特開 2025-20726 有機質肥料の生産装置及び生産方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025020726

(43)【公開日】2025-02-13

(54)【発明の名称】有機質肥料の生産装置及び生産方法

(51)【国際特許分類】

   C05F 3/06 20060101AFI20250205BHJP

   B09B 3/40 20220101ALI20250205BHJP

   C05F 9/02 20060101ALN20250205BHJP

【ＦＩ】

C05F3/06 ZAB

B09B3/40

C05F9/02

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023124270

(22)【出願日】2023-07-31

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-04-09

(71)【出願人】

【識別番号】523290311

【氏名又は名称】ＯＲＧＡＮＩＣ ＯＮＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】真島 賢一郎

【テーマコード（参考）】

4D004

4H061

【Ｆターム（参考）】

4D004AA02

4D004AB01

4D004BA04

4D004CA15

4D004CA22

4D004CB31

4D004DA02

4H061AA02

4H061AA03

4H061BB01

4H061CC36

4H061CC38

4H061CC42

4H061CC55

4H061GG08

4H061GG10

4H061GG16

4H061GG18

4H061GG43

(57)【要約】      （修正有）

【課題】大気中に揮散する窒素を肥料内に封じ込めること、長期的な化学肥料の使用に伴う土壌環境の悪化等の問題を回避する有機質肥料を生産すること、処理工程において含有有機分を粉砕し土壌微生物の餌として活用し、土壌再生も行う有機質肥料を生産すること等を課題とする。
【解決手段】有機物を蒸煮分解処理する第一層と、第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有し、第一層は、有機物を攪拌する攪拌板が設けられ、撹拌板は、有機物を内壁面に擦り付ける擦付部を有し、第二層は、熱媒油の循環流路に熱媒油を加熱及び温度管理する加熱器を有し、分解処理部は、加熱器で第二層を循環する熱媒油を加熱及び温度管理し、熱媒油からの熱伝達によって高温となった第一層の内壁面に有機物を擦り付けて間接加熱を行い、有機物に含有される水分を蒸発させる処理を行う有機質肥料生産装置、及び方法を提供する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機物を蒸煮分解処理する第一層と、
前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有し、
前記第一層は、
前記有機物を攪拌する攪拌板が設けられ、
前記攪拌板は、
前記有機物を内壁面に擦り付ける擦付部を有し、
前記第二層は、
前記熱媒油の循環流路に前記熱媒油を加熱及び温度管理する加熱器を有し、
前記分解処理部は、
前記加熱器で前記第二層を循環する前記熱媒油を加熱及び温度管理し、前記熱媒油からの熱伝達によって高温となった前記第一層の前記内壁面に前記有機物を擦り付けて間接加熱を行い、前記有機物に含有される水分を蒸発させる処理を行う有機質肥料生産装置。

【請求項2】

有機物を蒸煮分解処理する第一層と、
前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有する装置を用いて、
前記熱媒油を所定の温度に加熱及び温度管理し、
前記有機物を前記第一層で攪拌及び内壁面に擦り付け、
前記有機物が含有する水分が蒸発することで発生する水蒸気を前記第一層から排出する、工程を、
前記有機物が特定の温度になるまで継続する有機質肥料生産方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機質肥料の生産装置及び生産方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、農業に用いる堆肥（特殊肥料）として、例えば鶏の畜糞に発酵処理を施して生産される発酵鶏糞等が知られている。家畜の畜糞は野菜の育成に不可欠なリン、カリウム、少量だが窒素の成分を含んでいるため、肥料として一般的に用いられる。

【0003】

畜糞の発酵処理は好気性微生物の活動により行われ、通常、発酵処理中の畜糞は発酵熱によって温度が上昇し、サルモネラ菌、大腸菌、ブドウ球菌などの病原菌やウイルス等は発酵期間中に発酵熱（およそ８０℃）によって死滅することで、人や野菜にとって安全な肥料として活用することが可能となる。発酵期間は、３０日～４０日間程度である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２―２２０２９４号広報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

発酵処理を施して生産される堆肥（特殊肥料）は、発酵工程において、温室効果ガスであるメタンガスや一酸化二窒素を排出し、その際、有機物に含有される窒素成分の内、およそ半分が発酵により空気中の酸素と結合して亜酸化窒素となり大気中に揮散し損失してしまう。これにより、発酵処理を施した堆肥（特殊肥料）だけでは、農作物の生産性を高めるために必要な窒素成分を賄えないため、通常は、化学肥料等（化石燃料・ナフサ等）によって必要な窒素成分やその他の成分が補われる。

【0006】

しかしながら、長期的に化学肥料を使用し続けると、土壌内での微生物の活動が低下し、土の団粒構造や根圏環境を悪化させ、重金属類を堆積させ土壌環境が悪化する。このような土壌で野菜を作り続けた場合、年々、収穫する野菜に含まれる栄養価が徐々に低下することとなる。

【0007】

この問題に対し、農林水産省では特別栽培農産物（減化学肥料・減農薬栽培）を推進しているが、減らした化学肥料分の成分を補えないことには農作物の生産性を高めることは困難である。また、化学肥料の代替肥料となり得る、成分を多く含む有機質肥料を恒常的に調達することは世界中で困難であり、従来の発酵鶏糞等の堆肥で足りない成分を補うには、堆肥における肥料成分濃度の低さを堆肥の投入量で補うことにより、多大な労力がかかることや悪臭被害が生じる等の問題があった。

【0008】

本発明はこのような問題に対処することを目的とする。すなわち、発酵処理では大気中に揮散してしまう窒素を肥料内に封じ込めること、長期的な化学肥料の使用に伴う土壌環境の汚染やの悪化等の問題を回避できる有機質肥料を生産すること、処理工程において含有有機分を粉砕し土壌微生物の餌として活用し、土壌再生も行う有機質肥料を生産すること、農作物の生産性を高めながら、肥料の大量投入によって生じる問題を回避できる有機質肥料を生産すること、等が本発明の課題である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

このような課題を解決するために、本発明に係る有機質肥料生産装置は、有機物を蒸煮分解処理する第一層と、前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有し、前記第一層は、前記有機物を攪拌する攪拌板が設けられ、前記攪拌板は、前記有機物を内壁面に擦り付ける擦付部を有し、前記第二層は、前記熱媒油の循環流路に前記熱媒油を加熱及び温度管理する加熱器を有し、前記分解処理部は、前記加熱器で前記第二層を循環する前記熱媒油を加熱及び温度管理し、前記熱媒油からの熱伝達によって高温となった前記第一層の前記内壁面に前記有機物を擦り付けて間接加熱を行い、前記有機物に含有される水分を蒸発させる処理を行うことを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る有機質肥料生産方法は、有機物を蒸煮分解処理する第一層と、前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有する装置を用いて、前記熱媒油を所定の温度に加熱及び温度管理し、前記有機物を前記第一層で攪拌及び内壁面に擦り付け、前記有機物が含有する水分が蒸発することで発生する水蒸気を前記第一層から排出する、工程を、前記有機物が特定の温度になるまで継続することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

このような特徴を有する有機質肥料生産装置及び生産方法によると、発酵処理では大気中に揮散してしまう窒素を肥料内に封じ込めること、長期的な化学肥料の使用に伴う土壌環境の悪化等の問題を回避できる有機質肥料を生産すること、処理工程において含有有機分を粉砕し土壌微生物の餌として活用し、土壌再生も行う有機質肥料を生産すること、農作物の生産性を高めながら、肥料の大量投入によって生じる問題を回避することを可能とする有機質肥料を生産することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る有機質肥料生産装置の構成ブロック図。

【図2】本発明の実施形態に係る分解処理部の正面図。

【図3】本発明の実施形態に係る分解処理部の右側面図。

【図4】本発明の実施形態に係る蒸煮分解処理時における分解処理部の右側面図。

【図5】図４の一部拡大図。

【図6】本発明の実施形態に係る蒸煮分解処理工程を示した説明図。

【図7】本発明の実施形態において生産された有機質肥料（鶏糞）と従来の発酵鶏糞及び乾燥鶏糞の含有成分比較図。

【図8】本発明の実施形態において生産された有機質肥料（豚糞、牛糞）と従来の特殊肥料（豚糞、牛糞）の含有成分比較図。

【図9】本発明の実施形態において生産された有機質肥料の化学分析値を示す図。

【図10】本発明の実施形態において生産された有機質肥料における有機物の分解性を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一の符号は同一の機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

【0014】

本発明は、有機物を蒸煮分解処理する工程を含む、発酵による窒素の損失を抑え、従来の堆肥（特殊肥料）より同一原料において窒素成分を多く含有する有機質肥料を生産する、有機質肥料生産装置及び有機質肥料生産方法を提供する。蒸煮分解処理とは、被処理物（有機物）を、分解層の内部において、高温の内壁面に擦り付けて、間接加熱によって有機物を熱分解しながら、有機物に含まれる水分を蒸発させ、さらに、有機物が特定の温度に到達するまで攪拌させつつ加熱する処理をいう。具体的な内容については後述する。

【0015】

（有機質肥料生産装置の構成）
以下、図１を参照して有機質肥料生産装置１の構成ついて説明する。有機質肥料生産装置１は、分解処理部１０と、通気口３０と、回転駆動部４０と、加熱器５０と、冷却部６０とを備えている。

【0016】

分解処理部１０は、第一層（以下、分解層）１１と、分解層１１の外側に沿って形成される第二層（以下、オイル層）１２とから形成されており、すなわち、分解処理部１０は、分解層１１とオイル層１２の二層構造となっている。それぞれの層はステンレス仕様であって、分解層１１の外層のステンレスの厚さは約１０ミリメートル、オイル層１２の外層のステンレスの厚さは約４ミリメートルとなっている。分解層１１は、側面が円柱の軸方向と直行する方向に間延びした略楕円柱形状となっており（図３参照）、オイル層１２は分解層１１の外側に沿って熱媒油が循環可能な循環流路が設けられている。本実施形態において、オイル層１２を循環する熱媒油にはなるべく放熱しにくい食用油を用いる。熱媒油に用いる食用油はエネルギー効率が高く、蓄熱及び温度コントロールがしやすいものほどよい。また、長期間（例えば、連続運転２００日～３５０日程度）の使用が可能なものがよい。

【0017】

分解層１１は、楕円柱の軸方向が水平方向と平行となる向きに設けられており、側面は鉛直方向に間延びしている。また、分解層１１は、分解処理部１０の外部から分解層１１の楕円柱の底面を軸方向に回転軸柱２３が貫通している。回転軸柱２３は円柱形状であり、回転軸柱２３は分解処理部１０の外部に設けられる回転駆動部４０によって軸を中心に回転する。回転軸柱２３は、分解層１１の楕円形状の底面の重心部分よりも鉛直方向下方部分を貫通している（図２及び図３参照）。

【0018】

回転軸柱２３の側面からは、分解層１１の側面に向かって回転軸柱２３の側面と垂直な方向に回転羽２０が延在している。回転羽２０は、回転駆動部４０によって、回転軸柱２３が回転することで一体に回転する。回転軸柱２３及び回転羽２０は、後述する図３の分解層１１の右側面図において、蒸煮分解処理時は右回りで回転する。実施例において回転羽２０は３基であるが、これに限定されず、装置の規模や回転羽２０の大きさによって、設けられる回転羽２０は１基であってもよいし、その他の複数基であってもよい。回転羽２０の具体的な内容については後述する。

【0019】

オイル層１２の循環流路は、加熱器５０と接続されており、循環流路を循環する熱媒油は加熱器５０によって加熱されて循環する。加熱器５０は、熱媒油を所定の温度に加熱し、温度管理する。本実施形態では、目標温度を２００℃として熱媒油を加熱する。オイル層１２には、加熱器５０の上流に熱媒油温度センサ５１が設けられており、熱媒油の温度は逐一計測、管理されている。分解層１１の外側に沿って循環する２００℃に管理された熱媒油は、熱伝達によって分解層１１の内壁面１１Ａを加熱する。また、図示しないが、外気による分解処理部１０の放熱を抑制し温度管理をし易くするために、オイル層１２の外側、すなわち、分解処理部１０の外側を覆うように断熱材を設けてもよい。

【0020】

また、分解処理部１０には、被処理有機物を分解層１１に投入するための投入部１３と、蒸煮分解処理が完了した有機質肥料を排出するための排出部１４が設けられている。排出部１４には、蒸煮分解処理後の有機質肥料の内、固形化して残ってしまった有機質肥料を粉末状にする粉砕機（不図示）が設けられている。

【0021】

通気口３０は、外気を分解層１１に吸入する外気吸入口３１と、分解層１１内の内気を外部に排出する内気排出口３２とが設けられる。具体的には、外気吸入口３１には、外気を吸気して分解層１１に取り入れるための圧送機３１０が接続され、有機物の蒸煮分解処理中において高温となった分解層１１内に圧縮した外気を送り込む。内気排出口３２には、分解層１１内の内気を排出するための排気ファン３２０が設けられており、主に、蒸煮分解処理によって発生した水蒸気を分解層１１内から外部に排出する。外気吸入口３１と圧送機３１０、及び内気排出口３２と排気ファンは、例えば通気ダクト３００で接続される。

【0022】

また、通気口３０は、分解処理部１０の鉛直方向において高い位置に設けられている。前述したように回転軸柱２３は、略楕円形状の分解層１１の底面において、重心部分よりやや鉛直方向下方を貫通して設けられているため、回転軸柱２３を中心に回転する回転羽２０は、分解層１１の鉛直方向上側の内壁面１１Ａには届かない。すなわち、通気口３０は、回転羽２０の回転時において、回転羽２０が付近を通過しないような位置に設けられている。これにより、例えば、蒸煮分解処理時において、分解層１１内の有機物が通気口３０内に入り込んで塞いでしまうことで、外気の吸入、及び内気の排出を妨げることを抑制する。

【0023】

通気口３０を設けることで、蒸煮分解処理によって発生する水蒸気を分解層１１から排出し、分解層１１内に水蒸気を滞留させないことで、蒸煮分解処理の効率を向上させる。また、有機物を２００℃で加熱することによって硫化水素等の悪臭の元となる成分を熱分解させ、水蒸気と共に臭気を内気排出口３２から排出することで、蒸煮分解処理後の有機物にはほとんど悪臭が残らない。

【0024】

また、外気吸入口３１から吸気する空気は圧送機３１０による圧縮によって温度が上昇するため、分解層１１内の温度管理の外乱の要因とはなり難い。仮に、吸気する空気温度が分解層１１内の温度と乖離しており、温度管理の外乱の要因となることが懸念される場合には、別途、加熱器を設けて加熱した空気を取り入れるとしてもよい。このため、外気温が低温である地域において蒸煮分解処理する場合であっても外気温の影響を受けない。

【0025】

蒸煮分解処理中の分解層１１内の温度の計測は、内気排出口３２に設けられている温湿度センサ３２１によって、内気排出口３２から排出される空気の温度を計測することでされる。また、内気排出口３２から排出される空気の湿度を計測することによって、蒸煮分解処理中の有機物が含有する水分の蒸発が完了したか否かを判断できる。例えば、蒸煮分解処理中において、内気排出口３２から排出される空気の湿度が常湿となったら有機物の含有水分の蒸発が完了していると判断する。

【0026】

回転駆動部４０は、有機質肥料生産装置１の内部において分解処理部１０の外側に設けられ、歯車機構によって回転軸柱２３を回転させる。回転駆動部４０は、具体的には、例えばモーターや、変速機が一体に設けられた所謂ギヤードモーターや、サイクロ減速機（登録商標）であってよい。

【0027】

加熱器５０は、前述したように熱媒油が循環するオイル層１２に接続されて、熱媒油の加熱及び温度管理を行う。オイル層１２の循環流路において、加熱器５０の上流に設けられる熱媒油温度センサ５１によって熱媒油の温度を計測し、過熱の際には、例えばサーモスタット制御によって加熱器５０を停止させる等して温度管理し、有機物の焦げ付きを防止する。加熱器５０の例としては、熱媒ヒーターまたは熱媒ボイラー（電気、ガス、水素等）であってよい。

【0028】

冷却部６０は、ロータリーバルブ６１Ａ，６１Ｂ、圧送ブロワ６２、搬送ダクト６３で構成される。具体的には、分解処理部１０の排出部１４から排出された高温の有機質肥料は、ロータリーバルブ６１Ａによって搬送ダクト６３に流入する。搬送ダクト６３は、圧送ブロワ６２と接続されており、搬送ダクト６３に流入した有機質肥料は、圧送ブロワ６２による風圧によって搬送ダクト６３内を搬送される。搬送ダクト６３内を搬送される有機質肥料は、圧送ブロワ６２の風によって冷却される。冷却された有機質肥料は、搬送ダクト６３からロータリーバルブ６１Ｂに流入し、ロータリーバルブ６１Ｂからフレコンバックに放出される。実施形態における有機質肥料の冷却方法は、例の一つであって、具体的な冷却方法はこれに限定されない。

【0029】

また、図示はされていないが、有機質肥料生産装置１には、被処理中の有機物の状態を確認するための小口取出口や、停電等によって工場設備が停止した場合において分解処理部１０内の発火を鎮火するスプリンクラーが備えられている。

【0030】

次に、図２、図３を用いて、回転羽２０について説明する。図２、図３に示すように、回転羽２０は回転軸柱２３の側面から垂直に延在する柱部材２２と、柱部材２２の先端に設けられる攪拌板２１とで構成されている。具体的には、回転軸柱２３と柱部材２２は一体成型ではなく、柱部材２２は、柱固定部２２Ａによって回転軸柱２３に固定されて延在している。また、攪拌板２１は、攪拌エッジ２１１と擦付部２１２とを備えている。

【0031】

攪拌板２１は、四角形の板形状であり、攪拌板２１は、柱部材２２の延在方向に対して、回転軸柱２３の蒸煮分解処理時の回転（図３における右回り）方向に面を傾斜させて柱部材２２の先端に設けられている（図３参照）。また、攪拌板２１において柱部材２２が接続されていない側の面には、四角形面の対角線に沿うように攪拌エッジ２１１が設けられ、攪拌エッジ２１１は攪拌板２１の面から垂直に形成されている。図示の攪拌エッジ２１１は略三角形状であるが、これに限定されず、例えば四角形状等の異なる形状であってもよい。

【0032】

擦付部２１２は、攪拌板２１の側面の内、回転軸柱２３から最も遠い位置に設けられる側面を指す（図３参照）。擦付部２１２である攪拌板２１の側面は、攪拌板２１の面に対して垂直には形成されておらず、後述する擦付部２１２が有機物を分解層１１の内壁面１１Ａに擦り付ける領域において、分解層１１の内壁面１１Ａに平行もしくは略平行になるように形成されている。略平行形状である場合は、擦付部２１２の面の４辺のうち、水平方向と平行な二辺において、蒸煮分解処理時の回転方向側の辺が、もう一方の辺よりも内壁面１１Ａから遠くなる様に傾斜していることが望ましい。そのように擦付部２１２が形成されることで、蒸煮分解処理時に有機物を分解層１１の内壁面１１Ａに擦り付ける力が加わりやすくなる。

【0033】

また、図２、図３で図示される投入部１３、排出部１４及び通気口３０は図示の位置、形状、大きさに限られるものではない。例えば、通気口３０は、回転羽２０の動作によって有機物が通気口３０内に入り難い位置に設けられるのであれば、図示した以外の位置に設けられているものであってもよいし、複数設けられていてもよい。

【0034】

（蒸煮分解処理）
次に図４、図５を用いて蒸煮分解処理について説明する。蒸煮分解処理とは、有機物を分解層１１の中で攪拌させながら内壁面１１Ａに擦り付けて間接加熱によって有機物を熱分解し、有機物が含有する水分を蒸発させる処理をいう。分解層１１に投入される有機物が含有する水分量は約４０％～６０％である。図４及び図５において、有機物は右肩下がり斜線で示している。

【0035】

蒸煮分解処理時は、分解層１１の外側のオイル層１２を２００℃に管理される熱媒油が循環しているため、分解層１１の内壁面１１Ａは熱伝達によって約２００℃となっており、回転羽２０の擦付部２１２で、有機物を約２００℃の内壁面１１Ａに擦り付けて有機物を熱分解し、含有水分を蒸発させながら、攪拌エッジ２１１で攪拌する。具体的には、図４に示すように、分解層１１の鉛直方向下方に溜まる有機物を回転羽２０の攪拌エッジ２１１で掬い取って分解層１１内で攪拌し、回転羽２０の回転において擦付部２１２が分解層１１の内壁面１１Ａに近い領域において、有機物を分解層１１の内壁面１１Ａに擦り付ける。

【0036】

擦付部２１２による有機物の内壁面１１Ａへの擦り付けは、図示の一点鎖線Ｃより鉛直方向下方の領域おいて、例えば、Ａ―Ｂ地点間を擦付部２１２が通過する間に行われる。前述したように、回転羽２０が延在する回転軸柱２３は、略楕円形状の分解層１１の底面の重心部分よりやや鉛直方向下方を貫通して設けられるため、回転羽２０は、分解層１１の鉛直方向上側の内壁面１１Ａには届かないため、一点鎖線Ｃより鉛直方向上方では擦り付けはほとんどされない。

【0037】

図５に示すように擦付部２１２は、回転羽２０の回転によって、矢印Ｔで示すように推移し、Ａ地点において、擦付部２１２は、有機物を分解層１１の内壁面１１Ａへの擦り付けを開始する。擦付部２１２は、Ａ―Ｂ地点間において、分解層１１の内壁面１１Ａと平行もしくは略平行となるように形成されていることが望ましく、例えば、図示の擦付部２１２は、分解層１１の内壁面１１Ａに対して略平行に形成されている。

【0038】

分解層１１内のＡ―Ｂ地点間における矢印Ｔ上に位置する有機物は、擦付部２１２の推移に伴い、擦付部２１２と分解層１１の内壁面１１Ａの間に入り込んで、矢印Ｐで示す方向に擦付部２１２によって分解層１１の内壁面１１Ａに擦り付けられる。

【0039】

また、攪拌エッジ２１１は、攪拌板２１の四角形面の対角線に沿うように形成されているため、有機物が溜まる分解層１１の鉛直方向下方付近において、攪拌エッジ２１１によって有機物は左右方向に攪拌される。

【0040】

また、前述した分解層及びオイル層のステンレスの厚さは、蒸煮分解処理において擦付部２１２が有機物を分解層１１の内壁面１１Ａに擦り付ける内圧に耐え得る厚さとして、分解層の外層を１０ミリメートル、オイル層の外層を４ミリメートルとしている。例えば、攪拌板２１を厚くすることによる擦付部２１２の面積の拡大や、擦り付ける力を上昇させるために擦付部２１２の形成角度を変更する等して、蒸煮分解処理時の分解層１１の内圧が上昇する恐れがある場合は、発生する内圧に耐え得る厚さでステンレス層は形成される。

【0041】

蒸煮分解処理によって発生した水蒸気は、適宜、内気排出口３２から排出され、外気吸入口３１から外気を取り込むことで、分解層１１内に水蒸気を滞留させないことで、効率的に温度を上昇させて蒸煮分解処理を行う。蒸煮分解処理は、有機物の温度が約１５０℃～１６０℃となるまで継続する。

【0042】

（処理工程）
次に、図６を用いて有機質肥料生産装置１による有機質肥料の生産工程を説明する。まず、加熱器５０で、オイル層１２を循環する熱媒油が２００℃に到達するまで加熱する（ステップＳ０１）。熱媒油の温度は、オイル層１２において加熱器５０の上流側に設けられる熱媒油温度センサ５１で検知して加熱器５０の出力を調整して管理する。過熱の際には、例えば、サーモスタット制御によって、加熱器５０を停止させて有機物の焦げ付きを防止する。熱媒油の温度が２００℃に到達したら、分解層１１に有機物を投入する（ステップＳ０２）。分解層１１に投入される有機物の水分含有量は４０％～６０％である。

【0043】

有機物の投入が完了したら蒸煮分解処理を開始する（ステップＳ０３）。投入された有機物は、分解層１１内で回転羽２０によって攪拌されながら内壁面１１Ａに擦り付けられ温度が上昇していき、熱分解による有機の分解、及び含有する水分の蒸発をさせていく。まず、有機物の投入時温度～８０℃の間において、サルモネラ菌、大腸菌、ブドウ球菌、有害種子などの病原菌が殺菌される（ステップＳ０４）。その後、さらに温度が上昇し、有機物の温度がおよそ１００℃～１１０℃となった段階で温度の上昇が一時的に停止する。有機物に水分が含まれている状態では１００℃～１１０℃以上への温度上昇はしない。

【0044】

１００℃～１１０℃の蒸煮分解処理によって有機物に含有される水分は完全に蒸発する（ステップＳ０５）。有機物に含有される水分が蒸発しきると、有機物は再び温度上昇し始める。また、蒸煮分解処理によって発生した水蒸気は、臭気と共に内気排出口３２から有機質肥料生産装置１外に排出され、水分が蒸発しきると有機物の悪臭はほとんどしなくなり、ほぼ無臭状態となる。

【0045】

１１０℃から温度上昇し始めると、次に、有機質破砕処理が行われる（ステップＳ０６）。有機質破砕処理を実行する１１０℃～１６０℃の間では、水分が無くなった状態の有機物を擦付部２１２によってさらに分解層１１の内壁面１１Ａに擦り付け、含有するセルロース等の有機物を破砕し細かい粉末状にする。有機物の温度が約１５０～１６０℃になるまで有機質破砕処理を行う。

【0046】

有機物の温度が１５０～１６０℃に到達したら有機質破砕処理を終了する（ステップＳ０７）。有機物の温度は、温湿度センサが常湿を検知したタイミングで小口取出口から少量を取り出して確認して判断する。有機質破砕処理が終了したら、蒸煮分解処理を終了する（ステップＳ０８）。分解処理部１０の排出部１４から有機質肥料を排出する（ステップＳ０９）。排出の際に、蒸煮分解処理で粉末状に仕切れなかった有機質肥料は、排出部１４に設けられる粉砕機によって粉末状にされる。

【0047】

排出部１４から排出した有機質肥料は、ロータリーバルブ６１Ａから搬送ダクト６３に流入し、有機質肥料を搬送しながら圧送ブロワ６２の冷風を用いて強制冷却処理を行う（ステップＳ１０）。搬送ダクト６３に流入した有機質肥料は、圧送ブロワ６２の風圧によって搬送される。圧送ブロワによる風の温度は約４０℃程度であり、搬送ダクト６３を搬送される有機質肥料は、圧送ブロワ６２の風によって６０℃程度まで冷却される。６０℃まで冷却された有機質肥料は搬送ダクト６３からロータリーバルブ６１Ｂに流入し、ロータリーバルブ６１Ｂからフレコンバック７０に排出される（ステップＳ１１）。

【0048】

ステップＳ０１からステップＳ１１までの一連の処理時間は、有機物の水分含有量（４０％～６０％）によって異なるが、およそ５～８時間程度で完了することができる。有機物が含有する水分量は、例えば季節等（気温）によって家畜が摂取する水分量によって異なる。

【0049】

このような温度管理の元で、蒸煮分解処理を含む工程によって生産される有機質肥料は、従来の堆肥（特殊肥料）に含まれる窒素含有量より多くの窒素成分を含有する。

【0050】

（含有成分の比較）
図７を用いて、本実施形態における被処理有機質肥料と、従来の肥料の含有成分を比較する。図示の肥料の原料は全て鶏糞である。図７に記す製品の成分含有量は、実際に販売されている製品に記載される成分含有量の値であり、試験結果の成分含有量は、委託試験を行い、委託先から提出された試験結果証明書に記載された成分含有量の値である。計量項目については、製品に記載される項目に則って窒素全量、リン酸全量、カリウム全量の３項目とする。また、委託試験における含有成分の計量方法は何れも肥料分析法（農林水産省農業環境技術研究所法）とした。

【0051】

ここでは、比較対象に発酵鶏糞と乾燥鶏糞を用いる。発酵鶏糞は、鶏糞を発酵させてから乾燥したものである。乾燥鶏糞は、鶏糞をそのまま熱風で乾燥させたものである。

【0052】

まず、発酵鶏糞と本実施形態における被処理鶏糞について比較する。発酵鶏糞の第１製品に含有される窒素全量は、成分全体の３．５％、第２製品に含有される窒素全量は、成分全体の２．５％、第３製品に含有される窒素全量は、成分全体の２．３％であり、これら３つの製品の平均窒素全量は、成分全体の２．７７％となる。これに対し、本実施形態における被処理鶏糞は、第１試験結果における被処理鶏糞が含有する窒素全量は、成分全体の５．２３％、第２試験結果における被処理鶏糞が含有する窒素全量は、成分全体の４．８％、第３試験結果における被処理鶏糞が含有する窒素全量は、成分全体の６．０５％であり、これら３つの試験結果の平均窒素全量は、成分全体の５．３６％となり、本実施形態における被処理鶏糞は、販売される従来の発酵鶏糞と比べて平均窒素全量が２．５９％上回る結果となった。

【0053】

次に、乾燥鶏糞と本実施形態における被処理鶏糞について比較する。乾燥鶏糞は、発酵鶏糞と異なり発酵処理を施していないため、発酵鶏糞と比べて窒素成分が揮発して損失していない。そのため、発酵鶏糞と比べて多くの窒素成分を含有している特徴がある。乾燥鶏糞の第１製品に含有される窒素全量は、成分全体の４．３％、第２製品に含有される窒素全量は、成分全体の４．５％、第３製品に含有される窒素全量は、成分全体の４．３％であり、これら３つの製品の平均窒素全量は成分全体の４．３７％となる。これに対し、本実施形態における被処理鶏糞が含有する平均窒素全量は、成分全体の５．３６％であるため、本実施形態における被処理鶏糞は、販売される従来の乾燥鶏糞と比べて平均窒素全量が０．９９％上回る結果となった。

【0054】

以上の試験結果により、本実施形態において生産された被処理鶏糞は、従来の堆肥（特殊肥料）より多くの窒素を含有することがわかる。特に、有機物を乾燥させて有機物の含有水分を蒸発させる乾燥鶏糞と比べて、０．９９％ほど本実施形態における被処理鶏糞に含有される窒素成分が多いことから、有機質肥料に窒素成分をより多く保つには、単に乾燥させるだけでは不可能であり、蒸煮分解処理工程を含む本実施形態の処理工程特有の効果であることがわかる。

【0055】

ここまでの説明では、蒸煮分解処理を行う有機物の原料に鶏糞を用いて説明したが、有機物はこれに限定されない。図８に、実際に販売される発酵豚糞及び発酵牛糞と、本実施形態における蒸煮分解処理によって生産された豚糞及び牛糞の含有成分について示す。

【0056】

販売製品の含有成分は、実際に販売されている製品に記載される成分含有量の値であり、試験結果の成分含有量は、委託試験を行い、委託先から提出された試験結果証明書に記載された成分含有量の値である。計量項目については、製品に記載される項目に則って窒素全量、リン酸全量、カリウム全量の３項目とする。また、委託試験における含有成分の計量方法は、被処理豚糞及び被処理牛糞共に、窒素全量はデバルタ合金硫酸法、リン酸全量はバナドモリプテン酸法、カリウム全量は原子及光法とした。

【0057】

まず、発酵豚糞と本実施形態における被処理豚糞について比較する。発酵豚糞に含有される窒素全量は、成分全体の３．４％である。これに対し、本実施形態における被処理豚糞が含有する窒素全量は、成分全体の４．３％であり、本実施形態における被処理豚糞は、販売される従来の発酵豚糞と比べて窒素全量が０．９％上回る結果となった。

【0058】

次に、発酵牛糞と本実施形態における被処理牛糞について比較する。発酵牛糞に含有される窒素全量は、成分全体の０．６３％である。これに対し、本実施形態における被処理牛糞が含有する窒素全量は、成分全体の１．４％であり、本実施形態における被処理牛糞は、販売される従来の発酵牛糞と比べて窒素全量が０．７７％上回る結果となった。

【0059】

以上の結果から、発酵処理による有機物の分解でなく、本実施形態における蒸煮分解処理による熱分解をすることで、窒素成分が大気中に揮散してしまうことを抑制し、発酵処理をしないことで、温室効果ガスの発生量を低減させることができ、従来の堆肥（特殊肥料）よりも多くの窒素成分を含有する有機質肥料を生産することが可能となる。

【0060】

（有機物の分解性比較）
次に、図９、図１０を用いて、本実施形態における蒸煮分解処理を含む工程によって生産された有機質肥料の有機物の分解性についての試験結果を示す。図９、図１０に示した試験結果は、委託試験を行い、委託先から提出された試験結果証明書に記載された分析値である。

【0061】

試験資材は、蒸煮分解処理を施した牛糞、牛糞＋食品残渣、豚糞、豚糞＋食品残渣、鶏糞、鶏糞＋食品残渣の６点とした。食品残渣を加えた資材については、食品残渣は全体の１０％以下程度となるように加えられている。食品残渣を加えたものについて試験する意図は、従来、発酵処理を施す畜糞の多くが、全体の１０％以下程度となるように食品残渣を加えられて発酵処理されるため、同条件での試験を行うためである。

【0062】

また、調査項目については、常法により、水分、窒素全量、炭素全量、ＡＤＦ（酸性デタージェント繊維）、リグニン、粗灰分、ケイ酸とした。また、有機物の分解性については、易分解性有機物を炭素、難分解性有機物をＡＤＦ（酸性デタージェント繊維）とした。ＡＤＦ（酸性デタージェント繊維）は、家畜糞堆肥を含む複数の有機質資材について、ＡＤＦ含量と土壌中での３ヶ月間有機物残存量（難分解性有機物）との間に回帰式が原点を通る高い正の相関関係（ｒ２乗＝０．９２１）が認められ、さらに、ＡＤＦ中炭素量と３ヶ月間炭素残存量が略一致したことからＡＤＦは難分解性有機物そのものであると考えられる。

【0063】

（化学分析値）
図９において水分以外の単位は乾物１ｇあたりのｍｇである。
図９に示すように、「牛糞」及び「牛糞＋食」の成分値は、粗灰分が若干低いことを除いて一般的な牛糞堆肥と略同様な値であった。また、ケイ酸含量が高く、ケイ酸質肥料として利用できる可能性が示された。
「豚糞」及び「豚糞＋食」は、一般的な豚糞堆肥成分値と比べ、全窒素、炭素、ＡＤＦ、リグニンが高く粗灰分が低かった。これは、有機物に富んでいることを示す。また、「豚糞」と「豚糞＋食」の間には特徴的な差は認められなかった。
「鶏糞」及び「鶏糞＋食」の成分値は、炭素が高く、粗灰分が低いことを除いては一般的な鶏糞堆肥と略同様な値であった。

【0064】

（有機物の分解性）
図１０に示すグラフは、縦軸がＡＤＦ含量（難分解性有機物）、横軸が１４日間炭素分解量（易分解性有機物）である。また、「＋食」は、食品残渣を加えたものであることを示す。
図１０に示すように、「牛糞」の易分解性有機物は少なく、難分解性有機物は多かった。これは、他の牛糞堆肥と同様な傾向である。「牛糞＋食」の易分解性有機物は、「牛糞」より多かったが、難分解性有機物は同程度であった。「鶏糞」は「牛糞」より易分解性有機物が多かったが、難分解性有機物は同程度であった。「豚糞＋食」、「鶏糞」、「鶏糞＋食」の易分解性有機物は他の試験資材と比べ多かった。また、「鶏糞」と「鶏糞＋食」の難分解性有機物は少なかった。

【0065】

このように、試験資材内では差が認められたが、他の家畜糞堆肥のプロット全体と比較してみると、それぞれ対応する家畜糞堆肥の範囲内にあり、易分解性有機物、難分解性有機物とも大きな差はないものと考えられる。

【0066】

以上の結果から、蒸煮分解処理による有機物の分解性、すなわち、有機質肥料の性質は一般的な家畜糞堆肥と同程度であることがわかった。これは、易分解性有機物による障害の可能性が低いことと、家畜糞と同程度の土壌改良効果を持つことを示し、すなわち、蒸煮分解処理は、発酵処理と略同等に有機物を分解する効果があることが示される。

【0067】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は説明した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0068】

１：有機質肥料生産装置、１０：分解処理部、
１１：分解層、１１Ａ：内壁面、１２：オイル層、１３：投入部、１４：排出部、
２０：回転羽、２１攪拌板、２１１：攪拌エッジ、２１２：擦付部、
２２：柱部材、２２Ａ：柱固定部、２３：回転軸柱、
３０：通気口、３１：外気吸入口、３２：内気排出口、３００：通気ダクト、
３１０：圧送機、３２０：排気ファン、３２１：温湿度センサ、
４０：回転駆動部、５０：加熱器、５１：熱媒油温度センサ、
６０：冷却部、６１Ａ，６１Ｂ：ロータリーバルブ、６３：搬送ダクト、
７０：フレコンバック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-03

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機物を蒸煮分解処理する第一層と、
前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有し、
前記第一層は、
回転軸柱を軸に回転運動して前記有機物を攪拌する攪拌板が設けられ、
前記攪拌板は、
前記回転運動に伴い、前記第一層の内壁面と至近となる領域において前記有機物を内壁面に擦り付ける擦付部を有し、
前記擦付部は、
前記領域において前記内壁面と平行または略平行となるように形成され、
前記第二層は、
前記熱媒油の循環流路に前記熱媒油を加熱及び温度管理する加熱器を有し、
前記分解処理部は、
前記加熱器で前記第二層を循環する前記熱媒油を加熱及び温度管理し、前記熱媒油からの熱伝達によって高温となった前記第一層の前記内壁面に前記有機物を擦り付けて間接加熱を行い、前記有機物に含有される水分を蒸発させる処理を行う有機質肥料生産装置。

【請求項2】

前記攪拌板は、
前記回転軸柱から延在する柱部材の延在方向に対して前記回転軸柱の前記処理時の回転方向に傾斜して形成される請求項１に記載の有機質肥料生産装置。

【請求項3】

有機物を蒸煮分解処理する第一層と、
前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有する装置を用いて、
前記熱媒油を所定の温度に加熱及び温度管理し、
前記第一層内を、回転軸柱を軸に回転運動する攪拌板で前記有機物を攪拌し、
前記回転運動に伴い、前記第一層の内壁面と至近となる領域において前記内壁面と平行または略平行に形成される擦付部によって、前記第一層の内壁面と至近となる領域で前記有機物を前記内壁面に擦り付け、
前記有機物が含有する水分が蒸発することで発生する水蒸気を前記第一層から排出する、工程を、
前記有機物が特定の温度になるまで継続する有機質肥料生産方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0004】

【特許文献1】特開２００２―２２０２９４号公報

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

このような課題を解決するために、本発明に係る有機質肥料生産装置は、有機物を蒸煮分解処理する第一層と、前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有し、前記第一層は、回転軸柱を軸に回転運動して前記有機物を攪拌する攪拌板が設けられ、前記攪拌板は、前記回転運動に伴い、前記第一層の内壁面と至近となる領域において前記有機物を内壁面に擦り付ける擦付部を有し、前記擦付部は、前記領域において前記内壁面と平行または略平行となるように形成され、前記第二層は、前記熱媒油の循環流路に前記熱媒油を加熱及び温度管理する加熱器を有し、前記分解処理部は、前記加熱器で前記第二層を循環する前記熱媒油を加熱及び温度管理し、前記熱媒油からの熱伝達によって高温となった前記第一層の前記内壁面に前記有機物を擦り付けて間接加熱を行い、前記有機物に含有される水分を蒸発させる処理を行うことを特徴とする。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0010】

また、本発明に係る有機質肥料生産方法は、有機物を蒸煮分解処理する第一層と、前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有する装置を用いて、前記熱媒油を所定の温度に加熱及び温度管理し、前記第一層内を、回転軸柱を軸に回転運動する攪拌板で前記有機物を攪拌し、前記回転運動に伴い、前記第一層の内壁面と至近となる領域において前記内壁面と平行または略平行に形成される擦付部によって、前記第一層の内壁面と至近となる領域で前記有機物を前記内壁面に擦り付け、前記有機物が含有する水分が蒸発することで発生する水蒸気を前記第一層から排出する、工程を、前記有機物が特定の温度になるまで継続することを特徴とする。

【手続補正書】

【提出日】2023-12-08

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機物を蒸煮分解処理する第一層と、
前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有し、
前記第一層は、
回転軸柱を軸に回転運動して前記有機物を攪拌する攪拌板が設けられ、
前記攪拌板は、
四角形の板形状であって、
前記回転軸柱から延在する柱部材の先端に、延在方向に対して前記回転軸柱の処理時の回転方向に傾斜して形成され、
前記板形状の前記回転軸柱から最も遠い側面である、前記回転運動に伴い、前記第一層の内壁面と至近となる領域において前記有機物を内壁面に擦り付ける擦付部を有し、
前記擦付部より前記回転方向側に設けられる前記内壁面と対向する面において、前記四角形の対角線に沿うように攪拌エッジが形成され、
前記擦付部は、
前記領域において、前記側面の四辺の内、水平方向と常に平行な二辺において、前記処理時の回転方向側の一辺が他の一辺よりも前記内壁面から遠くなるように傾斜して形成され、
前記第二層は、
前記熱媒油の循環流路に前記熱媒油を加熱及び温度管理する加熱器を有し、
前記分解処理部は、
前記加熱器で前記第二層を循環する前記熱媒油を加熱及び温度管理し、前記熱媒油からの熱伝達によって高温となった前記第一層の前記内壁面に前記有機物を擦り付けて間接加熱を行い、前記有機物に含有される水分を蒸発させる処理を行う有機質肥料生産装置。

【請求項2】

有機物を蒸煮分解処理する第一層と、
前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有する装置を用いて、
前記熱媒油を所定の温度に加熱及び温度管理し、
前記第一層内を、四角形の板形状であり、回転軸柱から延在する柱部材の先端に、延在方向に対して前記回転軸柱の処理時の回転方向に傾斜して形成され、前記回転軸柱を軸に回転運動する前記四角形の対角線沿って攪拌エッジが形成される攪拌板で前記有機物を攪拌し、
前記板形状の前記回転軸柱から最も遠い側面であって、前記回転運動に伴い、前記第一層の内壁面と至近となる領域において、前記側面の四辺の内、水平方向と常に平行な二辺において、前記処理時の回転方向側の一辺が他の一辺よりも前記内壁面から遠くなるように傾斜して形成される擦付部によって、前記第一層の内壁面と至近となる領域で前記有機物を前記内壁面に擦り付け、
前記有機物が含有する水分が蒸発することで発生する水蒸気を前記第一層から排出する、工程を、
前記有機物が特定の温度になるまで継続する有機質肥料生産方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

このような課題を解決するために、本発明に係る有機質肥料生産装置は、有機物を蒸煮分解処理する第一層と、前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有し、前記第一層は、回転軸柱を軸に回転運動して前記有機物を攪拌する攪拌板が設けられ、前記攪拌板は、四角形の板形状であって、前記回転軸柱から延在する柱部材の先端に、延在方向に対して前記回転軸柱の処理時の回転方向に傾斜して形成され、前記板形状の前記回転軸柱から最も遠い側面である、前記回転運動に伴い、前記第一層の内壁面と至近となる領域において前記有機物を内壁面に擦り付ける擦付部を有し、前記擦付部より前記回転方向側に設けられる前記内壁面と対向する面において、前記四角形の対角線に沿うように攪拌エッジが形成され、前記擦付部は、前記領域において、前記側面の四辺の内、水平方向と常に平行な二辺において、前記処理時の回転方向側の一辺が他の一辺よりも前記内壁面から遠くなるように傾斜して形成され、前記第二層は、前記熱媒油の循環流路に前記熱媒油を加熱及び温度管理する加熱器を有し、前記分解処理部は、前記加熱器で前記第二層を循環する前記熱媒油を加熱及び温度管理し、前記熱媒油からの熱伝達によって高温となった前記第一層の前記内壁面に前記有機物を擦り付けて間接加熱を行い、前記有機物に含有される水分を蒸発させる処理を行うことを特徴とする。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0010】

また、本発明に係る有機質肥料生産方法は、有機物を蒸煮分解処理する第一層と、前記第一層の外側に沿って熱媒油が循環可能に形成される第二層と、からなる二層構造の分解処理部を有する装置を用いて、前記熱媒油を所定の温度に加熱及び温度管理し、前記第一層内を、四角形の板形状であり、回転軸柱から延在する柱部材の先端に、延在方向に対して前記回転軸柱の処理時の回転方向に傾斜して形成され、前記回転軸柱を軸に回転運動する前記四角形の対角線沿って攪拌エッジが形成される攪拌板で前記有機物を攪拌し、前記板形状の前記回転軸柱から最も遠い側面であって、前記回転運動に伴い、前記第一層の内壁面と至近となる領域において、前記側面の四辺の内、水平方向と常に平行な二辺において、前記処理時の回転方向側の一辺が他の一辺よりも前記内壁面から遠くなるように傾斜して形成される擦付部によって、前記第一層の内壁面と至近となる領域で前記有機物を前記内壁面に擦り付け、前記有機物が含有する水分が蒸発することで発生する水蒸気を前記第一層から排出する、工程を、前記有機物が特定の温度になるまで継続することを特徴とする。