KR20210030695A - 음식물 쓰레기 수분 감량기 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분 감량기의 수분감지센서와 온도감지센서를 통해 수분 통전 저항값과 온도계수값을 운전 시간대별로 샘플링하여 그 샘플링된 양 측정값을 양 센서의 설정값으로 각각 저장함으로써 다양한 제조사 및 모델에 적합하게 최적의 함수율과 건조율을 설정할 수 있는 제어방법에 관한 것이고, 또한 본 발명은 수분 감량기의 운전시 양 센서의 측정값을 양 설정값과 각각 대비 판단하여 그 판단에 따라 수분감량기를 일괄 제어할 수 있는 수분 감량기 제어방법에 관한 것이다.

Description

음식물 쓰레기 수분 감량기 제어 방법{CONTROL METHOD OF MOISTURE REDUCTION DEVICE OF FOOD WASTE BINS}

본 발명은 음식물 쓰레기 수분 감량기(이하 수분 감량기라 함) 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분 감량기의 수분감지센서와 온도감지센서를 통해 수분 통전 저항값과 온도계수값을 운전 시간대별로 샘플링하여 그 샘플링된 양 측정값을 양 센서의 설정값으로 각각 저장함으로써 다양한 제조사 및 모델에 적합하게 최적의 함수율과 건조율을 설정할 수 있는 제어방법에 관한 것이고, 또한 본 발명은 수분 감량기의 운전시 양 센서의 측정값을 양 설정값과 각각 대비 판단하여 그 판단에 따라 수분감량기를 일괄 제어할 수 있는 수분 감량기 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 음식물 쓰레기는 가정이나 음식점에서 발생된 음식물 찌꺼기로서, 일정한 장소에 비치된 음식물 쓰레기통에 통합하여 수거되고 이를 일정주기로 수거차량을 통해 통합처리시설로 운송하여 소각하거나 매립 또는 물리적 생물학적 처리를 거쳐 사료화 혹은 퇴비화 과정으로 처리되기도 한다.

이때 음식물 쓰레기통에 모아진 음식물 쓰레기를 처리시설로 이송함에 있어 음식물 쓰레기의 함수율이 높을수록 무거워 운송 비용이 증가하므로 일부 지자체에서는 수분 제거율 93%이상(서울시: 75%이하) 함수율 20%이하가 되도록 수분 감량기(또는 장치)를 설치하도록 법제화하고 있다.

이와 관련한 음식물 쓰레기 감량기는 대한민국 공개특허 10-2010-0062359, 공개특허 1998-025972 및 대한민국 등록특허 10-1178572가 있다.

위 대한민국 등록특허 10-1178572는 음식물 쓰레기를 파쇄 및 압축하여 음식물 쓰레기의 수분을 제거하는 음식물 쓰레기 수분 감량기이고, 공개특허 10-2010-0062359와 공개특허 1998-025972는 음식물 쓰레기를 교반하면서 용기에 열을 가하거나 음식물 쓰레기에 열풍을 가하면서 캐비티(용기) 내에 설치된 수분감지센서에 의해 측정되는 음식물 쓰레기의 통전 저항값으로 건조수단을 제어함으로써 목표 함수율을 제어하는 방식이다.

그러나, 공개특허 10-2010-0062359와 공개특허 1998-025972는 계절에 따라 배출되는 음식물 쓰레기의 유형이 다르고, 또한 어시장이나 농산물 시장 등 장소나업종시설에 따라 배출되는 쓰레기의 종류별 함수율에서 현저한 차이가 있기 때문에 각 용도와 배치 장소에 적합하게 수분 감량기를 각각 제조해야 하는 문제가 있다.

이외에도 위 음식물 쓰레기 수분 감량기는, 첫째 음식물 쓰레기와 함께 배출된 도전성 물체(칼, 포크, 숟가락, 젓가락 등과 같은 각종 주방도구)가 수분감지센서에 접촉되어 통전되면서 통전 저항값의 편차가 심하다. 그로 인해 에너지의 비효율적 사용과 법적 함수율 기준에 충족시키기 어려운 문제가 있고, 둘째, 음식물 쓰레기를 건조시키는 동안 전술한 수분감지센서 주위를 비닐 등의 물질에 의해 구획되어 있거나 밀폐되어 있는 경우 수분 건조가 동시에 진행되지 않기 때문에 음식물 쓰레기가 탄화되어 에너지가 과소비되거나 기준 미달 상태로 건조가 종료되는 문제가 생기며, 셋째 음식물 쓰레기가 교반기(날개)의 회전방향으로 쌓이면서 전술한 수분감지센서의 센싱정보에 의해 운전되므로 에너지 과소비와 함수율을 충족시키지 못하는 뚜렷한 문제점이 있다.

본 발명은 공개특허 10-2010-0062359와 공개특허 1998-025972와 같이 열 에너지를 이용하여 음식물 쓰레기를 건조시키는 음식물 쓰레기 수분 감량기와 그 제어 방법과 관련이 있다.

이러한 문제를 감안하여 타이머를 채용하여 정해진 시간동안 수분을 건조시키는 타이머 방식의 음식물 쓰레기 수분 감량기가 개발되기도 하였으나, 타이머 방식은 음식물 쓰레기의 종류 및 형태(예: 동물의 뼈, 각종 채소류, 수분이 많은 수박과 같은 과일, 국, 마른 반찬류 등)에 따라서 수분 함량이 크게 차이가 있기 때문에 그에 맞게 에너지 효율과 건조 효율을 조화롭게 운전하기 어려운 뚜렷한 문제가 있다.

전술한 바와 같은 문제로 인해 음식물 쓰레기가 탄화되거나 과소하게 건조되는 일이 빈번하게 발생된다. 즉, 에너지의 비효율성 및 건조의 비효율성이 있다.

또한 전술한 음식물 쓰레기 수분 감량기는 불결한 저장조의 내부를 확인하는 일은 거의 없기 때문에 운전 중 수분감지센서나 교반기의 날개가 망실(부러짐, 휨, 절단)되더라도 이를 인지하기 어려울 뿐 아니라 그 상태로 계속 운전되는 경우가 대부분이다. 그 결과, 음식물 쓰레기의 건조율(온도)과 함수율이 비효율적으로 운전되는 문제가 생긴다.

특히, 현재 보급되어 있는 다양한 음식물 쓰레기 수분 감량기는 제조사 혹은 모델별로 수분감지센서의 직경과 배치간격 및 위치가 달라 그 측정값(저항값)이 제각각이어서 컨트롤러(제어 프로세스)를 그에 적합하게 별도로 제조해야 하는 문제가 있어 왔다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 창안하기에 이르렀고 괄목할 만한 성과가 있어 이를 본 발명을 통해 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 수분 감량기의 수분감지센서와 온도감지센서를 통해 저항값과 온도계수값을 운전 시간대별로 각각 샘플링하여 그 샘플링된 양 측정값을 양 센서의 설정값으로 저장함으로써 다양한 제조사 및 모델에 적합한 최적의 함수율과 건조율을 설정할 수 있는 수분 감량기 제어방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수분 감량기의 운전시 양 센서의 측정값을 양 설정값과 각각 대비 판단하여 그 판단에 따라 수분 감량기를 일괄 제어할 수 있는 수분 감량기 제어방법을 제공하려는 것이다.

본 발명이 채용되는 수분 감량기의 일 예는 다음의 구성을 포함한다.

음식물 쓰레기 투입구를 갖추고, 중량감지센서 혹은 위치감지센서 중 어느 하나의 센서를 포함하는 저장조와;

상기 저장조내에 설치되어 음식물 쓰레기를 교반시키기 위한 교반장치와;

상기 저장조내의 음식물 쓰레기의 함수량을 측정하기 위한 수분감지센서와;

상기 저장조의 내부에 열을 가하여 음식물 쓰레기를 건조시키기 위한 히팅수단과;

상기 저장조의 내부에 열을 측정하여 그 값을 제어부로 전달하는 온도감지센서와;

설정값과 대비 판단하여 상기 건조수단 및 교반장치의 구동여부를 제어하면서 그 제어상태를 표시부로 전송하는 제어부를 포함하는 음식물 쓰레기용 수분 감량기에 있어서,

상기 수분감지센서와 온도감지센서를 통해 정해진 시간과 횟수로 저항값과 온도계수값을 각각 측정하고 그 측정값을 저장부에 설정값으로 저장하는 함수율 및 온도값 설정부를 포함하는 셋팅모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제어방법은, 상기 수분 감량기 운전시 상기 함수율 및 온도값 설정부에 의해 설정된 설정값과 전술한 수분감지센서와 온도감지센서에 의해 실시간 측정되는 양 측정값을 제어부에 의해 대비 판단하고, 그 판단에 따라 수분 감량기를 제어하는 수분 감량기 제어방법을 특징으로 한다.

본 발명은 수분 감량기의 수분감지센서와 온도감지센서의 측정 저항값과 온도계수값을 감량기의 운전 시간대별로 각각 샘플링해서 그 샘플링 값을 설정값으로 설정(저장)함으로써 다양한 제조사 및 모델에 상관없이 최적의 함수율과 건조율 조건을 설정할 수 있다 .

즉, 실제 수분 감량기를 운전할 때, 실시간으로 측정되는 양 측정값을 제어부에 의해 위 양 설정값과 대비하여 그 판단에 따라 구동부를 제어함으로써 수분 건조기의 함수율과 건조율을 이루는 최적의 운전조건을 가장 조화롭게 맞추어 운전할 수 있게 되는 것이다.

그 결과, 수분 감량기의 운전 시간은 단축시킬 수 있으면서도 전력낭비를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명이 채용된 음식물 쓰레기 수분 감량기의 일 예를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 실시예를 설명하기 위해 설정값 셋팅모듈의 주요 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 셋팅모듈을 통해 설정값을 설정하는 프로세스를 도시한 플로우챠트이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 설정값 셋팅모듈을 통해 저항값(도 4a)과 온도계수값(도 4b)의 샘플링한 양 측정값의 패턴을 도시한 그래프이다
도 5는 본 발명에 따른 수분 감량기의 제어 프로세서를 도시한 플로우 챠트이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에 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. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서의 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하고, "포함한다", "갖추고 있다" , "구비하고 있다." 또는 "마련되어 있다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 감량화장치가 채용된 음식물 쓰레기 수거통의 일 예를 도시한 정면에서 투시한 상태를 도시한 요부단면도이고, 도 2는 도 1에 채용된 감량화 및 건조장치의 구성요소를 도시한 블럭도이다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 음식물 쓰레기 투입구(도면에는 미도시)와 컨트롤 패널을 포함하는 상부덮개(도면부호 미표기)와 내부에 스프링(11)에 의해 탄력적으로 지지되고 투입구(도면에는 미도시)를 통해 유입되는 음식물 쓰레기를 수용하는 저장조(10)와;

저장조(10)내에 투입된 음식물 쓰레기를 교반하기 위한 교반날개 및 교반날개를 회전시키기 위한 구동모터로 구성된 교반기(또는 교반장치(30))와;

저장조(10)의 저면에 부착되어 저장조(10)의 중량을 측정하는 중량감지센서(로드셀), 저장조(10)내의 수분을 측정하는 한 쌍으로 이루어진 수분감지센서(S1)와;

저장조(10) 내의 온도를 측정하기 위한 온도감지센서(S2) 및 저장조(10) 표면이나 음식물 쓰레기에 직/간접방식으로 열을 가하여 음식물의 수분을 건조시키기 위한 히팅수단(전열식 히터)과;

수분감지센서(S1)와 온도감지센서(S2)의 센싱값을 받아 설정값과 비교판단하여 상기 교반장치와 히팅수단을 제어하는 제어부를 포함하는 음식물 쓰레기용 수분 감량기(100)에 있어서,

상기 수분감지센서(S1)와 온도감지센서(S2)와 전기 회로적으로 연결되어 양 측정값의 유효성을 검증하기 위한 설정값 셋팅모듈(200)과, 양 설정값을 저장하고 상기 제어부와 회로적으로 연결되는 저장부(106)를 더 포함한다.

도 2에서 도시된 구동부(101)는 전술한 교반장치(30), 히팅수단(도면에는 미도시)을 통칭하는 의미로 사용되고 제어부(110)에 의해 제어(On/Off)된다.

측정부(102)는 수분감지센서(S1) 및 온도감지센서(S2)를 통칭하는 의미로, 디지탈방식의 센서로, 각 센서의 센싱값은 제어부(110)로 전송된다. 이외에도 측정부(102)는 전술한 중량감지센서, 투입구 개폐감지센서, 음식물 쓰레기 높이 감지센서 등이 더 포함될 수 있다.

설정부는 설정값 셋팅모듈(200)을 치환하여 명명한 것으로, 함수율설정부(103, 저항값), 온도설정부(104, 온도계수값)를 통칭하는 의미로 사용된다. 전술한 함수율 설정부(103)와 온도설정부(104)는 전술한 컨트롤 패널과 통합되게 결합될 수 있다

저장부(106)는 전술한 양 설정부(103,104)에 의해 설정되어지는 값들을 기록(저장)할 수 있는 반도체로서, 컨트롤 판넬내에 마련된 인쇄회로기판(도면에는 미도시)에 실장되어 있고, 저장된 설정값은 수분 감량기 운전시 제어부(110)에 의해 호출되어 사용된다.

제어부(110)는 측정부(102)의 양 센서(S1, S2)의 측정값들에 대응하여 저장부(106)의 저장된 대응 설정값들로 실시간 대비 판단하고, 그 판단 결과에 따라 구동부(101)를 제어하고, 그에 따른 상태정보를 표시부(105)로 전송하여 상태정보를 표시되도록 한다.

전술한 표시부(105)는 전술한 양 설정부(103,104)를 통해 설정되는 설정값과 제어부(110)의 운전상태를 디스플레이하는 액정화면을 의미한다.

도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명에 따른 수분 감량기(100)의 저항값 및 온도계수값 설정방법을 도시한 플로우챠트이다.

선행적으로, 저장조(10) 내에 투입된 음식물 쓰레기의 량은 높이감지센서(도면에는 미도시) 혹은 중량감지센서(S3, 도 참조)에 의해 설정된 높이나 무게로 투입된 것을 전제로 한다.

위 조건하에서 전술한 수분 감량기(100)의 운전을 개시한다. 운전에 따라 교반장치(30)와 히팅수단이 가동되면서 저장조(10)내의 온도는 서서히 상승하게 되고 음식물 쓰레기는 교반된다.

상기 수분 감량기의 운전시간은 실제 운전시간과 거의 같은 시간으로 운전하면서 시간대별로 수회씩 반복하여 수분감지센서(S1)와 온도감지센서(S2)를 통해 음식물 쓰레기의 수분 통전 저항값과 온도계수값을 디지탈 방식으로 측정하고, 그 측정값들을 각각 저장부(106)에 저장한다. 이 공정을 설정값 셋팅작업이라 한다.

셋팅작업은 수분 감량기(100)의 1회 운전사이클 범위내에서 전체 운전시간대를 구획하여 진행하는 것이 좋다.

이렇게 하면, 수분측정값(저항값)과 온도 측정값(온도계수값)에 대한 시간대별 설정값은 도 4a 및 도 4b에 도시된 그래프의 점선(l1,l2) 형태와 비슷한 패턴으로 나타나게 된다.

위 설정값에 대해 ±한 특정값(도 4a 및 도 4b의 빗금 부분)을 설정값으로 저장하면, 양 설정값의 상/하한 임계값을 설정할 수 있는데, 이 임계값은 저항값과 온도계수값의 유효성 판단에 따른 임계범위를 조절할 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명이 채용된 수분 감량기(100)의 제어방법을 도 5를 찬조하여 상세히 설명한다. 수분 감량기(100)의 운전 조건은 앞서 설명한 것과 동일하므로 그에 관한 설명은 생략한다.

수분 감량기(100)의 운전에 따라 교반장치(30)와 히팅수단이 가동되면(111) 음식물 쓰레기가 교반되면서 온도는 상승되기 시작한다.

이때 수분감지센서(S1)와 온도감지센서(S2)는 저항값과 온도계수값을 측정하여 제어부(110)로 실시간 전송한다(114).

제어부(110)는 저항값과 온도계수값이 측정되었는지는 판별(115a, 115b)하여 측정값이 없는 경우에는, 전술한 교반장치(30)와 히팅수단의 가동을 정지(Off)시키고, 그 상태에 적합한 알람신호를 표시부(105)로 전송하여 관리자가 인지할 수 있게 한다.

이 프로세스에 의해서 수분감지센서(S1)와 온도감지센서(S2)의 고장이나 이상여부를 쉽게 파악하고 점검할 수 있다.

반대로, 상기한 저항값과 온도계수값이 모두 측정된 경우에는 제어부(110)는 양 측정값을 설정값과 각각 대비하여 판단하되, 양 측정값이 양 설정값 범위에 해당되는 경우 교반장치(30)와 히팅수단의 가동을 정지(Off)시키고, 표시부(105)에 그에 적합한 알람신호를 전송한 후 운전을 종료시키고, 전술한 양 측정값 중 어느 하나의 측정값이 해당 설정값의 설정범위보다 작은 경우, 제어부는 저장조(10)의 온도가 상승되도록 히팅수단을 제어한다.

그리고, 상기의 양 측정값 중 어느 하나의 측정값이 해당 설정값의 설정범위보다 큰 경우에는 예측할 수 없거나 알 수 없는 원인에 의해 저장조(10)의 온도가 과열된 것이므로 교반장치(30)와 히팅수단을 정지시키고 표시부(105)에 점검요망과 같은 알람정보를 출력한다.

위 프로세스에 의해서 수분감지센서(S1)의 주위에 비닐과 같은 차단물에 의해 교반되지 않거나 폐쇄되어 건조가 동시에 진행되지 않는 상태이거나 교반장치가 손상(교반날개 포함)되었거나, 히팅수단의 이상 혹은 고장이 발생되었음을 암시하는 것이다.

따라서, 본 발명의 제어 프로세스에 따른 시계열적 단계에서 수분 감량기(100)의 이상여부를 합리적으로 파악하고, 이를 표시부(105)를 통해 알람할 수 있다.

이상에서 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 가능하나 이는 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

100: 음식물 쓰레기 수분 감량기
101: 구동부 102: 측정부
103:함수율설정부 104: 온도값설정부
105: 표시부 106: 저장부
110: 제어부 200: 설정값 셋팅모듈
S1: 수분감지센서 S2: 온도감지센서

Claims (3)

1. 음식물 쓰레기 수분 감량기 제어방법에 있어서,
   수분 감량기의 운전시간은 실제 운전시간과 거의 같은 시간으로 운전하면서 시간대별로 수회씩 반복적으로 수분감지센서와 온도감지센서를 통해 통전 저항값과 온도계수값을 측정하고, 그 측정값들을 양 센서의 설정값으로 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 수분 감량기의 제어방법.
   
2. 수분감지센서(S1)와 온도감지센서(S2)는 저항값과 온도계수값을 측정하여 제어부(110)로 실시간 전송하는 단계(114)와;
   제어부(110)는 저항값과 온도계수값이 측정되었는지는 판별(115a, 115b)하여 측정값이 없는 경우, 교반장치(30)와 히팅수단의 가동을 정지(Off)시키고, 그 상태에 적합한 알람신호를 표시부(105)로 전송하고,
   상기 저항값과 온도계수값이 모두 측정된 경우 제어부(110)는 양 측정값을 설정값과 각각 대비하여 판단하되,
   양 측정값이 양 설정값 범위에 해당되는 경우 교반장치(30)와 히팅수단의 가동을 정지시키고 표시부(105)에 그에 적합한 알람신호를 전송한 후 운전을 종료시키고, 상기 양 측정값 중 어느 하나의 측정값이 해당 설정값의 설정범위보다 작은 경우에는 제어부는 저장조(10)의 온도가 상승되도록 히팅수단을 제어하고,
   상기 양 측정값 중 어느 하나의 측정값이 해당 설정값의 설정범위보다 큰 경우 교반장치(30)와 히팅수단을 정지시키고 표시부(105)에 알람정보를 출력하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 수분 감량기 제어방법.
   
3. 음식물 쓰레기를 수용하는 저장조(10)와,
   상기 저장조 내의 음식물 쓰레기를 교반하기 위한 교반장치(30))와;
   저장조(10)의 수분을 측정하기 위한 수분감지센서(S1)와,
   저장조(10) 내의 온도를 측정하기 위한 온도감지센서(S2) 및 저장조(10) 내부나 음식물 쓰레기에 열을 가하여 수분을 건조시키기 위한 히팅수단 및;
   수분감지센서(S1)와 온도감지센서(S2)의 센싱값을 받아 설정값과 비교판단하여 상기 교반장치와 히팅수단을 제어하는 제어부를 포함하는 음식물 쓰레기 수분 감량기(100) 제어방법에 있어서,
   상기 수분감지센서(S1)와 온도감지센서(S2)와 전기 회로적으로 연결되어 양 측정값의 유효성을 검증하기 위한 설정값 셋팅모듈(200)과, 상기 설정값을 저장하고 상기 제어부와 회로적으로 연결되는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 수분 감량기 제어방법.

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