JP7495587B1 - Compost production method, control device used therein, compost production system, compost production program, and recording medium - Google Patents

Compost production method, control device used therein, compost production system, compost production program, and recording medium Download PDF

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Abstract

【課題】堆肥化の条件や状況に応じて通気を適切に調節することができると共に、堆肥情報の変更に効率的に対応可能な堆肥製造方法及びそれに用いる制御装置、堆肥製造システム、並びに堆肥製造プログラム及び記録媒体を提供する。【解決手段】堆肥の製造において、堆肥材料が所定の温度以上(好適には60℃以上)になるように堆肥材料に対する通気を少なくとも制御する堆肥製造方法であって、前記堆肥材料の温度及び/又は酸素濃度に関する情報である環境情報の変化量を求める変化量取得ステップと、環境情報の変化量に基づいて、堆肥材料に対する通気を制御する通気制御ステップと、を有する。【選択図】図3[Problem] To provide a compost production method that can appropriately adjust aeration according to the composting conditions and circumstances and can efficiently respond to changes in compost information, and a control device, compost production system, and compost production program and recording medium used therein. [Solution] A compost production method that at least controls aeration of compost material so that the compost material reaches a predetermined temperature or higher (preferably 60°C or higher) in the production of compost, and includes a change amount acquisition step of determining the amount of change in environmental information, which is information regarding the temperature and/or oxygen concentration of the compost material, and an aeration control step of controlling the aeration of the compost material based on the amount of change in the environmental information. [Selected Figure] Figure 3

Description

本発明は、堆肥の製造において、堆肥材料に対する通気を少なくとも制御する堆肥製造技術に関する。 The present invention relates to a compost production technology that at least controls the aeration of compost materials during compost production.

家畜排泄物等の有機性廃棄物を好気性微生物の活動により分解・発酵させて有機肥料を作成する堆肥化では、好気性微生物が活動しやすい適正な環境条件を整える必要がある。環境条件として、栄養源、空気(酸素)、水分、温度等の種々の項目が挙げられるが、このうちの空気(酸素)は、堆肥化において必要不可欠な項目の1つである。好気性微生物は空気を利用して堆肥材料である有機性廃棄物を分解する酸化分解を行い、酸化反応による発酵熱を発生し、堆肥材料中の水分の蒸発を促進する。 In composting, which involves decomposing and fermenting organic waste such as livestock waste using aerobic microorganisms to create organic fertilizer, it is necessary to create appropriate environmental conditions that make it easy for the aerobic microorganisms to be active. Environmental conditions include various items such as nutrient sources, air (oxygen), moisture, and temperature, of which air (oxygen) is one of the essential items for composting. Aerobic microorganisms use air to carry out oxidative decomposition, which breaks down the organic waste that is the compost material, generating fermentation heat through the oxidation reaction and promoting the evaporation of moisture in the compost material.

堆肥材料への空気の供給方法としては、発酵している堆肥を撹拌、混合することにより空気と均一に接触させる切り返しの他に、送風機(ブロア)等により堆肥材料に空気を送る(通気する)方法(以下、「通気方法」とする)等がある。
堆肥化は好気性微生物による分解反応であり、必要な空気(酸素)の量は堆肥材料の種類や堆肥の発酵段階等により異なるので、通気方法において、適切な堆肥化を行うためには、堆肥化の条件や状況に応じて、供給する空気量(通気量)を調節する必要がある。
例えば、堆肥化の初期段階では、好気性微生物全体の活動が活発化するので、多くの通気量が必要であり、堆肥化の後期では、好気性微生物全体の活動が沈静化するので、必要な通気量は少なくて良い。また、送風機により通気する場合、通気量を適切に調節することにより、送風機を稼働させるための消費電力量の増加を抑制することができる。
Methods for supplying air to compost materials include turning over the fermenting compost so that it comes into uniform contact with air by stirring and mixing it, as well as a method of blowing air (aeration) through the compost material using a blower or the like (hereinafter referred to as the "aeration method").
Composting is a decomposition reaction caused by aerobic microorganisms, and the amount of air (oxygen) required varies depending on the type of compost material and the fermentation stage of the compost. Therefore, in order to perform proper composting using the aeration method, it is necessary to adjust the amount of air supplied (aeration rate) according to the composting conditions and circumstances.
For example, in the early stages of composting, the activity of all aerobic microorganisms becomes active, so a large amount of aeration is required, whereas in the later stages, the activity of all aerobic microorganisms becomes subdued, so less aeration is required. Also, when aeration is performed using a blower, the increase in power consumption required to operate the blower can be suppressed by appropriately adjusting the amount of aeration.

通気方法における通気量の調節方法として、堆肥材料の温度(以下、「堆肥温度」と記載する場合がある)を基にして通気量を調節する方法が提案されている。好気性微生物による分解反応により発酵熱が発生するので、堆肥温度は発酵の程度(好気性微生物全体の活動量)により変化する。そして、必要な通気量は発酵の程度に応じて変わるので、堆肥温度を基にすることにより、通気量を適切に調節することができることになる。 As a method for adjusting the amount of aeration in the aeration method, a method has been proposed in which the amount of aeration is adjusted based on the temperature of the compost material (hereinafter sometimes referred to as "compost temperature"). Since fermentation heat is generated by the decomposition reaction by aerobic microorganisms, the compost temperature changes depending on the level of fermentation (the activity level of the aerobic microorganisms as a whole). And since the amount of aeration required changes depending on the level of fermentation, it is possible to appropriately adjust the amount of aeration by basing it on the compost temperature.

例えば、特許文献1では、強制通気式の発酵槽を用いて都市ごみその他の有機性物の原料を堆肥化するために、原料の温度と単位時間当たりの温度変化量により通気量を制御する堆肥化装置の通気制御方法及び装置が提案されている。
発酵槽内の温度分布における高温部では低温部より多くの通気量を供給し、また、発酵速度が速い時には通気量を多くし、発酵速度が遅い時には通気量を少なくするように、温度パターンの変化及び変化量をパラメータにして通気量を制御している。このような制御を行うことにより、発酵を均一化でき、電力消費も少なくて済み、発酵速度の変動にも容易に追随できるとしている。
For example, Patent Document 1 proposes an aeration control method and device for a composting apparatus that uses a forced-air fermentation tank to compost municipal waste and other organic materials, and controls the amount of aeration based on the temperature of the raw material and the amount of temperature change per unit time.
The ventilation rate is controlled by using the temperature pattern change and the amount of change as parameters so that more ventilation is supplied to the high temperature area than to the low temperature area in the temperature distribution in the fermentation tank, and the ventilation rate is increased when the fermentation rate is fast and decreased when the fermentation rate is slow. By performing such control, the fermentation can be made uniform, power consumption can be reduced, and fluctuations in the fermentation rate can be easily followed.

特許文献2では、堆肥材料に通気することを含む堆肥の製造において、連続的または断続的に測定された堆肥材料の温度に基づいて決定された通気量で通気を行う堆肥製造方法及び装置が提案されている。
具体的な通気量は、堆肥材料の乾燥重量と温度に応じて予め定めた係数Aの積を堆肥材料の体積で除した値として算出される。この係数Aは、実験的に求められる係数で、70℃以下の温度域で、かつ温度が上昇している間は、温度の関数であり、70℃を超える温度では定数であり、70℃以下の温度域で、かつ温度が下降している間は定数であり、20℃以下の温度域でも定数である。このように通気量を算出することにより、通気量を、堆肥材料の発酵状況に応じた適切な通気量に制御することができるとしている。
Patent Document 2 proposes a compost production method and apparatus for aerating compost material, in which the aeration is performed at an aeration rate determined based on the temperature of the compost material measured continuously or intermittently.
The specific aeration rate is calculated as the product of the dry weight of the compost material and a coefficient A, which is determined in advance according to the temperature, divided by the volume of the compost material. This coefficient A is an experimentally determined coefficient, which is a function of temperature in the temperature range below 70°C and while the temperature is rising, and is a constant at temperatures above 70°C, a constant in the temperature range below 70°C and while the temperature is falling, and is also a constant in the temperature range below 20°C. By calculating the aeration rate in this way, it is said that the aeration rate can be controlled to an appropriate level according to the fermentation status of the compost material.

特開昭62-167278号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-167278 特許第5565773号公報Patent No. 5565773

必要な通気量は、堆肥材料の種類や量、堆肥の堆積状態等(以下、これらを「堆肥情報」と総称する)によっても変わるので、堆肥温度を基に通気量を調節する場合、調節のための設定条件を堆肥情報に応じて変更しなければならない。設定条件は、通常、堆肥情報を固定して実験的に決定するので、設定条件を構成するパラメータが多い場合、設定条件の変更に工数がかかってしまう。 The required amount of aeration varies depending on the type and amount of compost material, the pile condition of the compost, etc. (hereinafter, these are collectively referred to as "compost information"), so when adjusting the amount of aeration based on the compost temperature, the setting conditions for adjustment must be changed according to the compost information. The setting conditions are usually determined experimentally with the compost information fixed, so if there are many parameters that make up the setting conditions, changing the setting conditions takes a lot of work.

特許文献1で提案の通気制御方法及び装置では、堆肥温度及びその変化量をパラメータとして通気量を制御しているので、堆肥情報が変わった場合、堆肥温度及びその変化量の2つのパラメータに対する設定条件を変更しなければならない可能性がある。特許文献2で提案の堆肥製造方法及び装置では、複数の温度域を設定し、温度域毎に係数Aを設定しているので、堆肥情報が変わった場合、温度域の設定と係数Aの設定それぞれを変更しなければならない可能性がある。 In the ventilation control method and device proposed in Patent Document 1, the ventilation rate is controlled using the compost temperature and its change as parameters, so if the compost information changes, it may be necessary to change the setting conditions for the two parameters, compost temperature and its change. In the compost production method and device proposed in Patent Document 2, multiple temperature ranges are set and a coefficient A is set for each temperature range, so if the compost information changes, it may be necessary to change both the temperature range setting and the coefficient A setting.

本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、堆肥化の条件や状況に応じて通気を適切に調節することができると共に、堆肥情報の変更に効率的に対応可能な堆肥製造方法及びそれに用いる制御装置、堆肥製造システム、並びに堆肥製造プログラム及び記録媒体を提供することにある。 The present invention was made in light of the above-mentioned circumstances, and the object of the present invention is to provide a compost production method that can appropriately adjust ventilation according to the composting conditions and circumstances, and that can efficiently respond to changes in compost information, as well as a control device, a compost production system, a compost production program, and a recording medium used therein.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。 As a result of extensive research into solving the above problems, the inventors discovered that the following invention meets the above objectives, and thus arrived at the present invention.

すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
<1> 堆肥の製造において、堆肥材料が所定の温度以上になるように前記堆肥材料に対する通気を少なくとも制御する堆肥製造方法であって、
前記堆肥材料の温度及び/又は酸素濃度に関する情報である環境情報の変化量を求める変化量取得ステップと、
前記環境情報の変化量に基づいて、前記堆肥材料に対する通気を制御する通気制御ステップと、を有する堆肥製造方法。
<2> 前記環境情報として、前記堆肥材料の温度を使用し、
前記変化量取得ステップでは、前記温度の変化量を求める<1>に記載の堆肥製造方法。
<3> 前記通気制御ステップでは、
前記温度の変化量が第1閾値以上の場合、前記堆肥材料に対する通気量を増加し、
前記温度の変化量が第2閾値以下の場合、前記通気量を減少する<2>に記載の堆肥製造方法。
<4> 前記第1閾値及び第2閾値を、少なくとも前記堆肥材料の状態に基づいて決定する<3>に記載の堆肥製造方法。
<5> 前記堆肥材料の温度が60℃以上となるように通気を制御する<1>から<4>のいずれかに記載の堆肥製造方法。
<6> 前記堆肥材料が、牛糞及び/又は豚糞である<1>から<5>のいずれかに記載の堆肥製造方法。
<7> <1>から<6>のいずれかに記載の堆肥製造方法に用いる制御装置であって、
前記変化量取得ステップを実行する変化量取得部と、前記通気制御ステップを実行する通気制御部と、を備える制御装置。
<8> <7>に記載の制御装置を備える堆肥製造システムであって、
前記堆肥材料を貯留して発酵を行う貯留部を備えた発酵設備と、前記環境情報を検出するセンサ装置と、前記制御装置から出力される情報に基づいて前記堆肥材料に対する通気を行う通気装置と、を更に備える堆肥製造システム。
That is, the present invention relates to the following inventions.
<1> A method for producing compost, comprising at least controlling aeration of a compost material so that the compost material is at or above a predetermined temperature,
a change amount acquisition step of determining a change amount of environmental information, which is information regarding the temperature and/or oxygen concentration of the compost material;
and an aeration control step of controlling aeration of the compost material based on the amount of change in the environmental information.
<2> The temperature of the compost material is used as the environmental information,
The compost producing method according to <1>, wherein the change amount acquisition step determines the amount of change in temperature.
<3> In the ventilation control step,
increasing aeration of the compost material if the change in temperature is equal to or greater than a first threshold;
The compost producing method according to <2>, wherein the amount of ventilation is reduced when the amount of change in temperature is equal to or less than a second threshold value.
<4> The compost producing method according to <3>, wherein the first threshold value and the second threshold value are determined based on at least a state of the compost material.
<5> The method for producing compost described in any one of <1> to <4>, wherein aeration is controlled so that the temperature of the compost material is 60°C or higher.
<6> The method for producing compost according to any one of <1> to <5>, wherein the compost material is cow dung and/or swine feces.
<7> A control device used in the compost production method according to any one of <1> to <6>,
A control device comprising: an amount of change acquisition unit that executes the amount of change acquisition step; and an airflow control unit that executes the airflow control step.
<8> A compost production system including the control device according to <7>,
The compost production system further comprises a fermentation facility having a storage section for storing the compost material and fermenting it, a sensor device for detecting the environmental information, and an aeration device for aerating the compost material based on information output from the control device.

<9> 堆肥の製造において、堆肥材料が所定の温度以上になるように前記堆肥材料に対する通気を少なくとも制御する堆肥製造プログラムであって、
コンピュータに、
前記堆肥材料の温度及び/又は酸素濃度に関する情報である環境情報の変化量を求める変化量取得ステップと、
前記環境情報の変化量に基づいて、前記堆肥材料に対する通気を制御する通気制御ステップと、を実行させる堆肥製造プログラム。
<10> <9>に記載の堆肥製造プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
<9> A compost production program for at least controlling aeration of a compost material so that the compost material reaches a predetermined temperature or higher in the production of compost,
On the computer,
a change amount acquisition step of determining a change amount of environmental information, which is information regarding the temperature and/or oxygen concentration of the compost material;
and an aeration control step of controlling aeration of the compost material based on the amount of change in the environmental information.
<10> A computer-readable recording medium having the compost production program according to <9> recorded thereon.

本発明の堆肥製造方法及びそれに用いる制御装置、堆肥製造システム、並びに堆肥製造プログラム及び記録媒体によれば、環境情報の変化量のみに基づいて通気を制御しているので、堆肥化の条件や状況に応じて通気を適切に調節でき、堆肥情報の変更にも効率的に対応することができる。 The compost production method and the control device, compost production system, compost production program, and recording medium used therein of the present invention control ventilation based only on the amount of change in environmental information, making it possible to appropriately adjust ventilation according to the composting conditions and circumstances, and efficiently respond to changes in compost information.

本発明に係る堆肥製造システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the configuration of a compost production system according to the present invention. 貯留部の例を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing an example of a storage section. 制御装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a control device. 通気装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a ventilation device. 通気配管の端部を拡大した底面図である。FIG. 4 is an enlarged bottom view of the end of the ventilation pipe. 溝に通気配管を嵌装した状態の例を示す図である。13 is a diagram showing an example of a state in which a ventilation pipe is fitted into a groove. FIG. 本発明に係る堆肥製造システムの動作例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of the operation of the compost producing system according to the present invention. 堆肥温度等の時間変化の例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of changes in compost temperature etc. over time. 堆肥温度、酸素濃度等の時間変化の例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of changes over time in compost temperature, oxygen concentration, etc. 堆肥材料内の水分の時間変化の例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of the change in moisture content in compost material over time. 有機物分解率の時間変化の例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of the change over time in organic matter decomposition rate.

本発明は、堆肥の製造において、堆肥材料が所定の温度以上になるように前記堆肥材料に対する通気を少なくとも制御する堆肥製造方法であって、前記堆肥材料の温度及び/又は酸素濃度に関する情報である環境情報の変化量を求める変化量取得ステップと、前記環境情報の変化量に基づいて、前記堆肥材料に対する通気を制御する通気制御ステップと、を有する堆肥製造方法(以下、「本発明の堆肥製造方法」と記載する場合がある。)に関する。 The present invention relates to a compost production method that at least controls the aeration of the compost material so that the compost material reaches a predetermined temperature or higher during compost production, and the compost production method includes a change amount acquisition step of determining the amount of change in environmental information, which is information about the temperature and/or oxygen concentration of the compost material, and an aeration control step of controlling the aeration of the compost material based on the amount of change in the environmental information (hereinafter, sometimes referred to as the "compost production method of the present invention").

本発明では、堆肥材料に空気を送る(通気する)通気方法を用いた堆肥化において、堆肥材料に空気を供給する際、堆肥材料を含む周囲環境に関する情報(環境情報)の変化量(例えば、所定時間当たりの変化量)に基づいた通気の制御(以下、「変化量通気制御」とする)を行う。 In the present invention, in composting using an aeration method in which air is sent (ventilated) to compost material, when air is supplied to the compost material, aeration control (hereinafter referred to as "change amount aeration control") is performed based on the amount of change (e.g., the amount of change per specified time) in information (environmental information) about the surrounding environment including the compost material.

上記環境情報は、堆肥材料の温度や堆肥材料の酸素濃度に関する情報である。例えば、環境情報として堆肥温度を使用し、堆肥温度が所定の大きさ以上に上昇した場合、通気量を増加させ、堆肥温度が所定の大きさ以上に低下した場合、通気量を減少させる。堆肥温度の変化量に基づいて、このように通気量を制御することにより、堆肥化の状況に応じて通気量を適切に調節することができる。 The environmental information is information relating to the temperature of the compost materials and the oxygen concentration of the compost materials. For example, the compost temperature is used as the environmental information, and if the compost temperature rises above a predetermined level, the aeration rate is increased, and if the compost temperature falls below a predetermined level, the aeration rate is decreased. By controlling the aeration rate in this way based on the amount of change in the compost temperature, the aeration rate can be appropriately adjusted according to the composting situation.

即ち、堆肥化の初期段階では、好気性微生物の活動が活発化するので、多くの通気量(酸素量)が必要であるが、好気性微生物の活動の活発化により堆肥温度が上昇するので、それに合わせて通気量を増加させることができる。一方、堆肥化の後期では、好気性微生物の活動が沈静化するので、通気量は少なくて良いが、好気性微生物の活動の沈静化により堆肥温度が低下するので、それに合わせて通気量を減少させることができる。 That is, in the early stages of composting, aerobic microorganisms become more active, so a large amount of aeration (oxygen) is required, but the increased activity of aerobic microorganisms causes the compost temperature to rise, so the amount of aeration can be increased accordingly. On the other hand, in the later stages of composting, aerobic microorganisms become less active, so less aeration is required, but the decreased activity of aerobic microorganisms causes the compost temperature to fall, so the amount of aeration can be reduced accordingly.

また、上述の変化量通気制御により、外気温が低い時期での過剰通気による発酵抑制を防ぎ、高温発酵を維持し、高品質な堆肥を製造することができる。 In addition, the variable aeration control described above prevents fermentation inhibition caused by excessive aeration when the outside temperature is low, maintains high-temperature fermentation, and produces high-quality compost.

本発明の堆肥製造方法において、堆肥温度を高温(好適には60℃以上)に維持して発酵させる高温発酵は、堆肥中の雑草種子の発芽抑制、病原菌等からの害の防止等による堆肥の高品質化、好気性微生物の活動促進等のメリットがある。高温発酵に適した堆肥温度は60℃以上が好ましい。ただし、温度が高すぎると好気性微生物の活性が低下する場合があるため、堆肥温度は100℃以下が好ましく、90℃以下がより好ましい。 In the compost production method of the present invention, high-temperature fermentation, in which the compost temperature is maintained at a high temperature (preferably 60°C or higher), has the advantages of suppressing the germination of weed seeds in the compost, improving the quality of the compost by preventing damage from pathogens, and promoting the activity of aerobic microorganisms. The compost temperature suitable for high-temperature fermentation is preferably 60°C or higher. However, since the activity of aerobic microorganisms may decrease if the temperature is too high, the compost temperature is preferably 100°C or lower, and more preferably 90°C or lower.

高温発酵は、特に外気温が低くなる冬季において維持することが難しく、過剰通気の場合、例えば通気量を調節せず一定量としたときに必要な通気量を確保するために多くの通気量で通気する場合、通気により堆肥材料が冷却されるので、更に維持が困難となる。
しかし、本発明の堆肥製造方法によれば、堆肥温度の低下に合わせて通気量が減少するので、過剰通気を抑制し、それによる発酵抑制を防ぎ、高温発酵を維持することができる。
High-temperature fermentation is difficult to maintain, especially in winter when the outside temperature is low, and excessive aeration, for example when aeration is performed at a high rate to ensure the required amount of aeration when the aeration rate is not adjusted and is kept constant, cools the compost material and makes it even more difficult to maintain.
However, according to the compost production method of the present invention, the amount of aeration decreases as the compost temperature decreases, thereby suppressing excessive aeration and preventing the resulting inhibition of fermentation, thereby making it possible to maintain high-temperature fermentation.

なお、本発明は、上述の変化量通気制御を行う制御装置として実現しても良いし、制御装置に加え、堆肥温度等の環境情報を検出するセンサ装置等を備える堆肥製造システムとして実現しても良い。
すなわち、本発明の制御装置は、本発明の堆肥製造方法に用いる制御装置であって、変化量取得ステップを実行する変化量取得部と、通気制御ステップを実行する通気制御部と、を備える。本発明の堆肥製造システムは、上記制御装置と、堆肥材料を貯留して発酵を行う貯留部を備えた発酵設備と、環境情報を検出するセンサ装置と、制御装置から出力される情報に基づいて堆肥材料に対する通気を行う通気装置と、を備える。
The present invention may be realized as a control device that performs the above-mentioned change amount ventilation control, or may be realized as a compost production system that includes, in addition to the control device, a sensor device for detecting environmental information such as compost temperature.
That is, the control device of the present invention is a control device for use in the compost production method of the present invention, and includes a change amount acquisition unit that executes the change amount acquisition step and an aeration control unit that executes the aeration control step. The compost production system of the present invention includes the above-mentioned control device, fermentation equipment including a storage unit that stores compost material and performs fermentation, a sensor device that detects environmental information, and an aeration device that aerates the compost material based on information output from the control device.

また、本発明は、堆肥の製造において、堆肥材料が所定の温度以上(好適には60℃以上)になるように堆肥材料に対する通気を少なくとも制御する堆肥製造プログラムであって、コンピュータに、前記堆肥材料の温度及び/又は酸素濃度に関する情報である環境情報の変化量を求める変化量取得ステップと、前記環境情報の変化量に基づいて、前記堆肥材料に対する通気を制御する通気制御ステップと、を実行させる堆肥製造プログラム(以下、「本発明の堆肥製造方法」と記載する場合がある。)に関する。更に、本発明は、本発明の堆肥製造プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention also relates to a compost production program (hereinafter sometimes referred to as the "compost production method of the present invention") that at least controls the aeration of compost material so that the compost material reaches a predetermined temperature or higher (preferably 60°C or higher) in the production of compost, and causes a computer to execute a change amount acquisition step of determining the amount of change in environmental information, which is information regarding the temperature and/or oxygen concentration of the compost material, and an aeration control step of controlling the aeration of the compost material based on the amount of change in the environmental information. The present invention also relates to a computer-readable recording medium having the compost production program of the present invention recorded thereon.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略することがある。また、以下の説明における構成等は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。更に、以下では、本発明を実施するための主要な構成及び動作を中心にして説明しており、本発明を実施するために必要となる汎用的な処理、例えばデータの送受信処理等については説明を簡略又は省略している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In each drawing, the same components are given the same reference numerals, and the description may be omitted. Also, the configurations in the following description are examples, and the present invention is not limited to these. Furthermore, the following description focuses on the main configurations and operations for implementing the present invention, and the description of general-purpose processing required for implementing the present invention, such as data transmission and reception processing, is simplified or omitted.

図1に、本発明に係る制御装置を備える堆肥製造システムの構成例を示す。
本実施形態の堆肥製造システム1は、牛や豚等からの家畜排泄物を対象とし、環境情報として堆肥温度を使用して、堆肥温度の変化量に基づいて通気量を調節する変化量通気制御を実行して、堆肥化を行う。堆肥製造システム1は、家畜排泄物からなる堆肥材料を貯留して好気性微生物による堆肥材料の発酵を行う発酵設備10、発酵設備10に貯留されている堆肥材料の温度(堆肥温度)を検出するセンサ装置20、堆肥材料に対する通気量を制御する制御装置30、及び堆肥材料に対する通気を行う通気装置40を備える。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a compost production system equipped with a control device according to the present invention.
The compost production system 1 of this embodiment targets livestock waste from cows, pigs, etc., and composts by using compost temperature as environmental information and implementing change-rate aeration control to adjust the amount of aeration based on the amount of change in the compost temperature. The compost production system 1 includes a fermentation facility 10 that stores compost material made from livestock waste and ferments the compost material with aerobic microorganisms, a sensor device 20 that detects the temperature of the compost material stored in the fermentation facility 10 (compost temperature), a control device 30 that controls the amount of aeration for the compost material, and an aeration device 40 that aerates the compost material.

センサ装置20は、発酵設備10内の堆肥材料に挿入される形で発酵設備10と接続している。センサ装置20と制御装置30は通信ケーブル51で接続されており、制御装置30と通気装置40は通信ケーブル52で接続されており、それぞれ有線通信によりデータの送受信を行う。 The sensor device 20 is connected to the fermentation equipment 10 by being inserted into the compost material in the fermentation equipment 10. The sensor device 20 and the control device 30 are connected by a communication cable 51, and the control device 30 and the aeration device 40 are connected by a communication cable 52, and data is transmitted and received by wired communication.

通気装置40は、発酵設備10の内部に設置されて堆肥材料に空気を供給する通気配管44と、通気配管44に空気を送入する送入管43を備え、送入管43及び通気配管44により発酵設備10と接続している。なお、センサ装置20と制御装置30、及び/又は、制御装置30と通気装置40は、無線通信によりデータの送受信を行っても良い。この場合、通信ケーブルは不要となる。 The aeration device 40 is provided with an aeration pipe 44 that is installed inside the fermentation equipment 10 and supplies air to the compost material, and an inlet pipe 43 that sends air into the aeration pipe 44, and is connected to the fermentation equipment 10 via the inlet pipe 43 and the aeration pipe 44. The sensor device 20 and the control device 30, and/or the control device 30 and the aeration device 40 may transmit and receive data via wireless communication. In this case, a communication cable is not required.

発酵設備10は、堆肥舎として構成されており、堆肥材料を貯留する複数の貯留部11を備えている。 The fermentation equipment 10 is configured as a compost building and has multiple storage sections 11 for storing compost material.

図2は、貯留部11を正面から見た図である。本実施形態では、発酵設備10は2つの貯留部11a及び11bを備えている(以下、貯留部11a及び11bを区別せずに「貯留部11」とすることがある)。
貯留部11は、両側面及び背面がコンクリート壁で囲まれており、正面及び上面が開放された構造になっている。貯留部11a及び11bは、幅(図2での左右方向の長さ)が約300cm、奥行が約270cmで、貯留部11aと11bを仕切るコンクリート壁の高さ(図2での上下方向の長さ)が約200cmである。この貯留部11に、堆肥材料が約150cmの高さまで堆積される。貯留部11の上方には、雨雪を防ぐために、屋根(図示せず)が設けられている。
なお、貯留部の数は2つに限られず、発酵設備10は、それ以外の数の貯留部を備えても良く、貯留部のサイズも上記に限られない。
2 is a front view of the storage unit 11. In this embodiment, the fermentation equipment 10 includes two storage units 11a and 11b (hereinafter, the storage units 11a and 11b may be referred to as "storage unit 11" without distinction).
The storage section 11 has a structure in which both sides and the back are surrounded by concrete walls, and the front and top are open. Storage sections 11a and 11b are approximately 300 cm wide (length in the left-right direction in FIG. 2) and approximately 270 cm deep, and the height of the concrete wall separating storage sections 11a and 11b (length in the up-down direction in FIG. 2) is approximately 200 cm. Compost material is piled up in this storage section 11 to a height of approximately 150 cm. A roof (not shown) is provided above storage section 11 to protect it from rain and snow.
The number of storage sections is not limited to two, and the fermentation equipment 10 may be provided with any other number of storage sections, and the size of the storage sections is not limited to the above.

貯留部11の底面には、通気装置40から延伸する通気配管44を嵌装するための溝12が設けられている。通気配管44がはみ出すことなく溝12に完全に嵌装されるように溝12の深さは設定されており、例えば深さは11~12cmになっている。溝12の幅も、通気配管44の大きさに合わせて設定されており、例えば11~12cmになっている。溝12は、通気配管44を上方より嵌装できるように、上面が開放されており、下面の形状は平面でも凹状の曲面等でも良い。
なお、溝12の深さ及び/又は幅は11~12cmより大きくても良いが、通気配管44が嵌装しやすく、通気配管44から送出する空気が堆肥材料に適切に供給されるような大きさが好ましい。
A groove 12 is provided on the bottom surface of the storage section 11 for fitting the ventilation pipe 44 extending from the ventilation device 40. The depth of the groove 12 is set so that the ventilation pipe 44 can be completely fitted into the groove 12 without protruding, for example, the depth is 11 to 12 cm. The width of the groove 12 is also set according to the size of the ventilation pipe 44, for example, 11 to 12 cm. The groove 12 has an open upper surface so that the ventilation pipe 44 can be fitted from above, and the shape of the lower surface may be a flat surface or a concave curved surface.
The depth and/or width of the groove 12 may be greater than 11-12 cm, but is preferably large enough to allow the ventilation pipe 44 to be easily fitted therein and to allow air discharged from the ventilation pipe 44 to be adequately supplied to the compost material.

溝12は、貯留部11の背面から側面に平行して、貯留部11の奥行と略同じ長さ(約270cm)で形成されている。貯留部11a及び11bそれぞれの底面に、約50cmの間隔で4つの溝12a、12b、12c及び12dが形成されている(以下、溝12a~12dを区別せずに「溝12」とすることがある)。溝12と接する貯留部11の背面には、送入管43を挿通するための孔が穿設されている。なお、溝12の数は4つに限られず、それ以外の数の溝を設けても良く、側面ではなく背面に平行して溝を設ける等としても良い。 The grooves 12 are formed from the back surface of the storage section 11 in parallel to the side surface, with a length (approximately 270 cm) that is approximately the same as the depth of the storage section 11. Four grooves 12a, 12b, 12c, and 12d are formed at intervals of approximately 50 cm on the bottom surface of each of the storage sections 11a and 11b (hereinafter, grooves 12a to 12d may be referred to as "groove 12" without distinction). A hole is drilled in the back surface of the storage section 11 that contacts the groove 12, for inserting the feed pipe 43. Note that the number of grooves 12 is not limited to four, and other numbers of grooves may be provided, and grooves may be provided parallel to the back surface instead of the side surface.

発酵設備10に貯留される堆肥材料には、必要に応じて、通気装置40による通気方法に加えて、切り返しによっても空気が供給されても良い。切り返しは、発酵している堆肥材料を取り崩し、撹拌して再堆積する等の操作で行われる。切り返しにより、堆積された状態で表層に位置した堆肥材料が内部に入ると同時に、内部に空気が入るので、堆積された堆肥材料全体を均一的に空気と接触させることができる。 In addition to the aeration method using the aeration device 40, air may also be supplied to the compost material stored in the fermentation equipment 10 by turning over, if necessary. Turning over is performed by breaking down the fermenting compost material, stirring it, and redepositing it. By turning over, the compost material located at the surface of the piled up material moves inside, and at the same time, air moves in, so that the entire piled up compost material can come into uniform contact with air.

切り返しは、堆肥温度が上昇した後に低下した頃に行っても良いし、所定の間隔で行っても良い。本実施形態では、1週間の間隔で切り返しを行う。発酵設備10が堆肥切り返し機等の切り返し手段を備え、それを用いて切り返しを行っても良い。なお、切り返しを行わなくても適切な堆肥化が可能な場合等では、切り返しを行わなくても良い。 Turning may be performed when the compost temperature has risen and then dropped, or at a specified interval. In this embodiment, turning is performed at one-week intervals. The fermentation equipment 10 may be equipped with a turning means such as a compost turning machine, and turning may be performed using this. Note that turning may not be required in cases where proper composting is possible without turning.

センサ装置20は、堆肥温度を検出し、堆肥温度(信号)Tcを出力する。センサ装置20は、温度センサを備え、温度センサとして、シース型熱電対を使用する。
熱電対は2種類の異なる金属導体で構成され、ゼーベック効果を利用して温度を計測する温度センサで、シース型熱電対は、熱電対の素線を外気から遮断するために、金属の被覆と一対の熱電対素線の間に、粉末状の無機絶縁物を充填封入して加工したものである。所定の長さ(例えば30cm)の細い管の中に熱電対素線が封入されており、その管を堆肥材料に挿入することにより堆肥温度を計測する。
The sensor device 20 detects the compost temperature and outputs a compost temperature (signal) Tc. The sensor device 20 includes a temperature sensor, and uses a sheathed thermocouple as the temperature sensor.
A thermocouple is a temperature sensor that is made up of two different metal conductors and uses the Seebeck effect to measure temperature, and a sheathed thermocouple is processed by filling and sealing powdered inorganic insulation between the metal covering and the pair of thermocouple wires to insulate the thermocouple wires from the outside air. The thermocouple wires are sealed in a thin tube of a specified length (e.g. 30 cm), and the compost temperature is measured by inserting the tube into the compost material.

なお、センサ装置20が複数の温度センサを備え、各温度センサで検出される堆肥温度の平均値等を堆肥温度Tcとして出力しても良い。また、温度センサとして、シース型熱電対ではなく、バイメタル式温度計等を使用しても良い。バイメタル式温度計は、熱膨張率が異なる2枚の金属板を貼り合わせた構造であるバイメタルの性質を利用して温度を測る温度計で、バイメタルは温度変化によって曲がり方が変化する性質を有するので、その性質を利用して温度を測る。 The sensor device 20 may be equipped with multiple temperature sensors, and the average value of the compost temperatures detected by each temperature sensor may be output as the compost temperature Tc. A bimetal thermometer or the like may be used as the temperature sensor instead of a sheathed thermocouple. A bimetal thermometer is a thermometer that measures temperature using the properties of a bimetal, which is made by bonding two metal plates with different thermal expansion coefficients together. Since bimetals have the property of changing the way they bend with temperature changes, this property is used to measure temperature.

センサ装置20の温度センサは、堆積された堆肥材料に対して、貯留部11の底面から所定の高さ(例えば30cm)の位置に、水平方向に挿入される。なお、水平方向ではなく、鉛直方向等に、温度センサを挿入しても良い。 The temperature sensor of the sensor device 20 is inserted horizontally into the piled compost material at a predetermined height (e.g., 30 cm) from the bottom surface of the storage section 11. Note that the temperature sensor may also be inserted vertically instead of horizontally.

センサ装置20は、所定の時間間隔(以下、「計測間隔」とする)で堆肥温度を計測して、堆肥温度Tcを出力する。堆肥温度Tcは、センサ装置20と制御装置30を接続する通信ケーブル51を介して、制御装置30に入力される。なお、センサ装置20は、計測間隔で堆肥温度Tcを出力するのではなく、その他のタイミング、例えば制御装置30からの要求(信号)に応じて出力するようにしても良い。 The sensor device 20 measures the compost temperature at a predetermined time interval (hereinafter referred to as the "measurement interval") and outputs the compost temperature Tc. The compost temperature Tc is input to the control device 30 via a communication cable 51 that connects the sensor device 20 and the control device 30. Note that the sensor device 20 may output the compost temperature Tc at other times, for example, in response to a request (signal) from the control device 30, rather than at the measurement interval.

制御装置30は、センサ装置20から出力される堆肥温度Tcを入力し、発酵設備10に貯留されている堆肥材料に対する通気量を堆肥温度の変化量に基づいて制御する変化量通気制御を行う。 The control device 30 inputs the compost temperature Tc output from the sensor device 20 and performs change-rate aeration control, which controls the amount of aeration for the compost material stored in the fermentation equipment 10 based on the amount of change in the compost temperature.

制御装置30は、PLC(Programmable Logic Controller)として構成されており、通常のPLCが備える入力手段、出力手段、演算手段、記憶手段等を備えている。PLCは機器や設備等の制御を行う制御装置で、プログラムによりシーケンス制御(あらかじめ定められた順序又は手続きに従って制御の各段階を逐次進めていく制御)を行う。制御装置30では、ラダー方式で作成されたプログラム(ラダープログラム)を使用する。 The control device 30 is configured as a PLC (Programmable Logic Controller) and is equipped with input means, output means, calculation means, storage means, etc. that are included in a normal PLC. A PLC is a control device that controls devices and equipment, etc., and performs sequence control (control in which each control stage proceeds sequentially according to a predetermined order or procedure) using a program. The control device 30 uses a program created using a ladder method (ladder program).

なお、制御装置30が使用するプログラムとして、ラダー方式以外の方式やプログラミング言語で作成されたプログラムを使用しても良く、制御装置30をPLC以外の汎用のコンピュータ等で構成しても良く、制御装置30での制御の一部又は全部をハードウェアで実現しても良い。 The programs used by the control device 30 may be programs created in a method or programming language other than the ladder method, the control device 30 may be configured with a general-purpose computer other than a PLC, and some or all of the control by the control device 30 may be realized by hardware.

制御装置30の構成例を図3に示す。図3には、主にプログラムで実現される構成要素を示している。
制御装置30は、変化量取得部31及び通気制御部32を備える。
An example of the configuration of the control device 30 is shown in Fig. 3. Fig. 3 shows components that are mainly realized by a program.
The control device 30 includes a change amount acquisition unit 31 and a ventilation control unit 32 .

変化量取得部31は、センサ装置20から出力される堆肥温度Tcを入力し、堆肥温度の変化量を演算し、温度変化量(信号)dTcとして出力する。堆肥温度の変化量として、所定の時間間隔(以下、「制御間隔」とする)での堆肥温度Tcの差を算出する。 The change amount acquisition unit 31 inputs the compost temperature Tc output from the sensor device 20, calculates the amount of change in the compost temperature, and outputs the amount of temperature change (signal) dTc. The difference in the compost temperature Tc over a predetermined time interval (hereinafter referred to as the "control interval") is calculated as the amount of change in the compost temperature.

例えば、30分間での堆肥温度Tcの差を温度変化量dTcとする。堆肥温度Tcは計測間隔で入力されるので、計測間隔と制御間隔が同じ場合は、変化量取得部31は、堆肥温度Tcを入力するたびに、その直前に入力した堆肥温度を直前堆肥温度Tcpとして保持しておき、それらの差(Tc-Tcp)を温度変化量dTcとする。計測間隔が制御間隔より短い場合、制御間隔に合致したタイミングの堆肥温度Tcを使用して、温度変化量dTcを算出する。 For example, the difference in compost temperature Tc over a 30-minute period is taken as the temperature change amount dTc. Since the compost temperature Tc is input at measurement intervals, if the measurement interval and control interval are the same, the change amount acquisition unit 31 stores the compost temperature input immediately before each input of the compost temperature Tc as the previous compost temperature Tcp, and the difference between them (Tc-Tcp) is taken as the temperature change amount dTc. If the measurement interval is shorter than the control interval, the compost temperature Tc at the timing that matches the control interval is used to calculate the temperature change amount dTc.

なお、堆肥温度の変化量として、堆肥温度の差ではなく、堆肥温度が増減した割合等を使用しても良い。また、センサ装置20が複数の温度センサを備える場合、制御装置30が各温度センサで検出される堆肥温度を入力し、それらの堆肥温度の変化量の平均値等を温度変化量dTcとしても良い。 In addition, instead of the difference in compost temperature, the rate at which the compost temperature increases or decreases may be used as the amount of change in compost temperature. In addition, if the sensor device 20 is equipped with multiple temperature sensors, the control device 30 may input the compost temperatures detected by each temperature sensor, and the average value of the amounts of change in the compost temperatures may be used as the amount of temperature change dTc.

通気制御部32は、温度変化量dTcに基づいて、通気量を決定し、通気量(信号)Amを情報として出力する。
通気量は、堆肥材料の単位体積当たりに単位時間に送出される空気の量として規格化し、例えば1立方メートル当たり1分間に送出する空気量(リットル)を通気量とする。
The ventilation control unit 32 determines the ventilation amount based on the temperature change amount dTc, and outputs the ventilation amount (signal) Am as information.
Aeration is standardized as the amount of air delivered per unit time per unit volume of compost material, for example, the amount of air (liters) delivered per minute per cubic meter.

通気制御部32は、通気量を、所定の幅で、段階的に変更する。例えば、通気量の範囲を10~160L/min/mとし、所定の幅を10L/min/mとして、16段階(10、20、・・・、160L/min/m)で通気量を変更する。以下では、通気量が最小の段階をレベル0とし、1段階上がる毎に、レベル2、レベル3、・・・とする。16段階の場合、通気量の段階はレベル0~レベル15となり、レベル0での通気量は10L/min/mで、レベル15での通気量は160L/min/mとなる。通気制御部32は、各段階での通気量を定義した情報(以下、「レベル別通気量情報」とする)を予め保持している。 The ventilation control unit 32 changes the ventilation amount stepwise in a predetermined range. For example, the ventilation amount range is 10 to 160 L/min/ m3 , the predetermined range is 10 L/min/ m3 , and the ventilation amount is changed in 16 steps (10, 20, ..., 160 L/min/ m3 ). In the following, the minimum ventilation amount is level 0, and each step up is level 2, level 3, .... In the case of 16 steps, the ventilation amount is level 0 to level 15, and the ventilation amount at level 0 is 10 L/min/ m3 , and the ventilation amount at level 15 is 160 L/min/ m3 . The ventilation control unit 32 holds information defining the ventilation amount at each level (hereinafter referred to as "level-specific ventilation amount information") in advance.

通気制御部32は、温度変化量dTcに対して閾値を設定し、閾値判定で通気量の段階を決定し、レベル別通気量情報を用いて、決定した通気量の段階に応じた通気量Amを出力する。 The ventilation control unit 32 sets a threshold value for the temperature change dTc, determines the ventilation level by threshold judgment, and outputs the ventilation level Am corresponding to the determined ventilation level using the level-specific ventilation level information.

閾値として、温度変化量dTcが正数の場合、つまり堆肥温度が上昇した場合での閾値(第1閾値)Th1と、温度変化量dTcが負数の場合、つまり堆肥温度が低下した場合での閾値(第2閾値)Th2を設定する。そして、温度変化量dTcが閾値Th1以上の場合、通気量の段階を1つ上げ、温度変化量dTcが閾値Th2以下の場合、通気量の段階を1つ下げる。閾値として、例えば、閾値Th1に1.0℃、閾値Th2に―0.1℃を設定する。
なお、閾値は、少なくとも発酵装置10内の堆肥材料の状態(種類、量、熱容量、含水率、好気性微生物、等)に基づいて、予備実験により決定することができる。予備実験は、上述した堆肥製造システムを用いてもよく、上述した堆肥製造システムに準じた試験システム(例えば、上述した堆肥製造システムより少量の堆肥材料で堆肥製造条件を模擬できるもの)を用いてもよい。
The thresholds are set as follows: a threshold (first threshold) Th1 when the temperature change dTc is a positive number, i.e., when the compost temperature rises, and a threshold (second threshold) Th2 when the temperature change dTc is a negative number, i.e., when the compost temperature drops. If the temperature change dTc is equal to or greater than the threshold Th1, the ventilation rate is increased by one level, and if the temperature change dTc is equal to or less than the threshold Th2, the ventilation rate is decreased by one level. For example, the thresholds Th1 is set to 1.0°C, and Th2 is set to -0.1°C.
The threshold value can be determined by a preliminary experiment based on at least the state (type, amount, heat capacity, moisture content, aerobic microorganisms, etc.) of the compost material in the fermentation apparatus 10. The preliminary experiment may be performed using the above-mentioned compost production system, or a test system similar to the above-mentioned compost production system (for example, one that can simulate compost production conditions with a smaller amount of compost material than the above-mentioned compost production system).

通気制御部32は、通気量の段階の初期値、即ち堆肥化開始時点での通気量の段階を、開始時点での堆肥温度Tcを基に決定する。例えば、開始時点での堆肥温度Tcが10℃未満の場合、通気量の段階をレベル1(20L/min/m)とし、堆肥温度Tcが10℃以上20℃未満の場合、通気量の段階をレベル2(30L/min/m)とし、堆肥温度Tcが20℃以上30℃未満の場合、通気量の段階をレベル3(40L/min/m)とし、堆肥温度Tcが30℃以上の場合、通気量の段階をレベル4(50L/min/m)とする。これら以外の設定で、通気量の段階の初期値を決定しても良い。 The aeration control unit 32 determines the initial value of the aeration rate stage, i.e., the aeration rate stage at the start of composting, based on the compost temperature Tc at the start. For example, if the compost temperature Tc at the start is less than 10° C., the aeration rate stage is set to level 1 (20 L/min/m 3 ), if the compost temperature Tc is 10° C. or more and less than 20° C., the aeration rate stage is set to level 2 (30 L/min/m 3 ), if the compost temperature Tc is 20° C. or more and less than 30° C., the aeration rate stage is set to level 3 (40 L/min/m 3 ), and if the compost temperature Tc is 30° C. or more, the aeration rate stage is set to level 4 (50 L/min/m 3 ). The initial value of the aeration rate stage may be determined using settings other than these.

なお、通気制御部32は、通気量に対して段階を設定するのではなく、閾値判定により通気量を変更する場合、その時点の通気量に対して所定の量(例えば10L/min/m)の通気量を増減することにより、直接的に通気量を変更するようにしても良い。この場合、レベル別通気量情報は不要となり、堆肥化開始時点では通気量の段階ではなく通気量を決定することになる。また、通気制御部32は、通気量Amを段階的ではなく、連続的に変更しても良く、連続的に変更する場合、通気量Amを直線的にも曲線的にも変更して良い。通気量の段階の初期値は、堆肥温度Tcではなく、他の情報、例えば外気温等を基に決定しても良く、所定の時間間隔で、通気量の段階をリセットしても良い。 When changing the aeration amount based on a threshold judgment, rather than setting stages for the aeration amount, the aeration control unit 32 may directly change the aeration amount by increasing or decreasing the aeration amount by a predetermined amount (e.g., 10 L/min/ m3 ) relative to the aeration amount at that time. In this case, level-specific aeration amount information is not necessary, and the aeration amount is determined at the start of composting, rather than the aeration amount stage. The aeration control unit 32 may also change the aeration amount Am continuously rather than in stages, and when changing continuously, the aeration amount Am may be changed linearly or curvilinearly. The initial value of the aeration amount stage may be determined based on other information, such as the outside air temperature, rather than the compost temperature Tc, and the aeration amount stage may be reset at a predetermined time interval.

通気装置40は、制御装置30から出力される通気量Amを入力し、発酵設備10に貯留されている堆肥材料に、通気量Amに応じた空気を送出する。 The aeration device 40 inputs the aeration volume Am output from the control device 30 and sends air according to the aeration volume Am to the compost material stored in the fermentation equipment 10.

通気装置40の構成例を図4に示す。通気装置40は、駆動機41、送風機(ブロア)42、送入管43、通気配管44及び通信ケーブル45を備え、送風機42から送出される空気を発酵設備10内の堆肥材料に供給するために、駆動機41により送風機42を制御し、送風機42からの空気を、送入管43及び通気配管44を介して、堆肥材料に送出する。 An example of the configuration of the aeration device 40 is shown in Figure 4. The aeration device 40 includes a driving machine 41, a blower 42, an inlet pipe 43, an aeration pipe 44, and a communication cable 45. In order to supply air sent out from the blower 42 to the compost material in the fermentation equipment 10, the driving machine 41 controls the blower 42, and the air from the blower 42 is sent to the compost material via the inlet pipe 43 and the aeration pipe 44.

駆動機41は、インバータを備え、入力する通気量Amに応じて、送風機42を駆動するための制御信号Scを出力する。インバータは、直流又は交流を任意の周波数及び電圧の交流に変換することができるので、送風機42から通気量Amに対応する空気を送出させるために、通気量Amに応じた電力が制御信号Scとして送風機42に出力される。 The driver 41 includes an inverter and outputs a control signal Sc for driving the blower 42 according to the input airflow Am. The inverter can convert DC or AC to AC of any frequency and voltage, so that power according to the airflow Am is output to the blower 42 as a control signal Sc to cause the blower 42 to blow out air corresponding to the airflow Am.

例えば、駆動機41が、送風機42の規格や特性等に基づいて通気量に対応する周波数を定義した情報を予め保持し、通気量Amを入力したら、その情報を用いて、適切な周波数を決定する。そして、決定された周波数に応じた制御信号Scを出力する。制御信号Scは、通信ケーブル45を介して、送風機42に入力される。駆動機41のインバータは、パルス幅を変えることにより出力を可変とするPWM(Pulse Width Modulation)方式で変調を行うが、他の方式で変調を行っても良い。 For example, the driver 41 holds in advance information that defines the frequency corresponding to the airflow volume based on the specifications and characteristics of the blower 42, and when the airflow volume Am is input, the driver 41 uses the information to determine an appropriate frequency. Then, it outputs a control signal Sc according to the determined frequency. The control signal Sc is input to the blower 42 via a communication cable 45. The inverter of the driver 41 performs modulation using a PWM (Pulse Width Modulation) method that varies the output by changing the pulse width, but other methods of modulation may also be used.

なお、周波数の決定を、駆動機41ではなく、制御装置30で行っても良い。この場合、制御装置30は、通気量Amではなく、通気量Amに対応する周波数を、通気装置40に出力することになる。また、通気量に対応して周波数を定義するのではなく、通気量の段階に対応して周波数を定義しても良い。この場合、制御装置30は、通気量Amではなく、通気量の段階を、通気装置40に出力することになる。 The frequency may be determined by the control device 30, rather than the driver 41. In this case, the control device 30 will output to the ventilation device 40 a frequency corresponding to the airflow volume Am, rather than the airflow volume Am. Also, rather than defining a frequency corresponding to the airflow volume, the frequency may be defined corresponding to the airflow volume stage. In this case, the control device 30 will output to the ventilation device 40 a stage of airflow volume, rather than the airflow volume Am.

送風機42は、外気(空気)を吸引し、羽根車の回転運動等により空気を圧縮して、送出する。送風機42は、入力される制御信号Scに応じて回転運動等の強さが変わることにより、適切な通気量(通気量Am)の空気を送出する。 The blower 42 draws in outside air, compresses it by the rotational motion of the impeller, etc., and sends it out. The blower 42 sends out an appropriate amount of air (airflow amount Am) by changing the strength of the rotational motion, etc., according to the input control signal Sc.

送入管43は、両端が開口した管で、一方の端部が送風機42の吐出口(空気を送出する口)に嵌着しており、他方の端部が通気配管44の端部に嵌着している。送入管43により、送風機42から送出される空気が、通気配管44に流入する。 The supply pipe 43 is a pipe open at both ends, with one end fitted into the outlet (the port from which air is sent out) of the blower 42 and the other end fitted into the end of the ventilation pipe 44. The supply pipe 43 allows the air sent out from the blower 42 to flow into the ventilation pipe 44.

通気配管44は、発酵設備10の貯留部11の底面に設けられた溝12に嵌装され、通気配管44から送出する空気が、通気配管44の上に貯留される堆肥材料に供給される。貯留部11に貯留される堆肥材料全体に空気が供給されるように、通気配管44の長さは、貯留部11の奥行に応じた長さになっており、例えば、貯留部11の奥行が270cmの場合、通気配管44の長さは約260cmとなっている。通気配管44の外径は、通気量が多い場合でも少ない場合でも適切に堆肥材料に空気が供給されること等を考慮して設定する。例えば、本実施形態では、通気配管44の外径は10cmとなっている。 The ventilation pipe 44 is fitted into a groove 12 provided on the bottom surface of the storage section 11 of the fermentation equipment 10, and air sent from the ventilation pipe 44 is supplied to the compost material stored above the ventilation pipe 44. The length of the ventilation pipe 44 corresponds to the depth of the storage section 11 so that air is supplied to the entire compost material stored in the storage section 11. For example, if the depth of the storage section 11 is 270 cm, the length of the ventilation pipe 44 is approximately 260 cm. The outer diameter of the ventilation pipe 44 is set taking into consideration the appropriate supply of air to the compost material whether the amount of ventilation is large or small. For example, in this embodiment, the outer diameter of the ventilation pipe 44 is 10 cm.

通気配管44は、一方の端部が開口し、他方の端部が閉口した管で、開口している端部は、送入管43の端部と嵌着している。また、通気配管44には、軸方向(長手方向)に一定の間隔で配置された通気孔46が、2列に平行して穿設されている。 The vent pipe 44 is a pipe that is open at one end and closed at the other end, and the open end is fitted into the end of the supply pipe 43. In addition, the vent pipe 44 has two parallel rows of vent holes 46 that are spaced at regular intervals in the axial direction (longitudinal direction).

図5は、通気孔46が穿設された面から見た通気配管44の閉口した端部の拡大図である。図5に示されるように、通気配管44の側面に、W1の間隔で軸方向に穿設された通気孔46の2つの列が、W2の間隔を空けて設けられている。通気孔46の直径並びに間隔の大きさW1及びW2は、通気配管44のサイズ(外径、長さ)や通気量等を考慮して、適宜設定される。本実施形態では、通気孔46の直径は5mm、間隔の大きさW1及びW2はそれぞれ10cm及び4cmとなっている。なお、図5では通気孔46は周方向でも並んだ配置で穿設されているが、周方向ではズレた配置で穿設されていても良い。また、通気配管44の列は1列でも3列以上でも良い。 Figure 5 is an enlarged view of the closed end of the ventilation pipe 44 as seen from the side where the ventilation holes 46 are drilled. As shown in Figure 5, two rows of ventilation holes 46 drilled in the axial direction at intervals of W1 are provided on the side of the ventilation pipe 44, with an interval of W2 between them. The diameter of the ventilation holes 46 and the intervals W1 and W2 are appropriately set taking into consideration the size (outer diameter, length) of the ventilation pipe 44 and the amount of air flow. In this embodiment, the diameter of the ventilation hole 46 is 5 mm, and the intervals W1 and W2 are 10 cm and 4 cm, respectively. In Figure 5, the ventilation holes 46 are drilled in a circumferentially aligned arrangement, but they may be drilled in a staggered arrangement in the circumferential direction. The ventilation pipe 44 may have one row or three or more rows.

通気配管44の上に堆肥材料が堆積されるので、通気配管44は堆積される堆肥材料の重量に耐えられる強度を有する素材で形成されている。
例えば、通気配管44として、塩ビ管(硬質ポリ塩化ビニル管)を使用する。塩ビ管は合成樹脂であるポリ塩化ビニルで生成された配管素材で、軽量性、耐衝撃性、耐薬品性、耐食性等を有しており、下水道管、電線管、土木用等、広範囲の分野で使用されている。塩ビ管は大きく分けてVP管とVU管があるが、通気配管44としては、厚肉であるVP管が好適である。なお、通気孔46が穿設可能で、堆肥材料の重量に耐えられる強度を有する素材で形成されていれば、塩ビ管以外の管、例えばポリエチレン管等を通気配管44として使用しても良い。
Since compost material is piled up on top of the vent pipe 44, the vent pipe 44 is made of a material having the strength to withstand the weight of the piled compost material.
For example, a PVC pipe (rigid polyvinyl chloride pipe) is used as the ventilation pipe 44. PVC pipes are a piping material made of polyvinyl chloride, a synthetic resin, and are lightweight, impact resistant, chemical resistant, corrosion resistant, etc., and are used in a wide range of fields, such as sewer pipes, electrical conduits, and civil engineering. PVC pipes are broadly divided into VP pipes and VU pipes, and VP pipes, which are thick, are suitable for the ventilation pipe 44. Note that pipes other than PVC pipes, such as polyethylene pipes, may be used as the ventilation pipe 44 as long as they are made of a material that can be drilled with ventilation holes 46 and has the strength to withstand the weight of the compost material.

通気配管44は、発酵設備10の貯留部11の底面に設けられた溝12に嵌装される。図6に、溝12に通気配管44を嵌装した状態の例を示す。通気配管44は溝12に嵌装されるので、溝12に対向する通気配管44の側面は見えない状態となるが、図6では溝12は鉛直方向に切断した断面として示してある。 The vent pipe 44 is fitted into a groove 12 provided on the bottom surface of the storage section 11 of the fermentation equipment 10. Figure 6 shows an example of the state in which the vent pipe 44 is fitted into the groove 12. Since the vent pipe 44 is fitted into the groove 12, the side of the vent pipe 44 facing the groove 12 is not visible, but in Figure 6 the groove 12 is shown as a cross section cut in the vertical direction.

図6に示されるように、通気配管44は、貯留部11の背面に穿設された孔に挿通された送入管43の端部と嵌着し、通気孔46が下向きになるように、溝12に嵌装されている。
通気孔46を上向きにした場合、堆肥材料から漏出する水分により通気孔46が閉塞されるおそれがあるので、それを防止するために、通気孔46を下向きにする。配管詰まりの対策としては、例えば、図6に示されるように、鋸屑60等を通気配管44の上に重置しても良い。
As shown in FIG. 6, the ventilation pipe 44 is fitted into the end of the supply pipe 43 inserted into a hole drilled in the back surface of the storage section 11, and is fitted into the groove 12 so that the ventilation hole 46 faces downward.
If the ventilation hole 46 faces upward, there is a risk that the ventilation hole 46 will be blocked by moisture leaking from the compost material, so to prevent this, the ventilation hole 46 faces downward. As a countermeasure against clogging of the piping, for example, sawdust 60 or the like may be placed on top of the ventilation piping 44, as shown in Figure 6.

通気孔46から送出する空気が堆肥材料に到達するように、通気配管44と溝12の底面との間には間隙が形成されている。例えば、5mmの間隙が形成されるように、通気配管44を溝12に嵌装する。送入管43を介して通気配管44に流入した空気は、通気孔46から送出され、通気孔46から送出された空気は、溝12の底面から側面に沿って流れ、堆肥材料に到達する。 A gap is formed between the ventilation pipe 44 and the bottom surface of the trench 12 so that the air sent out from the ventilation hole 46 can reach the compost material. For example, the ventilation pipe 44 is fitted into the trench 12 so that a gap of 5 mm is formed. Air that flows into the ventilation pipe 44 via the supply pipe 43 is sent out from the ventilation hole 46, and the air sent out from the ventilation hole 46 flows from the bottom surface of the trench 12 along the side to reach the compost material.

なお、本実施形態において、センサ装置20の温度センサを挿入する高さ、制御装置30における変化量取得部31での制御間隔並びに通気制御部32での閾値Th1及びTh2等は適宜変更可能であるが、実験等により適切な値を設定する。上記で例示した温度センサの高さの30cm、制御間隔の30分、閾値Th1の1.0℃、閾値Th2の―0.1℃は、後述の実施例で使用した堆肥製造システムを用いた予備実験により得られた値である。 In this embodiment, the height at which the temperature sensor of the sensor device 20 is inserted, the control interval in the change amount acquisition unit 31 in the control device 30, and the thresholds Th1 and Th2 in the ventilation control unit 32 can be changed as appropriate, but appropriate values are set through experiments, etc. The temperature sensor height of 30 cm, control interval of 30 minutes, threshold Th1 of 1.0°C, and threshold Th2 of -0.1°C given as examples above are values obtained through preliminary experiments using the compost production system used in the examples described below.

このような堆肥製造システム1の構成において、その動作例を図7のフローチャートを参照して説明する。なお、エラーが発生した場合の動作等の汎用的な動作の説明は省略する。 An example of the operation of the compost production system 1 configured as above will be described with reference to the flowchart in Figure 7. Note that a description of general operations such as the operation when an error occurs will be omitted.

堆肥化の動作を開始したら、センサ装置20は、発酵設備10に貯留されている堆肥材料の堆肥温度Tcを検出し、制御装置30に出力する(ステップS10)。 When the composting operation starts, the sensor device 20 detects the compost temperature Tc of the compost material stored in the fermentation equipment 10 and outputs it to the control device 30 (step S10).

制御装置30では、堆肥温度Tcが変化量取得部31及び通気制御部32に入力され、変化量取得部31は、入力された堆肥温度Tcを直前堆肥温度Tcpとして保持する(ステップS20)。
通気制御部32は、入力された堆肥温度Tcを基に、通気量の段階を決定する(ステップS30)。即ち、堆肥温度Tcが10℃未満の場合、通気量の段階をレベル1とし、堆肥温度Tcが10℃以上20℃未満の場合、通気量の段階をレベル2とし、堆肥温度Tcが20℃以上30℃未満の場合、通気量の段階をレベル3とし、堆肥温度Tcが30℃以上の場合、通気量の段階をレベル4とする。
そして、通気制御部32は、レベル別通気量情報を用いて、決定した通気量の段階に応じた通気量Amを、通気装置40に出力する(ステップS40)。
In the control device 30, the compost temperature Tc is input to the change amount acquisition section 31 and the ventilation control section 32, and the change amount acquisition section 31 holds the input compost temperature Tc as the previous compost temperature Tcp (step S20).
The aeration control unit 32 determines the aeration rate level based on the input compost temperature Tc (step S30). That is, when the compost temperature Tc is less than 10° C., the aeration rate level is set to level 1, when the compost temperature Tc is 10° C. or more and less than 20° C., the aeration rate level is set to level 2, when the compost temperature Tc is 20° C. or more and less than 30° C., the aeration rate level is set to level 3, and when the compost temperature Tc is 30° C. or more, the aeration rate level is set to level 4.
Then, the ventilation control unit 32 uses the level-based ventilation amount information to output the ventilation amount Am corresponding to the determined ventilation amount stage to the ventilation device 40 (step S40).

通気装置40では、駆動機41が通気量Amを入力し、通気量Amに対応する周波数を決定し、決定された周波数に応じた電力を制御信号Scとして送風機42に出力する(ステップS50)。 In the ventilation device 40, the driver 41 inputs the ventilation volume Am, determines a frequency corresponding to the ventilation volume Am, and outputs power according to the determined frequency as a control signal Sc to the blower 42 (step S50).

送風機42は、入力された制御信号Scに基づいた通気量の空気を送出し、送出された空気は、送入管43及び通気配管44を介して、発酵設備10の貯留部11に貯留された堆肥材料に供給される(ステップS60)。 The blower 42 blows out an amount of air based on the input control signal Sc, and the blown out air is supplied to the compost material stored in the storage section 11 of the fermentation equipment 10 via the supply pipe 43 and the ventilation pipe 44 (step S60).

センサ装置20は、計測間隔が経過したら、堆肥材料の堆肥温度Tcを検出し、制御装置30に出力する(ステップS70)。 When the measurement interval has elapsed, the sensor device 20 detects the compost temperature Tc of the compost material and outputs it to the control device 30 (step S70).

制御装置30では、堆肥温度Tcが変化量取得部31に入力される。変化量取得部31は、入力された堆肥温度Tcが制御間隔に合致したタイミングのデータの場合(ステップS80)、堆肥温度Tcと保持していた直前堆肥温度Tcpの差(Tc-Tcp)を求め、温度変化量dTcとして通気制御部32に出力し(ステップS90)、堆肥温度Tcを直前堆肥温度Tcpとして保持する(ステップS100)。堆肥温度Tcが制御間隔に合致したタイミングのデータではない場合(ステップS80)、変化量取得部31は、上記のステップS90及びS100の動作は行わず、次の堆肥温度Tcの入力の待ち状態となる。 In the control device 30, the compost temperature Tc is input to the change amount acquisition unit 31. If the input compost temperature Tc is data for a timing that matches the control interval (step S80), the change amount acquisition unit 31 calculates the difference between the compost temperature Tc and the stored previous compost temperature Tcp (Tc-Tcp), outputs this as the temperature change dTc to the ventilation control unit 32 (step S90), and stores the compost temperature Tc as the previous compost temperature Tcp (step S100). If the compost temperature Tc is not data for a timing that matches the control interval (step S80), the change amount acquisition unit 31 does not perform the operations of steps S90 and S100 above, and waits for the input of the next compost temperature Tc.

通気制御部32は、温度変化量dTcに基づいて通気量Amを求める。
通気制御部32は、温度変化量dTcが閾値Th1以上の場合(ステップS110)、通気量の段階を1つ上げ(ステップS120)、温度変化量dTcが閾値Th2以下の場合(ステップS130)、通気量の段階を1つ下げる(ステップS140)。それら以外の場合、通気量の段階はそのままとする。そして、通気制御部32は、レベル別通気量情報を用いて、決定した通気量の段階に応じた通気量Amを、通気装置40に出力する(ステップS150)。
The ventilation control unit 32 calculates the ventilation amount Am based on the amount of temperature change dTc.
If the temperature change amount dTc is equal to or greater than the threshold Th1 (step S110), the ventilation control unit 32 increases the ventilation level by one (step S120), and if the temperature change amount dTc is equal to or less than the threshold Th2 (step S130), the ventilation control unit 32 decreases the ventilation level by one (step S140). In other cases, the ventilation level remains unchanged. Then, the ventilation control unit 32 uses the level-specific ventilation information to output the ventilation level Am corresponding to the determined ventilation level to the ventilation device 40 (step S150).

なお、ステップS120には、通気量の段階が通気量最大の段階であり、それ以上段階を上げることができない場合は、通気量の段階は上げない動作が含まれており、ステップS140には、通気量がゼロとなっており、通気量の段階を下げることができない場合は、通気量の段階は下げない動作が含まれている。 Note that step S120 includes an operation of not increasing the ventilation level if the ventilation level is at the maximum ventilation level and cannot be increased any further, and step S140 includes an operation of not decreasing the ventilation level if the ventilation level is zero and cannot be decreased.

通気量Amを入力した通気装置40は、ステップS50及びS60と同じ動作により、発酵設備10の貯留部11に貯留された堆肥材料に空気を供給する(ステップS160、S170)。 The aeration device 40, which has received the aeration volume Am, supplies air to the compost material stored in the storage section 11 of the fermentation equipment 10 by the same operations as steps S50 and S60 (steps S160, S170).

上記のステップS70~S170の動作が、計測間隔で繰り返し行われる。
堆肥化は、切り返しを行っても堆肥温度が高温まで上昇しない、所定の期間(例えば3カ月)が経過した、等(ステップS180)により終了し、堆肥化の終了とともに、堆肥製造システム1の動作も終了する。
The operations of steps S70 to S170 described above are repeated at measurement intervals.
Composting ends when the compost temperature does not rise to a high temperature even after turning, when a predetermined period of time (e.g., three months) has passed (step S180), etc., and operation of the compost production system 1 also ends with the end of composting.

なお、上述の動作において、ステップS20とステップS30、ステップS90とステップS100、ステップS110~S120とステップS130~S140等の順番は、それぞれ適宜変更可能である。 In the above operations, the order of steps S20 and S30, steps S90 and S100, steps S110 to S120 and steps S130 to S140, etc. can be changed as appropriate.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記形態において明示的に開示されていない事項、例えば送風機のサイズ等は、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用することができる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention. Furthermore, matters not explicitly disclosed in the above-mentioned embodiment, such as the size of the blower, do not deviate from the scope of what a person skilled in the art would normally do, and values that a person skilled in the art would be able to easily imagine can be used.

本実施形態に対して、例えば以下のような変形が可能である。
堆肥製造システム1は、環境情報として堆肥温度を使用し、堆肥温度の変化量に基づいて変化量通気制御を実行して、堆肥化を行っているが、環境情報として堆肥材料内の酸素量を使用して、酸素量の変化量に基づいて変化量通気制御を実行して、堆肥化を行うことも可能である。
好気性微生物は、空気中の酸素を使用して堆肥材料を発酵させ、堆肥材料の発酵による発酵熱で堆肥温度が上昇するので、堆肥材料中の酸素量と堆肥温度は密接に関係している。よって、堆肥温度の代わりに酸素量を使用して、変化量通気制御を行うことができる。この場合、センサ装置は、発酵設備の貯留部に貯留された堆肥材料の酸素量(酸素濃度)を検出する。センサ装置は、酸素計(酸素濃度計)を備え、堆積された堆肥材料に酸素計を挿入して、酸素量を計測する。
For example, the following modifications are possible to this embodiment.
Compost production system 1 uses compost temperature as environmental information and performs change-rate aeration control based on the amount of change in compost temperature to perform composting, but it is also possible to use the amount of oxygen in the compost material as environmental information and perform change-rate aeration control based on the amount of change in the oxygen amount to perform composting.
Aerobic microorganisms use oxygen in the air to ferment compost materials, and the compost temperature rises due to the heat of fermentation caused by the fermentation of the compost materials, so the amount of oxygen in the compost materials and the compost temperature are closely related. Therefore, variable aeration control can be performed using the amount of oxygen instead of the compost temperature. In this case, the sensor device detects the amount of oxygen (oxygen concentration) in the compost material stored in the storage section of the fermentation equipment. The sensor device is equipped with an oxygen meter (oxygen concentration meter) and measures the amount of oxygen by inserting the oxygen meter into the piled compost material.

堆肥製造システム1は、堆肥材料に対して常時通気しており、通気量の増減により変化量通気制御を行っているが、通気量の増減ではなく、通気する時間を調節することにより変化量通気制御を行うことも可能である。即ち、堆肥材料に対して常時通気するのではなく、通気する時間と通気しない時間を設定し、両方の時間を調節することにより変化量通気制御を行う。多くの通気量が必要な場合は、通気する時間を長くし、少ない通気量で良い場合は、通気しない時間を長くする。この場合、制御装置は、通気量を通気装置に出力するのではなく、通気装置が通気をする時間を調節するための情報(例えば、通気する時間等)を出力することになる。 The compost production system 1 constantly aerates the compost material, and variable aeration control is performed by increasing or decreasing the amount of aeration, but it is also possible to perform variable aeration control by adjusting the time for aeration rather than increasing or decreasing the amount of aeration. That is, instead of constantly aerating the compost material, variable aeration control is performed by setting a time for aeration and a time for no aeration, and adjusting both times. If a large amount of aeration is required, the time for aeration is lengthened, and if a small amount of aeration is sufficient, the time for no aeration is lengthened. In this case, the control device does not output the amount of aeration to the aeration device, but rather outputs information for adjusting the time for the aeration device to aerate (e.g., the time for aeration).

堆肥製造システム1は、発酵設備10の貯留部11の底面に設けられた溝12に嵌装された通気配管44を用いて通気を行っているが、堆積された堆肥材料の上方及び/又は側方から、更には堆積された堆肥材料の内部から空気を供給するようにして通気を行っても良い。 The compost production system 1 uses ventilation pipes 44 fitted into grooves 12 provided on the bottom surface of the storage section 11 of the fermentation equipment 10 for ventilation, but ventilation may also be achieved by supplying air from above and/or the sides of the piled compost material, or even from inside the piled compost material.

また、堆肥製造システム1は、牛や豚等からの家畜排泄物を対象として堆肥化を行っているが、汚泥物、食品廃棄物等の他の有機性廃棄物を対象とした堆肥化も可能である。 In addition, while the compost production system 1 composts livestock waste from cows, pigs, etc., it is also capable of composting other organic waste such as sludge and food waste.

上述の実施形態はシステム又は装置としての形態で説明されているが、本発明は、方法又はプログラムとしての形態を取ることも可能である。また、本発明の堆肥製造プログラムは制御装置30に格納されているが、本発明の堆肥製造プログラムを外部のコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に格納し、外部のコンピュータを介して、堆肥製造システムを操作するように構成してもよい。また、発酵設備、センサ装置、通気装置の全て又は一部を既存の設備及び/又は市販の装置を使用して構成しても良い。 Although the above-mentioned embodiment has been described in the form of a system or device, the present invention can also take the form of a method or program. In addition, the compost production program of the present invention is stored in the control device 30, but the compost production program of the present invention may be stored in a storage medium readable by an external computer, and the compost production system may be configured to operate via the external computer. In addition, all or part of the fermentation equipment, sensor device, and aeration device may be configured using existing equipment and/or commercially available devices.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

図1~7に示した本発明の実施形態に係る堆肥製造システム1に準じた構成を備えた堆肥製造システムを用いて、以下の条件で堆肥化の実験(以下、「通気制御による実験」とする)を行った。
・堆肥材料として牛糞を使用する。
・堆肥材料を約150cmの高さまで堆積して、3つの温度センサを、貯留部11の底面から120cm、60cm及び30cmの高さの位置にそれぞれ挿入し(以下、位置が高い順に「センサ1」、「センサ2」及び「センサ3」とする)、センサ3をセンサ装置20の温度センサとして使用する。
・制御間隔を30分として、30分間での堆肥温度の差を温度変化量とする。
・温度変化量に対する閾値Th1及び閾値Th2を、それぞれ1.0℃及び―0.1℃とする(予備試験により決定)。
・1週間に1回の割合で切り返しを行う。
・冬季(12月末~4月中旬)に堆肥化を行う。
A composting experiment (hereinafter referred to as an "experiment with aeration control") was conducted under the following conditions using a composting system having a configuration similar to the composting system 1 according to the embodiment of the present invention shown in Figures 1 to 7.
- Use cow dung as compost material.
- Compost material is piled up to a height of approximately 150 cm, and three temperature sensors are inserted at heights of 120 cm, 60 cm, and 30 cm from the bottom of the storage section 11 (hereinafter referred to as "sensor 1,""sensor2," and "sensor 3" in order of increasing position), and sensor 3 is used as the temperature sensor for the sensor device 20.
The control interval is 30 minutes, and the difference in compost temperature over 30 minutes is the amount of temperature change.
Threshold values Th1 and Th2 for the amount of temperature change are set to 1.0° C. and −0.1° C., respectively (determined through preliminary testing).
- Turn it over once a week.
-Composting takes place in winter (late December to mid-April).

また、比較のために、堆肥材料、堆肥材料の高さ、切り返しのタイミング及び堆肥化の時期を上記の条件に合わせ、100L/min/mの通気量の空気を常時堆肥材料に供給する実験(以下、「慣行通気による実験」とする)を並行して行った。発酵設備が備える2つの貯留部の内、一方の貯留部11aで通気制御による実験を行い、他方の貯留部11bで慣行通気による実験を行った。 For comparison, an experiment was also conducted in parallel in which the compost materials, compost material height, turning timing, and composting period were adjusted to the above conditions, and an aeration rate of 100 L/min/ m3 of air was constantly supplied to the compost materials (hereinafter referred to as the "experiment with conventional aeration"). Of the two storage sections of the fermentation equipment, an experiment with aeration control was conducted in one storage section 11a, and an experiment with conventional aeration was conducted in the other storage section 11b.

堆肥化を開始してから5週間での堆肥温度の時間変化を図8に示す。図8(A)は慣行通気による実験の結果を示すグラフであり、図8(B)は通気制御による実験の結果を示すグラフである。
センサ1、センサ2及びセンサ3で計測された堆肥温度に加えて、図8(A)及び(B)には気温の時間変化を示しており、更に図8(B)には通気量も示している。図8の横軸は期間(単位:週)であり、図8(A)の縦軸は温度(単位:℃)、図8(B)の縦軸は温度及び通気量(単位:L/min/m)である。
The change in compost temperature over the course of five weeks from the start of composting is shown in Figure 8. Figure 8(A) is a graph showing the results of an experiment using conventional aeration, and Figure 8(B) is a graph showing the results of an experiment using controlled aeration.
In addition to the compost temperatures measured by sensors 1, 2 and 3, Figures 8(A) and (B) show the change in air temperature over time, and Figure 8(B) also shows the aeration rate. The horizontal axis of Figure 8 is the period (unit: weeks), the vertical axis of Figure 8(A) is the temperature (unit: °C), and the vertical axis of Figure 8(B) is the temperature and aeration rate (unit: L/min/ m3 ).

図8(A)に示されるように、慣行通気による実験では、堆肥化開始後に堆肥温度の急上昇と大幅な低下があり、その後、切り返しの実施により好気性微生物の活動が活性化して堆肥温度が上昇するときがあるが、全体的には堆肥温度は低下している。
慣行通気による実験では、常時100L/min/mの通気量の空気を堆肥材料に供給しているので、必要以上の通気量を通気する過剰通気となってしまい、センサ2及びセンサ3で計測の堆肥温度では気温よりも低くなっているときがあるように、堆肥温度が、通気を行わない場合よりも大きく低下していると推測される。
As shown in Figure 8 (A), in the experiment with conventional aeration, after the start of composting there was a sudden rise and then a large drop in the compost temperature. Thereafter, there were times when the compost temperature rose due to the activation of aerobic microorganisms caused by turning the compost, but overall the compost temperature fell.
In the experiment using conventional aeration, an aeration volume of 100 L/min/ m3 of air was constantly supplied to the compost material, resulting in over-aeration, where more aeration than was necessary was ventilated. As the compost temperature measured by sensors 2 and 3 was sometimes lower than the air temperature, it is presumed that the compost temperature was much lower than when aeration was not performed.

これに対して、通気制御による実験では、図8(B)に示されるように、堆肥化開始後に堆肥温度の急上昇はあるが、その程度は慣行通気による実験の場合より抑えられている。これは、堆肥温度の急上昇により、図8(B)に示されるように通気量も急激に増加し、堆肥材料が冷却され、堆肥温度の上昇が抑えられたものと推測される。そして、堆肥温度の急上昇から低下への転換により、通気量が減少し、過剰通気が抑えられ、それに伴い、堆肥温度が再度上昇したものと推測される。
その後、切り返しの実施により一時的に堆肥温度が急低下するが、堆肥温度は急激に回復する。これは、切り返し実施時点では通気量はゼロになっているので、好気性微生物の活動により堆肥温度が急上昇したものと推測される。そして、堆肥温度の急上昇により通気が行われるが、堆肥温度の低下により再度通気量がゼロとなり、過剰通気が抑えられ、堆肥温度の低下も抑えられている。このようにして、通気制御による実験では、高温発酵が維持される。
In contrast, in the experiment with aeration control, as shown in Figure 8 (B), the compost temperature rose sharply after composting began, but the extent of this rise was less than in the experiment with conventional aeration. This is presumably because the sudden rise in compost temperature caused a sudden increase in the aeration rate, as shown in Figure 8 (B), which cooled the compost materials and prevented the rise in compost temperature from occurring. Then, as the compost temperature changed from a sudden rise to a decline, the aeration rate decreased, preventing excessive aeration, and as a result, the compost temperature rose again.
After that, the compost temperature drops sharply temporarily when the compost is turned, but then recovers rapidly. This is thought to be because the aeration rate is zero when the compost is turned, and the activity of aerobic microorganisms causes the compost temperature to rise sharply. The sudden rise in compost temperature then causes aeration, but as the compost temperature drops, the aeration rate drops again to zero, preventing excessive aeration and a drop in the compost temperature. In this way, high-temperature fermentation is maintained in the experiment with aeration control.

図9に、堆肥化期間を伸ばした実験での堆肥温度の時間変化及び堆肥材料内の酸素濃度の時間変化を示す。
図8の場合と同様に、図9(A)は慣行通気による実験の結果を示すグラフで、図9(B)は通気制御による実験の結果を示すグラフであり、縦軸には酸素濃度(単位:%)が加えられている。
FIG. 9 shows the time course of the compost temperature and the time course of the oxygen concentration in the compost material in an experiment in which the composting period was extended.
As in the case of FIG. 8, FIG. 9(A) is a graph showing the results of an experiment with conventional ventilation, and FIG. 9(B) is a graph showing the results of an experiment with controlled ventilation, with the oxygen concentration (unit: %) added to the vertical axis.

慣行通気による実験においては、図9(A)に示されるように、堆肥化の後半の期間では、堆肥温度の変化は、気温と略同期したような変化になっている。これは、好気性微生物の活動が沈静化したためと推測され、このような状態において、堆肥化の前半と同じ通気量で通気するのは、消費電力量の増加等の不必要なコストがかかることになる。酸素濃度は、堆肥化期間を通じて大きな変化はなく、大気中と同程度の高水準で推移している。 In the experiment using conventional ventilation, as shown in Figure 9 (A), in the latter half of the composting period, the change in compost temperature was roughly synchronized with the air temperature. This is presumably because the activity of aerobic microorganisms had calmed down, and in this state, aerating the compost at the same rate as in the first half of the composting period would result in unnecessary costs such as increased power consumption. The oxygen concentration did not change significantly throughout the composting period, remaining at a high level similar to that in the atmosphere.

これに対して、通気制御による実験では、図9(B)に示されるように、10週目までは堆肥温度は全体として緩慢に低下し、それ以降は全体として緩やかに上昇している。通気量は、5週目以降、略ゼロとなっているので、この間の堆肥温度の変化は、切り返しのみを行った一般的な堆肥化の場合と同じ変化になっているものと推測される。酸素濃度は、堆肥温度が上昇するときには低下している。これは、堆肥温度上昇により好気性微生物の活動が活発化したためと推測される。 In contrast, in the experiment with aeration control, as shown in Figure 9 (B), the compost temperature generally decreased slowly up to the 10th week, and then generally increased slowly. Since the aeration rate was nearly zero from the 5th week onwards, it is presumed that the change in compost temperature during this period was the same as that observed in general composting where only turning was performed. The oxygen concentration decreased when the compost temperature increased. This is presumed to be due to the increased activity of aerobic microorganisms caused by the increase in compost temperature.

通気制御による実験及び慣行通気による実験における堆肥材料内の水分(含水率)の時間変化及び有機物分解率の時間変化を、図10及び図11にそれぞれ示す。横軸は期間(単位:週)であり、縦軸は、図10では水分(単位:%)、図11では有機物分解率(単位:%)である。 The changes in moisture (moisture content) and organic matter decomposition rate over time in the compost material in the experiment with aeration control and the experiment with conventional aeration are shown in Figures 10 and 11, respectively. The horizontal axis is the period (unit: weeks), and the vertical axis is moisture (unit: %) in Figure 10 and organic matter decomposition rate (unit: %) in Figure 11.

図10に示されるように、通気制御による実験での水分の変化(低下)は、慣行通気による実験の場合に比べて、緩やかになっており、適切な堆肥化が行われていることがわかる。
有機物分解率についても、図11に示されるように、通気制御による実験での有機物分解率が、慣行通気による実験の場合より高い状態で推移しており、適切な堆肥化が行われていることがわかる。
As shown in FIG. 10, the change (decrease) in moisture in the experiment with aeration control was slower than in the experiment with conventional aeration, indicating that composting was taking place appropriately.
As for the organic matter decomposition rate, as shown in FIG. 11, the organic matter decomposition rate in the experiment with aeration control remained higher than in the experiment with conventional aeration, indicating that appropriate composting was taking place.

なお、通気制御による実験を夏季(7月下旬~9月上旬)に行った場合でも、良好な結果が得られた。 Furthermore, good results were obtained even when ventilation control experiments were conducted in the summer (late July to early September).

1 堆肥製造システム
10 発酵設備
11、11a、11b 貯留部
12、12a、12b、12c、12d 溝
20 センサ装置
30 制御装置
31 変化量取得部
32 通気制御部
40 通気装置
41 駆動機
42 送風機
43 送入管
44 通気配管
45、51、52 通信ケーブル
46 通気孔
60 鋸屑
REFERENCE SIGNS LIST 1 compost production system 10 fermentation equipment 11, 11a, 11b storage section 12, 12a, 12b, 12c, 12d groove 20 sensor device 30 control device 31 change amount acquisition section 32 aeration control section 40 aeration device 41 driver 42 blower 43 feed pipe 44 aeration piping 45, 51, 52 communication cable 46 vent 60 sawdust

Claims (11)

堆肥の製造において、堆肥材料が所定の温度以上になるように前記堆肥材料に対する通気を少なくとも制御する堆肥製造方法であって、
前記堆肥材料の温度又は酸素濃度に関する情報である環境情報の変化量を求める変化量取得ステップと、
前記堆肥材料に対する通気を制御する通気制御ステップと、を有し、
前記通気制御ステップにおいて、初期値を設定した後では、前記環境情報の変化量のみに基づいた、前記環境情報の値に依存しない一定の制御を行うことを特徴とする堆肥製造方法。
A method for producing compost, comprising at least controlling ventilation of a compost material so that the compost material is at least at a predetermined temperature,
a change amount acquisition step of determining an amount of change in environmental information, which is information regarding a temperature or an oxygen concentration of the compost material;
and controlling aeration of the compost material;
A compost production method characterized in that, in the aeration control step, after setting an initial value, a constant control is performed based only on the amount of change in the environmental information, independent of the value of the environmental information .
前記環境情報として、前記堆肥材料の温度を使用し、
前記変化量取得ステップでは、前記温度の変化量を求める請求項1に記載の堆肥製造方法。
using the temperature of the compost material as the environmental information;
The method for producing compost according to claim 1 , wherein the change amount obtaining step obtains the amount of change in temperature.
前記通気制御ステップでは、
前記温度の変化量が第1閾値以上の場合、前記堆肥材料に対する通気量を増加し、
前記温度の変化量が第2閾値以下の場合、前記通気量を減少する請求項2に記載の堆肥製造方法。
In the ventilation control step,
increasing aeration of the compost material if the change in temperature is equal to or greater than a first threshold;
The method for producing compost according to claim 2 , further comprising reducing the amount of ventilation when the amount of change in temperature is equal to or less than a second threshold value.
前記第1閾値及び前記第2閾値を、少なくとも前記堆肥材料の状態に基づいて決定する請求項3に記載の堆肥製造方法。 The compost production method according to claim 3, wherein the first threshold value and the second threshold value are determined based on at least the state of the compost material. 前記堆肥材料の温度が60℃以上となるように通気を制御する請求項1に記載の堆肥製造方法。 The compost production method according to claim 1, in which aeration is controlled so that the temperature of the compost material is 60°C or higher. 前記堆肥材料が、牛糞及び/又は豚糞である請求項1に記載の堆肥製造方法。 The compost production method according to claim 1, wherein the compost material is cow dung and/or swine manure. 前記通気制御ステップでは、前記初期値を、前記温度を基に決定する請求項2に記載の堆肥製造方法。 The compost production method according to claim 2, wherein in the ventilation control step, the initial value is determined based on the temperature. 請求項1乃至7のいずれかに記載の堆肥製造方法に用いる制御装置であって、
前記変化量取得ステップを実行する変化量取得部と、前記通気制御ステップを実行する通気制御部と、を備えることを特徴とする制御装置。
A control device for use in the compost production method according to any one of claims 1 to 7,
A control device comprising: a change amount acquisition unit that executes the change amount acquisition step; and an airflow control unit that executes the airflow control step.
請求項8に記載の制御装置を備える堆肥製造システムであって、
前記堆肥材料を貯留して発酵を行う貯留部を備えた発酵設備と、前記環境情報を検出するセンサ装置と、前記制御装置から出力される情報に基づいて前記堆肥材料に対する通気を行う通気装置と、を更に備えることを特徴とする堆肥製造システム。
A composting system comprising the control device according to claim 8,
A compost production system further comprising a fermentation facility having a storage section for storing the compost material and fermenting it, a sensor device for detecting the environmental information, and an aeration device for aerating the compost material based on information output from the control device.
堆肥の製造において、堆肥材料が所定の温度以上になるように前記堆肥材料に対する通気を少なくとも制御する堆肥製造プログラムであって、
コンピュータに、
前記堆肥材料の温度又は酸素濃度に関する情報である環境情報の変化量を求める変化量取得ステップと、
前記堆肥材料に対する通気を制御する通気制御ステップと、を実行させ、
前記通気制御ステップにおいて、初期値を設定した後では、前記環境情報の変化量のみに基づいた、前記環境情報の値に依存しない一定の制御を行わせることを特徴とする堆肥製造プログラム。
A compost production program for at least controlling ventilation of a compost material so that the compost material reaches a predetermined temperature or higher in the production of compost,
On the computer,
a change amount acquisition step of determining an amount of change in environmental information, which is information regarding a temperature or an oxygen concentration of the compost material;
and controlling aeration of the compost material.
A compost production program characterized in that, in the aeration control step, after an initial value is set, a constant control is performed that is not dependent on the value of the environmental information, but is based only on the amount of change in the environmental information.
請求項10に記載の堆肥製造プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium having the compost production program according to claim 10 recorded thereon.
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