(57)【要約】【課題】農業系資源廃棄物等を発酵させ堆肥化するために使用される発酵攪拌処理装置および堆肥の製造方法において、特に、スクリュー羽根回転攪拌体に過大負荷が懸っても、作業に支障をきたすことなく自動運転し続けることができる等、安全性、作業性及び経済性に優れた当該発酵攪拌処理装置および堆肥の製造方法を提供する。【解決手段】有機廃棄物を貯留、発酵させる発酵槽２と、該発酵槽２の上部開放面上に前後に往復移動可能に架設された架台３と、該架台３に垂設され、少なくとも一方の先端にエアー噴出口１５を有する一対のスクリュー羽根回転攪拌体１０とを具備する発酵攪拌処理装置１であって、前記スクリュー羽根回転攪拌体１０に限界負荷が懸ったときに回転駆動伝達比を変動させる自動変則手段１６を、前記スクリュー羽根回転攪拌体１０に対する駆動手段１７と該スクリュー羽根回転攪拌体１０との間に配置した。【選択図】図１
2007283158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機廃棄物を貯留、発酵させる発酵槽と、該発酵槽の上部開放面上に前後に往復移動可能に架設された架台と、該架台に左右移動自在に垂設され、少なくとも一方の先端にエアー噴出口を有する一対のスクリュー羽根回転攪拌体とを具備する発酵攪拌処理装置であって、前記スクリュー羽根回転攪拌体に限界負荷が懸ったときに回転駆動伝達比を変動させる自動変則手段を、前記スクリュー羽根回転攪拌体に対する駆動手段と該スクリュー羽根回転攪拌体との間に配置したことを特徴とする発酵攪拌処理装置。
【請求項２】
前記自動変則手段がフルシンクロクラッチギア、マグネットクラッチギアまたはトルクコンバーターである請求項１記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項３】
前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体の回転方向が互いに異なる請求項１または２記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項４】
前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体が進行方向に向かって傾斜可能に取付けられている請求項１〜３のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項５】
前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体の羽根部材が交換可能である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項６】
前記駆動手段は正回転と逆回転の双方の回転が可能である請求項１〜５のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項７】
前記架台が車両用タイヤを備え、レール上を走行する請求項１〜６のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項８】
前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体が用途に応じ交換自在である請求項１〜７のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項９】
前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体に、廃棄物を小片状に破砕すると共に、底部の廃棄物を上部に送り込む破砕装置を備えた請求項１〜８のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項１０】
前記駆動手段が車両用エンジンであり、かつ前記架台の移動が、該車両用エンジンの回転にて発電して電力を利用するモータにて行われる請求項１〜９のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項１１】
前記発酵槽の内側側面に、発酵熱により温水を取り出すための配水管が施されている請求項１〜１０のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項１２】
前記配水管中の温水を更に加熱して得られるスチームを前記スクリュー羽根回転攪拌体のエアー噴出口に圧送するコンプレッサーを備える請求項１〜１１のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項１３】
前記発酵槽底部でかつ有機廃棄物投入口近傍に、ブロー用のスチーム噴射口を有する噴出管が配設されている請求項１〜１２のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のうちいずれか一項記載の発酵攪拌処理装置を用いて有機廃棄物を発酵させ堆肥化するにあたり、水分が９０％以上の有機廃棄物を前記発酵槽に投入し、投入された有機廃棄物を、前記スクリュー羽根回転攪拌体の先端から温風を噴出させかつ前記架台を前方に移動させながら攪拌して徐々に硬い粘土状に変成させ、前記スクリュー羽根回転攪拌体の隣接する羽根部材間で細やかな粒子状に破砕されるまで攪拌を行うことを特徴とする堆肥の製造方法。
【請求項１５】
発酵時に発生する蒸気を集め液肥として回収する請求項１４記載の堆肥の製造方法。
【請求項１６】
製造された堆肥を、前記発酵槽に戻して再循環させ、堆肥の減容率を高める請求項１４または１５記載の堆肥の製造方法。
【請求項１７】
前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体が進行方向に向かって垂線に対し約３０度傾斜して攪拌を行う請求項１４〜１６のうちいずれか一項記載の堆肥の製造方法。
【請求項１８】
前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体により有機廃棄物の送りと返りを繰り返しながら前記架台を前方に移動させ、攪拌前の汚泥を引きずり込み沈ませながら攪拌する請求項１４〜１７のうちいずれか一項記載の堆肥の製造方法。
【請求項１９】
畜尿水の混合物をインジェクター方式で発酵堆肥中に撒布する請求項１４〜１８のうちいずれか一項記載の堆肥の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業系資源廃棄物、畜産廃棄物、農業集落排水汚泥、下水汚泥、食品廃棄物、水産系資源廃棄物、木質系資源廃棄物を発酵させ堆肥化するために使用される発酵攪拌処理装置および堆肥の製造方法に関する。特には、スクリュー羽根回転攪拌体に過大負荷が懸っても、作業に支障をきたすことなく自動運転し続けることができる等、安全性、作業性およびエネルギー効率に優れた発酵攪拌処理装置および堆肥の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、中小の食品加工、水産加工、中間処理企業、中小の畜産家にとって、汚泥処理問題は重大な課題となり、農業系資源廃棄物汚泥、畜産廃棄物汚泥、農業集落排水汚泥、下水汚泥、食品廃棄物汚泥、水産資源廃棄物汚泥、家畜の糞尿処理は条例の改正（野積みの禁止等）とも相俟って深刻さを増した重大な問題となってきている。
【０００３】
そのような中、汚泥に高分子系凝集剤を使い脱水処理し、畜糞、畜糞尿汚泥には微生物を加えて発酵処理を施し、水分を６０％〜５０％未満で攪拌堆肥化する方法が採られている。この堆肥発酵処理は、血液などが多く入っていると畜場汚泥、脂肪質、繊維質、蛋白質、その他の有機質を主成分とする糞尿等を微生物分解して、高分子状のものを低分子化して均一成分の有機肥料に変成させるものである。具体的には、汚泥貯留する堆肥舎内に微生物を投入して、攪拌装置により自動的に攪拌して発酵処理する堆肥化施設が知られている。
【０００４】
また、浄化施設から出る汚泥処理等は、高分子系凝集剤を入れて脱水処理し、ケーキ状水分８０％以上の汚泥を更に脱水して攪拌槽に投入し処理していたが、この汚泥処理方法では処理費用のランニングコストが高額となり、一方、中小企業や畜産家にとっては大規模な堆肥化施設や大型発酵攪拌装置の導入が困難であるため、独自に所有する小規模な堆肥舎においてショベルカー等を使用して攪拌作業を行っているのが現状である。そのため、汚泥、畜糞尿をこういった小規模な堆肥舎でも水分調整することなく直接攪拌作業を自動化することができる小型の発酵攪拌装置が切望されていた。
【０００５】
さらに、生ゴミ等の有機性廃棄物の処理では、廃棄物に微生物を加えて発酵処理して堆肥化する方法が多く採用されている。この微生物による発酵処理方法では、有機物を微生物で発酵分解して、均一な低分子化合物を主成分とする有機肥料に変成処理する。例えば、比較的広大な面積の堆肥化施設内に貯留された畜糞に微生物を投入し、畜糞を大規模なスクープ式およびロータリー式攪拌機により攪拌するものがある。
【０００６】
さらにまた、近年、し尿または家畜の糞尿処理においては、種々の改良技術が報告されている。例えば、ガス抜き槽と加熱蒸発室とで発生したガス成分を加熱蒸発室の加熱用補助燃料として確保し、加熱蒸発室内に残された固形成分を随時取り出して肥料にする糞尿処理プラント（特許文献１参照）や、糞尿を発酵処理する小規模な堆肥舎に用いるのに好適な畜糞の発酵攪拌装置が報告されている（特許文献２参照）。
【０００７】
特許文献１記載の糞尿処理プラントでは、搬入された糞尿を一時的に貯留する貯留槽から逐次ガス抜き槽に送り込まれた糞尿を攪拌してガス抜きし、加熱蒸発室でガス抜き槽内の糞尿を加熱板に吹き付ける吹き付け装置によって水分を蒸発させ、その加熱蒸発室で蒸発した水分を、加熱蒸発室内の天井を覆うように配置されたガス抜き穴を有する冷却板と、その冷却板の下に配置された受け樋とで構成された液化装置によって液化している。また、上記特許文献２記載の発酵攪拌装置は、畜糞を貯留する槽の上部開放面に据え付けられ、前後に往復移動された架台と、架台から垂下して設けられると共に、架台上を左右に往復移動された回転攪拌体とから構成されている。
【特許文献１】特開２００３−３２０３９９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９１９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、いずれにしても従来の堆肥化施設に設置される攪拌装置等はある程度は大型とせざるを得ず、このため作業性や経済性、さらには安全性の面で小規模の堆肥化舎屋では負担が大きく、採用するのは困難であった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、農業系資源廃棄物、畜産廃棄物、農業集落排水汚泥、下水汚泥、食品廃棄物、水産系資源廃棄物、木質系資源廃棄物を発酵させ堆肥化するために使用される発酵攪拌処理装置であって、特に小規模な堆肥舎に対し好適なスクリュー羽根回転攪拌体式の発酵攪拌処理装置およびこの装置を用いた堆肥の製造方法において、スクリュー羽根回転攪拌体に過大負荷が懸っても、作業に支障をきたすことなく自動運転し続けることができる等、安全性、作業性および経済性に優れた当該発酵攪拌処理装置および堆肥の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、スクリュー羽根回転攪拌体式の発酵攪拌処理装置においては、汚泥、畜糞尿を攪拌中、その水分の減少に伴いスクリュー羽根回転攪拌体のギアに過大負荷が懸り、スクリュー羽根回転攪拌体が停止してしまうおそれがあり、作業性および安全性の面で問題があることが分かった。また、スクリュー羽根回転攪拌体は、使用により磨耗した場合、スクリュー羽根全体を交換しなければならず、この点からも、作業性および経済性の面で負担となることが分かった。本発明者は、かかる知見に基づきさらに鋭意検討した結果、スクリュー羽根回転攪拌体式の発酵攪拌処理装置に所定の自動変則手段を設けることにより上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明の発酵攪拌処理装置は、有機廃棄物を貯留、発酵させる発酵槽と、該発酵槽の上部開放面上に前後に往復移動可能に架設された架台と、該架台に左右移動自在に垂設され、少なくとも一方の先端にエアー噴出口を有する一対のスクリュー羽根回転攪拌体とを具備する発酵攪拌処理装置であって、前記スクリュー羽根回転攪拌体に限界負荷が懸ったときに回転駆動伝達比を変動させる自動変則手段を、前記スクリュー羽根回転攪拌体に対する駆動手段と該スクリュー羽根回転攪拌体との間に配置したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記自動変則手段がフルシンクロクラッチギア、マグネットクラッチギアまたはトルクコンバーターである発酵攪拌処理装置である。
【００１３】
さらに、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体の回転方向が互いに異なるものである発酵攪拌処理装置である。
【００１４】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体が進行方向に向かって傾斜可能に取付けられている発酵攪拌処理装置である。
【００１５】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体の羽根部材が交換可能である発酵攪拌処理装置である。
【００１６】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記駆動手段は正回転と逆回転の双方の回転が可能である発酵攪拌処理装置である。
【００１７】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記架台が車両用タイヤを備え、レール上を走行する発酵攪拌処理装置である。
【００１８】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体が用途に応じ交換自在である発酵攪拌処理装置である。
【００１９】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体に、廃棄物を小片状に破砕すると共に、底部の廃棄物を上部に送り込む破砕装置を備えた発酵攪拌処理装置である。
【００２０】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記駆動手段が車両用エンジンであり、かつ前記架台の移動が、該車両用エンジンの回転にて発電して電力を利用するモータにて行われる発酵攪拌処理装置である。
【００２１】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記発酵槽の内側側面に、発酵熱により温水を取り出すための配水管が施されている発酵攪拌処理装置である。
【００２２】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記配水管中の温水を更に加熱して得られるスチームを前記スクリュー羽根回転攪拌体のエアー噴出口に圧送するコンプレッサーを備える発酵攪拌処理装置である。
【００２３】
さらにまた、本発明の上記発酵攪拌処理装置においては、前記発酵槽底部でかつ有機廃棄物投入口近傍に、ブロー用のスチーム噴射口を有する噴出管が配設されている発酵攪拌処理装置である。
【００２４】
次に、本発明の堆肥の製造方法は、上記記載の発酵攪拌処理装置を用いて有機廃棄物を発酵させ堆肥化するにあたり、水分が９０％以上の有機廃棄物を前記発酵槽に投入し、投入された有機廃棄物を、前記スクリュー羽根回転攪拌体の先端から温風を噴出させかつ前記架台を前方に移動させながら攪拌して徐々に硬い粘土状に変成させ、前記スクリュー羽根回転攪拌体の隣接する羽根部材間で細やかな粒子状に破砕されるまで攪拌を行うことを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の製造方法においては、発酵時に発生する蒸気を集め液肥として回収する堆肥の製造方法である。
【００２６】
さらに、本発明の製造方法においては、製造された堆肥を、前記発酵槽に戻して再循環させ、堆肥の減容率を高める堆肥の製造方法である。
【００２７】
さらにまた、本発明の製造方法においては、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体が進行方向に向かって垂線に対し約３０度傾斜して攪拌を行う堆肥の製造方法である。
【００２８】
さらにまた、本発明の製造方法においては、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体により有機廃棄物の送りと返りを繰り返しながら前記架台を前方に移動させ、攪拌前の汚泥を引きずり込み沈ませながら攪拌する堆肥の製造方法である。
【００２９】
さらにまた、本発明の製造方法においては、畜尿水の混合物をインジェクター方式で発酵堆肥中に撒布する堆肥の製造方法である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の発酵攪拌処理装置によれば、発酵堆肥化室に攪拌効率の高いスクリュー型回転攪拌体を設けたことにより、堆肥化舎屋を小規模とすることができるとともに、スクリュー羽根回転攪拌体に過大負荷が懸っても、作業に支障をきたすことなく自動運転し続けることができる等、安全性、作業性および経済性に優れた効果を奏する。
【００３１】
また、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体の回転方向を互いに異なるようにすることにより、スクリューとスクリューが噛みあうように回転し、汚泥がスクリューにまつわり付かず効率よく破砕することが可能となる。
【００３２】
さらに、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体を進行方向に向かって傾斜可能に取付けるようにすることにより、攪拌の際、対流現象が起き、最良の状態で汚泥の送りと返りが可能となる。
【００３３】
さらにまた、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体の羽根部材を交換可能にすることにより、磨耗の著しい部分だけ交換することが可能となる。
【００３４】
さらにまた、前記架台に車両用タイヤを備え、レール上を走行するようにすることにより、タイヤの空気圧が衝撃を軽減するサスペンションとなり、スムーズな作業が進められると共に、レールの耐久性を高めることが可能となる。
【００３５】
さらにまた、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体に、廃棄物を小片状に破砕すると共に、底部の廃棄物を上部に送り込む破砕装置を備えるようにすることにより、攪拌中に大形の廃棄物を小片状に破砕することができ、また、底部に溜まっている廃棄物を上方まで掻き揚げることができるため、作業効率の向上が可能となる。
【００３６】
さらにまた、前記駆動手段を車両用エンジンとし、かつ前記架台の移動が、該車両用エンジンの回転にて発電して電力を利用するモータにて行われるようにすることにより、攪拌の際、トルクコンバーターが負荷なくスクリュー羽根攪拌装置を稼動させることが可能となる。
【００３７】
さらにまた、前記発酵槽の内側側面に、発酵熱により温水を取り出すための配水管を施されているようにすることにより、堆肥から作られたＲＤＦを燃料としてスチーム化させ、ホースをコンプレッサーにつなぎスクリュー羽根回転攪拌体先端に送ることが可能となる。
【００３８】
さらにまた、前記配水管中の温水を更に加熱して得られるスチームを前記スクリュー羽根回転攪拌体のエアー噴出口に圧送するコンプレッサーを備えるようにすることにより、コンプレッサーで圧力を上げ、パイプの穴から燃料で暖められた温水を霧状に噴霧することが可能となる。
【００３９】
さらにまた、前記発酵槽底部でかつ有機廃棄物投入口近傍に、ブロー用のスチーム噴射口を有する噴出管を配設するようにすることにより、嫌気性から好気性に変成し、水分調整を良好に行うことが可能となる。
【００４０】
本発明の堆肥の製造方法によれば、有機廃棄物は、スクリュー羽根回転攪拌体の先端より噴出される送風、好適には温風により、発酵槽の底から掻き揚げ攪拌されるため、満遍なく好気性状態にさらされ、微生物の活性化が進み、上質な堆肥の製造が可能となる。
【００４１】
また、スクリュー羽根回転攪拌体で攪拌された発酵熱は高く、多量の蒸気を発生させるため、発酵時に発生する蒸気を集め液肥として回収することもできる。
【００４２】
さらに、製造された堆肥を前記発酵槽に戻して再循環させ、堆肥の減容率を高めるようにすることにより、年間を通して農家が使用する四半期、四分の一に使用するだけの量の生産にとどめることが可能となり、ストックヤードを最小限に保つことができる。
【００４３】
さらにまた、前記一対のスクリュー羽根回転攪拌体を、進行方向に向かって垂線に対し適宜傾斜させて、好ましくは約３０度傾斜させて攪拌を行うようにすることにより、最良の状態での汚泥の送りと返りが可能となる。即ち、対流現象が起き、入口に向かって返りの汚泥が攪拌前の汚泥を引きずりながら繰り返し攪拌でき、最良の発熱発酵が促進される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下に、図面を参照して本発明の発酵攪拌処理装置および堆肥の製造方法における実施の形態について説明する。
図示する本発明の好適一実施の形態に係る発酵攪拌処理装置１は、有機廃棄物を貯留、発酵させる発酵槽２と、該発酵槽２の上部開放面上に前後に往復移動可能に架設された架台３と、該架台３に垂設され、少なくとも一方の先端にエアー噴出口１５を有する一対のスクリュー羽根回転攪拌体１０とを具備し、スクリュー羽根回転攪拌体１０に限界負荷が懸ったときに回転駆動伝達比を変動させる自動変則手段１６を、スクリュー羽根回転攪拌体１０に対する駆動手段１７と該スクリュー羽根回転攪拌体１０との間に配置してある。
【００４５】
発酵槽２は、農業系資源廃棄物、畜産廃棄物、農業集落排水汚泥、下水汚泥、食品廃棄物、水産系資源廃棄物、木質系資源廃棄物等の破砕混合物を発酵処理し堆肥化させるもので、内部はコンクリート壁４により複数に区画されている。また、コンクリート壁４上面には、前後方向に延びる前後移動用レール５が敷設されている。
【００４６】
スクリュー羽根回転攪拌体１０は、発酵槽２の上部に据え付けられており、スクリュー羽根回転攪拌体１０の主要部材は架台３上に配設されている。架台３は、前後移動用車輪６及び左右移動用車輪を介して、発酵槽２の前後方向及び左右方向に移動可能とされている。すなわち、前後移動用レール５上には、前後移動用車輪６が前後方向に走行可能に嵌合されている。
【００４７】
発酵槽２より出た堆肥は、発酵効率が良く均質でムラなく熟成して土質改良材として最適な性能を保有し、発酵時に出る熱により雑草・種子・害虫の卵・病原菌・腐敗菌等が死滅した状態となる。そして、この一次発酵により高温発酵させた堆肥を、二次発酵堆肥舎の二次発酵槽に搬入してショベル切返しを行い、完熟した有機肥料を製造することが可能となる。このようにして得られた有機肥料を隣接した温水ハウスで、野菜等の肥料として使用し、余った堆肥は販売することができる。
【００４８】
スクリュー羽根回転攪拌体１０は、図２および図３に示す好適例では、一対の中空状の攪拌シャフト１１と、攪拌シャフト１１に装着された羽根部材１２とからなる。また、攪拌シャフト１１の下端は、発酵槽２の床面近傍まで達している。攪拌シャフト１１の上部には、畜尿や水分を多く含んだ酒かす等を注入する注入口１３が設けられ、攪拌シャフト１１の少なくとも一方の内部には、目詰まり防止用のサニタリ管１４が配設されている。また、サニタリ管１４の先方は折曲されており、先端にはエアー噴出口１５が備えられている。サニタリ管１４内には、畜尿や水分を多く含んだ酒かす等が流通し、温風と畜尿水の混合物がエアー噴出口１５から破砕された混合物内に噴出される。
【００４９】
スクリュー羽根回転攪拌体１０は、従来の攪拌機のように攪拌中に発酵槽２内の熱の発散が少なく、高温発酵の持続性が高く、攪拌シャフト１１の先端よりエアーを出す仕組みになっているので、一次処理能力が高く、堆肥の移動量が従来の攪拌機に比べて少ないため、発酵槽２の長さが短くて済む。例えば、ロータリー式の場合、発酵槽の高さが１．５ｍの場合、５ｍ幅が限度であるのに対し、垂直攪拌機の高さは２ｍで幅が１０ｍと容積を大幅に大きくすることができ処理量も多くなる。また、ベアリング等が被処理物の中に直接入らないので、故障が少なく構造もシンプルでメンテナンスも容易である。
【００５０】
このように攪拌して混合加圧された破砕混合物は、立ち上がりが早く、高温発酵になるので、短期間で熟成し良質な堆肥になる。即ち、垂直方向に回転攪拌することで、発酵処理を促進させることができる。特に、処理槽床面近くの下層部分まで粉砕攪拌して十分に通気もできるので、発酵処理効率を大幅に高めることができる。さらに、攪拌の際にスクリュー先端より温風と畜尿水の混合物をインジェクター方式で発酵堆肥中に撒布することで、攪拌シャフト１１の近傍に溜まる廃棄物の塊を細かく粉砕することができ、畜糞の攪拌分散化を確実に行うことができる。
【００５１】
また、本発明においては、スクリュー羽根回転攪拌体１０に限界負荷が懸ったときに回転駆動伝達比を変動させる自動変則手段１６を、スクリュー羽根回転攪拌体１０に対する駆動手段１７と該スクリュー羽根回転攪拌体１０との間に配置することが肝要である。
【００５２】
自動変則手段１６は、フルシンクロクラッチギア、マグネットクラッチギアまたはトルクコンバーター等を用いることができ、かかる自動変則手段１６自体は自動車等で既知の機構を慣用に従い、スクリュー羽根回転攪拌体１０に対する駆動手段１７と該スクリュー羽根回転攪拌体１０との間に適宜適用すればよい。トルクコンバーターを使用した場合には、クラッチ板をつなぐ代わりに、オートマチックオイルを流すことにより、油圧を利用して駆動手段１７の回転力を回転軸１８に伝えることができる。
【００５３】
自動変則手段１６は、例えば、モータからなる駆動手段１７の回転軸１９に自動車用ミッション付きトルクコンバーターを取り付け、あらかじめミッションを１：１の回転比に油圧を調整する。当初、駆動手段１７は低速回転で稼動させ、過大負荷がスクリュー羽根回転攪拌体１０に負担されたとき、低速回転からセンサーがモータ出力の最大回転数に変動高速回転させる。この際、例えばトルクコンバーターはギア比を１：３のギアにて負荷の抵抗を逃がす。これにより、スクリュー羽根回転攪拌体１０は過大負荷で停止することなく稼動し続けることができる。なお、負荷が軽減されたときは、ギア比は１：１に戻り、引き続き作業が中断されず支障をきたすことがなく自動運転ができる。
【００５４】
また、クラッチ付きミッションの場合、例えば、駆動手段１７の回転軸１９とスクリュー羽根回転攪拌体１０の伝達ギアの間にフルシンクロギアを入れ、クラッチ盤をクラッチデスクに接続させる。例えば、当初、１：１の回転に合わせ、負荷がスクリュー羽根回転攪拌体１０に懸ったとき、負荷でクラッチ盤が滑り始めるとシンクロギアが自動的に１：３のギアを導き接続され、スクリュー羽根回転攪拌体１０が支障なく回動するようにする。その後、負荷を克服すると１：１のギアに戻るようにする。また、作業内容によってはマグネットクラッチギアを使用することも好ましい。トルクコンバーター、フルシンクロクラッチギアまたはマグネットクラッチギアの自動変則手段１６を設けることにより、深夜でも人手を要することなく自動運転させることができる。さらに、深夜電力を使うことで電気代を削減でき、また、攪拌回転数を上げて作業することが可能となることから、経済効果と人件費削減が期待できる。更に、昼間においては消臭対策だけに専念できる。
【００５５】
かかる自動変則手段１６に使用されるトルクコンバーターは、例えば、図４に示すように、トルクコンバーター本体３２とオイルポンプ３３とから構成されているが、スクリュー羽根回転攪拌体１０に限界負荷が懸ったときに回転駆動伝達比を変動させるものであれば、その構造は特に限定されるものではない。
【００５６】
また、スクリュー羽根回転攪拌体１０の一対の攪拌シャフト１１の回転方向が互いに異なるように形成することが好ましい。攪拌シャフト１１の回転方向が互いに異なるように形成することにより、羽根部材１２同士が噛みあうように回転するため、汚泥が羽根部材１２にまつわり付かず効率よく破砕できる。
【００５７】
さらに、一対のスクリュー羽根回転攪拌体１０は、図５に示すように、進行方向に向かって傾斜可能に取付けられている。スクリュー羽根回転攪拌体１０が進行方向に向かって３０度傾斜して移動するように角度をとることにより、攪拌することによって、最良の状態で汚泥の送りと返りができる。また、攪拌の際に対流現象が起き、入口に向かって返りの汚泥が攪拌前の汚泥を引きずり込みながら繰り返し攪拌でき、最良の発熱発酵が促進される状態になる。
【００５８】
さらにまた、一対のスクリュー羽根回転攪拌体１０の羽根部材１２を交換可能とすることが好ましい。羽根部材１２先端の回動回転部分は、処理物である汚泥との接触時間が最も長く、先端から中程までの磨耗が著しい。そのため、羽根部材１２が磨耗した際に全体を交換するには多大なコストが必要となる。このコスト面を考慮し、図６に示すように、磨耗の激しい箇所の羽根部材１２に補強板３０を固定することが望ましい。かかる補強板３０は強度を有する金属板にて形成されており、六角ネジ等からなる固定具３１により羽根部材１２に複数固定される。このことで、羽根部材１２の磨耗した箇所のみを補強でき、コスト削減が可能となる。
【００５９】
本発明の発酵攪拌処理装置の他の好適例として、図７の（ａ）（ｂ）に示すように、一対のスクリュー羽根回転攪拌体１０に、廃棄物を小片状に破砕すると共に、底部の廃棄物を上部に送り込む破砕装置２３を備えることができる。かかる破砕装置２３は、例えば、回転軸２４と回転軸２４の周囲に設置された刃部２５とで構成され、一対のスクリュー羽根回転攪拌体１０の中間部に配設される。また、刃部２５は、羽根部材１２の傾斜方向と逆の方向に傾斜された状態に形成され、それぞれの刃部２５がスクリュー羽根回転攪拌体１０の羽根部材１２間に配設される。これにより、スクリュー羽根回転攪拌体１０と破砕装置２３を矢印方向に回転させることにより、攪拌作業中に刃部２５にて大型の廃棄物が小片状に破砕されると共に、底部の廃棄物を上部に送り込むことが可能になる。
【００６０】
また、本発明の発酵攪拌処理装置の他の好適例として、架台３が車両用タイヤ（例えば、空気入りタイヤ）７を備え、前後移動用レール５上を走行する構造とすることができる。スクリュー羽根回転攪拌体１０に最も負荷が懸った場合、その負荷を自動変則手段１６にて軽減できる。しかし、架台３に設置されたスクリュー羽根回転攪拌体１０自体にも過大な負荷が懸り、架台３を支える前後移動用レール５とそのレール上を走る車輪にも衝撃が伝わる。そのため、架台３に車両用タイヤ７を備え前後移動用レール上を走行する構造とすれば、車両用タイヤ７の空気圧が衝撃を軽減するサスペンションとなり、スムーズな作業が進められると共に、レール５の耐久性も高めることができる。
【００６１】
さらに、本発明の発酵攪拌処理装置の他の好適例として、駆動手段１７を車両用エンジンとし、かつ架台３の移動を、該車両用エンジンによる発電で生ずる電力でモータ（図示せず）を駆動させることにより行うことが好ましい。駆動手段１７に車両用エンジンを利用することで、攪拌はトルクコンバーターの負担がなく、スクリュー羽根回転攪拌体１０を稼動させることができる。また、架台３の移動用モータはエンジンの回転を発電利用し、車両用タイヤ７を取り付けた架台３は取外しを可能とし、さらに架台３をジョイントで結ぶことにより、広げたり詰めたりすることが可能となる。これにより、電気の取れない場所や他の施設にトラック移動、設置できる汎用の攪拌機となる。さらに、架台３の左右どちらかを固定することにより、円周攪拌ができるようになる。
【００６２】
図示する好適例では、発酵槽２の内側側面に、発酵熱により温水を取り出すための配水管２０が施されている。有機質だけで処理された炭素率の高い堆肥を乾燥させ、食用廃棄油を混合させたＲＤＦ化（固形燃料化）と、発酵槽２の内側側面により配設された配水管２０から発酵熱にて加熱された温水を取り出し、その温水を、堆肥から作られたＲＤＦ燃料を利用してスチーム化させ、ホースをコンプレッサーにつなぐことで、スクリュー羽根回転攪拌体１０の先端に送ることができる。また、温水を畜舎や温水ハウスに送ることもできる。
【００６３】
さらに図示する好適例では、配水管２０に、温水を更に加熱して得られるスチームを、スクリュー羽根回転攪拌体１０のエアー噴出口１５に圧送するコンプレッサー２１を備えている。これにより、コンプレッサー２１で圧力を上げ、攪拌シャフト１１のエアー噴出口１５から燃料で暖められた温水を霧状に噴霧することができる。
【００６４】
また、発酵槽２底部でかつ有機廃棄物投入口近傍には、図示するように、ブロー用のスチーム噴射口を有する噴射管２２を配設することが好ましい。かかる噴射管２２を水分の高い部分の床面に移動できるように、穴を開けた複数の管を沈ませ、スチームでブローすることにより、良好に嫌気性から好気性に変成させ、水分調整することができる。
【００６５】
次に、本発明の製造方法について詳述する。
本発明の発酵攪拌処理装置１を用いて有機廃棄物を発酵させ堆肥化するにあたり、先ず、水分が９０％以上の有機廃棄物を発酵槽２に投入する。次いで、投入された有機廃棄物を、スクリュー羽根回転攪拌体１０を左右に移動させつつ先端から温風を噴出させ、同時に、架台３を前方に移動させながら攪拌して徐々に硬い粘土状に変成させる。この際、スクリュー羽根回転攪拌体１０の隣接する羽根部材１２間で細やかな粒子状に破砕されるまで攪拌を行う。処理すべき有機廃棄物は、スクリュー羽根回転攪拌体１０の先端より噴出される温風により、発酵槽２の底から掻き揚げ攪拌されるため、満遍なく好気性状態にさらされ、微生物の活性化が進み、上質な堆肥が製造できる。
【００６６】
また、スクリュー羽根回転攪拌体１０で攪拌された発酵熱は高く、多量の蒸気を発生させるため、発酵時に発生する蒸気を集め、液肥として回収することもできる。また、製造された堆肥を、発酵槽２に戻して再循環させ、堆肥の減容率を高めることで、年間を通して農家が使用する四半期、四分の一に使用するだけの量の生産にとどめることが可能となり、ストックヤードを最小限に保つことができる。さらに、一対のスクリュー羽根回転攪拌体１０が進行方向に向かって垂線に対し約３０度傾斜して攪拌を行うことによって、最良の状態で汚泥の送りと返りができ、対流現象が起き、入口に向かって返りの汚泥が攪拌前の汚泥を引きずりながら繰り返し攪拌でき、最良の発熱発酵が促進される。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
以下の条件で、自動変則手段を有するスクリュー羽根回転攪拌体を備えた本発明の発酵攪拌処理装置を用いて発酵攪拌処理を実施した。
・発酵槽の寸法：長さ５０ｍ  巾７ｍ  高さ２．２ｍ（投入作業スペース５ｍ・取り出し口５ｍ入れて堆肥舎全長さ合計６０ｍ）
・処理量：１日２回の攪拌作業投入量総量１４リューベ（１４ｔ）
・１日実質処理量：豚４，０００頭の糞尿オガコ混じり６リューベ
尿：４ｔ
戻し堆肥：２ｔ
・モーター：１５ＫＷ（ギヤード型誘導電動機）
・空気供給量：１．５気圧
【００６８】
汚泥状から粘土状になるまで、外気温２０℃で、距離８ｍ経過したところでレオロジー効果が発生した。そこまでの日数が約５日であった。発熱発酵が始まるまで約１０日であり、この時点から粘土状がうねり始め水分が６０％になり、糸状菌が急激に発生し始め、熱量が上がり始めた。水分は蒸発し始め、硬い粘土状に変成され発酵が促進された。水分は５０％以上６０％未満であり、出来上がった堆肥は、３分に１に減容した。本発明の装置では、畜糞畜尿が硬い粘土状に変成してもスクリュー羽根回転攪拌体の自動変則手段が作用し、スクリュー羽根回転が停止することなく稼動し続けることができた。
【００６９】
また、畜糞畜尿の状態のままの堆積物は、６０℃以上の温風を送りながらゆっくり攪拌することで、２ｍの深さの発酵槽は熱を逃がすことなく、滞留熱を強制的に保ちながら強制発酵させることができた。
【００７０】
次に、発酵槽にて４７日間の堆肥作りを行ったときの発酵槽内の断面堆肥状態を図８に模式的に示す。毎日１０ｔの尿を投入し、３週間で合計２１０ｔの尿を投入した。その後、毎日６ｔ、途中より３ｔから６ｔの尿を投入した。
【００７１】
堆肥としては、スクープ、ロータリー攪拌より良好な製品が得られた。また、戻し堆肥３０％から４０％を、別豚舎から出るおかごに混ざった水分調整された糞尿の量に応じて発酵槽に投入した。
【００７２】
図中、ａは戻し・糞尿おかご、ｂはドロドロ状の汚泥、ｃは軟らかい粘土、ｄは通常の粘土を表す。これら汚泥は嫌気性の状態となった。ｅ部分では攪拌前の表面温度が７０℃であり、攪拌を施すことにより内部が８０℃まで上昇した。ｆ部分では攪拌前の表面温度が６５℃で攪拌後の内部温度は７０℃、ｇ部分では攪拌前の表面温度が４５℃で攪拌後の内部温度は６５℃、ｈ部分では内面温度が４５℃であった。ｅ〜ｈにおいて汚泥は好気性の状態であった。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施の形態に係る発酵攪拌処理装置の全体図である。
【図２】スクリュー羽根回転攪拌体の正面図である。
【図３】前記スクリュー羽根回転攪拌体の斜視図である。
【図４】自動変則手段の一例を示す断面図である。
【図５】傾斜させたスクリュー羽根回転攪拌体の側面図である。
【図６】羽根部材に補強板を固定させた状態である。
【図７】（ａ）は破砕装置の平面図、（ｂ）は前記破砕装置の側面図である。
【図８】発酵槽内の堆肥状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  発酵攪拌処理装置
２  発酵槽
３  架台
４  コンクリート壁
５  レール
６  前後移動用車輪
７  車両用タイヤ
１０  スクリュー羽根回転攪拌体
１１  攪拌シャフト
１２  羽根部材
１３  注入口
１４  サニタリ管
１５  噴出口
１６  自動変則手段
１７  駆動手段
１８  回転軸
１９  回転軸
２０  配水管
２１  コンプレッサー
２２  噴射管
２３  破砕装置
２４  回転軸
２５  刃部
３０  補強板
３１  固定具
３２  トルクコンバーター本体
３３  オイルポンプ
【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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【図８】
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