(57)【要約】【課題】本発明は、おがくず等のバイオマス資源からなる多孔質粒子を流動媒体とする流動層を利用することにより、従来の装置が必要としていた回転翼等の機械動力部を不要とすることができ、かつ、粒子層のより均一な粒子混合、均一な温度場の実現が可能となる有機廃棄物の分解処理装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の有機廃棄物の分解処理装置は、有機廃棄物を受け入れ可能な開口部を有する容器内におがくず等のバイオマス資源からなる多孔質粒子の流動媒体を保持する分散板を備え、前記容器底部に設けられた流動化空気供給手段から供給される空気により前記有機廃棄物と前記流動媒体からなる流動層が形成される流動床部を備えた流動反応槽と、前記流動床部を加熱する加熱手段と、前記流動床部の下方の容器底部に設けられた有機廃棄物分解後の粒子を排出する粒子排出手段とを備えたことを特徴としている。【選択図】図１
2009172532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機廃棄物を受け入れ可能な開口部を有する容器内におがくず等のバイオマス資源からなる多孔質粒子の流動媒体を保持する分散板を備え、前記容器底部に設けられた流動化空気供給手段から供給される空気により前記有機廃棄物と前記流動媒体からなる流動層が形成される流動床部を備えた流動反応槽と、前記流動床部を加熱する加熱手段と、前記流動床部の下方の容器底部に設けられた有機廃棄物分解後の粒子を排出する粒子排出手段とを備えたことを特徴とする有機廃棄物の分解処理装置。
【請求項２】
容器内に設けられた分散板の上部に流動媒体の挙動を許容し、かつ、有機廃棄物を保持可能な網目を有する網板を設けることを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物の分解処理装置。
【請求項３】
容器の断面積が高さ方向に拡大する形状であることを特徴とする請求項１または２記載の有機廃棄物の分解処理装置。
【請求項４】
容器をケーシングで覆い、該ケーシングの上部に有機廃棄物投入口を設け、ケーシング内に連通する排気手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の有機廃棄物の分解処理装置。
【請求項５】
ケーシング上部に紙裁断手段および手洗い手段を設けることを特徴とする請求項４記載の有機廃棄物の分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山間部や災害現場等の水道設備の整っていない地域および介護において利用可能なポータブルトイレおよび生ゴミ処理機等の有機廃棄物分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、おがくず等バイオマス資源を用いたバイオトイレが注目されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
し尿処理の原理は下水処理の活性汚泥法と同じで、し尿自身が持っているバクテリア等の微生物活性をおがくず等で最適活動雰囲気を作り出し、し尿処理を行う方式である。
この方式の優れた点は、上水・下水設備を必要としないこと、汲み取りや化学的処理といったし尿処理を必要としないこと、等があり、水道施設のない山間部や、災害現場、イベント会場などで活用されている。また介護用ポータブルトイレとしても利用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３２９７８号公報
【特許文献２】実開平０３−４７４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイオトイレの鍵となる技術はおがくず等バイオマス資源をはじめとする多孔質粒子の撹拌、混合にある。微生物の活性を高めるためには最適な温度場を均一に作り出すこと、層内のおがくずに均一にし尿成分・微生物を拡散分布させるのが望ましい。そのため、従来の装置は撹拌翼の形状の工夫や回転方向・速度の最適化をおこなって検討してきた。しかし、撹拌翼を機械的に動作させるため、モーター等の動力部を必要とし、そのメンテナンスも大変であるという問題があった。
一方、回転ドラム式のものも開発されているが、これも機械的に撹拌、混合を行う方式であり、上記の従来装置と同様の問題がある。また、回転機構を取り入れているため軸受け等に強度が要求され、結果として容器は金属等にせざるをえない。回転帯よりはずれてしまったし尿成分・微生物はデッドゾーンに留まりうまく処理できないという問題もある。
【０００５】
本発明は、おがくず等のバイオマス資源からなる多孔質粒子を流動媒体とする流動層を利用することにより、従来の装置が必要としていた回転翼等の機械動力部を不要とすることができ、かつ、粒子層のより均一な粒子混合、均一な温度場の実現が可能となる有機廃棄物の分解処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔発明原理〕
固気、固液、あるいは気液固系の流動層は、固体のハンドリング技術の一つとして古くから用いられている。流動層の特長の一つに流動媒体を均一に混合できるというものがあり、その特長を活かして燃焼装置や化学反応装置としての実用化も行われている。
そこで、本発明者は、おがくず等のバイオマス資源をはじめとする多孔質粒子を流動媒体とした流動層式分解処理装置を考案した。
流動層は層内で均一に粒子混合・拡散がおこるため、層内にデッドゾーンは少ない。比較的粒子混合がうまく行われないのは層底部であるが、その対策として高さ方向の層中心にネットを用意し、し尿成分・微生物が塊状である間は層底部に移動しないようにする。
【０００７】
〔解決手段〕
（１）上記目的を達成するため本発明の有機廃棄物の分解処理装置は、有機廃棄物を受け入れ可能な開口部を有する容器内におがくず等のバイオマス資源からなる多孔質粒子の流動媒体を保持する分散板を備え、前記容器底部に設けられた流動化空気供給手段から供給される空気により前記有機廃棄物と前記流動媒体からなる流動層が形成される流動床部を備えた流動反応槽と、前記流動床部を加熱する加熱手段と、前記流動床部の下方の容器底部に設けられた有機廃棄物分解後の粒子を排出する粒子排出手段とを備えたことを特徴としている。
（２）また、本発明の有機廃棄物の分解処理装置は、上記（１）において、容器内に設けられた分散板の上部に流動媒体の挙動を許容し、かつ、有機廃棄物を保持可能な網目を有する網板を設けることを特徴としている。
（３）また、本発明の有機廃棄物の分解処理装置は、上記（１）または（２）において、容器の断面積が高さ方向に拡大する形状であることを特徴としている。
（４）また、本発明の有機廃棄物の分解処理装置は、上記（１）ないし（３）のいずれかにおいて、容器をケーシングで覆い、該ケーシングの上部に有機廃棄物投入口を設け、ケーシング内に連通する排気手段を備えることを特徴としている。
（５）また、本発明の有機廃棄物の分解処理装置は、上記（４）において、ケーシング上部に紙裁断手段および手洗い手段を設けることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の有機廃棄物の分解処理装置は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）おがくず等バイオマス資源からなる多孔質粒子を流動媒体とした流動層式有機廃棄物の分解処理装置は、従来の装置が必要としていた回転翼等の機械動力部を不要とすることができ、粒子層のより均一な粒子混合、均一な温度場の提供が可能となる。
（２）また、機械動力部を排することにより、システムをシンプルにでき、低価格にでき、メンテナンスの容易さを向上させる効果が期待できる。流動層の特長により、均一撹拌、混合をサイズによらず容易に実現できるため、用途に応じて小型化、大型化の装置を作りやすい。
（３）気流により撹拌、混合を行うので、容器に強度を要求せず、その結果プラスチック等で装置を組むことができ、低価格かつ軽量なものになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の有機廃棄物の分解処理装置の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図である。
本発明の有機廃棄物の分解処理装置における流動反応槽１０は、有機廃棄物を受け入れ可能な開口部１２を有する容器１１内におがくず等のバイオマス資源からなる多孔質粒子の流動媒体１３を保持する分散板２を備え、前記容器１１底部に設けられた流動化空気供給手段である空気圧縮機４から供給される空気により前記有機廃棄物と前記流動媒体１３からなる流動層１が形成される流動床部１ａを備えている。容器１１は、プラスチック等から形成される。
また、容器１１には、流動床部１ａを加熱する加熱手段であるヒータ５が設けられている。
さらに、流動床部１ａの下方の容器１１底部に有機廃棄物分解後の粒子を排出する粒子排出手段６が設けられている。粒子排出手段６には、公知の開閉バルブが備えられている。
【００１１】
分散板２は、流動媒体１３の粒径より小さな穴を適度に開けた多孔板や、十分な開口面積を持つ焼結板等を用いる。この分散板は従来の気泡流動層で用いているものでよい。多孔板の場合は上記のように有機廃棄物分解後の粒子や経時変化により摩耗した粒子が下方へ移動し粒子排出手段６で排出できる。
また、流動反応槽１０には、必要に応じて、分散板２の上部に流動媒体１３の挙動を許容し、かつ、有機廃棄物を保持可能な網目を有する網板３が設けられ、有機廃棄物が分散板２付近まで落下しないようにしている。
【００１２】
容器１１をケーシング１４で覆い（図１ではケーシングの一部を容器壁と共用している。）、該ケーシング１４の上部に有機廃棄物投入口８を設け、該有機廃棄物投入口８に開閉蓋１５を設ける。ケーシング１４および開閉蓋１５は、プラスチック等から形成される。
ケーシング１４の底部には、前記空気圧縮機４が設置されるとともに、前記粒子排出手段６が貫通して設けられ、開閉バルブを備えた粒子排出手段６に並列してドレンバルブを備えたドレン抜き７が設けられる。
このように構成されているため、流動反応槽１０は密閉構造となっている。
【００１３】
この有機廃棄物の分解処理装置の使用にあたっては、処理対象を投入する場合のみ、圧縮機４を停めて流動化を停止し、ヒータ５の通電を止める。これらの作動は、有機廃棄物投入口８の開閉蓋１５の開閉と連動するようにできる。  有機廃棄物投入口８を開け処理対象を投入する。投入後は有機廃棄物投入口８を密閉し、圧縮機４を動かし、流動層１を流動化させる。ヒータ５に通電し、流動層１内の温度をバクテリアが活性化する４０〜８０℃に適宜加熱保温する。流動化させると処理対象は網板３の箇所まで落下し分解される。経時変化により多孔質粒子１３は粉化し分散板２の目空きより細かくなるが、その微粉化された多孔質粒子１３は粒子排出手段６から適宜排出される。また、ケーシング１４内にたまった水分はドレン抜き７より排出する。ある程度使用した後は、多孔質粒子の流動媒体１３の比表面積が低下することが考えられるため、粒子排出手段６あるいは上部の有機廃棄物投入口８から古い粒子を抜き出し、新たな流動媒体１３を補充することが望ましい。
【００１４】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図であり、図１と同じ符号は同じ部材を意味している。
この例では、容器１１とケーシング１４との間の空間に連通して排気ダクト１７および排気ファン１６を設けている。
このため、ケーシング１４内に水分や臭気がたまることを防止できる。
【００１５】
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図であり、図１と同じ符号は同じ部材を意味している。
この例は、分解処理装置を簡易トイレに応用した場合を示しており、ケーシング１４上部に紙裁断手段１８ならびに手洗い手段である水タンク１９および水洗浄機２０を設ける。
このため、紙裁断手段１８で紙を微粉化できるので紙の処理も行える。また、水洗浄機２０で手を洗浄することができる。
【００１６】
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図であり、図１と同じ符号は同じ部材を意味している。
この例では、排気ダクト１７、排気ファン１６、ならびに、紙裁断手段１８および水タンク１９、水洗浄機２０を設けている。
【００１７】
図５は、本発明の第５の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図であり、図１と同じ符号は同じ部材を意味している。
この例では、容器１１の断面積が高さ方向に拡大する形状となっている。
流動層におけるガス空塔速度はガス流量を断面積で除した値であるから、断面積が大きくなっていけばガス空塔速度は小さくなり、より緩やかな流動化状態になる。この原理を利用して、容器１１の断面積を高さ方向に拡大する形状としておけば、流動層１底部では通常の気泡流動化が、また、流動層１上部へ向かって気泡径の小さな均一流動化状態とすることができ、流動層１表面で気泡が破裂した際、流動層１内の粒子が飛散するのを防止することができる。
【００１８】
図６は、本発明の第６の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図であり、図１と同じ符号は同じ部材を意味している。
この例では、流動化空気供給手段である空気圧縮機４および排気ファン１６を屋外に設けている。
このため、屋内における空気圧縮機４および排気ファン１６の騒音を防止し、流動反応槽１０から発生するわずかな臭気も屋外に排出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、水道設備の整っていない地域（山間部等）のトイレ、介護用ポータブルトイレおよび生ゴミ処理に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る有機廃棄物の分解処理装置を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    流動層
２    分散板
３    網板
４    空気圧縮機
５    ヒーター
６    粒子排出手段
７    ドレン抜き
８    有機廃棄物投入口
１０  流動反応槽
１１  容器
１２  開口部
１３  流動媒体
１４  ケーシング
１５  開閉蓋
１６  排気ファン
１７  排気ダクト
１８  紙裁断手段
１９  水タンク
２０  水洗浄機
【図１】
2009172532.tif 000003
【図２】
2009172532.tif 000004
【図３】
2009172532.tif 000005
【図４】
2009172532.tif 000006
【図５】
2009172532.tif 000007
【図６】
2009172532.tif 000008