(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を貯蔵し、発酵により堆肥化する横型発酵槽と、前記原料を切り返し一方向へ移動させつつ攪拌するパドル式攪拌装置と、該パドル式攪拌装置を発酵槽内で自在に走行させることができる走行装置及び横行させることができる横行装置とを有する横型パドル式発酵装置において、パドル式攪拌装置が、発酵槽の排出口から投入口に向って横行及び走行を繰り返してジグザグに移動し、横行により所定位置の発酵槽側壁部に到達した場合、その位置で該パドル式攪拌装置を該装置の幅以内で逆方向へ横行させる運転制御機構を配備したことを特徴とする横型パドル式発酵装置。
【請求項２】
前記パドル式攪拌装置に取付ける攪拌羽根は、最外端の側面形状として台形、三角、スパイク、矩形にすることを特徴とする請求項１記載の横型パドル式発酵装置。
【請求項３】
前記最外端の攪拌羽根は、複数の攪拌羽根で構成され、該側面形状は、位相をずらせた形状とすることを特徴とする請求項２記載の横型パドル式発酵装置。
【請求項４】
横型発酵槽内をパドル式攪拌装置が排出口から投入口に向って横行及び走行を繰り返してジグザグに移動し、前記発酵槽内の原料を切り返し一方向へ移動させつつ攪拌して原料を発酵させる横型パドル式発酵装置の運転方法において、前記パドル式攪拌装置が横行により所定位置の発酵槽側壁部に到達すると、その位置でパドル式攪拌装置を該装置の幅以内で逆方向へ横行させることを特徴とする横型パドル式発酵装置の運転方法。
【請求項５】
前記パドル式攪拌装置を逆方法へ横行させる所定位置は、パトル式攪拌装置の負荷状況を電気的、機械的及び物理的に検知あるいは推定し、その値を基に決めることを特徴とする請求項４記載の横型パドル式発酵装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横型パドル式発酵装置に係り、特に、破砕ごみ、汚泥、畜糞などの有機物を微生物の働きにより発酵させ、堆肥化を行う横型パドル式発酵装置及び運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９、図１０は従来の横型パドル式攪拌装置の（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
従来、横型パドル式攪拌装置では、パドルを回転させながら、横型発酵槽の走行装置の走行と横行装置の横行によるジグザグ運転を行うことで、堆肥化原料である破砕ごみ、汚泥、畜糞などを、発酵槽内を排出部から投入部の方向へ切り返し、一次発酵を行わせてきた。
その切り返しは、パドル式攪拌装置２の回転により行われる。その移動は、図９に示すように、運転最初は、発酵槽排出部１ｂ末端においてパドル式攪拌装置２を回転させ、次に、横行装置４の横行によりパドル式攪拌装置２は発酵槽１の片側の側壁方向１ｃへ移動させる。そして、発酵槽１の側壁部１ｃへ到達すると、そこで、横行を停止し、次に走行装置３の運転によりパドル式攪拌装置２を投入口１ａ方向側へ移動する。ある程度投入口方向１ａへ移動すると、走行を停止し、その後、横行装置４が前記とは逆方法の発酵槽の側壁１ｄへ向かって横行を行い、発酵槽側壁部１ｄへ移動する。
【０００３】
このようにして、パドル式攪拌装置２は、走行装置３と横行装置４により発酵槽内１を、発酵槽の両端の側壁１ｃ、１ｄへの横行と発酵槽の排出口１ｂ方向から投入口１ａ方向への走行を、横行と走行をジグザグに繰り返し行うことで、すベての堆肥化原料を投入口方向１ａから排出口１ｂ方向へ概略パドルの直径分移送させることができる。
なお、発酵槽投入口部１ａ末端迄移動を終了したパドル式攪拌装置２は、その後、戻り通路を保有する横型発酵槽の場合は、投入部に設置されたリターンドア６を開け、戻り通路７を通り排出口１ｂ方向へ走行する。最終的に発酵槽の排出口１ｂ末端へ移動し運転を停止する。
【０００４】
また、図１０の新規の戻り通路を必要としない新型パドル式発酵装置の場合、発酵槽投入部１ａ末端迄のパドル式攪拌装置２の動きは図９の横型パドル式発酵装置と同様であるが、図１０（ｃ）の運転拡大図に示すように、排出口側１ｂへのパドル式攪拌装置２の戻りは、点線に示すように、発酵槽１の中をパドル式攪拌装置２を逆転させながら横行装置４の横行の切込みピッチを小さくし、横行と走行を繰り返すジグザグ運転を行い発酵槽の排出口１ｂ付近へ移動し運転を停止する。
従来は、堆肥化原料として、破砕ごみ、汚泥、畜糞などの含水率調整と通気性の改善による発酵条件を整えるために、堆肥化原料に水分調整材として籾殻やおがくずなどを使用する添加方式が、発酵条件の調整が簡単であることと運転管理が容易なため、一般的に使用されてきた。
しかし、最近では水分調整材の入手が困難であることや、堆肥化施設の敷地面積の確保が困難となってきたことなどより、籾殻やおがくずなどの水分調整材を用いない無添加方式の発酵方法が徐々に増えてきた。
【０００５】
水分調整材を使用せずに発酵を行わせる無添加方式では、何らかの手段で、堆肥化原料の含水率を低下させる必要があり、そのための方法として、堆肥化原料の脱水や乾燥などの前処理を行ったり、堆肥化施設で生産された堆肥を水分調整用として返送堆肥として使用する。前処理として原料の含水率を低下させる場合の脱水方法としては、スクリュープレスや圧縮機を使用する。また、乾燥方法としては、ロータリーキルンを用いた直下式乾燥、蒸気を用いたディスク型乾燥、薄膜型乾燥、真空を利用した真空乾燥、電気を用いた除湿乾燥などが採用されている。
それらの脱水、乾燥などの前処理を受けた堆肥化原料及び返送堆肥は、籾殻やおがくずが添加されていないため、発酵槽投入時の性状としては、見掛比重が大きく、かつ原料の付着性、粘性が高くなっている。
従って、無添加方式の原料は、取扱いが難しく、攪拌、移送するための動力も大きくなる。
【０００６】
その結果、無添加方式において、堆肥化原料をパドル式攪拌装置で運転する場合に、時々、パドル式攪拌装置の電動機が、電気的保護装置により運転を停止することが発生した。
発生の個所は、いずれも発酵槽投入部近傍の発酵槽側壁部であり、運転時の状況としては、パドル式攪拌装置の横行及び走行時であった。
なお、パドル式攪拌装置には、機械保護と運転の安定性のため、負荷が大きくなるとパドルの回転による攪拌は続行するが、横行又は走行をある程度の時間停止し、負荷が軽減されてから再度横行あるいは走行を行う制御を組込んでいる。上記機械保護の安全装置の設置は、堆肥化原料中に混入した石などの塊状物などからの機械保護を主としており、通常の運転中にこの保護装置が作動することは避けなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたもので、発酵槽へ投入される原料の条件に関係なく、安定した運転が可能な横型パドル式発酵装置とその運転方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、原料を貯蔵し、発酵により堆肥化する横型発酵槽と、前記原料を切り返し一方向へ移動させつつ攪拌するパドル式攪拌装置と、該パドル式攪拌装置を発酵槽内で自在に走行させることができる走行装置及び横行させることができる横行装置とを有する横型パドル式発酵装置において、前記パドル式攪拌装置が、発酵槽の排出口から投入口に向かって横行及び走行を繰り返してジグザグに移動し、横行により所定位置の発酵槽側壁部に到達した場合、その位置で該パドル式攪拌装置を該装置の幅以内で逆方向へ横行させる運転制御機構を配備することとしたものである。
前記横型パドル式発酵装置において、パドル式攪拌装置に取付ける攪拌羽根は、最外端の側面形状として台形、三角、スパイク、矩形などにすることができ、その際、最外端の攪拌羽根は、複数の攪拌羽根で構成され、該側面形状は、位相をずらせた形状とすることができる。
【０００９】
また、本発明では、横型発酵槽内をパドル式攪拌装置が排出口から投入口に向かって横行及び走行を繰り返してジグザグに移動し、前記発酵槽内の原料を切り返し一方向へ移動させつつ攪拌して原料を発酵させる横型パドル式発酵装置の運転方法において、前記パドル式攪拌装置が横行により所定位置の発酵槽側壁部に到達すると、その位置でパドル式攪拌装置を該装置の幅以内で逆方向へ横行させることとしたものである。
前記運転方法において、パドル式攪拌装置を逆方法へ横行させる所定位置は、パドル式攪拌装置の負荷状況を電気的、機械的及び物理的に検知あるいは推定し、その値を基に決めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、従来のパドル式攪拌装置の停止の原因を追求するため、運転時の動力測定と処理状況の観察を行った。
（１）試験結果（電流値）
表１に、原料条件を変えて試験を行った場合の、パドル式攪拌装置の運転時の電流値を測定した一例を示す。
【００１１】
【表１】
0003707767.tif 000002
その結果、無添加方式を採用した場合、運転時のパドル式攪拌装置の電流値は、全体的に添加方式より増えている。
パドル式攪拌装置の電流値は、発酵槽投入部において発酵槽側壁部を横行する場合に他と比較し大きい。また、その電流値は、発酵槽側壁のいずれの場合もおおよそ同じであった。
【００１２】
（２）試験結果（状況）
図２は、パドル式攪拌装置の（ａ）のパドル部の正断面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ側断面図、（ｃ）(ａ)のＢ−Ｂ平断面図である。
パドル式攪拌装置の攪拌羽根３１ａ、３１ｂは、回転機械であるパドル３２を、動的バランスを取り、安定して稼動させるため、胴体３３をはさんで設置する必要があるため、胴体部３３の両端にそれぞれ設置されている。
また、発酵槽内においては、発酵槽両側に側壁１ｃ、１ｄがあるため、側壁部の堆肥化原料を攪拌するためには、パドル式攪拌装置２の胴体３３の両端にパドルが必要であった。
試験において、発明者が、該パドル式攪拌装置の運転時における発酵槽側壁部の原料状況などを観察したところ、以下の状況が見られた。
【００１３】
図３に、発酵槽中央部付近でのパドル式発酵装置の（ａ）の正断面図、（ｂ）側断面図を示す。
パドル式攪拌装置による堆肥化原料の攪拌について、発酵槽中央部付近をパドル式攪拌装置が横行している場合には、胴体３３をはさんで２つの攪拌羽根３１ａ、３１ｂが取り付けられていることにより、堆積された堆肥化原料の内、横行する方向側の堆肥化原料４１は、まず進行方向側のパドル３２ｂで後方５１へ送られる。また、胴体３３の反進行方向側のパドル３２ａは、前記進行方向側のパドル３２ｂ運転時に生じた、残留物と堆肥化原料の崩れによる堆積物を後方５１へ送り、胴体部３３を含むパドル近傍５２下部には、ほとんど堆肥化原料がない状況であった。
【００１４】
図４に、発酵槽側壁部付近でのパドル式発酵装置の（ａ）の正断面図及び（ｂ）側断面図を示し、図２は、その拡大図である。
パドル式攪拌装置が発酵槽側壁近傍を横行する場合には、進行方向側の堆肥化原料の内、胴体部から側壁部分（図２の距離Ｘ）の原料は、進行方向側の一つのパドル３２ｂでしか後方５１へ送っていないため、概略３０％程度の残留物と堆肥化原料の崩れによる堆積物５３が胴体部下部５２に堆積していた。
それが、次の運転段階であるパドル式攪拌装置２が走行装置３の運転により、投入口１ａ側へ移動するときに、胴体部３３では、パドルの攪拌による後方への送りがないため、この残留物や堆肥化原料の堆積物５３が胴体部３３の下部で徐々に圧密されていることが判明した。
また、この胴体部での残留量が多いほど、走行及びその後引き続き行われる横行時の電流値が増加することがわかった。
【００１５】
また、上記の試験時に、パドル式攪拌装置の負荷が発酵槽側壁部へ近づく程大きくなることが判明した。これは、発酵槽側壁部に向かって横行する場合、パドル式攪拌装置の攪拌羽根が堆肥化原料を後ろに送るよりも側面に押し付ける作用の方が支配的であることを示している。
これらの結果より、条件の異なる堆肥化原料を横形パドル式発酵槽で発酵させる場合、パドル式攪拌装置においては、攪拌装置の側壁近傍での残留物、堆肥化原料の崩れにより堆積物の除去及びその結果として動力値の軽減が必要であり、また、攪拌羽根による堆肥化原料の押し付けを防止する対策も必要であった。
本発明は、発酵槽側壁部での残留物と堆積物の除去及びパドル式攪拌装置の横行時の堆肥化原料の押付け力の軽減を解決し、全体として運転動力を低減し、運転経費を低減したものである。
【００１６】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の一例の横型パドル式攪拌装置の（ａ）全体平面図、（ｂ）部分拡大平面図、（ｃ）（ｂ）の攪拌装置の動きを示す説明図である。
堆肥化原料である破砕ごみ、汚泥、畜糞などは、含水率調整と通気性が改善され発酵槽へ投入される。
横型パドル式攪拌装置では、パドルを回転させながら、横型発酵槽の走行装置３の走行と横行装置４の横行によるジグザグ運転を行うことで、堆肥化原料である破砕ごみ、汚泥、畜糞などを発酵槽１内を排出口部１ｂから投入口部１ａの方向へ、切り返し、一次発酵を行わせることができる。
本発明では、すべての原料をパドルの攪拌羽根３１で２回後方へ移動させることで、発酵槽側壁部でのパドル式攪拌装置２の過負荷をなくすことができる。
【００１７】
すべての原料をパドルの攪拌羽根３１で２回攪拌するために、図２に示すように、発酵槽側壁部１ｄから、少なくとも、パドル式攪拌装置の胴体部の幅Ｙとパドルの攪拌羽根の片側の幅Ｚの長さの合計Ｘ以上を横行装置の最低戻り寸法とし、実際的には、パドルの幅寸法Ｌを戻りの最低寸法とする。
これにより、発酵槽側壁部１ｄにおいて、従来の１回攪拌に加え、本発明では、プフス１回攪拌することとなった。
プラス１回の攪拌を行わせる方法は以下による。
発酵槽内でのパドル式攪拌装置２の運転方法は、以下の順序のように行われる。その移動は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すパドル式攪拌装置の動きのように、発酵槽内で回転中のパドル式攪拌装置２は、横行装置４の横行により発酵槽の片側の側壁方向１ｄへ向かって移動する。そして発酵槽の側壁部ｂへ到達すると、そこで、横行は停止し、次にパドル式攪拌装置２は発酵槽の反対側の側壁方向１ｃへ向かって横行する。
【００１８】
横行の移動距離は、Ｌとする。Ｌ移動し発酵槽内のｃ迄到達すると、今度は、再度発酵槽側壁１ｄへ向かって再度移動する。発酵槽壁近傍のｂに到達すると、走行装置３の運転によりパドル式攪拌装置２を投入口方向１ａへ移動する。
ある程度投入口方向ｄへ移動すると、走行を停止し、その後、横行装置４が前記とは逆方法の発酵槽の側壁１ｃへ向かって横行を行い、発酵槽側壁部ｅへ移動する。
このｅ部においても、上記と同様に、一部の戻り運転を行いｆ迄一端戻った後、再度ｅへ到達し、次のステップヘと進む。
このようにして、パドル式攪拌装置２は、走行装置３と横行装置４により発酵槽内を発酵槽の両端の側壁１ｃ、１ｄへの横行と発酵槽の排出口１ｂ方向から投入口方向１ａへの移動を、横行と走行をジグザグ運転と発酵槽側壁近傍での戻り運転を加えた運転を繰り返し行う。この運転方法により、パドル式攪拌装置の過負荷がなく、すべての堆肥化原料を投入口１ａ方向から排出口１ｂ方向へ概略パドルの直径分移送させることができる。
【００１９】
最終的に、発酵槽投入部１ａ末端に到達すると、排出口側１ｂへのパドル式攪拌装置２の戻りは、発酵槽の中をパドル式攪拌装置２を逆転させながら横行装置４の横行の切込みピッチを小さくし、横行と走行を繰り返すジグザグ運転を行い発酵槽の排出口１ｂ付近へ移動し運転を停止する。
上記のように、従来の不都合を改善するために、発酵槽側壁部において胴体部＋パドル幅の合計の距離Ｌ分だけ逆方向の横行運転を行い、すべての原料がパドル攪拌羽根で２回、後方へ移動させることにしたところ、課題となっていた発酵槽側壁近傍での過負荷現象は、すべて解消した。
また、その時の電流値は、従来の約８０％程度に低減し、また従来時々電流値に瞬間的に負荷が上昇していたが、それらも解消した。当然、上記電流リレーにより運転停止も完全になくなり、従来の安定運転となった。
【００２０】
また、上記例では、パドル式攪拌装置の発酵槽側壁部での戻り運転は、発酵槽の排出口側１ｂから投入口側１ａのすべての発酵槽側壁部で行ったが、戻り運転が必要な個所は、発酵槽投入部近傍の発酵槽側壁部など一部の個所のみであるので、戻り運転個所を限定することにより、戻りに要する時間を短縮、運転経費を節減することができる。
そのため、戻り運転を行う個所として、パドル式攪拌装置の負荷の状況により設定できることとした。
その設定は、パドル式攪拌装置の負荷を電動機の電流値で検知し、その電流値がある限度を超えた場合とする。また、トルク検知機でのトルクを用いることもできる。また、発酵槽内の原料などの堆積高さなどが高いと、それにほぼ比例して負荷が大きくなるので、堆積高さが高い個所である発酵槽投入部を当初から定めることができる。
このように、戻り運転個所を必要個所に限定し、かつ戻り運転距離を最低胴体部＋パドル攪拌羽根幅の合計Ｌとすることで、堆肥化原料の性状に係わらず、過負荷とならず、多少の戻り運転時間を加えることで発酵処理を行うことができる。
【００２１】
また、パドル式攪拌装置が横行時に堆肥化原料を押し付ける対策については、パドル式攪拌装置に取り付けれられている攪拌羽根の形状を、従来の平面的な板から、台形、三角、スパイク、矩形にすることにより解決した。
図５にパドル部の（ａ）正面図、（ｂ）側面図を示し、図６に図５の部分拡大図を示す。
図５、６により説明する。
パドル式攪拌装置は、通常回転しながら横行するため、攪拌羽根の形状が平面では、横行時には、パドルの攪拌羽根は凹凸であっても、回転している場合には最外面がフラットなため、回転すると平面として堆肥化原料中を進んでいくこととなる。
もちろん、パドル式攪拌装置の回転により、堆肥化原料の大半は、発酵槽の後方へ移送されるが、横行速度が速いと発酵槽の後方への移送より、押し付ける反力の方が大きくなり、次第に負荷が増えていった。
【００２２】
そのための解決策として、図７に示すような、回転する攪拌羽根の形状を台形、三角、スパイク、矩形などとし、かつ図８の示すように、その位相をずらすことにより、最外面がフラットとならないことが重要である。
試験によると、攪拌羽根の形状を台形とした場合、従来の平面よりも約１０〜２０％動力値が低減した。
この結果より、攪拌羽根の形状を平面から台形、三角、スパイク、矩形などとし、かつその位相をずらすことが動力低減に効果的である。
また、上記に例で示した攪拌羽根の形状は、堆肥化原料の種類、粒径、付着性などの性状により任意に選定することができる。
また、攪拌羽根は、パドルの中心部と外周部で周速が異なり、外周部ほど回転が速いため、攪拌羽根全体としての押し付け力を均一にするため、台形、矩形などの形状の場合には、中心部の最外面に接する長さを長くし、外周部程、接する長さを短くするなどの配慮を行うことも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、発酵槽側壁部での残留物と堆積物を除去することができると共に、パドル式攪拌装置の横行時の堆肥化原料の押し付け力を軽減することができ、全体として運転動力を低減し、運転送行時の停止がなく安定した運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の横型パドル式発酵装置の（ａ）全体平面図、（ｂ）部分拡大平面図、（ｃ）（ｂ）の攪拌装置の動きを示す説明図。
【図２】パドル式攪拌装置の（ａ）パドル部の正断面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ側断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ平断面図。
【図３】横型パドル式発酵装置の（ａ）パドル部の正断面図、（ｂ）パドル部の側断面図。
【図４】横型パドル式発酵装置の発酵槽側壁部付近のパドル部の（ａ）正断面図、（ｂ）側断面図。
【図５】パドル式攪拌装置のパドル部の（ａ）正面図、（ｂ）側面図。
【図６】図５の部分拡大図で（ａ）正面図、（ｂ）側面図。
【図７】攪拌羽根の形状を示す部分拡大図で（ａ）台形図、（ｂ）三角形図、（ｅ）スパイク形図。
【図８】位相を変えた台形攪拌羽根の形態図。
【図９】従来の横型パドル式発酵装置の（ａ）全体平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ  断面図。
【図１０】従来の横型パドル式発酵装置の（ａ）全体平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）（ａ）の１部拡大図。
【符号の説明】
１：発酵槽、１ａ：発酵槽投入口、１ｂ：発酵槽排出口、１ｃ、１ｄ：発酵槽側壁、２：攪拌装置、３：走行装置、４：横行装置、６：リターンドア、７：戻り通路、１２：レール、３１ａ、３１ｂ：攪拌羽根、３２ａ、３２ｂ：パドル、３３：胴体、４１、４２：堆肥化原料、５１：移送物、５２：胴体下部空間、５３：胴体下部の残留物、堆積物
【図１】
0003707767.tif 000003
【図２】
0003707767.tif 000004
【図３】
0003707767.tif 000005
【図４】
0003707767.tif 000006
【図５】
0003707767.tif 000007
【図６】
0003707767.tif 000008
【図７】
0003707767.tif 000009
【図８】
0003707767.tif 000010
【図９】
0003707767.tif 000011
【図１０】
0003707767.tif 000012