JP3738416B2

JP3738416B2 - 攪拌装置

Info

Publication number: JP3738416B2
Application number: JP27928799A
Authority: JP
Inventors: 隆昌松永
Original assignee: 宇部テクノエンジ株式会社
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: JP2000093777A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、攪拌装置に係り、食品工場等において排出される食品加工廃棄物などの生ゴミや汚泥等を、醗酵処理のために攪拌するのに好適な攪拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の再利用、ゴミの減量化などを目的として、食品工場等において発生する魚のあらなどの有機性廃棄物からなる生ゴミを醗酵させ、有効な肥料または飼料に加工することが行われている。このような生ゴミを肥料や飼料に加工する場合、迅速な醗酵処理が行われるように、生ゴミを攪拌しつつ醗酵処理することがある（例えば、特開昭５４−５４８７８号公報、特開平４−２３８８８６号公報）。
【０００３】
特開昭５４−５４８７８号公報に記載の装置は、軸線が水平となるように配置した円筒状の醗酵タンク（処理槽）の内周面に螺旋状の攪拌翼を取り付け、タンクの周面に形成した投入排出口から処理する原料と土壌菌とを投入し、醗酵タンクを回転させるとともに、タンクの上部に保持したパイプの噴出口から温風をタンク内に分散噴出し、タンク内の原料を醗酵、乾燥させるものである。また、特開平４−２３８８８６号公報に記載の装置は、上部が方形で下部が半円形の醗酵乾燥槽（処理槽）内にリボン状の攪拌羽根を有する攪拌装置を横方向に配設し、処理槽の上部に設けた投入口から有機物原料と醗酵菌とを投入し、攪拌装置を回転させて原料を攪拌混合するとともに、攪拌装置の上方に配置した熱風噴射装置から原料に熱風を吹き付け、原料を醗酵乾燥させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平４−２３８８８６号公報に記載のものは、回転中心部に設けた回転軸に螺旋状の攪拌羽根を設けた構造となっており、回転軸の軸線方向に原料を移動させつつ攪拌するだけであるため、大きな攪拌効果が得られない。
【０００５】
そして、特開昭５４−５４８７８号公報と特開平４−２３８８８６号公報とに記載のものは、いずれも回転中心となる軸線が水平となるように処理槽を設置しており、原料の攪拌を良好に行えるようにするためには、処理槽に投入する原料を回転中心以下にする必要があり、処理槽内に投入できる原料の量が、処理槽の容積に対して少なくなる欠点がある。
【０００６】
また、特開昭５４−５４８７８号公報に記載のものは、周面に設けた投入排出口から製品を取り出すようにしており、乾燥を終了した醗酵肥料を取り出すために、投入排出口を下方にしてタンクを停止させ、蓋を取り外す作業を必要として、醗酵飼料の取り出しが容易でない。一方、特開平４−２３８８８６号公報に記載のものは、乾燥を終了した製品を処理槽から取り出すために、先端を処理槽内に挿入したスクリューコンベヤを設置しており、装置が複雑で高コストとなる。
【０００７】
しかも、特開昭５４−５４８７８号公報に記載のものは、螺旋状に設けた攪拌翼により原料を攪拌しており、タンクを一方向に回転させると原料が片側に寄ってしまうところから、軸線方向の一側と他側において攪拌翼の螺旋方向を異ならせるとともに、タンクを正逆回転させて均一に混練するようにしており、運転方法が複雑である。そして、特開平４−２３８８８６号公報に記載のものは、リボン状の攪拌羽根によって攪拌しているが、攪拌があまり効率的に行われないために乾燥に時間がかかる。
【０００８】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、効率よく攪拌できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、処理槽の容積に対する被処理物の投入量を多くでき、処理効率を高められるようにすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る攪拌装置は、一端部に被処理物を排出する開口を有し、この開口側を上方にして傾斜させられ、かつ回転自在に支持された処理槽と、前記処理槽の内面に軸方向に設けられ、前記被処理物を攪拌する螺旋状のブレードと、前記処理槽の軸心部に前記ブレードとの間に間隔を形成して配置した柱状体と、この柱状体の周面に設けた複数の熱風吹き出し孔とを有することを特徴としている。
【００１０】
柱状体は、処理槽の底部に取り付けることができる。また、処理槽の傾斜角度は、攪拌効率などを考慮して実験等によって適宜に決定することができるが、１０〜３０度程度がよい。そして、処理槽は、地上に固定的に配置してもよく、車両などの台車に搭載し、被処理物を搬送しながら攪拌するようにしてもよい。
【００１１】
【作用】
上記のごとく構成した本発明は、開口を斜め上方に向けた処理槽を一方向（正方向）に回転すると、処理槽の内面に螺旋状に設けたブレードが被処理物を処理槽の奥の方に移動させるようにしながら軸方向に攪拌するとともに、被処理物を掬うようにある高さまで持ち上げる。そして、ブレードがある高さになると、掬われた被処理物は自重によりばらまかれるように落下する。したがって、生ごみのような被処理物を効率よく攪拌することができる。また、例えば生ゴミの醗酵処理装置に適用した場合、生ゴミと醗酵菌との混合が良好に行なえるばかりでなく、処理槽内に熱風や空気を吹き込むことによって、被処理物の醗酵時間や乾燥時間を大幅に短縮することができる。
【００１２】
また、処理が終了して処理槽を他方向（逆方向）に回転させると、被処理物は、螺旋状に設けたブレードに案内されて処理槽の開口側に搬送され、開口から外部に排出される。なお、被処理物は、処理槽の一端部に形成した前記開口から投入してもよいし、処理槽の周面に開閉可能な蓋を有する投入口を別途設け、この投入口から投入してもよい。そして、本発明においては、処理槽を傾斜させて支持するとともに、ブレードによって被処理物を底部の方に移動させるように攪拌するため、被処理物の排出する開口を有していたとしても、処理槽の容積に対する被処理物の投入量を比較的多くすることが可能で、攪拌処理の効率を向上することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る攪拌装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳説する。図１は、本発明の実施の形態に係る攪拌装置の一部を切り欠いた正面図であって、醗酵乾燥装置に利用した例を示したものである。
【００１４】
図１において、攪拌装置１０は、処理槽１２が台車としての車両の荷台１４上に配設してある。処理槽１２は、鋼などの金属によって構成してあり、一端側に排出口となる開口１６が設けられた壺形状に形成してある。そして、処理槽１２は、開口１６が車両の後方に向けて配置してあるとともに、開口１６側を上方に、底部１７側を下方にして１０〜３０度程度傾斜させた状態に支持してある。
【００１５】
すなわち、処理槽１２は、開口１６を車両後方斜め上方に向けた状態で荷台１４の上に配置され、車両の前方側となる底部１７側が底部１７に突設した支持軸２０に設けた軸受１８を介して、荷台１４に固設したサポート２２に回転自在に支持してあるとともに、開口１６よりやや底部側の外周面に設けたガイドリング２４が、荷台１４に設けた支持架台２６に取り付けた複数（例えば２つ）の支持ローラ２８に支持されている。そして、処理槽１２の内周面には、生ゴミなどの被処理物３１を攪拌、排出するための２条の螺旋状攪拌・排出ブレード３０、３０が処理槽１２の軸心方向に設けてある。各ブレード３０、３０は、螺旋の方向が同じにされているとともに、処理槽１２の軸心に対して１８０度間隔に配置してあって、後述するように処理槽１２が正方向に回転したときには、処理槽１２内に投入された被処理物３１を処理槽１２の底部１７側に移動させるようにしながら矢印３３のように攪拌し、処理槽１２が逆方向に回転したときには、被処理物３１を開口１６側に搬送するようになっている。
【００１６】
支持架台２６は、荷台１４の幅方向両側部に、車両後方斜め上方に向けて延在させた先端部を水平に折曲した一対のブラケット３２を有しており、これらのブラケット３２間に固定した取り付けベース３４を介して石油バーナ（燃焼器）３６が設けてある。石油バーナ３６は、高温気体（高温排気ガス）である熱風４０を吐出する吐出口３８が、石油バーナ３６とともに熱風供給手段を構成している熱風導入管４２の導入口に臨ませてある。また、吐出口３８と熱風導入管４２との間には、適宜の間隙３９が設けてあり、この間隙３９が空気供給口となっていて、吐出口３８から吹き出された熱風４０が周囲の新鮮空気４１を熱風導入管４２内に引き込むことができるようにしてある。
【００１７】
柱状体である熱風導入管４２は、先端が処理槽１２内に挿入されているとともに、基端部が処理槽１２の開口部に固定してあって、処理槽１２の軸心部、すなわち処理槽１２の回転中心部に、攪拌・排出ブレード３０との間に間隔４３を形成した状態で配置してあり、処理槽１２と一体に回転するようになっている。また、熱風導入管４２は、先端が盲蓋によって塞がれているとともに、周面に複数の熱風吹き出し孔４４が穿設してあって、周面から熱風４０を処理槽１２内に吹き出すことができるようにしてある。これらの吹き出し孔４４は、熱風導入管４２の先端側、すなわち処理槽１２の奥の方が開口１６側より数が多くなっており、被処理物３１の量が多い処理槽１２の奥の方により多くの熱風４０を供給できるようにしてある。さらに、熱風導入管４２の基端部周囲には、案内板４６が設けてある。この案内板４６は、攪拌・排出ブレード３０またはこのブレード３０とは別に設けた螺旋状の補助ブレードによって構成され、処理槽１２の軸心側が開口１６側に向けて傾斜させてあって、開口１６から排出される処理槽１２内の気体を熱風導入管４２の基端部に導くようにしてある。
【００１８】
一方、開口１６の下方には、製品受４８が配置してあり、開口１６から排出された製品（被処理物３１）を受けてホッパ５０に投入できるようにしてある。また、処理槽１２の底部１７の周囲には、駆動チェーン５２が巻掛けてあり、この駆動チェーン５２が図示しない油圧モータなどの回転駆動手段により駆動され、処理槽１２を回転させるようになっている。そして、処理槽１２の底部１７に設けた支持軸２０の軸心部には、先端を処理槽１２内の被処理物３１中に挿入した温度センサ５４が支持軸２０と相対回転可能に取り付けてあり、被処理物３１の温度を検出できるようにしてある。この温度センサ５４の検出信号は、図２に示したように、コントローラの比較部５６に入力するようになっている。
【００１９】
比較部５６には、温度設定器５８と、石油バーナ３６を制御しているバーナ制御部６０とが接続してあり、温度設定器５８から基準温度信号を受け、この基準温度信号と温度センサ５４の検出信号とを比較し、比較結果をバーナ制御部６０に出力する。温度設定器５８は、醗酵処理温度設定部６２と乾燥処理温度設定部６４と切替え回路６６とから構成してある。この切替え回路６６は、シーケンス制御部６８の出力信号によって切り替えられ、醗酵処理温度設定部６２または乾燥処理温度設定部６４のいずれかを比較部５６に接続し、これらに設定された温度に相当する信号を比較部５６に基準信号として与える。そして、シーケンス制御部６８は、装置の起動、停止や自動運転または手動運転の運転モード等を選択できる操作部７０から制御開始信号を受けるようになっている。この操作部７０は、さらに処理槽１２を回転駆動する駆動モータ７２を制御するモータ制御部７４とバーナ制御部６０とに接続してあり、これらに起動、停止等の信号を与えることができるようにしてある。
【００２０】
上記のごとく構成した実施形態の作用は、次のとおりである。
まず、温度設定器５８の醗酵処理温度設定部６２と乾燥処理温度設定部６４とに制御目標温度を設定し、開口１６より生ゴミ等の被処理物３１と醗酵菌とを処理槽１２内に投入するとともに、シーケンス制御部６８に処理時間等を設定する。醗酵処理温度設定部６２に設定される温度は、例えば下限が４０°Ｃ、上限が６０°Ｃであり、乾燥処理温度設定部６４に設定される温度は、例えば下限が６０°Ｃ、上限が８０°Ｃである。また、シーケンス制御部６８に設定される処理時間は、例えば醗酵処理が１時間、乾燥処理が２時間であり、この処理時間は被処理物３１の投入量などによって異なる。なお、被処理物３１を処理槽１２に投入する際の被測定物１６の水分含有率が高い場合、おが屑などの水分調整剤を添加し、被処理物３１の水分含有率を５０重量％程度に水分調整することが望ましい。
【００２１】
所定の初期設定が終了して自動運転が選択され、操作部７０から運転開始の図示しないボタンを押下すると、運転開始信号がシーケンス制御部６８とバーナ制御部６０とモータ制御部７４とに与えられる。バーナ制御部６０は石油バーナ３６を点火し、２０００°Ｃ程度の高温排気ガスからなる熱風４０を、熱風導入管４２を介して処理槽１２内に吹き込み、モータ制御部７４が駆動モータ７２を駆動して処理槽１２を正方向に回転する。処理槽１２が正方向に回転すると、被処理物３１は、攪拌・排出ブレード３０によって処理槽１２の底部１７側に送られるように軸方向に攪拌されるとともに、掬われて上方に持ち上げられ、ばらまかれるように落下する。
【００２２】
石油バーナ３６から吐出された熱風４０は、熱風導入管４２に入る際に、熱風導入管４２との間隙から周囲の新鮮空気４１を熱風導入管４２内に引き込み、石油バーナ３６が吐出した高温排気ガスと新鮮空気４１との混合したものとなり、熱風導入管４２の吹き出し孔４４から処理槽１２内に吹き出される。処理槽１２内に導入された熱風４０は、処理槽１２の下方において攪拌されている被処理物３１と、ブレード３０によって掬われ、上方から落下する被処理物３１と接触し、被処理物３１の醗酵に必要な酸素を供給して醗酵を促進し、また被処理物３１を乾燥させる。そして、醗酵や蒸発により被処理物３１から生じたガスは、開口１６から排出される際、処理槽１２に供給された熱風４０とともに案内板４６によって熱風導入管４２の基端部の方向に導かれ、無臭化される。すなわち、熱風導入管４２の基端部は、石油バーナ３６から吐出された高温排気ガスによって５００°Ｃ以上の高温となっているため、この基端部に接触した処理槽１２内のガスを燃焼または分解して無臭化する。なお、熱風導入管４２から吹き出す熱風４０の温度は、有機物の炭化温度が２５０°Ｃ程度であるので、新鮮空気の引き込み量などを調整して２００°Ｃ程度の炭化温度以下にすることが望ましい。
【００２３】
コントローラの比較部５６には、運転が開始されると、温度設定器５８の醗酵処理温度設定部６２から基準温度信号が入力してくとともに、温度センサ５４の検出信号が入力する。そして、比較部５６は、温度設定器５８からの基準信号と温度センサ５４の検出信号とを比較し、比較結果をバーナ制御部６０に入力する。バーナ制御部６０は、温度センサ５４の検出温度が基準値より低い場合、石油バーナ３６の火力を高め、検出温度が基準値より高い場合、石油バーナ３６の火力を低下させる。一方、シーケンス制御部６８は、所定の醗酵処理時間が経過すると、温度設定器５８の切替え回路６６に切替え信号を送り、乾燥処理温度設定部６４を比較部５６に接続する。そして、バーナ制御部６０は、醗酵処理時と同様に、比較部５６の出力信号に基づいて石油バーナ３６を制御する。
【００２４】
所定の乾燥処理時間が経過すると、シーケンス制御部６８は、バーナ制御部６０にバーナ停止信号を出力するとともに、モータ制御部７４に逆転信号を出力する。モータ制御部７４は、シーケンス制御部６８からの逆転信号を受けると駆動モータ７２を介して処理槽１２を逆方向に回転する。これにより、醗酵、乾燥が終了し、水分含有率が１０重量％程度の製品（飼料または肥料）となった処理槽１２内の被処理物３１は、ブレード３０に案内されて開口１６側に搬送され、開口１６から製品受４８に排出され、ホッパ５０に投入される。製品の排出に必要な予め定めた時間が経過すると、シーケンス制御部６８は、モータ制御部７４にモータ停止信号を出力して処理槽１２の回転を停止させる。
【００２５】
このように、実施の形態においては、内面に螺旋状の攪拌・排出ブレード３０を設けた処理槽１２の軸心部に柱状体となる熱風導入管４２を設けたことにより、処理槽１２内の被処理物３１がブレード３０によって掬い上げられてばらまかれるように落下するため、効率よく攪拌することができる。
【００２６】
さらに、処理槽１２は、内面に螺旋状の攪拌・排出ブレード３０を有するとともに、一端側に被処理物３１を排出するための開口１６を設け、開口１６側を上にして処理槽１２を傾斜させて支持したことにより、処理槽１２の回転方向を変えるだけで処理槽１２内の被処理物３１の攪拌と排出とを容易に行え、装置の簡素化とコストの削減を図ることができる。また、実施の形態においては、処理槽１２を傾斜させたことにより、開口１６を有するにもかかわらず処理槽１２の容積に比して被処理物３１の投入量を多くでき、攪拌処理の効率が向上する。
【００２７】
また、実施形態においては、攪拌装置１０の処理槽１２を車両の荷台１４に搭載して移動式にするとともに、処理槽１２内に熱風を供給する石油バーナ３６を荷台１４に設けたことにより、生ゴミ等の被処理物３１の発生源に容易に攪拌装置１０を搬入し、被処理物３１を処理しつつ移動することができるため、用途の拡大や装置の稼働率の低下を防ぐことができ、処理コストの低減が図れる。
【００２８】
なお、前記実施の形態においては、熱風導入管４２の先端面を盲蓋によって栓をした場合について説明したが、先端面に適宜の大きさと数の小孔を設けてもよい。そして、前記実施の形態においては、処理槽１２を回転駆動する駆動手段として油圧モータを使用した場合について説明したが、電動モータ等の他の駆動手段を採用してもよい。さらに、前記実施形態においては、車両に搭載した場合について説明したが、有機物処理場などに固定的に設置してもよい。また、前記実施の形態においては、処理槽１２が壺形である場合について説明したが、処理槽１２の形状は、円筒状などでもよく、実施の形態に限定されないことは勿論である。
【００２９】
図３は、第２実施形態の要部を示したものである。本実施形態の処理槽１２は、熱風導入管４２が開口１６の反対側である処理槽１２の底部１７の中心部に取り付けられ、先端が処理槽１２の内部に挿入されている。この熱風導入管４２は、周面に例えばアルミナ繊維やジルコニア繊維または軽量キャスタブルなどから構成した耐火性の断熱材８０が設けてあり、被処理物３１が直接熱風導入管４２に接触した場合であっても、被処理物３１が炭化したりしないようにしてある。そして、熱風導入管４２は、処理槽１２に挿入した部分の周面に熱風吹き出し孔４４が複数形成してあるとともに、先端面が盲蓋によって封止してある。
【００３０】
さらに、熱風導入管４２を貫通させた処理槽１２の底面の周囲には、円筒状の支持軸８０が設けてあり、この支持軸８２が軸受１８を介してサポート２２に回転自在に支持されている。そして、熱風導入管４２の処理槽１２からの突出端部には、石油バーナ３６の吐出口３８が配置してあり、この吐出口３８が吐出した熱風４０を処理槽１２内に吹き出すことができるようにしてある。また、本実施形態の場合、図３に図示しない温度センサ５４は、開口１６側から被処理物３１内に挿入するようにしてある。なお、他の構成は、前記実施形態とほぼ同様である。
【００３２】
なお、熱風導入管４２は、吹き出し孔４４の口径を小さくしたり、吹き出し孔４４に金網を装着し、乾燥した被処理物３１が吹き出し孔４４から熱風導入管４２内に入る量を減少させたり、侵入しないようにしてもよい。また、必要に応じて開口１６に電気等によって赤熱されるメッシュを配置し、開口１６から排出されるガスの燃焼、分解をし、排出ガスの無臭化をしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、処理槽の内面に設けた螺旋状のブレードが、被処理物を処理槽の奥の方に移動させるようにしながら軸方向に攪拌し、また被処理物を掬うようにある高さまで持ち上げてばらまくように落下させるため、効率よく攪拌することができる。
【００３４】
そして、本発明においては、処理槽を傾斜させて支持しているため、被処理物を排出する開口を有していたとしても、処理槽の容積に比して被処理物の投入量を比較的多くすることが可能で、攪拌処理の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る攪拌装置を用いた醗酵乾燥装置の一部を切り欠いた説明図である。
【図２】実施の形態に係る醗酵乾燥装置の構成ブロック図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る攪拌装置の一部を切り欠いた説明図である。
【符号の説明】
１０攪拌装置
１２処理槽
１４車両荷台
１６排出口（開口）
３０攪拌・排出ブレード
３１被処理物
３６石油バーナ
３９空気供給口（間隙）
４０熱風
４１新鮮空気
４２柱状体（熱風導入管）
４４熱風吹き出し孔
４６案内板
８０断熱材

Claims

一端部に被処理物を排出する開口を有し、この開口側を上方にして傾斜させられ、かつ回転自在に支持された処理槽と、前記処理槽の内面に軸方向に設けられ、前記被処理物を攪拌する螺旋状のブレードと、前記処理槽の軸心部に前記ブレードとの間に間隔を形成して配置した柱状体と、この柱状体の周面に設けた複数の熱風吹き出し孔とを有することを特徴とする攪拌装置。
前記柱状体は、前記処理槽の底部に取り付けてあることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。