KR100813337B1 - 친환경 스티로폼 감용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐 스티로폼을 재활용하기 위한 스티로폼 감용기에 관련되는 것으로, 보다 구체적으로는 연속적인 과정을 거쳐 폐 스티로폼을 일정규격을 갖는 잉곳 형상으로 성형하며 그 과정 중에 발생되는 유해가스는 재처리하여 활용할 수 있도록 하는 친환경 스티로폼 감용기에 관한 것이며, 스티로폼의 자동공급을 위한 컨베이어를 갖추고, 스티로폼의 파쇄와 이송이 동시에 수행되는 파쇄수단을 구비하며, 상기 파쇄수단에 의해 분쇄된 스티로폼이 투입되며, 상기 스티로폼에 열을 가하여 용융되게 하는 가열수단과 잉곳 형상으로 성형하는 성형수단 및 상기 파쇄수단, 가열수단 그리고 성형수단에서 발생되는 유해가스가 포집되어 다수의 챔버를 통과함에 따라 유해성분을 액화시켜 분리 추출시키는 유해가스 처리수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 스티로폼 감용기에 관한 것이다.

스티로폼, 감용기, 친환경, 파쇄, 가열, 성형, 잉곳, 재활용

Description

친환경 스티로폼 감용기{environmentally friendly styrofoam volume reducer}

도1은 종래기술에 따른 스티로폼 감용기의 개략적인 구조를 보여주는 단면도.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되는 친환경 스티로폼 감용기의 구성도.

도3은 거름망에 대한 개략적인 측면도.

도4는 유해가스 처리수단의 구성도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 컨베이어 200 : 파쇄수단

300 : 가열수단 400 : 성형수단

410 : 압출부 420 : 성형틀

430 : 개폐문 440 : 절단날

500 : 유해가스 처리수단 600 : 거름망

700 : 수송라인

본 발명은 폐 스티로폼을 재활용하기 위한 스티로폼 감용기에 관련되는 것으로, 보다 구체적으로는 연속적인 과정을 거쳐 폐 스티로폼을 일정규격을 갖는 잉곳 형상으로 성형하며 그 과정 중에 발생되는 유해가스는 재처리하여 활용할 수 있도록 하는 친환경 스티로폼 감용기에 관한 것이다.

일반적으로 스티로폼이라 함은 폴리스티렌을 발포하여 만들어지는 자재를 의미하며, 방음, 단열, 완충성이 뛰어나 각용 포장용기, 건축자재 등으로 널리 활용되고 있다. 이러한 스티로폼은 열가소성 제품이므로 열을 가하면 용융되므로 비교적 용이하게 재활용이 가능한 특성이 있다.

스티로폼의 재활용 특성에도 불구하고 수거상의 문제점 등으로 땅속에 매립해버리는 경우가 많았다. 그리고 폐 스티로폼은 각종 이물질 등을 포함하므로 재활용하는 경우에 많은 유해가스가 발생 된다. 생활쓰레기의 증가로 매립지는 점차 감소되는 추세이며 따라서 지자체에서는 생활쓰레기를 줄이기 위해 부단한 노력을 기울이고 있다. 이러한 방안으로 분리수거는 이미 일반화되어 있고 쓰레기 종류별로 구분하여 배출하고 있다.

스티로폼은 그 중량에 비하여 부피가 매우 크므로 감용 과정을 거치게 되면 매우 작은 부피로 되고 재활용이 가능하다. 이러한 목적으로 스티로폼 감용기가 다수 제안된 바 있다. 하지만, 여러 지자체에서의 스티로폼 감용기에 대한 수요가 있음에도 불구하고 그 사용빈도는 활성화되지 못하고 있는 실정이다. 이러한 이유는 종래의 스티로폼 감용기들은 그 효율성에 문제가 있거나 이를 사용함에 따 른 2차적인 오염문제를 해결하지 못하였기 때문이다.

대표적인 스티로폼 감용기의 예로는 실용신안등록번호 제391596호의 스티로폼 감용기가 있었다. 첨부되는 도1은 종래기술에 따른 스티로폼 감용기의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다.

호퍼의 일측에 스티로폼이 투입되는 투입구(11)를 갖추며, 투입구 아래에 회전되는 파쇄부(12)가 구비되어 투입된 스티로폼을 파쇄하게 된다. 그리고 상기 파쇄부(12)의 하부에 파쇄되어 낙하된 스티로폼을 전방으로 이송시키는 이동스크류(22)가 마련되고, 파쇄부(12)와 이동스크류(22)에 동력을 전달하는 구동부(30)를 갖추게 된다. 또한, 상기 이동스크류의 전방에 가열부(41)가 형성되며, 상기 가열부에 연이어 토출부(42)가 구비되는 장치이다.

상기와 같은 종래기술에서는 폐 스티로폼을 단지 파쇄하고 용융된 상태로 배출되도록 하는 것이므로 연속적인 작업이 어렵다는 한계점을 가진다. 즉, 용융된 스티로폼을 재활용하기 위해서는 잉곳 형태로 일정규격으로 성형시킬 필요가 있고, 이를 위해서는 용융스티로폼의 흐름을 단속해야 한다. 한편, 종래기술에서는 폐 스티로폼의 처리 과정 중에 발생되는 유해가스에 대한 처리방안이 전혀 없어 2차적인 환경오염을 유발한다는 단점이 있어 적용에 한계가 있다.

폐 스티로폼을 재활용하는 과정 중에 발생되는 유해가스는 주로 수분과 휘발 성분인 기름으로 이루어지는데, 이들 유해가스는 순도가 높아 포집하여 재활용이 가능함에도 종래기술에서는 유해가스의 처리가 전혀 이루어지지 않는다는 문제점도 있었다.

또한, 폐 스티로폼에는 종이를 비롯한 각종의 불순물들이 포함되어 있는 경우가 대부분이므로 종래에는 감용기로 처리하기 전에 작업자들이 수작업으로 폐 스티로폼에 부착된 종이 등을 제거해야만 했었다. 폐 스티로폼의 재활용을 위해 많은 인원이 투입되어 종이 등을 제거하는 것은 매우 비생산적이었으므로 감용기를 사용하지 못하였던 주원인이 되었다.

따라서 상기와 같은 종래기술의 한계점을 극복하기 위한 본 발명은 폐 스티로폼에 대한 연속적인 처리과정이 가능하며, 유해가스에 대한 처리도 이루어져 환경오염의 문제를 제거할 수 있고, 폐 스티로폼에 부착된 종이 등의 제거 없이 곧바로 감용기로 투입할 수 있도록 하는 친환경 스티로폼 감용기를 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 스티로폼의 자동공급을 위하여 지상으로부터 호퍼의 상단 투입구까지 형성되는 컨베이어와; 상기 호퍼의 하부에 설치되는 것으로 2개의 이송스크류로 이루어지되, 상기 이송스크류의 일정구간은 원통체의 비스크류부로 구성되며, 상기 비스크류부의 외면에는 가상적인 나선을 이루는 다수의 파쇄날이 결합되어 있어 스티로폼의 파쇄와 이송이 동시에 수행되는 파쇄수단과; 상기 파쇄수단에 의해 분쇄된 스티로폼이 투입되며, 상기 스티로폼에 열을 가하여 용융되게 하는 가열수단과; 용융 스티로품이 공급되는 압출부와 연결되는 성형틀이 마련되며, 상기 성형틀의 입구측에는 상하 이동되어 용융스티로폼의 흐름을 차단시키는 절단날이 설치되고, 상기 성형틀의 출구측에는 개폐동작되는 개 폐문이 구비되는 성형수단; 및 상기 파쇄수단, 가열수단 그리고 성형수단에서 발생되는 유해가스가 포집되어 다수의 챔버를 통과함에 따라 유해성분을 액화시켜 분리 추출시키는 유해가스 처리수단;을 포함하여 구성되어 연속적인 과정으로 스티로폼의 재활용이 가능하도록 하며, 각 과정 중에 발생되는 유해가스를 전량 회수하여 재활용이 가능한 유해성분을 추출하도록 함을 특징으로 하는 친환경 스티로폼 감용기에 관한 것이다.

또한, 상기 친환경 스티로폼 감용기는 상기 유해가스 처리수단에 의해 추출된 액상추출물을 가열수단으로 재공급되게 하는 수송라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 친환경 스티로폼 감용기에 관한 것이다.

또한, 상기 가열수단은 압출부와 이어지는 입구에 불순물을 제거하는 거름망이 더 설치되는 것을 또 다른 특징으로 하는 친환경 스티로폼 감용기에 관한 것이다.

그리고 상기 유해가스 처리수단은, 상기 파쇄수단, 가열수단 및 성형수단에서 발생되는 유해가스의 배출구에 연결되어 유해가스를 포집하는 다수개의 후드와; 내부에는 격막이 형성되고 벤츄리를 통해서 유해가스가 가속되어 상기 격막에 충돌되도록 하여 유해성분을 포집시키는 복수개의 포집챔버와; 상기 포집챔버를 감싸며 냉각매체가 공급되어 상기 포집챔버를 냉각되게 하는 냉각챔버와; 물이 저장되며 복수의 포집챔버 중 최종 포집챔버와 연결되어 유해가스를 물속으로 배출시킴으로써, 수용성 잔류 유해가스를 물에 의해 포집되게 하는 기포발생기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 스티로폼 감용기에 관한 것이기도 하다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하면서 본 발명에 관해 보다 구체적인 설명을 하기로 하며, 여기에 첨부된 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 보여주는 것이다.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되는 친환경 스티로폼 감용기의 구성도에 해당되며, 주요한 구성요소로 컨베이어(100), 파쇄수단(200), 가열수단(300), 성형수단(400) 및 유해가스 처리수단(500)을 포함하게 된다.

도시된 바와 같이 호퍼(h)가 구비되며, 상기 호퍼(h)의 일측에 지상으로부터 호퍼의 상단에 형성되는 투입구까지 컨베이어(100)가 설치된다. 지상에서 작업자가 무한궤도 운동하는 컨베이어에 폐 스티로폼을 올려놓으면 폐 스티로폼은 호퍼 내부로 자동 투입된다.

한편, 상기 호퍼(h)의 하부에는 파쇄수단(200)이 갖추어지는데, 상기 파쇄수단(200)은 회전되는 2개의 이송스크류(미도시)로 이루어지며, 상기 이송스크류의 전단부는 스크류 형태를 갖추고 후단부는 비스크류부를 형성하게 된다. 상기 비스크류부의 외면에는 가상적인 나선을 이루도록 다수의 파쇄날(미도시)이 돌출되게 결합 된다. 즉, 상기 파쇄수단(200)에서는 폐 스티로폼의 파쇄와 이송이 동시에 이루어지게 된다. 호퍼(h)에 투입된 폐 스티로폼은 파쇄날들에 의해 잘게 일차적으로 파쇄되며, 점차 이송스크류의 전단부로 이동되어 스크류에 의해 이송된다.

상기 파쇄수단(200)에 연이어 가열수단(300)이 형성되며, 상기 가열수단(300)에서는 파쇄수단(200)을 거치면서 파쇄된 스티로폼이 공급되어 열로써 액상 으로 용융되게 가열하는 기능을 한다. 열을 가하는 방식은 다양한 형태로 변형이 가능한데, 본 예에서는 길다란 파이프 내부로 스티로폼이 공급되게 하며 상기 파이프 외면에 다수의 발열히터를 감싸게 설치토록 한다.

상기 가열수단(300)에 의해서 용융된 스티로폼은 성형수단(400)으로 공급되어 일정규격의 잉곳으로 성형된다. 보다 바람직한 구성으로는 용융된 스티로폼이 성형수단(400)으로 공급되기 전, 즉 가열수단(300)과 성형수단(400)의 경계부에 거름망(600)을 두도록 함이 좋다. 첨부되는 도3은 거름망에 대한 개략적인 측면도를 보여준다. 상기 거름망(600)은 폐 스티로폼에 포함된 종이 등과 같은 이물질을 걸러주는 역할을 담당하게 되는데, 이러한 거름망(600)을 설치함에 따라 성형될 잉곳의 순도를 높일 수 있으며 호퍼(h)에 투입될 폐 스티로폼에 대한 전처리 작업을 생략해도 무방하다. 즉, 종래에는 호퍼에 폐 스티로폼을 투입하기 전에 수작업으로 종이 등과 같은 이물질을 제거해야만 했으므로 경제성이 떨어져 스티로폼 감용기의 활용에 큰 방해요소가 되었었다. 하지만, 본 발명에서는 상기 거름망(600)을 두므로 이러한 전처리 작업이 전혀 필요 없게 되어 스티로폼 감용기의 폭넓은 활용이 기대된다.

도3과 같이, 상기 거름망(600)은 실린더(s)에 의해 직선운동하는 피스톤(p)과 일단부가 연결되어져 있는 것으로 하며, 2개의 거름망이 일체로 형성된다. 2개의 거름망 중 어느 하나의 것을 사용하다가 작업 중 거름망이 막히게 되면 피스톤을 밀거나 당겨서 막힌 거름망 대신에 미사용 상태의 거름망이 기존 거름망을 대체하도록 하며, 막힌 기존 거름망은 청소를 하여 다음 번 교체에 대비하도록 함이 적합하다. 상기 거름망의 청소도 자동으로 이루어지도록 함이 바람직한데, 이것은 고압의 에어를 활용하거나 블레이드로 밀어 거름망에 붙은 이물질을 제거시키도록 하면 된다.

이어서, 성형수단(400)에 대해 보다 상세한 설명을 하기로 한다. 상기 성형수단(400)은 용융 스티로폼이 유입되는 압출부(410)를 갖추며, 상기 압출부(410)는 성형틀(420)과 연결된다. 용융 스티로폼은 압출부(410)를 거쳐 성형틀(420)의 입구측으로 유입되어 성형틀 내부를 채우게 된다. 상기 성형틀(420)의 출구측에는 개폐문(430)이 구비되며, 성형틀(420)의 입구측에는 상하 이동되는 절단날(440)이 설치된다. 상기 압출부(410)를 통해서 성형틀(420)로 일정량의 용융스티로폼이 공급되면 상기 절단날(440)이 하강하여 용융 스티로폼의 흐름을 차단하며, 따라서 성형틀(420) 내부에서 일정크기의 잉곳으로 성형이 된다. 즉, 별도의 절단공정이 필요없이 용융스티로폼의 흐름을 차단하는 것으로 일정한 크기의 잉곳을 연속적으로 생산할 수 있게 된다. 성형틀(420) 내부에서 어느 정도 냉각이 이루어지면 상기 개폐문(430)을 열어 잉곳을 배출시키며, 상기 개폐문(430)을 다시 닫은 후 상기 절단날(440)을 상승시켜 용융 스티로폼이 재공급되게 하여 새로운 잉곳을 성형하게 된다.

본 발명에서는 상술한 파쇄수단(200), 가열수단(300) 및 성형수단(400)에서 발생되는 유해가스를 포집하여 유해성분을 추출해내는 유해가스 처리수단(500)이 더 설치되는데, 이렇게 추출되는 유해성분은 수송라인(700)을 통해서 다시 가열수단(300)으로 보내어 재활용하도록 한다.

상기 유해가스 처리수단(500)의 보다 구체적인 구성을 보면, 후드(510)와 포집챔버(520) 및 냉각챔버(530) 그리고 기포발생기(540)를 포함하게 되며 도4는 본 실시예에 따른 유해가스 처리수단의 구성도를 보여준다.

상기 후드(510)는 유해가스가 발생되는 파쇄수단(200), 가열수단(300) 및 성형수단(400)에 각각 하나씩 설치되는 것으로 유해가스가 배출되는 배출구에 연결되어 유해가스를 포집하여 배관을 통해서 후술할 포집챔버(520)로 보내게 된다.

포집챔버(520)는 복수개를 갖추어 일렬로 연결되어 다단계에 걸쳐서 유해성분을 추출할 수 있도록 구성함이 적합하다. 상기 포집챔버(520)의 내부에는 격막(521)이 형성되어 있으며 벤츄리(522)를 통해서 유해가스는 포집챔버(520) 내부로 가속되어 분사된다. 벤츄리(522)를 통해 분사되는 유해가스는 상기 격막(521)에 부딪히게 됨으로써 유해성분은 포집되어 하부로 모이게 된다. 첫번째 포집챔버를 통과한 유해성분은 연속적으로 배치되는 타 포집챔버에서 동일한 작용으로 점차 유해가스에 함유된 유해성분은 감소하게 된다.

그리고 상기 복수개의 포집챔버(520)는 냉각챔버(530) 내부에 설치되는데, 상기 냉각챔버에는 냉각매체가 공급되어 포집챔버를 냉각시키도록 한다. 상기 냉각매체로는 물을 사용할 수 있고 바람직하게는 펌퍼를 이용하여 계속적으로 물이 순환될 수 있도록 함이 적합하다. 냉각챔버를 둠으로써 상기 포집챔버에서의 유해성분 추출작용은 보다 활발하게 이루어진다.

또한, 본 발명의 유해가스 처리수단(500)은 상기 복수의 포집챔버(520) 중 최말단에 위치되는 포집챔버와 연결되는 기포발생기(540)를 구비한다. 상기 기포 발생기(540)는 물이 저장된 것으로 다수의 포집챔버를 거친 후 배출되는 유해가스를 물속으로 공급시켜 물에 의해 수용성 잔류 유해가스가 포집될 수 있도록 하는 것이다. 그리고 후드로부터 기포발생기까지 유해가스를 강제압송하기 위한 진공펌프도 구비된다.

이와 같이 상기 파쇄수단, 가열수단 및 성형수단에서 발생되는 유해가스를 다단계에 걸친 유해성분 추출작업으로 분리해낼 수 있으므로 환경오염 문제를 확실하게 해결할 수 있게 된다.

본 발명에 의한 친환경 스티로폼 감용기의 전체적인 작동원리를 개략적으로 설명하기로 한다. 컨베이어에 폐 스티로폼이 적재되어 호퍼의 내부로 투입이 이루어지며, 파쇄수단에 의해 스티로폼은 잘게 분쇄되어 점차 전방으로 이송된다. 분쇄된 스티로폼은 가열수단 내부로 공급되며 열에 의해서 용융 상태로 되고, 압출부를 거쳐 성형틀 속으로 공급되어 성형틀 내부를 채우게 된다. 규정된 양의 용융 스티로폼이 성형틀 내부에 공급되면 절단날이 하강되어 용융 스티로폼의 흐름을 차단시키게 되며 어느 정도의 냉각과정으로 성형틀의 형상으로 잉곳이 만들어지면 개폐문이 열려 잉곳을 배출시키게 된다.

특히, 이러한 연속적인 과정 중에 발생되는 유해가스는 후드에 의해 흡입되어 포집챔버로 이동된다. 상기 포집챔버는 여러개가 연속적으로 연결되어 다수단계에 걸쳐 유해성분을 포집하게 된다. 각 포집챔버에는 벤츄리가 갖추어져 상기 벤츄리를 통해서 포집챔버 내부로 유해가스는 가속되어 분사되며 상기 포집챔버 내 부에 형성되는 격막에 유해가스가 부딪히면서 유해성분은 액상으로 포집된다.

다수개의 포집챔버들은 냉각챔버 내부에 설치되며 상기 냉각챔버로 물과 같은 냉각매체가 순환 공급되어 포집챔버에서의 포집효율을 높일 수 있도록 한다. 그리고 다수의 포집챔버 중 최 말단에 위치하는 포집챔버를 거친 유해가스는 기포발생기로 유입되어 물속을 통과되므로 수용성 잔류 유해가스는 물속에 포집되어 분리되어 유해가스는 완전히 정화처리될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 친환경 스티로폼 감용기는 연속적인 처리과정을 통해 폐 스티로폼의 재활용이 이루어지며, 그 과정 중에 발생되는 유해가스에 포함된 유해성분도 포집하여 다시 활용하므로 처리효율이 높은 이점을 가지며, 최종적으로 배기되는 가스는 유해성분이 대부분 제거되므로 2차적인 환경오염을 방지할 수 있도록 하는 효과를 가진다.

그리고 본 발명의 친환경 스티로폼 감용기는 2차적인 오염을 유발하지 않으므로 적극적인 활용이 기대되며, 이를 통해 자원의 낭비를 방지하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에서는 폐 스티로폼에 부착된 종이와 같은 이물질을 제거할 필요없이 곧바로 처리가 가능하다는 이점을 가지는 발명으로 산업적인 이용가능성이 매우 높은 기술이다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 스티로폼의 자동공급을 위하여 지상으로부터 호퍼의 상단 투입구까지 형성되는 컨베이어와;

   상기 호퍼의 하부에 설치되는 것으로 2개의 이송스크류로 이루어지되, 상기 이송스크류의 일정구간은 원통체의 비스크류부로 구성되며, 상기 비스크류부의 외면에는 가상적인 나선을 이루는 다수의 파쇄날이 결합되어 있어 스티로폼의 파쇄와 이송이 동시에 수행되는 파쇄수단과;

   상기 파쇄수단에 의해 분쇄된 스티로폼이 투입되며, 상기 스티로폼에 열을 가하여 용융되게 하는 가열수단과;

   용융 스티로폼이 공급되는 압출부와 연결되는 성형틀이 마련되며, 상기 성형틀의 입구측에는 상하 이동되어 용융 스티로폼의 흐름을 차단시키는 절단날이 설치되고, 상기 성형틀의 출구측에는 개폐동작되는 개폐문이 구비되는 성형수단과;

   상기 파쇄수단, 가열수단 그리고 성형수단에서 발생되는 유해가스의 배출구에 연결되어 유해가스를 포집하는 다수개의 후드와;

   내부에는 격막이 형성되고 벤츄리를 통해서 유해가스가 가속되어 상기 격막에 충돌되도록 하여 유해성분을 포집시키는 복수개의 포집챔버와;

   상기 포집챔버를 감싸며 냉각매체가 공급되어 상기 포집챔버를 냉각되게 하는 냉각챔버와;

   물이 저장되며 복수의 포집챔버 중 최종 포집챔버와 연결되어 유해가스를 물속으로 배출시킴으로써, 수용성 잔류 유해가스를 물에 의해 포집되게 하는 기포발생기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 스티로폼 감용기.

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