(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料のバイオマス資源をメタン発酵槽の内部に充填し、反応液を外部から循環させてバイオマス資源の充填層の上部から流下させる外部循環型のメタン発酵反応設備において、原料として棒状の形状のもの（棒状原料）を一定割合で含有するバイオマス資源の粗砕物を用い、この原料のバイオマス資源粗砕物を筒状の網袋内に自然落下によって充填し、得られたバイオマス資源粗砕物の充填された筒状の網袋を９０度横転させた状態でメタン発酵槽の内部に装入して、メタン発酵を行わせることを特徴とする、バイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【請求項２】
原料のバイオマス資源が、稲わら、麦わら又はその他の稲科植物の茎又は葉；野菜の茎又は葉；菜種油菜の茎又は葉；蕎麦の茎又は葉；落花生の茎又は葉；紅花の茎又は葉；ススキ、マコモ、葛若しくは雑草類から選ばれる一年生植物又は広葉樹の葉からなる群から選ばれるものの１種又は２種類以上の混合物を主原料とし、これに一定割合で棒状原料を混合したものであることを特徴とする、請求項１に記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【請求項３】
原料のバイオマス資源粗砕物中の棒状原料の含有率が、乾燥品基準で原料のバイオマス資源全体の１０〜５０質量％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【請求項４】
原料のバイオマス資源粗砕物中の棒状原料が、その直径が２ｍｍ〜３０ｍｍであり、その長さが２０ｍｍ〜３００ｍｍであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【請求項５】
バイオマス資源粗砕物中の棒状原料が、大豆の豆柄、トウモロコシの茎、葦の茎、茅の茎、ナス科植物の茎、アオイ科植物の茎、シソ科植物の茎、アカザ科植物の茎、ヒマワリの茎、ゴマの茎、モロヘイヤの茎、セイタカアワダチ草の茎、桑の小枝、果樹の小枝および広葉樹の小枝からなる群から選ばれるものの１種又は２種類以上の混合物であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【請求項６】
バイオマス資源粗砕物中に棒状原料を一定の割合で含む原料を自由落下により充填した複数の筒状の網袋を、その筒の中心軸がほぼ水平になるようにメタン発酵槽の内部に９０度横転させた状態で複数段に積み重ねて装入することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【請求項７】
棒状原料を含む原料のバイオマス資源粗砕物を充填した複数の筒状の網袋を、その筒の中心軸がほぼ水平になる状態で、それぞれの網袋の外側で５〜２０ｃｍの隙間をあけてメタン発酵槽の内部に装入することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【請求項８】
筒状の網袋が、その目開きが３〜２０ｍｍの合成繊維製の網からなるものであることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部循環型の発酵反応設備を利用した、バイオマス資源を原料として使用してメタン発酵を行わせることによるメタンガスと堆肥の製造方法に関する。さらに詳しくは、稲わらや麦わらなどの未利用の農産有機物質、草木の葉などの未利用の林産有機物質、その他種々の未利用の天然の植物資源を利用して、これらの資源を網袋に充填したものを外部循環型の発酵反応設備内に装入して効率的にメタン発酵を行わせるバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、農業においては、稲わらや麦わら、とうもろこし茎、野菜類の茎や葉などさまざまな未利用の農産有機物質が多量に発生している。同様に、林業においても樹木の枝打ちや落葉、或いは下草刈り作業等により未利用の林産有機物質が多量に発生している。これらのさまざまな未利用資源は、従来は、利用することのできない廃棄物としてそのまま放置したり、焼却や埋設するなどの方法によって処理されてきた。
【０００３】
一方、近年さまざまな環境問題がクローズアップされるに伴い、できるだけ環境に対して負荷の少ない産業活動が強く要請されるようになり、特に、地球の温暖化防止のために、炭酸ガス等の温室効果ガスの削減が強く求められるようになっている。このような状況においては、上述したような農林業等において発生する種々の廃棄物を単に焼却処理や自然分解により炭酸ガスにすることは好ましくなく、これらの廃棄物をバイオマス資源として有効に再利用し、活用することができれば、資源の有効利用とともに地球の温暖化防止の目的にも合致し、一挙両得である（非特許文献１及び非特許文献２参照）。
【０００４】
このような主として自然界のさまざまなバイオマス資源に由来する炭酸ガスの発生量は、種々の産業活動によって発生する温室効果ガスの約２．８倍に達するとの推定値がある。従って、このようなバイオマス資源である種々の未利用有機物質を自然分解や焼却処理することなく有効利用することができれば、温室効果ガスの削減にもきわめて有意義である。
【０００５】
近年、上記のような農産廃棄物などの有効利用を目的として、メタン発酵を利用したいくつかの試みが提案されている。例えば、バイオマスよりメタンガスを取り出すためのガレージ式メタン発酵設備であって、生成した堆肥の搬出のためにいくつかの壁とともに気密に閉鎖可能な扉を備え、床面が搬出口と反対側に傾斜したメタン発酵設備が提案されている（特許文献１参照）。また、この発酵設備の問題点を改良するためのものとして、床面を水平にするとともに奥に傾斜するメタン液回収溝を備えたバッチ式バイオガス発酵装置を提案している（特許文献２参照）。しかし、ここで示されている発酵装置は、いずれもその周囲の壁面をコンクリート製或いは鋼鉄製とし、搬出口からショベルローダーなどで搬出入するもので、かなり大がかりな反応設備である。
【０００６】
本発明者は、かかる現状に鑑み、より簡単でかつ低いコストでこのようなバイオマス資源のメタン発酵反応を行わせるために、鉄材や木材などで骨組みを構成し、この骨組みを柔軟なガス不透過性シート材料で覆って内部に気密性の空間を形成してメタン発酵槽とし、この中にバイオマス資源を充填して反応液を外部循環させて発酵反応を行わせるメタン発酵反応設備を提案し、すでに特許を取得している（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−５１１３１１号公報
【特許文献２】特開２００７−９０３４０号公報
【特許文献３】特許第４６１５０５２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】白石皓二、山内敏弘：「公害と対策」、Vol.26  No.12(1990)
【非特許文献２】吉田隆：「バイオマスからの気体燃料製造とそのエネルギー利用」、2007年10月、（株）エヌ・ティー・エヌ
【非特許文献３】石田良平、秋田剛「材料力学」、２０１１年１月、森北出版株式会社
【非特許文献４】長井富雄； 日本エネルギー学会 第５回 バイオマス科学会議発表論文及び発表ポスター、（2010.01.20〜21.）
【非特許文献５】長井富雄； 第２６回エネルギー・資源学会 研究発表会講演論文集、コンファレンス発表論文及び口頭発表資料、（2010.01.26.〜27.）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述したガス不透過性シート材料を用いる方法においても、このメタン発酵槽の中にバイオマス資源を充填し、反応液を外部循環によって上部から流下させて発酵反応を進行させるため、その反応の進行にしたがって時間経過とともに内部に充填されたバイオマス資源の含水率の増大と軟弱化が起こり、その嵩密度が次第に増加するとともに、充填層の空間部が変形し、空間容量が減少して、上部からの反応液の流通が悪くなるという問題があった。
【００１０】
更に、柔らかいバイオマス資源や薄い肉厚の葉を含む原料を使用した場合には、これらの原料相互の隙間が減少するため、循環水の表面張力と隙間の毛細管現象により原料相互の狭い隙間に反応液である水が浸入し、その狭い隙間に入った水が流動性をなくして滞留することに起因すると考えられ、原料が水平状態で重なり合って存在する場合に一層の反応液の偏流と閉塞による不均一化現象が発生するという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、バイオマス資源を用いた外部循環型のメタン発酵設備におけるかかる問題点を解決すべく鋭意検討し、使用する原料として稲わらや一年生植物又は広葉樹の葉のような主原料よりもその屈折強度が５〜５０倍程大きい棒状の形状のバイオマス資源を一定割合で含有するバイオマス資源を採用することによってこの問題を解決することができることを見出し本発明を完成した。
【００１２】
即ち、本発明は、外部循環型のメタン発酵反応設備において、棒状の形状のものを一定割合で含有するバイオマス資源を原料として用いることによってより効率的にメタン発酵を行わせ、バイオマス資源からメタン発酵によりメタンガスを生産するとともに、発酵堆肥を生産する方法を提供するものである。
【００１３】
本発明は、以下の内容をその要旨とする発明である。
（１）原料のバイオマス資源をメタン発酵槽の内部に充填し、反応液を外部から循環させてバイオマス資源の充填層の上部から流下させる外部循環型のメタン発酵反応設備において、原料として棒状の形状のもの（棒状原料）を一定割合で含有するバイオマス資源の粗砕物を用い、この原料のバイオマス資源粗砕物を筒状の網袋内に自然落下によって充填し、得られたバイオマス資源粗砕物の充填された筒状の網袋を９０度横転させた状態でメタン発酵槽の内部に装入して、メタン発酵を行わせることを特徴とする、バイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【００１４】
（２）原料のバイオマス資源が、稲わら、麦わら又はその他の稲科植物の茎又は葉；野菜の茎又は葉；菜種油菜の茎又は葉；蕎麦の茎又は葉；落花生の茎又は葉；紅花の茎又は葉；ススキ、マコモ、葛若しくは雑草類から選ばれる一年生植物又は広葉樹の葉からなる群から選ばれるものの１種又は２種類以上の混合物を主原料とし、これに一定割合で棒状原料を混合したものであることを特徴とする、前記（１）に記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【００１５】
（３）原料のバイオマス資源粗砕物中の棒状原料の含有率が、乾燥品基準で原料のバイオマス資源全体の１０〜５０質量％であることを特徴とする、前記（１）又は（２）に記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【００１６】
（４）原料のバイオマス資源粗砕物中の棒状原料が、その直径が２ｍｍ〜３０ｍｍであり、その長さが２０ｍｍ〜３００ｍｍであることを特徴とする、前記（１）ないし（３）のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【００１７】
（５）バイオマス資源粗砕物中の棒状原料が、大豆の豆柄、トウモロコシの茎、葦の茎、茅の茎、ナス科植物の茎、アオイ科植物の茎、シソ科植物の茎、アカザ科植物の茎、ヒマワリの茎、ゴマの茎、モロヘイヤの茎、セイタカアワダチ草の茎、桑の小枝、果樹の小枝および広葉樹の小枝からなる群から選ばれるものの１種又は２種類以上の混合物であることを特徴とする、前記（１）ないし（４）のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【００１８】
（６）バイオマス資源粗砕物中に棒状原料を一定の割合で含む原料を自由落下により充填した複数の筒状の網袋を、その筒の中心軸がほぼ水平になるようにメタン発酵槽の内部に９０度横転させた状態で複数段に積み重ねて装入することを特徴とする、前記（１）ないし（５）のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【００１９】
（７）棒状原料を含む原料のバイオマス資源粗砕物を充填した複数の筒状の網袋を、その筒の中心軸がほぼ水平になる状態で、それぞれの網袋の外側で５〜２０ｃｍの隙間をあけてメタン発酵槽の内部に装入することを特徴とする、前記（１）ないし（６）のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【００２０】
（８）筒状の網袋が、その目開きが３〜２０ｍｍの合成繊維製の網からなるものであることを特徴とする、前記（１）ないし（７）のいずれかに記載のバイオマス資源を利用したメタンガスと堆肥の製造方法。
【００２１】
（９）外部循環型のメタン発酵反応設備におけるメタン発酵槽の内部に装入する網袋であって、棒状の形状のもの（棒状原料）を一定割合で含有するバイオマス資源の粗砕物を筒状の網袋内に自然落下によって充填して得られた筒状の網袋を、このままの状態で鉄製又は木製の材料によって組み立てられた架台の上に、その筒の中心軸がほぼ垂直又は水平になる状態で積み上げ、その架台の全体を防水シートで覆うことを特徴とする、メタン発酵用原料のバイオマス資源粗砕物の自然乾燥による乾燥・貯蔵方法。
【発明の効果】
【００２２】
原料のバイオマス資源粗砕物をメタン発酵槽内に充填し、反応液を外部循環させて充填層の上部から流下させてメタン発酵を行う従来の方法では、メタン発酵反応の進行とともに充填された原料のバイオマス資源の含水率が増大し、軟弱化すことによって、充填層の空隙が変形して空間容量が減少するために嵩密度が増加する。そのため反応液の充填層内部への流通・混合状態が悪化し、メタン発酵反応の速度が制約・限定されるという問題があった。しかし、本発明の方法によれば、充填されている原料のバイオマス資源が棒状原料を含んでおり、この棒状原料が水平面から立ち上がった状態で充填されて充填層を形成している。そしてこの立ち上がった状態の棒状原料によって、充填層の空隙が保持され、嵩密度の増大が抑制されるので、反応液の流下速度と混合状態を良好な状態で長く保つことができる。その結果、長期間にわたって原料充填層の圧縮・閉塞による発酵速度低下への影響を防止し、良好な発酵状態を維持することができる。そのため上述したような問題点が改善され、メタン発酵反応の進行とともにその反応液の偏流・閉塞・不均一分散による反応速度の低下という悪影響を防ぎ、最後まで良好なメタン発酵反応を維持できるという効果がある。更に、発酵終了後の堆肥の含水率を下げることができるので、堆肥をハンドリングする上からも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】原料のバイオマス資源粗砕物の自然落下による網袋への充填状態を示す説明図である。
【図２】棒状原料を含むバイオマス資源粗砕物の充填された網袋を９０℃転倒させた状態を示す説明図である。
【図３】網袋の内部で棒状原料の先端が着地して水平面上に倒れて積層したときの棒状原料の平面の分布状態を示す説明図である。
【図４】バイオマス資源粗砕物の充填された網袋の中心軸に直角な断面（Ａ−Ａ’断面）で棒状原料が落下・転倒して平面的に落ち着いた場合の平均傾斜角度を示す説明図である。
【図５】バイオマス資源粗砕物の充填された網袋を貯蔵し、自然乾燥する方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の方法について図面を用いて更に詳しく説明する。
本発明の方法は、原料のバイオマス資源を充填しメタン発酵槽に、反応液を外部から循環させてバイオマス資源の充填層の上部から流下させる外部循環型のメタン発酵設備において、原料であるバイオマス資源の粗砕物として棒状の形状のものを一定割合で含有するものを用いることと、このようなバイオマス資源の粗砕物を筒状の網袋内に自然落下によって充填すること、更に、このバイオマス資源の粗砕物を充填した筒状の網袋をその筒の中心軸を９０度横転させた状態でメタン発酵槽の内部に装入することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の方法に原料として使用するバイオマス資源は、一年生植物由来の固形植物体および多年生の広葉樹の一年以内に成長した小枝と葉などが挙げられる。
このうちで一年生植物由来の固形植物体および多年生の広葉樹の葉が本発明のメタン発酵の主原料（以下、これらを総称して単に「主原料」ということもある。）として使用できる。一年生植物由来の固形植物体としては、例えば、稲わら、麦わら等の稲科植物の茎と葉、野菜の茎と葉、菜種油菜の茎と葉、蕎麦の茎と葉、落花生の茎と葉、紅花の茎と葉、ススキ、マコモ、葛、雑草類などの柔らかな円柱状の茎と扁平な葉形を持ったものが挙げられる。
【００２６】
また、多年生植物由来のものであっても、広葉樹の葉も利用することができ、例えば、くぬぎ、かし、なら、かえで、欅、銀杏、ぶな、椿、サザンカ、桜、柳、桐、栃の木、こぶし、ハナミズキなどの広葉樹の葉であり、桑の葉、果樹の葉などの樹木の伐採や剪定などにより発生するものなども利用できる。
【００２７】
これらの主原料として使用するバイオマス資源は、細胞組織が粗であり、茎を持つものは中空で節を持ち、葉は扁平で広い面積を持っているものが多く、生の状態では水分含量が大きく柔軟である。表面は膜状に細胞で覆われており、表面積が大きいので、比較的乾燥されやすい。乾燥されるとやや硬度が増して硬くなり、集積すると嵩張り、小さな嵩比重となるが、水分を吸収すると柔軟性を増してくる性状を持っている。
【００２８】
これらの原料のバイオマス資源は、発酵槽に充填しやすいように３〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍの大きさに砕いたもの（粗砕物）を用いる。稲わら、麦わらなどの農産バイオマス資源は収穫時にコンバインなどで約１０ｃｍに切断されるのでそのまま使用することができる。なお、針葉樹の枝や葉には樹脂や油分が多く含まれており、分解され難いので利用するのは現状では好ましくない。
【００２９】
本発明で使用する主なバイオマス資源は、収穫期に大量発生するので、その回収には大規模に能率的に行う必要があるが、その為の各種の農業機械が開発され、利用できるようになっている。例えば、収穫コンバイン、フレールハーベスタ、自走カッティングロールベーラ、雑草／下草刈用フレールモーア等とその関連機器であり、株式会社ＩＨＩスター社の製品などが利用できる。
【００３０】
更に、本発明の方法に原料として使用するバイオマス資源の粗砕物においては、前記主原料と共に、原料全体の中に棒状の形状のバイオマス資源を一定の割合で含むことが必要である。ここでいう「棒状の形状のバイオマス資源」とは、細長い形状であるとともに、その本体が一定の固さと強度を有していて棒状の形状を維持しており、容易には変形しがたい性質を有するバイオマス資源であればよい。
【００３１】
具体的には、本発明にて使用する棒状の形状のバイオマス資源は、主原料であるバイオマス資源に比べてより硬く、より強度があり、より変形しがたく、その分解により長時間を要するものである。更に具体的には、棒状の形状のバイオマス資源のこれらの性質を示す値が、主原料（例えば、小麦の麦わらの根元切り口部の茎）のこれらの性質を示す値に対して５〜５０倍程度大きいものである。
【００３２】
ここで上記の「棒状の形状のバイオマス資源」又は「棒状の形状のもの」とは、その直径が２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で、かつ、その長さが２０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲、好ましくはその直径が２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で、かつ、その長さが３０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲にある細長い形状をしたバイオマス資源である。かかるバイオマス資源としては、例えば、大豆の豆柄、葦の茎、トウモロコシの茎、茅の茎、ナス科植物の茎、アオイ科植物の茎、シソ科植物の茎、アカザ科植物の茎、ヒマワリの茎、ゴマの茎、モロヘイヤの茎、セイタカアワダチ草の茎などを挙げることができる。更に、多年生植物由来のものであっても、上述したような広葉樹の１年以内に成長した小枝、或いは桑や果樹などの１年以内に成長した小枝なども棒状の形状のバイオマス資源として使用できる。これらのバイオマス資源であって樹木の枝の場合は、サイズが大きいものは圧縮破砕機、切断機やクラッシャー等の粗砕機を用いて、上記の大きさになるように切断した粗砕物として用いる。なお、以下の説明においては、上記の「棒状の形状のバイオマス資源」又は「棒状の形状のもの」を単に「棒状原料」または「棒状バイオマス原料」という。
【００３３】
これらの棒状バイオマス原料は、細胞組織が密で、茎は肉厚で硬くて曲げなどの変形に対する抵抗力が大きく、主原料のそれよりも５〜５０倍程度大きいものが多い。一年以内に生長した広葉樹の棒状の小枝では表面から内部まで細胞組織で満たされているので、重く、強度があり、変形し難く、粗砕品の嵩比重は主原料のそれの３〜５倍程度大きい。表面に柔軟な樹皮層を持ち、そこがその枝の成長・肥大の発生元となっている。棒状バイオマス原料は主原料と比べると、表面積は小さく、乾燥されるのに長時間を要し、乾燥された後も硬さや強度等の物理的性状の変化は少ないという特徴がある。
【００３４】
本発明に使用する棒状バイオマス原料のような一定の強度をもった棒状の材料の物理的性質を表わす方法について、石田と秋田は、材料力学の片持ち梁と固定モーメントの考えより、梁の一端に固定支点がある片持ち梁によって説明している（非特許文献３参照）。ここで片持ち梁の長さをＬ、固定された端部（固定端）をＡ、自由な端部（自由端）をＢとする。これによれば、静力学的なつり合い条件を考えて、自由端Ｂに重さＷの集中荷重が作用する片持ち梁については、その固定端Ａでは支点反力が外力Ｗと偶力の関係にありＷと同じ大きさの支点反力が発生しており、同時にモーメントＷ×Ｌを生じている。このモーメントとつり合うための偶力として固定モーメントが生じることで系全体のモーメントのつり合いを保っている。その結果、固定端Ａには支点反力（重さＷと同じ数値であるが重力と逆方向）と固定モーメント（モーメントＷ×Ｌとは同じ数値であるが向きが逆方向）が働いている。このため固定端Ａでは支点反力と固定モーメントが加わっていて、取分けモーメントは片持ち梁のＡ〜Ｂの間ではＡで最大値となっている。従って、片持ち梁即ち棒状の材料は、物理的に固定端Ａが最も屈折しやすい位置となっている。このことから片持ち梁即ち棒状の材料が屈折に至る最少荷重Ｗを測定することにより、片持ち梁即ち棒状の材料の持つ最大耐久強度としての屈折強度を簡便に測定することができる。
【００３５】
本発明の方法においては、棒状原料を上記の片持ち梁に相当すると考えて、実際に使用する棒状原料いくつかのサンプルを用いて棒状原料の屈折強度を求めて、実際のメタン発酵槽に使用する適切な屈折強度のものを決定すればよい。実際的には、代表的な主原料のひとつである小麦の根元上部を乾燥した麦わらの茎の屈折強度を基準として、この値の５〜５０倍のものを使用すればよい。
【００３６】
また、棒状原料に関してこれまで述べてきた材質的特性や物理的関係を考慮して、主原料と副原料である棒状原料の配合比率について考察する。まず、本発明で用いる棒状原料は種々の植物体であるので、どの対象物の場合についても以下の関係が概略成立するかもしくは正の相関関係が成立と考える。即ち、同種の植物に属する個々の棒状原料については、屈折に至る強度（屈折強度） ∝ 引張り強度 ∝ 圧縮強度 ∝ セルロースとしての重合度（重合密度） ∝ 生物分解の難度という比例関係が大凡成立していると考える。
【００３７】
棒状原料の主原料に対する混合量を求める簡便な方法としては、円柱状の測定対象物を水平に固定し、その固定端Ａから長さＬの先にある自由端Ｂに重さＷの加重をかけて固定端Ａで棒状原料が屈折するにいたる重さを計測する。使用する各種の棒状原料について、長さＬを一定（例えば、長さを１００ｍｍ）にして屈折にいたる重さを計測することにより、それぞれの物理的強度の相対値を求める。その結果の棒状原料の屈折に至る強度（屈折強度）とその数量を掛け算した数値が基準値を超えるように棒状原料の必要な数量（原料充填層で閉塞が発生しない棒状原料の数量）を決めて、混合量の目安とする。
【００３８】
本発明の方法においては、原料として使用するバイオマス資源の粗砕物は、その原料中に上記の棒状原料を１０質量％〜５０質量％、容量基準で３〜２５容量％の範囲で含むことが必要であり、２０質量％〜４０質量％、容量基準で８〜１８容量％の範囲で含むことが、原料の供給バランス上からもより好ましい。後述するように、原料のバイオマス資源粗砕物の中に棒状原料を１０質量％、容量基準で３容量％以上含むことによって、メタン発酵槽に充填された際に適度な空間部を形成し、反応が進行してもこの棒状原料が支えになって適度な空間部を長期間にわたって維持することができるが、棒状原料が１０質量％、容量基準で３容量％よりも少ない場合には、メタン発酵槽内の充填層が適度な空間部を維持することが困難になることがある。その結果、混合される原料の組み合わせにもよるが、循環する反応液の分散・混合が低下して閉塞現象が出現しやすくなり、良好なメタン発酵反応の速度を維持することが困難になる。
【００３９】
このような棒状原料を一定割合で含有するバイオマス資源粗砕物を、筒状の網袋内に自然落下によって充填する。具体的には、図１に示すように、網の目開きが３ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にある一定の強度を有する合成繊維の網状のシートで作られた、一端が封止しされ他端が開口部となっている筒状の網袋を用いる。この筒状の網袋の開口部を上向きにしてほぼ垂直に設置し、この開口部から前記の棒状原料を一定割合で含有するバイオマス資源粗砕物を自然落下によって投入する。このバイオマス資源粗砕物には様々な形状や性質のバイオマス資源からなっているが、１０質量％〜５０質量％、容量基準で３〜２５容量％の範囲で棒状原料を含んでいることが必要であり、２０質量％〜４０質量％、容量基準で８〜１８容量％の範囲で棒状原料を含んでいることが好ましい。筒状の網袋に原料のバイオマス資源粗砕物が投入されるとき、この棒状原料は自然落下して他のバイオマス資源粗砕物を巻き込みながらほぼ水平状態に倒れて積み重なり、筒状の網袋の中でバイオマス資源粗砕物の充填層を形成する。
【００４０】
このような棒状原料を一定割合で含んだ原料を筒状の網袋に投入すると、棒状原料は自然落下により平面状に３６０度のあらゆる方向に倒れて入り乱れながら積層される。このとき、袋中央部が山状になり易いので、袋を振動させて平らになるようにすると共に、原料の充填密度が大きくなるようにすることが望ましい。又、原料の落下投入部の断面を広くして均一化することも有効である。主原料と棒状原料とが網袋に高密度充填されると、袋の内部は堅く締まり、一つの塊のようになってくる。この充填物は、図２及び図３に示すように、棒状原料があらゆる方向に入り乱れて、主原料と交差し、絡み合いながらほぼ平面的に積層されている。この積層されたものは、上下の間では原料の交差や絡み合いが殆ど生じないので、上下からの力によって容易に剥離することができる。しかしながら、横からの力（網袋の筒の中心軸に直角なあらゆる方向の力）に対しては、原料の相互の交差と絡み合いによる摩擦や引っ掛かりの力が働き、圧縮や引っ張りの力に対しては強い抗力が働き、変形させるには格段の力を要し、変形は困難となっている。網袋の中の充填物の塊はこのような状態となっている。
【００４１】
ここで用いる筒状の網袋は、使用するメタン発酵槽の大きさにもよるが、その大きさがその直径が６０ｃｍ〜１５０ｃｍ、長さが１００ｃｍ〜２５０ｃｍのものである。また、網袋の材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルフィラメント糸の塩化ビニール樹脂加工品、ナイロンなどの十分に強度があり、耐食性、耐候性のある合成繊維製のものが好ましい。また、この筒状の網袋は、円筒形だけでなく、角柱状のものでもよい。
【００４２】
このような筒状の網袋としては、網袋の上部と下部に補強対策を施したそれぞれ２ケ所の吊り上げ用の把手を付けた各種サイズのもの（製造元：田中産業（株））があるので、それを利用することもできる。或いは、縦長のフレコンバッグ型の網袋や市販の簡便な網袋も利用することができる。
【００４３】
次に、このバイオマス資源の粗砕物が充填された筒状の網袋を、その筒の中心軸がほぼ水平になるように９０度横転させた状態とし、この横転させた状態でメタン発酵槽の中に装入する。まず、メタン発酵槽内にバイオマス資源の粗砕物が充填された筒状の網袋を上述した横転状態で一面に敷きつめ、その上に筒状の網袋の向きが下の段に対して互いに直角方向になるように２段目の筒状の網袋を同様に横転状態で積み重ねる。このようにして、必用な充填高さになるまで、それぞれの向きが互いに直角になるように多数の網袋を複数段積み重ねて敷き詰める。この多数の網袋を敷き詰める際に、それぞれの網袋の間隔をその外側で５ｃｍ〜２０ｃｍ程度隙間を空けて敷き詰めると、反応液の流通と発生するメタンガスの流通が良好になり好ましい。
【００４４】
この網袋を９０°横転して、それを段積みした原料充填層は、その上部の原料層の重力からくる下方向の圧縮力による変形に対して、格段の抑止力が働き、変形し難い状態になっている。このため、全体の経時的圧縮変形の速度は著しく小さくできる。その結果、原料の閉塞による問題が解決されることになる。ここで棒状原料は分解速度が遅く、より長期間にわたって強度を保つことができ、主原料が分解するまではほぼその強度を保ち形状を維持するので、外部循環方式でメタン発酵を続けることが可能となる。勿論、原料の種類により棒状原料との最適混合比率は異なるので、前もって予備テストを行い、最適な混合比率を調べておくことが望ましい。
【００４５】
以上の様にして多数の筒状の網袋を充填したメタン発酵槽においては、以下に説明するメカニズムによって、その中に含まれる棒状原料が全体の平均として水平面から４５°の角度で立ち上った状態で充填されていることとなる。従って、例えば長さが１０ｃｍの棒状原料であれば平均して１０ｃｍ÷√２＝７ｃｍだけ水平面から立ち上がった状態で充填されていることとなっている。
【００４６】
このように水平面から平均４５°の角度で棒状原料が入り乱れた状態で存在しているので、充填層の中を反応水は流下し易くなり、毛細管現象による水の滞留現象が殆ど無くなり、原料中の含水量の減少により、重力による圧力も小さくなり、好ましい分散・混合が維持される。
【００４７】
この原料充填槽の充填構造について、以下に更に詳しく説明する。
マクロ的・確率的に考えると、図１に示すように、棒状原料を含む原料２が筒状の網袋１の上部の開口部から自然落下によって投入されると、棒状原料がその先端の着地点（落下点）において水平面に静止して落ち着く場合は、確率としては３６０°全ての方向に均等に倒れて積層される。このようにして原料のバイオマス資源が充填された筒状の網袋１を図２に示すように筒の中心軸４がほぼ水平になるように直角に９０°横転させると、網袋の中に含まれる棒状原料２は水平面に対してほぼ垂直な面内で層状となって積層した充填層３を形成している。この充填層３の垂直な面内では棒状原料２はランダムな傾きで分布している。
【００４８】
この垂直な断面を棒状原料の着地点を中心に水平線とそれに直角な線で区切られる４つの象限に分けてみる。図４は図２のＡ−Ａ'断面であり、この垂直な面内の棒状原料２の平均傾斜角度を示す説明図である。図４からわかるように、その面内にある棒状原料の傾斜角度θは全ての象限で水平に対して確率的に０°〜９０°で均一に分布している。従って、この断面の第１象限〜第４象限のどの象限においても、棒状原料は水平面に対して平均すると４５°の角度となっていると言える。棒状原料は網袋の内部のどの位置でも均一分散するとみなせるので、水平面に対して平均４５°の傾斜した状態で存在していることとなる。このことは棒状原料２が平均すると水平面から上向き又は下向きに４５°傾いた状態で存在しているとみなすことができる。即ち、９０°横転させた筒状の網袋１の中では棒状原料２が水平面から上か下に平均４５°立ち上った状態で充填されていると言うことができる。
【００４９】
また、図３に示すように、棒状原料は着地点に落下して水平面上に倒れるときに、近接する原料は相互に交わり、お互いに絡み合ったり、相互に支えあってその上に存在する原料の重さを受け止めながら、相互に接点を持ちながら混合状態で平面状の層を形成している。このようにして、主原料の扁平状の葉などの軟弱原料と棒状原料とは交わり、お互いが弱い力で結ばれて単独では動き難い状態で袋の中で存在していることとなる。
【００５０】
このように、網袋に自然落下により充填した後、その網袋を９０°横転して発酵設備に装入することにより、この全体の充填層を構成する原料に含まれる棒状原料は充填層の垂直面内で水平面に対して平均４５°（不規則なあらゆる方向に入り乱れた状態の平均傾斜角度）に傾斜している。即ち、水平面に対して平均４５°の角度で立ち上った状態で存在している。このようなバイオマス資源の充填層３の構造となるため、この立ち上った状態の棒状原料２が充填層３全体を支える働きをして、充填層３内部の空間部をも維持する働きをしている。そしてこの棒状原料の傾斜角度θが大きくなることにより、循環水の毛細管現象による閉塞と偏流を殆ど防止すると共に、その上部にある充填層全体の重力による圧縮力に抗して棒状原料の持つ物理的強度（圧縮強度、屈折強度、曲げ強度等）による変形防止抗力が作用することにより、長期間にわたり圧縮変形を阻止又は減少させることになり、安定的な固液接触反応を維持することを可能にする。更に、このような充填層の構造であるため、ここで発生するメタンガスの分離を容易にすることとなる。その結果、従来問題となっていた固定層型固液接触方式によるメタン発酵設備における循環液流の均等な流通の悪化と発生ガスの閉塞による分離不良という問題を一挙に解決することができたものである。
【００５１】
図３の状態における充填層の各部においても、棒状原料は落下点であらゆる方向に原料が倒れて絡み合い、お互いに作用し合い、一つの均質な混合体となり、袋の中が塊の状態となっている。図２の状態では、垂直面でほぼ層状（板状）であるので筒の、中心軸方向（図の左右方向）からの力による層の剥離は容易であるが、中心軸に直角方向からの力に対しては変形を阻止する抗力が働くので変形し難い。それは層を形成する棒状原料の交錯により変形・移動に対する抗力が働くためで、全体が棒状原料で絡み合った混合体が塊になっているためである。このように、硬くて物理的強度のある棒状原料が軟弱な主原料と絡み合い一体となって変形に対する抗力が働いている。従って長期間にわたるメタン発酵反応を経ても軟弱な原料充填物の圧縮変形を阻止する力が働き、バイオマス資源の充填層３の空隙を大凡維持し、充填層３の圧密化による悪影響を防ぐ作用をする。その結果、バイオマス資源の充填層の中での反応水の分散・流下が良い状態を保ち、良い固液混合状態を維持すると共に、発生するメタンガスの分離を容易にして、従来法（自然落下式の原料バラ積み方法の固定層型固液接触方法）で問題となっていた循環水の偏流と発生ガスの閉塞による系内の不均一化と反応速度低下という問題を一挙に解決することができたものである。
【００５２】
このように従来法では、原料が自然落下による単純なバラ積み充填方式であったので、水平面に対して約０°の傾斜角度であったものが、この本発明の方法によれば平均４５°（０°〜９０°傾斜の混合物の平均）へと変化することになり、これは物理的に非常に大きな変化をもたらしている。更に、棒状原料の相互に交わる角度は０°〜１８０°（１８０°〜３６０°の角度は０°〜１８０°と同じ方向）とみなすことができる。このように、棒状原料は複雑に交わり、絡み合って、弱い力で結ばれた塊のような物理作用をしている。そのため、網袋に充填されたバイオマス原料は変形し難い状態になっている。上述のように網袋に棒状原料を含むバイオマス原料を自然落下により充填した後、９０°横転させた状態にすると、中心軸に直角な方向（上下、左右等）からの圧力に対しては強ばり・変形し難くなる。このことは稲わらとモロヘイヤの乾燥茎との混合原料を網袋に自然落下により充填した予備実験によっても確認している。当然のことながら、混合原料の充填密度を大きくする程、袋の変形に対する抗力は増大して変形し難くなってくる。
【００５３】
このように、本発明で対象とするバイオマス原料の充填層は、短い繊維から作られた厚手の不織布やフェルト又は積層の脱脂綿を網袋に水平状に均一に充填したものを９０°横転して並べた充填層と液の流下と混合の状態は類似しているところがある。実プラントで使われる主原料と棒状原料とは交わり、絡み合って積層構造を形成している。このものは嵩密度が乾燥品で約０．０５ｋｇ／リットル程度で、非乾燥品では０．２ｋｇ／リットル程度であり、充填層内部の原料の５〜２０倍近い空間を包含している。そのため、棒状原料の表面に沿って反応水は流下して、棒状原料が交差する度に流れの方向を変えて反応水の混合現象が進んでいく。メタン発酵はこのような液の流れを利用して行われ、発生するＣＨ４やＣＯ２のガスはその空間を利用して発散され分離されていくものと判断される。
【００５４】
主原料と棒状原料を工業的にほぼ均一に混合するためには、二つのベルトコンベヤーに所定の混合比率になるように、又その生産能力に合わせた流量を供給して、受入れホッパーの上部で合流落下させれば良い。そのホッパーの下部から得られる混合物は必要な所定の混合比率になっている。もし、３種類以上の棒状の原料を混合するためには、同様にその数のベルトコンベヤーを使用すれば良い。数種類の棒状原料を混合するためには、一般的な粉体混合機や撹拌羽根付きの混合機は好ましくない。
【００５５】
メタン発酵槽は、その底部に循環水を集めて排出するための排水装置を有する。バイオマス原料の粗砕物である原料充填物が、メタン発酵槽の中に充填され、その中を流下してきた循環水は、その底部で排水装置によって集められて、再び循環ポンプから反応液の循環ラインを経由してメタン発酵槽内のバイオマス原料の粗砕物の充填層の上部に運ばれ、スプレーノズルから噴霧して散布される。
【００５６】
メタン発酵槽は、上部に反応液の噴霧設備を、下部に反応液を集める排水装置を有するもので、気密性の構造のものであればよく、その材質は鋼鉄製などの金属製のもの、合成樹脂製のもの、コンクリート製のもののいずれでもよい。メタン発酵設備のコストを抑えるためには、本発明者が開発し、すでに特許を取得している特許文献３に記載しているような、金属の骨格構造を柔軟なガス不透過性シートで覆った構造のメタン発酵槽を用いることが好ましい。
【００５７】
また、メタン発酵槽の排水装置の直ぐ上部で原料充填物層の下部には、原料充填物による目詰まりを防止するための３〜７ｃｍ程度の大きさにした木材チップを目詰まり防止用の粗充填物として敷き詰めて液の流通性を良好に保つことが好ましい。更に、この粗充填物の上下にそれぞれ強度や耐久性がある合成繊維性の網を敷き詰めて、堆肥の取り出しや粗充填物の入れ替え作業が容易になるようにしておくことも好ましい。
【００５８】
原料のバイオマス資源と接触させてメタン発酵反応を行う反応液は、別途バイオマス資源を用いてメタン発酵を行い、ここから得られたメタン発酵菌を含む発酵液を使用する。或いは、一旦本発明のプロセスを運転してバイオマス資源のメタン発酵反応を行えば、ここで得られた発酵液や発酵堆肥を再度原料のバイオマス資源に添加して使用すればよい。
【００５９】
本発明の方法に使用するメタン発酵菌は、種々の通性嫌気性細菌や絶対嫌気性細菌が増殖して作用する。このようなメタン発酵菌としては、例えば、通性嫌気性細菌として、クロストリジウム属（Clostridium）、バチルス属（Bacillus）、スタフィロコッカス属（Staphylococcus）などの炭化水素分解菌、プレクリジウム スプマルム（Plecridium spumarum）、カズセウス セロセヒドロゲニカス（Caduceus cellosaehydrogenicus）のような繊維分解菌、クロストリジウム属（Clostridium）、プロテウス属（Proteus）、バクテリウム属（Bacterium）、バチルス属（Bacillus）などのタンパク質分解菌、クロストリジウム クルベリ（Clostridium kluyveri）などの脂肪分解菌が挙げられる。また、絶対嫌気性細菌としては、メタノコッカス属（Methanococcus）、メタノバクテリウム属（Methanobacterium）、メタノサルシナ属（Methanosarcina）などが挙げられる。
【００６０】
本発明のメタン発酵設備では、反応液の循環と散布を繰り返して続けることによって、メタン発酵設備の内部でバイオマス原料の発酵反応が徐々に進行する。反応の初期には、メタン発酵槽の内部に酸素が存在するため好気性発酵と通性嫌気性発酵が起こり、分解反応と炭酸ガスが発生する。そのまま循環水の循環と発酵反応を継続することによって、メタン発酵槽の内部の酸素が消費し尽くされて、自然に絶対嫌気性発酵に切り替わる。この嫌気発酵によって、メタンガスと炭酸ガスが発生し、メタン発酵槽の上部にたまる。発酵反応が進むに従い、まだ酸素が存在する状態では好気性発酵が進み温度が上昇するが、酸素が消費され嫌気性発酵へ進むにつれて発熱はほとんどなくなり、外気温度に支配される程のわずかな発熱となる（非特許文献４及び５参照）。
【００６１】
嫌気性メタン発酵は、２２℃以上の温度でメタンガスを発生させ、３５〜４０℃と５０〜５５℃の領域に発酵速度の極大値が存在する。従って、この温度範囲になるように外部循環ラインに熱交換器を設置して温度制御すれば、メタンガスの発生速度をコントロールすることが可能である。また、この発酵反応の進行している間、メタン発酵槽は気密状態に保たれ、わずかに加圧された状態になるように調節しつつ、発生したメタンガス、炭酸ガス、アンモニア等をメタン発酵槽の上部空間のガス出口から抜き出して捕集する。
【００６２】
発酵反応が終了したところで反応液の循環を停止し、メタン発酵を終了させる。内部に残留するメタンガス等を除いたのち、メタン発酵槽の上部を開いてバイオマス資源を充填した筒状の網袋をレッカー車などで吊り上げて取り出す。この筒状の網袋の中の反応残渣はバイオマス資源のメタン発酵が進行して得られたものであって、そのまま発酵堆肥として有機肥料として使用することができる。堆肥の中に棒状原料の未消化物が多くなり過ぎた場合は、必要に応じて粗砕機に通して粗い固形物を更に小さく砕いてから利用することが好ましい。
【００６３】
本発明の方法で原料として使用するバイオマス資源である稲わら、麦わら、トウモロコシの茎などの農産廃棄物は、その収穫時という短い期間に大量に発生する。そのためこのようなバイオマス資源を簡便に貯蔵し、かつ乾燥させることができれば好都合である。
【００６４】
本発明の方法で使用するバイオマス資源粗砕物を充填した筒状の網袋を用いて、このような目的のためにバイオマス資源を簡便に貯蔵し、かつ乾燥させることができる。その概要を図５に示す。
【００６５】
まず、鉄製の材料によって格子状に組み立てられた、多数のバイオマス資源の粗砕物を充填した筒状の網袋をのせる架台５を用意する。架台５は多数の筒状の網袋６をのせるために、例えば３~６階の多層構造とし、一つの階の高さは筒状の網袋６の一段当たりの高さより少し低くして網袋の落下を防止する。架台５の材料は、より簡便には鉄製のパイプとこれらを接続するために使用する配管部品を使用することができる。また、架台の下部にはその足元を補強するために地中梁を設けておくとよい。
【００６６】
具体的には、例えば、仮設工業会認定の架設機材を利用して貯蔵・乾燥設備の周囲を鉄パイプで囲み、バイオマス資源粗砕物を入れる架台５を組立てると便利である。バイオマス資源の粗砕物を充填した筒状の網袋をのせる架台は、例えば５〜１０ｍ程の高さの貯蔵・乾燥設備の場合、周囲を仮設足場工事等で使用される仮設機材を利用すると組立てが容易となる。架台５の材料は、鉄製のパイプとこれらを接続するために使用するクランプ、ジョイント等の配管部品を使用することができる。また、架台の下部にはその足元を補強するために地中梁としてのパイプを設置しておくことが大切である。又、地上８０ｃｍ程の高さに網袋に入れた上部のバイオマス資源全体の重量を支える鉄パイプ製格子とその上に金網を設置・固定しておく。
【００６７】
図５に示すように、作成したバイオマス資源粗砕物を充填した筒状の網袋６をレッカー車７などを用いて吊り上げ、この架台の棚の上に多数の筒状の網袋をその筒の中心軸がほぼ垂直になる状態で均等になるように、また架台の枠からはみ出ないように積み上げて順次載せる。１段目が満杯になったら、その上に２段目を直接載せて、更にその上に同様にして多数の筒状の網袋を縦の状態で順次載せる。これを繰り返して、架台の最上部までバイオマス資源の粗砕物を充填した筒状の網袋を積み上げる。但し、原料粗砕物の物性、切断寸法、網袋の形状・サイズによっては、その筒の中心軸がほぼ水平になるように横積みにしても良いが、その場合は規則正しく、隙間なく、荷崩れしないように積上げる。網袋に充填された原料は嵩比重が小さく空間容積が大きいので空気の流れがあれば乾燥が進んでいく。
【００６８】
次に、この架台全体を覆うことのできる大きさの防水性のシート８を用意し、このシートを筒状の網袋を積み上げた架台全体を覆うように取り付ける。その際に、防水シートの両辺にシートを巻き上げたり固定するためのロープ９を前もって取り付けておき、このシートをかぶせて雨水が浸入しないように順次固定する。このシート巻き上げ用ロープ９を操作することによって架台全体を覆っている防水性シート８の片面ずつをそれぞれ開いたり閉じたりすることができるようにする。また、必要に応じて、架台と防水性シート全体を固定するために、防水性シートの上から固定用ロープをかけ、このロープの両端部を取り外しできる状態で架台下部に固定する。
【００６９】
この単品又は予備混合されたバイオマス資源粗砕物を入れた筒状の網袋を積載する乾燥・貯蔵設備の架台の周囲を、例えば、農業用ビニールハウスで使用する２２φの軽量パイプや番線針金で５０ｃｍ程の間隔で囲う構造にして、作業で架台の中に入る作業人や網袋の落下防止安全対策とするとよい。
【００７０】
このようにしてバイオマス資源の粗砕物を充填した筒状の網袋６をそのまま架台５の上に積み上げて貯蔵しておき、適宜防水性シート８の両端部をシート巻き上げ用ロープ９を操作して巻き上げて架台５の両側面を解放状態とすることによって、積み上げた筒状の網袋６への風通しがよくなり、筒状の網袋６に入れた貯蔵状態のままでバイオマス資源の粗砕物を自然乾燥させることができる。
また、これらのバイオマス資源の粗砕物をメタン発酵設備に使用する場合は、この筒状の網袋６をレッカー車７などでそのまま吊り上げてメタン発酵槽の中に横転するように装入すればよい。又、この乾燥・貯蔵設備は刈り取った稲わらなどのバイオマス資源をロール状や角型に梱包して回収するロールベーラ、ヘーベーラなどにより回収されたバイオマス資源をメタン発酵用に貯蔵・乾燥して使用するためにも利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、これまで未利用であったバイオマス資源である農産廃棄物、林産廃棄物等のメタン発酵によるメタンガスの生産と有機肥料としての堆肥を生産する製造技術である。そして、本発明の方法によれば、バイオマス資源を充填したメタン発酵槽の中での固液接触が良好でメタン発酵が効率よく進行して、メタンガスと堆肥を製造することができる。さらに、原料のバイオマス資源粗砕物が筒状の網袋に入れられているので、原料の装入や取り出し、更にはその貯蔵や乾燥を効率よく行うことができる。
【００７２】
このような本発明の方法によって、従来未利用で放置され、或いは廃棄や焼却されていたさまざまなバイオマス資源を有効に利用することができるとともに、生産されるメタンガスが燃料として、発酵堆肥が肥料として有効に利用することができる。このため、従来は放置や廃棄、焼却することにより発生していた多くの炭酸ガスの発生量を低減することができ、地球温暖化の防止にも役立つ、有用な技術である。
【符号の説明】
【００７３】
１．筒状の網袋
２．棒状原料
３．積層・充填された棒状原料を含むバイオマス資源の充填層
４．筒状の網袋の中心軸
５．架台
６．バイオマス資源粗砕物を充填した筒状の網袋
７．レッカー車
８．防水性シート
９．シート巻き上げ用ロープ
１０.  棒状原料の自然落下による着地点（原点）
【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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