JP2008036528A - 廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置 - Google Patents

廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】消費電力を抑えながら、排気ファン下部から廃棄物処理装置外への結露による液ダレを防止することができ、清潔な環境を維持することが可能となる廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置を提供する。
【解決手段】投入口22と該投入口を開閉する投入蓋21が設けられた処理槽10を備え、
前記処理槽の投入口から処理槽内に投入された廃棄物と基材との混合物を攪拌し、該廃棄物を分解処理するに際し、前記処理槽内に発生する臭気を伴う排気を加熱脱臭して処理槽外に放出し、廃棄物の処理を行うに当たり、
前記投入蓋の開閉を検知する投入蓋開閉検知手段20を用い、予め設定された時間以上、該投入蓋の開閉が検知されない際に、消費電力を抑えた省電力モードに切り替えた運転制御により、前記廃棄物処理を行う構成とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置に関し、特に排気経路内の結露や結露による廃棄物処理装置外への液ダレを防止し、周囲環境の悪化を防止する廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置に関するものである。
近年、生ごみ等の廃棄物処理手段として、微生物の力を利用した廃棄物処理装置が知られている。
この廃棄物処理装置では、廃棄物を処理槽内でつぎのようにして分解処理される。
処理槽内に廃棄物を分解処理させるため微生物を含む基材を充填し、投入蓋を開いて処理槽に設けた投入口から廃棄物を処理槽内に投入する。そして、基材中に生息する微生物の働きで廃棄物を発酵させ、分解処理される。
このような廃棄物処理装置において、廃棄物の投入が無い場合、廃棄物の投入による水分補充ができないため、この状態で通常運転を続けると処理槽内の基材や廃棄物が乾燥し、微生物の分解能力の低下や微粉が舞う状態となってしまうこととなる。
そのため、従来においては、廃棄物の投入が長期間無い場合、装置の作動を低下させ、あるいは停止させるようにした装置等が提案されている。
例えば、特許文献1、特許文献2等では、投入蓋開閉検知手段が廃棄物の投入が無いと検知すると、加熱手段、送風手段、空気供給手段、撹拌手段の作動を低下させ、あるいは停止させるようにした省電力モードの装置が提案されている。
これらによると、廃棄物の投入が無い場合でも、基材中に、微生物に必要な水分量を維持し、基材の乾燥による微生物の活動低下、微粉の飛散を防止し、さらに消費電力を低減することができる。
また、脱臭装置を備えて処理槽から排出される臭気を帯びた排気を加熱脱臭し、温められた排気を、排気経路を通気して装置外へ排気する廃棄物処理装置が特許文献3等に提案されている。
これらによると、排気経路に加熱した排気を通気するため排気経路での結露を防止することができる。
特開平07−136623号公報 特開平09−271740号公報 特登録03322602号公報
しかしながら、上記従来例のものは、つぎのような問題を有している。
例えば、上記特許文献1、2に記載のものでは、省電力モードに移行した後、処理槽内で温められ体積膨張した気体は、排気経路を通気して装置外へ流れ出ようとする。
そのため、温められた排気が排気経路を通って外部に流れ出る途中で外気に冷やされて、排気経路が結露し、排気ファン下部から液ダレしてしまう恐れがあった。
また、上記特許文献3に記載のものでは、省電力モードが無いことから、廃棄物の投入が予め設定した時間以上無くても、脱臭装置は通常の制御を行うため、消費電力を低減できないという問題が生じる。
本発明は、上記課題に鑑み、消費電力を抑えながら、排気ファン下部から廃棄物処理装置外への結露による液ダレを防止することができ、清潔な環境を維持することが可能となる廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、上記課題を達成するために、つぎのように構成した廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置を提供するものである。
本発明の廃棄物処理方法は、投入口と該投入口を開閉する投入蓋が設けられた処理槽を備え、
前記処理槽の投入口から処理槽内に投入された廃棄物と基材との混合物を攪拌し、該廃棄物を分解処理するに際し、前記処理槽内に発生する臭気を伴う排気を加熱脱臭手段により加熱脱臭し、
前記加熱脱臭された排気を排気ファンにより処理槽外に放出し、廃棄物処理を行う廃棄物処理方法であって、
前記投入蓋の開閉を検知する投入蓋開閉検知手段を用い、予め設定された時間以上、該投入蓋の開閉が検知されない際に、消費電力を抑えた省電力モードに切り替えた運転制御により、前記廃棄物処理を行うことを特徴とする。
また、本発明の廃棄物処理方法は、前記省電力モードにおいて、前記脱臭手段の加熱温度を下げて前記廃棄物処理を行うことを特徴とする。
また、本発明の廃棄物処理方法は、前記省電力モードにおいて、前記排気ファンの回転速度を下げて前記廃棄物処理を行うことを特徴とする。
また、本発明の廃棄物処理方法は、前記省電力モードにおいて、前記撹拌頻度を少なくして前記廃棄物処理を行うことを特徴とする。
また、本発明の廃棄物処理方法は、前記処理槽内の配管の外側に該処理槽内の気体の循環通路を構成する循環ダクトを有し、該循環ダクトにはその一端側に該処理槽内の気体の吸い込み口と、他端側に該気体を送風するための循環ファンが設けられ、
前記省電力モードにおいて、前記循環ファンの回転速度を下げて前記廃棄物処理を行うことを特徴とする。
また、本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物を投入する投入口に、該投入口を開閉する投入蓋を備え、該投入口から投入された前記廃棄物を分解処理する処理槽と、
前記廃棄物を分解処理する際に、前記処理槽内に発生する臭気を伴う排気を加熱脱臭する加熱脱臭手段と、
前記加熱脱臭された臭気を、前記処理槽内及び処理槽外の配管を介して処理槽外に排気する排気ファンと、を有する廃棄物処理装置であって、
前記投入蓋の開閉を検知する投入蓋開閉検知手段が設けられ、
前記投入蓋開閉検知手段によって、予め設定された時間以上、該投入蓋の開閉が検知されない場合に、消費電力を抑えた省電力モードで運転制御が可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明の廃棄物処理装置は、前記脱臭手段が、前記省電力モードにおける該脱臭手段の加熱温度を、低減可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明の廃棄物処理装置は、前記排気ファンは、前記省電力モードにおける該排気ファンの回転速度を、低減可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明の廃棄物処理装置は、前記投入口から投入された前記廃棄物と基材とを混合する攪拌手段を有し、前記攪拌手段は、前記省電力モードにおける該攪拌手段の撹拌頻度を、低減可能に構成されていることを特徴とする。
また、本発明の廃棄物処理装置は、前記処理槽内の配管の外側に該処理槽内の気体の循環通路を構成する循環ダクトを有し、該循環ダクトにはその一端側に該処理槽内の気体の吸い込み口と、他端側に該気体を送風するための循環ファンが設けられ、
前記循環ファンは、前記省電力モードにおける該循環ファンの回転速度を、低減可能に構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、消費電力を抑えながら、排気ファン下部から廃棄物処理装置外への結露による液ダレを防止することができ、清潔な環境を維持することが可能となる廃棄物処理方法及び廃棄物処理装置を実現することができる。
以下に、図を参照して、本発明の実施の形態について説明をする。
但し、本実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置、等は発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
図1は本実施の形態に係る廃棄物処理装置の構成を示す概略斜視図である。
また、図2は図1のA視からみた廃棄物処理装置の概略断面図、図3は本実施の形態に係る廃棄物処理装置の外装カバー装着時の概略斜視図、図4は本実施の形態に係る廃棄物処理装置内の通気経路内の構成を示す図である。
図1及至図4において、1は動力源の正逆回転する駆動モーター、2は駆動モーター1の出力軸先端に固定された小スプロケット、3は小スプロケット2とかみ合うチェーン、4はチェーン3とかみ合う大スプロケットである。
5は廃棄物を撹拌する撹拌羽根、6は撹拌羽根5を回転させる撹拌軸、7は撹拌軸6を支持する軸受けである。
本実施の形態の撹拌手段は、これらの部材によって構成されている。
8は廃棄物処理装置を覆う枠体としての外装部、10は外装部8内に設けられ廃棄物を処理するための(廃棄物)処理槽である。
この処理槽10は、互いに対向して設けられた一対の側壁としての処理槽の右側板14および処理槽の左側板15と、この一対の側壁間に横設された槽部10とを有して構成される。
11(11a、11b)は処理槽10を複数の槽(10b、10c、10d)に仕切るための仕切り板である。処理槽10の下部には、処理槽10を加熱する加熱手段としての面状ヒーター9が設けられる。
12は廃棄物を分解処理させるための基材、13は分解処理の状態を基材の含水率で検知する含水率検知センサーである。
16aは微生物への空気の供給と分解処理で生成する水分と炭酸ガスの排気を行う排気ファン、16bは排気ファンからの排気を廃棄物処理装置外へ排気する排気ファン下部、17は処理槽10内へ外気を取り込む吸気口である。
18は処理槽10内で発生した炭酸ガスを排出する排気口、19は処理槽10の投入蓋21に取付けたマグネット、20は投入蓋21に付けたマグネットを検知する投入蓋開閉検知センサー、21は投入蓋、22は廃棄物を投入する投入口である。
23は全体を制御する制御部、24は通気口、25は処理槽10内から発生する粉塵を取り除く除塵フィルタ、26(26a、26b、26c)は処理槽10内の排気口と外気を連通する排気ダクトである。
27は処理槽10から発生する臭気を帯びた空気を触媒ヒーター27aにより加熱し、酸化触媒27bを用いて脱臭する脱臭手段としての脱臭部、28は脱臭部27の出口温度を検知する温度センサーである。
また、29は外装部8の上部に設けた外気取り入れ口、31は外気取り入れ口から取り入れた外気の流れを強制的に作る通気ファン、30は廃棄物処理装置を覆う枠体としての外装部8の一部である底板である。
32は処理槽10内に設けられた排気ダクト26aの外側に配置され処理槽10内の気体の循環通路を構成するダクト、33は処理槽10内の気体をダクト32に吸い込む気体の吸い込み口、34は処理槽10内の気体を循環する循環ファンである。
35は処理槽10で廃棄物を処理後の分解残渣を排出させる排出口、40は排出口35を開閉する排出蓋、41は処理槽10の排出蓋40に取付けたマグネット、42は排出蓋40に付けたマグネットを検知する排出蓋開閉検知センサーである。
また、36はダクト32内を仕切る隔壁38によって区画された外気の吸気通路における処理槽10内への吸気を加熱する吸気熱交換部であり、37はダクト32内に設けられた処理槽10内を循環する気体を加熱する循環熱交換部である。また、39はダクト32内を仕切る隔壁38によって区画された外気の吸気通路へ外気を取り込む外気口である。
次に、上記のように構成された廃棄物処理装置の作用および動作について説明する。
処理槽10は中央に正逆回転する撹拌軸6を有し、中に基材12が入っている。基材12は、生分解されにくい繊維素が主成分のおが屑でその一粒一粒が多孔質で吸水性と空隙を有し、かつ粒形が複雑で粒子間にも大きな空隙が形成されている。
この空隙により処理生物への空気が供給できることで、廃棄物の分解処理の効率が向上する。
また、このときの混交物中の廃棄物を分解する処理生物は、好気性の微生物や菌である。
また、処理槽10の中の基材12はおが屑以外のそば殻やもみ殻などであっても、空隙を保てて、処理生物への空気を供給できることから基材12として好適である。
また、基材12は本実施の形態においては、生分解されにくい繊維質のおが屑を用いているが、空隙を保てて、処理生物への空気供給できる機能を有するセラミックスであっても良い。
あるいは、生ごみだけを廃棄物処理装置で処理した処理物を種の基材とした基材12を使用しても、既に処理生物が活性状態で生息あるいは休眠していることから、基材12として好適である。
運転中の廃棄物処理装置の投入蓋21を開けると、投入蓋21に取り付けたマグネット19を検知していた投入蓋開閉検知センサー20は、投入蓋21が開かれたと判断し、攪拌状態の時は駆動モーター1が停止する。
ここで、投入蓋21に取り付けたマグネット19と投入蓋開閉検知センサー20とを備える投入蓋開閉検知手段は、処理槽10に取り付けた磁気に反応する磁気センサーで構成されている。
しかし、このような構成に限られず、投入蓋21に突部を設け、その突部を処理槽10側に取り付けた光学センサーで検知するようにしても良い。
また、投入蓋開閉検知センサー20は、本実施の形態においては、非接触式の磁気検知センサーを用いているが、機械式マイクロスイッチであってもよい。
また、投入蓋開閉検知センサー20の取り付け位置は、投入蓋21側あるいは処理槽10側あるいは投入蓋21と処理槽10のどちらか一方に検知センサーを取り付け、他方に検知部材を取り付けても可能である。
次に、廃棄物投入後の攪拌運転について説明する。
廃棄物投入後の駆動モーター1による攪拌運転は、例えば、標準モードでは、通常は30分周期の間に10分間だけ正逆攪拌を行うが、廃棄物が投入された直後は、すぐに攪拌を開始し、30分周期の間に15分間正逆攪拌をするようにする。
これにより、投入された廃棄物を細かく破砕するとともに基材12と満遍なく混交できる。
また、正逆回転を行うことにより、投入された廃棄物が撹拌羽根5や撹拌軸6に絡みつくことを防ぐようにすることができる。
さらに、攪拌は基材12と廃棄物を混交する以外にも、攪拌することで混交物の温度の一定化と、混交物中に含まれる水分を積極的に混交物の外部へ飛ばすことで、混交物の含水率の調整を図ることが可能となる。
また、投入された廃棄物は、24時間以内で分解処理できることから、標準モードでは、廃棄物が30時間以上投入されないときは、攪拌サイクルを10分間攪拌の110分間停止にするようにする。
これにより、攪拌に要する駆動モーター1への電力供給を削減でき、省電力化が可能となる。
この攪拌サイクルは、投入蓋21の閉蓋を検出すると、15分攪拌、20分停止の初期の攪拌サイクルに戻り、以後30分周期の間に10分攪拌の攪拌サイクルを、次に投入蓋21が開けられるまで繰り返す。
また、本実施の形態において、攪拌羽根5は、断面が三角形状であり、攪拌軸6に複数等間隔で取り付けられる構成であるが、攪拌軸6に平板状の攪拌羽根を複数等間隔で取り付けても可能である。
このほかにも攪拌軸6に棒状の攪拌棒を複数等間隔で取り付けても良い。
ここで、処理槽10の断面形状は、基材12の全体が均一に軽い作用で攪拌されるように、図1に示すように、ほぼ半円以上の円弧部を有する略U字形状になっている。
そして、円弧部の円弧の中心と略一致して水平方向に攪拌軸6を設けている。この攪拌軸6には攪拌羽根5が複数枚等間隔で固定されている。
なお、本実施の形態では、処理槽10に攪拌軸6を横架させているが、攪拌軸を処理槽に鉛直方向に設けてもよい。
また、この時、撹拌により、水分と炭酸ガスが撹拌停止時以上に発生することから、排気ファン16aの排気流量を増加し、吸気口17からの空気の供給と同時に、分解で発生する水分と炭酸ガスを処理槽10の外部へと排出するようにする。
これにより、処理槽10内の混合物が多湿気味になることを防止でき、混合物の含水率の調整を図ることが可能となる。
また、このときの排気ファン16aの取り付け位置は、本実施の形態では、排気口18に連通する脱臭部27を通過後、排気ダクト26内に排気ファン16aを取付けているが、代わりに吸気口17にファンを取付けて吸い込ませても同様の効果が得られる。
また、吸気口17に取り付けるファンは、処理槽10内に約40℃から約70℃に加熱した空気を送ることのできる熱風ファンでもよい。
吸気口17に熱風ファンを取り付けることにより処理槽10内の気体の温度を上昇させることができる。
処理槽10内の気体の温度が上昇することで気体に含まれる飽和水分量が増すことから、時間あたりの通気流量が同じであれば、短時間で混合物中の水分をより多く処理槽10から外へ出すことができる。
吸気口17への熱風ファンの取り付けは、混合物が多湿気味になるときに混合物の含水率を調整する手段として有効である。
また、排気口18と連通する排気ダクト26内に排気ファン16aを設け、かつ吸気口17に熱風ファンを設ける構成にすることでも上記と同様の効果が得られる。
このようにして、1槽目の処理槽10bに投入された廃棄物と基材12が満遍なく混合されて分解処理が始まる。
1槽目の処理槽10bで分解処理された処理物が増えてくると処理槽10内に設けられた仕切り板11a、11bからオーバーフローし、処理物は2槽目の処理槽10c、3槽目の処理槽10dに、順次移動する。
そして3槽目の処理槽10dに処理物が蓄積されると、排出口35から処理物を回収することができる。本実施の形態では、仕切り板11により処理槽10を3槽に仕切られているが、2槽あるいは4槽以上に仕切っても良い。
さらに、含水率検知センサー13で測定した結果に応じて撹拌運転時間を制御することも可能である。
例えば、撹拌の間欠運転時間を通常は、30分周期の間に10分間撹拌していたのを、基材状態が乾燥気味の時は、60分周期の間に10分間とする。
これにより、必要充分な撹拌時間として撹拌過多により基材12が破砕されるのを防ぎ基材12の寿命を伸ばすことができる。
また、含水率検知センサー13で測定した結果に応じて、撹拌サイクルと排気流量を調整することで、基材と廃棄物の混合物の含水率を調整することが可能となる。
処理槽10内が多湿気味になると、嫌気性の菌が増殖し、硫化水素等を発生し、臭気状態が悪臭となることから、基材12と廃棄物の混合物を含水率20%から60%の範囲内に調整することが望ましい。
また、水分が多くなると、撹拌に必要なトルクが大きくなり、動力に無理が生じたり、基材12が微粉化されているときは、水分を含むと粘土状になりやすい傾向がある。
基材12が粘土状になると、分解効率が極端に低くなることから、このようなときには、全量または半分以上の基材12の交換が必要となる。
また、このときの基材状態測定手段である含水率検知センサー13は、1対の電極を直接処理槽10内の基材12に接触させ、1対の電極間に電圧を印加して、基材12間を流れる電流を測定し、基材12の含水率を測定する抵抗方式である。
ここで、基材12と廃棄物の混合物は、投入される廃棄物である生ごみの種類により弱アルカリ性や弱酸性に変わることから、抵抗方式における、混合物に直接接触する電極を構成する材質は、耐酸性、耐アルカリ性に優れたステンレス材を使用すると良い。
本実施の形態では、汎用性があり、価格の安いステンレス材のネジを電極として使用されている。
また、含水率検知センサー13はヒーターとサーミスタを組み合わせた熱容量方式で有っても良い。
あるいは、含水率検知センサー13は処理槽10を加熱する加熱手段としての面状ヒーター9と面状ヒーター9の温度を測定する温度検知センサー(不図示)で構成され、処理槽加熱制御に用いられるものをそのまま使用する構成であっても良い。
基材12と廃棄物の混合物は、含水率が大きい場合、熱伝導性が低下する。
熱伝導性が低下した状態で処理槽10内の温度を制御する場合、その所要時間が長くなることから、つぎのように前記廃棄物を含む基材12の含水状態等を測定することができる。
すなわち、面状ヒーター9の温度が予め設定された温度閾値に達した後において、面状ヒーター9を作動させたとき或はその作動を停止させたときの、前記温度検知センサーの出力変化から、前記廃棄物を含む基材12の含水状態等を測定することができる。
処理槽加熱制御と含水率検知センサー13を兼ねることで、従来の装置では別途に設けられていた含水率検知センサー13を設置する必要がなくなり、装置のコストダウンや省スペース化を図ることができる。
つぎに、廃棄物投入が中断したり、投入量が低下したときには、撹拌等によって基材12が乾燥しすぎる場合が生じる。
このような場合には、基材12中の微生物が乾燥によって活性化が鈍り処理効率が低くなるばかりではなく、基材12が微粉化したときには飛散したりして、周囲を汚すという問題が生じる。
また、これらの場合には微粉末に混入している菌も飛散することから、安全衛生上好ましくない。
このような場合、排気口18に設けた除塵フィルタ25により微粉末を外部に出さないようにすることで上記問題を補うことができる。
また、除塵フィルタ25は排気口18に機械的に係合または蝶ネジやパチン錠で固定することで、器具を使用しないで人手にて取り外すことができる。
除塵フィルタ25を取り外せることで、除塵フィルタ25にとりついた基材の微粉末を容易に清掃することが可能である。
更に、処理槽10から発生する臭気を帯びた空気は、脱臭部27で触媒ヒーター27aにより加熱され、酸化触媒27bを用いて脱臭されて排気ダクト26を通して処理機外へ排気される。
次に、以上のような廃棄物処理装置の構成のもとでの、脱臭部27からの排熱利用について説明する。
本実施の形態では図1または図3のように、脱臭部27を処理槽の右側板14近傍に設ける。
また、処理槽10内に脱臭部27通過後の排気を通す槽内配管としての排気ダクト26aを配設し、処理槽の左側板15に槽外配管としての排気ダクト26bを配設し、処理槽10の下側に槽外配管としての排気ダクト26cを配設する。そして、排気ファン16aを通して外気へ放出する構成とした。
また、処理槽10内に設けられた排気ダクト26aの外側に、通気路を構成するダクト32を設ける。そして、ダクト32内を仕切る隔壁38によって仕切られた一方の通気路に処理槽内への吸気を加熱する吸気熱交換部36と、もう一方の通気路に槽内を循環する気体を加熱する循環熱交換部37を設けた。
また、吸気熱交換部36は外気を取り込む外気口39と、他端に処理槽10内に吸気する吸気口17を設け、処理槽10内への吸気を加熱する構成とした。
また循環熱交換部37は処理槽10内の気体をダクト32に吸い込む気体の吸い込み口33と、他端に処理槽10内の気体を循環する循環ファン34を設けて、処理槽10内の気体を循環する構成とした。
このような構成にすると、脱臭部27から発生した高温(標準モードで250℃)の空気は排気ダクト26内で伝熱現象が発生する。
すなわち、熱移動とよばれる有限の温度差がある物体間には熱の移動が発生し、脱臭部27から発生した熱が移動中に奪われていくもので、この伝熱現象を利用して処理槽10や廃棄物処理装置を温めることができる。
また、循環熱交換部37では循環ファン34によって吸い込まれた処理槽10内の気体が、脱臭部27から発生した高温(標準モードで250℃)の空気と熱交換されて処理槽10内の気体を加熱することができる。
さらに、循環ファン34によって処理槽10内の気体が循環されることにより、処理槽10内の気体温度が上昇し基材12及び処理物からの水分蒸発が促される。
伝熱現象には熱伝導、対流伝熱、放射伝熱の形態があり、実際の伝熱系では一つの形態の伝熱現象が単独で起こることは希である。
しかし、各々の絡み合いを考えると複雑なものとなるため、ここでは熱伝導に限定して説明する。
本実施の形態において、排気ダクト26内の熱と受け取る側の空気との間には熱伝導によるフーリエの法則が適用され、次のように表現される。
Q=k(TH−TC)/σA
(但し、A:物体の面積(m2)、Q:単位時間(s)の間に伝わる熱量(W)、(TH−TC)/σ:温度勾配、k:熱伝導率(W/m・K))
以上の法則式から、温度を効果的に熱交換するには物質の種類(材質)と状態(温度と圧力)によって定まる熱伝導率kの値を十分に考慮しなければならない。さらに、一般的に伝熱量に影響を与えるものとして、伝熱面の形状や大きさ、流動状態なども含まれる。
以上のことに注意して、排気ダクト26の形状、材質を選定しなければならない。本実施の形態では、排気ダクト26の材質にSUS304を用いた。
排気ダクト26aと、排気ダクト26bの間で大きく熱交換をしている。
これは、上記フーリエの法則の式の
(TH−TC)/σ
で表わされる温度勾配が大きいためである。
また、このように配管することで処理槽10内の空気に排気ダクト26aの伝熱現象により熱を与えることができる。そして、結果処理槽10内の空気温度が上昇することで飽和蒸気圧の関係より処理槽10の水分をより多く空気に含むことができ、処理槽10内が多湿状態の時、有効である。
ここで処理槽10内の気体1m当たりに含まれる水分量が増えたことによって、一定量の水分(水蒸気)を処理槽10外へ放出すれば良い場合には、つぎのようにすることが可能となる。
すなわち、処理槽10内の気体1m当たりに含まれる水分量が増えた分、脱臭部27を通過させるこれらの水分(水蒸気)を含む処理槽10からの排気量を少なくすることが可能となる。
したがって、設計時に排気能力が小さく消費電力の小さな排気ファンを選定することができる。
また、排気量を少なくできることから触媒ヒーター27aによる加熱時間を少なくして消費電力を低減することができ、電気代の削減が可能である。
理想的には、処理槽10内の気体の飽和水蒸気量まで含ませる(相対湿度で100%まで)ことができれば、最も効率の良い水分(水蒸気)排出が可能となる。
本実施の形態における脱臭部27は、白金合金などの酸化触媒27bの上流側に、触媒ヒーター27aを配置し、触媒ヒーター27aを通過する排気ガスを所定の温度(この場合250℃)まで加熱し、酸化触媒27bに接触させて脱臭する。
この時、触媒ヒーター27aが排気ガスの昇温に必要とする電力は、概略、処理槽10から排気される排気ガスの流量に比例し、排気ガスの流量が少なくてよい場合は、触媒ヒーター27aによる供給する電力量は少なくて済む。
本実施の形態においては、以上の説明から明らかなように、処理槽10内に設けられた排気ダクト26aの外側に処理槽10内の気体の循環通路を構成するダクト32を設けられる。
また、ダクト32内を仕切る隔壁38によって仕切られた一方の通気路に吸気熱交換部36を設けられる。
これらにより、外気口39から吸気された外気が、脱臭部27から発生した高温(標準モードで250℃)の空気と熱交換されて処理槽10内へと加熱吸気されることから、処理槽10内は吸気した外気により混合物が冷やされることがなくなる。そして、廃棄物の分解が効率良く進む。
さらに、ダクト32内を仕切る隔壁38によって仕切られた他方の通気路に循環熱交換部37を設け、処理槽10内の気体をダクト32に吸い込む気体の吸い込み口33と、他端に処理槽10内の気体を循環する循環ファン34が設けられる。
これらにより、処理槽10内の気体を循環し、水分排出量を向上させた分、これらの水分(水蒸気)を含む排気ガスの流量を下げることが可能となる。
つまり、消費電力の小さな排気ファンを採用することが可能であるとともに、触媒ヒーター27aによる加熱時間を少なくして脱臭部27の消費電力の低減化を図ることができる。
さらに、脱臭部27から発生した高温(標準モードで250℃)の排気ガスを、排気ダクト26aを通した後、排気ダクト26b、26cに通すことにより処理槽10内に熱を還元することができ、脱臭部27で与えた熱を満遍なく利用できる。
また、排気ダクト26cでの熱交換は面状ヒーター9の運転コストの削減にもつながる。
図1の装置で外気25℃のとき、排気ダクト26cでの熱交換だと処理槽10下部の排気ダクト26c近傍では約40℃で保温することができ、排気ダクト26cを配設する効果により面状ヒーター9は、処理槽10以外への放熱を削減することができる。
また、排気ファン16aは脱臭部27より下流側に構成している。
これは、理想気体の状態式である
pv=RT
(但し、p:圧力、v:体積、R:気体定数、T:絶対温度(K))
等の考えを反映して構成したものである。
気体は一般的に熱を加えると等圧状態では体積が膨張するため、常温では体積が膨張していないので容易に脱臭部27を通過するが、高温状態では脱臭部27で大きな抵抗を発生し、容易に通過できなくなる。
そのため、図5(a)のように排気ファン16aを脱臭部27の上流側に構成すると脱臭部27内を加圧する形となり、脱臭部27の抵抗により進めない気体は排気口18と脱臭部27との間に発生した隙間から漏れてしまい、結果として臭気が発生してしまう。
そのため、図5(b)のように排気ファン16aを脱臭部27より下流側に設けて脱臭部27内を減圧し、途中の隙間から臭気が漏れないような構成とされている。
また、本実施の形態においては、脱臭部27を処理槽の右側板14側に、排気ダクト26bを処理槽の左側板15側に構成している。
このように構成すると、基材12に与える熱源は処理槽10下部に取り付けた面状ヒーター9だけでなく、処理槽10の両側板、排気ダクト26aによる上方からも熱を与えられる。
このため、基材12の温度を四方全体から効率良く与えることができ、温度むらを削減することで処理効率の向上を図ることができる。
さらに、処理槽10の下側に排気ダクト26cを構成すると、より効果的である。
また、排気ダクト26bは、処理槽側板14、15のうち少なくともいずれか一方に設けられていればよく、処理槽側板14、15のうち少なくともいずれか一方においては排気ダクト26bのみで処理槽10を加熱するとよい。
これにより処理槽側板14、15にヒーターを設ける必要がなくなり、装置構成の簡素化及び消費電力の低減を図ることができる。
脱臭部27を処理槽10の下側に配設し、脱臭部27通過後の排気を、まず、処理槽の右側板14の排気ダクト26bに通し、その後、処理槽10内の排気ダクト26aに通してから、処理槽の左側板15の排気ダクト26bに通しても良い。
この場合には、処理槽の右側板14と処理槽の左側板15とで温度差が発生するが断熱材等で温度調整を行うことで図1に記す構成と同様な効果が得られる。
ここで、脱臭部27や排気ダクト26bは処理槽10(処理槽側板14、15)に直接当てず、隙間(または介在部材)を設けた方がよい。
脱臭部27内の排気や排気ダクト26b内の排気は温度が高温である。そして、処理槽に直接当てると空気のような熱伝導率が低いものを通らないため処理槽側板14、15を高温に温めてしまい、その結果、廃棄物を処理する微生物が高温により死滅してしまうためである。
そして、排気ダクト26bは処理槽の左側板15を介して効率良く基材12に熱を与えるため、本実施の形態では、排気ダクト26bを処理槽の左側板15側面を5〜10mmの隙間を設けて通気させる構成としている。
処理槽の左側板15側面を通気させるのは、空気の熱伝導率は大変低いため、排気ダクトを処理槽側板から5〜10mm以上離してしまうと、排気ダクトから伝熱する熱を十分に伝えられないためである。
そのため、図6(a)、図6(b)、図6(c)、図6(d)に示すように、基材12が担持されている箇所と対応する箇所を通るようにすることが望ましい。例えば、排気ダクト26bと、攪拌羽根5による攪拌領域と、を攪拌軸6の軸方向に投影してなるそれぞれの投影部が、少なくとも一部領域が重なっているとよい。
これにより、側壁からも積極的に処理槽10に熱を与えることができ、さらに、その熱を効率良く基材12に与えることが可能である。
また、排気ダクト26bは処理槽の左側板15側に構成しているため廃棄物処理装置の幅方向のスペースを必要とする。
そこで、省スペース化のために攪拌軸6を軸支する軸受け7の出っ張り部分よりも幅方向に突出することのない排気ダクト26にする。
例えば、排気ダクト26bは、処理槽の左側板15に略直交する方向において、処理槽の左側板15から軸受け7の端部近傍までの領域に配設されるようにする。
ここで、排気ダクト26bの断面形状は、円形状にするよりも、装置の幅方向に突出することの少ない略長方形などの形状とした方が、通気面積を広くとれるので有効である。
このように、排気ダクト26bを構成することにより、排気ダクト26bを用いるために廃棄物処理装置の幅を広げる必要がなくなるため、省スペース化を図ることができ、結果的に材料の削減につなげられる。
また、排気ダクト26bを設けてある空間を処理槽の左側板15(の外壁)と外装部8とで囲い、排気ダクト26bの空間を閉じられた室(閉空間)にしてもよい。
閉じられた室にすることで伝熱した気体を閉じ込めることができ、処理槽の左側板15へ与える熱のむらを減らすことができ、処理槽の左側板15全体をより効果的に暖められる。
さらに、外気との境をつけることで廃棄物処理装置の保温にもつながり、排熱を利用して温めるため運転コストの削減も図れ、運転効率を向上させることができる。
また処理槽10内を複数の槽に仕切る仕切り板11(11a、11b)を備え、投入された廃棄物が順次オーバーフローし、投入口22と反対側の処理槽10dに分解処理後の残渣物を取り出すための排出口35を備えたものにおいては、つぎのように構成する。
すなわち、処理槽10内に設けられた排気ダクト26aの外側に処理槽10内の気体の循環通路を構成するダクト32を設ける。
そして、ダクト32内を仕切る隔壁38によって仕切られた一方の通気路に処理槽内への吸気を加熱する吸気熱交換部36と、もう一方の通気路に槽内を循環する気体を加熱する循環熱交換部37を設けた構成とする。
また、吸気熱交換部36は外気を取り込む外気口39と、他端に処理槽10内に吸気する吸気口17を設け、処理槽10内への吸気を加熱する構成とした。
また、前記投入口22の側に処理槽10内の気体をダクト32に吸い込む気体の吸い込み口33を設け、前記排出口35の側に処理槽10内の気体を循環する循環ファン34を設けている。
このような構成により、投入口22から1槽目の処理槽10bに投入された廃棄物は撹拌羽根5を有する撹拌軸6を回転させることにより、処理槽10内に充填された基材12と満遍なく撹拌混合されて分解処理が始まる。
1槽目の処理槽10bで分解処理された処理物が増えてくると処理槽10内に設けられた仕切り板11a、11bからオーバーフローした処理物は2槽目の処理槽10c、3槽目の10dに移動する。
そして、3槽目の処理槽10dに処理物が蓄積されると、排出蓋40を開けて排出口35から処理物を回収することができる。
また、排出蓋40にはマグネット41が取り付けられており、排出蓋40を開ける。
これにより、排出蓋40に取り付けられたマグネット41が排出蓋開閉検知センサー42から離れ、排出蓋開閉検知センサー42が切れることで排出蓋40が開けられたことを制御部23は検出できる。
排出蓋40を開けた時に駆動モーター1が回転しているときは停止する。
処理物の排出口35からの排出は、排出スタートスイッチ(図示せず)を押すことで駆動モーター1が回転し、撹拌羽根5が3槽目の処理槽10dの処理物を排出口35から外部へ押し出すことで排出できる。
この時の駆動モーター1の回転は、正方向回転と逆方向回転を交互に繰り返すことでも可能であり、回転時間については一定時間の回転でも可能であり、スイッチの操作で排出動作を停止することでも可能である。
本実施例では、排出口35に対して処理物をかきあげる方向での一方向の回転が、排出時間が短く好適である。
ここで、排出蓋40に取り付けたマグネット41と排出蓋開閉検知センサー42とを備える排出蓋開閉検知手段は、処理槽10に取り付けた磁気に反応する磁気センサーで構成されている。
しかし、ここのような構成に限られず、排出蓋40に突部を設け、その突部を処理槽10側に取り付けた光学センサーで検知しても良い。
また、排出蓋開閉検知センサー42は、本実施の形態においては、非接触式の磁気検知センサーを用いているが、機械式マイクロスイッチであってもよい。
また、排出蓋開閉検知センサー42の取り付け位置は、排出蓋40側あるいは処理槽10側あるいは排出蓋40と処理槽10のどちらか一方に検知センサーを取り付け、他方に検知部材を取り付けても可能である。
また、廃棄物が投入される1槽目の処理槽10bは、投入された廃棄物が水分を含んでいたり、分解処理に伴う水分の発生により含水率が20〜60%と高めで、微生物が活性し易い環境である。
これに対して、3槽目の処理槽10dから排出される処理物は乾燥状態の方が廃棄処理が容易となることから、乾燥させることが望まれる。
また、吸気熱交換部36では外気口39から吸気された外気が、脱臭部27から発生した高温(標準モードで250℃)の空気と熱交換されて処理槽10内へと加熱吸気される。
また循環熱交換部37では循環ファン34によって吸い込まれた処理槽10内の気体が、脱臭部27から発生した高温(標準モードで250℃)の空気と熱交換されて処理槽10内の気体を加熱することができる。
さらに、循環ファン34によって処理槽10内の気体が循環されることにより、処理槽10内の気体温度が上昇し基材12及び処理物からの水分蒸発が促される。そして、処理槽10内の気体1m当たりに含まれる水分量が増えて、混合物中に含まれる水分を蒸発させて混合物の外部へ排出する能力が向上する。
以上のような廃棄物処理装置の構成のもとでの、本発明の特徴的構成である制御モードについて説明する。
廃棄物の投入の有無は、投入蓋開閉検知センサー20が投入蓋21の開閉を検知することによって検知している。
すなわち、投入蓋開閉検知センサー20が投入蓋21の開蓋を検知した時に廃棄物の投入が開始されたと判断し、投入蓋開閉センサー20が投入蓋21が開状態から閉状態になったことを検知した時に廃棄物の投入が完了したと判断している。
あるいは、投入蓋21の開閉により停止した運転動作を再起動するスタートボタン(不図示)を押したことを検知した時に廃棄物の投入が完了したと判断している。
運転モードには、標準モード、除湿モード、保湿モードの3つのモードを設けている。
また、消費電力を低減する省電力モードには休止モード、長期休止モードを設けている。省電力モードは前回の廃棄物投入からの経過時間により、まず休止モードとなり、その後、廃棄物の投入が無い状態が所定時間続くと長期休止モードへ移行する。
廃棄物投入完了後、直ちに選択された運転モードでの運転を開始する。
標準モードで運転中は、予め設定した時間毎(例えば4時間毎)に含水率検知センサー13にて基材の含水率を測定し、その含水率により適湿状態では標準モード、多湿状態では保湿モード、乾燥状態では除湿モードに自動的に切り替える制御を行っている。
図7に示す標準モードは、撹拌頻度は初回が30分に15分撹拌、2サイクル以降は30分毎に10分撹拌である。そして、排気ファン16aは高速回転、循環ファン34は30%Duty、触媒ヒーター27aは250℃、1槽目の面状ヒーター9は70〜80℃、2、3槽目の面状ヒーター9は80〜90℃に制御している。
また、図7に示す保湿モードは、撹拌頻度は初回が30分に15分撹拌、2サイクル以降は60分毎に10分撹拌である。そして、排気ファン16aは低速回転、循環ファン34は10%Duty、触媒ヒーター27aは250℃、1槽目の面状ヒーター9は70〜80℃、2、3槽目の面状ヒーター9は80〜90℃に制御している。
また、図7に示す除湿モードは、撹拌頻度は初回が30分に15分撹拌、2サイクル以降は30分毎に15分撹拌である。そして、排気ファン16aは高速回転、循環ファン34は100%Duty、触媒ヒーター27aは280℃、1槽目の面状ヒーター9は80℃、2、3槽目の面状ヒーター9は90℃に制御している。
図7に示すように前回の廃棄物投入から、標準モードでは30時間以上、保湿モードでは20時間以上、除湿モードでは70時間以上経過すると、消費電力の節約を図る休止モードへ自動的に移行する制御を行っている。
休止モードは、撹拌頻度は120分に10分撹拌、排気ファン16aは低速回転、循環ファン34は撹拌開始後15分間回転である。
また、触媒ヒーター27aは250℃、1槽目の面状ヒーター9は70〜80℃、2、3槽目の面状ヒーター9は80〜90℃に制御している。
休止モードでの運転は、新たに廃棄物が投入されるまで、つまり、投入蓋開閉検知センサー20が投入蓋21の開蓋を検知するまで続けられる。
休止モードでは、撹拌頻度、排気ファン16a及び循環ファンの34の風量を減少させることで、消費電力を低減し、長期間にわたり廃棄物の投入が無く、基材12が乾燥しやすい状況でも水分排出を抑えて、基材12と廃棄物の乾燥を防止することができる。
また、処理槽内からの排気は触媒ヒーター27aで250℃まで加熱されるため、外気に冷やされても排気ダクト26内で結露し、排気ファン下部16bから液ダレをおこすことはない。
また、図7に示すように、標準モード、保湿モード、除湿モードにおいて、前回の廃棄物投入から120時間以上経過すると長期休止モードへ自動的に移行する制御を行っている。
投入された廃棄物は、24時間以内で分解処理できることから、120時間以上経過した時には分解により発生する臭気はほとんどない。
そのため、触媒ヒーター27aの加熱温度を低くしても廃棄物処理装置外へ臭気が漏れることはない。
したがって、長期休止モードでは、撹拌頻度は240分に10分撹拌、排気ファン16aは低速回転、循環ファン34は撹拌開始後30分間回転となる。そして、触媒ヒーター27aは100℃、1槽目の面状ヒーター9は35℃、2、3槽目の面状ヒーター9は35℃に制御しても、廃棄物処理装置外へ臭気が漏れることはない。
長期休止モードでの運転は、新たに廃棄物が投入されるまで、つまり、投入蓋開閉検知センサー20が投入蓋21の開蓋を検知するまで続けられる。
すなわち、長期休止モードでは、休止モードよりも撹拌頻度、循環ファン34の風量、触媒ヒーター27a及び面状ヒーター9の加熱温度を減少させる制御を行っている。
このため、消費電力を低減し、長期間にわたり廃棄物の投入が無く、基材12が乾燥しやすい状況でも、水分排出を抑えて、基材12と廃棄物の乾燥を防止することができる。
また、処理槽からの排気は触媒ヒーター27aで100℃まで加熱されるため、外気に冷やされても排気ダクト26内で結露し、排気ファン下部16bから液ダレをおこすことはない。
このように、廃棄物の投入が無い場合に休止モード、長期休止モードへ移行することで消費電力を低減することができる。
それと共に、休止モード、長期休止モードでの制御を行っても、触媒ヒーター27aで処理槽内からの排気を加熱することにより、排気ダクト26の結露を防ぎ、排気ファン下部16bからの液ダレを防止する廃棄物処理装置を提供することができる。
以上の本実施の形態によれば、予め設定した時間以上、廃棄物の投入が無い場合に省電力モードに移行し、省電力モードで運転中も、処理槽内からの排気を、排気経路を経て処理槽外へ排気されるまで結露しない温度に加熱するように制御することができる。
これにより、処理槽内の湿った温かい気体が排気経路を通って流れ出る時に外気に冷やされて排気経路が結露するのを防ぐことができる。
また、結露による排気ファン下部から廃棄物処理装置外への液ダレを防止でき、廃棄物処理装置周辺を清潔に保つことが可能となる。
さらに、脱臭装置の加熱温度を下げるように制御することで、消費電力の低減が可能となる。
本発明の実施の形態に係る廃棄物処理装置の構成を示す概略斜視図である。 図1のA視から見た廃棄物処理装置の概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る廃棄物処理装置の外装カバー装着時の概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係る廃棄物処理装置内の通気経路内の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る廃棄物処理装置内の脱臭部と通気ファンとの位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る廃棄物処理装置の概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る廃棄物処理装置の運転仕様を示す図である。
符号の説明
1:駆動モーター
2:小スプロケット
3:チェーン
4:大スプロケット
5:撹拌羽根
6:撹拌軸
7:撹拌軸を支持する軸受け
8:外装部(枠体)
9:面状ヒーター(加熱手段)
10、10b、10c、10d:処理槽
11:仕切り板
12:基材
13:含水率検知センサー
14:処理槽の右側板(側壁)
15:処理槽の左側板(側壁)
16a:排気ファン
16b:排気ファン下部
17:吸気口
18:排気口
19:投入蓋に取り付けたマグネット
20:投入蓋開閉検知センサー
21:投入蓋
22:投入口
23:制御部
24:通気口
25:除塵フィルタ
26、26a、26b、26c:排気ダクト(管路)
27:脱臭部(脱臭手段)
27a:触媒ヒーター
27b:酸化触媒
28:温度センサー
29:外気取り入れ口
30:底板
31:通気ファン
32:ダクト
33:気体吸い込み口
34:循環ファン
35:排出口
36:吸気熱交換部
37:循環熱交換部
38:隔壁
39:外気口
40:排出蓋
41:排出蓋に取付けたマグネット
42:排出蓋開閉検知センサー

Claims (10)

  1. 投入口と該投入口を開閉する投入蓋が設けられた処理槽を備え、
    前記処理槽の投入口から処理槽内に投入された廃棄物と基材との混合物を攪拌し、該廃棄物を分解処理するに際し、前記処理槽内に発生する臭気を伴う排気を加熱脱臭手段により加熱脱臭し、
    前記加熱脱臭された排気を排気ファンにより処理槽外に放出し、廃棄物処理を行う廃棄物処理方法であって、
    前記投入蓋の開閉を検知する投入蓋開閉検知手段を用い、予め設定された時間以上、該投入蓋の開閉が検知されない際に、消費電力を抑えた省電力モードに切り替えた運転制御により、前記廃棄物処理を行うことを特徴とする廃棄物処理方法。
  2. 前記省電力モードにおいて、前記脱臭手段の加熱温度を下げて前記廃棄物処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の廃棄物処理方法。
  3. 前記省電力モードにおいて、前記排気ファンの回転速度を下げて前記廃棄物処理を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の廃棄物処理方法。
  4. 前記省電力モードにおいて、前記撹拌頻度を少なくして前記廃棄物処理を行うことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の廃棄物処理方法。
  5. 前記処理槽内の配管の外側に該処理槽内の気体の循環通路を構成する循環ダクトを有し、該循環ダクトにはその一端側に該処理槽内の気体の吸い込み口と、他端側に該気体を送風するための循環ファンが設けられ、
    前記省電力モードにおいて、前記循環ファンの回転速度を下げて前記廃棄物処理を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の廃棄物処理方法。
  6. 廃棄物を投入する投入口に、該投入口を開閉する投入蓋を備え、該投入口から投入された前記廃棄物を分解処理する処理槽と、
    前記廃棄物を分解処理する際に、前記処理槽内に発生する臭気を伴う排気を加熱脱臭する加熱脱臭手段と、
    前記加熱脱臭された臭気を、前記処理槽内及び処理槽外の配管を介して処理槽外に排気する排気ファンと、を有する廃棄物処理装置であって、
    前記投入蓋の開閉を検知する投入蓋開閉検知手段が設けられ、
    前記投入蓋開閉検知手段によって、予め設定された時間以上、該投入蓋の開閉が検知されない場合に、消費電力を抑えた省電力モードで運転制御が可能に構成されていることを特徴とする廃棄物処理装置。
  7. 前記脱臭手段は、前記省電力モードにおける該脱臭手段の加熱温度を、低減可能に構成されていることを特徴とする請求項6に記載の廃棄物処理装置。
  8. 前記排気ファンは、前記省電力モードにおける該排気ファンの回転速度を、低減可能に構成されていることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の廃棄物処理装置。
  9. 前記投入口から投入された前記廃棄物と基材とを混合する攪拌手段を有し、前記攪拌手段は、前記省電力モードにおける該攪拌手段の撹拌頻度を、低減可能に構成されていることを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の廃棄物処理装置。
  10. 前記処理槽内の配管の外側に該処理槽内の気体の循環通路を構成する循環ダクトを有し、該循環ダクトにはその一端側に該処理槽内の気体の吸い込み口と、他端側に該気体を送風するための循環ファンが設けられ、
    前記循環ファンは、前記省電力モードにおける該循環ファンの回転速度を、低減可能に構成されていることを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の廃棄物処理装置。
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