KR102554309B1 - 열분해장치를 위한 투입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐플라스틱 열분해 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열분해장치를 위한 투입장치에 관한 것이다. 이를 위해, 열분해장치의 투입장치에 있어서, 투입물이 투입되는 호퍼(110); 호퍼(110)와 연결되는 투입구(170); 투입구(170) 상에 설치되고, 이송중인 투입물을 분리하는 분리장치(200); 투입구(170)와 연통하는 수평관(160); 수평관(160)내에서 회전가능하게 설치되고 스크류(130)가 형성된 이송축(120)과 모터(90);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조열원을 갖는 열분해장치를 위한 투입장치가 제공된다.

Description

열분해장치를 위한 투입장치{Input device for a waste plastic pyrolysis system}

본 발명은 폐플라스틱 열분해 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열분해장치를 위한 투입장치에 관한 것이다.

산업의 발달에 따라 플라스틱이나 합성고무를 원료로 하는 상품의 생산량은 급증하고 있지만 폐플라스틱이나 폐고무 등의 폐합성수지에 대한 재활용률은 총 생산량에 비하여 미미한 수준에 불과한 실정이다. 이러한 현상이 발생되는 주요 원인은 폐합성수지의 재활용에 많은 경비가 소요되기 때문이다. 여러 가지 이유로 폐합성수지의 재활용에 많은 경비가 소요되지만 폐합성수지가 여러 가지 물질을 포함하고 있다는 것이 주요 원인이다. 즉, 폐합성수지는 아주 고순도일 경우 재활용이 가능하나, 저순도일 경우는 재활용하는데 많은 비용이 소모된다. 따라서 경제적인 측면에서 좋지 못하고, 재활용하여도 다시 사용 후 질 저하로 재활용하는데 한계가 있다.

소요 경비를 줄이면서 폐합성수지를 재활용하는 기술로는 폐합성수지를 열분해하는 방법이 있다. 폐합성수지 열분해 재활용 방법은 폐합성수지에 고열을 가하여 폐합성수지를 용융 및 분해하고, 분해물로부터 얻을 수 있는 다양한 유분을 정제하여 오일을 얻는 방법이다.

도 1a는 폐플라스틱 열분해장치의 개략적인 구성도이고, 도 1b은 도 1a의 측면도이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 로터리킬른형 열분해장치를 이용한 폐플라스틱의 열분해시스템은 로터리킬른형 열분해장치를 사용하여 폐합성수지를 1차 열분해하고 CSTR 형 열분해장치를 사용해서 1차 분해물을 다시 열분해하며, 증류탑을 사용하여 2차 분해물로부터 생성유(오일)를 확보한 후 이 생성유를 정제하여 고순도의 오일을 확보한다.

또한, 도 1과 같은 종래의 열분해장치는 투입장치(100)에서 거친 형상과 다양한 종류의 폐기물이 뒤섞인 채로 투입되었다. 예를 들어, 폐기물에는 비중이 낮은 폐비닐도 있고, 비중이 높은 폐플라스틱도 다량 포함되어 있다. 그런데, 투입구에서 폐비닐의 뭉침 현상으로 인해 투입물이 투입되지 못하는 현상이 자주 발생되었다. 특히 이러한 문제점은 수평관(160)의 입구 영역에서 빈번하게 발생하였다.

아울러, 폐비닐이나 폐플라스틱은 스크류에 의한 이송과정중에도 뭉침 현상이 발생하여 이송축이 멈추거나 걸림현상, 스크류 훼손 또는 과부하의 원인이 되었다.

그리고, 투입물의 이송이 완료되어 수직배관으로 낙하하는 경우에도 배관 내벽에 달라붙거나 서로 엉키면서 낙하하지 못해 막힘 현상이 발생하곤 하였다. 이러한 경우, 전체 시스템의 동작을 멈추고, 충분히 냉각시킨 후 굳은 비닐 덩어리나 폐플라스틱을 연장으로 뚫거나 깨서 해체해야 했다. 그리고 다시 시스템을 가동하기 위해서는 충분한 예열과 준비과정이 필요했다. 이로써, 열분해장치의 효율이 열분해 반응로 보다는 투입장치의 원활한 투입여부에 따라 좌우되는 형국이었다.

1. 대한민국 특허등록 제 10-1072596 호(로터리킬른형 열분해장치를 이용하여 연속적으로 폐합성수지에서 고급오일을 얻는 장치 및 방법), 2. 대한민국 특허공개 제 10-2013-0038634 호(에너지 절감형 다단식 로터리 킬른).

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 막힘없이 원활하게 폐플라스틱이나 폐비닐 등을 투입할 수 있는 열분해장치를 위한 투입장치를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 열분해장치의 투입장치에 있어서, 투입물이 투입되는 호퍼(110); 호퍼(110)와 연결되는 투입구(170); 투입구(170) 상에 설치되고, 이송중인 투입물을 분리하는 분리장치(200); 투입구(170)와 연통하는 수평관(160); 수평관(160)내에서 회전가능하게 설치되고 스크류(130)가 형성된 이송축(120)과 모터(90);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조열원을 갖는 열분해장치를 위한 투입장치가 제공된다.

또한, 투입구(170)의 평단면적 폭은 상기 스크류(130)의 직경 보다 크다.

또한, 분리장치(200)는, 이송중인 투입물이 충돌하도록 첨단을 갖는 분리쐐기(210); 및 분리쐐기(210)에 연결되고, 투입구(170) 상에서 분리쐐기(210)의 고정 높이를 조절하는 조절수단;을 포함한다.

또한, 조절수단은, 일단이 분리쐐기(210)에 연결되는 고정봉(230); 및 일단이 고정봉(230)의 타단에 연결되어 손으로 취급되는 고정핸들(220);을 포함하고, 고정핸들(220)이 투입구(170)의 고정홈(250)에 고정되거나 고정해제될 수 있다.

또한, 이송축(120)의 이송축단(125)에는 절곡되거나 만곡된 해체봉(140)이 더 설치되어 일체로 회전될 수 있다.

또한, 수평관(160)에 연결되는 수직관(150)을 더 포함하고, 해체봉(140)은 수직관(150)내에서 회전할 수 있다.

또한, 해체봉(140)은, 이송축단(125)으로부터 연장되어 절곡되는 제 1 절곡부(142); 및 제 1 절곡부(142)로부터 연장되어 절곡되는 제 2 절곡부(144); 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 스크류(130)는 상이한 피치를 포함한다.

또한, 스크류(130)의 피치는 투입물의 이송방향을 따라 점차 증가할 수 있다.

또한, 투입물은 폐플라스틱이나 폐고무 등의 가연성 물질을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 막힘없이 원활하게 폐플라스틱이나 폐비닐 등을 투입할 수 있다. 이로 인해 전체 시스템의 중단없는 연속 운전을 가능하게 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 투입물이 투입구 상부에서 터널을 형성하면서 공급되지 않는 터널이격현상을 방지할 수 있다.

이로써 전체 시스템의 열효율, 운영 비용, 경제성 등이 크게 제고될 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1a는 폐플라스틱 열분해장치의 개략적인 구성도,
도 1b은 도 1a의 측면도,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해장치를 위한 투입장치로서 분리장치(200)의 하강상태를 나타내고,
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해장치를 위한 투입장치로서 분리장치(200)의 상승상태를 나타내고,
도 3은 도 2a 중 투입구(170) 부분만의 평면도,
도 4는 도 2a에 도시된 이송축(120)의 정면도,
도 5는 도 2a 중 이송축단(125) 영역의 부분 확대도,
도 6은 도 2a의 측면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

실시예의 구성

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해장치를 위한 투입장치로서 분리장치(200)의 하강상태를 나타낸다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 투입장치(100)는 대략 호퍼(110), 수평관(160) 및 수직배관(150)으로 구성된다.

호퍼(110)의 하부에는 수평관(160)과 연결되는 투입구(170)가 형성된다. 이송축(120)은 수평관(160) 내부에서 모터(90)에 의해 회전 가능하다. 이송축(120)의 끝단인 이송축단(125)에는 해체봉(140)이 연결되어 일체로 회전 가능하다.

수직배관(150)은 수평관(160)의 끝단에 연결되어 투입물을 낙하시킨다.

분리장치(200)는 투입구(170)와 호퍼(110) 중 수평관(160)의 입구 영역에 설치되고, 상하로 이송 가능하다.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해장치를 위한 투입장치로서 분리장치(200)의 상승상태를 나타낸다. 분리장치(200)의 상하 위치 조정을 통해 비중이 낮은 폐비닐의 투입량을 제어할 수 있다. 분리장치(200) 중 분리쐐기(210)는 삼각형이나 첨단을 갖는 쐐기 형상이다. 분리쐐기(210)중 첨단(날까로운 모서리)은 이송중인 투입물과 충돌함으로써 뭉침없이 양쪽으로 분리하는 역할을 한다.

고정봉(230)의 일단은 분리쐐기(210)에 연결되고, 수직으로 설치되며, 타단은 고정핸들(220)에 연결된다.

고정핸들(220)은 고정봉(230)의 타단에서 수평으로 연결되며, 손으로 취급할 수 있다. 고정핸들(220)을 손으로 잡고 도 6과 같은 고정홈(250)들중 원하는 높이에 고정할 수 있다.

도 3은 도 2a 중 투입구(170) 부분만의 평면도이고, 도 6은 도 2a의 측면도이다. 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 투입구(17)의 평단면 폭은 스크류(1300의 직경보다 크다. 이는 도 1b와 같은 종래의 좁은 투입구(17)에서 병목현상이나 뭉침 현상이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

도 4는 도 2a에 도시된 이송축(120)의 정면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이송축(120)은 중공 형상이고, 둘레에 나선형상의 스크류(130)가 형성되어 있다. 스크류(130)의 피치(P)는 투입물의 이송방향을 따라 서로 다르게 구성할 수 있다. 보다 구체적으로는 투입물의 이송방향을 따라 피치(P)가 점차 증가하도록 구성한다. 이는 이송중의 폐비닐 뭉침을 방지하고, 배출시간을 빨리하는 효과가 있다.

도 5는 도 2a 중 이송축단(125) 영역의 부분 확대도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이송축단(125)의 단면으로부터 해체봉(140)이 연결되어 일체로 회전 가능하다. 해체봉(140)의 중간 영역은 만곡되거나 절곡되고, 타단은 자유단이다. 해체봉(140)은 수평관(160)과 수직배관(150)의 연결부위에 달라붙거나 뭉쳐있는 폐비닐 또는 폐플라스틱 덩어리를 건드려서 낙하하도록 한다.

수직배관(150)은 열분해장치(330)로 연결된다.

실시예의 동작

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 고정핸들(220)을 원하는 고정홈(250)에 위치시킨다. 분리쐐기(210)의 고정위치가 높을 수록 많은 양의 투입물이 투입되고, 낮을 수록 적은 량이 투입된다.

그 다음, 모터(90)를 회전시켜 이송축(120)과 스크류(130) 및 해체봉(140)을 일체로 회전시킨다.

그 다음, 호퍼(110)에 폐비닐, 폐플라스틱이 혼합된 투입물을 투입한다. 투입물은 투입구(170)에서 아래로 이동함과 동시에 스크류(130) 이송방향으로 이동하게 된다. 뭉쳐진 투입물은 분리쐐기(210)에 의해 두 부분으로 나눠지면서 투입된다. 즉, 투입물의 터널이격현상을 방지한다. 도 6과 같이, 투입구(170)의 평단면적 폭이 스크류(130)의 직경보다 크기 때문에 투입물은 투입구(170)에 뭉치거나 잼이 일어나지 않게 된다.

수평관(160)내에서 투입물은 스크류(130)의 회전에 의해 이송된다. 이때, 나선형 스크류(130)의 피치가 점차 넓어지기 때문에 수평관(160) 내에서 폐비닐이 뭉치는 것을 방지하고 원활하게 이송시킬 수 있다.

수평관(160)과 수직배관(150)의 이음 영역에서 내벽에 붙어 있는 폐비닐이나 기타 투입물들은 회전하는 해체봉(140)의 타격에 의해 분쇄되고 낙하하게 된다. 이로써 수직배관(150)의 막힘을 방지할 수 있다.

비록, 본 발명의 분리장치(200)는 작업자의 수작업에 의해 위치가 조정되나 모터와 리드스크류 등을 이용하여 자동화할 수도 있다. 또한, 분리쐐기(210)도 한개의 삼각형이 아닌 복수개의 삼각형일 수 있고, 삼각형 보다 더 날까로운 첨단으로 형성할 수도 있다.

또한, 본 발명의 이송축(120)은 단일 축이나 트윈 이송축으로 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명은 폐비닐이나 폐플라스틱을 투입물로 하여 열분해장치를 도시하고 설명하였으나 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명의 투입장치는 식품기계, 사출기계, 생산기계, 혼합기계, 분쇄기, 분류장치, 토목건축장비 등 다양한 산업분야의 투입물에 대해서도 원활한 투입을 위해 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 투입장치,
11 : 호퍼,
12 : 이송축,
13 : 스크류,
16 : 수평관,
17 : 투입구,
20 : 투입물 높이,
90 : 모터,
100 : 투입장치,
110 : 호퍼,
120 : 이송축,
125 : 이송축단,
130 : 스크류,
140 : 해체봉,
142 : 제 1 절곡부,
144 : 제 2 절곡부,
150 : 수직배관,
160 : 수평관,
170 : 투입구,
200 : 분리장치,
210 : 분리쐐기,
220 : 고정핸들,
230 : 고정봉,
250 : 고정홈,
300 : 차단밸브,
310 : 제 1 이송장치,
320 : 제 2 이송장치,
330 : 열분해장치,
340 : 가열장치,
P1 : 제 1 피치,
P2 : 제 2 피치,
P3 : 제 3 피치,

Claims (10)

1. 열분해장치의 투입장치에 있어서,
   투입물이 투입되는 호퍼(110);
   상기 호퍼(110)와 연결되는 투입구(170);
   상기 투입구(170) 상에 설치되고, 이송중인 상기 투입물을 분리하는 분리장치(200);
   상기 투입구(170)와 연통하는 수평관(160);
   상기 수평관(160)에 연결되는 수직관(150);
   이송축(120)의 이송축단(125)에서 절곡되거나 만곡되도록 설치되어 상기 수직관(150) 내에서 일체로 회전되는 해체봉(140); 및
   상기 수평관(160)내에서 회전가능하게 설치되고 스크류(130)가 형성된 상기 이송축(120)과 모터(90);를 포함하고
   상기 분리장치(200)는,
   이송중인 상기 투입물이 충돌하도록 삼각형상의 첨단을 갖는 분리쐐기(210); 및
   상기 분리쐐기(210)에 연결되고, 상기 투입구(170) 상에서 상기 분리쐐기(210)의 고정 높이를 조절하는 조절수단;을 포함하고,
   상기 조절수단은,
   일단이 상기 분리쐐기(210)에 연결되는 고정봉(230); 및
   일단이 상기 고정봉(230)의 타단에 연결되어 손으로 취급되는 고정핸들(220);을 포함하고,
   상기 고정핸들(220)은 상기 투입구(170)의 고정홈(250)에 고정되거나 고정해제되며,
   상기 해체봉(140)은,
   상기 이송축단(125)으로부터 연장되어 절곡되는 제 1 절곡부(142); 및
   상기 제 1 절곡부(142)로부터 연장되어 절곡되는 제 2 절곡부(144);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조열원을 갖는 열분해장치를 위한 투입장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 투입구(170)의 평단면적 폭은 상기 스크류(130)의 직경 보다 큰 것을 특징으로 하는 보조열원을 갖는 열분해장치를 위한 투입장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 스크류(130)는 상이한 피치를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조열원을 갖는 열분해장치를 위한 투입장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 스크류(130)의 피치는 상기 투입물의 이송방향을 따라 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 보조열원을 갖는 열분해장치를 위한 투입장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 투입물은 폐플라스틱이나 폐고무 등의 가연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 보조열원을 갖는 열분해장치를 위한 투입장치.
    

Images