KR20110042926A - 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 음식물쓰레기를 포함하는 고체원료를 완전 연소시켜 고열을 발생시키며 연소공간, 토출로 및 저장공간으로 구분되는 연소실; 상기 연소실에 고체원료를 공급하는 원료투입기; 상기 연소실의 하측부에 구비되어 완전 연소된 고체원료의 탄화재가 투입시 부피보다 작은 부피를 가지며 연소실의 하측으로 토출되도록 하는 토출기; 상기 토출기를 통해 연소실의 하측으로 토출되는 탄화재의 토출량을 조절하는 토출량조절기; 상기 연소실의 하측에 구비되어 상기 토출기로부터 토출되는 탄화재를 외부로 배출시키는 배출기; 및 상기 연소실로부터 고체원료 연소시 발생되는 고열을 포집하는 고열포집기를 포함하며, 상기 토출기는, 상기 연소실의 연소공간과 토출로의 경계 부위에 구비되는 원판 또는 원통형의 제1 및 제2 토출판과; 상기 제1 및 제2 토출판 사이에 구비되어 외부로부터 구동모터와 동력전달수단을 통해 회전되는 원판 또는 원통형의 제3 토출판을 포함하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치가 제공된다.

음식물, 쓰레기, 분뇨, 재활용, 가열, 발전, 고열, 가스, 포집

Description

음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치{High temperature generating apparatus using food garbage}

본 발명은 고열발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음식물쓰레기를 포함하는 고체원료(건조된 가스발생용 원료)로 고온을 발생시켜 발생된 열로 음식물쓰레기에 함유된 수분을 건조시키는 공정에 사용하고, 남은 잔열을 타 시설의 난방용이나 산업용 열원으로 재활용하거나 전기를 생산하도록 할 수 있는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 가정과 요식업계에서는 많은 음식물쓰레기가 발생된다. 이러한 음식물쓰레기는 땅에 매립되면 침출수가 발생되거나 상기 침출수가 다시 땅속에 흡수되어 지질 및 지하수를 오염시키게 되는 문제점을 발생하게 되며 또한, 음식물쓰레기를 소각시켜 제거하고자 할 때는 수분을 많이 함유하고 있는 음식물쓰레기가 불완전 연소되어 다이옥신이 발생하고 대기를 오염시키는 문제점을 갖는다.

또한, 음식물쓰레기로 사료 등 퇴비로 재활용하고자 할 경우에는 음식물쓰레기에 포함되어 있는 중금속의 문제, 염분 등을 해결해야 하는 어려움의 문제점이 있어 사료나 퇴비로도 적합하지 않을 뿐 아니라 사료나 퇴비로 만들 때 발생되는 폐수는 재처리를 하거나 해양투기로 2차 공해문제가 여전히 발생되고 있는 문제점을 갖고 있다.

또한, 부패된 음식물쓰레기로 만든 가축사료 등은 가축의 질병을 유발하고 집단폐사의 원인을 제공할 우려가 있으며, 당장 발병은 없다 할지라도 이들 가축은 다시 사람이 먹어야 하는 식자재 재료로 공급되는 것이어서 더 큰 유전적 질병을 야기할지도 모를 문제점이 있다.

이에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 등록특허 10-0718865호의 '음식물쓰레기를 이용한 가스발생방법 및 그 장치'가 개시된 바 있다.

도 1은 종래의 음식물쓰레기를 이용한 가스발생장치(등록특허 10-0718865호)의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 음식물쓰레기를 이용한 가스발생장치는, 고체원료가 일시 저장되며 상기 고체원료를 연소실(10)에 자동 투입시키는 투입수단(20)으로 구성된 원료투입장치(30)와, 상기 원료투입장치(30)에 의해 투입된 원료를 연소하고 혼합가스를 발생시키는 1차 가스발생장치(40)와, 상기 1차 가스발생장치(40)를 거친 고체원료를 저 산소 상태로 유지하여 수성가스상태를 발생시키는 2차 가스발생장치(50)가 하나의 시스템을 구성하여 각각 발생하는 가스를 가스발화 고열증강장치(60)에 공급라인을 통해 보내지도록 구성되며, 상기 1차 가스발생장치(40)의 내부에, 상기 연소실(10)의 내부에 화덕블럭(41)이 설치된 체인컨베이어(42)가 구비되며, 상기 체인컨베이어(42)의 하부방향에 상기 체인컨베이어(42) 아래로 떨어지는 고체원료의 탄화재가 배출되도록 하는 이송스크류(43)가 축설되도 록 하여, 상기 고체원료의 연소되도록 하고 상기 연소시 발생되는 가스와 고열증기를 재활용하도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 음식물쓰레기를 이용한 가스발생장치는, 상기 1차 가스발생장치(40)의 내부에 상기 원료투입장치(30)로부터 공급되어 연소된 고체원료의 탄화재가 상기 2차 가스발생장치(50)의 내부로 공급되도록 하기 위해서 체인컨베이어(42)와 이송스크류(43)가 축설되어 있어, 설치 작업이 매우 복잡하고 이에 따른 설치 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 1차 가스발생장치(40) 내부에서의 연소시 상기 체인컨베이어(42)가 고열로 인하여 열화(熱火)되어 성질이 물러지게 되어 쉽게 커팅되게 되어 유지보수에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 상기 1차 가스발생장치(40)로부터 2차 가스발생장치(50)를 경유하여 외부로 배출되는 고체원료는 1차 가스발생장치(40)에 투입될 때의 크기 또는 부피를 유지하는 숯 상태이기 때문에, 완전 연소되지 않으며 잠열(潛熱)을 포함한 상태에서 상기 고체원료가 외부로 배출되어 고열 포집 효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 음식물쓰레기를 포함하는 고체원료의 연소시 연소실 내부에 상기 고체원료의 탄화재가 작은 부피로 으깨진 상태로 토출되도록 하는 토출기를 구성하여 상기 고체원료에 포함된 잠열까지도 포집할 수 있는 음식물쓰레기를 이용한 고열생산 및 발전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 고체원료의 탄화재를 작은 부피로 으깨는 토출기의 구성를 간단히 구성하여 설치비용 절감과 용이한 유지보수를 가능하게 할 수 있는 음식물쓰레기를 이용한 고열생산 및 발전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 고체원료가 완전 연소되도록 하여 최대의 고열을 포집하고 이를 타 시설의 난방용으로 재활용하거나 전기를 생산하도록 할 수 있는 음식물쓰레기를 이용한 고열생산 및 발전장치를 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 음식물쓰레기를 포함하는 고체원료를 완전 연소시켜 고열을 발생시키며 연소공간, 토출로 및 저장공간으로 구분되는 연소실; 상기 연소실에 고체원료를 공급하는 원료투입기; 상기 연소실의 하측부에 구비되어 완전 연소된 고체원료의 탄화재가 투입시 부피보다 작은 부피를 가지며 연소실의 하측으로 토출되도록 하는 토출기; 상기 토출기를 통해 연소실의 하측으로 토출되는 탄화재의 토출량을 조절하는 토출량조절기; 상기 연소실의 하측에 구비되어 상기 토출기로부터 토출되는 탄화재를 외부로 배출시키는 배출기; 및 상기 연소실로부터 고체원료 연소시 발생되는 고열을 포집하는 고열포집기를 포함하며, 상기 토출기는, 상기 연소실의 연소공간과 토출로의 경계 부위에 구비되는 원판 또는 원통형의 제1 및 제2 토출판과; 상기 제1 및 제2 토출판 사이에 구비되어 외부로부터 구동모터와 동력전 달수단을 통해 회전되는 원판 또는 원통형의 제3 토출판을 포함하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치가 제공된다.

여기서, 상기 제1 및 제2 토출판은 제1 토출공을 가지고 상기 제3 토출판은 제2 토출공을 가지며, 상기 2 토출공의 직경은 제1 토출공의 직경 보다 작은 크기를 가져 상기 제3 토출판의 회전에 의해 고체원료가 으깨지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 동력전달수단은, 상기 구동모터에 회전가능하게 축설된 회전축; 상기 회전축의 일단에 연결되는 구동기어; 상기 구동기어에 수직한 상태로 치합되어 회전하는 종동기어; 및 상기 종동기어에 연결되며 일단이 상기 제3 토출판의 중심부에 축설되어 상기 제3 토출판을 회전시키는 중심축을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 토출기는, 상기 제3 토출판의 일측에 연결된 샤프트의 타단이 진동수단에 연결되어 상기 진동수단의 진동에 따라 제3 토출판이 제1 및 제2 토출판 사이에서 수평방향으로 진동되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소실은, 연소공간; 상기 연소공간의 상단에 형성되어 고체원료가 투입되는 투입구; 상기 연소공간의 외측에 격벽에 의해 형성되는 수증기발생실; 상기 수증기발생실에 급수를 가능하게 하여 고체원료의 연소시 수증기가 발생되도록 하는 급수관; 상기 연소공간의 하측부에 관통되며 별도의 점화장치에 의해 발화되어 연소되는 고체원료에 공기를 공급하여 충분한 발화가 가능하게 하는 송풍관; 상기 수증기발생실에 연통되어 상기 고체원료의 연소시 발생되는 수증기를 연소공간에 분사되도록 하는 수증기분사관; 상기 연소공간에 연통되어 상기 고체원료의 연소시 발생되는 고열을 상기 고열포집기에 공급하는 고열공급관; 상기 연소실본체의 하측부에 상기 연소된 고체원료의 탄화재가 토출되는 토출로; 및 상기 토출로에 토출된 탄화재가 저장되는 저장공간을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고열포집기는, 상기 고열공급관을 통해 공급되는 고열을 열교환기 또는 발전기로 공급하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 의하면, 연소실에서 연소된 고체원료의 탄화재가 제1 내지 제3 토출판으로 간단하게 구성된 토출기에 의해 토출로에 용이하게 토출됨으로써, 종래의 체인컨베이어와 이송스크류 등의 구성에 비하여 간단한 구성으로 제조 비용을 절감할 수 있고 상기 연소실 내부의 고열에도 강한 내구성을 가질 수 있어 유지보수 비용도 절감할 수 있다.

또한, 상기 고체원료의 탄화재가 상기 토출기에 의해 으깨진 상태로 토출됨으로써, 토출시 고체원료의 잠열(潛熱)까지도 연소실 내부에 포집되도록 할 수 있다.

또한, 상기 고열포집기에 포집된 고열을 열교환기 또는 발전기에 공급하여 상기 고열을 음식물쓰레기에 함유된 수분을 건조시키거나 타 시설의 난방용으로 재활용되도록 하거나 또는, 전기를 발생시키도록 할 수 있다.

또한, 상기 고체원료가 완전 연소되도록 함으로써, 많은 양의 고열을 수집하여 발전 용량을 증대시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치를 나타낸 구성도이고, 도 3은 도 2의 고열발생장치에 있어서 투입기를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 2의 고열발생장치에 있어서 배출기를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 2의 고열발생장치에 있어서 토출기를 일부 나타낸 단면도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치는, 음식물쓰레기를 포함하는 고체원료를 완전 연소시켜 고열을 발생시키는 연소실(110), 상기 연소실(110)에 고체원료를 공급하는 원료투입기(120), 상기 연소실(110)의 하측부에 구비되어 완전 연소된 고체원료의 탄화재가 작은 부피를 가지면서 연소실(110)의 바닥부에 토출되도록 하는 토출기(130), 상기 토출기(130)를 통해 연소실(110)의 바닥부에 토출되는 탄화재의 토출량을 조절하는 토출량조절기(140), 상기 연소실(110)의 바닥부에 구비되어 상기 토출기(130)로부터 토출되는 탄화재를 외부로 배출시키는 배출기(150) 및 상기 연소실(110)로부터 고체원료 연소시 발생되는 고열을 포집하는 고열포집기(160)를 포함한다.

여기서, 상기 음식물쓰레기를 포함하는 고체원료는, 음식물쓰레기 70-85 중 량%, 톱밥 8-17 중량%, 볏짚 3-5 중량%, 왕겨 3-5 중량% 및 밀풀접착제 1-3 중량% 범위로 원료배합탱크에서 반죽하여 제공되는 반죽물을 1차 건조로에서 배출시키고, 1차 건조로는 컨베이어식 다단 트레이나 철망형식의 건조기로 제공되고 건조로의 내부 온도가 110℃-150℃ 범위의 가열된 공간을 지나면서 배합 반죽된 음식물쓰레기를 포함한 고체원료 반죽물 중의 함수율을 50% 미만으로 건조시키는 단계를 가지며, 상기 1차 건조된 원료는 고체원료성형기에서 계란이나 조개탄 형태의 고체성형원료로 성형된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 고체원료가 음식물쓰레기를 포함하는 것으로 한정하고 있으나, 상기 음식물쓰레기 대신에 축산인분뇨를 포함하여도 무방하여 상기 음식물쓰레기와 축산인분뇨를 모두 포함하여도 좋다.

따라서 상기와 같이 제조된 음식물쓰레기를 포함하는 고체원료는, 수분이 약 70-80%, 기름성분이 약 6-8%, 섬유질 성분이 약 9-15%, 각종 식품의 영양성분 등이 약 5-7% 정도 함유되어 있는 바, 음식물쓰레기 중에 포함된 기름성분을 활용하여 열이 발생되도록 제조된다.

상기 연소실(110)은, 상기 고체원료를 완전 연소시켜 고열을 발생시키기 위한 것으로, 호퍼 형상을 가지는 연소실본체(111a)의 내부에 형성되는 연소공간(111), 상기 연소공간(111)의 상단에 형성되어 후술된 원료투입기(120)로부터 고체원료가 투입되는 투입구(112), 상기 연소실본체(111a)의 상측부 즉, 상기 고체원료가 연소되는 연소공간(111)의 외측에 격벽(113a)에 의해 형성되는 수증기발생실(113), 상기 수증기발생실(113)에 급수를 가능하게 하여 고체원료의 연소시 수증 기가 발생되도록 하는 급수관(114), 상기 연소공간(111)의 하측부에 관통되며 별도의 점화장치에 의해 발화되어 연소되는 고체원료에 공기를 공급하여 충분한 발화가 가능하게 하는 송풍관(115), 상기 수증기발생실(113)에 연통되어 상기 고체원료의 연소시 발생되는 수증기를 연소공간(111)에 분사되도록 하는 수증기분사관(116), 상기 연소공간(111)에 연통되어 상기 고체원료의 연소시 발생되는 고열을 상기 고열포집기(160)에 공급하는 고열공급관(117), 상기 연소실본체(111a)의 하측부에 상기 연소된 고체원료의 탄화재가 토출되는 토출로(118) 및 상기 토출로(118)에 토출된 탄화재가 저장되는 저장공간(119)을 포함한다.

따라서 상기와 같은 구성의 연소실(110)에 의하면, 상기 수증기발생실(113)에 급수관(114)으로부터 일정량의 물이 공급되고 상기 투입구(112)를 통하여 연소공간(111)에 고체원료가 투입된 상태에서 별도의 점화장치에 의해 발화가 시작되고 송풍관(115)으로부터 공기가 공급되게 되면, 상기 고체원료의 연소시 발생되는 열에 의해 상기 수증기발생실(113)의 내부의 물이 가열되면서 수증기가 발생하게 되고 상기 연소공간(111)의 내부에 고열이 발생하게 된다.

이때, 상기 수증기는 상기 수증기분사관(116)을 통해 연소공간(111)의 고체원료에 분사되어 고체원료가 적열상태를 유지하게 되고, 상기 고열은 상기 고열공급관(117)을 통하여 상기 고열포집기(160)에 공급되어 상기 고열포집기(160)로 하여금 열교환기 또는 발전기에 공급하게 하여 상기 고열이 재활용되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 연소실(110)에서 상기 고체원료가 완전 연소됨으로써, 많은 양 의 고열을 포집할 수 있고 이를 통하여, 발전용량을 증대시킬 수 있다.

상기 원료투입기(120)는, 상기 연소실(110)에 고체원료를 자동으로 공급하기 위한 것으로, 상기 고체원료가 저장되는 저장호퍼(121), 상기 저장호퍼(121)로부터 배출되어 대기상태인 고체원료를 정량공급하기 위한 이송컨베이어(122) 및 상기 이송되는 고체원료를 이송로(123)를 통해 상기 연소실(110)의 투입구(112)에 자동으로 투입되도록 하는 투입수단(124)을 포함한다.

여기서, 상기 투입수단(124)은, 이송로(123)와 연통되면서 연소실(110)과 수평상으로 연통되도록 형성되는 투입관(124a)에 끼워지고 후방에 양측으로 가이드판(124b)으로 안내되도록 밀대(124c)를 구비하며, 상기 가이드판(124b)의 외측면에 설치된 제1 가이드봉(124d)을 따라 전후진되도록 하는 연동판(124e)을 밀대(124c)에 연결하여 밀대(124c)와 함께 전후진되도록 구비된다.

또한, 상기 투입수단(124)은, 상기 제1 가이드봉(124d)의 한쪽 외측으로 구비된 또 다른 제2 가이드봉(124f)을 따라 전후진하는 연동구(124g)의 후방으로 양측에 작동핀(124h,124i)을 가지는 작동간(124j)이 연결되고, 별도로 지지되는 지지간(124k)에 회전되도록 축설된 회동간(124l)의 한측단이 작동간(124j)의 양 작동핀(124h,124i)의 사이에 위치되고 타측단이 이송로(123)를 개폐하는 개폐판(124m)에 연동되도록 연결되어 작동간(124j)의 전후진시 밀대(124c)와 개폐판(124m)이 서로 반대 방향으로 전후진되도록 구성된다.

또한, 상기 투입수단(124)은, 상기 연동구(124g)의 축상으로 끼워져 탄성부재(124n)를 포함하면서 연동판(124e)에 연결된 감지구(124o)에 설정된 위치에서 제 어되도록 설치된 감지스위치(S1)를 작동시키는 감지핀(124p)을 포함한다.

또한, 상기 투입수단(124)은, 상기 제2 가이드봉(124f)의 외측으로 모터(M)의 구동으로 동력전달수단(124q)에 의하여 회전되도록 구비된 나선축(124r)의 회전에 따라 전후진되도록 나사결합 되어 설정된 범위 내에서 이동되는 작동구(124s)와, 상기 작동구(124s)에 설정된 작동거리범위 양측으로 구비된 감지스위치(S2,S3)를 작동시키는 감지핀(124t)을 포함한다.

따라서 상기 원료투입기(120)에 의하면, 상기 연소실(110)에 저장호퍼(121)에 저장된 고체원료가 자동으로 정량 공급됨으로써, 상기 고체원료가 과잉 공급되어 연소가 잘 진행되지 않는 것을 방지하거나 상기 고체원료가 결핍 공급되어 연소가 중단되는 것을 방지하여 연소 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 토출기(130)는, 상기 고체원료를 지지하면서 상기 고체원료가 연소되도록 하고 상기 고체원료의 탄화재가 토출로(118)에 토출되도록 하는 화덕기능을 수행하는 것으로, 상기 연소실(110)의 상측부 즉, 연소공간(111)과 하측부 즉, 토출로(118)의 경계 부위에 구비되는 원판 또는 원통형의 제1 및 제2 토출판(131,132)과, 상기 제1 및 제2 토출판(131,132) 사이에 구비되어 외부로부터 구동모터(M)와 동력전달수단(134)을 통해 회전되어 상기 탄화재가 투입될 때의 부피보다 작은 부피를 가지는 상태로 으깨지도록 하는 원판 또는 원통형의 제3 토출판(133)을 포함한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 토출판(131,132)은, 상기 연소실(110)의 연소공간(111)과 저장공간(119)의 경계 부위인 토출로(118)에 일정 간격으로 이격 고정 설치되고, 상기 고체원료의 탄화재가 연소실(110)의 토출로(118)로 토출되도록 하며, 상기 고체원료의 투입 당시의 부피에 대응되는 직경을 가지는 복수개의 제1 토출공(135)들을 포함한다.

또한, 상기 제3 토출판(133)은, 상기 연소실(110) 외부에 구비된 구동모터(M)의 구동력을 동력전달수단(134)을 통해 전달받아 상기 제1 및 제2 토출판(131,132) 사이의 공간에 보다 바람직하게는, 상기 제1 토출판(131)에 밀착된 상태로 회전 가능하게 설치되고, 상기 제1 토출판(131)의 제1 토출공(135)을 통해 토출되는 고체원료의 탄화재의 부피가 작아지도록 으깨는 기능을 수행하며, 상기 으깨진 탄화재가 제2 토출판(132)의 제1 토출공(135)을 통해 토출로(118)로 토출되도록 하는 제2 토출공(136)들을 포함한다.

여기서, 상기 제2 토출공(136)의 직경은 제1 토출공(135)의 직경 보다 약간 작은 크기를 가지게 되어 상기 제1 토출공(135)을 통해 토출된 탄화재가 제3 토출판(133)의 회전에 따라 으깨지면서 상기 제2 토출공(136)을 통해 토출되도록 할 수 있다.

또한, 상기 동력전달수단(134)은, 외부의 구동모터(M)에 회전가능하게 축설된 회전축(134a), 상기 회전축(134a)의 일단에 연결되는 베벨 기어 형상의 구동기어(134b), 상기 구동기어(134b)에 수직한 상태로 치합되어 회전하는 베벨 기어 형상의 종동기어(134c) 및 상기 종동기어(134c)에 연결되며 일단이 상기 제3 토출판(133)의 중심부에 축설되어 상기 제3 토출판(133)을 회전시키는 중심축(134d)을 포함한다.

여기서, 상기 구동모터(M)는, 상기 토출판(131,132,133)을 통과하는 고체원료의 탄화재의 양에 따라 제3 토출판(133)의 회전수가 제어되도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제2 토출판(132)의 중심부에는 상기 중심축(134d)이 관통되는 관통공이 형성되는 것이 바람직하다.

따라서 상기 토출기(130)에 의하면, 상기 제1 및 제2 토출판(131,132)의 사이에 회전가능한 제3 토출판(133)을 통하여 상기 연소실(110)에서 완전 연소된 고체원료의 탄화재를 으깨어 작은 부피를 가지는 상태로 연소실(110)의 토출로(118)에 용이하게 토출되도록 함으로써, 종래의 체인컨베이어와 이송스크류 등의 구성에 비하여 간단한 구성으로 제조 비용을 절감할 수 있고, 상기 연소실(110) 내부의 고열에도 상기 체인컨베이어에 비하여 강한 내구성을 가질 수 있어 유지보수 비용도 절감할 수 있다.

또한, 상기 고체원료의 탄화재가 으깨질 때 상기 고체원료에 포함된 잠열(潛熱)까지도 연소공간(111)을 통해 포집되도록 하여 최대한 많은 양의 열을 포집하고 열 낭비를 방지할 수 있다.

한편, 도 6은 도 2의 고열발생장치에 있어서 배출기를 나타낸 다른 실시예이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토출기(130)는 상기 제3 토출판(133)이 구동모터(M)와 동력전달수단(134)에 의해 제1 및 제2 토출판(131,132) 사이에서 회전되도록 하고 있으나, 다른 실시예에 따른 상기 토출기(130)는, 도 6에 도시된 바 와 같이, 상기 제3 토출판(133)의 일측에 연결된 샤프트의 타단이 진동수단(137)에 연결되어 상기 진동수단(137)의 진동에 따라 제3 토출판(133)이 제1 및 제2 토출판(131,132) 사이에서 수평방향(X방향)으로 진동되도록 하여도 좋다.

여기서, 상기 진동수단(137)은, 상판(137a)과 하판(137b)이 탄성부재(137c)를 매개하여 서로 상/하판(137a,137b)의 사각 꼭지점 부위가 연결되며, 상기 하판(137b) 상면의 중앙에는 전자석(137d)이 고정 설치되고 상기 상판(137a) 하면의 중앙에는 상기 전자석(137d)에 흡인될수 있는 인자코어(137e)가 전자석(137d)의 축으로부터 소정의 거리만큼 편차 나도록 고정 설치되어 상기 전자석(137d)에 동작 전원 공급시 인자코어(137e)의 흡인에 따라 상판(137a)과 하판(137b)이 진동되는 상태를 가지는 구성을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 진동 전달시 제1 토출판(131)으로부터 토출되는 고체원료의 탄화재가 상기 제3 토출판(133)의 수평 진동에 따라 으깨져 고체원료의 잠열이 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 토출기(130)는, 상기 제3 토출판(133)이 구동모터(M)와 동력전달수단(134)에 의해 제1 및 제2 토출판(131,132) 사이에서 회전되도록 하고 있으나, 중공을 가지는 제3 토출판(133)의 내부에 상기 구동모터(M)와 동력전달수단(134)에 의해 회전되는 회전날개(미도시)가 구비되도록 하여, 상기 회전날개에 의해 고체원료의 탄화재가 으깨진 상태로 제2 토출판(132)을 통해 토출되도록 하여도 좋다.

상기 토출량조절기(140)는, 상기 토출기(130)를 통해 연소실(110)의 토출로(118)에 토출되는 탄화재의 토출량을 조절하기 위한 것으로, 상기 연소실(110)의 토출로(118)에 구비되어 상기 토출로(118)를 개폐하는 개폐기능을 가지는 상/하부 댐퍼(141,142)와 상기 상/하부댐퍼(141,142)를 서로 반대방향으로 동작시키는 구동수단(143)을 포함한다.

여기서, 상기 구동수단(143)은, 모터의 구동을 동력전달수단(143a)을 통해 전달받아 회전하는 나선축(143b)에 나사결합으로 끼워져 회전방향에 따라 전후진하도록 끼워진 작동간(143c)의 단부에 상부댐퍼(141)와 연결되도록 구비된 랙(143d)과 하부댐퍼(142)와 연결되는 랙(143e) 사이에 피니언기어(143f)가 치합되도록 축설되고, 상기 피니언기어(143f)의 회전에 따라 상/하부댐퍼(141,142)가 서로 반대 방향으로 전후진되며, 상기 작동간(143c)의 작동거리범위 양측으로 감지스위치(143g)를 작동시키는 감지핀(143h)을 포함한다.

따라서 상기 토출량조절기(140)에 의하면, 상기 토출기(130)를 통해 연소실(110)의 토출로(118)에 토출되는 탄화재의 토출량이 자동으로 토출되도록 할 수 있다.

상기 배출기(150)는, 상기 연소실(110)의 저장공간(119)에 구비되어 상기 토출기(130)로부터 토출되는 탄화재를 외부로 배출시키기 위한 것으로, 모터의 구동을 동력전달수단(151)을 통해 전달받아 회전되는 이송스크류(152)와 상기 토출되는 탄화재가 밀집되면서 외부로 서서히 배출되도록 긴 관체로 형성된 배출관(153)을 포함한다.

상기 고열포집기(160)는, 상기 연소실(110)로부터 고체원료 연소시 발생되는 고열을 포집하여 상기 고열을 저열로 교환사용할 수 있도록 하는 공지의 열교환기(EX)로 공급하여 저열로 변환된 열을 음식물쓰레기의 1,2차 건조공정 등의 전처 리 공정에 필요한 에너지원으로 이용되도록 하거나, 공지의 발전기(EG)로 공급하여 전기를 발생시키도록 하기 위한 것으로, 상기 수증기발생실(113)에 급수관(114)으로부터 일정량의 물이 공급되고 상기 투입구(112)를 통하여 연소공간(111)에 고체원료가 투입된 상태에서 별도의 점화장치에 의해 발화가 시작되고 송풍관(115)으로부터 공기가 공급됨에 따라 상기 연소공간(111)과 수증기발생실(113)에 연통된 고열공급관(117)으로부터 상기 고체원료의 연소시 발생되는 고열을 포집하는 공지의 구성을 가진다.

따라서 상기 고열포집기(160)에 의하면, 고체원료의 연소시 발생되는 고열을 음식물쓰레기에 함유된 수분을 건조시키거나 타 시설의 난방용으로 재활용되도록 할 수 있고, 전기를 발생시키도록 할 수 있다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치의 작용과 효과에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 원료투입기(120)의 저장호퍼(121)로부터 투입수단(124)에 의해 연소실(110)의 투입구(112)에 설정된 주기에 따라 연속 투입되는 고체원료가 토출기(130)의 제1 토출판(131)에 지지되는 상태에서 별도의 점화수단에 의해 발화와 동시에 송풍관(115)으로부터 발화부분에 송풍으로 인한 충분한 발화가 이루어진다.

이에 따라, 상기 연소실(110)의 수증기발생실(113)의 물이 고열에 의해 가열되면서 고열의 수증기가 발생되게 되고 수증기분사관(116)을 통해 상기 고열의 수증기는 연소공간(111)에 분사되어 상기 연소되는 고체원료가 적열상태를 유지하게 된다.

또한, 상기 적열상태가 된 고체원료의 연소에 따라 고열의 증기가 약 700℃-900℃ 범위온도를 가지게 되고 상기 고열의 증기는 고열공급관(117)을 통하여 고열포집기(160)에 공급되게 되어 열교환기(EX) 또는 발전기(EG)에 선택적으로 공급되게 된다.

한편, 상기 완전 연소된 고체원료의 탄화재는 설정된 회전속도로 회전 중인 토출기(130)의 제3 토출판(133)에 의해 제1 토출판(131)을 통과하면서 으깨진 상태로 제2 토출판(132)을 통과하면서 토출로(118)에 토출되게 된다.

또한, 상기 토출로(118)에 토출된 고체원료의 탄화재는 토출량조절기(140)에 의해 연소실(110)의 저장공간(119)으로 토출되게 되고, 상기 저장공간(119)에 구비된 배출기(150)에 의해 외부로 배출되게 된다.

따라서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 연소실(110)에서 연소된 고체원료의 탄화재가 제1 내지 제3 토출판(131,132,133)으로 간단하게 구성된 토출기(130)에 의해 토출로(118)에 용이하게 토출됨으로써, 종래의 체인컨베이어와 이송스크류 등의 구성에 비하여 간단한 구성으로 제조 비용을 절감할 수 있고 상기 연소실(110) 내부의 고열에도 강한 내구성을 가질 수 있어 유지보수 비용도 절감할 수 있다.

또한, 상기 고열포집기(160)에 포집된 고열을 열교환기(EX) 또는 발전기(EG)에 공급하여 상기 고열을 음식물쓰레기에 함유된 수분을 건조시키거나 타 시설의 난방용으로 재활용되도록 하거나 또는, 전기를 발생시키도록 할 수 있다.

또한, 상기 고체원료가 완전 연소되도록 함으로써, 많은 양의 고열을 수집하 여 발전 용량을 증대시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 종래의 음식물쓰레기를 이용한 가스발생장치)의 구성을 나타낸 구성도;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치를 나타낸 구성도;

도 3은 도 2의 고열발생장치에 있어서 투입기를 나타낸 사시도;

도 4는 도 2의 고열발생장치에 있어서 배출기를 나타낸 사시도;

도 5는 도 2의 고열발생장치에 있어서 토출기를 일부 나타낸 단면도; 및

도 6은 도 2의 고열발생장치에 있어서 배출기를 나타낸 다른 실시예이다.

Claims (9)

1. 음식물쓰레기를 포함하는 고체원료를 완전 연소시켜 고열을 발생시키며 연소공간(111), 토출로(118) 및 저장공간(119)으로 구분되는 연소실(110);

   상기 연소실(110)에 고체원료를 공급하는 원료투입기(120);

   상기 연소실(110)의 하측부에 구비되어 완전 연소된 고체원료의 탄화재가 투입시 부피보다 작은 부피를 가지며 연소실(110)의 하측으로 토출되도록 하는 토출기(130);

   상기 토출기(130)를 통해 연소실(110)의 하측으로 토출되는 탄화재의 토출량을 조절하는 토출량조절기(140);

   상기 연소실(110)의 하측에 구비되어 상기 토출기(130)로부터 토출되는 탄화재를 외부로 배출시키는 배출기(150); 및

   상기 연소실(110)로부터 고체원료 연소시 발생되는 고열을 포집하는 고열포집기(160)를 포함하며,

   상기 토출기(130)는,

   상기 연소실(110)의 연소공간(111)과 토출로(118)의 경계 부위에 구비되는 원판 또는 원통형의 제1 및 제2 토출판(131,132)과;

   상기 제1 및 제2 토출판(131,132) 사이에 구비되어 외부로부터 구동모터(M)와 동력전달수단(134)을 통해 회전되는 원판 또는 원통형의 제3 토출판(133)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 토출판(131,132)은 제1 토출공(135)을 가지고 상기 제3 토출판(133)은 제2 토출공(136)을 가지며,

   상기 2 토출공(136)의 직경은 제1 토출공(135)의 직경 보다 작은 크기를 가져 상기 제3 토출판(133)의 회전에 의해 고체원료가 으깨지는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 동력전달수단(134)은,

   상기 구동모터(M)에 회전가능하게 축설된 회전축(134a);

   상기 회전축(134a)의 일단에 연결되는 구동기어(134b);

   상기 구동기어(134b)에 수직한 상태로 치합되어 회전하는 종동기어(134c); 및

   상기 종동기어(134c)에 연결되며 일단이 상기 제3 토출판(133)의 중심부에 축설되어 상기 제3 토출판(133)을 회전시키는 중심축(134d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 토출기(130)는,

   상기 제3 토출판(133)이 구동모터(M)와 동력전달수단(134)에 의해 제1 및 제2 토출판(131,132) 사이에서 회전되는 대신에,

   상기 제3 토출판(133)의 일측에 연결된 샤프트의 타단이 진동수단(137)에 연 결되어 상기 진동수단의 진동에 따라 제3 토출판(133)이 제1 및 제2 토출판(131,132) 사이에서 수평방향으로 진동되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 진동수단(137)은,

   상판(137a)과 하판(137b)이 탄성부재(137c)를 매개하여 서로 상/하판(137a,137b)의 사각 꼭지점 부위가 연결되며,

   상기 하판(137b) 상면의 중앙에는 전자석(137d)이 고정 설치되고 상기 상판(137a) 하면의 중앙에는 상기 전자석(137d)에 흡인될수 있는 인자코어(137e)가 전자석(137d)의 축으로부터 소정의 거리만큼 편차 나도록 고정 설치되어 상기 전자석(137d)에 동작 전원 공급시 인자코어(137e)의 흡인에 따라 상판(137a)과 하판(137b)이 진동되는 상태를 가지는 것을 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 연소실(110)은,

   연소공간(111);

   상기 연소공간(111)의 상단에 형성되어 고체원료가 투입되는 투입구(112);

   상기 연소공간(111)의 외측에 격벽(113a)에 의해 형성되는 수증기발생실(113);

   상기 수증기발생실(113)에 급수를 가능하게 하여 고체원료의 연소시 수증기가 발생되도록 하는 급수관(114);

   상기 연소공간(111)의 하측부에 관통되며 별도의 점화장치에 의해 발화되어 연소되는 고체원료에 공기를 공급하여 충분한 발화가 가능하게 하는 송풍관(115);

   상기 수증기발생실(113)에 연통되어 상기 고체원료의 연소시 발생되는 수증기를 연소공간(111)에 분사되도록 하는 수증기분사관(116);

   상기 연소공간(111)에 연통되어 상기 고체원료의 연소시 발생되는 고열을 상기 고열포집기(160)에 공급하는 고열공급관(117);

   상기 연소실본체(111a)의 하측부에 상기 연소된 고체원료의 탄화재가 토출되는 토출로(118); 및

   상기 토출로(118)에 토출된 탄화재가 저장되는 저장공간(119)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 고열포집기(160)는,

   상기 고열공급관(117)을 통해 공급되는 고열을 열교환기(EX) 또는 발전기(EG)로 공급하는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 고체원료는,

   음식물쓰레기 70-85 중량%, 톱밥 8-17 중량%, 볏짚 3-5 중량%, 왕겨 3-5 중량% 및 밀풀접착제 1-3 중량%로 배합되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 토출기(130)는,

   상기 제3 토출판(133)이 구동모터(M)와 동력전달수단(134)에 의해 제1 및 제2 토출판(131,132) 사이에서 회전되도록 하는 대신에,

   중공을 가지는 제3 토출판(133)의 내부에 상기 구동모터(M)와 동력전달수단(134)에 의해 회전되는 회전날개(미도시)가 구비되는 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기를 이용한 고열발생장치.

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