(57)【要約】      （修正有）【課題】単純な構造において均一な通気と保温を可能とし、安定的かつ効率的な発酵分解を実現する有機物堆肥化装置を提供する。【解決手段】生ゴミ等の有機物を発酵分解する堆肥化装置であって、有機物を投入する発酵槽１１を収容する収容体２からなり、その収容体２低部内壁に延在した凹凸によって形成された溝８ならびに上下に形成された通気孔４とが連通することによる通気手段と、その収容体２低部を暖めるための保温手段とを有することを特徴とする。この構成により、収容体２低部の通気孔４から流入する新鮮な空気が溝８内で暖められ、発酵槽１１下部から発酵槽１１内へと流入する。槽１１内において好気性発酵が始まり発酵熱が生じると、槽内の空気は上昇し、槽内上部から流出し、収容体上部の通気窓２ｄを通じて排気される。このような一連の作用により、収容体２内において好気性発酵のための適切な環境が常に保持される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ゴミ等の有機物を発酵分解する堆肥化装置であって、有機物を投入する発酵槽を収容する収容体からなり、前記収容体低部内壁に延在した凹凸によって形成された溝ならびに上下に形成された通気孔が連通することによる通気手段と、前記収容体内の低部を暖めるための保温手段とを有することを特徴とする有機物堆肥化装置。
【請求項２】
前記保温手段は前記収容体の凹部分または凸部分に埋設された電熱線からなることを特徴とする請求項１に記載の有機物堆肥化装置。
【請求項３】
前記発酵槽の全体が万遍なく通気性を有していることを特徴とする請求項１に記載の有機物堆肥化装置。
【請求項４】
前記収容体の天井面および天井両端部には突起物が設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の有機物堆肥化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミ等の有機物を微生物により発酵分解処理する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から生ゴミ等の有機廃棄物を好気的に発酵分解処理する装置が知られている。微生物の好気的な発酵分解により被処理物を処理する装置においては、微生物の活動にとって適正な水分状態（約４０〜６５％）および温度状態（約２０〜６５℃）を維持しつつ酸素を供給する必要がある。水分過多や乾燥過多が生じると、被処理物の好気性発酵が促進されず、時には被処理物が腐敗し、結果として悪臭・害虫・汚水が発生することとなる。さらに、安定的かつ効率的な好気性発酵を保持するためには、局部的にも水分過多や乾燥過多を生じさせないよう被処理物全体を均一に通気し加温する必要がある。
【０００３】
このため従来装置においては、送風機・ファン・攪拌羽根などによる通気手段、ヒータ・温風などによる加温手段、またそれらを温度・水分率・攪拌負荷などの値から適正な発酵状況に保つ制御手段が採用されている。
【０００４】
この種の装置として、例えば特開平５−２２１７６５号公報、特開平１０−１５６３２３号公報、特開２００１−９５４号公報などに記載されたものが提案されている。
【０００５】
特開平５−２２１７６５号公報には、発酵を活性化するために求められる余剰水分の除去を行うために、発酵槽内に上から底部に向けて空気を吹き込む送風手段を設け、さらに発酵槽内に内装された攪拌装置を回転させる駆動手段を備えて、送風手段により吹き込まれた空気を、発酵槽の上部より被処理物を通して床板底部に向けて強制通風させる通気構造が記載されている。
【０００６】
また、特開平１０−１５６３２３号公報には、含水率の極端な変化により発酵に支障をきたすことに鑑み、二層交互投入式連続処理方式の生ゴミ発酵分解処理機において、各発酵室内の任意の位置に水分検出センサを配置して含水率を算出し、その含水率により送風量や・温風温度・ヒータ温度・攪拌回数を発酵分解処理の適正値となるように制御して、生ゴミ投入槽を含水率により選択する記載がされている。
【０００７】
一方、特開２００１−９５４号公報には、処理槽の内部で発生した水蒸気や炭酸ガスなどが、上昇して処理槽の上部空間に循環されずにたまり、処理槽内で発生する水蒸気などが効率よく排出されないという問題を解決するために、処理装置内部の空気を内部循環させるための内部循環機構経路および処理槽内部の空気を外部へ排出するための排気経路を備え、内部循環経路から処理槽へ流れる空気が、処理槽上部で略水平に吹き込むようにした記載がされている。
【０００８】
しかしながら、特開平５−２２１７６５号公報においては、攪拌装置を回転させるための駆動手段や送風手段への電力供給が不可欠であり、しかも攪拌装置では槽内の隅々までの被処理物全体を万遍なく攪拌することは容易ではなく、特に被処理物が部分的に比重が異なる場合等はなおさらである。また、送風が一方向のため、水分過多や乾燥過多の部分が生じるおそれがある。
【０００９】
特開平１０−１５６３２３号公報では、二層交互投入式連続処理方式にして適切な発酵室に生ゴミを選択投入したり、水分検出センサの情報から送風量や温風温度といった一連の処理が必要となり、構造的に複雑な処理システムとならざるを得ない。
【００１０】
更に、特開２００１−９５４号公報では、発酵槽以外にも内部循環経路および排気経路を構成し、空気の流れを制御するための流路と通気制御システムを必要とする。
【００１１】
このように、従来技術は、温湿度制御システムや、通気制御システムといった手段を用いて、いわば強制的に発酵環境を維持しようとするものであって、電力消費量が大きくなり、複雑で高価なものとならざるを得ない。
【００１２】
【特許文献１】
特開平５−２２１７６５号公報
【００１３】
【特許文献２】
特開平１０−１５６３２３号公報
【００１４】
【特許文献３】
特開２００１−９５４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑み、単純な構造にもかかわらず、被処理物への均一な通気と保温を可能とし、安定的かつ効率的な性能を有する安価な有機物堆肥化装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、生ゴミ等の有機物を発酵分解する堆肥化装置であって、有機物を投入する発酵槽を収容する収容体からなり、前記収容体低部内壁に延在した凹凸によって形成された溝ならびに上下に形成された通気孔が連通することによる通気手段と、前記収容体内低部を暖める保温手段とを有することを特徴とするものである。
【００１７】
収容体と発酵槽という二重構造とし、発酵槽が投入される収容体の底面に通気のための溝を設け、収容体の上下に設けられた通気孔と、収容体内低部を暖める保温手段とを設ける構造によって、収容体低部の通気孔から新鮮な空気が流入して溝内において暖められ、暖められた空気は収容体内の発酵槽へと流入する。そして、槽内において好気性発酵が始まり発酵熱が生じると、槽内の空気は上昇し、それらは収容体上部に形成された通気孔から流出する。このような一連の作用により、好気性発酵に適切な環境が能動的に促進されるのである。
【００１８】
好ましいのは、前記保温手段は前記収容体の凹部分または凸部分に埋設された電熱線からなることを特徴とするものであり、空気が溝を通過する過程で発酵分解に適切な温度へと暖められ、その空気が発酵槽内に提供されることとなる。
【００１９】
このように、収容体低部内壁を凹凸形状とすることによる通気手段、および凹凸部分に電熱線を埋設することによる保温手段との組み合わせにより、単純な構造において好気性発酵に必要な環境を保持できることとなる。
【００２０】
より好ましいのは、前記発酵槽の全体が万遍なく通気性を有していることを特徴とするものである。発酵層自体が万遍なく通気性を有すれば、全体に亘ってより均一な通気が確保され、槽内においてより均一な堆肥化が為されることとなる。  さらに好ましいのは、前記収容体の天井面および天井両端部には突起物が設けられていないことを特徴とするものである。突起物が設けられていないために、天井方向に上昇した空気は障害物に妨げられずに上部に設けられた通気孔からよりスムースに外部に流出し、このことにより発酵作用により生じた水蒸気や水分を含んだ空気が天井の突起物に当たりそこで冷やされ結露することが回避される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本発明による有機物堆肥化装置１の試作品による斜視図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿った正面断面図であり、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿った側面断面図である（但し操作パネルは省略）。
【００２２】
図１を参照すると、有機物堆肥化装置１は、横たわった円筒状の収容体２と、収容体２を軸支する基台３を有している。
【００２３】
処理装置２の前面には、収容体内の温度を管理するための制御パネル６が設けられている。
【００２４】
収容体２の一部を構成する蓋体２ａは、ヒンジ２ｂによって開閉可能に設けられている。一方、その反対側には、閉じた蓋２ａのロック機構２ｃが設けられている。また、蓋体２ａが開いたときに、以下で詳述する電熱線５への通電を停止するように、マイクロスイッチ等の図示しない検出手段により蓋の開放を検出するようになっている。また、収容体の上部には、通気孔としての窓２ｄが両側に形成されている。
【００２５】
図２を参照すると、収容体２の内壁は、蓋体２ａが閉じられたときに全体として円筒状を形成するようにしている。試作機では、この収容体２を木材の合板により製作したが、断熱効果のある他の素材を使用してもよい。
【００２６】
収容体２の内壁のうち、円筒状部分のほぼ下半分の領域には、複数の細長い角棒７が互いに平行して離間するように円筒の軸方向に延び、その一面が内壁の面と固着されている。一方、前方および後方の直立した内壁にも、複数の細長い角棒７が互いに平行して離間するようにして、その一面が内壁の面と固着されている。その結果、この内壁の角棒７によって凹凸が形成され、角棒に挟まれて形成される凹部が細長い溝８となっている。
【００２７】
円筒軸方向に延びた角棒７は、前方および後方の直立した内壁とは接触せず、わずかに隙間が開けられている。また、円筒軸方向とは直角に前方および後方の直立した内壁に形成された角棒７も、その円筒の内壁には接触せずに、わずかに隙間が開けられている。従って、ともに隣り合う溝８は、その隙間によって端同士がつながっている。尚、この細長い角棒７の途中を切って新たな溝を形成してより通気性を高めるようにしてもよい。
【００２８】
収容体低部には、外部と溝８とが連通するようにした通気孔４が複数（試作機では左右両端に２個）形成されている。尚、通気孔４の個数は収容体内の適切な温度制御に支障をきたさない程度のものであればよい。
【００２９】
このように通気のための空間が収容体の低部全体に亘って形成されることで、収容体における安定的な通気が確保され、収容体内低部には常に新鮮な空気の流れが生じることとなるのである。
【００３０】
溝８には、耐熱塩化ビニールで被覆された電熱線５が埋設されている。電熱線５は直立した前方の内壁から円筒状の内壁そして後方の内壁へと、凸部となる角棒７の周囲を蛇状に巻きつけるようにして這わせられて延び、その一端が窓２ｄから外部に導出されて制御パネル６に接続されるようにしている。制御パネル６は図示しない電源ライン、例えば家庭用電源コンセントに接続可能になっており、制御した電流または電圧を電熱線５に供給することができる。
【００３１】
収容体２の内壁には、収容体２内の温度を検知するための図示しない温度センサが備えられている。温度センサは制御パネル６に接続され、収容体内で得られた温度信号が制御パネル６に伝送されるようになっている。
【００３２】
制御パネル６は、温度センサからの温度信号に応じて、収容体２内を所定の温度範囲内となるように制御する。制御する温度範囲は、有機物を発酵分解する微生物の種類によるが、一般の好気性微生物では、約２０〜６５℃が適当である。この温度範囲は、制御パネル６で設定できるようにしてもよく、あるいは予めプログラムに組み込んでもよい。また、使用する微生物の特性に応じてその設定温度範囲を調整あるいは選択できるようにしてもよい。
【００３３】
このように電熱線５による保温機能により、収容体低部全体に流入した新鮮な空気が、常に微生物の発酵分解を促進する温度に保温されることとなる。
【００３４】
図４は、収容体２内の温度や動作を管理するための制御装置２０の簡略化ブロック図を示している。尚、このブロック図で示す各要素は、便宜上図１においては省略している。
【００３５】
制御装置２０は、操作パネル６に設けられた操作スイッチ（ＳＷ）２２と、前記蓋の開閉を検出するマイクロスイッチ等の検出手段２３、収容体内の温度を検出する温度センサ２４、電熱線５への電流を供給するための電流供給手段２５、そして操作スイッチ（ＳＷ）２２・検出手段２３・温度センサ２４からの入力信号に応じて所定の作動がプログラム実行されるようにした制御回路２１を有している。
【００３６】
図３に示した発酵槽１１の槽内に、生ゴミ等の有機物ならびに有機物を発酵分解する微生物を含んだ基材が収納される。試作機においては発酵槽として不織布からなる開閉可能な袋を使用した。また、上記不織布は袋全体に万遍なく通気性を有するものを使用した。
【００３７】
このことにより、収容体低部全体において暖められた新鮮な空気が、発酵槽下部全体から万遍なく流入し、発酵槽内におけるより均一な通気が生じ、槽内においては好気性の発酵分解作用にとって好ましくない局所的な嫌気状況が回避され、より均一な堆肥化が為されることとなる。また、発酵槽上部全体から発酵分解作用による生じた水蒸気または水分を含んだ空気が、万遍なく効率的に排気されることとなる。
【００３８】
図３（ａ）および（ｂ）は、その発酵槽１１を収容体２に収容した状態の図２（ａ）および（ｂ）のそれぞれに相当する断面図である。但し、電熱線５や操作パネル６は便宜上省略している。
【００３９】
生ゴミを発酵槽１１に投入するために蓋体２ａを開けると、検出手段２３は蓋体２ａが開かれたことを検知し、制御回路２１は電熱線５への通電を遮断する。生ゴミを投入し終え、蓋体２ａを閉じると、検出手段２３は蓋体２ａが閉じられたことを検知し、操作スイッチ２２の操作が可能となる。操作スイッチ２２が操作されると、制御回路２１は温度センサ２４から送られてくる温度信号に基づき、収容体２の内部温度が所定の温度範囲となっているか否かを判断する。温度が所定範囲以下であるとき、制御回路２１は電流供給手段２５を通じて電熱線５への通電を行い、収容体内の温度を上げ、微生物の活動を活発化させる。そして、温度が所定範囲以上となると、制御回路２１は電熱線５への通電を停止し、収容体内の温度が過度に上昇するのを抑制するようになっている。
【００４０】
試作機においては、収容体内壁における温度センサが３０℃前後約５℃の範囲内においてのみ加温されるようにした。すなわち、発酵分解が活発に始まる以前の槽内物温が３０℃前後以下の場合は、当該物温以上の加温された空気が槽内に流入し、発酵分解が活発に始まった以降の槽内温度が３０℃前後以上の場合は、当該物温以下の加温されない空気が流入することとなる。このことにより、発酵槽内に絶えず新鮮な空気の上昇気流が生じることとなり、槽内を安定的かつ効率的に通気ならびに換気することを可能とした。
【００４１】
また、収容体内の保温効果については、収容体２の内壁部分は凹凸状であり、凸部の厚さ分だけ外気の影響を受けにくいこと、試作機の例では、発酵槽が柔軟な袋体であり、凸部が袋体の投入物の重量を受け、溝８内の凹面で空気層を挟み込むためにより一層外気の影響を受けにくいことが指摘できる。
【００４２】
本発明の有機物堆肥化装置における空気の流れは多様であると考えるが、図３の矢印で示した上昇気流がそのひとつのより主要なものと考えられる。
【００４３】
収容体２内の低部には外気とを連通する通気孔４が設けられおり、しかもその孔４と通気する細長く延びた複数の溝８はそれぞれが連通して収容体２の低部分および側部に亘って形成されていることから、新鮮な空気が収容体下部全体に行き渡っている。電熱線５に通電されると、それらの空気が暖められ、上昇気流が生じることとなり、万遍なく通気性を有する発酵槽１１下部全体から流入し、好気性の微生物の活性に必要な新鮮で暖かな空気が発酵槽１１内に行き渡る。そして発酵分解が始まり、より暖められた空気は上昇し、万遍なく通気性を有する発酵槽１１の上部を通過して収容体２の上部に形成された窓２ｄから外に排気されるのである。
【００４４】
このように、収容体２内部の換気は、一部は空気の対流なども想定されるが、主要な空気の流れは、収容体下部から上部への上昇気流であり、収容体外部から収容体低部の通気孔４を通じ溝８へ、溝８から発酵槽１１内へ、そして発酵槽内上部から収容体上部へ、さらに収容体上部の窓２ｄを通じ収容体外へ流出することとなるのである。
【００４５】
このとき、収容体上部である蓋２ａの天井面や天井端面に突起物があると、発酵分解作用により生じた水蒸気または水分を含んだ空気は、突起物に当たって冷やされ水滴となり、再び収容体内部に滴下し復水化してしまう。このため、収容体内部の水分を収容体外へ放出する効率が悪化することとなる。従って、図３（ｂ）から明らかなように、収容体上部の窓２ｄは、収容体２の天井面に沿ってそのまま外へと開口するようになっている。すなわち、天井面およびその端面には空気の流れの障害物となるような余分な突起物がないために、上昇気流により収容体上部へと流れて来た空気は比較的スムースに窓２ｄから収容体外へ排気される。このことにより、換気効率ならびに水分の排出効率が突起物のある場合と比べ格段に向上することとなる。
【００４６】
試作機においては、定格１００Ｖ−５０Ｗの電熱線を使用し、設定温度範囲を３０℃前後約５℃としたが、発酵開始初期における極めて短時間のみの加温以降は、発酵熱が生じ通電が停止されるため、従来製品に比べ、電気消費量の大幅な低減を実現した。また、冬季における屋外での運用に関しても、十分な機能を果たすことが確認できた。
【００４７】
上記例における収容体は円筒状のものとしたが、その形状は箱型でも良い。また、断熱効果を高めるために収容体を多重構造としてもよい。これらのものも試作し運用した結果、上記例と同様の成果が確認されている。
【００４８】
尚、本発明の有機物堆肥化装置は、家庭用生ゴミ処理装置として有用であるが、これに限定されるものではなく、本装置を大型化し、様々な諸機能を付加することで、事業所レベルで排出される多様な有機廃棄物を処理することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】円筒状の空洞を有する収容体２を有した有機物堆肥化装置１の斜視図である。
【図２】収容体２の正面断面図（ａ）および側面断面図（ｂ）である。
【図３】収容体２に槽１１を入れた状態の正面断面図（ａ）および側面断面図（ｂ）である。
【図４】制御装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１  有機物堆肥化装置
２  収容体
２ａ  蓋体
２ｂ  ヒンジ
２ｃ  ロック機構
２ｄ  通気孔（窓）
３  基台
４  通気孔
５  電熱線
６  操作パネル
７  凸部
８  溝
２０  制御装置
２１  制御回路
２２  操作スイッチ
２３  検出手段
２４  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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