(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内に、生ごみと生ごみ処理材の混合物を収容し、該混合物の含水率を調整して、生ごみを分解処理する生ごみ処理装置において、処理槽内の混合物の含水率を検出する含水率検出装置と、検出された含水率に基づいて含水率を調整する含水率調整装置とを具え、前記含水率検出装置は、
水に対する透過率が大きな第１の波長域及び水に対する透過率が小さな第２の波長域を含む光を前記混合物に照射する発光素子と、
前記第１の波長域にそれぞれ異なる感度を有し、処理槽内の混合物からの反射光を受けて、受光量の大きさに応じた出力を発する第１及び第２の受光素子と、
前記第２の波長域に感度を有し、処理槽内の混合物からの反射光を受けて、受光量の大きさ若しくはその変化に応じた出力を発する第３の受光素子と、
第１及び第２受光素子の出力信号に基づいて、処理槽内の生ごみ処理材の劣化の進行度を判断する進行度判断手段と、
前記進行度判断手段による判断結果と、第１及び第３受光素子の出力信号とに基づいて、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度を加味した含水率を算出する演算処理回路
とを具えていることを特徴とする生ごみ処理装置。
【請求項２】
前記進行度判断手段は、
第１及び第２受光素子の出力信号の比率について、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度を判断する基準となる１或いは複数の基準値が格納されている基準値格納手段と、
第１及び第２受光素子の出力信号の比率を算出する比率算出手段と、
前記比率算出手段によって算出された比率と、前記基準値格納手段に格納されている１或いは複数の基準値とを比較して、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度を判断する判断手段
とから構成されている請求項１に記載の生ごみ処理装置。
【請求項３】
前記演算処理回路は、
劣化進行度の異なる生ごみ処理材ごとに、第１及び第３受光素子の出力信号に所定の演算処理を施して得られる特性値と含水率の間の関係が格納されている関係格納手段と、
第１及び第３受光素子の出力信号から前記特性値を算出する特性値算出手段と、
進行度判断手段による判断結果に基づいて、前記関係格納手段に格納されている関係の中から、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度に近い劣化進行度を有する１或いは複数の生ごみ処理材についての関係を特定し、該関係に従って、特性値算出手段によって算出された特性値から処理槽内の混合物の含水率を導出する含水率導出手段
とを具えている請求項１又は請求項２に記載の生ごみ処理装置。
【請求項４】
前記関係格納手段に格納されている関係は、前記特性値を変数とする関数式によって表わされる請求項３に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、処理槽内に、生ごみと生ごみ処理材の混合物を収容し、該混合物の含水率を調整して、生ごみを分解処理する生ごみ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生ごみ処理材となる多孔質の木質細片(ホールチップ)が充填されている処理槽内に、生ごみを投入して、生ごみとホールチップとを攪拌して混合することにより、該混合物に生息する微生物によって、生ごみを水と炭酸ガス等に分解する生ごみ処理装置が知られている。
この様な生ごみ処理装置においては、生ごみ・チップ混合物の含水率を微生物の生息に適した範囲に調整することによって、処理効率を向上させることが出来る。
そこで、生ごみ処理装置においては、処理槽内に空気を送り込む送風機構と、処理槽内の生ごみ・チップ混合物を加熱して乾燥させるヒータを装備し、更に必要に応じて、処理槽内の生ごみ・チップ混合物に水を供給する給水装置を装備して、含水率を調整することが行なわれている。
【０００３】
含水率を自動的に最適調整するためには、処理槽内の生ごみ・チップ混合物の含水率を測定する必要がある。
従来、含水率の測定方法としては、一対の電極を生ごみ・チップ混合物に接触させて、両電極間の電気抵抗を測定することにより、含水率を検出する方法(特開平7-33572号)や、発熱抵抗体を生ごみ・チップ混合物に接触させて、生ごみ・チップ混合物の温度上昇を測定することにより、含水率を検出する方法(特開平8-57458号)が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一対の電極を用いた含水率測定方法においては、一対の電極間に電解質の溶液や物質が介在した場合、これによって電極間の電気抵抗が大きく変化するため、含水率の測定値に大きな誤差を生じる問題がある。
又、発熱抵抗体を用いた含水率測定方法においては、発熱抵抗体と生ごみ・チップ混合物の密着性が悪いとき、含水率の測定精度が低下する問題がある。
【０００５】
そこで、出願人は、生ごみ・チップ混合物の含水率を光学的に測定することによって測定精度の向上を図った含水率測定装置を開発し、該装置を具えた生ごみ処理装置を特許出願中である(特願2000-087235号等)。
上記含水率測定装置は、生ごみ・チップ混合物に光を照射するタングステンランプと、生ごみ・チップ混合物から反射されてくる光を検知するシリコンフォトダイオード及び焦電素子とを具え、シリコンフォトダイオードを用いて検出される反射光量と焦電素子を用いて検出される反射光量の比に基づいて、生ごみ・チップ混合物の含水率を算出するものである。
【０００６】
尚、シリコンフォトダイオードは、水に対する透過率が大きな第１の波長域(１μｍ未満)に感度を有するのに対し、焦電素子は、水に対する透過率が小さな第２の波長域(１μｍ以上)に感度を有している。従って、生ごみ・チップ混合物の含水率の違いに応じて、焦電素子による光検知量に大きな変化が生じるのに対し、シリコンフォトダイオードによる光検知量には殆ど変化が生じない。そこで、シリコンフォトダイオードによる光検知量と焦電素子による光検知量の比をとれば、後述する公知のランベルト−ベールの式を用いた関数式に基づいて、前記光検知量の比から生ごみ・チップ混合物の含水率を算出することが出来る。
【０００７】
上記含水率測定装置によれば、処理槽の外部から光学的に生ごみ・チップ混合物の含水率を測定することが出来るので、上述した従来の含水率測定方法における問題はなく、従来よりも高い測定精度が得られる。
【０００８】
しかしながら、出願人の研究によれば、上記含水率測定装置を具えた生ごみ処理装置においては、測定対象である生ごみ・チップ混合物に含まれる生ごみ処理材が新しい場合は高い測定精度が得られるものの、生ごみ処理材が古い場合、高い測定精度が得られないことが判明した。
本発明の目的は、処理槽内の混合物の含水率を光学的に測定する装置を具えた生ごみ処理装置において、生ごみ処理材の劣化の進行度に拘わらず、常に高い測定精度を得ることである。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
出願人は、生ごみ処理材が古い場合に含水率の測定精度が低下する原因を次のように究明した。
即ち、使用開始当初の新しい生ごみ処理材は明るい茶色を有しているが、生ごみ処理材の劣化が進行すると、生ごみ処理材の色は黒ずんで黒色に近い焦げ茶色に変化する。従って、生ごみ処理材が新しい場合と古い場合を比較した場合、波長が１μｍ未満の波長域においては、生ごみ処理材の含水率が同一であっても、生ごみ処理材が古い場合、生ごみ処理材が新しい場合に比べて生ごみ処理材による光の吸収量が増大し、波長が１μｍ未満の波長域に感度を有するシリコンフォトダイオードを用いて検出される反射光量は少なくなる。
又、波長が１μｍ以上の波長域においても、生ごみ処理材が古い場合、生ごみ処理材が新しい場合に比べて生ごみ処理材による光の吸収量が増大し、波長が１μｍ以上の波長域に感度を有する焦電素子を用いて検出される反射光量は少なくなるが、その減少率は、シリコンフォトダイオードを用いて検出される反射光量の減少率に比べて小さい。
従って、生ごみ処理材の含水率が同一であっても、生ごみ処理材が古い場合、生ごみ処理材が新しい場合に比べてシリコンフォトダイオードによる光検知量に対する焦電素子による光検知量の比は大きくなる。
【００１０】
この様に、生ごみ処理材が新しい場合と古い場合とでは、生ごみ処理材の含水率が同一であってもシリコンフォトダイオードによる光検知量と焦電素子による光検知量の比が異なるにも拘わらず、生ごみ処理材が古い場合においても、生ごみ処理材が新しい場合と同一の関数式を用いて含水率が算出されるため、高い測定精度が得られないのである。
【００１１】
本発明に係る生ごみ処理装置は、処理槽内の混合物の含水率を検出する含水率検出装置と、検出された含水率に基づいて含水率を調整する含水率調整装置とを具え、前記含水率検出装置は、
水に対する透過率が大きな第１の波長域及び水に対する透過率が小さな第２の波長域を含む光を前記混合物に照射する発光素子と、
前記第１の波長域にそれぞれ異なる感度を有し、処理槽内の混合物からの反射光を受けて、受光量の大きさに応じた出力を発する第１及び第２の受光素子と、
前記第２の波長域に感度を有し、処理槽内の混合物からの反射光を受けて、受光量の大きさ若しくはその変化に応じた出力を発する第３の受光素子と、
第１及び第２受光素子の出力信号に基づいて、処理槽内の生ごみ処理材の劣化の進行度を判断する進行度判断手段と、
前記進行度判断手段による判断結果と、第１及び第３受光素子の出力信号とに基づいて、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度を加味した含水率を算出する演算処理回路
とを具えている。
【００１２】
本発明に係る生ごみ処理装置においては、発光素子から発せられた光の内、第１波長域の成分は第１及び第２受光素子によって検知され、第２波長域の成分は第３受光素子によって検知される。
上記生ごみ処理装置においては、処理槽内の混合物の含水率の算出に際して、先ず、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度が判断される。処理槽内の生ごみ処理材の色は、上述の如く生ごみ処理材の劣化の進行に応じて、明るい茶色から黒色に近い焦げ茶色に変化する。ここで、生ごみ処理材の反射率の分光分布特性は、生ごみ処理材の色の違いによって異なる。従って、生ごみ処理材の劣化進行度の違いに応じて、異なる波長域に感度を有する第１及び第２の受光素子による光検知量に変化が生じることになる。
そこで、第１及び第２受光素子の出力信号に基づいて、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度が判断される。
【００１３】
測定対象である混合物の含水率が大きい場合と小さい場合を比較したとき、第１受光素子によって検知される光成分の波長域(第１の波長域)では水に対する透過率が大きいため、第１受光素子による光検知量に殆ど差は生じないが、第３受光素子によって検知される光成分の波長域(第２の波長域)では水に対する透過率が小さいため、第３受光素子による光検知量に差が生じることになる。
従って、例えば第１受光素子による光検知量に対する第３受光素子による光検知量の比をとれば、この比が大きい程、混合物の含水率が小さく、この比が小さい程、混合物の含水率が大きくなる。
そこで、上記判断結果と、第１受光素子及び第３受光素子の出力信号とに基づいて含水率が算出される。
この様に、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度が加味されて混合物の含水率が算出されるので、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度に拘わらず、常に高い測定精度が得られる。
【００１４】
具体的には、前記進行度判断手段は、
第１及び第２受光素子の出力信号の比率について、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度を判断する基準となる１或いは複数の基準値が格納されている基準値格納手段と、
第１及び第２受光素子の出力信号の比率を算出する比率算出手段と、
前記比率算出手段によって算出された比率と、前記基準値格納手段に格納されている１或いは複数の基準値とを比較して、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度を判断する判断手段
とから構成されている。
【００１５】
生ごみ処理材の反射率の分光分布特性は、上述の如く生ごみ処理材の色の違いによって異なるため、異なる波長域に感度を有する第１及び第２受光素子の出力信号の比率は、生ごみ処理材の劣化進行度の違いに応じて変化する。
そこで、第１及び第２受光素子の出力信号の比率についての１或いは複数の基準値と、算出された比率とを比較することによって、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度が判断される。
【００１６】
又、具体的には、前記演算処理回路は、
劣化進行度の異なる生ごみ処理材ごとに、第１及び第３受光素子の出力信号に所定の演算処理を施して得られる特性値と含水率の間の関係が格納されている関係格納手段と、
第１及び第３受光素子の出力信号から前記特性値を算出する特性値算出手段と、
進行度判断手段による判断結果に基づいて、前記関係格納手段に格納されている関係の中から、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度に近い劣化進行度を有する１或いは複数の生ごみ処理材についての関係を特定し、該関係に従って、特性値算出手段によって算出された特性値から処理槽内の混合物の含水率を導出する含水率導出手段
とを具えている。
【００１７】
該具体的構成においては、劣化進行度の異なる生ごみ処理材ごとに、第１及び第３受光素子の出力信号に所定の演算処理を施して得られる特性値と含水率の間の関係が関係格納手段に格納されている。ここで、特性値としては、例えば第１受光素子による光検知量と第３受光素子による光検知量の比がとられる。又、関係は、例えばテーブルや関数式によって表わされ、劣化進行度の異なる生ごみ処理材ごとに該関係は異なる。
そこで、生ごみ処理材の劣化進行度についての上記判断結果に基づいて、関係格納手段に格納されている関係の中から、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度に近い劣化進行度を有する１或いは複数の生ごみ処理材についての関係が特定され、該関係に従って、算出された特性値から処理槽内の混合物の含水率が導出される。
【００１８】
又、具体的には、前記関係格納手段に格納されている関係は、前記特性値を変数とする関数式によって表わされる。
【００１９】
上述の特性値として、例えば第１受光素子による光検知量と第３受光素子による光検知量の比をとれば、この比と含水率とは一定の関係を有し、該関係は関数式によって表わされる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係る生ごみ処理装置によれば、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度に拘わらず、含水率の測定について常に高い精度が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る生ごみ処理装置は、図１及び図２に示す如く、上方が開口したケーシング(１)と、ケーシング(１)の開口部に開閉可能に枢支された蓋(11)とを具え、ケーシング(１)の内部には、生ごみ・チップ混合物(10)を収容すべき処理槽(12)が配備されている。処理槽(12)は、可視光領域及び近赤外光領域を含む広帯域の波長の光を透過させることが可能な材料、色、及び厚さにて構成されており、例えば、厚さ２ｍｍの白色のポリカーボネートを用いて形成されている。
【００２２】
処理槽(12)の内部には、シャフト(21)が水平に架設され、該シャフト(21)の周囲に放射状に複数本の攪拌棒(２)が突設されている。該シャフト(21)の一方の端部は、動力伝達機構(22)を介して、モータ(23)に繋がっており、モータ(23)の駆動によって、攪拌棒(２)を回動させて、生ごみ・チップ混合物(10)を攪拌することが可能となっている。
【００２３】
処理槽(12)の外面には面状のヒータ(３)が取り付けられており、処理槽(12)内の生ごみ・チップ混合物(10)を加熱することが可能となっている。又、処理槽(12)の上部には、排気ファン(４)が配備され、該排気ファン(４)は、排気路(14)を経て排気口(13)に繋がっており、排気ファン(４)の駆動によって、処理槽(12)内を換気することが可能となっている。
更に処理槽(12)には、必要に応じて給水機構(図示省略)が接続され、処理槽(12)内に水を供給することが可能となっている。
【００２４】
更に、本発明に係る生ごみ処理装置においては、処理槽(12)の底壁の外側には、処理槽(12)内の生ごみ・チップ混合物(10)の含水率を光学的に測定するための含水率検出器(６)が取り付けられている。
含水率検出器(６)は、図３に示す如く、処理槽(12)に向けて取り付けられたタングステンランプ(61)、第１及び第２のシリコンフォトダイオード(62)(63)及び焦電素子(64)を具えている。図４(ａ)に示す様に、タングステンランプ(61)は、可視光領域と近赤外光領域とに跨った広い帯域を有する光を出射するものである。又、図５に示す様に、第１及び第２のシリコンフォトダイオード(62)(63)は夫々、０.４〜１.０μｍの波長域内で、異なる波長域に感度を有している。例えば、第１シリコンフォトダイオード(62)は、同図に実線で示す如く０.５〜０.７μｍの波長域に感度を有し、第２シリコンフォトダイオード(63)は、同図に破線で示す如く０.８〜１.０μｍの波長域に感度を有している。焦電素子(64)は、図４(ｂ)に示す様に、１.０μｍを越える波長域にフラットな感度特性を有するものである。
【００２５】
上述の如く、処理槽(12)は、可視光領域及び近赤外光領域を含む広帯域の波長の光を透過させることが可能であるから、タングステンランプ(61)から出射された光は、処理槽(12)を通過して、生ごみ・チップ混合物(10)に照射され、生ごみ・チップ混合物(10)にて反射された光は、処理槽(12)を通過して、シリコンフォトダイオード(62)(63)及び焦電素子(64)に入射する。
【００２６】
制御装置(５)は、マイクロコンピュータからなる制御回路(51)を具えており、該制御回路(51)によってタングステンランプ(61)の点灯が制御されている。又、シリコンフォトダイオード(62)(63)及び焦電素子(64)の出力信号は、それぞれアンプ(52)(53)(54)を経て、制御回路(51)に供給されている。
制御回路(51)は、後述の如く、第１及び第２のシリコンフォトダイオード(62)(63)からの信号に基づいて、処理槽(12)内の生ごみ処理材の劣化進行度を判断する。そして、その判断結果と、第１シリコンフォトダイオード(62)及び焦電素子(64)からの信号とに基づいて、生ごみ・チップ混合物(10)の含水率を検出し、その結果に応じて、ヒータ(３)、排気ファン(４)及びモータ(23)の動作を制御し、これによって、処理槽(12)内の生ごみ・チップ混合物(10)の含水率を最適調整する。
【００２７】
ここで本発明における含水率の検出原理を、図４を用いて説明する。
上述の如く、図４(ａ)は、タングステンランプ(61)の分光分布特性を示しており、可視光領域と近赤外光領域とに跨って光が分布している。又、図４(ｂ)は、第１シリコンフォトダイオード(62)の分光分布特性Ｐと焦電素子(64)の分光分布特性Ｑを表わしており、第１シリコンフォトダイオード(62)は０.５〜０.７μｍの比較的狭い波長域に感度を有し、焦電素子(64)は、１.０μｍを越える広い波長域にフラットな感度特性を有している。
【００２８】
図４(ｃ)は、タングステンランプ(61)から発せられる光を直接に受光した場合の、第１シリコンフォトダイオード(62)による光検知量の分光分布特性Ｐ′と焦電素子(64)による光検知量の分光分布特性Ｑ′とを表わしている。
但し、焦電素子(64)は、受光量の変化(微分)に応じた信号を発する熱型センサーであるため、その出力信号の波形を積分することによって、受光量の絶対値に応じたデータが得られるが、本実施例では、近似的に、その出力信号の波形のピーク値をもって積分値(光検知量)とする。
尚、第１シリコンフォトダイオード(62)及び焦電素子(64)によって検知される光検知量の大きさは、それぞれ特性曲線Ｐ′及びＱ′で囲まれる領域の面積に略比例する。
【００２９】
図４(ｄ)は、可視光領域から近赤外光領域にわたる波長域における光の水に対する透過率の分布を表わしており、可視光領域では、略１の透過率となっており、殆ど光が吸収されないのに対し、近赤外光領域では、透過率が低下しており、多くの光が吸収されることがわかる。
【００３０】
図４(ｅ)は、タングステンランプ(61)から発せられた光が水分を含む物質を透過して、第１シリコンフォトダイオード(62)及び焦電素子(64)に入射した場合の、第１シリコンフォトダイオード(62)による光検知量の分布Ｐｎ(ｎ＝０、４０、８０)及び焦電素子(64)による光検知量の分布Ｑｎ(ｎ＝０、４０、８０)を表わしている。ここでｎは、前記物質の含水率(％)である。
これらの分布は、図４(ｃ)に示す分光分布特性Ｐ′、Ｑ′と、図４(ｄ)に示す水の透過率特性の積として把握することが出来、第１シリコンフォトダイオード(62)及び焦電素子(64)による光検知量の大きさは、分布曲線Ｐｎ、Ｑｎで囲まれる領域の面積に略比例する。
【００３１】
図４(ｅ)から分かる様に、可視光領域においては、水の透過率が略１であるので、含水率が変化しても第１シリコンフォトダイオード(62)の光検知量には殆ど変化が見られないが、近赤外光領域においては、含水率の変化に応じて光が吸収される度合いが変化するため、焦電素子(64)による光検知量は、含水率に応じて変化することになる。
【００３２】
シリコンフォトダイオードによる光検知量の大きさをＰs、焦電素子による光検知量の大きさをＱｓとすると、測定対象物の含水率Ｗは、ランベルト−ベールの式を用いて、下記数１によって表わされる。
【００３３】
【数１】
Ｘ＝−ｌｏｇ(Ｑｓ／Ｐｓ)
Ｗ＝ａ・Ｘ＋ｂ
ａ、ｂ：定数
【００３４】
尚、上記数１の定数ａ、ｂは実験的に求められる。即ち、図８の如く、含水率が既知の複数の物質について上記Ｘの値と含水率をプロットし、両者の関係を直線近似することによって、その直線の傾きと接片から定数ａ、ｂを決定することが出来る。
【００３５】
上述の原理説明は、光が測定対象物(水を含む物質)を透過してシリコンフォトダイオード及び焦電素子に入射する場合を前提としているが、光が測定対象物(水を含む物質)にて反射されて、その反射光がシリコンフォトダイオード及び焦電素子に入射する場合にも成立する。
これは、測定対象物からの反射光には、その表面で反射された光以外に、測定対象物の内部へ侵入して、内部の粒子表面で反射された光、即ち拡散反射光が含まれており、拡散反射光は、測定対象物の吸収特性の影響を受けているからである。
【００３６】
図９は、上記生ごみ処理装置における含水率調整手続きを表わしている。
先ず、ステップＳ１では、生ごみ処理装置の駆動中、所定時間毎に、タングステンランプ(61)から生ごみ・チップ混合物(10)に光を照射する。これによって、その反射光が第１及び第２のシリコンフォトダイオード(62)(63)、及び焦電素子(64)に入射し、制御回路(51)は、第１及び第２のシリコンフォトダイオード(62)(63)の出力信号、及び焦電素子(64)の出力信号を取り込んで、それぞれの光検知量の大きさを検出する。
次にステップＳ２では、上記数１を用いて生ごみ・チップ混合物(10)の含水率を算出する。尚、含水率の算出に際しては、後述の如く、処理槽内の生ごみ処理材の劣化進行度を判断し、該判断結果に基づいて含水率を算出する。
その後、ステップＳ３では、その含水率が２５％を下回っているか否かを判断し、イエスの場合は、ステップＳ４にて、ディスプレイ(図示省略)に給水警告を表示して、ユーザに給水を促すと共に、前記攪拌棒による攪拌時間を短縮して、含水率を上昇させる。
ステップＳ３にてノーと判断された場合は、ステップＳ５に移行して、含水率が５０％を上回っているか否かを判断する。ここでイエスと判断された場合は、ステップＳ６にて、前記ファンを回転させることによって処理槽内の換気を行なうと共に、前記攪拌棒による攪拌の時間を延長し、更には前記ヒータの設定温度を上げることによって、含水率を低下させる。
【００３７】
この結果、処理槽内の生ごみ・チップ混合物は、その含水率が２５％〜５０％の範囲に調整され、これによって、生ごみ分解処理の効率が高く維持されると共に、分解に伴う異臭の発生が抑制される。
【００３８】
上記生ごみ処理装置の制御回路(51)の内蔵メモリには、上記数１によって表わされる関数式が、新しい生ごみ処理材と古い生ごみ処理材の夫々について格納されている。ここで、新しい生ごみ処理材についての関数式と古い生ごみ処理材についての関数式とが異なる理由は、以下の通りである。
【００３９】
即ち、新しい生ごみ処理材は明るい茶色を有しているのに対し、古い生ごみ処理材は黒色に近い焦げ茶色を有している。従って、波長が１μｍ未満の波長域においては、生ごみ処理材の含水率が同一であっても、生ごみ処理材が古い場合、生ごみ処理材が新しい場合に比べて生ごみ処理材による光の吸収量は多く、シリコンフォトダイオードによる光検知量は少なくなる。
又、波長が１μｍ以上の波長域においても、生ごみ処理材が古い場合、生ごみ処理材が新しい場合に比べて生ごみ処理材による光の吸収量は多く、焦電素子による光検知量は少なくなるが、その減少率は、シリコンフォトダイオードによる光検知量の減少率に比べて小さい。
従って、新しい生ごみ処理材と古い生ごみ処理材とを比較した場合、生ごみ処理材の含水率が同一であっても、シリコンフォトダイオードによる光検知量と焦電素子による光検知量の比が異なり、図８に示す如く、新しい生ごみ処理材についての関数式と古い生ごみ処理材についての関数式が異なるのである。
【００４０】
図１０は、前記含水率の算出の具体的手続を表わしている。
図９のステップＳ１にて、第１及び第２のシリコンフォトダイオード(62)(63)、及び焦電素子(64)による光検知量の大きさを検出した後、先ず、図１０のステップＳ１１では、第１及び第２のシリコンフォトダイオード(62)(63)による光検知量の比率Ｋを算出する。ここで、生ごみ処理材の反射率の分光分布特性は、生ごみ処理材の色の違いによって異なる。即ち、新しい生ごみ処理材は明るい茶色を有しており、この場合、生ごみ処理材の反射率は、図６に示す如く、短い波長域では光の波長が長くなるにつれて増大し、長い波長域では光の波長の変化に応じて殆ど変化しない。これに対し、古い生ごみ処理材は黒色に近い焦げ茶色を有しており、この場合、生ごみ処理材の反射率は、図７に示す如く、短い波長域では光の波長の変化に応じて殆ど変化せず、長い波長域では光の波長が長くなるにつれて増大する。
【００４１】
そこで、図６及び図７に示すＡ点付近の波長域、即ち０.５〜０.７μｍの波長域に感度を有する第１シリコンフォトダイオード(62)による光検知量の大きさと、Ｂ点付近の波長域、即ち０.８〜１.０μｍの波長域に感度を有する第２シリコンフォトダイオード(63)による光検知量の大きさとを検出して、第１シリコンフォトダイオード(62)による光検知量に対する第２シリコンフォトダイオード(63)による光検知量の比率Ｋを算出し、この比率Ｋに基づいて、後述の如く生ごみ処理材の劣化の進行度を判断する。ここで、新しい生ごみ処理材についての比率は、古い生ごみ処理材についての比率よりも小さな値となる。
【００４２】
次に、図１０のステップＳ１２では、前記比率Ｋが所定値Ｋ０以下であるか否かを判断する。ここで、所定値Ｋ０は、新しい生ごみ処理材についての上記比率である。
ステップＳ１２にてイエスと判断された場合は、ステップＳ１３に移行して、第１シリコンフォトダイオード(62)による光検知量と焦電素子(64)による光検知量の比率を算出した後、該比率を入力データとして、新しい生ごみ処理材についての関数式による演算を実行して、生ごみ・チップ混合物の含水率を算出する。
【００４３】
一方、ステップＳ１２にてノーと判断された場合は、ステップＳ１４に移行して、前記算出した比率Ｋが所定値Ｋ１以上であるか否かを判断する。ここで、所定値Ｋ１は、古い生ごみ処理材についての上記比率であって、前記所定値Ｋ０より大きな値である。
ステップＳ１４にてイエスと判断された場合は、ステップＳ１５に移行して、第１シリコンフォトダイオード(62)による光検知量と焦電素子(64)による光検知量の比率を算出した後、該比率を入力データとして、古い生ごみ処理材についての関数式による演算を実行して、生ごみ・チップ混合物の含水率を算出する。
【００４４】
ステップＳ１４にてノーと判断された場合は、ステップＳ１６に移行して、第１シリコンフォトダイオード(62)による光検知量と焦電素子(64)による光検知量の比率を算出した後、該比率を入力データとして、古い生ごみ処理材についての関数式による演算及び新しい生ごみ処理材についての関数式による演算を実行して、含水率について２つの値を得る。その後、比率Ｋの値は所定値Ｋ０からＫ１まで生ごみ処理材の劣化進行度に応じて直線的に変化すると仮定して、前記所定値Ｋ０及びＫ１に対する比率Ｋの内分比を算出し、該内分比に基づいて、前記２つの値から比例配分によって生ごみ・チップ混合物の含水率を算出する。
【００４５】
この様に、処理槽内の生ごみ処理材が新しく、比率Ｋが所定値Ｋ０以下である場合は、新しい生ごみ処理材についての関数式を用いて生ごみ・チップ混合物の含水率が算出され、処理槽内の生ごみ処理材が古く、比率Ｋが所定値Ｋ１以上である場合は、古い生ごみ処理材についての関数式を用いて生ごみ・チップ混合物の含水率が算出される。又、処理槽内の生ごみ処理材が新しい状態から古い状態に変化する途中の状態であって、比率Ｋが所定値Ｋ０より大きく所定値Ｋ１より小さい場合は、所定値Ｋ０及びＫ１に対する比率Ｋの内分比に基づいて、古い生ごみ処理材の含水率と新しい生ごみ処理材の含水率とから生ごみ・チップ混合物の含水率が算出される。
従って、生ごみ処理材の劣化進行度に拘わらず、常に高い精度で含水率を測定することが出来、その測定結果に基づいて生ごみ処理装置を運転することによって、処理槽内の生ごみ・チップ混合物の含水率を、正確に２５〜５０％の範囲に調整することが出来る。
【００４６】
上記実施の形態においては、図６及び図７に示す如く、Ａ点付近の波長域に感度を有する第１シリコンフォトダイオード(62)とＢ点付近の波長域に感度を有する第２シリコンフォトダイオード(63)とを採用しているため、新しい生ごみ処理材についての比率は古い生ごみ処理材についての比率よりも小さな値となっているが、第１及び第２シリコンフォトダイオード(62)(63)のそれぞれの感度を上記波長域とは異なる波長域にとれば、新しい生ごみ処理材についての比率が古い生ごみ処理材についての比率よりも大きな値となる場合がある。この場合、比率Ｋが所定値Ｋ０以上である場合に新しい生ごみ処理材についての関数式を用いて含水率が算出され、比率Ｋが所定値Ｋ１以下である場合に古い生ごみ処理材についての関数式を用いて含水率が算出される。
【００４７】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、含水率検出器(６)は、処理槽(12)の底壁の外側に取り付けているが、これに限らず、処理槽(12)の側壁の外側に配置することも可能である。又、処理槽(12)は、含水率検出器(６)が対向する部分のみをポリカーボネート等の光透過性部材から構成することも可能である。
又、受光素子として、シリコンフォトダイオード(62)(63)と焦電素子(64)の組合せを用いているが、これに限らず、水による吸収が弱い波長域に感度を有する受光素子と水による吸収が強い波長域に感度を有する受光素子の組合せであれば、シリコンフォトダイオードとゲルマニウムフォトダイオードの組合せ等、周知の種々の受光素子の組合せを採用することが出来る。
更に、第１及び第２のシリコンフォトダイオード(62)(63)の内、短い波長域に感度を有する第１シリコンフォトダイオード(62)による光検知量と焦電素子(64)による光検知量とに基づいて含水率を算出する構成を採用しているが、これに代えて、長い波長域に感度を有する第２シリコンフォトダイオード(63)による検知量と焦電素子(64)による光検知量とに基づいて含水率を算出する構成を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生ごみ処理装置の断面図である。
【図２】該生ごみ処理装置の図１とは直交する方向の断面図である。
【図３】含水率検出器及び制御装置の構成を表わすブロック図である。
【図４】本発明における含水率検出の原理を説明する一連のグラフである。
【図５】第１及び第２のシリコンフォトダイオードの分光分布特性を表わすグラフである。
【図６】新しい生ごみ処理材の反射率の分光分布特性を表わすグラフである。
【図７】古い生ごみ処理材の反射率の分光分布特性を表わすグラフである。
【図８】新しい生ごみ処理材及び古い生ごみ処理材について、含水率の実測値と焦電素子と第１シリコンフォトダイオードの出力比の対数値との関係を表わすグラフである。
【図９】本発明の生ごみ処理装置における含水率調整の手続きを表わすフローチャートである。
【図１０】本発明の生ごみ処理装置における含水率算出の手続きを表わすフローチャートである。
【符号の説明】
(１)  ケーシング
(10)  生ごみ・チップ混合物
(11)  蓋
(12)  処理槽
(２)  攪拌棒
(３)  ヒータ
(４)  排気ファン
(５)  制御装置
(６)  含水率検出器
(61)  タングステンランプ
(62)  第１シリコンフォトダイオード
(63)  第２シリコンフォトダイオード
(64)  焦電素子
【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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【図９】
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【図１０】
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