KR102231839B1 - 음식물 쓰레기를 탈수시키기 위한 처리 시스템 - Google Patents

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루이 드루
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소시에떼 세르베코
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Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기(4)를 탈수하기 위한 처리 시스템(0)에 관한 것으로서, 처리 시스템은 음식물 쓰레기(4)를 교반하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하는 음식물 쓰레기(4)를 보관 및 가열을 위한 적어도 하나의 장치(200), 응축기(34)에서 불응축 기체를 추출하기 위한 개구(37)를 포함하는 직접 접촉 열 교환 응축기(34), 저장 장치(200)와 응축기(34) 간의 직접적인 연통을 허용하여 직접 접촉 열 교환 응축기(34)로의 기체상 유출물(22; 특히 쓰레기 저장 및 가열 장치(200) 내에서의 음식물 쓰레기(4)의 가열에 의하여 생성된 증기를 포함)의 통과를 가능하게 하는 제 1 파이프(3)를 포함하며, 여기서, 증기는 냉각 액체의 직접 접촉 상태에서 응축된다. 음식물 쓰레기의 저장 및 가열을 위한 장치(200)와 응축기(34) 사이에서의 열의 재순환은 열 펌프(6)에 의하여 제공된다.

Description

음식물 쓰레기를 탈수시키기 위한 처리 시스템{Processing system intended to dehydrate food waste}
본 발명은 쓰레기 처리 분야, 그리고 특히 음식물 쓰레기의 탈수를 가능하게 하는 방법에 관한 것이다.
음식물 쓰레기의 처리는 어떠한 산업적 관심사 그리고 대형 쇼핑센터와 같은 어떠한 상업적 회사를 위한 중요한 도전이다.
법령은 이제 이들에 의하여 생성된 쓰레기에 그 중량에 기초하여 세금을 부과하는 것을 필요로 한다. 따라서 현재의 추세는 생성된 음식물 쓰레기의 중량을 줄이는 것이다.
음식물 쓰레기를 건조시키는 방법을 포함한 다수의 방법이 가능하다.
특허문헌 WO 2009/139514는 음식물 쓰레기 건조를 위한 시스템을 개시한다. 음식물 쓰레기는 오일 배스(oil bath)에 의하여 80℃까지 가열되는 제1 컨테이너 내에 저장되며, 여기서 제1 컨테이너는 음식물 쓰레기를 교반하기 위한 그리고 고온의 공기를 공급하기 위한 장치를 포함한다. 컨테이너 내에서 음식물 쓰레기를 가열함에 의하여 생성된 증기는 고온의 공기와 혼합된다. 기체 형태의 유출물은 파이프로 배출된다. 그후, 유출물은 필터를 통과하여 간접 접촉 응축기에 도달한다. 응축기는 다수의 냉각 파이프와 다수의 팬을 포함한다. 부가적인 컨테이너에서 얻어진 응축물을 저장하기 위하여 유출물은 그후 응축기 내에서 응축된다. 불응축 유출물은 탈취되기 위하여 펌프에 의하여 펌핑되고, 그후 외부 공기와 혼합되며 그리고 제 1 컨테이너 내로 재도입되기 위하여 가열된다. 이 특허문헌에 설명된 시스템은 필터, 탈취기, 촉매 등과 같은 많은 장치를 이용한다. 이 장치들은 상당한 유지 보수와 함께 많은 유지비를 필요로 한다. 또한, 처리된 쓰레기의 양과 비교하여 시스템은 전체로서 많은 양의 에너지를 소비한다.
특허문헌 WO 2005/099920은 음식물 쓰레기를 처리하기 위한 시스템을 개시한다. 이 장치 또한 필터, 응축기, 열 교환기, 라디에이터, 촉매, 탈취기, 오존 발생기 등과 같은 다수의 장치를 포함한다. 더욱이, 이 시스템의 작동 온도는 시스템의 특정 부분 내에서 800℃까지 상승할 수 있다. 높은 온도뿐만 아니라 사용된 많은 장치의 작동은 상당한 에너지 소비 그리고 상당한 유지 보수를 필요로 한다.
특허문헌 EP 1 821 054 또한 음식물 쓰레기를 처리하기 위한 시스템을 개시한다. 음식물 쓰레기는 교반 수단을 포함하는 컨테이너에 보관된다. 기체 형태의 유출물은 공기 순환 팬 내로 흡입된다. 쓰레기의 일부는 가열 수단을 통과한 후 컨테이너 내로 다시 유입된다. 탈취기 및 350℃의 온도까지 유출물을 가열하는 가열 수단에 의하여 탈취된 후 유출물의 다른 부분은 배기 팬에 의하여 흡입된다. 장치의 개수가 더 적을지라도, 앞서 설명된 특허문헌에서와 같이 동일한 방식으로 이 특허문헌의 시스템은 현저한 에너지 소비를 필요로 한다. 또한, 컨테이너 내로의 유출물의 재순환은 시스템을 비효율적으로 만든다.
특허문헌 JP2008-284483은 쓰레기를 건조하기 위한 장치를 개시한다. 이 장치는 쓰레기를 처리하기 위한 컨테이너, 가열 장치, 진공 펌프를 포함한다. 컨테이너 내에서 발생된 기체를 냉각하기 위한 장치 그리고 물과 기름과 같은 기체화된 성분을 배출시키기 위한 사이클론 분리기가 컨테이너와 진공 펌프 사이에 위치된다. 이 장치는 상당한 유지 보수가 요구되는 사이클론 분리기와 냉각 장치와 같은 다수의 시스템을 필요로 한다.
본 발명은 간단하고, 경제적이면서 그리고 신뢰성있는, 이전에 언급된 하나 이상의 어려움을 보상하는 쓰레기 처리 시스템을 얻기 위한 목적을 갖는다.
이를 위하여 본 발명은 컨테이너 내에서 음식물 쓰레기를 교반하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하는 음식물 쓰레기를 위한 저장 및 가열 장치를 적어도 포함하는 음식물 쓰레기를 탈수하기 위한 처리 시스템에 관한 것으로서, 이 시스템은
- 상부 내의 불응축 기체를 위한 추출 개구 그리고 하부 내의 응축물을 위한 추출 개구를 포함하는 엔클로져를 갖는, 직접 접촉 열전달을 이용한 응축기; 및
- 저장 및 가열 장치와 응축기 사이의 직접적인 연통을 가능하게 하여 음식물 쓰레기에 의하여 저장 및 가열 장치에서 생성된 증기를 포함하는 기체상 유출물이 직접 접촉 열 교환 응축기를 향하여 통과하는 제 1 파이프를 더 포함하되,
기체상 유출물에 함유된 증기는 응축기에서 응축되고, 컨테이너의 내부, 응축기의 엔클로져의 내부 그리고 제 1 파이프의 내부는 1차 진공 하에서 유지된다.
다른 특징에 따르면, 직접 접촉 열 교환 응축기는 지면에 직교적인 길이 방향 축을 갖는 엔클로져를 포함하는 제트 응축기이며, 엔클로져는 그의 상부 부분에 샤워 장치를 포함하되, 샤워 장치는 냉각 액체가 상부에서 하부를 향하여 소나기처럼 엔클로져 내로 떨어지는 것을 허용하는 적어도 하나의 냉각 액체 유입 개구를 포함하며, 냉각 액체에 의하여 응축된 증기가 추가된 냉각 액체로 이루어진 응축물이 응축물 배출 개구를 통하여 추출되며, 제 1 파이프는 엔클로져의 하부 내로 이어진다.
다른 특징에 따르면, 응축기의 불응축 기체 추출 개구는 불응축 기체 배수 펌프에 연결되어 있으며, 그리고 응축물 추출 개구는 응축물 배수 펌프에 연결된다.
다른 특징에 따르면, 샤워 장치는 제 2 파이프를 통하여 응축기 엔클로져의 하부와 연통되며, 응축물의 일부는 제 2 파이프에 의하여 샤워 장치로 이어질 응축물 재순환 펌프에 의하여 엔클로져의 하부로부터 빠져 나간다.
다른 특징에 따르면, 쓰레기 저장 및 가열 장치는,
- 음식물 쓰레기를 수용하도록 의도되며 그리고 그 형상은 부분적으로 원통형 부분인 컨테이너: 및
- 컨테이너의 벽에 대항하여 위치하며 그리고 컨테이너 내에 들어있는 음식물 쓰레기를 가열하기 위한 가열 장치를 더 포함한다.
다른 특징에 따르면, 교반 장치는 적어도
- 모터에 의하여 구동되며 그리고 컨테이너의 원통형 부분의 길이 방향 축에 평행한 회전 샤프트;
- 한 종단이 회전 샤프트에 부착된 다수의 스템; 및
- 스템의 다른 종단에 부착된 다수의 블레이드를 포함하여, 스템과 블레이드로 이루어진 조립체는 회전 샤프트에서 컨테이너의 원통형 부분의 벽의 근처로 연장된다.
다른 특징에 따르면, 컨테이너의 길이 방향 축은 지면에 관하여 경사지며, 그리고 회전 샤프트와 스템을 포함하는 평면과 각도(δ)를 형성하는 평면 내에 각 블레이드가 들어있되, 블레이드는 스템에 고정되고, 음식물 쓰레기의 처리 동안에 시스템 내에서 처리되도록 의도된 음식물 쓰레기가 지면에서 가장 멀리 떨어진 회전 샤프트의 종단의 방향으로 들어올려지도록 각도(δ)의 방향이 선택된다.
다른 특징에 따르면, 가열 장치는 컨테이너의 외부 표면에 적용된 가열 플레이트를 포함하되, 가열 플레이트는 레귤레이터에 의하여 온도가 제어된다.
다른 특징에 따르면, 가열 장치는 열 펌프를 더 포함하며, 그의 특정 응축기는 컨테이너에 부착되고 그리고 그의 특정 증발기는 응축기의 엔클로져에 그리고/또는 제 2 파이프 상에 부착되어 응축기의 엔클로져의 그리고/또는 제 2 파이프의 열을 회수하고 그 열을 컨테이너로 복귀시킨다.
다른 특징에 따르면, 가열 장치는 열 펌프를 더 포함하며, 그의 특정 응축기는 컨테이너에 부착되고 그리고 그의 특정 증발기는 응축기의 엔클로져 내에 있다.
다른 특징에 따르면, 응축기의 엔클로져에 가장 가까운 제 1 파이프의 부분은 엔클로져의 길이 방향 축과 예각(α)을 형성한다.
다른 특징에 따르면, 1차 진공은 응축기로부터 불응축 기체를 추출하기 위한 펌프 및/또는 응축물 배수 펌프에 의하여 유지된다.
다른 특징에 따르면, 시스템은 컨테이너 내에 부착된 수분 센서를 더 포함하되, 이 센서는 제어 수단에 연결되고, 제어 수단은 회전 샤프트를 구동하는 모터, 배수 및/또는 재순환 펌프(들), 가열 장치 그리고 열 펌프에 연결되며, 센서가 컨테이너 내의 최소 수분 수위보다 낮은 음식물 쓰레기 내의 수분의 수위를 감지할 때 제어 수단은 회전 샤프트의 모터, 가열 장치, 배수 및/또는 재순환 펌프(들), 그리고 열 펌프를 정지시킨다.
다른 특징에 따르면, 시스템은 컨테이너 내의 그리고/또는 응축기 엔클로져 내의 적어도 하나의 압력 센서를 포함하되, 압력 센서(들)는 제어 수단에 연결되고, 제어 수단은 적어도 하나의 배수 펌프에 연결되며, 제어 수단은 배수 펌프(들)의 작동을 제어하여 시스템의 1차 진공을 유지하며 그리고/또는 응축물을 배출시킨다.
다른 특징에 따르면, 컨테이너는 지면에 가장 가까운 부분 내에 배출 개구를 갖는다.
다른 특징에 따르면, 커터는 회전 샤프트에 부착된다.
첨부된 도면을 참고하여 작성된 상세한 설명을 읽음에 따라 특징 및 이점과 함께 본 발명이 더욱 명확하게 드러날 것이다.
도 1은 한 실시예에 따른 시스템의 개략적인 도면.
도 2는 커버가 없는 저장 및 가열 장치의 부분 절단 사시도.
도 3은 커버가 없는 저장 및 가열 장치의 평면도.
도 4는 회전 샤프트의 축을 따른 저장 및 가열 장치의 횡단면을 도시한 도면.
도 5는 다른 실시예에 따른 시스템의 개략적인 도면.
이하, 상세한 설명이 위에서 언급된 도면을 참고할 것이다.
본 발명은 음식물 쓰레기(4)를 처리하기 위한 시스템(0)에 관한 것이다.
음식물 쓰레기(4)는 예를 들어 그리고 제한없이 음식 산업체, 대형 쇼핑센터에서 또는 음식점으로부터의 음식 거래에 의하여 불량식품으로 처리된 쓰레기일 수 있다.
음식물 쓰레기(4)는 예를 들어 플라스틱, 유리, 금속 등으로 이루어질 수 있는 음식물 포장지에서 나오는 유기 폐기물과 무기 쓰레기를 포함할 수 있다.
시스템(0)은 음식물 쓰레기(4)를 위한 저장 및 가열 장치(200)를 포함한다.
저장 및 가열 장치(200)는 컨테이너(2)를 포함하며, 여기서 처리될 음식물 쓰레기(4)는 컨테이너에 담긴다. 교반 장치는 컨테이너(2) 내에 담겨있는 쓰레기를 교반하는 것을 가능하게 한다.
컨테이너(2)는 부분적으로 원통형 부분인 형상을 갖는다. 컨테이너(2)는 스테인리스 강 또는 흑철(black steel)로 또는 쓰레기 및 그 가열에 맞는 어떠한 다른 적절한 재료로 이루어질 수 있다.
교반 장치는 모터(18)에 의하여 구동되는 회전 샤프트(17)를 포함한다. 회전 샤프트(17)는 일부가 컨테이너(2)를 형성하는 완전 원통 부재의 길이 방향 축(32)과 평행하다. 바람직하게는, 회전 샤프트(17)의 축(31)과 완전 원통 부재의 길이 방향 축(32)은 동일하다. 회전 샤프트(17)를 구동하는 모터(18)는 컨테이너(2) 외부에 위치된다. 컨테이너(2)의 일측 상에서 연장된 회전 샤프트(17)는 모터(18)에 연결되도록 컨테이너(2)의 벽을 통과한다. 음식물 쓰레기(4)가 컨테이너(2) 내에 있을 때, 음식물 쓰레기, 특히 음식물 쓰레기(4)에 함유된 액체 물질이 컨테이너를 떠나지 않도록 그리고 1차 진공을 유지하기 위하여 회전 샤프트(17)가 컨테이너(2)의 벽을 통과하는 위치에 실링 수단이 이용된다.
교반 장치는 다수의 스템(20) 그리고 다수의 블레이드(19)를 더 포함한다. 각 스템(20)의 한 종단은 회전 샤프트(17)에 부착된다. 블레이드(19)는 스템(20)의 다른 종단에 부착된다. 스템(20)과 블레이드(19)로 구성된 조립체는 회전 샤프트(17)에서 원통형 부분 형상의 컨테이너(2)의 벽 부근으로 연장된다. 스템(20)과 블레이드(19)로 이루어진 조립체에 의하여 형성된 길이는 실질적으로 (한 부분이 컨테이너(2)를 구성하는) 완전한 원통형 부재의 반경보다 작으며 따라서 블레이드(19)는 원통형 부분과 같은 형상의 컨테이너(2)의 부분의 내벽에 마찰되지 않는다.
회전 샤프트(17)는 느린 회전 속도로 회전한다. 교반 장치의 회전 샤프트(17)의 회전 속도는 예를 들어 분당 7.5회전과 동일하다.
저장 및 가열 장치(200)는 컨테이너(2) 내에서 음식물 쓰레기(4)를 가열하기 위한 가열 장치(11)를 더 포함하여 쓰레기로부터 물을 증기 형태로 추출하는 것을 가능하게 한다. 쓰레기를 위한 가열 장치(10)는 50℃ 내지 100℃ 사이에서 조절될 수 있다. 쓰레기의 바람직한 온도는 80℃와 동일하다. 이 경우, 컨테이너(2)의 벽에서의 열 구배를 고려하기 위하여 가열 장치(11)는 바람직하게는 100℃로 조정될 수 있다.
가열 장치(11)는 컨테이너(2)의 바닥에 위치될 수 있다. 가열 장치(11)는 열 펌프(6)에서 꺼내어진 가열 플레이트(11a) 또는 열 복원기(11b) 또는 가열 플레이트(11a)와 열 복원기(11b)의 조합체를 포함할 수 있다.
가열 장치(11)의 가열 플레이트(11a)는 컨테이너(2)로 열(25a)을 공급한다. 가열 플레이트는 컨테이너(2)의 외부 표면에, 바람직하게는 원통형 부분의 하부에 덮여진 유연한 가열 플레이트일 수 있다. 이 가열 플레이트는 그 구조에서 가열 저항기를 형성하는 적어도 하나의 전기 요소를 갖는다. 여기서, 가열 저항기는 유연하고 열 전도적이고 그리고 전기적으로 절연된 (유사한 특성을 갖는 실리콘 또는, 탄성 중합체와 같은 다른 폴리머로 이루어질 수 있는) 재료 내에 묻혀져 있다. 가열될 컨테이너의 체적에 따라 100W 내지 10,000W의 전기를 공급하는 것을 허용하기 위하여 이 가열 전기 저항기는 적어도 하나의 전기 공급 수단에 의하여 전기를 공급받는다. 한 실시예에 따르면, 사용된 가열 플레이트는 불규칙하게 온도 조절되며 그리고/또는 전원을 공급받는다.
가열 장치(11)의 열 복원기(11b)는 열 펌프(6)에 연결된 특정 응축기일 수 있다. 엔클로져(35)로부터의 또는 제 2 파이프(5)로부터의 열을 회수(23, 24)하기 위하여 그리고 그후 열 펌프의 특정 응축기(11b)를 통하여 보다 높은 온도에서 열(25b)을 컨테이너(2)로 복귀시키기 위하여 열 펌프(6)는 한편으로는 컨테이너(2)에 연결되고, 다른 한편으로는 응축기(34)의 엔클로져(35) 및/또는 제 2 파이프(5)에 연결된, 특정 증발기와 같은 적어도 하나의 열 회수기(7, 8)에 연결된다. 이 열 펌프는 예를 들어 초임계이산화탄소 형태일 수 있다. 이 사이클을 선택하는 것은 컨테이너(2)의 벽과 직접 접촉 상태에서 예를 들어 15℃의 바람직한 특정 증발기(7, 8) 온도, 그리고 예를 들어 100℃의 바람직한 특정 응축기(11b)의 온도와 맞는 것을 가능하게 한다. 열 펌프(6)의 특정 응축기는 그 하부에서 위에서 언급된 유연한 가열 플레이트 대신에 또는 바로 옆에서 컨테이너(2)에 부착된다.
도 5에 도시된 다른 실시예에서, 열 회수기(78)는 응축기(34)의 엔클로져(35) 내에 있어 엔클로져(35) 내의 열을 회수하며, 그리고 그후 열 펌프의 특정 응축기(11)를 통하여 열(25b)을 보다 높은 온도에서 컨테이너(2)로 복귀시킨다. 이 구성은 열 회수의 정도를 개선하는 것을 가능하게 하며 그리고 따라서 시스템의 효율을 개선하는 것을 가능하게 한다. 특정 증발기와 같은 열 회수기(78)는 구불구불한 파이프 형태일 수 있다.
도 1에 도시된 저장 및 가열 장치(200)의 바람직한 실시예에 따르면, 원통형 부분 형태의 컨테이너(2)의 부분(2a)은 반원통형이며, 그 길이 방향 축(32)은 지면(30)에 대하여 바람직하게는 0° 내지 30° 범위에 포함된, 더욱 바람직하게는 15°와 동일한 각도(β)만큼 경사져 있다. 이 실시예에서, 컨테이너(2)는 또한 반원통형 부분(2a)의 상단 상의 부분(2b)을 포함할 수 있으며, 이 부분은 베이스가 직각 사다리꼴인 직선 프리즘의 형상을 갖는다. 사각형의 반대 비평형 직선에 의하여 만들어진 각도는 β와 동일하다. 반원통형 부분(2a) 그리고 직선형 프리즘을 형성하는 부분(2b)을 포함하는 조립체는 컨테이너(2)를 형성한다. 컨테이너(2)는 반원통형 부분의 반대쪽의 직선형 프리즘 형상을 갖는 부분(2b)의 상부 표면 상의 커버(300)에 의하여 닫힌다. 예들 들어, 컨테이너(2) 내로 음식물 쓰레기(4)를 적재하기 위하여 커버는 열릴 수 있다. 예를 들어, 시스템(0)의 작동 동안에 커버는 닫힐 수 있다.
이 실시예에서, 회전 샤프트(17)와 스템(20)을 포함하는 평면(39)과 각도(δ)를 형성하는 평면(38) 내에 각 블레이드(19)가 들어있으며, 여기서, 블레이드(19)는 스템에 부착되어 있다. 각도(δ)는 예를 들어 바람직하게는 0 °내지 60°를 포함하며, 더욱 바람직하게는 30°와 동일하다. 각도(δ)는 대체적으로 각도(β)와 동일할 수 있다. 음식물 쓰레기(4)의 처리를 위한 시스템(0)의 가동 중에 음식물 쓰레기(4)의 처리 동안에 시스템(0) 내에서 처리되도록 의도된 음식물 쓰레기(4)가 지면(30)에서 가장 멀리 떨어진 회전 샤프트(17)의 종단(21)의 방향으로 들어 올려지는 방식으로 각도(δ)의 방향이 선택된다. 이는 교반 장치의 작동을 비효율적으로 만드는, 음식물 쓰레기(4)가 중력에 의하여 지면(30)에 가장 가까운 컨테이너(2)의 부분 내에 축적된 상태를 유지하는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다.
이 실시예에서, 회전 샤프트(17)를 구동하는 모터(18)는 지면에서 가장 멀리 떨어진 회전 샤프트(17)의 종단에 위치된다.
이 실시예의 반원통형 부분(2a)의 길이 방향 축(31)의 경사짐은 음식물 쓰레기(4)가, 회전 샤프트(17)가 컨테이너(2)의 벽을 통과하는 지점(21)에서 사용된 밀봉 수단에 도달하는 것을 방지한다. 실제로, 음식물 쓰레기(4)는 음식물 쓰레기(4)의 처리 동안에 화학적 또는 물리적 반응에 의하여 밀봉 수단을 손상시킬 수 있다.
저장 및 가열 장치(200)의 모든 실시예를 위하여, 컨테이너(2)는 원통형 부분의 지면에 가장 가까운 부분 내에 배출 개구(400)를 가질 수 있다. 쓰레기의 건조 동안에 배출 개구(400)는 정상적으로 닫히며, 건조된 쓰레기의 배출을 위하여 열린다.
이 실시예에서, 교반 장치의 회전 샤프트(17)는 회전 샤프트(17)와 (블레이드(19)가 부착된) 스템(20)을 포함하는 평면(39)과 함께 블레이드(19)에 의하여 형성된 각도(δ)로 인하여 음식물 쓰레기(4)가 들어올려지는 것을 가능하게 하는 회전 방향으로 회전한다. 음식물 쓰레기의 나머지를 배출 개구를 향하여 밀어붙이는 교반 장치의 블레이드(19) 때문에 회전 샤프트(17)의 반대 회전 방향으로 처리 후의 건조된 음식물 쓰레기(4)의 나머지는 배출 개구(400)를 통하여 쉽게 배출될 수 있다.
회전 샤프트(17)는 또한 회전 샤프트(17)에 부착된 커터를 포함한다. 이 커터는 회전 샤프트(17) 주위에서 음식물 쓰레기(4)에 둘러싸여질 수 있는, 음식물 쓰레기 내에 함유된 물질을 잘게 자르는 것을 가능하게 한다. 여기서, 물질은 회전 샤프트(17)의 회전을 막거나 늦추게 함으로서 교반 장치의 작동을 손상시킨다. 회전 샤프트(17) 주변에서 음식물 쓰레기에 둘러싸여질 수 있는, 음식물 쓰레기(4)에 함유된 물질은 예를 들어, 플라스틱 포장지, 플라스틱 필름 또는 플라스틱 백과 같은 플라스틱 물질일 수 있다.
음식물 쓰레기(4)를 처리하기 위한 시스템(0)은 직접 접촉 열 교환 증기 응축기(34)를 더 포함한다. 직접 접촉에 의한 열 교환은 열을 교환하는 2가지 유체 사이에 별도 재료가 존재하지 않는 열 교환이다.
직접 접촉 열 교환 응축기(34)는 제트 응축기일 수 있으며, 여기서 냉각 액체, 예를 들어 냉각수는 음식물 쓰레기(4)에 의하여 생성된 기체상 유출물(22) 내에 함유된 증기와 직접 접촉 상태로 들어간다. 여기서, 증기는 이후 이 액체와의 접촉에 의하여 그후 응축된다. 냉각 액체의 온도는 0℃보다 높고 30℃보다 낮다. 바람직하게는 냉각 액체의 온도는 예를 들어 15℃이다.
이 제트 응축기는 지면(30)에 실질적으로 직교하는 길이 방향 축(28)을 갖는 엔클로져(35)를 포함한다. 엔클로져(35)의 길이 방향 축(28)은 수직선에 대하여 5°보다 작은 각도를 가질 수 있다. 제트 응축기의 구성 요소는 스테인리스 강으로, 또는 흑철로 또는 응축기 내의 온도와 압력에 맞는 어떠한 다른 재료, 예를 들어 고온 PVC로 이루어질 수 있다.
엔클로져(35)의 상부 부분에서, 적어도 하나의 냉각수(16) 유입 개구를 포함하는 샤워 장치(33)는 냉각 액체(16)가 소나기(13)와 같이 상부 부분에서 하부 부분을 향하여 엔클로져(35) 내로 떨어지는 것을 가능하게 한다.
엔클로져(35)는 하부 부분에서 냉각 액체(16) 그리고 냉각 액체(16)에 의하여 응축된 기체상 유출물(22)로부터의 증기로 이루어진 응축물(600)을 뽑아내기 위한 개구(36)를 더 포함한다.
샤워 장치(33)는 응축기(34)의 엔클로져(35)의 하부 부분과 연통될 수 있다. 샤워 장치(33)로 이어질 응축물 재순환 펌프(100)에 의하여 응축물의 부분은 엔클로져(35)의 하부 부분으로부터 뽑아내어진다.
엔클로져(35)는 상부 부분에서 기체상 유출물(22)에 함유된 불응축 기체(700)를 위한 추출 개구(37)를 더 포함하며, 여기서 불응축 기체는 불응축 기체 배수 펌프(9)에 의하여 뽑아내어진다.
불응축 기체를 추출하기 위한 개구(37)는 활성 탄소 필터(500)를 더 포함할 수 있어 불응축 기체 또는 활성 탄소 필터와 결합된 스플래쉬 시스템(splash system)을 탈취시킨다. 탈취를 위하여 촉매 변환기가 또한 이용될 수 있다.
음식물 쓰레기(4)를 처리하기 위한 시스템(0)은 저장 장치(200), 특히 컨테이너(2)와 응축기(34) 사이의 직접 연통을 허용하는 제 1 파이프(3)를 더 포함하여 컨테이너(2) 내에서 음식물 쓰레기(4)를 가열함에 의하여 생성된 증기 그리고 불응축 기체로 이루어진 기체상 유출물(22)의 직접 접촉 열 교환 응축기(34)를 향하는 통과를 허용한다. 제 1 파이프(3)는 스테인리스 강 또는 흑철(black steel) 또는 온도 및 압력의 수준에 맞는 어떠한 다른 재료, 예를 들어 고온 PVC로 이루어질 수 있다.
이 제 1 파이프(3)는 기체 도입 개구(14)를 통하여 엔클로져(35)의 하부 부분 내로 이어진다. 엔클로져(35)에 가장 가까운 제 1 파이프(3)의 제 1 부분(3a)은 길이 방향 축(39)을 가지며, 응축기(34)의 엔클로져(35)와 제 1 파이프(3) 사이에 예를 들어 엘보우 부분을 형성함에 의하여 이 축은 응축기(35)의 엔클로져(28)의 길이 방향 축(28)과 각도(α)를 형성한다. 예각(α)은 예를 들어 30° 내지 60° 사이에 포함된 간격에 포함될 수 있다. 응축기(34)의 엔클로져(35)에 부착된 종단 반대쪽의 제 1 파이프(3)의 제 1 부분(3a)의 종단은 기체상 유출물(22)을 도입시키기 위한 개구(14)의 높이보다 큰 높이를 이룰 때까지 지면(30)에서 멀어지게 연장 이동한다. 그후 이 종단은 제 1 파이프(3)를 쓰레기 저장 및 가열 장치(200)의 컨테이너(2)에 연결하는 제 2 파이프의 제 2 부분(3b)에 연결된다.
응축기(34)의 엔클로져(35)의 내부, 컨테이너(2)의 내부 그리고 제 1 파이프(3)는 공기 기밀 상태이며 그리고 1차 진공 상태, 예를 들어 1 바아 내지 0.001 바아, 바람직하게는 0.7 바아에서 유지된다. 시스템(0) 내의 1차 진공은 무엇보다도 시스템(0) 내부에 악취를 들어있게 하는 것을 허용한다. 이 공기 기밀 상태는 또한 시스템(0)의 구성 요소의 원하지 않는 산화를 방지하기 위하여 외부 공기의 유입을 방지하는 것을 가능하게 한다. 마지막으로, 1차 진공은 또한 음식물 쓰레기 내에 함유된 물의 기화 온도를 100℃ 아래로 줄이는 것을 가능하게 하며, 이는 가열 에너지를 절감한다.
엔클로져(35)의 바닥에서 수집된 물 응축물은 적어도 하나의 응축물 배수 펌프(10)에 의하여 뽑아내어진다.
한 변형 실시예에서, 이 응축물 배수 펌프(10)는 예를 들어 불응축 배수 기체 펌프(9)와 동일한 샤프트에 결합된다.
다른 변형 실시예에서, 이 펌프들(9 및 10)은 동일하다. 이 다른 변형 실시예에서, 불응축 배수 펌프(9)는 액체 링 펌프이다. 따라서, 추출되고 그리고 응축기의 엔클로져(35)의 바닥에서 수집된 응축물은 불응축 기체 배수 펌프(9)의 액체 링에 의하여 사용된다.
다른 변형에서, 응축물과 냉각 액체 재순환 펌프(100)는 불응축 기체 배수 펌프(9) 및/또는 응축물 배수 펌프(10)와 결합될 수 있다.
시스템(0)은 컨테이너(2) 내에 부착된 수분 센서(230)를 더 포함할 수 있다. 이 센서(230)는 적어도 회전 샤프트(17)를 구동하는 모터(18)에 연결된 제어 수단에 연결될 수 있다. 제어 수단은 또한 적어도 배수 및/또는 재순환 펌프(들)(9, 10, 100)에, 가열 장치(11a)에 그리고/또는 열 펌프(6)에 연결될 수 있다. 센서(230)가 컨테이너(2) 내의 음식물 쓰레기(4)의 최소 수분 높이 값보다 작은, 예를 들어 10% 내지 20% 수분을 포함하는 수분 높이를 감지할 때 제어 수단은 회전 샤프트(17)의 모터(18) 그리고 전체 시스템(0)을 정지시킨다. 전체 시스템(0)의 정지가 의미하는 것은 회전 샤프트(17), 불응축 기체 배수 펌프(9), 응축물 배수 펌프(10), 재순환 펌프(100), 가열 장치(11) 그리고 열 펌프(6)를 포함한 모든 요소의 정지이다.
시스템(0)은 컨테이너(2) 내의 그리고/또는 응축기(34)의 엔클로져(35) 내의 적어도 하나의 압력 센서(231)를 포함할 수 있다. 센서(들)(231)는 제어 수단에 연결될 수 있다. 제어 수단은 적어도 불응축 기체 배수 펌프(9)에 연결된다. 따라서 제어 수단은 불응축 기체 배수 펌프(9)의 작동을 제어하여 시스템(0)의 1차 진공을 유지한다.
1차 진공은 적어도 불응축 기체 배수 펌프(9)에 의하여 유지될 수 있다. 응축물 배수 펌프(10)는 또한 1차 진공을 유지하는데 관여할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템(0)은 탈수에 의하여 음식물 쓰레기(4)를 처리하는 것을 가능하게 한다.
시스템(0)의 사용자는 컨테이너(2)의 커버(300)를 열어 컨테이너(2) 내로 음식물 쓰레기(4)를 적재하고, 그후 커버를 닫는다.
커버가 닫혀진 후 배수 펌프(9 및 10)가 가동함에 의하여 1차 진공이 시스템(0) 내에 생성된다. 냉각 액체를 샤워 장치(33)를 향하여 뽑아내기 위하여 재순환 펌프(100)가 가동하기 시작한다.
저장 및 가열 장치의 교반 장치 그리고 가열 장치가 가동된다.
가동 동안에 응축기의 엔클로져(35) 내에 아마 존재하는 예를 들어 공기의 불응축 기체가 불응축 기체 배수 펌프(9)에 의하여 배출된다. 응축기(34)의 엔클로져(35) 내의 온도와 압력이 그후 컨테이너(2) 외부의 온도와 압력보다 낮아진다. 이는 특히 증기를 포함하는, 컨테이너(2) 내에서 쓰레기를 가열함에 의하여 생성되는 기체상 유출물(22)이 제 1 파이프(3)를 통과함에 의하여 응축기(34)의 엔클로져(35)의 내부를 향하여 뽑아 내어지는 것을 허용하는 진공을 생성한다.
소나기(13)와 같이 떨어지는 냉각 액체(16)는 음식물 쓰레기(4)에서 생성된 기체상 유출물(22) 내에 함유된 증기를 직접 접촉에 의하여 응축시키며, 그후 응축기(34)의 엔클로져(35)의 하부로 떨어진다. 불응축 기체의 가능한 일부는 불응축 기체 배출 개구(37)를 통하여 배출된다. 냉각 액체(16), 예를 들어 물과 혼합된 응축물은 응축물 배출 개구(36)를 통하여 배출된다. 냉각 액체(16)와 혼합된, 응축기(34)의 엔클로져(35)의 하부에 담긴 응축물의 부분은 응축물 재순환 펌프(100) 때문에 샤워 장치(33) 내에서 다시 순환된다.
응축물 배수 펌프(10)의 속도가 응축된 증기 그리고 냉각 액체(16)를 포함하는 모든 액체의 제거를 가능하게 하는데 충분하지 않을 수 있다는 점이 발생할 수 있다. 응축기(34)의 엔클로져(35)의 하부에 담겨있는 모든 액체의 수위는 그후 응축기(34)의 엔클로져(35) 내에서 올라가며 또한 응축기(34)의 엔클로져(35)의 길이 방향 축(28)과 각도(α)를 형성하는 제 1 파이프(3) 내에서도 올라간다. 이 각도(α)는 모든 액체가 컨테이너(2)를 향하여 상승하는 것을 방지한다. 더욱이, 응축기(34)의 엔클로져(35) 내에서 액체의 수위가 올라갈 때, 이는 응축기(34)를 향하는 기체상 유출물(22) 도입 개구(14)의 단면을 감소시키는 효과가 있다. 결과적으로, 음식물 쓰레기(4)에 의하여 생성된 기체상 유출물(22)의 흡입 속도는 감소된다. 이는 모든 액체가 충분하게 배출될 때까지 시스템(0)의 작동을 늦추는 효과를 가지며 따라서 엔클로저(35) 내에서의 액체 수위의 감소를 통하여 흡입은 다시 증가할 수 있으며 그리고 이러한 이유로 흡입 개구(14)의 단면이 증가한다. 따라서, 제 1 파이프(3)의 이러한 기하학적 배치는 구조에 의하여 컨테이너(2)로부터 응축기(34)의 엔클로져(35)를 향하여 흡입된 기체상 유출물(22)의 흐름을 제어 수단, 예를 들어 전자 요소 없이도 자동적으로 제어하는 것을 가능하게 한다.
시스템(0)의 작동 동안에, 특정 응축기(11b)로 인하여 열 펌프(6)는 보다 높은 온도에서 열을 컨테이너(2)에 복귀(25b)시킬 수 있으며, 응축기(34)의 엔클로져(35) 및/또는 제 2 파이프(5)에 부착된 특정 열 회수 증발기(7, 8)에 의하여 더 낮은 온도에서 열(23, 24)은 회수된다. 따라서 시스템의 에너지 소비는 예를 들어 열 펌프(6)의 성능 계수에 비례하여 감소될 수 있다.
펌프(9, 10, 100), 열 펌프(6), 교반 장치의 모터(18), 가열 레지스터(11a)와 같은 시스템(0)의 능동적, 기계적 또는 전기적 요소를 제어하기 위하여 전자 제어 요소가 사용될 수 있다. 이 제어는 수분 센서(230) 및/또는 압력 센서(231)뿐만 아니라 다른 센서 예를 들어 온도 센서에 의하여 복원된 데이터의 함수로서 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템(0)은 많지 않은 요소 및 부품을 갖는 효율적인 시스템(0)이다. 시스템(0)은 또한 고장의 상당한 원인인 전자 제어 수단에 의하여 제어되는 요소의 개수를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 이 요소들은 고장날 수 없는 시스템(0)의 구성의 형태에 의하여 그리고 물리적 현상의 이용에 의하여 대체된다. 더욱이 시스템(0)은 예를 들어 가열을 위한 다량의 에너지를 절약하는 것을 가능하게 한다.
발명의 적용의 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명이 많은 다른 특정 형태의 실시예를 가능하게 한다는 것이 본 기술 분야의 지식을 가진 자에게 분명하다. 결과적으로, 본 실시예들은 설명의 형태로 고려되어야 하나, 첨부된 청구범위에 의하여 한정된 분야 내에서 변형될 수 있으며 그리고 본 발명은 위에 주어진 상세한 설명으로 제한되어서는 안된다.

Claims (16)

  1. - 컨테이너(2) 내에서 음식물 쓰레기(4)를 교반하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함하는, 음식물 쓰레기(4)를 위한 저장 및 가열 장치(200);
    - 응축기(34);
    - 저장 및 가열 장치(200)와 응축기(34) 사이의 직접적인 연통을 가능하게 하여 음식물 쓰레기(4)에 의하여 저장 및 가열 장치(200) 내에서 생성된 증기를 포함하는 기체상 유출물(22)이 응축기(34)를 향하여 통과하는 것을 허용하는 제 1 파이프(3)를 포함하되,
    기체상 유출물에 함유된 증기는 응축기에서 응축되고, 컨테이너(2)의 내부, 응축기(34)의 엔클로져(35)의 내부 그리고 제 1 파이프(3)의 내부는 1차 진공 하에서 유지되고, 응축기(34)는 그의 상부 부분에 불응축 기체 배출 개구(37)를 그리고 그의 하부 부분에 응축물 배출 개구(36)를 포함하는 엔클로져(35)를 갖는 직접 접촉 열 교환 응축기(34)이고,
    가열 장치는 열 펌프(6)를 더 포함하며, 그의 특정 응축기(11b)는 컨테이너(2)에 부착되고 그리고 응축기(34)의 엔클로져(35)로부터의 그리고/또는 제 2 파이프(5)로부터의 열을 회수(23, 24)하기 위하여 그의 특정 증발기(7, 8)는 응축기(34)의 엔클로져(35)에 그리고/또는 제 2 파이프(5)에 부착되어 열(25b)을 컨테이너(2)로 복귀시키는 것을 특징으로 하는, 음식물 쓰레기(4)를 탈수시키기 위한 처리 시스템(0).
  2. 제1항에 있어서, 직접 접촉 열 교환 응축기(34)는 지면(30)에 직교적인 길이 방향 축(28)을 갖는 엔클로져(35)를 포함하는 제트 응축기(34)이며, 엔클로져(35)는 그의 상부 부분에 샤워 장치(33)를 포함하되, 샤워 장치는 냉각 액체(16)가 상부에서 하부를 향하여 소나기(16)처럼 엔클로져(35) 내로 떨어지는 것을 허용하는 적어도 하나의 냉각 액체(16) 유입 개구를 포함하며, 냉각 액체(16)에 의하여 응축된 증기가 추가된 냉각 액체(16)로 이루어진 응축물이 응축물 배출 개구를 통하여 뽑아내어지며, 제 1 파이프(3)는 엔클로져(35)의 하부 내로 이어지는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  3. 제1항 및 제2항 중 한 항에 있어서, 응축기(34)의 불응축 기체 추출 개구(37)는 불응축 기체 배수 펌프(9)에 연결되어 있으며, 그리고 응축물 추출 개구(36)는 응축물 배수 펌프(9)에 연결된 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  4. 제2항에 있어서, 샤워 장치(33)는 제 2 파이프(5)에 의하여 응축기(34)의 엔클로져(35)의 하부와 연통되며, 응축물의 일부는 제 2 파이프(5)에 의하여 샤워 장치(33)로 이어질 응축물 재순환 펌프(100)에 의하여 엔클로져(35)의 하부로부터 빠져나가는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  5. 제1항에 있어서, 쓰레기 저장 및 가열 장치(200)는,
    - 음식물 쓰레기(4)를 수용하도록 의도되며 그리고 그 형상은 부분적으로 원통형 부분(2a)인 컨테이너(2): 및
    - 컨테이너(2)의 벽에 대항하여 위치하며 그리고 컨테이너(2) 내에 들어있는 음식물 쓰레기(4)를 가열하기 위한 가열 장치(11)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  6. 제5항에 있어서, 교반 장치는 적어도
    - 모터(18)에 의하여 구동되며 그리고 컨테이너(2)의 원통형 부분(2a)의 길이 방향 축(32)에 평행한 회전 샤프트(17);
    - 한 종단이 회전 샤프트(17)에 부착된 다수의 스템(20); 및
    - 스템(20)의 다른 종단에 부착된 다수의 블레이드(19)를 포함하여,
    하나의 스템(20)과 하나의 블레이드(19)로 이루어진 조립체가 회전 샤프트(17)에서 원통형 부분의 형태로 만들어진 컨테이너(2)의 벽 근처로 연장되는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  7. 제6항에 있어서,
    - 컨테이너(2)의 길이 방향 축은 지면(30)에 관하여 경사지며, 그리고
    - 회전 샤프트(17)와 스템(20)을 포함하는 평면(39)과 각도(δ)를 형성하는 평면(38) 내에 각 블레이드(19)가 들어있되, 블레이드(19)는 스템에 부착되고, 음식물 쓰레기(4)의 처리 동안에, 처리 시스템(0) 내에서 처리되도록 의도된 음식물 쓰레기(4)가 지면(30)에서 가장 멀리 떨어진 회전 샤프트(17)의 종단의 방향으로 들어올려 지도록 각도(δ)의 방향이 선택된 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  8. 제1항에 있어서, 가열 장치는 컨테이너(2)의 외부 표면에 덮여진 가열 플레이트(11a)를 포함하되, 가열 플레이트는 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  9. 제1항에 있어서, 가열 장치는 열 펌프(6)를 더 포함하며, 그의 특정 응축기(11b)는 컨테이너(2)에 부착되고 그리고 그의 특정 증발기(7, 8)는 응축기(34)의 엔클로져(35) 내에 있는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  10. 제1항에 있어서, 응축기(34)의 엔클로져(35)에 가장 가까운 제 1 파이프(3)의 부분(3a)은 엔클로져(35)의 길이 방향 축(28)과 예각(α)을 형성하는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  11. 제1항에 있어서, 1차 진공은 응축기(34)의 불응축 기체 배수 펌프(9)에 의하여 그리고/또는 응축물 배수 펌프(10)에 의하여 유지되는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  12. 제1항에 있어서, 처리 시스템(0)은 컨테이너(2) 내에 부착된 수분 센서(230)를 더 포함하되, 이 센서는 제어 수단에 연결되고, 제어 수단은 회전 샤프트(17)를 구동하는 모터(18), 배수 및/또는 재순환 펌프(들)(9, 10, 100), 가열 장치(11a) 그리고 열 펌프(6)에 연결되며, 센서가 컨테이너(2) 내의 수분 수위의 최소값보다 낮은 음식물 쓰레기(4) 내의 수분의 수위를 감지할 때 제어 수단은 회전 샤프트(17)의 모터(18), 가열 장치(11a), 배수 및/또는 재순환 펌프(들)(9, 10, 100), 그리고 열 펌프(6)를 정지시키는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  13. 제1항에 있어서, 처리 시스템(0)은 컨테이너(2) 내의 그리고/또는 응축기(34)의 엔클로져(34) 내의 적어도 하나의 압력 센서(231)를 포함하되, 압력 센서(들)(231)는 제어 수단에 연결되고, 제어 수단은 적어도 하나의 배수 펌프에 연결되며, 제어 수단은 배수 펌프(들(9, 10)의 작동을 제어하여 처리 시스템(0)의 1차 진공을 유지하며 그리고/또는 응축물(16)을 배출시키는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  14. 제1항에 있어서, 컨테이너(2)는 지면(30)에 가장 가까운 부분에 배출 개구(400)를 갖는 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  15. 제6항에 있어서, 회전 샤프트(17)에 커터가 부착된 것을 특징으로 하는 처리 시스템(0).
  16. 삭제
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