(57)【要約】【課題】発酵した資材から生じる発酵熱を効率的に回収する。【解決手段】有機物を含む資材を発酵させた際に発生する発酵熱を回収するシステムにおいて、内部に収納された資材を発酵させることにより発酵熱を発生させる発酵部２と、撹拌羽根３ａを回転させることにより、発酵部２に収納された資材を撹拌する撹拌部３と、発酵部２の外面に設けられ、発酵部２において資材から発生した発酵熱を回収するための流体が内部に存在する熱回収部４と、を有する発酵熱回収システム１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む資材を発酵させた際に発生する発酵熱を回収するシステムにおいて、
内部に収納された前記資材を発酵させることにより発酵熱を発生させる発酵部と、
撹拌羽根を回転させることにより、前記発酵部に収納された前記資材を撹拌する撹拌部と、
前記発酵部の外面に設けられ、前記発酵部において前記資材から発生した発酵熱を回収するための流体が内部に存在する熱回収部と、
を有する、発酵熱回収システム。
【請求項２】
前記発酵部の底部には、前記発酵部から前記資材を自重により排出自在な構成を有する仕切り部が設けられている、請求項１に記載の発酵熱回収システム。
【請求項３】
前記撹拌羽根の先端には、前記撹拌羽根が回転する際に前記発酵部の側部の内面に付着した前記資材を刮ぎとる刮ぎ部が設けられている、請求項１または２に記載の発酵熱回収システム。
【請求項４】
前記発酵部の内部へと、前記資材の発酵を促進する発酵促進物質を供給する発酵促進物質供給部を更に有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の発酵熱回収システム。
【請求項５】
前記発酵部の内部の発酵促進物質濃度を測定するための濃度測定部と、
前記濃度測定部により測定された発酵促進物質濃度に応じて、前記発酵促進物質供給部における前記発酵促進物質の供給量を調節する供給量調節部と、
を更に有する、請求項４に記載の発酵熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発酵熱回収システムに関し、詳しくは、有機物を含む資材を発酵させた際に発生する発酵熱を回収する発酵熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、木材屑、米糠、鶏糞などの有機物を含有する廃棄物（以降、単に「資材」とも言う。）を発酵させ、発酵させた資材を堆肥として利用することが知られている。そして、資材を発酵させることにより生じた発酵熱を利用することも知られている。
【０００３】
発酵熱を利用する技術としては、例えば、堆積させた資材の内部に循環パイプを埋設し、資材が発酵することにより生じる発酵熱を、循環パイプ内の空気が回収し、循環パイプと連結したラジエーターとファンにより回収した熱を放熱して利用する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、資材を収納した発酵槽の底部から高圧の空気を吹き込むことで資材を撹拌させるとともに酸素を供給し、資材の発酵を促進させながら、発酵槽を取り囲むように設けたジャケットによって発酵熱を回収する方法も知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０３８２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５５９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、多量の資材の中に循環パイプを埋設させるという構成を採用している。そうなると、循環パイプと接触できない資材が大多数を占めてしまう。そのため、発酵熱の回収効率という点で改善の余地がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、空気により資材を撹拌するには、送入空気量が過多となってしまう。そうなると、ジャケットにより回収されるはずの発酵熱が、吹き込まれる空気により奪われてしまうという点で改善の余地がある。また、発酵熱の熱量は、堆積した資材の中心部ほど大きくなる。そのため、発酵槽の外面に設けられたジャケットのうち、発酵槽の底部の中心部分以外での熱回収は効率的でなくなるという点でも改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、発酵した資材から生じる発酵熱を効率的に回収する発酵熱回収システムを提案することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決すべく、本発明者は鋭意検討を行った。その結果、本発明者は、本来ならば静置して堆積させておく資材を、あえて撹拌羽根により、発酵槽内の資材全体を撹拌するという手法を想到した。つまり、特許文献２のような空気の吹き込みによる撹拌のような、発酵槽の底部から吹き上げる程度の撹拌ではなく、発酵槽の側部の内面に対して資材が十分接触可能な程度の撹拌を行うという手法を想到した。
【００１０】
なお、資材を発酵させる技術として、発酵槽の内部と外部にわたる掻き上げ型のコンベアを用意し、コンベアを移動させることにより、発酵槽内の資材に対して撹拌を行う技術（例えば特開平１１−１３８１４１号公報参照）が知られているものの、当該技術は発酵熱の回収ないし利用についてのものではない。撹拌羽根を用いて資材を撹拌することにより発酵熱の回収が極めて効率的に行えるようになったことは、本発明者により初めて得られた知見である。
【００１１】
以上の知見に基づいて成された本発明の態様は、以下の通りである。
本発明の第１の態様は、
有機物を含む資材を発酵させた際に発生する発酵熱を回収するシステムにおいて、
内部に収納された前記資材を発酵させることにより発酵熱を発生させる発酵部と、
撹拌羽根を回転させることにより、前記発酵部に収納された前記資材を撹拌する撹拌部と、
前記発酵部の外面に設けられ、前記発酵部において前記資材から発生した発酵熱を回収するための流体が内部に存在する熱回収部と、
を有する、発酵熱回収システムである。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の発明において、
前記発酵部の底部には、前記発酵部から前記資材を自重により排出自在な構成を有する仕切り部が設けられている。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載の発明において、
前記撹拌羽根の先端には、前記撹拌羽根が回転する際に前記発酵部の側部の内面に付着した前記資材を刮ぎとる刮ぎ部が設けられている。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１ないし第３のいずれかの態様に記載の発明において、
前記発酵部の内部へと、前記資材の発酵を促進する発酵促進物質を供給する発酵促進物質供給部を更に有する。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載の発明において、
前記発酵部の内部の発酵促進物質濃度を測定するための濃度測定部と、
前記濃度測定部により測定された発酵促進物質濃度に応じて、前記発酵促進物質供給部における前記発酵促進物質の供給量を調節する供給量調節部と、
を更に有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発酵した資材から生じる発酵熱を効率的に回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における発酵熱回収システムの概略を示したものである。（ａ）は発酵熱回収システムの側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’線において平面視した際の発酵部の断面図である。
【図２】本実施形態における発酵熱回収システムの操作手順を示したフローチャートである。
【図３】本実施例における、外気温、資材の温度、熱回収部の中の流体の温度、および、流体の温度が時間によりどのように変化するかについての結果を示した図である。
【図４】参考例１において、外気温、撹拌工程を行った場合の資材の温度、および、撹拌工程を行わなかった場合の資材の温度が時間によりどのように変化するかについての結果を示した図である。
【図５】参考例２において、資材の中心部分の温度、資材の中心部分から１０ｃｍ外側に離れた部分の温度、および、資材の中心部分から２０ｃｍ外側に離れた部分の温度が時間によりどのように変化するかについての結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、次の順序で説明を行う。
１．発酵熱回収システム
１−Ａ）発酵熱回収システムの概要
１−Ｂ）発酵部
１−Ｂ−ａ）仕切り部
１−Ｃ）撹拌部
１−Ｃ−ａ）撹拌羽根
１−Ｃ−ｂ）刮ぎ部
１−Ｄ）熱回収部
１−Ｅ）発酵促進物質供給部
１−Ｆ）濃度測定部
１−Ｇ）供給量調節部
２．発酵熱回収システムの操作手順
２−Ａ）資材投入工程
２−Ｂ）撹拌工程
２−Ｃ）吹き込み工程
２−Ｄ）熱回収工程
２−Ｅ）送液工程
２−Ｆ）液補充工程
２−Ｇ）資材排出工程
３．実施の形態による効果
４．変形例等
【００１９】
なお、本実施形態における「資材」とは、木材屑、米糠、鶏糞などの有機物を含有する発酵可能なものであり、発酵熱を生じさせ得るものであり、有機物を含んだものであればよい。好ましくは、好気発酵自在なものを指す。また、高い発酵温度を実現するためには、Ｃ／Ｎ比が２０〜４０、水分が５０〜７０％の資材を用いるのが望ましい。
【００２０】
また、以下に記載が無い内容については、発酵熱回収システムおよび発酵熱回収システムに関する技術における公知の構成（例えば特許文献２に記載の構成）を適宜採用しても構わない。
【００２１】
＜１．発酵熱回収システム＞
１−Ａ）発酵熱回収システムの概要
本実施形態における発酵熱回収システムは、有機物を含む資材を発酵させた際に発生する発酵熱を回収するシステムである。
まず、本実施形態における発酵熱回収システム１の基本的構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態における発酵熱回収システム１の概略を示したものである。図１（ａ）は発酵熱回収システム１の側面図であり、図１（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ’線において平面視した際の発酵部２の断面図である。
【００２２】
本実施形態における発酵熱回収システム１は、以下の構成を有する。
・資材を収納して発酵させる発酵部２
・資材を撹拌羽根３ａにより撹拌する撹拌部３
・資材の発酵により生じた発酵熱を回収する熱回収部４
・発酵部２の内部に発酵促進物質を供給する発酵促進物質供給部５
・発酵部２の内部の発酵促進物質濃度を測定する濃度測定部６
・発酵促進物質供給部５により供給される発酵促進物質の量を調節する供給量調節部７
以下、各構成について説明する。
【００２３】
１−Ｂ）発酵部２
本実施形態における発酵部２は、内部に収納された資材を発酵させることにより発酵熱を発生させる構成を有するものである。例えば、発酵槽のような公知の構成を用いても構わない。発酵部２を構成する部材の素材としては、後述する熱回収部４（ジャケット）内の流体に熱が伝わりやすい素材（例えば鉄等）とするのが好ましい。
【００２４】
本実施形態における発酵部２は円筒形状を有している。そして、発酵部２は、天地方向の地の方向（下方）に設けられた平面視円形状の底部２ａ、天地方向の天の方向（上方）に平面視円形状の蓋部２ｂ、および、底部２ａと蓋部２ｂとの間に位置する円筒形状の側部２ｃにより構成されている。なお、蓋部２ｂには、発酵部２の内部に資材を投入するための資材投入孔２ｄが設けられている。また、後述する撹拌羽根３ａを回転させるための回転軸３ｂを挿通する回転軸孔２ｅが設けられている。なお、発酵部２の外における回転軸３ｂの先端には回転軸３ｂを回転させるためのモータ３ｃが連結されている。
【００２５】
１−Ｂ−ａ）仕切り部２ｇ
ここで、図１（ｂ）に示すように、底部２ａには資材を自重により排出するための貫通孔（資材排出孔２ｆ）が、底部２ａの外周に接する形で設けられている。そして、底部２ａの資材排出孔２ｆを塞ぐことが可能な仕切り部２ｇが、底部２ａの下方に設置自在となっている。この仕切り部２ｇは、発酵部２から資材を自重により排出自在な構成を有している。つまり、仕切り部２ｇによって発酵部２の内外が仕切られており、仕切り部２ｇを作動させると、仕切り部２ｇに載置されている資材が自重により下方へ落ちる仕組みとなっている。本実施形態における仕切り部２ｇは、底部２ａにおける床の役割を果たすと同時に、資材を排出する役割も果たす。
【００２６】
もちろん、図１（ｂ）に示すように、底部２ａの一部に資材排出孔２ｆが設けられている場合、仕切り部２ｇを作動させただけでは全ての資材が自重により落下するわけではない。ただ、後述する撹拌部３の撹拌羽根３ａが回転することにより、底部２ａの外周部分の上に堆積した資材を少しずつ資材排出孔２ｆから排出することが可能となる。
【００２７】
このような構成を有することにより、発酵が完了した資材を発酵部２からわざわざ掻き出すという工程が不要となり、作業効率が著しく向上する。しかも、資材を自重により発酵部２から排出した後、仕切り部２ｇを再配置することにより、資材投入孔２ｄから新たな資材を投入することが可能となる。その結果、発酵が完了した資材を入れ替える手間を著しく軽減することが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態における仕切り部２ｇは、上記の役割を果たすことができる構成ならば、公知の構成を用いても構わない。例えば、発酵部２の外部へと開く開閉扉や、図１（ｂ）に示すように、底部２ａ下方において挿入および引き抜き自在な仕切り板などが挙げられる。本実施形態においては、仕切り板を用いる場合について述べる。仕切り板の形状については任意のもので構わず、例えば円盤状であっても構わないし、矩形状であっても構わない。資材排出孔２ｆの形状についても同様である。
【００２９】
また、図１（ｂ）においては、底部２ａを全て資材排出孔２ｆにするのではなく、底部２ａを残している例を挙げている。もちろん、底部２ａを全て資材排出孔２ｆとしても構わない。こうすると、発酵部２の内部に資材が残存するのを確実に抑制することができる。
【００３０】
１−Ｃ）撹拌部３
本実施形態における撹拌部３は、撹拌羽根３ａを回転させることにより、発酵部２に収納された資材を撹拌する構成を有する。本実施形態における撹拌部３は、発酵部２の内部において回転軸３ｂの先端に取り付けられ且つ資材を撹拌するための撹拌羽根３ａ、撹拌羽根３ａを回転させるための回転軸３ｂ、発酵部２の外部にて回転軸３ｂを回転させるモータ３ｃ、および、撹拌羽根３ａの先端に設けられた刮ぎ部３ｄにより構成されている。
【００３１】
１−Ｃ−ａ）撹拌羽根３ａ
本実施形態における撹拌羽根３ａは、金属製の板状の部材により構成されている。発酵部２の底部２ａと平行になるように板状の部材は回転軸３ｂに連結して配されている。
【００３２】
なお、撹拌羽根３ａは、資材を撹拌可能であるならば、任意の素材により構成されても構わない。ただ、撹拌羽根３ａの素材は、撹拌羽根３ａが発酵熱を奪うのを防ぐため熱伝導率が低い素材（例えば強化プラスチック等）とするのが好ましい。なお、回転軸３ｂの素材についても同様である。
また、撹拌羽根３ａは、任意の形状を有していても構わず、数についても任意で構わない。また、上下方向に複数の撹拌羽根３ａが設けられていても構わない。本実施形態における「撹拌羽根３ａ」は、回転中心から放射状に延びた部材であり、底部２ａに平行な平面上にて回転運動を行う部材である。
【００３３】
なお、撹拌羽根３ａの長さは、発酵部２の径未満であればよい。ただ、以下に述べる刮ぎ部３ｄにを先端に設けたうえで資材を撹拌する際に、発酵部２の側部２ｃの内面に付着した資材を刮ぎとることが可能な長さであるのが非常に好ましい。
【００３４】
１−Ｃ−ｂ）刮ぎ部３ｄ
本実施形態における刮ぎ（こそぎ）部３ｄは、撹拌羽根３ａである板状の部材の先端に形成されている。そして、刮ぎ部３ｄは金属製であり、刮ぎ部３ｄのうち少なくとも一部が直立して鉛直方向に突出し、発酵部２の側部２ｃの内面に沿うように形成されている。この構成を採用することにより、資材を撹拌する際に、刮ぎ部３ｄが、発酵部２の側部２ｃの内面に沿って移動する。その結果、発酵部２の側部２ｃの内面に付着した資材を刮ぎ部３ｄにより刮ぎとることが可能となる。こうすることにより、発酵部２の側部２ｃの内面に資材が付着することによる熱回収の効率低下、および、発酵部２の側部２ｃの内面に資材が付着することによる発酵部２の収容可能容量の減少を抑制することが可能となる。
【００３５】
なお、刮ぎ部３ｄは、発酵部２の側部２ｃの内面に付着した資材を刮ぎとることが可能であるならば、任意の素材により構成されても構わず、任意の形状を有していても構わず、数についても任意で構わない。例えば、上下方向に複数の撹拌羽根３ａが設けられている場合、刮ぎ部３ｄも各々の撹拌羽根３ａに設けられているのが好ましい。この構成を採用することにより、発酵部２の側部の内面の大部分に対して、刮ぎ部３ｄによる刮ぎとりを行うことが可能になる。その結果、発酵部２の側部の内面に対する資材の付着を劇的に減らすことができる。
【００３６】
また、刮ぎ部３ｄは、撹拌羽根３ａと一体に形成されていても構わないし、別体として形成されていても構わない。ただ、刮ぎ部３ｄの素材は、刮ぎ部３ｄが発酵熱を奪うのを防ぐため熱伝導率が低い素材（例えば強化プラスチック等）とするのが好ましい。
【００３７】
上記の構成を有する撹拌部３を採用することにより、資材と空気とを均等に混合することができる。そして、資材全体を発酵させることができる。しかも、撹拌羽根３ａにて資材を直接接触により撹拌することにより、発酵熱についても、後述する熱回収部４に行きわたらせることができる。特許文献２に記載の技術だと、発酵槽の底部の中心部分の上に資材が多量に存在することから、発酵槽の底部を覆うジャケットの中心部分でしか発酵熱をほとんど回収できない。しかしながら、本実施形態のように撹拌部３を設けることにより、発酵熱が局所的に生じることを抑制でき、資材全体において発酵熱を生じさせることが可能となる。そうなると、発酵部２の底部２ａの中心部分に設けられた熱回収部４のみならず、それ以外の部分の熱回収部４に対しても、効率良く熱を回収させることが可能となる。つまり、熱回収部４全体を使って、効率良く熱を回収させることが可能となる。
【００３８】
なお、刮ぎ部３ｄにより刮ぎとられた資材は、発酵部２の底部２ａへと落ちる。そして、底部２ａに存在する資材と再合流する。また、仕切り部２ｇが引き抜かれており資材排出孔２ｆが開いている場合、刮ぎとられた資材は資材排出孔２ｆから排出される。その際、底部２ａを全て資材排出孔２ｆとしていなくとも、撹拌部３の撹拌羽根３ａが回転することにより、底部２ａの外周部分の上に堆積した資材を少しずつ資材排出孔２ｆから排出することが可能となる。
【００３９】
１−Ｄ）熱回収部４
本実施形態における熱回収部４は、発酵部２の外面に設けられ、発酵部２において資材から発生した発酵熱を回収するための流体が内部に存在する構成を有する。
【００４０】
熱回収部４としては、例えば、発酵部２を覆うように設けられたジャケットが挙げられる。上記の構成を有しているのなら、公知のジャケットを用いても構わない。ただ、断熱性を有する素材であって、熱伝導率が低い素材（例えば塩化ビニールにガラスウールを取り付けたもの等）とするのが好ましい。
【００４１】
なお、「発酵部２を覆うように」とは、発酵部２の外面全てを覆う必要はなく、例えば後述の配管８や発酵促進物質供給部５は覆わない構成としても構わないことを意味する。本実施形態の熱回収部４は、発酵部２の外面に設けられていればよい。もちろん、好ましくは、発酵部２の側部２ｃにおける外面を覆いつつ、発酵部２の底部２ａにおける外面も覆う。ただ、上記の仕切り部２ｇを設ける場合、資材を自重により排出させる必要がある。そのため、少なくとも資材を排出する際には、底部２ａの資材排出孔２ｆの下方に熱回収部４が設けられないようにしても構わない。ただ、資材を排出する際には資材排出孔２ｆの近傍の熱回収部４を退かせることが可能な構成を採用しても構わない。
【００４２】
また、発酵熱を回収するための流体としては、発酵熱を回収可能な流体ならば公知のものを採用しても構わない。例えば、流体としては、空気や水が挙げられる。本実施形態においては流体として水を用いた場合について説明する。
【００４３】
熱回収部４には、発酵部２の発酵熱を回収した流体を熱利用設備９へ送るための配管８が連結されている。なお、本実施形態においては、流体の温度を測定する温度センサ（不図示）が所定の温度を示したら、流体が配管８を通して熱利用設備９へ送られる構成を採用している。そのため、本実施形態における「発酵熱回収システム１」のことを、「発酵熱利用システム」と呼んでも差し支えない。なお、熱回収部４には、熱利用設備９へ流体を送った後、新たな流体を供給する流体供給部が設けられているが、不図示としている。
【００４４】
この配管８は、公知のものを用いても構わないが、撹拌羽根３ａや刮ぎ部３ｄと同様に、熱伝導率が低い素材（例えば塩化ビニールにガラスウールを取り付けたもの等）とするのが好ましい。また、配管８および熱利用設備９は単数でも構わないし、複数でも構わない。
【００４５】
熱利用設備９としては、暖房が必要な設備であれば任意のもので構わない。例えば、農業用ハウス、温水プールや住居などが挙げられる。
【００４６】
１−Ｅ）発酵促進物質供給部５
本実施形態における発酵促進物質供給部５は、発酵部２の内部へと、資材の発酵を促進する発酵促進物質を供給することができるものであれば、公知の構成を用いても構わない。なお、発酵促進物質供給部５から供給される発酵促進物質の供給孔５ａを発酵部２のどの場所に設けるかであるが、資材と発酵促進物質とを均質に接触させることを考慮すると、発酵部２の底部２ａに供給孔５ａを設けるのが望ましい。ただ、蓋部２ｂにおける資材投入孔２ｄが供給孔５ａを兼ねるような構成を採用しても差し支えない。つまり、資材投入孔２ｄから発酵促進物質も供給するような構成を採用しても差し支えない。
【００４７】
発酵促進物質としては、資材の発酵を促進するであれば公知のものを用いても構わない。本実施形態においては、発酵促進物質として酸素を含む気体（例えば空気）を用いる。そのため、本実施形態においては、発酵促進物質供給部５は空気送入機器である。
発酵促進物質が空気であるならば、発酵部２の内部にて、空気が熱され、熱流が生じることになる。そして、本実施形態においては、撹拌羽根３ａが回転しており、それに伴い資材も撹拌されている。その結果、発酵部２の内部の隅々に熱が行きわたりやすくなり、発酵部２を覆う熱回収部４が発酵熱を回収する効率を著しく向上させることが可能となる。
【００４８】
ところで、発酵促進物質として空気を供給する際には、本発明の課題で述べたように、送入空気量が過多となることに起因して、発酵熱が、吹き込まれる空気により奪われてしまうという点を考慮する必要がある。この点を考慮した結果、以下の発酵促進物質の濃度測定部６および発酵促進物質の供給量調節部７を設けるに至っている。
【００４９】
１−Ｆ）濃度測定部６
本実施形態における濃度測定部６は、発酵部２の内部の発酵促進物質濃度を測定するためのものである。濃度測定部６としては、公知のセンサを用いても構わない。また、濃度測定部６は、発酵促進物質濃度を具体的な数値として算出しても構わないし、発酵促進物質濃度が所定の閾値を超えているか否かの結果のみを算出しても構わない。
【００５０】
１−Ｇ）供給量調節部７
本実施形態における供給量調節部７は、濃度測定部６により測定された発酵促進物質濃度に応じて、濃度測定部６における発酵促進物質の供給量を調節するためのものである。具体的な構成としては、濃度測定部６により送信された測定結果に基づき、空気送入機器の動作を制御できるものであれば構わず、公知のコンピュータを採用しても構わない。
【００５１】
なお、発酵促進物質が酸素を含む気体の場合、発酵部２の内部に設けた濃度測定部６が示す酸素濃度が所定の値（例えば１５％）を超えた場合、気体の供給を停止するような構成を採用しても構わない。また、濃度測定部６が示す酸素濃度が１５％に近付くにつれ、気体の供給量が減少するような構成を採用しても構わない。逆に、濃度測定部６が示す酸素濃度が所定の値以下となった場合、酸素を含む気体の供給量を増加させるような構成を採用しても構わない。このような構成を採用することにより、発酵促進物質の供給量を適度なものにでき、発酵熱が発酵促進物質に過度に奪われることを抑制することができる。
また、空気送入機器の制御の代わり、または、空気送入機器の制御と共に、発酵部２に設けられた空気排出弁（不図示）の制御を、供給量調節部７が行っても構わない。
【００５２】
もちろん、上記以外の構成であっても、発酵熱回収システム１または発酵熱利用システムという用途に応じて適宜採用しても構わない。
【００５３】
＜２．発酵熱回収システム１の操作手順＞
次に、本実施形態における発酵熱回収システム１の操作手順について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態における発酵熱回収システム１の操作手順を示したフローチャートである。なお、以下の工程の内容は、＜１．発酵熱回収システム１＞にて説明した内容と重複する部分もある。そのため、以下に記載が無い内容については、＜１．発酵熱回収システム１＞にて説明した通りである。
【００５４】
また、以下の工程においては、発明を理解しやすくするために、発酵熱回収システム１の各手段を具体化したものについて述べる。もちろん、本発明は各手段を具体化したものに限定されることはない。そのため、例えば２−Ｃ）吹き込み工程は、上記の各手段の名称に対応して、２−Ｃ）発酵促進物質供給工程と言い換えることもできる。その他の工程についても同様とする。
【００５５】
２−Ａ）資材投入工程
まず、資材投入孔２ｄから、発酵部２の内部へと資材を投入する。
【００５６】
２−Ｂ）撹拌工程
次に、モータ３ｃのスイッチをＯＮにし、撹拌羽根３ａにより資材を撹拌する。なお、本工程を行いながら、以下の２−Ｃ）吹き込み工程を行っても構わない。
また、本工程は、発酵熱の回収を行う際に、停止させることなく連続的に行うのが好ましい。こうすることにより、熱回収に伴う作業効率を著しく向上させることができる。その一方、定期的に行う程度に留めても構わない。例えば、後述する参考例で述べるように、一日のうち１回、所定の時間、本工程を行っても構わない。
【００５７】
２−Ｃ）吹き込み工程
本工程では、底部２ａから資材に対して空気を送入する。その際、発酵部２の内部の酸素濃度を濃度測定部６により監視しておく。そして、酸素濃度が高すぎ、または、低すぎる状態にならないよう、酸素を含む気体の供給量を調節する。
【００５８】
２−Ｄ）熱回収工程
発酵部２の側部２ｃ（それに加えて底部２ａ）を介し、熱回収部４へと発酵熱が回収される。そして、発酵熱の回収は、熱回収部４の中の流体の温度が所定の温度になるまで行われる。
【００５９】
２−Ｅ）送液工程
熱回収部４の中の流体の温度が所定の温度になると、当該流体を熱利用設備９に送る。そして、流体が有している熱を熱利用設備９に対して放出し、熱利用設備９を暖める。
【００６０】
２−Ｆ）液補充工程
流体を熱利用設備９に送るとともに、熱回収部４の中に新たな流体を補充する。そして、再び２−Ｄ）熱回収工程を行う。
【００６１】
２−Ｇ）資材排出工程
資材が発酵熱を生じ切って、熱回収部４の中の流体の温度が上がらなくなった時には、資材の入れ替えを行う。ここで、本実施形態の仕切り部２ｇが効果を発揮する。つまり、本実施形態においては、発酵部２の下方に設けられた仕切り部２ｇを抜きとることにより、発酵槽から資材を自重により排出することができる。これは、撹拌部３を稼働させながらも、発酵部２からの資材の抜き取りが可能であることを意味する。そして、発酵部２からの資材を排出した後、引き続き熱回収を行うのならば、仕切り部２ｇを再び発酵部２の下方に設け、資材投入孔２ｄから新たな資材を投入する。つまり、撹拌部３を停止させることなく、資材の排出および新たな資材の投入を行うことが可能となり、更には熱回収部４の中の流体を熱利用設備９へと送り且つ熱回収部４の中に新たな流体を補充することも可能となる。
【００６２】
＜３．実施の形態による効果＞
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００６３】
本実施形態の発酵熱回収システム１には、撹拌羽根３ａを有する撹拌部３が設けられている。上記の構成を有する撹拌部３を採用することにより、資材と空気とを均等に混合することができる。そして、資材全体を発酵させることができる。しかも、撹拌羽根３ａにて資材を直接接触により撹拌することにより、発酵熱を熱回収部４に行きわたらせることができる。
【００６４】
本実施形態のように撹拌部３を設けることにより、発酵熱が局所的に生じることを抑制でき、資材全体において発酵熱を生じさせることが可能となる。そうなると、発酵部２の底部２ａにおける外面に設けられた熱回収部４のみならず、発酵部２の側部２ｃにおける外面に設けられた熱回収部４に対し、効率良く熱を回収させることが可能となる。つまり、熱回収部４全体を使って、効率良く熱を回収させることが可能となる。
【００６５】
以上の通り、本実施形態によれば、発酵した資材から生じる発酵熱を効率的に回収できる。
【００６６】
＜４．変形例等＞
本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００６７】
（発酵部２、撹拌部３および熱回収部４以外の構成）
上記の実施形態では、種々の構成部材を有する発酵熱回収システム１について述べた。上述の構成部材を有する発酵熱回収システム１が好ましいのはもちろんであるが、発酵部２、撹拌部３および熱回収部４以外の構成を省略した発酵熱回収システム１であっても構わない。発酵部２、撹拌部３および熱回収部４があれば、発酵熱が局所的に生じることを抑制でき、熱回収部４全体を使って、効率良く熱を回収させることが可能となる。
【実施例】
【００６８】
次に実施例を示し、本発明について具体的に説明する。もちろん本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６９】
＜実施例＞
本実施例においては、２−Ａ）資材投入工程〜２−Ｄ）熱回収工程を行った。そして、外気温、資材の温度、熱回収部４の中の流体の温度、および、流体の温度が時間によりどのように変化するか、について調べた。
【００７０】
具体的な各工程内容および各工程で用いられた手段については、発酵促進物質供給部５を発酵部２の底部２ａに設けるのではなく蓋部２ｂの資材投入孔２ｄと兼務させたことを除けば、上記の実施形態に記載の通りとした。
【００７１】
資材としては、７５ｋｇの木材屑および７５ｋｇの米糠に対し、１２０Ｌの水を入れたものを用いた。なお、資材の水分は６０％とした。
発酵部２としては、直径１．２ｍ、高さ０．６５ｍの鉄製の円筒形状の発酵槽を用いた。なお、底部２ａには、底部２ａの外周に接する形で一辺が３０ｃｍ程度の、平面視で略正方形状の資材排出孔２ｆを設けた。
熱回収部４としてはジャケットを用い、ジャケットの内部には１４０Ｌの水を入れておいた。仕切り部２ｇとしては、幅３０ｃｍ程度の仕切り板を用いた。
【００７２】
資材を投入した直後より３ｒｐｍで撹拌羽根３ａを連続運転させた。また、定期的に発酵部２内の酸素濃度を監視し、酸素濃度が１５％以下にならないように空気の送入量を調節した。空気の送入はエアーコンプレッサーを用いて行い、空気は発酵部２の資材投入孔２ｄから吹き入れた。
なお、発酵による発熱力が低下した時は、適宜２−Ｇ）資材排出工程を行い、撹拌機構を運転しながら仕切り部２ｇを抜き、発酵部２から資材を自重により排出すればよい。
【００７３】
＜結果＞
本実施例において、外気温、資材の温度、熱回収部４の中の流体の温度、および、流体の温度が時間（Ｔ［ｈ］）によりどのように変化するかについての結果を示したものが図３である。なお、資材の温度は、発酵部２の内部の中心部分の資材の温度を測定した。
【００７４】
図３より、開始時は資材温度及び外気温が１℃であったが、発酵熱を生じている資材の温度は１日後（２４時間後）に５０℃まで上昇し、ジャケットの中の水温は４０℃を超えて維持され、最高で４３℃まで上昇した。すなわち、外気温が１℃であるにもかかわらず、長時間にわたり水温を一定に保つことができた。しかもその水温は、資材の温度に近い温度であり、熱回収を効率的に行うことができた。
【００７５】
＜参考例１＞
参考例１においては、資材を撹拌するか否かによる発酵熱の生ずる度合の差が想像以上に大きいことについて示す。
参考例１においては、２−Ａ）資材投入工程〜２−Ｂ）撹拌工程までの工程において、２−Ｂ）撹拌工程を行う場合と行わない場合の差を調べた。
【００７６】
資材としては、５ｋｇの木材屑および５ｋｇの米糠に対し、８Ｌの水を入れたものを用いた。なお、資材の水分は６０％とした。
発酵部２としては、容積４０Ｌの円筒形状の発酵槽を用いた。
なお、撹拌工程を行った参考例については、一日１回、手作業で攪拌を行った。
【００７７】
参考例１において、外気温、撹拌工程を行った場合の資材の温度、および、撹拌工程を行わなかった場合の資材の温度が時間によりどのように変化するかについて調べた。その結果を示したものが図４である。なお、資材の温度は、発酵部２の内部の中心部分の資材の温度を測定した。
【００７８】
図４を見ると、撹拌工程を行う場合、撹拌工程を行わない場合に比べて、資材の最大温度が高くなっていた。また、最大温度に近い温度を維持できる日数も、飛躍的に増加していた。
この結果から、熱回収部に回収される熱量も、自ずと増加することがわかる。
【００７９】
＜参考例２＞
参考例２においては、資材が発酵する際の発酵熱が、想像以上に、堆積した資材の中心部分に生じやすく、逆に資材の周辺部分に生じにくいことを示す。試験の具体的内容は、撹拌工程を行いつつ、参考例１と同様とした。
【００８０】
参考例２において、資材の中心部分の温度、資材の中心部分から１０ｃｍ外側に離れた部分の温度、および、資材の中心部分から２０ｃｍ外側に離れた部分の温度が時間によりどのように変化するかについて調べた。その結果を示したものが図５である。
【００８１】
図５を見ると、資材の中心部分の温度と資材の中心部分から２０ｃｍ外側に離れた部分の温度とでは、大きな差が生じていた。
この結果から、資材が発酵する際の発酵熱が、想像以上に、堆積した資材の中心部分に生じやすいことがわかる。別の言い方をすると、撹拌工程を行わなければ、発酵部２の底部２ａの中央部分に該当する熱回収部４でしか発酵熱を回収することができず、熱回収の効率が低下することは、自ずとわかる。それに対し、本実施例のように撹拌羽根３ａによる撹拌工程を行えば、熱回収部４におけるより多くの部分で熱回収を行うことができ、熱回収の効率が向上することが自ずとわかる。
【００８２】
以上の結果より、本発明の発酵熱回収システム１ならば、撹拌羽根３ａを用いた撹拌部３を設けることにより、熱回収効率を著しく向上させることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１………発酵熱回収システム
２………発酵部
２ａ……底部
２ｂ……蓋部
２ｃ……側部
２ｄ……資材投入孔
２ｅ……回転軸孔
２ｆ……資材排出孔
２ｇ……仕切り部
３………撹拌部
３ａ……撹拌羽根
３ｂ……回転軸
３ｃ……モータ
３ｄ……刮ぎ部
４………熱回収部
５………発酵促進物質供給部
５ａ……供給孔
６………濃度測定部
７………供給量調節部
８………配管
９………熱利用設備
【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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