(57)【要約】【課題】処理槽内における温度が均一となるように加熱し、該処理槽内における廃棄物の分解処理の効率を高めることが可能となる廃棄物処理装置を提供する。【解決手段】処理槽内の廃棄物を微生物により化学的に分解処理する廃棄物処理装置において、前記処理槽内を加熱する加熱手段の発熱体の距離を、該処理槽の底部において密になり、該廃棄物処理槽の上面に向かって発熱体の距離を疎になるようにして、該処理槽内の温度分布が均一となるように構成する。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内の廃棄物を微生物により化学的に分解処理する廃棄物処理装置において、前記処理槽内における温度が均一となるように加熱する加熱手段を有することを特徴とする廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の分解処理を行なう廃棄物処理装置に関するものである。詳しくは、廃棄物処理槽の温度が均一となるように加熱する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物処理装置として、廃棄物を化学的に分解して処理する方式の廃棄物処理装置がある。その分解に好気性の微生物を用いるものとして、基材と呼ばれる、おがくずなどに微生物を培養したものを処理槽内の廃棄物に混合し、処理槽内の温度を所定温度以上に保つと共に、処理槽内の廃棄物を攪拌することによって、上記処理槽内の場所における温度むらをなくし、分解効率を高めるようにしていた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−２９９９１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１における従来の廃棄物処理装置においては、つぎのような課題を有していた。すなわち、前記廃棄物処理装置は、前記廃棄物の処理槽を加熱するために、該処理槽の外周に面状コードヒーターを貼付け、該面状コードヒーターは温度検出手段から検出される温度から制御部によって温度調整されており、更には前記廃棄物の処理槽内の廃棄物を攪拌する攪拌羽根を制御し、該攪拌羽根で該処理槽内を攪拌することによって、前記廃棄物の処理槽内の温度のむらがないように一定に保ち、廃棄物の分解処理を高めるようにしていた。
【０００５】
ところが、このように前記攪拌羽根を制御して前記廃棄物処理槽内の温度を均一にするような攪拌だけでは、前記攪拌羽根による攪拌中は処理槽内の温度が一定になるが、撹拌を停止させると前記廃棄物処理槽内の温度が不均一になり、ムラが生じる恐れがあった。また、常に撹拌すれば良いが、それでは電気料がかかってしまう。さらに、ヒーターを停止させれば、処理槽内が撹拌により冷やされてしまい、分解処理の効率が低下することとなる。
以上のように、上記特許文献１における従来の廃棄物処理装置においては、廃棄物処理槽内の温度が適切に制御されないために、廃棄物の分解処理が的確に進まないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決し、処理槽内における温度が均一となるように加熱し、該処理槽内における廃棄物の分解処理の効率を高めることが可能となる廃棄物処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物処理装置は、処理槽内の廃棄物を微生物により化学的に分解処理する廃棄物処理装置において、前記処理槽内における温度が均一となるように加熱する加熱手段を有することを特徴としている。
ここで、本発明の廃棄物処理装置は、前記加熱手段を、前記廃棄物処理槽の底部において強く加熱し、前記廃棄物処理槽の上面に向かって弱く加熱するように構成することができる。また、前記加熱手段は、線状の発熱体を面に配置した面状コードヒーターからなり、前記面状コードヒーターの隣り合う発熱体の間隔は、前記廃棄物処理槽の底部において密になり、前記廃棄物処理槽の上面に向かって発熱体の間隔を疎になるように構成することができる。
また、本発明の廃棄物処理装置においては、前記面状コードヒーターの中心付近に、前記廃棄物処理槽の温度を検出して制御するための温度センサーを設けるようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用し、具体的には、例えば廃棄物を処理する微生物を担持する基材を収容した廃棄物処理槽と、基材と廃棄物の混交物を加熱するための加熱手段と、前記処理槽内に入れた基材と廃棄物を複数の撹拌部材により撹拌する撹拌手段と、外気を処理槽内に取り入れる吸気口と、処理槽内の気体を排気する排気口と、前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、前記加熱手段の温度を制御する制御部と、を有する廃棄物処理装置において、前記加熱手段の発熱体の距離を、前記廃棄物処理槽の底部において密になり、前記廃棄物処理槽の上面に向かって発熱体の距離を疎になるように構成することで、前記処理槽を熱効率が良く、均一に温度を保つことができる。このように、廃棄物処理槽外周に設けた加熱手段の発熱体の距離を、廃棄物処理槽の底部において密になり、廃棄物処理槽上面に向かって疎になるように構成することで、廃棄物処理槽内の温度分布が均一になるように加熱することができ、分解処理の効率を高めることが可能となるが、それは、本発明者らの鋭意検討した結果による、つぎのような知見に基づくものである。
【０００９】
まず、面状コードヒーターとして、隣接する発熱体の距離が均一になっているものを使用し、図５に示すように、側面部コードヒーター２７を温度測定位置Ｐ２・Ｐ４のある側面部１箇所と、外周面部コードヒーター２８を温度測定位置Ｐ１・Ｐ３のある外周面部１箇所の計２箇所に貼りつけた。
面状コードヒーター１４の温度を検知するヒーター温度センサー１３からの温度を検知し、ヒーター温度センサー１３からの温度が基準温度より低いと面状コードヒーター１４の電源をオンにし、ヒーター温度センサー１３からの温度が基準温度より高いと面状コードヒーター１４の電源をオフにして温度制御し、図５に示す廃棄物処理槽外周面下部Ｐ１と上部Ｐ３、廃棄物処理槽側面下部Ｐ２と上部Ｐ４の４箇所の測定位置で、廃棄物処理槽全体の温度分布を計測した。その結果は、図６に示されるように廃棄物処理槽の温度分布は廃棄物処理槽上面に近いところほど温度が上がっており、上面と下面の差は３５℃以上あることが確認され、廃棄物処理槽の温度分布は均一にならないことが判明した。
【００１０】
そこで、面状コードヒーターを、例えば図１に示すように発熱体間隔を処理槽の底部において密になり、上部に向かって疎になるように構成した。
このように面状コードヒーターを構成して、上記した図５と同様の位置に貼りつけ、同様の測定位置で、廃棄物処理槽全体の温度分布を計測したところ、廃棄物処理槽全体の温度がほぼ均一になることが明らかとなった。発熱体が等間隔であると、廃棄物処理槽の上部が下部よりも温度が高くなる傾向があったが、発熱体の間隔を下部で密にし、上部で疎にさせることで、処理槽内の温度分布が均一になり、安定した微生物の繁殖しやすい環境を作ることができ、廃棄物の処理効率の向上を図ることができた。
本発明は、以上の知見に基づいて、発熱体間隔を処理槽の底部において密になり、上部に向かって疎になるようにすることで、廃棄物の処理槽内における温度分布が均一となるように加熱することができ、廃棄物の分解処理の効率を高めることが可能となる廃棄物処理装置を完成させるに至ったものである。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１〜図８に基づいて説明する。
図８は、本実施例における廃棄物処理装置の構成を示す制御ブロック図であり、同図において、１は撹拌を行うための駆動力となる駆動モーター、１２は基材状態測定手段である基材の状態を感知する基材状態測定センサーである。また、１３は面状コードヒーターの温度を感知するヒーター温度センサー、１４は加熱手段である基材と廃棄物の混交物を加熱する面状コードヒーターである。また、１５は微生物への酸素の供給と分解処理で生成する水分と炭酸ガスの通気を行う通気ファン、１９は投入蓋開閉検知手段である投入蓋に取付けたマグネットを感知する投入蓋開閉検知センサー、２２はこれらを制御する制御部である。
【００１２】
図２〜図４は、本実施例における廃棄物処理装置の断面図であり、これらの図において、１は動力源の駆動モーター、２はこの駆動モーター１の出力軸、３は出力軸２の先端に固定された小スプロケット、４は小スプロケット３とかみ合うチェーン、５はチェーン４とかみ合う大スプロケット、６は廃棄物を撹拌する撹拌羽根である。また、７は撹拌羽根６を回転させる撹拌軸、８は撹拌軸７を支持する軸受け、９は駆動モーター１と軸受け８を固定する支持板である。また、１０は廃棄物を処理し、また支持板を固定している処理槽、１１は廃棄物を分解処理させるための基材である。
【００１３】
また、１２は分解処理の状態を検知する基材状態測定センサー、１３は面状コードヒーターの温度を検知するヒーター温度センサー、１４は処理槽を加熱する面状コードヒーターである。また、１５は微生物への酸素の供給と分解処理で生成する水分と炭酸ガスの通気を行う通気ファン、１６は、処理槽内へ外気を取り込む吸気口、１７は処理槽内と通気ファンを連通する排気口である。また、１８は処理槽１０の投入蓋２０に取付けたマグネット、１９は投入蓋２０に付けたマグネットを検知する投入蓋検知センサー、２０は投入蓋、２１は廃棄物を投入する投入口、２２は全体を制御する制御部である。また、処理槽内には粉塵を取り除く除塵フィルターが設けられており、２４は処理槽内の排気口と外気を連通する排気ダクト、２５は面状コードヒーター１４で加熱異常の際、安全装置となる温度ヒューズ、２６は面状コードヒーター１４の熱効率を上げるための断熱材である。
【００１４】
次に、上述のように構成された廃棄物処理装置の作用および動作について説明する。
処理槽１０は中央に撹拌軸７を有し、中に基材１１が入っている。
基材１１は生分解し難い繊維素が主成分のおが屑でその一粒一粒が多孔質で吸水性と空隙を有し、かつ粒形が複雑で粒子間にも大きな空隙が形成されている。
この空隙により処理生物への酸素が供給できることで、廃棄物の分解処理の効率が向上する。
また、このときの混交物中の廃棄物を分解する処理生物は、好気性の微生物や菌である。
【００１５】
運転中の廃棄物処理装置の投入蓋２０を開けると、投入蓋のマグネット１８を検知していた投入蓋開閉検知センサー１９は、投入蓋２０が開かれたと判断し、撹拌状態の時は駆動モーター１が停止する。
このときの投入蓋開閉検知手段は、投入扉に取り付けたマグネット１８と投入蓋開閉検知センサー１９は、処理槽１０に取り付けた磁気に反応する磁気センサーで構成されているが、投入蓋に突部を設け、その突部を処理槽側に取り付けた光学センサーで検知しても良い。
また、投入蓋開閉検知センサー１９は、前記実施例では、非接触式の磁気検知センサーであるが、機械式マイクロスイッチであってもよい。
また、投入蓋開閉検知センサー１９の取り付け位置は、投入蓋側あるいは処理槽側あるいは投入蓋と処理槽のどちらか一方に検知センサーを取り付け、一方に検知部材を取り付けても可能である。
【００１６】
次に、廃棄物投入後の駆動モーター１の撹拌運転は、例えば通常は３０分周期の間に５分間だけ撹拌を行うが、廃棄物を投入された直後は、すぐに撹拌を開始し、例えば３０分周期の間に１０分間撹拌をすることで、投入された廃棄物を細かく破砕するとともに基材１１とまんべんなく混交できる。
撹拌は基材１１と廃棄物の混交の効果以外にも、撹拌することで混交物の温度の一定化と、混交物中に含まれる水分を積極的に混交物の外部へ飛ばすことが可能となることで、混交物の含水率調整効果もある。また、投入された廃棄物は、２４時間以内で分解処理できることから、廃棄物が２４時間以上投入されないときは、撹拌サイクルを５分間撹拌の５５分間停止にすることで、撹拌に要する撹拌モーター１への電力供給を削減でき、省電力化が可能となる。
【００１７】
この撹拌サイクルは、廃棄物の投入を検出してから、投入蓋の閉蓋を検出すると、１０分撹拌、２０分停止の初期の撹拌サイクルに戻り、以後３０分周期の間に５分撹拌の撹拌サイクルを、次に投入蓋が開けられるまで繰り返す。
また、このときの撹拌手段は、撹拌軸に棒状の撹拌棒を複数等間隔で取り付ける構成であるが、撹拌軸に平板状の撹拌羽根を複数等間隔で取り付けても可能である。このほかにも断面が３角形状の撹拌羽根を複数等間隔で取り付けても良い。
【００１８】
ここで処理槽１０の断面形状は、基材１１の全体が均一に軽い作用で撹拌されるように図２に示すように、ほぼ半円以上の円弧部を有するＵ字形状になっている。そして円弧部の円弧の中心と一致して水平方向に撹拌軸７が設けられている（図３参照）。この撹拌軸７には撹拌羽根６が複数枚等間隔で固定されている。また、このとき撹拌により、水分と炭酸ガスが撹拌停止時以上に発生することから、通気ファン１５の通気量を増加し、吸気口１６からの酸素の供給と同時に、分解で発生する水分と炭酸ガスを処理槽１０の外部へと排出することで、処理槽内の混交物が多湿気味になることを防止できることで、混交物の含水率調整効果もある。
また、このときの通気ファン１５の取り付け位置は、本実施例では排気口１７に連通する排気ダクト内に通気ファン１５を取り付けているが、吸気口１６に通気ファン１５を取り付けても同様の効果が得られる。
【００１９】
また、吸気口１６に取り付ける通気ファンは、処理槽内に６０℃から８０℃に加熱した空気を送ることのできる熱風ファンでもよい。吸気口１６に熱風ファンを取り付けることにより処理槽内の気体の温度を上昇させることができる。処理槽内の気体の温度が上昇することで気体に含まれる飽和水分量が増すことから、時間あたりの通気流量が同じであれば、短時間で混交物中の水分をより多く処理槽から外へ出すことができる。吸気口１６への熱風ファンの取り付けは、混交物が多湿気味になるときに混交物の含水率を調整する手段として有効である。
また、排気口１７と連通する排気ダクト内に通気ファン１５を設け、かつ吸気口１６に熱風ファンを設ける構成にすることでも上記と同様の効果が得られる。
その後、投入された廃棄物と基材１１がまんべんなく混交されて分解処理が始まる。
さらに、基材状態測定センサー１２で測定した結果に応じて撹拌運転時間を制御することも可能である。例えば撹拌の間欠運転時間を通常は、３０分周期の間に５分間撹拌していたのを、基材状態が乾燥気味の時は、３０分周期の間に２分間とすることで必要充分な撹拌時間として撹拌過多により基材１１が破砕されるのを防ぎ基材１１の寿命を伸ばすことができる。
【００２０】
また、基材状態測定センサー１２で測定した結果に応じて、撹拌サイクルと排気流量を調整することで、基材と廃棄物の混交物の含水率を調整することが可能となる。処理槽内が多湿気味になると、嫌気性の菌が増殖し、硫化水素等を発生し、臭気状態が悪臭となることから、基材１１と廃棄物の混交物を含水率２０％から６０％の範囲内に調整することが望ましい。
また、水分が多くなると、撹拌に必要なトルクが大きくなり、動力に無理が生じたり、基材が微粉化されているときは、水分を含むと粘土状になりやすい傾向がある。
基材が粘土状になると、分解効率が極端に低くなることから、このようなときには、全量または半分以上の基材の交換が必要となる。
【００２１】
また、このときの基材状態測定手段である基材状態測定センサー１２は、１対の電極を直接処理槽内の基材１１に接触させ、１対の電極間に電圧を印加して、基材間を流れる電流を測定し、基材の含水率を測定する方式である。
また、基材と廃棄物の混交物は、投入される廃棄物の種類により弱アルカリ性や弱酸性に変わることから、混交物に直接接触する電極を構成する材質は、耐酸性、耐アルカリ性に優れたステンレス材を使用すると良い。本実施例では、汎用性があり、価格の安いステンレス材のネジを電極として使用している。
次に、廃棄物投入が中断したり、投入量が低下したときには、撹拌等によって基材１１が乾燥しすぎるときがある。このときには、基材中の微生物が乾燥によって活性化が鈍り処理効率が低くなるばかりではなく、基材１１が微粉化したときには飛散したりして、周囲を汚すという欠点がある。また、このとき微粉末に混入している菌も飛散することから、安全衛生上好ましくない。
このようなとき、排気口１７に設けた除塵フィルターにより微粉末を外部に出さないようにすることで上記欠点を補うことができる。
【００２２】
以上のような廃棄物処理装置において、本実施例においては、面状コードヒーターの発熱体は、シリコンゴム被覆のものを用い、両側からアルミ基材テープで挟まれていて、その間を這わせたものである。これは、ＰＰが変形しづらく、熱をまんべんなく分布させる為である。
また、面状コードヒーターの配置は、図５に示したものと同様に、側面部コードヒーターを側面部１箇所と、外周面部コードヒーターを外周面部１箇所の計２箇所に貼りつけた。
また、その面状コードヒーターの発熱体の間隔は、面状コードヒーターを、図１に示すように発熱体間隔を処理槽の底部において密になり、上部に向かって疎になるように構成した。
具体的には、面状コードヒーターの発熱体の間隔は、側面部コードヒーター２７の発熱体は、図１に示すように廃棄物処理槽下部にあたる部分で、間隔１０ｍｍとした。そこから、２ｍｍ間隔で発熱体を広げていき、最も発熱体の広い間隔は、３０ｍｍとした。
また、外周部コードヒーター２８の発熱体は、図１に示すように中央部分が廃棄物処理槽の下部にくるので、中央付近の発熱体の間隔を１０ｍｍとして、左右に行くにつれ２ｍｍ間隔で発熱体を広げていき、最も発熱体の広い間隔は、３０ｍｍとした。
【００２３】
本実施例の面状コードヒーターの構成によれば、前述した発熱体を等間隔にしものでは、廃棄物処理槽の上部が下部よりも温度が高くなる傾向があったのに対して、図７に示すように、処理槽内の温度分布が均一になり、安定した微生物の繁殖しやすい環境を作ることができ、廃棄物の処理効率の向上を図ることができた。また、ヒーター温度センサー１３の位置は図６、図７から明らかなように、面状コードヒーター１４の中心付近が廃棄物処理槽全体の平均値であることから、廃棄物処理槽の温度を制御するヒーター温度センサー１３は、面状コードヒーター１４の中心付近に設けるのが良いことが分かる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱手段によって処理槽内における温度が均一となるように加熱することができ、該処理槽内における廃棄物の分解処理の効率を高めることが可能となる廃棄物処理装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における廃棄物処理装置の面状コードヒーター側面・外周面図である。
【図２】本発明の実施例における前廃棄物処理装置の概略構成を示す正面側の断面図である。
【図３】本発明の実施例における前廃棄物処理装置の概略構成を示す側面側の断面図である。
【図４】本発明の実施例における前廃棄物処理装置の概略構成を示す背面側の断面図である。
【図５】本発明を説明するための廃棄物処理槽内の温度の測定位置を示す図である。
【図６】発熱体間隔を均一に構成した面状コードヒータを用いた場合の廃棄物処理槽内の温度分布グラフである。
【図７】本発明の実施例における発熱体間隔を処理槽の底部において密になり、上部に向かって疎になるように構成した面状コードヒータを用いた場合の廃棄物処理槽内の温度分布グラフである。
【図８】本発明の実施例における廃棄物処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１：駆動モーター
２：駆動モーター１の出力軸
３：小スプロケット
４：チェーン
５：大スプロケット
６：攪拌羽根
７：攪拌軸
８：攪拌軸７を支持する軸受け
９：駆動モーター１と軸受け８とを支持する支持板
１０：処理槽
１１：基材
１２：基材状態測定センサー
１３：処理槽加熱ヒーター温度センサー
１４：処理槽加熱面状コードヒーター
１５：通気ファン
１６：吸気口
１７：排気口
１８：投入蓋２０に取り付けたマグネット
１９：投入蓋開閉検知センサー
２０：投入蓋
２１：廃棄物投入口
２２：制御部
２４：排気ダクト
２５：温度ヒューズ
２６：断熱材
２７：側面部面状コードヒーター
２８：外周面部面状コードヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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