JP7240760B2

JP7240760B2 - 有機物ごみ処理装置

Info

Publication number: JP7240760B2
Application number: JP2021108424A
Authority: JP
Inventors: 正美勝山
Original assignee: 豊田興産株式会社
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2041-06-30
Also published as: JP2023006047A

Description

本発明は有機物ごみ処理装置に関し、より詳細には、好気性有用微生物に代表される有用微生物を用いた有機物ごみ処理装置に関する。

生ごみに代表される有機物ごみは可燃ごみとして処分されることが多い。しかしながらこのような有機物ごみのほとんどは多量の水分を含んでおり、有機物ごみを焼却処分する際には化石燃料が用いられ環境負荷が高いのが現状である。そこで、環境負荷を低減するため、化石燃料を用いずに有機物ごみを処分する方法として、いわゆる有用微生物を用いた生分解処理方法が提案されている。このような有機物ごみの生分解処理を効率的に行うことが可能な装置としては、例えば特許文献１（実用新案登録第３０６５３７７号公報）に開示されているような構成のものが知られている。

実用新案登録第３０６５３７７号公報

特許文献１には、有用微生物を用いて生ごみをバッチ方式で生分解処理する際において、撹拌処理槽内で回転する回転軸周りに先端が屈曲する撹拌刃を着脱可能にした構成を採用することで、撹拌処理槽内で効率的に生ごみを粉砕することができ、撹拌刃の交換を容易にするものである。また、撹拌処理槽には撹拌処理槽内の処理済物の一部または全部を排出するための２つの排出口が設けられており、目的に適した排出口を使い分けることができる。しかしながら、撹拌処理槽内の一部の処理済物を排出する場合においては、次の生ごみをバッチ処理する際に必要となる有用微生物を含んだ処理済物を撹拌処理槽内にどの程度残せばよいのが不明である。したがって、撹拌処理槽内から処理済物を余分に排出してしまうと、撹拌処理槽に投入する次の生ごみに対して十分な量の有用微生物が確保できないおそれがある。

そこで本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、有用微生物を用いた有機物ごみをバッチ方式で生分解処理する有機物ごみ処理装置において、継続的に有機物ごみをバッチ処理するために、撹拌処理槽内における有用微生物の必要量を維持することが可能な有機物ごみ処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明者が鋭意研究した結果、以下の構成に想到した。すなわち、撹拌処理槽および駆動部が収容されており、前記撹拌処理槽の上面を開放および閉塞する開閉蓋が設けられていると共に、前記撹拌処理槽内に外部空気を供給する給気口、前記撹拌処理槽内の空気を外部に排出する排気口および前記撹拌処理槽に収容された処理済物を外部に排出する排出口が外表面に配設された筐体と、前記駆動部の出力軸に連結されると共に前記撹拌処理槽において回転駆動する回転軸と、前記回転軸の外周面から所定高さに起立し先端部所要範囲が屈曲部をなす撹拌翼とを有する撹拌手段と、を具備し、前記撹拌処理槽に投入された有機物ごみを有用微生物によってバッチ方式で分解処理する有機物ごみ処理装置であって、前記撹拌手段は、前記回転軸の長さ方向中央部分から第１端部までの第１範囲に取り付けられている前記撹拌翼の前記屈曲部と、前記回転軸の長さ方向中央部分から第２端部までの第２範囲に取り付けられている前記撹拌翼の前記屈曲部と、が互いに向かい合う配置になっており、前記排出口は、第１開口部が前記撹拌処理槽の内周面に連通すると共に第２開口部が前記筐体の外部に連通する筒状体に形成されていて、前記筒状体の内部には前記撹拌処理槽の前記内周面と面一となる栓体が前記第２開口部から着脱可能に収容されていて、前記第１開口部は、前記回転軸の長さ方向中央部分において、次のバッチ処理で前記撹拌処理槽に投入される前記有機物ごみの分解処理に必要な前記処理済物を前記撹拌処理槽内に所定量残存させる高さ位置に配設されていて、前記駆動部は、前記撹拌処理槽に取り付けられた固定具により熱的に連続させた状態で固定されていることを特徴とする有機物ごみ処理装置である。

これにより、有用微生物を用いた有機物ごみをバッチ方式で生分解処理する有機物ごみ処理装置において、継続的に有機物ごみをバッチ処理するために、撹拌処理槽内における有用微生物の必要量を維持することが可能になる。また、駆動部が発生した熱を撹拌処理槽に供給することができるため、バッチ処理開始後における温度上昇を促進させることができ、特に、初期段階における有用微生物による有機物ごみの生分解処理を効率化することができる。

また、前記筒状体の前記第１開口部と前記撹拌処理槽の前記内周面に形成された開口部との間には栓体当接部が形成されていると共に、前記第２開口部には開閉カバーが取り付けられていて、前記開閉カバーの閉塞時には前記開閉カバーにより前記栓体が前記栓体当接部に押圧されることが好ましい。

これにより、排出口との連通部で開口部が形成された撹拌処理槽の内周面を栓体で面一状態に覆うことができるため、処理途中の有機物ごみが開口部に入り込むことがなく、確実に生分解処理することができる。

また、前記排気口の先には水フィルタが配設されていることが好ましい。

これにより、排気に含まれている臭気成分を安価に除去することができる。

本発明における有機物ごみ処理装置の構成を採用することにより、継続的に有機物ごみをバッチ処理するために、撹拌処理槽内における有用微生物の必要量を維持することが可能になる。

本実施形態における有機物ごみ処理装置の正面図である。開閉蓋と排出口の開閉カバーを開いた状態を示す正面図である。本実施形態における有機物ごみ処理装置の概略内部構造を示す正面図である。撹拌処理槽部分の平面図である。図１中のＶ―Ｖ線における概略断面図である。図５中のＶＩ部分における拡大図である。本実施形態における有機物ごみ処理装置の外装パネルを外した状態を示す右側面図である。送風ファンと撹拌処理槽との連通部分を示す斜視図である。

以下、本発明にかかる有機物ごみ処理装置の実施形態について、図面に基づいて具体的に説明する。以下に説明する実施形態においては、有機物ごみとして生ごみを例示した形態に基づいて説明を行うが、有機物ごみは生ごみに限定されるものではない。きのこの栽培後に発生する廃培地や、食品加工工場等から排出される野菜屑や果物屑等の他の物質を有機性ごみとして処理することもできる。本実施形態の有機物ごみ処理装置１００は、図１～図３に示すように、撹拌処理槽１０、撹拌手段２０、駆動部３０および送風機４０が収容された筐体５０と、筐体５０の側周面に配設された排出口６０、給気口７０および排気口８０と、動作制御部９０とを具備している。

本実施形態における撹拌処理槽１０は、上部が開口面をなしており、図示しないヒンジ、ダンパ５２および係止具５４を介して筐体５０に取り付けられた開閉蓋５６により開放状態と閉塞状態が切り替え可能になっている。撹拌処理槽１０は、直方体部１０Ａおよび側面視形状が半円形状である半円柱体に形成された底部１０Ｂを有している。撹拌処理槽１０の内部空間には撹拌手段２０が収容されている。直方体部１０Ａの側周面には、それぞれ筐体５０の外部空間に連通する排出口６０、給気口７０および排気口８０が配設されている。

撹拌手段２０は、図３、図４に示すように、撹拌処理槽１０の直方体部１０Ａを幅方向に貫通した回転軸２４と撹拌翼２５とを有している。回転軸２４は、第１端部２１が駆動部３０の出力軸に連結されると共に第２端部２２が直方体部１０Ａに取り付けられたベアリング２３で回転可能に保持されている。撹拌翼２５は、回転軸２４の長手方向および外周面の周方向に沿って所要間隔をあけて複数箇所に配設されている。本実施形態における撹拌翼２５は、回転軸２４の外周面から直交方向に所定高さに起立しており、起立部分の先端部所要範囲が回転軸２４の端部方向に向けて折り曲げられた屈曲部２６に形成されている。屈曲部２６の先端縁は刃部に形成することもできる。このような撹拌翼２５としては耕耘機の耕耘爪を用いることができる。撹拌翼２５は回転軸２４に対して取付用アタッチメントＡＴを介して取り付けられており交換可能になっている。

本実施形態における撹拌翼２５は、回転軸２４の長さ方向中央部分から第１端部２１までの第１範囲２７と、回転軸２４の長さ方向に中央部分から第２端部２２までの第２範囲２８と、において屈曲部２６どうしが対向する配置で回転軸２４に取り付けられている。このようなレイアウトで撹拌翼２５を回転軸２４に取り付けることで、撹拌処理槽１０の内部に投入された有機物ごみと有用微生物との混合体ＭＭを撹拌翼２５で回転軸２４の長さ方向中央部分に送り出すことができる。撹拌処理槽１０の内部において回転軸２４の中央部分に寄せられた混合体ＭＭは、後から順次送り出されてきた混合体ＭＭによって第１端部２１または第２端部２２に送り出され、混合体ＭＭは撹拌処理槽１０の第１範囲２７および第２範囲２８においてそれぞれ循環される。本実施形態においては有用微生物として好気性有用微生物が用いられているので、撹拌処理槽１０の内部において混合体ＭＭが循環されることで、混合体ＭＭには順次空気が取り込まれることになる。これにより、混合体ＭＭに含まれている有機物ごみが有用微生物によって効率的に生分解処理することができる。このように有用微生物によって生分解処理された混合体ＭＭは処理済物ＴＭになる。

また、本実施形態における排出口６０は、第１開口部６１が撹拌処理槽１０の内周面に連通すると共に第２開口部６２が筐体５０の外部に連通する筒状体に形成されていて、筐体５０の外表面（正面）と直交方向に起立させた状態で取り付けられている。また、排出口６０は、撹拌手段２０の回転軸２４の高さ位置であると共に回転軸２４の中央部分で開口している。これにより、撹拌処理槽１０に処理済物ＴＭが収容されている状態で回転軸２４を回転させると、排出口６０から撹拌処理槽１０の直方体部１０Ａにおける処理済物ＴＭのみを筐体５０の外部に排出することができる。また、本実施形態においては、撹拌処理槽１０の底部１０Ｂの容積が一回のバッチ処理に必要な微生物量を含む処理済物ＴＭが収容可能な容量以上に形成されている。これにより、撹拌手段２０の通常動作によって排出口６０から処理済物ＴＭを排出すれば、次のバッチ処理においては撹拌処理槽１０に微生物を追加供給する必要がない。

本実施形態における排出口６０の内部空間には栓体６３が第２開口部６２の側から着脱可能に収容されている。また、本実施形態における排出口６０の第１開口部６１は、撹拌処理槽１０に形成された開口部よりも大口径に形成されており、第１開口部６１と撹拌処理槽１０の開口部との間には栓体当接部６４が形成されている。第２開口部６２には開閉カバー６５が図示しないヒンジと排出口６０の外周面に係合可能な係合体６６を介して取り付けられている。係合体６６を排出口６０の外周面に係合することで開閉カバー６５が第２開口部６２に押圧することで栓体６３を撹拌処理槽１０に向けて押圧させた状態にすることができる。

本実施形態における栓体６３は、図６に示すように、栓体当接部６４との当接部分６３Ａで囲まれた領域である内側領域６３Ｂが撹拌処理槽１０の肉厚寸法分だけ突出する凸形状に形成されており、撹拌処理槽１０の開口部と嵌合するように形成されている。そして栓体６３の内側領域６３Ｂの先端面は、撹拌処理槽１０の内周面形状に倣った形状に形成されているので、栓体６３を撹拌処理槽１０に向けて押圧すれば、栓体６３の内側領域６３Ｂにより撹拌処理槽１０の内周面を面一にすることが可能になる。したがって、撹拌処理槽１０に収容された混合体ＭＭが開口部と栓体６３との隙間に入り込んでしまうことがなく、混合体ＭＭを撹拌処理槽１０の内部で確実に循環させることができる。

撹拌手段２０を回転駆動させるための駆動部３０は、筐体５０の右側部分に収容されている。駆動部３０は、図７に示すようにギヤモータが用いられている。撹拌処理槽１０に固定された熱伝導性が高い材料で形成された固定具３４で駆動部３０を保持させることで、駆動部３０を筐体５０の内部で固定している。図示はしないが、放熱部３２を固定具３４で保持するようにしてもよい。このように、固定具３４が撹拌処理槽１０と駆動部３０（の放熱部３２）とを固定具３４によって熱的に連続させているので、駆動部３０の発熱を撹拌処理槽１０に供給することができる。これにより特に撹拌処理槽１０におけるバッチ方式による生分解処理を開始した初期段階において混合体ＭＭに熱を供給することができ、撹拌処理槽１０の内部空間を早期に生分解処理を効率的に行うことが可能になる点で好都合である。ここでは、固定具３４を介して撹拌処理槽１０と駆動部３０とを熱的に接続させているが、撹拌処理槽１０と駆動部３０（の放熱部３２）とを直接接触させることで駆動部３０の排熱を撹拌処理槽１０に伝達させるレイアウトを採用することもできる。

また、図７に示すように駆動部３０が収容されている空間には送風機４０も収容されている。送風機４０は、筐体５０の外表面（背面）に配設された給気口７０から取り込んだ外部空気を撹拌処理槽１０の内部空間に供給するものであり、ここではシロッコファンを用いている。本実施形態における送風機４０は、図８に示すように、通常時は重力により閉塞状態が維持されているフラップ４２を介して撹拌処理槽１０の内部空間に連通している。したがって送風機４０により所要量以上の外部空気が供給されたときのみ、空気圧によってフラップ４２が重力に抗して跳ね上げられ、撹拌処理槽１０に外部空気が供給されると共に撹拌処理槽１０の内部空間に溜まった炭酸ガス等が排気として排気口８０から排出される。このような外部空気の取り込み部分にフラップ４２を配設することにより外部空気の取り込み時における撹拌処理槽１０の内部空間の温度低下を最小限に抑えることができる。

本実施形態の撹拌処理槽１０には、フラップ４２が跳ね上がって外部空気が撹拌処理槽１０に供給される際に、外部空気を拡散させるための拡散板４４が配設されている。なお、図示はしないが、撹拌処理槽１０に外部空気が供給されたときのみ流路を開口させるためにフラップ４２と同様の構成を排気口８０に配設することもできる。このように撹拌処理槽１０に外部空気が供給されたときのみ送風機４０および排気口８０を撹拌処理槽１０の外部に連通させる構成を採用することで、撹拌処理槽１０の内部空間の温度管理を精密かつ容易に行うことができる。

また、本実施形態における排気口８０には排気管８２が接続されており、排気管８２の経路上には水フィルタとしてのミスト状の水シャワー部８４を少なくとも一箇所に配設することもできる。水シャワー部８４は排気管８２の経路上の所要長さ範囲に配設しているが、図１等に示すように排気管８２が鉛直方向に延設されている区間の頂上部分から底部に向けてミストを噴射する（落下させる）構成を採用することが好ましい。水シャワー部８４の下流側への排気管８２の連結位置は、水シャワー部８４の底部よりも上方側位置に連結すれば、水シャワー部８４の下流側の排気管８２への水の混入を防止することができる。また本実施形態のように水シャワー部８４を通過させた排気をオゾン接触部８５に通過させることで更なる脱臭処理が行われてもよい。ここではオゾン接触部８５を通過させた排気をさらに活性炭フィルタ８６に通過させた後で大気開放する構成が採用されている。水シャワー部８４やオゾン接触部８５の動作は動作制御部９０によって制御されている。

本実施形態における有機物ごみ処理装置１００の各構成の動作は、演算部および動作制御プログラムが記憶されている記憶部（いずれも図示はせず）からなる動作制御部９０により制御されている。動作制御部９０は、温度センサ９２による撹拌処理槽１０の内部温度計測値と、図示しないタイマによる生分解処理を開始してからの経過時間計測値をそれぞれ受信した後、動作制御プログラムに基づいて駆動部３０、送風機４０、水シャワー部８４およびオゾン接触部８５の動作を適宜制御している。

具体的には、動作制御部９０は、駆動部３０の動作を制御して撹拌手段２０を所定の回転数で回転させ、駆動部３０の発熱と発酵熱とにより、生分解処理に適切な温度を維持して予め設定した処理時間にわたって撹拌処理を行わせている。動作制御部９０は撹拌処理中における撹拌処理槽１０の内部温度が予め設定した上限温度に到達すると、送風機４０を作動させて外部空気を撹拌処理槽１０に供給して温度を低下させる処理を行う。次に動作制御部９０は、タイマによる計測時間が処理時間に到達すると、送風機４０を作動させて外部空気を撹拌処理槽１０に供給して撹拌処理槽１０の内部空間の温度を低下させる。これと同時に動作制御部９０は、撹拌処理槽１０の内部空気を排気口８０から排出する処理を所定排気時間にわたって行うと共に、水シャワー部８４およびオゾン接触部８５を作動させて排気の脱臭処理を行う。

この時点で撹拌処理槽１０の内部に収容されていた混合体ＭＭは、好気性有用微生物により分解処理がなされているので、処理済物ＴＭとしての腐敗が生じることのない良好な有用微生物入肥料になっている。処理済物ＴＭは必要に応じて含水率計測機９４を用いて含水率の計測を行い、所定の含水率まで乾燥処理された後、排出口６０の第２開口部６２から栓体６３を抜き出せば、撹拌処理槽１０から処理済物ＴＭを排出することができる。前述のように、撹拌処理槽１０に収容された処理済物ＴＭは、撹拌手段２０（撹拌翼２５）を回転駆動させることにより、次のバッチ処理に必要になる有用微生物が含まれている処理済物ＴＭを撹拌処理槽１０に所定量残存させた状態で排出口６０から排出することができる。

処理済物ＴＭに含まれている有用微生物は死滅しておらず、撹拌処理槽１０に投入された生ごみを生分解処理するに必要な有用微生物量が確保されているため、餌となる生ごみが撹拌処理槽１０に投入されれば、再び有用微生物による生ごみの生分解処理を行うことができる。このように撹拌処理槽１０において生ごみをバッチ方式で生分解処理を行うと、次のバッチ処理に必要な有用微生物を撹拌処理槽１０に投入することなく、単純に生ごみを撹拌処理槽１０に投入するだけで繰り返し生ごみを生分解処理することができる。もちろん、撹拌処理槽１０に生ごみと共に新たな有用微生物が投入された状態で生分解処理を行うようにしてもよい。

以上に実施形態に基づいて本発明にかかる有機物ごみ処理装置１００について具体的に説明をしたが、本発明にかかる有機物ごみ処理装置１００は以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で各構成を適宜変更した実施形態を採用することも可能である。たとえば、以上の実施形態においては、撹拌手段２０の回転軸２４と排出口６０とを撹拌処理槽１０の直方体部１０Ａに配設した形態について説明しているが、本発明はこの形態に限定されるものではない。撹拌手段２０の回転駆動動作に伴い排出口６０から処理済物ＴＭを排出しきった後に撹拌処理槽１０の内部に残存する処理済物ＴＭの量が、次のバッチ処理を行う際に必要な有用微生物の量を確保できる位置であれば、底部１０Ｂの高さ位置に回転軸２４と排出口６０が配設された形態をすることもできる。

また、本実施形態においては、水フィルタとしての水シャワー部８４、オゾン接触部８５および活性炭フィルタ８６を用いて排気の脱臭処理をしているが、排気内の臭気成分量に応じて、これらの脱臭処理の一部またはすべての配設を省略することもできる。

また、本実施形態においては、含水率計測機９４を用いて処理済物ＴＭの含水率を計測しているが、制御プログラムによる完全自動運転をする場合や、処理済物ＴＭの含水率の管理が不要な場合には、含水率計測機９４の配設を省略することもできる。

さらには、以上に説明した実施形態および各実施形態で説明した変形例を適宜組み合わせた形態を採用することもできる。

１０撹拌処理槽
１０Ａ直方体部，１０Ｂ底部
２０撹拌手段
２１第１端部，２２第２端部，２３ベアリング，２４回転軸，２５撹拌翼，
２６屈曲部，２７第１範囲，２８第２範囲
３０駆動部
３２放熱部，３４固定具
４０送風機
４２フラップ，４４拡散板
５０筐体
５２ダンパ，５４係止具，５６開閉蓋
６０排出口
６１第１開口部，６２第２開口部，
６３栓体，６３Ａ当接部分，６３Ｂ内側領域，
６４栓体当接部，６５開閉カバー，６６係合体
７０給気口
８０排気口
８２排気管，８４水シャワー部（水フィルタ），８５オゾン接触部，
８６活性炭フィルタ
９０動作制御部
９２温度センサ，９４含水率計測機
１００有機物ごみ処理装置
ＡＴ取付用アタッチメント
ＭＭ混合物
ＴＭ処理済物

Claims

撹拌処理槽および駆動部が収容されており、前記撹拌処理槽の上面を開放および閉塞する開閉蓋が設けられていると共に、前記撹拌処理槽内に外部空気を供給する給気口、前記撹拌処理槽内の空気を外部に排出する排気口および前記撹拌処理槽に収容された処理済物を外部に排出する排出口が外表面に配設された筐体と、
前記駆動部の出力軸に連結されると共に前記撹拌処理槽において回転駆動する回転軸と、前記回転軸の外周面から所定高さに起立し先端部所要範囲が屈曲部をなす撹拌翼とを有する撹拌手段と、を具備し、前記撹拌処理槽に投入された有機物ごみを有用微生物によってバッチ方式で分解処理する有機物ごみ処理装置であって、
前記撹拌手段は、前記回転軸の長さ方向中央部分から第１端部までの第１範囲に取り付けられている前記撹拌翼の前記屈曲部と、前記回転軸の長さ方向中央部分から第２端部までの第２範囲に取り付けられている前記撹拌翼の前記屈曲部と、が互いに向かい合う配置になっており、
前記排出口は、第１開口部が前記撹拌処理槽の内周面に連通すると共に第２開口部が前記筐体の外部に連通する筒状体に形成されていて、前記筒状体の内部には前記撹拌処理槽の前記内周面と面一となる栓体が前記第２開口部から着脱可能に収容されていて、
前記第１開口部は、前記回転軸の長さ方向中央部分において、次のバッチ処理で前記撹拌処理槽に投入される前記有機物ごみの分解処理に必要な前記処理済物を前記撹拌処理槽内に所定量残存させる高さ位置に配設されていて、
前記駆動部は、前記撹拌処理槽に取り付けられた固定具により熱的に連続させた状態で固定されていることを特徴とする有機物ごみ処理装置。
前記筒状体の前記第１開口部と前記撹拌処理槽の前記内周面に形成された開口部との間には栓体当接部が形成されていると共に、前記第２開口部には開閉カバーが取り付けられていて、
前記開閉カバーの閉塞時には前記開閉カバーにより前記栓体が前記栓体当接部に押圧されることを特徴とする請求項１記載の有機物ごみ処理装置。
前記排気口の先には水フィルタが配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の有機物ごみ処理装置。