堆肥制造系統(tǒng)和堆肥制造方法
【專利摘要】通過作用于堆肥原料所含有的水分而進(jìn)行加熱，高效率地加熱堆肥原料，營造良好的微生物的活動環(huán)境。降低制造堆肥時的電力消費而降低堆肥的制造成本。對于集積的堆肥原料(9)輸出傳播在微波導(dǎo)波管(15)內(nèi)的微波，令堆肥原料(9)所含有的水分吸收輸出的微波而進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換，從而加熱堆肥原料(9)。
【專利說明】堆肥制造系統(tǒng)和堆肥制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在利用存在于自然界的微生物制造堆肥原料時，營造良好的微生物的活動環(huán)境，高效率地制造堆肥的堆肥制造系統(tǒng)和堆肥制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，堆肥原料中碳成分較多，含有如固氮菌、乳酸菌、光熱細(xì)菌、放射細(xì)菌或酵母等的需氧性或厭氧性且低溫發(fā)酵菌、中溫發(fā)酵菌、高溫發(fā)酵菌的各種微生物，堆肥由這些微生物分解、發(fā)酵堆肥原料來制造。需要說明的是，作為堆肥原料所含有的微生物，存在著需氧性和厭氧性，根據(jù)堆肥原料所含有的微生物的種類，最適控制收容堆肥原料的槽內(nèi)的氣氛來制造堆肥。
[0003]無論是上述的需氧性或厭氧性的哪ー種微生物，均有必要將投入至槽內(nèi)的堆肥原料升溫成為至少約40°C以上而營造良好的微生物的初期發(fā)酵環(huán)境。因此，例如JP2007-217270A1所示的堆肥制造裝置中，在收容含有需氧性微生物的堆肥原料的第一槽和收容含有厭氧性微生物的堆肥原料的第二槽之間，具備利用在從第二槽內(nèi)的空氣中分離氧氣而供給至第一槽的、氧氣富化器運作時產(chǎn)生的400°C ~800°C的熱來加熱空氣供給至第ー槽內(nèi)的加熱裝置，通過該加熱裝置使堆肥原料升溫而改善初期發(fā)酵。
[0004]另外，至于JP2005-67918A1所示的堆肥制造裝置，將向環(huán)境得以控制的堆肥化空間內(nèi)供給的空氣，通過設(shè)置于通氣路內(nèi)的加熱器升溫而營造良好的微生物的活動環(huán)境，提高初期發(fā)酵。需要說明的是，堆肥原料的分解、發(fā)酵后，因微生物的自身發(fā)酵熱促進(jìn)堆肥原料的加熱，因此無需從外部加熱即可高溫化。
[0005]然而，上述的專利文獻(xiàn)I以及2的加熱裝置(加熱器)均有下述問題:加熱空氣，將經(jīng)加熱的空氣放出至堆肥原料中而進(jìn)行加熱，因此堆肥原料的加熱效率低的同時，用于加熱空氣的電カ消費增多而導(dǎo)致制造成本的増大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
要解決的問題點在于:通過加熱裝置將經(jīng)加熱的空氣放出至堆肥原料中而進(jìn)行加熱，因此堆肥原料的加熱效率低的同時，電カ消費增多而導(dǎo)致堆肥的制造成本増大的點。
[0007]解決課題的手段
本發(fā)明的權(quán)利要求1，其最主要的特征在于，具備下述裝置:將含有微生物和水分的所需量的堆肥原料集積的堆肥原料集積槽；至少配設(shè)在堆肥原料集積槽的床面，具有向集積的堆肥原料輸出微波的多數(shù)的微波輸出孔，在內(nèi)部傳播微波的微波導(dǎo)波管；向微波導(dǎo)波管輸出微波的微波振蕩裝置，其中，對于集積的堆肥原料輸出傳播在微波導(dǎo)波管內(nèi)的微波，令堆肥原料中所含有的水分吸收輸出的微波而進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換，從而使堆肥原料升溫。
[0008]權(quán)利要求8，其最主要的特征在于:利用集積在堆肥原料集積槽的堆肥原料所含有的微生物進(jìn)行分解、發(fā)酵來制造堆肥的堆肥制造方法，其中，通過對于集積的堆肥原料輸出微波，令堆肥原料所含有的水分吸收輸出的微波，從而轉(zhuǎn)換為熱能來加熱堆肥原料，至少能夠促進(jìn)利用微生物進(jìn)行的堆肥原料的初期發(fā)酵。
[0009]發(fā)明效果
本發(fā)明通過作用于堆肥原料所含有的水分而進(jìn)行加熱，可以高效率地加熱堆肥原料，營造良好的微生物的活動環(huán)境的同時，可以降低電カ消費而降低堆肥的制造成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010][圖1]為顯示堆肥制造系統(tǒng)的概略的說明圖；
[圖2]為顯示微波的輸出裝置的說明圖；
[圖3]為顯示通過微波進(jìn)行的堆肥原料的加熱例的說明圖。
[0011]實施例1
下面，根據(jù)實施例所示的圖來說明本發(fā)明。
[0012]如圖1和圖2所示，堆肥制造系統(tǒng)的堆肥原料集積槽I在所需面積的床面3的兩側(cè)和內(nèi)面直立設(shè)置有對應(yīng)集積 容量的高度為5.7的側(cè)壁，其前方敞開。而后，在上述堆肥原料集積槽I的床面3上，集積有家畜糞(牛糞、豬糞、雞糞等)或廚房垃圾等的堆肥原料9。上述堆肥原料9，雖然本身含有大量的水分，但在進(jìn)行后述的通過微波進(jìn)行的加熱處理吋，若含有水分量少，則有必要將其調(diào)整成為至少60%wt。
[0013]另外，上述堆肥原料9，其本身含有存在于自然界的乳酸菌或酵母等的需氧性或厭氧性的微生物，因此在自然放置狀態(tài)下也能夠通過微生物進(jìn)行堆肥原料的發(fā)酵、分解，然而直到堆肥化，需要以幾個月為單位的時間，生產(chǎn)率低。因此，在本發(fā)明中，根據(jù)需要添加發(fā)酵溫度為2(T60°C的中溫發(fā)酵菌以及發(fā)酵溫度為60°C以上的高溫發(fā)酵菌，使后述的通過微波加熱進(jìn)行的堆肥原料9的發(fā)酵效率化。
[0014]本發(fā)明的課題在于:促進(jìn)集積在堆肥原料集積槽I的堆肥原料的初期發(fā)酵，大幅度縮短堆肥化期間而提高生產(chǎn)率。在堆肥原料集積槽I的床面3內(nèi)，埋設(shè)有分岐的多數(shù)列的空氣送出管11。各空氣送出管11中，以長度方向并以適宜的間隔設(shè)置有多數(shù)的送出孔11a，其構(gòu)成能夠使空氣經(jīng)過形成在床面3上的溝(無圖示)吹到堆肥原料集積槽I內(nèi)。
[0015]這些空氣送出管11連接有送風(fēng)機(jī)等的送風(fēng)裝置13，將通過送風(fēng)裝置13產(chǎn)生而供給的壓縮空氣從送出ロ Ila噴射。另外，在堆肥原料集積槽I的床面3內(nèi)，在各空氣送出管11的相互間埋設(shè)有多數(shù)的微波導(dǎo)波管15。
[0016]各微波導(dǎo)波管15為后述的反射微波的不銹鋼、鐵等的金屬材質(zhì)，且內(nèi)部具有以長度方向延長的作為導(dǎo)波路的中空部。另外，該微波導(dǎo)波管15所圖示的上面，對于長度方向以適宜的間隔形成有多數(shù)的微波輸出孔15a。該微波輸出孔15a以微波波長的四分之ー以上的寬度形成。
[0017]并且，微波導(dǎo)波管15的上面粘著透過微波的合成樹脂板或玻璃板等的防水板17，而該防水板17封止微波輸出孔15a來控制水的浸入。
[0018]上述微波導(dǎo)波管15的一方端部,連接有微波振蕩裝置19,向微波導(dǎo)波管15內(nèi)輸出振蕩的微波，邊在內(nèi)面反射邊傳播。該微波振蕩裝置19是將微波數(shù)帯域(2~10GHz)的微波，通過例如以0.5飛kW輸出的磁控管、激光二極管以及由多段増幅器構(gòu)成的半導(dǎo)體微波振蕩裝置等而構(gòu)成。作為微波，由電波法等分配為エ業(yè)用、科學(xué)用、醫(yī)療用等用途的例如2.45GHz較為適宜，但不限定于上述周波數(shù)和輸出，關(guān)于周波數(shù)，在約f 20GHz的范圍內(nèi)適當(dāng)選擇即可。
[0019]需要說明的是，微波導(dǎo)波管15的另一方端部被封閉，其封閉端的內(nèi)面安裝有吸收邊在內(nèi)面反射邊傳播的微波的微波吸收板(無圖示)。由此，傳播至微波導(dǎo)波管15的另ー方端部的微波由該微波吸收板吸收，因此避免該微波反射至封閉端內(nèi)面而向輸入端側(cè)返回傳播。
[0020]另外，上述微波振蕩裝置19在微波輸出時發(fā)熱。因此，將送風(fēng)裝置13的輸入側(cè)和微波振蕩裝置19通過送風(fēng)管21連接，將微波振蕩裝置19的發(fā)熱空氣吸引而冷卻的同吋，將吸引的微波振蕩裝置19的發(fā)熱空氣向空氣送出管11內(nèi)送出，使集積在堆肥原料集積槽I內(nèi)的堆肥原料9加熱而升溫。
[0021]并且，在集積在堆肥原料集積槽I內(nèi)的堆肥原料9上，被覆薄板(被覆シー卜)23以覆蓋堆肥原料9的整個上面的方式設(shè)置，該被覆薄板23上設(shè)置有吸引在堆肥原料9的發(fā)酵、分解時產(chǎn)生的水蒸氣或臭氣的多數(shù)個的吸入罩25。各吸入罩25經(jīng)過導(dǎo)管31連接水回收器27和送風(fēng)機(jī)等的吸引裝置29，而經(jīng)過吸入罩25回收的來自堆肥原料9的水蒸氣等，通過水回收器27進(jìn)行熱交換，作為凝集的水分被回收。
[0022]接下來，對上述的堆肥制造系統(tǒng)的堆肥制造作用和方法進(jìn)行說明，在堆肥原料集積槽I的床面3上鋪滿的合成樹脂制的網(wǎng)眼薄板(無圖示)上堆積而集積堆肥原料9。集積的堆肥原料9，通常其含水率為7(T90%wt，有些情況下可能為60%wt以下。若出現(xiàn)這種情況，則有必要對于集積的堆肥原料9噴水，調(diào)整其含水率為60%wt以上。
[0023]然后，當(dāng)集積的堆肥原料9 中所含有的微生物為需氧性微生物的情況下，在上述狀態(tài)下驅(qū)動送風(fēng)裝置13，從空氣送出管13對集積的堆肥原料9內(nèi)噴射空氣而控制微生物的活動環(huán)境為需氧條件，可以在促進(jìn)堆肥原料9的分解、發(fā)酵的同時，發(fā)振驅(qū)動微波振蕩裝置19，向微波導(dǎo)波管15內(nèi)輸出所需周波數(shù)和輸出的微波。
[0024]輸出至微波導(dǎo)波管15內(nèi)的微波，邊在微波導(dǎo)波管15內(nèi)反射而向端部側(cè)傳播，邊ー部分經(jīng)過微波輸出孔15a輸出至集積的堆肥原料9。由此集積的堆肥原料9所含有的水分吸收輸出的微波而轉(zhuǎn)換為熱能量，得以加熱。
[0025]需要說明的是，微波振蕩裝置19在其驅(qū)動時產(chǎn)生熱量，加熱周圍的空氣，經(jīng)加熱的空氣伴隨著送風(fēng)裝置13的驅(qū)動，經(jīng)過送風(fēng)管21被吸引，從空氣送出管11放出至集積的堆肥原料9中而得以加熱。
[0026]通過上述微波的輸出加熱堆肥原料9而升溫，控制微生物的活動環(huán)境為適合發(fā)酵和分解的狀態(tài)，使堆肥原料9的分解、發(fā)酵得以促迸。需要說明的是，若通過上述微波進(jìn)行的加熱使堆肥原料9的溫度升溫至約40°C以上，則堆肥原料9因上述的通過微波進(jìn)行的加熱和伴隨著通過微生物進(jìn)行的發(fā)酵等而產(chǎn)生的自身產(chǎn)生熱，而促進(jìn)升溫。
[0027]需要說明的是，在上述制造過程中，因通過高溫發(fā)酵菌進(jìn)行的堆肥原料9的發(fā)酵、分解，堆肥原料9的溫度成為90°C以上，看出因微生物的死滅而溫度下降吋，對集積的堆肥原料9進(jìn)行反擊(切り返し)的同時，根據(jù)需要添加微生物而使堆肥化得以均一化。另外，在上述制造過程中，伴隨著由上述送風(fēng)和通過微波進(jìn)行的加熱，從集積的堆肥原料9產(chǎn)生水蒸氣或臭氣，而產(chǎn)生的水蒸氣等由覆蓋堆肥原料9的上面的被覆薄板23收集后，經(jīng)過吸入罩25回收而水分化。[0028]然后，因上述通過微波進(jìn)行的加熱和通過微生物的發(fā)酵熱進(jìn)行的加熱，堆肥原料9的分解、發(fā)酵得以進(jìn)展而堆肥化后，干燥處理使其含水率為約25%wt，來制造堆肥。
[0029]需要說明的是，當(dāng)堆肥原料9中所含有的微生物為厭氧性的情況下，則在停止從空氣送出管11對堆肥原料9的空氣噴射的同時，繼續(xù)進(jìn)行從吸入罩25的排氣，減少堆肥原料9中的空氣，從而使活動環(huán)境最適化。另外，對于如上述制造的堆肥，根據(jù)需要，混合稻草、稻殼、樹皮等使其腐熟，而成為所望的堆肥。
[0030]圖3顯示本發(fā)明的堆肥原料的加熱狀態(tài)，在以下條件下加熱處理堆肥原料: 集積在堆肥原料集積槽的堆肥原料的重量:約40噸；
添加微生物:商品名KN菌(股份公司吉良商會制)；
堆肥原料的平均含水率:80%wt ；
微波導(dǎo)波管數(shù):1根；
微波導(dǎo)波管的長度:5m ；
微波:2.45GHz ；
微波輸出:lKW/h。
[0031]將堆肥原料所含有的微生物的初期發(fā)酵達(dá)到活躍化的40°C，用了 5天，堆肥原料達(dá)到78°C，用了 11天。相對于此，在常溫放置堆肥原料的情況下，即使經(jīng)過15天后，也沒有表現(xiàn)出堆肥原料的升溫。因此，利用微波加熱堆肥原料9的本發(fā)明，能夠大幅度縮短堆肥原料9的初期發(fā)酵期間。`
【權(quán)利要求】
1.堆肥制造系統(tǒng)，其具備下述裝置: 將含有微生物和水分的所需量的堆肥原料集積的堆肥原料集積槽； 至少配設(shè)在堆肥原料集積槽的床面，具有向集積的堆肥原料輸出微波的多數(shù)的微波輸出孔，在內(nèi)部傳播微波的微波導(dǎo)波管； 向微波導(dǎo)波管輸出微波的微波振蕩裝置， 其中，對于集積的堆肥原料輸出傳播在微波導(dǎo)波管內(nèi)的微波，令堆肥原料中所含的水分吸收輸出的微波而進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換，從而加熱堆肥原料。
2.權(quán)利要求1中的堆肥制造系統(tǒng)，其中，將集積在堆肥原料集積槽中的堆肥原料的水分含量至少調(diào)整為60%wt。
3.權(quán)利要求1中的堆肥制造系統(tǒng)，其中，在堆肥原料集積槽的至少床面上配設(shè)連接于送風(fēng)裝置的空氣送出管，對于集積的堆肥原料送氣，使其能夠適合需氧性微生物的活動環(huán)境。
4.權(quán)利要求3中的堆肥制造系統(tǒng)，其中，在空氣送出管中，供給微波振蕩裝置內(nèi)的空氣，而能夠進(jìn)行加熱。
5.權(quán)利要求1中的堆肥制造系統(tǒng)，其中，覆蓋集積的堆肥原料的上面，設(shè)置具有連接于排氣裝置的罩的被覆薄板，能夠回收從堆肥原料放出的水蒸氣。
6.權(quán)利要求1中的堆肥制造系統(tǒng)，其中，覆蓋集積的堆肥原料的上面，設(shè)置具有連接于排氣裝置的罩的覆蓋薄板，排出堆肥 原料中的空氣，使其能夠適合厭氧性微生物的活動環(huán)境。
7.權(quán)利要求1中的堆肥制造系統(tǒng)，其中，在堆肥原料中，根據(jù)需要，添加中溫發(fā)酵微生物和高溫發(fā)酵微生物的至少ー種。
8.堆肥制造方法，其是利用集積于堆肥原料集積槽的堆肥原料所含有的微生物進(jìn)行分解、發(fā)酵來制造堆肥的堆肥制造方法， 其中，通過對于集積的堆肥原料輸出微波，令所含有的水分吸收微波，從而轉(zhuǎn)換為熱能來加熱堆肥原料，至少能夠促進(jìn)利用微生物進(jìn)行的堆肥原料的初期發(fā)酵。
9.權(quán)利要求8中的堆肥制造方法，其中，至少在堆肥原料集積槽的床面埋設(shè)連接于微波振蕩裝置的微波導(dǎo)波管，對于集積的堆肥原料輸出傳播在微波導(dǎo)波管內(nèi)的微波，而能夠進(jìn)行加熱。
10.權(quán)利要求8中的堆肥制造方法，其中，在堆肥原料中，根據(jù)需要，添加中溫發(fā)酵微生物和高溫發(fā)酵微生物的至少ー種。
【文檔編號】C05F9/02GK103483029SQ201210197323
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】青山謙司, 野田了誠, 安斎弘樹 申請人:吉尼克斯株式會社, 辻村工業(yè)株式會社