【手続補正書】
【提出日】平成16年3月5日(2004.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】生ゴミ発酵処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】生ゴミを収納し発酵分解する処理槽と、前記処理槽内に収納された生ゴミ水分調整材と、投入された生ゴミと前記生ゴミ水分調整材を攪拌、混合する攪拌手段と、前記処理槽を加温する加熱手段と、前記処理槽内の空気の交換を行う給排気手段と、前記生ゴミ水分調整材の含水率を検知する含水率検知手段と、含水率検知手段からの検出信号によって含水率を算出する含水率算出手段と、前記生ゴミ水分調整材の異常を検知する異常検知手段とを備え、前記含水率算出手段と前記異常検知手段からの信号により、前記攪拌手段、加熱手段、給排気手段を制御する制御手段とからなることを特徴とする生ゴミ発酵処理装置。
【請求項２】前記異常検知手段が異常を検知しない場合はあらかじめ定めた含水率設定値に制御することを特徴とする請求項１記載の生ゴミ発酵処理装置。
【請求項３】前記異常検知手段が異常を検知した場合はあらかじめ定めた含水率設定値よりも低い設定値で制御することを特徴とする請求項１、２記載の生ゴミ発酵処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生ゴミを微生物分解を利用して堆肥化を行う生ゴミ発酵処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微生物分解を利用して堆肥化を行う生ゴミ発酵処理装置における生ゴミ水分調整材の含水率を、含水率検知手段により検出し、検出された検出信号により、含水率を算出し、設定含水率と比較し、含水率の調整を行うことにより、良好な微生物処理を行わせる生ゴミ発酵処理装置は数多く知られている。また、生ゴミ水分調整材の交換方法としては，開平１−１４１８６に記載されたものなどがあり、処理槽１の底部に取出し口を設け、蓋を開閉し、重力により落下させるといった方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、含水率を算出して含水率を微生物処理に適した６０％前後の範囲で調整を行う含水率制御型の生ゴミ発酵処理装置は存在するが、生ゴミ水分調整材の含水率６０％前後という範囲の生ゴミ水分調整材の状態は、微生物処理に適しているというものも、生ゴミ水分調整材交換時の取出しには水分量が多すぎる状態であり、重量は相当重いものとなり、取出し作業も困難で、運搬も辛く、利便性の点で課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の生ゴミ発酵処理装置は、生ゴミを収納し発酵分解する処理槽と、前記処理槽内に収納された生ゴミ水分調整材と、投入された生ゴミと前記生ゴミ水分調整材を攪拌、混合する攪拌手段と、前記処理槽を加温する加熱手段と、前記処理槽内の空気の交換を行う給排気手段と、前記生ゴミ水分調整材の含水率を検知する含水率検知手段と、含水率検知手段からの検出信号によって含水率を算出する含水率算出手段と、前記生ゴミ水分調整材の異常を検知する異常検知手段とを備え、前記含水率算出手段と前記異常検知手段からの信号により、前記攪拌手段、加熱手段、給排気手段を制御する制御手段とからなる生ゴミ発酵処理装置であるから、これにより含水率を適正な値に保持でき、安定した発酵分解処理が可能となる。また、異常を検知することが可能なため、異常検知時に適正な制御が可能となる。
【０００５】
また、異常検知時に前記生ゴミ水分調整材の含水率をあらかじめ定めた含水率設定値よりも低い設定値で制御を行なうため、生ゴミ水分調整材の交換作業を簡易なものとし、交換の終了した生ゴミ水分調整材の重量を減少させることで持ち運びの負担を軽減し、保管時の臭いの発生も抑することができるという作用を有するとともに、生ゴミ水分調整材の殺菌を行え、取り扱いに安全であるという作用を有する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、生ゴミを収納し発酵分解する処理槽と、前記処理槽内に収納された生ゴミ水分調整材と、投入された生ゴミと前記生ゴミ水分調整材を攪拌、混合する攪拌手段と、前記処理槽を加温する加熱手段と、前記処理槽内の空気の交換を行う給排気手段と、前記生ゴミ水分調整材の含水率を検知する含水率検知手段と、含水率検知手段からの検出信号によって含水率を算出する含水率算出手段と、前記生ゴミ水分調整材の異常を検知する異常検知手段とを備え、前記含水率算出手段と前記異常検知手段からの信号により、前記攪拌手段、加熱手段、給排気手段を制御する制御手段とからなる生ゴミ発酵処理装置であるので、含水率を適正な値に保持でき、安定した発酵分解処理が可能となる。また、生ゴミ水分調整材の異常を検知することが可能なため、異常検知時に適正な制御が可能であるという作用を有する。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記異常検知手段が異常を検知しない場合はあらかじめ定めた含水率設定値に制御することを特徴とするものであり、異常を検知しない場合はあらかじめ定めた含水率で制御できるため、安定した発酵分解処理が可能であるという作用を有する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記異常検知手段が異常を検知した場合はあらかじめ定めた含水率設定値よりも低い設定値で制御することを特徴とするものであり、生ゴミ水分調整材の交換作業を簡易なものとし、交換の終了した生ゴミ水分調整材の重量を減少させることで持ち運びの負担を軽減し、保管時のにおいの発生も抑することができるという作用を有するとともに、生ゴミ水分調整材の殺菌を行え、取り扱いに安全であるという作用を有する。
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態における生ゴミ発酵処理装置の処理槽の縦横断面図である。
【００１１】
図１を用いて本実施の形態１の生ゴミ発酵処理装置に関して説明をする。
【００１２】
１は厨芥等の生ゴミを生物処理する処理槽である。２は処理槽１内を加温するための加熱手段であるヒータである。３は処理槽１内に収容した後記する生ゴミ水分調整材４を生ゴミとともに攪拌する攪拌装置の攪拌羽根であり、モータ６によって駆動される。攪拌羽根３は攪拌シャフト７の周りに螺旋状の配置となるように取り付けられたもので硬質の金属で作られている。４は生ゴミ水分調整材であって、投入された生ゴミを発酵分解させるための微生物を担持するものであり、おがくずや木質チップ等からなる。５は処理槽１の底部に設けられた生ゴミ水分調整材４の取出口である。８は攪拌シャフト７に取り付けられたスプロケット、９はモータ６に取り付けられたスプロケットである。１０はスプロケット８とスプロケット９を連結し、モータ６からの駆動力を攪拌羽根３に伝えるチェーンである。これら攪拌羽根３、攪拌シャフト７、スプロケット８，９、モータ６は本実施例の攪拌手段を構成するものである。１１は処理槽１の生ゴミ投入口を覆う蓋体である。１２は生ゴミ発酵処理装置に空気を送るための給気口であり、１３は給気口１２設けられた吸排気用ファンである。吸排気用ファン１３が本実施例の給排気手段である。１４は排気口、１５は処理槽１の内底面に設置されたサーミスタ等の第１温度検知器、１６は処理槽１の内部の生ゴミ水分調整材４の温度を検知するサーミスタ等の第２温度検知器、１７は第１温度検知器１５と第２温度検知器１６を取り付ける取付棒である。この第１温度検知器１５と第２温度検知器１６が本実施の形態の含水率検知手段である。生ゴミ水分調整材４の温度検出はこの含水率検知手段を構成する第１温度検知器１５と第２温度検知器１６の２箇所で行われる。第１温度検知器１５は処理槽１内の内底面で、ヒータ２が設置されている裏面上もしくは近傍に設置される必要がある。取付棒１７は、この第１温度検知器１５を取り付けた位置から、処理槽１の内部方向、攪拌シャフト７の方向に向かった方向に突出して取り付けられている。第２温度検知器１６は取付棒１７の先端に取り付けられている。また蓋体１１のそばに各種スイッチと後記する表示部１９を配置した操作盤が設けられている。また、処理槽１には光センサー等の異常を検知するセンサーが設置されており、このセンサーにより生ゴミ水分調整材の異常を検知することが可能である。このセンサーは水分調整材の増加や塊の発生、色の識別等により異常を検知できるものならどのようなものでもよく、例えば重量センサーのように重量増加により異常を検知するものがある。
【００１３】
次に本実施の形態の生ゴミ発酵処理装置の制御構成について図２に基づいて詳細に説明する。図２において１８はマイクロコンピューター等で構成される制御手段であり、後記するように本実施の形態の生ゴミ発酵処理装置の全般的な制御を行うものである。１９は生ゴミ発酵処理装置の各種の表示を行うための表示部で、ＬＥＤによって表示を行っており、生ゴミ水分調整材交換スイッチ２３も表示部１９に設けてある。２１は蓋体開閉確認スイッチで、蓋体１１が完全に閉まったときにＯＮして制御手段１８による生ゴミ発酵処理装置の運転が可能になるものである。２１は取出口開閉確認スイッチで、生ゴミ水分調整材４の取り出しを行う取出口５が閉まっているときにＯＮとなり、また、生ゴミ水分調整材４の取り出し時に取出口５は開の状態であるが、生ゴミ水分調整材交換スイッチ２３を押すことによりＯＮとなり、制御手段１８による制御を行うことが可能になる。２２はヒータ２の加熱温度を検知するヒータ温度検知部である。１９２は含水率算出手段であって、含水率検知手段１９１から送られた検出信号によって後記するように含水率を算出するものである。
【００１４】
また、２４は生ゴミ水分調整材の異常を検知する異常検知手段であり、ここで検知された信号は制御手段１８に送られ表示部１９に表示される。
【００１５】
そこで本実施の形態の生ゴミ発酵処理装置の動作について説明する。生ゴミを蓋体１１を開けて投入し、蓋体開閉確認スイッチ２０と取出口開閉確認スイッチ２１の２つのスイッチがＯＮであれば、制御手段１８はモータ６の駆動を開始させる。モータ６は３〜３０ｒｐｍ程度の速度で攪拌羽根３を回転し、投入された生ゴミと生ゴミ水分調整材４とを混合する。生ゴミ投入時には生ゴミと生ゴミ水分調整材４は比較的長く攪拌されるが、その後は１時間に１分もしくは数分程度の間欠運転となる。またこれと同時に制御手段１８は、ヒータ温度検知部２２の検出した温度をみながら、ヒータ２への通電を開始し、生ゴミ水分調整材４の温度が４０℃以上になるように制御する。発酵を促すため吸排気用ファン１３も酸素供給のため制御手段１８によって回転させられる。
【００１６】
次にマイクロコンピューターから構成される含水率算出手段１９２は定期的に含水率算出を行い、制御手段１８はこれを受け含水率調整動作を行う。この含水率算出動作は１日に１回行う程度で通常は十分である。含水率算出手段１９２は含水率の算出をするのに先だって、ヒータ２への通電を停止する。次いで攪拌装置のモータ６を駆動させ十分攪拌を行う。次に所定の時間が経過して処理槽１内の生ゴミ水分調整材４の温度分布と含水率が一様になったところで、再びヒータ２によって処理槽１内の生ゴミ水分調整材４の加温を開始する。このとき攪拌は行わないで、この実施の形態において含水率検知手段１９１を構成する第１温度検知器１５と第２温度検知器１６により、それぞれの位置の温度を検知する。検知されたそれぞれの温度データの検出信号を含水率算出手段１９２が取り込み、前もってメモリに記憶されているこれらの温度と含水率の関係から含水率を算出する。
【００１７】
ここでこの温度と含水率の関係から温度を測定すれば含水率が算出できることを図３を用いて説明する。図３において、含水率が高いΓｈであるときの第１温度検知器１５と第２温度検知器１６の検出する温度変化曲線が１５ｈ、１６ｈである。含水率が低いΓｌであるときのそれが１５ｌ、１６ｌである。含水率Γが高いと、水と空気の比熱の違いからも分かるように生ゴミ水分調整材４の熱伝導率が低くなり、取付棒１７の先端にある第２温度検知器１６の近傍の温度は、取付棒１７の根元の第１温度検知器１５の近傍の温度より低くなる。すなわち第１温度検知器１５の近傍から第２温度検知器１６の近傍にかけての熱の伝わり方が相当鈍くなるからである。これに対し含水率Γが低いと、生ゴミ水分調整材４の熱伝導率が高くなり、１５ｈ、１６ｈに比べ第１温度検知器１５の近傍から第２温度検知器１６の近傍にかけて熱の伝わり方が速く、生ゴミ水分調整材４の温度が高くなる。このように本実施の形態の含水率Γの算出は含水率Γが熱伝達に与える影響に着目して、温度を検知することにより算出するものである。
【００１８】
図３に示すように処理槽１内の生ゴミ水分調整材４を十分攪拌し、温度分布と含水率が一様になった状態を起点として加熱手段であるヒータ２による加熱を続けると、第１温度検知器１５は処理槽１のヒータ２近くの内底面に取り付けられているため、第１温度検知器１５は１５ｈ、１５ｌのように上昇する。ところでこの第１温度検知器１５は処理槽１の表面近くにあるから外部の影響を直接受ける所にあり、生ゴミ水分調整材４の含水率Γはもちろんのこと、外部の条件の影響を受けてさまざまの変化を示すことになる。従って第１温度検知器１５が測定する温度曲線１５ｈ、１５ｌは、生ゴミ水分調整材４の含水率Γを一定にしたとしても、環境の影響を受けて多様な温度曲線となる。しかし処理槽１の表面温度がこのように変化しても、第２温度検知器１６が検出する温度は、概ねこの表面温度から含水率Γに依存した所定の温度低下を示す。この温度低下は外界の影響が少ないものである。従って第２温度検知器１６は、第１温度検知器１５との関係においてどれだけ温度低下が生じるかをみるためのものである。含水率Γが高いΓｈのときには１５ｈから比較的大きい温度低下ΔＴｈを生じて１６ｈとなるし、含水率Γが低いΓｌのときには１５ｌから小さい温度低下ΔＴｌを生じて１６ｌとなる。
【００１９】
そこで本実施の形態においては、当初の温度、外部の気温等の条件をいろいろ変化させるとともに、含水率をパラメータとして、１５ｈ、１５ｌ等の温度曲線のデータ及び内部で生じる温度低下ΔＴｈ、ΔＴｌ等のデータを測定し、経過時間と対応させてメモリに記憶させておくものである。経過時間はタイマ等の計時手段１９３で計測される。従って所定の時間が経過した時点に、第１温度検知器１５と第２温度検知器１６でそれぞれの位置の温度検知を行うと、含水率算出手段１９２はこの検出データの信号を受けて温度低下ΔＴを算出する。経過時間と、第１温度検知器１５が検知したヒータＯＮ直前の温度と、温度低下ΔＴに対応したΓが、生ゴミ水分調整材４の含水率Γということになる。
【００２０】
ところで制御手段１８がヒータ２による加温を一定温度Ｔ０になるように制御した場合、この近傍におかれた第１温度検知器１５の測定温度はほぼ一定値Ｔ０を示す。そこでこのような制御を行う場合には、上記の含水率検知手段１９１の構成のうち第１温度検知器１５を設けなくとも、第２温度検知器１６が検知した温度とＴ０との差をとることにより温度低下ΔＴを算出できる。すなわちこの場合には含水率検知手段１９１は取付棒１７の先端に設けた１つの温度検知器であり、第１温度検知器１５が不要になるからコスト低下に役立ち、メモリの容量も小さくすることができる。
【００２１】
含水率Γが求められると、この含水率Γは制御手段１８に送られ、制御手段１８は算出された含水率と設定含水率とを比較する。設定含水率は操作盤に設けられたテンキー等の入力手段１９４から入力される。設定含水率Γとして微生物処理にとって理想的な含水率である４０％〜６０％という範囲の値を設定するのが適当である。しかしこの領域内の最も適当な数値、例えば５０％といった値を採用し、これを維持するように制御するのもよい。含水率Γが設定含水率である４０％〜６０％の範囲内入っていると、生ゴミ水分調整材４の含んだ水分は最適の状態にあるから、水分をとばしすぎないように現状を保つためヒータ２の温度制御、攪拌装置の攪拌制御、並びに吸排気用ファン１３の通気制御を行う。もし、算出された含水率Γが４０％〜６０％の範囲を越えたプラスの偏差がある場合には、制御手段１８は攪拌羽根３のモータ６の動作頻度、ヒータ２の加温頻度、吸排気用ファン１４の動作頻度を高めて、生ゴミ水分調整材４中の水分を蒸発させて偏差を減少させるように制御する。逆に生ゴミ水分調整材４の含水率Γが低いマイナスの偏差がある場合には、ヒータ２を停止し吸排気用ファン１３と攪拌羽根３のモータ６の動作頻度を下げて生ゴミ水分調整材４中の水分の蒸発を抑えて、この偏差を減少させるように制御する。水分は生ゴミの投入で補われる。また、制御手段１８は表示部１９に偏差があればその旨の表示、なければまたその旨の表示を行う。この調整動作は通常このまま１日程度続けられる。この間の調整によって徐々に含水率Γが変化し、１日経過した時点に再び含水率検知動作を行って、この結果に基づいて再度の含水率調整動作を行う。またさらにこの動作を繰り返して行う。
【００２２】
このようにして、含水率は４０％〜６０％の範囲内に入るように制御され、生ゴミの理想的な含水率を保つことができる。しかし、生ゴミ水分調整材４はおがくずや木質チップ等のものであるため、異常が来たときには、交換しなければならない。
【００２３】
次に生ゴミ水分調整材４の異常検知後の動作について説明を行う。
【００２４】
異常検知された生ゴミ水分調整材４と、未分解生ゴミ等を含めた処理槽１内に収納されたものの総重量は、通常の生ゴミ発酵処理装置においては、１０ｋｇ以上のものとなり交換、運搬等の作業を顧慮すると重量を下げる必要性がでてくる。本発明の一実施の形態として、交換、運搬が簡易に行える４０％以下を交換時の生ゴミ水分調整材４の含水率と設定し説明を行う。
【００２５】
処理槽１の材質、ヒータ２の容量、ランニングコストを考慮し、含水率を可能な限りさげることにより、交換、運搬等の作業性は向上する。
【００２６】
異常検知手段２４により、生ゴミ水分調整材４の異常が検知されると、その信号が制御手段１８に送られ、制御手段１８はヒータ２の通常の温度設定値より高い交換温度設定値でヒータ２を制御し始める。交換温度設定値としては８０〜１００℃程度が好ましい。第２温度検知器１６の温度を検知しながら、第２温度検知器１６の温度が交換温度設定値になると一定時間その温度を保つ制御となる。
【００２７】
その後、上記含水率の測定を何度か行い、生ゴミ水分調整材４の含水率が４０％以下になるまで測定を行う。含水率が４０％以下になると制御手段１８はヒータ２への通電を停止し、表示部１９に信号を送り、使用者に生ゴミ水分調整材４の交換時期を表示させる。表示部１９に表示することにより使用者に交換時期が来たことを知らせることができる。このように、生ゴミ水分調整材４の交換の際に、ヒータ２の設定値を通常の設定値より上昇させる方法をとることにより、生ゴミ水分調整材４の温度も上昇し、比較的短時間で生ゴミ水分調整材４の含水率を４０％以下にすることができ、また、生ゴミ水分調整材４の殺菌も可能となるものである。
【００２８】
生ゴミ水分調整材４の含水率を４０％以下にする方法として、モータ６の動作時間を変更する方法もあり、これは上記異常の信号が制御手段１８に送られると、制御手段１８はモータ６の動作時間を通常の設定時間よりも頻繁に動作させるようモータ６を制御し始める。モータ６を頻繁に動作させることにより、生ゴミ水分調整材４がよく混合され、空気との接触頻度が増え、生ゴミ水分調整材４が含んでいる水分をよく蒸発させることができるものである。動作中に上記含水率測定を行い、含水率が４０％以下になるまで攪拌を行う。含水率が４０％以下になると制御手段１８はモータ６への通電を停止し、表示部１９に信号を送り、使用者に生ゴミ水分調整材４の交換時期を表示させる。このように、モータ６を通常の設定動作時間よりも頻繁に動作させることにより、比較的ランニングコストをかけずに生ゴミ水分調整材４の含水率を４０％以下にすることができる。また、モータ６の動作時間を通常の動作時間より頻繁に行うかわりに、モータ６の回転数を通常の回転数よりも多くすることでも同様の効果が得られる。
【００２９】
また、生ゴミ水分調整材４の含水率を４０％以下にする別の方法として、給排気用ファン１３の風量を変更する方法もあり、これは上記異常の信号が制御手段１８に送られると、制御手段１８は給排気用ファン１３の風量を通常の風量よりも大きく制御し始める。給排気用ファン１３の風量を大きくすることにより、処理槽１内の湿った空気の交換量が大きくなり、生ゴミ水分調整材４の水分蒸発速度がはやくなる。したがって、生ゴミ水分調整材４の含水率を４０％以下にすることができる。また、風量を通常の風量よりも大きくするかわりに、給排気用ファン１３の動作時間を通常の動作時間よりも頻繁にすることでも同様の効果が得られる。
【００３０】
さらに、上記に示した、ヒータ２の設定値の変更、モータ６の動作時間の変更、また、給排気用ファンの設定値の変更のいずれかの組合わせにより、さらに効率良く生ゴミ水分調整材４の含水率を４０％以下にすることができる。
【００３１】
次に生ゴミ水分調整材４の交換方法について説明を行う。
【００３２】
まず、取出口５を開にすると、取出口開閉確認スイッチ２１がＯＦＦになり、制御手段１８によりモータ６は駆動を停止する。次ぎに、表示部１９に設けられている生ゴミ水分調整材交換スイッチをＯＮにすると、取出口開閉確認スイッチ２１がＯＮの状態になり、モータ６は駆動を開始する。モータ６が回転することにより、生ゴミ水分調整材４はあらかじめ設置されていた受け箱に落下し収納される。ここで生ゴミ水分調整材４は含水率が４０％以下の状態になっているため、取出口５から円滑に落下する。また、生ゴミ水分調整材４の重量が減少しているので持ち運びの負担が軽減され、保管時のにおいの発生も抑することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、生ゴミ水分調整材の異常時に、生ゴミ水分調整材の含水率を攪拌手段、加熱手段、給排気手段を制御することにより、あらかじめ定めた含水率設定値よりも低い設定値に制御することで、生ゴミ水分調整材の交換作業を簡易なものとし、交換の終了した生ゴミ水分調整材の重量を減少させることで持ち運びの負担を軽減し、保管時のにおいの発生も抑することができる生ゴミ発酵処理装置を提供することができる。
【００３４】
また、生ゴミ水分調整材を一定時間高温に保つことにより、生ゴミ水分調整材を殺菌することができ、安全に取出し作業のできる生ゴミ発酵処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における生ゴミ発酵処理装置の処理槽の縦横断面図
【図２】本発明の一実施の形態における生ゴミ発酵処理装置の制御構成図
【図３】温度変化曲線に対する含水率の影響を示す図
【符号の説明】
１  処理槽
２  ヒータ
３  攪拌羽根
４  生ゴミ水分調整材
５  取出口
６  モータ
７  攪拌シャフト
８  スプロケット（撹はん用）
９  スプロケット（モータ用）
１０  チェーン
１１  蓋体
１２  給気口
１３  吸排気用ファン
１４  排気口
１５  第１温度検知器
１６  第２温度検知器
１７  取付棒
１８  制御手段
１９  表示部
２０  蓋体開閉確認スイッチ
２１  取出口開閉確認スイッチ
２２  ヒータ温度検知部
２３  生ゴミ水分調整材交換スイッチ
２４  異常検知手段
１９１  含水率検知手段
１９２  含水率算出手段
１９３  計時手段
１９４  入力手段