有機物処理方法及び有機物処理装置
【課題】 有機物の種類によらず分解処理することができ、処理後の生成物が吸湿することがない有機物処理方法及び分解処理装置を提供する。
【解決手段】 有機物を、排気弁が設けられた密閉容器に収納し、排気弁を閉じた状態で密閉容器に加熱水蒸気を導入し、有機物を加圧・加熱しながら攪拌して分解し、
排気弁を開放して、密閉容器内を略常圧にした状態で、密閉容器に乾燥過熱水蒸気を導入して、分解後の有機物を無酸素若しくは、低酸素雰囲気下で加熱しながら攪拌し、有機物に含まれる水分を、気化して排気弁から排出することにより除去する。
【解決手段】 有機物を、排気弁が設けられた密閉容器に収納し、排気弁を閉じた状態で密閉容器に加熱水蒸気を導入し、有機物を加圧・加熱しながら攪拌して分解し、
排気弁を開放して、密閉容器内を略常圧にした状態で、密閉容器に乾燥過熱水蒸気を導入して、分解後の有機物を無酸素若しくは、低酸素雰囲気下で加熱しながら攪拌し、有機物に含まれる水分を、気化して排気弁から排出することにより除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみ等の有機物を分解処理する有機物の処理方法及びこれに用いられる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示されるような生ごみ処理機が知られている。この生ごみ処理機は、生ごみが収納された処理機内に熱風を導入し、生ごみに含まれる水分を気化して水蒸気とし、この水蒸気を冷却して凝縮・液化した状態で外部に排出して、生ごみを乾燥して減容する装置である。被処理物である生ごみが、家庭での残飯である場合には、減容処理することができるが、例えば食肉加工工場で排出される家畜の頭部である場合には、当該頭部の骨が分解されることなく、減容処理することができない。また、たとえ乾燥により減容処理することができた場合であっても、処理物をそのまま放置すると、当該処理物が、外気中に含まれる水分を吸湿し、微生物の働きにより腐敗し、悪臭を放ってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３１２７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決し、有機物の種類によらず分解処理することができ、処理後の生成物が吸湿することがない有機物処理方法及び分解処理装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明は、有機物を、排気弁が設けられた密閉容器に収納し、前記排気弁を閉じた状態で前記密閉容器に加熱水蒸気を導入し、有機物を加圧・加熱しながら攪拌して分解し、前記排気弁を開放して、前記密閉容器内を略常圧にした状態で、前記密閉容器に乾燥過熱水蒸気を導入して、分解後の有機物を無酸素若しくは、低酸素雰囲気下で加熱しながら攪拌し、有機物に含まれる水分を、気化して前記排気弁から排出することにより除去することを特徴とする。
【０００６】
本発明の有機物処理方法を実現する最適な装置である請求項２に記載の発明は、内部を密閉／開放する排気弁が設けられた密閉容器と、前記密閉容器内に回転自在に軸支された攪拌羽根部材と、前記攪拌羽根部材に回転力を付与する回転力発生手段と、前記密閉容器または過熱装置に供給する加熱水蒸気を生成する水蒸気生成装置と、前記水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気をさらに加熱して、乾燥過熱水蒸気を生成し前記密閉容器内に供給する過熱装置と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、有機物を前記密閉容器内に投入後所定時間は、前記排気弁を閉塞した状態で、水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気を密閉容器に供給し、前記所定時間経過後は、排気弁を開放した状態で、過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を前記密閉容器に供給する制御を行なう制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明の過熱装置は、請求項２または請求項３に記載の発明において、水蒸気生成装置が生成した過熱水蒸気が導かれ、乾燥過熱水蒸気を排出する管体と、前記管体内に配設された発熱体と、前記管体の外側に配設された誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源装置とから構成され、前記誘導加熱コイルが発する交番磁束により、前記発熱体に渦電流を流して、前記発熱体を発熱させることにより、前記管体内を流通する水蒸気を、加熱して乾燥加熱水蒸気を生成するように構成した電磁誘導過熱式であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４に記載の発明において、攪拌羽根部材の支軸に、蒸気流路を設けるとともに、この蒸気流路から、密閉容器内に開放する蒸気吐出口を前記蒸気流路に形成し、水蒸気生成装置が生成する加熱水蒸気及び過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を、前記蒸気流路に供給して、前記蒸気吐出管から、密閉容器内に供給するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５に記載の発明において、蒸気生成装置が生成する加熱蒸気及び過熱蒸気生成装置が生成する乾燥過熱水蒸気が流通する流路を、スイベルジョイントを介して攪拌羽根の支軸に設けられた蒸気流路に接続したことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜請求項６に記載の発明において、排気弁を主排気弁と従排気弁とから構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項２〜請求項７に記載の発明において、密閉容器の少なくとも下部の断面形状を半円形状にするとともに、当該半円中心に攪拌羽根部材の支軸を回転自在に取り付け、攪拌羽根部材の回転軸中心と、攪拌羽根部材の羽根先端までの寸法を、密閉容器の下部内面の曲率半径よりも僅かに小さい寸法にしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項２〜請求項８に記載の発明において、密閉容器の断面形状を円形状にしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、密閉容器の両側端を膨出させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明は、有機物を、排気弁が設けられた密閉容器に収納し、前記排気弁を閉じた状態で前記密閉容器に加熱水蒸気を導入し、有機物を加圧・加熱しながら攪拌して分解し、前記排気弁を開放して、前記密閉容器内を略常圧にした状態で、前記密閉容器に乾燥過熱水蒸気を導入して、分解後の有機物を無酸素若しくは、低酸素雰囲気下で加熱しながら攪拌し、有機物に含まれる水分を、気化して前記排気弁から排出することにより除去することを特徴とする。このため、加熱水蒸気で有機物を高圧・高温下で、分解処理した後に、乾燥加熱水蒸気で乾燥処理を行なうので、粗大な有機物であってもパウダー状に処理することが可能となる。
【００１６】
本発明の有機物処理方法を実現する最適な装置である請求項２に記載の発明は、内部を密閉／開放する排気弁が設けられた密閉容器と、前記密閉容器内に回転自在に軸支された攪拌羽根部材と、前記攪拌羽根部材に回転力を付与する回転力発生手段と、前記密閉容器または過熱装置に供給する加熱水蒸気を生成する水蒸気生成装置と、前記水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気をさらに加熱して、乾燥過熱水蒸気を生成し前記密閉容器内に供給する過熱装置と、を有することを特徴とする。このため、加熱水蒸気で有機物を高圧・高温下で、分解処理した後に、乾燥加熱水蒸気で乾燥処理を行なうので、粗大な有機物であってもパウダー状に処理することが可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、有機物を前記密閉容器内に投入後所定時間は、前記排気弁を閉塞した状態で、水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気を密閉容器に供給し、前記所定時間経過後は、排気弁を開放した状態で、過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を前記密閉容器に供給する制御を行なう制御手段を設けたことを特徴とする。このため、自動で有機物を処理することができるので、手間や人件費がかからない。
【００１８】
請求項４に記載の発明の過熱装置は、請求項２または請求項３に記載の発明において、水蒸気生成装置が生成した過熱水蒸気が導かれ、乾燥過熱水蒸気を排出する管体と、前記管体内に配設された発熱体と、前記管体の外側に配設された誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源装置とから構成され、前記誘導加熱コイルが発する交番磁束により、前記発熱体に渦電流を流して、前記発熱体を発熱させることにより、前記管体内を流通する水蒸気を、加熱して乾燥加熱水蒸気を生成するように構成した電磁誘導過熱式であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４に記載の発明において、攪拌羽根部材の支軸に、上記流路を設けるとともに、この蒸気流路から、密閉容器内に開放する蒸気吐出口を前記蒸気流路に形成し、水蒸気生成装置が生成する加熱水蒸気及び過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を、前記蒸気流路に供給して、前記蒸気吐出管から、密閉容器内に供給するように構成したことを特徴とする。このため、有機物を攪拌しながら、満遍なく、均一に、加熱蒸気や乾燥過熱水蒸気を供給することが可能となり、有機物の分解処理及び乾燥処理を促進し、短時間で且つ確実に行なうことが可能となる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５に記載の発明において、蒸気生成装置が生成する加熱蒸気及び過熱蒸気生成装置が生成する乾燥過熱水蒸気が流通する流路を、スイベルジョイントを介して攪拌羽根の支軸に設けられた蒸気流路に接続したことを特徴とする。このため、加熱水蒸気及び乾燥過熱水蒸気が漏出することなく、密閉容器に加熱水蒸気及び乾燥過熱水蒸気を確実に供給することができ、密閉容器を密閉した状態で、加熱水蒸気を供給した場合であっても、密閉容器内の圧力を高く加圧することが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜請求項６に記載の発明において、排気弁を主排気弁と従排気弁とから構成したことを特徴とする。このため、処理後の有機物を排出する際に、故障等により主排気弁が閉塞し、密閉容器内が常圧以上となること防止して、処理後の有機物が噴出することを防止することが可能となる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項２〜請求項７に記載の発明において、密閉容器の少なくとも下部の断面形状を半円形状にするとともに、当該半円中心に攪拌羽根部材の支軸を回転自在に取り付け、攪拌羽根部材の回転軸中心と、攪拌羽根部材の羽根先端までの寸法を、密閉容器の下部内面の曲率半径よりも僅かに小さい寸法にしたことを特徴とする。このため、密閉容器内に収納された有機物が、満遍なく、均一に攪拌され、当該有機物が全く攪拌されない部分が生じることや、有機物が、密閉容器の内壁面に固着することを防止することが可能となる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項２〜請求項８に記載の発明において、密閉容器の断面形状を円形状にしたことを特徴とする。このため、密閉容器に集中応力が作用することを防止し、密閉容器破損を防止するとともに、密閉容器の耐圧力を向上させることが可能となる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、密閉容器の両側端を膨出させたことを特徴とする。このため、密閉容器に集中応力が作用することを防止し、密閉容器破損を防止するとともに、密閉容器の耐圧力を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る有機物処理装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（有機物処理装置の構造）
図１に本発明の有機物処理装置１００の説明図を示す。本発明の有機物の処理装置１００は、主に密閉容器１、攪拌羽根部材２、水蒸気生成装置３、過熱装置４、回転力発生手段５とから構成されている。詳細に付いては、順次説明する。
【００２７】
密閉容器１は、本実施形態では、円筒形状で両端が閉塞された形状をしている。本実施形態では、さらに、密閉容器１の両側端を膨出させている。このように構成したのは、密閉容器１内を加圧した場合であっても、密閉容器１に集中応力が作用することを防止し、密閉容器１の破損を防止するとともに、密閉容器１の耐圧力を向上させるためである。密閉容器１の形状は、この形状に限定されないが、後述するように、攪拌羽根部材２で均一に攪拌するために、少なくとも、攪拌羽根部材２の回転軸中心よりも下側が半円形状であることが好ましい。
【００２８】
密閉容器１の上部には、密閉容器１の内外を連通する投入口１ａが形成されている。この投入口１ａには、投入口１ａを閉塞する蓋体１ｂが、開閉可能に取り付けられている。投入口１ａ及び蓋体１ｂの少なくとも一方には、パッキンが取り付けられ、蓋体１ｂを閉じた場合には、蓋体１ｂと投入口１ａとが密着して、密閉容器１の気密性が保たれるようになっている。有機物を密閉容器１内に投入する際には、蓋体１ｂを開けて、投入口１ａから、有機物を密閉容器１内に投入する。
【００２９】
密閉容器１の下部には、密閉容器の内外を連通する排出口１ｃが形成されている。この排出口１ｃには、排出口１ｃを閉塞する蓋体１ｄが、開閉可能に取り付けられている。排出口１ｃ及び蓋体１ｄの少なくとも一方には、パッキンが取り付けられ、蓋体１ｄを閉じた場合には、蓋体１ｄと排出口１ｃとが密着して、密閉容器１の気密性が保たれるようになっている。有機物の分解処理が終了し、当該処理物を密閉容器１から排出するには、蓋体１ｄを開けて、排出口１ｃから処理物を外部に排出する。
【００３０】
密閉容器１には、密閉容器１の内外を連通する、主排気管１１、従排気管１２が設けられている。主排気管１１には、主排気弁１３が設けられている。主排気弁１３は、主排気管１１を閉塞／開放するものである。従排気管１２には、従排気弁１４が設けられている。従排気弁１４は、従排気管１２を閉塞／開放するものである。本実施形態では、主排気弁１３及び従排気弁１４は、電磁弁である。
【００３１】
密閉容器１には、安全弁１６が設けられている。この安全弁１６は、密閉容器１が所定以上の圧力に達した場合に、開放して、密閉容器１が所定以上の圧力にならないようにするための弁である。なお、本実施形態では、安全弁１６は、１．８ＭＰａの圧力で作動して開放するようになっている。安全弁１６には、機械式、電磁式の両方が含まれる。
【００３２】
密閉容器１の両端の側板には、密閉容器１の内外を連通する支軸穴１ｆが形成されている。本実施形態では、支軸穴１ｆは、側板の中心に形成されている。この支軸穴１ｆには、軸受部材２０が取り付けられている。軸受部材２０は、ボールベアリング等の軸受と、パッキンを有している。密閉容器１の支軸穴１ｆ及び軸受部材２０を攪拌羽根部材２の支軸２ａが貫通して、攪拌羽根部材２が軸受部材２０に回転自在に取り付けられている。軸受部材２０のパッキンには、攪拌羽根部材２の支軸２ａが貫通して、密閉容器１の気密性が保たれるようになっている。
【００３３】
攪拌羽根部２は、支軸２ａと、この支軸２ａに放射状に植設された、羽根部２ｂとから構成されている。羽根部２ｂは、支軸２ａの長手方向に一定間隔をおいて、複数取り付けられている。隣接する羽根部２ｂは、支軸２ａの回転方向に所定角度をおいて、取り付けられている。本実施形態では、支軸２ａの回転中心から、羽根部２ｂの先端までの長さ寸法は、密閉容器１の下部内壁面の曲率半径よりも僅かに小さい寸法になっている。このように構成することにより、密閉容器１内に収納された有機物が、満遍なく、均一に攪拌され、当該有機物が全く攪拌されない部分が生じることや、有機物が密閉容器１の内壁面に固着することを防止している。
【００３４】
攪拌羽根部材２の支軸２ａの両端は、密閉容器１の両側方に配設された、ピローブロック２１で、回転自在に軸支されている。このように、ピローブロック２１でも、支軸２ａを軸支することにしたのは、軸受部材２０に過度な応力が作用して、軸受部材２０が破損することを防止するためである。
【００３５】
攪拌羽根部材２の支軸２ａの一端側には、攪拌羽根部材２に回転力を付与する、回転力発生手段５が設けられている。本実施形態では、回転力発生手段５は、電導モータ２６と、減速機２７とから構成されている。減速機２７から延びる回転軸２７ａと、攪拌羽根部材２の支軸２ａの一端は、チェーンカップリング等のカップリング部材２９で接続されている。
【００３６】
支軸２ａには、蒸気流路管２ｃが設けられている。本実施形態では、支軸２ａの一端から、支軸２ａ内に、蒸気流路管２ｃを配設し、密閉容器１内で、蒸気流路管２ｃを、支軸２ａの外側に出して、密閉容器１内では、蒸気流路管２ｃを支軸２ａの外周面に取り付けている。支軸２ａには、一定間隔をおいて、蒸気吐出管２ｄが取り付けられている。この蒸気吐出管２ｄは、一端が、蒸気流路管２ｃに連通し、他端が、密閉容器１内に開放している。このような構成により、蒸気流路管２ｃに供給された水蒸気は、蒸気吐出管２ｄから、密閉容器１内に吐出されるようになっている。なお、支軸２ａをパイプ形状にして、支軸２ａに、水蒸気が流通する流路にする構成にしても差し支えない。
【００３７】
水蒸気生成装置３は、ボイラー等で構成され、加熱水蒸気を精製するものである。この加熱水蒸気は、１００℃〜５００℃・０．７〜１ＭＰａの蒸気であり、乾燥蒸気及び飽和蒸気を含む。
【００３８】
図１に示されるように、水蒸気生成装置３には、配管３１が接続している。この配管３１に水蒸気生成装置３が生成した加熱水蒸気が供給されるようになっている。
【００３９】
配管３１には、配管３２と配管３３が接続している。言い換えると、配管３１はその先端で２分岐している。配管３２は、配管３４に接続している。配管３４は、スイベルジョイント４０を介して、蒸気流路管２ｃに接続している。このようにスイベルジョイント４０を使用することにより、加熱水蒸気及び乾燥過熱水蒸気が漏出することなく、回転する攪拌羽根部２の支軸２ａに設けられた蒸気流路管２ｃに加熱水蒸気及び乾燥過熱水蒸気を確実に供給することができ、後述するように、密閉容器１を密閉した状態で、加熱水蒸気を供給した場合であっても、密閉容器１内の圧力を高く加圧することが可能となる。
【００４０】
配管３２には、蒸気生成装置３側から順番に、圧力コントロール弁５１、圧力検出部５２、ストップ弁５３が設けられている。
【００４１】
圧力コントロール弁５１は、圧力コントロール弁５１の下流の配管３２の圧力、つまり、蒸気流路管２ｃの圧力を調整する弁である。
【００４２】
圧力検出部５２は、配管３２内の圧力を検出する装置である。
【００４３】
ストップ弁５３は、配管３２の流路を遮断する弁である。本実施形態では、ストップ弁５３は、電磁弁である。
【００４４】
配管３３の途中には、ストップ弁６２が設けられている。ストップ弁６２は、配管３３の流路を遮断する弁である。本実施形態では、ストップ弁６２は、電磁弁である。
【００４５】
配管３３は、セパレータ６１に接続している。セパレータ６１は加熱水蒸気と共に同伴される水滴や浮遊物を分離する装置である。セパレータ６１は、配管３５を介してスチームトラップ６３に接続している。セパレータ６１で分離された、水滴及び浮遊物は、配管３５内を流通して、スチームトラップ６３に導かれるようになっている。
【００４６】
スチームトラップ６３は、水蒸気を漏らさずに、水滴及び浮遊物のみを外部に排出する装置である。なお、本実施形態では、スチームトラップ６３が破損した場合に備えて、ストップ弁６４を配管３５に接続している。スチームトラップ６３が破損した場合には、ストップ弁６４を開放して、水滴及び浮遊物を外部に排出する。
【００４７】
セパレータ６１と過熱装置４とは、配管３６を介して接続している。配管には、セパレータ６１側から順番に、減圧弁６６、圧力検出部６７、ストップ弁６８が設けられている。
【００４８】
減圧弁６６は、過熱装置４に供給される加熱水蒸気の圧力を減圧する装置である。本実施形態では、加熱水蒸気を０．１〜０．３ＭＰａに減圧している。このように、減圧弁で、加熱水蒸気を減圧するのは、過剰な水分が過熱装置４に供給されることを防止するためである。
【００４９】
圧力検出部６７は、配管３６内の圧力を検出する装置である。
【００５０】
ストップ弁６８は、配管３６の流路を遮断し、過熱装置４に供給される加熱水蒸気を遮断する弁である。
【００５１】
過熱装置４は、加熱水蒸気をさらに加熱して、多大な潜熱を与えて、乾燥過熱水蒸気を生成する装置である。ここで、乾燥過熱水蒸気とは、乾き度が１００％である蒸気（飽和液を含まない蒸気、つまり、全てが気相の蒸気）である。乾燥過熱水蒸気生成のための過熱装置４の前段にセパレータ６１を設けて、水滴を除去することにしたので、過剰な水分が過熱装置４に供給されないようになっている。本実施形態では、１１０℃〜５００℃・０．１〜０．３ＭＰａの乾燥過熱水蒸気を生成する。過熱装置４は、電磁誘導加熱式、電熱線加熱式、化石燃料を使用したバーナー加熱式が含まれる。本発明では、過熱装置４は、電磁誘導加熱式であることが好ましい。
【００５２】
電磁誘導加熱式の過熱装置４は、管体、発熱体、誘導加熱コイル、高周波電源装置とから構成されている。発熱体は、金属薄板を多数積層したものや、多孔質のセラミックス表面に金属層を形成したものであり、体積に比べて表面積が著しく大きいものである。この発熱体は、管体内部に配設されている。誘導加熱コイルは、管体の外部に配設されている。高周波電源装置は、誘導加熱コイルに高周波電流を供給するものである。電磁誘導加熱コイルに、高周波電流を流すと、誘導加熱コイルから交番磁束が発生し、発熱体に渦電流が流れ、発熱体に流れる渦電流の電気抵抗熱により、発熱体が発熱する。発熱体は、１２０℃まで加熱することが可能となっている。前述したように、発熱体の表面積は大きいので、管体を流通する加熱水蒸気が接触する面積が大きく、瞬時に加熱されて、乾燥過熱水蒸気が生成される。また、発熱体は、表面積に対して体積が小さいので、熱容量が小さく、このために、発熱体を瞬時に昇温・降温させることができ、前述したように、発熱体の表面積は大きいので、過熱装置４で生成する乾燥過熱水蒸気の温度を瞬時に、昇温・降温することができ、温度制御が容易である。
【００５３】
過熱装置４は、配管３７を介して配管３４に接続している。配管３７の途中には、ストップ弁６９が設けられている。配管３７の流路を遮断し、配管３４（つまり蒸気流路管２ｃ）に供給される乾燥過熱水蒸気を遮断する弁である。
【００５４】
８０は、制御装置であり、水蒸気生成装置３、過熱装置４、主排気弁１３、従排気弁１４、電導モータ２６、圧力コントロール弁５１、ストップ弁５３、ストップ弁６２、ストップ弁６４、ストップ弁６８、ストップ弁６９を集中制御するものである。
【００５５】
（本発明の有機物の処理方法）
以下、本発明の有機物の処理方法について、説明をする。まず、蓋体１ｂを開けて、投入口１ａから分解処理する有機物を投入する。本発明の有機物処理装置で分解処理される有機物には、木質バイオマス、畜糞、下水汚泥、都市ごみ、生ごみ、家畜や魚の骨・内臓、樹脂製注射器等の石油由来のプラスチック、ＲＰＦ等、一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物や、エビ・蟹の殻や穀物等の有機物を含む。つまり、金属、セラミックス（ガラス、陶器等を含む広義のセラミックス）以外のものである。
【００５６】
次に、主排気弁１３及び従排気弁１４を閉じて、密閉容器１を完全に密閉した状態（器気密状態）にする。また、ストプ弁６２及びストップ弁６９を閉じて、水蒸気生成装置３が生成する加熱水蒸気が、配管３４から蒸気流路管２ｃに流れるような流路を形成する。この状態で、電導モータ２６を作動させて、攪拌羽根部材２を回転させ、更に、水蒸気生成装置３を作動させて、加熱水蒸気を蒸気流路管２ｃに供給する。すると、蒸気吐出管２ｄから、加熱水蒸気が密閉容器１内に吐出する。密閉容器１内は、密閉されているので、密閉容器１内の圧力は、安全弁１６が作動する圧力まで高くなる。なお、本実施形態では、安全弁１６は、１．８ＭＰａで作動するようになっている。安全弁１６が作動すると、安全弁１６から水蒸気と同伴して、密閉容器１内の空気が外部に排出される。このため、密閉容器１内は、低酸素若しくは無酸素雰囲気になる。
【００５７】
密閉容器１は、１４０℃〜１８０℃の高温、１．８ＭＰａの高圧（大気圧の１８倍）になる。密閉容器１内の有機物は、加熱水蒸気が有している潜熱及び顕熱により加熱される。高温高圧下で有機物は、羽根部２ｂで攪拌されて、分解される。密閉容器１内は、高温高圧であるので、亜臨界水が生成され、この亜臨界水の水熱反応により、有機物が溶解・加水分解され、例えば、セルロースやデンプンがブドウ糖に、タンパク質がアミノ酸に分解されて、低分子化し、固形分が液状化される。このため、牛の頭等の大型の有機物であっても、分解することができる。前記したように密閉容器１内は低酸素若しくは無酸素状態であるので、密閉容器１内の有機物が酸化することがない。分解処理中の有機物は、羽根部２ｂで攪拌されるので、当該有機物が、満遍なく、均一に分解処理される。処理する有機物の性状や量にもよるが、１０分〜１時間の間、攪拌しながら、有機物を分解処理する。
【００５８】
有機物が十分に分解した場合には、主排気弁１３を開放して、密閉容器１内を略常圧（大気圧）にする。さらに、ストップ弁５３を閉じるとともに、ストップ弁６２、ストップ弁６８及びストップ弁６９を開放して、水蒸気生成装置３から、配管３１、配管３３、配管３６、過熱装置４、配管３７、配管３４、蒸気流路管２ｃに連通する流路が形成される。電導モータ２６を作動させて、攪拌羽根部材２を回転させる。更に、水蒸気生成装置３を作動させて、加熱水蒸気を過熱装置４に供給する。過熱装置４で生成された乾燥過熱水蒸気は、蒸気流路管２ｃに流入し、蒸気吐出管２ｄから、密閉容器１内に吐出される。
【００５９】
主排気弁１３は、開放しているが、連続的に乾燥過熱水蒸気が蒸気吐出管２ｄから、密閉容器１内に吐出されるので、主排気弁１３から、外気が密閉容器１内に侵入することがなく、密閉容器１内は、低酸素若しくは無酸素雰囲気状態が維持される。
【００６０】
分解された有機物は乾燥過熱水蒸気が有している、多大な潜熱により加熱され、分解された有機物に含まれる水分が、気化し、主排気管１１から排出される。前記したように密容器１内は、低酸素若しくは無酸素雰囲気状態であるので、乾燥処理中の有機物が酸化することがない。乾燥処理中の有機物は、羽根部２ｂで攪拌されるので、当該有機物が満遍なく、均一に乾燥処理される。処理する有機物の性状や量にもよるが、１０分〜１時間の間、攪拌しながら、有機物を乾燥処理する。
【００６１】
有機物が十分に乾燥処理され、有機物の処理が終了した場合には従排気弁１４を開放してから、蓋体１ｄを開けて、処理後の有機物を、排出口１ｃから排出する。このように従排気弁１４を開放してから、蓋体１ｄを開けることにしたのは、故障等により主排気弁１３が閉塞し、密閉容器１内が常圧以上の状態で、蓋体１ｄを開けると、排出口１ｃから、勢い良く処理後の有機物が噴出して、危険だからである。
【００６２】
なお、本実施形態では、蓋体１ｄを開放した状態で、攪拌羽根部材２を回転し続けて、処理後の有機物を、排出口１ｃから排出することにしている。
【００６３】
本発明では、加熱蒸気や乾燥過熱水蒸気を支軸２ａに取り付けた蒸気吐出管２ｄから密閉容器１内に吐出することにしたので、有機物を攪拌しながら、満遍なく、均一に加熱蒸気や乾燥過熱水蒸気を供給することが可能となり、有機物の分解処理及び乾燥処理を促進し、短時間で且つ確実に行なうことが可能となる。
【００６４】
本発明の有機物処理装置１００で処理された、有機物は、パウダー状であり、また、低分子化しているので、吸湿することがない。これは、処理後の有機物が、大気中の水分を吸水しない方が安定な状態に、有機物の組成が変化しているからである。本発明の有機物の処理装置１００で処理した有機物の含水率は、５０％〜５％となっていて、吸湿することなく、低含水率に状態が維持されるので、微生物が活動することができず、処理後の有機物が、発酵や腐敗することがない。このため、従来、肥料としてしか使用することができなかった、生ごみを処理した場合には家畜の飼料として使用することができ、特別なストックヤードでなくても、長期保存することが可能となる。
【００６５】
魚を解体した後に排出される、魚の頭・骨・内蔵を、本発明の有機物処理装置１００で処理した場合には、パウダー状になり、稚魚のえさとして使用することができる。
【００６６】
また、エビや蟹等の甲殻類の殻を、本発明の有機物処理装置１００で処理した場合には、パウダー状になりアミノ酸等人体に有益な栄養素を多量に含む健康食品を生成することが可能となる。
【００６７】
以上、現時点において最も、実践的であり、且つ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う有機物処理方法及び有機物処理装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【００６８】
１ 密閉容器
１ａ 投入口
１ｂ 蓋体
１ｃ 排出口
１ｄ 蓋体
１ｆ 支軸穴
２ 攪拌羽根部材
２ａ 支軸
２ｂ 羽根部
２ｃ 蒸気流路管
２ｄ 蒸気吐出管
３ 水蒸気生成装置
４ 過熱装置
５ 回転力発生手段
１１ 主排気管
１２ 従排気管
１３ 主排気弁
１４ 従排気弁
１６ 安全弁
２０ 軸受部材
２１ ピローブロック
２６ 電動モータ
２７ 減速機
２９ カップリング部材
３１ 配管
３２ 配管
３３ 配管
３４ 配管
３５ 配管
３６ 配管
３７ 配管
４０ スイベルジョインント
５１ 圧力コントロール弁
５２ 圧力検出部
５３ ストップ弁
６１ セパレータ
６２ ストップ弁
６３ スチームトラップ
６４ ストップ弁
６６ 減圧弁
６７ 圧力検出部
６８ ストップ弁
６９ ストップ弁
８０ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみ等の有機物を分解処理する有機物の処理方法及びこれに用いられる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示されるような生ごみ処理機が知られている。この生ごみ処理機は、生ごみが収納された処理機内に熱風を導入し、生ごみに含まれる水分を気化して水蒸気とし、この水蒸気を冷却して凝縮・液化した状態で外部に排出して、生ごみを乾燥して減容する装置である。被処理物である生ごみが、家庭での残飯である場合には、減容処理することができるが、例えば食肉加工工場で排出される家畜の頭部である場合には、当該頭部の骨が分解されることなく、減容処理することができない。また、たとえ乾燥により減容処理することができた場合であっても、処理物をそのまま放置すると、当該処理物が、外気中に含まれる水分を吸湿し、微生物の働きにより腐敗し、悪臭を放ってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３１２７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決し、有機物の種類によらず分解処理することができ、処理後の生成物が吸湿することがない有機物処理方法及び分解処理装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明は、有機物を、排気弁が設けられた密閉容器に収納し、前記排気弁を閉じた状態で前記密閉容器に加熱水蒸気を導入し、有機物を加圧・加熱しながら攪拌して分解し、前記排気弁を開放して、前記密閉容器内を略常圧にした状態で、前記密閉容器に乾燥過熱水蒸気を導入して、分解後の有機物を無酸素若しくは、低酸素雰囲気下で加熱しながら攪拌し、有機物に含まれる水分を、気化して前記排気弁から排出することにより除去することを特徴とする。
【０００６】
本発明の有機物処理方法を実現する最適な装置である請求項２に記載の発明は、内部を密閉／開放する排気弁が設けられた密閉容器と、前記密閉容器内に回転自在に軸支された攪拌羽根部材と、前記攪拌羽根部材に回転力を付与する回転力発生手段と、前記密閉容器または過熱装置に供給する加熱水蒸気を生成する水蒸気生成装置と、前記水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気をさらに加熱して、乾燥過熱水蒸気を生成し前記密閉容器内に供給する過熱装置と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、有機物を前記密閉容器内に投入後所定時間は、前記排気弁を閉塞した状態で、水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気を密閉容器に供給し、前記所定時間経過後は、排気弁を開放した状態で、過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を前記密閉容器に供給する制御を行なう制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明の過熱装置は、請求項２または請求項３に記載の発明において、水蒸気生成装置が生成した過熱水蒸気が導かれ、乾燥過熱水蒸気を排出する管体と、前記管体内に配設された発熱体と、前記管体の外側に配設された誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源装置とから構成され、前記誘導加熱コイルが発する交番磁束により、前記発熱体に渦電流を流して、前記発熱体を発熱させることにより、前記管体内を流通する水蒸気を、加熱して乾燥加熱水蒸気を生成するように構成した電磁誘導過熱式であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４に記載の発明において、攪拌羽根部材の支軸に、蒸気流路を設けるとともに、この蒸気流路から、密閉容器内に開放する蒸気吐出口を前記蒸気流路に形成し、水蒸気生成装置が生成する加熱水蒸気及び過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を、前記蒸気流路に供給して、前記蒸気吐出管から、密閉容器内に供給するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５に記載の発明において、蒸気生成装置が生成する加熱蒸気及び過熱蒸気生成装置が生成する乾燥過熱水蒸気が流通する流路を、スイベルジョイントを介して攪拌羽根の支軸に設けられた蒸気流路に接続したことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜請求項６に記載の発明において、排気弁を主排気弁と従排気弁とから構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項２〜請求項７に記載の発明において、密閉容器の少なくとも下部の断面形状を半円形状にするとともに、当該半円中心に攪拌羽根部材の支軸を回転自在に取り付け、攪拌羽根部材の回転軸中心と、攪拌羽根部材の羽根先端までの寸法を、密閉容器の下部内面の曲率半径よりも僅かに小さい寸法にしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項２〜請求項８に記載の発明において、密閉容器の断面形状を円形状にしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、密閉容器の両側端を膨出させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明は、有機物を、排気弁が設けられた密閉容器に収納し、前記排気弁を閉じた状態で前記密閉容器に加熱水蒸気を導入し、有機物を加圧・加熱しながら攪拌して分解し、前記排気弁を開放して、前記密閉容器内を略常圧にした状態で、前記密閉容器に乾燥過熱水蒸気を導入して、分解後の有機物を無酸素若しくは、低酸素雰囲気下で加熱しながら攪拌し、有機物に含まれる水分を、気化して前記排気弁から排出することにより除去することを特徴とする。このため、加熱水蒸気で有機物を高圧・高温下で、分解処理した後に、乾燥加熱水蒸気で乾燥処理を行なうので、粗大な有機物であってもパウダー状に処理することが可能となる。
【００１６】
本発明の有機物処理方法を実現する最適な装置である請求項２に記載の発明は、内部を密閉／開放する排気弁が設けられた密閉容器と、前記密閉容器内に回転自在に軸支された攪拌羽根部材と、前記攪拌羽根部材に回転力を付与する回転力発生手段と、前記密閉容器または過熱装置に供給する加熱水蒸気を生成する水蒸気生成装置と、前記水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気をさらに加熱して、乾燥過熱水蒸気を生成し前記密閉容器内に供給する過熱装置と、を有することを特徴とする。このため、加熱水蒸気で有機物を高圧・高温下で、分解処理した後に、乾燥加熱水蒸気で乾燥処理を行なうので、粗大な有機物であってもパウダー状に処理することが可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、有機物を前記密閉容器内に投入後所定時間は、前記排気弁を閉塞した状態で、水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気を密閉容器に供給し、前記所定時間経過後は、排気弁を開放した状態で、過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を前記密閉容器に供給する制御を行なう制御手段を設けたことを特徴とする。このため、自動で有機物を処理することができるので、手間や人件費がかからない。
【００１８】
請求項４に記載の発明の過熱装置は、請求項２または請求項３に記載の発明において、水蒸気生成装置が生成した過熱水蒸気が導かれ、乾燥過熱水蒸気を排出する管体と、前記管体内に配設された発熱体と、前記管体の外側に配設された誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源装置とから構成され、前記誘導加熱コイルが発する交番磁束により、前記発熱体に渦電流を流して、前記発熱体を発熱させることにより、前記管体内を流通する水蒸気を、加熱して乾燥加熱水蒸気を生成するように構成した電磁誘導過熱式であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４に記載の発明において、攪拌羽根部材の支軸に、上記流路を設けるとともに、この蒸気流路から、密閉容器内に開放する蒸気吐出口を前記蒸気流路に形成し、水蒸気生成装置が生成する加熱水蒸気及び過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を、前記蒸気流路に供給して、前記蒸気吐出管から、密閉容器内に供給するように構成したことを特徴とする。このため、有機物を攪拌しながら、満遍なく、均一に、加熱蒸気や乾燥過熱水蒸気を供給することが可能となり、有機物の分解処理及び乾燥処理を促進し、短時間で且つ確実に行なうことが可能となる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５に記載の発明において、蒸気生成装置が生成する加熱蒸気及び過熱蒸気生成装置が生成する乾燥過熱水蒸気が流通する流路を、スイベルジョイントを介して攪拌羽根の支軸に設けられた蒸気流路に接続したことを特徴とする。このため、加熱水蒸気及び乾燥過熱水蒸気が漏出することなく、密閉容器に加熱水蒸気及び乾燥過熱水蒸気を確実に供給することができ、密閉容器を密閉した状態で、加熱水蒸気を供給した場合であっても、密閉容器内の圧力を高く加圧することが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜請求項６に記載の発明において、排気弁を主排気弁と従排気弁とから構成したことを特徴とする。このため、処理後の有機物を排出する際に、故障等により主排気弁が閉塞し、密閉容器内が常圧以上となること防止して、処理後の有機物が噴出することを防止することが可能となる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項２〜請求項７に記載の発明において、密閉容器の少なくとも下部の断面形状を半円形状にするとともに、当該半円中心に攪拌羽根部材の支軸を回転自在に取り付け、攪拌羽根部材の回転軸中心と、攪拌羽根部材の羽根先端までの寸法を、密閉容器の下部内面の曲率半径よりも僅かに小さい寸法にしたことを特徴とする。このため、密閉容器内に収納された有機物が、満遍なく、均一に攪拌され、当該有機物が全く攪拌されない部分が生じることや、有機物が、密閉容器の内壁面に固着することを防止することが可能となる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項２〜請求項８に記載の発明において、密閉容器の断面形状を円形状にしたことを特徴とする。このため、密閉容器に集中応力が作用することを防止し、密閉容器破損を防止するとともに、密閉容器の耐圧力を向上させることが可能となる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、密閉容器の両側端を膨出させたことを特徴とする。このため、密閉容器に集中応力が作用することを防止し、密閉容器破損を防止するとともに、密閉容器の耐圧力を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る有機物処理装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（有機物処理装置の構造）
図１に本発明の有機物処理装置１００の説明図を示す。本発明の有機物の処理装置１００は、主に密閉容器１、攪拌羽根部材２、水蒸気生成装置３、過熱装置４、回転力発生手段５とから構成されている。詳細に付いては、順次説明する。
【００２７】
密閉容器１は、本実施形態では、円筒形状で両端が閉塞された形状をしている。本実施形態では、さらに、密閉容器１の両側端を膨出させている。このように構成したのは、密閉容器１内を加圧した場合であっても、密閉容器１に集中応力が作用することを防止し、密閉容器１の破損を防止するとともに、密閉容器１の耐圧力を向上させるためである。密閉容器１の形状は、この形状に限定されないが、後述するように、攪拌羽根部材２で均一に攪拌するために、少なくとも、攪拌羽根部材２の回転軸中心よりも下側が半円形状であることが好ましい。
【００２８】
密閉容器１の上部には、密閉容器１の内外を連通する投入口１ａが形成されている。この投入口１ａには、投入口１ａを閉塞する蓋体１ｂが、開閉可能に取り付けられている。投入口１ａ及び蓋体１ｂの少なくとも一方には、パッキンが取り付けられ、蓋体１ｂを閉じた場合には、蓋体１ｂと投入口１ａとが密着して、密閉容器１の気密性が保たれるようになっている。有機物を密閉容器１内に投入する際には、蓋体１ｂを開けて、投入口１ａから、有機物を密閉容器１内に投入する。
【００２９】
密閉容器１の下部には、密閉容器の内外を連通する排出口１ｃが形成されている。この排出口１ｃには、排出口１ｃを閉塞する蓋体１ｄが、開閉可能に取り付けられている。排出口１ｃ及び蓋体１ｄの少なくとも一方には、パッキンが取り付けられ、蓋体１ｄを閉じた場合には、蓋体１ｄと排出口１ｃとが密着して、密閉容器１の気密性が保たれるようになっている。有機物の分解処理が終了し、当該処理物を密閉容器１から排出するには、蓋体１ｄを開けて、排出口１ｃから処理物を外部に排出する。
【００３０】
密閉容器１には、密閉容器１の内外を連通する、主排気管１１、従排気管１２が設けられている。主排気管１１には、主排気弁１３が設けられている。主排気弁１３は、主排気管１１を閉塞／開放するものである。従排気管１２には、従排気弁１４が設けられている。従排気弁１４は、従排気管１２を閉塞／開放するものである。本実施形態では、主排気弁１３及び従排気弁１４は、電磁弁である。
【００３１】
密閉容器１には、安全弁１６が設けられている。この安全弁１６は、密閉容器１が所定以上の圧力に達した場合に、開放して、密閉容器１が所定以上の圧力にならないようにするための弁である。なお、本実施形態では、安全弁１６は、１．８ＭＰａの圧力で作動して開放するようになっている。安全弁１６には、機械式、電磁式の両方が含まれる。
【００３２】
密閉容器１の両端の側板には、密閉容器１の内外を連通する支軸穴１ｆが形成されている。本実施形態では、支軸穴１ｆは、側板の中心に形成されている。この支軸穴１ｆには、軸受部材２０が取り付けられている。軸受部材２０は、ボールベアリング等の軸受と、パッキンを有している。密閉容器１の支軸穴１ｆ及び軸受部材２０を攪拌羽根部材２の支軸２ａが貫通して、攪拌羽根部材２が軸受部材２０に回転自在に取り付けられている。軸受部材２０のパッキンには、攪拌羽根部材２の支軸２ａが貫通して、密閉容器１の気密性が保たれるようになっている。
【００３３】
攪拌羽根部２は、支軸２ａと、この支軸２ａに放射状に植設された、羽根部２ｂとから構成されている。羽根部２ｂは、支軸２ａの長手方向に一定間隔をおいて、複数取り付けられている。隣接する羽根部２ｂは、支軸２ａの回転方向に所定角度をおいて、取り付けられている。本実施形態では、支軸２ａの回転中心から、羽根部２ｂの先端までの長さ寸法は、密閉容器１の下部内壁面の曲率半径よりも僅かに小さい寸法になっている。このように構成することにより、密閉容器１内に収納された有機物が、満遍なく、均一に攪拌され、当該有機物が全く攪拌されない部分が生じることや、有機物が密閉容器１の内壁面に固着することを防止している。
【００３４】
攪拌羽根部材２の支軸２ａの両端は、密閉容器１の両側方に配設された、ピローブロック２１で、回転自在に軸支されている。このように、ピローブロック２１でも、支軸２ａを軸支することにしたのは、軸受部材２０に過度な応力が作用して、軸受部材２０が破損することを防止するためである。
【００３５】
攪拌羽根部材２の支軸２ａの一端側には、攪拌羽根部材２に回転力を付与する、回転力発生手段５が設けられている。本実施形態では、回転力発生手段５は、電導モータ２６と、減速機２７とから構成されている。減速機２７から延びる回転軸２７ａと、攪拌羽根部材２の支軸２ａの一端は、チェーンカップリング等のカップリング部材２９で接続されている。
【００３６】
支軸２ａには、蒸気流路管２ｃが設けられている。本実施形態では、支軸２ａの一端から、支軸２ａ内に、蒸気流路管２ｃを配設し、密閉容器１内で、蒸気流路管２ｃを、支軸２ａの外側に出して、密閉容器１内では、蒸気流路管２ｃを支軸２ａの外周面に取り付けている。支軸２ａには、一定間隔をおいて、蒸気吐出管２ｄが取り付けられている。この蒸気吐出管２ｄは、一端が、蒸気流路管２ｃに連通し、他端が、密閉容器１内に開放している。このような構成により、蒸気流路管２ｃに供給された水蒸気は、蒸気吐出管２ｄから、密閉容器１内に吐出されるようになっている。なお、支軸２ａをパイプ形状にして、支軸２ａに、水蒸気が流通する流路にする構成にしても差し支えない。
【００３７】
水蒸気生成装置３は、ボイラー等で構成され、加熱水蒸気を精製するものである。この加熱水蒸気は、１００℃〜５００℃・０．７〜１ＭＰａの蒸気であり、乾燥蒸気及び飽和蒸気を含む。
【００３８】
図１に示されるように、水蒸気生成装置３には、配管３１が接続している。この配管３１に水蒸気生成装置３が生成した加熱水蒸気が供給されるようになっている。
【００３９】
配管３１には、配管３２と配管３３が接続している。言い換えると、配管３１はその先端で２分岐している。配管３２は、配管３４に接続している。配管３４は、スイベルジョイント４０を介して、蒸気流路管２ｃに接続している。このようにスイベルジョイント４０を使用することにより、加熱水蒸気及び乾燥過熱水蒸気が漏出することなく、回転する攪拌羽根部２の支軸２ａに設けられた蒸気流路管２ｃに加熱水蒸気及び乾燥過熱水蒸気を確実に供給することができ、後述するように、密閉容器１を密閉した状態で、加熱水蒸気を供給した場合であっても、密閉容器１内の圧力を高く加圧することが可能となる。
【００４０】
配管３２には、蒸気生成装置３側から順番に、圧力コントロール弁５１、圧力検出部５２、ストップ弁５３が設けられている。
【００４１】
圧力コントロール弁５１は、圧力コントロール弁５１の下流の配管３２の圧力、つまり、蒸気流路管２ｃの圧力を調整する弁である。
【００４２】
圧力検出部５２は、配管３２内の圧力を検出する装置である。
【００４３】
ストップ弁５３は、配管３２の流路を遮断する弁である。本実施形態では、ストップ弁５３は、電磁弁である。
【００４４】
配管３３の途中には、ストップ弁６２が設けられている。ストップ弁６２は、配管３３の流路を遮断する弁である。本実施形態では、ストップ弁６２は、電磁弁である。
【００４５】
配管３３は、セパレータ６１に接続している。セパレータ６１は加熱水蒸気と共に同伴される水滴や浮遊物を分離する装置である。セパレータ６１は、配管３５を介してスチームトラップ６３に接続している。セパレータ６１で分離された、水滴及び浮遊物は、配管３５内を流通して、スチームトラップ６３に導かれるようになっている。
【００４６】
スチームトラップ６３は、水蒸気を漏らさずに、水滴及び浮遊物のみを外部に排出する装置である。なお、本実施形態では、スチームトラップ６３が破損した場合に備えて、ストップ弁６４を配管３５に接続している。スチームトラップ６３が破損した場合には、ストップ弁６４を開放して、水滴及び浮遊物を外部に排出する。
【００４７】
セパレータ６１と過熱装置４とは、配管３６を介して接続している。配管には、セパレータ６１側から順番に、減圧弁６６、圧力検出部６７、ストップ弁６８が設けられている。
【００４８】
減圧弁６６は、過熱装置４に供給される加熱水蒸気の圧力を減圧する装置である。本実施形態では、加熱水蒸気を０．１〜０．３ＭＰａに減圧している。このように、減圧弁で、加熱水蒸気を減圧するのは、過剰な水分が過熱装置４に供給されることを防止するためである。
【００４９】
圧力検出部６７は、配管３６内の圧力を検出する装置である。
【００５０】
ストップ弁６８は、配管３６の流路を遮断し、過熱装置４に供給される加熱水蒸気を遮断する弁である。
【００５１】
過熱装置４は、加熱水蒸気をさらに加熱して、多大な潜熱を与えて、乾燥過熱水蒸気を生成する装置である。ここで、乾燥過熱水蒸気とは、乾き度が１００％である蒸気（飽和液を含まない蒸気、つまり、全てが気相の蒸気）である。乾燥過熱水蒸気生成のための過熱装置４の前段にセパレータ６１を設けて、水滴を除去することにしたので、過剰な水分が過熱装置４に供給されないようになっている。本実施形態では、１１０℃〜５００℃・０．１〜０．３ＭＰａの乾燥過熱水蒸気を生成する。過熱装置４は、電磁誘導加熱式、電熱線加熱式、化石燃料を使用したバーナー加熱式が含まれる。本発明では、過熱装置４は、電磁誘導加熱式であることが好ましい。
【００５２】
電磁誘導加熱式の過熱装置４は、管体、発熱体、誘導加熱コイル、高周波電源装置とから構成されている。発熱体は、金属薄板を多数積層したものや、多孔質のセラミックス表面に金属層を形成したものであり、体積に比べて表面積が著しく大きいものである。この発熱体は、管体内部に配設されている。誘導加熱コイルは、管体の外部に配設されている。高周波電源装置は、誘導加熱コイルに高周波電流を供給するものである。電磁誘導加熱コイルに、高周波電流を流すと、誘導加熱コイルから交番磁束が発生し、発熱体に渦電流が流れ、発熱体に流れる渦電流の電気抵抗熱により、発熱体が発熱する。発熱体は、１２０℃まで加熱することが可能となっている。前述したように、発熱体の表面積は大きいので、管体を流通する加熱水蒸気が接触する面積が大きく、瞬時に加熱されて、乾燥過熱水蒸気が生成される。また、発熱体は、表面積に対して体積が小さいので、熱容量が小さく、このために、発熱体を瞬時に昇温・降温させることができ、前述したように、発熱体の表面積は大きいので、過熱装置４で生成する乾燥過熱水蒸気の温度を瞬時に、昇温・降温することができ、温度制御が容易である。
【００５３】
過熱装置４は、配管３７を介して配管３４に接続している。配管３７の途中には、ストップ弁６９が設けられている。配管３７の流路を遮断し、配管３４（つまり蒸気流路管２ｃ）に供給される乾燥過熱水蒸気を遮断する弁である。
【００５４】
８０は、制御装置であり、水蒸気生成装置３、過熱装置４、主排気弁１３、従排気弁１４、電導モータ２６、圧力コントロール弁５１、ストップ弁５３、ストップ弁６２、ストップ弁６４、ストップ弁６８、ストップ弁６９を集中制御するものである。
【００５５】
（本発明の有機物の処理方法）
以下、本発明の有機物の処理方法について、説明をする。まず、蓋体１ｂを開けて、投入口１ａから分解処理する有機物を投入する。本発明の有機物処理装置で分解処理される有機物には、木質バイオマス、畜糞、下水汚泥、都市ごみ、生ごみ、家畜や魚の骨・内臓、樹脂製注射器等の石油由来のプラスチック、ＲＰＦ等、一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物や、エビ・蟹の殻や穀物等の有機物を含む。つまり、金属、セラミックス（ガラス、陶器等を含む広義のセラミックス）以外のものである。
【００５６】
次に、主排気弁１３及び従排気弁１４を閉じて、密閉容器１を完全に密閉した状態（器気密状態）にする。また、ストプ弁６２及びストップ弁６９を閉じて、水蒸気生成装置３が生成する加熱水蒸気が、配管３４から蒸気流路管２ｃに流れるような流路を形成する。この状態で、電導モータ２６を作動させて、攪拌羽根部材２を回転させ、更に、水蒸気生成装置３を作動させて、加熱水蒸気を蒸気流路管２ｃに供給する。すると、蒸気吐出管２ｄから、加熱水蒸気が密閉容器１内に吐出する。密閉容器１内は、密閉されているので、密閉容器１内の圧力は、安全弁１６が作動する圧力まで高くなる。なお、本実施形態では、安全弁１６は、１．８ＭＰａで作動するようになっている。安全弁１６が作動すると、安全弁１６から水蒸気と同伴して、密閉容器１内の空気が外部に排出される。このため、密閉容器１内は、低酸素若しくは無酸素雰囲気になる。
【００５７】
密閉容器１は、１４０℃〜１８０℃の高温、１．８ＭＰａの高圧（大気圧の１８倍）になる。密閉容器１内の有機物は、加熱水蒸気が有している潜熱及び顕熱により加熱される。高温高圧下で有機物は、羽根部２ｂで攪拌されて、分解される。密閉容器１内は、高温高圧であるので、亜臨界水が生成され、この亜臨界水の水熱反応により、有機物が溶解・加水分解され、例えば、セルロースやデンプンがブドウ糖に、タンパク質がアミノ酸に分解されて、低分子化し、固形分が液状化される。このため、牛の頭等の大型の有機物であっても、分解することができる。前記したように密閉容器１内は低酸素若しくは無酸素状態であるので、密閉容器１内の有機物が酸化することがない。分解処理中の有機物は、羽根部２ｂで攪拌されるので、当該有機物が、満遍なく、均一に分解処理される。処理する有機物の性状や量にもよるが、１０分〜１時間の間、攪拌しながら、有機物を分解処理する。
【００５８】
有機物が十分に分解した場合には、主排気弁１３を開放して、密閉容器１内を略常圧（大気圧）にする。さらに、ストップ弁５３を閉じるとともに、ストップ弁６２、ストップ弁６８及びストップ弁６９を開放して、水蒸気生成装置３から、配管３１、配管３３、配管３６、過熱装置４、配管３７、配管３４、蒸気流路管２ｃに連通する流路が形成される。電導モータ２６を作動させて、攪拌羽根部材２を回転させる。更に、水蒸気生成装置３を作動させて、加熱水蒸気を過熱装置４に供給する。過熱装置４で生成された乾燥過熱水蒸気は、蒸気流路管２ｃに流入し、蒸気吐出管２ｄから、密閉容器１内に吐出される。
【００５９】
主排気弁１３は、開放しているが、連続的に乾燥過熱水蒸気が蒸気吐出管２ｄから、密閉容器１内に吐出されるので、主排気弁１３から、外気が密閉容器１内に侵入することがなく、密閉容器１内は、低酸素若しくは無酸素雰囲気状態が維持される。
【００６０】
分解された有機物は乾燥過熱水蒸気が有している、多大な潜熱により加熱され、分解された有機物に含まれる水分が、気化し、主排気管１１から排出される。前記したように密容器１内は、低酸素若しくは無酸素雰囲気状態であるので、乾燥処理中の有機物が酸化することがない。乾燥処理中の有機物は、羽根部２ｂで攪拌されるので、当該有機物が満遍なく、均一に乾燥処理される。処理する有機物の性状や量にもよるが、１０分〜１時間の間、攪拌しながら、有機物を乾燥処理する。
【００６１】
有機物が十分に乾燥処理され、有機物の処理が終了した場合には従排気弁１４を開放してから、蓋体１ｄを開けて、処理後の有機物を、排出口１ｃから排出する。このように従排気弁１４を開放してから、蓋体１ｄを開けることにしたのは、故障等により主排気弁１３が閉塞し、密閉容器１内が常圧以上の状態で、蓋体１ｄを開けると、排出口１ｃから、勢い良く処理後の有機物が噴出して、危険だからである。
【００６２】
なお、本実施形態では、蓋体１ｄを開放した状態で、攪拌羽根部材２を回転し続けて、処理後の有機物を、排出口１ｃから排出することにしている。
【００６３】
本発明では、加熱蒸気や乾燥過熱水蒸気を支軸２ａに取り付けた蒸気吐出管２ｄから密閉容器１内に吐出することにしたので、有機物を攪拌しながら、満遍なく、均一に加熱蒸気や乾燥過熱水蒸気を供給することが可能となり、有機物の分解処理及び乾燥処理を促進し、短時間で且つ確実に行なうことが可能となる。
【００６４】
本発明の有機物処理装置１００で処理された、有機物は、パウダー状であり、また、低分子化しているので、吸湿することがない。これは、処理後の有機物が、大気中の水分を吸水しない方が安定な状態に、有機物の組成が変化しているからである。本発明の有機物の処理装置１００で処理した有機物の含水率は、５０％〜５％となっていて、吸湿することなく、低含水率に状態が維持されるので、微生物が活動することができず、処理後の有機物が、発酵や腐敗することがない。このため、従来、肥料としてしか使用することができなかった、生ごみを処理した場合には家畜の飼料として使用することができ、特別なストックヤードでなくても、長期保存することが可能となる。
【００６５】
魚を解体した後に排出される、魚の頭・骨・内蔵を、本発明の有機物処理装置１００で処理した場合には、パウダー状になり、稚魚のえさとして使用することができる。
【００６６】
また、エビや蟹等の甲殻類の殻を、本発明の有機物処理装置１００で処理した場合には、パウダー状になりアミノ酸等人体に有益な栄養素を多量に含む健康食品を生成することが可能となる。
【００６７】
以上、現時点において最も、実践的であり、且つ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う有機物処理方法及び有機物処理装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【００６８】
１ 密閉容器
１ａ 投入口
１ｂ 蓋体
１ｃ 排出口
１ｄ 蓋体
１ｆ 支軸穴
２ 攪拌羽根部材
２ａ 支軸
２ｂ 羽根部
２ｃ 蒸気流路管
２ｄ 蒸気吐出管
３ 水蒸気生成装置
４ 過熱装置
５ 回転力発生手段
１１ 主排気管
１２ 従排気管
１３ 主排気弁
１４ 従排気弁
１６ 安全弁
２０ 軸受部材
２１ ピローブロック
２６ 電動モータ
２７ 減速機
２９ カップリング部材
３１ 配管
３２ 配管
３３ 配管
３４ 配管
３５ 配管
３６ 配管
３７ 配管
４０ スイベルジョインント
５１ 圧力コントロール弁
５２ 圧力検出部
５３ ストップ弁
６１ セパレータ
６２ ストップ弁
６３ スチームトラップ
６４ ストップ弁
６６ 減圧弁
６７ 圧力検出部
６８ ストップ弁
６９ ストップ弁
８０ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を、排気弁が設けられた密閉容器に収納し、排気弁を閉じた状態で密閉容器に加熱水蒸気を導入し、有機物を加圧・加熱しながら攪拌して分解し、
排気弁を開放して、密閉容器内を略常圧にした状態で、密閉容器に乾燥過熱水蒸気を導入して、分解後の有機物を無酸素若しくは、低酸素雰囲気下で加熱しながら攪拌し、有機物に含まれる水分を、気化して排気弁から排出することにより除去することを特徴とする有機物処理方法。
【請求項２】
内部を密閉／開放する排気弁が設けられた密閉容器と、
密閉容器内に回転自在に軸支された攪拌羽根部材と、
攪拌羽根部材に回転力を付与する回転力発生手段と、
密閉容器または過熱装置に供給する加熱水蒸気を生成する水蒸気生成装置と、
水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気をさらに加熱して、乾燥過熱水蒸気を生成し密閉容器内に供給する過熱装置と、
を有することを特徴とする有機物処理装置。
【請求項３】
有機物を密閉容器内に投入後所定時間は、排気弁を閉塞した状態で、水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気を密閉容器に供給し、所定時間経過後は、排気弁を開放した状態で、過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を密閉容器に供給する制御を行なう制御手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の有機物処理装置。
【請求項４】
過熱装置は、
水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気が導かれ、乾燥過熱水蒸気を排出する管体と、
管体内に配設された発熱体と、
管体の外側に配設された誘導加熱コイルと、
誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源装置とから構成され、
誘導加熱コイルが発する交番磁束により、発熱体に渦電流を流して、発熱体を発熱させることにより、管体内を流通する水蒸気を、加熱して乾燥加熱水蒸気を生成するように構成した電磁誘導加熱式であることを特徴とする請求項２または３記載の有機物処理装置。
【請求項５】
攪拌羽根部材の支軸に、蒸気流路を設けるとともに、この蒸気流路から、密閉容器内に開放する蒸気吐出口を蒸気流路に形成し、
水蒸気生成装置が生成する加熱水蒸気及び過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を、蒸気流路に供給して、蒸気吐出管から、密閉容器内に供給するように構成したことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の有機物処理装置。
【請求項６】
蒸気生成装置が生成する加熱蒸気及び過熱蒸気生成装置が生成する乾燥過熱水蒸気が流通する流路を、スイベルジョイントを介して、攪拌羽根の支軸に設けられた蒸気流路に接続したことを特徴とする請求項５記載の有機物処理装置。
【請求項７】
排気弁を主排気弁と従排気弁とから構成したことを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の有機物処理装置。
【請求項８】
密閉容器の少なくとも下部の断面形状を半円形状にするとともに、当該半円中心に攪拌羽根部材の支軸を回転自在に取り付け、
攪拌羽根部材の回転軸中心と、攪拌羽根部材の羽根先端までの寸法を、密閉容器の下部内面の曲率半径よりも僅かに小さい寸法にしたことを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の有機物処理装置。
【請求項９】
密閉容器の断面形状を円形状にしたことを特徴とする請求項２ないし８のいずれかに記載の有機物処理装置。
【請求項１０】
密閉容器の両側端を膨出させたことを特徴とする請求項９記載の有機物処理装置。
【請求項１】
有機物を、排気弁が設けられた密閉容器に収納し、排気弁を閉じた状態で密閉容器に加熱水蒸気を導入し、有機物を加圧・加熱しながら攪拌して分解し、
排気弁を開放して、密閉容器内を略常圧にした状態で、密閉容器に乾燥過熱水蒸気を導入して、分解後の有機物を無酸素若しくは、低酸素雰囲気下で加熱しながら攪拌し、有機物に含まれる水分を、気化して排気弁から排出することにより除去することを特徴とする有機物処理方法。
【請求項２】
内部を密閉／開放する排気弁が設けられた密閉容器と、
密閉容器内に回転自在に軸支された攪拌羽根部材と、
攪拌羽根部材に回転力を付与する回転力発生手段と、
密閉容器または過熱装置に供給する加熱水蒸気を生成する水蒸気生成装置と、
水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気をさらに加熱して、乾燥過熱水蒸気を生成し密閉容器内に供給する過熱装置と、
を有することを特徴とする有機物処理装置。
【請求項３】
有機物を密閉容器内に投入後所定時間は、排気弁を閉塞した状態で、水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気を密閉容器に供給し、所定時間経過後は、排気弁を開放した状態で、過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を密閉容器に供給する制御を行なう制御手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の有機物処理装置。
【請求項４】
過熱装置は、
水蒸気生成装置が生成した加熱水蒸気が導かれ、乾燥過熱水蒸気を排出する管体と、
管体内に配設された発熱体と、
管体の外側に配設された誘導加熱コイルと、
誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源装置とから構成され、
誘導加熱コイルが発する交番磁束により、発熱体に渦電流を流して、発熱体を発熱させることにより、管体内を流通する水蒸気を、加熱して乾燥加熱水蒸気を生成するように構成した電磁誘導加熱式であることを特徴とする請求項２または３記載の有機物処理装置。
【請求項５】
攪拌羽根部材の支軸に、蒸気流路を設けるとともに、この蒸気流路から、密閉容器内に開放する蒸気吐出口を蒸気流路に形成し、
水蒸気生成装置が生成する加熱水蒸気及び過熱装置が生成する乾燥過熱水蒸気を、蒸気流路に供給して、蒸気吐出管から、密閉容器内に供給するように構成したことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の有機物処理装置。
【請求項６】
蒸気生成装置が生成する加熱蒸気及び過熱蒸気生成装置が生成する乾燥過熱水蒸気が流通する流路を、スイベルジョイントを介して、攪拌羽根の支軸に設けられた蒸気流路に接続したことを特徴とする請求項５記載の有機物処理装置。
【請求項７】
排気弁を主排気弁と従排気弁とから構成したことを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の有機物処理装置。
【請求項８】
密閉容器の少なくとも下部の断面形状を半円形状にするとともに、当該半円中心に攪拌羽根部材の支軸を回転自在に取り付け、
攪拌羽根部材の回転軸中心と、攪拌羽根部材の羽根先端までの寸法を、密閉容器の下部内面の曲率半径よりも僅かに小さい寸法にしたことを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の有機物処理装置。
【請求項９】
密閉容器の断面形状を円形状にしたことを特徴とする請求項２ないし８のいずれかに記載の有機物処理装置。
【請求項１０】
密閉容器の両側端を膨出させたことを特徴とする請求項９記載の有機物処理装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−９１０１５（Ｐ２０１３−９１０１５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３５２０（Ｐ２０１１−２３３５２０）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（５１１２５８１０１）
【出願人】（５１１２５８１４５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（５１１２５８１０１）
【出願人】（５１１２５８１４５）
【Ｆターム（参考）】
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