KR200274606Y1 - 음식물쓰레기 처리기의 유해/악취가스처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 음식물쓰레기 처리장치에 있어서, 음식물쓰레기 처리시 발생하는 각종의 악취 및 유해 가스를 완전하게 무해한 가스로 정화하고, 에너지 효율을 극대화하는 방식으로 처리할 수 있는 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. 본 고안에 따르면, 음식물쓰레기를 처리하면서 발생하는 가스를 연소 및 촉매정화하는 가스처리장치에 있어서, 그 내부에서 발생한 가스가 유입되는 가스유입관과, 가스유입관을 통해 유입된 가스를 가열하는 가열수단과 촉매정화하는 촉매를 수용하며 일면에는 수용된 가스를 배출하는 배출관이 연결된 하우징과, 하우징의 내부에는 가스유입관을 통해 유입된 가스가 하우징의 내면을 따라 유동하도록 설치된 제 1격벽과, 하우징의 내부에 수용된 가열수단과 촉매를 분리하는 제 2격벽 및 제 1격벽을 따라 유동하는 가스를 가열수단이 위치한 구간으로 안내 및 예열하는 가스유도열교환관을 포함하며, 가스는 하우징 내에서 제 1격벽을 따라 유동하여 가스유도열교환관을 통과하여 가열수단이 위치한 구간으로 유동한 후 촉매가 위치한 구간에서 촉매작용을 통해 각종의 악취 유해가스가 완전히 무색무취의 무해한 가스로 변환된 후 배출관으로 배출하는 가스처리장치가 제공된다.

Description

음식물쓰레기 처리기의 유해/악취가스처리장치{Gas purifying apparatus of garbage disposer of food}

본 고안은 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이며, 특히, 음식물쓰레기를 처리함에 있어 발생하는 메탄가스 등과 같은 각종의 악취 유해가스를 제거하여 대기 중에 배출하는 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치에 관한 것이다.

일상생활에 의해서 필수적으로 발생되는 음식물쓰레기는 우리나라 전체 폐기물의 17%정도를 차지하고 있으며, 과거에 음식물쓰레기를 처리하는 방법 중에 하나 이었던 매립방법은 매립지에서 발생하는 침출수에 의한 지하수의 오염문제와 악취로 인해 매립지 주민들의 반대하는 문제가 심해 매립지를 확보하는 것이 매우 어려웠다.

이런 현실에 비추어 음식물쓰레기를 효과적으로 처리하기 위해 발효에 의한 소멸처리, 사료화, 퇴비화, 건조화 등의 여러가지 기술이 개발되고 있다. 일부 기술은 상용화하여 시판단계에 있다.

그러나, 음식물쓰레기의 수분함량이 80%정도로 높기 때문에, 부패가 빨리 발생하고 악취가 심하게 난다. 이런 악취가스는 대기환경오염을 유발하기 때문에 이런 악취가스를 처리하여야 한다. 먼저, 악취가스를 제거하기 전에 수분을 필수적으로 제거하는 과정이 필요하다. 이와 같이 수분을 제거하기 위해서는 냉동응축법과 가열법 등이 있는데, 이들은 에너지 소모가 매우 크다는 단점이 있다. 또한 악취가스를 처리하기 위한 열분해, 촉매처리 등이 있는데, 이들 또한 가열한다는 특성에 따르면 에너지 소모가 크다는 것이 단점이다. 또한 다른 악취가스제거수단으로 일반 활성탄 흡착법을 이용한 방법이 있는데, 이는 저온을 유지하기 위한 냉동기술이 적용되어야 하며, 이와 같이 냉동상태를 유지하기 위한 에너지 소모가 크다는 단점이 있다. 이러한 문제 즉, 수분을 제거하고 악취가스를 효과적으로 제거하면서 에너지를 절약할 수 있는 가스처리장치의 기술개발이 시급히 요망되고 있다.

일반적으로 수분함량이 80%이상 함유되어 있는 음식물쓰레기를 처리하는 방법으로 수분함량을 감소하기 위해 건조하는 방법 또는 미생물 발효제를 사용하여 소멸하는 방법 또는 음식물 쓰레기를 재활용하기 위해 사료화 또는 퇴비화하는 방법이 사용되고 있다.

그러나, 이런 음식물쓰레기를 처리하는 방법 중에서 가장 문제가 되고 있는 것은 악취가스의 처리와 에너지 절약 문제이다. 일반적으로 음식물쓰레기를 처리하는 과정에서 발생되는 악취가스를 제거하기 위해 수분을 함유하는 악취가스로부터 먼저 수분을 응축제거하고, 그 후에 악취가스를 제거하여야 한다. 그러나, 수분을 효과적으로 제거하는 기술이 아직까지 개발되지 않고 있다.

악취가스를 제거하기 위해서는 백금촉매연소, 열분해, 활성탄흡착법이 이용되고 있으나 효과적으로 악취를 제거하지 못하고 있는 실정이다. 또한, 음식물쓰레기 처리기의 본체를 항온으로 유지하기 위해 열매체유를 사용하여 항온을 유지하는 방법은 온도를 조절하는 응답성이 늦고 열매체유를 사용하여 전력손실이 크고 열매체유의 폐기물이 발생하는 단점이 있다.

백금촉매연소방법과 활성탄흡착법에 의해서 악취가스를 제거하기 위해서는 필수적으로 악취가스 중에 포함된 수분을 제거하는 것이 필요하고, 이와 같은 수분을 미리 제거하기 위해 냉동응축법, 응축법, 가열방법 등이 이용되고 있으나 에너지를 다량 요구하고 악취가스를 제거하기 위해 요구되는 정도로 수분을 제거하기 어려워 악취가스 제거효율이 저하되고, 열분해 방법(약 900℃)과 백금촉매방법(약 350℃)은 온도를 고온으로 유지해야 하는 특성 때문에 에너지 소모가 많게 되고, 일반활성탄을 사용할 경우 저온에서 흡착해야 하는 단점이 있다.

본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 음식물쓰레기 처리장치에서 음식물쓰레기가 처리되면서 발생하는 악취가스 등을 가열하여 촉매를 통과하도록 유도하여 악취를 제거할 뿐만 아니라, 악취가스를 제거함에 있어 에너지 절감효과가 있는 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치의 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시된 가스처리장치의 정단면도이고,

도 3은 도 1에 도시된 가스처리장치의 측단면도이며,

도 4는 도 2에 도시된 가스처리장치의 히터의 형상을 나타낸 정면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 음식물쓰레기 처리장치 10 : 하우징

11, 16 : 플랜지 18 : 덮개

19 : 드레인밸브 21 : 제 1격벽

22 : 제 2격벽 31 : 제 1공간부

32 : 제 공간부 40 : 가열구간

41 : 전기히터 42 : 단자

43 : 단자커버 50 : 촉매정화구간

51 : 백금족촉매 55 : 가스유도열교환관

60 : 후드 61 : 가스배출관

100 : 가스처리장치

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따르면, 음식물쓰레기를 처리하면서 발생하는 가스를 연소 및 촉매정화하는 가스처리장치에 있어서, 음식물쓰레기를 처리하면서 발생한 가스가 유입되는 가스유입관과; 상기 가스유입관과 연결되어 유입된 가스를 예열 및 가열하는 가열수단과 촉매정화하는 촉매를 수용하고, 일면이 개방되어 있어 그 개방된 일면을 덮개에 의해 폐쇄하고, 내측에 수용된 가스를 배출하는 배출관이 상기 덮개를 통해 연결되는 하우징과; 상기 가스유입관을 통해 상기 하우징의 내부로 유입된 가스가 상기 하우징의 내면을 따라 유동하도록 설치된 제 1격벽과; 상기 하우징의 내부에 수용된 가열수단과 촉매를 분리하는 제 2격벽; 및 상기 제 1격벽을 따라 유동하는 가스를 상기 가열수단이 위치한 구간으로 안내하는 가스유도열교환관;을 포함하여 이루어짐으로서, 상기 가스는 상기 하우징 내에서 상기 제 1격벽을 따라 유동하다가 상기 가스유도열교환관을 따라 가열수단이 위치한 구간으로 유동하며 상기 촉매가 위치한 구간을 통해 배출관으로 배출하는 가스처리장치가 제공된다.

또한, 본 고안의 상기 가열수단은 다수 개의 전기히터로서, 상기 전기히터는 상기 덮개를 관통하여 그 단자는 상기 덮개 상면에 위치하는 것이 바람직하다.

좀 더 바람직하게는 상기 덮개의 상면에는 상기 전기히터의 단자를 덮는 단자커버가 형성된다.

양호하게는 상기 촉매는 백금족촉매이다.

아래에서는 본 고안에 따른 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 1은 본 고안의 한 실시예에 따른 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가스처리장치의 정단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 가스처리장치의 측단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 가스처리장치의 히터의 형상을 나타낸 정면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 가스처리장치(100)는 상면이 개방된 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 상면에 안착되어 볼트에 의해 고정되는 덮개(18)와, 덮개(18)의 상면에 형성된 가스배출관(61)과, 상기 하우징(10)의 내부에 수용되는 전기히터(41)와, 하우징(10)의 내부로 유입된 악취가스가 전기히터(41)로 가기 전에 예열하는 가스유도열교환관(55) 및, 백금족촉매(51)를 포함한다.

하우징(10)의 측면에는 가스유입관(15)이 형성되며, 가스유입관(15)의 단부에 형성된 플랜지(16)에 음식물쓰레기 처리장치(1)가 연결된다. 따라서, 음식물쓰레기 처리장치(1)에서 발생한 악취가스, 메탄가스, 일산화탄소 등은 가스유입관(15)을 통해 하우징(10)의 내부로 유입된다. 그리고, 하우징(10)의 상단둘레에는 플랜지(11)가 형성되어 덮개(18)가 안착된 상태에서 다수 개의 볼트가 덮개(18)와 하우징(10)의 플랜지(11)를 관통하고 볼트에 너트가 체결되어 하우징(10)과 덮개(18)는 고정된다. 이런 볼트는 하우징(10)의 상단 둘레 즉, 플랜지(11)를 따라 등간격으로 배치되어 하우징(10)의 내부와 외부의 공기의 유동이 차단된다. 또한, 하우징 외벽의 하단에는 제 1공간부 외벽에서 결로현상으로 생기는 물을 외부로 배출할 수 있도록 드레인밸브(19)가 설치되어 있다.

한편, 하우징(10)의 내부에는 도 1에 도시된 바와 같이, 가스유입관(15)을 통해 유입된 가스가 하우징(10)의 내면을 따라 유동할 수 있도록 하우징(10)의 내면과 소정의 간격을 두고 제 1격벽(21)이 형성된다. 이런 제 1격벽(21)에 의해 하우징(10)의 내부는 하우징(10)의 내면을 따라 형성되는 제 1공간부(31)와, 제 1격벽(21)의 안쪽에 형성되는 제 2공간부(32)로 구분되며, 제 2공간부(32)의 안쪽에는 제 2격벽(22)이 형성되어 가열구간(40)과 촉매정화구간(50)으로 구분된다. 가열구간(40)에는 다수 개의 U형의 전기히터(41)들이 위치하고, 촉매정화구간(50)에는 백금족촉매(51)가 위치한다.

그리고, 촉매정화구간(50)에는 제 1격벽(21)과 제 2격벽(22)을 연결하는 다수 개의 가스유도열교환관(55)이 위치한다. 이런 열교환관(55)은 제 1격벽(21)과 제 2격벽(22)에 연통되어 있어, 제 1격벽(21)에 의해 형성된 제 1공간부(31)에 위치한 가스들이 가스유도열교환관(55)을 통해 제 2공간부(32)의 가열구간(40)으로 유동할 수 있는 통로로 사용되며, 촉매반응을 통해 배출되는 고온(약 400℃)의 가스를 열교환시켜 냉각시키고, 반대로 유입되는 가스를 예열시킴으로써 열효율을 증대시킨다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, U형의 전기히터(41)가 제 2공간부(32)의 가열구간(40)에 다수 개 형성된다. U형의 전기히터(41)는 그 단자(42)가 덮개(18)를 관통하여 덮개(18)의 상부에 위치하며, 전기히터(41)의 단자(42)는 단자커버(43)에 의해 감싸지며, 이런 단자(42)에는 도선이 연결되어 전기히터(41)의 발열에 필요한 전원을 공급한다. 그리고, 보다 양호하게는 단자커버(43)의 내부에 절연물이 충진되어 누전 및 감전사고를 예방하는 것이 바람직하다.

그리고, 제 2격벽(22)에 의해 구분되는 촉매정화구간(50)의 하면은 개방되어 있고, 개방된 하면의 상부에는 백금족촉매(51)가 위치한다. 그리고, 이런 백금족촉매(51)의 상부에는 앞에서 설명한 다수 개의 가스유도열교환관(55)이 위치한다. 한편 촉매정화구간(50)에 대응하는 덮개(18)의 일부분은 개방되어 있으며, 이런 덮개(18)의 개방된 부위에는 가스배출관(61)이 연결된 후드(60)가 설치된다.

이와 같이 구성된 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치의 가스흐름관계에 대하여 상세히 설명하겠다.

도 1에 도시된 바와 같이 음식물쓰레기 처리장치(1)에서 발생한 가스는 가스유입관(15)을 통해 하우징(10)의 내부로 유입된다. 하우징(10)의 내부로 유입된 가스는 하우징(10)의 내면과 제 1격벽(21) 사이에 형성된 제 1공간부(31)를 따라 유동하는데, 가스의 압력에 의해 가스는 하우징(10)의 하면을 따라 유동하다가 가스유입관(15)이 설치된 반대쪽의 하우징(10) 측면을 따라 상승하게 된다.

이와 같이 하우징(10)의 측면을 따라 상승한 가스는 제 1격벽(21)과 제 2격벽(22)을 연결하는 다수 개의 가스유도열교환관(55)의 내부를 통해 가열구간(40)으로 유동하고, 가열구간(40)을 지나 제 1격벽(21)과 제 2격벽(22)의 사이로 유동하면서 촉매정화구간(50)으로 유동한다.

촉매정화구간(50)의 하면은 개방되어 있기 때문에, 가스는 제 2격벽(22)의 개방부를 통해 촉매정화구간(50)으로 유입된다. 이와 같이 촉매정화구간(50)으로 유입된 가스는 상승하면서 백금족촉매(51)를 지나게 되고, 상기 다수 개의 가스유도열교환관(55)의 외면을 지나 후드(60)가 설치된 덮개(18)쪽으로 유동한다.

한편, 상기 가스유도열교환관(55)에 대응하는 덮개(18)의 일부분은 개방되어 있기 때문에, 가스는 덮개를 통과하여 후드(60)로 유입되고, 결국 후드에 연결된 가스배출관(61)을 통해 가스처리장치(100)의 외부로 배출된다.

이와 같이 구성된 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치의 작동관계에 대하여 상세히 설명하겠다.

우선, 전기히터(41)에 전원을 공급하여 전기히터(41)에서 열을 발생시킨다. 그러면, 제 2공간부(32) 즉, 가열구간(40) 및 촉매정화구간(50)의 온도는 약 350~400℃의 온도까지 가열된다.

한편, 음식물쓰레기 처리장치(1)에서 발생한 악취가스, 질산화가스, 일산화탄소 등은 일반적으로 상온 정도이거나 상온보다 약간 높은 온도를 갖는다. 이런 가스는 가스유입관(15)을 통해 하우징(10)의 내부로 유동하며, 제 1격벽(21)을 따라 하우징(10)의 하부로 유동하는데, 가스유입관(15)을 통해 유입된 가스는 가열구간(40)과 제 1공간부(31)를 구분하는 제 1격벽(21)에 접하게 된다. 제 1격벽(21)은 약 350~400℃의 가열구간(40)의 온도에 의해 가열된 상태이기 때문에 제 1격벽(21)을 따라 하우징(10)의 내부를 이동하는 동안에 가스는 예열되고, 예열된 가스 내에 포함된 수분의 상당량은 증발응축하게 된다.

이와 같이, 수분이 증발응축된 가스는 가스유도열교환관(55)을 통해 가열구간(40)으로 유입된다. 가열구간(40)의 온도는 앞에서 설명한 바와 같이, 약 350~400℃이기 때문에 가스에 포함된 기타 메탄가스, 일산화탄소, 기타 탄수화물 및 질산화가스의 일부는 이산화탄소로 산화된다. 그리고, 촉매반응이 일어날 수 있는 최적의 온도로 가열된다.

이와 같은 가열구간(40)에서 가열된 가스는 촉매정화구간(50)을 통과하는데, 이때의 온도는 약 300~350℃의 온도를 갖는다. 이런 300~350℃의 온도는 촉매반응을 활성화시키는 온도로서, 악취가스가 백금족촉매(51)를 통과하면서 무취의 가스로 정화된다.

정화된 가스는 가스유도열교환관(55)의 외면을 따라 상부로 유동하는데, 앞에서 설명하였던 바와 같이, 가스유도열교환관(55)의 내부를 통과하는 가스는 예열된 가스가 유동하고 있기 때문에 약 300~350℃로 가열된 정화가스가 열교환기(55)의 외면을 따라 유동하면서 내부의 가스와 열교환이 이루어지면서 냉각된다.

이와 같이 냉각된 가스는 후드(60)의 가스배출관(61)을 통해 가스처리장치(100)의 외부로 배출된다.

한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 이와 같이 후드(60)의 가스배출관(61)을 통해 배출된 가스는 가스유도열교환관(55)에 의해 냉각되기는 하였지만, 상당한 열을 포함하고 있기 때문에 가스배출관(61)을 통해서 배출되는 고온의 공기중 일부를 음식물 쓰레기 처리기의 발효기 또는 건조장치의 열원으로 이용할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치는 가스처리장치로 유입되는 가스를 가열하여 내부에 포함된 수분을 증발응축시킴으로써, 가스를 가열시킴에 있어 적은 열량으로도 효과적으로 가열시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치는 백금족촉매로 정화된 정화가스를 배출함에 있어 가스유도열교환관으로 냉각시킴으로써, 대기 중에 배출하는 가스의 온도를 낮춰 대기오염을 예방할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 고안의 음식물쓰레기 처리기의 가스처리장치에 대한 기술사상을첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다.

Claims (5)

1. 음식물쓰레기를 처리하면서 발생하는 가스를 연소 및 촉매정화하는 가스처리장치에 있어서,

   음식물쓰레기를 처리하면서 발생한 가스가 유입되는 가스유입관과;

   상기 가스유입관과 연결되어 유입된 가스를 예열 및 가열하는 가열수단과 촉매정화하는 촉매를 수용하고, 일면이 개방되어 있어 그 개방된 일면을 덮개에 의해 폐쇄하고, 내측에 수용된 가스를 배출하는 배출관이 상기 덮개를 통해 연결되는 하우징과;

   상기 가스유입관을 통해 상기 하우징의 내부로 유입된 가스가 상기 하우징의 내면을 따라 유동하도록 설치된 제 1격벽과;

   상기 하우징의 내부에 수용된 가열수단과 촉매를 분리하는 제 2격벽; 및

   상기 제 1격벽을 따라 유동하는 가스를 상기 가열수단이 위치한 구간으로 안내하는 가스유도열교환관;을 포함하여 이루어짐으로서,

   상기 가스는 상기 하우징 내에서 상기 제 1격벽을 따라 유동하다가 상기 가스유도열교환관을 따라 가열수단이 위치한 구간으로 유동하며 상기 촉매가 위치한 구간을 통해 배출관으로 배출하는 것을 특징으로 하는 가스처리장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열수단은 다수 개의 전기히터로서, 상기 전기히터는 상기 덮개를 관통하여 그 단자는 상기 덮개 상면에 위치하는 것을 특징으로 하는 가스처리장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 덮개의 상면에는 상기 전기히터의 단자를 덮는 단자커버가 형성된 것을 특징으로 하는 가스처리장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 촉매는 백금족촉매인 것을 특징으로 하는 가스처리장치.