JP2006289204A - 有機性廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成でヒータ及び脱臭触媒を通過する際の排ガスからの無駄な放熱を抑えることができる有機性廃棄物処理装置を提供する。
【解決手段】 脱臭機ヒータ３２及び脱臭触媒３３を通過する際の排ガスの流路３４ａを、ガス−ガスヒータにおける脱臭機ヒータ３２投入前の排ガスが通過する流路４２ａと、ガス−エアヒータにおける処理槽導入前の外気が通過する流路５２ａとで挟み込むように配置した。
【選択図】 図４

Description

この発明は、好気性微生物で分解処理可能な食品残渣や汚泥等を対象とした有機性廃棄物処理装置に関する。

従来から、上記装置の一つとしての生ごみ処理装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
特許第３３７２４８５号公報 特開平１１−２３９７７９号公報

上記ごみ処理装置の中には、処理槽内からの排ガスを加熱するヒータ、及び加熱された排ガスを通過させて脱臭処理する脱臭触媒を備えるものがある。このような装置においては、排ガス昇温のためのエネルギー投入量を削減するために、熱交換器を使用して、脱臭触媒を通過した後の高温状態にある排ガスの熱を、ヒータ投入前の排ガスの昇温に利用する等、排熱を有効利用する熱交換システムが採用されることがある。

ところで、上記ヒータにより排ガスを加熱する際に費やすエネルギーは、当該装置におけるランニングコストの多くを占めることから、ヒータ及び脱臭触媒の周囲を断熱材で覆う等の断熱処置が必要となる。しかしながら、このような構成としても、ヒータ及び脱臭触媒からの放熱を抑えることは困難であり、かつ当該装置の重量及びコストを増加させる等の問題もあるため、このような点の改善が要望されている。
そこでこの発明は、簡易な構成でヒータ及び脱臭触媒を通過する際の排ガスからの無駄な放熱を抑えることができる有機性廃棄物処理装置を提供する。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、処理槽内の有機性廃棄物を好気性微生物の作用により分解処理する有機性廃棄物処理装置において、前記処理槽内からの排ガスを加熱するヒータと、該ヒータにより加熱された排ガスを通過させて脱臭処理する脱臭触媒と、該脱臭触媒通過後の排ガスと前記ヒータ投入前の排ガスとの間の熱交換を行う排気間熱交換器と、前記脱臭触媒通過後の排ガスと前記処理槽導入前の外気との間の熱交換を行う給排気間熱交換器とを備え、前記ヒータ及び脱臭触媒を通過する際の排ガスの流路を、前記排気間熱交換器におけるヒータ投入前の排ガスが通過する流路と、前記給排気間熱交換器における処理槽導入前の外気が通過する流路とで挟み込むように配置したことを特徴とする。

この構成によれば、ヒータ及び脱臭触媒を通過する際の排ガスの熱が、その流路を形成する隔壁を介して、各熱交換器における流路内のヒータ投入前の排ガス、又は処理槽導入前の外気に伝達される。これら排ガス又は外気は、各熱交換器において昇温されるべき気体であるため、ヒータ及び脱臭触媒を通過する際の排ガスの熱が無駄にならない。また、高温状態となるヒータ及び脱臭触媒が内側に配置されることで、当該装置の外表面温度の上昇が抑えられる。

請求項２に記載した発明は、前記ヒータ及び脱臭触媒を収容すると共に両側に前記各熱交換器を隣接させるケーシングを備え、該ケーシングにおける熱交換器非隣接部に、前記ヒータ用の端子部を設けたことを特徴とする。

この構成によれば、ヒータ用の端子部に邪魔されることなく、ケーシングの両側に各熱交換器を隣接配置することが可能となる。

請求項１に記載した発明によれば、ヒータ及び脱臭触媒の周囲の断熱処理を簡易なものとして当該装置の重量及びコストの低減を図りつつ、ヒータ及び脱臭触媒を通過する際の排ガスからの無駄な放熱を抑えて効率良く排熱を利用することができる。また、当該装置の外面温度の上昇を抑えることができる。
請求項２に記載した発明によれば、ケーシング両側への各熱交換器の配置を容易にして当該装置の小型化を図ることができる。

以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は、有機性廃棄物処理装置としての生ごみ処理装置１の構成図であり、本図に示すように、生ごみ処理装置１は、処理槽２内に投入された野菜くず等の生ごみを、好気性の微生物（発酵菌）と共に加熱、撹拌しながら分解処理する（発酵させる）よう構成されたものである。

処理槽２の例えば外周には、槽内の生ごみを加熱する処理槽ヒータ３が設けられると共に、処理槽２の例えば底部からは、槽内の生ごみ層Ｇ内に予熱した外気を導入可能とされる。また、処理槽２には、例えば所定時間毎に生ごみを撹拌する撹拌機４が設けられる。この撹拌機４は、処理槽２の略中央において上下に延びる駆動軸４ａを有し、該駆動軸４ａの外周に設けられた複数の撹拌羽根４ｂにより生ごみ層Ｇを撹拌可能である。

このような処理槽２内に生ごみを投入する際には、まず、バケット５内に一時投入された生ごみをリフト６で上昇させ、これを処理槽２上部のごみ投入口７（処理物投入口）より槽内に投入する。このとき、必要に応じて好気性微生物の着床材（菌床チップ）としてのおが屑等も併せて投入する。なお、ごみ投入口７は、リッド８により気密に閉塞可能とされる。そして、処理槽２内に投入された生ごみは、水分や二酸化炭素に分解されつつ減量し、該分解処理後に残った残渣は、不図示の排出口より槽外に排出される。

ここで、生ごみ処理装置１は、前述の如く処理槽２内に外気を導入すると共に、生ごみの分解処理中に発生した水分及び臭気を含んだガスを処理槽２外に排出するべく、該処理槽２内の通風を行う給排気システム１０を備えている。

この給排気システム１０は、処理槽２内からの排ガスの加熱及び脱臭処理を行うと共に、該脱臭処理後の排ガスが有する熱（排熱）を回収してこれを有効利用する熱交換システムとしても構成されている。

具体的には、給排気システム１０は、処理槽２からの排気経路１１上に加熱脱臭機３１及びガス−ガスヒータ４１（排気間熱交換器）を備え、ガス−ガスヒータ４１において加熱脱臭機３１を通過する前の排ガス（脱臭前ガス）と加熱脱臭機３１を通過した後の排ガス（脱臭後ガス）との間の熱交換を行うことで、脱臭前ガスを昇温（加熱）すると共に脱臭後ガスを降温（冷却）するようになっている。

また、給排気システム１０は、ガス−ガスヒータ４１よりも脱臭後ガス排出側の排気経路１１上であって処理槽２内の吸気経路１６上となる部位に、ガス−ガスヒータ４１からの脱臭後ガスと処理槽２導入前の外気との間の熱交換を行うガス−エアヒータ５１（給排気間熱交換器）を備え、該ガス−エアヒータ５１において前記熱交換を行うことで、脱臭後ガスをさらに降温すると共に処理槽２導入前の外気を昇温するようになっている。

排気経路１１上における処理槽２とガス−ガスヒータ４１との間となる部位には、処理槽２内のガスを吸引する誘引通風機１２（排気ファン）が設けられる。また、排気経路１１上における誘引通風機１２よりも排気上流側となる部位には、排ガス中の粉塵等を除去するための排気フィルタ１３が設けられる。

一方、ごみ投入口７及びバケット５の上方には、吸気経路１６の吸入側端に位置するフードカバー１８が、ごみ投入口７及びバケット５を上方から覆うように設けられる。このフードカバー１８とガス−エアヒータ５１との間に位置する吸気経路１６上には、処理槽２内に外気を導入する押込み通風機１７（ブロア）が設けられる。この押込み通風機１７の外気吸込み口１９は、フードカバー１８の内側に設けられている。

各通風機１２，１７の作動は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部（不図示）により、処理槽２内がやや負圧状態となるように制御される。これは、前記リッド８開時に、処理槽２内の臭気や粉埃がごみ投入口７から処理槽２外に漏れないようにするためである。

ところで、処理槽２内のおが屑等の菌床チップは、微生物の活性を良くするために一定水分を保つことが望ましく、菌床チップの状態に合わせて排気風量の調整を行う必要がある。このとき、単に風量を下げると処理槽２内の負圧が弱まり、槽外への臭気漏れの原因となるが、誘引通風機１２と押込み通風機１７とをダブルで調整することで、風量を下げても処理槽内負圧を一定に保つことができ、菌床チップの水分を調整しつつ臭気漏れを防止することが可能とされている。

加熱脱臭機３１は、処理槽２からの排ガスを加熱する脱臭機ヒータ３２と、該脱臭機ヒータ３２により加熱された排ガスを通過させて脱臭処理する白金等からなる脱臭触媒３３とを、単一のケーシング３４（図４参照）内に収容してなる。ケーシング３４は排気経路１１の一部を構成しており、該ケーシング３４内の排ガス流通方向上流側（排気上流側）に脱臭機ヒータ３２が、排ガス流通方向下流側（排気下流側）に脱臭触媒３３がそれぞれ配置される。

このような加熱脱臭機３１から排出される脱臭後ガス（脱臭触媒３３通過後の排ガス、３００〜４００℃）は比較的高温であり、この脱臭後ガスと脱臭前ガス（ヒータ投入前の排ガス、４０〜６０℃）との間の熱交換を行うことで、脱臭前ガスを効果的に昇温し、脱臭機ヒータ３２におけるエネルギー投入量を削減するようにしている。

一方で、処理槽２内に導入する外気に適した温度は比較的低温（９０〜１１０℃）であるため、ガス−ガスヒータ４１から排出される脱臭後ガス（１５０〜２００℃）でも十分昇温することが可能であり、かつ該脱臭後ガスを十分降温することが可能である。なお、排気経路１１中における結露を抑えるという観点から、最終的に大気に放出されるまでの間、排ガスの温度は露点以上であることが好ましい。

ここで、図２を併せて参照して説明すると、上記生ごみ処理装置１においては、処理槽２内に生ごみを溜めた状態で運転を一時中止した後、処理槽２及び加熱脱臭機３１（脱臭触媒３３）が十分低温になった状態から再起動するような場合を考慮し、このような場合においては、処理槽ヒータ３及び脱臭機ヒータ３２を各通風機１２，１７よりも先に起動し、処理槽２内及び脱臭触媒３３が所定の温度に昇温した後に、各通風機１２，１７を起動するようにしている。

すなわち、処理槽２は、その内部の雰囲気温度を検出する温度センサ２ａを有すると共に、加熱脱臭機３１は、脱臭触媒３３直前の雰囲気温度を該脱臭触媒３３の温度として検出する温度センサ３３ａを有し、これら各温度センサ２ａ，３３ａからの検出値に基づき、前記制御部が各通風機１２，１７の運転を制御すると共に、必要に応じて各ヒータ３，３２並びに撹拌機４等の運転を制御するようになっている。なお、加熱脱臭機３１の温度センサ３３ａは、脱臭触媒３３の温度を直接検出するものであってもよい。

次に、上記給排気システム１０の要部についてさらに説明する。
図３，４に示すように、給排気システム１０において、加熱脱臭機３１の前後には、これを挟み込むようにして各熱交換器４１，５１が配置され、これらが前記処理槽２上に一体的に搭載される。なお、図中矢印ＦＲは前方を、矢印ＬＨは左方を、矢印ＵＰは上方をそれぞれ示すものとする。

加熱脱臭機３１における脱臭前ガスの流路３４ａ（排気経路１１）を形成するケーシング３４の前壁３５は、ガス−ガスヒータ４１における脱臭前ガスの流路４２ａ（排気経路１１）を形成するケーシング４２の後壁として、ケーシング３４の後壁３６は、ガス−エアヒータ５１における外気の流路５２ａ（吸気経路１６）を形成するケーシング５２の前壁としてそれぞれ構成される。

すなわち、ケーシング３４の前後壁３５，３６を隔壁として、加熱脱臭機３１及び各熱交換器４１，５１の各流路３４ａ，４２ａ，５２ａが仕切られている。
ケーシング３４は、左右方向に長い直方体状をなす箱型のもので、その内部左側（排気上流側）には脱臭機ヒータ３２が、内部右側（排気下流側）には脱臭触媒３３がそれぞれ配置される。

脱臭機ヒータ３２は、上下に長いＵ字状をなす電熱線３２ａを複数配列してなるもので、これら各電熱線３２ａ間を通過させることで脱臭前ガス及び脱臭触媒３３を加熱する。各電熱線３２ａの開放端側には端子部３２ｂが設けられ、これら各端子部３２ｂがケーシング３４の上壁３７左側に突設される。ここで、ケーシング３４の前後壁３５，３６が熱交換器隣接部であるのに対し、その上下壁及び左右側壁は熱交換器非隣接部であるといえる。

脱臭触媒３３は、例えば多孔構造を有する厚板状のもので、該脱臭触媒３３がケーシング３４内部を横断するように設けられることで、脱臭機ヒータ３２を通過し加熱した脱臭前ガスが漏れなく脱臭触媒３３を通過する。

ケーシング３４における前壁３５左側部には、ガス−ガスヒータ４１の脱臭前ガス排出口でもあるガス導入口３８が設けられる。このガス導入口３８を介して、ガス−ガスヒータ４１を通過し昇温した脱臭前ガスが、ケーシング３４内における脱臭機ヒータ３２よりも上流側となる部位に導入される。

また、ケーシング３４右側端はガス排出口３９として開口し、該ガス排出口３９から排出された脱臭後ガスが、右ウインドボックス２１を介してガス−ガスヒータ４１へ送給される。

各熱交換器４１，５１のケーシング４２，５２は、加熱脱臭機３１のそれとほぼ同一の箱型をなすもので、これらの内部には、左右方向と略直交する複数のバッフルプレート４３，５３により、排ガス又は外気を上下に往復させつつ左側又は右側に流通させる蛇行状の流路４２ａ，５２ａがそれぞれ形成される。

また、各熱交換器４１，５１のケーシング４２，５２内には、各バッフルプレート４３，５３を左右方向に沿って貫通する複数の伝熱管４４，５４がそれぞれ設けられ、各ケーシング４２，５２内に導入された排ガス又は外気が、各伝熱管４４，５４の間を通過するようにケーシング４２，５２内を流通することで、各伝熱管４４，５４の内外での熱交換が行われる。

各伝熱管４４，５４は、それぞれ各ケーシング４２，５２の両側端において開口しており、ガス−ガスヒータ４１においては、各伝熱管４４の右側開口が、右ウインドボックス２１を介して加熱脱臭機３１のガス排出口３９と連通すると共に、左側開口が、左ウインドボックス２２を介してガス−エアヒータ５１における各伝熱管５４の左開口と連通する。

ガス−ガスヒータ４１におけるケーシング４２の上壁右側部には、処理槽２からの脱臭前ガスをケーシング４２内に導入するためのガス導入管４５が突設される。このガス導入管４５からケーシング４２内に導入された脱臭前ガスは、各伝熱管４４を横断するように蛇行しながら左側に流通し、ガス導入口３８を介して加熱脱臭機３１のケーシング３４内に導入される。

ケーシング３４内において加熱及び脱臭処理がなされた脱臭後ガスは、右ウインドボックス２１を介してガス−ガスヒータ４１の各伝熱管４４内に導入されてその管内を流通することで、比較的低温の脱臭前ガスとの間で熱交換がなされてこれを加熱すると共に自身を冷却する。

各伝熱管４４を通過した脱臭後ガスは、左ウインドボックス２２を介してガス−エアヒータ５１の各伝熱管５４内に導入される。ここで、ガス−エアヒータ５１における上壁右側部には、フードカバー１８からの外気をケーシング５２内に導入するための外気導入管５５が突設されると共に、上壁左側部には、前記外気を排出するための外気排出管５６が突設されている。

そして、外気導入管５５からケーシング５２内に導入された外気は、各伝熱管５４を横断するように蛇行しながら左側に流通することで、各伝熱管５４内を流通する比較的高温の脱臭後ガスとの間で熱交換がなされてこれを冷却すると共に自身を加熱する。

ガス−エアヒータ５１のケーシング５２右端には膨張室２３が設けられており、各伝熱管５４を通過した脱臭後ガスは、膨張室２３内に排出された後に排気フード２４を介して大気に放出される。

以上説明したように、上記実施例における生ごみ処理装置１は、処理槽２内の生ごみを好気性微生物の作用により分解処理するものであって、処理槽２内からの排ガスを加熱する脱臭機ヒータ３２と、該脱臭機ヒータ３２により加熱された排ガスを通過させて脱臭処理する脱臭触媒３３と、該脱臭触媒３３通過後の排ガスと脱臭機ヒータ３２投入前の排ガスとの間の熱交換を行うガス−ガスヒータ４１と、脱臭触媒３３通過後の排ガスと処理槽２導入前の外気との間の熱交換を行うガス−エアヒータ５１とを備え、脱臭機ヒータ３２及び脱臭触媒３３を通過する際の排ガスの流路３４ａを、ガス−ガスヒータ４１における脱臭機ヒータ３２投入前の排ガスが通過する流路４２ａと、ガス−エアヒータ５１における処理槽２導入前の外気が通過する流路５２ａとで挟み込むように配置したものである。

この構成によれば、脱臭機ヒータ３２及び脱臭触媒３３を通過する際の排ガスの熱が、その流路３４ａを形成する隔壁（前後壁３５，３６）を介して、各熱交換器４１，５１における流路４２ａ，５２ａ内の脱臭機ヒータ３２投入前の排ガス、又は処理槽２導入前の外気に伝達される。これら排ガス又は外気は、各熱交換器４１，５１において昇温されるべき気体であるため、脱臭機ヒータ３２及び脱臭触媒３３を通過する際の排ガスの熱が無駄にならない。

また、加熱脱臭機３１は、その左右から各ウインドボックス２１，２２によっても挟み込まれると共に、その下方には処理槽２が近接配置されることで、そのケーシング３４の上壁３７のみが外部に露出することとなり、該上壁３７に断熱処置を施すことのみで、脱臭機ヒータ３２及び脱臭触媒３３を通過する際の排ガスからの放熱を効果的に抑えることができる。

すなわち、脱臭機ヒータ３２及び脱臭触媒３３の周囲の断熱処理を簡易なものとして当該装置１の重量及びコストの低減を図りつつ、脱臭機ヒータ３２及び脱臭触媒３３を通過する際の排ガスからの無駄な放熱を抑えて効率良く排熱を利用することができる。
しかも、高温状態となる脱臭機ヒータ３２及び脱臭触媒３３が内側に配置されることで、当該装置１の外表面温度の上昇を抑えることができる。

また、上記生ごみ処理装置１においては、脱臭機ヒータ３２及び脱臭触媒３３を収容すると共に両側に各熱交換器４１，５１を隣接させるケーシング３４を備え、該ケーシング３４における熱交換器非隣接部である上壁３７に、脱臭機ヒータ３２用の端子部３２ｂを設けたことで、脱臭機ヒータ３２用の端子部３２ｂに邪魔されることなく、ケーシング３４の両側に各熱交換器４１，５１を隣接配置することが可能となる。
すなわち、ケーシング３４両側への各熱換器４１，５１の配置を容易にして当該装置１の小型化を図ることができる。

しかも、上記生ごみ処理装置１においては、ガス−ガスヒータ４１におけるガス導入管４５がケーシング４２の上壁（すなわち前記端子部３２ｂと同側となる部位）に設けられると共に、ガス−エアヒータ５１における外気導入管５５及び外気排出管５６も同じくケーシング５２の上壁に設けられることで、端子部３２ｂへの配線作業と、ガス導入管４５、外気導入管５５、及び外気排出管５６への配管作業とを同一方向から行うことが可能となる。
すなわち、配線及び配管を一側に集約することで、当該装置１の小型化を図ると共にメンテナンス性の向上を図ることができる。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば生ごみ処理装置以外にも、食品残渣及び汚泥等の有機性廃棄物を好気性微生物により分解処理する処理装置であれば適用可能である。
そして、上記実施例における構成はこの発明の一例であり、該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

この発明の実施例における生ごみ処理装置の構成図である。 上記生ごみ処理装置の冷間からの起動時の説明図である。 上記生ごみ処理装置の給排気システムの要部を示す斜視図である。 上記給排気システムの要部の分解斜視図である。

符号の説明

１ 生ごみ処理装置（有機性廃棄物処理装置）
２ 処理槽
３２ 脱臭機ヒータ（ヒータ）
３２ｂ 端子部
３３ 脱臭触媒
３４ ケーシング
３４ａ，４２ａ，５２ａ 流路
３７ 上壁
４１ ガス−ガスヒータ（排気間熱交換器）
５１ ガス−エアヒータ（給排気間熱交換器）

Claims (2)

1. 処理槽内の有機性廃棄物を好気性微生物の作用により分解処理する有機性廃棄物処理装置において、
   前記処理槽内からの排ガスを加熱するヒータと、該ヒータにより加熱された排ガスを通過させて脱臭処理する脱臭触媒と、該脱臭触媒通過後の排ガスと前記ヒータ投入前の排ガスとの間の熱交換を行う排気間熱交換器と、前記脱臭触媒通過後の排ガスと前記処理槽導入前の外気との間の熱交換を行う給排気間熱交換器とを備え、
   前記ヒータ及び脱臭触媒を通過する際の排ガスの流路を、前記排気間熱交換器におけるヒータ投入前の排ガスが通過する流路と、前記給排気間熱交換器における処理槽導入前の外気が通過する流路とで挟み込むように配置したことを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
2. 前記ヒータ及び脱臭触媒を収容すると共に両側に前記各熱交換器を隣接させるケーシングを備え、該ケーシングにおける熱交換器非隣接部に、前記ヒータ用の端子部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置。
   
   

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