JP3552616B2

JP3552616B2 - 生ごみ処理装置

Info

Publication number: JP3552616B2
Application number: JP34074699A
Authority: JP
Inventors: 秀人新保; 悦郎藤野; 潤斎藤; 浩司松川; 康二畠; 啓介吉川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP2001149899A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物の力を利用して生ごみを分解処理するための生ごみ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、微生物の力を利用して有機物及び水分を有する生ごみを環境に影響を与えない程度に分解処理（発酵）することが行われており、この生ごみ処理を行うための生ごみ処理装置が知られている。この生ごみ処理装置は、生ごみ処理槽内にバイオチップと称される木質細片などの担体を生ごみ処理材として充填してあり、生ごみ処理槽に設けた生ごみ投入口から生ごみを生ごみ処理槽内に投入し、生ごみ処理材に生息する微生物の働きで生ごみを発酵させて分解処理するようになっている。生ごみの微生物による分解反応は、温度、酸素、水分等の要因に大きく影響され、上記要因のどれか一つが適正範囲外でも分解は進まない。そのため、生ごみ処理材を収納した生ごみ処理槽内の環境を分解に好適な条件に保つ必要がある。
【０００３】
一般的に生ごみが分解する反応は下記で表される。
・炭水化物の分解
Ｃｍ（Ｈ_２Ｏ）ｎ＋ｍＯ_２→ｍＣＯ_２＋ｍＨ_２Ｏ…………（式１）
・タンパク質、脂質の分解
ＣｘＨｙＮｚＯｐ＋ａＯ_２→ＣｕＨｖＮｗＯｑ＋ｂＣＯ_２＋ｄＨ_２Ｏ＋ｅＮＨ_３
…………（式２）
したがって、生ごみの分解に伴って炭酸ガス、アンモニアが発生するが、糖質の分解は一般にタンパク質の分解に先行して行われる。
【０００４】
ところで上記した式１の過程では下記の式３のような反応が起きている。
【０００５】
Ｃ_６Ｈ_１２Ｏ_６→６ＣＨ_３ＣＯＯＨ………………………… （式３）
通常分解過程で生成した有機酸は式１のように炭酸ガスまで酸化されてしまうか、生ごみ処理材に含まれるアルカリ成分により中和されてｐＨを大きく低下させるまでには至らない。ところが、定格量以上の生ごみが投入されたり、糖質の分解が活発な時に生ごみの投入が行われた場合は、上記式３の反応の有機酸生成の部分が支配的となり、処理材のｐＨが低下し、いわゆる酸敗状態となり、投入した生ごみが腐敗状態のまま生ごみ処理槽内に残留してしまう。このような状態になった場合、生ごみ処理材による生ごみの処理ができないので、生ごみ処理材を全量取り出して新しい生ごみ処理材と交換しなければらならず、手間がかかるとともにランニングコストが高くなり、また、全量交換するためにその間生ごみ処理が中断してしまうという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、生ごみ処理を定格量以上の生ごみが投入されたり、糖質の分解が活発な時に生ごみの投入が行われた場合に利用者に生ごみ投入禁止を報知して、酸敗を防止することができ、また、簡単な手段で生ごみ投入禁止状態であるかどうかを検知することができる生ごみ処理装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る生ごみ処理装置は、生ごみ処理槽１内に微生物が生息した生ごみ処理材を収容し、生ごみと共に撹拌して発酵分解処理する生ごみ処理装置２において、生ごみ処理材の温度を検知するための生ごみ処理材温度検知手段３と、生ごみの投入禁止を報知する報知手段４とをを設け、生ごみ処理槽内の生ごみ処理材を加熱する生ごみ処理材加熱用ヒータ２１を含水率検知手段２３からの生ごみ処理材の含水率情報に基づいて制御して、生ごみ処理材温度検知手段３により検知した生ごみ処理材の温度が一定値以上の時に前記報知手段４により生ごみの投入禁止の報知を行う制御手段２５を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、生ごみ処理材の温度が一定温度以上になると、炭水化物の分解が活発に行われている状態である（言い換えると炭水化物が十分に分解していない状態である）とみなして、報知手段４により生ごみの投入禁止を報知するものであり、これにより利用者は生ごみを投入せず、生ごみの分解処理が進んで生ごみ処理材の温度が一定値以下となり、報知手段４による投入禁止の報知がなされなくなった時点で新たに生ごみを投入するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【０００９】
生ごみ処理装置２は図１に示すようなものである。
【００１０】
すなわち図１に示すように、ハウジング８内に生ごみ処理槽１を内装して生ごみ処理装置２が構成してある。生ごみ処理槽１内には撹拌羽根９ａを有する撹拌軸９ｂが架設してあり、モータ３０により撹拌軸９ｂが回転するようになっている。この撹拌羽根９ａ、撹拌軸９ｂにより撹拌手段９が構成してある。生ごみ処理槽１内には微生物が生息したバイオチップと称されるおが屑状の木質細片のような担体よりなる生ごみ処理材が充填してある。ハウジング８の上面には生ごみ投入口１０が設けてあり、生ごみ投入口１０に開閉自在な蓋１１が設けてあり、蓋１１を開けて生ごみ投入口１０から生ごみ処理槽１の上開口を経て生ごみ処理槽１内に生ごみを投入することができるようになっている。
【００１１】
図１に示すように、生ごみ処理槽１の一側部の上部には吸気ダクト１２が設けてあり、他側部の上部には排気経路１３の始端となる排気部１４が設けてあり、この排気部１４には着脱自在にフィルタ１５が設けてある。
【００１２】
排気経路１３の途中には加熱脱臭部１６と熱交換部１７とを備えた脱臭装置１８が設けてある。また、排気経路１３の脱臭装置１８よりも下流側には排気ファン１９が設けてある。排気経路１３は生ごみ処理槽１内の排気を排気部１４から熱交換部１７を経て加熱脱臭部１６に排気を流す上流側流路１３ａと、加熱脱臭部１６で脱臭された排気を熱交換部１７、排気ファン１９を経て終端の排気口２０に排出する下流側流路１３ｂとにより構成してある。ここで、熱交換部１７において上流側流路１３ａを流れる排気と下流側流路１３ｂを流れる排気とは互いに逆方向の流れ、つまり、対向流となるように熱交換部１７内において上流側流路１３ａを流れる排気と下流側流路１３ｂを流れる排気の各流れを設定してある。
【００１３】
加熱脱臭部１６はヒータと白金触媒のような触媒とを有しており、加熱脱臭部１６はアルミニウム等の熱伝導性がよく、また、アンモニア等の臭気で腐敗しない材料により形成してある。
【００１４】
上記の加熱脱臭部１６と熱交換部１７とを備えた脱臭装置１８を含む排気経路１３はハウジング８と生ごみ処理槽１との間の隙間空間内に配置してある。ハウジング８の底板８ａには上記隙間空間に開口する外気取り入れ口２２が設けてある。また、生ごみ処理槽１の排気部１４を設けた側面部と同じ側面部には更に吸気経路の処理槽入口２４が設けてあり、吸気ダクト１２の一端部が上記処理槽入口２４に連通接続してある。吸気ダクト１２には吸気口２６が設けてある。
【００１５】
そして、本発明においては、外気取り入れ口２２→ハウジング８と生ごみ処理槽１との間の隙間空間→処理槽入口２４→吸気ダクト１２→吸気口２６という順路で生ごみ処理装置２の外部から生ごみ処理槽１内に新鮮な外部空気が供給されるようになっていて、外気取り入れ口２２→ハウジング８と生ごみ処理槽１との間の隙間空間→処理槽入口２４→吸気ダクト１２→吸気口２６という一連の流路が吸気経路となっている。
【００１６】
生ごみ処理槽１の側壁の下部には図１に示すように生ごみ処理槽１内の生ごみ処理材を加熱するための生ごみ処理材加熱用ヒータ２１が設けてあり、また、生ごみ処理槽１内の上部（生ごみ処理槽１の側壁の上部又は天面部分）には空気加熱用ヒータ２１ａが設けてあり、生ごみ処理槽１内の上部の空気層の空気を加熱することができるようになっている。
【００１７】
生ごみ処理槽１には生ごみ処理槽１内に収納した生ごみ処理材の温度を検出するための生ごみ処理材温度検知手段３が設けてある。さらに、生ごみ処理装置２には生ごみの投入禁止を報知する報知手段４が設けてあり、この報知手段４としてはランプによる光報知、文字や絵による画像報知、あるいはブザーや音声等の音報知が採用できるものである。
【００１８】
また、生ごみ処理槽１には含水率検知手段２３が設けてある。
【００１９】
図２には本発明の一実施形態の制御ブロック図が示してある。制御手段２５は前述のように含水率検知手段２３からの生ごみ処理材の含水率情報に基づいて生ごみ処理材の温度が一定の温度範囲内になるように生ごみ処理材加熱用ヒータ２１、空気加熱用ヒータ２１ａを制御するだけでなく、モータ３０、排気ファン１９、脱臭装置１８等の制御も行っている。また、生ごみ処理材温度検知手段３により検知した生ごみ処理材の温度が一定以上となると、制御手段２５からの制御信号により報知手段４を制御して生ごみ投入禁止の報知を行うようになっている。
【００２０】
そして、生ごみが投入されると、撹拌手段９を撹拌して生ごみを生ごみ処理材とともに撹拌混合して生ごみ処理材内に生息している微生物の働きで分解処理し、生ごみ処理材の分解により発生した水分及びガスは排気ファン１９を運転することで外部に排気され、この場合脱臭装置１８を運転することで排気中の臭気を脱臭するようになっている。また、含水率検知手段２３により生ごみ処理材の含水率を検知して、生ごみ処理槽１内の生ごみ処理材の温度を微生物が活性化して適正に分解処理が行われる領域となるように上記生ごみ処理材加熱用ヒータ２１や空気加熱用ヒータ２１ａを制御手段２５により制御するようになっている。
【００２１】
ところで、すでに述べたように、生ごみ処理材に生息する微生物により生ごみを分解する場合、生ごみの分解にともなって炭酸ガス、アンモニアが発生するが、生ごみの分解は一般的に炭水化物（糖分）の分解がタンパク質の分解に先行して行われる。生ごみ投入からの経過時間と生ごみ処理材の温度との関係は、図３（ａ）に示すグラフで表すことができ、また、生ごみ投入からの経過時間とガス濃度の関係は図３（ｂ）に示すグラフにより表すことができる。そして、図３（ａ）、図３（ｂ）のグラフから明らかなように、炭酸ガスの発生と生ごみ処理材の温度とは正の相関関係にあり、生ごみ処理材の温度が高い時には炭水化物（糖分）の分解が活発であることを表している。言い換えれば、生ごみ処理材の温度の高いときは炭水化物が十分に分解していないということができる。
【００２２】
そして、図３（ｂ）において、炭酸ガス濃度が最も高い時には糖質の分解が最も活発に行われている最中であり、炭酸ガス濃度が高くなると生ごみ処理材のｐＨは低下する方向となる。一方、糖質の分解から遅れて行われるタンパク質の分解が進むと、アンモニア濃度が次第に上昇し、アンモニアの濃度が上昇するとｐＨが上がる方向となる。したがって、炭酸ガス濃度が高くなってｐＨが低下した時に新たに生ごみを投入すると、既に述べた式３の反応の有機酸生成の部分が支配的となり、生ごみ処理材のｐＨが更に低下し、いわゆる酸敗状態となってしまうので、この段階では生ごみの投入を禁止する必要がある。
【００２３】
そこで、本発明においては、生ごみ処理材の温度を生ごみ処理材温度検知手段３により検知し、生ごみ処理材温度検知手段３で検知した生ごみ処理材の温度が一定値（図３（ａ）においてＴで示す）以上の時に報知手段４により生ごみ投入禁止の報知を行うように制御手段２５により制御するものである。
【００２４】
次に比較例と実施例につき説明する。
【００２５】
（比較例）
生ごみ処理能力が３０ｋｇ／日の生ごみ処理装置２に４０ｋｇ／日の生ごみを投入して実験した。図４（ａ）のように、１回目は生ごみ処理材が３８℃の時に生ごみを投入し、２回目は生ごみ処理材が３８℃の時に生ごみを投入し、３回目は生ごみ処理材が５２℃の時に生ごみを投入した。生ごみ処理材が５２℃の時に３回目の生ごみ投入を行った後ｐＨが急激に低下してｐＨ６以下となって酸敗状態となった。
【００２６】
（実施例）
生ごみ処理能力が３０ｋｇ／日の生ごみ処理装置２に４０ｋｇ／日の生ごみを投入して実験した。生ごみ処理材が５０℃以上となると生ごみ投入を禁止するように設定し、この設定温度（図４（ｂ）においてＴで示す）以上になると報知手段４により生ごみ投入禁止の報知を行うようにし、図４（ｂ）に示すように、１回目、２回目、３回目……ｎ回目の生ごみの投入はいずれも上記報知手段４による投入禁止の報知がなされていない生ごみ処理材温度が５０℃以下の状態の時に行った。この場合、ｐＨの低下もなく、良好な分解が継続してできた。
【００２７】
ところで、生ごみ処理装置２に図５に示す実施形態のように外気温度を検知する外気温度検知手段５を設けたものにおいては、外気温度検知手段５で検知した外気温により生ごみ処理材温度検知手段３で検知した温度を補正手段により補正するものである。例えば、図６においてＡは夏期における生ごみ処理材温度を示し、Ｂは冬期における生ごみ処理材の温度の変化を示しているが、夏期のように外気温度が高い場合には報知手段４によって報知する基準となる温度のしきい値を図６のＴ_１のように上げ、冬期のように外気温度の低い場合には報知手段４によって報知する基準となる温度のしきい値を図６のＴ_２のように下げるように補正するものである。これにより、夏期において必要以上に投入禁止時間が長すぎるのを防止するとともに、冬期において投入禁止時間が短すぎて酸敗が発生するのを防止することができて、外気温に対応して最も効果的に投入禁止の報知を行うことができるものである。
【００２８】
次に、本発明に属するものではないが以下に参考例について説明する。図７には本参考例の制御ブロック図が示してある。本参考例において本発明の実施形態と異なるのは本発明の実施形態における生ごみ処理材温度検知手段３に代えて生ごみ処理槽１内の炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガス検知手段６を設けた点であり、炭酸ガス検知手段６により検知した炭酸ガス濃度が一定値以上の時に報知手段４により生ごみの投入禁止を報知するように制御手段２５により制御するようになっている。つまり、図３のように炭酸ガス濃度が最も高い時には炭水化物（糖質）の分解が最も活発に行われている最中であり、炭酸ガス濃度が高くなると生ごみ処理材のｐＨは低下する方向となる。したがって、炭酸ガス検知手段６により炭酸ガス濃度を検出して前述の式１の分解反応を直接モニターし、炭酸ガス濃度が一定以上となると、炭水化物（糖分）の分解が活発に行われている状態である（言い換えると炭水化物が十分に分解していない状態である）とみなして、報知手段４により生ごみの投入禁止を報知するように制御手段２５により制御するものである。これにより利用者は投入禁止が報知されている間生ごみを投入せず、生ごみの分解処理が進んで生ごみ処理材の温度が一定値以下となり、報知手段４による投入禁止の報知がなされなくなった時点で新たに生ごみを投入するものである。
【００２９】
次に、他の参考例を説明する。図８には本参考例の制御ブロック図が示してある。本参考例において本発明の実施形態及び前述した参考例と異なるのは本発明の実施形態における生ごみ処理材温度検知手段３や前述の参考例における炭酸ガス検知手段６に代えて生ごみ処理槽１内の酸素濃度を検知する酸素検知手段７を設けた点であり、酸素検知手段７により検知した酸素濃度が一定値以下の時に報知手段４により生ごみの投入禁止を報知するように制御手段２５により制御するようになっている。つまり、生ごみ処理槽１内の酸素濃度が低下するということは生ごみ処理槽１内における酸素が消費されて炭酸ガスが発生するということであり、したがって、酸素濃度を検知すれば炭酸ガス濃度を間接的に知ることができるものであり、これにより前述の式１の分解反応をモニターできるものである。そして、図３のように炭酸ガス濃度が最も高い時には糖質の分解が最も活発に行われている最中であり、炭酸ガス濃度が高くなると生ごみ処理材のｐＨは低下する方向となるので、酸素検知手段７により酸素濃度を検知して前述の式１をモニターし、酸素濃度が一定以下となると、炭水化物（糖分）の分解が活発に行われている状態である（言い換えると炭水化物が十分に分解していない状態である）とみなして、報知手段４により生ごみの投入禁止を報知するように制御手段２５により制御するものである。これにより投入禁止が報知されている間利用者は生ごみを投入せず、生ごみの分解処理が進んで生ごみ処理材の温度が一定値以下となり、報知手段４による投入禁止の報知がなされなくなった時点で新たに生ごみを投入するものである。
【００３０】
【発明の効果】
上記の請求項１記載の本発明にあっては、生ごみ処理槽内に微生物が生息した生ごみ処理材を収容し、生ごみと共に撹拌して発酵分解処理する生ごみ処理装置において、生ごみ処理材の温度を検知するための生ごみ処理材温度検知手段と、生ごみの投入禁止を報知する報知手段とを設け、生ごみ処理槽内の生ごみ処理材を加熱する生ごみ処理材加熱用ヒータを含水率検知手段からの生ごみ処理材の含水率情報に基づいて制御して、生ごみ処理材温度検知手段により検知した生ごみ処理材の温度が一定値以上の時に前記報知手段により生ごみの投入禁止の報知を行う制御手段を設けてあるので、炭水化物の分解が活発に行われて生ごみ処理材の温度が一定温度以上になると、報知手段により生ごみの投入禁止を報知することができ、利用者は炭水化物の分解が活発に行われているときに新たな生ごみの投入をしてはいけないことが判り、これによりｐＨが低下して酸敗するのを防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生ごみ処置装置の概略斜視図である。
【図２】同上の制御ブロック図である。
【図３】（ａ）は生ごみ投入からの経過時間と生ごみ処理材温度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は生ごみ投入からの経過時間とガス濃度との関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）は生ごみを投入した場合における経過日数と生ごみ処理材温度とｐＨとの関係を示す比較例のグラフであり、（ｂ）は生ごみを投入した場合における経過日数と生ごみ処理材温度とｐＨとの関係を示す比較例のグラフである。
【図５】参考例の制御ブロック図である。
【図６】同上の夏期と冬期における生ごみ処理材の温度変化と生ごみ投入禁止の報知の基準となる生ごみ処理材の温度との関係を示すグラフである。
【図７】同上の制御ブロック図である。
【図８】他の参考例の制御ブロック図である。
【符号の説明】
１生ごみ処理槽
２生ごみ処理装置
３生ごみ処理材温度検知手段
４報知手段
５外気温度検知手段
６炭酸ガス検知手段
７酸素検知手段

Claims

生ごみ処理槽内に微生物が生息した生ごみ処理材を収容し、生ごみと共に撹拌して発酵分解処理する生ごみ処理装置において、生ごみ処理材の温度を検知するための生ごみ処理材温度検知手段と、生ごみの投入禁止を報知する報知手段とを設け、生ごみ処理槽内の生ごみ処理材を加熱する生ごみ処理材加熱用ヒータを含水率検知手段からの生ごみ処理材の含水率情報に基づいて制御して、生ごみ処理材温度検知手段により検知した生ごみ処理材の温度が一定値以上の時に前記報知手段により生ごみの投入禁止の報知を行う制御手段を設けて成ることを特徴とする生ごみ処理装置。
上記制御手段は生ごみ処理材温度検知手段により検知した生ごみ処理材の温度が５０℃以上の時に報知手段により生ごみの投入禁止を報知するものであることを特徴とする請求項１記載の生ごみ処理装置。