JP2004130181A - 有機廃棄物の処理装置における攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機廃棄物の乾燥処理装置における撹拌装置を提供する。
【解決手段】横向き円筒状の処理槽１と、その内部に長さ方向に沿って配設した回転式の攪拌手段５と、前記処理槽１内を昇温させる昇温手段と、当該処理槽１内を減圧する減圧手段と、減圧手段により吸引される槽内気体に含まれる水蒸気を液化する液化手段とを具備した有機廃棄物の乾燥処理装置において、前記攪拌手段５を、前記処理槽１内で回転可能に支持された回転軸５ａにほぼ直交する向きで複数本の腕部材５ｃを位相差を持たせて立設すると共に、各腕部材５ｃに、第二面と第三面とを推進面として有し、推進面として作用しない第四面とを有する平面視略台形状の攪拌翼５ｅを設けて形成し、前記回転軸５ａが一方向に回転されると槽１内の有機廃棄物を攪拌しつつ処理槽１の排出口側へ送り、前記回転軸５ａが他方向に回転されると槽１内の有機廃棄物をその場で攪拌するようにした。
【選択図】　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、米，麦，そば，大豆，ゴマ，野菜などの有機材料から加工食品や加工飲料を製造するために加工した加工滓、或は、家畜の屎尿など、種々の有機廃棄物を、密閉処理槽内で微生物を加えて水分を除去しつつ発酵などの処理することにより、粉末状等の堆肥や飼料を形成する乾燥処理装置における攪拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から微生物を利用した有機廃棄物の処理装置としては、種々の装置が提案されており、その処理装置の基本的構造は公知である。
【０００３】
即ち、攪拌翼を具備した密閉処理槽に、処理すべき有機廃棄物を微生物を加えて投入するか、或は、前記廃棄物を投入して微生物を加え、前記有機廃棄物に含まれる水分を除去しつつ攪拌することにより、前記有機廃棄物を、混入した微生物によって発酵処理させるようにしたもので、特許第３０９９２６９号、或は、実用新案第３０７５３１０号などとして、提案されている。
【０００４】
先に提案されている処理装置の基本的構造は、槽内に投入した有機廃棄物を微生物と共に攪拌する横置き円筒状の処理槽と、この槽内に処理槽の長さ方向に沿って配設した攪拌手段と、前記処理槽内を加温する加温手段と、同じく処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧手段により吸引される槽内気体に含まれる水蒸気を液化する液化手段とを具備して形成されたものである。
【０００５】
上記処理装置は、有機廃棄物が微生物の作用で処理槽内で発酵するとき、処理槽内を減圧して槽内温度を大略６０℃前後に保持できるようにしたこと、特に、攪拌装置を、その回転軸が一方向へ回転するとき有機廃棄物を攪拌されつつ攪拌槽の取出口側へ移動させる一方、回転軸が他方向へ回転するときには有機廃棄物を前記槽の取出口側へ移動することなく槽内で攪拌されるように形成したことを基本的特徴としたので、攪拌装置の回転方向によって有機廃棄物の槽内での動きを制御でき、これによって従来技術では発酵熱により槽内が数１００℃にも達することがあったため槽内の微生物が死滅し、所期の処理効果が得られないことがあった従来型の微生物利用の有機廃棄物処理における問題点を解決した画期的なものであったが、未だ改善すべき点のあることが判明した。
【０００６】
その改善すべき点とは、従来装置における撹拌装置の攪拌翼が、（イ）平行四辺形の平断面形状と二等辺三角形の平断面形状が異なる二種類の攪拌翼を不可欠とするため、夫々の攪拌翼の製造に手間取ること、（ロ）二種類の攪拌翼は、平面から見たとき平行四辺形の一方の長辺と二等辺三角形の一方の斜辺とを、回転軸に対し同一角度で取付けることを必要とするため、組立てに手間取ることなどである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記（イ），（ロ）の問題点のない構造を付与した有機廃棄物の乾燥処理装置における撹拌装置を提供することを、課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明攪拌装置の構成は、有機廃棄物を微生物と共に投入して攪拌する横向き円筒状の処理槽と、この処理槽の内部に該槽の長さ方向に沿って配設した回転式の攪拌手段と、前記処理槽内を昇温させる昇温手段と、当該処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧手段により吸引される槽内気体に含まれる水蒸気を液化する液化手段とを具備した有機廃棄物の乾燥処理装置において、前記攪拌手段を、前記処理槽内で回転可能に支持された回転軸にほぼ直交する向きで複数本の腕部材を位相差を持たせて立設すると共に、各腕部材に、平面から見たとき前記回転軸に対して交叉する第一面と該第一面と回転軸に関し対称な向きの第二面と該第二面に連続して前記第一面に平行な第三面とを推進面として有し前記第一面と第三面の末端部に連続しかつ前記回転軸にほぼ直交し推進面として作用しない第四面とを有する平面視略台形状の攪拌翼を設けて形成し、前記回転軸が一方向に回転されると槽内の有機廃棄物を攪拌しつつ処理槽の排出口側へ送り、前記回転軸が他方向に回転されると槽内の有機廃棄物をその場で攪拌するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記の本発明攪拌装置では、回転軸と腕部材と攪拌翼は、内部を中空に形成すると共に各中空部内を連通させて設け、前記中空部に外部から熱媒体を流通させるようにすることが好ましく、また、処理槽の排出口に最も近い攪拌翼は、第二面を回転軸と直交する向きに形成すると共に、第三面を第一面と回転軸に関し対称な形状にすることにより、平面視略平行四辺形に形成したり、処理槽の最内奥に位置した攪拌翼は、第三面を回転軸と平行な面に形成することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態例について、図に拠り説明する。図１は本発明が適用される有機廃棄物乾燥処理装置の全体を例示した正面図、図２は図１の装置の平面図、図３は図１，図２の装置において、処理槽の撹拌装置の構成を説明するため模式的に示した平断面図、図４は図３の撹拌装置における各攪拌翼を平面上に並べた状態を模式的に示した平面図、図５と図６は、回転軸の回転方向と各攪拌翼の推進作用を説明するための平面図である。
【００１１】
図１，図２において、本発明を適用する乾燥処理装置Ｍは、鋼型材で形成した架台Ｂａの上に載架固定した横置き円筒体による処理槽１と、この槽１の外面のほぼ全域に配設した槽内の昇温手段２と、前記槽１の外部に設置された真空ポンプ３ａを主体とする槽内の減圧手段３と、槽１内の水蒸気を槽外で凝縮して排出するため処理槽１の外部に配した凝縮器による液化手段４と、処理槽１の内部に配設した本発明の攪拌手段５を具備して構成されている。
【００１２】
前記処理槽１には、図１，図２に略示するように、その外周壁面を蒸気等の熱媒体通路２ａ（以下、熱媒体を単に「蒸気」というが、熱媒体は蒸気以外の気体又は液体であってもよい）で全面的に覆うことにより、槽内を昇温させる昇温手段２が配設されている。前記蒸気通路２ａの始，終端には、図示しないが、蒸気導入部と蒸気排出部が形成されており、また、この通路２ａの処理槽１の底部側にはドレンが設けられている。
【００１３】
処理槽１の上部には、この槽１の内部に通じる３本の導管６，７，８が、前記蒸気通路２ａを貫通して立設されており、導管６には被処理材料（有機廃棄物）の投入口９が蓋などによる開閉装置を具備して設けられており、また、導管７には液化手段４に通じる排気筒１０が設けられている。なお、導管８は予備の接続管で、ここではその開口部に槽内を見るため点検窓１１が形成されている。また、点検窓１１は排気筒１０の上面にも設けられている。
【００１４】
処理槽１を形成する筒状本体の前後端には、円板状の蓋部材１ａ，１ｂが施着されており、この蓋部材１ａ，１ｂには、後述する攪拌手段５における回転軸５ａの軸受５１，５２が設けられている。攪拌手段５の構成について図３により説明する。なお、蓋部材１ａ，１ｂは処理槽１に対し着脱可能に取付けられている。また、蓋部材１ａの下部には被処理材の排出口１ｃが開閉蓋付きで設けられている。なお、排出口１ｃは、処理槽１の筒状本体の下部に設けてもよい。
【００１５】
図３に模式的に示した攪拌手段５は、前記の軸受５１，５２に回転自在に支持され、かつ、内部が蒸気の通路５ｂに形成された中空の回転軸５ａと、この中空回転軸５ａに、その長さ方向において、略等ピッチで９０度位相をずらして立設され、かつ、前記通路５ｂに通じた中空の通路５ｄを内部に有する腕５ｃと、各腕５ｃの先端部に中空の内部５ｆを連通させて設けた攪拌翼５ｅとから形成されている。
【００１６】
ここで、攪拌翼５ｅは、次の形態を有する。即ち、攪拌翼５ｅは、それを平面から見たとき、回転軸５ａの中心軸ｃＡに鋭角で交叉する第一面ａと前記軸ｃＡに関し第一面ａと対称な第二面ｂとこの第二面ｂに連続して前記第一面ａと平行な第三面ｃとを推進面とし、前記第一面ａと第三面ｃの末端に連続しかつ前記軸ｃＡと直交した非推進面の第四面ｄとを具備して平面視略台形状の平断面に形成されている。
【００１７】
上記攪拌翼５ｅの形態は、次のように換言することもできる。即ち、回転軸５ａの軸ｃＡに重なる辺を底辺とする二等辺三角形の２つの斜辺による第二面ｂ，第三面ｃと、前記底辺と底辺を共有する直角三角形の斜辺による面であって、前記斜辺による第二面ｂと軸ｃＡに関し対称な面による第一面ａと残りの辺による第四面ｄとによって囲まれた平面視略台形状の平断面を有する攪拌翼５ｅである。
【００１８】
このように平断面形状が略台形状をなす攪拌翼５ｅは、回転軸５ａの長さ方向に沿って等ピッチで、かつ、回転軸５ａの外周上で位相を等間隔にずらして、図示した例では９０度ずらして配置された中空の各腕５ｃの先端に設けられることにより、本発明の撹拌手段５の一例を形成する。本発明において、攪拌翼５ｅの設置数や設ける態様は、図３の例に限られるものではない。例えば、槽１の直径方向における攪拌翼５ｅを、同位相で並んだ腕５ｃの１本おきに設けたり、各腕５ｃの配置角を１２０度ピッチにするなど、適宜変更することができる。
【００１９】
この構成により回転軸５ａが図３，図５の実線矢印方向Ａに回転（逆回転）すると、回転方向に面して同一方向を向いたすべての攪拌翼５ｅの第一面ａ（斜面）により、図３の処理槽１の左方向（排出口）に向う推進力が生じる（図５参照）。一方、回転軸５ａを図３の点線矢印方向Ｂに回転（正回転）すると、各攪拌翼５ｅの回転方向に面して向きが対向した第二面ｂと第三面ｃにより、排出口（図の左方）に向う推進力と、これとは逆方向を向いた逆推進力とが生じるので、この槽１の内部に収容されている被処理材は、回転軸５ａの正回転によって槽内で排出口側に向うことなくその場で攪拌混合される（図６参照）。従って、回転軸５ａを正回転させるか、或は、逆回転させることによって、処理槽１の内部で被処理材をその場攪拌するか、或は、攪拌しつつ一方向に（排出口に向け）搬送して外部に排出させるかを、自在にコントロールできることになる（図５，図６参照）。
【００２０】
上記の攪拌手段５において、回転軸５ａの正転による被処理材のその場攪拌作用時、並びに、逆転による被処理材の攪拌しつつ排出のための搬送作用時に、被処理材が槽内における蓋部材１ａ，１ｂの内面近傍に滞留することがないように、本発明攪拌手段５では、回転軸５ａの両エンドの攪拌翼５ｅ′と５ｅ″に、攪拌翼５ｅを変形したものを用いている。
【００２１】
即ち、槽１の排出口１ｃを設けた蓋部材１ａに近い側には、第二面を軸ｃＡに直交する第二面ｂ′にすると共に、第三面を第一面ａと平行な第三面ｃ′に形成した略平行四辺形状の攪拌翼５ｅ′を設け、一方、蓋部材１ｂに近い側には、第三面を軸ｃＡと平行な第三面ｃ″に形成すると共に、第四面をそのまま延長して形成した面ｄ′を有する異形台形状の攪拌翼５ｅ″を設けたのである。
【００２２】
上記のような変形攪拌翼５ｅ′，５ｅ″を用いることにより、回転軸５ａの正回転（その場攪拌）時において、これらの攪拌翼５ｅ′，５ｅ″によっては蓋部材１ａ，１ｂの内面に被処理材を押付ける推進力が生じないようにしている。一方、被処理材の排出時、即ち、回転軸５ａの逆転時には、すべての攪拌翼５ｅ，５ｅ′，５ｅ″によって排出口１ｃへ向う推進力が得られるようにしている。
【００２３】
図１，図２において、５ｇは回転軸５ａの一端に設けた回転力の入力スプロケット、５ｉ，５ｊは、回転軸５ａの両端に形成した蒸気の導入口と排出口で、回転軸５ａの内部に蒸気導入口５ｉから蒸気が導入されると、この蒸気は回転軸５ａの通路５ｂを通って各腕５ｃの通路５ｄを経由し、すべての攪拌翼５ｅの内部５ｆまで蒸気が供給されるので、各攪拌翼５ｅに接触する処理槽１内部の含水した被処理材は加熱され、その水分の蒸発が促進されることになる。なお、５ｋは入力スプロケット５ｇの回転力の駆動源となる減速機構付のモータ、５ｍはその出力スプロケットである。
【００２４】
次に、本発明撹拌装置を適用する乾燥処理装置の処理槽１の内部に生じる水蒸気の液化手段４について説明する。
【００２５】
液化手段４は、処理槽１の内部に通じて設けた導管７に接続された排気筒１０に接続されている。ここで、排気筒１０は、上部に向ってテーパ状に拡大した内径を有するテーパ状筒体１０ａと、このテーパ状筒体１０ａの上部に接続され、上面にメンテナンス用の開閉可能な蓋体１０ｃを施着した上部筒体１０ｂとにより形成されており、テーパ状筒体１０ａと上部筒体１０ｂの接続部には、金属製メッシュ材などによるフィルタ１０ｄが設けられている。なお、前記フィルタ１０ｄに対しては、図に表われないが、その上方にフィルタ洗浄用のノズルを具備しているものとする。
【００２６】
上記排気筒１０には、接続管１０ｆを介して縦型の凝縮器による液化手段４が接続されている。即ち、処理槽１の内部で攪拌されつつ処理される有機廃棄物（被処理材）は、処理剤として混入されている菌体により発酵して発熱すると共に、この槽１の昇温手段２、攪拌手段５による加熱により、被処理材中の水分が蒸発するので、この水分を排気筒１０に導入してから液化手段４に導き、ここで凝縮液化して系外に排出する。
【００２７】
縦型凝縮器による、液化手段４は、内部に多数の細管により形成した凝縮管を具備し、該管に前記接続管１０ｆを接続している。この凝縮管は、冷却水が流通させられる冷却筒４ａの内部に配置されていることにより、排気筒１０から接続管１０ｆを経て送られる槽内の水蒸気を液化して系外に排出する。なお、４ｂ，４ｃは冷却筒４ａの冷却水の給，排口である。
【００２８】
以上に説明した構成を具備した本発明攪拌装置を適用する乾燥処理装置Ｍの作用の概略について説明する。
処理槽１の内部に、投入口９から有機廃棄物が適量投入され、その有機廃棄物に土着微生物等の処理剤が適量接種される。なお、処理剤に、畑等の土壌に棲息するものを培養した自家製の菌体が使用すれば、入手に費用がかからない。次に、外部の蒸気発生手段（図示せず）から供給される蒸気は、処理槽１の外面前面に形成された通気路２ａ内に導入され、槽１の内部が、前記蒸気によって加温される。
【００２９】
通気路２の排出管から排出される蒸気は接続管（図示せず）を経由して、中空の回転軸５ａの導入部５ｉに導入され、この軸５ａ内部５ｂに入った蒸気は、内部中空５ｄの腕５ｃを通って各攪拌翼５ｅの内部５ｆにも行きわたり、この槽１の内部に投入された前記廃棄物（被処理材）が前記回転軸５ａ，腕５ｃ，攪拌翼５ｅと接触することにより、当該廃棄物が加温される。
【００３０】
一方、駆動モータ５ｋの作動により回転軸５ａが正回転されると、各攪拌翼５ｅの２つの面ｂ，ｃの作用により被処理材はその場で攪拌される。これによって処理槽１の内部の有機廃棄物と土着微生物などの処理剤は混合され、土着微生物の活動によって被処理材である有機廃棄物の発酵が始まり促進される。処理槽１の内部は、真空ポンプ３によって、槽１内にある水の沸点が６０℃程度になるように、減圧される。（実際上はほぼ真空に近い状態まで減圧される）。なお、真空ポンプ３により減圧のために吸引される槽内空気は、液化装置４を通して水分が凝縮して除去され、系外に排出される。また、槽内空気には、後述する発酵熱により発生する蒸気が含まれているので、この蒸気は排気筒１０を通って液化装置４に導入され、そこで水分を凝縮液化して気液分離を行う。分離された凝縮水も、ポンプにより吸引されて系外に排出される。
【００３１】
上記操作が続けられることにより、処理槽１の内部で有機廃棄物の発酵が進み、その発酵熱によって槽内温度が上昇し、設定沸点である約６０℃に達すると沸騰し、蒸発を始める。また、発酵熱は、沸点において順次気化熱に変り、攪拌槽１内に水があるうちはほとんど蓄積されないので、攪拌槽１内部の温度は沸点である約６０℃以上には上昇しない。従って、処理槽１内の温度は処理剤の土着微生物が活動可能な温度で維持される。
【００３２】
このように、発酵中の有機廃棄物に含まれる水分が真空ポンプ３によって処理槽１の外部へ排出されることにより、発酵が促進され、短時間で乾燥処理が進行する。なお、真空ポンプ３から排出される水（槽内空気に含まれる蒸気が液化したもの）を回収し、クーリングタワー等の蒸発散装置を通して気化させ、残さを処理槽１の内部に戻して処理をするようにもできる。上記のようにして処理が完了すれば、前記ポンプ３などを停め、回転軸５ａを逆回転させると、各攪拌翼５ｅの第一面ａが作用して被処理物を処理槽１の排出口１ｃ側に向けて搬送し、該排出口１ｃから槽外に取出す。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以上の通りであって、処理槽内で回転可能に支持された回転軸にほぼ直交する向きで複数本の腕部材を位相差を持たせて立設すると共に、各腕部材に、平面から見たとき前記回転軸に対して交叉する第一面と該第一面と対称な向きの第二面と該第二面に連続して前記第一面に平行な第三面と前記第一面と第三面の末端部に連続しかつ前記回転軸にほぼ直交した第四面とを有する平面視略台形状の攪拌翼を設けて攪拌装置を形成したから、処理槽内の被処理材を、前記回転軸を一方向に回転させてその場で攪拌することにより、被処理材の発酵を効率よく促進することが可能であり、槽内での処理が終了すれば、前記回転軸を前記とは逆方向に回転させるだけで槽内の処理が終った材料を槽外に効率よく排出することができるという利点が得られる。
【００３４】
また、本発明装置では、攪拌翼の形態が原則としてすべて同一形態，形状であるから、従来の形態違いの二種類の攪拌翼を不可欠としていた装置に比べ、攪拌翼自体の製造手間、攪拌手段の組立手間を大幅に省力化できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される有機廃棄物乾燥処理装置の全体を例示した正面図
【図２】図１の装置の平面図
【図３】図１，図２の装置において、処理槽の撹拌装置の構成を説明するため模式的に示した平面図
【図４】図３の撹拌装置における各攪拌翼を平面上に並べた状態を模式的に示した平面図
【図５】回転軸の回転方向と各攪拌翼の推進作用を説明するための平面図
【図６】回転軸の回転方向と各攪拌翼の推進作用を説明するための平面図
【符号の説明】
１　　　　　　処理槽
１ａ，１ｂ　　　　蓋部材
２　　　　　　昇温手段
２ａ　　　　　　蒸気通路
３　　　　　　減圧手段
３ａ　　　　　　真空ポンプ
４　　　　　　液化手段
４チ　　　　　　冷却管
４ｂ，４ｃ　　　　冷却水の給排口
５　　　　　　攪拌手段
５１，５２　　　　軸受
５ａ　　　　　　中空の回転軸
５ｃ　　　　　　中空の腕
５ｅ　　　　　　中空の攪拌翼
６，７，８　　導管
９　　　　　　投入口
１０　　　　　　排気筒
１０ａ　　　　　　テーパ筒体
１０ｂ　　　　　　上部筒体
１０ｃ　　　　　　蓋体
１０ｄ　　　　　　フィルタ
１１　　　　　　点検窓

Claims (4)

1. 有機廃棄物を微生物と共に投入して攪拌する横向き円筒状の処理槽と、この処理槽の内部に該槽の長さ方向に沿って配設した回転式の攪拌手段と、前記処理槽内を昇温させる昇温手段と、当該処理槽内を減圧する減圧手段と、減圧手段により吸引される槽内気体に含まれる水蒸気を液化する液化手段とを具備した有機廃棄物の乾燥処理装置において、前記攪拌手段を、前記処理槽内で回転可能に支持された回転軸にほぼ直交する向きで複数本の腕部材を位相差を持たせて立設すると共に、各腕部材に、平面から見たとき前記回転軸に対して交叉する第一面と該第一面と回転軸に関し対称な向きの第二面と該第二面に連続して前記第一面に平行な第三面とを推進面として有し前記第一面と第三面の末端部に連続しかつ前記回転軸にほぼ直交し推進面として作用しない第四面とを有する平面視略台形状の攪拌翼を設けて形成し、前記回転軸が一方向に回転されると槽内の有機廃棄物を攪拌しつつ処理槽の排出口側へ送り、前記回転軸が他方向に回転されると槽内の有機廃棄物をその場で攪拌するようにしたことを特徴とする有機廃棄物の処理装置における攪拌装置。
2. 回転軸と腕部材と攪拌翼は、内部を中空に形成すると共に各中空部内を連通させて設け、前記中空部に外部から熱媒体を流通させるようにした請求項１の有機廃棄物の処理装置における攪拌装置。
3. 処理槽の排出口に最も近い攪拌翼は、第二面を回転軸とほぼ直交する向きに形成すると共に、第三面を第一面と回転軸に関し対称な形状にすることにより、平面視略平行四辺形に形成した請求項１又は２の有機廃棄物の処理装置における攪拌装置。
4. 処理槽の最内奥に位置した攪拌翼は、第三面を回転軸と平行な面に形成した請求項１〜３のいずれかの有機廃棄物の処理装置における攪拌装置。

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