KR20120073602A

KR20120073602A - 생활폐기물 반응장치

Info

Publication number: KR20120073602A
Application number: KR1020100135410A
Authority: KR
Inventors: 장하나; 박성범; 성현제; 심은수
Original assignee: 한솔이엠이(주)
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-05

Abstract

생활폐기물 반응장치가 개시된다. 개시된 생활폐기물 반응장치는 ⅰ)베이스 프레임과, ⅱ)베이스 프레임의 상측에 배치되며 그 베이스 프레임에 회전 가능하게 결합되는 회전 프레임과, ⅲ)포장봉투로 포장한 생활폐기물이 투입되고, 회전 프레임에 정역 방향으로 회전 가능하게 구성되며 생활폐기물을 교반 및 분쇄하는 반응 용기와, ⅳ)반응 용기의 일측면에 구성되며 반응 용기의 내부로 스팀을 공급하는 스팀 공급부와, ⅴ)반응 용기의 다른 일측면에 구성되며 반응 용기 내부의 스팀을 배출하는 스팀 배출부를 포함한다.

Description

생활폐기물 반응장치 {REACTION DEVICE OF WASTE}

본 발명의 예시적인 실시예는 생활폐기물 반응장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입도가 크고 불균질한 생활폐기물을 입도가 균질하게 배출하여 자원화할 수 있도록 한 생활폐기물 반응장치에 관한 것이다.

일반적으로, 쓰레기는 인간이 생활하고 활동하는 문명사회에서 배출되는 폐물질(廢物質) 중 고체 형태로 버려지는 것을 말하며, 생활폐기물, 각종 슬러지(sludge), 산업폐기물 등으로 분류할 수 있다.

이러한 쓰레기는 적절하게 처리 또는 처분하지 않으면, 생활공간을 더럽히고 경관을 해칠 뿐만 아니라, 환경을 오염시킴으로써 인간을 포함한 생태계의 보존을 위협할 수도 있다.

과거에는 쓰레기를 주로 매립지에 매립하거나 소각장에서 소각하는 등의 방식으로 처리하였으나, 최근에는 도시에서 주로 버려지는 생활폐기물을 중심으로 분리수거 등을 행하는 것에 의하여 자원화 및 재활용 등이 가능한 쓰레기를 추출하고, 환경 오염을 감안하여 쓰레기의 매립이나 소각을 최소화하는 사례가 증가하고 있다.

한편, 우리나라의 도시에서 많이 배출되는 생활폐기물은 음식물 찌꺼기, 일반 쓰레기 등이 혼합된 형태이며, 주로 포장봉투(종량제봉투)에 담아서 배출한다.

종래에는 생활폐기물 전처리 설비(Mechanical Biological Wast Treatment: MBT)를 통해 상기에서와 같은 생활폐기물을 파쇄하여 유기물질과 재활용 물질 등을 선별하고 있으나, 파쇄 및 파봉 등에 전력이 대부분 소모되어 에너지 효율 측면에서 불리하고, 생활폐기물의 다양한 성상 때문에 파쇄기 및 파봉기의 마모가 쉽게 일어난다는 단점이 있었다.

또한, 종래 기술에서는 생활폐기물을 처리하는데 따른 부대시설에 많은 부지가 소요되는 단점이 있으며, 생활폐기물을 재활용하는 측면에서 재활용 가능 물질이 파쇄되어 재활용되지 않고 매립되는 경우도 많다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 간단한 구조로서 입도가 크고 불균질한 생활폐기물을 고온 고압의 스팀과 반응시키고 이를 교반 및 분쇄하여 입도가 일정하고 균질한 양질의 셀룰로오스를 생산할 수 있도록 한 생활폐기물 반응장치를 제공한다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 반응장치는, ⅰ)베이스 프레임과, ⅱ)상기 베이스 프레임의 상측에 배치되며 그 베이스 프레임에 회전 가능하게 결합되는 회전 프레임과, ⅲ)포장봉투로 포장한 생활폐기물이 투입되고, 상기 회전 프레임에 정역 방향으로 회전 가능하게 구성되며 생활폐기물을 교반 및 분쇄하는 반응 용기와, ⅳ)상기 반응 용기의 일측면에 구성되며 상기 반응 용기의 내부로 스팀을 공급하는 스팀 공급부와, ⅴ)상기 반응 용기의 다른 일측면에 구성되며 상기 반응 용기 내부의 스팀을 배출하는 스팀 배출부를 포함한다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치는, 상기 회전 프레임에 구성되며 상기 반응 용기를 정역 방향으로 회전시키는 제1 구동유닛과, 상기 베이스 프레임에 설치되고 상기 회전 프레임에 연결되며 그 회전 프레임을 한 쪽 방향으로 기울어지게 회전시키는 제2 구동유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 반응 용기는 상기 제2 구동유닛에 의해 30~60도의 각도로 생활폐기물이 투입되는 쪽에서 반대 방향을 향하여 기울어질 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 베이스 프레임은 힌지핀을 통하여 상기 회전 프레임의 중앙부에 힌지 결합될 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치는, 상기 회전 프레임에 설치되고 상기 반응 용기의 한 쪽 전후에서 상기 반응 용기를 회전 가능하게 받쳐서 지지하는 롤러를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 반응 용기는 상기 일측면에 중공축이 장착되고, 상기 다른 일측면이 개구되는 통 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 반응 용기는 상기 다른 일측면을 밀폐하거나 개방하는 덮개가 구비되고, 내부에 교반 날개가 설치될 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 중공축에는 베어링유닛이 설치되고, 상기 회전 프레임에는 상기 베어링유닛을 지지하는 축 받침대가 설치될 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 교반 날개는 상기 반응 용기의 내주면과 직각을 이루는 상태로 상기 반응 용기의 내부에 분리 가능하게 삽입되거나 상기 반응 용기의 내면에 일체로 고정될 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 반응 용기의 외주면에는 단열재가 설치될 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 중공축의 내부에는 스팀을 반응 용기의 내부로 유입시키기 위한 스팀 유입관이 설치될 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 스팀 공급부는 제1 밸브가 설치되며 상기 스팀 유입관과 연결되는 스팀 공급관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 스팀 유입관과 스팀 공급관은 제1 로터리 조인트를 통해 회전 가능하게 연결될 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 덮개에는 상기 반응 용기 내부의 스팀을 유출시키기 위한 스팀 유출관이 설치될 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 스팀 배출부는 제2 밸브가 설치되며 상기 스팀 유출관과 연결되는 스팀 배출관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 스팀 유출관과 스팀 배출관은 제2 로터리 조인트를 통해 회전 가능하게 연결될 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 제1 구동유닛은 정역 회전이 가능한 모터와, 상기 모터의 구동축에 연결되는 구동 스프라켓과, 상기 반응 용기에 연결되는 종동 스프라켓과, 상기 구동 스프라켓과 종동 스프라켓을 연결하는 체인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 생활폐기물 반응장치에 있어서, 상기 제2 구동유닛은 상기 베이스 프레임에 힌지 결합되며, 이의 작동 로드가 상기 회전 프레임의 중앙 부분에 힌지 결합되는 작동 실린더를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 반응 용기 내부의 생활폐기물로 스팀을 공급하여 생활폐기물 중의 유기물질을 스팀으로서 분해/반응하고, 교반 날개를 통해 교반 및 파쇄함으로써 입도가 일정하고 균질하며 함수율이 50% 내외인 플러프 타입의 셀룰로오스를 생산해 낼 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 생활폐기물의 파봉 및 파쇄가 이루어지는 별도의 공정이 필요 없이 단일의 반응 용기 통하여 양질의 셀룰로오스를 제조할 수 있으므로, 보다 경제적이고 효율적으로 생활폐기물을 전처리 및 재활용 할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 수요처 요구 사항에 대처가 가능하여 제품을 다양하게 활용할 수 있는 방안을 확보할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 반응장치를 개략적으로 도시한 정면 구성도이다.
도 2는 도 1의 측면 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 반응장치의 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2, 제3 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 반응장치를 개략적으로 도시한 정면 구성도이고, 도 2는 도 1의 측면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 반응장치(100)는 생활폐기물을 입도가 균질하고 함수율이 50% 내외인 플러프(fluff) 타입의 셀룰로오스로서 생산하기 위한 것이다.

즉, 생활폐기물 중에서 종이류, 음식물 쓰레기, 및 목재 등과 같은 유기물질(당 업계에서는 통상적으로 "바이오매스" 라고도 한다)을 분해/분리하여 플러프 타입의 셀룰로오스로 자원화 하기 위한 것이다.

이 경우, 상기 플러프 타입의 셀룰로오스는 발열량이 3000~4000kcal/kg으로 무연탄 발열량과 유사하여 화력 발전소의 보조 연료로 활용이 가능하며, 시멘트 소성로 보조 연료 등의 재생 연료로도 사용 가능하고, 함수율이 50% 내외로써 간단한 탈수 과정을 통해 혐기성소화 등 바이오 연료로의 생산이 가능하다.

여기서, 상기 생활폐기물은 언급한 바와 같은 유기물질 이외에, 플라스틱류, 비닐류, 각종 불연물 등이 포함된 일반 종량제 폐기물을 포장봉투로서 포장한 폐기물을 의미한다.

본 실시예에 의한 상기 생활폐기물 반응장치(100)는 입도가 크고 불균질한 생활폐기물을 고온 고압의 스팀과 반응시키고 이를 교반 및 분쇄하여 입도가 일정하고 균질한 양질의 셀룰로오스를 제조할 수 있는 생활폐기물 전처리 시스템으로서 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 반응장치(100)는 기본적으로, 베이스 프레임(10), 회전 프레임(20), 반응 용기(30), 제1 구동유닛(60), 제2 구동유닛(70), 스팀 공급부(80), 및 스팀 배출부(90)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기 베이스 프레임(10)은 소정 작업장의 바닥에 설치되는 메인 프레임으로서, 상기한 구성 요소들을 실질적으로 지지할 수 있는 지지 프레임으로 구비될 수 있다.

상기 회전 프레임(20)은 위에서의 각종 구성 요소들이 설치되는 부분으로, 베이스 프레임(10)의 상측에 배치되며, 그 베이스 프레임(10)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

상기에서와 같은 베이스 프레임(10) 및 회전 프레임(20)은 하나의 프레임 또는 분획된 프레임으로 이루어질 수 있으며, 베이스 프레임(10) 및 회전 프레임(20)에는 각종 브라켓, 블록, 플레이트, 커버, 칼라 등과 같은 부속 요소들을 구비하고 있다.

이들 부속 요소는 본 장치(100)를 구성하는 요소들을 베이스 프레임(10) 및 회전 프레임(20)에 설치하기 위한 것이므로, 본 명세서에서는 예외적인 경우를 제외하고 이들 부속 요소들을 프레임으로 통칭하는 것을 원칙으로 한다.

여기서, 상기 베이스 프레임(10)은 힌지핀(HP)을 통하여 회전 프레임(20)의 중앙부에 힌지 결합될 수 있다.

즉, 상기 베이스 프레임(10)의 전후 양측에는 회전 프레임(20)을 지지하는 지지 바아(11)가 수직 방향으로 길게 설치되고, 그 지지 바아(11)의 상단부는 힌지핀(HP)을 통해 회전 프레임(20)의 중앙 전후 양측에 힌지 결합된다.

이 경우, 상기 베이스 프레임(10)과 회전 프레임(20)은 도면을 기준할 때 좌우 방향으로 나란하게 배치되는 바, 베이스 프레임(10)에 대하여 회전 프레임(20)이 시소와 같은 원리로서 중앙부를 중심으로 상하 회전이 이루어진다.

그리고, 상기 베이스 프레임(10)에는 전후 양측에 지지 바아(11)를 사이에 두고 이의 양측(도면을 기준할 때 좌우측)에 스토핑 바아(13, 15)가 설치될 수 있다.

본 실시예에서는 베이스 프레임(10)의 일측(우측)에 위치하는 스토핑 바아(13)를 "제1 스토핑 바아"로 정의할 수 있으며, 베이스 프레임(10)의 타측(좌측)에 위치하는 스토핑 바아(15)를 "제2 스토핑 바아"로 정의할 수 있다.

여기서, 상기 제1 스토핑 바아(13)는 도면을 기준으로 회전 프레임(20)이 시계 방향으로 회전하는 때, 그 회전 프레임(20)을 일정 각도에서 스토핑시키기 위한 브라켓으로 구비된다.

그리고, 상기 제2 스토핑 바아(15)는 도면을 기준으로 회전 프레임(20)이 반 시계 방향으로 회전하는 때, 그 회전 프레임(20)을 일정 각도에서 스토핑시키기 위한 브라켓으로 구비된다.

본 실시예에서, 상기 반응 용기(30)는 포장봉투로 포장한 생활폐기물이 투입되는 것으로서, 정역(시계 및 반시계) 방향으로 회전하며 고온 고압의 스팀에 의해 생활폐기물 중의 유기물질을 분해하고 교반 및 분쇄하기 위한 것이다.

상기 반응 용기(30)는 회전 프레임(20)에 회전 가능하게 구성되는 바, 뒤에서 더욱 설명될 제1 구동유닛(60)에 의해 전후 양 방향으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 반응 용기(30)는 내부로 스팀을 공급하고, 그 내부로부터 스팀을 배출할 수 있는 구조로 이루어지는데, 이러한 구조는 스팀 공급부(80) 및 스팀 배출부(90)를 포함하여 이루어지며, 스팀 공급부(80) 및 스팀 배출부(90)는 뒤에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.

상기 반응 용기(30)는 일측면(도 1에서의 우측면)에 중공축(31)이 장착되고, 다른 일측면(도 1에서의 좌측면)이 개구되는 원통 형상으로 이루어진다.

상기 중공축(31)은 스팀을 반응 용기(30)의 내부로 공급하기 위한 것으로, 베어링유닛(37)이 설치되고, 회전 프레임(20)에는 베어링유닛(37)을 지지하는 축 받침대(39)가 설치될 수 있다.

이러한 중공축(31)의 내부에는 스팀을 반응 용기(30)의 내부로 유입시키기 위한 스팀 유입관(51)이 설치된다.

상기 반응 용기(30)의 다른 일측면에는 내부를 밀폐하거나 개방하여 생활폐기물을 내부로 투입하고 반응 생성물을 배출시키기 위한 덮개(33)가 힌지를 통해 회전 가능하게 결합될 수 있다.

상기 덮개(33)는 언급한 바 있는 전자제어유닛(도면에 도시되지 않음)에 의해 제어되는 다수의 개폐 실린더유닛(34)을 통해 자동으로 개폐될 수 있다. 상기 덮개(33)에는 반응 용기(30) 내부의 스팀을 유출시키기 위한 스팀 유출관(53)이 설치된다.

그리고, 상기 반응 용기(30)의 내부에는 생활폐기물을 교반 및 분해하기 위한 교반 날개(35)가 설치될 수 있다.

상기 교반 날개(35)는 띠 형상으로 형성되고, 반응 용기(30)의 내주면에 밀착되거나 근접한 상태로 그 내주면과 직각을 이루며 길이 방향을 따라 나선형으로 설치된다.

상기 교반 날개(35)의 양측에는 막대 형상의 보강바(36)가 고정되는 것도 가능하고, 반응 용기(30)의 내주면에 일체로 용접 고정되거나 분리 가능하게 삽입되어 설치되는 것도 가능하다.

한편, 상기 회전 프레임(20)에는 반응 용기(30)의 한 쪽, 즉 덮개(33) 측의 전후에서 반응 용기(30)를 회전 가능하게 받쳐서 지지하는 롤러(41)가 설치된다.

상기 롤러(41)는 대략 바퀴 형상으로 이루어지고, 회전 프레임(20)에 회전 가능하게 설치되며, 반응 용기(30)의 한쪽 하부를 전후에서 회전 가능하게 지지한다.

이 경우, 상기 롤러(41)에 대응하는 반응 용기(30)의 한 쪽 원주 면에는 그 롤러(41)에 대응하는 안내 레일(43)이 원 둘레를 따라 돌출되어 설치될 수 있다.

그리고, 상기 반응 용기(30)의 외주면에는 스팀에 의한 내부의 고온 분위기를 단열하기 위한 단열재(45)가 설치될 수도 있다.

다른 한편으로, 상기에서와 같은 반응 용기(30)는 베이스 프레임(10)에 대하여 회전 가능한 회전 프레임(20)에 구성됨에 따라, 생활폐기물이 투입되는 쪽에서 반대 방향으로 하향 경사지게 기울어진 상태를 유지할 수 있다.

즉, 상기 반응 용기(30)는 도면을 기준으로 회전 프레임(20)을 통해 시계 방향으로 회전하며 대략 30~60도의 각도로 기울어질 수 있고, 반 시계 방향으로 회전하며 일정 각도로 기울어질 수도 있다.

이 때, 상기 반응 용기(30)는 회전 프레임(20)을 통해 시계 방향으로 회전하며 제1 스토핑 바아(13)에 스토핑되면서 일정 각도의 기울기를 유지할 수 있으며, 반 시계 방향으로 회전하며 제2 스토핑 바아(15)에 스토핑되면서 일정 각도의 기울기를 유지할 있다.

여기서, 상기 회전 프레임(20)은 뒤에서 더욱 설명될 제2 구동유닛(70)을 통해 시계 및 반 시계 방향으로 회전될 수 있다.

또 다른 한편으로, 상기에서와 같은 반응 용기(30)에는 내부의 온도를 계측하기 위한 온도계(도면에 도시되지 않음)가 설치될 수 있고, 내부의 압력을 계측하기 위한 압력계(도면에 도시되지 않음)가 설치되는 것도 가능하다.

본 실시예에서, 상기 제1 구동유닛(60)은 회전 프레임(20)에 대하여 반응 용기(30)를 정역(전후) 방향으로 회전시키기 위한 것이다.

상기 제1 구동유닛(60)은 회전 프레임(20)에 구성되며 정역 회전이 가능한 모터(61)와, 모터(61)의 구동축(63)에 연결되는 구동 스프라켓(65)과, 반응 용기(30)에 연결되는 종동 스프라켓(67)과, 구동 스프라켓(65)과 종동 스프라켓(67)을 연결하는 체인(69)을 포함하여 이루어진다.

상기에서 제1 구동유닛(60)은 도면에는 나타내지 않았지만, 구동 스프라켓(65)과 종동 스프라켓(67), 및 체인(69) 대신 서로 맞물려 회전하는 한 쌍의 기어를 사용하여 이루어지는 것도 가능하고, 한 쌍의 벨트 풀리와 그 벨트 풀리를 감아서 연결하는 벨트를 사용하여 이루어지는 것도 가능하다.

본 실시예에서, 상기 제2 구동유닛(70)은 반응 용기(30)를 시계 및 반 시계 방향으로 일정 각도 기울어지게 할 수 있도록 회전 프레임(20)을 중앙부를 중심으로 한 쪽 또는 다른 한 쪽 방향으로 기울어지게 회전시키기 위한 것이다.

이러한 제2 구동유닛(70)은 베이스 프레임(10)에 설치되고 회전 프레임(20)에 연결되게 구성되는 바, 베이스 프레임(10)에 힌지 결합되며, 이의 작동 로드(71)가 회전 프레임(20)의 중앙 부분에 힌지 결합되는 작동 실린더(74)를 포함한다.

상기 작동 실린더(74)는 공압 또는 유압으로 작동될 수 있으나, 바람직하게는 유압으로서 작동 로드(71)를 전/후진시킬 수 있는 유압 실린더로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서, 상기 스팀 공급부(80)는 위에서 언급한 바 있듯이 반응 용기(30)의 일측면에 구성되는 바, 반응 용기(30)의 내부로 스팀을 공급하기 위한 것이다.

상기 스팀 공급부(80)는 볼 밸브와 같은 제1 밸브(81)가 설치되며, 중공축(31)의 스팀 유입관(51)과 연결되는 스팀 공급관(83)을 포함하고 있다.

여기서, 상기 스팀 유입관(51)과 스팀 공급관(83)은 제1 로터리 조인트(85)를 통하여 회전 가능하게 연결될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 스팀 배출부(90)는 위에서 언급한 바 있듯이 반응 용기(30)의 다른 일측면에 구성되는 바, 그 반응 용기(30) 내부의 스팀을 외부로 배출하기 위한 것이다.

상기 스팀 배출부(90)는 볼 밸브와 같은 제2 밸브(91)가 설치되며, 위에서 언급한 바 있는 스팀 유출관(53)과 연결되는 스팀 배출관(93)을 포함하고 있다.

이 경우, 상기 스팀 유출관(53)과 스팀 배출관(93)은 제2 로터리 조인트(95)를 통하여 회전 가능하게 연결될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 반응장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 반응장치의 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

우선, 본 실시예에서는 도 1에서와 같은 상태에서 반응 용기(30)의 덮개(33)를 개폐 실린더유닛(34)을 통하여 개방하고, 포장봉투로 포장한 생활폐기물들을 폐기물 공급설비를 통하여 반응 용기(30)의 내부로 일정량 투입한다.

이렇게 반응 용기(30)로 생활폐기물들을 투입하는 과정에서는 제1 구동유닛(60)을 통하여 반응 용기(30)를 시계 방향으로 회전시키면서 생활폐기물들을 반응 용기(30)에 일정량을 채운다.

그리고, 본 실시예에서는 스팀 보일러 등의 스팀 발생기(도면에 도시되지 않음)에서 발생하는 스팀을 스팀 공급부(80)를 통해 반응 용기(30)의 내부로 미량 공급하여 생활폐기물을 온열시킨다.

상기와 같은 과정을 거치며 반응 용기(30)에 대한 생활폐기물들의 투입이 완료되면, 본 실시예에서는 전자제어유닛을 통해 개폐 실린더유닛(34)을 작동시켜 반응 용기(30)의 덮개(33)를 자동 밀폐한다.

그리고 나서, 본 실시예에서는 도 3a에서와 같이 작동 실린더(74)의 작동 로드(71)를 후진시켜 회전 프레임(20)을 시계 방향으로 일정 각도로 회전시킨다.

이 때, 상기 회전 프레임(20)은 베이스 프레임(10)의 제1 스토핑 바아(13)에 스토핑되면서 일정 각도를 유지하게 된다.

그러면, 반응 용기(30)는 회전 프레임(20)에 의해 덮개(33) 측에서 반대 방향으로 하향 경사지게 배치되면서 대략 30~60도의 각도를 유지하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 상기와 같이 덮개(33) 측이 위를 향하도록 반응 용기(30)를 경사지게 기울인 상태에서 제1 구동유닛(60)을 통해 반응 용기(30)를 3~5rpm 이상으로 일정하게 반시계 방향으로 회전시킨다.

이러는 과정을 거치는 동안 덮개(33) 반대측의 스팀 공급부(80)를 통해 반응 용기(30)의 내부로 스팀을 공급하여 그 내부에 스팀이 균일하게 채우는데, 반응 용기(30) 내부의 스팀 온도를 120~170℃ 이상으로 유지시킨다.

이로써, 반응 용기(30)의 내부에 고온 고압의 스팀이 공급됨에 따라 그 스팀에 의해 생활폐기물을 포장한 포장봉투의 파봉이 이루어지게 되고, 생활폐기물에 포함된 유기물질이 스팀의 열, 수분과 반응하며 대부분 분해되면서 입도가 작아지게 된다.

상기한 생활폐기물의 분해가 이루어지는 과정에, 생활폐기물들은 교반 날개(35)에 의해 교반 및 파쇄(분쇄) 작용이 일어나는데, 반응 용기(30)가 회전 프레임(20)에 의해 덮개(33) 측에서 반대 방향으로 하향 경사지게 배치되므로, 생활폐기물이 교반 날개(35)에 의해 덮개(33) 쪽으로 이동하다가 중력에 의해 스팀이 분사되는 쪽으로 떨어지게 된다.

본 실시예에서는 이와 같은 작용을 반복하며 생활폐기물이 교반 날개(35)에 부딪히면서 교반되고, 그 교반 날개(35)에 의해 생활폐기물이 파쇄(분쇄)되면서 입도가 감소하게 된다.

상기와 같은 과정을 거치는 동안, 스팀 배출부(90)를 통해서는 반응 용기(30) 내부의 스팀이 배출된다. 스팀 배출부(90)를 통해 배출되는 스팀은 바이오 필터 형식의 여과 집진기와 바이오 필터를 거치며 고농도의 악취 물질 등이 제거될 수 있다.

그리고, 상기 스팀 배출부(90)를 통해 배출되는 스팀은 컨덴서(도면에 도시되지 않음)를 통해 응축수로 응축되며 배출되고, 습식 세정기를 통해 수용성 악취 및 분진이 제거될 수도 있다.

한편, 상기와 같이 스팀을 통해 생활폐기물을 분해하고, 교반 날개(35)를 통해 생활폐기물을 교반 및 파쇄하는 과정이 완료되면, 본 실시예에서는 도 3b에서와 같이 작동 실린더(74)의 작동 로드(71)를 전진시켜 회전 프레임(20)을 반 시계 방향으로 일정 각도로 회전시킨다.

이 때, 상기 회전 프레임(20)은 베이스 프레임(10)의 제2 스토핑 바아(15)에 스토핑되면서 일정 각도를 유지하게 된다.

그러면, 반응 용기(30)는 회전 프레임(20)에 의해 덮개(33)의 반대 쪽에서 그 덮개 방향으로 하향 경사지게 배치되는데, 본 실시예에서는 이 상태에서 개폐 실린더유닛(34)을 통해 덮개(33)를 개방하여 반응 용기(30)의 반응 생성물을 배출한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 생활폐기물 반응장치(100)에 의하면, 반응 용기(30) 내부의 생활폐기물로 스팀을 공급하여 생활폐기물 중의 유기물질을 스팀으로서 분해/반응하고, 교반 날개(35)를 통해 교반 및 파쇄함으로써 입도가 일정하고 균질하며 함수율이 50% 내외인 플러프 타입의 셀룰로오스를 생산해 낼 수 있다.

이와 같은 셀룰로오스는 플러프 타입의 제품으로서 분진 및 악취 발생이 거의 없어 취급 및 운송이 편리하고, 화력 발전소 보조 연료, 시멘트 소성로 보조 연료 등의 재생 연료로 사용이하 가능하고, 간단한 탈수 과정에 의해 혐기성 소화 등의 바이오 연료로도 사용이 가능하다.

따라서, 본 실시예에서는 생활폐기물의 파봉 및 파쇄가 이루어지는 별도의 공정이 필요 없이 단일의 반응 용기(30)를 통하여 양질의 셀룰로오스를 제조할 수 있으므로, 보다 경제적이고 효율적으로 생활폐기물을 전처리 및 재활용 할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 수요처 요구 사항에 대처가 가능하여 제품을 다양하게 활용할 수 있는 방안을 확보할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10... 베이스 프레임 11... 지지 바아
13... 제1 스토핑 바아 15... 제2 스토핑 바아
20... 회전 프레임 30... 반응 용기
31... 중공축 33... 덮개
34... 개폐 실린더유닛 35... 교반 날개
36... 보강바 37... 베어링유닛
39... 축 받침대 41... 롤러
43... 안내레일 45... 단열재
51... 스팀 유입관 53... 스팀 유출관
60... 제1 구동유닛 61... 모터
63... 구동축 65... 구동 스프라켓
67... 종동 스프라켓 69... 체인
70... 제2 구동유닛 71... 작동 로드
74... 작동 실린더 80... 스팀 공급부
81... 제1 밸브 83... 스팀 공급관
85... 제1 로터리 조인트 90... 스팀 배출부
91... 제2 밸브 93... 스팀 배출관
95... 제2 로터리 조인트 HP... 힌지핀

Claims

베이스 프레임;
상기 베이스 프레임의 상측에 배치되며 그 베이스 프레임에 회전 가능하게 결합되는 회전 프레임;
포장봉투로 포장한 생활폐기물이 투입되고, 상기 회전 프레임에 정역 방향으로 회전 가능하게 구성되며 생활폐기물을 교반 및 분쇄하는 반응 용기;
상기 반응 용기의 일측면에 구성되며 상기 반응 용기의 내부로 스팀을 공급하는 스팀 공급부; 및
상기 반응 용기의 다른 일측면에 구성되며 상기 반응 용기 내부의 스팀을 배출하는 스팀 배출부
를 포함하는 생활폐기물 반응장치.
제1 항에 있어서,
상기 회전 프레임에 구성되며 상기 반응 용기를 정역 방향으로 회전시키는 제1 구동유닛과,
상기 베이스 프레임에 설치되고, 상기 회전 프레임에 연결되며 그 회전 프레임을 한 쪽 방향으로 기울어지게 회전시키는 제2 구동유닛
을 포함하는 생활폐기물 반응장치.
제2 항에 있어서,
상기 반응 용기는,
상기 제2 구동유닛에 의해 30~60도의 각도로 생활폐기물이 투입되는 쪽에서 반대 방향을 향하여 기울어지는 생활폐기물 반응장치.
제3 항에 있어서,
상기 베이스 프레임은 힌지핀을 통하여 상기 회전 프레임의 중앙부에 힌지 결합되는 생활폐기물 반응장치.
제1 항에 있어서,
상기 회전 프레임에 설치되고 상기 반응 용기의 한 쪽 전후에서 상기 반응 용기를 회전 가능하게 받쳐서 지지하는 롤러
를 더 포함하는 생활폐기물 반응장치.
제1 항에 있어서,
상기 반응 용기는,
상기 일측면에 중공축이 장착되고, 상기 다른 일측면이 개구되는 통 형상으로 이루어지며,
상기 다른 일측면을 밀폐하거나 개방하는 덮개가 구비되고, 내부에 교반 날개가 설치되는 생활폐기물 반응장치.
제6 항에 있어서,
상기 중공축에는 베어링유닛이 설치되고,
상기 회전 프레임에는 상기 베어링유닛을 지지하는 축 받침대가 설치되는 생활폐기물 반응장치.
제6 항에 있어서,
상기 교반 날개는,
상기 반응 용기의 내주면과 직각을 이루는 상태로 상기 반응 용기의 내부에 분리 가능하게 삽입되거나 상기 반응 용기의 내면에 일체로 고정되는 생활폐기물 반응장치.
제6 항에 있어서,
상기 반응 용기의 외주면에는 단열재가 설치되는 생화폐기물 반응장치.
제6 항에 있어서,
상기 중공축의 내부에는 스팀을 반응 용기의 내부로 유입시키기 위한 스팀 유입관이 설치되고,
상기 스팀 공급부는 제1 밸브가 설치되며 상기 스팀 유입관과 연결되는 스팀 공급관을 포함하며,
상기 스팀 유입관과 스팀 공급관은 제1 로터리 조인트를 통해 회전 가능하게 연결되는 생활폐기물 반응장치.
제10 항에 있어서,
상기 덮개에는 상기 반응 용기 내부의 스팀을 유출시키기 위한 스팀 유출관이 설치되고,
상기 스팀 배출부는 제2 밸브가 설치되며 상기 스팀 유출관과 연결되는 스팀 배출관을 포함하며,
상기 스팀 유출관과 스팀 배출관은 제2 로터리 조인트를 통해 회전 가능하게 연결되는 생활폐기물 반응장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 구동유닛은,
정역 회전이 가능한 모터와,
상기 모터의 구동축에 연결되는 구동 스프라켓과,
상기 반응 용기에 연결되는 종동 스프라켓과,
상기 구동 스프라켓과 종동 스프라켓을 연결하는 체인
을 포함하는 생활폐기물 반응장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 구동유닛은,
상기 베이스 프레임에 힌지 결합되며, 이의 작동 로드가 상기 회전 프레임의 중앙 부분에 힌지 결합되는 작동 실린더를 포함하는 생활폐기물 반응장치.