生ゴミ処理装置
【課題】簡便で確実に生ゴミの処理中および処理後の臭いを低減できる微生物分解方式の生ゴミ処理装置を提案することを目的とする。
【解決手段】生ゴミ８を収納し処理する密閉構造の処理槽７と、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成されるとともに処理槽７内と連通して設けた酸素ポンプ１と、処理槽７に設け内部空気を排出する排気孔４とを有し、生ゴミ８を微生物分解するときに必要な酸素を酸素ポンプ１によって外気から処理槽７へ取り入れ、酸素を取り入れることによって処理槽７内部で高まった圧力を排気孔４から排気として外へ排出するようにしたものである。これによって、生ゴミ８を微生物分解させるのに必要最小限の量の空気（酸素）しか用いないので、外へ出る臭いガスの量も理論上最小限となる。したがって、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になる。
【解決手段】生ゴミ８を収納し処理する密閉構造の処理槽７と、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成されるとともに処理槽７内と連通して設けた酸素ポンプ１と、処理槽７に設け内部空気を排出する排気孔４とを有し、生ゴミ８を微生物分解するときに必要な酸素を酸素ポンプ１によって外気から処理槽７へ取り入れ、酸素を取り入れることによって処理槽７内部で高まった圧力を排気孔４から排気として外へ排出するようにしたものである。これによって、生ゴミ８を微生物分解させるのに必要最小限の量の空気（酸素）しか用いないので、外へ出る臭いガスの量も理論上最小限となる。したがって、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般家庭や飲食店などから排出される生ゴミを微生物分解して処理する生ゴミ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の生ゴミ処理装置には、生ゴミを粉砕して水とともにそのまま下水へ流すディスポーザや、生ゴミを焼却あるいは乾燥して減量化するもの、大鋸屑などと混合して微生物分解して減量化するものなどがある。
【０００３】
このなかでディスポーザは、環境の水質を悪化させる問題があり実際的ではない。その他の生ゴミ処理装置は処理中および処理後の臭いが問題であるという実用的な課題があった。
【０００４】
そのために、生ゴミを乾燥させる生ゴミ処理装置として、乾燥中に新鮮な空気を乾燥室へ送り込むことで、乾燥した処理後の生ゴミの臭いを低減させるもの（例えば、特許文献１参照）、乾燥中の臭気ガスを触媒酸化により脱臭させるもの（例えば、特許文献２参照）などがあり、微生物分解する生ゴミ処理装置としては、活性炭などで脱臭するもの（例えば、特許文献３参照）、触媒酸化で脱臭させるもの（例えば、特許文献４参照）などがある。
【特許文献１】特許第３３３６７３７号公報
【特許文献２】特許第３２４１０３７号公報
【特許文献３】特許第２８８１４２９号公報
【特許文献４】特開平１０−１８０２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のいずれの手段も完璧な脱臭手段とは言えず、臭いの問題は残されたままであった。なぜなら、乾燥方式は乾燥させるために多量の空気を必要とし、また微生物方式も微生物分解のための多量の空気を必要とし、その使われた空気に臭いが加わって大量の臭いガスとなるので、そのような大量の臭いガスを脱臭するには簡便な脱臭手段では能力不足になってしまうという問題があった。
【０００６】
特に、特許文献１参照のように乾燥室に新鮮な空気を送り込んで常に臭いを換気しても、乾燥に必要な熱によって、空気中の酸素と生ゴミの有機物が反応し、酸化物やその重合物が常に生成され、臭いの源になる物質は減ることは無く、脱臭効果としては小さいものであった。
【０００７】
また、特許文献２参照のように触媒による酸化を行う場合、乾燥中の臭気ガスには多量の水分が含まれており、このようなガスを酸化するためには触媒を高温に保つ必要があるか、体積の大きい触媒が必要であって、コスト要求の高い方式であった。
【０００８】
また、特許文献３、４参照のように一般的な脱臭方法を用いても、上記のように大量に臭いガスが発生する限り、簡便な脱臭装置では脱臭しきれず、大きい吸着材か触媒が必要となりコスト要求の高い手段であった。
【０００９】
このように、従来の手段では、生ゴミを処理することにおいて、その処理中および処理後の臭いの問題を解決するには必ずしも満足のいく方式とは言えなかった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、簡便で確実に生ゴミの処理中および処理後の臭いを低減できる微生物分解方式の生ゴミ処理装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の生ゴミ処理装置は、生ゴミを収納し処理する密閉構造の処理槽と、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成されるとともに前記処理槽内と連通して設けた酸素ポンプと、前記処理槽に設け内部空気を排出する排気孔とを有し、生ゴミを微生物分解するときに必要な酸素を前記酸素ポンプによって外気から前記処理槽へ取り入れ、酸素を取り入れることによって処理槽内部で高まった圧力を前記排気孔から排気として外へ排出するようにしたものである。
【００１２】
これによって、生ゴミを微生物分解させるのに必要最小限の量の空気（酸素）しか用いないので、外へ出る臭いガスの量も理論上最小限となる。したがって、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になり、より使い勝手の良い生ゴミ処理装置が実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の生ゴミ処理装置は、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になり、より使い勝手の良い生ゴミ処理装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、生ゴミを収納し処理する密閉構造の処理槽と、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成されるとともに前記処理槽内と連通して設けた酸素ポンプと、前記処理槽に設け内部空気を排出する排気孔とを有し、生ゴミを微生物分解するときに必要な酸素を前記酸素ポンプによって外気から前記処理槽へ取り入れ、酸素を取り入れることによって処理槽内部で高まった圧力を前記排気孔から排気として外へ排出するようにした生ゴミ処理装置としたものである。これによって、生ゴミを微生物分解させるのに必要最小限の量の空気（酸素）しか用いないので、外へ出る臭いガスの量も理論上最小限となる。したがって、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になり、より使い勝手の良い生ゴミ処理装置が実現できる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明において、排気孔に連通して脱臭手段を備えたことにより、少ない臭いガス量を脱臭手段でさらに低減させることができる。また、処理中の臭いが低減されているということは、脱臭に負担がかからないので、より低温で作動する。つまりエネルギー要求が少ない、また小さい触媒で済むなど、コストのかからない脱臭が期待できる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明において、排気孔に連通して排気ファンを備えたことにより、処理槽内が負圧になり、臭いが排気孔以外から漏れることがほとんどなくなり、臭いガスは脱臭手段によって脱臭される収率が高くなり脱臭効果が増すことになる。
【００１７】
第４の発明は、特に、第１〜第３の発明のいずれか１つの発明において、処理槽に内部の水蒸気を凝縮する凝縮手段を備えたことにより、凝縮水には水溶性の臭いガスが溶解するので、それだけ臭いガス量が減ることになり脱臭効果がさらに増すのである。
【００１８】
第５の発明は、特に、第１〜第４の発明のいずれか１つの発明において、酸素ポンプは処理槽内の酸素濃度を検知する酸素センサ機能を併せ持つ構成であり、この酸素ポンプによって検知された処理槽内の酸素濃度の増減量から酸素ポンプによる処理槽内への酸素の移動量を決定するようにしたものである。電圧印加することで酸素を運ぶことのできる酸素ポンプは、一定電圧のもと、酸素濃度により流れる限界電流値が決定される。つまり、酸素を処理槽内へ運ぶ時とは逆の電圧を印加すれば、処理槽内の酸素濃度を検知することが可能である。したがって、処理槽内の酸素濃度がわかれば、その酸素濃度の減少の程度がわかり、微生物分解に使われる時間あたりの酸素量が把握できる。そうすると、必要な量だけ酸素を運ぶように制御すれば、エネルギーを効率的に使うことができる。一方、必要な量だけ酸素を運ぶということは、必要最小限のガスだけが排気孔から排気されることになるので、臭いガスの量も最小に抑えることが可能となってくるのである。
【００１９】
第６の発明は、特に、第１〜第５の発明のいずれか１つの発明において、酸素ポンプは処理槽内部の酸素を排出する機能を併せ持つ構成であり、処理槽内部の酸素濃度を減らして生ゴミを嫌気状態にし、嫌気性微生物処理を行うことができるようにしたものである。酸素を用いた微生物分解、つまり好気性分解では生ゴミを完全に分解することは困難である。これは生ゴミのもととなる食物にセルロースやリグニンなど好気的に分解できないものもあるからである。しかし酸素の少ない嫌気的な状態にすると、それら難分解性の成分も分解できる微生物が発現し、分解することになるので、酸素ポンプによって処理槽内部の酸素を排出すれば、内部が嫌気状態となり、嫌気性分解がすすむ。このように好気と嫌気の多様な分解を促進させてやれば、生ゴミは完全に分解されやすくなり、臭気の発生しにくい状態を維持できるのである。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態）
図は、本発明の実施の形態における生ゴミ処理装置を示すものである。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態における生ゴミ処理装置は、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成される酸素ポンプ１を有するものである。生ゴミ処理装置の全体構成は、大きくは、蓋部２と、この蓋部２を開閉自在に設けた生ゴミ収納部３とで構成されている。蓋部２を施した状態では生ゴミ収納部３内は密閉構造となっている。そして、蓋部２には、酸素ポンプ１と、装置の内部空気を排出する排気孔４と、排気孔４と連通し排気に含まれる臭気ガスを脱臭する脱臭手段５と、同様に排気孔４と連通し排気を強制的に行う排気ファン６が設けられている。
【００２３】
生ゴミ収納部３は、その内部に、生ゴミ８を収納し処理する処理槽７があり、この中で生ゴミ８が微生物分解を受ける。処理槽７は蓋部２と生ゴミ収納部３により密閉構造となっている。また、処理槽７には、内部の生ゴミ８を撹拌させるための撹拌羽根９と撹拌軸１０があり、それらを駆動させるモータ１１は処理槽７の外部（生ゴミ収納部３の外）に設置されている。
【００２４】
生ゴミ収納部３の外部横には、凝縮手段１２が配置されており、これは内部にファンを備え、生ゴミ収納部３を送風で冷やすことによって生ゴミ収納部３内部の水蒸気を凝縮するものであり、凝縮した水は生ゴミ収納部３下部の水槽１３へ貯まる構成となっている。
【００２５】
図２において、酸素ポンプ１の筐体内部には、電圧印加により酸素イオンが移動する、酸素イオン導電性の電解質１４を設け、その表裏に外気と接する電極側として第一電極１５、内気と接する電極側として第二電極１６を形成し、支持体１７は電解質１４を保持し、外気と内気を仕切る構成としている（各電極１５、１６に電圧を印加するリード線、電源、制御回路などは省略して図示していない）。
【００２６】
第一電極１５の近傍には加熱ヒータ１８（ヒータ用電源も図示せず）を支持し、これによって各電極１５、１６や電解質１４を加熱する。各電極１５、１６、支持体１７および加熱ヒータ１８は酸素ポンプ１の筐体内部で断熱材１９に囲まれている。
【００２７】
電解質１４は、酸素イオン導電性を有する金属酸化物であり、イットリア安定化ジルコニアなどの汎用的な固体電解質でも良いが、ランタンとガリウムを組成に持つランタンガレート系のペロブスカイト型酸化物がより好ましい。特に、輸率が１．０に近づくように他の金属を添加したものが好ましい。本実施の形態では、ストロンチウムとマグネシウムを添加して焼結させたランタンガレートを、直径３０ｍｍ、厚み０．２ｍｍに加工して用いる。第一電極１５と第二電極１６には、白金や銀などの貴金属、サマリウムとコバルトからなる金属酸化物などを用いる。これら電極１５、１６は、スクリーン印刷による塗布や蒸着、スパッタリングによって形成する。本実施の形態では、サマリウムとコバルトを組成とした電極を、スクリーン印刷によって直径２６ｍｍ、厚み１０〜２０μｍとなるよう成形した。
【００２８】
また、加熱ヒータ１８は、ステンレス線をマイカ枠に巻いて加工されている。そして断熱材１９は、シリカの粉末を充填して形成された多孔体で、通気性と断熱性を併せ持つものである。したがって、酸素ポンプ１の筐体上部に設けた通気孔２０から入ってくる空気は断熱材１９を通過できる構成である。
【００２９】
次に、本実施の形態における生ゴミ処理装置の動作について説明する。
【００３０】
まず、使用者は、蓋部２を開け、内部の処理槽７に生ゴミを投入し蓋部２を閉める。すると、図示していない制御回路が働き、モータ１１が間欠的に動作し、撹拌軸１０、撹拌羽根９を回転させ、生ゴミ８をかき混ぜる。処理槽７にはあらかじめオガクズなどが入っており、生ゴミ８はオガクズとともに撹拌され、自然に付着していた微生物によって分解される。
【００３１】
この微生物分解に必要な酸素は酸素ポンプ１によって外気から運ばれてくる。酸素ポンプ１の動作については図２をもとに説明する。
【００３２】
まず、加熱ヒータ１８によって電解質１４と第一電極１５と第二電極１６を６００℃程度に加熱する。図示していない電源回路によって第一電極１５を負極、第二電極１６を正極に電圧を印加すると、酸素が第一電極１５上で吸着乖離し、第一電極１５から電子を受け取り、酸素イオンとして電解質１４に取り込まれる。そして印加された電圧による電界によって第二電極１６まで移動する。移動した酸素イオンは第二電極１６で電子を離して酸素分子となり、装置内部に排出される。
【００３３】
一般的に、標準的な家庭で１日に発生する生ゴミは約１ｋｇとされている。このうち８０％は水分であり、残り２００ｇは有機性の固形分である。食物由来の有機物の炭素含有量は約５０％なので、１００ｇが炭素である。この炭素を微生物分解によって炭酸ガスに分解する場合、必要となる酸素は、Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２であるから、炭素と同じモル数を要する。すなわち、１００／１２＝８．３３モルであるので、体積にすると、約２００Ｌの酸素ガスが必要であり、空気でまかなう場合は約１０００Ｌ必要となってくる。
【００３４】
ここで、本実施の形態では、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成される酸素ポンプ１を有しているので、約２００Ｌ分の酸素のみが密閉された処理槽７へ送られ、排気孔４より２００Ｌだけが排気されることになる。空気を送り込む場合の１／５だけですむので、排気ガスも１／５となり、それだけ臭いガスの量が少なくなるのである。
【００３５】
具体的には、加熱ヒータ１８への入力電力を約５０Ｗ、各電極１５、１６への電圧を２０Ｖとすると、前述したように生ゴミ１ｋｇ分を１日で分解させる酸素量２００Ｌを移動させるのに十分な能力、１分当り３Ｌの酸素移動量を持たせることができる。
【００３６】
このようにして、酸素が酸素ポンプ１を通って装置内部に入り、処理槽７内の微生物分解に用いられ、二酸化炭素となる。
【００３７】
一方、排気ファン６は１分当り３Ｌと、ほぼ同じ量だけ内部の空気を、排気孔４を通して排気している。この排気に含まれた臭い成分は、脱臭手段５で脱臭される。
【００３８】
脱臭手段５は、例えば、内部にハニカム形状のセラミック担体に白金触媒を担持させたものが効果的であり、このハニカム形状で白金触媒を担持させたセラミック担体を加熱することによって、セラミック担体を通過する臭気成分は触媒酸化され無臭化する。ここを通過するガスは可能な限り少なくしているので脱臭手段５にかかる負担は軽くなっている。
【００３９】
微生物分解時および生ゴミ８が乾燥することによって、水蒸気も発生する。この水蒸気は、凝縮手段１２内部のファンにより、その近傍の生ゴミ収納部３の壁面を冷やすので、その内壁面に水蒸気が凝縮する。この凝縮した水は下部へ流れ落ち、水槽１３へ貯まる構成である。
【００４０】
このとき、臭い成分もこの凝縮水へ溶解するので、さらに臭気成分が減り、脱臭手段５への負担はさらに軽くなるのである。凝縮水は使用者が水槽１３から適宜な方法で捨てればよい。
【００４１】
また、酸素ポンプ１は酸素センサの機能併せ持つものである。図示していない電源回路によって今度は逆に、第一電極１５を正極、第二電極１６を負極に電圧を印加すると、装置内部の酸素を外気へと運ぶことになる。このとき、定電圧時の電流量を測定すれば、電流量は第二電極１６周辺の酸素濃度に相関があるので、装置内部の酸素濃度が把握できることになる。
【００４２】
例えば、２９分酸素を外気から取り入れ、１分だけ印加電圧を反転し、内部の酸素検知を行い、酸素濃度の増減を３０分毎に測定していく。もし、酸素濃度が増加傾向にあれば、電流量を減らすか取り入れる時間を減らすなどして、酸素濃度を調節し、微生物が要求する酸素量だけを供給することが可能となるのである。このとき、排気ファン６もそれに応じて、その排気量を調節するとなお良い。
【００４３】
こうすることによって、最小限の酸素を外気から取り入れることになるので、排気される空気の量も最小限となり、その分、臭いの問題も減ることになる、あるいは脱臭手段５の負担を軽くすることができるのである。
【００４４】
このように供給酸素量を調節していくと、生ゴミ８がほぼ好気的に分解され尽くしたことになる。このとき、酸素ポンプ１への印加電圧を反転し、今度は逆に内部の酸素を追い出す制御にすれば、嫌気的な微生物分解も可能となる。
【００４５】
嫌気的な微生物分解は、好気的な微生物分解にできない難分解性の有機物を分解できるので、生ゴミ８の分解はさらに進むのである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる生ゴミ処理装置は、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になり、より使い勝手の良い生ゴミ処理装置が実現できるので、一般家庭や飲食店などから排出される生ゴミを微生物分解して処理する生ゴミ処理装置に適用できるとともに、微生物分解を行う廃水処理などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態における生ゴミ処理装置の縦断面図
【図２】同生ゴミ処理装置に用いた酸素ポンプの縦断面図
【符号の説明】
【００４８】
１ 酸素ポンプ
４ 排気孔
５ 脱臭手段
６ 排気ファン
７ 処理槽
８ 生ゴミ
１２ 凝縮手段
１４ 電解質
１５ 第一電極
１６ 第二電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般家庭や飲食店などから排出される生ゴミを微生物分解して処理する生ゴミ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の生ゴミ処理装置には、生ゴミを粉砕して水とともにそのまま下水へ流すディスポーザや、生ゴミを焼却あるいは乾燥して減量化するもの、大鋸屑などと混合して微生物分解して減量化するものなどがある。
【０００３】
このなかでディスポーザは、環境の水質を悪化させる問題があり実際的ではない。その他の生ゴミ処理装置は処理中および処理後の臭いが問題であるという実用的な課題があった。
【０００４】
そのために、生ゴミを乾燥させる生ゴミ処理装置として、乾燥中に新鮮な空気を乾燥室へ送り込むことで、乾燥した処理後の生ゴミの臭いを低減させるもの（例えば、特許文献１参照）、乾燥中の臭気ガスを触媒酸化により脱臭させるもの（例えば、特許文献２参照）などがあり、微生物分解する生ゴミ処理装置としては、活性炭などで脱臭するもの（例えば、特許文献３参照）、触媒酸化で脱臭させるもの（例えば、特許文献４参照）などがある。
【特許文献１】特許第３３３６７３７号公報
【特許文献２】特許第３２４１０３７号公報
【特許文献３】特許第２８８１４２９号公報
【特許文献４】特開平１０−１８０２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のいずれの手段も完璧な脱臭手段とは言えず、臭いの問題は残されたままであった。なぜなら、乾燥方式は乾燥させるために多量の空気を必要とし、また微生物方式も微生物分解のための多量の空気を必要とし、その使われた空気に臭いが加わって大量の臭いガスとなるので、そのような大量の臭いガスを脱臭するには簡便な脱臭手段では能力不足になってしまうという問題があった。
【０００６】
特に、特許文献１参照のように乾燥室に新鮮な空気を送り込んで常に臭いを換気しても、乾燥に必要な熱によって、空気中の酸素と生ゴミの有機物が反応し、酸化物やその重合物が常に生成され、臭いの源になる物質は減ることは無く、脱臭効果としては小さいものであった。
【０００７】
また、特許文献２参照のように触媒による酸化を行う場合、乾燥中の臭気ガスには多量の水分が含まれており、このようなガスを酸化するためには触媒を高温に保つ必要があるか、体積の大きい触媒が必要であって、コスト要求の高い方式であった。
【０００８】
また、特許文献３、４参照のように一般的な脱臭方法を用いても、上記のように大量に臭いガスが発生する限り、簡便な脱臭装置では脱臭しきれず、大きい吸着材か触媒が必要となりコスト要求の高い手段であった。
【０００９】
このように、従来の手段では、生ゴミを処理することにおいて、その処理中および処理後の臭いの問題を解決するには必ずしも満足のいく方式とは言えなかった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、簡便で確実に生ゴミの処理中および処理後の臭いを低減できる微生物分解方式の生ゴミ処理装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の生ゴミ処理装置は、生ゴミを収納し処理する密閉構造の処理槽と、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成されるとともに前記処理槽内と連通して設けた酸素ポンプと、前記処理槽に設け内部空気を排出する排気孔とを有し、生ゴミを微生物分解するときに必要な酸素を前記酸素ポンプによって外気から前記処理槽へ取り入れ、酸素を取り入れることによって処理槽内部で高まった圧力を前記排気孔から排気として外へ排出するようにしたものである。
【００１２】
これによって、生ゴミを微生物分解させるのに必要最小限の量の空気（酸素）しか用いないので、外へ出る臭いガスの量も理論上最小限となる。したがって、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になり、より使い勝手の良い生ゴミ処理装置が実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の生ゴミ処理装置は、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になり、より使い勝手の良い生ゴミ処理装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、生ゴミを収納し処理する密閉構造の処理槽と、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成されるとともに前記処理槽内と連通して設けた酸素ポンプと、前記処理槽に設け内部空気を排出する排気孔とを有し、生ゴミを微生物分解するときに必要な酸素を前記酸素ポンプによって外気から前記処理槽へ取り入れ、酸素を取り入れることによって処理槽内部で高まった圧力を前記排気孔から排気として外へ排出するようにした生ゴミ処理装置としたものである。これによって、生ゴミを微生物分解させるのに必要最小限の量の空気（酸素）しか用いないので、外へ出る臭いガスの量も理論上最小限となる。したがって、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になり、より使い勝手の良い生ゴミ処理装置が実現できる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明において、排気孔に連通して脱臭手段を備えたことにより、少ない臭いガス量を脱臭手段でさらに低減させることができる。また、処理中の臭いが低減されているということは、脱臭に負担がかからないので、より低温で作動する。つまりエネルギー要求が少ない、また小さい触媒で済むなど、コストのかからない脱臭が期待できる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明において、排気孔に連通して排気ファンを備えたことにより、処理槽内が負圧になり、臭いが排気孔以外から漏れることがほとんどなくなり、臭いガスは脱臭手段によって脱臭される収率が高くなり脱臭効果が増すことになる。
【００１７】
第４の発明は、特に、第１〜第３の発明のいずれか１つの発明において、処理槽に内部の水蒸気を凝縮する凝縮手段を備えたことにより、凝縮水には水溶性の臭いガスが溶解するので、それだけ臭いガス量が減ることになり脱臭効果がさらに増すのである。
【００１８】
第５の発明は、特に、第１〜第４の発明のいずれか１つの発明において、酸素ポンプは処理槽内の酸素濃度を検知する酸素センサ機能を併せ持つ構成であり、この酸素ポンプによって検知された処理槽内の酸素濃度の増減量から酸素ポンプによる処理槽内への酸素の移動量を決定するようにしたものである。電圧印加することで酸素を運ぶことのできる酸素ポンプは、一定電圧のもと、酸素濃度により流れる限界電流値が決定される。つまり、酸素を処理槽内へ運ぶ時とは逆の電圧を印加すれば、処理槽内の酸素濃度を検知することが可能である。したがって、処理槽内の酸素濃度がわかれば、その酸素濃度の減少の程度がわかり、微生物分解に使われる時間あたりの酸素量が把握できる。そうすると、必要な量だけ酸素を運ぶように制御すれば、エネルギーを効率的に使うことができる。一方、必要な量だけ酸素を運ぶということは、必要最小限のガスだけが排気孔から排気されることになるので、臭いガスの量も最小に抑えることが可能となってくるのである。
【００１９】
第６の発明は、特に、第１〜第５の発明のいずれか１つの発明において、酸素ポンプは処理槽内部の酸素を排出する機能を併せ持つ構成であり、処理槽内部の酸素濃度を減らして生ゴミを嫌気状態にし、嫌気性微生物処理を行うことができるようにしたものである。酸素を用いた微生物分解、つまり好気性分解では生ゴミを完全に分解することは困難である。これは生ゴミのもととなる食物にセルロースやリグニンなど好気的に分解できないものもあるからである。しかし酸素の少ない嫌気的な状態にすると、それら難分解性の成分も分解できる微生物が発現し、分解することになるので、酸素ポンプによって処理槽内部の酸素を排出すれば、内部が嫌気状態となり、嫌気性分解がすすむ。このように好気と嫌気の多様な分解を促進させてやれば、生ゴミは完全に分解されやすくなり、臭気の発生しにくい状態を維持できるのである。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態）
図は、本発明の実施の形態における生ゴミ処理装置を示すものである。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態における生ゴミ処理装置は、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成される酸素ポンプ１を有するものである。生ゴミ処理装置の全体構成は、大きくは、蓋部２と、この蓋部２を開閉自在に設けた生ゴミ収納部３とで構成されている。蓋部２を施した状態では生ゴミ収納部３内は密閉構造となっている。そして、蓋部２には、酸素ポンプ１と、装置の内部空気を排出する排気孔４と、排気孔４と連通し排気に含まれる臭気ガスを脱臭する脱臭手段５と、同様に排気孔４と連通し排気を強制的に行う排気ファン６が設けられている。
【００２３】
生ゴミ収納部３は、その内部に、生ゴミ８を収納し処理する処理槽７があり、この中で生ゴミ８が微生物分解を受ける。処理槽７は蓋部２と生ゴミ収納部３により密閉構造となっている。また、処理槽７には、内部の生ゴミ８を撹拌させるための撹拌羽根９と撹拌軸１０があり、それらを駆動させるモータ１１は処理槽７の外部（生ゴミ収納部３の外）に設置されている。
【００２４】
生ゴミ収納部３の外部横には、凝縮手段１２が配置されており、これは内部にファンを備え、生ゴミ収納部３を送風で冷やすことによって生ゴミ収納部３内部の水蒸気を凝縮するものであり、凝縮した水は生ゴミ収納部３下部の水槽１３へ貯まる構成となっている。
【００２５】
図２において、酸素ポンプ１の筐体内部には、電圧印加により酸素イオンが移動する、酸素イオン導電性の電解質１４を設け、その表裏に外気と接する電極側として第一電極１５、内気と接する電極側として第二電極１６を形成し、支持体１７は電解質１４を保持し、外気と内気を仕切る構成としている（各電極１５、１６に電圧を印加するリード線、電源、制御回路などは省略して図示していない）。
【００２６】
第一電極１５の近傍には加熱ヒータ１８（ヒータ用電源も図示せず）を支持し、これによって各電極１５、１６や電解質１４を加熱する。各電極１５、１６、支持体１７および加熱ヒータ１８は酸素ポンプ１の筐体内部で断熱材１９に囲まれている。
【００２７】
電解質１４は、酸素イオン導電性を有する金属酸化物であり、イットリア安定化ジルコニアなどの汎用的な固体電解質でも良いが、ランタンとガリウムを組成に持つランタンガレート系のペロブスカイト型酸化物がより好ましい。特に、輸率が１．０に近づくように他の金属を添加したものが好ましい。本実施の形態では、ストロンチウムとマグネシウムを添加して焼結させたランタンガレートを、直径３０ｍｍ、厚み０．２ｍｍに加工して用いる。第一電極１５と第二電極１６には、白金や銀などの貴金属、サマリウムとコバルトからなる金属酸化物などを用いる。これら電極１５、１６は、スクリーン印刷による塗布や蒸着、スパッタリングによって形成する。本実施の形態では、サマリウムとコバルトを組成とした電極を、スクリーン印刷によって直径２６ｍｍ、厚み１０〜２０μｍとなるよう成形した。
【００２８】
また、加熱ヒータ１８は、ステンレス線をマイカ枠に巻いて加工されている。そして断熱材１９は、シリカの粉末を充填して形成された多孔体で、通気性と断熱性を併せ持つものである。したがって、酸素ポンプ１の筐体上部に設けた通気孔２０から入ってくる空気は断熱材１９を通過できる構成である。
【００２９】
次に、本実施の形態における生ゴミ処理装置の動作について説明する。
【００３０】
まず、使用者は、蓋部２を開け、内部の処理槽７に生ゴミを投入し蓋部２を閉める。すると、図示していない制御回路が働き、モータ１１が間欠的に動作し、撹拌軸１０、撹拌羽根９を回転させ、生ゴミ８をかき混ぜる。処理槽７にはあらかじめオガクズなどが入っており、生ゴミ８はオガクズとともに撹拌され、自然に付着していた微生物によって分解される。
【００３１】
この微生物分解に必要な酸素は酸素ポンプ１によって外気から運ばれてくる。酸素ポンプ１の動作については図２をもとに説明する。
【００３２】
まず、加熱ヒータ１８によって電解質１４と第一電極１５と第二電極１６を６００℃程度に加熱する。図示していない電源回路によって第一電極１５を負極、第二電極１６を正極に電圧を印加すると、酸素が第一電極１５上で吸着乖離し、第一電極１５から電子を受け取り、酸素イオンとして電解質１４に取り込まれる。そして印加された電圧による電界によって第二電極１６まで移動する。移動した酸素イオンは第二電極１６で電子を離して酸素分子となり、装置内部に排出される。
【００３３】
一般的に、標準的な家庭で１日に発生する生ゴミは約１ｋｇとされている。このうち８０％は水分であり、残り２００ｇは有機性の固形分である。食物由来の有機物の炭素含有量は約５０％なので、１００ｇが炭素である。この炭素を微生物分解によって炭酸ガスに分解する場合、必要となる酸素は、Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２であるから、炭素と同じモル数を要する。すなわち、１００／１２＝８．３３モルであるので、体積にすると、約２００Ｌの酸素ガスが必要であり、空気でまかなう場合は約１０００Ｌ必要となってくる。
【００３４】
ここで、本実施の形態では、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成される酸素ポンプ１を有しているので、約２００Ｌ分の酸素のみが密閉された処理槽７へ送られ、排気孔４より２００Ｌだけが排気されることになる。空気を送り込む場合の１／５だけですむので、排気ガスも１／５となり、それだけ臭いガスの量が少なくなるのである。
【００３５】
具体的には、加熱ヒータ１８への入力電力を約５０Ｗ、各電極１５、１６への電圧を２０Ｖとすると、前述したように生ゴミ１ｋｇ分を１日で分解させる酸素量２００Ｌを移動させるのに十分な能力、１分当り３Ｌの酸素移動量を持たせることができる。
【００３６】
このようにして、酸素が酸素ポンプ１を通って装置内部に入り、処理槽７内の微生物分解に用いられ、二酸化炭素となる。
【００３７】
一方、排気ファン６は１分当り３Ｌと、ほぼ同じ量だけ内部の空気を、排気孔４を通して排気している。この排気に含まれた臭い成分は、脱臭手段５で脱臭される。
【００３８】
脱臭手段５は、例えば、内部にハニカム形状のセラミック担体に白金触媒を担持させたものが効果的であり、このハニカム形状で白金触媒を担持させたセラミック担体を加熱することによって、セラミック担体を通過する臭気成分は触媒酸化され無臭化する。ここを通過するガスは可能な限り少なくしているので脱臭手段５にかかる負担は軽くなっている。
【００３９】
微生物分解時および生ゴミ８が乾燥することによって、水蒸気も発生する。この水蒸気は、凝縮手段１２内部のファンにより、その近傍の生ゴミ収納部３の壁面を冷やすので、その内壁面に水蒸気が凝縮する。この凝縮した水は下部へ流れ落ち、水槽１３へ貯まる構成である。
【００４０】
このとき、臭い成分もこの凝縮水へ溶解するので、さらに臭気成分が減り、脱臭手段５への負担はさらに軽くなるのである。凝縮水は使用者が水槽１３から適宜な方法で捨てればよい。
【００４１】
また、酸素ポンプ１は酸素センサの機能併せ持つものである。図示していない電源回路によって今度は逆に、第一電極１５を正極、第二電極１６を負極に電圧を印加すると、装置内部の酸素を外気へと運ぶことになる。このとき、定電圧時の電流量を測定すれば、電流量は第二電極１６周辺の酸素濃度に相関があるので、装置内部の酸素濃度が把握できることになる。
【００４２】
例えば、２９分酸素を外気から取り入れ、１分だけ印加電圧を反転し、内部の酸素検知を行い、酸素濃度の増減を３０分毎に測定していく。もし、酸素濃度が増加傾向にあれば、電流量を減らすか取り入れる時間を減らすなどして、酸素濃度を調節し、微生物が要求する酸素量だけを供給することが可能となるのである。このとき、排気ファン６もそれに応じて、その排気量を調節するとなお良い。
【００４３】
こうすることによって、最小限の酸素を外気から取り入れることになるので、排気される空気の量も最小限となり、その分、臭いの問題も減ることになる、あるいは脱臭手段５の負担を軽くすることができるのである。
【００４４】
このように供給酸素量を調節していくと、生ゴミ８がほぼ好気的に分解され尽くしたことになる。このとき、酸素ポンプ１への印加電圧を反転し、今度は逆に内部の酸素を追い出す制御にすれば、嫌気的な微生物分解も可能となる。
【００４５】
嫌気的な微生物分解は、好気的な微生物分解にできない難分解性の有機物を分解できるので、生ゴミ８の分解はさらに進むのである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる生ゴミ処理装置は、臭いが気にならず、装置を屋内に設置することが可能になり、より使い勝手の良い生ゴミ処理装置が実現できるので、一般家庭や飲食店などから排出される生ゴミを微生物分解して処理する生ゴミ処理装置に適用できるとともに、微生物分解を行う廃水処理などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態における生ゴミ処理装置の縦断面図
【図２】同生ゴミ処理装置に用いた酸素ポンプの縦断面図
【符号の説明】
【００４８】
１ 酸素ポンプ
４ 排気孔
５ 脱臭手段
６ 排気ファン
７ 処理槽
８ 生ゴミ
１２ 凝縮手段
１４ 電解質
１５ 第一電極
１６ 第二電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ゴミを収納し処理する密閉構造の処理槽と、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成されるとともに前記処理槽内と連通して設けた酸素ポンプと、前記処理槽に設け内部空気を排出する排気孔とを有し、生ゴミを微生物分解するときに必要な酸素を前記酸素ポンプによって外気から前記処理槽へ取り入れ、酸素を取り入れることによって処理槽内部で高まった圧力を前記排気孔から排気として外へ排出するようにした生ゴミ処理装置。
【請求項２】
排気孔に連通して脱臭手段を備えた請求項１に記載の生ゴミ処理装置。
【請求項３】
排気孔に連通して排気ファンを備えた請求項２に記載の生ゴミ処理装置。
【請求項４】
処理槽に内部の水蒸気を凝縮する凝縮手段を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の生ゴミ処理装置。
【請求項５】
酸素ポンプは処理槽内の酸素濃度を検知する酸素センサ機能を併せ持つ構成であり、この酸素ポンプによって検知された処理槽内の酸素濃度の増減量から酸素ポンプによる処理槽内への酸素の移動量を決定するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の生ゴミ処理装置。
【請求項６】
酸素ポンプは処理槽内部の酸素を排出する機能を併せ持つ構成であり、処理槽内部の酸素濃度を減らして生ゴミを嫌気状態にし、嫌気性微生物処理を行うことができるようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の生ゴミ処理装置。
【請求項１】
生ゴミを収納し処理する密閉構造の処理槽と、電圧印加により酸素イオンが移動する電解質によって構成されるとともに前記処理槽内と連通して設けた酸素ポンプと、前記処理槽に設け内部空気を排出する排気孔とを有し、生ゴミを微生物分解するときに必要な酸素を前記酸素ポンプによって外気から前記処理槽へ取り入れ、酸素を取り入れることによって処理槽内部で高まった圧力を前記排気孔から排気として外へ排出するようにした生ゴミ処理装置。
【請求項２】
排気孔に連通して脱臭手段を備えた請求項１に記載の生ゴミ処理装置。
【請求項３】
排気孔に連通して排気ファンを備えた請求項２に記載の生ゴミ処理装置。
【請求項４】
処理槽に内部の水蒸気を凝縮する凝縮手段を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の生ゴミ処理装置。
【請求項５】
酸素ポンプは処理槽内の酸素濃度を検知する酸素センサ機能を併せ持つ構成であり、この酸素ポンプによって検知された処理槽内の酸素濃度の増減量から酸素ポンプによる処理槽内への酸素の移動量を決定するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の生ゴミ処理装置。
【請求項６】
酸素ポンプは処理槽内部の酸素を排出する機能を併せ持つ構成であり、処理槽内部の酸素濃度を減らして生ゴミを嫌気状態にし、嫌気性微生物処理を行うことができるようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の生ゴミ処理装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−１８８４８７（Ｐ２００８−１８８４８７Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２６８５（Ｐ２００７−２２６８５）
【出願日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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