(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ごみ処理槽内に微生物が生息した生ごみ処理材を収容し、生ごみと共に撹拌して発酵分解処理する生ごみ処理装置において、生ごみ処理材を撹拌するための撹拌手段と、生ごみ処理材を加熱するための生ごみ処理材加熱手段と、生ごみ処理槽の排気を排出するための排気手段と、生ごみ処理材の含水率を検知するための含水率検知手段と、生ごみ処理材の温度を検知するための生ごみ処理材温度検知手段とを設け、含水率検知手段により検知した生ごみ処理材の水分量の指標となる生ごみ処理材の含水率のみに基づいて排気手段による排気風量と生ごみ処理材加熱手段による加熱とを制御して運転する水分除去モードと、生ごみ処理材温度検知手段により検知した生ごみ処理材の分解に要する酸素要求量の指標となる生ごみ処理材の温度のみに基づいて撹拌手段による撹拌頻度を制御して運転する酸素要求モードとを有し、前記水分除去モードと酸素要求モードとを同時に運転する制御を行う制御手段を設けて成ることを特徴とする生ごみ処理装置。
【請求項２】
生ごみ処理槽内の炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガス検知手段又は生ごみ処理槽内の酸素濃度を検知する酸素検知手段を設け、炭酸ガス検知手段により検知した炭酸ガス濃度又は酸素検知手段により検知した酸素濃度により生ごみ処理材の温度を求めて撹拌手段による撹拌頻度を制御する制御手段を設けて成ることを特徴とする請求項１記載の生ごみ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物の力を利用して生ごみを分解処理するための生ごみ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、微生物の力を利用して有機物及び水分を有する生ごみを環境に影響を与えない程度に分解処理（発酵）することが行われており、このようにして生ごみ処理を行うための生ごみ処理装置が知られている。この生ごみ処理装置は、生ごみ処理槽内にバイオチップと称される木質細片などの担体を生ごみ処理材として充填してあり、生ごみ処理槽に設けた生ごみ投入口から生ごみを生ごみ処理槽内に投入し、生ごみ処理材に生息する微生物の働きで生ごみを発酵させて分解処理するようになっている。生ごみの微生物による分解反応は、温度、酸素、水分等の要因に大きく影響され、上記要因のどれか一つが適正範囲外でも分解は進まない。そのため、生ごみ処理材を収納した生ごみ処理槽内の環境を分解に好適な条件に保つ必要がある。
【０００３】
家庭用の生ごみ処理装置のように小型のものにおいては、生ごみ処理材の内部への酸素の供給が十分に行われないのは水分過剰の場合が殆どである。そこで含水率センサを用いて水分調整を行う制御は特開平８−５７４５８号などにより知られている。しかし、水分量のみを指標として制御を行うと、業務用生ごみ処理装置のように大型のものでは、生ごみ処理材の深さが深くなるため撹拌が十分に行われずに酸素不足になりやすいという傾向にある。
【０００４】
一方、酸素要求量の指標として温度を用いて制御することが考えられるが、水分を検知できないと過乾燥又は水分過剰により良好な分解が行われない。
【０００５】
したがって、一般的には安全側の設定として通風量、加熱量及び撹拌頻度を大きめに設定することになる。そのため、生ごみ量が定格より少ないときには常に生ごみ処理材が乾燥気味となり、撹拌及び通風動力を無駄に消費してしまうことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、水分量、酸素要求に応じた制御を行い、良好な分解を維持することができる生ごみ処理装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る生ごみ処理装置は、生ごみ処理槽１内に微生物が生息した生ごみ処理材を収容し、生ごみと共に撹拌して発酵分解処理する生ごみ処理装置２において、生ごみ処理材を撹拌するための撹拌手段９と、生ごみ処理材を加熱するための生ごみ処理材加熱手段２１と、生ごみ処理槽１の排気を排出するための排気手段１９と、生ごみ処理材の含水率を検知するための含水率検知手段４と、生ごみ処理材の温度を検知するための生ごみ処理材温度検知手段３とを設け、含水率検知手段４により検知した生ごみ処理材の水分量の指標となる生ごみ処理材の含水率のみに基づいて排気手段１９による排気風量と生ごみ処理材加熱手段２１による加熱とを制御して運転する水分除去モードと、生ごみ処理材温度検知手段３により検知した生ごみ処理材の分解に要する酸素要求量の指標となる生ごみ処理材の温度のみに基づいて撹拌手段９による撹拌頻度を制御して運転する酸素要求モードとを有し、前記水分除去モードと酸素要求モードとを同時に運転する制御を行う制御手段２５を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、生ごみ処理材の温度が低いと生ごみ処理材の分解に要する酸素要求量が少ないとみなして撹拌頻度を少なくし、生ごみ処理材の温度が高いと生ごみ処理材の分解に要する酸素要求量が多いとみなして撹拌頻度を多くするように制御し、また、生ごみ処理材の含水率が高いと水分を多く飛ばして排出する必要があるので生ごみ処理材加熱手段２１による加熱温度を上げるとともに排気手段１９の風量を上げて生ごみ処理材の含水率が低下するように制御し、また、生ごみ処理材の含水率が低いと生ごみ処理材加熱手段２１による加熱温度を低下させるか又はオフとするとともに排気手段１９による排気風量を低下させるものである。そして、上記生ごみ処理材温度検知手段３及び含水率検知手段４により検出した生ごみ処理材の温度と含水率に基づく制御は同時に行われるものであり、例えば、含水率が高くて生ごみ処理材加熱手段２１による加熱温度を上げて生ごみ処理材の温度を上げると、生ごみ処理材温度検知手段３によりこれを検知するので、撹拌手段９の撹拌頻度が高くなるように制御し、また、生ごみ処理材が乾燥していて含水率が低くても分解が進んで温度が高い場合には撹拌手段９の撹拌頻度が高くなるように制御して分解をより進めるようにするものである。
【０００８】
また、生ごみ処理槽１内の炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガス検知手段６を設け、炭酸ガス検知手段６により検知した炭酸ガス濃度により生ごみ処理材の温度を求めて撹拌手段９による撹拌頻度を制御する制御手段２５を設けることが好ましい。つまり、生ごみの分解過程における生ごみ処理材の温度と生ごみ処理槽内の炭酸ガス濃度との間には正の相関関係があり、したがって、炭酸ガス濃度を検知することで生ごみ処理材の温度を検知することができるものである。
【０００９】
また、生ごみ処理槽１内の酸素濃度を検知する酸素検知手段７を設け、酸素検知手段７により検知した酸素濃度により生ごみ処理材の温度を求めて撹拌手段９による撹拌頻度を制御する制御手段２５を設けることが好ましい。つまり、生ごみの分解過程における生ごみ処理材の温度と生ごみ処理槽１内の酸素濃度とには負の相関関係があり、したがって、酸素濃度を検知することで生ごみ処理材の温度を検知することができるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
生ごみ処理装置２は図１に示すようなものである。
【００１２】
すなわち図１に示すように、ハウジング８内に生ごみ処理槽１を内装して生ごみ処理装置２が構成してある。生ごみ処理槽１内には撹拌羽根９ａを有する撹拌軸９ｂが架設してあり、モータ３０により撹拌軸９ｂが回転するようになっている。そして、この撹拌羽根９ａ、撹拌軸９ｂにより撹拌手段９が構成してある。生ごみ処理槽１内には微生物が生息したバイオチップと称されるおが屑状の木質細片のような担体よりなる生ごみ処理材が充填してある。ハウジング８の上面には生ごみ投入口１０が設けてあり、生ごみ投入口１０に開閉自在な蓋１１が設けてあり、蓋１１を開けて生ごみ投入口１０から生ごみ処理槽１の上開口を経て生ごみ処理槽１内に生ごみを投入することができるようになっている。
【００１３】
図１に示すように、生ごみ処理槽１の一側部の上部には吸気ダクト１２が設けてあり、他側部の上部には排気経路１３の始端となる排気部１４が設けてあり、この排気部１４には着脱自在にフィルタ１５が設けてある。
【００１４】
排気経路１３の途中には加熱脱臭部１６と熱交換部１７とを備えた脱臭装置１８が設けてある。また、排気経路１３の脱臭装置１８よりも下流側にはファンよりなる排気手段１９が設けてある。排気経路１３は生ごみ処理槽１内の排気を排気部１３から熱交換部１７を経て加熱脱臭部１６に排気を流す上流側流路１３ａと、加熱脱臭部１６で脱臭された排気を熱交換部１７、排気手段１９を経て終端の排気口２０に排出する下流側流路１３ｂとにより構成してある。ここで、熱交換部１７において上流側流路１３ａを流れる排気と下流側流路１３ｂを流れる排気とは互いに逆方向の流れ、つまり、対向流となるように熱交換部１７内において上流側流路１３ａを流れる排気と下流側流路１３ｂを流れる排気の各流れを設定してある。
【００１５】
加熱脱臭部１６はヒータと白金触媒のような触媒とを有しており、加熱脱臭部１６はアルミニウム等の熱伝導性がよく、また、アンモニア等の臭気で腐敗しない材料により形成してある。
【００１６】
上記の加熱脱臭部１６と熱交換部１７とを備えた脱臭装置１８を含む排気経路１３はハウジング８と生ごみ処理槽１との間の隙間空間内に配置してある。ハウジング８の底板８ａには上記隙間空間に開口する外気取り入れ口２２が設けてある。また、生ごみ処理槽１の排気部１４を設けた側面部と同じ側面部には更に吸気経路の処理槽入口２４が設けてあり、吸気ダクト１２の一端部が上記処理槽入口２４に連通接続してある。吸気ダクト１２には吸気口２６が設けてある。
【００１７】
そして、本発明においては、外気取り入れ口２２→ハウジング８と生ごみ処理槽１との間の隙間空間→処理槽入口２４→吸気ダクト１２→吸気口２６という順路で生ごみ処理装置２の外部から生ごみ処理槽１内に新鮮な外部空気が供給されるようになっていて、外気取り入れ口２２→ハウジング８と生ごみ処理槽１との間の隙間空間→処理槽入口２４→吸気ダクト１２→吸気口２６という一連の流路が吸気経路となっている。
【００１８】
生ごみ処理槽１の側壁の下部には図１に示すように生ごみ処理槽１内の生ごみ処理材を加熱するための生ごみ処理材加熱手段２１が設けてあり、また、生ごみ処理槽１内の上部（生ごみ処理槽１の側壁の上部又は天面部分）には空気加熱手段２１ａが設けてあり、生ごみ処理槽１内の上部の空気層の空気を加熱することができるようになっている。
【００１９】
生ごみ処理槽１には生ごみ処理槽１内に収納した生ごみ処理材の温度を検出するための生ごみ処理材温度検知手段３が設けてある。また、生ごみ処理槽１には生ごみ処理槽１内に収納した生ごみ処理材の含水率を検出するための含水率検知手段４が設けてある。
【００２０】
図２には本発明の一実施形態の制御ブロック図が示してある。図２において含水率検知手段４により検知した生ごみ処理材の含水率の情報、生ごみ処理材温度検知手段３で検知した生ごみ処理材の温度の情報が制御手段２５に入力され、含水率情報に基づいて排気手段１９による排気風量と、生ごみ処理材加熱手段２１と空気加熱手段２１ａによる加熱とを制御すると共に、温度情報に基づいて撹拌手段９による撹拌頻度を制御するようになっている。つまり、本発明においては、生ごみ処理材温度検知手段３により検知した生ごみ処理材の温度に基づいて撹拌手段９の撹拌頻度を制御するモードである酸素要求モードと、含水率検知手段４により検知した生ごみ処理材の含水率に基づいて排気手段１９による排気風量、生ごみ処理材加熱手段２１による生ごみ処理材の加熱温度、空気加熱手段２１ａによる生ごみ処理槽１の上部の空気層内の空気の加熱温度を制御する水分除去モードとを有している。酸素要求モードは下記の表１のような「最大」「大」「標準」「小」「最小」の各モードを有しており、また、水分除去モードは下記の表２のように「最強」「強」「標準」「弱」「最弱」の各モードを有しており、生ごみ処理材の温度情報に基づいて「最大」「大」「標準」「小」「最小」のいずれかにより運転されるとともに、生ごみ処理材の含水率の情報に基づいて「最強」「強」「標準」「弱」「最弱」のいずれかにより運転されるものである。例えば、生ごみ処理材の温度が５５℃で含水率が３５％の場合、酸素要求モードが「大」、水分除去モードが「標準」で運転される（つまり、撹拌手段９の撹拌頻度が１分オンで３分オフ、排気手段１９による排気風量が１．０Ｎｍ3／分、生ごみ処理材加熱手段２１により加熱する生ごみ処理材温度３０℃、空気加熱手段２１ａがオフとなるように制御運転される）。このように、生ごみ処理材の温度及び含水率の両方を求めて生ごみ処理装置２の運転を制御することで、安定した分解が行え、省エネルギーが図れるものである。
【００２１】
【表１】
0003587108.tif 000002
【００２２】
【表２】
0003587108.tif 000003
しかして、上記のような酸素要求モードと水分除去モードとを同時に運転するように制御する本発明においては、生ごみ処理材の温度が低いと生ごみ処理材の分解に要する酸素要求量が少ないとみなして撹拌頻度を少なくし、生ごみ処理材の温度が高いと生ごみ処理材の分解に要する酸素要求量が多いとみなして撹拌頻度を多くするように制御し、また、生ごみ処理材の含水率が高いと水分を多く飛ばして排出する必要があるので生ごみ処理材加熱手段２１による加熱温度を上げるとともに排気手段１９の風量を上げて生ごみ処理材の含水率が低下するように制御し、また、生ごみ処理材の含水率が低いと生ごみ処理材加熱手段２１、空気加熱手段２１ａによる加熱温度を低下させるか又はオフとするとともに排気手段１９による排気風量を低下させるように制御するものである。そして、上記生ごみ処理材温度検知手段３及び含水率検知手段４により検出した生ごみ処理材の温度と含水率に基づく制御は同時に行われるものであり、例えば、含水率が高くて生ごみ処理材加熱手段２１による加熱温度２１による加熱温度を上げて生ごみ処理材の温度を上げると、生ごみ処理材温度検知手段３によりこれを検知するので、撹拌手段９の撹拌頻度が高くなるように制御し、また、生ごみ処理材が乾燥していて含水率が低くても分解が進んで温度が高い場合もあり、このような場合には生ごみ処理材温度検知手段３によりこれを検知して撹拌手段９の撹拌頻度が高くなるように制御手段２５により制御して分解をより進めるようにするものである。
【００２３】
ここで、生ごみ処理材の温度のみを検出して運転の制御すると過乾燥状態で分解が起きない場合や、水分過多で酸敗が発生した場合に対応できないが、生ごみの温度の検出だけでなく含水率を検出して上記のように運転の制御をすることで、過乾燥や水分過多にも対応して、効果的な分解処理ができるものである。
【００２４】
そして、生ごみが投入されると、撹拌手段を撹拌して生ごみを生ごみ処理材とともに撹拌混合して生ごみ処理材内に生息している微生物の働きで分解処理し、生ごみ処理材の分解により発生した水分及びガスを排気手段１９を運転することで外部に排気する。この場合脱臭装置１８を運転することで排気中の臭気を脱臭するようになっている。
【００２５】
ところで、生ごみ処理装置２に図３に示す実施形態のように外気温度を検知する外気温検知手段５を設け、この外気温検知手段５で検知した外気温度により生ごみ処理材温度検知手段３で検知した温度を補正するようにしてもよい。すなわち、夏期のように外気温度が高い時や、冬期のような外気温度が低い時のように、外気温度の変化に対応して生ごみ処理材温度検知手段３によって検知した生ごみ処理材の検知温度を補正し、この外気温に対応して補正された適正な温度に基づいて制御手段２５により前述の制御を行うことで、適正な分解処理ができるものである。
【００２６】
次に、本発明の他の実施形態につき説明する。
【００２７】
一般的に生ごみが分解する反応は下記で表される。
・炭水化物の分解
Ｃｍ（Ｈ２Ｏ）ｎ＋ｍＯ２→ｍＣＯ２＋ｍＨ２Ｏ…………  （式１）
・タンパク質、脂質の分解
ＣｘＨｙＮｚＯｐ＋ａＯ２→ＣｕＨｖＮｗＯｑ＋ｂＣＯ２＋ｄＨ２Ｏ＋ｅＮＨ３                                                    …………  （式２）
したがって、生ごみの分解に伴って炭酸ガス、アンモニアが発生するが、糖質の分解は一般にタンパク質の分解に先行して行われる。
【００２８】
ところで上記した式１の過程では下記の式３のような反応が起きている。
【００２９】
Ｃ６Ｈ１２Ｏ６→６ＣＨ３ＣＯＯＨ…………………………  （式３）
生ごみ処理材に生息する微生物により生ごみを分解する場合、生ごみの分解にともなって炭酸ガス、アンモニアが発生するが、生ごみの分解は一般的に炭水化物（糖分）の分解がタンパク質の分解に先行して行われる。生ごみ投入からの経過時間と生ごみ処理材の温度との関係は、図４（ａ）に示すグラフで表すことができ、また、生ごみ投入からの経過時間とガス濃度の関係は図４（ｂ）に示すグラフにより表すことができる。そして、図４（ａ）、図４（ｂ）のグラフから明らかなように、炭酸ガスの発生と生ごみ処理材の温度とは正の相関関係にあり、炭水化物（糖分）の分解が活発で炭酸ガス濃度が高い場合には生ごみ処理材の温度が高く、炭酸ガス濃度が低くなると生ごみ処理温度が低くなる。
【００３０】
したがって、図５の制御ブロック図に示すように、生ごみ処理槽１内の炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガス検知手段６を設け、炭酸ガス検知手段６により検知した炭酸ガス濃度を求めることで生ごみ処理材の温度を求めることができるものである。このように本実施形態においては生ごみ処理材温度検知手段３が炭酸ガス検知手段６により構成してある。
【００３１】
次に、本発発明の更に他の実施形態が示してある。本実施形態においては、前述の炭酸ガス検知手段６に代えて、図６に示すように、生ごみ処理槽１内の酸素濃度を検知するための酸素検知手段７を設けた点が前述の実施形態と異なる。ここで、生ごみ処理槽１内の酸素濃度が低下するということは生ごみ処理槽１内における酸素が消費されて炭酸ガスが発生して炭酸ガス濃度が高くなるということであり、酸素濃度を検知すれば炭酸ガス濃度を知ることができるものであり、これにより前述の式１の分解反応をモニターできて生ごみ処理材の温度を知ることができるものである。そして、生ごみ処理槽１内の酸素濃度と生ごみ処理槽１内の炭酸ガス濃度とは負の相関関係にあり、生ごみ処理槽１内の炭酸ガス濃度と生ごみ処理材の温度とは正の相関関係にあり、この結果、生ごみ処理槽１内の酸素濃度と生ごみ処理材の温度とは負の相関関係にあることになる。したがって、酸素検知手段７により検知した生ごみ処理槽１内の酸素濃度により生ごみ処理材の温度を求めることができるものである。このように本実施形態においては生ごみ処理材温度検知手段３が酸素検知手段６により構成してある。
【００３２】
なお、上記各実施形態においては、生ごみ処理槽２内の上部の空気層の空気を加熱するための空気加熱手段２１ａを設けた例で説明したが、空気加熱手段２１ａを設けない場合もある。
【００３３】
また、含水率検知手段４として生ごみ処理材の温度を検知して含水率を測定するものの場合、含水率検知手段４に設けた温度センサにより生ごみ処理材温度検知手段３を構成するようにしてもよいものである。
【００３４】
【発明の効果】
上記の請求項１記載の本発明にあっては、生ごみ処理材を撹拌するための撹拌手段と、生ごみ処理材を加熱するための生ごみ処理材加熱手段と、生ごみ処理槽の排気を排出するための排気手段と、生ごみ処理材の含水率を検知するための含水率検知手段と、生ごみ処理材の温度を検知するための生ごみ処理材温度検知手段とを設け、含水率検知手段により検知した生ごみ処理材の水分量の指標となる生ごみ処理材の含水率のみに基づいて排気手段による排気風量と生ごみ処理材加熱手段による加熱とを制御して運転する水分除去モードと、生ごみ処理材温度検知手段により検知した生ごみ処理材の分解に要する酸素要求量の指標となる生ごみ処理材の温度のみに基づいて撹拌手段による撹拌頻度を制御して運転する酸素要求モードとを有し、前記水分除去モードと酸素要求モードとを同時に運転する制御を行う制御手段を設けてあるので、生ごみ処理材の含水率と温度とを検知して、水分量、酸素要求に応じた制御を同時に行うことができ、良好な分解を維持することができ、特に大型の生ごみ処理装置であっても酸素不足にならないものである。
【００３５】
また、請求項２記載の発明にあっては、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、生ごみ処理槽内の炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガス検知手段を設け、炭酸ガス検知手段により検知した炭酸ガス濃度により生ごみ処理材の温度を求めて撹拌手段による撹拌頻度を制御する制御手段を設けた場合には、生ごみの分解過程における生ごみ処理材の温度と生ごみ処理槽内の炭酸ガス濃度とが正の相関関係にあるということを有効に利用して、炭酸ガス検知手段を設けるという簡単な構成で生ごみ処理材の温度を検知して、適正な分解処理ができるものである。
【００３６】
また、生ごみ処理槽内の酸素濃度を検知する酸素検知手段を設け、酸素検知手段により検知した酸素濃度により生ごみ処理材の温度を求めて撹拌手段による撹拌頻度を制御する制御手段を設けた場合には、生ごみの分解過程における生ごみ処理材の温度と生ごみ処理槽内の酸素濃度とが負の相関関係にあるということを有効に利用して、酸素検知手段を設けるという簡単な構成で生ごみ処理材の温度を検知して、適正な分解処理ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生ごみ処置装置の概略斜視図である。
【図２】同上の制御ブロック図である。
【図３】本発明の他の実施形態の制御ブロック図である。
【図４】（ａ）は生ごみ投入からの経過時間と生ごみ処理材温度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は生ごみ投入からの経過時間とガス濃度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の更に他の実施形態の制御ブロック図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態の制御ブロック図である。
【符号の説明】
１  生ごみ処理槽
２  生ごみ処理装置
３  生ごみ処理材温度検知手段
４  含水率検知手段
５  外気温検知手段
６  炭酸ガス検知手段
７  酸素検知手段
【図１】
0003587108.tif 000004
【図２】
0003587108.tif 000005
【図３】
0003587108.tif 000006
【図４】
0003587108.tif 000007
【図５】
0003587108.tif 000008
【図６】
0003587108.tif 000009