(57)【要約】【課題】組立作業が容易で熱交換の効率を高めた生ごみ処理装置の熱交換器を提供する。【解決手段】生ごみ処理槽２の内部には微生物の生息する生ごみ処理材１４が充填されており、この生ごみ処理槽２に生ごみを投入して、生ごみ処理材１４に生息する微生物の働きで生ごみを分解処理する。熱交換器９は、生ごみ処理槽２の外側面との接触面の形状が生ごみ処理槽２の外側面に沿うような形状に形成され、生ごみ処理槽２の外側面と接触面とを面接触させた状態で生ごみ処理槽２に取り付けられる中空の熱交換器本体１０を備え、熱交換器本体１０の内部を仕切板１０ｅで仕切ることによって空気の流路１０ｆを形成し、この流路１０ｆの一方の端にヒータで暖められた空気が流入する吸気口１０ｃを設けるとともに、他方の端に空気を排出する排気口１０ｄを設けてある。【選択図】　　　図１
2004000902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ごみ処理槽の内部に投入された生ごみを減量処理する生ごみ処理装置に用いられ、生ごみ処理槽内部の生ごみと熱交換を行うことで生ごみを加熱する熱交換器であって、生ごみ処理槽の外側面との接触面の形状が生ごみ処理槽の外側面に沿うような形状に形成され、生ごみ処理槽の外側面と接触面とを面接触させた状態で生ごみ処理槽に取り付けられる中空の熱交換器本体を備え、熱交換器本体の内部を仕切板で仕切ることによって空気の流路を形成し、前記流路の一方の端にヒータで暖められた空気が流入する吸気口を設けるとともに、前記流路の他方の端に空気を排出する排気口を設けて成ることを特徴とする生ごみ処理装置の熱交換器。
【請求項２】
生ごみ処理槽の内部に回転軸方向が略水平となるように回転自在に設けられ、回転駆動することで軸方向と略直交する面内において生ごみ処理材を撹拌する撹拌羽根を設け、撹拌羽根を一方向に回転させることにより軸方向と略直交する面内において生ごみ処理材の上面が傾斜した状態で、生ごみ処理材が存在する生ごみ処理槽の部位の略全体を覆うような形状に熱交換器本体を形成したことを特徴とする請求項１記載の生ごみ処理装置の熱交換器。
【請求項３】
外部から生ごみ処理槽内に流入する空気が熱交換器本体の表面と接触するように、生ごみ処理槽内に流入する空気の流入経路を形成したことを特徴とする請求項１記載の生ごみ処理装置の熱交換器。
【請求項４】
ヒータに流入する空気が熱交換器本体の表面と接触するように、ヒータに流入する空気の流入経路を形成したことを特徴とする請求項１記載の生ごみ処理装置の熱交換器。
【請求項５】
上記仕切板は熱交換器本体の内壁から反対側の内壁に向かって突出し、仕切板の先端付近には空気の流れる方向が略逆向きに反転する折り返し部が形成されており、該折り返し部に空気の流れを整流する整流機構を配置したことを特徴とする請求項１記載の生ごみ処理装置の熱交換器。
【請求項６】
上記整流機構は、略コ字形であって、両側片の先端が上記仕切板で仕切られた２つの空間にそれぞれ突出するように上記折り返し部に配置されたガイド部材からなることを特徴とする請求項５記載の生ごみ処理装置の熱交換器。
【請求項７】
上記整流機構は、略半円形であって、両端部が上記仕切板で仕切られた２つの空間にそれぞれ突出するように上記折り返し部に配置されたガイド部材からなることを特徴とする請求項５記載の生ごみ処理装置の熱交換器。
【請求項８】
上記整流機構は、複数の上記ガイド部材からなることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の生ごみ処理装置の熱交換器。
【請求項９】
上記熱交換器本体は、上記折り返し部において空気の進行方向と略直交する断面の面積が他の部位に比べて大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか１つに記載の生ごみ処理装置の熱交換器。
【請求項１０】
上記整流機構は、空気の流れる方向と略直交する断面の面積が上記熱交換器本体の他の部位に比べて大きくなるように形成された熱交換器本体の上記折り返し部からなることを特徴とする請求項５記載の生ごみ処理装置の熱交換器。
【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生ごみ処理装置の熱交換器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）する生ごみ処理装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この種の生ごみ処理装置では、生ごみ処理槽の内部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、生ごみ処理層に投入された生ごみを、生ごみ処理材に生息する微生物の働きで発酵させて分解処理するようになっている。生ごみ処理槽からの排気には、生ごみを分解する際に発生するガス成分が含まれるため、この排気をヒータで高温に加熱した後、触媒と接触させて脱臭する脱臭装置が設けられている。また図１６に示すように、生ごみ処理槽２の下部には熱交換器２０が設置されており、熱交換器２０の内部に蛇行するように配設されたダクトホース２１に脱臭後の高温の排気を通して、生ごみ処理槽２内に投入された生ごみ処理材との間で熱交換を行わせ、生ごみ処理材に生息する微生物の活動に好適なように生ごみ処理材を加熱していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−７０９０５号公報（段落番号［００４６］−［００５０］、及び、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した生ごみ処理装置の熱交換器２０では、熱交換器２０の内部にダクトホース２１を引き回していたため、組立作業の作業性が悪いという問題があった。また、排気を通すためにダクトホース２１を用いているため、ダクトホース２１と生ごみ処理槽２との接触面積を大きくとることができず、熱交換の効率が悪いという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、組立作業が容易で熱交換の効率を高めた生ごみ処理装置の熱交換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、生ごみ処理槽の内部に投入された生ごみを減量処理する生ごみ処理装置に用いられ、生ごみ処理槽内部の生ごみと熱交換を行うことで生ごみを加熱する熱交換器であって、生ごみ処理槽の外側面との接触面の形状が生ごみ処理槽の外側面に沿うような形状に形成され、生ごみ処理槽の外側面と接触面とを面接触させた状態で生ごみ処理槽に取り付けられる中空の熱交換器本体を備え、熱交換器本体の内部を仕切板で仕切ることによって空気の流路を形成し、前記流路の一方の端にヒータで暖められた空気が流入する吸気口を設けるとともに、前記流路の他方の端に空気を排出する排気口を設けて成ることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、生ごみ処理槽の内部に回転軸方向が略水平となるように回転自在に設けられ、回転駆動することで軸方向と略直交する面内において生ごみ処理材を撹拌する撹拌羽根を設け、撹拌羽根を一方向に回転させることにより軸方向と略直交する面内において生ごみ処理材の上面が傾斜した状態で、生ごみ処理材が存在する生ごみ処理槽の部位の略全体を覆うような形状に熱交換器本体を形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、外部から生ごみ処理槽内に流入する空気が熱交換器本体の表面と接触するように、生ごみ処理槽内に流入する空気の流入経路を形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、ヒータに流入する空気が熱交換器本体の表面と接触するように、ヒータに流入する空気の流入経路を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明では、請求項１の発明において、上記仕切板は熱交換器本体の内壁から反対側の内壁に向かって突出し、仕切板の先端付近には空気の流れる方向が略逆向きに反転する折り返し部が形成されており、該折り返し部に空気の流れを整流する整流機構を配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、上記整流機構は、略コ字形であって、両側片の先端が上記仕切板で仕切られた２つの空間にそれぞれ突出するように上記折り返し部に配置されたガイド部材からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明では、請求項５の発明において、上記整流機構は、略半円形であって、両端部が上記仕切板で仕切られた２つの空間にそれぞれ突出するように上記折り返し部に配置されたガイド部材からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明では、請求項６又は請求項７の発明において、上記整流機構は、複数の上記ガイド部材からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明では、請求項６乃至請求項８の何れか１つの発明において、上記熱交換器本体は、上記折り返し部において空気の進行方向と略直交する断面の面積が他の部位に比べて大きくなるように形成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明では、請求項５の発明において、上記整流機構は、空気の流れる方向と略直交する断面の面積が上記熱交換器本体の他の部位に比べて大きくなるように形成された熱交換器本体の上記折り返し部からなることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１８】
生ごみ処理装置のハウジング１には、上面が開口した箱状の金属製の生ごみ処理槽２が内装されており、生ごみ処理槽２の内部には、微生物が生息するおが屑状の木質細片のような担体からなる生ごみ処理材（所謂バイオチップ）が充填してある。ハウジング１の上面には生ごみ投入口（図示せず）が開口し、この生ごみ投入口に開閉自在な蓋を設けてあり、蓋を開けて生ごみ投入口から生ごみ処理槽２内に生ごみを投入できるようになっている。
【００１９】
ハウジング１内には生ごみ処理槽２に隣接してオーバーフロー槽５を設けてある。生ごみ処理槽２およびオーバーフロー槽５の内部には撹拌羽根３ａを有する撹拌軸３が架設してあり、モータ４によって撹拌軸３が回転し、生ごみ処理槽２内に充填した生ごみ処理材を撹拌することで、生ごみ処理槽２に投入された生ごみが分解処理される。また、生ごみ処理槽２とオーバーフロー槽５とを仕切る仕切板６の上部には開口部６ａが貫設してあり、撹拌羽根３ａを通常時と逆回転させたときに生ごみ処理槽２内に充填された生ごみ処理材が開口部６ａを通ってオーバーフロー槽５の方へオーバーフローするようになっている。ここで、生ごみ処理槽２およびオーバーフロー槽５の底部の断面形状は、撹拌羽根３ａよりも若干大径の半円形状となっており、生ごみ処理槽２およびオーバーフロー槽５の底部に溜まった生ごみ処理材を撹拌羽根３ａにより隅々まで撹拌できるようになっている。尚、図３及び図４では生ごみ処理槽２およびオーバーフロー槽５の側方の壁を省略して図示してあるが、図示しない側壁によって閉塞されている。
【００２０】
ところで、微生物が生ごみを分解処理する過程でガスや湿気が発生するので、生ごみ処理槽２内部の臭気を含んだ湿った空気を外部に排気するための排気口（図示せず）が生ごみ処理槽２の上部に設けられており、この排気口にはフィルタ７が設けてある。そして、排気口からフィルタ７を通して排気された空気の排気経路には、酸化触媒型の脱臭器８と熱交換器９とが設けられ、熱交換器９よりも下流側にはブロア１１が設けられている。
【００２１】
脱臭器８はヒータと白金触媒のような酸化触媒とを内部に備え、送り込まれた排気をヒータによって２００〜４００℃程度の高温に加熱し、この高温に加熱された排気を酸化触媒と接触させることで、臭気成分の酸化分解を促進して脱臭している。
【００２２】
熱交換器９の熱交換器本体１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、断面Ｊ字状の主板１０ａ，１０ａを所定の間隔を開けて対向配置し、その周縁部を側板１０ｂで覆うことにより、中空の箱形に形成される。熱交換器９の上部には吸気口１０ｃおよび排気口１０ｄが左右両側に設けられ、また熱交換器９の内部は主板１０ａから立設された仕切板１０ｅによって仕切られて、吸気口１０ｃから排気口１０ｄへと蛇行するような流路１０ｆが形成されている。ここで、熱交換器本体１０の生ごみ処理槽２との接触面（すなわち内側の主板１０ａ）の形状は、生ごみ処理槽２の底部の形状に沿うような形状に形成されているので、熱交換器本体１０の接触面（主板１０ａ）と生ごみ処理槽２の裏面とを面接触させることができ、熱交換の効率を高めることができる。
【００２３】
上述のように生ごみ処理槽２からの排気経路の途中にはフィルタ７、脱臭器８および熱交換器９が設けられており、ブロア１１を作動させて生ごみ処理槽２内部の空気を吸引すると、生ごみ処理槽２内部の空気が排気口を介してフィルタ７に送り込まれ、フィルタ７により塵埃が除去された後、脱臭器８に送り込まれる。脱臭器８は送られた排気をヒータにより加熱して、酸化触媒と接触させることで臭気成分の酸化分解を促進して脱臭しており、脱臭後の高温の排気は熱交換器９の吸気口１０ｃに送り込まれる。吸気口１０ｃから熱交換器本体１０内に流入した高温の排気は、熱交換器本体１０の内部に設けた流路１０ｆを通り、生ごみ処理槽２内に投入された生ごみ処理材との間で熱交換を行うことで、生ごみ処理材を微生物の活動に好適な温度まで暖めた後、排気口１０ｄを通してブロア１１に送り込まれ、ブロア１１から消音器１５を介して外部に排気される。尚、図３及び図４では、フィルタ７と脱臭器８との間、脱臭器８と熱交換器９の間、熱交換器９とブロア１１との間をそれぞれ接続するダクトを省略して図示してある。
【００２４】
また、生ごみ処理槽２の上部には吸気口１２ａが開口しており、この吸気口１２ａに連通して吸気ダクト１２が設けられている。而して、ブロア１１を作動させて排気を行うと、ハウジング１の下部に設けた外気取入口（図示せず）から吸気ダクト１２および吸気口１２ａを通して生ごみ処理槽２の内部に外気が送り込まれ、生ごみ処理材に生息する微生物に新鮮な酸素を供給することで、その活動を活性化させることができる。
【００２５】
以上説明したように本実施形態では、熱交換器９の断面形状を生ごみ処理槽２の底部の曲面に沿うような形状に形成しているので、熱交換器９の主板１０ａと生ごみ処理槽２の裏面との接触面積を大きくでき、熱交換器９内の流路１０ｆを流れる熱風と、生ごみ処理槽２内に充填された生ごみ処理材との熱交換の効率を高めることができる。
【００２６】
また、図１（ａ）に示すように吸気口１２ａに連通する吸気ダクト１２は熱交換器９に隣接して設けられており、外部から生ごみ処理槽２内に流入する空気が熱交換器本体１０の表面と接触するように、空気の流入経路を形成しているので、熱交換器９の上側の側板１０ｂが熱交換面となって、吸気ダクト１２を通って生ごみ処理槽２に流入する空気と、熱交換器９内の流路１０ｆを流れる熱風との間で熱交換を行うことで、外部より吸引される空気を暖めているから、冷たい外気が流入することで生ごみ処理槽２に充填された生ごみ処理材の温度が下がるのを防止し、生ごみ処理材の保温性を高めることができる。
【００２７】
ところで、撹拌軸３は通常一方向（図１（ｂ）中の反時計回り）に回転しているため、撹拌羽根３ａの回転によって生ごみ処理槽２の内部に充填された生ごみ処理材１４（図中の斜線部）の上面は図中右上がりに傾斜する。したがって、図５に示すように撹拌羽根３ａの回転によって生ごみ処理材１４が片側に片寄っている状態で、生ごみ処理槽２の裏面における生ごみ処理材１４の存在する部分の略全体を覆うことができるような形状に熱交換器本体１０を形成しても良く、生ごみを分解処理する際に加熱対象の生ごみ処理材が実際に存在する部分を暖めることにより、熱交換器９内の流路１０ｆを流れる熱風と、生ごみ処理槽２内に充填された生ごみ処理材との熱交換の効率をさらに高めることができる。
【００２８】
また、本実施形態では熱交換器９に隣接して吸気ダクト１２を設けているが、図６に示すようにフィルタ７と脱臭器８との間をつなぐダクト１３を熱交換器９に隣接して設け、ヒータに流入する空気が熱交換器本体１０の表面と接触するように、ヒータに流入する空気の流入経路を形成しても良く、熱交換器９の上側の側板１０ｂを熱交換面として、ダクト１３を通って脱臭器８に流入する空気と、熱交換器９内の流路１０ｆを流れる熱風との間で熱交換を行うことで、熱交換器９からの排熱の一部を利用して、脱臭器８内部のヒータに入る前の排気を予め暖めておくことができ、その結果、ヒータのランニングコストを下げることができる。
【００２９】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図７〜図９に基づいて説明する。尚、熱交換器９以外の生ごみ処理装置の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３０】
図７〜図９は後述する折り返し部１０ｇの前後における圧損を解析するために作成した熱交換器本体１０の解析モデルを示し、図中の矢印は空気の流れを示してる。上述の実施形態１では熱交換器本体１０の内部を３枚の仕切板１０ｅで仕切って空気の流れを３回折り返しているが、これらの解析モデルでは解析を容易にするために、熱交換器本体１０の内部を１枚の仕切板１０ｅで区切って空気の流れを１回だけ折り返している。尚、図中の２２は空気が流入する吸気口、２３は空気が排出する排気口である。
【００３１】
上述の実施形態１では、熱交換器本体１０の両端部の内壁から複数の仕切板１０ｅが反対側の内壁に向かって交互に突出しており、これらの仕切板１０ｅで熱交換器本体１０の内部を仕切ることによって熱交換器本体１０の内部を蛇行するような流路１０ｆを形成している。すなわち、図１に示す熱交換器本体１０では、上下方向に沿う方向の両端に位置する内壁（側板１０ｂ）の内の一方から他方に向かって３つの仕切板１０ｅが交互に突出しており、左右両側の２つの仕切板１０ｅは、熱交換器本体１０の奥側の上端部の側板１０ｂから手前側の上端部の側板１０ｂの手前まで上下方向に沿って突出し、中央の仕切板１０ｅは熱交換器本体１０の手前側の上端部の側板１０ｂから奥側の上端部の側板１０ｂの手前まで上下方向に沿って突出している。
【００３２】
このように３つの仕切板１０ｅで熱交換器本体１０の内部を仕切ることで、熱交換器本体１０の内部を蛇行するような空気の流路１０ｆを形成しており、図７に示すように仕切板１０ｅの先端付近には空気の流れが略逆向きに反転する折り返し部１０ｇが形成されている。これらの折り返し部１０ｇの前後では空気の流れる方向が略逆向きに反転することになり、空気の流れる方向が急激に変化するため、空気が仕切板１０ｅの先端を通過した辺りで流れの剥離が発生して、剥離域（図７中のＡ部）が形成され、折り返し部１０ｇの前後では大きな圧損が発生する。そして、生ごみ処理槽２の幅が広がると、熱交換器本体１０の幅も広がり、流路１０ｆの折り返し回数が増えるため、全体の圧損が大きくなって、ブロア１１の吸引能力が不足する可能性がある。
【００３３】
そこで、本実施形態では図８に示すように流路１０ｆの折り返し部１０ｇに空気の流れを整流するガイド板１６（ガイド部材）を配置している。このガイド板１６は、中央片１６ａと中央片１６ａの両端から一方向に突出する両側片１６ｂ，１６ｃとで略コ字形に形成され、両側片１６ｂ，１６ｃの先端が仕切板１０ｅで仕切られた２つの空間に突出するように折り返し部１０ｇに配置されている。而して、吸気口２２から仕切板１０ｅと側片１６ｂとの間、或いは側片１６ｂと側板１０ｂとの間に送り込まれた空気は、中央片１６ａ或いは進行方向前方の側板１０ｂに当たって進行方向が略９０度変化した後、側片１６ｃ或いは進行方向前方の側板１０ｂに当たって進行方向がさらに９０度変化する。このように、ガイド板１６を折り返し部１０ｇに配置することで、空気の流れる方向を略９０度ずつ２回に分けて曲げることができ、空気の流れる方向の曲げ角が略１８０度から略９０度に小さくなるから流れの剥離が起こりにくくなって、乱流の発生が抑制され、折り返し部１０ｇの前後での圧損が低減されるのである。ここで、図７及び図８に示す解析モデルについて空気の流れを解析した結果、図７に示すような熱交換器本体１０の折り返し部１０ｇにおける圧損を１００とすると、図８に示すように折り返し部１０ｇに略コ字形のガイド板１６を配置した場合の圧損は６５となり、ガイド板１６を配置することで圧損が約３５％低減される。
【００３４】
このように、ガイド板１６を折り返し部１０ｇに配置することで折り返し部１０ｇの前後での圧損を低減できるのであるが、仕切板１０ｅの先端付近では空気の流れる方向の曲げ角が１８０度になるため、この付近で流れの剥離が発生して圧損が生じることになる。そこで、図９に示すように略コ字形のガイド板１６の内側に、ガイド板１６よりも小型の略コ字形のガイド板１６’を配置しても良く、ガイド板１６’を設けることによって曲げ角が１８０度となる領域が小さくなって、圧損がさらに低減される。ここで、図９の解析モデルについて空気の流れを解析した結果、図７に示すような熱交換器本体１０の折り返し部１０ｇにおける圧損を１００とした場合、図９に示すように折り返し部１０ｇに２個のガイド板１６，１６’を配置した場合の圧損は４６となり、ガイド板１６を１つだけ配置した場合に比べて圧損がさらに低減されることになる。
【００３５】
尚、本実施形態では１枚又は２枚のガイド板１６，１６’で整流機構を構成しているが、コ字形のガイド板を３枚以上配置して整流機構を形成しても良いことは言うまでもない。
【００３６】
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図１０に基づいて説明する。尚、熱交換器９以外の生ごみ処理装置の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３７】
図１０は折り返し部１０ｇの前後における圧損を解析するために作成した熱交換器本体１０の解析モデルを示し、図中の矢印は空気の流れを示している。この解析モデルでは解析を容易にするために、実施形態２と同様、熱交換器本体１０の内部を１枚の仕切板１０ｅで区切って空気の流れを１回だけ折り返している。尚、図中の２２は空気が流入する吸気口、２３は空気が排出する排気口である。
【００３８】
実施形態２で説明した図９に示す熱交換器９では、流路１０ｆの折り返し部１０ｇに略コ字形のガイド板１６，１６’を２個配置しているが、本実施形態では略コ字形のガイド板１６，１６’の代わりに、略半円形の２枚のガイド板１７，１７’を用いている。そして、ガイド板１７，１７’を、両端部が仕切板１０ｅで仕切られた２つの空間にそれぞれ突出するとともに、中間部が仕切板１０ｅの先端部と反対側に突出するようにして、折り返し部１０ｇに配置してある。尚、ガイド板１７’はガイド板１７よりも径が小さく、ガイド板１７と同心円周上に配置されている。
【００３９】
実施形態２では略コ字形のガイド板１６，１６’を折り返し部１０ｇに配置することで、ガイド板１６，１６’が無い場合に比べて空気の流れの曲げ角を略１８０度から略９０度まで小さくして圧損を減らしているのであるが、空気の流れる方向が略９０度曲げられるため、空気の流れを略１８０度の角度で曲げる場合に比べて流れの剥離域は小さくなるものの、やはり剥離域が発生して、圧損が発生する。それに対して、本実施形態では略半円形のガイド板１７，１７’を所定の間隔をおいて同心円周上に配置してあり、吸気口２２から流入した空気が、両ガイド板１７，１７’の間の空間、或いはガイド板１７’と仕切板１０ｅとの間の空間に流れ込むと、流入した空気がガイド板１７，１７’の表面に当たり、ガイド板１７，１７’の表面のカーブに沿って、空気の流れる方向が徐々に変えられることになって、流れの剥離がさらに抑えられ乱流の発生が抑制されるから、折り返し部１０ｇの前後での圧損がさらに低減される。ここで、図１０の解析モデルについて空気の流れを解析した結果、図７に示すような熱交換器本体１０の折り返し部１０ｇにおける圧損を１００とした場合、図１０に示すように折り返し部１０ｇに略半円形のガイド板１７，１７’を２個配置した場合の圧損は２４になり、略コ字形のガイド板１６，１６’を２個配置した場合に比べて圧損がさらに低減されることになる。
【００４０】
尚、本実施形態では２枚のガイド板１７，１７’で整流機構を構成しているが、ガイド板１７，１７’の枚数を２枚に限定する趣旨のものではなく、略半円形のガイド板を１枚或いは３枚以上配置して整流機構を形成しても良い。
【００４１】
（実施形態４）
本発明の実施形態４を図１１〜図１５に基づいて説明する。尚、熱交換器９以外の生ごみ処理装置の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４２】
図１１は折り返し部１０ｇの前後における圧損を解析するために作成した熱交換器本体１０の解析モデルを示している。この解析モデルでは解析を容易にするために、実施形態２と同様、熱交換器本体１０の内部を１枚の仕切板１０ｅで区切って空気の流れを１回だけ折り返している。尚、図中の２２は空気が流入する吸気口、２３は空気が排出する排気口である。
【００４３】
上述した実施形態２、３では流路１０ｆの折り返し部１０ｇに流れの剥離を抑制するガイド板１６，１６’，１７，１７’を配置しているが、本実施形態ではガイド板を配置する代わりに、熱交換器本体１０の折り返し部１０ｇ付近の厚み寸法（空気の流れる方向と略直交する方向の寸法）が他の部分に比べて大きくなるように熱交換器本体１０を形成しており、折り返し部１０ｇ付近に空気の流れる方向と略直交する断面の面積が他の部分に比べて大きいバッファ部１８を形成している。このように、熱交換器本体１０の折り返し部１０ｇ付近に断面積の大きなバッファ部１８を形成することで、バッファ部１８内での空気の流速を低下させて、バッファ部１８内に空気を滞留させることができ、その結果バッファ部１８を通過した後の速度分布が小さくなって、折り返し部１０ｇの前後での圧損が低減される。ここで、図１１の解析モデルについて空気の流れを解析した結果、図７に示すような熱交換器本体１０の折り返し部１０ｇにおける圧損を１００とした場合、図１１に示すように熱交換器本体１０の折り返し部１０ｇ付近の厚みを厚くした場合の圧損は２８になり、略半円形のガイド板１７，１７’を２個配置した場合と同程度の効果が得られることが判明した。
【００４４】
また、上述の実施形態２，３より折り返し部１０ｇにガイド板１６，１６’，１７，１７’を配置することによって圧損を低減する効果が得られ、ガイド板の枚数は１枚よりも２枚、ガイド板の形状はコ字形よりも半円形の方が有効であることが判明したので、図１２に示すように厚みを厚くしたバッファ部１８に半円形のガイド板１７を配置しても良く、空気の流れの剥離を抑制して圧損をさらに低減することができる。
【００４５】
ところで、図１４及び図１５は上述した実施形態２〜４の熱交換器を２台用いた熱式の生ごみ処理装置の一例であり、図１４は生ごみ処理装置の内部を前方から見た斜視図、図１５は生ごみ処理装置の内部を後方から見た斜視図である。また、図１３は２台の熱交換器９ａ，９ｂを生ごみ処理槽２に並べて取り付けた状態を示しており、同図では生ごみ処理槽２の側方の壁を省略して図示してある。尚、生ごみ処理装置の基本的な構成は実施形態１で説明した生ごみ処理装置と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４６】
生ごみ処理装置のハウジング（図示せず）には、上面が開口した箱状の金属製の生ごみ処理槽２が内装されている。生ごみ処理槽２の内部には使用初期時に生ごみ処理材（所謂バイオチップ）が充填してある。ハウジングの上面には生ごみ投入口（図示せず）が開口し、この生ごみ投入口に開閉自在な蓋を設けてあり、蓋を開けて生ごみ投入口から生ごみ処理槽２内に生ごみを投入できるようになっている。
【００４７】
生ごみ処理槽２の内部には撹拌羽根３ａを有する撹拌軸３が架設してあり、モータ４によって撹拌軸３が回転し、生ごみ処理槽２内に投入された生ごみを撹拌する。ここで、生ごみ処理槽２の底部の断面形状は、撹拌羽根３ａよりも若干大径の半円形状となっており、生ごみ処理槽２の底部に溜まった生ごみを撹拌羽根３ａにより隅々まで撹拌できるようになっている。
【００４８】
ところで、生ごみを減量処理する過程でガスや湿気が発生するので、生ごみ処理槽２内部の臭気を含んだ湿った空気を外部に排気するための排気口（図示せず）が生ごみ処理槽２の上部に設けられており、この排気口の下流側にはフィルタ７が設けてある。そして、排気口からフィルタ７を通して排気された空気の排気経路には、酸化触媒型の脱臭器８と２台の熱交換器（一次熱交換器）９ａ，９ｂと二次熱交換器２４とが設けられ、熱交換器９ａ，９ｂよりも下流側にはブロア１１が設けられている。
【００４９】
熱交換器９ａ，９ｂの熱交換器本体１０は、図１３に示すように、断面Ｊ字状の主板１０ａ，１０ａを所定の間隔を開けて対向配置し、その周縁部を側板１０ｂで覆うことにより、中空の箱形に形成される。熱交換器９の内部は主板１０ａから立設された仕切板１０ｅによって仕切られ、内部を蛇行するような流路１０ｆが形成されており、流路１０ｆの一方の端には吸気口１０ｃが、他方の端には排気口１０ｄがそれぞれ設けられている。なお、２つの熱交換器９ａ，９ｂは幅方向に並べて生ごみ処理槽２に取着されており、一方（図１４中左側）の熱交換器９ａの排気口１０ｄと他方の熱交換器９ｂの吸気口１０ｃとはダクト（図示せず）を介して連結されている。
【００５０】
ここで、熱交換器本体１０の生ごみ処理槽２との接触面（すなわち内側の主板１０ａ）の形状は、生ごみ処理槽２の底部の形状に沿うような形状に形成されているので、熱交換器本体１０の接触面（主板１０ａ）と生ごみ処理槽２の裏面とを面接触させることができ、熱交換の効率を高めることができる。また、熱交換器本体１０は、折り返し部１０ｇ付近の厚み寸法（空気の流れる方向と略直交する方向の寸法）が他の部分に比べて大きくなるように形成されており、折り返し部１０ｇ付近に空気の流れる方向と略直交する断面の面積が他の部分に比べて大きいバッファ部１８が形成されている。このように、熱交換器本体１０の折り返し部１０ｇ付近に断面積の大きなバッファ部１８を形成することで、バッファ部１８内での空気の流速を低下させて、バッファ部１８内に空気を滞留させることができ、その結果バッファ部１８を通過した後の速度分布が小さくなって、折り返し部１０ｇの前後での圧損が低減される。
【００５１】
また、上述のように生ごみ処理槽２からの排気経路の途中にはフィルタ７、脱臭器８、熱交換器９ａ，９ｂ、および二次熱交換器２４が設けられており、ブロア１１を作動させて生ごみ処理槽２内部の空気を吸引すると、生ごみ処理槽２内部の空気が排気口（図示せず）を介してフィルタ７に送り込まれ、フィルタ７により塵埃が除去された後、二次熱交換器２４を介して脱臭器８に送り込まれる。脱臭器８は送られた排気をヒータにより加熱して、酸化触媒と接触させることで臭気成分の酸化分解を促進して脱臭しており、脱臭後の高温の排気は一方の熱交換器９ａの吸気口１０ｃに送り込まれる。吸気口１０ｃから熱交換器９ａの熱交換器本体１０内に流入した高温の排気は、熱交換器本体１０の内部に設けた流路１０ｆを通った後、排気口１０ｄから排出されて、他方の熱交換器９ｂの吸気口１０ｃに送り込まれ、同様に熱交換器９ｂ内部に設けた流路１０ｆを通った後、排気口１０ｄから排出される。而して、２つの熱交換器９ａ，９ｂに流入した高温の排気は生ごみ処理槽２内に投入された生ごみとの間で熱交換を行うことで、生ごみを水分の処理や微生物による分解処理に適した温度まで加熱して減量処理し、生ごみを１／５〜１／１０に減量する。また、熱交換器９ｂから排出された排気は、熱交換器９ｂの排気口１０ｄから二次熱交換器２４を通してブロア１１に送り込まれ、ブロア１１から消音器１５を介して外部に排気される。尚、図１４及び図１５では、フィルタ７と二次熱交換器２４との間、二次熱交換器２４と脱臭器８との間、脱臭器８と熱交換器９の間、熱交換器９と二次熱交換器２４との間、二次熱交換器２４とブロア１１との間をそれぞれ接続するダクトを省略して図示してある。
【００５２】
また、生ごみ処理槽２の上部には吸気口１２ａが開口しており、この吸気口１２ａに連通して吸気ダクト１２が設けられている。而して、ブロア１１を作動させて排気を行うと、ハウジング１の下部に設けた外気取入口（図示せず）から二次熱交換器２４内の吸気ダクト（図示せず）と吸気ダクト１２を通り、吸気口１２ａを介して生ごみ処理槽２の内部に外気が送り込まれる。ここで、図１３に示すように吸気口１２ａに連通する吸気ダクト１２は熱交換器９に隣接して設けられており、外部から生ごみ処理槽２内に流入する空気が熱交換器本体１０の表面と接触するように、空気の流入経路を形成しているので、熱交換器９の上側の側板１０ｂが熱交換面となって、吸気ダクト１２を通って生ごみ処理槽２に流入する空気と、熱交換器９内の流路１０ｆを流れる熱風との間で熱交換を行うことで、外部より吸引される空気を暖めている。このように生ごみ処理槽２に送り込まれる外気を高温の排気を利用して暖めておくことで、生ごみ処理槽２に充填された生ごみの温度が下がるのを防止し、生ごみの保温性を高めることができる。また、熱交換器９ｂからの排気はフィルタ７から脱臭器８に送り込まれる空気よりも高温であるので、二次熱交換器２４では、熱交換器９ｂからの高温の排気と、フィルタ７から脱臭器８に送り込まれる空気との間で熱交換を行い、脱臭器８に送り込まれる空気の予備加熱が行われる。
【００５３】
尚、図１５中の２５は各部の制御装置であり、高温式の場合には生ごみ処理槽２の内部を生ごみに含まれる水分の処理や生ごみに生息する微生物の活動に適した温度まで加熱する。また、上述した実施形態２〜４の熱交換器９はバイオ式の生ごみ処理装置にも適用が可能であり、その場合は制御装置２５により生ごみ処理槽２の内部を微生物の活動に適した温度まで加熱してやれば良い。
【００５４】
尚、本発明は上述の実施形態に限定される趣旨のものではなく、本発明の技術思想の範囲内で適宜改変が可能である。
【００５５】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明は、生ごみ処理槽の内部に投入された生ごみを減量処理する生ごみ処理装置に用いられ、生ごみ処理槽内部の生ごみと熱交換を行うことで生ごみを加熱する熱交換器であって、生ごみ処理槽の外側面との接触面の形状が生ごみ処理槽の外側面に沿うような形状に形成され、生ごみ処理槽の外側面と接触面とを面接触させた状態で生ごみ処理槽に取り付けられる中空の熱交換器本体を備え、熱交換器本体の内部を仕切板で仕切ることによって空気の流路を形成し、前記流路の一方の端にヒータで暖められた空気が流入する吸気口を設けるとともに、前記流路の他方の端に空気を排出する排気口を設けて成ることを特徴とし、熱交換器本体の接触面の形状を生ごみ処理槽の外側面に沿うような形状に形成し、生ごみ処理槽の外側面に面接触させているので、生ごみ処理槽の外側面と熱交換器本体との接触面積を大きくでき、熱交換の効率が向上するという効果がある。さらに、中空の熱交換器本体の内部を仕切板で仕切ることによって、空気の流れる流路を形成しているので、従来の熱交換器のように熱交換器本体の内部でダクトホースを引き回す場合に比べて、組立作業が作業性が向上するという効果もある。
【００５６】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、生ごみ処理槽の内部に回転軸方向が略水平となるように回転自在に設けられ、回転駆動することで軸方向と略直交する面内において生ごみ処理材を撹拌する撹拌羽根を設け、撹拌羽根を一方向に回転させることで、軸方向と略直交する面内において生ごみ処理材の上面が傾斜した状態で、生ごみ処理材が存在する生ごみ処理槽の部位の略全体を覆うように熱交換器本体を配置したことを特徴とし、撹拌羽根の回転によって生ごみ処理槽の内部で生ごみ処理材が片寄る場合でも、生ごみ処理材が存在する生ごみ処理槽の部位の略全体を覆うような形状に熱交換器本体を形成してあるので、生ごみを分解処理する際に加熱対象の生ごみ処理材が実際に存在する部分を暖めることができ、熱交換の効率がさらに向上するという効果がある。
【００５７】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、外部から生ごみ処理槽内に流入する空気が熱交換器本体の表面と接触するように、生ごみ処理槽内に流入する空気の流入経路を形成したことを特徴とし、熱交換器本体の内部を流れる熱風と生ごみ処理槽内に流入する空気との間で熱交換を行うことにより、生ごみ処理槽の内部に流入する空気を暖めることができ、外部から生ごみ処理槽の内部に冷たい空気が流入することで、暖まった生ごみ処理材が冷やされるのを防止できるという効果がある。
【００５８】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、ヒータに流入する空気が熱交換器本体の表面と接触するように、ヒータに流入する空気の流入経路を形成したことを特徴とし、熱交換器本体の内部を流れる熱風とヒータに流入する空気との間で熱交換を行うことにより、熱交換器の排熱の一部を利用して、ヒータに入る前の空気を予め暖めておくことができ、その結果ヒータの加熱量が少なくて済み、ランニングコストを削減することができる。
【００５９】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、上記仕切板は熱交換器本体の内壁から反対側の内壁に向かって突出し、仕切板の先端付近には空気の流れる方向が略逆向きに反転する折り返し部が形成されており、該折り返し部に空気の流れを整流する整流機構を配置したことを特徴とし、請求項１の発明の効果に加えて、整流機構により空気の流れを整流することで、折り返し部で流れの剥離が起こりにくくなって、乱流の発生が抑制され、折り返し部の前後における圧損を低減できるという効果がある。
【００６０】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、上記整流機構は、略コ字形であって、両側片の先端が上記仕切板で仕切られた２つの空間にそれぞれ突出するように上記折り返し部に配置されたガイド部材からなることを特徴とし、折り返し部に送り込まれた空気が略コ字形のガイドにあたると、空気の流れる方向が略直角に２度曲げられて、略逆向きに反転するので、一度に１８０度反転させる場合に比べて流れの剥離が起こりにくく、乱流の発生が抑制されて、折り返し部の前後における圧力損失を低減できるという効果がある。
【００６１】
請求項７の発明は、請求項５の発明において、上記整流機構は、略半円形であって、両端部が上記仕切板で仕切られた２つの空間にそれぞれ突出するように上記折り返し部に配置されたガイド部材からなることを特徴とし、折り返し部に送り込まれた空気が略半円形のガイドにあたると、空気の流れる方向が徐々に曲げられて、略逆向きに反転するので、一度に１８０度反転する場合に比べて流れの剥離が起こりにくく、乱流の発生が抑制されて、折り返し部分の前後における圧力損失をさらに低減できるという効果がある。
【００６２】
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７の発明において、上記整流機構は、複数の上記ガイド部材からなることを特徴とし、圧力損失の低減効果をさらに高めることができる。
【００６３】
請求項９の発明は、請求項６乃至請求項８の何れか１つの発明において、上記熱交換器本体は、上記折り返し部において空気の進行方向と略直交する断面の面積が他の部位に比べて大きくなるように形成されたことを特徴とし、請求項６乃至請求項８の発明の効果に加えて、折り返し部の断面積が他の部分に比べて大きくなっているので、折り返し部に送り込まれた空気の流速を低下させて、空気を滞留させることができ、その結果折り返し部を通過した後の速度分布が小さくなって、折り返し部の前後での圧力損失を低減できるという効果がある。
【００６４】
請求項１０の発明は、請求項５の発明において、上記整流機構は、空気の流れる方向と略直交する断面の面積が上記熱交換器本体の他の部位に比べて大きくなるように形成された熱交換器本体の上記折り返し部からなることを特徴とし、折り返し部の断面積が他の部位に比べて大きくなっているので、折り返し部に送り込まれた空気の流速を低下させて、空気を滞留させることができ、その結果折り返し部を通過した後の速度分布が小さくなって、折り返し部の前後での圧力損失を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の熱交換器を生ごみ処理槽に取り付けた状態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図２】同上を用いる生ごみ処理装置の一部破断せる外観斜視図である。
【図３】同上を用いる生ごみ処理装置の内部を前方から見た斜視図である。
【図４】同上を用いる生ごみ処理装置の内部を後方から見た斜視図である。
【図５】同上の別の熱交換器を生ごみ処理槽に取り付けた状態の側面図である。
【図６】同上のまた別の熱交換器を生ごみ処理槽に取り付けた状態の斜視図である。
【図７】同上の熱交換器の解析モデルを説明する図である。
【図８】実施形態２の熱交換器の解析モデルを説明する図である。
【図９】同上の別の熱交換器の解析モデルを説明する図である。
【図１０】実施形態３の熱交換器の解析モデルを説明する図である。
【図１１】実施形態４の熱交換器の解析モデルを説明する図である。
【図１２】同上の別の熱交換器の一部破断せる外観斜視図である。
【図１３】同上のまた別の熱交換器を生ごみ処理槽に取り付けた状態の説明図である。
【図１４】同上を用いる生ごみ処理装置の内部を前方から見た斜視図である。
【図１５】同上を用いる生ごみ処理装置の内部を後方から見た斜視図である。
【図１６】従来の熱交換器を生ごみ処理槽に取り付けた状態の斜視図である。
【符号の説明】
２　　　生ごみ処理槽
９　　　熱交換器
１０　　熱交換器本体
１０ｃ　吸気口
１０ｄ　排気口
１０ｅ　仕切板
１０ｆ　流路
１４　　生ごみ処理材
【図１】
2004000902.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004000902.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004000902.tif 000010
【図９】
2004000902.tif 000011
【図１０】
2004000902.tif 000012
【図１１】
2004000902.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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