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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-24
(54)【発明の名称】昆虫ベースのバイオ廃棄物処理装置
(51)【国際特許分類】
C02F 11/02 20060101AFI20220817BHJP
【ＦＩ】
C02F11/02 ZAB
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021573731
(86)(22)【出願日】2020-06-15
(85)【翻訳文提出日】2022-01-31
(86)【国際出願番号】 IL2020050661
(87)【国際公開番号】W WO2020255121
(87)【国際公開日】2020-12-24
(31)【優先権主張番号】267413
(32)【優先日】2019-06-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IL
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521541930
【氏名又は名称】ワイビー インセクト ファーミング リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】バー、ヤニフ
【テーマコード（参考）】
4D059
【Ｆターム（参考）】
4D059AA03
4D059AA07
4D059BA09
4D059BA47
4D059BJ14
4D059BK11
4D059BK13
4D059CB04
4D059CB06
4D059CB07
4D059CB08
4D059CC01
4D059DA70
4D059EA01
4D059EA03
4D059EA06
4D059EA09
4D059EA20
4D059EB06
4D059EB09
4D059EB20
(57)【要約】
本発明は、昆虫ベースのバイオ廃棄物処理装置に関する。より具体的には、本発明は、長手軸及び内部を有する管状のドラムと、前述のドラムを前述の軸の周りで回転駆動するための駆動装置と、前述のドラムの内側表面に固定して接続されたシャフトレス・スクリュ・コンベヤと、前述の内側ドラム表面に接続され且つ前述のドラムにわたって長手方向にそれぞれが延在する、円周方向に離間された複数の片持ちブレードと、バイオ廃棄物及び昆虫幼虫を含む集塊部分を前述のドラム内部内へ導入するための手段と、を備える、実質的に持続的な昆虫ベースのバイオ廃棄物処理機であって、前述のスクリュ・コンベヤが、導入された昆虫幼虫のための長手方向に離間された複数の飼育チャンバに細分され、前述の飼育チャンバのそれぞれが、前述のスクリュ・コンベヤの長手方向に隣接する２つのフライトと、前述の円周方向に離間された片持ちブレードとによって画定され、飼育チャンバ内には、実質的に一様な発達的段階の昆虫幼虫が保留され、前述の円周方向に離間された片持ちブレードのうちの２つ以上が、前述の集塊部分が遠位に運ばれている間、前述のドラム内部内での集塊部分の滞在期間にわたっていかなる場合でも前述の集塊部分をしっかりと保持し且つ一様化するように構成され、昆虫幼虫が、より遠位に配置された飼育チャンバ内で漸進的により発達する、バイオ廃棄物処理機に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
実質的に持続的な昆虫ベースのバイオ廃棄物処理機であって、ａ）長手軸及び内部を有する管状のドラムと、
ｂ）前記ドラムを前記軸の周りで回転駆動するための駆動装置と、
ｃ）前記ドラムの内側表面に固定して接続されたシャフトレス・スクリュ・コンベヤと、
ｄ）前記内側ドラム表面に接続され且つ前記ドラムにわたって長手方向にそれぞれが延在する、円周方向に離間された複数の片持ちブレードと、
ｅ）バイオ廃棄物及び昆虫幼虫を含む集塊部分を前記ドラム内部内へ導入するための手段と、
を備え、前記スクリュ・コンベヤが、導入された前記昆虫幼虫のための長手方向に離間された複数の飼育チャンバに細分され、前記飼育チャンバのそれぞれが、前記スクリュ・コンベヤの長手方向に隣接する２つのフライトと、前記円周方向に離間された片持ちブレードとによって画定され、前記飼育チャンバ内には、実質的に一様な発達的段階の昆虫幼虫が保留され、
前記円周方向に離間された片持ちブレードのうちの２つ以上が、前記集塊部分が遠位に運ばれている間、前記ドラム内部内での前記集塊部分の滞在期間にわたっていかなる場合でも前記集塊部分をしっかりと保持し且つ一様化するように構成され、
前記昆虫幼虫が、より遠位に配置された飼育チャンバ内で漸進的により発達する、バイオ廃棄物処理機。
【請求項2】
若い昆虫幼虫を含む集塊の新規供給が、遠位の飼育チャンバからの完全に発達した昆虫幼虫の排出と同時に近位の飼育チャンバ内に導入可能である、請求項１に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項3】
前記片持ちブレードのそれぞれが、三角形断面を有して構成される、請求項１に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項4】
前記片持ちブレードのそれぞれが、前記内側ドラム表面に接続される支持ビームと、前記支持ビームに接続される三角形先端とを備える、請求項３に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項5】
前記片持ちブレードのそれぞれが、長手方向にモジュール式である、請求項１に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項6】
前記片持ちブレードのそれぞれが、内部空洞を有して構成される、請求項１に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項7】
前記ドラム内部内への空気の流れ込みを促進するために、前記片持ちブレードのそれぞれと流体連通している空気供給管をさらに備える、請求項１に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項8】
前記飼育チャンバのうちの１つに受け入れられた前記集塊部分に関連する重要なパラメータを監視するための、また、逸脱していることが分かった前記パラメータのうちの１つ又は複数の値を調整するための、制御システムをさらに備える、請求項１に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項9】
前記制御システムが、前記ドラムの回転速度を１時間当たり僅か２分の１回転であるように調節するために、前記駆動装置とデータ通信する制御装置を備える、請求項８に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項10】
前記ドラムの前記回転速度が、１日当たり１から１０回転に及ぶように調節される、請求項９に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項11】
前記制御システムが、前記ドラム内部に対するガスの流入又は流出を生じさせるための流体交換ユニットをさらに備える、請求項９に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項12】
前記流体交換ユニットが、それぞれが前記内側ドラム表面の異なる領域の近位に動作可能に取り付けられる弁の２つのアレイと、前記弁のそれぞれと流体連通している空気管と、圧縮機とを備える、請求項１１に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項13】
前記弁のそれぞれが、一方弁である、請求項１２に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項14】
前記弁のそれぞれが、電気制御弁である、請求項１２に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項15】
前記制御装置が、現在の酸素レベルを補正するために、前記圧縮機を作動させ、且つ、酸素レベルが逸脱していることが分かった飼育チャンバの近位の前記弁のうちの１つを開かせるように動作可能である、請求項１４に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項16】
前記流体交換ユニットが、ファンを備え、前記制御装置が、前記ドラム内部内への対応する空気流入が前記１つ又は複数の弁を通じた余分なガスの排除を推進するように、前記ファン、及び前記弁のうちの１つ又は複数の動作を命令するように動作可能である、請求項１４に記載のバイオ廃棄物処理機。
【請求項17】
前記制御装置が、自己学習型制御モジュールである、請求項９に記載のバイオ廃棄物処理機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生物学的処理機の分野に関する。より詳細には、本発明は、昆虫ベースのバイオ廃棄物処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
以下「バイオ廃棄物」と呼ばれる、絶えず量を増している下水汚泥や食品廃棄物などの有機廃棄物の処分又は処理は、地方自治体、工業化市場、及び国家に立ちはだかる大きな課題である。
【0003】
昆虫幼虫は、１日に最大でその体重の２倍のバイオ廃棄物を摂取して昆虫タンパク質に変換させることができるので、近年バイオ廃棄物を処理するためのエフェクト手段の対象とされている。そして、昆虫のタンパク質及び脂質は、鶏や魚などの様々な動物に供給することが可能である。一部の昆虫幼虫は、その脂肪含有量に応じて比較的高いエネルギー値を有する。さらに、昆虫幼虫が生成し得る固体及び液体の廃棄物は、肥料として使用することができる。昆虫幼虫にバイオ廃棄物を供給することの別の大きな利益は、バイオ廃棄物に通常付随する、疾病を伝播するバクテリアを不活性化するその能力に関連する。
【0004】
昆虫幼虫を利用してバイオ廃棄物を大規模に処理するために、幾つかの試みがなされてきた。
【0005】
１つの方法では、昆虫幼虫は、平らなトレイ又は容器内へ導入される。昆虫幼虫は、空気の十分な供給を必要とするので、定期的に追加されるバイオ廃棄物の山の上部表面から１０～３０ｃｍの距離に留まる傾向がある。平らなトレイ又は容器は３０～４０ｃｍの最大高さを有して構成されて、不十分な運用表面利用につながるので、この方法は不完全である。また、昆虫幼虫は、空気供給にさらされない大量のバイオ廃棄物を忌避するため、バイオ廃棄物の嫌気性分解、悪臭の強い状況、及び望ましくない副産物が生じる。さらに、幼虫及び嫌気性分解によって生じる代謝熱により、平らなトレイ及び容器内の温度調節に関わる問題が存在する。内部温度が３５℃よりも著しく高くなると、昆虫幼虫は這い出るか、死亡することすらあり、したがってバイオマス処理効率は大幅に不足する。
【0006】
別の方法では、昆虫幼虫及びバイオ廃棄物を含むドラムが回転されて、昆虫幼虫とバイオ廃棄物の混合及び曝気、並びに生じた熱の散逸を促進する。しかし、ドラムは過度に高速で回転され、例えば中国特許第１０２３５１３９４号は１０分間当たり１回転の速度を開示しており、これは、昆虫幼虫の代謝活動を制限する。したがって、昆虫幼虫は、前蛹段階に発達するまでのその幼虫寿命（ｌａｒｖａｌ ｌｉｆｅｔｉｍｅ）に実質的に等しい長期間にわたってドラム内に保留されなければならない。全ての昆虫幼虫が、実質的に同じ年齢及びサイズのものであり、且つ、同時に排出されるので、ドラムは、若い幼虫の導入時期と発達した幼虫の排出時期との間のかなりの停滞期間により、実質的に持続的な処理機として機能することができず、したがって、昆虫タンパク質は、常に容易に入手できるわけではない。この従来技術の方法のさらなる欠点には、投入量当たりに処理されるバイオ廃棄物の量が限られること、及び、自動化の欠如が含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】中国特許第１０２３５１３９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、実質的に持続的な昆虫ベースのバイオ廃棄物処理装置を提供することである。
【0009】
本発明のさらなる目的は、バイオ廃棄物を処理する速度が比較的速い昆虫ベースのバイオ廃棄物処理装置を提供することである。
【0010】
本発明の別の目的は、自動化された昆虫ベースのバイオ廃棄物処理装置を提供することである。
【0011】
本発明の他の目的及び利点は、説明が進むにつれて明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0012】
実質的に持続的な昆虫ベースのバイオ廃棄物処理機が、長手軸及び内部を有する管状のドラムと、前述のドラムを前述の軸の周りで回転駆動するための駆動装置と、前述のドラムの内側表面に固定して接続されたシャフトレス・スクリュ・コンベヤと、前述の内側ドラム表面に接続され且つ前述のドラムにわたって長手方向にそれぞれが延在する、円周方向に離間された複数の片持ちブレード（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ ｂｌａｄｅ）と、バイオ廃棄物及び昆虫幼虫を含む集塊部分を前述のドラム内部内へ導入するための手段と、を備え、前述のスクリュ・コンベヤは、導入された昆虫幼虫のための長手方向に離間された複数の飼育チャンバに細分され、前述の飼育チャンバのそれぞれは、前述のスクリュ・コンベヤの長手方向に隣接する２つのフライトと、前述の円周方向に離間された片持ちブレードとによって画定され、飼育チャンバ内には、実質的に一様な発達的段階の昆虫幼虫が保留され、前述の円周方向に離間された片持ちブレードのうちの２つ以上は、前述の集塊部分が遠位に運ばれている間、前述のドラム内部内での集塊部分の滞在期間にわたっていかなる場合でも前述の集塊部分をしっかりと保持し且つ一様化するように構成され、昆虫幼虫は、より遠位に配置された飼育チャンバ内で漸進的により発達する。
【0013】
若い昆虫幼虫を含む集塊の新規供給は、遠位の飼育チャンバからの完全に発達した昆虫幼虫の排出と同時に近位の飼育チャンバ内に導入可能であることが好ましい。
【0014】
１つの態様では、バイオ廃棄物処理機は、飼育チャンバのうちの１つに受け入れられた集塊部分に関連する重要なパラメータを監視するための、また、逸脱していることが分かったパラメータのうちの１つ又は複数の値を調整するための、制御システムをさらに備える。駆動装置とデータ通信している制御装置が、ドラムの回転速度を１時間当たり僅か２分の１回転であるように調節するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】バイオ廃棄物処理機の一実施例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
実質的に持続的な昆虫ベースのバイオ廃棄物処理機が、長手方向に離間された複数の飼育チャンバに細分されるシャフトレス・スクリュ・コンベヤを有するドラムを含んで構成され、複数の飼育チャンバのそれぞれの中には、異なる発達的段階の昆虫幼虫、特に双翅目幼虫が保留され得る。未発達の幼虫とバイオマスの混合物（以下、「集塊」）が、第１の近位飼育チャンバと連通している入口ポートを介してドラム内に導入される。ドラム内部内での昆虫幼虫の滞在期間を最大限にする、スクリュ・コンベヤと共にドラムが低速回転している間、飼育チャンバのうちの１つに入れられた幼虫を含んだ集塊は、完全に発達した昆虫幼虫の収穫を可能にする出口ポートを介して集塊がドラムの遠位端部から排出されるまで、昆虫幼虫がバイオマスを消化することにより肉体的に発達しながら、ドラムに沿って運ばれる。
【0017】
バイオ廃棄物処理機は、昆虫幼虫の集約的な養殖を推進し、且つ、大規模施設におけるサブユニットとして、又は小規模運営のための単独ユニットとして構成され得る。バイオ廃棄物処理作業は、人間の介入を何も伴うことなしに昆虫大量養殖を完全に制御し且つ維持するために、自己学習モジュールによって監視され且つ制御され得る。
【0018】
図１は、全体的に番号１０によって示されたバイオ廃棄物処理機の一実施例を示す。バイオ廃棄物処理機１０は、管状のドラム５を備え、ドラム５の内側表面には、シャフトレス・スクリュ・コンベヤが固定して接続される。ドラム５は、任意のステンレス鋼合金と比較して重量が著しく軽減すること、並びに付随する製造費用及び運用費用の削減のために、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ－ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ）で作られ得るが、他の材料も同様に使用され得る。ドラム材料の外側層は、忌光性の昆虫幼虫のために、ドラム内部への光の透過を制限するか又は完全に阻止するように黒化されることが好ましい。ドラム５は、近位入口端部１、及び遠位出口端部４を有する。ドラム５は、１０～６０ｍに及ぶ長さを有することが好ましい。
【0019】
シャフトレス・スクリュ・コンベヤの使用は、従来のスクリュ・コンベヤの中心シャフトに付着する集塊の傾向を有利に回避し、また、より高い充填率及び低速度を推進する。さらに、シャフトレス・スクリュ・コンベヤは、回転シャフトに通常必要とされる軸受を必要とせず、したがって、集塊の直接導入、及び保全作業の減少を促進する。
【0020】
幼虫－バイオマス集塊は、スクリュ・コンベヤのシャフトのない中央領域と一致した入口ポート２を介して導入可能である。集塊は、基質とバイオ廃棄物と昆虫幼虫の混合物によって作製される。基質は一般に、切った枝及び草、木材廃棄物、並びに紙に由来するセルロース系の都市廃棄物などの、セルロース・ベースの廃棄物であり、これは、アンモニアなどの硝酸化合物のレベルを調節するために、また、バイオ廃棄物処理作業からの余分な流体を吸収するために使用される。バイオ廃棄物は、昆虫幼虫のための食料として使用される。
【0021】
基質及びバイオ廃棄物は、結果として生じる昆虫幼虫による効率的な消化に適した粒径及び質感を作り出すために、滅菌、破砕、及び保管を含み得る様々な前処理により、施設の入口において処置される。各前処理は、専用の装置を必要とし、且つ、粘性のあるパルプが得られるまで行われ、その後で、基質及びバイオ廃棄物は、独立した貯槽内へ受け入れられる。ドラム５へ導入されるのに先立ち、基質及びバイオ廃棄物は、対応するポンプ、例えば蠕動ポンプにより、対応する貯槽からローラ・コンベヤ・システム１５上に支持された容器へ送達され、ローラ・コンベヤ・システム１５は一般に、入口ポート２の近くへの容器の搬送を容易にするために、水平に配置される。次いで、基質及びバイオ廃棄物は、容器内で共に混ぜ合わせられる。
【0022】
例えば３～５日齢の若い昆虫幼虫は、１つの処理機の場合であれ複数の処理機の場合であれ、毎日の昆虫幼虫の持続的な供給を提供するために、ドラム５から離れて配置されたタンク内に昆虫幼虫を手作業で挿入することにより、酸素富化液体で希釈される。昆虫幼虫の具体的な濃度は、運転可能な処理機の数に依存する。一般的に言えば、昆虫幼虫の最小濃度は、バイオ廃棄物処理機１０の費用効率の高い運転を確実にするために、１立方メートル当たりに幼虫４万匹から７万匹に及ぶ。ドラムへの送達に先立つタンク内への昆虫幼虫の挿入は、処理作業に関連する人力を伴う唯一の処置であり、この処置ですらドラムから離れて行われることが、理解されるであろう。
【0023】
酸素富化液体と昆虫幼虫の混合物は、幼虫送達機構、例えば空気圧式の機構により、ローラ・コンベヤ・システム１５上に支持された容器に近接した領域へ送達され、次いで、入口ポート２に導入されるのに先立って容器内に配置された基質とバイオ廃棄物の混合物の上部表面上にスプリンクラーによって排出される。幼虫は、集塊を形成するために、混合物１ｃｍ２当たりに幼虫おおよそ４匹の密度で基質－バイオ廃棄物混合物に加えられ得る。その後、形成された集塊は、蠕動ポンプにより、又は任意の他の適切な送達機構により、入口ポート２へ送達される。すると、昆虫幼虫は、バイオマスを消化して大きくなることができる。
【0024】
集塊内の基質の割合及びバイオ廃棄物の割合は、基質及びバイオ廃棄物の相対的な液体含有量に基づいて決定される。例えば、バイオ廃棄物が、７５％の液体含有量を有する地方自治体の供給源に由来する汚泥である場合、基質の割合は、集塊の６０～８０％であるべきである。廃棄物の液体含有量が低い場合、例えば乾燥肥料である場合、基質は、集塊の３０～４０％を占めるべきである。
【0025】
ドラム５の外側表面６に固定された、長手方向に離間された複数のリング７が、横方向に離間されたローラ・ホイール９の対応する対により、下方から回転可能に支持される。歯付きリング（ｇｅａｒｅｄ ｒｉｎｇ）１１が、ドラム５の外側表面６の長手方向中心領域に固定され、且つ、図７に示されたモータ駆動装置２９の歯車２２によって回転可能に駆動され、モータ駆動装置２９は、一般に１日当たり１～１０回転に及ぶ、１時間当たり僅か２分の１回転の所定の低速度でドラム５を回転させるように構成されており、この速度は、処理機１０によって収穫される昆虫幼虫の成長周期の持続期間に依存する。リング７及び１１は一般に、ドラム５の管状の外側表面６に対して同心であるが、スクリュ・コンベヤの種々のフライトは、外側表面６に対して斜めに位置決めされる。
【0026】
図２に示されるように、各ローラ・ホイール９は、実質的に水平方向に配向され且つ長手方向に延在するピン１２の周りでドラム５の回転に応答して回転することができ、ピン１２は、例えば三角形の形状とされた、長手方向に離間された２つのフォーク１４に固定される。各フォーク１４の底側は、横方向に離間された複数の垂直棒足１９により基礎表面Ｓから持ち上げられ得る水平支持板１６に接続され得る。
【0027】
図１に戻り参照すると、矩形構成を取ると示されている空気供給管８が、集塊への確実な空気の流れ込みを保証するために、したがって集塊に由来する不要なガスの排出を生じさせるために、ドラム５の入口端部１と流体連通して位置決めされる。空気供給管８の一方の端部は、ローラ・コンベヤ・システム１５の下側に固定された圧縮機に接続される。図３に示されるように、内部にドラム５の内部から不要なガスを追い出すためのファン３６が収容される、遠位に狭窄するシュラウド１７が、ドラム５の出口端部４に固定される。
【0028】
ドラム５及びシャフトレス・スクリュ・コンベヤ２２の構造は、図２～７に示されている。
【0029】
円周方向に離間された複数の補強ビーム２４、例えば１２本のビームが、ドラム５の内側薄壁表面２１に接続され、且つ、ドラムの長さにわたって入口端部１から出口端部４まで長手方向に延在する。各ビーム２４は、ドラム５が回転するときに導入済みの集塊に対するしっかりとした保持を提供するために、その基部が内側表面２１に接続されまたその片持ち三角ブレード３４がドラム内部内に位置決めされるように、三角形の断面を有することができる。さらに、三角ブレード３４は、特に回転変位後に集塊を飼育チャンバの中央領域へ導くように、また、隣接する飼育チャンバへの集塊の通過を防ぐように、適合される。
【0030】
すきの歯と同様に構成され得る三角ブレード３４は、長手方向ビーム２４の延長部であってよく、且つ、長手方向ビーム２４に接続されてもよい。或いは、各三角ブレード３４は、対応するビーム２４と一体的に形成されてもよい。
【0031】
１つの実施例では、三角形断面を有する各補強ビーム２４は、中空の内部空洞３７を有し、この内部空洞３７は、三角形断面の少なくとも一部分を占め、且つ、ビームの全長にわたって延在し得る。内部空洞３７の存在は、空気供給管８を介した集塊への空気の流れ込み及び余分な流体の排水を促進するという点で、有利である。また、各ビーム２４の重量は、結果的に削減され、その重量は、ガラス繊維で作られた場合にはさらになお削減され、そのため、ビーム２４は、容易に取り扱われ得る。したがって、ビームは、おおよそ４０ｃｍの長さを有するビーム・セクションが、ドラム５の長さに従って隣のセクションに連結されるか又は隣のセクションから分離され、且つ、ドラム内側表面２１に接続され得るという意味で、モジュール式とされ得る。さらに、重量の減少したビーム２４は、回転するドラム２４の抵抗を減少させ、したがってエネルギー節約を実現する。
【0032】
ガラス繊維で作られ得るシャフトレス・スクリュ・コンベヤ２２は、例えば４．５度の進み角及び２～５度のねじれ角を有する連続的ならせん輪郭を有して構成される。シャフトレス・スクリュ・コンベヤ２２の各フライト２８の径方向外方縁部３１は、ドラム５の内側表面２１に接続される。各補強ビーム２４の片持ち三角ブレード３４の存在に適応するために、各フライト２８の径方向外方縁部３１は、三角形の切欠き３３を有して構成され、この切欠き３３により、フライトは片持ち三角ブレードに接続される。横材２６が、隣り合うフライト２８の間で長手方向に延在して、隣り合うフライト２８の構造強度を高めることができる。スクリュ・コンベヤ２２は、その長手軸の周りでのドラムと共に回転を促進するためにドラム５の内側表面２１に接続されるので、その径方向内側縁部２７は、上記で説明された利点を提供するために、シャフトに接続される必要がなく、したがって邪魔するものがない。
【0033】
本発明の重要な側面は、各飼育チャンバ内に配置された全ての昆虫幼虫が、隣接する飼育チャンバ内に配置された昆虫幼虫の発達段階とは異なる実質的に一様な発達的段階によって特徴付けられることを確実にする、処理機の能力である。昆虫幼虫は、より遠位に配置された飼育チャンバ内で漸進的により発達するので、処理機は、完全に発達した昆虫幼虫の排出と同時の集塊の新規供給の導入が可能である限り、タンパク質のための昆虫幼虫を有利に持続的に収穫し得る。
【0034】
所与の飼育チャンバ内の実質的に一様に発達した昆虫幼虫の提供は、円周方向に離間された片持ち三角ブレード３４によって可能とされる。
【0035】
スクリュ・コンベヤ２２の長手方向に離間された２つの隣接するフライト２８は、昆虫幼虫のための飼育チャンバＲの長手方向長さを、それらの間に画定する。スクリュ・コンベヤ２２のフライト２８は、実質的に相互に平行であり、ドラムの長手軸に対して実質的に垂直に配向されており、且つ、ドラム５の内部断面を実質的に占有するので、また、各フライト２８の径方向外方縁部３１は、ドラム内側表面２１に固定されるので、昆虫幼虫の移動性は、１つの飼育チャンバから別の飼育チャンバへの昆虫幼虫の通過を防止するために、著しく制限される。
【0036】
飼育チャンバＲの有効体積は、飼育チャンバＲ内に導入されている集塊の一部分をしっかりと保持し且つ集塊の一部分にある程度貫通する三角ブレード３４によって画定される。半固体の集塊は、ブレードによって保持されたときにそれ自体の重量を支持するのに十分な構造強度を有するので、２つの隣接するブレード３４の間に配置された集塊部分は、他の集塊のまとまりから分離してドラム５の内側表面まで落ちることがない。飼育チャンバＲの典型的な有効体積は、長さ２５ｍのドラム及び１．２５ｍのスクリュ径の場合、６～７ｍ３である。
【0037】
導入された集塊部分をしっかりと保持することにより、円周方向に離間されたブレード３４は、集塊部分が例えば１２～２０日間に及ぶドラム５内でのその滞在期間にわたって実質的に一体化されたままになることを確実にする。ドラム５の回転中、ブレード３４のセットによって保持された同じ集塊部分は、ドラム内部内で遠位に進むように、下向き回転運動が続く上向き回転運動によって特徴付けられる特定のらせん経路に沿って付勢される。重力の影響下で下向き回転運動に従っても、ブレード３４は下方から集塊部分に係合して、集塊部分の大部分、例えば７５～８０％がドラム内部にわたって崩壊すること及び隣接する飼育チャンバに放出されることを防ぐ。
【0038】
集塊部分は、特定のらせん経路に沿って移動されている間に混合作用を受ける。混合作用は、複数のブレード３４によって保持されている間の集塊部分の上向き及び下向きの回転運動と、基質内で活発に穿孔することを特徴とする幼虫の活動性との組合せからもたらされる。これら２つの要因はどちらも、バイオ廃棄物処理作業をより効率的にする形で、養分、基質、及び昆虫幼虫の実質的に一様且つ均質な分布を作り出すのに役立つ。
【0039】
このプロセスは、ドラムの長さにわたる集塊部分の長手方向搬送を促進するために、スクリュ・コンベヤの各回転中に繰り返される。より遠位に配置された飼育チャンバへ集塊部分が搬送されるにつれて、昆虫幼虫は、さらなるバイオマスを消化して、バイオマス量を減少させるが、昆虫幼虫のサイズは増大する。昆虫幼虫は、最遠位の飼育チャンバと比較して最近位の飼育チャンバにおいて、５０～７０％に及ぶバイオ廃棄物減少能力を示す。昆虫幼虫の代謝活動及び消化活動、並びにバイオ廃棄物処理作業中に生じる熱による蒸発の結果として、集塊部分の液体含有量は、正常な活動を保証するために昆虫幼虫に必要とされる値である最近位の飼育チャンバにおける５０～７０％から、最遠位の飼育チャンバにおける２０～４０％まで減少される。複数のブレード３４は、集塊部分の体積の減少、集塊部分の水分含有量の減少、及び集塊部分の下向き回転運動にもかかわらず、集塊部分を保持及び把持し続けることができる。したがって、所与の飼育チャンバ内に見られる昆虫幼虫は、同じ発達的段階のものであり、且つ、実質的に一様な速度で重量が増加する。
【0040】
図８は、飼育チャンバ内に受け入れられた所与の集塊部分Ｃに関連する重要な生物学的パラメータ及び物理学的パラメータを監視するための制御システム５０を概略的に示す。
【0041】
制御システム５０は、ドラム５の外側に配置された制御装置５２と、集塊Ｃを近位の飼育チャンバへ送達するための送達機構５４とを備え、送達機構５４の動作は、制御装置５２によって制御される。
【0042】
送達機構５４は、処理されるバイオ廃棄物に基づいて重量対体積比を画定しそれにより近位の飼育チャンバ内へ導入されるべき集塊の体積を決定する、重量制御送達機構（ｗｅｉｇｈｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）であり得る。例えば、２５％固体下水汚泥の比重は、１０％固体とは異なり、農業廃棄物の比重は、パン製造所廃棄物とは異なる、などである。処理されるバイオ廃棄物の重量対体積比に基づいて、各集塊部分は、調整された重量対体積比が割り当てられるであろう。
【0043】
制御装置５２はまた、所定の低速度でドラム５を駆動するようにモータ駆動装置２９が命令されるように、モータ駆動装置２９と電気通信している。制御装置５２は、処理に関連するセンサから受信したデータに応じて処理作業の経過中に必要であればドラム５の速度を調整するように構成された、コンピュータ化された制御機及び制御モジュールであり得るが、ドラム速度は、１時間当たり２分の１回転の速度を超えることはない。酸素センサ６１、重量センサ６３、及び液体センサ６６を含む、複数のセンサは、所与の飼育チャンバＲ内に設けられ、且つ、制御装置５２と電気通信し、好ましくは制御装置５２と無線通信する。センサは、ドラム内側表面に、例えばガラス繊維要素の下に埋め込まれ得る。
【0044】
制御装置５２は、酸素センサ６１によって検出された酸素レベルが所定のレベルから逸脱している場合に、例えば換気ユニットである流体交換ユニット５７の動作を命令する。換気ユニットは、従来の集塊の曝気と、ドラム５の回転に起因する、発生したプロセス由来の熱の散逸とに加えて、ドラム内部を換気するように構成される。
【0045】
流体交換ユニット５７は、例えば不要なガスの高い値又は低い酸素レベルが検出された後で、ドラム内部に対するガスの流入又は流出を生じさせる。
【0046】
１つの実施例では、図９に概略的に示されるように、流体交換ユニット５７は、弁の２つのアレイ７２及び７３を備え、アレイ７２及び７３のそれぞれは、スクリュ・コンベヤ２２の異なる領域の近位に動作可能に接続されている。弁の２つのアレイ７２及び７３は、第１のアレイ７２の即座に下方に位置決めされる弁が余分な液体を排水することを可能にする一方で、第２のアレイ７３の即座に上方に位置決めされる弁がガス移送動作を行うことができるように、互いに直径方向に向かい合わせにされ得る。弁のそれぞれは、一方弁又は電気制御弁であってよい。
【0047】
スクリュ・コンベヤ２２は、設置費用及び製造費用をより安くするために、また、効率的且つ容易なメンテナンスを促進するために、三角ブレード３４に加えて中空構造とされ得る。したがって、各弁は、ドラム内部１３、空洞３７、及び空気供給管８（図２）と流体連通するように、スクリュ・コンベヤ２２のフライト内で内側ドラム表面２１の近くに取り付けられ得る。
【0048】
第１のアレイ７２は、１つ又は複数の弁７４と、交換される液体がそれに沿って流れることができる導管７６とを備える。弁７４が一方弁である場合、幾つかは、ドラム内部１３内への液体の流入のみを可能にするように適合され、また、幾つかは、ドラム内部１３からの液体の流出のみを可能にするように適合される。弁７４が制御弁である場合、それらは、検知された状態に応答して制御可能に開閉可能であるように適合される。別の制御弁７８が、多通路流れ接合部８１から弁７４まで延在する導管７７に動作可能に接続され得る。流れ接合部８１は、同時に起こる液体の流入及び流出を促進するか、或いは、いかなるときでも液体流入のみ又は液体流出のみを促進し得る。ドラム内部１３からの液体流出は、排水管などの収集要素７９へ排出され得る。
【0049】
第２のアレイ７３は、１つ又は複数の弁８４と、各弁８４及びドラム内部１３と流体連通している空気管８６とを備える。弁８４が一方弁である場合、幾つかは、ドラム内部１３内への空気の流入のみを可能にするように適合され、また、幾つかは、ドラム内部１３からの空気の流出のみを可能にするように適合される。弁８４が制御弁である場合、それらは、検知された状態に応答して制御可能に開閉可能であるように適合される。
【0050】
制御弁９３及び圧縮機９４が動作可能に接続される共通の流入ライン９１と、制御弁９７及び真空ポンプ９８又はドラム内部１３からのガスの排除を生じさせるための他の手段が動作可能に接続される共通の流出ライン９６とが、各弁８４と流体連通している。制御装置５２（図８）は、現在の酸素レベルを補正するために、１つ又は複数の制御信号を生じさせる。例えば、制御装置５２は、現在の酸素レベルを補正するために、圧縮機９４を作動させ、且つ、酸素レベルが逸脱していることが分かった飼育チャンバの近位に配置された制御弁８４を開かせる。
【0051】
制御装置５２は、ドラム内部内への対応する空気流入が余分なガスの排除を推進し且つ生じさせるように、ファン３６及び１つ又は複数の弁の動作を命令することができる。ファンを通じて引き込まれる空気は、悪臭のあるガスの流入を防ぐために、また、不要なガスを除去するために、外部のフィルタを通って流れることができる。
【0052】
ドラム内部１３に対するガス交換の量及び割合は、バイオ廃棄物処理作業を最適化するために、センサ信号に応答して制御装置５２によって制御される。自己学習型のコンピュータ化されたモジュールに供給される様々なパラメータは、ガス交換の量及び割合並びにドラム速度を調整するために、低酸素レベル、高二酸化炭素レベル、アンモニア・レベル、及び低温を含む。
【0053】
本発明の幾つかの実施例が例示として説明されてきたが、本発明は、当業者の範囲内で、特許請求の範囲から逸脱することなしに、多くの修正、変形、及び翻案とともに、また、多数の均等物又は代替的な解決手段とともに実施され得ることが、明らかであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】