KR20100112355A - 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치에 관한 것으로, 이동성을 갖는 차량과; 상기 차량의 후미에 설치되고, 내부에는 압착형 파쇄기 및 피딩스크류형 이송관이 설치되어 투입된 음식물 쓰레기를 1차 파쇄하는 수납대와; 상기 수납대의 이송관의 단부에 연결되고, 수평 컨베이어 형태로 이루어지며, 스크린 타입의 벨트를 갖는 탈수기와; 상기 탈수기의 직하방에 설치되고 상기 탈수기로부터 탈수 낙하되는 음폐수를 수용하는 폐수저장고와; 상기 폐수저장과와 평행하게 차량에 탑재되고, 상기 탈수기의 단부와 연결되는 투입구를 가지며, 회전형 커터를 통한 2차 파쇄 및 제트 기류와 원심력을 이용한 원심분리 형태로 파쇄/분쇄와 건조를 동시에 수행하는 가공유닛과; 상기 가공유닛의 상부에 설치되고, 상기 탈수기, 폐수저장고, 가공유닛을 통해 배출되는 가스를 활성탄 혹은 광촉매 코팅된 탄소볼 또는 세라믹볼이 충진된 악취정화통에 경유시켜 악취를 제거하는 탈취기와; 상기 가공유닛과 연결되어 최종 파쇄/분쇄되고 건조 완료된 미분 형태의 연료를 저장하도록 차량에 탑재된 연료저장고를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 연간 약 500 만 톤에 이르는 음식물 쓰레기를 저비용으로 처리할 수 있고, 미분형 연료 형태의 대체에너지로 전환할 수 있어 에너지 절감 효과도 기대할 수 있으며, 대규모 소각처리 설비를 구축하지 않아도 되므로 매우 경제적이고, 음식물 쓰레기 수거시 발생하는 악취나 환경 오염도 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

음식물 쓰레기, 차량, 연료화, 대체에너지, 미분

Description

차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치{A MOVABLE VEHICLES TYPE APPARATUS FOR MAKING FUEL USING FOOD WASTE}

본 발명은 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐기처분되는 음식물 쓰레기를 수거하여 이동하는 도중에 건조 분쇄하여 미분연료를 생산함으로써 음식물 쓰레기 처리비용을 줄이고, 대체에너지의 하나로 정착시킬 수 있도록 한 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가정 또는 음식점 등에서 배출되는 음식물쓰레기는 총 생활폐기물의 30％이상을 차지하고 있을 뿐만 아니라 장기간 방치하게 되면 썩으면서 악취와 동시에 오염수가 발생하게 되고, 이를 매립하게 되면 토양 및 지하수를 오염시키는 침출수로 작용하게 된다.

특히, 대단지 아파트 등과 같은 고밀도 주거지역이나 상가 밀집지역에서는 하루에도 엄청난 양의 음식물쓰레기가 배출되고 있으며, 이를 수거하여 처리(소각,매립 등)하는데도 한계에 다다르고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 스크류를 이용하여 음식물쓰레기를 분쇄하여 처리하거나 열풍을 이용하여 건조시켜 처리하거나 혹은 발효제를 이용하여 발효 시키는 등 다양한 방법들이 제안되고 있다.

예컨대, 국내 등록실용 제366488호 "음식물 쓰레기 처리장치", 국내 공개특허 제2005-12883호 "음식물쓰레기 자동 건조장치", 국내 공개특허 제2006-73051호 "음식물 쓰레기 처리장치의 팬 동작상태에 의한 히터 제어방법 및 장치"를 포함한 다수의 기술들이 개시된 바 있다.

그러나, 이들 개시 기술들중 스크류를 이용한 분쇄방식의 경우에는 수질오염유발, 뼈ㆍ과일씨앗 등이 설비의 잦은 고장원인으로 작용하며, 악취는 그대로 대기로 방출됨으로써 대기오염의 문제가 남아 있고; 건조방식의 경우에는 비용이 과대하게 소요되므로 경제적 타당성의 문제가 남아 있으며; 발효제를 이용하는 경우에는 발효악취 및 부산물처리문제, 발효제 추가구입에 따른 문제, 최종 부산물은 퇴비로만 활용할 수 있다는 문제가 남아 있어 효율적이면서도 획기적인 음식물 쓰레기 처리장치의 요구가 꾸준하게 요청되고 있는 상황이다.

더구나, 음식물 쓰레기에 뼈, 폐각, 이쑤시개, 유리족각, 김장철 폐채소 등이 포함되어 있을 경우에는 폐기처분할 수 없으므로 이들을 분리수거해야 하는 불편도 있었고, 매립이 아닌 소각처리시에는 고열량을 발생시키는 대규모 처리설비가 필요하므로 설비비는 물론 운영,유지, 보수에 따른 비용이 급증되는 단점도 있었다.

또한, 석유 등과 같은 화석연료는 점차 고갈되어 가고 있으며, 특히 화석 연료의 사용은 지구 온난화의 주범으로 지목되고 있고, 이러한 지구환경문제의 대두 및 친환경 에너지원에 대한 관심이 커짐에 따라 신재생에너지, 무엇보다도 화석 연 료를 대체할 수 있는 에너지원의 개발이 요청되고 있다.

이러한 점을 고려할 때, 음식물 쓰레기는 85％ 이상의 수분을 함유하고 있어 쉽게 부패 되므로 재활용이 어려운 물질이기는 하지만 고열량의 유기성 물질로 구성되어 있는 물질적 특성을 감안할 때 퇴비나 사료로서의 재활용보다 연료로서의 이용가치가 높은 물질이며, 안정적인 대량처리가 가능하여 대체 에너지로서 부가가치가 충분히 높음에도 불구하고 그에 대한 연구는 미진한 상태이다.

즉, 현재 음식물 쓰레기를 처리하는 방식은 주로 퇴비화나 건조 사료화 및 액상사료화 하는 형태로 재활용하는 방법에 국한되어 있어 이를 대체 에너지로 전환할 수 있는 많은 방법들이 연구될 필요성이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 연간 약 500 만 톤에 이르는 음식물 쓰레기를 발생장소에서 수거 후 즉시 건조하여 미분형태의 고체연료로 전환함으로써 음식물 쓰레기 처리비용을 절감하고, 열병합 발전소와 같은 형태의 추가 설비 없이도 곧바로 연료로 사용할 수 있는 미분형 대체에너지를 생산할 수 있음은 물론 뼈, 폐각, 이쑤시개, 유리조각 등과 같은 이물질이 혼재되어 있더라도 수거 가능하고, 수거 후 차량 운반시에도 오염수가 거리에 낙수되어 악취를 풍기거나 거리를 오염시키는 등의 문제도 없는 보다 친환경적인 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치를 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 이동성을 갖는 차량과; 상기 차량의 후미에 설치되고, 내부에는 압착형 파쇄기 및 피딩스크류형 이송관이 설치되어 투입된 음식물 쓰레기를 1차 파쇄하는 수납대와; 상기 수납대의 이송관의 단부에 연결되고, 수평 컨베이어 형태로 이루어지며, 스크린 타입의 벨트를 갖는 탈수기와; 상기 탈수기의 직하방에 설치되고 상기 탈수기로부터 탈수 낙하되는 음폐수를 수용하는 폐수저장고와; 상기 폐수저장과와 평행하게 차량에 탑재되고, 상기 탈수기의 단부와 연결되는 투입구를 가지며, 회전형 커터를 통한 2차 파쇄 및 제트 기류와 원심력을 이용한 원심분리 형태로 파쇄/분쇄와 건조를 동시에 수행하는 가공유닛과; 상기 가공유닛의 상부에 설치되고, 상기 탈수기, 폐수저장고, 가공유닛을 통해 배출되는 가스를 활성탄 혹은 광촉매 코팅된 탄소볼 또는 세라믹볼이 충진된 악취정화통에 경유시켜 악취를 제거하는 탈취기와; 상기 가공유닛과 연결되어 최종 파쇄/분쇄되고 건조 완료된 미분 형태의 연료를 저장하도록 차량에 탑재된 연료저장고를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치를 제공한다.

이때, 상기 폐수저장고의 내부에는 자외선램프가 설치되고, 상기 폐수저장고의 내벽면에는 상기 자외선램프로부터 방사되는 자외선에 반응하여 광촉매 반응을 일으키는 광촉매가 코팅된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 폐수저장고의 상부에는 활성탄이 포함된 시트형태의 필터가 더 설치되는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 가공유닛은 바닥 중앙에 설치되어 고속회전되는 유도디스크와; 상기 유도디스크의 테두리를 따라 설치된 다수의 커터와; 상기 유도디스크의 상부에 배치되고, 중앙에는 투입구멍이 형성되며, 반경방향으로는 상기 투입구멍을 향해 경사면이 형성된 투입블럭과; 상기 투입블럭의 경사면에 근접하도록 상기 가공유닛의 상면을 관통하여 형성된 투입구와; 상기 가공유닛의 상면에 설치되어 내부 증기를 배출하는 증기배출관과; 상기 가공유닛의 상단부와 연결되고, 미분과 에어를 분리하며, 상단에는 송풍기가 구비된 싸이클론과; 상기 송풍기와 상기 가공유닛을 연결하는 에어회수관을 포함하여 구성되는 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 커터는 체인, 바, 와이어, 플레이트 형 칼날 중에서 선택된 어 느 하나 혹은 이들의 복합으로 구성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 연간 약 500 만 톤에 이르는 음식물 쓰레기를 저비용으로 처리할 수 있고, 미분형 연료 형태의 대체에너지로 전환할 수 있어 에너지 절감 효과도 기대할 수 있으며, 대규모 소각처리 설비를 구축하지 않아도 되므로 매우 경제적이고, 음식물 쓰레기 수거시 발생하는 악취나 환경 오염도 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 연료화 장치가 차량에 구현된 일 예를 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료화 장치를 구성하는 수납대의 예시적인 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 연료화 장치가 차량에 구현된 다른 예를 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 연료화 장치의 처리과정을 보인 구성블럭도이며, 도 5는 본 발명에 따른 연료화 장치중 가공유닛의 처리 원리를 설명하는 개념도이다.

도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연료화 장치는 기본적으로 이동성을 갖는 차량(100)이 요구된다.

상기 차량(100)은 일종의 특장차로서, 음식물 쓰레기를 수거 및 이송하는 기본적인 음식물 쓰레기 처리업무는 물론 수거된 음식물 쓰레기를 본 발명에 따라 미분형 연료로 전환하는 설비들을 탑재한다.

예컨대, 상기 차량(100)에는 기본적으로 음식물 쓰레기를 수납하는 수납대(110)가 차량의 가장 후미에 설치되며, 이를 기준으로 차량(100)의 운전석을 향해 폐수저장고(130), 가공유닛(140), 연료저장고(160)가 순차로 설치된다.

이때, 상기 수납대(110)와 폐수저장고(120) 및 가공유닛(140)의 상단에는 이들 모두에 걸쳐 탈수기(120)가 설치되고, 상기 가공유닛(140)과 연료저장고(160)의 상단에는 이들에 걸쳐 탈취기(150)가 설치되며, 상기 연료저장고(160)의 하부에는 전력공급기(170)가 설치된다.

그리고, 상기 수납대(110)는 도 2에 예시된 바와 같이, 상단에 음식물 쓰레기를 투입할 수 있는 투입구(111)가 구비되되 이 투입구(111)는 잘 알려져 있는 바와 같이 호퍼 형태로 형성됨이 바람직하고, 그 하단에는 파쇄기(1120)가 설치된다.

상기 파쇄기(112)는 두 개의 기어 혹은 칼날이 서로 교호되게 맞물릴 수 있도록 구성되며, 도시되지 않은 구동모터와 같은 구동원에 의해 회전가능하게 함으로써 상기 투입구(111)를 통해 투입된 음식물 쓰레기를 압착하면서 1차적으로 분쇄 내지 파쇄하게 된다.

또한, 상기 수납대(110)의 하단에는 배출구(113)가 형성되고, 상기 배출구(113)에는 이송관(114)이 연결되며, 상기 이송관(114) 내부에는 회전구동되는 피딩스크류(115)가 내장되어 1차 분쇄 혹은 파쇄된 음식물 쓰레기를 탈수기(120)로 압착 배출할 수 있게 구성됨이 바람직하다.

여기에서, 상기 수납대(110)와 탈수기(120)의 연결관계는 도시된 예, 즉 스크류형 피딩수단에 국한되지 않고, 수납대(110) 자체를 통 형태로 구비하고 이 통 속에 버켓 컨베이어를 설치하여 수납대(110)로 투입된 음식물 쓰레기를 퍼 올려 탈수기(120)로 이송하도록 구성할 수도 있고, 또 소형 펌프를 설치하여 탈수기(120) 쪽으로 펌핑하는 형태로 구성될 수도 있음은 물론이다.

한편, 상기 탈수기(120)는 일종의 컨베이어 설비로서, 수평하게 설치되며, 1차 분쇄 혹은 파쇄된 음식물 쓰레기를 탈수하면서 가공유닛(140)으로 이송할 수 있도록 일정 크기의 메쉬(Mesh)를 갖는 스크린 형태의 무한궤도형 벨트를 구비함이 바람직하다.

그리고, 상기 탈수기(120)의 직하방에는 상부가 개방된 폐수저장고(130)가 구비된다.

여기에서, 상기 탈수기(120)를 컨베이어형 스크린 타입으로 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 공지의 유압식 혹은 압착식 스크린을 이용한 타입으로도 변형하여 사용할 수도 있음은 물론이며, 후술되는 가공유닛(140)으로부터 발생된 폐열을 활용하여 탈수 효율을 더욱 높일 수 있도록 구성되면 더욱 좋다.

상기 폐수저장고(130)는 탈수기(120)를 거치면서 자중에 의해 낙하된 음식물 쓰레기 오염수, 즉 음폐수를 일시 저장하는 공간으로서, 탈취 기능도 수행할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

이를 위해, 상기 폐수저장고(130)의 내부에는 자외선램프(미도시)가 설치될 수 있는데, 상기 자외선램프는 180~400nm 파장대역의 살균선에 의해 대장균, 박테리아 등의 DNA를 손상시켜 폐수에 포함된 세균들을 살균하게 된다.

뿐만 아니라, 상기 폐수저장고(130)의 내벽면은 산화티타늄과 같은 광촉매로 코팅하여 상기 자외선램프 발광시 광촉매 작용을 일으켜 내부에 저수된 음폐수를 정화시킴은 물론 탈취 기능도 수행하게 된다.

특히, 상기 폐수저장고(130)의 상단에는 활성탄이 채워진 부직포 형태의 필터를 설치하여 탈취 능력을 더욱 높일 수 있으며, 이 필터는 쉽게 교체사용할 수 있도록 시트 형태로 구비되면 더욱 좋다.

나아가, 상기 폐수저장고(130)의 일측에는 내부에서 발생된 메탄가스를 외부로 배출시키기 위한 가스배출관(미도시)이 설치되는데, 이 가스배출관에는 광촉매로 코팅된 다수의 세라믹볼 또는 탄소볼이 충만된 필터 형태의 악취정화통(미도시)이 내장되어 있어 배출되는 가스의 악취를 거의 완벽하게 정화시키도록 구성됨이 더욱 바람직하며, 상기 악취정화통은 당연히 교체 가능한 구성을 가진다.

덧붙여, 상기 폐수저장고(130) 내부에 수위감지센서(미도시)를 부가 설치하여 경고하도록 함으로써 폐수가 넘치는 현상을 방지하거나 폐수를 비울 시기를 알 수 있도록 함이 더욱 바람직하다.

다른 한편, 도 3에서와 같이 처리용량을 늘릴 수 있도록 본 발명 구성중 일부를 보조차량(100')에 설치하고, 주된 처리용 차량(100)과 호스(H) 등에 의해 연결하여 음식물 쓰레기 처리시 연결 사용할 수 있도록 함으로써 대량 처리가 가능하도록 구성할 수도 있을 것이다.

그리고, 도 1 및 도 4,5에 도시된 바와 같이, 상기 탈수기(120)를 통해 탈수된 음식물 쓰레기는 하우징 형태의 가공유닛(140)에 구비된 투입구(141)로 투입된다.

상기 가공유닛(140)은 상기 가공유닛(140)은 여러가지 형상을 가질 수 있으나, 회전시 발생되는 원심력을 충분히 활용하기 위해 본 발명에서는 원통형상으로 형성됨이 특히 바람직하다.

그리고, 상기 가공유닛(140)의 바닥 중심에는 회전축(S)이 설치되며, 상기 회전축(S)은 도시되지 않은 구동수단, 이를테면 모터(Motor)와 같은 구동수단에 의해 회전될 수 있도록 연결된다.

아울러, 상기 회전축(S)은 상기 가공유닛(140)의 바닥으로부터 일정높이 돌출되게 배치되며, 그 상단에는 유도디스크(D)가 고정된다.

상기 유도디스크(D)는 후술될 투입구멍(H)의 직경보다 약간 크게 형성하도록 하여 1차 분쇄/파쇄된 후 탈수된 음식물 쓰레기가 공급될 때 낙하되는 음식물 쓰레기를 유도디스크(D)의 반경방향으로 원활하게 유도, 즉 흩뿌릴 수 있도록 하기 위함이며, 또한 낙하되는 음식물 쓰레기가 곧바로 가공유닛(140)의 바닥면으로 직접 떨어지지 않도록 하기 위함이다.

또한, 상기 유도디스크(D)의 테두리에는 둘레방향으로 일정간격을 둔 다수의 커터(C)가 고정된다.

상기 커터(C)는 투입 공급된 음식물 쓰레기를 2차 파쇄 혹은 분쇄하기 위한 수단으로, 고속으로 회전되면서 낙하되는 음식물 쓰레기를 커팅하게 된다.

이 경우, 상기 커터(C)는 폭이 좁고 두께가 얇은 긴 칼날 형상이 될 수도 있고, 바(Bar) 형상의 칼날이 될 수도 있으며, 체인이나 와이어 등과 같은 수단이 될 수도 있다.

이때, 상기 커터(C)의 길이는 상기 투입구멍(H)이 형성된 투입블럭(B)의 반경보다 더 크게 형성되도록 하여 커팅 효율 상승을 유도함과 동시에 상승기류를 형성하도록 함이 바람직하다.

아울러, 상기 가공유닛(140)의 상단부 외테두리에는 둘레방향을 따라 일정크기의 포집챔버(142)가 형성된다.

상기 포집챔버(142)는 대략 플랜지 형태로 형성되며, 커팅된 음식물 쓰레기가 최종 상승된 후 모이는 공간으로서, 여기에는 연결관(143)이 연결설치된다.

따라서, 상기 가공유닛(140) 내부에서 파쇄된 음식물 쓰레기는 상기 포집챔버(142)를 통해 연결관(143)으로 배출되게 된다.

뿐만 아니라, 상기 커터(C)의 고속회전에 의해 음식물 쓰레기가 연쇄적으로 파쇄되면서 미분으로 변할 때 가공유닛(140) 내부에서는 열이 발생되고, 이 열에 의해 미분이 건조되게 되는데 그때 발생된 증기를 원활하게 가공유닛(140) 외부로 배출하기 위해 상기 가공유닛(140)의 상단면 일부에는 증기배출관(144)이 더 구비될 수 있다.

한편, 상기 유도디스크(D)의 상부에는 일정간격을 두고 투입블럭(B)이 배치된다.

상기 투입블럭(B)도 다양한 형상을 가질 수 있으나 원형상이 바람직하며, 투입블럭(B)의 중앙에는 투입구멍(H)이 형성되며, 또한 상기 상기 투입구멍(H)을 중심으로 대략 깔대기 형태로 테이퍼진 경사면(I)이 상기 투입블럭(B)이 반경방향으로 형성된다.

아울러, 상기 경사면(I)중 임의의 지점에는 상기 가공유닛(140)의 밀폐된 상면을 상하로 관통하여 구비된 투입구(141)가 위치하도록 설계된다.

따라서, 상기 투입구(141)를 통해 투입된 음식물 쓰레기는 상기 경사면(I)으로 낙하되게 되며, 상기 경사면(I)을 따라 투입구멍(H) 쪽으로 모인 뒤 상기 투입구멍(H)을 통해 그 직하방으로 떨어지게 된다.

뿐만 아니라, 도시되지는 않았지만 상기 투입블럭(B)의 하단면에는 다양한 형태의 요입홈이 형성되어 미분의 충돌면적을 넓히도록 함이 바람직하며, 또한 유도디스크(D)와 투입블럭(B) 사이의 공간을 어느 정도 확장시켜 유도디스크(D)의 고속회전시 유발될 수도 있는 미분이 투입구(141) 쪽으로 역류하는 것을 미연에 차단하는 효과도 얻을 수 있다.

다른 한편, 상기 연결관(143)에는 싸이클론(145)이 연결설치되고, 상기 싸이클론(145)의 상단에는 싸이클론튜브(146)가 일정깊이까지 설치되며, 상기 싸이클론튜브(146)의 상단에는 송풍기(147)가 설치된다.

그리고, 상기 송풍기(147)에는 에어회수관(148)이 연결되는데, 상기 에어회수관(148)은 상기 가공유닛(140)의 하측과 연결 배관된다.

즉, 상기 싸이클론(145)을 통해 파쇄 건조된 미분은 에어와 분리되게 되고, 분리된 미분은 싸이클론(145)의 하단을 통해 배출된 후 연료저장고(160)에 저장되며, 에어는 송풍기(147)를 통해 다시 가공유닛(140)으로 공급되는 형태로 재활용됨으로써 가공유닛(140) 내부의 열량 손실을 줄이면서 보다 효율적으로 톱밥을 파쇄 건조한 미분을 제조할 수 있게 되는 것이다.

뿐만 아니라, 상기 증기배출관(144)을 통해 배출되는 가스 및 수증기는 대기중으로 곧바로 배출되는 것이 아니라 탈취기(150)를 통해 배출처리되게 함으로써 대기오염을 방지할 수 있고, 필요한 경우 가스 저장탱크(미도시)를 별도로 구비한 상태에서 메탄 가스를 수증기와 분리한 상태로 저장하여 또다른 에너지원으로 활용할 수도 있을 것이다.

덧붙여, 앞서 설명하였던 탈수기(120) 및 폐수저장고(130)에서 발생된 악취성 가스 및 수증기도 상기 탈취기(150)를 경유하도록 설계할 수 있음은 물론이며, 이중 가스와 분리된 수증기는 또다른 용도로 활용할 수도 있을 것이다.

그리고, 상기 싸이클론(145)의 구성과 에어회수관(148) 까지를 포함하여 가공유닛(140)을 구성하게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.

본 발명에 따른 차량(100)이 음식물 쓰레기 수거장소로 이동정차한 후 음식물 쓰레기를 수납대(110)에 투입하게 되면 투입된 음식물 쓰레기는 호퍼 형상의 수납대(110) 내부로 들어가면서 파쇄기(112)에 의해 압착, 파쇄되게 되고, 파쇄된 파쇄물은 배출구(113)를 통해 이송관(114)으로 이송되며, 이송관(114) 내부의 피딩스크류(115)에 의해 탈수기(120)로 이송된다.

이어, 탈수기(120)로 이송된 파쇄된 음식물 쓰레기는 스크린을 통과하면서 함유되어 있던 수분이 대부분 탈수되고, 탈수완료된 음식물 쓰레기가 가공유닛(140)으로 투입되게 되며, 탈수된 음폐수는 자유낙하 형태로 낙하되면서 폐수저장고(130)에 저수되게 된다.

이때, 음식물 쓰레기는 이송관(114) 내부에서 피딩스크류(115)에 의해 압축 이송되는 형태를 취하기 때문에 이미 상당량 짜진 형태, 즉 수분이 음식물 쓰레기 자체와 분리된 상태를 유지하게 되므로 탈수기(120)를 통과할 때 탈수 효율이 더욱 향상될 수 있다.

한편, 상기 가공유닛(140)으로 투입된 1차 파쇄된 음식물 쓰레기는 다음과 같은 원리에 의해 2차 파쇄되어 미분 형태로 분쇄됨과 동시에 건조되게 된다.

즉, 투입된 파쇄 쓰레기는 상기 투입구(141)의 하단과 근접 설치된 투입블럭(B)의 경사면을 따라 슬라이딩되면서 투입구멍(H)으로 모이게 되고, 이후 투입구멍(H)을 통해 낙하되면서 원판 형상의 유도디스크(D) 상부로 떨어지게 된다.

이때, 상기 유도디스크(D)는 고속 회전하면서 대략 4300~4700gee의 구심 가속도(centripetal acceleration)를 발생시키게 되고, 이 구심가속도에 의해 낙하되던 쓰레기가 유도디스크(D)의 표면에 부딪히면서 요동되게 되며, 동시에 반경방향으로 흩뿌려지면서 가공유닛(140) 내부의 내벽면을 향해 가속되게 된다.

이 과정에서, 음식물 쓰레기는 유도디스크(D)와 투입블럭(B) 사이의 공간을 빠져나갈 때 심한 요동을 일으키고, 그때 커터(C)와 충돌되면서 2차 분쇄/파쇄되게 된다.

뿐만 아니라, 극심한 가속작용이 일어나고 있는 상황이기 때문에 음식물 쓰레기가 분쇄/파쇄되면서 미분화 될 때 분쇄/파쇄된 미분끼리도 충돌하는 현상이 발생되고 이 현상에 의해 연쇄적인 분쇄작용도 일어나게 된다.

더욱이, 상기 유도디스크(D)에 고정된 커터(C)의 회전운동에 의하여 생기는 에어의 회전력에 따라 목분은 원주방향의 운동하면서 가속되고, 이때 생성되는 전향력(Coriollis force)에 의해 목분은 더 분쇄/파쇄되게 되며, 또한 가공유닛(140) 내벽면에 강하게 충돌되면서 다시 분쇄/파쇄되게 된다.

특히, 이와 같은 막대한 원심력장은 목분에 포함된 수분을 분리시키게 되는데 이는 일종의 탈수작용에 해당된다.

덧붙여, 이러한 연쇄충돌에 의한 기작은 수없이 반복적으로 이루어지며, 그 과정에서 준 열적(semi-thermal)작용이 수행된다.

즉, 다중 충돌작용에 의해 목분에 가해지는 운동에너지는 열로 전환되어 순간적으로 입자의 온도를 100℃ 이상으로 가열하게 되며, 이때 수분은 증기화되어 목분으로부터 탈리된다.

그러나, 탈리된 증기는 미스트(안개)로 재응축되며, 그 결과로 가공유닛(140) 내부는 대략 90℃ 수준을 초과하지 않게 된다.

따라서, 본 발명에서는 음식물 쓰레기에 함유되어 있던 미량의 수분을 히팅 수단과 같은 별도에너지원 없이도 단지 기계적인 힘에 의해 건조 제거할 수 있게 되므로 파쇄와 동시에 건조를 수행할 수 있게 된다.

그리고, 상기 가공유닛(140) 내부에서 분리된 수분은 증기배출관(144)을 통해 외부로 배출되게 되며, 이 과정을 통해 이미 온도 상승된 상태에서 에어회수관(148)을 통해 재활용된 건조공기가 가공유닛(140)의 하부로 다시 공급되기 때문에 가공유닛(140) 내부에서의 건조작용은 가공유닛(140)의 가동시간이 길어질수록 그 효율이 더욱 높아지게 된다.

뿐만 아니라, 극도의 속도장에 의해 생성되는 높은 열 및 물질전달계수는 미분과 미분을 둘러싸고 있는 공기 간에 매우 빠른 수분 전달작용을 가능하게 하며, 분쇄와 동시에 급격히 생성되는 표면적은 이와 같은 열적 건조조작을 더욱 가속시키게 된다.

아울러, 운전조건, 이를 테면 유도디스크(D)의 알.피.엠(rpm)을 조절하는 것에 상승기류의 생성을 조절할 수 있어 미분의 가공유닛(140)내 체류시간을 조절할 수 있으며, 이를 통해 미분의 최종 함수율을 조절할 수도 있다.

덧붙여, 도면에 도시되지는 않았지만 에어회수관(148)의 일부에 별도의 가열수단을 부가설치하여 가공유닛(140) 내부로 재활용하여 공급하는 에어의 온도를 일정온도 이상으로 유지하도록 함으로써 그 처리효율을 더욱 높일 수도 있을 것이다.

이와 같은 과정을 통해 미분화 된 연료는 싸이클론(145) 하부와 연결되 연료저장고(160)로 수집되어 저장된다.

또한, 이러한 과정에서 필요한 전원은 전력공급기(170)를 통해 필요로 하는 전원이 공급된다.

도 1은 본 발명에 따른 연료화 장치가 차량에 구현된 일 예를 보인 예시도,

도 2는 본 발명에 따른 연료화 장치를 구성하는 수납대의 예시적인 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 연료화 장치가 차량에 구현된 다른 예를 보인 예시도,

도 4는 본 발명에 따른 연료화 장치의 처리과정을 보인 구성블럭도,

도 5는 본 발명에 따른 연료화 장치중 가공유닛의 처리 원리를 설명하는 개념도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....차량 110....수납대

120....탈수기 130....폐수저장고

140....가공유닛 150....탈취기

160....연료저장고 170....전력공급기

Claims (5)

1. 이동성을 갖는 차량과;

   상기 차량의 후미에 설치되고, 내부에는 압착형 파쇄기 및 피딩스크류형 이송관이 설치되어 투입된 음식물 쓰레기를 1차 파쇄하는 수납대와;

   상기 수납대의 이송관의 단부에 연결되고, 수평 컨베이어 형태로 이루어지며, 스크린 타입의 벨트를 갖는 탈수기와;

   상기 탈수기의 직하방에 설치되고 상기 탈수기로부터 탈수 낙하되는 음폐수를 수용하는 폐수저장고와;

   상기 폐수저장과와 평행하게 차량에 탑재되고, 상기 탈수기의 단부와 연결되는 투입구를 가지며, 회전형 커터를 통한 2차 파쇄 및 제트 기류와 원심력을 이용한 원심분리 형태로 파쇄/분쇄와 건조를 동시에 수행하는 가공유닛과;

   상기 가공유닛의 상부에 설치되고, 상기 탈수기, 폐수저장고, 가공유닛을 통해 배출되는 가스를 활성탄 혹은 광촉매 코팅된 탄소볼 또는 세라믹볼이 충진된 악취정화통에 경유시켜 악취를 제거하는 탈취기와;

   상기 가공유닛과 연결되어 최종 파쇄/분쇄되고 건조 완료된 미분 형태의 연료를 저장하도록 차량에 탑재된 연료저장고를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치.
2. 제1항에 있어서;

   상기 폐수저장고의 내부에는 자외선램프가 설치되고, 상기 폐수저장고의 내벽면에는 상기 자외선램프로부터 방사되는 자외선에 반응하여 광촉매 반응을 일으키는 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치.
3. 제1항에 있어서;

   상기 폐수저장고의 상부에는 활성탄이 포함된 시트형태의 필터가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치.
4. 제1항에 있어서;

   상기 가공유닛은 바닥 중앙에 설치되어 고속회전되는 유도디스크와;

   상기 유도디스크의 테두리를 따라 설치된 다수의 커터와;

   상기 유도디스크의 상부에 배치되고, 중앙에는 투입구멍이 형성되며, 반경방향으로는 상기 투입구멍을 향해 경사면이 형성된 투입블럭과;

   상기 투입블럭의 경사면에 근접하도록 상기 가공유닛의 상면을 관통하여 형성된 투입구와;

   상기 가공유닛의 상면에 설치되어 내부 증기를 배출하는 증기배출관과;

   상기 가공유닛의 상단부와 연결되고, 미분과 에어를 분리하며, 상단에는 송풍기가 구비된 싸이클론과;

   상기 송풍기와 상기 가공유닛을 연결하는 에어회수관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치.
5. 제4항에 있어서;

   상기 커터는 체인, 바, 와이어, 플레이트 형 칼날 중에서 선택된 어느 하나 혹은 이들의 복합으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량이동식 음식물 쓰레기 연료화 장치.

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