JP7043692B2 - 生ゴミ処理方法、及び、生ゴミ処理機 - Google Patents

Description

本願発明は、生ゴミ処理槽内において生ゴミを炭素触媒とともに加熱撹拌して化学反応させ、更に生ゴミを炭素粉体にする、生ゴミ処理方法と、生ゴミ処理機に関する。

給食センター、大型飲食店の調理場、大人数の事業社における調理場、弁当工場、食材工場、スーパーマーケットの調理場などにおいては、毎日、大量の生ゴミが排出される。
生ゴミをゴミ回収事業者が回収するまで置いておくと、腐敗、悪臭の原因になり、不衛生な状態になる。ゴミ回収後のゴミバケツが汚れているか否かによって店の衛生に対する取り組みを知ることができる。
大量の生ゴミは、ゴミ回収コストを高くする。
このため、生ゴミを順次、生ゴミ処理機で発酵処理して、減容化と非腐敗化を図り、肥料等に再利用する技術が提案されている。

特許文献１に記載の生ゴミ分別堆肥化システムは、生ゴミを発酵させて堆肥をつくるシステムである。

特許文献２に記載の廃棄物処理システムは、生ゴミを破砕乾燥させて、生ゴミを減量化又は肥料化するシステムである。

この他、生ゴミによる悪臭を活性炭で吸着する生ゴミ消滅用脱臭装置も提案されている（特許文献３）。

先行特許文献

特許文献

特開２００６－２３１２４０号公報 特開２００６－２３１２４０号公報 特開平８－２０８４５５号公報

本願発明は、生ゴミを炭素触媒と高温環境下で撹拌して化学反応させ、更に時間をかけて炭素粉体にする生ゴミ処理方法と、生ゴミ処理機を提供することを解決課題とする。生ゴミを原料とする炭素粉体は、消臭剤の原料、電磁波吸収遮断材の原料、除湿及び殺菌用の材料等にすることができる。

請求項１に対応した態様の生ゴミ処理方法は、次の構成を備える。
（１）生ゴミ処理機と、炭素ペレット若しくは木炭破砕チップの大きさの多孔質活性炭よりなる炭素触媒とを用いた生ゴミ処理方法である。
（２）前記炭素触媒を前記生ゴミ処理機内の処理槽内に該処理槽の容量の約２５％～５０％の量を事前に収容させておく前工程がある。
（３）前記生ゴミ処理機が備えるホッパーに生ゴミを投入して、該ホッパーの内側に配設した生ゴミの繰出し手段によって該生ゴミを下方の前記生ゴミ処理槽内に送出し、該処理槽内において前記生ゴミと前記炭素触媒とを加熱手段によって高温にさせて、撹拌手段による上下回動と反転とを繰り返す撹拌を行って前記生ごみを熟成させ、これを１０時間以上行って炭化した生ゴミの炭素粉体にする本工程がある。
（４）該本工程と、前記炭素触媒よりも小さな約１ｍｍ以下の大きさになった前記炭素粉体を前記生ゴミ処理槽内に配設した横向きスクリューコンベアの筒部に設けた目の細かな炭素粉体通過口を通過させて該筒部内に流入させ、該筒部内に流入した前記炭素粉体だけを前記横向きスクリューコンベアで搬送して前記筒部の端部に設けた排出口から前記生ゴミ処理機の外に用意した容器に排出する後工程とがある。
（５）前記本工程と前記後工程は連続して行われる。即ち、処理容量内に範囲で生ゴミを次々に投入させることができ、生ゴミが炭素粉体になると次々に外部の容器に排出される。
（６）前記本工程において前記炭素触媒は磨耗によって幾分か減容するため、追加の前記炭素触媒が、適宜、前記ホッパーを通じて前記生ゴミ処理槽内に補充される。

前記炭素触媒収容工程は、生ゴミを前記ホッパー内に最初に投入する前に行うことが望まれる。その理由は、炭素触媒の供給量が生ゴミ処理槽の容量の約２５％～５０％にも及ぶため、炭素触媒の供給前に生ゴミを投入すると、充分な量の炭素触媒が供給できなくなるからである。その後の炭素触媒の追加の供給は、前記炭素触媒が磨耗によって幾分か減容したときに補えばよい。追加の炭素触媒の供給は、前記ホッパーを通じて行われる。

炭素触媒は、前記炭素粉体通過口を通過しない大きさを有する、市販の炭素ペレット、又は、木炭の破砕チップが用いられる。生ゴミと炭素触媒とを高温下で混合すると、ラジカル反応と呼ばれる化学反応によって生ゴミが炭化する。生ゴミを原料とする炭素粉体は、前記撹拌を伴った化学反応が長時間及ぶと、粒径が小さくなる。前記横向きスクリューコンベアは撹拌中の生ゴミと炭素触媒とが被るため、前記炭素粉体が前記炭素粉体通過口を通過する大きさになると、前記横向きスクリューコンベアの鶴内に侵入する。筒内に侵入した炭素触媒は、横向きスクリューコンベアによって外部に排出され、容器内に回収される。
前記の高温下における撹拌中に生ゴミ臭が発生するが、この臭いの多くは多孔質の炭素触媒と炭素粉体が吸収する。また、多孔質の炭素触媒は殺菌効果があるため、悪臭の元になる微生物を殺菌する、殺菌については、紫外線ヒータによる紫外線照射、酸化チタンを用いた材料を追加する等してもよい。消臭に関しては、消臭用材料を内部に備えた循環型ダクトを生ゴミ処理槽に接続させてもよい。

請求項２に対応した態様の生ゴミ処理機は、次の構成を備える。
（１）請求項１に記載の生ゴミ処理方法を実行するために用いられる生ゴミ処理機である。
（２）生ゴミの繰出し手段を内側に備えたホッパーと、該ホッパーの下方に配設した生ゴミ処理槽と、該生ゴミ処理槽内上部に設けた加熱手段と、
該生ゴミ処理槽内に設けた撹拌手段と、該生ゴミ処理槽上部に設けたファンと、該処理槽内から該処理槽の外方向に突出する横向きスクリューコンベアと、を主要構成部材として備える。
（３）前記ホッパーは、生ゴミと、炭素ペレット又は木炭チップからなる多孔質の炭素触媒の投入部になる。
（４）前記生ゴミ処理槽内には、該処理槽の容量の２５％～５０％程度の量の前記炭素触媒が事前に収容されている。
（５）前記ホッパー内に投入された生ゴミは、前記生ゴミの繰出し手段によって前記処理槽内に送出される。
（６）前記生ゴミと前記炭素触媒は、上部が閉止された前記生ゴミ処理槽内において、前記加熱手段により高温化され、前記撹拌手段により撹拌混合されて、前記生ゴミは発酵を経て炭化が進む。
（７）前記生ゴミが炭素粉体になると、前記横向きスクリューコンベアの筒部に設けられた目の細かな炭素粉体流入口を通じて該筒部内に流入し、流入した前記炭素粉体は前記横向きスクリューコンベアで搬送されて外部に排出されるように構成されている。

請求項２に対応した態様の生ゴミ処理機は、次の構成を備える。
（１）前記生ゴミ処理方法を実行するために用いられる生ゴミ処理機である。
（２）生ゴミの繰出し手段を内側に備えたホッパーと、該ホッパーの下方に配設した生ゴミ処理槽と、該生ゴミ処理槽内上部に設けた加熱手段と、
該生ゴミ処理槽内に設けた撹拌手段と、該生ゴミ処理槽上部に設けたファンと、該処理槽内から該処理槽の外方向に突出する横向きスクリューコンベアと、を主要構成部材として備える。
（３）前記ホッパーは、生ゴミと、炭素ペレット又は木炭チップからなる多孔質の炭素触媒の投入部になる。
（４）前記生ゴミ処理槽内には、該処理槽の容量の２５％～５０％程度の量の前記炭素触媒が事前に収容されている。
（５）前記ホッパー内に投入された生ゴミは、前記生ゴミの繰出し手段によって前記処理槽内に送出される。
（６）前記生ゴミと前記炭素触媒は、上部が閉止された前記生ゴミ処理槽内において、前記加熱手段により高温化され、前記撹拌手段により撹拌混合されて、前記生ゴミは前記化学反応を経て炭化が進む。
（７）前記生ゴミが炭素粉体になると、前記横向きスクリューコンベアの筒部に設けられた目の細かな炭素粉体流入口を通じて該筒部に進入し、進入した炭素粉体は前記横向きスクリューコンベアで搬送されて外部に排出されるように構成されている。

請求項３に対応した態様の生ゴミ処理機は、次の構成を備える。
（１）前段落に記載の各構成を備える。
（２）前記加熱手段は、複数本のハロゲンヒータである。

請求項４に対応した態様の生ゴミ処理機は、次の構成を備える。
（１）前々段落又は前段落に記載の各構成を備える。
（２）前記炭素粉体流入口は、前記筒部に設けた幅約１ｍｍ幅の多数本のスリットである。

本願発明に係る生ゴミ処理方法と生ゴミ処理機は、生ゴミを発酵させた後、炭素粉体（粉末）にすることができる。この炭素粉体は、直径１ｍｍ以下の大きさの多孔質活性炭になった粉体（粉末）であり、消臭剤の原料、電磁波吸収遮断材の原料、家屋の壁裏や床下の除湿及び殺菌用の材料等として商品化できる。

本願発明に係る生ゴミ処理方法と、生ゴミ処理機の実施形態を図面に沿って詳述する。

本願発明実施形態に係る生ゴミ処理機の正面断面図。 同じく平面図。 同じく生ゴミ処理槽の斜視図。 同じくホッパーと生ゴミ処理槽内部の側面断面図。 （ａ）は横向きスクリューコンベアの正面図、（ｂ）は同じく側面拡大断面図、（ｃ）は同じくその一部分の拡大平面断面図、（ｄ）は同じくその一部分の拡大正面断面図。 生ゴミ処理方法の作業工程図。

〔概要〕
図１示す実施形態の生ゴミ処理機１は、ホッパー５と、生ゴミ処理槽７と、ホッパー５の内側に設けた生ゴミの繰出し手段の１形態である縦向きスクリューコンベア６と、加熱手段の１形態である複数本のハロゲンヒータ１８，１８・・と、生ゴミ処理槽７内に設けた撹拌手段の１形態である２列の撹拌爪１０、１０と、生ゴミ処理槽７の上部に設けたファン（送風ファン）１９と、生ゴミ処理槽７の内部から外方向に突出して設けた横向きスクリューコンベア８、配電盤２０等を基本構成として備える、電動式の生ゴミ処理機である。

〔生ゴミ処理能力〕
実施形態に係る生ゴミ処理機は、小型のものから大型のものまでて適用さｓれる。出願人が設計試作した生ゴミ処理機１は、１時間当たりの生ゴミ投入量が５０Ｋｇまで行える。

―各部の詳細―
〔ホッパー５〕
図１～図４において、ホッパー５は、生ゴミが投入される容器であり、底に開口がある。
ホッパー５の容量は６０リットルあり、ホッパー５上端開口部５ａの外径が６００ｍｍ、床面からホッパー５上端までの高さが１５２５ｍｍある。ホッパー５の内側には、生ゴミの繰出し手段の一形態であるモータＭ１の駆動で低速回転する縦向きスクリューコンベア６が配設されている。縦向きスクリューコンベア６は、ホッパー５内に投入した生ゴミを定量づつ下方に搬送して排出する。
縦向きスクリューコンベア６の駆動は、生ゴミ処置に合わせたモータＭ１のタイマー制御によって行われる。
生ゴミの繰出し手段は縦向きスクリューコンベア６でなくてもよい。例えば、モータで回転する十字状の羽根を供えた繰出し手段であってもよい。

〔生ゴミ処理槽７〕
図１～図４において、ゴミ処理槽７は、ホッパー５から排出した生ゴミと、炭素触媒の１形態である炭素ペレットを収容し、生ゴミを処理する容器である。
生ゴミ処理槽７は、ホッパー５の下方に位置している。生ゴミ処理槽７は有効容量が５０リットルあり、側板７ａ，７ｂと底板７ｃと天板７ｄとによって囲まれた金属板製容器であり、底板７ｃは、後述する２列の撹拌爪１０，１０に略沿う２つの円弧面にて形成されている。

〔撹拌爪１０（撹拌手段）〕
図１～図４において、撹拌手段の１形態である撹拌爪１０，１１は、生ゴミ処理槽７内において、生ゴミと炭素触媒とを撹拌混合するためにある。この撹拌は、一方向の上下回転を数回行うと逆回転し、これが繰り返して行われる。
撹拌爪１０，１１は、上下回転（回動）したときに下方に向いた端部が生ゴミ処理槽７の底板７ｃ近くに位置するように、横向き平行姿勢の２本の撹拌爪軸１０，１１に支持された状態で、軸方向に間隔を開けて各５組、設けられている。
撹拌爪軸１０ａ，１１ａは、モータＭ２の駆動によって低速回転する。モータＭ２は、タイマー制御によって正転と逆転とを繰り返す、モータＭ２から撹拌爪軸１０ａ，１１ａに至る回転動力伝達は、モータＭ２側の出力軸１３に装着されているチェーンスプロケット１４と、撹拌爪軸１０ａ，１１ａの端部に装着されているチェーンスプロッケット１５，１５とをチェーン１７で懸架することによって行われている。１２は減速ギヤケースである。

〔ハロゲンヒータ１８（加熱手段）〕
図１～図４において、生ゴミ処理槽７内の上部には、４本のハロゲンヒータ１８，１８・・が、間隔を置いて平行に設けられている。
ハロゲンヒータ１８，１８・・は、生ゴミ処理槽７内において撹拌混合中の生ゴミと炭素触媒（炭素ペレット）を高温で加熱して、生ゴミを熟成させ、１０時間を越える時間経過によって生ゴミを炭化した炭素粉体にするためにある。
ハロゲンヒータ１８，１８・・は、１本当たりの消費電力が９００Ｗあり、１７０°Ｃと、８０°Ｃの２段階に制御できる。この制御は、生ゴミ処理の途中で８０°Ｃの省エネモードにタイマー制御で切り替えることができる。

〔ファン１９〕
生ゴミ処理槽７の壁面上部には、ファン２０を取り付けた換気ダクト２１が接続されている。換気ダクト２１は、ファン２０の回転方向に切り替えにより、生ゴミ処理槽７内に向けた送風と、生ゴミ処理槽７内の臭気を外部に排出する排気が可能である。生ゴミ処理槽７内に向けた送風は、４本のハロゲンヒータ１８，１８・・に向けて行われ、生ゴミの加熱と発酵を効率よく行うためにある。換気ダクト２１内に消臭用の活性炭フィルタ、酸化チタン材料を配設してもよい。

〔横向きスクリューコンベア８〕
図１～図４において、生ゴミ処理槽７内の上部には、横向きスクリューコンベア８が配設されている。横向きスクリューコンベア８は、筒部８ａとスクリューコンベア８ｂと、スクリューコンベア８ｂを低速回転させるモータＭ２とによって構成されている。
図１～図４、及び図５に示すちょうに、横向きスクリューコンベア８は、高温で長時間加熱されて大きさが約１ｍｍ以下の粉体になった生ゴミの炭素粉体を内部に流入させて、生ゴミ処理槽７の外に排出するためにある。筒部８ａの上部には、約１ｍｍ以下の炭素粉体を通過させて内部に流入させる、幅が約１ｍｍの多数本の平行なスリット８ｃが設けられている。
横向きスクリューコンベア８の一端側は、生ゴミ処理機１の外まで突出して、スクリューコンベア８で搬送した炭素粉体を、排出口８ｂから回収容器３０内に排出できるようにしてある。

〔生ゴミ処理工程〕
図６において、生ゴミ処理のための炭素触媒収容工程と、生ゴミ処理工程と、炭素粉体回収工程を示す。
炭素触媒収容工程、炭素触媒Ｐを生ゴミ処理槽７内に該処理槽の容量の約２５％～５０％の量を事前に収容させる。
生ゴミ処理工程においては、ホッパー５に生ゴミＮを投入して、縦向きスクリューコンベア６によって生ゴミＮを下方の生ゴミ処理槽７内に送出し、該処理槽７内において生ゴミＮと炭素触媒Ｐとを加熱手段であるハロゲンヒータで高温にさせて、撹拌爪１０，１１による上下回動と反転と繰り返し行って撹拌しながらラジカル化学反応させ、これを１０時間以上行って炭化した生ゴミの炭素粉体Ｓにする。
炭素粉体回収工程においては、炭素触媒Ｐと炭素粉体Ｓとの混合物から、約１ｍｍ以下の大きさの炭素粉体Ｓだけを、横向きスクリューコンベア８の筒部８ａに設けられているスリット８ｅからなる炭素粉体通過口を通過させて筒部８ａ内に流入させ、筒部８ａ内に流入した炭素粉体Ｓを搬送して、筒部８ａの端部に設けた排出口８ｂから前記生ゴミ処理機１の外に用意した容器３０に排出する。

産業上の利用分野

本願発明に係る生ゴミ処理方法と生ゴミ処理機は、給食センター、大型飲食店の調理場、大人数の事業社における調理場、弁当工場、食材工場、スーパーマーケットの調理場などにおいて廃棄される生ゴミを処理して、炭素粉体にするために、食品業界、生ゴミ処理業の分野で用いられる。

１ 生ゴミ処理機
２ 上部フレーム
３ 下部ハウジング
５ ホッパー
６ 縦向きスクリューコンベア
７ 生ゴミ処理槽
８ 横向きスクリューコンベア
８ａ 筒部
８ｂ 排出口
８ｃ スリット（炭素粉体流入口）
１０ 撹拌爪
１０ａ 撹拌爪軸
１１ 撹拌爪
１１ａ 撹拌爪軸
１８ ハロゲンヒータ
２０ ファン
２１ 換気ダクト
Ｍ１ モータ
Ｍ２ モータ
Ｐ 炭素触媒
Ｎ 生ゴミ
Ｓ 炭素粉体

Claims (4)

1. 生ゴミ処理機と、炭素ペレット若しくは木炭破砕チップの多孔質活性炭よりなる炭素触媒とを用いた生ゴミ処理方法であり、
   前記炭素触媒を前記生ゴミ処理機内の処理槽内に該処理槽の容量の約２５％～５０％の量を事前に収容させておく前工程と、
   前記生ゴミ処理機が備えるホッパーに生ゴミを投入して、該ホッパーの内側に配設した生ゴミの繰出し手段によって該生ゴミを下方の前記生ゴミ処理槽内に送出し、該処理槽内において前記生ゴミと前記炭素触媒とを加熱手段によって高温にさせて、撹拌手段による上下回動と反転とを繰り返す撹拌を行って前記生ごみを熟成させ、これを１０時間以上行って炭化した生ゴミの炭素粉体にする本工程と、
   前記炭素触媒と前記炭素粉体との混合物から、前記炭素触媒よりも小さな約１ｍｍ以下の大きさになった前記炭素粉体だけを前記生ゴミ処理槽内に配設した横向きスクリューコンベアの筒部に設けた目の細かな炭素粉体通過口を通過させて該筒部内に流入させ、該筒部内に流入した前記炭素粉体を前記横向きスクリューコンベアで搬送して前記筒部の端部に設けた排出口から前記生ゴミ処理機の外に用意した容器に排出する後工程とが、順次連続して行われ、
   前記本工程において前記炭素触媒は磨耗によって幾分か減容するため、追加の前記炭素触媒が、適宜、前記ホッパーを通じて前記生ゴミ処理槽内に補充される、生ゴミ処理方法。
2. 請求項１に記載の生ゴミ処理方法を実行するために用いられる生ゴミ処理機であり、
   生ゴミの繰出し手段を内側に備えたホッパーと、
   該ホッパーの下方に配設した生ゴミ処理槽と、
   該生ゴミ処理槽内上部に設けた加熱手段と、
   該生ゴミ処理槽内に設けた撹拌手段と、
   該生ゴミ処理槽上部に設けたファンと、
   該処理槽内から該処理槽の外方向に突出する横向きスクリューコンベアと、
   を主要構成部材として備え、
   前記ホッパーは、生ゴミと、炭素ペレット又は木炭チップからなる多孔質の炭素触媒の投入部になり、
   前記生ゴミ処理槽内には、該処理槽の容量の２５％～５０％程度の量の前記炭素触媒が事前に収容され、
   前記ホッパー内に投入された生ゴミは、前記生ゴミの繰出し手段によって前記生ゴミ処理槽内に送出され、
   前記生ゴミと前記炭素触媒は、上部が閉止された前記生ゴミ処理槽内において、前記加熱手段により高温化され、前記撹拌手段により撹拌混合されて、前記生ゴミは発酵を経て炭化が進み、
   前記生ゴミが炭素粉体になると、前記横向きスクリューコンベアの筒部に設けられた目の細かな炭素粉体流入口を通じて該筒部内に流入し、流入した前記炭素粉体は前記横向きスクリューコンベアで搬送されて外部に排出されるように構成されている、生ゴミ処理機。
3. 前記加熱手段は、複数本のハロゲンヒータである、請求項２に記載の生ゴミ処理機。
4. 前記炭素粉体流入口は、前記筒部の上面において長手方向に沿って設けた幅約１ｍｍ幅の多数本のスリットである、請求項２又は３に記載の生ゴミ処理機。

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