JP2021010860A - 生ごみ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発酵処理部内の圧力の異常な上昇を抑え、生ごみの発酵処理を安全に行うことができる生ごみ処理装置を提供する。【解決手段】生ごみを含む生ごみ処理液を受容し、この生ごみ処理液ＤＷを発酵処理可能な発酵処理部１１と、発酵処理部１１内の圧力を測定する圧力測定手段１３と、発酵処理部１１における生ごみ処理液ＤＷの発酵処理によって発生したバイオガスを消費するバイオガス消費手段１５，１６と、制御装置２０とを備え、制御装置２０は、圧力測定手段１３において測定される圧力に応じて、バイオガス消費手段１５，１６の動作を制御する消費手段制御部を備えており、消費手段制御部は、圧力測定手段１３において測定される圧力が予め定めた消費開始圧力以上である場合に、バイオガス消費手段１５，１６を作動する。【選択図】図１

Description

本発明は、生ごみを発酵処理する生ごみ処理装置に関する。

近年、ごみの減容化等を目的として、生ごみを処理するディスポーザが普及しており、ディスポーザにより粉砕処理された生ごみを処理する装置として、メタン発酵装置が開発されている。

このようなメタン発酵装置としては、例えば、特許文献１に記載されているように、生ごみ等を含んだ生ごみ処理液を可溶化した上で、この生ごみ処理液に対してメタン発酵処理を施すことによってメタンガスを回収するものが提案されている。

このような従来のメタン発酵装置においては、生ごみ処理液を発酵処理する発酵処理部の環境を好適に維持することによって、メタンガスなどのバイオガスを安定して生産できる。

特開２００２−１１９９３７号公報

ところで、生ごみ処理液の発酵処理を一定の効率で行うと、バイオガスの生産は安定するものの、バイオガスが常時発生し続けることになり、発生したバイオガスによって発酵処理部内の圧力が異常値にまで上昇するような事態が生じる。

そこで、従来から、発酵処理部内で発生したバイオガスを一時的に貯留するガスホルダーを設け、ガスホルダー内に一時的に貯留したバイオガスを、適宜消費設備に供給するといった対応が採られている。

しかしながら、上記の対応においてはガスホルダーが必要不可欠であることから、生ごみ処理装置を設置するにあたり、ガスホルダーの設置スペースが必要となるため、生ごみ処理装置を設置するために広いスペースを確保せざるを得ず、また、ガスホルダーの設置に伴うコストの増加が避けられない。一方、容量の小さなガスホルダーを設置する対応も採り得るが、この場合でも上記と同様に、設置スペースを確保する必要があり、また、容量の大きなガスホルダーを設置するためのコストが掛かる。

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであり、発酵処理部内の圧力の異常な上昇を抑え、生ごみの発酵処理を安全に行うことができる生ごみ処理装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る生ごみ処理装置の特徴構成は、生ごみを含む生ごみ処理液を受容し、当該生ごみ処理液を発酵処理可能な発酵処理部と、
前記発酵処理部内の圧力を測定する圧力測定手段と、
前記発酵処理部における前記生ごみ処理液の発酵処理によって発生したバイオガスを消費するバイオガス消費手段と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記圧力測定手段において測定される圧力に応じて、前記バイオガス消費手段の動作を制御する消費手段制御部を備えており、
前記消費手段制御部は、前記圧力測定手段において測定される圧力が予め定めた消費開始圧力以上である場合に、前記バイオガス消費手段を作動する点にある。

上記特徴構成においては、圧力測定手段によって発酵処理部内の圧力を測定し、測定される圧力が予め定めた消費開始圧力以上である場合に、制御装置の消費手段制御部がバイオガス消費手段を作動するようになっている。そのため、生ごみ処理液の発酵処理の進行に伴って、発酵処理によって発生したバイオガスが発酵処理部内に徐々に溜って内部の圧力が上昇した際に、内部の圧力が消費開始圧力に達した時点で、バイオガス消費手段が作動して発酵処理部内のバイオガスが消費される。
したがって、本発明によれば、ガスホルダーを設置しない場合や容量の大きなガスホルダーを設置しない場合であっても、発酵処理部内の圧力が異常値まで上昇するのを防止できる。

また、本発明に係る生ごみ処理装置の更なる特徴構成は、前記発酵処理部における前記生ごみ処理液の発酵処理によって発生した前記バイオガスを外部に排出する第１バイオガス排出手段を備え、
前記第１バイオガス排出手段は、前記圧力測定手段において測定される圧力が予め定めた第１排出開始圧力以上である場合に作動し、
前記第１排出開始圧力は、前記消費開始圧力よりも高く設定される点にある。

上記特徴構成によれば、圧力測定手段によって測定される圧力が、消費開始圧力よりも高く設定される第１排出開始圧力以上である場合に、第１バイオガス排出手段を作動する。即ち、本発明においては、発酵処理部内の圧力が消費開始圧力となってバイオガス消費手段が作動してバイオガスを消費し始めたにもかかわらず、バイオガス消費手段での消費量よりも発酵処理による発生量の方が多いために発酵処理部内の圧力がより高い第１排出開始圧力まで上昇したような場合に第１バイオガス排出手段による排出を開始することができる。
したがって、発酵処理によるバイオガスの発生量がバイオガス消費手段による消費量よりも多い場合であっても、発酵処理部内の圧力が異常値にまで上昇するのを防止できる。

また、本発明に係る生ごみ処理装置の更なる特徴構成は、前記発酵処理部における前記生ごみ処理液の発酵処理によって発生した前記バイオガスを外部に排出する第２バイオガス排出手段を備え、
前記第２バイオガス排出手段は、前記圧力測定手段において測定される圧力が予め定めた第２排出開始圧力以上となる場合に作動し、
前記第２排出開始圧力は、前記第１排出開始圧力よりも高く設定される点にある。

上記特徴構成によれば、圧力測定手段によって測定される圧力が、第１排出開始圧力よりも高く設定される第２排出開始圧力以上である場合に、第２バイオガス排出手段が作動する。即ち、上記特徴構成を備えた生ごみ処理装置においては、第１バイオガス排出手段によるバイオガスの排出を開始したにもかかわらず、発酵処理部内の圧力が上昇して第２排出開始圧力以上となるような場合に第２バイオガス排出手段によるバイオガスの排出を開始することができる。
したがって、発酵処理によるバイオガスの発生量がバイオガス消費手段による消費量よりも多い場合だけでなく、１つのバイオガス排出手段だけでは発酵処理部内の圧力の異常上昇を防止できないような場合も対応できる。

また、本発明に係る生ごみ処理装置の更なる特徴構成は、前記バイオガス消費手段は、
前記バイオガスを燃焼し、燃焼熱によって水を加熱して蒸気を生成するボイラと、
前記バイオガスを燃焼するフレアスタックとからなり、
前記消費手段制御部は、
前記圧力測定手段において測定される圧力に応じて、前記ボイラの動作を制御するボイラ制御部と、
前記圧力測定手段において測定される圧力に応じて、前記フレアスタックの動作を制御するフレアスタック制御部とからなる点にある。

上記特徴構成によれば、圧力測定手段によって測定される圧力に応じて、ボイラ制御部がボイラの動作を制御するとともに、フレアスタック制御部がフレアスタックの動作を制御するようになっている。これにより、発酵処理部内の圧力に応じてボイラ及びフレアスタックの動作を適宜制御して、バイオガスを消費することができ、発酵処理部内の圧力が異常値にまで上昇するのを防止できる。

また、本発明に係る生ごみ処理装置の更なる特徴構成は、前記ボイラで生成した蒸気を蒸気供給路を通して前記発酵処理部に供給するように構成される点にある。

発酵処理部での生ごみ処理液の発酵処理は、３０℃以上の環境下で行うことで処理能力を高めることができる。上記特徴構成によれば、発酵処理部で発生したバイオガスを使用してボイラにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を発酵処理部に供給するため、発酵処理部内で発生したバイオガスを有効に利用し、発酵処理部内の温度を３０℃以上に温めることが可能となる。

また、本発明に係る生ごみ処理装置の更なる特徴構成は、前記ボイラ制御部は、前記圧力測定手段において測定される圧力が、前記消費開始圧力としての予め定めたボイラ作動圧力以上である場合に、前記ボイラを作動し、
前記フレアスタック制御部は、
前記ボイラが作動している場合には、前記圧力測定手段において測定される圧力が、前記消費開始圧力としての予め定めた第１フレアスタック作動圧力以上である場合に、前記フレアスタックを作動し、
前記ボイラが作動していない場合には、前記圧力測定手段において測定される圧力が、前記消費開始圧力としての予め定めた第２フレアスタック作動圧力以上である場合に、前記フレアスタックを作動し、
前記第１フレアスタック作動圧力は、前記ボイラ作動圧力よりも高く設定され、
前記ボイラ作動圧力は、前記第２フレアスタック作動圧力よりも高く設定される点にある。

上記特徴構成によれば、圧力測定手段によって測定される圧力が、消費開始圧力として予め定めたボイラ作動圧力以上である場合に、ボイラ制御部がボイラを作動し、また、圧力測定手段によって測定される圧力が、消費開始圧力として予め定めた第１及び第２フレアスタック作動圧力以上である場合に、フレアスタック制御部がフレアスタックを作動する。

そして、上記特徴構成においては、第１フレアスタック作動圧力をボイラ作動圧力よりも高く設定しており、これにより、ボイラの作動によってバイオガスが消費されているにもかかわらず、その消費量よりも発酵処理による発生量の方が多いために発酵処理部内の圧力がボイラ作動圧力よりも高い第１フレアスタック作動圧力まで上昇したような場合にフレアスタックの作動を開始してバイオガスの消費量を増やすことができ、発酵処理部内の圧力が異常値にまで上昇するのを防止できる。また、上記特徴構成では、ボイラ作動圧力を第２フレアスタック作動圧力よりも高く設定しており、これにより、ボイラが停止した状態で発酵処理部内の圧力が上昇したような場合に、フレアスタックの作動を開始してバイオガスの消費を開始することができ、発酵処理部内の圧力が異常値にまで上昇するのを防止できる。

また、本発明に係る生ごみ処理装置の更なる特徴構成は、前記生ごみ処理装置に異常が発生したことを知らせる報知手段を備え、
前記制御装置は、前記圧力測定手段において測定される圧力に応じて、前記報知手段の動作を制御する報知手段制御部を備えており、
前記報知手段制御部は、前記圧力測定手段において測定される圧力が予め定めた報知開始圧力以下である場合に、前記報知手段を作動し、
前記報知開始圧力は、前記消費開始圧力よりも低く設定される点にある。

生ごみ処理装置においては、生ごみを処理する際に、当該生ごみ処理装置に異常が発生して発酵処理部内の圧力の変化が異常な挙動を示す場合がある。
上記特徴構成によれば、圧力測定手段によって測定される圧力に応じて、制御装置の報知手段制御部が報知手段の動作を制御するようになっており、発酵処理部内の圧力に応じて、生ごみ処理装置に異常が発生したことをユーザに知らせることができる。

また、発酵処理部へ生ごみ処理液を供給できなくなったり、発酵処理部内での発酵処理が正常に進まなくなったりといった異常が発生すると、バイオガスの発生量が減少して発酵処理部内の圧力が異常値にまで低下する。
上記特徴構成によれば、圧力測定手段によって測定される圧力が、消費開始圧力よりも低く設定される報知開始圧力以下である場合に、報知手段制御部が報知手段を作動する。したがって、上記特徴構成を備えた生ごみ処理装置によれば、生ごみ処理装置に上記のような異常が発生して発酵処理部内の圧力が報知開始圧力以下（別の言い方をすれば、発酵処理部内での発酵処理が正常に進行しておらず、十分な量のバイオガスが発生していないと考えられる場合の発酵処理部内の圧力以下）にまで減少した場合に、異常が発生したことをユーザに知らせることができる。

また、本発明に係る生ごみ処理装置の更なる特徴構成は、前記発酵処理部と前記バイオガス消費手段とがバイオガス供給路によって接続されており、
前記バイオガス供給路には、当該バイオガス供給路内に流入した前記生ごみ処理液を前記発酵処理部に返送する処理液返送手段が設けられる点にある。

発酵処理部内の生ごみ処理液の発泡によって、発酵処理部からバイオガス消費手段へとバイオガスを供給するラインに生ごみ処理液が流入し、圧損の増大やラインの閉塞といった問題が生じる場合がある。
しかしながら、上記特徴構成によれば、バイオガス供給路に処理液返送手段が設けられているため、バイオガス供給路内に生ごみ処理液が流入したとしても、この流入した生ごみ処理液が処理液返送手段によって発酵処理部に返送される。
したがって、バイオガス供給路に生ごみ処理液が流入することによって生じる種々の問題の発生を抑えることができる。

一実施形態に係る生ごみ処理装置の概略構成を示す図である。 制御装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る生ごみ処理装置について説明する。尚、以下においては、生ごみ処理装置を、食品工場から排出される生ごみを発酵処理してバイオガスを生成する生ごみ処理装置に適用した場合を例にとって説明する。

〔生ごみ処理装置の構成〕
本実施形態に係る生ごみ処理装置は、生ごみＤを含む生ごみ処理液ＤＷを発酵処理可能な発酵タンク１１（発酵処理部）と、発酵タンク１１内の圧力を測定する圧力センサ１３（圧力測定手段）と、発酵タンク１１における生ごみ処理液ＤＷの発酵処理によって発生したバイオガスを消費するバイオガス消費手段としてのボイラ１５及びフレアスタック１６と、制御装置２０とを備えるとともに、発酵タンク１１内で発生したバイオガスを外部に排出する緊急開放弁Ｖ６（第１バイオガス排出手段）及び水封式安全器１７（第２バイオガス排出手段）や、発酵タンク１１からボイラ１５及びフレアスタック１６にバイオガスを供給するためのバイオガス供給路Ｒ１（配管Ｐ５、配管Ｐ６、配管Ｐ６ａ、配管Ｐ６ｂ）内に流入した生ごみ処理液ＤＷを発酵タンク１１内に返送する処理液返送部１４（処理液返送手段）、生ごみ処理装置に異常が発生したことを知らせる警報器１８（報知手段）を備える。また、生ごみ処理装置は、生ごみＤを破砕処理可能なディスポーザユニット１や、ディスポーザユニット１から生ごみ処理液ＤＷを受け入れて貯留可能な貯留タンク７、貯留タンク７から生ごみ処理液ＤＷを発酵タンク１１に送液可能な２つのポンプ１０ａ，１０ｂなどを備える。

ディスポーザユニット１は、生ごみＤを受容可能なホッパ２、生ごみＤを破砕可能な破砕機３、及び、生ごみ処理液ＤＷを貯留タンク７に送液可能な送液ポンプ４を有する。また、ホッパ２には、生ごみＤの詰まりを防止するためのアジテータ５が設けられ、ホッパ２の下部には生ごみＤを破砕機３に搬送するスクリューフィーダ６が設けられている。このディスポーザユニット１によれば、ホッパ２に投入された生ごみＤは、自重によりホッパ２の下部に設けられた破砕機３に落下して破砕機３により破砕され、破砕後の生ごみＤに水Ｗが混合されて生ごみ処理液ＤＷとなる。

貯留タンク７は、ディスポーザユニット１の送液ポンプ４から送液された生ごみ処理液ＤＷを受容可能な受容口７ａ、生ごみ処理液ＤＷをポンプ１０ａ，１０ｂに送出可能な送出口７ｂ、及びポンプ１０ａ，１０ｂから返送された生ごみ処理液ＤＷを受容可能な戻り受容口７ｃを有する。

ポンプ１０ａ，１０ｂは、貯留タンク７の送出口７ｂに接続された配管Ｐ１に接続されており、具体的に、本実施形態においては、配管Ｐ１から分岐した配管Ｐ１ａにポンプ１０ａ、同じ配管Ｐ１から分岐した配管Ｐ１ｂにポンプ１０ｂが接続されている。また、ポンプ１０ａ，１０ｂの下流側には、配管Ｐ２ａ，Ｐ２ｂがそれぞれ接続されており、この配管Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、それぞれ、発酵タンク１１に向かう配管Ｐ３ａ，Ｐ３ｂと、貯留タンク７に向かう配管Ｐ４ａ，Ｐ４ｂとに分岐している。尚、配管Ｐ３ａと配管Ｐ３ｂとは合流して、配管Ｐ３として発酵タンク１１の受容口１１ａに接続され、配管Ｐ４ａと配管Ｐ４ｂとは合流して、配管Ｐ４として貯留タンク７の戻り受容口７ｃに接続される。また、配管Ｐ３ａ，Ｐ３ｂにはそれぞれバルブＶ１ａ，Ｖ１ｂが設けられ、配管Ｐ４ａ，Ｐ４ｂにはそれぞれバルブＶ２ａ，Ｖ２ｂが設けられている。

平常時において、ポンプ１０ａ，１０ｂは、一方が攪拌用ポンプ、他方が移送用ポンプとして運転される。以下、ポンプ１０ａが攪拌用ポンプ、ポンプ１０ｂが移送用ポンプとして運転される場合を例にとして説明する。

この場合、ポンプ１０ａを攪拌用ポンプとして運転するため、バルブＶ１ａが閉止され、バルブＶ２ａが開放される。これにより、貯留タンク７、配管Ｐ１、配管Ｐ１ａ、ポンプ１０ａ、配管Ｐ２ａ、バルブＶ２ａ、配管Ｐ４ａ、配管Ｐ４、貯留タンク７の順で流体連通する流路（攪拌流路）が形成される。

一方、ポンプ１０ｂを移送用ポンプとして運転するため、バルブＶ１ｂが開放され、バルブＶ２ｂが閉止される。これにより、貯留タンク７、配管Ｐ１、配管Ｐ１ｂ、ポンプ１０ｂ、配管Ｐ２ｂ、バルブＶ１ｂ、配管Ｐ３ｂ、配管Ｐ３、発酵タンク１１の順で流体連通する流路（移送流路）が形成される。

このように、本実施形態に係る生ごみ処理装置においては、２つのポンプ１０ａ，１０ｂの一方を攪拌用ポンプ、他方を移送用ポンプとして使用し、攪拌流路と移送流路とを形成することができる。したがって、定期的にポンプ１０ａ，１０ｂを運転することで、攪拌流路を通じて生ごみ処理液ＤＷを循環させ、生ごみ処理液ＤＷを攪拌して分散液の状態を維持して、生ごみ処理液ＤＷ中に分散した生ごみによる詰まりなどを防止しつつ、移送流路を通じて生ごみ処理液ＤＷを貯留タンク７から発酵タンク１１へと移送することができる。

尚、ポンプ１０ａ，１０ｂは、いずれも、攪拌用ポンプとしても移送用ポンプとしても動作可能である。したがって、例えば、一方のポンプが故障した場合であっても、もう一方の故障していないポンプを攪拌用ポンプ及び移送用ポンプとして使用できるため、生ごみ処理装置の運転を継続できる。

発酵タンク１１は、貯留タンク７から移送された生ごみ処理液ＤＷを受容可能な受容口１１ａ、タンク内の生ごみ処理液ＤＷを攪拌する攪拌機１１ｂ、配管Ｐ５の一端が接続され、タンク内で生じたバイオガスがボイラ１５及びフレアスタック１６に向けて流通する第１ガス出口１１ｃ、配管Ｐ９の一端が接続され、バイオガスが水封式安全器１７に向けて流通する第２ガス出口１１ｄ、並びに配管Ｐ７の一端が接続され、処理液返送部１４から返送された生ごみ処理液ＤＷを受容可能な戻り受容口１１ｅを有する。この発酵タンク１１は、内部にメタン菌などの微生物が存在しており、生ごみ処理液ＤＷに含まれる生ごみを発酵処理してメタンを含むバイオガスを生成できるようになっている。

また、発酵タンク１１内に設けられる攪拌機１１ｂは、タンク内の生ごみ処理液ＤＷを攪拌することで、発酵対象となる生ごみの分散状態及び温度を均一にする目的で設けられている。尚、攪拌機１１ｂは、タイマーにより間欠的に運転するように制御される。

更に、発酵タンク１１内には、当該発酵タンク１１内の温度を測定可能な温度センサ１２が設けられており、この温度センサ１２の測定結果を基に、後述するボイラ１５で生成した蒸気の熱を利用して、発酵タンク１１内が発酵に好適な温度（例えば、５３〜５５℃）に維持されるようになっている。尚、温度センサ１２の測定結果は、後述する測定情報取得部２１に送信される。

圧力センサ１３は、発酵タンク１１内の圧力を測定可能なセンサであり、測定結果を後述する測定情報取得部２１に送信する。

処理液返送部１４は、一端が発酵タンク１１の第１ガス出口１１ｃに接続した配管Ｐ５の他端がタンク１４ａの上部に接続されるとともに、同じくタンク１４ａの上部に配管Ｐ６の一端が接続され、更に、一端が発酵タンク１１の戻り受容口１１ｅに接続した配管Ｐ７の他端がタンク１４ａの底部に接続された構成を備えている。この処理液返送部１４によれば、発酵タンク１１の生ごみ処理液ＤＷの発泡によって、配管Ｐ５内にバイオガスとともに生ごみ処理液ＤＷが流入したとしても、タンク１４ａ内において、バイオガスと生ごみ処理液ＤＷとを分離し、分離した生ごみ処理液ＤＷを配管Ｐ７を通して発酵タンク１１に返送できる。

ボイラ１５は、発酵タンク１１から供給されるバイオガスを燃焼し、燃焼熱によって水を加熱して蒸気を生成する設備であり、後述する制御装置２０のボイラ制御部２３により動作が制御される。

このボイラ１５には、配管Ｐ６から分岐した配管Ｐ６ａが接続されており、配管Ｐ６ａには、バルブＶ３が設けられている。したがって、本実施形態において、発酵タンク１１で発生したバイオガスは、バルブＶ３を開放している場合に、配管Ｐ５、処理液返送部１４、配管Ｐ６、配管Ｐ６ａの順に流通してボイラ１５に供給される。また、ボイラ１５には、内部を水が流通する配管（図示せず）も接続されており、この配管を通して水が供給される。尚、バルブＶ３の開閉は、ボイラ制御部２３により制御される。

また、ボイラ１５には、生成した蒸気が流通する配管Ｐ８が接続されるとともに、配管Ｐ８には、バルブＶ４が介装された配管Ｐ８ａが分岐接続されている。ボイラ１５で生成された蒸気は、配管Ｐ８を通して適宜外部機器に供給されるとともに、バルブＶ４を開放している場合、配管Ｐ８及び配管Ｐ８ａを通して発酵タンク１１内に供給されるようになっており、発酵タンク１１内に蒸気が供給されることで、当該発酵タンク１１の温度を高めることができる。尚、バルブＶ４の開閉は、後述する制御装置２０の温度制御部２８によって制御される。また、本実施形態においては、配管Ｐ８及び配管Ｐ８ａが蒸気供給路Ｒ２を形成する。

フレアスタック１６は、発酵タンク１１から供給されるバイオガスを燃焼する設備であり、後述する制御装置２０のフレアスタック制御部２４により動作が制御される。

また、このフレアスタック１６には、ボイラ１５に接続した配管Ｐ６ａよりも下流側で配管Ｐ６から分岐した配管Ｐ６ｂが接続されており、配管Ｐ６ｂには、バルブＶ５が設けられている。したがって、本実施形態において、発酵タンク１１で発生したバイオガスは、バルブＶ５を開放している場合に、配管Ｐ５、処理液返送部１４、配管Ｐ６、配管Ｐ６ｂの順に流通してフレアスタック１６に供給される。尚、バルブＶ５の開閉は、フレアスタック制御部２４により制御される。

緊急開放弁Ｖ６は、配管Ｐ６における配管Ｐ６ｂの分岐部分よりも下流側に設けられており、後述する制御装置２０の緊急開放弁制御部２５によって開閉が制御される。本実施形態においては、緊急開放弁Ｖ６が開放されている場合に、配管Ｐ６を通してバイオガスが大気に放出される。

水封式安全器１７は、液面上方に空間を残して水が充填される密封タンク１７ａや、液面を検出する液面計（図示せず）などを備えている。密封タンク１７ａには、一端が発酵タンク１１の第２ガス出口１１ｄに接続された配管Ｐ９が、その他端が充填された水の液面よりも下方に位置するように接続されている。また、密封タンク１７ａの上部には、ガス出口１７ｂが形成されており、このガス出口１７ｂに配管Ｐ１０の一端が接続され、この配管Ｐ１０の他端側は開放されている。

この水封式安全器１７によれば、圧力センサ１３で測定される圧力が予め定めた設定圧力以上となった場合に、発酵タンク１１内のバイオガスが、配管Ｐ９、密封タンク１７ａ、配管１０の順に流通して、大気に放出される。

警報器１８は、制御装置２０に付設された警報を発する設備であり、制御装置２０の警報器制御部２６によって作動が制御される。尚、警報器１８は、音や光を発する装置などであり、生ごみ処理装置に異常が発生したことをユーザに知らせることが可能なものであれば、特に限定されるものではない。

図２に示すように、制御装置２０は、測定情報取得部２１や、記憶部２２、ボイラ制御部２３、フレアスタック制御部２４、緊急開放弁制御部２５、警報器制御部２６（報知手段制御部）、処理液供給制御部２７、温度制御部２８の他、生ごみ処理装置の運転に必要な各種機能部（図示せず）を備えている。尚、本実施形態において、ボイラ制御部２３及びフレアスタック制御部２４が消費手段制御部に相当する。

測定情報取得部２１は、温度センサ１２や圧力センサ１３の他、生ごみ処理装置に設けられる各種センサから送信される測定情報を取得する機能部であり、取得した測定情報を各種機能部に送信する。

記憶部２２は、各種情報を記憶する機能部である。本実施形態においては、ボイラ１５やフレアスタック１６の動作制御、緊急開放弁Ｖ６の開閉制御を行う際に用いる判定値として予め定めた報知開始圧力、第１及び第２フレアスタック作動圧力、ボイラ作動圧力、第１排出開始圧力、並びに、停止圧力が記憶されている。尚、これら圧力は、報知開始圧力、停止圧力、第２フレアスタック作動圧力、ボイラ作動圧力、第１フレアスタック作動圧力、第１排出開始圧力の順に徐々に高くなるように予め定めたものである。尚、上述した水封式安全器１７に関する設定圧力としての第２排出開始圧力は、第１排出開始圧力よりも高くなるように設定される。

例えば、報知開始圧力は、１．５ｋＰａ未満に設定され、本実施形態においては１．０ｋＰａである。また、第１フレアスタック作動圧力は、３．６ｋＰａ以上４．０ｋＰａ以下に設定され、本実施形態においては３．７ｋＰａであり、第２フレアスタック作動圧力は、３．０ｋＰａ以上３．３ｋＰａ未満に設定され、本実施形態においては３．２ｋＰａである。ボイラ作動圧力は、３．３ｋＰａ以上３．６ｋＰａ未満に設定され、本実施形態においては３．５ｋＰａである。第１排出開始圧力は、４．７ｋＰａ以上５．３ｋＰａ未満に設定され、本実施形態においては５．０ｋＰａであり、第２排出開始圧力は、６．２ｋＰａ以上６．８ｋＰａ未満に設定され、本実施形態においては６．５ｋＰａである。また、停止圧力は、２．０ｋＰａ以上２．８ｋＰａ未満に設定され、本実施形態においては、２．４ｋＰａである。

ボイラ制御部２３は、圧力センサ１３において測定された圧力に応じて、ボイラ１５の動作を制御する機能部である。本実施形態において、ボイラ制御部２３は、測定情報取得部２１から送信される圧力センサ１３での測定圧力、記憶部２２に記憶されたボイラ作動圧力及び停止圧力を基にボイラ１５の動作を制御する。

より具体的に言うと、ボイラ制御部２３は、圧力センサ１３において測定された圧力がボイラ作動圧力以上である場合に、バルブＶ３を開放するとともに、ボイラ１５を作動させ、ボイラ１５の作動中に圧力センサ１３で測定された圧力が停止圧力以下となった場合に、バルブＶ３を閉止するとともに、ボイラ１５を停止する。

フレアスタック制御部２４は、圧力センサ１３において測定された圧力に応じて、フレアスタック１６の動作を制御する機能部である。本実施形態において、フレアスタック制御部２４は、測定情報取得部２１から送信される圧力センサ１３での測定圧力、記憶部２２に記憶された第１フレアスタック作動圧力、第２フレアスタック作動圧力及び停止圧力を基に、フレアスタック１６の動作を制御する。

具体的に、フレアスタック制御部２４は、ボイラ１５が作動している場合に圧力センサ１３において測定された圧力が第１フレアスタック作動圧力以上となった場合に、バルブＶ５を開放するとともに、フレアスタック１６を作動させ、また、ボイラ１５が作動していない場合に圧力センサ１３において測定された圧力が第２フレアスタック作動圧力以上となった場合に、バルブＶ５を開放するとともに、フレアスタック１６を作動させる。

更に、フレアスタック制御部２４は、ボイラ１５が停止し、フレアスタック１６が作動している状態で、圧力センサ１３において測定された圧力が停止圧力以下となった場合に、バルブＶ５を閉止するとともに、フレアスタック１６を停止させ、また、ボイラ１５及びフレアスタック１６が共に作動している状態で、圧力センサ１３において測定された圧力が第１フレアスタック作動圧力未満となった場合に、バルブＶ５を閉止するとともに、フレアスタック１６を停止させる。

緊急開放弁制御部２５は、圧力センサ１３において測定された圧力に応じて、緊急開放弁Ｖ６の開閉を制御する機能部である。本実施形態において、緊急開放弁制御部２５は、測定情報取得部２１から送信される圧力センサ１３での測定圧力、及び記憶部２２に記憶された第１排出開始圧力を基に、緊急開放弁Ｖ６の開閉を制御する。

具体的に、緊急開放弁制御部２５は、圧力センサ１３において測定された圧力が第１排出開始圧力以上となった場合に、緊急開放弁Ｖ６を開放し、また、緊急開放弁Ｖ６が開放された状態で、圧力センサ１３において測定された圧力が第１排出開始圧力未満となった場合に、緊急開放弁Ｖ６を閉止する。

警報器制御部２６は、圧力センサ１３において測定された圧力に応じて、警報器１８の動作を制御する機能部であり、本実施形態において、警報器制御部２６は、測定情報取得部２１から送信される圧力センサ１３での測定圧力及び記憶部２２に記憶された報知開始圧力を基に、警報器１８の動作を制御する。具体的に、警報器制御部２６は、圧力センサ１３において測定された圧力が報知開始圧力以下となった場合に、警報器１８を作動させる。

処理液供給制御部２７は、ポンプ１０ａ，１０ｂの動作やバルブＶ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ２ａ，Ｖ２ｂの開閉を制御する機能部である。本実施形態において、処理液供給制御部２７は、発酵タンク１１内の生ごみ処理液ＤＷの状態に応じて、ポンプ１０ａ，１０ｂの動作やバルブＶ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ２ａ，Ｖ２ｂの開閉を制御し、攪拌流路及び移送流路を形成しつつ、２つのポンプ１０ａ，１０ｂの一方を攪拌用ポンプ、他方を移送用ポンプとして動作させる。尚、発酵タンク１１内の生ごみ処理液ＤＷの状態としては、温度、濁度、比重、導電率、液位、ｐＨなどであり、これらの状態は、適宜検査装置により検査を行うようにすれば良い。

温度制御部２８は、温度センサ１２において測定された温度に応じて、バルブＶ４の開閉を制御する機能部であり、本実施形態において、温度制御部２８は、発酵タンク１１内に供給する蒸気の量を調整して、発酵タンク１１内の温度が所定の温度（例えば、３０℃以上）となるようにすべく、測定情報取得部２１から送信される温度センサ１２での測定温度を基に、バルブＶ４の開度を調整する。

以上の構成を備えた本実施形態に係る生ごみ処理装置によれば、圧力センサ１３によって発酵タンク１１内の圧力を測定し、測定される圧力が予め定めたボイラ作動圧力以上である場合に、ボイラ制御部２３がボイラ１５を作動させ、また、圧力センサ１３で測定される圧力が予め定めた第１及び第２フレアスタック作動圧力以上である場合に、フレアスタック制御部２４がフレアスタック１６を作動させる。したがって、生ごみ処理液ＤＷの発酵処理の進行に伴って、発酵処理によって発生したバイオガスが発酵タンク１１内に徐々に溜まって内部の圧力が上昇して、ボイラ作動圧力や第１及び第２フレアスタック作動圧力に達した時点で、ボイラ１５やフレアスタック１６が作動して発酵タンク１１内のバイオガスを消費することができるため、ガスホルダーを設置しない場合や容量の大きなガスホルダーを設置しない場合であっても、発酵タンク１１内の圧力が異常値まで上昇するのを防止できる。

また、本実施形態の生ごみ処理装置においては、ボイラ作動圧力を第２フレアスタック作動圧力よりも高く設定しており、ボイラ１５の停止中に発酵タンク１１内の圧力が上昇して第２フレアスタック作動圧力に達したような場合に、ボイラ１５が作動するまで、フレアスタック１６を作動させてバイオガスの消費することで、発酵タンク１１内の圧力が異常値にまで上昇するのを防止できる。

更に、ボイラ１５が停止し、フレアスタック１６が作動している状態で、測定される圧力がボイラ作動圧力以上又は停止圧力以下となった場合には、フレアスタック１６を停止させることができる。したがって、発生したバイオガスをボイラ１５で消費するような場合や発酵タンク１１内の圧力が比較的低く、異常値にまで上昇する虞が低い場合には、フレアスタック１６によるバイオガスの消費を抑えてバイオガスの浪費を防止できる。

更に、本実施形態の生ごみ処理装置においては、第１フレアスタック作動圧力をボイラ作動圧力よりも高く設定しており、ボイラ１５が作動している状態で、発酵タンク１１内の圧力が第１フレアスタック作動圧力に達した場合に、フレアスタック１６を作動させて、ボイラ１５及びフレアスタック１６によってバイオガスを消費できる。したがって、本実施形態の生ごみ処理装置によれば、ボイラ１５でバイオガスが消費されているにもかかわらず、その消費量よりもバイオガスの発生量が多いために発酵タンク１１内の圧力が異常値にまで上昇する虞がある場合に、バイオガスの消費量を増加させることができ、発酵タンク１１内の圧力が異常値まで上昇するような事態の発生をより防止し易くなる。

また、ボイラ１５及びフレアスタック１６が作動している状態で、発酵タンク１１内の圧力が第１フレアスタック作動圧力未満となった場合には、フレアスタック１６を停止させることができる。したがって、ボイラ１５でバイオガスを消費するだけで、発酵タンク１１内の圧力が異常値まで上昇するような事態を防げる場合には、フレアスタック１６によるバイオガスの消費を抑えてバイオガスの浪費を防止できる。

また、この生ごみ処理装置では、第１排出開始圧力を第１フレアスタック作動圧力よりも高く設定しており、ボイラ１５及びフレアスタック１６が作動している状態で、発酵タンク１１内の圧力が第１排出開始圧力に達した場合に、緊急開放弁Ｖ６を開放してバイオガスを大気に放出することができる。したがって、この生ごみ処理装置によれば、ボイラ１５及びフレアスタック１６によってバイオガスが消費されているにもかかわらず、その消費量よりもバイオガスの発生量が多いために発酵タンク１１内の圧力が異常値にまで上昇する可能性がある場合に、バイオガスを大気に放出でき、発酵タンク１１内の圧力が異常値にまで上昇するような事態の発生をより防止できる。

更に、この生ごみ処理装置においては、緊急開放弁Ｖ６が開放された状態で、発酵タンク１１内の圧力が第１排出開始圧力未満となった場合には、緊急開放弁Ｖ６が閉止される。したがって、ボイラ１５及びフレアスタック１６でバイオガスを消費している状態で、発酵タンク１１内の圧力が異常値まで上昇するような事態を防げる場合には、大気へのバイオガスの不必要な放出を中止できる。

また、本実施形態に係る生ごみ処理装置においては、第２排出開始圧力を第１排出開始圧力よりも高く設定しており、ボイラ１５及びフレアスタック１６によるバイオガスの消費が可能、且つ配管Ｐ６を通したバイオガスの大気放出が可能な状態で、発酵タンク１１内の圧力が第２排出開始圧力に達した場合に、発酵タンク１１内のバイオガスが、水封式安全器１７の作用により大気に放出できる。したがって、この生ごみ処理装置によれば、ボイラ１５及びフレアスタック１６によるバイオガスの消費、並びに、配管Ｐ６を通したバイオガスの大気放出だけでは、発酵タンク１１内の圧力の異常上昇を防止できないような場合にも対応できる。

更に、本実施形態の生ごみ処理装置では、ボイラ１５で発生した蒸気を発酵タンク１１内に供給できるようになっており、温度制御部２８によってバルブＶ４の開閉を調整して発酵タンク１１内に供給する蒸気の量を調整できるようになっている。したがって、発酵タンク１１で発生したバイオガスをボイラ１５での蒸気の生成に有効利用して、この生成した蒸気によって発酵タンク１１の温度を調整できる。

更に、本実施形態の生ごみ処理装置においては、処理液返送部１４を設けたことで、配管Ｐ５内にバイオガスとともに生ごみ処理液ＤＷが流入したとしても、処理液返送部１４のタンク１４ａ内でバイオガスと生ごみ処理液ＤＷとを分離して、分離した生ごみ処理液ＤＷを発酵タンク１１に返送できる。したがって、発酵タンク１１からボイラ１５やフレアスタック１６へバイオガスを供給するラインに生ごみ処理液ＤＷが流入することで生じる圧損の増大やラインの閉塞といった問題の発生を抑えることができる。

また、上記生ごみ処理装置では、圧力センサ１３において測定される圧力が、消費開始圧力（ボイラ作動圧力や第１フレアスタック作動圧力、第２フレアスタック作動圧力）よりも低く設定される報知開始圧力以下となった場合に警報器１８が作動する。したがって、十分な量のバイオガスが発生していないなどの異常が生ごみ処理装置に発生したことをユーザに知らせることができる。

〔別実施形態〕
〔１〕上記実施形態においては、バイオガスを消費する手段として、ボイラ１５及びフレアスタック１６を備えた構成としたが、これに限られるものではなく、ボイラ１５及びフレアスタック１６のうちのいずれか一方を備えた構成としても良いし、いずれか一方を複数備えた構成としても良いし、バイオガスを消費する他の手段を備えた構成としても良い。

〔２〕上記実施形態における、圧力センサ１３で測定される圧力に応じたボイラ１５及びフレアスタック１６の動作制御は一例であって、圧力に基づくバイオガス消費手段の制御は適宜変更可能である。

〔３〕上記実施形態では、ボイラ１５が作動していない状態において、圧力センサ１３で測定される圧力が第２フレアスタック作動圧力となった場合にフレアスタック１６を作動させるようにしたが、ボイラ１５が作動している場合にのみフレアスタック１６を作動させるようにしても良い。

〔４〕上記実施形態では、配管Ｐ６を通したバイオガスの大気放出を可能にする構成と、水封式安全器１７の作用によってバイオガスの大気放出を可能にする構成との双方を採用したが、いずれか一方の構成を採用しても良いし、いずれか一方の構成を複数設けるようにしても良い。また、バイオガスを大気に放出する手段を設けない構成を採用しても良い。

〔５〕上記実施形態においては、ボイラ１５で生成した蒸気を発酵タンク１１に供給可能な構成を採用したが、これに限られるものではなく、ボイラ１５で生成した蒸気を発酵タンク１１に供給しない構成を採用しても良い。

〔６〕上記実施形態では、警報器１８を設けた構成を採用したが、必要に応じて、警報器１８を設けない構成を採用しても良い。また、生ごみ処理装置に異常が発生したことを知らせる報知手段としては、警報器１８の他、異常の発生を知らせる表示を制御装置２０等に適宜設けられる表示部に表示する構成を例示できる。

〔７〕上記実施形態では、処理液返送部１４を設けた構成を採用したが、必要に応じて、処理液返送部１４を設けない構成を採用しても良い。

上記実施形態（別実施形態を含む）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、発酵処理部内の圧力の異常な上昇を抑え、生ごみの発酵処理を安全に行うことができる生ごみ処理装置に利用できる。

１１ 発酵タンク（発酵処理部）
１３ 圧力センサ（圧力測定手段）
１４ 処理液返送部（処理液返送手段）
１５ ボイラ
１６ フレアスタック
１７ 水封式安全器（第２バイオガス排出手段）
１８ 警報機（報知手段）
２０ 制御装置
２３ ボイラ制御部
２４ フレアスタック制御部
２６ 警報器制御部（報知手段制御部）
Ｖ６ 緊急開放弁（第１バイオガス排出手段）
Ｒ１ バイオガス供給路
Ｒ２ 蒸気供給路
ＤＷ 生ごみ処理液

Claims (8)

1. 生ごみを含む生ごみ処理液を受容し、当該生ごみ処理液を発酵処理可能な発酵処理部と、
   前記発酵処理部内の圧力を測定する圧力測定手段と、
   前記発酵処理部における前記生ごみ処理液の発酵処理によって発生したバイオガスを消費するバイオガス消費手段と、
   制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記圧力測定手段において測定される圧力に応じて、前記バイオガス消費手段の動作を制御する消費手段制御部を備えており、
   前記消費手段制御部は、前記圧力測定手段において測定される圧力が予め定めた消費開始圧力以上である場合に、前記バイオガス消費手段を作動する生ごみ処理装置。
2. 前記発酵処理部における前記生ごみ処理液の発酵処理によって発生した前記バイオガスを外部に排出する第１バイオガス排出手段を備え、
   前記第１バイオガス排出手段は、前記圧力測定手段において測定される圧力が予め定めた第１排出開始圧力以上である場合に作動し、
   前記第１排出開始圧力は、前記消費開始圧力よりも高く設定される請求項１に記載の生ごみ処理装置。
3. 前記発酵処理部における前記生ごみ処理液の発酵処理によって発生した前記バイオガスを外部に排出する第２バイオガス排出手段を備え、
   前記第２バイオガス排出手段は、前記圧力測定手段において測定される圧力が予め定めた第２排出開始圧力以上となる場合に作動し、
   前記第２排出開始圧力は、前記第１排出開始圧力よりも高く設定される請求項２に記載の生ごみ処理装置。
4. 前記バイオガス消費手段は、
   前記バイオガスを燃焼し、燃焼熱によって水を加熱して蒸気を生成するボイラと、
   前記バイオガスを燃焼するフレアスタックとからなり、
   前記消費手段制御部は、
   前記圧力測定手段において測定される圧力に応じて、前記ボイラの動作を制御するボイラ制御部と、
   前記圧力測定手段において測定される圧力に応じて、前記フレアスタックの動作を制御するフレアスタック制御部とからなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の生ごみ処理装置。
5. 前記ボイラで生成した蒸気を蒸気供給路を通して前記発酵処理部に供給するように構成される請求項４に記載の生ごみ処理装置。
6. 前記ボイラ制御部は、前記圧力測定手段において測定される圧力が、前記消費開始圧力としての予め定めたボイラ作動圧力以上である場合に、前記ボイラを作動し、
   前記フレアスタック制御部は、
   前記ボイラが作動している場合には、前記圧力測定手段において測定される圧力が、前記消費開始圧力としての予め定めた第１フレアスタック作動圧力以上である場合に、前記フレアスタックを作動し、
   前記ボイラが作動していない場合には、前記圧力測定手段において測定される圧力が、前記消費開始圧力としての予め定めた第２フレアスタック作動圧力以上である場合に、前記フレアスタックを作動し、
   前記第１フレアスタック作動圧力は、前記ボイラ作動圧力よりも高く設定され、
   前記ボイラ作動圧力は、前記第２フレアスタック作動圧力よりも高く設定される請求項４又は５に記載の生ごみ処理装置。
7. 前記生ごみ処理装置に異常が発生したことを知らせる報知手段を備え、
   前記制御装置は、前記圧力測定手段において測定される圧力に応じて、前記報知手段の動作を制御する報知手段制御部を備えており、
   前記報知手段制御部は、前記圧力測定手段において測定される圧力が予め定めた報知開始圧力以下である場合に、前記報知手段を作動し、
   前記報知開始圧力は、前記消費開始圧力よりも低く設定される請求項１〜６のいずれか一項に記載の生ごみ処理装置。
8. 前記発酵処理部と前記バイオガス消費手段とがバイオガス供給路によって接続されており、
   前記バイオガス供給路には、当該バイオガス供給路内に流入した前記生ごみ処理液を前記発酵処理部に返送する処理液返送手段が設けられる請求項１〜７のいずれか一項に記載の生ごみ処理装置。
   

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