(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を発酵処理槽２で発酵処理して堆肥化する有機性廃棄物の発酵処理装置１において、発酵プロセス毎に発酵処理槽２の姿勢を変更して発酵処理を行うように構成し、該発酵処理槽２は、原料を混合し、エアレーションと攪拌により処理を行う時には、横置きにして回転させ、発酵を行い、貯蔵する時には、縦置きにして発酵処理を行うように構成し、前記発酵処理槽２を外槽２ｂと内槽２ｃとからなる二重構造とし、該外槽２ｂと内槽２ｃとの間の空間部に、発酵処理槽２内に通気を行うための通気用配管２０と、加温ヒータ２１と、断熱材２２を配設したことを特徴とする有機性廃棄物の発酵処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の有機性廃棄物の発酵処理装置において、前記発酵処理槽２内に散水用配管３５を配設し、該散水用配管３５を水ポンプ３４と弁を介して接続したことを特徴とする有機性廃棄物の発酵処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の有機性廃棄物の発酵処理装置において、前記発酵処理槽に内容物の含水率を検出する水分センサ２９を設け、該内容物の含水率を検出する水分センサ２９と制御手段３０とを接続して、エアレーション、撹拌及び加温の制御と、発酵処理槽内における給排気の方向の切換とを行うことを特徴とする有機性廃棄物の発酵処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物を堆肥化して再利用する有機性廃棄物の発酵処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家庭や事業所から排出される廃棄物のうちで大きな割合を占める調理屑、残菜などの有機性廃棄物は、回収された後は焼却や埋め立てにより処理されている。しかし、現在、焼却処理で発生する二酸化炭素による地球温暖化の問題や、埋め立てに必要な最終処分場不足の問題が逼迫しており、生ゴミの処理量抑制が急務となっている。そこで、この有機性廃棄物の処理量の抑制と共に、食物の生産・流通・消費の各段階における環境保全等の観点からも、近年は、有機性廃棄物の再資源化、すなわち有機性廃棄物の堆肥化が進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
有機性廃棄物の堆肥化の手段としては、投入された有機性廃棄物の堆肥化を微生物により発酵処理する発酵処理装置がある。該発酵処理装置は、発酵処理槽内でエアレーションを行うための通気配管と、加温ヒータとが発酵処理槽に装着されて構成されている。しかし、発酵処理槽が一重構造からなり、直接外気が発酵処理槽に触れるため、保温性が悪く、さらに発酵処理槽内に結露が生じるという問題があった。
【０００４】
また、発酵処理槽は、発酵プロセスにおいて、設置姿勢が固定されており、内容物の発酵ムラをなくし、好気発酵を失敗しないように、発酵処理装置に過剰にエネルギーを供給して攪拌とエアレーションを行う傾向があり、エネルギーの無駄を生じていた。
【０００５】
また、このような有機性廃棄物の発酵処理装置において、堆肥化した内容物を造粒する場合、造粒用の装置に移し変える作業が必要となり、時間と労力を要し、手間のかかるものであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
請求項１においては、有機性廃棄物を発酵処理槽２で発酵処理して堆肥化する有機性廃棄物の発酵処理装置１において、発酵プロセス毎に発酵処理槽２の姿勢を変更して発酵処理を行うように構成し、該発酵処理槽２は、原料を混合し、エアレーションと攪拌により処理を行う時には、横置きにして回転させ、発酵を行い、貯蔵する時には、縦置きにして発酵処理を行うように構成し、前記発酵処理槽２を外槽２ｂと内槽２ｃとからなる二重構造とし、該外槽２ｂと内槽２ｃとの間の空間部に、発酵処理槽２内に通気を行うための通気用配管２０と、加温ヒータ２１と、断熱材２２を配設したものである。
【０００８】
請求項２においては、請求項１記載の有機性廃棄物の発酵処理装置において、前記発酵処理槽２内に散水用配管３５を配設し、該散水用配管３５を水ポンプ３４と弁を介して接続したものである。
【０００９】
請求項３においては、請求項１記載の有機性廃棄物の発酵処理装置において、前記発酵処理槽に内容物の含水率を検出する水分センサ２９を設け、該内容物の含水率を検出する水分センサ２９と制御手段３０とを接続して、エアレーション、撹拌及び加温の制御と、発酵処理槽内における給排気の方向の切換とを行うものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の発酵処理装置の斜視図、図２は同じく正面図、図３は同じく平面図、図４は発酵処理槽を横置きにした場合の側面図、図５は発酵処理槽の固定部の一部断面側面図、図６は発酵処理槽の斜視図、図７は図６における一部拡大図、図８は発酵処理槽の平面断面図、図９は発酵処理装置における各部材の接続状態を示す図、図１０は発酵処理槽内の水分調整を行う場合の状態を示す図、図１１は発酵処理槽内における造粒の様子を示す図、図１２はトラクタに装着した状態の発酵処理槽の側面図、図１３は同じく背面図である。
【００１１】
まず、有機性廃棄物の発酵処理装置の全体構成について、図１乃至図４より説明する。
また、以下の説明においては、便宜的に図１に示す矢印Ａの方向を発酵処理装置１の前方（正面側）とする。
図１に示すごとく、発酵処理装置１は発酵処理槽２・２と、該発酵処理槽２・２を支持する支持枠３と、該支持枠３を支持する支持台４と、発酵処理槽２・２内でエアレーションを行うための通気用コンプレッサ５などから構成されている。該支持枠３は、縦フレーム３ａと横フレーム３ｂとからなり、横フレーム３ｂに縦フレーム３ａが立設され、該縦フレーム３ａの他端に横フレーム３ｂが横設されて外形が直方体形状に形成されている。
そして、該支持枠３の左右両側の上下中央部にフレーム３ｃ・３ｃが横設され、該フレーム３ｃの略中央部から、左右両側方に突出して回動軸６・６が設けられており、該回動軸６・６を支持台４に軸受７・７を介して枢支することによって、支持枠３が回動可能に支持されている。そして、該左右一側の支持軸６に駆動モータ８が接続され、該駆動モータ８により支持枠３を回転駆動するようにしている。
【００１２】
また、前記支持枠３の下部に、支持プレート９が水平方向に架設されており、支持プレート９の上方に、２つの円筒状の発酵処理槽２・２が、軸芯は鉛直方向に向けられて、左右平行に並設されている。該発酵処理槽２は、その下端部に下方に突出して設けられた回転軸２ａを支持プレート９に枢支して、回転可能に支持されている。
【００１３】
前記発酵処理槽２と発酵処理槽２との間の前後一側に、発酵処理槽２と左右平行に駆動軸１０が配置されており、該駆動軸１０は縦フレーム３ａの中途部に横設された複数の横フレーム３ｄ・３ｄ・３ｄに固設された軸受１１・１１・１１に支承され、該駆動軸１０の一端に駆動モータ１２が接続されている。そして、該駆動軸１０に複数の回転駆動ローラ１３・１３・・・・が所定の間隔をあけて固定され、該回転駆動ローラ１３・１３・・・が発酵処理槽２・２の外周面と当接されて、駆動モータ１２により回転駆動ローラ１３・１３・・・を回転させることによって、該回転駆動ローラ１３・１３・・・を介して発酵処理槽２・２に動力を伝達し、該発酵処理槽２・２を回転駆動するようにしている。
また、発酵処理槽２と発酵処理槽２との間で駆動軸１０の前後他側、及び発酵処理槽２・２側方の前後両側にも、発酵処理槽２・２と左右平行に従動軸１４・１４・・・が配置され、該受動軸１４は複数の横フレーム３ｄ・３ｄ・３ｄに固設された軸受１５・１５・１５に支承されている。該従動軸１４には、駆動軸１０と同様に、複数のガイドローラ１６・１６・・・が所定の間隔をあけて固定され、該ガイドローラ１６・１６・・・が発酵処理槽２・２の外周面と当接するようにして、発酵処理槽２・２の外周面を受けて支持してガイドするとともに、発酵処理槽２・２を位置決めして固定するようにしている。
このように、一つの駆動軸１０で２つの発酵処理槽２・２を回転させることができるので、従来では、複数の発酵処理槽を備えた発酵処理装置においては、各発行処理槽に駆動軸を設けてそれぞれ回転駆動を行うため、駆動機構も複雑となって部品点数も増加していたが、駆動機構が簡単となり、部品点数を減少できるため、コストを低減することができる。
【００１４】
さらに、発酵処理槽２・２の固定手段としては、図５に示す如く、発酵処理槽２・２の下端部に、径方向に突出して形成されたヒレ部２ｆを、前記支持プレート９及横フレーム３ｄに対向するように配設された一対のフリーベアリング１７・１７の間に挟むことによって、発酵処理槽２・２の軸方向のズレを防止し、発酵処理槽２・２を位置決めするようにしている。
【００１５】
このような構成において、本発明の発酵処理装置１においては、発酵プロセス毎に発酵処理槽２・２の姿勢を変更するとともに、発酵処理槽２・２を回転させて発酵処理を行うようにしている。即ち、発酵処理槽２・２は、該発酵処理槽２・２内の内容物の発酵を行い、堆肥化した内容物を貯蔵する時には、図１に示す如く、発酵処理槽２・２を縦置きにして、発酵時における平面断面積が上下方向げ均一とすることにより、ほぼ均一な発酵を行うことができて、内容物の発酵ムラをなくすことができる。
また、原料を混合し、エアレーションと攪拌により処理を行う時には、図４に示す如く、発酵処理槽２・２を横置きにして回転させるように構成している。したがって、発酵処理槽２・２を縦置きとすることによって、発酵機能を最大限に利用でき、一方、発酵処理槽２・２を横置きとして回転させることによって、発酵処理槽２・２自体の回転により攪拌とエアレーションを行うことができるため、最小限のエネルギーを発酵処理装置１に供給するだけで、最適な好気性発酵を行うことができる。
【００１６】
次に、発酵処理槽２について図６乃至図９より説明する。
図６及び図７に示す如く、発酵処理槽２は、外槽２ｂと内槽２ｃとからなる二重構造に構成されており、該外槽２ｂと内槽２ｃとの間の空間部に、エアレーションを行うために通気用配管２０が配設されるとともに、内槽２ｃの外周面に加温ヒータ２１が螺旋状に取り付けられている。そして、この空間部を断熱層としている。このように、外槽２ｂと内槽２ｃとの間に空間部が設けられるため、通気用配管２０から導入される内槽２ｃ内の通気用空気、及び加温ヒータ２１による熱の槽外への放熱が防止される。
さらに、該外槽２ｂと内槽２ｃとの間の空間部に、図８に示す如く、断熱材２２を介装することにより、放熱の防止効果を向上させている。なお、断熱材を用いる代わりに、外槽２ｂに断熱加工したものを用いてもよい。発酵処理槽２・２内は、内容物の分解による発熱や加温ヒータ２１による加温によって、高温状態となっているため、外部に放熱ロスが発生するが、上述の如く放熱を防止し、外部への放熱分を、外槽２ｂと内槽２ｃとの間の空間部において通気用空気で熱回収して発酵処理槽２・２内に吹き込むため、熱ロスを抑えることができる。
【００１７】
また、前記外槽２ｂと内槽２ｃとの間に空間部は、複数の仕切板２２・２２・２２を適当な間隔をおいて内槽２ｃの外周面に固設することによって、複数の区画２ｅ・２ｅ・２ｅ・２ｅからなり、区画２ｅ・２ｅ・２ｅ・２ｅそれぞれに通気用配管２０の排出口２０ａ・２０ｂ・２０ｃ・２０ｄが位置するように構成されている。即ち、該通気用配管２０は複数の長さの異なるパイプから構成して、その一端はそれぞれバルブを介してコンプレサ５に接続され、他端の排出口２０ａ・２０ｂ・２０ｃ・２０ｄは発酵処理槽２・２下部から、外槽２ｂと内槽２ｃとの間の空間に導入され、発酵処理槽２・２の軸方向に各区画までそれぞれ延出され、一つの区画に対して一つまたは複数の排出口が位置するようにしている。
そして、各区画２ｅにおいて、内槽２ｃの外壁に９０度ごとに通気孔２ｄが開口されて、各区画２ｅと内槽２ｃ内が連通されている。そのため、区画２ｅ毎に必要な空気量のみを通気用配管２０から内槽２ｃ内に供給することが可能となり、通気用空気の過剰供給による乾燥や放熱を最小限に抑えることができ、また内容物の処理量の変動にも対応できる。また、発酵に必要な空気量のみを供給していたのでは水分過剰となり、好気性発酵を妨げるが、内槽内の内容物が充填されていない部分にも通気を行うことによって、放熱を最小限に抑えたまま、水分を外部に持ち出すことができる。
【００１８】
また、図６及び図８に示す如く、前記内槽２ｃの内周面には、上下方向に延出して、平面視コ字状の攪拌羽根２８が９０度毎に径方向に突設されて内周面で閉じており、該攪拌羽根２８は内槽２ｃに開口した通気孔２ｄを介して区画２ｅと連通されている。そして、該攪拌羽根２８の側面部に、左右上下方向に所定の間隔をあけて複数の通気孔２８ａ・２８ａ・・・が設けられ、内槽２ｃ内の内容物の内部にまで通気を行えるようにして、コンプレッサ５から通気用配管２０と各区画２ｅ・２ｅ・・・を介して空気を送り、撹拌羽根２８・２８・２８・２８から空気を吹き出して発酵処理槽２・２内でエアレーションを行うようにしている。
そして、攪拌羽根２８・２８・２８・２８を回転させることで、内容物を攪拌し、さらに分解処理が促進されるようにしている。ここで、攪拌を連続して行うと、攪拌羽根２８の通気孔２８ａ・２８ａが目詰まりする可能性がある。そのため、攪拌羽根２８・２８の構造を左右対称にすることによって、発酵処理槽２・２の正転駆動と逆転駆動を可能とし、目詰まりを防止するようにしている。また、攪拌羽根２８・２８の構造を左右対称とし、発酵処理槽２・２を定期的に正転駆動と逆転駆動とを切り換えて駆動させることで、攪拌羽根２８への負荷を分散させることができ、攪拌羽根２８の耐久性が向上する。
【００１９】
また、発酵処理槽２・２には、図９に示す如く、内容物の含水率を検出する水分センサ２９が設けられ、該水分センサ２９及びコンプレッサ５、加温ヒータ２１、前記駆動モータ８・１２、後述する弁３１・３２・３３等が制御手段３０に接続され、水分センサ２９からの検出結果を該制御手段３０に入力して各装置を駆動制御できるようにしている。そして、該加温ヒータ２１は、区画２ｅ・２ｅ・・・毎に独立したものを取り付けて、水分センサ２９により乾燥の激しい区画が検出された場合には、加温ヒータ２１による加温を停止し、水分の多い区画が検出された場合には、積極的に加温することで、水分ムラを抑えるようにしている。
【００２０】
このような構成において、図１０（ａ）に示す如く、発酵処理槽２内から水分を出す場合、つまり、処理物の水分を低下させる場合、加温ヒータ２１により加温し、回転駆動を行うとともに、内槽２ｃ内の内容物の充填部及び空間部の側面から上方向へ通気を行うことで、必要以上の空気を送り、内容物の温度を下げることなく、また空間部で結露することなく温度上昇により水分を多く含む空気を外部に持ち出すことができる。また、発酵処理槽２内の水分を保持する場合、図１０（ｂ）に示す如く、加温ヒータ２１による加温を行わず、内槽２ｃ内の空間部への通気を行わずに内容物の充填部にのみ通気を行い攪拌する。さらに、発酵処理槽２内の水分を調整する場合、図１０（ｃ）に示す如く、通気用配管２０の中途部に複数の弁３１・３２・３３を設け、該弁３１・３２・３３により発酵処理槽２内の給排気の方向を定期的に切り換えて、上方から下方へ通気を行うことによって、上部に結露した水分を下部へ移行させ、水分ムラをなくして均一な発酵を行うことができる。
【００２１】
また、前記発酵処理装置には、造粒機能を設けることができる。即ち、図９に示す如く、前記通気用配管の一端に弁３１を介して水ポンプ３４を接続するとともに、他端に弁３２を介して散水用配管３５を接続し、該散水用配管３５を内槽２ｃ内に軸方向に延出する。このような構成において、発酵過程終了後、造粒作業を行う場合、処理物は水分調整されてさらさらの粉状となっており、まず、発酵処理槽２を横置きにしてから回転駆動しながら、前記弁３１・３２の開閉と、水ポンプ３４及びコンプレッサ５のＯＮ／ＯＦＦとを切り換えるように制御することにより、内槽２ｃ内への通気を停止して散水用配管３５からの散水を可能とする。そして、図１１に示す如く、散水と発酵処理槽２の回転による攪拌を適宜行うことによって、粒状の固まりを作ることができ、所望の大きさの粒となるまでこの操作を繰り返すことにより、簡単な操作で造粒作業を行うことができる。
【００２２】
また、前記発酵処理槽２はトラクタ等の牽引車両や運搬車等に装着して走行しながら散布する施肥機として利用することもできる。即ち、図１２に示す如く、トラクタの場合後部に設けられている作業機装着装置のトップリンク３６とロアリンク３７・３７の後部に、発酵処理槽２を支持する支持枠３が後下がりに装着されて、発酵処理槽２から堆肥化した内容物を適宜量散布して施肥作業を行えるようにしている。なお、発酵処理槽２を回転駆動させる手段として駆動モータ１２を用いているが、発酵処理槽２の駆動軸１０をトラクタのＰＴＯ軸に接続して、トラクタより駆動力を得る構成とすることもできる。
図１３に示す如く、発酵処理槽２の蓋２３に落下口２３ａが開口され、施肥作業時に蓋２４を開いて落下口２３ａから圃場に堆肥化した内容物を圃場に散布できるよにしているのである。なお、発酵処理槽２の蓋２３は、施肥作業時に発酵処理槽２と連動して回動しないように、支持枠３及び蓋２３に係合部材２５・２６を設け、該係合部材２５・２６を係合することにより固定可能としている。但し、回転させながら散布することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００２４】
請求項１に示す如く、有機性廃棄物を発酵処理槽２で発酵処理して堆肥化する有機性廃棄物の発酵処理装置１において、発酵プロセス毎に発酵処理槽２の姿勢を変更して発酵処理を行うように構成したので、最小限のエネルギーを発酵処理装置に供給するだけで、最適な好気性発酵を行うことができるのである。
【００２５】
また、前記発酵処理槽は、原料を混合し、エアレーションと攪拌により処理を行う時には、横置きにして回転させ、発酵を行い、貯蔵する時には、縦置きにして発酵処理を行うようにしたので、最小限のエネルギーを発酵処理装置に供給するだけで、最適な好気性発酵を行うことができるのである。
【００２６】
また、前記発酵処理槽を外槽と内槽とからなる二重構造とし、該外槽と内槽との間の空間部に、発酵処理槽内に通気を行うための通気配管と、加温ヒータと、断熱材を配設したので、発酵処理槽の放熱を防止することができるのである。
【００２７】
請求項２に示す如く、前記発酵処理槽内に散水用の配管を配設し、該配管をポンプと弁を介して接続したので、簡単な操作で造粒作業を行うことができるのである。
【００２８】
請求項３に示す如く、前記発酵処理槽に内容物の含水率を検出する手段を設け、該内容物の含水率を検出する手段と制御手段とを接続して、エアレーション、撹拌及び加温の制御と、発酵処理槽内における給排気の方向の切換とを行うようにしたので、自動的に水分が検出されて、その程度に応じてエアレーションを差動させたり、加温したりして、水分ムラをなくして均一な発酵を行うことができるのである
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の発酵処理装置の斜視図。
【図２】  同じく正面図。
【図３】  同じく平面図。
【図４】  発酵処理槽を横置きにした場合の側面図。
【図５】  発酵処理槽の固定部の一部断面側面図。
【図６】  発酵処理槽の斜視図。
【図７】  図６における一部拡大図。
【図８】  発酵処理槽の平面断面図。
【図９】  発酵処理装置における各部材の接続状態を示す図。
【図１０】  発酵処理槽内の水分調整を行う場合の状態を示す図。
【図１１】  発酵処理槽内における造粒の様子を示す図。
【図１２】  トラクタに装着した状態の発酵処理槽の側面図。
【図１３】  同じく背面図。
【符号の説明】
１  発酵処理装置
２  発酵処理槽
【図１】
0003957170.tif 000002
【図２】
0003957170.tif 000003
【図３】
0003957170.tif 000004
【図４】
0003957170.tif 000005
【図５】
0003957170.tif 000006
【図６】
0003957170.tif 000007
【図７】
0003957170.tif 000008
【図８】
0003957170.tif 000009
【図９】
0003957170.tif 000010
【図１０】
0003957170.tif 000011
【図１１】
0003957170.tif 000012
【図１２】
0003957170.tif 000013
【図１３】
0003957170.tif 000014