JP2013236989A - 生ゴミ処理装置と方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
生ゴミの処理時間が短く、簡素な構造であり、製造コストが低廉であり、保守が容易な、業務用として好適な生ゴミ処理装置を提供することが課題である。
【解決手段】
水平に設置した回転ドラム型の発酵処理槽を使用し、回転ドラムの胴部と側板部が一体となって回転する簡素な構造とし、生ゴミを胴部に固定した回転攪拌翼によって反転攪拌、ならびに貫通軸に固定した固定攪拌翼によって移動攪拌して、通性嫌気発酵と好気発酵を同時に行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、発酵乾燥槽の内部で生ゴミを発酵ならびに乾燥して、生ゴミを減量する生ゴミ処理装置に関し、詳しくは、簡素な構造で、低消費電力で、短時間で発酵を進め、効率よく生ゴミを分解処理して減量する業務用として好適な生ゴミ処理装置に関するものである。

発酵菌を利用して生ゴミを減量処理する装置が種々提案され、実用化されている。

従来は、例えば特許公開２００４−２５１７０号に記載されているように、固定した処理槽内に投入した生ゴミの通気を行うために、処理槽の中に生ゴミの攪拌のための回転羽根を設置し、羽根を回転させていた。

この撹拌羽根による撹拌方法では十分な通気が行われず、かえって生ゴミが団子のように捏ねられることで、水分の蒸発性が悪＜なり、水分過多による嫌気的発酵に陥り易い。
また、攪拌を行うためのトルクが大きいので、駆動装置も大形になり高コストにつながり、攪拌時間も長くなるので電気使用量も大きい。

その欠点を改善するために処理槽を横置回転ドラムとする方法が提案された。例えば特許公開昭５５−７４７８６号に記載されているように、処理槽を横置回転ドラムとして、ドラムを形成する回転しない側板部からゴミの投入、または排出を行う構成としていた。

また、例えば特許公開２００４−１４１７９１号に記載されているように、処理槽を同じく横置回転ドラムとして、発酵温度の維持のための温風の吹き込み、発生する水蒸気や炭酸ガス、あるいはメタンガスの排出のための送気口、排気口をドラムを形成する回転しない側板部を通過するように構成していた。

したがって、胴部は回転し、側板部は固定している構造とならざるを得ないので、この両者の間に回転受け機構ならびにシール機構を置く構造を取らざるを得なかった。

すなわち、横置回転ドラム式生ゴミ処理機では、上述した事情によって、ドラムの胴部だけが回転し、側板部は固定する構造としていたので、ドラム部と内部の生ゴミの重量を支えるため、胴部を載荷して支持する支持ロール機構、および胴部の直径に等しい大径のシール機構が必要であった。

支持ロール機構では複数の回転ロールが必要であり、ならびに大径のシール機構を精度よく製作するのはコストが高く、また保守にも大変な手間がかかっていた。

特許公開２００４−２５１７０号公報 特許公開昭５５−７４７８６号公報 特許公開２００４−１４１７９１号公報

本発明は、生ゴミの処理時間が短く、簡素な構造であり、製造コストが低廉であり、保守が容易な、また悪臭などの環境問題を発生しない、安全に運転でき、効率よく生ゴミを分解処理して減量する、業務用として好適な生ゴミ処理装置を提供するものである。

本発明は、第１の請求項に記した
生ゴミの減量を目的とし
軸の方向を水平に配置した円筒形の回転ドラム式発酵乾燥槽と、該ドラムの中心を貫通して該ドラムを支持する軸を備え、
該ドラムを回転させる駆動機構を設け、
該軸は固定されてあり、
シール機構を該ドラムと該軸の間に設け、
該ドラムの内側面に、攪拌面が回転軸に対して傾斜した複数の攪拌用の羽根を設け、
該軸上に、前記攪拌用の羽根に対して攪拌面が回転軸に対して反対に傾斜した複数の攪拌用の羽根を設け、
該軸は中空であって、一方の端からは空気を送る送気管、他方の端からは空気および発生ガスおよび水蒸気を排出する排気管を挿入してあり、
該送気管および該排気管はドラム内部で該軸より上方に伸び、その先端は下向きに開口しており、
該空気を導入する導管の他方の端には、該ドラムの外側に設置された熱風発生機が連結されており、
該ドラムの胴部の周壁に形成された生ゴミの投入口、および該投入口を閉じる扉を備え、
該ドラムの側板部に形成された処理物排出口、および該排出口を閉じる扉を備え、
該ドラムの回転制御ならびに温湿度制御を行う自動運転制御回路を備え、
全体を外板で覆ったことを特徴とする生ゴミ処理装置である。

さらに本発明は、請求項２に記した生ゴミ処理装置において、
該ドラム内に湿度調整剤兼発酵菌担持材を投入し、
通性嫌気発酵ならびに好気発酵を同時に行うことを特徴とする生ゴミ処理方法である。

さらに本発明は、請求項３に記した生ゴミ処理装置であって、
該ドラムの回転位置を検出するセンサーを設け、
その信号によって、該投入口が所定の位置で自動停止することを特徴とする生ゴミ処理装置である。

さらに本発明は、請求項４に記した生ゴミ処理装置であって、
生ゴミ投入作業時に該投入口の該扉を開けることによって、
該扉と該外板が係止されて、該ドラムの回転が抑止される機構を有することを特徴とする生ゴミ処理装置である。

さらに本発明は、請求項５に記した生ゴミ処理装置であって、
該ドラム内部の温度管理および乾燥のための温風発生機を備え、
該ドラムの内部に湿度センサー、ならびに温度センサーを備え
該熱風発生機の風量と空気温度により温度ならびに湿度を調整することを特徴とする生ゴミ処理装置である。

さらに本発明は、請求項６に記した生ゴミ処理装置であって、
ケーシングの該外板を網状の材料で形成した、
ことを特徴とする生ゴミ処理装置である。

本発明によれば、減量処理時間の短縮が可能で、１日間で生ゴミの量を減縮可能である。すなわち、木質チップを処理槽内に入れて水分調整を行い発酵に最適な湿度とし、また同じ木質チップを同時に発酵菌の保持のための菌床資材とし、発酵温度確保ならびに水分蒸発（乾燥）のため槽内に熱風を導入することで、発酵に最適な温度条件を保つこととした。

また、回転ドラムによる反転攪拌、および回転ドラム内面に固定した羽根、および固定した貫通中心軸上に固定した攪拌面の向きが異なる羽根による軸方向への流動攪拌という２重の攪拌が行われ、処理対象が均質に混合されるようにした。

その結果、十分な通気が可能となり、通性嫌気発酵／好気発酵を同時に進めることで、効率良く生ゴミの減量処理を実現する。

さらに本発明によれば、構造が簡素化できる。すなわち、ドラム回転を使った攪拌方式を採用して攪拌動力を削減し、攪拌駆動装置を小型化した。

従来は、処理槽の内部と外部の間を行き来する気体の配管及び処理物の通路は、回転しない部分に設置する必要があったので、回転ドラムの側板部を固定して、その用途にあてていた。

本発明では中心の貫通固定軸を中空構造とすることで、熱風導入および水蒸気排出の通路とした。加えて、ドラム側板部を常に停止した状態で生ゴミの連続投入ならびに排出を行うことが無いので、ドラムの胴部と側板部を連結することができる。

その結果、ドラム側板部を胴部と一体化して回転することが可能となり、気密シール機構を、胴部の直径程度の大きなものでなく、中心軸の直径程度に小型化した。その結果、特別な設計の気密シールが不要で市販のシール部材を使うことができるようになった。

貫通中心軸が固定なので、ドラム内部の温度ならびに湿度センサーを中心軸に沿って固定して設置することとした。その結果、信号取り出しを目的としたブラシなどの回転信号取出し装置が不要になった。

さらに本発明によれば、構造が簡素になることによって保守の容易化が可能となった。すなわち、回転ドラムの支持ローラを無くすことで、回転部分の保守が不要になる。回転ドラムの気密シールの小型化で、シール部材の交換頻度が下がる。回転信号取出し装置が無いので保守が不要である。

さらに本発明によれば、回転ドラムによって十分に撹拌されるので、好気発酵を促進し、その結果、悪臭の発生を抑制することができる。

さらに本発明によれば、回転ドラムや回転駆動装置、温風送風機などの可動部を、網状の材料で形成したハウジングの内側に格納することで、ドラムが回転している状況が目視確認できる。

また投入口の扉を開けることで、扉がケーシングの外板に係止されるようにしたので、投入作業突然ドラムが回転することがなく安全である。

減量処理時間が短く、小型、低価格であり、環境を汚染しない、安全なゴミ処理装置を実現できる。

外形の斜視図 外板を除いた側面断面図 回転ドラムの側面断面図 外板を除いた正面断面図 生ゴミの処理状況を示す概念図 投入口扉を開いた図

本発明は、生ゴミの減量のために水平に設置した回転するドラムを発酵ならびに乾燥のための処理槽とする生ゴミ処理装置である。図に従い、以下にその構成と動作を説明する。

図１はゴミ処理装置の外形を示した斜視図である。図１（ａ）に示すように、ドラム１をはじめとする生ゴミ処理装置を構成する機器は、長方形の一部を削ぎとった、側面の形状が５角形のハウジング４０の内側に設置される。ハウジング４０は、図１（ｂ）に示すように、鋼材を組み合わせたフレーム４１の周囲を、網状の材料で構成される外板４５で覆った構造である。

図２はゴミ処理装置のハウジングの外板４５を除いた状態で内部の状態を示した側面図である。図２に示すように、発酵ならびに乾燥処理を行う処理槽となるドラム１は、胴部１０ならびに側板部１１ならびに側板部１２を一体化したものである。

ドラム１は、ドラム１の中心を貫通している貫通軸２０の上で、回転ベアリングによって、回転自由に支持されている。図３に示すように、貫通軸２０は、フレーム４１の一部である支持柱４６に取り付けられた軸支持部４２に載荷されて、固定されており、回転しない。

図２に示すように、ドラム１を回転するための機構は、ドラム１に固定したスプロケット２３にチェーン５１を巻回して、減速機５３を介してモータ５４で駆動するものである。

ドラム１は、運転時は、図示しない自動運転制御回路により、指定した時間で、間欠的に回転と停止を繰り返す。

図３は、図２と同じく側面からゴミ処理装置を見た図である。図３（ａ）は貫通軸２０の中心線を通る垂直な平面で切った、すなわち図４に示したＢ−Ｂ’の位置におけるドラム１０の断面図であり、図３（ｂ）はドラム１以外の不要な部分を取り去って見やすくした図である。

また、図４は正面から見た生ゴミ処理装置である。図４（ａ）は外板４５を取り除いた状態であり、図４（ｂ）は図２にＡ−Ａ’で示した位置の断面であって、ドラム１以外の不要な部分を取り去って見やすくした図である。

図３（ａ）に示すように、ドラム１は気密構造である。ドラム１と、固定されている貫通軸２０の間は、軸受部２１に組込まれた回転シールにより気密に保たれている。回転シールは市販の標準品を使うことができる。

図示するように、ドラム１の胴部１０の内側に、小さな回転攪拌翼１９が螺旋線状に並ぶように多数固定設置されている。図３（ａ）では、煩雑を避けるため１つの回転攪拌翼１９にしか符号はつけていないが、図３（ｂ）では、不要な部分を取り去って見やすくして、ドラム１０の分割された半分に取り付けられている全ての回転攪拌翼１９に符号をつけてある。

図３および図４において見てとれるように、回転攪拌翼１９のそれぞれの翼面はドラム１の胴部１０の面に垂直に、かつまたドラム１の回転軸に対して一定の角度をなして取り付けられている。翼面の傾きは、図の左側から見た時にドラム１が右回りに回転する時に、ドラム１の内部の処理対象を側板部１１から側板部１２の方向に送るように、付けられている。

おなじく図３（ａ）および図４（ａ）および図４（ｂ）において見てとれるように、固定攪拌翼２４が、貫通軸２０に直角に、かつ互いに直角をなして中心から４方向に向けて設置されている。また、その翼面は中心軸の方向に対して一定の角度をなして取り付けられている。

翼面の傾きは、図の左側から見た時にドラム１が右回りに回転して、ドラム１の内部の処理対象が右回りに反転する時、回転攪拌翼１９の場合と逆に、側板部１２から側板部１1の方向に送るように、付けられている。

同じく図３に示すように、貫通軸２０は中空構造であって、送気管３１が、その一方の端（図では右側）から挿入されている。ドラム１の内部では、送気管３１は貫通軸２０から直角に立ち上がり、垂直方向から回転方向に一定の角度だけドラムの回転方向に傾いており、その先端部はＵ字状にカーブしており、ドラム１の内側の高い位置で送気口３２が開口している。

図４（ａ）に見えるように、その送気管３１の他端には、ドラム１の外部に設置された熱風発生機５５に接続されており、必要に応じて熱風をドラム１の内部に導入できる。

また、図３（ａ ）に示すように、回転ドラムの内部で、側板部１１に近い位置で、排気管３３が送気管３１と同様の姿勢で、貫通軸２０から直角に立ち上がり、先端はＵ字状にカーブして、排気口３４が下向きに開口している。

排気管３３の他端は貫通軸２０の中空部に開口している。貫通軸２０の中空部の中間部には、図３（ａ）に示すように、仕切板３７が設置されており、排気は図の左側に流れ、排気出口３５を経て外部排気管３６に流出するようになっている。

必要に応じて、この外部排気管３６の他方の端に臭気の吸収／分解設備を接続してもよい。

図２に示すように、ドラム１の胴部１０に生ゴミの投入口１３が形成されていて、その投入口１３を閉じる投入口扉１４が蝶番によって連結されて備えられている。

ドラム１が図示しない自動運転制御回路により自動運転を行っているとき、回転停止スイッチを押すと、図示しない回転位置センサーがドラム１の回転角度を検出して、ドラム１の胴部１０にある投入口１３がハウジング４０の外部投入口４４と同じ位置に来るようにモータ５４を停止する。

図６は、正面側から見たドラム１とハウジング４０のフレーム４１ならびに外板４５の部分断面であり、投入口扉１４を開いた状態を示す図である。図６に示すように、ドラム１が停止した時、外部投入口４４を経由して、投入口１３の投入口扉１４を開けると、投入口扉１４はハウジングの外板４５に作られた外部投入口４４に係止される。これによって、ドラム１の胴部１０と外板４５は一体化されるので、ドラム１は回転しなくなる。

したがって、投入口扉１４を開けて、生ゴミを投入する時、不用意にドラム１が回転しない。

図２ならびに図３ならびに図４（ｂ）に示すようにドラム１０の側板部１２に処理物の残渣の排出口１５を形成してあって、排出口１５を閉じる排出口扉１６が備えられている。投入口１３が外部投入口４４の位置で停止する時、排出口１５は回転の最も低い位置にある。

図３に示すように、貫通軸２０の表面の中央付近に、温度センサー・湿度センサー６１を設置してある。両センサーの信号は、貫通軸２０の中空部に沿って設置された配線６２を経由して、図４に示す制御盤６０に達する。制御盤６０の内部にある図示しない自動制御回路に達した信号は、ドラム１の内部の湿度ならびに温度を測定するのに使われる。

具体的には、熱風発生機５５の風量と熱風温度を制御する。

このように構成された生ゴミ処理装置が運転される様子を図５および図６によって説明する。図５はゴミ処理装置の正面から見て、ドラム１の断面の他に必要な部分のみを描いた、生ゴミの処理状況の概念図である。

まず停止しているドラム１の投入口扉１４を開けて、木材チップからなる湿度調整剤をあらかじめ投入しておく。この木材チップには同時に発酵菌担持材としても働くように、あらかじめ発酵菌が混入されている。

木材チップは発酵菌によっても発酵、消滅しにくいので、長期間にわたって補充せずに使用できる。

次に、スプロケット２４をチェーン５１で駆動して、ドラム１を回転させながら、熱風発生機５５の送風機で適当な量と温度の空気を発生させ、送気管３１へ送りこみ、送気口３２を通してドラム１の内部に導入して、内部を発酵菌の活動に適当な湿度および温度とする。

次に、いったんドラム１を停止して、生ゴミ投入口扉１４を開けて、生ゴミを投入する。扉がハウジング４０の外板４５に係止されているので、投入作業中に何らかの原因で、不意にドラム１０が回ることが無いので、安全に作業ができる。

生ゴミ投入後、ドラム１を回転して、内部の木材チップと生ゴミを攪拌して均質化すると、生ゴミは直ちに発酵を開始する。
内部を発酵菌の活動に最適な湿度および温度に保ち、回転ドラムを適宜間欠的に回転、停止して好気発酵および通性嫌気発酵を同時に進める。

間欠的に回転とは、例えば、一定の時間の１５〜４５％の間は回転し、残りの５５〜８５％の間では回転を停止するものである。これによって、最適な状態で発酵が進み、また電力も節約できる。

ドラム１を回転することにより生ゴミと木材チップからなる処理対象７０は、回転攪拌翼２４によって、図５に示す矢印で示す回転方向Ｒに持ち上げられ、反転攪拌される。また回転ドラムに設置した回転攪拌翼１９ならびに貫通軸２０に設置した固定攪拌翼２４の配置や翼面の方向が異なることによって軸方向に前後に流動攪拌される。

かくのごとくにして、容易に十分な空気を生ゴミに送ることが可能で、好気発酵が進みやすく短時間で発酵処理による減量が可能である。

生ゴミが反転攪拌されると、ドラム１の内部で細かい生ゴミや木材チップが飛散するが、送気管３１ならびに排気管３３のＵ字状の先端に有って、下向きに開口している送気口３２ならびに排気口３４には、それらが飛び込みにくいので目詰りすることがない。

ドラム１を回転するためのトルクは、固定した処理槽において攪拌羽根を回転するのに必要なトルクに比べて遥かに小さい。また、間欠的に回転すればよいので、消費する電力も小さくて済む。

発酵が進むと、生ゴミの発酵容易成分は、最終的に好気発酵によって、水蒸気と炭酸ガスに転換されてゆく。発生した水蒸気と炭酸ガスは排気口３４を、排気管３３を経由して外部排気管３６から大気に放散される。これにより減量が進む。
また、熱風発生機による熱によって乾燥されることによって水分が減少し、減量が進む。

好気発酵が盛んであるので、悪臭が発生しない。

およそ１日間の発酵により、投入した生ゴミの処理を終わり、残渣がほとんど発生しない。したがって、毎日多量の生ゴミが発生する食堂や給食の調理場、食品販売売場など毎日定期的に生ゴミが発生する個所に対応できる。

通常はドラム内の処理対象７０が、ドラムの内容積の５０〜７０％を占めるように運転する。残渣は全くゼロではないので、処理対象７０の量は増加するが、８０％程度を超えたら、余剰分を排出する。また、長時間使用して変質した湿度調整剤兼発酵菌担持材を交換する。それらの場合は回転を停止すると、オーバーフロー口１７が所定の位置になるようにドラム１が自動停止するので、オーバーフロー扉１８を開けて内容物をかき出す。

ハウジング４０は、フレーム４１を網状の材料からなる外板４５で覆った構造であって、内部にある可動の機器に人や動物が触れることがない。また、ドラム１が回転していることが容易に見えるので、動作状況が何時でも確認できて安全である。

１ ドラム
１０ 胴部
１１ 側板部
１２ 側板部
１３ 投入口
１４ 投入口扉
１５ 排出口
１６ 排出口扉
１７ オーバーフロー口
１８ オーバーフロー扉
１９ 回転攪拌翼
２０ 貫通軸
２１ 軸受部
２３ スプロケット
２４ 固定攪拌翼
３１ 送気管
３２ 送気口
３３ 排気管
３４ 排気口
３５ 排気出口
３６ 外部排気管
４０ ハウジング
４１ フレーム
４２ 軸支持部
４３ 軸支持部取付板
４４ 外部投入口
４５ 外板
４６ 支持柱
５１ チェーン
５２ 駆動スプロケット
５３ 減速機
５４ モータ
５５ 熱風発生機
５６ 架台
６０ 制御盤
６１ 温度センサー・湿度センサー
６２ 配線
７０ 処理対象

Claims (6)

1. 生ゴミの減量を目的とし、
   軸の方向を水平に配置した円筒形の回転ドラム式発酵乾燥槽と、該ドラムの中心を貫通して該ドラムを支持する軸を備え、
   該ドラムを回転させる駆動機構を設け、
   該軸は固定されてあり、
   シール機構を該ドラムと該軸の間に設け、
   該ドラムの内側面に、攪拌面が回転軸に対して傾斜した複数の攪拌用の羽根を設け、
   該軸上に、前記攪拌用の羽根に対して攪拌面が回転軸に対して反対に傾斜した複数の攪拌用の羽根を設け、
   該軸は中空であって、一方の端からは空気を送る送気管、他方の端からは空気および発生ガスおよび水蒸気を排出する排気管を挿入してあり、
   該送気管および該排気管はドラム内部で該軸より上方に伸び、その先端は下向きに開口しており、
   該空気を導入する導管の他方の端には、該ドラムの外側に設置された熱風発生機が連結されており、
   該ドラムの胴部の周壁に形成された生ゴミの投入口、および該投入口を閉じる扉を備え、
   該ドラムの側板部に形成された処理物排出口、および該排出口を閉じる扉を備え、
   該ドラムの回転制御ならびに温湿度制御を行う自動運転制御回路を備え、
   全体を外板で覆ったことを特徴とする生ゴミ処理装置。
2. 請求項１の生ゴミ処理装置において、
   該ドラム内に湿度調整剤兼発酵菌担持材を投入し、
   通性嫌気発酵ならびに好気発酵を同時に行うことを特徴とする生ゴミ処理方法。
3. 請求項１の生ゴミ処理装置であって、
   該ドラムの回転位置を検出するセンサーを設け、
   その信号によって、該投入口が所定の位置で自動停止することを特徴とする生ゴミ処理装置。
4. 請求項１の生ゴミ処理装置であって、
   生ゴミ投入作業時に該投入口の投入口扉を開けることによって、
   該投入口扉と該外版が係止されて、該ドラムの回転が抑止される機構を有することを特徴とする生ゴミ処理装置。
5. 請求項１の生ゴミ処理装置であって、
   該ドラム内部の温度管理および乾燥のための温風発生機を備え、
   該ドラムの内部に湿度センサー、温度センサーを備え
   該熱風発生機の風量と空気温度により温湿度を調整することを特徴とする生ゴミ処理装置。
6. 請求項１の生ゴミ処理装置であって、
   該外板を網状の材料で形成した、
   ことを特徴とする生ゴミ処理装置。