(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料容器内へ投入される堆肥サンプルを加熱し所定の培養温度に維持する加熱保温部と、前記試料容器内の温度を制御する制御回路部とを本体ケース内に備えるとともに、前記試料容器内に臨む酸素濃度センサーを備え、前記試料容器内の酸素濃度の変化を検知するようにした堆肥腐熟度判定装置であって、
前記加熱保温部は、前記試料容器の外周を伝熱体によって覆い包むとともに、該伝熱体の外周面に電気ヒーターを接触させ、更に、前記伝熱体及び電気ヒーターを保温材によって覆い包んでなり、
前記制御回路部は、前記試料容器内を所定の培養温度に保つように前記電気ヒーターへの供給電力を調整する温度調整手段と、所定の保温時間経過後に前記酸素濃度センサーによる第一回目の酸素濃度測定を開始する第一酸素濃度測定手段と、第一回目の酸素濃度測定が完了し所定時間経過後に前記酸素濃度センサーによる第二回目の酸素濃度測定を開始する第二酸素濃度測定手段とを具備し、前記二回の酸素濃度測定値より演算処理された結果を、本体ケース外に露出されている表示手段に表示することを特徴とする堆肥腐熟度判定装置。
【請求項２】
堆肥サンプルの含有水分の重量比を６０〜７５％の範囲内に調整し、その堆肥サンプルを３０〜４０度の範囲内の培養温度で所定の保温時間保持した後、第一回目の酸素濃度測定を行い、その第一回目の酸素濃度測定が完了し前記培養温度を保持した状態で所定時間経過後に第二回目の酸素濃度測定行い、前記二回の酸素濃度測定値の差より堆肥サンプルの腐熟度を判定するようにしたことを特徴とする堆肥腐熟度判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、堆肥の腐熟度を判定する堆肥腐熟度判定装置及び堆肥腐熟度判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、堆肥の腐熟度判定法に関しては多数の提案がなされているが、それらの方法は、分析に長い時間や高度な技術を必要とする場合が多く、実用的でないのが現状である。
例えば、ＢＯＤ（生物学的酸素要求量）測定による腐熟度判定法は、堆肥から抽出された水を培養し、その培養前後の溶存酸素の差から堆肥の腐熟度を判定するものであるが、前記培養には５日も要するため、測定時間が長くなってしまうという問題を有していた。
そこで、前記腐熟度判定法を改良したものとして、特開昭５７−５６７５２号公報に記載された測定方法があるが、ｐＨ調整等の面倒な操作を有することや、２４〜３０時間程度の測定時間を要すること等、更なる改良点を有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来事情に鑑みてなされたものであり、その目的とする処は、測定時間が短くて測定精度が高い上、取扱いも容易な堆肥腐熟度判定装置及び堆肥腐熟度判定方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第一の発明の堆肥腐熟度判定装置は、試料容器内へ投入される堆肥サンプルを加熱し所定の培養温度に維持する加熱保温部と、前記試料容器内の温度を制御する制御回路部とを本体ケース内に備えるとともに、前記試料容器内に臨む酸素濃度センサーを備え、前記試料容器内の酸素濃度の変化を検知するようにした堆肥腐熟度判定装置であって、前記加熱保温部は、前記試料容器の外周を伝熱体によって覆い包むとともに、該伝熱体の外周面に電気ヒーターを接触させ、更に、前記伝熱体及び電気ヒーターを保温材によって覆い包んでなり、前記制御回路部は、前記試料容器内を所定の培養温度に保つように前記電気ヒーターへの供給電力を調整する温度調整手段と、所定の保温時間経過後に前記酸素濃度センサーによる第一回目の酸素濃度測定を開始する第一酸素濃度測定手段と、第一回目の酸素濃度測定が完了し所定時間経過後に前記酸素濃度センサーによる第二回目の酸素濃度測定を開始する第二酸素濃度測定手段とを具備し、前記二回の酸素濃度測定値より演算処理された結果を、本体ケース外に露出されている表示手段に表示することを特徴とする。
【０００５】
また、第二の発明の堆肥腐熟度判定方法は、堆肥サンプルの含有水分の重量比を６０〜７５％の範囲内に調整し、その堆肥サンプルを３０〜４０度の範囲内の培養温度で所定の保温時間保持した後、第一回目の酸素濃度測定を行い、その第一回目の酸素濃度測定が完了し前記培養温度を保持した状態で所定時間経過後に第二回目の酸素濃度測定行い、前記二回の酸素濃度測定値の差より堆肥サンプルの腐熟度を判定するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び２は、本発明に係わる堆肥腐熟度判定装置の一例を示す。
この堆肥腐熟度判定装置Ａは、図２に示すように、本体ケース３０内に、試料容器１１内へ投入される堆肥サンプルを加熱し所定の培養温度に維持する加熱保温部１０と、試料容器１１内の温度を制御する制御回路部２０とを備えるとともに、前記試料容器１１の上方開口部を開閉する蓋部４０の内側に、試料容器１１内に臨む酸素濃度センサー５０を備え、前記試料容器１１内の酸素濃度の変化を検知するように構成されている。
【０００７】
本体ケース３０は、合成樹脂材料又は軽量金属材料を、上方に開口部を有する箱状に加工したものであり、その内部が、仕切り板３２によって加熱保温部１０を収納する空間と、制御回路部２０を収納する空間とに仕切られている。
そして、この本体ケース３０の上方開口部は、後述する試料容器１１の開口部と表示手段２１とを貫通露出させるカバー３１によって覆われている。
【０００８】
蓋部４０は、前記本体ケース３０と同材料からなり本体ケース３０の上方開口部に重なり合うように形成され、本体ケース３０との間に蝶番及び係脱金具を備えることで、本体ケース３０に対し開閉且つ係脱するように取り付けられ、該蓋部４０の内部には、本体ケース３０内の試料容器１１中心部に対応する位置に、酸素濃度センサー５０が下向きに取り付けられている。
【０００９】
加熱保温部１０は、本体ケース３０内の仕切り板３２によって仕切られた一方の空間内に構成され、ステンレス、又はガラス、銅、アルミニウム等からなる有底筒状の試料容器１１の外周を、該試料容器１１の上方開口部を除いて伝熱体１２によって覆い包むとともに、その伝熱体１２の外周面に、複数の電気ヒーター１３を接触させて固定し、更に、前記伝熱体１２及び電気ヒーター１３を保温材１４によって覆い包んでなる。
尚、試料容器１１の材質は、熱伝導性及び耐久強度、保温性等の観点から、特にステンレスを用いるのが好ましい。
【００１０】
伝熱体１２は、試料容器１１の開口部を除く部位を覆い包むように形成されれば、一体構造または分割構造の何れであっても構わない。
この伝熱体１２の材質は、アルミニウム、銅、ステンレス等の熱伝導性の高い材料であれば限定されるものでないが、熱伝導率が高く且つ軽量な材料として特にアルミニウムを用いるのが好ましい。
尚、蓋部４０内にも、酸素濃度センサー５０を貫挿するようにして伝熱体１２’が設けられる。したがって、試料容器１１は、その全周を伝熱体１２，１２’によって覆われることになる。
また、蓋部４０側の伝熱体１２’は、蓋部４０が閉じられた際に、前記本体ケース３０内の伝熱体１２の上端に接触するように配置されている。
【００１１】
よって、電気ヒーター１３の熱は、伝熱体１２，１２’を伝導することで、試料容器１１の外周を満遍なく加熱することになる。
【００１２】
電気ヒーター１３は、導体を耐熱性ゴムで被覆してなり、図示しない電線により制御回路部２０へ電気的に接続され、制御回路部２０から電力の供給を受けて発熱する。
【００１３】
保温材１４は、発泡スチロールや、スポンジ、ポリエチレンフォーム等からなり、伝熱体１２及び電気ヒーター１３の外周を覆い包んで、試料容器１１内の熱を外部へ漏らさないようにしている。尚、蓋部４０側の伝熱体１２’も、その外側（図２における伝熱体１２’の上部側）が保温材１４’によって覆い包まれている。
【００１４】
蓋部４０内の酸素濃度センサー５０は、ガルバニ電池式やジルコニア固体電解質方式等の周知構造の酸素濃度センサーであり、試料容器１１内の酸素濃度に応じた電気信号を、図示しない電線を介して制御回路部２０へ送信する。
【００１５】
制御回路部２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を具備した電子回路であり、試料容器１１内を所定の培養温度に保つように電気ヒーター１３への供給電力を調整する温度調整手段と、所定の保温時間経過後に酸素濃度センサー５０による第一回目の酸素濃度測定を開始する第一酸素濃度測定手段と、第一回目の酸素濃度測定が完了し所定時間経過後に酸素濃度センサー５０による第二回目の酸素濃度測定を開始する第二酸素濃度測定手段とを具備し、前記二回の酸素濃度測定値より演算処理された結果を、本体ケース３０外に露出されている表示手段２１に表示する。
【００１６】
前記温度調整手段は、温度センサー１５によって試料容器１１内の温度を検知するとともに、その検知温度が設定された培養温度となるように、電気ヒーター１３への供給電力を、電圧制御またはＯＮ／ＯＦＦ制御等によって調整するフィードバック回路である。
【００１７】
前記温度センサー１５は、測温抵抗体や熱伝対等を用いた周知の温度センサーであり、伝熱体１２の底部に下方から有底孔を形成し、この有底孔内に挿入されている。そして、この温度センサー１５は、試料容器１１内の堆肥サンプルの温度を間接的に検知している。
尚、本発明者は、温度センサー１５によって検知される温度と堆肥サンプル自体の温度との温度差が実験により０．５度以下であることを確認しているため、温度センサー１５により検知された温度を堆肥サンプルの温度としても殆ど支障をきたすことがないが、必要に応じて、制御回路部２０内で前記温度差を補正して堆肥サンプルの温度を求めるようにしても構わない。
また、前記培養温度は、本実施の形態の好ましい一例では、３０〜４０度に設定されている。
【００１８】
前記第一酸素濃度測定手段は、スタートボタン（図示せず）が押された直後に、制御回路部２０内のタイマー機能によって前記培養温度を所定の保温時間保持し、その後に、酸素濃度センサー５０による第一回目の酸素濃度の測定を行い、その測定値を一時的に記憶する回路である。
尚、前記スタートボタンは、本体ケース３０の上面に設けてもよいし、蓋部４０が閉じられた際にＯＮになるように、蓋部４０と本体ケース３０との間に設けられたリミットスイッチであってもよい。
また、前記保温時間は、堆肥の種類等に応じて適宜設定されるが、本実施の形態の好ましい一例によれば、約３０分に設定されている。
【００１９】
前記第二酸素濃度測定手段は、前記第一酸素濃度測定手段による酸素濃度の測定が完了した後に、制御回路部２０内のタイマー機能により前記培養温度を所定時間保持し、その後に、酸素濃度センサー５０による第二回目の酸素濃度の測定を行い、その測定値を一時的に記憶する回路である。
尚、前記所定時間とは、第一回目の酸素濃度測定から第２回目の酸素濃度測定までの間の時間であり、堆肥の種類等に応じて適宜設定されるが、本実施の形態の好ましい一例によれば、約３０分に設定されている。
【００２０】
表示手段２１は、液晶表示器であり、制御回路部２０内で計算された酸素消費量を表示する。そして、この酸素消費量は、換算グラフや換算表等を用いて腐熟度に換算される。この腐熟度とは、堆肥の熟し度合いを百分率で表現したものである。
図３のグラフは、実験により、新鮮牛糞の腐熟度を０％、完熟と考えられる堆肥の腐熟度を１００％と仮定し、それら二者の堆肥の混合割合を６段階に変えて、腐熟度に差のある試料を人為的に作り、それぞれの酸素消費量を計測したものである。
尚、前記完熟とは、堆肥の腐熟過程において、酸素消費量を定期的に測定し、その酸素消費量がほぼ０になった時点で完熟したと仮定したものである。すなわち、堆肥は、未熟のうちは微生物によって分解される易分解性有機物を多く含み微生物の呼吸が活発で、腐熟が進むにつれて易分解性有機物が少なくなり微生物の呼吸が少なくなる。
【００２１】
また、図３のグラフに示す実験結果は、堆肥の成分が牛糞である場合の一例であり、堆肥が腐熟される際の諸条件や堆肥の成分等に応じて異なるものである。したがって、酸素消費量から腐熟度を換算するための換算グラフや換算表等は、堆肥腐熟度判定装置Ａの測定対象となる堆肥の種類に応じて、実験に基づいて適宜作成される。
【００２２】
また、酸素消費量の計算は、詳細には下記のようにして行われる。
先ず、第一回目の酸素濃度測定値と第二回目の酸素濃度測定値との各々について、下記式により酸素重量が求められる。
酸素重量［μｇ］＝（試料容器の内容積［ｍｌ］−堆肥サンプルの容積［ｍｌ］）×酸素濃度測定値（％）÷１００×１ｍｌあたりの酸素重量［μｇ］
尚、前記酸素重量は、例えば、温度０度、１気圧の場合は１４３０［μｇ］、また、温度３５度、１気圧の場合には１２７０［μｇ］とする。
次に、次式により、前記２点の酸素重量の差が求められる。
酸素重量の差［μｇ］＝第一回目の測定から求められた酸素重量［μｇ］−第二回目の測定から求められた酸素重量［μｇ］
そして、次式により、１ｇの堆肥によって１分間に消費された酸素消費量が求められる。
酸素消費量［μｇ／ｇ／ｍｉｎ］＝酸素重量の差［μｇ］÷試料の重量［ｇ］÷第一回目の酸素濃度測定から第２回目の酸素濃度測定までの間の時間［ｍｉｎ］
【００２３】
次に、上記堆肥腐熟度判定装置Ａを用いた堆肥腐熟度判定方法について詳細に説明する。
この堆肥腐熟度判定方法は、上述したように、堆肥の腐熟度が堆肥内の微生物の呼吸による酸素消費量と相関関係を有することを利用したものである。
【００２４】
この堆肥腐熟度判定方法によれば、先ず、採取された堆肥サンプルは、その含有水分の重量比が６０〜７５％の範囲内になるように水分調整される。
この水分調整方法は、例えば、堆肥サンプルの水分含有量を周知の方法で測定し、その測定された水分含有量（比率）が６０％未満の場合には、堆肥サンプルに所定量の水を加え、また、７５％以上の場合には、堆肥サンプルを風乾する等、周知の水分調整方法であればよい。
【００２５】
前記含有水分の重量比は、図４に示す実験結果に基づくものである。すなわち、堆肥サンプルの含有水分の重量比率が前記範囲内にある場合（図中６０％、及び６５％、７０％、７５％の測定値）は、酸素消費量がほぼ一定して高めである。すなわち、所定時間における酸素濃度の変化が顕著であり、腐熟度判定に適していることになる。
それに対し、同重量比率が前記範囲外（５５％、及び８０％の測定値）では、前記よりも酸素消費量が極端に低く、すなわち所定時間における酸素濃度の変化が小さいために、信頼性の高い腐熟度判定が困難である。
【００２６】
次に、堆肥腐熟度判定装置Ａの電源が入れられ、予め、試料容器１１が所定の培養温度（３０〜４０度）になるように加熱される。
そして、試料容器１１内に、含有水分量が調整された上記堆肥サンプルが投入され、蓋部４０が閉じられ、スタートボタン（図示せず）が押される。
【００２７】
前記スタートボタンがＯＮにされると、前記培養温度が所定の保温時間保持され、その後に、酸素濃度センサー５０による第一回目の酸素濃度の測定が行われる。
【００２８】
そして、前記一回目の酸素濃度の測定が完了し、更に前記培養温度が所定時間保持された後に、酸素濃度センサー５０による第二回目の酸素濃度の測定が行われる。
【００２９】
次に、第一回目の酸素濃度測定値及び第二回目の酸素濃度測定値、試料容器１１の内容積、試料容器１１内に投入される試料の容積等のデータに基づき制御回路部２０内で酸素消費量が計算され、表示手段２１に表示される。
そして、この酸素消費量は、上述したように、予め実験等に基づいて作成された換算グラフ（例えば図３に示すグラフ）や換算表等を用いて腐熟度に換算される。
【００３０】
尚、前記培養温度は、本発明者が下記の諸条件に基づいて、最も好適な温度範囲を限定したものである。
すなわち、培養温度は、微生物の活性化により酸素消費量が多くなる温度が好適であること、また、試料容器１１内の結露防止のため、通常の外気温度よりも若干高めの温度が適切であること、また、外気よりも低く設定された場合には試料容器１１を冷却する必要があることから、通常の外気温度よりも高い温度が適切であること、また、低すぎる温度では微生物が不活性になるとともに酸素消費量が少なく測定時間が長くなってしまうこと、また、酸素濃度センサー５０を使用温度範囲以内で使用するためには４０度以下に設定するのが適切であること等の諸条件を勘案して、３０〜４０度の範囲内に設定された。
【００３１】
また、本実施の形態では、表示手段２１に表示された酸素消費量を換算グラフや換算表等によって腐熟度に換算するようにしているが、予め、酸素消費量と腐熟度の関係を制御回路部２０内に記憶させておき、その関係から求められる腐熟度を直接表示手段２１に表示するようにしても構わない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
第一の発明によれば、試料容器内へ投入される堆肥サンプルを所定の培養温度に維持し、所定時間経過前後の酸素濃度の変化を検知することができ、その酸素濃度の変化より堆肥サンプルの腐熟度を判定することができる。
しかも、試料容器を覆い包む伝熱体が電気ヒーターの熱を試料容器へ満遍なく伝熱するため、短時間に試料容器を培養温度まで加熱できる上、試料容器内の温度分布のバラツキによる測定精度の低下を防止することができる。
また、本体ケース及び蓋部に、加熱保温部、制御回路部、酸素濃度センサー等を一体に具備した構造であるため、持ち運び及び取扱いが容易である。
更に、第二の発明によれば、堆肥サンプルの含有水分量及び培養温度を好適な範囲内に維持することで、精度の高い腐熟度判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる堆肥腐熟度判定装置の一例を示す斜視図。
【図２】  同堆肥腐熟度判定装置の縦断面図。
【図３】  堆肥の酸素消費量と腐熟度の関係を示すグラフ。
【図４】  堆肥の含有水分量と酸素消費量の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０：加熱保温部
１１：試料容器
１２：伝熱体
１３：電気ヒーター
１４：保温材
２０：制御回路部
２１：表示手段
３０：本体ケース
４０：蓋部
５０：酸素濃度センサー
Ａ：堆肥腐熟度判定装置
【図１】
0003697416.tif 000002
【図２】
0003697416.tif 000003
【図３】
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【図４】
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