JP3646107B2 - 生ごみ処理機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理槽内に投入された生ごみを分解媒体中の微生物により分解処理する構成のものにあって、前記処理槽内の収容物の水分率を検出する手段を備えた生ごみ処理機に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この種の生ごみ処理機は、上部が開口した処理槽の内部に、有機物を分解する微生物（例えばバチルス菌）を含んだおが屑や木のチップ、ピートモス、パームピートなどの多孔質体からなる分解媒体（基材）を収容し、この分解媒体及び投入される生ごみ（厨芥）を、処理槽内に配設された撹拌体により撹拌混合する構成となっている。
【０００３】
処理槽内に投入された生ごみは、分解媒体に生息した微生物により分解処理される。この分解処理に使用される微生物は、一般に好気性微生物であり、空気中の酸素の存在下によって生ごみ（有機物）を分解する。また、一般に微生物は水分の存在下で有機物を分解して消化することから、分解媒体中の水分は生ごみの分解に大きな影響を与える。因みに、一般に生ごみのほぼ８０％は水分であり、さらに有機物を分解すると、水と二酸化炭素が生成される。しかし、このままでは水分が過剰で、分解媒体中に空気が入りにくくなり、分解が停滞する。反対に分解媒体が乾燥し過ぎると、微生物が代謝する上での水分が不足し、分解し難くなる。
【０００４】
一般に、この種の生ごみ処理機においては、分解媒体中の水分率が３０〜５０％程度が好ましいとされる。水分率が６０％を越えると、水分が分解媒体を覆ってしまい、酸素が微生物に十分に行き渡らなくなり、嫌気発酵を起こし、腐敗臭を発生するようになる。水分率がさらに多くなると、分解媒体が泥状となり、分解媒体および生ごみを撹拌混合するための撹拌体の撹拌トルクが増え、撹拌体への負荷が大きくなる。反対に水分率が２０％より小さくなると、微生物の分解に必要な水分が不足するため、投入された生ごみはただ乾燥するだけで、ほとんど分解しないばかりか、分解媒体が粉化して、排気と共に生ごみ処理機の外部へ埃として放出され、処理機周囲を汚す原因となる。
【０００５】
このように、分解媒体を活性化するには水分率管理が重要であることから、分解媒体等の収容物の水分率を検出する水分センサを設け、その検出結果に基づく動作制御を行なうことで効果的に分解処理を行なうことが考えられている。
【０００６】
この場合、水分センサは、例えば数Ｗ程度のヒータと、温度検出用のサーミスタとを備えた構成で、処理槽の外面に取り付けられる。水分率は次のようにして検出する。まず、水分センサのヒータにより処理槽の壁を介して内部の収容物を数分〜数十分間加熱すると共に、サーミスタにより加熱開始時の温度と加熱終了時の温度を検出する。そして、加熱開始時の温度と加熱終了時の温度とから、上昇した温度差（上昇温度の変化量）を算出し、その温度差に基づき予め用意されたデータテーブルを使用して収容物の水分率を換算して求めるというものである。
【０００７】
ここで、この水分率の検出原理は次の原理による。すなわち、処理槽内の収容物（分解媒体）が乾燥している場合には、収容物の熱容量が小さく、熱伝導率が悪いため、温度上昇の度合いが大きくなる（温度上昇しやすくなる）。これに対して、処理槽内の収容物中の水分が多い場合（湿潤している場合）には、収容物の熱容量が大きく、熱伝導率が良くなるため、温度上昇の度合いが低くなる（温度上昇しにくくなる）ことを利用したものである。
【０００８】
図１４には、上記した従来の方法により測定した検出温度の例を示す。２本の特性線のうち、上の特性線ａは、収容物（分解媒体）の水分率が５０％の場合、下の特性線ｂは、収容物の水分率が６０％の場合の挙動を示している。この図１４において、水分率が５０％の場合には、加熱開始から２０分後の上昇温度の変化量が約３５℃、水分率が６０％の場合には、加熱開始から２０分後の上昇温度の変化量が約３１℃であり、加熱開始後２０分で約４℃の温度差が生じている。この場合、水分率は、加熱開始２０分後の上昇温度の変化量と、予め用意されたデータテーブルを使用して水分率を求める。例えば、加熱開始２０分後の上昇温度の変化量が約３５℃の場合は水分率が５０％、加熱開始２０分後の上昇温度の変化量が約３１℃の場合は水分率が６０％となる。
【０００９】
しかしながら、上記した従来方法では、水分率の差が１０％で、加熱開始２０分後の温度差が４℃しかないため、分解能が悪く、精度の良い検出は難しいものであった。この場合、加熱温度をもっと高くすることで温度差を大きくすることも考えられるが、分解媒体へのダメージや、水分センサなどの材質からくる制限により、それ程高い温度までは上げることができないという事情がある。
【００１０】
また、別の方法として、次のような方法も考えられている。これは、水分センサのヒータにより収容物を一旦加熱した後、そのヒータの加熱を停止させ、サーミスタにより、加熱停止時の温度と、加熱を停止してから所定時間後の温度とを検出する。そして、その低下した温度差（低下温度の変化量）を算出し、その温度差に基づき予め用意されたデータテーブルを使用して収容物の水分率を換算して求めるというものである。しかしながら、この方法の場合も、上記した従来方法と同様に、水分率の差に比べて、温度差が小さく、やはり精度の良い検出は難しいものであった。
【００１１】
そこで、本出願人は、前記ヒータの加熱により上昇する上昇温度の変化量と、この加熱後、前記ヒータによる加熱を停止または弱めることに基づき低下する低下温度の変化量とを前記サーミスタにより検出し、前記上昇温度の変化量の絶対値に前記低下温度の絶対値を加算した合計温度を求め、この合計温度に基づいて前記収容物の水分率を検出することを試みて、正確な水分率の検出が可能となった（特願２００１−２５６０８５）。
しかし、さらなる水分率の正確な検出が要求されてきている。
【００１２】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理槽内の収容物の水分率を一層正確に検出することが可能な生ごみ処理機を提供するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、有機物を分解する微生物を含む分解媒体を収容する処理槽と、
この処理槽内に投入される生ごみ及び前記分解媒体といった内容物を撹拌する撹拌手段と、
前記処理槽内の収容物を加熱する加熱手段と、
前記処理槽内の収容物の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱手段による加熱前に前記温度検出手段により前記分解媒体の初期温度を検出し、前記加熱手段の加熱により上昇する上昇温度の変化量と、この加熱後、前記加熱手段による加熱を停止または弱めることに基づき低下する低下温度の変化量とを前記温度検出手段により検出し、前記上昇温度の変化量の絶対値に前記低下温度の絶対値を加算した合計温度を求め、この合計温度と前記初期温度とに基づいて前記収容物の水分率を検出する水分検出手段と、
この水分率検出手段による検出結果に基づいて前記撹拌手段の駆動、前記処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は前記処理槽からの排気を行う排気ファンを制御する制御手段と
を備えてなるところに特徴を有する。
【００１４】
ここで、水分率の検出対象である収容物（分解媒体）の水分率が低い場合には、熱容量が小さいため、加熱手段による加熱時には温度は上がりやすく、加熱停止後は温度は下がりやすい傾向があり、逆に、収容物（分解媒体）の水分率が高い場合には、熱容量が大きいため、加熱手段による加熱時には温度は上がりにくく、加熱停止後は温度は下がりにくい傾向がある。
【００１５】
上記した請求項１の発明においては、加熱手段の加熱に基づき上昇する上昇温度の変化量の絶対値と、加熱手段による加熱を停止または弱めることに基づき低下する低下温度の変化量の絶対値とを加算した合計温度とを、求めることで、水分率の違いによる温度差を、従来の温度上昇時のみ、或いは温度低下時のみの場合に比べて大きく取ることができるようになる。
【００１６】
この場合、分解媒体の初期温度によって合計温度が変化することが判った。この点に着目した上記請求項１の発明においては、前記加熱手段による加熱前に前記温度検出手段により前記分解媒体の初期温度を検出し、この初期温度と前記合計温度に基づいて収容物の水分率を検出する。この結果、処理槽内の収容物の水分率を一層正確に検出することが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明は、撹拌手段が、処理槽内の収容物を撹拌する撹拌翼を回転駆動する撹拌モータを備え、
前記撹拌手段による撹拌開始毎に負荷トルクを測定し、今回と過去の測定値を平均し、その平均値により収容物の重量を検出する重量検出手段を設け、
制御手段が、この重量検出手段による重量検出結果と水分率検出結果とに基づいて撹拌手段の駆動、処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は処理槽からの排気を行う排気ファンを制御するようになっているところに特徴を有する。
【００１８】
この請求項２の発明においては、重量検出結果と水分率検出結果とを用いることにより、処理槽内の収容物全体の含水量が分かるようになり、そして、両結果に基づいて撹拌手段の駆動、処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は処理槽からの排気を行う排気ファンを制御するから、生ごみ処理を良好に行なうことができる。さらに、重量を検出するについて、撹拌手段による撹拌開始毎に負荷トルクを測定し、今回と過去の測定値を平均し、その平均値により収容物の重量を検出するようにしたから、一回の負荷トルクの測定で収容物の重量を検出する場合に比して、ばらつきのない、正確な重量検出結果が得られるようになり、結果的に、生ごみの処理を良好に行なうことができる。
【００１９】
請求項３の発明は、制御手段が、新たな分解媒体の処理槽への投入後所定期間は水分率検出結果は用いずに所定の駆動モードにより撹拌手段の駆動、処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は処理槽からの排気を行う排気ファンを制御するようになっているところに特徴を有する。
【００２０】
分解媒体は新しい状態では、嵩密度が小さいため熱容量も小さい。そして使用時間が長くなるにつれて嵩密度も高くなってくる。嵩密度が小さい状態からかなり高くなった状態まで、水分率検出のためのデータテーブルを作成するのは、面倒で、しかもかなりのデータ量となってメモリ容量も多くなってしまう。そこで、嵩密度が小さいことが予め分かっているところの分解媒体の新しい状態では、データテーブルは持たずとも、その嵩密度に応じた撹拌手段などの駆動モードを予め設定しておくことで、データベースの作成の簡略化及びメモリ容量の削減を図りながら、良好な生ごみ分解に寄与できる。
【００２１】
請求項４の発明は、制御手段が、重量検出結果及び水分検出結果が基準値以上となる状態が所定期間以上となったときには分解媒体の交換を報知する報知手段を備えたところに特徴を有する。
【００２２】
この請求項４の発明においては、分解媒体の交換時期を知ることができ、良好な生ごみ分解に寄与できる。
【００２３】
請求項５の発明は、多湿表示手段、乾燥表示手段、音声報知手段を備え、
制御手段が、重量検出結果及び水分検出結果が上限値以上となったときに多湿状態である旨を前記多湿表示手段に表示させ且つ処理槽の蓋開放時に前記音声報知手段に報知させ、重量検出結果及び水分検出結果が下限値以下となったときに乾燥状態である旨を前記乾燥報知手段に表示させ且つ処理槽の蓋開放時に前記音声報知手段に報知させるようになっているところに特徴を有する。
【００２４】
重量検出結果及び水分検出結果が上限値以上であるということは、分解媒体を含めた収容物が多湿状態であって生ごみの投入は控えた方が良い。また、重量検出結果及び水分検出結果が下限値以下であるということは、分解媒体を含めた収容物が乾燥状態であって水分を追加した方が良い。
【００２５】
しかるに上記請求項５の発明においては、収容物が多湿状態であって生ごみの投入は控えた方が良い状態であることを表示及び報知することが可能で、また、分解媒体を含めた収容物が乾燥状態であって水分を追加した方が良い状態であることを表示及び報知することが可能で、適正な生ごみ処理が図れる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図１ないし図１３を参照して説明する。
まず、図２及び図３において、生ごみ処理機の外殻を構成する筐体１の内部には、上面の開口部を投入口２とした有底円筒状をなす処理槽３が固定状態に配設されている。この処理槽３の投入口２は、一端部がヒンジ部４を介して回動可能に設けられた蓋５により開閉されるようになっている。筐体１の下部には台板６が装着されている。処理槽３内には、この処理槽３内に投入される生ごみを分解するための分解媒体７を収容している。この分解媒体７は、おが屑や木のチップ、ピートモスといった多孔質体からなる基材に、有機物を分解する微生物として例えば豚などの家畜の腸内菌と土壌菌とを混入した成分構成となっている。
【００２７】
上記処理槽３内の底部には撹拌体８が配設され、処理槽３の外底部には、その撹拌体８を回転駆動する撹拌モータ９が配設されている。処理槽３の底部のほぼ中央部には、軸受装置１０を介して撹拌軸１１が回転可能でかつ水密に貫通状態で設けられていて、この撹拌軸１１の上端部に上記撹拌体８が取り付けられ、下端部が上記撹拌モータ９の出力軸９ａに連結されている。
【００２８】
なお、撹拌体８は、詳細には示されてはいないが、放射状に延びる３本のアーム１２（図３に２本のみ図示）と、それらの先端に設けられた翼片１３とを具備してなり、これら翼片１３はそれぞれ異なった形状となっていて、処理槽３内の分解媒体７や生ごみを撹拌混合するのに都合のよい形態をなしている。前記撹拌モータ９は誘導モータであり、この場合ギヤ減速機構を有するギヤードモータから構成されている。これら撹拌体８と撹拌モータ９は、処理槽３内の分解媒体７や生ごみを撹拌混合する撹拌手段を構成している。
【００２９】
処理槽３内の上部には、内方へ突出する凸部１４ａを有するリング状部材１４が設けられている。このリング状部材１４は、撹拌体８による撹拌時において撹拌体８により上方へ持ち上げられた分解媒体７を、凸部１４ａにより処理槽３内の中央部へ落とすように作用する。
【００３０】
撹拌モータ９の出力軸９ａには、これと一体に回転する永久磁石１５ａが設けられ、また、固定部位に、その永久磁石１５ａに対応させて、例えばリードスイッチからなる回転センサ１５が設けられていて、この回転センサ１５は、永久磁石１５ａの回転速度を検出することにより、撹拌モータ９の出力軸９ａの回転速度を検出する構成となっている。この場合、この回転センサ１５は、処理槽６内の収容物の重量を検出する重量検出手段として機能するものである。
【００３１】
上記処理槽３の周壁部の外面には、面状ヒータからなる槽ヒータ１６が取り付けられている。この槽ヒータ１６は、処理槽３内の分解媒体７や生ごみなどの収容物を、生ごみを分解するのに適した温度となるように加熱するためのものであり、後述する制御装置３６とで温度調整手段を構成している。また、槽ヒータ１６には、その一部を切り欠いた切欠部１６ａを形成していて、当該切欠部１６ａに対応する処理槽３の外面に、温度センサ１７と水分センサ１８とが配設されている。このうち、温度センサ１７は、例えばサーミスタからなり、処理槽３内の収容物である分解媒体７の温度を検出するものである。
【００３２】
水分センサ１８は、処理槽３内の分解媒体７の水分率を検出するためのものである。この水分センサ１８は、図４に概略構成を示すように、熱伝導に優れた金属製の伝導板１９に、２個の水分センサ用ヒータ２０と、サーミスタ２１とを設けた構成となっている。この場合、センサ用ヒータ２０は、処理槽３を介して当該処理槽３内の分解媒体７を加熱する加熱手段を構成し、また、サーミスタ２１は、処理槽３内の分解媒体７の温度を検出する温度検出手段を構成する。なお、この水分センサ１８を用いて処理槽３内の分解媒体７の水分率を検出する検出方法については後述する。
【００３３】
上記筐体１内において、処理槽３の後方に位置させて排気通路２２が設けられている。この排気通路２２は、処理槽３の上部から筐体１の底部（台板６の内部）に至るダクト構成とするもので、上部が処理槽３の上部に形成された連通口２３を介して処理槽３内と連通している。上記台板６には、フィルタケース２４が前後方向のスライドにより出し入れ可能に設けられていて、上記排気通路２２の下部は、このフィルタケース２４の底面に形成された排気口２５を介して機外と連通している。
【００３４】
上記連通口２３には第１のフィルタ２６が設けられており、この第１のフィルタ２６は、分解媒体７など比較的大きな異物が処理槽３内から排出されるのを抑制するに足るメッシュ構成をなしている。上記フィルタケース２４の内部には、排気口２５の上方に位置させて第２のフィルタ２７が傾斜状態に設けられている。この第２のフィルタ２７は、分解媒体７の撹拌破砕に伴い発生する細かい埃をも捕獲可能とするため、第１のフィルタ２６よりも細かいメッシュ構成とすると共に、抗菌及び消臭性能を備えた不織布から構成されている。
【００３５】
このような排気通路２２において、下部に排気ファン２８が設けられていると共に、中間部に脱臭装置２９が配設されている。この脱臭装置２９は、脱臭触媒（プラチナ触媒）３０と、これを加熱して活性化させる触媒ヒータ３１とにより構成されている。なお、この脱臭装置２９の触媒ヒータ３１は、周囲雰囲気を約２００〜３００℃に加熱するもので、雑菌を死滅させる殺菌手段としての機能も併せて有している。排気通路２２において、排気ファン２８側の下部には、外気取入れ口３２が設けられている。さらに、処理槽３の上部には、当該処理槽３の内部と外部（筐体１内）とを連通させる吸気口３３が設けられている。
【００３６】
上記蓋５の上面側には、各種の運転コースを選択操作可能な操作部３４が設けられ、蓋５の裏面側には、操作部３４の操作に応答して作動する電子部品を実装した回路基板３５が設けられている。
【００３７】
図１は生ごみ処理機の電気的構成を示すブロック図であり、この図１に示す制御装置３６は、例えばマイクロコンピュータを備えていて、本実施例の生ごみ処理機の運転全般を制御する制御手段として機能すると共に、水分率検出手段及び重量検出手段としても機能するもので、筐体１内に配設されている。
【００３８】
この制御装置３６には、操作部３４の操作に伴う操作信号と、蓋５の開閉を検知するように設けられた蓋スイッチ３７の蓋開閉検知信号と、温度センサ１７の温度検出信号と、水分センサ１８におけるサーミスタ２１の温度検出信号と、回転センサ１５の回転速度信号とが入力されるようになっている。そして、この制御装置３６は、それらの入力信号と、予め記憶された制御プログラムに基づいて、前記槽ヒータ１６、撹拌モータ９、排気ファン２８、触媒ヒータ３１、水分センサ用ヒータ２０をそれぞれ駆動するための駆動回路３８に駆動制御信号を与えるようになっている。
【００３９】
また、制御装置３６には、例えばＬＥＤからなる多湿表示器（多湿表示手段）３９及び乾燥表示器（乾燥表示手段）４０が備えられていると共に、音声報知手段たる音声報知器４１が備えられている。なお、上記多湿表示器３９及び乾燥表示器４０は図２に示すように、蓋５に設けられている。
【００４０】
さて、上記構成の作用を、制御装置３６の水分率検出手段、重量検出手段及び制御手段としての機能も合わせて説明する。予め処理槽３内に、有機物を分解する微生物を含んだ分解媒体７を収容しておく。そして、使用者により生ごみが処理槽３内に収容されて蓋５が閉鎖されると、蓋スイッチ３７のオンに基づいて、制御装置３６がまず、水分率を検出する（水分率検出手段）。以下、これについて説明する。
【００４１】
まず、サーミスタ２１により分解媒体７の初期温度Ｔ０（図５参照）を検出する。この図５においては、サーミスタ２１が検出する温度の変化の一例を示している。この後、水分センサ用ヒータ２０を通電する。この水分センサ用ヒータ２０の通電により処理槽３内の分解媒体７が加熱され、この加熱に伴い処理槽３内の分解媒体７の温度が上昇する。
【００４２】
加熱開始後例えば２０分経過したら、水分センサ用ヒータ２０を断電して加熱を停止させ、また、サーミスタ２１により処理槽３内の分解媒体７の加熱終了時の温度Ｔ１を検出する。このとき、加熱終了時の温度Ｔ１から初期温度Ｔ０を引くことにより、加熱により上昇した温度差である上昇温度の変化量Ｔ２が求められる（Ｔ２＝Ｔ１−Ｔ０）。
【００４３】
水分センサ用ヒータ２０による加熱の停止に伴い、処理槽３内の分解媒体７の温度が次第に低下する。この低下時におけるサーミスタ２１の検出温度Ｔ３を逐次読み込み、前記温度Ｔ１との温度差である低下温度の変化量Ｔ４を逐次求める。
【００４４】
Ｔ４＝Ｔ３−Ｔ１
そして、制御装置３６は、上記上昇温度の変化量Ｔ２の絶対値に上記低下温度の変化量Ｔ４の絶対値を加算することにより合計温度Ｔ５を求める。
【００４５】
Ｔ５＝│Ｔ２│＋│Ｔ４│
制御装置３６で求めたＴ２とＴ５の変化（データ変化）を図６に示しており、特に、データ変化線Ｌ１５は水分率１５％の場合を、データ変化線Ｌ３０は水分率３０％の場合と、データ線Ｌ４５は水分率４５％の場合を示している。
【００４６】
制御装置３６は、前記合計温度Ｔ５が予め設定した時間判定用基準データ値Ｄこの場合「５３℃」に達したときに、その到達時間ｔｋ（秒）を水分率検出の目安の一つとして記憶する。そして、制御装置３６は、この到達時間ｔｋ及び前記初期温度Ｔ０と、予め記憶したデータテーブル（図７参照）とを比較して、水分率を検出する。
【００４７】
図７においては、初期温度Ｔ０を５段階に区分すると共に、各初期温度区分において到達時間ｔｋを４段階に区分していて、そして、水分率を「３５％以下」（「乾燥相当水分率」）、「３５％超〜４１％以下」（「低湿相当水分率」）、「４１％超〜５３％以下」（「中湿相当水分率」）、「５３％超」（「高湿相当水分率」）の４段階に区分されている。このようにして水分率が検出される。このデータテーブルは、分解媒体の各初期温度状態で、水分添加量を適宜変更して前述した時間ｔｋのデータを多数求め（その一例を図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す）、この初期温度、時間ｔｋ、水分率の関係を近似式（最小2乗法による数式の当てはめによる式）で示すと、式（１）のようになる。
【００４８】
【数１】
ｙは到達時間ｔｋ、ｘは水分率、ｚは分解媒体初期温度Ｔ０である。
【００４９】
図９にはこの式（１）によって示される曲面を表している。例えば、初期温度Ｔ０が４０℃で到達時間ｔｋが１８０４秒のとき水分率は４１％となる。
【００５０】
ここで処理槽３内の分解媒体７は、使用時間が進むことに伴い嵩密度が高くなってくるため、熱容量が大きくなってくる。このため、水分率検出時における加熱時及び加熱停止時の温度の変化曲線も変わってくる。図１０には、分解媒体７の水分率と熱容量との関係が、嵩密度によって変わることが示されている。この図７において、特性線Ｃは分解媒体７の使用初期の場合のデータ（嵩密度が小さい場合）、特性線Ｄは分解媒体７の使用から約３か月後の使用期間が中期の場合のデータ（嵩密度が中間の場合）、特性線Ｅは分解媒体７の使用から約６か月後の使用期間が後期の場合のデータ（嵩密度が大きい場合）である。本実施例においては、分解媒体の嵩密度は、使用期間が中期のもの（特性線Ｄの場合）であるとして各種データが作成されている。
【００５１】
また、制御装置３６は、この水分率検出を実行する直前、あるいは実行した直後に処理槽３内の収容物の重量を測定する。この重量の測定は次のようにして行う。すなわち、撹拌モータ９を駆動させて撹拌体８を４回転させる。これにより処理槽３内の収容物を撹拌する。このとき、撹拌体８の一回転ごとに撹拌モータ９の回転速度を回転センサ１５により検出する。最新一回転の回転速度をｗ（ｎ）とし、それ以前の各一回転をｗ（ｎ−１）[ｒｐｍ]、ｗ（ｎ−２）、ｗ（ｎ−３）としたとき、それらの平均値をとる。この場合、最新の回転速度の重みが重くなるように重み付けをする。つまり、下記（２）により、重量の目安である回転速度ｗを求める。
【００５２】
【数２】
最新の回転速度（負荷トルク）の重みは「６４」で、以前に向かうに従って「２４」、「９」、「３」となる。
【００５３】
この場合、撹拌モータ９は誘導モータであるので、当該撹拌モータ９に一定電圧を印加することにより、収容物の重量によって撹拌モータ９の回転速度（負荷トルク）が変化する。収容物の重量と撹拌モータ９の回転速度とは反比例する。従って、撹拌モータ９の回転速度を検出することで、収容物の重量を推定することができる。
【００５４】
また、収容物の重量と、水分率との積が収容物中の含水量に相当する。そこで、水分率と回転速度とから図１１のような含水量を判定するマップを作成し、これを制御装置３６に記憶させておく。そして、制御装置３６は、上記のようにして得た水分率と、回転センサ１５から得られた回転速度とに基づき、含水量について、「多湿」、「高湿」、「中湿」、「低湿」、「乾燥」の各区分のひとつを判定し、図１２に示すように、駆動モード（処理槽３内の温度制御の目標温度、撹拌体８の撹拌パターン、排気ファン２８の運転率）を変えて制御する。
【００５５】
なお、図１２において、撹拌パターンはモータ回転時間／停止時間で示され、また、ファン運転率は一定時間(例えば５分)に対する排気ファン２８のオン時間の割合、つまり「オン時間／５分」で示される。なお、目標温度が例えば３５℃のときには温度センサ１７の検出温度が３５℃となるように槽ヒータ１６を制御する。なお、「乾燥」区分において温度制御せず(槽ヒータ１６はオンせず)、撹拌モータ９は停止し、排気ファン２８は停止する。
【００５６】
このように制御することにより、収容物中の水分量を極力一定にすることができ、微生物による分解効率を向上させることが可能となる。
【００５７】
ここで、制御装置３６は、含水量「多湿」が判定されると、つまり、重量検出結果が上限値以上（回転速度で９．２０ｒｐｍ（図１１参照）以下）で水分率検出結果が上限値以上（水分率５３％以上）であると、多湿表示器３９をオンして「多湿」状態であることを表示し、蓋５が開放されると（蓋スイッチ３７が蓋５の開放を検出すると）、音声報知器４１に「生ごみをしばらく入れない方が良い」旨を報知させる。
【００５８】
また、制御装置３６は、含水量「乾燥」が判定されると、つまり重量検出結果が下限値以下（回転速度で９．６０ｒｐｍ以上）で水分率検出結果が下限値以下（水分率３５％以下）であると、乾燥表示器４０をオンして「乾燥」状態であることを表示し、蓋５が開放されると（蓋スイッチ３７が蓋５の開放を検出すると）、音声報知器４１に「水を少し入れた方が良い」旨を報知させる。
【００５９】
また、制御装置３６は、新たな分解媒体７の処理槽３への投入後所定期間は前述した水分率検出は行なわずに予め定められた所定の駆動モードにより槽ヒータ１６及び撹拌モータ９並びに排気ファン２８を駆動するようになっている。すなわち、制御装置３６は図示しない電源プラグが電源コンセントに接続されたことを検出するようになっており、この検出をもって新たな分解媒体７の投入を検出する。そして、制御装置３６はこの検出時から所定期間例えば３日間（７２時間）をカウントし、その所定期間が経過するまでは、所定の駆動モード、例えば、図１２に示した「中湿」に対応する駆動モードで槽ヒータ１６及び撹拌モータ９並びに排気ファン２８を駆動する。この所定期間が経過すると、前述した水分率検出及び重量検出に基づいた駆動モードとする。
【００６０】
上記した実施例によれば、次のような効果を得ることができる。
水分センサ用ヒータ２０の加熱に基づき上昇する上昇温度の変化量の絶対値と、その水分センサ用ヒータ２０による加熱を停止することに基づき低下する低下温度の変化量の絶対値とを加算した合計温度と、分解媒体７の初期温度とに基づき収容物（分解媒体７）の水分率を検出するようにしているので、上昇温度の変化量の絶対値と低下温度の変化量の絶対値とを加算することで、温度上昇時の変化と、温度低下時の変化とが加算されたものとなり、水分率の違いによる温度差を、従来の温度上昇時のみ、或いは温度低下時のみの場合に比べて大きく取ることができるようになる。しかも、上記合計温度に分解媒体７の初期温度を加味しているから、処理槽３内の収容物の水分率を一層正確に検出することが可能となる。
【００６１】
さらに本実施例によれば、重量検出結果と水分率検出結果とを用いることにより、処理槽７内の収容物全体の含水量が分かるようになり、そして、両結果に基づいて槽ヒータ１６及び撹拌モータ９を制御するから、生ごみ処理を良好に行なうことができる。さらに、重量を検出するについて、撹拌モータ９及び撹拌体８による撹拌開始毎に負荷トルクである回転速度を測定し、今回と過去の測定値を平均し、その平均値により収容物の重量を検出するようにしたから、一回の負荷トルクの測定で収容物の重量を検出する場合に比して、ばらつきのない、正確な重量検出結果が得られるようになり、結果的に、生ごみの処理を良好に行なうことができる。特に、最新の回転速度の重みが重くなるように重み付けをして平均値を得るから、一層ばらつきのない正確な重量検出結果が得られるものである。
【００６２】
ちなみに、図１３には、変化線Ｊは撹拌体８の１回転ごとの回転速度をプロットし、変化線Ｈは前記式（２）により得た回転速度をプロットしている。変化線Ｊは上下のばらつきが多いのに対して変化線Ｈは少ないことが分かる。
【００６３】
さらに、本実施例では、含水量「多湿」が判定されると、つまり重量検出結果が上限値以上で水分率検出結果が上限値以上であると、多湿表示器３９をオンして「多湿」状態であることを表示し、蓋５の開放時に音声報知器４１に「生ごみをしばらく入れない方が良い」旨を報知させるようにした。また、含水量「乾燥」が判定されると、つまり重量検出結果が下限値以下で水分率検出結果が下限値以下であると、乾燥表示器４０をオンして「乾燥」状態であることを表示し、蓋５の開放時に音声報知器４１に「水を少し入れた方が良い」旨を報知させるようにした。この結果、収容物が多湿状態であって生ごみの投入は控えた方が良い状態であることを表示及び報知することができ、また、分解媒体を含めた収容物が乾燥状態であって水分を追加した方が良い状態であることを表示及び報知することができ、もって、適正な生ごみ処理が図れる。
【００６４】
また、本実施例によれば、新たな分解媒体７の処理槽３への投入後所定期間は水分率検出結果は用いずに所定の駆動モードにより槽ヒータ１６、撹拌モータ９、排気ファン２８を制御するようにしたから、嵩密度の低い（図１０の特性線Ｃ）分解媒体を用いて各データを取る必要がなく、データベースの作成の簡略化及びメモリ容量の削減を図りながら、生ごみ処理を良好に行うことができる。
【００６５】
また、撹拌モータ９の回転速度を検出することで、収容物の重量を推定するようにしているので、比較的簡単な構成にて、収容物の重量を推定することが可能となる。
【００６６】
本発明は、上記した実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
撹拌モータ９が、回転速度が一定となるように制御されるＤＣモータの場合は、負荷トルクに応じて電流値が変化するので、その電流値に基づいて収容物の重量を推定するようにしても良い。
【００６７】
水分率を検出する場合、水分センサ用ヒータ２０の加熱後、その水分センサ用ヒータ２０を断電することに代えて、水分センサ用ヒータ２０の加熱力を弱めることで、収容物の温度を低下させるようにしても良い。
【００６８】
また、水分率を検出するについて、専用の水分センサ１８を用いることに代えて、槽ヒータ１６を水分率検出用の加熱手段としても利用すると共に、温度センサ１７を水分率検出用の温度検出手段としても利用しても良い。
【００６９】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、処理槽内の収容物の水分率を一層正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示し、生ごみ処理機の電気的構成を示すブロック図
【図２】生ごみ処理機の斜視図
【図３】同縦断側面図
【図４】水分センサの斜視図
【図５】検出温度の変化の一例を示す図
【図６】水分率を検出する際の計算データ変化を示す特性図
【図７】水分率を検出するためのデータベースを示す図
【図８】（ａ）、（ｂ）（ｃ）はそれぞれ分解媒体の初期温度が異なる場合の水分率と到達時間との関係を実験によって得た図
【図９】式（１）によって得られる曲面を示す図
【図１０】水分率と熱容量と分解媒体の嵩密度との関係を示す特性図
【図１１】含水量の状態を示すマップ
【図１２】制御内容を示すテーブル
【図１３】各回の重量検出結果をプロットした図
【図１４】従来例を示す図６相当図
【符号の説明】
３は処理槽、７は分解媒体、８は撹拌体（撹拌手段）、９は撹拌モータ（撹拌手段）、１５は回転センサ（重量検出手段）、１８は水分センサ、２０は水分センサ用ヒータ（加熱手段）、２１はサーミスタ（温度検出手段）、３６は制御装置（水分率検出手段、重量検出手段、制御手段）を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理槽内に投入された生ごみを分解媒体中の微生物により分解処理する構成のものにあって、前記処理槽内の収容物の水分率を検出する手段を備えた生ごみ処理機に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この種の生ごみ処理機は、上部が開口した処理槽の内部に、有機物を分解する微生物（例えばバチルス菌）を含んだおが屑や木のチップ、ピートモス、パームピートなどの多孔質体からなる分解媒体（基材）を収容し、この分解媒体及び投入される生ごみ（厨芥）を、処理槽内に配設された撹拌体により撹拌混合する構成となっている。
【０００３】
処理槽内に投入された生ごみは、分解媒体に生息した微生物により分解処理される。この分解処理に使用される微生物は、一般に好気性微生物であり、空気中の酸素の存在下によって生ごみ（有機物）を分解する。また、一般に微生物は水分の存在下で有機物を分解して消化することから、分解媒体中の水分は生ごみの分解に大きな影響を与える。因みに、一般に生ごみのほぼ８０％は水分であり、さらに有機物を分解すると、水と二酸化炭素が生成される。しかし、このままでは水分が過剰で、分解媒体中に空気が入りにくくなり、分解が停滞する。反対に分解媒体が乾燥し過ぎると、微生物が代謝する上での水分が不足し、分解し難くなる。
【０００４】
一般に、この種の生ごみ処理機においては、分解媒体中の水分率が３０〜５０％程度が好ましいとされる。水分率が６０％を越えると、水分が分解媒体を覆ってしまい、酸素が微生物に十分に行き渡らなくなり、嫌気発酵を起こし、腐敗臭を発生するようになる。水分率がさらに多くなると、分解媒体が泥状となり、分解媒体および生ごみを撹拌混合するための撹拌体の撹拌トルクが増え、撹拌体への負荷が大きくなる。反対に水分率が２０％より小さくなると、微生物の分解に必要な水分が不足するため、投入された生ごみはただ乾燥するだけで、ほとんど分解しないばかりか、分解媒体が粉化して、排気と共に生ごみ処理機の外部へ埃として放出され、処理機周囲を汚す原因となる。
【０００５】
このように、分解媒体を活性化するには水分率管理が重要であることから、分解媒体等の収容物の水分率を検出する水分センサを設け、その検出結果に基づく動作制御を行なうことで効果的に分解処理を行なうことが考えられている。
【０００６】
この場合、水分センサは、例えば数Ｗ程度のヒータと、温度検出用のサーミスタとを備えた構成で、処理槽の外面に取り付けられる。水分率は次のようにして検出する。まず、水分センサのヒータにより処理槽の壁を介して内部の収容物を数分〜数十分間加熱すると共に、サーミスタにより加熱開始時の温度と加熱終了時の温度を検出する。そして、加熱開始時の温度と加熱終了時の温度とから、上昇した温度差（上昇温度の変化量）を算出し、その温度差に基づき予め用意されたデータテーブルを使用して収容物の水分率を換算して求めるというものである。
【０００７】
ここで、この水分率の検出原理は次の原理による。すなわち、処理槽内の収容物（分解媒体）が乾燥している場合には、収容物の熱容量が小さく、熱伝導率が悪いため、温度上昇の度合いが大きくなる（温度上昇しやすくなる）。これに対して、処理槽内の収容物中の水分が多い場合（湿潤している場合）には、収容物の熱容量が大きく、熱伝導率が良くなるため、温度上昇の度合いが低くなる（温度上昇しにくくなる）ことを利用したものである。
【０００８】
図１４には、上記した従来の方法により測定した検出温度の例を示す。２本の特性線のうち、上の特性線ａは、収容物（分解媒体）の水分率が５０％の場合、下の特性線ｂは、収容物の水分率が６０％の場合の挙動を示している。この図１４において、水分率が５０％の場合には、加熱開始から２０分後の上昇温度の変化量が約３５℃、水分率が６０％の場合には、加熱開始から２０分後の上昇温度の変化量が約３１℃であり、加熱開始後２０分で約４℃の温度差が生じている。この場合、水分率は、加熱開始２０分後の上昇温度の変化量と、予め用意されたデータテーブルを使用して水分率を求める。例えば、加熱開始２０分後の上昇温度の変化量が約３５℃の場合は水分率が５０％、加熱開始２０分後の上昇温度の変化量が約３１℃の場合は水分率が６０％となる。
【０００９】
しかしながら、上記した従来方法では、水分率の差が１０％で、加熱開始２０分後の温度差が４℃しかないため、分解能が悪く、精度の良い検出は難しいものであった。この場合、加熱温度をもっと高くすることで温度差を大きくすることも考えられるが、分解媒体へのダメージや、水分センサなどの材質からくる制限により、それ程高い温度までは上げることができないという事情がある。
【００１０】
また、別の方法として、次のような方法も考えられている。これは、水分センサのヒータにより収容物を一旦加熱した後、そのヒータの加熱を停止させ、サーミスタにより、加熱停止時の温度と、加熱を停止してから所定時間後の温度とを検出する。そして、その低下した温度差（低下温度の変化量）を算出し、その温度差に基づき予め用意されたデータテーブルを使用して収容物の水分率を換算して求めるというものである。しかしながら、この方法の場合も、上記した従来方法と同様に、水分率の差に比べて、温度差が小さく、やはり精度の良い検出は難しいものであった。
【００１１】
そこで、本出願人は、前記ヒータの加熱により上昇する上昇温度の変化量と、この加熱後、前記ヒータによる加熱を停止または弱めることに基づき低下する低下温度の変化量とを前記サーミスタにより検出し、前記上昇温度の変化量の絶対値に前記低下温度の絶対値を加算した合計温度を求め、この合計温度に基づいて前記収容物の水分率を検出することを試みて、正確な水分率の検出が可能となった（特願２００１−２５６０８５）。
しかし、さらなる水分率の正確な検出が要求されてきている。
【００１２】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、処理槽内の収容物の水分率を一層正確に検出することが可能な生ごみ処理機を提供するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、有機物を分解する微生物を含む分解媒体を収容する処理槽と、
この処理槽内に投入される生ごみ及び前記分解媒体といった内容物を撹拌する撹拌手段と、
前記処理槽内の収容物を加熱する加熱手段と、
前記処理槽内の収容物の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱手段による加熱前に前記温度検出手段により前記分解媒体の初期温度を検出し、前記加熱手段の加熱により上昇する上昇温度の変化量と、この加熱後、前記加熱手段による加熱を停止または弱めることに基づき低下する低下温度の変化量とを前記温度検出手段により検出し、前記上昇温度の変化量の絶対値に前記低下温度の絶対値を加算した合計温度を求め、この合計温度と前記初期温度とに基づいて前記収容物の水分率を検出する水分検出手段と、
この水分率検出手段による検出結果に基づいて前記撹拌手段の駆動、前記処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は前記処理槽からの排気を行う排気ファンを制御する制御手段と
を備えてなるところに特徴を有する。
【００１４】
ここで、水分率の検出対象である収容物（分解媒体）の水分率が低い場合には、熱容量が小さいため、加熱手段による加熱時には温度は上がりやすく、加熱停止後は温度は下がりやすい傾向があり、逆に、収容物（分解媒体）の水分率が高い場合には、熱容量が大きいため、加熱手段による加熱時には温度は上がりにくく、加熱停止後は温度は下がりにくい傾向がある。
【００１５】
上記した請求項１の発明においては、加熱手段の加熱に基づき上昇する上昇温度の変化量の絶対値と、加熱手段による加熱を停止または弱めることに基づき低下する低下温度の変化量の絶対値とを加算した合計温度とを、求めることで、水分率の違いによる温度差を、従来の温度上昇時のみ、或いは温度低下時のみの場合に比べて大きく取ることができるようになる。
【００１６】
この場合、分解媒体の初期温度によって合計温度が変化することが判った。この点に着目した上記請求項１の発明においては、前記加熱手段による加熱前に前記温度検出手段により前記分解媒体の初期温度を検出し、この初期温度と前記合計温度に基づいて収容物の水分率を検出する。この結果、処理槽内の収容物の水分率を一層正確に検出することが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明は、撹拌手段が、処理槽内の収容物を撹拌する撹拌翼を回転駆動する撹拌モータを備え、
前記撹拌手段による撹拌開始毎に負荷トルクを測定し、今回と過去の測定値を平均し、その平均値により収容物の重量を検出する重量検出手段を設け、
制御手段が、この重量検出手段による重量検出結果と水分率検出結果とに基づいて撹拌手段の駆動、処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は処理槽からの排気を行う排気ファンを制御するようになっているところに特徴を有する。
【００１８】
この請求項２の発明においては、重量検出結果と水分率検出結果とを用いることにより、処理槽内の収容物全体の含水量が分かるようになり、そして、両結果に基づいて撹拌手段の駆動、処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は処理槽からの排気を行う排気ファンを制御するから、生ごみ処理を良好に行なうことができる。さらに、重量を検出するについて、撹拌手段による撹拌開始毎に負荷トルクを測定し、今回と過去の測定値を平均し、その平均値により収容物の重量を検出するようにしたから、一回の負荷トルクの測定で収容物の重量を検出する場合に比して、ばらつきのない、正確な重量検出結果が得られるようになり、結果的に、生ごみの処理を良好に行なうことができる。
【００１９】
請求項３の発明は、制御手段が、新たな分解媒体の処理槽への投入後所定期間は水分率検出結果は用いずに所定の駆動モードにより撹拌手段の駆動、処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は処理槽からの排気を行う排気ファンを制御するようになっているところに特徴を有する。
【００２０】
分解媒体は新しい状態では、嵩密度が小さいため熱容量も小さい。そして使用時間が長くなるにつれて嵩密度も高くなってくる。嵩密度が小さい状態からかなり高くなった状態まで、水分率検出のためのデータテーブルを作成するのは、面倒で、しかもかなりのデータ量となってメモリ容量も多くなってしまう。そこで、嵩密度が小さいことが予め分かっているところの分解媒体の新しい状態では、データテーブルは持たずとも、その嵩密度に応じた撹拌手段などの駆動モードを予め設定しておくことで、データベースの作成の簡略化及びメモリ容量の削減を図りながら、良好な生ごみ分解に寄与できる。
【００２１】
請求項４の発明は、制御手段が、重量検出結果及び水分検出結果が基準値以上となる状態が所定期間以上となったときには分解媒体の交換を報知する報知手段を備えたところに特徴を有する。
【００２２】
この請求項４の発明においては、分解媒体の交換時期を知ることができ、良好な生ごみ分解に寄与できる。
【００２３】
請求項５の発明は、多湿表示手段、乾燥表示手段、音声報知手段を備え、
制御手段が、重量検出結果及び水分検出結果が上限値以上となったときに多湿状態である旨を前記多湿表示手段に表示させ且つ処理槽の蓋開放時に前記音声報知手段に報知させ、重量検出結果及び水分検出結果が下限値以下となったときに乾燥状態である旨を前記乾燥報知手段に表示させ且つ処理槽の蓋開放時に前記音声報知手段に報知させるようになっているところに特徴を有する。
【００２４】
重量検出結果及び水分検出結果が上限値以上であるということは、分解媒体を含めた収容物が多湿状態であって生ごみの投入は控えた方が良い。また、重量検出結果及び水分検出結果が下限値以下であるということは、分解媒体を含めた収容物が乾燥状態であって水分を追加した方が良い。
【００２５】
しかるに上記請求項５の発明においては、収容物が多湿状態であって生ごみの投入は控えた方が良い状態であることを表示及び報知することが可能で、また、分解媒体を含めた収容物が乾燥状態であって水分を追加した方が良い状態であることを表示及び報知することが可能で、適正な生ごみ処理が図れる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図１ないし図１３を参照して説明する。
まず、図２及び図３において、生ごみ処理機の外殻を構成する筐体１の内部には、上面の開口部を投入口２とした有底円筒状をなす処理槽３が固定状態に配設されている。この処理槽３の投入口２は、一端部がヒンジ部４を介して回動可能に設けられた蓋５により開閉されるようになっている。筐体１の下部には台板６が装着されている。処理槽３内には、この処理槽３内に投入される生ごみを分解するための分解媒体７を収容している。この分解媒体７は、おが屑や木のチップ、ピートモスといった多孔質体からなる基材に、有機物を分解する微生物として例えば豚などの家畜の腸内菌と土壌菌とを混入した成分構成となっている。
【００２７】
上記処理槽３内の底部には撹拌体８が配設され、処理槽３の外底部には、その撹拌体８を回転駆動する撹拌モータ９が配設されている。処理槽３の底部のほぼ中央部には、軸受装置１０を介して撹拌軸１１が回転可能でかつ水密に貫通状態で設けられていて、この撹拌軸１１の上端部に上記撹拌体８が取り付けられ、下端部が上記撹拌モータ９の出力軸９ａに連結されている。
【００２８】
なお、撹拌体８は、詳細には示されてはいないが、放射状に延びる３本のアーム１２（図３に２本のみ図示）と、それらの先端に設けられた翼片１３とを具備してなり、これら翼片１３はそれぞれ異なった形状となっていて、処理槽３内の分解媒体７や生ごみを撹拌混合するのに都合のよい形態をなしている。前記撹拌モータ９は誘導モータであり、この場合ギヤ減速機構を有するギヤードモータから構成されている。これら撹拌体８と撹拌モータ９は、処理槽３内の分解媒体７や生ごみを撹拌混合する撹拌手段を構成している。
【００２９】
処理槽３内の上部には、内方へ突出する凸部１４ａを有するリング状部材１４が設けられている。このリング状部材１４は、撹拌体８による撹拌時において撹拌体８により上方へ持ち上げられた分解媒体７を、凸部１４ａにより処理槽３内の中央部へ落とすように作用する。
【００３０】
撹拌モータ９の出力軸９ａには、これと一体に回転する永久磁石１５ａが設けられ、また、固定部位に、その永久磁石１５ａに対応させて、例えばリードスイッチからなる回転センサ１５が設けられていて、この回転センサ１５は、永久磁石１５ａの回転速度を検出することにより、撹拌モータ９の出力軸９ａの回転速度を検出する構成となっている。この場合、この回転センサ１５は、処理槽６内の収容物の重量を検出する重量検出手段として機能するものである。
【００３１】
上記処理槽３の周壁部の外面には、面状ヒータからなる槽ヒータ１６が取り付けられている。この槽ヒータ１６は、処理槽３内の分解媒体７や生ごみなどの収容物を、生ごみを分解するのに適した温度となるように加熱するためのものであり、後述する制御装置３６とで温度調整手段を構成している。また、槽ヒータ１６には、その一部を切り欠いた切欠部１６ａを形成していて、当該切欠部１６ａに対応する処理槽３の外面に、温度センサ１７と水分センサ１８とが配設されている。このうち、温度センサ１７は、例えばサーミスタからなり、処理槽３内の収容物である分解媒体７の温度を検出するものである。
【００３２】
水分センサ１８は、処理槽３内の分解媒体７の水分率を検出するためのものである。この水分センサ１８は、図４に概略構成を示すように、熱伝導に優れた金属製の伝導板１９に、２個の水分センサ用ヒータ２０と、サーミスタ２１とを設けた構成となっている。この場合、センサ用ヒータ２０は、処理槽３を介して当該処理槽３内の分解媒体７を加熱する加熱手段を構成し、また、サーミスタ２１は、処理槽３内の分解媒体７の温度を検出する温度検出手段を構成する。なお、この水分センサ１８を用いて処理槽３内の分解媒体７の水分率を検出する検出方法については後述する。
【００３３】
上記筐体１内において、処理槽３の後方に位置させて排気通路２２が設けられている。この排気通路２２は、処理槽３の上部から筐体１の底部（台板６の内部）に至るダクト構成とするもので、上部が処理槽３の上部に形成された連通口２３を介して処理槽３内と連通している。上記台板６には、フィルタケース２４が前後方向のスライドにより出し入れ可能に設けられていて、上記排気通路２２の下部は、このフィルタケース２４の底面に形成された排気口２５を介して機外と連通している。
【００３４】
上記連通口２３には第１のフィルタ２６が設けられており、この第１のフィルタ２６は、分解媒体７など比較的大きな異物が処理槽３内から排出されるのを抑制するに足るメッシュ構成をなしている。上記フィルタケース２４の内部には、排気口２５の上方に位置させて第２のフィルタ２７が傾斜状態に設けられている。この第２のフィルタ２７は、分解媒体７の撹拌破砕に伴い発生する細かい埃をも捕獲可能とするため、第１のフィルタ２６よりも細かいメッシュ構成とすると共に、抗菌及び消臭性能を備えた不織布から構成されている。
【００３５】
このような排気通路２２において、下部に排気ファン２８が設けられていると共に、中間部に脱臭装置２９が配設されている。この脱臭装置２９は、脱臭触媒（プラチナ触媒）３０と、これを加熱して活性化させる触媒ヒータ３１とにより構成されている。なお、この脱臭装置２９の触媒ヒータ３１は、周囲雰囲気を約２００〜３００℃に加熱するもので、雑菌を死滅させる殺菌手段としての機能も併せて有している。排気通路２２において、排気ファン２８側の下部には、外気取入れ口３２が設けられている。さらに、処理槽３の上部には、当該処理槽３の内部と外部（筐体１内）とを連通させる吸気口３３が設けられている。
【００３６】
上記蓋５の上面側には、各種の運転コースを選択操作可能な操作部３４が設けられ、蓋５の裏面側には、操作部３４の操作に応答して作動する電子部品を実装した回路基板３５が設けられている。
【００３７】
図１は生ごみ処理機の電気的構成を示すブロック図であり、この図１に示す制御装置３６は、例えばマイクロコンピュータを備えていて、本実施例の生ごみ処理機の運転全般を制御する制御手段として機能すると共に、水分率検出手段及び重量検出手段としても機能するもので、筐体１内に配設されている。
【００３８】
この制御装置３６には、操作部３４の操作に伴う操作信号と、蓋５の開閉を検知するように設けられた蓋スイッチ３７の蓋開閉検知信号と、温度センサ１７の温度検出信号と、水分センサ１８におけるサーミスタ２１の温度検出信号と、回転センサ１５の回転速度信号とが入力されるようになっている。そして、この制御装置３６は、それらの入力信号と、予め記憶された制御プログラムに基づいて、前記槽ヒータ１６、撹拌モータ９、排気ファン２８、触媒ヒータ３１、水分センサ用ヒータ２０をそれぞれ駆動するための駆動回路３８に駆動制御信号を与えるようになっている。
【００３９】
また、制御装置３６には、例えばＬＥＤからなる多湿表示器（多湿表示手段）３９及び乾燥表示器（乾燥表示手段）４０が備えられていると共に、音声報知手段たる音声報知器４１が備えられている。なお、上記多湿表示器３９及び乾燥表示器４０は図２に示すように、蓋５に設けられている。
【００４０】
さて、上記構成の作用を、制御装置３６の水分率検出手段、重量検出手段及び制御手段としての機能も合わせて説明する。予め処理槽３内に、有機物を分解する微生物を含んだ分解媒体７を収容しておく。そして、使用者により生ごみが処理槽３内に収容されて蓋５が閉鎖されると、蓋スイッチ３７のオンに基づいて、制御装置３６がまず、水分率を検出する（水分率検出手段）。以下、これについて説明する。
【００４１】
まず、サーミスタ２１により分解媒体７の初期温度Ｔ０（図５参照）を検出する。この図５においては、サーミスタ２１が検出する温度の変化の一例を示している。この後、水分センサ用ヒータ２０を通電する。この水分センサ用ヒータ２０の通電により処理槽３内の分解媒体７が加熱され、この加熱に伴い処理槽３内の分解媒体７の温度が上昇する。
【００４２】
加熱開始後例えば２０分経過したら、水分センサ用ヒータ２０を断電して加熱を停止させ、また、サーミスタ２１により処理槽３内の分解媒体７の加熱終了時の温度Ｔ１を検出する。このとき、加熱終了時の温度Ｔ１から初期温度Ｔ０を引くことにより、加熱により上昇した温度差である上昇温度の変化量Ｔ２が求められる（Ｔ２＝Ｔ１−Ｔ０）。
【００４３】
水分センサ用ヒータ２０による加熱の停止に伴い、処理槽３内の分解媒体７の温度が次第に低下する。この低下時におけるサーミスタ２１の検出温度Ｔ３を逐次読み込み、前記温度Ｔ１との温度差である低下温度の変化量Ｔ４を逐次求める。
【００４４】
Ｔ４＝Ｔ３−Ｔ１
そして、制御装置３６は、上記上昇温度の変化量Ｔ２の絶対値に上記低下温度の変化量Ｔ４の絶対値を加算することにより合計温度Ｔ５を求める。
【００４５】
Ｔ５＝│Ｔ２│＋│Ｔ４│
制御装置３６で求めたＴ２とＴ５の変化（データ変化）を図６に示しており、特に、データ変化線Ｌ１５は水分率１５％の場合を、データ変化線Ｌ３０は水分率３０％の場合と、データ線Ｌ４５は水分率４５％の場合を示している。
【００４６】
制御装置３６は、前記合計温度Ｔ５が予め設定した時間判定用基準データ値Ｄこの場合「５３℃」に達したときに、その到達時間ｔｋ（秒）を水分率検出の目安の一つとして記憶する。そして、制御装置３６は、この到達時間ｔｋ及び前記初期温度Ｔ０と、予め記憶したデータテーブル（図７参照）とを比較して、水分率を検出する。
【００４７】
図７においては、初期温度Ｔ０を５段階に区分すると共に、各初期温度区分において到達時間ｔｋを４段階に区分していて、そして、水分率を「３５％以下」（「乾燥相当水分率」）、「３５％超〜４１％以下」（「低湿相当水分率」）、「４１％超〜５３％以下」（「中湿相当水分率」）、「５３％超」（「高湿相当水分率」）の４段階に区分されている。このようにして水分率が検出される。このデータテーブルは、分解媒体の各初期温度状態で、水分添加量を適宜変更して前述した時間ｔｋのデータを多数求め（その一例を図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す）、この初期温度、時間ｔｋ、水分率の関係を近似式（最小2乗法による数式の当てはめによる式）で示すと、式（１）のようになる。
【００４８】
【数１】
【００４９】
図９にはこの式（１）によって示される曲面を表している。例えば、初期温度Ｔ０が４０℃で到達時間ｔｋが１８０４秒のとき水分率は４１％となる。
【００５０】
ここで処理槽３内の分解媒体７は、使用時間が進むことに伴い嵩密度が高くなってくるため、熱容量が大きくなってくる。このため、水分率検出時における加熱時及び加熱停止時の温度の変化曲線も変わってくる。図１０には、分解媒体７の水分率と熱容量との関係が、嵩密度によって変わることが示されている。この図７において、特性線Ｃは分解媒体７の使用初期の場合のデータ（嵩密度が小さい場合）、特性線Ｄは分解媒体７の使用から約３か月後の使用期間が中期の場合のデータ（嵩密度が中間の場合）、特性線Ｅは分解媒体７の使用から約６か月後の使用期間が後期の場合のデータ（嵩密度が大きい場合）である。本実施例においては、分解媒体の嵩密度は、使用期間が中期のもの（特性線Ｄの場合）であるとして各種データが作成されている。
【００５１】
また、制御装置３６は、この水分率検出を実行する直前、あるいは実行した直後に処理槽３内の収容物の重量を測定する。この重量の測定は次のようにして行う。すなわち、撹拌モータ９を駆動させて撹拌体８を４回転させる。これにより処理槽３内の収容物を撹拌する。このとき、撹拌体８の一回転ごとに撹拌モータ９の回転速度を回転センサ１５により検出する。最新一回転の回転速度をｗ（ｎ）とし、それ以前の各一回転をｗ（ｎ−１）[ｒｐｍ]、ｗ（ｎ−２）、ｗ（ｎ−３）としたとき、それらの平均値をとる。この場合、最新の回転速度の重みが重くなるように重み付けをする。つまり、下記（２）により、重量の目安である回転速度ｗを求める。
【００５２】
【数２】
【００５３】
この場合、撹拌モータ９は誘導モータであるので、当該撹拌モータ９に一定電圧を印加することにより、収容物の重量によって撹拌モータ９の回転速度（負荷トルク）が変化する。収容物の重量と撹拌モータ９の回転速度とは反比例する。従って、撹拌モータ９の回転速度を検出することで、収容物の重量を推定することができる。
【００５４】
また、収容物の重量と、水分率との積が収容物中の含水量に相当する。そこで、水分率と回転速度とから図１１のような含水量を判定するマップを作成し、これを制御装置３６に記憶させておく。そして、制御装置３６は、上記のようにして得た水分率と、回転センサ１５から得られた回転速度とに基づき、含水量について、「多湿」、「高湿」、「中湿」、「低湿」、「乾燥」の各区分のひとつを判定し、図１２に示すように、駆動モード（処理槽３内の温度制御の目標温度、撹拌体８の撹拌パターン、排気ファン２８の運転率）を変えて制御する。
【００５５】
なお、図１２において、撹拌パターンはモータ回転時間／停止時間で示され、また、ファン運転率は一定時間(例えば５分)に対する排気ファン２８のオン時間の割合、つまり「オン時間／５分」で示される。なお、目標温度が例えば３５℃のときには温度センサ１７の検出温度が３５℃となるように槽ヒータ１６を制御する。なお、「乾燥」区分において温度制御せず(槽ヒータ１６はオンせず)、撹拌モータ９は停止し、排気ファン２８は停止する。
【００５６】
このように制御することにより、収容物中の水分量を極力一定にすることができ、微生物による分解効率を向上させることが可能となる。
【００５７】
ここで、制御装置３６は、含水量「多湿」が判定されると、つまり、重量検出結果が上限値以上（回転速度で９．２０ｒｐｍ（図１１参照）以下）で水分率検出結果が上限値以上（水分率５３％以上）であると、多湿表示器３９をオンして「多湿」状態であることを表示し、蓋５が開放されると（蓋スイッチ３７が蓋５の開放を検出すると）、音声報知器４１に「生ごみをしばらく入れない方が良い」旨を報知させる。
【００５８】
また、制御装置３６は、含水量「乾燥」が判定されると、つまり重量検出結果が下限値以下（回転速度で９．６０ｒｐｍ以上）で水分率検出結果が下限値以下（水分率３５％以下）であると、乾燥表示器４０をオンして「乾燥」状態であることを表示し、蓋５が開放されると（蓋スイッチ３７が蓋５の開放を検出すると）、音声報知器４１に「水を少し入れた方が良い」旨を報知させる。
【００５９】
また、制御装置３６は、新たな分解媒体７の処理槽３への投入後所定期間は前述した水分率検出は行なわずに予め定められた所定の駆動モードにより槽ヒータ１６及び撹拌モータ９並びに排気ファン２８を駆動するようになっている。すなわち、制御装置３６は図示しない電源プラグが電源コンセントに接続されたことを検出するようになっており、この検出をもって新たな分解媒体７の投入を検出する。そして、制御装置３６はこの検出時から所定期間例えば３日間（７２時間）をカウントし、その所定期間が経過するまでは、所定の駆動モード、例えば、図１２に示した「中湿」に対応する駆動モードで槽ヒータ１６及び撹拌モータ９並びに排気ファン２８を駆動する。この所定期間が経過すると、前述した水分率検出及び重量検出に基づいた駆動モードとする。
【００６０】
上記した実施例によれば、次のような効果を得ることができる。
水分センサ用ヒータ２０の加熱に基づき上昇する上昇温度の変化量の絶対値と、その水分センサ用ヒータ２０による加熱を停止することに基づき低下する低下温度の変化量の絶対値とを加算した合計温度と、分解媒体７の初期温度とに基づき収容物（分解媒体７）の水分率を検出するようにしているので、上昇温度の変化量の絶対値と低下温度の変化量の絶対値とを加算することで、温度上昇時の変化と、温度低下時の変化とが加算されたものとなり、水分率の違いによる温度差を、従来の温度上昇時のみ、或いは温度低下時のみの場合に比べて大きく取ることができるようになる。しかも、上記合計温度に分解媒体７の初期温度を加味しているから、処理槽３内の収容物の水分率を一層正確に検出することが可能となる。
【００６１】
さらに本実施例によれば、重量検出結果と水分率検出結果とを用いることにより、処理槽７内の収容物全体の含水量が分かるようになり、そして、両結果に基づいて槽ヒータ１６及び撹拌モータ９を制御するから、生ごみ処理を良好に行なうことができる。さらに、重量を検出するについて、撹拌モータ９及び撹拌体８による撹拌開始毎に負荷トルクである回転速度を測定し、今回と過去の測定値を平均し、その平均値により収容物の重量を検出するようにしたから、一回の負荷トルクの測定で収容物の重量を検出する場合に比して、ばらつきのない、正確な重量検出結果が得られるようになり、結果的に、生ごみの処理を良好に行なうことができる。特に、最新の回転速度の重みが重くなるように重み付けをして平均値を得るから、一層ばらつきのない正確な重量検出結果が得られるものである。
【００６２】
ちなみに、図１３には、変化線Ｊは撹拌体８の１回転ごとの回転速度をプロットし、変化線Ｈは前記式（２）により得た回転速度をプロットしている。変化線Ｊは上下のばらつきが多いのに対して変化線Ｈは少ないことが分かる。
【００６３】
さらに、本実施例では、含水量「多湿」が判定されると、つまり重量検出結果が上限値以上で水分率検出結果が上限値以上であると、多湿表示器３９をオンして「多湿」状態であることを表示し、蓋５の開放時に音声報知器４１に「生ごみをしばらく入れない方が良い」旨を報知させるようにした。また、含水量「乾燥」が判定されると、つまり重量検出結果が下限値以下で水分率検出結果が下限値以下であると、乾燥表示器４０をオンして「乾燥」状態であることを表示し、蓋５の開放時に音声報知器４１に「水を少し入れた方が良い」旨を報知させるようにした。この結果、収容物が多湿状態であって生ごみの投入は控えた方が良い状態であることを表示及び報知することができ、また、分解媒体を含めた収容物が乾燥状態であって水分を追加した方が良い状態であることを表示及び報知することができ、もって、適正な生ごみ処理が図れる。
【００６４】
また、本実施例によれば、新たな分解媒体７の処理槽３への投入後所定期間は水分率検出結果は用いずに所定の駆動モードにより槽ヒータ１６、撹拌モータ９、排気ファン２８を制御するようにしたから、嵩密度の低い（図１０の特性線Ｃ）分解媒体を用いて各データを取る必要がなく、データベースの作成の簡略化及びメモリ容量の削減を図りながら、生ごみ処理を良好に行うことができる。
【００６５】
また、撹拌モータ９の回転速度を検出することで、収容物の重量を推定するようにしているので、比較的簡単な構成にて、収容物の重量を推定することが可能となる。
【００６６】
本発明は、上記した実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
撹拌モータ９が、回転速度が一定となるように制御されるＤＣモータの場合は、負荷トルクに応じて電流値が変化するので、その電流値に基づいて収容物の重量を推定するようにしても良い。
【００６７】
水分率を検出する場合、水分センサ用ヒータ２０の加熱後、その水分センサ用ヒータ２０を断電することに代えて、水分センサ用ヒータ２０の加熱力を弱めることで、収容物の温度を低下させるようにしても良い。
【００６８】
また、水分率を検出するについて、専用の水分センサ１８を用いることに代えて、槽ヒータ１６を水分率検出用の加熱手段としても利用すると共に、温度センサ１７を水分率検出用の温度検出手段としても利用しても良い。
【００６９】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、処理槽内の収容物の水分率を一層正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示し、生ごみ処理機の電気的構成を示すブロック図
【図２】生ごみ処理機の斜視図
【図３】同縦断側面図
【図４】水分センサの斜視図
【図５】検出温度の変化の一例を示す図
【図６】水分率を検出する際の計算データ変化を示す特性図
【図７】水分率を検出するためのデータベースを示す図
【図８】（ａ）、（ｂ）（ｃ）はそれぞれ分解媒体の初期温度が異なる場合の水分率と到達時間との関係を実験によって得た図
【図９】式（１）によって得られる曲面を示す図
【図１０】水分率と熱容量と分解媒体の嵩密度との関係を示す特性図
【図１１】含水量の状態を示すマップ
【図１２】制御内容を示すテーブル
【図１３】各回の重量検出結果をプロットした図
【図１４】従来例を示す図６相当図
【符号の説明】
３は処理槽、７は分解媒体、８は撹拌体（撹拌手段）、９は撹拌モータ（撹拌手段）、１５は回転センサ（重量検出手段）、１８は水分センサ、２０は水分センサ用ヒータ（加熱手段）、２１はサーミスタ（温度検出手段）、３６は制御装置（水分率検出手段、重量検出手段、制御手段）を示す。
Claims (5)
- 有機物を分解する微生物を含む分解媒体を収容する処理槽と、
この処理槽内に投入される生ごみ及び前記分解媒体といった内容物を撹拌する撹拌手段と、
前記処理槽内の収容物を加熱する加熱手段と、
前記処理槽内の収容物の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱手段による加熱前に前記温度検出手段により前記分解媒体の初期温度を検出し、前記加熱手段の加熱により上昇する上昇温度の変化量と、この加熱後、前記加熱手段による加熱を停止または弱めることに基づき低下する低下温度の変化量とを前記温度検出手段により検出し、前記上昇温度の変化量の絶対値に前記低下温度の絶対値を加算した合計温度を求め、この合計温度と前記初期温度とに基づいて前記収容物の水分率を検出する水分検出手段と、
この水分率検出手段による検出結果に基づいて前記撹拌手段の駆動、前記処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は前記処理槽からの排気を行う排気ファンを制御する制御手段と
を備えてなる生ごみ処理機。 - 撹拌手段は、処理槽内の収容物を撹拌する撹拌翼を回転駆動する撹拌モータを備え、
前記撹拌手段による撹拌開始毎に負荷トルクを測定し、今回と過去の測定値を平均し、その平均値により収容物の重量を検出する重量検出手段を設け、
制御手段は、この重量検出手段による重量検出結果と水分率検出結果とに基づいて撹拌手段の駆動、処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は処理槽からの排気を行う排気ファンを制御するようになっていることを特徴とする請求項１記載の生ごみ処理機。 - 制御手段は、新たな分解媒体の処理槽への投入後所定期間は水分率検出結果は用いずに所定の駆動モードにより撹拌手段の駆動、処理槽内を加熱する槽ヒータ、又は処理槽からの排気を行う排気ファンを制御するようになっていることを特徴とする請求項１記載の生ごみ処理機。
- 制御手段は、重量検出結果及び水分検出結果が基準値以上となる状態が所定期間以上となったときには分解媒体の交換を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の生ごみ処理機。
- 多湿表示手段、乾燥表示手段、音声報知手段を備え、
制御手段は、重量検出結果及び水分検出結果が上限値以上となったときに多湿状態である旨を前記多湿表示手段に表示させ且つ処理槽の蓋開放時に前記音声報知手段に報知させ、重量検出結果及び水分検出結果が下限値以下となったときに乾燥状態である旨を前記乾燥報知手段に表示させ且つ処理槽の蓋開放時に前記音声報知手段に報知させるようになっていることを特徴とする請求項２記載の生ごみ処理機。
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