説明

肥料化処理装置及び方法

【課題】
従来の有機物肥料化処理装置は、酸素発生物質を投入しても有機物を肥料化するにあたって、酸素発生物質と有機物の投入により発生するエネルギーの利用効率が効率的でなかった。
【解決手段】
本発明による有機物肥料化処理装置10は、生物分解される有機物Wと酸素発生物質Oが投入されるとともに生物分解された有機物Wを取り出すための開口11aが形成された容器本体11と、この容器本体11の開口11aを開閉し得る蓋12と、この蓋12により容器本体11の開口11aを塞いだ状態において蓋12と容器本体11との間の隙間をシールするシール手段14とを具える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機物を微生物などによる好気発酵分解によって肥料化させるための有機物肥料化処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
生ゴミなどの有機廃棄物を発酵(熟成)させて有機肥料などに使用するための有機物肥料化処理装置が知られている。このような有機物肥料化処理装置において、酵母や菌などの微生物の働きを利用して有機廃棄物を分解処理するものも知られている。
【0003】
肥料化の原料となる生ゴミなどには、分解されやすい有機物(易分解性有機物)と、比較的ゆっくり分解される有機物(難分解性有機物)とが含まれている。易分解性有機物の割合が多い肥料化処理物を土壌に施用すると、土壌中で易分解性有機物の急激な分解が起こり、土壌中の酸素の欠乏や大量の発酵熱および二酸化炭素の発生により、植物に害を及ぼすことがある。これを防ぐため、肥料化処理において廃棄物中の易分解性有機物を速やかに発酵分解させることが必要となる。有機廃棄物の肥料化処理において好気性微生物の活動を主体とした有機物の発酵分解では、肥料化処理物中の水分や酸素を吸収しながら微生物が増殖して発酵分解が進む。有機廃棄物を好気性微生物によって肥料化する場合、これらの有機廃棄物を屋外に野晒しで積み上げ、時々切り返しによって表面側と内部を入れ替え、3ヶ月から6ヶ月程度の長い期間をかけて熟成させていた。
【0004】
このような堆肥の熟成期間を短縮して効率よく有機廃棄物の肥料化を促進し得る様々な有機物肥料化処理装置が提案されている。例えば、特許文献1においては、装置内の温度を一定に保つ為のヒータなどを備えた家庭用や事業用の肥料化処理装置で好気性微生物入りのおが屑やチップ、適当な水分を含む生ゴミと共に過酸化マグネシウム又は過酸化カルシウムなどからなる酸素供給剤を添加する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2001−149905号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記の特許文献1に開示されている肥料化処理方法では、過酸化マグネシウム又は過酸化カルシウム等からなる酸素供給剤を適当な水分を含む肥料化対象物中に混合することで、有機廃棄物の発酵分解が好気的な条件で進行するようになっている。ここで、肥料化対象物中で好気性微生物による発酵分解が活発になると肥料化対象物の発酵熱により温度が上昇するが、その際、肥料化対象物の温度増加と共に肥料化対象物中の水分が水蒸気となり肥料化対象物から蒸発する。また、これら酸素供給物質の反応熱や有機物の分解反応によって発生するエネルギーや発生した酸素を効率的に利用するといったものではない。
【0007】
従来の肥料化処理装置において、肥料化対象物に対して単に過酸化物からなる酸素供給剤を添加しただけでは、酸素発生物質の反応熱や有機物の分解反応によって発生するエネルギーや酸素を効率的に利用することは不十分となる。
【0008】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、酸素発生物質を投入する有機物肥料化処理において、肥料化対象物中の好気性微生物に対して酸素を継続して安定供給すると共に酸素供給物質の酸素や有機物の分解反応によって発生するエネルギーを効率的に利用できる肥料化処理装置及び方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、生物分解される有機物と酸素発生物質が投入されるとともに、生物分解された前記有機物を取り出すための開口が形成された容器本体と、この容器本体の前記開口を開閉し得る蓋と、この蓋により前記容器本体の開口を塞いだ状態において、当該蓋と前記容器本体との間の隙間をシールするシール手段と、を具えたことを特徴とする有機物肥料化処理装置を用いることによって解決する。
【0010】
上記課題を解決するために、生物分解される有機物と酸素発生物質が投入されるとともに、生物分解された前記有機物を取り出すための開口が形成された容器本体と、この容器本体の前記開口を開閉し得る蓋と、この蓋により前記容器本体の開口を塞ぎ密封した状態で前記有機物を肥料化する有機物肥料化処理方法を用いることによって解決する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の有機物肥料化処理装置及び肥料化処理方法によると、容器本体内の酸素供給物質から発生する酸素や発酵熱を効率的に利用し有機物を肥料化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明による有機物肥料化処理装置の一実施形態の外観を表す立体投影図である。
【図2】図1に示した実施形態において、蓋を取り外した状態の外観を表す立体投影図である。
【図3】図1に示した実施形態の内部構造を模式的に表す断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係るシール手段の第1の変形例。
【図5】本発明の実施形態に係るシール手段の第1の変形例。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明による有機物肥料化処理装置の一実施形態について、図1〜図3を参照しながら詳細に説明する。
【0014】
本実施形態による有機物肥料化処理装置の外観を図1に示し、その分解状態を図2に示し、その断面構造を図3に示す。すなわち、本実施形態における有機物肥料化処理装置10は、容器本体11と、蓋12と、これら蓋12と容器本体11とを連結するための締結手段13と、蓋12と容器本体11との間の隙間をシールするシール手段14と、撹拌手段15とを具えている。 本実施形態における容器本体11は円筒状をなし、好気性微生物を含む有機物、つまり生物分解される有機物Wと酸素発生物質Oが投入される開口11aがその上端に形成されている。この開口11aは、生物分解されて肥料化した有機物(以下、これを肥料化処理物と記述する場合がある)Wを取り出すための取り出し口としても機能する。
【0015】
本実施形態における蓋12は、容器本体11の形状に対応した円筒状をなし、容器本体11に対して着脱自在に装着されて容器本体11の開口11aを開閉し得る。本実施形態では容器本体11に対して蓋12を完全に取り外すことができるようになっているが、蝶番を介して容器本体11に蓋12を取り付け、容器本体11の開口11aに対して蓋12が蝶番を介して開閉されるように構成することも可能である。
【0016】
蓋12と容器本体11とを連結するための本実施形態における締結手段13は、蓋12の外周面に固定されるキャッチ13aと、このキャッチ13aに対して係合し得るように容器本体11に固定されたラッチレバー13bとを具えている。このような締結手段13を用いることにより、容器本体11の開口11aを確実にシール状態で塞ぐことができ、容器本体11を誤って倒した場合であっても、蓋12が容器本体11から外れてしまうような不具合を未然に防止することができる。
【0017】
容器本体11に対して蓋12を装着した状態において、容器本体11の内部は、ここに投入される有機物Wを発酵分解するための空間Sを画成する。
【0018】
シール手段14は、蓋12によって容器本体11の開口11aを塞いだ状態において、蓋12と容器本体11との間の隙間をシールするためのものである。本実施形態では、シール手段14としてシリコーン樹脂などのシールリングを蓋12の下端面に装着しているが、容器本体11の開口11aに取り付けるか、あるいはこれらの両方に取り付けるようにしてもよい。このように、蓋12によって開口11aを塞いだ容器本体11の密閉性をシール手段14により確保しているため、有機物W、つまり肥料化処理物の発酵分解を促進するための散水手段などが不要であり、簡便で低コストな装置にすることができる。
【0019】
本実施形態における酸素発生物質Oとしては、カタラーゼと過酸化水素水をマイクロカプセル化し攪拌や経時変化によって、酸素を発生するようにしたものなども使用することができるが、好ましくアルカリ土類金属の過酸化物を用いると良い。
【0020】
酸素発生物質Oは固体で且つ、水と反応して酸素を発生することが好ましく、未反応物及び水と反応して生成した物質が残存しても土壌、生育物に無害であることが重要である。使用する際の安全性や取り扱い易さを考慮すると過酸化カルシウムが好ましい。また過酸化マグネシウムも扱い易い。
【0021】
水100gに対する過酸化カルシウムの溶解度は、0.01g(20℃)であり、水と接触した際に急激に溶解せずに徐々に溶解することから、初期に投入し混合した過酸化カルシウムが短時間で消費されることは無く、酸素を継続的に発生させることが可能であり、好気的な環境を持続させる上で有利である。
【0022】
また、過酸化カルシウムの添加比率としては、好気的な環境が維持された状態で肥料化対象物の発酵分解が進行されれば特に限定されるものではないが、有機物Wの質量に対して3%〜20%の範囲で添加することが好ましい。過酸化カルシウムは、水に溶けて酸素を発生するとともに水酸化カルシウムとなりpH9〜11と弱アルカリ性を示す。このとき発生したアルカリは、有機物Wの醗酵分解によって生じた有機酸と中和反応を行い、中和熱を発する。この反応における有機酸に対するアルカリの余剰分により弱アルカリ性を示す。
【0023】
但し、植物の中には酸性を好む種類のものも存在することから、有機物Wに対して入れすぎると植物の種類によっては、生育上良好な結果を得ない場合もある。そのため、有機物Wの処理量と酸素発生物質の使用量から添加する際の経済性や取り扱い易さ等や肥料化処理後のpHを考慮すると、過酸化カルシウムの量は有機物Wの質量に対して4〜10%の範囲で添加することがさらに好ましい。
【0024】
なお、酸素発生物質の形状については特に限定されず、粉体、顆粒、及び造粒物の粒子のどの形態でも用いることが可能であるが酸素を継続的に放出するため造粒物や塊状のものを使用するとよい。
【0025】
肥料化対象物の分解過程において好気性微生物の活性度は、肥料化対象物のpHに影響され、酸性度が過度に進行すると肥料化対象物の発酵分解が大きく鈍化することが知られている。過酸化カルシウムが水と反応して水酸化カルシウムを生成すると、水酸化カルシウムは水分を介して炭水化物や油脂の分解により生成した有機酸と接触し中和反応を起こし、肥料化対象物の酸性化を抑制することが出来る。従って、肥料化対象物中の好気性微生物の活動を鈍化させること無く肥料化速度を好適に維持することが可能となる。
【0026】
また、アルカリ土類金属の過酸化物の水和反応は、反応熱を放出し、有機物Wに熱を与えることができる。また、有機物Wが分解される際に生成される有機酸との中和反応によっても発熱反応が起こる。これらの熱も利用して発酵分解に使用するためにも、シール手段14により密閉された系内で発酵分解させると他のエネルギーの投入量を減らし効率良く処理することができる。また、密閉された系を断熱壁や空気などの断熱層で覆うと更に効率良く投入した物質や酸素発生物質Oと有機物Wに含まれる物質との反応で発生したエネルギーや、微生物が有機物Wを分解するときに発生した分解熱を使用することができる。
【0027】
撹拌手段15は、容器本体11に投入された有機物Wを蓋12が装着された状態にて撹拌するためのものである。本実施形態による撹拌手段15は、モーター15aと、このモーター15aから突出する回転軸15bと、この回転軸15bに一体的に取り付けられた撹拌羽根15cとを具えている。モーター15aは、容器本体11の底壁11cの裏面に固定され、回転軸15bは、このモーター15aから容器本体11の底壁11cを貫通して容器本体11内に上端が突出状態となっている。モーター15aの回転軸15bと容器本体11の底壁11cとの間には図示しないシール部材が組み込まれている。モーター15aは図示しない電源から供給される電力により駆動して撹拌羽根15cを旋回させ、これによって容器本体11内に投入された有機物Wが所定の頻度で撹拌され、有機物Wに対する曝気を促進する。
【0028】
容器本体11および蓋12は、内部を保温するための断熱壁11d,12aをそれぞれ有する。本実施形態における断熱壁11d,12aは、容器本体11および蓋12の外周面を覆うように配される断熱材にて構成されている。このような断熱材としては、微生物の活動により発生した発酵熱の放散を最小限に抑え、肥料化処理物Wの温度を適切に維持することが可能であれば特に制限はなく、既知の断熱材を使用することができる。例えば、グラスウール,ロックウール,セラミックシート,発泡スチロール,ポリエチレンフォームなどを使用することが可能である。
【0029】
本実施形態では、容器本体11の底から下方に突出して床面Fに当接する複数本の脚部19が設けられており、これら脚部19によって先のモーター15aが床面Fに直接接触しないように配慮している。
【0030】
このような有機物肥料化処理装置10を用いて有機物Wの肥料化を行う場合、まず図2および図3に示すように容器本体11から蓋12を取り外し、有機物Wを容器本体11の開口11aから容器本体11内に投入する。また、好気性微生物が増殖しやすいように水分の含有量を併せて適切に調整し、必要に応じて少量の種菌などの補材を混合させる。更に、肥料化対象物内の好気性微生物に酸素を供給するための酸素発生物質Oを混合させる。しかる後、蓋12を容器本体11の開口11aに重ね、図1に示すように締結手段13によって蓋12を容器本体11に対して一体的に連結し、容器本体11内を密封状態に保持する。これにより、肥料化処理物Wからの水分が外部に過剰に蒸散することなく適切な水分状態に保たれ、微生物による発酵分解が円滑に進行することとなる。
【0031】
また、容器本体11内の肥料化処理物Wは、撹拌手段15により所定周期で間欠的に撹拌処理がなされる。撹拌羽根15cの回転による肥料化処理物Wの撹拌の頻度は、肥料化処理物Wの発酵により変化する容器本体11内の処理物温度や酸素濃度,二酸化炭素濃度などのデータを基に総合的に判断して決定することが好ましい。一般的に、例えば2時間毎に撹拌手段15を作動させることが有効であろう。このように、肥料化処理物Wの撹拌を行うことで、肥料化処理物W中の微生物と密閉された容器本体11内の空間Sに介在する空気中の酸素との接触確率を高めることができる。同時に、容器本体11に収容された肥料化処理物Wの上方の空間Sにある空気を容器本体11の底壁11cに近い位置にある肥料化処理物Wに供給することが可能となる。この結果、肥料化処理物W全体の好気性環境を改善してその肥料化をより促進することができるようになる。
【0032】
有機物Wの性質や酸素供給物質Oの性質によって最適な比率は異なるが、乾燥破砕処理を行った生ごみに水分を加え含水率を40%〜60%とした原料に肥料化処理を行う際に生ごみの体積に対して4〜10%の過酸化カルシウムを加えることで3週間発酵させ良好な肥料化処理結果を得た。
【0033】
このように、有機廃棄物の肥料化において、密閉された容器本体11内で、適切な水分量に調整された肥料化対象物とともに酸素発生物質Oを混合し、好気的な環境を維持しながら発酵分解を進めることできる。その結果、送風機等の使用による余分な電力を投入することなく、効率的且つ経済的に微生物の活動に必要な酸素の供給を行うことができる。また、微生物の活動及び、酸素の発生に必要な水分、及び肥料化対象物中に蓄積された発酵熱の放散を抑制し、肥料化対象物の水分及び温度を適切に維持することが出来るので、好気性微生物による発酵分解を安定して継続することが可能となる。
【0034】
このような肥料化処理装置を使用した場合、処理槽内の換気を行う必要がなく、処理槽内の空気とともに肥料化対象物から蒸発した水蒸気が外部に排出されないことになる。その結果、肥料化処理装置内における肥料化対象物中の水分が経時的に減少することを抑制し空間Sの水蒸気と有機物Wの含水量との出入りのみとなる。肥料化対象物中に添加される過酸化物からなる酸素供給剤Oは、水分と接触することにより反応して酸素を発生するようになっている。その為、肥料化対象物中の水分が不足せず、アルカリ土類金属の過酸化物に接触させるために必要な水分が容器本体11の内部に留まる。また容量の決まった容器本体11で所定量の有機物Wに必要な酸素発生物質Oの量を投入することでの過酸化物から発生する酸素の供給を計算し、必要な酸素発生物質Oを投入することもできる。発酵分解するために好気性微生物に対し必要な酸素を供給し、酸素発生物質Oの投入量も適切な量とすることができる。その結果、好気性微生物の活動を促進し、好気的な発酵分解を安定して維持することが可能となる。
【0035】
本発明の肥料化処理装置および肥料化処理方法において酸素供給物質Oから発生した酸素が送風機等の換気機構や隙間などにより、好気性微生物の活性化の為に使用されること無く外部に放出されてしまうことを阻止し、発生した熱や酸素を有効に活用することができる。
【0036】
このように、容器本体11の内部と外部とが密閉された容器本体11内で系内の熱を閉じ込めた状態で投入エネルギーに対して、効率のよい肥料化が実施される。この場合、効率的かつ経済的に微生物の活動に必要な酸素の供給が行われ、微生物の活動に必要な水分を保持し過剰な蒸散を防止し、かつ処理対象物中に蓄積された発酵熱の放散を最小限に抑え、有機物Wの温度を適切に維持することができる。従って、簡素な設備と最小のエネルギーの投入で、発酵分解を行う系内を肥料化処理中に生存する好気性微生物の活動に適した環境に保つことが可能となるため、好気性微生物の活性度が好適に維持される。結果として、有機廃棄物の肥料化を効率よく短期問で完了させることが可能となる。
【0037】
<変形例1>
図4に、本発明の実施形態に係るシール手段の第1の変形例を示す。
有機物肥料化処理装置10の他の構成は、実施形態と同様である。シール手段の構成が、シール手段内に断熱構造を備えたことが異なる。図4は、蓋12と容器本体11の開口11aの密閉を行うシールする手段を備えた有機物肥料化処理装置10の開口11a周辺一端の拡大図である。
断熱シール手段24は、シール手段24内に発泡層24aを有し、容器本体11と蓋12を閉じた状態において、優れた断熱性を有し、容器本体内からの熱の放出を抑制する。
【0038】
<変形例2>
図5に、本発明の実施形態に係るシール手段の第2の変形例を示す。
有機物肥料化処理装置10の他の構成は、実施形態と同様である。シール手段の構成が、シール手段内に断熱構造を備えたことが異なる。図5は、蓋12と容器本体11の開口11aの密閉を行うシールする手段を備えた有機物肥料化処理装置10の開口11a周辺一端の拡大図である。
【0039】
複層断熱シール手段34は、開口11aから有機物肥料化処理装置10の外部に向かって、発泡層を有する発泡層含有断熱シール層34a、空気層34b、シール層34cの順に蓋12に形成されている。断熱シール手段34aにより、空気層34bへの容器内部からの気体の流入を低減し、シール手段34cにより、有機物肥料化処理装置10の外部からの空気層34bへの流入をシールする。その結果、容器本体11と蓋12を閉じた状態において、空気層34bによりさらに優れた断熱性を有し、容器本体11内からの熱の放出を抑制する。
【0040】
本変形例において、断熱性を高めるために、処理装置において最内層には、発泡層含有断熱シール層34aを設け、処理装置において最外層にシール層を設けたが、シール層を2層設けることや、シール層を3層以上設けて、空気層を複数設けるように構成してもよい。
【0041】
本発明の実施形態及び変形例において、蓋に容器本体の密閉を行うシールする手段を用いたが、蓋に限らず容器本体にシール手段を用いることも可能である。さらに、本発明は上述した実施形態に限らず、様々な構成をその用途や目的などに応じて任意に変更し得る。
【符号の説明】
【0042】
10 有機物肥料化処理装置
11 容器本体
11a 開口
11b 周壁
11c 底壁
11d 断熱壁
12 蓋
12a 断熱壁
12b 周壁
13 締結手段
13a キャッチ
13b ラッチレバー
14 シール手段
15 撹拌手段
15a モーター
15b 回転軸
15c 撹拌羽根
19 脚部
24 断熱シール手段
24a 発泡層
34 複層断熱シール手段
34a 発泡層含有断熱シール層
34b 空気層
34c シール層
W 有機物(肥料化処理物)
O 酸素発生物質
S 空間
F 床面


【特許請求の範囲】
【請求項1】
生物分解される有機物と酸素発生物質が投入されるとともに、生物分解された前記有機物を取り出すための開口が形成された容器本体と、
この容器本体の前記開口を開閉し得る蓋と、
この蓋により前記容器本体の開口を塞いだ状態において、当該蓋と前記容器本体との間の隙間をシールするシール手段と、
を具えたことを特徴とする有機物肥料化処理装置。
【請求項2】
前記酸素発生物質は水と反応することで酸素を発生することを特徴とする請求項1記載の有機物肥料化処理装置。
【請求項3】
前記シール手段は、シール手段内に断熱構造を備えることを特徴とする請求項1または請求項2記載の有機物肥料化処理装置。
【請求項4】
前記容器本体および前記蓋がそれぞれ断熱壁を有することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項記載の有機物肥料化処理装置。
【請求項5】
前記容器本体に投入された有機物を撹拌するための撹拌手段をさらに具えたことを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに一項記載の有機物肥料化処理装置。
【請求項6】
生物分解される有機物と酸素発生物質が投入されるとともに、生物分解された前記有機物を取り出すための開口が形成された容器本体と、
この容器本体の前記開口を開閉し得る蓋と、
この蓋により前記容器本体の開口を塞ぎ密封した状態で前記有機物を肥料化する有機物肥料化処理方法。
【請求項7】
前記容器本体の開口を密封するのに前記蓋と前記容器本体との間の隙間をシールするシール手段を用いることを特徴とする請求項6記載の有機物肥料化処理方法。
【請求項8】
前記酸素発生物質は、アルカリ土類金属の過酸化物であることを特徴とする請求項7記載の有機物肥料化処理方法。
【請求項9】
前記容器本体および前記蓋がそれぞれ断熱壁を有することを特徴とする請求項6から請求項8の何れか一項記載の有機物肥料化処理方法。
【請求項10】
前記容器本体に投入された有機物を撹拌するための撹拌手段により攪拌することを特徴とする請求項6から請求項9の何れか一項記載の有機物肥料化処理方法。
【請求項11】
前記酸素発生物質を前記有機物の質量に対して、3%から20%の範囲で加えることを特徴とする請求項6から請求項10の何れか一項記載の有機物肥料化処理方法。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−206896(P2012−206896A)
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−73736(P2011−73736)
【出願日】平成23年3月29日(2011.3.29)
【出願人】(000104652)キヤノン電子株式会社 (876)
【Fターム(参考)】