(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物分解反応評価装置において、荷重掛脱機構３４によって支配され上下動するようにした連杆１２、１２の下端部に支持部材７を水平保持し、支持部材７上にロードセル６を介してその上部に複数個の突起５、５を立設した突起支持基盤を載置し、機枠１の下部に前後方向に平行に対設したガイドレール２、２上に夫々ガイドローラー４、４を介して熟成容器８を載支する移動架台３を前記突起５、５の上位に配置すると共に、移動架台３に穿設した透孔から熟成容器８の底板を突起５、５の上端で受載したとき熟成容器８内の有機物を計量するようにしたことを特徴とする微生物による有機物分解反応評価試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は我々の日常生活で生じた都市ゴミ（厨芥物等）、下水汚泥、農産廃棄物等の有機性廃棄物をコンポスト（堆肥）化し、処理に必要な最適条件を判断するようにした微生物による有機物分解反応評価試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に都市部では有機性廃棄物による悪臭や、野犬、烏等により多くの二次公害を引き起して環境が悪化しているのが現状であり、この有機性廃棄物の処理に当たっては微生物の働きによるコンポスト化が有効な手段として用いられている。
【０００３】
コンポスト化については先行技術例において、一般にコンポスト化処理の進行状況やコンポスト化処理物の品質を知るための指標が種々報告されており、中でも熟成度は特に重要視されている指標である。熟成度の評価は、例えば炭酸ガスの発生量、生成化合物量、酸素活性、種子の発芽、有機物残存量、Ｃ／Ｎ比、温度変化、物体色等の測定により行われるが、これらの測定には一般にクロマトグラフィー、重量測定、紫外部吸収、発芽実験、温度測定法、目視観察等の方法が用いられるが、かかる方法は煩雑な操作であり、しかも結果が曖昧で信頼性が低いと云われる。
【０００４】
また、有機物のコンポスト化処理物を溶媒抽出することで得られる液相の全有機炭素量及び生分解による呼吸量を測定し、測定時の全有機炭素量及び生分解による呼吸量の経時変化を指標にコンポスト化処理物の熟成度を判断すること、また、有機物のコンポスト化処理物の固相の生分解による呼吸量を測定し、生分解による呼吸量の経時変化を指標にコンポスト化処理物の熟成度を判断すると云う評価方法がある。（例えば特開２００１−８３１３７号特許公開公報参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら上記従来の熟成度を判断する評価方法及び装置では、コンポスト化処理物の分解反応状態や生分解性材料の分解反応状態を、特別の取り扱い技術を要する高価なクロマトグラフィーや赤外線ガス吸光装置等を用いており、市場での汎用性に乏しい欠点があり、本発明は斯かる問題点の解決を図る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
サンプル重量を検出して熟成に必要な酸素（空気）の供給を行う熟成容器と、熟成容器内のサンプルを攪拌して均一な熟成を促す攪拌装置とからなり、熟成容器内で発生した二酸化炭素や水素イオン濃度、温度、湿度により熟成環境を制御するようにしてなる微生物による有機物分解反応評価試験装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
先ず本発明装置について、概要を図例により述べると、熟成容器に収容した有機性廃棄物の重量を測定する自動計量手段Ａと、羽根を昇降且つ自転及び公転しながら該熟成容器のサンプルを隈なく攪拌するようにした攪拌手段Ｂと、該攪拌手段Ｂの動作を温度、水分、ｐＨ、二酸化炭素等の検出データによって熟成環境をフィードバック制御する演算装置Ｃとからなる。
【０００８】
以下、上記各手段について詳述すると、機枠１の正面右半部に機構部を設けており、下端部寄りの自動計量手段Ａは、該機枠１の下端部に一対のガイドレール２、２を前後方向に水平設置し、該レール２、２上には熟成容器８の移動架台３を前後及び左右に介在したダブルローラー４、４によって軽快に前後移動するように支持している。
【０００９】
前記移動架台３にはその上面所定位置に熟成容器８を着脱自由に載置するうにしており、支持部材７上のロードセル６に連接された三個の突起５によって前記熟成容器８の底板９を載支することにより該熟成容器内の有機性廃棄物の重量を自動測定するようにしている。
【００１０】
前記支持部材７は後述する荷重掛脱機構３４と連動する連杆１２、１２によりその両端部を垂支する。
【００１１】
又、サンプル攪拌手段Ｂは、前記熟成容器８の上方にあって、機枠１の前後及び左右四隅に縦設したガイドレール１３、１３により案内される昇降板１４上に設置されており、しかも該昇降板１４の下面に定置した鞘筒１５内には図４に示すように上端に傘歯車１６を嵌着した中空軸１７をベアリングを介して回動可能に枢支しており、更に該中空軸１７内にはその中央部に温度、水分、ｐＨ等の各センサー１８を保持する管体１９を前記昇降板１４上に適宜設置（回転不可能）している。
【００１２】
前記鞘筒１５の下部には前記容器８の口端に当接する深底の蓋体２０を該鞘筒１５との間で蛇腹２１によって気密を保った儘自重で下降摺動できるように嵌合しており、又、中空軸１７の下端部に遊星歯車２２の軸２３を枢支する回転板２４を嵌着し、該遊星歯車２２を前記鞘筒１５の下端に嵌着した固定歯車２５と咬合させると共に、前記二本の軸２３の下端に夫々攪拌羽根２６、２６を嵌脱自由に取着している。
【００１３】
又、前記昇降板１４の上面には傘歯車１６と咬合する傘歯車２７を鎖帯２８（図３）を介して連動するモーターＭ２を設置しており、該昇降板１４は機枠１の上部水平支持板２９に枢設した一対の螺軸３０、３０と夫々螺合しており、水平支持板２９の下面に設置した昇降用モーターＭ１の出力軸端の鎖輪３１から各螺軸３０、３０上の鎖輪３２、３２間に亘って鎖帯を掛張している。
【００１４】
一方前記ロードセル６の支持部材７の両端部に連結した連杆１２、１２は昇降板１４及び上部水平支持板２９を夫々摺動自由に縦貫し、上端を該支持板２９から脱落しないように係留しており、しかも該連杆１２、１２上には連結片ｃ（図５）を取着すると共に、連結片ｃと機枠１の内側に突設した支持部材ｄ（図４）とに跨がって二組のリンクａ、ｂを連設することにより四リンクを形成し、該昇降板１４上に該リンクａ、ｂの連結部と相接する紡錐体３３を突設して荷重掛脱機構３４を構成する。
【００１５】
この他前記熟成容器８の底部には通気可能な中底１０と底板９との空所に給気口１１を設置する共に、蓋体２０の上底には二酸化炭素（ＣＯ２）の導出口３５を設けている。
【００１６】
更に該機枠１の左半部には上記モーターＭ１、Ｍ２等の機構操作部、空気つまり酸素の供給量、初期温度の設定等をコントロールする制御部や、有機性廃棄物の熟成度進行に伴って生じる二酸化炭素量、温度、湿度（水分）、ｐＨ等のデータ収集部や、予め計測したサンプル重量に基づいて定量的に相関性を求める演算処理部、記録部等の各種機能を備えた集中制御装置Ｃを装備している。
【００１７】
以上で本発明の構成を詳説したが、例えば荷重掛脱機構３４は必ずしもリンクと紡錐体で構成する必要はなくオイルシリンダーやエアーシリンダー等の流体圧力を利用しても良く、その他本発明装置の上記各部は何れも一例に過ぎず、上記に限定するものではなく均等技術の範囲を含むものとする。
【００１８】
次に一連の動作について述べる。先ず、実施例として水分割合を約５０％に乾燥調製した厨芥物５ｋｇを熟成容器８に収容し、前方へ引き出された移動架台３上の所定位置に該容器８を静置して装置内へ挿入し、モーターＭ１を低速で駆動する事により各螺軸３０、３０は回動して昇降板１４をガイド１３、１３（図１、２）によって導き乍ら下降する。
【００１９】
連杆１２は上部水平支持板２９により保持されており、しかもリンクｂの一端は機枠１上の支持部材ｄに枢着されているので下降しないが、モーターＭ２、紡錐体３３、鞘筒１５とこれに支持されている蓋体２０及び遊星歯車機構、管体１９等の全てが共に下降する。
【００２０】
蓋体２０の下端面が容器８の端面と出合う直前の位置から相対する二つの紡錐体３３、３３の膨出部（頭部）がリンクａ、ｂの連結部に圧接し始め、該両リンクａ、ｂに延伸力が作用して連結片ｃの部分で連杆１２を押し上げ、これに従って下端支持部材７を持ち上げる。
【００２１】
従って突起５は移動架台３の透孔を経て上部に臨み、その上端面で容器底板９の下面に圧接して容器を移動架台３から浮き上がらせることにより、容器内の厨芥物の荷重は該支持部材７上のロードセル６に作用し、その結果厨芥物の重量計測が開始される。
【００２２】
更に紡錐体３３は昇降板１４と共に下降し、膨出部がリンクａ、ｂの連結部を通過して離れることにより、連杆１２は自重で下がり前記突起５と底板９との接触は解除され重量計測は終了する。
【００２３】
その後やがて、熟成容器８の上端面に蓋体２０の下端面が接触した時点（図６の状態）で該容器８は蓋体２０によって密閉され気密状態になり、同時に前記モーターＭ１の制御回路は容器の深さの範囲内で反復上下する動作に切り換えられる。
【００２４】
ここで今度はモーターＭ２の駆動が加わり、傘歯車２７、１６を介して中空軸１７が回動するのでこれにより該軸下端部に取着した回転板２４も回転し、これに伴って該回転板２４上の遊星歯車２２は鞘筒１５下端の固定歯車２５の周囲を公転し乍ら自転を開始する。
【００２５】
つまり軸２３は回転しながなら固定歯車２５の周囲を公転し且つ鞘筒１５の上下動と相俟って容器内の厨芥物を隈なく攪拌すると同時に給気口１１から空気つまり微生物の活性化の為に酸素の補給を行い、取り出し口３５からは二酸化炭素を収集し、センサー１８によって水素イオン濃度、温度の変化、湿度変化等の情報を時間的な経過として捉え演算制御部Ｃへ送り情報処理する。
【００２６】
尚、上記攪拌羽根の昇降は必要に応じてその動作態様（攪拌速度或いは公転、自転）を自由に変更できる制御方法を取っており、以上の動作における二酸化炭素発生速度（ｍｏｌ／ｈ／ｇ）の経時変化（ｈｒ）を図８に示し、又、本装置では二酸化炭素及び重量を連続的に測定することによって、従来の有機物分解手段でサンプリング測定した場合に比べて、精度の良い結果が得られる。
【００２７】
更に図９に凡そ２４時間毎に容器内のサンプルを取り出し反応率を算出したもの及びこの装置で連続測定により得た分解反応率（％）の経時変化（ｈｒ）を示す。この図では時間毎にサンプリングした結果と自動連続測定の結果とが必ずしも一致しないが、これはサンプルの取り出し操作がコンポストの分解反応率に影響したり、サンプリング部分つまり採取ヶ所及び採取量のばらつき等によって生じた誤差と考えられる。
【００２８】
従って、本発明装置では二酸化炭素発生量及び重量を連続的に測定することにより図９（実線）のような滑らかな特性が得られ、且つ時間経過と共に限りなく処理が進行していく様子が伺え、従って高精度の分解反応率を求めることが可能である。
【００２９】
従って、本発明装置では連続攪拌する事により二酸化炭素の発生量も安定し、しかも発生総量も多く有機物の分解反応が効率的に行われていることが明らかである。
【００３０】
本発明では有機性廃棄物をコンポスト化する際、条件を種々変えながら多くのデータを採取することにより、何れの条件が夫々の種類によって最も適してるかが容易に判断でき、効率的にコンポスト化が推進できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は密閉した熟成容器を用いると共に微生物の活性化に必要な空気（酸素）を供給し乍ら温度や湿度、水素イオン濃度（ｐＨ）、二酸化炭素発生量その他各種のガスの発生量等のデータから熟成条件を制御するようにした簡単なものであるから都市ゴミ、下水汚泥、農産廃棄物等の有機性廃棄物のコンポスト化処理時の分解反応状態、生分解性材料の分解反応状態等をクロマトグラフィーや赤外線ガス吸光装置等の高価な分析装置を必要とせず設備費が著しく低減する。
【００３２】
また、有機性廃棄物のコンポスト化処理時の分解反応状態、生分解性材料の分解反応状態等をクロマトグラフィーや赤外線ガス吸光装置等を用いない為に取り扱い上、特に操作技術を必要とせず何人もが極めて簡単に操作に携わることができ汎用性の高い装置の提供が可能である。
【００３３】
有機性廃棄物の種類は多く、微生物分解性も夫々異なるので、同一処理量（重量）の装置であってもその規模は異なるので、本発明装置を用いて、夫々の有機性廃棄物についての分解性を評価することによって、コンポスト化に必要な装置の大きさ（規模）が決定できるので装置の設計には不可欠である。
【００３４】
生分解性プラスチックの開発にはコンポスト化過程における分解性を評価する必要がある。分解性は生分解性プラスチックを添加しないものと、したものとの間でＣＯ２発生量の差を測定する方法が標準法になっている。しかし、確実で正確な試験機は存在しなかったが、本発明試験装置は生分解性プラスチックの分解性評価に最適である。
【００３５】
コンポスト化は微生物による有機物の分解過程で進行し、特別活性な微生物を添加してコンポスト化を速めることが考えられているが、試験管中の純粋培養で効果があっても実際の有機性廃棄物でしかも純粋培養でない混合微生物の系では効果がないことが殆どである。そこでコンポスト化過程で有効な微生物のスクリーニングをするには、有機性廃棄物の混合微生物系で微生物の効果を確かめるための特別な試験機の開発が不可欠である。本発明試験装置は、接種微生物（添加微生物）の効果を容易に検証することができる。
【００３６】
また、現在多くのコンポスト化装置が市販されているが、その中には、コンポスト原料が実際に良好に分解されるものや、ただ乾燥・粉砕されるだけのものなどあり、両者は一見しただけでは判断できないが、このようなコンポスト化装置から出てくるコンポストを本発明装置で分解試験すれば、これらのコンポスト化装置でどれくらい有機物を分解したかが容易に判断できる。即ち、コンポスト化装置の性能を的確に評価できる。従って本発明装置は開発のために欠かすことができない試験装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の正面図
【図２】同上右側面図
【図３】同上平面図
【図４】同上要部拡大縦断面図
【図５】図４の上半右側面図
【図６】本発明機構部の動作状態を示す部分正面図
【図７】同上動作の進行状態を示す部分正面図
【図８】本発明による温度と二酸化炭素の経時変化を示すデータ
【図９】比較例の温度と二酸化炭素の経時変化を示すデータ
【符号の説明】
Ａ  自動計量手段
Ｂ  攪拌手段
８  熟成容器
１１  給気口
１８  センサー
２６、２６  攪拌羽根
３５  二酸化炭素取り出し口
【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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【図９】
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