KR102303974B1 - 발효·분해작용을 활용한 음식물쓰레기 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기와 생활 속에서 발생되는 각종 유기성폐기물을 발효·분해, 소멸작용을 통한 친환경적인 처리는 물론 남은 잔존물의 재활용(식물의 유기질 비료나 동물의 사료 등) 방안을 제시하고, 나아가 최적화된 구조 및 유기적인 결합관계를 확립하여 음식물 쓰레기 처리의 효율 및 성능형상에도 크게 기여하는 발효·분해작용을 활용한 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 음식물쓰레기와 보조파우더에 대한 발효·분해, 소멸작용을 도모하는 발효조(30); 발효조(30)의 내부에 온열을 제공하는 발효조온열장치(60); 파우더와 피처리대상물인 음식물 쓰레기를 투입하는 피처리물 투입구(13); 다수개의 교반날개(45)를 포함하는 내용물교반장치(40-1); 내용물교반장치(40-1)를 구동하는 회전구동장치(40); 발효조 내부에 산소 포함 외부공기를 발효조 내로 유입시키는 외부공기유입수단(70); 발효과정에서 발생하는 냄새를 포함하는 수증기(물)를 밖으로 배출하는 수증기배출수단(80); 증기와 함께 동반으로 배출되는 가스와 냄새(악취) 성분을 정화하고 물을 회수하는 냄새제거및물회수장치(90); 상기 발효조(30)의 내부의 잔존물을 배출시키는 잔존물배출구(17)를 포함하는 것이다.

Description

발효·분해작용을 활용한 음식물쓰레기 처리장치{Method and apparatus for treating organic waste containing food waste}

본 발명은 음식물 쓰레기와 생활 속에서 발생되는 각종 유기성폐기물을 발효·분해, 소멸작용을 통한 친환경적인 처리는 물론 남은 잔존물의 재활용(식물의 유기질 비료나 동물의 사료 등) 방안을 제시하고, 나아가 최적화된 구조 및 유기적인 결합관계를 확립하여 음식물 쓰레기 처리의 효율 및 성능형상에도 크게 기여하는 발효·분해작용을 활용한 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.

현대 사회는 계속되는 산업의 성장으로 인하여 유발되는 환경오염을 방지하고 예방하기 위하여 많은 연구와 개발되고 있고, 그 중 생활 속에서 발생되는 음식물 쓰레기를 미생물의 증식을 통하여 발효·분해 처리하는 방법은 매립이나 파쇄, 건조하는 등의 처리방법에 비해 잔유물과 악취가 적어 환경오염방지에도 크게 유리함으로 최근 널리 각광받고 있다.

그리고 미생물을 이용하는 기존의 음식물 쓰레기 처리법 중에는 물(H₂O)을 투입하여 음식물 쓰레기를 2~5mm미만으로 잘게 분쇄한 다음 일부분만 발효하고 나머지 미생물 포함 액상의 물질은 하수도로 흘러 보내는 방법과, 발효조에 미생물을 활성화하여 음식물쓰레기를 투입하여 발효, 분해하는 방법이 있으나, 이는 음식물 쓰레기를 투입, 처리하여 발효조 내부 파우더의 적정한 수분함수율 유지가 어려워 미생물 증식의 활성화 조건을 해쳐 발효, 분해과정에서 그 처리의 효율이 떨어질 뿐 아니라 냄새(악취)가 발생하고 수질오염 등 환경에도 악영향이 미치는 문제점이 있었다.

또한 기존의 발효·분해, 소멸작용을 활용하는 음식물 쓰레기 장치들은 대부분 불필요하게 구조가 복잡하고 사용 중 고장이 잦아 수시로 부품교체 및 고장수리로 인한 손실을 야기할 뿐 아니라, 내부 파우더의 적정한 수분 함수율 유지는 물론 내부 분해조에 필요한 온도 및 열 전달의 체계가 합리적이지 못하여 잔유물이 많고 음식물 쓰레기 처리시간이 많이 걸리는 등 문제점이 있다.

특허등록공보 제10-1866404호(음식물 쓰레기 처리장치)는, "상부에 개폐도어가 설치되어 있고 하부에는 다수의 배출홀이 형성되어 있는 처리조; 상기 처리조 내에 회전 가능하게 설치되어 음식물 쓰레기와 미생물을 혼합하는 회전교반부; 상기 처리조의 내부로 처리수를 분사하는 물 분사부; 및 처리조의 하측에 구비되어 상기 처리조의 배출홀을 통해 배출되는 처리수와 음식물 찌꺼기를 저장하는 처리물수용부;를 포함하고, 상기 처리조의 바닥면은 상기 처리물 수용부와 연통되는 배출홀이 형성되어 있는 타공판으로 이루어져 있고, 상기 타공판은 상기 회전교반부에 구비된 회전축의 종방향으로 연장되고, 상기 처리물 수용부는, 상기 처리조의 하부에 상기 회전축의 종방향과 나란한 방향으로 출입이 이루어지도록 슬라이딩 가능하게 설치되어 삽입 및 탈거가 이루어지는 상광하협 형상의 서랍식 용기로 이루어지고, 상기 처리물 수용부의 슬라이딩 방향은 상기 처리물 수용부의 길이 방향과 일치하고, 상기 서랍식 용기의 내부에는, 삽입 상태에서 상기 타공판의 하방에 위치하고 처리물 수용부 내부의 가장 안쪽면으로부터 앞단 방향으로 비스듬히 하향 경사지게 길이 방향으로 연장된 제1 지지판과, 상기 제1 지지판의 하부에 위치하고 처리물 수용부 내부의 앞단으로부터 안쪽면 방향으로 비스듬히 하향 경사지게 길이 방향으로 연장된 제2 지지판이 설치되며, 상기 처리물 수용부의 바닥에는 미생물 배양실이 다단으로 구비되는 데,

이 또한 발효조 내의 수분 및 온도제어는 물론 발효조 내의 열전달 구조가 미흡하여 음식물 쓰레기의 발효 및 미생물 증식으로 인한 분해·소멸시키는 처리효율이 크게 떨어지고, 냄새(악취)까지 심하게 발생하여 실내의 사용 자체를 어렵게 하는 등 상당한 문제점이 있다.

특허등록공보 제10-1866404호(음식물 쓰레기 처리장치)

이에 본 발명에서는 미생물에 의한 발효·분해, 소멸작용으로 음식물 쓰레기 처리할 수 있는 그 장치를 구축하되, 발효조 내의 수분조절과 열 전달체계를 개선하여 미생물 증식의 활성화 및 처리효율을 더욱 높이고, 발효과정에서 발생되는 냄새(악취)의 효과적인 제거는 물론 소량의 잔여물과 수증기 즉 물(H₂O)의 재활용 방안을 통하여 수질오염방지에도 크게 일조하며, 나아가 최대한 구조를 간단하게 갖추면서도 처리효율은 높이고 처리시간 단축에도 더욱 유리한 새로운 발효·분해작용을 활용한 음식물쓰레기 처리장치를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.

위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 미생물에 의한 발효·분해, 소멸작용을 통하여 음식물 쓰레기(생활 속에서 발생되는 각종 음식물쓰레기 농,수산물을 가공 전,후에 발생하는 부산물 및 기타 유기성폐기물, 이하 음식물 쓰레기로 통칭한다)를 처리하는 그 장치를 구축함에 있어서, 음식물쓰레기와 보조파우더(미강, 등겨, 쌀겨 등)를 투입한 다음 교반 및 열(온도), 수분, 공기의 적절한 공급에 의해 미생물증식의 활성화와 발효·분해, 소멸작용을 도모하는 일정한 체적공간의 발효조(30); 발효조의 상단에 구성되고 파우더와 피처리대상물인 음식물 쓰레기를 투입하는 피처리물 투입구(13); 발효조 상단의 다른 일측에 구성되고 발효조 내부에 산소 포함 외부공기를 발효조 내로 유입시키는 외부공기유입수단(70); 발효조 상단의 또 다른 일측에 구성되고 발효조 내부의 발효과정에서 발생하는 냄새를 포함하는 수증기(물)를 밖으로 배출하는 수증기배출수단(80); 수증기배출수단과 연결된 발효조 외부의 공간에 설치되고 수증기와 함께 동반으로 배출되는 가스와 냄새(악취) 성분을 정화하는 동시에 물을 회수하여 재활용이 가능하도록 하는 냄새제거및물회수장치(90); 발효조의 하부 일단에 선택적으로 개방되어 필요한 경우 내부의 잔존물을 강제로 배출할 수 있도록 하는 잔존물배출구(17); 발효조 하부의 일측과 타측 사이에 길게 구성되고 다수개의 교반날개(45)의 회전으로 인하여 발효조(30) 내부의 음식물쓰레기와 미생물이 포함된 보조파우더를 혼합 및 교반하기 위한 교반장치(40-1); 교반장치(40-1)와 연결된 발효조 일측의 외부공간에 설치되고 교반장치(40-1)의 회전축 및 교반날개(45)의 정, 역회전 동작을 실현시킬 수 있도록 하는 회전구동장치(40)를 포함하는 것이다.

이상과 같은 본 발명의 발효·분해작용을 활용한 음식물쓰레기 처리장치는, 투입된 음식물 쓰레기 와 미생물 포함 파우더를 혼합 및 교반하는 효율을 높이는 동시에 미생물 증식의 활성화를 위한 수분조절과 열전달, 산소 포함 외부공기의 유입체계의 최적화를 통하여 소멸되는 량은 증대(음식물 쓰레기 90% 이상)하고, 음식물쓰레기 처리 후의 잔존물 및 수증기(물)을 퇴비, 액비 또는 사료 등으로 재활용이 가능하도록 함으로써 수질을 포함하는 환경오염방지에도 더욱 완벽하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 대비 음식물쓰레기를 소멸처리하는 시간까지 대폭적으로 단축할 수 있는 것은 물론, 발효과정에서 발생되는 냄새(악취)까지 더욱 완벽하게 제거하여 실내,외를 불문하고 무리 없이 사용이 가능하며, 더불어 장치를 이루는 모든 구성요소와 전체인 구조를 최대한 간단하게 설계하면서도 고장률은 오히려 낮추고 동작효율은 더욱 높일 수 있는 등 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 사시도
도 2는 본 발명의 정면도
도 3은 본 발명의 평면 사시도
도 4는 본 발명의 평면도
도 5는 본 발명의 후면 사시도
도 6은 본 발명의 후면과 좌측면 사시도
도 7은 본 발명의 후면과 우측면 사시도
도 8은 본 발명의 정면과 좌측면 사시도
도 9는 본 발명의 정면과 우측면 사시도
도 10은 본 발명의 좌측면 사시도
도 11은 본 발명의 우측면 사시도
도 12는 본 발명의 우측면도
도 13은 본 발명에서 제시한 발효조와 회전구동장치, 회전축, 교반날개를 보인 사시도
도 14는 본 발명의 제시한 발효조와 수증기배기수단, 냄새제거및물회수장치를 도시한 사시도
도 15는 본 발명의 구성 중 열공급장치, 외부공기유입수단을 도시한 사시도
도 16은 본 발명의 구성 중에 발효조와 배출문, 열공급장치를 도시한 사시도
도 17는 본 발명의 구성 중 냄새제거및물회수장치를 도시한 사시도
도 18은 본 발명의 구성 중 외부공기유입장치를 도시한 사시도
도 19는 본 발명의 구성 중 PLC제어부의 모듈화면과 제어부품들을 도시한 사시도

본 발명의 발효·분해작용을 활용한 음식물쓰레기 처리장치는 첨부된 각 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

즉 본 발명은 미생물에 의한 발효·분해, 소멸작용을 통하여 음식물 쓰레기(생활 속에서 발생되는 각종 음식물쓰레기 농.수산물을 가공 전,후에 발생하는 부산물 및 기타 유기성폐기물, 이하 편의상 "음식물쓰레기"로 통칭한다)를 처리하는 그 장치를 구축함에 있어서,

음식물쓰레기와 보조파우더(미강, 등겨, 쌀겨 등)를 투입한 다음 교반 및 열(온도), 수분, 공기의 적절한 공급에 의해 미생물증식의 활성화와 발효·분해, 소멸작용을 도모하는 일정한 체적공간의 발효조(30);

상기 발효조(30)의 외면에 밀착된 상태로 구성되고 발효조(30)의 외부에서 내부로 미생물 증식에 필요한 조건 중 온도조절에 필요한 온열을 제공하는 발효조온열장치(60);

상기 발효조(30)의 상단에 구성되고 파우더와 피처리대상물인 음식물 쓰레기를 투입하는 피처리물 투입구(13);

상기 발효조(30) 하부의 일측과 타측 사이에 길게 구성되고 다수개의 교반날개(45)의 회전으로 인하여 발효조(30) 내부의 음식물쓰레기와 미생물이 포함된 보조파우더를 혼합 및 교반하기 위한 내용물교반장치(40-1);

상기 내용물교반장치(40-1)와 연결된 발효조(30) 일측의 외부공간에 설치되고 내용물교반장치(40-1)의 회전축(44) 및 교반날개(45)의 정, 역회전 동작을 실현시키는 회전구동장치(40);

상기 발효조(30) 상단의 다른 일측에 구성되고 발효조 내부에 산소 포함 외부 공기를 유입시키는 외부공기유입수단(70);

발효조 상단의 또 다른 일측에 구성되고 발효조 내부의 발효과정에서 발생하는 냄새를 포함하는 수증기(물)를 밖으로 배출하는 수증기배출수단(80);

상기 수증기배출수단(80)과 연결된 발효조(30) 외부의 공간에 설치되고, 수증기와 함께 동반으로 배출되는 가스와 냄새(악취) 성분을 중화 및 제거하는 동시에 물을 회수하여 액비 등으로 재활용이 가능하도록 하는 냄새제거및물회수장치(90);

상기 발효조(30)의 하부 일단에 선택적으로 개방될 수 있는 구조를 갖추며 필요한 경우 내부의 잔존물을 강제로 외부 배출시켜 회수할 수 있도록 하는 잔존물배출구(17)를 포함하는 것을 그 특징적 요지로 하였다.

<본체>

한편, 위 각 구성들의 견고한 결합 및 설치성을 제공하기 위한 각부의 프레임과 브라켓 및 기타 연결부품들 및 외부를 커버하는 외장케이스를 포함하여 전체적인 외관을 구성하는 요소에 대하여 편의상 본체(200)로 명칭한다.

그리고 본체(200) 베이스(20)의 저면에는 기기의 용이한 이동성을 위한 다수개의 이동용 바퀴(21)가 구성되고, 상기 이동용 바퀴(21)에는 발효조(30)에 투입되는 음식물쓰레기의 적정용량을 실시간 확인할 수 있도록 무게를 계측하는 로드셀(19)이 설치하였으며, 상기 로드셀(19)과 신호 연결된 본체 전면의 일단에는 사용자가 그 무게 값을 쉽게 확인할 있게 표시되는 로드셀 인디케이터(18)가 설치된다.

또 본체의 일측에는 PLC제어부(100)가 구비되며, 전면 상측에는 제어모듈화면(101), 전원스위치,제어스위치, 비상스위치(14), 버즈(BUZZER, 16) 등 안전 조작 및 동작제어에 필요한 각종 요소들이 설치될 수 있다.

<발효조>

위 구성 중 상기 발효조(30)는, 음식물쓰레기와 보조파우더(미강, 등겨, 쌀겨 등)를 투입한 다음 교반 및 열(온도), 수분, 공기의 적절한 공급에 의해 미생물증식의 활성화 및 발효·분해, 소멸작용이 일어나도록 하는 일정한 체적의 공간을 확보하는 요소로,

회전에 의한 교반효율을 높일 수 있도록 "∪" 형으로 제작되고, 그 위에는 상판덮개(31)가 구성되며, 좌우측에는 사이드지지대(32,33)로 밀폐된 구조를 갖는다.

<발효조온열장치>

상기 발효조온열장치(60)는, 상기 발효조(30)의 외면에 밀착된 상태에서 발효조(30)의 내부에 미생물 증식에 필요한 온열을 제공할 수 있도록 하는 것으로,

본원에서는 전기에 의해 발열되는 열선이 유연하면서 내열성을 갖는 실리콘 재질 속에 매립 상태로 제조된 실리콘 히터판(61)을 적용함에 따라, 발효조(30)의 외부 벽면의 크기나 형태에 따라 밀착이 쉽고 1 ~ 3개로 분리된 상태로 부착될 수 있다.

특히 휨성이 자유로운 실리콘 히터판(61)을 사용함으로써 "∪" 의 곡률로 형태를 갖는 발효조(30)의 외부 벽면에 보다 쉽고 간단하게 밀착 후 부착이 가능하고, 필요한 경우 쉽게 분리하여 교체도 가능함으로 상당히 편리할 수 있다.

또한 상기 실리콘 히터판(61)의 일단에는 히터측온도센스(62)를 설치함으로써 PLC제어부의 컨트롤에 따라 실리콘 히터판의 온도조절도 가능하고, 이때 실리콘 히터판(61)의 온도조절은 발효조(30) 내에 온도를 실시간 감지하는 발효조온도측정센서(64)의 검출 정보를 통하여 판단하며, 예를 들어 발효조(30) 내의 온도가 기준 이상으로 낮으면 실리콘 히터판의 온도를 높이고 반대로 기준이상으로 높으면 실리콘 히터판의 온도를 낮추거나 동작을 일시 정지하는 등 적절히 제어할 수 있다.

또 실리콘 히터판(61)의 외면에는 발열되는 열 및 그 에너지의 외부 방출로 인한 손실방지를 위한 보온재(63)가 접착된다.

<피처리물 투입구>

상기 피처리물 투입구(13)는, 파우더와 피처리대상물인 음식물 쓰레기를 발효조(30) 내부로 투입할 수 있게 상기 발효조(30) 상단의 상판덮개(31)에 개방된 것으로,

여기에는 필요한 경우 열고 닫는 개폐문(11)이 설치되고, 상기 개폐문(11)에는 발효조(30) 내부와 외부의 온도 차이에 의한 결로현상방지를 위한 보온재(12)가 개제될 수 있다.

<내용물교반장치>

상기 내용물교반장치(40-1)는, 상기 발효조(30) 하부의 일측과 타측 사이에 길게 구성되고 다수개의 교반날개(45)의 회전으로 인하여 발효조(30) 내부의 음식물쓰레기와 미생물이 포함된 보조파우더를 혼합 및 교반하기 위한 것으로,

상기 발효조(30)의 좌, 우측에 구비된 사이드지지대(32,33)에는 베어링이 내장된 베어링하우징(47, 47')을 각각 구성한 다음, 그 사이에 일정한 직경의 회전축(44)을 구성하며, 발효조의 내부공간에 수용된 상기 회전축(44)의 외측 둘레에는 일정한 등간격 지그재그 방향으로 다수의 교반날개(45)가 부착됨에 따라 정,역 회전되는 과정에서 발효조에 투입된 내용물(음식물쓰레기와 미생물이 포함된 보조파우더 등)을 효과적으로 혼합 및 교반이 가능하게 된다.

이때 회전축(44)에 지그재그로 부착되는 상기 다수의 교반날개(45)는, 날개체결용 브라켓(46)에 의해 회전축(44)과 용이하게 볼팅조립이 가능토록하였고, 교반날개(45)의 형태는 기본적으로 내용물 속에서의 회전시 교반에 필요한 일정한 저항과 간섭을 동반하면서도 원만하게 가르고 지나갈 수 있도록 "◇" 형의 짧은 바(bar)로 구성되며, 상기 바의 전,후측에는 내용물 속을 헤치고 지나갈 때 가이드 역할을 하는 일자형 안내편(45a)을 더 형성시킬 수 있다.

이러한 교반날개(45)는 구조 및 형태가 매우 간단하고 저렴하게 구성할 수 있지만, 내용물 속에서 회전될때 교반에 필요한 어느정도의 저항과 간섭을 인가하면서도 너무 무리한 저항을 받지 않도록 하여 장시간동안 교반을 실시하더라도 무리가 거의 없는 뛰어난 성능을 제공한다.

그리고 상기 회전축(44)의 양단이 관통된 상태에서 그 회전축(44) 안정적인 회전작용을 돕는 베어링(49)이 내장된 일측과 타측의 베어링하우징(47, 47') 내부에는, 베어링(49) 뿐 아니라 발효조(30) 내부의 이물질들이 외부로 누출되는 것을 방지하는 동시에 베어링(49)에 침투하여 고장을 유발하지 않도록 테프론 씰(48)을 장착하였다.

이때 상기 테프론 씰(48)은, 고속, 고온, 고압 조건에서 뛰어난 장점을 갖추며 씰의 마모가 감소되어 씰의 수명이 길어지는 장점과 특히 무급유 상태에서는 저마찰 자기 윤활성을 가지는 동시에 내마모성과 내화학성이 우수하고, 내구수명이 거의 반영구적이라 교체없이 장시간 사용이 가능하고 베어링에 침투되는 이물질이나 액체 등을 막아 베어링 손상으로 인한 기계의 고장률 예방에 크게 기여할 수 있다.

<회전구동장치>

상기 회전구동장치(40)는, 내용물교반장치(40-1)와 연결된 발효조(30) 일측의 외부공간에 설치되고 내용물교반장치(40-1)의 교반기회전축(44) 및 교반날개(45)의 정, 역회전 동작에 필요한 동력과 회전전달을 포함하는 구조로,

산업상 이용되는 다양한 구조의 동력전달체계를 적용할 수 있지만, 본원에서는 상기 내용물교반장치(40-1)에 구비된 교반기회전축(44)의 일측 끝단부과 일정한 간격이 유지된 지점에 구동모터를 설치한 다음 교반기회전축(44)의 일측 끝단부와 구동모터(41)의 회전축(44a)에 감속을 위하여 직경이 서로 다른 원동스프라켓(44b)과 피동스프라켓(51)을 각 구성하고 그 사이에 체인(50)을 거는 구조로 설계하면 간단하게 구성할 수 있다.

이때 상기 구동모터(41)의 제어는, 본체(10)의 일측에 마련될 수 있는 PLC제어부(100)에 입력된 프로그램과 그 제어 신호에 따라 동작한다. 예를 들어 발효조(30)내부의 벽면과 교반날개(45)사이에 투입된 음식물쓰레기 등 내용물이 과다하게 누적되거나 기타 물질로 인하여 교반날개(45)에 미치는 실제 저항값이 PLC제어장치(100)에 입력 설정값 보다 높으면 구동모터(41)는 2 ~ 5 초간 정지하여 상황이 해제된 다음 동작을 하거나 또는 일순간 역방향으로 회전하여 과부하를 해소한 이후 정상적인 패턴으로 회전동작을 하게하는 등 제어가 이루어질 수 있다.

<외부공기유입수단>

상기 외부공기유입수단(70)은, 상기 발효조(30) 내부에 미생물 증식 활성화에 필요한 요소 중 하나인 산소 포함 외부공기를 적절하게 유입시킬 수 있도록 하는 것으로,

상기 발효조(30)의 상판덮개(31) 일단에 발효조(30) 내부와 통하는 유입관(72a)이 구성되고, 상기 유입관(72a)의 외측에는 연장된 외부공기유입관(72)이 연결되고, 상기 외부공기유입관(72)이 끝나는 하부에는 송풍기연결관(71a)이 더 구비되며, 상기 송풍기연결관(71a)의 끝에는 일정한 용량의 송풍기(71)를 설치함에 따라 산소 포함 외부공기를 발효조(30) 내로 용이하게 유입시킬 수 있다.

이때 상기 송풍기연결관(71a)과 외부공기유입관(72)이 교차되는 연결부에는 일정 온도의 열풍을 제공하는 열풍히터(73)를 더 구성시킬 수 있고, 상기 열풍히터(73)는 교체나 청소 및 점검이 가능하도록 캡부재(73-1)에 의해 이착탈이 가능하도록 설계할 수 있다.

즉, 발효조(30) 내부에 산소를 포함하는 공기를 유입시킬때 발효조(30) 내부의 상황에 따라 산소포함 외부의 공기만 유입시킬 수도 있고, 필요한 경우에는 상기 열풍히터(73)를 동작시켜 일정한 온도로 데워진 열풍을 공급시킬 수도 있다. 이는 온도센서를 통하여 발효조 내의 온도를 실시간 확인하면서 PLC를 통하여 컨트롤제어하면 가능하다.

<수증기배출수단>

상기 수증기배출수단(80)은, 발효조(30) 상단의 또 다른 일측에 구성되고 내부의 발효 및 건조과정에서 발생하는 냄새 포함 수증기(물)를 밖으로 배출하기 위한 것으로,

상기 발효조(30)의 상판덮개(31) 중 외부공기유입수단(70)의 위치와 달리하는 지점에 발효조(30) 내부와 통하는 배출관(83)이 구성되고, 상기 배출관(83)의 외측에는 길게 연장된 외부연결용배기관(83-1)이 구성되고, 상기 외부연결용배기관(83-1)의 끝에는 일정한 용량의 배기용 송풍기(84)를 설치함에 따라 발효조(30) 내에서 발생되는 냄새(악취) 포함 수증기(물)를 밖으로 배출이 가능하게 된다.

이때 상기 배출관(83)과 외부연결용배기관(83-1) 사이에는, 발효조(30)에서 발생하는 수증기의 외부 배출시 동반될 수 있는 미세한 파우더가루가 외부연결용배기관(83-1)을 통해 냄새제거및물회수장치(90)의 냄새제거용박스(91) 내부로 유입되고 다단계의 카본필터(95)들에 적체되어 수증기의 외부배출을 막을 수 있음으로 이를 방지하기 위한(미세 파우더가루 여과용) 배기필터(82)가 장착된다.

상기 배기필터(82)는, 필요한 경우 분리하여 내부의 필터를 청소하거나 교체가 가능하도록 외측에는 분리용캡이 구성되고 안쪽에는 수납형 케이스 내에 실질적인 필터가 내장되는 등 분리가 쉬운 구성으로 이루어져 있으나, 본원에서는 편의상 배기필터(82)로 일괄 통칭한다.

그리고 상기와 같은 수증기배출수단(80)은 단독으로 설치할 수도 있지만, 필요한 경우 일정한 간격이 유지된 그 일측에 하나 더 복수로 설치할 수 있고, 이 경우 2개의 배기필터(82)는 도 6에서 도시한 바와 같이 개폐문이 달린 배기필터박스(81)의 내부에 설치하여 수시로 배기필터박스(81)의 개폐문을 열어 배기필터(82)를 분리 후 청소할 수 있도록 하면 보다 편리하다.

<냄새제거및물회수장치>

상기 냄새제거및물회수장치(90)는, 상기 수증기배출수단(80)의 배기용 송풍기(84) 후측에 설치되고, 수증기배출수단(80)에 의해 발효조(30)로부터 배출되는 수증기 포함 가스와 냄새(악취) 성분을 효과적으로 정화함에 따라 외부의 대기오염방지 및 냄새로 인한 사용상 불편성을 해소하기 위한 것으로,

상기 배기용 송풍기(84)의 후단과 내통된 냄새제거용박스(91)를 구성하되, 상기 냄새제거용박스(91)의 내부에는 발효조(30)로부터 배출되는 수증기 포함 가스와 냄새(악취) 성분을 중화시키는 방법으로 정화 및 제거가 가능하도록 메쉬입도가 서로 다른 카본필터(96)를 다단계(4 ~ 6단계)로 구축하고, 맨 아래측에는 다단계의 카본필터(96)를 통과하는 동안 발생되고 아래로 흘러내리는 액상의 물이 담기는 빈공간부(91A)가 할당된다.

이때 상기 빈공간부(91A)의 일측면에는 다딘계의 카본필터(96)를 통화하는 동안 중화작용으로 정화된 청정의 공기를 대기로 방출하기 위한 외부배기관(97)을 구성하며, 빈공간부(91A)의 밑바닥 외측에는 밸브(94)를 포함하는 수분배출관(93)을 구성시키고, 상기 수분배출관(93)의 끝에는 빈공간부(91A) 내부에 흘러내린 액상의 물을 받아서 회수가 가능하도록 하는 물회수통(95)이 설치될 수 있다.

그리고 다단계(4 ~ 6단계)로 구축되는 상기 카본필터(96)는, 분자층으로 구성된 고체의 미세공 표면에서 화학적 결합 또는 미세공에 물리적 충진현상으로 인하여 기체의 분자 및 원자에 대한 강한 흡착력을 이용하여 오염된 기체를 제거하는 획기적인 수단이 될 수 있고, 특히 반데르발스 힘으로 물리흡착, 이온결합, 공유결합 등의 작용으로 단순히 일반 필터와 같이 기체나 입자를 흡착시키기만 하는 것이 아니라 가스와 냄새(악취) 성분을 중화에 의하여 소멸시키기 때문에 그 냄새처리효율은 물론 환경오염예방에 더욱 유용하다.

이처럼 다단계(4 ~ 6단계)의 카본필터(96) 거친 공기는 외부배기관(97)을 통하여 외부의 대기로 배출하더라도, 가스와 냄새의 중화 및 정화작용으로 인체에 무해한 청정의 공기만을 배출하게 됨으로 대기오염방지에도 유용하고, 실외는 물론 실내에 설치하여 사용을 하더라도 냄새로 인한 거부감을 유발하지 않음으로 무리없이 사용할 수 있으며, 이와 함께 회수된 물에는 식물성장에 유익한 유기물이 포함되어 있을 뿐만 아니라 냄새도 최대한 억제됨으로 화분이나 기타 식물의 액비로 재활용하게 되면 음식물쓰레기 처리와 더불어 부가 생산성까지 겸비될 수 있음으로 더욱 유용할 수 있다.

<잔존물배출구>)

상기 잔존물배출구(17)는, 상기 발효조(30)의 하부 일단을 개방하여 필요에 따라 내부의 잔존물을 강제로 외부 배출하여 회수할 수 있도록 하는 것으로,

발효조(30)의 하부 일단에 일정한 크기의 잔존물배출구(17)을 뚫은 다음 필요에 따라 열거나 닫을 수 있는 개폐용 도어를 설치하면 되고, 상기 잔존물배출구(17)의 위치와 크기는 잔존물배출구(17)를 열어 놓은 상태에서 발효조(30) 내의 내용물교반장치(40-1)를 일방향으로 회전시켰을 때 자연스럽게 외부로 유출이 되도록 맞추면 사용자가 일일이 손이나 도구를 이용하여 꺼내지 않아도 됨으로 편리하다.

여기서 전존물의 회수는, 음식물쓰레기와 미생물을 포함하는 보조파우더의 혼합, 교반 및 발효, 분해하는 과정을 여러 차례 반복하면서 일정기간동안 쌓이고 누적되는 찌꺼기로, 주기적으로 교체해 주지 않으면 음식물쓰레기 처리효율이 떨어질 수 있음으로 발효조(30)로부터 강제로 외부 배출하는 것이 필요하다.

이때 회수된 잔존물은, 미생물 증식에 의한 발효작용으로 인하여 식물성장에 유익한 유기물이 풍부하기 때문에 식물의 유기질 비료 또는 동물의 사료로 재활용하여도 충분함으로 이 또한 환경오염방지에 유용하다.

이와 같은 본 발명의 발효·분해작용을 활용한 음식물쓰레기 처리장치는, 예를 들어 상기 발효조(30) 내에 적정량의 미생물과 음식물 쓰레기의 1일 처리량 대비 70 ~ 90 중량%의 보조파우더(미강, 등겨, 쌀겨 등)와 물(H₂O) 5 ~ 10l 투입 후 구동장치(40)로 골고루 혼합하고, 외부공기유입수단(70) 및 발효조온열장치(60)를 동작시켜 나머지 미생물의 활성화 필수 조건인 산소 포함 외부의 공기유입과 열을 가하여 적정한 온도를 맞춘 다음, 처리대상물인 음식물쓰레기를 투입하고 회전구동장치(40)를 동작시켜 내용물교반장치를 회전시켜 교반하는 등 처리작업을 수행하면 미생물의 증식과 발효, 분해하는 과정에서 최소 24시간 내에 90% 이상의 음식물쓰레기가 소멸되는 것을 실험결과 확인할 수 있었으며, 잔존물은 앞서 실시된 바와 같이 액비, 유기질비료, 동물사료 등으로 재활용도 가능함으로 음식물쓰레기 처리의 효용성은 물론 부가적인 생산성까지 확보할 수 있고 환경오염예방에도 크게 도움이 되므로 상당히 유용한 발명이다.

13:피처리물 투입구 17:잔존물배출구
30:발효조 40:회전구동장치
40-1:내용물교반장치 60:발효조온열장치
70:외부공기유입수단 80:수증기배출수단
90:냄새제거및물회수장치

Claims (10)

1. 음식물쓰레기와 보조파우더를 투입한 다음 교반 및 열(온도), 수분, 공기 공급에 의해 미생물증식의 활성화와 발효·분해, 소멸작용을 도모하는 일정한 체적공간의 발효조(30);
   상기 발효조(30)의 외면에 밀착된 상태로 구성되고 발효조(30)의 내부에 미생물 증식에 필요한 조건 중 온도조절에 필요한 온열을 제공하는 발효조온열장치(60);
   상기 발효조(30)의 상단에 구성되고 파우더와 피처리대상물인 음식물 쓰레기를 투입하는 피처리물 투입구(13);
   상기 발효조(30) 하부의 일측과 타측 사이에 길게 구성되고 다수개의 교반날개(45)의 회전으로 인하여 발효조(30) 내부의 음식물쓰레기와 미생물이 포함된 보조파우더를 혼합 및 교반하기 위한 내용물교반장치(40-1);
   상기 내용물교반장치(40-1)와 연결된 발효조(30) 일측의 외부공간에 설치되고 내용물교반장치(40-1)의 회전축(44) 및 교반날개(45)의 정, 역회전 동작을 실현시키는 회전구동장치(40);
   상기 발효조(30) 상단의 다른 일측에 구성되고 발효조 내부에 산소 포함 외부공기를 발효조 내로 유입시키는 외부공기유입수단(70);
   발효조 상단의 또 다른 일측에 구성되고 발효조 내부의 발효과정에서 발생하는 냄새를 포함하는 수증기를 밖으로 배출하는 수증기배출수단(80);
   상기 수증기배출수단(80)과 연결된 발효조(30) 외부의 공간에 설치되고 수증기와 함께 동반으로 배출되는 가스와 냄새 성분을 효과적으로 정화하는 동시에 물을 회수하여 액비로 재활용이 가능하도록 하는 냄새제거및물회수장치(90);
   상기 발효조(30)의 하부 일단에 선택적으로 개방될 수 있는 구조를 갖추며 필요한 경우 내부의 잔존물을 강제로 외부 배출시켜 회수할 수 있도록 하는 잔존물배출구(17)를 포함하는 것과;
   본체(200) 베이스(20)의 저면에는 기기의 용이한 이동성을 위한 다수개의 이동용 바퀴(21)가 구성되고, 상기 이동용 바퀴(21)에는 발효조(30)에 투입되는 음식물쓰레기의 적정용량을 실시간 확인할 수 있도록 무게를 계측하는 로드셀(19)이 설치하였으며, 상기 로드셀(19)과 신호 연결된 본체(200) 전면의 일단에는 사용자가 그 무게 값을 쉽게 확인할 있게 표시되는 로드셀 인디케이터(18)가 설치되는 것과;
   상기 발효조온열장치(60)는, 전기에 의해 발열되는 열선이 유연하면서 내열성을 갖는 실리콘 재질 속에 매립된 실리콘 히터판(61)을 적용하고, 발효조(30)의 외부 벽면의 크기나 형태에 따라 1 ~ 3개로 분리된 상태로 부착될 수 있는 것과;
   상기 내용물교반장치(40-1)는, 상기 발효조(30)의 좌, 우측에 구비된 사이드지지대(32,33)에는 베어링이 내장된 일측과 타측의 베어링하우징(47, 47')을 각각 구성한 다음 그 사이에 일정한 직경의 회전축(44)을 축 삽입하고, 발효조의 내부공간에 수용된 상기 회전축(44)의 외측 둘레에는 일정한 등간격 지그재그 방향으로 다수의 교반날개(45)가 부착되는 것과;
   상기 다수의 교반날개(45)는, 내용물 속에서의 회전시 교반에 필요한 일정한 저항과 간섭을 동반하면서도 가르고 지나갈 수 있도록 "◇" 형의 짧은 바(bar)로 구성되고, 상기 바의 전,후측에는 내용물 속을 헤치고 지나갈때 가이드 역할을 하는 일자형 안내편(45a)이 더 형성되는 것과;
   상기 회전축(44)의 양단이 관통된 상태에서 그 회전축(44) 안정적인 회전작용을 돕는 베어링(49)이 내장된 일측과 타측의 베어링하우징(47, 47') 내부에는, 베어링(49) 외에도 발효조(30) 내부의 이물질들이 외부로 누출 또는 베어링(49)으로 침투되는 것을 방지하는 테프론 씰(48)을 끼워서 장치하는 것과;
   송풍기연결관(71a)과 외부공기유입관(72)이 교차되는 연결부에는 일정 온도의 열풍을 제공하는 열풍히터(73)를 더 구성시킬 수 있고, 상기 열풍히터(73)는 교체나 청소 및 점검이 가능하도록 캡부재(73-1)에 의해 이착탈이 가능하도록 구성시킨 것과;
   상기 수증기배출수단(80)은, 상기 발효조(30)의 상판덮개(31) 중 외부공기유입수단(70)의 위치와 달리하는 지점에 발효조(30) 내부와 통하는 배출관(83)이 구성되고, 상기 배출관(83)의 외측에는 길게 연장된 외부연결용배기관(83)이 구성되며, 상기 외부연결용배기관(83)의 끝에는 일정한 용량의 배기용 송풍기(84)가 설치되고, 상기 배출관(83)과 외부연결용배기관(83-1) 사이에는 미세 파우더가루 여과를 위한 배기필터(82)가 장착되는 것과;
   상기 수증기배출수단(80)의 배기용 송풍기(84) 후측에는 배기용 송풍기(84)의 후단과 내통된 냄새제거용박스(91)가 구성되고, 상기 냄새제거용박스(91)의 내부에는 발효조(30)로부터 배출되는 수증기 포함 가스와 냄새 성분을 중화시키도록 메쉬입도가 서로 다른 카본필터(96)를 다단계로 구축하고, 맨 아래측에는 액상의 물이 담기는 빈공간부(91A)가 할당된 냄새제거및물회수장치(90)를 설치한 것; 을 특징으로 한 발효·분해작용을 활용한 음식물쓰레기 처리장치.
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