WO2013022231A2 - 터널형 건조기 - Google Patents

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WO2013022231A2
WO2013022231A2 PCT/KR2012/006187 KR2012006187W WO2013022231A2 WO 2013022231 A2 WO2013022231 A2 WO 2013022231A2 KR 2012006187 W KR2012006187 W KR 2012006187W WO 2013022231 A2 WO2013022231 A2 WO 2013022231A2
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서인원
오문숙
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주식회사 마이크로웨이브테크놀러지
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    • Y02W10/20—Sludge processing

Definitions

  • the present invention relates to a dryer, and more particularly, to a tunnel dryer (hereinafter, referred to as a "dryer") which is intended to dry and process pollutants containing moisture such as urban sludge in cities and emitting a bad smell.
  • a tunnel dryer hereinafter, referred to as a "dryer”
  • Sewage sludge is mostly composed of organic matter composed of microorganisms, and such sludge contains moisture in the cell membrane, and the cell membrane is insulated and airtight, which is very difficult to dry.
  • the present invention is to solve the problem of energy efficiency and processing capacity, which is a problem of the dryer implemented mainly on the conventional evaporation while drying the moisture inside the cell membrane easily.
  • the final dehydration process is to provide an apparatus and a process for efficiently drying by the diffusion of moisture due to the relative humidity between the air to be dried at a high temperature and high pressure in the transported material pile and the dry matter. .
  • the device is designed to allow high speed, forward and reverse rotation of the screw, and to induce internal resonance in radiating the microwave and to effectively dehumidify the energy due to moisture on the radiation path of the microwave. It is configured to prevent damage, and to uniformly eject the high temperature and high pressure air from the inside of the material to be dried, and to generate heat of the screw itself in order to reduce the resistance caused by sludge during high speed, forward and reverse rotation of the screw. It is structured for.
  • the present invention is to maximize the relative humidity of the air and the mechanical and electrical scheme for effectively ejecting the moisture inside the cell to escape the water, so the energy efficiency is relatively high, unlike the conventional, the efficiency is very large Since the site and facilities of the same size are omitted, the effect of the industrial scale is not enough to be prepared.
  • FIG. 1 is a perspective view of the overall configuration of the dryer for explaining the present invention
  • FIG. 2 is a rear side explanatory diagram of FIG. 1;
  • Fig. 3 (a) is a perspective view for explaining the invention-built breaker
  • Fig. (B) is a cross-sectional view taken along the line A-A of Fig. 3 (c) seen from the side.
  • FIG. 4 (a) is an explanatory diagram on the opposite side of FIG. 2, and FIG. 4 (b) is a partially enlarged explanatory diagram of FIG. 4 (a),
  • Figure 5 (a) is a layout view of the dry transfer screw
  • Figure 5 (b) is a structural diagram.
  • Fig. 6 (a) is a cross-sectional view of the object transfer screw
  • Fig. 6 (b) is an explanatory view of a pipe heater.
  • FIG. 7 (a) is an explanatory view of the air inlet
  • FIG. 7 (b) is a left side view of FIG. 7 (a)
  • FIG. 7 (c) means a perspective view.
  • Figure 8 is a perspective view of the high-pressure air discharge isolation pocket
  • Figure 8 (a) is a perspective view
  • Figure 8 (b) is a left, right side view.
  • FIG. 9 is an explanatory view of the air pocket for high pressure air discharge
  • FIG. 9 (a) is a perspective view
  • FIG. 9 (b) is a side view
  • FIG. 9 (c) is an assembly diagram.
  • Fig. 11 shows the main body and the lid with a view of the transfer screw rotary gear bundle.
  • FIG. 1 is a basic configuration explanatory diagram of the present invention
  • the body 100 of the dryer of the present invention as shown, the exhaust port 1 and the sludge inlet 4 is installed on the upper right side of the body 100
  • the body 100 Consists of a support (2) supporting the support and the reinforcing bar (3) to connect the support to each other
  • the left side of the body 100 is a utility component 400
  • the right side the drive motor (6) and the feed screw
  • the transfer screw bundle 600 for accommodating the gear bundle 200 is installed
  • a horizontal bibeam motor 301 is provided on the front surface of the building shredder 300 at the lower side of the inlet 4, and a fixed quantity discharge drive is carried out at the rear thereof.
  • the motor 302 is installed.
  • FIG. 2 is a diagram showing the left side of the exhaust port 1 of the dryer described above.
  • the utility bundle 400 supporting the exhaust port 1 has a utility holder 401, a conveying screw bearing 402, and a high pressure air distribution inlet pipe 410. ) And the pipe heater hole 420 are provided.
  • FIG. 3 (a) is a partial explanatory view of the inlet 4 and the shredder 300
  • Figure 3 (b) Figure 3 (c) is shown for the longitudinal section description. That is, vertical pressure is applied to the left and right sides of the shredder 300 through the above-described horizontal bibeam motor 301 and the proper quantity extraction driving motor 302 to be driven when a dry object (not shown) is introduced through the inlet 4.
  • the gear 310 for driving and the gear 313 for the horizontal reciprocating rotating beams, and the ultrasonic vibrator 311 is installed.
  • the longitudinal cross-sectional view of the vertical transfer pressure gear 310 is shown in FIG. 3 (b). That is, both ends of the vertical transfer pressure gear 310 are transmitted to the waveguide 312 through the ultrasonic vibrator 311, and the shock absorbing gear 314 is installed on the other side.
  • FIG. 4 (a) is an explanatory side view of the dryer body 100 of FIG. 2, the high pressure air discharge isolation pocket 411 and the exhaust pipe, the microwave resonator tube 102, the microwave radiator 501, and the microwave power source in the center. 502 and microwave waveguide 503 are shown and an enlarged explanatory view of the high pressure air discharge pocket 411 and the high pressure air discharge 412 is shown in FIG. 4 (b).
  • Figure 5 (a) is a detailed view of the conveying screw bundle 600 of the dry sludge, the rear end bearing insert 601 on one side of the conveying screw and the shear rotating mechanism insert 604 on the other end and the left turn screw 602 on each conveying screw And a right turn screw 603 are shown in FIG. 5 (b) and a left turn screw 602 is formed on the left side of the transfer screw and a right turn screw 603 is formed on the right side.
  • FIG. 6 (a) illustrates a perspective view of the feed screw and FIG. 6 (b) illustrates a pipe heater configuration 420 and a heater insertion pocket 421 in a partial cutaway view.
  • 6 (a), 6 (b), and 6 (c) are views illustrating the installation state of the microwave resonator tube 102 and the air intake port 103 in the exhaust pipe 1 in the udiryl holder 401,
  • FIG. 10 illustrates micropores A, B, C, D, and E for high pressure air input having different diameters in an explanatory view of the high pressure air distribution tube 410.
  • FIG. 11 is a layout view of the transfer motor connecting shaft 204 and the right rotating gear 202 and the absolute position counter 203 and the transfer motor connecting shaft 204 installed between the feed screw gear bundle 200 and the bundle cover 201.
  • the movement of the gear 313 which is horizontally reciprocated under pressure by two gears 310 and 313 horizontally installed while passing through the inside of the metered-in uniformly distributed building shredder 300 is injected into the dry object inlet 4 and
  • One gear of FIG. 3 is configured such that the cell membrane is ruptured by the ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic vibrator 311 and the ultrasonic waveguide rod 312 so that the internal water of the cell is easily eluted.
  • the vertical feed pressure gear 310 is rotated by the quantitative discharge drive motor 302, and the horizontal reciprocating rotary gear 313 meshed with the gears is Rotating force of the horizontal bibeam motor 301 is applied while rotating to crush the material between the two gears through four or five horizontal movements during one gear rotation to rupture the cell membrane.
  • an ultrasonic wave guide rod 312 and an ultrasonic wave are applied to the rod in contact with the outside in the vertical transfer pressure gear 310.
  • the ultrasonic vibrator 311 is to give hundreds of thousands of horizontal vibrations per second effectively to rupture the cell membrane of the microorganism.
  • the to-be-dried material which has passed through this is spread in a wide and thin layer, and is put into the conveying screw bundle 600, and by adjusting the speed of the clearance adjustment 315 of the fixed-quantity discharge gear and the fixed-quantity discharge drive motor 302, quantitative injection becomes possible.
  • the feed screw bundle 600 has several rotary screws installed in the lower portion of the cylindrical transfer path, and the screws are connected to the feed screw rotary gear bundle 200 of FIG. It is configured to rotate in the opposite direction, as shown in Fig. 5, the direction of rotation of the feed vanes of the respective screws 602 and 603 is reversed so that the object to be dried can be advanced in the dryer according to the direction of rotation of the drive motor 6 of this screw. You can go backwards. Due to the short length of the dryer, the rotational speed of this screw can only be operated at about 3 to 4 rpm. However, in this case, the dried material having high viscosity and high moisture content is not stirred well and the drying efficiency is lowered.
  • the present invention suggests several means for solving the problem. That is, as a means for heating moisture inside the cell membrane, as shown in a horizontal cross-sectional view of FIG. 4, several to tens of microwave radiators 501 are installed along a dryer transfer path, and an ultrasonic vibration waveguide rod between them. 504 is installed. Since the principle and effect of microwave penetration and the internal water heating of cells are well known facts, the description thereof is omitted and the characteristics of the present invention are cylindrical air discharge pipes 102 installed in the center of the cylindrical dryer. As shown in FIG.
  • the air inlet 103 is largely formed as the air inlet 103 is farther from the outlet 1, and the smaller as the air inlet 103 is smaller, so that the suction force acts as a uniform pressure along the long dryer passage.
  • This discharge pipe is installed in the center of the cylindrical dryer, and its diameter is designed to maintain a series of functional relationships with the wavelength of the microwave emitted in relation to the external dryer cylinder, so that the emitted microwave effectively By resonating, the moisture rising to the top of the dryer is sucked from the center so that the moisture does not stay in the upper part to obtain the electric field blocking effect by the moisture in the microwave traveling space.
  • this discharge pipe was installed at the top of the dryer to set the frequency of the ultrasonic wave so as to mutually resonate with the ultrasonic wave downwards. Since the structure and size of the microwave radiator and the ultrasonic radiator according to the present invention are well known, they are omitted in order to avoid complication of the specification.
  • the following is the most important point in the present invention, in order to obtain a drying effect as a small energy input, it is implemented as a function of relative humidity of air.
  • the amount of moisture that air can contain per unit weight according to the dew point temperature of air is relative humidity. When defined as 100%, 1 Kg of air at 99 ° C can contain 17 Kg of water. Therefore, in order to fully utilize the function according to the relative humidity, the present invention provides a high-pressure air discharge isolation pocket 411 between the screws as shown in the enlarged view of FIG. It also demonstrates in parallel.
  • the air pocket of FIG. 8 was connected in series to insert the high pressure air distribution inlet tube 410 in the center and completely block the air pockets.
  • This air pocket arrangement is assembled by the high-pressure air pocket diaphragm 413 in close contact with the curved surface of the bottom of the dryer is formed between the inner wall and the air pocket of the dryer is formed a space of about 1mm apart in the longitudinal direction under the air pocket The air was discharged through the opened air outlet 412. The space formed under each pocket is blocked by the air pocket diaphragm to cover the air flow between the spaces under the pocket.
  • the high-pressure air distribution inlet pipe 410 penetrated through each air pocket has one hole for each air pocket, and as shown in FIG. In view of this, the sizes of the holes A, B, C, D, and E were different.
  • the inside of the pile to be stirred is agitated, and a large amount of air emitted from the air outlet 412 provided between the screws reduces the mutual tension of the viscous material stuck to the screw, It makes it easy to rotate, as well as a number of air bubbles that function as essential purposes to draw in and drain moisture between the tissues to be dried.
  • the effect of the ultrasonic wave is added, and the cohesive force of several minutes is reduced, and the finely divided air bubbles are subjected to the movement of moisture by diffusion until they reach 100% of the relative humidity, and are lifted out of the air intake port 103.
  • the rotating shaft of the screw in the present invention is composed of a hollow pipe as shown in FIG. 6 (b), but one side is blocked. The other side is blocked, but the heater insertion pocket 421 is configured to allow the pipe heater 420 to be inserted therein, and the inside of the pipe is hermetically sealed to maintain pressure.
  • the heater insertion pocket 421 is configured to allow the pipe heater 420 to be inserted therein, and the inside of the pipe is hermetically sealed to maintain pressure.
  • an appropriate amount of liquid heat medium is filled.
  • the pipe heater 420 inserted in the heater insertion pocket generates heat and the liquid heat medium inside is heated, the liquid heat medium rapidly vaporizes in a liquid state to become a gaseous state. High pressure is generated inside the screw pipe.
  • the pressure generated here generates heat in accordance with Boyle's law, which is conducted through the screw pipe to the screw to heat the dried material.
  • the dried material thus heated is deteriorated in viscosity due to the heating of moisture and the expansion of the void gas, thereby decreasing the viscosity of the contact surface and reducing the rotational resistance of the screw.
  • the water vapor inside the expanded screw rotating pipe cools down after heat transfer, becomes liquid again, flows down to the pipe heater, heats up again, evaporates, and contracts again, transferring heat of the pipe.
  • the opposite side of the dry material inlet of the dryer equipped with the pipe heater is configured to be about 5 degrees lower than the inlet so as to dissipate heat from the screw pipe and allow the condensed water to flow by gravity.
  • the means for generating compressed air, the means for evacuating the air, and the process of discharging the dried sludge are well known in the art, and thus the description thereof is omitted.

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Abstract

본 발명은 건조기에 관한 것으로 특히 하수 슬러지와 같은 점성이 있는 물질을 건조하여 처리하기 위한 터널형 건조기에 관한 것이다. 이를 위하여 건조기에 투입되는 하수 슬러지를 이송하기 위한 스크류 장치를 좌,우로 회전시키고 회전 속도를 조정하여 충격을 줌으로서 슬러지를 으깨고, 슬러지의 세포막을 파열시키도록 하며, 건조기 내부에서 이송 된는 동안 파이프 히터와 마이크로 웨이브 방사장치를 통해 건조기 내에서 공진하도록 하였으며, 또한 초음파장치에 의해 발생되는 초음파를 이용하여 수분의 응집력을 약화시켜 표면강도를 높여서 피 건조물을 건조기 외로 토출하도록 고압공기 토출 격리포켓을 설치함으로서 종래 거대한 시설과 부지에 따른 소요경비는 물론 에너지의 절감으로 종래에 비해 배가의 효율을 얻을 수가 있어서 산업적으로 유용하게 이용할 수 있도록 한다.

Description

터널형 건조기
본 발명은 건조기에 관한 것으로 특히 터널형 건조기로 도시의 하천 슬러지와 같은 수분이 내포되고 고약한 냄새를 발하는 공해물질을 건조시켜 처리하고자 하는 터널형 건조기(이하 '건조기"라 약칭한다)에 관한 것이다.
종래의 하천 슬러리와 같은 공해물질을 처리함에 있어서는 부대시설과 장비가 필요하고 따라서 이에 따른 막대한 전력의 낭비와 기하학적인 경비가 소요되어 시설을 활용하지 못하고 방치되고 있는 현상으로 막대한 예산의 낭비를 초래 하고 있음이 현실이다. 따라서 종래 알려진 바로는 높은 함수율의 슬러지에 소정량의 건조 슬러지를 섞어 함수율을 조절한 후 건조기 내부로 투입하고 투입된 슬러지는 고온 건조한 열풍에 의해 건조기 내에서 위로 상승하다가 폭이 넓은 상부에서 유속이 감소되어 다시 아래로 떨어지도록 하거나(한국특허 10-0375818호), 또한 하수 및 폐수처리장의 침전물인 유기성 슬러리를 연속적으로 건조 및 감량하여 재처리할 수 있도록 하거나(한국특허10-0813467호), 슬러지를 투입하기 위한 투입구와 건조된 슬러지를 배출하기 위한 개구부를 포함하는 관 내부에 슬러지를 이송시키는 나선 컨베이어를 회전시키는 모터와 관 내부의 온도를 조절하는 것(한국특허 10-0992590호)도 알려져 있으며, 슬러지를 시이트상으로 가공하여 가늘고 긴 새끼줄 형태로 한 후 중력에 의해 알갱이 상태로 만들어 메쉬벨트로 이송하는 투입기와 슬러지가 다단식 거조기의 몸체를 통과하는 동안 고온건조 열풍에 의해 건조하는(한국특허 10-0395119호)것도 알려져 있다.
한편, 하수 슬러지를 마이크로파와 열풍 및 흡연재를 이용하여 감량화 처리함으로서 에너지의 절감과 동시 하수 슬러지의 재이용 등 경제적으로 수행할 수 있도록 하는것(한국특허 10-0541159호)이거나 진동을 이용하거나 소각처리 또는 건조기의 교반을 인버터 컨트롤이 가능토록하고, 건조기내의 유기성 폐기물을 건조 상태에 따라 중공회전축의 작동을 조절하여 건조효율을 향상하도록 함도 알려진 바와 같다(한국특허 10-0319410호). 또 최근 마이크로파 공급부로부터 공급되는 마이크로파를 이용하여 슬러지를 건조하는 방법(한국특허 10-0955269호 및 10-0966104호)등이 알려져 있다.
하수 슬러지는 그 구성물이 종래 미생물로 구성된 유기물이 대부분이며, 이와 같은 슬러지는 세포막 속에 수분이 내포되어 있고, 세포막이 단열 및 기밀을 유지하고 있어서 건조시키기가 매우 까다롭다. 본 발명은 이와 같은 세포막 내부의 수분을 용이하게 건조시키면서 종래의 열증발 위주로 구현된 건조기의 문제점인 에너지 효율 및 처리용량의 문제를 함께 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 거조기에 하수 슬러지 투입과정에서 기계적 마찰로 미생물의 표피를 이루고 있는 세포를 으깨기 위해 피 건조물의 건조기로의 투입시 기어의 틈새를 빠져나가는 동안 수직적 압력과 수평적 비빔력 및 초음파 충격을 가해서 1차적으로 새포막을 파열처리하고, 건조기 내부에서 피 건조물이 이송되는 동안 마이크로 웨이브에 의한 세포 내부의 수분 가열과 초음파를 이용한 수분의 응집력을 약화시켜 표면 활성도를 높이도록 했다.
또한 전반적인 에너지 효율을 극대화하기 위해 최종 탈수과정에서는 이송되는 재료더미에서 고온 고압으로 분출되는 공기와 피 건조물과의 상대습도에 의한 습기의 확산에 의해 효율적으로 건조할 수 있도록 장치 및 프로세스를 제공하려는 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는 슬러지를 건조기 내부로 투입하기 전에 기계적 충격으로 미생물의 세포막을 으깨고 건조기 내부의 이송 스크류로 균일하게 정량 투입시키는 과정과, 상기 과정을 거쳐 투입되는 재료를 이송시키는 과정으로서 표면적을 넓히고 교반과정을 높이기 위해 스크류의 고속 및 정,역회전을 하도록하는 장치의 구성과, 마이크로 웨이브를 방사함에 있어 내부 공진을 유도하고 효과적인 제습을 통해 마이크로 웨이브의 방사경로 상에 습기가 있음으로서 인한 에너지의 손상을 방지하도록 하는 것과, 피 건조재료의 내부로부터 고온 고압의 공기가 재료더미 내부에서 균일하게 분출하도록 구성하고, 스크류의 고속, 정, 역회전시 슬러지에 의한 저항을 줄이기 위해 스크류자체의 발열을 위한 구조로 구성하는 것이다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명은 세포 내부의 수분을 효과적으로 분출시키기 위한 기계적 전기적 방안과 공기의 상대습도를 효과적으로 극대화 시켜 수분을 이탈시키도록 한 것이어서 종래와는 달리 상대적으로 에너지 효율이 높아 그 효율성이 대단히 크고 종래와 같은 규모의 부지나 시설이 생략되므로 산업상에 미치는 영향을 감안할 때 그 효과는 대비의 대상이 될 수 없는 정도인 것이다.
도 1은 본 발명을 설명키 위한 건조기 전체 구성의 사시도이며,
도 2는 도 1의 후측면 설명도이며,
도 3(a)는 본 발명 피건조물 파쇠기를 설명키 위한 사시도로 도 (b)는 측면에서 본 도 3(c)의 A-A선 단면 설명도이다.
도 4(a)는 도 2의 반대측 설명도이며, 도 4(b)는 도 4(a)의 부분 확대 설명도,
도 5(a)는 피건조물이송 스크류의 배치도이며, 도 5(b)는 구조도이다.
도 6(a)는 피건조물 이송스크류의 단면도이고, 도 6(b)는 파이프 히터 구조설명도이다.
도 7(a)는 공기 흡입구 설명도이며, 도 7(b)는 도 7(a)의 좌측도, 도 7(c)는 사시도를 의미하며,
도 8은 고압공기 토출격리 포켓도로 도 8(a)는 사시도, 도 8(b)는 좌,우 측면도이다.
도 9는 고압공기 방출용 공기포켓 설명도로 도 9(a)는 사시도, 도 9(b)는 측면 성명도, 도 9(c)는 조립 구성도이다.
도 10은 고압공기 투입관의 구조 설명도이며,
도 11은 이송 스크류 회전기어 뭉치 설명도로 본체 및 뚜껑을 도시한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 따라 상술하나 여기에 국한되는 것이 아니라 여러 가지 형태로 추가하거나 개량 할 수도 있음을 밝혀 둔다.
도1은 본 발명에 대한 기본적 구성 설명도로 본 발명 건조기의 몸체(100)는 도시와 같이 몸체(100)의 좌측에 배기구(1)와 우측 상부에는 슬러지 투입구(4)가 설치되고, 몸체(100)를 지탱하는 받침(2)과 상기 받침을 서로 연결 결속하는 보강대(3)로 구성되고, 몸체(100)의 좌측에는 유틸리티 구성뭉치(400)가, 그리고 우측에는 구동모터(6)와 이송 스크류 기어뭉치(200)를 수용하는 이송 스크류뭉치(600)가 설치되어 있고, 투입구(4)의 하측의 건조물파쇄기(300)의 앞면에는 수평 비빔 모터(301)가 그리고 그 후면에는 피 건조물 정량토출 구동 모터(302)가 설치된다.
도2는 상술한 건조기의 좌측 배기구(1)측의 설명도로 배기구(1)를 지지하는 유틸리티 구성뭉치(400)에는 유틸리티 고정대(401)와 이송 스크류베어링(402)와 고압공기 분배 투입관(410)과 파이프 히터구멍(420)이 설치되어 있음을 표시하고 있다.
도 3(a)는 투입구(4)와 파쇄기(300)에 대한 부분 설명도로 도 3(b), 도 3(c)는 그 종단면 설명을 위해 도시되어 있다. 즉 파쇄기(300)의 좌,우측에는 피건조물(도시하지 않음)이 투입구(4)를 통해 투입되면 구동하도록 되는 상술한 수평 비빔 모터(301)과 적량도출 구동 모터(302)를 통해 수직압력을 위한 기어(310)와 수평 왕복 회전 비빔을 위한 기어(313)를 구동 하도록 되고 초음파 진동자(311)가 설치되어 있다. 상기한 수직 이송 압력기어(310)의 종단면도가 도 3(b)에 도시되어 있다. 즉 수직 이송 압력기어(310)의 양단 일측에는 초음파 진동자(311)를 통해 도파봉(312)으로 전달되도록 되고 타측에는 완충기어(314)가 설치된다.
도 4(a)는 도 2의 건조기 몸체(100)의 반대측 설명도로 고압공기 토출 격리 포켓(411)과 중앙에 배기관 및 마이크로 웨이브 공진관(102)과 마이크로 웨이브 방사장치(501)과 마이크로 웨이브 전원(502) 및 마이크로 웨이브 도파관(503)이 도시되어 있고 도 4(b)에는 고압공기 토출 포켓(411)과 고압공기 배출기(412)의 확대 설명도가 도시되어 있다.
도 5(a)는 피 건조 슬러지의 이송 스크류 뭉치(600)의 상세도로 이송스크류의 일측에는 후단베어링 삽입구(601)과 타단에는 전단 회전기구 삽입구(604)가 그리고 각 이송 스크류에는 좌회전 스크류(602)와 우회전스크류(603)이 설치되고 도 5(b)에 이송 스크류의 좌측에 좌회전 스크류(602)가 그리고 우측에는 우회전 스크류(603)가 형성되어 있음을 도시하고 있다.
도 6(a)에는 이송 스크류의 사시도가 도 6(b)에는 부분절개도로 파이프 히터 구성(420)과 히터 삽입포켓(421)을 설명한다.
도 6(a), 6(b), 6(c)는 유디릴티 고정대(401)에 배기관(1)에 마이크로 웨이브 공진관(102)과 공기 흡입구(103)의 설치상태를 설명하는 도시이며,
도 8(a), 도 8(b)는 고압공기 토출 격리 포켓(411)에 고압공기 배출구(412)와 고압공기 포켓 격막(413) 및 고압공기 분배 투입관 삽입구(414)의 설명도이며, 도 9(a), 도 9(b), 도 9(c)는 고압공기 토출 격리 포켓의 설명도이며. 도 10은 고압공기 분배투입관(410)의 설명도로 지름을 달리하는 고압공기 투입을 위한 미세구멍(A, B, C, D, E)을 도시하며,
도 11은 이송 스크류 기어뭉치(200)와 뭉치 덥개(201) 사이에 설치되는 이송모터 연결축(204)과 우회전기어(202)와 절대위치 카운터(203) 및 이송모터 연결축(204)의 배치도를 표시하는 것으로 이하 본 발명의 작용 및 효과를 상세히 설명한다.
피건조물 투입구(4)에 투입된 피건조물이 정량투입 균등분배 건조물 파쇄기(300)내부를 통과하면서 수평으로 설치된 두 개의 기어(310, 313)에 의해 압력을 받고 수평 왕복하는 기어(313)의 움직임과 도3의 도시한 하나의 기어는 초음파 진동자(311)와 초음파 도파봉(312)에 의해 전달되는 초음파에 의해 비벼지는 효과로 세포막이 파열되어 세포 내부수가 용출되기 쉽도록 구성되어 파쇄기(300)는 두 개의 모터(301, 302)에 의해 수평으로 몰려있는 두 개의 기어중 정량토출 구동모터(302)에 의해 수직이송 압력기어(310)가 회전하게 되고 이 기어에 맞물린 수평 왕복 회전기어(313)가 회전하면서 수평 비빔모터(301)의 회전력이 인가되어 한 치차 회전동안 4, 5회의 수평 움직임을 통해 두 기어 사이에 있는 재료를 으깨어 세포막을 파열시키는 효과를 얻게 된다.
또한 연질의 세포막이 효과적으로 파열되기 의해 가속도가 높은 충격을 줄 필요가 있는바 도 3에서와 같이 수직이송 압력 기어(310)내에 외부로부터 접촉된 초음파 도파봉(312)과 이 봉에 초음파를 인가하는 초음파 진동자(311)에 의해 초당 수십 만 번의 수평진동을 주어 효과적으로 미생물의 세포막을 파열시켜주게 되는 것이다.
이곳을 통과한 피 건조물은 넓고 얇게 퍼져서 이송 스크류 뭉치(600)에 투입되는데, 정량 토출 기어의 간극조정(315)과 정량토출 구동 모터(302)의 속도를 조절함으로서 정량투입이 가능해지는 것이다.
이와 같이 이송 스크류 뭉치(600)는 도 4에 도시와 같이 원통형의 이송로 하부에 수 개씩의 회전 스크류가 설치되어 이 스크류는 도 11의 이송 스크류 회전기어 뭉치(200)에 연결되어 좌우의 스크류가 반대방향으로 회전하도록 구성되어 도 5에 도시한 바와 같이 각 스크류(602, 603)의 이송 날개의 회전방향이 반대로 되어 이 스크류의 구동모터(6)의 회전방향에 따라 피 건조물이 건조기 안에서 전진할 수도 있고 후진할 수도 있다. 건조기의 길이가 짧은 관계로 이 스크류의 회전 속도는 3∼4rpm정도로 운전할 수 밖에 없으나 이런 경우 점성이 높고 수분의 량이 높은 피 건조물이 잘 교반되지 않아 건조의 효율이 떨어지는데 본 발명에 있어서는 초당 3∼4회 회전력을 주어 회전 관성으로 인한 피 건조물의 펼침 및 교반효과를 유도하게 되는 것이다. 따라서 스크류를 정방향 회전시키면, 좌우측 스크류의 각도에 의해 피 건조물이 좌우측으로 원통면을 따라 펼쳐지면서 전진하고 역방향으로 회전시키면, 피 건조물이 스크류 배열의 안쪽으로 모이면서 후진하게 되는데, 정방향 고속회전 4회 정도 하고 멈춘 후 역방향 저속회전3회 정도를 반복하는 방법으로 피 건조물을 완전히 이송시키되 교반효과를 극대화하여 수분 증발 표면적을 넓혔다. 이 때 모터의 정지시 관성에 의한 미끄럼, 기어의 백래쉬(back lash)등에 의한 기계적 오차 때문에 정량적 이송이 어려움이 있는데 이를 해결하기 위하여 도 11에 도시와 같이 회전각도 절대위치 카운터(203)를 제어 프로세서가 읽어 들여 피드백(feed back)제어를 한다. 건조기 내부에 슬러지가 차 있는 사태에서 고속회전은 엄청난 힘이 필요하고 스크류의 내구성에 문제가 발생되어 종래에는 고속회전 구현에 어려움이 있었으나 본 발명에 있어서는 이러한 문제를 해결하기 위한 수 가지의 수단을 제시 했다. 즉 세포막 내부의 수분을 가열하기 위한 수단으로 도 4의 수평 단면도에 도시와 같이 마이크로 웨이브 방사장치(501)가 건조기 이송 경로를 따라 수 개에서 수 십 개 설치되고 그 사이 사이에 초음파 진동 도파봉(504)이 설치되어 있다. 마이크로 웨이브의 침투효과와 세포 내부수를 가열하는 원리나 효과는 공지의 사실이므로 이에 대한 설명은 생략하고 본 발명에서의 특징은 원통형 건조기 내부 중앙에 원통형 공기 배출관(102)이 설치되는데 이 배출관(102)은 도 7에 도시와 같이 원통형으로서 공기 흡입구(103)가 배출구(1)로부터 멀어질 수록 크게 뚫렸고 가까울수록 작게 뚫려 흡인력이 긴 건조기 통로에 따라 균등압으로 작용하도록 함으로서 해결했다. 이와 같은 배출 파이프는 원통형 건조기의 정 중앙에 설치하였으며, 그 직경이 외부 건조기 원통과의 관계에서 방사되는 마이크로 웨이브의 파장과의 일련의 함수관계를 유지하도록 설계하여 방사되는 마이크로 웨이브가 효과적으로 원통 내부에서 공진되도록 하고 건조기 상부로 올라가는 습기를 중앙에서 흡입하여 상부에 습기가 머믈지 않음으로서 마이크로 웨이브의 진행공간에 습기에 의한 전계 차단효과를 얻도록 한 것이다. 또한 이 배출관은 건조기 상부에 설치되어 아래 바향으로 방사되는 초음파와도 상호 공명 되도록 초음파의 주파수를 설정했다. 여기서 본 발명에 따른 마이크로 웨이브 방사장치와 초음파 방사장치에 대한 구체적인 구조와 크기 등에 대해서는 공지이므로 명세서의 복잡화를 피하기 위해 생략했다.
다음은 본 발명에서 가장 중요한 대목으로 건조효과를 작은 에너지의 투입으로 구하기 위해서는 공기의 상대습도에 관한 함수로서 구현하는데 공기의 노점 온도에 따라 단위 중량당 공기가 함유할 수 있는 수분의 양이 상대습도 100％라 정의 할 때 99℃의 공기 1Kg이 함유할 수 있는 수분은 17Kg에 이른다. 따라서 본 발명은 이와 같은 상대습도에 따른 기능을 충분히 활용하기 위해 도 4의 확대 도면에 도시와 같이 스크류 사이 사이에 고압공기 토출 격리포켓(411)을 설치하였는바 여기서 스크류의 회전 저항력을 감소시키는 수단도 병행하여 설명한다.
즉 점성이 큰 피 건조물이 스크류 사이에 추전되어 있을 때 그 분포가 균일하지 않을 경우 압축공기가 피 건조물 사이로 배출될 때 배출 저항이 적은 곳으로 급격히 배출되어 공급 압이 급격히 떨어지면 고른 공기 배출이 어렵게 되므로 도8의 공기 포켓을 도 9도에서와 같이 직열로 연결하여 중앙에 고압공기 분배 투입관(410)을 삽입하고 각 공기 포켓 간에는 완전히 차단되도록 하였다. 이와 같은 공기 포켓 배열은 건조기 하부의 곡면에 따라 고압공기 포켓 격막(413)이 밀착하여 조립되는데 건조기의 내벽과 공기 포켓 사이에 1mm정도의 이격이 유지된 공간이 형성되고 공기 포켓하부에 길이방향으로 뚫린 공기 배출구(412)를 통해 공기가 배출 되도록 했다. 각 포켓 하부에 구성된 공간은 공기포켓 격막에 의해 차단되어 포켓 하부의 공간 사이에 공기흐름을 차탄한 것이다.
각각의 공기 포켓에 관통된 고압공기 분배 투입관(410)은 각각의 공기포켓마다 한 개의 구멍이 나 있는데 도 10에 도시한바와 같이 건조기 내부의 피 건조물 이송 경로에 따라 변화되는 점성에 따른 저항을 감안하여 그 구멍(A, B, C, D, E)의 크기를 달리하였다.
피 건조물 이송 스크류가 정역 회전하는 동안 피 건조물 더미의 내부를 교반하게 되고, 스크류 사이에 설치된 공기 배출구(412)에서 뿜어져 나오는 많은 량의 공기는 스크류에 달라붙은 점성물질의 상호 인장력을 떨어뜨려 스크류가 쉽게 회전할 수 있게 함은 물론 본질적 목적으로서의 기능인 수많은 공기방울이 피 건조물 조직 사이의 수분을 빨아들여 배출하게 되는 것이다. 이와 같은 과정에서 초음파의 효과가 더해져서 수분간의 응집력이 떨어지고 잘게 쪼개진 공기방울이 상대습도 100％가 될 때까지 확산에 의한 수분 이동을 받고 상승하여 공기 흡입구(103)로 빠져 나가게 되는 것이다.
일반적으로는 건조기 내부의 온도가 200℃에서 300℃까지 유지하여 수분이 증발열을 얻은 후 증발되는 메카니즘을 이용한 건조기가 대부분인데 이 증발열을 투입시키는 과정이 열량이 매우 크므로 건조기의 에너지 효율이 떨어지게 된다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 증발온도를 낮추기 위한 노력으로 건조기 내부에 부압을 거는 방법도 시도되고 있으나 기기가 복잡하고 그 효과 역시 본 발명 보다는 약하다 할 수 있다. 본 발명에서는 건조기 내부의 온도를 150℃ 이내로 운전함으로서 불필요하게 에너지가 외부로 배출되는 등의 낭비를 방지하게 되는 것이다.
하편 스크류의 회전저항을 줄이고 피 건조물에 직접적인 열을 공급하기 위해 본 발명에서 스크류의 회전축이 도 6(b)에서 볼 수 있는 바와 같이 내부가 비어있는 파이프로 구성하되 한쪽은 막혀 있고. 다른 한쪽은 막혀 있으되 파이프 히터(420)가 요삽될 수 있도록 내부에 히터 삽입포켓(421)이 구성되어 파이프 내부는 압력이 유지되도록 기밀이 되어 있다. 기밀이 유지된 파이프 내부에는 적당량의 액상 열매체가 충전되어 있는데 히터 삽입 포켓에 삽입된 파이프 히터(420)이 발열허여 내부의 액상 열매체가 가열되면 이 액상 열매체는 액체상태에서 급격히 기화하여 기체상태가 되고 스크류 파이프 내부에 고압을 발생하게 된다. 이 때 발생하는 압력으로 보일 샤를의 법칙에 의거한 열이 발생하는데 이 열은 스크류 파이프를 거쳐 스크류로 전도되어 피 건조물을 가열하게 된다. 이와 같이 가열된 피 건조물은 수분이 가열됨으로 인한 점성의 하락과 공극 기체 팽창에 의해 접촉면의 점성이 떨어지게 되고 스크류의 회전저항을 줄이는 역할을 하게된다. 또 팽창되었던 스크류 회전 파이프 내부의 수증기는 열전달 후 식어져서 다시 액체가되어 파이프 히터로 흘러 내려오게 되고 다시 가열되어 증발하고 다시 수축하는 과정을 되풀이 반복하면서 파이프의 열을 전달하는 것이다. 이를 위하여 파이프 히터가 설치된 건조기의 피 건조물 투입구 반대쪽이 투입구보다 약 5도 낮게 구성하여 스크류 파이프 내부에서 열을 뺏기고 응결한 물이 중력에 의해 흐르도록 함은 물론이다.
본 발명의 상세한 설명에서 압축공기를 생성하기 위한 수단과 배기를 하기 위한 수단 및 건조된 슬러지를 배출하는 과정은 이미 공지된 기술이므로 이와 같은 내용의 설명은 생략했다.

Claims (10)

  1. 터널 건조기는 원통형이며, 피 건조물 투입구에 투입하는 단계로부터 파쇄기로 기계적으로 으깨고 정량 균등분배단계를 거쳐 고속으로 회전하는 이송 스크류의 교반 작용으로 증발 표면적을 넓히고 피 건조물 더미에서 고압공기가 분출되어 공기의 상대습도를 이용하여 증발시키는 단계와,
    마아크로 웨이브를 조사하여 피 건조물 내부의 수분을 가열하고 초음파를 조사하여 표면의 활성도를 높이는 단계와,
    스크류 자체가 파이프히터의 구조로 피 건조물의 접촉면에서 발열되는 단계를 거쳐 슬러리를 건조하는 것을 특징으로 하는 터널형 건조기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    투입구에 재료를 투입햐면 정량 투입기의 기어가 회전 운동과 수평운동 및 초음파 인가를 통한 피 건조물의 으깨기 작용을 하는 것을 특징으로 하는 터널형 건조기.
  3. 청구항 1의 거조기 내부 중앙에는 원통형 배기 닥트가 설치되고 상부에 마이크로 웨이브 및 초음파장치가 구성되어 외각을 이루는 원통기 내부 중앙 원통과의 상호 관계로 마이크로 웨이브 및 초음파가 원통 안에서 각각의 파장간의 상관관계에서 공전하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 터널형 건조기
  4. 청구항 3에 있어서
    슬러리르 건조하는 단계에서 배기 닥트는 통로 중안의 피 건조물의 진행 경로에서 수분을 배출하도록 하여 마이크로 웨이브가 공간의 수분에 의해 차폐 효과를 얻을 수 있도록 하는것을 특징으로 하는 터널형 건조기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    이송 스크류는 원통형의 하부 면에 원통의 곡면을 따라, 원통의 중심을 기준으로 좌,우 스크류의 회전날개의 회전 방향이 반대로 되며, 스크류의 정역회전을 통해 피 건조물이 워통 내벽을 따라 퍼지거나 모이도록 하는 것을 특징으로 하는 터널형 건조기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    이송 스크류는 이송 스크류의 회전 속도를 터널 길이에 비례하여 건조 속도에 맞춘 이송 속도보다 수 배 빨리 전진 회전시켰다가 멈추고 다시 전진시킨 거리보다 조금 작은 구간만큼 후진시키는 동작을 반복하여 피 건좀물을 천천히 이송시켜 교반 및 펼침 효과를 극대화함을 특징으로 하는 터널형 건조기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    이송 스크류는 회전기에 회전각도 절대 카운터가 구성되어 모터의 관성에 의한 미끄럼, 기어의 백래쉬 등의 기계적 제어프로세스를 통해 피드백 하도록 함을 특징으로 하는 터널형 건조기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    이송 스크류의 하부에 설치된 원형 스크류의 사이에 스크류의 날개가 접하지 못하여 피 건조물이 이송되지 않는 음영지역에 3각 형태의 파이프를 설치하여 피 건조물 이송 가이드의 역할을 주면서 상기 3각 형태의 파이프 중앙을 관통하는 고압공기 투입 파이프로부터 공기를 충전받아 피 건조물 더미 내부에서 고압공기를 뿜어내도록 하여 공기의 상대 습도를 이용하여 습기의 확산효과를 낼 수 있도록 함을 특징으로 하는 터널형 건조기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    3각 형태의 파이프는 중앙에 고압공기 분배 투입관 삽입구가 형성되고, 일측에는 고압공기 포켓 격막이 또한 그 밑면에는 고압공기 배출구가 형성된 고압공기 토출 격리 포켓임을 특징으로 하는 터널형 건조기.
  10. 터널 내부를 종방향으로 설치하여 피 건조물을 이송 하도록 되는 스크류가 설치되어 피 건조물을 이송하면서 발열되어 직접적으로 피 거조물을 가열하도록 되는 터널형 건조기를 구성함에 있어서,
    스크류 축을 이루는 파이프의 내부가 비어 있고, 한 쪽은 막혀 있으며, 다른 한 쪽은 파이프 히터가 요삽 될 수 있는 구조와 파이프 히터의 길이와 외경 만큼의 파이프히터 포켓을 설치하며, 스크류 축 내부에는 공간체적의 부피보다 증발시 수 십배 이상의 체적이되어 내부에 고압을 유지할 수 있는 양의 열 매채를 채워 넣고 밀봉한 스크류임을 특징으로 하는 터널형 건조기.
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