JP7475141B2 - 撹拌装置およびそれを用いた有機廃棄物の処理方法 - Google Patents
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Description
加熱撹拌部は、ケーシングの両端面に設けられた軸受に両端が支持された中空の回転軸と、回転軸の外径側を取り囲むように固定された2つの螺旋管と、螺旋管の外周に配置された複数の矩形の送り羽根とを有する。
前記回転ドラムが、被撹拌物と接触可能な複数の突起を内周面に有している撹拌装置が提供される。
前記回転ドラムを回転しながら、前記回転ドラム内の温度を所定温度まで上昇させ、かつ前記回転ドラム内を所定圧力まで減圧して、前記回転ドラム内の前記有機廃棄物を前記微生物にて発酵させる発酵処理工程と、
前記回転ドラムの回転を停止し、前記回転ドラム内から前記有機廃棄物の発酵物を排出する排出工程とを含む有機廃棄物の処理方法が提供される。
前記回転ドラムが、被撹拌物と接触可能な複数の突起を内周面に有している。
この構成によれば、回転ドラムが回転するとミキシングプレートによって被撹拌物が回転方向に持ち上げられ、ある程度の高さまで持ち上げられると落下し、これを繰り返すことにより被撹拌物が効率よく均一に撹拌される。また、一方向に回転する回転ドラム内の被撹拌物を複数のリードプレートによって軸心方向の一方の端部側から他方の端部側へ送ることができる。そのため、有機廃棄物を微生物にて発酵処理する場合には、有機性廃棄物を回転ドラム内で撹拌しながら軸心方向に移動させることができ、発酵処理効率を高めることができる。
タイプAの撹拌装置としては、前記回転ドラムにおける前記軸心方向の一端部に連結されたロータリージョイント部をさらに備え、
前記ロータリージョイント部は、前記回転ドラムの前記軸心上に配置されて前記一端部と連結する回転体と、前記軸心上に配置された固定体と、前記回転体と固定体とを少なくとも1つのシールリングを介して前記軸心を中心とする回転方向に摺動可能とするメカニカルシールとを有し、
前記固定体は、前記回転ドラム内への流体の供給用の接続パイプおよび前記回転ドラム内からの流体の排出用の接続パイプと接続可能な接続部を有し、
前記回転ドラムは、内筒体と、前記内筒体との間に隙間部をもって設けられた外筒体と、前記内筒体および前記外筒体の前記軸心方向の両端開口部を閉鎖する一対の閉鎖板とを有し、
前記回転ドラムおよび前記ロータリージョイント部は、前記供給用の接続パイプから供給された水蒸気が前記ロータリージョイント部を介して前記隙間部内に流入する蒸気供給流路と、前記排出用の接続パイプから前記隙間部内のドレンを前記ロータリージョイント部を介して外部に排出するドレン排出流路とを有するものであってもよい。
このタイプAの撹拌装置によれば、内筒体内に被撹拌物を投入した回転ドラムを回転しながら、内筒体の外周の隙間部内に蒸気を供給して内筒体内の温度を上昇させることができると共に、隙間部内の蒸気の凝縮水を外部に排出することができる。そのため、有機廃棄物を微生物にて発酵処理する場合には、有機廃棄物を発酵に適した温度まで加温することができる。
前記ガス排出流路は、前記供給用の接続パイプから供給された水が前記ロータリージョイント部を介して前記回転ドラム内に流入する水供給流路として使用可能に構成されてもよい。
この構成によれば、回転ドラムを回転させて被撹拌物を撹拌する際に、回転ドラム内の空気を外部に排出して回転ドラム内を減圧することができる。そのため、有機廃棄物を微生物にて発酵処理する場合には、回転ドラム内を発酵に適した圧力まで減圧することができると共に、有機廃棄物の発酵時に発生するガス(臭気を含む)を回転ドラム内から外部へ排出することができる。また、回転ドラムを回転させて被撹拌物を撹拌する際に、回転ドラム内に水を供給することができる。そのため、有機廃棄物を微生物にて発酵処理する場合には、有機廃棄物を発酵に適した水分量に調整することができる。
タイプBの撹拌装置としては、前記回転ドラムにおける前記軸心方向の一端部に連結されたロータリージョイント部をさらに備え、
前記ロータリージョイント部は、前記回転ドラムの前記軸心上に配置されて前記一端部と連結する回転体と、前記軸心上に配置された固定体と、前記回転体と固定体とを少なくとも1つのシールリングを介して前記軸心を中心とする回転方向に摺動可能とするメカニカルシールとを有し、
前記固定体は、前記回転ドラム内への流体の供給用の接続パイプと接続可能な接続部を有し、
前記回転ドラムは、内筒体と、前記内筒体との間に隙間部をもって設けられた外筒体と、前記内筒体および前記外筒体の前記軸心方向の一端開口部を閉鎖する閉鎖板とを有し、
前記回転ドラムおよび前記ロータリージョイント部は、前記供給用の接続パイプから供給された水蒸気が前記ロータリージョイント部を介して前記隙間部内に流入する蒸気供給流路を有し、
前記支持部は、前記回転ドラムの前記軸心方向の一端側を回転可能に支持する軸受部と、前記内筒体および前記外筒体の前記軸心方向の他端開口部を閉鎖しかつ回転可能に支持する閉鎖支持板部と、前記閉鎖支持板部を貫通しかつ前記隙間部の内部と連通して前記隙間部内のドレンを外部に排出するドレン排出パイプとを有するものであってもよい。
このタイプBの撹拌装置によれば、タイプAと同様に、内筒体内の温度上昇および隙間部内のドレンの排出が可能となる。それに加え、回転ドラムの他端側の閉鎖支持板部は固定されているため、閉鎖支持板部に被撹拌物の投入口と排出口を設けることによって回転ドラムの回転中に被撹拌物の投入および排出を行うことが可能となると共に、回転ドラムの一端側の構成およびロータリージョイント部の内部構成を簡素化することができる。さらに、回転ドラムの隙間部における蒸気供給側とは反対側からドレンを排出するため、熱効率の向上が図られる。
この構成によれば、タイプAと同様に、有機廃棄物を微生物にて発酵処理する場合、回転ドラム内を発酵に適した圧力まで減圧することができ、有機廃棄物の発酵時に発生するガス(臭気を含む)を回転ドラム内から外部へ排出することができ、有機廃棄物を発酵に適した水分量に調整することができる。
タイプCの撹拌装置としては、前記回転ドラムは、内筒体と、前記内筒体との間に隙間部をもって設けられた外筒体と、前記内筒体および前記外筒体の前記軸心方向の一端開口部を閉鎖する閉鎖板とを有し、
前記支持部は、前記回転ドラムの前記軸心方向の一端側を回転可能に支持する軸受部と、前記内筒体および前記外筒体の前記軸心方向の他端開口部を閉鎖しかつ回転可能に支持する閉鎖支持板部と、前記閉鎖支持板部を貫通しかつ前記隙間部の内部と連通して前記隙間部内に蒸気を供給する蒸気供給パイプと、前記閉鎖支持板部を貫通しかつ前記隙間部の内部と連通して前記隙間部内のドレンを外部に排出するドレン排出パイプとを有するものであってもよい。
このタイプCの撹拌装置によれば、タイプAと同様に、内筒体内の温度上昇および隙間部内のドレンの排出が可能となると共に、タイプBと同様に、回転ドラムの他端側の閉鎖支持板部は固定されているため、閉鎖支持板部に被撹拌物の投入口と排出口を設けることによって回転ドラムの回転中に被撹拌物の投入および排出を行うことが可能となる。さらに、回転ドラムの一端側のロータリージョイント部を省略することができる。
この構成によれば、タイプAと同様に、有機廃棄物を微生物にて発酵処理する場合、回転ドラム内を発酵に適した圧力まで減圧することができ、有機廃棄物の発酵時に発生するガス(臭気を含む)を回転ドラム内から外部へ排出することができ、有機廃棄物を発酵に適した水分量に調整することができる。
(1)前記支持部は、ベース部と、前記ベース部上に設けられた複数の重量測定部と、前記複数の重量測定部上に設けられた前記軸受部および前記閉鎖支持板部とを有するものであってもよい。
この構成によれば、回転ドラム内に投入した被撹拌物の重量を複数の重量測定部にて測定することができるため、有機廃棄物を微生物にて発酵処理する場合、有機廃棄物の投入量を発酵処理に適した重量に容易に調整することができる。
前記緩衝部は、前記ベース部上に固定された受台部と、前記重量測定部を支持しかつ前記受台部上に摺動可能に載るスライド部とを有してなるものであってもよい。
この構成によれば、回転ドラムが加熱されて熱膨張した場合、スライド部によって回転ドラムの熱膨張を吸収して支持部の破損を回避することができる。
この構成によれば、回転する回転ドラム内の被撹拌物を撹拌しながら軸心方向に往復移動させることができる。そのため、有機廃棄物を微生物にて発酵処理する場合には、有機性廃棄物を回転ドラム内で撹拌しながら軸心方向に往復移動させることができ、より発酵処理効率を高めることができると共に、発酵処理終了時には、発酵物を開閉蓋が設けられた回転ドラムの他端部側へ集めて外部へ取り出しやすくすることができる。
図1は本発明の撹拌装置の実施形態1を示す正面断面図であり、図2は実施形態1の撹拌装置の右側面図であり、図3は実施形態1の撹拌装置の左側図である。また、図4は図1の撹拌装置における左端部を示す拡大断面図であり、図5は図1の撹拌装置における右端部を示す拡大断面図であり、図6は図1の撹拌装置におけるロータリージョイント部の拡大断面図である。図1中の矢印Xは左右方向、矢印Yは前後方向、矢印Zは上下方向を示している。
なお、実施形態1並びに後述の実施形態2および3では、有機廃棄物の処理に適した撹拌装置としての有機廃棄物処理装置を例示するが、本発明の撹拌装置は有機廃棄物の処理にその用途が限定されるものではない。
図1~図6に示すように、実施形態1の有機廃棄物処理装置(撹拌装置)1は、被撹拌物としての有機廃棄物を密閉状態で収容可能な筒形の回転ドラム10と、回転ドラム10の軸心Pを中心として水平状にかつ回転可能に支持する支持部20と、回転ドラム10を回転させる駆動部30と、回転ドラム10における軸心P方向の一端部10aに連結されたロータリージョイント部40とを備え、ロータリージョイント部40によって回転ドラム10内への流体の供給および回転ドラム10内からの流体の排出を可能とされている。
以下、回転ドラム10の軸心P方向のロータリージョイント部40側を一端側、一端側の反対側を他端側として説明する。
回転ドラム10は、円筒形の内筒体11と、内筒体11との間に隙間部Sをもって設けられた円筒形の外筒体12と、内筒体11および外筒体12の軸心P方向の両端開口部を閉鎖する一対の円盤形の閉鎖板13、14と、閉鎖板13、14に外面にかつ軸心P上に設けられた一対の軸部15、16とを有し、これらは、例えば、ステンレス鋼にて形成されている。なお、回転ドラム10の前記一端部10aとして軸部15が設けられ、前記他端部10bとして軸部16が設けられている。
また、リードプレート11bの軸心Pに対する傾斜角度θ(図4)は、回転ドラム10のサイズおよび処理時の回転速度等にもよるが、軸心Pと平行な場合を0°とすると、例えば、87~70°程度に設定することができ、実施形態1では約83°である。
閉鎖板13において、内蓋部13aと外蓋部13bとの間には前記隙間部S1と連通する円形の連通流路S2が形成されると共に、内蓋部13aの軸心P上には中心孔が形成されている。
一方、外蓋部13bは、軸部15を挿入する中心孔を有しており、外蓋部13bの外面が軸部15の外フランジ部に連結されている。
他端側の軸部16は、支持部20の他端側の軸形の軸受部22を挿入させる挿入孔を有しており、軸受部22に回転可能に支持されている。
この開閉機構部60によれば、モータ64を駆動してピニオンギア63を一方向に回転させることにより、サーベントギア62を介して開閉蓋14aが軸心Pを中心に一方向に回動して開口部14bが開き、ピニオンギア63を他方向に回転させることにより開閉蓋14aが他方向に回動して開口部14bが閉じる。
支持部20は、回転ドラム10の下方に配置されるベース部21aおよびベース部21aの長手方向両端部から起立する門形の一対の支柱部21bを有するマウントフレーム21と、一対の支柱部21bの上端部に設けられた一対の軸受部22とを有する。
回転ドラム10の回転時において、一対の挟持ローラ21a4にロードリング18が摺接することにより、回転ドラム10の左右方向への移動が規制される。
あるいは、後述する駆動部30の駆動モータ31として制動可能な変速機直結モータを用いることによって駆動部30が制動機能を有するようにしてもよい。この場合、コントロールディスク19およびブレーキ部21a5を省略することができる。
駆動部30は、支持部20のベース部21aに設けられた駆動モータ31と、回転ドラム10のローテーションギア17と噛合するように駆動モータ31の出力軸に固定された出力ギア32とを備え、駆動モータ31は出力ギア32およびローテーションギア17を介して回転ドラム10を正逆回転可能に構成されている。
なお、出力ギア32とローテーションギア17とをタイミングベルトにて連結し、出力ギア32の回転力をタイミングベルトを介してローテーションギア17に伝えるようにしてもよい。あるいは、回転ドラム10の一端側の軸部15または他端側の軸部16を制動可能な変速機直結モータにて回転駆動するように構成してもよい。
図1と図2と図5と図6に示すように、ロータリージョイント部40は、回転ドラム10の軸心P上に配置されて一端部10aの軸部15と連結する回転体41と、軸心P上に配置された固定体42と、回転体41と固定体42とを少なくとも1つのシールリングを介して軸心Pを中心とする回転方向に摺動可能とするメカニカルシール43とを有する。
れた外パイプ部41bとを有するロータリーシャフト41であり、内パイプ部41aおよび外パイプ部41bはステンレス鋼にて形成されている。
ロータリーシャフト41は、回転ドラム10の軸部15に取り付けられた取付部材53によって軸部15の方へ押圧されて回転ドラム10と一体的に回転する。
ケーシング42aは、支持部20の一端側の支柱部21bによって図示しない連結部材を介して支持されており、その内部のロータリーシャフト41を気密かつ回転可能に保持している。また、ケーシング42aは、ロータリーシャフト41における連通孔41xを含む外周部分に円環状スペースS4を形成しており、円環状スペースS4と連通流路S3とが連通孔41xを介して連通している。
一方、メインパイプ42b1における閉鎖板13の内蓋部13aを貫通した先端部には、回転ドラム10の内筒体11の一端側の開口部をその下部に隙間S5を形成するように覆うプロテクションディスク43がプロテクションハブ44を介して取り付けられている。このプロテクションディスク43は、回転ドラム10によって処理される有機廃棄物が内筒部11の一端側の開口部から連通流路S2の下部へ流入するのを阻止すると共に、第2サブパイプ42b3を支持する。
また、内蓋部13aに沿った閉鎖板13の連通流路S2内に複数のグリースパイプ13dが放射状に配置されており、各グリースパイプ13dの外側端部は閉鎖板13の外蓋部13bにグリースニップル13d1を介して固定されている。これにより、各グリースニップル13d1から各グリースパイプ13d内にグリースを注入して軸受部13cに供給することができる。
なお、第3接続パイプ73は、回転ドラム10の内筒部11と外筒部12との間の隙間部S1内へ水蒸気を供給するボイラといった水蒸気供給手段Bsと接続されている(図7(A)参照)。
さらに、ガス排出流路(第2サブパイプ42b3、メインパイプ42b1の上部空間42bs2)は、水供給用としても兼用される第1接続パイプ71から供給された水がロータリージョイント部40を介して回転ドラム10内に流入する水供給流路として使用可能に構成されている。
また、フローティングリング43aとシールプレート43bとの摺接面43a2、43b1は軸心Pと垂直な面となっている。
図7は実施形態1の撹拌装置による有機廃棄物の処理方法を説明する図であって、(A)は投入工程、(B)は発酵処理工程を示す。また、図8は実施形態1の撹拌装置による有機廃棄物の処理方法を説明する図であって、(A)および(B)は図7(B)の発酵処理工程の続きを示す。また、図9は実施形態1の撹拌装置による有機廃棄物の処理方法を説明する図であって、(A)は図8(B)の発酵処理工程の続きを示し、(B)は排出工程を示す。
この有機廃棄物の処理方法は、
有機廃棄物処理装置1における回転ドラム10内に被撹拌物としての有機廃棄物Owおよび有機廃棄物発酵用の微生物を投入する投入工程と、
回転ドラム10を回転しながら、回転ドラム10内の温度を所定温度まで上昇させ、かつ回転ドラム10内を所定圧力まで減圧して、回転ドラム10内の有機廃棄物Owを微生物にて発酵させる発酵処理工程と、
回転ドラム10の回転を停止し、回転ドラム10内から有機廃棄物の発酵物Ofを排出する排出工程とを含む。
投入工程では、図3および図7(a)に示すように、開閉機構部60を作動して回転ドラム10の上方位置にある開閉蓋14aを開いて、回転ドラム10内(円筒体11内)に処理すべき有機廃棄物Owおよび有機廃棄物Owを発酵させる共生微生物を投入し、開閉蓋14aを閉じる。なお、使用する微生物は特に限定されるものではないが、有機廃棄物Owを効率よく発酵処理できるものが好ましく、複数種の微生物を使用してもよい。
発酵処理工程では、まず、回転ドラム10内の環境を有機廃棄物の発酵に適した条件に調整する。一例として、次のように調整することができる。
〔1〕水供給手段Wsから供給した水Wを切換弁V、第1接続パイプ71およびロータリージョイント部40のメインパイプ42b1の上部空間42bs2と第2サブパイプ42b3を介して回転ドラム10の内筒体11内へ導入する(図7(A))。これにより、発酵処理工程の初期段階において有機廃棄物Owの水分量が発酵に適した量に調整される。使用する水は、上水でなくてもよく、井戸水、雨水、工業用水等を用いてもよい。なお、供給する水量は、有機廃棄物Owの種類や微生物の種類にもよるが、例えば、家畜糞尿の場合、100重量部の有機廃棄物Owに対して80~98重量部に調整される。
なお、これらの発酵処理条件は一例であり、本発明の有機廃棄物の処理方法はこれらの条件に限定されるものではなく、効率的に発酵処理が促進されるように適宜調整すればよい。
一方、ロータリージョイント部40のケーシング(固定体)42aは静止した状態で回転するロータリーシャフト41を支持している。
この際、メカニカルシール43において、フローティングリング43aはロータリーシャフト41と共に回転し、シールリング43bはケーシング42aと共に静止しているため、シールリング43bに対してフローティングリング43aが摺動している。
そして、図8(A)に示すように、有機廃棄物Owが撹拌されながら回転ドラム10の一端部10a側へ移動したところで、一旦駆動部30を停止し、かつブレーキ部21a5にてコントロールディスク19を介して回転ドラム10の回転を停止させる。あるいは、制動可能な変速機直結モータの制御により回転ドラム10の回転を停止させる。
そして、図9(A)に示すように、有機廃棄物Owが撹拌されながら回転ドラム10の他端部10b側へ移動したところで、駆動部30を停止し、かつブレーキ部21a5にてコントロールディスク19を介して回転ドラム10の回転を停止させる、あるいは制動可能な変速機直結モータの制御により回転ドラム10の回転を停止させる。これにより1ストロークの発酵処理動作が完了する。なお、有機廃棄物Owが所望の粉末状態(発酵度合い)となるまで発酵処理動作が2ストローク以上行われる。
回転ドラム10の他端部10b側へ移動した有機廃棄物Owが所望の粉末または団粒状態となった発酵物Ofであれば、図3および図9(B)に示すように、開閉機構部60を作動して回転ドラム10の下方位置にある開閉蓋14aを開いて、回転ドラム10内から発酵物Ofを外部へ排出する。なお、回転ドラム10の閉鎖板14および開閉蓋14aにはガラス窓14cが設けられており、ガラス窓14c越しに回転ドラム10内の有機廃棄物の発酵度合いが目視することができる。
また、ロータリージョイント部40を設けたことにより、回転ドラム10への水分、蒸気等の供給および回転ドラム10からの水分、ガス等の排出が可能となり、回転ドラム10内の環境を、有機性廃棄物Owを資源化する最適条件に容易に調整することができる。
図10は実施形態2の撹拌装置を示す正面図であり、図11は実施形態2の撹拌装置の右側面図であり、図12は実施形態2の撹拌装置の左側面図である。また、図13は実施形態2の撹拌装置の長手方向の中間部を省略した正面断面図である。また、図14は実施形態2の撹拌装置における支持部の受台部およびスライド部を示す(A)は平面図、(B)は正面図、(C)は左側面図であり、図15は図13の撹拌装置におけるロータリージョイント部の拡大断面図である。なお、図10~図15において、図1~図6中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。また、図10と図14(A)中の矢印Xは左右方向、矢印Yは前後方向、矢印Zは上下方向を示している。
以下、実施形態2における実施形態1とは異なる点を主に説明する。
回転ドラム110は、実施形態1と同様の複数のミキシングプレート11aおよび複数のリードプレート11bを有する内筒体11、外周面にローテーションギア17を有しかつ内筒体11の外側に隙間部S1をもって設けられた外筒体12、内筒体11および外筒体12の軸心P方向の一端部10a側の開口部を閉鎖する閉鎖板13、および閉鎖板13の外面にかつ軸心P上に設けられた一端部10aとしての軸部15を備え、回転ドラム110の他端側の開口部は支持部120の後述する閉鎖支持板部121eによって回転可能に支持されかつ閉鎖されている。
閉鎖板13は、内部に円形もしくは放射形に形成されて内筒体11と外筒体12の間の隙間部S1と連通する連通流路S2が設けられている。
また、軸部15の中心孔15aは連通流路S2と連通している。
支持部120は、回転ドラム110の下方に配置されるベース部21aと、ベース部21aの長手方向の一端部から起立する門形の支柱部121bと、ベース部21aの長手方向の他端部から起立する前後一対の支柱部121cと、門形の支柱部121bの上端部に設けられた軸受部121dと、前後一対の支柱部121cに連結され支持された前記閉鎖支持板部121eと、閉鎖支持板部121eと回転ドラム110の外筒体12の他端側外周部との間に設けられた軸受としての複数のボール121fとを有する。なお、実施形態2におけるベース部21aは、実施形態1では設けられていた回転ドラム110を回転可能に支持する複数の支持ローラ21a3(図1参照)が省略されている。
一対のロードセル121c2は、前記インジケーター(不図示)にケーブルを介して電気的に接続されており、各ロードセル121c2にかかる荷重が電気信号に変換されてインジケーターに入力され荷重として表示される。なお、インジケーターは右側の一対のロードセル121b2および左側の一対のロードセル121c2にかかる荷重の合計値も表示するものであってもよい。
また、受台部121c11において、受け面121c111の中央位置にローラ121c112が垂直軸心を中心として回動可能に設けられ、受け面121c111におけるローラ121c112の周囲(前後位置)にX形の複数の凹溝121c113が設けられ、凹溝121c113のX形状の交差部分に連通するように受台部121c11の正面から後面近傍に亘って一対のグリース注入路121c114および連通孔121c115が設けられている。
この受台部121c11によれば、各グリース注入路121c114内にグリースを注入することにより、各凹溝121c113内にグリースが充填されるようになっている。なお、受台部121c11の下面にはベース部21aにボルトにて固定するためのネジ孔が形成されている。
また、スライド部121c12において、その下面にはローラ121c112が収まるサイズに形成された凹部121c122を有している。
この凹部121c122において、前後方向(矢印Y方向)の前面および後面は垂直面121c1221となっており、左右方向(矢印X方向)の左面および右面は凹部121c122の奥部が狭くなる傾斜面121c1222となっている。
このとき、回転ドラム110の長手方向(軸心P方向)の熱膨張に対して、スライド部121c12の凹部121c122の左右方向(矢印X方向)の長さは傾斜面121c1222がローラ121c112に衝突しない十分な長さを確保されている。
このように、緩衝部121c1によって回転ドラム110の熱膨張を吸収することができるため、回転ドラム110の熱膨張による支持部120の破損が回避される。
ガス排出パイプ123は、閉鎖支持板部121eの円形板部121e1におけるホッパー121e12の下部を貫通しかつ円形板部121e1の内面外周部に沿って上方へ延びた位置に先端開口部123aが設けられている。
水供給パイプ124は、閉鎖支持板部121eの円形板部121e1におけるホッパー121e12の下部を貫通しかつ円形板部121e1の内面外周部に沿って上方へ延びた位置にシャワーヘッド124aが設けられている。
また、ドレン排出パイプ122は図外の水分排出手段Leと接続され、ガス排出パイプ123は図外のガス排出手段Geと接続され、水供給パイプ124は図外の水供給手段Wsと接続されている(図16参照)。
駆動部130は、支持部20のベース部21aに設けられた駆動モータ31と、回転ドラム10のローテーションギア17と噛合するように駆動モータ31の出力軸に接続された変速機131と、変速機131の出力軸に固定された出力ギア32とを備え、駆動モータ31は変速機131、出力ギア32およびローテーションギア17を介して回転ドラム10を正逆回転可能に構成されている。
図10と図13と図15に示すように、ロータリージョイント部140は、回転ドラム10の軸心P上に配置されて一端部10aの軸部15と連結する回転体としてのロータリーシャフト141と、軸心P上に配置された固定体142と、ロータリーシャフト141と固定体142とを少なくとも1つのシールリングを介して軸心Pを中心とする回転方向に摺動可能とするメカニカルシール143とを有する。
ケーシング142aは、支持部120の一端側の支柱部121bによって連結部材142bを介して支持されており、その内部のロータリーシャフト141を気密かつ回転可能に保持している。
また、ケーシング142aは、ロータリーシャフト141における連通孔141xを含む外周部分に円環状スペースS4を形成しており、円環状スペースS4とロータリーシャフト141の内部の連通流路S3とが連通孔141xを介して連通し、連通流路S3と回転ドラム110の軸部15の中心孔15aとが連通している。
また、水蒸気供給パイプ125は水蒸気供給手段Bsと接続されており、これにより水蒸気供給手段Bsから供給された水蒸気は、ロータリージョイント部140内の円環状スペースS4および連通流路S3を通って回転ドラム110の軸部15の中心孔15a内に流入し、さらに回転ドラム10の連通流路S2を通って内筒部11と外筒部12との間の隙間部S1内に流入することができる。
図16は実施形態2の撹拌装置による有機廃棄物の処理方法を説明する図であって、(A)は投入工程、(B)は発酵処理工程を示す。また、図17は実施形態2の撹拌装置による有機廃棄物の処理方法を説明する図であって、(A)および(B)は図7(B)の発酵処理工程の続きを示す。また、図18は実施形態2の撹拌装置による有機廃棄物の処理方法を説明する図であって、(A)は図8(B)の発酵処理工程の続きを示し、(B)は排出工程を示す。
なお、実施形態2の有機廃棄物処理装置101を用いた有機廃棄物の処理方法は、実施形態1の有機廃棄物処理装置1を用いた有機廃棄物の処理方法と基本的に同じであるが、水の供給方向、ガスおよびドレンの排出方向、有機廃棄物の投入および排出の方法等が実施形態1とは異なる。
投入工程では、図10、図12および図16(A)に示すように、ホッパー121e12の開閉蓋121e13を開いて、投入口121e11から回転ドラム110内(円筒体11内)に処理すべき有機廃棄物Owおよび有機廃棄物Owを発酵させる共生微生物を投入し、開閉蓋121e13を閉じる。
この投入工程においては、有機廃棄物処理装置101の支持部120の4箇所に設けられたロードセル121b2、121c2にて回転ドラム110内に投入された有機廃棄物Owの重量を測定することができるため、作業者は発酵処理に適した重量分が投入されるよう有機廃棄物Owの投入量を調整する。
〔1〕発酵処理工程では、まず、水供給手段Wsから供給した水Wを水供給パイプ124を介して回転ドラム110の内筒体11内へ導入する(図16(A))。これにより、回転ドラム110内の有機廃棄物Ow上に水が散布され、発酵処理工程の初期段階において有機廃棄物Owの水分量が発酵に適した量に調整される。
また、発酵処理工程においては、回転ドラム110の隙間部S1内に供給した水蒸気が凝縮したドレンDが隙間部S1の下部に溜まるため、水分排出手段Leを駆動し、隙間部S1のドレンDをドレン排出122を介して外部に排出する。なお、発酵処理中の有機廃棄物Owから余分な水分等の液体が出ても隙間部S1側へ落下して外部へ排出される、あるいは内筒体11への加熱によりスチームとなって外部へ排出される。
なお、実施形態2の場合も、回転ドラム110の回転と停止、回転速度および回転時間、水分供給、水蒸気供給、ガス排出、水分排出等の動作制御は、オペレーターによって図示しないオペレーションボックスを操作して行われる。また、オペレーションボックスは、オペレーターが運転開始ボタンを押すと予め設定入力された発酵処理条件に自動的に調整しながら回転ドラムを回転させて発酵処理を完了させるように構成されてもよい。
そして、図17(A)に示すように、有機廃棄物Owが撹拌されながら回転ドラム10の一端部10a側へ移動したところで、駆動部130の制動可能な変速機131に直結された駆動モータ31の制御により回転ドラム110の回転を停止させる。
そして、図18(A)に示すように、有機廃棄物Owが撹拌されながら回転ドラム10の他端部10b側へ移動したところで、回転ドラム110の回転を停止させる。これにより1ストロークの発酵処理動作が完了する。なお、有機廃棄物Owが所望の粉末状態(発酵度合い)となるまで発酵処理動作が2ストローク以上行われる。
回転ドラム110の他端部10b側へ移動した有機廃棄物Owが所望の粉末または団粒状態となった発酵物Ofであれば、図13および図18(B)に示すように、開閉蓋121e15を開いて、排出口121e14から回転ドラム110内の発酵物Ofを外部へ排出する。この際、回転ドラム110を矢印K方向(図17(B)参照)に逆回転させて有機廃棄物Ofを排出口121e14の方へ移動させてもよく、これにより有機廃棄物Ofの排出を容易かつ効率よく行うことができる。
図19は実施形態3の撹拌装置の概略構造を示す説明図である。なお、図19において、図1~図18中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態3の有機廃棄物処理装置(撹拌装置)は、回転ドラム210の一端部の軸部215aを中実に形成した点、軸部215aを軸受にて回転可能に支持する点、回転ドラム210の他端側から水蒸気を供給する点、および支持部220の一端側の支持部221bに前後一対の緩衝部121c1を設けた点が実施形態2の有機廃棄物処理装置(撹拌装置)とは異なり、その他の構成は概ね実施形態2と同様である。以下、実施形態3における実施形態2とは異なる点を主に説明する。
各緩衝部121c1において、その受台部121c11はベース部21a上に固定され、受台部121c11上にスライド可能に設けられたスライド部121c12上に柱部121b1が固定されている。なお、前後一対の柱部121b1と梁部121b3との間には重量測定部としてのロードセル121b2が設けられている。
一方、支持部220の他端側の前後一対の支柱部121cとベース部21aとの間にはロードセル121c2が設けられるが、緩衝部121c1は省略される。
このように構成された実施形態3の有機廃棄物処理装置201も、実施形態2と同様に、有機廃棄物を発酵処理することができる。
なお、実施形態3において、水供給手段Wsとガス排出手段Geとは、実施形態1と同様に、回転ドラム210の内筒体11内に連通する同一のパイプに切換弁V(図7参照)を介して接続されてもよい。
実施形態4の撹拌装置は、実施形態1の撹拌装置1におけるロータリージョイント部40が異なる以外は、実施形態1と同様である。
実施形態4の場合、実施形態1のロータリージョイント部40におけるメカニカルシール43のフローティングリング43aが省略される。
さらにこの場合、ロータリーシャフト41の外パイプ部41bの摺接面41b1と摺接するシールプレート43bの摺接面43b1が逆テーパ状に形成されるか、あるいはシールプレート43bの摺接面43b1と摺接するロータリーシャフト41の外パイプ部41bの摺接面41b1が軸心Pと垂直状に形成される。
このように、メカニカルシールは1つのシールリングから構成されてもよい。
なお、実施形態2についても実施形態4の構成を採用することができる。
実施形態5の撹拌装置は、実施形態1の撹拌装置1における回転ドラム10が異なる以外は、実施形態1と同様である。
実施形態3の場合、実施形態1の回転ドラム10(図1参照)における複数のミキシングプレート11aが省略されると共に、複数のリードプレート11bの長手方向の両端部に軸心P方向と略平行な屈曲片部が相互に逆向きに設けられてリードプレートの形状が略Z形に変更される。
この略Z形のリードプレートによれば、回転する回転ドラム内の有機廃棄物をある程度の高さまで持ち上げて落下させ、かつ進行方向に移動させることができる。
なお、実施形態2および3についても実施形態5の構成を採用することができる。
撹拌装置における回転ドラムのサイズが小さい場合、例えば、回転ドラムの直径が1m以下、長さが1.5m以下の場合、実施形態1~3における複数のリードプレート11bを省略してもよい。また、この場合、回転ドラムを駆動部にて一方向にのみ回転させるようにしてもよい。
本発明の撹拌装置は、回転ドラム内への流体の供給(蒸気、水等)および回転ドラム内からの流体(ドレン、空気等)の排出を伴わない構成であってもよい。
10a 一端部
11 内筒体
11a ミキシングプレート
11b リードプレート
12 外筒体
13、14 閉鎖板
14a 開閉蓋
20、120、220 支持部
30、130 駆動部
40、140 ロータリージョイント部
41、141 ロータリーシャフト(回転体)
42、142 固定体
42b 接続部
42b1 メインパイプ
42b2 第1サブパイプ
42b3 第2サブパイプ
42bs1 下部空間
42bs2 上部空間
43、143 メカニカルシール
43a、143a フローティングリング(シールリング)
43b、143b シールプレート(シールリング)
71 第1接続パイプ
72 第2接続パイプ
73 第3接続パイプ
Of 発酵物
Ow 有機廃棄物(被撹拌物)
P 軸心
S1 隙間部
S2、S3 連通流路
S4 円環状スペース
Wv 水蒸気
Claims (11)
- 有機廃棄物および有機廃棄物発酵用の微生物を収容可能な筒形の回転ドラムと、前記回転ドラムの軸心を中心として回転可能にかつ前記回転ドラムを密閉状態で支持する支持部と、前記微生物の発酵に適した水分量となるように前記回転ドラムの内部に水を導入する水供給手段と、前記微生物の発酵に適した圧力となるように前記回転ドラムの内部のガスを排出し大気圧よりも低い圧力に内部を減圧調整するガス排出手段と、前記微生物の発酵に適した温度となるように水蒸気により前記回転ドラムの内部を加熱する水蒸気供給手段と、前記回転ドラムを回転させる駆動部とを備え、
前記回転ドラムが、前記有機廃棄物を撹拌可能な複数の突起を内周面に有していることを特徴とする有機廃棄物処理用の撹拌装置。 - 前記回転ドラムは、内筒体と、前記内筒体との間に隙間部をもって設けられた外筒体とを有し、
前記水蒸気供給手段からの前記水蒸気を前記隙間部内に供給して前記内筒体に収容された有機廃棄物および有機廃棄物発酵用の微生物を加熱する請求項1に記載の撹拌装置。 - 前記回転ドラムの前記軸心の方向の一端部に連結されたロータリージョイント部をさらに備え、
前記水供給手段は、前記ロータリージョイント部を通して前記回転ドラムの内部に水を導入し、
前記ガス排出手段は、前記ロータリージョイント部を通して前記回転ドラムの内部のガスを排出し、
前記水蒸気供給手段は、前記ロータリージョイント部を通して前記回転ドラムの内部に水蒸気を供給する請求項2に記載の撹拌装置。 - 前記回転ドラムは、前記軸心の方向の一端が閉鎖され、前記軸心の方向の他端に他端開口部を有し、
前記支持部は、筒形の外周壁部を含む閉鎖支持板部を有し、
前記回転ドラムの前記他端開口部が前記外周壁部に嵌まり前記閉鎖支持板部に回転可能に支持されて閉鎖されている請求項1または2に記載の撹拌装置。 - 前記回転ドラムの前記他端開口部と前記閉鎖支持板部の前記外周壁部との間がシール材で密閉されている、請求項4に記載の撹拌装置。
- 前記閉鎖支持板部は、その上部に設けられて前記回転ドラム内に前記有機廃棄物を投入可能とする蓋付き投入口と下部に設けられて前記回転ドラム内から撹拌処理後の被撹拌物を外部へ排出可能とする蓋付き排出口とを備える請求項4に記載の撹拌装置。
- 前記回転ドラムにおける前記軸心の方向の一端部に連結されたロータリージョイント部をさらに備え、
前記水供給手段は、前記閉鎖支持板部を通して前記回転ドラムの内部に水を供給し、
前記ガス排出手段は、前記閉鎖支持板部を通して前記回転ドラムの内部のガスを外部に排出し、
前記水蒸気供給手段は、前記ロータリージョイント部を通して前記回転ドラムの内部に水蒸気を供給する請求項4に記載の撹拌装置。 - 前記水供給手段は、前記閉鎖支持板部を通して前記回転ドラムの内部に水を供給し、
前記ガス排出手段は、前記閉鎖支持板部を通して前記回転ドラムの内部のガスを外部に排出し、
前記水蒸気供給手段は、前記閉鎖支持板部を通して前記回転ドラムの内部に水蒸気を供給する請求項4に記載の撹拌装置。 - 被撹拌物を撹拌可能な複数の突起を内周面に有する回転ドラム内に被撹拌物としての有機廃棄物と、有機廃棄物発酵用の微生物とを投入する投入工程と、
密閉状態の前記回転ドラムを回転し、かつ前記微生物の発酵に適した水分量となるように前記回転ドラム内に水を供給し、かつ前記微生物の発酵に適した圧力となるように前記回転ドラムの内部のガスを排出し大気圧よりも低い圧力に内部を減圧し、かつ前記微生物の発酵に適した温度となるように前記回転ドラムの内部を水蒸気により加熱させて、前記回転ドラム内の前記有機廃棄物を前記微生物にて発酵させる発酵処理工程と、
前記回転ドラムの回転を停止し、前記回転ドラム内から前記有機廃棄物の発酵物を排出する排出工程とを含む有機廃棄物由来の発酵物の製造方法。 - 被撹拌物を撹拌可能な複数の突起を内周面に有する回転ドラム内に被撹拌物としての有機廃棄物と、有機廃棄物発酵用の微生物とを投入する投入工程と、
密閉状態の前記回転ドラムを回転し、かつ前記微生物の発酵に適した水分量となるように前記回転ドラム内に水を供給し、かつ前記微生物の発酵に適した圧力となるように前記回転ドラムの内部のガスを排出し大気圧よりも低い圧力に内部を減圧し、かつ前記微生物の発酵に適した温度となるように前記回転ドラムの内部を水蒸気により加熱させて、前記回転ドラム内の前記有機廃棄物を前記微生物にて発酵させる発酵処理工程と、
前記回転ドラムの回転を停止し、前記回転ドラム内から前記有機廃棄物の発酵物としての肥料を排出する排出工程とを含む有機廃棄物由来の肥料の製造方法。 - 被撹拌物を撹拌可能な複数の突起を内周面に有する回転ドラム内に被撹拌物としての有機廃棄物と、有機廃棄物発酵用の微生物とを投入する投入工程と、
密閉状態の前記回転ドラムを回転し、かつ前記微生物の発酵に適した水分量となるように前記回転ドラム内に水を供給し、かつ前記微生物の発酵に適した圧力となるように前記回転ドラムの内部のガスを排出し大気圧よりも低い圧力に内部を減圧し、かつ前記微生物の発酵に適した温度となるように前記回転ドラムの内部を水蒸気により加熱させて、前記回転ドラム内の前記有機廃棄物を前記微生物にて発酵させる発酵処理工程と、
前記回転ドラムの回転を停止し、前記回転ドラム内から前記有機廃棄物の発酵物としての飼料を排出する排出工程とを含む有機廃棄物由来の飼料の製造方法。
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