KR102516681B1 - 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 커피를 제조하고 나오는 찌꺼기인 높은 함수율을 가진 커피 찌꺼기를 친환경적인 방법으로 자원화하는 것을 목적으로, 다량의 수분을 건조하고, 탄화를 동시에 진행하여 탄화물로 제품화하여 고형연료로 성형이 가능하도록 하는 전처리 장치로서, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것으로, 커피 제조후에 나오는 높은 함수율을 갖는 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 있어서, 커피 찌꺼기를 공급하는 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)와, 상기 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)에서 공급되는 커피 찌꺼기를 건조 및 탄화시키는 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)와, 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)에서 커피 찌꺼기를 건조되고 탄화시키면서 발생하는 탄화 가스를 배출하여 연소시키면서 방열하는 가스 열분해 연소 및 방열부(300)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.

Description

커피 찌꺼기의 건조 및 탄화 장치{DRYING AND CARBONIZING UNITS OF COFFEE GROUNDS}
본 발명은 커피를 제조하고 나오는 찌꺼기인 높은 함수율을 가진 커피 찌꺼기를 친환경적인 방법으로 자원화하는 것을 목적으로, 다량의 수분을 건조하고, 탄화를 동시에 진행하여 탄화물로 제품화하여 고형연료로 성형이 가능하도록 하는 전처리 장치로서, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
커피 소비가 점차적으로 늘어남에 따라 원두커피를 가공하고 남은 찌꺼기인 커피 부산물의 배출량은 방대하며, 이렇게 배출되는 커피 부산물은 대부분이 땅속에 매립되어 처리되고 있었다.
또한, 상기 커피 찌꺼기와 같은 유기성 폐기물은, 특성상 수분 함량이 높아 쉽게 부패되어 악취와 오수가 발생하며, 매립 시에는 다량의 침출수가 흘러나와 지하수 오염과 같은 2차 환경오염을 유발시킨다. 그러므로, 수분 함량이 높은 유기성 폐기물을 탄소함량이 높은 재활용 자재로 만들기 위해서는 유기성 폐기물의 수분을 제거하는 공정이 필수적이며, 이후 탄화 공정을 거쳐야 하는 등의 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 특허공개 2019-0047969호(2019. 5. 9. 공개)의 커피 부산물의 탄화 방법에는, 분말 형태의 커피 부산물을 마이크로웨이브 조사장치의 챔버 내에 넣은 후 마이크로웨이브를 조사하여 건조시키는 건조단계; 상기 건조 된 커피부산물에 숯가루를 첨가한 후 교반하여 혼합물을 형성하는 혼합단계; 및 상기 혼합물을 마이크로웨이브 조사장치의 챔버 내에 넣은 후 마이크로웨이브를 조사하여 탄화시키는 탄화단계;를 포함하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허공개 2020-0080477호(2020. 7. 7. 공개)의 커피 활성 탄화물의 제조 방법에는, (a) 분말 형태의 커피 부산물을 마련하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 마련된 분말 형태의 커피 부산물을 수열합성기의 반응 챔버 내에 넣은 후 커피 부산물의 중량 1kg중 대비 8 내지 36 시간 동안 220 내지 380 ℃ 온도로 수열반응 시켜 탄화시키는 탄화단계; (c) 상기 수열합성기의 반응 챔버 내에 잔류하는 가스를 진공 펌프를 이용하여 제거하는 단계; 및 (d) 상기 수열합성기의 반응 챔버 내에 불활성 가스, 이산화탄소 및 수증기로 이루어진 혼합 가스를 주입시킨 후 커피 탄화물의 중량 1kg중 대비 6 내지 12 시간 동안 200 내지 300 ℃ 온도로 수열반응 시켜 커피 활성탄화물을 생성하는 단계; 를 포함하는 커피 활성탄화물의 제조방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허 10-2190158호(2020. 12. 07. 등록)의 탄화 처리 방법 및 탄화 처리 설비에는, 바이오매스와 탈수 슬러지를 혼합하여 30% 내지 70%의 겉보기 수분 함유량을 갖는 혼합물을 얻는 단계 및 상기 혼합물을 무산소 또는 저산소 상태 하에서 700℃ 내지 900℃에서 건류 처리하여 탄화물을 얻는 단계를 포함하는 탄화 처리 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
또한, 등록특허 10-1585932호(2016. 1. 11. 등록)의 커피 원두 부산물을 이용한 성형 숯의 제조 방법에는, 커피 열매(cherry)의 생두를 볶아서 만든 원두를 분쇄하여 커피음료를 추출한 후 남은 찌꺼기인 부산물을 수거하는 단계; 부산물 찌꺼기에 증기를 분무하여 살균처리 하는 단계; 수분이 부여된 커피 찌꺼기와 전분질 점결제를 혼합탱크에 투입하여 고르게 혼합하면서 반죽하는 단계; 반죽물을 압축하고 절단하여 숯 덩어리를 성형하는 단계; 숯 덩어리를 건조하여 성형숯을 완성하는 단계로 이루어진 커피원두 부산물을 이용한 성형숯의 제조방법에 있어서, 상기 증기를 분무하여 살균처리 하는 단계에서는, 부산물 찌꺼기를 200∼500mmHg의 기압을 유지하는 증기탱크에 투입하여 고르게 저어주면서 증기발생기에서 공급되는 증기를 분무하여 부산물 찌꺼기에 수분이 부여되는 과정이 더 포함되고, 상기 반죽물을 성형하는 단계는, 반죽물을 압출성형기에 투입하여 스크루로 압축 및 이송하면서 배출하고, 절단기로 절단하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 커피원두 부산물을 이용한 성형숯의 제조방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 특허공개 2019-0047969호(2019. 5. 9. 공개) 특허문헌 2 : 특허공개 2020-0080477호(2020. 7. 7. 공개) 특허문헌 3 : 등록특허 10-2190158호(2020. 12. 07. 등록) 특허문헌 4 : 등록특허 10-1585932호(2016. 1. 11. 등록)
본 발명은 상기 특허문헌 등에 기재된 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이다.
본 발명은 대용량의 커피 찌꺼기를 연속적인 공정으로 건조 및 탄화하여 고형 연료 제조 공정의 초기 라인에 배치하여 공정의 연속 가동이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 60% 이상의 함수율을 가지는 커피 찌꺼기의 건조와 탄화가 동시에 가능하며, 장치의 단열 내벽에 건조부와 탄화부를 동시에 설치하는 것에 의하여 열효율을 향상시키고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 대용량의 고형 연료 제조 곶정을 위한 커피 찌꺼기의 전처리 장치로 대용량, 고수분의 커피 찌꺼기를 연속적으로 처리하고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 탄화된 가스의 열 에너지 변환을 통해서 별도의 커피 찌꺼기 저장서에 열을 이동시켜 커피 찌꺼기를 선 건조하여 탄화장치 투입시 낮은 함수율의 커피 찌꺼기로 인해 탄화 공정의 시간을 단축하고, 에너지 효율을 증대시키고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 탄화 가스를 1차로 연소시킴으로써 외부로 유출되는 유해 가스를 저감시키고자 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, [1] 커피 제조후에 나오는 높은 함수율을 갖는 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 있어서, 커피 찌꺼기를 공급하는 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)와, 상기 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)에서 공급되는 커피 찌꺼기를 건조 및 탄화시키는 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)와, 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)에서 커피 찌꺼기를 건조되고 탄화시키면서 발생하는 탄화 가스를 배출하여 연소시키면서 방열하는 가스 열분해 연소 및 방열부(300)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, [2] 상기 [1]에 있어서, 상기 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)는, 하측에 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)로 커피 찌꺼기를 투입하는 커피 찌꺼기 투입구(120)를 설치하고, 상기 커피 찌꺼기 투입구(120)의 일측에는 커피 찌꺼기의 정량 공급을 위한 정량 공급 스크류 축(110)을 설치하며, 상기 정량 공급 스크류 축(110)은, 찌꺼기 공급부 모터(M1)에 의해 동력을 전달받는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, [3] 상기 [1]에 있어서, 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)는, 상부에 커피 찌꺼기 건조부(210)가 형성되고, 상기 커피 찌꺼기 건조부(210)의 상측에 커피 찌꺼기 투입구(120)가 형성되며, 하부에 커피 찌꺼기 탄화부(250)가 형성되며, 상기 커피 찌꺼기 탄화부(250)의 하측에 탄화 찌꺼기 배출구(252)가 형성되며, 상기 커피 찌꺼기 투입구(120) 및 탄화 찌꺼기 배출구(252)를 제외한 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 외측은 내화 벽돌(270)에 의해 폐쇄되고, 상기 내화 벽돌(270)의 바닥면 상측에 세라믹 열판(260)을 설치하는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, [4] 상기 [3]에 있어서, 상기 커피 찌꺼기 건조부(210)는, 철판으로 이루어지는 건조부 바닥(211)과, 상기 건조부 바닥(211)에서 건조된 커피 찌꺼기가 탄화부 바닥(251)으로 떨어지도록 가이드하는 건조 찌꺼기 낙하부(212)로 이루어지며, 상기 커피 찌꺼기 탄화부(250)는, 철판으로 이루어지는 탄화부 바닥(251)과, 상기 탄화부 바닥(251)에서 건조된 커피 찌꺼기가 외부로 배출되도록 가이드하는 탄화 찌꺼기 배출구(252)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, [5] 상기 [4]에 있어서, 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 외측에는 체인 구동 모터(M2)를 설치하고, 상기 체인 구동 모터(M2)의 모터 축에는 제1 스프로켓(S1)을 설치하고, 상기 제1 스프로켓(S1)의 상측에 제2 스프로켓(S2)이 설치되며, 상기 제2 스프로켓(S2)과 동일 축에 설치되는 한 쌍의 제3 스프로켓(S3)과, 상기 한 쌍의 제3 스프로켓(S3)의 대향면 반대측에 한 쌍의 제4 스프로켓(S4)이 설치되고, 상기 제1 스프로켓(S1)과 제2 스프로켓(S2) 및 제3 스프로켓(S3)과 제4 스프로켓(S4)은 체인(231)에 의하여 동력이 전달되며, 상기 한 쌍의 제3 스프로켓(S3)과 상기 한 쌍의 제4 스프로켓(S4)에 감겨지는 체인(231) 사이에는 체인 연결 조인트(232)가 설치되고, 상기 체인 연결 조인트(232)의 하측에는 스크레퍼(233)가 설치되는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, [6] 상기 [5]에 있어서, 상기 스크레퍼(233)는 중간부에 스크레퍼 힌지(234)가 형성하여, 상기 스크레퍼(233)의 하면이 상기 건조부 바닥(211) 및 탄화부 바닥(251)을 스치면서 이동할 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, [7] 상기 [6]에 있어서, 상기 커피 찌꺼기 건조부(211)의 온도는 202℃ 내지 247℃로 유지되도록 제어되며, 상기 커피 찌꺼기 탄화부(251)의 온도는 674℃ 내지 727℃로 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, [8] 상기 [1]에 있어서, 가스 열분해 연소 및 방열부(300)는, 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 외측에 설치되며, 커피 찌꺼기 건조부(210)에 위치하는 탄화 가스 유도 배출구(310)를 통해서 배출되는 배출가스를 공급받고, 상기 탄화 가스 유도 배출구(310)에서 배출되는 탄화 가스를 점화하는 점화 장치(320)를 가지며, 상기 점화 장치(320)에서 탄화 가스가 점화 연소된 상태의 연소 가스가 유입되는 방열부(330)를 가지며, 상기 방열부(330)에 유입된 연소 가스가 방열된 상태의 잔여 가스를 배출하는 잔여 가스 배출구(350)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, [9] 상기 [8]에 있어서, 상기 방열부(330)의 상측에 순환 송풍기(340)를 설치하며, 상기 순환 송풍기(340)의 송풍에 의하여, 열풍이 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)로 순환되도록 열풍 배출구(341)를 더 설치하는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것이다.
본 발명은, 상기와 같은 구성을 갖는 것에 의하여, 대용량의 커피 찌꺼기를 연속적인 공정으로 건조 및 탄화하여 고형 연료 제조 공정의 초기 라인에 배치하여 공정의 연속 가동이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 60% 이상의 함수율을 가지는 커피 찌꺼기의 건조와 탄화가 동시에 가능하며, 장치의 단열 내벽에 건조부와 탄화부를 동시에 설치하는 것에 의하여 열효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 대용량의 고형 연료 제조 곶정을 위한 커피 찌꺼기의 전처리 장치로 대용량, 고수분의 커피 찌꺼기를 연속적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명은 탄화된 가스의 열 에너지 변환을 통해서 별도의 커피 찌꺼기 저장서에 열을 이동시켜 커피 찌꺼기를 선 건조하여 탄화장치 투입시 낮은 함수율의 커피 찌꺼기로 인해 탄화 공정의 시간을 단축하고, 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 탄화 가스를 1차로 연소시킴으로써 외부로 유출되는 유해 가스를 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 정면 사시도
도 2는 본 발명의 후면 사시도
도 3은 본 발명의 후면도
도 4는 본 발명의 상면도
도 5는 본 발명의 우측면도
도 6은 본 발명의 좌측면도
도 7은 본 발명의 상면 투시도
도 8은 본 발명의 상면 좌측 일부 단면도
도 9는 본 발명의 체인의 흐름을 나타내는 정면 단면도
도 10은 본 발명의 도 9의 a-a선 단면도
도 11은 본 발명의 스크레퍼의 개념도
도 12는 본 발명의 가스 열분해 연소 및 방열부의 가스 흐름을 나타내는 개념도
본 발명을 설명함에 있어 종래기술과 동일한 기술구성에 대하여는 동일한 명칭을 그대로 부여하여 설명한다.
본 발명은, 커피 제조후에 나오는 높은 함수율을 갖는 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 있어서, 커피 찌꺼기를 공급하는 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)와, 상기 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)에서 공급되는 커피 찌꺼기를 건조 및 탄화시키는 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)와, 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)에서 커피 찌꺼기를 건조되고 탄화시키면서 발생하는 탄화 가스를 배출하여 연소시키면서 방열하는 가스 열분해 연소 및 방열부(300)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 관한 것으로, 아래에서는 각각의 구성들에 대해서 도면을 살펴보면서 설명한다.
[커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)]
본 발명의 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)는, 커피를 제조하고 나오는 찌꺼기인 높은 함수율을 가진 커피 찌꺼기를 아래에서 설명하는 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)로 공급하는 것이다.
상기 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)는, 도 1 내지 도 3에 나타나 있는 것과 같이, 커피 찌꺼기의 건조를 긴 시간에 걸쳐 이루어질 수 있게 하기 위하여, 아래에서 설명하는 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 일측 단부 상부에 설치하는 것이 바람직하다.
상기 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)의 하측 커피 찌꺼기 투입구(120)에는, 아래에서 설명하는 커피 찌꺼기 건조및 탄화부(200)로 공급되는 커피 찌꺼기를 정량 공급하기 위하여 정량 공급 스크류 축(110)을 설치하고, 상기 정량 공급 스크류 축(110)은, 찌꺼기 공급 모터(M1)에 의해 회전을 제어하게 된다.
[커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)]
본 발명의 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)는, 도 8, 도 9에 나타나 있는 것과 같이, 외부를 모두 내화 벽돌(270)로 만들어 폐쇄하고, 다만 상기 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)에서 커피 찌꺼기가 투입되는 커피 찌꺼기 투입구(120)와 아래에서 설명하는 탄화 찌꺼기 배출구(252) 부분만을 개방한다.
상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)는, 상부에 커피 찌꺼기 건조부(210)를 설치하며, 하부에 커피 찌꺼기 탄화부(250)를 설치한다.
상기 커피 찌꺼기 건조부(210)에서는 상기 커피 찌꺼기 투입구(120)에서 투입되는 커피 찌꺼기를 건조시키는 것으로, 상기 커피 찌꺼기 투입구(120)에서 투입된 커피 찌꺼기를 건조부 바닥(211)에서 수용하고, 도 8 내지 도 11에 나타나 있는 것과 같이, 건조부 바닥(211)에 놓여진 커피 찌꺼기를 아래에서 설명하는 체인(231)에 장착된 체인 연결 조인트(232)에 설치되는 스크레퍼(233)에 의하여 이동시킨다.
또한, 건조부 바닥(211)의 일측에는 아래에서 설명하는 커피 찌꺼기 탄화부(250)로 커피 찌꺼기를 공급하기 위하여, 건조 찌꺼기 낙하부(212)를 형성한다.
상기과 같이, 구성하는 것에 의하여 본 발명에서 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)에 의해 공급되는 커피 찌꺼기는 상기 커피 찌꺼기 건조부(210)를 지나면서 건조된다.
또한 도 9에 나타나 있는 것과 같이, 상기 커피 찌꺼기 건조부(210)에서의 커피 찌꺼기의 건조는 철판으로 이루어지는 건조부 바닥(211)에 의하여 이루어진다. 건조부의 온도는 60% 함수율의 커피 찌꺼기를 건조시키는 경우에 202℃ 내지 247℃로 유지하는 것이 바람직하며, 상기 건조부의 온도는 건조부 바닥(211)과 체인(231)의 상측 부분 사이의 온도를 의미하며, 상기 온도 측정을 위해서는 내화 벽돌(270)의 일측에 온도센서(271)를 설치할 수 있다.
상기 커피 찌꺼기 건조부(210)에서 건조된 커피 찌꺼기는, 상기 건조 찌꺼기 낙하부(212)에서 커피 찌꺼기 탄화부(250)로 낙하되는 것에 의하여, 커피 찌꺼기 탄화부(250)로 공급된다.
상기 커피 찌꺼기 탄화부(250)에서는, 상기 건조 찌꺼기 낙하부(212)에서 낙하된 커피 찌꺼기를 탄화시키는 것으로, 상기 커피 찌꺼기 낙하부(212)에서 낙하된 커피 찌꺼기를 탄화부 바닥(251)에서 수용하고, 탄화부 바닥(251)에 놓여진 커피 찌꺼기를 아래에서 설명하는 체인(231)에 장착된 체인 연결 조인트(232)에 설치되는 스크레퍼(233)에 의하여 이동시킨다. 또한, 탄화부 바닥(251)의 끝단부에는 아래에서 설명하는 탄화 찌꺼기 배출구(252)를 형성하여, 건조 및 탄화가 완료된 커피 찌꺼기를 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200) 외부로 배출한다.
또한 도 9에 나타나 있는 것과 같이, 상기 커피 찌꺼기 탄화부(250)에서의 커피 찌꺼기의 탄화는 철판으로 이루어지는 탄화부 바닥(251)에 의하여 이루어진다. 탄화부의 온도는 674℃ 내지 727℃로 유지하는 것이 바람직하며, 상기 탄화부의 온도는 탄화부 바닥(251)과 체인(231)의 하측 부분 사이의 온도를 의미하며, 상기 온도 측정을 위해서는 내화 벽돌(270)의 일측에 온도센서(271)를 설치할 수 있다.
본 발명의 상기 스크레퍼(233)는, 도 11에 나타나 있는 것과 같이, 체인(231)에 장착된 체인 연결 조인트(232)에 설치되어 이동하는 것에 의하여, 커피 찌꺼기를 건조부 바닥(211) 및 탄화부 바닥(251)의 철판 상에서 이동시키는 것이다. 상기 스크레퍼(233)은 스크레퍼 힌지(234)에 의하여, 상, 하부 스크레퍼(233)로 나누어지며, 하부 스크레퍼(233)는 좌, 우 폭을 건조부 바닥(211) 및 탄화부 바닥(251)의 폭에 대응되는 크기로 조절할 수 있다.
또한, 상기 체인(231)의 구동을 위한 체인 구동부(230)는 체인 구동 모터(M2)와 상기 체인 구동 모터(M2)의 모터 축에 연결되는 스프로켓(S) 및 체인(231)에 의하여 구동된다.
도 7 및 도 9에 나타나 있는 것과 같이, 상기 스프로켓(S)은, 상기 구동 모터(M2)의 모터축에 장착되는 제1 스프로켓(S1)과, 상기 제1 스프로켓(S1)의 상측에 제2 스프로켓(S2)이 설치되며, 상기 제2 스프로켓(S2)과 동일 축에 설치되는 한 쌍의 제3 스프로켓(S3)과, 상기 한 쌍의 제3 스프로켓(S3)의 대향면 반대측에 한 쌍의 제4 스프로켓(S4)이 설치된다.
또한, 상기 제1 스프로켓(S1)과 제2 스프로켓(S2) 및 제3 스프로켓(S3)과 제4 스프로켓(S4)은 체인(231)에 의하여 동력이 전달되며, 상기 한 쌍의 제3 스프로켓(S3)과 상기 한 쌍의 제4 스프로켓(S4)에 감겨지는 체인(231) 사이에는 체인 연결 조인트(232)가 설치되고, 상기 체인 연결 조인트(232)의 하측에는 스크레퍼(233)가 설치된다.
또한 상기 제3 스프로켓(S3)과 제4 스프로켓(S4)의 직경은, 도 8 및 도 9에 나타나 있는 것과 같이, 체인(231)의 체인 연결 조인트(232)에 설치되는 스크레퍼(233)가 건조부 바닥(211) 및 탄화부 바닥(251) 상에 위치한 커피 찌꺼기를 이동시킬 수 있도록 동일한 직경을 갖게 한다.
또한 상기 스크래퍼(233)는, 도 11에 나타나 있는 것과 같이, 상기 체인 연결 조인트(232)에 상측이 고정되고, 스크래퍼 면의 중앙부에 스크레퍼 힌지(234)를 설치하는 것에 의하여 스크레퍼(233)가 커피 찌꺼기를 건조부 바닥(211) 및 탄화부 바닥(251)에서 이동시키는 경우에 바닥면이 일부 평탄하지 않거나, 커피 찌꺼기가 일부 모여 있는 경우에도 상기 스크레퍼 힌지(234)에 의해 스크레퍼(233)가 변형하게 되는 것에 의하여 찌꺼기 커피의 이송을 원활하게 할 수 있다.
즉, 상기 스크래퍼(233)는 상기 체인 연결 조인트(232)에서 고정되고, 상기 체인 연결 조인트(232)는 체인(231)에 고정되므로, 체인(231)이 스프로켓(S3, S4)에 의해 이동함에 따라, 스크레퍼(233)가 건조부(210)와 탄화부(250)에서 연속적으로 이동하게 되는 것이다.
또한, 도 8 및 도 10에 나타나 있는 것과 같이, 본 발명의 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 탄화부 바닥(251)과, 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 하측 내화 벽돌 사이에는 세라믹 열판(260)을 설치한다. 상기 세라믹 열판(260)의 온도는 1200℃까지 조절할 수 있으며, 상기 세라믹 열판(260)의 온도 제어는 별도의 제어기(미도시)에 의하여 이루어진다.
본 발명의 사용자는, 상기 세라믹 열판(260)의 온도 제어와, 아래에서 설명하는 순환 송풍기(340)에 의해 열풍 배출구(341)로 배출 공급되는 열풍의 공급 제어의 의하여, 상기 커피 찌꺼기 건조부(210)와 커피 찌꺼기 탄화부(250)의 온도를 각각 202~247℃ 및 674~727℃의 범위 내에서 제어할 수 있다.
또한, 상기 건조부 바닥(210)과 탄화부 바닥(250)의 철판은, 양 단부에 철(凸)면을 설치하여 상기 스크레퍼(233)가 이동하는 경우에 철판의 양 옆으로 커피 찌꺼기가 떨어지지 않도록 하는 것이 바람직하다.
[가스 열분해 연소 및 방열부(300)]
본 발명의 가스 열분해 연소 및 방열부(300)는, 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)에서 발생하는 가스를 그대로 배출하지 않고, 연소를 통해서 열 에너지를 획득하고, 잔여 가스를 배출하는 구성이다.
상기 가스 열분해 연소 및 방열부(300)는, 도 12에 나타나 있는 것과 같이, 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)에서 발생하는 가스를 포집하기 위한 탄화 가스 유도 배출구(310)를 가지며, 상기 탄화 가스 유도 배출구(310)는, 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 중앙 부분에 형성하는 것에 의하여, 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200) 내의 탄화 가스를 안정적으로 배출할 수 있게 된다.
상기 탄화 가스 유도 배출구(310)에 의해 유도 배출되는 탄화 가스는 방열부(330)로 배출된다. 상기 탄화 가스 유도 배출구(310)와 방열부(330) 사이에는, 탄화 가스의 완전 연소를 위하여 점화 장치(320)를 설치하여, 탄화 가스의 연소를 촉진시킬 수 있다.
상기 방열부(330)로 배출된 탄화 가스는, 일정 온도의 열을 갖고 있는 것으로, 상기 일정 온도의 열을 갖고 있는 탄화 가스는, 커피 찌꺼기 건조부(210)로 순환시키는 것에 의하여 커피 찌꺼기 건조부(210)의 온도를 제어할 수 있다. 또한 상기와 같이 방열부(330)로 배출된 탄화 가스를 커피 찌꺼기 건조부(210)로 순환시키기 위하여 순환 송풍기(340)를 방열부(330)의 일측에 설치할 수 있다. 도 도 1 내지 도 3 등에서는 상기 순환 송풍기(340)를 상기 방열부(330)의 상측에 설치하였으나, 본 발명에서의 상기 순환 송풍기(340)의 위치는 방열부(330) 상측으로만 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 순환 송풍기(340)에 의하여 내 보내지는 열풍은 열풍 배출구(341)를 통해서 카피 찌꺼기 건조부(210)로 배출될 수 있도록 한다.
이때, 상기 커피 찌꺼기 건조부(210)에서의 온도를 일정하게 유지하기 위해서는, 제어기(미도시)에 의하여 세라믹 열판(260)의 온도뿐만 아니라, 상기 열풍 배출구(341)에서 공급되는 열풍을 제어하는 것으로 일정 온도 범위를 유지하도록 한다.
또한, 상기와 같이 방열부(330)에서 방열되고 남은 잔여 가스 및 연기는 상기 방열부(330)의 일측에 마련된 잔여 가스 배출구(350)를 통해서 외부로 배출된다.
본 발명은 커피 찌꺼기를 탄화 하였을 때 나오는 유해 가스를 외부로 바로 배출하지 않고, 1차로 연소시킴으로써 연소가 불가능한 최소한의 가스를 잔여 가스 배출구(350)를 통해서 배출하고, 가스를 연소시켜 발생한 에너지를 커피 찌꺼기 건조부(210)로 순환시킴으로써 에너지로 재 이용 가능하게 된다. 이로 인해 유해 가스 발생을 억제하며, 에너지 순환으로 인해 에너지 사용 비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치는, 도시하고 설명한 것 이외에 다양하게 변형실시가 가능한 것으로, 본 발명의 목적 범위를 일탈하지 않는 한, 변형 예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.
100 : 커피 찌꺼기 공급 호퍼
110 : 정량 공급 스크류 축
찌꺼기 공급부 모터(M1)
120 : 커피 찌꺼기 투입구
200 : 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부
210 : 커피 찌꺼기 건조부
211 : 건조부 바닥
212 : 건조 찌꺼기 낙하부
230 : 체인 구동부
231 : 체인
232 : 체인연결 조인트
233 : 스크레퍼
234 : 스크레퍼 힌지
체인 구동 모터(M2)
스프로켓(S, S1, S2, S3)
250 : 커피 찌꺼기 탄화부
251 : 탄화부 바닥
252 : 탄화 찌꺼기 배출구
260 : 세라믹 열판
270 : 내화 벽돌
271 : 온도 센서
300 : 가스 열분해 연소 및 방열부
310 : 탄화 가스 유도 배출구
320 : 점화 장치
330 : 방열부
340 : 순환 송풍기
341 : 열풍 배출구
350 : 잔여 가스 배출구

Claims (9)

  1. 커피 제조후에 나오는 높은 함수율을 갖는 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치에 있어서,
    커피 찌꺼기를 공급하는 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)와,
    상기 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)에서 공급되는 커피 찌꺼기를 건조 및 탄화시키는 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)와,
    상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)에서 커피 찌꺼기를 건조되고 탄화시키면서 발생하는 탄화 가스를 배출하여 연소시키면서 방열하는 가스 열분해 연소 및 방열부(300)로 이루어지며,
    상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)는,
    상부에 커피 찌꺼기 건조부(210)가 형성되고, 상기 커피 찌꺼기 건조부(210)의 상측에 커피 찌꺼기 투입구(120)가 형성되며,
    하부에 커피 찌꺼기 탄화부(250)가 형성되며, 상기 커피 찌꺼기 탄화부(250)의 하측에 탄화 찌꺼기 배출구(252)가 형성되며,
    상기 커피 찌꺼기 투입구(120) 및 탄화 찌꺼기 배출구(252)를 제외한 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 외측은 내화 벽돌(270)에 의해 폐쇄되고,
    상기 내화 벽돌(270)의 바닥면 상측에 세라믹 열판(260)을 설치하며,
    상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 외측에는 체인 구동 모터(M2)를 설치하고,
    상기 체인 구동 모터(M2)의 모터 축에는 제1 스프로켓(S1)을 설치하고, 상기 제1 스프로켓(S1)의 상측에 제2 스프로켓(S2)이 설치되며, 상기 제2 스프로켓(S2)과 동일 축에 설치되는 한 쌍의 제3 스프로켓(S3)과, 상기 한 쌍의 제3 스프로켓(S3)의 대향면 반대측에 한 쌍의 제4 스프로켓(S4)이 설치되고,
    상기 제1 스프로켓(S1)과 제2 스프로켓(S2) 및 제3 스프로켓(S3)과 제4 스프로켓(S4)은 체인(231)에 의하여 동력이 전달되며,
    상기 한 쌍의 제3 스프로켓(S3)과 상기 한 쌍의 제4 스프로켓(S4)에 감겨지는 체인(231) 사이에는 체인 연결 조인트(232)가 설치되고,
    상기 체인 연결 조인트(232)의 하측에는 스크레퍼(233)가 설치되며,
    상기 스크레퍼(233)는, 커피 찌꺼기 건조부(210)와 커피 찌꺼기 탄화부(250)에서 연속적으로 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커피 찌꺼기 공급 호퍼(100)는,
    하측에 상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)로 커피 찌꺼기를 투입하는 커피 찌꺼기 투입구(120)를 설치하고,
    상기 커피 찌꺼기 투입구(120)의 일측에는 커피 찌꺼기의 정량 공급을 위한 정량 공급 스크류 축(110)을 설치하며,
    상기 정량 공급 스크류 축(110)은, 찌꺼기 공급부 모터(M1)에 의해 동력을 전달받는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커피 찌꺼기 건조부(210)는, 철판으로 이루어지는 건조부 바닥(211)과,
    상기 건조부 바닥(211)에서 건조된 커피 찌꺼기가 탄화부 바닥(251)으로 떨어지도록 가이드하는 건조 찌꺼기 낙하부(212)로 이루어지며,
    상기 커피 찌꺼기 탄화부(250)는, 철판으로 이루어지는 탄화부 바닥(251)과,
    상기 탄화부 바닥(251)에서 건조된 커피 찌꺼기가 외부로 배출되도록 가이드하는 탄화 찌꺼기 배출구(252)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스크레퍼(233)는 중간부에 스크레퍼 힌지(234)가 형성하여, 상기 스크레퍼(233)의 하면이 상기 건조부 바닥(211) 및 탄화부 바닥(251)을 스치면서 이동할 수 있게 설치되는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 커피 찌꺼기 건조부(211)의 온도는 202℃ 내지 247℃로 유지되도록 제어되며,
    상기 커피 찌꺼기 탄화부(251)의 온도는 674℃ 내지 727℃로 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치.
  8. 제1항에 있어서,
    가스 열분해 연소 및 방열부(300)는,
    상기 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)의 외측에 설치되며,
    커피 찌꺼기 건조부(210)에 위치하는 탄화 가스 유도 배출구(310)를 통해서 배출되는 배출가스를 공급받고,
    상기 탄화 가스 유도 배출구(310)에서 배출되는 탄화 가스를 점화하는 점화 장치(320)를 가지며,
    상기 점화 장치(320)에서 탄화 가스가 점화 연소된 상태의 연소 가스가 유입되는 방열부(330)를 가지며,
    상기 방열부(330)에 유입된 연소 가스가 방열된 상태의 잔여 가스를 배출하는 잔여 가스 배출구(350)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열부(330)의 상측에 순환 송풍기(340)를 설치하며,
    상기 순환 송풍기(340)의 송풍에 의하여, 열풍이 커피 찌꺼기 건조 및 탄화부(200)로 순환되도록 열풍 배출구(341)를 더 설치하는 것을 특징으로 하는, 커피 찌꺼기의 건조 및 탄화장치.
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