JP2007254605A

JP2007254605A - 生ごみ炭化装置

Info

Publication number: JP2007254605A
Application number: JP2006081167A
Authority: JP
Inventors: Hideto Shinpo; 秀人新保; Koji Matsukawa; 浩司松川; Kikuo Murayama; 菊男村山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】燃焼温度のオーバーシュートを防止して燃焼温度を安定させるとともに、煙や臭気またはダイオキシン等の発生を抑制できる生ごみ炭化装置を提供する。
【解決手段】燃焼温度が第１の閾値温度である８１５℃以上で、かつ第１の閾値温度より高い第２の閾値温度である８２０℃未満においては、加熱ヒータ２および燃焼ヒータ３を稼動するとともに、送風機５から供給される空気Ａ２の供給量を増加させ、燃焼温度が第２の閾値温度である８２０℃以上で、かつ第２の閾値温度より高い第３の閾値温度である８３０℃未満においては、加熱ヒータ２および燃焼ヒータ３を停止するとともに、送風機５から供給される空気Ａ２の供給量の増加を継続する制御部７を設けた。
【選択図】図１

Description

本願発明は、無酸素状態または低酸素状態において生ごみを加熱することで炭化処理を行う、生ごみ炭化装置に関するものである。

生ごみ炭化装置においては、投入された生ごみを貯留するための貯留部と、この貯留部を加熱することにより、上記貯留部内の生ごみを炭化処理する加熱部と、その炭化処理の際に発生するガスを燃焼させる燃焼部とを有している。

また、ガスを燃焼させるために必要な空気を上記燃焼部に供給する空気供給部と、この燃焼部における燃焼温度を検知する温度検知部とを備えており、この温度検知部により検知された燃焼温度によって、加熱部と燃焼部および空気供給部を制御する制御部が設けられている。

上記生ごみ炭化装置においては、燃焼温度が第１の閾値温度以上で、かつ第１の閾値温度より高い第２の閾値温度未満の場合、制御部は、加熱部および燃焼部を稼動するとともに、空気供給部から供給される空気の供給量を抑制して、ガスを安定して燃焼させるように制御している。

また制御部は、燃焼温度が第２の閾値温度以上で、かつ第２の閾値温度より高い第３の閾値温度未満に上昇した場合は、燃焼部の稼動を継続させる一方で加熱部を停止させ、さらに空気供給部から供給される空気の供給量を増加させて燃焼部の冷却を行うことで、燃焼温度の上昇を防止している（特許文献１）。
特開２０００−１２９２６８号公報

しかしながら、前記背景技術の特許文献１に記載の生ごみ炭化装置においては、燃焼温度が第２の閾値温度以上かつ第３の閾値温度未満に上昇した場合に、加熱部を停止させるとともに、空気供給部からの空気の供給量を増加させて燃焼部を冷却するように制御しているために、燃焼温度が過度に上昇する、いわゆるオーバーシュートについては抑制することができる一方で、加熱部の停止により燃焼部で燃焼されるガスの発生が減少することにより、空気供給部からの空気の供給量を増加させて燃焼部を冷却した際に、燃焼温度が過度に低下する、いわゆるアンダーシュートが発生するという問題があった。

本願発明はこのような上記背景技術の課題を解決するものであり、加熱部と燃焼部、および空気供給部を燃焼温度に応じて適切に制御することで、燃焼温度のオーバーシュートおよびアンダーシュートを防止し、安定した燃焼温度において煙や臭気またはダイオキシン等の発生を防止できる、生ごみ炭化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明は、投入された生ごみを貯留する貯留部と、貯留部を加熱して貯留部内の生ごみを炭化処理する加熱部と、炭化処理の際に発生するガスを燃焼させる燃焼部と、を有し、ガスの燃焼に必要な空気を燃焼部に供給する空気供給部と、燃焼部の燃焼温度を検知する温度検知部と、加熱部と燃焼部および空気供給部を制御する制御部と、を備えた生ごみ炭化装置において、燃焼温度が第１の閾値温度以上で、かつ第１の閾値温度より高い第２の閾値温度未満においては、加熱部および燃焼部を稼動するとともに、空気供給部から供給される空気の供給量を増加させ、燃焼温度が第２の閾値温度以上で、かつ第２の閾値温度より高い第３の閾値温度未満においては、加熱部および燃焼部を停止するとともに、空気供給部から供給される空気の供給量の増加を継続するように制御するものであることを特徴としている。

本願請求項２記載の発明は、上記請求項1記載の生ごみ炭化装置において、制御部は、燃焼温度が第３の閾値温度以上の場合に、加熱部および燃焼部の停止を継続するとともに、空気供給部から供給される空気の供給量が最大となるように制御するものであることを特徴としている。

本願請求項１記載の発明の生ごみ炭化装置においては、まず、燃焼温度が第１の閾値温度以上かつ第２の閾値温度未満のときに、加熱部および燃焼部の稼動を維持した状態で、空気供給部から供給される空気の供給量を増加させて燃焼部の冷却を行うために、燃焼温度のオーバーシュートを防止することができるとともに、加熱部の稼動を維持して燃焼部で燃焼されるガスの発生量の低下を防止しているため、燃焼温度のアンダーシュートも防止することができる生ごみ炭化装置を提供できる。

また、燃焼温度が第２の閾値温度以上かつ第３の閾値温度未満へ上昇した場合は、加熱部および燃焼部を停止するとともに、空気供給部から供給される空気の供給量の増加を継続するために、速やかに燃焼温度を低下させることができることから、燃焼温度のオーバーシュートをより確実に防止することができる。

本願請求項２記載の発明の生ごみ炭化装置においては、特に、燃焼温度が第３の閾値温度以上になったときに、加熱部および燃焼部の停止を継続するとともに、空気供給部から供給される空気の供給量を最大値まで増加させることにより、燃焼温度を速やかに低下させることができるため、燃焼温度のオーバーシュートを、さらに確実に防止することができる。

図１は、本願発明の実施形態である生ごみ炭化装置を示している。この生ごみ炭化装置は図１に示すように、投入された生ごみ１ａを貯留する貯留部１と、貯留部１を加熱して貯留部１内の生ごみ１ａを炭化処理する加熱部としての加熱ヒータ２と、炭化処理の際に発生するガスＧ１を燃焼させる燃焼部としての燃焼ヒータ３を備えた燃焼管４と、を有し、ガスの燃焼に必要な空気Ａ２を燃焼管４に供給する空気供給部としての送風機５と、燃焼管４の燃焼温度を検知する、温度検知部としての温度センサ６と、加熱ヒータ２と燃焼ヒータ３および送風機５を制御する制御部７と、を備えている。

次に、制御部７は、表１に示すように燃焼温度が第１の閾値温度である８１５℃以上で、かつ第１の閾値温度より高い第２の閾値温度である８２０℃未満においては、加熱ヒータ２および燃焼ヒータ３を稼動するとともに、送風機５から供給される空気Ａ２の供給量を増加させ、燃焼温度が第２の閾値温度である８２０℃以上で、かつ第２の閾値温度より高い第３の閾値温度である８３０℃未満においては、加熱ヒータ２および燃焼ヒータ３を停止するとともに、送風機５から供給される空気Ａ２の供給量の増加を継続するように制御している。

また、表１に示すように、制御部７は、燃焼温度が第３の閾値温度である８３０℃以上の場合に、加熱ヒータ２および燃焼ヒータ３の停止を継続するとともに、送風機５から供給される空気Ａ２の供給量が最大となるように制御している。

以下、この実施形態の生ごみ炭化装置をより具体的詳細に説明する。図１に示すように生ごみ炭化装置の本体８があり、この本体８内には、投入された生ごみ１ａを貯留する貯留部１と、貯留部１を加熱して貯留部１内の生ごみ１ａを炭化処理する加熱ヒータ２と、炭化処理の際に発生するメタンや一酸化炭素等のガスＧ１を燃焼させるための燃焼ヒータ３を備えた燃焼管４と、この燃焼管４にガスＧ１の燃焼に必要な空気Ａ２を供給する送風機５と、加熱ヒータ２や燃焼ヒータ３、または送風機５等を制御する制御部７とが設けられている。

上記貯留部１には蓋９が取りつけられており、この蓋９を開閉することによって生ごみ１ａを貯留部１に投入することができ、かつ炭化処理された生ごみ１ａを貯留部１から取り出すことができる。

また、貯留部１の周囲には断熱壁１０と扉１１が配置されており、この扉１１には、扉１１の開閉状態を確認する近接スイッチ１２と、扉１１の不完全な開閉状態を防止するとともに、扉１１を確実に密閉するためのソレノイドロック１３が設けられていて、貯留部１と断熱壁１０との間には、貯留部１の加熱温度を検知する温度センサ６が設けられている。

次に、貯留部１の蓋９には、貯留部１内の生ごみ１ａが炭化処理される際に発生する、メタンや一酸化炭素等のガスＧ１を排出する排出管１４が接続されており、この排出管１４は、断熱壁１０の上部を貫通して配置されている。

上記排出管１４は、断熱壁１０の上方に設けられた燃焼管４に接続されていて、この燃焼管４には、燃焼管４を囲むようにコイル状に形成され、燃焼管４に導入されたガスＧ１を過熱して燃焼させる燃焼ヒータ３が設けられている。

また、燃焼管４および燃焼ヒータ３の周囲には断熱材１５が配置されて、燃焼管４と外気とを遮断しており、燃焼管４の下流側には燃焼触媒１６が設けられていて、この燃焼触媒１６の前後および燃焼管４の略中央部には、それぞれ温度センサ６が取りつけられている。

さらに、燃焼管４の下流側には、燃焼管４内で燃焼した後のガスＧ２を排気する排気管１７の一方端が接続されており、この排気管１７の他方端には送風機５が接続されている。

次に、本体８の下部には、空気Ａ１を吸気する吸気口１８が設けられていて、吸気口１８から吸気された空気Ａ１は、吸気口１８に接続された空気管１９により本体８内へ導入され、導入された空気Ａ１は、空気管１９の途中に接続された供給管２０により、上記燃焼管４の入口側へガスＧ１を燃焼させるための空気Ａ２として供給されている。

一方、同様に空気管１９より導入された空気Ａ１は、供給管２０が接続された場所より上流側から分岐された分岐管２１によって、上記排気管１７の途中に設けられた希釈室２２に送気される空気Ａ３となり、この希釈室２２内で、燃焼後のガスＧ２を希釈および冷却している。

また、空気管１９は、送風機５の下流側に接続管２３およびサイレンサ２４を介して接続された排気筒２５の途中に接続されており、希釈室２２で希釈および冷却された燃焼後のガスＧ２を、空気Ａ１によりさらに希釈および冷却している。そして、排気筒２５は、本体８の上部を貫通して配置されていて、燃焼後のガスＧ２を本体８外へ排気している。

以上の構成において、本願発明の実施形態における生ごみ炭化装置の動作を、図１から３を用いて説明する。

使用者が、扉１１を開けて貯留部１の蓋９を取り外し、台所や厨房等で発生した生ごみ１ａを貯留部１内へ投入し、蓋９を取りつけてから扉１１を閉めると、扉１１に設けられたソレノイドロック１３が作動して扉１１を固定するとともに、同様に扉１１に設けられたホールＩＣ等からなる近接スイッチ１２が、扉１１の密閉状態を検知する。

このとき、扉１１が密閉されていない場合は、制御部７に設けられた異常ランプ（図示せず）が点灯して、使用者に扉１１が密閉されていないことを報知する。

次に、使用者が扉１１の密閉状態を上記異常ランプにより確認してから制御部７に配置された運転スイッチ（図示せず）を入れると、制御部７は燃焼管４の周囲に設けられた燃焼ヒータ３をＰＩＤ制御等により稼動して燃焼管４を加熱するとともに、同様に加熱ヒータ２をＰＩＤ制御等により稼動して貯留部１内の生ごみ１ａの加熱を開始する。

ここで、図２に示すように、燃焼管４の加熱が開始されると、時間の経過とともに燃焼管４の温度、すなわち燃焼温度が上昇する。

また、貯留部１内では、無酸素状態または低酸素状態において、ヒータ２により加熱された生ごみ１ａが炭化処理されることにより、メタンや一酸化炭素等のガスＧ１が発生し、発生したガスＧ１は、貯留部１の蓋９に接続された排出管１４より排出され、この排出管１４に接続された燃焼管４に導入される。

一方、制御部７が送風機５を稼動して発生した負圧により、吸気口１８から空気Ａ１が吸気され、吸気された空気Ａ１は空気管１９より本体８内に導入された後、空気管１９に接続された供給管２０によって、ガスを燃焼するための空気Ａ２として燃焼管４の入口側から燃焼管４内へ供給される。

上記燃焼管４内においては、排出管１４より導入されたガスＧ１に供給管２０より供給された空気Ａ２が混合された後、燃焼ヒータ３により加熱されて、燃焼管４および燃焼触媒１６を通過する間に燃焼される。燃焼後のガスＧ２は、燃焼管４に接続された排気管１７より排気される。

ここで、表１に示すように、燃焼管４の温度センサ６により検知された燃焼温度が８１５℃未満の場合、制御部７は、燃焼ヒータ３をＰＩＤ制御等により稼動状態にしており、燃焼温度の低下を防止して煙や臭気またはダイオキシン等の発生を抑制している。また、加熱ヒータ２もＰＩＤ制御等により稼動状態にあり、生ごみ１ａの炭化処理を行うとともに、送風機５は通常速度において稼動されている。

次に、燃焼温度が上昇して８１５℃に達すると、制御部７は、燃焼ヒータ３および加熱ヒータ２の稼動を継続した状態において送風機５を高速で稼動させて、供給管２０から燃焼管４へ供給される空気Ａ２を増加させる。

このとき、ガスＧ１の発生量が少ない場合は、ガスＧ１に対して増加した空気Ａ２が過剰となり残留し、この空気Ａ２によって燃焼管４内が冷却されてしまうため、温度センサ６により検知される燃焼温度が低下する。

燃焼温度が低下して８１５℃未満になると、制御部７が送風機５を通常の稼動に変更して供給される空気Ａ２が減少し、空気Ａ２は専らガスＧ１の燃焼に使用されるようになるため、燃焼管４内の冷却が抑制されることにより燃焼温度が再び上昇することにより、燃焼温度のアンダーシュートを防止することができる。

一方、ガスＧ１の発生量が多いときは、供給される空気Ａ２の増加により、煙や臭気またはダイオキシン等の発生を抑制しながらガスＧ１を燃焼させることができるとともに、増加した空気Ａ２によって燃焼管４内を冷却できるために、燃焼温度のオーバーシュートを防止することができる。

制御部７は、燃焼温度が８１５℃以上でかつ８２０℃未満までは、燃焼ヒータ３および加熱ヒータ２の稼動と、送風機５の高速での稼動とを継続する。

ここで、燃焼温度が８２０℃に上昇した場合、制御部７は送風機５の高速での稼動を維持した状態で、燃焼ヒータ３および加熱ヒータ２を停止させるために、燃焼温度を速やかに低下させることができることから、燃焼温度のオーバーシュートをより確実に防止することができる。燃焼温度が８２０℃以上でかつ８３０℃未満の温度範囲においては、制御部７は、送風機５の高速での稼動と、燃焼ヒータ３および加熱ヒータ２の停止とを継続する。

さらに、万が一ガスＧ１の燃焼による発熱が著しく増加したことにより、燃焼温度が８３０℃以上になった場合は、制御部７が送風機５を最高速において稼動させ、ガスＧ１に対して空気Ａ２を過剰にすることで空気Ａ２による燃焼管４内の冷却を促進させて、燃焼温度を速やかに低下することで、燃焼温度のオーバーシュートをさらに確実に防止することができる。

このように、制御部７が、ガスの発生量の変化を燃焼温度の変化より確実に検知することができ、その燃焼温度の変化に応じて燃焼ヒータ３と加熱ヒータ２、および送風機５をそれぞれ適切に制御している。

また、図２さらには図３に示すように、燃焼温度のオーバーシュートやアンダーシュートを防止して燃焼温度を安定させるとともに、燃焼温度の過剰な低下も見られずに、煙や臭気またはダイオキシン等の発生を抑制することができる。

そして、排気管１７より排気された燃焼後の二酸化炭素等のガスＧ２は、希釈室２２内で分岐管２１から供給された空気Ａ３によって希釈および冷却され、その後送風機５によって、接続管２３からサイレンサ２４を経由して、排気筒２５より本体８外に排気される。

以上のように本願発明の実施形態によれば、ガスの発生量の変化を確実に検知するとともに、燃焼温度のオーバーシュートやアンダーシュートを防止して、安定した燃焼温度において煙や臭気またはダイオキシン等の発生を抑制できる、生ごみ炭化装置を提供することができる。

なお、上記本願発明の実施形態においては、貯留部１および燃焼管４の加熱にヒータを用いているが、例えばガスや石油等を燃料とするバーナー等を用いてもよい。

また、生ごみ１ａの代わりに、例えば古紙や廃木材等の可燃ごみを炭化処理する場合においても、本願発明の生ごみ炭化装置を用いてもよい。

さらに、上記本願発明の実施形態においては、送風機５によって発生された負圧により、ガスＧ１を燃焼させるための空気Ａ２を燃焼管４へ導入しているが、例えば、燃焼管４の入口側に送風機５を取りつけて、正圧により直接空気Ａ２を燃焼管４に導入してもよい。

本願発明の実施形態である生ごみ炭化装置の全体構成を示す側面図。同生ごみ炭化装置の燃焼温度の変化を示す特性図。同特性図の要部拡大図

符号の説明

１貯留部
２加熱ヒータ（加熱部）
３燃焼ヒータ（燃焼部）
４燃焼管（燃焼部）
５送風機（空気供給部）
６温度センサ（温度検知部）
７制御部

Claims

投入された生ごみを貯留する貯留部と、貯留部を加熱して貯留部内の生ごみを炭化処理する加熱部と、炭化処理の際に発生するガスを燃焼させる燃焼部と、を有し、ガスの燃焼に必要な空気を燃焼部に供給する空気供給部と、燃焼部の燃焼温度を検知する温度検知部と、加熱部と燃焼部および空気供給部を制御する制御部と、を備えた生ごみ炭化装置において、制御部は、燃焼温度が第１の閾値温度以上で、かつ第１の閾値温度より高い第２の閾値温度未満の場合は、加熱部および燃焼部を稼動するとともに、空気供給部から供給される空気の供給量を増加させ、燃焼温度が第２の閾値温度以上で、かつ第２の閾値温度より高い第３の閾値温度未満の場合は、加熱部および燃焼部を停止するとともに、空気供給部から供給される空気の供給量の増加を継続するように制御するものであることを特徴とする生ごみ炭化装置。
制御部は、燃焼温度が第３の閾値温度以上の場合に、加熱部および燃焼部の停止を継続するとともに、空気供給部から供給される空気の供給量が最大となるように制御するものであることを特徴とする請求項１記載の生ごみ炭化装置。