KR101677750B1 - 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아파트나 상가 등과 같은 단지에 거주하는 가정이나 상점 등의 댁내에서 배출되는 음식물 쓰레기를 취합하여 처리하도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 처리된 음식물 쓰레기의 고형물을 비료나 연료 등으로 제품화하여 수익을 창출함은 물론, 이를 통해 시설의 유지관리에 재투자함으로써, 단지 내의 관리비용 및 거주자들의 비용부담을 최소화할 수 있고, 음식물 쓰레기로부터 분리된 물을 정화하여 난방수나 세척수 등으로 이용함으로써, 단지 내의 물소비량을 최소화할 수 있다.
특히, 본 발명은 국가적인 차원에서의 물부족현상에 크게 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 수자원의 효율적인 이용 및 관리가 가능해질 수 있으며, 음식물 쓰레기에서 배출되는 오수에 의한 환경오염을 방지할 수 있다.
따라서, 음식물 쓰레기 처리분야는 물론, 수자원 분야, 에너지 분야, 재생에너지 분야, 환경오염 방지분야 등의 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 처리된 음식물 쓰레기의 고형물을 비료나 연료 등으로 제품화하여 수익을 창출함은 물론, 이를 통해 시설의 유지관리에 재투자함으로써, 단지 내의 관리비용 및 거주자들의 비용부담을 최소화할 수 있고, 음식물 쓰레기로부터 분리된 물을 정화하여 난방수나 세척수 등으로 이용함으로써, 단지 내의 물소비량을 최소화할 수 있다.
특히, 본 발명은 국가적인 차원에서의 물부족현상에 크게 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 수자원의 효율적인 이용 및 관리가 가능해질 수 있으며, 음식물 쓰레기에서 배출되는 오수에 의한 환경오염을 방지할 수 있다.
따라서, 음식물 쓰레기 처리분야는 물론, 수자원 분야, 에너지 분야, 재생에너지 분야, 환경오염 방지분야 등의 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아파트나 상가 등과 같은 단지에 거주하는 가정이나 상점 등의 댁내에서 배출되는 음식물 쓰레기를 취합하여 처리하도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 취합된 음식물 쓰레기를 분쇄, 탈수, 중화, 건조 및 압출성형 과정을 거쳐, 음식물 쓰레기에 포함된 수분은 식수를 제외한 용도(예를 들어, 기기세척이나 청소 등)로 사용하고, 압출성형된 음식물 쓰레기의 고형물(Solid)은 단위포장하여 비료나 연료에 사용할 수 있도록 한 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템에 관한 것이다.
가정이나 음식점에서 발생하는 음식물 쓰레기는 대부분 30%이상의 수분과 쉽게 부패하는 유기성 물질을 포함하고 있기 때문에, 음식물 쓰레기를 그대로 매립하면 질소와 유황 화합물에 의한 악취가 발생하고, 각종 해충이 발생할 수 있으며, 매립된 음식물 쓰레기로부터 발생되는 침출수에 의해 식수원이 오염되는 등의 피해가 발생할 수 있다.
이러한 문제점으로 인해 그 동안 가정이나 음식점에서 발생하는 음식물 쓰레기는 댁내(각 가정이나 음식점)에 보관하였다가 지정된 날짜에 음식물 쓰레기를 처리하는 업체(또는 기관)에서 일괄적으로 수거하여 처리하고 있었다.
그러나, 이러한 경우에도 음식물 쓰레기를 버리기 위해서 댁내에 2~3일정도를 보관해야 하므로, 처리시간 지연에 따른 악취 및 침출수가 발생하였다.
특히, 아파트나 상가 등의 집단거주단지에서는 매우 많은 양의 음식물 쓰레기가 버려지기 때문에, 차량을 이용하여 수집 및 운송하기에는 한계가 있다.
최근에는, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허공보 제10-0371811호 "단위 주거지역 내의 음식물쓰레기 처리시스템" 등과 같이, 단지 내에 음식물 쓰레기를 수집 및 처리하는 시설을 갖추고, 각 댁내에서 버려지는 음식물 쓰레기를 일괄적으로 처리하고 있다.
그러나, 단지 내에 음식물 쓰레기를 처리하는 시설이 갖춰진 경우에도, 해당 시설을 유지관리하기 위한 비용의 부담이 있으며, 이러한 비용적 부담은 거주자들 개개인에게도 큰 부담으로 작용될 수 있다.
또한, 음식물 쓰레기의 처리과정에서 발생되는 오수가 그대로 방류되는 문제점은 동일하며, 탈수 및 건조된 음식물 쓰레기를 별도의 공장으로 운반하여 소각하거나 비료 등으로 재활용한다 하더라도, 운반비용 및 처리비용 그리고 별도의 재활용시설이 필요하다는 점에서 효율적인 방법은 되지 못하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 아파트나 상가 등과 같은 단지에 거주하는 가정이나 상점 등의 댁내에서 배출되는 음식물 쓰레기를 취합하여 처리함에 있어, 비용부담을 최소화하고 자원의 이용성 및 재활용성을 크게 향상시킬 수 있는 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
이를 위하여, 본 발명은 취합된 음식물 쓰레기를 분쇄, 탈수, 중화, 건조 및 압출성형 과정을 거쳐, 음식물 쓰레기에 포함된 수분은 식수를 제외한 용도(예를 들어, 기기세척이나 청소 등)로 사용하고, 압출성형된 음식물 쓰레기의 고형물(Solid)은 단위포장하여 곧바로 비료나 연료에 사용할 수 있도록 한 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
이를 통해, 본 발명은 압출성형된 음식물 쓰레기의 고형물은 바로 제품화하여 발생되는 수익을 해당 시설의 운영 및 유지보수에 사용하고, 음식물 쓰레기로부터 분리된 물을 정화하여 난방수나 세척수 등으로 이용함으로써, 단지 내의 관리비용 및 거주자들의 비용부담을 최소화할 수 있는 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템은, 복수의 댁내로부터 버려지는 음식물 쓰레기를 취합하는 제1 저장탱크; 상기 제1 저장탱크에 취합된 음식물 쓰레기 중 적어도 일부를 이송하는 제1 이송벨트; 상기 제1 이송벨트에 의해 이송된 음식물 쓰레기를 공급받아 분쇄하는 다단분쇄장치; 상기 다단분쇄장치에 의해 분쇄된 음식물 쓰레기를 임시보관하는 제2 저장탱크; 상기 제2 저장탱크에 보관된 음식물 쓰레기의 적어도 일부를 공급받아 탈수하는 다단탈수장치; 상기 다단탈수장치에서 분리된 오염수를 소독하는 중화처리장치; 상기 중화처리장치에서 소독된 물을 저장하는 제3 저장탱크; 상기 다단탈수장치에서 탈수된 음식물 쓰레기를 이송하는 제2 이송벨트; 상기 제2 이송벨트에 의해 이송되는 음식물 쓰레기를 건조하는 건조장치; 상기 제2 이송벨트에 의해 이송되어 건조된 음식물 쓰레기를 공급받아 가압성형하는 압출성형장치; 및 상기 압출성형장치에서 가압성형된 음식물 쓰레기의 고형물을 개별포장하는 단위포장장치를 포함한다.
또한, 상기 다단분쇄장치는, 한 쌍의 제1 파쇄롤러가 마주보면서 회동되며 공급되는 음식물 쓰레기를 제1 파쇄크기로 파쇄하는 제1 파쇄모듈; 한 쌍의 제2 파쇄롤러가 마주보면서 회동되며 상기 제1 파쇄모듈에서 파쇄된 음식물 쓰레기를 제2 파쇄크기로 파쇄하는 제2 파쇄모듈; 한 쌍의 제3 파쇄롤러가 마주보면서 회동되며 상기 제2 파쇄모듈에서 파쇄된 음식물 쓰레기를 제3 파쇄크기로 파쇄하는 제3 파쇄모듈; 및 상기 제1 파쇄모듈 내지 제3 파쇄모듈에 동력을 전달하는 하나의 동력전달축을 포함하며, 상기 제1 파쇄모듈 내지 제3 파쇄모듈은 상기 동력전달축에 연결되어 각각 제1 파쇄회전속도 내지 제3 파쇄회전속도로 회동될 수 있다.
또한, 상기 동력전달축에는, 상기 제1 파쇄롤러 내지 제3 파쇄롤러의 위치에 대응하여 동력전달기어가 형성되고, 상기 제1 파쇄롤러 내지 제3 파쇄롤러의 회동축에는 상기 동력전달기어와 맞물려서 각각 제1 파쇄회전속도 내지 제3 파쇄회전속도로 회동되는 제1 회동기어 내지 제3 회동기어를 포함하며, 상기 동력전달기어는 웜(Warm) 및 스크루기어(Screw gear) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 회동기어 내지 제3 회동기어 중 적어도 하나는 웜기어(Worm gear), 헬리컬기어(Helical gear) 및 베벨기어(Bevel gear) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다단탈수장치는, 상기 음식물 쓰레기에 포함된 수분과 제1 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기를 분리하는 제1 탈수모듈; 상기 제1 탈수모듈에서 분리된 수분과 제1 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기 중 제2 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기를 분리하는 제2 탈수모듈; 상기 제2 탈수모듈에서 분리된 제2 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기로부터 수분을 분리하는 제3 탈수모듈; 상기 제3 탈수모듈에서 분리된 수분을 취합하여 상기 중화처리장치로 공급하고, 상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈에서 탈수된 음식물 쓰레기를 상기 제2 이송벨트로 공급하는 하우징; 및 상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈을 각각 제1 탈수회전속도 내지 제3 탈수회전속도로 회동시키는 차등회동구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차등회동구는, 상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈을 각각 회동시키는 제1 회동롤러 내지 제3 회동롤러가 차등회동축에 순차적으로 구성되며, 상기 제1 회동롤러 내지 제3 회동롤러의 지름은, 상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈 각각의 회전반경과 각각 제1 탈수회전속도 내지 제3 탈수회전속도로 회동되기 위한 각각의 각속도에 대응하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 회동롤러 내지 제3 회동롤러는 단면형상이 사다리꼴형인 테이퍼롤러로 형성되고, 상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈은, 하부에 상기 제1 회동롤러 내지 제3 회동롤러가 밀착되는 경사면이 각각 형성될 수 있다.
또한, 상기 압출성형장치는, 상기 음식물 쓰레기를 가압하는 압출모듈; 및 상기 압출모듈에 의해 가압된 음식물 쓰레기의 고형물을 일정한 길이로 절단하는 성형모듈을 포함하며, 상기 압출모듈은, 일측방향으로 회동되는 압출회동축; 상기 압출회동축의 외주면에 형성되는 이송스크루(Screw); 및 상기 이송스크루의 종단부에 연장형성되는 가압플레이트를 포함할 수 있다.
상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 아파트나 상가 등과 같은 단지에 거주하는 가정이나 상점 등의 댁내에서 배출되는 음식물 쓰레기를 취합하여 효율적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 처리된 음식물 쓰레기의 고형물을 비료나 연료 등으로 제품화하여 수익을 창출함은 물론, 이를 통해 시설의 유지관리에 재투자함으로써, 단지 내의 관리비용 및 거주자들의 비용부담을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 음식물 쓰레기를 크기별로 파쇄 및 탈수함으로써, 음식물 쓰레기에 포함된 수분을 효율적으로 분리시킬 수 있으며, 탈수된 음식물 쓰레기를 최소의 열에너지로 건조시킬 수 있도록 함으로써, 음식물 쓰레기의 처리에 필요한 에너지의 소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 음식물 쓰레기로부터 분리된 물을 정화하여 난방수나 세척수 등으로 이용함으로써, 단지 내의 물소비량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
결과적으로, 본 발명은 음식물 쓰레기의 처리에 필요한 비용부담을 최소화하면서도 자원의 이용성 및 재활용성을 크게 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 국가적인 차원에서의 물부족현상에 크게 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 수자원의 효율적인 이용 및 관리가 가능해질 수 있으며, 음식물 쓰레기에서 배출되는 오수에 의한 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 음식물 쓰레기 처리분야는 물론, 수자원 분야, 에너지 분야, 재생에너지 분야, 환경오염 방지분야 등의 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템의 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 2는 도 1의 다단분쇄장치에 대한 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 3은 도 2의 다단분쇄장치에 대한 구체적인 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 4는 도 3의 파쇄롤러와 동력전달축의 결합관계를 설명하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 다단탈수장치에 대한 일 실시예를 설명하는 분해사시도이다.
도 6은 도 5의 다단탈수장치가 결합된 상태에서의 부분확대 단면도이다.
도 7은 도 1의 압출모듈에 대한 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 다단분쇄장치에 대한 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 3은 도 2의 다단분쇄장치에 대한 구체적인 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 4는 도 3의 파쇄롤러와 동력전달축의 결합관계를 설명하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 다단탈수장치에 대한 일 실시예를 설명하는 분해사시도이다.
도 6은 도 5의 다단탈수장치가 결합된 상태에서의 부분확대 단면도이다.
도 7은 도 1의 압출모듈에 대한 일 실시예를 설명하는 도면이다.
본 발명에 따른 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템의 일 실시예를 설명하는 구성도이다. 여기서, 도 1에 나타난 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템은 지상에 설치되는 것으로 나타내었으나, 건물의 지하에 설치할 수도 있음은 물론이다.
도 1을 참조하면, 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템(A)은, 제1 저장탱크(110), 제1 이송벨트(210), 다단분쇄장치(300), 제2 저장탱크(120), 다단탈수장치(400), 중화처리장치(500), 제3 저장탱크(130), 제2 이송벨트(220), 건조장치(600), 압출성형장치(700) 및 단위포장장치(800)를 포함한다.
제1 저장탱크(110)는 복수의 댁내로부터 버려지는 음식물 쓰레기를 취합하는 것으로, 건물 내부에 구성된 별도의 배관을 통해 각 댁내에서 버려지는 음식물 쓰레기를 일괄적으로 취합하거나, 건물 외부의 특정 장소에서 개별적으로 취합할 수 있다.
또한, 제1 저장탱크(110)의 일측(도 1에서는 상부)에는 음식물 쓰레기를 취합하면서 내부의 악취가 외부로 배출되지 않도록 하기 위하여, 냄새역류차단막이 구성된 개폐장치(111)가 구성될 수 있다.
제1 이송벨트(210)는 제1 저장탱크(110)에 취합된 음식물 쓰레기 중 적어도 일부를 다단분쇄장치(300)로 이송하는 것으로, 벨트(Belt) 또는 체인(Chain) 방식의 컨베이어(Conveyor)를 포함할 수 있다.
다단분쇄장치(300)는 제1 이송벨트(210)에 의해 이송된 음식물 쓰레기를 공급받아 분쇄(이하, 파쇄와 혼용함)하는 것으로, 음식물 쓰레기의 파쇄크기를 조절하여 여러 번에 걸쳐 파쇄함으로써, 음식물 쓰레기의 효율적인 파쇄는 물론, 하기에 설명될 다단탈수장치(400)와 더불어 음식물 쓰레기에 포함된 수분을 효율적으로 분리할 수 있도록 한다.
또한, 음식물 쓰레기에 포함된 수분을 최소화할 수 있음에 따라, 이후 탈수된 음식물 쓰레기를 건조함에 있어, 지열이나 태양광만으로도 건조가 가능해지므로, 음식물 쓰레기를 건조하기 위해 발생되는 비용을 최소화할 수 있다.
제2 저장탱크(120)는 다단분쇄장치에 의해 분쇄된 음식물 쓰레기를 임시로 보관하기 위한 것으로, 분쇄된 음식물 쓰레기가 일정량 저장되면 이를 다단탈수장치(400)에 공급할 수 있다.
또한, 제2 저장탱크(120)의 일측에는, 음식물 쓰레기의 저장량을 감지하기 위한 저장량감지센서(121)가 구성되어 있으며, 제2 저장탱크(120)의 하부에는 저장된 음식물 쓰레기를 배출하기 위한 배출도어(도시하지 않음)가 구성되어 있다. 여기서, 저장량감지센서(121)의 감지신호에 의해 배출도어의 개폐를 제어하는 구성 및 방법은, 당업자의 요구에 따라 다양하게 변경할 수 있으므로 특정한 것에 한정하지는 않는다.
다단탈수장치(400) 제2 저장탱크(120)에 보관된 음식물 쓰레기의 적어도 일부를 공급받아 탈수하는 것으로, 음식물 쓰레기를 파쇄된 크기 별로 분류하여 탈수함으로써, 음식물 쓰레기에 포함된 수분을 보다 효율적으로 탈수할 수 있다.
이상에서 설명된 다단분쇄장치(300) 및 다단탈수장치(400)는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
중화처리장치(500)는 다단탈수장치(400)에서 분리된 오염수를 소독하여 중화(정화)하기 위한 것으로, 오염수의 중화를 위한 염소(Cl)를 저장하는 염소탱크와 이물질을 제거하는 필터 등을 포함할 수 있다.
제3 저장탱크(130)는 중화처리장치(500)에서 소독되어 정화된 물을 저장하는 것으로, 저장된 물은 공급관(131)을 통해 외부로 공급되어 난방수, 세척수 등으로 이용될 수 있다.
제2 이송벨트(220)는 다단탈수장치(400)에서 탈수된 음식물 쓰레기를 압출성형장치(700)로 이송하는 것으로, 제1 이송벨트(210)와 동일하게 컨베이어벨트 또는 컨베이어체인으로 구성될 수 있다.
또한, 제2 이송벨트(220)는 수분이 제거된 음식물 쓰레기를 최종적으로 건조하기 위하여, 건조장치(600) 내부에 구성될 수 있다.
건조장치(600)는 제2 이송벨트(220)에 의해 이송되는 음식물 쓰레기를 건조하기 위한 것으로, 지열이나 태양광을 이용하여 음식물 쓰레기를 건조시킬 수 있다. 여기서, 지열이나 태양광을 건조장치(600) 내부로 공급하는 방법 및 구성은 당업자의 요구에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로, 특정한 것에 한정하지 않음은 물론이다.
또한, 건조장치(600)에는 음식물 쓰레기에 포함되었던 수분이 증발되어 배기구(611)를 통해 외부로 배출되는 배기덕트(610)가 구성될 수 있으며, 배기덕트(610)의 내부에는 음식물 쓰레기의 건조과정에서 발생되는 악취가 외부로 배출되는 것을 방지하기 위한 냄새차단용 필터(612)가 구성될 수 있다.
한편, 증발된 수분을 포함하는 공기가 배기덕트(610)를 통해 배출되는 과정에서, 온도가 낮아지면 기화된 수분이 다시 액화되면서 배기덕트(610) 내부에 모이게 된다. 이와 같이 모여지는 물은 중화처리장치(500)에 의해 정화된 물과 동일 내지 유사한 정도의 깨끗함을 가지게 된다.
따라서, 본 발명에서는 배기덕트(610) 일측에 회수덕트(620)를 구성하여, 액화된 수분을 모아 제3 저장탱크(130)로 공급할 수 있다.
이때, 회수덕트(620)에는 제3 저장탱크(130)에 저장된 물이 기화하여 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여, 체크밸브(Check valve)(621)가 구성될 수 있다.
압출성형장치(700)는 제2 이송벨트(220)에 의해 이송되어 건조된 음식물 쓰레기를 공급받아 가압성형하는 것으로, 이송된 음식물 쓰레기를 가압하는 압출모듈(710)과 압출된 음식물 쓰레기의 고형물을 절단하는 성형모듈(720)을 포함할 수 있다.
또한, 압출성형장치(700)의 일측에는 절단된 고형물을 개별포장하는 단위포장장치(800)가 구성될 수 있다.
도 2는 도 1의 다단분쇄장치에 대한 일 실시예를 설명하는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 다단분쇄장치(300)는 음식물 쓰레기(FW1)를 제1 파쇄크기(예를 들어, 10mm)로 파쇄하는 제1 파쇄모듈(310), 제1 파쇄모듈(310)에서 파쇄된 음식물 쓰레기(FW2)를 제2 파쇄크기(예를 들어, 5mm)로 파쇄하는 제2 파쇄모듈(320) 및 제2 파쇄모듈(320)에서 파쇄된 음식물 쓰레기(FW3)를 제3 파쇄크기(예를 들어, 2mm)로 파쇄하는 제3 파쇄모듈(330)을 포함할 수 있다. 여기서, 미설명 부호 ' FW4'는 최종적으로 파쇄된 음식물 쓰레기이다.
이때, 제1 파쇄모듈(310) 내지 제3 파쇄모듈(330)은 각각 한 쌍의 제1 파쇄롤러(311) 내지 제3 파쇄롤러(331)가 마주보면서 회동되며, 각각 제1 파쇄회전속도(예를 들어, 20RPM) 내지 제3 파쇄회전속도(예를 들어, 60RPM)로 회동되면서, 음식물 쓰레기를 파쇄할 수 있다.
또한, 한 쌍의 제1 파쇄롤러(311) 내지 제3 파쇄롤러(331)는 하나의 동력전달축에 의해 연결되어 회동되며, 별도의 제어장치 없이도 음식물 쓰레기의 파쇄크기 및 파쇄속도를 조절할 수 있다.
도 3은 도 2의 다단분쇄장치에 대한 구체적인 일 실시예를 설명하는 구성도이고, 도 4는 도 3의 파쇄롤러와 동력전달축의 결합관계를 설명하는 사시도이다.
제1 파쇄모듈(310)의 제1 파쇄롤러(311)는 동력전달축(340)에 기어결합되어 회동될 수 있다. 예를 들어, 제1 파쇄롤러(311)의 제1 회동축(313)에 구성된 제1 회동기어(312)가 동력전달축(340)에 형성된 동력전달기어(341)에 맞물려 회동되면서 제1 파쇄롤러(311)가 회동될 수 있다.
제2 파쇄모듈(320) 및 제3 파쇄모듈(330)도 제1 파쇄모듈(310)과 동일 내지 유사하게 구성되며, 회전수의 조절을 위하여 제1 회동기어(312) 내지 제3 회동기어(332)의 기어비가 변경될 수 있다.
그리고, 제1 파쇄롤러(311) 내지 제3 파쇄롤러(331)의 외주면에는 음식물 쓰레기를 파쇄하기 위한 제1 파쇄돌기(311a) 내지 제3 파쇄돌기(313a)가 각각 형성되며, 한 쌍의 파쇄롤러에 각각 형성되는 파쇄돌기들은 서로 엇갈리도록 구성될 수 있다.
한편, 하나의 동력전달축(340)을 이용하여 제1 파쇄모듈(310) 및 제3 파쇄모듈(330)을 동작시키기 위해서는, 동력전달축(340)의 회동축 방향과, 각 파쇄롤러의 회동축 방향이 서로 직교하도록 구성될 필요가 있다.
이에, 본 발명은 동력전달축(340)과 회동기어를 웜(Warm) 및 웜기어(Worm gear) 또는 스크루기어(Screw gear) 및 베벨기어(Bevel gear)의 조합으로 구성할 수 있다.
또한, 웜(Warm) 또는 스크루기어(Screw gear)는 동력전달축(340) 전체에 형성될 수 있으나, 도 3에 나타난 바와 같이 제1 파쇄롤러(311) 내지 제3 파쇄롤러(313)의 위치에 대응하여 부분적으로 형성될 수 있다.
또한, 웜기어(312)는 웜(341)과의 원활한 맞물림을 위해, 도 4에 나타난 바와 같이 기어톱니(312a)의 외측면을 곡면(312b)으로 형성할 수 있으며, 헬리컬기어(Helical gear) 형태로 형성할 수도 있다.
도 5는 도 1의 다단탈수장치에 대한 일 실시예를 설명하는 분해사시도이고, 도 6은 도 5의 다단탈수장치가 결합된 상태에서의 부분확대 단면도이다.
도 5를 참조하면, 다단탈수장치(400)는 제1 탈수모듈(410), 제2 탈수모듈(420), 제3 탈수모듈(430), 하우징(Housing)(440) 및 차등회동구(450)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 탈수모듈(410)에는 제1 분리크기에 대응하는 크기의 제1 탈수홀(411)이 형성될 수 있고, 제2 탈수모듈(420)에는 제2 분리크기에 대응하는 크기의 제2 탈수홀(421)이 형성될 수 있으며, 제3 탈수모듈(430)에는 제3 분리크기에 대응하는 크기의 제3 탈수홀(431)이 형성될 수 있다.
다단분쇄장치(300)에서 파쇄된 음식물 쓰레기가 제1 탈수모듈(410)의 내부로 공급되면, 제1 탈수모듈(410)이 회동하면서 음식물 쓰레기에 포함된 수분과 제1 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기가 분리되어 제2 탈수모듈(420)로 이동될 수 있다.
또한, 제2 탈수모듈(410)이 회동됨에 따라, 제1 탈수모듈(410)에서 분리된 수분과 제1 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기 중 제2 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기가 분리되어 제3 탈수모듈(420)로 이동될 수 있다.
또한, 제3 탈수모듈(430)이 회동됨에 따라, 제2 탈수모듈(420)에서 분리된 제2 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기로부터 수분이 분리되어 하우징(440)으로 이동될 수 있다.
따라서, 음식물 쓰레기의 크기에 따라 3회에 걸쳐 수분을 분리함으로써, 분리된 후의 음식물 쓰레기에 남게 되는 잔여수분의 양을 최소화할 수 있다.
또한, 하우징(440)은 분리된 수분과 음식물 쓰레기를 각각 중화처리장치(500) 및 제2 이송벨트(220)로 공급할 수 있다. 여기서, 하우징(440)으로 분리된 수분은 가장자리를 따라 하부로 이동하고, 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430) 내부에 잔존하는 음식물 쓰레기는 중앙부를 통해 하부로 이동하므로, 격벽(도시하지 않음)을 통해 중앙부와 가장자리를 구분하면 수분과 음식물 스레기를 구분하여 공급할 수 있다. 이러한 격벽의 구조는 탈수장치(400)의 구조 및 당업자의 요구에 따라 다양하게 변형될 수 있으므로, 특정한 것에 한정하지 않음은 물론이다.
한편, 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430)은, 수분의 원활한 배출을 위하여 서로 다른 속도로 회전할 수 있다. 예를 들어, 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430)을 각각 제1 탈수회전속도 내지 제3 탈수회전속도로 회동될 수 있으며, 제2 탈수회전속도는 제1 탈수회전속도의 1.5배 속도로, 제3 탈수회전속도는 제1 탈수회전속도의 2배 속도로 각각 회전될 수 있다.
본 발명은 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430)을 서로 다른 속도로 회동시키기 위하여, 서로 다른 지름을 갖는 제1 회동롤러(451) 내지 제3 회동롤러(453)을 구성할 수 있다.
제1 회동롤러(451) 내지 제3 회동롤러(453)는 차등회동축(454)을 따라, 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430)에 대응하여 순차적으로 구성될 수 있다.
이때, 제1 회동롤러(451) 내지 제3 회동롤러(453)의 위치는, 도 6에 나타난 바와 같이 각 탈수모듈의 가장자리에 위치하므로, 제1 회동롤러(451) 내지 제3 회동롤러(453)의 지름은, 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430) 각각의 회전반경과 각각 제1 탈수회전속도 내지 제3 탈수회전속도로 회동되기 위한 각각의 각속도에 대응하여 형성될 수 있다.
또한, 제1 회동롤러(451) 내지 제3 회동롤러(453)는 단면형상이 사다리꼴형인 테이퍼롤러로 형성될 수 있고, 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430)의 하부에는, 제1 회동롤러(451) 내지 제3 회동롤러(453)가 밀착되는 제1 경사면(411) 내지 제3 경사면(431)이 각각 형성될 수 있다.
또한, 제1 회동롤러(451)는, 차등회동축(454)에 결합되는 제1 롤러본체(451a)와, 제1 롤러본체(451a)의 경사면에 구성되는 제1 마찰부(451b), 및 제1 롤러본체(451a)의 후면에 구성되는 제1 차단판(451c)를 포함할 수 있다.
따라서, 차등회동축(454)이 회동됨에 따라 제1 롤러본체(451a)가 회동되면, 제1 롤러본체(451a)의 경사면에 구성된 제1 마찰부(451b)의 마찰력에 의해 제1 탈수모듈(410)이 회동될 수 있다.
그리고, 제1 차단판(451c)은 제2 탈수모듈(420)에 모여진 음식물 쓰레기에 의해 제1 회동롤러(451)가 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이와 같은 제1 회동롤러(451)의 구성은, 제2 회동롤러(452) 및 제3 회동롤러(453)에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430)의 상부에는 각각의 탈수모듈이 안정적으로 회동할 수 있도록 지지롤러(470)가 구성될 수 있다. 여기서, 지지롤러(470)의 일측은 각 탈수모듈에 고정설치되고, 지지롤러(470)의 다른 일측은 베어링(롤러형)에 의해 다른 탈수모듈에 접촉될 수 있다.
물론, 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430)의 상부가 밀폐되는 경우에는, 각 탈수모듈의 상부에 지지롤러가 구성될 수 있다.
또한, 제1 탈수모듈(410) 내지 제3 탈수모듈(430)이 안정적으로 회동할 수 있도록 하기 위하여, 각 탈수모듈의 하부에는 도 5에 나타난 바와 같이 아이들(Idle) 베어링(460)이 구성될 수 있다. 여기서, 아이들베어링(460)은 회동롤러의 가장자리에 베어링이 구성되는 점을 제외하면, 차동회동구(450)와 동일 내지 유사한 형태로 구성될 수 있다.
또한, 차동회동구(450) 및 아이들베어링(460)은 하우징(440)의 하부에 형성된 결합구(441)에 결합되어 회동될 수 있으며, 결합구(441)에는 차동회동구(450) 및 아이들베어링(460)가 원활하게 회동할 수 있도록 베어링(441a)이 구성될 수 있다.
도 7은 도 1의 압출모듈에 대한 일 실시예를 설명하는 도면으로, 도 7의 (a)는 압출모듈 내부구성의 사시도이고, 도 7의 (9b)는 압출모듈 내부구성의 측면도이다.
도 7을 참조하면, 도 1에 나타난 압출모듈(71)은 일측방향으로 회동되는 압출회동축(711), 압출회동축(7110)의 외주면에 형성되는 이송스크루(Screw)(712) 및 이송스크루(712)의 종단부에 연장형성되는 가압플레이트(713)를 포함할 수 있다.
따라서, 건조된 음식물 쓰레기가 압출성형장치(700)로 공급되면, 공급된 음식물 쓰레기가 이송스크루(712)를 따라 하부로 이동하게 되며, 최하부까지 이동된 음식물 쓰레기는 가압플레이트(713)에 의해 압착될 수 있다.
가압플레이트(713)에 의해 압착된 음식물 쓰레기는 원통형 홀(예를 들어, 직경이 5mm)을 통과하여 성형모듈(720)로 공급될 수 있고, 성형모듈(720)은 원통형 홀을 통과한 음식물 쓰레기의 고형물을 일정길이로 절단할 수 있으며, 절단된 고형물은 단위포장장치(800)에서 포장될 수 있다.
이상에서 본 발명에 의한 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지는 것이므로, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A : 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템
110 : 제1 저장탱크 120 : 제2 저장탱크
130 : 제3 저장탱크 131 : 공급관
210 : 제1 이송벨트 220 : 제2 이송벨트
300 : 다단분쇄장치
400 : 다단탈수장치
500 : 중화처리장치
600 : 건조장치
700 : 압출성형장치
800 : 단위포장장치
110 : 제1 저장탱크 120 : 제2 저장탱크
130 : 제3 저장탱크 131 : 공급관
210 : 제1 이송벨트 220 : 제2 이송벨트
300 : 다단분쇄장치
400 : 다단탈수장치
500 : 중화처리장치
600 : 건조장치
700 : 압출성형장치
800 : 단위포장장치
Claims (7)
- 복수의 댁내로부터 버려지는 음식물 쓰레기를 취합하는 제1 저장탱크;
상기 제1 저장탱크에 취합된 음식물 쓰레기 중 적어도 일부를 이송하는 제1 이송벨트;
상기 제1 이송벨트에 의해 이송된 음식물 쓰레기를 공급받아 분쇄하는 다단분쇄장치;
상기 다단분쇄장치에 의해 분쇄된 음식물 쓰레기를 임시보관하는 제2 저장탱크;
상기 제2 저장탱크에 보관된 음식물 쓰레기의 적어도 일부를 공급받아 탈수하는 다단탈수장치;
상기 다단탈수장치에서 분리된 오염수를 소독하는 중화처리장치;
상기 중화처리장치에서 소독된 물을 저장하는 제3 저장탱크;
상기 다단탈수장치에서 탈수된 음식물 쓰레기를 이송하는 제2 이송벨트;
상기 제2 이송벨트에 의해 이송되는 음식물 쓰레기를 건조하는 건조장치;
상기 제2 이송벨트에 의해 이송되어 건조된 음식물 쓰레기를 공급받아 가압성형하는 압출성형장치; 및
상기 압출성형장치에서 가압성형된 음식물 쓰레기의 고형물을 개별포장하는 단위포장장치를 포함하며,
상기 다단탈수장치는,
상기 음식물 쓰레기에 포함된 수분과 제1 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기를 분리하는 제1 탈수모듈;
상기 제1 탈수모듈에서 분리된 수분과 제1 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기 중 제2 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기를 분리하는 제2 탈수모듈;
상기 제2 탈수모듈에서 분리된 제2 분리크기보다 작은 음식물 쓰레기로부터 수분을 분리하는 제3 탈수모듈;
상기 제3 탈수모듈에서 분리된 수분을 취합하여 상기 중화처리장치로 공급하고, 상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈에서 탈수된 음식물 쓰레기를 상기 제2 이송벨트로 공급하는 하우징; 및
상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈을 각각 제1 탈수회전속도 내지 제3 탈수회전속도로 회동시키는 차등회동구를 포함하며,
상기 차등회동구는,
상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈을 각각 회동시키는 제1 회동롤러 내지 제3 회동롤러가 차등회동축에 순차적으로 구성되며,
상기 제1 회동롤러 내지 제3 회동롤러의 지름은,
상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈 각각의 회전반경과 각각 제1 탈수회전속도 내지 제3 탈수회전속도로 회동되기 위한 각각의 각속도에 대응하여 형성되고,
상기 제1 회동롤러 내지 제3 회동롤러는 단면형상이 사다리꼴형인 테이퍼롤러로 형성되고,
상기 제1 탈수모듈 내지 제3 탈수모듈은,
하부에 상기 제1 회동롤러 내지 제3 회동롤러가 밀착되는 경사면이 각각 형성되며,
상기 건조장치에 연결되어 음식물 쓰레기에 포함된 수분이 증발되면서 배출되는 배기구를 가지며, 음식물 쓰레기의 건조과정에서 발생하는 악취의 배출을 방지하는 냄새차단용 필터가 구비되는 배기덕트;
상기 배기덕트에 연결된 상태로 상기 제3 저장탱크로 연장되어 상기 배기덕트에서 액화되는 수분을 상기 제3 저장탱크로 공급하는 회수덕트; 및
상기 회수덕트에 설치되어 상기 제3 저장탱크에 저장된 물이 기화하여 외부로 유출되는 것을 방지하는 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 다단분쇄장치는,
한 쌍의 제1 파쇄롤러가 마주보면서 회동되며 공급되는 음식물 쓰레기를 제1 파쇄크기로 파쇄하는 제1 파쇄모듈;
한 쌍의 제2 파쇄롤러가 마주보면서 회동되며 상기 제1 파쇄모듈에서 파쇄된 음식물 쓰레기를 제2 파쇄크기로 파쇄하는 제2 파쇄모듈;
한 쌍의 제3 파쇄롤러가 마주보면서 회동되며 상기 제2 파쇄모듈에서 파쇄된 음식물 쓰레기를 제3 파쇄크기로 파쇄하는 제3 파쇄모듈; 및
상기 제1 파쇄모듈 내지 제3 파쇄모듈에 동력을 전달하는 하나의 동력전달축을 포함하며,
상기 제1 파쇄모듈 내지 제3 파쇄모듈은 상기 동력전달축에 연결되어 각각 제1 파쇄회전속도 내지 제3 파쇄회전속도로 회동되는 것을 특징으로 하는 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 동력전달축에는,
상기 제1 파쇄롤러 내지 제3 파쇄롤러의 위치에 대응하여 동력전달기어가 형성되고,
상기 제1 파쇄롤러 내지 제3 파쇄롤러의 회동축에는 상기 동력전달기어와 맞물려서 각각 제1 파쇄회전속도 내지 제3 파쇄회전속도로 회동되는 제1 회동기어 내지 제3 회동기어를 포함하며,
상기 동력전달기어는 웜(Warm) 및 스크루기어(Screw gear) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 제1 회동기어 내지 제3 회동기어 중 적어도 하나는 웜기어(Worm gear), 헬리컬기어(Helical gear) 및 베벨기어(Bevel gear) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템.
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- 삭제
- 삭제
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압출성형장치는,
상기 음식물 쓰레기를 가압하는 압출모듈; 및
상기 압출모듈에 의해 가압된 음식물 쓰레기의 고형물을 일정한 길이로 절단하는 성형모듈을 포함하며,
상기 압출모듈은,
일측방향으로 회동되는 압출회동축;
상기 압출회동축의 외주면에 형성되는 이송스크루(Screw); 및
상기 이송스크루의 종단부에 연장형성되는 가압플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단처리방식의 대용량 음식물 쓰레기 처리 시스템.
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