JP5712042B2 - 生ゴミ処理装置及び生ゴミ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、食品製造業者、レストラン、仕出し業者、給食センター、ホテル等で有機廃棄物として排出される生ゴミを効率よく微生物により分解させてほぼ消滅させることができる生ゴミ処理装置に関する。

従来、食品製造業者、レストラン、仕出し業者、給食センター、ホテル等で有機廃棄物として排出されている生ゴミを処理するための生ゴミ処理装置が知られている。この処理装置は、撹拌手段を内部に具えた処理槽を備えており、生ゴミを、好気性微生物の着床した木材チップ、多孔質プラスチック粒子、多孔質セラミック粒子等のチップと共に該処理槽内に投入して所定の温度条件下で継続して撹拌混合を行うことで、好気性微生物を繁殖させ、該微生物が有する酵素により生ゴミを水と炭酸ガスに分解させていた。

従来の生ゴミ処理装置の処理槽内に設けられた撹拌手段は、回転軸に撹拌棒を突設するか、または直接ブレードを設けるものが大半であり、撹拌効率が十分ではないため、微生物による生ゴミの分解効率は十分なものとは言えなかった。

ところで、好気性微生物の酵素による生ゴミの分解処理においては、酵素反応を効率よく行わせるために、被処理物は乾燥状態よりも水分が多く、しかも酸素が供給され得る状態に置かれることが好ましい。しかし、従来の生ゴミ処理装置では、生ゴミに対する微生物を着床したチップの混合割合は１：７〜１２程度と非常に多いため、被処理物は最終的に低い含水率を示し、比較的パサパサした状態となるのが通常であり、微生物の酵素反応により生ゴミを分解処理するのに効率的ではない。しかも、微生物着床用チップの使用割合が多いことから、処理槽内に投入する生ゴミの量が相対的に少ないという問題があった。

特許文献１には、回転軸に連結用羽根板を介してらせん状に帯状垂直ブレードが設けられた撹拌装置を有する生ゴミ処理装置が示されている。該生ゴミ処理装置によれば、装置内の収容物（生ゴミと菌床）が装置の両側面から中央部に集まって上昇し、両側面に分散するように混合が行なわれている。該生ゴミ処理装置では、撹拌羽根だけの撹拌では空気の取り込みが十分ではなく、別途、空気噴出ノズルを設けなければならない。また該生ゴミ処理装置では、生ゴミに対して付加される挟圧が十分ではないため、固形物の圧壊が不十分であるため、特に、ご飯類は団子状になり、酸素供給不足のため嫌気性微生物の発生により悪臭を生じたり、また、生ゴミに挟圧が十分に付加されないと、水に油脂類が乳化せず、生ゴミ中の油脂類のエマルジョン化が不十分となり、微生物の酵素による分解作用が効率良く働かないため、油脂類は分解されずに固化してしまうという不都合がある。

特許文献２には、回転軸の周囲に螺旋状の撹拌羽根を直接突設したものを２本平行に、互いの撹拌羽根同士が相互侵入し合うように配置し、該螺旋状撹拌羽根は、処理槽内の収容物を両側板側から中央部に搬送できるように中央で左右逆転する螺旋状撹拌羽根となったものを使用した生ゴミ処理装置が示されている。該生ゴミ処理装置によれば、処理槽中央で巻回する方向を左右逆転する螺旋状の撹拌羽根を設けているので、処理槽内の収容物（生ゴミと菌床）は両側板側から中央部に送られ、中央部において収容物は盛り上がった状態となり側板側に反転して循環している。

該装置により内容物を処理する場合、中央部が内容物で盛り上がり過ぎるために、２本の回転軸を有する撹拌装置による空気の抱き込み量が未だ満足できるものではなく、また、撹拌による内容物の移動方向が単純であるため、撹拌効率が十分ではなく、空気を処理槽内の隅々まで均一に供給するのに十分ではないという問題がある。また、該装置では、撹拌羽根による切断、破砕が主として行われているが、圧壊のような細胞レベルでの破壊が不十分であるので、細胞内容物の滲出が不十分なため、生ゴミの分解が効率良いとは言い難い。また、該装置では、挟圧による混練が不十分であるため、生ゴミ中の油脂類のエマルジョン化が不十分となり、即ち、水に油脂類が乳化しないので、微生物の酵素による分解作用が効率良く働かず、油脂類は分解されずに固化してしまうという不都合がある。

出願人は、前記各特許文献に係る提案の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果を特許出願し、その結果、特許を受けた（特許文献３参照）。図９は、特許発明に係る生ゴミ処理装置を示している。また、図１０及び図１１は該生ゴミ処理装置の処理槽内におけるブレンダーを説明するための図である。

図９の本発明の生ゴミ処理装置において、１１は処理槽であり、該処理槽１１の上部に生ゴミの投入時のみ開口され、通常の装置運転時は閉じる、生ゴミ、好気性微生物、チップを投入するための投入口１２が設けられている。該投入口１２は機密性を保つ程度のシール構造となっている。処理槽１１の上部には、処理槽１１内へ好気性微生物の生育及び繁殖に必要な空気を供給するための空気供給口１３、処理槽内で生ゴミが処理されることにより発生する、二酸化炭素及び水蒸気等を排出するための排気口１４、および処理槽１１内の水分を調整するための水供給口（不図示）が設けられている。

処理槽１１の低部断面は、２連の半円状であり、後記に詳述する２本のブレンダー２０、２１を配置するように、２本のブレンダー２０、２１の低部の外周に相似の形状となっている。該処理槽１１の低部には処理槽１１内を加熱するためのラバーヒータ１７が設けられている。該ラバーヒータ１７により運転開始時や、生ゴミ投入時、或いは冬季運転時に好気性微生物の生育最適温度に加温することができる。処理槽１１の長側面下方に処理槽１１内の処理残渣を取り出すための取出口１８が設けられている。

処理槽１１は架台２２に設置されており、処理槽１１の下方にはモータ２３が設けられ、該モータ２３は回転伝導部材２４を介して、２本のブレンダー２０、２１を互いに逆回転に、空気を抱き込むように回転させる。

図１０は、図９に示す生ゴミ処理装置において、処理槽１１の両端部を貫通してそれぞれ回転自在に支持され、該処理槽１１の低部に配置される２本のブレンダー２０，２１の内の１本のブレンダー２０の一例である。このブレンダー２０には、回転棒３１の長さ方向に沿って一定の間隔を空けて連結棒３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５、３２−６、３２−７、３２−８および３２−９がそれぞれ隣り合うもの同士が回転棒３１の周方向に互いに９０°の角度となるように設けられている。これらの連結棒３２−１〜３２−９を介して、帯状垂直ブレード３３−１、３３−２、３４−１、３４−２が回転棒３１に螺旋状にツイストして取り付けられている。帯状垂直ブレード３３−１、３３−２、３４−１、３４−２の各連結棒３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５、３２−６、３２−７、３２−８、３２−９における取り付け方向については、ブレード面が回転棒３１の中心軸に対して垂直になるように取り付けられている。

帯状垂直ブレード３３−１、３３−２、３４−１、３４−２は、回転棒３１の中心軸からの配置距離が異なる２種類の帯状垂直ブレード、即ち径の大きい外側帯状垂直ブレード３３−１、３３−２及び径の小さい内側帯状垂直ブレード３４−１、３４−２として配置されている。

図１１はブレンダー０２，２１の平面を示し、螺旋の一周期（３６０°）における帯状垂直ブレードの表面、及び裏面の様子を示す。図１０および図１１において、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は外側帯状垂直ブレードの表面の各構成単位を示し、ａ１'、ａ２'、ａ３'、ａ４'は外側帯状垂直ブレードの裏面の各構成単位を示し、また、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４は内側帯状垂直ブレードの表面の各構成単位を示し、ｂ１'、ｂ２'、ｂ３'、ｂ４'は内側帯状垂直ブレードの裏面の各構成単位を示す。

特許文献３記載の生ゴミ処理装置は、このような構成により、ブレンダーの回転時に、外側帯状垂直ブレードにより内容物を回転棒の両端位置から回転棒の中央位置へ撹拌移動させ、内側帯状垂直ブレードにより内容物を回転棒の中央位置から回転棒の両端位置へ撹拌移動させる。また、平行に配置された２本のブレンダーは、空気を抱き込むように回転するので、積極的に空気が内容物中に導入され、取り込まれた空気は処理槽内の内容物の隅々まで均一に拡散され、内容物中の好気性微生物を活発に増殖させる。しかも、同時に、２本のブレンダーは内容物に挟圧をかけるように互いに反対方向に回転しているので、挟圧がかけられた、生ゴミ中の固形物は摩砕が進み、ご飯類は団子状となることなく圧壊され、水分と混捏されて高含水の泥状になり、また、油脂類は水分と十分に混捏されてエマルジョン化が進み、好気性微生物の酵素に分解されやすい形態となるため、固形物や油脂の分解が促進されることになる。

しかし、特許文献３の生ゴミ処理装置は、空気の抱き込みや撹拌効率の点では従来の生ゴミ処理装置よりも優れ、分解処理時間も概ね短くすることができたが、生ゴミの種類などの一部の要因によっては、攪拌中に生ゴミが処理槽内で偏在し十分な攪拌が得られなくなる現象が認められることがあり、さらに攪拌効率の向上を目的とした改善が望まれていた。

特開平８−８４９８０号公報 特開２０００−３０１１１４号公報 特許第３５４５７３１号明細書

本発明は、前記事情に鑑み、攪拌効率を向上させることで、生ゴミをさらに効率よく分解処理でき、コンパクト化が可能な生ゴミ処理装置を提供すること、及び該生ゴミ処理装置を用いた生ゴミ処理方法を提供することを目的とする。

前記した問題点を解決するための本発明の生ゴミ処理装置は、次の（１）〜（８）の特徴点を有している。即ち、本発明の生ゴミ処理装置は、
（１）下部に生ゴミ及び微生物着床用チップ、好気性微生物からなる内容物を収容するとともに、断面をブレンダーの低部外周に相似の２連の半円状とし、内部への空気供給手段を備える処理槽に、空気を抱き込み、内容物を挟圧して撹拌するための回転棒に撹拌翼が取り付けられたブレンダーが２本平行に、互いに正逆自在に回転可能に配されており、
（２）前記撹拌翼は、回転棒の中心軸から一定の距離を空けて、連結棒を介して、回転棒に螺旋状にツイストして取り付けられた帯状垂直ブレードであり、
（３）該帯状垂直ブレードは、螺旋の一周期において、回転棒の中心軸方向からみた形状が回転棒に垂直なドーナツ形であり、且つ内容物に接する面が全て異なる角度であり、
（４）前記ブレンダーが回転するときに、処理槽中の内容物を、回転棒の中央位置から回転棒の両端位置へ、或いは回転棒の両端位置から回転棒の中央位置へ、回転棒の中央位置を中心にして左右互いに逆の方向に内容物を移動させるように、回転棒の中央位置の左右の前記帯状垂直ブレードの螺旋の向きが逆に配置され、
（５）前記帯状垂直ブレードは、回転棒の中心軸からの配置距離が異なる２種類の帯状垂直ブレードが、外側帯状垂直ブレード及び内側帯状垂直ブレードとして回転棒に配置されたものであり、
（６）前記外側帯状垂直ブレードと前記内側帯状垂直ブレードは、内容物との接触面の面積の合計および螺旋のピッチが略同等であり、且つ、前記外側垂直ブレードと前記内側垂直ブレードは、回転軸の同一地点の互いに１８０度の角度をなした異なる連結棒に設けられ、
（７）前記ブレンダーが回転するときに、回転棒の同一地点における外側帯状垂直ブレードによる内容物の移動方向と、内側帯状垂直ブレードによる内容物の移動方向が逆向きになるように、互いの帯状垂直ブレードの螺旋の向きが逆になっており、
（８）前記外側帯状垂直ブレードは回転により回転棒の両端位置から回転棒の中央位置へ内容物を移動させ、且つ前記内側帯状垂直ブレードは回転により回転棒の中央位置から回転棒の両端位置へ内容物を移動させるように、各帯状垂直ブレードの螺旋の向きが配置されていることを特徴とする。

本発明の生ゴミ処理装置は、出願人の出願に係る特許第３５４５７３１号明細書に記載の生ゴミ処理装置を改良したものであり、前記内側垂直ブレード及び前記外側垂直ブレードの内容物に接する面の面積を略同等となるように設定したことを特徴とする。本発明において、「帯状垂直ブレード」とは、帯状部材が回転棒から一定の空間を保って、連結棒を介してらせん状に取り付けられているものをいう。また、「内容物に接する面」とは、前記帯状垂直ブレードの形成に用いられる帯状部材のいずれか一方の表面を指し、「内容物に接する面の面積」とは、前記帯状部材のサイズ（幅及び全長）から求められる面積を指している。なお、以下では、「（内容物に）接する面」を「接触面」または「ブレード面」ということがある。

前記内側帯状垂直ブレード及び前記外側帯状垂直ブレードの内容物との接触面の面積を略同一にするには、前者の回転棒の中心軸に沿った配置長さを後者のそれよりも長くする方法、又は前者をその配置長さ全体にて後者よりも幅広とする方法をとり得る。本発明においては、いずれの方法を採用することができる。ここで、前記「配置長さ」とは、らせん状の帯状垂直ブレードが配置されている部分の前記回転棒に沿った長さをいうものとする。

内側帯状垂直ブレードの回転棒の中心軸に沿った配置長さを外側帯状垂直ブレードのそれよりも長くする方法は、例えば前記内側帯状垂直ブレードと前記外側帯状垂直ブレードとが略同等の幅の帯状部材で形成されている場合などに採用できる。前記各帯状垂直ブレードの内容物との接触面の面積は、前記回転棒の中心軸方向から見た場合の前記ドーナツ形の直径や連結棒のピッチなどによって種々の値を採り得るので、内側帯状垂直ブレードの延長長さは一概には言えないが、この延長分の終端は必ず追加で設けられた連結棒に固定することが必要である。通常は、連結棒を２本追加的に用意し、これらを外側帯状垂直ブレードの両端の連結棒のさらに外側に所定の間隔で各１本取付けておき、外側帯状垂直ブレード各端部の連結棒と新たな連結棒との間に延長分を二分してそれぞれ取り付けるようにする。前記所定の間隔とは、追加の連結棒とこれに隣接する連結棒との間隔の合算が延長分に略同等となるように設定するのが好ましい。

また、内側帯状垂直ブレードをその配置長さの全体にわたり幅広にする場合には、各帯状垂直ブレードの内容物との接触面の面積の比率に基づいて求めた幅の計算値に内側帯状垂直ブレードの幅を合致させるようにする（この内側帯状垂直ブレードの幅は前記計算値に完全に一致している必要はない）。この方法としては、前記計算値に略合致する幅の帯状部材をひねりながら螺旋形状に形成して内側帯状垂直ブレードを得るか、あるいは内側帯状垂直ブレードが外側帯状垂直ブレードと同じ幅の帯状部材で形成されている場合には、内側垂直ブレードの全長にわたり追加の幅分だけ溶接などの公知の方法で固定するようにしてもよい。

本発明の生ゴミ処理装置は、上記構成を採用することにより、投入される生ゴミの種類などに係わらず、内容物の処理槽内での連続的な循環移動を可能にし、生ゴミ投入後の運転時において、処理槽内で内容物を十分に循環移動させながら攪拌混合でき、その際に内容物の隅々にまで空気（酸素）を供給するとともに、内容物にせん断力を与えて、細胞レベルで破壊（圧壊）して細胞内容物を滲出させるので、好気性微生物の存在下、当該微生物が備える分解酵素により効率よく分解させることができる。

また、有機物の分解反応中にこれに速やかに空気（酸素）の供給を行い、処理槽内で主要元素である炭素と酸素とを結合させることで、二酸化炭素を生成させ、余剰の水素イオンは水酸基ＯＨ−から酸素と結合して水を生成させることで、悪臭物質源としてのメチル基、メタンガスの発生を抑制することができる。また、蛋白質中のアミノ基に起因するアンモニアの生成を酸素の存在により抑制して、水と窒素とに分解させることもできる。

本発明の生ゴミ処理方法は、上記した生ゴミ処理装置に、生ゴミ：微生物着床用チップを１：０．１〜１、好ましくは、１：０．２〜０．８を投入して所定の回転数にて連続運転することを特徴とする。従来、生ゴミに対する微生物を着床したチップの混合割合は１：１〜５程度であり、内容物をパサパサの状態で撹拌しながら生ゴミを処理していたが、本発明ではさらに、生ゴミに対する微生物着床用チップの投入量を著しく低減できる。即ち、生ゴミ：微生物着床用チップの割合を上記の範囲で投入して生ゴミを処理するので、生ゴミ処理装置運転時の内容物は従来の生ゴミ処理装置における内容物よりも相対的に高い含水率を有しており、微生物の酵素反応を行わせるのに最適な環境を得ることができる。しかも、従来の生ゴミ処理装置では、水分の多い内容物に対しては、特に、酸素を処理槽の隅々まで供給し、内容物に均一に酸素を供給することは困難であったが、本発明の生ゴミ処理装置は、上記構成を備えることで処理槽内の撹拌効率を向上させることができ、所定の回転数で連続運転することで、さらに酸素を処理槽の隅々まで積極的に供給し、内容物に均一に酸素を供給することができるようになるため、上記範囲の生ゴミ：微生物着床用チップの割合で、生ゴミ処理装置を運転することを可能にしている。

本発明の生ゴミ処理装置によれば、互いに平行に配置され回転棒に撹拌翼が取り付けられ、正逆自在に回転可能な２本のブレンダーのそれぞれについて、内側帯状垂直ブレードおよび外側帯状垂直ブレードの内容物との接触面の面積を略同等としたので、投入される生ゴミの種類などに係わらず、内容物の処理槽内での連続的な循環移動を可能にし、内容物を循環移動させつつ混練できるので、内容物の処理槽内での滞留がなくなり、攪拌効率が向上する。

本発明の生ゴミ処理装置は、上記構成により、撹拌によって処理槽内の内容物の隅々にまで積極的に微生物及び空気（酸素）を導入することができ、したがって、好気性微生物の存在下にて効率よく短時間で生ゴミを分解処理が可能であり、しかも嫌気性微生物の発生が抑制されるので、悪臭の発生がない。

また、本発明の生ゴミ処理装置を使用した生ゴミ処理方法においては、微生物着床用チップの使用量を従来のものに比べて少なくでき、内容物を効率よく短時間で分解処理することができる。

本発明の生ゴミ処理装置の一実施形態を示す図である。 本発明の生ゴミ処理装置の処理槽におけるブレンダーの一例を示す図である。 本発明の生ゴミ処理装置の処理槽内におけるブレンダーの別の例を示す図である。 図３に示したブレンダーの帯状垂直ブレードを回転棒の中心軸方向から見た図である。 本発明の生ゴミ処理装置における処理槽下部の加熱装置の別の例を示す図である。 本発明の生ゴミ処理装置のブレンダーの回転パターンを示す図である。 本発明の生ゴミ処理装置の処理槽内における内容物の移動状況を模式的に示した図である。 本発明の生ゴミ処理装置を用いた生ゴミ処理システムの一例を示す図である。 従来の生ゴミ処理装置の一例を示す図である。 従来の生ゴミ処理装置の処理槽内に設けられるブレンダーの一例を示す図である。 図１０に示すブレンダーの帯状垂直ブレードを回転棒の中心軸方向から見た図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の生ゴミ処理装置の一実施形態における処理槽本体を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は一部断面正面図である。図２は、図１に示した本発明の生ゴミ処理装置の処理槽内に配置されるブレンダーを示している。なお、本発明の生ゴミ処理装置は、前記のように特許第３５４５７３１号において提案した生ゴミ処理装置の処理槽に改良を施したものであるので、以下では、この改良部分について主に説明し、改良部分以外の構成についての説明は省略する。

図１の本発明の生ゴミ処理装置において、処理槽１１の低部断面は２連の半円状で形成され、後述する２本のブレンダー２０、２１を配置可能なように、これらの低部の外周に相似の形状となっている。また、処理槽１１の体部の外周には、当該処理槽１１の長さ方向略中間領域に処理槽１１内の内容物を取り出すための取出口１８が設けられている。

処理槽１１の低部には、これを下側から覆うようにジャケット２６が設けられている。このジャケット２６の内部は空洞とされ、熱風又は温水の流出入口２７、２８から熱風又は温水を通すことで、処理槽１１を下側から加温できるように構成されている。このようなジャケット２６を備えることで、運転開始時や、生ゴミ投入時、或いは冬季運転時に好気性微生物の生育最適温度に加温することができる。

図２は、本発明の生ゴミ処理装置において、処理槽１１の両端部を貫通して回転棒支持部２５、２５によってそれぞれ回転自在に支持され、該処理槽１１の低部に配置される２本のブレンダーの内の１本のブレンダー２０の一例である（ブレンダー２１も同様の構造を備える。）。このブレンダー２０には、回転棒３１の長さ方向に沿って一定の間隔を空けて連結棒３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５、３２−６、３２−７、３２−８、３２−９、３２−１０及び３２−１１がそれぞれ隣り合うもの同士が回転棒３１の周方向に互いに９０°の角度となるように設けられている。これらの連結棒３２−１〜３２−１０を介して、帯状垂直ブレード３３−１、３３−２、３４−１、３４−２、３４−３、３４−４が回転棒３１に螺旋状にツイストして取り付けられている。帯状垂直ブレード３３−１、３３−２、３４−１、３４−２、３４−３、３４−４の各連結棒３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５、３２−６、３２−７、３２−８、３２−９、３２−１０、３２−１１における取り付け方向については、ブレード面が回転棒３１の中心軸に対して垂直になるように取り付けられている。

帯状垂直ブレード３３−１、３３−２、３４−１、３４−２、３４−３、３４−４は、回転棒３１の中心軸からの配置距離が異なる２種類の帯状垂直ブレード、即ち径の大きい外側帯状垂直ブレード３３−１、３３−２及び径の小さい内側帯状垂直ブレード３４−１、３４−２、３４−３、３４−４として配置されている。

本実施形態は、図２と従来例を示す図１０との対比から明らかなように、図１０に示す最外側の連結棒３２−１及び３２−９の外側にそれぞれ連結棒３２−１０及び３２−１１を一定の間隔で新設し、内側帯状垂直ブレード３４−３および３４−４を追加的に固定している。このような構成とすることで、外側帯状垂直ブレードのブレード面の面積の合計と内側帯状垂直ブレードのブレード面の面積の合計とが略同等にしており、処理槽１１内での撹拌効率の向上を図っている。

図３は、本発明の生ゴミ処理装置におけるブレンダーの別の例を示す側面図であり、図４は図３に示したブレンダーを回転棒の中心軸方向から見た図を示している。この図のＡ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’は、帯状垂直ブレードの螺旋の一周期（３６０°）における回転棒３１の中心軸方向から見た各帯状垂直ブレードについての形状であり、各帯状垂直ブレードの面はドーナツ形に見える。図４のＡは外側帯状垂直ブレードの表から見た面、Ａ’はＡの裏から見た面を示し、直径Ｌ_Aのドーナツ形に見える。図４のＢは内側帯状垂直ブレードの表から見た面、Ｂ’はＢの裏から見た面を示し、直径Ｌ_Bのドーナツ形に見える。

図３及び図４に示すブレンダーの例では、図２に示すものに代えて、外側帯状垂直ブレードのブレード面の面積の合計と内側帯状垂直ブレードのブレード面の面積の合計とを略同等にするために、内側帯状ブレードを全長にわたり幅広に構成している。すなわち、内側帯状垂直ブレードｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ１’、ｂ２’、ｂ３’、ｂ４’を構成する帯状部材の幅をそれぞれ外側帯状垂直ブレードａ１，ａ２，ａ３、ａ４、ａ１’，ａ２’、ａ３’、ａ４’よりも幅広にしている。なお、この図の例では、外側帯状垂直ブレードと内側帯状垂直ブレードとの配置長さは同じであり、図１０に示す連結棒３２−１〜３２−９の間隔となっている。

図５は、本発明の生ゴミ処理装置の処理槽における加熱装置の別の例を示している。この図の例では、加熱装置は、加熱コイルパイプ３０であり、これがジャケット２６の長さ方向に沿って、その幅方向略中間領域に形成された凹部２９内に収容されている。加熱コイルパイプ３０は、その両端に流出入口３０ａ、３０ｂをそれぞれ備え、これらの流出入口を通して熱風または蒸気が通される。ジャケット２６内の他の空洞部分には、処理槽１１への伝熱を考慮して、伝熱性の高い材料を封入しておくのが好ましい。このような加熱装置を設けることによっても、運転開始時や、生ゴミ投入時、或いは冬季運転時に好気性微生物の生育最適温度に加温することができる。

図６は、本発明の生ゴミ処理装置の処理槽内に平行に配置された２本のブレンダーの回転パターンを示している。表中、回転方向欄には、回転棒の中心軸方向から見た場合のブレンダーの回転方向を示している。この回転方向欄には、各回転パターンごと２つの停止又は矢印の組み合わせが記載されているが、向かって左側がブレンダー２０の回転方向、向かって右側がブレンダー２１の回転方向である。また、表中の回転パターン１又は２が通常の生ゴミ処理運転時の各ブレンダーの回転方向を示している。

回転パターン３及び４は、２つのブレンダーを同時に同一方向に回転させるパターンである。このような回転パターンは、分解反応終了後内容物を取り出すまでの数時間に処理槽内の内容物をほぐし、乾燥効果を向上させる場合に設定される。これらの回転パターンでは、回転速度は回転駆動機構における最大回転数に設定するのが好ましい。この最大回転数は、１５〜３０ｒｐｍに設定するのが最も効果的である。

回転パターン５〜８は、内容物取り出し時に設定されるバリエーションである。このような回転パターンを適宜切り換えて選択することで、内容物を効率的に処理槽から排出することができる。

このような構成からなる処理槽１１に、その天板（不図示）に設けられた投入口（不図示）から、生ゴミ、微生物着床用チップ及び微生物担持体が投入される。さらに、必要な場合には、処理槽１１内に必要量の水が投入される。

本発明の生ゴミ処理装置に投入される微生物着床用チップとしては、通常の生ゴミ処理装置に使用される広葉樹乾燥木材片などのウッドチップ、コルク片、多孔質プラスチック片、多孔質セラミックス片などのほか、籾殻、麦殻、ホップ殻、コーヒー粕、茶殻、貝殻・牡蠣殻・甲殻類の粉砕品などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。この微生物着床用チップは、その表面の凹凸などに空気をとり込んだ状態で有機物と攪拌混合させることにより、有機物の隅々に酸素を万遍なく行き渡らせることができる。

本発明においては、この微生物着床用チップの混合比率を、生ゴミ中の有機物含有量（生ゴミがすべて有機物の場合には当該生ゴミ量）１に対して、重量比にて約０．１〜１倍、好ましくは０．２〜０．８倍に設定できる。この微生物着床用チップの混合比率は、生ゴミを一定の時間間隔で複数回、本発明の生ゴミ処理装置に投入する場合には、初回に投入される生ゴミ中の有機物に対する比率を示している。また、微生物担持体の投入量は適宜決定でき、生ゴミ投入量に関りなく一定としてもよく、生ゴミ投入量によって変更してもよい。

また、本発明で使用される好気性微生物としては、例えば、枯草菌の1種であるバチラス・サブチラリスなどが挙げられる。この土壌由来の微生物は、優れた油脂分解力などを有しており、ＢＮ菌（商品名、株式会社明治製）として上市されているものである。一般的には、好気性微生物の増殖に最適な温度条件は、略３０〜４５℃とされている。

生ゴミなどを処理槽内に投入後に、必要であれば、加熱装置により処理槽内を上記の３０〜４５℃の温度範囲に加温しつつ本発明の生ゴミ処理装置の運転を開始する。この温度条件下では、好気性微生物の増殖が活発となり、後述するように生ゴミの分解反応が進行することになる。適宜の時間経過後に、処理槽内の内容物の移動状況を矢印による模式図にて示したのが図７である。この図において、（ａ）は処理槽内を上から見た場合、（ｂ）は側面から見た場合の図であり、１０１はブレンダーの回転棒を示し、１０２は処理槽内の空気が導入されている上部空間を示す。

図７（ａ）に示すように、生ゴミ処理装置の運転を開始して、しばらくすると、処理槽内で内容物の定常的な流れが観察できる。処理槽の両側壁から中央にそれぞれ大きな長さができるとともに、処理槽の幅方向中間領域では、両端部からそれぞれ中央に向けて内容物の流れができる。一方、ブレンダーの回転によって中央に沈みこんだ内容物は、それぞれ四隅に向けて底側を移動していることが分かる。このように、ブレンダーの外側帯状垂直ブレードと内側帯状垂直ブレードとでブレード面の面積の合計を略同等とすることで、内容物は、処理槽内を滞留することなく循環流を形成して移動し、これによって撹拌効率の向上が図られる。

また、図７（ｂ）に示すように、各帯状垂直ブレードの螺旋の向きを配置することで、外側帯状垂直ブレードの回転により回転棒の両端位置から回転棒の中央位置へ内容物が移動するとともに、内側帯状垂直ブレードの回転により回転棒の中央位置から回転棒の両端位置へ内容物が移動し、回転棒１０１の上下各々の箇所において内容物の循環流が形成される。そして、内側帯状垂直ブレードの全長を長くし、または帯状部材を幅広にすることで、後者の内容物の移動量が増加することになる。これにより、内容物が処理槽内で滞ることがなく、しかも撹拌効率が向上する。

こうして、処理槽内の撹拌混合により生ゴミの有機物と微生物（菌）と水とが接触し、分解反応が進行していく。この際、菌および空気（酸素）を生ゴミの有機物の隅々まで送りこむ技術が必要であり、そのために、本発明においては、前記のように撹拌効率を向上させているが、さらに空気を生ゴミに供給するよう、処理槽の上部領域、特には両側壁に沿って公知の空気供給装置を設けることができる。また、処理槽内の２連の半円状の底板の接合部分（図５（ａ）、符号３７参照）にブレンダー２０、２１の回転の支障にならないように公知の空気噴射装置を取りつけ、内容物の中に直接、気泡を噴射するようにしてもよい。

また、分解反応が進むことにより、処理槽内には、分解生成物である水分が貯まっていくが、これを放置すると、分解反応の進行を妨げる可能があるので、処理槽上部には、撹拌混合されている内容物の表面に風を吹き付ける空気吹き出し口を設け、これと公知の送風装置などとの間の配管を設置しておくことができる。このとき、内容物表面に吹き付けるのは、熱風発生機及び送風装置を介して送風される熱風とし、微生物の増殖に影響する処理槽内部の温度を下げないようにすることが好ましい。熱風の温度は、処理槽内部の温度や内容物の量などにより変化するので一概には言えないが、通常、約５０〜３５０℃の範囲に設定される。

このように好気性菌と酸素との供給及び効率的な撹拌混合によって、内容物の有機物は短時間でほとんど分解消滅しており、籾殻などの補材も原型をとどめておらず、結果として得られる残渣は、ミネラル分7元素と微量金属元素、鉄、亜鉛など６元素が残留しており、良好な堆肥、肥料として有効に活用することができる。

生ゴミ中の有機物の分解に伴い、雰囲気が酸性になり雑菌の繁殖を抑制する効果が出てくるが、その反面、酸性臭が発生することがある。この酸性臭は、分解の過程で発生する各種の酸に起因するものであるが、酸性臭は例えばクエン酸から数種類の酸を経て消滅していく。この酸性臭を分解するために、排気口の出口手前にオゾン発生装置を設置し、排気時の酸性臭を酸化反応により分解して無臭の状態で排気させてもよい。このオゾン発生装置は、紫外線ランプによるものであり、ＮＯｘの発生のない安全なものである。なお、酸性臭をなくすために、中和剤などの投入を行った場合、分解反応が進行しなくなるので、適切な処置といえない。

なお、前記構成の生ゴミ処理装置において、必要に応じて、処理槽１１の投入口１２の上流に破砕機を設けてもよく、排気口１４下流に脱臭装置、除湿装置を設けてもよい。また、処理槽１１内の温度コントロールを自動的に行うために、温度検出端子（図示せず）を処理槽１１内の適宜の位置に配置しておき、該温度検出端子により検知した温度に基づき、好気性微生物の繁殖に３０〜４５℃の適温となるように、加熱装置の入切を行うようにしてもよい。

また、各ブレンダーの回転方向及び回転速度は、生ゴミ処理時、回転の正逆切換を含めた自動運転及び手動運転が可能なように、制御回路を組んでおくことが好ましい。また、正逆回転の切換の際には、回転駆動系の保護のために停止後回転方向を切換えて起動するまでに１０〜３０秒間停止し、繰り返し運転の場合には最大６０秒間停止するように設定しておくのが好ましい。

また、処理槽内の内容物は、例えば次のようにして排出することができる。１トン用フレコンバッグを専用キャスタ付き台車に載せた上で排出口下まで移動させ、内容物フレコンバッグの口にこの台車をセットする。排出口を開け、自重で落下する残滓をフレコンバッグで受ける。いっぱいになったら、次のフレコンバッグを同様にセットした台車を配置し、同様にフレコンバッグにて受ける。この際、処理槽の攪拌羽根を手元スイッチを入れ手動にて回転させ、内容物を排出することができる。この手元スイッチは、自由に羽根を回転させることができ、また処理槽内の残滓は容易にフレコンバッグに収納することができる。

図８は、本発明の生ゴミ処理装置を用いた生ゴミ処理システムの一例を示している。この図において、１０は、本発明の生ゴミ処理装置、１１は処理槽、４０は微生物着床用チップ貯蔵タンク、４２はエジェクタ、４４は給気ブロワ、４５は三方弁、４９は排気ブロワ、５０は三方弁、５４はオゾン発生機である。処理槽１１の上部には、フィルタ３７を介して、排気口１４を備える排気チャンバ３８が設けられている。なお、この図では、処理槽１１における生ゴミの投入口の図示を省略している。

この図に示すように、微生物着床用チップは必要に応じてエジェクタ４２により所定量が処理槽１１内に供給される。また、給気ブロワ４４により吸引された外気は、三方弁４５によって経路が切り替えられ、排気チャンバ３８または処理槽１１に供給される。また、排気チャンバ３８からの排気は、排気ブロワ４９で吸引され、三方弁５０によりエジェクタ４２に供給されてチップの吸い上げに用いられるか、あるいはオゾン発生機５４内でオゾンと接触させた後に大気に放出される。有機物の略９０％は、分解反応により水に変換されるため、大量の水が処理槽内に発生する。この水は、分子同士の集合体であり、分子数が少なくなると、分子間の反発が生じ、１秒間に１０００回もの振動が発生する。この性質を活かし、発生した水分量に強風を当てて各々が離れたときに、排気ブロワ４９により排気させ、水分を除去して乾燥させる。この乾燥は、処理残滓取り出しの数時間前から実施するように設定できる。

生ゴミ処理装置の運転例
図１〜図７に示す生ゴミ処理装置を用い、次のプロセスで生ゴミ処理を行った。以下の実施例で用いる生ゴミは、予め、ご飯１５ｋｇ、副食２５ｋｇ、生魚の調理残渣５ｋｇ、野菜くず５ｋｇの合計５０ｋｇである。

生ゴミ処理投入前に、処理槽１１に微生物着床用チップ５ｋｇ（籾殻）を投入口１２から投入し、好気性微生物としてＢＮ菌（商品名、バチラス・サブチリス、株式会社明治フードマテリア製）２０ｇを４０℃の水に溶かして投入口（不図示）から投入した。その後、処理槽１１内の温度が４０℃となるように、ジャケット内に熱風を通して加温した。このとき、排気ブロア（図８、符号４９参照）及び給気ブロア（図８、符号４４参照）のスイッチをオンにし、排気口１４から排気し、また空気供給口１３から吸気を行った。

生ゴミ５０リットル（５０ｋｇ）を一度に投入した。該生ゴミと前記籾殻との投入割合は、生ゴミ：籾殻＝１：０．１（重量比）に設定した。

２本のブレンダー２０、２１を空気を抱き込むように互いが側壁寄りから中心に向けて回転（内側回転）させることにより、処理槽１１内の内容物を連続的に撹拌した。その際のブレンダーの回転数は、３０ｒｐｍに設定した。

運転継続２時間後に、魚の頭は粉砕されて見当たらず、分解反応が進行することで、水分が急激に増加して泥状を呈した。また、この時、内容物はメイラード反応により褐色に変化した。

運転継続６時間後に、ご飯の粒子が視認できなくなった。処理槽内の内容物は泥状になり、悪臭の発生は認められなかった。

運転継続８時間後には、内容物の泥状化は更に進行していることが認められたが、、悪臭は全く感知できなかった。、内容物を取り出して秤量したところ、運転当初の生ゴミ投入量に比べて１０ｋｇ減少していた。この減少は、分解反応によって生じた二酸化炭素及び水蒸気が排気口から排出されたためである。

運転継続１２時間後に、内容物の状態は泥状になり、内部温度が４０℃から４８℃に急上昇した。これは微生物の酵素が作用する基質が無くなり、基質反応が終了した段階で、既に製造されているＡＴＰが酸化され燃焼し、温度が急上昇したためである。

運転継続２０時間後には、内容物に未分解物は認められず、また内容物はほぼ乾燥状態となった。

運転継続２３時間後に、内容物の含水率を測定したところ、２０〜３０％程度を示した。この時、内容物の重量は当初５０ｋｇであったものが、５ｋｇとなり、４５ｋｇ以上も減少した。このように本発明の生ごみ処理装置を用いることで、人間の生活で発生する食べ物の残りや食品の調理加工工場で発生する加工残滓などを、微生物（菌）がそのマトリックスに内臓している各種の酵素によって人間の生活サイクルである２４時間以内に分解処理することが可能となる。

次いで、生ゴミ処理装置に次のロットの生ゴミ５０ｋｇのみを投入した。さらにその翌日から毎日５０ｋｇずつ生ゴミのみを５日間投入した（これらの生ゴミ投入時には、微生物着床用チップや好気性微生物は投入しなかった。）。７日目に、処理槽の排出口から内容物を取り出してその観察を行った。取り出した内容物は、ほぼ乾燥した状態であり、未分解物の存在は認められなかった。

以上説明したように、本発明の生ゴミ処理装置は、内容物の撹拌効率が著しく向上するので、短時間で効果的に分解処理できるとともに、微生物着床用チップや微生物自体の投入量を著しく低減できる。また本明細書では、食品の加工残滓などの生ゴミについて詳細に説明したが、本発明の生ゴミ処理装置は、例えば有機物を摺成分とする産業廃棄物や食品汚泥などの分解処理にも適用することができるものである。

１１処理槽
１２投入口
１３空気供給口
１４排気口
１５、１６水供給口
１７ラバーヒータ
１８取出口
２０、２１ブレンダー
２２架台
２３モータ
２４回転伝導部材
２５ 回転伝導部材支持部
２６ ジャケット
２９ 凹部
３０ 加熱コイルパイプ
３１、４１、１０１回転棒
３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５、３２−６、３２−７、３２−８、３２−９、３２−１０、３２−１１、４２−１、４２−２、４２−３、４２−４、４２−５ 連結棒
３３−１、３３−２、３４−１、３４−２、３４−３、３４−４ 帯状垂直ブレード
１０２上部空間
３７ フィルタ
３８ 排気チャンバ
４０ 微生物着床用チップ貯蔵タンク
４２ エジェクタ
４４ 給気ブロワ
４５、５０ 三方弁
４９ 排気ブロワ
５４ オゾン発生機

Claims (7)

1. （１）下部に生ゴミ及び微生物着床用チップ、好気性微生物からなる内容物を収容するとともに、断面をブレンダーの低部外周に相似の２連の半円状とし、内部への空気供給手段を備える処理槽に、空気を抱き込み、内容物を挟圧して撹拌するための回転棒に撹拌翼が取り付けられたブレンダーが２本平行に、互いに正逆自在に回転可能に配されており、
   （２）前記撹拌翼は、回転棒の中心軸から一定の距離を空けて、連結棒を介して、回転棒に螺旋状にツイストして取り付けられた帯状垂直ブレードであり、
   （３）該帯状垂直ブレードは、螺旋の一周期において、回転棒の中心軸方向からみた形状が回転棒に垂直なドーナツ形であり、且つ内容物に接する面が全て異なる角度であり、
   （４）前記ブレンダーが回転するときに、処理槽中の内容物を、回転棒の中央位置から回転棒の両端位置へ、或いは回転棒の両端位置から回転棒の中央位置へ、回転棒の中央位置を中心にして左右互いに逆の方向に内容物を移動させるように、回転棒の中央位置の左右の前記帯状垂直ブレードの螺旋の向きが逆に配置され、
   （５）前記帯状垂直ブレードは、回転棒の中心軸からの配置距離が異なる２種類の帯状垂直ブレードが、外側帯状垂直ブレード及び内側帯状垂直ブレードとして回転棒に配置されたものであり、
   （６）前記外側帯状垂直ブレードと前記内側帯状垂直ブレードは、内容物との接触面の面積の合計および螺旋のピッチが略同等であり、且つ、前記外側垂直ブレードと前記内側垂直ブレードは、回転軸の同一地点の互いに１８０度の角度をなした異なる連結棒に設けられ、
   （７）前記ブレンダーが回転するときに、回転棒の同一地点における外側帯状垂直ブレードによる内容物の移動方向と、内側帯状垂直ブレードによる内容物の移動方向が逆向きになるように、互いの帯状垂直ブレードの螺旋の向きが逆になっており、
   （８）前記外側帯状垂直ブレードは回転により回転棒の両端位置から回転棒の中央位置へ内容物を移動させ、且つ前記内側帯状垂直ブレードは回転により回転棒の中央位置から回転棒の両端位置へ内容物を移動させるように、各帯状垂直ブレードの螺旋の向きが配置されていることを特徴とする生ゴミ処理装置。
2. 前記内側垂直ブレードの帯面の幅は、前記帯状垂直ブレードの内容物との接触面の面積の比率に基づいて求めた幅の計算値に合致させるようにして前記外側垂直ブレードの帯面の幅よりも大きく設定され、これら帯状垂直ブレードの内容物との接触面の面積が略同等とされてなる請求項１に記載の生ゴミ処理装置。
3. 前記内側垂直ブレードと前記外側垂直ブレードとを幅同等の幅の帯状部材で形成するとともに、前記内側垂直ブレードの前記回転棒の中心軸に沿った配置長さは、前記外側垂直ブレードの前記回転棒の中心軸に沿った配置長さよりも大きく、かつ、前記回転棒の両端側で前記内側垂直ブレードの両端部が前記外側垂直ブレードの両端部より外側に位置する配置に設定され、これら帯状垂直ブレードの内容物との接触面の面積が略同等とされてなる請求項１に記載の生ゴミ処理装置。
4. 前記２本のブレンダーは、前記処理槽内における通常の生ゴミ分解処理運転時には２本逆方向回転パターン、生ゴミ分解処理終了後取り出し時に至る間の２本同方向回転パターン、分解処理終了内容物の取り出し時には一方回転、他方停止パターンの各回転パターンにて運転されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生ゴミ処理装置。
5. 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生ゴミ処理装置に、生ゴミと微生物着床用チップとを１：０．１〜１の割合で投入して所定の回転数にて連続運転することを特徴とする生ゴミ処理方法。
6. 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生ゴミ処理装置に、生ゴミと微生物着床用チップとを１：０．１〜１の割合で投入し、かつ、微量の好気性微生物を加えて所定の回転数にて連続運転することを特徴とする生ゴミ処理方法。
7. 前記微生物着床用チップは、籾殻であることを特徴とする請求項５又６に記載の生ゴミ処理装置生ゴミ処理方法。

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