JPWO2019017481A1 - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

含水有機物をより効率的に処理することができる処理装置及び処理方法を提供する。含水有機物を処理する処理装置１０であって、底部２０と側部２２とを有する処理槽１２と、前記側部２２間に配置された回転軸３０と、当該回転軸３０に設けられた羽根３２とを有する撹拌部１４と、前記処理槽１２内の前記回転軸３０より上方からイオンを出す第１供給部１６と、前記処理槽１２内の前記回転軸３０と同じ位置又は前記回転軸３０より下方からイオンを出す第２供給部１８とを備える。

Description

本発明は、処理装置及び処理方法に関し、含水有機物としての例えば野菜くずなど生ごみを処理する装置に関する。

従来から、生ごみ等の含水有機物は、好気性菌を利用した分解処理による処理が行われてきた。一般的な生ごみ処理装置は、羽根と換気装置を設けた処理槽におがくず、もみがら等の培養基材を収容し、ここに破砕機を通して破砕した生ごみを攪拌する方式を採用している。

また、大気へ排出するバクテリアや悪臭の元になる分子をオゾンにより殺菌、分解し、無害な分子に変えて外気に放出することが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平７−１３６６２９号公報

上記特許文献１では、培養基材が不調の場合、含水有機物が処理されずに腐敗してしまう、という問題があった。また培養基材を入れる分、処理槽に投入する含水有機物の容量を減らさざるを得ず、結果として含水有機物を効率的に処理することが困難である、という問題があった。

本発明は、含水有機物をより効率的に処理することができる処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る処理装置は、含水有機物を処理する処理装置であって、底部と側部とを有する処理槽と、前記側部間に配置された回転軸と、当該回転軸に設けられた羽根とを有する撹拌部と、前記処理槽内の前記回転軸より上方からイオンを出す第１供給部と、前記処理槽内の前記回転軸と同じ位置又は前記回転軸より下方からイオンを出す第２供給部とを備える。

本発明に係る処理装置は、含水有機物を処理する処理装置であって、処理槽と、前記処理槽内を加熱する処理槽用加熱器と、イオンを含み所定の温度に加熱されたイオンガスを発生する発生部と、前記処理槽内に前記イオンガスを出すノズルとを備え、前記発生部は、気体中の分子からイオンを生成するイオン発生器と、気体を加熱する加熱器と、気体に圧力を加えて送り出す吸気用気流発生器とを有する。

本発明に係る処理方法は、含水有機物を処理する処理方法であって、底部と側部とを有する処理槽と、前記側部間に配置された回転軸と、当該回転軸に設けられた羽根とを有する撹拌部と、前記処理槽内の前記回転軸より上方からイオンを出す第１供給部と、前記処理槽内の前記回転軸と同じ位置又は前記回転軸より下方からイオンを出す第２供給部と、を備える処理装置を用い、前記第２供給部によって、前記回転軸より下方から前記処理槽内に前記イオンを出すことで、前記撹拌部でかき混ぜながら前記含水有機物中にイオンを拡散させつつ、かき混ぜられている前記含水有機物の上方からも前記第１供給部によって前記イオンを供給する。

本発明によれば、イオンガスを用いて処理するので、従来の培養基材を用いる場合に比べ、培養基材を用いない分だけ処理槽の容量を有効活用でき、より効率的に処理することができる。

また、本発明によれば、イオンガスが所定の温度に加熱されているので、処理槽内、及び投入された含水有機物の温度が低下することを防止することができる。したがって処理装置は、温度を容易に管理し、安定的に保持できるので、より効率的に処理することができる。

本実施形態に係る含水有機物処理装置の概略図である。 本実施形態に係る含水有機物処理装置の横から見た断面図である。 本実施形態に係る供給部の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る供給部の変形例の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る配管の変形例を示す正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

（全体構成）
図１に示す処理装置１０は、処理槽１２と、撹拌部１４と、供給部１５とを備え、処理槽１２内に収容された含水有機物としての生ごみなどを処理する。本実施形態の場合、供給部１５は、第１供給部１６及び第２供給部１８からなる。

処理槽１２は、底部２０、長手方向の一対の側部２２、短手方向の一対の側部２４、及び上部２５を有する密閉容器である。処理槽１２は、特に限定されないが、例えば繊維強化プラスチック（FRP：Fiber-Reinforced Plastics）で形成することができる。処理槽１２の底部２０には、ロードセル２８を介して基台２６が設けられている。

撹拌部１４は、側部２２間に配置された回転軸３０と、当該回転軸３０に設けられた羽根３２とを有する。回転軸３０は、側部２２にそれぞれ設けられたベアリング３４により、処理槽１２に対し回転可能に支持されている。回転軸３０の一端は、駆動部３６に連結されている。

第１供給部１６は、回転軸３０より上方から処理槽１２内にイオンを出す。第１供給部１６は、発生部としての第１発生部３８Ａと、ノズルとしての上側ノズル４４とを有する。第１発生部３８Ａは、イオンガスを発生する。イオンガスは、プラスイオン及び／又はマイナスイオンを含む。イオンガスは、含水有機物の水分の蒸発を促進し得る程度のイオンを含む。イオンガス中のイオン濃度は、多い方が望ましく、例えば、6000万個以上であるのが好ましい。またイオンガスは、80℃以上に加熱されているのが好ましい。

本図の場合、上側ノズル４４は、開口が円形であり、回転軸３０より上方に配置された供給管としての上側供給管４０Ａに形成されている。上側供給管４０Ａは、回転軸３０に平行に配置されている。第１発生部３８Ａと上側供給管４０Ａは、流路４２によって接続されている。

第２供給部１８は、回転軸３０より下方から処理槽１２内にイオンを出す。第２供給部１８は、発生部としての第２発生部４６Ａと、ノズルとしての下側ノズル５４とを有する。第２発生部４６Ａは、第１発生部３８Ａと同様のイオンガスを発生する。本図の場合、下側ノズル５４は、開口が円形であり、回転軸３０より下方に配置された供給管としての下側供給管４８に設けられている。下側供給管４８は、回転軸３０に平行に配置されている。第２発生部４６Ａと下側供給管４８は、流路５２によって接続されている。本明細書では、第１発生部３８Ａと第２発生部４６Ａを特に区別しない場合、発生部と総称する。

上部２５には、厚さ方向に貫通した排気口として、第１排気口５６及び第２排気口５７が設けられている。第１排気口５６には、流路５８を介して排気部としての第１排気部５９が接続されている。第２排気口５７には、流路６０を介して排気部としての第２排気部６１が接続されている。第１排気部５９及び第２排気部６１は、図示しないが、処理槽１２内の気体を外部へ放出する前に通過させるフィルタと、気体を吸引する気流を処理槽１２内に生じさせるために、処理槽１２内の気体を外部へ排気する排気用気流発生器とを有する。排気用気流発生器としてはファンやブロワを用いることができる。本明細書では、第１排気部５９と第２排気部６１を特に区別しない場合、排気部と総称する。

図２に示すように、第１排気口５６及び第２排気口５７は、処理槽１２の短手方向の中央に設けられている。上側ノズル４４は、第１排気口５６及び第２排気口５７を挟んで一側に配置された第１上側ノズル４５と、他側に配置された第２上側ノズル４７とを有する。本図の場合、上側供給管４０Ａは、第１排気口５６及び第２排気口５７を挟んで両側に配置された第１配管６４と、第２配管６６とを有する。第１上側ノズル４５は第１配管６４に、第２上側ノズル４７は第２配管６６にそれぞれ形成されている。第１配管６４は一方の側部２４（本図中左側の側部）に沿うように、第２配管６６は他方の側部２４（本図中右側の側部）に沿うように配置されている。第１上側ノズル４５及び第２上側ノズル４７は、水平方向の処理槽１２の中央向きから鉛直方向の下向きの範囲に開口しているのが好ましい。第１配管６４と第１上側ノズル４５を結ぶ直線と水平面、及び、第２配管６６と第２上側ノズル４７を結ぶ直線と水平面とがなす角度のうち小さい方の角度θ１は、それぞれ10°〜90°であるのが好ましく、30°〜60°であるのがより好ましい。

上部２５には、厚さ方向に開口した投入口６８が形成されており、当該投入口６８を開閉する蓋７０が設けられている。当該蓋７０は、一端においてヒンジを介して上部２５に回転可能に固定されていることにより、投入口６８を開閉する。

側部２４には、処理槽用加熱器７２がそれぞれ設けられている。処理槽用加熱器７２は、熱線ヒータ、ＰＴＣヒータ等を用いることができる。

撹拌部１４は、処理槽１２の短手方向の一側に配置された第１撹拌部７４と、他側に配置された第２撹拌部７６とを有する。本実施形態の場合、第１撹拌部７４は反時計回り、第２撹拌部７６は時計回りに回転する。

底部２０は、第１撹拌部７４及び第２撹拌部７６に沿った円弧上の曲面７８，８０を有する。曲面７８，８０は、それぞれ、回転軸３０に沿って配置された二つの平行な円弧上の各点を結んだ直線からなる。下側ノズル５４は、曲面７８，８０における羽根３２の回転軌道が下向きになる位置に設けられている。本図の場合、下側ノズル５４は、曲面７８において二つの回転軸３０より外側に設けられた第１下側ノズル５３と、曲面８０において二つの回転軸３０より外側に設けられた第２下側ノズル５５とを有する。回転軸３０から下側ノズル５４の中央を結ぶ直線と、水平面とがなす角度のうち小さい方の角度θ２は、0°〜60°であるのが好ましく、40°〜60°であるのがより好ましい。下側ノズル５４は、回転軸３０に向かって、水平より下側へ１°〜５°程度傾斜しているのが好ましい。下側ノズル５４は、下側へ傾斜していることにより、下側供給管４８へ液体が流入するのを防止することができる。

図３を参照して、第１発生部３８Ａ及び第２発生部４６Ａについて説明する。なお第１発生部３８Ａ及び第２発生部４６Ａは、同様の構成であるので、第１発生部３８Ａについて説明する。第１発生部３８Ａは、イオン発生器８２、吸気用気流発生器としてのブロワ８４、加熱器８６を有する。イオン発生器８２は、特に限定されず、例えば、コロナ放電や熱電離により、イオンを発生する方式を用いることができる。加熱器８６は、熱線ヒータ、ＰＴＣヒータ等を用いることができる。気体に圧力を加えて送り出す吸気用気流発生器としてファンを用いてもよい。

第１発生部３８Ａは、ブロワ８４によって吸い込んだ外気をイオン発生器８２に送り込む。イオン発生器８２は、外気に含まれる酸素や窒素などの気体分子から電子を離脱させることにより、気体分子をイオン化する。イオン化された気体分子を含む気体は、加熱器８６によって所定の温度に加熱され、流路４２を通じて上側供給管４０Ａへ送り出される。このようにして、第１発生部３８Ａは、イオン化された気体分子を含み、所定の温度に加熱されたイオンガスを、流路４２を通じて上側供給管４０Ａへ送り出す。同様に第２発生部４６Ａは、イオン化された気体分子を含み、所定の温度に加熱されたイオンガスを、流路５２を通じて下側供給管４８へ送り出す。

（動作及び効果）
次に上記の処理装置１０の動作及び効果を説明する。まず、蓋７０を開け、投入口６８から含水有機物としての例えば生ごみを処理槽１２内へ投入する。次いで、蓋７０を閉める。続いて図示しない電源スイッチをオンにする。そうすると処理槽用加熱器７２に電流が印加されて処理槽１２内が所定の温度まで加熱される。駆動部３６は、回転力を回転軸３０に与えることにより、第１撹拌部７４及び第２撹拌部７６を回転動作させる。図２中、第１撹拌部７４は反時計回り、第２撹拌部７６は時計回りに回転軸３０が回転する。羽根３２は、底面に沿って回転することにより、生ごみを撹拌する。生ごみは第１撹拌部７４及び第２撹拌部７６でかき混ぜられながら、全体が加熱される。生ごみに含まれる水分子は、加熱されることで、生ごみから分離しやすくなる。

第１排気部５９及び第２排気部６１は、処理槽１２内の気体を吸引し、フィルタを通過させて外部へ放出する。電源スイッチがオンされてから所定の時間が経過後、第１発生部３８Ａ及び第２発生部４６Ａは、発生したイオンガスを、流路４２，５２を通じて上側ノズル４４及び下側ノズル５４から、処理槽１２内へ供給する。

下側ノズル５４から供給されたイオンガスは、撹拌部１４によってかき混ぜられた生ごみ中に吹き付けられる。イオンガス中のイオンが生ごみ中に拡散していき、生ごみからの水分子の分離を促進する。生ごみから分離した水分子は処理槽１２内を上昇していく。

上記水分子の一部は、上昇する際に、水分子が複数（例えば、５〜６個）結びついたクラスター構造が壊れ、蒸発し、排気部によって外部へ放出される。一方、残りの水分子、すなわちクラスター構造を維持した水分子は、撹拌されている生ごみと、処理槽１２の回転軸３０より上方にある気体で満たされた空間の境界に滞留する。

上側ノズルから供給されたイオンガスは、上記境界に向かって吹き付けられる。イオンガス中のイオンが、水分子のクラスター構造を分解する。クラスター構造が分解された水分子は、処理槽用加熱器７２によって加えられた熱量によって容易に蒸発し、排気部によって外部へ放出される。

上記のように下側ノズル５４から供給されるイオンガスが生ごみに含まれる水分を生ごみから分離し、上側ノズルから供給されるイオンガスが水分子のクラスター構造を分解する。したがって、処理装置１０は、生ごみに含まれる水分を蒸発して容易に減量することができる。

本実施形態の処理装置１０は、イオンガスを用いて処理するので、従来の培養基材を用いる場合に比べ、培養基材を用いない分だけ処理槽１２の容量を有効活用でき、より効率的に処理することができる。

イオンガスは、所定の温度に加熱されているので、処理槽１２内、及び投入された生ごみの温度を保持することができる。したがって処理装置１０は、温度を容易に管理し、安定的に保持できるので、より効率的に処理することができる。

イオンガスは、所定の温度に加熱されているので、処理槽１２内、及び投入された生ごみの温度が低下することを防ぐことができる。したがって処理装置１０は、温度を容易に管理し、安定的に保持できるので、より効率的に処理することができる。

下側ノズル５４は、羽根３２の回転軌道が下向きになる曲面に設けられていることにより、撹拌された生ごみが下側ノズル５４内に詰まることを防止することができる。

第１発生部３８Ａ及び第２発生部４６Ａは、イオン発生器８２と、上側ノズル４４、下側ノズル５４の間に、加熱器８６が配置されていることにより、イオン発生器８２が耐熱性を要しないので、イオン発生器８２の構造を簡略化することができる。

以上の構成によれば、処理装置１０では、第２供給部１８によって回転軸３０より下方から処理槽１２内にイオンを出すことで、撹拌部１４でかき混ぜながら生ごみ（含水有機物）中にイオンを拡散させつつ、かき混ぜられてイオンが内部に拡散している生ごみ（含水有機物）の上方からも第１供給部１６によりもイオンを供給する。これにより、処理装置１０は、処理槽１２内の生ごみ（含水有機物）全体にイオンを確実に拡散させることができ、生ごみからの水分子の分離や、水分子のクラスター構造の分解を促進することができる。

また、処理装置１０では、処理槽１２内を加熱する処理槽用加熱器７２が設けられていることから、回転軸３０より下方から処理槽１２内にイオンを出すことで、撹拌部１４でかき混ぜられながら処理槽用加熱器７２で加熱されている生ごみ（含水有機物）中にイオンを拡散させつつ、かき混ぜられながら加熱されている生ごみ（含水有機物）の上方からも第１供給部１６によりイオンを供給する。これにより、処理装置１０は、処理槽用加熱器７２により生ごみを熱乾燥している際に、イオンによっても生ごみの乾燥を促進できる。

（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

上記実施形態の場合、下側ノズル５４は、二つの回転軸３０より外側の曲面に設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、二つの回転軸３０の間の曲面に下側ノズル５４を設けることとしてもよい。当該曲面は、第１撹拌部７４は時計回り、第２撹拌部７６は反時計回りとすることにより、羽根３２の回転軌道が下向きになる曲面であるから、上記実施形態と同様の効果が得られる。

上記実施形態の場合、第１発生部３８Ａ及び第２発生部４６Ａは、イオン発生器８２と上側ノズル４４、下側ノズル５４の間に、加熱器８６が配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限らない。第１発生部３８Ａ及び第２発生部４６Ａは、加熱器８６と、上側ノズル４４、下側ノズル５４の間にイオン発生器８２を配置し、加熱された気体をイオン発生器８２に送り込むこととしてもよい。この場合、加熱後の気体にはより多くの水分子を含めることができるので、イオン発生器８２は、より効率的にイオンを発生することができる。

第１供給部１６及び第２供給部１８のうち、少なくともいずれか一方に、イオンを生成する気体中に水分を供給する水分補給器を設けるようにしてもよい。すなわち、図４に示すように、第１発生部３８Ａ及び第２発生部４６Ｂは、イオン発生器８２に水を供給する水分補給器８８を有することとしてもよい。水分補給器８８は、イオン発生器８２の入り口側に水を供給する機構、例えば霧吹きやスポイトなどを用いることができる。イオン発生器８２は、水分補給器８８によって水（水分）が供給されることにより、より効率的にイオンを発生することができる。また、第１発生部３８Ｂ及び第２発生部４６Ｂのうちいずれか一方にのみ、水分補給器８８を設けるようにしてもよい。

図５に示すように、上側ノズル９０は、開口が、上側供給管４０Ｂの長手方向に長いスリット状でもよい。上側ノズル９０は、境界に対し、面的にイオンガスを供給することができる。したがって上側ノズル９０を適用した含水有機物処理装置は、水分子のクラスター構造をより効率的に分解することができる。

また、上述した実施形態においては、第１発生部３８Ｂ及び第２発生部４６Ｂの両方に気体を加熱する加熱器８６を設けた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、第１発生部３８Ｂ及び第２発生部４６Ｂのいずれか一方にのみ加熱器８６を設けて、所定の温度に加熱されたイオンガスを、第１発生部３８Ｂ又は第２発生部４６Ｂから処理槽１２内に供給するようにしてもよい。

１０ 処理装置
１２ 処理槽
１４ 撹拌部
１５ 供給部
１６ 第１供給部
１８ 第２供給部
２０ 底部
２２ 側部
２４ 側部
３０ 回転軸
３２ 羽根
３８Ａ 第１発生部（発生部）
４４ 上側ノズル
４５ 第１上側ノズル
４６Ａ 第２発生部（発生部）
４７ 第２上側ノズル
５３ 第１下側ノズル
５４ 下側ノズル
５５ 第２下側ノズル
５６ 第１排気口（排気口）
５７ 第２排気口（排気口）
５９ 第１排気部
６１ 第２排気部
６４ 第１配管
６６ 第２配管
７２ 処理槽用加熱器
８２ イオン発生器
８６ 加熱器

Claims (14)

1. 含水有機物を処理する処理装置であって、
   底部と側部とを有する処理槽と、
   前記側部間に配置された回転軸と、当該回転軸に設けられた羽根とを有する撹拌部と、
   前記処理槽内の前記回転軸より上方からイオンを出す第１供給部と、
   前記処理槽内の前記回転軸と同じ位置又は前記回転軸より下方からイオンを出す第２供給部と
   を備える処理装置。
2. 前記第１供給部は、前記回転軸に沿って前記回転軸より上方に配置された複数の上側ノズルを有する請求項１記載の処理装置。
3. 前記処理槽の上部に設けられた排気口に接続され、前記処理槽内の気体を排気する排気部を備え、
   前記複数の上側ノズルは、前記排気口を挟んで一側に配置された第１上側ノズルと、他側に配置された第２上側ノズルとを有する請求項２記載の処理装置。
4. 前記第２供給部は、前記回転軸に沿って前記回転軸と同じ位置又は前記回転軸より下方に配置された複数の下側ノズルを有する請求項１〜３のいずれか１項記載の処理装置。
5. 前記底部は、前記回転軸に沿って配置された二つの平行な円弧上の各点を結んだ直線が作る曲面を有し、
   前記複数の下側ノズルは、前記曲面に設けられている請求項４記載の処理装置。
6. 前記第１供給部及び前記第２供給部のうち、少なくともいずれか一方には、
   前記イオンを生成する気体中に水分を供給する水分補給器を有する請求項１〜５のいずれか１項記載の処理装置。
7. 前記処理槽内を加熱する処理槽用加熱器を備える請求項１〜６のいずれか１項記載の処理装置。
8. 前記処理槽用加熱器は、前記撹拌部でかき混ぜられている前記含水有機物を加熱し、
   前記第２供給部は、前記回転軸より下方から前記処理槽内に前記イオンを出すことで、前記撹拌部でかき混ぜられながら前記処理槽用加熱器で加熱されている前記含水有機物中に前記イオンを拡散させ、
   前記第１供給部は、前記撹拌部でかき混ぜられながら前記処理槽用加熱器で加熱され、かつ前記第２供給部により前記イオンが内部に拡散されている前記含水有機物の上方から、前記イオンを供給する請求項７記載の処理装置。
9. 前記第１供給部は、前記イオンを発生する第１発生部を備え、
   前記第２供給部は、前記イオンを発生する第２発生部を備え、
   前記第１発生部及び前記第２発生部は、
   気体中の分子から前記イオンを生成するイオン発生器と、
   気体に圧力を加えて送り出す吸気用気流発生器と、を備えており、
   前記第１発生部及び前記第２発生部のうち、少なくともいずれか一方は、気体を加熱する加熱器を備えており、所定の温度に加熱された前記イオンを前記処理槽内に供給する請求項７又は８記載の処理装置。
10. 含水有機物を処理する処理装置であって、
    処理槽と、
    前記処理槽内を加熱する処理槽用加熱器と、
    イオンを含み所定の温度に加熱されたイオンガスを発生する発生部と、
    前記処理槽内に前記イオンガスを出すノズルと
    を備え、
    前記発生部は、
    気体中の分子からイオンを生成するイオン発生器と、
    気体を加熱する加熱器と、
    気体に圧力を加えて送り出す吸気用気流発生器と
    を有する処理装置。
11. 前記発生部は、前記イオン発生器と前記ノズルの間に前記加熱器が配置された請求項１０記載の処理装置。
12. 前記発生部は、前記加熱器と前記ノズルの間に前記イオン発生器が配置された請求項１０記載の処理装置。
13. 含水有機物を処理する処理方法であって、
    底部と側部とを有する処理槽と、
    前記側部間に配置された回転軸と、当該回転軸に設けられた羽根とを有する撹拌部と、
    前記処理槽内の前記回転軸より上方からイオンを出す第１供給部と、
    前記処理槽内の前記回転軸と同じ位置又は前記回転軸より下方からイオンを出す第２供給部と、
    を備える処理装置を用い、
    前記第２供給部によって、前記回転軸より下方から前記処理槽内に前記イオンを出すことで、前記撹拌部でかき混ぜながら前記含水有機物中に前記イオンを拡散させつつ、かき混ぜられている前記含水有機物の上方からも前記第１供給部によって前記イオンを供給する処理方法。
14. 前記処理装置は、前記処理槽内を加熱する処理槽用加熱器を備えており、
    前記回転軸より下方から前記処理槽内に前記イオンを出すことで、前記撹拌部でかき混ぜられながら前記処理槽用加熱器で加熱されている前記含水有機物中に前記イオンを拡散させつつ、かき混ぜながら加熱されている前記含水有機物の上方からも前記第１供給部によって前記イオンを供給する請求項１３記載の処理方法。

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