(57)【要約】【課題】従来の有機物肥料化処理装置は、酸素発生物質を投入しても有機物を肥料化するにあたって、酸素発生物質と有機物の投入により発生するエネルギーの利用効率が効率的でなかった。【解決手段】本発明による有機物肥料化処理装置１０は、生物分解される有機物Ｗと酸素発生物質Ｏが投入されるとともに生物分解された有機物Ｗを取り出すための開口１１ａが形成された容器本体１１と、この容器本体１１の開口１１ａを開閉し得る蓋１２と、この蓋１２により容器本体１１の開口１１ａを塞いだ状態において蓋１２と容器本体１１との間の隙間をシールするシール手段１４とを具える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物分解される有機物と酸素発生物質が投入されるとともに、生物分解された前記有機物を取り出すための開口が形成された容器本体と、
この容器本体の前記開口を開閉し得る蓋と、
この蓋により前記容器本体の開口を塞いだ状態において、当該蓋と前記容器本体との間の隙間をシールするシール手段と、
を具えたことを特徴とする有機物肥料化処理装置。
【請求項２】
前記酸素発生物質は水と反応することで酸素を発生することを特徴とする請求項１記載の有機物肥料化処理装置。
【請求項３】
前記シール手段は、シール手段内に断熱構造を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の有機物肥料化処理装置。
【請求項４】
前記容器本体および前記蓋がそれぞれ断熱壁を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項記載の有機物肥料化処理装置。
【請求項５】
前記容器本体に投入された有機物を撹拌するための撹拌手段をさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに一項記載の有機物肥料化処理装置。
【請求項６】
生物分解される有機物と酸素発生物質が投入されるとともに、生物分解された前記有機物を取り出すための開口が形成された容器本体と、
この容器本体の前記開口を開閉し得る蓋と、
この蓋により前記容器本体の開口を塞ぎ密封した状態で前記有機物を肥料化する有機物肥料化処理方法。
【請求項７】
前記容器本体の開口を密封するのに前記蓋と前記容器本体との間の隙間をシールするシール手段を用いることを特徴とする請求項６記載の有機物肥料化処理方法。
【請求項８】
前記酸素発生物質は、アルカリ土類金属の過酸化物であることを特徴とする請求項７記載の有機物肥料化処理方法。
【請求項９】
前記容器本体および前記蓋がそれぞれ断熱壁を有することを特徴とする請求項６から請求項８の何れか一項記載の有機物肥料化処理方法。
【請求項１０】
前記容器本体に投入された有機物を撹拌するための撹拌手段により攪拌することを特徴とする請求項６から請求項９の何れか一項記載の有機物肥料化処理方法。
【請求項１１】
前記酸素発生物質を前記有機物の質量に対して、３％から２０％の範囲で加えることを特徴とする請求項６から請求項１０の何れか一項記載の有機物肥料化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物を微生物などによる好気発酵分解によって肥料化させるための有機物肥料化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ゴミなどの有機廃棄物を発酵（熟成）させて有機肥料などに使用するための有機物肥料化処理装置が知られている。このような有機物肥料化処理装置において、酵母や菌などの微生物の働きを利用して有機廃棄物を分解処理するものも知られている。
【０００３】
肥料化の原料となる生ゴミなどには、分解されやすい有機物（易分解性有機物）と、比較的ゆっくり分解される有機物（難分解性有機物）とが含まれている。易分解性有機物の割合が多い肥料化処理物を土壌に施用すると、土壌中で易分解性有機物の急激な分解が起こり、土壌中の酸素の欠乏や大量の発酵熱および二酸化炭素の発生により、植物に害を及ぼすことがある。これを防ぐため、肥料化処理において廃棄物中の易分解性有機物を速やかに発酵分解させることが必要となる。有機廃棄物の肥料化処理において好気性微生物の活動を主体とした有機物の発酵分解では、肥料化処理物中の水分や酸素を吸収しながら微生物が増殖して発酵分解が進む。有機廃棄物を好気性微生物によって肥料化する場合、これらの有機廃棄物を屋外に野晒しで積み上げ、時々切り返しによって表面側と内部を入れ替え、３ヶ月から６ヶ月程度の長い期間をかけて熟成させていた。
【０００４】
このような堆肥の熟成期間を短縮して効率よく有機廃棄物の肥料化を促進し得る様々な有機物肥料化処理装置が提案されている。例えば、特許文献１においては、装置内の温度を一定に保つ為のヒータなどを備えた家庭用や事業用の肥料化処理装置で好気性微生物入りのおが屑やチップ、適当な水分を含む生ゴミと共に過酸化マグネシウム又は過酸化カルシウムなどからなる酸素供給剤を添加する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４９９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献1に開示されている肥料化処理方法では、過酸化マグネシウム又は過酸化カルシウム等からなる酸素供給剤を適当な水分を含む肥料化対象物中に混合することで、有機廃棄物の発酵分解が好気的な条件で進行するようになっている。ここで、肥料化対象物中で好気性微生物による発酵分解が活発になると肥料化対象物の発酵熱により温度が上昇するが、その際、肥料化対象物の温度増加と共に肥料化対象物中の水分が水蒸気となり肥料化対象物から蒸発する。また、これら酸素供給物質の反応熱や有機物の分解反応によって発生するエネルギーや発生した酸素を効率的に利用するといったものではない。
【０００７】
従来の肥料化処理装置において、肥料化対象物に対して単に過酸化物からなる酸素供給剤を添加しただけでは、酸素発生物質の反応熱や有機物の分解反応によって発生するエネルギーや酸素を効率的に利用することは不十分となる。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、酸素発生物質を投入する有機物肥料化処理において、肥料化対象物中の好気性微生物に対して酸素を継続して安定供給すると共に酸素供給物質の酸素や有機物の分解反応によって発生するエネルギーを効率的に利用できる肥料化処理装置及び方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、生物分解される有機物と酸素発生物質が投入されるとともに、生物分解された前記有機物を取り出すための開口が形成された容器本体と、この容器本体の前記開口を開閉し得る蓋と、この蓋により前記容器本体の開口を塞いだ状態において、当該蓋と前記容器本体との間の隙間をシールするシール手段と、を具えたことを特徴とする有機物肥料化処理装置を用いることによって解決する。
【００１０】
上記課題を解決するために、生物分解される有機物と酸素発生物質が投入されるとともに、生物分解された前記有機物を取り出すための開口が形成された容器本体と、この容器本体の前記開口を開閉し得る蓋と、この蓋により前記容器本体の開口を塞ぎ密封した状態で前記有機物を肥料化する有機物肥料化処理方法を用いることによって解決する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の有機物肥料化処理装置及び肥料化処理方法によると、容器本体内の酸素供給物質から発生する酸素や発酵熱を効率的に利用し有機物を肥料化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による有機物肥料化処理装置の一実施形態の外観を表す立体投影図である。
【図２】図１に示した実施形態において、蓋を取り外した状態の外観を表す立体投影図である。
【図３】図１に示した実施形態の内部構造を模式的に表す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るシール手段の第１の変形例。
【図５】本発明の実施形態に係るシール手段の第１の変形例。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による有機物肥料化処理装置の一実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態による有機物肥料化処理装置の外観を図１に示し、その分解状態を図２に示し、その断面構造を図３に示す。すなわち、本実施形態における有機物肥料化処理装置１０は、容器本体１１と、蓋１２と、これら蓋１２と容器本体１１とを連結するための締結手段１３と、蓋１２と容器本体１１との間の隙間をシールするシール手段１４と、撹拌手段１５とを具えている。  本実施形態における容器本体１１は円筒状をなし、好気性微生物を含む有機物、つまり生物分解される有機物Ｗと酸素発生物質Ｏが投入される開口１１ａがその上端に形成されている。この開口１１ａは、生物分解されて肥料化した有機物（以下、これを肥料化処理物と記述する場合がある）Ｗを取り出すための取り出し口としても機能する。
【００１５】
本実施形態における蓋１２は、容器本体１１の形状に対応した円筒状をなし、容器本体１１に対して着脱自在に装着されて容器本体１１の開口１１ａを開閉し得る。本実施形態では容器本体１１に対して蓋１２を完全に取り外すことができるようになっているが、蝶番を介して容器本体１１に蓋１２を取り付け、容器本体１１の開口１１ａに対して蓋１２が蝶番を介して開閉されるように構成することも可能である。
【００１６】
蓋１２と容器本体１１とを連結するための本実施形態における締結手段１３は、蓋１２の外周面に固定されるキャッチ１３ａと、このキャッチ１３ａに対して係合し得るように容器本体１１に固定されたラッチレバー１３ｂとを具えている。このような締結手段１３を用いることにより、容器本体１１の開口１１ａを確実にシール状態で塞ぐことができ、容器本体１１を誤って倒した場合であっても、蓋１２が容器本体１１から外れてしまうような不具合を未然に防止することができる。
【００１７】
容器本体１１に対して蓋１２を装着した状態において、容器本体１１の内部は、ここに投入される有機物Ｗを発酵分解するための空間Ｓを画成する。
【００１８】
シール手段１４は、蓋１２によって容器本体１１の開口１１ａを塞いだ状態において、蓋１２と容器本体１１との間の隙間をシールするためのものである。本実施形態では、シール手段１４としてシリコーン樹脂などのシールリングを蓋１２の下端面に装着しているが、容器本体１１の開口１１ａに取り付けるか、あるいはこれらの両方に取り付けるようにしてもよい。このように、蓋１２によって開口１１ａを塞いだ容器本体１１の密閉性をシール手段１４により確保しているため、有機物Ｗ、つまり肥料化処理物の発酵分解を促進するための散水手段などが不要であり、簡便で低コストな装置にすることができる。
【００１９】
本実施形態における酸素発生物質Ｏとしては、カタラーゼと過酸化水素水をマイクロカプセル化し攪拌や経時変化によって、酸素を発生するようにしたものなども使用することができるが、好ましくアルカリ土類金属の過酸化物を用いると良い。
【００２０】
酸素発生物質Ｏは固体で且つ、水と反応して酸素を発生することが好ましく、未反応物及び水と反応して生成した物質が残存しても土壌、生育物に無害であることが重要である。使用する際の安全性や取り扱い易さを考慮すると過酸化カルシウムが好ましい。また過酸化マグネシウムも扱い易い。
【００２１】
水１００ｇに対する過酸化カルシウムの溶解度は、０．０１ｇ(２０℃)であり、水と接触した際に急激に溶解せずに徐々に溶解することから、初期に投入し混合した過酸化カルシウムが短時間で消費されることは無く、酸素を継続的に発生させることが可能であり、好気的な環境を持続させる上で有利である。
【００２２】
また、過酸化カルシウムの添加比率としては、好気的な環境が維持された状態で肥料化対象物の発酵分解が進行されれば特に限定されるものではないが、有機物Ｗの質量に対して３％〜２０％の範囲で添加することが好ましい。過酸化カルシウムは、水に溶けて酸素を発生するとともに水酸化カルシウムとなりｐＨ９〜１１と弱アルカリ性を示す。このとき発生したアルカリは、有機物Ｗの醗酵分解によって生じた有機酸と中和反応を行い、中和熱を発する。この反応における有機酸に対するアルカリの余剰分により弱アルカリ性を示す。
【００２３】
但し、植物の中には酸性を好む種類のものも存在することから、有機物Ｗに対して入れすぎると植物の種類によっては、生育上良好な結果を得ない場合もある。そのため、有機物Ｗの処理量と酸素発生物質の使用量から添加する際の経済性や取り扱い易さ等や肥料化処理後のｐＨを考慮すると、過酸化カルシウムの量は有機物Ｗの質量に対して４〜１０％の範囲で添加することがさらに好ましい。
【００２４】
なお、酸素発生物質の形状については特に限定されず、粉体、顆粒、及び造粒物の粒子のどの形態でも用いることが可能であるが酸素を継続的に放出するため造粒物や塊状のものを使用するとよい。
【００２５】
肥料化対象物の分解過程において好気性微生物の活性度は、肥料化対象物のｐＨに影響され、酸性度が過度に進行すると肥料化対象物の発酵分解が大きく鈍化することが知られている。過酸化カルシウムが水と反応して水酸化カルシウムを生成すると、水酸化カルシウムは水分を介して炭水化物や油脂の分解により生成した有機酸と接触し中和反応を起こし、肥料化対象物の酸性化を抑制することが出来る。従って、肥料化対象物中の好気性微生物の活動を鈍化させること無く肥料化速度を好適に維持することが可能となる。
【００２６】
また、アルカリ土類金属の過酸化物の水和反応は、反応熱を放出し、有機物Ｗに熱を与えることができる。また、有機物Ｗが分解される際に生成される有機酸との中和反応によっても発熱反応が起こる。これらの熱も利用して発酵分解に使用するためにも、シール手段１４により密閉された系内で発酵分解させると他のエネルギーの投入量を減らし効率良く処理することができる。また、密閉された系を断熱壁や空気などの断熱層で覆うと更に効率良く投入した物質や酸素発生物質Ｏと有機物Ｗに含まれる物質との反応で発生したエネルギーや、微生物が有機物Ｗを分解するときに発生した分解熱を使用することができる。
【００２７】
撹拌手段１５は、容器本体１１に投入された有機物Ｗを蓋１２が装着された状態にて撹拌するためのものである。本実施形態による撹拌手段１５は、モーター１５ａと、このモーター１５ａから突出する回転軸１５ｂと、この回転軸１５ｂに一体的に取り付けられた撹拌羽根１５ｃとを具えている。モーター１５ａは、容器本体１１の底壁１１ｃの裏面に固定され、回転軸１５ｂは、このモーター１５ａから容器本体１１の底壁１１ｃを貫通して容器本体１１内に上端が突出状態となっている。モーター１５ａの回転軸１５ｂと容器本体１１の底壁１１ｃとの間には図示しないシール部材が組み込まれている。モーター１５ａは図示しない電源から供給される電力により駆動して撹拌羽根１５ｃを旋回させ、これによって容器本体１１内に投入された有機物Ｗが所定の頻度で撹拌され、有機物Ｗに対する曝気を促進する。
【００２８】
容器本体１１および蓋１２は、内部を保温するための断熱壁１１ｄ，１２ａをそれぞれ有する。本実施形態における断熱壁１１ｄ，１２ａは、容器本体１１および蓋１２の外周面を覆うように配される断熱材にて構成されている。このような断熱材としては、微生物の活動により発生した発酵熱の放散を最小限に抑え、肥料化処理物Ｗの温度を適切に維持することが可能であれば特に制限はなく、既知の断熱材を使用することができる。例えば、グラスウール，ロックウール，セラミックシート，発泡スチロール，ポリエチレンフォームなどを使用することが可能である。
【００２９】
本実施形態では、容器本体１１の底から下方に突出して床面Ｆに当接する複数本の脚部１９が設けられており、これら脚部１９によって先のモーター１５ａが床面Ｆに直接接触しないように配慮している。
【００３０】
このような有機物肥料化処理装置１０を用いて有機物Ｗの肥料化を行う場合、まず図２および図３に示すように容器本体１１から蓋１２を取り外し、有機物Ｗを容器本体１１の開口１１ａから容器本体１１内に投入する。また、好気性微生物が増殖しやすいように水分の含有量を併せて適切に調整し、必要に応じて少量の種菌などの補材を混合させる。更に、肥料化対象物内の好気性微生物に酸素を供給するための酸素発生物質Oを混合させる。しかる後、蓋１２を容器本体１１の開口１１ａに重ね、図１に示すように締結手段１３によって蓋１２を容器本体１１に対して一体的に連結し、容器本体１１内を密封状態に保持する。これにより、肥料化処理物Ｗからの水分が外部に過剰に蒸散することなく適切な水分状態に保たれ、微生物による発酵分解が円滑に進行することとなる。
【００３１】
また、容器本体１１内の肥料化処理物Ｗは、撹拌手段１５により所定周期で間欠的に撹拌処理がなされる。撹拌羽根１５ｃの回転による肥料化処理物Ｗの撹拌の頻度は、肥料化処理物Ｗの発酵により変化する容器本体１１内の処理物温度や酸素濃度，二酸化炭素濃度などのデータを基に総合的に判断して決定することが好ましい。一般的に、例えば２時間毎に撹拌手段１５を作動させることが有効であろう。このように、肥料化処理物Ｗの撹拌を行うことで、肥料化処理物Ｗ中の微生物と密閉された容器本体１１内の空間Ｓに介在する空気中の酸素との接触確率を高めることができる。同時に、容器本体１１に収容された肥料化処理物Ｗの上方の空間Ｓにある空気を容器本体１１の底壁１１ｃに近い位置にある肥料化処理物Ｗに供給することが可能となる。この結果、肥料化処理物Ｗ全体の好気性環境を改善してその肥料化をより促進することができるようになる。
【００３２】
有機物Ｗの性質や酸素供給物質Ｏの性質によって最適な比率は異なるが、乾燥破砕処理を行った生ごみに水分を加え含水率を４０％〜６０％とした原料に肥料化処理を行う際に生ごみの体積に対して４〜１０％の過酸化カルシウムを加えることで３週間発酵させ良好な肥料化処理結果を得た。
【００３３】
このように、有機廃棄物の肥料化において、密閉された容器本体１１内で、適切な水分量に調整された肥料化対象物とともに酸素発生物質Ｏを混合し、好気的な環境を維持しながら発酵分解を進めることできる。その結果、送風機等の使用による余分な電力を投入することなく、効率的且つ経済的に微生物の活動に必要な酸素の供給を行うことができる。また、微生物の活動及び、酸素の発生に必要な水分、及び肥料化対象物中に蓄積された発酵熱の放散を抑制し、肥料化対象物の水分及び温度を適切に維持することが出来るので、好気性微生物による発酵分解を安定して継続することが可能となる。
【００３４】
このような肥料化処理装置を使用した場合、処理槽内の換気を行う必要がなく、処理槽内の空気とともに肥料化対象物から蒸発した水蒸気が外部に排出されないことになる。その結果、肥料化処理装置内における肥料化対象物中の水分が経時的に減少することを抑制し空間Ｓの水蒸気と有機物Ｗの含水量との出入りのみとなる。肥料化対象物中に添加される過酸化物からなる酸素供給剤Ｏは、水分と接触することにより反応して酸素を発生するようになっている。その為、肥料化対象物中の水分が不足せず、アルカリ土類金属の過酸化物に接触させるために必要な水分が容器本体１１の内部に留まる。また容量の決まった容器本体１１で所定量の有機物Ｗに必要な酸素発生物質Ｏの量を投入することでの過酸化物から発生する酸素の供給を計算し、必要な酸素発生物質Ｏを投入することもできる。発酵分解するために好気性微生物に対し必要な酸素を供給し、酸素発生物質Ｏの投入量も適切な量とすることができる。その結果、好気性微生物の活動を促進し、好気的な発酵分解を安定して維持することが可能となる。
【００３５】
本発明の肥料化処理装置および肥料化処理方法において酸素供給物質Ｏから発生した酸素が送風機等の換気機構や隙間などにより、好気性微生物の活性化の為に使用されること無く外部に放出されてしまうことを阻止し、発生した熱や酸素を有効に活用することができる。
【００３６】
このように、容器本体１１の内部と外部とが密閉された容器本体１１内で系内の熱を閉じ込めた状態で投入エネルギーに対して、効率のよい肥料化が実施される。この場合、効率的かつ経済的に微生物の活動に必要な酸素の供給が行われ、微生物の活動に必要な水分を保持し過剰な蒸散を防止し、かつ処理対象物中に蓄積された発酵熱の放散を最小限に抑え、有機物Ｗの温度を適切に維持することができる。従って、簡素な設備と最小のエネルギーの投入で、発酵分解を行う系内を肥料化処理中に生存する好気性微生物の活動に適した環境に保つことが可能となるため、好気性微生物の活性度が好適に維持される。結果として、有機廃棄物の肥料化を効率よく短期問で完了させることが可能となる。
【００３７】
＜変形例１＞
図４に、本発明の実施形態に係るシール手段の第１の変形例を示す。
有機物肥料化処理装置１０の他の構成は、実施形態と同様である。シール手段の構成が、シール手段内に断熱構造を備えたことが異なる。図４は、蓋１２と容器本体１１の開口１１ａの密閉を行うシールする手段を備えた有機物肥料化処理装置１０の開口１１ａ周辺一端の拡大図である。
断熱シール手段２４は、シール手段２４内に発泡層２４ａを有し、容器本体１１と蓋１２を閉じた状態において、優れた断熱性を有し、容器本体内からの熱の放出を抑制する。
【００３８】
＜変形例２＞
図５に、本発明の実施形態に係るシール手段の第２の変形例を示す。
有機物肥料化処理装置１０の他の構成は、実施形態と同様である。シール手段の構成が、シール手段内に断熱構造を備えたことが異なる。図５は、蓋１２と容器本体１１の開口１１ａの密閉を行うシールする手段を備えた有機物肥料化処理装置１０の開口１１ａ周辺一端の拡大図である。
【００３９】
複層断熱シール手段３４は、開口１１ａから有機物肥料化処理装置１０の外部に向かって、発泡層を有する発泡層含有断熱シール層３４ａ、空気層３４ｂ、シール層３４ｃの順に蓋１２に形成されている。断熱シール手段３４ａにより、空気層３４ｂへの容器内部からの気体の流入を低減し、シール手段３４ｃにより、有機物肥料化処理装置１０の外部からの空気層３４ｂへの流入をシールする。その結果、容器本体１１と蓋１２を閉じた状態において、空気層３４ｂによりさらに優れた断熱性を有し、容器本体１１内からの熱の放出を抑制する。
【００４０】
本変形例において、断熱性を高めるために、処理装置において最内層には、発泡層含有断熱シール層３４ａを設け、処理装置において最外層にシール層を設けたが、シール層を２層設けることや、シール層を３層以上設けて、空気層を複数設けるように構成してもよい。
【００４１】
本発明の実施形態及び変形例において、蓋に容器本体の密閉を行うシールする手段を用いたが、蓋に限らず容器本体にシール手段を用いることも可能である。さらに、本発明は上述した実施形態に限らず、様々な構成をその用途や目的などに応じて任意に変更し得る。
【符号の説明】
【００４２】
１０  有機物肥料化処理装置
１１  容器本体
１１ａ  開口
１１ｂ  周壁
１１ｃ  底壁
１１ｄ  断熱壁
１２  蓋
１２ａ  断熱壁
１２ｂ  周壁
１３  締結手段
１３ａ  キャッチ
１３ｂ  ラッチレバー
１４  シール手段
１５  撹拌手段
１５ａ  モーター
１５ｂ  回転軸
１５ｃ  撹拌羽根
１９  脚部
２４  断熱シール手段
２４ａ  発泡層
３４  複層断熱シール手段
３４ａ  発泡層含有断熱シール層
３４ｂ  空気層
３４ｃ  シール層
Ｗ  有機物（肥料化処理物）
Ｏ  酸素発生物質
Ｓ  空間
Ｆ  床面
【図１】
2012206896.tif 000003
【図２】
2012206896.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012206896.tif 000006
【図５】
2012206896.tif 000007