(57)【要約】【課題】作業効率が良く、バイオマスの発酵も効果的に行うことが可能なバイオマス発酵装置を提供する。【解決手段】バイオマス発酵材料２のチップを収容する柔軟な収容袋１２と、収容袋１２を貫通した通気パイプ１４とを有した発酵体ユニット２０を備える。通気パイプ１４を上下に接続して、発酵体ユニット２０を複数集合させバイオマス発酵装置１０を形成する。最上段の発酵体ユニット２０の通気パイプ１４の上端開口部１４ｂが、温室ハウス内に開口している。通気パイプ１４の側面には多数の透孔１４ｃを有し、内外を通気可能にしている。収容袋１２は、吊りベルト１８を備える。収容袋１２内のバイオマス発酵材料２のチップを発酵させて、温室ハウス内を温めるとともに、二酸化炭素濃度を上げて、植物の成長を促進させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマス発酵材料のチップを発酵させて、温室ハウス内を温めるとともに、二酸化炭素濃度を上げて、植物の成長を促進させるバイオマス発酵装置であって、
前記バイオマス発酵材料を収容する柔軟な収容袋と、前記収容袋を貫通した通気パイプとを有する発酵体ユニットを備え、
前記通気パイプを上下に接続して、前記発酵体ユニットを複数集合させて成ることを特徴とするバイオマス発酵装置。
【請求項２】
前記通気パイプは、上方の前記発酵体ユニットの前記通気パイプの下端開口部と、下方の前記発酵体ユニットの前記通気パイプの上端開口部とが嵌合可能に形成されている請求項１記載のバイオマス発酵装置。
【請求項３】
前記通気パイプの側面には多数の透孔が形成され、内外を通気可能に設けられている請求項１又は２記載のバイオマス発酵装置。
【請求項４】
前記収容袋は、吊りベルトを備えたフレキシブルコンテナバッグから成る請求項１記載のバイオマス発酵装置。
【請求項５】
複数の前記発酵体ユニットは、積み重ねられた状態で外側の周面が保温材で囲まれ、下端の前記発酵体ユニットの前記通気パイプは吸気部に繋がり、内部が連通している請求項１又は２記載のバイオマス発酵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間伐材等の有機物廃材等を発酵させ、発酵熱や二酸化炭素を排出させるバイオマス発酵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温室による植物の栽培に、二酸化炭素を過剰に供給して発育を促進させる方法が種々提案されている。例えば特許文献１に示すように、温室内の温室空間の空気中の二酸化炭素濃度よりも高濃度の二酸化炭素を含む排ガスで、且つ高温の排ガスをガスホルダーに充填貯留し、ガスホルダーに排ガスを貯留している間にガスホルダー表面からの放熱により、熱エネルギーを温室空間内へ供給し、さらにガスホルダー内の排ガスを温室空間内へ排出して、植物近傍の空気中の二酸化炭素濃度を上昇させる温室栽培方法が提案されている。
【０００３】
その他、特許文献２には、温室内の二酸化炭素濃度を調整する際に、４００ｐｐｍを超える範囲で、時間軸に対して２以上の二酸化炭素濃度域を形成し、各濃度域に特有の機能を発現し、植物成長促進機能を発現する濃度域以外に、害鳥の忌避機能を発現する濃度域又は害虫の忌避機能を発現する濃度域を含む温室栽培方法が開示されている。
【０００４】
さらに、二酸化炭素の供給と熱エネルギーの供給に、有機材料であるバイオマスの発酵を利用したハウス栽培施設も提案されている。例えば、特許文献３に開示されている様に、圃場と、その圃場を覆うハウス部と、有機物を堆積させて収容する有機物収容部とを備え、有機物収容部には上端側が圃場内に開放され、下端側が有機物収容部内に埋設される少なくとも１以上の通気パイプが設置され、有機物収容部から発生する発酵熱および二酸化炭素を、通気パイプを介してハウス部内に放出させるハウス栽培施設がある。この通気パイプは、少なくとも有機物収容部内に埋設されるパイプ埋設部の管壁に複数の通気孔を有し、パイプ埋設部が水平面に対し所定の傾斜角をもって有機物収容部内に埋設されているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−９４１５５号公報
【特許文献２】特開２０１３−９４１５６号公報
【特許文献３】特開２０１４−７９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された温室栽培方法のバイオマス発酵装置の場合、温室内に二酸化炭素を含む排ガスを充填するガスホルダーを設けるものであり、大量の排ガスを処理して貯留する施設等が必要となり、大きなプラントを要するものである。さらに、特許文献２に開示された温室栽培方法のバイオマス発酵装置も、二酸化炭素の供給を正確に制御する必要のあるもので、大がかりなシステムを用いるもので、コストもかかるものである。
【０００７】
一方、特許文献３に開示されたハウス栽培施設のバイオマス発酵装置は、間伐材等を貯留して発酵させるもので、簡単な設備で運用可能であるが、間伐材等を発酵槽に収容する作業や、間伐材の取り出し、その他メンテナンスが面倒であり、作業コストと時間がかかるものである。
【０００８】
本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、作業効率が良く、バイオマスの発酵も効果的に行うことが可能なバイオマス発酵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、バイオマス発酵材料のチップを発酵させて、温室ハウス内を温めるとともに、二酸化炭素濃度を上げて、植物の成長を促進させるバイオマス発酵装置であって、前記バイオマス発酵材料を収容する柔軟な収容袋と、前記収容袋を貫通した通気パイプとを有する発酵体ユニットを備え、前記通気パイプを上下に接続して、前記発酵体ユニットを複数集合させて成るバイオマス発酵装置である。
【００１０】
前記通気パイプは、上方の前記発酵体ユニットの前記通気パイプの下端開口部と、下方の前記発酵体ユニットの前記通気パイプの上端開口部とが嵌合可能に形成され、上下に通気可能に設けられる。さらに、前記通気パイプの側面には多数の透孔が形成され、内外を通気可能に設けられている。前記収容袋は、吊りベルトを備えたフレキシブルコンテナバッグにより形成すると良い。
【００１１】
また、複数の前記発酵体ユニットは、積み重ねられた状態で外側の周面が保温材で囲まれていることが好ましい。下端の前記発酵体ユニットの前記通気パイプは、吸気部に繋がり内部が連通しているものである。
【００１２】
また本発明は、バイオマス発酵材料のチップを発酵させて、温室ハウス内を温めるとともに、二酸化炭素濃度を上げて、植物の成長を促進させるバイオマス発酵装置を備えたハウス栽培施設であって、前記バイオマス発酵材料を収容する柔軟な収容袋と、前記収容袋を貫通した通気パイプとを有した発酵体ユニットを備え、前記通気パイプを上下に接続して、前記発酵体ユニットを複数集合させて成り、前記温室ハウス内に前記発酵体ユニットを複数積み重ねて集合させて設置され、前記温室ハウス内に、最上段の前記発酵体ユニットの前記通気パイプの上端開口部が開口しているハウス栽培施設に適用しても良い。
【００１３】
さらに、複数の前記発酵体ユニットは、積み重ねられた状態で外側の周面が保温材で囲まれて前記温室ハウス内に設置され、下端の前記発酵体ユニットの前記通気パイプには、前記温室ハウス内に位置した吸気部が接続されて、前記通気パイプ内に連通しているものでも良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のバイオマス発酵装置は、発酵させるバイオマスを取り扱いの容易な発酵体ユニット単位に収容袋に収容した状態で発酵させるので、設置作業が容易であり作業効率が高く、発酵途中での組み替えも容易に可能であるので、良好な発酵を持続させることができる。さらに、発酵効率が良いことから、発酵させるバイオマスの種類を選ばず、多種類のバイオマス材料を用いて発酵させることができる。
【００１５】
本発明のバイオマス発酵装置をハウス栽培施設に利用することにより、ユニット単位に収容した状態で、ハウス内で発酵させることができ、ハウス内の設置作業や組み替えが容易に可能であり、ハウス内で均一で良好な発酵を持続させることができる。さらに、上記の通り発酵させるバイオマスの種類を選ばず、種々のバイオマス材料を用いて発酵させ、ハウス内に温度と二酸化炭素を効率的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のバイオマス発酵装置の一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明のバイオマス発酵装置の一実施形態の発酵体ユニットを示す分解正面図である。
【図３】本発明のバイオマス発酵装置の一実施形態を発酵体ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のバイオマス発酵装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態のバイオマス発酵装置１０は、通気性のある布や網で形成されチップ状のバイオマス発酵材料２を収容する収容袋１２と、収容袋１２を上下に貫通した筒状の通気パイプ１４とを備える。通気パイプ１４は収容袋１２の中央部を貫通し、下端開口部１４ａと上端開口部１４ｂが、収容袋１２の下面１２ａの開口１２ｃと、上面１２ｂの開口１２ｄを貫通している。収容袋１２の下面１２ａの開口１２ｃと、上面１２ｂの開口１２ｄを貫通した通気パイプ１４は、紐やワイヤ等の固定部材１６により、下端開口部１４ａと上端開口部１４ｂが縛られて閉じられている。
【００１８】
バイオマス発酵材料２としては、間伐材等の生木をチップ化した生木チップ、その他の生木の根、枝、古い木材をチップ化したものである。その他、竹をチップ化したもの、草、落ち葉等の有機物も利用することができる。さらに、藁、籾殻、野菜屑、花卉屑等の農作物の残渣等の有機物でも良いが、水分を過剰に含むものや乾燥したものの場合、水分量を発酵に適した状態に調節する必要がある。
【００１９】
収容袋１２は、ポリエチレンやポリプロピレン等の丈夫な化学繊維で織られたシートを立体の袋状に縫製したフレキシブルコンテナバッグが好適に用いられる。フレキシブルコンテナバッグの収容袋１２は、穀物や飼料、土砂などの粉状物質の梱包・輸送に用いられる丈夫なもので、収容物を入れた状態で立方体形状や円筒状になる。周囲には、バッグ全体を支える丈夫な２本の吊りベルト１８が取り付けられており、２本の吊りベルト１８の上端部１８ａは、ループ状に形成され、フォークリフトやクレーン等で容易に持ち上げ可能に形成されている。
【００２０】
通気パイプ１４は、下端開口部１４ａの外径が、下端から一定長さで大きく形成され、他の通気パイプ１４の上端開口部１４ｂが内部に嵌合可能な内径に形成されている。通気パイプ１４の側面には、多数の透孔１４ｃが形成され、内外を通気可能に設けられている。この実施形態では、通気パイプ１４は、パイプ径１０〜３０ｃｍ、全長１．２〜１．５ｍの金属製又は樹脂製の管が好適に用いられる。通気パイプ１４の側面の通気用の透孔１４ｃは、数ｃｍ程度のもので、多数形成されていることが好ましい。このように、通気パイプ１４の管壁に多数の透孔１４ｃを設けることにより、通気パイプ１４の管内の通気を良くし、発酵熱や二酸化炭素を効率よく外部に放出する
【００２１】
次に、収容袋１２と通気パイプ１４の組み付け方法について説明する。先ず、収容袋１２に通気パイプ１４を貫通させ、下面１２ａの開口１２ｃから通気パイプ１４の下端開口部１４ａを露出させて、下面１２ａの開口部１２ｃの周囲を固定部材１６により縛り、開口部１２ｃを塞ぐ。この状態で、収容袋１２内に間伐材やその他木質材のチップ状の材料からなるバイオマス発酵材料２を収容し、収容袋１２が一杯になったところで、上面１２ｂの開口部１２ｄを固定部材１６により、通気パイプ１４の上端開口部１４ｂに縛り付けて開口を閉じる。この状態で、発酵体ユニット２０が形成される。
【００２２】
次に、発酵体ユニット２０の設置について説明する。発酵体ユニット２０は、１ｍ３のフレキシブルコンテナバッグを用いた場合、縦横高さが約１ｍであり、これを図示しない温室ハウス内の所望の位置に積み重ねて設置する。設置作業は、フォークリフトのフォークに２本の吊りベルト１８のループ状の上端部１８ａを掛けて吊り下げ、所定位置に移動して積み重ねる。積み上げる場所には、予め上面に通気孔２４ａのある設置用パレット２４を敷いておく。設置用パレット２４に積み重ねる高さは任意であるが、図１に示すように、作業性から３段程度が好ましい。設置する発酵体ユニット２０の数も、温室ハウスの広さによるが、例えば縦横高さ方向に３個ずつ２７個の発酵体ユニット２０を設置すると良い。
【００２３】
発酵体ユニット２０の積み重ねは、図１に示すように、上層の発酵体ユニット２０の通気パイプ１４の下端開口部１４ａを、下層の発酵体ユニット２０の上端開口部１４ｂに嵌合させて重ねる。積み上げた発酵体ユニット２０は、その外側の周面を断熱材である保温材２６で囲んで、より良好な発酵を促す。設置用パレット２４の側方には、設置用パレット２４を介して通気パイプ１４に空気を送る吸気部２８が設けられ、発酵熱による対流により、効果的に新鮮な空気が発酵体ユニット２０内に供給される。また、吸気部２８にブロワ等の送気装置が設けられていても良く、これにより効率よく大量の空気を供給することができる。
【００２４】
次に、ハウス栽培施設について説明する。ハウス栽培施設は、図示しない温室ハウス内にバイオマス発酵装置１０を設置したもので、バイオマス発酵材料２のチップを発酵させて、温室ハウス内を温めるとともに、二酸化炭素濃度を上げて、植物の成長を促進させるものである。ハウス栽培施設は、温室ハウス内にバイオマス発酵材料２を収容した収容袋１２と、収容袋１２を貫通した通気パイプ１４とを有した発酵体ユニット２０が、上述のように所定段数に積み重ねられて設置される。発酵体ユニット２０は、温室ハウス内に積み重ねられた状態で、外側の周面が保温材２６で囲まれている。そして、温室ハウス内に、最上段の発酵体ユニット２０の通気パイプ１４の上端開口部１４ｂが開口している。
【００２５】
この実施形態のバイオマス発酵装置１０は、通気性のある収容袋１２内のバイオマス発酵材料２に対して、吸気部２８から設置用パレット２４、収容袋１２、通気パイプ１４を経て、空気が供給され、収容袋１２内のバイオマス発酵材料２の発酵が促進される。発酵により排出される二酸化炭素や排熱は、通気パイプ１４を通して効果的に上方に送られ、最上部の発酵体ユニット２０の通気パイプ１４から温室ハウス内に排出される。さらに、収容袋１２は通気性があるので、収容袋１２を通過して、二酸化炭素や温められた空気が温室ハウス内に供給される。
【００２６】
尚、バイオマス発酵装置１０が設置された温室ハウスは、温度が過剰に高くならないように注意する必要がある。例えば、温室内の果樹や果物などの花粉は、３５℃で高温障害が発生したり、二酸化炭素濃度が３０００ｐｐｍ程度になると花にかびが生じ易くなったり、結実しなかったりする障害が発生する。このような障害を防止するために、通気量を調節したり、発酵体ユニット２２の積み重ね状態を変更したりして、温度や二酸化炭素濃度が過剰にならないようにする。
【００２７】
温度の検知は、本実施形態においては、例えば温室ハウス内に、室温を検知する温度センサを設けておくと良い。これにより、温室ハウス内の室温が所定温度以上（例えば、４０℃以上）のときには、散水等により、水を介して温室ハウス内の空気との間で熱交換し、ハウス部内の室温を下げることができる。
【００２８】
また、温室ハウス内の室温が所定温度未満（例えば、４０℃未満）のときには、より発酵が促進されるように、吸気部２８からの吸気量が増えるように設定したり、積み重ね段数を減らして、横に並べるようにして、酸素供給量が増えるようにしても良く、適宜の発酵促進状態に設定すること良い。
【００２９】
以上説明したように、バイオマス発酵装置１０は、バイオマス発酵材料２を運搬が容易な分量に分けて収容袋１２に収納して発酵体ユニット２０を形成し、複数の発酵体ユニット２０を設置用パレット２４上に積み重ねるとともに、縦横に設置してバイオマス発酵装置１０を構成しているので、バイオマス発酵装置１０の設置が容易であり、発酵状態を最適にする配置が容易で、設置位置の変更も容易である。また、発酵状態を長期間に亘り良好に保ち、装置のメンテナンスも容易なものである。
【００３０】
なお、本発明のバイオマス発酵装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、収容袋１２は、立方体上のもの以外に円筒状のものでも良い。これにより、縦横に配置した際にできる隙間を通気空間とすることができ、通気パイプ１４による通気を補助することができる。また、通気パイプ１４の形状も、発酵体ユニット２０を垂直方向に積み重ね可能であれば良く、上記形状に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３１】
２  バイオマス発酵材料
１０  バイオマス発酵装置
１２  収容袋
１２ａ  下面
１２ｂ  上面
１２ｃ，１２ｄ  開口
１４  通気パイプ
１４ａ  下端開口部
１４ｂ  上端開口部
１４ｃ  透孔
１６  固定部材
１８  吊りベルト
２０  発酵体ユニット
２４  設置用パレット
２６  保温材
２８  吸気部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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