KR20190106196A - 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치 - Google Patents

Abstract

이동식 화장실의 변기로부터 배출되는 소변과 대변 그리고 분뇨 처리수를 대류압을 이용하는 다단연소방식을 통해 소량의 연료만으로도 강력한 화력을 발생시켜서 분뇨를 빠르게 증발시키거나 숯 또는 분말화하여 소멸시킬 수 있으며 태양열 발전을 이용하기 때문에 경제적인 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치(100)가 개시된다. 중공의 케이싱으로 이루어진 본체(110)의 내부에는 측벽이 천공망으로 이루어진 통으로 제작된 분뇨 고액분리장치(120)가 배치되고, 본체(110) 내에서 분뇨 고액분리장치(120)의 주변에는 중공의 금속 배럴로 이루어진 연소실(130)이 배치되고, 연소실(130)의 내부는 수직하게 배치된 열기 지연판(134)에 의해서 제1 컴파트먼트(131)와 상기 제2 컴파트먼트(132)로 나뉘고, 연소실(130)의 수직한 원통형 부분에는 제3 컴파트먼트(133)가 한정되고, 제3 컴파트먼트(133)는 엘보우관(137)에 의해서 제2 컴파트먼트(132)와 서로 연통하며, 본체(110)의 외부 일측에는 자동점화 송풍버너(140)가 배치되고, 본체(110)의 외부 상측에 배치되어 연소실에서 발생하는 연소가스를 외부로 강제 배출시키기 위한 흡출기(150)가 배출연도(116)의 상부에 설치되고, 이동식 화장실의 외부에는 태양광 발전장치(160)가 설치되며, 본체(110)의 하부 일측에는 재 청소구(115)가 설치된다.

Description

이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치{Rocket stove-type incinerator for burning night-soil which is used for a movable toilet}

본 발명은 이동식 화장실용 분뇨 소각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 친환경 소재의 고체연료와 천연가스를 비롯하여 기름, 가스, 연탄 등을 모두 연료로 사용할 수 있고 이들 연료를 로켓 스토브 타입의 대류압을 이용한 다단연소방식을 통해서 연소시킴으로써 아주 적은 연료 투입만으로도 분뇨의 수분을 빠르게 증발시키고 배변의 찌꺼기는 간접열 가열방식으로 가스화 및 숯화하여 잔재물들을 퇴비로 재활용할 수 있는 경제적이고 친환경적인 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 화장실은 인류가 문화생활을 영위하는데 꼭 필요한 시설이다. 우리나라를 비롯하여 경제가 발전한 상하수도 시설이 잘 정비된 국가에서는 단독주택, 다세대 주택이나 아파트, 빌딩 등의 건축물에 대부분 수세식 화장실을 채택하고 있으며, 산속이나 계곡, 공원, 유원지, 건설현장 등과 같이 환경적인 문제 또는 경제성을 이유로 상하수도를 설치하기 곤란한 일부지역에서는 이동식 화장실을 채택하고 있다.

이동식 화장실은 보통 목분(=톱밥)에 미생물 발효제를 섞어주어 자연발효를 유도한다. 분뇨가 일정량 쌓이게 되면 이동식 화장실의 하부에 마련된 분뇨통의 배출구를 통해 분뇨와 혼합된 목분을 끄집어 내고, 이렇게 꺼낸 분뇨와 목분의 혼합물은 퇴비로 사용하는 것이 일반적이다.

그런데, 기존의 발효 및 수거 방식을 적용한 재래식 화장실의 경우에는 잔존물을 처리하는데 적지않은 처리비용이 발생하고 있고, 분뇨의 장시간 방치에 따른 악취, 환경오염 등의 문제점이 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 다양한 기술들이 연구되었는 바, 예를 들어 대한민국 등록특허공보 제10-0441034호(등록일자: 2004년 07월 09일)에는 화장실의 인체 배설물 자동 소각장치가 개시되어 있는데, 이 특허에서는 설치면적을 최소화하고 발생가스를 효율적으로 집진하기 위한 목적으로 변기 아랫쪽에 구동모터에 의해 슬라이딩 개폐되는 다수의 개폐문을 설치하고 실린더에 의해 상하 승강할 수 있는 커버와 임펠러를 소각 오븐 내에 설치하였다.

그런데, 이 특허에 따른 소각장치는 구동모터, 실린더, 임펠러 등을 구동시키기 위해서 반드시 다량의 전기에너지가 공급되어야 하며, 일반적은 연소방식의 소각 오븐을 구비하고 있기 때문에 연소시 악취가 발생하고, 사용자가 배변시에 인체 배설물을 즉각적으로 처리하도록 구성되어 있어서 분뇨 소각후 남은 부산물을 퇴비로 사용하기에는 적합하지 않은 문제점이 있다.

따라서, 분뇨를 보다 경제적이고 친환경적으로 완전연소시킬 수 있고 정화조가 필요없는 쾌적하고 위생적인 이동식 화장실의 개발 필요성이 대두하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0441034호(등록일자: 2004년 07월 09일) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0362823호(등록일자: 2004년 09월 13일) 대한민국 등록특허공보 제10-0616449호(등록일자: 2006년 08월 21일) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0069049호(등록일자: 2012년 06월 28일)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 이동식 화장실의 변기로부터 배출되는 소변과 대변 그리고 분뇨 처리수를 대류압을 이용하는 다단연소방식을 통해 소량의 연료만으로도 강력한 화력을 발생시켜서 분뇨를 빠르게 증발시키거나 숯 또는 분말화하여 소멸시킬 수 있으며 태양열 발전을 이용하기 때문에 경제적인 분뇨 소각장치를 제공하려는 것이다.

전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치로서,

중공의 케이싱으로 이루어진 본체;

상기 본체 내에 배치되고, 측벽이 천공망으로 이루어진 통으로 제작된 분뇨 고액분리장치;

상기 본체 내에서 상기 분뇨 고액분리장치의 주변에 배치되고 중공의 금속 배럴로 이루어진 연소실 - 상기 연소실은 속이 빈 직사각형의 함체형상 부분과 상기 함체형상 부분의 일측 상부에서 수직하게 일정길이만큼 상부로 연장되도록 배치된 원통형 부분으로 이루어지고, 상기 함체형상 부분의 내부에는 열기 지연판이 상기 연소실의 내부를 수직방향으로 가로질러서 연장되도록 배치되고, 상기 열기 지연판의 하부 중간위치에는 개구부가 형성되며, 상기 함체형상 부분의 내부는 상기 열기 지연판에 의해서 제1 컴파트먼트와 상기 제2 컴파트먼트로 나뉘고, 상기 원통형 부분은 제3 컴파트먼트를 한정하며, 상기 제3 컴파트먼트는 상기 제2 컴파트먼트와 서로 연통함 -;

상기 본체의 외부 일측에 배치되어 상기 연소실 내부로 열풍을 공급하기 위한 자동점화 송풍버너;

상기 본체의 외부 상측에 배치되어 상기 연소실에서 발생하는 연소가스를 외부로 강제 배출시키기 위한 흡출기;

상기 이동식 화장실의 외부에 설치되는 태양광 발전장치; 및

상기 분뇨 소각장치의 전체적인 작동을 제어하기 위한 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치를 제공한다.

상기 본체는 상기 이동식 화장실의 내부에 설치되어 있는 변기의 아래쪽에 배치되며, 상기 본체의 상부 일측에는 상기 변기로부터 소변을 포함한 분뇨처리수와 대변을 도입하기 위한 분뇨 유입관이 설치되고, 상기 분뇨 유입관의 상부는 상기 변기의 하부와 유체 연결되고 상기 분뇨 유입관의 하부는 상기 분뇨 고액분리장치의 상부와 유체 연결되며, 상기 변기의 물 저장소내에는 EM발효액 보관용 키트가 배치되어 상기 변기에서 물을 내릴 때 EM발효액이 분뇨 처리수와 함께 상기 변기에 투입되도록 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 제3 컴파트먼트는 엘보우관에 의해서 상기 제2 컴파트먼트와 서로 연통하게 되고, 상기 엘보우관의 상부는 상기 제3 컴파트먼트 내로 연장 배치되고, 상기 엘보우관의 중간부와 하부는 상기 제2 컴파트먼트 내에 배치되며, 상기 엘보우의 하부 끝단은 상기 지연판의 상기 개구부 근처에 배치되고, 상기 제 1 컴파트먼트의 인접위치에는 상기 분뇨고액분리장치가 배치되며, 상기 분뇨고액분리장치의 하부 일측에는 분뇨재토출구가 설치되고, 상기 분뇨재토출구의 말단은 상기 본체의 외부로 노출되며, 상기 분뇨 고액분리장치의 하부에는 중량감지센서가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 컴파트먼트와 상기 제2 컴파트먼트에는 산소공급관이 수평방향으로 가로질러서 연장 배치되고, 상기 산소공급관의 일측은 상기 제1 컴파트먼트 외부로 연장되어 노출된 것을 특징으로 한다.

상기 연소실의 일측에는 다양한 연소재료를 투입할 수 있는 화구가 배치되고, 상기 화구의 일측은 상기 제1 컴파트먼트와 연통하고 상기 화구의 타측은 외부로 노출되도록 배치되며, 외부로 노출된 상기 화구의 타측에는 갈탄이나 연탄을 사용할 수도 있는 원형 토관이 삽입되어 있고, 상기 화구의 중간에는 나무 투입구가 수직하게 연장 배치되어 상기 나무 투입구의 하부는 상기 화구와 연통하고 상기 나무 투입구의 상부는 외부로 노출된 것을 특징으로 한다.

상기 화구의 전방 외부위치에는 상기 자동점화 송풍버너가 배치되고, 상기 자동점화 송풍버너는 상기 태양광 발전장치와 전기적으로 연결되어 상기 태양광 발전장치로부터 전력을 공급받아서 작동하며, 상기 제어장치에 의해서 그 동작이 제어되고, 상기 자동점화 송풍버너의 상부에는 기름 또는 펠렛등의 연료를 투입할 수 있는 호퍼가 설치되고, 상기 자동점화 송풍버너의 하단부에는 천연가스, 기름류를 연료로 사용할 경우를 대비하여 유입노즐 배관이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 측벽 일측에는 상기 본체의 내부공간에 채워지는 소변과 분뇨처리수의 수위를 감지하여 상기 제어장치로 감지신호를 송출하기 위한 수위감지센서가 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 본체의 상부 일측에는 "ㄱ"자 형상의 분뇨가스 배출관이 수직하게 연장 배치되고, 상기 분뇨가스 배출관의 하부는 상기 본체와 연통하며, 상기 본체의 외부 일측에는 배출연도가 수직하게 배치되고, 상기 배출연도의 하부는 상기 본체의 하부 일측으로부터 외부로 수평 연장되는 재 청소구의 중간에 유체 연결되며, 상기 배출연도의 상부는 상기 화장실의 외부로 노출되도록 연장되고, 상기 배출연도의 상부에는 상기 흡출기가 설치되며, 상기 배출연도의 중간에는 상기 분뇨가스 배출관의 상부가 유체 연결된 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 분뇨 소각장치를 채택한 화장실은 정화조가 필요없는 수세식 화장실로서 분뇨의 즉시 처리가 가능하므로, 그동안 공공화장실의 문제점으로 지적된 분뇨에 의한 환경오염, 악취, 해충번식 등 관리상의 애로점이 해결되고, 분뇨처리에 따르는 시설비용, 수거비용 및 처리비용이 들지않아서 경제적이다. 또한, 이동식 및 조립식으로도 가능하고 친자연에너지인 태양열 발전을 이용하기 때문에 전기가 없는 곳에서도 사용이 가능하고 경제적이다. 또한, 평상시 분뇨는 화장실 내부변기에서 물을 내릴 때 EM발효액을 투입시켜 분뇨들이 자동 숙성 분해되도록 하고 숙성가스는 발효가스 배출구를 통해 증발 소멸되도록 하며 분뇨의 연소열을 이용해서 잔재물들을 연소시키기 때문에, 위생적이고 청결한 화장실 문화 보급에 기여할 수 있다. 즉, 분뇨는 자연 연소되는 강력 스토브장치로 연소중 발생되는 연료가스와 분뇨가스 산소가 만나면서 가스화 연소를 유도하여 증발 소멸시키게 된다. 게다가, 친환경 소재의 모든 고체연료(화목, 펠렛)와 천연가스를 비롯하여, 기름, 가스, 연탄 등 모두 연료로 사용할 수 있으므로 비용부담이 없다. 대류방식 난로형 연소방식(로켓방식, 제트방식)이므로, 아주 적은 연료 투입으로도 분뇨의 수분을 증발시키고 배변의 찌꺼기는 간접열 가열방식으로 가스화되어 숯화 연소되므로 잔재물들은 퇴비등으로 재활용이 가능하다. 분뇨처리방식은 화목 등 고체연료를 이용 사용빈도에 따라 1달에 한번 정도 화구에 투입하여 증발 및 간접가열로 가스화 숯화로 재만 거두어 퇴비로 비축하면 된다.

본 발명에 따른 분뇨 소각장치는 외부용 기존화장실에도 장착이 가능하고, 분뇨의 재활용을 통한 고품질의 퇴비생산이 가능하며, 설치장소에 구애받지 않고 산속, 계곡, 공원, 유원지, 펜션, 농가, 전시용 부스, 휴게소, 현장 등 어디든지 설치가 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분뇨 소각장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 도 1에 도시된 분뇨 소각장치의 연소실 및 그 주변 구성을 확대하여 나타낸 도면; 그리고
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분뇨 소각장치의 작동과정을 보여주는 도면.

이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치에 대해 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분뇨 소각장치의 전체적인 구성이 개략적으로 도시되어 있고, 도 2에는 분뇨 소각장치의 연소실 및 그 주변 구성이 나타나 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분뇨 소각장치(100)는, 주로 바람직하게는 중공의 케이싱으로 이루어진 본체(110), 상기 본체(110) 내에 배치된 분뇨 고액분리장치(120), 상기 본체(110) 내에서 상기 분뇨 고액분리장치(120)의 주변에 배치되고 중공의 금속 배럴로 이루어진 연소실(130), 상기 본체(110)의 외부 일측에 배치되어 상기 연소실(130) 내부로 열풍을 공급하기 위한 자동점화 송풍버너(140), 상기 본체(110)의 외부 상측에 배치되어 상기 연소실에서 발생하는 연소가스를 외부로 강제 배출시키기 위한 흡출기(150), 상기 이동식 화장실의 지붕에 설치되는 태양광 발전장치(160) 및 이들의 작동을 제어하기 위한 제어장치(170)를 포함한다.

먼저, 본체(110)는 이동식 화장실의 내부에 설치되어 있는 변기(T)의 아래쪽에 배치되며, 본체(110)의 상부 일측에는 이동식 화장실의 사용자가 용변을 볼 때 변기(T)로부터 소변을 포함한 분뇨처리수와 대변을 도입하기 위한 분뇨 유입관(112)이 설치된다. 변기(T)의 물 저장소(TR)내에는 EM발효액 보관용 키트(도시되지 않음)가 배치되는데, EM발효액 보관용 키트는 변기(T)에서 물을 내릴 때 EM발효액을 분뇨 처리수와 함께 효과적으로 투입할 수 있도록 배치된다.

상기 분뇨 유입관(112)은 본체(110)의 상부면에 대하여 수직하게 연장 배치되는데, 분뇨 유입관(112)의 상부는 변기(T)의 하부와 유체 연결되고 분뇨 유입관(112)의 하부는 분뇨 고액분리장치(120)의 상부와 유체 연결된다. 따라서, 이동식 화장실의 사용자가 용변을 볼 때 변기(T)로부터 소변과 대변 및 분뇨처리수가 함께 분뇨 유입관(112)을 거쳐서 분뇨 고액분리장치(120)내로 유입된다.

바람직하게는, 분뇨 고액분리장치(120)는 방사상 측벽이 천공망으로 이루어진 원통형의 통으로 제작된다. 분뇨 고액분리장치(120)는 연소실(130)의 상부면상에 안착되도록 배치되고, 분뇨 고액분리장치(120)의 하부에는 중량감지센서(122)가 설치된다. 분뇨 유입관(112)을 거쳐서 분뇨 고액분리장치(120)내로 도입되는 액체의 소변과 분뇨처리수는 분뇨 고액분리장치(120)의 측벽에 형성된 다수의 관통공(121)을 통해서 자동으로 고액분리되어 본체(110)쪽으로 배출되고, 고체형태의 대변은 그대로 내측 바닥에 남게 되는데, 이때 중량감지센서(122)가 잔류하는 대변의 무게를 측정하여 미리 설정한 값에 도달하면 제어장치(170)는 자동점화 송풍장치(140)를 점화시켜서 분뇨를 태우게 된다.

분뇨 고액분리장치(120)는 평상시에는 변기(T)에서 물과 함께 내려온 친환경소재인 EM 발효액이 축적된 분뇨들을 발효숙성시켜서 유입되는 산소와 함께 자연증발되고 쾌적한 정화통 상태로 유지된다. 분뇨 고액분리장치(120)는 연소 가열시에는 그 내부의 수분이 빠르게 증발하여 재만 남게 되는데, 이것은 분뇨 고액분리장치(120)의 하부 일측에 설치된 분뇨재토출구(136)를 통해서 외부로 배출되어 퇴비로 활용될 수 있다.

한편, 본체(110) 내로 배출되는 소변과 분뇨처리수는 본체(110)에 저장되고, 추후 자동점화 송풍장치(140)의 작동에 의해 발생하는 열풍으로 간접적으로 건조시켜서 분뇨가스와 함께 외부로 배출시키게 된다. 본체(110)의 측벽 일측에는 수위감지센서(114)가 배치되는데, 수위감지센서(114)는 본체(110)의 내부공간에 채워지는 소변과 분뇨처리수의 수위를 감지하여 제어장치(170)로 감지신호를 송출하게 되고, 제어장치(170)는 수위감지센서(114)로부터 전달되는 신호를 기초로 하여 자동점화 송풍장치(140)를 적절하게 작동시켜서 소변 및 분뇨처리수를 열풍으로 간접적으로 건조시키게 된다.

본체(110)의 상부 일측에는 "ㄱ"자 형상의 분뇨가스 배출관(111)이 수직하게 연장 배치된다. 분뇨가스 배출관(111)의 하부는 본체(110)와 연통한다. 또한, 본체(110)의 외부 일측에는 배출연도(116)가 수직하게 배치되는데, 배출연도(116)의 하부는 본체(110)의 하부 일측으로부터 외부로 수평 연장되는 재 청소구(115)의 중간에 유체 연결된다. 배출연도(116)의 상부는 화장실의 외부로 노출되도록 연장되고, 배출연도(116)의 상부에는 상기 흡출기(150)가 설치된다. 배출연도(116)의 중간에는 상기 분뇨가스 배출관(111)의 상부가 유체 연결된다.

평상시 분뇨가스는 분뇨가스 배출관(111)을 통해서 수분증발과 함께 자연 배출되고, 분뇨 연소시에는 배출연도(116)를 통해서 외부로 배출되는 화기와 만나서 가스화 연소를 유도하여 완전연소시켜서 대기중으로 방출되는 것이다. 상기 재 청소구(115)는 분뇨 연소후 타고남은 숯, 재들을 꺼낼 수 있도록 그 내측 단부가 연소실(130)의 제2 컴파트먼트(132)와 연통하도록 배치되고 그 외측 단부는 외부로 노출된다.

한편, 본체(110)의 내부에 배치되는 연소실(130)은 속이 빈 직사각형의 함체형상 부분과 상기 함체형상 부분의 일측 상부에서 수직하게 일정길이만큼 상부로 연장되도록 배치된 원통형 부분으로 이루어지는데, 연소실(130)의 함체형상 부분의 내부에는 열기 지연판(134)이 배치된다. 열기 지연판(134)은 연소실(130)의 내부를 수직방향으로 가로질러서 연장되도록 배치되고, 열기 지연판(134)의 하부 중간위치에는 개구부(135)가 형성된다. 연소실(130)의 함체형상 부분의 내부는 열기 지연판(134)에 의해서 제1 컴파트먼트(131)와 상기 제2 컴파트먼트(132)로 나뉘게 된다.

연소실(130)의 인접위치, 바람직하게는 제1 컴파트먼트(131)의 인접위치에는 분뇨고액분리장치(120)가 배치되는데, 분뇨고액분리장치(120)의 하부 일측에 설치된 분뇨재토출구(136)의 말단은 본체(110)의 외부로 노출된다. 분뇨재토출구(136)는 대변이 분뇨 고액분리장치(120)의 내부 하측에 잔류하여 열풍에 의해 건조되어 발생하게 되는 분뇨재를 본체(110)의 외부로 배출하기 위한 것이다.

제1 컴파트먼트(131)와 제2 컴파트먼트(132)는 열기 지연판(134)의 개구부(135)에 의해서 서로 연통하게 된다. 연소실(130)의 내부, 즉 제1 컴파트먼트(131)와 제2 컴파트먼트(132)에는 산소공급관(138)이 수평방향으로 가로질러서 연장 배치된다. 산소공급관(138)의 일측은 제1 컴파트먼트(131) 외부로 연장되어 노출된다. 산소공급관(138)을 통해서 신선한 공기가 연소실(130) 내로 유입되어 투입연료의 연소를 돕게 됨으로써 더욱 강력한 연소화가 진행될 수 있다.

상기 원통형 부분은 제3 컴파트먼트(133)를 한정하게 되는데, 제3 컴파트먼트(133)는 엘보우관(137)에 의해서 제2 컴파트먼트(132)와 서로 연통하게 된다. 즉, 엘보우관(137)의 상부는 제3 컴파트먼트(133) 내로 연장 배치되고, 엘보우관(137)의 중간부와 하부는 제2 컴파트먼트(132) 내에 배치되며, 엘보우(137)의 하부 끝단은 지연판(134)의 개구부(135) 근처에 배치된다. 자동점화 송풍버너(140)에 의해서 제1 컴파트먼트(131)내로 공급되는 건조 열풍은 제1 컴파트먼트(131) 근처에 인접하도록 배치된 분뇨 고액분리장치(120)의 내측 하부에 잔류하고 있는 대변을 가열하여 연소시키게 되고, 계속해서 제2 컴파트먼트(132)내로 유동함과 동시에 그중 일부는 엘보우관(137)을 거쳐서 제3 컴파트먼트(133)내로 수직방향으로 유동한 후 다시 하방향으로 유동하면서 본체(110) 내에 수용된 분뇨처리수와 소변을 간접적으로 건조시키게 되는 것이다.

한편, 연소실(130)의 일측에는 다양한 연소재료를 투입할 수 있는 화구(180)가 배치된다. 화구(180)의 일측은 연소실(130)의 제1 컴파트먼트(131)와 연통하고 화구(180)의 타측은 외부로 노출되도록 배치된다. 외부로 노출된 화구(180)의 타측에는 갈탄이나 연탄을 사용할 수도 있는 원형 토관(도시되지 않음)이 삽입되어 있다. 화구(180)의 중간에는 나무 투입구(182)가 수직하게 연장 배치된다. 나무 투입구(182)의 하부는 화구(180)와 연통하고, 나무 투입구(182)의 상부는 외부로 노출된다. 나무 투입구(182)에는 큰 나무를 투입할 필요없이 작은 잔가지를 투입할 수 있도록 설계하였다.

화구(180)의 전방 외부위치에는 상기 자동점화 송풍버너(140)가 배치된다. 자동점화 송풍버너(140)는 태양광 발전장치(160)와 전기적으로 연결되어 태양광 발전장치(160)로부터 전력을 공급받아서 작동하며, 제어장치(170)에 의해서 그 동작이 제어된다. 자동점화 송풍버너(140)의 상부에는 기름 또는 펠렛등의 연료를 투입할 수 있는 호퍼(142)가 설치된다. 자동점화 송풍버너(140)의 하단부에는 LPG 등 천연가스, 기름류를 연료로 사용할 경우를 대비하여 유입노즐 배관(도시되지 않음)이 설치되어 있고, 상기 유입노즐 배관의 일단부가 외부로 노출되어 있다.

이와 같이 구성되는 연소실(130) 및 그 주변장치들에 의해서 본 발명에 따른 분뇨 소각장치(100)는 대형 화목난로나 대형 보일러기능이 아닌 대류압 방식의 제트기류 가스화 연소장치에 해당하는 작은 난로형 스토브에 해당한다. 본 발명에 채택하고 있는 연소방식은 대류압을 이용하여 거꾸로 연소되는 방식으로서, 투입연료의 끝부분부터 연소되므로 제트기류를 형성하여 아주 작은 연료투입만으로 강력한 열기 생성이 가능하고, 연도 통로를 따라 접촉된 분뇨의 수분증발이 빠르게 이루어지며, 가열되면서 발생하는 메탄가스 등은 연료의 연소배출구와 만나면서 가스화되어 더욱 강력한 화력으로 외부를 한번 더 가열 증발한 후 연도를 따라 외부로 빠져나가게 되는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분뇨 소각장치(100)가 설치되는 화장실의 지붕에는 태양광 발전장치(160)가 설치되는데, 태양광 발전장치(160)는 태양전지, 인버터, 배터리 및 콘트롤장치로 구성되며, 태양광 발전장치(160)에 의해서 주간에 생성되는 전기에너지는 제어장치(170)의 작동에 의해서 화장실 실내외등(도시되지 않음), 자동점화 송풍버너(140), 흡출기(150), 실내 센서장치(도시되지 않음) 등으로 적정 배분하여 공급된다.

하기에서는 전술한 바와 같이 구성된 분뇨 소각장치(100)의 작동과정에 대해 간력하게 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분뇨 소각장치의 작동과정을 보여주는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분뇨 소각장치(100)가 설치된 화장실에서 사용자가 용변을 보는 경우, 변기(T)로부터 대변과 소변 그리고 분뇨 처리수가 분뇨 유입관(112)을 통해서 분뇨 고액 분리장치(120)내로 투입된다. 이때, 변기(T)의 물 저장소(TR)에 거치된 EM발효액 보관용 키트(도시되지 않음)로부터 EM발효액이 변기(T)에서 물을 내릴 때 분뇨 처리수와 함께 동시 투입된다.

앞서 설명한 바와 같이 분뇨 고액분리장치(120)는 방사상 측벽이 천공망으로 이루어진 원통형의 통으로 제작되기 때문에, 분뇨 고액분리장치(120)내로 투입된 액체의 소변과 분뇨처리수는 분뇨 고액분리장치(120)의 측벽에 형성된 다수의 관통공(121)을 통해서 자동으로 고액분리되어 본체(110)쪽으로 배출되고, 고체형태의 대변은 분뇨 고액분리장치(120)의 내측 하부에 잔류하게 된다.

분뇨 고액분리장치(120)에서는 평상시 변기(T)에서 물과 함께 내려온 친환경소재인 EM 발효액이 축적된 분뇨들을 발효숙성시켜서 유입되는 산소와 함께 자연증발되고 쾌적한 정화통 상태로 유지된다. 분뇨들의 발효숙성에 의해 발생하는 메탄가스와 소변 및 분뇨처리수의 증발에 의해 발생하는 수증기는 본체(110)의 상부에 설치된 분뇨가스 배출관(111)을 통해서 외부로 배출된다.

분뇨 고액분리장치(120)의 하부에 설치된 중량감지센서(122)는 분뇨 고액분리장치(120)의 내측 하부에 잔류하는 대변의 무게를 측정한 신호를 제어장치(170)로 송출하게 되고, 제어장치(170)는 미리 설정한 값에 도달하는 경우 자동점화 송풍장치(140)를 점화시켜서 분뇨를 태우게 된다.

이와는 별도로, 본체(110)의 측벽 일측에 설치된 수위감지센서(114)는 본체(110)의 내부공간에 채워지는 소변과 분뇨처리수의 수위를 감지하여 제어장치(170)로 감지신호를 송출하게 되고, 제어장치(170)는 수위감지센서(114)로부터 전달되는 신호를 기초로 하여 자동점화 송풍장치(140)를 적절하게 작동시켜서 소변 및 분뇨처리수를 열풍으로 간접적으로 건조시키게 된다.

제어장치(170)로부터 자동점화 송풍장치(140)로 작동신호가 인가되면, 자동점화 송풍장치(140)가 작동하게 되는데, 자동점화 송풍장치(140)는 친환경 소재의 모든 고체연료(화목, 펠렛)와 천연가스를 비롯하여, 기름, 가스, 연탄 등을 모두 연료로 사용하여 화구(180)를 통해서 화기를 연소실(130)내로 제공하게 된다.

화구(180)를 통해서 연소실(130)내로 공급되는 화기는 제1 컴파트먼트(131) 내부를 지나면서 제1 컴파트먼트(131)의 외부에 근접하게 배치된 분뇨 고액분리장치(120)의 대변을 태우게 되며, 연소된 대변의 재는 분뇨재 토출구(136)를 통해서 본체(110)의 외부로 배출된다.

계속해서 화기는 열기 지연판(134)의 개구부(135)를 거쳐서 제2 컴파트먼트(132)내로 유동함과 동시에, 화기중 일부는 개구부(135)의 근접위치에 일단부가 배치된 엘보우관(137)을 따라서 제3 컴파트먼트(133)내로 유동하고 엘보우관(137)의 타단부를 통해서 배출되어 제3 컴파트먼트(133)를 따라서 다시 하방향 유동한 후 제2 컴파트먼트(132) 내로 유동한다. 이때, 제1 컴파트먼트(131)와 제2 컴파트먼트(132)내에는 산소공급관(138)을 통해서 외부의 신선한 산소가 공급되므로, 활발한 연소가 이루어지게 된다.

계속해서 화기는 배출연도(116)의 상부에 설치된 흡출기(150)의 작동에 의해서 제3 컴파트먼트(133)로부터 재 청소구(115)의 중간부위를 거쳐서 배출연도(116)를 통해 외부로 강제 배출된다. 배출연도(116)의 중간에는 상기 분뇨가스 배출관(111)의 상부가 유체 연결되어 있기 때문에, 메탄가스와 소변 및 분뇨처리수의 증발에 의해 발생하는 수증기는 분뇨가스 배출관(111) 및 배출연도(116)를 통과하면서 연료가스와 산소가 만나면서 가스화 연소를 유도하여 증발 소멸시키게 된다.

이와 같은 화기의 유동에 의해 연소실(130)의 근접위치에 설치된 분뇨 고액 분리장치(120)의 내측 하부에 쌓여있던 대변이 연소되어 분뇨재 토출구(136)를 통해서 본체(110)의 외부로 배출되고, 본체(110)내에 수용된 소변과 분뇨처리수가 연소열에 의해서 간접적으로 증발된다.

화목 또는 펠렛과 같은 고체연료의 연소시 발생하는 재는 재 청소구(115)를 통해서 수동으로 연소실(130)의 외부로 배출된다.

100 : 분뇨 소각장치 110 : 본체
111 : 분뇨가스 배출관 112 : 분뇨 유입관
114 : 수위 감지센서 115 : 재 청소구
116 : 배출연도 120 : 분뇨 고액 분리장치
122 : 중량 감기센서 130 : 연소실
131,132,133 : 컴파트먼트 134 : 열기 지연판
135 : 개구부 136 : 분뇨재토출구
137 : 엘보우관 138 : 산소 공급관
140 : 자동점화 송풍버너 142 : 호퍼
150 : 흡출기 160 : 태양광 발전장치
170 : 제어장치 180 : 화구
182 : 나무 투입구

Claims (8)

1. 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치(100)로서,
   중공의 케이싱으로 이루어진 본체(110);
   상기 본체(110) 내에 배치되고, 측벽이 천공망으로 이루어진 통으로 제작된 분뇨 고액분리장치(120);
   상기 본체(110) 내에서 상기 분뇨 고액분리장치(120)의 주변에 배치되고 중공의 금속 배럴로 이루어진 연소실(130) - 상기 연소실(130)은 속이 빈 직사각형의 함체형상 부분과 상기 함체형상 부분의 일측 상부에서 수직하게 일정길이만큼 상부로 연장되도록 배치된 원통형 부분으로 이루어지고, 상기 함체형상 부분의 내부에는 열기 지연판(134)이 상기 연소실(130)의 내부를 수직방향으로 가로질러서 연장되도록 배치되고, 상기 열기 지연판(134)의 하부 중간위치에는 개구부(135)가 형성되며, 상기 함체형상 부분의 내부는 상기 열기 지연판(134)에 의해서 제1 컴파트먼트(131)와 상기 제2 컴파트먼트(132)로 나뉘고, 상기 원통형 부분은 제3 컴파트먼트(133)를 한정하며, 상기 제3 컴파트먼트(133)는 상기 제2 컴파트먼트(132)와 서로 연통함 -;
   상기 본체(110)의 외부 일측에 배치되어 상기 연소실(130) 내부로 열풍을 공급하기 위한 자동점화 송풍버너(140);
   상기 본체(110)의 외부 상측에 배치되어 상기 연소실에서 발생하는 연소가스를 외부로 강제 배출시키기 위한 흡출기(150);
   상기 이동식 화장실의 외부에 설치되는 태양광 발전장치(160); 및
   상기 분뇨 소각장치(100)의 전체적인 작동을 제어하기 위한 제어장치(170);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체(110)는 상기 이동식 화장실의 내부에 설치되어 있는 변기(T)의 아래쪽에 배치되며, 상기 본체(110)의 상부 일측에는 상기 변기(T)로부터 소변을 포함한 분뇨처리수와 대변을 도입하기 위한 분뇨 유입관(112)이 설치되고, 상기 분뇨 유입관(112)의 상부는 상기 변기(T)의 하부와 유체 연결되고 상기 분뇨 유입관(112)의 하부는 상기 분뇨 고액분리장치(120)의 상부와 유체 연결되며, 상기 변기(T)의 물 저장소(TR)내에는 EM발효액 보관용 키트가 배치되어 상기 변기(T)에서 물을 내릴 때 EM발효액이 분뇨 처리수와 함께 상기 변기(T)에 투입되도록 배치된 것을 특징으로 하는 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 컴파트먼트(133)는 엘보우관(137)에 의해서 상기 제2 컴파트먼트(132)와 서로 연통하게 되고, 상기 엘보우관(137)의 상부는 상기 제3 컴파트먼트(133) 내로 연장 배치되고, 상기 엘보우관(137)의 중간부와 하부는 상기 제2 컴파트먼트(132) 내에 배치되며, 상기 엘보우(137)의 하부 끝단은 상기 지연판(134)의 상기 개구부(135) 근처에 배치되고, 상기 제 1 컴파트먼트(131)의 인접위치에는 상기 분뇨고액분리장치(120)가 배치되며, 상기 분뇨고액분리장치(120)의 하부 일측에는 분뇨재토출구(136)가 설치되고, 상기 분뇨재토출구(136)의 말단은 상기 본체(110)의 외부로 노출되며, 상기 분뇨 고액분리장치(120)의 하부에는 중량감지센서(122)가 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 컴파트먼트(131)와 상기 제2 컴파트먼트(132)에는 산소공급관(138)이 수평방향으로 가로질러서 연장 배치되고, 상기 산소공급관(138)의 일측은 상기 제1 컴파트먼트(131) 외부로 연장되어 노출된 것을 특징으로 하는 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 연소실(130)의 일측에는 다양한 연소재료를 투입할 수 있는 화구(180)가 배치되고, 상기 화구(180)의 일측은 상기 제1 컴파트먼트(131)와 연통하고 상기 화구(180)의 타측은 외부로 노출되도록 배치되며, 외부로 노출된 상기 화구(180)의 타측에는 갈탄이나 연탄을 사용할 수도 있는 원형 토관이 삽입되어 있고, 상기 화구(180)의 중간에는 나무 투입구(182)가 수직하게 연장 배치되어 상기 나무 투입구(182)의 하부는 상기 화구(180)와 연통하고 상기 나무 투입구(182)의 상부는 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 화구(180)의 전방 외부위치에는 상기 자동점화 송풍버너(140)가 배치되고, 상기 자동점화 송풍버너(140)는 상기 태양광 발전장치(160)와 전기적으로 연결되어 상기 태양광 발전장치(160)로부터 전력을 공급받아서 작동하며, 상기 제어장치(170)에 의해서 그 동작이 제어되고, 상기 자동점화 송풍버너(140)의 상부에는 기름 또는 펠렛등의 연료를 투입할 수 있는 호퍼(142)가 설치되고, 상기 자동점화 송풍버너(140)의 하단부에는 천연가스, 기름류를 연료로 사용할 경우를 대비하여 유입노즐 배관이 설치된 것을 특징으로 하는 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 본체(110)의 측벽 일측에는 상기 본체(110)의 내부공간에 채워지는 소변과 분뇨처리수의 수위를 감지하여 상기 제어장치(170)로 감지신호를 송출하기 위한 수위감지센서(114)가 배치된 것을 특징으로 하는 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 본체(110)의 상부 일측에는 "ㄱ"자 형상의 분뇨가스 배출관(111)이 수직하게 연장 배치되고, 상기 분뇨가스 배출관(111)의 하부는 상기 본체(110)와 연통하며, 상기 본체(110)의 외부 일측에는 배출연도(116)가 수직하게 연장 배치되고, 상기 배출연도(116)의 하부는 상기 본체(110)의 하부 일측으로부터 외부로 수평 연장되는 재 청소구(115)의 중간에 유체 연결되며, 상기 배출연도(116)의 상부는 상기 화장실의 외부로 노출되도록 연장되고, 상기 배출연도(116)의 상부에는 상기 흡출기(150)가 설치되며, 상기 배출연도(116)의 중간에는 상기 분뇨가스 배출관(111)의 상부가 유체 연결된 것을 특징으로 하는 이동식 화장실용 로켓 스토브 타입의 분뇨 소각장치.

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