KR20060000841A - 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치와 이를이용한 음식물쓰레기 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가정이나 음식점 등에서 발생되는 음식물쓰레기를 미생물을 이용하여 발효 분해하여 소멸화시키는 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기의 발효과정에서 발생하는 배기가스를 응축시켜 배기가스에 함유되어 있는 수분을 제거하고, 수분이 제거된 배기가스는 소정량의 공기와 함께 다시 발효조로 주입하여 연속 순환하도록 하여 배기가스에 포함된 악취물질을 발효조 내의 미생물에 의해 제거함으로써 악취를 포함하는 배기가스가 장치 외부로 전혀 배출되지 않을 뿐만 아니라 악취제거를 위한 별도의 악취제거장치를 설치하지 않기 때문에 에너지 사용량이 절감되고 유지관리비가 편리한 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치는, 분해매체제와 음식물쓰레기가 투입되어 발효되는 소정 크기의 발효조와, 상기 발효조 내의 발효물을 교반시키는 교반수단과, 상기 발효조 내부의 온도를 적정하게 유지시키는 가열수단을 포함하는 음식물쓰레기 처리장치에 있어서, 상기 발효조의 일측에 형성되고 발효조 내에 형성된 양압에 의해 배기가스가 배출되는 배출구와; 상기 배출구와 이격되게 상기 발효조의 타측에 형성되고 연속 순환하는 배기가스가 주입되는 주입구와; 상기 발효조의 배출구와 주입구 사이에 연통되게 설치되어 배기가스가 순환하는 소정 직경의 순환관과; 상기 순환관상에 설치되고 배출구를 통해 배출되는 배기가스를 냉각시켜 배기가스에 함유된 수분을 응축시키는 응축기와; 상기 주 입구 근처에 설치되고 수분이 제거된 배기가스를 발효조 내로 강제 주입하는 송풍기와; 상기 송풍기와 응축기와 사이의 순환관상에 설치되어 응축기에서 제거된 수분량에 대응하는 양의 공기가 유입되는 공기유입밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
음식물쓰레기, 음식물찌꺼기, 잔반, 처리장치, 소멸화장치, 악취제거, 배기가스, 순환
Description
도1은 종래 기술에 따라 배기가스의 일부를 순환시키는 음식물 쓰레기의 소멸화장치를 보여주는 구성도,
도2는 본 발명에 따른 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치를 보여주는 개략적인 구성도,
도3은 본 발명에 따른 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리방법을 보여주는 개념도,
도4 및 도5는 본 발명에 따른 공냉식 응축기를 보여주는 사시도와 단면도,
도6는 본 발명에 공냉식 응축기의 평판형 방열핀의 구조를 보여주는 사시도,
도7은 버링튜브가 형성된 다수의 평판형 발열핀으로 이루어진 응축기의 일부를 확대하여 보여주는 부분 단면도,
도8은 본 발명에 따른 배기가스 응축 순환장치가 구비된 음식물쓰레기 처리장치의 일예를 보여주는 사시도이다.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
20 : 발효부 21 : 발효조
27 : 배출구 29 : 주입구
30 : 배기가스 응축 순환장치 31 : 순환관
40 : 응축기 43 : 방열핀
45 : 튜브 47 : 송풍팬
50 : 공기유입밸브 60 : 송풍기
73 : 버링튜브 75 : 단턱부
80 : 응축수 저수조 83 : 연결관
85 : 수위측정기 87 : 감지센서
88 : 배수관 90 : 응축수순환장치
본 발명은 가정이나 음식점 등에서 발생되는 음식물쓰레기를 미생물을 이용하여 발효 분해하여 소멸화시키는 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음식물쓰레기의 발효과정에서 발생하는 배기가스를 응축시켜 배기가스에 함유되어 있는 수분을 제거하고, 수분이 제거된 배기가스는 소정량의 공기와 함께 다시 발효조로 주입하여 연속 순환하도록 하여 배기가스에 포함된 악취물질을 발효조 내의 미생물에 의해 제거함으로써 악취를 포함하는 배기가스가 장치 외부로 전혀 배출되지 않을 뿐만 아니라 악취제거를 위한 별도의 악취제거장치를 설치하지 않기 때문에 에너지 사용량이 절감되고 유지관리비가 편리한 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 미생물을 이용한 음식물쓰레기 처리방법은 미생물이 들어 있는 발효조에 음식물쓰레기를 투입하여 미생물에 의해 유기물질을 분해시켜 음식물쓰레기를 소멸화시키는 것으로서, 건조방식이나 건조발효방식에 비해 위생적이고 환경친화적인 방법이라 할 수 있다. 여기서 소멸화란 발효조내에 분해가 아주 느리게 진행되는 분해매체제를 넣어두고 음식물쓰레기를 매일 투여하는 과정에서 잔류되는 음식물쓰레기 분해잔물의 양(약2%)이 분해매체제의 감소량과 유사하여 외부에서 볼 때 부피적인 개념에서 큰 차이가 없게 되는 것을 말한다. 그러나 이러한 미생물을 이용한 음식물쓰레기 처리방법은 발효과정에서 발생되는 냄새가 배기가스와 함께 외부로 배출되는 문제가 있었다.
이에 따라 발효과정에서 냄새를 많이 발생시키는 중온성 미생물 대신에 냄새를 거의 발생시키기 않는 고온성 미생물을 이용하는 한편, 배기가스와 함께 방출되는 악취를 제거하기 위한 악취제거장치를 부가적으로 설치하는 방법이 개발되었다. 이러한 악취제거장치로는 발효조에서 배출되는 배기가스를 고온으로 가열하여 악취물질을 산화시키거나, 각종 필터나 바이오필터를 이용하여 악취물질을 여과시키는것이다. 또한 최근에는 배기가스 중에 함유된 수분을 응축시켜 제거한 후, 수분이 제거된 배기가스를 고온으로 가열하거나 필터링하여 악취를 제거하는 방법도 개발되었다. 그러나 이러한 악취제거장치는 배기가스의 전부 또는 일부를 고온으로 가열하거나 필터링하는 것이므로 고온 유지를 위해서 많은 에너지가 소비되고 주기적인 필터 교환으로 추가 비용이 요구되는 문제점이 있었다.
또한 최근에는 배기가스의 일부를 분리시킨 다음, 배기가스에 포함된 수분을 응축시켜 제거하고 수분이 제거된 배기가스는 발효조로 순환시키고, 나머지 배기가스는 고온으로 가열하여 악취를 제거한 후, 열교환기를 통해서 외부로 배출시키는 배기가스순환시스템이 적용된 음식물 쓰레기의 소멸화장치(한국특허등록 10-0290027호)가 개발되었다. 즉, 도1에서 보는 바와 같이, 종래의 음식물 쓰레기의 소멸화장치는, 음식물 쓰레기를 미생물에 의해 발효 분해시키기 위하여 분리벽을 중심으로 구획 형성되고 그 하부 주변으로는 보온용의 가온자켓(135)이 일체로 형성되어진 발효조(102)와; 상기 발효조(102) 내에 회전 가능하게 설치됨과 동시에 발효물을 교반하고 순환 이송시키기 위하여 파이프나 환봉형태의 단면을 갖는 나선상 또는 직선상의 교반익이 회전축 상에 고정된 교반스크류(104)와; 상기 발효조(102)내의 음압을 상시 유지시키고 발효에 필요한 공기를 강제로 흡입 배출시킴과 동시에 이물질을 걸러주기 위한 필터가 구비된 링브로워(105)와; 상기 링브로워로 부터 양분되어진 일부의 배기가스를 순환시키되 배기가스에 함유된 수분을 응축 제거함과 동시에 외부의 공기와 혼합시켜 소정 온도로 열 교환 및 히팅시켜 상기 발효조 내로 재 공급하여 음식물 찌꺼기를 발효 분해시키기 위한 배기가스순환 시스템(106) 및; 상기 링브로워로 부터 양분된 그 일부의 배기가스를 순환시켜 고온으로 가열하여 악취를 제거함과 동시에 소정의 온도로 열교환이 이루어지게 하여 상기 발효조의 가온자켓(135)으로 공급 배출하게 하여 발효조(104)를 보온하기 위한 폐열회수시스템(107)으로 구성되어 있다.
이와 같이, 종래 기술에 따른 음식물 쓰레기의 소멸화장치는 음식물쓰레기의 발효과정에서 발생되는 폐열과 배기가스를 외부로 직접 배출시키기 않고 수분 및 악취를 제거하면서 반복적으로 순환시키되, 일부의 배기가스는 발효조 내로 유입시켜 미생물을 발효시키고 그 나머지 배기가스는 발효조의 가온자켓으로 공급하여 발효조가 항상 보온되도록 재 사용함으로써 음식물쓰레기의 효율적인 발효 분해가 가능하고 소비전력의 낭비를 최소로 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다.
그러나 종래 기술에 따른 음식물 쓰레기의 소멸화장치는 상시 음압이 형성되는 발효조로부터 흡입된 배기가스의 일부만을 발효조로 순환시키는 배기가스 일부 순환식이다. 따라서 발효조로 순환되지 않는 나머지 배기가스를 고온으로 가열하여 악취를 제거하기 위한 악취제거장치가 구비되어야 함으로 여전히 에너지 소비량이 많을 뿐만 아니라 백금촉매나 열교환기 등을 포함하고 있어 장치의 구조가 복잡하고 제품의 단가가 상승되는 문제점이 있었다.
이에 따라 본 발명은 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 음식물쓰레기의 발효과정에서 발생되는 배기가스를 전량 순환시킴으로써 별도의 악취제거장치가 필요 없는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 발효조에 소정의 양압이 형성되도록 함과 아울러 전량 순환되는 배기가스에 함유되어 있는 수분을 응축기로 응축시켜 제거하고, 제거된 수분량에 대응하는 양의 공기를 배기가스와 함께 다시 발효조로 주입함으로써 음식물쓰레기의 발효과정에서 발생되는 배기가스를 외부로 전혀 배출시키기 않는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 외부로부터 공기가 유입되지 않도록 발효조를 완전히 밀폐시키고 순환되는 배기가스가 유입되는 주입구쪽에 설치된 송풍기로 배기가스를 강제로 주입하여 발효조 내부에 양(+)의 압력을 형성함으로써 외부로부터 유입되는 공기의 양과 응축기에서 제거되는 수분량을 항상 일치하도록 하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 배기가스를 응축시키기 위한 응축기를 외부공기에 의해서 냉각시키는 공냉식으로 형성함으로써 배기가스 응축에 필요한 에너지를 최소화하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 수분이 제거된 배기가스를 발효조로 연속 순환시킴으로써 배기가스에 포함된 악취를 발효조 내의 미생물에 의해 제거하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 배기가스를 응축시켜 만들어진 응축수를 발효조로 재순환시킴으로써 발효조내의 수분량을 최적조건으로 유지할 수 있는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
아울러 본 발명은 에너지를 많이 소비하는 악취제거장치를 사용하지 않을 뿐만 아니라 공냉식 응축기와 차압식 공기유입밸브를 적용함으로써 장치의 구조를 단순화시키고 에너지 소비량을 최소화하고 유지관리를 용이하게 하는 배기가스 전량 순환식 음식물 쓰레기 처리장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치는, 소정의 분해매체제와 음식물쓰레기가 투입되어 발효되는 소정 크기의 발효조와, 상기 발효조 내의 발효물을 교반시키는 교반수단과, 상기 발효조 내부의 온도를 적정하게 유지시키는 가열수단을 포함하는 음식물쓰레기 처리장치에 있어서, 상기 발효조의 일측에 형성되고 발효조 내에 형성된 양압에 의해 배기가스가 배출되는 배출구와; 상기 배출구와 이격되게 상기 발효조의 타측에 형성되고 연속 순환하는 배기가스가 주입되는 주입구와; 상기 발효조의 배출구와 주입구 사이에 연통되게 설치되어 배기가스가 순환하는 소정 직경의 순환관과; 상기 순환관상에 설치되고 배출구를 통해 배출되는 배기가스를 냉각시켜 배기가스에 함유된 수분을 응축시키는 응축기와; 상기 주입구 근처에 설치되고 수분이 제거된 배기가스를 발효조 내로 강제 주입하는 송풍기와; 상기 송풍기와 응축기와 사이의 순환관상에 설치되어 응축기에서 제거된 수분량에 대응하는 양의 공기가 유입되는 공기유입밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리방법은 상기한 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치에 있어서, 상기 송풍기를 작동시켜 상기 발효조에 양압이 형성되도록 하여 상기 발효조에서 발생되는 배기가스를 상기 순환관을 통해서 전량 순환시키는 순환단계와; 상기 배기가스에 함유되어 있는 수분을 상기 순환관에 설치된 응축기를 통해 응축시켜 제거하는 수분응축단계와; 상기 응축기에서 제거된 수분량에 대응하는 양의 공기를 상기 공기유입밸브를 통해 유입하는 공기유입단계와; 상기 공기유입밸브를 통해 유입된 공기를 배기가스와 함께 다시 발효조로 주입하는 배기가스 주입단계를 포함하여 구성됨으로써 음식물쓰 레기의 발효과정에서 발생되는 배기가스를 외부로 전혀 배출시키기 않는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 도2는 본 발명에 따른 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치(이하 '본 발명의 음식물쓰레기 처리장치'라 한다)를 개략적으로 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치(10)는 크게 음식물쓰레기를 발효시키는 발효부(20)와, 발효과정에서 발생되는 배기가스를 순환시킴과 아울러 배기가스에 함유된 수분을 제거시키기 위한 배기가스 응축 순환장치(30)로 구성되어 있다.
상기 발효부(20)는 종래와 동일 또는 유사한 구조를 갖는 것으로서, 미생물을 포함하는 소정의 분해매체제와 음식물쓰레기가 투입되어 발효되는 발효조(21)와, 상기 발효조(21) 내부에 회전가능하게 설치되어 발효물을 골고루 교반시켜 주는 교반장치(23)와, 상기 발효조(21)의 하부에 설치되어 발효조의 온도를 미생물의 생육에 적합하도록 유지시켜주는 가열장치(25)로 구성되어 있다.
특히, 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치(10)는 상기 발효조(21)의 일측에 발효과정에서 발생되는 배기가스가 배출되는 소정 크기의 배출구(27)와, 이 배출구(27)와 이격되게 설치되고 후술하는 배기가스 응축 순환장치(30)를 통해 순환되는 배기가스가 주입되는 주입구(29)가 형성되어 있다. 그 밖에 도시되지는 않 았으나, 상기 발효조(21)의 외부로는 소정의 본체케이스가 설치되고, 상기 발효조(21)의 상부에는 음식물쓰레기를 투입하기 위한 도어가 개폐가능하게 설치된다. 이때 본 발명에 따른 상기 발효조(21)는 외부로부터 공기가 유입되지 못하도록 소정의 실링수단을 통해 완전히 밀폐되어 있다.
이어, 상기 배기가스 응축 순환장치(30)는 상기 발효조(21)의 배출구(27)로부터 배출되는 배기가스를 발효조(21)의 주입구(27)로 전량 순환시킴과 아울러, 배기가스를 냉각시켜 배기가스에 함유되어 있는 수분을 응축시켜 제거하고, 제거된 수분량에 대응하는 양의 공기를 배기가스와 함께 발효조(21)로 공급하는 것으로서, 상기 발효조의 배출구(27)와 주입구(29) 사이에 연결설치된 소정 직경의 순환관(31)과, 상기 순환관(31)상에 설치되어 배출구(27)로부터 배출되는 배기가스를 노점온도 이하로 냉각시켜 배기가스에 함유된 수분을 응축시키기 위한 응축기(40)와, 상기 발효조의 주입구(29)쪽에 설치되어 수분이 제거된 배기가스를 발효조(21) 내부로 강제 주입하기 위한 송풍기(60)와, 상기 송풍기(60)와 응축기(40) 사이의 순환관(31)에 설치되어 소정량의 공기가 유입되는 공기유입밸브(50)로 이루어져 있다.
이와 같이 상기 배기가스 응축 순환장치(30)는 발효조의 주입구(29)쪽에 송풍기(60)를 설치하여 수분이 제거된 배기가스와 공기유입밸브(50)를 통해 유입되는 공기를 발효조(21) 내부로 강제 주입하는 방식이므로 발효조(21) 내부는 양(+)압이 형성되는 반면에 상기 순환관(31) 내부는 항상 음(-)압이 형성되게 된다. 따라서 발효조(21)에서 발생되는 배기가스는 배출구(27), 응축기(40), 공기유입밸브(50) 및 주입구(29)쪽으로 순환되게 된다. 또한 상기 발효조(21) 내부는 항상 양압이 형성되므로 외부공기는 발효조(21) 내부로 직접 유입되지 못하고 반드시 음압이 형성되는 공기유입밸브(60)를 통해서만 유입되게 된다.
한편, 상기 공기유입밸브(60)는 소정 이상의 압력차, 예를 들어 상기 송풍기(60)에 의해 형성되는 음압 이상의 압력차에 의해서 개방되는 차압밸브이다. 따라서 상기 공기유입밸브(60)는 배기가스에 함유되어 있는 수분이 응축되어 제거됨으로써 증가하는 음압에 대응하여 개방된다. 즉 상기 배출구(27)를 통해 배출되는 배기가스에는 다량의 수증기가 포화되어 있으므로 배기가스의 밀도가 높으나, 상기 응축기(40)를 거치는 동안에 수증기가 제거되면 배기가스의 밀도가 희박하게 된다. 따라서 상기 응축기(40)로 유입되기 전의 배기가스와 상기 응축기(40)를 통과한 배기가스는 제거된 수분량에 대응되는 만큼의 압력차가 생기게 된다. 따라서 상기 공기유입밸브(60)를 송풍기(60)에 의해 형성되는 음압 이상의 압력차에 의해 개방되도록 설정하여 두면, 배기가스로부터 제거된 수분량에 대응되는 양만큼의 공기가 유입되게 된다. 이와 같이 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치는 제거되는 수분량과 유입되는 공기량을 일치시킴으로써 배기가스를 전혀 배출시키기 않고 전량 순환시킬 수 있게 된다. 또한 발생되는 수분량과 미생물의 활동은 서로 밀접한 상관관계를 가지므로 주입되는 공기(산소)량을 미생물의 활동에 대응하게 자동으로 공급할 수 있다.
이어서, 도3은 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치의 작용을 설명하는 개념도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 음식물쓰레기 처리장치는 크게 발효 부(20)와 응축기(40)로 구성되어 있고, 상기 발효부(20)에서 발생되는 배기가스는 전량 발효부(20)와 응축기(40) 사이를 연속 순환하도록 구성되어 있다.
상기 발효부(20)는 고온성 미생물의 생육에 적합하도록 55∼65℃이상으로 유지되고, 고온성 미생물이 포함된 발효매체제(왕겨, 톱밥 등)와 수분함량이 80%이상 함유된 음식물쓰레기가 투입되어 발효된다. 따라서 상기 발효부(20)에서는 음식물쓰레기의 발효과정에서 발생되는 수증기와 약간의 이산화탄소 및 암모니아(NH3)를 함유하는 배기가스와, 발효과정에서 발생되는 산화열 그리고 2%이하의 잔류물이 발생되게 된다.
그리고 소정의 송풍기를 작동시켜 발효부(20)에서 생성된 배기가스를 연속 순환시키면, 50℃이상의 고온을 유지하는 배기가스가 응축기(40)를 통과하는 동안에 노점(이슬점) 이하로 냉각되어 배기가스에 함유되어 있는 수분이 응축되게 된다. 이때 상기 응축기(40)는 공냉식 응축기로서 실내온도와 유사한 25∼30℃이하로 유지되기 때문에 그 온도차에 해당하는 만큼의 잠열을 열교환을 통해 빼앗게 된다. 그리고 응축된 응축수는 하부로 하강되어 배기가스와 분리되고, 수분이 제거된 배기가스는 응축기(40)를 빠져나가게 된다. 이때 응축기(40)를 빠져나간 배기가스는 대부분의 수분이 제거된 상태이므로 수분이 제거된 만큼 공기밀도가 낮아져 음압이 형성되게 된다. 따라서 상기 송풍기의 후방에 설치된 공기유입밸브(50)를 통해서 수분 제거함으로써 형성된 음압을 상쇄하는 만큼의 외부 공기가 순환관 내부로 유입되어 평형을 이루게 된다. 그리고 배기가스와 함께 유입되는 신선한 공기는 발효 조 내부의 호기성 미생물에 의해 소모되게 된다.
한편, 배기가스와 함께 순환되는 악취물질의 일부는 응축기(40)의 내부에서 응축수에 용해되어 응축수와 함께 제거되고, 나머지는 다시 발효부(20)로 유입되어 발효조내의 미생물에 의해서 분해된다. 즉, 암모니아 등의 악취물질은 전체 음식물쓰레기 발효과정에서 일정 시기에 집중적으로 발생되기 때문에 발생된 악취물질을 연속 순환시키면 발효조 내의 미생물에 의해 악취물질이 제거되는 것이다. 이와 같이 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치는 배기가스에 포함된 수분을 제거함으로써 미생물의 생육에 필요한 산소를 공급할 뿐만 아니라 배기가스를 연속 순환시켜 배기가스에 포함된 악취물질을 제거함으로 별도의 악취제거장치가 구비될 필요가 없게 된다.
이어서, 도4 및 도5는 본 발명의 음식물쓰레기 처리장치에 적용되는 공냉식 응축기(40)의 바람직한 실시예를 보여주는 사시도와 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 공냉식 응축기(40)는 다수의 방열핀(43)과 튜브(45)로 이루어진 핀앤튜브형 열교환기로서, 소정의 크기를 갖는 응축기케이스(41)와. 상기 응축기케이스(41)의 일측에 형성된 배기가스 유입구(42)와, 상기 응축기케이스(41)의 타측에 형성된 배기가스 유출구(44)와, 상기 유입구(42)를 통해 유출구(44)로 배출되는 배기가스가 접촉될 수 있도록 상기 응축기케이스(41) 내부에 일정 간격으로 이격되게 설치된 다수 개의 방열핀(43)과, 상기 방열핀(43)과 접촉되게 직교방향으로 설치되고 양단이 상기 응축기케이스(41) 외부로 관통되게 설치된 다수 개의 튜브(45)와, 상기 응축기케이스(41)의 일측 외부에 설치되어 다수의 튜브 내부로 외부공기를 송풍 하는 송풍팬(47)으로 구성되어 있다. 따라서 상기 송풍팬(47)에 의해 송풍되는 외부공기는 상기 튜브(45)를 관통하여 흐르면서 응축기케이스(41) 내부의 방열핀(43)과 접촉하는 배기가스와 열교환을 행하게 된다.
한편, 도6은 본 발명에 따른 방열핀(43)의 바람직한 실시예를 보여주는 사시도로서, 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(43)은 소정 두께의 스테인레스스틸 박판의 일측면에 다수의 개의 버링튜브(73)가 소정 길이 돌출되게 형성되어 있다. 이러한 버링튜브(73)는 소정의 프레스 작업을 통해 형성되고, 상기 버링튜브(73)의 선단에는 스페이서 기능을 하도록 소정의 단차부(75)가 형성되어 있다. 그리고 도7은 상기한 평판형 방열핀(43)의 결합관계를 보여주는 단면도로서, 이웃하는 다수의 버링튜브(73)가 서로 밀접하게 결합되도록 적층함으로써 서로 연결되는 다수의 버링튜브(73)에 의해서 외부공기가 관통되는 다수의 튜브(45)가 형성되록 한 것이다. 이와 같이 본 발명에 따른 응축기(40)는 버링튜브(73)가 형성된 평판형 방열핀(43)을 다수 개 적층하여 제작함으로써 내약품성이 우수한 스테인레스스틸을 적용할 수 있게 되었을 뿐만 아니라, 별도로 튜브를 사용하지 않음으로써 확관이나 브레이징이 등의 작업이 불필요하게 된다. 이때 상기 이웃하는 버링튜브(73) 사이는 소정의 접착제를 사용하여 접합하는 것도 가능하나 그렇하지 않더라도 서로 밀접하게 접촉되어 있는 버링튜브(73) 사이로 응축수가 스며들어 자연스럽게 실링작용을 하므로 별도의 접합이나 브레이징 공정을 생략하는 것이 가능하다.
다시 도2를 참조하여 본 발명에 따른 응축수 저수조(80)의 구조를 살펴보면, 도시된 바와 같이, 상기 응축수 저수조(80)는 소정 크기의 탱크(81)로 구성되어 있 고, 상기 탱크(81)의 상부에는 응축기(40)의 저면과 연통되는 연결관(83)이 설치되어 있으며, 일측에는 응축수의 수위를 측정하기 위한 수위측정기(85)가 설치되어 있고, 타측에는 응축수의 성상을 측정하기 위한 각종 감지센서(87)가 설치되어 있다. 예를들어 상기 감지센서(87)는 응축수로부터 pH, 온도, 전기전도도 등을 측정한다. 그리고 상기 탱크(81)의 하부에는 상기 수위측정기(85)와 연동되어 응축수를 배수관(88)을 통해 외부로 배출시키기 위한 개폐밸브(89)가 설치되어 있다. 한편, 상기 응축수 저수조(80)의 일측에는 응축수의 일부를 발효조(21)로 공급하기 위한 응축수순환장치(90)가 설치되어 있다.
이어서, 도8는 본 발명에 따른 배기가스 응축 순환장치(30)가 설치된 음식물쓰레기 처리장치(10)의 일예를 보여주는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배기가스 응축 순환장치(30)는 소정 형상을 갖는 발효조(21)의 일측면에 설치되어 있다. 상기 배기가스 응축 순환장치(10)는 소정 크기의 응축기(40)를 중심으로 일측에는 상기 발효조(21)의 배출구(27)와 밀접하게 연통되는 제1 순환관(131)이 설치되어 있고, 타측에는 상기 발효조(21)의 주입구(29)와 연통되는 제2 순환관(231)이 설치되어 있다. 이때 상기 제2 순환관(231)의 단부에는 배기가스를 순환시키기 위한 송풍기(60)가 설치되어 있고, 상기 송풍기(60)의 후방에는 공기유입밸브(50)가 설치되어 있다. 이때 상기 공기유입밸브(50)는 외기와 제2 순환관(231) 내부를 일정 압력차로 유지하는 차압밸브이다.
한편 상기 응축기(40)는 핀앤튜브형 열교환기로서, 특히 다수의 튜브(45)가 양측면으로 관통되게 형성되는 열교환기이다. 따라서 일측면에 설치된 송풍팬(47) 에 의해서 튜브(40)의 내부를 관통하여 흐르는 외부공기가 응측기(40) 내부를 흐르면서 다수의 방열핀과 접촉되는 배기가스와 열교환을 하게 된다. 따라서 상기 응축기(40)를 통과하는 배기가스를 노점이하로 냉각되어 배기가스에 함유된 수분이 응축되게 된다. 그리고 수분이 제거된 배기가스는 제2 순환관(231)을 통해 다시 발효조(21)로 주입된다.
그리고 상기 응축기(40)에서 응축된 응축수는 소정의 연결관(83)을 통해 응축기(40)이 하부에 설치된 응축수 저수조(88)로 흘러가게 된다. 이때 상기 응축수 저수조(80)의 하부에는 응축수를 배출시키기 위한 배수관(88)이 설치되어 있고, 상부에는 응축수의 일부를 다시 발효조(21)로 순환시키기 위한 응축수순환펌프(93) 및 회수관(95)으로 이루어진 응축수순환장치(90)가 설치되어 있다. 한편 상기 연결관(83)은 응축수 저수조(80)에서 휘발되는 냄새가 응축기(40)로 유입되지 않도록 굴곡되게 형성되는 것이 바람직하고, 상기 배수관(88)은 하수관에 직접 연결되며, 상기 응축수 저수조(80)내에 설치된 수위측정기(85)의 작동에 따라 주기적으로 응축수를 배출하는 것이 바람직하다. 또한 상기 응축수 저수조(80)에는 응축수의 성상을 측정하기 위한 다수의 감지센서(87)가 설치되고, 상기 감지센서(87)에 의해 측정된 응축수의 성상에 근거하여 도시되지 않은 제어부를 통해 장치 전반을 자동제어하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치는 음식물쓰레기의 발효과정에서 발생되는 배기가스를 전량 순환시키면서 배 기가스에 포함되어 있는 수분과 악취를 제거하기 때문에 외부로 악취가 전혀 발생되지 않고 별도의 악취제거장치를 설치할 필요가 없으므로 에너지 소비를 최소화할 수 있으며 필터 교환 등과 같은 추가비용이 발생하지 않는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치는 배기가스를 응축시키기 위한 응축기를 외부 공기만을 이용하여 냉각시키기 때문에 배기가스 응축에 필요한 에너지 소비를 최소화 할 수 있다.
본 발명은 또한 배기가스를 발효조로 연속 순환시켜 배기가스에 포함된 악취를 발효조 내의 미생물을 이용하여 제거하므로 별도로 탈취탑 등이 생략되어 장치의 구성이 단순하게 되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 배기가스를 응축시킨 응축수를 발효조로 재순환시킴으로써 발효조내의 수분량을 최적조건으로 유지할 수 있고 응축수의 성상을 측정하고 측정된 응축수의 성상에 따라 음식물쓰레기 처리장치를 자동제어할 수 있는 효과가 있다.
Claims (10)
- 소정의 분해매체제와 음식물쓰레기가 투입되어 발효되는 소정 크기의 발효조와, 상기 발효조 내의 발효물을 교반시키는 교반수단과, 상기 발효조 내부의 온도를 적정하게 유지시키는 가열수단을 포함하는 음식물쓰레기 처리장치에 있어서,상기 발효조의 일측에 형성되고 발효조 내에 형성된 양압에 의해 배기가스가 배출되는 배출구와;상기 배출구와 이격되게 상기 발효조의 타측에 형성되고 연속 순환하는 배기가스가 주입되는 주입구와;상기 발효조의 배출구와 주입구 사이에 연통되게 설치되어 배기가스가 순환하는 소정 직경의 순환관과;상기 순환관상에 설치되고 배출구를 통해 배출되는 배기가스를 냉각시켜 배기가스에 함유된 수분을 응축시키는 응축기와;상기 주입구 근처에 설치되고 수분이 제거된 배기가스를 발효조 내로 강제 주입하는 송풍기와;상기 송풍기와 응축기와 사이의 순환관상에 설치되어 응축기에서 제거된 수분량에 대응하는 양의 공기가 유입되는 공기유입밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치.
- 제1항에 있어서,상기 응축기는 소정의 케이스 내에 일정간격으로 이격되게 설치된 다수 개의 평판형 방열핀과;상기 방열핀과 밀접하게 직교방향으로 설치되고 양단이 상기 케이스 외부로 관통되는 다수 개의 튜브와;상기 케이스의 일측 외부에 설치되어 다수의 튜브 내부로 외부공기를 송풍하는 송풍팬으로 구성되어,상기 케이스 내부를 흐르면서 다수의 방열핀과 접촉하는 배기가스와 상기 튜브의 내부를 흐르는 외부 공기와의 사이에 열교환이 일어나는 것을 특징으로 하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치.
- 제1항에 있어서,상기 공기유입밸브는 상기 순환관 내부의 압력과 외기와의 사이에 형성되는 소정 이상의 압력차에 의해 작동되는 차압밸브인 것을 특징으로 하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치.
- 제2항에 있어서,상기 평판형 방열핀은 소정 두께의 스테인레스스틸 박판의 일측면에 다수의 개의 버링튜브가 소정 길이 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치.
- 제4항에 있어서,상기 버링튜브의 선단에는 스페이서 기능을 하는 단차부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,상기 발효조는 외부로부터 공기가 유입되지 못하도록 완전히 밀폐되고 상기 공기유입밸브는 송풍기에 의해 형성되는 음압 이상의 압력차에 의해서 작동되도록 설정되어, 상기 응축기에서 제거된 수분량에 대응되는 양의 외부 공기가 순환관 내부로 유입되는 것을 특징으로 하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 응축기의 하부에는 응축수를 일시적으로 저장하기 위한 소정 크기의 응축수 저수조가 연통되게 설치되고, 상기 응축수 저수조에는 응축의 수위를 측정하는 수위측정기와, 상기 수위측정기의 측정값에 따라 배수관을 개폐하는 개폐밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치.
- 제6항에 있어서,상기 응축수 저수조에는 응축수의 일부를 상기 발효조내로 분사하기 위한 응축수순환장치가 설치된 것을 특징으로 하는 배기기스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치.
- 제6항에 있어서,상기 응축수 저수조에는 응축수의 성상을 분석하기 위한 각종 감지센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 배기기스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치.
- 소정의 분해매체제와 음식물쓰레기가 투입되어 발효되는 소정 크기의 발효조와; 상기 발효조 내의 발효물을 교반시키는 교반수단과; 상기 발효조 내부의 온도를 적정하게 유지시키는 가열수단과; 상기 발효조의 일측에 형성되고 발효조 내에 형성된 양압에 의해 배기가스가 배출되는 배출구와; 상기 배출구와 이격되게 상기 발효조의 타측에 형성되고 연속 순환하는 배기가스가 주입되는 주입구와; 상기 발효조의 배출구와 주입구 사이에 연통되게 설치되어 배기가스가 순환하는 소정 직경의 순환관과; 상기 순환관상에 설치되고 배출구를 통해 배출되는 배기가스를 냉각시켜 배기가스에 함유된 수분을 응축시키는 응축기와; 상기 주입구 근처에 설치되고 수분이 제거된 배기가스를 발효조 내로 강제 주입하는 송풍기와; 상기 송풍기와 응축기와 사이의 순환관상에 설치되어 응축기에서 제거된 수분량에 대응하는 양의 공기가 유입되는 공기유입밸브를 포함하여 구성된 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리장치에 있어서,상기 송풍기를 작동시켜 상기 발효조에 양압이 형성되도록 하여 상기 발효조에서 발생되는 배기가스를 상기 순환관을 통해서 전량 순환시키는 순환단계와;상기 배기가스에 함유되어 있는 수분을 상기 순환관상에 설치된 응축기를 통 해 응축시켜 제거하는 수분응축단계와;상기 응축기에서 제거된 수분량에 대응하는 양의 공기를 상기 공기유입밸브를 통해 유입하는 공기유입단계와;상기 공기유입밸브를 통해 유입된 공기를 배기가스와 함께 다시 발효조로 주입하는 배기가스 주입단계과;상기 배기가스와 함께 연속 순환되는 악취물질이 상기 발효조 내부의 미생물에 의해 제거되는 악취제거단계를 포함하여 구성됨으로써 음식물쓰레기의 발효과정에서 발생되는 배기가스를 외부로 전혀 배출시키기 않는 것을 특징으로 하는 배기가스 전량 순환식 음식물쓰레기 처리방법.
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