KR101961795B1 - 주방 쓰레기 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
주방의 음식물 쓰레기와 같은 쓰레기를 처리하는 방법으로서, 주방의 구역들의 장치가, 쓰레기를 수용하고, 분쇄된 쓰레기를 제공하도록 수용한 쓰레기를 분쇄하고, 탈수된 쓰레기를 제공하도록 분쇄된 쓰레기를 탈수하며, 압축된 쓰레기를 생산하도록 탈수된 쓰레기를 압축하고, 회수를 대기하도록 처리된 쓰레기를 제공한다.
Description
본 발명은 쓰레기 처리방법 및 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 예를 들어 가정용 주방 또는 산업용이나 상업용 주방이나 식당에서의 음식물 쓰레기를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이와 같은 음식물 쓰레기는 조리된 음식이나 또는 조리되지 않은 음식일 수 있고, 예를 들어 조리된 식사에서 남은 나머지이거나 접시 위에 남은 음식 또는 음식 준비 중의 쓰레기일 수 있다
주방 쓰레기의 회수 및 처리는 증가하는 문제를 갖는다. 이러한 쓰레기는 통상적으로 주로 지역 처리 업체들에 의해 주기적으로 회수되며 소각이나 매립에 의해 처리된다.
회수된 쓰레기를 처리하기 위한 다양한 제안들이 이루어져왔다. 예를 들어, 미국 등록특허 US5,302,331호는 나머지 음식물들을 포함하는 광범위한 회수된 쓰레기 물질들이 회전 가능한 드럼과 드럼 안에서 회전하는 강철 블레이드들을 구비하는 해머 분쇄기를 이용하여 분쇄되는 방법들을 기술한다. 가루가 된 쓰레기는 드럼에서 제거되어 혼합 용기로 이송되어 물을 추가함으로써 슬러리화된다. 석회(lime), 회반죽(grout), 나무 가루, 접착제, 석고, 포틀랜드 시멘트(Portland cement)나 석회와 포틀랜드 시멘트와 모래의 혼합물과 같은 생물학적 고정제(biological fixing agent)를 부가함으로써 박테리아의 성장이 방지된다.
회수 이후에 어떠한 처리가 실행되든지, 회수를 위해 대기하는 동안 처리되지 않은 쓰레기는 해충을 끌어모으고 변질되어 불쾌한 냄새와 잠재적인 위생적인 위험을 만든다.
본 발명의 실시예들은 주방이나 식당 쓰레기, 상세하게는 주방이나 식당과 같은 장소에 있는 음식물 쓰레기를 위한 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 가정이나 식당 또는 호텔과 같은 소형 상업용 시설에 편리한 수준에서 주방 쓰레기를 처리하는 방법을 제공하여 이러한 시설이 자체적으로 쓰레기를 처리하고 회수를 위해 처리되지 않은 쓰레기를 저장해야 하는 필요가 없게 만든다.
본 발명의 실시예들은 주방 쓰레기나 음식물 쓰레기를 처리하는 방법에 관한 것으로, 장치를 이용하여 쓰레기가 발생한 구역에서 쓰레기를 처리하는 단계를 포함한다. 장치는 수용된 쓰레기를 분쇄하여 분쇄된 쓰레기를 제공하고, 분쇄된 쓰레기를 탈수하여 탈수된 쓰레기를 제공하며, 탈수된 분쇄 쓰레기를 압축하여 저장, 회수 또는 기타 폐기를 위하여 스폰지 입자 물질을 포함하는 처리된 쓰레기를 제공한다.
선택적으로 쓰레기 처리 방법은 처리된 쓰레기를 제공하기 전에 박테리아 감염을 막기 위해 처리된 쓰레기를 분말과 혼합하는 장치를 더 구비한다.
일 실시예로서, 쓰레기 처리 방법은 복수 개의 구역들로부터 처리된 쓰레기를 회수하는 단계와 회수된 처리 쓰레기를 폐기하는 단계를 더 포함한다.
폐기하는 단계는 처리된 쓰레기를 처리 설비로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 방법으로서, 처리된 쓰레기는 예를 들어 매립과 같은 폐기를 위한 쓰레기 폐기 장소로 이송될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 회수를 대기하는 쓰레기를 쓰레기 입자들의 형태로 안정화하기 위해 주방 쓰레기를 처리하기 위한 방법을 제공하며, 쓰레기 처리 방법은 분쇄된 쓰레기를 제공하도록 쓰레기를 분쇄하는 단계와, 탈수된 쓰레기를 제공하도록 분쇄된 쓰레기를 탈수하는 단계와, 압축된 쓰레기를 생산하도록 탈수된 쓰레기를 압축하는 단계와, 쓰레기 입자들을 형성하도록 압축된 쓰레기를 예를 들어 시멘트 특성의 분말과 같은 건조제와 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 안정적이며, 썩지 않고, 기본적으로 냄새가 없으며, 쥐와 같은 유해 동물을 유인하지 않고 유해 동물들이 먹을 수 없는 처리된 쓰레기를 제공한다. 따라서 처리된 쓰레기는 즉시 회수될 필요가 없다. 그러므로 쓰레기 회수의 빈도가 바람직한 수준, 예를 들어 4주의 일회로 감소될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 가정 또는 외식 산업의 음식 쓰레기를 포함하는 주방 쓰레기를 수용하여 주방 쓰레기를 건조되고 썩지 않는 입자 형태로 변환하는 장치를 제공한다. 입자 형태의 산물은 안정적이며, 건조하며 회수를 대기하도록 쉽게 저장이 될 수 있고 회수하는 업체에 의해 차후에 폐기될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 음식 쓰레기를 포함하는 주방 쓰레기를 일괄 처리하는 장치를 제공하며, 처리 장치는 음식물 쓰레기를 수용하는 입구와 수용된 쓰레기를 분쇄하여 분쇄된 쓰레기를 제공하는 분쇄기 또는 분쇄 장치와, 분쇄된 쓰레기를 탈수하여 탈수된 쓰레기를 제공하는 탈수기 또는 탈수 장치와, 탈수된 쓰레기를 압축하여 압축된 쓰레기를 제공하는 압축기를 구비한다. 선택적으로는 혼합기에 의해 압축된 쓰레기와 혼합되어 쓰레기 입자들을 형성하는 분말을 공급하는 공급 장치가 마련될 수 있다.
쓰레기 입구는 도어 기구에 의해 분쇄기와 연통하는 출구를 구비하는 호퍼와 연통할 수 있다. 입구는 폐쇄 위치와 개방 위치의 사이에서 이동 가능한 뚜껑을 구비할 수 있으며, 도어 기구와 뚜껑과 서로 잠금됨으로써 뚜껑이 폐쇄 위치에 있을 때에만 도어가 개방되어 음식물 쓰레기를 해방하여 음식물 쓰레기가 도어 기구를 빠져나와 분쇄기로 도달되게 하며, 도어 기구가 폐쇄되었을 때에만 사용자가 음식물 쓰레기를 호퍼에 부가할 수 있게 하도록 뚜껑이 개방될 수 있게 한다.
분쇄기는 적어도 한 쌍의 반대로 회전하는 구동 나이프 또는 쓰레기가 통과되는 물림부(nip)를 형성하는 블레이드 베어링 축을 구비할 수 있다. 나이프들의 절단(chopping)/저미는(slicing) 작용의 효과는 쓰레기를 최대 크기일 때에 4 mm 이하, 바람직하게는 2 mm 이하의 입자들로 축소시킬 수 있다.
일 실시예로서, 분쇄된 쓰레기를 수용하며, 분쇄된 쓰레기를 탈수기로 이송하는 수용 챔버가 마련될 수 있다. 수용 챔버는 쓰레기를 섞고 쓰레기를 탈수기로 배출하는 구동 혼합부재를 구비할 수 있다.
구동 혼합부재는 분쇄된 쓰레기가 탈수기 또는 탈수 장치로 들어갈 수 있게 강제하는 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 구동 혼합부재는 블레이드들을 구비할 수 있고, 블레이드들은 각 블레이드의 후단의 위에서 선단에 수평한 방향에 대해 경사를 이루는 코드(chord)를 구비한다.
탈수기는 나사 하우징의 내부에 아르키메데스 나사(Archimedean screw)를 구비한다. 나사 하우징은 상류 위치에 분쇄된 쓰레기를 위한 입구와, 하류 위치에 탈수된 쓰레기를 위한 출구와, 입구와 출구의 사이에서 하우징의 길이 방향을 따라 배치되어 물이 빠져 나가게 하는 포트들(ports)이나 개구들을 구비한다. 나사의 피치와 외경과 코어 지름은 일정하여, 이 지점에서 쓰레기가 실질적으로 압축되지 않게 할 수 있다. 선택적으로는 이 단계에서의 주된 목적이 압축보다는 탈수이지만, 피치가 점진적으로 감소하거나 코더의 직경이 점진적으로 증가함으로써 압축의 강도를 부여할 수 있다.
압축기는 아르키메데스 나사(Archimedean screw)를 구비할 수 있다. 아르키메데스 나사는, 예를 들어 아르키메데스 나사의 입구로부터 출구를 향하여 점진적으로 팽창하는, 증가하는 직경을 갖는 코어(core)의 위에 나선상으로 배치되는 나사 날개부(screw flights)를 구비한다. 감소하는 나사 피치가 아르키메데스 나사의 물질을 이송하는 성능을 감소시킬 수 있지만, 다른 가능성이나 부가적인 면으로서 아르키메데스 나사는 입구에서 출구를 향하여 감소하는 나사 피치(pitch)를 구비할 수 있다. 압축 단계 동안에 부여되는 압력과 압축 단계 동안에 마찰에 의해 발생하는 열이 처리되는 물질의 건조를 보조할 수 있으며, 박테리아를 죽여 쓰레기 살균에 기여할 수 있다. 필요한 경우 건조를 보조하도록 열원이 마련될 수도 있다.
압축기는 세정액을 이용한 세정을 위한 접근을 허용하고, 가능하면 예기치 못하게 기계의 이 부분을 통과하는 압축 불가능한 물체에 의해 야기되는 과도한 압력을 제거하는 것을 허용할 수 있는 힌지 연결된 두 개의 쉘들(higed shells)을 구비하는 하우징을 구비할 수 있다.
일 실시예로서, 탈수기는 원통형의 코어의 주위에 나사 날개부를 구비하며 나사 하우징 내에서 작동하는 탈수 아르키메데스 나사를 구비한다. 압축기는 코어의 주위에 나사 날개부를 구비하는 압축 아르키메데스 나사를 구비하고, 두 개의 코어들은 길이 방향으로 서로 연결되거나 일체로 형성되거나 통합된다.
일 실시예로서, 장치는 처리되는 물질의 건조를 보조하는 건조제를 포함하는 호퍼와, 압축된 쓰레기와의 혼합을 위해 호퍼의 건조제를 분배하는 공급 기구를 구비한다.
건조제는 일반적으로 분말이거나 미세한 입자 물질일 수 있고, 건강과 안정 및 환경적인 이유에서 허용될 수 있는 어떠한 물질이든지 허용 가능하며, 장치 내에서의 처리를 위해 적합한 물질이며, 처리되는 폐기 물질을 건조화하여 예를 들어 회수를 위해 대기하는 수주일 동안 저장될 수 있는 입자 또는 미립자로 처리된 산출물을 생성할 수 있는 물질이다.
예를 들어, 건조제는 처리되는 물질과 섞였을 때 처리되는 물질의 수분 함량에 따라 발열 반응을 일으켜 처리되는 물질의 건조를 보조할 수 있는 열을 발생할 수 있는 석회나 시멘트와 같은 물질이거나 물질을 포함할 수 있다. 적절한 모든 형태의 시멘트가 사용될 수 있다.
건조제는 혼합 단계를 보조하는 연마제(grinding agent)를 포함하거나 함유할 수 있고, 입자 형태 또는 미립자로 처리된 추출된 쓰레기 산물의 생산을 보조한다. 연마제의 예는 예를 들어 분쇄된 실리카, 분쇄된 돌 및/또는 모래와 같은 상대적으로 딱딱하고 상대적으로 화학적으로 비활성인 미립자 물질들일 수 있다.
건조제는 입자 형태 또는 미립자로 처리된 쓰레기 산물의 생산을 보조하는 결합제(binding agent)를 포함하거나 함유할 수 있다.
예를 들어 건조제는 포틀랜드 시멘트(Portland cement), 생석회(quick lime), 미세 분리 실리카(finely divided silica), 수경 모르타르(hydraulic mortar)와 같은 시멘트의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어 건조제는 실리카(미정질 규산(crystalline silica), 예를 들어 돌일 수 있음)를 포함하는 소석회(hydrated lime, CaOH2), 칼슘 마그네슘 카보네이트(calcium magnesium carbonate; 예를 들어 돌로마이트(Dolomite))를 포함하는 수경 모르타르 실리카 혼합물일 수 있으며, 선택적으로는 스티렌 부타디엔 라텍스와 같은 약간의 폴리머 라텍스를 포함한다.
예를 들어 건조제는 중량 60%의 분쇄된 수정(crushed quartz)과, 중량 30%의 소석회와, 중량 5%의 SBR 라텍스와, 중량 5%의 돌로마이트(dolomite)이거나 이들을 포함할 수 있다.
다른 가능한 예로, 건조제는 예를 들어 포틀랜드 시멘트와 같은 시멘트를 포함할 수 있다. 또한 건조제는 생석회를 더 포함할 수 있다. 건조제는 또한 미세 모래, 바람직하게는 미세 실리카 모래와 같은 미세 골재를 포함할 수 있다.
적절하게는 포틀랜트 시멘트 베이스의 시멘트 특성의 분말은 유리 블록 모르타르(GBM; glass block mortar)이다. 전형적인 GBM은 중량 50 내지 65%의 미정질 규산과, 중량 20 내지 32%의 포틀랜트 시멘트와, 중량 0 내지 5%의 라텍스 폴리머와, 중량 0 내지 5%의 돌로마이트(또는 다른 칼슘 카보네이트, 마그네슘 카보네이트나 이들의 혼합물)와, 중량 0 내지 1%의 세제, 예를 들어 나프탈렌설폰소다(sodium naphthalene sulfonate)를 포함한다. 바람직하게는 라텍스 폴리머는 비닐 아세테이트(acetate), SBR(스티렌 부타디엔)이나 아크릴레이트(acrylate)이다.
쓰레기 물질의 처리 중에 적절한 단계에서 살진균제가 첨가될 수 있다. 건조제는 선택적으로는 건조 분말로서 첨가될 수 있는, 예를 들어 건조제와 함께 첨가되거나 건조제의 일부로서 첨가되는 살진균제나, 최초 쓰레기에 첨가될 수 있고 또는 건조제의 첨가 이전에 다른 단계에서 첨가될 수 있는 액상 살진균제를 포함할 수 있다. 황산구리(copper sulphate, 또는 다른 구리염(copper salt))가 바람직한 살진균제이며, 건조 분말로 사용될 수 있고, 또는 덜 바람직하게는 용액으로 사용될 수 있다. 다른 사용 가능한 살진균제는 목재 방부재(wood preservative)를 포함한다.
건조제가 사용될 때에 실시예에서의 목적은 건조된 입자들이 단계의 마지막에 적절히 생성될 수 있도록 탈수기가 건조제의 양에 적합한 수분 함량을 갖는 물질을 배출하게 하는 것이다.
혼합기는 적어도 하나의 회전 가능한 블레이드 부재를 구비하는 혼합 챔버를 구비한다.
쓰레기 처리 장치는 청소 주기의 개시에 반응하여 세정액이 탈수기와 압축기와 분쇄기의 하나 이상을 통과하게 하여 사용된 세정액이 배출 구멍을 통해 배출되게 하는 청소 주기를 실행하는 기능을 포함할 수 있다.
탈수기와 압축기는 청소 주기 동안에 반대 방향으로 작동할 수 있는 나사 컨베이어들을 구비할 수 있다.
쓰레기 처리 장치는 쓰레기가 처리된 이후에 장치 내부의 쓰레기의 존재가 더 이상 감지되지 않을 때 청소 주기의 자동 개시를 가능하게 하는 하나 이상의 센서들을 구비할 수 있다.
압축기의 출구와 혼합기의 밸브가 마련될 수 있다. 밸브는 출구가 혼합 챔버와 연통하는 폐쇄 위치와 출구가 혼합 챔버로부터 폐쇄되는 개방 위치의 사이에서 이동이 가능하다. 쓰레기가 지나가는 경로의 상류 부분으로부터 혼합기를 분리함으로써 혼합기를 건조하게 유지하며 해당 부분들이 세정될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 가정이나 식당 또는 호텔과 같은 소형 상업용 시설에 편리한 수준에서 주방 쓰레기를 처리하는 방법을 제공하여 이러한 시설이 자체적으로 쓰레기를 처리하고 회수를 위해 처리되지 않은 쓰레기를 저장해야 하는 필요가 없게 만든다.
첨부한 도면들을 참조하며 예시적인 방법으로 본 발명의 실시예들이 설명될 것이다.
도 1은 본 발명을 구체화한 장치의 기능적인 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2는 본 발명을 구체화한 공정을 나타내는 순서도를 도시한다.
도 3은 본 발명을 구체화한 장치의 일 예의 기능적인 다이어그램을 도시한다.
도 4는 본 발명을 구체화한 장치의 수용 챔버의 일 예의 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명을 구체화한 장치의 압축기의 나사 컨베이어의 슈라우드(shroud)의 개방 위치에서의 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명을 구체화한 장치의 혼합 챔버로 들어가는 물질의 예의 사진을 도시한다.
도 7은 본 발명을 구체화한 장치의 처리된 쓰레기 산출물의 예의 사진을 도시한다.
도 8은 본 발명을 구체화한 장치의 처리에서 건조제가 생략되었을 때의 처리된 쓰레기 산출물의 예의 사진을 도시한다.
도 1은 본 발명을 구체화한 장치의 기능적인 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2는 본 발명을 구체화한 공정을 나타내는 순서도를 도시한다.
도 3은 본 발명을 구체화한 장치의 일 예의 기능적인 다이어그램을 도시한다.
도 4는 본 발명을 구체화한 장치의 수용 챔버의 일 예의 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명을 구체화한 장치의 압축기의 나사 컨베이어의 슈라우드(shroud)의 개방 위치에서의 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명을 구체화한 장치의 혼합 챔버로 들어가는 물질의 예의 사진을 도시한다.
도 7은 본 발명을 구체화한 장치의 처리된 쓰레기 산출물의 예의 사진을 도시한다.
도 8은 본 발명을 구체화한 장치의 처리에서 건조제가 생략되었을 때의 처리된 쓰레기 산출물의 예의 사진을 도시한다.
도면들을 참조하면, 도 1은 본 발명을 구체화한 장치의 기능적인 블록 다이어그램을 도시한다.
장치는 가정의 주방, 산업용 또는 상업용 주방에 배치하기에 적합한 크기이다. 장치는 가정의 음식 쓰레기를 처리하도록 설계되어, 폭 300mm, 높이 500m일 수 있으며, 일반적인 주방 상판의 밑에 맞도록 설계되었다. 다른 가능한 예로서, 장치는 식기 세척기, 세탁기(예를 들어 500mm×500mm 또는 600mm×600mm 의 가장자리를 갖는 기계)에 유사한 크기일 수 있다. 장치가 산업용 또는 상업용 설치를 위해 사용될 때에는 더 커질 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이 장치는 쓰레기 입구(120)를 구비하는 하우징(10)을 구비하여, 사용자가 하우징 내에 장착된 쓰레기 수용부(140)를 주방 쓰레기, 특히 음식물 쓰레기, 예를 들어 접시 위에 남은 조리된 또는 조리되지 않은 음식물이나 음식 준비 중에 발생한 음식물 조각들이나 껍질들로 채울 수 있게 한다.
쓰레기 수용부(140)는 수용된 쓰레기를 분쇄기(200)로 공급하도록 연결되어 분쇄된 쓰레기를 생성하게 한다. 분쇄기(200)는 분쇄된 쓰레기를 탈수기(500)로 공급하도록 연결된다. 탈수기(500)는 탈수된 쓰레기 물질을 압축기(501)로 배출하도록 연결되며, 압축기(501)는 탈수된 분쇄 쓰레기를 압축하여 압축 탈수된 분쇄 쓰레기를 공급하도록 마련된다. 압축되며 탈수된 분쇄 쓰레기는 장치의 출구(920)로 직접 공급될 수 있다.
장치는 일반적으로 분말인 건조제를 분말 입구(800)로부터 수용하도록 연결되어 건조제를 혼합기(880)에 공급하여, 압축되며 탈수된 분쇄 쓰레기가 출력되기 전에 분말과 혼합되게 하는 분말 수용부(801)를 구비한다. 건조제의 목적은 건조를 향상시켜 최종 처리 폐기물의 수명을 향상시킴으로써 폐기물이 회수를 위해 저장될 수 있게 하는 것이다.
도 1은 단지 제공되는 기능들을 나타내기 위한 것이며, 도 1에 도시된 기능적인 요소들이 반드시 독립된 요소들일 필요는 없다. 예를 들어 탈수기와 압축기는 동일한 요소로 마련될 수 있다.
도 2에 도시된 동작에 있어서, 사용자는 (상술한 내용과 같이) 음식물 쓰레기를 쓰레기 수용부(140)에 배치한다(S1). 쓰레기는 이 곳에 잠시 저장될 수 있으며, 때때로 쓰레기가 더 첨가될 수 있다. 사용자는 또한 분말 수용부(801)를 건조제로 채울 수 있다.
장치가 사용자에 의해 작동되면, 음식물 쓰레기가 쓰레기 수용부(140)로부터 분쇄기(200)로 공급되며, 분쇄기가 구동되어 음식물 쓰레기를 자르고, 썰고, 갈아서 빵 부스러기와 같은 일정한 크기의 입자들이나 알갱이들로 만든다(S2). 분쇄기는 하나 이상의 절단 블레이드들을 구비할 수 있다.
분쇄된 쓰레기는 압축기(501)로 이송되기(S4) 이전에 탈수기(500)를 통과하며 탈수되고 약간 압축된다(S3). 탈수기(500)는 예를 들어 원래의 수분 함량에 따라 쓰레기의 중량의 50 내지 70%가 액상의 물로 제거되게 하도록 설계될 수 있다. 압축기는 처리되는 음식물 쓰레기에 따라서는 쓰레기에 고압, 예를 들어 5Mpa 내지 35Mpa 또는 그 이상의 압력, 예를 들어 400Mpa를 가하여, 쓰레기에 마찰열이 작용하게 함으로써 섭씨 7 내지 10도의 온도 상승을 가져오게 하도록 설계될 수 있다. 쓰레기는 (예를 들어 뜨거운 물을 공급하여 열교환에 의해) 가열될 수 있다. 예를 들어 탈수기와 압축기는 적어도 고압 영역에 각각의 나사 컨베이어 영역들을 구비할 수 있으며, 예를 들어 후방의 단부를 향하여, 즉 쓰레기가 이송되는 방향을 따라 연속적으로 코어의 직경이 증가하고 및/또는 컨베이어 나사의 피치는 감소함으로써 쓰레기가 나사 컨베이어에 의해 이송될 때에 쓰레기를 압축할 수 있다.
분쇄되며, 탈수되고 압축된 쓰레기는 이제 가루와 같은 일정함을 가지며 전형적으로 중량 30%, 바람직하게는 중량 25%의 수분 함량을 가질 수 있다.
건조제가 제공되는 경우, 건조제는 분말이거나 미세 입자 물질일 수 있고, 건강, 안전성, 환경적인 이유에서 허용 가능한 어떠한 물질이든지 허용 가능하며, 장치 내에서 처리를 위해 적합하고, 처리되는 쓰레기 물질을 건조시켜서 예를 들어서 회수를 위해 수주일 저장될 수 있도록 입자 형태 또는 미립자 형태로 처리되어 배출되게 할 수 있는 것이다.
분말이 공급되면, 분말 수용부(801)의 압축기에서 배출된 분말과 압축되며 탈수된 분쇄 쓰레기가 혼합기에 의해 혼합되어(S6), 출구에 공급된다(S7). 분말은 예를 들어 쓰레기 종류에 따라 체적 %로 25 내지 35%의 분말 대비 쓰레기의 비율을 제공하도록 공급될 수 있다. 가정용 장치에 대해서는, 분말 수용부는 약 1 Kg의 건조제를 수용할 수 있으며, 이는 평균적인 가정의 일주일치 음식물 쓰레기를 처리하기에 충분하다. 또한 혼합기는 쓰레기 물질을 저미거나(slice), 채를 썰도록(shred) 작동할 수 있다.
에를 들어 건조제는 석회나 시멘트와 같은 소재이거나 소재를 포함하며, 처리되는 쓰레기와 혼합되었을 때에 처리되는 쓰레기의 수분 함량에 따라 발열 반응을 일으켜 처리되는 쓰레기의 건조를 돕는 열을 발생할 수 있다. 어떠한 형태이든지 적절한 형태의 시멘트가 사용될 수 있다.
건조제는 혼합 단계를 보조할 수 있고 입자상 또는 미립자의 처리된 쓰레기 산출물의 생산을 보조할 수 있는 마모제를 포함하거나 함유할 수 있다. 마모제의 예들은 분쇄 실리카, 분쇄된 돌과 모래의 적어도 하나를 포함하는 상대적으로 딱딱하고 상대적으로 화학적으로 비활성의 미립자 물질이다. 건조제는 입자상의 또는 미립자의 처리된 쓰레기의 산출물의 생산을 보조할 수 있는 결합제(binding agent)를 포함하거나 함유할 수 있다.
분말의 예는 시멘트 특성의 분말, 생석회, 수경 모르타르 혼합물과 같은 알칼리 또는 석회 베이스의 분말일 수 있다. 수경 모르타르 혼합물의 예는 실리카(미정질 규산(crystalline silica), 예를 들어 돌일 수 있음), 소석회(hydrated lime, CaOH2), 칼슘 마그네슘 카보네이트(calcium magnesium carbonate; 예를 들어 돌로마이트(Dolomite)), 선택적으로는 스티렌 부타디엔 라텍스와 같은 약간의 폴리머 라텍스를 포함할 수 있다. 상세 예로서, 수경 모르타르는 중량 60%의 분쇄된 수정(crushed quartz)과, 중량 30%의 소석회와, 중량 5%의 SBR 라텍스와, 중량 5%의 돌로마이트(dolomite)를 포함할 수 있다.
다른 가능한 예로, 시멘트 특성의 분말은 포틀랜드 시멘트를 포함할 수 있다. 시멘트 특성의 분말은 생석회 및 미세 모래, 바람직하게는 미세 실리카 모래와 같은 미세 골재의 어느 하나이거나 두 가지 모두를 포함할 수도 있다.
적절한 포틀랜드 시멘트 베이스의 시멘트 특성의 분말은 유리 블록 모르타르(GBM; glass block mortar)이다. 전형적인 GBM은 중량 50 내지 65%의 미정질 규산과, 중량 20 내지 32%의 포틀랜트 시멘트와, 중량 0 내지 5%의 라텍스 폴리머와, 중량 0 내지 5%의 돌로마이트(또는 다른 칼슘 카보네이트, 마그네슘 카보네이트나 이들의 혼합물)와, 중량 0 내지 1%의 세제, 예를 들어 나프탈렌설폰소다(sodium naphthalene sulfonate)를 포함한다. 라텍스 폴리머는 비닐 아세테이트(acetate), SBR(스티렌 부타디엔)이나 아크릴레이트(acrylate)일 수 있다.
쓰레기와 분말은, 혼합된 이후에, 많이 건조되어 흐를 수 있는 굵은 분말을 형성하여 출구(920)에 공급되는 약 1 내지 2mm의 크기의 입자들을 포함하는 처리된 쓰레기 산출물을 형성할 것이다. 분말은 시멘트 및/또는 생석회를 포함하며, 분말과 축축한 음식물 쓰레기의 사이의 화학적 작용이 건조 시간을 가속화하는 열을 발생하고, 온도에 의해 압축이 증가되어, 점진적으로 굳어지거나 경화되는 (시멘트에서 굳어짐(going off)과 유사함) 미립자 물질이 생성되어 흐를 수 있는 굵은 분말이 생성된다. 출구(920)는 활송부(94; chute)를 구비하여, 흐를 수 있는 굵은 분말을 봉지, 바람직하게는 종이나 다른 생분해성 소재의 봉지로 이송할 수 있다. 가정용의 용도로는, 봉지는 진공 청소기 봉지의 크기와 유사한 크기이다.
장치에 의해 처리된 쓰레기 산출물은 정말 냄새가 없고 젖지 않으므로 장래의 폐기를 위해 한쪽에 치워둘 수 있다. 그러므로 처리된 쓰레기는 회수를 대기하는 어려움 없이 저장될 수 있다.
쓰레기 물질의 처리 중의 적절한 단계에서 살진균제가 첨가될 수 있다. 살진균제는 선택적으로는 예를 들어 건조제로 첨가되거나 건조제의 일부로 첨가될 수 있는 건조 분말로 첨가될 수 있고, 또는 최초 쓰레기에 첨가되거나 건조제의 첨가 이전의 다른 단계에서 첨가될 수 있는 액상의 살진균제를 포함할 수 있다. 황산구리(copper sulphate, 또는 다른 구리염(copper salt))가 바람직한 살진균제이며, 건조 분말로 사용될 수 있고, 또는 덜 바람직하게는 용액으로 사용될 수 있다. 다른 사용 가능한 살진균제는 목재 방부재(wood preservative)를 포함한다.
본 발명에 따른 음식물 쓰레기의 처리 장치의 예가 도 3, 도 4를 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 도 3은 장치의 여러 가지 기능적인 요소들의 예들과, 기능적인 요소들이 어떻게 협동하는지, 여러 가지 물질들이 장치를 어떻게 통과하는지를 나타내는 기능 다이어그램을 도시한다. 이 예에서, 장치는 음식물 쓰레기를 수용하여 여섯 단계들을 통해 음식물 쓰레기를 처리하여 최종 산물로 건조한 입자상의 물질을 생산하도록 설계된다.
쓰레기 수용
이 예에서, 쓰레기 입구는 사용자가 개방 가능한 하우징(10)의 도어(12)이다. 도어(12)는 개방을 위해 즉각 힌지 작동하거나 또는 슬라이딩 작동할 수 있다. 도어(12)는 이 예에서 호퍼(14)인 쓰레기 수용부로의 접근을 가능하게 한다.
호퍼(14)는 힌지 연결되거나 피봇 가능하며 호퍼가 쓰레기를 수용하는 폐쇄 위치와 호퍼가 쓰레기를 분쇄기로 배출하는 개방 위치의 사이에서 이동 가능한 벽 부재들(22)을 구비한다.
피봇 가능한 측벽 부재들(20)은 적절한 기구(미도시), 이 예에서는 장치의 구동 기구(180, 이하 참조)에 연결된 크랭크 기구에 의해 축들(24a)을 중심으로 피봇 가능하다.
따라서 호퍼(14)의 측벽 부재들(20)은 하측을 향해 폐쇄된 제1 위치와 하측을 향하여 개방된 제2 위치의 사이에서 이동 가능하다. 따라서 측벽 부재들(20)이 하측을 향해 개방된 제2 위치에 있을 때 폐기물이 호퍼로부터 분쇄기로 배출되고, 측벽 부재들(20)이 하측을 향해 폐쇄된 제1 위치에 있을 때에 분쇄가 가능하도록 밑에 있는 벽부재들이 음식물 쓰레기를 하측으로 가압한다.
상호 잠금 기구(미도시)는 호퍼(14)가 쓰레기를 분쇄기 또는 분쇄 장치로 배출하기 위해 개방되기 이전에 뚜껑이나 도어(12)가 잠기도록 한다.
분쇄 장치
이 예에서 분쇄기 또는 분쇄 장치는 호퍼 측벽 부재들(20)의 밑에 평행하며 반대로 회전하는 두 개의 축들(44, 46)을 구비한다. 각각의 축들(44, 46)은 축(44, 46)과 함께 회전하도록 형성된 날개를 갖는 적층된 휠들(48)을 갖는다. 예를 들어 날개를 갖는 휠들(48)은 각각의 축(44, 46)과 함께 회전하도록 키 결합될 수 있다. 다른 가능한 예로서, 축들(44)은 비원형의 단면, 예를 들어 8각형의 단면을 가질 수 있다. 두 개의 축들(44, 46)의 휠들은 서로 맞물려 회전함으로써 축들(44, 46)의 사이에서 쓰레기를 아래로 당긴다. 각각의 블레이드를 갖는 휠들(48)은 나이프 치(knife teeth, 예를 들어 8개)를 구비하며, 나이프 치는 예를 들어 각각의 치의 단부가 치의 뿌리를 횡단하는 반경의 회전 방향으로 후방에 위치하는 형상을 가질 수 있다. 치의 전방 가장자리는 음식물 쓰레기에 대해 베어내는 작용을 하도록 볼록하게 만곡된다. 반대로 회전하는 축들(44, 46)은 작동 중에 쓰레기가 강제 삽입되는 물림부(nip)를 형성한다. 나이프들의 자르고(chopping)/저미는(slicing) 작용은 쓰레기를 최대 크기가 4 mm 이하, 바람직하게는 2 mm 이하의 입자들로 감소시킬 수 있다.
이 예에서, 수용 챔버가 블레이드를 갖는 휠들(48)의 하부에 마련되어 분쇄된 쓰레기를 수용하여 분쇄된 쓰레기를 탈수기로 이송한다. 수용 챔버는 분쇄된 쓰레기를 혼합하여 쓰레기를 탈수기로 배출하는 구동 혼합 부재를 구비할 수 있다.
도 4는 수용 챔버(50)의 일 예를 도시한다. 도 4에 도시된 예에서, 수용 챔버는 원통 형상의 측벽(52)과 바닥 또는 하벽(54)을 구비할 수 있다. 회전 가능한 축(62)은 구동부(180)에 의해 구동될 수 있으며, 챔버(50)를 통과하며 전방에서 후방으로 이동하며 챔버(50)의 중심축의 기어박스(64)를 작동시켜 한 쌍의 외측으로(원통 형상의 챔버(50)의 반경 방향으로) 연장하며 챔버(50)의 하벽(54)의 바로 위에 위치하는 혼합 아암(68)을 갖는 하방으로 연장하는 축(66)을 구동한다.
혼합 아암(68)은 분쇄된 쓰레기가 탈수기로 들어가도록 강제하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 구동 혼합 부재는 각각의 블레이드의 후방 가장자리의 위에 있는 각 블레이드의 전방 가장자리에 대해 평행한 방향에 대해 경사를 이루는 코드(chord)를 구비하는 블레이들을 구비할 수 있다.
탈수기와 압축기
수용 챔버(50)의 하벽(54)은 폭 방향을 가로질러(도 3에서 좌측에서 우측으로) 연장하는 반원통형의 볼록부(56)를 구비하며, 볼록부의 상단에는 개구(58)(사각형일 수 있음)가 위치한다.
챔버(50)의 하부에는 후방을 향해 연장하는(도 3에서 좌측으로) 2단의 제1 아르키메데스 나사 컨베이어(60)의 제1 저압단(60a)이 위치한다. 제1 저압단(60a)은 사각형 개구(58)에 대응하는 상부 개구(59)를 구비하는 원통형 하우징 내에서 작동하는 나사 부재를 구비한다. 나사 컨베이어의 제1 단의 원통형 하우징(600)(또는 슈라우드)은 하측에 구멍들(63)이 천공되어 쓰레기에서 물이 짜내어져 쓰레기를 탈수시킬 수 있도록 한다. 이 예에서, 구멍들은 2mm의 구멍들이지만, 쓰레기가 아니라 물이 빠져나갈 수 있게 하도록 다른 크기의 구멍들이 사용될 수도 있다. 나사 컨베이어의 제1 단의 원통형 하우징의 천공 영역 및 상부 개구(59)의 우측(도 3의 우측)에는, 하우징 내에 하측을 향하는 개구(61)(예를 들어 사각형일 수 있음)가 위치한다. 이 개구(61)는 청소 동작 중에 사용되는 것이고, 컨베이어 내의 물질의 침투를 허용하여 나사가 반대 방향으로 작동할 때 이러한 물질을 개구(61)를 향해 밀어내기 위한 것이다.
제1 아르키메데스 나사 컨베이어(60)의 제1 저압단(60a)의 피치, 외경, 및 코어 직경은 일정하여, 쓰레기가 이 지점에서 실질적으로 압축되지 않게 할 수 있다. 그러나 이 단계의 주된 목적이 압축이 아니라 탈수이지만, 선택적으로는 피치가 점진적으로 감소할 수 있고, 및/또는 코어의 직경이 점진적으로 증가하여 상당한 정도의 압축을 부여할 수 있다.
챔버(50)의 후방(도 3에서 좌측)에는, 나사 컨베이어(60)의 제2 단(60B)이 고압 영역으로 형성된다. 나사 컨베이어의 제1 단(60A)에서, 나사는 일정한 직경의 코어의 위에 동일한 피치의 나선 날개부를 구비한다. 제2 단(60B)에서, 나사는 일정한 피치의 나선 나사 날개부를 가지며 (후방을 향해) 점진적으로 확장하는 단면을 갖는 코어를 구비하여 압축을 가능하게 한다. 가정용 크기의 장치에서, 나사 컨베이어의 제1 단의 일정한 직경의 코어는 예를 들어 120mm의 길이이고 나사 컨베이어의 제2 단에서 점진적으로 확장하는 코어는 250mm의 길이를 가질 수 있다. 코어는 일정한 직경 부분의 위에 15mm의 직경을 가질 수 있으며, 제2 영역에서는 30mm까지 확장한다. 나사의 전체 직경은 35mm일 수 있다. 고압 영역은 테이퍼(taper)를 구비하며 4,000 bar(58,000 psi)의 압력을 생성할 수 있는 작동 속도를 가질 수 있다. 이 단계에서의 습도 또는 수분 함량은 중량 25%일 수 있다.
나사 컨베이어의 제2 단(60B)에서, 청소의 목적으로 개방될 수 있는 슈라우드(70)의 내부에 나사가 수용된다. 도 5는 개방된 위치에 있는 슈라우드(70)의 예를 도시한다. 도 5에 도시된 것과 같이 슈라우드(70)는 두 개의 중공의 반원통형상의 쉘들(72, 74)로 이루어진다. 쉘들(72, 74)은 슈라우드(70)의 위에서 슈라우드(70)에 평행하게 연장하는 축(78)을 중심으로 이동하도록 힌지 연결된 각각의 아암들(76)에 의해 지지된다. 쉘들은 나사를 수용하는 슈라우드(70)를 형성하는 제1의 폐쇄 위치와 도 5에 도시되며 청소를 위해 나사에 접근할 수 있는 제2의 위치의 사이에서 이동 가능하다. 도시되지 않은 중간 위치에서는 슈라우드의 내부의 압력이 해제되어, 상술한 바와 같이 갇혀 있는 어떠한 고체 물질들이라도 하측을 향해 배출될 수 있다.
그러므로 힌지 연결된 쉘들(72, 74)은 세정액에 의한 세정을 위한 접근을 제공하며, 기계의 이 부분을 의도하지 않게 통과하는 압축 불가한 물체에 의해 야기되는 과도 압력의 해소를 허용할 수 있다.
나사 컨베이어의 제2 단의 슈라우드(70)의 자신은 이하에서 설명될 세정액에 가압 공급되는 원통형의 세정 챔버(170)의 내부에 수용된다.
분말 수용부
이 예에서, 분말 수용부는 호퍼(14)의 후방 벽의 후방에 배치된 분말 호퍼(80)이다. 분말 호퍼(80)는 그 상부에 사용자가 개방할 수 있으며 예를 들어 힌지 작동하거나 슬라이딩 작동하는 도어(82)를 구비한다. 분말 호퍼(80)의 베이스로부터 하측 방향을 향해 분말 활송부(84)가 연장하여 제2 아르키메데스 나사 컨베이어(86)의 슈라우드 내의 상측을 향하는 개구와 연통한다.
혼합기
제1 나사 컨베이어의 제2 단의 후방에는 원통형 혼합 챔버(88)가 위치하며, 혼합 챔버(88)의 상측에 제2 나사 컨베이어(86)가 포트(90)를 통해 비워짐으로써, 제1 나사 컨베이어(60)로부터의 탈수된 분쇄 음식물 쓰레기와 호퍼(80)로부터의 분말이 만나 큰 직경의 혼합 나사(89)에 의해 혼합되어 혼합 챔버의 후방으로 이송되게 한다.
출구
혼합된 쓰레기는 혼합 챔버의 베이스의 내부의 포트(92)를 통해 혼합 챔버(88)로부터 배출되어, 경사진 활송부(94)로 떨어지고 여기에서 쓰레기가 4 개의 나사 컨베이어(96)에 의해 주둥이(98)를 통해 봉지(101)로 배출되도록 전방을 향해(도 3에서 우측을 향해) 구동된다. 봉지(101)는 하우징(10)의 전방으로부터 밖으로 미끄러뜨려 장치로부터 제거될 수 있는 봉지 트레이(100)에 수용된다. 봉지 트레이(100)는 건조 단계를 보조할 수 있는 열전도성 베이스(예를 들어 금속)를 포함할 수 있다.
세정
제1 나사 컨베이어의 하부에는 상부 개구의 위에 예를 들어 철사 또는 플라스틱으로 제조된 메쉬 필터(104)를 구비하는 필터 트레이(102)가 배치된다. 필터 트레이(102)는 세정을 위해 장치의 전방으로부터 밖으로 미끄러뜨릴 수 있다.
장치에서 호퍼(80)로부터의 분말이 통과하는 부분들은 건조하게 유지하면서 장치에서 젖은 음식물 쓰레기와 마주치는 부분들을 세정하기 위한 청소 주기를 위한 준비가 이루어진다. 따라서 개념적으로 장치는 '세정부'와 '건조부'로 구분된다. 건조부는 분말이 통과하는 부분이며, 분말 호퍼(80)와, 나사 컨베이어(86)와, 혼합 챔버(88)와, 이들로부터 회수 봉지(101)까지의 경로를 포함한다. 세정부는 음식물 쓰레기와 분말의 혼합까지 이르는 음식물 쓰레기의 전체 경로를 포함한다. 청소 주기에서는 세정부만이 세정된다.
세정 펌프(112)가 물공급구에 마련되며, 세정 펌프로부터 혼합 챔버(88)의 근방에서 장치의 후방에 마련된 온수 실린더(150)로 물이 공급된다. 전기 가열 요소(152)가 온수 실린더(150)의 내부에서 연장한다. 파이프가 온수 실린더를 호퍼(14)의 측벽들의 위의 스프레이 제트(120)와 컨베이어 슈라우드(70)를 둘러싸는 세정 챔버(170)에 연결한다. 세정 챔버(170)는 파이프를 통해 필터(104)로 물을 빼내어 필터(104)의 위에서 배출하는 배수구멍(170a)으로 배출한다. 드레인(172)은 필터 트레이(102)로부터 드레인 펌프(162)를 통해 배출 모래 필터(174)까지 후방을 향해 연장하여 오수 배출 시스템에 연결된다. 그러므로 청소 주기에서 사용된 모든 물은 최종적으로 드레인(172)을 통해 배출 필터(174)로 배출되어, 드레인 펌프(162)에 의해 배출된다.
슈라우드(70)의 제1 나사 컨베이어의 고압 영역(60B)과 혼합 챔버(88)의 사이에는 회전 가능한 축(168)에 의해 작동하는 회전 볼밸브(166)가 배치된다. 밸브는 세정수가 장치의 건조 영역(혼합 챔버(88))으로 후방을 향해 진행하는 것을 방지한다.
역시 사용자가 개방할 수 있는 커버(178a)를 구비하는 세정액 용기(178)가 마련된다. 세정액 용기는 벤추리(148)를 통과하며 온수 실린더(150)로부터 배출되는 온수의 공급에 세정액을 공급한다.
제어 시스템
장치의 구성 요소들은 제어 구동 시스템(180)의 모터 구동 기구에 의해 구동된다. 모터 구동 기구는 적절한 벨트 구동 및 기어 구동 배치들을 통해 여러 가지 구성 요소들을 구동하는 전기 모터를 구비한다. 간결성의 측면에서 모터 구동 기구는 도 3에 도시되지 않았다. 예를 들어, 구동 기구는 나이프 또는 베어링 축들(44, 46)의 제1을 구동하는 출력축을 갖는 기어 박스를 구비할 수 있고, 구동 기구는 두 개의 축들을 반대 방향으로 회전하도록 연결하는 결합 피니온들에 의해 다른 출력축(46)에 연결될 수 있다. 기어박스(64)는 축(62)에 의해 구동 모터에 연결된다. 따라서 예를 들어 내부적으로 맞물리는 구동 벨트(미도시)가 축들(44, 46)의 반대측 단부의 스프로켓을 제1 나사 컨베이어의 나사 부재의 전방 단부의 스프로켓에 연결하고, 다른 구동 벨트가 동일한 기어 박스로부터 혼합 챔버(88)의 혼합 챔버 나사로 출력을 취출하고 4 개의 나사 컨베이어(96)로 출력을 취출할 수 있다.
단순한 기재를 위해, 제어 시스템의 전기적인 연결부들 및 센서들이 도 3에서 도시되지 않았다. 분말 및 세정액의 공급이 존재하는 것인지 트레이(100) 내의 봉지가 가득 찼는지, 여러 가지 트레이들과 도어들이 바르게 닫혔는지 등을 감지하는 다양한 센서들이 마련될 수 있다. 이와 같은 센서들의 일부 또는 전부에 의한 상태를 사용자에게 고지하기 위해 지시등들이 마련될 수 있다. 장치의 제어 동작을 위한 사용자 입력장치들(스위치들 및/또는 버튼들)도 도시되지 않았다. 모터 구동 기구에 연결된 구성 요소들의 동작 타이밍이 기어비들 및 벨트 구동 배치들에 의해 제어되고, 도어가 닫히지 않고 호퍼가 충분한 물질을 포함하지 않을 때에는(쓰레기나 분말 모두 동일할 수 있음) 모터가 작동되지 않도록 제어 시스템이 설정되게 하는 것도 고려될 수 있다. 또한 제어 시스템은 나사 컨베이어(60)의 내부에서 외부 물질이나 부적절하게 큰 물체(식기 또는 매우 큰 뼈)를 감지한 경우 모터와 다른 구성 요소들의 작동을 중단시킬 수 있다. 이와 같은 경우 제어 시스템은 또한 원하지 않는 물제를 배출하도록 나사 컨베이어를 반대로 자동 작동시키도록 설계될 수 있고, 사용자로 하여금 나사 컨베이어를 반대 방향으로 작동시키기 위해 사용자 입력 장치를 작동하도록 경고할 수 있다.
제어 시스템은 청소 주기가 주기적으로 수행되게 할 수 있고, 또는 사용자의 청소 주기의 개시를 제어하는 사용자 입력 장치의 작동에 반응하여 수행되게 할 수 있다.
제어 시스템은 세탁기나 식기 세척기의 경우에서와 같은 방식으로 전자기 제어 시스템이나 마이크로 프로세서 또는 컴퓨터 제어 시스템을 구비할 수 있다.
장치의 작동
제어 시스템 및 사용자의 제어 하에 사용되는 장치의 기능은 다음과 같다. 제1 단계로서, 음식물 쓰레기(상술한 바와 같음)가 사용자에 의해 호퍼(14)에 배치되고, 호퍼 도어(12)가 닫힌다. 쓰레기는 필요한 경우 임시 저장될 수 있으며, 때때로 쓰레기가 부가될 수 있다. 분말(상술한 바와 같음)이 분말 호퍼(80)에 채워지고, 세정액(상술한 바와 같음)이 세정액 용기(178)에 채워진다.
필요한 경우 사용자에 의해 장치가 작동된다. 음식물 쓰레기 도어가 닫힌 것을 포함하는 모든 안전 점검이 충족되었다는 가정 하에, 모터(180) 구동부가 호퍼 측벽들(20)을 구동하여 개방 위치로 회전시키고, 음식물 쓰레기를 현재 회전하는 나이프 축들(44, 46)의 위로 떨어뜨린다.
처리의 제2 단계로서, 음식물 쓰레기가 나이프 축들(44, 46) 및 나이프 축들에 구비된 블레이드를 갖는 휠들(48)에 의해 잘라지고(chopped), 채썰어지며(shreded), 파쇄되어, 약 2mm 크기의 입자들로 감소된다. 상당히 큰 뼈들도 쉽게 다루어질 수 있으나, 식기와 같은 어떤 물체들이 실수로 떨어진 경우, 이것이 메인 구동 모터의 운동에 대한 심한 저항으로 감지된다. 이러한 경우, 모터의 과부하가 모터를 정지시켜 반대로 회전시킨다. 블레이드들은 모터의 반대 방향 회전에 의해 반대로 움직여서 물질을 배출하고, 소리 또는 시각적인 표시에 의해 경고가 주어지고 처리는 정지된다. 블레이드를 갖는 휠들(48)의 측면에 의해 필터(104)로 이송된 물질이 필터 트레이(102)에서 회수될 수 있다.
분쇄된 쓰레기는 블레이드를 갖는 축들(44)에 의해 마련된 물림부를 통해 아래로 당겨지고, 하부의 쓰레기 수용 챔버(50)로 떨어진다. 여기에서 혼합 아암들(68)이 쓰레기를 배출 개구(58)로 안내하여 제1 나사 컨베이어(60)의 제1 저압 영역으로 진입하게 만든다.
제3 단계에서, 쓰레기는 제1 나사 컨베이어(60)의 제1 저압 영역(60A)과 이를 덮는 슈라우드의 사이에서 후방으로 구동되고, 쓰레기에서 취출된 액체가 슈라우드의 개구부들(63)을 통과하여 필터(104)를 통해 하부의 필터 트레이(102)로 떨어져 쓰레기가 탈수되며 약간 가압된다. 쓰레기의 최초 수분 함량에 따라서는, 여기에서 전형적으로 쓰레기의 중량 50 내지 70%가 액상의 물로 소실된다.
여기에서 쓰레기가 제1 나사 컨베이어(60)의 제2 고압단으로 후방을 향해 구동된다. 상술한 것과 같이 제2 단에서는 나사 컨베이어 코어의 단면적이 예를 들어 혼합 챔버를 향하여 연속적으로 증가(선택적으로 또는 부가적으로 나사 컨베이어의 피치가 예를 들어 혼합 챔버를 향하여 감소한다)한다. 이로 인해 쓰레기가 압축되어, 그 결과 쓰레기에 고압이 작용한다. 이 영역에서의 압력은 25MPa 내지 35Mpa 또는 그 이상일 수 있고, 예를 들어 400MPa(Mega Pascal)일 수 있다. 이러한 제2 고압 영역(60b)은 쓰레기의 건조를 보조할 수 있는 열을 발생시킬 수 있다. 이러한 열은 또한 세정수를 가열하는 것을 보조하도록 이용될 수도 있다.
컨베이어의 나사를 둘러싸는 쉘들(72, 74)은 또한 이 단계에서 폐쇄되지만, 컨베이어 내에 과도한 압력이 형성되는 경우 약간 개방될 수 있다. 예를 들어 압축 불가한 물체가 이러한 처리가 발생하게 할 수 있다. 예를 들어 쉘들이 완전히 닫힌 상태에서 이 영역을 통과하기에는 너무 큰 뼈 조각 등이 컨베이어의 이 부분으로 진입한 경우에는, 쉘들을 예를 들어 1mm 개방하여 약간의 여유 간격을 제공함으로써 혼합 챔버(88)를 통과하게 할 수 있다.
분쇄된 쓰레기는 밸브(160)를 통과하여 호퍼(80)로부터의 분말이 공급되는 혼합 챔버(88)로 진입할 때에 가루와 같은 일정함을 지니며, 중량 30%, 바람직하게는 중량 25%의 수분 또는 습기 함량을 갖는다. 호퍼(80) 내에 수용된 분말은 상술한 바와 같은 것일 수 있다. 예를 들어, 분말은 포틀랜드 시멘트(Portland cement), 생석회(quick lime), 유리 블록 모르타르와 같이 상업적으로 판매되는 종류의 미세 실리카(finely silica)일 수 있고, 선택적으로는 황산구리(copper sulphate)와 같은 살진균제가 첨가될 수 있다. 쓰레기는 혼합 공정 중에 온수 실린더(150)의 내부의 온수에 의해 가열될 수 있다.
처리의 제5 단계에서 혼합 챔버(88) 내의 혼합 나사(89)의 나사선에 의해 분말과 음식물 쓰레기의 혼합물이 얇게 잘라질 수 있고, 처리의 제6 단계에서 활송부(94)를 통해 마지막 나사 컨베이어(96)를 따라 봉지 트레이(100) 내의 봉지, 바람직하게는 종이 봉지로 떨어지기 이전에 후방을 향해 점진적으로 강제될 수 있다. 이 지점에서, 쓰레기와 분말은 점차적으로 매우 건조하고 흐를 수 있는 굵은 분말이 되는 약 1 내지 2 mm의 크기의 입자들을 형성할 것이다. 처리 중에 봉지가 채워지는 경우, 봉지 충전 센서(미도시)가 제어 시스템으로 하여금 장치의 동작을 중지시키게 하고 사용자로 하여금 교체 봉지를 두도록 경고할 것이다.
처리된 쓰레기를 수용하는 봉지는 내용물이 정말 냄새가 없고 젖지 않으므로 장래의 폐기를 위해 한쪽에 치워둘 수 있다. 그러므로 처리된 쓰레기는 회수를 대기하는 어려움 없이 저장될 수 있다.
작동 주기의 마지막에는, 쓰레기 호퍼(14)로부터의 모든 쓰레기가 처리되어 회수 봉지의 바로 상류에 더 이상의 쓰레기가 없는 것이 패들 스위치 등과 같은 센서(미도시)에 의해 감지된다.
쓰레기 음식물 호퍼(14)는 큰 덩어리의 빵 정도의 용량을 가지며, 호퍼에 가득 찬 쓰레기는 약 60초 내에 처리될 수 있다.
제어 시스템은 작동 주기의 마지막 이후의 설정된 시간에 청소 주기가 개시되게 할 수 있다. 물론, 바람직한 자동화 기능이 생략될 수 있고, 청소 주기가 수동으로 시작될 수 있다.
청소 주기에서는 용기(178)로부터의 세정액으로부터 끌어온 세정액을 수용하는 온수 탱크(150)로부터의 물이 호퍼(14)의 뚜껑이나 도어의 제트(120)로 가압되고, 제어 시스템이 측벽들(20)을 수차례 (예를 들어 3회) 회전시켜 개방하고 폐쇄함으로써 측벽들의 하부가 세정되게 할 수 있다. 제어 시스템은 측벽들(20)을 회전시켜 개방되게 함으로써 휠들(48)의 나이프 블레이들과 그 하부의 축축한 음식 처리 영역들의 세정이 이루어지게 한다.
제어 시스템은 또한 고압 컨베이어 영역 내의 슈라우드의 쉘들(72, 74)을 개방되게 하여 물이 세정을 위해 세정 실린더(170)로 공급되게 한다. 물론, 청소 주기가 시작되기 이전에 제어 시스템이 밸브(160) (회전 볼밸브일 수 있음)가 폐쇄되게 하여 장치의 건조부로 물이 통과하는 것을 방지할 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이 세정수는 배수구멍(170a)을 통해 필터(104)의 위의 필터 트레이(102)로 배수된다. 도 3에 도시되지는 않았지만, 제어 시스템은 세정수가 드레인 펌프에 의해 외부로 가압되기 이전에 필터 트레이(102)를 통해 순환하게 할 수 있고, 청소 주기를 종료하기 위해 세정수가 세정부를 통과하여 가압되게 할 수 있다.
제어 시스템은 청소 단계 동안에 사용자가 작동할 수 있는 뚜껑이 잠겨 있는지를 확인할 수 있지만, 청소 단계의 마지막에는 개방되게 하여 밸브(160)가 개방되게 함으로써 장치가 다시 사용될 수 있도록 준비되게 할 수 있다. 두 개의 청소 주기는 약 1분 40초만 소요된다.
상술한 장치는 세탁기나 식기 세척기와 같이 통상적인 가정용 주방이나 상업용 주방의 설비에 적합하다. 장치는 순수한 음식물 쓰레기 뿐만 아니라 본질적으로 일반적인 요거트 용기들과 같은 경량의 음식물 포장재와 과일 껍질이나 중심부와 같이 음식의 먹을 수 없는 부분들을 포함하는 접시 위에 남은 모든 것들도 수용하고 처리할 수 있다. 나아가서, 장치는 가금류 사체 및 뼈째 잘라낸 고기 부위의 뼈들을 수용하고 처리할 수 있다. 장치는 카드보드 포장지나 플라스틱 포장지와 같은 소재들을 수용하고 성공적으로 처리할 수는 있지만, 이와 같이 생분해가 불가능한 소재들은 유용하게 재활용될 수 있다. 또한 이들 포장지들이 장치를 통과할 수 있으나, 이들 포장지들은 본질적으로 상술한 분말과 적절하게 반응할 수 있는 충분한 물을 갖지 않을 것이다.
하나 이상의 나사 컨베이어들이 피스톤 설비들과 같은 다른 이송 기구들에 의해 교체될 수 있고, 바람직하게는 탈수 및 압축은 원심 설비와 같은 다른 수단에 의해 구현될 수 있다. 동일하거나 유사한 기능을 제공할 수 있는 다른 형태의 밸브들, 호퍼들, 및 칸막이 기구들이 사용될 수 있다. 상술한 예에서, 호퍼(14)는 회전하는 측벽들을 구비하며, 가득 찬 호퍼로부터의 쓰레기를 반대로 회전하는 나이프 블레이들의 위로 배출시키는 것을 가능하게 하는, 예를 들어 슬라이딩 도어 설비와 같은 다른 적절한 기구들도 사용될 수 있다. 또한 구성 요소들의 상대적인 위치들 및 방향들이 반드시 상술한 바와 같을 필요는 없다. 또한 봉지(101)는 다른 형태의 회수 기구로 대체될 수 있다.
예시들
본 발명을 구체화하는 장치는 예를 들어 감자와 야채를 곁들인 양고기 저녁 식사와 치킨 카레와 같은 형태의 음식물 쓰레기를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 도 6, 도 7, 및 도 8b는 쓰레기가 양고기 저녁식사일 때의 처리된 쓰레기를 나타내며, 상술한 포틀랜드 시멘트 계의 분말인 상술한 바와 같은 분말에 대한 음식물 쓰레기의 비율은 체적 25 내지 35%이었다. 도 6은 압축기(상기 예의 나사 컨베이어의 제2 단)의 산출물을 나타내는 사진을 도시하며, 산출물은 혼합 챔버(88)로 입력되는 것이고, 도 7은 봉지(101)로 공급되는 처리된 산출물을 나타내는 사진을 도시한다. 압축기의 쓰레기 산출물은 고체화된 오트밀(porridge)에 유사한 일정함을 가지지만, 장치의 실제 산출물은 야채 반죽 디저트(크럼블; crumble)를 만들기 위해 밀가루와 기름과 설탕을 혼합하여 생성되는 것 또는 짧은 크러스트 페스트리(crust pastry)를 만드는 도중 물을 붓기 이전의 밀가루와 기름의 혼합한 것에 유사한 건조한 입자 물질이다. 전형적으로 최종 처리된 쓰레기는 평균 약 2mm의 크기의 입자를 갖는다. 최종 처리된 쓰레기 산출물의 색상은 성분(쓰레기와 분말)의 색상에 의해 좌우되지만, 최종 처리된 쓰레기는 냄새가 없으며 4 내지 6주 동안 또는 그 이상의 기간 동안 심지어 여름에도 냉동이나 냉각을 할 필요가 없이 주방의 공간에서 저장될 수 있는 건조한 입자상의 물질이다. 사실, 미생물 감염이 시작되기 이전에 약 4개월의 수명이 달성될 수 있다.
상술한 것과 같이 건조제는 분말을 포함한다. 건조제는 입자상의 물질이나 입자들일 수 있고, 그 자체로 뭉칠 가능성이 거의 또는 전혀 없으며, 또는 분말이 될 수 있는 일반적인 경우보다 약간 큰 입자 크기를 가질 수 있고, 여기에서 사용되는 분말의 개념의 내에 들어오는 것이라고 인정되어야 한다. 분말이 되는 조건은 분쇄되고, 탈수되며, 압축된 쓰레기의 건조와 혼합과 파쇄를 보조하는 것이다.
분쇄되고 탈수되며 압축된 쓰레기에 분말을 첨가하는 것은 건조 및 상기 언급된 수명의 달성을 보조한다. 이와 같은 수명이 필요하지 않은 경우, 분말은 생략될 수 있다. 도 8은 분말이 생략되었을 때 봉지(101)에 공급되는 처리된 산출물을 나타내는 사진을 도시한다. 도 7 및 도 8의 비교로부터 분말의 생략은 처리된 쓰레기 산출물이 상단히 큰 입자 크기를 가지며 크럼블의 토핑(crumble topping) 보다는 스폰지 그래놀라(granola)와 같이 보이고, 이로 인해 더 높은 습도 함량이 부분적으로는 뭉치게 할 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같은 실시예들에서, 나사 컨베이어(60)의 제2 단(60B)은 쓰레기가 이송되는 방향(도 3에서 혼합 챔버(88)를 향하는 방향)을 따라 증가하는 단면을 갖는 코어나 축을 구비한다. 이와 같은 코어 또는 축의 쓰레기의 이송의 방향에서 외측 방향을 향하는 확장은 쓰레기가 혼합 챔버(88)를 향하여 이동하는 동안 쓰레기가 제2 단(60B)의 하우징의 내측 표면에 대해 압축되거나 밀집되게 한다. 이로 인해 쓰레기 물질이 제2 단(60B)의 하우징의 내측 표면에 대해 더욱 가압되거나 압축됨에 따라 이송의 방향으로 감소하는 물질의 링이나 고리의 두께(쓰레기의 이송 방향을 가로지르는 방향에서)를 갖는 쓰레기 물질의 고리나 링이 생성된다. 그러므로 쓰레기가 나사 컨베이어의 제2 단(60B)을 따라 이동하는 동안 쓰레기가 얇고 가는 물질의 링으로 압축되거나 가압된다.
이와 같은 압축 및 가압은 쓰레기가 고압의 제2 단(60B)에서 링 형상 또는 고리 형상이 되게 한다. 상술한 예에서, 이와 같은 압력은 약 4000 bar(58,000 psi)이다. 도 6은 제2 단(60B)에서 추출된 고리 또는 링 형상의 쓰레기의 예를 도시한다. 고리 또는 링 형상의 쓰레기가 제2 단(60B)에서 추출되므로, 쓰레기 내에 존재하는 대부분의 박테리아를 죽이는 것으로 확인되는 급격한 압력 강하가 존재한다. 이와 같은 급격한 압력 강하는 제2 단(60B)의 단부에서 작은 (수 밀리미터 정도의) 간극에 의해 달성될 수 있다. 부가적으로 또는 다른 가능한 예로서, 압력은 혼합 챔버의 혼합 블레이드(89)에 의해 해제될 수 있다.
실시예들에서 장치는 주방의 작업면 밑에 배치될 수 있거나 주방이나 다른 방의 편리한 장소에 위치할 수 있는 독립적인 장치이다.
상세한 설명에서, "또는(or)"이라는 단어는, 다르게 지시되지 않은 경우, 기술된 조건들의 일부 또는 전부가 충족될 때 참 값을 반환하는 연산자의 의미로 사용되며, 조건들의 오직 하나만이 충족되는 것을 요구하는 "배타적으로 또는(exclusive or)"와 반대된다. "포함하는(comprising)"이라는 단어는 "갖는" 및/또는 "구비하는(including)"이라는 의미로 사용된 것이지, 반드시 "이루어지는(consisting of)"을 의미하는 것은 아니다. 상기에서 인정된 모든 선행 기술들은 참조로서 병합된 것이다. 여기에서 선행적으로 공개된 어떠한 문헌에 대한 인정은 해당 문헌의 기술이 출원일 현재 통상적인 기술이었다는 것을 인정하거나 표현하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
Claims (47)
- 주방의 구역들에서의 음식물 쓰레기를 포함하는 주방 쓰레기를 처리하는 주방 쓰레기 처리 장치로서,
주방 쓰레기를 수용하는 입구;
분쇄된 쓰레기를 제공하도록 수용된 쓰레기를 분쇄하는 분쇄기;
탈수된 분쇄 쓰레기를 제공하도록 분쇄된 쓰레기를 탈수하는 탈수 장치;
압축되어 탈수된 분쇄 쓰레기를 제공하도록 탈수된 분쇄 쓰레기를 압축하는 압축기; 및
회수를 위해 준비하도록 처리된 쓰레기를 제공하는 출구;를 구비하되,
건조제를 포함하는 호퍼(hopper), 압축되어 탈수된 분쇄 쓰레기를 건조제와 혼합하는 혼합기, 및 상기 혼합기에 대한 이송을 위하여 상기 호퍼로부터 상기 건조제를 분배하는 공급 기구를 추가로 포함하며,
세정액을 압축기와 탈수 장치와 분쇄기 중 적어도 하나를 통과시키며, 사용된 세정액을 배출 구멍을 통해 배출하는 청소 주기를 개시하는 청소 제어 장치를 추가로 구비하며,
상기 탈수 장치와 상기 압축기는 청소 주기 동안에 반대 방향으로 구동 가능한 나사 컨베이어들을 구비하며,
상기 주방 쓰레기 처리 장치의 내부에서 쓰레기의 존재가 더 이상 감지되지 않을 때에 청소 주기를 개시하기 위해 처리되는 쓰레기의 존재를 감지하는 센서를 추가로 구비하는, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 입구는 폐쇄 위치와 개방 위치의 사이에서 이동 가능한 뚜껑을 구비하고, 입구는 출구를 갖는 상기 호퍼와 연통하며, 호퍼의 출구는 도어 기구에 의해 분쇄기와 연통하고, 상기 도어 기구와 상기 뚜껑은 서로 잠금됨으로써 뚜껑이 폐쇄 위치에 있을 때에만 도어 기구가 개방되어 음식물 쓰레기를 분쇄기로 제공할 수 있게 하고, 도어 기구가 폐쇄되었을 때에만 사용자가 음식물 쓰레기를 호퍼에 부가할 수 있게 허용하도록 뚜껑이 개방 가능하게 하는, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 분쇄기는 적어도 한 쌍의 반대로 회전하는 구동 나이프 또는 쓰레기가 통과되는 물림부(nip)를 형성하는 블레이드 베어링 축을 구비하는, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 분쇄기는 쓰레기를 탈수 장치로 이송하기 위한 수용 챔버를 구비하고, 수용 챔버는 쓰레기를 섞거나 안내하는 혼합부재를 구비하는, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탈수 장치는 물이 빠져나가는 개구부들을 갖는 하우징을 구비하는 아르키메데스 나사(Archimedean screw)를 구비하는, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압축기는 나사 날개부(screw flights)와 코어(core)를 구비하는 아르키메데스 나사(Archimedean screw)를 구비하고, 상기 아르키메데스 나사의 입구로부터 출구를 향하여 코어의 직경이 증가하는 것과, 상기 아르키메데스 나사의 피치(pitch)가 입구에서 출구를 향하여 감소하는 것의 적어도 하나인, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제6항에 있어서,
상기 압축기는 상기 아르키메데스 나사를 둘러싸는 하우징을 구비하고, 상기 하우징은 청소가 가능하도록 개방되게 배치되는 힌지 연결된 쉘들(higed shells)을 구비하는, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탈수 장치와 상기 압축기는 서로 연결되거나 일체로 결합되거나 통합된 코어들에 배치된 나사 날개부를 갖는 아르키메데스 나사를 구비하는, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나사 컨베이어는 컨베이어의 하우징에 대해 쓰레기를 압축하도록 되며, 상기 쓰레기가 상기 나사 컨베이어를 따라 이송될 때에, 쓰레기가 얇고 가는 고리 형상으로 가압되거나 압축된 쓰레기 물질을 형성하는, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나사 컨베이어는 코어 또는 축을 구비하되, 상기 코어 또는 상기 축은 쓰레기가 상기 나사 컨베이어에 의해 이송되는 방향에서 외측을 향하여 넓어짐으로써, 쓰레기가 상기 나사 컨베이어를 따라 이송될 때에 쓰레기가 상기 나사 컨베이어의 하우징에 대해 더욱 압축되거나 가압되게 하는, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제9항에 있어서,
압력 해제 유격 또는 공간이 상기 나사 컨베이어를 따라 배치된, 주방 쓰레기 처리 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압축기의 출구에 밸브가 마련되고, 상기 밸브는 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 이동 가능한, 주방 쓰레기 처리 장치. - 삭제
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