를 들어, 음식물 쓰레기의 온도와 습도를 검출하여 효소 배양에 적합한 환경일 때 효소를 살포하도록 할 수 있다.

상기 상태검출부는,

하나 이상의 온도센서로 이루어져 온도를 검출하는 온도검출부; 및,

하나 이상의 습도센서로 이루어져 습도를 검출하는 습도검출부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 온도검출부에서 검출하는 온도는 음식물 쓰레기의 온도이거나, 또는 교반기의 온도이거나, 또는 건조실 내부의 온도이거나, 또는 제습장치(냉각장치)의 온도 중 어느 하나 이상임을 특징으로 한다.

상기 습도검출부에서 검출하는 습도는 음식물 쓰레기의 습도이거나, 또는 교반기 내부의 습도이거나, 또는 건조실 내부의 습도 중 어느 하나 이상임을 특징으로 한다.

상기 온도검출부 또는 습도검출부는, 상기 온도검출부의 온도센서 또는 습도검출부의 습도센서에서 검출한 아날로그 값을 제어부에 입력하면, 상기 제어부에서 디지털 값으로 변환하여(A/D변환) 온도나 습도를 검출할 수 있도록 구성함이 바람직하다.

이러한 상태검출부는 음식물 쓰레기의 온도와 습도, 음식물 쓰레기가 교반되는 교반기의 온도와 습도, 또는 음식물 쓰레기가 건조되는 건조실 내부의 온도와 습도, 또는 제습장치의 온도 등을 검출하여 교반기와 가열장치 및 제습장치의 동작을 제어하기 위한 것이다.

예를 들어, 음식물 쓰레기의 상태(온도와 습도 상태)에 따라 교반기 구동 모터의 속도를 제어하거나, 또는 가열장치의 가열 온도를 제어하거나, 또는 제습장치의 제습 동작을 제어하도록 구성할 수 있다.

상기 구성에 있어서 상태검출부는, 하나 이상의 무게검출센서로 이루어져 음식물 쓰레기의 무게를 검출하는 무게검출부;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 무게검출부는 음식물 쓰레기의 무게를 검출하여 음식물 쓰레기의 양을 산출하고, 산출된 음식물 쓰레기의 양에 따라 교반기와 가열장치 및 제습장치의 동작을 제어하기 위한 것이다.

예를 들어, 음식물 쓰레기의 무게(음식물 쓰레기 양)에 따라 교반기 구동 모터의 속도를 제어하거나, 또는 가열장치의 가열 온도를 제어하거나, 또는 제습장치의 제습 성능을 제어하도록 구성할 수 있다.

상기 구성에 있어서 상태검출부는, 하나 이상의 수위검출센서로 이루어져 제습장치 수조의 수위를 검출하는 수위검출부;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 수위검출부는 제습으로 인해 불어나는 물의 양을 지속적으로 검출하여 수위조절밸브의 동작을 제어하기 위한 것이다.

예를 들어, 수위조절밸브를 전자제어에 의해 개폐되는 전자밸브로 구성한 후, 상기 수위검출부에서 검출되는 값에 따라 상기 수위조절밸브의 동작을 제어함으로써 자동으로 수위조절을 하도록 구성할 수 있다.

상기 교반제어부는,

교반기 구동모터의 동작을 제어하는 모터제어부;로 구성됨이 바람직하다.

상기 모터제어부는 제어부의 제어신호에 따라 모터의 회전속도를 제어하거나, 또는 온/오프 제어함이 바람직하다.

제어부의 제어신호에 의해 모터의 속도를 제어하는 제어장치의 구성 및 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 교반제어부는, 건조실에 마련된 음식물 투입구 도어의 열고 닫음을 제어하는 도어제어부;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이러한 도어제어부는 건조실 도어를 전기적 신호에 의해 열리고 닫히는 도어로 구성하였을 경우 상기 제어부의 제어신호에 의해 그 열리고 닫힘을 제어하기 위한 것이다.

예를 들어 건조실 벽면에 실린더를 고정하고, 상기 실린더 피스톤에 개폐 도어를 연결하여 구성하거나, 또는 모터의 회전축에 피니언 기어를 연결하고 개폐도어 측면에 랙 기어를 연결하여 전기적 신호에 의해 동작하도록 구성한 후, 사용자의 개폐 스위치 조작에 의해 도어를 열거나 닫을 수 있다.

이러한 도어제어부는 양손에 음식물 쓰레기 봉투를 들고 발로 스위치를 조작하도록 할 수 있음은 물론, 교반기가 작동할 경우에는 작동이 정지된 후에 도어가 열리도록 제어함으로서 안전을 도모하도록 하기 위한 것이다.

상기 제습제어부는,

냉기를 생성하는 냉각장치의 동작을 제어하는 냉각제어부; 및,

건조실과 냉각장치 사이에 공기를 순환시키는 송풍팬의 동작을 제어하는 팬제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 냉각제어부는 냉각장치의 동작을 제어하거나, 또는 냉각장치에 공급되는 전원을 제어하도록 구성함이 바람직하다.

제어부(예: 마이컴)에서 출력되는 제어신호에 의해 스위칭 되어 전원공급을 제어하는 기술적 구성이나 동작, 또는 냉매사이클의 가동률을 제어하는 기술적 구성이나 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 팬제어부는 송풍팬에 공급되는 전원을 제어하거나, 또는 송풍팬의 가동률(회전률)을 제어하여 팬의 동작을 제어함이 바람직하다.

제어부에서 출력되는 제어신호에 의해 스위칭 되어 팬의 동작을 제어하는 기술적 구성이나 동작, 또는 팬에 공급되는 전원을 제어하여(예: PWM 제어) 회전률을 제어하는 기술적 구성이나 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 가열제어부는 제어부의 제어에 의해 스위칭 되어 가열장치(예: 히터)에 공급되는 전원을 온/오프 시키거나, 또는 가열장치에 공급되는 전류나 전압을 제어하도록 구성됨이 바람직하다.

예를 들어, 음식물 쓰레기의 처리 상태(온도, 습도 등)에 따라 발열량을 산출 한 후, 상기 산출된 발열량이 발생되도록 가열장치의 동작을 제어할 수 있다.

제어부의 제어신호에 의해 가열장치(히터)에 공급되는 전류나 전압을 제어하거나, 또는 온/오프 시키는 회로 구성 및 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 표시경보부는,

음식물 쓰레기 처리 상태 및 검출 데이터 등을 시각적으로 나타내는 시각표시부; 및,

음식물 쓰레기 처리 상태 및 검출 데이터 등을 청각적으로 나타내는 청각표시부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 시각표시부는 LCD 표시장치, 또는 터치 기능이 구비된 LCD 표시장치, 경광등 등으로 구성됨이 바람직하며, 상기 청각표시부는 검출 데이터 및 동작 상태를 특정의 음으로 나타내는 음발생회로, 또는 음성으로 나타내는 음성출력회로 등으로 구성됨이 바람직하다.

주어진 조건에 따라 각기 다른 음을 발생하는 음발생회로 및 메모리에 저장된 안내 음을 발생하는 음성출력회로, 또는 음성을 합성하여 출력하는 음성합성회로는 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다..

상기 스위치부는, 터치기능이 구비된 LCD 표시장치의 터치스크린으로 구성되거나, 다수 개의 텍스위치 또는 맴브레인 스위치로 구성되거나, 또는 기타 스위치를 하나 이상 조합하여 구성됨이 바람직하다.

상기 메모리부는, 제어부를 이루는 마이컴의 내부 메모리, 또는 상기 마이컴의 제어를 받는 외부 메모리로 구성됨이 바람직하다.

상기 메모리부는, SD 카드로 구성됨이 바람직하다.

이러한 SD 카드는 삽입, 탈거 작용을 통해 데이터 이동이 용이하다.

상기 제어부는, 입출력단자, 연산모듈, 메모리, 통신모듈 및 A/D 컨버터나 D/A 컨버터 등을 선택적으로 갖는 마이컴이나 PLC, 또는 컴퓨터 시스템으로 구성됨이 바람직하다.

상기 발효제어부는, 제어부의 제어신호를 효소분무장치에 인터페이스 시키는 인터페이스 회로로 구성됨이 바람직하다.

제어부의 제어신호에 의해 효소분무장치의 동작을 제어하는 인터페이스 회로의 구성 및 동작은 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 발명 "음식물 쓰레기 처리 시스템의 제어방법"은,

교반기, 건조실, 가열장치 및 제습장치를 필수 구성요소로 하여 음식물 쓰레기를 건조 및 분쇄시켜 처리하는 음식물 쓰레기 처리 시스템의 제어방법에 있어서,

상기 음식물 쓰레기 처리 시스템의 제어방법은,

음식물 쓰레기 처리 시스템을 구성하는 각 구성요소 및 제어환경을 설정 등록하는 동작조건설정단계;

상기 동작조건설정단계를 수행한 후 음식물 쓰레기 상태 및 처리 상태를 검출하는 상태검출단계;

상기 상태검출단계를 수행하여 검출한 데이터로부터 각 구성요소의 제어량을 산출하는 제어량산출단계;

상기 제어량산출단계를 수행하여 산출한 제어량으로 가열장치의 동작을 제어하는 가열장치제어단계;

상기 가열장치제어단계를 수행한 후, 상기 제어량산출단계를 수행하여 산출한 제어량으로 교반기의 동작을 제어하는 교반기제어단계;

상기 교반기제어단계를 수행한 후, 상기 제어량산출단계를 수행하여 산출한 제어량으로 제습장치의 동작을 제어하는 제습장치제어단계;

상기 제습장치제어단계를 수행 한 후 작동 상태 및 검출 이력을 저장하는 저장단계; 및,

상기 저장단계를 수행 한 후 동작 상태를 표시하는 표시경보단계;를 포함하여 구성됨을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.

상기 구성에 있어서, 건조실에 마련된 음식물 투입구의 도어가 닫혔는지의 여부를 검출하여 음식물 투입구 도어가 닫혔을 경우에만 다음 단계로 진행하도록 제어하는 도어열림검출단계;를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 상태검출단계에서 음식물 쓰레기 상태 및 처리 상태를 검출할 경우에는 온도와 습도 및 경우에 따라 무게를 더 검출하여 음식물 쓰레기 상태 및 처리 상태를 판단함을 특징으로 한다.

예를 들어, 습도 추이를 지속적으로 검출하여 목표량(건조완료)에 도달하였는지의 여부를 판단하고, 온도에 따라 가열장치의 동작을 제어하도록 하며, 무게 변화에 따라 교반기 구동모터의 동작을 제어하도록 설정할 수 있다.

상기 상태검출단계에서 검출하는 온도와 습도는 음식물 쓰레기의 온도와 습도이거나, 또는 교반기 내부의 온도와 습도이거나, 또는 건조실 내부의 온도와 습이임을 특징으로 한다.

상기 가열장치제어단계에서 가열장치의 동작을 제어할 경우에는 건조실의 온도와 습도를 검출하여 가열장치의 발열량을 제어하거나, 또는 목표온도를 제어함을 특징으로 한다.

예를 들어 발열량을 105에서 70%로 하거나, 목표온도를 50도에서 45도로 설정하도록 할 수 있다.

상기 교반기제어단계에서 교반기의 동작을 제어할 경우에는 교반기 구동모터의 속도를 제어함을 특징으로 한다.

상기 교반기 구동모터는 음식물 무게에 따라 제어함이 바람직하다.

무게를 검출할 수 없는 시스템이거나 무게를 검출할 수 없는 상황일 경우에는 초기 투입량에 대한 데이터와, 습도 변화에 대한 데이터를 데이터 테이블로 만들어 이를 기준으로 구동모터의 속도를 제어할 수 있다. 즉, 건조가 진행될수록 무게가 감소하는 특성을 이용하여 무게 변화분을 산출하고, 이 산출 결과에 따라 구동모터의 동작을 제어하도록 구성할 수 있다. 이때, 초기 투입량에 대한 데이터와 습도 변화에 대한 데이터를 반복적인 실험에 의해 산출함이 바람직하다.

본 발명 "음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치 및 방법"은 특히, 음식물 쓰레기의 처리 상태를 검출하여 음식물 쓰레기 처리 시스템 각 구성요소의 동작을 제어함으로써 첫째, 효율적인 최적 제어가 이루어지도록 하고, 둘째, 에너지 소비를 저감시키고, 셋째, 무인 자동 운전이 가능하도록 하고, 넷째, 각 구성요소의 작동 이력 및 동작 상태를 모니터링 할 수 있으며, 다섯째, 서로 다른 구성을 가지는 음식물 쓰레기 처리 시스템에서 범용으로 사용할 수 있는 효과 등이 있다.

도 1 은 본 발명 "음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치"의 구성을 나타낸 블록도,
도 2 는 음식물 쓰레기 처리 시스템의 외부 구성을 나타낸 사시도,
도 3 은 음식물 쓰레기 처리 시스템의 외부 구성을 나타낸 다른 사시도,
도 4 는 음식물 쓰레기 처리 시스템의 내부 구성을 나타낸 사시도,
도 5 는 음식물 쓰레기 처리 시스템의 내부 구성을 나타낸 다른 사시도,
도 6 은 음식물 쓰레기 처리 시스템 건조실의 내부 구성을 나타낸 사시도,
도 7 은 음식물 쓰레기 처리 시스템 건조실의 가열 구조를 나타낸 도면,
도 8 은 음식물 쓰레기 처리 시스템 제습부의 구성을 나타낸 사시도,
도 9 은 음식물 쓰레기 처리 시스템의 제습 흐름을 나타낸 개통도,
도 10a 내지 10f 는 본 발명에 의한 표시경보부 표시화면의 일례를 나타낸 도면,
도 11 은 본 발명 "음식물 쓰레기 처리 시스템 제어방법"을 나타낸 제어흐름도.

본 발명 "음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치 및 방법"의 기술적 사상을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

설명을 함에 있어서 동일, 또는 유사한 구성 및 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 명칭 및 부호를 사용한다.

<실시예>

본 실시예에 있어서 음식물 쓰레기 처리 시스템은, 교반기, 건조실, 가열장치, 제습장치 등으로 이루어져 음식물 쓰레기를 분쇄 및 건조시켜 최종 배출물을 열원소재로 사용할 수 있도록 한 것을 예로 하여 설명한다.

또한 본 실시예에 있어서 음식물 쓰레기 처리 시스템은 건조실에 교반기를 설치한 것을 예로 하여 설명하며, 상기 건조실은 내부를 구획하여 제1건조실과 제2건조실로 분리하고, 상기 제1건조실과 제2건조실에서 2차에 걸쳐 건조 및 분쇄 과정이 이루어질 수 있도록 한 것을 예로 하여 설명한다.

또한 본 실시예에 있어서 음식물 쓰레기 처리 시스템은 가열장치로 히터를 사용한 것을 예로 하여 설명하며, 제습장치는 냉각 사이클을 수행하는 냉각장치에 의해 차가워진 액체 속을 상기 건조실에서 흡인된 고온 다습한 공기가 통과하도록 하여 제습하는 것을 예로 하여 설명한다.

또한, 본 실시예에 있어서 상태검출부는 온도검출부와 습도검출부로 구성한 것을 예로 하여 설명하며, 상기 온도검출부와 습도검출부는 제1건조실과 제2건조실에서 배출되는 공기의 온도와 습도, 교반기 가열장치의 온도, 제습장치의 물 온도를 검출하는 것을 예로 하여 설명한다.

또한, 본 실시예에 있어서 표시경보부의 시각표시부는 터치기능이 구비된 LCD 표시장치와 경광등으로 구성한 것을 예로 하여 설명한다.

또한 본 실시예에 있어서 스위치부는 터치기능이 구비된 LCD표시장치에 스위치를 구성한 것을 예로 하여 설명한다.

또한 본 실시예에 있어서는 제습장치의 송풍팬의 동작을 제어하고, 교반기의 구동모터의 동작을 제어하는 것을 예로 하여 설명한다.

또한, 본 실시예에서는 본 발명의 기술적 사상을 명확히 하기 위해 건조실의 각 도어를 수동 조작하도록 구성하고, 음식물 쓰레기의 무게를 감지하지 않으며, 제습부의 물 수위를 감지하지 않고, 음식물 쓰레기는 발효시키지 않는 것을 예로 하여 설명한다.

이와 같이 본 실시예를 구성한 이유는, 본 발명의 기술적 사상에 따른 다른 실시예들은 본 실시예로부터 용이하게 알 수 있음은 물론 본 발명의 기술적 사상을 간결하고 명확하게 설명하기 위함이다.

이하, 본 실시예의 구성에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 실시예에 의한 음식물 쓰레기 처리 시스템의 구성 및 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

건조실과, 교반기 및 가열장치는 건조실 내부에 교반기를 마련하고, 그 하부에 가열장치를 마련하여 구성한다. 즉, 도6에서 도시되는 바와 같이, 건조실(20) 내부 공간을 제1건조실(21)과 제2건조실(22)로 나눈 후 그 내부에 회전축(12a)을 설치하고, 이 회전축(12a)에 파쇄뭉치(12b)와 칼날(12c)을 장착하며, 상기 회전축(12a)의 좌측단에 종동 스프로킷(12d)을 설치하여 구성한다. 또한, 상기 제1건조실(21)과 제2건조실(22)을 나누는 격벽(21e) 상부 일측에는 일정한 크기를 갖는 다수개의 이송구멍(21d)을 마련하여 제1건조실(21)에서 파쇄 및 건조된 음식물 쓰레기 중에서 일정 크기 이하의 음식물 쓰레기가 제2건조실(22)로 이송되도록 한다.

상기 제1건조실(21)과 제2건조실(22) 상단에는 상기 제1건조실과 제2건조실의 공기를 외부로 배출하는 공기 배출공(미도시)을 마련하고, 이 배출공에 제1에어필터(21b)와 제2에어필터(22c)를 각각 장착하며, 공기유입공(미도시)에 활성탄필터(25)를 장착한다.

또한, 도7에서 도시되는 바와 같이 건조실(20) 하부에 유체(32)가 저장되는 공간(33)을 마련하고, 상기 유체저장공간(33) 내부에 히터(31)를 장착하여, 상기 히터(31)에 의해 가열된 유체(32)가 건조실(20)을 가열할 수 있도록 구성한다.

제습장치는 제습부(41)와 냉각장치(미도시)로 구성한다. 도8은 제습부(41)의 구성을 나타낸 사시도로, (41a)는 제1건조실(21)에서 배출되는 고온 다습한 공기가 유입되는 제1공기유입관, (41b)는 제2건조실(22)에서 배출되는 공기가 유입되는 제2공기유입관, (41c)는 상기 제1공기유입관(41a)과 제2공기유입관(41b)을 통해 유입된 공기가 거쳐가며 제습작용이 이루어지도록 다수개의 구멍이 형성된 제습판을 각각 나타내며, (41d)는 수위조절밸브, (41e)는 드레인밸브, (41f)는 온수배출관, (41g)는 냉수유입관, (41h)는 공기배출관을 각각 나타낸다.

이러한 제습부(41)는, 제1건조실(21)과 제2건조실(22)에서 유입되는 고온 다습한 공기가 공기유입관(41a, 41b)을 통해 유입되어 차가운 물 속에 잠겨 있는 제습판(41c) 사이를 통과하여 공기배출관(41h)를 통해 배출되는 동안 제습이 이루어지도록 하는 것으로, 외부에 설치된 냉각장치(미도시)는 상기 제습부(41)에 차가운 물을 공급하며, 각종 밸브는 물을 배출하거나 공급하기 위한 것이다.

도4는 본 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리 시스템의 내부 장착 상태를 좌측면에서 바라본 사시도이고, 도5는 우측면에서 바라본 사시도로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 내부에 교반기가 장착된 건조실(20)을 전면에 위치시키고, 그 후면에 교반기 회전축(12a)을 회전시키는 구동모터(11)를 장착하여, 상기 구동모터(11)에서 발생되는 회전력이 원동 스프로킷(11a)과 종동 스프로킷(12d)을 통해 회전축(12a)에 전달되어 회전축(12a)이 회전하도록 한다.

또한, 제1건조실(21)의 고온 다습한 공기가 제1에어필터(21b)와 제1관체(21c)를 통해 제습부(41)의 제1공기유입관(41a)으로 유입되도록 하고, 제2건조실(22)의 고온 다습한 공기가 제2에어필터(22c)와 제2관체(22d)를 통해 제습부(41)의 제2공기유입관(41b)으로 유입되도록 한 후, 상기 제습부(41)의 공기배출관(41h)에서 배출되는 저온 건조한 공기가 에어히팅파이프(23)로 순환하도록 송풍팬(42)를 설치한다.

도면 중 미설명 부호 (55)는 제어장치가 장착되는 제어장치 수납실을 나타내고, (24)는 분쇄, 건조 완료된 음식물 쓰레기가 배출되는 잔사배출구를 각각 나타낸다.

도2와 도3은 본 실시예에 따른 음식물 쓰레기 처리 시스템을 나타낸 것으로, (51)은 에어필터교환도어, (52)는 잔사배출도어, (53)은 제어장치수납실도어, (54)는 활성탄필터교환도어를 각각 나타낸다.

도9는 건조실(20)과 제습부(41) 사이의 공기 흐름을 나타낸 도면으로, 도면에서 도시되는 바와 같이, 건조실(20)에서 발생하는 고온 다습한 공기가 제1,2에어필터(21b, 22c)를 거쳐 제습부(41)의 하부에 유입되면, 고온 다습한 공기가 저온 건조 상태로 변화되어 공기배출관(41h)과 활성탄필터(25) 및 에어히팅파이프(23)를 통과하여 고온 건조한 상태가 되어 건조실(20)로 공급되게 되는 것으로, 상기와 같은 과정을 반복 수행하여 제습과정을 수행하게 된다.

이때, 제습부(41)에서 배출되는 저온 건조 상태의 공기를 에어히팅파이프를 통해 가열시켜 고온 건조 상태로 만들어 건조실(20)에 공급함으로 인해 제습 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 제1,2에어필터(21b, 22c)와 활성탄필터(25)를 통해 이중의 공기정화작용(탈취작용)을 하고 공기 흐름 경로를 완전 밀봉함으로 인해 악취가 발생되지 않게 된다.

이하 "음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치"의 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도1에서 도시되는 바와 같이, 상태검출부(110)와, 스위치부(120)와, 메모리부(130)와, 표시경보부(140)와, 제습제어부(160)와, 교반제어부(170)와, 가열제어부(180)를 제어부(150)에 접속하여 본 실시예를 구성한다.

상기 상태검출부(110)는 온도검출부(111)와 습도검출부(112)로 구성한다.

본 실시예에 있어서 온도검출부(111)와 습도검출부(112)는 제1건조실(21)과 제2건조실(22)에서 배출되는 공기의 온도와 습도, 교반기 가열장치의 온도, 제습장치의 물 온도를 검출하는 것을 예로 하였으므로, 제1건조실(21)과 제2건조실(22)의 공기가 배출되는 지점에 설치된 제1에어필터(21b)와 제2에어필터(22c) 내부에 온도센서와 습도센서를 각각 설치하고(미도시), 교반기 가열장치 하단에 온도센서(181)를 장착하고, 제습부(41) 내부에 온도센서를 장착(미도시)하여 각 구성요소에 대한 온도와 습도를 검출하도록 구성한다.

상기 표시경보부(140)의 시각표시장치(141)는 도2와 도3에서 도시되는 바와 같이, 터치기능이 구비된 LCD표시장치(142a)와 경광등(141b)으로 구성하고, 스위치부(120)의 각 스위치는 조작스위치와 비상스위치로 구분하여, 비상정지스위치(121)는 음식물 쓰레기 처리 시스템 상단에 마련하고, 조작스위치는 상기 터치기능이 구비된 시각표시부(141)의 LCD표시장치에 구성한다.

상기 제습제어부(160)는 냉각장치(미도시)의 동작을 제어하는 냉각제어부(161)와 송풍팬(42)의 동작을 제어하는 팬제어부(162)로 구성하고, 교반제어부(170)는 구동모터(11)의 동작을 제어하는 모터제어부(171)로 구성한다.

본 실시예에 있어서는 건조실(20)의 각 도어를 수동 조작하도록 구성하고, 음식물 쓰레기의 무게를 감지하지 않으며, 제습부(114)의 물 수위를 감지하지 않고, 발효를 시키지 않는 것으로 하였으므로, 도1에서 무게검출부(113)와 수위검출부(114) 및 발효제어부(190)의 구성은 생략한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작 및 작용 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

전원이 인가되면 상기 제어부(150)는 도11에서 도시되는 바와 같이, 동작조건설정단계(S110)를 수행하여 음식물 쓰레기 처리 시스템을 구성하는 각 구성요소 및 제어환경을 설정할 것인지의 여부를 판단하여 동작 조건을 설정하는 것으로 판단되면 사용자 입력을 기다려 동작 조건을 설정하게 된다.

즉, 어떤 구성요소를 어떻게 제어할 것인지의 여부를 설정하는 것으로, 이러한 과정을 거쳐 서로 다른 음식물 쓰레기 처리 시스템에서 본 발명에 의한 제어장치를 겸용으로 쓸 수 있게 된다.

상기 동작조건설정단계(S110)를 수행한 후 상기 제어부(150)는, 음식물 쓰레기의 상태 및 처리 상태를 검출하는 상태검출단계(S130)을 수행하게 된다.

즉, 온도검출부(111)와 습도검출부(112)를 통해 제1건조실(21)과 제2건조실(22)에서 배출되는 공기의 온도와 습도, 교반기 가열장치의 온도, 제습장치의 물 온도를 검출하게 된다.

상기 상태검출단계(S130)를 수행한 후 상기 제어부(150)는 상기 상태검출단계(S130)를 수행하여 검출한 데이터로부터 각 구성요소의 제어량을 산출하는 제어량산출단계(S140)를 수행하게 된다.

상기 제어량산출단계(S140)를 수행한 후 상기 제어부(150)는 가열장치제어단계(S150)와 교반기제어단계(S160)와 제습장치제어단계(S170)를 순차적으로 수행하여 상기 제어량산출단계(S140)에서 산출한 제어량으로 각 구성요소의 동작을 제어하게 된다.

예를 들어, 건조실의 습도와 온도 데이터를 지속적으로 검출하여 음식물 쓰레기의 처리 상태(처리 진행 상태)를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 가열장치 히터(31)의 가동률, 구동모터(11)의 가동률과 같은 제어량을 산출하여 동작시키게 된다. 또한, 제습장치 물 온도로부터 냉방장치(미도시)의 가동률이나 작동여부를 판단하여 제어하게 되며, 송풍팬(42)의 제어량 등을 산출하여 제어하게 된다.

이때, 각 검출 데이터로부터 각 구성요소의 제어량 산출은, 각 구성요소의 동작 데이터와 반복적인 실험 데이터를 비교하여 데이터 테이블을 만들어 저장한 후, 검출되는 값을 상기 데이터 테이블과 비교하여 제어량을 산출한다.

한편, 상기 제습장치제어단계(S170)를 수행한 후 상기 제어부(150)는 작동 상태 및 검출 이력을 저장하는 저장단계(S180)와 동작 상태를 표시하는 표시경보단계(S190)를 순차적으로 수행하게 된다.

도10a 내지 도10f는 시각표시단계의 표시 화면의 일례를 나타낸 것으로, 도10a는 자동운전 표시 화면, 도10b는 수동운전 표시 화면, 도10c는 온도 설정 표시 화면, 도10d는 이력 표시 화면, 도10e는 운전상태 표시 화면, 도10f는 패스워드 입력 화면을 각각 나타낸 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예는 음식물 쓰레기의 상태 및 처리 상태를 검출하여 음식물 쓰레기 처리 시스템을 구성하는 각 구성요소의 동작을 정밀제어함으로써 효율적인 최적 제어가 이루어져 에너지 효율을 향상시키고, 각 구성요소의 작동 상태 및 동작 상태를 모니터링 할 수 있으며, 서로 다은 구성을 가지는 음식물 처리 시스템에서 범용으로 사용할 수 있게 된다.

또한, 음식물 쓰레기 처리 과정에 대한 제어 및 모니터링이 정확하게 이루어지므로 무인 자동 운전을 용이하게 실시 할 수 있다.

그러나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않음을 밝혀둔다.

11: 구동모터 11a: 원동 스프로킷
12a: 회전축 12b: 파쇄뭉치
12c: 칼날 12d: 종동 스프로킷
20: 건조실 21: 제1건조실
21a: 도어 21b: 제1에어필터
21c: 제1관체 21d: 이송구멍
21e: 격벽 22: 제2건조실
22a: 도어 22b: 확인창
22c: 제2에어필터 22d: 제2관체
23: 에어히팅파이프 24: 잔사배출구
25: 활성탄필터 31: 히터
32: 유체 33: 유체저장공간
41: 제습부 41a: 제1공기유입관
41b: 제2공기유입관 41c: 제습판
41d: 수위조절밸브 41e: 드레인밸브
41f: 온수배출관 41g: 냉수유입관
41h: 공기배출관 42: 송풍팬
50: 음식물 쓰레기 처리 시스템 51: 에어필터교환도어
52: 잔사배출도어 53: 제어장치수납실도어
54: 활성탄피터교환도어 55: 제어장치수납실
110: 상태검출부 111: 온도검출부
112: 습도검출부 113: 무게검출부
114: 수위검출부 120: 스위치부
121: 비상정지스위치 130: 메모리부
140: 표시경보부 141: 시각표시부
142: 청각표시부 150: 제어부
160: 제습제어부 161: 냉각제어부
162: 팬제어부 170: 교반제어부
171: 모터제어부 172: 도어제어부
180: 가열제어부 181: 온도센서
190: 발효제어부
S110: 동작조건설정단계 S120: 도어열림검출단계
S130: 상태검출단계 S140: 제어량산출단계
S150: 가열장치제어단계 S160: 교반기제어단계
S170: 제습장치제더단계 S180: 저장단계
S190: 표시경보단계

Claims (14)

1. 교반기, 건조실, 가열장치 및 제습장치를 필수 구성요소로 하여 음식물 쓰레기를 건조 및 분쇄시켜 처리하는 음식물 쓰레기 처리 시스템에 있어서,
   상기 음식물 쓰레기 처리 시스템의 제어장치는,
   음식물 쓰레기 상태 및 처리 상태를 검출하는 상태검출부;
   상기 건조실은 격벽을 중심으로 제1건조실과 제2건조실로 구획되고, 이 격벽에 제1건조실의 음식물 쓰레기가 제2건조실로 유입되도록 하는 이송 구멍이 형성되고, 상기 제1건조실과 제2건조실에 걸쳐 설치되는 회전축에 파쇄뭉치와 칼날이 장착되며, 이 회전축을 회전시키는 구동모터로 이루어진 교반기;
   상기 구동모터의 동작을 제어하여 음식물 쓰레기의 교반 및 파쇄가 이루어지도록 하는 교반제어부;
   상기 제1건조실에서 배출되는 고온 다습한 공기가 유입되는 제1공기유입관, 제2건조실에서 배출되는 공기가 유입되는 제2공기유입관, 상기 제1공기유입관과 제2공기유입관을 통해 유입된 공기가 거쳐가며 제습 작용이 이루어지도록 다수개의 구멍이 형성된 제습판으로 이루어지며, 벽면에 수위조절밸브, 드레인밸브, 온수배출관, 냉수유입관, 공기배출관으로 이루어진 제습부로 구성된 제습장치;
   음식물 쓰레기에 포함된 습기를 제거하는 상기 제습장치의 동작을 제어하는 제습제어부;
   음식물 쓰레기를 가열시키는 가열장치의 동작을 제어하는 가열제어부;
   음식물 쓰레기 처리 상태를 나타내는 표시경보부;
   하나 이상의 스위치로 이루어진 스위치부;
   메모리부; 및,
   상기 상태검출부와, 교반제어부와, 제습제어부와, 가열제어부와, 표시경보부와, 스위치부 및 메모리부의 동작을 제어하여, 상기 상태검출부에서 검출하는 음식물 쓰레기의 상태에 따라 교반기와 제습장치와 가열장치의 동작을 제어하여 음식물 쓰레기를 건조 및 분쇄시켜 처리하고, 동작 상태 및 동작 이력을 저장하고 나타내는 제어부;를 포함하며,
   음식물 쓰레기를 발효시키는 효소를 건조실 내에 살포하는 효소분무장치를 더 구비하고, 상기 제어장치는 상기 효소분무장치의 동작을 제어하는 발효제어부;를 더 포함하고,
   상기 상태검출부는, 하나 이상의 온도센서로 이루어져 온도를 검출하는 온도검출부; 및, 하나 이상의 습도센서로 이루어져 습도를 검출하는 습도검출부;를 포함하며,
   상기 상태검출부는, 하나 이상의 무게검출센서로 이루어져 음식물 쓰레기의 무게를 검출하는 무게검출부; 또는, 하나 이상의 수위검출센서로 이루어져 제습장치 물의 수위를 검출하는 수위검출부;를 더 포함하고,
   상기 온도검출부에서 검출하는 온도는, 음식물 쓰레기의 온도이거나, 또는 교반기의 온도이거나, 또는 건조실 내부의 온도이거나, 또는 건조실에서 배출되는 공기의 온도이거나, 또는 건조실로 유입되는 공기의 온도이거나, 또는 제습장치의 온도 중 어느 하나 이상으로 구성되고,
   상기 습도검출부에서 검출하는 습도는, 음식물 쓰레기의 습도이거나, 또는 교반기의 습도이거나, 또는 건조실 내부의 습도이거나, 또는 건조실에서 배출되는 공기의 습도이거나, 또는 건조실로 유입되는 공기의 습도 중 어느 하나 이상이며,
   상기 교반제어부는, 교반기 구동모터의 동작을 제어하는 모터제어부; 및, 건조실의 음식물 투입구 도어의 열고 닫음을 제어하는 도어제어부;를 더 포함하며,
   상기 제습제어부는, 냉기를 생성하는 냉각장치의 동작을 제어하는 냉각제어부; 및, 건조실과 냉각장치 사이에 공기를 순환시키는 송풍팬의 동작을 제어하는 팬제어부;를 포함하며,
   상기 표시경보부는, 움식물 쓰레기 처리 상태 및 검출 데이터 등을 시각적으로 나타내는 시각표시부; 및, 움식물 쓰레기 처리 상태 및 검출 데이터 등을 청각적으로 나타내는 청각표시부;를 포함하는 음식물 쓰레기 처리 시스템 제어장치.
   
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