KR102243701B1 - 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치 및 이를 이용한 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 방법 - Google Patents

음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치 및 이를 이용한 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투입모듈(1), 파쇄모듈(2), 파쇄된 음식물 쓰레기로부터 수분을 탈수하는 탈수모듈(3); 및 탈수된 음식물 쓰레기를 교반하면서 건조시키는 건조모듈(4)을 포함하는 구성을 가지고 있어서, 사용자가 음식물 쓰레기를 투입하면, 이를 파쇄하고 고액(固液)분리시킴과 동시에 압착하여 탈수하며, 탈수된 음식물 쓰레기를 건조시키면서 발효시키게 되는 음식물 쓰레기의 투입, 파쇄, 탈수 및 건조의 과정이 일괄하여 진행됨으로써, 버려지는 음식물 쓰레기를 유용한 자원 내지 퇴비로 바꿀 수 있게 되는 장치와 방법에 관한 것이다.

Description

음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치 및 이를 이용한 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 방법{Apparatus and Method for Fertilization of Food Waste}
본 발명은 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치 및 이를 이용한 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 사용자가 음식물 쓰레기를 투입하면, 이를 파쇄하고 고액(固液)분리시킴과 동시에 압착하여 탈수하며, 탈수된 음식물 쓰레기를 건조시키면서 발효시켜서 퇴비로 만들므로써 버려지는 음식물 쓰레기를 유용한 자원으로 바꿀 수 있게 되는 장치와 방법에 관한 것이다.
공동급식 시설, 대규모 식당, 아파트와 같은 공동 주택 등에서는 다량의 음식물 쓰레기가 발생되고 있다. 이러한 음식물 쓰레기는 적절한 처리를 통해서 자원화 내지 퇴비화시킴으로써 유용하게 활용할 수 있음에도 불구하고 버려지고 있는 경우가 많다. 대한민국 공개실용신안공보 제20-1996-0028938호 등을 통해서 음식물 쓰레기를 사료화 내지 퇴비화 시키기 위한 종래 기술이 제안되고 있으나, 이러한 종래 기술은 단지 분쇄처리 후 발효시키는 정도의 처리에만 국한되고 있을 뿐이다.
대한민국 공개실용신안공보 제20-1996-0028938호(1996. 09. 17. 공개).
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 음식물 쓰레기의 투입, 탈수, 건조 등의 일련의 과정이 하나의 장치에서 순차적으로 그리고 종합적으로 이루어짐으로써, 공동급식 시설, 대규모 식당, 아파트와 같은 공동 주택 등에서는 다량의 음식물 쓰레기를 효과적으로 처리하여 유용한 자원 내지 퇴비로 바꿀 수 있게 되는 장치와 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 사용자가 음식물 쓰레기를 안전하게 투입할 수 있도록 하며, 음식물 쓰레기의 탈수를 더욱 효과적으로 진행할 뿐만 아니라, 음식물 쓰레기에 포함된 염분을 충분히 그리고 효과적으로 탈염함으로써 퇴비로서의 활용도가 높아질 수 있도록 하며, 발효에 적합한 환경을 조성함으로써 음식물 쓰레기의 발효 및 숙성까지도 일괄적으로 진행될 수 있게 하는 장치와 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 사용자가 음식물 쓰레기를 투입하게 되는 투입모듈; 쓰레기 투입모듈의 아래에 위치하여 투입모듈로부터 낙하된 음식물 쓰레기를 파쇄하는 파쇄모듈; 파쇄된 음식물 쓰레기로부터 수분을 탈수하는 탈수모듈; 및 탈수된 음식물 쓰레기를 교반하면서 건조시키는 건조모듈을 포함하는 구성을 가지고 있어서; 음식물 쓰레기의 투입, 파쇄, 탈수 및 건조의 과정이 일괄하여 진행됨으로써, 음식물 쓰레기의 퇴비화 및 자원화가 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치와, 이를 이용하여 음식물 쓰레기의 투입, 파쇄, 탈수 및 건조의 과정을 일괄하여 진행함으로써, 음식물 쓰레기를 퇴비화 및 자원화 시키는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 사용자가 음식물 쓰레기를 안전하게 투입할 수 있게 되고, 음식물 쓰레기의 탈수가 더욱 효과적으로 진행될 뿐만 아니라, 음식물 쓰레기에 포함된 염분이 충분히 그리고 효과적으로 제거된다. 따라서 본 발명에 의해 탈염 처리된 음식물 쓰레기는 퇴비 내지 기타 자원으로서의 활용도가 높아지게 되는 효과가 발휘된다.
특히, 본 발명에서는 발효에 적합한 환경을 조성이 가능하므로, 음식물 쓰레기의 투입, 분쇄, 및 탈수에 더하여 음식물 쓰레기의 발효 및 숙성까지도 진행될 수 있게 되며, 따라서 음식물 쓰레기의 일괄적인 처리가 가능하게 되는 장점이 있다.
또한 본 발명에서는 고액분리 압착장치를 통해서 음식물 쓰레기에 대해 고체와 액체를 분리하고, 탈수 및 압착하는 공정이 진행되는 바, 음식물 쓰레기에 포함되어 있던 수분을 충분히 제거할 수 있게 되며, 그에 따라 음식물 쓰레기의 건조 등에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 되고 음식물 쓰레기 자체의 중량도 줄일 수 있게 되어 음식물 쓰레기의 처리 효율이 향상되는 효과가 발휘된다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 파쇄 퇴비화 장치의 전체적인 구성을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3는 도 1의 본 발명에 따른 파쇄 퇴비화 장치의 개략적인 정면도이다.
도 4는 본 발명에 구비된 투입모듈만을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 5 및 도 6은 각각 투입모듈의 내부 구성을 보여주기 위하여 도 4에서 일부 부재를 생략한 상태로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명에 구비된 파쇄모듈만을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 8은 파쇄모듈의 내부 구성을 상세하게 보여주기 위하여 도 7에서 일부 부재를 생략한 상태로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 9 및 도 10은 각각 하부 호퍼모듈만을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 11은 본 발명에 구비된 탈수모듈만을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 12 및 도 13은 각각 탈수모듈의 내부 구성을 보여주기 위하여 도 11에서 일부 부재를 생략하고, 일부 부재는 반단면 상태로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 14는 본 발명에 구비된 건조모듈을 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 15는 건조모듈의 내부 구성을 상세하게 보여주기 위하여 도 14에서 일부 부재를 생략한 상태로 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 16은 도 14의 화살표 B-B에 따른 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 편의상 본 명세서에서는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 파쇄건조 퇴비화 장치를 "파쇄 퇴비화 장치"라고 약칭한다.
도 1 및 도 2에는 각각 본 발명에 따른 파쇄 퇴비화 장치(100)의 전체적인 구성을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 1의 본 발명에 따른 파쇄 퇴비화(100) 장치의 개략적인 정면도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 파쇄 퇴비화 장치(100)는, 사용자가 음식물 쓰레기를 투입하게 되는 투입모듈(1), 투입된 음식물 쓰레기를 파쇄하는 파쇄모듈(2), 파쇄된 음식물 쓰레기로부터 수분을 탈수하는 탈수모듈(3), 및 탈수된 음식물 쓰레기를 교반하면서 건조시키는 건조모듈(4)을 포함하여 구성된다.
도 4에는 본 발명의 파쇄 퇴비화 장치에 구비된 투입모듈(1)만을 별도로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 5 및 도 6에는 각각 투입모듈(1)의 내부 구성을 보여주기 위하여 도 4에서 일부 부재를 생략한 상태로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 특히 도 5에는 회전드럼(11)에 음식물 쓰레기가 담길 수 있는 상태가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 상태에 있던 회전드럼(11)이 회전되어 음식물 쓰레기를 낙하시키는 상태가 도시되어 있다.
투입모듈(1)는 사용자가 음식물 쓰레기를 투입하는 장치로서, 도면에 도시된 실시예의 경우 회전되도록 장착되는 회전드럼(11)을 구비하고 있다. 즉, 원통형 부재에서 측면을 개방한 형태의 회전드럼(11)이 구비되어 있어서 회전드럼(11) 내에 음식물 쓰레기가 투입 완료된 후에는 회전드럼(11)이 회전하게 되고, 그에 따라 회전드럼(11)에 담겨져 있던 음식물 쓰레기가 아래로 낙하되는 것이다. 본 발명의 투입모듈(1)에는 음식물 쓰레기 이외에 비닐봉지 등이 투입되는 것을 방지하기 위한 거름부재(12)가 더 구비되며, 추가적으로 회전드럼(11)에 담긴 음식물 쓰레기가 정해진 높이 이상으로 쌓여 있는지를 점검하는 레벨센서(level sensor)(13)가 필요에 따라 더 구비될 수 있다.
거름부재(12)는 도면에 예시된 것처럼 복수개의 막대부재가 수평하게 배치된 포크형태를 이루는 부재로서, 사용자가 음식물 쓰레기를 투입할 때에는 도 4에 도시된 것처럼 회전드럼(11)의 개방구를 가로막도록 설치된다. 만일 사용자가 음식물 쓰레기를 비닐봉지나 용기에 담은 채로 투입하려고 할 경우에는 거름부재(12)에 의해 비닐봉지나 용기를 투입하는 것이 방해를 받게 된다. 따라서 사용자는 비닐봉지를 뜯거나 용기에서 음식물 쓰레기만을 쏟아내어 거름부재(12) 사이로 투입할 수밖에 없으며, 그에 따라 음식물 쓰레기 이외에 비닐봉지 등이 회전드럼(11)에 투입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 특히, 거름부재(12)의 일측을 회전가능한 힌지구조로 형성하게 되면, 사용자가 음식물 쓰레기를 회전드럼(11)에 투입할 때에는 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼 회전드럼(11)의 개방구를 가로막게 되지만, 도 6에 도시된 것처럼 개방구가 아래를 향하도록 회전드럼(11)이 회전하게 되면, 거름부재(12)는 일측의 힌지구조를 중심으로 회전하면서 아래로 연직하게 위치하게 되므로 회전드럼(11)에 담겨진 음식물 쓰레기가 연직하게 낙하되는 것이 거름부재(12)로 인하여 전혀 방해를 받지 않게 된다.
레벨센서(13)는 정해진 높이에 장애물이 있는지의 여부를 감지하는 것으로서, 회전드럼(11) 내에 과도하게 많은 양의 음식물 쓰레기가 투입되어 음식물 쓰레기의 높이가 정해진 정도 이상이 되면 레벨센서(12)가 이를 감지하게 된다. 레벨센서(13)에 의해 과도한 양의 음식물 쓰레기가 투입되는 것으로 감지되면, 회전드럼(11)의 작동을 중지시키고 사용자에게 음성안내를 하도록 작동하게 만들 수 있다. 레벨센서(13)로는 빛을 조사하여 정해진 높이에 장애물이 존재하는지의 여부를 판단하는 광 레벨센서를 이용할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 거름부재(12) 및 레벨센서(13)가 필요에 따라 쓰레기 투입모듈(1)에 더 구비됨으로써, 사용자로 하여금 정상범위의 음식물 쓰레기 량을 투입하도록 유도할 수 있게 되고, 과도한 음식물 쓰레기의 투입으로 인한 오작동을 사전에 예방할 수 있게 된다.
한편, 도면에는 구체적으로 표현되지는 않았지만 회전드럼(11) 내부에 세척수를 분사하는 세척수 분사노즐이 더 구비된다. 따라서 회전드럼(1)이 회전하여 음식물 쓰레기가 낙하하는 과정에서 또는 낙하된 후에, 회전드럼(11)의 내면을 향하여 세척수가 분사되어 회전드럼(1)의 내면을 씻어 내게 되며, 그에 따라 항상 청결함을 유지할 수 있게 된다. 특히, 후술하는 것처럼 파쇄모듈(2)에서 음식물 쓰레기가 파쇄될 때, 수분이 존재하는 것이 바람직한 바, 수분이 적은 음식물 쓰레기가 투입될 때 위와 같이 세척수가 분사됨으로써 파쇄모듈(2)에 충분한 수분이 음식물 쓰레기와 함께 투입되어 원활한 파쇄가 진행될 수 있게 된다.
이에 더하여 필요에 따라서는 회전드럼(11)의 내면을 쓸어내는 스크레이퍼(scraber), 및 투입된 음식물 쓰레기의 중량을 측정하는 로드셀(load cell)이 쓰레기 투입모듈(1)에 더 구비될 수도 있다. 스크레이퍼가 더 구비되면 회전드럼(11)의 내면에 기름 등의 점성물질이 달라붙어서 오염되는 것 등을 효과적으로 예방할 수 있게 되며, 로드셀이 구비되는 경우에는 투입되는 음식물 쓰레기의 중량을 자동적으로 측정하여 요금부과 등의 파쇄 퇴비화 장치(100)의 운영을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
파쇄모듈(2)은 투입모듈(1)을 통해서 투입된 음식물 쓰레기를 파쇄하는 장치이다. 도 7에는 본 발명에 구비된 파쇄모듈(2)만을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 파쇄모듈(2)의 내부 구성을 좀더 상세하게 보여주기 위하여 도 7에서 일부 부재를 생략한 상태로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
쓰레기 투입모듈(1)의 아래에는 파쇄모듈(2)이 구비되어 있어서, 쓰레기 투입모듈(1)로 투입된 음식물 쓰레기는 낙하되어 파쇄모듈(2)로 투입된다. 파쇄모듈(2)에는 회전에 의해 음식물 쓰레기를 파쇄하도록 회전축(200)에 파쇄날(201)이 구비되어 있는 파쇄부재가 구비되어 있는데, 도면에 예시된 실시예에서는 2개의 파쇄부재가 서로 평행한 상태로 인접하게 배치되어 "파쇄부재 세트(set)"를 이루고 있고, 이러한 파쇄부재 세트의 복수개가 연직하게 층을 달리하여 배치되어 있다. 구체적으로 도면의 실시예에서는, 상부 파쇄부재 세트(20)와 하부 파쇄부재 세트(21)가 상,하로 배치되어 있다. 앞서 언급한 것처럼 상,하부 파쇄부재 세트(20, 21)는 각각 회전축에 파쇄날이 구비되어 있는 2개의 파쇄부재가 서로 평행한 상태로 인접하게 배치되어 있는 구성을 가진다. 따라서 상,하부 파쇄부재 세트(20, 21) 각각에서는 2개의 파쇄부재가 함께 회전하면서 투입되는 음식물 쓰레기를 파쇄하게 된다.
상,하부 파쇄부재 세트(20, 21) 각각에 구비된 파쇄부재에서 파쇄날(201)은 회전축(200)에 스파이럴(spiral) 형태로 구비되는 것도 바람직하며, 특히 상,하부 파쇄부재 세트(20, 21) 각각에서 2개의 파쇄부재를 인접하게 배치함에 있어서 일측 파쇄부재의 파쇄날이 타측 파쇄부재의 파쇄날 사이 간격에 끼워지는 형태로 2개의 파쇄부재를 근접 배치하여 작동시키는 것도 바람직하다. 일반적으로 파쇄날을 구비하여 회전에 의해 물체를 파쇄하는 파쇄부재가 서로 간격을 두고 단순히 나란하게 인접 배치되었을 경우에는, 점성이 높은 물체가 투입되었을 때 물체가 파쇄부재 사이로 미끄러지지 않고 서로 달라붙어서 맴돌게 되어 파쇄가 제대로 이루어지지 않는 현상(소위 '브릿지 현상')이 발생할 수 있다. 본 발명에서는 위와 같이 상부 파쇄부재 세트(20)의 연직 아래에 하부 파쇄부재 세트(21)가 배치되어 있도록 파쇄부재 세트를 상,하의 복수개 층으로 구비함으로써, 종래 기술에서 문제가 되었던 브릿지 현상을 방지하게 된다. 상,하부 파쇄부재 세트(20, 21)를 구비함에 있어서, 하부 파쇄부재 세트(21)에서 파쇄부재에 구비된 파쇄날의 크기 및 회전축을 따라 배치되어 있는 간격을 상부 파쇄부재 세트(20)의 경우보다 작게 하는 것도 바람직하다.
파쇄모듈(2)에 의해 파쇄된 음식물 쓰레기에는 수분이 포함되어 있다. 특히 음식물 쓰레기의 종류에 따라서는 국물 등 많은 수분이 포함되어 있을 경우도 있고, 쓰레기 투입모듈(1)의 세척 과정에서 별도의 세척수가 포함된다. 따라서 파쇄모듈(2)에 의해 파쇄된 음식물 쓰레기는 탈수모듈(3)로 이송되어 고액분리에 의한 탈수 공정을 거치게 된다. 이 때, 필요에 따라서는 파쇄 모듈(2)의 아래에 하부 호퍼모듈(5)이 더 구비되어, 파쇄모듈(2)에 의해 파쇄된 음식물 쓰레기를 모아서 일정 시간 동안 머물게 한 후 탈수모듈(3)로 전달되는 구성을 가질 수도 있다.
도 9 및 도 10에는 각각 하부 호퍼모듈(5)만을 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 파쇄모듈(2)에 의해 파쇄된 음식물 쓰레기는 하부 호퍼모듈(5)로 이송될 수 있는데, 도면에 예시된 것처럼 하부 호퍼모듈(5)이 파쇄모듈(2)의 연직 아래에 위치하여 파쇄모듈(2)에 의해 파쇄된 음식물 쓰레기가 낙하되면 자동적으로 하부 호퍼모듈(5)에 담겨지도록 구성될 수 있다. 특히, 도면에 예시된 것처럼 하부 호퍼모듈(5)은 음식물 쓰레기가 모이도록 아래로 갈수록 단면이 좁아지는 공간을 가지는 하부 호퍼(50)와, 상기 하부 호퍼(50)에 담겨진 음식물 쓰레기를 펌핑하여 탈수모듈(3)로 보내는 배출펌프(51)를 포함하여 구성될 수 있다. 하부 호퍼(50) 내에 모인 음식물 쓰레기가 정해진 량에 이르게 되면 배출펌프(51)가 자동으로 작동하여 펌핑하여 음식물 쓰레기를 탈수모듈(3)로 보내게 된다. 도 9 및 도 10에서는 편의상 음식물 쓰레기가 이송되는 이송관의 도시를 생략하였다.
탈수모듈(3)은 파쇄되어 이송되어 온 음식물 쓰레기로부터 수분을 제거하는 장치로서, 파쇄된 음식물 쓰레기가 유입되어 담기는 리저브 탱크(reserve tank)(30)와, 고액분리 압착장치를 포함하여 구성된다. 도 11에는 본 발명에 구비된 탈수모듈(3)만을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 12 및 도 13에는 각각 탈수모듈(3)의 내부 구성을 보여주기 위하여 도 11에서 일부 부재를 생략하고, 일부 부재는 반단면 상태로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
리저브 탱크(30)는 음식물 쓰레기가 담기는 공간을 가지는 부재로서, 하부 호퍼모듈(5)과는 이송관으로 연결되어 있어서, 하부 호퍼모듈(5)에 모아져 있던 음식물 쓰레기는 이송관을 통해서 리저브 탱크(30)로 공급된다. 본 발명에서 필요에 따라서는 리저브 탱크(30)와 하부 호퍼모듈(5) 사이에는 이송관 이외에 바이패스관이 더 설치될 수 있다. 도 11에서 부재번호 301로 표시된 것은 하부 호퍼모듈(5)로부터의 음식물 쓰레기를 이송하는 이송관이 연결되는 이송관 연결부(301)이고, 부재번호 302로 표시된 것이 바이패스관이 연결되는 바이패스관 연결부(302)이다.
하부 호퍼모듈(5)에 모여 있던 음식물 쓰레기는 이송관 및 이송관 연결부(301)를 통해서 리저브 탱크(30)로 유입되는데, 바이패스관 연결부(302) 및 바이패스관이 구비되어 있는 경우에는 리저브 탱크(30) 내에 담겨진 음식물 쓰레기의 수위가 바이패스관 연결부(302)에 이르게 되면, 음식물 쓰레기는 자동적으로 바이패스관 연결부(302) 및 바이패스관을 통해서 다시 하부 호퍼모듈(5)의 하부 호퍼(50)로 반송된다. 앞서 언급한 것처럼 하부 호퍼모듈(5)에서는 하부 호퍼(50)에 모인 음식물 쓰레기가 정해진 량에 이르게 되면 배출펌프(51)가 자동으로 작동하여 펌핑하여 음식물 쓰레기를 탈수모듈(3)로 보내게 된다. 이와 같은 구성에서는 리저브 탱크(30)의 바이패스관 연결부(302) 및 바이패스관을 통한 하부 호퍼(50)로의 음식물 쓰레기 반송과, 하부 호퍼(50)로부터 리저브 탱크(30)로의 음식물 쓰레기 이송이 반복될 수 있다. 이 과정에서 분쇄되어 있는 음식물 쓰레기에는 반복적으로 물리적인 충격이 가해진다.
파쇄 모듈(2)에 의해 파쇄되어 하부 호퍼모듈(5)에 모인 음식물 쓰레기에는 염분이 존재할 수 있다. 음식물 쓰레기의 자원화 또는 퇴비화를 위해서는 염분을 제거하는 탈염(脫鹽)이 필요하며 매우 중요하다. 본 발명에서는 위와 같이 리저브 탱크(30)로부터 하부 호퍼(50)로의 음식물 쓰레기 반송과, 하부 호퍼(50)로부터 리저브 탱크(30)로의 음식물 쓰레기 이송이 반복되는 과정에서 음식물 쓰레기에는 반복적으로 물리적인 충격이 가해지고, 음식물 쓰레기에 대한 세척 및 그로 인한 탈염이 효과적으로 진행된다. 파쇄모듈(2)을 거친 음식물 쓰레기는 실질적으로 물에 담겨져 있는 상태인데, 이와 같이 하부 호퍼(50)와 리저브 탱크(30) 사이를 반복적으로 이송 및 반송되면서 반복적인 물리적인 충격이 음식물 쓰레기에 가해지게 되면, 음식물 쓰레기에 포함되어 있던 염분은 더욱 더 용이하게 물로 빠져나오게 되어 탈염이 더욱 효율적으로 진행된다. 본 발명에서는 위와 같이 리저브 탱크(30)로부터 하부 호퍼(50)로의 음식물 쓰레기 반송과 하부 호퍼(50)로부터 리저브 탱크(30)로의 음식물 쓰레기 이송이 반복되는 과정에서 마치 빨래에 충격을 가하여서 오염물질을 빼내는 것과 유사한 원리로 음식물 쓰레기에 반복적인 물리적 충격이 가해짐으로써, 음식물 쓰레기에 대한 세척이 이루어지고, 그에 따라 음식물 쓰레기에 함유되어 있던 염분이 쉽게 빠져나오게 되어 탈염이 효과적으로 진행되는 것이다.
리저브 탱크(30)의 하부에는 배출구(32)가 구비되어 있으므로, 리저브 탱크(30)에 담겨져 있던 음식물 쓰레기는 배출구(32)를 통해서 후술하는 고액분리 압착장치로 배출된다. 도면에 예시된 것처럼 고액분리 압착장치는 원통형 케이스부재(33)와, 그 내부에 구비된 회전스크류 형태의 압착이송부재(34)를 포함한다. 원통형 케이스부재(33)의 하면에는 다수개의 배수공(35)이 형성되어 있는데, 배수공(35)에는 고체가 빠져나가지 못하게 하는 필터부재(36)가 설치되어 있다. 원통형 케이스부재(33)에서 배수공(36)이 형성되어 있는 부분의 외측은, 액체가 외부로 유출되지 않도록 외피부재(37)가 감싸고 있으며, 외피부재(37)에는 배수관(370)이 연결되어 있다. 배수공(35)에 설치되는 필터부재(36)는 타공망으로 이루어질 수 있다. 즉, 배수공(35)이 형성되어 있는 부분에서 원통형 케이스부재(33)의 내면에 망사 형태의 타공망을 포설함으로써 배수공(36)에 타공망 형태의 필터부재(36)를 설치할 수 있는 것이다. 다만, 타공망을 포설하여 필터부재(36)를 설치할 경우, 리저브 탱크(30)의 배출구(32) 바로 아래 부분까지는 타공망이 미치지 않도록 즉, 배출구(32)의 바로 아래에는 타공망이 존재하지 않도록 포설한다. 압착이송부재(34)는 회전축(340)에 회전날(341)이 나선형태로 감겨져 있는 회전스크류 형태의 부재로서 회전축이 원통형 케이스부재(33)가 연장되는 길이방향과 동일하게 연장된 형태로 원통형 케이스부재(33) 내에 회전가능하게 배치된다. 도면에서 부재번호 342는 회전축(340)을 회전시키기 위한 모터(342)이다.
이와 같은 구성을 가지는 고액분리 압착장치에서는 리저브 탱크(30)에서 이동해온 음식물 쓰레기에 대해 고체와 액체를 분리하고, 탈수 및 압착하는 공정이 진행된다. 구체적으로 리저브 탱크(30)에 담겨있던 음식물 쓰레기는 배출구(32)를 통해서 원통형 케이스부재(33) 내부로 유입된다. 배출구(32)의 바로 아래에는 필터부재가 존재하지 않으므로 배출구(32)에서 낙하 배출된 음식물 쓰레기는 원통형 케이스 부재(33) 내부로 자연스럽게 유입될 수 있다.
원통형 케이스부재(33)의 하면에는 필터부재(36)가 설치되어 있는 배수공(35)이 형성되어 있으므로, 원통형 케이스부재(33)로 유입된 음식물 쓰레기에 포함되어 있던 액체는 원통형 케이스부재(33)의 하면으로 모여 배수공(35)을 통해서 원통형 케이스부재(33)의 밖으로 배출되고 고체는 원통형 케이스부재(33) 내에 남아 있게 된다. 이를 통해서 1차적인 고액분리가 진행되는 것이다. 원통형 케이스부재(33)에서 배수공(35)이 형성되어 있는 부분은 외피부재(37)가 수밀하게 감싸고 있고 외피부재(37)에는 배수관(370)이 연결되어 있으므로, 배수공(35)을 통해서 원통형 케이스부재(33)의 밖으로 배출된 액체는 외피부재(37)의 배수관(370)을 통해서만 배출된다.
원통형 케이스부재(33)로 유입된 음식물 쓰레기에 포함되어 있던 고체는 배수공(35)에 설치된 필터부재(36)로 인하여 원통형 케이스부재(33) 내에 머물게 되는데, 압착이송부재(34)가 회전함에 따라 원통형 케이스부재(33) 내에 머물고 있던 고체는 나선형태의 회전날(341)에 의해 원통형 케이스부재(33)의 길이방향으로 밀려가면서 압착된다. 이렇게 압착되는 과정에서 추가적인 탈수가 진행되고, 짜내어진 액체는 원통형 케이스부재(33)의 하면으로 모여 배수공(35)을 통해서 원통형 케이스부재(33)의 밖으로 배출된다. 액체가 짜내어지도록 압착되어 탈수된 음식물 쓰레기는 원통형 케이스부재(33)의 길이방향 끝단의 토출구를 통해서 배출되며 토출호퍼(39)를 통해서 낙하된다.
압착이송부재(34)에 의해 음식물 쓰레기의 이동, 압착 및 탈수가 더욱 효과적으로 진행될 수 있도록 원통형 케이스부재(33)의 길이방향 끝단 즉, 압축 탈수된 음식물 쓰레기가 배출되는 단부는 끝단의 토출구로 갈수록 원통형 케이스부재(33)의 내경이 점점 작아지는 형태의 테이퍼부가 형성되는 것이 바람직하다. 필요에 따라서는 음식물 쓰레기의 압착 및 탈수가 더욱 효과적으로 이루어지게 하는 배압부재(38)가 원통형 케이스부재(33)의 토출구를 마주하는 형태로 토출호퍼(39) 내에 더 구비될 수도 있다. 원통형 케이스부재(33) 내에서 압착이송부재(34)에 의한 음식물 쓰레기의 이동이 처음 시작할 때 또는 작동을 중지하였다가 음식물 쓰레기의 압착/탈수를 다시 시작할 때 등의 경우에는, 음식물 쓰레기의 압착이 더욱 효과적으로 이루어지려면 원통형 케이스부재(33)의 토출구에는 원통형 케이스부재(33)의 내부를 향하여 길이방향으로 소정의 압력 즉, 배압이 가해지는 것이 바람직하다. 이를 위하여 필요에 따라서는 음식물 쓰레기의 압착 및 탈수가 더욱 효과적으로 이루어지게 하는 배압부재(38)가 토출호퍼(39) 내에 더 구비될 수도 있다. 도면에 도시된 실시예에서 배압부재(38)는, 원통형 케이스부재(33)의 토출구를 막거나 또는 토출구에 인접하여 위치하게 되는 마게(380)와, 길이방향으로 토출구를 향하여 연장되어 마게(380)에 결합되어 있는 막대형태의 지지부재(381)와, 압력이 가해지면 수축하면서 길이방향으로 토출구를 향하여 반발력을 발휘하도록 지지부재(381)에 연결되어 있는 반발부재(382)를 포함하여 구성된다. 반발부재(382)는 압축스프링이나 댐퍼로 이루어질 수 있다. 이와 같이 토출호퍼(38) 내에 배압부재(38)가 구비되는 경우, 압착이송부재(34)에 의한 음식물 쓰레기의 이동이 처음 시작할 때 또는 작동을 중지하였다가 음식물 쓰레기의 압착/탈수를 다시 시작할 때, 마게(380)가 원통형 케이스부재(33)의 토출구를 막거나 또는 토출구에 매우 근접해 있는 상태가 된다. 이와 같이 원통형 케이스부재(33)의 토출구가 마게(380)에 의해 막혀 있거나 토출구에 마게(380)가 거의 근접하여 존재하게 되고, 그에 따라 원통형 케이스부재(33)의 내부를 향하여 배압이 작용하므로 원통형 케이스부재(33) 내에서 압착이송부재(34)에 의해 토출구로 처음 이동된 음식물 쓰레기는 일시적으로 토출되지 못한 상태 또는 토출이 극도로 억제된 상태가 되면서 원통형 케이스부재(33) 내에서는 음식물 쓰레기가 효율적으로 압착되고, 그에 따라 탈수도 효율적으로 진행된다. 원통형 케이스부재(33) 내에서 음식물 쓰레기의 압착과 탈수가 진행됨에 따라 토출구를 향하여 음식물 쓰레기가 밀려나오는 압력이 커지게 되고, 그에 따라 반발부재(382)는 압착되면서 마게(380)가 토출구로부터 멀어지고 토출구가 개방되면서 토출구를 통해 자연스럽게 음식물 쓰레기가 토출되면서 낙하된다. 이 때, 반발부재(382)에 의해 토출구 방향으로 반발력이 작용하게 되고, 그에 따라 토출구에는 원통형 케이스부재(33)의 내부를 향하여 배압이 지속적으로 작용하게 되어 상기한 바와 같은 원통형 케이스부재(33) 내에서 이루어지는 음식물 쓰레기의 압착과 탈수가 계속하여 효율적으로 진행된다.
토출구를 통해서 배출된 음식물 쓰레기는 건조모듈(4)로 낙하되며, 건조모듈(4)에서는 탈수된 음식물 쓰레기의 교반과 건조가 이루어지고, 그 과정에서 발효 등에 의한 퇴비화가 진행된다. 도 14에는 본 발명에 구비된 건조모듈(4)만을 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 15에는 건조모듈(4)의 내부 구성을 좀더 상세하게 보여주기 위하여 도 14에서 일부 부재를 생략한 상태로 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
건조모듈(4)에는, 낙하된 음식물 쓰레기가 담기는 교반챔버(41)와, 상기 교반챔버(41) 내부에 구비되어 회전하면서 음식물 쓰레기를 교반하는 교반암(arm)(40)이 구비된다. 교반챔버(41)로 낙하된 음식물 쓰레기는 탈수모듈(3)을 거치면서 탈수가 이루어졌더라도 약간의 수분은 머금을 수 있는데, 건조모듈(4)에서는 교반챔버(41)로 낙하된 음식물 쓰레기가 교반암(40)의 회전에 의해 교반되면서 건조가 이루어진다. 도면에 도시된 실시예의 경우처럼 필요에 따라서는 교반챔버(41)에서 하부에는 음식물 쓰레기를 이송하여 최종 배출하기 위한 회전스크류형태의 배출스크류(42)가 추가적으로 더 구비될 수도 있다. 배출스크류(42)가 제1방향으로 회전할 경우에는 교반챔버(41)에 담겨진 음식물 쓰레기가 최종적인 배출 구멍으로 움직여서 배출되지만, 이와 반대되는 제2방향으로 회전할 경우에는 음식물 쓰레기가 다시 교반챔버(41)의 내부 공간을 향하여 솟아 오르거나 튀어오르게 되어 더 오래 동안 교반이 이루어지게 된다.
음식물 쓰레기의 퇴비화 및 자원화를 위해서는 미생물 분해 과정이 필요하고 이를 위해서는 적정한 온도가 유지될 필요가 있다. 따라서 본 발명에서는 필요에 따라 교반챔버(41)를 정해진 적정 온도로 가열하고 유지하기 위한 가열구조가 더 구비될 수 있다. 도 16에는 도 14의 화살표 B-B에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있는데, 도면에 도시된 실시예에서는 교반챔버(41)의 외부를 이격된 상태로 감싸도록 열매체 탱크(43)이 설치되고, 열매체 탱크(43)에는 오일 등과 같은 열매체(430)가 담겨지며, 가열기(431)가 열매체 탱크(43) 내에 설치되어 열매체(430)를 가열하는 구성을 가지고 있다. 이러한 구성에 의하면 교반챔버(41)를 전체적으로 고르게 원하는 적정 온도로 효율적으로 가열하고 유지할 수 있게 되며, 그에 따라 교반챔버(41)에 음식물 쓰레기가 담겨져서 교반되는 과정에서 미생물에 의한 발효 등의 음식물 쓰레기의 분해가 적절하게 그리고 효율적으로 진행되어, 음식물 쓰레기가 양질의 퇴비 내지 자원의 형태로 만들어지게 된다. 특히 위와 같은 열매체(430)가 담겨진 열매체 탱크(43)의 구성에서는 음식물 쓰레기가 국부적으로 가열되는 것이 아니라 교반챔버(41)가 전체적으로 고르게 필요한 온도를 유지할 수 있게 되어 음식물 쓰레기도 전체적으로 고르게 필요한 온도에 이르게 되어 더욱 효과적인 발효가 진행되는 효과가 발휘된다.
위와 같은 본 발명에 의하면 공동급식 시설, 대규모 식당, 아파트와 같은 공동 주택 등에서는 발생하는 다량의 음식물 쓰레기를 퇴비화시켜서 유용한 자원으로 활용하는 등 친환경적인 처리가 가능하게 되며, 음식물 쓰레기를 매립하게 되더라도 그 량을 최소화시킴으로써 처리비용 등을 절감할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
1: 투입모듈
2: 파쇄모듈
3: 탈수모듈
4: 건조모듈
5: 하부 호퍼모듈
100: 음식물 쓰레기 파쇄건조 퇴비화 장치

Claims (9)

  1. 사용자가 음식물 쓰레기를 투입하게 되는 투입모듈(1);
    쓰레기 투입모듈(1)의 아래에 위치하여 투입모듈(1)로부터 낙하된 음식물 쓰레기를 파쇄하는 파쇄모듈(2);
    파쇄된 음식물 쓰레기로부터 수분을 탈수하는 탈수모듈(3); 및
    탈수된 음식물 쓰레기를 교반하면서 건조시키는 건조모듈(4)을 포함하며;
    투입모듈(1)에는, 원통형 부재에서 측면을 개방한 형태의 회전드럼(11)이 구비되어 있어서, 회전드럼(11) 내에 음식물 쓰레기가 투입 완료된 후 회전드럼(11)이 회전하면 회전드럼(11)에 담겨져 있던 음식물 쓰레기가 아래로 낙하되는 구성을 가지고 있으며;
    투입모듈(1)에는, 복수개의 막대부재가 수평하게 배치된 포크형태를 이루는 거름부재(12)가 일측의 힌지구조를 가지면서 회전드럼(11)의 개방구를 가로막도록 설치되어 있어서, 사용자가 음식물 쓰레기를 비닐봉지나 용기에 담은 채로 투입하려고 할 때 거름부재(12)에 의해 비닐봉지나 용기를 투입하는 것이 방해를 받게 되며, 개방구가 아래를 향하도록 회전드럼(11)이 회전하였을 때에는 거름부재(12)가 일측의 힌지구조를 중심으로 회전하면서 아래로 연직하게 위치하게 되어 회전드럼(11)에 담겨진 음식물 쓰레기가 거름부재(12)에 의해 방해받지 않고 연직하게 낙하되는 구성을 가지고 있어서;
    음식물 쓰레기의 투입, 파쇄, 탈수 및 건조의 과정이 일괄하여 진행됨으로써, 음식물 쓰레기의 퇴비화 및 자원화가 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    투입모듈(1)에는, 회전드럼(11)에 담긴 음식물 쓰레기가 정해진 높이 이상으로 쌓여 있는지를 점검하는 레벨센서(13)가 구비되어 있어서,
    레벨센서(13)에 의해 과도한 양의 음식물 쓰레기가 투입되는 것으로 감지되면, 회전드럼(11)의 작동이 중지되고 사용자에게 음성안내를 하게 되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    파쇄모듈(2)에는 상부 파쇄부재 세트(20)와 하부 파쇄부재 세트(21)가 상,하로 배치되어 있으며;
    상,하부 파쇄부재 세트(20, 21)의 각각은, 회전축에 파쇄날이 구비되어 있는 2개의 파쇄부재가 서로 평행한 상태로 인접하게 배치되어 있는 구성을 가지고 있어서, 상,하부 파쇄부재 세트(20, 21) 각각에서 2개의 파쇄부재가 함께 회전하면서 투입되는 음식물 쓰레기를 파쇄하게 되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    탈수모듈(3)은, 배출구(32)가 형성되어 있으며 파쇄된 음식물 쓰레기가 유입되어 담겨지는 리저브 탱크(30)와, 고액분리 압착장치를 포함하는데;
    고액분리 압착장치는 원통형 케이스부재(33)와, 그 내부에 구비된 회전스크류 형태의 압착이송부재(34)를 포함하며;
    원통형 케이스부재(33)의 하면에는 다수개의 배수공(35)이 형성되어 있는데, 배수공(35)에는 고체가 빠져나가지 못하게 하는 필터부재(36)가 설치되어 있고;
    원통형 케이스부재(33)에서 배수공(36)이 형성되어 있는 부분의 외측은, 액체가 외부로 유출되지 않도록 외피부재(37)가 감싸고 있고, 외피부재(37)에는 배수관(370)이 연결되어 있으며;
    압착이송부재(34)는 회전축(340)에 회전날(341)이 나선형태로 감겨져 있는 회전스크류 형태의 부재로서 회전축이 원통형 케이스부재(33)가 연장되는 길이방향과 동일하게 연장된 형태로 원통형 케이스부재(33) 내에 회전가능하게 배치되어 있어서;
    리저브 탱크(30)에 담겨있던 음식물 쓰레기는 배출구(32)를 통해서 원통형 케이스부재(33) 내부로 유입되고, 원통형 케이스부재(33)로 유입된 음식물 쓰레기에 포함되어 있던 액체는 원통형 케이스부재(33)의 하면으로 모여 배수공(35)을 통해서 원통형 케이스부재(33)의 밖으로 배출되, 배수공(35)을 통해서 원통형 케이스부재(33)의 밖으로 배출된 액체는 외피부재(37)의 배수관(370)을 통해서만 배출되며;
    필터부재(36)로 인하여 원통형 케이스부재(33) 내에 머물게 된 음식물 쓰레기 중의 고체는 회전날(341)에 의해 원통형 케이스부재(33)의 길이방향으로 밀려가면서 압착되면서 추가적인 탈수가 진행되고, 짜내어진 액체는 원통형 케이스부재(33)의 하면으로 모여 배수공(35)을 통해서 원통형 케이스부재(33)의 밖으로 배출되며, 액체가 짜내어지도록 압착되어 탈수된 음식물 쓰레기는 원통형 케이스부재(33)의 길이방향 끝단의 토출구를 통해서 배출되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    파쇄 모듈(2)의 아래에는 하부 호퍼모듈(5)이 더 구비되어 있는데;
    하부 호퍼모듈(5)은, 낙하되는 음식물 쓰레기가 모여서 담겨지는 하부 호퍼(50)와, 상기 하부 호퍼(50)에 담겨진 음식물 쓰레기를 펌핑하여 탈수모듈(3)로 보내는 배출펌프(51)를 포함하여 구성되며;
    리저브 탱크(30)에는 이송관 연결부(301)과, 바이패스관 연결부(302)가 형성되어 있어서, 이송관 연결부(301)와 하부 호퍼(50)는 이송관에 의해 연결되고, 바이패스관 연결부(302)와 하부 호퍼(50)는 바이패스관에 의해 연결되며;
    하부 호퍼모듈(5)에 모아져 있던 음식물 쓰레기는 배출펌프(51)의 작동에 따라 이송관 및 이송관 연결부(301)를 통해서 리저브 탱크(30)로 유입되는데, 리저브 탱크(30) 내에 담겨진 음식물 쓰레기의 수위가 바이패스관 연결부(302)에 이르게 되면, 음식물 쓰레기는 자동적으로 바이패스관 연결부(302) 및 바이패스관을 통해서 다시 하부 호퍼모듈(5)의 하부 호퍼(50)로 반송되는 과정을 반복하면서, 음식물 쓰레기에 물리적인 충격이 가해져서 세척 및 그로 인한 탈염이 진행되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    원통형 케이스부재(33)의 길이방향 끝단의 토출구를 마주하도록 배압부재(38)가 더 구비되어 있는데;
    배압부재(38)는, 원통형 케이스부재(33)의 토출구를 막거나 토출구에 인접하여 위치하는 마게(380)와, 길이방향으로 토출구를 향하여 연장되어 마게(380)에 결합되어 있는 막대형태의 지지부재(381)와, 압력이 가해지면 수축하면서 길이방향으로 토출구를 향하여 반발력을 발휘하도록 지지부재(381)에 연결되어 있는 반발부재(382)를 포함하여 구성되며;
    압착이송부재(34)에 의한 음식물 쓰레기의 이동이 처음 시작할 때 또는 작동을 중지하였다가 음식물 쓰레기의 압착 및 탈수를 다시 시작할 때에는, 마게(380)가 원통형 케이스부재(33)의 토출구를 막거나 또는 토출구에 근접해 있게 되어 원통형 케이스부재(33)의 내부를 향하여 배압이 작용한 상태에서 원통형 케이스부재(33) 내에서는 음식물 쓰레기가 압착되면서 탈수가 진행되며;
    원통형 케이스부재(33) 내에서 음식물 쓰레기의 압착과 탈수가 진행됨에 따라 토출구를 향하여 음식물 쓰레기가 밀려나오면, 반발부재(382)가 압착되면서 토출구가 개방되어 토출구를 통해 음식물 쓰레기가 토출되면서 낙하되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    건조모듈(4)에는, 낙하된 음식물 쓰레기가 담기는 교반챔버(41)와, 상기 교반챔버(41) 내부에 구비되어 회전하면서 음식물 쓰레기를 교반하는 교반암(40)이 구비되어, 탈수모듈(3)로부터 배출되어 교반챔버(41)로 낙하된 음식물 쓰레기가 교반암(40)의 회전에 의해 교반되면서 건조가 이루어지며;
    교반챔버(41)의 외부를 이격된 상태로 감싸도록 열매체 탱크(43)이 설치되고, 열매체 탱크(43)에는 열매체(430)가 담겨지며, 가열기가 열매체 탱크(43) 내에 설치되어 열매체를 가열하게 되는 구성을 가지고 있어서;
    교반챔버(41)에 음식물 쓰레기가 담겨져서 교반되는 과정에서 교반챔버(41)가 정해진 온도로 고르게 가열되어, 교반챔버(41)에 담겨진 음식물 쓰레기의 미생물에 의한 발효 및 숙성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치.
  9. 음식물 쓰레기를 파쇄하고 건조시켜서 퇴비화시킴으로써 자원화시키는 방법으로서,
    제1항 또는 제3항에 의한 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 장치를 이용하여,
    음식물 쓰레기의 투입, 파쇄, 탈수 및 건조의 과정을 일괄하여 진행함으로써, 음식물 쓰레기를 퇴비화 및 자원화시키는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기의 파쇄건조 퇴비화 방법.
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