JP2021019563A - 縦型急速発酵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収納物が収納された収納部２２に十分な空気を供給することが可能な縦型急速発酵装置を提供する。【解決手段】縦型急速発酵装置２０には、収納部２２の底面に複数の気体噴出部が設けられているため、空気供給羽根４０の位置にかかわらず、常に収納部２２の下方側から収納部２２の内部に空気を供給することができる。こうすることにより、収納部２２に十分な空気を供給することができ、収納部２２の上方から空気を供給する場合や空気供給羽根４０のみで空気を供給する場合と比較して、より収納物に空気を混合しやすい。【選択図】図１

Description

本発明は、縦型急速発酵装置に関する。

従来、寒冷地の冬季においても夏場と同様に堆肥を生産することが可能な密閉縦型堆肥化装置が知られている。例えば、特許文献１では、発酵槽の全周に保温層を設け、加熱源から下部加熱ジャケットに加熱した空気を供給し、発酵槽内を暖め保温することにより堆肥を生産する密閉縦型堆肥化装置が記載されている。この密閉縦型堆肥化装置では、発酵槽の全周に保温層を設け発酵槽の底面もしくは底面を含んだ底部周辺の保温層の内側に加熱ジャケットを装備し加熱ジャケット内に加熱源で加熱した空気を循環させることにより底面もしくは底面を含んだ底部周辺の発酵槽内壁を介しての熱伝達により効率的に発酵槽内の内容物を加熱・保温する事により発酵を促進させることができる。

特開２００４−３４５９３６号公報

一方で、発酵を促すためには、温度を保つだけでなく、発酵槽の内部に充填された充填物を空気に曝す必要があり、温度を保つだけでは、効率的な乾燥や発酵を促すことができないという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、発酵槽の内部に十分な量の空気を供給することで、効率的な乾燥及び発酵を促すことを目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の縦型急速発酵装置は、
収納部に収納された収納物を撹拌する縦型急速発酵装置であって、
前記収納部に回転可能に設けられた主軸と、
前記主軸の回転に伴って回転する複数の撹拌羽根と、
を備え、
前記収納部の底面には、内部に気体を噴出する気体噴出孔を有する複数の気体噴出部が設けられていることを特徴とする、
ものである。

この縦型急速発酵装置では、収納部の底面に収納部の内部に気体を噴出する気体噴出孔を有する複数の気体噴出部が設けられているため、収納部の下方側から収納部の内部に気体を供給することができる。気体は収納部の下方側から供給されると、撹拌羽根の回転と同時に収納物に撹拌されることになるため、収納物と気体とをより均一に撹拌することができる。こうすることにより、例えば、収納物が堆肥等である場合には、収納物を好気環境におくことで、反応を促進することができる。また、底面から収容部の内部に気体を噴出することにより、収納物が流動床状態になるため、撹拌羽根で収納物を撹拌する際、撹拌の労力を低減することができる。

本発明の縦型急速発酵装置は、複数の通風孔を有し、前記主軸の回転に伴って回転する複数の撹拌羽根と、を備え、前記気体噴出孔は、前記撹拌羽根の回転方向側に設けられていることを特徴としてもよい。こうすることにより、撹拌羽根の回転に伴って収納物が撹拌羽根に押圧された際、気体噴出孔に侵入する可能性を未然に低減することができる。付言すると、撹拌羽根によって収納物が押圧され、気体噴出孔が詰まる可能性を未然に低減することができる。

本発明の縦型急速発酵装置において、前記通風孔から噴出される気体の流量は、前記気体噴出孔から噴出される気体の流量より大きいことを特徴としてもよい。このように、常に同じ位置である気体噴出孔から噴出される気体の流量より、回転移動する通風孔から噴出される気体の流量を大きくすることにより、全体として、より均一に近い気体を供給することができる。

本発明の縦型急速発酵装置において、前記気体噴出部は、リベット形状であって、リベット形状の頭部に相当する位置の側面に前記気体噴出孔を有し、前記リベット形状の一方端部に相当する位置に気体が導入される気体導入孔を有し、前記気体噴出孔と前記気体導入孔とが連通することを特徴としてもよい。こうすることにより、床面に設けられた孔にリベット形状の気体噴出部を挿入するという簡単な操作で、容易に取り付けることができる。

本発明の縦型急速発酵装置において、前記気体噴出孔の直径は、１ミリメートル以上１０ミリメートル以下であることを特徴としてもよい。気体噴出孔の直径が１ミリメートル以上とすることで、十分な量の気体を導入することができる。また、気体噴出孔の直径が１０ミリメートル以下とすることで、気体噴出孔に収納物が入り込んだり、収納物により詰まったりする可能性を未然に低減することができる。また、気体噴出孔の直径は、１ミリメートル以上５ミリメートル以下であってもよいし、２ミリメートル以上３ミリメートル以下であってもよい。気体噴出孔の直径を１ミリメートル以上とすることで、より十分な量の気体を導入することができ、気体噴出孔の直径を３ミリメートル以下とすることで、より気体噴出孔に収納物が入り込んだり、収納物により詰まったりする可能性を未然に低減することができる。

本発明の縦型急速発酵装置は、供給する気体の流量を変更可能な気体供給部と、前記収納部の内部温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出した内部温度に基づいて前記気体供給部から供給される気体の流量を変更する制御手段と、を備えたことを特徴としてもよい。こうすることにより、収納部の内部温度に応じて気体供給部から供給される気体の流量を変更し、収納部の内部に導入する気体の量を調節することができる。加えて、気体噴出孔に導入する流量を定期的に高めることにより、気体噴出孔が詰まる可能性を未然に低減することができる。

図１は、縦型急速発酵装置２０の構成の概略を示す側面側から見た説明図である。 図２は、撹拌羽根３２の位置関係を説明するための説明図である。 図３は、縦型急速発酵装置２０の電気的な接続を説明するためのブロック図である。 図４は、図１中、Ｂ部の拡大図である。 図５は、気体噴出部２６の構成の概略を示す説明部である。 図６は、気体噴出部２６の内部構造を示す断面図である。 図７は、図１中のＡ部拡大図である。 図８は、空気供給羽根４０の構成の概略を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態の一例として、縦型急速発酵装置２０について詳しく説明する。以下に説明する実施の形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。なお、各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号を付す。

縦型急速発酵装置２０は、図１及び図２に示すように、上方側に収納物を収納する収納部２２と、収納部２２の底面２３を一部が貫通し、回転可能に設けられた主軸３０と、主軸３０の回転に伴って回転する三対の撹拌羽根３２と、主軸３０の回転に伴って回転する二対の空気供給羽根４０と、が備えられており、収納部２２の底面２３には複数の気体噴出部２６（図５参照）が一定の間隔で設けられている。この縦型急速発酵装置２０では、図示しない駆動機構によって主軸３０が時計回り方向（図２中、矢印の方向）に回転し、主軸３０の回転に伴って撹拌羽根３２、空気供給羽根４０が回転し、収納部２２に収納された収納物を撹拌する。このとき、収納部２２の底面２３に備えられた気体噴出部２６、空気供給羽根４０に設けられた通風孔４６を介して気体供給部６０から空気が供給されるため、収納物が撹拌される際、空気と共に撹拌される。こうすることにより、収納物全体に空気を供給することができるため、例えば、収納物が堆肥等である場合に、好気反応を促進することができる。こうすることにより、収納部２２の内部に十分な空気を供給することができ、十分な発酵を促すことができる。

また、収納部２２には、図３に示すように、収納部２２の内部温度を検出する温度検出手段として温度センサ２４が設けられており、制御手段７０と電気的に接続されている。この制御手段７０は、気体供給部６０と電気的に接続されており、温度センサ２４から送られる内部温度に関する情報に基づいて気体供給部６０から供給される気体の流量を調節する。例えば、収納物が堆肥等である場合、収納部２２の内部温度を検出することで堆肥の状態を知る目安となるため、堆肥の状態にあわせて供給される空気量を調節することで、堆肥の発酵状態をコントロールすることができる。なお、図３は、縦型急速発酵装置２０の電気的な接続を説明するための説明図である。

気体噴出部２６は、図４に示すように、収納部２２の底部に所定の間隔で備えられており、気体供給部６０から連接部材５０を介して供給された空気を収納部２２の内部に導入する。こうすることにより、回転する空気供給羽根４０から遠い位置に対しても、定常的に空気を供給することができる。この気体噴出部２６は、図５に示すように、略円柱形状の胴部２６ｂと胴部２６ｂの他方端部側に設けられ、胴部２６ｂよりも長い径からなる頭部２６ａが連接する略リベット形状を有する部材である。また、気体噴出部２６は、収納部２２の底面２３に所定の間隔で複数設けられており、気体供給部６０と連接する連接部材５０（例えば、チューブ等）で連接されており、気体供給部６０から供給された空気を収納部２２の内部に供給する。具体的には、収納部２２の底面２３に設けられた貫通孔に気体噴出部２６の胴部２６ｂを挿入し、収納部２２の底面２３を貫通した一方端部を気体供給部６０と連接する連接部材５０と接続することで、気体供給部６０と気体噴出部２６とを接続し、気体供給部６０から供給された空気を収納部２２の内部に供給することができる。このとき、気体噴出部２６は、図６に示すように、頭部２６ａの側面に気体を噴出する気体噴出孔２８を有し、胴部２６ｂの一方端部側に設けられた気体導入孔２９と内部で連接しているため、気体供給部６０から気体導入孔２９に供給された空気が、気体噴出部２６の内部を経て、気体噴出部２６から噴出され、収納部２２の内部に供給される。

気体噴出部２６が収納部２２の床面に設けられる際、空気供給羽根４０が回転する際の回転方向側に気体噴出孔２８の開口部が位置する向き（図２中矢印の向き）に気体噴出部２６は設けられている。こうすることにより、空気供給羽根４０が回転した際に収納物が気体噴出孔２８の開口部に押圧され、気体噴出孔２８に収納物が詰まる可能性を未然に低減することができる。また、気体噴出孔２８の直径は、１ミリメートル以上１０ミリメートル以下であることが好ましく、１ミリメートル以上５ミリメートル以下であることがより好ましく、２ミリメートル以上３ミリメートル以下とすることが更に好ましい。気体噴出孔２８の直径を１ミリメートル以上とすることで、収納部２２の内部に高い圧力をかけることなく、十分な量の空気を供給することができるため好ましく、気体噴出孔２８の直径が５ミリメートル以下とすることで、収納物が気体噴出孔２８に侵入したり、気体噴出孔２８を閉塞したりする可能性を未然に低減することができる。また、気体噴出孔２８の直径を２ミリメートル以上とすることで、収納部２２の内部に高い圧力をかけることなく、より十分な量の空気を供給することができるため好ましく、気体噴出孔２８の直径が３ミリメートル以下とすることで、収納物が気体噴出孔２８に侵入したり、気体噴出孔２８を閉塞したりする可能性を未然により低減することができるため好ましい。なお、気体噴出孔２８の直径は、収納物の種類に応じて、適宜変更してもよい。

主軸３０は、図１及び図２に示すように、上方側から第一撹拌羽根３２ａ、第二撹拌羽根３２ｂ、第三撹拌羽根３２ｃ、第四撹拌羽根３２ｄ、第一空気供給羽根４０ａ、第二空気供給羽根４０ｂ、第五撹拌羽根３２ｅ、第六撹拌羽根３２ｆ、第三空気供給羽根４０ｃ、第四空気供給羽根４０ｄの順番に設けられた中空の翼状部材である。また、主軸３０の中空部３４は、気体供給部６０と連接部材５０で連接されており、気体供給部６０から空気が供給される。なお、図示しない駆動機構が主軸３０の下方側に設けられており、この駆動機構によって主軸３０は回転可能である。また、羽根の数、位置は、内容物により変更しても良い。

第一撹拌羽根３２ａ、第二撹拌羽根３２ｂ、第三撹拌羽根３２ｃ、第四撹拌羽根３２ｄ、第五撹拌羽根３２ｅ及び第六撹拌羽根３２ｆ（以下、「撹拌羽根３２」とも言う。）は、主軸３０の回転方向側に上方が傾斜する傾斜面を有する断面が略三角形状の羽根部材であり、撹拌羽根３２が収納物に埋まった状態で回転すると、この傾斜面に沿って上方向に収納物を押圧する。収納物は重力によって下方向に力がかかっているため、撹拌羽根３２で上方向に力を加えながら撹拌することで、収納物が重力によって押し固められる可能性を未然に低減することができる。言い換えると、撹拌羽根３２を回転する際の労力を低減することができる。

第一空気供給羽根４０ａ、第二空気供給羽根４０ｂ、第三空気供給羽根４０ｃ及び第四空気供給羽根４０ｄ（以下、「空気供給羽根４０」とも言う。）は、図８に示すように、主軸３０の回転方向側に上方が傾斜する傾斜面４２を有する断面が略直角三角形形状の羽根部材であり、撹拌羽根３２と同一の長さの羽根である。また、表面に位置する板状部材がそれぞれ溶接されることにより中空に形成されており、主軸の回転方向に対して後ろ側に複数の通風孔４６が設けられている。また、空気供給羽根４０の一端側は主軸３０の側面に溶接されており、主軸３０の側面に設けられた通風口４４を介して、主軸３０の中空部３４と空気供給羽根４０の内部（中空部）とが連接されており（図７参照）、中空部３４に供給された空気が通風口４４を介して空気供給羽根４０の内部に供給される。そして、空気供給羽根４０の内部に供給された空気は、複数の通風孔４６を介して収納部２２の内部に供給される。このとき、通風孔４６が空気供給羽根４０の回転方向に対して後方側に設けられているため、空気供給羽根４０の回転に伴って、収納部２２に収納された収納物が通風孔４６を通って空気供給羽根４０の内部に侵入する可能性を未然に低減することができる。また、空気供給羽根４０の回転方向に対して後方側は、空気供給羽根４０の回転の際に収納部２２に収納された収納物が撹拌された直後であるため、収納物が撹拌された状態であり、収納物と収納物との間に空気を供給しやすい。なお、ここで、図７は、図１中のＡ部を拡大する拡大図であり、図８は、空気供給羽根４０の後方側及び断面を示す説明図である。

また、図２に示すように、第一撹拌羽根３２ａと第二撹拌羽根３２ｂ、第三撹拌羽根３２ｃと第四撹拌羽根３２ｄ、第五撹拌羽根３２ｅと第六撹拌羽根３２ｆ、第一空気供給羽根４０ａと第二空気供給羽根４０ｂ、第三空気供給羽根４０ｃと第四空気供給羽根４０ｄは、それぞれ主軸３０の対向する位置にそれぞれ対に設けられており、第一撹拌羽根３２ａは、上面視した際、第三撹拌羽根３２ｃよりも回転方向（時計回り方向）に主軸３０を中心として約３０°回転した位置に設けられている。同様に、第三撹拌羽根３２ｃは、第一空気供給羽根４０ａよりも回転方向に主軸３０を中心として約３０°回転した位置に、第一空気供給羽根４０ａは、第五撹拌羽根３２ｅよりも回転方向に主軸３０を中心として約３０°回転した位置に、第五撹拌羽根３２ｅは、第三空気供給羽根４０ｃよりも回転方向に主軸３０を中心として約３０°回転した位置に、それぞれ設けられている。こうすることにより、所定の間隔毎に配置されることになるため、主軸３０の回転に伴って、収納部２２に収納された収納物を均一に撹拌することができる。なお、撹拌羽根３２及び空気供給羽根４０の位置や数、設置角度は一例であり、空気供給羽根４０に設けられた通風孔４６の位置や数も一例である。これらは、収納物に応じて適宜変更しても良い。

気体供給部６０は、公知のエアーポンプである。この気体供給部６０は、主軸３０の中空部３４の下方側及び気体導入孔２９に連接部材５０（図５参照）を介して接続されており、主軸３０の中空部３４及び気体噴出部２６に空気を供給する。なお、気体供給部６０から供給される空気の圧力は０．２ｋｇ／ｃｍ^２から３ｋｇ／ｃｍ^２が好ましい。０．２ｋｇ／ｃｍ^２より圧力を高くすることにより、収納部２２に十分な空気を供給することができる。また、３ｋｇ／ｃｍ^２より圧力を低くすることにより、過剰供給される可能性を未然に低減することができる。

制御手段７０は、図３に示すように、ＣＰＵ７１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、各種プログラムが記憶されたＲＯＭ７２と、温度センサ２４から出力された温度情報等を一時的に記憶するＲＡＭ７３と、制御手段７０に設けられた各種回路等と通信を可能とするインタフェイス７４（以下、「Ｉ／Ｆ７４」という。）と、を備え、これらはバス７５を介して互いに信号のやりとりが可能なように接続されている。この制御手段７０は、温度センサ２４から出力された温度情報に基づいて気体供給部６０から供給される気体の流量及び気体の供給先を制御する。具体的には、空気供給羽根４０又は気体噴出部２６のいずれか一方にのみ気体を供給しても良いし、両方に供給しても良い。また、空気供給羽根４０と気体噴出部２６の両方に同一の流量で気体を供給しても良いし、いずれか一方の流量が大きくなるように供給しても良い。こうすることにより、収納部２２の内部の温度に基づいて気体供給部６０から供給される気体の流量を制御することができる。収納部２２の内部の温度は、収納物の発酵状態に応じて変化するため、例えば、気体噴出部２６からのみ気体を供給することで、発酵する環境を長時間維持したり、気体噴出部２６に加え空気供給羽根４０からも気体を供給することで余分な水分の蒸発を促したりすることができる。加えて、例えば、気体噴出部２６や空気供給羽根４０に供給される空気の流量を、定期的に多くすることで、気体噴出孔２８や通風孔４６に収納物が詰まる可能性を未然に低減することができる。

以上詳述した本実施の形態の縦型急速発酵装置２０によれば、収納部２２の底面に複数の気体噴出部２６が設けられているため、空気供給羽根４０の位置にかかわらず、常に収納部２２の下方側から収納部２２の内部に空気を供給することができる。こうすることにより、収納部２２の上方から空気を供給する場合と比較して、より収納物に空気を混合しやすい。

また、気体噴出部２６に設けられた気体噴出孔２８は、撹拌羽根３２の進行方向側に設けられているため、撹拌羽根３２の回転に伴って収納物が押圧された場合であっても、収納物が気体噴出孔２８の内部に侵入したり、気体噴出孔２８を閉塞したりする可能性を未然に低減することができる。

更に、気体噴出部２６は、略リベット形状の頭部２６ａに気体噴出孔２８が設けられており、胴部２６ｂの一方端部側に気体導入孔２９が設けられており、気体噴出孔２８と気体導入孔２９とが連接しているため、床面に設けられた貫通孔に気体噴出部２６を挿入し、気体導入孔２９と気体供給部６０とを接続することにより、容易に気体供給部６０から供給される気体を収納部２２内に供給することができる。

更にまた、気体噴出孔２８の直径は、１ミリメートル以上１０ミリメートル以下であることが好ましい。気体噴出孔２８の直径が１ミリメートル以上とすることで、十分な量の気体を導入することができ、また、気体噴出孔２８の直径が１０ミリメートル以下とすることで、気体噴出孔２８に収納物が入り込んだり、収納物により詰まったりする可能性を未然に低減することができる。

そして、収納部２２には、温度センサ２４が設けられており、温度センサ２４から出力された温度情報に基づいて気体供給部６０から供給される気体の流量を制御手段７０が制御することにより、収納部２２の内部の温度に応じた量の気体を収納部２２に供給することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施の形態では、気体噴出部２６に設けられた気体噴出孔２８は、撹拌羽根３２の進行方向側に設けられているものとしたが、撹拌羽根３２の進行方向と反対側以外の方向であれば、進行方向側以外の方向を向いているものであってもよい。この場合であっても、撹拌羽根３２の回転に伴って収納物が気体噴出孔２８に侵入したり、気体噴出孔２８を閉塞させたりする可能性を未然に低減することができる。

上述した実施の形態では、気体供給部６０は略リベット形状であるものとしたが、この形状に限定されるものではなく、収納部２２の内部に気体を供給できる形であれば、種々の形態を採用しても良い。

上述した実施の形態では、主軸３０は、時計回り方向に回転するものとしたが、反時計回り方向に回転しても良い。この場合も、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態で示すように、サイロ分野、特に、縦型急速発酵装置として利用することができる。

２０…縦型急速発酵装置、２２…収納部、２３…底面、２４…温度センサ、２６…気体噴出部、２６ａ…頭部、２６ｂ…胴部、２８…気体噴出孔、２９…気体導入孔、３０…主軸、３２…撹拌羽根、３２ａ…第一撹拌羽根、３２ｂ…第二撹拌羽根、３２ｃ…第三撹拌羽根、３２ｄ…第四撹拌羽根、３２ｅ…第五撹拌羽根、３２ｆ…第六撹拌羽根、３４…中空部、４０…空気供給羽根、４０ａ…第一空気供給羽根、４０ｂ…第二空気供給羽根、４０ｃ…第三空気供給羽根、４０ｄ…第四空気供給羽根、４２…傾斜面、４４…通風口、４６…通風孔、５０…連接部材、６０…気体供給部、７０…制御手段、７１…ＣＰＵ、７２…ＲＯＭ、７３…ＲＡＭ、７４…インタフェイス、７５…バス。

Claims (6)

1. 収納部に収納された収納物を撹拌する縦型急速発酵装置であって、
   前記収納部に回転可能に設けられた主軸と、
   前記主軸の回転に伴って回転する複数の撹拌羽根と、
   を備え、
   前記収納部の底面には、内部に気体を噴出する気体噴出孔を有する複数の気体噴出部が設けられていることを特徴とする、
   縦型急速発酵装置。
2. 請求項１に記載の縦型急速発酵装置であって、
   複数の通風孔を有し、前記主軸の回転に伴って回転する複数の撹拌羽根と、
   を備え、
   前記気体噴出孔は、前記撹拌羽根の回転方向側に設けられていることを特徴とする、
   縦型急速発酵装置。
3. 前記通風孔から噴出される気体の流量は、前記気体噴出孔から噴出される気体の流量より大きいことを特徴とする、
   請求項２に記載の縦型急速発酵装置。
4. 前記気体噴出部は、リベット形状であって、前記リベット形状の頭部に相当する位置の側面に前記気体噴出孔を有し、前記リベット形状の一方端部に相当する位置に気体が導入される気体導入孔を有し、前記気体噴出孔と前記気体導入孔とが連通することを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の縦型急速発酵装置。
5. 前記気体噴出孔の直径は、１ミリメートル以上５ミリメートル以下であることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の縦型急速発酵装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の縦型急速発酵装置であって、
   供給する気体の流量を変更可能な気体供給部と、
   前記収納部の内部温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段で検出した内部温度に基づいて前記気体供給部から供給される気体の流量を変更する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする、
   縦型急速発酵装置。

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