JP2000514771A - 堆肥製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は堆肥製造装置（１）及び前記堆肥製造装置（１）における堆肥化可能廃棄物の分解方法に係わる。シュレッダ（４）が堆肥化可能廃棄物を細断し、堆肥製造装置の容器（２）の底へ押入し、容器（２）の中心に設けたミキサー（16，67，11，12，13）が堆肥化可能廃棄物を混合し、容器（２）の頂部に設けた放出管（14）にむかって押上げる。上昇しながら堆肥化可能廃棄物が分解し、放出管（14）に達する時点で分解過程が完了するから、完成堆肥を放出管（14）を介して放出することができる（図２）。

Description

【発明の詳細な説明】 堆肥製造装置 技術分野 本発明は堆肥製造装置、及び堆肥製造装置において堆肥化可能な廃棄物を効率 的に分解させる方法に係わる。 発明の背景 家庭ごみの分解に従来使用されている堆肥製造装置は大型で、重く、扱い難い 。約50軒分のごみを処理する堆肥製造装置は約700kg、寸法は約2.5ｍ×１ｍ×1. 5ｍ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）である。 これらの堆肥製造装置の作用原理はコンポスト容器一杯に堆肥化可能な廃棄物 を充填し、自然分解させるというものである。約３ヵ月後、堆肥化可能な廃棄物 は変化して腐植土となり、容器から放出される。 これらの堆肥製造装置に伴なう主な問題点として、容器に堆肥化可能物質をい ったん充填すると、新しい廃棄物質を途中で追加できない。なぜなら、いざ容器 を空ける時、最後に追加充填された分が完全に分解していないからである。この ような場合、分解処理の総合効率は極めて低い。 従来の堆肥製造装置に伴なう他の問題点として、コンポスト容器を空けてしま うと、腐植土の余分がなくなり、新しい堆肥化可能物を充填することであらため て分解処理をスタートしなければならない。 公知の堆肥製造装置の他の欠点として、追加した有機成分が充分に混合せず、 未混合物を含む部位が形成される。 そこで、本発明の目的は分解過程が連続的に進行し、コンポスト容器に新しい 有機廃棄物を連続的に追加しても、分解過程の効率が損なわれないような堆肥製 造装置を提供することにある。 本発明の他の目的は同じ堆肥化能力を維持しながら、公知の堆肥製造装置より もかなり小型の堆肥製造装置を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は容器、シュレッダ、ファン及びミキサーの機能すべ てがコンピュータ制御される堆肥製造装置を提供することにある。 従って、堆肥化可能材料を均等に混合することにより、分解中の物質中の温度 ；湿度及び酸化度を均一なレベルに維持することも本発明の目的である。本発明 の製造装置内は低酸素レベル部位（ポケット）も低温（壁効果）部位も存在しな い。 発明の概要 上記目的は主請求の範囲第１項及び第12項にそれぞれ特徴を記載する本発明の 堆肥製造装置及び該堆肥製造装置による有機廃棄物堆肥化方法によって達成され る。 本発明のその他の特徴を従属請求の範囲に記載する。 添付図面の簡単な説明 図１は本発明の堆肥製造装置の斜視図である。 図２は図１の堆肥製造装置の縦断面図である。 図３は図１の堆肥製造装置の横断面図である。 図４は本発明の堆肥製造装置の基本的作用原理を示す模式図である。 図５はフラットバーを具備し、本発明の堆肥製造装置を貫通しているシャフト の一部を示す拡大図である。 図６は図５における矢印Ａの方向に見たフラットバーの傾斜を示す部分図であ る。 図７は図２に示したシャフトの好ましい実施例の全体図である。 図８は面取りフラットバーを採用した好ましい実施例を、フラットバーの端面 にむかって示す部分図である。 図９は図７の最下段混合ゾーンを示す堆肥製造装置の横断面図である。 実施例の詳細な説明 以下に堆肥製造装置の構成とその各部を説明する。次いで、該装置の作用原理 を説明するとともに、堆肥化される材料が装置内を上昇するに従って通過する種 々の分解段階を説明する。 図１は本発明装置１の基本的実施態様を示す。装置は金属、プラスチックまた は木材で形成することが好ましい。この堆肥製造装置は主容器２、フラップ付き 補給部３、シュレッダ４、コンピュータ処理制御ユニット５(PLC)及び（図示し ない）ファンから成る。図１では完成腐植土、放出管、凝縮水管または排水管の 図示を省略した。 制御ユニットとしてPLC、タイムリレーなど任意のタイプを本発明と併用でき ることは云うまでもない。 尚、図７の実施例では排水管が存在しない。回収された水はすべて装置１の上 部から放出されるからである。 堆肥製造装置１の横断面図である図３から明らかなように堆肥容器は円形断面 を有する。図３は新しい廃棄物の補給部３、PLCユニット５、シャフト６、フラ ットバー７（ミキサー）のほか、完成腐植土容器８を示す。図２は回転シャフト ６が堆肥製造装置２をその全高に亘って貫通していることを示す。堆肥容器の下 方において、 シャフトが駆動手段９、好ましくはウォームギヤに連結されており、駆動手段９ はシャフトを２〜６rpmの速度で回転させる。図２から明らかなように、フラッ トバー７はシャフト６に固定されているから、シャフトと一体に回転する。 最下段フラットバーは一体的に溶接されて、すじかいバー12を含む矩形枠11を 形成し、ミキシングバーとして機能する；この矩形枠11は有機廃棄物を押上げる 機能をも果す。これらのフラットバーはシュレッダから供給される細断廃棄物を 混合し、容器２内をゆっくりと押上げる。 矩形枠11より上方に位置するフラットバー７は堆肥を容器頂部にむかって押上 げるのがその主たる機能である。フラットバー７は容器２の半径よりもやや短く 、好ましくは約0.5ｍである。幅は約60mmである。最上段のバー13、いわゆる放 出ブレードは、シャフト６の回転に伴なって該ブレードの広い面、60mm×0.5ｍ が堆肥材料に圧接するようにシャフトに取付けてある。この放出ブレードの目的 は完成腐植土を放出管14を介して押出すことにある。 その他のフラットバー７，11，12は、シャフト６の回転に伴なって各バーのエ ッジが堆肥材料中へ押入されるようにシャフト６に取付けられている。これらの フラットバー７，11，12は図５及び６に示すようにやや傾斜している。図６はシ ャフト６から半径方向に外方へ突出するフラットバー７を図５の矢印Ａの方向に 見た端面図で示す。フラットバーをこのように傾斜させることによって、堆肥材 料を放出管14にむかって上昇させるショベル効果が得られる。 フラットバー７の最下段矩形枠11の主な目的はシュレッダ４から供給される細 断廃棄物を容器２の中心部にむかって引き込んで混合することにある。放出ブレ ード13の主な目的は、上述したように、完成した腐植土を放出管14へ押入するこ とにある。残りのフラット バーの主な目的は分解の過程で、フラットバー７の矩形枠11を利用して容器の底 部から放出ブレード13へ堆肥材料を上昇させることにあり、前記放出ブレード13 が完成腐植土を放出管14から押し出し、押し出された腐植土は重力の作用下に、 例えば、容器８（図３）へ落下する。 容器２の底には、絶えず給気するため４個の給気口15を設ける。この給気口は シャフト６を中心に均等に配分されている。図２には給気口15を１個だけ図示し たが、図３はシャフト６を中心に配分された４つの給気口15を図示している。容 器２の底に近い側壁には排水管17を取付けてあり、ここから浸出液などが排出さ れる。容器２の放出管14に近い上部には、凝縮水と臭気を排出するための凝縮水 管16が取付けてある。このため、凝縮水管と直接連通させて（図示しない）ファ ンを設ける。 堆肥化可能な廃棄物が補給部３に投入され、細断されたのちシュレッダ４から 容器２へ押入される。シュレッダはナイフから成り、（図示しない）モーターに よって駆動される。容器２の頂部近傍にコンピュータ処理制御ユニット５(PLC) を設ける。このユニット５はシュレッダ、ウォームギヤ９、シャフト６、フラッ トバー７，11，12，13及びファンを制御する。具体的にはPLCユニット５の制御 下に、ウォームギヤはシュレッダ４と同時に起動する。シュレッダ４は堆肥材料 が補給部３に投入されると起動し、１〜10分間に亘って作動する。１〜10分間あ れば、廃棄物を細断し、容器２へ押入するのに充分であり、あとはミキサー、即 ち、フラットバー７を具備するシャフト６が材料を容器２へ引き込んで混合する だけである。ミキサーは15分間ごとに約２分間作動して空気と混合し、放出管13 にむかって堆肥材料を上昇させる。給気口15から容器２へ絶えず給気されている から、効率的な堆肥化を可能にするのに充分な酸素が 存在する。 図４に沿って、本発明に適用される堆肥化のシーケンスを説明する。図４は図 ２に対応する容器の簡略化した縦断面図である。図４は有機堆肥を含有する容器 ２を種々の分解段階で示している。容器の底には新しく追加された堆肥化可能廃 棄物が存在し、中間部には半分解状態の廃棄物、上部には放出を待つ完成堆肥ま たは腐植土が存在する。 従って、本発明の基本原理は、容器２の底に新しい堆肥化可能物を追加供給し 、混合しながら曝気させ、分解を進行させながらフラットバーによって上昇させ ると云うものである。シュレッダ４によって容器２に押入される新しい廃棄物も 既存の材料を放出ブレード13にむかって押し上げる作用に寄与する。尚、異なる 分解段階に対応する、容器内の異なる材料層は混合されない。容器２へ追加され る堆肥化可能物が先に容器２へ供給された材料と混合されることはない。 容器の上方へ進むにつれて堆肥化が進み、頂部において腐植土に変化する。容 器内を上昇する全過程で堆肥を曝気させるから、どの時点でも分解は効率的であ る。容器２の底に新しい堆肥化可能物が投入されてから、頂部から完成腐植土が 放出されるまでの分解過程は約７〜８週間続く。 従って、本発明の堆肥製造装置では連続的に新しい廃棄物を追加するだけでな く、連続的に完成腐植土を取出すことができる。公知の堆肥製造装置のように、 新しい材料を加える前に堆肥全体の分解完了を待つ必要がない。また、容器２の 容積の約95％を常時利用でき、公知の堆肥製造装置のように分解過程を遅延させ る必要がない。なぜなら、分解が常時進行するからである。換言すると、材料全 体が容器内を同じ態様でゆっくり押上げられ、同じ分解処理を受け るから、本発明の堆肥製造装置１は投入される廃棄物を残らず効率よく、かつ有 効に分解させることができる。 受け口３から容器２へ堆肥化可能物を供給する手順を下記の例においてさらに 詳しく説明する。 堆肥化可能材料は窒素含有量の高い家庭からの有機ごみ（食品の残渣）と炭素 含有量の高い、例えば、新聞紙やかんな屑から成ることが好ましい。効率よく分 解するためには、堆肥材料が約60％の窒素と40％の炭素を含有しなければならな い。容器２内での分解は当然のことながら自立的であり、基本的には、酸素の存 在における窒素系物質と炭素系物質との反応である。 堆肥化可能材料が補給部３に投入されると、シュレッダ４が作動して材料を細 断し、容器２に押入する。フラットバー７を具備する回転シャフト６が材料を容 器２内へ引き込み、充分に混合する。同時に、容器中に既に存在する材料がシュ レッダによって押される材料によって加えられる圧力と、フラットバー７のショ ベル効果とによって押上げられる。（図示しない）ファンまたはコンプレッサか ら４つの給気口15を介して堆肥材料へ絶えず給気される。容器中での分解過程で 熱が発生し、材料の温度が約50〜55℃に上昇する。この時発生する水蒸気は凝縮 水管16から排除される。凝縮水管16及び放出管14の次に設けた（図示しない）フ ァンも水蒸気の排出を助ける。堆肥製造装置は、凝縮水管16または凝縮水出口か ら排出される空気量が給気口15から装置へ供給される空気量よりも多くなるよう に、従って、堆肥製造装置頂部における腐植土が乾燥状態であるように寸法設定 される。凝縮水管／出口から排水される空気流量をバッフルまたは調速ファンに よって制御して、排気量が給気口15から供給される空気量よりも多くなるように する。尚、公知の堆肥製造装置は乾燥した腐植土を供給しない。ファンは容器２ の頂部におけ る腐植土を乾燥状態に維持するだけでなく、換気を促進し、悪臭を除く機能をも 果す。容器の底付近に設けた排水管17によって浸出液を排出する。上述したよう に、図７の実施例は排水管を含まない。 図７はシャフト６及びフラットバー７の好ましい実施例を示す。このシャフト は本質的には図２の実施例におけるシャフト６に代わり得るものである。図７に おけるフラットバーＡは図２におけるフラットバーＣに対応する。図７における フラットバーＢは図２におけるフラットバーＤまたは矩形枠11に対応する。図７ におけるフラットバーＢは投入される材料を極めて有効に混合する。尚、対応の フラットバーＡから異なる距離に２つのフラットバーＢを設けて、それぞれのフ ラットバーがシャフト６に近い領域と容器壁に近い領域で材料を混合する。 図８はフラットバー７の端面図である。図２及び６におけるフラットバーのよ うに傾斜させるのではなく、面取り加工してある。この面取り加工によって押上 げ作用を発生させる。 図９は堆肥製造装置１の横断面図であり、シャフト６、最下段フラットバー７ 及びフラットバーＡを示す。図９から明らかなように、フラットバーＡは装置壁 との間に角度を形成することにより、シャフト６の回転に伴なって材料を引き込 むようにする。ここに述べるフラットバーが必ずしも鉄製でなくてもよいことは 云うまでもない。丈夫で安定性が高い材料から成り、上記形状に形成できるもの であればよい。鉄の代わりに例えば複合材やプラスチックを使用することができ る。従って、請求の範囲において“フラットアイアン”と云う用語を使用してい るが、この用語には鉄以外の、例えば、硬質プラスチック、複合材、鋼などのよ うな硬く、非可撓性の材料も含まれる。 本発明の堆肥製造装置は約50世帯分の廃棄物の処理を意図とする ものである。装置１（図１参照）は公知の堆肥製造装置よりもかなり小型であり 、重さは僅かに約300kgである。従って、本発明の堆肥製造装置は公知の装置よ りもはるかに狭いスペースに設置できる。図１の堆肥製造装置は高さが約２ｍ、 直径が１ｍよりやや大きい程度である。 以上に述べた構造及び構成は好ましい実施例に過ぎず、本発明の範囲は付記す る請求の範囲によって限定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．堆肥容器（２）、シュレッダ（４）付き補給部（３）、給気口（15）、及 び放出管（14）を含む、堆肥化可能廃棄物を分解するための堆肥製造装置（１） において、該装置が前記容器（２）の内側に設けたミキサー（６，７，11，12， 13）を含み、前記ミキサーが前記シュレッダ（４）によって前記容器内へその底 部付近から押入される堆肥化可能廃棄物を混合するとともに、前記堆肥化可能廃 棄物を、容器（２）の頂部付近に配置された前記放出管（14）にむかって押上げ 、ミキサー（６，７，11，12，13）の押上げ作用下に容器（２）の底部から頂部 にむかって前記廃棄物がゆっくり容器内を上昇するのに伴なって廃棄物の前記分 解が進行し、前記頂部において、完全に分解した廃棄物が前記放出管（14）を介 して放出されることを特徴とする堆肥製造装置。 ２．前記ミキサーは容器（２）の中心に位置して容器（２）の全高を貫通し、 フラットアイアン（７，11，12，13）を装着した回転シャフト（６）から成り、 前記フラットアイアン（７，11，12，13）が前記シュレッダ（４）によって押入 される堆肥化可能廃棄物を混合しながらフラットアイアン（13）、いわゆる放出 ブレードにむかって押上げ、前記フラットアイアン（13）が前記放出管（14）の 近傍に配置され、完成堆肥を前記放出管（14）を介して押出すことを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の堆肥製造装置。 ３．前記回転シャフト（６）を、容器（２）の底付近に設けた駆動手段、好ま しくはウォームギヤに結合したことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の堆肥 製造装置。 ４．容器（２）の底に最も近傍に位置する最下段フラットアイアン（７，Ａ， Ｂ）の主目的が投人される堆肥化可能廃棄物を混合す ることにあることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の堆肥製造装置。 ５．フラットアイアン（Ａ）が装置壁との間に角度を形成することにより、廃 棄物を装置内へ有効に引き込むことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の堆肥 製造装置。 ６．容器（２）の底に最も近い最下段フラットアイアンがフラットアイアン（ ７）を含む矩形枠（11）を形成し、フラットアイアン（12）がほぼ対角線状に矩 形枠を横切っており、前記矩形枠の主目的が投入される堆肥化廃棄物を混合する ことにあることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の堆肥製造装置。 ７．前記フラットアイアン（７，11，12）を、やや傾斜させるかまたは面取り 加工してある各フラットアイアン（７，11，12）の長辺エッジの一方がシャフト （６）の回転に伴なって堆肥化廃棄物に押入されるようにシャフト（６）に取付 け、前記傾斜または面取り加工がフラットアイアンのショベル作用を可能にし、 このショベル作用によって前記フラットアイアンが堆肥化可能廃棄物を放出管（ 14）にむかって押上げることを特徴とする請求の範囲第５項または第６項に記載 の堆肥製造装置。 ８．好ましくは４つの前記給気口（15）が容器（２）の底にシャフト（６）を 中心に均等に配分形成され、堆肥化可能廃棄物に絶えず給気することを特徴とす る請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載の堆肥製造装置。 ９．水蒸気及び臭気を排出するため前記放出管（14）の近傍に凝縮水管（16） を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記 載の堆肥製造装置。 10．前記凝縮水管（16）の近傍に設けたファンが前記凝縮水管（16）を介して 前記水蒸気及び臭気を排出し、放出管（13）に近い容 器（２）の頂部において、完成腐植土を乾燥状態に維持することを特徴とする請 求の範囲第９項に記載の堆肥製造装置。 11．受け口（３）、シュレッダ（４）、モーター（９）及びファンを自動制御 する制御系（５）を含むことを特徴とする請求の範囲第10項に記載の堆肥製造装 置。 12．堆肥容器（２）、シュレッダ（４）を装備する補給部（３）、給気口（15 ）及び放出管（14）を含む堆肥製造装置（１）内で堆肥化可能廃棄物を堆肥化す る方法において、 ａ）堆肥化可能廃棄物を補給部（３）に加え、シュレッダ（４）で細断し、細 断された廃棄物を前記シュレッダによって容器底部へ押入し； ｂ）前記容器（２）の内側で前記堆肥化可能廃棄物を混合し、曝気させ、容器 （２）の頂部に設けた前記放出管（14）にむかって押上げ、前記混合及び押上げ を、給気口（15）から容器（２）内の堆肥化可能廃棄物に給気しながらミキサー （６，７，11，12，13）によって行ない； ｃ）堆肥化可能廃棄物を分解させながら、容器（２）内を放出管（14）にむか ってゆっくり押上げ、前記押上げを、堆肥化可能廃棄物に対するミキサー（６， ７，11，12，13）の押上げ作用、及び容器（２）の底部付近への前記シュレッダ （４）による新しい廃棄物圧入によって行ない、前記新しい廃棄物が容器（２） 内に既に存在する廃棄物を前記放出管（14）にむかって押上げるようにし； ｄ）容器（２）の底部から頂部に達した完成堆肥を、ミキサー（６，７，11， 12，13）によって前記放出管（14）内へ圧入し、次いで、完成堆肥を重力の作用 下に放出管から容器（８）内へ落下させる ステップから成ることを特徴とする前記堆肥化方法。 13．前記ミキサーが容器（２）の中心に位置して容器（２）の全高を貫通し、 フラットアイアン（７，11，12，13）を装着されている回転シャフト（６）から 成り、シャフトの回転に伴ない、前記フラットアイアンが堆肥化可能廃棄物を混 合し、放出管（14）にむかって押上げることを特徴とする請求の範囲第12項に記 載の方法。 14．フラットアイアン（13）、いわゆる放出ブレードを、シャフトの回転に伴 なって該ブレードの主要面が堆肥に圧接することによって堆肥を放出管（14）を 介して排出するようにシャフト（６）に取付けたことを特徴とする請求の範囲第 13項に記載の方法。 15．前記フラットアイアン（７，11，12）を、やや傾斜させたまたは面取り加 工した各フラットアイアンの長辺エッジの一方が、シャフトの回転に伴ない堆肥 可能廃棄物に圧接し、前記フラットアイアンの前記傾斜または面取り加工が前記 フラットアイアンをショベル作用させて堆肥化可能廃棄物を放出管（14）にむか って押上げることを可能にすることを特徴とする請求の範囲第14項に記載の方法 。 16．補給部（３）、シュレッダ（４）、モーター（９）、及び前記凝縮水管の 近傍に設けたファンを制御系（５）が自動制御することを特徴とする請求の範囲 第15項に記載の方法。 17．前記ファンの作用下に、分解過程で発生する熱によって形成される水蒸気 及び臭気が凝縮水管／出口（16）を介して排出されることを特徴とする請求の範 囲第16項に記載の方法。 18．凝縮水管／出口（16）から出る空気流量をバッフルまたは調速ファンによ り、凝縮水管／出口（16）から出る空気量が堆肥製造装置の底に設けた給気口（ 15）から流入する空気量よりも多くなるようにすることを特徴とする請求の範囲 第17項に記載の方法。 19．分解過程が、堆肥化可能廃棄物が容器（２）の底に送入され てから完成堆肥が容器（２）の上部で得られるまで、約７〜８週間に亘って続け られることを特徴とする請求の範囲第12〜18項のいずれか１項に記載の方法。