KR102289056B1 - 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템에 있어서, 특히 반응성이 낮은 연료의 가스화를 위한 고정층 가스화기의 착화를 위하여 마이크로웨이브 조사를 통하여 착화를 위하여 추가적인 가연성 연료의 공급이 필요한 점화기가 아닌 반응성이 낮은 연료에 직접 착화가 가능한 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템에 관한 것으로,
폐기물을 탄화 및 열분해 시키기 위한 탄화 또는 열분해 공간을 형성하는 것으로, 내부에 존재하는 폐기물을 임시 저장함과 동시에 발열시키기 위한 발열로 본체(110)와; 상기 발열로 본체(110)의 하우징 외부 중간지점에 설치되어 발열로 본체 내부로 마이크로파를 방출함으로써 상기 발열로 본체 내부에 존재하는 폐기물을 발열시키는 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)와; 상기 발열로 본체의 하우징 외부 하단부에 설치되어 발열로 본체 내부로 마이크로파를 방출하되 장시간 마이크로파를 노출시켜 상기 발열로 본체 내부에 존재하는 폐기물을 점화시켜 불꽃을 일으키는 착화용 마이크로 웨이브 발진기(130)와; 상기 착화용 마이크로 웨이브 발진기에 의해서 저온 열분해된 폐기물의 가스를 포집하여 외부로 방출시키는 가스 통로(140)와; 상기 발열로 본체의 하부측에 설치되어 탄화 또는 열분해된 잔재 분해중인 폐기물을 임시저장 시키는 잔해 폐기물 저장유닛(2000)과; 상기 발열로 본체(100)와 가스 공급관(210)에 의해 연결되어 탄화 또는 열분해시 발생되는 가스를 착화시켜 연소시키되, 버닝용 마이크로파를 이용하여 버닝시키는 가스 버닝유닛(200)과; 상기 가스 버닝유닛에 의해서 제공된 불꽃을 이용하여 가스를 완전연소시키되, 잔해 폐기물 저장유닛의 출력측과 연결되어 잔해 폐기물 저장유닛으로부터 제공된 폐수를 고열로 태우는 연소유닛(300)과; 상기 연소유닛(300)으로부터 제공된 열을 이용하여 가동되는 보일러 시스템(400)을 포함하여 이루어짐이 특징이다.

Description

마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템{Pyrolysis apparatus using microwave}

본 발명은 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템에 관한 것으로, 특히 반응성이 낮은 연료의 가스화를 위한 고정층 가스화기의 착화를 위하여 마이크로웨이브 조사를 통하여 착화를 위하여 추가적인 가연성 연료의 공급이 필요한 점화기가 아닌 반응성이 낮은 연료에 직접 착화가 가능한 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템에 관한 것이다.

고정층 가스화기(fixed bed gasifier)는 여러 종류의 가스화기 중에서 최초로 개발된 가스화기로서, 1934년 서독에서 개발된 Lurgi 타입을 비롯한 여러 가지 타입의 모델이 있으며, 이미 많은 나라에서 실용화되어 있다. 고정층 가스화기의 경우, 보통 025-15인치 크기로 분쇄된 석탄, 폐기물 및 바이오매스(이하, 언료라고 통칭함)가 가스화기(더 구체적으로는 가스화기의 반응로)의 상부에 장입된 후 중력에 의해 아래로 내려가면서 건조되고 가스화된다. 이러한 과정을 거쳐 생성된 합성가스는 가스화기의 외부로 배출된 후 추가적인 처리를 거쳐 다양한 용도로 활용될 수 있다.

가스화란 탄화 수소계 물질을 부분 산화시켜 수소, 일산화탄소 및 메탄과 같은 가연성 혼합가스 형태로 전환시키는 공정을 말한다. 정제공정을 통하여 합성가스는 이후 대체 천연가스(SNG), 청정연료(DME), 암모니아 (NH3), 합성 석유, 수소 생산 등에 응용될 수 있다. 이러한 고정층 가스화기의 단점 중 하나로 착화를 위한 추가 점화기를 요구한다는 점이다. 통상적인 고정층 가스화기에서 석탄이나 바이오매스를 가스화의 연료로 사용하는 경우, 반응기 내부에 가연성 물질(종이나 바이오매스)을 공급한 상태에서 가스 토치, 오일버너 등을 이용하여 초기 착화를 형성하게 된다. 반응기의 상부에서 착화를 시켜 반응기 하부로 열을 공급하여 내부온도가 반응 개시온도 이상으로 올라가는 데까지 상당한 시간이 걸리며, 화염이 불안정하거나 한쪽 방향으로 화염이 쏠리는 현상이 발생하게 된다.

이와 관련된 선행문헌에 개시된 기술현황은 다음과 같다.

한국공개특허 특1996-0034850호(19961024)에서는 산소, 수소, 질소, 미분탄이 유입되는 가스화기와; 수소-산소반응에 의해 발생된 화염을 통해 상기 가스화기 내부를 가열하여 석탄가스를 생성시키는 수소-산소버너와; 상기 가스화기로부터 생성된 석탄가스로부터 고형입자와 황성분을 제거하는 가스정제장치와; 상기 가스정제장치로 부터 정제된 석탄가스에 포함된 수소를 흡착하는 수소저장금속이 내장된 수소금속저장실과; 상기 수소금속저장실내의 수고저장금속을 가열하여 수소 저장금속에 흡착된 수소를 증발시키는 열원과; 상기 수소저장금속으로부터 증발된 수소가스를 소정압력으로 상기 수소-산소버너에 공급시키는 콘트롤러를 포함하는 석탄가스화 복합발전 시스템의 가스화기 점화장치에 대해 개시되어 있다.

WO국제공개특허 제2010/006723호(20100121)에서는 가스화 버너들 중 하나는 스타트업 버너로서 형성되며,그의 점화를 위해 적어도 하나의 파일럿 버너가 사용되고, 상기 파일럿 버너는 전기 점화장치를 통해 점화되며,이때 상기 파일럿 버너를 통해 상기 스타트업 버너 안에서는 연료가스 및 산소 함유 가스로 만들어진 연소 가능한 가스 혼합물이 점화되고, 상기 스타트업 버너의 점화 후, 상기 스타트업 버너에 의해 적어도 하나의 추가의 가스화 버너가 점화되며, 그리고 매체 교환을 통해 상기 스타트업 버너는 탄소 함유 연료의 가스화 버너들 중 하나로서 작동되는 것을 특징으로 하는 적어도 2 개의 가스화 버너를 이용한 탄소 함유 연료의 가스화시 버너들을 점화 및 작동시키기 위한 방법이 개시되어 있다.

한국등록특허 제10-1596289호(20160222)에서는 슬러리 펌프의 펌핑으로 반응물 저장조에 저장된 반응물을 마이크로파가 조사될 수 있는 투시경을 가진 교반식 반응기에 연속적으로 투입시키는 단계; 마이크로파발생장치에서 마이크로파를 발생시키는 단계; 발생된 마이크로파를, 튜너 및 전자기파 방향 연결기를 포함하는, 알루미늄 또는 구리 소재로 된 관형의 마이크로웨이브 가이드 및 투시경을 통해 교반식 반응기로 조사하여, 용매 존재 하에서 상기 교반식 반응기에 투입된 반응물을 50 ~ 250로 가열시키고 교반하여 다공성물질 또는 혼합금속산화물을 생성시키는 단계; 상기 교반식 반응기로부터 생성된 다공성물질 또는 혼합금속산화물을 연속적으로 드레인시키는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속교반식 반응장치를 이용한 다공성물질 또는 혼합금속산화물의 연속적 제조 방법이 개시되어 있습니다.

일본공개특허 제2015-221428호(20151210)에서는 유해 배출물, 휘발성 유해 화학물질, 부유 입자상 물질 또는 검댕의 절감 저감을 위한 처리 장치로서, 소정의 마이크로파대역을 발생시키는 마이크로파 발진 장치와 소정의 마이크로파대역을 공진하는 마이크로파 공진 공동과 상기 마이크로파 공진 공동 내에 마이크로파를 방사하는 마이크로파 방사 수단과 상기 마이크로파 공진 공동 내 기체에 대해서 부분 방전해 기체를 플라스마화하는 플라스마 발화 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 처리 장치가 개시되어 있다.

그러나, 착화성이 떨어지는 연료를 장입한 상태의 고정층 가스화기 내부에 마이크로웨이브를 조사하여 추가적인 착화용 연료 공급없이 착화를 수행하기 위한 점화기 기술을 개시한 문헌은 확인할 수 없다.

선행기술문헌

특허문헌

(특허문헌 0001) 한국공개특허 특1996-0034850호(19961024)

(특허문헌 0002) WO국제공개특허 제2010/006723호(20100121)

(특허문헌 0003) 한국등록특허 제10-1596289호(20160222)

(특허문헌 0004) 일본공개특허 제2015-221428호(20151210)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로, 반응성이 낮은 연료의 가스화를 위한 고정층 가스화기의 착화를 위하여 마이크로웨이브 조사를 통하여 착화를 위하여 추가적인 가연성 연료의 공급이 필요한 점화기가 아닌 반응성이 낮은 연료에 직접 착화가 가능한 마이크로웨이브 점화기를 이용한 고정층 가스화기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 폐기물을 탄화 및 열분해 시키기 위한 탄화 또는 열분해 공간을 형성하는 것으로, 내부에 존재하는 폐기물을 임시 저장함과 동시에 발열시키기 위한 발열로 본체(110)와; 상기 발열로 본체(110)의 하우징 외부 중간지점에 설치되어 발열로 본체 내부로 마이크로파를 방출함으로써 상기 발열로 본체 내부에 존재하는 폐기물을 발열시키는 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)와; 상기 발열로 본체의 하우징 외부 하단부에 설치되어 발열로 본체 내부로 마이크로파를 방출하되 장시간 마이크로파를 노출시켜 상기 발열로 본체 내부에 존재하는 폐기물을 점화시켜 불꽃을 일으키는 착화용 마이크로 웨이브 발진기(130)와; 상기 착화용 마이크로 웨이브 발진기에 의해서 저온 열분해된 폐기물의 가스를 포집하여 외부로 방출시키는 가스 통로(140)와; 상기 발열로 본체의 하부측에 설치되어 탄화 또는 열분해된 잔재 분해중인 폐기물을 임시저장 시키는 잔해 폐기물 저장유닛(2000)과; 상기 발열로 본체(100)와 가스 공급관(210)에 의해 연결되어 탄화 또는 열분해시 발생되는 가스를 착화시켜 연소시키되, 버닝용 마이크로파를 이용하여 버닝시키는 가스 버닝유닛(200)과; 상기 가스 버닝유닛에 의해서 제공된 불꽃을 이용하여 가스를 완전연소시키되, 잔해 폐기물 저장유닛의 출력측과 연결되어 잔해 폐기물 저장유닛으로부터 제공된 폐수를 고열로 태우는 연소유닛(300)과; 상기 연소유닛(300)으로부터 제공된 열을 이용하여 가동되는 보일러 시스템(400)을 포함하여 이루어짐이 특징이다.

또한, 상기 잔해 폐기물 저장유닛(2000)은, 일정한 공극을 갖는 격자형 사각 프레임 형태로 이루어지며, 일측 모서리 끝단에 잔해 유기물 저장유닛 상부면 고정을 위한 제 1 걸림용 돌출핀(2011)을 형성하여 이루어지는 제 1 지지용 철망(2010)과; 상기 제 1 지지용 철망(2010)의 타측과 힌지(2022)로 결합되어 일정각도로 접히거나 펼치는 것이 가능토록 구성되고, 일정한 공극을 갖는 격자형 사각 프레임 형태로 이루어지며, 일측 모서리 끝단에 잔해 폐기물 저장유닛 상부면 고정을 위한 제 2 걸림용 돌출핀(2021)을 형성하여 이루어지는 제 2 지지용 철망(2020)과; 일정한 공극을 갖는 격자형 사각 프레임 형태로서 양측 끝단에 제 3 걸림용 돌출핀(2031)을 형성하여 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 사이에 걸쳐지면서 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)의 간격을 유지시키는 제 3 간격제용 철망(2030)을 포함하여 이루어짐이 특징이다.

또한, 상기 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)에 밀착되는 냄새유입 방지수단(2040)를 더 포함하여 이루어짐이 특징이다.

또한, 상기 냄새유입 방지수단(2040)은, 상기 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)의 끝단부에 걸쳐지면서 설치되는 직사각 프레임 형상이고, 연장라인(2043)을 통해 무게추 걸이(2042) 및 무게추(2045)를 설치하며, 상기 무게추(2045)의 존재로 인하여 폐수가 흐르지 않을 때에는 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)에 밀착된 상태를 유지하며, 폐수가 발열로 본체로부터 흐를 때에는 폐수 사각패널(2041)을 밀치게 되어 지지용 걸이(2044)를 중심으로 오픈된 상태를 유지하여 폐수가 흐르는데 방해되지 않토록 하며, 폐수의 흐름이 마무리되면 무게추(2045)의 역할로 인하여 다시 원상복귀되면서 외부 냄새 유입을 차단시키는 것이 특징이다.

또한, 상기 전자파 발열체(160)는, 일정한 두께를 갖는 원반형 형태로 제작하되 중앙에 다수개의 공기통과용 홀을 형성하고, 표면에 탄화규소 섬유를 철망 형태로 장착하며, 몸체는 탄소(SiC), 그라파이트(graphite) 및 황토를 섞어서 성형하되, 탄화규소 35 ~ 40중량%, 그라파이트 30 ~ 35중량% 및 황토 25 ~ 30중량%를 혼합하여 황토가 세라믹(ceramic)화 될 수 있도록 성형하고, 탄화규소 섬유는 직경이 5 - 100um인 것이 특징이다.

또한, 상기 발열로 본체에는 마이크로파를 난반사시키기 위한 난반사 유도장치를 포함하되, 상기 난반사 유도장치(1000)는, 수직형 프레임 형태이며, 발열로 본체 내주연에 수직하게 삽입 설치되는 난반사 유도 지지부(1100)와; 수직형바(1210)와 수평형바(1220)가 결합되어 이루어지되, 난반사 유도 지지부(1100)의 표면에 삽입 설치되어 이루어지며, 수직형바(1210)의 수직 표면과 수평형바(1220)의 수평 표면을 이용하여 마이크로파를 난반사시키는 T자형 난반사 유도부(1200)와; 상기 T자형 난반사 유도부(1200)의 수평형바(1220)에 슬라이딩 결합되며 승하강 작동에 의해서 T자형 난반사 유도부(1200)의 돌출 정도를 결정하여 난반사 정도를 조절하는 난반사 조절용 수직바(1300)와; 상기 난반사 조절용 수직바(1300)에 일단이 결합되며 정회전 및 역회전 작동에 의해서 난반사 조절용 수직바(1300)를 상승시키거나 하강시키는 작동을 하며, 승강 작동을 하게 되면 수직형바(1210)가 난반사 조절용 수직바(1300)에 삽입되면서 수직형바(1210)의 수직표면만을 통해 마이크로파의 난반사가 이루어지도록하고, 하강 작동을 하게 되면 수직형바(1210)가 난반사 조절용 수직바(1300)로부터 돌출되면서 수직형바(1220)의 수직표면 및 수평형바(1210)의 수평표면을 통해 동시에 난반사가 이루이지도록 유도하는 수직바 구동용 모터부(1400)를 포함하여 구성함이 특징이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고정층 가스화기에 의하면, 추가적인 착화용 연료 공급없이 가스화기 착화가 가능하므로 운전비용을 저감할 수 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 착화용 연료를 이용한 점화기에 부가적으로 필요한 연료공급 설비 등이 요구되지 않으므로 설치비용을 저감할 수 있는 효과도 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 착화성이 낮은 연료를 가스화기에 장입한 상태에서 바로 착화 운전이 가능하므로 운전 효율성을 높일 수 있는 효과도 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 마이크로웨이브를 직접 그레이트에 조사함으로써 반영구적으로 착화설비의 운영할 수 있는 효과도 얻어진다.

도 1은 본 발명의 열분해장치 및 연소장치 구성도.
도 2는 도 1의 요부 확대도.
도 3은 본 발명에 적용되는 잔해 폐기물 저장유닛 구성도.
도 4는 본 발명에 적용되는 잔해 폐기물 저장유닛 분해사시도.
도 5는 본 발명의 잔해 폐기물 저장유닛에 냄새차단 수단을 장착하기전 분해사시도.
도 6은 본 발명의 잔해 폐기물 저장유닛에 냄새차단 수단을 장착후 설치 단면도.
도 7은 본 발명에 잔해 폐기물 저장유닛에 냄새차단 수단이 장착된 후 폐수가 흘러서 펼쳐지는 것을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 저온 열분해 장치 전체 구성을 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 발열로 본체 예시도.
도 10은 본 발명의 페기물을 연소시키는 동작을 보여주는 열분해 장치 단면도.
도 11은 본 발명의 전자파 발열체 구성도.
도 12는 본 발명의 난반사 장치를 설명하는 평면도.
도 13은 본 발명의 난반사 장치 동작 제어를 위한 구성 블록도.
도 14는 본 발명의 폐기물이 액상인 상태에서 난반사 유도부를 삽입하여 마이크로파가 중첩되어 반사되는 것을 설명하는 마이크로파 반사도.
도 15는 본 발명의 폐기물이 해동이 필요한 상태에서 난반사 유도부를 돌출시켜 마이크로파가 난반사 되는 것을 설명하기 위한 마이크로파 반사도.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들 뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 열분해장치 및 연소장치 구성도.

도 2는 도 1의 요부 확대도.

도 3은 본 발명에 적용되는 잔해 폐기물 저장유닛 구성도.

도 4는 본 발명에 적용되는 잔해 폐기물 저장유닛 분해사시도.

도 5는 본 발명의 잔해 폐기물 저장유닛에 냄새차단 수단을 장착하기전 분해사시도.

도 6은 본 발명의 잔해 폐기물 저장유닛에 냄새차단 수단을 장착후 설치 단면도.

도 7은 본 발명에 잔해 폐기물 저장유닛에 냄새차단 수단이 장착된 후 폐수가 흘러서 펼쳐지는 것을 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 저온 열분해 장치 전체 구성을 나타낸 단면도.

도 9는 본 발명의 발열로 본체 예시도.

도 10은 본 발명의 페기물을 연소시키는 동작을 보여주는 열분해 장치 단면도.

도 11은 본 발명의 전자파 발열체 구성도.

도 12는 본 발명의 난반사 장치를 설명하는 평면도.

도 13은 본 발명의 난반사 장치 동작 제어를 위한 구성 블록도.

도 14는 본 발명의 폐기물이 액상인 상태에서 난반사 유도부를 삽입하여 마이크로파가 중첩되어 반사되는 것을 설명하는 마이크로파 반사도.

도 15는 본 발명의 폐기물이 해동이 필요한 상태에서 난반사 유도부를 돌출시켜 마이크로파가 난반사 되는 것을 설명하기 위한 마이크로파 반사도로서,

일반적인 연료 상부 공급식 고정층 가스화기의 착화 조건은 착화성이 높은 가연성 물질(종이, 바이오매스 등)을 고정층 반응기에 먼저 장입하여 채운 상태에서 가스 토치 나 추가 가연성분을 이용하는 버너등을 이용하여 가연성 물질을 착화를 시키게 되며, 가연성 물질을 계속 공급하면서 석탄등의 착화성이 낮은 연료가 착화될 수 있는 온도까지 도달할 때까지 가열하게 되고 착화가 가능한 소정의 온도에 도달하게 되면 석탄과 가연성 물질을 혼합하여 서서히 석탄의 공급량을 증가시켜 정상상태 조건까지 운전하게 된다. 이러한 착화 조건에서 고정층 가스화기를 운전할 경우, 정상상태까지 소요시간이 길며, 반응기 내부가 균일하게 착화가 되지 않을 수 있으며 반응기에 착화구 또는 가스토치의 설치가 추가로 필요하다.

이에 반하여 점화용 마이크로웨이브를 설치할 경우, 가연성 물질의 투입, 가스토치 또는 추가 가연성분을 이용하는 버너 등의 구성이 필요하지 않으며, 반응성이 낮은 가스화 연료를 장입한 후, 착화 조건을 형성하여 고정층 반응기의 운전이 가능하다.

본 발명의 마이크로웨이브 점화기를 이용한 친환경 폐기물 열분해 및 연소장치는 기본적으로 열분해 장치(100)와, 버닝유닛(200)과, 연소유닛(300)과, 보일러(400)와, 난반사 유도장치(1000)와, 폐기물 임시 저장유닛(2000)과, 폐기물 공급유닛(100a)를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 폐기물의 열분해 장치(100)는 폐기물을 탄화 및 열분해 시키기 위한 탄화 또는 열분해 공간을 형성하는 것으로, 내부에 존재하는 폐기물을 임시 저장함과 동시에 발열시키기 위한 발열로 본체(110)와, 상기 발열로 본체(110)의 하우징 외부 중간지점에 설치되어 발열로 본체 내부로 마이크로파를 방출함으로써 상기 발열로 본체 내부에 존재하는 폐기물을 발열시키는 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)와, 상기 발열로 본체의 하우징 외부 하단부에 설치되어 발열로 본체 내부로 마이크로파를 방출하되 장시간 마이크로파를 노출시켜 상기 발열로 본체 내부에 존재하는 폐기물을 점화시켜 불꽃을 일으키는 착화용 마이크로 웨이브 발진기(130)와, 상기 착화용 마이크로 웨이브 발진기에 의해서 저온 열분해된 폐기물의 가스를 포집하여 외부로 방출시키는 가스 통로(140)와, 상기 발열로 본체의 바닥면에 위치되어 마이크로 웨이브 발진기의 전자파를 입력받아 고열을 발생시켜 폐기물을 착화시키기 위한 전자파 발열체(160)를 포함하여 이루어진다.

상기 전자파 발열체(160)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 가운데에 중공부(161)가 형성되어 공기가 관통되도록 하였다.

또한, 상기 전자파 발열체(160)는 탄화규소(SiC), 그라파이트(graphite) 및 황토를 섞어서 성형하되, 탄화규소 35 ~ 40중량%, 그라파이트 30 ~ 35중량% 및 황토 25 ~ 30중량%를 혼합하여 황토가 세라믹(ceramic)화 될 수 있도록 고온 고압으로 성형한다.

상기 전자파 발열체(160)에 수치 한정된 탄화규소의 중량% 이상으로 많이 포함될 경우에는 전자 파발열체(160)의 취성이 높아지고, 중량% 이하로 적게 포함될 경우에는 발열량이 부족하게 된다.

상기 전자파 발열체(160)에 수치 한정된 그라파이트의 중량% 이상 혹은 이하가 포함될 경우에는 별다른 변화는 없으나, 다른 재료들의 중량%에 영향을 미치므로 본 발명의 수치한정이 적당하다.

상기 전자파 발열체(160)에 수치 한정된 황토의 중량% 이상으로 많이 포함될 경우에는 전자파 발열체(160)의 취성이 높아지고, 발열량도 부족하게 되며, 중량% 이하로 많이 포함될 경우에는 성형이 잘 되지 않고, 발열량도 떨어지게 된다.

상기 그라파이트는 탄소 섬유를 강화하여 열처리한 재료로 전자파 발열체(160)의 내구성을 높일 수 있고, 황토는 강한 내열성을 가지고, 탄화규소는 전자파(극초단파 혹은 마이크로파)에 반응한다.

상기 탄화규소의 규소분자가 전자파에 반응하여 진동하고, 황토(세라믹) 분자들과 마찰하면서 강한 열을 연속적으로 발생시키고, 이러한 열이 전자파 발열체(160)의 외벽에 접촉하는 공기와 열교환하여 공기에 열을 공급한다.

또한, 전자파 발열체의 몸체 상부 표면에는 탄화규소 섬유를 철망형태로 장착하여 구성하며, 상기 탄화규서 섬유에 마이크로 웨이브가 집중되면 고온의 열이 발생하여 폐기물의 착화가 용이하게 생성될 수 있다.

즉, 전자파 발열체 몸체를 이용하여 고온의 열을 폐기물에 가하고, 아울러 탄화규소 섬유가 직접 폐기물에 접촉되면서 착화를 일으키도록 유도하는 것이다.

또한, 상기 발열로 본체의 하부측에 설치되어 탄화 또는 열분해된 잔재 분해중인 폐기물을 임시저장 시키는 잔해 폐기물 저장유닛(2000)과, 상기 발열로 본체(110)의 탄화 또는 열분해 공간에 탄화 또는 열분해 시키기 위한 폐기물을 공급하는 폐기물 공급유닛(100a)을 구비한다.

상기 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)는 상기 발열로 본체(110)의 외부 일단에 설치된다. 상기 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)는 발열로 본체(110)의 양측에 다수개 설치함이 바람직하다.

상기 가열용 마이크로 웨이브는 300㎒ 내지 300㎓ 사이를 마이크로 웨이브로 규정하고 있는데, 상기 발열로 본체(110)내부의 폐기물을 가열하기 위한 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)는 245㎓ 이상의 마이크로 웨이브를 발진하는 발진기를 사용함이 바람직하다. 상기 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)는 마그네트론으로 이루어질 수도 있다. 상기 발열로 본체를 구성하는 하우징에는 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)로부터 발생되는 마이크로 웨이브가 발열로 본체(120) 이외의 영역으로 누설되는 것을 차단하기 위한 쉴드부재(shielding gasket;미도시)가 설치될 수 있다.

한편, 상기 발열로 본체(110)를 균일한 각도로 가열하기 위하여 보조 가열장치 또는 보조 열원이 더 구비될 수 있다. 보조 열원은 발열로 본체(110)의 발열에 간섭되지 않으며 발열로 본체(110)로부터 발생되는 열에 의해 손상되지 않은 구조이면 가능하다. 예컨대, 전열선이 이용될 수 있다.

상기 착화용 마이크로 웨이브(130)는 마그네트론을 이용하여 마이크로파를 방출하되 폐기물을 점화시키도록 장시간 마이크로파를 방출하며, 폐기물이 점화되면 마이크로파의 방출을 중단하고, 산소공급을 조절하여 폐기물의 점화상태를 유지시키도록한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 폐기물의 탄화 또는 열분해 장치를 구성 요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 발열로 본체(110)는 폐기물 공급유닛(100a)으로부터 공급된 폐기물(10)을 탄화시키기 위한 탄화 또는 열분해 공간을 형성하는 것으로, 폐기물 공급유닛(100a)으로부터 공급되는 폐기물(10)이 이송되는 과정에서 탄화 및 열분해 될 수 있도록 소정의 길이를 가지는 관상의 형태를 가진다.

상기 발열로 본체(110)는 단열공간이 형성될 수 있으며, 이 단열공간에는 단열재가 충전될 수도 있는데, 이 단열재는 충분히 열에 견딜 수 있어야 함은 당연다.

상기 폐기물 임시 저장유닛(2000)은 발열로 본체(110)의 출력단에 설치되어 탄화 또는 열분해가 완료된후 나머지 잔여물이 임시보관된다.

그리고, 상기 폐기물 공급유닛(100a)은 상기 폐기물을 파쇄하여 공급하는 파쇄수단을 더 구비할 수 있다. 또한 폐기물의 폐플라스틱인 경우 분쇄 후 중화재(ca(OH)2)를 투입하기 위한 중화재 투입기가 더 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탄화 및 열분해장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 폐기물 즉, 병원 감염성 폐기물, 동물의 벼, 각종 PCB 기판, 통신선 등과 같은 폐전선 등, 각종 폐기물을 탄화처리 하기 위해서는 탄화를 위한 폐기물을 호퍼에 공급한다. 이 과정에서 상기 폐기물은 소정의 크기로 분쇄하여 공급하는 것이 바람직하다.

이 상태에서 상기 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)를 이용하여 발열로 본체(100)의 내부를 가열한다.

이때에 상기 발열로 본체(110)의 폐기물이 존재하는 열분해 공간에는 산소가 공급되지 않게 되므로 무산소 상태에서 열분해 된다.

한편, 겨울철에 폐기물이 냉동된 상태로 발열로 본체로 진입하게 되면 해동 과정을 거친후에 가열을 해야한다.

즉, 마이크로파의 특성상 얼음 상태에서는 마이크로파 에너지가 집중되지 못하고 그냥 통과해버리는 투과량이 많고, 물상태에서는 에너지 흡수량이 많기 때문에, 대상 폐기물이 불균일한 상태에서 계속적으로 가열하게 되면, 가열되는 부분은 더욱 심하게 가열되어 심할 경우에는 타게 되고, 녹지 않은 부분은 이와는 반대로 마이크로파의 흡수량이 많지 않기 때문에 냉동상태가 장시간 유지된다.

다시말해서, 전기장이 빠르게 변화하는 성질을 가지는 마이크로웨이브를 극성을 가지는 액체에 가하면 극성을 가지는 액체는 빠르게 전기장의 방향을 따라 정렬하며, 액체는 일반적으로 분자들 사이의 거리가 가깝기 때문에 마이크로웨이브에 의해 전기장 방향으로 정렬시 근접하는 분자들 사이의 마찰에 의해 열에너지가 발생하여 물기가 존재하는 폐기물의 경우에는 빠른 속도로 가열시킬 수 있게 된다.

그러나, 이와 같이 냉동 폐기물을 일반 폐기물과 같은 출력으로 연속적으로 가열하는 경우에는, 대상 폐기물의 불균일 가열에 의한 문제점이 지적된다.

또한, 마이크로파의 특성상 대상물의 전체를 고르게 가열하는 것이 아니라, 다수개의 점 상태로 가열점이 형성되기 때문에 액체상태일 경우에는 가열점이 주변으로 전파되면서 전체가 가열되므로 별 문제가 없으나, 냉동 상태의 폐기물을 해동시에는 주변전파가 용이하지 않아 가열점이 다른 부분에 비해 많은 열이 흡수되어 다른 부분에 비해 그 부분만 빠른 속도로 가열되므로 타게 될 수 있는 것이다.

이는 마이크로파가 서로 중첩 및 간섭을 일으켜 전파의 최대점과 최소점이 존재하게 되며, 이러한 이유로 인하여 전파의 최대점에 위치한 부분은 다른 부분에 비해 빠르게 가열되고, 최소점에 위치한 부분은 다른 부분에 비해 느리게 가열되는 것이다.

결국, 이러한 마이크로파 가열 시스템은 빠른 속도로 대상물의 온도를 높여주는 특징이 있어, 액체를 데우는데는 매우 효율적이나, 고체 상태 또는 냉동물을 해동시키는데 있어서 고르게 해동되기 어려운 문제점을 안고 있다.

이를 해결하기 위해 본 발명은 냉동 폐기물을 해동시키는 작동모드일 경우 고압 트랜스의 승압 전압을 1600V - 1800V로 하고, 부분 가열되는 것을 최소화하기 위해서 10초간 마이크로파를 발산하고, 10초간은 발산하지 않는 간헐 시스템을 적용시킨다.

즉, 통상적인 마이크로웨이브의 전압은 2300V - 3000V이나, 본 발명에서는 전압을 낮추어서 고압 트랜스의 승압 전압을 1600V - 1800V로 줄임으로서 마이크로파의 제공시간이 늘어나더라도 폐기물이 착화되는 것을 막고, 아울러, 마이크로파의 중첩이 발생되더라도 간헐적으로 마이크로파를 제공함으로서 폐기물이 착화되는 것을 막을 수 있고, 가열상태만을 지속시킬 수 있게 된다.

한편, 냉동 폐기물에 가까울수록 마이크로파를 난반사시켜 마이크로파가 중첩되는 것을 최소화하고 널리 흐트려지는 것이 바람직하다.

즉, 액체상태의 폐기물이거나 물기가 많은 폐기물의 경우에는 마이크로파가 중첩되더라도 가열된 열기가 옆으로 퍼지면서 폐기물의 고른 가열이 이루어질 수 있느나, 냉동된 폐기물의 경우 마이크로파가 중첩되면 착화될 염려가 있기 때문에 마이크로파를 난반사시켜 마이크로파의 중첩이 최소화되도록 유도하는 것이다.

본 발명의 난반사 유도장치(1000)의 기술구성을 살펴보면 난반사 유도 지지부(1100)와, T자형 난반사 유도부(1200)와, 난반사 조절용 수직바(1300)와, 수직바 구동용 모터부(1400)로 이루어진다.

상기 난반사 유도 지지부(1100)는 수직형 프레임 형태이며, 발열로 본체 내주연에 수직하게 삽입 설치된다.

상기 T자형 난반사 유도부(1200)는 수직형바(1210)와 수평형바(1220)가 결합되어 이루어지되, 난반사 유도 지지부(1100)의 표면에 삽입 설치되어 이루어지며, 수직형바(1210)의 수직 표면과 수평형바(1220)의 수평 표면을 이용하여 마이크로파를 난반사시킨다.

상기 난반사 조절용 수직바(1300)는 T자형 난반사 유도부(1200)의 수평형바(1220)에 슬라이딩 결합되며 승하강 작동에 의해서 T자형 난반사 유도부(1200)의 돌출 정도를 결정하여 난반사 정도를 조절한다.

상기 수직바 구동용 모터부(1400)는 난반사 조절용 수직바(1300)에 일단이 결합되며 정회전 및 역회전 작동에 의해서 난반사 조절용 수직바(1300)를 상승시키거나 하강시키는 작동을 하며, 승강 작동을 하게 되면 수직형바(1210)가 난반사 조절용 수직바(1300)에 삽입되면서 수직형바(1210)의 수직표면만을 통해 마이크로파의 난반사가 이루어지도록하고, 하강 작동을 하게 되면 수직형바(1210)가 난반사 조절용 수직바(1300)로부터 돌출되면서 수직형바(1220)의 수직표면 및 수평형바(1210)의 수평표면을 통해 동시에 난반사가 이루이지도록 유도한다.

이하에서 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 난반사 유도장치(1000)는 난반사 유도 지지부(1100)와, T자형 난반사 유도부(1200)와, 난반사 조절용 수직바(1300)와, 수직바 구동용 모터부(1400)로 이루어지는바, 기본적으로 T자형 난반사 유도부(1100)는 수직형바(1210)의 수직 표면만을 이용하여 마이크로파의 난반사가 중첩되면서 발생되도로하여 기준이상의 온도를 유지하는 액상의 폐기물이 80도 내지 90도로 가열되도록 한다.

즉, 열로 본체 내부에 온도센서(1000a)를 장착하고, 제어부(1000b)가 온도센서의 측정결과를 바탕으로 상기 온도센서의 측정결과 폐기물이 기준이상의 온도이면 통상의 마이크로파 반사 개념을 적용하여 마이크로파가 중첩되면서 가열 현상이 강하게 발생토록 수직바 구동용 모터부(1400)를 구동시키도록하며, 상기 마이크로파가 중첩되면서 발생된 가열현상에 의해서 주변에 위치하는 물질로 가열 에너지가 퍼지면서 보다 빠른 속도로 폐기물의 가열작업이 이루어지도록 한다.

한편, 온도센서(1000a)의 측정결과 폐기물이 냉동상태인 것으로 판단되면 제어부(1000b)는 수직바 구동용 모터부(1400)를 작동시켜 난반사 조절용 수직바(1300)가 하강되도록 작동시킨다. 그러면 T자형 난반사 유도부(1100)의 수직형바(1210)와 수평형바(1220)가 모두 외부로 들어나면서 상기 수직형바(1210)와 수평형바(1220)를 통해 마이크로파의 난반사가 이루어지며, 이에 따라 마이크로파가 중첩되지 않으면서 고르게 해동작업이 이루어지게 된다. 즉, 폐기물이 부분 점화되지 않으면서 고르게 해동작업이 이루어지는 것이다.

이후, 온도센서(1000a)의 판독결과 적절히 해동작업이 완료된 것으로 판단되면 제어부(1000b)는 수직바 구동용 모터부(1400)를 구동하여 난반사 조절용 수직바(1300)를 상승시키며, 이에 따라 T자형 난반사 유도부(1100)가 난반사 조절용 수직바(1300)에 삽입되면서 T자형 난반사 유도부(1100)의 수평형바(1220)의 표면만이 외부로 들어나게 되면 마이크로파가 중첩되면서 반사되어 액상의 폐기물을 가열하기에 최적화된다.

또한, 본 발명은 잔해 폐기물을 임시저장시 폐기물에서 발생하는 액상의 폐수와 무기물 잔해를 임시로 저장할 수 있도록 발열로 본체(110)의 하단에 잔해 폐기물 임시저장 유닛(2000)을 설치하며, 쉽게 잔해 폐기물을 쉽게 처리할 수 있도록 하였다.

즉, 발열로 본체를 이용하여 폐기물을 저온 열분해하게 되면, 초반 또는 중반에 잉여 폐수가 발생하여 발열로 본체 하단으로 흘러서 빠져 나오게 되고, 아울러 무기물 잔해가 남게 되는바, 발열로 본체 하단에 낙하하면 이를 포집할 수 있도록하였다. 그리고, 액상의 폐수가 발생하면 담은후에 적절히 상부를 차단하여 냄새가 위로 올라오지 못하도록하는 기술개념을 도입하였다.

본 발명의 잔해 폐기물 임시저장 유닛(2000)의 구성요소는 기본적으로 상부가 오픈된 직육면체 형태의 콘크리트 구조물로 제작되며, 여기에 제 1 지지용 철망(2010)과, 제 2 지지용 철망(2020)과, 제 3 간격제용 철망(2030)과, 냄새유입 방지수단(2040)을 부가 설치하여 이루어진다.

상기 제 1 지지용 철망(2010)은 일정한 공극을 갖는 격자형 사각 프레임 형태로 이루어지며, 일측 모서리 끝단에 잔해 폐기물 저장유닛 상부면 고정을 위한 제 1 걸림용 돌출핀(2011)을 형성하여 이루어진다.

상기 제 2 지지용 철망(2020)은 제 1 지지용 철망(2010)의 타측과 힌지(2022)로 결합되어 일정각도로 접히거나 펼치는 것이 가능토록 구성되고, 일정한 공극을 갖는 격자형 사각 프레임 형태로 이루어지며, 일측 모서리 끝단에 잔해 폐기물 저장유닛 상부면 고정을 위한 제 2 걸림용 돌출핀(2021)을 형성하여 이루어진다.

상기 제 3 간격제용 철망(2030)은 일정한 공극을 갖는 격자형 사각 프레임 형태로서 양측 끝단에 제 3 걸림용 돌출핀(2031)을 형성하여 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 사이에 걸쳐지면서 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)의 간격을 유지시키는 역할을 한다.

상기 냄새유입 방지수단(2040)은 사각패널(2041)과 사각패널 끝단부에 연장 형성되는 무게추(2045)로 이루어지며, 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)의 끝단부에 걸쳐지면서 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)에 접면되어 잔해 폐기물 저장유닛(2000)의 냄새가 입구를 통해 올라오는 것을 차단한다.

즉, 상기 냄새유입 방지수단(2040)은 연장라인(2043)을 통해 무게추 걸이(2042) 및 무게추(2045)를 설치하며, 상기 무게추(2045)의 존재로 인하여 폐수가 흐르지 않을 때에는 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)에 밀착된 상태를 유지하며, 폐수가 발열로 본체로부터 흐를 때에는 폐수 사각패널(2041)을 밀치게 되어 지지용 걸이(2044)를 중심으로 오픈된 상태를 유지하여 폐수가 흐르는데 방해되지 않토록 하며, 폐수의 흐름이 마무리되면 무게추(2045)의 역할로 인하여 다시 원상복귀되면서 외부 냄새 유입을 차단하는 역할을 하게 된다.

이하에서 본 발명의 잔해 폐기물 임시저장 유닛의 조립구조를 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 제 1 지지용 철망(2010)과, 제 2 지지용 철망(2020)과, 제 3 간격제용 철망(2030)과, 냄새유입 방지수단(2040)으로 이루어지는바, 상기 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)은 힌지결합에 의해 결합되므로 일정각도로 접히거나 펼쳐진다.

상기에서 힌지 결합은 매우 일반적인 기술구성이기 때문에 더이상의 설명은 생략토록 한다.

상기 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 사이에는 제 3 간격제용 철망(2030)이 결합되는바, 상기 제 3 각격제용 철망(2030)의 양측 끝단에 제 3 걸림용 돌출핀(2031)이 형성되어 있으므로 상기 제 3 걸림용 돌출핀(2031)을 이용하여 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 사이에 고정시킨다.

상기 제 3 간격제용 철망(2030)을 결합하게 되면 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)의 접힘 각도가 유지되어 더이상 펼쳐지거나 접히지 않게 된다.

그리고, 상기 제 3 간격제용 철망(2030)의 공극은 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)의 공극보다 크게 하여 크기가 작은 오염물질은 제 3 각격제용 철망(2030)을 통과하여 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020) 상부에 놓이도록 유도한다.

그리고, 상기 냄새유입 방지수단(2040)은 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)의 끝단부에 걸쳐지면서 설치되며, 폐수가 발열로 본체로부터 흐르지 않을 때에는 무게추(2045)의 역할로 인하여 철망에 밀착되어 폐수 냄새가 폐기물 임시 저장유닛의 상부로 유입되는 것을 차단하고, 페수가 발열로 본체로부터 아래 방향으로 흐르게 되면 사각패널(2041)을 밀치면서 흐르게 되어 정상적인 폐수의 흐름이 유도된다. 폐수의 흐름이 마무리되면 무게추(2045)의 역할로 인하여 다시 원상복귀되어 철망에 밀착됨으로서 냄새의 유입을 차단하게 된다.

이하에서 본 발명의 잔해 폐기물 저장유닛의 작용 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자는 잔해 폐기물 저장유닛(2000)의 크기에 맞추어서 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)을 펼친다음에 제 3 간격제용 철망(2030)의 제 3 걸림용 돌출핀(2031)을 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 사이에 걸쳐 놓아서 고정시킨다.

상기와 같이 제 3 간격제용 철망(2030)으로 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 사이를 고정하게 되면 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)의 각도가 고정된다.

이에 따라 잔해 폐기물 저장유닛의 너비등을 감안하여 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)을 펼친다음 제 3 간격제용 철망(2030)으로 간격을 유지시켜 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 사이가 접혀지는 것을 방지한다.

만약에 제 3 간격제용 철망(2030)이 존재하지 않게 되면 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)을 설치후 외부 충격등에 의해서 접혀질 수 있으며 그러면 잔해 폐기물 저장유닛(2000) 내부로 빠지게 되는 문제가 있다.

이에 따라 본 발명에서는 제 3 간격제용 철망(2030)을 설치하여서 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)이 접혀지지 않고 일정 각도를 유지하면서 존재하도록 한다.

그리고, 본 발명은 제 3 간격제용 철망(2030)이 설치되고 나면 냄새유입 방지수단(2040)을 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 끝단부에 각각 걸쳐 놓는다.

상기 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 사이에 제 3 간격제용 철망(2030)이 설치되고 냄새유입 방지수단(2040)이 설치되고 나면 제 1 지지용 철망(2010)의 제 1 걸림용 돌출핀(2011)과 제 2 지지용 철망의 제 2 걸림용 돌출핀(2021)을 잔해 폐기물 저장 유닛(2000) 상단에 위치시켜 고정시켜 놓는다.

그러면 잔해 폐기물 중에서 작은 이물질은 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)의 상부에 놓이게 되고, 조금 큰 이물질은 제 3 간격제용 철망(2030)의 상부에 놓이게 된다.

그리고, 잔해 폐기물 수거자가 상기 철망(2010, 2020, 2030)에 존재하는 이물질을 수거할 때에는 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)을 붙잡아 끌어낸후 그 상부에 존재하는 잔해 폐기물을 회수하면된다.

그리고, 잔해 폐기물이 회수되면 다시 잔해 폐기물 저장유닛(2000)에 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)을 위치시키면 잔해 폐기물 회수 작업이 마무리 된다.

또한, 잔여 폐기물 중에서 잔해 폐기물 임시저장 유닛(2000)의 콘크리트 구조물에 임시로 보관되는 폐수는 별도의 폐수 공급라인(2000a)을 이용하여 연소유닛(300)으로 보내게 되며, 상기 연소유닛에서 폐수가 비산되면서 태워진다.

100: 열분해 장치
100a: 폐기물 공급유닛
200: 버닝유닛
300: 연소유닛
400: 보일러
1000: 난반사 유도장치
2000: 폐기물 임시 저장유닛

Claims (6)

1. 폐기물을 탄화 및 열분해 시키기 위한 탄화 또는 열분해 공간을 형성하는 것으로, 내부에 존재하는 폐기물을 임시 저장함과 동시에 발열시키기 위한 발열로 본체(110)와;
   상기 발열로 본체(110)의 하우징 외부 중간지점에 설치되어 발열로 본체 내부로 마이크로파를 방출함으로써 상기 발열로 본체 내부에 존재하는 폐기물을 발열시키는 가열용 마이크로 웨이브 발진기(120)와;
   상기 발열로 본체의 하우징 외부 하단부에 설치되어 발열로 본체 내부로 마이크로파를 방출하되 장시간 마이크로파를 노출시켜 상기 발열로 본체 내부에 존재하는 폐기물을 점화시켜 불꽃을 일으키는 착화용 마이크로 웨이브 발진기(130)와;
   상기 착화용 마이크로 웨이브 발진기에 의해서 저온 열분해된 폐기물의 가스를 포집하여 외부로 방출시키는 가스 통로(140)와;
   상기 발열로 본체의 바닥면에 위치되어 마이크로 웨이브 발진기의 전자파를 입력받아 고열을 발생시켜 폐기물을 착화시키기 위한 전자파 발열체(160)와;
   상기 발열로 본체의 하부측에 설치되어 탄화 또는 열분해된 잔재 분해중인 폐기물을 임시저장 시키는 잔해 폐기물 저장유닛(2000)과;
   상기 발열로 본체(100)와 가스 공급관(210)에 의해 연결되어 탄화 또는 열분해시 발생되는 가스를 착화시켜 연소시키되, 버닝용 마이크로파를 이용하여 버닝시키는 가스 버닝유닛(200)과;
   상기 가스 버닝유닛에 의해서 제공된 불꽃을 이용하여 가스를 완전연소시키되, 잔해 폐기물 저장유닛의 출력측과 연결되어 잔해 폐기물 저장유닛으로부터 제공된 폐수를 고열로 태우는 연소유닛(300)과;
   상기 연소유닛(300)으로부터 제공된 열을 이용하여 가동되는 보일러 시스템(400)을 포함하여 이루어지고;
   
   상기 잔해 폐기물 저장유닛(2000)은,
   일정한 공극을 갖는 격자형 사각 프레임 형태로 이루어지며, 일측 모서리 끝단에 잔해 유기물 저장유닛 상부면 고정을 위한 제 1 걸림용 돌출핀(2011)을 형성하여 이루어지는 제 1 지지용 철망(2010)과;
   상기 제 1 지지용 철망(2010)의 타측과 힌지(2022)로 결합되어 일정각도로 접히거나 펼치는 것이 가능토록 구성되고, 일정한 공극을 갖는 격자형 사각 프레임 형태로 이루어지며, 일측 모서리 끝단에 잔해 폐기물 저장유닛 상부면 고정을 위한 제 2 걸림용 돌출핀(2021)을 형성하여 이루어지는 제 2 지지용 철망(2020)과;
   일정한 공극을 갖는 격자형 사각 프레임 형태로서 양측 끝단에 제 3 걸림용 돌출핀(2031)을 형성하여 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020) 사이에 걸쳐지면서 제 1 지지용 철망(2010)과 제 2 지지용 철망(2020)의 간격을 유지시키는 제 3 간격제용 철망(2030)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)에 밀착되는 냄새유입 방지수단(2040)를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 냄새유입 방지수단(2040)은,
   상기 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)의 끝단부에 걸쳐지면서 설치되는 직사각 프레임 형상이고, 연장라인(2043)을 통해 무게추 걸이(2042) 및 무게추(2045)를 설치하며, 상기 무게추(2045)의 존재로 인하여 폐수가 흐르지 않을 때에는 제 1 지지용 철망(2010) 및 제 2 지지용 철망(2020)에 밀착된 상태를 유지하며, 폐수가 발열로 본체로부터 흐를 때에는 폐수 사각패널(2041)을 밀치게 되어 지지용 걸이(2044)를 중심으로 오픈된 상태를 유지하여 폐수가 흐르는데 방해되지 않토록 하며, 폐수의 흐름이 마무리되면 무게추(2045)의 역할로 인하여 다시 원상복귀되면서 외부 냄새 유입을 차단시키는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자파 발열체(160)는, 일정한 두께를 갖는 원반형 형태로 제작하되 중앙에 다수개의 공기통과용 홀을 형성하고, 표면에 탄화규소 섬유를 철망 형태로 장착하며, 몸체는 탄소(SiC), 그라파이트(graphite) 및 황토를 섞어서 성형하되, 탄화규소 35 ~ 40중량%, 그라파이트 30 ~ 35중량% 및 황토 25 ~ 30중량%를 혼합하여 황토가 세라믹(ceramic)화 될 수 있도록 성형하고, 탄화규소 섬유는 직경이 5 - 100um인 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 발열로 본체에는 마이크로파를 난반사시키기 위한 난반사 유도장치를 포함하되,
   상기 난반사 유도장치(1000)는,
   수직형 프레임 형태이며, 발열로 본체 내주연에 수직하게 삽입 설치되는 난반사 유도 지지부(1100)와;
   수직형바(1210)와 수평형바(1220)가 결합되어 이루어지되, 난반사 유도 지지부(1100)의 표면에 삽입 설치되어 이루어지며, 수직형바(1210)의 수직 표면과 수평형바(1220)의 수평 표면을 이용하여 마이크로파를 난반사시키는 T자형 난반사 유도부(1200)와;
   상기 T자형 난반사 유도부(1200)의 수평형바(1220)에 슬라이딩 결합되며 승하강 작동에 의해서 T자형 난반사 유도부(1200)의 돌출 정도를 결정하여 난반사 정도를 조절하는 난반사 조절용 수직바(1300)와;
   상기 난반사 조절용 수직바(1300)에 일단이 결합되며 정회전 및 역회전 작동에 의해서 난반사 조절용 수직바(1300)를 상승시키거나 하강시키는 작동을 하며, 승강 작동을 하게 되면 수직형바(1210)가 난반사 조절용 수직바(1300)에 삽입되면서 수직형바(1210)의 수직표면만을 통해 마이크로파의 난반사가 이루어지도록하고, 하강 작동을 하게 되면 수직형바(1210)가 난반사 조절용 수직바(1300)로부터 돌출되면서 수직형바(1220)의 수직표면 및 수평형바(1210)의 수평표면을 통해 동시에 난반사가 이루이지도록 유도하는 수직바 구동용 모터부(1400)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 마이크로웨이브 전자파를 이용한 폐유기물 간접가열방식의 가스 화로 시스템.

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