JP4988991B2 - 小型試験装置 - Google Patents
小型試験装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4988991B2 JP4988991B2 JP2001053337A JP2001053337A JP4988991B2 JP 4988991 B2 JP4988991 B2 JP 4988991B2 JP 2001053337 A JP2001053337 A JP 2001053337A JP 2001053337 A JP2001053337 A JP 2001053337A JP 4988991 B2 JP4988991 B2 JP 4988991B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- reaction vessel
- gas
- test apparatus
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse
Landscapes
- Fertilizers (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、植物や家畜糞等のコンポスト化の過程を試験するための小型試験装置に関し、例えば大型のコンポスト化プラント等におけるコンポスト化過程を自在にシミュレーションすることができる小型試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型のコンポスト化プラントにおけるコンポスト化過程をシミュレーションするためには、コンポスト原料の中心部分における温度変化等を再現する必要がある。少量のコンポスト原料により大型のコンポスト化装置と同様の発酵過程を再現するためには、その熱容量の小ささのため、環境より意図しない放熱や吸熱が起こり、細菌相が変わってしまい再現性に問題があった。これを解決するために、小型の反応容器にコンポスト原料を収容し、この反応容器を擬似的に断熱して、反応容器内におけるコンポスト化の過程を再現する小型試験装置が存在する。
【０００３】
この種の小型試験装置では、反応容器を温度調節用の水槽に浸漬する構造を有し、水槽に満たした水の温度を反応容器内部に設けた温度計の指標値に近づける制御を行う。これにより、反応容器が周囲から擬似的に断熱され、反応容器では、大型のコンポスト化プラントにおけるコンポスト化過程と同様のコンポスト化過程が進行するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記小型試験装置では、熱容量が大きな熱媒体を使用しているため、擬似断熱効果を達成できるだけであり、コンポスト化プラント等におけるコンポスト化過程を様々な温度条件下でシミュレーションすることができない。
【０００５】
また、上記小型試験装置では、擬似断熱の試験に際して反応容器に供給する空気の状態に配慮がされていないため、空気の供給に起因する外乱の影響を把握することができない。
【０００６】
この発明課題は、コンポスト化過程を様々な温度条件下でシミュレーションすることができる小型試験装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の小型試験装置は、発酵体を収容する反応容器と、この反応容器を気体層を隔てて収容する温度調節用の外側容器とを備える小型試験装置であって、反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる温度追従手段と、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した時刻に反応容器中の発酵体の温度を所定の温度に保持する温度保持手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記小型試験装置では、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させるだけでなく、温度保持手段が、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した時刻に反応容器中の発酵体の温度を所定の温度に保持するので、反応容器中の発酵体の温度を一定時間だけ所定の温度に保持する定値制御試験を行ったり、このような定値制御後に温度追従手段を利用して擬似断熱試験を行うことができる。
【０００９】
また、請求項２記載の小型試験装置は、発酵体を収容する反応容器と、この反応容器を気体層を隔てて収容する温度調節用の外側容器とを備える小型試験装置であって、反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる温度追従手段と、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した第１時刻から第２時刻の間に、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に徐々に変化させる温度強制手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記小型試験装置では、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させるだけでなく、温度強制手段が、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した第１時刻から第２時刻の間に、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に徐々に変化させるので、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に所望の曲線で連続的に変化させることができる。つまり、温度追従手段を利用して擬似断熱試験を行った際の温度変化曲線を利用して、再現性を試験したり、発酵量や発酵生物を最適化する温度パターンを決定することができる。
【００１１】
また、請求項３記載の小型試験装置は、発酵体を収容する反応容器と、この反応容器を気体層を隔てて収容する温度調節用の外側容器とを備える小型試験装置であって、反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる温度追従手段と、反応容器に気体を供給する気体供給手段と、気体の温度、成分、及び流量の少なくとも１つを調節する気体供給調節手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記小型試験装置では、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる擬似断熱試験に際して、反応容器に供給する気体の温度、成分、及び流量の少なくとも１つを調節することができるので、反応容器に供給する気体の条件を様々に変化させて、発酵量や発酵生物を最適化する気体条件を決定することができる。
【００１３】
また、請求項４記載の小型試験装置では、気体供給調節手段を制御して、反応容器中の発酵体の温度に従って反応容器に供給する気体の温度を逐次変化させる気体温度追従手段を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
上記小型試験装置では、擬似断熱試験に際して、反応容器に供給する気体による熱的外乱を低減して、より実際のコンポスト化プラント等に近い条件を設定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る小型試験装置について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は、実施形態の小型試験装置の全体構造を説明するブロック図である。この小型試験装置は、反応容器１１及び外側容器１３による二重構造となっている試験装置本体１０と、試験装置本体１０の重量を計測する電子天秤２０と、反応容器１１の内部温度を計測する第１温度計３０と、外側容器１３の外周に設けたヒータ１３ａに適宜通電して外側容器１３を加熱するヒータ駆動装置４０と、外側容器１３自体の温度を計測する第２温度計５０と、反応容器１１に空気等を含むガスを供給するガス源６０と、反応容器１１から出るガスを分析するガス分析装置７０と、小型試験装置全体を統括的に制御する主制御装置９０とを備える。なお上記のうち、ヒータ駆動装置４０と主制御装置９０は、温度制御回路を構成する。
【００１７】
試験装置本体１０は、反応容器１１内部にふすまや家畜糞といった発酵物質ＣＯを収容する。反応容器１１には、下部に入口部１９ａが設けられており、ガス源６０から酸素、水分等を含む空気であるガスが供給される。発酵物質ＣＯから発生し或いはこれを通過したガスは、反応容器１１上部の出口部１９ｂを経てガス分析装置７０に導入される。なお、反応容器１１は、熱的な緩衝材として機能する空気層ＡＲを介して外側容器１３に収容される。この場合、反応容器１１と外側容器１３の間を空気層ＡＲとしているが、この空間に空気以外の各種気体を収容しても同様の効果を得ることができる。
【００１８】
電子天秤２０は、試験装置本体１０の質量を計測することができ、反応容器１１中における発酵物質ＣＯの質量や、発酵物質ＣＯのコンポスト化に伴う質量変化を精密に逐次検出することができ、その結果をデジタルデータとして主制御装置９０に出力する。
【００１９】
第１温度計３０は、測温抵抗体等の感熱素子からなり、温度計駆動装置３２に駆動されて反応容器１１の内部、すなわち発酵物質ＣＯの温度を精密に逐次検出することができ、その結果をデジタルデータとして主制御装置９０に出力する。
【００２０】
ヒータ駆動装置４０は、外側容器１３の外周に設けたヒータ１３ａに供給する電力を調節することができ、ヒータ１３ａによって外側容器１３全体を適当に加熱させることができる。
【００２１】
第２温度計５０は、測温抵抗体等の感熱素子からなり、温度計駆動装置５２に駆動されて外側容器１３自体、すなわち外側容器１３を構成する壁体の温度を精密に逐次検出することができ、その結果をデジタルデータとして主制御装置９０に出力する。
【００２２】
ガス源６０は、図示を省略するが、空気を圧縮供給するコンプレサと、コンプレサからの空気の供給量を調節する流量計と、コンプレサからの空気の温度を調節する温度調節素子とを備える。なお、ガス源６０には、成分添加装置６２が接続されており、反応容器１１の入口部１９ａに供給する空気に酸素、水蒸気、二酸化炭素等を適宜添加することができる。
【００２３】
ガス分析装置７０は、図示を省略するが、アンモニア、水蒸気等のトラップ、酸素センサ等を備え、反応容器１１の出口部１９ｂから排出されるガスの成分や量を分析することができ、その結果をデジタルデータとして主制御装置９０に出力する。
【００２４】
主制御装置９０は、コンピュータ等からなり、電子天秤２０、第１温度計３０、第２温度計５０、ガス分析装置７０等から計測結果をデジタルデータとして受信し、その結果を経時変化として保存したり、統計的に分析することができる。さらに、主制御装置９０は、第１温度計３０や第２温度計５０の計測結果をヒータ駆動装置４０の出力制御に活用することができる。
【００２５】
図２は、試験装置本体１０の詳細な構造を説明する側方断面図である。試験装置本体１０は、既述のように反応容器１１を外側容器１３に収容した二重槽となっている。
【００２６】
内側の反応容器１１は、ポリプロピレン等の樹脂材からなり、下部で窄まった円筒状の形状を有している。反応容器１１の下端に設けた空気導用の入口部１９ａは、チューブ１４に着脱自在に接続されており、このチューブ１４を介して、図１のガス源６０からの空気等が供給される。反応容器１１の上部は、アルミニュウムで形成された封止部材１５によって蓋がされており、ＯリングＯＬ1によって反応容器１１内の気密性が保たれている。この封止部材１５は、外部容器１３と熱的に結合されており、熱伝導率の高い材料で製作されているため、外部容器１３の温度に十分追随する。この封止部材１５には、反応容器１１内部の堆肥化空間ＣＳに延びる第１温度計３０が固定されており、堆肥化空間ＣＳの温度を計測することができる。また、封止部材１５には、堆肥化空間ＣＳのガスを採取する出口部１９ｂが形成されており、堆肥化空間ＣＳから排出されたガスを配管１５ｃを介して図１のガス分析装置７０に供給する。さらに、封止部材１５の中央部には、反応容器１１内の発酵物質を採取、観察等するためのサンプリング窓１５ａが設けられている。このサンプリング窓１５ａは、蓋部材１６によって開閉可能になっており、ＯリングＯＬ2によって反応容器１１内の気密性を保つことができる。反応容器１１内の底に近い部分には、発酵物質を収容する堆肥化空間ＣＳの底となる多孔の底板部材１７が固定されている。底板部材１７の下側空間は、ガス供給ポートＧＰとなっており、入口部１９ａから供給されたガスを一旦貯留する。ガス供給ポートＧＰに供給されたガスは、底板部材１７に設けた多数の通気口１７ａを介して堆肥化空間ＣＳに供給される。
【００２７】
外側容器１３は、円柱状の内部空間に反応容器１１を空気層ＡＲを介して収容している。外側容器１３の側壁は、ヒータ１３ａによって全体が被覆されている。外側容器１３の本体１３ｂは、アルミニュウム等の材料からなり、周囲のヒータ１３ａによって全体がほぼ均一に加熱される。本体１３ｂの側壁内部には、第２温度計５０が埋め込まれており、本体１３ｂの温度を計測することができる。本体１３ｂの底部には、開口１３ｃが形成されており、反応容器１１下端の突起である入口部１９ａが挿入されて外部に露出する。なお、開口１３ｃにはＯリングＯＬ3が埋め込まれており、外側容器１３の内部空間すなわち空気層ＡＲの気密性を保つ。外側容器１３の上端は、反応容器１１の蓋を兼ねる封止部材１５によって封止されている。さらに、反応容器１１全体は、本体１３ｂの下部から延びる支柱１８を介して図１の電子天秤２０に固定されている。
【００２８】
図２の試験装置本体１０を簡単化した熱系として考えると、発熱体である発酵物質を収容する堆肥化空間ＣＳと、反応容器１１と、空気層ＡＲと、外側容器１３の本体１３ｂと、熱源であるヒータ１３ａとを直列に接続したものと考えることができる。例えば、堆肥化空間ＣＳの温度を第１温度計３０で計測しつつ、第２温度計５０によって検出した本体１３ｂの温度が第１温度計３０の計測結果と等しくなるようにヒータ１３ａを駆動すれば、堆肥化空間ＣＳと本体１３ｂとの温度がほぼ等しくなり、熱的な均衡が保たれるので、堆肥化空間ＣＳから空気層ＡＲや外側容器１３への熱の流出や、外側容器１３から堆肥化空間ＣＳへの熱の流入がほとんど相殺され、反応容器１１が周囲から熱的に孤立する擬似断熱効果が得られる。この際、空気層ＡＲがバッファとなって反応容器１１が周囲温度の強い作用を受けることを防止することができる。すなわち、ヒータ１３ａの制御遅れやオーバーシュートによる熱の過剰な流入・流出が適度な時間遅れで作用する。これにより、反応容器１１の熱的な安定性を高め、擬似断熱効果の精度をより高めることができる。なお、本体１３ｂの肉厚をある程度厚くしているので、外側容器１３がある程度の熱容量を持つことになり、ヒータ１３ａによる不均一な加熱を回避することができる。また、ヒータ１３ａと第２温度計５０とを適度に離しているので、外側容器１３の本体１３ｂの温度をより正確に測定することができる。
【００２９】
一方、図２の試験装置本体１０では、反応容器１１と外側容器１３とを分離することができるので、反応容器１１を熱変形に比較的弱い材料で形成することができる。また、反応容器１１に発酵物質を充填した状態で別の装置にて事前に殺菌等の熱処理を施したり、反応容器１１を複数準備してこれらを交換しつつコンポスト化の試験を行うことができる。また、試験後に反応容器１１のみを洗浄したり、反応容器１１を発酵物質とともに廃棄することもできる。さらに、反応容器１１と外側容器１３が構造上分離しているので、反応容器１１とヒータ１３ａも分離され、漏電事故を未然に防止することができる。なお、反応容器１１に収容される発酵物質は水分を多量に含むものも多く、発酵過程でも水分を発生するので、反応容器１１と不可分にヒータ１３ａを設けた場合、漏電防止に配慮する必要が生じる。
【００３０】
特に反応容器１１をポリプロピレンで形成しているので、反応容器１１を別のオートクレーブ殺菌装置で殺菌処理することができ、装置内を無菌状態にしてから、実験を開始することができる。なお、上記のようなオートクレーブ殺菌が行えない場合、アルコール等を用いた殺菌が必要になるが、このような殺菌剤は外乱要素となる可能性がある。また、反応容器１１がポリプロピレン製であるので、金属材料で形成した場合のようにイオン（例えば銅イオンには殺菌効果があるといわれる）の流出がななく、反応系である発酵物質に影響を与える心配がない。さらに、金属容器と比較して不要な熱流が発生しにくく、擬似熱系の安定性をより高めることができる。
【００３１】
以下、図１の小型試験装置の動作を説明する。まず、反応容器１１の温度制御について説明する。
【００３２】
反応容器１１については、温度追従手段によって実現される温度追従モードと、温度保持手段によって実現される温度保持モードと、温度強制手段によって実現される温度強制モードとを含む３つのモードで温度調節が行われる。これらの動作モードは、主制御装置９０にプログラムされており、オペレータの指示に従い、これらモードを単独で或いは適宜組み合わせて反応容器１１の温度管理を行うことができる。反応容器１１の温度管理に際して、主制御装置９０は、第１及び第２温度計３０、５０の計測結果に基づいてヒータ駆動装置４０を制御し、ヒータ１３ａによる外側容器１３の加熱量を制御する。
【００３３】
上記温度制御において、温度追従モードでは、反応容器１１中の発酵物質ＣＯ温度計測結果に従って外側容器１３の温度を逐次変化させる。具体的には、ヒータ１３ａの通電量をＰＩＤ制御等の手法を利用して調節し、第２温度計５０の計測値を第１温度計３０の計測値（変動する目標値）に一致させる。
【００３４】
温度保持モードでは、予め指定した時刻に反応容器１１中の発酵物質ＣＯの温度を所望の温度値に保持する。具体的には、ヒータ１３ａの通電量をＰＩＤ制御等の手法を利用して調節し、第１温度計３０の計測値を一定の目標値に一致させる。この場合、第２温度計５０の計測値は、第１温度計３０の計測値よりもある程度小さくなり、反応容器１１で発生した熱が外側容器１３に流出することになる。
【００３５】
温度強制モードでは、予め指定した時刻ｔ1から時刻ｔ2までの間に、反応容器１１中の発酵物質ＣＯの温度を温度Ｔ1から温度Ｔ2に徐々に変化させる。具体的には、第１温度計３０の計測値が所望の曲線を描くように、ＰＩＤ制御等の手法を利用してヒータ１３ａの通電量を調節する。なお、外側容器１３の温度に対応する第２温度計５０の計測値が所望の曲線を描くようにヒータ１３ａの通電量を調節することもできる。この場合、厳密には反応容器１１の温度を制御することはできない。
【００３６】
以上のような温度管理により、図１の小型試験装置を用いて以下に例示するような各種条件で実験を行うことができる。
【００３７】
まず、実験の再現性を確保するため、温度保持モードで反応容器１１を一定時間一定の温度に保ち、その後、温度追従モードで反応容器１１を擬似断熱して発酵物質ＣＯの温度を自然に上昇させる。この場合、サンプルである発酵物質ＣＯを一定温度に保った後、発酵物質ＣＯの温度変化に伴って外側容器１３の温度を逐次変化させる。このように、擬似断熱の前工程として温度を一定にする定値制御工程を設けることにより、発酵物質ＣＯの発酵過程における初期条件をほぼ一致させることができ、再現性の高い実験が可能になる。
【００３８】
図３（ａ）は、上記の温度制御を概念的に説明するグラフであり、横軸は時間、縦軸は温度を示す。グラフからも明らかなように、時刻ｔ0まで反応容器１１中の発酵物質ＣＯの温度をＴ0に保持する。その後、反応容器１１を擬似断熱して、反応容器１１を自然な温度上昇に任せる。
【００３９】
別の実験として、予め温度追従モードで反応容器１１を擬似断熱して発酵物質ＣＯの温度を自然に上昇させ、その際の温度履歴を記憶しておく。次に、反応容器１１中の発酵物質ＣＯを交換するなどして、温度強制モードで反応容器１１の温度を調節する。この場合、温度追従モードで反応容器１１を擬似断熱した際の温度履歴に一致するように反応容器１１の温度を強制的に変化させる。このような実験では、当初の擬似断熱試験の再現性を確認することができる。
【００４０】
さらに別の実験として、予め温度追従モードで反応容器１１を擬似断熱して発酵物質ＣＯの温度を自然に上昇させ、その際の温度履歴を記憶しておく。このような温度履歴を温度的、時間的に変形した変形パターンをオペレータ側で設定し、この変形パターンに基づいて反応容器１１の温度を強制的に調節する。このような実験では、発酵物質ＣＯの発酵パターンの最適化や発酵生成物の最適化を図る各種シミュレーションが可能になり、多様な実験結果を収集することが可能になる。
【００４１】
図３（ｂ）は、上記の温度制御を概念的に説明するグラフである。時刻ｔ1に温度Ｔ1であった反応容器１１中の発酵物質ＣＯの温度を、徐々に上昇させて時刻ｔ2に温度Ｔ2としている。なお、一点鎖線は、予め行った擬似断熱試験の温度履歴を示しており、実線の変形パターンでは、擬似断熱の場合の温度変化に対してΔＴだけ発酵物質ＣＯの温度を上昇させた条件で試験を行っている。
【００４２】
さらに別の実験として、実際のコンポスト化プラントの外界条件等を考慮して任意の温度上昇パターンを設定し、この温度上昇パターンに基づいて反応容器１１の温度を強制的に調節することもできる。このような実験では、実プラントの環境条件を考慮したシミュレーションが可能になる。
【００４３】
以下、反応容器１１へのガス供給の制御について説明する。反応容器１１に供給されるガスの温度や流量は、ガス源６０や成分添加装置６２の制御によって適宜調節される。例えば、反応容器１１に供給する空気等に含まれる水分量を調節するとともに、ガス分析装置７０で排気ガス中の水分量を計測することにより、発酵物質ＣＯから発生した水分を計測することができる。同様にして、酸素の吸収量、アンモニアの発生量等を監視することができる。反応容器１１に供給するガスは、パルス状に増減させることができる。これにより、実際のコンポスト化プラント等で外気を定期的に供給して換気を行う場合のシミュレーションが可能になる。
【００４４】
反応容器１１に供給するガスの温度は、気体温度追従手段によって実現される気体温度追従モードと、気体温度保持手段によって実現される気体温度保持モードと、気体温度強制手段によって実現される気体温度強制モードとを含む３つのモードで管理される。これらの動作モードは、主制御装置９０にプログラムされており、オペレータの指示に従い、これらモードを単独で或いは適宜組み合わせて反応容器１１の温度管理を行うことができる。
【００４５】
気体温度追従モードでは、反応容器１１中の発酵物質ＣＯ温度計測結果に従って反応容器１１に供給するガスの温度を逐次変化させる。また、気体温度保持モードでは、予め指定した時刻、期間において反応容器１１に供給するガスの温度を所望の温度値に保持する。さらに、気体温度強制モードでは、予め指定した時刻ｔ1から時刻ｔ2までの間に、反応容器１１に供給するガスの温度を温度Ｔ1から温度Ｔ2に徐々に所望の率で変化させる。
【００４６】
以上の気体温度追従モードでは、熱の漏洩が無くなり擬似断熱の効果を高めることができる。これにより、反応容器１１内における熱収支を正確に測定することができる。また、気体温度保持モードや気体温度強制モードでは、供給ガスの温度を一定値にしたり所望の温度に時事刻々変化させることができるので、実際のコンポスト化プラント等の外気条件等を考慮して任意の温度上昇パターンを設定することができる。このような実験では、実プラント等の環境条件を考慮したシミュレーションが可能になる。
【００４７】
以上、実施の形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、外側容器１３の温度を調節するため、ヒータ１３ａとともにペルチエ素子やウォータジャケットを外側容器１３の周囲に設けることができる。この場合、外側容器１３のさらに自在な温度調節が可能になり、反応容器１１を自在に温度制御することができる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の小型試験装置によれば、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させるだけでなく、温度保持手段が、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した時刻に反応容器中の発酵体の温度を所定の温度に保持するので、反応容器中の発酵体の温度を一定時間だけ所定の温度に保持する定値制御試験を行ったり、このような定値制御後に温度追従手段を利用して擬似断熱試験を行うことができる。
【００４９】
また、請求項２記載の小型試験装置によれば、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させるだけでなく、温度強制手段が、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した第１時刻から第２時刻の間に、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に徐々に変化させるので、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に所望の曲線で連続的に変化させることができる。つまり、温度追従手段を利用して擬似断熱試験を行った際の温度変化曲線を利用して、再現性を試験したり、発酵量や発酵生物を最適化する温度パターンを決定することができる。
【００５０】
また、請求項３記載の小型試験装置によれば、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる擬似断熱試験に際して、反応容器に供給する気体の温度、成分、及び流量の少なくとも１つを調節することができるので、反応容器に供給する気体の条件を様々に変化させて、発酵量や発酵生物を最適化する気体条件を決定することができる。
【００５１】
また、請求項４記載の小型試験装置によれば、擬似断熱試験に際して、反応容器に供給する気体による熱的外乱を低減して、より実際のコンポスト化プラント等に近い条件を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る小型試験装置の全体構造を説明する図である。
【図２】図１の小型試験装置を構成する試験装置本体の詳細な構造を説明する図である。
【図３】図１の小型試験装置を用いた温度制御の例を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 試験装置本体
１１ 反応容器
１３ 外側容器
１３ａ ヒータ
１３ｂ 本体
１５ 封止部材
１５ａ サンプリング窓
１７ 底板部材
１９ａ 入口部
１９ｂ 出口部
２０ 電子天秤
３０ 第１温度計
３２ 温度計駆動装置
４０ ヒータ駆動装置
５０ 第２温度計
５２ 温度計駆動装置
６０ ガス源
６２ 成分添加装置
７０ ガス分析装置
９０ 主制御装置
ＡＲ 空気層
ＣＯ 発酵物質
【発明の属する技術分野】
この発明は、植物や家畜糞等のコンポスト化の過程を試験するための小型試験装置に関し、例えば大型のコンポスト化プラント等におけるコンポスト化過程を自在にシミュレーションすることができる小型試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型のコンポスト化プラントにおけるコンポスト化過程をシミュレーションするためには、コンポスト原料の中心部分における温度変化等を再現する必要がある。少量のコンポスト原料により大型のコンポスト化装置と同様の発酵過程を再現するためには、その熱容量の小ささのため、環境より意図しない放熱や吸熱が起こり、細菌相が変わってしまい再現性に問題があった。これを解決するために、小型の反応容器にコンポスト原料を収容し、この反応容器を擬似的に断熱して、反応容器内におけるコンポスト化の過程を再現する小型試験装置が存在する。
【０００３】
この種の小型試験装置では、反応容器を温度調節用の水槽に浸漬する構造を有し、水槽に満たした水の温度を反応容器内部に設けた温度計の指標値に近づける制御を行う。これにより、反応容器が周囲から擬似的に断熱され、反応容器では、大型のコンポスト化プラントにおけるコンポスト化過程と同様のコンポスト化過程が進行するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記小型試験装置では、熱容量が大きな熱媒体を使用しているため、擬似断熱効果を達成できるだけであり、コンポスト化プラント等におけるコンポスト化過程を様々な温度条件下でシミュレーションすることができない。
【０００５】
また、上記小型試験装置では、擬似断熱の試験に際して反応容器に供給する空気の状態に配慮がされていないため、空気の供給に起因する外乱の影響を把握することができない。
【０００６】
この発明課題は、コンポスト化過程を様々な温度条件下でシミュレーションすることができる小型試験装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の小型試験装置は、発酵体を収容する反応容器と、この反応容器を気体層を隔てて収容する温度調節用の外側容器とを備える小型試験装置であって、反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる温度追従手段と、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した時刻に反応容器中の発酵体の温度を所定の温度に保持する温度保持手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記小型試験装置では、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させるだけでなく、温度保持手段が、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した時刻に反応容器中の発酵体の温度を所定の温度に保持するので、反応容器中の発酵体の温度を一定時間だけ所定の温度に保持する定値制御試験を行ったり、このような定値制御後に温度追従手段を利用して擬似断熱試験を行うことができる。
【０００９】
また、請求項２記載の小型試験装置は、発酵体を収容する反応容器と、この反応容器を気体層を隔てて収容する温度調節用の外側容器とを備える小型試験装置であって、反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる温度追従手段と、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した第１時刻から第２時刻の間に、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に徐々に変化させる温度強制手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記小型試験装置では、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させるだけでなく、温度強制手段が、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した第１時刻から第２時刻の間に、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に徐々に変化させるので、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に所望の曲線で連続的に変化させることができる。つまり、温度追従手段を利用して擬似断熱試験を行った際の温度変化曲線を利用して、再現性を試験したり、発酵量や発酵生物を最適化する温度パターンを決定することができる。
【００１１】
また、請求項３記載の小型試験装置は、発酵体を収容する反応容器と、この反応容器を気体層を隔てて収容する温度調節用の外側容器とを備える小型試験装置であって、反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる温度追従手段と、反応容器に気体を供給する気体供給手段と、気体の温度、成分、及び流量の少なくとも１つを調節する気体供給調節手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記小型試験装置では、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる擬似断熱試験に際して、反応容器に供給する気体の温度、成分、及び流量の少なくとも１つを調節することができるので、反応容器に供給する気体の条件を様々に変化させて、発酵量や発酵生物を最適化する気体条件を決定することができる。
【００１３】
また、請求項４記載の小型試験装置では、気体供給調節手段を制御して、反応容器中の発酵体の温度に従って反応容器に供給する気体の温度を逐次変化させる気体温度追従手段を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
上記小型試験装置では、擬似断熱試験に際して、反応容器に供給する気体による熱的外乱を低減して、より実際のコンポスト化プラント等に近い条件を設定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る小型試験装置について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は、実施形態の小型試験装置の全体構造を説明するブロック図である。この小型試験装置は、反応容器１１及び外側容器１３による二重構造となっている試験装置本体１０と、試験装置本体１０の重量を計測する電子天秤２０と、反応容器１１の内部温度を計測する第１温度計３０と、外側容器１３の外周に設けたヒータ１３ａに適宜通電して外側容器１３を加熱するヒータ駆動装置４０と、外側容器１３自体の温度を計測する第２温度計５０と、反応容器１１に空気等を含むガスを供給するガス源６０と、反応容器１１から出るガスを分析するガス分析装置７０と、小型試験装置全体を統括的に制御する主制御装置９０とを備える。なお上記のうち、ヒータ駆動装置４０と主制御装置９０は、温度制御回路を構成する。
【００１７】
試験装置本体１０は、反応容器１１内部にふすまや家畜糞といった発酵物質ＣＯを収容する。反応容器１１には、下部に入口部１９ａが設けられており、ガス源６０から酸素、水分等を含む空気であるガスが供給される。発酵物質ＣＯから発生し或いはこれを通過したガスは、反応容器１１上部の出口部１９ｂを経てガス分析装置７０に導入される。なお、反応容器１１は、熱的な緩衝材として機能する空気層ＡＲを介して外側容器１３に収容される。この場合、反応容器１１と外側容器１３の間を空気層ＡＲとしているが、この空間に空気以外の各種気体を収容しても同様の効果を得ることができる。
【００１８】
電子天秤２０は、試験装置本体１０の質量を計測することができ、反応容器１１中における発酵物質ＣＯの質量や、発酵物質ＣＯのコンポスト化に伴う質量変化を精密に逐次検出することができ、その結果をデジタルデータとして主制御装置９０に出力する。
【００１９】
第１温度計３０は、測温抵抗体等の感熱素子からなり、温度計駆動装置３２に駆動されて反応容器１１の内部、すなわち発酵物質ＣＯの温度を精密に逐次検出することができ、その結果をデジタルデータとして主制御装置９０に出力する。
【００２０】
ヒータ駆動装置４０は、外側容器１３の外周に設けたヒータ１３ａに供給する電力を調節することができ、ヒータ１３ａによって外側容器１３全体を適当に加熱させることができる。
【００２１】
第２温度計５０は、測温抵抗体等の感熱素子からなり、温度計駆動装置５２に駆動されて外側容器１３自体、すなわち外側容器１３を構成する壁体の温度を精密に逐次検出することができ、その結果をデジタルデータとして主制御装置９０に出力する。
【００２２】
ガス源６０は、図示を省略するが、空気を圧縮供給するコンプレサと、コンプレサからの空気の供給量を調節する流量計と、コンプレサからの空気の温度を調節する温度調節素子とを備える。なお、ガス源６０には、成分添加装置６２が接続されており、反応容器１１の入口部１９ａに供給する空気に酸素、水蒸気、二酸化炭素等を適宜添加することができる。
【００２３】
ガス分析装置７０は、図示を省略するが、アンモニア、水蒸気等のトラップ、酸素センサ等を備え、反応容器１１の出口部１９ｂから排出されるガスの成分や量を分析することができ、その結果をデジタルデータとして主制御装置９０に出力する。
【００２４】
主制御装置９０は、コンピュータ等からなり、電子天秤２０、第１温度計３０、第２温度計５０、ガス分析装置７０等から計測結果をデジタルデータとして受信し、その結果を経時変化として保存したり、統計的に分析することができる。さらに、主制御装置９０は、第１温度計３０や第２温度計５０の計測結果をヒータ駆動装置４０の出力制御に活用することができる。
【００２５】
図２は、試験装置本体１０の詳細な構造を説明する側方断面図である。試験装置本体１０は、既述のように反応容器１１を外側容器１３に収容した二重槽となっている。
【００２６】
内側の反応容器１１は、ポリプロピレン等の樹脂材からなり、下部で窄まった円筒状の形状を有している。反応容器１１の下端に設けた空気導用の入口部１９ａは、チューブ１４に着脱自在に接続されており、このチューブ１４を介して、図１のガス源６０からの空気等が供給される。反応容器１１の上部は、アルミニュウムで形成された封止部材１５によって蓋がされており、ＯリングＯＬ1によって反応容器１１内の気密性が保たれている。この封止部材１５は、外部容器１３と熱的に結合されており、熱伝導率の高い材料で製作されているため、外部容器１３の温度に十分追随する。この封止部材１５には、反応容器１１内部の堆肥化空間ＣＳに延びる第１温度計３０が固定されており、堆肥化空間ＣＳの温度を計測することができる。また、封止部材１５には、堆肥化空間ＣＳのガスを採取する出口部１９ｂが形成されており、堆肥化空間ＣＳから排出されたガスを配管１５ｃを介して図１のガス分析装置７０に供給する。さらに、封止部材１５の中央部には、反応容器１１内の発酵物質を採取、観察等するためのサンプリング窓１５ａが設けられている。このサンプリング窓１５ａは、蓋部材１６によって開閉可能になっており、ＯリングＯＬ2によって反応容器１１内の気密性を保つことができる。反応容器１１内の底に近い部分には、発酵物質を収容する堆肥化空間ＣＳの底となる多孔の底板部材１７が固定されている。底板部材１７の下側空間は、ガス供給ポートＧＰとなっており、入口部１９ａから供給されたガスを一旦貯留する。ガス供給ポートＧＰに供給されたガスは、底板部材１７に設けた多数の通気口１７ａを介して堆肥化空間ＣＳに供給される。
【００２７】
外側容器１３は、円柱状の内部空間に反応容器１１を空気層ＡＲを介して収容している。外側容器１３の側壁は、ヒータ１３ａによって全体が被覆されている。外側容器１３の本体１３ｂは、アルミニュウム等の材料からなり、周囲のヒータ１３ａによって全体がほぼ均一に加熱される。本体１３ｂの側壁内部には、第２温度計５０が埋め込まれており、本体１３ｂの温度を計測することができる。本体１３ｂの底部には、開口１３ｃが形成されており、反応容器１１下端の突起である入口部１９ａが挿入されて外部に露出する。なお、開口１３ｃにはＯリングＯＬ3が埋め込まれており、外側容器１３の内部空間すなわち空気層ＡＲの気密性を保つ。外側容器１３の上端は、反応容器１１の蓋を兼ねる封止部材１５によって封止されている。さらに、反応容器１１全体は、本体１３ｂの下部から延びる支柱１８を介して図１の電子天秤２０に固定されている。
【００２８】
図２の試験装置本体１０を簡単化した熱系として考えると、発熱体である発酵物質を収容する堆肥化空間ＣＳと、反応容器１１と、空気層ＡＲと、外側容器１３の本体１３ｂと、熱源であるヒータ１３ａとを直列に接続したものと考えることができる。例えば、堆肥化空間ＣＳの温度を第１温度計３０で計測しつつ、第２温度計５０によって検出した本体１３ｂの温度が第１温度計３０の計測結果と等しくなるようにヒータ１３ａを駆動すれば、堆肥化空間ＣＳと本体１３ｂとの温度がほぼ等しくなり、熱的な均衡が保たれるので、堆肥化空間ＣＳから空気層ＡＲや外側容器１３への熱の流出や、外側容器１３から堆肥化空間ＣＳへの熱の流入がほとんど相殺され、反応容器１１が周囲から熱的に孤立する擬似断熱効果が得られる。この際、空気層ＡＲがバッファとなって反応容器１１が周囲温度の強い作用を受けることを防止することができる。すなわち、ヒータ１３ａの制御遅れやオーバーシュートによる熱の過剰な流入・流出が適度な時間遅れで作用する。これにより、反応容器１１の熱的な安定性を高め、擬似断熱効果の精度をより高めることができる。なお、本体１３ｂの肉厚をある程度厚くしているので、外側容器１３がある程度の熱容量を持つことになり、ヒータ１３ａによる不均一な加熱を回避することができる。また、ヒータ１３ａと第２温度計５０とを適度に離しているので、外側容器１３の本体１３ｂの温度をより正確に測定することができる。
【００２９】
一方、図２の試験装置本体１０では、反応容器１１と外側容器１３とを分離することができるので、反応容器１１を熱変形に比較的弱い材料で形成することができる。また、反応容器１１に発酵物質を充填した状態で別の装置にて事前に殺菌等の熱処理を施したり、反応容器１１を複数準備してこれらを交換しつつコンポスト化の試験を行うことができる。また、試験後に反応容器１１のみを洗浄したり、反応容器１１を発酵物質とともに廃棄することもできる。さらに、反応容器１１と外側容器１３が構造上分離しているので、反応容器１１とヒータ１３ａも分離され、漏電事故を未然に防止することができる。なお、反応容器１１に収容される発酵物質は水分を多量に含むものも多く、発酵過程でも水分を発生するので、反応容器１１と不可分にヒータ１３ａを設けた場合、漏電防止に配慮する必要が生じる。
【００３０】
特に反応容器１１をポリプロピレンで形成しているので、反応容器１１を別のオートクレーブ殺菌装置で殺菌処理することができ、装置内を無菌状態にしてから、実験を開始することができる。なお、上記のようなオートクレーブ殺菌が行えない場合、アルコール等を用いた殺菌が必要になるが、このような殺菌剤は外乱要素となる可能性がある。また、反応容器１１がポリプロピレン製であるので、金属材料で形成した場合のようにイオン（例えば銅イオンには殺菌効果があるといわれる）の流出がななく、反応系である発酵物質に影響を与える心配がない。さらに、金属容器と比較して不要な熱流が発生しにくく、擬似熱系の安定性をより高めることができる。
【００３１】
以下、図１の小型試験装置の動作を説明する。まず、反応容器１１の温度制御について説明する。
【００３２】
反応容器１１については、温度追従手段によって実現される温度追従モードと、温度保持手段によって実現される温度保持モードと、温度強制手段によって実現される温度強制モードとを含む３つのモードで温度調節が行われる。これらの動作モードは、主制御装置９０にプログラムされており、オペレータの指示に従い、これらモードを単独で或いは適宜組み合わせて反応容器１１の温度管理を行うことができる。反応容器１１の温度管理に際して、主制御装置９０は、第１及び第２温度計３０、５０の計測結果に基づいてヒータ駆動装置４０を制御し、ヒータ１３ａによる外側容器１３の加熱量を制御する。
【００３３】
上記温度制御において、温度追従モードでは、反応容器１１中の発酵物質ＣＯ温度計測結果に従って外側容器１３の温度を逐次変化させる。具体的には、ヒータ１３ａの通電量をＰＩＤ制御等の手法を利用して調節し、第２温度計５０の計測値を第１温度計３０の計測値（変動する目標値）に一致させる。
【００３４】
温度保持モードでは、予め指定した時刻に反応容器１１中の発酵物質ＣＯの温度を所望の温度値に保持する。具体的には、ヒータ１３ａの通電量をＰＩＤ制御等の手法を利用して調節し、第１温度計３０の計測値を一定の目標値に一致させる。この場合、第２温度計５０の計測値は、第１温度計３０の計測値よりもある程度小さくなり、反応容器１１で発生した熱が外側容器１３に流出することになる。
【００３５】
温度強制モードでは、予め指定した時刻ｔ1から時刻ｔ2までの間に、反応容器１１中の発酵物質ＣＯの温度を温度Ｔ1から温度Ｔ2に徐々に変化させる。具体的には、第１温度計３０の計測値が所望の曲線を描くように、ＰＩＤ制御等の手法を利用してヒータ１３ａの通電量を調節する。なお、外側容器１３の温度に対応する第２温度計５０の計測値が所望の曲線を描くようにヒータ１３ａの通電量を調節することもできる。この場合、厳密には反応容器１１の温度を制御することはできない。
【００３６】
以上のような温度管理により、図１の小型試験装置を用いて以下に例示するような各種条件で実験を行うことができる。
【００３７】
まず、実験の再現性を確保するため、温度保持モードで反応容器１１を一定時間一定の温度に保ち、その後、温度追従モードで反応容器１１を擬似断熱して発酵物質ＣＯの温度を自然に上昇させる。この場合、サンプルである発酵物質ＣＯを一定温度に保った後、発酵物質ＣＯの温度変化に伴って外側容器１３の温度を逐次変化させる。このように、擬似断熱の前工程として温度を一定にする定値制御工程を設けることにより、発酵物質ＣＯの発酵過程における初期条件をほぼ一致させることができ、再現性の高い実験が可能になる。
【００３８】
図３（ａ）は、上記の温度制御を概念的に説明するグラフであり、横軸は時間、縦軸は温度を示す。グラフからも明らかなように、時刻ｔ0まで反応容器１１中の発酵物質ＣＯの温度をＴ0に保持する。その後、反応容器１１を擬似断熱して、反応容器１１を自然な温度上昇に任せる。
【００３９】
別の実験として、予め温度追従モードで反応容器１１を擬似断熱して発酵物質ＣＯの温度を自然に上昇させ、その際の温度履歴を記憶しておく。次に、反応容器１１中の発酵物質ＣＯを交換するなどして、温度強制モードで反応容器１１の温度を調節する。この場合、温度追従モードで反応容器１１を擬似断熱した際の温度履歴に一致するように反応容器１１の温度を強制的に変化させる。このような実験では、当初の擬似断熱試験の再現性を確認することができる。
【００４０】
さらに別の実験として、予め温度追従モードで反応容器１１を擬似断熱して発酵物質ＣＯの温度を自然に上昇させ、その際の温度履歴を記憶しておく。このような温度履歴を温度的、時間的に変形した変形パターンをオペレータ側で設定し、この変形パターンに基づいて反応容器１１の温度を強制的に調節する。このような実験では、発酵物質ＣＯの発酵パターンの最適化や発酵生成物の最適化を図る各種シミュレーションが可能になり、多様な実験結果を収集することが可能になる。
【００４１】
図３（ｂ）は、上記の温度制御を概念的に説明するグラフである。時刻ｔ1に温度Ｔ1であった反応容器１１中の発酵物質ＣＯの温度を、徐々に上昇させて時刻ｔ2に温度Ｔ2としている。なお、一点鎖線は、予め行った擬似断熱試験の温度履歴を示しており、実線の変形パターンでは、擬似断熱の場合の温度変化に対してΔＴだけ発酵物質ＣＯの温度を上昇させた条件で試験を行っている。
【００４２】
さらに別の実験として、実際のコンポスト化プラントの外界条件等を考慮して任意の温度上昇パターンを設定し、この温度上昇パターンに基づいて反応容器１１の温度を強制的に調節することもできる。このような実験では、実プラントの環境条件を考慮したシミュレーションが可能になる。
【００４３】
以下、反応容器１１へのガス供給の制御について説明する。反応容器１１に供給されるガスの温度や流量は、ガス源６０や成分添加装置６２の制御によって適宜調節される。例えば、反応容器１１に供給する空気等に含まれる水分量を調節するとともに、ガス分析装置７０で排気ガス中の水分量を計測することにより、発酵物質ＣＯから発生した水分を計測することができる。同様にして、酸素の吸収量、アンモニアの発生量等を監視することができる。反応容器１１に供給するガスは、パルス状に増減させることができる。これにより、実際のコンポスト化プラント等で外気を定期的に供給して換気を行う場合のシミュレーションが可能になる。
【００４４】
反応容器１１に供給するガスの温度は、気体温度追従手段によって実現される気体温度追従モードと、気体温度保持手段によって実現される気体温度保持モードと、気体温度強制手段によって実現される気体温度強制モードとを含む３つのモードで管理される。これらの動作モードは、主制御装置９０にプログラムされており、オペレータの指示に従い、これらモードを単独で或いは適宜組み合わせて反応容器１１の温度管理を行うことができる。
【００４５】
気体温度追従モードでは、反応容器１１中の発酵物質ＣＯ温度計測結果に従って反応容器１１に供給するガスの温度を逐次変化させる。また、気体温度保持モードでは、予め指定した時刻、期間において反応容器１１に供給するガスの温度を所望の温度値に保持する。さらに、気体温度強制モードでは、予め指定した時刻ｔ1から時刻ｔ2までの間に、反応容器１１に供給するガスの温度を温度Ｔ1から温度Ｔ2に徐々に所望の率で変化させる。
【００４６】
以上の気体温度追従モードでは、熱の漏洩が無くなり擬似断熱の効果を高めることができる。これにより、反応容器１１内における熱収支を正確に測定することができる。また、気体温度保持モードや気体温度強制モードでは、供給ガスの温度を一定値にしたり所望の温度に時事刻々変化させることができるので、実際のコンポスト化プラント等の外気条件等を考慮して任意の温度上昇パターンを設定することができる。このような実験では、実プラント等の環境条件を考慮したシミュレーションが可能になる。
【００４７】
以上、実施の形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、外側容器１３の温度を調節するため、ヒータ１３ａとともにペルチエ素子やウォータジャケットを外側容器１３の周囲に設けることができる。この場合、外側容器１３のさらに自在な温度調節が可能になり、反応容器１１を自在に温度制御することができる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の小型試験装置によれば、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させるだけでなく、温度保持手段が、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した時刻に反応容器中の発酵体の温度を所定の温度に保持するので、反応容器中の発酵体の温度を一定時間だけ所定の温度に保持する定値制御試験を行ったり、このような定値制御後に温度追従手段を利用して擬似断熱試験を行うことができる。
【００４９】
また、請求項２記載の小型試験装置によれば、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させるだけでなく、温度強制手段が、外側容器の温度を調節することにより、予め指定した第１時刻から第２時刻の間に、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に徐々に変化させるので、反応容器中の発酵体の温度を第１温度から第２温度に所望の曲線で連続的に変化させることができる。つまり、温度追従手段を利用して擬似断熱試験を行った際の温度変化曲線を利用して、再現性を試験したり、発酵量や発酵生物を最適化する温度パターンを決定することができる。
【００５０】
また、請求項３記載の小型試験装置によれば、温度追従手段が反応容器中の発酵体の温度に従って外側容器の温度を逐次変化させる擬似断熱試験に際して、反応容器に供給する気体の温度、成分、及び流量の少なくとも１つを調節することができるので、反応容器に供給する気体の条件を様々に変化させて、発酵量や発酵生物を最適化する気体条件を決定することができる。
【００５１】
また、請求項４記載の小型試験装置によれば、擬似断熱試験に際して、反応容器に供給する気体による熱的外乱を低減して、より実際のコンポスト化プラント等に近い条件を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る小型試験装置の全体構造を説明する図である。
【図２】図１の小型試験装置を構成する試験装置本体の詳細な構造を説明する図である。
【図３】図１の小型試験装置を用いた温度制御の例を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 試験装置本体
１１ 反応容器
１３ 外側容器
１３ａ ヒータ
１３ｂ 本体
１５ 封止部材
１５ａ サンプリング窓
１７ 底板部材
１９ａ 入口部
１９ｂ 出口部
２０ 電子天秤
３０ 第１温度計
３２ 温度計駆動装置
４０ ヒータ駆動装置
５０ 第２温度計
５２ 温度計駆動装置
６０ ガス源
６２ 成分添加装置
７０ ガス分析装置
９０ 主制御装置
ＡＲ 空気層
ＣＯ 発酵物質
Claims (4)
- 発酵体を収容する反応容器と、当該反応容器を気体層を隔てて収容する温度調節用の外側容器とを備える小型試験装置であって、
前記反応容器中の前記発酵体の温度に従って前記外側容器の温度を逐次変化させる温度追従手段と、
前記外側容器の温度を調節することにより、予め指定した時刻に前記反応容器中の前記発酵体の温度を所定の温度に保持する温度保持手段と
を備えることを特徴とする小型試験装置。 - 発酵体を収容する反応容器と、当該反応容器を気体層を隔てて収容する温度調節用の外側容器とを備える小型試験装置であって、
前記反応容器中の前記発酵体の温度に従って前記外側容器の温度を逐次変化させる温度追従手段と、
前記外側容器の温度を調節することにより、予め指定した第１時刻から第２時刻の間に、前記反応容器中の前記発酵体の温度を第１温度から第２温度に徐々に変化させる温度強制手段と
を備えることを特徴とする小型試験装置。 - 発酵体を収容する反応容器と、当該反応容器を気体層を隔てて収容する温度調節用の外側容器とを備える小型試験装置であって、
前記反応容器中の前記発酵体の温度に従って前記外側容器の温度を逐次変化させる温度追従手段と、
前記反応容器に気体を供給する気体供給手段と、
前記気体の温度、成分及び流量の少なくとも１つを調節する気体供給調節手段と
を備えることを特徴とする小型試験装置。 - 前記気体供給調節手段を制御して、前記反応容器中の前記発酵体の温度に従って前記反応容器に供給する気体の温度を逐次変化させる気体温度追従手段を更に備えることを特徴とする請求項３記載の小型試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001053337A JP4988991B2 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 小型試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001053337A JP4988991B2 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 小型試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002255677A JP2002255677A (ja) | 2002-09-11 |
| JP4988991B2 true JP4988991B2 (ja) | 2012-08-01 |
Family
ID=18913815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001053337A Expired - Lifetime JP4988991B2 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 小型試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4988991B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102786363A (zh) * | 2012-02-21 | 2012-11-21 | 天津生态城环保有限公司 | 一种新型餐厨垃圾发酵设备及其使用方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100514011C (zh) * | 2007-01-30 | 2009-07-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高亮度脉冲式赝热光源 |
| CN102936160A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-02-20 | 东北农业大学 | 畜禽粪便试验室堆肥发酵箱 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56100188A (en) * | 1980-01-10 | 1981-08-11 | Hitachi Kiden Kogyo Kk | Fermentation device |
| JPH03199184A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-08-30 | Akira Ito | 有機廃棄物発酵装置 |
| JP3438946B2 (ja) * | 1994-05-26 | 2003-08-18 | 三洋電機株式会社 | 厨芥処理装置 |
| JPH10128303A (ja) * | 1996-11-06 | 1998-05-19 | Yanmar Agricult Equip Co Ltd | 生ゴミ処理装置 |
| JP3298512B2 (ja) * | 1998-06-23 | 2002-07-02 | 松下電器産業株式会社 | 厨芥処理機 |
| JP2000325930A (ja) * | 1999-05-25 | 2000-11-28 | S K K:Kk | 家庭用生ゴミ処理装置 |
| JP4617008B2 (ja) * | 2001-02-28 | 2011-01-19 | 株式会社日清製粉グループ本社 | 小型試験装置 |
| JP2002255678A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-11 | National Agricultural Research Organization | 堆肥化実験装置 |
-
2001
- 2001-02-28 JP JP2001053337A patent/JP4988991B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102786363A (zh) * | 2012-02-21 | 2012-11-21 | 天津生态城环保有限公司 | 一种新型餐厨垃圾发酵设备及其使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002255677A (ja) | 2002-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3948604A (en) | Alcoholic breath simulation system | |
| US4336329A (en) | Method and apparatus for treatment of biological substances, particularly for cultivation of biological cells and tissues, or of microorganisms | |
| US6503751B2 (en) | Controlled atmosphere incubator | |
| US5224536A (en) | Thermostatting device | |
| US5302347A (en) | Apparatus for cyclincial temperature process with automatic monitoring and adjusting of the temperature of a water bath | |
| CN102917796B (zh) | 温度控制方法和设备 | |
| US20020123131A1 (en) | Method and apparatus for effecting rapid thermal cycling of samples in microtiter plate size | |
| US9752814B2 (en) | Cooling apparatus used for cryonic preservation, and corresponding operating method | |
| US20060148094A1 (en) | Process for humidifying the useful space in an incubator and in a controlled atmosphere incubator | |
| EP2492605A1 (en) | Gas temperature/humidity regulation method and gas supply device | |
| US20120027640A1 (en) | Disinfecting Method for Climatic Cabinets | |
| WO2001026697A1 (fr) | Sterilisateur au formaldehyde gazeux | |
| WO2007122814A1 (ja) | マルチウェルインキュベーション装置及びこれを用いた分析方法 | |
| CN102352313A (zh) | 细胞低压低氧环境模拟实验设备 | |
| JP4988991B2 (ja) | 小型試験装置 | |
| CN1898570B (zh) | 收容物的升温方法和分析装置 | |
| JP4617008B2 (ja) | 小型試験装置 | |
| WO2005105296A2 (en) | Multifunctial multireactor chemical synthesis instrument | |
| US9945763B1 (en) | Methods and systems for immunohistochemistry heat retrieval of biological samples | |
| US6975967B2 (en) | CO2/O2 incubator predictive failure for CO2 and O2 sensors | |
| JPH07274938A (ja) | 細胞及び生体成分観察用温度制御装置 | |
| JP7400182B2 (ja) | 両方向ピクノメータ | |
| RU90212U1 (ru) | Система для количественного определения эмиссии газов из образцов почвы, компостов и других твердых субстратов | |
| CN107202813A (zh) | 一种饱和蒸气压测量装置及方法 | |
| US6482637B1 (en) | Rapid gas recovery in an incubator system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070709 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090929 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110202 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110222 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20110408 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120403 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120427 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4988991 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |