JP2004351346A - 生ごみ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】処理槽内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御できる生ごみ処理装置を提供する。
【解決手段】処理槽１内の生ごみ処理材Ａの含水率を検出する熱容量式の含水率センサ４２と、生ごみ処理材Ａの含水率を調整する含水率調整手段と、生ごみ処理材Ａの含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように含水率調整手段を制御する制御手段を設けたコントローラ３０とを備える。コントローラ３０には、モータ４の回転トルクを検出するトルク検出手段と、予め測定した回転トルクと含水率との関係データを記憶した記憶手段と、トルク検出手段により検出された回転トルクと記憶手段に記憶された関係データとに基づいて生ごみ処理材Ａの含水率を推定する含水率推定手段とを設けてある。
【選択図】 図１
【解決手段】処理槽１内の生ごみ処理材Ａの含水率を検出する熱容量式の含水率センサ４２と、生ごみ処理材Ａの含水率を調整する含水率調整手段と、生ごみ処理材Ａの含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように含水率調整手段を制御する制御手段を設けたコントローラ３０とを備える。コントローラ３０には、モータ４の回転トルクを検出するトルク検出手段と、予め測定した回転トルクと含水率との関係データを記憶した記憶手段と、トルク検出手段により検出された回転トルクと記憶手段に記憶された関係データとに基づいて生ごみ処理材Ａの含水率を推定する含水率推定手段とを設けてある。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物の働きにより生ごみの分解処理を行う生ごみ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、微生物の働きにより生ごみを発酵させて分解処理する生ごみ処理装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種の生ごみ処理装置は、生ごみを収容する処理槽内に微生物の付着した担体を生ごみ処理材として、生ごみよりも先に入れてあり、処理槽へ生ごみを入れて攪拌手段により生ごみ処理材および生ごみを攪拌しながら微生物の働きで生ごみを発酵させて分解処理するようになっている。
【０００４】
ところで、生ごみ処理装置に用いる微生物は主として好気性菌であり、微生物による生ごみの分解反応は、水分、温度、酸素などの要因に大きく影響され、これらの要因の１つでもそれぞれの適切な範囲を外れると分解が進みにくくなる。例えば、多量の水分を含んだ生ごみが処理槽へ入れられて生ごみ処理材が水分過多となった場合には酸素不足となって酸敗してしまい、生ごみ処理材が乾燥しすぎた場合には微生物の活動に必要な水分が不足してしまい、いずれの場合も生ごみが分解しないまま残存することとなる。すなわち、生ごみ処理材の含水率と微生物の働きによる生ごみの分解反応速度との間には図３に示すような関係があり、微生物の活性を維持するのに好適な含水率の領域ｂよりも含水率の高い領域ｃでは水分過剰により酸素不足となり、含水率の低い領域ａでは微生物の活動に必要な水分が不足してしまう。また、微生物の活性が高くなると二酸化炭素が増えて酸素が不足し、微生物の活性が低くなってしまうことがある。
【０００５】
そこで、上述の生ごみ処理装置では、処理槽内での微生物の活性を維持できるように処理槽内の環境を制御するようになっている。すなわち、上述の生ごみ処理装置では、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを攪拌する攪拌手段と、攪拌手段を駆動するモータと、生ごみ処理材へ通気する通気手段と、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを加熱するヒータのような加熱手段と、生ごみ処理材の含水率を検出する熱容量式の含水率センサと、含水率センサにより検出された含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように攪拌手段、加熱手段、通気手段を制御する制御手段とを設けてある。したがって、上述の生ごみ処理装置では、生ごみ処理材の含水率を、微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に保つことが可能となる。
【０００６】
ところで、上述の熱容量式の含水率センサは、生ごみ処理材の熱容量により含水率を測定するものであって、生ごみ処理材を加熱手段により加熱したときの生ごみ処理材の温度上昇値から含水率を推定するものであり、温度上昇値が小さいほど熱容量が大きいので含水率が高くなり、温度上昇値が大きいほど熱容量が小さいので含水率が小さくなる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１７３９３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の生ごみ処理材としては粉状の性状のものを処理槽内へ初期投入しており、生ごみ処理材は、生ごみの分解が滞りなく行われている場合には粘度が低く柔らかい土壌のような性状を有しているが、生ごみの成分の偏りや生ごみの過剰な投入により処理能力を超えた場合には多糖類などの高粘性物質が蓄積し、この蓄積した高粘性物質をバインダとして生ごみ処理材が粒状化し、数ｍｍから数センチの粒に成長してしまう。
【０００９】
ここで、図４（ｂ）に示すように処理槽１’内の生ごみ処理材Ａが粒状化して含水率センサ４２’の近傍に空気層５１’が形成されると、熱容量式の含水率センサ４２’の表面において生ごみ処理材Ａの接触する面積が、図４（ａ）に示すように処理槽１’内の生ごみ処理材Ａが粉状である場合に比べて減少し、含水率センサ４２’の温度上昇値が大きくなるので、含水率センサ４２’により検出される含水率が実際の含水率よりも低い値となってしまい、制御手段では生ごみ処理材の水分の蒸発を抑制する制御が行われるから、水分過剰により酸素不足となって生ごみの分解が停止してしまうという不具合があった。
【００１０】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、処理槽内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御できる生ごみ処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、生ごみを分解処理する微生物が生息した粉状の生ごみ処理材および生ごみを収容する処理槽と、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを攪拌する攪拌手段と、攪拌手段を駆動するモータと、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを加熱する加熱手段と生ごみ処理材へ通気する通気手段とからなり生ごみ処理材の含水率を調整する含水率調整手段と、生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように含水率調整手段を制御する制御手段と、モータの回転トルクを検出するトルク検出手段と、予め測定した回転トルクと含水率との関係データを記憶した記憶手段と、トルク検出手段により検出された回転トルクと記憶手段に記憶された関係データとに基づいて生ごみ処理材の含水率を推定する含水率推定手段と、処理槽内における生ごみ処理材の含水率を検出する熱容量式の含水率センサを備え、制御手段は、トルク検出手段により検出された回転トルクが予め規定した閾値を超えている場合には、含水率推定手段により推定された含水率に応じて含水率調整手段を制御し、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値以下の場合には、含水率センサにより検出された含水率に応じて含水率調整手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、制御手段は、トルク検出手段により検出された回転トルクが予め規定した閾値を超えている場合には、含水率推定手段により推定された含水率に応じて含水率調整手段を制御し、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値以下の場合には、含水率センサにより検出された含水率に応じて含水率調整手段を制御するので、処理槽内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率を微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御でき、しかも、生ごみ処理材の含水率が閾値以下の場合には含水率推定手段に比べて高感度な含水率センサにより検出された含水率に応じて含水率調整手段が制御されることになるから、生ごみ処理材の含水率をより高精度に制御することが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記閾値の規定にあたっては、予め、前記生ごみ処理材の含水率と前記モータの回転トルクとの関係データからなる第１の関係データを、前記生ごみ処理材の含水率と前記含水率センサにより検出される含水率との関係データからなる第２の関係データと合わせて調べ、含水率の増加に伴って前記生ごみ処理材の粒状化が起こった場合の第２の関係データにおいて前記含水率センサにより検出される含水率が極大値となるときの前記生ごみ処理材の含水率を用いて第１の関係データから得られる回転トルクを前記閾値として規定することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記生ごみ処理材の粒状化が起こって前記含水率センサにより検出される含水率が実際の含水率よりも低くなるような場合には、前記制御手段が前記含水率推定手段により推定された含水率に応じて前記含水率調整手段を制御するので、前記生ごみ処理材の含水率を前記含水率範囲内に入るように制御できる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記制御手段は、前記トルク検出手段により検出された回転トルクが前記閾値よりも大きな上限値以上の場合に前記生ごみ処理材を強制的に乾燥させるように前記含水率調整手段を制御することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記生ごみ処理材が水分過多な状態になって前記トルク検出手段により検出される回転トルクが前記閾値よりも大きな上限値以上となったときには、前記生ごみ処理材が強制的に乾燥されるから、前記生ごみ処理材の含水率を速やかに前記含水率範囲内へ戻すことが可能となる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記上限値の規定にあたっては、前記第１の関係データを調べる際に含水率の増加に伴って前記生ごみ処理材の粒状化が起こらなかった場合の第１の関係データにおいて回転トルクが極大値となる点の回転トルクを前記上限値として規定することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、回転トルクから前記生ごみ処理材の含水率を一意的に決定できなくなって前記生ごみ処理材の含水率が前記含水率範囲を超えたままになるのを防止することができる。なお、第１の関係データにおいて回転トルクが極大値をもつのは、前記生ごみ処理材の含水率の増加に伴って前記生ごみ処理材の粒状化が起こらない場合には、前記生ごみ処理材の含水率が低くて前記生ごみ処理材がさらさらの状態から前記生ごみ処理材の含水率が高くて前記生ごみ処理材が泥状の状態になる間に、前記生ごみ処理材同士の摩擦が極大となるような含水率が存在しているからであると考えられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、本実施形態における生ごみ処理装置の概略構成について図１を参照しながら説明する。
【００２０】
本実施形態の生ごみ処理装置は、生ごみを分解処理する微生物が生息した生ごみ処理材および生ごみを収容し生ごみの分解処理が行われる金属製の処理槽１と、処理槽１に入れる生ごみ処理材および生ごみを一時的に溜め置く金属製の溜置槽２とを備えている。なお、溜置槽２は、図１の左右方向に直交する断面がＵ字状に形成された主板２ａの左右両側面を側板２ｂ，２ｂで塞ぎ上面を上板２ｃで塞いだ形状に形成し、処理槽１は、上面および下面が塞がれた円筒状に形成してある。また、溜置槽２の上板２ｃには生ごみ処理材、生ごみを投入するための投入口２ｄが開口し、投入口２ｄが投入扉２４により開閉自在に覆われている。
【００２１】
また、本実施形態の生ごみ処理装置は、図１における溜置槽２の右側の側板２ｂの下部に排出口を形成するとともに、処理槽１の周壁１ｂの下部に導入口を形成し、溜置槽２の排出口と処理槽１の導入口との間に円筒状の搬送管３を設けてあり、溜置槽２と搬送管３とに跨るように配置されて回転自在に支承されたスクリュ２２の回転軸２２ａを正転方向へ回転させることによって溜置槽２内の内容物を処理槽１へ搬送することができるようになっている。ここに、スクリュ２２の回転軸２２ａの外周面には螺旋状のスクリュ羽根２２ｂが設けられている。なお、スクリュ２２の回転軸２２ａは、中心線を図４における左右方向として配置されており、溜置槽２の外部に設けた動力源としてのモータ５からの回転力を受けて回動する。
【００２２】
溜置槽２の両側板２ｂ，２ｂ間には、スクリュ２２の上方においてパドル２３の回転軸２３ａが回動自在に支承され、回転軸２３ａの外周面には、溜置槽２内で回動し比較的大きな生ごみを細かく破砕するための破砕羽根２３ｂが設けられている。パドル２３は、回転軸２３ａが上述のモータ５からの回転力を受けて回動し、溜置槽２内に投入された比較的大きな生ごみを破砕羽根２３ｂによって破砕する。溜置槽２は、上述のように左右方向に直交する断面がＵ字状に形成された主板２ａを採用しているから、溜置槽２に投入された生ごみがスクリュ２２の周部に集まりやすく、溜置槽２内へ投入した生ごみを処理槽１へ搬送した後に溜置槽２の内面に生ごみが残留しにくくなっている。なお、スクリュ２２の回転軸２２ａおよびパドル２３の回転軸２３ａの回転方向は上述のモータ５の回転方向によって正逆に切り換えられる。また、本実施形態では、２つの回転軸２２ａ，２３ａを１つのモータ５で回転させるためのチェーン６を設けてある。
【００２３】
ところで、本実施形態の生ごみ処理装置は、立ち上げ時に生ごみの投入に先だって生ごみ処理材を溜置槽２へ投入し、溜置槽２へ投入された生ごみ処理材を搬送管３を通して処理槽１へ搬送するようにしてある。ここにおいて、生ごみ処理材は、コンポスト（肥料）のようなものであり、例えば、生ごみを処理した残渣（難分解性のセルロースや蛋白質の複合体）などを用いればよく、通気性改善のためのバルキング材としておがくずのような木質チップを混合したものでもよい。なお、図１中のＡは処理槽１へ収容された生ごみ処理材を示し、同図中のＢは溜置槽２内へ投入された生ごみを示している。
【００２４】
処理槽１の上板１ａと下板１ｃとの間には、攪拌軸１２が回動自在に支承され、攪拌軸１２には、処理槽１内で回動する撹拌羽根１２ｂが設けられている。要するに、攪拌軸１２は、中心線を上下方向として配置されており、処理槽１の外部に設けた動力源としてのモータ４からの回転力を受けて回動し、搬送管３を通して処理槽１内へ入れられた生ごみ処理材および生ごみを攪拌する。このように、生ごみ処理材および生ごみを攪拌することにより、生ごみ処理材と生ごみの接触を促し且つ新鮮な空気を取り入れ処理槽１内の内容物の均一化を図ることができる。なお、攪拌軸１２の回転方向はモータ４の回転方向によって正逆に切り換えられる。また、本実施形態では、攪拌軸１２と攪拌羽根１２ｂとで処理槽１内の生ごみ処理材および生ごみを攪拌する攪拌手段を構成している。
【００２５】
ところで、溜置槽２内に投入された生ごみの大部分は搬送管３を通して処理槽１へ搬送されるが溜置槽２の内面にわずかでも生ごみが残留してしまうと生ごみ自体の臭いや腐敗臭が問題となる一方で、処理槽１において生ごみの発酵分解を行うと、二酸化炭素、メタン、水などに加えて窒素化合物や硫黄化合物のような不快臭を伴うガスが発生する。そこで、本実施形態の生ごみ処理装置では、溜置槽２と処理槽１の上部同士を繋いで溜置槽２の内部空間と処理槽１の内部空間とを連通させる配管７を設けるとともに、処理槽１の上部に酸化触媒型の脱臭器（図示せず）を設け、さらに、脱臭器の出口側に排気ファン（図示せず）を設けてある。したがって、上記排気ファンを動作させることにより、処理槽１内で発生した分解ガスおよび水蒸気や、溜置槽２から配管７を通して吸気した空気が脱臭器を通して処理槽１の外部へ排出されるようになっている。ここに、処理槽１の上部には外気取入口（図示せず）を設けてあり、上記排気ファンを作動させ上述のように処理槽１の排気を行うと、外気取入口から処理槽１の内部に外気が取り込まれるから、処理槽１内の内容物に新鮮な空気を供給することができ、生ごみの発酵分解に寄与する微生物の活性を高めることができる。なお、本実施形態では、上記配管７と上記外気取入口と上記排気ファンとで生ごみ処理材へ通気する通気手段を構成している。
【００２６】
また、処理槽１の中での発酵処理には微生物の活性が高まるような環境が必要であり、内容物の曝気だけではなく加熱が必要であるから、本実施形態の生ごみ処理では、処理槽１内の生ごみ処理材および生ごみを加熱する加熱手段としてヒータ（図示せず）を設けてあり、上記ヒータの発熱量（通電量）を制御することによって処理槽１内の生ごみ処理材および生ごみの温度調節することができる。なお、本実施形態では、上記通気手段と上記加熱手段とで処理槽１内の生ごみ処理材の含水率を調整する含水率調整手段を構成している。
【００２７】
また、本実施形態の生ごみ処理装置は、溜置槽２における搬送管３近傍の部分で生ごみの含水率を検出する熱容量式の含水率センサ４１、処理槽１内の生ごみ処理材の含水率を検出する熱容量式の含水率センサ４２、処理槽１内の生ごみ処理材の温度を検出する温度センサ４３、処理槽１の外部に設けられ各センサ４１〜４３からの入力を監視して各モータ４，５、上記ヒータ、上記排気ファンの動作を制御するコントローラ３０とを備えている。ここに、含水率センサ４２および温度センサ４３は、処理槽１内において内容物に埋まるように処理槽１の下部に配置してある。なお、コントローラ３０は、溜置槽２の下部に設けた含水率センサ４１により検出された含水率に基づいてスクリュ２２の回転時間を制御する機能を有しており、溜置槽２内の生ごみの含水率に応じてスクリュ２２の回転時間を制御することができる。
【００２８】
ところで、本願発明者らは、処理槽１内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御するという課題の解決策を抽出するにあたって、処理槽１内の生ごみ処理材および生ごみを攪拌する攪拌手段における攪拌軸１２を駆動するモータ４の回転トルクに着目して、生ごみ処理材の含水率とモータ４の回転トルクとの関係データ（第１の関係データ）を、生ごみ処理材の含水率と上述の熱容量式の含水率センサ４２の指示値（含水率センサ４２により検出される含水率）との関係データ（第２の関係データ）と合わせて調べたところ、図２に示すような結果が得られた。
【００２９】
図２は、横軸が生ごみ処理材の含水率、左側の縦軸が含水率センサ４２の指示値、右側の縦軸がモータ４の回転トルクであって、生ごみ処理材に関して粒状化の起こった状態を異常状態とし、生ごみ処理材に関して粒状化の起こっていない状態を正常状態とすれば、図２中の「イ」は含水率が増加しても生ごみ処理材が正常状態にあった場合の含水率と含水率センサ４２の指示値との関係データ（第１の関係データ）を示し、「イ’」は含水率の増加に伴って生ごみ処理材が異常状態になる現象が起こった場合の含水率と含水率センサ４２の指示値との関係データ（第１の関係データ）を示し、「ロ」は含水率が増加しても生ごみ処理材が正常状態にあった場合の含水率と回転トルクとの関係データ（第２の関係データ）を示し、「ロ’」は含水率の増加に伴って生ごみ処理材が異常状態になる現象が起こった場合の含水率と回転トルクとの関係データ（第２の関係データ）を示している。
【００３０】
ここに、図２の「イ」に示した生ごみ処理材が正常状態にあった場合の含水率と熱容量式の含水率センサ４２の指示値との関係データについて見た場合、含水率センサ４２の指示値は生ごみ処理材の含水率の増加に伴って増加することが分かる。これに対して、含水率の増加に伴って生ごみ処理材が粒状化して含水率センサ４２近傍に熱容量の小さな空気層が形成されると、図２の「イ’」に示したように含水率センサ４２の指示値が含水率の増加に伴って減少し、さらに含水率が増加すると上記空気層に水が入り込むことにより含水率センサ４２の指示値が含水率の増加に伴って増加するようになる。したがって、含水率センサ４２の指示値に対して複数の含水率が存在することになるので、生ごみ処理材が粒状化した場合、含水率センサ４２では生ごみ処理材の含水率を誤検出してしまうことがあり、生ごみ処理材の含水率が所望の含水率範囲内に入るような制御が行われない誤動作が起こる原因となる。
【００３１】
一方、図２の「ロ」に示した生ごみ処理材が正常状態にあった場合の含水率と回転トルクとの関係データについて見ると、回転トルクが含水率の増加に伴って増加する領域と回転トルクが含水率の増加に伴って減少する領域との境界に回転トルクが極大値（最大値）となる変曲点が存在していることが分かる。このように回転トルクに極大値が存在することは、生ごみ処理材の含水率が低くて生ごみ処理材がさらさらの状態から生ごみ処理材の含水率が高くて生ごみ処理材が泥状の状態になる間に、生ごみ処理材同士の摩擦が極大となるような含水率が存在することを示しているものと考えられる。これに対して、生ごみ処理材が一旦粒状化してしまった場合には回転トルクは含水率の増加に伴って増加する傾向しか示さないが、上記回転トルクの極大値までは生ごみ処理材が正常状態にあった場合と略同じ回転トルクとなる。
【００３２】
ここにおいて、回転トルクが極大値となる含水率は含水率センサ４２の指示値が極大値となる含水率よりも大きな値であり、本実施形態の生ごみ処理装置は通常は上述の回転トルクが極大値となる含水率よりも含水率が低い領域で運転されるので、本願発明者らは、図２の「ロ」の関係データを利用することにより、回転トルクから処理槽１内の生ごみ処理材の含水率を一意的に決定すること、つまり、モータ４の回転トルクから処理槽１内の生ごみ処理材の含水率を推定することを考えた。
【００３３】
そこで、本実施形態の生ごみ処理装置では、生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように含水率調整手段を制御する制御手段を設けたコントローラ３０に、モータ４の回転トルクを検出するトルク検出手段と、予め測定した回転トルクと含水率との関係データ（図２の「ロ」の関係データ）を記憶した記憶手段と、トルク検出手段により検出された回転トルクと記憶手段に記憶された関係データとに基づいて生ごみ処理材の含水率を推定する含水率推定手段を設けてある。なお、本実施形態では、モータ４の電流値あるいは電力量に基づいてモータ４の回転トルクを検出するトルク検出手段をコントローラ３０に設けてあるが、トルク検出手段としては、ストレンゲージ式トルクセンサや磁わい式トルクセンサなどのトルクセンサを設けるようにしてもよい。
【００３４】
制御手段としては、含水率推定手段により推定された含水率に基づいて含水率調整手段を制御するように構成すれば、含水率推定手段においてトルク検出手段により検出された回転トルクと記憶手段に記憶された関係データ（図２の「ロ」の関係データ）とに基づいて生ごみ処理材の含水率を推定し、制御手段が含水率推定手段により推定された含水率に応じて含水率調整手段を制御することにより、処理槽１内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御できる。しかしながら、含水率が比較的低い範囲では含水率の増加に伴う回転トルクの増加率が低く含水率推定手段では含水率を高精度に推定することができないので、本実施形態の制御手段では、上述の「イ’」の関係データに関して含水率センサ４２の指示値が極大値となるときの回転トルク（図２中のａ点の回転トルク）を閾値Ｔｔｈとして予め規定しておき、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値Ｔｔｈ以下の場合には、熱容量式の含水率センサ４２により検出された含水率（含水率センサ４２の指示値）に応じて含水率調整手段を制御し、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値Ｔｔｈを超えている場合には、含水率推定手段により推定された含水率に応じて含水率調整手段を制御するようにしている。
【００３５】
しかして、本実施形態の生ごみ処理装置では、生ごみ処理材の含水率が比較的低い領域においては、含水率推定手段に比べて高感度な熱容量式の含水率センサ４２により検出された含水率に応じて含水率調整手段が制御されることになり、生ごみ処理材の含水率をより高精度に制御することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態では、上述の図２の「ロ」の関係データにおける回転トルクが極大値となる点ｂの回転トルクを予め上限値Ｔｕｐとして規定してあり、制御手段は、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値Ｔｔｈよりも大きな上限値Ｔｕｐ以上の場合には含水率センサ４２の出力や含水率推定手段の出力にすらず生ごみ処理材を強制的に乾燥させるように含水率調整手段を制御するようにしてある。したがって、処理槽１内における生ごみ処理材の含水率が高くなって微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲から大きく逸脱したときには、生ごみ処理材の含水率が上記含水率範囲内に速やかに入るように加熱および通気が積極的に行われることになる。
【００３７】
一例として、１日当たりの生ごみの処理量を１００ｋｇに設定し（つまり、処理能力を１００ｋｇ／日に設定し）、所望の含水率範囲を２０〜３０％とした場合の制御手段による運転モード（含水率調整手段の制御モード）の例を下記表１に示す。なお、表１の例では上述の回転トルクの上限値Ｔｕｐを３０００〔Ｎ・ｍ〕としてある。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１から分かるように、運転モードとしては、モータ４の回転トルクが３０００〔Ｎ・ｍ〕未満の場合、含水率センサ４２の指示値が２０％以上３０％未満であるときに上記ヒータによる加熱を行わず（上記ヒータをオフとし）且つ処理槽１への通気量があらかじめ設定した標準量である４０ｍ３／ｈとなるように上記通気手段の排気ファンを制御する「標準モード」と、含水率センサ４２の指示値が２０％未満であるときに上記ヒータによる加熱を行わず且つ処理槽１への通気量が上記標準量よりも少ない３０ｍ３／ｈとなるように上記通気手段の排気ファンを制御する「弱モード」と、含水率センサ４２の指示値が３０％以上であるときに上記ヒータによる加熱を行い（ヒータをオンとし）且つ処理槽１への通気量が上記標準量よりも多い５０ｍ３／ｈとなるように上記通気手段の排気ファンを制御する「強モード」との３種類のモードがあり、モータ４の回転トルクが３０００〔Ｎ・ｍ〕以上の場合、含水率センサ４２の指示値によらず上記ヒータによる加熱を行い（ヒータをオンとし）且つ処理槽１への通気量が「強モード」よりも多い６０ｍ３／ｈとなるように上記通気手段の排気ファンを制御する「最強モード（強制乾燥モード）」の１種類がある。なお、制御手段において、「最強モード」では「強モード」の場合に比べて生ごみ処理材の温度が高くなるようにヒータの通電量を制御するようにすれば、生ごみ処理材の含水率をより速やかに所望の含水率範囲内に制御することが可能となる。また、「標準モード」、「弱モード」において、処理槽１内の生ごみ処理材の温度が所望の温度（例えば、５０℃）となるようにヒータへの通電量を制御するようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の発明では、処理槽内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率を微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御でき、しかも、生ごみ処理材の含水率が閾値以下の場合には含水率推定手段に比べて高感度な含水率センサにより検出された含水率に応じて含水率調整手段が制御されることになるから、生ごみ処理材の含水率をより高精度に制御することが可能となるという効果がある。
【００４１】
請求項２の発明では、前記生ごみ処理材の粒状化が起こって前記含水率センサにより検出される含水率が実際の含水率よりも低くなるような場合には、前記制御手段が前記含水率推定手段により推定された含水率に応じて前記含水率調整手段を制御するので、前記生ごみ処理材の含水率を前記含水率範囲内に入るように制御できる。
【００４２】
請求項３の発明では、前記生ごみ処理材が水分過多な状態になって前記トルク検出手段により検出される回転トルクが前記閾値よりも大きな上限値以上となったときには、前記生ごみ処理材が強制的に乾燥されるから、前記生ごみ処理材の含水率を速やかに前記含水率範囲内へ戻すことが可能となるという効果がある。
【００４３】
請求項４の発明では、回転トルクから前記生ごみ処理材の含水率を一意的に決定できなくなって前記生ごみ処理材の含水率が前記含水率範囲を超えたままになるのを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】従来の生ごみ処理装置の動作説明図である。
【図４】同上の他の動作説明図である。
【符号の説明】
１ 処理槽
２ 溜置槽
３ 搬送管
４ モータ
５ モータ
１２ 攪拌軸
１２ｂ 攪拌羽根
２２ スクリュ
３０ コントローラ
４１ 含水率センサ
４２ 含水率センサ
４３ 温度センサ
Ａ 生ごみ処理材
Ｂ 生ごみ
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物の働きにより生ごみの分解処理を行う生ごみ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、微生物の働きにより生ごみを発酵させて分解処理する生ごみ処理装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種の生ごみ処理装置は、生ごみを収容する処理槽内に微生物の付着した担体を生ごみ処理材として、生ごみよりも先に入れてあり、処理槽へ生ごみを入れて攪拌手段により生ごみ処理材および生ごみを攪拌しながら微生物の働きで生ごみを発酵させて分解処理するようになっている。
【０００４】
ところで、生ごみ処理装置に用いる微生物は主として好気性菌であり、微生物による生ごみの分解反応は、水分、温度、酸素などの要因に大きく影響され、これらの要因の１つでもそれぞれの適切な範囲を外れると分解が進みにくくなる。例えば、多量の水分を含んだ生ごみが処理槽へ入れられて生ごみ処理材が水分過多となった場合には酸素不足となって酸敗してしまい、生ごみ処理材が乾燥しすぎた場合には微生物の活動に必要な水分が不足してしまい、いずれの場合も生ごみが分解しないまま残存することとなる。すなわち、生ごみ処理材の含水率と微生物の働きによる生ごみの分解反応速度との間には図３に示すような関係があり、微生物の活性を維持するのに好適な含水率の領域ｂよりも含水率の高い領域ｃでは水分過剰により酸素不足となり、含水率の低い領域ａでは微生物の活動に必要な水分が不足してしまう。また、微生物の活性が高くなると二酸化炭素が増えて酸素が不足し、微生物の活性が低くなってしまうことがある。
【０００５】
そこで、上述の生ごみ処理装置では、処理槽内での微生物の活性を維持できるように処理槽内の環境を制御するようになっている。すなわち、上述の生ごみ処理装置では、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを攪拌する攪拌手段と、攪拌手段を駆動するモータと、生ごみ処理材へ通気する通気手段と、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを加熱するヒータのような加熱手段と、生ごみ処理材の含水率を検出する熱容量式の含水率センサと、含水率センサにより検出された含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように攪拌手段、加熱手段、通気手段を制御する制御手段とを設けてある。したがって、上述の生ごみ処理装置では、生ごみ処理材の含水率を、微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に保つことが可能となる。
【０００６】
ところで、上述の熱容量式の含水率センサは、生ごみ処理材の熱容量により含水率を測定するものであって、生ごみ処理材を加熱手段により加熱したときの生ごみ処理材の温度上昇値から含水率を推定するものであり、温度上昇値が小さいほど熱容量が大きいので含水率が高くなり、温度上昇値が大きいほど熱容量が小さいので含水率が小さくなる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１７３９３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の生ごみ処理材としては粉状の性状のものを処理槽内へ初期投入しており、生ごみ処理材は、生ごみの分解が滞りなく行われている場合には粘度が低く柔らかい土壌のような性状を有しているが、生ごみの成分の偏りや生ごみの過剰な投入により処理能力を超えた場合には多糖類などの高粘性物質が蓄積し、この蓄積した高粘性物質をバインダとして生ごみ処理材が粒状化し、数ｍｍから数センチの粒に成長してしまう。
【０００９】
ここで、図４（ｂ）に示すように処理槽１’内の生ごみ処理材Ａが粒状化して含水率センサ４２’の近傍に空気層５１’が形成されると、熱容量式の含水率センサ４２’の表面において生ごみ処理材Ａの接触する面積が、図４（ａ）に示すように処理槽１’内の生ごみ処理材Ａが粉状である場合に比べて減少し、含水率センサ４２’の温度上昇値が大きくなるので、含水率センサ４２’により検出される含水率が実際の含水率よりも低い値となってしまい、制御手段では生ごみ処理材の水分の蒸発を抑制する制御が行われるから、水分過剰により酸素不足となって生ごみの分解が停止してしまうという不具合があった。
【００１０】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、処理槽内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御できる生ごみ処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、生ごみを分解処理する微生物が生息した粉状の生ごみ処理材および生ごみを収容する処理槽と、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを攪拌する攪拌手段と、攪拌手段を駆動するモータと、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを加熱する加熱手段と生ごみ処理材へ通気する通気手段とからなり生ごみ処理材の含水率を調整する含水率調整手段と、生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように含水率調整手段を制御する制御手段と、モータの回転トルクを検出するトルク検出手段と、予め測定した回転トルクと含水率との関係データを記憶した記憶手段と、トルク検出手段により検出された回転トルクと記憶手段に記憶された関係データとに基づいて生ごみ処理材の含水率を推定する含水率推定手段と、処理槽内における生ごみ処理材の含水率を検出する熱容量式の含水率センサを備え、制御手段は、トルク検出手段により検出された回転トルクが予め規定した閾値を超えている場合には、含水率推定手段により推定された含水率に応じて含水率調整手段を制御し、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値以下の場合には、含水率センサにより検出された含水率に応じて含水率調整手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、制御手段は、トルク検出手段により検出された回転トルクが予め規定した閾値を超えている場合には、含水率推定手段により推定された含水率に応じて含水率調整手段を制御し、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値以下の場合には、含水率センサにより検出された含水率に応じて含水率調整手段を制御するので、処理槽内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率を微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御でき、しかも、生ごみ処理材の含水率が閾値以下の場合には含水率推定手段に比べて高感度な含水率センサにより検出された含水率に応じて含水率調整手段が制御されることになるから、生ごみ処理材の含水率をより高精度に制御することが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記閾値の規定にあたっては、予め、前記生ごみ処理材の含水率と前記モータの回転トルクとの関係データからなる第１の関係データを、前記生ごみ処理材の含水率と前記含水率センサにより検出される含水率との関係データからなる第２の関係データと合わせて調べ、含水率の増加に伴って前記生ごみ処理材の粒状化が起こった場合の第２の関係データにおいて前記含水率センサにより検出される含水率が極大値となるときの前記生ごみ処理材の含水率を用いて第１の関係データから得られる回転トルクを前記閾値として規定することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記生ごみ処理材の粒状化が起こって前記含水率センサにより検出される含水率が実際の含水率よりも低くなるような場合には、前記制御手段が前記含水率推定手段により推定された含水率に応じて前記含水率調整手段を制御するので、前記生ごみ処理材の含水率を前記含水率範囲内に入るように制御できる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記制御手段は、前記トルク検出手段により検出された回転トルクが前記閾値よりも大きな上限値以上の場合に前記生ごみ処理材を強制的に乾燥させるように前記含水率調整手段を制御することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記生ごみ処理材が水分過多な状態になって前記トルク検出手段により検出される回転トルクが前記閾値よりも大きな上限値以上となったときには、前記生ごみ処理材が強制的に乾燥されるから、前記生ごみ処理材の含水率を速やかに前記含水率範囲内へ戻すことが可能となる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記上限値の規定にあたっては、前記第１の関係データを調べる際に含水率の増加に伴って前記生ごみ処理材の粒状化が起こらなかった場合の第１の関係データにおいて回転トルクが極大値となる点の回転トルクを前記上限値として規定することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、回転トルクから前記生ごみ処理材の含水率を一意的に決定できなくなって前記生ごみ処理材の含水率が前記含水率範囲を超えたままになるのを防止することができる。なお、第１の関係データにおいて回転トルクが極大値をもつのは、前記生ごみ処理材の含水率の増加に伴って前記生ごみ処理材の粒状化が起こらない場合には、前記生ごみ処理材の含水率が低くて前記生ごみ処理材がさらさらの状態から前記生ごみ処理材の含水率が高くて前記生ごみ処理材が泥状の状態になる間に、前記生ごみ処理材同士の摩擦が極大となるような含水率が存在しているからであると考えられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、本実施形態における生ごみ処理装置の概略構成について図１を参照しながら説明する。
【００２０】
本実施形態の生ごみ処理装置は、生ごみを分解処理する微生物が生息した生ごみ処理材および生ごみを収容し生ごみの分解処理が行われる金属製の処理槽１と、処理槽１に入れる生ごみ処理材および生ごみを一時的に溜め置く金属製の溜置槽２とを備えている。なお、溜置槽２は、図１の左右方向に直交する断面がＵ字状に形成された主板２ａの左右両側面を側板２ｂ，２ｂで塞ぎ上面を上板２ｃで塞いだ形状に形成し、処理槽１は、上面および下面が塞がれた円筒状に形成してある。また、溜置槽２の上板２ｃには生ごみ処理材、生ごみを投入するための投入口２ｄが開口し、投入口２ｄが投入扉２４により開閉自在に覆われている。
【００２１】
また、本実施形態の生ごみ処理装置は、図１における溜置槽２の右側の側板２ｂの下部に排出口を形成するとともに、処理槽１の周壁１ｂの下部に導入口を形成し、溜置槽２の排出口と処理槽１の導入口との間に円筒状の搬送管３を設けてあり、溜置槽２と搬送管３とに跨るように配置されて回転自在に支承されたスクリュ２２の回転軸２２ａを正転方向へ回転させることによって溜置槽２内の内容物を処理槽１へ搬送することができるようになっている。ここに、スクリュ２２の回転軸２２ａの外周面には螺旋状のスクリュ羽根２２ｂが設けられている。なお、スクリュ２２の回転軸２２ａは、中心線を図４における左右方向として配置されており、溜置槽２の外部に設けた動力源としてのモータ５からの回転力を受けて回動する。
【００２２】
溜置槽２の両側板２ｂ，２ｂ間には、スクリュ２２の上方においてパドル２３の回転軸２３ａが回動自在に支承され、回転軸２３ａの外周面には、溜置槽２内で回動し比較的大きな生ごみを細かく破砕するための破砕羽根２３ｂが設けられている。パドル２３は、回転軸２３ａが上述のモータ５からの回転力を受けて回動し、溜置槽２内に投入された比較的大きな生ごみを破砕羽根２３ｂによって破砕する。溜置槽２は、上述のように左右方向に直交する断面がＵ字状に形成された主板２ａを採用しているから、溜置槽２に投入された生ごみがスクリュ２２の周部に集まりやすく、溜置槽２内へ投入した生ごみを処理槽１へ搬送した後に溜置槽２の内面に生ごみが残留しにくくなっている。なお、スクリュ２２の回転軸２２ａおよびパドル２３の回転軸２３ａの回転方向は上述のモータ５の回転方向によって正逆に切り換えられる。また、本実施形態では、２つの回転軸２２ａ，２３ａを１つのモータ５で回転させるためのチェーン６を設けてある。
【００２３】
ところで、本実施形態の生ごみ処理装置は、立ち上げ時に生ごみの投入に先だって生ごみ処理材を溜置槽２へ投入し、溜置槽２へ投入された生ごみ処理材を搬送管３を通して処理槽１へ搬送するようにしてある。ここにおいて、生ごみ処理材は、コンポスト（肥料）のようなものであり、例えば、生ごみを処理した残渣（難分解性のセルロースや蛋白質の複合体）などを用いればよく、通気性改善のためのバルキング材としておがくずのような木質チップを混合したものでもよい。なお、図１中のＡは処理槽１へ収容された生ごみ処理材を示し、同図中のＢは溜置槽２内へ投入された生ごみを示している。
【００２４】
処理槽１の上板１ａと下板１ｃとの間には、攪拌軸１２が回動自在に支承され、攪拌軸１２には、処理槽１内で回動する撹拌羽根１２ｂが設けられている。要するに、攪拌軸１２は、中心線を上下方向として配置されており、処理槽１の外部に設けた動力源としてのモータ４からの回転力を受けて回動し、搬送管３を通して処理槽１内へ入れられた生ごみ処理材および生ごみを攪拌する。このように、生ごみ処理材および生ごみを攪拌することにより、生ごみ処理材と生ごみの接触を促し且つ新鮮な空気を取り入れ処理槽１内の内容物の均一化を図ることができる。なお、攪拌軸１２の回転方向はモータ４の回転方向によって正逆に切り換えられる。また、本実施形態では、攪拌軸１２と攪拌羽根１２ｂとで処理槽１内の生ごみ処理材および生ごみを攪拌する攪拌手段を構成している。
【００２５】
ところで、溜置槽２内に投入された生ごみの大部分は搬送管３を通して処理槽１へ搬送されるが溜置槽２の内面にわずかでも生ごみが残留してしまうと生ごみ自体の臭いや腐敗臭が問題となる一方で、処理槽１において生ごみの発酵分解を行うと、二酸化炭素、メタン、水などに加えて窒素化合物や硫黄化合物のような不快臭を伴うガスが発生する。そこで、本実施形態の生ごみ処理装置では、溜置槽２と処理槽１の上部同士を繋いで溜置槽２の内部空間と処理槽１の内部空間とを連通させる配管７を設けるとともに、処理槽１の上部に酸化触媒型の脱臭器（図示せず）を設け、さらに、脱臭器の出口側に排気ファン（図示せず）を設けてある。したがって、上記排気ファンを動作させることにより、処理槽１内で発生した分解ガスおよび水蒸気や、溜置槽２から配管７を通して吸気した空気が脱臭器を通して処理槽１の外部へ排出されるようになっている。ここに、処理槽１の上部には外気取入口（図示せず）を設けてあり、上記排気ファンを作動させ上述のように処理槽１の排気を行うと、外気取入口から処理槽１の内部に外気が取り込まれるから、処理槽１内の内容物に新鮮な空気を供給することができ、生ごみの発酵分解に寄与する微生物の活性を高めることができる。なお、本実施形態では、上記配管７と上記外気取入口と上記排気ファンとで生ごみ処理材へ通気する通気手段を構成している。
【００２６】
また、処理槽１の中での発酵処理には微生物の活性が高まるような環境が必要であり、内容物の曝気だけではなく加熱が必要であるから、本実施形態の生ごみ処理では、処理槽１内の生ごみ処理材および生ごみを加熱する加熱手段としてヒータ（図示せず）を設けてあり、上記ヒータの発熱量（通電量）を制御することによって処理槽１内の生ごみ処理材および生ごみの温度調節することができる。なお、本実施形態では、上記通気手段と上記加熱手段とで処理槽１内の生ごみ処理材の含水率を調整する含水率調整手段を構成している。
【００２７】
また、本実施形態の生ごみ処理装置は、溜置槽２における搬送管３近傍の部分で生ごみの含水率を検出する熱容量式の含水率センサ４１、処理槽１内の生ごみ処理材の含水率を検出する熱容量式の含水率センサ４２、処理槽１内の生ごみ処理材の温度を検出する温度センサ４３、処理槽１の外部に設けられ各センサ４１〜４３からの入力を監視して各モータ４，５、上記ヒータ、上記排気ファンの動作を制御するコントローラ３０とを備えている。ここに、含水率センサ４２および温度センサ４３は、処理槽１内において内容物に埋まるように処理槽１の下部に配置してある。なお、コントローラ３０は、溜置槽２の下部に設けた含水率センサ４１により検出された含水率に基づいてスクリュ２２の回転時間を制御する機能を有しており、溜置槽２内の生ごみの含水率に応じてスクリュ２２の回転時間を制御することができる。
【００２８】
ところで、本願発明者らは、処理槽１内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御するという課題の解決策を抽出するにあたって、処理槽１内の生ごみ処理材および生ごみを攪拌する攪拌手段における攪拌軸１２を駆動するモータ４の回転トルクに着目して、生ごみ処理材の含水率とモータ４の回転トルクとの関係データ（第１の関係データ）を、生ごみ処理材の含水率と上述の熱容量式の含水率センサ４２の指示値（含水率センサ４２により検出される含水率）との関係データ（第２の関係データ）と合わせて調べたところ、図２に示すような結果が得られた。
【００２９】
図２は、横軸が生ごみ処理材の含水率、左側の縦軸が含水率センサ４２の指示値、右側の縦軸がモータ４の回転トルクであって、生ごみ処理材に関して粒状化の起こった状態を異常状態とし、生ごみ処理材に関して粒状化の起こっていない状態を正常状態とすれば、図２中の「イ」は含水率が増加しても生ごみ処理材が正常状態にあった場合の含水率と含水率センサ４２の指示値との関係データ（第１の関係データ）を示し、「イ’」は含水率の増加に伴って生ごみ処理材が異常状態になる現象が起こった場合の含水率と含水率センサ４２の指示値との関係データ（第１の関係データ）を示し、「ロ」は含水率が増加しても生ごみ処理材が正常状態にあった場合の含水率と回転トルクとの関係データ（第２の関係データ）を示し、「ロ’」は含水率の増加に伴って生ごみ処理材が異常状態になる現象が起こった場合の含水率と回転トルクとの関係データ（第２の関係データ）を示している。
【００３０】
ここに、図２の「イ」に示した生ごみ処理材が正常状態にあった場合の含水率と熱容量式の含水率センサ４２の指示値との関係データについて見た場合、含水率センサ４２の指示値は生ごみ処理材の含水率の増加に伴って増加することが分かる。これに対して、含水率の増加に伴って生ごみ処理材が粒状化して含水率センサ４２近傍に熱容量の小さな空気層が形成されると、図２の「イ’」に示したように含水率センサ４２の指示値が含水率の増加に伴って減少し、さらに含水率が増加すると上記空気層に水が入り込むことにより含水率センサ４２の指示値が含水率の増加に伴って増加するようになる。したがって、含水率センサ４２の指示値に対して複数の含水率が存在することになるので、生ごみ処理材が粒状化した場合、含水率センサ４２では生ごみ処理材の含水率を誤検出してしまうことがあり、生ごみ処理材の含水率が所望の含水率範囲内に入るような制御が行われない誤動作が起こる原因となる。
【００３１】
一方、図２の「ロ」に示した生ごみ処理材が正常状態にあった場合の含水率と回転トルクとの関係データについて見ると、回転トルクが含水率の増加に伴って増加する領域と回転トルクが含水率の増加に伴って減少する領域との境界に回転トルクが極大値（最大値）となる変曲点が存在していることが分かる。このように回転トルクに極大値が存在することは、生ごみ処理材の含水率が低くて生ごみ処理材がさらさらの状態から生ごみ処理材の含水率が高くて生ごみ処理材が泥状の状態になる間に、生ごみ処理材同士の摩擦が極大となるような含水率が存在することを示しているものと考えられる。これに対して、生ごみ処理材が一旦粒状化してしまった場合には回転トルクは含水率の増加に伴って増加する傾向しか示さないが、上記回転トルクの極大値までは生ごみ処理材が正常状態にあった場合と略同じ回転トルクとなる。
【００３２】
ここにおいて、回転トルクが極大値となる含水率は含水率センサ４２の指示値が極大値となる含水率よりも大きな値であり、本実施形態の生ごみ処理装置は通常は上述の回転トルクが極大値となる含水率よりも含水率が低い領域で運転されるので、本願発明者らは、図２の「ロ」の関係データを利用することにより、回転トルクから処理槽１内の生ごみ処理材の含水率を一意的に決定すること、つまり、モータ４の回転トルクから処理槽１内の生ごみ処理材の含水率を推定することを考えた。
【００３３】
そこで、本実施形態の生ごみ処理装置では、生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように含水率調整手段を制御する制御手段を設けたコントローラ３０に、モータ４の回転トルクを検出するトルク検出手段と、予め測定した回転トルクと含水率との関係データ（図２の「ロ」の関係データ）を記憶した記憶手段と、トルク検出手段により検出された回転トルクと記憶手段に記憶された関係データとに基づいて生ごみ処理材の含水率を推定する含水率推定手段を設けてある。なお、本実施形態では、モータ４の電流値あるいは電力量に基づいてモータ４の回転トルクを検出するトルク検出手段をコントローラ３０に設けてあるが、トルク検出手段としては、ストレンゲージ式トルクセンサや磁わい式トルクセンサなどのトルクセンサを設けるようにしてもよい。
【００３４】
制御手段としては、含水率推定手段により推定された含水率に基づいて含水率調整手段を制御するように構成すれば、含水率推定手段においてトルク検出手段により検出された回転トルクと記憶手段に記憶された関係データ（図２の「ロ」の関係データ）とに基づいて生ごみ処理材の含水率を推定し、制御手段が含水率推定手段により推定された含水率に応じて含水率調整手段を制御することにより、処理槽１内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御できる。しかしながら、含水率が比較的低い範囲では含水率の増加に伴う回転トルクの増加率が低く含水率推定手段では含水率を高精度に推定することができないので、本実施形態の制御手段では、上述の「イ’」の関係データに関して含水率センサ４２の指示値が極大値となるときの回転トルク（図２中のａ点の回転トルク）を閾値Ｔｔｈとして予め規定しておき、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値Ｔｔｈ以下の場合には、熱容量式の含水率センサ４２により検出された含水率（含水率センサ４２の指示値）に応じて含水率調整手段を制御し、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値Ｔｔｈを超えている場合には、含水率推定手段により推定された含水率に応じて含水率調整手段を制御するようにしている。
【００３５】
しかして、本実施形態の生ごみ処理装置では、生ごみ処理材の含水率が比較的低い領域においては、含水率推定手段に比べて高感度な熱容量式の含水率センサ４２により検出された含水率に応じて含水率調整手段が制御されることになり、生ごみ処理材の含水率をより高精度に制御することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態では、上述の図２の「ロ」の関係データにおける回転トルクが極大値となる点ｂの回転トルクを予め上限値Ｔｕｐとして規定してあり、制御手段は、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値Ｔｔｈよりも大きな上限値Ｔｕｐ以上の場合には含水率センサ４２の出力や含水率推定手段の出力にすらず生ごみ処理材を強制的に乾燥させるように含水率調整手段を制御するようにしてある。したがって、処理槽１内における生ごみ処理材の含水率が高くなって微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲から大きく逸脱したときには、生ごみ処理材の含水率が上記含水率範囲内に速やかに入るように加熱および通気が積極的に行われることになる。
【００３７】
一例として、１日当たりの生ごみの処理量を１００ｋｇに設定し（つまり、処理能力を１００ｋｇ／日に設定し）、所望の含水率範囲を２０〜３０％とした場合の制御手段による運転モード（含水率調整手段の制御モード）の例を下記表１に示す。なお、表１の例では上述の回転トルクの上限値Ｔｕｐを３０００〔Ｎ・ｍ〕としてある。
【００３８】
【表１】
表１から分かるように、運転モードとしては、モータ４の回転トルクが３０００〔Ｎ・ｍ〕未満の場合、含水率センサ４２の指示値が２０％以上３０％未満であるときに上記ヒータによる加熱を行わず（上記ヒータをオフとし）且つ処理槽１への通気量があらかじめ設定した標準量である４０ｍ３／ｈとなるように上記通気手段の排気ファンを制御する「標準モード」と、含水率センサ４２の指示値が２０％未満であるときに上記ヒータによる加熱を行わず且つ処理槽１への通気量が上記標準量よりも少ない３０ｍ３／ｈとなるように上記通気手段の排気ファンを制御する「弱モード」と、含水率センサ４２の指示値が３０％以上であるときに上記ヒータによる加熱を行い（ヒータをオンとし）且つ処理槽１への通気量が上記標準量よりも多い５０ｍ３／ｈとなるように上記通気手段の排気ファンを制御する「強モード」との３種類のモードがあり、モータ４の回転トルクが３０００〔Ｎ・ｍ〕以上の場合、含水率センサ４２の指示値によらず上記ヒータによる加熱を行い（ヒータをオンとし）且つ処理槽１への通気量が「強モード」よりも多い６０ｍ３／ｈとなるように上記通気手段の排気ファンを制御する「最強モード（強制乾燥モード）」の１種類がある。なお、制御手段において、「最強モード」では「強モード」の場合に比べて生ごみ処理材の温度が高くなるようにヒータの通電量を制御するようにすれば、生ごみ処理材の含水率をより速やかに所望の含水率範囲内に制御することが可能となる。また、「標準モード」、「弱モード」において、処理槽１内の生ごみ処理材の温度が所望の温度（例えば、５０℃）となるようにヒータへの通電量を制御するようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の発明では、処理槽内における生ごみ処理材の状態によらず生ごみ処理材の含水率を微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように制御でき、しかも、生ごみ処理材の含水率が閾値以下の場合には含水率推定手段に比べて高感度な含水率センサにより検出された含水率に応じて含水率調整手段が制御されることになるから、生ごみ処理材の含水率をより高精度に制御することが可能となるという効果がある。
【００４１】
請求項２の発明では、前記生ごみ処理材の粒状化が起こって前記含水率センサにより検出される含水率が実際の含水率よりも低くなるような場合には、前記制御手段が前記含水率推定手段により推定された含水率に応じて前記含水率調整手段を制御するので、前記生ごみ処理材の含水率を前記含水率範囲内に入るように制御できる。
【００４２】
請求項３の発明では、前記生ごみ処理材が水分過多な状態になって前記トルク検出手段により検出される回転トルクが前記閾値よりも大きな上限値以上となったときには、前記生ごみ処理材が強制的に乾燥されるから、前記生ごみ処理材の含水率を速やかに前記含水率範囲内へ戻すことが可能となるという効果がある。
【００４３】
請求項４の発明では、回転トルクから前記生ごみ処理材の含水率を一意的に決定できなくなって前記生ごみ処理材の含水率が前記含水率範囲を超えたままになるのを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】従来の生ごみ処理装置の動作説明図である。
【図４】同上の他の動作説明図である。
【符号の説明】
１ 処理槽
２ 溜置槽
３ 搬送管
４ モータ
５ モータ
１２ 攪拌軸
１２ｂ 攪拌羽根
２２ スクリュ
３０ コントローラ
４１ 含水率センサ
４２ 含水率センサ
４３ 温度センサ
Ａ 生ごみ処理材
Ｂ 生ごみ
Claims (4)
- 生ごみを分解処理する微生物が生息した粉状の生ごみ処理材および生ごみを収容する処理槽と、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを攪拌する攪拌手段と、攪拌手段を駆動するモータと、処理槽内の生ごみ処理材および生ごみを加熱する加熱手段と生ごみ処理材へ通気する通気手段とからなり生ごみ処理材の含水率を調整する含水率調整手段と、生ごみ処理材の含水率が微生物の活性を維持するのに適した含水率範囲内に入るように含水率調整手段を制御する制御手段と、モータの回転トルクを検出するトルク検出手段と、予め測定した回転トルクと含水率との関係データを記憶した記憶手段と、トルク検出手段により検出された回転トルクと記憶手段に記憶された関係データとに基づいて生ごみ処理材の含水率を推定する含水率推定手段と、処理槽内における生ごみ処理材の含水率を検出する熱容量式の含水率センサを備え、制御手段は、トルク検出手段により検出された回転トルクが予め規定した閾値を超えている場合には、含水率推定手段により推定された含水率に応じて含水率調整手段を制御し、トルク検出手段により検出された回転トルクが閾値以下の場合には、含水率センサにより検出された含水率に応じて含水率調整手段を制御することを特徴とする生ごみ処理装置。
- 前記閾値の規定にあたっては、予め、前記生ごみ処理材の含水率と前記モータの回転トルクとの関係データからなる第１の関係データを、前記生ごみ処理材の含水率と前記含水率センサにより検出される含水率との関係データからなる第２の関係データと合わせて調べ、含水率の増加に伴って前記生ごみ処理材の粒状化が起こった場合の第２の関係データにおいて前記含水率センサにより検出される含水率が極大値となるときの前記生ごみ処理材の含水率を用いて第１の関係データから得られる回転トルクを前記閾値として規定することを特徴とする請求項１記載の生ごみ処理装置。
- 前記制御手段は、前記トルク検出手段により検出された回転トルクが前記閾値よりも大きな上限値以上の場合に前記生ごみ処理材を強制的に乾燥させるように前記含水率調整手段を制御することを特徴とする請求項２記載の生ごみ処理装置。
- 前記上限値の規定にあたっては、前記第１の関係データを調べる際に含水率の増加に伴って前記生ごみ処理材の粒状化が起こらなかった場合の第１の関係データにおいて回転トルクが極大値となる点の回転トルクを前記上限値として規定することを特徴とする請求項３記載の生ごみ処理装置。
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