(57)【要約】【課題】  本発明は籾殻、わら、廃棄処分される木、竹などの植物を発酵させて有機肥料を製造するに当たり、短時間に発酵させて有機肥料を製造可能な発酵手段を有する製造システムを提供する。【解決手段】  籾殻、わら・木・竹のチップなどの被処理植物を発酵装置、発酵させて有機発酵肥料を製造するシステムは、水平方向に回転し被処理植物と酵素液を撹拌混合する撹拌混合手段５２と、酵素液と混合した被処理植物を撹拌混合しながら垂直方向に回転搬送させるスクリュー板５３と、該被処理植物を拡散落下させる拡散手段５５を有する発酵機５０と、該撹拌混合手段とスクリュー板を回転駆動する駆動機構５００を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
籾殻、わら・木・竹のチップなどの被処理植物を酵素液と混合撹拌して発酵させる発酵装置であって、
酵素液と混合した被処理植物を水平方向に回転して撹拌混合する撹拌混合手段と、酵素液と混合した被処理植物を撹拌混合しながら垂直方向に回転搬送するスクリュー板と、該被処理植物を拡散落下させる拡散手段と、該撹拌混合手段とスクリュー板を回転駆動する駆動機構を備え、
前記駆動機構は撹拌混合手段の回転方向と前記スクリュー板の回転方向を逆方向に駆動するとともに、被処理植物は前記撹拌混合手段での撹拌・混合、反対方向に回転するスクリュー板による撹拌混合されながらの上方への移動、拡散手段からの落下、を循環しながら発酵処理されるよう構成してなる発酵装置。
【請求項２】
請求項１記載の発酵装置において、
前記駆動機構は、駆動源に連絡する小傘歯車と、該小傘歯車に連結し該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転する第１の大傘歯車と、該小傘歯車に連結して該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転し前記第１の大傘歯車と平行に配設される第２の大傘歯車とを備え、前記第１の大傘歯車にはスクリュー板を配設する第一回転軸を垂設し、前記第２の大傘歯車は前記混合撹拌手段を配設する第二回転軸を垂設していることを特徴とする発酵装置。
【請求項３】
請求項２記載の発酵装置において、
前記第一の大傘歯車と第二の大傘歯車はその回転方向を逆方向としていることを特徴とする発酵装置。
【請求項４】
請求項２記載の発酵装置において、
前記第一回転軸と第二回転軸とはすべり軸受け構造となっていることを特徴とする発酵装置。
【請求項５】
籾殻、わら・木・竹のチップなどの被処理植物を混合機において酵素液と混合撹拌して発酵させ、さらに、発酵機において撹拌発酵させて有機発酵肥料を製造する製造システムにおいて、
前記混合機は、回転軸に配設する被処理植物を混合撹拌する複数の撹拌羽根と、該回転軸を回転駆動する駆動機構を備え、
前記発酵機は、酵素液と混合した被処理植物を水平方向に回転して撹拌混合する撹拌混合手段と、酵素液と混合した被処理植物を撹拌混合しながら垂直方向に回転搬送するスクリュー板と、該被処理植物を拡散落下させる拡散手段と、該撹拌混合手段とスクリュー板を回転駆動する駆動機構を備え、前記駆動機構は撹拌混合手段の回転方向と前記スクリュー板の回転方向を逆方向に駆動するとともに、被処理植物は前記撹拌混合手段での撹拌・混合、反対方向に回転するスクリュー板による撹拌混合されながらの上方への移動、拡散手段からの落下、を循環しながら発酵処理されるよう構成してなる有機発酵肥料の製造システム。
【請求項６】
請求項５記載の有機発酵肥料の製造システムにおいて、
前記発酵機の駆動機構は、駆動源に連絡する小傘歯車と、該小傘歯車に連結し該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転する第１の大傘歯車と、該小傘歯車に連結して該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転し前記第１の大傘歯車と平行に配設される第２の大傘歯車とを備え、前記第１の大傘歯車にはスクリュー板を配設する第一回転軸を垂設し、前記第２の大傘歯車は前記混合撹拌手段を配設する第二回転軸を垂設していることを特徴とする有機発酵肥料の製造システム。
【請求項７】
請求項５記載の有機発酵肥料の製造システムにおいて、
前記混合機の駆動機構は、駆動源に連絡する小傘歯車と、該小傘歯車に連結し該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転する第１の大傘歯車と、該小傘歯車に連結して該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転し前記第１の大傘歯車と平行に配設される第２の大傘歯車とを備え、前記第１の大傘歯車には上部に撹拌羽根を配設する第一回転軸を垂設し、前記第２の大傘歯車は下部に撹拌羽根を配設する第二回転軸を垂設していることを特徴とする有機発酵肥料の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は籾殻・わら・あるいは廃棄処分される木・竹などの植物を発酵させる発酵装置、および有機肥料を製造する有機肥料の製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
資源の有効利用が叫ばれている昨今、廃棄処分される植物においても、地中に埋めて土に還す、あるいは、発酵させて堆肥化し、有機肥料とすることにより新しい植物の生育に寄与させて、自然に還元する循環型の処分方法がとられている。
植物を原料とする有機発酵肥料のなかでも、籾殻を発酵させた有機発酵肥料は、肥料の三要素、窒素・燐酸・カリを多大に含有しているので有効利用が望まれている。しかし、年間７０万ｔという大量が廃棄処分されている籾殻は、表面がロウ状物質で被覆されているため、水分を撥水してしまうので、地中に埋めても土壌中でその分解に７〜８年を要し、機械的発酵処理においてもやはり発酵菌が籾殻内部に働くまでには相当の時間を要していた。そこで、主に籾殻の発酵期間の短縮化が望まれていた。
【０００３】
籾殻を含む植物の発酵期間の短縮に関する文献が下記の特許文献に開示されている。
しかしながら、下記特許文献に開示されている有機発酵肥料は（籾殻堆肥）は、発酵菌が短時間で籾殻内部にまで働くように、いずれも籾殻を細かく粉砕して使用している。しかし、籾殻は小粒形状であって、かつ、硬いので、籾殻を粉砕する作業は困難であった。
また、特許文献２に開示されている方法は、発酵が十分行われるために籾殻を加水粉砕したうえ、過熱後膨軟化処理という手間のかかる前処理をし、一次発酵から二次発酵を必要とし、これに熟成及び土壌中において植物に有効な作用をするＡＶ菌根菌と根粒菌との混合作業を要した。
本発明者は、水になじまないため、その分解に長い期間を要する籾殻を、粉砕することなく、曝気した屎尿に浸漬することによって、きわめて短時間で籾殻の表面を被覆するロウ状の物質が分解されることの知見を得て、被覆膜が分解された籾殻を発酵させることにより有機発酵肥料を製造することに成功した（非特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１３７８８８号公報
【特許文献２】特開平９−２６８０８８号公報
【非特許文献３】現代農業  ８５  Ｎｏ．１１Ｐ．９６〜１０３（２００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、長時間の発酵はかなりな温度の上昇となると共に、発酵臭が発生し、大量生産を行なう場合など、作業者および工場周縁に対して温度の上昇、悪臭の放散などの問題があった。また、この製法による有機発酵肥料の製造は製品になるまでに３〜６ヶ月を要していた。
そこで、本発明はセルロースあるいはリグニンなどを構成成分としている籾殻、わら、廃棄処分される木、竹などの植物を発酵させて有機肥料を製造するに当たり、短時間に発酵が完了する発酵装置、および有機発酵肥料の製造システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発酵装置は、酵素液と混合した被処理植物を水平方向に回転して撹拌混合する撹拌混合手段と、酵素液と混合した被処理植物を撹拌混合しながら垂直方向に回転搬送するスクリュー板と、該被処理植物を拡散落下させる拡散手段と、該撹拌混合手段とスクリュー板を回転駆動する駆動機構を備えている。そして、前記駆動機構は撹拌混合手段の回転方向と前記スクリュー板の回転方向を逆方向に駆動するとともに、被処理植物は前記撹拌混合手段での撹拌・混合、反対方向に回転するスクリュー板による撹拌混合されながらの上方への移動、拡散手段からの落下、を循環しながら発酵処理される構成を具備する。
【０００７】
本発明の、籾殻、わら・木・竹のチップなどの被処理植物を混合機において酵素液と混合撹拌して発酵させ、さらに、発酵機において撹拌発酵させて有機発酵肥料を製造する製造システムは、酵素液と混合した被処理植物を水平方向に回転して撹拌混合する撹拌混合手段と、酵素液と混合した被処理植物を撹拌混合しながら垂直方向に回転搬送させるスクリュー板と、該被処理植物を拡散落下させる拡散手段と、該撹拌混合手段とスクリュー板を回転駆動する駆動機構を備えた発酵機を具備する。
そして、この駆動機構は１個のモータで撹拌混合手段の回転方向と前記スクリュー板の回転方向を逆方向に駆動するとともに、被処理植物は前記撹拌混合手段での撹拌・混合、反対方向に回転するスクリュー板による撹拌混合されながらの上方への移動、拡散手段からの落下を循環しながら発酵処理されるよう構成している。
【０００８】
本発明に係る駆動機構は、駆動源に連絡する小傘歯車と、該小傘歯車に連結し該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転する第１の大傘歯車と、該小傘歯車に連結して該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転し前記第１の大傘歯車と平行に配設される第２の大傘歯車とを備え、前記第１の大傘歯車にはスクリュー板を配設する第一回転軸を垂設し、前記第２の大傘歯車は前記混合撹拌手段を配設する第二回転軸を垂設していることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る混合機は、回転軸に配設する被植物を混合撹拌する複数の撹拌羽根と、該回転軸を回転駆動する駆動機構を備え、前記駆動機構は、駆動源に連絡する小傘歯車と、該小傘歯車に連結し該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転する第１の大傘歯車と、該小傘歯車に連結して該小傘歯車の回転方向と直交する方向に回転し前記第１の大傘歯車と平行に配設される第２の大傘歯車とを備え、前記第１の大傘歯車には上部に撹拌羽根を配設する第一回転軸を垂設し、前記第２の大傘歯車は下部に撹拌羽根を配設する第二回転軸を垂設していることを特徴とする。
【００１０】
また、第一の大傘歯車と第二の大傘歯車はその回転方向を逆としている、あるいは、第一回転軸と第二回転軸とはすべり軸受け構造となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発酵装置は、通常は３年〜８年を必要とする籾殻、わら、廃棄処分される木、竹などの植物の発酵を数時間と言う短期間に達成できる。
また、本発明はモータ１個で２軸を駆動する構成とすることで、構成部品点数の減少を果たし、省スペース化を達成する。
本発明の有機発酵肥料の製造システムは、籾殻、わら、廃棄処分される木、竹などの植物から有機発酵肥料を約１ヶ月の短期間に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して本発明の最良の形態例を説明する。
本発明の実施の形態例として説明する材料は、発酵に最も長期間を要する植物である籾殻を用いた例を示している。なお、この実施例は本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【００１３】
先ず、本発明の発酵装置と有機発酵肥料の製造システムを図６により説明する。
（１）  曝気した屎尿水（酵素液）を貯蔵する酵素液貯蔵タンク１１中に袋詰めした籾殻を一昼夜浸漬する。このとき、屎尿水は循環させている、あるいは撹拌している状態とする。
（２）  袋を酵素水から引き上げ水切りをして、混合機２０に米ぬか、酵素（酵母菌を主体とした酵素）と共に投入、約１０分間撹拌混合する。米ぬかは発酵菌の栄養源となっている。混合機２０はタンク内部に複数の混合羽根２３を配設した回転軸２５を垂直に設置し、図示せぬ駆動源により回転軸２５を回転し、それに伴って回転する混合羽根２３により籾殻・米ぬか・酵素は撹拌されて混合される。
そのほか、集合屎尿処理場で浄化された塩素殺菌を行なう前の浄水を発酵液として使用する場合もあるが、この場合は混合機２０に未処理の籾殻・米ぬか・発酵液（分解酵素の役目をなす浄水）と酵素（酵母菌を主体とした酵素）を投入、約１０分間撹拌・混合する。
（３）  混合機２０から取り出した混合された籾殻・米ぬか・酵素（酵母菌を主体とした酵素）の混合物１００を一次発酵槽３０に移し、開放状態で約１週間放置する。この間に、混合物１００は発酵を促進する。・・・一次発酵という。
一次発酵を終えた籾殻は指などで押しつぶすと粉砕できる状態となる。
（４）  一次発酵を終えた籾殻を撹拌機４０で撹拌する。このとき、牛糞などの畜糞、生ごみ、汚泥などを籾殻の５０〜２００重量％混入させ、予備発酵を約３週間おこなう。
【００１４】
（５）  撹拌機４０から出した籾殻などの撹拌物を本発明の発酵機５０に投入、約３〜６時間撹拌して発酵させる。・・・二次発酵という。発酵機５０は後ほど詳述する。
（６）  二次発酵を終えた籾殻は、熟成槽６０に移され、１日１回程度切り返ししながら、発酵により上昇した温度を常温まで下降させる。この熟成に２〜３日を要する。
（７）  常温となった籾殻を袋詰めして完成品とする。
この有機発酵肥料の製造システムに要する期間は約１ヶ月であった。
このように、本システムは有機発酵肥料を短期間で製造するとともに、日々排出され廃棄処理に苦慮している生ゴミ、畜糞、汚泥などの処理に多大なる貢献を果たしている。
【００１５】
ここで、有機発酵肥料となる植物（例えば籾殻）を二次発酵させる発酵機５０の構成を図１、２を参照して詳述する。
発酵機５０は本体５１と、撹拌羽根５２・スクリュー板５３・拡散屋根５５、および撹拌羽根５２・スクリュー板５３の駆動機構５００とを有している。
本体５１はステンレス製の円筒形状をなしている。中心位置にはスクリュー板５３を配設した第一回転軸５３０を立設し、第一回転軸５３０は本体５１の天井板５１ｂに回転自在に取りつけられている。スクリュー板５３を取り付けた第一回転軸５３０はカバー筒体８０内に収容されている。カバー筒体８０は支持部材５５０を介して本体５１の天井５１ｂに連結されている。カバー筒体８０はスクリュー板５３上端部分を露出させた位置からスクリュー板５３の下端位置までを被覆している。
撹拌羽根５２は第二回転軸５２０に固着される棒体であって、第二回転軸５２０の回転に伴って本体５１の底板上に堆積している籾殻を撹拌する。第一回転軸５３０と第二回転軸５２０は、後述するように、回転中心を同一としている。
拡散屋根５５は下方に広がって傾斜する板体であって、天井板５１ｂに固定される支持部材５５０に固着されている。
第一回転軸５３０、第二回転軸５２０はモータＭを駆動源として駆動されている。
【００１６】
以下、本発酵機５０の駆動機構５００を図１〜図３を参照して説明する。
モータＭの回転はモータ軸５０１を介してその先端に固着される小傘歯車５０３に伝達される。小傘歯車５０３には該小傘歯車５０３の径よりその径寸法を大きくした第１の大傘歯車５０５と第２の大傘歯車５０７が連結されている。第１の大傘歯車５０５と第２の大傘歯車５０７は小傘歯車５０３に噛み合いながらモータ軸５０１に平行に配設されている。
第１の大傘歯車５０５は回転中心位置に第一回転軸５３０を固着具５０６などにより垂設している。
第２の大傘歯車５０７は、その中心位置に第一回転軸５３０を貫通させる軸受け孔５０８を穿孔している。そして、軸受け孔５０８に沿って撹拌羽根５２の回転軸（第二回転軸）５２０を立設している。
【００１７】
このように構成される駆動機構は、１個のモータＭで２軸（５２０，５３０）を駆動している。
すなわち、モータＭの回転は小傘歯車５０３を回転方向Ｒ１に回転させる。
小傘歯車５０３に噛み合って連結する第１の大傘歯車５０５は、小傘歯車５０３の回転方向に直交する方向である回転方向Ｒ２に回転をする。この第１の大傘歯車５０５に下端を固着する第一回転軸５３０は第１の大傘歯車５０５と同様に回転方向Ｒ２で回転する。
一方、小傘歯車５０３に噛み合って連結する第２の大傘歯車５０７は、小傘歯車５０３の回転方向に直交する方向であって、第一回転軸５３０の回転方向Ｒ２とは逆方向の回転となる回転方向Ｒ３を回転方向とした回転をする。この第２の大傘歯車５０７に立設する第二回転軸５２０は第２の大傘歯車５０７と同様に回転方向Ｒ３で回転する。
すなわち、第一回転軸５３０と第二回転軸５２０は、すべり軸受け構造により１個のモータＭで、回転中心を同一とし回転方向を反対とする回転となる。
【００１８】
このように構成される駆動機構において、第一回転軸５３０には、スクリュー板５３が取り付けられている。そして、第二回転軸５２０には撹拌羽根５２が取り付けられている。
撹拌羽根５２は、本体５１の底板５１ａにほぼ接する位置に配設されている。ここで、第二回転軸５２０は撹拌羽根５２を取り付けるに必要となる高さＬの高さ寸法を有している。
撹拌羽根５２は本体５１側壁５１ｃ方向に延びその先端に爪部５２ａを突設するとともに、回転軸５２０方向に傾斜する撹拌爪５２ｂを複数突設する棒形状をなしている。
スクリュー板５３は、第二回転軸５２０に干渉しない位置から上方に向かって第一回転軸５３０に取り付けられている。スクリュー板５３は撹拌羽根５２の回転方向に対向して取り入れ口を開口するように螺旋を描いて第一回転軸５３０に配設される。第一回転軸５３０とスクリュー板５３はカバー筒体８０内に収容されている。スクリュー板５３の上端はカバー筒体８０、および拡散屋根５５から露出している。
カバー筒体８０は支持部材５５０を介して天井板５１ｂに取り付けられており、ほぼスクリュー板５３の下端位置まで延設されている。
【００１９】
このように構成される発酵機５０における籾殻の発酵作用を説明する。・・・図４参照
タンク本体５１内に投入されて底板５１ａ上に滞留する一次発酵した籾殻Ａは、矢印Ｒ３方向に回転する撹拌羽根５２で掻き集められる。このとき、撹拌羽根５２の爪部５２ａは本体５１の側壁５１ｃ側に滞積する籾殻Ａを掻き集める。さらに、回転軸方向に傾斜している撹拌爪５２ｂは籾殻Ａを回転軸５２０方向に移動させる。この間に、籾殻は籾殻Ａ同志が衝突して粉砕したり、摩擦により外皮に損傷を受け、発酵菌の籾殻内部への浸透を容易とする。さらに、籾殻Ａは撹拌羽根５２の回転方向と逆回転方向Ｒ２で回転するスクリュー板５３に搬送されてカバー筒体８０内を上昇する。
この搬送段階においても籾殻Ａは衝突で破砕され、摩擦により外皮を損傷し、発酵活動が活発化されて、発酵菌の籾殻内部への浸透が容易となり発酵が促進・進行し温度が上昇する。また、スクリュー板５３はカバー筒体８０に収容されているので、搬送に際し籾殻が外部に飛散することがない。
そして、スクリュー板５３の最上段まで搬送された籾殻Ａは、露出した部分から拡散屋根５５に溢れだし、拡散屋根５５の傾斜面に沿って拡散しながら落下する。籾殻Ａは高温空気中を落下途上、酸素に接触してさらに発酵する。そして、底板５１ａ上に落下した発酵途上の籾殻Ａは矢印Ｒ３方向に回転する撹拌羽根５２で掻き集められ、スクリュー板５３で上方に搬送され・落下する動作（縦方向の撹拌動作）を循環する。
この工程を３〜５時間継続することにより、籾殻Ａは半粉形状に粉砕される。
【００２０】
以上説明したように、本発酵機５０は、モータＭ１個で撹拌羽根５２とスクリュー板５３を逆方向に回転させることができる。籾殻Ａは撹拌羽根５２の撹拌と、逆方向に回転する撹拌羽根５２とスクリュー板５３による撹拌、および上方への移動により破砕が促進され、また、籾殻同士の衝突により、籾殻のロウ外皮が破損して発酵菌が浸透しやすくなり、発酵が進む。さらに、籾殻Ａは上昇・撹拌過程で発酵・発熱する。本体５１内部は上部ほど高温となっているので、籾殻Ａは上部に行くに従って発酵がさらに進み、破砕される。そして、拡散屋根５５に沿って破砕して小型化した籾殻Ａは拡散して落下する。さらに落下途上に高温酸素に接触して発酵が促進される。
【００２１】
このように、通常籾殻の発酵は、発酵菌を加えての発酵であっても６ヶ月以上かかるが、この発酵機５０は３〜５時間で籾殻の発酵・粉砕が完了する。
このように、籾殻を発酵させて有機発酵肥料とするに要する時間は、本発明のシステムによると、１ヶ月程度で製品として完成する。
【実施例２】
【００２２】
この実施例は混合機２０の駆動機構に発酵機の駆動機構５００を用いた例を示している。・・・図５参照
この駆動機構５００は前述の構成と同様である。
そして、第一回転軸５３０には上部混合羽根２３０を取り付け、第二回転軸５２０には下部混合羽根２３５を取り付けている。
この構成により、上部混合羽根２３０は回転方向が矢印Ｙ方向、下部混合羽根２３５は回転方向が矢印Ｘ方向と、その回転方向が逆となり、混合される籾殻はより強力な撹拌、籾殻同士の衝突が繰返され、籾殻の破砕が進行し温度が上昇するとともに、発酵酵素の働きが活発となる。
また、前述の発酵機５０においても同様な現象であるが、撹拌羽根（あるいは撹拌羽根とスクリュー板）が同じ方向に回転した場合、混合されたものは粘り気が出て、乾燥しにくくなる。しかし、撹拌羽根が逆方向に回転して撹拌することにより水分の飛散を早め乾燥した状態（サラサラした触感）の混合物が得られる。
粒状の籾殻の発酵は粘性塊形状の発酵に比較して短時間に発酵、そして粉砕が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る発酵機の構成説明図
【図２】本発明に係る発酵機のカバー筒体を透過した構成説明図
【図３】本発明に係る駆動機構の構成説明図
【図４】発酵機内における籾殻の発酵状況の説明図
【図５】実施例２の混合機の構成説明図
【図６】有機発酵肥料の製造システムの説明図
【符号の説明】
【００２４】
１１  発酵液貯蔵タンク
２０  混合機
２３  撹拌羽根
３０  木箱
５０  発酵機
５１  タンク本体
５２  撹拌羽根
５３  スクリュー板
５５  拡散屋根
８０  カバー筒体
５００  駆動機構
５０１  モータ軸
５０３  小傘歯車
５０５  第１の大傘歯車
５０７  第２の大傘歯車
５０８  軸受け孔
５２０  第二回転軸
５３０  第一回転軸
【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】
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