堆肥化装置および堆肥化方法
【課題】堆肥化の際に問題となる悪臭の放散を回避するためには、堆肥化装置の悪臭漏出防止が必要であり、それとともに、換気量を少なくして、換気により排気される臭気を脱臭する脱臭装置の小型化も必要となる。換気装置および脱臭装置の大型化は、省エネルギーに反するだけでなく、堆肥化の効率自体も低下させることとなる。
【解決手段】所定高さを有する三方の壁と扉手段を有する屋根部によって囲まれる空間の中に堆肥原料を堆積させ、前記堆肥原料が堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動させ、前記囲いの中を所定の換気回数で換気しながら前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化方法によって悪臭漏出防止と換気により排気される臭気風量を少なくする堆肥化方法および装置を提供する。
【解決手段】所定高さを有する三方の壁と扉手段を有する屋根部によって囲まれる空間の中に堆肥原料を堆積させ、前記堆肥原料が堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動させ、前記囲いの中を所定の換気回数で換気しながら前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化方法によって悪臭漏出防止と換気により排気される臭気風量を少なくする堆肥化方法および装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、悪臭対策のため、換気対象容積を可変化し最適化を行い、堆肥化の発酵槽を密閉化し、悪臭ガス量の削減を行う通気型堆肥舎等の堆肥化装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
堆肥化とは、動物の排泄物や、生ゴミといった廃棄有機物を土壌に還元可能なまでに分解（以後「堆肥化発酵」若しくは単に「発酵」ともいう。）させることをいう。このためには、微生物を利用した方法がもっぱら用いられる。基本的には、好気性微生物によって、炭水化物は二酸化炭素と水に、脂肪とタンパク質は二酸化炭素と水とアンモニアに分解させる。好気性微生物を利用する場合は、酸素を必要とする。つまり、堆肥化を進める堆肥化施設は、酸素を供給し、二酸化炭素を排出する通気機能が必要となる。なお、堆肥舎等およびその付帯設備を含めた堆肥化施設を堆肥化装置と呼ぶ。
【０００３】
ところで、堆肥化装置において大きな問題の１つは、悪臭対策である。堆肥原料は生フン若しくはそれを乾燥したものであるため、悪臭を発している。そのため、施設内の空気を換気する際に、悪臭が放出されるからである。
【０００４】
堆肥化装置の悪臭対策は、悪臭発生源（発酵槽）からの悪臭漏出防止である。しかし、完全に密閉してしまうと、堆肥化に必要な通気性が確保できなくなる。したがって、堆肥化装置から悪臭が放出されないようにした上で、発酵槽内の上部空間の適切な換気、その換気空気（悪臭ガス）の脱臭といった手段が必要となる。
【０００５】
換気は、堆肥化で発生した水蒸気等を外部に排出するために必要であり、牛フンでは１時間あたり発酵槽の堆肥原料を除く空間容積を１回の単位として８回以上が目安とされている。この換気量が確保できなければ、水蒸気が堆肥原料に戻り、堆肥化が阻害される。水蒸気の戻りは、堆肥中の酸素不足および堆肥の温度低下に繋がるため、好気性微生物の活動を阻害することになるからである。
【０００６】
一方、換気量が増えるほど、脱臭しなければならない悪臭ガス量が増えて脱臭装置が大きくなる。また、換気量の増加は、外気取り込み量が増加することでもあるため、悪臭ガスの温湿度が外気の温湿度に影響をうけやすくなり、後段における脱臭プロセスの負担増に繋がる。そこで、堆肥原料上の空間である換気室の容積を小さくし、換気量を低減できる技術が求められている。
【０００７】
従来、堆肥化装置（堆肥舎等）を密閉構造とする場合は、ショベルローダ等による切返し作業時等に邪魔にならないよう、前面はカーテン等の密閉が可能な構造とし、バケットや堆肥原料が当たらない程度の高さまで天井を高くした空間とした上で、換気手段を設けるのが一般的であった。
【０００８】
さらに、換気装置や脱臭装置の大型化を回避するために、特許文献１では、建屋内の空間容積を調整可能とし、外気導入口および排出口を除いて密閉化する堆肥化方法が開示されている。
【０００９】
図１１にこの装置を示す。堆肥化装置１００は壁面１０２および天井１０３を有する構造物１０４で周囲を覆われており、堆肥化室１０５は、天井から吊り下げられた合成樹脂製シート等の可撓性で気体不透過性の材料から作製された上部が密閉され、また下部が開放された袋状密閉部材１０６によって覆われている。
【００１０】
また、袋状密閉部材１０６は上部が構造物１０４に取り付けられた昇降装置１０７によって吊り下げられており、下部は構造物１０４の壁面に取り付けられた固定部材１０８に取付けられている。このような構成を有する堆肥化装置１００では、切り返しや堆肥原料１１１の搬入などの際には、袋状密閉部材１０６を上げておき、これらの作業が終了したら再び袋状密閉部材１０６を下げる。袋状密閉部材１０６を下げれば、堆肥原料１１１が載置されている部分の容量は小さくなり、換気装置や脱臭装置も大型のものでなくてもよい。
【００１１】
また、特許文献１には、発酵して温度の上がった堆肥原料１１１から湧き出る湯気が屋根部分で結露し、水滴が堆肥原料１１１に落下することを防止するために、屋根部分に傾斜をつけたり、水分を回収するための樋を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−２３９４８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年は大規模化の進んだ生産者も多くいるため、処理しなければならない家畜の排泄物の量も多くなっている。これらを一括して堆肥化処理すると、当然多量の堆肥原料を扱う必要がある。その規模は、堆肥の切返しを行う際には、ショベルローダといった重機で行わなければならないほどの量である。従って、堆肥化装置も、ショベルローダが十分に活動できる程度の天井の高さが必要とされ、大きな空間を有することとなる。この空間を全て密閉するのは、上記に述べたとおり、換気装置の大型化を招く。
【００１４】
特許文献１は、ショベルローダなどの重機で作業が必要な際には天井を高く設定し、そうでない時には天井を所定の高さまで下げる技術である。重機などで作業しない場合には、発酵槽に相当する部分の容積を小さくするため、ある程度の省エネルギー化は可能である。
【００１５】
しかし、堆肥は堆肥化が進むにつれて、体積は減少すると共に、悪臭も減る。また、堆肥化原料の搬入も常に一定量である保証はなく、多い場合もあれば少ない場合もある。このような状況下であっても、常に所定の高さまでしか天井の高さを変更できないとすると、搬入した堆肥化原料の量若しくは発酵の進行に係らず、換気量が変わらないことになる。
【００１６】
これは、少ない堆肥に対して換気量が多すぎる場合が生じ、堆肥の低温化による堆肥化阻害するという課題を生じさせる。また、臭気ガスの低温化が、脱臭装置側で利用する脱臭用微生物の生育環境を悪化させるという課題も生じさせる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上記課題に鑑みて想到されたものであり、処理すべき堆肥原料の量に応じて、堆肥化装置内の空間を変化させることができる堆肥化装置および方法を提供するものである。
【００１８】
より具体的には、本発明の堆肥化方法は、
所定高さを有する三方の壁と扉手段を有する屋根部によって囲まれる空間の中に堆肥原料を堆積させ、前記堆肥原料が堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動させ、前記囲いの中を所定の換気回数で換気しながら前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化方法である。
【００１９】
また、内部に堆肥原料を堆積させる所定高さの縦壁と扉手段を有する屋根部によって形成される発酵槽と、
前記発酵槽の中を換気する換気手段と、
前記屋根部を上下に可動する屋根上下手段を備え、
前記屋根上下手段により前記堆肥原料の堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動し、
前記換気手段により前記発酵槽の中を所定の換気回数で換気し、前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の堆肥化方法および堆肥化装置では、堆積させた堆肥原料の高さに応じて屋根を上下に可動させるため、堆肥原料の表面と屋根部との間の空間を所定の間隔に保持することができるので、堆肥原料の量に応じて適切な換気ができると共に、換気装置や脱臭装置の大型化や、不要なエネルギーの消費を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の堆肥化装置の構成を示す斜視図。
【図２】本発明の堆肥化装置の平面図。
【図３】本発明の堆肥化装置の側面図。
【図４】本発明の堆肥化装置の断面図。
【図５】本発明の堆肥化装置の屋根部が下がったところを示す断面図。
【図６】本発明の堆肥化装置を複数併設した様子を示す斜視図。
【図７】本発明の実施形態２に係る堆肥化装置の断面図。
【図８】実施形態２の堆肥化装置の屋根部が下がったところを示す断面図。
【図９】本発明の実施形態３に係る堆肥化装置の斜視図。
【図１０】本発明の実施形態３に係る堆肥化装置の断面図。
【図１１】従来の堆肥化装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施の形態１）
図１（ａ）に本発明の堆肥化装置１の構成を示す斜視図を示し、図１（ｂ）には、屋根部１４の正面図を示す。また、図２には堆肥化装置１の平面図を示し、図３には堆肥化装置１の側面図を示す。本発明の堆肥化装置１は、床１０の周囲に平面視コの字型に設置された縦壁１２（１２ｂ、１２ｓ）と、縦壁１２の内壁面に沿って上下に可動できる屋根部１４と、縦壁１２が設置されていない面に設けられる入口部１６と、縦壁１２のいずれかの外面に沿って配置された換気装置２０および脱臭装置２２からなる。また、床１０下には通気用通路２４が形成されており、通気用通路２４に空気を供給するブロア２６が縦壁１２の外側に設けられる。すなわち、本発明の堆肥化装置１は、通気型堆肥舎に分類される。
【００２３】
床１０および縦壁１２は、コンクリート等の建築材で構成することができる。堆肥原料は家畜等の排泄物が主であり、様々な微生物が含まれるため、セルロースが主たる成分となる木材等は好ましくない。
【００２４】
床１０は略長方形で形成され、長辺若しくは短辺のうち、１辺を入口部１６とする。ここから堆肥原料を搬入し、処理済みの堆肥を取り出す。入口部１６以外の３辺にはそれぞれ縦壁１２を形成する。なお、縦壁１２を境界として、床１０側が堆肥化装置１の内側であり、床１０側と反対側が堆肥化装置１の外側である。
【００２５】
床１０には、通気用通路２４が形成されている（図２参照）。なお、図２では、屋根部１４は省略してある。通気用通路２４は、堆積させた堆肥に空気を供給するためのものである。通気用通路２４は、堆肥の搬入搬出の際にショベルローダが通過しても、損傷を受けないように、床１０面から掘り下げた溝内に形成するのが好ましい（図３参照）。通気は、堆肥原料の単位体積（ｍ３）当たり、０．０５〜０．１ｍ３／分程度供給するのが好ましいとされ、堆肥化装置１の容量に応じて配設することができる。通気用通路２４は、縦壁１２の下をくぐり、堆肥化装置１の外側に配置されたブロア２６まで延設される（図２参照）。
【００２６】
縦壁１２は内側に堆積させた堆肥原料を支えるため、内側から外側に向かう応力に耐えることができる強度が付与される。特に、未発酵の堆肥原料は、水分量が多いため、密度が高く、積み上げた際には、かなりの重量になる。なお、入口部１６と対向する縦壁１２を後壁１２ｂと呼び、その他の対向する２辺に形成された縦壁１２は側壁１２ｓと呼ぶ。入口部１６から後壁１２ｂ方向は堆肥化装置１の前後方向であり、側壁１２ｓの法線方向が堆肥化装置１の左右方向である。また床１０面の法線方向が堆肥化装置１の上下方向である。
【００２７】
図１（ｂ）を参照して、屋根部１４は、棟１４ｔと軒１４ｓからなる切妻屋根の形状をしており、軒１４ｓおよび屋根部１４の後端は、側壁１２ｓおよび後壁１２ｂより堆肥化装置１の内側になるように形成されている。縦壁１２に沿って上下に移動できるためである。また、棟１４ｔから軒１４ｓにかけては傾斜面が形成される。屋根部１４の内面１４ｉには水蒸気があたり、凝集して水滴１７ａができる。この水滴１７ａを堆肥原料に落とさないために、水滴１７ａを軒１４ｓに流すためである。
【００２８】
従って、軒１４ｓに流れやすいように、屋根部１４の内面１４ｉには溝（図示せず）が形成されていてもよい。軒１４ｓには屋根部１４の内面１４ｉを伝ってきた水滴１７ａを回収するための樋１５（１５ａ）が形成されている。この樋１５は屋根部１４の内面１４ｉの水滴１７ａを回収するため、内樋１５ａと呼ぶ。なお、屋根部１４の形状はこの形状に限定されるものではなく、寄棟屋根やその他の形状の屋根であっても良い。また、棟１４ｔから軒１４ｓにかけての形状も本実施例では、直線であるが、そり形状であったり、逆にむくり（ドーム型）形状であってもよい。
【００２９】
さらにまた、屋根部１４の軒１４ｓは後端から前端に向かって傾斜を有している（図１（ａ）参照）。樋１５に溜まった水を一方に回収するためである。樋１５の前端には、樋１５を流れてきた水を回収するためのホース（図示せず）が連結される。なお、軒１４ｓは、前端から後端に傾斜させ、樋１５を伝ってきた水は後壁１２ｂ側から回収するようにしてもよい。
【００３０】
また、屋根部１４の軒１４ｓには、雨が降った際に、屋根部１４の外面１４ｏを伝って流れる雨水１７ｂを回収する樋１５も設けられる。この樋１５は、外樋１５ｂと呼ぶ。外樋１５ｂからの水も軒１４ｓの前端若しくは後端から回収してよい。また、縦壁１２の上端には、屋根部１４にわずかにかかる庇１２ｈを設けてもよい。雨が屋根部１４と縦壁１２の隙間から入らないためである。
【００３１】
屋根部１４は、縦壁１２に対して上下に移動可能に支持されるので、屋根部１４を床１０側から伸縮自在な柱を有する支持装置３０ａか、若しくは縦壁１２の上端から屋根部１４を高さ調整可能に吊るす懸架装置３０ｂが設けられる。これらは、いずれを用いてもよく、また屋根部１４の前方と後方で支持装置３０ａと懸架装置３０ｂを組み合わせて用いてもよい。支持装置３０ａと懸架装置３０ｂを総称して屋根上下手段３０と呼ぶ。
【００３２】
図４には、堆肥原料８が搬入され堆積された堆肥化装置１を屋根部１４の棟１４ｔに沿って切った断面図を示す。屋根部１４の内側には、所定長の支柱３２ｐの先端に圧力センサ３３ａが設置された位置検出器３２が設置される。圧力センサ３３ａは、堆肥原料８を堆積させ、屋根部１４を屋根上下手段３０で降下させる際、堆肥原料８の表面に突き当たるとその圧力を検出して信号を出すように調整される。また、支柱３２ｐには、温度センサ３３ｂを設けていても良い。堆肥の発酵程度は温度で把握することができるからである。圧力センサ３３ａおよび温度センサ３３ｂをセンサ手段３３と呼ぶ。
【００３３】
図４では、位置検出器３２を３箇所に設置した場合を示すが、設置する数はこれに限定されるものではない。また、屋根部１４が後端から前端に向かって傾斜を有している場合は、圧力センサ３３ａの先端は、ほぼ同一平面となるように、各支柱３２ｐの長さを調整するのが好ましい。
【００３４】
また、屋根部１４の後端側には、排気口３４が設けられる。換気装置２０およびそれに続く脱臭装置２２は、伸縮自在のホース２１を介して排気口３４に連結される。
【００３５】
屋根部１４の前端には、高さが調節可能なカーテン若しくはシャッターが設けられる。入口部１６を覆うためである。カーテン若しくはシャッターは、入口部１６を覆う扉手段３６と呼ぶ。扉手段３６は、屋根部１４の高さによらず、床１０との間にわずかに隙間が開くように設定される。換気のための吸気口３４ｉを形成するからである。従って、扉手段３６は吸気口３４ｉを有するといっても良い。なお、吸気口３４ｉを有する扉手段３６と排気口３４と換気装置２０と脱臭装置２２とこれらを連結するパイプ類が換気手段を構成する。
【００３６】
従って、本発明の堆肥化装置１では、床１０と縦壁１２と屋根部１４と扉手段３６によって囲まれる空間内で堆肥原料８を堆肥化させる。従って、この空間を発酵槽と呼んでもよい。
【００３７】
次に、本発明の堆肥化装置１を用いた堆肥化方法について説明する。堆肥化装置１に堆肥原料８を搬入する再には、屋根部１４は十分に高い位置に設定しておく。もちろん、入口部１６は開放状態でよい。堆肥原料８は、ショベルローダによって後壁１２ｂ側から入口部１６に向かって堆積原料８の頂上面８ｆができるだけ水平になるように堆積させる。最も効率の良い堆積方法であるし、また、堆肥原料８と屋根部１４の間の空間１３を均一にするためである。入口部１６近辺の堆肥原料８ａは、４５度〜６０度程度の傾斜面をつけて堆積させる。
【００３８】
したがって、側壁１２ｓ側から見た堆肥原料８の断面は、１つの側辺が上辺および底辺に対して直角な台形となる。言い換えると、１つの側辺が上下辺に対して直角となる台形を底面とする四角柱を横に倒した形状で、堆肥原料８は堆肥化装置１に収納されている。
【００３９】
この状態で、屋根部１４を降下させる。屋根部１４が降下して位置検出器３２が堆肥原料８の頂上面８ｆに当接したことを検出したら、屋根部１４の降下を停止させる。これは、図示しない制御装置によって人の判断を介さずに自動で停止させてもよいし、位置検出器３２の当接信号に基づいて人手で停止させてもよい。自動で降下させるようにしておけば、堆肥の体積が減少した際も、自動的に追従して屋根部１４は降下するので、便利である。そして、入口部１６を扉手段３６で閉じる。屋根部１４と堆肥原料８の頂上面８ｆとの間は、例えば、１ｃｍ〜２０ｃｍに設定してよい。
【００４０】
次にブロア２６を駆動させて、通気用通路２４から空気を送る。通気は既述しているが、堆肥原料８の単位体積（ｍ３）当たり、０．０５〜０．１ｍ３／分程度供給するのが好ましい。そして、次に換気装置２０を駆動させて、換気を行う。換気は換気装置２０によって、屋根部１４の排気口３４から堆肥化装置１の内部の空気を吸引することで行う。吸引された分の空気は扉手段３６の吸気口３４ｉから供給される。
【００４１】
換気量は、多すぎると、堆肥原料８の温度を冷やすこととなり、発酵を阻害することに繋がる。また、少なすぎると、発酵によって生じた水蒸気を外部に排出できず、やはり発酵の阻害を生じさせる。さらに、発酵温度によっても異なる。発酵が盛んに行われている場合は、発生する水蒸気も多いので、十分な換気が必要である。しかし、発酵開始時や、また発酵が終了に近づくと、堆肥原料８の温度は下がるため、換気量は減らしても良い。換気量の制御は換気装置２０の吸引量を変化させることで行う。従って、換気装置２０は、インバータ制御できるものが望ましい。
【００４２】
換気量の目安としては、発酵が盛んに行われている場合（堆肥温度が約６０℃）で、１時間につき、堆肥化装置１内の堆肥原料８以外の容積分の約１０倍（約１０回分）の空気と、通気されている空気分の空気が流れるように設定するのが望ましい。
【００４３】
脱臭装置２２は、換気装置２０の排気側と連結パイプ２０ｐで連結される。従って、換気装置２０の処理量は脱臭装置２２の処理量でもある。脱臭装置２２は、薬品を用いた方法や、微生物を利用した方法などどちらでも利用可能である。
【００４４】
発酵が進むと、堆肥原料８は堆積が減少する。水分が少なくなるのと、より低分子の有機物に分解が進むからである。この場合は、図４の屋根部１４の位置から、堆肥原料８の頂上面８ｆは下方に下がる。その際は、再び屋根部１４を下げ、位置検出器３２が頂上面８ｆに当接するまで屋根部１４を下げる（図５参照）。このようにすることで、屋根部１４と頂上面８ｆの距離１３ｈは、常に一定に保持することができる。なお、圧力センサ３３ａの当接圧力が減少した時点で、堆肥原料８の堆積が減少したことを検出できるので、屋根部１４の降下は、圧力センサ３３ａからの信号を受信した、図示しない制御部が制御して行うようにしてもよい。
【００４５】
図６には、本発明の堆肥化装置１を複数併設した状態を示す。通気型堆肥化装置は、堆肥原料に通気を行うため、堆積させた好気性微生物の活動は比較的満遍なく行われる。しかし、堆積させた堆肥原料の表面より内部の方が温度が上昇しやすく、発酵の進み具合も中心部の方が早い。そこで、切返し若しくは鋤き返しといった作業が必要となる。本発明の堆肥化装置１を複数台併設し、堆肥化装置１ａから１ｄに向かって、所定期間（例えば１週間毎）に堆肥原料を移し変えることで、鋤き返しと新しい堆肥原料の搬入を周期的に行うことができる。
【００４６】
より具体的には、まず、堆肥化装置１ｄの堆肥化原料を１次発酵完了の堆肥として搬出する（４０）。なお、１次発酵とは、易分解性低分子の有機物が分解された状態をいう。例えば、セルロース等の難分解性高分子の有機物を分解するには、さらに数週間の時間をかければよい。
【００４７】
次に、堆肥化装置１ｃの堆肥原料を堆肥化装置１ｄに（４１）、堆肥化装置１ｂの堆肥原料を堆肥化装置１ｃに（４２）、堆肥化装置１ａの堆肥原料を堆肥化装置１ｂに（４３）、順次移動させる。移動の際、および新たな堆肥化装置に搬入され堆積される際に、鋤き返しが行われる。そして、新たな堆肥原料（生フン）が堆肥化装置１ａに搬入し（４４）、新たな発酵工程が開始される。なお、伸縮自在のホース２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、図示はしていないが、連通ダクトで連通し、その連通ダクトと１つの換気装置２０を連通する構成としても良い。
【００４８】
本発明の堆肥化装置１では、堆肥を発酵させる間、堆肥化装置１内を換気し、換気した空気は脱臭装置２２を介して放出するため、悪臭を垂れ流し状態にしない。このように、換気は行うものの、悪臭をそのまま放出しない状態を略密閉化すると呼ぶ。本発明の堆肥化装置は、略密閉化されている。
【００４９】
また、本発明の堆肥化装置１では、位置検出器３２が屋根部１４の内側に配置されているので、搬入する堆肥原料８の分量が変化しても、頂上面８ｆが平らに近くなるように堆積させれば、堆肥原料８と屋根部１４の間の空間を一定にすることができるため、発酵にほどよい換気を行うことができる。また、堆肥原料８が発酵によって堆積減少を起こしたときでも、その減少に応じて屋根部１４の高さを低くすることができるので、やはり堆肥原料８と屋根部１４の間隔は一定に保持することができる。従って、エネルギーを不要に多く消費することなく、また堆肥化も効率よく進める事ができる。
【００５０】
また、屋根部１４には、傾斜を設けたので、堆肥から生じた水蒸気が凝集した水滴は軒１４ｓに流れ、軒１４ｓに設けた内樋１５ａで回収されるので、堆肥上に落下して、発酵を阻害することはない。
【００５１】
（実施の形態２）
図７に本実施の形態に係る堆肥化装置２の概略図を示す。本実施の形態では、屋根部１４の内側に設けた位置検出器３２が実施の形態１と異なる。また、実施の形態１で説明した部分と同じ部分の説明は省略する。本実施の形態では、位置検出器３２は、先端に圧力センサ３３ａおよび温度センサ３３ｂが取り付けられているだけでなく、支柱３２ｐが伸縮自在になっている。すなわち、支柱３２ｐは、外筒３２ｏと内筒３２ｉからなり、内筒３２ｉが外筒３２ｏに収納されることで、支柱３２ｐの長さを可変させることができる。
【００５２】
また、外筒３２ｏと内筒３２ｉの間には、長さセンサ３３ｃが設けられている。したがって、屋根部１４が降下してきて、圧力センサ３３ａが堆肥原料８の頂上面８ｆに当接すると、そこからは支柱３２ｐ自体が短縮するように構成される。さらに、この時長さセンサ３３ｃによって屋根部１４と、堆肥原料８の頂上面８ｆの高さ１３ｈを計測することができる。なお、長さセンサ３３ｃは、圧力センサ３３ａ、温度センサ３３ｂと共に、センサ手段３３に含まれる。
【００５３】
このような構成にすると、屋根部１４と堆肥原料８の間の空間１３の大きさを自由に変更することができる。実施の形態１でも説明したように、換気量は発酵の程度によっても変更すべき量である。しかし、換気装置２０の吸気量を制御するのは、容易でない場合もある。すなわち、換気装置２０および脱臭装置２２は常に一定の処理運転を行うように設計される場合である。
【００５４】
本発明の堆肥化装置２は換気装置２０や脱臭装置２２がそのような一定運転をする場合であっても、発酵に最適な換気を行うことができる。
【００５５】
本実施の形態２の堆肥化装置２を用いた堆肥化方法について説明する。堆肥原料８を搬入し、側面断面で略直角台形状に堆積させる点までは実施の形態１と同じである。次に、屋根部１４を降下させ、発酵初期の屋根高さ３８ａに設定し、換気装置２０および脱臭装置２２を稼動させる。この時の屋根高さとは、堆肥原料の頂上面と屋根部１４との間の距離（高さ１３ｈ）をいう。
【００５６】
発酵初期の屋根高さ３８ａは、発酵が盛んに行われている時の屋根高さ３８ｂより高く設定する。すると、換気装置２０が排出する空気の量は常に一定であっても、堆肥化装置２内の堆肥以外の空間の１時間あたりの換気回数は減ることになる。１回当たりに排出する体積が増えるからである。また、この時、堆肥原料８の表面を通過する風速を調整することにもなる。
【００５７】
そして、温度センサ３３ｂによって測定される発酵温度が上昇すれば、それに従って、屋根部１４を低くする。図８には、発酵が進んだ場合の屋根部１４を示す。堆肥原料８も発酵によって体積が減少している。発酵が進んだ場合の屋根高さ３８ｂは、発酵初期の屋根高さ３８ａより低くなる。
【００５８】
また、屋根高さと頂上面８ｆの間の距離（高さ１３ｈ）を制御すると、堆肥原料８の表面を通過する風速を変化させることにもなる。そこで、外気温が低くなって、堆肥原料８の温度が十分に高くならない場合には、屋根部１４を上昇させ、堆肥原料８の表面の風速を調整してもよい。
【００５９】
具体的には、図示しない制御部が、温度センサ３３ｂおよび圧力センサ３３ａで、堆肥原料８の頂上面８ｆの体積減少による降下分および温度上昇を検出し、長さセンサ３３ｃによって、屋根高さと頂上面８ｆの距離（高さ１３ｈ）を制御する。このようにすることで、換気装置２０の排気量が一定であっても、発酵の温度に応じて、屋根高さ３８を調節することで、換気量を調整することができる。なお、本発明の堆肥化装置２も、実施の形態１の図６同様に、複数個を並設することができる。
【００６０】
（実施の形態３）
図９に本実施の形態の堆肥化装置３の構成を示し、図１０には、側面からの断面図を示す。本実施の形態の堆肥化装置３では、屋根部１４が後壁１２ｂの近傍の側壁１２ｓの上端部分を枢軸１４ｒとして揺動可能に枢支されている。従って、屋根部１４を上下させる屋根上下手段３０は、屋根部１４の前端部にだけ設けられている。扉手段３６は、屋根部１４の前端にヒンジ構造で揺動可能に枢支された前扉３６ｃである。
【００６１】
前扉３６ｃは、プラスチックのような軽量材で構成された板状であって、屋根部１４とは、ヒンジ３６ｚによって連結されている（図１０参照）。前扉３６ｃの高さ３６ｃｈは、入口部１６の前面を覆う高さはなく、堆肥化装置３に堆肥原料８を搬入して、屋根部１４を傾斜させた際に、入口部１６が隠れる程度の高さがあればよい。
【００６２】
また、前扉３６ｃの下端には、ローラ３７が設けられる。屋根部１４の傾斜を大きくした際に、前扉３６ｃが前方向に移動しやすくするためである。このようにすることで、前扉３６ｃは、屋根部１４と一体的に形成することができ、扉手段３６を簡素化することができる。
【００６３】
また、位置検出器３２に設けられる、センサ手段（圧力センサ３３ａ、温度センサ３３ｂおよび長さセンサ３３ｃ）は実施の形態１若しくは２のいずれかもしくは両方を備えていてもよい。
【００６４】
また、屋根部１４の前端が上下するため、屋根部１４は必ず後壁１２ｂから入口部１６に向かって傾斜する。したがって、屋根部１４の内面１４ｉに生じる水滴は、必ず屋根部１４の前端に向かって流れるので、内樋１５ａは、屋根部１４の前端に設けられる。排気口３４は、屋根部１４若しくは後壁１２ｂの上部に設けることができる。屋根部１４の後端は上下に動かないからである。
【００６５】
本実施の形態３の堆肥化装置３を用いた堆肥化方法は、実施の形態１若しくは２と同じである。すなわち、堆肥原料８を搬入してから堆積させ、位置検出器３２の出力に応じて、屋根部１４を降下させる（傾斜させる）。この際、屋根部１４の後端は降下しないので、換気量の調整は、実施の形態１や２と比較すると、細かい調整は困難になる。しかし、屋根上下手段３０や、扉手段３６が簡便になるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、通気型堆肥化装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１、２、３、 堆肥化装置
８ 堆肥原料
８ｆ 頂上面
１０ 床
１２ 縦壁（１２ｂ 後壁、１２ｓ 側壁）
１４ 屋根部（１４ｔ 棟、１４ｓ 軒、１４ｉ 内面、１４ｏ 外面）
１３ 空間
１５ 樋（１５ａ 内樋、１５ｂ 外樋）
１６ 入口部
１７ａ 水滴、１７ｂ 雨水
２０ 換気装置、２０ｐ 連結パイプ
２１ ホース
２２ 脱臭装置
２４ 通気用通路
２６ ブロア
３０ 屋根上下手段（３０ａ 支持装置、３０ｂ 懸架装置）
３２ 位置検出器、３２ｐ 支柱、３２ｏ 外筒、３２ｉ 内筒
３３ センサ手段（３３ａ 圧力センサ、３３ｂ 温度センサ、３３ｃ 長さセンサ）
３４ 排気口、３４ｉ吸気口
３６ 扉手段、３６ｃ 前扉、３６ｚ ヒンジ、３６ｃｈ 高さ
３７ ローラ
３８ 屋根高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、悪臭対策のため、換気対象容積を可変化し最適化を行い、堆肥化の発酵槽を密閉化し、悪臭ガス量の削減を行う通気型堆肥舎等の堆肥化装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
堆肥化とは、動物の排泄物や、生ゴミといった廃棄有機物を土壌に還元可能なまでに分解（以後「堆肥化発酵」若しくは単に「発酵」ともいう。）させることをいう。このためには、微生物を利用した方法がもっぱら用いられる。基本的には、好気性微生物によって、炭水化物は二酸化炭素と水に、脂肪とタンパク質は二酸化炭素と水とアンモニアに分解させる。好気性微生物を利用する場合は、酸素を必要とする。つまり、堆肥化を進める堆肥化施設は、酸素を供給し、二酸化炭素を排出する通気機能が必要となる。なお、堆肥舎等およびその付帯設備を含めた堆肥化施設を堆肥化装置と呼ぶ。
【０００３】
ところで、堆肥化装置において大きな問題の１つは、悪臭対策である。堆肥原料は生フン若しくはそれを乾燥したものであるため、悪臭を発している。そのため、施設内の空気を換気する際に、悪臭が放出されるからである。
【０００４】
堆肥化装置の悪臭対策は、悪臭発生源（発酵槽）からの悪臭漏出防止である。しかし、完全に密閉してしまうと、堆肥化に必要な通気性が確保できなくなる。したがって、堆肥化装置から悪臭が放出されないようにした上で、発酵槽内の上部空間の適切な換気、その換気空気（悪臭ガス）の脱臭といった手段が必要となる。
【０００５】
換気は、堆肥化で発生した水蒸気等を外部に排出するために必要であり、牛フンでは１時間あたり発酵槽の堆肥原料を除く空間容積を１回の単位として８回以上が目安とされている。この換気量が確保できなければ、水蒸気が堆肥原料に戻り、堆肥化が阻害される。水蒸気の戻りは、堆肥中の酸素不足および堆肥の温度低下に繋がるため、好気性微生物の活動を阻害することになるからである。
【０００６】
一方、換気量が増えるほど、脱臭しなければならない悪臭ガス量が増えて脱臭装置が大きくなる。また、換気量の増加は、外気取り込み量が増加することでもあるため、悪臭ガスの温湿度が外気の温湿度に影響をうけやすくなり、後段における脱臭プロセスの負担増に繋がる。そこで、堆肥原料上の空間である換気室の容積を小さくし、換気量を低減できる技術が求められている。
【０００７】
従来、堆肥化装置（堆肥舎等）を密閉構造とする場合は、ショベルローダ等による切返し作業時等に邪魔にならないよう、前面はカーテン等の密閉が可能な構造とし、バケットや堆肥原料が当たらない程度の高さまで天井を高くした空間とした上で、換気手段を設けるのが一般的であった。
【０００８】
さらに、換気装置や脱臭装置の大型化を回避するために、特許文献１では、建屋内の空間容積を調整可能とし、外気導入口および排出口を除いて密閉化する堆肥化方法が開示されている。
【０００９】
図１１にこの装置を示す。堆肥化装置１００は壁面１０２および天井１０３を有する構造物１０４で周囲を覆われており、堆肥化室１０５は、天井から吊り下げられた合成樹脂製シート等の可撓性で気体不透過性の材料から作製された上部が密閉され、また下部が開放された袋状密閉部材１０６によって覆われている。
【００１０】
また、袋状密閉部材１０６は上部が構造物１０４に取り付けられた昇降装置１０７によって吊り下げられており、下部は構造物１０４の壁面に取り付けられた固定部材１０８に取付けられている。このような構成を有する堆肥化装置１００では、切り返しや堆肥原料１１１の搬入などの際には、袋状密閉部材１０６を上げておき、これらの作業が終了したら再び袋状密閉部材１０６を下げる。袋状密閉部材１０６を下げれば、堆肥原料１１１が載置されている部分の容量は小さくなり、換気装置や脱臭装置も大型のものでなくてもよい。
【００１１】
また、特許文献１には、発酵して温度の上がった堆肥原料１１１から湧き出る湯気が屋根部分で結露し、水滴が堆肥原料１１１に落下することを防止するために、屋根部分に傾斜をつけたり、水分を回収するための樋を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−２３９４８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年は大規模化の進んだ生産者も多くいるため、処理しなければならない家畜の排泄物の量も多くなっている。これらを一括して堆肥化処理すると、当然多量の堆肥原料を扱う必要がある。その規模は、堆肥の切返しを行う際には、ショベルローダといった重機で行わなければならないほどの量である。従って、堆肥化装置も、ショベルローダが十分に活動できる程度の天井の高さが必要とされ、大きな空間を有することとなる。この空間を全て密閉するのは、上記に述べたとおり、換気装置の大型化を招く。
【００１４】
特許文献１は、ショベルローダなどの重機で作業が必要な際には天井を高く設定し、そうでない時には天井を所定の高さまで下げる技術である。重機などで作業しない場合には、発酵槽に相当する部分の容積を小さくするため、ある程度の省エネルギー化は可能である。
【００１５】
しかし、堆肥は堆肥化が進むにつれて、体積は減少すると共に、悪臭も減る。また、堆肥化原料の搬入も常に一定量である保証はなく、多い場合もあれば少ない場合もある。このような状況下であっても、常に所定の高さまでしか天井の高さを変更できないとすると、搬入した堆肥化原料の量若しくは発酵の進行に係らず、換気量が変わらないことになる。
【００１６】
これは、少ない堆肥に対して換気量が多すぎる場合が生じ、堆肥の低温化による堆肥化阻害するという課題を生じさせる。また、臭気ガスの低温化が、脱臭装置側で利用する脱臭用微生物の生育環境を悪化させるという課題も生じさせる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上記課題に鑑みて想到されたものであり、処理すべき堆肥原料の量に応じて、堆肥化装置内の空間を変化させることができる堆肥化装置および方法を提供するものである。
【００１８】
より具体的には、本発明の堆肥化方法は、
所定高さを有する三方の壁と扉手段を有する屋根部によって囲まれる空間の中に堆肥原料を堆積させ、前記堆肥原料が堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動させ、前記囲いの中を所定の換気回数で換気しながら前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化方法である。
【００１９】
また、内部に堆肥原料を堆積させる所定高さの縦壁と扉手段を有する屋根部によって形成される発酵槽と、
前記発酵槽の中を換気する換気手段と、
前記屋根部を上下に可動する屋根上下手段を備え、
前記屋根上下手段により前記堆肥原料の堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動し、
前記換気手段により前記発酵槽の中を所定の換気回数で換気し、前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の堆肥化方法および堆肥化装置では、堆積させた堆肥原料の高さに応じて屋根を上下に可動させるため、堆肥原料の表面と屋根部との間の空間を所定の間隔に保持することができるので、堆肥原料の量に応じて適切な換気ができると共に、換気装置や脱臭装置の大型化や、不要なエネルギーの消費を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の堆肥化装置の構成を示す斜視図。
【図２】本発明の堆肥化装置の平面図。
【図３】本発明の堆肥化装置の側面図。
【図４】本発明の堆肥化装置の断面図。
【図５】本発明の堆肥化装置の屋根部が下がったところを示す断面図。
【図６】本発明の堆肥化装置を複数併設した様子を示す斜視図。
【図７】本発明の実施形態２に係る堆肥化装置の断面図。
【図８】実施形態２の堆肥化装置の屋根部が下がったところを示す断面図。
【図９】本発明の実施形態３に係る堆肥化装置の斜視図。
【図１０】本発明の実施形態３に係る堆肥化装置の断面図。
【図１１】従来の堆肥化装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施の形態１）
図１（ａ）に本発明の堆肥化装置１の構成を示す斜視図を示し、図１（ｂ）には、屋根部１４の正面図を示す。また、図２には堆肥化装置１の平面図を示し、図３には堆肥化装置１の側面図を示す。本発明の堆肥化装置１は、床１０の周囲に平面視コの字型に設置された縦壁１２（１２ｂ、１２ｓ）と、縦壁１２の内壁面に沿って上下に可動できる屋根部１４と、縦壁１２が設置されていない面に設けられる入口部１６と、縦壁１２のいずれかの外面に沿って配置された換気装置２０および脱臭装置２２からなる。また、床１０下には通気用通路２４が形成されており、通気用通路２４に空気を供給するブロア２６が縦壁１２の外側に設けられる。すなわち、本発明の堆肥化装置１は、通気型堆肥舎に分類される。
【００２３】
床１０および縦壁１２は、コンクリート等の建築材で構成することができる。堆肥原料は家畜等の排泄物が主であり、様々な微生物が含まれるため、セルロースが主たる成分となる木材等は好ましくない。
【００２４】
床１０は略長方形で形成され、長辺若しくは短辺のうち、１辺を入口部１６とする。ここから堆肥原料を搬入し、処理済みの堆肥を取り出す。入口部１６以外の３辺にはそれぞれ縦壁１２を形成する。なお、縦壁１２を境界として、床１０側が堆肥化装置１の内側であり、床１０側と反対側が堆肥化装置１の外側である。
【００２５】
床１０には、通気用通路２４が形成されている（図２参照）。なお、図２では、屋根部１４は省略してある。通気用通路２４は、堆積させた堆肥に空気を供給するためのものである。通気用通路２４は、堆肥の搬入搬出の際にショベルローダが通過しても、損傷を受けないように、床１０面から掘り下げた溝内に形成するのが好ましい（図３参照）。通気は、堆肥原料の単位体積（ｍ３）当たり、０．０５〜０．１ｍ３／分程度供給するのが好ましいとされ、堆肥化装置１の容量に応じて配設することができる。通気用通路２４は、縦壁１２の下をくぐり、堆肥化装置１の外側に配置されたブロア２６まで延設される（図２参照）。
【００２６】
縦壁１２は内側に堆積させた堆肥原料を支えるため、内側から外側に向かう応力に耐えることができる強度が付与される。特に、未発酵の堆肥原料は、水分量が多いため、密度が高く、積み上げた際には、かなりの重量になる。なお、入口部１６と対向する縦壁１２を後壁１２ｂと呼び、その他の対向する２辺に形成された縦壁１２は側壁１２ｓと呼ぶ。入口部１６から後壁１２ｂ方向は堆肥化装置１の前後方向であり、側壁１２ｓの法線方向が堆肥化装置１の左右方向である。また床１０面の法線方向が堆肥化装置１の上下方向である。
【００２７】
図１（ｂ）を参照して、屋根部１４は、棟１４ｔと軒１４ｓからなる切妻屋根の形状をしており、軒１４ｓおよび屋根部１４の後端は、側壁１２ｓおよび後壁１２ｂより堆肥化装置１の内側になるように形成されている。縦壁１２に沿って上下に移動できるためである。また、棟１４ｔから軒１４ｓにかけては傾斜面が形成される。屋根部１４の内面１４ｉには水蒸気があたり、凝集して水滴１７ａができる。この水滴１７ａを堆肥原料に落とさないために、水滴１７ａを軒１４ｓに流すためである。
【００２８】
従って、軒１４ｓに流れやすいように、屋根部１４の内面１４ｉには溝（図示せず）が形成されていてもよい。軒１４ｓには屋根部１４の内面１４ｉを伝ってきた水滴１７ａを回収するための樋１５（１５ａ）が形成されている。この樋１５は屋根部１４の内面１４ｉの水滴１７ａを回収するため、内樋１５ａと呼ぶ。なお、屋根部１４の形状はこの形状に限定されるものではなく、寄棟屋根やその他の形状の屋根であっても良い。また、棟１４ｔから軒１４ｓにかけての形状も本実施例では、直線であるが、そり形状であったり、逆にむくり（ドーム型）形状であってもよい。
【００２９】
さらにまた、屋根部１４の軒１４ｓは後端から前端に向かって傾斜を有している（図１（ａ）参照）。樋１５に溜まった水を一方に回収するためである。樋１５の前端には、樋１５を流れてきた水を回収するためのホース（図示せず）が連結される。なお、軒１４ｓは、前端から後端に傾斜させ、樋１５を伝ってきた水は後壁１２ｂ側から回収するようにしてもよい。
【００３０】
また、屋根部１４の軒１４ｓには、雨が降った際に、屋根部１４の外面１４ｏを伝って流れる雨水１７ｂを回収する樋１５も設けられる。この樋１５は、外樋１５ｂと呼ぶ。外樋１５ｂからの水も軒１４ｓの前端若しくは後端から回収してよい。また、縦壁１２の上端には、屋根部１４にわずかにかかる庇１２ｈを設けてもよい。雨が屋根部１４と縦壁１２の隙間から入らないためである。
【００３１】
屋根部１４は、縦壁１２に対して上下に移動可能に支持されるので、屋根部１４を床１０側から伸縮自在な柱を有する支持装置３０ａか、若しくは縦壁１２の上端から屋根部１４を高さ調整可能に吊るす懸架装置３０ｂが設けられる。これらは、いずれを用いてもよく、また屋根部１４の前方と後方で支持装置３０ａと懸架装置３０ｂを組み合わせて用いてもよい。支持装置３０ａと懸架装置３０ｂを総称して屋根上下手段３０と呼ぶ。
【００３２】
図４には、堆肥原料８が搬入され堆積された堆肥化装置１を屋根部１４の棟１４ｔに沿って切った断面図を示す。屋根部１４の内側には、所定長の支柱３２ｐの先端に圧力センサ３３ａが設置された位置検出器３２が設置される。圧力センサ３３ａは、堆肥原料８を堆積させ、屋根部１４を屋根上下手段３０で降下させる際、堆肥原料８の表面に突き当たるとその圧力を検出して信号を出すように調整される。また、支柱３２ｐには、温度センサ３３ｂを設けていても良い。堆肥の発酵程度は温度で把握することができるからである。圧力センサ３３ａおよび温度センサ３３ｂをセンサ手段３３と呼ぶ。
【００３３】
図４では、位置検出器３２を３箇所に設置した場合を示すが、設置する数はこれに限定されるものではない。また、屋根部１４が後端から前端に向かって傾斜を有している場合は、圧力センサ３３ａの先端は、ほぼ同一平面となるように、各支柱３２ｐの長さを調整するのが好ましい。
【００３４】
また、屋根部１４の後端側には、排気口３４が設けられる。換気装置２０およびそれに続く脱臭装置２２は、伸縮自在のホース２１を介して排気口３４に連結される。
【００３５】
屋根部１４の前端には、高さが調節可能なカーテン若しくはシャッターが設けられる。入口部１６を覆うためである。カーテン若しくはシャッターは、入口部１６を覆う扉手段３６と呼ぶ。扉手段３６は、屋根部１４の高さによらず、床１０との間にわずかに隙間が開くように設定される。換気のための吸気口３４ｉを形成するからである。従って、扉手段３６は吸気口３４ｉを有するといっても良い。なお、吸気口３４ｉを有する扉手段３６と排気口３４と換気装置２０と脱臭装置２２とこれらを連結するパイプ類が換気手段を構成する。
【００３６】
従って、本発明の堆肥化装置１では、床１０と縦壁１２と屋根部１４と扉手段３６によって囲まれる空間内で堆肥原料８を堆肥化させる。従って、この空間を発酵槽と呼んでもよい。
【００３７】
次に、本発明の堆肥化装置１を用いた堆肥化方法について説明する。堆肥化装置１に堆肥原料８を搬入する再には、屋根部１４は十分に高い位置に設定しておく。もちろん、入口部１６は開放状態でよい。堆肥原料８は、ショベルローダによって後壁１２ｂ側から入口部１６に向かって堆積原料８の頂上面８ｆができるだけ水平になるように堆積させる。最も効率の良い堆積方法であるし、また、堆肥原料８と屋根部１４の間の空間１３を均一にするためである。入口部１６近辺の堆肥原料８ａは、４５度〜６０度程度の傾斜面をつけて堆積させる。
【００３８】
したがって、側壁１２ｓ側から見た堆肥原料８の断面は、１つの側辺が上辺および底辺に対して直角な台形となる。言い換えると、１つの側辺が上下辺に対して直角となる台形を底面とする四角柱を横に倒した形状で、堆肥原料８は堆肥化装置１に収納されている。
【００３９】
この状態で、屋根部１４を降下させる。屋根部１４が降下して位置検出器３２が堆肥原料８の頂上面８ｆに当接したことを検出したら、屋根部１４の降下を停止させる。これは、図示しない制御装置によって人の判断を介さずに自動で停止させてもよいし、位置検出器３２の当接信号に基づいて人手で停止させてもよい。自動で降下させるようにしておけば、堆肥の体積が減少した際も、自動的に追従して屋根部１４は降下するので、便利である。そして、入口部１６を扉手段３６で閉じる。屋根部１４と堆肥原料８の頂上面８ｆとの間は、例えば、１ｃｍ〜２０ｃｍに設定してよい。
【００４０】
次にブロア２６を駆動させて、通気用通路２４から空気を送る。通気は既述しているが、堆肥原料８の単位体積（ｍ３）当たり、０．０５〜０．１ｍ３／分程度供給するのが好ましい。そして、次に換気装置２０を駆動させて、換気を行う。換気は換気装置２０によって、屋根部１４の排気口３４から堆肥化装置１の内部の空気を吸引することで行う。吸引された分の空気は扉手段３６の吸気口３４ｉから供給される。
【００４１】
換気量は、多すぎると、堆肥原料８の温度を冷やすこととなり、発酵を阻害することに繋がる。また、少なすぎると、発酵によって生じた水蒸気を外部に排出できず、やはり発酵の阻害を生じさせる。さらに、発酵温度によっても異なる。発酵が盛んに行われている場合は、発生する水蒸気も多いので、十分な換気が必要である。しかし、発酵開始時や、また発酵が終了に近づくと、堆肥原料８の温度は下がるため、換気量は減らしても良い。換気量の制御は換気装置２０の吸引量を変化させることで行う。従って、換気装置２０は、インバータ制御できるものが望ましい。
【００４２】
換気量の目安としては、発酵が盛んに行われている場合（堆肥温度が約６０℃）で、１時間につき、堆肥化装置１内の堆肥原料８以外の容積分の約１０倍（約１０回分）の空気と、通気されている空気分の空気が流れるように設定するのが望ましい。
【００４３】
脱臭装置２２は、換気装置２０の排気側と連結パイプ２０ｐで連結される。従って、換気装置２０の処理量は脱臭装置２２の処理量でもある。脱臭装置２２は、薬品を用いた方法や、微生物を利用した方法などどちらでも利用可能である。
【００４４】
発酵が進むと、堆肥原料８は堆積が減少する。水分が少なくなるのと、より低分子の有機物に分解が進むからである。この場合は、図４の屋根部１４の位置から、堆肥原料８の頂上面８ｆは下方に下がる。その際は、再び屋根部１４を下げ、位置検出器３２が頂上面８ｆに当接するまで屋根部１４を下げる（図５参照）。このようにすることで、屋根部１４と頂上面８ｆの距離１３ｈは、常に一定に保持することができる。なお、圧力センサ３３ａの当接圧力が減少した時点で、堆肥原料８の堆積が減少したことを検出できるので、屋根部１４の降下は、圧力センサ３３ａからの信号を受信した、図示しない制御部が制御して行うようにしてもよい。
【００４５】
図６には、本発明の堆肥化装置１を複数併設した状態を示す。通気型堆肥化装置は、堆肥原料に通気を行うため、堆積させた好気性微生物の活動は比較的満遍なく行われる。しかし、堆積させた堆肥原料の表面より内部の方が温度が上昇しやすく、発酵の進み具合も中心部の方が早い。そこで、切返し若しくは鋤き返しといった作業が必要となる。本発明の堆肥化装置１を複数台併設し、堆肥化装置１ａから１ｄに向かって、所定期間（例えば１週間毎）に堆肥原料を移し変えることで、鋤き返しと新しい堆肥原料の搬入を周期的に行うことができる。
【００４６】
より具体的には、まず、堆肥化装置１ｄの堆肥化原料を１次発酵完了の堆肥として搬出する（４０）。なお、１次発酵とは、易分解性低分子の有機物が分解された状態をいう。例えば、セルロース等の難分解性高分子の有機物を分解するには、さらに数週間の時間をかければよい。
【００４７】
次に、堆肥化装置１ｃの堆肥原料を堆肥化装置１ｄに（４１）、堆肥化装置１ｂの堆肥原料を堆肥化装置１ｃに（４２）、堆肥化装置１ａの堆肥原料を堆肥化装置１ｂに（４３）、順次移動させる。移動の際、および新たな堆肥化装置に搬入され堆積される際に、鋤き返しが行われる。そして、新たな堆肥原料（生フン）が堆肥化装置１ａに搬入し（４４）、新たな発酵工程が開始される。なお、伸縮自在のホース２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、図示はしていないが、連通ダクトで連通し、その連通ダクトと１つの換気装置２０を連通する構成としても良い。
【００４８】
本発明の堆肥化装置１では、堆肥を発酵させる間、堆肥化装置１内を換気し、換気した空気は脱臭装置２２を介して放出するため、悪臭を垂れ流し状態にしない。このように、換気は行うものの、悪臭をそのまま放出しない状態を略密閉化すると呼ぶ。本発明の堆肥化装置は、略密閉化されている。
【００４９】
また、本発明の堆肥化装置１では、位置検出器３２が屋根部１４の内側に配置されているので、搬入する堆肥原料８の分量が変化しても、頂上面８ｆが平らに近くなるように堆積させれば、堆肥原料８と屋根部１４の間の空間を一定にすることができるため、発酵にほどよい換気を行うことができる。また、堆肥原料８が発酵によって堆積減少を起こしたときでも、その減少に応じて屋根部１４の高さを低くすることができるので、やはり堆肥原料８と屋根部１４の間隔は一定に保持することができる。従って、エネルギーを不要に多く消費することなく、また堆肥化も効率よく進める事ができる。
【００５０】
また、屋根部１４には、傾斜を設けたので、堆肥から生じた水蒸気が凝集した水滴は軒１４ｓに流れ、軒１４ｓに設けた内樋１５ａで回収されるので、堆肥上に落下して、発酵を阻害することはない。
【００５１】
（実施の形態２）
図７に本実施の形態に係る堆肥化装置２の概略図を示す。本実施の形態では、屋根部１４の内側に設けた位置検出器３２が実施の形態１と異なる。また、実施の形態１で説明した部分と同じ部分の説明は省略する。本実施の形態では、位置検出器３２は、先端に圧力センサ３３ａおよび温度センサ３３ｂが取り付けられているだけでなく、支柱３２ｐが伸縮自在になっている。すなわち、支柱３２ｐは、外筒３２ｏと内筒３２ｉからなり、内筒３２ｉが外筒３２ｏに収納されることで、支柱３２ｐの長さを可変させることができる。
【００５２】
また、外筒３２ｏと内筒３２ｉの間には、長さセンサ３３ｃが設けられている。したがって、屋根部１４が降下してきて、圧力センサ３３ａが堆肥原料８の頂上面８ｆに当接すると、そこからは支柱３２ｐ自体が短縮するように構成される。さらに、この時長さセンサ３３ｃによって屋根部１４と、堆肥原料８の頂上面８ｆの高さ１３ｈを計測することができる。なお、長さセンサ３３ｃは、圧力センサ３３ａ、温度センサ３３ｂと共に、センサ手段３３に含まれる。
【００５３】
このような構成にすると、屋根部１４と堆肥原料８の間の空間１３の大きさを自由に変更することができる。実施の形態１でも説明したように、換気量は発酵の程度によっても変更すべき量である。しかし、換気装置２０の吸気量を制御するのは、容易でない場合もある。すなわち、換気装置２０および脱臭装置２２は常に一定の処理運転を行うように設計される場合である。
【００５４】
本発明の堆肥化装置２は換気装置２０や脱臭装置２２がそのような一定運転をする場合であっても、発酵に最適な換気を行うことができる。
【００５５】
本実施の形態２の堆肥化装置２を用いた堆肥化方法について説明する。堆肥原料８を搬入し、側面断面で略直角台形状に堆積させる点までは実施の形態１と同じである。次に、屋根部１４を降下させ、発酵初期の屋根高さ３８ａに設定し、換気装置２０および脱臭装置２２を稼動させる。この時の屋根高さとは、堆肥原料の頂上面と屋根部１４との間の距離（高さ１３ｈ）をいう。
【００５６】
発酵初期の屋根高さ３８ａは、発酵が盛んに行われている時の屋根高さ３８ｂより高く設定する。すると、換気装置２０が排出する空気の量は常に一定であっても、堆肥化装置２内の堆肥以外の空間の１時間あたりの換気回数は減ることになる。１回当たりに排出する体積が増えるからである。また、この時、堆肥原料８の表面を通過する風速を調整することにもなる。
【００５７】
そして、温度センサ３３ｂによって測定される発酵温度が上昇すれば、それに従って、屋根部１４を低くする。図８には、発酵が進んだ場合の屋根部１４を示す。堆肥原料８も発酵によって体積が減少している。発酵が進んだ場合の屋根高さ３８ｂは、発酵初期の屋根高さ３８ａより低くなる。
【００５８】
また、屋根高さと頂上面８ｆの間の距離（高さ１３ｈ）を制御すると、堆肥原料８の表面を通過する風速を変化させることにもなる。そこで、外気温が低くなって、堆肥原料８の温度が十分に高くならない場合には、屋根部１４を上昇させ、堆肥原料８の表面の風速を調整してもよい。
【００５９】
具体的には、図示しない制御部が、温度センサ３３ｂおよび圧力センサ３３ａで、堆肥原料８の頂上面８ｆの体積減少による降下分および温度上昇を検出し、長さセンサ３３ｃによって、屋根高さと頂上面８ｆの距離（高さ１３ｈ）を制御する。このようにすることで、換気装置２０の排気量が一定であっても、発酵の温度に応じて、屋根高さ３８を調節することで、換気量を調整することができる。なお、本発明の堆肥化装置２も、実施の形態１の図６同様に、複数個を並設することができる。
【００６０】
（実施の形態３）
図９に本実施の形態の堆肥化装置３の構成を示し、図１０には、側面からの断面図を示す。本実施の形態の堆肥化装置３では、屋根部１４が後壁１２ｂの近傍の側壁１２ｓの上端部分を枢軸１４ｒとして揺動可能に枢支されている。従って、屋根部１４を上下させる屋根上下手段３０は、屋根部１４の前端部にだけ設けられている。扉手段３６は、屋根部１４の前端にヒンジ構造で揺動可能に枢支された前扉３６ｃである。
【００６１】
前扉３６ｃは、プラスチックのような軽量材で構成された板状であって、屋根部１４とは、ヒンジ３６ｚによって連結されている（図１０参照）。前扉３６ｃの高さ３６ｃｈは、入口部１６の前面を覆う高さはなく、堆肥化装置３に堆肥原料８を搬入して、屋根部１４を傾斜させた際に、入口部１６が隠れる程度の高さがあればよい。
【００６２】
また、前扉３６ｃの下端には、ローラ３７が設けられる。屋根部１４の傾斜を大きくした際に、前扉３６ｃが前方向に移動しやすくするためである。このようにすることで、前扉３６ｃは、屋根部１４と一体的に形成することができ、扉手段３６を簡素化することができる。
【００６３】
また、位置検出器３２に設けられる、センサ手段（圧力センサ３３ａ、温度センサ３３ｂおよび長さセンサ３３ｃ）は実施の形態１若しくは２のいずれかもしくは両方を備えていてもよい。
【００６４】
また、屋根部１４の前端が上下するため、屋根部１４は必ず後壁１２ｂから入口部１６に向かって傾斜する。したがって、屋根部１４の内面１４ｉに生じる水滴は、必ず屋根部１４の前端に向かって流れるので、内樋１５ａは、屋根部１４の前端に設けられる。排気口３４は、屋根部１４若しくは後壁１２ｂの上部に設けることができる。屋根部１４の後端は上下に動かないからである。
【００６５】
本実施の形態３の堆肥化装置３を用いた堆肥化方法は、実施の形態１若しくは２と同じである。すなわち、堆肥原料８を搬入してから堆積させ、位置検出器３２の出力に応じて、屋根部１４を降下させる（傾斜させる）。この際、屋根部１４の後端は降下しないので、換気量の調整は、実施の形態１や２と比較すると、細かい調整は困難になる。しかし、屋根上下手段３０や、扉手段３６が簡便になるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、通気型堆肥化装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１、２、３、 堆肥化装置
８ 堆肥原料
８ｆ 頂上面
１０ 床
１２ 縦壁（１２ｂ 後壁、１２ｓ 側壁）
１４ 屋根部（１４ｔ 棟、１４ｓ 軒、１４ｉ 内面、１４ｏ 外面）
１３ 空間
１５ 樋（１５ａ 内樋、１５ｂ 外樋）
１６ 入口部
１７ａ 水滴、１７ｂ 雨水
２０ 換気装置、２０ｐ 連結パイプ
２１ ホース
２２ 脱臭装置
２４ 通気用通路
２６ ブロア
３０ 屋根上下手段（３０ａ 支持装置、３０ｂ 懸架装置）
３２ 位置検出器、３２ｐ 支柱、３２ｏ 外筒、３２ｉ 内筒
３３ センサ手段（３３ａ 圧力センサ、３３ｂ 温度センサ、３３ｃ 長さセンサ）
３４ 排気口、３４ｉ吸気口
３６ 扉手段、３６ｃ 前扉、３６ｚ ヒンジ、３６ｃｈ 高さ
３７ ローラ
３８ 屋根高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定高さを有する三方の壁と扉手段を有する屋根部によって囲まれる空間の中に堆肥原料を堆積させ、
前記堆肥原料が堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動させ、
前記囲いの中を所定の換気回数で換気しながら前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化方法。
【請求項２】
前記屋根部と前記堆肥原料の間隔を所定範囲内にする請求項１記載の堆肥化方法。
【請求項３】
前記堆肥原料の単位容積当たりの換気量および前記堆肥原料表面の風速が所定範囲内となるように、前記屋根部を上下に可動する請求項１記載の堆肥化方法。
【請求項４】
前記屋根部を傾斜させて、前記屋根部の内面に結露する結露水を集水する請求項１乃至３のいずれかに記載の堆肥化方法。
【請求項５】
内部に堆肥原料を堆積させる所定高さの縦壁と扉手段を有する屋根部によって形成される発酵槽と、
前記発酵槽の中を換気する換気手段と、
前記屋根部を上下に可動する屋根上下手段を備え、
前記屋根上下手段により前記堆肥原料の堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動し、
前記換気手段により前記発酵槽の中を所定の換気回数で換気し、前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化装置。
【請求項６】
前記屋根上下手段により前記堆積高さに応じて前記屋根部を上下に可動させ
前記屋根部と前記堆肥原料の間隔を所定範囲内にする請求項５記載の堆肥化装置。
【請求項７】
前記堆肥原料の単位容積当たりの換気量および前記堆肥原料表面の風速が所定範囲内となるように、
前記屋根上下手段により前記屋根部を上下に可動させる請求項５記載の堆肥化装置。
【請求項８】
前記屋根部を傾斜させ、前記屋根部の傾斜下端に、前記屋根部の内面に結露する
結露水を集水する集水樋を備えた請求項５乃至７のいずれかに記載の堆肥化装置。
【請求項９】
前記扉手段と前記屋根部を一体化した請求項５乃至８のいずれかに記載の堆肥化装置。
【請求項１０】
前記囲いの床下に送風手段を備えた請求項５乃至９のいずれかに記載の堆肥化装置。
【請求項１１】
前記換気手段は前記発酵槽の中の空気を排気する排気口を有する請求項５乃至１０のいずれかに記載の堆肥化装置。
【請求項１２】
前記排気口を前記縦壁の後壁上部に備えた請求項１１に記載の堆肥化装置。
【請求項１３】
前記排気口を前記屋根部の最高部付近に備えた請求項１１または１２に記載の堆肥化装置。
【請求項１４】
三方の縦壁と、前記縦壁の上部を覆い、扉手段を有する屋根部とからなり、内部に堆肥原料を収容する発酵槽と、
前記発酵槽内の空気を排気するための排気口と、
前記屋根部を前記排気口の上方から前記発酵槽の前面に向かって傾斜させ、前記囲い内に収容された堆肥原料の高さに応じて前記屋根部を上下に可動する屋根上下手段を備え、
前記屋根部の傾斜下端に、前記屋根部の内面に結露する結露水を集水する集水樋を備えた堆肥原料の堆肥化を行う堆肥化装置。
【請求項１５】
前記屋根部と前記堆肥原料の高さ方向の間隔を一定にした請求項１４記載の堆肥化装置。
【請求項１６】
前記発酵槽の中を略密閉化し、前記発酵槽の中の排気を脱臭する脱臭装置を備えた
請求項５乃至１５のいずれかに記載の堆肥化装置。
【請求項１】
所定高さを有する三方の壁と扉手段を有する屋根部によって囲まれる空間の中に堆肥原料を堆積させ、
前記堆肥原料が堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動させ、
前記囲いの中を所定の換気回数で換気しながら前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化方法。
【請求項２】
前記屋根部と前記堆肥原料の間隔を所定範囲内にする請求項１記載の堆肥化方法。
【請求項３】
前記堆肥原料の単位容積当たりの換気量および前記堆肥原料表面の風速が所定範囲内となるように、前記屋根部を上下に可動する請求項１記載の堆肥化方法。
【請求項４】
前記屋根部を傾斜させて、前記屋根部の内面に結露する結露水を集水する請求項１乃至３のいずれかに記載の堆肥化方法。
【請求項５】
内部に堆肥原料を堆積させる所定高さの縦壁と扉手段を有する屋根部によって形成される発酵槽と、
前記発酵槽の中を換気する換気手段と、
前記屋根部を上下に可動する屋根上下手段を備え、
前記屋根上下手段により前記堆肥原料の堆積された高さに応じて前記屋根部を上下に可動し、
前記換気手段により前記発酵槽の中を所定の換気回数で換気し、前記堆肥原料の堆肥化発酵を行う堆肥化装置。
【請求項６】
前記屋根上下手段により前記堆積高さに応じて前記屋根部を上下に可動させ
前記屋根部と前記堆肥原料の間隔を所定範囲内にする請求項５記載の堆肥化装置。
【請求項７】
前記堆肥原料の単位容積当たりの換気量および前記堆肥原料表面の風速が所定範囲内となるように、
前記屋根上下手段により前記屋根部を上下に可動させる請求項５記載の堆肥化装置。
【請求項８】
前記屋根部を傾斜させ、前記屋根部の傾斜下端に、前記屋根部の内面に結露する
結露水を集水する集水樋を備えた請求項５乃至７のいずれかに記載の堆肥化装置。
【請求項９】
前記扉手段と前記屋根部を一体化した請求項５乃至８のいずれかに記載の堆肥化装置。
【請求項１０】
前記囲いの床下に送風手段を備えた請求項５乃至９のいずれかに記載の堆肥化装置。
【請求項１１】
前記換気手段は前記発酵槽の中の空気を排気する排気口を有する請求項５乃至１０のいずれかに記載の堆肥化装置。
【請求項１２】
前記排気口を前記縦壁の後壁上部に備えた請求項１１に記載の堆肥化装置。
【請求項１３】
前記排気口を前記屋根部の最高部付近に備えた請求項１１または１２に記載の堆肥化装置。
【請求項１４】
三方の縦壁と、前記縦壁の上部を覆い、扉手段を有する屋根部とからなり、内部に堆肥原料を収容する発酵槽と、
前記発酵槽内の空気を排気するための排気口と、
前記屋根部を前記排気口の上方から前記発酵槽の前面に向かって傾斜させ、前記囲い内に収容された堆肥原料の高さに応じて前記屋根部を上下に可動する屋根上下手段を備え、
前記屋根部の傾斜下端に、前記屋根部の内面に結露する結露水を集水する集水樋を備えた堆肥原料の堆肥化を行う堆肥化装置。
【請求項１５】
前記屋根部と前記堆肥原料の高さ方向の間隔を一定にした請求項１４記載の堆肥化装置。
【請求項１６】
前記発酵槽の中を略密閉化し、前記発酵槽の中の排気を脱臭する脱臭装置を備えた
請求項５乃至１５のいずれかに記載の堆肥化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−２８４８５（Ｐ２０１３−２８４８５Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５２８９（Ｐ２０１１−１６５２８９）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【出願人】（５９１２６１３３６）パナソニック環境エンジニアリング株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【出願人】（５９１２６１３３６）パナソニック環境エンジニアリング株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
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