(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆肥用の発酵資材を収納するための容器を回転可能に支持し、第１の回転駆動手段によって同容器を回転させて同発酵資材を攪拌する一方、同容器内には同容器の回転中心と同軸或いは平行な回転軸を配置し、同回転軸の外周には前記発酵資材を攪拌する攪拌部材を形成し、第２の回転駆動手段によって同回転軸を回転させて前記発酵資材を攪拌するようにした堆肥製造装置において、
前記容器と前記回転軸を同一回転方向でかつ同容器の回転速度を同回転軸の回転速度よりも遅くなるように設定し、同容器を所定の回転角度で往復動させるとともに同回転軸を容器の回転に従動して往復動させるようにしたことを特徴とする堆肥製造装置。
【請求項２】
前記容器の往復動は一回転させない範囲で行われることを特徴とする請求項１に記載の堆肥製造装置。
【請求項３】
前記容器の往復動において同容器を復動させる前に所定時間同容器及び回転軸を停止させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の堆肥製造装置。
【請求項４】
前記容器は保温槽内に配置され同保温槽には暖気供給手段から暖気が供給されるとともに、同容器には保温槽の暖気を容器内に供給する給気手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の堆肥製造装置。
【請求項５】
暖気は保温槽下部に誘導され前記容器を保温しながら給気手段から同容器内に取り入れられることを特徴とする請求項４に記載の堆肥製造装置。
【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、植物残さ、家畜ふん尿、汚泥等の堆肥用の発酵資材を攪拌して好気条件下で発酵させて堆肥を製造する堆肥の製造方法及び堆肥製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生ゴミ、植物残さ、家畜ふん尿、汚泥等の堆肥用の発酵資材を発酵させて堆肥を製造する技術として例えば、特開平９−２７６８２４号に開示されたものがある。これは回転可能に支持されたドラムの中に発酵資材を投入し、このドラムを回転させて発酵資材を攪拌するとともにドラム内に配設されてドラムの回転とは逆方向に回転する攪拌羽根で発酵資材を攪拌するものである。このように、ドラムによって攪拌すると同時に攪拌羽根で攪拌するため攪拌効率が向上し、もって発酵効率が改善されるというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにドラムと攪拌羽根を逆方向に回転させることはドラムによって前方回転を与えられた発酵資材に対して攪拌羽根をその正面からぶつけることとなる。確かに攪拌作用はあるものの水分を含んで粘着性のある発酵資材をドラム内壁面に対して一種押し潰すような作用が生じる。このようにドラム内壁面に押し当てられた発酵資材（発酵途中のものも含む）は結着して固まり（ダマ）となってしまう。すると、そのダマの内部には酸素が十分供給されないため発酵しにくくかえって堆肥製造の妨げになってしまう場合があった。
本発明は、このような従来の技術が含有する問題点を解決するためになされたものである。その目的は、ダマができにくくかつ発酵効率のよい堆肥の製造方法及び堆肥製造装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明では、堆肥用の発酵資材を収納するための容器を回転可能に支持し、第１の回転駆動手段によって同容器を回転させて同発酵資材を攪拌する一方、同容器内には同容器の回転中心と同軸或いは平行な回転軸を配置し、同回転軸の外周には前記発酵資材を攪拌する攪拌部材を形成し、第２の回転駆動手段によって同回転軸を回転させて前記発酵資材を攪拌するようにした堆肥製造装置において、前記容器と前記回転軸を同一回転方向でかつ同容器の回転速度を同回転軸の回転速度よりも遅くなるように設定し、同容器を所定の一回転しない回転角度で往復動させるとともに同回転軸を容器の回転に従動して往復動させるようにしたことを要旨とする。
また、請求項２の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記容器の往復動は一回転させない範囲で行われるようにしたことを要旨とする。
【０００５】
また、請求項３の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記容器の往復動において同容器を復動させる前に所定時間同容器及び回転軸を停止させるようにしたことを要旨とする。
また、請求項４の発明では請求項１〜３のいずれかの発明の構成に加え、前記容器は保温槽内に配置され同保温槽には暖気供給手段から暖気が供給されるとともに、同容器には保温槽の暖気を容器内に供給する給気手段が設けられていることを要旨とする。これによって容器内に供給される新鮮な空気は暖気されることとなる。また、請求項５の発明では請求項は４の発明の構成に加え、暖気は保温槽下部に誘導され前記容器を保温しながら給気手段から同容器内に取り入れられることを要旨とする。
【０００６】
【発明の効果】
上記各請求項の発明では容器の回転速度を回転軸の回転速度よりも遅くしているため、容器の回転によって前方回転を与えられた発酵資材に対してと攪拌手段がその正面からぶつかることがなくダマができにくくなるため、品質のよい堆肥の製造が可能となり、更に容器は一方向だけに回転するのではなく往復動するため、一方向回転による発酵資材の偏りがなくなって品質のよい堆肥の製造が可能となる。また、請求項４及び５の発明では上記効果に加え、暖気供給手段から保温槽に暖気が供給され更に給気手段から暖気された空気が供給されるため効率よい発酵が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を横型ドラム攪拌機に応用した具体的実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。尚、以下の説明で左右とは図３における左右方向をいい、前後とは図６における左右方向をいう。
図１及び図２に示すように、横型ドラム攪拌機は直方体の外形形状をなす筐体１１を有している。筐体１１は角形鋼管製の４本の脚１４上に載置されている。筐体１１内部には保温槽としてのドラム収納室１２が形成されており、このドラム収納室１２内にドラム１３が収納されている。収納室１２の左右には第１及び第２の隔壁１５、１６によって仕切られたモータ室１８と制御室１９がそれぞれ形成されている。
【０００８】
ドラム収納室１２の上部及び前部にはそれぞれ上部扉２０及び前面扉２１が開閉可能に装着されている。ドラム収納室１２内部であって前記ドラム１３の下方には左右方向に延びる暖気供給パイプ２３が配設されている。同パイプ２３には暖気噴出用の複数の小孔２３ａが穿設されている。制御室１９の上部には暖気供給装置２５が配設されている。暖気供給装置２５は図示しないヒータと同ヒータで暖気された空気を送風するファン装置２４から構成されている。図５に示すように、暖気供給装置２５から後方に延出された暖気搬送パイプ２６は筐体１１の裏面を通って収納室１２内部の上記暖気供給パイプ２３に連結されている。その結果、暖気供給装置２５から搬送された温風は温風搬送パイプ２６を介して暖気供給パイプ２３の小孔２３ａからドラム収納室１２に供給されることとなる。
図４〜図６に示すように、第１及び第２の隔壁１５、１６内壁上であって上部扉２０寄りには投光部と受光部とよりなる左右一対の光電センサ２７が配設されている。
【０００９】
図３に示すように、ドラム収納室１２の第１及び第２の隔壁１５、１６間には回転軸２８が懸架されている。回転軸２８の基端は第１の隔壁１５の開口部１５ａから前記モータ室１８に突出されており、同モータ室１８内に収納された第１のギアドモータ２９に連結されている。回転軸２８の先端は第２の隔壁１６開口部１６ａから制御室１９内に突出され、軸受け３１にて回転可能に支持されている。回転軸２８には一定間隔で複数の（本実施の形態では１２本）同形状の攪拌棒３３が固着されている。図５及び図６に示すように、攪拌棒３３は回転軸２８の軸回りに順に１２０度ずつずれた方向に延出されており、各攪拌棒３３の基端寄りには矢羽状の補強リブ３３ａが形成されている。
回転軸２８及び攪拌棒３３を包囲するように前記ドラム１３が配設されている。ドラム１３は軸受け３５を介して回転軸２８に装着されており、ドラム１３は同回転軸２８に対して相対回転可能とされている。ドラム１３は金属製の円筒体よりなり、２つの蓋３７が形成されている。この蓋３７を開けて開口部より発酵資材を投入する。
【００１０】
図４に示すように、ドラム収納室１２内であってドラム１３の後方の棚１２ａ上には所定間隔で３つの軸受け３８が配設されており、これら軸受け３８にロッド３９が回転可能に支持されている。ロッド３９の基端はモータ室１８内に収納された第２のギアドモータ４０に連結されている。ロッド３９の先端寄り及び基端寄りには一対のピニオン４１がロッド３９と一体回転可能に固着されている。ドラム１３の外周裏面から下面にかけて左右両端寄りに一対のラック４３が固着されている。図５〜図８に示すように、ドラム１３の外周に沿って湾曲形成された両ラック４３には上記ロッド３９に固着された各ピニオン４１がそれぞれ噛合されている。その結果、第２のギアドモータ４０に駆動されてロッド３９が回転するとその回転力がピニオン４１を介してラック４３に伝達され、ドラム１３が回転するようになっている。
【００１１】
図３及び図４に示すように、ドラム１３の右端にはドグ４４が突設されている。図３〜図５に示すように、第２の隔壁１６のドラム収納室１２側であって同ドグ４４と干渉する位置には第１〜第３のリミットスイッチ４５、４６、４７が配設されている。ドグ４４はドラム１３の所定の回転位置でが各リミットスイッチ４５、４６、４７を入切する。各リミットスイッチ４５、４６、４７は回転軸２８を中心として約６０度離れた間隔で配置されている。ドラム１３は第１のリミットスイッチ４４の入力に基づいて図５に示す初期位置に停止する。また、この初期位置から前転（図上時計方向回り）して第２のリミットスイッチ４６が入力されると図７に示す位置（この位置をＡ位置とする）で停止する。また、初期位置から後転（図上反時計方向回り）して第３のリミットスイッチ４７が入力されると図８に示す位置（この位置をＢ位置とする）で停止する。ドラム１３はＡ位置〜Ｂ位置の回転（往復動）を繰り返すようになっている。本実施の形態ではＡ位置〜Ｂ位置までのドラム１３の回転角は約１２０度とされている。この角度は変更可能である。第２の隔壁１６のドラム収納室１２側上部には温度検出手段としてのサーミスタ４９が配設されている。
【００１２】
図５に示す初期位置におけるドラム１３の上部右端には給気手段としての吸気装置５０が形成されている。吸気装置５０にはファン装置５１が装着されており、同ファン装置５１によってドラム収納室１２に供給された暖気を強制的にドラム１３内に取り込むようになっている。ドラム１３の上部左端には排気手段としての排気口５２が形成されている。
図３に示すように、ドラム収納室１２内部上方寄りには収納室１２から第１の隔壁１５及びモータ室１８を連通して筐体１１外部に突出された排気パイプ５３が配設されている。排気パイプ５３の途中にはラジエター５４が配設されており、排気を冷却して臭気を抑制するようになっている。図６に示すように、排気パイプ５３のドラム収納室１２側先端には扇状のダクト５５が形成されている。ダクト５５の下面は上記排気口５２に面しており、ドラム１３の回転とともに往復動する排気口５２が常時ダクト５５下に配置されるようになっている。
前記制御室１９内には図示しない制御装置が格納されている。制御室１９前面には操作盤５６が形成されており、横型ドラム攪拌機の操作を行う。
【００１３】
つぎに、このような横型ドラム攪拌機を使用して堆肥を製造する方法について説明する。
まず、図１の状態にある横型ドラム攪拌機の上部扉２０及び前面扉２１を開放して図２の状態とする。ドラム１３の蓋３７を開けて所定量の発酵資材を投入し、再び蓋３７を閉める。この時、好気性微生物を担持させた発酵促進添加剤を併せて投入してもよい。そして操作盤５６を操作して横型ドラム攪拌機を駆動させる。操作盤５６を操作して電源を投入し、運転を開始させることによって第１及び第２のギアドモータ２９、４０が駆動される。同時に暖気供給装置２５が入力されヒータが発熱し暖気が開始されるとともにファン装置２４が駆動した温風がドラム収納室１２に供給される。また、吸気装置５０及び排気パイプ５３のファン装置５１、５４が駆動される。第１のギアドモータ２９の駆動が開始されると回転軸２８はまず前転（図５において時計回り方向）させられる。本実施の形態ではこのときの回転速度は０．６/ｍｉｎ（分速０．６回転）とされている。
また、第２のギアドモータ４０の駆動が開始されるとドラム１３はまず図５において時計回り方向に回転させられる。本実施の形態ではこのときの回転速度は０．５/ｍｉｎ（分速０．５回転）とされている。すなわち、回転軸２８のほうがわずかにドラム１３よりも早い速度で回転することとなる。
【００１４】
ドラム１３が回転していき図７に示すＡ位置においてドグ４４が第２のリミットスイッチ４６を入力すると、図示しない制御装置によって一旦第１及び第２のギアドモータ２９、４０は停止されられた後、後転させられる。すなわち、図７において回転軸２８は反時計回り方向に回転させられる。本実施の形態ではこのときの回転速度は０．６/ｍｉｎとされている。また、ドラム１３も図７において反時計回り方向に回転させられる。本実施の形態ではこのときの回転速度は０．５/ｍｉｎとされている。このときも、回転軸２８のほうがわずかにドラム１３よりも早い速度で回転することとなる。
【００１５】
ドラム１３が後転して初期位置においてドグ４４が第１のリミットスイッチ４４を入力しても駆動時間内であればこの入力は無視される。従って、そのままドラム１３は後転を続け図８に示すＢ位置においてドグ４４が第３のリミットスイッチ４６を入力すると、図示しない制御装置によって一旦第１及び第２のギアドモータ２９、４０は停止されられる。このＢ位置で所定時間（本実施の形態では６分間、但し運転時間が３６時間を過ぎると１８分間）停止させられた後、再び前転させられる。尚、ドラム１３回転中に上部扉２０が開放され、例えばドラム１３に接触しようとして光電センサ２７の光軸を遮ると光電センサ２７が動作して第１及び第２のギアドモータ２９、４０が停止させられる。再駆動する場合には操作盤５６を操作する。
【００１６】
このようにＡ位置〜Ｂ位置の往復動及びＢ位置での停止を繰り返しながら常に回転軸２８のほうがわずかにドラム１３よりも早い速度で回転する。このとき、ドラム１３の回転によって送られる発酵資材を回転軸２８の攪拌棒３３はさらに後方から押すように攪拌することとなるため、発酵資材をドラム１３内壁に押しつけるような作用は生じにくくなる。そのため、発酵資材が固まってダマになることが少ない。
一方、ドラム１３内には吸気装置５０によってドラム収納室１２の暖気された新鮮な空気が取り入れられ攪拌される発酵資材に酸素が供給される。そして、発酵により発生する水蒸気、炭酸ガス等は排気パイプ５３から装置外部に排出される。また、発酵にともない熱が発生するためドラム収納室１２内の温度は上昇する。ドラム収納室１２内の温度が所定内に収まるようにサーミスタ４９によって検出された値に基づいて暖気供給装置２５のヒータは入切される。
上記のような攪拌動作で発酵資材を発酵させた後、図示しないタイマによってカウントされた運転時間が経過すると、その時間経過とともに第１のギアドモータ２９は停止させられ回転軸２８の攪拌棒３３による攪拌動作は終了する。また、ドグ４４が第１のリミットスイッチ４４を入力することで第２のギアドモータ４０が停止させられドラム１３は初期位置で停止する。併せて暖気供給装置２５、吸気装置５０のファン装置５１が停止させられ堆肥の製造が終了する。
このようにして得られた堆肥は土壌改良剤として、或いは家畜の飼料として使用される。
【００１７】
このように構成することにより本実施の形態の横型ドラム攪拌機は次のような効果を奏する。
・ドラム１３と攪拌棒３３による外側と内側との攪拌によって極めて効率のよい攪拌ができ、発酵資材に対して発酵に十分な酸素供給が可能となる。更に、ドラム１３の回転方向と攪拌棒３３の回転方向が同方向でなおかつ攪拌棒３３の回転のほうが僅かに速いため、攪拌棒３３によって発酵資材を押しつぶすような作用は働かず、ダマができにくいため質のよい堆肥を製造することができる。
・ドラム１３が完全に一回転するのではなく、約１２０度の角度で往復動するため、一方向回転による発酵資材の偏りがなく質のよい堆肥を製造することができる。また、ドラム１３が完全に一回転しないため吸気装置５０のファン装置５１へ給電するために配線することが可能となっている。更に、ドラム１３が一回転するとドラム１３内の発酵資材が吸気装置５０や排気口５２に流入して詰まったりドラム１３からこぼれたりしてしまうが、そのような不具合は生じない。
・ドラム収納室１２には暖気供給装置２５から搬送された温風による暖気が供給され、吸気装置５０はこの暖気をドラム１３に取り入れるため、ドラム１３内部を速やかに発酵に最適な温度にすることができ、効率的な堆肥製造に貢献することとなる。更に、暖気供給装置２５から搬送された温風はドラム収納室１２内部下方に配設された暖気供給パイプ２３から供給されるため、暖気はドラム１３を外側から暖めながら上昇し、吸気装置５０から取り入れられるためドラム１３を効率よく暖めることが可能である。
【００１８】
尚、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
・回転軸２８とドラム１３の速度比について上記実施の形態は一例であって発酵資材の種類、量によって変更可能である。
・上記実施の形態ではドラム１３及び回転軸２８は前転−停止−後転を繰り返していた。しかし、必ずしも停止時間を設けず前転ののち直ちに後転させてもよい。また、前転、停止、後転の各時間の設定は自由である。
・ドラム１３の前転、後転は第１〜第３のリミットスイッチ４５、４６、４７による位置検出によっていたが、他の検出手段例えば光電スイッチや近接スイッチ等でもよい。また、ロータリーエンコーダ等によってドラム１３や回転軸２８の回転量を検出するようにしてもよい。
・上記実施の形態では暖気供給装置２５から搬送された温風によってドラム収納室１２を暖気するようにしていた。しかし、ドラム収納室１２内にヒータを配設したり、ドラム１３外周にバンドヒータを装着するようにしてもよい。
・上記実施の形態ではドラム１３はピニオン４１とラック４３との噛合関係によって往復動させられていたが、その他の手段、例えばラック４３の代わりにチェーン、ピニオン４１の代わりにスプロケットを使用しても構わない。
・ドラム収納室１２の上部扉２０及び前面扉２１の代わりにドラム収納室１２をシャッタでが開閉するようにしてもよい。
・排気パイプ５３にファン装置を設けてもよい。
・その他、ドラム１３の形状は円筒でなくともよい。回転軸とドラムの軸心は一致しなくともよい等その他、本発明の趣旨を逸脱しない態様で変更して実施することは自由である。
【００１９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の横型ドラム攪拌機の斜視図。
【図２】同じ実施形態の横型ドラム攪拌機の扉を開けた状態の斜視図。
【図３】同じ実施形態の横型ドラム攪拌機の一部破断正面図。
【図４】同じ実施形態の横型ドラム攪拌機の一部破断背面図。
【図５】図２のＡ−Ａ切断線から右方を見た側面断面図。
【図６】図２のＡ−Ａ切断線から左方を見た側面断面図。
【図７】同じ実施形態においてドラムが前転してＡ位置で停止した状態を説明する説明図。
【図８】同じ実施形態においてドラムが後転してＢ位置で停止した状態を説明する説明図。
【符号の説明】
１２…保温槽としてのドラム収納室、１３…容器としてのドラム、２５…暖気供給手段連通孔としての暖気供給装置、２８…回転軸、２９…第２の回転駆動手段としての第１のギアドモータ、４０…第１の回転駆動手段としての第２のギアドモータ、２８…回転軸、３３…攪拌部材としての攪拌棒、５０…給気手段としての吸気装置。
【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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