KR101519976B1

KR101519976B1 - 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치

Info

Publication number: KR101519976B1
Application number: KR1020140120851A
Authority: KR
Inventors: 나경덕; 나광덕; 나형준
Original assignee: 주식회사 포스벨; 경기순환자원주식회사
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2015-05-15

Abstract

본 발명은 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분이 많이 함유된 폐기물을 가열과 함께 압축 성형하여 수분이 제거된 고형연료를 규격별로 성형될 수 있도록 한 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치는, 폐기물이 투입되는 투입구가 형성되고 일측에 모터가 구비되는 본체와; 상기 본체의 내부에 길이방향으로 나란히 설치되며 상기 모터에 의해 구동되어 상기 투입구를 통해 투입된 폐기물을 배출측으로 압송시키는 한 쌍의 압송스크류와; 상기 본체의 전면에 설치되어 상기 압송스크류에 의해 압송되는 폐기물을 가열 및 압축시켜 폐기물에 포함된 수분을 제거하는 다중의 히팅플레이트와; 상기 히팅플레이트의 전면에 설치되어 히팅플레이트에 의해 수분이 제거된 폐기물을 소정의 형상으로 가압 성형하는 성형플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치{Apparatus for compression molding of solid fuel using waste}

본 발명은 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분이 많이 함유된 폐기물을 가열과 함께 압축 성형하여 수분이 제거된 고형연료를 규격별로 성형될 수 있도록 한 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 생활폐기물에 대하여 재활용 하고자 하는 요구에 부응하여 각종 생활폐기물에서 음식물 쓰레기를 제외한 나머지 폐기물을 종이, 목재, 금속 및 비금속재, 유리병, 플라스틱, 의류, 스티로폼 등으로 선별하게 되고, 플라스틱 중에서 PET, PP, PS, PE 는 재활용을 위해 별도의 재활용 공장이나 식, 음료회사로 보내져 재활용되고 있다.

여기서, 캔, 유리병 등의 불연물과 가연성 물질이 함께 혼합되어 있는 일반 생활폐기물로부터 불연물을 선별해 낸 다음 가연성 폐기물만 크기가 작게 파쇄한 후 펠릿 형태로 성형되는 연료를 RDF(Refuse-Derived Fuel)라 한다.

또한, 폐기물 중에서 종이나 플라스틱과 같은 가연성 폐기물을 선별, 파쇄, 건조, 성형 등의 공정을 거쳐 고체상태의 연료로 제조한 것이 있는데, 이를 RPF( Refuse Paper & Plastic Fuel)라 한다.

RDF(생활폐기물 고형연료 제품)는 폐플라스틱을 중량 기준으로 60%이상 포함되는 연료이고, RPF(폐플라스틱 고형연료 제품)는 가연성 폐기물을 사용하여 품질기준에 적합하게 제조되는 연료이다.

최근에는 RDF(생활폐기물 고형연료 제품), RPF(Refuse Plastic Fuel; 폐플라스틱 고형연료 제품) 제조에 관한 많은 기술들이 개시되고 있다.

이러한 기술의 일예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1에는 분쇄물을 공급하는 분쇄물공급부와; 상기 분쇄물공급부의 하류에 위치되며 분쇄물이 압축되면서 혼합되는 제1,2혼합부와; 상기 제1혼합부와 제2혼합부 사이에 위치되며 그 내부에 방사상으로 막대 형상의 히터가 설치된 압출성형판과; 상기 제2혼합부의 하류측에 위치되며 혼합된 분쇄물을 펠릿 형태로 성형하는 펠릿성형부로 이루어지되; 상기 분쇄물공급부와 제1혼합부의 하부에는 분쇄물 속에 포함된 수분이 배출되는 간극이 형성되고; 상기 제1혼합부의 상부 내부면에는 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 고형연료 성형기에 대해 개시되어 있다.

특히, 상기 고형연료 성형기는 열매체인 기름이 순환되는 자켓부가 펠릿성형부에 구비되어 있어 순환하는 열매체에 의해 균일하게 가열되어 연화되면서 연료 펠릿이 완성된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 나선 형태의 스크류날개가 스크류축의 길이 방향을 따라 일체로 형성되어 스크류날개의 파손으로 인해 교체할 경우 스크류 전체를 교체해야 하므로 유지보수 비용이 과다하게 소요되는 한편, 압출성형판에 방사상으로 설치된 전기히터에 의한 열전도율이 높지 않기 때문에 분쇄물 내에 포함된 수분의 제거효율이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 자켓부에 열매체인 기름을 일정온도로 가열된 상태로 꾸준히 공급해야 함에 따라 가열시간 및 기름보충 등으로 인해 자켓부의 균일한 온도를 유지하지 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록공보 제10-0913928호(2009.08.19 등록)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 함수율이 높은 폐기물을 고형연료로 성형하기 위해 마련된 다중의 히팅플레이트로부터 발산하는 열이 중첩되어 열의 시너지 효과 및 지속시간을 상승시킴으로써 폐기물 내 포함된 수분의 제거효율을 크게 향상시킬 수 있는 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 마모도가 있는 스크류 부품과 회전력을 전달하는 축을 분리 가능하게 구성함으로써 부품의 수명연장 및 교체가 용이한 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 패키지 타입의 성형플레이트 도입으로 소비자가 원하는 다양한 형상 및 크기의 고형연료를 성형할 수 있는 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치는, 폐기물이 투입되는 투입구가 형성되고 일측에 모터가 구비되는 본체와; 상기 본체의 내부에 길이방향으로 나란히 설치되며 상기 모터에 의해 구동되어 상기 투입구를 통해 투입된 폐기물을 배출측으로 압송시키는 한 쌍의 압송스크류와; 상기 본체의 전면에 설치되어 상기 압송스크류에 의해 압송되는 폐기물을 가열 및 압축시켜 폐기물에 포함된 수분을 제거하는 다중의 히팅플레이트와; 상기 히팅플레이트의 전면에 설치되어 히팅플레이트에 의해 수분이 제거된 폐기물을 소정의 형상으로 가압 성형하는 성형플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치는, 함수율이 높은 폐기물을 고형연료로 성형하기 위해 마련된 다중의 히팅플레이트로부터 발산하는 열이 중첩되어 열의 시너지 효과 및 지속시간을 상승시킴으로써 폐기물 내 포함된 수분의 제거효율을 크게 향상시키는 효과가 있다.

또한, 부품의 설치 및 부품 교체가 용이하여 장치의 안정성 및 정비성능이 우수하며, 소비자가 원하는 다양한 형상 및 크기의 고형연료를 성형할 수 있어 제품 만족도를 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 본체를 확대하여 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 압송스크류를 확대하여 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 압송스크류를 확대하여 도시한 분리사시도.
도 6은 본 발명에 따른 히팅플레이트를 확대하여 도시한 분리사시도.
도 7은 본 발명에 따른 성형플레이트를 확대하여 도시한 분리사시도.

본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치는, 폐기물이 투입되는 투입구가 형성되고 일측에 모터가 구비되는 본체와; 상기 본체의 내부에 길이방향으로 나란히 설치되며 상기 모터에 의해 구동되어 상기 투입구를 통해 투입된 폐기물을 배출측으로 압송시키는 한 쌍의 압송스크류와; 상기 본체의 전면에 설치되어 상기 압송스크류에 의해 압송되는 폐기물을 가열 및 압축시켜 폐기물에 포함된 수분을 제거하는 다중의 히팅플레이트와; 상기 히팅플레이트의 전면에 설치되어 히팅플레이트에 의해 수분이 제거된 폐기물을 소정의 형상으로 가압 성형하는 성형플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압송스크류는 상기 모터의 축에 연결되어 연동 회전되는 회전축과, 상기 회전축의 후방에 결합되는 기어와, 상기 회전축의 전방에 착탈 가능하게 결합되어 상기 투입구를 통해 투입된 폐기물을 교반 이송시키는 교반 스크류날개와, 상기 회전축의 전단에 볼트 결합되며 폐기물에 열이 쉽게 전달되도록 상기 교반 스크류날개의 피치보다 작은 피치로 형성되는 압축 스크류날개로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히팅플레이트는 상기 한 쌍의 압송스크류가 관통되도록 관통구가 형성되고 상기 관통구의 둘레를 따라 일정간격으로 삽입홈이 형성되며 상기 삽입홈에 삽입과 분리가 가능하도록 연속적인 요철형태의 열선이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히팅플레이트들 중에서 최전방에 배치된 히팅플레이트의 일측에는 히팅플레이트의 측면을 고정하도록 볼트가 체결되고 상기 성형플레이트가 힌지 결합되어 회동 가능하도록 다수의 힌지브라켓이 형성되는 고정플레이트가 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 성형플레이트에는 다수의 결합공이 형성되며, 상기 결합공에는 다수의 연료토출공이 형성되고 후면에 열선이 구비된 열 성형노즐이 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 본체를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압송스크류를 확대하여 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 압송스크류를 확대하여 도시한 분리사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 히팅플레이트를 확대하여 도시한 분리사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 성형플레이트를 확대하여 도시한 분리사시도이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치는 본체(1), 압송스크류(2), 히팅플레이트(3), 성형플레이트(4)를 포함하며, 다수의 프레임이 연결되어 구성된 메인프레임(6)의 상부에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 본체(1)는 폐기물이 투입되는 투입구(11)가 형성되고 일측에 모터(12)가 구비된다. 상기 본체(1)는 사각형태인 복수의 하우징이 상호 결합되어 구성되며, 내부에 압송스크류(2)의 기어(22)가 수용되는 제1 하우징(13)과, 상기 제1 하우징(13)의 전방에 결합되며 압송스크류(2)의 교반 스크류날개(23)가 수용되는 제2 하우징(14)으로 구성된다.

상기 제1 하우징(13)은 내부에 수용공간이 형성되고 상부에 2개의 개구부(131)가 형성되며, 전방에 압송스크류(2)가 관통되도록 2개의 통공(132)이 형성되고 전방 둘레에 다수의 볼트결합공(133)이 형성된다.

상기 제2 하우징(14)은 폐기물이 투입되도록 상부가 개방 형성된 '

'자 형태로 형성되고, 후면에는 상기 제1 하우징(13)의 볼트결합공(133)에 체결되는 볼트가 다수로 구비되고 전면에는 히팅플레이트(3)와 볼트로 결합되도록 다수의 볼트결합공(141)이 형성된다.

상기 압송스크류(2)는 한 쌍으로 이루어져 상기 본체(1)의 내부에 길이방향으로 나란히 설치되며 상기 모터(12)에 의해 구동되어 상기 투입구(11)를 통해 투입된 폐기물을 배출측으로 압송시킨다.

상기 압송스크류(2)는 상기 모터(12)의 축에 연결되어 연동 회전되는 회전축(21)과, 상기 회전축(21)의 후방에 결합되는 기어(22)와, 상기 회전축(21)의 전방에 착탈 가능하게 결합되어 상기 투입구(11)를 통해 투입된 폐기물을 교반 이송시키는 교반 스크류날개(23)와, 상기 회전축(21)의 전단에 볼트 결합되며 폐기물에 열이 쉽게 전달되도록 상기 교반 스크류날개(23)의 피치보다 작은 피치로 형성되는 압축 스크류날개(24)로 이루어진다. 상기 회전축(21)의 후단에는 모터(12)의 회전을 적당한 속도로 감속시키기 위해 감속기(25)가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 교반 스크류날개(23)는 투입구(11)를 통해 투입되는 폐기물을 이송하도록 제2 하우징(14) 내에 배치되고, 상기 압축 스크류날개(24)는 교반 스크류날개(23)에 의해 이송된 폐기물을 히팅플레이트(3)에 의해 가열됨과 동시에 이송하도록 히팅플레이트(3) 내에 배치된다.

상기 교반 스크류날개(23)는 많은 양의 폐기물이 투입되어 이송되도록 압축 스크류날개(24)의 피치보다 큰 피치로 형성되며, 상기 압축 스크류날개(24)는 상기 교반 스크류날개(23)의 피치보다 작은 피치로 형성됨으로써 압송스크류(2) 외벽의 복사열을 폐기물이 쉽게 전달받을 수 있다.

이처럼, 상기 압송스크류(2)는 마모도가 있는 스크류날개와 회전력을 전달하는 회전축을 서로 분리 가능하게 함으로써 스크류날개의 교체가 용이하고 수명을 연장시키는 한편, 적은 시간으로 많은 폐기물을 열 압축시킬 수 있으며, 열을 전달받은 폐기물은 체적이 급격히 줄어들어 압송스크류(2)의 동력전달부에 발생하는 부하를 감소시키는 효과가 있다.

상기 히팅플레이트(3)는 상기 본체(1)의 전면에 설치되어 상기 압송스크류(2)에 의해 압송되는 폐기물을 가열 및 압축시켜 폐기물에 포함된 수분을 제거하게 된다.

상기 히팅플레이트(3)는 열전도율이 높은 재질로 이루어지며 개별적으로 발산하는 열이 중첩되어 열 시너지효과 및 지속시간을 상승시키기 위하여 다중 구조로 이루어진다.

상기 히팅플레이트(3)는 상기 한 쌍의 압송스크류(2)가 관통되도록 관통구(31)가 형성되고 상기 관통구(31)의 둘레를 따라 일정간격으로 삽입홈(32)이 형성되며 상기 삽입홈(32)에 삽입과 분리가 가능하도록 연속적인 요철형태의 열선(33)이 삽입된다. 또한, 상기 히팅플레이트(3)에는 볼트가 결합되도록 다수의 볼트체결공(34)이 형성된다.

특히, 상기 열선(33)을 히팅플레이트(3)의 표면에 부착하는 방식이 아닌 삽입하는 방식으로 구성하여 내부 열전달율을 크게 향상시킴으로써 히팅플레이트(3)를 통과하는 폐기물 내 포함된 수분의 제거효율을 크게 향상시킬 수 있으며, 폐기물이 원활히 성형될 수 있도록 한다. 또한, 상기 열선(33)은 히팅플레이트(3)의 삽입홈(32)에 삽입과 분리가 가능하기 때문에 설치는 물론 유지보수가 용이하다.

한편, 상기 히팅플레이트(3)들 중에서 최전방에 배치된 히팅플레이트의 일측에는 히팅플레이트(3)의 측면을 고정하도록 볼트가 체결되고 상기 성형플레이트(4)가 힌지 결합되어 회동 가능하도록 다수의 힌지브라켓(51)이 형성되는 고정플레이트(5)가 결합된다. 따라서, 상기 고정플레이트(5)에 의해 다중구조로 이루어지는 히팅플레이트(3)의 고정 및 분리를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 성형플레이트(4)를 견고하게 고정시키는 한편 정비를 용이하게 할 수 있다.

상기 성형플레이트(4)는 상기 히팅플레이트(3)의 전면에 설치되어 히팅플레이트(3)에 의해 수분이 제거된 폐기물을 소정의 형상으로 가압 성형하게 된다.

상기 성형플레이트(4)에는 다수의 결합공(41)이 형성되며, 상기 결합공(41)에는 다수의 연료토출공(421)이 형성되고 후면에 열선이 구비된 열 성형노즐(42)이 착탈 가능하게 결합된다. 또한, 상기 성형플레이트(4)의 일측에는 상기 고정플레이트(5)의 힌지브라켓(51)에 축 결합되도록 힌지 암(43)이 돌출 형성된다.

상기 결합공(41)은 상기 열 성형노즐(42)이 삽입 고정될 수 있도록 내주면에 단턱(411)이 형성되고, 상기 열 성형노즐(42)의 후면에는 상기 결합공(41)의 단턱(411)에 걸리는 돌출부(422)가 형성된다.

특히, 상기 열 성형노즐(42)은 성형플레이트(4)에 착탈 가능하도록 형성되어 소비자가 원하는 다양한 형상 및 크기의 고형연료를 성형할 수 있으며, 열 성형노즐(42)의 후면에 구비된 열선을 통해 고형연료 성형 시 성형물의 외형이 변형(뒤틀림 등)되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 성형플레이트(4)의 전방에는 상기 열 성형노즐(42)의 연료토출공(421)을 통해 토출되는 고형연료를 일정 크기로 절단할 수 있도록 절단기(7)가 설치되고, 절단기(7)를 통해 절단되어 낙하되는 고형연료를 수거하도록 연료수거함(8)이 설치될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본체(1)의 투입구(11)를 통해 폐기물이 투입되면 모터(12)에 의해 구동되는 압송스크류(12)가 회전하면서 교반 스크류날개(23)에 의해 폐기물이 교반 이송된다.

교반 스크류날개(23)에 의해 교반 이송된 폐기물은 압축 스크류날개(24)에 의해 압송되어 히팅플레이트(3)를 통과한다.

이때, 열선(33)이 삽입된 다중 구조의 히팅플레이트(3)에서 발산되는 열이 중첩되어 열 시너지효과 및 지속시간을 상승시키는 한편, 피치가 작게 설계된 압축 스크류날개(24)에 의해 압송되는 폐기물에 열이 쉽게 전달됨으로써 폐기물 내 포함된 수분을 신속하게 제거한다.

히팅플레이트(3)를 통과하면서 수분이 제거되는 폐기물은 압축 스크류날개(24)에 의해 계속해서 압축되면서 성형플레이트(4)의 열 성형노즐(42)에 형성된 연료토출공(421)을 통해 일정 형상의 고형연료로 성형되어 배출된다.

특히, 열 성형노즐(42)의 후면에 구비된 열선을 통해 고형연료 성형 시 성형물의 외형이 변형되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 본체
11 : 투입구
12 : 모터
13 : 제1 하우징
131 : 개구부, 132 : 통공, 133 : 볼트결합공
14 : 제2 하우징
141 : 볼트결합공
2 : 압송스크류
21 : 회전축
22 : 기어
23 : 교반 스크류날개
24 : 압축 스크류날개
25 : 감속기
3 : 히팅플레이트
31 : 관통구
32 : 삽입홈
33 : 열선
34 : 볼트체결공
4 : 성형플레이트
41 : 결합공
411 : 단턱
42 : 열 성형노즐
421 : 연료토출공, 422 : 돌출부
43 : 힌지 암
5 : 고정플레이트
51 : 힌지브라켓
6 : 메인프레임
7 : 절단기
8 : 연료수거함

Claims

폐기물이 투입되는 투입구(11)가 형성되고 일측에 모터(12)가 구비되는 본체(1)와, 상기 본체(1)의 내부에 길이방향으로 나란히 설치되며 상기 모터(12)에 의해 구동되어 상기 투입구(11)를 통해 투입된 폐기물을 배출측으로 압송시키는 한 쌍의 압송스크류(2)와, 상기 본체(1)의 전면에 설치되어 상기 압송스크류(2)에 의해 압송되는 폐기물을 가열 및 압축시켜 폐기물에 포함된 수분을 제거하는 다중의 히팅플레이트(3)와, 상기 히팅플레이트(3)의 전면에 설치되어 히팅플레이트(3)에 의해 수분이 제거된 폐기물을 소정의 형상으로 가압 성형하는 성형플레이트(4)를 포함하며;
상기 압송스크류(2)는 상기 모터(12)의 축에 연결되어 연동 회전되는 회전축(21)과, 상기 회전축(21)의 후방에 결합되는 기어(22)와, 상기 회전축(21)의 전방에 착탈 가능하게 결합되어 상기 투입구(11)를 통해 투입된 폐기물을 교반 이송시키는 교반 스크류날개(23)와, 상기 회전축(21)의 전단에 볼트 결합되며 폐기물에 열이 쉽게 전달되도록 상기 교반 스크류날개(23)의 피치보다 작은 피치로 형성되는 압축 스크류날개(24)로 이루어지고;
상기 히팅플레이트(3)는 상기 한 쌍의 압송스크류(2)가 관통되도록 관통구(31)가 형성되고 상기 관통구(31)의 둘레를 따라 일정간격으로 삽입홈(32)이 형성되며 상기 삽입홈(32)에 삽입과 분리가 가능하도록 연속적인 요철형태의 열선(33)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치.
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제1항에 있어서, 상기 히팅플레이트(3)들 중에서 최전방에 배치된 히팅플레이트의 일측에는 히팅플레이트(3)의 측면을 고정하도록 볼트가 체결되고 상기 성형플레이트(4)가 힌지 결합되어 회동 가능하도록 다수의 힌지브라켓(51)이 형성되는 고정플레이트(5)가 결합되는 것을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치.
제1항에 있어서, 상기 성형플레이트(4)에는 다수의 결합공(41)이 형성되며, 상기 결합공(41)에는 다수의 연료토출공(421)이 형성되고 후면에 열선이 구비된 열 성형노즐(42)이 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 폐기물을 이용한 고형연료 압축 성형장치.