排気ガスの再循環を用いた生ゴミ消滅化装置

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【発明の名称】	排気ガスの再循環を用いた生ゴミ消滅化装置
【発明者】	【氏名】裴在根【氏名】正田誠
【要約】	【課題】各種の生ゴミを発酵分解させ減量化するための、排気ガスの再循環を用いた生ゴミの消滅化装置を提供する。【解決手段】生ゴミの発酵過程で発生する発熱ガスをリングブロア５および再循環システム６，７を用いて全量回収して再使用するとともに、白金触媒７２ｂで悪臭を除去する脱臭器７２の高温熱を利用し、脱臭器７２に流入する排気ガスを互に熱交換させることで、生ゴミの分解消滅化による消費電力を最大限に減らすことができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】生ゴミを微生物により発酵分解させるために、分離壁を中心に区画形成され、その下部の周辺に保温用の加温ジャケットが一体に形成された発酵槽と；前記発酵槽内に回転可能に設置されるとともに、発酵物を撹拌して循環移送させるために、パイプ状若しくは環状の断面形状を有する螺線状または直線状の撹拌翼が回転軸上に固定された撹拌スクリュと；前記発酵槽内の負圧を常時維持し、発酵に必要な空気を強制に吸入し排出させるとともに、異物質などを除くためのフィルタが備えられたリングブロアと；前記リングブロアから排出されて２分された一方の排気ガスを循環させ、排気ガスに含有する水分を凝縮除去するとともに外部の空気と混合させ所定温度で熱交換およびヒーティングさせ、前記発酵槽内に再供給して生ゴミを発酵分解させるための排気ガス循環システムと；前記リングブロアから供給されて２分された他方の排気ガスを循環させ、高温で加熱して悪臭を除去するとともに所定の温度で熱交換が行われるようにし、前記発酵槽の加温ジャケットへ供給排出されるようにして発酵槽を保温するための廃熱回収システムと；を備えることを特徴とする排気ガスの再循環を用いた生ゴミ消滅化装置。
【請求項２】前記排気ガス循環システムは、前記リングブロアから排出されて２分された一方の排気ガスを通過させて、水分を除去するための凝縮器と；前記凝縮器と廃熱交換器との間の循環経路上に設置され、バルブにより流入量が調節される空気供給管と；廃熱交換器を通じて熱交換が行われた排気ガスを所定の温度で加熱するとともに発酵槽内に再供給噴射させ、微生物による発酵物を発酵させるためのヒータと；を備えるとを特徴とする請求項１に記載の排気ガスの再循環を用いた生ゴミ消滅化装置。
【請求項３】前記廃熱回収システムは、リングブロアから排出されて２分された他方の排気ガスが最初に供給され、脱臭機から再流入する高温の排気ガスにより排気ガスを予熱する熱交換器と；前記熱交換器で予熱された排気ガスをヒータによって所定の温度で加熱させるとともに白金触媒により悪臭を除去し、悪臭が除去された廃熱をまた前記熱交換器に再流入させるための脱臭機と；前記脱臭機から排出された高温の排気ガスが通過して所定の温度で熱交換が行われるとともに熱交換の行われた廃熱を加温ジャケットに供給させ、発酵槽を保温するための廃熱交換器と；を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガスの再循環方式を用いた生ゴミの消滅化装置。
【請求項４】前記排気ガス循環システムのヒータは、凝縮器を通過した排気ガスが廃熱交換器を通過しながら熱交換される温度によって選択的に作動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排気ガスの再循環を用いた生ゴミ消滅化装置。

【発明の詳細な説明】【発明の属する技術分野】
【０００１】本発明は一般家庭や学校、会社、軍部隊等における大型給食所、レストラン、食堂などで発生する各種の生ゴミを、微生物と再循環する排気ガスにより一定の期間継続的に発酵分解させて最大限に減量化する、排気ガスの再循環を用いた生ゴミの消滅化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明と関連する従来の技術としては、本願出願人によって先に出願されて登録された大韓民国特許出願第９６－１４５１８号（特許番号第１６０５９８号）の”生ゴミ消滅化装置”があるが、生ゴミを発酵槽に入れて好気性微生物により長時間発酵分解させ、分解生成物の排出量を最小に減らすという構造は本発明と同一である。
【０００３】
【発明の解決しようとする課題】しかしながら、上述した先の出願の場合には、生ゴミを発酵分解する際に、生ゴミが微生物により発酵分解される過程で発生する排気ガス（廃熱）を吸い出しポンプにより直接脱臭塔へ強制的に吸い出し、脱臭塔で悪臭を除去した後に最終的に排出する構造となっているため、発酵過程で発生する有用な廃熱および排気ガスを再使用せずにそのまま捨ててしまうという非効率的な側面を有する。
【０００４】すなわち、前述した先の出願は生ゴミを発酵分解する際に、廃熱や排気ガスを再使用する構造ではないため、発酵槽内の微生物で生ゴミを発酵分解させるために、空気供給手段のコンプレッサ（圧縮機）とヒータとによって、熱い空気を発酵槽内に供給し続けなければならなかった。また、発酵槽の外周面に、別の加温手段により暖められた温水が供給される銅パイプを嵌着し、または熱線および水槽を形成し、この中の水をヒータで加熱し、発酵槽が常に所定温度を維持するようにしていた。また、発酵過程で蒸発する水蒸気は、脱臭塔に吸い出す前にヒータで乾燥させて水分を除去し、特に発酵槽が内装された本体とは分離して設置される脱臭塔の場合、廃熱の悪臭が３次にわたって除去される構造であるので、脱臭構造が非常に複雑で、確実な脱臭の効果を期待できなかった。
【０００５】以上のように、前述した先の出願においては、生ゴミの発酵構造上、生ゴミの発酵分解過程で発生する廃熱と排気ガスが、吸い出しポンプおよび脱臭機を介して直接排出されるため、その分の熱損失が多く、また、その熱損失を回復するためにコンプレッサおよびヒータを可動し続け、発酵槽内へ発酵に必要な熱い空気を供給したり、蒸発水分を乾かすためのヒータ、又は発酵槽を保温させるための温水供給や、熱線および水を暖めるためのヒータを別に稼働させる電力の消耗が過多であった。そして、悪臭を除去するための脱臭塔が本体とは別に分離して設置されるため、その設置空間の確保が要求されたのである。
【０００６】また、発酵槽内の発酵物を撹拌移送するための撹拌スクリューは、回転軸を中心に補強リーブにより螺線状で固定された回転翼が接触面積の広い板状からなっているので、撹拌時に発酵物との接触によって過多な負荷が発生し、その回転が停止して、発酵物の円滑な撹拌および移送が行われなかったのである。
【０００７】本発明は、このような従来の諸般事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は下記の通りである。すなわち、（１）生ゴミの発酵過程で発生する廃熱と排気ガスを外部に直接排出せずに、水分および悪臭を除去しながら繰り返して循環させるが、一部は発酵槽内に流入させて微生物を発酵させ、その残りの一部は発酵槽の加温ジャケットに供給して発酵槽が常に保温されるように再使用することによって、生ゴミの効率的な発酵分解が可能であり、また消費電力の浪費を最小に減らせるようにした低費用高効率の排気ガスの再循環方式を用いた生ゴミの消滅化装置を提供する。
（２）脱臭機の白金触媒により排気ガスの悪臭が除去されるようにすることで、大気中には悪臭が全く発生しないようにした排気ガスの再循環方式を用いた生ゴミの消滅化装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するため、本発明の排気ガスの再循環を用いた生ゴミ消滅化装置は、生ゴミを微生物により発酵分解させるために、分離壁を中心に区画形成され、その下部の周辺には保温用の加温ジャケットが一体に形成された発酵槽と；前記発酵槽内に回転可能に設置されるとともに、発酵物を撹拌して移送させるために、パイプや環状の断面を有する螺線状または直線状の撹拌翼が回転軸上に固定された撹拌スクリューと；前記発酵槽内の負圧を常時維持させ、発酵に必要な空気を強制に吸入排出させるためのフィルターが備えられたリングブロアと；前記リングブロアから排出されて分割された一部の排気ガスを循環させるが、排気ガスに含有する水分を凝縮除去するとともに、外部の空気と混合させて所定の温度で熱交換およびヒーティングさせ、前記発酵槽内に再供給して生ゴミを発酵分解させるための排気ガス循環システムと；前記リングブロアから両分されたその一部の排気ガスを循環させ、高温に加熱して悪臭を除去するとともに、所定の温度で熱交換が行われるようにし、前記発酵槽の加温ジャケットに供給排出されるようにして発酵槽を保温するための廃熱回収システムと；を備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排気ガスの再循環を用いた生ゴミ消滅化装置の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】図１は本発明に係る一実施形態の生ゴミ消滅化装置の形態外観構造を示す全体斜視図であって、これに示すように、本実施形態の消滅化装置は、生ゴミを発酵分解させるための本体１と、この本体１の一方の端部に発酵による各種の設備を内装するために一体に形成された設備箱体２とを備えている。本体１には、その上部に生ゴミや好気性微生物または鋸屑のような発酵媒体材を投入するための投入口１ａが開閉可能に設置され、かつその下部の一方の側面には微生物により発酵分解が完了した分解生成物を最終的に排出するための排出口１ｂがそれぞれ設置されている。また、設備箱体２の前面内部には、各種のスイッチが操作可能に備えられたスイッチボックス２ａが設置されている。一方、投入口１ａには感知器を設置し、後述のリングブロア５が停止すると自動的に開放されるように構成するのが望ましい。
【００１１】図２は、本実施形態の消滅化装置の構造を示した概略平面図であって、本体１の内部には微生物によって生ゴミを発酵するための発酵槽３が設置されている。この発酵槽３は、図３に示したように、その中央の分離壁３１を中心として半円状で同一の大きさに分離されるように、一体的に区画形成されている。また、前記分離壁３１の両側には、撹拌スクリュ４によって撹拌移送される発酵物を繰り返して循環移動させるための通路３１ａがそれぞれ形成されている。
【００１２】分離壁３１を中心に区画形成された発酵槽３の内部には、一対の撹拌スクリュ４が設置されるが、撹拌スクリュ４の回転軸４１には、断面形状がパイプ状若しくは環状をした螺線形の撹拌翼４２が設置され、かつその間には直線状の撹拌翼４３が相互に交差するように設置されている。そして、撹拌スクリュ４は、設備箱体２内に設置された図示されないモータや減速機およびチェーンによる駆動によって所定方向にそれぞれ回転駆動され、発酵槽３内の発酵物を撹拌しながら各矢印方向Ａ，Ｂに移動循環させる。
【００１３】従って、本実施形態の撹拌スクリュ４は、発酵物を撹拌移送させるための撹拌翼４２，４３がパイプ状または環状の断面形状を有するので、撹拌時における発酵物との摩擦抵抗が減少し、また生ゴミなどが引っかかる恐れがなく、その回転が停止することがない。そして、過負荷による撹拌スクリュ４のねじれや撹拌翼の変形などが防止され、常に発酵物を円滑に撹拌して移送することができる。
【００１４】一方、図３に示すように、発酵槽３の下部周辺には、微生物による発酵時に発酵槽３を常に所定の温度で保温させるための加温ジャケット３２が一体に形成されている。そして、この加温ジャケット３２には、後述する排気ガス循環システム６により循環される廃熱の流入および排出のための穴３２ａ、３２ｂがそれぞれ形成されている。
【００１５】図４および図５は、排気ガスおよび廃熱を循環させるために設備箱体２内に設置された各システムの構造を説明する、概略的に示した側面図および循環系統図である。これらの図に示すように、設備箱体２にはリングブロア５と、リングブロア５から排出されて２分された排気ガスの一方から水分を除去し、発酵槽３内に再循環させて微生物を発酵させるための排気ガス循環システム６と、残りの他方の排気ガスを循環させて悪臭を除去し、熱交換によって予熱された廃熱を再び発酵槽３の加温ジャケット３２に供給して、発酵槽を保温して排出させるための廃熱回収システム７とが設置されている。
【００１６】リングブロア５は、発酵槽３内の負圧を常に維持させ、発酵に必要な空気を強制的に吸入および排出するためのもので、その一端には、図５に示したように、発酵槽３の上部に位置し、吸入する排気ガス中の各種の異物を除くためのフィルタ５１が設けられている。
【００１７】排気ガス循環システム６は、リングブロア５から排出されて２分された排気ガスの一方を通過させて水分を除去するための凝縮器６１と、この凝縮器６１と廃熱交換器７３との間の循環経路上に設置され、バルブ６２ａによりその流入量が調節される空気供給管６２、および廃熱交換器７３を介して熱交換が行われた排気ガスを所定の温度で加熱するとともに、発酵槽３内に再供給噴射させ、微生物による発酵物を発酵させるためのヒータ６３とを備えている。そして、リングブロア５から排出されて凝縮器６１へ供給される排気ガスは、必要に応じてバルブ６４の調節によりその流入量の調節が可能であり、また、凝縮器６１の下部には凝縮過程で発生した水分を排出するための配水管６１ａが設置されている。
【００１８】廃熱回収システム７は、リンブブロア５から排出されて２分された排気ガスの他方が最初に供給されて、脱臭器７２から再流入する高温の排気ガスにより予熱される熱交換器７１と、この熱交換器７１で予熱された排気ガスをヒータ７２ａにより所定の温度（約３００℃程度）で加熱するとともに、白金触媒７２ｂによって悪臭を除去し、悪臭が除去された廃熱をまた熱交換器７１へ再流入させるための脱臭器７２と、この脱臭器７２から排出された高温の排気ガスが通過しながら所定の温度で熱交換が行われるとともに、熱交換が行われた廃熱を加温ジャケット３２に供給させて発酵槽３を保温するための廃熱交換器７３とを備えている。
【００１９】一方、廃熱回収システム７において、リングブロア５から排出されて２分された他方の排気ガスは、必要によってバルブ７４の調節によりその流入量の調節が可能であり、熱交換器７１と廃熱交換器７３との内部には循環管７１ａ、７３ａを各々設置して脱臭器７２の白金触媒７２ｂにより悪臭が完全に除去された排気ガスが循環されるようにし、熱交換過程でその内部を通過する排気ガス、例えば、悪臭が除去されていない排気ガスと混合しないように構成されている。
【００２０】以下、このように構成された本発明の排気ガスの再循環方式を用いた生ゴミの消滅化装置の作用効果について説明する。まず、本体１の投入口１ａを開放した後、各種異物質の分離し且つ均一な破砕などの前処理作業が完了した生ゴミや好気性微生物など各種の分解媒体を、その内部に設置された発酵槽３内に投入した後、投入口１ａを閉めて、スイッチボックス２ａの該スイッチをオンとする。すると、発酵槽３内の発酵物は、モータと減速器およびチェーンの駆動により適正な速度で回転される各撹拌スクリュ４の螺線形または直線形の撹拌翼４２，４３により撹拌されながら矢印方向Ａ，Ｂに移送され、分離壁３１の両通路３１ａに案内されて循環し続ける。
【００２１】一方、本実施形態の消滅化装置によれば、発酵槽３内の撹拌スクリュ４により撹拌されて循環移送される生ゴミは、発酵過程で発生する排気ガス（廃熱）をすぐには排気せず、再循環させて生ゴミを発酵分解させたり発酵槽３を保温したりするように構成されている。この点を図５を参照してより詳細に説明する。
【００２２】図５に示すように、発酵槽３内には、生ゴミが微生物により発酵分解される過程で水分の蒸発による二酸化炭素やアンモニアなどの排気ガス（廃熱）が発生するが、発酵過程で発生する排気ガスは、リングブロア５の作動によって各種の異物が除かれた状態で、発酵槽３の上部に位置した先端部のフィルタ５１を介して強制に吸入されて排出される。この際、リングブロア５から排出される排気ガスは、排気ガス循環システム６と廃熱回収システム７とに２分される。そして、水分および悪臭が除去された状態で、発酵槽３や加温ジャケット３２に各々再循環使用され、生ゴミを発酵させたり、保温されるようにする。
【００２３】まず、排気ガスを再循環させて生ゴミを発酵させるための排気ガス循環システム６を説明する。即ち、リングブロア５から排出されて２分された排気ガスの一方は、バルブ６４の調節量に応じて排気ガス循環システム６の凝縮器６１へ供給される。そして、この排気ガスは凝縮される過程で、排気ガスに含まれた水分の約７０％以上が除去される状態で排出されるとともに、空気供給管６２を介して流入した新鮮な外部空気と混合される。また、廃熱交換器７３およびヒータ６３を経るうちに、発酵に適した温度（約４０℃～６０℃）で熱交換および加熱され、所定温度に加熱された排気ガスは発酵槽３内に供給されて、この中の生ゴミを発酵分解させる。
【００２４】一方、廃熱交換器７３で熱交換された排気ガスを加熱するヒータ６３は、外部空気と混合された状態の排気ガスが廃熱交換器７３を通過しながらこの内部を通過する廃熱回収システム７の脱臭器７２の高温熱によって発酵に適する温度で熱交換が行われた場合には稼働せず、所定の温度で熱交換が行われない場合にのみ選択的に稼働して、排気ガスを発酵に適した温度に加熱する。この種のヒータ６３は、他の季節に比べ冷たい空気が流入する冬季において、排気ガスの熱交換に従う熱損失が多い場合に稼働するので、電力の浪費を減らすことができる。そして、外部空気と混合された状態で発酵槽３内に再び流入する排気ガス中には、二酸化炭素やアンモニアガスが一部含まれていて、発酵過程におけるＰＨが中性を維持するように相互作用をなし、凝縮器９で発生した凝縮水は排水口９１を介して外部へ排出される。
【００２５】また、発酵槽を保温するための廃熱回収システム７は、リングブロア５から排出されて２分された他方の排気ガスがバルブ７４の調節量に応じて熱交換器７１を通過しなから所定の温度（約１００℃）で一次予熱されるが、この際、熱交換器７１内の排気ガスは脱臭器７２のヒータ７２ａによって約３００℃の高温で加熱されるとともに、白金触媒７２ｂを通過しながら悪臭が除去（９８％以上）され、また熱交換器７１へ逆循環される高温熱により予熱される。そして、悪臭が除去された高温の排気ガスは、循環管７１ａを介して熱交換器７１へ再循環されるので、リングブロア５から流入する排気ガス（悪臭が除去されてない排気ガス）を予熱させるとしても、悪臭が混合する恐れは全くない。
【００２６】そして、脱臭器７２に流入した排気ガスは、白金触媒７２ｂによって悪臭を除去するために常に高温で加熱されるが、この際、脱臭器７２へ流入する排気ガスは、既に熱交換器７１で所定の温度に予熱されているので、結局、予熱した分だけヒータ７２ａを稼働させなくても良い。従って、脱臭器７２のヒータ７２ａの可動に従う電力の消耗を減らすことができる。
【００２７】特に、本発明によれば、排気ガス中の悪臭を白金触媒７２ｂで除去するに従って、脱臭器７２の内部温度を常に所定温度の以上に加熱させる。このとき発生した高熱を利用して各循環システム６，７に循環される排気ガスを予熱したり、または相互熱交換に使用するので、その分ヒータの稼働に伴う消費電力を減らすことができる。一方、本実施形態によれば、排気ガスを再循環させて使用することに伴う電力の消費量に与える影響を調べるため、発酵時に発生する排気ガスを１５日間、循環させて再使用する場合とそうでない場合とに分けて実験し、次のような結果を得た。
【００２８】図６から分かるように、１５日を基準に排気ガスを再循環させて使用した場合は、脱臭塔に入る空気量が０．４～０．６立方メートル程度であったが、全量を排気させた場合には、１．２～１．４立方メートルの空気量が脱臭塔に入り、結局、空気量に比例して電力消費量も著しく増加することが分かる。
【００２９】また、悪臭が除去された状態で熱交換器７１を介して廃熱交換器７３へ供給される高温の排気ガスは、循環管７３ａを通過する。この際、高温の排気ガスは、その内部を通過する排気ガス循環システム６の凝縮器６１から供給排出される排気ガスを熱交換させることに伴う熱損失によって、所定の温度（約５０℃～７０℃）まで低下した状態で、発酵槽３の下部周辺に形成された加温ジャケット３２の穴３２ａ、３２ｂを介して流入排出されるので、発酵槽３は常に発酵に適した温度で保温が維持されるのである。そして、加温ジャケット３２を保温する排気ガスは、排気口８を介して最終的に排気されるが、このとき排出される排気ガスは、脱臭器７２の白金触媒７２ｂによって悪臭が殆ど除去された状態で排出されるため、悪臭による２次公害は生じなく、消滅化装置を室内に設置して使っても全く問題はない。一方、本実施形態において、排気ガスを循環させるに従い悪臭の主原因のアンモニアガスの発生影響を調べるため、アンモニアガスは検知管法により実施し、ｐＨは溶出して測定する方法で実施した結果、図７のような結果を得た。
【００３０】図７から分かるように、排気ガスを循環させている間にはｐＨが８以上を越えず、ほぼ７．５から８．０以下を維持しているが、排気ガスの循環を中断してからはｐＨが上昇し始め、ほぼ８．５以上を超過しており、このようは関係によってアンモニアガス濃度が増加する状況が現れた。従って、排気ガスを内部循環させて使用する場合には、ｐＨの急激な上昇が抑えられ、また悪臭ガスの発生量も減少することが分かる。
【００３１】一方、前述のように、発酵槽３内の生ゴミは、発酵過程でリングブロア５と排気ガス循環システム６とを介して供給される排気ガスにより発酵分解され、これと同時に、リングブロア５と廃熱回収システム７とを介して加温ジャケット３２に供給される廃熱によって常に保温が維持される。従って、生ゴミを毎日適量ずつ投入しても、微生物により９５％以上が分解且つ消滅されるので、分解生成物を殆ど排出させずに一定期間（４乃至６ヶ月）にわたって生ゴミの持続的な分解消滅が可能となる。また、分解過程で発生する分解生成物は、本体１の排出口１ｂを介して最終的に排出させ、家庭園芸や、土壌改良剤などの堆肥として使えばよい。
【００３２】
【発明の効果】上述したように、本発明は発酵槽内の生ゴミが微生物により分解消滅されるため、生ゴミを毎日適量ずつ投入しても分解生成物の排出が殆ど生じなく、一定期間の間持続的な分解が可能である。また、発酵過程で発生する発熱ガスをリングブロアと再循環システムで全量再回収して使用するとともに、白金触媒による悪臭を除去するための脱臭器の高温熱を利用して、脱臭器に流入する排気ガスを互に熱交換させることで、生ゴミの分解消滅化による消費電力を最大限に減らすことができる。従って、維持・補修費用の節減は勿論、白金触媒によって悪臭が確実に除去され、２次汚染の恐れが全くないという効果を奏する。本発明は添付の図面に基づいて記述したが、請求の範囲を越えない範囲内で多様な修正および変更があり得ることは勿論である。

【出願人】	【識別番号】５９９１１２０２１【氏名又は名称】富成環境エンジニアリング株式會社【識別番号】５９９１１２０３２【氏名又は名称】裴在根
【出願日】	平成１１年８月９日（１９９９．８．９）
【代理人】	【識別番号】１０００６４２８５【弁理士】【氏名又は名称】佐藤一雄（外３名）
【公開番号】	特開２０００－２３３１６９（Ｐ２０００－２３３１６９Ａ）
【公開日】	平成１２年８月２９日（２０００．８．２９）
【出願番号】	特願平１１－２２５６６５