KR102264122B1 - 다층 구조로 이루어진 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다층 구조로 이루어진 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치는, 타워 형상으로서, 상면에 슬러지를 투입하는 투입구와 내부 공기를 배출하는 배기구 및 저면에 상기 슬러지를 배출하는 배출구가 형성된 챔버; 상기 챔버의 내부 공간을 높이 방향을 따라 층별로 구획하는 것으로, 중앙 부위가 관통된 관통공과, 각각의 격벽마다 서로 어긋난 위치에서 관통된 토출공을 구비한 복수 개의 분리벽; 상기 분리벽의 관통공을 지나면서 상기 챔버의 내부 공간의 중앙 부위에 회전 가능하게 기립된 회전축과, 상기 회전축을 회전 구동하는 구동 수단으로 이루어진 회전부; 상기 층별로 상기 회전축에서 방사형으로 연장된 것으로 상기 분리벽의 표면상에 위치한 복수의 연장 바와, 상기 연장 바의 저면에서 일정 간격을 두고 복수 개로 돌출 형성된 스크래퍼(scrapper)를 구비한 스크래퍼 어셈블리; 상기 챔버의 내부 공간에 열을 제공하는 히터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다층 구조로 이루어진 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치에 의하면, 타워 구조로 중력 방향으로 수월하게 슬러지를 이동시키면서 층별로 구획된 내부 공간에서 슬러지를 분쇄 및 분산 처리하는 스크래퍼 어셈블리에 의해 건조 효율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Description

다층 구조로 이루어진 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치{TOWER-SHAPE FUNCTIONAL SLUDGE DRYING DEVICE WITH MULTI-FLOOR STRUCTURE}

본 발명은 다층 구조로 이루어진 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 타워형으로 기립된 챔버 내에 음식물쓰레기 등의 슬러지를 투입하여 히터를 통해 건조시키되 스크래퍼 어셈블리의 회전으로 슬러지를 분쇄하면서 히터에 의한 열의 접촉 면적 및 접촉 시간을 증가하여 효율적으로 슬러지를 건조 처리할 수 있는 슬러지 건조장치에 관한 것이다.

하수 내지 폐수 처리 시 발생되는 슬러지는 적지 않은 수분을 함유하고 있어 반드시 수분을 제거하는 과정을 거친 다음 폐기하거나 재활용하여 사용하는 등의 사후 처리를 한다. 이때, 음식물쓰레기 역시 이같이 많은 수분을 함유하고 있어 슬러지와 마찬가지로 수분을 제거하는 과정을 거친 다음 사후 처리를 하므로, 음식물쓰레기 역시 슬러지의 범주에 포함된다고 볼 수 있다.

이같이 슬러지의 수분을 제거하기 위해 슬러지를 건조하는 슬러지 건조 장치가 다양한 구조와 기능으로 개발된 상황이다.

보편적인 슬러지 건조 장치는 슬러지를 수용하는 공간을 가진 상태에서 슬러지에 열을 가해 수분을 증발시킨 다음 증발된 공기를 외부로 배출하는 구조로 이루어져 있다. 이때, 슬러지에 가해지는 열은 주로 히터를 통해 제공된다.

이러한 슬러지 건조장치가 단위 시간 내에 많은 슬러지를 건조하기 위해서 슬러지를 건조하는 기능을 가진 건조 챔버 내에 지속적으로 슬러지를 투입 및 배출하는 과정이 수반되어야 하는데 이를 위해 슬러지를 건조 챔버 내에서 물리적으로 이동하는 기계적 수단이 필요하다. 이 경우, 슬러지 건조 장치의 제작비용이 상승되거나 건조 챔버의 체적이 커져야 하는 문제가 따랐다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 중력에 의해 자연적으로 슬러지를 이동시킬 수 있을 뿐 아니라 상대적으로 적은 설치 공간에서 넓은 체적을 확보할 수 있는 타워형 슬러지 건조 장치가 제안된다.

이러한 타워형 슬러지 건조 장치에 대한 선행기술로서, 특허 제 2067699호인 건조슬러지의 악취제거와 수분 및 오일 분리 회수 시스템은 슬러지를 교반하는 타워 형상을 가진 챔버를 매개로 건조는 물론 오일 회수 등의 여러 기능을 제공하는 것으로 게시되어 있다.

그런데 상기 선행기술에 의하면, 챔버 내부에 순수한 교반을 위한 스크래퍼만이 장착되어 슬러지를 상부에서 하부로 이동시키는 원리를 제공하지 않을 뿐 아니라 전체 구조가 상당히 복잡해서 전문적인 슬러지 처리에 유용할지 몰라도 음식물쓰레기와 같은 생활 슬러지를 건조하기에는 경제적인 운용 부담이 따르는 문제점이 존재한다.

따라서 슬러지의 중력에 의한 자연스러운 이동을 도모하도록 타워 형상의 챔버를 구비하되 챔버의 내부를 효율적으로 설계하여 슬러지의 교반은 물론, 분산 및 분쇄 기능을 극대화할 수 있는 신규하고 진보한 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치가 개발될 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 좁은 공간에서 설치할 수 있고 슬러지의 이동의 편의성을 갖도록 챔버가 타워 형상을 가지되 분리벽에 의해 챔버를 높이 방향을 따라 복수 개의 층으로 구획한 다음 각 층에서 스크래퍼가 회전하면서 슬러지를 안정적으로 분산 및 분쇄할 수 있는 슬러지 건조 장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 챔버의 각 층에 배치된 스크래퍼 어셈블리에서 스크래퍼의 다양한 가변 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 스크래퍼의 저면 구조를 특화하여 슬러지의 분산과 분쇄 기능을 강화하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 슬러지의 건조 시 발생된 악취 가스를 효율적으로 탈취할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다층 구조로 이루어진 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치는, 타워 형상으로서, 상면에 슬러지를 투입하는 투입구와 내부 공기를 배출하는 배기구 및 저면에 상기 슬러지를 배출하는 배출구가 형성된 챔버; 상기 챔버의 내부 공간을 높이 방향을 따라 층별로 구획하는 것으로, 중앙 부위가 관통된 관통공과, 각각의 격벽마다 서로 어긋난 위치에서 관통된 토출공을 구비한 복수 개의 분리벽; 상기 분리벽의 관통공을 지나면서 상기 챔버의 내부 공간의 중앙 부위에 회전 가능하게 기립된 회전축과, 상기 회전축을 회전 구동하는 구동 수단으로 이루어진 회전부; 상기 층별로 상기 회전축에서 방사형으로 연장된 것으로 상기 분리벽의 표면상에 위치한 복수의 연장 바와, 상기 연장 바의 저면에서 일정 간격을 두고 복수 개로 돌출 형성된 스크래퍼(scrapper)를 구비한 스크래퍼 어셈블리; 상기 챔버의 내부 공간에 열을 제공하는 히터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터는, 고열의 스팀을 발생하는 스팀 발생기와, 상기 스팀 발생기와 연결된 상태에서 상기 스팀을 상기 챔버의 각 층별로 공급하는 스팀관으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 스크래퍼는, 상기 연장 바의 저면에 회전 가능하게 연장된 회동축을 매개로 회전 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다층 구조로 이루어진 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치에 의하면,

1) 타워 구조로 중력 방향으로 수월하게 슬러지를 이동시키면서 층별로 구획된 내부 공간에서 슬러지를 분쇄 및 분산 처리하는 스크래퍼 어셈블리에 의해 건조 효율을 높일 수 있고,

2) 스크래퍼가 회전되거나 접철될 수 있는 가변 구조를 제공할 수 있어 슬러지의 종류 및 처리 환경에 따라 슬러지의 분산 및 분쇄 기능을 탄력적으로 조절할 수 있으며,

3) 슬러지 저면을 독특한 구조로 개량하여 슬러지의 분산 및 이동 기능을 보다 수월하게 촉진할 수 있을 뿐 아니라,

4) 탈취 필터의 독특한 탈취 조성물에 의하여 탈취 성능을 향상할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 슬러지 장치의 주요 구성을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 챔버에 대한 외관을 촬영한 사진.
도 3은 분리벽 상에서 회전축에 연결된 스크래퍼 어셈블리를 도시한 사시도.
도 4는 스크래퍼의 제 1,2 변형 실시예를 도시한 개념도.
도 5는 스크래퍼의 제 3,4 변형 실시예를 도시한 개념도.
도 6은 배기관에 장착된 탈취 필터를 도시한 개념도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 슬러지 장치의 주요 구성을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 챔버의 외관을 도시한 개념도이다.

본 발명의 슬러지 장치는 높이 방향으로 기립되어 타워 구조를 취한 챔버(10)에 히터(40)를 구비한 상태에서 챔버(10)의 내부를 분리벽(20)에 의해 층상 구조로 구획한 다음 구획된 각 층에서 회전되는 스크래퍼 어셈블리(100)에 의해 슬러지를 분쇄 및 분산 처리하여 건조를 위한 열 접촉면적을 증가시켜 슬러지 건조의 효율성을 확보하는 것을 기본적인 특징으로 한다.

본 발명에서 '슬러지'(sludge)는 하수 내지 정수 처리 과정에서 발생하는 침전물, 기타 물 등에 침전된 고형물을 비롯하여 수분을 함유한 음식물쓰레기를 포함하는 개념으로 이해할 수 있다. 즉, 본 발명의 슬러지 건조장치는 하수/정수 처리 시 발생한 침전물은 물론 음식물쓰레기에 함유된 수분을 건조하여 체적을 줄이면서 폐기 등의 사후 처리에 대한 용이성을 확보하는 기능을 담당한다.

챔버(10)는 슬러지를 건조 처리할 수 있는 공간을 제공하는 것으로서 높이 방향으로 기립된 타워 형상으로 이루어진 것을 알 수 있다.

챔버(10)는 슬러지 처리 환경에 따라 다양한 높이(예를 들어, 5 내지 10 미터)를 가질 수 있는바, 이같이 챔버(10)가 타워 형상으로 이루어진 것은 좁은 공간에서 상대적으로 많은 슬러지를 건조 처리할 수 있기 위함이다.

챔버(10)는 원통 형상으로 이루어질 수 있는바, 반드시 이 형상에 한정되는 것은 아니고 타워 형상을 기반으로 한 상태에서 육면체 등의 다양한 입체 구조를 가질 수 있음은 물론이다.

이러한 챔버(10)의 상면에는 슬러지를 투입할 수 있는 투입구(11)가 형성되고 이에 대응하여 챔버(10)의 저면에는 후술할 건조 과정을 통해 건조된 슬러지가 배출되는 배출구(12)가 형성되어 있어, 슬러지가 별도의 슬러지 이송 수단의 도움 없이 중력 방향으로 챔버(10)의 상부에서 하부로 자연스럽게 이동될 수 있다. 투입구(11) 및 배출구(12) 각각에는 슬러지 공급관(미도시) 또는 슬러지 배출관(미도시)이 연결되는 것이 가능하고 더 나아가 이러한 슬러지 공급관 내지 슬러지 배출관에는 펌프가 장착되어 슬러지 공급 및 배출의 효율성을 담보할 수 있다.

또한, 챔버(10)에는 후술할 히터(40)에 의해 슬러지가 건조되는 과정에서 발생된 가스를 포함한 내부 공기를 배출하는 배기구(13)가 형성되어 있다.

본 발명에서 배기구(13)는 단순히 가스를 배기하기 위한 구멍 자체가 아니라 배기관(13a)을 포함한 배기 구조로 이해할 수 있다.

즉, 배기구(13)는 챔버(10)의 외부로 연결된 배기관(13a)과 연결되는 것도 가능하다. 이때 배기구(13)는 챔버(10)의 층별로 각각 관통 형성되는 것이 가능하다. 다시 말해, 챔버(10)의 각 층에서 발생된 가스를 각 층의 내부 공간의 상부에 관통된 배기구(13)에 연결된 배기관(13a)으로 배출할 수 있고 이러한 배기관(13a)은 각 층의 배기구(13)마다 연결되어 있다가 하나로 모여 외부로 배기 처리하는 것이 가능하다. 이때, 배기관(13a)에는 배기펌프가 장착되어 챔버 방향으로 가스가 역행하는 현상을 방지할 수도 있다.

추가적으로, 이 배기구(13) 또는 하나로 모아진 배기관(13a)에는 굴뚝(15)이 장착될 수 있는데 이는 후술하도록 한다.

더 나아가, 챔버(10)의 외주면 일 측에는 작업자가 챔버(10)의 내부 관리나 청소를 더욱 수월하게 수행할 수 있도록 사다리가 장착되는 것이 가능하다.

더불어, 일정 높이를 가진 복수 개의 레그와 같은 지지대(17)를 통해 챔버(10)이 지면에서 이격된 상태로 지지되는 것도 가능하여, 챔버(10)의 하부와 지지대(17) 사이에 후술할 회전축(30)을 구동하기 위한 구동 모터(31)와 같은 구동 수단이나 히터(40)를 구동하는 히터 구동 수단 등의 기계적 구성을 안정적으로 장착할 수 있는 공간을 확보할 수 있다.

이러한 챔버(10)는 내부가 빈 공간으로 이루어져 이를 통해 슬러지를 수용할 수 있는 공간을 확보하는데, 분리벽(20)에 의해 층별로 구획되어 있다.

분리벽(20)은 챔버(10)의 내부 공간을 높이 방향을 따라 층별로 구획하는 판상 구조로 이루어져 있다. 이로써, 챔버(10)의 내부는 분리벽(20)의 개수에 따라 여러 층으로 분리된 층상 구조를 취한다. 본 발명에서는 이 같은 분리벽(20)으로 구획된 챔버(10)의 개별 내부 공간을 '층(floor)'로 명명한다.

챔버(10)의 높이에 따라 층의 개수 역시 다양할 수 있는데, 일 예로서 챔버(10)의 높이가 7 미터일 경우 각 층 높이는 1 내지 1.5 미터로 이루어지면서 전체적으로 5 내지 7층의 구조를 가질 수 있다.

만일 챔버(10)의 투입구(11)로 슬러지를 투입하였을 때 챔버(10)의 내부가 텅 빈 공간으로 이루어지면 슬러지를 미처 건조하거나 분쇄하지 못한 채 챔버의 하부로 낙하할 우려가 있는바, 분리벽(20)은 이러한 문제를 방지하면서 각 층에서 슬러지가 충분한 건조 시간 및 분쇄 시간을 확보할 수 있는 기반을 제공한다.

이러한 분리벽(20)에 의해 각 층으로 구획된 챔버(10)는 층별로 개폐 도어(18)를 구비할 수도 있다. 이 개폐 도어(18)는 층별로 슬러지의 건조 및 분쇄 상태를 작업자가 확인 및 관리할 수 있는 역할을 제공할 수 있다.

이러한 개폐 도어(18)는 투명창(미도시)을 추가로 구비하여 작업자가 외부에서 육안으로 챔버(10)의 내부를 쉽게 확인할 수 있는 것도 가능하다.

챔버(10)의 내부에서 각 층을 구획하는 각각의 분리벽(20)은 슬러지의 낙하를 위해 일정 직경으로 관통된 토출공(22)을 구비한다.

이때, 만일 토출공(22)이 분리벽(20)마다 동일선상에 위치할 경우 슬러지가 그대로 낙하할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 분리벽(20) 별로 서로 어긋난 위치에 관통 형성되어 있다. 이 토출공(22)은 각 분리벽(20)마다 1개로 이루어질 수 있으나, 2개 이상의 복수 개로 이루어지는 것도 가능하다.

또한, 분리벽(20)의 중앙 부위가 관통되어 있는데 이를 관통공(21)이라 한다. 이 관통공(21)은 후술할 회전축(30)이 지나는 공간을 제공함과 아울러 회전축(30)의 회전성을 확보하도록 한다. 이때, 회전축(30)의 원활한 회전 상태를 보장하기 위해 관통공(21)의 내주면에는 베어링(미도시)이 장착되거나 회전축(21)과 일정 거리 이격될 수 있다.

회전부는 후술할 스크래퍼 어셈블리(100)를 회전시키는 것으로서, 회전축(30)과 구동 수단으로 이루어져 있다.

회전축(30)은 각각의 분리벽(20)의 관통공(21)을 지나도록 챔버(10)의 내부 중앙 부위에서 기립된 축을 의미하고, 구동 수단은 회전축(30)의 일 측, 구체적으로 회전축(30)의 하단인 챔버(10)의 하부에서 회전축(30)과 연결된 상태로 장착되어 회전축(30)을 회전시키는 구동력을 제공한다. 이때, 구동 수단은 구동 모터(31)와 같은 공지의 기계적 구조로 이루어지는 것이 가능하다.

히터(40)는 챔버(10)의 내부 공간에 열을 제공하는 기능을 수행하는 바, 다시 말해 챔버(10) 내부의 슬러지를 일정 온도의 열로 건조시키는 역할을 제공한다.

이러한 히터(40)는 챔버(10)의 분리벽(20)으로 구획된 각 층의 내부 공간마다 설치될 수도 있으나, 이 경우 히터 설치/운영 비용이 필요 이상으로 증가할 수 있으므로 도 1을 보아 알 수 있듯이 본 발명의 히터(40)는 스팀 발생기(41)와 스팀관(42)으로 이루어지는 것이 가능하다.

도 1을 참조하면, 스팀 발생기(41)는 챔버(10)의 외부 일 측에 위치할 수 있는바 고열의 스팀을 발생하는 역할을 수행한다. 이러한 스팀 발생기(41)의 구체적인 구성은 공지의 스팀 발생기를 참조할 수 있어 별도의 설명은 생략한다.

스팀관(42)은 스팀 발생기(41)에서부터 각 층에 대응되는 챔버의 위치마다 관통된 스팀관 연결공(14)을 연결하도록 연장된 관로로서, 하나의 스팀 발생기(41)를 기준으로 여러 갈래로 분기되거나 아니면 몇몇 층을 그룹 처리하여 각 그룹별로 복수 개의 스팀 발생기(41)를 연결하여 스팀을 공급하는 등의 다양한 구조를 취할 수 있다.

즉, 히터(40)는 고온/고열의 스팀을 각각의 층에 제공하여 이를 통해 각 층에 위치한 슬러지가 건조되도록 하는 역할을 수행한다. 이 건조 과정에서 발생된 가스는 앞서 언급한 배기구(13)를 통해 외부로 배출될 수 있고, 이를 위해 분리벽(20)에는 배기구(13)를 향하여 가스가 지날 수 있는 별도의 구멍이 형성되는 것도 가능하다.

도 3은 분리벽 상에 위치한 스크래퍼 어셈블리를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 3을 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 스크래퍼 어셈블리(100)는 분리벽(20)에 의해 구획된 챔버(10)의 각 층마다 위치하여 회전축(30)의 회전력으로 회전되면서 각 층에 위치한 슬러지를 교반 및 분쇄하는 기능을 제공하는 것으로, 연장 바(110)와 스크래퍼(120)로 이루어져 있다.

연장 바(extension bar)(110)는 회전축(30)에 연결된 복수 개의 단위 바(unit bar)의 조합으로서, 회전축(30)을 중심으로 일정 각도를 두고 방사형으로 챔버(10)의 둘레 방향으로 연장된 구조체를 의미한다. 예를 들어, 연장 바(110)는 회전축(30)을 중심으로 3 내지 8개의 단위 바가 방사형으로 연장된 조합체로 이루어질 수 있는바, 이 단위 바의 개수는 슬러지 건조 환경에 맞게 자유로이 설정될 수 있다.

또한, 연장 바(110)는 파이프와 같은 원통 형상으로 이루어질 수 있으나, 스크래퍼(120)가 안정적으로 저면에 결합되기 위해 저면 너비 내지 면적이 확보될 수 있는 삼각기둥 또는 직육면체와 같은 다양한 입체 형상을 취할 수 있다.

이러한 연장 바(110)는 회전축(30)에 연결되어 있으므로 회전축(30)의 회전과 함께 회전된다.

더불어, 연장 바(110)는 각 단위 바의 외측 단부를 잇는 연결 바(130)를 추가로 구비하여 연장 바(110)의 구조적 안정성을 확보하는 것은 물론 스크래퍼 어셈블리(100)의 회전으로 슬러지가 챔버(10)의 외측 둘레로 쏠리는 것을 막는 장벽 역할을 제공한다.

이러한 연장 바(110)는 분리벽(20)의 표면으로부터 일정 높이 이격된 지점에 위치하여 후술할 스크래퍼(120)가 분리벽(20)의 표면 또는 분리벽(20)의 표면에 쌓인 슬러지와 접촉할 수 있는 기반을 갖춘다.

스크래퍼(scraper)(120)는 연장 바(110)의 저면에서 연장 바(110)의 연장 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개로 형성된 구조체로서, 분리벽(20)의 표면에 닿거나 아니면 약간 떨어진 지점에 위치하여 슬러지 또는 분리벽(20)의 표면을 물리적으로 긁어 결과적으로 슬러지를 분리벽(20)의 전체 영역에 걸쳐 분산 처리하거나 분쇄하는 역할을 수행한다. 스크래퍼(120) 역시 인접한 연장 바(110)와 비교할 때 동일선상이 아닌 서로 어긋난 위치에 형성되어 슬러지가 일 측으로 쏠리지 않고 고르게 분산될 수 있는 기반을 갖춘다.

이러한 스크래퍼(120)는 기본적으로 연장 바(110)의 저면에 블록과 같은 입체 구조를 가지는 것이 가능하다. 이러한 블록 구조는 다양한 형상으로 이루어질 수 있는바, 예를 들어 직육면체와 같은 기본 형상을 비롯하여 끝단으로 연장될수록 뾰족한 입체 구조, 분리벽(20)을 향한 면에 스파이크가 달린 구조와 같은 부가적 구조를 구비한 다양한 입체 구조로 이루어질 수 있다.

토출공(22)을 통해 위층에서 낙하한 슬러지는 토출공(22) 바로 아래 지점인 분리벽(20)의 표면상에 쌓이게 되는데, 회전축(30)의 회전으로 스크래퍼(120)가 분리벽(20)의 표면을 긁으면서 회전하여 슬러지를 고르게 분산시킴과 동시에 뭉쳐 있거나 덩어리 상태의 슬러지를 분쇄하는 기능을 제공한다. 이로써, 각 층별로 슬러지가 분리벽(20)의 넓은 영역으로 분산된 상태에서 고르게 분쇄되면서 히터(40)의 열을 흡수할 수 있는 면적을 충분히 확보하여 결과적으로 슬러지의 건조 효율을 높일 수 있다.

상술한 구성을 기반으로 본 발명의 슬러지 건조 장치의 기능 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

슬러지는 챔버(10)의 상면에 발생된 투입구(11)를 통해 챔버(10) 내부로 투입된다. 이때, 슬러지는 공지의 슬러지 공급/이송 수단을 통해서 투입구(11)까지 이동되는 것이 가능하고 별도의 이송관을 통해 슬러지 공급/이송 수단으로부터 투입구까지 연결될 수도 있다.

일정량의 슬러지가 투입구(11)로 투입되거나 아니면 계속하여 투입구(11)를 통해 챔버(10)의 내부 공간으로 슬러지를 투입하면 챔버(10)의 최상층에 슬러지가 쌓이는데, 이와 동시에 구동 수단을 가동하여 회전축(30)을 회전시키면서 스크래퍼 어셈블리(100)를 회전 구동시킨다.

스크래퍼 어셈블리(100)가 회전하면 스크래퍼(120)가 슬러지를 타격하면서 분리벽(20)의 고른 면적에 걸쳐 슬러지를 분산시킴과 동시에 덩어리 상태로 이루어진 슬러지를 분쇄하는 기능을 겸비한다. 회전축(30)의 회전 속도는 슬러지의 양이나 함수율에 따라서 다양하게 가변 설정할 수 있다.

이때, 히터(40)의 열이 챔버(10)의 내부 공간에 전달되어 분산/분쇄된 슬러지를 건조하는 과정을 거치게 된다. 앞서 언급한 바와 같이 히터(40)의 열은 스팀을 매개로 챔버(10)의 내부 공간으로 전달될 수 있다.

이후, 분리벽(20)에 형성된 토출공(22)을 통해 아래층으로 슬러지가 낙하하는데, 각 분리벽(20)의 토출공(22)은 서로 어긋난 위치에 관통되어 있으므로 낙하된 슬러지가 순간적으로 챔버(10)의 하부까지 이동되는 문제를 방지한다.

이러한 건조 과정을 층별로 거치면서 슬러지의 수분이 점차 감소되어 챔버(10)의 하부에 이를 때 슬러지의 함수율을 크게 낮추어 상대적으로 줄어든 체적의 슬러지를 편리하게 폐기 처리하거나 여러 용도로 활용할 수 있는 기반을 마련할 수 있다.

정리하면, 본 발명의 슬러지 건조 장치에 의하면 좁은 공간에서 상대적으로 많은 양의 슬러지를 효율적으로 건조할 수 있음과 동시에, 타워 구조의 전형적 문제점이라 할 수 있는 슬러지의 분산 및 분쇄 처리를 원활하게 수행할 수 있는 특성을 제공한다.

상술한 스크래퍼(120)는 연결 바(110)의 저면에 고정된 구조로 설명하였는데, 도 5 및 도 6의 실시예에서는 스크래퍼(120)가 가변되거나 변형된 구조로 연장 바에 설치되어 슬러지의 분쇄 및 분산 처리를 효과적으로 수행할 수 있는 다양한 구조 및 기능을 설명하도록 한다.

도 4는 스크래퍼의 제 1,2 변형 실시예를 도시한 개념도이다.

도 4(a)에 따른 실시예는 스크래퍼(120)가 연장 바(110)의 저면에 회전 가능하게 연장된 회동축(150)을 매개로 회전 가능한 구조를 도시한 것이다.

구체적으로, 연장 바(110)의 저면에는 회동축(150)이 분리벽(20)을 향해 일정 길이로 연장되어 있는데, 이때 회동축(150)은 연장 바(110)의 저면에 형성된 수용공에 수용되거나 지그에 수용되어 이 수용공 또는 지그를 중심으로 공회전될 수 있다.

스크래퍼(120)는 이러한 회동축(150)의 단부에 연결되어 회동축(150)의 회전과 함께 회전된다. 이때, 스크래퍼(120)는 앞서 언급한 직육면체의 블록체로 이루어지는 것은 물론 원통형 블록으로 이루어질 수 있고, 스크래퍼(120)의 저면에 돌기 형상의 스파이크가 일정 간격을 두고 복수 개로 형성되어 스파이크를 매개로 분리벽(20)의 표면을 더욱 효율적으로 긁을 수도 있다.

이같이 스크래퍼(120)가 슬러지와 접촉하면서 발생되는 반발력으로 회동축(150)을 중심으로 회전되면 슬러지에 접촉 시 스크래퍼(120)가 회전되면서 슬러지를 스크래퍼(120) 사이 공간으로 회전력을 제공하면서 안내하여 슬러지를 흩뿌리듯이 분산 처리함으로써 결과적으로 슬러지가 분리벽(20)에서 더욱 고르게 분포될 수 있는 기능을 촉진한다.

추가로, 스크래퍼(120)는 회동축(150)을 중심으로 자유 회전되지 않고 특정한 방향을 지향한 상태로 고정될 수도 있는바, 이 경우 보조판(140)을 추가하는 것이 가능하다.

보조판(140)은 중앙 부위에 회동축(150)에 끼움 결합되기 위한 구멍이 형성되어 이 구멍을 통해 회동축(150)에 끼움 결합되고, 이와 같이 회동축(150)에 결합된 보조판(140)의 저면에 스크래퍼(120)가 장착된다.

또한, 보조판(140)의 일 측과 연결 바(110)의 일 측에는 체결공이 형성되어 나사, 링크와 같은 패스너를 이 체결공에 삽입하면 보조판(140)은 물론 이에 연결된 스크래퍼(120)가 회동축(150)을 중심으로 회전되지 않으면서 특정 방향을 지향한 상태로 고정될 수 있다. 이때, 보조판(140) 및 스크래퍼(120)가 여러 방향을 지향할 수 있도록 보조판(140)과 연결 바(110)의 다양한 위치에서 체결공이 복수 개로 관통되어 이들 중 어느 하나의 체결공을 선택하여 패스너를 결합하는 것이 가능하다. 즉, 복수 개의 스크래퍼(120)가 서로 다른 방향을 지향하도록 연결 바(110)에 고정될 수 있어, 슬러지의 분산 방향과 분산력을 조절할 수 있다.

더 나아가, 도 4(b)의 실시예를 보아 알 수 있듯이 보조판(140)을 포함한 구조에서 스크래퍼(120)가 1바퀴 회전되지 않고 일정 각도 범위에서 시계 방향 및 반시계 방향으로 회동되는 것도 가능한데, 구체적으로 상술한 보조판(140)의 상면에 결합공(141)을 관통하고 이 결합공(141)에 일정 길이로 돌출 연장된 스토퍼(142)를 체결시킨다.

이 경우, 보조판(140) 및 이에 연결된 스크래퍼(120)가 회동축(150)을 중심으로 회전할 때 스토퍼(142)가 연결 바(110)에 닿게 되는데 이로써 스토퍼(142)가 걸림 역할을 하게 된다. 이로 인해, 보조판(140)과 스크래퍼(120)가 더 회전하지 않고 멈추거나 반발로 반대 방향으로 회전될 수 있다.

다시 말해, 스토퍼(142)의 걸림 작용으로 스크래퍼(120)는 일정 각도 범위에서 제한적으로 회전되는 것이 가능하다.

이러한 구조는 스크래퍼(120)가 마치 분리벽(20)을 비비는 것과 같은 회동 동작을 취하게 되어, 슬러지가 분리벽(20)에 눌어붙는 문제를 방지하면서 덩어리 상태의 슬러지에 일정한 회동력을 가하여 더욱 쉽게 분쇄될 수 있도록 하는 역할을 제공하는 것이 가능하다.

도 5은 스크래퍼의 제 3,4 변형 실시예를 도시한 개념도이다.

도 5(a)에 따른 실시예는 연장 바(110)의 저면에 장착된 힌지(160)를 매개로 스크래퍼(120)가 일정 각도로 접철 회동되는 구조를 도시한 것이다.

힌지(160)는 연장 바(110)의 연장 방향을 따라 연장되거나 아니면 연장 바(110)의 연장 방향과 수직 방향 또는 경사 방향으로 연장될 수 있어, 스크래퍼(120)를 다양한 방향으로 접철시키는 것이 가능하다.

이때, 힌지(160)의 무한 회동으로 스크래퍼(120)가 슬러지를 긁거나 분쇄하지 못하고 힘없이 접철 회동되는 개연성이 따를 수 있으므로, 힌지(160)는 일정 각도 범위에서만 회동되는 일명 스토퍼 힌지(stopper hinge)로 이루어지거나 힌지(160) 내부의 힌지축(미도시)을 마찰력을 강화한(다시 말해, 뻑뻑한) 엔지니어링 플라스틱과 같은 재질로 제작하는 것도 가능하다.

더불어, 각 연장 바(11)에 설치된 힌지(160)의 회동 저항력을 서로 다르게 설정하여 슬러지와의 접촉 시 스크래퍼(120)의 접철 회동되는 정도를 달리 처리할 수도 있다.

이 구조에 의하면, 스크래퍼(120)가 슬러지에 접하여 접철 회동됨으로써 슬러지를 단순히 일 방향으로 밀기만 하지 않고 상대적으로 다양한 방향으로 밀어내어 결과적으로 슬러지의 분산 범위를 확대할 수 있는 특성을 부여할 수 있다.

아니면, 스크래퍼(120)는 힌지(160)가 아니라 결합 각도를 조절할 수 있는 브라켓을 매개로 연장 바(110)의 저면에 고정 장착될 수 있는바, 다시 말해 스크래퍼(120)가 연장 바(110)의 저면과 수직 방향으로만 설치되지 않고 일정 각으로 경사지게 설치되어 슬러지에 작용하는 분산력이나 분쇄력을 차등적으로 조절하는 것도 가능하다.

정리하면, 도 4(a),(b) 및 도 5(a)에 따른 다양한 실시예는 스크래퍼(120)의 가변 동작 범위 또는 슬러지에 대한 타격력을 각 스크래퍼(120) 별로 같거나 서로 다르게 조절할 수 있어 더욱 다양하게 슬러지의 분쇄 또는 분산력을 제어할 수 있는 특징을 제공한다.

도 5(b)의 스크래퍼(120)는 앞서 설명한 바와 같이 저면의 면적이 확보된 블록 구조로 이루어져 있는데, 이 스크래퍼(120)의 저면에 독특한 세부 구조를 부여한 특징을 가진다.

구체적으로, 도 5(b)에 따른 스크래퍼(120)의 저면은 경사부(121)와 라운딩부(122)로 이루어져 있다.

경사부(121)는 스크래퍼(120)의 선단에서 상 방향으로 경사지게 연장된 부위를 의미하고, 라운딩부(122)는 경사부(121)보다 길게 연장된 것으로 경사부(121)의 단부에서 스크래퍼(120)의 후단까지 위로 볼록한 형상으로 라운딩지게 연장된 부위를 의미한다.

이러한 구조에 의하면, 경사부(121)와 라운딩부(122) 사이에 공간(특히, 경사부(121)보다 긴 라운딩부(122) 측으로 연장되는 형상을 가진 공간)이 발생하여 스크래퍼(120)가 회전되면서 이 공간에 진입한 슬러지를 끌면서 이동시켜 결과적으로 분리벽(20)의 고른 면적으로 슬러지를 분산 처리할 수 있다.

또한, 슬러지와 먼저 타격되는 경사부(121)의 선단이 상대적으로 뾰족한 상태를 취하기 때문에 이를 통해 슬러지의 분쇄를 촉진할 수 있다.

더불어, 상술한 공간에 진입한 슬러지가 라운딩부(122)의 곡선으로 연장된 부위에 맞닿으면서 끌리게 되므로 상대적으로 부드럽게 슬러지를 이동시킬 수 있어 결과적으로 스크래퍼(120)의 회전 방향에 상응하는 방향으로 자연스럽게 슬러지를 이동시키면서 분산을 도모할 수 있는 특성을 부여할 수 있다.

도 6은 배기관에 장착된 탈취 필터를 도시한 개념도이다.

앞서 언급하였듯이, 챔버(100)의 일 측에 설치된 배기구(13)는 히터(40)의 열에 의해 증발된 슬러지의 가스를 외부로 배출하는 역할을 수행한다.

특히, 슬러지가 음식물 쓰레기로 이루어진 경우 이러한 가스에서 악취가 심하게 발생되기 때문에 이를 해결하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 배기구(13)에 연결된 배기관(13a)은 물론 배기관(13a)의 상단에서 상 방향으로 일정 길이로 연장된 파이프 형태의 굴뚝(15)의 내부에 탈취 필터(16)를 장착하는 것이 가능하다.

즉, 배기관(13a)이나 굴뚝(15)의 내주 면에 받침 역할을 하는 단턱(13b)을 높이 방향을 따라 일정 간격으로 형성하고, 이 단턱(13b) 상에 시트나 일정 두께를 가진 블록 형태의 탈취 필터(16)를 안착시킬 수 있다. 이때, 단턱(13b)이 배기관(13a)이나 굴뚝(15)의 높이 방향을 따라 일정 간격을 두고 복수 개로 형성되어 있다면 탈취 필터(16) 역시 이 단턱(13b)을 매개로 굴뚝(15) 내에서 일정 간격을 두고 복수 개로 설치될 수 있다.

이러한 탈취 필터(16)가 안착된 배기관(13a) 또는 굴뚝(15)의 외주 면에는 탈취 필터(16)의 교체의 편의성을 위해 개폐 가능한 도어(13c)가 장착되는 것도 가능하다.

탈취 필터(16)는 슬러지를 건조하면서 발생된 가스의 악취를 탈취하는 기능을 제공하는 것으로, 이러한 탈취 필터는 예를 들어 공지의 탈취 성분이 부직포에 포함된 구조를 취할 수 있다.
탈취 보조제는 규소 분말을 포함하는바, 규소는 고온의 가스가 유동하는 환경에서도 적절한 흡착 성능을 발휘하여 가스의 악취를 적절하게 제거하는 기능을 제공할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 구조로 이루어진 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

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10: 챔버 11: 투입구
12: 배출구 13: 배기구
13a: 배기관 14: 스팀관 연결공
15: 굴뚝 16: 탈취 필터
17: 지지대 18: 개폐 도어
20: 분리벽 21: 관통공
22: 토출공 30: 회전축
31: 구동 모터 40: 히터
41: 스팀 발생기 42: 스팀관
100: 스크래퍼 어셈블리 110: 연장 바
120: 스크래퍼 121: 경사부
122: 라운딩부 130: 연결 바
140: 보조판 141: 결합공
142: 스토퍼 150: 회동축
160: 힌지

Claims (10)

1. 다층 구조로 이루어진 타워 형상의 기능성 슬러지 건조장치로서,
   타워 형상으로서, 상면에 슬러지를 투입하는 투입구와 내부 공기를 배출하는 배기구 및 저면에 상기 슬러지를 배출하는 배출구가 형성된 챔버;
   상기 챔버의 내부 공간을 높이 방향을 따라 층별로 구획하는 것으로, 중앙 부위가 관통된 관통공과, 각각의 격벽마다 서로 어긋난 위치에서 관통된 토출공을 구비한 복수 개의 분리벽;
   상기 분리벽의 관통공을 지나면서 상기 챔버의 내부 공간의 중앙 부위에 회전 가능하게 기립된 회전축과, 상기 회전축을 회전 구동하는 구동 수단으로 이루어진 회전부;
   상기 층별로 상기 회전축에서 방사형으로 연장된 것으로 상기 분리벽의 표면상에 위치한 복수의 연장 바와, 상기 연장 바의 저면에서 일정 간격을 두고 복수 개로 돌출 형성된 스크래퍼(scrapper)를 구비한 스크래퍼 어셈블리;
   상기 챔버의 내부 공간에 열을 제공하는 히터;를 포함하되,
   상기 스크래퍼는, 상기 연장 바의 저면에 회전 가능하게 연장된 회동축을 매개로 회전 가능하되, 상기 회동축에 끼움 결합된 보조판의 저면에 장착되고,
   상기 보조판은, 상면에 형성된 결합공을 매개로 일정 길이로 돌출된 스토퍼가 체결되어,
   상기 스크래퍼의 회전 시 상기 스토퍼가 상기 연장 바에 걸리는 작용으로 상기 스크래퍼가 일정 각도 범위에서 회전되는 것을 특징으로 하는, 슬러지 건조장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 히터는,
   고열의 스팀을 발생하는 스팀 발생기와,
   상기 스팀 발생기와 연결된 상태에서 상기 스팀을 상기 챔버의 각 층별로 공급하는 스팀관으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 슬러지 건조장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스크래퍼는 블록 구조로 이루어진 상태에서,
   상기 스크래퍼의 저면은,
   상기 스크래퍼의 선단에서 상 방향으로 경사 연장된 경사부와,
   상기 경사부보다 긴 연장 길이를 가지는 것으로, 상기 경사부의 단부에서 상기 스크래퍼의 후단까지 위로 볼록한 형상으로 라운딩 연장된 라운딩부로 이루어진 것을 특징으로 하는, 슬러지 건조장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 배기구에는,
   배기관이 연결되고,
   상기 배기관의 내부에는,
   규소 분말을 포함한 탈취 보조제를 함유한 탈취 필터가 장착된 것을 특징으로 하는, 슬러지 건조장치.
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