KR20130133527A

KR20130133527A - 폐기물 고형 연료 제조 장치

Info

Publication number: KR20130133527A
Application number: KR1020120056852A
Authority: KR
Inventors: 이선망
Original assignee: 주식회사 원일
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-12-09
Also published as: KR101407496B1

Abstract

본 발명은 폐기물을 고형 연료로 가공하기 위한 다수의 공정을 단일의 장치에서 연속적으로 진행할 수 있으며 또한 폐기물의 투입 양을 적절하게 그리고 자동적으로 조절하여 장치의 과부화를 방지하면서 생산 효율을 극대화할 수 있는 폐기물 고형 연료 제조 장치를 개시한다. 본 발명에 따른, 폐기물을 펠릿 형태의 고형 연료로 제조하는 장치는 제 1 구동부에 연결되어 외부로부터 공급된 내부의 폐기물을 이송시키는 재료 이송부; 재료 이송부를 통하여 이송된 폐기물을 압축시키는 재료 압축부; 제 2 구동부에 연결되어 재료 압축부에 외부의 회전력을 전달하는 동력 전달부 및 재료 압축부에 의하여 압축된 상태로 이송된 폐기물에 열을 가하고 펠릿 형태로 성형하여 고형 연료화시키는 재료 가열/성형부를 포함한다.

Description

폐기물 고형 연료 제조 장치{Apparatus for producing refuse derived fuel}

본 발명은 폐기물 고형 연료 제조 장치에 관한 것으로서, 재료의 공급, 압축, 가열 및 성형 등의 공정을 순차적으로 진행하여 가동 효율을 극대화할 수 있는 폐기물 고형 연료 제조 장치에 관한 것이다.

다량으로 배출되는 폐기물 중에서도 가정 및 음식 업소에서 배출되는 음식물쓰레기는 수분 함유량이 높고 부패하기 쉬워 악취, 오염수 발생 등의 환경 오염 문제를 일으킨다. 이러한 음식물 쓰레기는 소각 또는 매립 처리도 부지 문제와 과다한 소각장 운용 비용 등으로 인해 그 처리가 곤란하다.

또한, 폐기물 중에서 폐합성수지의 처리는 크게 소각 및 매립으로 구분되나, 소각 처리시 다량의 대기 오염 물질이 발생하고, 매립 처리는 토양 오염과 자원 낭비 등의 여러 문제점을 갖고 있다.

이러한 상황에서, 각 가정 및 업소 등에서 배출되는 각종의 가연성 쓰레기나 고열량의 유기성 물질로 구성된 폐합성수지를 이용하여 대체 에너지로 제조하기 위한 다양한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

폐기물을 재활용하는 방법 중의 하나는 펠릿(pellet)형 고형 연료로 가공하는 것이며, 이 고형 연료는 폐기물에 대한 선별, 파쇄, 건조, 압축, 성형 및 절단 공정을 거쳐 생산된다.

즉, 폐기물 내에 포함되어 있는 불연 폐기물(즉, 철, 비철 금속, 돌 등)을 제거하고, 나머지 폐기물을 분쇄기를 이용하여 소정 크기로 파쇄한 후, 파쇄된 폐기물을 펠릿 성형기에 투입하여 용해와 압출 과정을 행하여 펠릿으로 성형한다. 이후, 펠릿에 대한 절단 공정을 진행하여 소정 크기의 펠릿형 고형 연료를 얻게 된다.

본 발명은 폐기물을 고형 연료로 가공하기 위한 다수의 공정을 단일의 장치에서 연속적으로 진행할 수 있도록 구성한 폐기물 고형 연료 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 폐기물의 투입 양을 적절하게 그리고 자동적으로 조절하여 장치의 과부화를 방지하면서 생산 효율을 극대화할 수 있는 폐기물 고형 연료 제조 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른, 폐기물을 펠릿 형태의 고형 연료로 제조하는 장치는 제 1 구동부에 연결되어 외부로부터 공급된 내부의 폐기물을 이송시키는 재료 이송부; 재료 이송부를 통하여 이송된 폐기물을 압축시키는 재료 압축부; 제 2 구동부에 연결되어 재료 압축부에 외부의 회전력을 전달하는 동력 전달부 및 재료 압축부에 의하여 압축된 상태로 이송된 폐기물에 열을 가하고 펠릿 형태로 성형하여 고형 연료화시키는 재료 가열/성형부를 포함한다.

여기서, 재료 이송부는 재료 저장부 하부에 배치되어 폐기물이 투입되는 하우징, 하우징 내에 배치되며, 양 종단이 하우징에 회전 가능하게 장착된 샤프트 및 샤프트의 외주면에 형성된 나선부를 포함하는 이송 스크류를 포함한다. 이 구조에서, 제 1 구동부에 의하여 이송 스크류가 회전하여 폐기물을 재료 압축부로 이송시킨다.

한편, 재료 압축부는 재료 이송부의 하우징의 하부에 배치되어 재료 이송부를 통하여 이송된 폐기물을 수용하며, 선단부는 개방되어 있는 하우징; 및 하우징 내에 배치된 상태로 동력 전달부에 의하여 전달된 제 2 구동부의 구동력에 의하여 회전하며, 제 1 종단은 하우징에 회전 가능하게 장착되고 제 2 종단은 자유단 상태의 샤프트 및 샤프트의 외주면에 형성된 나선부를 갖는 압축 스크류를 포함한다.

특히, 재료 압축부는 하우징 상부 내면에 장착되어 하우징 내의 폐기물의 양에 대한 신호를 제어부로 전달하는 폐기물 양 감지 수단을 더 포함할 수 있으며, 이 감지 수단에 의하여 감지된 하우징 내의 폐기물의 양에 따라 제어부를 통하여 제 2 구동부의 구동이 제어된다.

본 발명에서의 동력 전달부는 제 2 구동부의 샤프트에 연결된 감속기 및 감속기의 샤프트와 재료 압축부의 압축 스크류의 샤프트와 연결된 커플링을 포함하되, 압축 스크류의 자유 종단에 반경 방향의 힘이 작용할 때 커플링에 결합된 압축 스크류의 한 종단은 감속기의 샤프트에 대하여 변위되어 압축 스크류는 직선 형상을 유지할 수 있다.

여기서, 커플링에 연결된 압축 스크류의 샤프트의 종단은 반구형 요부 또는 철부로 형성되며, 이에 대응하는 감속기의 샤프트의 종단은 반구형 철부 또는 요부로 형성될 수 있다.

한편, 재료 가열/성형부는 다수의 관통공이 형성되며, 재료 압축부의 압축 스크류와 대응하는 성형 플레이트; 성형 플레이트의 외측에 배치되며, 재료 압축부의 하우징의 개방된 선단에 고정적으로 장착되며 가열 수단 장착 플레이트; 및 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트에 장착되어 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트를 가열하는 가열 수단을 포함할 수 있다.

이때, 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트는 그 내부에는 성형 플레이트의 관통공과 직교하는 적어도 하나의 가열 수단 장착 통로가 형성되되, 가열 수단 장착 통로는 그 양단이 외부로 노출되어 가열 수단이 가열 수단 장착 통로 내에 삽입 장착된다. 이러한 가열 수단 장착 통로는 성형 플레이트의 관통공의 열과 열 사이에 배치되어 압축된 폐기물이 방해를 받지 않고 성형 플레이트의 관통공을 통하여 외부로 배출될 수 있다.

한편, 재료 압축부는 재료 이송부의 하우징의 하부에 배치되어 재료 이송부를 통하여 이송된 폐기물을 수용하며, 선단부는 개방되어 있는 하우징; 및 하우징 내에 배치된 상태로 동력 전달부에 의하여 전달된 제 2 구동부의 구동력에 의하여 회전하며, 제 1 종단은 하우징에 회전 가능하게 장착되고 제 2 종단은 자유단 상태의 샤프트 및 샤프트의 외주면에 형성된 나선부를 갖는 적어도 다수의 압축 스크류를 포함할 수 있다.

이때, 재료 가열/성형부는 다수의 관통공이 각각 형성되고 재료 압축부의 압축 스크류와 각각 대응하는, 일체화된 다수의 성형 플레이트; 성형 플레이트의 외측에 배치되며, 재료 압축부의 하우징의 개방된 선단에 고정적으로 장착되며 가열 수단 장착 플레이트; 및 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트에 장착되어 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트를 가열하는 가열 수단을 포함한다. 특히, 동력 전달부는 제 2 구동부의 샤프트에 연결된 감속기, 감속기의 샤프트와 연결된 기어 조립체 및 기어 조립체와 각 압축 스크류의 샤프트와 연결된 다수의 커플링을 포함함으로써 재료 압축부의 다수의 압축 스크류의 샤프트는 제 2 구동부에 의하여 동시에 회전할 수 있다.

여기서, 바람직하게는 재료 압축부의 각 압축 스크류는 이웃하는 압축 스크류의 나선부와 반대 방향으로 형성된 나선부를 갖는다.

단일의 성형 플레이트와 동일하게, 다수의 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트는 그 내부에는 성형 플레이트의 관통공과 직교하는 적어도 하나의 가열 수단 장착 통로가 형성되되, 가열 수단 장착 통로는 그 양단이 외부로 노출되어 가열 수단이 가열 수단 장착 통로 내에 삽입 장착되며, 가열 수단 장착 통로는 성형 플레이트의 관통공의 열과 열 사이에 배치되어 압축된 폐기물이 방해를 받지 않고 성형 플레이트의 관통공을 통하여 외부로 배출된다.

위와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치는 본 발명은 폐기물을 고형 연료로 가공하기 위한 다수의 공정을 연속적으로 진행할 수 있으며, 또한 폐기물의 투입 양을 적절하게 그리고 자동적으로 조절하여 장치의 과부화를 방지하면서 생산 효율을 극대화할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치의 전체적인 구성을 도시한 측면도, 평면도 및 정면도.
도 4는 도 1에 도시된 이송 스크류의 정면도.
도 5는 도 1에 도시된 압축 스크류의 정면도.
도 6a 도 1에 도시된 가열/성형부의 정면도.
도 6b는 도 6a의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도.
도 7은 도 1에 도시된 커플링의 측면도.
도 8은 도 3의 대응 도면으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치의 정면도.
도 9a는 도 8에 도시된 가열/성형부의 정면도
도 9b는 도 9a의 선 B-B를 따라 절취한 상태의 단면도.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치를 첨부한 도면을 통하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치의 전체적인 구성을 도시한 측면도, 평면도 및 정면도로서, 편의상 구성 부분의 내부를 도시하기 위하여 일부를 단면으로 처리하였다.

본 발명의 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치는 재료 저장부(100), 재료 이송부(200), 재료 압축부(300) 및 재료 가열/성형부(400)를 포함한다. 이러한 각 부분은 베이스(1) 상에 배치될 수 있다.

이하에서는 각 부분의 구성 및 기능을 구분하여 설명한다.

재료 저장부(100)

재료 저장부(100)는 베이스 상에 배치된 호퍼(110; hopper)를 포함한다. 호퍼(110)는 상단에는 투입구(111)가, 그리고 하단에는 배출구(도면에는 도시되지 않음)가 형성된 소정 체적을 갖는 부재로서, 불연성 폐기물이 선별, 제거된 상태에서 소정 크기로 분쇄된 폐기물이 투입, 수용된다.

호퍼(110)의 하단에는 재료 이송부(200)가 배치되어 있어 호퍼(110)에서 배출된 폐기물이 재료 이송부(200) 내로 투입된다.

재료 이송부 (200)

재료 저장부(100), 즉 호퍼(110)의 하단에 배치된 재료 이송부(200)는 하우징(210), 하우징(210) 내에 회전 가능하게 장착된 이송 스크류(220) 및 이송 스크류(220)를 회전시키는 제 1 구동부(10)를 포함한다.

하우징(210)은 재료 저장부(100)의 호퍼(110)와 연결된 제 1 하우징(211) 및 제 1 하우징(211)과 연결된 제 2 하우징(212)으로 이루어지며, 제 1 하우징(211)과 제 2 하우징(212)의 내부에는 단일의 밀폐 공간이 형성된다.

제 1 하우징(211)의 상단에는 개방부(도시되지 않음)가 형성되어 있으며, 따라서 재료 저장부(100)의 호퍼(110)에서 배출된 폐기물은 제 1 하우징(211)의 내부 공간으로 투입된 후, 이송 스크류(220)를 통하여 제 2 하우징(212)의 내부 공간으로 이송된다.

도 4는 재료 이송부(200)를 구성하는 이송 스크류(220)의 정면도로서, 샤프트(221) 및 샤프트(221)의 외주면에 형성된 나선부(222)로 이루어진 이송 스크류(220)는 제 1 하우징(211)과 제 2 하우징(212)의 내부 공간에 길이 방향으로 배치되어 있으며, 그 양 종단부는 제 1 하우징(211)의 측벽과 제 2 하우징(212)의 측벽에 회전 가능한 상태로 장착되어 있다.

한편, 제 2 하우징(212)의 외부에는 제 1 구동부(10)가 장착되어 있으며, 제 2 하우징(212)의 외부로 연장된 이송 스크류(220)의 샤프트의 한 종단은 제 1 구동부(10)의 구동축에 연결되어 있다. 따라서, 이송 스크류(220)는 제 1 구동부(10)에 의하여 제 1 하우징(211)과 제 2 하우징(212)의 내부 공간에서 회전할 수 있다.

재료 압축부 (300)

재료 압축부(300)는 재료 이송부(200)의 하부, 특히 제 2 하우징(212)의 하부에 배치된다. 재료 압축부(300)는 재료 이송부(200)의 제 2 하우징(212)의 하부에 위치한 하우징(320) 및 하우징(320) 내부에 회전 가능하게 장착된 압축 스크류(310)를 포함한다.

재료 압축부(300)의 하우징(320)의 상단에는 개구가 형성되어 있고, 이 개구는 재료 이송부(200)의 제 2 하우징(212)의 하단에 형성된 개구와 연통되어 있다. 따라서, 재료 이송부(200)의 제 2 하우징(212)에서 배출된 폐기물은 재료 압축부(300)의 하우징(320) 내로 투입된다. 한편, 하우징(320)의 어느 한 종단(도 1에서 우측 종단)은 개방된 상태이다.

도 5는 재료 압축부(300)를 구성하는 압축 스크류(310)의 정면도로서, 압축 스크류(310)는 샤프트(311) 및 샤프트(311)의 외주면에 형성된 나선부(312)로 이루어진 압축 스크류(310)는 하우징(320)의 내부 공간에 길이 방향으로 배치되어 있다. 한 종단은 후술할 제 2 구동부(20)의 구동축에 연결되어 있으며, 제 2 종단은 자유단 상태로 위치한다.

재료 가열/ 성형부 (400)

재료 가열/성형부(400)는 재료 압축부(300)의 선단, 즉 하우징(320)의 선단에 배치되어 재료 압축부(300)에서 배출된 압축 폐기물(폐기물의 압축 과정은 후술하기로 함)을 가열 및 펠릿 형태로 성형하는 부분이다.

도 6a는 재료 가열/성형부(400)의 정면도, 그리고 도 6b는 도 6a의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 재료 가열/성형부(400)는 소정 두께의 성형 플레이트(410), 성형 플레이트(410)의 외측에 배치된 가열 수단 장착 플레이트(420) 및 가열 수단 장착 플레이트(420)에 장착된 가열 수단을 포함한다.

가열 수단 장착 플레이트(420)는 재료 압축부(300)의 하우징(320)의 개방된 선단에 고정적으로 장착된다. 한편, 성형 플레이트(410)는 재료 압축부(300)의 하우징(320)의 내부 공간과 대응되며, 다수의 관통공(411)이 형성되어 있다. 따라서, 재료 압축부(300)에서 배출된 폐기물은 성형 플레이트(410)를 통하여 외부로 배출되는 과정에서 성형 플레이트(410)의 관통공(411)의 단면 형상과 동일한 단면 형상(직경)을 갖는 펠릿 형상을 갖는다.

한편, 성형 플레이트(410)와 가열 수단 장착 플레이트(420)는 일체로 이루어질 수 있으며, 강도 및 열 전도성이 우수한 금속 재료로 이루어진다. 성형 플레이트(410)와 가열 수단 장착 플레이트(420)의 내부에는 횡으로 가로지르는, 즉 성형 플레이트(410)의 관통공(411)과 직교하는 다수의 가열 수단 장착 통로(430; 도 6a에서는 점선으로 도시됨)가 형성되어 있다.

다수의 가열 수단 장착 통로(430)는 그 양단이 외부로 노출되며, 성형 플레이트(410)의 관통공(411)의 열과 열 사이에 배치된다. 따라서, 각 가열 수단 장착 통로(430) 내에 가열 수단(예를 들어, 히터로서, 도면에는 도시되지 않음)이 장착될지라도 압축된 폐기물이 성형 플레이트(410)의 관통공(411)을 통하여 외부로 배출될 수 있다.

다수의 가열 수단 장착 통로(430)에 장착된 히터는 전원 공급부(도시되지 않음)에 연결되어 있으며, 따라서, 전원 공급에 의하여 히터에서 발생된 열은 성형 플레이트(410)로 전달되어 성형 플레이트(410)의 온도는 설정된 값까지 상승될 수 있다. 특히, 가열 수단 장착 통로(430)를 위와 같이 배치함으로써 가열 수단에서 발생하는 열이 모든 관통공(411)을 통과하는 폐기물 고형 연료에 균일하게 전달될 수 있다.

동력 전달부 (500)

한편, 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치는 제 2 구동부(20)의 구동력(회전력)을 재료 압축부(300)의 각 압축 스크류(310)에 전달하기 위한 동력 전달부(500)를 더 포함할 수 있다.

동력 전달부(500)는 제 2 구동부(20)의 구동 샤프트에 연결된 감속기(510) 및 감속기(510)의 샤프트에 연결된 커플링(520)을 포함한다. 커플링(520)은 재료 압축부(300)의 압축 스크류(310)의 샤프트(311)와 연결되어 있다.

한편, 동력 전달부(500)의 감속기(510)는 제 2 구동부(20)의 구동력을 감속하여 감속된 구동력을 재료 압축부(300)의 압축 스크류(310)에 전달할 수 있다. 따라서, 작업자는 투입된 폐기물의 종류, 폐기물의 수분 함량 등의 조건을 고려하여 감속기의 가동 여부를 결정하여 압축 스크류의 회전 속도, 즉 폐기물의 압축 및 이송 속도를 조절할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치의 기능을 각 도면을 통하여 상세히 설명한다.

재료 저장부(100)의 호퍼(110) 내에 폐기물이 투입되면, 재료 저장부(100)의 하단에 형성된 배출구를 통하여 폐기물은 재료 이송부(200)의 제 1 하우징 내로 투입된다. 이 상태에서, 재료 이송부(200)에 연결된 제 1 구동부(10)가 작동, 즉 이송 스크류(220)가 회전하면, 제 1 하우징 내의 폐기물은 제 2 하우징(212)으로 이송된 후, 재료 압축부(300)의 하우징 내로 투입된다.

이와 동시에, 제 2 구동부(20)의 회전력은 감속기와 커플링을 통하여 재료 압축부(300)의 압축 스크류(310)가 회전하며, 따라서 재료 저장부(100)로부터 재료 압축부(300)의 하우징(320) 내로 투입된 폐기물은 하우징(320)의 개방 선단에 장착된 가열/성형부(400)로 이송된다.

결과적으로, 폐기물은 가열/성형부(400)를 구성하는 성형 플레이트(410)에 형성된 다수의 관통공(411)을 통하여 외부로 배출되며, 이 과정에서 배출되는 폐기물은 관통공(411)의 단면 형상(예를 들어, 원형)에 따라 펠릿 형상을 갖게 된다.

한편, 위에서 설명한 바와 같이, 성형 플레이트(410)에 형성된 다수의 관통공(411)로 인하여 압축 스크류(310)를 통하여 이송되어 오는 폐기물의 양과 비교하여, 다수의 관통공(411)을 통하여 외부로 배출되는 폐기물의 양이 상당히 적으며, 따라서 압축 스크류(310)의 선단과 성형 플레이트(410) 사이에 존재하는 폐기물은 압축 스크류(310)에 의하여 계속적으로 이송되어 오는 폐기물에 의하여 압축된다.

결과적으로, 성형 플레이트(410)에 형성된 다수의 관통공(411)을 통하여 외부로 배출되는 폐기물은 압축된 상태의 펠릿 형상을 갖게 된다.

이와 함께, 위에서 설명한 바와 같이, 성형 플레이트(410)와 가열 수단 장착 플레이트(420)에 형성된 다수의 가열 수단 장착 통로(430) 내에 히터가 장착되어 있기 때문에 히터에서 발생한 열에 의하여 금속 재료로 이루어진 성형 플레이트(410)의 온도가 상승하며, 성형 플레이트(410)에 형성된 다수의 관통공(411)을 통하여 외부로 배출되는 과정에서 폐기물에 열이 전달되어 소정 온도로 가열된다.

이러한 조건들 하에서, 성형 플레이트(410)에 형성된 다수의 관통공(411)을 통하여 압축 및 가열된 상태 그리고 펠릿 형상을 갖는 고체 연료가 외부로 배출된다.

위에서 설명한 바와 같은 구성 및 기능을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치의 부가적인 구성 및 그에 따른 기능을 설명하면 다음과 같다.

압축 스크류에 가해지는 축력에 대응하는 구성

재료 압축부(300)를 구성하는 압축 스크류(310)의 샤프트(311)는 한 종단이 커플링(520)에 연결되어 있고, 다른 종단은 자유단으로서 가열/성형부(400)의 성형 플레이트(410)에 대응하고 있다. 이러한 구조에서는, 압축된 폐기물 속에서 회전하는 압축 스크류(310)의 각 자유 종단부에는 저항에 의하여 반경 방향의 힘과 회전력을 동시에 받게 되며, 따라서 자유 종단부에 처짐(또는 들어올려짐)이 발생함으로써 압축 스크류(310)는 변형된다 (즉, 일직선이 아닌 굽어진 상태).

이러한 이유로 압축 스크류(310)의 원활하고 정확한 회전이 어려우며, 폐기물의 균일한 이동이 이루어지지 않게 된다.

이러한 문제점을 예방하기 위하여 커플링(520)에 연결된 압축 스크류(310)의 샤프트(311)의 종단을 반구형 철부(또는 요부)로 형성하고 이에 대응하는 감속기(510)의 샤프트의 종단은 반구형 요부(또는 철부)로 형성하였다.

도 7은 커플링의 측면도로서, 압축 스크류(310)의 샤프트(311)와 감속기(510)의 샤프트(511)를 회전축을 함께 도시하고 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 커플링(520)에 연결된 압축 스크류(310)의 샤프트(311)의 종단을 반구형 요부(311-1)로 형성하고 이에 대응하는 감속기(510)의 샤프트(511)의 종단은 반구형 철부(511-1)로 형성함으로써, 압축 스크류(310)의 자유 종단부에 반경 방향의 힘이 작용하는 경우에 그 반대 종단은 감속기(510)의 샤프트(511)에 대하여 소정 각도 회전할 수 있다.

따라서, 압축 스크류(310)는 항상 일직선 상태를 유지할 수 있으며, 제 2 구동부(20)에 의하여 정확하게 회전할 수 있다.

한편, 위와 같은 기능을 수행하기 위하여 다양한 구조의 커플링이 이용될 수 있음은 물론이다.

폐기물의 과도한 투입 방지를 위한 구성

한편, 본 발명의 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치는 재료 압축부(300)의 하우징(320) 상부 내측면에 장착되고 제어부(도시되지 않음)를 통하여 제 1 구동부(10)에 전기적으로 연결된 폐기물 량 감지 수단(S; 레벨 센서)를 더 포함할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 가열/성형부(400)의 성형 플레이트(410)에 형성된 다수의 관통공(411)을 통하여 외부로 배출되는 폐기물의 양은 압축 스크류(310)에 의하여 이송되어 오는 폐기물의 양보다 상당히 적다. 따라서 재료 이송부(200)로부터 이송된 폐기물이 재료 압축부(300)의 하우징(320) 내에 과도하게 수용될 수 있으며, 심지어 재료 이송부(200)의 하우징(210)으로 역류할 수 있다.

이러한 문제의 발생을 방지하기 위하여 재료 압축부(300)의 하우징(320)의 상단부에 폐기물 량 감지 수단인 레벨 센서(S)를 장착하고, 이 감지 센서(S)를 제 1 구동부(10)의 구동을 제어하는 제어 유니트(도시되지 않음)를 전기적으로 연결하였다.

재료 압축부(300)의 하우징(320) 내의 폐기물이 설정된 높이에 도달되면, 레벨 센서(S)는 이를 감지하고 그 감지 신호를 제어 유니트로 전달하며, 제어 유니트는 제 1 구동부(10)의 구동을 정지시켜 재료 이송부(200)의 이송 스크류(220)의 작동을 정지시킴으로써 재료 이송부(200)의 하우징(210) 내의 폐기물이 재료 압축부(300)의 하우징(320) 내로 과도하게 투입되지 않는다.

수분 배출을 위한 구성

폐기물에는 수분이 함유되어 있으며, 이러한 폐기물을 이용하여 고형 연료를 제조하는 과정에서는 수분이 제거되어야 한다.

위에서 설명한 바와 같이, 재료 압축부(300)의 하우징(320) 내에서는 압축 스크류(310)의 선단과 가열/성형부(400)의 성형 플레이트(410) 사이에 존재하는 폐기물은 압축 스크류(310)에 의하여 계속적으로 이송되어 오는 폐기물에 의하여 압축되며, 이 압축 과정에서 폐기물에 함유된 수분은 폐기물과 분리된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 재료 압축부(300)의 하우징(320)에는 배출 부재(321)가 연결되어 있으며, 폐기물에서 추출된 수분은 이 배출 부재(321)를 통하여 외부로 배출된다. 따라서, 수분이 제거된 건조된 상태의 폐기물이 재료 가열/성형부(400)의 성형 플레이트(410), 즉 관통공(411)을 통과함으로써 폐기물은 빠른 시간에 그리고 적은 열로도 고형 연료로 변환될 수 있다.

여기서, 도 6에서는 가열/성형부(400)가 단일의 성형 플레이트(410)를 포함하는 구조를 도시하고 있지만, 그 수는 한정되지 않는다. 즉, 장치의 용량, 즉 고형 폐기물을 생산하는 용량에 따라 성형 플레이트(410)의 개수가 결정되며, 따라서 성형 플레이트는 2개 이상의 성형 플레이트로 이루어질 수 있다.

성형 플레이트의 마모 방지를 위한 구성

한편, 가열/성형부(400)의 성형 플레이트(410) 중에서 재료 압축부(300)의 하우징(320)과 대응하는 면은 이송되어오는 폐기물과 처음으로 접촉하는 면이다. 따라서, 소정의 압력의 폐기물과의 접촉에 의하여 재료 압축부(300)의 하우징(320)과 대응하는 면은 다른 부분에 비하여 마모가 빠른 속도로 진행된다.

본 발명에서는 이러한 점을 보완하기 위하여, 가열/성형부(400)의 성형 플레이트(410) 중에서 재료 압축부(300)의 하우징(320)과 대응하는 면에 별도의 부재인 보호 부재(410b)를 장착하였다.

즉, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 성형 플레이트(410)의 전면(즉, 재료 압축부(300)의 하우징(320)과 대응하는 부분)에 소정 깊이의 요부(410a)를 형성하고, 이 요부(410a) 내에 분리 가능하게 보호 부재(410b)를 장착하였다(도면 부호 "B"는 체결용 볼트임), 여기서, 보호 부재(410b)에는 성형 플레이트(410)에 형성된 관통공(411)과 대응하는 관통공이 형성되어야 함은 물론이다.

이러한 구조에서는, 재료 압축부(300)의 하우징(320) 내에서 이송되어오는 폐기물은 보호 부재(410b)와 접촉한 후, 성형 플레이트(410)에 형성된 관통공(411)을 통하여 외부로 배출되며, 따라서, 성형 플레이트(410)의 관통공(411)의 마모량이 현저하게 감소한다.

만일, 보호 부재(410b), 특히 관통공 주변 영역이 심하게 마모되면, 성형 플레이트(410)에서 보호 부재(410b)를 분리한 후, 새로운 보호 부재를 장착한다. 이러한 분리 가능한 보호 부재를 장착함으로써 성형 플레이트(410)를 장기간에 걸쳐 사용할 수 있다.

도 8은 도 3의 대응 도면으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치의 정면도, 도 9a는 도 8에 도시된 가열/성형부의 정면도, 도 9b는 도 9a의 선 B-B선을 따라 절취한 상태의 단면도이다.

본 실시예에 따른 장치에서의 가열/성형부(400-1)가 2개의 성형 플레이트(410-1 및 410-2)로 이루어져 있음을 도시하고 있다.

본 실시예에 따른 폐기물 고형 연료 제조 장치의 가열/성형부(400-1)는 소정 두께의 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2) 및 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)의 외측에 배치된 가열 수단 장착 플레이트(420-1)를 포함한다.

가열 수단 장착 플레이트(420-1)는 도 1 내지 도 3에 도시된 재료 압축부(300)의 하우징(330)의 개방된 선단에 고정적으로 장착된다. 한편, 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)는 재료 압축부(300)의 하우징(330)의 내부 공간과 대응되며, 다수의 관통공(411-1 및 411-2)이 형성되어 있다. 따라서, 재료 압축부(300)에서 배출된 폐기물은 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)를 통하여 외부로 배출되는 과정에서 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)의 관통공(411-1, 411-2)의 단면 형상과 동일한 단면 형상(직경)을 갖는 펠릿 형상을 갖는다.

한편, 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)와 가열 수단 장착 플레이트(420-1)는 일체로 이루어질 수 있으며, 강도 및 내마모성이 우수한 금속 재료로 이루어진다. 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)와 가열 수단 장착 플레이트(420-1)의 내부에는 횡으로 가로지르는, 즉 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)에 형성된 관통공(411-1 및 411-2)과 직교하는 다수의 가열 수단 장착 통로(430-1; 도 9a에서는 점선으로 도시됨)가 형성되어 있다.

이와 같은 구조를 갖는 가열/성형부(400-1)의 기능은 다량의 폐기물 고형 연료를 생산한다는 점 이외에는 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예의 가열/성형부(400)의 기능과 실질적으로 동일하다.

여기서, 이전 실시예의 가열/성형부(400-1)를 통하여 배출되는 폐기물 고형 연료와 비교하여, 본 실시예에서는 가열/성형부(400-1)의 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)를 통하여 다량의 폐기물 고형 연료가 배출되기 때문에, 재료 압축부(도 1의 300)에서도 폐기물이 가열/성형부(400-1)의 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)로 균일하게 이송되어야 한다.

이를 위하여, 본 실시예에서의 재료 압축부는 가열/성형부(400-1)의 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)와 각각 대응하는 2개의 압축 스크류를 하우징 내에 장착하는 것이 바람직하며, 이때 재료 압축부를 구성하는 2개의 압축 스크류는 서로 평행하게 배치된다.

제 1 압축 스크류의 샤프트 외주면에 형성된 나선부와 제 2 압축 스크류의 샤프트의 외주면에 형성된 나선부는 서로 반대 방향으로 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 재료 압축부의 제 1 압축 스크류의 나선부를 왼 나선부로, 그리고 제 2 압축 스크류의 샤프트의 외주면에 형성된 나선부를 오른 나선부로 구성할 수 있다.

이러한 조건에서 회전하는 제 1 및 제 2 압축 스크류에 의하여 강제 이동하는 폐기물은 재료 압축부의 하우징 내에서 어느 한 쪽으로 편중되지 않고 균일하게 분산된 상태로 제 1 및 제 2 성형 플레이트(도 8 및 도 9a의 410-1 및 410-2)를 향하여 균일하게 이동하고 배출된다.

여기서, 본 기술 분야의 지식을 가진 자는 위와 같이 2개의 압축 스크류를 포함하는 재료 압축부의 상세 구성을 도 1 내지 도 3에 도시된 구성을 통하여 그리고 위의 설명을 통하여 쉽게 이해할 수 있으며, 따라서 위의 구성을 도면을 통하여 도시하지 않았다.

한편, 제 1 및 제 2 압축 스크류의 샤프트를 단일의 구동축(감속기의 샤프트)과 연결하기 위하여 일반적인 기어 박스(기어 조립체)를 이용할 수 있다.

즉, 기어 조립체는 감속기의 샤프트에 연결된 메인 기어 및 메인 기어에 치합된 보조 기어를 포함한다. 기어 조립체의 메인 기어의 회전축은 제 1 커플링을 통하여 재료 압축부의 제 1 압축 스크류, 즉 샤프트와 연결되고 보조 기어의 회전축은 제 2 커플링을 통하여 재료 압축부의 제 2 압축 스크류, 즉 샤프트와 연결된다.

기어 조립체에 의하여 제 1 구동부(10)의 회전력에 의하여 재료 압축부의 제 1 압축 스크류와 제 2 압축 스크류는 서로 반대 방향으로 회전한다.

여기서, 위와 같은 기어 조립체의 구성 및 제 1 및 제 2 커플링과의 관계는 동력 전달 수단과 관련한 분야에서 일반적인 사항이고 또한 위의 설명으로서 그 구성이 충분히 이해할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략하며, 도면에 그 구성을 도시하지 않았다.

한편, 본 실시예에서도 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 성형 플레이트(410-1 및 410-2)의 전면부 (즉, 재료 압축부의 하우징에 대응하는 부분)에 소정 깊이의 요부(410-1a)를 형성하고, 이 요부(410-1a) 내에 분리 가능하게 보호 부재(410-1b)를 장착하였다. 보호 부재(410-1b)에는 성형 플레이트(410-1)에 형성된 관통공(411-1)과 대응하는 관통공이 형성되어야 함은 물론이다.

이러한 보호 부재(410-1b)의 기능 및 사용 효과는 도 6a 및 도 6b에서 설명된 보호 부재(410b)의 기능과 동일하며, 따라서 이에 대한 설명은 생략한다.

위와 같은 가열/성형부 및 재료 압축부의 구성을 제외한 나머지 구성은 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예의 대응 구성과 동일하며, 이에 중복 설명은 생략한다.

본 명세서에 개시된 실시 예는 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함 물론, 균등한 다른 실시예의 구현이 가능하다.

Claims

폐기물을 펠릿 형태의 고형 연료로 제조하는 장치에 있어서,
제 1 구동부에 연결되어 외부로부터 공급된 내부의 폐기물을 이송시키는 재료 이송부;
재료 이송부를 통하여 이송된 폐기물을 압축시키는 재료 압축부;
제 2 구동부에 연결되어 재료 압축부에 외부의 회전력을 전달하는 동력 전달부 및
재료 압축부에 의하여 압축된 상태로 이송된 폐기물에 열을 가하고 펠릿 형태로 성형하여 고형 연료화시키는 재료 가열/성형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 1 항에 있어서, 재료 이송부는,
재료 저장부 하부에 배치되어 폐기물이 투입되는 하우징; 및
하우징 내에 배치되며, 양 종단이 하우징에 회전 가능하게 장착된 샤프트 및 샤프트의 외주면에 형성된 나선부를 포함하는 이송 스크류를 포함하여
제 1 구동부에 의하여 이송 스크류가 회전하여 폐기물을 재료 압축부로 이송시키는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 1 항에 있어서, 재료 압축부는,
재료 이송부의 하우징의 하부에 배치되어 재료 이송부를 통하여 이송된 폐기물을 수용하며, 선단부는 개방되어 있는 하우징; 및
하우징 내에 배치된 상태로 동력 전달부에 의하여 전달된 제 2 구동부의 구동력에 의하여 회전하며, 제 1 종단은 하우징에 회전 가능하게 장착되고 제 2 종단은 자유단 상태의 샤프트 및 샤프트의 외주면에 형성된 나선부를 갖는 압축 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 3 항에 있어서, 재료 압축부는 하우징 상부 내면에 장착되어 하우징 내의 폐기물의 양에 대한 신호를 제어부로 전달하는 폐기물 양 감지 수단을 더 포함하여 감지 수단의 감지 신호를 받은 제어부는 하우징 내의 폐기물의 양에 따라 제 2 구동부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 3 항에 있어서, 동력 전달부는 제 2 구동부의 샤프트에 연결된 감속기 및 감속기의 샤프트와 재료 압축부의 압축 스크류의 샤프트와 연결된 커플링을 포함하되,
압축 스크류의 자유 종단에 반경 방향의 힘이 작용할 때 커플링에 결합된 압축 스크류의 한 종단은 감속기의 샤프트에 대하여 변위되어 압축 스크류는 직선 형상을 유지하는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 5 항에 있어서, 커플링에 연결된 압축 스크류의 샤프트의 종단은 반구형 요부 또는 철부로 형성되며, 이에 대응하는 감속기의 샤프트의 종단은 반구형 철부 또는 요부로 형성된 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 1 항에 있어서, 재료 가열/성형부는,
다수의 관통공이 형성되며, 재료 압축부의 압축 스크류와 대응하는 성형 플레이트;
성형 플레이트의 외측에 배치되며, 재료 압축부의 하우징의 개방된 선단에 고정적으로 장착되며 가열 수단 장착 플레이트; 및
성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트에 장착되어 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트를 가열하는 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 7 항에 있어서,
성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트는 그 내부에는 성형 플레이트의 관통공과 직교하는 적어도 하나의 가열 수단 장착 통로가 형성되되, 가열 수단 장착 통로는 그 양단이 외부로 노출되어 가열 수단이 가열 수단 장착 통로 내에 삽입, 장착되며,
가열 수단 장착 통로는 성형 플레이트의 관통공의 열과 열 사이에 배치되어 압축된 폐기물이 방해를 받지 않고 성형 플레이트의 관통공을 통하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 8 항에 있어서, 성형 플레이트의 재료 압축부의 하우징과 대응하는 부분에 분리 가능하게 보호 부재가 장착되되, 보호 부재에는 성형 플레이트에 형성된 관통공과 대응하는 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
재료 압축부는 재료 이송부의 하우징의 하부에 배치되어 재료 이송부를 통하여 이송된 폐기물을 수용하며, 선단부는 개방되어 있는 하우징; 및 하우징 내에 배치된 상태로 동력 전달부에 의하여 전달된 제 2 구동부의 구동력에 의하여 회전하며, 제 1 종단은 하우징에 회전 가능하게 장착되고 제 2 종단은 자유단 상태의 샤프트 및 샤프트의 외주면에 형성된 나선부를 갖는 적어도 다수의 압축 스크류를 포함하며,
재료 가열/성형부는 다수의 관통공이 각각 형성되고 재료 압축부의 압축 스크류와 각각 대응하는, 일체화된 다수의 성형 플레이트; 성형 플레이트의 외측에 배치되며, 재료 압축부의 하우징의 개방된 선단에 고정적으로 장착되며 가열 수단 장착 플레이트; 및 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트에 장착되어 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트를 가열하는 가열 수단을 포함하고,
동력 전달부는 제 2 구동부의 샤프트에 연결된 감속기, 감속기의 샤프트와 연결된 기어 조립체 및 기어 조립체와 각 압축 스크류의 샤프트와 연결된 다수의 커플링을 포함하여
재료 압축부의 다수의 압축 스크류의 샤프트는 제 2 구동부에 의하여 동시에 회전하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 10 항에 있어서, 재료 압축부의 각 압축 스크류는 이웃하는 압축 스크류의 나선부와 반대 방향으로 형성된 나선부를 갖는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 10 항에 있어서, 각 성형 플레이트의 재료 압축부의 하우징과 대응하는 부분에 분리 가능하게 보호 부재가 장착되되, 보호 부재에는 성형 플레이트에 형성된 관통공과 대응하는 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 10 항에 있어서,
다수의 성형 플레이트와 가열 수단 장착 플레이트는 그 내부에는 성형 플레이트의 관통공과 직교하는 적어도 하나의 가열 수단 장착 통로가 형성되되, 가열 수단 장착 통로는 그 양단이 외부로 노출되어 가열 수단이 가열 수단 장착 통로 내에 삽입 장착되며,
가열 수단 장착 통로는 성형 플레이트의 관통공의 열과 열 사이에 배치되어 압축된 폐기물이 방해를 받지 않고 성형 플레이트의 관통공을 통하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.
제 1 항에 있어서, 재료 압축부는 하우징 상부 내면에 장착되어 하우징 내의 폐기물의 양에 대한 신호를 제어부로 전달하는 폐기물 양 감지 수단을 더 포함하여 감지 수단의 감지 신호를 받은 제어부는 하우징 내의 폐기물의 양에 따라 제 2 구동부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 폐기물 고형 연료 제조 장치.