特許 6889933 堆肥製造装置、堆肥製造方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6889933

(24)【登録日】2021年5月26日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】堆肥製造装置、堆肥製造方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   C05F 17/90 20200101AFI20210607BHJP

   B09B 3/00 20060101ALI20210607BHJP

   C02F 11/02 20060101ALI20210607BHJP

【ＦＩ】

   C05F17/90ZAB

   B09B3/00 D

   B09B3/00 A

   C02F11/02

【請求項の数】8

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2018-508092(P2018-508092)

(86)(22)【出願日】2017年3月28日

(86)【国際出願番号】JP2017012706

(87)【国際公開番号】WO2017170581

(87)【国際公開日】20171005

【審査請求日】2020年3月17日

(31)【優先権主張番号】特願2016-64969(P2016-64969)

(32)【優先日】2016年3月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】504300088

【氏名又は名称】国立大学法人帯広畜産大学

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100202913

【弁理士】

【氏名又は名称】武山 敦史

(74)【代理人】

【識別番号】100165515

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 清子

(72)【発明者】

【氏名】宮竹 史仁

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１４６７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３３５６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１７７２４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−３４２０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２７５５８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０５Ｆ １７／９０

Ｂ０９Ｂ ３／００

Ｃ０２Ｆ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

堆肥材料に送気する送気手段と、
前記堆肥材料の温度を測定する温度測定手段と、
前記堆肥材料の温度に基づいて、前記堆肥材料に間欠的に送気するよう前記送気手段を制御する制御手段と、を備え、
前記温度測定手段は、一定時間ごとに前記堆肥材料の温度を測定し、
前記制御手段は、
前記堆肥材料の温度に基づいて、前記一定時間ごとに前記送気手段を作動させる作動時間と前記送気手段を休止させる休止時間とを設定すると共に、
前記堆肥材料の温度が第１の温度範囲に含まれる場合、前記作動時間を前記一定時間で割った割合であるデューティ比を第１のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第１の温度範囲より高温である第２の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第２の温度範囲より高温である第３の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第２のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定する、
堆肥製造装置。

【請求項2】

前記第１の温度範囲は、５０℃以下であり、
前記第２の温度範囲は、５０〜６０℃であり、
前記第３の温度範囲は、６０℃以上である、
請求項１に記載の堆肥製造装置。

【請求項3】

堆肥材料に送気する送気手段と、
前記堆肥材料の温度を測定する温度測定手段と、
前記堆肥材料の温度に基づいて、前記堆肥材料に間欠的に送気するよう前記送気手段を制御する制御手段と、を備え、
前記温度測定手段は、一定時間ごとに前記堆肥材料の温度を測定し、
前記制御手段は、
前記堆肥材料の温度に基づいて、前記一定時間ごとに前記送気手段を作動させる作動時間と前記送気手段を休止させる休止時間とを設定すると共に、
前記堆肥材料の温度が２５℃以下の場合、前記作動時間を前記一定時間で割った割合であるデューティ比をゼロに設定し、
前記堆肥材料の温度が２５〜３０℃の場合、前記デューティ比を約１／６〜約１／２の範囲内に設定し、
前記堆肥材料の温度が３０〜４０℃の場合、前記デューティ比を約１／４〜約２／３の範囲内に設定し、
前記堆肥材料の温度が４０〜５０℃の場合、前記デューティ比を約１／３〜約２／３の範囲内に設定し、
前記堆肥材料の温度が５０〜６０℃の場合、前記デューティ比を約１／２〜約５／６の範囲内に設定し、
前記堆肥材料の温度が６０℃以上の場合、前記デューティ比を約１／６に設定する、
堆肥製造装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記堆肥材料へ一定の送気量で送気するように前記送気手段を制御する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の堆肥製造装置。

【請求項5】

前記温度測定手段は、
前記堆肥材料の温度を測定する温度計と、
前記温度計が測定した温度に関するデータを無線の通信回路により前記制御手段に送信する送信手段と、
を備える、
請求項１から４のいずれか１項に記載の堆肥製造装置。

【請求項6】

前記制御手段は、
前記送気手段の制御プログラムが記憶されたプログラマブルロジックコントローラと、
前記プログラマブルロジックコントローラからの信号に基づいて、前記送気手段を駆動する駆動回路を開閉するマグネットスイッチと、
を備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の堆肥製造装置。

【請求項7】

一定時間ごとに堆肥材料の温度を測定するステップと、
測定された前記堆肥材料の温度に基づいて、前記一定時間ごとに送気手段を作動させる作動時間と前記送気手段を休止させる休止時間とを設定すると共に、
前記堆肥材料の温度が第１の温度範囲に含まれる場合、前記作動時間を前記一定時間で割った割合であるデューティ比を第１のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第１の温度範囲より高温である第２の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第２の温度範囲より高温である第３の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第２のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定することにより、前記堆肥材料への送気のオンオフのパターンを決定するステップと、
決定された前記パターンに基づいて、前記堆肥材料へ間欠的に送気するステップと、
を含む堆肥製造方法。

【請求項8】

コンピュータを、
一定時間ごとに堆肥材料の温度に関するデータを取得する手段、
取得された前記堆肥材料の温度に基づいて、前記一定時間ごとに送気手段を作動させる作動時間と前記送気手段を休止させる休止時間とを設定すると共に、
前記堆肥材料の温度が第１の温度範囲に含まれる場合、前記作動時間を前記一定時間で割った割合であるデューティ比を第１のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第１の温度範囲より高温である第２の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第２の温度範囲より高温である第３の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第２のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定することにより、前記堆肥材料への送気のオンオフのパターンを決定する手段、
決定された前記パターンに基づいて、前記堆肥材料へ間欠的に送気するよう前記送気手段を制御する手段、
として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、堆肥製造装置、堆肥製造方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

家畜の排せつ物、食品廃棄物といった生物系廃棄物を好気性微生物の働きによって分解した堆肥が知られている。堆肥は、土壌に施肥されると土壌の物理的な特性を改善するとともに、有用な微生物の増加をもたらすため、有機肥料、土壌改良材、水分調整剤、家畜敷料として用いられている。

【0003】

生物系廃棄物等の堆肥材料を分解する好気性発酵のことを堆肥化という。堆肥化には、堆肥材料に含まれる酸素、堆肥材料の温度、水分、堆肥化に費やす時間、堆肥材料に含まれる微生物、栄養分をコントロールすることが必要である。特許文献１には、堆肥材料の温度を測定し、堆肥材料の温度に基づいて堆肥材料に対する送気量を決定し、決定された送気量を堆肥材料に送気する堆肥製造装置が記載されている。なお、送気量とは、単位時間当たりに送気する空気量のことである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２２９１３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の堆肥製造装置は、送風機へ電力を供給するインバータと、インバータが出力する電力の周波数を制御するインバータ制御装置と、を備えている。特許文献１の堆肥製造装置は、送風量をきめ細かく制御できるため、従来の堆肥製造装置と比較して消費電力量を数十パーセントほど低減できるが、高価なインバータおよびインバータ制御装置を使用しているため、導入に伴うコストが高い。このため、特許文献１の製造装置は、スケールメリットを活かせる大規模農家等にとっては、大幅な消費電力量の削減を実現でき、導入による費用対効果が高いが、そもそも堆肥化に要する消費電力量の少ない小規模農家等にとっては、削減できる消費電力の絶対量が少ないため、導入による費用対効果が低い、という問題がある。

【0006】

本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、堆肥材料の堆肥化による消費電力量を抑制しつつ、導入に伴うコストを低減できる堆肥製造装置、堆肥製造方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る堆肥製造装置は、
堆肥材料に送気する送気手段と、
前記堆肥材料の温度を測定する温度測定手段と、
前記堆肥材料の温度に基づいて、前記堆肥材料に間欠的に送気するよう前記送気手段を制御する制御手段と、を備え、
前記温度測定手段は、一定時間ごとに前記堆肥材料の温度を測定し、
前記制御手段は、
前記堆肥材料の温度に基づいて、前記一定時間ごとに前記送気手段を作動させる作動時間と前記送気手段を休止させる休止時間とを設定すると共に、
前記堆肥材料の温度が第１の温度範囲に含まれる場合、前記作動時間を前記一定時間で割った割合であるデューティ比を第１のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第１の温度範囲より高温である第２の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第２の温度範囲より高温である第３の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第２のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定する。

【0008】

前記第１の温度範囲は、５０℃以下であり、
前記第２の温度範囲は、５０〜６０℃であり、
前記第３の温度範囲は、６０℃以上であってもよい。

【0009】

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る堆肥製造装置は、
堆肥材料に送気する送気手段と、
前記堆肥材料の温度を測定する温度測定手段と、
前記堆肥材料の温度に基づいて、前記堆肥材料に間欠的に送気するよう前記送気手段を制御する制御手段と、を備え、
前記温度測定手段は、一定時間ごとに前記堆肥材料の温度を測定し、
前記制御手段は、
前記堆肥材料の温度に基づいて、前記一定時間ごとに前記送気手段を作動させる作動時間と前記送気手段を休止させる休止時間とを設定すると共に、
前記堆肥材料の温度が２５℃以下の場合、前記作動時間を前記一定時間で割った割合であるデューティ比をゼロに設定し、
前記堆肥材料の温度が２５〜３０℃の場合、前記デューティ比を約１／６〜約１／２の範囲内に設定し、
前記堆肥材料の温度が３０〜４０℃の場合、前記デューティ比を約１／４〜約２／３の範囲内に設定し、
前記堆肥材料の温度が４０〜５０℃の場合、前記デューティ比を約１／３〜約２／３の範囲内に設定し、
前記堆肥材料の温度が５０〜６０℃の場合、前記デューティ比を約１／２〜約５／６の範囲内に設定し、
前記堆肥材料の温度が６０℃以上の場合、前記デューティ比を約１／６に設定する。

【0010】

前記制御手段は、前記堆肥材料へ一定の送気量で送気するように前記送気手段を制御してもよい。

【0013】

前記温度測定手段は、
前記堆肥材料の温度を測定する温度計と、
前記温度計が測定した温度に関するデータを無線の通信回路により前記制御手段に送信する送信手段と、
を備えていてもよい。

【0014】

前記制御手段は、
前記送気手段の制御プログラムが記憶されたプログラマブルロジックコントローラと、
前記プログラマブルロジックコントローラからの信号に基づいて、前記送気手段を駆動する駆動回路を開閉するマグネットスイッチと、
を備えていてもよい。

【0015】

上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係る堆肥製造方法は、
一定時間ごとに堆肥材料の温度を測定するステップと、
測定された前記堆肥材料の温度に基づいて、前記一定時間ごとに送気手段を作動させる作動時間と前記送気手段を休止させる休止時間とを設定すると共に、
前記堆肥材料の温度が第１の温度範囲に含まれる場合、前記作動時間を前記一定時間で割った割合であるデューティ比を第１のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第１の温度範囲より高温である第２の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第２の温度範囲より高温である第３の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第２のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定することにより、前記堆肥材料への送気のオンオフのパターンを決定するステップと、
決定された前記パターンに基づいて、前記堆肥材料へ間欠的に送気するステップと、
を含む。

【0016】

上記目的を達成するために、本発明の第４の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
一定時間ごとに堆肥材料の温度に関するデータを取得する手段、
取得された前記堆肥材料の温度に基づいて、前記一定時間ごとに送気手段を作動させる作動時間と前記送気手段を休止させる休止時間とを設定すると共に、
前記堆肥材料の温度が第１の温度範囲に含まれる場合、前記作動時間を前記一定時間で割った割合であるデューティ比を第１のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第１の温度範囲より高温である第２の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比に設定し、
前記堆肥材料の温度が前記第２の温度範囲より高温である第３の温度範囲に含まれる場合、前記デューティ比を前記第２のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定することにより、前記堆肥材料への送気のオンオフのパターンを決定する手段、
決定された前記パターンに基づいて、前記堆肥材料へ間欠的に送気するよう前記送気手段を制御する手段、
として機能させる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、堆肥材料の温度に基づいて、堆肥材料に間欠的に送気するよう送気手段を制御する制御手段を備えている。このため、堆肥材料の堆肥化による消費電力量を抑制しつつ、導入に伴うコストを低減できる堆肥製造装置、堆肥製造方法、及びプログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態１に係る堆肥製造装置の模式図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る発酵槽の斜視図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係る発酵槽及び送気管を示す断面図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係る送風機の制御条件を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態１に係る堆肥化の処理を示すフローチャートである。

【図6】実施例１における実験条件を示す図である。

【図7】実施例２において堆肥材料の温度の測定結果を示すグラフである。

【図8】実施例２において堆肥化に伴う消費電力量の試算値を示すグラフである。

【図9】実施例２において堆肥材料が排出するＮ_２Ｏ、ＣＨ_４の排出量を示すグラフである。

【図10】実施例２において堆肥材料が排出するＮＨ_３の排出量を示すグラフである。

【図11】実施例３において堆肥材料の温度の測定結果を示すグラフである。

【図12】実施例３において堆肥材料の水分減少量の測定結果を示すグラフである。

【図13】実施例３において堆肥化に伴う積算消費電力量の測定結果を示すグラフである。

【図14】本発明の実施の形態２に係る堆肥製造装置の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態に係る堆肥製造装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面においては、同一または同等の部分に同一の符号を付している。

【0020】

（実施の形態１）
堆肥製造装置１は、堆肥材料１００への送気を行うことで堆肥材料１００の堆肥化を促進しながら堆肥を製造する装置である。堆肥材料１００は、牛ふん、豚ふん、鶏ふん、馬ふん等の家畜排せつ物、生ごみ、下水の汚泥、食品工業汚泥、稲わら、おがくず等を含んでいる。

【0021】

図１を参照して、実施の形態１に係る堆肥製造装置１の構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る堆肥製造装置１を模式的に示す図である。堆肥製造装置１は、発酵槽１０、送気部２０、温度測定部３０、制御部４０を備えている。制御部４０は、温度測定部３０により測定された堆肥材料１００の温度を取得し、送気部２０による堆肥材料１００への送気を制御している。制御部４０は、２つの発酵槽１０内の堆肥材料１００への送気を別々に制御している。

【0022】

以下、堆肥製造装置１の各構成について説明する。発酵槽１０は、堆肥材料１００を内部に収容し、発酵させるための槽である。送気部２０は、発酵槽１０の外部から内部に向かって延びており、発酵槽１０の内部に空気を送り込む送気手段の一例である。温度測定部３０は、発酵槽１０に収容された堆肥材料１００の温度を測定する温度測定手段の一例である。温度測定部３０により測定された温度に関するデータは、制御手段である制御部４０に提供される。制御部４０は、温度測定部３０により測定された温度測定データを取得し、堆肥材料１００の温度に基づいて、送気部２０の動作を制御する。

【0023】

図２は、実施の形態１に係る発酵槽１０を示す斜視図である。図２に示すように、発酵槽１０は、長方形の平面を有する底部１１と、底部１１の背面側の端部から上方に立ち上がる側壁部１２と、を備えている。また、発酵槽１０は、底部１１及び側壁部１２に対して垂直に設けられ、発酵槽を４つの区画１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに区切る５つの側壁部１３、１４、１５、１６、１７を備えている。底部１１の正面側には、堆肥材料１００を操作するためにタイヤローダー、トラクター等を発酵槽１０の内部に出し入れする出入口が設けられている。

【0024】

発酵槽１０は、各区画１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ内に収容された堆肥材料１００が濡れることを防ぐため、全体が屋根１８で覆われている。屋根１８は、側壁部１３、１７から上方に延びる複数の支柱１９で支持されている。

【0025】

送気部２０は、発酵槽１０の内部に収容された堆肥材料１００に空気を送気する送気手段である。送気部２０は、発酵槽１０の側壁部１２の外面及び底部１１の上面に沿って配置されている。送気部２０は、発酵槽１０の各区画１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄごとに設けられており、堆肥材料１００に均一に空気を送気するように構成されている。

【0026】

図１に戻り、送気部２０は、送風機２１と、送気管２２とを備える。送風機２１は、吸引口から空気（外気）を吸引し、吸引した空気にエネルギーを付与し、送気口から外部に送気する。送風機２１は、その送気口が発酵槽１０に設けられた送気管２２に送気可能に接続されている。送風機２１は、発酵槽１０の側壁部１２の外側に形成された土手の上面に設置されている。送風機２１は、作動時、送気管２２に接続された送気口から一定の送気量で空気を送気する。送風機２１は、単位体積の堆肥材料１００への体積流量が約４０Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^３〜約３００Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^３、好ましくは約４０Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^３〜約１００Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^３、さらに好ましくは約５０Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^３〜約６０Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^３の範囲内となるような送気量で送気する。

【0027】

送気管２２は、送風機２１から送気された空気を発酵槽１０の底部１１に向けて送気する。送気管２２は、複数の塩化ビニル製の管をジョイント部で接続して形成されており、発酵槽１０の底部１１の上面と側壁部１２の外面とに沿って配置されている。

【0028】

図３は、理解を容易にするために、図２に示す発酵槽１０の側壁部１７を取り除いて観察した側面図である。図３に示すように、送気管２２は、送風機２１に接続された基端部２２ａと、基端部２２ａに接続され、側壁部１２の外面に沿って下方に延びる中間部２２ｂと、中間部２２ｂの下端部に接続され、側壁部１２を貫通して底部１１の上面を延びる先端部２２ｃと、を備えている。

【0029】

送気管２２の先端部２２ｃには、送風機２１から送出された空気を外部に放出する複数の送出孔２３が設けられている。複数の送出孔２３は、堆肥材料１００に均一に空気を送り込むため、送気管２２の先端部２２ｃの長さ方向に均等な間隔で設けられおり、先端部２２ｃの先端に近づくにつれて孔径が大きくなるように形成されている。また、先端部２２ｃの先端に近づくにつれて送出孔２３の密度が大きくなるように配置してもよく、送出孔２３の孔径の変化と密度の変化とを組み合わせてもよい。

【0030】

図１に戻り、温度測定部３０は、堆肥材料１００の温度を測定し、制御部４０に温度測定データを送信する温度測定手段の一例である。温度測定部３０は、堆肥材料１００の温度を測定する温度計３１と、測定された堆肥材料１００の温度測定データを送信する送信部３２と、を備える。

【0031】

温度計３１は、先端部が堆肥材料１００の中心部に到達し得る程度に長尺な本体部と、本体部の先端部に設けられた測定部と、を備える。本体部は、内部に空間を有する管であり、堆肥材料１００から発生するガス等による腐食を抑制するため、耐腐食性材料、例えばステンレスから形成されている。本体部は、堆肥材料１００の中心の温度を測定できるように、約２ｍ〜約５ｍ程度の長さを有する。測定部は、寿命の長さ、耐熱性、機械的強度の点で優れているため、熱電対から構成されている。

【0032】

送信部３２は、温度計３１にて測定された温度測定データを制御部４０に向けて送信する送信手段の一例である。送信部３２は、本体部内の空間を延びる電線を介して温度計３１の測定部に通信可能に接続されている。送信部３２は、無線を用いた通信回線を介して制御部４０の通信部６０に通信可能に接続されている。より詳細には、制御部４０には、無線ＬＡＮの親機が接続されると共に、温度測定部３０の送信部３２として無線ＬＡＮの子機が採用される。親機と子機とがＷｉ−Ｆｉにより通信可能に接続されることにより、送信部３２は、制御部４０の通信部６０へ温度測定データを送信可能に構成される。

【0033】

堆肥製造装置１においては、温度測定データの送信に有線を用いた通信回線を使用していないため、発酵槽１０に堆肥材料１００を収容していない場合には、温度測定部３０を安全に保管できる。また、堆肥材料１００に温度測定部３０を差し込んでいる場合でも、ネズミ等により切断され得る有線が存在しないため、制御部４０は温度測定データを確実に取得できる。

【0034】

制御部４０は、温度測定部３０にて測定された堆肥材料１００の温度に基づいて、送気部２０の動作を制御する制御盤である。制御部４０は、設定された時間ごとに送風機２１が作動と停止を繰り返すように制御する送気制御手段として機能する。送風機２１は、作動時には一定の送気量で空気を堆肥材料１００に送出しているため、制御部４０が送風機２１を間欠的に作動させることで、堆肥材料１００の発酵に必要な量の酸素を供給できる。

【0035】

制御部４０は、プログラマブルロジックコントローラ４１（programmable logic controller：ＰＬＣ）、マグネットスイッチ４２、ブレーカ４３、を備える。ＰＬＣ４１、マグネットスイッチ４２、ブレーカ４３は、互いに駆動回路により接続されている。

【0036】

ＰＬＣ４１は、シーケンサとも呼ばれ、小型のコンピュータの一種で、プログラムを記憶するメモリと、このメモリに記憶されたプログラムを実行するマイクロプロセッサと、を備える。ＰＬＣ４１は、予め設定された条件に従い、スイッチ、センサ等の入力機器の指令信号のＯＮ／ＯＦＦに応じて出力機器のＯＮ／ＯＦＦを制御する。ＰＬＣ４１は、温度測定部３０から送信された温度測定データに応じて、マグネットスイッチ４２を開閉するためのプログラムが記憶されている。

【0037】

マグネットスイッチ４２は、回路を開閉する電磁接触器と、過負荷発生時に回路を遮断するサーマルリレーと、を組み合わせたスイッチである。電磁接触器は、ＰＬＣ４１からの指示に基づいて、送風機２１のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるために、駆動回路を開閉する。電磁接触器は、ＰＬＣ４１から電流が供給されず、電磁石のコイルを励磁していない状態では、固定接点と可動接点とが離れており、駆動回路を開放している。一方、ＰＬＣ４１から電流が供給され、電磁石のコイルを励磁している状態では、固定接点と可動接点とが接触し、駆動回路を閉じている。

【0038】

サーマルリレーは、送風機２１の焼損を防止するため、送風機２１への過負荷発生時に回路を遮断する。サーマルリレーは、過負荷発生時に発熱するヒータと、ヒータが発熱したときに回路を遮断するバイメタルと、を備えている。

【0039】

ブレーカ４３は、駆動回路に短絡、漏電等が発生したときに駆動回路を遮断する遮断器である。

【0040】

制御部４０は、表示部５０、通信部６０をさらに備えている。表示部５０は、送風機２１のＯＮ／ＯＦＦ、温度計３１で測定された堆肥材料１００の温度、制御部４０が選択した送風機２１の制御条件等を表示する。表示部５０は、制御部４０の正面に取り付けられたタッチパネルであり、情報を表示するだけでなく、制御部４０に対する堆肥化開始の指示等を受け付ける指示受付部としても機能する。

【0041】

通信部６０は、外部端末等に向けて制御部４０から信号を送信し、外部端末等から制御部４０への信号を受信する通信手段の一例である。通信部６０は、インターネット回線等のネットワークを介して遠隔地にある外部端末とも通信可能に接続されている。通信部６０は、外部端末に向けて堆肥材料１００の測定温度データ、堆肥材料１００の撮像データ等を送信する。また、通信部６０は、温度測定部３０の送信部３２からの温度測定データ、外部端末から送信される制御条件に関する指示、堆肥化開始の指示、ＰＬＣ４１に記憶される新たな制御プログラム等を受信する。このように構成されているため、ユーザは、遠隔地にある事業所の外部端末を用いて堆肥製造装置１の動作を制御できる。

【0042】

外部端末には、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット等が含まれている。外部端末には、通信部６０と通信可能に接続するために必要なアプリケーションがインストールされている。

【0043】

次に、図４を参照して、送風機２１の制御条件について説明する。

【0044】

堆肥材料１００の温度は、堆肥材料１００内の好気性微生物の活性状況を示している。堆肥材料１００の温度が比較的低いとき、好気性微生物は酸素をそれほど必要としていないが、堆肥材料１００の温度が比較的高いとき、好気性微生物は酸素を多く必要としている。そこで、堆肥材料１００の堆肥化においては、堆肥材料１００の温度を測定することにより、堆肥材料１００内の酸素量を測定することなく、堆肥材料１００の発酵状況に応じた酸素の供給を実現できる。

【0045】

実施の形態１に係る堆肥製造装置１においては、送風機２１が単位時間あたりに送気する空気量である送気量を一定にしておき、堆肥材料１００の温度が比較的低いとき、送風機２１の作動をＯＮにする時間（ＯＮ時間）に対して送風機２１の作動をＯＦＦにする時間（ＯＦＦ時間）を長くする。一方、堆肥材料１００の温度が比較的高いとき、送風機２１のＯＦＦ時間に比べて送風機２１のＯＮ時間を長くする。このようにして、制御部４０は、堆肥材料１００の測定温度に応じて、一定時間ごとに送風機２１のＯＮ時間とＯＦＦ時間とを設定する。

【0046】

送風機２１のＯＮ時間とＯＦＦ時間は、堆肥材料１００の温度ごとに予め設定されている送風機２１のＯＮ時間を一定時間（ＯＮ時間とＯＦＦ時間の合計時間）で割った割合であるデューティ比に基づいて決定される。堆肥材料１００の温度が比較的低いとき、デューティ比は小さく、堆肥材料１００の温度が比較的高いとき、デューティ比は大きい。

【0047】

より詳細に説明すると、温度測定部３０は、１時間ごとの間隔で堆肥材料１００の温度を測定する。そして、制御部４０は、ＰＬＣ４１に記憶されたプログラムに基づいて、堆肥材料１００の温度測定後の１時間におけるデューティ比を決定する。制御部４０は、決定されたデューティ比に基づいて、この１時間当たりのＯＮ時間、ＯＦＦ時間を配分する。制御部４０は、送風機２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間のパターン、言い換えると堆肥材料１００への送気のオンオフのパターンを決定するパターン決定手段でもある。

【0048】

本発明者らは、送風機２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間を変更しつつ堆肥化の実験を繰り返した結果、最終的に図４に示す制御条件が最適であることを見いだした。図４に示す制御条件は、堆肥製造装置１に堆肥材料１００の量に適した送気量（例えば、単位体積当たりの堆肥材料１００への送気量は、５２Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^３であってもよい。）で送気する送風機２１を設置していることを前提としており、堆肥材料１００の量、送風機２１の送気量等に応じてＯＮ時間、ＯＦＦ時間を調整する必要はない。図４に示す制御条件においては、堆肥化により得られた堆肥の安全性を確保できるとともに、堆肥化に伴う消費電力量、亜酸化窒素Ｎ_２Ｏ、メタンＣＨ_４、アンモニアＮＨ_３の排出量を抑制できる。

【0049】

図４に示す制御条件では、堆肥材料１００の温度が２５℃以下の場合、制御部４０は、温度測定後の１時間をすべてＯＦＦ時間とする。
堆肥材料１００が２５℃〜３０℃の場合、ＯＮ時間を１０〜３０分、ＯＦＦ時間を３０〜５０分の範囲から設定する。
堆肥材料１００の温度が３０℃〜４０℃の場合、制御部４０は、温度測定後の１時間のうちＯＮ時間を１５〜４０分、ＯＦＦ時間を２０〜４５分の範囲から設定する。
堆肥材料１００の温度が４０℃〜５０℃の場合、制御部４０は、温度測定後の１時間のうちＯＮ時間を２０〜４０分、ＯＦＦ時間を２０〜４０分の範囲から設定する。
堆肥材料１００の温度が５０℃〜６０℃の場合、制御部４０は、温度測定後の１時間のうちＯＮ時間を３０〜５０分、ＯＦＦ時間を１０〜３０分の範囲から設定する。
堆肥材料１００の温度が６０℃以上の場合、制御部４０は、温度測定後の１時間のうちＯＮ時間を１０分、ＯＦＦ時間を５０分に設定する。

【0050】

堆肥材料１００の温度が２５℃〜３０℃の場合、３０℃〜４０℃の場合、４０℃〜５０℃の場合、５０℃〜６０℃の場合については、ＯＮ時間、ＯＦＦ時間に選択の余地がある。実際のＯＮ時間、ＯＦＦ時間をいかなる時間に決定するかは、製造施設の環境、発酵槽１０のサイズ及び形状、搬入される堆肥材料１００に含まれる材料等の条件を考慮し、ユーザが適宜決定し得る。制御部４０のＰＬＣ４１には、堆肥材料１００の温度が２５℃〜３０℃の場合、３０℃〜４０℃の場合、４０℃〜５０℃の場合、５０℃〜６０℃の場合についても、ＯＮ時間、ＯＦＦ時間を決定したプログラムを記憶しておく。

【0051】

図４に示す制御条件に基づいて、送気機２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間を決定するためのデューティ比は以下のように設定される。
制御部４０は、堆肥材料１００の温度が２５℃以下の場合、デューティ比をゼロに設定する。
堆肥材料１００の温度が２５℃〜３０℃の場合、制御部４０は、デューティ比を約１／６〜約１／２の範囲内に設定する。
堆肥材料１００の温度が３０℃〜４０℃の場合、制御部４０は、デューティ比を約１／４〜約２／３の範囲内に設定する。
堆肥材料１００の温度が４０℃〜５０℃の場合、制御部４０は、デューティ比を約１／３〜約２／３の範囲内に設定する。
堆肥材料１００の温度が５０℃〜６０℃の場合、制御部４０は、デューティ比を約１／２〜約５／６の範囲内に設定する。
堆肥材料１００の温度が６０℃以上の場合、制御部４０は、デューティ比を約１／６に設定する。

【0052】

また、デューティ比は以下のように設定してもよい。
堆肥材料１００の温度が５０℃以下（第１の温度範囲）の場合、制御部４０は、デューティ比を第１のデューティ比に設定する。
堆肥材料１００の温度が５０℃〜６０℃（第２の温度範囲）の場合、制御部４０は、デューティ比を第１のデューティ比よりも大きい第２のデューティ比に設定する。
堆肥材料１００の温度が６０℃以上（第３の温度範囲）の場合、制御部４０は、デューティ比を第２のデューティ比よりも小さい第３のデューティ比に設定する。

【0053】

堆肥製造装置１が実行する処理は、例えば、上述の物理的構成を備える装置が、予め組み込まれたプログラムを実行することにより実現される。本発明は、プログラムとして実行されてもよく、そのプログラムが記憶された記憶媒体として実現されてもよい。

【0054】

次に、図５のフローチャートを参照して、堆肥材料１００の堆肥化を実行する堆肥化処理について説明する。

【0055】

表示部５０は、ユーザに対して堆肥製造施設に集められた堆肥材料１００を発酵槽１０の区画１０ａに搬入するよう指示する。（ステップＳ１０１）。発酵槽１０にはタイヤローダーやトラクターが出入り可能な出入口が形成されているため、ユーザは、タイヤローダーやトラクターを発酵槽１０の区画１０ａ内に進入させ、堆肥材料１００を積み上げることができる。

【0056】

次いで、表示部５０は、ユーザに対してステップＳ１０１で積み上げられた堆肥材料１００に温度測定部３０を挿入するよう指示する（ステップＳ１０２）。温度測定部３０は、ユーザにより先端部が堆肥材料１００の中心部に位置するように差し込まれる。

【0057】

次いで、ステップＳ１０２で堆肥材料１００に挿入された温度測定部３０は、堆肥材料１００の温度を測定する（ステップＳ１０３）。温度測定部３０により測定された温度に関するデータは、温度測定部３０の送信部３２から無線の通信回路を介して制御部４０に通知される。

【0058】

制御部４０は、ステップＳ１０３で測定された堆肥材料１００の温度に基づいて、送気部２０のＯＮ時間、ＯＦＦ時間を決定する（ステップＳ１０４）。送気部２０のＯＮ時間、ＯＦＦ時間は、図４に示す制御条件に基づいてＯＮ時間とＯＦＦ時間の合計が１時間（設定時間）となるように決定される。

【0059】

送気部２０は、ステップＳ１０４で制御部４０により決定されたＯＮ時間、ＯＦＦ時間で送気のＯＮ／ＯＦＦを行う（ステップＳ１０５）。制御部４０は、まず始めに送風機２１をＯＮ時間だけ動作させ、その後、送風機２１をＯＦＦ時間だけ停止するように制御する。制御部４０は、堆肥材料１００の温度に基づいて送気部２０の制御条件を決定しているため、堆肥材料１００には発酵の程度に応じて必要十分な量の酸素が供給される。

【0060】

次に、制御部４０は、送気部２０の送気開始から設定時間が経過したがどうか判定する（ステップＳ１０６）。送気部２０の送気開始から設定時間が経過している場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、温度測定部３０は、再び堆肥材料１００の温度を測定する（ステップＳ１０７）。一方、堆肥材料１００への送気開始から設定時間が経過していない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、制御部４０は、設定時間である１時間が経過するまで決定された制御条件で送気部２０を制御する。

【0061】

ステップＳ１０７で測定された堆肥材料１００の温度が閾値以下かどうか判定する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０７で測定された堆肥材料１００の温度が閾値以下の場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、表示部５０は、ユーザに堆肥材料１００の切り返しを指示する（ステップＳ１０９）。

【0062】

より詳細には、制御部４０は、切り返しを行うようにとのユーザに対する指示を表示部５０に表示させる。この指示を受けて、ユーザは、温度測定部３０を堆肥材料１００から引き抜き、タイヤローダーやトラクター等により堆肥材料１００を発酵槽１０の区画１０ａから区画１０ｂへ移動させることで、堆肥材料１００を全体的にかき混ぜ、空気を含ませる。堆肥材料１００の切り返しが終了すると、ユーザは、表示部５０のタッチパネルをタッチし、切り返しが終了した旨を通知する。次いで、表示部５０のタッチパネルは、制御部４０に切り返しが終了した旨を通知する。

【0063】

切り返しは、発酵中の堆肥材料１００を混合する操作である。堆肥材料１００の温度は、発酵に伴い上昇するが、ある程度の温度に上昇した後、発酵が勢いを失うため降下していくことが知られている。切り返しを行うことで、堆肥材料１００の発酵を再び活性化し、堆肥材料１００の堆肥化を促進できる。

【0064】

ステップＳ１０７で測定された堆肥材料１００の温度が閾値以下でない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、再びステップＳ１０４に戻り、制御部４０は、堆肥材料１００の温度に基づいて次の設定時間（１時間）における送気部２０のＯＮ時間／ＯＦＦ時間を決定する。そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理をもう一度繰り返す。

【0065】

ステップＳ１０９における堆肥材料１００の切り返しの後、温度測定部３０は、再び堆肥材料１００の温度を測定する（ステップＳ１１０）。そして、制御部４０は、温度測定部３０で測定された堆肥材料１００の温度が閾値以下かどうかを再び判定する（ステップＳ１１１）。

【0066】

堆肥材料１００の温度が閾値以下の場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、制御部４０は、堆肥材料１００の堆肥化が完了したと判断し、堆肥化処理を終了させる。切り返しを行っても堆肥材料１００の温度が上昇しない場合、堆肥材料１００の発酵が進行しない程度に堆肥材料１００が分解されたと判断できるためである。

【0067】

一方、堆肥材料１００の温度が閾値以下でない場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、ステップＳ１０４に戻り、制御部４０は、堆肥材料１００の温度に基づいて、次の設定時間（１時間）における送気部２０の制御条件を決定する。そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１１１の処理をもう一度繰り返す。切り返しを行って堆肥材料１００の温度が上昇した場合、堆肥材料１００の発酵がいまだ進行していることから、堆肥材料１００の堆肥化を促進する必要があるためである。

【0068】

堆肥材料１００は、ステップＳ１０９の切り返しを行うたびに、発酵槽１０の区画１０ａから区画１０ｂ、区画１０ｂから区画１０ｃ、区画１０ｃから区画１０ｄへと移動されていく。このため、区画１０ｄに載置された堆肥材料１００が最も堆肥化されていることになる。

【0069】

（実施例１）
以下、実験室レベルの堆肥製造装置１を用いて堆肥材料１００を堆肥化した実施例を示す。実施例１においては、発酵槽１０に乳牛ふん、麦わらを混合した堆肥材料１００を載置して堆肥材料１００の堆肥化を行った。堆肥製造装置１は、図６に示す基準例及び条件Ａ〜Ｉごとに作動させた。実施例１においては、堆肥材料１００の温度、消費電力量、Ｎ_２Ｏ、ＣＨ_４、ＮＨ_３の排出量を測定している。堆肥材料１００の堆肥化を行った期間は７日間である。送風機２１の作動時における単位体積当たりの堆肥材料１００への送気量は５２Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^３である。

【0070】

従来、堆肥の安全性と消費電力量の抑制を両立させるためには、ＯＮ時間を６０分、ＯＦＦ時間を６０分とすることが望ましい、とされてきた。そこで、実施例１においては、ＯＮ時間を６０分、ＯＦＦ時間を６０分として送風機２１を制御した場合を基準例とし、基準例で送風機２１を制御した場合と各実験条件Ａ〜Ｉで送風機２１を制御した場合とを比較する。

【0071】

まず、堆肥材料１００の温度の測定結果について検討する。堆肥の安全性を確保するためには、大腸菌群などの病原菌を死滅させ、雑草種子を不活性化する必要がある。米国ＥＰＡ（環境保護庁）では、堆肥の安全性を確保するために、堆肥材料１００の温度が５５℃以上の温度であった時間が連続で３日間（７２時間）以上であることを要求している。そこで、実施例１においては、安全のための余裕を取り、堆肥材料１００の温度が６０℃以上であった積算時間が３日以上となった場合に、堆肥の安全性が確保されたと判断する。実施例１においては、図６に示す実験条件Ａ、Ｃ〜Ｉの場合に、堆肥温度が６０℃以上の積算時間が３日間を超えた。

【0072】

送風機２１の消費電力は、製造施設のランニングコストの大半を占めることが知られている。したがって、製造施設のランニングコストを抑制するためには、送風機２１の消費電力を抑制することが欠かせない。実施例１においては、１５０ｍ^３（約６０トン）の堆肥材料１００に対して出力５．０ｋＷの送風機２１で送気を行った。その結果、図６に示す実験条件Ｂ〜Ｉの場合に、基準例と比較して堆肥製造装置１の消費電力量が削減された。

【0073】

Ｎ_２Ｏ、ＣＨ_４は、温室効果ガスであるため排出量を抑制することが好ましい。実施例１においては、図６に示す実験条件Ａ、Ｅ〜Ｈの場合に、基準例と比較して堆肥製造装置１におけるＮ_２Ｏの排出量とＣＨ_４の排出量との合計排出量が削減された。

【0074】

ＮＨ_３は、特有の刺激臭を有しており、製造施設に対する苦情の原因となるため排出量を抑制することが好ましい。実施例１においては、図６に示す実験条件Ｃ〜Ｉの場合に、基準例と比較して堆肥製造装置１におけるＮＨ_３の排出量が削減された。

【0075】

以上の実験結果を総合すると、堆肥の安全性を確保し、堆肥化に伴う消費電力量、Ｎ_２Ｏ、ＣＨ_４、ＮＨ_３の排出量の削減を実現するためには、図６に示す実験条件のうち実験条件Ｅ〜Ｈを採用することが望ましい。図４に示した制御条件は、図６に示す実験条件Ｅ〜Ｈをすべて含むように設定されている。

【0076】

（実施例２）
次に、実験室レベルの堆肥製造装置１を用いて堆肥材料１００を堆肥化したさらなる実施例を示す。実施例２においては、堆肥材料１００に連続的に送気した場合（連続通気）、ＯＮ時間を１５分、ＯＦＦ時間を４５分として送風機２１を制御した場合（１５／４５）、ＯＮ時間を３０分、ＯＦＦ時間を３０分として送風機２１を制御した場合（３０／３０）、ＯＮ時間を６０分、ＯＦＦ時間を６０分として送風機２１を制御した場合（６０／６０）、ＯＮ時間を１２０分、ＯＦＦ時間を１２０分として送風機２１を制御した場合（１２０／１２０）、図４に示す条件を満たす制御条件で温度変化に合わせて送風機２１を制御した場合（制御１〜制御４）について、堆肥材料１００の温度、消費電力量、Ｎ_２Ｏ、ＣＨ_４、ＮＨ_３の排出量を測定している。図７〜図１０は、それぞれ実施例２の実験条件ごとの堆肥材料１００の温度、消費電力量、Ｎ_２Ｏ及びＣＨ_４の排出量、ＮＨ_３の排出量を示す。堆肥材料１００の温度、Ｎ_２Ｏ、ＣＨ_４、ＮＨ_３の排出量については、堆肥材料１００の堆肥化期間は７日間とした場合の実験値であるが、消費電力量については、堆肥化期間を３０日間とした場合の試算値である。送風機２１の作動時における単位体積当たりの堆肥材料１００への送気量は、実施例１と同様に５２Ｌ／ｍｉｎ／ｍ^３である。

【0077】

まず、堆肥材料１００の温度の測定結果について検討する。実施例２においても、堆肥材料１００の温度が６０℃以上であった積算時間が３日（４３２０分）以上である場合に、堆肥の安全性が確保されたと判断する。図７は、実験条件ごとに堆肥材料１００の温度が６０℃以上の積算時間を示すグラフである。

【0078】

図７に示すように、制御１〜制御４の場合、堆肥材料１００の温度が６０℃以上であった積算時間はいずれも３日（４３２０分）以上となっている。６０／６０に比べると、堆肥材料１００の温度が６０℃以上であった積算時間は１４４％〜１５０％増加している。連続通気と比較した場合、堆肥材料１００の温度が６０℃以上であった積算時間は２０１％〜２０９％増加している。したがって、図４に示す制御条件を採用した場合、堆肥の安全性を確保できる。

【0079】

図８は、実験条件ごとの堆肥製造装置１の消費電力の試算値を示すグラフである。１５０ｍ^３（６０トン）の堆肥材料１００を出力５．０ｋＷの送風機２１で３０日間堆肥化した場合の消費電力量の試算値を示す。

【0080】

図８に示すように、制御１〜制御４においては、６０／６０に比べると消費電力量を５７％〜６２％削減している。また、連続通気と比較すると、消費電力量を７９％〜８１％削減している。したがって、図４に示す制御条件を採用した場合、堆肥化に伴う消費電力量を削減できる。

【0081】

図９は、実験条件ごとの堆肥製造装置１から排出されるＮ_２Ｏの排出量、ＣＨ_４の排出量の合計を示すグラフである。図９の“ｍｇ−ＣＯ_２”は、Ｎ_２Ｏ、ＣＨ_４の質量を同等の温室効果をもたらすＣＯ_２の質量に換算した値を示し、“ｋｇ−ｄｍ”は、完全に乾燥した堆肥材料１００の質量を示す。図９に示すように、制御１〜制御４においては、６０／６０と比較してＮ_２Ｏの排出量、ＣＨ_４の排出量の合計排出量を１４％〜４５％削減している。また、連続通気と比較してＮ_２Ｏの排出量、ＣＨ_４の排出量の合計排出量を３１％〜５６％削減している。したがって、図４に示す制御条件を採用した場合、堆肥化に伴うＮ_２Ｏの排出量及びＣＨ_４の排出量の合計排出量を削減できる。

【0082】

図１０は、実験条件ごとに堆肥製造装置１から排出されるＮＨ_３の排出量を示すグラフである。図１０に示すように、制御１〜制御４においては、６０／６０と比較してＮＨ_３の排出量を３７％〜７０％削減している。また、連続通気と比較してＮＨ_３の排出量を８５％〜９３％削減している。したがって、図４に示す制御条件を採用した場合、堆肥化に伴うＮＨ_３の排出量を削減できる。

【0083】

なお、図７〜１０を参照すると、従来のＯＮ／ＯＦＦ制御のうち１５／４５は、堆肥の安全性を確保しつつ、Ｎ_２Ｏ、ＣＨ_４、ＮＨ_３の排出量を抑制しており、比較的良好な結果が得られたように見受けられる。しかし、１５／４５は、堆肥材料１００の発酵促進、乾燥効率の点で問題があるため、適切なＯＮ／ＯＦＦ制御とはいえない。

【0084】

（実施例３）
実施例１、２では、実験室レベルの規模の堆肥製造装置１を用いて堆肥材料１００を堆肥化した実施例を示したが、実施例３では、実機レベルの堆肥製造装置１を用いて堆肥材料１００を堆肥化した実施例を示す。実施例３では、連続通気、単純間欠、新間欠の場合について、それぞれ堆肥温度が６０℃以上の積算時間、水分減少率、積算消費電力量を測定した。単純間欠は、図６の基準例と同じであり、６０分ごとに送風機２１のＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。新間欠は、図６の実験条件Ｆと同じであり、図４に示す制御条件を満たすものである。

【0085】

以下、実験結果について説明する。図１１は、各制御条件における堆肥材料１００が６０℃以上の積算時間を示すグラフである。図１１に示すように、６０℃以上の積算時間は、連続通気の場合、３０．５時間、単純間欠の場合、８８．２時間、新間欠の場合、５４０．３時間であった。新間欠の場合における６０℃以上の積算時間は、連続通気の場合の約１８倍、単純間欠の場合の約６倍であった。

【0086】

実験室レベルの堆肥製造装置１を用いた実施例２では、新間欠の場合における６０度以上の積算時間は、連続通気の場合の約２倍、単純間欠の場合の約１．５倍であった。実機レベルの堆肥製造装置１に図４に示す制御条件を適用した場合、実験室レベルの堆肥製造装置１と比較して、６０度以上の積算時間が大幅に増加している。このことは、実機レベルの堆肥製造装置１に図４に示す制御条件を適用した場合、堆肥の安全性を飛躍的に向上できることを示している。

【0087】

図１２は、各制御条件における堆肥材料１００の水分減少量を示すグラフである。堆肥を高品質化するには、堆肥中の水分量を適切にコントロールすることが重要である。堆肥の水分量が多い場合、堆肥からの汁垂れ、堆肥の重さのために、堆肥の取扱いが困難になり、堆肥の水分量が少ない場合、堆肥が乾燥しすぎて堆肥から粉塵が飛び散るためである。堆肥材料１００に含まれる水分量は、堆肥の製造を開始する時点で約６０％〜約７０％であるが、仕上がりの時点で約４０〜約６０％に減少していることが好ましい。つまり、堆肥材料１００の水分減少率は約１５％〜約３０％程度であることが好ましい。

【0088】

図１２に示すように、堆肥材料１００の水分減少率は、連続通気の場合、１８．９５％、単純間欠の場合、９．６６％、新間欠の場合、２２．０４％であった。単純間欠の場合、堆肥材料１００の水分減少率が不足しており、水分量が過剰な堆肥が得られるのに対し、連続通気、新間欠の場合、堆肥材料１００の水分減少率が適切な範囲に収まっており、水分量が適切な堆肥を得ることができる。しかも、新間欠の場合、連続通気の場合よりも堆肥の水分量を効果的に減少させることができる。このことは、実機レベルの堆肥製造装置１に図４に示す制御条件を適用した場合、堆肥に含まれる水分量を適正化できることを示している。

【0089】

図１３は、各制御条件において送風機２１が消費した積算消費電力量を示すグラフである。図１３に示すように、積算消費電力量は、連続通気の場合、９７０．７ｋＷｈ、単純間欠の場合、４７８．１ｋＷｈ、新間欠の場合、１８８．６ｋＷｈであった。新間欠の場合における積算消費電力量は、連続通気の場合の約１／５、単純間欠の場合の約２／５に抑えられている。このことは、実機レベルの堆肥製造装置１に図４に示す制御条件を適用した場合、送風機２１の消費電力を効果的に抑制でき、堆肥製造施設のランニングコストを抑制できることを示している。

【0090】

以上説明したように、実施の形態１に係る堆肥製造装置１においては、堆肥材料１００の温度に応じて送風機２１が間欠的に動作するよう制御しているため、堆肥材料１００に対して堆肥化に必要十分な送気を実現しつつも、インバータ等の高価な部品を採用する必要がない。このため、堆肥材料１００の堆肥化による消費電力量を抑制できると共に、堆肥製造装置１の導入に伴うコストを抑制できる。

【0091】

実施の形態１に係る堆肥製造装置１においては、堆肥の安全性、適正な水分量を確保しつつ、Ｎ_２Ｏ、ＣＨ_４、ＮＨ_３の排出量を抑制する最適な制御条件で送風機２１の動作を制御しているため、堆肥の安全性、適正な水分量を確保しつつ、Ｎ_２Ｏ、ＣＨ_４、ＮＨ_３の排出量を抑制できる。

【0092】

実施の形態１に係る堆肥製造装置１においては、温度測定部３０と制御部４０とが無線の通信回路により通信可能に接続されているため、未使用時には温度測定部３０を安全に保管できると共に、使用時には温度測定部３０から制御部４０へ温度測定データを安定して送信できる。

【0093】

実施の形態１に係る堆肥製造装置１においては、制御部４０がネットワークを介して外部端末からの指示を受け付け、外部端末に堆肥化の状況を通知するように構成されている。このため、ユーザは、製造施設から離れた遠隔地にある事業所等において、堆肥材料１００への送気の制御条件を調整したり、堆肥材料１００の堆肥化の状況を把握したりできる。

【0094】

（実施の形態２）
図１４を参照して、本発明の実施の形態２に係る堆肥製造装置１について説明する。実施の形態１においては、堆肥材料１００への温度測定部３０の設置、堆肥材料１００の切り返しをユーザが実施していたが、これらの作業を堆肥製造装置１が実施するように構成してもよい。実施の形態２に係る堆肥製造装置１の基本的な構成は、実施の形態１に係る堆肥製造装置１と同一であるが、一対のレール７０、温度測定クレーン８０、堆肥クレーン９０を備える点で実施の形態１とは異なっている。以下、両者の異なる部分を中心に説明する。

【0095】

一対のレール７０は、発酵槽１０の区画１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが配置された方向と同じ方向に延在するように配置されている。レール７０は、レール支持部７１を介して発酵槽１０の屋根１８に支持されている。

【0096】

温度測定クレーン８０は、レール７０の長手方向、上下方向に温度測定部３０を移動する。温度測定クレーン８０は、レール７０に支持され、レール７０上を走行する走行部８１と、走行部８１の下端から下方に延びている筒状の延出部８２と、を備える。延出部８２は、その内部空間に温度測定部３０を上下方向に移動可能に収容している。

【0097】

堆肥クレーン９０は、堆肥材料１００を把持し、把持した堆肥材料１００を運搬する。堆肥クレーン９０は、レール７０に支持され、レール７０上を走行する走行部９１と、走行部９１の下端から下方に延びており、上下方向に伸縮可能な伸縮部９２と、を備える。また、堆肥クレーン９０は、伸縮部９２の先端に支持され、堆肥材料１００を把持可能な一対の把持片９３と、を備える。

【0098】

発酵槽１０の支柱１９に支持された制御部４０は、温度測定クレーン８０、堆肥クレーン９０の動作を制御する。制御部４０は、ＰＬＣ４１に記憶されたプログラム等に基づいて、温度測定クレーン８０の走行部８１及び堆肥クレーン９０の走行部９１の走行を制御する。

【0099】

制御部４０は、ＰＬＣ４１に設定された設定時間ごとに、温度測定クレーン８０の延出部８２から温度測定部３０を伸縮させ、発酵槽１０内に載置された堆肥材料１００の中心部に先端部が位置するように温度測定部３０を移動させる。温度測定部３０の温度測定が終了すると、制御部４０は、温度測定部３０を延出部８２の内部空間に向けて後退させる。

【0100】

制御部４０は、温度測定部３０により測定された温度に基づいて、堆肥材料１００の切り返しが必要と判断した場合、堆肥クレーン９０が堆肥材料１００の切り返しを行うように指示する。より詳細に説明すると、制御部４０は、堆肥クレーン９０の伸縮部９２を伸長させ、堆肥材料１００を一対の把持片９３で把持させる。そして、制御部４０は、一対の把持片９３で堆肥材料１００を把持したまま伸縮部９２を短縮させた後、走行部９１をレール７０上で走行させ、堆肥クレーン９０を次なる区画に移動させる。次いで、制御部４０は、堆肥クレーン９０の伸縮部９２を発酵槽１０内に向けて伸長させ、一対の把持片９３から堆肥材料１００を解放させる。制御部４０は、堆肥クレーン９０に上記の動作を繰り返させ、堆肥クレーン９０が堆肥材料１００を別の区画に移動するように制御する。

【0101】

以上説明したとおり、実施の形態２に係る堆肥製造装置１は、レール７０に沿って移動する温度測定クレーン８０、堆肥クレーン９０を備え、温度測定クレーン８０は、設定時間ごとに堆肥材料１００の温度を測定する温度測定部３０を移動させ、堆肥クレーン９０は、堆肥材料１００の温度の測定結果に基づいて堆肥材料１００の切り返しを実施するように構成されている。このため、実施の形態２に係る堆肥製造装置１においては、ユーザが堆肥材料１００への温度測定部３０の挿入や堆肥材料１００の切り返しを行うことなく、堆肥材料１００の堆肥化を行うことができる。

【0102】

そして、本発明はこれに限られず、以下に述べる変形も可能である。

【0103】

（変形例）
上記実施の形態においては、制御部４０は２つの発酵槽１０に載置された堆肥材料１００への送気を制御していたが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、制御部４０は、１つの発酵槽１０に載置された堆肥材料１００への送気を制御してもよく、３つ以上の発酵槽１０に載置された堆肥材料１００への送気を制御してもよい。

【0104】

上記実施の形態においては、発酵槽１０は４つの区画に分けられていたが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、発酵槽１０に３つ以下の区画を設けてもよく、５つ以上の区画を設けてもよい。

【0105】

上記実施の形態においては、発酵槽１０の１つの区画あたり３本の送気管２２を設けていたが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、発酵槽１０に２本以下の送気管２２を設けてもよく、４本以上の送気管２２を設けてもよい。堆肥材料１００に均一に送気するためには、送気管２２の数が多い方が好ましい。

【0106】

上記実施の形態においては、温度計３１は熱電対から構成されていたが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、温度計３１は、赤外線温度計、抵抗温度計等であってもよい。

【0107】

上記実施の形態においては、温度計３１は堆肥材料１００の中心部の温度を１箇所のみ測定するようしていたが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、温度計３１は堆肥材料１００の表面を測定するようにしてもよいし、堆肥材料１００の複数箇所の温度を測定し、複数の測定温度から平均値、中央値等の代表値を算出してもよい。堆肥材料１００の表面温度を測定する場合には、過去の学習データに基づいて作成した階層型ニューラルネットワーク等の予測モデルを用いて、堆肥材料１００の中心部の温度を予測してもよい。

【0108】

上記実施の形態においては、堆肥製造装置１に設けられた制御部４０が送風機２１の動作を制御していたが、本発明はこのようなものに限定されない。堆肥製造装置１から遠方に離れた位置に設置されたコンピュータ、サーバ等にプログラムを記憶しておき、コンピュータ、サーバ等からの指示に基づいて、各送風機２１の動作を制御するように構成してもよい。

【0109】

上記実施の形態２においては、制御部４０の内部に記憶されたプログラムに基づいて、温度測定クレーン８０、堆肥クレーン９０の動作が制御されているが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、スマートフォン、タブレット等の外部端末から制御部４０への指示に基づいて、温度測定クレーン８０、堆肥クレーン９０の動作を制御するように構成してもよい。

【0110】

上記実施の形態においては、堆肥材料１００を発酵槽１０の区画１０ａに直接搬入していたが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、発酵槽１０に隣接して地下ピットを設けておき、一旦、地下ピットに堆肥材料１００を搬入して、保管するようにしてもよい。この場合、堆肥材料１００の堆肥化を実施する前に、堆肥クレーン９０等を用いて地下ピットから発酵槽１０の区画１０ａに堆肥材料１００を搬入してもよい。

【0111】

上記実施の形態２においては、堆肥材料１００の温度の測定結果に基づいて堆肥材料１００の切り返しが必要と判断された場合、すぐに切り返しを実施していたが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、堆肥材料１００の切り返しが必要と判断された場合、堆肥クレーン９０をそのまま夜間まで待機させ、電力が安価な夜間に切り返しを実施してもよい。

【0112】

上記実施の形態においては、１時間ごとに堆肥材料１００の温度を測定し、堆肥材料１００の温度の測定結果に応じて、温度測定後の１時間におけるＯＮ時間、ＯＦＦ時間を調整していたが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、１０分〜１時間の範囲内に設定された設定時間ごとに堆肥材料１００の温度を測定し、堆肥材料１００の温度の測定結果に応じて、温度測定後の設定時間におけるＯＮ時間、ＯＦＦ時間の配分を調整してもよい。

【0113】

上記実施の形態においては、堆肥製造装置１を堆肥材料１００への送気を行うために用いていたが、本発明はこのようなものに限定されない。例えば、堆肥製造装置１の制御部４０を堆肥材料１００への送気を行う送風機２１の制御のみならず、家畜、実験動物の飼育施設の換気を行う送風機等の制御を併せて行うように構成してもよい。

【0114】

上記実施の形態においては、制御部４０はＰＬＣ４１を備えたが、制御部４０は、ＰＬＣ４１に代えてコンピュータを備えても良い。この場合、コンピュータは、メモリとプロセッサを備える。プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより上述した制御動作を行う。

【0115】

上記実施の形態においては、制御部４０が実行するプログラムが、制御部４０内のメモリに予め記憶されているものとして説明した。しかし、上述の処理動作を実行させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されてもよい。この場合、プログラムがコンピュータにインストールされることにより、上述の処理を実行する制御部４０が構成される。

【0116】

上記の実施形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。

【0117】

本出願は、２０１６年３月２９日に出願された日本国特許出願２０１６−６４９６９号に基づくものであり、その明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含むものである。上記日本国特許出願における開示は、その全体が本明細書中に参照として含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0118】

本発明の堆肥製造装置、堆肥製造方法、及びプログラムは、堆肥材料の堆肥化による消費電力量を抑制でき、従来技術に比べて導入に伴うコストを低減できる。しかも、安全で品質の高い堆肥を製造でき、有用である。

【符号の説明】

【0119】

１ 堆肥製造装置
１０ 発酵槽
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 区画
１１ 底部
１２、１３、１４、１５、１６、１７ 側壁部
１８ 屋根
１９ 支柱
２０ 送気部
２１ 送風機
２２ 送気管
２２ａ 基端部
２２ｂ 中間部
２２ｃ 先端部
２３ 送出孔
３０ 温度測定部
３１ 温度計
３２ 送信部
４０ 制御部
４１ プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
４２ マグネットスイッチ
４３ ブレーカ
５０ 表示部
６０ 通信部
７０ レール
７１ レール支持部
８０ 温度測定クレーン
８１ 走行部
８２ 延出部
９０ 堆肥クレーン
９１ 走行部
９２ 伸縮部
９３ 把持片
１００ 堆肥材料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】