KR101770922B1

KR101770922B1 - 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기

Info

Publication number: KR101770922B1
Application number: KR1020160076021A
Authority: KR
Inventors: 최병국
Original assignee: 최병국
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-08-23

Abstract

본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기(100)는 다음과 같이 구성된다.
상방으로 개방된 통 형상의 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 내부에 수용되어 폐합성수지(W)를 압축하여 파쇄하는 파쇄부(120)와, 상기 파쇄부(120)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(110) 내부에 수용되어, 상기 파쇄부(120)를 통과하여 낙하하는 조각들을 절단하는 절단부(130)와, 상기 절단부(130)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(110)의 내부에 수용되어, 상기 절단부(130)를 통과하여 낙하하는 조각들을 교반하여 압송하는 용융압출부(140)와, 상기 케이스(110)의 외측면에 부착되어 상기 용융압출부(140)를 통해서 배출되는 혼합물(X)을 가닥으로 성형하는 다이스(150)를 포함하고, 상기 용융압출부(140)는, 상기 케이스(110)에 수용된 하우징(141)과, 상기 하우징(141)에 수용되어 상기 케이스(110)에 지지되어 회전하는 스크루 축(145)을 포함하는, 폐합성수지 압출 성형기 있어서; 상기 스크루 축(145)의 나사산(147) 단부에 부착된 제1블레이드(149)와, 상기 제1블레이드(149)에 접하도록 상기 하우징(141)의 내측면에 부착된 제2블레이드(143)를 포함한다.
따라서, 제1블레이드(149)가 제2블레이드(143)에 접촉한 상태에서 통과하게 되므로 전단하중이 발생하게 되고, 이 전단하중에 의해서 합성수지(W)의 조각들은 더욱 잘게 절단되기 때문에 상기 조각들을 더욱 용이하게 용융시킬 수 있다. 이로 인해서 용융되지 않은 조각들이 상기 케이스(110)의 홀(113)과 다이스(150)의 홀(153)을 폐색하는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기{Making machine of solid refuse fuel using waste plastics}

본 발명은 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 폐합성수지를 분쇄 및 절단한 후에 스크루 축에서 다시 한 번 절단하도록 구성하여, 신속한 이송과 용융이 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기에 관한 것이다.

기존에 단순 소각 또는 매립하던 PET병, 비닐봉지, 합성섬유 등의 폐합성수지(W)를 펠릿(pellet)으로 성형하여 수송성과 저장성 및 연소 안정성을 향상시켜 석탄 열량(4,000∼5,000kcal/kg)과 유사한 수준으로 개발한 것이 고형연료(SRF; Solid Refuse Fuel)이다.

이러한 고형연료를, 폐합성수지(W)를 분리 수거하여 별도의 공장에서 제조하는 것이 아니고, 제조업체나 사무실 내지는 가정에서 자발적으로 폐합성수지(W)를 고형연료로 제조하도록 개발한 장치가 이미 제안된 바 있다.

도 1은 배경기술에 의한 폐합성수지 압출성형기를 도시한 것으로서, 내부가 표시되도록 케이스의 일부를 생략하여 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 F-F'선을 따라 취한 단면도로서, 상기 배경기술의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

상방으로 개방된 사각통 형상의 케이스(10)가 구성되고, 상기 케이스(10)의 내부에 수용되어 폐합성수지(W)를 조각으로 찢어내는 파쇄부(20)가 구성된다. 그리고, 상기 파쇄부(20)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(10) 내부에 수용되어, 상기 파쇄부(20)를 통과하여 낙하하는 조각들을 다시 잘게 절단하는 절단부(30)가 구성된다. 그리고 상기 절단부(30)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(10)의 내부에 수용되어, 상기 절단부(30)를 통과하여 낙하하는 조각들을 용융한 용융물을 압송하는 용융압출부(40)가 구성된다. 그리고 상기 케이스(10)의 외측면에 부착되어 상기 용융압출부(40)에서 압출되는 상기 용융물을 일정한 모양으로 길게 성형시키는 다이스(45)가 구성된다. 이때 상기 다이스(45)의 홀(47)에 대응하는 홀(도시하지 않음)이 상기 케이스(10)에도 관통되므로 용융물이 케이스(10)와 다이스(45)의 홀(47)을 동시에 통과할 수 있도록 구성된다.

상기 용융압출부(40)는 상기 케이스(10)의 내부에 수용되어 고정된 배관 형상의 것으로서, 상기 조각들이 수용되도록 상부가 일부 개방된 하우징(41)이 구성되고, 상기 하우징(41)에 수용되어 상기 케이스(10)에 회전하도록 지지되는 스크루 축(43)이 구성된다. 그리고 상기 스크루 축(43)은 내부에 히터(도시하지 않음)가 수용되어 구성된다.

상기 구성에 의한 배경기술의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

상기 케이스(10)의 상방으로 폐합성수지(W)를 투입한다. 그러면, 상기 파쇄부(20)를 통해서 찢어진 폐합성수지(W)는 상기 절단부(30)를 통과하면서 더 작은 사이즈로 절단된다. 그리고, 상기 하우징(41) 내부로 수용된다. 이때, 상기 히터(도시하지 않음)에 전원이 공급되어 가열된 상태에서 상기 스크루 축(43)을 회전시키면, 상기 조각들은 용융된 상태에서 상기 다이스(45)를 통과하면서 국수 모양으로 길게 배출된다.

이렇게 용융물이 국수 모양으로 배출될 때, 절단기(도시하지 않음)를 배치하여 펠릿 모양으로 성형되도록 한다.

상기 배경기술에 의하면 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 상기 파쇄부(20)를 통해서 5∼7cm로 분쇄된 조각들은 상기 절단부(30)를 통해서 2∼4cm로 절단된다. 그리고, 상기 히터(도시하지 않음)는 90∼300℃로 용융된다. 이때, 상기 절단부(30)를 통과한 조각들이 제대로 용융되지 않고 덩어리가 되어 상기 다이스(45)의 홀(47)을 폐색하여 압출이 불가능하게 하는 문제점이 있었다. 물론, 상기 히터(도시하지 않음)의 온도를 올리므로 용융물의 유동성을 향상시켜서 다이스(45)의 폐색 현상을 방지할 수 있지만, 이 경우 다이스(45)를 통해서 국수 모양으로 성형될 수 있는 점도를 상실하게 되어 펠릿 성형이 불가능한 문제점이 있었다. 그리고, 상기 절단부(30)를 하부에 더 배치하여 더 잘게 절단할 수도 있겠지만, 이 경우 소형경량의 디자인으로서 일반 제조업체나 사무실 내지는 가정에 비치하고 사용할 수 없는 문제점이 발생한다.

둘째, 상기 다이스(45)를 통과한 국수 모양의 용융물을 펠릿 모양으로 성형하기 위해서 별도의 절단기(30)를 구비해야 하는 번거로움이 있었다.

셋째, 폐합성수지(W)의 종류에 따라 용융 온도가 상이하므로, 상기 용융 온도는 가변 되어야 할 필요성이 있다. 그런데 잘못된 온도 설정으로 상기 용융물이 무른 젤 상태가 되어 다이스를 통과하는 경우가 발생할 수 있다. 이때, 상기 용융물은 상기 절단기(30)에 풀처럼 달라붙게 되어 펠릿 모양으로 성형할 수 없는 문제점이 있었다.

넷째, 상기 히터(도시하지 않음)는 스크루 축(43)의 양측 단부로 노출되도록 하고 노출된 히터의 단부에 전선(도시하지 않음)을 밀착시키므로, 히터가 스크루 축(43)과 함께 회전하면서도 전원의 공급이 가능하다. 그러나 이 경우, 상기 전선이 히터의 단부에서 떨어지는 경우가 비일비재하여 전원이 안정적으로 공급될 수 없는 문제점이 있었다.

다섯째, 상기 하우징(41)의 내측면에 용융물이 부착되어 전진하지 않고 누적되는 누적층이 발생하고, 상기 누적층은 시간이 지날수록 두께가 두꺼워지게 되어 용융물의 이송에 방해가 되는 문제점이 있었다. 이러한 현상이 발생하는 이유는 점성을 구비한 용융물이 스크루 축(43)에 부착된 상태에서 떨어지지 않고 제자리에서 공회전하기 때문에 발생한다. 만약, 물처럼 점성이 낮은 액체라면 원활하게 이송시킬 수 있겠지만, 점성을 가진 상기 용융물은 이송시키기 어려운 현상이 발생한다.

한국 공개실용신안공보 제20-1998-0058002호

본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기를 통해서 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.

첫째, 상기 절단부를 통과한 조각들이 제대로 용융되지 않아 상기 다이스가 폐색되어 펠릿 성형을 불가능하게 하는 문제점을 해결한다. 특히, 소형경량의 디자인으로서 폐합성수지를 종래기술에 비해서 더 잘게 절단하도록 하므로서 용융성을 향상시키도록 한다.

둘째, 본 발명에 절단기가 구성되어 별도의 절단기를 구비하는 번거로움을 해결할 수 있도록 한다.

셋째, 상기 다이스를 통과하는 용융물의 점도가 떨어질 경우 신속하게 점도를 향상시켜서 펠릿 제조에 차질이 발생하지 않도록 한다.

넷째, 상기 히터에 안정적으로 전기를 공급할 수 있도록 한다.

다섯째, 상기 하우징의 내측면에 형성되는 누적층의 발생을 방지함으로써 용융물이 원활하게 이송할 수 있도록 한다.

본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기를 살펴보면 다음과 같다.

상방으로 개방된 통 형상의 케이스와, 상기 케이스의 내부에 수용되어 폐합성수지를 압축하여 파쇄하는 파쇄부와, 상기 파쇄부의 하부에 배치되도록 상기 케이스 내부에 수용되어, 상기 파쇄부를 통과하여 낙하하는 조각들을 절단하는 절단부와, 상기 절단부의 하부에 배치되도록 상기 케이스의 내부에 수용되어, 상기 절단부를 통과하여 낙하하는 조각들을 용융하여 압송하는 용융압출부와, 상기 케이스의 외측면에 부착되어 상기 용융압출부를 통해서 배출되는 용융물을 가닥으로 성형하는 다이스를 포함하고, 상기 용융압출부는 상기 케이스에 수용된 하우징과, 상기 하우징에 수용되어 상기 케이스에 지지되어 회전하는 스크루 축을 포함하는, 폐합성수지 압출 성형기 있어서; 상기 스크루 축의 나사산 단부에 부착된 제1블레이드와, 상기 제1블레이드에 접하도록 상기 하우징의 내측면에 부착된 제2블레이드를 포함한다.

또한, 상기 스크루 축의 전방 종단부는 상기 다이스를 통과하도록 구성되고, 상기 단부에 고정되어 상기 다이스의 외측면에 밀착되는 절단기를 포함한다.

또한, 상기 절단기는, 상기 전방 종단부가 삽입되어 구성되는 관 형상의 허브와, 상기 허브의 외측면에 연결되어 상기 다이스의 외측면에 밀착되는 칼날을 포함한다.

또한, 상기 다이스를 수용하는 링 형상의 냉각관과, 상기 냉각관에 연결된 유입관 및 배출관을 포함한다.

또한, 상기 스크루 축은, 양측 단부로 관통하는 삽입홀과, 상기 삽입홀에 삽입되어 상기 양측 단부로 돌출된 히터와, 상기 히터의 돌출부에 접하는 전도체의 롤러와, 상기 롤러에 연결되어 상기 케이스에 부착된 브래킷을 포함한다.

또한, 상기 하우징의 내측면에, 상기 스크루 축의 길이 방향으로 길게 형성되고 내측방으로 돌출된 사각 형상의 키를 포함한다.

또한, 상기 키는, 상기 제2블레이드 사이에 배치되고, 상기 제2블레이드보다 낮게 형성된다.

상기 해결수단에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기의 효과는 다음과 같다.

첫째, 상기 하우징으로 공급된 조각들은 상기 스크루 축의 회전에 의해서 전방으로 이송할 뿐만 아니라, 상기 히터의 열에 의해서 용융하게 된다. 이때, 제1블레이드가 제2블레이드에 접촉한 상태에서 통과하게 되므로 전단하중이 발생하게 되고, 이 전단하중에 의해서 조각들은 더욱 잘게 절단된다. 따라서, 더욱 용이하게 용융시킬 수 있다. 이로 인해서 용융되지 않은 조각들이 상기 케이스의 홀과 다이스의 홀을 폐색하는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 상기 다이스의 홀을 통과한 용융물 가닥은 상기 스크루 축과 함께 회전하는 절단기의 칼날에 의해서 펠릿 모양으로 성형되어 하방으로 떨어지게 된다. 이처럼, 절단기가 본 발명의 구성에 일체로 조합되므로 별도의 절단 장치를 구비하는 번거로움을 해결할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 합성수지의 종류에 따라서 너무 점도가 떨어지는 경우가 발생하는 경우가 있다. 이때에는 상기 칼날에 절단되지 않고 풀처럼 묻게 되어 펠릿 성형을 어렵게 한다. 따라서, 상기 냉각관의 유입관으로 냉매(일례; 물)를 주입하여 순환시킨 후에 배출관으로 빠져나오도록 한다. 그러면, 상기 다이스가 냉각되면서 용융물 가닥의 점도를 향상시켜 펠릿 모양으로 용이하게 절단시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 상기 용융압출부에 제1블레이드와 제2블레이드를 구성하여 합성수지의 조각들을 더욱 잘게 절단하는 구조로 인해서, 별도의 절단부를 더 구성하지 않고 절단성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 절단 기능을 향상시키면서도 소형경량의 디자인을 유지할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 상기 히터는 전기의 도통에 의해서 발열하는 것으로서, 상기 브래킷에 의해서 밀착된 롤러로부터 안정적으로 전원을 공급받게 되고 상기 롤러의 회전에 의해서 회전하는 히터에 마찰이 발생하는 현상을 저감시켜서 스크루 축의 회전에 방해가 되지 않도록 하는 효과가 있다.

여섯째, 상기 스크루 축에 부착되어 공회전하는 용융물 및 혼합물이 하우징의 내측면에 부착되어 누적층을 형성하는 현상을 상기 사각 형상의 키의 구조에 의해서 방지하여 전방으로 원활하게 배출시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 배경기술에 의한 폐합성수지 압출 성형기를 도시한 것으로서, 내부가 표시되도록 케이스의 일부를 생략하여 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 F-F'선을 따라 취한 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기의 제1실시예로서, 내부가 표시되도록 케이스의 일부를 생략하여 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 G-G'선을 따라 취한 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기의 제1실시예로서, 용융 압출부를 도시한 분해 사시도.
도 6은 도 4의 K-K'선을 따라 취한 것으로서 용융압출부를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기의 제2실시예를 도시한 단면도.

이하, 첨부되는 도면과 함께 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시구성과 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

(제1실시예)

도 3은 본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기의 제1실시예로서, 내부가 표시되도록 케이스의 일부를 생략하여 도시한 사시도, 도 4는 도 3의 G-G'선을 따라 취한 단면도, 도 5는 본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기의 제1실시예로서, 용융 압출부를 도시한 분해 사시도, 도 6은 도 4의 K-K'선을 따라 취한 것으로서 용융압출부를 도시한 단면도로서 함께 설명한다.

이러한 고형연료를 직장 내지는 가정에서도 용이하게 제조하도록 하고 상기 고형연료를 수거하여 대체 연료로 사용 가능하게 하는 일반적인 고형연료 성형기는 다음과 같이 구성된다.

도 3 및 도 5에서처럼, 상방으로 개방된 사각통 형상의 케이스(110)가 구성되고, 상기 케이스(110)의 내부에 수용되어 폐합성수지(W)를 압축하여 파쇄하는 파쇄부(120)가 구성된다. 그리고 상기 파쇄부(120)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(110) 내부에 수용되어, 상기 파쇄부(120)를 통과하여 낙하하는 조각들을 절단하는 절단부(130)가 구성된다. 그리고 상기 절단부(130)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(110)의 내부에 수용되어, 상기 절단부(130)를 통과하여 낙하하는 조각들을 용융하여 압송하는 용융압출부(140)가 구성된다. 그리고, 상기 케이스(110)의 외측면에 부착되어 상기 용융압출부(140)를 통해서 배출되는 용융물(X)을 가닥으로 성형하는 다이스(150)가 구성된다.

상기 파쇄부(120)는 상기 케이스(110)에 양측 종단부가 회전하도록 지지되는 회전축(121)이 구성되는데, 양측에 서로 평행하게 2개가 배치되어 구성된다. 또한, 상기 회전축(121)에는 다수 개인 원판 형상의 회전체(123)가 고정되어 구성되는데, 일측 회전축(121)에 고정된 회전체(123)는 상대측 회전축(121)의 회전체(123) 사이에 개재되어 구성된다. 양측의 회전체(123)는 양측면이 서로 접촉된 상태로 회전하게 구성된다. 따라서, 양측의 대응하는 상기 회전체(123) 사이로 폐합성수지(W)가 상방에서 투입되면 양측의 회전체(123) 사이를 통과하면서 압축되어 찢어지도록 구성된다.

상기 절단부(130)는 상기 케이스(110)에 양측 종단부가 회전하도록 지지되는 회전축(131)이 구성되고, 상기 회전축(131)의 외측면에는 다수 개의 회전블레이드(135)가 고정되어 구성되며, 상기 케이스(110)의 내측에 지지되어 상기 회전축(131)과 평행하게 배치되는 지지판(133)이 구성된다. 그리고 상기 지지판(133)에는 상기 회전블레이드(135) 사이에 대응되도록 배치되는 고정블레이드(137)가 구성된다. 따라서, 상기 회전축(131)이 회전하면 회전블레이드(135)가 고정블레이드(137) 사이를 통과하도록 구성된다. 상기 회전블레이드(135)는 고정블레이드(137)에 양쪽 측면이 접촉된 상태에서 통과할 수 있도록 구성된다. 따라서 전단하중을 발생시킬 수 있도록 구성된다. 이로 인해서, 상기 파쇄부(120)를 통과한 조각들이 상기 고정블레이드(137)와 회전블레이드(135) 사이를 통과하면서 더욱 잘게 절단될 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 회전축(131)의 하방에 스크린(139)이 배치되도록 상기 케이스(110)의 내측면에 지지되어 구성된다. 따라서, 절단된 조각들 중 상기 스크린(139)을 통과하는 것만 하방으로 배출되고 그렇지 못한 것은 상기 회전하는 회전블레이드(135)에 의해 회동하게 되어, 재차 회전블레이드(135)와 고정블레이드(137) 사이를 통과하면서 반복 절단되어 상기 스크린(139)을 통과할 수 있도록 구성된다.

상기 용융압출부(140)는 상기 케이스(110)에 수용되어 양측 단부가 상기 케이스(110)의 내측면에 부착되는 하우징(141)이 구성된다. 또한, 상기 하우징(141)에 수용되어 상기 케이스(110)에 지지되어 회전하는 스크루 축(145)이 구성된다.

상기 하우징(141)은 양측 단부 쪽으로 개방된 원형관 형상으로서 상부가 개방되어 구성되고, 개방된 상부는 전방으로 마감판(142)이 커버되어 구성된다. 따라서, 이에 대응하도록 상기 스크린(139)은 상기 마감판(142)에 대응하는 쪽에는 홀이 형성되지 않도록 구성되고 후방을 향하여 하강하도록 경사지게 구성된다. 즉, 상기 마감판(142)의 후방을 통해서 하우징(141)의 내부로 투입될 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 스크루 축(145)은 내부에 히터(146)가 삽입되어 발열할 수 있도록 구성되는데, 전기의 도통에 의해서 저항열을 발생하도록 구성된 것이다.

상기 다이스(150)는 용융물(X)이 배출되는 홀(153)이 전후방으로 관통되고, 상기 홀(153)에 대응되도록 상기 케이스(110)에는 홀(113)이 관통되어 구성되는데, 스크루 축(145)의 전방 종단부(S) 둘레에 배치된다.

상기 다이스(150)는 링 형상으로서 중앙에 상기 스크루 축(145)의 전방 종단부(S)가 케이스(110)를 관통하여 노출되도록 구성된다.

상기 회전축들(121, 131)과 스크루 축(145)은 케이스(110)의 외부에 장착된 모터(도시하지 않음)의 구동에 의해서 회전력을 공급받도록 구성된다.

본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기(100)는 상기 고형연료 성형기에 있어서, 상기 절단부(130)를 통과한 폐합성수지(W) 조각들이 더욱 잘게 절단될 수 있도록 상기 용융압출부(140)가 개선되고, 상기 다이스(150)를 통과한 용융물 가닥(H)을 펠릿 모양으로 절단하는 절단기(160)가 상기 스크루 축(145)에 연동되도록 구성되고, 상기 다이스(150)를 통과한 용융물 가닥(H)의 점도가 떨어져서 성형을 어렵게 하면 상기 다이스(150)를 냉각시켜서 상기 점도를 향상시킬 수 있도록 구성하고, 상기 히터(146)에 안정적으로 전기를 공급할 수 있도록 구성하고, 상기 하우징(141)의 내측면에 용융물이 부착되어 누적됨으로써 용융물의 이송을 어렵게 하는 현상을 방지하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기(100)는 다음과 같이 구성된다.

도 3 내지 도 6에서처럼, 상기 스크루 축(145)의 나사산(147)의 외측 단부에 전후방으로 길게 부착된 제1블레이드(149)가 구성되고, 상기 제1블레이드(149)에 접하도록 상기 하우징(141)의 내측면에 부착되는 것으로서 전후방으로 길게 형성된 제2블레이드(143)가 구성된다. 상기 제1블레이드(149)와 제2블레이드(143)는 단면이 호(ARC) 형상으로 둥글게 형성되어 회전하는 제1블레이드(149)가 용이하게 제2블레이드(143)와 접하면서 통과할 수 있도록 구성된다. 따라서, 상기 스크린(139)을 통과한 조각들이 상기 제1블레이드(149)와 제2블레이드(143)에 의해서 발생하는 전단하중에 의해서 더욱 잘게 절단되도록 구성된다.

또한, 상기 하우징(141)의 내측면에, 상기 스크루 축(145)의 길이 방향으로 길게 형성되고 내측방으로 돌출된 사각 형상의 키(180)가 형성된다. 상기 키(180)는, 상기 제2블레이드(143) 사이에 배치되고, 상기 제2블레이드(143)보다 낮게 형성되므로 제1블레이드(149)에 간섭받지 않도록 구성된다. 또한, 상기 키(180)는 도 6에서처럼, X선과 Y선에 대해서 45도 되는 지점에 배치된다. 그리고, 길이는 하우징(141)의 전후방으로 돌출되지 않도록 형성된다.

또한, 도 5에서처럼 상기 스크루 축(145)의 전방 종단부(S)는 상기 다이스(150)를 통과하여 상기 다이스(150)의 중앙부에 노출되어 구성된다. 그리고, 상기 전방 종단부(S)에 고정되어 상기 다이스(150)의 외측면에 밀착되는 절단기(160)가 구성된다.

상기 절단기(160)는, 상기 전방 종단부(S)가 삽입되어 구성되는 관 형상의 허브(161)로 구성되고, 상기 허브(161)의 외측면에 연결되어 상기 다이스(150)의 외측면에 밀착되는 칼날(167)이 구성된다. 따라서 상기 스크루 축(145)이 회전할 때 상기 칼날(167)도 동시에 회전하게 되면서 용융물 가닥(H)을 절단하여 펠릿 모양으로 성형하게 구성된다. 상기 허브(161)가 전방 종단부(S)에 고정되는 일례로서는, 상기 허브(161)에 관통된 탭홀(163)과 상기 탭홀(163)에 체결되어 상기 전방 종단부(S)를 가압하는 볼트(165)에 의해서 가능하다.

또한, 도 3 및 도 4에서처럼 상기 다이스(150)를 수용하는 링 형상의 냉각관(170)이 구성되고, 상기 냉각관(170)에 연결된 유입관(173) 및 배출관(175)이 구성된다. 상기 냉각관(170)은 내부에 유로가 형성된 링 형상의 관으로서 상기 유입관(173)을 통해서 공급된 냉매가 상기 배출관(175)을 통해서 배출되도록 구성된다.

또한, 상기 스크루 축(145)은 도 5에서처럼, 양측 단부로 관통하는 삽입홀(148)이 형성되고, 바(BAR) 형상의 상기 히터(146)가 삽입되어 구성된다. 또한, 상기 히터(146)는 스크루 축(145)의 양측으로 돌출되어 구성되고, 스크루 축(145)과 함께 회전하도록 구성된다. 그리고, 상기 노출된 히터(146)에 접하는 롤러(R)가 구성되고, 상기 롤러(R)에 연결되어 케이스(110)에 부착된 브래킷(B)이 구성된다. 상기 롤러(R)는 전도체로 구성된다. 따라서, 상기 스크루 축(145)이 회전할 때 상기 롤러(R)에 전원을 인가하게 되면 일측 롤러(R), 히터((146), 상대측 롤러(R) 순으로 전기가 흐르게 되어 상기 히터(146)는 발열하게 된다. 이때, 상기 브래킷(B)은 상기 롤러(R)가 히터(146)에 밀착될 수 있도록 지지 기능을 하도록 구성된다. 따라서, 상기 스크루 축(145)은 안정적으로 발열하게 된다.

상기 본 발명의 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기(100)의 제1실시예의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 4에서처럼, 상기 파쇄부(120)의 상방으로 폐합성수지(W)를 투입한다. 그러면, 회전하는 회전체(123) 사이를 통과하면서 압축되어 절개된다.

이렇게 절개된 조각들은 상기 절단부(130)의 회전블레이드(135)와 고정블레이드(137)를 통과하면서 더욱 잘게 절단된 후에 상기 스크린(139)을 통과하여 하방으로 떨어져 용융압출부(140)로 공급된다. 이때, 상기 스크린(139)을 통과하지 못한 조각들은 회전블레이드(135)의 회전에 의해서 다시 회전블레이드(135)와 고정블레이드(137) 사이로 공급되어 재차 절단되어 스크린(139)을 통과하게 된다.

이렇게 절단된 조각들은 상기 용융압출부(140)의 하우징(141) 후방으로 공급된다. 즉, 상기 마감판(142)에 의해서 전방으로 공급되지 않고 후방으로 공급되므로 스크루 축(145)의 후방에서 서서히 용융되면서 전방으로 이송될 수 있도록 구성된다.

이렇게 상기 하우징(141)으로 공급된 조각들은 상기 스크루 축(145)의 회전에 의해서 전방으로 이송할 뿐만 아니라, 상기 히터(146)의 열에 의해서 용융하게 된다. 이때, 제1블레이드(149)가 제2블레이드(143)에 접촉한 상태에서 통과하게 되므로 전단하중이 발생하게 되고, 이 전단하중에 의해서 조각들은 더욱 잘게 절단된다. 따라서, 더욱 용이하게 용융 이송시킬 수 있다. 용융되지 않은 조각들이 상기 케이스(110)의 홀(113)과 다이스(150)의 홀(153)을 폐색하는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 이때 상기 키(180)는 용융물(X)이 하우징(141)의 내측면에 부착되어 누적되지 않고 이송이 원활하도록 한다. 만약, 이러한 키(180)가 없는 경우 상기 스크루 축(145)의 회전에 따라 용융물(X)이 전방으로 이동되지 않고 하우징(141)의 내측면에 시간이 지남에 따라 누적되어 하우징(141)의 내부가 폐색되는 현상이 발생하게 된다. 그러나 상기 키(180)가 구성되므로 용융물(X)이 이송할 때 하우징(141)의 내측면에 부착되지 않도록 상기 키(180)가 용융물(X)을 측방으로 절단하는 기능을 하게 된다. 즉, 용융물(X)은 점성을 가지고 있기 때문에 스크루 축(145)에 부착된 상태로 계속 공회전하게 된다. 그러나 상기 키(180)로 인해서 공회전하는 용융물(X)에 측방으로 전단하중이 가해지므로 스크루 축(145)에 부착된 용융물(X)은 떨어지게 된다. 따라서 용융물(X)을 원활하게 전방으로 이송시킬 수 있다. 이때, 상기 제2블레이드(143)도 상기 키(180)와 같은 역할을 하게 되며, 상기 제2블레이드(143)의 전방에서는 상기 키(180)만으로 용융물(X)에 전단하중을 가하는 기능을 하게 된다.

이렇게 해서 다이스(150)의 홀(153)을 통과한 용융물 가닥(H)은 상기 스크루 축(145)과 함께 회전하는 절단기(160)의 칼날(167)에 의해서 펠릿 모양으로 성형되어 하방으로 떨어지게 된다. 이처럼, 절단기(160)가 본 발명의 구성에 일체로 조합되므로 별도의 절단 장치를 구비하는 번거로움을 해결할 수 있다.

이때, 폐합성수지(W)의 종류에 따라서 너무 점도가 떨어지는 경우가 발생하는 경우가 있다. 이때에는 상기 칼날(167)에 절단되지 않고 풀처럼 묻게 되어 펠릿 성형을 어렵게 한다. 따라서, 상기 냉각관(170)의 유입관(173)으로 냉매(일례; 물)를 주입하여 순환시킨 후에 배출관(175)으로 빠져나오도록 한다. 그러면, 상기 다이스(150)가 냉각되면서 용융물 가닥(H)의 점도를 향상시켜 펠릿 모양으로 용이하게 절단시킬 수 있도록 한다. 그리고, 상기 히터(146)의 온도를 떨어뜨려 용융물 가닥(H)의 점도를 저하 시킨다. 이때, 상기 냉각관(170)으로 냉매 공급은 중단시킨다. 따라서, 상기 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 히터(146)는 전기의 도통에 의해서 발열하는 것으로서, 브래킷(B)에 의해서 밀착된 롤러(R)로부터 안정적으로 전원을 공급받게 되고 상기 롤러(R)의 회전에 의해서 회전하는 히터(146)에 마찰이 발생하는 현상을 저감시켜서 스크루 축(145)의 회전에 방해가 되지 않도록 한다.

또한, 상기 용융압출부(140)에 제1블레이드(149)와 제2블레이드(143)를 구성하여 합성수지(W)의 조각들을 더욱 잘게 절단하는 구조로 인해서, 별도의 절단부를 더 구성하지 않고 절단성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 절단 기능을 향상시키면서도 소형경량의 디자인을 유지할 수 있다.

(제2실시예)

도 7은 본 발명에 의한 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기의 제2실시예를 도시한 단면도로서, 본 발명에 의한 제2실시예를 살펴보면 다음과 같다.

상방으로 개방된 사각통 형상의 케이스(110)가 구성되고, 상기 케이스(110)의 내부에 수용되어 폐합성수지(W)를 압축하여 파쇄하는 파쇄부(120)가 구성된다. 그리고, 상기 파쇄부(120)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(110) 내부에 수용되어, 상기 파쇄부(120)를 통과하여 낙하하는 조각들을 절단하는 절단부(130)가 구성된다. 그리고, 상기 절단부(130)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(110)의 내부에 수용되어, 상기 절단부(130)를 통과하여 낙하하는 조각들을 교반하여 압송하는 용융압출부(140)가 구성된다. 그리고, 상기 케이스(110)의 외측면에 부착되어 상기 용융압출부(140)를 통해서 배출되는 혼합물(M)을 가닥으로 성형하는 다이스(150)가 구성된다.

상기 케이스(110), 파쇄부(120), 절단부(130)의 구성은 상기 제1실시예의 것과 동일하다.

상기 용융압출부(140)는, 상기 케이스(110)에 수용되어 양측 단부가 상기 케이스(110)의 내측면에 부착되는 하우징(141)이 구성된다. 또한, 상기 하우징(141)에 수용되어 상기 케이스(110)에 지지되어 회전하는 스크루 축(145)이 구성된다.

상기 하우징(141)은, 양측 단부 쪽으로 개방된 원형관 형상으로서 상부가 개방되어 구성되고, 개방된 상부는 전방으로 마감판(142)이 커버되어 구성된다. 따라서, 이에 대응하도록 상기 스크린(139)은 상기 마감판(142)에 대응하는 쪽에는 홀이 형성되지 않도록 구성되고 후방을 향하여 하강하도록 경사지게 구성된다. 즉, 상기 마감판(142)의 후방을 통해서 하우징(141)의 내부로 투입될 수 있도록 구성된다.

상기 다이스(150)는 혼합물(M)이 배출되는 홀(153)이 전후방으로 관통되고, 상기 홀(153)에 대응되도록 상기 케이스(110)에는 홀(113)이 관통되어 구성되는데, 스크루 축(145)의 전방 종단부(S) 둘레에 배치된다.

상기 본 발명에 의한 제2실시예는 상기 절단부(130)를 통과한 조각들을 상기 용융압출부(140)에서 더욱 잘게 절단하여 상기 조각들이 다이스(150)의 홀(153)을 폐색하는 현상을 방지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명의 제2실시예는 용융압출부(140)가 다음과 같이 구성되도록 한다.

상기 스크루 축(145)의 나사산(147)의 외측 단부에 전후방으로 길게 부착된 제1블레이드(149)가 구성되고, 상기 제1블레이드(149)에 접하도록 상기 하우징(141)의 내측면에 부착되는 것으로서 전후방으로 길게 형성된 제2블레이드(143)가 구성된다. 상기 제1블레이드(149)와 제2블레이드(143)는 단면이 호(ARC) 형상으로 둥글게 형성되어 회전하는 제1블레이드(149)가 용이하게 제2블레이드(143)와 접하면서 통과할 수 있도록 구성된다. 따라서, 상기 스크린(139)을 통과한 조각들이 상기 제1블레이드(149)와 제2블레이드(143)에 의해서 발생하는 전단하중에 의해서 더욱 잘게 절단되도록 구성된다.

또한, 상기 하우징(141)의 내측면에, 상기 스크루 축(145)의 길이 방향으로 길게 형성되고 내측방으로 돌출된 키(180)가 형성된다. 상기 키(180)의 구성은 상기 제1실시예와 동일하다.

또한, 상기 스크루 축(145)의 전방 종단부(S)는 상기 다이스(150)를 통과하여 상기 다이스(150)의 중앙부에 노출되어 구성된다. 그리고, 상기 전방 종단부(S)에 고정되어 상기 다이스(150)의 외측면에 밀착되는 절단기(160)가 구성된다.

상기 절단기(160)는, 상기 전방 종단부(S)가 삽입되어 구성되는 관 형상의 허브(161)가 구성되고, 상기 허브(161)의 외측면에 연결되어 상기 다이스(150)의 외측면에 밀착되는 칼날(167)이 구성된다. 따라서, 상기 스크루 축(145)이 회전할 때 상기 칼날(167)도 동시에 회전하게 되면서 용융물 가닥(H)을 절단하여 펠릿 모양으로 성형하게 구성된다. 상기 허브(161)가 전방 종단부(S)에 고정되는 일례로서는, 상기 허브(161)에 관통된 탭홀(163)과 상기 탭홀(163)에 체결되어 상기 전방 종단부(S)를 가압하는 볼트(165)에 의해서 가능하다.

상기 본 발명의 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기(100)의 제2실시예의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

상기 파쇄부(120) 및 절단부(130)까지의 작동과정은 상기 제1실시예의 것과 동일하다.

상기 파쇄부(120) 및 절단부(130)를 거친 조각들은 상기 하우징(141)으로 공급되어 상기 스크루 축(145)의 회전에 의해서 전방으로 이송하게 된다. 이때, 상기 조각들이 투입될 때 접착제가 동시에 투입되도록 하므로 스크루 축(145)에 의해 교반되면서 전방으로 압출되도록 한다. 상기 접착제는 일례로서 폴리에틸렌 계열의 합성수지 접착제를 사용할 수 있다. 이때, 제1블레이드(149)가 제2블레이드(143)에 접촉한 상태에서 통과하게 되므로 전단하중이 발생하게 되고, 이 전단하중에 의해서 조각들은 더욱 잘게 절단된다. 따라서, 상기 조각들이 상기 케이스(110)의 홀(113)과 다이스(150)의 홀(153)을 폐색하는 현상을 방지할 수 있다. 이렇게 해서 다이스(150)의 홀(153)을 통과한 혼합물(M)의 가닥(H)은 상기 스크루 축(145)과 함께 회전하는 절단기(160)의 칼날(167)에 의해서 펠릿 모양으로 성형되어 하방으로 떨어지게 된다. 이처럼, 절단기(160)과 본 발명의 구성에 일체로 조합되므로 별도의 절단 장치를 구비하는 번거로움을 해결할 수 있다.

또한, 이때 상기 키(180)는 혼합물(M)이 하우징(141)의 내측면에 부착되어 누적되지 않고 이송이 원활하도록 한다. 만약, 이러한 키(180)가 없는 경우 상기 스크루 축(145)의 회전에 따라 혼합물(M)이 전방으로 이동되지 않고 하우징(141)의 내측면에 시간이 지남에 따라 누적되어 하우징(141)의 내부가 폐색되는 현상이 발생하게 된다. 그러나 상기 키(180)가 구성되므로 혼합물(M)이 이송할 때 하우징(141)의 내측면에 부착되지 않도록 상기 키(180)가 혼합물(M)을 측방으로 절단하는 기능을 하게 된다. 즉, 혼합물(M)은 점성을 가지고 있기 때문에 스크루 축(145)에 부착된 상태로 계속 공회전하게 된다. 그러나 상기 키(180)로 인해서 공회전하는 혼합물(M)에 측방으로 전단하중이 가해지므로 스크루 축(145)에 부착된 용융물은 떨어지게 된다. 따라서, 혼합물(M)을 원활하게 전방으로 이송시킬 수 있다. 이때, 상기 제2블레이드(143)도 상기 키(180)와 같은 역할을 하게 되며, 상기 제2블레이드(143)의 전방에서는 상기 키(180)만으로 혼합물(M)에 전단하중을 가하는 기능을 하게 된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형례와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기 110: 케이스
113: 홀 120: 파쇄부
121: 회전축 123: 회전체
130: 절단부 131: 회전축
133: 지지판 135: 회전블레이드
137: 고정블레이드 139: 스크린
140: 용융압출부 141: 하우징
142: 마감판 143: 제2블레이드
145: 스크루 축 148: 삽입홀 147: 나사산 149: 제1블레이드 150: 다이스 153: 홀 160: 절단기 161: 허브 163: 탭홀 165: 볼트 167: 칼날 170: 냉각관 173: 유입관 175: 배출관

Claims

상방으로 개방된 통 형상의 케이스(110)와,
상기 케이스(110)의 내부에 수용되어 폐합성수지(W)를 압축하여 파쇄하는 파쇄부(120)와,
상기 파쇄부(120)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(110) 내부에 수용되어, 상기 파쇄부(120)를 통과하여 낙하하는 조각들을 절단하는 절단부(130)와,
상기 절단부(130)의 하부에 배치되도록 상기 케이스(110)의 내부에 수용되어, 상기 절단부(130)를 통과하여 낙하하는 조각들을 교반하여 압송하는 용융압출부(140)와,
상기 케이스(110)의 외측면에 부착되어 상기 용융압출부(140)를 통해서 배출되는 혼합물(X)을 가닥으로 성형하는 다이스(150)를 포함하고,
상기 용융압출부(140)는,
상기 케이스(110)에 수용된 하우징(141)과,
상기 하우징(141)에 수용되어 상기 케이스(110)에 지지되어 회전하는 스크루 축(145)을 포함하는, 폐합성수지 압출 성형기 있어서;
상기 스크루 축(145)의 나사산(147) 단부에 부착된 제1블레이드(149)와,
상기 제1블레이드(149)에 접하도록 상기 하우징(141)의 내측면에 부착된 제2블레이드(143)를 포함하고,
상기 다이스(150)를 수용하는 링 형상의 냉각관(170)과,
상기 냉각관(170)에 연결되어 냉매가 유입되는 유입관(173)과,
상기 냉각관(170)에 연결되어 냉매가 배출되는 배출관(175)을 포함하고,
상기 스크루 축(145)의 양측 단부로 관통되는 삽입홀(148)과,
상기 삽입홀(148)에 끼워지는 바(BAR) 형상의 것으로서 상기 스크루 축(145)의 양측 단부로 돌출되고 상기 스크루 축(145)과 함께 회전하도록 구성된 히터(146)와,
상기 히터(146)에서 상기 스크루 축(145)의 양측 단부로 노출된 쪽에 접하는 전도체의 롤러(R)와,
상기 롤러(R)에 연결되어 상기 케이스(110)에 부착된 브래킷(B)을 포함하고,
상기 스크루 축(145)의 전방 종단부(S)는 상기 다이스(150)를 통과하도록 구성되고,
상기 전방 종단부(S)에 고정되어 상기 다이스(150)의 외측면에 밀착되는 절단기(160)를 포함하고,
상기 절단기(160)는,
상기 전방 종단부(S)가 삽입되어 구성되는 관 형상의 허브(161)와,
상기 허브(161)의 외측면에 연결되어 상기 다이스(150)의 외측면에 밀착되는 칼날(167)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐합성수지를 이용하는 고형연료 성형기.
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