KR101665364B1 - 음식물쓰레기를 처리하는 변기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변기를 드레스하우징과 오물을 투하하는 볼로 구분하고, 볼을 좌우대칭의 동형으로 분리하는 몰드로 각각 성형하여 건조한 다음 결합하여 고로로 소성하여 제조하는 변기의 후미에 사이펀작용이 일어나는 배수트랩과 동일체의 크라싱홀을 구비한다. 그 홀 내부에 크라싱 라이너와 임펠러를 장착함으로써 변기의 볼에 투하한 음식물쓰레기가 배수트랩의 봉수대를 넘어오면 분쇄하여 직결한 수직 오수관로 배출한다. 절수와 에너지 절약을 위해 저수탱크에 소변버튼과 대변 및 크라싱모터를 가동하는 버튼을 구분하여 설치하고, 수도에 연결된 전동밸브의 개폐로 인한 수압차로 작동하는 용수전환밸브로 림 용수와 제트용수 및 림 용수를 순차적으로 전환하는 음식물쓰레기처리용 변기가 원활하게 작동하도록 사용환경을 지원하는 시설로 주거단지의 배수조로 들어오는 차집관에 고형물을 분리하고 슬러지케이크를 제조하여 유기질퇴비로 재활용할 수 있도록 하는 수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 처리하는 변기에 관한 것이다.

Description

음식물쓰레기를 처리하는 변기{Chamber Pot crushing wash out Foods Waste}

변기를 드레스하우징과 오물을 투하하는 볼로 구분하고 보울을 좌우대칭의 동형으로 분리한 몰드로 각각 성형하여 건조한 다음 조립하여 고로로 소성하는 제조기술과 사이펀작용이 일어나는 변기 후미에 배수트랩과 동일체의 크라싱 홀을 구비하여 음식물쓰레기를 분쇄한 다음 수직오수관로로 배출하여 처리하는 기술과 단지 내 배수조로 들어오는 차집관에서 고형물을 분리해 슬러지케이크를 제조하여 유기질퇴비로 재활용하는 기술을 융합한 음식물쓰레기를 처리하는 크라싱 변기에 대한 것이다.

통상의 수세식 변기의 볼은 석고형틀에 고령토를 반죽한 판을 붙여가며 성형하는 도기제조기술을 적용하다 보니 제작공정이 복잡하고 작업시간이 장시간을 소요하게 되어 인건비의 부담이 많은 것이 큰 문제점으로 되어왔다. 따라서 인건비를 절약하고 생산효율을 높일 변기구조의 개선과 생산자동화기술은 주거설비기술분야의 관심의 대상이 되고 있다.

수세식 변기는 세척수를 저장하는 물탱크와 오물을 투하하는 호퍼에 해당하는 볼과 볼 상단에 구비되며 변기 내면에 세척수를 흘러내리는 림과 사이펀작용으로 세척수로 오물을 흡입하여 배출하는 배수트랩으로 구성되어 있다.

배수트랩은 건물 내에서 사용한 오수를 수직오수관으로 흘러보내기 위한 배수계통의 하나로 유해가스나 벌레가 위생기구를 통하여 실내로 침입하는 것을 방지하기 위해 설치하는 것으로 단면구조상 최근에 사용한 상대적으로 깨끗한 하수가 배관의 굴곡부에 고여 있어 오수본관으로부터 각종 부정적인 요인의 침입을 방지하는데 이를 봉수라 한다. 이러한 트랩의 봉수를 보호하기 위하여 통기관의 설치가 필요한 데, 통기관의 배관방법은 2관식과 1관식의 2가지 방법이 있다.

오수관에는 많은 유기물이 포함되어 배출되므로 유체의 흐름이 느리게 된다. 배수관의 구배는 급구배로 하면 유수의 흐름이 너무 빨라 고형물이 남게 되고 구배를 너무 완만하게 하면 유속이 저하되어 고형물을 밀어내는 힘이 약해진다. 관경도 너무 크면 얕은 흐름이 되고 유속도 느려지며, 반대로 관경이 너무 작으면 오수가 꽉 차서 흐르게 되므로 통기가 안되어 배수의 흐름이 원활하지 못하다.

배수트랩의 구조는 상승관과 하강관 및 수평관이 연속하여 굴곡유로를 형성한다. 도관직경은 대개 55mm가 바람직하며 도관의 휨을 주는 곡율반경은 60mm를 기준으로 조절한다. 사이펀효과를 증강하기 위한 하강관의 길이는 120mm 이상은 되어야 충분한 운동에너지를 받을 수 있다. 하강관 내에 물이 머무는 시간을 연장하도록 하강관과 수평관의 굴곡부에 충돌받침을 조성하는 것이 좋으며, 수평관의 길이는 20mm 이상은 되어야 한다. 수평관의 잔류수면과 하강관의 봉수대 사이에 빈 공간대가 30mm 이상 유지되도록 구성하는 것이 배수트랩 내에 차있는 공기를 원할하게 배출할 수가 있다고 일본특허 제2008-86880A호는 제안하였다.

변기에 연결된 상수도의 수압은 통상 1~2kgf/㎠이며, 이를 저장하여 사용하는 세척수는 대게 30cm 높이의 탱크의 용량은 10ℓ이다. 물의 위치에너지를 이용해서 오물을 흡입배출하는 작동원리는 유체도관의 사이펀효과를 활용하는 기술이다. 따라서 볼 내의 수면과 배수구의 위상 차에서 발생하는 물의 낙하중력으로 배변을 세척하여 배출하는 것이므로 과다한 배변의 투하나 휴지 등 이물질로 인하여 배수트랩이 막히는 폐단이 자주 일어나고 있다.

또한 기후변화로 수원의 고갈이 심각한 상황이라 생활용수의 절수대책이 시대적 과제로 부각되고 있다. 해결책으로 대소변의 세척수량을 달리하거나 벽돌을 탱크 내에 넣어 투하수량을 축소하는 방법도 동원되고 있다. 미국은 변기의 세척수량을 3.5겔론(13ℓ)에서 1.6겔론(약 6ℓ)로 저감하는 수량규제를 94년부터 도입하였고, 대만이나 싱가포르는 물론 일본에서도 시 정 촌 단위로 절수를 위한 대응을 주거안정차원으로 모색하고 있다.

세척수의 급수전환은 림용수와 제트용수 간에 이루어지는데, 전환밸브의 조절로 세척수의 급수는 초기에 림용수로 보울의 내면을 씻어내린 다음 제트용수로 전환하여 볼 저면에 투하된 오물을 상승관으로 밀어올려 사이펀작용을 이용하여 오수관으로 배출한다. 배출이 완료되면 다시 림용수로 전환되어 잔류수를 보충하는 데, 잔류수는 2개소로 유지된다. 보울저면의 잔류수는 하수관로를 통하여 올라오는 악취를 차단한다. 탱크에 저장되어 있던 세척수가 제트도관을 통해 배수구 방향으로 토출하며 오물을 밀어올려 배수트랩의 봉수대를 넘어 빨려들어간 오물은 유로 내에 있는 공기가 배출되어야 사이펀효과를 조기에 작용하게 되고 오물의 배출효과도 높아진다.

통기관의 설치목적은 배수용 트랩의 봉수를 보호하고 배수의 흐름을 원활하게 하며 배관 내를 청결하게 유지시키는 역활을 한다.

따라서 수평관에 고여있는 잔류수는 수면상단에 30mm 이상의 통기관을 갖추어야 배수트랩에 추진압이 발생하고 사이펀작용이 강화된다. 그러나 잔류수가 사이펀작용으로 전량 끌려 들어가 배출되면 악취가 볼 내로 역류하는 것을 차단할 수 없게 되므로 림용수를 추가로 급수하여 볼 내의 잔류수량을 보충하는 것이 필요하다.

일본특개소 60-203748호에 제시되고 있는 탱크리스나 로우탱크 변기는 보기에는 고급스러우나 볼 내에 세척수의 소용돌이를 만들기 위해 와류분출기를 설치해야 하기 때문에 이러한 변기들은 물소비가 많은 단점이 있다.

각 가정의 주방오물발생량은 평균 500g/1일이나 한끼 식사를 기준으로 하면 200g에 지나지않아 성인 한 사람의 배변량과 같다.

그러므로 음식물쓰레기는 사람의 배변과 같은 유기물이므로 동일오수배관을 통하여 배출하는 것이 합리적이다. 싱크대밑에 설치하는 디스포저는 우리나라 주택의 배관구조와 설치환경에 맞지않아 횡주관이 막히고 악취를 풍기는 폐단이 일어나고 있다. 이러한 폐단의 발생원인은 싱크대에 설거지를 할 때는 다량의 세척수를 흘러보내나 정작 필터에 걸려진 음식물쓰레기를 분쇄하여 끈적끈적한 슬러지를 배출할 때는 절수하기 때문이다. 즉 설거지가 끝났으므로 수직하수관으로 슬러지가 완전히 빠져나가도록 충분한 급수를 하지 않아서 횡주관 내부에는 슬러지가 유착하여 막힐 뿐만 아니라 부패로 인한 악취를 풍기게 되는 것이다.

그러나 발명특허 제 10-1271459호에 제시하는 처리기술로 배변과 같은 유기물인 음식물쓰레기를 썩기 전에 발생할 때마다 바로 분쇄하여 배출하는 변기는 수직오수관에 직결되어 있어서 횡주관이 막히는 폐단이 없고 변기가 막히던 것도 해결한다. 주거단지의 배수조로 들어오는 차집관에 고형분리필터를 설치하여 슬러지를 걸러냄으로써 압축탈수하여 케이크를 제조하는 간단한 설비를 갗추게 되면 종말처리장까지 보내는 오수물류비가 절감되고 저층역류문제도 해결할 뿐만 아니라 세척수에 염분이 희석된 음식물슬러지를 자양분이 탁월한 유기질비료로 자원재활용을 하도록 하고 있다.

본 발명은 볼의 제조를 용이하게 하는 분할성형기술과 음식물쓰레기를 분쇄배출하는 크라싱 장치의 장착구조와 세척수룰 절약하는 저수탱크 내의 급수를 조절하는 급수봉과 용수전환밸브를 제공하는 것과 아울러 배출물의 순환체계를 따라가며 자연에 순응하는 감량과 자원재활용을 위한 케이크제조설비로 크라싱변기의 사용을 원활하게 지원하는 설비환경을 조성하는 것을 목적으로 한다.

발명특허 제 10-1271459호 발명특허 제 10-0294364호 일본특허공개공보 제 2008-86880A호 일본특개소 60-203748호

건축속의 공학, 김곤 외, 기문당, 2006. 공기압제어, 박용일외 성안당, 2012. PDMA 신제품개발 핸드북, 조창규 역, ∑시그마프레스, 2012.

본 발명의 주된 해결과제는 변기의 생산공정을 자동화할 수 있는 볼구조의 분할방법과 성형하여 건조한 후 결합해서 소성하는 기술, 음식물쓰레기를 분쇄하여 배출하는 크라싱장치를 사이펀효과를 감쇄하지않도록 크라싱홀을 보울의 배수트랩과 일체화하는 구조와 장착하는 기술, 절수를 위하여 용수전환밸브를 작동하는 장치 및 주거단지의 지원시설로 슬러지케이크를 제조하는 설비를 기존단지에 적용할 압축형과 신축단지에 적용할 표준형으로 개발하여 제공하는 것이다.

변기의 림과 배수트랩은 원통형으로 구성되므로 전체를 동시에 진공성형을 할 수는 없다. 따라서 종단으로 좌우대응하게 분리하여 결합하는 방법이 바람직하며 결합하여 소성할 때에 변형이 일어나지 않도록 결속하는 구조가 강구되어야 한다.

배수트랩의 사이펀효과를 감쇄하지않도록 하기 위하여는 배수트랩 도관내부에 이질재료의 마찰을 최소화하여야 함으로 크라싱홀을 배수트랩과 일체로 구비하여 그 안에 크리싱 라이너와 스크류를 장착하도록 함으로써 재질의 일체감과 부압유지를 기하고 유지보수가 용이하도록 구현하였으며, 절수를 도모하기 위하여는 소변과 대변용수의 레버를 분리하고 급수전환밸브를 상수도수압을 활용하여 작동시킴으로써 림용수와 제트용수 및 림용수가 순차적으로 전환되도록 하였다.

그리고 단지의 지원시설로 슬러지케이크 제조장치는 기존주거단지에도 용이하게 적용하여 개선할 수 있도록 설치면적 10㎠ 이내의 압축형과 신축주거단지의 설치면적 100㎠의 표준형으로 고형물분리장치와 압축탈수장치 및 자동포장장치를 구성하는 해결수단을 강구하였다.

오늘날 우리나라에서만 적용되고 있는 음식물쓰레기의 분리수거와 집단처리시스템은 자원부족시절에 농가에서 가축과 가금을 사육하던 습속을 활용한 제도이다.

그러나 수거과정에 이물질이 들어가고 음식물쓰레기의 높은 염도와 수거과정의 부패로 사료나 퇴비로 재활용할 수가 없어 해양투기로 임시변통하여 왔다. 이렇게 도시처처에 음식물쓰레기 분리수거통을 비치하여 썩히며 악취를 풍기는 이용실익과 사용편익이 사라진 음식물쓰레기처리기술은 2013년부터 해양투기가 전면 금지됨에 따라 연간처리비용이 24조원에 달하는 심각한 사회문제가 되어있다. 이러한 사회적 부담을 절감하고 주부들의 고충을 해소하며 청결한 거주환경을 조성할 뿐만 아니라 자연에 순응하는 처리기술로 자원재활용의 길을 열어갈 단초가 되는 음식물쓰레기를 처리하는 변기의 발명효과는 크다고 할 것이다.

도 1은 제1 실시 예를 표시한 것으로 도 1a는 개략적 사시도이고, 도 1b는 a-a선.단면도이다.
도 2는 드레스하우징의 조형구조를 표시하는 그림으로 도 2a는 개략적 사시도, 도 2b는 뒤집어 놓은 개략적 사시도이다.
도 3은 볼을 a-a선으로 대응하게 절편한 그림으로 도 3a는 결합상태의 개략적 사시도 이고, 도 3b는 우편, 도 3c는 좌편을 표시한 개략적 사시도이다.
도 4는 크라싱장치를 표시하는 그림으로 도 4a는 계략적 사시도 이고, 도 4b 덮개를 분리한 부분절개도이다.
도 4c는 크라싱장치의 분쇄구조에 대한 또 다른 실시 예이다.
도 5는 용수전환밸브의 작동단면도로 도 4a는 초기상태로, 도 4b는 1단계로 림용수를, 도 4c는 2단계로 제트용수를 급수하는 3단계는 초기상태로 돌아가며 잔류수를 리필하는 림용수로 순차적으로 전환한다.
도 6은 크라싱변기의 사용환경을 지원하기 위해 기존의 주거단지별로 시설하는 압축형 슬러지케이크 제조장치에 대한 그림으로, 도 6a는 평면배치도이고 도 6b는 압착추출기의 개략적 단면도이다.
도 7은 신축하는 주거단지의 지하시설로 설치하여 크라싱변기의 사용환경을 지원하는 표준형 슬러지케이크의 제조장치에 대한 개략적 평면배치도이다.
도 8은 제2실시 예를 표시하는 그림으로, 도 8a는 개략적 사시도 이고, 도 8b는 a-a 선 단면도이다.
도 9는 제3실시 예를 표시하는 그림으로, 도 9a는 개략적 사시도 이고, 도 9b는 a-a 선 단면도이다.
도 10은 제어판으로 수도관에 연결된 전동밸브를 제어하는 작동블록도 이다.

통상적인 대변기는 세척수를 저장하는 저수탱크(WT)와 오물을 투하하는 볼(bowl) 및 사이펀효과로 오물을 흡입하여 배수관으로 배출하는 배수트랩으로 구성된다.

본 발명에서는 대변기의 생산을 자동화할 수 있는 분할구조로 볼을 조형하여 건조한 다음 결합하여 가마로 굽는 제조과정과 방법을 개선하여 인건비와 생산단가를 절감하고 배수트랩부위에 크라싱모터를 장착함으로써 음식물쓰레기를 분쇄하여 배출하고 사이펀효과를 증강하는 임펠러 기능으로 변기가 막히던 문제까지 해결하는 크라싱홀을 구비한다.

대변기는 크게 저수탱크(20)와 이를 받쳐주는 드레스하우징(10) 및 오물을 투입하여 배출하는 볼(30)과 이와 일체로 연속하는 배수트랩(35)으로 구분할 수 있다. 일반적으로 대변기는 수작업으로 생산하고 있어 트랩배관과 림을 형성하는 조형작업이 까다롭고 제조공정이 복잡하여 품이 많이 들어간다. 본 발명에서는 생산공정을 자동화할 수 있도록 볼 부위를 드래스하우징(10)으로 분리하고, 그 속에 내장할 오물을 투입하는 호퍼로써 볼(30) 부위는 종단으로 서로 대응하게 절편한 형태로 성형한 다음 건조하고, 건조된 두 볼 절편들을 결속구와 충진재로 결합하여 가마로 구워 완성한다.

드래서하우징(10)은 상부에 림 덮개(12)와 변기커버 고리(16) 및 저수탱크받침을 구비하며, 볼(30)부의 절편에는 림도수로(31) 하부와 배수트랩(35) 하부, 크라싱홀(36) 및 배수구(39)를 구비하는 구조를 이룬다. 그리고 결합하여 소성 시킬 때 변형과 박리가 일어나지 않도록 도기볼트(38a)로 결속하는 결합구멍(38)을 여러 곳에 뚫어 놓았다. 상호대응하는 형태로 만들어 건조한 볼 절편(도 3의 3b와 3c)을 붙여 도기볼트(38a)로 결속한 후 드레스하우징에 끼워넣어서 림을 형성하고 충진재(14)로 접합부를 마감하고 표면유약을 발라 건조가 되면 가마로 구워 완성변기를 제조한다. 볼의 재질은 고령토를 구운 도기가 주종으로 쓰이지만 엔지니어링프라스틱이나 스테인리스 및 고강도알루미늄도 사용할 수 있는 데, 이러한 소재를 사용하는 볼은 도기와는 달리 절편을 성형한 후에 접착제나 용접으로 완성하여 소성이 된 드레스하우징(10)과 결합하여야 하고 결합부의 틈은 실리콘으로 충진하여 마감처리 하는 것이 좋다.

절수를 위하여는 저수탱크에 의존하던 방식을 개선하여 저수탱크(20)는 용량을 줄여서 림(31)용수만을 급수하도록 하고, 제트(34)용수는 수도의 수압을 이용하여 개폐하는 전동밸브(25)로 직수를 토출하게 함으로서 오물의 배출흡입력을 강화하고 절수제어를 용이하게 하였다. 본 발명에서 세척수의 배분량은 볼 내면을 세척하는 림용수를 2ℓ로, 오수배관으로부터 올라오는 악취를 차단하는 볼 내의 잔류용수는 2ℓ로, 저장탱크의 용량은 6ℓ로 하고 저장용수는 4ℓ로 하고 있다. 그리고 오물 배출 후 보충되는 잔류용수는 2ℓ이다. 제트용수를 공급하는 전동밸브(25)의 개폐는 타이머로 제어하는 데, 소변용수는 2ℓ이고 대변이나 음식물쓰레기를 분쇄하여 배출하는 용수는 4ℓ가 급수되도록 설정한다.

세척수의 용수전환밸브(50)는 수도배관과 연결된 전동밸브(25)의 개폐에 따른 수압과 밸브의 타 단에 내장한 용수철(57)의 반발력에 의하여 좌우로 구동한다. 용수철(29)의 반발력은 수도관의 수압보다 작아야 하므로 0.7㎏/㎠< f <1.5㎏/㎠에 해당하는 것이 좋다.

도 5에서 보는 바와 같이 용수전환밸브(50)에 내장한 급수전환파이프(50a)는 림용수와 제트용수 간을 전환하기 위하여 수압을 받을 차단벽(55)을 구비하고 저수탱크(20) 내의 급수봉에 내장한 차단파이프(23a)의 하단과 탄력성 지지구(56)로 결속하여 수압이 용수철(57)의 탄성을 제압하여 밀어내는 단계를 1, 2단계로 획정한 구간을 연동하도록 한다. 급수전환파이프(50a)의 이동구간 중 1단계에는 지지구(56가 차단파이프(23a)를 밀어올려 급수봉의 입수구와 차단파이프의 입수구가 만나면 세척수가 림 용수(31)로 흘러든다. 이동구간 2단계에는 저수탱크(20)의 입수는 차단파이프(23a)의 입수구와 급수봉의 입수구가 어긋나서 막히게 되고 수도관과 연결된 제트용수의 급수구(53)가 개방되어 직수가 제트(54)용수로 흘러가서 제트노즐(34)에서 토출되는 것이다.

소변을 본 후에 소변버튼(21)을 누르면 도 10의 작동블록도와 같이 소변용수구동행정을 제어받는 수도와 연결된 전동밸브(25)가 열린다. 도 5의 용수전환밸브(50)는 막힌 일단과 중간부위를 차단해 수압을 받으면 늘어나 이동하는 급수전환파이프(50a)를 내장한다. 림 용수로(31)와 개방되어 수로가 연결된 타 단에는 용수철(57)을 장착하여 그 반발력으로 용수전환밸브(50) 내부 수압이 내려가면 급수전환파이프(50a)를 밀어내고 원상복구를 하게 한다. 그리고 급수전환파이프의 상부는 저수탱크(20)의 세척수가 입수될 수 있도록 이동구간 전체가 개방되어 있다. 급수전환파이프(50a)의 중간부위에 설치된 차단벽(55)과 저수탱크(20)의 급수봉(23) 내에 장착된 급수차단파이프(23a)는 탄력성 지지구(56)로 결속하여 이동구간을 연동하며 림용수의 급수와 차단을 반복한다.

세척버튼(21, 22)을 눌러 전동밸브(25)가 열리면 수돗물이 수압용수입수구(52)로 뿜어 들어와 용수전환밸브(50) 내의 수압이 높아져 급수전환파이프(50a)를 밀어내면 탄력성지지구(56)에 결속된 저장탱크(WT)의 급수봉(23)에 내장한 저장용수 차단파이프(23a)가 위로 밀려 올라가 급수봉에 뚫려있는 입수구(24)로 세척수가 흘러들어오게 되고 림 용수(31)로 배출되어 볼 내면을 세척한다. 수압이 더욱 가압 되어 차단파이프(23a)의 입수구(24a)가 올라가면 림 용수의 입수는 차단되고, 용수전환밸브의 제트용수 급수구(53)가 열려 수도관의 직수가 흘러들어가 제트노즐(34)로 토출되어 오수를 배수트랩(35)으로 밀어 올린다. 오수가 배출되고 제트용수(34)의 토출이 타이머로 제어되어 종료되면 용수전환밸브(50) 내의 수압이 떨어져 용수철(29)의 힘으로 급수전환파이프(50a)가 서서히 원상복구되는 과정에 저수탱크의 입수구(24)가 재개되어 림 용수가 1ℓ가량 흘러나가 볼의 잔루수(37)를 보충하게 된다. 세척수의 급수량은 배관의 관경이 동일하므로 전동밸브(25)의 개폐타이머로 조정할 수가 있는 데 소변의 제트용수는 2ℓ, 대변과 음식물쓰레기 처리용수는 4ℓ, 그리고 볼의 잔류용수는 1ℓ이며 저수탱크(20)의 리필용수는 수위로 인지하는 필요량으로 설정할 수 있다. 차단파이프(23a)와 급수전환파이프(50a)에는 수밀을 기하기 위한 오링(29)을 필요한 곳에 다수개 장착한다.

도 6은 본 발명의 음식물쓰레기를 처리하는 변기가 통상으로 사용되어 주부들의 가사활동을 쾌적하게 꾸려갈 수 있도록 하기 위해서는 개별 가정에서 분쇄하여 배출하는 음식물쓰레기의 슬러지가 배수조의 배관을 막아 저층의 역류현상을 일으킬 수도 있는 문제를 해결하고, 종말처리장까지 농도가 높은 오물을 하수도관으로 수송하는 물류비를 절감할 뿐만 아니라 유기질 슬러지를 걸러내어 퇴비나 연료로 사용하는 자원재활용을 할 수 있도록 슬러지케이크를 만드는 지원수단의 설치가 필요하다. 이러한 지원수단으로서 기성주거단지에서는 설치공간의 제약이 있을 수 있으므로 도 5a와 같이 배수조로 들어오는 차집관(61)에 설치면적 10㎠의 간단한 압착고형물추출기(60)를 설치함으로써 해결이 가능하다. 가정의 음식물쓰레기 배출은 피크인 삼시 3끼의 식사시간에 맞추어 한 시간씩 가동하면 충분하며 전동밸브(64)와 흡입갈퀴를 장착한 호퍼(65)와 참기름을 짜는 기계를 원용한 압착기로 구성한다. 압착탈수된 고형물은 자동포장기(63)를 구비하면 퇴비제조회사로 반출이 용이하다.

도 5b는 새로이 건설되는 주거단지에 100㎠ 규모의 표준이 될 슬러지케이크 제조설비로 건설 초기에 지하시설물로 설치하는 설비이다. 배수조 내의 차집관(61) 토출구에 고형물을 밀어내는 임펠러를 내부에 장착한 스크린필터(68)를 설치하고, 이로부터 걸러진 고형물을 압착탈수기(69)로 탈수하여 케이크(64)를 만든다. 가정배출물의 60%를 회수하여 만들어진 케이크는 자동포장기(63)로 밀봉하여 팔레트에 적재하여 반출한다. 이러한 지원설비는 자동화가 가능하고 하루에 3시간 정도 가동하는 것이므로 에너지의 부담도 크지않으며 설비공간에 악취를 포집하여 처리하는 공기정화설비를 부가하면 쾌적한 작업관리가 가능하다.

본 발명의 음식물쓰레기를 처리하는 크라싱 변기의 제2실시 예로 도 8과 같이 저수탱크의 용량이 축소된 공간에 수직으로 구획하여 음식물쓰레기를 투입하는 호퍼(28)를 별도로 구비하고 배수트랩(35)과 직교하는 수평방향으로 크라싱홀(36)을 구비하여 크라싱장치(40)를 장착하는 구조이다. 이러한 구조에서는 변기의 위생을 위해 음식물쓰레기를 직접투입하는 것을 꺼리는 주부들의 부담을 들어줄 수가 있어 사용가정을 확대할 수 있는 이점이 있다. 다만 호퍼의 뚜껑을 밀봉하여 공기의 유동을 막아서 사이펀효과의 저감이 일어나지 않도록 하는 수단의 강구가 필요하다. 이를 위하여는 뚜껑과 호퍼의 개구부에 고무패킹을 장착하고 압착하는 개폐장치를 함으로써 해결할 수가 있다. 오물의 하강을 순조롭게 하고 호퍼의 내면을 세척할 용수가 뚜껑의 중심에서 천정으로 방사하는 노즐을 장착하였다.

본 발명의 제3실시 예는 배수트랩(35)의 수평관을 연장하고 확장하여 크라싱홀을 구비하는 방법이다. 이러한 구조는 배수트랩의 사이펀효과가 발생하는 하강관에 지장믈이 없다는 특징과 일단 봉수대를 넘어와 낙하하는 오물은 제2저수부(37a)의 저항을 받는 가운데 충분히 분쇄되어 배출되는 장점이 있다. 그러나 이러한 형태의 크라싱홀(36) 구조는 대변기의 높이를 추가하는 문제를 야기할 수도 있으므로 크라싱 라이너(45)와 스크류(44)의 관경을 최대한 축소하는 방안이 강구되었다.

본 발명의 제일 큰 효과는 가정에서 배출하는 음식물쓰레기에 대한 이용 실익과 제도적 편익도 없는 분리수거와 집단처리로 사회적 문제로 되고 있는 연간 24조 원에 달하는 처리비용을 절감하는 것이고, 슬러지케이크로 유기질퇴비나 연료를 생산하여 자원재활용을 할 수 있게 하는 것이다. 뿐만 아니라 가정오물을 발생할 때마다 바로 처리할 수가 있으므로 엘리베이터로 악취를 풍기는 쓰레기통이나 봉지를 들고다니는 주부들의 고충을 들어주고, 관리가 복잡한 배출물종량제로 우회배출이 늘어나는 가운데 음성적으로 기존변기에 음식물쓰레기를 투기하는 문제도 양성화하는 장치가 되므로 음식물쓰레기의 분쇄배출허용량을 20% 이내로 제한하고 있는 배출규정이 규제개혁대상으로 2016년 개정되면 바로 설치하여 사용할 수 있는 발명이다.

10 변기의 드레스하우징 11 림세척수유입구 12 림 덮개부위 13 림수로 14 충진재 16 변기덮개 고리 17 변기후미 가리개 18 제어판 20 저수탱크 21 소변버튼 22 대변버튼 23 급수봉 24 입수구 24a 차단파이프의 입수구 25 수도배관과 연결된 전동밸브 26 차단파이프 27 오링 30 볼 31 림용수로 32 림용수로 33 림용수 유출구멍 34 제트용수노즐 35 배수트랩 36 크라싱홀 37 볼의 잔류수 38 결속구멍 39 배수구 40 음식물쓰레기 크라싱장치 40a 기어덮개 41 크라싱모터의 축동기어 42 감속기어 43 크라싱기어 45 라이너 45a 샤프트홀더 45b 라이너 고정키 46 라우트샤프트 47 구동모터 48 커팅블레이드 49 오물유입구 49a 슬러지배출구 50 용수전환밸브 50a 급수전환파이프 51 제트용수급수구 52 수압용수입수구 53 제트용수 입수구 54 제트용수로 55 급수전환파이프 차단벽 56 탄력성 지지구 57 용수철 60 고형물압착추출장치 61 차집관 61a 축출수 배관 62 배수조의 배수펌프 62a 압착탈수기 배수펌프 63 자동포장기 64 차집관 전동밸브 65 투입 갈퀴 66 구동모터 67 압착추출기 67a 압축탈수케이크제조기 67b 컨베이어 68 스크린필터 69 탈수 고형물 포대

Claims (6)

1. 변기의 후미에 사이펀효과가 작용하는 배수트랩과 동일체의 크라싱 홀을 구비하고 그 홀의 내부에 크라싱 라이너와 임펠러를 장착하여 변기 볼에 투하한 음식물쓰레기가 배수트렙으로 흡입되면 분쇄한 후 바로 연결된 수직오수관으로 슬러지를 배출하며, 저수탱크에 소변과 대변 및 음식물쓰레기를 분쇄 세척하는 용수 별급수버튼을 구분하여 설치하고, 세척수 저수탱크에 설치한 급수봉의 입수구와 그 내부에 높이가 다른 입수구를 천공한 차단파이프를 구비하고, 급수봉의 하단부와 상호 직교로 결합하는 용수전환밸브는 일단에 림용수로와 연결되는 급수구와 제트용수로와 연결되는 급수구와 전동밸브를 장착한 수도관과 연접하는 측면에 수압용수 입수구와 제트용수 입수구를 각각 천공하고 그 내부에 좌우로 이동하며 중앙에 차단벽을 형성한 급수전환파이프를 내장하는 데, 급수전환파이프의 일단에는 용수철을 장착하고 림용수가 통과하도록 상부를 일정구간을 개방하며 타단에는 하방으로 용수전환밸브의 제트용수 급수구와 일정구간 떨어진 위치에 급수전환파이프의 제트용수 급수구를 천공하고 수밀을 위하여 급수구를 사이에 두고 다수개의 오링을 장착하고 급수봉에 내장한 차단파이프의 하단과 용수전환밸브에 내장한 급수전환파이프의 차단벽은 상호 탄력성 지지구로 결속함으로써 급수전환파이프가 수압으로 밀려나가면 차단파이프는 위로 밀려 올라가 저수탱크의 급수구가 열리고 림용수가 흘러가도록 연동하는 용수전환밸브를 가지는 변기
2. 제1항에 있어서 변기를 드레스하우징과 좌우동형의 볼 절편으로 분리하여 각각 성형한 후 건조하여 변형이 일어나지 않도록 양 볼절편을 도기볼트로 결속하여 소성하며, 이질재의 볼을 사용하는 경우에는 접합제나 용접으로 결합하고 드레스하우징과의 조립할 때 생기는 틈은 실리콘 충진재로 채워지는 구조를 가지는 변기
3. 전동밸브를 장착한 수도관과 용수전환밸브의 연접부에 수압용수입수구와 제트용수입수구를 천공한 다음 일단은 봉합하고 타단은 개방하여 림용수로와 연결하며 상방으로는 저수탱크 내 급수봉의 하단과 결합하며 하방으로는 제트용수로와 연결하도록 제트용수급수구를 각각 천공한 구조로 그 내부에 좌우로 이동하며 중앙의 차단벽을 형성한 급수전환파이프를 장착하며, 급수전환파이프의 일단에는 용수철이 장착되고 림용수가 통과하도록 상부를 일정구간 개방하며, 타단에는 하방으로 용수전환밸브의 제트용수 급수구와 일정구간 떨어진 위치에 급수전환파이프의 제트용수 급수구를 천공하고 수밀을 위하여 급수구를 사이에 두고 다수개의 오링을 장착하고 급수봉에 내장한 차단파이프의 하단과 용수전환밸브에 내장한 급수전환파이프의 차단벽은 상호 탄력성 지지구로 결속함으로써 전동밸브가 열려 수압용수입수구로 수도물이 입수되어 급수전환파이프가 수압으로 밀려나가면 차단파이프는 위로 밀려 올라가 급수봉의 입수구가 열리고 림용수가 흘러나가며, 용수전환밸브 내에 수압이 더욱 높아져 제트용수입수구가 열리면 급수봉의 차단파이프는 더욱 올라가 급수봉의 입수구가 닫히고 제트용수급수구가 열리며 제트용수가 흘러나가며 제어판의 타이머로 제어되는 전동밸브가 닫혀서 용수전환벨브 내의 수압이 떨어지면 용수철의 반발력으로 급수전환파이프가 원상복구되면서 제트용수급수구는 닫히고 급수봉의 입수구가 다시 열려 림용수가 흘러나가 볼의 잔류수를 보충하게 됨으로써 림용수 제트용수 림용수를 순차적으로 급수하는 용수전환밸브를 가지는 변기
4. 제1항에 있어서 변기의 배수트랩 수평관을 확장하여 크라싱홀을 구비하고 그 홀 내부에 크라싱라이너와 임펠러를 장착하여 변기 볼에 투하된 음식물쓰레기를 분쇄하여 직결된 수직오수관으로 배출하는 구조를 가지는 변기
5. 변기의 세척수 저수탱크를 수직으로 구획하여 음식물쓰레기를 투입하는 호퍼를 구성하고 호퍼의 뚜껑에는 고무패킹으로 밀봉하는 수단과 뚜껑의 중앙부에는 호퍼의 내벽에 비산된 오물을 세척하기 위해 상향하여 분사하는 분사장치를 장착하고, 호퍼의 하단에 부착한 하강관과 연접하여 배수트랩의 수평관과 직교하는 지점에 크라싱홀을 구비하고, 그 홀 내부에 크라싱 라이너와 임펠러를 장착하여 호프로 투하되는 음식물쓰레기를 분쇄하여 수직오수관으로 배출하는 수단을 가지는 변기
6. 제 1항에 있어서 음식물쓰레기를 처리하는 변기의 원활한 사용환경을 조성하도록 단지의 배수조로 들어오는 차집관에 고형물을 분리하고 탈수하여 슬러지케이크를 제조함으로써 유기질퇴비나 연료를 만들 수 있는 수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 변기
   

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