JP3115627U - 有機廃棄物の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理槽内の空気温度が過度に高くなった場合に、凝縮器が発生する熱量を減少させると共に、蒸発器の冷却能力を向上させる有機廃棄物の処理装置を提供する。
【解決手段】処理槽１内にそれぞれ連通させた吸気口１１及び送気口１２を経由して処理槽内と空気循環経路を形成するように空調空間２を配設し、空調空間内の吸気側に冷凍サイクル３を構成する蒸発器３１を配置すると共に、冷凍サイクルの主凝縮器３３を空調空間内の送気側に配置し、かつ弁３６分岐により主凝縮器と並列接続させた副凝縮器３４を空調空間外に配置する。さらに副凝縮器３４から蒸発器３１への冷媒を適宜に冷却する別系統の付加冷凍サイクル４を追加してもよい。
【選択図】図１

Description

本願考案は、有機廃棄物を微生物により分解、発酵させて減容積する処理装置に関する。

従来から、好気性微生物を含有する母材と生ゴミ等の有機廃棄物を処理槽内で混合攪拌しながら有機発酵させて、水と炭酸ガスに分解して減容積する各種の有機廃棄物の処理装置がある。このような発酵処理槽は、悪臭の拡散と漏出の防止から密閉状態としているため、発酵および分解の過程で発生する水蒸気や二酸化炭素は臭気除去後の排出と共に、適切な発酵のための温度や湿度の槽内環境の管理が重要な課題となっていた。

特許文献１では、処理槽本体内の空気を循環させる通路内の空気中の水分を除去する水分除去手段および空気加熱手段を通路の空気の流れに沿って順次設ける技術的構成が開示されている。この水分除去手段としては、冷凍サイクル構成要素の蒸発器を、そして空気加熱手段としてはその凝縮器を、又は別構成のヒータを用いている。
特許文献２では、処理槽内の空気を循環させる通路内に、外気冷却による除湿器からなる冷却手段と温水による加熱器からなる加熱手段を配置する技術的構成が開示されている。さらに、温水による加熱器が発生する熱量を調節する機能を設け、処理槽内の温度をより精密に調節することが可能であると記載されている。さらにまた、冷却手段に冷凍サイクルの蒸発器を追加した構成、加熱手段に電気ヒータや冷凍サイクルの凝縮器を追加した構成、およびこれらを組み合わせた構成が開示されている。
特開平９−１１１２ 段落番号００１４、図２等。 特開２００２−８６１１６ 段落番号００２４〜００２７、００２９、００３２〜００３３、図２〜図５等。

上記従来例では、有機廃棄物の分解、発酵により温度上昇して高湿度となった処理槽内の空気を、冷凍サイクルの構成要素である蒸発器を用いて除湿を行い、凝縮器を用いて加熱処理して槽内に戻すことを繰り返す構成となっている。このような同一系の冷凍サイクルの蒸発器と凝縮器とを用いて空気の除湿と加熱を行うことは、処理装置全体のエネルギー効率を高めることができるから好ましいものである。しかしながら、このような同一系の冷凍サイクルを用いた空気調節において不都合が生じる場合があった。それは、処理槽内の有機廃棄物の分解、発酵が盛んに行われることにより処理槽内の空気の温度が過度に高くなった状態では空気加熱が不要なことである。

特許文献１、２では、蒸発器と凝縮器の双方を同一通路内に配置する構成は開示されているが、凝縮器の発生熱量を調節して空気温度を調節する技術的構成についてはなんらの開示も示唆もない。

上記課題を解決するため、本願考案に係る有機廃棄物の処理装置は、以下のように構成している。すなわち、第１考案では、処理槽（１）内に投入した有機廃棄物（Ｗ）を適宜に加熱及び攪拌しながら生物処理する有機廃棄物（Ｗ）の処理装置において、 該空調空間（２）内の吸気側に冷凍サイクル（３）を構成する蒸発器（３１）を配置すると共に、同冷凍サイクル（３）の主凝縮器（３３）を前記空調空間（２）内の送気側に配置し、かつ弁（３６）分岐により上記主凝縮器（３３）と並列接続させた副凝縮器（３４）を前記空調空間（２）外の送気側に配置したことを特徴とする。かかる第１考案の構成により、処理槽内の空気温度が過度に高くなった場合に、主凝縮器から前記空調空間外に配置した副凝縮器に切替えるか、両者を併用するように適宜に冷媒を分流制御することで、空調空間（２）内の主凝縮器が排熱する熱量が調節される。

第２考案では、第１考案における有機廃棄物の処理装置に、さらに冷凍サイクル（３）の副凝縮器（３４）から蒸発器（３１）への冷媒を適宜に冷却する別系統の付加冷凍サイクル（４）を追加したことを特徴とする。
かかる第２考案の構成により、副凝縮器と主凝縮器による冷媒の冷却が不十分である場合、別系統の付加冷凍サイクルを稼動させる。これにより蒸発器に送られる冷媒は第１考案の冷凍サイクルの構成と比較してより低温となり、蒸発器の冷却性能を向上させることができる。
なお、上記で用いた符号は本願考案の理解を助けるために付したものであり、これにより本願考案の技術的思想を限定するものと解釈してはならない。

本願考案に係る有機廃棄物の処理装置によれば、有機廃棄物の処理装置の循環通路内に冷凍サイクルの蒸発器、主凝縮器からなる空気加熱手段の順に配置すると共に、冷凍サイクルの主凝縮器と並列接続した別個の副凝縮器を空調空間外に配置して、いずれか一方または双方を使用することで、空気加熱手段である凝縮器の発生熱量を調節することができる。従って、処理槽内の空気温度を過度に上昇させることなく、有機廃棄物の有機分解、発酵に適した温度に処理槽内を迅速適格に維持可能であり、有機廃棄物の有機分解、発酵処理を効率よく行うことができる。

さらに、前記構成の冷凍サイクルの凝縮器から蒸発器への冷媒を適宜に冷却する別系統の付加冷凍サイクルを追加することで、冷凍サイクルの蒸発器の能力を向上させて空気循環経路内の空気の水分除去性能を高めることができる。

以下、本願考案に係る有機廃棄物の処理装置（以下、「処理装置」と省略。）について図面に基づき詳細に説明する。図１は実施例１における処理装置の外観構成図であり、図２は実施例１における処理装置の説明図であり、図３は実施例１における処理装置の処理作業の工程図である。

実施例１における処理装置Ａ１は、処理槽１、空調空間２、冷凍サイクル３とから主に構成している。処理槽１は耐腐食性金属からなる矩形箱状の容器である。処理槽１の上面は、有機廃棄物および微生物の担体（例えば、おがくず）を処理槽１内に投入するための投入口１０を設け、開閉可能な開閉蓋１０ａを取付けている。処理槽１の背面の上部側には、一端側に吸込口１１を、他端側に送気口１２をそれぞれ開設している。

処理槽１の背面側の近傍には、処理槽１内の空気を流通させる空調空間２を配置している。この空調空間２は、耐酸性金属や樹脂から形成した両端閉塞の矩形筒体であり、処理槽１の略横幅程度の全長を有している。この空調空間２の両端側には通気用の吸気ダクト２０ａおよび送気ダクト２０ｂを接続しており、吸気ダクト２０ａの先端側には吸込口１１を接続し、送気ダクト２０ｂの先端側には送気口１２を接続している。以上の構成により、処理槽１から吸込口１１、吸気ダクト２０ａを介して空調空間２、そして空調空間２から送気ダクト２０ｂ、送気口１２を介して処理槽１内へ流通する空気循環経路を形成している。
また、処理槽１外にはガス圧縮式の冷凍サイクル３を配置している。このガス圧縮式の冷凍サイクルとは、冷媒が膨張弁を通過して膨張する際の気化熱で蒸発器を冷却し、気化した冷媒は圧縮機により圧縮して、凝縮器で凝縮する際の凝縮熱を排熱（放熱）する回路構成であり、冷凍機などに広く用いられているものである。

本願考案の処理装置Ａ１における冷凍サイクル３は、従来構成の冷凍サイクルと同様の膨張弁３０、蒸発器３１、及び圧縮機３２を有しているが、凝縮器については主凝縮器３３および副凝縮器３４の２個体から構成している。圧縮機３２側の配管３５の分岐部には、三方バルブからなる切替弁３６を配置しており、主凝縮器３３のみ、副凝縮器３４のみ、あるいは主凝縮器３３と副凝縮器３４の双方に冷媒の流路を切替えあるいは分流させるようにしている。
蒸発器３１は、空調空間２内の吸込口１１側に配置しており、主凝縮器３３は送気口１２側に配置している。また、空調空間２内の送気口１２側には送気ファン２１を配置している。この送気ファン２１の吸気側は空調空間２内に開口させており、送気側は送気口１２側の送気ダクト２０ｂに接続して処理槽１内へ送気して循環流を形成している。

これら蒸発器３１と主凝縮器３３については、ステンレス鋼などの耐酸性の金属製としている。また、蒸発器３１の下部には排水受け２２を配置しており、排水受け２２には中和剤を充填した中和槽５を接続している。かかる構成により、処理槽１内の空気中の水分は、蒸発器３１を通過する際に凝縮して酸性の排水を生じ、この排水は排水受け２２を経て中和槽５内で中和してから外部に排出される。一方、副凝縮器３４は空調空間２の外側に配置しており、この副凝縮器３４には冷却用の空冷ファンを取り付けている。

続いて、処理装置Ａ１に配設した上記以外の構成物について説明する。処理槽１内の上部空間には噴射ノズル１４を配置しており、処理槽１外の給水手段（図示省略。例えば上水道。）に接続している。また、処理槽１内の上部側には処理槽１の内外空間を連通させる通気管として排気管１５と吸気管１６を取り付けている。排気管１５の先端側にはダイアフラム方式の排気ポンプ１５ａの吸気側を接続している。排気ポンプ１５ａの排気側には消臭器６を接続している。消臭器６としては、悪臭成分を吸着する活性炭などの脱臭層を有するものや悪臭成分をオゾン分解する装置など、悪臭成分を脱臭できるものであれば良い。
吸気管１６には逆止弁１６ａを内蔵しており、この逆止弁１６ａは処理槽１内の気圧が外気圧よりも低くなった場合に開口して、処理槽１内へ外気の吸気を行うようにしている。
加えて、処理槽１内の送気口１２側には温度センサ７０を配置すると共に吸込口１１側には湿度センサ７１を配置して、処理槽１内の温度と湿度を計測している。さらに、処理槽１内の底部側には物温センサ７２を配置して有機廃棄物Ｗの温度を検出するようにしている。

処理槽１の中段高さ位置には、一対の回転軸１３、１３を並列かつ略水平に軸支持している。回転軸１３、１３の一端側は処理槽１外まで貫通させており、処理槽１の外部に配置した駆動モータ１３ａ、１２ａの駆動軸に接続している。これら回転軸１３、１３には放射方向に延びる複数の攪拌翼１３ｂをらせん状に所定間隔で取り付けている。処理槽１の底部側は、断面半円状の湾曲した窪みを並列に形成して、攪拌翼１３ｂが干渉しない程度の間隙を設けた形状としている。また、処理槽１の底部には、有機廃棄物Ｗを加熱するヒータ部１７を配置している。本実施例では、底部の裏面側の空間内に加熱流体（例えば、加熱したオイル、水、不凍液、空気。）を流通させてヒータ部１７とし、処理槽１を加熱するようにしている。

また、処理槽１の下方にはロードセル１８を配置して処理槽１に投入した有機廃棄物Ｗの投入量と、有機廃棄物Ｗの分解、発酵処理による減量分を測定するようにしている。さらに、処理槽１の外部には、制御部７を配置して、温度センサ７０、湿度センサ７１、物温センサ７２およびロードセル１８からの情報に基づき処理装置Ａ１による有機廃棄物Ｗの処理作業の開始から終了までの制御を行うようにしている。
［実施例１の作用］

上記構成を有する実施例１の処理装置Ａ１は以下のように作用する。
<処理作業の開始>
まず、処理装置Ａ１の制御部７を作動させてから、開閉蓋１０ａを開けて好気性微生物を含有させた母材および有機廃棄物Ｗを投入口１０から処理槽１内に投入する。制御部７は、ロードセル１８により母材と有機廃棄物Ｗの投入重量を測定し、有機廃棄物Ｗの投入重量を記憶する。次いで、制御部７は駆動モータ１３ａを作動させて、回転軸１３に取り付けた攪拌翼１３ｂにより有機廃棄物Ｗを攪拌する。この際、物温センサ７２による有機廃棄物Ｗの温度情報が有機廃棄物Ｗの分解、発酵に適した温度以下の場合、ヒータ部１７が有機廃棄物Ｗの加熱を行う。

<有機廃棄物の処理工程>
有機廃棄物Ｗの分解、発酵が始まると、発熱を伴いながら水蒸気と炭酸ガスが発生する。制御部７は、温度センサ７０と湿度センサ７１により、処理槽１内の空気の温度、湿度が所定の作動条件を満たすと判断した場合に冷凍サイクル３と送気ファン２１を稼動させる。
冷凍サイクル３の切替弁３６は、初期状態では主凝縮器３３側が選択されている。冷凍サイクル３が稼動すると、膨張弁３０で減圧された冷媒は気化熱により蒸発器３１を冷却する。蒸発器３１を通過した冷媒は、圧縮機３２に送られて圧縮され、切替弁３６を経由して主凝縮器３３で凝縮されて主凝縮器３３から排熱する。主凝縮器３３を通過した冷媒は再び膨張弁３０に送られる。
送気ファン２１が作動すると、処理槽１の吸込口１１から吸気ダクト２０ａを経由して空調空間２内に取り込まれた処理槽１内の空気中の水分は、冷却された蒸発器３１に接触して凝縮し、排水受け２２から中和槽５に送られ、中和槽５で中和されてから外部に排出される。

蒸発器３１の通過による除湿で冷却された低湿度の空気は、主凝縮器３３と接触して加熱された後、送気ファン２１、送気ダクト２０ｂを経由して送気口１２から処理槽１内に戻される。以上により、処理槽１内の空気は空調空間２を介して、除湿を行い、かつ空気の温度は低下させずに循環することになる。なお、蒸発器３１と主凝縮器３３については、耐酸性の金属により構成しているから、酸性の水蒸気を含む処理槽１内の空気による腐食が防止される。
ここで、温度センサ７０からの処理槽１内の空気温度情報に基づき、処理槽１内の空気温度が過度に高くなったと制御部７が検知した場合、制御部７は、切替弁３６を主凝縮器３３から副凝縮器３４に切替えるか、主凝縮器３３と副凝縮器３４を併用するように調節することで主凝縮器３３が発生する排熱量を低減制御して、主凝縮器３３が発生する余分な熱量を副凝縮器３４から排熱するようにしている。以上の制御により、処理槽１内の有機廃棄物Ｗの温度は、各種微生物の活動に適した４０℃〜８０℃の設定温度内で適格迅速に制御されて維持される。また、湿度センサ７１からの処理槽１内の空気湿度情報に基づき、処理槽１内の空気湿度が各種微生物の活動に適した湿度よりも低くなったと制御部７が検知した場合、適宜に噴射ノズル１４から処理槽１内に水を噴霧することとしている。

また、有機廃棄物Ｗの分解、発酵によって発生した多くの炭酸ガスを含む処理槽１内の空気の一部は、排気管１５から消臭器６を介して処理槽１外に排出される。さらに、処理槽１内の空気が排気管１５から排気されて、処理槽１内の気圧が外気圧よりも低くなった場合、吸気管１６の逆止弁１６ａが開口して処理槽１内への外気の吸気が行われ、処理槽１内の空気が吸気管１６から外部に排気されることはない。また、排気ポンプ１５ａはダイアフラムポンプとしているので、酸性を帯びた水蒸気を含む処理槽１内の空気と排気ポンプ１５ａの構成部品との接触による腐食等の不具合が発生しにくい。

<処理作業の終了>
制御部７は処理槽１の重量が所定重量以下となった時点、あるいは所定の処理時間経過等により有機廃棄物Ｗの処理終了と判断して、冷凍サイクル３を停止し、攪拌翼１３ｂによる処理槽１内の有機廃棄物Ｗの攪拌を停止して、処理操作を終了する。

図４は実施例２における処理装置の外観構成図であり、図５は実施例２における処理装置の構成図であり、図６は実施例２における処理装置の処理作業の工程図である。
実施例２は、実施例１における冷凍サイクル３に別系統の付加冷凍サイクル４を追加配置した処理装置Ａ２である。この付加冷凍サイクル４は副凝縮器３４と蒸発器３１との間に接続した冷却コイル４１により冷凍サイクル３の冷媒を冷却するものである。付加冷凍サイクル４は、蒸発器である膨張弁４０、冷却コイル４１、圧縮機４２、凝縮器４３およびこれらを接続する配管４４から構成しており、凝縮器４３には空冷ファンを取付けている。この付加冷凍サイクル４のＯＮ／ＯＦＦ制御は制御部７により行うようにしている。
なお、実施例２において、実施例１と同一の構成要素で同一の機能を奏するものについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。
［実施例２の作用］

実施例２では、実施例１と異なる有機廃棄物の処理工程についてのみ説明し、他の作用については説明の重複を避けるため省略する。
<有機廃棄物の処理工程>
実施例１では、温度センサ７０からの処理槽１内の空気温度情報に基づき、処理槽１内の空気温度が過度に高くなったと制御部７が検知した場合、制御部７は空調空間２内の主凝縮器３３が排熱する熱量を低減させる。主凝縮器３３の発生熱量を低減させるには、切替弁３６を主凝縮器３３から副凝縮器３４に切替えるか、両者を併用する分流調節を制御部７が行う。

さらに、実施例２では主凝縮器３３と副凝縮器３４による冷媒の冷却が不十分であると制御部７が判断した場合、付加冷凍サイクル４を稼動させる。付加冷凍サイクル４を稼動させると、冷媒は膨張弁４０で膨張して冷却コイル４１で気化する際に冷凍サイクル３の冷媒をさらに冷却するため、蒸発器３１に送られる冷媒は実施例１と比較してより低温となり、蒸発器３１の冷却性能を向上させることとなる。なお、付加冷凍サイクル４の冷却コイル４１を通過した冷媒は、圧縮機４２で圧縮されて凝縮器４３において吸熱され、膨張弁４０で再び膨張して温度が下がり冷却コイル４１を冷却する。実施例２では冷凍サイクル３の冷媒を冷却する付加冷凍サイクル４を稼動させることで、冷凍サイクル３の蒸発器３１の能力向上により空調空間２内の空気の水分除去性能を実施例１よりも高められる。加えて、付加冷凍サイクル４の稼動により冷凍サイクル３の冷媒が十分に冷却されるため冷凍サイクル３自体の機能保護が図られる。付加冷凍サイクル４は、外気温が高い季節や、有機廃棄物の分解、発酵に伴う発熱量が大きい場合に特に有効に機能する。

[他の実施形態の可能性]
実施例では、ガス圧縮式の冷凍サイクル３を用いているが、ガス吸収式の冷凍サイクルを用いることも可能である。また、空調空間２は、処理槽１の背面側に限定されず、例えば、処理槽１の上方に配置することも可能である。さらに、中和槽５には脱臭剤を充填した脱臭槽を接続して、中和後の排水を脱臭処理してから外部に排出するようにしてもよい。中和槽５に脱臭槽を接続した場合、中和された排水はさらに脱臭槽で脱臭処理されて外部に排出される。脱臭槽としては、中和槽５に消臭器６を接続して兼用するようにしてもよい。

実施例１における処理装置の外観構成図である。 実施例１における処理装置の説明図である。 実施例１における処理装置の処理作業の工程図である。 実施例２における処理装置の外観構成図である。 実施例２における処理装置の説明図である。 実施例２における処理装置の処理作業の工程図である。

符号の説明

Ａ１ 処理装置（実施例１）
Ａ２ 処理装置（実施例２）
１ 処理槽
１０ 投入口
１０ａ 開閉蓋
１１ 吸込口
１２ 送気口
１３ 回転軸
１３ａ 駆動モータ
１３ｂ 攪拌翼
１４ 噴射ノズル
１５ 排気管
１５ａ 排気ポンプ
１６ 吸気管
１６ａ 逆止弁
１７ ヒータ部
１８ ロードセル
２ 空調空間
２０ａ 吸気ダクト
２０ｂ 送気ダクト
２１ 送気ファン
２２ 排水受け
３ 冷凍サイクル
３０ 膨張弁
３１ 蒸発器
３２ 圧縮機
３３ 主凝縮器
３４ 副凝縮器
３５ 配管
３６ 切替弁
４ 付加冷凍サイクル
４０ 膨張弁
４１ 冷却コイル
４２ 圧縮機
４３ 凝縮器
４４ 配管
５ 中和槽
６ 消臭器
７ 制御部
７０ 温度センサ
７１ 湿度センサ
７２ 物温センサ
Ｗ 有機廃棄物

Claims (2)

1. 処理槽（１）内に投入した有機廃棄物（Ｗ）を適宜に加熱及び攪拌しながら生物処理する有機廃棄物（Ｗ）の処理装置において、
   前記処理槽（１）内にそれぞれ連通させた吸気口（１１）及び送気口（１２）を経由して処理槽（１）内と空気循環経路を形成するように空調空間（２）を配設し、
   該空調空間（２）内の吸気側に冷凍サイクル（３）を構成する蒸発器（３１）を配置すると共に、同冷凍サイクル（３）の主凝縮器（３３）を前記空調空間（２）内の送気側に配置し、かつ弁（３６）分岐により上記主凝縮器（３３）と並列接続させた副凝縮器（３４）を前記空調空間（２）外に配置したことを特徴とする有機廃棄物の処理装置。
2. 請求項１記載の有機廃棄物の処理装置に、さらに副凝縮器（３４）から蒸発器（３１）への冷媒を適宜に冷却する別系統の付加冷凍サイクル（４）を追加したことを特徴とする有機廃棄物の処理装置。
   
   

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