KR101688953B1

KR101688953B1 - 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치

Info

Publication number: KR101688953B1
Application number: KR1020160072418A
Authority: KR
Inventors: 고성완
Original assignee: 고성완
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2016-12-22

Abstract

본원은 음식물 쓰레기를 염분 농도를 저감하고 악취를 방지하면서 급속 건조하여 연료 또는 비료 또는 사료로 재활용이 가능하면서도 취급이 쉬운 건조물로 제조하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치에 관한 것이다.
본원은 설치공간의 경제성과 설치 융통성이 있고, 음식물 쓰레기 투입 직후에도 개수대를 사용할 수 있는 등 여러 가지 편리함과 안전성을 제고하였다. 본원은 탈수건조장치가 핵심이며 미세공거름망을 구현하여 단순구조의 분쇄장치를 도입할 수 있게 함과 동시에 고형물 배출율을 낮추었다. 탈수건조장치는 크게 실린더와 개페장치와 피스톤로 이루어져 구조는 비교적 단순하지만 무산소 과열 건조방식으로 연소 현상이나 눌러 붙음 없이 수분을 비등시켜 제거하므로 음식물 쓰레기를 매우 효과적이고 효율적으로 건조한다. 그 결과 여러 가지 문제를 수반하는 공기순환 건조방식을 배제하여 악취 누출 위험을 감소시키고, 건조대상물을 이동시키지 않아서 악취원이 되는 잔류물의 청소 문제도 감소시켰다. 또 탈수건조장치가 흡입, 건조대상물 형성, 과열처리, 가압탈수, 무산소 고온 가열, 저압 비등처리, 건조물 토출, 청소 및 압축공기 발사까지 모두 처리하면서도 음식물 쓰레기를 급속 건조한다. 그러므로 장치의 크기에 비하여 처리 용량이 크다.
악취 방지는 음식물 쓰레기의 전제적 요건에 해당하므로 본원은 전반적으로 악취 누출 방지와 악취원 제거를 위하여 밀폐수단, 청소수단 및 위생 수단을 강화하였다.

Description

무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치{Apparatus for drying food waste with superheating under oxygen free environment}

본원은 음식물 쓰레기를 악취를 방지하며 고속 건조하여 연료 또는 사료 또는 비료 등으로 재활용하여 사용할 수 있는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 각 가정이나 대형 음식점 및 요식업체에서 발생되는 음식물 쓰레기는 수분함량이 80~85%로서 쉽게 부패될 뿐만 아니라 악취와 오수가 발생되어 분리수거 및 운반이 어렵기 때문에 음식물 쓰레기의 처리는 탈수에 강력한 가압력이 적용되면 강철 후판에 미세공을 천공하여 미세공거름망을 제작하는 것이 일반적이다. 그러나 여기에는 중대한 문제점과 한계가 있다. 주로 매립하는 방법에 의존하여 왔으나, 음식물 쓰레기의 배출량이 기하급수적으로 늘어남에 따라 매립지의 확보에 어려움이 있을 뿐만 아니라 매립 시 음식물 쓰레기에 함유된 염분으로 인하여 흙이 산성화되는 등의 토양과 수질오염이 가속되고, 각종 악취와 유해가스의 발생 등 2차 오염 문제를 유발하고 있다. 여기서, 음식물 쓰레기에는 가정 및 식당에서 발생하는 음식물류 폐기물과 더불어 식품의 제조과정에서 발생하는 동,식물성 잔재물도 포함한다.

종래의 음식물 쓰레기 처리장치는 처리과정에서, 특히 건조과정에서 악취 확산이 필수적으로 수반되고 있고, 이를 완벽하게 해결하는 방법이 없어 음식물 쓰레기 처리장치가 많이 활용되지 못하는 실정이다.

즉, 종래의 음식물 쓰레기 처리장치에는 도면에 도시하지는 않았지만 악취를 제거하기 위해 복수의 탈취실을 설치하고, 상기 탈취실에 설치된 필터에 의해서 악취를 제거하고 있으나, 필터는 배출공기에서 제거된 악취원이 잔류하는 구조이므로 조금만 사용하면 미량이라도 악취가 누출될 수밖에 없는데, 악취는 조금만 확산되어도 민감하다는 문제가 있다. 더욱이 사용할수록 기능이 저하되어 악취 누출이 가속되는 문제가 있다.

이를 해소하고자, 조금 개선된 음식물 쓰레기를 발효처리하는 종래의 음식물처리장치인 특허공개 제2002-0026496호의 가습장치가 구비된 탈취기는 음식물 쓰레기와 발효미생물이 투입되는 발효탱크의 일측에 발효탱크에서 음식물 쓰레기가 발효하는 과정에서 발생되는 냄새를 탈취하는 탈취탱크를 설치하고, 그 설치된 탈취탱크는 1개의 사각통체로 이루어지면서 하단에 가습장치부를 구성하여 물을 분무시켜 무화되도록 하며, 가습장치부의 상단에는 다단으로 통기부를 구비한 칸막이를 일정간격으로 설치하여 다단의 탈취칩 삽입공간부를 형성한 뒤에, 상기 각각의 탈취칩 삽입공간부에 탈취미생물이 포함된 나무토막형태의 탈취칩을 채워 넣어서, 가습장치부에서 분무되는 미세한 물입자가 탈취칩에 묻어 있는 탈취미생물의 생장에 최적의 조건을 만들어 줄 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 상기의 가습장치가 구비된 탈취기는 탈취탱크가 1개의 좁은 통체로 형성되면서 그 내부를 5∼6단으로 나눈 뒤에 그 각각의 공간부에 아래부터 차례로 탈취미생물이 포함된 나무토막형태의 탈취칩과 부엽토를 채워 넣는 작업이 어렵고 불편하여 생산성이 저하되는 문제가 있고, 장기간 사용후 탈취칩이나 부엽토를 보충하거나 또는 미생물을 추가로 투입시킬 경우에 그 교체작업이 매우 번거롭고 시간이 많이 소요되는 문제점이 야기되고 있다.

시중에 유통되는 음식물 쓰레기 건조기로서 본원과 같은 기술 분야에 속하는 개수대 부착형 가열 건조방식 제품들(이하 "가열식 유통제품들"이라고 한다.)의 기술적 특성을 분석하면 다음과 같은 중요 문제점들이 있다. 제품화 되었다는 것은 동업계의 전문가들이 혼신의 노력을 기울인 결과에 해당하므로 본원이 다음의 문제점들을 해결하였다면 같은 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 있는 것이라고 할 수 없다.

① 탈수 전에 음식물 쓰레기를 미세입자로 분쇄하는 것은 용이하며 탈수와 건조에 유리하지만 탈수공이 미세한 탈수거름망(이하 "미세공거름망"이라고 한다.)을 적용하지 못하기 때문에 불가하다. 미세공거름망은 잘 막히지만 자동으로 해소하는 수단을 구현하지 못하였고 가압 탈수 수단이 없으면 탈수 시간이 너무 지체되는데 가압 탈수 수단을 추가하면 처리장치가 너무 커지기 때문에 개수대 하부에 설치가 곤란하기 때문이다. 그러나 본원은 견고한 미세거름망과 막힘을 자동으로 해소하는 수단과 가압 탈수 수단을 구현하였다.

② 분쇄장치, 탈수장치, 건조장치는 일체형이 되어 처리용량에 비하여 단일 몸체가 커진다. 그런데 현실적으로 개수대 하부에 난방 배관밸브가 설치되어 있는 경우가 많아서 설치가 곤란한 경우가 많다. 그러나 본원은 처리 용량에 비하여 단일 몸체가 작고 난방 배관밸브가 있는 경우에도 설치할 수 있다.

③ 건조과정에서 연소 방지 여건을 구성하지 못하여 약 80℃ 이하의 저열을 사용하기 때문에 건조 시간이 길다. 그러나 본원은 연소 방지 여건을 구성하여 고열을 사용할 수 있다.

④ 공기순환 건조 방식이므로 시간이 오래 걸리고 어떤 경우에는 악취 누출의 문제가 있다. 공기순환의 첫째 유형은 외부 공기를 건조챔버로 주입하면서 내부 공기는 하수도로 배출하는 방식이다. 그러나 하수도가 막혀 있거나 좁아진 경우에는 하수도 냄새를 주방으로 역류시키는 문제가 중대하다. 둘째 유형은 외부 공기를 건조챔버로 주입하고 내부 공기를 필터에 통과시키면서 실내로 배출하는 방식이다. 그러나 시작단계부터 필터 오염이 시작되어 냄새에 민감한 현실에서는 부적합하다. 셋째 유형은 건조챔버에서 발생한 습한 공기를 냉각챔버로 이동시켜 수분을 일부 제거하고 다시 건조챔버로 투입하는 순환방식이다. 그러나 건조시간이 오래 걸리고 순환과정에서 악취 누출의 우려가 있다. 그러나 본원은 공기순환이 없다.

⑤ 청소기능이 취약하여 기름때, 점착성이 높은 유기물, 틈새에 끼인 잔류물이 완벽하게 제거되지 않기 때문에 시간이 사용할수록 악취가 심해진다. 그러나 본원은 청소기능이 우수하다.

본원의 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치는 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 음식물 쓰레기를 악취를 방지하면서 고속 건조하여 취급이 용이한 고형건조물로 배출함으로써 연료 또는 사료 또는 비료 등으로 재활용할 수 있는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치를 제공함에 목적이 있다.

본원의 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치는 음식물 쓰레기와 물을 혼합하여 분쇄하는 동시에 염분을 제거하는 분쇄장치; 상기 분쇄장치로부터 배출되는 음식물 쓰레기 분쇄물과 물이 혼합된 유동체(이하 "분쇄유기물유동체"라고 한다.)를 피스톤이 실린더 내부로 흡입하여 과열(superheating) 처리를 거쳐 급속 건조하는 탈수건조부; 건조된 고형물을 탈리하여 건조물 보관함에 보관하는 건조물처리부;를 포함한다.

분쇄장치는 역원뿔 형태 또는 팽이 형태의 분쇄챔버; 분쇄챔버 하부에 설치되어 음식물 쓰레기를 분쇄하는 커터; 및 상기 분쇄챔버 내표면에 밀착하여 회전하면서 음식물 쓰레기를 훑어 내고 교반하고 분쇄챔버 하부로 이동시키는 와이퍼; 및 와이퍼를 회전시키는 교반모터; 및 상기 와이퍼 일측에 구비되어 상기 회전에 따라 커터의 상부를 개폐하는 플랩;을 포함하고, 분쇄챔버캡의 돌출부 외주면에서 여러 방향으로 냉수나 온수를 분사하는 급수 노즐; 급수관에 세제를 공급하는 세제 공급장치; 및 상기 분쇄 결과 일정한 크기 이하의 분쇄유기물유동체를 배출하는 배출구 및 배출구 거름망; 및 분쇄챔버 외부에 설치되어 보온하면서 분쇄소음을 저감하는 차음제; 및 분쇄장치의 하중을 일부 받쳐 주는 지지대;를 더 포함할 수 있다.

탈수건조부는 양 측단이 개방되고 바람직하게도 내표면에 천공이나 요철이 없이 평탄한 실린더; 상기 실린더의 일측에 구비되어 개폐장치가 개폐하고 건조물이 토출되는 토출구; 상기 실린더의 다른 일측에 구비된 피스톤 마우스; 상기 토출구를 개폐하는 개폐장치; 상기 개폐장치의 일측에 장착되어 상기 분쇄장치로부터 상기 분쇄유기물유동체를 탈수건조챔버로 흡입을 조절하는 흡입밸브; 상기 실린더 내부의 압력이 흡입관로를 통하여 누출되지 않게 하는 차단하는 흡입차단밸브; 상기 개폐장치 선단면의 이면에 넓게 설치되어 고열을 공급하는 개폐장치 히터; 고열이 개폐장치의 후미 방향으로 확산되는 것을 차단하는 개폐장치 단열재; 상기 토출구를 밀폐하는 개폐장치 밀폐유닛; 건조물이 개폐장치 선단면에 눌러 붙지 못하게 하면서 건조물 탈리를 쉽게 하는 다이아몬드 코팅; 상기 개폐장치를 전후진 시키는 구동축으로서 후진공간을 축소하기 위하여 채택된 수나사와 암나사로 구성된 개폐장치 구동축; 상기 구동축에 전후진 동력을 공급하는 개폐장치 모터; 상기 개폐장치가 전후진 하면서 회전하지 않게 하고 개폐장치 밀폐요홈이 개폐장치 밀폐돌기에 정확히 끼워지게 유도하는 가이드 레일; 상기 실린더 내부에서 상기 개폐장치와 대항하여 전후진하면서 탈수건조챔버의 공기를 제거하고 분쇄유기물유동체를 흡입하여 건조대상물을 형성하고, 과열처리를 거쳐 압착 탈수 및 건조한 후 건조물을 토출하는 피스톤; 미세공거름망으로서 피스톤링의 선단면과 외주면에 형성되는 피스톤링 탈수거름망 또는 역시 미세공거름망으로서 피스톤의 선단면 또는 선단 외주면에 장착되는 요홈판 탈수거름망의 일부 또는 전부를 적용한 탈수거름망; 피스톤을 관통하여 설치되는 주배수로; 상기 실린더 내표면과 피스톤 외주면 사이의 틈(이하 "공차틈"이라 한다.)을 고압을 거의 대부분 차단하는 피스톤 차단유닛; 피스톤 차단유닛 후방에 설치되어 밀폐하는 피스톤 씰; 피스톤 씰 후방에 설치되어 피스톤 씰이 누출한 미량의 누출 압력, 수분, 악취, 유기물의 혼합물(이하 "누출압력혼합물"이라 한다.)을 하수도관으로 배수하고 실내로 유입되지 못하게 하는 피스톤 보조 밀폐유닛; 피스톤 선단면의 이면에 설치되어 고온 가열하는 피스톤 히터; 고열이 피스톤의 후미 방향으로 확산되는 것을 차단하는 피스톤 단열재; 건조대상물이 피스톤 선단면에 눌러 붙지 못하게 하면서 건조물이 쉽게 탈리되도록 하는 다이아몬드 코팅; 상기 피스톤의 후미에 설치되어 전환밸브가 주배수로를 저압배수밸브 쪽으로 개방하면 저압배수밸브는 탈수건조챔버의 압력이 내려가면 폐쇄강도가 증가하고 반대로 압력이 증가하면 개방되며, 전환밸브가 주배수로를 고압배수밸브 쪽으로 개방하면 고압배수밸브는 대기압 이상의 사전설정 값의 고압에서 개폐하여 탈수건조챔버의 내압을 일정하게 유지하며, 전환밸브가 탈수건조챔버의 압력이 대기압 이하일 때 주배수로를 에어밸브 쪽으로 개방하면 외부공기가 주배수로를 통하여 탈수건조챔버로 유입되는 배수밸브유닛; 상기 피스톤을 전후진 시키는 구동축으로서 후진공간을 축소하기 위하여 채택된 수나사와 암나사로 구성된 피스톤 구동축; 상기 구동축에 전후진 동력을 공급하는 피스톤 모터; 고열이 실린더 외부로 방출되는 것을 차단하는 보온벨트; 고열이 실린더 바디나 토출구 보강판을 따라 확산되는 것을 차단하는 실린더 냉각장치; 건조완료 후 토출된 건조물을 탈리하면서 개폐장치 선단면과 피스톤 선단면을 밀착하며 훑어 내는 건조물 탈리장치; 상기 개폐장치의 전후진에 의하여 개폐되는 밀폐형 건조물 보관함을 포함한다.

한편, 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치를 이용한 방법은, 분쇄 챔버에 음식물 쓰레기를 투입하고 선택적으로 물을 투입하는 투입단계; 분쇄부를 가동하면 급수노즐이 물을 공급하고 와이퍼가 분쇄챔버 내부를 회전하여 음식물 쓰레기를 하부로 이동시켜 커터로 분쇄하고 동시에 탈수건조부는 분쇄부 가동 직후부터 작동하여 분쇄유기물유동체를 탈수건조챔버로 흡입하고 압착 탈수하는 공정을 건조대상물의 크기가 사전설정 값 이상으로 형성될 때까지 반복한 후 과열 처리를 위한 수분확보를 위하여 추가로 흡입하는 분쇄 및 건조대상물 형성 단계; 흡입차단밸브를 폐쇄하고 배수로를 고압배수밸브 쪽으로 개방하여 상기 탈수건조챔버를 무산소 상태에서 과열시켜 사전 설정 값의 고압에 이르면 고압배수밸브가 자동으로 개폐하면서 탈수건조챔버의 내압을 일정하게 유지하고 증발량을 감안하여 피스톤으로 가압하는 과열 처리 단계; 배수로를 저압배수밸브 쪽으로 개방하고 고온 가열 상태에서 피스톤으로 가압하는 압착 탈수 단계; 건조대상물을 압착한 상태에서 무산소 고온 가열하고 함수율이 감소하면 피스톤을 후진시켜 탈수건조챔버의 내압을 대기압 이하로 감소시킴으로써 비등된 수증기가 탈수건조챔버의 실린더 내벽에서 이슬로 맺히게 한 후 다시 피스톤을 전진 압착시켜 무산소 고온 가열하는 처리를 건조 완료시점까지 반복하는 건조 단계; 고형건조물을 토출하고 탈리하여 건조물 보관함에 보관하는 건조물 토출 및 탈리 단계; 냉수, 온수, 세제를 선택적으로 조합하여 투입하고 음식물 쓰레기 없이 상기 투입 단계 ~ 건조물 토출 및 탈리 단계를 실행하는 청소단계를 기본적 처리방법으로 한다.

염분 제거 효과가 탁월하다. 본원은 분쇄단계에서 물을 많이 사용하면서 미세 입자로 분쇄하고 압착탈수단계에서 새로 유입된 수분이 앞서 탈수된 분쇄유기물을 통과하면서 탈수되는 구조이므로 염분을 반복적으로 제거하기 때문이다.

본원은 안전성을 확보하였다. 음식물 쓰레기 투입 시에 플랩이 분쇄 커터를 차폐하고 있어서 안전성을 확보하고 시각적인 위협감도 없고 실수로 스푼을 떨어 뜨려도 플랩 위에 있기 때문에 집게로 안전하게 꺼낼 수 있다. 고열을 사용하지만 보온장치와 냉각장치로 고열을 차단하거나 제거한다. 과열처리 단계에서 탈수건조챔버의 내압이 높아도 탈수건조챔버의 크기가 작은 고로 압력 총량이 작기 때문에 파손이나 폭발 위험이 없다.

여러 가지 사용 편리성이 있다. 개수대에서 음식물 쓰레기를 투입한 직후에도 분쇄챔버를 폐쇄하면 개수대를 사용할 수 있다. 음식물 쓰레기를 수시로 투입할 수도 있고 한 번에 많이 투입할 수 있고 분쇄 중에도 투입할 수 있다. 그러므로 음식물 쓰레기가 발생할 때 마다 분쇄챔버에 투입하여 모았다가 처리할 수 있다. 또 건조 시간이 짧아서 소량이라도 수시로 처리할 수 있어서 위생적이다. 투입구는 개수대의 하수구와 연결되어 있고 같은 크기이므로 투입이 용이하다. 또 개수대와 투입구의 음식물 쓰레기 잔류물도 청소수와 함께 자연스럽게 투입된다. 초기 물투입도 개수대 급수시설로 신속하게 완료할 수 있으나 투입하지 않아도 무방하다. 물을 너무 많이 투입하였어도 초과 투입수는 자동으로 배수되고, 음식물 쓰레기에 비하여 물을 너무 많이 투입하였어도 탈수건조부가 흡입과 가압 탈수를 반복하여 일정 크기 이상의 건조대상물을 형성하기 때문에 이 과정에서 손쉽게 배수된다. 건조물은 납작하고 질긴 성질의 디스크 형태이므로 분진이 없고 취급이 쉽다. 건조물 보관함이 밀폐형이어서 건조물 냄새가 누출되지 않는다. 전반적으로 소음이 적다.

공간 경제성이 우수하다. 개수대 하부에 난방밸브가 있는 경우에도 분쇄부는 개수대 하부에 설치가 가능하고 분쇄장치를 받쳐 주는 막대형 지지대는 설치 융통성이 크고 공간을 적게 차지하여 분쇄부 설치에 지장이 없다. 탈수건조부는 분쇄부와 연결도관으로 연결되므로 연결도관의 길이를 조정하여 설치 위치를 조절할 수 있는데다가 좁고 긴 형상이어서 짜투리 공간에 설치 가능하다. 난방밸브가 있는 경우에도 좁고 긴 짜투리 공간은 있기 때문이다. 본원은 처리장치의 크기에 비하여 처리용량이 크다. 분쇄부는 수시로 투입할 수 있으므로 크기에 비하여 단시간 내에 많은 량을 처리할 수 있다. 핵심이 되는 탈수건조부는 흡입부터 건조완료에 이르기까지 동일 장치로 처리하므로 크기가 작고, 1회 흡입용량은 작지만 분쇄부 가동 직후부터 흡입 및 압착탈수를 반복할 수 있고 건조대상물이 압축되어 형성되므로 단시간 내에 누계 흡입량이 커서 처리 용량이 크다.

탈수건조부는 견고하고도 막힘 자동 해소 수단이 있는 미세공탈수거름망이 있기 때문에 곱게 분쇄하여도 고형물 배출율을 낮게 유지할 수 있고, 고압 탈수가 가능하기 때문에 건조시간이 크게 단축된다. 본원의 미세공탈수거름망은 분쇄입자가 끼여서 막혀도 고열, 고온 고압의 수분, 강한 압력, 외부공기 역주입으로 자동 해결된다. 따라서 죽이나 떡만으로 된 음식물 쓰레기도 처리할 수 있다.

본원의 건조방식은 건조공정을 획기적으로 단축함으로써 전력사용량과 소음총량이 감소한다.

악취가 누출되지 않는다. 건조를 위한 공기순환이 불필요하면서 밀폐구조이기 때문이다. 고압 사용으로 인한 미량의 누출이 있어도 하수관으로 배수할 뿐 실내로 유입되지 않는다.

청소기능이 우수하다. 분쇄챔버와 실린더는 스텐강 등을 적용하면 구조상 부식과 긁힘이 없고 처리공정에서 음식물 쓰레기 잔류물도 없다. 청소공정은 세제와 더불어 온수를 사용할 수 있고 탈수건조부가 과열 수분을 신속하게 압출하기 때문에 기름때도 제거하고 살균 효과도 있다. 또 압축공기를 배출할 수 있어서 음식물 쓰레기 처리장치로 인하여 유기물 배출이 증가하는 점을 보완할 수 있다.

도 1은 본원의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치를 나타낸 전체도면,
도 2는 본원의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치의 연결부를 나타낸 도면,
도 3은 본원의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치의 분쇄부를 나타낸 도면,
도 4는 본원의 다른 실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치의 분쇄부를 나타낸 예시도,
도 5는 본원의 일실시예에 따른 분쇄부의 분쇄챔버캡 하부면을 나타낸 도면,
도 6은 본원의 일실시예에 따른 분쇄부의 분쇄챔버캡 내부급수관과 급수노즐을 나타낸 도면,
도 7은 본원의 일실시예에 따른 분쇄부의 와이퍼와 플랩을 나타낸 도면,
도 8은 본원의 일실시예에 따른 분쇄부의 플랩의 개방을 나타낸 도면,
도 9는 본원의 일실시예에 따른 분쇄부의 원형프레임과 상부가지를 나타낸 도면,
도 10은 본원의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치의 탈수건조부와 피스톤 선단 외주면의 단면을 나타낸 도면,
도 11은 본원의 일실시예에 따른 탈수건조부의 피스톤링 외주면에 구비된 탈수거름망을 나타낸 도면,
도 12는 본원의 일실시예에 따른 탈수건조부의 피스톤 차단유닛의 전단면을 나타낸 도면
도 13은 본원의 일실시예에 따른 탈수건조부의 스프링 타입 견인장치를 가진 쐐기와 주변 부품을 나타낸 도면
도 14는 본원의 다른 실시예에 따른 탈수건조부의 와이어 타입 견인 장치를 가진 쐐기를 나타낸 도면
도 15는 본원의 일실시예에 따른 탈수건조부의 피스톤 선단면 미세요홈판 탈수거름망을 나타낸 도면,
도 16은 본원의 일실시예에 따른 탈수건조부의 피스톤 외주면 미세요홈판 탈수거름망을 나타낸 도면,
도 17은 본원의 일실시예에 따른 탈수건조부의 피스톤 선단부 측면 단면도를 나타낸 도면,
도 18은 본원의 일실시예에 따른 탈수건조부의 배수밸브유닛을 나타낸 도면,
도 19는 본원의 일실시예에 따른 건조물처리부의 건조물 탈리장치를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치는 탈수건조부(300)를 포함하며, 실린더(301), 개폐장치(310), 피스톤(330), 히터, 단열재 등의 가열수단을 포함하며, 실린더의 내표면(309)이 피스톤의 외주면에 장설되는 밀폐부재(Seal)를 손상하지 않도록 평탄한 것을 특징으로 하며, 피스톤은 밸브가 일측에 구비되어 탈수건조챔버(306)가 사전 설정 값의 압력일 때 개폐되는 밸브; 및 상기 피스톤의 선단부 외주면에 구비되어 실린더와 피스톤 사이의 틈을 폐쇄하는 피스톤링(33311);을 포함할 수 있다.

이때, 피스톤링(33311)은 실린더나 피스톤이 신축함에 따라 벌어지거나 오그라지도록 일측이 단절되어 쐐기틀(333111)이 형성되는데, 여기서, 쐐기틀에는 쐐기(333112)가 장설되어 쐐기틀이 넓어지고 좁아집에 따라 쐐기가 움직이면서 쐐기틀을 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.

실린더는 양 측단이 개방된 구조이고, 개폐장치는 실린더의 일측단을 개폐하는 구성이다. 피스톤은 실린더에 삽입되어 개폐장치와 대향하여 전후진하면서 실린더 내부에서 탈수건조챔버(306)를 형성할 수 있다. 이때 실린더는 탈수건조챔버를 가열하는 가열수단을 포함하고, 실린더 내표면은 피스톤의 외주면에 장설되는 밀폐부재를 손상하지 않도록 평탄한 구조를 갖는다.

또한 개폐장치와 피스톤은 경성 소재를 접촉시켜 누출을 저감한 후 씰(Seal)로 밀폐되는 구조를 특징으로 한다.

또한 본 실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치는 피스톤의 밀폐력을 개폐장치의 밀폐력보다 작게 하고, 피스톤의 밀폐씰 후단에 환형배수로와 보조 씰이 구비되는 보조 밀폐유닛(334);을 더 포함할 수도 있다.

또한 피스톤은 피스톤 선단 외주면에 장설된 피스톤링의 선단부 하부면이 절삭되어 형성되는 피스톤링 배수로(333116)를 포함하며, 피스톤링 배수로로 연결되는 선단면 요홈부(333117)가 걸림턱에 접촉하여 탈수공을 형성하는 피스톤링 선단면 탈수거름망; 피스톤링 외주면에서 상기 피스톤링 배수로로 연결되는 배수공이 형성되고, 상기 피스톤링 선단에서 상기 배수공으로 연결되는 외주면 요홈부가 상기 실린더 내표면에 접촉하여 탈수공을 형성하는 피스톤링 외주면 탈수거름망; 피스톤의 선단 외주면에 요홈판 틀이 있고, 상기 요홈판 틀의 하부에 배수로가 형성되며, 측면 요홈부가 있는 환형의 요홈판을 상기 요홈판 틀에 끼워 넣으면 상기 요홈판의 측면이 상기 요홈판 틀과 접촉 또는 상기 요홈판의 측면끼리 접촉하여 측면 요홈부가 탈수공을 형성하는 피스톤 외주면 요홈판 탈수거름망; 피스톤 외주면 요홈판 탈수거름망과 동일한 구조로 상기 피스톤의 선단면에 설치되는 피스톤 선단면 요홈판 탈수거름망;을 포함하되, 피스톤링 선단면 탈수거름망, 피스톤링 외주면 탈수거름망, 피스톤 외주면 요홈판 탈수거름망, 피스톤 선단면 요홈판 탈수거름망의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.

또한 피스톤은 일측에 밸브가 구비되어 탈수건조챔버의 압력이 일정 대기압 이하일 때 개방되면 외부 공기가 배수로를 거쳐 탈수건조챔버로 흡입되게 하는 할 수 있다.

또한 쐐기는 탈수건조챔버에 노출되는 전방쐐기와 그에 대향하는 후방쐐기로 형성되되, 상기 전방쐐기와 후방쐐기가 폭이 좁은 일측단끼리 대향하도록 상기 쐐기틀이 형성되어 상기 쐐기틀이 넓어지면 접근하고 좁아지면 멀어지면서 상기 쐐기틀을 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.

이때, 쐐기틀의 넓어지고 좁아지는 거리와 상기 쐐기의 전후진 거리가 동일하도록 구비하고, 상기 쐐기틀에 도르래 또는 회전축을 구비하며, 쐐기에 연결된 와이어가 각각 상기 도르래 또는 상기 회전축을 거쳐 상기 쐐기틀 양편의 피스톤링에 연결되는 것을 특징으로 한다.

실린더의 토출구 외주면에 보강판이 장설되고, 이러한 보강판에 개폐장치 밀폐돌기가 장설되는 것을 특징으로 한다.

또한 실린더와 개폐장치와 피스톤을 흡입, 가열, 가압, 감압, 탈수, 건조, 토출, 청소에 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치는 음식물 쓰레기를 수용하는 분쇄챔버와, 분쇄챔버를 개폐하는 분쇄챔버캡과, 상기 수용물을 분쇄하는 커터와, 상기 분쇄챔버의 내표면을 접촉하는 와이퍼가 장설된 분쇄장치;를 더 포함할 수 있다.

이때, 분쇄챔버캡은 하부가 상기 분쇄챔버로 돌출되고, 돌출된 하부의 외주면과 하부면에 급수 노즐;과 하부면에 하부면을 접촉하는 분쇄챔버캡 와이퍼;를 포함할 수 있다.

와이퍼는 분쇄챔버 상판 바로 아래에 설치되어 회전동력을 전달 받는 원형 프레임;과 상기 원형프레임에 일측이 고정되어 분쇄챔버 상판에 접촉하는 상부가지 프레임;과 상기 원형프레임에 일측이 고정되어 상기 원형프레임 하부의 내표면에 접촉하는 하부가지;와 분쇄 챔버 내표면과 접촉하는 위치에 블레이드;를 포함하며, 회전축 없이 상기 분쇄챔버를 회전 보울(bowl)로 하여 회전하고, 상부가지프레임은 상기 분쇄챔버 상판에 접촉하는 상부가지;와 상기 상부가지를 상기 원형 프레임과 연결함과 동시에 상 방향으로 올리는 상향 탄성 조인트;와 상부가지의 끝에 설치되어 상기 와이퍼가 회전할 때 분쇄챔버캡 와이퍼에 걸리는 걸림돌기;를 포함할 수 있다. 그리고 와이퍼의 회전방향에 따라 좌우로 회전하여 커터의 상부를 개폐하는 플랩을 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

분쇄 챔버에 음식물 쓰레기를 투입하고 선택적으로 물을 투입하는 투입단계; 분쇄부를 가동하면 급수노즐이 물을 공급하고 와이퍼가 분쇄챔버 내부를 회전하여 음식물 쓰레기를 하부로 이동시켜 커터로 분쇄하고 동시에 탈수건조부는 분쇄부 가동 직후부터 작동하여 분쇄유기물유동체를 탈수건조챔버로 흡입하고 압착 탈수하는 공정을 건조대상물의 크기가 사전설정 값 이상으로 형성될 때까지 반복한 후 과열 처리를 위한 수분확보를 위하여 추가로 흡입하는 분쇄 및 건조대상물 형성 단계; 흡입차단밸브를 폐쇄하고 배수로를 고압배수밸브 쪽으로 개방하여 상기 탈수건조챔버를 무산소 상태에서 과열시켜 사전 설정 값의 고압에 이르면 고압배수밸브가 자동으로 개폐하면서 탈수건조챔버의 내압을 일정하게 유지하고 증발량을 감안하여 피스톤으로 가압하는 과열 처리 단계; 배수로를 저압배수밸브 쪽으로 개방하고 고온 가열 상태에서 피스톤으로 가압하는 압착 탈수 단계; 건조대상물을 압착한 상태에서 무산소 고온 가열하고 함수율이 감소하면 피스톤을 후진시켜 탈수건조챔버의 내압을 대기압 이하로 감소시킴으로써 비등된 수증기가 탈수건조챔버의 실린더 내벽에서 이슬로 맺히게 한 후 다시 피스톤을 전진 압착시켜 무산소 고온 가열하는 처리를 건조 완료시점까지 반복하는 건조 단계; 고형건조물을 토출하고 탈리하여 건조물 보관함에 보관하는 건조물 토출 및 탈리 단계; 냉수, 온수, 세제를 선택적으로 조합하여 투입하고 음식물 쓰레기 없이 상기 투입 단계 ~ 건조물 토출 및 탈리 단계를 실행하는 청소단계를 기본적 처리방법으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1. 축약 용어

본원에서 축약하여 기술한 용어를 열거하면 아래와 같다.

① 누출압력혼합물 : 누출된 압력, 수분, 악취, 유기물의 혼합물

② 가열식 유통제품들 : 시중에 유통되는 음식물 쓰레기 건조기로서 개수대 부착형 가열 건조방식 제품들

③ 분쇄미세입자 : 음식물 쓰레기 분쇄물 미세입자

④ 분쇄유기물유동체, 건조대상물, 고형건조물 :

본원에서 음식물 쓰레기는 그 형상이 분쇄에 의하여 분쇄미세입자와 물이 혼합된 분쇄유기물유동체로 변동되고, 흡입 및 압착 탈수에 의하여 디스크 형태의 건조대상물로 변동되고, 건조에 의하여 슬림 디스크(slim disk) 형태의 고형건조물로 변동된다.

⑤ 미세공거름망 : 탈수공이 미세한 탈수거름망

⑥ 탈수건조챔버 : 실린더 내부에서 개폐장치와 피스톤 사이의 공간

⑦ 공차틈 : 고열로 인한 신축 때문에 인위적으로 형성한 실린더 내표면과 피스톤 외주면 사이의 틈

⑧ 측면미세요홈 : 요홈판의 측면에 음각되며 폭이 좁고 긴 요홈

⑨ 가열면적접촉율 : 탈수건조챔버 내부에서 건조대상물의 표면적 대비 가열면적의 비율

2. 전체 구조

본원이 음식물 쓰레기를 건조하는 방식은 미세입자로 분쇄한 후 무산소 고온 가열로 유기물 세포벽을 약화시키고 수분을 비등시키는 것이다. 처리장치의 중요한 특징은 분쇄 이외에는 피스톤에 의한 흡입과 압착 탈수가 가능한 장치로 탈수와 건조를 처리하는 구조이며 건조대상물을 이동시키거나 공기순환장치가 없어서 비교적 간단하고 처리과정 전반에 청소와 악취누출방지를 위한 수단이 구현되어 있다.

첨부된 도면은 개수대 하부에 설치되는 경우를 기준으로 작성되었다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본원의 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치는 연결부(100), 분쇄부(200), 핵심에 해당하는 탈수건조부(300), 건조물처리부(400)를 포함한다.

3. 연결부

도 2에 도시된 바와 같이, 연결부(100)는 개수대에 이미 설치되어 있는 거름망 하우징을 대체하는 강철 하우징(101)으로 교체하고 분쇄챔버(210)와 연결한다. 보강 강철(102)을 덧대어 견고하게 부착할 수 있다. 연결부(100) 일측에 측면 배수로(103)가 분쇄챔버 연결부에 구비되어 있고 그 말미에 주름관(104)이 연결되어 있어서 분쇄챔버캡(212)을 폐쇄하면 개수대에서 물을 배수할 수 있다.

외부급수관(201)은 연결부를 관통하자마자 끝부분이 되어 분쇄챔버캡(212)이 폐쇄되었을 때 분쇄챔버캡(212)에 내장된 내부급수관(2122)의 끝과 맞닿는다. 이 지점이 급수관 연결부(2121)이며 급수 중에 약간의 누수가 발생되어도 분쇄챔버로 낙하하거나 측면배수로로 배수되므로 문제되지 않는다.

분쇄챔버캡은(212)는 연결부와 분쇄챔버 상판(211)에 걸치면서 분쇄챔버를 폐쇄한다. 분쇄챔버캡(212)에는 내부급수관(2122)이 내장되어 있고 급수노즐(2123)로 연결된다.

4. 분쇄부

도 3 ~ 도 9를 참조하여 설명하면, 분쇄부의 전반적 구조는 음식물 쓰레기가 하부로 모이면서 계속 분쇄되도록 상부가 넓고 하부가 좁은 분쇄챔버가 있고, 그 상부에 분쇄챔버 캡이 있고, 분쇄챔버 내표면에 물을 분사하는 급수노즐이 있고, 분쇄챔버 내표면 전체를 훑으면서 음식물 쓰레기를 하부로 이동시키는 와이퍼가 회전하고, 분쇄챔버 하부에는 커터와 배출구가 있고, 커터의 상부를 차폐하고 개방하는 플랩이 와이퍼에 설치되어 있다.

분쇄챔버(210)는 역원뿔 형태로서 개수대 하부에 부착한다. 용량을 증가시키기 위하여 도 4와 같이 팽이형태를 적용할 수 있다.

외부급수관(201)은 그 끝이 분쇄챔버캡(212)에 내장된 내부급수관(2122)의 끝과 서로 마주하며 연결되어 냉수 또는 온수 또는 세제를 공급한다. 두 개의 급수관이 서로 연결되는 지점은 분쇄챔버캡의 폐쇄가 완성되는 지점으로서 급수관 연결부(2121)가 된다.

세제공급장치는 외부 급수관(201)에 세제를 공급한다.

온수 히터(212)는 분쇄챔버에 고온의 온수를 공급하기 위하여 외부 급수관(201)을 감싸고 있다.

분쇄챔버캡 모듈은 분쇄챔버캡(212), 분쇄챔버캡 와이퍼(2124), 급수노즐(2123), 내부급수관(2122)으로 구성된다.

분쇄챔버캡(212)은 분쇄챔버(210)의 상부 중앙에 있다. 개수대 거름망(105)을 들어내면 분쇄챔버캡(212)을 들어낼 수 있다. 분쇄챔버캡(212)이 폐쇄 위치에 있으면 개수대의 설거지물은 분쇄챔버캡 상부면을 지나 측면배수로(103)로 배수되므로 상시 개수대를 사용할 수 있고 동시에 분쇄부를 가동할 수 있다. 분쇄챔버캡(212)은 폐쇄위치에서 그 하부면은 편평하고 분쇄챔버(201) 상판면 보다 아래로 돌출된다.

내부급수관(2122)은 분쇄챔버캡(212)에 내장 설치된다. 도 6은 급수관 연결부(2121), 내부급수관(2122)과 급수노즐(2123)의 배치를 예시한다.

급수노즐(2123)은 도 5와 도 6의 예시처럼 분쇄챔버캡이 분쇄챔버 내부로 돌출된 하부 외주면과 하부면에 다수 형성되어 있고 각각 다른 방향을 향하여 분사한다. 돌출 외주면의 급수노즐은 분쇄챔버의 상판을 향하여 비스듬히 분사하여 물은 분쇄챔버의 상판을 접촉하며 진행한 후 벽면을 타고 흘러내린다. 하부면 급수노즐은 하부가지(223)와 플랩(225)과 커터(230)를 향하여 분사한다.

분쇄챔버캡 와이퍼(2124)는 다수의 가지를 가지고 회전하며 분쇄챔버캡의 하부면 중앙에 설치된 회전축에 고정된다. 와이퍼(220)가 회전할 때 상부가지(2222) 끝에 설치된 걸림돌기(2223)가 같은 방향으로 회전시킨다.

음식물 쓰레기 투입 한계선(213)은 분쇄챔버 내표면에 표시된다.

투입수 한계선(214)은 분쇄챔버 내표면에 표시된다.

초과투입수 배수관 거름망(216)은 분쇄챔버(210) 내표면과 같은 곡율을 이루는 환형 띠 형태의 거름망이며 하부가지(223)가 지속적으로 막힘을 해소한다.

커터(230)는 분쇄챔버 하부에 설치된다.

배출구(240)는 분쇄챔버 하부에 환형 띠 형태로 설치되고 배출구 거름망(241)도 분쇄챔버(210) 내표면과 같은 곡율을 이루는 환형 띠 형태이어서 하부가지(223)가 지속적으로 훑는다.

배출관 노즐(242)은 배출구의 일측에 설치되어 연결도관(243)이 연결된다.

차음재(244)는 분쇄챔버(210) 외벽에 부착된다.

분쇄부의 하부에는 지지대를 설치할 수 있다. 지지대는 막대형, ∧형(역V자형), ∩형(역U자형) 등 다양한 형태를 적용할 수 있고, 길이 조절 장치가 있으며, 중간 부분과 양 측단에는 탄성부재를 설치할 수 있다.

도 7 및 도 8은 본원의 일실시예에 따른 분쇄부의 와이퍼(220)와 플랩(225)을 나타낸 도면이다.

와이퍼(220)는 원형 프레임(221), 상부가지 프레임(222), 하부가지(223), 블레이드(224), 플랩(225)으로 구성되며 별도의 고정장치나 회전축이 없고 분쇄챔버를 회전 보울(revolution bowl)로 삼아 회전하며 자체 하중과 상향 탄성 조인트(2221)가 밀어 내는 힘이 분쇄챔버 하부면 접촉력이 된다.

원형 프레임(221)은 도 3에 도시된 바와 같이, 분쇄챔버 내부의 최상부 원형 선 아래에 설치된다. 원형 프레임(221)은 회전동력을 전달 받기 위한 톱니가 있고 분쇄부 상판 가장자리에서 회전축이 관통하여 상기 원형프레임에 회전동력을 전달한다. 원형 프레임(221)에는 분쇄챔버의 상판 내면에 밀착하는 상부가지 프레임(222)과 분쇄챔버 하부 내면에 밀착하는 하부가지(223)가 부착되어 있다.

상부가지 프레임(222)은 상향 탄성 조인트(2221)와 상부가지(2222)와 걸림돌기(2223)로 구성된다. 상향 탄성 조인트(2221)는 상부가지(2222)를 원형 프레임(221)에 고정시키고 상부가지(2222)가 항상 분쇄챔버 상판(211)에 접촉하게 한다. 상부가지(2222)의 끝에는 걸림돌기(2223)가 있어서 분쇄챔버캡 와이퍼(2124)를 걸어 동일방향으로 회전시킨다.

하부가지(223)는 회전하며 분쇄챔버 내표면과 배출구 거름망(241)을 훑는다.

블레이드(224)는 탄성부재로서 상부가지(2222)와 하부가지(223)와 분쇄챔버캡 와이퍼(2124)에 설치되고 분쇄챔버 내표면에 상시 접촉한다.

플랩(225)은 하부가지(223)마다 설치된다. 도 7에 나타난 것처럼 플랩(225)은 평면의 한쪽이 높고 한쪽은 낮아서 플랩이 중앙에서 모이면 일부가 서로 겹쳐지면서 커터(230) 상부에서 차폐막을 형성한다. 플랩이 하부가지(223)에 설치되는 지점에 플랩 회전축(226)이 있고 플랩(225) 하부면에는 하부가지(223)의 좌우에 각각 위치하는 플랩 고무발(227) 두 개를 장착하여 와이퍼가 회전하면 플랩 고무발의 마찰력 때문에 분쇄챔버 경사면을 타고 상승하기도 하고 하강하기도 한다. 즉, 와이퍼(220)가 정회전하면 플랩은 플랩 고무발의 마찰력 때문에 분쇄챔버 경사면을 타고 상승하면서 분산하여 차폐막이 해제된다. 일측의 플랩 고무발이 하부가지에 걸리면서 상승이 정지된다. 와이퍼가 역회전하면 플랩(225)은 중앙으로 모인다.

연결도관(243)은 분쇄장치의 배출관과 탈수건조장치의 흡입관 노즐(321)을 연결되는데 길이를 조절하면 탈수건조장치의 설치 위치를 조절할 수 있다.

5. 탈수건조부

도 10 ~ 도 18를 참조하여 설명하면, 탈수건조부(300)는 건조대상물 이동이나 공기순환을 배제함으로써 전체적으로는 실린더(301), 개폐장치(310), 피스톤(360)으로 구성되어 비교적 단순구조이지만 건조대상물 형성, 과열 처리, 압착 탈수, 건조, 건조물 토출, 압축공기 발사, 막힘 해소와 청소 및 위생을 모두 처리하면서도 악취누출을 방지할 수 있도록 세부적으로는 여러 가지 수단과 정교한 구성이 반영되어 있다.

실린더(301)의 주요 구성은 실린더 바디(302), 토출구(303), 피스톤 마우스(304), 보온벨트(305), 실린더 냉각장치(307)이다.

실린더 바디(302)는 내경이 일정하고 내표면은 천공이나 요철이 없이 평탄하기 때문에 피스톤 씰(33331)이 밀착 왕복하여도 손상되지 않고 악취원이 되는 잔류물이 남지 않는다.

토출구 사선부(3031)는 토출구(303)의 내주면을 사선으로 절삭한 부분이며 개폐장치 사선부(312)와 맞닿으면서 압력이 토출구 쪽으로 누출되는 것을 거의 대부분 차단한다. 경성소재이기 때문에 압력이 누출되는 틈이 있어도 압력이 누출되기는 하지만 커지지 않는다.

토출구 보강판(3032)은 토출구의 외주면에 두껍고 넓게 형성되어 개폐장치 사선부(312)가 토출구 사선부(3031)에 맞닿아서 가압할 때 토출구(303)가 확관되는 것을 방지하고 넓은 면에는 개폐장치 밀폐돌기(3033)를 다수 형성한다.

개폐장치 밀폐돌기(3033)는 토출구 보강판(3032)의 넓은 면에 다수 설치되어 개폐장치가 폐쇄위치에 있을 때 개폐장치 밀폐요홈(314)에 끼워져서 개폐장치 밀폐씰(316)을 압착한다.

가이드(322)는 토출구 보강판(3032)의 일측에 고정되고 개폐장치의 가이드 홀(323)을 관통하여 설치됨으로써 개폐장치가 전후진 하는 중에 회전하는 것을 방지하면서도 전후진 궤도가 일정하게 유지하여 개폐장치 밀폐돌기가 개폐장치 밀폐요홈에 끼워지게 한다.

피스톤 마우스(304)는 토출구의 반대편에 위치한 실린더 마우스이며 피스톤 구동축과 배수로가 통과한다.

보온벨트(305)는 실린더에서 열이 가장 많이 발생하는 부위(과열 처리할 때의 탈수건조챔버에 해당하는 부위이며 토출구에 연접한다.)의 외주면에 설치되어 열의 방출을 차단하고 사용자의 화상위험을 방지한다.

탈수건조챔버(306)는 실린더 내부에서 개폐장치의 선단면과 피스톤 선단면 사이에 형성되는 공간을 말하며 피스톤의 전후진에 따라 크기가 변동하고 고압과 저압이 발생한다.

실린더 냉각장치(307)는 토출구 보강판(3032)의 이면과 보온벨트가 설치된 실린더 외주면의 나머지 외주면에 설치되어 고열이 토출구 보강판(3032)이나 실린더 바디(302)를 따라 확산되는 것을 차단한다.

개폐장치(310)는 개폐장치 선단면(311), 개폐장치 사선부(312), 개폐장치 베이스(313), 개폐장치 밀폐요홈(314), 개폐장치 밀폐씰(315), 개폐장치 히터(316), 개폐장치 단열재(317), 흡입밸브(318), 흡입관(319), 흡입차단밸브(320), 흡입관 노즐(321), 가이드(322), 가이드 홀(323), 개폐장치 구동축(324), 개폐장치 모터로 이루어진다.

개폐장치 선단면(311)은 토출구의 크기와 동일하며 편평하다. 가열되었을 때 적외선을 방사하는 물질을 표면에 도포하면 건조대상물의 함수율이 낮아진 때에도 유기물을 투과하여 열전도를 할 수 있으므로 건조에 유리하다. 또 마지막 표면에 다이아몬드 코팅처리를 적용하면 음식물 쓰레기가 고온 가열되어도 눌러 붙음을 방지할 수 있다.

개폐장치 사선부(312)는 개폐장치 선단 외주면을 사선으로 절삭하여 형성하며 토출구 사선부(3031)와 정확히 포개져서 탈수건조챔버의 고압이 토출구 쪽으로 누출되는 것을 거의 대부분 차단한다.

개폐장치 베이스(313)는 개폐장치 밀폐요홈(314), 개폐장치 밀폐씰(315), 가이드 홀(323)이 설치되는 넓은 판으로서 토출구 보강판(3032)과 맞닿는다.

개폐장치 밀폐요홈(314)은 개폐장치 베이스(313)에 환형으로 절삭된 요홈부로서 다수를 설치할 수 있고 그 안에는 개폐장치 밀폐씰이 있다.

개폐장치 밀폐씰(315)은 개폐장치 밀폐요홈(314)과 개폐장치 베이스(313)의 나머지 평면에 넓게 설치된다. 개폐장치가 전진하면 개폐장치 밀폐돌기(3033)가 개폐장치 밀폐요홈(314)에 끼워지고 토출구 보강판(3032)의 평면이 개폐장치 베이스 평면에 맞닿는 틈에 개폐장치 밀폐씰(315)이 끼이면서 밀폐한다.

본원은 개폐장치의 밀폐력이 탈수건조챔버의 고압을 견딜 수 있게 하는 동시에 피스톤의 밀폐력보다 크게 하기 때문에 논리상 압력 누출이 발생하면 피스톤에서 발생하게 하고 개폐장치에서는 발생하지 않는다. 개폐장치의 밀폐력이 더 큰 이유는 다음과 같다. 첫째, 건조물 토출 시점까지 위치가 고정되어 있다. 둘째, 토출구 사선부(3031)와 개폐장치 사선부(312) 밀착에 의한 차단효과가 크다. 셋째, 개폐장치 밀폐씰(315)은 설치면적이 넓고 환형의 개폐장치 밀폐돌기(3033)가 다수 형성되어 역시 다수 형성된 환형의 개폐장치 밀폐요홈(301)에 끼워진다. 넷째, 동력이 큰 모터를 사용하거나 다른 장치를 더 추가하여 개폐장치를 강하게 가압할 수 있다.

개폐장치 히터(316)는 개폐장치 선단면(311)의 이면에 흡입구를 제외한 면적에 설치된다. 본원은 음식물 쓰레기를 곱게 분쇄하고 물을 많이 투입하기 때문에 분쇄유기물유동체의 유동성이 증가하여 흡입관(319)을 좁게 할 수 있으므로 개폐장치 히터를 넓게 설치할 수 있고 따라서 가열면적접촉율을 증가시킬 수 있다.

개폐장치 단열재(317)는 개폐장치 히터(316) 바로 뒤에 내장 설치된다.

흡입밸브(318)는 개폐장치를 관통하여 설치된다. 흡입구를 폐쇄하는 밸브헤드의 이면에는 밀폐부재를 설치한다. 탈수건조챔버의 내압이 상승하면 밸브헤드도 압력을 받아 이면 밀폐강도가 증가한다. 밸브헤드의 선단면은 개폐장치 선단면(311)과 평면을 이룬다.

흡입차단밸브(320)는 흡입밸브를 통하여 탈수건조챔버의 압력이 누출되는 것을 확실히 차단한다.

가이드(322)는 표면이 평탄한 봉으로서 일측단이 토출구 보강판(3032)에 고정되고 다른 일측단은 개폐장치 베이스(313)에 설치된 가이드 홀(323)을 관통하여 개폐장치(310)가 전후진할 때 회전하지 않게 함과 아울러 전후진 궤도가 동일하게 함으로써 개폐장치 사선부(312)가 토출구 사선부(3031)와 겹쳐지고 개폐장치 밀폐돌기(3033)가 개폐장치 밀폐요홈(314)에 정확하게 끼워지게 한다.

개폐장치 구동축(324)은 개폐장치를 전후진 시키며 수나사와 암나사로 구성된 구동축을 적용하면 구동축이 후진하는 공간을 축소할 수 있고, 개폐장치와 연결된 부위에 베어링이 설치되어 있어서 개폐장치에 전후진 동력만 전달하고 회전시키지 않는다.

피스톤은 기본적으로 피스톤 선단면(331), 피스톤 밀폐유닛(333), 피스톤 보조 밀폐유닛(334), 탈수거름망, 주배수로(337) 피스톤 히터(338), 피스톤 단열재(339), 배수밸브유닛(340), 피스톤 구동축(342), 피스톤 모터로 구성된다.

피스톤 선단면(331)은 편평하며 가열되었을 때 적외선을 발생시키는 물질을 마지막 표면에 설치하면 함수율이 낮아진 때에도 유기물을 투과하여 열전도를 할 수 있으므로 건조에 유리하다. 또 마지막 표면에 다이아몬드 코팅처리를 적용하면 음식물 쓰레기가 고온 가열되어도 눌러 붙음을 방지할 수 있다.

공차틈(332)은 실린더 내표면과 피스톤 외주면 사이의 틈이며 고열로 인한 신축을 감안하여 크기가 결정된다.

피스톤 차단유닛(3331)은 외부에서부터 피스톤링(33311), 보호링(33312), 리프트 씰(33313)을 겹쳐 형성되고 피스톤 선단부 외주면의 전방 걸림턱(3332)과 후방 걸림턱(3333) 사이에 설치된다.

피스톤링(33311)은 리프트 씰이 수축된 상태로 설치되었기 때문에 실린더 내표면에 상시 밀착되어 고압의 대부분을 차단하고 건조물 토출시에는 중간 부위가 토출구에 걸쳐 있어서 실린더 내부로 쉽게 복귀한다. 본원은 탈수건조챔버의 현격한 온도 변화와 실린더 구간별 온도 차이에 의하여 실린더와 피스톤의 신축 차이가 있고 실린더 구간별로도 신축차이가 발생하여 내경이 달라질 수 있다. 그러나 바람직하게도 피스톤링은 피스톤과 실린더의 신축차이를 완충하면서 자동으로 벌어지고 오그라들어 실린더 내표면에 상시 밀착하고 실린더 구간별 내경이 달라져도 피스톤의 전후진이 가능하게 하는 기술이 구현되었다. 그러한 기술은 쐐기틀(333111), 쐐기(333112), 쐐기견인장치(333115), 전방 걸림턱(3332) 일부 제거, 후방 걸림턱 절삭부(33331), 쐐기 가압 탄성부재(33332)가 더 구성되어 구현되었다.

쐐기틀(333111)은 피스톤링(33311)의 일측이 단절된 부위이며 도 13 및 도 14와 같이 중앙부는 상대적으로 좁게 선단과 후미로 갈수록 사다리꼴 모양으로 넓게 절단된다. 쐐기틀은 주로 고열과 냉각으로 인한 온도의 현저한 변화에 따라 실린더와 피스톤(피스톤링과 쐐기를 포함한다.)이 신축하는 것을 피스톤링이 벌어지고 오그라들 수 있게 하면서 완충한다.

쐐기(333112)는 도13과 같이 전방쐐기(333113)와 후방쐐기(333114)가 쐐기견인장치(333115)로 연결되어 있는 형태이다.

전방쐐기(333113)는 역사다리꼴 또는 그 유사 형상이며 쐐기틀(333111)의 선단부에 끼워지되 상변은 쐐기틀의 중앙부를 향하고 하변은 전방 걸림턱(3332)이 절삭된 부위에 걸쳐 있어서 전후진이 가능하다.

후방쐐기(333114)는 전방쐐기(3331105)와 대칭적 모양을 가지며 쐐기틀의 후미부에 끼워지되 상변이 쐐기틀의 중앙부를 향하고 하변은 후방 걸림턱 절삭부(33331)에 걸쳐 있어서 전후진이 가능하다.

쐐기견인장치(333115)는 쐐기틀의 중앙부에 위치하며 스프링 타입의 경우에는 양 측단이 각각 전방쐐기와 후방쐐기에 연결되어 인장탄성이 두 쐐기를 중간으로 끌어당긴다. 한편, 쐐기가 미끄러지는 면의 연장선이 직각으로 교차하게 하도록 쐐기틀과 쐐기를 장설하면 쐐기의 전후진 거리와 쐐기틀이 넓어지고 좁아지는 거리가 일치하므로 도 14와 같이 와이어 타입 쐐기견인장치를 설치할 수 있다. 즉, 쐐기마다 연결된 두 개의 와이어가 쐐기틀 중앙부에 구비된 도르래나 회전축을 직각으로 통과한 후 좌우의 피스톤링 끝단에 하나씩 연결된 구조이다. 와이어 타입 쐐기견인장치는 피스톤링의 신축력으로 쐐기가 견인되고 이격되지 않아서 전방쐐기에는 이물질이 끼이지 않고 피스톤이 후진하여 탈수건조챔버의 내압을 저압으로 하는 때에는 후방쐐기의 폐쇄력이 증가하는 장점이 있다.

쐐기의 작동 구조는 다음과 같다.

급격한 온도 변화로 인하여 실린더와 피스톤과 피스톤링과 쐐기가 미세하지만 신축하고 또 서로 신축차이도 있고 실린더는 구간별로도 신축 차이가 발생한다. 이런 현상을 감안하여 공차틈을 두는데 공차틈은 상기 신축에 의하여 크기가 변동한다. 피스톤링은 공차틈을 폐쇄하기 위하여 실린더와 피스톤 사이에 위치하고 쐐기틀과 쐐기로 인하여 벌어지고 오그라들 수 있고 피스톤링의 하부에는 리프트 씰이 있어서 상기 신축차이를 완충하면서 상시 폐쇄가 가능하게 된다. 즉, 쐐기틀이 넓어지면 전방쐐기와 후방쐐기는 서로 접근하고 좁아지면 이격하여 쐐기틀을 폐쇄한다. 바람직하게도 전방쐐기는 탈수건조챔버의 고압 때문에 받는 후퇴압력을 쐐기틀 밀착력으로 전환시키고, 감압처리를 위하여 피스톤이 후퇴할 때 후방쐐기의 폐쇄강도가 증가하여 압력 누출이 되지 않도록 보완한다. 쐐기가 쐐기틀에서 이격되게 하는 힘의 크기에 따라 쐐기틀의 모양을 변경하여 전방쐐기나 후방쐐기만 설치할 수도 있다.

보호링(33312)은 피스톤링과 폭이 같고 쐐기틀(333111)을 포함하여 피스톤링의 대부분을 차폐함으로써 쐐기가 리프트씰(33313)을 씹지 못하게 하고 피스톤링 배수로(3331108)의 바닥면을 형성한다. 보호링(33312)은 일측이 리프트 씰을 씹지 않을 만큼 넓게 절단되어 있다.

리프트 씰(33313)은 보호링 아래에 수축 상태로 설치되므로 피스톤링(33311)과 보호링(33312)을 벌어지게 하는 힘이 항상 작용하고 동시에 보호링과 피스톤링을 밀착시킴으로써 차단유닛 내부에서도 고압이 차단되게 한다.

전방 걸림턱(3332)은 피스톤의 선단 외주면에 형성되어 차단유닛 설치틀의 일부가 되고 쐐기가 걸쳐서 전후진하는 부위는 절삭되어 있다.

후방 걸림턱(3333)은 차단유닛의 후방에 형성되고 쐐기가 걸쳐서 전후진하는 부위는 절삭되어 후방 걸림턱 절삭부(33331)가 된다.

쐐기 가압 탄성부재(33332)는 후방 걸림턱 절삭부(33331) 내부에 설치된다.

피스톤 씰(3334)은 후방 걸림턱(3333)과 피스톤 씰 걸림턱(3335) 사이에 설치된다.

피스톤 보조 밀폐유닛(334)은 환형배수로(3341), 보조배수로(3342), 피스톤 보조씰(3343)로 구성되어 피스톤 씰(3334)에서 누출이 발생하면 하수도관으로 배출시킨다.

환형배수로(3341)는 피스톤 씰 걸림턱(3335)의 후방에 환형으로 설치되어 피스톤 씰(3334)에서 누출이 발생하면 누출압력혼합물이 예외 없이 유입된다. 환형배수로에 유입된 누출압력혼합물은 대기압 정도로 급락한다.

보조배수로(3342)는 환형배수로와 하수도관을 연결한다.

피스톤 보조씰(3343)은 환형배수로의 후방에 설치되어 환형배수로에 유입된 누출압력혼합물이 실내로 유입되지 않게 밀폐한다. 환형배수로의 압력이 대기압과 별 차이가 없으므로 밀폐가 쉽다.

상기 피스톤 씰이나 피스톤 보조씰은 필요에 따라 건조 대상물에 영향을 주지 않는 윤활유를 씰 홈에 뿌려서 사용하거나, 씰이 설치된 홈으로 연결되는 미세공을 천공하고 윤활유 관을 외부에 설치된 윤활유 통으로 연결하여 윤활유를 공급할 수 있다.

본원의 탈수거름망은 다음의 유형을 선택적으로 조합하여 적용할 수 있으며 탈수거름망의 형태에 따라 피스톤 히터(338)의 설치면적이 결정된다. 탈수거름망은 항상 배수로와 연결되므로 이하에서는 도 10, 도 11, 도15, 도 16을 참조하여 배수로와 함께 설명한다.

피스톤링의 선단면과 외주면에 탈수거름망을 설치할 수 있다. 피스톤링 선단부의 하부는 쐐기틀(333111) 부위를 제외하고 일부가 절삭되어 피스톤링 배수로(333116)가 형성되고 연결배수로(336)를 통하여 주배수로(337)에 연결된다. 또 피스톤링 배수로에서 피스톤링의 외주면에 이르는 외주면 배수공(333119)을 다수 천공한다.

피스톤링(33311)의 선단면에서 공차틈(332)에 노출되는 부위를 미세공의 깊이만큼 절삭하고 피스톤링(33311)의 선단면에 다수의 미세요홈을 음각하면 선단면 요홈(333117)이 형성되고 선단면 요홈부가 차단유닛 전방 걸림턱(3332)과 접촉하면서 탈수공이 되기 때문에 피스톤링 선단면 탈수거름망이 형성된다. 이 경우 탈수건조챔버의 물은 공차틈을 거쳐 피스톤링 선단면 미세요홈으로 배수될 수 있다.

또 피스톤링(33311)의 외주면에 피스톤링 선단에서 외주면 배수공(333119)에 이르는 미세요홈을 다수 음각하면 외주면 요홈(333118)이 형성되고 외주면 요홈부가 실린더 내표면과 접촉하면서 탈수공이 되기 때문에 피스톤링 외주면 탈수거름망이 형성된다. 이 경우 탈수건조챔버의 물은 공차틈을 거쳐 피스톤링 외주면 미세요홈으로 배수될 수 있다.

미세요홈판 탈수거름망(335)은 피스톤의 선단면 또는 선단부 외주면에 설치될 수 있다. 피스톤 선단면 또는 선단부 외주면에 미세요홈판(3352)을 끼워 넣는 미세요홈판틀(3351)이 있고, 틀의 하부는 미세요홈판틀 배수로(33512)가 되고 틀의 내부는 미세요홈판이 미세요홈판틀 배수로(33512) 위에서 고정될 수 있게 미세요홈판 걸침턱(33511)이 있다. 측면에 다수의 미세요홈(이하 "측면미세요홈"이라 한다.)이 있는 미세요홈판(3352)을 상기 미세요홈판틀(3351)에 끼워 넣으면 상기 미세요홈판(3352)의 측면이 미세요홈판틀(3351)과 밀착하면서 또는 미세요홈판(3352)의 측면끼리 밀착하면서 측면미세요홈부가 탈수공이 되기 때문에 설치 위치에 따라 피스톤 선단면 미세요홈판 탈수거름망 또는 피스톤 외주면 미세요홈판 탈수거름망이 형성된다. 외주면에 장착하는 미세요홈판은 도 16과 같이 환형이 되며 실린더 내표면과는 공차틈이 있다. 탈수건조챔버의 물은 공차틈을 거쳐 외주면 미세요홈판의 요홈을 통하여 배수될 수 있다. 피스톤 선단면 미세요홈판 탈수거름망을 설치하면 피스톤 히터는 선단면의 나머지 면적 이면에 설치되기 때문에 가열면적접촉율이 감소하는 단점이 있다.

피스톤 단열재(339)는 피스톤 히터(338) 다음에 내장 설치되며 피스톤 히터(338)가 없는 경우에도 설치된다.

배수밸브유닛(340)은 피스톤 후미부의 주배수로 끝에 설치되며 배수밸브유닛(340)의 끝은 하수도관과 연결된다. 배수밸브유닛(340)은 전환밸브(3401), 저압배수밸브(3402), 고압배수밸브(3403), 에어밸브(3404), 공기흡입관(3405)으로 구성된다.

전환밸브(3401)는 주배수로(337)를 저압배수밸브(3402), 고압배수밸브(3403), 에어밸브(3404) 가운데 하나로 개방한다.

저압배수밸브(3402)는 압력 차이에 의하여 자동으로 개폐하는 장치이다. 탈수건조챔버의 압력과 하수도관의 압력이 동일하면 폐쇄한 상태를 유지하고, 탈수건조챔버의 압력이 낮아지면 폐쇄강도를 더하고, 탈수건조챔버의 압력이 조금이라도 높아지면 개방된다.

고압배수밸브(3403)는 대기압 이상의 사전설정 값의 압력에서 자동으로 개폐되면서 탈수건조챔버의 내압을 사전설정 값의 고압으로 유지한다.

에어밸브(3404)는 흡입만 되고 배출은 되지 않는다. 에어밸브를 통하여 탈수건조챔버가 외부 공기를 흡입할 수 있다. 탈수거름망이 막혀서 고온 고압으로도 압출되지 않으면 탈수건조챔버를 대기압 이하의 저압으로 만들고 에어벨브를 통하여 외부공기를 흡입함으로써 막힘을 해소할 수 있다.

피스톤 구동축(342)은 피스톤(330)의 후미로 연결되는데 중심에서 치우쳐서 연결되고, 연결 부위에 베어링이 있기 때문에 전후진 과정에서 피스톤은 회전하지 않는다. 수나사와 암나사로 구성된 구동축을 적용하면 피스톤 구동축(342)이 후진하는 공간을 축소할 수 있다.

6. 건조물처리부

도 19는 본원의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치의 건조물 처리부를 나타낸 예시도이다.

건조물처리부는 건조물 탈리장치와 건조물 보관함으로 구성된다.

건조물 탈리장치는 탈리블럭(411)과 승강기(413)로 구성된다.

탈리블럭(411)의 몸통은 하부헤드가 탈리블럭이 상하 방향으로 승강할 때 개폐장치의 선단면(311)과 피스톤 선단면(331) 사이로 유도하는 역할을 한다. 몸통의 양측면은 편평하고 그 편평한 평면에 다수의 탈리블럭 블레이드가 있어서 두 선단면에서 건조물을 탈리한다.

건조물 보관함(420)은 보관중인 건조물의 냄새 유출을 막기 위하여 밀폐를 위한 씰이 있으며, 캡은 슬라이딩 구조로서 건조물 배출공정에서 개폐장치의 후진에 의하여 개방되고 전진에 의하여 폐쇄된다.

7. 자동화 장치 적용

본원의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치는 각종 센서를 설치하여 자동화 모듈인 전자제어시스템을 적용할 수 있다.

8. 음식물 쓰레기 처리 단계별 세부 작동

(1) 분쇄부의 분쇄챔버캡을 폐쇄하면 개수대를 사용할 수 있다. 개수대 거름망을 통과한 세척수가 분쇄챔버캡 상부면을 거쳐 측면배수로로 배수된다.

(2) 음식물 쓰레기와 물을 투입하는 투입 단계는 다음과 같다.

개수대 거름망과 분쇄챔버캡을 차례로 개방하고 투입한다. 분쇄챔버캡이 개방되면 분쇄장치는 전원이 차단되어 작동되지 않는다. 투입시에 플랩이 커터의 상부를 차폐하고 있다.

개수대 배수구가 투입구로 연결되어 있어서 투입이 용이하고 개수대 바닥의 잔류물과 이를 청소한 세척수가 자연스럽게 투입된다. 투입된 음식물 쓰레기는 주로 플랩 위에 쌓인다.

물 투입이 과도해도 초과 투입수 배수관으로 배출되고, 수저 등을 실수로 떨어뜨렸으면 집게로 건저 올릴 수 있다.

음식물 쓰레기가 발생할 때마다 투입하여 보관하였다가 모아서 처리할 수 있다. 음식물 쓰레기를 보관해도 분쇄챔버캠이 냄새유출을 막는다. 분쇄중이라도 분쇄챔버 캡을 개방하여 투입하면 자동으로 작동이 정지되기 때문에 편리하다.

(3) 건조대상물 형성 단계는 다음과 같다.

본원에 의한 음식물 쓰레기 처리장치는 분쇄, 배출 및 흡입, 건조대상물 형성이 동시에 진행될 수 있다.

분쇄챔버캡(211)을 폐쇄하고 시작 스위치를 작동 모드로 전환한다.

분쇄부가 가동되면 필요에 따라 급수 노즐(2123)이 물을 분사한다. 분쇄챔버캡 하부 외주면 급수노즐이 분쇄챔버 상판을 향하여 분사하면 물이 상판을 스치고 분쇄챔버 벽을 타고 흘러내린다. 분쇄챔버캡 하부면 급수노즐은 커터를 향하여 분사한다. 물 투입으로 염분이 제거되고 분쇄유기물유동체의 유동성이 증가하고 배출이 원활해진다.

와이퍼(220)가 회전함에 따라 상부가지의 걸림돌기(2223)가 분쇄챔버캡 와이퍼를 걸어서 같이 회전하고, 플랩이 분산되어 차폐막이 해제되면서 음식물 쓰레기가 커터 위로 떨어진다. 와이퍼는 분쇄챔버 내부에서 음식물 쓰레기와 물을 교반하고 동시에 분쇄챔버 내표면을 훑어서 분쇄유기물유동체를 하부로 이동시키고, 하부가지가 환형 배출구를 지속적으로 훑어서 배출이 원활하게 한다. 분쇄 완료 후에도 분쇄유기물유동체 배출을 위하여 회전을 지속할 수 있다. 필요에 따라 정회전과 역회전을 반복한다. 배출이 완료되면 와이퍼가 역회전하여 플랩을 중앙으로 모아서 커터의 상부를 차폐한다.

커터(230)는 속도를 변속하고 정회전과 역회전을 반복하면서 음식물 쓰레기를 분쇄한다. 분쇄가 완료되면 분쇄유기물유동체가 배출구 쪽으로 흐르도록 회전할 수 있다.

건조대상물 형성 시간이 짧고 과열 처리 가열온도는 높기 때문에 흡입개시 시점부터 히터를 가열하여 히터 온도를 상승시킨다. 실린더와 보온벨트가 열손실을 줄인다.

흡입 개시시점에서 흡입밸브와 차단밸브는 개방되고 실린더 내부는 개폐장치 선단면(361)과 피스톤 선단면(332)이 접촉하고 있으므로 탈수건조챔버의 크기가 최소화 되어 있고 실린더 내부 공기가 제거된 상태이다. 피스톤이 후진하면 탈수건조챔버가 저압으로 형성되면서 분쇄유기물유동체를 흡입한다. 배출구 거름망의 천공 크기 이하의 입자만 흡입된다. 피스톤이 최대 후퇴지점에 이르면 흡입밸브를 폐쇄하고 피스톤이 전진하면서 탈수하여 건조대상물을 형성한다. 건조대상물의 두께가 기설정 값이 될 때까지 흡입과 탈수를 반복한다.

건조대상물 형성을 위한 가압 탈수 과정에서 탈수거름망이 막히면 피스톤 가압력을 높여서 압출하여 해소한다. 만일 뼈조각이 끼이는 등으로 고온 고압으로도 막힘이 해소되지 않으면 에어밸브를 통하여 외부공기를 흡입한다. 즉, 전환밸브(3401)가 배수로를 고압배수밸브로 개방하고 피스톤을 후진시켜 탈수건조챔버를 저압으로 낮춘 다음 전환밸브가 배수로를 에어밸브로 개방하면 외부 공기가 탈수건조챔버로 급하게 진입하면서 막힘을 해소한다. 탈수건조챔버로 흡입된 공기는 가압탈수 과정에서 하수관으로 배출된다.

건조대상물이 형성되면 피스톤이 약간 후진하여 추가 흡입함으로써 과열 처리를 위한 수분을 확보한다. 그러므로 바람직하게도 과열 처리 시작 시점의 탈수건조챔버가 작기 때문에 과열 처리 압력이 증가하여도 압력 총량이 작아서 위험하지 않다.

(4) 과열(superheating) 처리 단계는 다음과 같다.

흡입차단밸브를 차단하고 전환밸브는 배수로를 고압배수밸브 쪽으로 개방한다. 흡입단계부터 가열시킨 개폐장치 히터와 피스톤 히터가 사전 설정 값의 고온에 이르고 가열을 지속한다. 탈수건조챔버가 작기 때문에 단시간에 과열(superheating)되어 대기압 이상의 고압으로 상승하고 내부 수분 온도가 100℃ 이상으로 상승한다. 수분 온도는 압력이 2bar이면 120℃, 3bar이면 133℃, 4bar이면 143℃, 5bar이면 151℃, 6bar이면 158℃, 7bar이면 164℃, 8bar이면 170℃, 9bar이면 175℃, 10bar이면 179℃로 상승한다. 과열 온도가 높을수록 세포벽은 약화가 가속된다. 세포벽이 약화되면 압착 탈수 효과 높아지고 세포 내부 수분도 압력이 낮아졌을 때 급속 비등할 수 있는 상태가 된다. 고압배수밸브가 사전 설정 값의 압력에서 자동으로 개폐하고 일부 수분을 배수하면서 압력을 일정하게 유지한다. 피스톤은 배출 수분에 따라 전진하여 탈수건조챔버를 축소하면 압착에 의하여 건조대상물의 수분이 분쇄입자 사이에 미세혈관처럼 분포하게 하여 열전도 여건이 유지된다.

압력누출을 차단하는 매카니즘은 다음과 같이 작동한다. 고압과 동시에 고열이 발생하여 피스톤(이 때의 피스톤은 피스톤링과 쐐기를 포함한다.)과 실린더가 신축하여도 피스톤링에 설치된 쐐기틀이 넓어지고 좁아지면서 완충하는 동시에 쐐기가 움직이면서 쐐기틀을 폐쇄하여 피스톤 차단유닛이 고압의 대부분을 차단한다. 고압으로 인하여 압력이 누출되면 개폐장치보다 밀폐력이 낮은 피스톤으로 누출된다. 누출은 미량이므로 환형배수로에 도달 즉시 대기압 정도로 감소하고 하수관으로 배수되므로 실내로 악취가 누출되지 않는다.

(5) 압착 탈수 단계는 다음과 같다.

전환밸브가 배수로를 저압배수밸브 쪽으로 개방한 상태에서 피스톤이 전진하여 탈수한다. 탈수건조챔버가 작아서 신속하게 처리된다. 과열 처리 후에는 유기물 세포벽이 상당히 약화된 상태이므로 탈수율이 높다.

탈수 과정에서 탈수거름망이 막히면 피스톤 가압력으로 자동 해소된다. 만일 뼈조각 분쇄물이 끼이는 등으로 가압력을 높여도 막힘이 해소되지 않는 경우에는 건조대상물 형성과정에서와 같이 외부공기를 흡입하여 해소한다. 즉, 피스톤을 후진시켜 탈수건조챔버를 저압으로 낮춘 다음 전환밸브가 배수로를 에어밸브로 개방하면 외부 공기가 탈수건조챔버로 급하게 진입하면서 막힘을 해소한다. 그 다음에는 전환밸브를 저압배수밸브로 연결하여 가압 탈수한다. 이 과정에서 탈수건조챔버로 유입된 공기는 자연스럽게 하수관으로 배출된다.

(6) 건조 단계는 다음과 같다.

피스톤이 건조대상물을 압착한 상태에서 무산소 고온 가열한다. 함수율이 낮지만 바람직하게도 가열면적접촉율이 높고, 건조대상물의 두께가 얇아져서 열전도가 쉬워지고, 압착상태이기 때문에 분쇄입자 간 틈이 좁아지고 그 틈으로 수분이 고르게 분포하여 열전도 여건이 형성되고, 유기물 세포벽이 파괴되었기 때문에 세포내부 수분 제거도 용이한 상태이다. 수분 비등하면 탈출 경로에 있는 수분을 밀어 내는 동시에 열을 전도한다. 수분이 비등하기 때문에 초기 건조 속도가 빠르다. 함수율 감소하면 열전도 여건도 감소하지만 가압이 지속되어 유기물 밀도가 증가하면서 열전도 여건이 일부 개선된다. 또 개폐장치 선단면과 피스톤 선단면에서 적외선이 방사되어 두께가 얇아진 건조대상물 내부에 열을 전달한다.

건조대상물의 함수율이 낮아지면 피스톤을 후퇴시켜 탈수건조챔버를 감압한다. 감압하면 비등점이 낮아지는 장점이 있지만 증발잠열에 의하여 주변 온도를 급락시키는 단점도 있다. 온도 감소는 무산소 고온 가열로 보완된다. 그러므로 감압처리는 미량의 잔류수분을 비등시키는 데에 유효하다. 수분이 비등하면 내압이 증가하는 효과가 있지만 피스톤이 후퇴한 구간의 실린더 내벽은 냉각되어 있으므로 벽에 접촉하면 이슬로 맺혀져서 내압 증가 효과가 감소한다. 피스톤은 최대 후퇴지점에 이르면 즉시 전진하여 실린더 내표면에 맺혀진 수분을 훑어 압착하기 때문에 대부분의 수분이 건조대상물에 다시 흡수되지만 분쇄입자간 수분이 되어 쉽게 제거된다. 상기한 감압과 압착을 반복하여 미량의 잔류수분을 제거한다.

무산소 고온 가열로 인하여 건조대상물은 탄화되지 않지만 표면에 메일라드 효과가 발생하여 색깔이 짙어지고 질기면서 단단해진다. 그러나 개폐장치 선단면과 피스톤 선단면의 다이아몬드 코팅 때문에 눌러 붙지 않는다.

건조가 완료되면 개폐장치 히터와 피스톤 히터의 전원이 차단된다.

(7) 건조물 토출 및 탈리 단계는 다음과 같다.

개폐장치 선단면과 피스톤 선단면이 건조물을 압착하고 있는 상태에서 개폐장치가 후퇴하여 토출구와 건조물 보관함을 개방한다.

피스톤이 전진하여 토출구 끝에 정지하고 얇은 디스크 형태의 건조물이 건조물 보관함으로 떨어진다. 이 때 피스톤 링의 허리가 토출구에 걸쳐 있다.

건조물 탈리장치가 개폐장치 선단면과 피스톤 선단면을 훑어 내고 복귀한다.

피스톤이 후퇴하여 개폐장치 선단면과 접촉할 수 있는 위치에서 정지하고 개폐장치는 전진하여 건조물 보관함과 토출구를 폐쇄하고 피스톤 선단면과 맞닿는 지점에서 정지한다.

(8) 청소 단계는 다음과 같다.

음식물 쓰레기 없이 냉수, 온수, 세제를 필요에 따라 투입하여 상기에서 설명한 단계를 처리하기 때문에 신속하게 완료된다.

분쇄부는 와이퍼가 밀착하는 부분은 쉽게 청소된다. 커터는 강력한 와류를 일으켜 청소에 참여한다. 즉 커터가 청소수에 잠긴 상태에서 방향을 전환하면서 고속으로 회전하면 커터도 청소되고 급류가 발생하여 분쇄챔버 바닥면과 플랩을 포함하여 분쇄챔버의 곳곳을 충격한다.

탈수건조부는 분쇄챔버를 청소한 청소수가 유입된다. 용량에 비하여 충분한 청소수, 세제, 과열 수분, 피스톤 왕복, 고압 분출로 인하여 분쇄부보다 청소 효과가 높다. 특히 과열 수분이 일거에 압출되어 하수관에서 폭발적으로 비등하기 때문에 하수관로 살균과 막힘 방지 효과가 좋다.

청소 결과 미량의 잔류물이 건조될 수 있기 때문에 토출과 탈리를 한다.

청소의 마지막 단계는 물만 투입하고 과열시켜 배출하는 것이다. 이로 인하여 피스톤 차단유닛에 스며든 침출수는 청소수로 대체되어 악취를 방지할 수 있다.

(9) 압축공기 발사

본원은 탈수건조부가 압축공기를 발사할 수 있다. 즉, 탈수건조부가 공기를 흡입하고 흡입차단밸브를 폐쇄하고 전환밸브가 배수로를 고압배수밸브로 개방하고 피스톤을 전진시키면 공기가 압축되면서 탈수건조챔버의 내압이 상승하는데 이 때 전환밸브가 배수로를 저압배수밸브로 개방하면 압축공기가 하수관로로 발사된다. 음식물 쓰레기 처리장치를 사용하면 고형물이 계속 배출되기 때문에 압축공기 발사는 하수관로의 막힘 방지에 유용하다. 과열 수분으로 인하여 하수관로의 벽면에 붙어 있는 미생물 덩어리가 약화된 상태이면 이것도 제거할 수 있다.

9. 실린더 무천공을 가능하게 한 구성의 차별성

(1) 실린더 무천공의 필요성과 무천공 유지가 어려운 이유

압착 탈수 실린더를 천공하면 투입구와 탈수공을 구성하기 쉬운 반면 밀폐 씰이 실린더 천공 부위에서 손상되어 피스톤 밀폐기능이 불가능하다. 그러나 음식물쓰레기 처리기는 분쇄물과 침출수와 악취를 누출하지 않는 것이 필수적이기 때문에 밀폐씰을 사용할 수 있도록 위하여 실린더 무천공은 반드시 유지되어야 한다. 그런데 실린더 무천공을 유지하면 분쇄유기물유동체를 실린더의 측단으로 투입하여야 하기 때문에 다음의 세 가지 수단을 갖추어야 한다. 첫째, 투입물의 유동성을 높이는 수단, 둘째, 실린더는 밀폐구조이기 때문에 반드시 내부공기 제거수단, 셋째, 실린더 측단으로 투입하면 투입구를 크게 할 수 없고 자연 낙하력으로 투입하기 어렵기 때문에 투입물의 유동성을 높여도 투입수단이나 흡입수단이 그것이다. 특히 첫째 요건이 어려우며 그 세부내용은 다음과 같다. 즉, 음식물 쓰레기를 미세입자로 분쇄하고 물을 많이 넣으면 유동성이 증가하지만 문제는 분쇄입자가 미세할수록 고형물 배출율이 급증하여 고형물 배출율 규제에 저촉된다는 점이다. 따라서 미세공거름망이 필수적이다. 그러나 미세공거름망은 배수가 느리고 잘 막히기 때문에 탈수가압력을 높이는 수단도 필요하고, 높은 압력을 견디기 위하여 미세공이 조밀하고 견고해야 하며 막힘 해소 수단도 있어야 하며, 제작도 쉽지 않다. 후판강철의 평면에 미세공거름망을 제작할 수는 있으나 가공기술 상 이면을 깔때기 형상으로 절삭한 후 천공하기 때문에 후판일수록 깔때기 면적이 증가하면서 조밀도가 감소하고 천공을 증가시키면 강판의 강도가 감소하여 높은 탈수가압력에 의한 변형 우려가 있다. 또 후판강철 평면에 형성되는 미세공거름망은 히터 설치면적을 감소시켜 가열면적접촉율이 감소한다. 가열면적접촉율은 건조에 대단히 중요하다. 결론적으로 후판강철 평면에 형성되는 미세공거름망보다 더 미세하고 더 조밀하고 더 견고한 미세공을 가지면서도 히터 설치 면적을 충분히 확보할 수 있는 미세공거름망이 필요하지만 가열식 유통제품들 가운데 미세공거름망이 구현된 사례 조차도 없는 것은 통상의 기술자가 구현할 수 있는 기술이 아니라는 의미라고 할 것이다. 참고적으로 가열식 유통제품들은 건조단계에서 미세입자로 분쇄함으로써 미세공탈수거름망 적용을 회피하지만 함수율이 높은 상태에서 건조를 시작하여 건조시간이 매우 길다는 문제가 있다.

(2) 탈수거름망과 관련 구성의 차별성

첫째, 본원의 피스톤링 선단면 탈수거름망, 피스톤링 외주면 탈수거름망, 피스톤 외주면 미세요홈판 탈수거름망, 피스톤 선단면 미세요홈판 탈수거름망은 모두 요홈이 다른 면에 밀착하여 탈수공을 형성하는 구조이므로 바람직하게도 탈수공이 미세하고 조밀하고 견고하여 피스톤 탈수가압력을 높여도 견딜 수 있고 제작도 용이하다.

둘째, 탈수거름망의 전후 방향 모두에서 막힘 해소를 하는 강력한 흐름을 형성한다. 즉, 전 방향에서는 피스톤의 가압력과 고온 고압의 수증기가 미세공의 막힘을 자동 해소한다. 특히 과열 처리로 유기물의 세포벽이 파괴된 상태에서는 더 쉽다. 만일 뼈조각 분쇄물이 끼이는 등 과열처리와 가압력을 높여도 해소되지 않는 경우에는 후 방향 압력을 활용한다. 즉, 전환밸브가 배수로를 고압배수밸브로 개방하고 피스톤을 후진시켜 탈수건조챔버의 내압을 낮춘 후에 전환밸브가 배수로를 에어밸브로 개방하면 실내공기가 탈수건조챔버로 빠르게 진입하면서 막힘을 해소할 수 있다.

셋째, 피스톤링 선단면 탈수거름망, 피스톤링 외주면 탈수거름망, 피스톤 외주면 미세요홈판 탈수거름망은 동시에 적용해도 히터 설치면적을 넓게 확보할 수 있고, 피스톤 선단면 미세요홈판 탈수거름망을 적용해도 설치면적에 비하여 배수용량을 크게 할 수 있으므로 설치면적 침해를 줄일 수 있다.

위와 같은 구성에 의하여 본원은 난제에 해당하는 죽이나 떡으로만 구성된 음식물 쓰레기도 처리할 수 있다. 죽이나 떡만 투입하면 반드시 탈수거름망에 끼이고 엉겨 붙지만 가열식유통제품들은 해소수단이 구현되지 않아서 제품사용설명서에 죽이나 떡은 다른 음식물 쓰레기와 같이 투입하라고 적혀 있다.

(3) 피스톤이 실린더 내부 공기를 제거하고 분쇄유기물 유동체를 강하게 흡입하는 구성의 차별성

본원은 피스톤이 전진하여 탈수건조챔버의 공기를 전부 제거한 후 후진하여 진공 흡입하므로 흡입력이 강한 구조를 갖는다.

10. 과열 처리와 탈수 및 건조를 위한 구성의 차별성

(1) 고압을 사용해도 악취 누출이 실내로 유입되지 않는 구성의 차별성

과열(superheating) 처리로 상당한 고압 발생이 불가피하고 밀폐를 위하여 씰을 여러 겹 설치하여도 누출은 불가피하다. 왜냐하면 씰은 본질적으로 유연한 소재이기 때문에 압착되었어도 고압에 의하여 미세한 틈이 형성되기 쉽고 씰의 다른 부분이 그 틈을 막는데 어떤 작용도 하지 못한다. 따라서 일단 누출 틈이 형성되면 그 틈으로 압력이 몰려 자꾸 커지는 문제가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치는 첫째, 개폐장치와 피스톤에 경성 소재를 밀착시켜 고압의 거의 대부분을 차단한 후 씰로 밀폐하는 구성으로 고압을 높이면서도 압력 누출은 미세하게 하였다.

둘째, 구조상 개폐장치 밀폐력을 피스톤 밀폐력 보다 높일 수 있다는 점을 활용하여 개폐장치의 밀폐력 범위 내에서 과열 처리 고압을 활용함으로써 압력이 누출되면 반드시 피스톤에서 발생하도록 구성하고, 누출 압력은 즉시 대기압 정도로 급락하는 점을 활용하여 보조 밀폐유닛을 거쳐 하수관으로 배수되게 함으로써 실내 유입이 되지 않게 하였다.

(2) 피스톤링이 신축할 수 있도록 일측을 절단하고도 절단부위를 쐐기로 강력하게 폐쇄하여 압력을 차단하는 구성의 차별성

본원 고압의 활용이 필수적이므로 쐐기가 쐐기틀을 상시 폐쇄하는 것이 중요하다. 본원의 와아어 타입의 쐐기견인장치는 피스톤링이 신축하는 힘이 쐐기 견인동력이 되어 쐐기틀 폐쇄력이 강력한 장점이 있고, 구조상 자연스럽게 전방쐐기는 탈수건조챔버로부터 받는 후퇴압력을 전부 쐐기틀 밀착력으로 전환시키고 후방쐐기는 감압처리를 위하여 피스톤이 후퇴할 때 폐쇄강도를 증가시킨다.

(3) 고압으로 인한 위험에 대한 구성의 차별성

고압 활용은 안전이 필수다. 본원은 바람직하게도 탈수건조챔버가 매우 작은 상태에서 과열처리가 시작되어 건조 완료 시점까지 점점 작아지니까 압력 총량이 작아서 위험하지 않다.

(4) 동일한 장치로 흡입에서 건조까지 일괄 처리 하는 구성의 차별성

본원은 실린더와 피스톤과 개폐장치가 모두 흡입, 건조대상물 형성, 과열 처리, 압착 탈수, 건조, 건조물 토출, 청소에 활용되기 때문에 처리장치의 크기를 작게 할 수 있고, 건조대상물 이동이 불필요 하여 처리시간이 단축되는 외에 이동에 따른 청소 문제가 없어지고, 과열 처리 후 피스톤이 즉시 압착하여 탈수하기 때문에 증발잠열 손실을 최소화하여 건조대상물 세포 내부 수분이 고온인 상태로 건조를 시작할 수 있어서 건조에 유리하다.

(4) 건조에 효과적인 구성의 차별성

첫째, 탈수된 건조대상물을 단순히 무산소 고온 가열하면 메일라드 효과로 인하여 표면이 단단해지면서 단열재 특성을 갖게 되어 내부는 건조가 어렵게 된다. 그러나 본원은 수분이 충분한 상태에서 과열 처리가 이루어지기 때문에 메일라드 효과 없이 세포벽 파괴효과가 높아서 세포 내부 수분이 비등에 의하여 쉽게 탈출할 수 있게 되는 동시에 수분 제거될 때 배출 경로에 있는 다른 수분을 밀어 내는 효과도 커서 압착 탈수 효과가 커진다. 또, 압착 탈수 후 세포 내 수분 온도가 대기압 비등점 이상인 상태로 건조를 시작할 수 있게 한다.

둘째, 디스크 형태로 얇게 압착된 상태에서 건조하므로 가열면적접촉율이 높아지는 동시에 건조대상물의 수분이 분쇄입자 사이에 실핏줄처럼 분포함으로써 열전도가 가능하다. 건조가 진행되면 함수율이 낮아져서 열전도 여건이 감소하지만 건조대상물은 더 얇아져서 가열접촉면에서 방사되는 적외선 흡수율이 증가하고 유기물 밀도가 증가함으로써 열전도 여건을 보완한다.

셋째, 무산소 고온 가열로 연소 없이 탄화온도에 근접하는 고열을 사용할 수 있다.

넷째, 피스톤을 후진시켜 탈수건조챔버를 저압으로 만들면 비등점이 낮아져서 함수율이 매우 낮아지고 잔류수분의 온도가 하락한 상태에서도 미량의 잔류수분을 비등시킬 수 있다.

(5) 청소 및 위생효과가 우수한 구성

악취 방지는 전제적 요건이므로 음식물 쓰레기 처리장치의 청소와 위생은 탈수 및 건조 만큼 중요하다. 본원은 청소와 위생을 위한 여러 가지 수단을 구현하였다.

첫째, 분쇄부는 와이퍼가 분쇄챔버 내표면을 거의 전부 훑어 내고 커터가 강력한 와류를 생성하기 때문에 플랩을 포함하여 분쇄챔버 내부 곳곳이 청소된다.

둘째, 물이 지속적으로 투입될 수 있고 분쇄부에서 탈수건조부를 거쳐 지속적으로 배수되는 구조이므로 마치 흐르는 물로 청소하는 효과가 나타나서 청소 효과가 좋다.

셋째, 분쇄부에 고온의 열수와 세제를 투입하여 청소할 수 있고 이 청소수와 세제는 탈수건조챔버도 청소한다.

넷째, 탈수건조부는 청소 및 위생 수단이 특히 우수하다. 즉, 과열 처리에서 발생한 고온 고압의 수분과 피스톤이 밀착하여 전후진하는 구조는 기름때와 점착성 있는 잔류물과 미세공거름망에 끼인 입자도 제거하여 청소효과와 소독효과가 우수하다. 청소단계에서 청소수를 과열시키면 과열수분이 피스톤에 있는 미세한 틈의 침출수를 밀어 내기 때문에 악취원을 제거하고 소독효과가 발생한다. 또 과열수분을 일시에 배출하면 그 청소효과와 소독효과는 하수도관의 일부에까지도 미친다.

다섯째, 탈수거름망에 뼈 조각 등이 끼여서 압출이 곤란한 경우에도 탈수건조챔버를 감압하고 에어밸브를 통하여 외부 공기를 급하게 흡입함으로써 해소할 수 있다.

여섯째, 탈수거름망의 탈수공은 요홈이 밀착하여 형성되는 형태이므로 드물게 탈수거름망이 심각하게 막힌 경우에도 교환하지 않고 분해하여 청소할 수 있다.

일곱째, 음식물 쓰레기 처리장치를 사용할 때마다 고형물이 배출되기 때문에 압축공기 발사는 하수관로의 막힘 방지에 유용하다.

11. 처리장치의 크기에 비하여 실질 처리용량을 높인 구성의 차별성

첫째, 분쇄부는 음식물 쓰레기 연속 투입이 가능하고 분쇄와 동시에 분쇄유기물유동체를 계속 배출하는 구조이므로 일정 시간당 처리 용량이 크다.

둘째, 탈수건조부는 분쇄유기물유동체를 반복적으로 흡입하고 가압 탈수하여 건조대상물을 형성하기 때문에 누계 흡입량이 탈수건조챔버의 크기보다 훨씬 크고 분쇄부에 물을 많이 투입하였어도 처리용량에 지장이 없다.

셋째, 탈수건조부의 주요 장비인 실린더, 개폐장치, 피스톤으로 분쇄유기물유동체를 흡입하여 건조 완료 후 토출 및 청소에 활용하기 때문에 건조대상물 이동장비가 필요 없고 이동에 따른 청소 문제도 없어서 처리 장치의 크기에 비하여 처리 용량이 크다.

넷째, 다음과 같이 시간 절약 요인이 많아서 동일 시간 내에 탈수건조부의 처리 용량을 증가시킬 수 있다. 1) 분쇄부와 탈수건조부를 동시에 가동할 수 있다. 2) 건조대상물 이동이 필요 없어서 이동시간, 이동에 따른 잔류물 청소시간 및 이동에 따른 열손실을 보완하기 위한 재가열시간이 생략된다. 3) 건조대상물의 부피가 작기 때문에 탈수건조챔버 크기도 작아져서 처리 시간이 단축된다. 4) 흡입단계부터 히터를 가열하여 시간이 절약된다. 5) 탈수건조부가 분할하여 연속 처리하면 예열시간이 단축되고 청소 단계도 가장 마지막에 한 번 처리로 단축할 수 있다.

100 : 연결부 101 : 강철 하우징
102 : 보강 강철 103 : 측면 배수로
104 : 주름관 105 : 개수대 거름망
201 : 외부 급수관 202 : 열수히터
203 : 세제공급장치 210 : 분쇄챔버
211 : 분쇄챔버 상판 212 : 분쇄챔버캡
2121 : 급수관 연결부 2122 : 내부급수관
2123 : 급수노즐 2124 : 분쇄챔버캡 와이퍼
213 : 음식물쓰레기 투입한계선 214 : 투입수 한계선
215 : 초과 투입수 배수관 216 : 초과 투입수 배수관 거름망
220 : 와이퍼 221 : 원형 프레임
222 : 상부가지 프레임 2221 : 상향 탄성 조인트
2222 : 상부가지 2223 : 걸림돌기
223 : 하부가지 224 : 블레이드
225 : 플랩 226 : 플랩 회전축
227 : 플랩 고무발 228 : 교반모터
230 : 커터 240 : 배출구
241 : 배출구 거름망 242 : 배출관 노즐
243 : 연결도관 244 : 차음제
300 : 탈수건조부 301 : 실린더
302 : 실린더 바디 303 : 토출구
3031 : 토출구 사선부 3032 : 토출구 보강판
3033 : 개폐장치 밀폐돌기 304 : 피스톤 마우스
305 : 보온벨트 306 : 탈수건조챔버
307 : 실린더 냉각장치 308 : 냉각수 급수관
309 : 실린더 내표면 310 : 개폐장치
311 : 개폐장치 선단면 312 : 개폐장치 사선부
313 : 개폐장치 베이스 314 : 개폐장치 밀폐요홈
315 : 개폐장치 밀폐씰 316 : 개폐장치 히터
317 : 개폐장치 단열재 318 : 흡입밸브
319 : 흡입관 320 : 흡입차단밸브
321 : 흡입관 노즐 322 : 가이드
323 : 가이드 홀 324 : 개폐장치 구동축
330 : 피스톤 331 : 피스톤 선단면
332 : 공차틈 3331 : 피스톤 차단유닛
33311 : 피스톤링 333111 : 쐐기틀
333112 : 쐐기 333113 : 전방쐐기
333114 : 후방쐐기 333115 : 쐐기견인장치
333115a : 드르래 333115b : 와이어
333116 : 피스톤링 배수로 333117 : 선단면 요홈
333118 : 외주면 요홈 333119 : 외주면 배수공
33312 : 보호링 33313 : 리프트 씰
3332 : 전방 걸림턱 3333 : 후방 걸림턱
33331 : 후방 걸림턱 절삭부 33332 : 쐐기 가압 탄성부재
3334 : 피스톤 씰 3335 : 피스톤 씰 걸림턱
334 : 피스톤 보조 밀폐유닛 3341 : 환형배수로
3342 : 보조배수로 3343 : 피스톤 보조씰
335 : 미세요홈판 탈수거름망 3351 : 미세요홈판틀
33511 : 미세요홈판 걸침턱 33512 : 미세요홈판틀 배수로
3352 : 미세요홈판 33521 : 측면미세요홈
336 : 연결배수로 337 : 주배수로
338 : 피스톤 히터 339 : 피스톤 단열재
340 : 배수밸브유닛 3401 : 전환밸브
3402 : 저압배수밸브 3403 : 고압배수밸브
3404 : 에어밸브 3405 : 공기흡입관
341 : 하수도관 342 : 피스톤 구동축
400 : 건조물처리부 410 : 건조물 탈리장치
411 : 탈리블럭 412 : 탈리블레이드
413 : 승강기 420 : 건조물 보관함

Claims

무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치에 있어서,
음식물 쓰레기 분쇄물을 탈수하고 건조하는 탈수건조장치;를 포함하며,
상기 탈수건조장치는 양 측단이 개방된 실린더;
상기 실린더의 일측단을 개폐하는 개폐장치;
상기 실린더에 삽입되어 상기 개폐장치와 대향하여 전후진하면서 상기 실린더 내부에서 탈수건조챔버를 형성하는 피스톤; 및
상기 탈수건조챔버를 가열하는 가열 수단; 을 포함하며, 상기 실린더의 내표면은 상기 피스톤의 외주면에 장설되는 밀폐부재를 손상하지 않도록 평탄한 것을 특징으로 하며,
상기 피스톤은 일측에 구비되어 상기 탈수건조챔버가 사전 설정 값의 압력일 때 개폐되는 밸브; 및 상기 피스톤의 선단부 외주면에 구비되어 실린더와 피스톤 사이의 틈을 폐쇄하는 피스톤링;을 포함하며,
상기 피스톤링은 상기 실린더나 상기 피스톤이 신축함에 따라 벌어지거나 오그라지도록 일측이 단절되어 쐐기틀;이 형성되고,
상기 쐐기틀에는 쐐기;가 장설되어 상기 쐐기틀이 넓어지고 좁아짐에 따라 상기 쐐기가 움직이면서 상기 쐐기틀을 폐쇄하는 것을 특징으로 하며,
상기 피스톤은 상기 피스톤 선단 외주면에 장설된 피스톤링의 선단부 하부면이 절삭되어 형성되는 피스톤링 배수로를 포함하며,
상기 피스톤링 배수로로 연결되는 선단면 요홈부가 걸림턱에 접촉하여 탈수공을 형성하는 피스톤링 선단면 탈수거름망;
상기 피스톤링 외주면에서 상기 피스톤링 배수로로 연결되는 배수공이 형성되고, 상기 피스톤링 선단에서 상기 배수공으로 연결되는 외주면 요홈부가 상기 실린더 내표면에 접촉하여 탈수공을 형성하는 피스톤링 외주면 탈수거름망;
상기 피스톤의 선단 외주면에 요홈판 틀이 있고, 상기 요홈판 틀의 하부에 배수로가 형성되며, 측면 요홈부가 있는 환형의 요홈판을 상기 요홈판 틀에 끼워 넣으면 상기 요홈판의 측면이 상기 요홈판 틀과 접촉 또는 상기 요홈판의 측면끼리 접촉하여 측면 요홈부가 탈수공을 형성하는 피스톤 외주면 요홈판 탈수거름망;
상기 피스톤 외주면 요홈판 탈수거름망과 동일한 구조로 상기 피스톤의 선단면에 설치되는 피스톤 선단면 요홈판 탈수거름망;을 포함하되,
상기 피스톤링 선단면 탈수거름망, 피스톤링 외주면 탈수거름망, 피스톤 외주면 요홈판 탈수거름망, 피스톤 선단면 요홈판 탈수거름망의 전부 또는 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 개폐장치와 피스톤은 경성 소재를 접촉시켜 누출을 저감한 후 씰(seal)로 밀폐되는 구조를 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤은 피스톤의 밀폐력을 개폐장치의 밀폐력보다 작게 하고, 상기 피스톤의 밀폐씰 후단에 환형배수로와 보조 씰이 구비되는 보조 밀폐유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 피스톤은,
일측에 구비되어 상기 탈수건조챔버의 압력이 일정 대기압 이하일 때 개방되면 외부 공기가 배수로를 거쳐 탈수건조챔버로 흡입되게 하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 쐐기는 상기 탈수건조챔버에 노출되는 전방쐐기와 그에 대향하는 후방쐐기로 형성되되,
상기 전방쐐기와 후방쐐기가 폭이 좁은 일측단끼리 대향하도록 상기 쐐기틀이 형성되어 상기 쐐기틀이 넓어지면 접근하고 좁아지면 멀어지면서 상기 쐐기틀을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 쐐기틀의 넓어지고 좁아지는 거리와 상기 쐐기의 전후진 거리가 동일하도록 구비하고,
상기 쐐기틀에 도르래 또는 회전축을 구비하며,
상기 쐐기에 연결된 와이어가 각각 상기 도르래 또는 상기 회전축을 거쳐 상기 쐐기틀 양편의 피스톤링에 연결되는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 실린더의 토출구 외주면에 보강판이 장설되고 상기 보강판에 개폐장치 밀폐돌기가 장설되는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 실린더와 개폐장치와 피스톤을 흡입, 가열, 가압, 감압, 탈수, 건조, 토출, 청소에 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 1 항에 있어서,
음식물 쓰레기를 수용하는 분쇄챔버와, 분쇄챔버를 개폐하는 분쇄챔버캡과, 상기 수용물을 분쇄하는 커터와, 상기 분쇄챔버의 내표면을 접촉하는 와이퍼가 장설된 분쇄장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 10 항에 있어서,
상기 분쇄챔버캡은 하부가 상기 분쇄챔버로 돌출되고,
돌출된 하부의 외주면과 하부면에 급수 노즐;과
하부면에 하부면을 접촉하는 분쇄챔버캡 와이퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 10 항에 있어서,
상기 와이퍼는,
분쇄챔버 상판 바로 아래에 설치되어 회전동력을 전달 받는 원형 프레임;과
상기 원형프레임에 일측이 고정되어 분쇄챔버 상판에 접촉하는 상부가지 프레임;과
상기 원형프레임에 일측이 고정되어 상기 원형프레임 하부의 내표면에 접촉하는 하부가지;와
상기 분쇄 챔버 내표면과 접촉하는 위치에 블레이드;를 포함하며,
회전축 없이 상기 분쇄챔버를 회전 보울(bowl)로 하여 회전하고,
상기 상부가지프레임은
상기 분쇄챔버 상판에 접촉하는 상부가지;와
상기 상부가지를 상기 원형 프레임과 연결함과 동시에 상 방향으로 올리는 상향 탄성 조인트;와
상기 상부가지의 끝에 설치되어 상기 와이퍼가 회전할 때 분쇄챔버캡 와이퍼에 걸리는 걸림돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.
제 10 항에 있어서,
상기 와이퍼의 회전방향에 따라 좌우로 회전하여 상기 커터의 상부를 개폐하는 플랩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무산소 과열 건조식 음식물 쓰레기 처리장치.