KR920004825B1 - 전자소각장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

전자소각장치

[도면의 간단한 설명]

제 1 도는 본 발명의 전자소각장치의 일실시예의 단면도이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 마이크로파장치와 연소장치를 조합하여 초고온으로 부엌쓰레기를 청결하게 소각할 수 있는 전자소각장치에 관한 것으로, 이것에 의하여 부엌쓰레기의 불결함, 부패, 오염의 문제도 해결할 수도 있으며, 특히 하수도 설비가 완비되어 있지 않은 별장과 같은 곳에서의 부엌쓰레기의 처리, 또는 병원이나 바이오연구자의 위험오물처리에 사용되는 것이다.

[배경기술]

일반적으로 부엌쓰레기를 처리하기 위해서는, 지금까지 디스포우저라고 불리우는 회전날로 분쇄하고, 하수로 흐르게하여 처리하는 장치가 사용되고 있다.

이 디스포우저는 구조가 단순한 반면, 배수속에 다량의 고형분을 배출하기 때문에, 하수도의 막힘을 일으키기 쉬워서, 환경오염의 문제로 인하여 이와 같은 장치의 사용을 금지하고 있는 나라도 있다. 또, 병원, 연구기관등에서는 위생상의 이유로 부엌쓰레기의 일반처리는 엄중하게 금지되어 있다.

이에 대하여, 연소식처리장치는 유기물을 완전하게 분해하므로 위생적인 것이다. 이 방법에서는 연료를 버어너로 연속하고, 그 연소열로 부엌쓰레기를 소각하여 처리하기 때문에 처리잔량을 현저하게 감소시키고, 병원균 등을 완전하게 사멸시킨다고 하는 특징이 있으나, 그 때문에 구조가 복잡하고, 장치가 대형으로 되고, 발연(發燃)이나 발취(發臭) 등을 일으키기 쉬워, 환경오염을 일으키는 등의 커다란 결점이 있다. 이것에 비해서, 전기를 사용하는 방법에서는 소형이고 취급하기 쉽고 또한 제어성이 좋은 장치가 가능하게 된다. 그러나 전기를 사용한 방식에서도 저항선을 사용한 히이터 가열방식에서는 소각온도가 낮아 충분한 소각을 할 수 없다. 따라서 살균은 할 수 있어도 부엌쓰레기를 완전하게 재로 만들기 어려우므로 실용적이지는 않다. 이것에 대하여 마이크로파를 사용한 방법은 고온으로 소각할 수 있기 때문에 부엌쓰레기처리를 완전하게 행할 수 있는 특징은 가진 것이다. 그러나 마이크로파 소각방식에서는 발생하는 화염이 보통과 다르게 고온으로 되고, 이상연소나 장치의 파손이 발생하기 쉬우므로, 연소장치에 병용하는 것이 어렵다. 이 때문에 마이크로파를 사용한 장치는 일반적으로 보급하고 있지 않다.

[발명의 개시]

본 발명의 목적은 소형이고 간단한 구성으로, 쓰레기를 소각할때의 발연이나 발취를 억제하여, 환경오염을 일으키지 않는 처리장치를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 다음의 구성에 의하여 달성된다. 즉 본 발명은 부엌쓰레기를 수납하는 접시모양의 용기인 1차연소실과, 상기 1차연소실을 수납하는 수납실과, 상기 수납실의 상부에 설치한 마이크로파발생원과 연결하는 도파관개구부와, 상기 1차연소실의 내부와 상기 도파관개구부의 사이에 설치한 마이크로파투과 재료된 상부덮개와, 상기 1차연소실의 기류에 대하여 하류에 설치된 2차연소실과, 상기 1차연소실과 상기 2차연소실의 사이를 쓰레기의 분해가스가 통과하기 위하여 설치한 상기 상부덮개에 형성된 가스통과구멍과, 상기 가스통과구멍을 에워싸서 설치된 상기 1차연소실과 상기 수납실은 연통하는 공기구멍과, 상기 1차연소실에 상기 수납실과 상기 공기구멍을 통하여 연소용공기를 공급하는 수단과, 상기 2차연소실의 아래쪽에 설치한 쓰레기 분해가스의 착화수단과, 상기 2차연소실의 위쪽에 설치한 연소온도검출부를 구비하여 상기 연소온도검출부의 신호에 의하여 상기 마이크로파 발생원의 출력을 제어하는 것이다.

본 발명은 상기와 같이 구성되어 있으며 마이크로파로 부엌쓰레기를 건조하여, 고열량의 연료로한 후에, 마이크로파로 유기물을 분해하여 완전연소시키기 때문에 연소온도가 높은 것이다. 또 연소량의 제어성이 좋고, 마이크로파의 제어로 가스분해량을 신속하게 증감할 수 있으며, 연소시의 공연비를 일정화할 수 있기 때문에 최적연소온도가 유지된다.

또한 기화성분이 없어진 탄화물은 마이크로파에 의하여 방전스파아크를 일으키고, 이 스파아크가 탄소화한 부엌쓰레기를 연소시킨다. 또한 부엌쓰레기는 칼리나, 나트륨과 같은 플라즈마화하기 쉬운 성분을 함유하기 때문에, 이 화염은 용이하게 마이크로파를 수신하여 고온플라즈마로 된다. 이 작용으로 부엌쓰레기는 완전하게 불이붙어, 불연성의 극소량의 재만이 남는다.

이와같이 본 발명의 구성에 의하면, 부엌쓰레기를 완전하게 연소하여, 이상 과대연소나 취기(臭氣) 또는 장치의 오염에 의한 위생상의 문제가 없는 장치를 실현한다고 하는 목적을 달성할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

제 1 도는 본 발명의 일실시예를 나타내는 단면도로서, 제 1 도에 있어서 (1)은 피연소물인 부엌쓰레기(2)의 수납실이다. 수납실(1)의 앞부분에는 레일에 의하여 앞뒤로 슬라이딩 가능한 도어(3)가 설치되어 있다. 부엌쓰레기(2)는 수납실(1)에 형성된 접시모양의 1차연소실(4)로 들어간다. 이 1차연소실(4)은 도어(3)에 고정되어 있다. 또 탄화규소, 지르코니아와 같은 마이크로파흡수체(6)가 1차연소실(4)의 바닥부에 단열재(5)를 개재하여 설치되어 있다. 또 수납실(1) 상부의 개구부(7)는 마그네트론(8)의 발신부와 도파관(9)으로 연통하고 있다.

또, 수납실(1)의 상부에 설치된 상부덮개(10)에는 공기구멍(11)이 형성되어 있다. 이 공기구멍(11)으로 연소용공기는, 송풍기(12) 및 댐퍼(13)에 의하여 공급되고 있다. 상부덮개(10)의 거의 중앙에 가스통과구멍(14)이 형성되어 있다.

수납실(1)의 하류에는, 가스통과구멍(14)과 연통하고 있는 가스통과부(15), 착화히이터(16)와, 및 연소구멍(17)을 가진 2차연소실(18)이 형성되어 있다. 가스통과부(15)는 마이크로파의 파장의 4분의 1 이하의 직경이고, 길이가 파장의 4분의 1 이상의 통형상으로, 가스는 통과가능하나 마이크로파는 투과하지 않는 구성이다. 또 가스통과부(15) 이외의 2차연소실(18)과 1차연소실(4)의 사이는 마이크로파차폐판(19)으로 완전히 칸막이되어 있다. 2차연소실의 연소구멍(17)에 상기 송풍기(12)로부터 연소공기가 보내지고 있다. 2차연소실(18) 하류에는 촉매(20) 및 배기구멍(21), 배기희석부(22)가 설치되어 있다. 또 2차연소실(18)측벽의 연소구멍(17)의 상류에 히이터(23)가 설치되어 있다. 또 2차연소실의 상부에 연소온도를 검출하는 연소온도검출부(24)가 설치되어 있다. 그리고, 이와 같이 구성된 장치를 케이스(25)로 덮도록 하고 있으며, 장치의 측부를 케이스(25)에 고정시키고 있다.

이상으로 서술한 구성의 본 발명의 동작을 이하에 설명한다. 도어(3)를 앞쪽으로 끌어당기므로서, 1차연소실(4)은 앞쪽으로 꺼낼 수 있다. 부엌쓰레기(2)는 1차연소실(4)로 들어가 다시 수납실(1)에 세트된다.

다음에 마그네트롬(8)의 발신(發信), 송풍기(12)의 운전에 의하여 건조를 개시한다. 2450MHz의 마이크로파는 도파관(9)으로부터, 마이크로파 투과성의 세라믹섬유로 만들어져 있는 단열성의 상부덮개(10)를 통과하고, 수납실(1) 상부와 1차연소실(4)에서 형성되는 마이크로파 공진공간에 높은 전계(電界)를 만든다. 이 마이크로파는 12cm의 파장을 가지며, 가스통과부(15)는 직경이 3cm이하로 하고 있기 때문에, 이 가스통과부(15)로부터 나가지 않는다. 또 마이크로파는 금속벽에서 반사되므로, 거의 부엌쓰레기(2)중의 수분에 흡수되는 것이다. 이 때문에 부엌쓰레기(2)는 급속히 견고된다. 또 동시에 마이크로흡수체(6)도 부엌쓰레기(2)의 건조진행과 함께, 마이크로파를 흡수하기 시작하여 고온화되어가고, 이 마이크로파흡수체(6)의 열로 부엌쓰레기(2)는 1차연소실(4)의 바닥부로부터도 건조되어간다. 수분이 없어지면 마이크로파는 부엌쓰레기(2)를 가열하기 시작하여, 부엌쓰레기(2)를 분해한 가스를 발생시킨다. 이 가스는 가스통과부(15)를 통과하여 2차연소실(18)로 들어간다. 2차연소실(18)에 설치한 착화히이터(16)는 2차연소실(18)의 가스농도가 서서히 짙어져서 가연가스로 될때에 착화시킨다.

착화까지의 사이에, 1차연소실(4)에 발생한 수분은 2차연소실(18)을 통하여 배출된다. 이때, 2차연소실(18)이 수분을 함유하고 있으며, 가스통과부(15)에 그을음막힘을 일으키거나, 커다란 물의 잠열(潛熱)때문에 착화불량이나 연소온도의 저하, 취기의 발생을 야기한다. 특히 착화부문은 젖으면 저온으로 되는 동시에, 분해가스의 상대농도를 낮게하여 착화하기 어려워진다. 본 발명에서는 이 부엌쓰레기(2)의 건조기간 동안, 히이터(23)로 공기를 가열하고, 이 공기를 2차공기관(25)을 개재해서 반송하여, 착화부, 2차연소실(18) 전체가 물로 젖지 않도록 가열하고 있다. 동시에 히이터(23)는 촉매(20)를 그 활성화온도로 승온하여, 취기의 발생을 방지하고 있다. 또, 2차연소실(18)의 화염은 1차연소실(4)에서 발생한 분해가스가 윗쪽[2차연소실(18)]으로 불기 시작하고 있기 때문에 가스통과부(15)에서 소염(消炎)되어, 1차연소실(4)로 들어가지 않는다. 이 소염효과를 높이기 위하여, 가스통과부(15)에 금망이나 다공체를 설치하여도 되는 것이다.

2차연소실(18)에서 연소가 행해질때에는 연료인 부엌쓰레기(2)가 이미 건조되어있으므로, 촉매는 수분으로 피독(被毒)되지 않아 활성은 유지되어 취기(臭氣)의 발생은 없다.

분해가스가 2차연소실(18)에서 연소중일때는 연소온도검출부(24)에서 연소량을 검출하여 마이크로파를 조정하고, 이 2차연소실(18)의 연소능력을 초과하는 연소량으로 증가하지 않도록 억제하고 있다.

이때, 1차연소실(4)에는 2차연소실(18)에 대하여 1에서 10%사이의 연소용 공기가 보내지고 있다. 이 범위이하의 공기량으로는, 발생한 분해가스가 2차연소실(18)로 반송되기 어려워, 취기가 수납실(1)로부터 밖으로 나가거나 한다. 또 이 범위(1-10%)보다 많으면 1차연소실(4)의 부엌쓰레기(2)가 부엌쓰레기 자신의 연소열로 분해하여, 마이크로파의 제어에 의한 연소량의 제어를 할 수 없게 한다.

마이크로파는 마이크로파차폐판(19)으로 차단되고, 고온연소되고 있는 2차연소실(18)로 들어가지 않도록 하고 있다. 화염은 고온으로 이온화하고 있으므로 마이크로파를 받으면 플라즈마상태로 되고, 극단적인 고온으로 되나, 2차연소실(18)에서는 이와 같은 일은 일어나지 않으며, 기기의 구성재료가 녹는 일은 없다.

한편, 1차연소실은 마이크로파가 조사되고 있으나, 부엌쓰레기(2)가 기화성분을 분해하고 있을때는, 상기와 같이 공기량이 제한되기 때문에 고온의 화염은 적고, 극단적으로 커다란 플라즈마는 발생하지 않는다. 따라서 기기의 구성재료파괴는 일어나지 않는다.

또, 분해가스의 연소중에 가스통과부(15)가 그을음으로 막히지 않도록 통형상의 선단부를 2차연소실(18)에 향하게 해두고, 가스통과부(15)가 2차연소실(18)의 열로 고온으로 유지하기 때문에, 가스통과부(15)에 부착된 그을음을 소각할 수 있다.

본 발명은 기화하기 쉬운 성분을 이와 같은 방식으로 가스화하여 연소시키거나, 부엌쓰레기(2)가 탄화됨에 따라서 가스의 발생은 약해져간다.

이 상황을 연소농도의 변화로 판단하고, 댐퍼(13)를 조작하여 다량의 공기를 이 탄화물에 보내어 회화연소에 들어간다. 이 연소온도의 변화는 부엌쓰레기(2)가 기화성분을 읽어버리면, 화염이 2차연소실(18)로부터 아래쪽의 1차연소실(4)로 이행하기 때문에 현저하게 나타난다. 이 상태 이후는 부엌쓰레기(2)가 이미 분해가스를 읽어버리고 있으므로, 1차연소실(4)에 다량의 공기를 보내어도 과대연소되지 않고, 표면연소인 탄화연소가 시작되어 탄화물이 적열한다.

이와 같은 상태에서, 마그네트론(8)의 마이크로파는 부엌쓰레기(2)가 탄화된 부분에 방전을 발생하고, 또한 화염은 플라즈마 상태로 되어 이 탄소의 연소를 촉진시키고 있다.

동시에 마이크로파흡수체(6)도 마이크로파를 받아서 고온화되어 이 연소를 돕는다. 특히, 탄화물이 감소한 회화(灰化)시의 최후는 이 마이크로파 흡수체(6)의 열로 연소가 계속되고 있다. 1차연소실(4)의 바닥면과 단열재, 또는 공기층을 개재하여 이 마이크로파흡수체(6)를 설치하여, 이 열이 1차연소실(4)의 외부로 달아나는 것을 방지하고 있다.

이와 같은 마이크로파흡수체(6)의 재료는, 고온에서 높은 이온도전성을 나타내는 탄화규소, 질화규소, 지르코니아 특히 이트리아를 첨가한 지르코니아가 바람직하다. 이들은 내열성, 내부식성이 높을 뿐만 아니라, 건조시는 비교적 저온이기 때문에 마이크로파를 흡수하기 어렵고, 수분이 많은 상태에서 부엌쓰레기(2)를 태우는 일이 없다.

한편, 회화시(灰化時)는 마이크로파를 흡수하기 쉽기 때문에 고온화하여 연소온도를 유지하는 성질을 가지기 때문이다.

이 회화시에, 1차연소실(4)은 가장 고온으로 된다. 여기에서 본 발명자에서는 상부덮개(10)의 상부에 1차연소용의 다량의 공기를 보내고 있으므로 상부덮개(10)의 고온화가 방지되고 있다.

일루미나, 실리카등의 내화세라믹으로 제작된 상부덮개(10)가 고온화되면, 이 재료의 이온전성은 높이고, 마이크로파의 투과를 방해함과 동시에, 상부덮개(10)가 마이크로파의 흡수로 고온으로 되어 파괴되기 때문이다.

이와 같이 구성, 조작되는 본 발명에서, 취기가 나기 어려운 이유는 다음과 같다. 1차연소실(4)의 내부에서 발생하는 가스는 거의 미연성분으로 고약한 냄새가 나는 동시에, 극히 무거운 것이다. 발생하는 가스는 중합하여 분자량이 클수도 있으나, 미스트형상이므로, 공기에 대하여 5-12배 무겁다.

이와 같이 무거운 가스를 외부로 새게하는 일없이 가벼운 연소용공기로 2차연소실(18)로 반송할 수 있도록 한 것이다. 즉 수납실(1)의 연소용공기로 1차연소실(4)을 여압(與壓)하여 가스의 유출을 방지하고, 1차연소실(4)의 내부로 공기가 가스를 둘러싸도록 공기를 주변으로부터 넣어, 가스가 중앙상부의 가스통과구멍(14)으로부터 나오도록 하고 있다. 이 구성에서는 무거운 가스는 아래에 머물거나, 또는 1차연소실(4)의 중앙을 상승하여 가스통과구멍(14)으로 가는 수밖에 없으므로, 1차연소실(4)의 상부와 상부덮개(10)의 틈으로부터 가스는 나오기 어렵다.

또, 1차연소실(4)의 내부는 극히 고온으로 된다. 특히 화화시의 연소열이 더해지면 1000도 가까운 온도에 도달한다. 이 열의 방사는 1차연소실(4)의 상부의 오염, 상부덮개(10)의 오염을 모두 제거하는 것이다.

[산업상의 이용가능성]

이상과 같이 본 발명은, 마그네트론을 설치한 1차연소실과, 1차연소실로부터 나오는 가스를 연소하는 소각기로 이루어지는 2차연소실을 복합화하였기 때문에, 초고온으로 부엌쓰레기를 청결하게 소각할 수 있으며, 부엌쓰레기의 불결함, 부패, 오염의 문제도 해결할 수 있어, 그 실용상의 가치는 커다란 것이다.

Claims (6)

1. 부엌쓰레기(2)를 수납하는 접시모양의 용기 1차연소실(4)과, 상기 1차연소실(4)을 수납하는 수납실(1)과, 상기 수납실(1)의 상부에 설치한 마이크로파발생원(8)과 연결하는 도파관개구부(7)와, 상기 1차연소실(4)의 내부와 상기 도파관 개구부(7)의 사이에 설치한 마이크로파투과재로된 상부덮개(10)와, 상기 1차연소실(4)의 기류에 대하여 하류에 설치된 2차연소실(18)과, 상기 1차연소실(4)과 상기 2차연소실(18)의 사이를 쓰레기의 분해가스가 통과하기 위하여 설치한 상기 상부덮개(10)에 형성된 가스통과구멍(14)과, 상기 가스통과구멍(14)을 에워싸서 설치된 상기 1차연소실(4)과 상기 수납실(1)을 연통하는 공기구멍(11)과, 상기 1차연소실(4)에 상기 수납실(1)과 상기 공기구멍(11)을 통하여 연소용공기를 공급하는 수단(12)과, 상기 2차연소실(18)의 아래쪽에 설치한 쓰레기분해가스의 착화수단(16)과, 상기 2차연소실(18)의 위쪽에 설치한 연소온도검출부(24)를 구비하여 상기 연소온도검출부(24)의 신호에 의하여 상기 마이크로파발생원(8)의 출력을 제어하는 전자소각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 2차연소실의 연소공기경로에 가스통과부와, 착화수단을 가열하는 히이터를 실시한 전자소각장치.
3. 제 1 항에 있어서, 가스통과부를 통형상으로 하고, 그 내경을 마이크로파의 파장의 1/4 이하, 그 길이를 마이크로파 파장의 1/4 이상으로 하고, 그 선단부를 2차연소실에 돌출시킨 구성의 전자소각장치.
4. 제 1 항에 있어서, 1차연소실의 바닥부에 마이크로파흡수체를 설치한 전자소각장치.
5. 제 4 항에 있어서, 1차연소실의 바닥부와, 마이크로파 흡수체의 사이에 단열층을 형성한 전자소각장치.
6. 제 4 항에 있어서, 마이크로파흡수체가 지르코니아, 탄화규소, 질화규소중 어느것인가를 함유한 전자소각장치.

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