JP3614727B2

JP3614727B2 - 通気発酵装置

Info

Publication number: JP3614727B2
Application number: JP23309399A
Authority: JP
Inventors: 康夫新内; 泰彦田中
Original assignee: Chubu Ecotec Co Ltd
Current assignee: Chubu Ecotec Co Ltd
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2019-08-19
Also published as: JP2001054799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発酵装置に関し、詳しくは、密閉状態の発酵槽内で家畜糞尿等の有機質廃棄物を通気攪拌して発酵処理するための通気発酵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題がクローズアップされるとともに、家畜糞尿や都市の生ゴミ等のいわゆる有機質廃棄物を再生して有効利用しようとする気運が高まっている。そして、この有効利用の一典型例が、有機質廃棄物を発酵させることによって堆肥、厩肥またはコンポスト（以下これらを総称して「堆肥」という）を生成し、当該得られた堆肥を農業・園芸分野等で再利用することである。
このため、家畜糞尿や生ゴミ等を高効率に且つ省エネルギーに堆肥化し得る発酵装置が望まれている。
かかる状況下、従来、発酵装置の攪拌効率を高めるための改良（例えば特開平８−５９３８１号公報）や、通気効率を高めて発酵プロセスを促進しようとする改良（例えば特開平１０−１５１４３３号公報）が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発酵装置は、省エネルギーの観点からみてまだまだ及第点のつくものではなかった。例えば、発酵プロセスに関し、熱収支に対する配慮が十分とはいえなかった。また、近年の環境衛生問題への関心の高まりから、臭気対策や景観等といった発酵装置周辺に対する環境面の配慮がこれまで以上に求められている。
本発明は、上記問題点に鑑みて創出されたものであり、その目的とするところは、省エネルギーおよび環境衛生面の観点から熱収支および臭気の拡散防止に配慮しつつ発酵効率の向上を実現し得る発酵装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、請求項１に記載のとおりの通気発酵装置を提供する。すなわち、本発明の発酵装置は、攪拌機を備えた発酵槽と、当該発酵槽を外気から遮断した状態で収容するハウジングと、当該発酵槽内に強制的に送気するための送気手段と、当該発酵槽において生じたガス（以下「発酵ガス」という。）を当該ハウジング内から排出するための排気手段とが備えられている。また、発酵槽の底面には、当該送気手段によってガスを当該発酵槽内に送り込むための通気孔が複数設けられている。而して、その送気手段は、上記通気孔から当該発酵槽内にガスを送り込み得るようにして当該発酵槽と仕切られた状態（発酵槽から発生した発酵ガスに直接曝されないように空間を隔てた状態をいう。以下同じ。）で当該ハウジング内に設けられている。
【０００５】
このように特定される本発明の発酵装置では、上述のとおり、発酵槽が外気から遮断された状態（即ち実質的に密閉された状態）で上記ハウジング内に収容されている。このため、発酵槽が外気に直接曝されることがなく、外気温に関わらず当該発酵槽自体を保温（熱損失を低減）でき、例えば６０℃以上に保持することができる。
また、発酵槽がハウジングに収容された結果、発酵槽が外部から人目に触れることがない。このため、景観の向上に寄与し得る。また、本発明の発酵装置によれば、発酵過程で生じた臭気性の発酵ガスは上記排気手段によって拡散することなく集約されてハウジングから排出される。また、ハウジング内に滞留した臭気性発酵ガスが、発酵装置の周辺に漏洩・放散するのを未然に防止することができる。
さらに本発明の発酵装置では、上記送気手段が上記発酵槽と仕切られた状態でハウジング内に設けられている結果、発酵ガスによって当該送気手段を具体的に構成する機器類が影響を受けることなく発酵槽内にガスを供給することができる。
特に好ましい仕切り状態で送気手段を設けた本発明の通気発酵装置は、発酵槽の下方に当該発酵槽と仕切られた状態でガス供給室が形成されており、当該送気手段は上記通気孔から発酵槽内にガスを送り込み得るようにして当該ガス供給室内に設けられている通気発酵装置である。かかる仕切り状態を有するものでは、発酵槽の底からガス（典型的には空気）を上記通気孔を介して効率的に槽内に送り込むことができるとともに発酵槽の周囲（典型的には側方）に上記送気手段を設置するスペースを確保しなくてすむ。このため、発酵装置全体のコンパクト化に寄与することができる。
【０００６】
好ましい本発明の発酵装置は、上記ハウジングが断熱材を含む多層構造を有している。かかる多層構造によれば、ハウジング内の保温性をさらに向上させることができる。
【０００７】
また、他の好ましい本発明の発酵装置は、上記排気手段によって排出されたガスと上記送気手段によって発酵槽内に送気されるガスとの間で熱交換が行われるように構成されている。かかる構成によれば、発酵によって高温化した排ガス（発酵ガス）の有する熱エネルギーによって発酵槽内に供給するガスを加熱することができる。すなわち、発酵熱の利用によって外部供給エネルギー（電力等）を節約しつつ、発酵槽に供給するガスを加熱することができる。このため、本構成の発酵装置によれば、発酵槽の発酵温度維持（保温）と省エネルギーとを高い次元で両立させることができる。
また、発酵槽内に排出ガスによって加熱されたガスを発酵槽に供給することにより、発酵を促進して、発酵槽の品温が容易に維持されるとともに、発酵槽（発酵中の堆肥が存在する部分および堆肥が存在しない雰囲気部分の全体を含む）内を均一に加温された状態に維持することができる。
【０００８】
また、他の好ましい本発明の発酵装置は、上記発酵槽には少なくとも二つの攪拌機が移動可能に備えられている。また、これら少なくとも二つの攪拌機は、槽内の相互に異なる部分を攪拌するように設けられている。さらに、これら少なくとも二つの攪拌機は、槽内の隣接する部分をそれら攪拌機によって同時に攪拌しないように相互に離隔した位置に配置されている。
かかる構成の発酵装置によれば、上記のように配置された二つまたはそれ以上の攪拌機によって、発酵槽の異なる部分（相互に隣接しない部分）を同時に攪拌・切り返しすることができる。このため、発酵槽全体の攪拌速度や攪拌効率が向上し、好気的発酵を助長することができる。また、複数の攪拌機で攪拌・切り返し処理を分担して行うため、１基あたりの作業負荷を低減することができる。このため、発酵槽の大型化や投下被処理物量の増大に伴う攪拌機の負荷増大に起因する故障等のトラブル発生を抑制することができる。
【０００９】
さらに好ましい本発明の発酵装置は、上記通気孔が閉塞するのを防止するための清掃手段が設けられている。かかる構成の発酵装置によれば、被処理物の堆積等による通気孔の閉塞が防止され、常に良好な通気性を確保することができる。本構成の発酵装置として特に好ましいものは、通気孔を貫通し得る棒材が当該通気孔に隣接して進退可能に備えられている発酵装置である。かかる棒材を通気孔内で進退させることによって、被処理物等の堆積物を効率よく孔内から取り除くことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の発酵装置の好適な一実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図１は、本実施形態に係る発酵装置１（以下、単に「本発酵装置１」という。）の主要な構成部分を模式的に示す斜視図である。図２は、本発酵装置１の外観を示す側面図である。
【００１１】
図１に示すように、本発酵装置１は、大まかにいってドーム型に形成されたハウジング２と、その中に収容された状態で構築された発酵槽１０とから構成されている。
図１に示すように、このハウジング２は、発酵槽１０の周囲に設置された壁部４と発酵槽１０の上方を覆うようにして当該壁部４の上端部に構築された天井部３とから構成されている。このうち、壁部４は、典型的にはコンクリートブロックやＰＣパネル、ＡＬＣパネル等のコンクリート製パネル材その他のコンクリート（セメント）系材料で構築される。本実施形態においては、断熱性の良好なＡＬＣパネルを採用している。このような材料を用いることによって、壁部４の断熱性を向上させることができる。而して、図示されるように、壁部４の一部には出入り口４ａが形成されている。この壁部４は、発酵槽１０を包囲する多角柱状に建設されると共にその上端部４ｂは後述する天井部３を形成するため、ジグザグ様に高さを異ならせて形成されている。
【００１２】
一方、図１および図２に示すように、このハウジング２の天井部３は、フレーム部材３ｂを三角形に組んで成るいわゆるトラス構造体（２４角型）を形成している。典型的には角材または鉄骨である直線状フレーム部材３ｂを滑節点で結合することによってドーム状の天井骨格を形成する。次いで、その骨格に天井材として種々のパネル材３ａを組み付けることによって本実施形態に係る天井部３が構築されている。パネル材としては堅固であり且つ軽量なものが好ましい。このようなパネル材としてはＡＬＣパネル等が挙げられる。
また、かかるパネル部材３ａとして、断熱材を含む多層構造を有するものがハウジングの断熱性の観点から特に好ましい。例えば、金属板（銅板等）、合板（パーティクルボード、繊維板等）、プラスチックフォーム（発泡ポリウレタン等）、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、グラスウール、ロックウール等からなる多層構造体が好ましい。より好ましくは、断熱層として空気層を介在させる。本実施形態においてパネル部材３ａは、外側から亜鉛引鋼板、木材チップを樹脂で固めたパーティクルボード、空気層、発泡ポリウレタンおよびガラス繊維で強化された不飽和ポリエステル板（ＦＲＰ）の順に積層された５層からなる多層構造のパネルである。このため、本実施形態に係るハウジング２は、断熱材として機能し得る発泡ポリウレタン層を有する結果、高い断熱性が付与されている。
【００１３】
而して、かかる構造の天井部３の下端部は上記ジグザグ形状の壁部４上端部４ｂに適合し得るように形成されている。これにより、当該トラス構造天井部３を壁部４上端部４ｂに載置し、密接状態で接合することができる（図１）。このことによって、ハウジング２内部の気密性を高いレベルで維持することができる。
【００１４】
次に、ハウジング２内に構築された発酵槽１０について説明する。なお、図３および図４は、それぞれ、本実施形態に係る発酵槽１０およびそれに付設されている装置類を模式的に示す断面図および平面図である。
図３および図４に示すように、本実施形態に係る発酵槽１０はコンクリートパネル材を組み合わせて形成されたほぼ円筒状に形成された上面開放型の発酵槽１０である。図３に示すように、この発酵槽１０の円筒状側壁１０ａの頂端部には後述する旋回ブリッジ３０の回転を誘導させるための軌道レール１２が側壁１０ａの全周に亘って敷設されている。
一方、この発酵槽１０の下方には、当該発酵槽１０と仕切られた状態でガス供給室１４が形成されている。すなわち、図３に示すように、この発酵槽１０の底面は、通気孔Ｐを有する底板１０ｂで形成されており、その下方には当該底板１０ｂと上記側壁１０ａとコンクリート床１１によって外部と隔てられた空間であるガス供給室１４が形成されている。また、底板１０ｂとコンクリート床面１１との間にはいくつかの支柱１５が設けられており、底板１０ｂを支持している。このガス供給室１４には、本実施形態に係る送気手段が設けられている。このことについては後述する。
【００１５】
図３に示すように、この発酵槽１０の中央には、外形が円筒状の排出ホッパー１６が底板１０ｂを貫通した状態で設けられている。この排出ホッパー１６の上部開口部１６ａの内側空間は、テーパー状に下方にいくに従って徐々に狭められように形成されている。而して、上部開口部１６ａよりも狭められた下部開口部１６ｂはガス供給室１４に配置されている。かかる下部開口部１６ｂの下方には、予めガス供給室１４に設置されている搬出コンベヤー１８の一端が配置されている。なお、この搬出コンベヤー１８の他端は図示しない開口部を介してハウジング２の外部に配置されている。このことによって、後述する攪拌機４０ａ，４０ｂの攪拌・切り返しによって発酵槽１０内から上部開口部１６ａに落入した被処理物を当該下部開口部１６ｂより搬出コンベヤー１８上に落下させ、当該コンベヤー１８によって発酵槽１０およびハウジング２の外部に搬出することができる。
【００１６】
一方、この排出ホッパー１６の上方には、中心塔２０がほぼ垂直に立ち上がった状態で設けられており、その頂端部には逆円錐状に形成された供給ホッパー２２が設けられている。そして、この供給ホッパー２２の上方にはコンベヤーの一端を取り付け得る取付け部２３が付設されている。而して、この取付け部２３には、搬入コンベヤー２４の一端が取付けられている。なお、この搬入コンベヤー２４の他端は図示しない開口部を介してハウジング２の外部の図示しない被処理物（例えば畜糞尿）貯蔵場所に配置されている。このことによって、被処理物をハウジング２内に搬入することができる。
【００１７】
次に、本実施形態に係る発酵槽１０の上部に装備された旋回ブリッジ３０およびその付属物について説明する。
図３および図４に示すように、本実施形態に係る発酵槽１０の上部には、本発酵槽１０の直径とほぼ等しい長さの旋回ブリッジ３０が装備されている。図４に示すように、この旋回ブリッジ３０は、発酵槽１０の直径とほぼ等しい長さの一対の長軸材（鋼材）３０ａを主要構成材としている。これら長軸材３０ａ間は計６本の連結材（鋼材）３０ｂによって連結されて補強されており、上方からみると梯子状に構築されている（図４）。
一方、図３および図４に示すように、この旋回ブリッジ３０の四隅近くには、上記軌道レール１２を挟み込んで当該軌道レール１２上に回転可能に配置され得る係合車輪３２と当該係合車輪３２を回転駆動させるためのモーター部３３を備えた駆動ユニット３１が計４箇所に備えられている。この駆動ユニット３１のモーター部３３は、図示しない油圧モーターを主体とする駆動系で構成されている。このことによって、本実施形態においては、発酵槽１０からアンモニア等の腐食性ガスが生じた場合であっても、モーター部３３の構成部材が腐食し難く、良好な作動状態を維持することができる。また、駆動ユニット３１自体の耐久性が向上し、故障等による部品の交換作業やメインテナンス作業を低減化することができる。
【００１８】
而して、図４に示すように、本実施形態に係る旋回ブリッジ３０は、その中央部における開口部分に上記中心塔２０を配置した状態で、上記計４個の係合車輪３２を軌道レール１２上に装着する。このことによって、発酵槽１０の上部に当該旋回ブリッジ３０を旋回可能に装備することができる。すなわち、図４に示すように、上記軌道レール１２上に係合車輪３２が係合している結果、上記駆動ユニット３１を作動させて上記軌道レール１２上で係合車輪３２を所定の方向（ここでは図４において矢印で示す時計方向）に駆動・回転させることによって、それに伴って旋回ブリッジ３０が発酵槽１０上を旋回することとなる。
【００１９】
次に、旋回ブリッジ３０に付設されている攪拌機４０ａ，４０ｂについて説明する。図１に示すように、本実施形態に係る攪拌機４０ａ，４０ｂは、いわゆるスラットコンベヤー式の攪拌機４０ａ，４０ｂである。図３に示すように、本実施形態に係る攪拌機４０ａ，４０ｂは、棒状鋼材を溶接等によって組み付けてなるフレーム部材４１の上端部に油圧モーターユニット４３を備えた駆動軸４２が設けられている一方、当該フレーム部材４１の下端部には、当該駆動軸４２に対応する回転自在な従動軸４４が設けられている。而して、図３に示すように、駆動軸４２および従動軸４４には、それぞれ３連のスプロケット４２ａ，４４ａが設けられており、それらスプロケット４２ａ，４４ａには環状チェーン４６がそれぞれ装着されている。而して、図１に示すように、かかる３連のチェーン４６には、所定のピッチ毎にすくい板４８が取付けられている。このすくい板４８の表面側には、図示しないスクレーパー（即ち掻上げ用の突起物）あるいはバケットが装着されている。
このように攪拌機４０ａ，４０ｂを構成する結果、油圧モーターユニット４３を作動させて駆動軸４２を回転駆動させることによって３連スプロケット４２ａ，４４ａに取付けられている各チェーン４６およびすくい板４８が回転し、スクレーパー等によって被処理物を効率良くすくい上げつつ攪拌することができる。また、油圧モータで回転駆動ユニットを構成している結果、上記旋回ブリッジ３０と同様、腐食性ガスの問題を回避し得、良好な作動状態を維持することができる。
【００２０】
而して、図１、図３および図４に示すように、旋回ブリッジ３０の中心塔２０を挟んだ両側の異なる位置（非対称位置）に同形状の上記攪拌機４０ａ，４０ｂがそれぞれ１基ずつ計２基設置されている。すなわち、図４に示すように、旋回ブリッジ３０の一方の外端近くには、上述の攪拌機４０ａが１基装備されている。そして、旋回ブリッジ３０の他方の内端近く（即ち中心塔２０近く）には、もう１基の上記攪拌機４０ｂが装備されている。図１に示すように、これら攪拌機４０ａ，４０ｂは、発酵槽の底面近くに攪拌機４０ａ，４０ｂの下端部である従動軸４４が配置されるとともに、進行（旋回）方向に向かって当該下端部（従動軸４４）が上端部（即ち駆動軸４２）よりも進行方向前方にでるようにやや傾斜して装備されている。かかる装備の結果、図１および図３から明らかなように、上述のようにして旋回ブリッジ３０を旋回させると共に上記攪拌機４０ａ，４０ｂのチェーン４６を回転させることによって、発酵槽１０の底面近くに堆積する被処理物を順次すくい上げて攪拌することができる。すなわち、攪拌機４０ａ，４０ｂの前面にある被処理物を図示しないスクレーパー等によってすくい上げると共にその後方に落下させるのである。
このとき、図４に示すように、二つの攪拌機４０ａ，４０ｂは、その前面が進行方向に対してやや外方を向く（即ち攪拌機の背面は進行方向に対してやや内方を向く）角度で旋回ブリッジ３０に配置されている。このことによって、発酵槽１０に堆積する被処理物を発酵槽１０の外寄り部分から内方向へ順次切り返し移送することができる。
【００２１】
すなわち、発酵槽１０の外寄り部分にある被処理物は攪拌機４０ａ，４０ｂによって当該位置よりもやや内方に切り返される。次いで、発酵槽１０を一周してきた攪拌機４０ａ，４０ｂによって再びそこよりも内方に切り返される。これを繰り返すことによって、順次、中心塔２０寄りに被処理物を移送することが可能となり、そうして徐々に内方に移送された被処理物をついには排出ホッパー１６の上部開口部１６ａからホッパー内部に落とし込むことができる。
あるいは、すくい板４８に突設されたスクレーパーの取付け向きや形状を適宜変更させることによっても、すくい上げられた被処理物を当該すくい上げられた位置よりもやや発酵槽１０の内方に落下させることができる。かかる形状変更によっても中心塔２０寄りに被処理物を順次切り返しつつ移送することができる。
【００２２】
而して、この切り返し・移送の過程において、発酵槽１０内における被処理物の好気的発酵が進行するわけである。従って、本発酵槽１０に投入された被処理物の槽内における好気的発酵時間は、旋回ブリッジ３０の旋回速度の調整によって制御し得ることは容易に理解されることである。
また、図３および図４から明らかなように、本実施形態においては、上記二つの攪拌機４０ａ，４０ｂは、発酵槽１０内の相互に異なる部分（即ち槽内の外側部分と内側部分）を攪拌するようにそれぞれ設けられているとともに、発酵槽１０内の隣接する部分を同時に攪拌しないように相互に離隔した位置に配置されている。このため、切り返しや移送がスムーズに行われ、発酵槽１０全体の攪拌速度や攪拌効率が向上する結果、好気的発酵を促進することができる。また、２基の攪拌機４０ａ，４０ｂで攪拌・切り返し処理を分担して行うため、１基あたりの作業負荷を低減することができる。このため、発酵槽１０の大型化または被処理物の１日あたりの投下量を増しても攪拌機４０ａ，４０ｂの負荷増大にともなう故障等のトラブル発生を抑制することができる。
【００２３】
次に、旋回ブリッジ３０に装備される他の主要な部材である投入コンベヤー３６について簡単に説明する。図３に示すように、旋回ブリッジ３０の上部には中心塔２０を包囲するようにして円筒状の収容部３５が形成されている。この収容部３５の上面部には図示しない開口部が形成されており、上記供給ホッパー２２の下部は当該開口部に入り込むようにして装着されている。而して、図３に示すように、この収容部３５には、上記搬入コンベヤー２４から供給ホッパー２２に供給される被処理物を発酵槽１０の外側部分（側壁１０ａに近接する部分）に投下するための投入コンベヤー３６が備えられている。この投入コンベヤー３６の駆動軸３６ａおよびコンベヤー駆動手段である油圧モーターユニット（図示せず）は、収容部３５内に配備されている。一方、投入コンベヤー３６の他端側（即ち従動軸３６ｂ側）は発酵槽１０の側壁１０ａ近くまで延伸するようにして設けられている。一方、図３に示すように、投入コンベヤー３６の駆動軸側は、供給ホッパー２２の下方に配置されている。
【００２４】
この構成の結果、供給ホッパー２２に供給された被処理物は、そこから投入コンベヤー３６上に落下・載置されることとなり、発酵槽１０の側壁１０ａ近くまで当該投入コンベヤー３６によって移送され、そこから発酵槽１０に投下される（図３の矢印参照）。ここで当該投入コンベヤー３６は、収容部３５とともに旋回ブリッジ３０上に備えられている結果、当該旋回ブリッジ３０の旋回に従って旋回する。このため、かかる投入コンベヤー３６によれば、旋回速度に応じて発酵槽１０の側壁１０ａ近くの全周囲に亘って被処理物を均等に投下することができる。なお、図３において投入コンベヤー３６は、内側攪拌機４０ｂと同方向に配置されているが、この位置に限定されない。例えば、外側攪拌機４０ａの進行方向前方に投入コンベヤー３６の先端（従動軸３６ｂ側）が配置されるようにしてもよい。かかる配置位置によれば、当該コンベヤー３６から槽内に投下された被処理物を時間をおかずにすぐに外側攪拌機４０ａで切り返し・攪拌することができる。このことは、投入したばかりの被処理物を発酵途上の堆積物とすぐに攪拌混合し得る（即ち、当該投下したばかりの被処理物の好気的発酵を促進することができる。）という観点から好ましい。
【００２５】
次に、本発酵装置１の給排気システムについて詳細に説明する。なお、図５は、本実施形態における給排気システムの概要を模式的に説明した図である。
【００２６】
本発酵装置１においては、外気から遮断されたハウジング２の内部にガス（ここでは空気）を送り込むと同時に、発酵槽１０において生じたガス（即ち発酵ガス）をハウジング２内に滞留させることなく強制排気するための給排気システムが構築されている。図５に示すように、この給排気システムは、大まかにいって、ハウジング２の外部に設けられた排気管５１、給気管５０、熱交換機５２と、当該給気管５０に接続されるハウジング２内の送気手段とから構成されている。
図５に示すように、排気管５１および給気管５０は熱交換機５２にそれぞれ連結されている。この熱交換機は、ステンレス製の一般的な空冷式のものであり、給気管５０と排気管５１との間での熱交換を行うことができる。この熱交換機５２には給気管５０に通じる外気吸入管５３と、排気管に通じる排出管５４が設けられている。而して、排出管５４および給気管５０には、それぞれ、送風のための排気ブロワー５５および与圧ブロワー５６が備えられている。また、排気管５１の先端は、ハウジング２天井部３の頂点部に設けられた排気口３ｃに接続されている。また、給気管５０の先端部は、図示しない連絡口からハウジング２内のガス供給室１４内まで導入されている。従って、かかる装置類のうち、排気口３ｃ、排気管５１および排気ブロワー５５によって本実施形態に係る排気手段が構成されている。本実施形態に係る排気手段によれば、密閉状態の保ち得るハウジング２内部に発酵ガスを滞留させることもなく、また、周囲の環境にかかる発酵ガスが漏洩することも未然に防ぐことができる。
【００２７】
一方、ガス供給室１４内には、発酵槽１０と仕切られた状態で本実施形態に係る送気手段が設けられている。本実施形態においてかかる送気手段は、送気ブロワー５７を備えた通気管５８と当該通気管５８に接続された送気管６０とから構成されている。かかる送気管６０は、発酵槽１０の底板１０ｂの下面に溶接等の手段によって取付けられている。ここで、後述するように送気管６０の上面には開口部６１（図６参照）が適宜設けられるとともにかかる開口部６１と底板１０ｂに設けられた通気孔Ｐとを一致させる態様で底板１０ｂ下面側に当該送気管６０が固定されている。
【００２８】
かかる構成の結果、図５に示すように、本発酵装置１においては、上記３つのブロワー５５，５６，５７を作動させることによって、効率よく発酵槽１０内にガス（空気）を送り込むとともに、そこで生じた発酵ガスを上記排気手段によって装置周囲に漏洩することなく排気することができる。すなわち、図５において、外気吸入管５３から吸入された空気は与圧ブロワー５６によって熱交換機５２および給気管５０を経てガス供給室１４に供給される。而して、送気ブロワー５７によって通気管５８を経て送気管６０に導入された供給ガス（ここでは空気）は、上記開口部６１および通気孔Ｐを介して発酵槽１０内に供給され、好気的発酵に資される。
他方、発酵槽１０から発生するアンモニア等を含む発酵ガスは、ハウジング２内と外部との気圧差（即ち、ハウジング２内は送り込んだガスによって陽圧状態となっている。）によって排気口３ｃから排気管５１に誘導され、排気ブロワー５５によって熱交換機５２および排出管５４を経て本発酵装置１外部に放出される。典型的には、図示しない冷却機や脱臭槽、浄化槽等を経て、脱臭等を行った後大気中に放散される。かかる付属設備類は本発明に特に関連がなく、従来のものをそのまま適用し得るため詳細な説明は省略する。
【００２９】
ところで、家畜糞尿等の被処理物を好気的発酵に供した場合、その発酵熱によって発酵槽１０から生じる発酵ガスの温度は、６０℃〜６５℃あるいはそれ以上に達することが知られている。また、発酵槽１０に供給する酸素を含むガス（ここでは空気）は、比較的高い温度（例えば２０℃以上、好ましくは３０℃以上）のものが発酵効率を落とさないという観点から好ましい。
一方、上述のとおり、本発酵装置１では、上記熱交換機５２に排気管５１と給気管５０とを連結している結果、当該熱交換機５２において、排気手段によってハウジング２内から排出された発酵ガスと、上記送気手段によって発酵槽１０内に送気されるガス（空気）との間で熱交換が行われるように構成されている。すなわち、かかる構成の給排気システムによれば、例えば冬季や高緯度地方のような外気温が極めて低い（例えば−１０℃〜１０℃）場合であっても、発酵熱によって高温となった排ガス（発酵ガス）によって給気管５０中のガス（空気）を加熱することができる。このため、例えば−１０℃〜１０℃程度の供給ガス（空気）をかかる熱交換によって、２０℃〜３０℃としてから発酵槽１０内に供給することが可能である。従って、本発酵装置１によれば、発酵熱の利用効率を高めて外部供給エネルギー（電力等）を節約し、発酵槽１０の発酵温度維持（保温）と省エネルギーとを高い次元で両立させることができる。
このような加熱されたガスを供給することができるため、発酵中の堆肥の品温のみならず、発酵槽１０内の雰囲気温度までも効果的に維持される。具体的には、外気温よりも高く、発酵に適した温度である、６０℃〜７５℃の範囲に維持することができる。
このように、品温および発酵槽１０内の発酵中の堆肥部分および雰囲気においても発酵に好ましい温度が維持されることにより、かかる装置１によれば、発酵中の堆肥の攪拌を頻繁に行っても、品温の低下を回避でき、好ましい発酵状態を維持することができる。すなわち、連続あるいは断続的に発酵中の堆肥を攪拌することができる。かかる攪拌操作が可能になることにより、通常、攪拌操作に伴われる、発酵原料の投入操作も、連続的あるいは断続的に可能となる。典型的には、連続的な投入および／または攪拌、あるいは数十分から数時間の間の好ましい間隔での断続的投入および／または攪拌が可能となる。なお、従来においては、このような連続的あるいは断続的な攪拌および／または投入は、品温の低下を導くため行うことができなかった。
【００３０】
次に、本発酵装置１を特徴付ける一部分である、送気管６０の形状と当該送気管６０に備えられている通気孔清掃手段について詳細に説明する。なお、図６は、本実施形態に係る発酵槽１０の底板１０ｂの裏面側に設けられた後述する送気管６０の配置状況を模式的に示した説明図である。また、図７は、送気管６０の具体的形状を示した斜視図である。
【００３１】
図５および図６に示すように、発酵槽１０の底板１０ｂの下面側には２種類のサイズの送気管６０ａ，６０ｂが計５２本設置されている。すなわち、図６に示すように、発酵槽１０の上から見て、排出ホッパー１６を中心として、十文字状に５本ずつのロングサイズの送気管６０ａ（以下「長送気管６０ａ」という。）が側壁１０ａ方向に横向きに配設されている。而して、図６に示すように、これら十文字状に配設された長送気管６０ａの合間には、それぞれ８個ずつの比較的ショートサイズの送気管６０ｂ（以下「短送気管６０ｂ」という。）が配設されている。図７に示すように、本実施形態に係る長送気管６０ａは、金属製の長尺状の底プレート６３とその上面にビス等で接合される切り口が四角となる金属製の本体部６４とから成る角柱状のパイプである。この底プレート６３にはガス供給口６３ａが形成されており、上記通気管５８と接続されている。これにより、送気管６０ａ内にガス（空気）が供給される。また、底プレート６３には、後述する通気孔清掃手段を作動させるための長穴６３ｂ（後述する図９参照）が形成されており、当該長穴６３ｂを介して連結棒７１が取付けられている。このことについては後述する。なお、図示していないが、短送気管６０ｂについても同様の形状を有している。
而して、これら長送気管６０ａおよび短送気管６０ｂには、それぞれ、５箇所および４箇所の開口部６１が等間隔に設けてあり、かかる開口部６１と発酵槽底板１０ｂの通気孔Ｐとが一致するように配置されている（後述する図１５参照）。このことによって、送気管６０ａ，６０ｂに導入された供給ガス（空気）を当該開口部６１および通気孔Ｐを介して発酵槽１０内に供給することができる。なお、図６に示すように、発酵槽１０の側壁１０ｂ寄りの部分が中心寄りの部分よりも送気管６０ａ，６０ｂの配置分布が密となっている。このため、発酵槽１０の側壁１０ｂ寄り部分が中心寄り部分よりもガス供給量が多くなり、好気的発酵の進行度に対応させてガス供給を行うことができる。投入コンベヤー３６から投入されたばかりの被処理物が存在する側壁１０ｂ寄り部分の方が酸素消費量が多くなり、比較的多量の空気を必要とするからである。
【００３２】
次に、本発明を特徴付ける通気孔清掃手段について説明する。なお、図８は、送気管（ここでは長送気管６０ａ）内の構造を示した断面図である。図９は、送気管６０ａ内の構造を下側から表した斜視図である。また、図１０は、送気管６０ａ内の構造を模式的に示した横断面図である。
【００３３】
図８に示すように、長送気管６０ａ（以下、特にことわらない限り、短送気管６０ｂについても同様である。）の内部には、長尺状の移動プレート６５がスライド移動可能に配置されている。すなわち、図８および図９に示すように、底プレート６３の上面には、各開口部６１の位置と対応させてほぼ等間隔に保持ブロック６６，６７が設けられている。図８に示すように、５箇所の開口部６１に対応する保持ブロック６６の上面には、本実施形態に係る清掃具９０が設けられている。この清掃具９０の構造・作動態様については後述する。
而して、図９に示すように、これら保持ブロック６６，６７には、移動プレートを貫通させ得る横穴６８が形成されている。これにより、図８に示すように、移動プレート６５は、保持ブロック６６，６７の横穴６８に挿入されつつ底プレート６３の上面よりやや上方に浮いた状態で配置されることとなる。
【００３４】
図８および図９に示すように、長送気管６０ａの一方の端にある二つの保持ブロック６７の間において、底プレート６３に楕円状の長穴６３ｂが形成されている。図９および図１０に示すように、典型的には金属製である平板の一対の長辺の端部を鉛直方向に折り曲げて成形したコの字形状の取付け部材７３が、長穴６３ｂの上方に相当する位置における上記移動プレート６５下面に固定されている。この取付け部材７３は、その長軸方向の長さが当該長穴６３ｂよりも長くなる（典型的に長穴６３ｂの約２倍以上）ように形成されている。而して、当該取付け部材７３の上記折れ曲がった一対の長辺端部に挟み込まれるようにして、典型的にはラバーからなる閉塞部材７２が当該長穴６３ｂを塞ぐために取付けられている。すなわち、本実施形態に係る気密保持手段に相当する閉塞部材７２の下面は、底プレート６３の上面に摺動可能に密着している。これにより、長穴６３ｂからガス（空気）が外部に漏れるのを防止することができる。図示しないが、閉塞部材７２と取付け部材７３との間には適当なパッキン（ゴム、プラスチック等）が配置されており、気密性をより向上させている。
【００３５】
一方、上記長穴６３ｂ、閉塞部材７２、取付け部材７３（図示しないパッキンを含む）および移動プレート６５を貫通するようにして上記連結棒７１が取付けられている。図９および図１０に示すように、この連結棒７１は長穴６３ｂの短径に等しいサイズの直径を有する外管部７１ａ（典型的には金属または樹脂製）と当該外管部７１ａのコア部分に相当する内軸部７１ｂ（典型的には金属製）とから構成されている。この内軸部７１ｂの上端部および下端部は雄ねじ部を形成している。而して、外管部７１ａの頂端部は、長穴６３ｂおよび閉塞部材７２を貫通して取付け部材７３の下面側に当接するように配設されている。そして、当該取付け部材７３および移動プレート６５には内軸部７１ｂを貫通し得る程度の開口部（図示せず）が設けられており、当該内軸部７１ｂの上端部（雄ねじ部）は移動プレート６５の上方に貫通・露出している（図１０）。この状態において、当該露出した内軸部７１ｂ上端部（雄ねじ部）をナット７５で締め付けることによって、連結棒７１が取付け部材７３および移動プレート６５に固定される。
【００３６】
かかる構成の結果、後述する駆動機構によって、連結棒７１を長穴６３ｂの長軸方向に移動させることによって、閉塞部材７２を底プレート６３上面に対して摺動させつつ移動プレート６５を送気管長軸方向に移動させることができる。このとき、上述のとおり、取付け部材７３および閉塞部材７２を長穴の長径よりも長く形成しているため、連結棒７１の移動位置に関わらず長穴の一部が開放するのを防止することができる。すなわち、本実施形態に係る移動プレート６５の移動手段によれば、送気管６０ａ，６０ｂからガス（空気）の漏洩を防止しつつ、かかる移動プレート６５の長軸方向への移動を行うことができる。
なお、上記の説明は長送気管６０ａについて説明したが、短送気管６０ｂについても全く同様であり、さらには形状が同じ送気管（即ち長送気管６０ａ相互あるいは短送気管６０ｂ相互）については、いずれも同形状、同位置に上述の移動プレート６５や閉塞部材７２等を形成している。このため、後述する連結棒駆動手段によって移動プレート６５を移動させる際は、長送気管６０ａ相互あるいは短送気管６０ｂ相互が同じように動くこととなる。
【００３７】
次に、上記連結棒７１の下端側に連結されている連結棒駆動手段（即ち移動プレート６５を移動させる手段）について説明する。なお、図１１は、かかる連結棒駆動手段の主要構成部材である作動プレート７７ａの配置状況を模式的に示す一部破断平面図（送気管６０ａの本体部６４を取り外した状態で示している。）である。また、図１２は、連結棒駆動手段の作動機構を模式的に説明するための側面図である。
【００３８】
図６、図１１および図１２に示すように、送気管６０ａ，６０ｂの下部には、同方向に配置される５本の長送気管６０ａあるいは４本の短送気管６０ｂの各連結棒７１とそれぞれ連結する長尺状の作動プレート７７ａ，７７ｂ，７７ｃが配設されている。すなわち、長送気管６０ａについて説明する図１１および図１２（短送気管６０ｂも同様である。）に示すように、コの字状の金属製作動プレート７７ａは同方向に並んで配設される送気管６０ａと直交する方向に配設されており、各送気管６０ａの連結棒７１の下端部（雄ねじ部）は、かかる作動プレート７７ａの上面部に設けられた開口部を貫通するとともに、当該上面部の下側においてナット７６で締め付けられて固定されている（図１２）。
【００３９】
一方、図１１および図１２に示すように、作動プレート７７ａの一方の側面部には係合部７８が延伸して形成されている。而して当該係合部７８に形成された係合孔７８ａには、当該作動プレート７７ａ〜ｃ（図６）を一方向に往復振動させるシリンダ８０（典型的には油圧式または電磁式）におけるロッド部８１が閂部材７９ａによって係止されている。他方、図６および図１２に示すように、このシリンダ８０の一端は、当該シリンダ８０と作動プレート７７ａ〜ｃに連結する送気管６０ａ，６０ｂとが同方向に配列されるようにして、上記支柱１５等に閂部材７９ｂによって係止されている。
かかる構成によれば、シリンダ８０を作動させることによってロッド部８１がシリンダ８０から前進あるいは後退し、それに伴って作動プレート７７ａ〜ｃおよび連結棒７１を介して移動プレート６５が送気管６０ａ，６０ｂの前後に移動する。このとき、シリンダ８０のピストン振幅を長穴６３ｂの長径に対応させることによって、移動プレート６５を所望する態様で移動（振動）させることができる。
【００４０】
次に、本実施形態に係る通気孔Ｐおよび開口部６１の清掃手段について具体的に説明する。図１３、図１４および図１５はいずれもかかる清掃手段の作動態様を模式的に説明する斜視図である。
【００４１】
図８に示すように、各開口部６１に対応する保持ブロック６６（即ち、取付け部材７３両側の保持ブロック６７を除く）の上面には、本実施形態に係る清掃具９０がそれぞれ形成されている。
図１３に示すように、典型的には金属製の本清掃具９０は、保持ブロック６６の上面にやや傾斜して設けられた保持部９３と、当該保持部の先端部の係合軸９３ａに回動可能に取付けられた回動部材９２と、当該回動部材９２に固着した棒材９１とから構成されている。図１３に示すように、この棒材９１はその先端部９１ａが上方に向けられ且つその下端部９１ｂが下方に向けられるようにフック状に曲げられて形成されており、その中央部分は回動部材９２の先端部に固定されている。これにより、係合軸９３ａを中心軸として上下方向に端部を回動させることができる。
【００４２】
ここで、図１３に示すように、棒材９１下端部９１ｂは移動プレート６５上面に設けられた係合穴６５ａに填り込むようにして配置されている。かかる構成の結果、図１４に示すように、移動プレート６５が保持部９３の傾斜方向（図１４の向かって右方向）に移動するに伴い、係合穴６５ａに填り込んだ棒材下端部９１ｂがその状態のまま一緒に同方向に移動することとなる。すると、その移動に伴って棒材９１が上方に回動し、その上端部９１ａは上方に突出することとなる。このとき、図１３の状態において棒材９１の上端部９１ａが送気管６０ａ本体部６４上面に設けられた開口部６１の直下に配置されるように予め本清掃具９０の形状・サイズが設定されている。このことによって、図１５に示すように、上記棒材９１を上記開口部６１および通気孔Ｐを進退可能に貫通させることができる。すなわち、図１５（ｂ）に示すように、上記棒材９１の上方への回動と共にその先端部９１ａが当該開口部６１および発酵槽底板１０ｂの通気孔Ｐを貫通しして、発酵槽１０の底板１０ｂより上方に突き出す。他方、図１５（ａ）に示すように、図１４の状態から逆方向（図１４の向かって左方向）に移動プレート６５を移動させることによって、その先端部９１ａを当該開口部６１またはそれよりも下方に退行させることができる。
【００４３】
従って、上記シリンダ８０を作動させて移動プレート６５を長穴６３ｂの長径に相当する振幅で振動させることによって、開口部６１および通気孔Ｐにおける棒材９１の出し入れが実現される。このことによって、棒材上端部９１ａが開口部６１および通気孔Ｐに貫通し、その際に当該開口部６１および通気孔Ｐに詰まっている被処理物等を掻き出すことができる。その結果、本実施形態に係る清掃手段によれば、開口部６１および通気孔Ｐの通気性を良好に保つことができる。また、上述のとおり、本実施形態においては、上記シリンダ８０を遠隔操作等することによって所望する時期に清掃具９０を作動させ、通気孔Ｐを清掃することができる。このため、通気孔Ｐの清掃作業を簡便且つ確実に行うことができる。
【００４４】
以上、本発明の発酵装置の好適な一実施形態を図面を参照しつつ説明したが、本発酵装置１は、特に家畜（牛、豚等）の生糞を発酵処理するのに好適である。ハウジング２内が高温に保たれることにより、高水分の生糞を水分調整等の前処理を行うことなく直接処理することが可能だからである。例えば、上記発酵槽１０の内径が１３〜１４ｍ、槽の深さが約２ｍであって、上記攪拌機４０ａ，４０ｂを油圧モーター４３で回転駆動させつつ旋回ブリッジ３０を１〜２時間の周期で発酵槽１０を一周させた場合、豚糞（含水率７０〜８０％）であれば１日で約１６トン（約２０ｍ３）またはそれ以上処理することができる。あるいは、鶏糞（含水率６０〜７０％）であれば１日で約２４トン（約２５ｍ３）またはそれ以上処理することができる。勿論、これら家畜の糞尿のみならず、都市の生ゴミ等を堆肥化（コンポスト化）するのにも好適に使用し得る。
【００４５】
以上、本発明を具現化した好適な一実施形態を説明したが、本明細書または図面に開示された情報に基づいて種々の変更例があり得、それらは本発明の目的を達成する限り本願特許請求の範囲から逸脱するものではない。
例えば、上記実施形態では、攪拌機としていわゆるスラットコンベヤー式の攪拌機を採用しているがこれに限定されず、螺旋状のドリル型（いわゆるオーガ式のもの）やスクリュー型のものであってもよい。また、上記実施形態では攪拌機を２基配備していたが、旋回ブリッジの形状等を変更することによって３基または４基以上の攪拌機を配備してもよい。
【００４６】
また、ハウジングの形状は、上記ドーム型（トラス構造）に限られず、外気と発酵槽とを遮断し得る密閉性の高いものであればよく、例えば円筒状や立方体形状のものあるいは側壁とアーケード形状屋根とから構成されるものでもよい。
また、上記実施形態では送気手段として、複数の送気管と送気ブロワーと通気管とが上記ガス供給室内に配備されているがこれに限らず、例えば高度に分岐した状態の大型送気管（例えば中心部から放射状に、５２箇所以上の複数に分岐した状態のスター形状送気管）に送気ブロワーを直結した形態であってもよい。送気管は発酵槽の底面より下に配置されるものであるが、上記底板と一体に形成されたものであってもよい。
また、本発明の通気孔清掃手段は上述の清掃具に限られず、例えばドリル形状のピンを通気孔に進退可能に貫通させるものでもよい。あるいは、通気孔に付設されたノズルから高圧流体を吹き付けて通気性を確保するものでもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の発酵装置によれば、省エネルギーと環境衛生の観点から熱収支および臭気の拡散防止に配慮しつつ、家畜糞尿等の発酵効率の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係る本発明の発酵装置の主要な構成部分を模式的に示した斜視図である。
【図２】一実施形態に係る本発明の発酵装置の外観を示した側面図である。
【図３】一実施形態に係る本発明の発酵槽およびそれに付設されている装置類を模式的に示した断面図である。
【図４】一実施形態に係る本発明の発酵槽およびそれに付設されている装置類を模式的に示した平面図である。
【図５】一実施形態に係る本発明の発酵装置における給排気システムの概要を模式的に示した説明図である。
【図６】一実施形態に係る本発明の発酵槽の底板の裏面側に設けられた送気管の配置状況を模式的に示した説明図である。
【図７】一実施形態に係る本発明の送気管の具体的形状を示した斜視図である。
【図８】一実施形態に係る本発明の送気管の内部構造を示した断面図である。
【図９】一実施形態に係る本発明の送気管の内部構造を下面側から模式的に示した斜視図である。
【図１０】一実施形態に係る本発明の送気管の内部構造を模式的に示した横断面図である。
【図１１】一実施形態に係る本発明の連結棒駆動手段の主要構成部材である作動プレートの配置状況を模式的に示した一部破断平面図である。
【図１２】一実施形態に係る本発明の連結棒駆動手段の作動機構を模式的に説明した側面図である。
【図１３】一実施形態に係る本発明の清掃手段の作動態様を模式的に説明した斜視図である。
【図１４】一実施形態に係る本発明の清掃手段の作動態様を模式的に説明した斜視図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、一実施形態に係る本発明の清掃手段の作動態様を模式的に説明した斜視図である。
【符号の説明】
１発酵装置
２ハウジング
１０発酵槽
３０旋回ブリッジ
４０ａ，ｂ攪拌機
５２熱交換機
６０ａ，６０ｂ送気管
６１開口部
６３底プレート
６３ｂ長穴
６５移動プレート
７１連結棒
７２閉塞部材
８０シリンダ
９０清掃具
９１棒材
Ｐ通気孔

Claims

攪拌機を備えた発酵槽と、該発酵槽を外気から遮断した状態で収容するハウジングと、該発酵槽内に強制的に送気するための送気手段と、該発酵槽において生じたガスを該ハウジング内から排出するための排気手段と、を備え、前記発酵槽の底面には、前記送気手段によってガスを該発酵槽内に送り込むための複数の通気孔が設けられるとともに、該通気孔が閉塞するのを防止するための清掃手段が設けられている通気発酵装置であって、
前記送気手段は、前記複数の通気孔にそれぞれ一致するように複数の開口部が設けられている送気管と、該送気管にガスを供給する送気ブロワーとを備えており、前記開口部及び前記通気孔を介して前記発酵槽内にガスが供給されるように構成されており、
前記清掃手段は、前記送気管内にスライド移動可能に配置される移動プレートと、該移動プレートの移動に伴って上方へ回動する棒材とを備えており、該棒材の上方への回動に伴って該棒材の先端部が前記開口部及び前記通気孔を貫通するように構成されていることを特徴とする通気発酵装置。
前記ハウジングが断熱材を含む多層構造を有している、請求項１に記載の通気発酵装置。
前記排気手段によって排出されたガスと前記送気手段によって発酵槽内に送気されるガスとの間で熱交換が行われるように構成されている、請求項１または２に記載の通気発酵装置。
前記発酵槽には少なくとも二つの攪拌機が移動可能に備えられており、
ここで該少なくとも二つの攪拌機は、槽内の相互に異なる部分を攪拌するように設けられているとともに、槽内の隣接する部分を同時に攪拌しないように相互に離隔した位置に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の通気発酵装置。