(57)【要約】【課題】廃棄物発酵装置において、簡単かつ低コストな機構により発酵対象物に含まれる水分を充分に除去する。【解決手段】発酵槽１０には、中空の回転軸２１と、同回転軸２１に固着された中空の撹拌棒２３が組み込まれている。撹拌棒２３には、発酵槽１０内に空気を供給するための開口孔２３ａが設けられている。送風機４１および給気ヒータ４３からなる温風供給機構４０は、給気管４２を介して回転軸２１の上端から暖かな空気を供給する。発酵槽１０に暖かな空気を供給しながら撹拌棒２３を回転させることにより、発酵槽１０内の発酵対象物を発酵させる。この発酵に伴って発酵対象物から発生した水蒸気は、排気口１５および排気管１６を介して排気ブロア１７により吸引されて排出される。給気管４２の一部を発酵槽１０の上部に導いて、発酵槽１０の上部の温度を上昇させ、水蒸気の結露を避ける。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発酵対象物を収容して発酵させるとともに上部に排気口を有する発酵槽と、
前記発酵槽内に回転可能に組み込まれるとともに内部を中空に形成して空気通路を形成してなる回転軸と、
前記回転軸に一体回転するように固着されていて内部を前記回転軸の空気通路に連通させるとともに前記発酵槽内に空気を供給するための開口孔を形成してなる撹拌棒と、
前記回転軸を回転させる回転駆動装置と、
前記回転軸の空気通路内に温風を供給する温風供給装置とを備えた廃棄物発酵装置において、
前記温風供給装置と前記回転軸との間に介装されて同温風供給装置から送出される温風を利用して前記発酵槽内の上部を暖める暖化装置を設けたことを特徴とする廃棄物発酵装置。
【請求項２】
前記暖化装置を、前記温風供給装置から前記回転軸に温風を供給するための配管の一部を前記発酵槽内の上部に配置するように構成した請求項１に記載の廃棄物発酵装置。
【請求項３】
前記暖化装置を、前記温風供給装置から前記回転軸に温風を供給するための供給配管から分岐させた分岐配管を設けて、同温風供給装置からの温風の一部を前記発酵槽内の上部空間に供給するように構成した請求項１に記載の廃棄物発酵装置。
【請求項４】
前記発酵槽内の上部空間に供給される温風の量を調整する絞り弁を前記分岐配管に介装した請求項３に記載の廃棄物発酵装置。
【請求項５】
前記温風供給装置を、送風機と、同送風機の出力側に設けたヒータとで構成した請求項１〜４のうちのいずれか一つに記載の廃棄物発酵装置。
【請求項６】
前記温風供給装置を、送風機と、同送風機の出力側に設けた絞り弁とで構成した請求項１〜４のうちのいずれか一つに記載の廃棄物発酵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿、畜糞尿、食肉加工排水、農業集落排水汚泥などの有機性廃棄物を発酵させて堆肥を生成する廃棄物発酵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置は、例えば下記特許文献１に示すように、発酵対象物を収容して発酵させるとともに上部に排気口を有する発酵槽と、発酵槽内に回転可能に組み込まれるとともに内部を中空に形成して空気通路を形成してなる回転軸と、回転軸に一体回転するように固着されていて内部を回転軸の空気通路に連通させるとともに発酵槽内に空気を供給するための開口孔を形成してなる撹拌棒とを備え、回転軸および撹拌棒を回転させながら回転軸内および撹拌棒内を介して発酵槽内に温風を供給して、発酵槽内の発酵対象物を発酵させるとともに発酵対象物に含まれる水分を除去するようにしていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１９２４７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の発酵装置にあっては、発酵槽の周囲の気温が低くなると、発酵対象物に含まれていて発酵に伴い発生される水蒸気が発酵槽の上部の内壁に結露して、同結露による水滴がふたたび発酵対象物に戻されてしまうので、発酵対象物に含まれる水分を充分に除去できないという問題があった。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、簡単かつ低コストな機構により発酵対象物に含まれる水分を充分に除去することができる廃棄物発酵装置を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、発酵対象物を収容して発酵させるとともに上部に排気口を有する発酵槽と、発酵槽内に回転可能に組み込まれるとともに内部を中空に形成して空気通路を形成してなる回転軸と、回転軸に一体回転するように固着されていて内部を回転軸の空気通路に連通させるとともに発酵槽内に空気を供給するための開口孔を形成してなる撹拌棒と、回転軸を回転させる回転駆動装置と、回転軸の空気通路内に温風を供給する温風供給装置とを備えた廃棄物発酵装置において、温風供給装置と回転軸との間に介装されて同温風供給装置から送出される温風を利用して発酵槽内の上部を暖める暖化装置を設けたことにある。
【０００７】
前記本発明の特徴においては、暖化装置を、例えば、温風供給装置から回転軸に温風を供給するための配管の一部を発酵槽内の上部に配置するように構成できる。また、暖化装置を、温風供給装置から回転軸に温風を供給するための供給配管から分岐させた分岐配管を設けて、温風供給装置からの温風の一部を発酵槽内の上部空間に供給するように構成してもよい。この場合、発酵槽内の上部空間に供給される温風の量を調整する絞り弁を分岐配管に介装するとよい。
【０００８】
また、前記本発明の特徴においては、温風供給装置を、例えば、送風機と、送風機の出力側に設けたヒータとで構成できる。また、温風供給装置を、送風機と、同送風機の出力側に設けた絞り弁とで構成してもよい。
【０００９】
前記本発明の特徴においては、暖化装置が発酵槽内の上部の温度を上昇させる。これにより、発酵槽の周囲の気温が低くなっても、発酵対象物に含まれていて発酵に伴い発生される水蒸気が発酵槽の上部の内壁に結露することを防止でき、水蒸気は排気口を介して外部へ効率よく排出される。この場合、暖化装置を温風供給装置と回転軸との間に単に介装して、温風供給装置からの温風を利用することにより、発酵槽内の上部の温度を上昇させることができるので、簡単かつ低コストな機構で発酵対象物の水分を充分に除去できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は同実施形態に係る発酵装置の正面図であり、図２は同発酵装置の上面図であり、図３は同発酵装置の側断面図である。この発酵装置は、発酵対象物Ｍを収容する発酵槽１０と、発酵槽１０内に設けられて発酵対象物Ｍを撹拌する撹拌機構２０と、撹拌機構２０を駆動する撹拌駆動機構３０と、撹拌機構３０を介して発酵槽１０内に温風を供給する温風供給機構４０と、発酵槽１０内の発酵対象物Ｍを外部へ排出する排出機構５０とを備えている。
【００１１】
発酵対象物Ｍとしては、し尿、家畜の糞尿、食肉加工廃水、乳製品製造廃水、食肉流通センター廃水、農業集落廃水汚泥、団地生活廃水余剰汚泥、ホテル厨房廃水、水産加工廃水などの有機性廃棄物が挙げられる。これらの発酵対象物Ｍのうち、水分含有率が高いものは、水分含有率が７５〜８５％程度になるまで脱水処理されて利用される。
【００１２】
発酵槽１０は、底板１０ａを架台１１上に載せた有底円筒状に形成されている。発酵槽１０の上面は天板１０ｂにより塞がれている。底板１０ａには、発酵槽１０を暖めるためのプレート状の発酵槽ヒータ１２が固着されている。
【００１３】
発酵槽１０の天板１０ｂには、投入口１４および排気口１５が設けられている。投入口１４は、発酵対象物Ｍを発酵槽１０内に投入するために設けられたもので、通常、蓋で覆われており、発酵対象物Ｍを投入する場合にのみ開かれる。排気口１５は、発酵槽１０内に発生した水蒸気、ガスなどを含む空気を外部に排出するためのもので、排気管１６を介して排気ブロア１７に連通している。この排気ブロア１７は、天板１０ｂ上に配設された電動モータおよび同モータによって回転駆動される排気ファンによって構成され、電動モータの作動時に排気口１５および排気管１６を介して発酵槽１０内の空気（水蒸気）が外部に排出される。
【００１４】
撹拌機構２０は、発酵槽１０の底板１０ａを貫通して架台１１内に侵入していて、発酵槽１０の中央位置に垂直方向に延設されて内部に空気通路を形成した円筒状の回転軸２１を備えている。回転軸２１は、発酵槽１０および架台１１に軸線回りに回転可能に組み付けられており、その外周面と発酵槽１０の底板１０ａに設けた貫通孔の内周面と間にはシール部材２２が設けられている。回転軸２１には上下方向に所定間隔を隔てて水平かつ径方向に延設された複数の撹拌棒２３（撹拌部材）がその根元部にて固着されている。撹拌棒２３は、内部を中空に形成するとともにその先端を閉止させており、その根元部にて回転軸２１内の空気通路に連通している。また、下方に位置する複数の撹拌棒２３の適宜箇所下面には発酵槽１０内に開口した開口孔２３ａが形成されている。
【００１５】
撹拌駆動機構３０は、架台１１内に配置されるとともに回転軸２１に組み付けられて、油圧ポンプ３１によって発生される油圧力により回転軸２１をその軸線回りに回転させる。
【００１６】
温風供給機構４０は、天板１０ｂ上に配置された送風機（給気ブロア）４１を備えている。送風機４１は、電動モータおよび同モータによって回転駆動される給気ファンによって構成されていて、空気を吸引して給気管４２内に送風する。給気管４２の他端は回転軸２１の上端部に接続されていて、送風機４１から送風された空気は回転軸２１内に導かれるようになっている。給気管４２には、送風機４２の出力側にて回転軸２１内に供給する外気を暖めるために、発酵槽１０の天板１０ｂ上に設置された給気ヒータ４３が介装されている。
【００１７】
給気管４２は、給気ヒータ４３の出力側にて天板１０ｂを貫通して発酵槽１０内に侵入している。発酵槽１０内に侵入した給気管４２は、発酵槽１０内の上端近傍位置にて内壁面に沿ってほぼ１周巻き回され、ふたたび天板１０ｂを貫通して発酵槽１０外に導かれ、天板１０ｂの上面に沿って配設されて回転軸２１の上端に接続されている。この給気管４２の発酵槽１０内に位置する部分（以降、この部分を暖化部分４２ａという）は発酵槽１０内の上部の温度を上昇させる機能を有しており、本願発明の暖化装置に対応する。なお、この暖化部分４２ａは、適宜箇所にて発酵槽１０の内壁に固定されている。また、暖化部分４２ａを、発酵槽１０の内壁を２周以上巻き回すようにしてもよい。さらに、この暖化部分４２ａは、熱伝導効率を高めるためにその外周面にフィンなどを設けて、外表面の面積を大きくするようにするとよい。
【００１８】
排出機構５０は、図１ないし図４に示すように、発酵槽１０内の発酵対象物Ｍを切り出すとともに搬送して外部に排出する排出パイプ５１を有する。排出パイプ５１は、両端面を閉止して断面半円の筒状に形成されており、内側端（図４の右方）上面に設けた長尺状の切り出し孔５１ａを介して発酵槽１０内に連通するとともに、外側端下面に設けた排出口５１ｂを介して外部に通じている。切り出し孔５１ａの外側端（排出パイプ５１のほぼ中央）の内周面上部には、仕切り板５１ｃが設けられて、同仕切り板５１ｃの外側では発酵対象物Ｍが排出パイプ５１内の下部のみを通過するようになっている。
【００１９】
排出パイプ５１内には、その両端面にて回転可能に支持されたスクリューロッド５２が収容されている。スクリューロッド５２における切り出し孔５１ａに対向する位置の外周面上には、発酵槽１０の発酵対象物Ｍを切り出すために、螺旋状かつ離散的に切り出し用羽根５２ａが固着されている。また、スクリューロッド５２における仕切り板５１ｃよりも外側位置の外周面上には、前記切り出した発酵対象物Ｍを搬送するために、螺旋状かつ連続的に搬送用羽根５２ｂが固着されている。このスクリューロッド５２は、その外側端部を細径にして排出パイプ５１の外側端面を貫通させていて、この外側端部に固定したギヤ５３を介して電動モータ５４により軸線回りに回転駆動されるようになっている。電動モータ５４は排出パイプ５１の外側端部上面に固定されていて、その回転トルクは、減速機５５、ギヤ５６およびチェーン５７を介してギヤ５３に伝達される。
【００２０】
次に、上記のように構成した廃棄物発酵装置の作動を説明する。まず、発酵槽１０に投入口１４を介して発酵対象物Ｍが投入され、図示しない操作スイッチが操作されると、発酵槽ヒータ１２、排気ブロア１７、送風機４１、給気ヒータ４３、及び油圧ポンプ３１がそれぞれ作動を開始し、発酵対象物Ｍの発酵が開始される。
【００２１】
発酵槽ヒータ１２は、発酵槽１０内の温度を高めて、発酵槽１０に収容された発酵対象物Ｍを暖める。排気ブロア１７は、発酵槽１０内の空気（水蒸気）を外部に排出する。送風機４１は、給気管４２、給気ヒータ４３、回転軸２１、撹拌棒２３、及び開口孔２３ａを介して発酵槽１０内に空気を供給する。給気ヒータ４３は、送風機４１により発酵槽１０内に供給される空気を暖める。油圧ポンプ３１は撹拌駆動機構３０を駆動する。これにより、撹拌駆動機構３０は回転軸２１を垂直軸線回りに回転させることにより撹拌棒２３を水平に回転させ、この撹拌棒２３の回転により発酵槽１０内の発酵対象物Ｍが撹拌される。
【００２２】
上記各作動により、発酵槽１０内の発酵対象物Ｍは発酵して堆肥化する。この堆肥化した発酵対象物Ｍは、排出機構５０の作動によって切り出されて排出される。図示しない操作スイッチによって発酵対象物Ｍの切り出しが指示されると、電動モータ５４が回転し始める。この電動モータ５４の回転は、減速機５５、ギヤ５６、チェーン５７およびギヤ５３を介してスクリューロッド５２に伝達され、スクリューロッド５２は軸線回りに回転する。このとき、発酵槽１０内にて切り出し孔５１ａに落下している発酵対象物Ｍは、切り出し用羽根５２ａによって切り出されるとともに外側方向に搬送される。そして、仕切り板５１ｃよりも外側では、発酵対象物Ｍは搬送用羽根５２ｂによって搬送されて排出口５１ｂから排出される。
【００２３】
前記のような発酵対象物Ｍの発酵中、発酵に伴って発酵対象物Ｍから水分が蒸発する。そして、この水蒸気は排気口１５および排気管１６を介して、排気ブロア１７により吸引されて外部に排出される。一方、給気ヒータ４３によって暖められた空気が給気管４２に設けた暖化部分４２ａを通過するために、暖化部分４２ａは発酵槽１０の上部内壁および上部空間の温度を上昇させる。
【００２４】
これにより、発酵槽１０の周囲の気温が低くなっても、発酵対象物Ｍに含まれていて発酵に伴い発生される水蒸気が発酵槽１０の上部の内壁に結露することを防止でき、前記水蒸気は外部へ効率よく排出される。この場合、暖化部分４２ａを給気管４２に単に介装するのみで、温風供給機構４０からの温風を利用することにより、発酵槽１０内の上部の温度を上昇させることができるので、簡単かつ低コストな機構で発酵対象物Ｍの水分を充分に除去できる。
【００２５】
次に、上記実施形態の各種変形例について説明する。第１変形例は、図２に２点鎖線で示すように、給気ヒータ４３の出力側にて、絞り量を可変とする絞り弁６１を給気管４２に介装したことにある。これによれば、給気管４２の暖化部分４２ａおよび発酵槽１０内に供給される温風の量が調節可能となるため、発酵対象物Ｍの発酵速度および発酵槽１０の上部の温度を適宜調節できるようになる。
【００２６】
第２変形例は、図５に示すように、給気ヒータ４３の出力側の給気管４２を発酵槽１０内を迂回させないで回転軸２１に直接接続するとともに、給気ヒータ４３と回転軸２１との間にて給気管４２から分岐させた分岐管６２を設けている。分岐管６２には絞り量を可変とする絞り弁６３を介装し、その出力側の分岐管６２を発酵槽１０の天板１０ｂを貫通させて内部に侵入させている。そして、分岐管４５の他端は、上記実施形態と同様に発酵槽１０の上部内壁に固定した環状の暖化用管６４に接続されている。暖化用管６４には、発酵槽１０内にて上方を向けて開口した複数の開口孔６４ａが形成されている。
【００２７】
この第２変形例においては、送風機４１によって送風され、給気ヒータ４３により暖められた空気が直接回転軸２１に供給されるとともに、その一部が絞り弁６３を介して暖化用管６４に導かれる。したがって、発酵槽１０内の発酵対象物Ｍは上記実施形態と同様に発酵されるとともに、発酵槽１０内の上部には暖かい空気が暖化用管６４の開口孔６４ａを介して供給される。これより、この第２変形例によっても上記実施形態と同様に、簡単かつ低コストな機構で発酵対象物Ｍの水分を充分に除去できる。また、この場合には、絞り弁６３の調節により、暖化用管６４に導かれる空気量を回転軸２１内に導かれる空気量とは独立に調整できるので、発酵槽１０内の上部の温度を調整し易くなる。
【００２８】
また、この第２変形例でも、図５に２点鎖線で示すように、前記第１変形例の場合と同様に、給気ヒータ４３の出力側に絞り弁６１を設けるようにしてもよい。これによれば、回転軸２１内に供給される空気量も、暖化用管６４に導かれる空気量と独立して可変設定できるようになる。
【００２９】
次に、上記実施形態の第３変形例について説明する。この第３変形例は、図６に示すように、上記実施形態（図２参照）の給気ヒータ４３に代えて、絞り量を可変とする絞り弁６５を備えている。この絞り弁６５は、絞り量を大きくすることによって送風機４１の負荷を高めて送風機４１自体の発熱により、送風機４１から送風される空気の温度を高めて、上記実施形態の給気ヒータ４３を省略するようにしたものである。この場合、送風機４１としては、給気ヒータ４３を用いた場合よりも容量の大きな送風機を用いるとともに、負荷の増大の影響を受けにくい送風機（例えば、リングブロア）を用いるとよい。
【００３０】
これによっても、暖化部分４２ａに暖かい空気が供給されて、蒸気実施形態の場合と同様に、発酵槽１０内の上部の温度を上昇させることができるので、発酵対象物Ｍの水分を充分に除去できる。また、構造も上記実施形態とほぼ同じであるので、簡単かつ低コストな機構で済ますことができる。
【００３１】
次に、上記実施形態の第４変形例について説明する。この第４変形例は、図７に示すように、給気ヒータ４３に代えて絞り弁６５を用いた前記第３変形例に係る廃棄物発酵装置において、前記第２変形例のように、絞り弁６５の出力側の給気管４２を発酵槽１０内を迂回させないで回転軸２１に直接接続するとともに、絞り弁６５と回転軸２１との間にて給気管４２から分岐管６２を分岐させている。そして、分岐管６２は、前記第２変形例と同様に、絞り弁６３を介して、発酵槽１０の上部内壁に固定して環状の暖化用管６４に接続されている。
【００３２】
これによっても、暖化用管６４は前記第２変形例と同様な機能を発揮するので、第４変形例に係る廃棄物発酵装置によっても、前記第２変形例と同様な効果が期待される。
【００３３】
以上、本発明の実施形態およびその第１ないし第４変形例について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。
【００３４】
上記のような廃棄物発酵装置においては、通常、排気ブロア１７による排気量は送風機４１（給気ブロア）による給気量よりも多い。したがって、多くの場合、発酵槽１０の天板１０ｂ部分の隙間から外気を吸っていることが多い。この隙間を介して発酵槽１０に吸い込まれる外気をなくすまたは同外気の量を減らすために、外気の積極的な吸い込みを許容する構造を採用することもできる。すなわち、上記実施形態および各種変形例において、図３に破線で示すように、天板１０ｂ部分に外気に連通する一つまたは複数の外気取り込み孔１５ａを設けて、前記排気ブロア１７による排気量が送風機４１による給気量よりも多いことに起因する発酵槽１０内の給気不足を外気取り込み孔１５ａからの給気により積極的に補うようにしてもよい。この場合、外気取り込み孔１５ａから吸い込まれる外気を効率的に温めるために、同外気取り込み孔１５ａを暖化部分４２ａおよび暖化用管６４の近傍に設けるようにするとよい。さらに、暖化部分４２ａおよび暖化用管６４の密度を外気取り込み孔１５ａの近傍にて高くするとより効果的である。
【００３５】
また、上記実施形態では、発酵槽１０内の水蒸気およびガスを排気ブロア１７を用いて強制的に外部に排出するようにしたが、この排気ブロア１７および排気管１６を省略して、水蒸気およびガスが排気口１５から自然に排出される方法を採用することもできる。この場合、発酵槽１０の天板１０ｂに複数の排気口１５を設けたり、排気口１５の径を大きくしたりするとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る廃棄物発酵装置の正面図である。
【図２】同実施形態に係る廃棄物発酵装置の上面図である。
【図３】同実施形態に係る廃棄物発酵装置の側断面図である。
【図４】図１〜図３の排出機構の拡大正面図である。
【図５】前記実施形態の第２変形例に係る廃棄物発酵装置の上面図である。
【図６】前記実施形態の第３変形例を係る廃棄物発酵装置の上面図である。
【図７】前記実施形態の第４変形例を係る廃棄物発酵装置の上面図である。
【符号の説明】
１０…発酵槽、１２…発酵槽ヒータ、１７…排気ブロア、２０…撹拌機構、２１…回転軸、２３…撹拌棒、２３ａ…開口孔、３０…撹拌駆動機構、４０…温風供給装置、４１…送風機、４２…給気管、４２ａ…暖化部分、４３…給気ヒータ、３５…油圧ユニット、５０…排出機構、６１，６３，６５…絞り弁、６２…分岐管、６４…暖化用管、６４ａ…開口孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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