KR101758974B1 - 음식물쓰레기 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 수직한 교반기가 상하작용과 함께 고속 회전함으로써 음식물쓰레기를 단시간에 분쇄, 교반, 소멸이 이루어질 수 있는 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상·하부 하우징과, 하부하우징에 포함 설치되는 제 1 구동부와, 상부하우징의 내부에 설치되며 미생물과 음식물쓰레기가 채워지는 처리조와, 처리조의 중앙 내부에 설치되며 음식물쓰레기가 분쇄 및 압착되어 올라감과 동시에 천공된 다수의 파쇄배출구를 통해 배출되는 수직교반조와, 수직교반조의 내부에 수직하게 제 1 구동부와 연결 설치되어 회전과 동시에 승·하강되며 외주연에 수직 방향으로 연속하여 상승교반스크류가 형성되는 메인구동축과, 메인구동축의 상승교반스크류 하측으로 설치되어 내용물을 교반하는 수평교반기와, 수평교반기와 상승교반스크류의 사이에 다수개가 간격 이격으로 설치되어 수평교반기로부터 교반된 음식물쓰레기를 1차로 분쇄하는 분쇄임펠러와, 제 1 구동부의 회전 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

음식물쓰레기 처리장치{GARBAGE DISPOSAL APPARATUS}
본 발명은 가정이나 음식점 및 식품공장 등에서 배출되는 음식물쓰레기를 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버려지는 각종 음식물쓰레기를 물리적인 분쇄 및 파쇄와 효소에 의한 생물학적인 분해가 동시에 이루어지도록 하여 음식물쓰레기를 소멸 또는 비료화 처리가 이루어질 수 있도록 한 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.
현재 런던협약96 의정서의 발효로 2013년부터 전 세계에서 음식물쓰레기의 해양 투기가 전면 금지됨에 따라 각 국가들은 음식물쓰레기와의 전쟁을 치르고 있는 현실이다. 특히, 한국은 음식물쓰레기의 3분의1을 해양에 투기해 왔으나, 해양 투기 금지에 따라 가정이나 음식점 등에서 배출되는 음식물쓰레기는 대부분이 매립되고 있는 상황에서 매립지 부족뿐만 아니라 매립 후에 발생하는 침출수로 인한 토양 및 수질을 오염시키는 등의 심각한 환경문제가 대두 된 지 이미 오래된 일이다.
이로 인하여 한국의 경우, 연간 음식물쓰레기 발생량이 약 550만 톤으로 처리 비용만 하더라도 연간 8,000억원 이상과 20조원 이상의 경제적 손실이 발생하고 있다. 이에 정부는 국가적인 차원에서 음식물쓰레기 종량제를 시행하고 2013년 1월부터는 민간아파트까지 음식물쓰레기 감량처리기 설치를 의무화함에 따라 자치구별로 약간의 차이는 있지만, 아파트 단지, 공동주택, 신축하는 모든 건물을 대상으로 음식물쓰레기 처리기 설치를 의무화하여 퇴비 등의 재활용 자원으로 이용할 수 있는 방안에 많은 연구를 하고 있다.
이에 따라 가정이나 음식점 및 식품공장 등에서 배출되는 음식물쓰레기를 처리하기 위한 다양한 장치들이 개발되고 사용 되고 있다.
일반적인 음식물쓰레기 처리장치는 열풍건조식, 파쇄건조식, 액비소멸식, 건조분해식, 기화소멸식 등의 다양한 기능과 구조로 제안되고 있으며, 이러한 음식물쓰레기 처리장치의 대부분은 교반 장치를 모터에 의해 구동되는 회전축을 가로 방향으로 하여 처리조 내측에 설치하고, 회전축 상에 복수의 교반 날개를 부착하여 회전시키고 있다.
그러나 종래의 음식물쓰레기 처리장치 대부분은 체인이나 감속기로 교반조를 느리게 회전시킴으로써 내부 온도가 단시간에 올라가지 않아 가온 방식을 추가하는 등 투입되는 음식물쓰레기를 장시간에 거쳐 분쇄 발효시키는 장치가 대부분 사용되고 있다.
일례로 종래의 열풍건조 방식의 음식물처리 장치로는 대한민국 공개실용신안 제20-2008-0000204호(공개일 2008.02.18 "음식물쓰레기 건조장치")를 들 수 있으나, 상기한 종래 음식물쓰레기 건조장치의 구성을 보면, 외장 케이싱과 경첩 결합으로 상부 회전개폐를 하도록 상부 열림 커버와 외장 케이싱 전면에 구성된 전면 열림커버와, 장치의 조작을 위한 조작패널로 구성된 음식물 쓰레기 처리장치에 있어서; 상기 외장 케이싱 내부에 사출성형을 용이하게 하고, 내부 구성 부품을 조립할 수 있도록 상하 분리형으로 제작되며, 상부 열림커버와 전면 열림커버가 밀폐 부재를 매개로 하여 결합 될 때 내부가 밀폐공간을 이루면서 내부 지지구조에 의하여 고정된 건조기 하우징을 포함하여, 상기 건조기 하우징의 내부에는 쓰레기수납통이 내부 지지구조에 의하여 안착되고, 후방에는 격판이 구비되는데, 그 격판에는 건조용 공기가 유통될 수 있도록 순환포트가 형성되며, 상기 쓰레기수납통에는 상부 열림커버를 통하여 음식물쓰레기가 투입되고, 전면 열림커버가 전·후방으로 슬라이딩 개폐될 때에 같이 움직일 수 있도록 하여 쓰레기수납통을 비울 수 있도록 구성되고, 상기 건조기 하우징 후방의 순환송풍기 흡입구 부근에 외부 공기 유입포트를 성형하고 건조기 하우징 내부의 압력이 음압 상태로 되면, 자연적으로 개방되도록 힌지로 결합된 급기밸브를 구비하여 이루어져 있다.
그러나 상기한 음식물쓰레기 건조장치는, 소량의 음식물쓰레기를 건조하여 처리하는 것에는 별다른 문제점이 없으나, 대량의 음식물쓰레기를 처리할 때에는 부적합한 문제점이 있었다.
또한, 대한민국 특허공개 제10-2002-0086778호(공개일:2002.11.20 "수분제거시스템")은 공보에 기재된 바와 같이 외통과 내통 및 교반축으로 이루어지는 교반수단과, 상기 교반수단의 외통 상부에 구비되어 고주파를 발진하는 고주파 발진부와, 상기 교반수단의 외통 일측에 연결되어 고주파에 의해 쓰레기에서 증발된 수분과 공기를 싸이클론부로 이동시키는 수분흡입관과, 상기 수분흡입관을 통해 이동한 수분이 함유된 공기에서 이물질을 집진하는 싸이클론부와, 상기 싸이클론부를 통과한 수분을 고열의 열풍으로 건조시킴과 동시에 상기 싸이클론부를 예열시키는 열풍건조부와, 상기 열풍건조된 공기를 초음파로 미립자화시키고 다시 고온 가열하여 상기 교반수단으로 순환시키는 히팅순환부와, 상기 히팅순환부에서 완전 건조된 공기를 상기 교반수단으로 순환시키는 건조공기 순환유입관으로 구성됨을 특징으로 하고 있으나, 이는 수분을 제거하는 구조가 매우 복잡하여 제품의 슬림화가 어렵고, 또 설비 및 유지 비용의 과다 및 생산성을 현저하게 떨어뜨리는 비경제적인 문제점이 있다.
또, 대한민국 등록특허 제10-0497287호(공고일:2005.06.29" 음식물쓰레기 처리장치")는 공보에 기재된 바와 같이 내부가 빈 케이스 부재의 내부에서 일단이 상향 개방되도록 하면서 소정의 경사각으로 장착되어 음식물쓰레기가 충전되고, 측면의 일부가 소정의 크기로 절개된 드럼부재와; 상기 드럼부재의 내부에서 바닥면과 함께 측면에 근접하는 "ㄴ"자 형상의 봉형상으로 이루어지고, 수평의 봉 중앙에는 회전축이 하향 축 에 지지되어 회전 가능하게 구비되는 교반수단과; 상기 드럼부재의 절개된 일측으로 결합되어 상기 드럼부재 사이로 음식물쓰레기가 순환, 건조 및 분쇄되도록 하는 이송 스크류와 스크류 케이스 및 히터로 이루어지면서 건조시킨 음식물쓰레기를 외부로 토출시키는 이송부재와; 상기 드럼부재의 상단부를 커버하면서 상향 개방되게 형성한 투입구에는 음식물쓰레기 수거함이 삽입되도록 구비되는 커버부재와; 상기 커버부재에 상단부가 고정되고, 저부는 "U" 자형상이며, 상단부는 일부가 스프링으로 연결되어 상기 이송부재에서 음식물쓰레기의 엉킴이 방지되도록 하는 엉킴 방지 부재와; 상기 드럼부재와 상기 이송부재에서의 음식물 쓰레기를 교반 및 분쇄와 건조, 압축, 그리고 배출 중 발생되는 증기를 배출관을 통해 봉수함을 통과시키면서 탈취 및 수분화하여 정화된 증기를 배출하는 증기 배출 부재로 구비되어 있으나, 그 구조가 복잡하여 생산효율이 떨어져 비경제적이며, 특히 배출되는 증기에 악취분자가 내포되어 있어 냄새가 발생하는 문제점이 있었다.
덧붙여, 위와 같은 종래 음식물쓰레기 처리장치들에서는 잔존 부산물이 많이 남는 관계로 이를 퇴비로 사용하도록 하고 있으나, 일반 도시에서는 퇴비의 사용처가 적합지 않아 2차 분리수거를 해야 하는 등의 재처리 과정에서 발생하는 추가 비용이 발생하여 이로 인한 개선이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수직한 교반기가 승·하강 작용과 함께 고속 회전함으로써 음식물쓰레기를 단시간에 분쇄, 교반, 소멸이 이루어질 수 있는 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.
본 발명의 다른 목적으로는 교반기의 내부에 고속 회전되는 메인스크류를 교반기의 내부에 최소한의 갭을 두고 설치함으로써, 상부로 올라오는 압력과 밀착으로 분쇄가 보다 효율적으로 이루어질 수 있고, 교반기에 음식물쓰레기가 부착되는 것을 방지할 수 있으며, 공기와의 접촉으로 빠른 건조와 효소에 의한 생물학적 처리에 의해 빠른 소멸이 가능하도록 한 음식물쓰레기 처리장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적으로는 음식물쓰레기에 함유된 수분량에 따라 보조교반스크류를 메인스크류와 기설정 시간 동안 동일 회전방향 또는 반대 회전방향으로 회전시킴으로써, 원활한 교반 및 효율적인 분쇄가 가능한 음식물쓰레기 처리장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적으로는 동절기에도 실외에 설치된 음식물쓰레기 처리장치의 내부 온도가 20℃로 유지되도록 하여 음식물쓰레기의 분해 및 소멸이 단시간에 이루어질 수 있도록 한 음식물쓰레기 처리장치를 제공할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면 상·하부 하우징과, 하부하우징의 내부에 설치되는 제 1 구동부와, 상부하우징의 내부에 설치되며 미생물과 음식물쓰레기가 채워지는 처리조와, 처리조의 중앙 내부에 설치되며 음식물쓰레기가 분쇄 및 압착되어 내부 상방으로 올라감과 동시에 천공된 다수의 파쇄배출구를 통해 배출되는 수직교반조와, 수직교반조의 내부에 수직하게 제 1 구동부와 연결 설치되어 회전과 동시에 승·하강되며 외주연에 수직 방향으로 연속하여 상승교반스크류가 형성되는 메인구동축과, 메인구동축의 상승교반스크류 하측으로 설치되어 내용물을 교반하는 수평교반기와, 수평교반기와 상승교반스크류의 사이에 다수개가 간격 이격으로 설치되어 수평교반기로부터 교반된 음식물쓰레기를 1차로 분쇄하는 분쇄임펠러와, 제 1 구동부의 회전 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 처리조의 내측으로 수직교반조의 파쇄배출구를 통해 배출되는 음식물쓰레기를 2차 파쇄하고 하강을 돕도록 수직교반조에 근접하여 경사지게 보조구동축이 더 설치되며, 보조구동축의 외주연에는 톱날이 형성된 하강교반스크류가 설치되고, 보조구동축의 양단은 베어링에 의해 회전 가능하도록 고정 설치되며, 보조구동축의 정·역회동이 가능하도록 상부하우징의 상면에 제 2 구동부가 설치될 수 있다.
또한, 경사진 보조구동축의 설치에 따라 처리조의 일부 둘레면이 보조구동축의 경사각과 동일하게 경사지게 형성될 수 있다.
그리고 제 1 구동부는, 모터와, 모터에 연결되는 감속기와, 감속기의 상측으로 모터축을 연결하는 커플링과, 커플링으로부터 돌출된 모터축과 메인구동축을 연결하고 회전과 동시에 승·하강이 가능하도록 하는 승강수단을 포함할 수 있다.
여기서 승강수단은, 커플링으로부터 이어지는 모터축의 상측에 형성되는 스플라인축과, 스플라인축에 삽입되어 회전 및 승·하강이 가능하도록 메인구동축에 일체로 이어지는 보스와, 보스의 외주연에는 나선형으로 형성되는 가이드홈과, 가이드홈에 위치되어 보스의 승·하강을 돕는 가이드핀을 포함할 수 있다.
또한, 처리조에는 내부 온도를 감지할 수 있는 온·습도감지센서가 설치되고, 온·습도감지센서의 온도 감지에 따라 기설정의 온도 이하로 낮아지면 자동으로 작동되도록 하는 보온밴드히터가 처리조의 하부측 외벽 둘레를 따라 설치될 수 있다.
그리고 수직교반조에는 그 외벽으로 발효 미생물이 채워지는 미생물기준선이 형성되고, 미생물기준선의 상측으로 음식물쓰레기 투입의 한계를 알리는 음식물기준선이 형성되며, 다수개의 파쇄배출구는 배출을 원활하게 하기 위하여 상승교반스크류의 회전 방향을 향하여 비스듬히 형성되고, 수직교반조의 하단에는 교반되는 음식물쓰레기가 모아져서 상승되도록 일부면이 하방으로 돌출되어 일정 면적을 가지는 음식물상승유도플랩이 형성되며, 수직교반조의 상단에는 둘레면을 따라 파쇄배출홈이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
또, 메인구동축의 상승교반스크류는 위로 올라갈수록 산과 산 사이의 피치가 좁아져서 음식물쓰레기의 상승 속도가 상대적으로 느려져서 분쇄 작용 시간이 늘어날 수 있도록 할 수 있다.
그리고 메인구동축의 상단에는 수직교반조의 최상부에 음식물쓰레기가 부착되는 것을 방지할 수 있는 압착방지교반날개가 더 설치될 수 있다.
그리고 수평교반기는 둔각 범위에서 한 쌍이 설치되며, 수평교반기 상에는 돌기턱이 다수개 형성될 수 있다.
또, 분쇄임펠러는 다수개가 적층 구조로 설치되되, 상측으로 갈수록 면적이 작아지는 것을 특징으로 할 수 있다.
더 나아가 상부하우징에는 공기흡입구와 공기배출구가 설치되고, 공기흡입구에는 음식물쓰레기의 악취를 제거하기 위한 탈취액투입조가 더 설치되며, 공기배출구에는 오존으로 살균하여 2차로 악취제거가 이루어지도록 오존살균부가 더 설치될 수 있다.
본 발명에 의한 음식물쓰레기 처리장치는, 수직한 교반기가 승·하강 작용과 함께 고속 회전함으로써 물리적 분쇄 및 분해가 효율적으로 이루어지고, 효소에 의한 생물학적 처리에 의해 절단, 분해, 발효와 동시에 소멸이 진행되므로 단시간 내에 많은 양의 음식물쓰레기가 처리될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 일부 정단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 일부 측단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 평단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 승강수단의 발췌 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치에서의 수직교반조의 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치를 첨부된 도면에 의거하여 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
여기서 도 1은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 일부 정단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 일부 측단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 평단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 승강수단의 발췌 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치에서의 수직교반조의 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상·하부 하우징(110)(100)과, 하부하우징(100)의 내부에 설치되는 제 1 구동부(120)와, 상부하우징(110)의 내부에 설치되는 처리조(130)와, 처리조(130)의 중앙 내부에 설치되는 수직교반조(140)와, 수직교반조(140)의 내부에 수직하게 설치되고 외주연에 상승교반스크류(152)가 형성되는 메인구동축(150)과, 메인구동축(150)의 상승교반스크류(152) 하측으로 설치되어 수직교반조(140)의 내용물을 교반하는 수평교반기(160)와, 수평교반기(160)와 상승교반스크류(152)의 사이에 간격 이격되어 다수개가 설치되는 분쇄임펠러(170)와, 제 1 구동부(120)의 회전 구동을 제어하는 제어부(200)로 크게 구성된다.
더욱이 처리조(130)의 내측으로 음식물쓰레기를 2차 파쇄할 수 있는 보조구동축(180)이 더 설치되고, 보조구동축(180)상에는 하강교반스크류(182)가 형성되며, 보조구동축(180)을 정·역방향으로 회동시키기 위한 제 2 구동부(190)가 구성될 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 먼저 하부하우징(100)은 사각 또는 원형의 틀 형상으로 하면에는 미도시 되었지만 원활한 이동을 위한 바퀴 또는 높이조절수단이 설치될 수 있으며, 내부로는 공간을 형성하고, 그 공간부에 제 1 구동부(120)가 설치될 수 있다.
제 1 구동부(120)로는 모터(121)와, 높은 토크 전달을 위한 감속기(122) 그리고 감속기(122)로부터 돌출되는 모터축(121a)을 연결하는 커플링(123)으로 이루어질 수 있으며, 여기서 모터축(121a)에 연결된 메인구동축(150)을 회전과 동시에 승·하강이 가능하도록 승강수단이 설치될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 승강수단으로는 모터축(121a)의 상측에 수직방향으로 홈이 형성된 스플라인축(124)이 형성되고, 이 스플라인축(124)에 삽입되는 보스(125)가 설치될 수 있다. 보스(125)의 내측으로는 스플라인축(124)에 치합될 수 있는 동일한 수직 홈이 형성되어 있어서 회전 동력을 전달받을 수 있으며, 보스(125)의 외주연에는 파형 형태의 나선형 가이드홈(126)이 형성되고, 이 가이드홈(126)에 위치되어 보스(125)의 회전시 가이드홈(126)을 따라 이동되어 보스(125)의 승·하강 이동을 도울 수 있는 가이드핀(127)이 설치될 수 있다.
가이드핀(127)은 도시된 “┛”자 형상뿐만 아니라 다양한 형태로 설치될 수 있으되, 일단은 고정 설치되어야 한다.
그리고 상부하우징(110)은 하부하우징(100)의 상면에 안착 설치되는 것으로서, 내부 공간부에 수직교반조(140)와 메인구동축(150), 보조구동축(180) 등이 설치되며, 외측면으로는 전기적 제어가 이루어지는 제어부(200)가 설치되고, 일측의 힌지 결합으로 뚜껑이 개폐되는 투입구(115)와 마찬가지로 힌지 결합으로 뚜껑이 개폐되는 배출구(116a)(116b)가 설치될 수 있다.
제어부(200)는 제 1 구동부(120) 뿐만 아니라 음식물처리장치의 모든 제반 기능을 컨트롤 할 수 있고, 투입구(115)와 배출구(116a)(116b)는 상부하우징(110)과 처리조(130)와 연통되도록 설치되며, 더욱이 투입구(115)는 상부하우징(110)의 상부측에 설치되는 것이 바람직하며 음식물 또는 분해 효소 등이 투입될 수 있고, 배출구(116a)(116b)는 상부하우징(110)의 하부측에 적어도 하나 이상 바람직하게 두 개 정도가 간격 이격되어 정면과 측면에 설치될 수 있다.
또한, 상부하우징(110)에는 후술 설명하는 보조구동축(180)을 구동시키기 위한 제 2 구동부(190)가 설치되고, 더 나아가 상부하우징(110)에는 공기흡입구(111)와 공기배출구(113)가 설치되고, 공기흡입구(111)에는 음식물쓰레기의 분해를 촉진시키고 악취를 제거하기 위한 탈취액투입조(112)가 더 설치되어 주직적 또는 선택적으로 탈취액이 분사될 수 있다. 탈취액은 친환경 소재로 제작되어 미생물은 살리고 악취만 제거하는 기능을 가진다.
공기배출구(113)에는 내부에서 증발하는 다향의 수증기 및 분해과정에서 발생하는 취기를 오존 살균하여 2차 악취를 제거할 수 있는 오존살균부(114)가 더 설치될 수 있다.
상부하우징(110)의 내부에 일정 공간을 가지는 크기의 처리조(130)는 미생물과 음식물쓰레기가 채워지고 분해되고 파쇄되는 공간이다.
처리조(130)는 위에서 설명한 바와 같이 투입구(115)와 배출구(116a)(116b)가 연통 설치되며, 채워지는 미생물은 발효 부재로 사용되는 중, 고온성의 온도가 대략 30℃~80℃의 범위와 수소이온지수(Ph)5 이하에서 생육하는 호산성 바실러스(bacillus)속 세균에 속하는 효모균인 발효 미생물 흡착 여제와, 투입된 음식물쓰레기의 유기성 폐기물이 공기와 접촉 혼합되어 분해된 상태에서 발효, 소멸하게 된다.
그리고 처리조(130)에는 처리조(130) 내부의 온도 및 습도를 감지할 수 있는 온·습도감지센서(132)가 설치되고, 온·습도감지센서(132)의 온도 감지에 따라 기설정 온도 이하이면 자동으로 작동되는 보온밴드히터(134)가 처리조(130)의 하부측 외벽 둘레를 따라 설치될 수 있다.
처리조(130)의 중앙 내부에 설치되는 수직교반조(140)는 도 5에서와 같이 내부에서 음식물쓰레기가 분쇄 및 압착되어 올라갈 수 있도록 하는 것으로서, 수직한 원통형 형상을 가지며 원통형 외벽으로 발효 미생물이 채워지는 미생물기준선(141)이 형성되고, 미생물기준선(141)의 상측으로 음식물쓰레기 투입 한계를 표시한 음식물기준선(142)이 형성될 수 있다.
그리고 수직한 원통형 외벽을 따라 긴타원형(oblong)의 파쇄배출구(144)가 다수개 형성되되, 배출을 원활하게 하기 위하여 상승교반스크류(152)의 회전방향을 향하여 비스듬히 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
덧붙여 수직교반조(140)의 하단에는 교반되는 음식물쓰레기가 모아져서 상승되도록 일부면이 하방으로 돌출되어 일정 면적을 가지는 음식물상승유도플랩(145)이 형성될 수 있으며, 음식물상승유도플랩(145)은 일정 둘레 구간에 형성되고 과부하 방지를 위하여 삼각의 홈이 형성될 수도 있다.
또한, 수직교반조(140)의 상단에는 둘레면을 따라 파쇄배출홈(146)이 적어도 하나 이상 형성되어 파쇄된 음식물이 파쇄배출홈(146)을 통해 빠져나갈 수 있다.
수직교반조(140)의 내부에 수직하게 메인구동축(150)이 설치된다.
메인구동축(150)은 제 1 구동부(120)를 통하여 구동력을 전달받을 수 있되, 보스(125)에 일체로 연결되어 구동력을 전달받으며, 상단은 상부하우징(110)에 베어링(154)을 통해 회전 가능하도록 고정 설치될 수 있다.
메인구동축(150)의 외주연에는 수직 방향으로 연속하여 상승교반스크류(152)가 일체로 설치될 수 있으며, 이때 상승교반스크류(152)는 그 외경과 수직교반조(140)의 내경과 최소한의 갭을 두고 형성되어 올라온 음식물쓰레기가 수직교반조(140)에 으깨어지면서 파쇄배출구(144)로 자연스러운 배출되도록 하고, 더 나아가 상승교반스크류(152)는 나선형 피치가 위로 올라갈수록 산과 산 사이의 피치가 좁아지게 함으로써, 상승교반스크류(152)의 회전으로 상승하는 음식물쓰레기는 위로 올라갈수록 느려지게 되고, 상승교반스크류(152)와 파쇄배출구(144)에 의해 절단작용이 확실히 이루어지게 되기 때문에 음식물쓰레기의 교반이 좋아지고 분쇄처리를 효과적으로 처리할 수 있도록 하였다.
그리고 메인구동축(150)의 상단에는 수직교반조(140)의 최상부에 음식물쓰레기가 부착되는 것을 방지할 수 있는 압착방지교반날개(153)가 더 설치될 수 있다.
한편, 메인구동축(150)의 하부 즉, 상승교반스크류(152)가 형성되어 있지 않은 하측으로 다수개의 분쇄임펠러(170)와 수평교반기(160)가 일체로 설치될 수 있으며, 이들 분쇄임펠러(170)와 수평교반기(160)는 수직교반조(140)로부터 노출되는 위치에 설치되어 처리조(130)에 위치된다.
먼저, 수평교반기(160)는 음식물쓰레기와 미생물을 교반하는 것으로서 둔각 범위에서 한 쌍이 설치되며, 수평교반기(160) 상에는 돌기턱(162)이 다수개 형성될 수 있다.
수평교반기(160)의 상측으로 다수개가 적층 구조로 분쇄임펠러(170)가 설치되며, 음식물쓰레기가 1차로 분쇄되도록 3개 정도가 바람직하며 상측으로 갈수록 면적이 작아질 수 있다.
한편, 처리조(130)의 내부에는 수직교반조(140)에 근접하여 보조구동축(180)이 설치될 수 있다.
보조구동축(180)은 수직교반조(140)의 파쇄배출구(144)와 파쇄배출홈(146)을 통해 배출되는 음식물쓰레기를 2차 파쇄하고 하강을 돕도록 설치된 것으로서, 바람직하게 수직교반조(140)와 근접하되 경사지게 설치되며, 외주연으로는 톱날이 형성된 하강교반스크류(182)가 길이 방향을 따라 일체로 형성될 수 있다.
여기서 보조구동축(180)이 경사지게 설치됨에 따라 바람직하게 수직교반조(140)도 일정 구간 둘레면이 보조구동축(180)의 경사각과 동일하게 경사지게 형성될 수 있다.
그리고 보조구동축(180)의 상, 하단은 베어링(184)에 의해 회전 가능하게 고정되며, 바람직하게 비스듬히 경사진 보조구동축(180)의 원활한 회전을 돕도록 상단의 베어링(184)은 조인트 베어링 또는 유니버셜 조인트 등이 이용될 수 있다.
보조구동축(180)의 상단에는 정·역회동이 가능하도록 상부하우징(110)의 상면에 제 2 구동부(190)가 설치될 수 있다.
제 2 구동부(190)는 모터(192)와 감속기(194), 모터축(192a)에 연결되는 제 1 베벨기어(195) 그리고 제 1 베벨기어(195)에 치합되는 제 2 베벨기어(196)가 보조구동축(180)에 연결 설치될 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 음식물쓰레기 처리장치의 작동은 다음과 같다.
다시 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명하면, 처리하고자 하는 음식물쓰레기를 상부하우징(110)에 마련된 투입구(115)를 개방하여 투입하게 된다.
음식물쓰레기의 투입은 수직교반조(140)에 표시된 음식물기준선(142)을 넘지 않는 것이 바람직하다.
음식물쓰레기가 투입되면 개방했던 투입구(115)를 닫고, 전원을 인가하면 제어부(200)를 통해 신호가 전달되어 제 1 구동부(120)의 모터(121)와 제 2 구동부(190)의 모터(192)를 작동시키게 되고, 모터(121)(192)는 각각 감속기(122)(194)와 커플링(123)에 동력을 전달하게 되고, 모터축(121a)에 형성된 스플라인축(124)과 보스(125)는 회전됨과 동시에 보스(125)의 가이드홈(126)을 따라 이동되는 가이드핀(127)에 의하여 가이드홈(126)의 이동 파형 높이 만큼 메인구동축(150)이 회전과 동시에 승·하강 이동을 이루게 된다.
메인구동축(150)의 회전에 따라 수평교반기(160)와 분쇄임펠러(170)가 고속 회전을 하게 된다.
그리고 이와 동시에 모터축(192a)에 연결된 제 1 베벨기어(195)와 치합된 제 2 베벨기어(196)는 보조구동축(180)을 메인구동축(150)과 동일 방향으로 회전시키게 된다.
따라서 투입된 음식물쓰레기는 한 쌍의 수평교반기(160)와 수평교반기(160)의 돌기턱(162)에 의하여 교반이 이루어짐과 동시에 교반되는 음식물쓰레기와 미생물은 수직교반조(140)의 음식물상승유도플랩(145)에 부딪히면서 파도와 같이 솟아 오르면서 1차로 다층의 분쇄임펠러(170)에 의하여 분쇄되며, 일부 상승교반스크류(152)를 따라 위로 올라가게 된 음식물쓰레기는 상승교반스크류(152)의 외주와 수직교반조(140)의 내측면에 밀착 상태로 인하여 파쇄되어 파쇄배출구(144)를 통해 아래로 떨어지게 된다.
이때, 메인구동축(150)과 동일 방향으로 회전하는 보조구동축(180)에서는 수평교반기(160)와 상승교반스크류(152)에 의하여 1차 교반된 음식물쓰레기를 하강교반스크류(182)에 의하여 2차 파쇄됨과 같이 하방으로 이동시키게 된다.
여기서 음식물쓰레기에 수분이 많을 경우 처리조(130) 내부의 상층에서 음식물쓰레기들이 작은 둥근 공모양으로 빚어지는 현상이 발생되는데, 이를 온·습도감지센서(132)에서 감지되는 수분율이 60% 이상 또는 전원 인가로부터 대략 30분이 경과하면 보조구동축(180)은 메인구동축(150)과 반대 방향으로 역회전을 시작하게 되어 빚어진 공모양의 음식물쓰레기를 2차 파쇄하게 된다.
따라서 물리적인 교반과 분쇄 및 파쇄가 이루어지는 과정에서 공기와의 많은 접촉이 이루어지게 되고 처리조(130) 내부에 이미 투입된 발효 미생물과 생물학적으로 분해하여 음식물쓰레기의 분해 및 소멸을 가속화 하게 된다.
한편 상기와 같이 분해, 소멸 과정에서 40℃~60℃ 사이의 자연 발열 온도가 발생하게 되며, 이로 인하여 처리조(130) 내부에서는 다량의 수증기와 분진 및 취지가 발생하게 되는데, 공기흡입구(111)를 통해서는 신선한 공기가 계속 유입됨과 동시에 탈취액투입조(112)를 통해서는 탈취액이 공급될 수 있다. 그리고 다량의 수증기와 분진 등은 공기배출구(113)를 통해 빠져나가면서 공기배출구(113)의 아래에 설치된 오존살균부(114)에서 여과 취기를 제거하게 되어 필터링 처리된 상태에서 외부로 배출되게 되므로 분진 등으로 인한 각종 처리기의 고장 염려를 일소할 수 있고, 악취도 해소할 수 있다.
음식물쓰레기는 대부분 소멸되므로 밖으로 배출시킬 경우는 별로 없으나, 처리조(130) 내부를 청소하거나 경우에 따라 음식물쓰레기나 미생물의 처리시 배출구(116a)(116b)중 선택된 배출구(116a)(116b)를 열고 한시적으로 메인구동축(150)을 회전시키면 수평교반기(160)에 의해 자동으로 대상물이 배출될 수 있다.
덧붙여, 음식물쓰레기 처리장치의 실외 설치시 동절기에는 처리조(130)의 내부 온도가 20℃ 이하로 떨어지게 되면, 온·습도감지센서(132)가 이를 감지하여 보온밴드히터(134)를 제어부(200)에서 자동으로 작동시켜 처리조(130)의 내부 온도를 20℃로 유지시켜서 추운 동절기에도 아침에 출근과 동시에 음식물쓰레기의 분해, 소멸이 단시간에 이루어질 수 있다.
위와 같은 음식물쓰레기 처리장치는 수직한 메인구동축(150)의 고속회전으로 분쇄가 원활하게 이루어지게 되며, 보다 공기와의 접촉이 많아져 분해 및 탈취성능을 극대화 시킬 뿐만 아니라 가온 단계를 거치지 않아도 자연발열로 40℃~60℃ 까지 온도가 올라가기 때문에 대폭적인 에너지 절감을 할 수 있으며, 극소량의 부산불만 남게 되어 잔존물로 인한 기존의 2차 재처리 비용을 절약할 수 있고, 무엇보다도 처리조(130) 내에 투입된 음식물쓰레기를 부재로 사용하는 미생물의 발효, 소멸 조건을 최적의 조건으로 제공하기 때문에 단시간 내에 효율적으로 음식물쓰레기를 발효, 소멸시킬 수 있는 장점과 환경 오염을 방지하는 기대 이상의 효과를 가질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
100 : 하부하우징 110 : 상부하우징
111 : 공기흡입구 112 : 탈취액투입조
113 : 공기배출구 114 : 오존살균부
115 : 투입구 116a, 116b : 배출구
120 : 제 1 구동부 121, 192 : 모터
121a, 192a : 모터축 122, 194 : 감속기
123 : 커플링 124 : 커플라인축
125 : 보스 126 : 가이드홈
127 : 가이드핀 130 : 처리조
132 : 온, 습도감지센서 134 : 보온밴드히터
140 : 수직교반조 141 : 미생물기준선
142 : 음식물기준선 144 : 파쇄배출구
145 : 음식물상승유도플랩 146 : 파쇄배출홈
150 : 메인구동축 152 : 상승교반스크류
153 : 압착방지교반스크류 154, 184 : 베어링
160 : 수평교반기 162 : 돌기턱
170 : 분쇄임펠러 180 : 보조구동축
182 : 하강교반스크류 190 : 제 2 구동부
200 : 제어부

Claims (12)

  1. 상·하부 하우징(110)(100)과,
    상기 하부하우징(100)의 내부에 설치되는 제 1 구동부(120)와,
    상기 상부하우징(110)의 내부에 설치되며 미생물과 음식물쓰레기가 채워지는 처리조(130)와,
    상기 처리조(130)의 중앙 내부에 설치되며 상기 음식물쓰레기가 분쇄 및 압착되어 내부 상방으로 올라감과 동시에 천공된 다수의 파쇄배출구(144)를 통해 배출되는 수직교반조(140)와,
    상기 수직교반조(140)의 내부에 수직하게 상기 제 1 구동부(120)와 연결 설치되어 회전과 동시에 승·하강되며 외주연에 수직 방향으로 연속하여 상승교반스크류(152)가 형성되는 메인구동축(150)과,
    상기 메인구동축(150)의 상승교반스크류(152) 하측으로 설치되어 내용물을 교반하는 수평교반기(160)와,
    상기 수평교반기(160)와 상기 상승교반스크류(152)의 사이에 다수개가 간격 이격으로 설치되어 상기 수평교반기(160)로부터 교반된 음식물쓰레기를 1차로 분쇄하는 분쇄임펠러(170)와,
    상기 제 1 구동부(120)의 회전 구동을 제어하는 제어부(200)를 포함하고,
    상기 처리조(130)의 내측으로 상기 수직교반조(140)의 상기 파쇄배출구(144)를 통해 배출되는 음식물쓰레기를 2차 파쇄하고 하강을 돕도록 상기 수직교반조(140)에 근접하여 경사지게 설치되는 보조구동축(180)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조구동축(180)의 외주연에는 톱날이 형성된 하강교반스크류(182)가 설치되고,
    상기 보조구동축(180)의 양단은 베어링(184)에 의해 회전 가능하도록 고정 설치되며,
    상기 보조구동축(180)의 정·역회동이 가능하도록 상기 상부하우징(110)의 상면에 제 2 구동부(190)가 설치되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    경사진 상기 보조구동축(180)의 설치에 따라 상기 처리조(130)의 일부 둘레면이 상기 보조구동축(180)의 경사각과 동일하게 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동부(120)는,
    모터(121)와,
    상기 모터(121)에 연결되는 감속기(122)와,
    상기 감속기(122)의 상측으로 모터축(121a)을 연결하는 커플링(123)과,
    상기 커플링(123)으로부터 돌출된 상기 모터축(121a)과 상기 메인구동축(150)을 연결하고 회전과 동시에 승·하강이 가능하도록 하는 승강수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 승강수단은,
    상기 커플링(123)으로부터 이어지는 모터축(121a)의 상측에 형성되는 스플라인축(124)과,
    상기 스플라인축(124)에 삽입되어 회전 및 승·하강이 가능하도록 상기 메인구동축(150)에 일체로 이어지는 보스(125)와,
    상기 보스(125)의 외주연에는 나선형으로 형성되는 가이드홈(126)과,
    상기 가이드홈(126)에 위치되어 상기 보스(125)의 승·하강을 돕는 가이드핀(127),
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리조(130)에는 내부 온도를 감지할 수 있는 온· 습도감지센서(132)가 설치되고,
    상기 온·습도감지센서(132)의 온도 감지에 따라 기설정의 온도 이하로 낮아지면 자동으로 작동되도록 하는 보온밴드히터(134)가 상기 처리조(130)의 하부측 외벽 둘레를 따라 설치되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직교반조(140)에는 그 외벽으로 발효 미생물이 채워지는 미생물기준선(141)이 형성되고,
    상기 미생물기준선(141)의 상측으로 음식물쓰레기 투입의 한계를 알리는 음식물기준선(142)이 형성되며,
    상기 다수개의 파쇄배출구(144)는 배출을 원활하게 하기 위하여 상승교반스크류(152)의 회전방향을 향하여 비스듬히 형성되고,
    상기 수직교반조(140)의 하단에는 교반되는 음식물쓰레기가 모아져서 상승되도록 일부면이 하방으로 돌출되어 일정 면적을 가지는 음식물상승유도플랩(145)이 형성되며,
    상기 수직교반조(140)의 상단에는 둘레면을 따라 파쇄배출홈(146)이 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인구동축(150)의 상기 상승교반스크류(152)는 위로 올라갈수록 산과 산 사이의 피치가 좁아져서 음식물쓰레기의 상승 속도가 상대적으로 느려져서 분쇄 작용 시간이 늘어날 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인구동축(150)의 상단에는 상기 수직교반조(140)의 최상부에 음식물쓰레기가 부착되는 것을 방지할 수 있는 압착방지교반날개(153)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수평교반기(160)는 둔각 범위에서 한 쌍이 설치되며,
    상기 수평교반기(160) 상에는 돌기턱(162)이 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 분쇄임펠러(170)는 다수개가 적층 구조로 설치되되,
    상측으로 갈수록 면적이 작아지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부하우징(110)에는 공기흡입구(111)와 공기배출구(113)가 설치되고,
    상기 공기흡입구(111)에는 음식물쓰레기의 악취를 제거하기 위한 탈취액투입조(112)가 더 설치되며,
    상기 공기배출구(113)에는 오존으로 살균하여 2차로 악취제거가 이루어지도록 오존살균부(114)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기 처리장치.
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