KR20100107990A - 유기성폐기물 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물쓰레기와 같은 유기성폐기물의 처리장치에 관한 것으로, 구체적으로는 별도의 열교환부를 구비시켜 쓰레기를 처리하는 과정에서 발생된 수증기 형태의 배기가스를 열교환 시켜 배기가스의 수분을 응결시킴에 따라 수분내 함유된 유기성분도 함께 응결상태로 걸러낼 수 있음으로써, 배출가스의 냄새를 없앨 수 있는 유기성폐기물 처리장치에 관한 것이다.

또한 일반 열교환 사이클(난방사이클)을 이용해 배출가스를 열교환 시키되, 그 과정에서 발생되는 폐열을 이용해 응축처리된 배출가스를 재차 가열한 후 처리조로 다시 회수하여 쓰레기의 가열용도로 활용함에 따라 전체적인 연료효율을 높일 수 있는 유기성폐기물 처리장치에 관한 것이다.

음식물 쓰레기, 폐열, 열교환, 응축, 수증기

Description

유기성폐기물 처리장치{Appretus for treating organic wastes}

본 발명은 음식물 쓰레기 등의 유기성 폐기물 처리장치에 관한 것으로, 처리과정에서 발생된 배출가스를 응결시킴으로써 냄새를 제거함과 동시에, 열교환 과정에서 발생된 폐열을 회수하여 폐기물 가열용도로 활용함으로써 에너지효율을 높이기위한 기술에 관한 것이다.

현대사회들어서 식생활 수준과 인구가 늘어남에 따라 발생되는 음식물쓰레기의 양이 기하급수적으로 늘어나고 있다.

최근에는 이러한 음식물쓰레기 처리장치가 많이 제안되었는데, 그 중 일반 음식점과 같이 대용량의 음식물을 처리하는 용도로는 교반방식이 대부분 사용된다.

이러한 교반방식은 처리조내에 투입된 음식물 쓰레기를 교반축을 이용해 교반하면서 가열을 통해 미생물이나 화학물질과의 화학작용을 촉진시켜 액상형태로 처리하는 방식이 대표적이다.

그런데 이렇게 가열을 통해 화학작용이 일어나는 과정에서 발생된 배출가스, 즉 수증기가 대기중으로 바로 배출될 경우 함유된 유기물질에 의한 악취가 심하다.

따라서 최근에는 이러한 배출가스가 배기과정에서 별도의 필터나 광촉매등을 이용해 냄새를 걸러내는 방식이 제안되어 있으나, 이러한 종래기술들은 모두 해당필터부재들을 정기적으로 교체해야 함으로 번거롭다.

또한 필터부재가 노후될 경우 탈취기능이 상실됨으로 확실한 탈취효율을 얻기 힘든 문제점이 있었다.

또한 고온상태의 배출가스를 필터링과정에서 소멸됨에 따라 처리조에서는 순수하게 가열수단을 통해서만 가열이 이루어짐으로 에너지효율이 낮을 수밖에 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,

별도의 소모성 필터부재를 사용하지 않고도 냄새를 제거할 수 있도록 하여 번거로움을 해소함과 동시에 항시 일정한 탈취효율을 얻을 수 있도록 할 뿐만 아니라,

냄새 제거과정에서 발생된 폐열을 처리조로 회수하여 처리조 내 가열수단으로 재활용함으로써 전체적인 에너지 효율을 높일 수 있는 유기성폐기물 처리장치의 제공을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은,

.유기성폐기물이 수용되어 처리되며 일측에는 배출구가 형성되는 처리조와,

상기 처리조 상에 설치되어 유기성폐기물을 가열하는 가열부와,

상기 처리조의 배출구에 연결되어 처리조 내 수증기 형태의 배출가스가 배출구를 통해 일정경로를 따라 이동되는 순환부와,

상기 순환부 내에 설치되어 순환부 내 배출가스와 열교환하여 배출가스에 함유된 수분을 응축시키는 열교환부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로 상기 열교환부는 압축기와, 상기 압축기로부터 인출되어 순환부 상측 내부에서 아래쪽을 향해 순환경로를 따라 배설되다가 외부로 인출되어 별도의 응축기로 연결되되, 내부에는 배출가스보다 고온의 열매체가 압축기로부터 응축기를 향해 이동되는 가열배관과,

상기 응축기에서 인출되어 순환부 하측 내부에서 위쪽을 향해 순환경로를 따라 배설되다가 외부로 인출되어 상기 압축기로 연결되되, 내부에는 배출가스보다 저온의 열매체가 응축기로부터 압축기를 향해 이동되는 냉각배관을 포함한다.

또한 처리조의 배출구 일측에는 유입구가 형성되고,

상기 순환부의 상측내부로부터 별도 회수배관이 인출되어 상기 유입구와 연결되어 응축처리된 배출가스가 고온상태로 처리조 내부로 회수되는 것도 특징으로 한다.

상기와 같은 특징적 구성으로 이루어진 본 발명은,

상기 열교환부를 이용해 배출가스를 열교환하여 배출가스내 수분을 응결시키고 이 과정에서 수분내에 함유된 유기물도 함께 응결되어 걸러내는 방식으로 냄새를 제거함에 따라, 별도의 소모성 필터부재가 필요 없으므로 교체 등에 따른 번거로움을 해소할 수 있을 뿐만 아니라 항시 일정한 탈취효율을 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한 일반 열교환사이클을 이용해 응축과정이 이루어지도록 함에따라 열교환되어 응축처리된 배출가스를 다시 가열배관을 통해 가열되도록 하고, 회수배관을 통해 이를 처리조로 다시 회수함으로써, 음식물쓰레기의 가열매체로 재활용 할 수 있어 에너지효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 도면에 예시된 구성을 참조하여 본 발명의 구체적인 구성 및 그 작용에 대한 실시예를 설명하도록 한다.

참고로 이하에서 언급하는 유기성폐기물은 음식물쓰레기에 한정되지 않고, 기타 유기물질이 함유된 쓰레기를 포괄적으로 의미한다.

본 발명 유기성폐기물 처리장치()는 [도 1a] 내지 [도 2]에 도시된 것처럼 크게 폐기물 처리부(100)와 열교환부(200)로 구성된다.

먼저 상기 처리부(100)는 실질적으로 유기성폐기물(이하 '폐기물'이라 함)을 교반 및 화학처리하는 부분으로, 폐기물이 투입되어 수용되는 처리조(110)가 구비되고 처리조에는 교반축(120) 및 교반날개(122)가 설치되어 별도 구동모터(미도시)에 의해 회전되고, 처리조()의 바닥에는 가열수단(130)이 설치된다.

상기 가열수단(130)은 처리조(110)를 가열하여 처리조(110) 내 폐기물을 간접 가열시키기 위한 것으로, 일반적인 히팅코일 형태로 구현하거나,

아니면 주변온도가 특정수준 이상으로 올라가면 저항값이 켜져 발열량이 떨어지고 반대로 온도가 적정수준 이하로 내려가면 저항갑이 줄어들어 발열량이 증가하는 정온도특성(Positive Temperature Coefficent; PTC소자)의 서미스터(Thermister)형태로 구현할 수도 있다.

따라서 이렇게 서키스터 형태로 구현할 경우 별도의 온도감지센서 없이도 자체적으로 온도를 감지할 수 있고 별도의 제어부나 컨트롤러 없이도 자체 감지된 온도에 따라 자체적으로 발열량이 증감됨으로 전체적인 전기적 장치구조가 간소해지는 장점이 있다.

더불어 상기 처리조(110) 내에는 교반과정에서 폐기물의 화학반응을 위한 미생물이나 톱밥, 기타 촉매용 화학물질이 첨가된다.

이러한 처리부(100)는 이미 공지된 음식물처리장치와 동일한 구조임으로 보다 구체적인 설명은 생략한다.

상기 처리조(110)의 상부 에 위치되는 커버(140) 일측에는 처리조(110)에서 발생된 배출가스를 후술하는 열교환부(200)로 배출시키기 위한 배출공(142)이 형성 되고 배출공 일측에는 열교환된 배출가스를 회수하는 유입공(144)이 형성된다.

상기 배출공(142)에는 배출배관(300)이 연결되어 처리부 외부로 배설되어 별도의 열교환부(200)와 연결되는데, 상기 열교환부(200)는 본 발명의 핵심구성부로 배출가스의 실질적인 열교환 및 이로 인한 냄새제거가 이루어지는 부분이다.

이러한 열교환부(200)는 다시 순환부(210)와 압축기(220), 가열배관(222), 응축기(230), 냉각배관(232)으로 구성된다.

먼저 상기 순환부(210)는 배출배관(300)을 통해 공급된 배출가스를 열교환 경로를 따라 가이드시킴과 동시에 각 가열, 냉각배관이 배설되는 부분으로 [도 2]에 도시된 것처럼, 외관상 사각 케이싱 형태를 띠되, 일측 하부에 배출배관(300)이 연결되고 내부에는 횡방향으로 배설된 격판(212)들이 상하 간격을 두고 적층 설치되며, 각 격판(212) 사이에는 배출가스의 이동경로가 지그재그 형태로 형성된다.

이때 상기 이동경로는 배출가스의 응결이 이루어지는 응결구간(214)과 응결처리된 배출가스가 다시 가열되는 가열구간(216)으로 구분된다. 이러한 구분은 별도의 구조물로 이루어지지 않고 후술하는 가열배관(222)과 냉각배관(232)의 배설형태로 인해 나뉘어 지는데,

가열배관(222)이 배설되는 구간이 가열구간(216)이 되고, 냉각배관(232)이 배설되는 구간이 응결구간(214)이 된다.

그리고 순환부(210)의 바닥 일측에는 열교환 과정에서 발생된 응축수가 집수되는 집수공(217)이 형성되며 상기 집수공에는 별도의 집수부(미도시)가 연결되어 응축수를 처리한다.

이러한 순환부(210)의 외측에는 열매체를 고온고압상태로 만들어 토출시키기 위한 압축기(Compressor)()가 설치되고 압축기(220) 일측에는 열매체의 이동을 가이드하기 위한 가열배관(222)이 연결된다.

이렇게 일단부가 압축기(220)에 연결된 가열배관(222)은 순환부(210)의 상측내부로 들어가 가열구간(216)을 따라 아래쪽으로 지그재그로 배설되다가 외부로 인출되어 타단부가 응축기(Condensor)(230)에 연결된다.

이때 상기 가열배관(222)중 가열구간(216)내에 위치된 부분을 도면과 같이 코일형태로 구현하여 가열구간을 지나가는 배출가스와의 열교환 효율을 최대화 시킬 수 있다.

상기 응축기(230)는 압축기로부터 토출된 고온고압 기체 상태의 열매체를 중온고압상태의 액체상태로 변화시키기 위한 부분으로 순환부(210)의 외측에 설치된다.

물론 상기 압축기(220)와 응축기(230)의 설치위치는 순환부 외측이나 내측 중 상황에 따라 다양하게 변형 구현이 가능하다.

상기 응축기(230)의 일측으로는 응축된 열매체가 토출되는 냉각배관()이 인출되고 냉각배관(232)은 순환부(210)의 하측내부로 들어가 응결구간(214)을 따라 위쪽을 향해 지그재그로 배설되다가 가열구간(216)바로 앞에서 외부로 인출되어 상기 압축기(220)로 연결된다.

이러한 압축기(220)와 가열배관(222), 응축기(230) 및 냉각배관(232)의 연결구조는 일반적인 난방사이클과 동일한 구조이다. 따라서 경우에 따라 팽창변이나 사방변도 구비될 수 있다.

더불어 본 발명에서는 이러한 열교환구조와 더불어 열교환과정에서 발생된 폐열을 회수하여 다시 처리조(110)로 공급하기위한 구조가 적용되는데, 이는 순환부(210)의 가열구간(216) 상단에 회수공(218)을 형성시키고 별도의 회수배관(400)으로 상기 회수공(218)과 처리조(110)의 유입공(144)을 연결시키는 구조로 구현된다.

다음은 상기 구조로 이루어진 본 발명의 작용 및 그 과정에서 발생되는 효과를 설명하도록 한다.

[도 1a] 및 [도 2]에 도시된 바와 같이 처리조(110) 내부로 폐기물이 투입되면 구동모터에 의해 교반날개(122)가 회전하면서 폐기물을 교반하고, 이 과정에서 미리 투입되어 있던 톱밥, 미생물이나 촉매용 화학물질에 의해 화학반응을 일으킨다.

이때 가열수단(130)에 의해 처리조(110)바닥이 가열되면서 마치 내부 폐기물이 끓여지는 현상을 보이면서 화학반응이 극대화된다.

이렇게 폐기물이 가열되는 과정에서 발생되는 배출가스는 온도를 갖는 수증기형태로 이루어지며, 처리조(110)의 배출공(142)을 통해 배출되어 배출관(300)을 따라 이동하다가 순환부(210) 하측내부로 공급된다.

이와 동시에 압축기(220)에서는 고온고압 상태의 열매체가 가열배관을 따라 순환부(210)의 가열구간(216)을 지난 후 응축기(230)로 들어가 배출가스의 온도보 다 현저하게 낮은 온도까지 저하된 상태로 냉각배관(232)을 따라 순환부의 응결구간(214)을 지난 후 다시 압축기(220)로 들어가는 공정이 반복적으로 이루어진다.

이 상태에서 순환부(210)의 응결구간(214)으로 공급된 배출가스는 응결구간(214)에 배설된 냉각배관(232)내 열매체와 열교환이 이루어진다.

앞에서 설명한 것처럼 냉각배관(232)내의 열매체는 최초 유입된 배출가스 온도보다 현저하게 낮은 상태임으로, 열교환 과정에서 배출가스의 수증기가 냉각배관(232)표면 상에서 응결된다.

이때 배출가스는 이동경로를 따라 상승하기 때문에 이러한 응결현상은 응결구간(214)내 위치한 냉각배관(232) 전체에 걸쳐 형성된다.

이렇게 배출가스의 수분이 응결됨에 따라 수분에 함유된 유기물질들도 응결상태에 포함됨으로 응결구간(214)을 지난 배출가스는 유기물질의 함유량이 거의 없어 유기물질에 의한 냄새가 제거되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 별도의 소모성 필터부재를 구비시키지 않고 단순히 열교환을 통한 응축현상을 이용해 냄새를 제거하기 때문에, 탈취효율이 항상 일정할 수밖에 없다. 따라서 기존 필터부재이 상태에 따라 탈취효율이 바뀌는 종래기술의 문제점을 해결하게 된다.

이렇게 냉각배관(232) 표면에 응결된 응결수는 바닥으로 떨어져 집수구()를 통해 배출되어 처리된다.

응결구간을 지나면서 응결처리된 배출가스는 이동경로를 따라 상승하면서 가 열구간(216)을 지나게 된다.

이때 가열구간(216)에는 고온의 열매체가 가열배관(222)을 따라 지나고 있는 상태이므로, 아래 응결구간에서 온도가 낮아진 배출가스는 상기 가열구간을 지나면서 다시 고온으로 가열되어 건조가스 상태가 된다.

이렇게 재차 가열된 건조한 배출가스는 회수공(218)을 통해 배출되어 회수배관(400)을 따라 이동하다가 유입공(144)을 통해 처리조 내부로 다시 공급되어 가열수단과 더불어 처리조 내 폐기물의 가열효과를 증대시키는 역할을 하게 된다.

상기와 같이 응결처리된 배출가스를 난방사이클 과정에서 발생된 폐열을 이용해 재차 가열하고 이를 회수하여 폐기물 가열용도로 재활용함에 따라 전체적인 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 구현된다.

이상 설명한 본 발명의 여러 특징들은 당업자에 의해 다양하게 변형되고 조합되어 실시될 수 있으나 이러한 변형 및 조합이, 별도의 열교환구조를 이용해 처리조로부터 발생된 배출가스를 응결하여 배출가스에 함유된 유기물질을 걸러내는 방식으로 냄새를 제거함으로써, 항시 일정한 탈취효과를 얻을 수 있도록 한 구조 및 목적과 관련이 있을 경우에는 본 발명의 보호범위내에 속하는 것으로 판단되어야 한다.

도 1a 는 본 발명 중 처리조와 열교환부간의 연결구조를 개략적으로 나타낸 측단면도

도 1b 는 상기 처리조와 열교환부 간의 개략적인 열결구조를 나타낸 평면도

도 2는 본 발명 중 열교환부 내에서 배출가스의 열교환 과정을 나타낸 정단면도

Claims (4)

1. 유기성폐기물이 수용되어 처리되며 일측에는 배출구가 형성되는 처리조와,

   상기 처리조 상에 설치되어 유기성폐기물을 가열하는 가열부와,

   상기 처리조의 배출구에 연결되어 가열된 유기성폐기물로부터 발생된 배출가스가 배출구를 통해 일정경로를 따라 이동되는 순환부와,

   상기 순환부 내에 설치되어 순환부 내 배출가스와 열교환하여 배출가스에 함유된 수분을 응축시키는 열교환부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 처리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 열교환부는 처리조에서 배출된 배출가스보다 낮은 온도의 열매체가 흐르는 냉각배관이 순환부 내에 배설된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 처리장치.
3. 제 2항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 열교환부는 압축기와,

   상기 압축기로부터 인출되어 순환부 상측 내부에서 아래쪽을 향해 순환경로 를 따라 배설되다가 외부로 인출되어 별도의 응축기로 연결되되, 내부에는 배출가스보다 고온의 열매체가 압축기로부터 응축기를 향해 이동되는 가열배관과,

   상기 응축기에서 인출되어 순환부 하측 내부에서 위쪽을 향해 순환경로를 따라 배설되다가 외부로 인출되어 상기 압축기로 연결되되, 내부에는 배출가스보다 저온의 열매체가 응축기로부터 압축기를 향해 이동되는 냉각배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 폐기물 처리장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 처리조의 배출구 일측에는 유입구가 형성되고,

   상기 순환부의 상측내부로부터 별도 회수배관이 인출되어 상기 유입구와 연결되어 응축처리된 배출가스가 고온상태로 처리조내부로 회수되는 것을 특징으로 하는 유기성폐기물 처리장치.

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