KR101523759B1 - 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기 - Google Patents

음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가정 내에서 소규모로 싱크대에 설치하는 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기에 관한 것으로서, 상세하게는 가정 내에서 발생한 음식물 쓰레기의 탈수과정과 건조과정을 1개의 통을 통해 모두 수행함으로써 장치의 소규모가 가능하고, 음식물쓰레기 처리효율이 높으며, 또한 음식물 쓰레기의 감량화 효율을 높일 수 있는 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기에 관한 것이다.

Description

음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기{APPARATUS FOR GRINDING, DRYING AND REDUCING FOOD WASTE}
본 발명은 소규모 형태로 제작되어 가정 내의 싱크대의 위 또는 아래에 설치하여 가정에서 발생하는 음식물 쓰레기를 분쇄 건조하여 감량화하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가정 내에서 발생하는 음식물 쓰레기를 1 개의 통 내에서 탈수과정과 건조과정을 거쳐 감량화할 수 있어, 콤팩트한 장치 설계가 가능하고, 소규모이면서도 기존 음식물쓰레기 처리기와 비교하여 볼 때 처리 효율이 높으며, 효과적인 분쇄 및 건조에 따른 음식물 쓰레기 감량화 효율을 더욱더 높일 수 있는 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기에 관한 것이다.
음식물 쓰레기는 수분함량이 80~85%로서 쉽게 부패되어 악취와 오수가 발생하기 때문에 분리수거 및 운반이 쉽지 않고, 매립 시에는 다량의 침출수가 흘러나와 지하수 오염 등의 2차 환경오염을 유발시키며, 음식물 쓰레기로부터 발생하는 침출수를 처리하는데 많은 비용이 소요된다.
그리고 음식물 쓰레기의 소각 시에도 발열량이 낮고 수분이 많아 소각온도 저하에 따른 보조연료의 추가사용의 문제점이 유발되고 있는 실정이다.
이를 해결하기 위하여 음식물 쓰레기의 자원화 기술 및 감량화 기술에 대한 지속적인 개발이 이루어지고 있다.
상기 자원화 기술은 사료화기술과 퇴비화기술로 구분되며, 상기 사료화 기술은 다시 건조사료화, 습식사료화, 발효사료화 방법으로 구분된다.
상기 건조사료화는 기계적인 설비에 의해 음식물쓰레기의 수분함량을 15%이하가 되도록 처리하는 방식으로서, 처리과정에서 병원성균이 사멸하고, 부피감소로 운반 및 저장성이 좋아지는 장점이 있는 반면, 주요 영양소의 파괴와 에너지 비용에 따른 경제성 감소가 따른다는 단점이 있다.
상기 습식사료화는 이물질이 함유되지 않은 음식물쓰레기를 신속하게 수거해 간단한 멸균처리로 가축에게 직접 공급하는 방법이다. 이와 같은 습식사료화는 경제적이라는 장점을 갖는 반면, 영양가가 부족하고 변질할 경우 문제를 일으킬 수 있다는 단점을 갖는다.
상기 발효사료화는 미생물에 의한 발효과정을 거쳐 음식물쓰레기를 사료로 만든 방법이다.
상기 퇴비화 기술에 대해 살펴보면, 퇴비화(composting)는 제한된 조건하에서 미생물에 의한 유기물의 호기적 또는 산소요구성 분해를 의미하는 것으로서, 기술적으로는 유기성 폐기물의 생물학적 분해를 통해 이루어진다.
퇴비화가 일어나는 동안 미생물은 유기물을 먹이로 이용하며, 동시에 산소를 소비하게 된다. 이때 음식물 쓰레기 내의 유기물질들은 탄수화물, 헤미셀룰로즈(Hemi-Cellulose), 셀룰로즈(Cellulose), 리그닌(Lignin), 리그노셀룰로즈(Ligno-Cellulose), 지질, 단백질 등으로 주로 C, H, O, N, S, P 등의 원소로 구성되어 있으며, 이들 유기물질들은 종속영양미생물에 의하여 무기질인 부식토로 전환된다. 산소가 없을 경우 혐기성 분해를 하며, 대부분은 산소가 첨가되어 호기성 분해를 한다.
단, 상기 혐기성 분해의 경우, 암모니아, 황화수소 등의 발생으로 인해 악취가 나고 분해속도가 느리다는 단점이 있어, 대부분 호기성 분해를 선호한다.
상기 음식물 쓰레기 자원화 기술과 더불어 음식물 쓰레기 감량화 기술이 지속적으로 개발되고 있으며, 본 발명은 이와 같은 음식물 쓰레기 감량화 기술에 속한다.
본 발명과 관련하여 종래 개발된 음식물 쓰레기 감량화기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허 10-0827452(등록일자 2008.04.28) '소용량 음식물 쓰레기 처리장치 및 음식물 쓰레기 내에 함유된 수분 및 염분의 제거방법'; 대한민국 등록특허 10-1217227(등록일자 2012.12.24) '음식물 분쇄처리감량기'; 대한민국 등록특허 10-0691526(등록일자 2007.02.28) '음식물 쓰레기 처리기'; 대한민국 등록특허 10-1346854(등록일자 2013.12.24) '음식물 쓰레기 건조 감량장치';에 대한 기술이 개시된 바 있다.
그러나 종래 시판되는 제품 및 선행기술들은 다음의 단점이 있다.
첫째. 종래 가정 내의 싱크대 하부에 설치하는 음식물 쓰레기 처리기의 경우, 음식물 쓰레기를 전체적으로 갈아서 슬러지 상태로 만든 후에 하수구로 배출하는 방식의 디스포저(disposer) 제품으로서, 배수시설이 열악한 지역에서는 사용하기 어렵다는 단점이 있다.
둘째. 종래 시판되는 제품(그린 퀸 제품)의 경우, 투입부를 거친 후 분쇄기와 스크류를 이용한 압축방식이기 때문에 압축공간에 잔유물이 많이 남게 되고, 건조장치가 없기 때문에 부패하는 단점이 있다.
셋째. 대한민국 등록특허 10-0827452(등록일자 2008.04.28)를 포함하여 기존에 시판되는 홈닉스 제품의 경우, 절단 분쇄기능을 갖는 1통과 건조기능을 갖는 1통이 각기 구성됨으로 인해 설치공간을 많이 차지하는 단점과 함께 처리 용량이 작다는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-0827452(등록일자 2008.04.28) 대한민국 등록특허 10-1217227(등록일자 2012.12.24) 대한민국 등록특허 10-0691526(등록일자 2007.02.28) 대한민국 등록특허 10-1346854(등록일자 2013.12.24)
상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 1개의 통 내에서 음식물 쓰레기의 탈수와 건조과정을 통해 감량화 처리한 후 외부로 배출하도록 구성하여, 디스포저(disposer) 방식과 달리 배수시설에 큰 영향을 받지 않도록 하고, 또한 최소한의 설치 면적으로 장치의 설치가 가능하며, 효과적인 분쇄 및 건조처리 방식에 의해 효과적인 감량화를 이룰 수 있도록 하는 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기를 제공함에 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 싱크대에 결합 설치되는 부분으로서, 바닥면에 음식물 쓰레기 투입을 위한 투입홀이 형성되고, 싱크대의 물이 하수관으로 배수될 수 있도록 일측면에 배수홀이 형성된 투입부와,
상기 투입홀을 개폐하되, 하부에 센서가 설치되어 있어 음식물쓰레기 처리부의 작동여부를 제어하는 투입부 캡과,
상기 투입부의 하부와 착탈식 결합을 이루어, 상기 투입홀을 통해 투입되는 음식물 쓰레기를 절단, 분쇄하면서 탈수와 건조과정을 순차적으로 수행하며, 일측면에 배수를 위한 배수구가 형성되고, 타측 외면에 온도 측정을 위한 온도감지기가 설치되며, 탈수 및 건조과정을 마친 음식물쓰레기를 배출하기 위하여 저부일측에 형성되는 배출구를 포함하는 원통형의 음식물쓰레기 처리부와,
수직 방향으로 세워진 원통형 구조의 파이프 몸체의 상단에 탈수모터가 설치되어 수직축을 회전 중심축으로 하여 회전 운동을 하고, 상기 파이프 몸체의 일측 외주면에 수직방향으로 배수공이 다수 개 형성되며, 상기 배수공을 음식물쓰레기 처리부의 배수구와 일치되도록 위치시켜 배수과정을 수행하거나, 또는 불일치되도록 위치시켜 배수과정을 중단시키는 배수제어부와,
상기 음식물쓰레기 처리부의 저부에 설치되어 음식물쓰레기 처리부의 하부로 열을 공급하는 히터와,
상기 히터로부터 발생한 열로부터 팬을 통해 열풍을 생성하고, 이와 같이 생성된 열풍을 상기 음식물쓰레기 처리부의 상부 내측으로 공급하는 열풍공급부와,
상기 음식물쓰레기 처리부의 내측 저부에 설치되어, 메인모터로부터 회전동력을 공급받아 중심축을 회전축으로 하여 회전하면서 음식물쓰레기를 절단하는 커터와, 상기 커터의 하부로 동일 중심축에 설치되는 분쇄바와, 상기 음식물쓰레기 처리부의 내주면에 설치되는 돌출바를 포함하는 절단·분쇄부와,
상기 음식물쓰레기 처리부의 배출구를 통한 음식물쓰레기의 배출을 제어하기 위하여 배출모터로부터 동력을 공급받아 배출구를 개폐함으로써 음식물쓰레기의 배출을 제어하는 배출제어부와,
상기 배출제어부의 통제하에 배출된 음식물쓰레기를 임시보관하는 컨테이너와,
상기 투입부 캡의 하부에 설치되어 있는 센서 및 음식물쓰레기 처리부의 온도감지기로부터 수신된 신호에 따라 탈수모터, 히터, 메인모터, 배출모터를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기를 제공한다.
본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기는 다음의 효과를 갖는다.
첫째. 음식물 쓰레기의 탈수 공간과 건조 공간을 분리하지 않고 하나의 통 내에서 모두 처리가능하도록 장치를 구성함에 따른 장치의 콤팩트화가 가능하다.
둘째. 탈수과정과 건조과정이 하나의 통 내에서 처리되기 때문에 기존의 탈수통과 건조통을 구분하여 이원화 처리를 하던 것과 비교하여 볼 때 음식물 쓰레기의 처리 양을 늘리면서 처리 시간을 단축할 수 있기 때문에 처리효율을 높일 수 있다.
셋째. 효율적인 건조처리와 함께 절단 및 분쇄과정을 수행함으로써 효율적인 음식물 쓰레기의 감량화가 가능하다.
넷째. 기존의 디스포저(disposer) 제품과 달리 슬러지 형태의 음식물 쓰레기를 배수구를 통해 배출하지 않기 때문에 배수시설이 열악한 지역에서도 사용할 수 있다는 장점을 갖는다.
다섯째. 음식물 쓰레기 처리시 또는 잔존 음식물 찌꺼기로부터 발생할 수 있는 악취발생을 차단함으로써 사용상의 편의성을 제공할 수 있다.
여섯째. 음식물 쓰레기는 싱크대에 있던 물과 함께 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기 내부로 투입되어 탈수 및 건조과정을 거치기 때문에 최종적으로 처리된 건조 분쇄물의 염분을 적정 범위를 유지할 수 있도록 함으로써 사료 또는 퇴비로 사용하기에 적합하다는 장점을 갖는다.
일곱째. 음식물 쓰레기에 의해 장치 내부가 부식되는 것을 방지함으로써 제품의 사용수명을 연장할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기의 전체 구성을 보인 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기의 외부형상을 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기의 내부구조를 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기의 상부를 보인 상면도.
도 5는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기를 구성하는 배수제어부(40)의 작동상태도.
도 6은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기를 구성하는 배출제어부(80)를 보인 사시도.
본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기의 구체적인 기술 구성을 살펴 보기에 앞서 음식물 쓰레기의 주요 특성인 pH(수소이온 농도), 염분, 수분에 대해 먼저 살펴보고자 한다.
PH ( 수소이온 농도)
일반적으로 음식물 쓰레기의 PH는 약산성인 4.5~5.5 수준이며, 여름철에는 음식물 쓰레기의 대부분이 상하게 됨으로써 PH는 4.5 수준으로 접근하게 된다. 이와 같은 음식물 쓰레기의 약산성으로 인해 금속으로 이루어진 음식물 쓰레기 처리장치의 부식이 활발히 이루어져 제품의 수명을 단축시킬 수 있다.
염분
음식물 쓰레기의 퇴비화에서 가장 문제가 되는 것은 음식물 쓰레기만이 가지고 있는 특성이며, 그 중 염분에 있어 음식물 쓰레기의 염분 농도의 평균치는 0.9~3.3%이다. 음식물 쓰레기를 퇴비화하기 위해서는 염분의 함량을 고려하여야 하며, 높은 염분 함량은 퇴비 품질 저하 및 토양 오염의 악화를 초래할 수 있기 때문이다.
수분
음식물 쓰레기는 수분이 많은 것이 특징으로 수분함량이 80~85%로써 쉽게 부패하여, 수거, 운반시 악취와 오수가 발생하고, 매립 처리 시에는 다량의 침출수가 흘러나와 지하수 오염과 파리, 모기, 쥐 등의 병원균 매개체로 인한 2차 환경오염을 유발시킨다.
본 발명은 음식물 쓰레기를 처리함에 있어, 상기 pH, 염분, 수분에 대한 효과적인 대응이 가능하고, 또한 1개의 통 내에서 탈수와 건조가 이루어지도록 장치가 구성되어 있어 구조적 및 기능적인 면에서 장점을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기(1)에 대해 도면과 함께 구체적으로 살펴보고자 한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기(1)는 싱크대에 결합하되, 바닥면에 음식물 쓰레기 투입을 위한 투입홀(101)이 형성되고, 싱크대의 물이 하수관으로 배수될 수 있도록 일측면에 배수홀(101)이 형성된 투입부(10)와,
상기 투입홀(101)을 개폐하되, 하부에 센서(201)가 설치되어 있어 음식물쓰레기 처리부의 작동여부를 제어하는 투입부 캡(20)과,
상기 투입부(10)의 하부와 착탈식 결합을 이루어, 상기 투입홀(101)을 통해 투입되는 음식물 쓰레기를 절단, 분쇄하면서 탈수와 건조과정을 순차적으로 수행하며, 일측면에 배수를 위한 배수구(301)가 형성되고, 타측 외면에 온도 측정을 위한 온도감지기(302)가 설치되며, 탈수 및 건조과정을 마친 음식물쓰레기를 배출하기 위하여 저부일측에 형성되는 배출구(303)를 포함하는 원통형의 음식물쓰레기 처리부(30)와,
수직 방향으로 세워진 원통형 구조의 파이프 몸체(401)의 상단에 탈수모터(402)가 설치되어 수직축을 회전 중심축으로 하여 회전 운동을 하고, 상기 파이프 몸체(401)의 일측 외주면에 수직방향으로 배수공(403)이 다수 개 형성되며, 상기 배수공(403)을 음식물쓰레기 처리부(30)의 배수구(301)와 일치되도록 위치시켜 배수과정을 수행하거나, 또는 불일치되도록 위치시켜 배수과정을 중단시키는 배수제어부(40)와,
상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 저부에 설치되어 음식물쓰레기 처리부(30)의 하부로 열을 공급하는 히터(50)와,
상기 히터(50)로부터 발생한 열로부터 팬(601)을 통해 열풍을 생성하고, 이와 같이 생성된 열풍을 상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 상부 내측으로 공급하는 열풍공급부(60)와,
상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 내측 저부에 설치되어, 메인모터(701)로부터 회전동력을 공급받아 중심축을 회전축으로 하여 회전하면서 음식물쓰레기를 절단하는 커터(702)와, 상기 커터(702)의 하부로 동일 중심축에 설치되는 분쇄바(703)와, 상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 내주면에 설치되는 돌출바(704)를 포함하는 절단·분쇄부(70)와,
상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 배출구(303)를 통한 음식물쓰레기의 배출을 제어하기 위하여 배출모터(801)로부터 동력을 공급받아 배출구(303)를 개폐함으로써 음식물쓰레기의 배출을 제어하는 배출제어부(80)와,
상기 배출제어부(80)의 통제하에 배출된 음식물쓰레기를 임시보관하는 컨테이너(90)와,
상기 투입부 캡(20)의 하부에 설치되어 있는 센서(201) 및 음식물쓰레기 처리부(30)의 온도감지기(302)로부터 수신된 신호에 따라 탈수모터(402), 히터(50), 메인모터(701), 배출모터(801)를 제어하는 제어부(100)를 포함하여 이루어진다.
상기 투입부(10)는 싱크대와 결합하는 부분으로서, 형태에 특별한 제한은 없으나 구체적인 예로서 원통형의 구조를 이룬다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 투입부(10)의 일측에는 배수홀(102)이 형성되어 있고, 상기 배수홀(102)은 하수관과 연결되어 있어 설거지 시에 발생하는 물이 하수관으로 배수될 수 있도록 한다.
또한 상기 투입부(10)는 음식물쓰레기 처리부(30)와 착탈식 결합을 이루어 결합과 분리할 수 있도록 구성되어 있기 때문에 싱크대 하부에 설치시 높이 조절이 가능하다는 장점을 갖는다.
상기 투입 캡(20)은 상기 투입구(101)를 개·폐하는 것으로서, 투입 캡(20)을 열어 음식물쓰레기를 투입구(101)를 통해 투입하면, 하부에 결합되어 있는 음식물쓰레기 처리부(30)로 공급된다.
이와 같이 상기 투입구(101)를 통해 음식물쓰레기 처리부(30)로 음식물쓰레기를 투입한 후, 상기 투입 캡(20)으로 상기 투입구(101)를 닫게 되면, 상기 투입 캡(20)의 하부에 설치되어 있는 센서(201)가 제어부(100)에 신호를 송신하게 되면, 상기 센서(201)의 신호를 수신한 제어부(100)는 메인모터(701)를 작동시켜 상기 메인모터(701)와 축으로 연결되어 있는 커터(702)와 분쇄바(703)가 회전하면서 음식물쓰레기를 절단하고, 이때 탈수과정이 함께 진행된다.
상기 음식물쓰레기 처리부(30)는 상기 투입구(101)를 통해 투입된 음식물 쓰레기를 절단, 분쇄과정과 함께 탈수와 건조처리 작업을 수행한 후 최종적으로 감량화 처리된 음식물 쓰레기를 배출구(303)를 통해 외부로 배출하게 된다.
즉, 상기 음식물쓰레기 처리부(30) 내의 음식물쓰레기는 일정시간 동안 탈수과정을 거친 후, 동일 공간 내에서 일정시간 동안 건조과정을 거쳐 최종적으로 감량처리된 음식물쓰레기가 외부로 배출되도록 한다.
이와 같이 탈수와 건조를 동일 공간 내에서 시간차를 두어 수행하도록 장치를 구성함으로써, 탈수장치와 건조장치를 별도 설치하는 기존 방식과 달리 설치공간을 많이 차지하지 않아 장치의 단순화를 통한 콤팩트화가 가능하며, 동일 조건에서 기존의 음식물 처리기에 비해 많은 양의 음식물 쓰레기를 단시간에 처리할 수 있기 때문에 처리효율이 높다.
상기 투입구(101)를 통해 투입된 음식물 쓰레기는 1차적으로 탈수과정을 거친다.
상기 탈수과정은 상기한 바와 같이, 상기 투입 캡(20)의 하부에 설치되어 있는 센서(201)가 제어부(100)에 신호를 주고, 신호를 받은 제어부(100)는 상기 메인모터(701)를 구동시킴으로써 커터(702)와 분쇄바(703)를 회전시키면서 수행된다.
이때, 상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 일측에 형성되어 있는 배수구(301)와 배수제어부(40)의 일측 외주면에 수직방향으로 다수 형성된 배수공(403)이 서로 마주보도록 일치시킴으로써 탈수과정에서 음식물쓰레기 처리부(30)의 물이 배수구(301)를 통해 상기 배수제어부(40)의 배수공(403)을 통해 배수되도록 한다.
상기 커터(702)와 분쇄바(703)가 회전하면서 그 회전력에 의해 음식물쓰레기로부터 물(water)을 분리하고, 동시에 기름, 염분 등이 자동적으로 씻겨나가도록 하여 위생적인 음식물쓰레기 처리가 가능하도록 한다.
이와 같은 탈수과정은 상기 배수제어부(40)의 상부에 설치되어 있는 탈수모터(402)를 제어부(100)에 의해 작동시킴으로써 상기 탈수모터(402)와 축으로 연결되어 있는 파이프몸체(401)를 회전시키게 되며, 이때 회전에 의해 상기 배수구(301)와 서로 마주보도록 일치시켰던 배수공(403)의 위치가 변경된다.(도 5)
상기 배수공(403)의 위치가 변경됨에 따라, 상기 배수구(301)는 상기 파이프몸체(402)의 외주면에 의해 막히게 되며, 이때 메인모터(701)의 구동이 중단되어 탈수과정이 중단된다.
상기 파이프몸체(401)는 탈수과정에서 음식물쓰레기로부터 분리된 물이 배출되는 곳으로서, 상기 파이프몸체(401)의 하부에는 필터층이 설치되어있어, 배출되는 물을 1차 정화처리하여 배출될 수 있도록 한다.
상기 탈수과정의 중단 시점은 설정된 시간 값에 따라 제어되며, 시간 설정은 다양하게 할 수 있다. 시간 설정 값의 구체적인 예로는 10분이며, 탈수 개시 후 10분이 경과하면 탈수과정이 중단된다. 즉 탈수가 시작된 후 10분이 경과하면 탈수모터(402)를 통해 파이프몸체(401)를 회전시켜 배수공(403)의 위치를 변경하게 되며, 이때 메인모터(701)의 구동이 중단되어 탈수과정이 중단된다.
상기 필터층은 활성탄소섬유/키토산 복합 필터로 이루어지며,
상기 활성탄소섬유/키토산 복합 필터는 물에 분산시킨 활성탄소섬유: 물에 분산시킨 활성탄을 5:1 중량비율로 혼합한 후, 롤밀(roll mill)을 이용해 12시간 분쇄하여 3mm의 크기를 갖는 활성탄조성물을 제조하고,
상기 활성탄 조성물와 콜로이드 상태의 키토산 용액을 혼합하여 복합필터 조성물을 제조한 후,
상기 복합필터 조성물을 몰드에 주입한 후 100℃에서 10~20시간 동안 열풍건조하여 제조된 것을 사용한다.
상기 콜로이드 상태의 키토산 용액은 키토산을 0.5wt% 아세트산 용액에 용해시킨 후, 중탄산수소나트륨 용액으로 pH 7로 조정하여 제조한다.
탈수과정이 마무리된 이후에는 제어부(100)의 제어신호에 따라 히터(50)를 가동시킴으로써 건조과정이 개시된다.
상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 저부에 설치되어 있는 히터(50)로부터 발생한 열은 음식물쓰레기 처리부(30)의 바닥면에 층을 이루어 설치되어 있는 가열판에 의해 가속화된다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 히터(50)에서 발생한 열은 팬(601)으로부터 나오는 바람을 가열하여 열풍을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 열풍은 상기 팬(601)에서부터 상기 음식물쓰레기 처리부(30) 상부까지 연결되어 있는 열풍공급관(602)을 통해 음식물쓰레기 처리부(30) 내부로 공급된다.
따라서 상기 건조과정은 상기 히터(50)에서 공급되는 열이 음식물쓰레기 처리부(30)의 하부를 가열함과 동시에 상부로부터 열풍이 공급되어 입체적인 방식에 의해 효율적으로 수행된다.
상기 히터(50)는 그 하부에 방열판(501)이 설치되어 있으며, 상기 히터(50)에서 발생한 열의 일부가 방열판(501)을 통해 방열되고, 이때 팬(601)을 통해 발생한 바람이 상기 방열판(501)을 통과하면서 열풍이 생성된다.
이때 방열판(501)은 방열효율을 높임으로써 높은 온도의 열풍을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 고온의 열풍은 상기한 바와 같이, 열풍공급관(602)을 통해 음식물쓰레기 처리부(30) 내부로 공급된다.
본 발명에서는 상기 방열판(501)의 방열효율을 높이기 위해, 산처리에 의한 화학적 박리에 의해 제조된 그래핀을 이용하여 방열효과를 높인 것을 사용한다. 그리고 이를 위해 알루미늄 방열판의 표면으로 그래핀 코팅처리한 것을 사용한다.
상기 그래핀 코팅은 흑연: 황산·질산 혼합용액을 1:20중량비율로 혼합한 후, 20~24시간 동안 교반하고, 여기에 KClO3: KMoO4: HClO4을 동 중량비율로 배합한 산화제를 첨가하여 산화흑연을 제조하고,
상기 제조된 산화흑연을 1,000℃로 열처리하여 그래핀을 합성한 후,
상기 합성한 그래핀을 메틸트리에톡시실란(Methyltriethoxysilane), 에틸트리에톡시실란(Ethyltriethoxysilane), 디메틸디에톡시실란(Dimethyldiethoxysilane), 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane) 또는 메틸디클로로실란(Methyldichlorosilane), 디메틸디클로로실란(Dimethyldichlorosilane) 중 선택되는 어느 1종 이상의 분산제와 1:1 중량비율로 배합한 후, 초음파 수조 내에서 20~24시간 동안 분산하여 제조된 코팅액을 알루미늄 방열판의 표면에 코팅처리한 것이다.
상기 황산·질산 혼합용액은 부피 비율로 혼합된 것으로서, 황산:질산의 배합비가 6:4로 조성된 것을 사용한다.
상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 상부 일측에는 온도감지기(302)가 설치되어 있으며, 음식물쓰레기 처리부(30)의 내부온도는 히터(50)로부터 공급되는 열에 의해 지속적으로 상승하게 되며, 설정된 온도를 초과하게 되는 경우에는 상기 온도감지기(302)에서 제어부(100)로 신호를 주게 되며, 신호를 수신한 제어부(100)는 히터(50)의 가동을 중단함으로써 가열이 중단된다.
상기 건조과정 중에 음식물 쓰레기를 가열함으로써, 음식물 쓰레기 내에 함유되어 있던 잔류 수분이 증발되고, 이와 같이 증발된 수분은 열풍기의 팬에 의해서 배수관을 통해서 빠져나가며, 이때 가열시 발생한 냄새도 탈취된다.
이와 같이 건조에 의해 수분이 증발된 음식물 쓰레기는 분쇄바(703)와, 상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 내주면에 설치되는 돌출바(704)와 충돌하여 파쇄됨으로써 입자의 크기를 작게 만들어 더욱 감량화 효과를 높일 수 있도록 한다.
감량화 처리된 음식물 쓰레기는 상기 음식물쓰레기 처리부(30) 하부 일측에 형성되어 있는 배출구(303)를 통해 외부로 배출된다. 그리고 상기 배출구(303)는 배출제어부(80)에 의해 개·폐가 결정된다.
그리고 상기 배출구(303)를 통해 배출된 건조 음식물쓰레기는 상기 배출제어부(80)의 하부에 설치되어 있는 컨테이너(90)에 임시보관된다.
상기 음식물쓰레기 처리부(30)와, 그 내부에 설치되는 커터(702), 분쇄바(703), 및 돌출바(704)는 음식물 쓰레기의 약산성에 의한 부식 발생문제를 해결하기 위하여, 내부식에 강한 재질을 이용하여 음식물쓰레기 처리부(30)를 구성한다.
즉, 상기 음식물쓰레기 처리부(30), 커터(702), 분쇄바(703) 및 돌출바(704)는 99.9%의 순철(Fe) 60~75wt%;와,
세륨(Ce) 50wt%, 란타늄(La) 28wt%, 네오디뮴(Nd) 17wt%, 프라세오디뮴(Pr) 5wt%의 성분으로 조성된 희토류 금속 0.1~1.5wt%;와,
크롬(Cr) 15~25wt%;와,
니켈(Ni) 1~5wt%;와,
몰리브덴(Mo) 2~5wt%;와,
망간(Mn) 1~2wt%;와,
텅스텐(W) 1~5wt%;와,
규소(Si) 0.1~0.5wt%;를 용해시켜 몰드에 넣은 후 1,100~1,200℃에서 2시간 동안 소성처리한 후, 서냉하여 제조된 것을 사용한다.
상기 크롬(Cr)은 표면에 얇은 산화 피막을 형성함으로써 산화나 부식을 지연시키거나 방지하는 기능을 갖는 것으로서, 함량의 증가에 따라 내식성 및 내산화성이 커진다.
상기 니켈(Ni)은 상안정화를 주목적으로 첨가되는 것이기는 하나, 간접적으로 내식성에 영향을 미친다.
상기 몰리브덴(Mo)은 내식성 향상에 크게 기여하는 원소로써, MoO4 2 -이온이 이온 선택층을 형성하여 내식성 향상에 기여하게 된다.
상기 망간(Mn)은 용해 정련시 탈산효과가 발생하나 다량 첨가하게 되면 오히려 내식성을 저하시킬 수 있기 때문에 상기에 제시된 범위 내에서 그 사용량을 한정한다.
상기 텅스텐(W)은 낮은 pH영역에서 안정한 WO3의 부동태 피막을 형성하여 내식성에 영향을 미친다.
상기 규소(Si)는 내산화성을 증가시키기는 하나 일정량을 초과하게 될 경우에 기계적 특성에 악영향을 미치게 되므로, 상기 제시된 범위 내에서 그 사용량을 한정하는 것이 바람직하다.
더 구체적으로는, 99.9%의 순철(Fe) 60wt%;와,
세륨(Ce) 50wt%, 란타늄(La) 28wt%, 네오디뮴(Nd) 17wt%, 프라세오디뮴(Pr) 5wt%의 성분으로 조성된 희토류 금속 1.5wt%;와,
크롬(Cr) 25wt%;와,
니켈(Ni) 5wt%;와,
몰리브덴(Mo) 5wt%;와,
망간(Mn) 1wt%
텅스텐(W) 2wt%
규소(Si) 0.5wt%를 용해시켜 몰드에 넣은 후 1,100℃에서 2시간 동안 소성처리한 후, 서냉하여 제조된 것을 사용한다.
상기 음식물쓰레기 처리부(30)는 원통형 구조로 이루어져 있으며, 내부 중앙에는 음식물 쓰레기의 절단을 위한 커터(202)와, 상기 커터(202)의 설치 높이보다 낮은 지점의 내주면으로 돌출바(203)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 커터(202)와 동일 회전축에 설치되되, 상기 돌출바(203)의 설치 높이보다 낮은 지점에 분쇄바(204)가 설치된다.
상기 음식물쓰레기 처리부(30)로 유입된 음식물 쓰레기는 일정시간 동안 탈수과정을 거치게 되며, 탈수과정을 마치게 되면 건조과정이 개시되며 동시에 상기 커터(202)와, 돌출바(203)에 의해 음식물 쓰레기를 잘게 절단되며, 상기 분쇄바(204)에 의해 작은 입자로 분쇄된다.
이하, 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기의 기능성을 강화시키 위한 기술 구성에 대해 살펴보고자 한다.
상기한 바와 같이 음식물 쓰레기의 pH는 약산성인 4.5~5.5 수준의 약산성으로서, 이와 같은 성질에 의해 금속으로 이루어진 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기의 부식이 발생할 수 있으며, 이와 같은 부식 발생으로 인해 제품 수명의 단축과 음식물 쓰레기 처리효율이 떨어질 수 있다.
본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기는 음식물 쓰레기의 탈수와 건조를 동일 공간 내에서 시간차를 두어 수행함으로써 장치의 소규모화가 가능하고, 또한 음식물 쓰레기 처리효율이 높으며, 또한 건조에 의한 감량화 효율이 높기 때문에 산업상 이용가능성이 크다.
10: 투입부
20: 투입부 캡
30: 음식물쓰레기 처리부
40: 배수제어부
50: 히터
60: 열풍공급부
70: 절단·분쇄부
80: 배출제어부
90: 컨테이너
100: 제어부
101: 투입홀
102: 배수홀
201: 센서
301: 배수구
302: 온도감지기
303: 배출구
401: 파이프 몸체
402: 탈수모터
403: 배수공
601: 팬
701: 메인모터
702: 커터
703: 분쇄바
801: 배출모터

Claims (5)

  1. 싱크대에 결합 설치되는 부분으로서, 바닥면에 음식물 쓰레기 투입을 위한 투입홀(101)이 형성되고, 싱크대의 물이 하수관으로 배수될 수 있도록 일측면에 배수홀(102)이 형성된 투입부(10)와,
    상기 투입홀(101)을 개폐하되, 하부에 센서(201)가 설치되어 있어 음식물쓰레기 처리부의 작동여부를 제어하는 투입부 캡(20)과,
    상기 투입부(10)의 하부와 착탈식 결합을 이루어, 상기 투입홀(101)을 통해 투입되는 음식물 쓰레기를 절단, 분쇄하면서 탈수와 건조과정을 순차적으로 수행하며, 일측면에 배수를 위한 배수구(301)가 형성되고, 타측 외면에 온도 측정을 위한 온도감지기(302)가 설치되며, 탈수 및 건조과정을 마친 음식물쓰레기를 배출하기 위하여 저부일측에 형성되는 배출구(303)를 포함하는 원통형의 음식물쓰레기 처리부(30)와,
    수직 방향으로 세워진 원통형 구조의 파이프 몸체(401)의 상단에 탈수모터(402)가 설치되어 수직축을 회전 중심축으로 하여 회전 운동을 하고, 상기 파이프 몸체(401)의 일측 외주면에 수직방향으로 배수공(403)이 다수 개 형성되며, 상기 배수공(403)을 음식물쓰레기 처리부(30)의 배수구(301)와 일치되도록 위치시켜 배수과정을 수행하거나, 또는 불일치되도록 위치시켜 배수과정을 중단시키는 배수제어부(40)와,
    상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 저부에 설치되어 음식물쓰레기 처리부(30)의 하부로 열을 공급하되, 하부에 방열판(501)이 설치되어 있는 히터(50)와,
    상기 히터(50)로부터 발생한 열로부터 팬(601)을 통해 열풍을 생성하고, 이와 같이 생성된 열풍을 상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 상부 내측으로 공급하는 열풍공급부(60)와,
    상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 내측 저부에 설치되어, 메인모터(701)로부터 회전동력을 공급받아 중심축을 회전축으로 하여 회전하면서 음식물쓰레기를 절단하는 커터(702)와, 상기 커터(702)의 하부로 동일 중심축에 설치되는 분쇄바(703)와, 상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 내주면에 설치되는 돌출바(704)를 포함하는 절단·분쇄부(70)와,
    상기 음식물쓰레기 처리부(30)의 배출구(303)를 통한 음식물쓰레기의 배출을 제어하기 위하여 배출모터(801)로부터 동력을 공급받아 배출구(303)를 개폐함으로써 음식물쓰레기의 배출을 제어하는 배출제어부(80)와,
    상기 배출제어부(80)의 통제하에 배출된 음식물쓰레기를 임시보관하는 컨테이너(90)와,
    상기 투입부 캡(20)의 하부에 설치되어 있는 센서(201) 및 음식물쓰레기 처리부(30)의 온도감지기(302)로부터 수신된 신호에 따라 탈수모터(402), 히터(50), 메인모터(701), 배출모터(801)를 제어하는 제어부(100)를 포함하여 이루어지는 것에 있어서,
    상기 음식물쓰레기 처리부(30), 커터(702), 분쇄바(703) 및 돌출바(704)는 99.9%의 순철(Fe) 60~75wt%;와,
    세륨(Ce) 50wt%, 란타늄(La) 28wt%, 네오디뮴(Nd) 17wt%, 프라세오디뮴(Pr) 5wt%의 성분으로 조성된 희토류 금속 0.1~1.5wt%;와,
    크롬(Cr) 15~25wt%;와,
    니켈(Ni) 1~5wt%;와,
    몰리브덴(Mo) 2~5wt%;와,
    망간(Mn) 1~2wt%;와,
    텅스텐(W) 1~5wt%;와,
    규소(Si) 0.1~0.5wt%;를 용해시켜 몰드에 넣은 후 1,100~1,200℃에서 2시간 동안 소성처리한 후, 서냉하여 제조된 것임을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    방열판(501)은 알루미늄 방열판의 표면으로 그래핀 코팅처리한 것으로서,
    상기 그래핀 코팅은 흑연: 황산·질산 혼합용액을 1:20중량비율로 혼합한 후, 20~24시간 동안 교반하고, 여기에 KClO3: KMoO4: HClO4을 동 중량비율로 배합한 산화제를 첨가하여 산화흑연을 제조하고,
    상기 제조된 산화흑연을 1,000℃로 열처리하여 그래핀을 합성한 후,
    상기 합성한 그래핀을 메틸트리에톡시실란(Methyltriethoxysilane), 에틸트리에톡시실란(Ethyltriethoxysilane), 디메틸디에톡시실란(Dimethyldiethoxysilane), 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane) 또는 메틸디클로로실란(Methyldichlorosilane), 디메틸디클로로실란(Dimethyldichlorosilane) 중 선택되는 어느 1종 이상의 분산제와 1:1 중량비율로 배합한 후, 초음파 수조 내에서 20~24시간 동안 분산하여 제조된 코팅액을 알루미늄 방열판의 표면에 코팅처리한 것임을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    파이프 몸체(401)는 하부에 음식물 쓰레기 탈수과정에서 배출되는 물의 정화처리를 위한 필터층을 갖는 것으로서,
    상기 필터층은 활성탄소섬유/키토산 복합 필터로 이루어지며,
    상기 활성탄소섬유/키토산 복합 필터는 물에 분산시킨 활성탄소섬유: 물에 분산시킨 활성탄을 5:1 중량비율로 혼합한 후, 롤밀(roll mill)을 이용해 12시간 분쇄하여 3mm의 크기를 갖는 활성탄조성물을 제조하고,
    상기 활성탄 조성물와 콜로이드 상태의 키토산 용액을 혼합하여 복합필터 조성물을 제조한 후,
    상기 복합필터 조성물을 몰드에 주입한 후 100℃에서 10~20시간 동안 열풍건조하여 제조된 것임을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 분쇄 감량 건조기.







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