KR102332911B1 - 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것으로서, 케이스(10)에 내장되는 것으로서, 처리를 위한 음식물쓰레기(W)가 투입되는 단면이 "U" 형태의 챔버(20); 상기 챔버(20)를 가열시키는 가열부(30); 상기 챔버(20) 내에 회전되면서 음식물쓰레기(W)를 교반하는 교반기(40); 상기 챔버(20)와 연결된 것으로서, 교반 과정에서 발생된 증기가 이송되는 이송관(50); 및 상기 이송관(50)과 연결된 것으로서 상기 이송관(50)을 통하여 이송된 증기를 흡입 및 압축한 후 액상으로 배출하는 수봉식펌프(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

진공건조식 음식물쓰레기 처리장치{Apparatus for reducing food waste}

본 발명은 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공건조식을 통하여 음식물쓰레기를 감량하고, 오폐수와 같은 오염물질의 발생을 방지할 수 있는 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 식당에서 매일 많은 양의 음식물쓰레기가 발생되는데, 음식물쓰레기는 통상적으로 전용 수집함에 수집된 후 전용차량에 실려 음식물쓰레기 처리장으로 운반되어 처리되고 있다. 이때 음식물쓰레기의 처리는 과거에는 땅에 매립하는 방식을 취하였으나 토양 환경을 오염시키는 원인이 되어, 최근에는 소각하는 방식을 취하고 있다.

그런데 음식물쓰레기에는 80% 이상의 수분이 함유되어 있어 소각시 많은 에너지가 소모되었고, 또한 음식물쓰레기는 쉽게 부패하기 때문에 처리과정에서 많은 악취가 발생되어 처리장 주위의 거주환경이 열악해짐으로써 많은 사람들로부터 민원의 대상이 되었다.

이에 최근에는 음식물쓰레기가 발생되는 장소에 설치하여, 음식물쓰레기를 직접 처리할 수 있는 음식물쓰레기 처리장치가 도입되고 있으며, 이러한 음식물쓰레기 처리장치는, 교반탱크에 음식물쓰레기(W)와 미생물 여재인 바이오칩을 투입한 후 수 시간 동안 교반하여 음식물쓰레기를 미생물에 의하여 분해 처리시키고, 미생물 분해가 완료됨에 따라 발생된 처리수는 하수구로 배출시키는 방식이 선호되고 있다.

그런데 미생물에 의한 음식물쓰레기 처리과정에 있어, 온도나 습도 환경등의 변화나 음식물쓰레기의 양에 따라 완벽한 처리가 잘 이루어지지 않으며, 이 경우 배출되는 처리수에는 어느 정도 곤죽 형태의 슬러지가 함유되는 오폐수가 된다. 오폐수에 포함된 슬러지는 점차로 배수관 내주면에 끼이게 고 결국 배수관을 막는 원인이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 음식물쓰레기가 투입되는 챔버를 가열시킴으로서 음식물쓰레기에서 증기를 발생시킴과 동시에 그 증기를 강제로 흡입한 후 액화시켜 배출함으로써, 주위의 온도 및 습도환경이 변하거나 음식물쓰레기 양이 변하더라도 음식물쓰레기를 효과적으로 건조처리할 수 있고, 처리과정에서 곤죽 형태의 슬러지가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 슬러지에 의하여 배수관이 막히거나 하수를 오염시키는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 음식물쓰레기를 건조처리함에 있어 에너지 소모량 및 처리 시간을 줄일 수 있는, 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치는, 케이스(10)에 내장되는 것으로서, 처리를 위한 음식물쓰레기(W)가 투입되는 단면이 "U" 형태의 챔버(20); 상기 챔버(20)를 가열시키는 가열부(30); 상기 챔버(20) 내에 회전되면서 음식물쓰레기(W)를 교반하는 교반기(40); 상기 챔버(20)와 연결된 것으로서, 교반 과정에서 발생된 증기가 이송되는 이송관(50); 상기 이송관(50)과 연결된 것으로서 상기 이송관(50)을 통하여 이송된 증기를 흡입 및 압축한 후 액상으로 배출하는 수봉식펌프(60); 상기 이송관(50)이 잠겨지는 냉각수(71)가 저장된 수조(70); 상기 냉각수(71)를 강제 냉각시키기 위한 냉각기(80); 상기 수조(70)에 저장된 냉각수(71)를 상기 수봉식펌프(60)로 공급하는 수봉수라인(90); 상기 케이스(10)를 지지하는 4 개의 다리중 어느 하나로 인가되는 무게 변화를 측정하며, 챔버(20) 내부에 투입된 음식물쓰레기(W)가 건조됨에 따른 챔버(20)의 무게 감량 변화를 측정하여 대응되는 무게신호(S)를 발생하는 무게측정부(100); 및 상기 무게신호(S)에 연동되어 상기 챔버(20)에서 설정된 값 이상의 무게 감량 변화가 발생될 때 상기 수봉식펌프(60)의 작동을 정지시키는 정지신호를 발생하는 무게연동제어부(110);를 포함하고, 상기 무게측정부(100)는, 상기 케이스(10)의 전방 모서리 하부에 설치되는 것으로서 하부측 중앙에 단턱구멍(101a)이 형성된 하우징(101)과, 상기 단턱구멍(101a)에 끼어져 하방으로 빠지지 않고 상방측으로 이동 가능하고 하부측에 지면에 지지되는 하중변화다리(11)가 결합되는 단턱블럭(102)과, 상기 하우징(101) 내측에 설치되는 것으로서 하부측으로 상기 단턱블럭(102)의 상부측이 일부 끼어지는 가이드홈(103a)이 형성된 캡블럭(103)과, 상기 가이드홈(103a) 내측 상단과 단턱블럭(102) 사이를 지지하는 스프링(104)과, 상기 스프링(104) 내측에서 상기 가이드홈(103a) 상단에 고정되는 것으로서 하부측으로 개구된 캡브라켓(105)과, 상기 캡브라켓(105) 내측 상단에 밀착되는 로드셀(106)과, 상기 캡브라켓(105) 내측에서 상기 로드셀(106)과 단턱블럭(120) 사이에 끼어지는 고무블럭(107)과, 상기 고무블럭(107)의 외주면과 주위와 캡브라켓(105) 내주면 사이에 끼어져 상기 로드셀(106)로 습기 침투를 방지하는 방수실링(108)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 교반기(40)는, 상기 챔버탱크(21)를 가로지르게 축결합하는 축부(41)와, 상기 축부(41)에 설치되는 다수의 바아(42)와, 상기 바아(42)의 일측단에 설치된 것으로서 상기 음식물쓰레기(W)를 1차로 교반하면서 일측으로 이송될 수 있도록 다른 경사각도를 가지는 다수의 제1교반날개(43)와, 상기 바아(42)의 타측단에 설치된 것으로서 상기 음식물쓰레기(W)를 2차로 교반하는 제2교반날개(44)와, 상기 제2교반날개(44)에 내장되어 인가되는 전원에 의하여 제2교반날개(44)를 가열시키는 날개히터(45)를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 교반기(40)는, 상기 교반되는 음식물쓰레기(W)로 상기 날개히터(45)에서 발생된 열을 넓은 면적에서 전도시키기 위하여 상기 음식물쓰레기(W)를 통과시키는 다수의 날개관통홈(46)을 더 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 교반기(40)는, 상기 제2교반날개(44)의 단부에 설치되는 것으로서 상기 음식물쓰레기(W)를 챔버탱크(21) 바닥으로부터 분리시키는 스크레이퍼(47)를 더 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 스크레이퍼(47)는, 상기 제2교반날개(44) 하단측에 형성되는 착탈홈(44a)에 착탈 가능하게 끼어지는 착탈헤드(47a)와, 상기 착탈헤드(47a)에서 연장되어 상기 제2교반날개(44) 하단으로 돌출되어 상기 챔버탱크(21) 바닥에 밀착되어 음식물쓰레기(W)를 긁어 분리하기 위한 블레이드(47b)를 포함한다.

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본 발명에 따르면, 음식물쓰레기가 투입되는 챔버를 가열시켜 음식물쓰레기(W)에서 증기를 발생시키고, 음식물쓰레기(W)에서 발생된 증기를 이송관을 통하여 수봉식펌프가 강제로 흡입 및 액화시켜 배출함으로써, 주위의 온도 및 습도환경이 변하거나 음식물쓰레기 양이 변하더라도 음식물쓰레기를 효과적으로 건조처리할 수 있다.

또한 이송관이 냉각수에 잠겨짐으로써 챔버로부터 배출되는 고온의 증기가 이송관을 통과하는 과정에서 10~20℃ 이내로 냉각되고, 이에 따라 수봉식펌프로 유입되는 증기를 빠르게 액화시킴으로써 결과적으로 음식물쓰레기를 건조처리하는데 있어 에너지 소모량 및 처리 시간을 줄일 수 있다.

그리고 무게측정부 및 무게연동제어부를 채용함으로써, 챔버 내부에 투입된 음식물쓰레기(W)가 건조됨에 따라 발생되는 무게 감량 변화를 측정할 수 있고, 이에 따라 음식물쓰레기(W)가 충분히 건조되면 수봉식펌프의 작동을 멈추어 불필요하게 에너지가 소모되는 것을 방지할 수 있다라는 작용효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1의 음식물쓰레기 처리장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1의 교반기를 발췌하여 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 제2교반날개에 형성되는 날개히터, 날개관통홈, 스크라이퍼를 설명하기 위한 평면도,
도 5는 도 4의 V-V'선을 따른 단면도,
도 6은 도 1의 수봉식펌프의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 1의 무게측정부의 구성을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 음식물쓰레기 처리장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다. 또, 도 3은 도 1의 교반기를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 제2교반날개에 형성되는 날개히터, 날개관통홈, 스크라이퍼를 설명하기 위한 평면도이고, 도 5는 도 4의 V-V'선을 따른 단면도이다. 그리고 도 6은 도 1의 수봉식펌프의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치는, 케이스(10)에 내장되는 것으로서, 처리를 위한 음식물쓰레기(W)가 투입되는 단면이 "U" 형태의 챔버(20)와; 챔버(20)를 가열시키는 가열부(30)와; 챔버(20) 내에 회전되면서 음식물쓰레기(W)를 교반하는 교반기(40)와; 챔버(20)와 연결된 것으로서, 교반 과정에서 발생된 증기가 이송되는 이송관(50)과; 이송관(50)과 연결된 것으로서 이송관(50)을 통하여 이송된 증기를 흡입 및 압축한 후 액상으로 배출하는 수봉식펌프(60)와; 이송관(50)이 잠겨지는 냉각수(71)가 저장된 수조(70)와; 냉각수(71)를 강제 냉각시키기 위한 냉각기(80)와; 수조(70)에 저장된 냉각수(71)를 상기 수봉식펌프(60)로 공급하는 수봉수라인(90)과; 케이스(10)를 지지하는 4 개의 다리중 어느 하나로 인가되는 무게 변화를 측정하며, 챔버(20) 내부에 투입된 음식물쓰레기(W)가 건조됨에 따른 챔버(20)의 무게 감량 변화를 측정하여 대응되는 무게신호(S)를 발생하는 무게측정부(100)와; 무게신호(S)에 연동되어 챔버(20)에서 설정된 값 이상의 무게 감량 변화가 발생될 때 수봉식펌프(60)의 작동을 정지시키는 정지신호를 발생하는 무게연동제어부(110);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

케이스(10)에는 작동상황을 표시함과 동시에 동작을 제어하는 디스플레이(미도시)나 각종 조작스위치가 설치되고, 하부측 모서리에는 지면 바닥에 지지되는 다수의 다리(11)가 설치된다.

챔버(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 단면이 "U" 형태를 이루는 챔버탱크(21)와, 챔버탱크(21)의 상부측에 설치되어 챔버탱크(21)를 개폐하는 챔버뚜껑(22)과, 챔버뚜껑(22)에 설치된 진공해제밸브(23)를 포함한다. 이때. 챔버탱크(21)에 있어서, 가열부(30)와 연결된 부분을 제외한 외주면은 단열재로 덮여짐으로서 외부 기온 변화에 따른 영향이 최소화된다. 또한 챔버탱크(21)의 입구와 챔버뚜껑(22) 사이에는 실링이 설치됨으로서 챔버뚜껑(22)이 챔버탱크(21)를 닫을 때 외부 공기가 유입되지 않도록 하는 진공 환경을 조성한다.

가열부(30)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버탱크(21)에 수용된 음식물쓰레기(W)를 1차 가열시키기 위한 것으로서, 챔버탱크(21)의 바닥을 감싸게 설치되는 것으로서 열매체(32)가 충진된 열매체하우징(31)과, 열매체하우징(31) 내부에 설치되어 열매체(32)를 가열시키는 히터(33)를 포함한다.

이러한 가열부(30)에 의하여, 히터(33)에 의하여 가열되는 열매체(32)는 챔버탱크(21)의 전체면과 접촉됨으로써 열매체와 접촉된 부분은 고른 온도분포를 가지게 되고, 이에 따라 챔버탱크(21) 내에서 음식물쓰레기(W)에 넓은 면적을 가지면서 고른 온도분포를 가지는 열에너지를 공급할 수 있다.

교반기(40)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 챔버탱크(21) 내에 회전되면서 음식물쓰레기(W)를 교반하는 것으로서, 챔버탱크(21)를 가로지르게 축결합하는 축부(41)와, 축부(41)에 설치되는 다수의 바아(42)와, 바아(42)의 일측단에 설치된 것으로서 상기 음식물쓰레기(W)를 1차로 교반하면서 일측으로 이송될 수 있도록 다른 경사각도를 가지는 다수의 제1교반날개(43)와, 바아(42)의 타측단에 설치된 것으로서 음식물쓰레기(W)를 2차로 교반하는 제2교반날개(44)와, 제2교반날개(44)에 내장되어 인가되는 전원에 의하여 제2교반날개(44)를 가열시키는 날개히터(45)와, 교반되는 음식물쓰레기(W)로 날개히터(45)에서 발생된 열을 넓은 면적에서 전도시키기 위하여 음식물쓰레기(W)를 통과시키는 다수의 날개관통홈(46)과, 제2교반날개(44)의 단부에 설치되는 것으로서 음식물쓰레기(W)를 챔버탱크(21) 바닥으로부터 분리시키는 스크레이퍼(47)를 포함한다. 이러한 교반기(40)는, 축부(41)와 체인에 의하여 연결되는 구동모터(M)에 의하여 약 5~8 RPM 의 속도로 회전된다.

제1교반날개(43) 각각은 음식물쓰레기(W)를 1차로 교반시킴과 동시에 교반되는 음식물쓰레기(W)를 챔버탱크(21) 일측에서 타측으로 이송시킨다. 이를 위하여 제1교반날개(43)의 단부에는 축부(41)를 기준으로 각각 다른 경사각도(A)가 형성되어 있다.

제2교반날개(44) 각각은 많은 양의 음식물쓰레기(W)를 2 차로 교반시키며, 이를 위하여 제1교반날개(43)에 비하여 큰 체적을 가지는 사각형 형태를 가진다.

날개히터(45)는 제2교반날개(44)에 내장되어 교반되는 음식물쓰레기(W)를 2차로 가열한다. 날개히터(45)는 교반 과정에서 제2교반날개(44)와 접촉되는 음식물쓰레기(W)를 2차로 가열시킴으로써, 가열부(30)에 의하여 1차로 가열된 음식물쓰레기(W)를 더더욱 빠르게 가열시킬 수 있는 것이다.

날개관통홈(46)은 제2교반날개(44) 내측에 음식물쓰레기(W)가 통과하는 것으로서 제2교반날개(44) 내측에 다수, 본 실시예에서는 3 개가 길이 방향으로 길게 형성된 형태를 가진다. 날개관통공(46)은 제2교반날개(44)에 의하여 교반되는 음식물쓰레기(W)가 통과하는 경로를 형성하고, 이에 따라 날개히터(45)에 의하여 가열된 제2교반날개(44)의 표면과 음식물쓰레기(W) 사이의 접촉면적을 극대화시킬 수 있으며, 이에 따라 날개히터(45)의 열이 빠른 시간내에 음식물쓰레기(W)로 전도되어 빠르게 가열된다.

즉, 가열부(30)에 의하여 챔버탱크(21)에 수용된 음식물쓰레기(W)가 1차 가열되고, 교반기(40)를 구성하는 제2교반날개(44), 날개히터(45) 및 날개관통공(46)에 의하여 1차로 가열된 음식물쓰레기가 2 차로 가열되는 것이며, 이에 따라 추운 계절에, 챔버탱크(21)로 투입되는 음식물쓰레기(W)의 온도가 영하 온도에 가깝더라도 신속하게 가열시킬 수 있는 것이다.

특히, 날개히터(45)로 인가되는 전원을 크게하여 제2교반날개(44) 온도를 급격히 높일 수 있음으로써, 음식물쓰레기(W)의 온도가 매우 낮거나 많은 양이 투입되더라도 빠르게 가열시킬 수 있다.

한편, 날개관통공(46)의 내주면에는 음식물쓰레기(W)와의 접촉 면적을 더욱 높이기 위한 내측돌기(46a)가 형성된다. 내측돌기(46a)는 날개관통공(46)을 통과하는 음식물쓰레기(W)와의 접촉면적을 극대화시키며, 이에 따라 열을 음식물쓰레기(W)에 더욱 효과적으로 전도하여 더더욱 음식물쓰레기(W)를 신속하게 가열할 수 있다.

스크레이퍼(47)는 제2교반날개(44)의 단부에 설치되어 챔버탱크(21) 바닥에 늘어붙는 음식물쓰레기(W)를 챔버탱크 바닥으로부터 분리시킨다. 이러한 스크레이퍼(47)는 제2교반날개(44) 하단측에 형성되는 착탈홈(44a)에 착탈 가능하게 끼어지는 착탈헤드(47a)와, 착탈헤드(47a)에서 연장되어 제2교반날개(44) 하단으로 돌출되는 블레이드(47b)로 구성된다. 이때 블레이드(47b)는 탄성력을 가지기 때문에 챔버탱크(21) 바닥에 탄성적으로 밀착되며, 이에 따라 음식물쓰레기(W)를 챔버탱크(21) 바닥으로부터 완벽하게 분리할 수 있다.

한편, 블레이드(47b)가 탄성적으로 챔버탱크(21) 바닥에 밀착되어 음식물쓰레기(W)를 긁어 분리하기 때문에 시간이 지남에 따라 마모되고, 이에 따라 스크레이퍼(47)를 정기적으로 교체하여야 한다.

본 실시예에서는 스크레이퍼(47)가 착탈헤드(47a) 및 블레이드(47b)로 구성되기 때문에, 제2교반날개(44)의 착탈홈(44a)으로부터 쉽게 분리 및 교체가 가능하다.

이송관(50)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(20)로부터 발생된 증기가 챔버(20)에서 분리된 수봉식펌프(60)로 이송되는 통로를 형성함과 동시에, 후술할 수조(70)의 냉각수(71)에 의하여 냉각됨으로써 이송되는 증기를 냉각시킨다. 이를 위하여, 이송관(50)은, 챔버(20)와 후술할 수봉식펌프(60)의 흡입구(63)를 연결하는 것으로서 수조(70)의 냉각수에 잠겨지는 제1이송관(51)과, 수봉식펌프(60)의 배출구(64)와 수조(70)를 연결하는 것으로서 수봉식펌프(60)에서 배출되는 액상화된 증기를 수조(71)로 이송하는 제2이송관(52)을 포함한다. 이러한 이송관(50)을 통하여 챔버(20)에서 배출되는 80 ~ 100℃ 내외의 고온 증기는 이송관(50)을 통하여 이송되면서 10 ~ 20℃ 의 온도로 낮추어지고, 증기 온도가 낮추어짐에 따라 수봉식펌프(60) 내에서 에너지의 소모를 최소화하면서 빠른 시간내에 액화된다.

수조(70) 내부에 채워진 냉각수(71)는 지그재그 형태로 잠겨진 이송관(50)을 냉각시킨다. 또한 수조(70)는 후술할 수봉식펌프(60)의 배출구(64)와 배출관(65)과 연결되어, 수봉식펌프(60)에서 액화된 배출되는 물이 유입된다.

수봉식펌프(60)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 내부에 원형공간이 형성된 원형케이싱(61)과, 원형케이싱(61) 내측에서 편심되게 회전되는 것으로서 여러개의 날개를 가지는 임펠러(62)와, 원형케이스(61)에 측부 일측에 형성되어 이송관(50)과 연결되는 흡입구(63)와, 원형케이스(61)의 측부 타측에 형성되어 수조(70)와 배출관(65)에 연결된 배출구(64)와, 원형케이싱(61)의 소정부에 형성되는 것으로서 수조(70)와 수봉수라인(90)에 의하여 연결되는 수봉수유입구(65)를 포함한다.

이러한 구조에 의하여, 임펠러(62)를 구성하는 날개에 의하여 회전되면서 원형케이싱(61) 내측의 원형공간 내에서 원형의 워터링(L ; Liquid Ring)을 형성하고, 이에 따라 임펠러(52)와 워터링(L) 사이에는 임펠러(52)의 편심 차이에서 초승달 모양의 공간(Cell)이 생성된다. 이때 생성된 셀의 기압은 대기압보다 낮으므로 흡입구(63)와 연결된 이송관(50)에는 음압이 형성되고, 챔버(20)에서 발생된 증기는 이송관(50) 및 흡입구(63)를 통하여 원형케이싱(61) 내측의 셀로 흡입되고, 이후 셀로 흡입된 증기는 편심된 임펠러(52)의 회전에 의하여 배출구(64) 측으로 이송되면서 압축되어 액화된 후 배출관(65)을 통하여 수조(70)로 배출된다. 즉, 임펠러날개(62a)와 워터링(L) 사이의 공간의 부피가 편심되게 회전되는 날개(62a)의 회전에 의하여 변화됨에 따라, 셀로 흡입된 증기 부피가 서서히 감소되어 배출구(64) 측에서 최대로 압축되는 것이고, 이 과정에서 증기는 액화되어 배출구(64) 및 배출관(65)을 통하여 수조로 배출되는 것이다. 이때 수봉수유입구(65)로 유입되는 수봉수는 냉각기(80)에 의하여 냉각된 냉각수(71)를 이용하기 때문에, 더더욱 증기를 신속하게 액화시킬 수 있으며, 이는 결과적으로 음식물쓰레기(W)의 건조 효율을 증가시킨다.

냉각기(80)는 수조(70)에 저장된 냉각수(71)를 강제 냉각시키기 위한 것이다. 이러한 냉각기(80)는, 수조(70)의 냉각수(71)에 잠겨지는 것으로서 열매체가 팽창하여 주위 잠열을 흡수하는 증발기(81)와, 증발기(81)를 경유한 기상의 열매체를 압축시키는 압축기(82)와, 압축기(82)에 의하여 압축된 열매체가 흡수한 열을 방출하는 방열기(83)와, 방열기(83)를 경유한 액상의 열매체를 팽창시키는 팽창변(84)과, 방열기(83)의 방열효율을 높이기 위하여 공기를 송풍하는 방열팬(85)을 포함한다. 이러한 구조에 의하여, 수조(70)의 냉각수(71)에 잠겨진 증발기(81)는 주위 냉각수(71)의 열을 흡수하고, 흡수된 열을 방열기(83)를 통하여 외부로 방열됨으로서, 수조(70) 내부의 냉각수(71)는 항상 냉각된 상태를 유지하게 된다.

수봉수라인(90)은, 수조(70)에 저장된 냉각수(71)에 수봉수로 사용할 수 있도록 냉각수(71)를 수봉식펌프(60)로 공급한다. 이때 수봉수는 냉각기(80)에 의하여 냉각된 상태이기 때문에, 수봉식펌프(60) 내에서 증기가 함유된 공기의 응축을 촉진하여 증기를 빠르게 액화시킨다.

도 7은 도 1의 무게측정부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 무게측정부(100)는 케이스(10)의 설치되는 것으로서, 챔버(20) 내부에 투입된 음식물쓰레기(W)가 충분히 건조될 경우 그 챔버(20)의 무게 변화를 측정하여 대응되는 무게신호(S)를 발생한다. 무게측정부(100)는, 케이스(10)를 지지하는 4 개의 다리중 어느 하나로 인가되는 무게 감량 변화를 측정하며, 본 실시예에서는 좌측 전방측의 다리(이하, 하중변화다리(11))와 케이스(10) 사이에 설치된다. 즉, 무게측정부(100)는 케이스(10)를 지지하는 1 개의 하중변화다리(11)에 설치됨으로써 용이한 적용이 가능한 것이다.

이러한 무게측정부(100)는, 케이스(10)의 전방 모서리 하부에 설치되는 것으로서 하부측 중앙에 단턱구멍(101a)이 형성된 하우징(101)과, 단턱구멍(101a)에 끼어져 하방으로 빠지지 않고 상방측으로 이동 가능하고 하부측에 지면에 지지되는 하중변화다리(11)가 결합되는 단턱블럭(102)과, 하우징(101) 내측에 설치되는 것으로서 하부측으로 단턱블럭(102)의 상부측이 일부 끼어지는 가이드홈(103a)이 형성된 캡블럭(103)과, 가이드홈(103a) 내측 상단과 단턱블럭(102) 사이를 지지하는 스프링(104)과, 스프링(104) 내측에서 상기 가이드홈(103a) 상단에 고정되는 것으로서 하부측으로 개구된 캡브라켓(105)과, 캡브라켓(105) 내측 상단에 밀착되는 로드셀(106)과, 캡브라켓(105) 내측에서 로드셀(106)과 단턱블럭(120) 사이에 끼어지는 고무블럭(107)과, 고무블럭(107)의 외주면과 주위와 캡브라켓(105) 내주면 사이에 끼어져 로드셀(106)로 습기 침투를 방지하는 방수실링(108)을 포함한다.

하우징(101)의 내부에는 캡블럭(103)이 내장되고, 단턱블럭(102)이 캡블럭(103)의 가이드홈(103a) 측으로만 이동하도록 가이드한다.

스프링(104)은 가이드홈(103a) 내측에서 단턱블럭(102)을 지지함으로써, 챔버(20) 내부에 음식물쓰레기(W)가 투입되거나 음식물쓰레기가 건조된 상태에서 캡블럭(103)을 단턱블럭(102)으로부터 이격시킨 상태로 유지할 정도의 탄성계수를 가진다. 즉, 스프링(104)은 하중변화다리(11)와 연결되는 단턱블럭(102)을 캡블럭(103)의 가이드홈(103a) 상단에서 이격시킨 상태를 유지하게 함으로써, 챔버(20)로 투입되는 슬러지의 무게를 측정할 수 있게 하는 것이다.

캡브라켓(105)은 로드셀(106), 고무블럭(107) 및 방수실링(108)이 위치되는 공간을 제공한다.

고무블럭(107)은 단턱블럭(102)을 통하여 인가되는 하중을 로드셀(106)로 전달하는 것으로서 실리콘 고무재질로 된다. 고무블럭(106)은 자체적으로 탄성을 가지므로 과도한 하중이 인가되었을 때 로드셀(106)을 파손시키지 않게 된다.

로드셀(106)은 세라믹 재질로 되기 때문에 순간적으로 인가되는 충격에 매우 취약하다. 그리고 교반기(40)를 작동시킬 때 구동모터(M)에서 발생되는 진동은 케이스(10)를 통하여 무게측정부(100)로 전달된다. 이러한 진동이 로드셀(106)로 직접 전달될 경우, 시간이 지남에 따라 세라믹 재질의 로드셀(106)에는 피로가 쌓이게 되어 결국 로드셀(106)의 수명이 저하된다.

본 발명에서는 단턱블럭(102)을 통하여 인가되는 하중을 로드셀(106)로 전달하는 매개체로 고무블럭(107)을 채용함으로써, 단턱블럭(102)을 통하여 전달되는 하중은 로드셀(106)로 전달하면서, 연속적으로 전달되는 진동은 흡수하게 되고, 이에 따라 로드셀(106)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.

방수실링(108)은 다공성 고무재질로 된 것으로서, 캡브라켓(105)의 입구측과 고무블럭(107) 사이를 실링함으로서, 외부의 습기가 로드셀(106)로 침투되는 것을 방지한다.

본 발명의 음식물쓰레기 처리장치가 운영되는 장소에서는 수분을 많이 머금은 음식물쓰레기가 발생되기 때문에 자연스럽게 과습한 환경이다. 따라서 과습한 환경에서 로드셀(106)이 노출될 경우 빠르게 부식이 진행되고, 이는 로드셀(106)의 수명을 단축시키는 원인이 된다.

본 발명에서는 고무블럭(107)과 캡브라켓(105) 사이를 방수하는 방수실링(108)을 채용함으로써 과습한 공기에 로드셀(106)이 직접 노출되는 것을 방지하여 로드셀(106)이 부식되는 것을 방지할 수 있다.

무게연동제어부(110)는 무게측정부(100)에서 측정된 무게신호(S)를 연동하여, 챔버(20) 내에서 음식물쓰레기(W)가 충분히 건조되었다라고 판단되면 수봉식펌프(60)의 작동을 멈추기 위한 작동정지신호를 발생한다.

이러한 무게측정부(100)에 의하여, 챔버(20)에서 음식물쓰레기(W)가 건조되는 과정에서 발생되는 무게 감량 변화를 측정하여 대응되는 무게신호(S)를 발생하고, 무게신호(S)에 연동되어 무게연동제어부(110)는 음식물쓰레기(W)가 충분히 건조되었는지 여부를 파악한 후 수봉식펌프(60)의 작동을 멈추게 된다. 이에 따라, 음식물쓰레기(W)가 충분히 건조처리되었음에도 불구하고, 수봉식펌프(60)가 불필요하게 작동되는 것을 방지할 수 있다.

상기한 구조의 음식물쓰레기 처리장치에 의하면, 가열부(30)에 의하여 가열된 챔버(20)로 투입된 음식물쓰레기는 교반기(40)에 의하여 교반되고, 가열 및 교반 과정에서 발생된 증기는 이송관(50)을 통하여 수봉식펌프(60)로 이송되고, 이후 수봉식펌프(60)로 유입된 증기는 액화된 후 수조(70)로 배출된다.

이러한 구조에 의하여, 챔버뚜껑(22)을 열고 음식물쓰레기(W)가 챔버탱크(21)로 투입된 후 챔버뚜껑(22)을 닫으면 챔버탱크(21) 내부는 외부와 완전히 차단된 환경이 조성되고, 이 상태에서 진공건조가 진행된다. 이후, 음식물쓰레기의 진공건조가 완료된 후 챔버뚜껑(22)을 개방하고자 한때, 진공해제밸브(23)를 조작하여 챔버탱크(21) 내측으로 외부 공기를 유입시켜 챔버탱크(21) 내부를 대기압과 동일한 상태가 되도록 하여 한다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 음식물쓰레기가 투입되는 챔버(20)를 가열시켜 음식물쓰레기(W)에서 증기를 발생시키고, 음식물쓰레기(W)에서 발생된 증기를 이송관(50)을 통하여 수봉식펌프(60)가 강제로 흡입 및 액화시켜 배출함으로써, 주위의 온도 및 습도환경이 변하거나 음식물쓰레기 양이 변하더라도 음식물쓰레기를 효과적으로 건조처리할 수 있다. 특히, 음식물쓰레기의 처리 과정에서 곤죽 형태의 슬러지가 발생되지 않음으로써, 곤죽 슬러지에 의하여 배수관이 막히거나 하수를 오염시키는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.

또한 이송관(50)이 냉각수(71)에 잠겨짐으로서 챔버(20)로부터 배출되는 고온의 증기가 이송관(50)을 통과하는 과정에서 10~20℃ 이내로 냉각되고, 이에 따라 수봉식펌프(60)에서 유입되는 증기를 빠르게 액화시킴으로써, 결과적으로 음식물쓰레기를 건조처리하는데 있어 에너지 소모량 및 처리 시간을 줄일 수 있다.

그리고 무게측정부(100) 및 무게연동제어부(110)를 채용함으로써, 챔버(20) 내부에 투입된 음식물쓰레기(W)가 건조됨에 따라 발생되는 무게 감량 변화를 측정할 수 있고, 이에 따라 음식물쓰레기(W)가 충분히 건조되면 수봉식펌프(60)의 작동을 멈추어 불필요하게 에너지가 소모되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

10 ... 케이스 20 ... 챔버
21 ... 챔버탱크 22 ... 챔버뚜겅
23 ... 진공해제밸브 30 ... 가열부
31 ... 열매체하우징 32 ... 열매체
33 ... 히터 40 ... 교반기
41 ... 축부 42 ... 바아
43 ... 제1교반날개 44 ... 제2교반날개
44a ... 착탈홈 45 ... 날개히터
46 ... 날개관통홈 47 ... 스크레이퍼
47a ... 착탈헤드 47b ... 블레이드
50 ... 이송관 51 ... 제1이송관
52 ... 제2이송관 60 ... 수봉식펌프
61 ... 원형케이싱 62 ... 임펠러
62a ... 날개 63 ... 흡입구
64 ... 배출구 65 ... 수봉수유입구
70 ... 수조 80 ... 냉각기
81 ... 증발기 82 ... 압축기
83 ... 방열기 84 ... 팽창변
85 ... 방열팬 90 ... 수봉수라인
101 ... 하우징 101a ... 단턱구멍
102 ... 단턱블럭 103 ... 캡블럭
103a ... 가이드홈 104 ... 스프링
105 ... 캡브라켓 106 ... 로드셀
107 ... 고무블럭 108 ... 방수실링
110 ... 무게연동제어부

Claims (8)

1. 케이스(10)에 내장되는 것으로서, 처리를 위한 음식물쓰레기(W)가 투입되는 단면이 "U" 형태의 챔버(20);
   상기 챔버(20)를 가열시키는 가열부(30);
   상기 챔버(20) 내에 회전되면서 음식물쓰레기(W)를 교반하는 교반기(40);
   상기 챔버(20)와 연결된 것으로서, 교반 과정에서 발생된 증기가 이송되는 이송관(50);
   상기 이송관(50)과 연결된 것으로서 상기 이송관(50)을 통하여 이송된 증기를 흡입 및 압축한 후 액상으로 배출하는 수봉식펌프(60);
   상기 이송관(50)이 잠겨지는 냉각수(71)가 저장된 수조(70);
   상기 냉각수(71)를 강제 냉각시키기 위한 냉각기(80); 및
   상기 수조(70)에 저장된 냉각수(71)를 상기 수봉식펌프(60)로 공급하는 수봉수라인(90);
   상기 케이스(10)를 지지하는 4 개의 다리중 어느 하나로 인가되는 무게 변화를 측정하며, 챔버(20) 내부에 투입된 음식물쓰레기(W)가 건조됨에 따른 챔버(20)의 무게 감량 변화를 측정하여 대응되는 무게신호(S)를 발생하는 무게측정부(100);
   상기 무게신호(S)에 연동되어 상기 챔버(20)에서 설정된 값 이상의 무게 감량 변화가 발생될 때 상기 수봉식펌프(60)의 작동을 정지시키는 정지신호를 발생하는 무게연동제어부(110);를 포함하고,
   상기 무게측정부(100)는, 상기 케이스(10)의 전방 모서리 하부에 설치되는 것으로서 하부측 중앙에 단턱구멍(101a)이 형성된 하우징(101)과, 상기 단턱구멍(101a)에 끼어져 하방으로 빠지지 않고 상방측으로 이동 가능하고 하부측에 지면에 지지되는 하중변화다리(11)가 결합되는 단턱블럭(102)과, 상기 하우징(101) 내측에 설치되는 것으로서 하부측으로 상기 단턱블럭(102)의 상부측이 일부 끼어지는 가이드홈(103a)이 형성된 캡블럭(103)과, 상기 가이드홈(103a) 내측 상단과 단턱블럭(102) 사이를 지지하는 스프링(104)과, 상기 스프링(104) 내측에서 상기 가이드홈(103a) 상단에 고정되는 것으로서 하부측으로 개구된 캡브라켓(105)과, 상기 캡브라켓(105) 내측 상단에 밀착되는 로드셀(106)과, 상기 캡브라켓(105) 내측에서 상기 로드셀(106)과 단턱블럭(120) 사이에 끼어지는 고무블럭(107)과, 상기 고무블럭(107)의 외주면과 주위와 캡브라켓(105) 내주면 사이에 끼어져 상기 로드셀(106)로 습기 침투를 방지하는 방수실링(108)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 교반기(40)는,
   상기 챔버(20)의 챔버탱크(21)를 가로지르게 축결합하는 축부(41)와,
   상기 축부(41)에 설치되는 다수의 바아(42)와,
   상기 바아(42)의 일측단에 설치된 것으로서 상기 음식물쓰레기(W)를 1차로 교반하면서 일측으로 이송될 수 있도록 다른 경사각도를 가지는 다수의 제1교반날개(43)와,
   상기 바아(42)의 타측단에 설치된 것으로서 상기 음식물쓰레기(W)를 2차로 교반하는 제2교반날개(44)와,
   상기 제2교반날개(44)에 내장되어 인가되는 전원에 의하여 제2교반날개(44)를 가열시키는 날개히터(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 교반기(40)는,
   상기 교반되는 음식물쓰레기(W)로 상기 날개히터(45)에서 발생된 열을 넓은 면적에서 전도시키기 위하여 상기 음식물쓰레기(W)를 통과시키는 다수의 날개관통홈(46)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 교반기(40)는,
   상기 제2교반날개(44)의 단부에 설치되는 것으로서 상기 음식물쓰레기(W)를 챔버탱크(21) 바닥으로부터 분리시키는 스크레이퍼(47)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 스크레이퍼(47)는,
   상기 제2교반날개(44) 하단측에 형성되는 착탈홈(44a)에 착탈 가능하게 끼어지는 착탈헤드(47a)와,
   상기 착탈헤드(47a)에서 연장되어 상기 제2교반날개(44) 하단으로 돌출되어 상기 챔버탱크(21) 바닥에 밀착되어 음식물쓰레기(W)를 긁어 분리하기 위한 블레이드(47b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공건조식 음식물쓰레기 처리장치.
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