| 【発明の名称】 |
有機性物質の処理装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】稲葉 博
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| 【要約】 |
【課題】糞尿や下水汚泥、食物残滓などの有機性物質を短期間に悪臭を発生させることなく発酵させ、良質の完熟堆厩肥を簡単に製造できる処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明は、有機性物質Ａを原料とし、これに水分調整材Ｂ及び必要に応じて補助材Ｃを混合して攪拌・粉砕する手段を有する第一装置１と、該第一装置１から搬出された水分調整済み原料Ｄを連繋路１６を介して受領し、加圧混練押し出し、狭窄窓を通して昇温し、塊棒状化して断裁・粉砕する手段を有する第二装置１７とを備えたことを特徴とし、有機性物質からなる原料は水分含有量や温度等が最適条件に保たれるようになり、病害虫や雑菌の駆除、原料中に含まれることのある農薬や化学肥料等の分解や無害化できるように構成した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 有機性物質を原料とし、これに水分調整材及び必要に応じて補助材を混合して攪拌・粉砕する手段を有する第一装置と、該第一装置から搬出された水分調整済み原料を連繋路を介して受領し、加圧混練押し出し、狭窄窓を通して昇温し、塊棒状化して断裁・粉砕する手段を有する第二装置とを備えたことを特徴とする有機性物質の処理装置。
【請求項２】 前記第一装置が、ホッパーと、該ホッパー内の同高位置に複列に設置された攪拌用スクリューと、前記ホッパーの最底部に設置された搬出用スクリューとを有し、前記攪拌用スクリューは翼片を放射状に設置した中心軸にステーを介して螺旋体を巻設し、該螺旋体にスリ合う切断刃を前記ホッパーの内壁面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の有機性物質の処理装置。
【請求項３】 前記第二装置が、原料の受領口に連通した上位搬送路と、該上位搬送路の下流側に連通した下位搬送路とを有し、前記上位搬送路は上流側に順送スクリューと翼片を形成し、下流側にスライド式に調整できる狭窄窓と、該狭窄窓を通過して得た塊棒状物を断裁する断裁刃を形成してなり、前記下位搬送路は上流側に順送スクリューと翼片と該翼片にスリ合う粉砕刃とを形成し、下流側の排出口付近に逆送翼片を形成してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性物質の処理装置。
【請求項４】 前記第一装置から第二装置への連繋路に、通過中の原料の水分含有率を測定する測定器を設け、該測定器の測定値により水分調整材の供給手段を作動する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１〜３のうちの１に記載の有機性物質の処理装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機性物質の処理装置、特に、有機性物質の水分含有量や温度、粉粒化やエネルギー（保有熱量）などを、完熟肥料や飼料化するために最適条件に保つことのできる有機性物質の処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の農業は、収穫量を増やすことや労働時間の短縮を求め農薬と化学肥料を大量に使い続けてきた。その結果、腐植が少なくなり、土壌の団粒化構造が失われ、また微生物や小動物が死滅し、土壌の砂漠化や塩害、重金属による被害等さまざまな問題を発生させることになり、最終的に作物収穫量の減少となった。また、微量栄養素減少のため作物は不健康となり、各種病害虫による被害の拡大となった。それを防止するためや駆除するために却って農薬の大量消費という悪循環を繰り返している。そして、出来た作物は、本来持っている筈の甘みや柔らかさ等を失い、堅くて甘みの少ない作物となっており、残留農薬や環境ホルモン等の問題も発生している。
【０００３】近年になって、漸く、有機質肥料による農業が見直されてきた。動植物の廃物による有機質肥料からなる土壌は、新鮮な腐植を適量に含んでおり、それに自然還元の法則が完全に適応されていることにある。また、微量栄養素を含んだ土壌の中には、農作物の根と、カビ・微生物・ミミズなどが生活しており、互いに共存関係を保っている。この結果、土壌の団粒化形成、保水力向上、膨軟な土壌を作り、易耕性及び孔隙性が増加する上に、腐植と重金属との結合により重金属による被害も少なくなることから、作物の生育環境が良好となり、作物は健全に生育することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、年々排出量が増え続けている有機性廃棄物の一部は焼却処分されているが、かかる処理のために膨大な量の化石燃料が消費され、結果として地球温暖化ガスや環境ホルモンの大量排出に繋がっている。また、畜産廃棄物である糞尿は、野積みの場合がほとんどであり、病害虫や地下水汚染、悪臭発生などさまざまな問題を引き起こしている。
【０００５】一方、一般的方法で有機性廃棄物を堆肥化するには、約６ヶ月〜３ケ年という長い時間を必要とし、堆積状態によってはそれでも好気性発酵が完了しないものもあり、その間に嫌気性発酵による腐敗が進行し、悪臭を放出し続けることになる。また、風雨や温度その他の影響を長期間に亘って受けるため、有効成分の損失が非常に激しくなるという問題があった。
【０００６】なお、一般的な有機性廃棄物は、それ自身の持っている熱量で、堆肥化後の水分含有率を約１０〜３０％程度に低下させることはできず、４０〜６０％程度ある場合が普通である。そのため、取り扱いが不便であるし、一般に市販の堆肥も完熟堆肥でなく、悪臭を発生させているものが殆どであり、施肥後の植物に対しても悪影響が出ている。
【０００７】本発明は、上記のような各種の問題を一挙に解決するためのものであって、食品残滓や汚泥、糞尿等の有機性物質を最短期間にて悪臭を発生させることなく発酵させ、完熟堆肥化や発酵飼料を簡単に製造できるようにするための有機性物質の処理装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明に係る有機性物質の処理装置は、有機性物質を原料とし、これに水分調整材及び必要に応じて補助材を混合して攪拌・粉砕する手段を有する第一装置と、該第一装置から搬出された水分調整済み原料を連繋路を介して受領し、加圧混練押し出し、狭窄窓を通して昇温し、塊棒状化して断裁・粉砕する手段を有する第二装置とを備えたことを特徴とし、有機性物質からなる原料は水分含有量や温度等が最適条件に保たれるようになり、病害虫や雑菌の駆除、草木の種子の分解、原料中に含まれることのある農薬や化学肥料等の分解や無害化できるように構成したものである。
【０００９】また、請求項２に記載の発明に係る有機性物質の処理装置は、前記第一装置がホッパーと、該ホッパー内の同高位置に複列に設置された攪拌用スクリューと、前記ホッパーの最底部に設置された搬出用スクリューとを有し、前記攪拌用スクリューは翼片を放射状に設置した中心軸にステーを介して螺旋体を巻設し、該螺旋体にスリ合う切断刃を前記ホッパーの内壁面に設けたことを特徴とし、有機性物質の水分調整のための攪拌及び粉粒化等を効率良く行えるように構成したものである。
【００１０】さらに、請求項３に記載の発明に係る有機性物質の処理装置は、前記第二装置が、原料の受領口に連通した上位搬送路と、該上位搬送路の下流側に連通した下位搬送路とを有し、前記上位搬送路は上流側に順送スクリューと翼片を形成し、下流側にスライド式に調整できる狭窄窓と、該狭窄窓を通過して得た塊棒状物を断裁する断裁刃を形成してなり、前記下位搬送路は上流側に順送スクリューと翼片と該翼片にスリ合う粉砕刃とを形成し、下流側の排出口付近に逆送翼片を形成してなることを特徴とし、摩擦抵抗熱を利用して好気性高温発酵菌等の微生物の生育環境を整えたり、中低温菌の活動を阻止・阻害又は殺菌させたり、堆肥化や飼料化などの最終処理品に移行させ易くなるように構成したものである。
【００１１】さらにまた、請求項４に記載の発明に係る有機性物質の処理装置は、前記第一装置から第二装置への連繋路に、通過中の原料の水分含有率を測定する測定器を設け、該測定器の測定値により水分調整材の供給手段を作動する制御装置を備えたことを特徴とし、第一装置での有機性物質の水分含有量の調整を効率よく制御できるように構成したものである。
【００１２】
【発明の実施の態様】次に、本発明の実施の態様を有機質肥料を製造する場合の図面に基づいて説明する。図において、１は第一装置で、該第一装置１は有機性物質を好気性発酵に最適な水分含有量である約６０％前後に調整するための装置であり、前記有機性物質Ａの投入口２を有するホッパー３を備え、該ホッパー３の投入口２には有機性物質Ａのほかに、水分調整材Ｂ或いは補助材Ｃが供給手段４を経て供給できるようになっている。なお、ホッパー３に供給したばかりの未処理有機性物質からの悪臭の飛散防止及び安全対策のため、前記投入口２を閉塞（スライド式シャッターなどを利用）できるようにすることもある。
【００１３】前記有機性物質Ａは、例えば、下水処理場の下水汚泥単独又は下水汚泥に食品残滓や野菜クズや魚等の生ゴミを混合したものである。また、水分調整材Ｂは、例えば、煎餅、乾麺、完熟堆肥などの水分含有量が６０％未満の有機性物質である。さらに、補助材Ｃは、例えば、微生物又は化学物質、炭などの多孔質物質等であり、必要に応じて供給される。
【００１４】前記ホッパー３は双胴部３ａ、３ｂと、その間に最底部３ｃを有し、外枠６により支持されている。該ホッパー３の記双胴部３ａ、３ｂにはそれぞれ攪拌用スクリュー５ａ、５ｂが互いに干渉し合わない状態で軸方向に沿って縦通状に設置され、最底部３ｃには搬出用スクリュー５ｃが軸方向に沿って縦通状に設置されている。
【００１５】前記ホッパー３の双胴部３ａ、３ｂ内の攪拌用スクリュー５ａ、５ｂは、図３の如く、中心軸７と、該中心軸７の周囲に放射状に植設した翼片８と、前記中心軸７に立てたステー９に断面Ｔ状に浮かせた状態で巻設した螺旋体１０とからなる。前記翼片８は、螺旋体１０とは原料等の移送方向は異ならせるようにしてもよい。例えば、翼片８が原料等を、図３において左から右へ移送すると、螺旋体１０が右から左へ移送させる如くである。これは原料等の攪拌混合性、均一攪拌性を高めるために有効である。
【００１６】前記両攪拌用スクリュー５ａ、５ｂは、図４の如く、螺旋体１０の巻き方向を互いに逆巻き状にしてもよい。また、駆動機１１ａ及び１１ｂの同方向、異方向或いはその組合せ作動により、図２の実線矢印にて示すように外から内、或いは破線矢印にて示すように内から外、その他に回転させることが可能となる。従って、両スクリュー５ａ、５ｂの回転方向によって原料等の移送方向が同方向になる場合もあるし、逆方向、例えば、スクリュー５ａが原料等を左から右へ移送すると、スクリュー５ｂが原料等を右から左へ移送するようになる場合もある。即ち、後者の場合は原料等をホッパー３内で大きく循環させることができ、攪拌混合性乃至均一攪拌性を高め得る。
【００１７】前記ホッパー３の内壁面（双胴部３ａ、３ｂの内壁面）の適所には、前記スクリュー５ａ、５ｂのそれぞれの螺旋体１０にスリ合うように切断刃１２が設けられ、攪拌中の原料等を破砕、粉砕できるようになっている。
【００１８】前記ホッパー３の最底部３ｃ内に設置された搬出用スクリュー５ｃは、該最底部３ｃに連続して壁外に突出した筒状部３ｃ′内まで縦通しており、水分調整済み原料Ｄを、該筒状部３ｃ′の下面に設けた排出口１３より定量排出できるようになっている。該搬出用スクリュー５ｃの主部は駆動機１４の駆動により水分調整済みの原料を排出口１３に向けて移送できる順送スクリュー１５ａになっており、前記排出口１３に対応する部分は逆送翼片１５ｂになっている。この逆送翼片１５は排出しようとする水分調整済み原料Ｄが筒状部３ｃ′に詰まることを防止するとともに排出口１３へ確実に導くために有効である。なお、前記搬出用スクリュー５ｃが縦通したホッパー３の最底部３ｃの上流側隅部（図３の左隅）には斜め板３ｃ″が設置されている。これは搬出用スクリュー５ｃを逆転させたときにも原料等を矢印の如く上向きに逃がして当該隅部に原料等が詰まった状態にならないようにし、均一攪拌性の向上に寄与している。
【００１９】前記搬出用スクリュー５ｃにより第一装置１から搬出された水分調整済み原料Ｄは、図１の如く、搬送コンベア（図示せず）を内装した連繋路１６を経て第二装置１７の受領口１７′に搬送される。この連繋路１６には通過中の原料Ｄの水分含有率を測定する測定器１８が設けられている。
【００２０】前記水分含有率測定器１８はホッパー３の側面又は前記搬出用スクリュー５ｃが縦通する筒状部３ｃ′等に設けることもある。該水分含有率測定器１８はその測定値（信号）を制御装置１９に送信し、該信号を受信した制御装置１９は前記供給手段４に作動信号を送信し、第一装置１内の原料等の水分含有率を調整している。即ち、第一装置１内の原料等の水分含有率が高過ぎると、前記供給手段４を作動して水分調整材を投入し、水分含有率が低過ぎると有機性物質を供給する如くし、前記搬出用スクリュー５ｃにより排出される原料等の水分含有量が常に適性値になるようになっている。
【００２１】前記第二装置１７は、水分調整済み原料Ｄの受領口１７′に連通した上位搬送路１７ａと、該上位搬送路１７ａの下流側に連通した下位搬送路１７ｂとを有している。これら上位搬送路１７ａと下位搬送路１７ｂは、それぞれ横長状のドラム体で構成され、図５の如く、枠体２０によって段違い状に支持されている。
【００２２】前記上位搬送路１７ａは、そのドラム体内に駆動機２１に連繋した錐軸２２が縦通し、該錐軸２２の上流側の前段には順送スクリュー２３が、後段には放射状を呈するように翼片２４がそれぞれ形成され、下流側にはスライド式に調整可能な狭窄流路装置２５が形成されている。
【００２３】前記水分調整済み原料Ｄは上位搬送路１７ａ内において、順送スクリュー２３及び翼片２４により加圧混練押し出されて前記狭窄流路装置２５を通過させられるときの圧縮時の摩擦熱により昇温する。この昇温は、堆肥発酵に適した温度条件の形成に寄与すると同時に、原料Ｄに含まれる病害虫や雑菌の駆除、草木の種子の分解、原料中に含まれる農薬や化学薬品等の分解や無害化するように機能する。
【００２４】前記狭窄流路装置２５は、図６の如く、上位搬送路１７ａのドラム体内を縦通した錐軸２２の周囲を遮蔽する遮蔽板２６の適所（図においては両サイド）に設けた狭窄窓２６ａ、２６ｂと、該遮蔽板２６の前面に設けたスライド板（盲板）２７と、該スライド板２７を上下駆動させる駆動機２７′とからなる。前記遮蔽板２６は上位搬送路１７ａに対して支持手段（固定用フランジ）２６′により堅固に取り付けられている。
【００２５】前記狭窄流路装置２５の前方には、温度センサー２８が設置されている。該温度センサー２８は前記水分調整済み原料Ｄの温度が設定温度の範囲を超えたときは、前記狭窄流路装置２５の駆動機２７′にスライド板２７を窓２６ａ、２６ｂを開ける方向に駆動するように作動信号を送信する一方、設定温度の範囲に達しないときは、駆動機２７′にスライド板２７を閉める方向に駆動する作動信号を送信する。即ち、スライド板２７により狭窄窓２６ａ、２６ｂを広狭調整すれば摩擦熱による原料Ｄに対する温度調整が自由に行えることとなる。
【００２６】しかして、前記狭窄窓２６ａ、２６ｂを通過した原料Ｄは塊棒状Ｅになる。この塊棒状化物Ｅは狭窄窓の後方において錐軸２２の周囲に設けた断裁刃（カッティングロッド）２９によりチップ状に断裁され、その重力により連通孔３０を通して下位搬送路１７ｂへ送り込まれるようになっている。
【００２７】前記下位搬送路１７ｂは、そのドラム体内に駆動機３１に連繋した錐軸３２が縦通し、該錐軸３２の上流側の前段には順送スクリュー３３が、後段には放射状を呈するように翼片３４がそれぞれ形成されている。この順送スクリュー３３は前記連通孔３０を通して送り込まれて来たチップ状物を下流側（矢印方向）に向けて移送するためのものであり、前記翼片３４は下位搬送路１７ｂの内壁に設けた断裁刃３５との間でチップ状物を再粉砕するためのものである。
【００２８】また、前記錐軸３２の下流側には逆送翼片３６が形成されている。該逆送翼片３６は、前記放射状翼片３４と断裁刃３５との間で再粉砕された粉砕物Ｆを排出口３７から機外へ効率よく排出させるために機能する。
【００２９】かくして、下位搬送路１７ｂの排出口３７から排出された粉砕物Ｆは、微細粒状の処理品（堆肥発酵に適したもの）として、図１の如く、搬送コンベア（図示せず）を内装した搬送路３８を経て発酵場所（図示せず）に送り込まれる。この発酵場所としては、処理品を風雨や直射日光等の影響を受けにくい場所又は受けない場所、適度に換気のある場所であれば特に特定されない。また、この発酵場所において前記粉砕物Ｆは、堆積高さを約６０〜２００ｃｍ程度に保たれ、約１〜２日間に１回程度の切り返しを行うか、若しくは、エアーレションや攪拌機等により好気性発酵菌の活動に必要な酸素の補給を行えば、短期間で発酵完了させることが可能となる。
【００３０】なお、上記説明では第一装置１のホッパー３は、一基のみ示しているが、必要に応じて複数基を並列或いは直列に繋いで用いることもある。即ち、有機性物質Ａの種類（汚泥、生ごみ等）毎に、水分調整する方が使い勝手が良い場合もあるし、例えば、一基３ｍ３ のホッパーに代え、一基１ｍ３ のホッパーを三基直列に繋ぐ方が使い勝手が良い場合もあるからである。
【００３１】
【実施例】今、第一装置１のホッパー３内に、原料として野菜クズと、水分調整材（完熟堆肥とモミガラをほぼ同量づつ混合したもの）とを、１：１の割合で３ｔ投入した後、スクリュー５ａ、５ｂを３回／分で回転させ、約１０分間の攪拌後、原料の水分が約６０％になるように均一攪拌したところで、下部定量搬出スクリュー６を１５回転／分で回転させて搬出させ、これを搬送コンベアを内蔵した連繋路１６を介して第二装置１７の受領口１７′へ搬送した。
【００３２】第二装置１７の上位搬送路１７ａのスライド式狭窄通路装置２５の狭窄窓の大きさを約２５０ｃｍ２ に絞った状態で錐軸２２の回転数を約６０回／分で回転させた。これにより原料は、加圧状態で狭窄窓２６ａ、２６ｂより押し出され、摩擦抵抗熱により１０５°Ｃまで上昇した。
【００３３】しかして、狭窄窓２６ａ、２６ｂを通った原料は、塊棒状に固まって押し出され、断裁刃（カッティングロッド）２９によりチップ状に断裁させ、連通口３０を通して下位搬送路１７ｂへ送り込んだ。このチップ状物は下位搬送路１７ｂにおいて翼片３４と断裁刃３５との間で、約１〜２ｍｍ程度に粉砕され、排出口３７から搬送路３８を経て発酵場所へ堆積させ、２０日間発酵させた。
【００３４】上記の手順によって出来た堆肥は悪臭がなかった。成分検査の結果、水分含有量が２５％というさらさらした堆肥ができあがった。また、有効肥料成分を豊富に含んでいることが解った。また、該堆肥１００％の状態でキュウリやトマト等の野菜を無農薬栽培したところ、甘みやつやがあり、しっかりとしたものができあがった。このことにより、当該堆肥には植物や土壌微生物等に対して優れた効果があることが解った。
【００３５】
【発明の効果】以上の如く、本発明は、有機性物質を原料とし、これに水分調整材及び必要に応じて補助材を混合して攪拌・粉砕する手段を有する第一装置と、該第一装置から搬出された水分調整済み原料を連繋路を介して受領し、加圧混練押し出し、狭窄窓を通して昇温し、塊棒状化して断裁・粉砕する手段を有する第二装置とを備えたことを特徴としているから、有機性物質からなる原料は水分含有量や温度等が最適条件に保たれるようになり、病害虫や雑菌の駆除、草木の種子の分解、原料中に含まれることのある農薬や化学薬品等の分解や無害化ができる。従って、処理物を風雨や直射日光等の影響を受けにくい場所、又は受けない場所、適度の換気のある場所にて堆積高さを約６０〜２００ｃｍ程度にし、約１〜２日間に１回程度の切り返しを行うか、若しくは、エアーレーションや攪拌機等により好気性発酵菌の活動に必要な酸素の適量補給を行えば、短期間にて発酵完了させることが可能であるし、乳酸発酵等の嫌気性発酵（通性嫌気性発酵を含む）させる場合には、処理物を酸素と遮断した場所にて堆積することにより、短期間にて嫌気性発酵を完了させることが可能であるなど各種の優れた効果を奏するものである。
【００３６】また、請求項２に記載の発明に係る有機性物質の処理装置は、前記第一装置がホッパーと、該ホッパー内の同高位置に複列に設置された攪拌用スクリューと、前記ホッパーの最低部に設置された搬出用スクリューとを有し、前記攪拌用スクリューは翼片を放射状に設置した中心軸にステーを介して螺旋体を巻設し、該螺旋体にスリ合う切断刃を前記ホッパーの内壁面に設けたことを特徴としているから、有機性物質の水分調整のための攪拌及び粉粒化等を効率良く行えるという優れた効果を奏するものである。
【００３７】さらに、請求項３に記載の発明に係る有機性物質の処理装置は、前記第二装置が原料の受領口に連通した上位搬送路と、該上位搬送路の下流側に連通した下位搬送路とを有し、前記上位搬送路は上流側に順送スクリューと翼片を形成し、下流側にスライド式に調整できる狭窄窓と、該狭窄窓を通過して得た塊棒状物を断裁する断裁刃を形成してなり、前記下位搬送路は上流側に順送スクリューと翼片と該翼片にスリ合う粉砕刃とを形成し、下流側の排出口付近に逆送翼片を形成してなることを特徴としているから、摩擦抵抗熱を利用して好気性高温発酵菌等の微生物の生育環境を整えたり、中低温菌の活動を阻止・阻害又は殺菌させたり、堆肥化や飼料化などの最終処理品に移行させ易い形態が作れるという優れた効果を奏するものである。
【００３８】さらにまた、請求項４に記載の発明に係る有機性物質の処理装置は、前記第一装置から第二装置への連繋路に、通過中の原料の水分含有率を測定する測定器を設け、該測定器の測定値により水分調整材の供給手段を作動する制御装置を備えたことを特徴としているから、第一装置での有機性物質の水分含有量の調整を効率よく制御できるという優れた効果を奏するものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５０１０７４２７２
【氏名又は名称】第一資材株式会社
【識別番号】５０１０７３５９６
【氏名又は名称】稲葉 博
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| 【出願日】 |
平成１３年２月２２日（２００１．２．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３７９２
【弁理士】
【氏名又は名称】羽村 行弘
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２４８４５４（Ｐ２００２−２４８４５４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年９月３日（２００２．９．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−４７４３５（Ｐ２００１−４７４３５） |
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