JP2004188248A - 有機性廃棄物の破砕方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機性廃棄物を破砕後の粒径で分離し、再資源化に有効なものとそれ以外の処理残滓及び夾雑物などに分離して排出する。有機性廃棄物の投入量を制御して破砕用モータの過負荷を防止し破砕性能を向上させる。
【解決手段】破砕物の第１排出口に均一な大きさの孔が集合した孔開き板を設置して排出される破砕物の粒径を所定の値以下にしながら、自動開閉式の開閉板を有する第２排出口から所定の値以下にならずに槽内に滞留した処理残滓や夾雑物を排出する。破砕用モータにかかる負荷を電流値で検出し、破砕槽に投入される有機性廃棄物の重量をあらかじめ求めておいた重量の近似負荷曲線と比較することにより推定し、有機性廃棄物の投入量を制御する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物を資源化システムに供給するための有機性廃棄物破砕方法と装置に関し、特に投入された有機性廃棄物を破砕後の粒径で分離し、再資源化に有効なものとそれ以外の処理残滓及び夾雑物などに分離して排出する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃棄物をメタン発酵・コンポスト化・飼料化のような再資源化システムや、分離消滅化・乾燥・下水合流などの処理システムに供給する際には、有機性廃棄物を細かく破砕して粒径を微小かつ均一にすると、微生物や熱媒体との接触機会が多くなって発酵や処理の高速化が図れる上に流動性が確保されて搬送性が良くなるので、微破砕することが重要である。
また、有機性廃棄物には骨や皮、金属、ビニールなどの再資源化に無用な夾雑物が含まれていることが多いのでそれらを分離することが必要である。
【０００３】
特開２０００―１７９１２１号「粉砕機」では、破砕槽底部の回転板の高さを変えることにより、回転刃と固定刃の間隔を変化させて破砕物の粒径を調節している。破砕残滓の排出口は設けられていない。
特開２００１―２５９４６１号「生ゴミ破砕処理装置」では、固定刃と回転刃の間隔や交差角度を変えることにより破砕能力を変化させている。破砕された生ゴミは破砕槽底部の排出口から排出される。生ゴミを小さくするものであり、厳密な粒径制御を目的としたものではない。
特開平１１―１０４６０５号「生ゴミ分解処理システム」では、ホッパーに投入された生ゴミをスクリューコンベアで破砕機へと供給している。この際、次工程（破砕機など）の処理能力に応じた定量の生ゴミを供給できるように制御されているが、その具体的な制御方法は明らかでない。
一般に、比重が異なる有機性廃棄物が混合している場合やスクリューコンベアの容量に対して有機性廃棄物の量が十分でない場合は、スクリューの有機性廃棄物の充填率が不均一となり、定量供給が困難となる。投入量が過大になると破砕機のモータに過負荷が作用し破砕能力が低下したりモータを損傷する危険性がある。
【０００４】
特開平１０―１３７７３０号「高圧粉砕式厨芥処理システム」や特開２００２―１９１９９８号「生ゴミ処理装置及び方法」では、生ゴミを高圧シリンダ内に投入して高圧破砕し、破砕残滓や夾雑物を払い出し機構で強制的に排出しているが、高圧破砕の原理上、装置が大型となり、かつ夾雑物及び破砕残滓を排出するための機構と動力が別途必要となる。
特開２０００―１６７４２６号「分離装置用羽根車および分離装置」や特開２００２―１７７８８８号「生ごみ様廃棄物の異物分離装置」では、羽根車を用いて破砕槽内に投入口側から排出口へ向かう気流を発生させ、夾雑物及び破砕残滓を分離・排出しているが、魚の骨など硬くて比較的重たい夾雑物及び破砕残滓の排出には長い時間を要し、逆にパンなど柔らかくて軽量な廃棄物は気流に乗せられて破砕されずに直接排出されてしまうことがある。また破砕槽内に気流を生じるので吸排気が必要で、そのために臭気対策が必要になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる目的は、投入された有機性廃棄物を破砕後の粒径で分離し、再資源化に有効なものとそれ以外の処理残滓及び夾雑物などに分離して排出する方法と装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、有機性廃棄物の投入量を制御して破砕用モータの過負荷を防止すると共に破砕性能を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はその第１の態様として、有機性廃棄物を槽内で破砕して排出する方法を提供する。この方法は、破砕物の第１排出口に均一な大きさの孔が集合した孔開き板を設置して排出される破砕物の粒径を所定の値以下にしながら、自動開閉式の開閉板を有する第２排出口から所定の値以下にならずに槽内に滞留した処理残滓や夾雑物を排出するようにし、破砕物を２種類に分離して円滑に流すようにしたことを特徴としている。
【０００７】
【作用】
すなわち、本発明では、再資源化可能なように一定粒径以下に破砕された廃棄物だけを孔開き板で分離して第１排出口から排出し、それ以外は第２排出口から排出するようにしているので、破砕処理能力が向上し、後続する再資源化処理が容易になると共に、処理残滓や夾雑物の廃棄も容易になる。
【０００８】
本発明はその第２の態様として、有機性廃棄物を槽内で破砕して排出する方法を提供する。この方法は、破砕用モータにかかる負荷を電流値で検出し、破砕槽に投入される有機性廃棄物の重量をあらかじめ求めておいた重量の近似負荷曲線と比較することにより推定し、有機性廃棄物の投入量を制御してモータの過負荷による回転数低下を防止することを特徴としている。
より具体的には、投入される有機性廃棄物の重量に対する破砕機のモータの時間―電流曲線を近似的にあらかじめ求めておき、経過時間における曲線上の値と計測されたモータ電流値との比較を連続的に行って投入重量を推定する。この推定値に基づいて、フィーダ内のコンベアの動作を起動・停止させるなどの方法で制御する。
かくして、破砕槽に投入される有機性廃棄物の量が過大となるのが防止され、モータの過負荷による回転数低下が防止されて破砕処理能力が向上する。
【０００９】
本発明はその第３の態様として、有機性廃棄物を槽内で破砕して排出する装置を提供する。この装置は、有機性廃棄物を受け入れて後続の破砕槽へと供給するフィーダと、前記フィーダの下流側に連結された破砕槽と、有機性廃棄物の投入重量を推定し投入量を調節する制御装置とを備え、前記フィーダには、有機性廃棄物を投入するホッパーと、前記ホッパー内の有機性廃棄物を搬送するコンベア（例えばスクリューコンベア）とが設けられ、前記破砕槽には、廃棄物を破砕する回転刃及び固定刃と、再資源化用破砕物を排出する第１排出口と、処理残滓及び夾雑物を排出する第２排出口とが設けられ、前記第１排出口を塞ぐように均一な大きさの孔が穿孔されたパンチング板が設置され、前記第２排出口に自動開閉式の開閉板が設置されており、前記制御装置は前記回転刃を駆動するモータの電流値を検出して有機性廃棄物の投入重量を推定し前記コンベアの動作を制御するようになっている。
【００１０】
かくして、第１排出口から排出される破砕物の粒径を所定の値以下にしながら第２排出口から所定の値以下にならずに槽内に滞留した処理残滓や夾雑物を排出することができ、破砕処理の能力が向上すると共に、破砕槽に投入される有機性廃棄物の量が過大となるのが防止され、モータの過負荷による回転数低下が防止される。
さらに、破砕槽の内部に向けて水を噴射する手段を設けて、破砕槽の内部を洗浄すると共に破砕物の排出を容易にすることができる。前記制御装置は前記開閉板の開閉動作を含め全てのモータの起動・停止・回転数変化などを制御することができる。
【００１１】
本発明による破砕方法の破砕手順は次のようになる。
（１）破砕機を運転する
（２）有機性廃棄物フィーダのスクリューコンベアにより有機性廃棄物を破砕機へ供給する。その際破砕機の投入量制御装置により廃棄物の投入量は適性値に保たれる
（３）投入と同時に含水率調節のための給水を給水洗浄装置により行う
（４）粒径が規定値以下になった廃棄物が破砕物排出口から随時排出される
（５）一定時間破砕後、破砕残滓排出口を開放し、破砕槽内に滞留した破砕残滓及び夾雑物を分離排出する。同時に破砕槽内及び２つの排出口に洗浄水を高圧で噴射し洗浄を行う。洗浄水は破砕残滓排出口から排出される。
（６）破砕残滓排出口を閉じる
（７）１〜６を繰り返す。
【００１２】
本発明による効果は以下のようになる。
（１）破砕物排出口の孔の大きさ及び開口率によって、より厳密な粒径制御が可能になる
（２）破砕残滓を排出することによって、連続破砕時の処理残滓堆積による性能低下を回避できる
（３）破砕機側に投入重量を推定する機能を付加することにより供給量のフィードバックが可能になり定量供給が実現できる
（４）投入重量の推定により破砕性能の低下やモータの損傷などを防止できる
（５）投入重量の推定が可能になることにより、小型の破砕機を使用しても過負荷による性能低下や故障を回避でき、省スペース化やコスト削減が図れる
【００１３】
（６）投入重量の推定により、より正確な投入重量制御が可能となり、破砕槽への給水により含水率の調節が容易になる
（７）破砕装置は小型化が可能である
（８）破砕残滓排出口を開放し、破砕刃の回転による遠心力で排出するので、専用の動力は不要である
（９）重量や硬さに関係なく、破砕可能な有機性廃棄物は粒径を規定値以下にそろえられて排出され、それ以外の破砕残滓や夾雑物は破砕残滓排出口から排出される
（１０）吸排気が不要なので、装置を密閉型にでき臭気の問題を回避できる。
以下、本発明による好適な実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による有機性廃棄物破砕処理装置を用いて有機性廃棄物を破砕処理した後に、メタン発酵装置へ発酵に適した有機性廃棄物を供給する有機性廃棄物破砕処理システムのシステムフロー図を示す。発酵に適した有機性廃棄物とは、粒径１ｍｍ以下、含水率９０％以下のスラリー状の有機性廃棄物である。
専用の容器１１に入れられた有機性廃棄物は、自動反転昇降装置（インバーションリフト）１２によって有機性廃棄物フィーダ１３に投入される。有機性廃棄物フィーダ１３は、投入される有機性廃棄物を受け入れる貯留ホッパー１４と、モータ１８で駆動されて有機性廃棄物のブリッジ現象を防止するアーチブレーカ１５と、モータ１９で駆動されて有機性廃棄物を後続の１次破砕機１７へと供給するスクリューコンベア１６とで構成されている。
【００１５】
１次破砕機１７で破砕された有機性廃棄物は、モータ駆動の破砕物供給用ポンプ２０によって貯留槽２１に運ばれ、アジテータ２２で攪拌される。次に一定量ずつ循環ホッパー２４に供給して、２次破砕機２５により循環運転を行い、最終的に微小粒径の有機性廃棄物を生成し、メタン発酵槽２７へ供給する。
１次破砕機１７には、上水道２８から給水タンク２９を経て、高圧給水ポンプ３０により給水・洗浄のための水が供給される。
【００１６】
図２〜図８は１次破砕機１７の実施例を表している。図２及び図３に示すように、破砕機１７は、有機性廃棄物を受け入れて破砕を行う破砕槽３１、その蓋３２、破砕した廃棄物の排出口３３とそれに接続する排出ダクト３４、自動開閉式の破砕残滓排出口３６とそれに接続する破砕残滓排出ダクト３７、破砕槽内への給水・洗浄及び両排出口の洗浄を行うためのノズル３８（図３）とヘッダー３９からなる給水・洗浄装置４０などから構成されている。図４と図５はそれぞれ図３の破砕機１７の平面図と側面図である。
【００１７】
図６に示すように、破砕槽３１の底部の回転板５３上に回転刃５１が取り付けられ、破砕槽３１の内側面に固定刃５２が固着されており、回転板駆動モータ５０がプーリー５５，ベルト５６，プーリー５７，回転軸５８を介して回転板５３を回転させることにより、回転刃５１と固定刃５２との間で遠心力と剪断力によって有機性廃棄物が破砕される。モータ５０は制御装置４５により起動・停止・回転数変化などの制御が行われる。
【００１８】
図７に示すように、破砕槽３１の最下部側面に破砕物の排出口３３が設けられており、この排出口３３は均一な径の多数の孔６２が穿孔されたパンチング板６０で覆われており、孔６２の孔径以下に破砕された廃棄物が遠心力によって破砕槽３１から外部へと排出されるようになっている。
【００１９】
図８Ａ，Ｂに示すように、一定粒径以下にならない破砕物や夾雑物を排出するための排出口３６に、自動開閉式の開閉板７０がヒンジ７１で回動可能に支持されている。図８Ａは開閉板７０が閉じた状態、図８Ｂは開閉板７０が開いた状態を表している。開閉機構は、モータ駆動の歯車７２，リンク７３，ヒンジ７４，７５で構成され、リンクが折り曲げられることにより開閉板７０が開閉し、排出口３６から破砕残滓排出ダクト３７へと破砕残滓と夾雑物などを移送する。ダクト３７の内壁には洗浄水を噴射するためのノズル３８が設けられており、所定の間隔で開閉板と破砕残滓排出口の接触面に向けて水が噴射される。
前述した給水装置２９，３０とノズル３８によって破砕物の含水率を調整し、洗浄装置によって洗浄水を高圧で噴射し槽内及び排出口に付着した有機性廃棄物及び破砕残滓を洗い落とし、破砕残滓排出ダクト３７の底部から排出する。
歯車７２を駆動するモータ（図示せず）は制御装置４５により起動・停止・回転数変化などの制御が行われる。
【００２０】
本実施例では、自動開閉機構として回転リンクをモータで駆動する方式を採用したが、ボールねじやリニアモータを使用した直動機構による方式やばねの弾性力を利用する方式など、閉鎖時の耐衝撃力と高密閉度が得られれば、いかなる方式でもよい。
【００２１】
図９と図１０は、有機性廃棄物の投入重量を推定し投入量を調節する制御装置４５が検出する電流曲線を表している。
図９は、破砕槽を運転した状態で、肉、魚、野菜、米の混合物を投入した場合の破砕用駆動モータ５０（図６）の電流値の変化を、投入重量毎に示す。これより、投入重量が増加するほど電流値が大きくなり、また時間の経過と共に電流値が減少することがわかる。
【００２２】
図１０は、計５ｋｇの上記混合物を１度に投入した場合、２．５ｋｇずつ２回に分けて投入した場合、１ｋｇずつ５回に分けて投入した場合の電流曲線をそれぞれ示す。これにより、投入が段階的であっても、投入重量合計が等しければ最終的に同じ曲線で推移することがわかる。これらの結果から、投入される有機性廃棄物の重量に対する電流曲線を近似的にあらかじめ求めておき、経過時間における曲線上の値と計測された電流値との比較によって、投入重量を推定することができることが判る。
【００２３】
図１１は、図１の実施例における有機性廃棄物供給フィーダ１３と１次破砕機１７の運転フローチャートである。１次破砕機１７の運転を開始してから有機性廃棄物フィーダ１３のスクリューコンベア１６の運転を開始する。これにより１次破砕機１７へ有機性廃棄物を供給し、あわせて給水装置２９，３０により槽内へ給水し、含水率を規定値に調整する。その間たとえば０．１秒ごとに１次破砕機１７のモータ５０の電流値を測定し、あらかじめ用意した時間―電流曲線との比較を行い、有機性廃棄物投入量を監視する。規定重量の有機性廃棄物が投入されたら、有機性廃棄物フィーダ１３のスクリューコンベア１６の運転を停止する。有機性廃棄物の投入開始時点からの経過時間が規定時間に達したら、自動開閉式の破砕残滓排出口３６の開閉板７０を開けると共に洗浄装置により破砕槽内及び２つの排出口３３，３６にノズル３８から水を噴射し、洗浄及び処理残滓・夾雑物の排出を行う。ふたたび排出口３６を閉じて上記の工程を繰り返すことにより、有機性廃棄物フィーダ１３のホッパー１４内に貯留された有機性廃棄物を全て破砕し次工程へ送る。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明の有機性廃棄物破砕装置によれば、投入された有機性廃棄物を破砕後の粒径で分離し、再資源化に有効なものとそれ以外の処理残滓及び夾雑物などに分離して排出することができる。また、有機性廃棄物の投入量を制御して破砕用モータの過負荷による回転数低下を防止すると共に破砕性能を向上させることができるなど、その技術的効果には極めて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機性廃棄物破砕装置を含むシステムのシステムフロー図である。
【図２】有機性廃棄物の破砕装置の概略図である。
【図３】破砕槽の正面図である。
【図４】図３の破砕槽の平面図である。
【図５】図３の破砕槽の側面図である。
【図６】破砕槽内の回転刃と固定刃を表す斜視図である。
【図７】破砕槽内の排出口の孔開き板を表す斜視図である。
【図８】自動開閉式の排出機構の動作を表す断面図である。
【図９】投入重量毎の電流曲線を表すグラフである。
【図１０】投入方法を変化させた場合を表すグラフである。
【図１１】有機性廃棄物破砕装置の運転方法を表す流れ図である。
【符号の説明】
１３ 有機性廃棄物フィーダ
１４ ホッパー
１６ スクリューコンベア
１７ 破砕機
１８，１９ 駆動用モータ
３０ 給水ポンプ
３１ 破砕槽
３３ 廃棄物排出口
３４ 排出ダクト
３６ 破砕残滓排出口
３８ ノズル
４０ 給水・洗浄装置
４５ 制御装置
５０ 破砕用モータ
５１ 回転刃
５２ 固定刃
６０ 孔開き板
６２ 孔
７０ 開閉板

Claims (4)

1. 有機性廃棄物を槽内で破砕して排出する方法において、
   破砕物の第１排出口に均一な大きさの孔が集合した孔開き板を設置して排出される破砕物の粒径を所定の値以下にしながら、
   自動開閉式の開閉板を有する第２排出口から所定の値以下にならずに槽内に滞留した処理残滓や夾雑物を排出するようにし、
   破砕物を２種類に分離して円滑に流すようにしたことを特徴とする有機性廃棄物の破砕方法。
2. 有機性廃棄物を槽内で破砕して排出する方法において、
   破砕用モータにかかる負荷を電流値で検出し、
   破砕槽に投入される有機性廃棄物の重量をあらかじめ求めておいた重量の近似負荷曲線と比較することにより推定し、
   有機性廃棄物の投入量を制御してモータの過負荷による回転数低下を防止することを特徴とする有機性廃棄物の破砕方法。
3. 有機性廃棄物を槽内で破砕して排出する装置において、
   有機性廃棄物を受け入れて後続の破砕槽へと供給するフィーダと、
   前記フィーダの下流側に連結された破砕槽と、
   有機性廃棄物の投入重量を推定し投入量を調節する制御装置とを備え、
   前記フィーダには、有機性廃棄物を投入するホッパーと、前記ホッパー内の有機性廃棄物を搬送するコンベアとが設けられ、
   前記破砕槽には、廃棄物を破砕する回転刃及び固定刃と、再資源化用破砕物を排出する第１排出口と、処理残滓及び夾雑物を排出する第２排出口とが設けられ、
   前記第１排出口を塞ぐように均一な大きさの孔が穿孔されたパンチング板が設置され、前記第２排出口に自動開閉式の開閉板が設置されており、
   前記制御装置は前記回転刃を駆動するモータの電流値を検出して有機性廃棄物の投入重量を推定し前記コンベアの動作を制御するようになっており、
   第１排出口から排出される破砕物の粒径を所定の値以下にしながら第２排出口から所定の値以下にならずに槽内に滞留した処理残滓や夾雑物を排出するようになっていることを特徴とする有機性廃棄物の破砕装置。
4. 前記破砕槽の内部に向けて水を噴射する手段が設けられている請求項３記載の破砕装置。

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