(57)【要約】【課題】  堆肥化処理をすすめる際、堆肥化施設（１次発酵槽）の装置の効率化、コンパクト化により、堆肥化作業の改善を図る。【解決手段】  堆肥化施設の１次発酵槽として設けられた貯留発酵路に設置される切返し装置であって、貯留発酵路の上方を、溝長手方向に沿って走行可能な車台フレーム１２上に、貯留発酵路を跨ぐように立設された上下に伸縮可能な脚部を有する本体フレーム１３と、本体フレーム１３に上端回転軸２１が軸支され、下端回転軸が貯留発酵路の底部付近にスクレーパ２５を有して位置するように、その傾斜角を変更可能な、貯留発酵路の幅にほぼ等しい幅を有し、その表面に所定間隔をあけてスクープが配設されたスクープ本体部２０とを備えている。スクープ本体部２０の傾斜角を堆肥化工程に応じて切り替えて、スクープ本体部２０の回転によりスクープ部分で堆肥材料の切り返し、移送作業を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆肥化施設の１次発酵槽として設けられ、直線溝状をなす貯留発酵路の内部に堆肥材料が順次投入され、切り返し、移送作業を行うように走行させることで堆肥化が図られる前記貯留発酵路に設置される切返し装置であって、前記貯留発酵路の上方を、溝長手方向に沿って走行可能な走行部上に、前記貯留発酵路を跨ぐように立設された上下に伸縮可能な脚部を有する本体部と、該本体部に上端回転軸が軸支され、下端回転軸が前記貯留発酵路の底部付近に位置するように、その傾斜角を変更可能な、前記貯留発酵路の幅にほぼ等しい幅を有し、その表面に所定間隔をあけてスクープが配設されたスクープ本体部とを備え、前記スクープ本体部の傾斜角を堆肥化工程に応じて切り替えて、前記スクープ本体部の回転動作により前記スクープ部分で前記堆肥材料の切り返し、移送作業を行うことを特徴とする堆肥化施設の切返し装置。
【請求項２】
前記傾斜角を、前記貯留発酵路の終端側から切り替え点までを急角度とし、その後、緩角度に切り替えて始端側まで走行させることを特徴とする請求項１に記載の堆肥化施設の切返し装置。
【請求項３】
前記急角度は２５°程度に、前記緩角度は４５°程度に設定されたことを特徴とする請求項２に記載の堆肥化施設の切返し装置。
【請求項４】
前記スクープは、Ｖ字形に屈曲加工した波線状スクープと、略四角形鋼板を長手方向に所定間隔をあけた板状スクープとを、前記スクープ本体部の回転方向に交互に列状をなして配置したことを特徴とする請求項１に記載の堆肥化施設の切返し装置。
【請求項５】
前記スクープ本体部は、下端に前記貯留発酵路の底面に接地するスクレーパが取り付けられ、前記スクープが前記スクープ本体部下端で前記底面に接触するのを防止することを特徴とする請求項１に記載の堆肥化施設の切返し装置。
【請求項６】
請求項１に記載の切返し装置のスクープ本体部の傾斜角を、前記貯留発酵路の終端側から切り替え点までを急角度として、該範囲において前記スクープで掻き上げられる堆肥材料の切り返し時の堆肥材料の嵩減量による積み高の低下を防ぐように積み上げ高さを調整し、前記切り替え点を通過後、緩角度に切り替えて始端側まで通常の切り返し、移送作業を行うようにしたことを特徴とする堆肥材料の切返し方法。
【請求項７】
前記急角度は２５°程度に、前記緩角度は４５°程度に設定されたことを特徴とする請求項６に記載の堆肥材料の切返し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は堆肥化施設の切返し装置及び同装置を用いた堆肥材料切返し方法に係り、特に施設（１次発酵槽）のコンパクト化、及び堆肥化作業の効率化を図るようにした堆肥化施設の切返し装置と堆肥材料切返し方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家畜ふん尿等の家畜排せつ物を利用して製造する「堆肥化」処理技術のための施設、装置、堆肥化処理方法の開発、改良が種々進められている。
【０００３】
堆肥化方式として普及している開放型堆肥化装置は、主として材料の混合工程、移し換えによる切返し工程によって家畜排せつ物を好気的に分解・腐熟させて堆肥化を促進させるもので、構造面から直線型、円型、楕円（回行）型の装置がある。それらのうち、従来の直線型堆肥化装置では、１次処理を行う１次発酵槽を経て、２次処理（２次発酵）は野積み状態に近い状態で堆肥舎等のストックヤードに高さ２m程度に堆積させるか、直線型堆肥装置を延長して切返しする方法が一般的である。また、撹拌方式の開放型直線堆肥化装置の１次発酵槽としては、一般に幅２〜３m、長さ６０m程度までの細長い溝状を有した上面開放形状のコンクリート構造物が多い（非特許文献１参照）。
【０００４】
１次発酵槽に設置される切返し装置は、発酵槽上部あるいは側面に敷設されたレール上を直線走行しながら堆肥原料と副資材（以下、堆肥材料と呼ぶ。）を撹拌・混合あるいは切返し、移送して堆肥化する機能を有する。切返し装置の機構としてはスクープ式、パドル式、ロータリー式、堆肥クレーン方式が知られている。堆肥材料は発酵槽の上部を走行する切返し装置で１〜２回／日程度撹拌・混合による切返しが行われ、少しずつ前方に移送されながら堆肥化される。
【０００５】
上記スクープ式は、チェンに取付けられた掻き上げ横棒（スクープ）が堆肥材料を斜め上に拾い上げ、材料を進行方向の後方に落しながら切返しを行う方式で、切返し深さ１ｍ以上の深い発酵槽に用いられている。直線型堆肥化装置では、切返し後、掻き上げ装置を上方に持ち上げ材料と接触しないように後方に移動してスタート地点に戻るようになっている（非特許文献１参照）。
【０００６】
従来のスクープ式の切返し装置では、被処理物としての堆肥の掻き上げ効率を高めるために、掻き上げコンベアの傾斜角度を適宜調整するようにした切返し装置（特許文献１、特許文献２参照）も提案されている。
【０００７】
たとえば特許文献１では、複数本の伸縮可能なロッドによって掻き上げコンベアを支持し、そのロッド長を調整することで、掻き上げコンベアの傾斜角度を変更し、被処理物の掻き上げ動作の向上や、発酵槽内の堆積被処理物の堆積高さ管理等を行えるようになっている。
【０００８】
特許文献２では、撹拌移送装置に設けられたスクープの動作において、制御装置によって、被処理物の含水率、粒径、硬度、粘度および温度を因子として、チェンの回転速度（Ｖs）、チェンの傾斜角度（φ）、装置の進行方向への移送速度（Ｖm）を変化させ、被処理物が良好な発酵状態となるように制御されている。
【０００９】
【非特許文献１】中央畜産会編，「堆肥化施設設計マニュアル」，三版，社団法人中央畜産会，２００３年３月，p.３３〜４１
【特許文献１】特開平１１−１５７９７４号公報［００１４］，［００２０］記載参照。
【特許文献２】特開平１０−２９０９７３号公報［００２３］〜［００２８］記載参照。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述のような全長が６０ｍ近い細長い溝状の１次発酵槽内で堆肥化（発酵作用）が進行すると堆肥材料の比重が小さくなるのに伴い、嵩が低くなり、堆肥材料層の厚さが発酵槽深さ（高さ）に対して薄くなり、これに比例して温度が低下する。一方、層厚が厚すぎると、底部分の堆肥材料が圧密作用により固化してしまい、発酵に必要な空気が供給できないおそれがある。これに対して、上述のスクープ式の切返し装置において、溝状に延在する１次発酵槽内で所定期間の発酵プロセスを経た堆肥の状態の変化を考慮しているのは、特許文献２における入口壁付近および出口壁付近の温度のみであり、この堆肥層の変化を把握することができず、効率的な切返し作業を行うことが難しかった。
【００１１】
また、従来のスクープ方式の装置では、たとえば特許文献１に開示されたように、わずかに湾曲させた掻き上げプレートがコンベアの搬送面に沿って所定間隔で配設されている。特許文献２では、帯板状のチェン１２に対して所定間隔をあけて幅方向に連続波状をなすように、スクープ１３が設けられているが、いずれのスクープ形状においても、装置のスクープと発酵槽の底面及び両壁面との間や、スクープに堆肥材料がこびり付き、このこびり付いた堆肥材料の除去作業や清掃作業などメンテナンス上の手間が多い。また、この種の装置では撹拌が十分できず、堆肥材料が塊状（ダマ）になりやすく、戻し堆肥量が多くなってしまうという問題もある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、効率良く撹拌・混合・移送などの堆肥材料の切返し作業を行い、コンパクトな１次発酵槽を実現することができる堆肥化施設の切返し装置および堆肥材料の切返し方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は堆肥化施設の１次発酵槽として設けられ、直線溝状をなす貯留発酵路の内部に堆肥材料が順次投入され、切り返し、移送作業を行うように走行させることで堆肥化が図られる前記貯留発酵路に設置される切返し装置であって、前記貯留発酵路の上方を、溝長手方向に沿って走行可能な走行部上に、前記貯留発酵路を跨ぐように立設された上下に伸縮可能な脚部を有する本体部と、該本体部に上端回転軸が軸支され、下端回転軸が前記貯留発酵路の底部付近に位置するように、その傾斜角を変更可能な、前記貯留発酵路の幅にほぼ等しい幅を有し、その表面に所定間隔をあけてスクープが固着されたスクープ本体部とを備え、前記スクープ本体部の傾斜角を堆肥化工程に応じて切り替えて前記切り返し、移送作業を行うことを特徴とする。
【００１４】
前記傾斜角を、前記貯留発酵路の終端側から切り替え点までを急角度とし、その後、緩角度に切り替えて始端側まで走行させることが好ましい。このとき、前記急角度は２５°程度に、前記緩角度は４５°程度に設定することが好ましい。
【００１５】
前記スクープは、Ｖ字形に屈曲加工した波線状スクープと、略四角形鋼板を長手方向に所定間隔をあけた板状スクープとを、前記スクープ本体部の回転方向に交互に列状をなして配置することが好ましい。
【００１６】
このとき、前記スクープ本体部は、下端に前記貯留発酵路の底面に接地するスクレーパが取り付けられ、前記スクープが前記スクープ本体部下端で前記底面に接触するのを防止することが好ましい。
【００１７】
堆肥材料の切返し方法として、前記切返し装置のスクープ本体部の傾斜角を、前記貯留発酵路の終端側から切り替え点までを急角度として、該範囲において前記スクープで掻き上げられる堆肥材料の切り返し時の堆肥材料の嵩減量による積み高の低下を防ぐように積み上げ高さを調整し、前記切り替え点を通過後、緩角度に切り替えて始端側まで通常の切り返し、移送作業を行うようにしたことを特徴とする。
【００１８】
このとき前記急角度は２５°程度に、前記緩角度は４５°程度に設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
以上に述べたように、本発明によれば、１次発酵槽の構造のコンパクト化、及び堆肥化作業の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の堆肥化施設の切返し装置の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、本本発明の切返し装置が配備された堆肥化施設１の全体レイアウトを示した模式平面図である。本実施例の堆肥化施設１は、図１に示したように、複数の材料受入部２，２…、混合槽３と、混合槽３で所定配合で混合された堆肥材料が連続的に供給される複数列（本実施例では９列）の平行溝状に構築された貯留発酵路７を有する１次発酵槽６とから構成されている。堆肥材料は、図示しない運転制御部による運転されるベルトコンベヤ等の公知の搬送装置５によって１次発酵槽６の各貯留発酵路７に供給されるようになっている。
【００２２】
材料受入部２には、堆肥材料、副資材等の各種の堆肥材料を種類別に受け入れ可能な受入ホッパ（図示せず）が設置されている。牛ふん等の堆肥原料は専用コンテナ運搬車両で収集、搬入され、副資材は一般車両、産廃運搬車両等により施設に搬入される。材料受入部２の各受入ホッパ下部には、投入される各堆肥材料と水分調整材を適量に計量する計量装置（図示せず）が配備され、堆肥材料の投入量の変動を調整することができる。
【００２３】
混合槽３は内部に撹拌機構４が装備されており、干渉しないように回転する撹拌翼４ａにより槽内に投入された堆肥材料は、十分撹拌され、図示しないスクリューコンベアから１次発酵槽６上のベルトコンベア５を介して各貯留発酵路７の始端部に投入される。
【００２４】
本実施例の１次発酵槽６は、断面形が略Ｕ字形をなすように上方が開放した直線型発酵槽（貯留発酵路７）を複数列並列配置した鉄筋コンクリート構造からなる。各貯留発酵路７は、図示しない下部空間に給気管、排水管の配管スペースが設けられ、上部の溝状空間が堆肥材料の貯留発酵路７として使用されている。
【００２５】
図１には、９列の平行に構築された貯留発酵路７を３本ずつ分担するように、３台の切返し装置１０が配置された状態が示されている。この切返し装置１０は、貯留発酵路７の後端の外側に敷設されたトラバーサー８（横行装置）上に載置され、隣接する貯留発酵路７間で移動でき、各貯留発酵路７での切返し作業を連続して行えるようになっている。
【００２６】
以下、本発明の切返し装置１０の構成について、図２〜図７を参照して説明する。図２は、切返し装置１０によって貯留発酵路７内に堆積した堆肥材料Ｍの切返し作業を行っている状態を示した装置側面図である。この切返し装置１０は、貯留発酵路７の壁体の上端面に敷設されたレール９上を走行可能な車輪１１が前後端に軸支された各レール９上に位置する走行部としての車台フレーム１２と、貯留発酵路７を跨ぐように車台フレーム１２間を跨いで立設された上下に伸縮可能な脚部１４を有する本体部としての本体フレーム１３と、本体フレーム１３に設けられた軸受け部（図示せず）に回転軸が軸支され、下端に貯留発酵路７の幅にほぼ等しい幅のスクレーパ２５が回動自在に取着されたスクープ本体部２０と、本体フレーム１３の上部に位置し、スクープ本体部２０の表面に所定間隔をあけて固着されたスクープ部材２７，２８（後述する。）と、装置の各可動部を動作可能に作用する駆動モータ群３０，３１（図３）とから構成されている。
【００２７】
これらの構成のうち、本体フレーム１３の脚部１４は、図２，図３に示したように、車台フレーム１２の前後端にロッド端が回動可能に取着された昇降ジャッキ１５のロッド１５ａの伸縮に伴って高さを変更することができる。また、この本体フレーム１３の上面には、スクープ本体部駆動モータ３０と、スクープ掻き羽根回転モータ３１とが設置されている。スクープ本体部駆動モータ３０は、図示しない外部電源からの供給電力により所定のインバータ運転が可能な電動モータで、図３に示したように、無限履帯状のスクープ本体部２０を所定の張力状態に保持する上端回転支持軸２１に取り付けられたプーリ２２及びチェーン２３を介して、モータ回転駆動力がスクープ本体部２０に伝達される。スクープ本体部２０は、下端回転支持軸２４の近傍に回動可能に支持されたスクレーパ２５が貯留発酵路７のコンクリート底面７ａに接地して、下端が位置保持されている。図２に示した状態がスクープ本体部２０の傾斜角がもっとも大きな状態（急角度）で、本実施例では鉛直から２５°（＝φ1）傾いた状態でスクレーパ２５の底面がコンクリート床面７ａに接地している。このスクープ本体部２０は電動モータ３０の回転により、矢印方向に正回転し、切返し装置１０の前進方向の前面に堆積した堆肥材料Ｍを連続的にスクープ２７，２８で掻き上げ、上端回転支持軸２１を通過後、スクープ２７，２８の向きが反転した状態でスクープ本体部２０の背面側に堆肥材料Ｍを落下させ、切返し動作および堆肥材料Ｍの移送を行うことができる。
【００２８】
このスクープ本体部２０は、図２に示したように、図２の設置角度（φ1）から水平位置（図２中、仮想線表示）まで傾斜角調整ジャッキ２６（図４参照）のロッドの伸縮により角度変化させることができる。このとき、この傾斜角の変化に同期して本体フレーム１３の脚部１４を短縮させることで、図３に示したような、設置角度φ2（＝４５°：緩角度）での走行が実現する。
【００２９】
スクープ掻き羽根回転モータ３１は、図５に示したように、本体フレーム１３上面に据え付けられ、本体フレーム１３内に貯留発酵路７の幅方向に架設され、両端が軸支されたスクープ掻き羽根支持軸３２の一端に、チェーン３３が巻回され、モータ駆動がスクープ掻き羽根支持軸３２に伝達される。スクープ掻き羽根支持軸３２は、図５に示したように、後述するスクープ２７，２８の形状に合わせて大小２種類の大きさの羽根状体３４が図１，図３に示したように、支持軸３２に対して放射状に固着されている。このスクープ掻き羽根支持軸３２を回転させることで、スクープ掻き羽根３４がスクープ２７，２８の表面に付着した堆肥材料Ｍを掻き落とすことができる。
【００３０】
スクープ本体部２０は、図４〜図６に示したように、上端回転支持軸２１と下端回転支持軸２４との間に所定の張力で張設された無限履帯状をなし、貯留発酵路７の幅の内法寸法より短い長さの支持帯板２９が架設された状態で、その支持帯板２９に２種類のスクープ２７，２８が固着されている。波線状スクープ２７は、鋼材を連続したＶ字形に屈曲加工して支持に固着したもので、本実施例では各波線状部分は、線径φ１６mmの丸鋼を高さ１５０mmのＶ字形状からなる。板状スクープ２８は、厚さ１６mm、幅３７０mm、高さ１５０mmの鋼板を長手方向に連続して支持帯板２９に固着した構成からなる。そしてこの波線状スクープ２７と板状スクープ２８とは交互に列状をなして配置されている。これらの波線状スクープ２７によって堆肥材料は撹拌され、撹拌された堆肥材料は、板状スクープ２８によって移送される。
【００３１】
本実施例では、切返し装置１０の走行及びスクープ本体部２０を回転する電動モータ３０の電力供給源として外部電源が利用されるが、この外部電源を、移動する切返し装置１０に供給するために、図６に示したように、装置貯留発酵路７の全長をカバー可能な長さの給電ケーブル４０が装備されている。この給電ケーブル４０は、図６に示したように、本体フレーム１３の上部に通路上に張り出すようにして設けられた給電ケーブルリール４１に巻回され、巻き解かれた給電ケーブル４０はレール９の近くの通路上に、貯留発酵路７の全長にわたって沿うように設けられたケーブルホルダ４２内に収容されるようになっている。
【００３２】
図７は、貯留発酵路７の全行程の切返し作業を終えて始端位置間で戻る際の切返し装置１０を示している。このように、貯留発酵路７の始端位置でスクープ本体部２０を水平位置に回動させ、その水平位置を保持させて終端位置まで切返し装置１０を後退させる。
【００３３】
図８には、余剰排水濾過層として、貯留発酵路７のコンクリート床面７ａに所定粒径の砕石５１と、その上にモミガラ５２を所定層厚に積層した層が形成された状態が示されている。この余剰排水濾過層が設けられた貯留発酵路７では、スクープ２７，２８がモミガラ層との境界上に位置するため、スクープ本体部２０の下端にスクレーパを備える必要がない。スクープ２７，２８がモミガラ層の表層を擦過してモミガラ５２が堆肥材料に混入して適正な水分調整がされたモミガラ５２自体は、良質な副資材であるので、何ら問題ない。なお、砕石５１はゼオライトなどの多孔質材料を使用することが好ましい。
【００３４】
以下、上述した切返し装置１０を用いて貯留発酵路７内での切返し作業手順について、図９を参照して説明する。図９は貯留発酵路７の始端側から所定範囲を示した縦断面図である。同図に示したように、貯留発酵路７の上端縁には走行レールが敷設され、切返し装置１０が図中、右側の終端側（（図示せず））から始端側に、所定速度で走行できるようになっている。本実施例では、切返し作業を伴う前進（終端側→始端側）時（状態Ａ，Ｂ）には０．５m/分、切返し作業を伴わない後退時（状態Ｃ）は２．０m/分で走行することができる。
【００３５】
この切返し装置１０が切返し作業を行いながら、始端側に到達した時点で、各貯留発酵路７の始端側には約９〜１０m3の空間ができ、その空間に、毎日あるいは所定の日数をあけて上述した混合槽３から堆肥材料Ｍ0がベルトコンベア５を介して投入される。このとき切返し装置１０は、１日で貯留発酵路７を終端側から始端側まで堆肥材料Ｍの切返し作業を行いながら移動する。すなわち、図１に示した実施例では、１台の切返し装置１０が１日に３レーン分の作業を行うことになる。
【００３６】
このように、始端側で堆肥材料Ｍ0が投入され、切り返し作業を繰り返して終端側に移送される間に堆肥化（１次発酵）が進行し、堆肥材料Ｍはかさ比重が小さくなる。このため、図９に示したように、始端側から堆肥の堆積高さが緩やかに低くなる。そこで、本発明では、堆肥材料Ｍの切返し作業の効率化を図るために、貯留発酵路７内に投入され、１０〜１５日経過した区間Ｌ2の移動範囲では、切返し装置１０のスクープ本体部２０の傾斜角度をφ2（＝４５°：緩角度）で運転するが、それより始端側の区間Ｌ1の移動範囲では、切返し装置１０のスクープ本体部２０の傾斜角度をφ1（＝２５°）で運転することとした。このように、区間Ｌ1をスクープ本体部２０の傾斜角度をφ1（＝２５°：急角度）で運転することにより、区間Ｌ1での堆肥材料Ｍの高さを高めることができ、この結果、区間Ｌ1の長さを短縮することができ、貯留発酵路７の全長も短い構造とすることができる。なお、上記角度φ1、φ2は堆肥材料の種類、温度等を考慮して一定の幅で変更できることはいうまでもない。
【００３７】
このスクープ本体部２０の傾斜角度の切り替え位置は、堆肥化の進行状態や、供給された堆肥材料Ｍ、副資材等の材料特性等の種々の因子によって異なるが、堆肥化が進行し、貯留発酵路７の深さの１／２程度まで堆肥材料Ｍの嵩が減少した範囲を目安とすることが好ましい。堆肥化期間等で換算して運転制御することも可能で、その場合、堆肥材料Ｍ投入後、１０〜１５日程度経過し、堆肥材料Ｍが終端側に３０m程度移動した範囲を傾斜角度の切り替えポイントとして設定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の切返し装置の一実施例を配備した堆肥化施設のレイアウトを示した平面図。
【図２】本発明の切返し装置一実施例の構成及び動作状態を示した側面図。
【図３】図２に示した切返し装置の他の動作状態を示した側面図。
【図４】図２に示した切返し装置を平面視して示した平面図。
【図５】スクープ掻き羽根支持軸部分を示した部分正面図。
【図６】図２に示した切返し装置のスクープ本体部を正面視した一部断面図。
【図７】図２に示した切返し装置の他の動作状態を示した側面図。
【図８】切返し装置の変形例による動作状態を示した側面図。
【図９】切返し装置による貯留発酵路内での切返し作業状態を示した状態説明図。
【符号の説明】
【００３９】
１  堆肥化施設
６  １次発酵槽
７  貯留発酵路
１０  切返し装置
１２  車台フレーム
１３  本体フレーム
１４  脚部
２０  スクープ本体部
２５  スクレーパ
２７  波線状スクープ
２８  板状スクープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006076813.tif 000008
【図７】
2006076813.tif 000009
【図８】
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【図９】
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