KR102050846B1 - 발효 제어 장치 및 이를 이용한 발효 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발효 장치 내부의 상태변화를 연속적으로 측정하여 발효 원료의 하루 투입량과 배출량을 산출하고, 발효 원료에 따른 발효의 최적 조건을 데이터화시켜 자동연속 운행이 가능한 발효 제어 장치 및 이를 이용한 발효 장치에 관한 것이다.

Description

발효 제어 장치 및 이를 이용한 발효 장치{FERMENTATION CONTROL SYSTEM AND FERMENTATION EQUIPMENT USING THEREOF}

본 발명은 발효 제어 장치 및 이를 이용한 발효 장치로, 보다 상세하게는 발효 장치 내부의 상태변화를 실시간 연속적으로 측정하여 발효 원료인 유기성 폐기물의 하루 투입량과 배출량을 산출하여 유기성 폐기물 종류에 따른 발효 최적 조건을 데이터화시켜 자동으로 운행이 가능한 발효 제어 장치 및 이를 이용한 발효 장치에 관한 것이다.

유기성 폐기물은 폐기물관리법의 적용을 받는 폐기물계 바이오매스로 크게 식품 폐기물, 축산 폐기물, 슬러지류, 사업장계 폐목재로 구분된다.

그 중에서도 음식물류 폐기물, 우분, 돈분, 계분의 축산 폐기물, 하수 슬러지, 분뇨슬러지, 폐수처리슬러지 등의 각 종 슬러지류를 이용한 자원화 시키는 여러 연구가 진행되고 있다.

퇴비화(堆肥化)는 미생물을 이용하여 유기물을 분해시키는 방법으로써 퇴비화의 영향인자인 온도, 수분, pH, 영양분 등이 미생물 활성에 영향을 주는 중요 인자이다.

유기성 폐기물이 미생물에 의해 퇴비화 되면 대부분의 유기물은 물, 이산화탄소, 암모니아 등의 무기물로 전환되고, 그 밖의 중간 생성물과 증식된 균체가 남아 부식 물질로 변화된다.

특히, 미생물은 통기성, 수분, 영양원 등의 적합한 환경 조건을 유지시켜주기 위해 개방형 또는 밀폐형 발효기를 이용하는 추세이다.

개방형 발효기는 발효 시 발생되는 악취로 인한 민원과 침출수에 의한 2차 오염 등으로 인해 민가가 적은 외지에 설치되어야 하거나, 많은 부지가 필요로 하는 등의 제약이 있다.

밀폐형 발효기는 악취가 발생되지 않고, 발효 기간이 개방형 발효기 보다 약 1.5~12배 단축되나, 수직원통형의 발효기 내부의 상황을 알기 어렵다.

이러한 발효기의 발효 상태를 알기 위해 사람이 직접 줄자를 이용하여 높이를 측정하고, 공기 공급량을 주관적으로 주입하며, 일일 처리량과 투입 함수율, 배출 함수율 등을 관리하지 못하여 효율이 떨어지는 등의 문제점을 개선하기 위한 발효기가 개발되고 있는 실정이다.

본 발명의 배경이 되는 기술로, 대한민국 등록특허공보 제10-1807076호(이하, ‘문헌 1’), 대한민국 등록특허공보 제10-1298941호(이하, ‘문헌 2’), 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0022827호(이하, ‘문헌 3’) 및 일본 특허공보 특허 제5298251호(이하, ‘문헌 4’)가 있다.

문헌 1은 음식물 폐기물 발효소멸 장치의 실시간 모니터링 및 자동 제어 시스템으로 실시간 센서 값과 관리 서버에 저장된 기설정 운전 범위 값을 비교하여 발효에 적합한 운전을 자동 제어가 가능한 자동 제어 시스템에 관한 것이다.

문헌 1의 발명은 유입되는 음식물 폐기물과 발효과정을 거친 음식물 폐기물의 무게 변화를 측정하고 있으나, 발효조 전체 무게에서 각 시점에서의 음식물 폐기물의 무게를 계산해야하는 번거로움이 있다.

또한, 음식물 폐기물만을 기준으로 하고 있어 비중, 공극성, 유기물함량 등이 다른 종류의 슬러지에 적용하기에는 어려운 문제가 있다.

문헌 2는 유기성 폐기물의 실시간 함수율 측정을 활용한 바이오 고형연료 제조시스템으로 건조되는 파쇄물의 함수율을 실시간 측정하는 수분측정기와 로드 셀을 구비한 건조기가 포함된 바이오 고형연료 제조시스템에 관한 것이다.

문헌 2의 발명은 고형연료로 성형하기 좋은 함수율을 측정하기 위해 로드 셀을 이용하고 있어 퇴비로 사용하기 위한 발효기에 수분측정기와 로드 셀을 적용하여 발효 효율을 향상시키기 어렵다.

문헌 3은 중량감지 장치를 내장한 음식물 쓰레기 처리장치 및 그 처리방법으로 중량감지 센서를 내장한 미생물에 의해 실시간으로 발효상태를 파악하는 음식물 발효분해 소멸 처리장치에 관한 것이다.

문헌 3의 발명은 발효조의 중량을 비교하기 위해 교반기의 가동이 매번 중지되어야하며, 변화된 중량을 산출하기 위해 최소 1시간 이상의 시간이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 문헌 3의 처리장치는 내부 적체물의 중량만을 측정하여 연속적으로 측정이 불가능하며, 내부의 수분증발량과 음식물 분해량 등을 알 수 없어 음식물 쓰레기의 투입량 및 배출량을 임의로 짐작하여 운영하여 발효가 잘 되지 않는다.

문헌 4는 메탄 발효조 내의 퇴적물 퇴적 상태를 추정하는 방법, 제거 방법 및 메탄 발효 장치로 바닥면으로부터 높이가 다르게 복수개의 온도계를 설치하여 발효액의 온도를 측정하여 퇴적물의 상태를 추정하는 메탄 발효 장치에 관한 것이다.

문헌 4의 발명은 액체 상태의 퇴적물을 발효하는 복수개의 온도계가 설치된 발효조로 슬러지를 발효하는 발효기에 적용하기 어렵거나 불가능하다.

<배경기술 문헌>

(문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-1807076호

(문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제10-1298941호

(문헌 3) 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0022827호

(문헌 4) 일본 특허공보 특허 제5298251호

본 발명은 상기 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기성 폐기물의 특성(예를 들면, 비중, 공극성, 유기물 함량 등)에 따른 발효 조건인 공기, 수분, 온도 등에 대한 최적의 발효 조건을 데이터화시켜 표준화되는 데에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 내부 적체물의 체적에 대한 변화에 연동하여 공기 공급을 가변 할 수 있고, 비중에 따라 유기성 폐기물의 투입량 또는 배출량이 연동되며 연동에 따른 공기를 가변 하여 공기 공급 또는 배출이 자동화되어 연속적으로 작동되는 데에 목적이 있다.

나아가, 본 발명은 발효 장치 내부에 교반되는 날개의 방해 없이 내부체적물의 높이를 실시간으로 정확하게 측정하여 수치화시키는 데에 목적이 있다.

더 나아가, 본 발명은 발효 장치의 공기 공급 또는 배출을 일정하게 유지하여 유기성 폐기물의 발효가 안정적으로 이루어지는 데에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 공기 공급 또는 배출에 따른 풍량(風量)을 측정하는 풍량 측정부(110); 공기 공급 또는 배출에 따른 풍압을 측정하는 풍압 측정부(120); 적체물의 높이를 측정하는 높이 측정부(130); 비중을 측정하는 비중 측정부(140); 및 적체물의 중량을 측정하는 중량 측정부(150);를 포함하는 측정부(100); 및 유기성 폐기물의 투입량 또는 배출량 및 공기의 공급량 또는 배출량을 제어하는 제어부(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 제어 장치이다.

본 발명의 측정부(100)는 풍량, 풍압, 높이, 비중 또는 중량 중 어느 하나 이상을 연속적으로 측정이 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제어부(200)는 측정부(100)에서 측정된 측정 데이터 정보를 기반으로 쓰레기의 특성에 따른 유기성 폐기물 투입량, 유기성 폐기물 배출량, 공기 투입량 또는 공기 배출량 중 어느 하나 이상을 산출하는 산출부(210); 측정부(100)에서 측정된 측정 데이터 정보 또는 산출부(210)에서 산출된 데이터 정보를 저장하는 저장부(220); 및 산출부(210)에서 산출된 데이터 정보를 기반으로 유기성 폐기물의 특성에 따른 유기성 폐기물 투입량, 유기성 폐기물 배출량, 공기 투입량 또는 공기 배출량 중 어느 하나 이상을 작동하는 작동부(230);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 발효 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효 장치이다.

본 발명의 발효 장치(300)는 유기성 폐기물을 발효시키는 탱크(310); 유기성 폐기물을 교반시키는 교반 장치(320); 교반 장치(320)에 구동력을 발생시키는 구동 장치(330); 탱크(310) 내부로 공기를 공급하기 위한 공기 공급 장치(340); 및 탱크(310) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출 장치(350);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 발효 장치(300)의 풍량, 풍압, 높이, 비중 또는 중량 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정 장치(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 탱크(310)는 유기성 폐기물을 유입하는 유입구(311); 유기성 폐기물을 배출하는 배출구(312); 공기를 유입하는 공기 유입구(313); 및 공기를 배출하는 공기 배출구(314);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 교반 장치(320)는 탱크(310) 내부에서 회전이 가능하도록 설치되는 회전축(321); 및 유기성 폐기물을 교반하기 위해 회전축(321)에 포함되는 날개(322);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 해결수단에 의한 본 발명은 유기성 폐기물의 특성에 따른 발효 조건인 공기, 수분, 온도 등에 대한 최적의 발효 조건을 데이터화시켜 발효 장치의 운영이 표준화되어 퇴비의 품질이 일정하게 유지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 내부 적체물의 체적에 대한 변화에 연동하여 공기 공급을 가변 할 수 있고, 비중에 따라 유기성 폐기물의 투입량 또는 배출량이 연동되며, 연동에 따른 공기를 가변 하여 공기 공급 또는 배출이 연속적으로 자동화되며, 에너지가 절감 및 운영비용이 절감되는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 발효 장치 내부에 교반되는 날개의 방해 없이 내부 체적물의 높이를 실시간으로 정확하게 측정이 가능한 효과가 있다.

더 나아가, 본 발명은 발효 장치의 공기 공급 또는 배출을 일정하게 유지하여 유기성 폐기물의 발효가 안정적으로 유지되는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명은 해양 투기 금지된 슬러지도 자원화가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 발효 제어 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 발효 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 발효 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 발효 장치에 측정 장치가 포함된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 발효 장치의 단면도이다.
<부호의 설명>
1: 발효 제어 장치; 100: 측정부; 110: 풍량 측정부; 120: 풍압 측정부; 130: 높이 측정부; 140: 비중 측정부; 150: 중량 측정부; 200: 제어부; 210: 산출부; 220: 저장부; 230: 작동부;
300: 발효 장치; 310: 탱크; 311: 유입구; 312: 배출구; 313: 공기 유입구; 314: 공기 배출구; 315: 점검구; 320: 교반 장치; 321: 회전축; 322: 날개; 323: 공기토출구; 330: 구동 장치; 340: 공기 공급 장치; 350: 공기 배출 장치;
400: 측정 장치; 410: 풍량, 풍압 측정 장치; 420: 높이 측정 장치; 430: 중량 측정 장치;

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다.

본 발명은 여기에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환이 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다.

따라서 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.

본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 청구범위에 의해서 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한고, 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 통상의 기술을 가진 사람에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명의 발효 제어 장치의 개략도로 도 1에 도시된 바와 같이 발효 제어 장치는 측정부(100) 및 제어부(200)가 포함될 수 있다.

상기 측정부(100)는 비중의 변화에 따른 유기성 폐기물의 투입 및 배출량을 산정하고, 적체의 변화에 따른 공기 공급량을 자동으로 제어하기 위해 측정하는 것으로 풍량 측정부(110); 풍압 측정부(120); 높이 측정부(130); 비중 측정부(140); 및 중량 측정부(150);가 포함될 수 있다.

상기 풍량 측정부(110)는 유기성 폐기물 발효가 최적의 공기량을 실시간으로 확인하여 발효물이 과하게 건조 되거나, 발효 되지 않는 등의 문제를 방지 방지하기 위해 공기 배출 또는 공급 풍량을 측정하는 것이다.

또한, 풍량 측정부(110)는 적체물의 체적 변화에 따른 공기 공급이 자동으로 연동되고, 공급된 공기량에 따른 공기 배출이 자동으로 연동된다.

이러한 풍량을 자동으로 연동하는 방식은 수동으로 공기 배출 또는 공급량을 조절하여 발효효율이 저하되나, 본 발명은 자동으로 연동되어 발효가 안정적으로 이루어질 수 있다.

또한, 이러한 방식은 풍량을 공급 또는 배출하는 장치의 동력을 절감할 수 있다.

상기 풍압 측정부(120)는 발효 장치의 내부 음압이 유지하기 위해 공기 배출 또는 공급의 풍압을 측정하는 것이다.

상기 높이 측정부(130)는 발효 장치 내부 적체물의 체적을 알기 위해 높이를 측정하고, 동시에 미리 입력 된 정보(예를 들면, 가로 길이, 세로 길이 또는 밑넓이 등)와 측정된 높이 값을 연산하여 체적 값이 산출될 수 있다.

또한, 높이 측정부(130)는 발효 장치 내부의 날개에 간섭하지 않고 높이를 측정할 수 있다.

나아가, 높이 측정부(130)는 사람이 직접 줄자를 이용하는 비효율적이고, 측정값이 부정확한 기존의 방식보다 연속적으로 정확한 값을 실시간으로 측정할 수 있다.

더 나아가, 높이 측정부(130)는 유기성 폐기물이 미생물에 의해 분해되면 입자의 크기가 변하여도 정확한 값을 측정할 수 있다.

상기 비중 측정부(140)는 적체물의 비중 값을 알기 위해 높이 측정부(130)에서 산출된 체적 값과 중량 측정부(150)에서 측정된 중량 값을 연산하여 비중 값을 알 수 있다.

상기 비중 값은 0.6~0.7일 경우 적체물이 잘 발효되어 퇴비로 사용이 가능한 상태이며, 0.5 이하일 경우 발효가 과하게 이루어진 상태이고, 0.8 이상일 경우 발효가 되지 않고 있는 상태를 의미한다.

따라서 비중 값에 따라 유기성 폐기물의 투입, 배출량 또는 공기 공급, 배출량을 연동하여 자동으로 운행될 수 있다.

예를 들면, 비중 값이 0.5 이하일 경우 유기성 폐기물의 투입량을 더 증가시키며, 비중 값이 0.8 이상일 경우 공기 통기성을 주기위해 공기를 더 공급시킬 수 있다.

상기 중량 측정부(150)는 적체물의 중량 변화를 알기 위해 중량을 측정하는 것이다.

상기 제어부(200)는 적체물의 발효가 균일화되기 위해 측정부(100)의 측정값 변화에 따른 유기성 폐기물의 투입량 또는 배출량 및 공기의 공급량 또는 배출량을 연속적으로 자동화시켜 제어할 수 있다.

또한, 제어부(200)는 산출부(210); 저장부(220); 및 작동부(230);가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 산출부(210)는 측정부(100)에서 측정된 측정 데이터 정보를 기반으로 유입되는 유기성 폐기물의 특성에 따라 유기성 폐기물 투입량, 유기성 폐기물 배출량, 공기 투입량 또는 공기 배출량 중 어느 하나 이상을 산출할 수 있다.

유기성 폐기물은 음식물 쓰레기, 축분 슬러지, 폐수 슬러지, 하수 슬러지, 축산 사체 등 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 퇴비화가 가능한 폐기물을 모두 사용할 수 있다.

또한, 유기성 폐기물은 비중, 공극성, 유기물 함량, 함수율 등의 특성이 달라 그에 맞는 최적의 발효 조건에 맞게 표준화시켜 운영할 수 있다.

예를 들면, 음식물 쓰레기는 수분과 분리가 빠르게 이루어지고, 폐수 슬러지는 수분과 분리가 빠르지 않고, 비중이 작아 발효 장치의 내부 체적 높이를 낮게 관리하여 발효 건조가 이루어질 수 있다.

특히, 폐수 슬러지는 밀도가 높고, 슬러지를 응집하는 응집제에 의해 공극이 없어 발효가 쉽지 않아 부형재(예를 들면, 톱밥, 왕겨 등)를 혼합하고, 공기 투입량 또는 공기 배출량이 다르게 설정될 수 있다.

상기 저장부(220)는 측정부(100)에서 측정된 측정값 정보를 측정 데이터 정보로 저장하고, 산출부(210)에서 산출된 산출 값 정보를 산출 데이터 정보로 저장할 수 있다.

상기 작동부(230)는 산출부(210)에서 산출된 산출 값 정보인 산출 데이터 정보를 기반으로 유기성 폐기물의 특성에 따라 유기성 폐기물 투입량, 유기성 폐기물 배출량, 공기 투입량 또는 공기 배출량 중 어느 하나 이상을 작동할 수 있다.

이러한 발효 제어 장치가 발효 장치(300)에 포함되어 발효 장치 내부의 비중, 체적 등의 변화에 따라 유기성 폐기물의 투입량과 배출량을 연동할 수 있다.

또한, 발효 장치는 상기 연동된 정보에 따라 공기가 가변 하여 공기 공급 및 배기가 연속자동화 되어 발효가 균일하게 이루어지며, 에너지가 절감될 수 있다.

이러한 제어 장치는 체적, 중량, 비중을 실시간으로 측정하여 유기성 폐기물의 특성에 따라 하루 투입량과 배출량을 산출하고, 최적의 조건을 데이터화시켜 운영을 자동화할 수 있다.

도 2는 본 발명의 발효 장치의 단면도로 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발효 장치(300)는 탱크(310); 교반 장치(320); 구동 장치(330); 공기 공급 장치(340) 및 공기 배출 장치(350)를 포함할 수 있다.

상기 탱크(310)는 유기성 폐기물을 발효시키기 위한 것으로 원통형으로 구성되며, 바람직하게는 수직원통형 또는 수평원통형, 더 바람직하게는 수직원통형으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 탱크(310)는 내부식성 재질로 제작될 수 있으며, 상부판과 옆판은 보온이 되어 결로 현상을 방지할 수 있으며, 탱크(310) 내부의 온도를 유지하기 위한 구조로 구성될 수 있다.

탱크(310)는 유기성 폐기물의 발효 상태를 구분하여 확인하기 위해 1~4개의 구간으로 구분될 수 있으며, 바람직하게는 4개의 구간으로 구분될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 5는 본 발명의 발효 장치의 단면도로 도 5에 도시된 바와 같이, 탱크(310) 내부의 하단 발효 상태를 확인하기 위한 제1구간; 중간 발효 상태를 확인하기 위한 제2구간; 상단 발효 상태를 확인하기 위한 제3구간; 상부 공기층을 확인하기 위한 제4구간으로 구분될 수 있다.

이 때, 각 구간의 함수율을 측정할 수 있는 점검구가 더 포함될 수 있다.

탱크(310) 상부에는 외부로부터 유입되는 유기성 폐기물을 공급받는 유입구(311); 및 탱크(310) 내부의 공기와 습증기를 외부로 배출하는 공기 배출구(314);가 포함될 수 있다.

또한, 탱크(310) 상부에는 점검구(315)가 더 포함될 수 있다.

탱크(310) 하부에는 탱크(310) 내부에 있던 유기성 폐기물이 발효가 끝나 외부로 배출되는 배출구(312); 및 유기성 폐기물의 발효를 위해 외부로부터 유입되는 공기를 공급받는 공기 유입구(313)가 포함될 수 있다.

상기 교반 장치(320)는 유기성 폐기물을 교반시키기 위한 것으로 탱크(310) 내부에서 회전이 가능하도록 설치되는 회전축(321); 및 유기성 폐기물을 교반하기 위해 회전축(321)에 포함되는 날개(322);를 포함할 수 있다.

상기 회전축(321)은 구동 장치(330)와 회전되게 연결되며, 원통형으로 구성될 수 있다.

또한, 회전축(321)은 구동 장치(330)의 구동력을 전달받아 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 날개(322)는 회전축(321)의 길이를 따라 서로 간격을 두고 지그재그로 구성될 수 있으며, 단일 날개 또는 회전축(321)을 중심으로 대칭되는 날개 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 지그재그 구성은 교반 시 유기성 폐기물을 균일하게 교반하며, 유기성 폐기물로부터 받는 하중을 감소시켜 날개(322)의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 상기 지그재그 구성으로 인해 내구성이 극대화하여 탱크(310)의 유효 높이를 높일 수 있으며, 단면적을 넓게 하지 않아도 충분한 유효 용적을 확보할 수 있다.

탱크(310)의 제3구간에 위치하는 날개는 제1구간, 제2구간에 위치하는 날개보다 짧게 구성될 수 있다.

또한, 제3구간에 위치하는 날개는 공기가 적체물의 높이가 낮은 곳으로 편중되는 공기편류현상을 방지하기 위해 평탄화가이드가 더 포함될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 탱크(310)의 제1구간 하단에 위치한 날개는 제2구간, 제3구간의 날개와 달리 날개 하단에 공기토출구(323)가 더 포함될 수 있다.

공기토출구(323)는 공기 유입구(313)를 통해 유입된 공기를 발효 장치 운전을 중지하지 않고, 발효물에 직접 공기를 유입할 수 있으며, 공기토출구가 막히는 문제를 방지할 수 있다.

이는 높이 측정부(130)에서 적체물의 높이를 측정하는 측정 장치가 탱크(310)의 제3구간에서 날개(322)의 방해 없이 연속적으로 높이를 측정하기 위한 것이다.

상기 구동 장치(330)는 교반 장치(320)에 구동력을 발생시키기 위해 유압실린더의 왕복운동을 라쳇기어의 회전운동으로 변환하는 것으로 유압실린더, 푸셔(pusher), 회전기어, 하부베어링, 윙베이스 등이 포함될 수 있다.

푸셔는 복원 스프링이며, 회전 기어는 회전 유압력이 적고, 하부베어링은 교체가 용이하며, 윙베이스는 회전 지름이 커서 회전 유압력이 적어질 수 있다.

또한, 구동 장치(330)는 유압유니트 및 유압장치를 이용하여 구성될 수 있다.

상기 공기 공급 장치(340)는 유기성 폐기물의 발효를 돕기 위해 발효 시 필요한 공기를 탱크(310) 내부로 공급하기 위한 것으로 송풍기; 급기배관; 급기호스; 및 급기노즐 등이 포함될 수 있다.

특히, 송풍기는 유기성 폐기물이 발효에 필요한 양의 공기량과 발효 장치 퇴적 높이를 통과시킬 수 있는 풍압을 생성시켜 공기를 공급할 수 있다.

상기 공기 배출 장치(350)는 공기 공급 장치(340)에서 유입된 공기량만큼 자동으로 강제 배출하기 위해 배기 장치가 포함될 수 있다.

도 4는 본 발명의 발효 장치에 측정 장치가 포함된 단면도로 도 4에 도시된 바와 같이 발효 장치(300)에 풍량, 풍압, 높이, 비중 또는 중량 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정 장치(400)가 더 포함될 수 있다.

공기 공급 장치(340)와 공기 배출 장치(350)에 풍량과 풍압을 측정할 수 있는 풍량, 풍압 측정 장치(410)가 포함될 수 있다.

상기 풍량, 풍압 측정 장치(410)를 통해 측정된 풍량 값과 풍압 값은 각각 발효 제어 장치의 측정부(100)로 연동될 수 있다.

발효 장치(300) 내부의 체적을 알기 위해 높이를 측정하기 위해 높이 측정 장치(420)가 포함될 수 있다.

상기 높이 측정 장치(420)는 레벨 미터를 사용할 수 있고 탱크(310) 상단 측면에 설치되어 탱크(310) 내부의 체적물의 높이를 자동연속으로 측정하여 높이 측정부(130)로 연동될 수 있다.

상기 레벨 미터는 CPU가 내장되어 있어 송신된 펄스가 제어장치를 통해 높이 측정부(130)에 직접 표시되거나, 제어장치로부터 P/I 변환기를 통해 아날로그 출력으로 표시된다.

또한, 레벨 미터는 본체 케이스에 모터 커버가 포함되고, 본체 케이스 일 측에 풀리(pulley) 커버가 포함되며, 본체 케이스 타 측에 제어판 터미널 박스가 포함된다.

레벨 미터 하단에 플랜지, 측정 테이프 및 측정 추가 포함되어 탱크(310) 내부의 체적물의 높이를 측정할 수 있고, 이로 인해 사람이 직접 줄자를 이용하는 비효율적이고, 측정값이 부정확한 기존의 방식보다 연속적으로 정확한 값을 실시간으로 측정할 수 있다.

제어판 터미널 박스에 전선 출입구가 포함되어 원격으로 발효 장치 내부 적체물의 높이를 높이 측정부(130)로 송신할 수 있다.

모터 커버에는 모터가 내장되어 있고, 모터는 단상으로 역회전이 가능하고 브레이크가 포함되어 있다.

상기 레벨 미터를 이용하여 발효 장치 내부 적체물의 체적을 알기 위해 비중, 입도/입상, 함수율, 내부 온도, 내부 압력, 주변 온도의 정보가 높이 측정부(130)에 기 입력되어야 한다.

레벨 미터 작동 방식은 시작 신호가 주어지면, 모터가 회전하고 측정 테이프와 측정 추가 함께 하강한다.

다음, 측정 추에 적체물이 감지되면, 모터가 멈추고 측정된 수치를 출력한다.

그 후, 모터가 다시 역회전으로 작동하여 측정 추가 원래 위치로 이동되면, 모터가 멈추게 되고 측정이 완료된다.

측정된 체적물의 높이는 높이 측정부(130)에 표시된다.

다음 시작 신호가 오기까지 높이 측정 장치(420)는 대기 상태에 있게 된다.

즉, 높이 측정 장치(420)는 연속적으로 탱크(310) 내부의 체적물의 높이를 자동으로 측정하여 정확한 측정값을 실시간으로 높이 측정부(130)에 반영시켜 발효 장치를 통해 유기성 폐기물이 안정적으로 발효될 수 있다.

발효 장치(300) 내부의 적체물의 중량을 측정하기 위해 중량 측정 장치(430)가 발효 장치(300) 하단에 설치될 수 있다.

상기 중량 측정 장치(430)는 로드 셀(load cell)을 이용하여 유기성 폐기물 유입 전, 후의 중량을 측정하고, 유기성 폐기물 배출 전, 후의 중량을 측정할 수 있다.

<실시예 2>

상기 실시예 1의 발효 제어 장치에 온도 측정부(160)가 더 포함될 수 있다.

상기 온도 측정부(160)는 유기성 폐기물의 발효가 적정 온도에서 이루어지는 알기 위해 측정하는 것이다.

또한, 온도 측정부(160)는 발효 장치 내부의 온도를 구간별로 측정하기 위해 하단 발효물의 내부 온도를 측정하는 하단 온도 측정부; 중간 발효물의 내부 온도를 측정하는 중간 온도 측정부; 상단 발효물의 내부 온도를 측정하는 상단 온도 측정부; 및 상부 공기의 온도를 측정하는 공기 온도 측정부;를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

온도 측정부(160)에서 측정된 발효물 온도 값은 제어부(200)로 자동연속 연동되어 온도 정보가 저장될 수 있다.

발효물의 온도를 측정하기 위해 발효 장치(300)에 온도 측정 장치(440)가 더 포함될 수 있다.

상기 온도 측정 장치(440)는 탱크(310) 벽부에 온도 센서가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 온도 센서는 탱크 구분된 구간에 따라 탱크(310) 벽부에 다수 개로 설치될 수 있다.

<실시예 3>

상기 실시예 1 또는 실시예 2의 발효 제어 장치에 알림부(240) 및 운전부(250)가 더 포함될 수 있다.

상기 알림부(240)는 측정부(100) 또는 산출부(210)에서 측정된 정보가 풍량, 풍압, 높이, 비중, 중량 또는 온도 중 어느 하나 이상의 값을 확인하여 오류 또는 비정상 정보가 운전부(250)로 연동된다.

또한, 알림부(240)는 소리 또는 빛을 발생시켜 사용자에게 오류 또는 비정상 정보를 알릴 수 있다.

상기 운전부(250)는 알림부(240)로부터 오류 또는 비정상 정보가 연동되면, 유기성 폐기물 투입량, 유기성 폐기물 배출량, 공기 투입량 또는 공기 배출량을 자동으로 제어하는 작동부(230)의 운전이 자동으로 중지 또는 수동 운전으로 전환될 수 있다.

알림부(240)의 오류 또는 비정상 정보가 해소되면, 중지 또는 수동 운전으로 전환되었던 작동부(230)의 운전을 다시 자동화시킬 수 있다.

<실시예 4>

상기 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 하나의 발효 제어 장치에 입력부(260) 및 통신부(270)가 더 포함될 수 있다.

상기 입력부(260)는 측정부(100) 또는 제어부(200)의 정보를 수신할 사용자의 단말기 정보 또는 사용자 정보를 지정할 수 있다.

상기 사용자 단말기는 유/무선 네트워크를 통해 통신이 가능한 디바이스로 컴퓨터, 노트북, 넷북, 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트TV 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 사용자 정보는 이메일 주소, 전화번호 또는 팩스번호 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

나아가, 입력된 사용자 단말기 정보 또는 사용자 정보는 저장부(220)에 저장될 수 있다.

상기 통신부(270)는 유/무선 네트워크를 통해 측정부(100) 또는 제어부(200)의 정보가 사용자의 단말기 또는 사용자 정보로 송신될 수 있다.

상기 측정부(100)의 정보는 풍량 측정부(110); 풍압 측정부(120); 높이 측정부(130); 비중 측정부(140); 중량 측정부(150); 또는 온도 측정부(160) 중 어느 하나 이상의 측정 정보가 포함될 수 있다.

상기 제어부(200)의 정보는 산출부(210); 저장부(220); 작동부(230); 알림부(240); 또는 운전부(250) 중 어느 하나 이상의 정보가 포함될 수 있다.

입력부(260) 및 통신부(270)가 더 포함될 경우 사용자의 시간과 장소에 구애받지 않고 발효 상태를 실시간으로 모니터링이 가능하고, 비전문 인력도 쉽게 사용할 수 있다.

본 발명은 발효 제어 장치 및 이를 이용한 발효 장치에 관한 것으로, 발효 장치 내부의 상태변화를 연속적으로 측정하여 발효 원료의 하루 투입량과 배출량을 산출하고, 원료 종류에 따른 발효의 최적 조건을 데이터화시켜 자동연속 운행이 가능한 산업상 이용가능한 발명이다.

Claims (8)

1. 풍량, 풍압, 높이, 비중 및 중량을 연속적으로 측정하되, 비중의 변화에 따른 유기성 폐기물의 투입량 및 배출량이 산정되는 측정부(100); 및 적체물의 발효가 균일화되기 위해 유기성 폐기물의 투입량과 배출량 및 공기의 공급량과 배출량을 제어하는 제어부(200);가 포함되고,
   측정부(100)는 유기성 폐기물이 발효되는 최적의 공기량을 실시간으로 확인하기 위해 공기 공급 및 배출에 따른 풍량을 측정하는 풍량 측정부(110),
   발효 장치의 내부 음압을 유지하기 위해 공기 공급 또는 배출에 따른 풍압을 측정하는 풍압 측정부(120),
   적체물의 높이를 자동 연속으로 측정하되, 레벨 미터가 포함되어 발효 장치 내부의 날개에 간섭하지 않으면서도 유기성 폐기물이 미생물에 의해 분해되어 입자의 크기가 변하여도 적체물의 높이가 측정되고, 미리 입력된 정보와 측정된 높이 값을 연산하여 체적 값이 산출되는 높이 측정부(130),
   높이 측정부(130)에서 산출된 체적 값과 중량 측정부(150)에서 측정된 중량 값을 연산하여 비중을 측정하는 비중 측정부(140)와,
   적체물의 중량을 측정하는 중량 측정부(150)가 포함되며,
   유기성 폐기물이 발효되기 위해, 비중이 0.5 이하이면 발효가 과하게 이루어져 유기성 폐기물의 투입량을 증가시키고, 비중이 0.8 이상이면 발효가 이루어지지 않아 통기성을 주기 위해 공기가 공급되고,
   제어부(200)는 측정부(100)에서 측정된 측정 데이터 정보를 기반으로 유기성 폐기물의 특성에 따른 유기성 폐기물 투입량, 유기성 폐기물 배출량, 공기 투입량 및 공기 배출량을 산출하는 산출부(210),
   측정부(100)에서 측정된 측정 데이터 정보 또는 산출부(210)에서 산출된 데이터 정보를 저장하는 저장부(220)와,
   산출부(210)에서 산출된 데이터 정보를 기반으로 유기성 폐기물의 특성에 따른 유기성 폐기물 투입량, 유기성 폐기물 배출량, 공기 투입량 및 공기 배출량이 작동되는 작동부(230)가 포함되고,
   유기성 폐기물의 비중, 공극성, 유기물 함량 및 함수율에 따른 발효 조건을 데이터화시켜 자동 운행되는 것을 특징으로 하는, 발효 제어 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1의 발효 제어 장치를 포함하는 발효 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   발효 장치(300)는,
   유기성 폐기물을 발효시키는 탱크(310);
   유기성 폐기물을 교반시키는 교반 장치(320);
   교반 장치(320)에 구동력을 발생시키는 구동 장치(330);
   탱크(310) 내부로 공기를 공급하기 위한 공기 공급 장치(340); 및
   탱크(310) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출 장치(350);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발효 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   발효 장치(300)의 풍량, 풍압, 높이, 비중 또는 중량 중 어느 하나 이상을 측정하는 측정 장치(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 발효 장치.
7. 청구항 5에 있어서,
   탱크(310)는,
   유기성 폐기물을 유입하는 유입구(311);
   유기성 폐기물을 배출하는 배출구(312);
   공기를 유입하는 공기 유입구(313); 및
   공기를 배출하는 공기 배출구(314);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발효 장치.
8. 청구항 5에 있어서,
   교반 장치(320)는,
   탱크(310) 내부에서 회전이 가능하도록 설치되는 회전축(321); 및
   유기성 폐기물을 교반하기 위해 회전축(321)에 포함되는 날개(322);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발효 장치.

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