(57)【要約】【課題】発酵乾燥装置３を用いてごみなどの廃棄物を減圧下で加熱しながら、微生物を利用して発酵させて、バイオマスバーナの燃料として利用する。【解決手段】有機性廃棄物を含むごみ（処理対象物）をタンク３０（密閉容器）に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、悪臭成分を分解し減容した乾燥物を得る発酵乾燥装置３と、これによって得られた乾燥物を分級して、バイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料（小粒物）と、それ以外の燃料（大粒物）とに分ける分級装置４と、少なくとも適合燃料を一時貯留する貯留装置６と、を備える。小粒物をバイオマスバーナ７１で燃焼させ、発生した熱を利用してタンク３０に収容した有機性廃棄物を加熱する。【選択図】  図１
2019056023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、悪臭成分を分解し減容した乾燥物を得る発酵乾燥装置と、
前記発酵乾燥装置によって得られた乾燥物を分級して、バイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料と、それ以外の燃料とに分ける分級装置と、
少なくとも前記適合燃料を一時貯留する貯留装置と、を備えることを特徴とするバイオマスバーナの燃料製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオマスバーナの燃料製造装置において、
前記分級装置は、乾燥物を相対的に大きな大粒物と、相対的に小さな小粒物と、それらの中間の大きさの中粒物とに分け、前記小粒物を前記適合燃料とするように構成され、
前記中粒物を前記発酵乾燥装置にて再度、処理するために前記密閉容器に再投入する再投入装置を備える、バイオマスバーナの燃料製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載のバイオマスバーナの燃料製造装置において、
前記小粒物のみをバイオマスバーナで燃焼させ、発生した熱エネルギーの一部を利用して前記密閉容器に収容した有機性廃棄物を加熱する加熱装置を備える、バイオマスバーナの燃料製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のバイオマスバーナの燃料製造装置において、
前記貯留装置からバイオマスバーナへの小粒物の供給量を可変とする供給装置を備え、発生する熱エネルギーを調整可能としたバイオマスバーナの燃料製造装置。
【請求項５】
請求項１に記載のバイオマスバーナの燃料製造装置を使用して、
有機性廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、悪臭成分を分解し減容した乾燥物を得る発酵乾燥工程と、
前記発酵乾燥工程において得られた乾燥物を分級して、バイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料と、それ以外の燃料とに分ける分級工程と、
少なくとも前記適合燃料を一時貯留する貯留工程と、を備えることを特徴とするバイオマスバーナの燃料製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物を含む処理対象物の発酵乾燥によるバイオマスバーナの燃料製造装置および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば発電用燃焼炉の燃料としては石油や石炭、或いは天然ガスなどの化石燃料が用いられており、環境保全の観点から好ましいものとは言えない。また、例えば一般廃棄物や産業廃棄物を焼却処理して熱利用することも提案されているが、その処理対象物には生ごみや生活雑排水、動植物性残渣、汚泥など種々の有機性廃棄物が含まれており、含水率が高いものもあることから、熱利用の燃料としてなり得ない。化石燃料以外の燃料により熱利用を図るため、木材などの可燃物を粉体状に加工し、燃料とした粉体用バーナが一般的にバイオマスバーナとして提案されている。
【０００３】
この点について本願の発明者は、生ごみのような有機性廃棄物を含む処理対象物をタンクなどの密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌することによって、効率的に水分を除去し乾燥させるとともに、こうして処理する対象物に所定の微生物を添加し、有機物の発酵を促進することができる装置（発酵乾燥装置）について既に特許出願をしている。
【０００４】
例えば特許文献１に記載の発酵乾燥装置では、密閉容器内を減圧することによってその内部の有機性廃棄物からの水分の蒸発が促進され、乾燥時間の短縮が図られるとともに、減圧によって水の沸点が低下することから、あまり高温にする必要がなくなり、温度の上昇による微生物の死滅を阻止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１９７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、バイオマスと呼ばれる木質チップや有機物の乾燥品を燃料としてバイオマスバーナで燃焼させた場合、粒度、粒形、含水率などが均一でなく、安定した燃焼にならない。また、バーナへの燃料供給部が閉塞するなどの問題が生じる。有機物は単に乾燥させただけでは悪臭の発生を抑制できないため、燃料として保管した場合に周囲環境を悪化させる問題が生じる。
【０００７】
このような実状に鑑みて本発明の目的は、公知の発酵乾燥装置を用いて有機性廃棄物を含む処理対象物を減圧下で加熱しながら、微生物を利用して発酵、乾燥させた後、バイオマスバーナの燃料として利用するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために本発明では、発酵乾燥装置によって処理した燃料をバイオマスバーナで燃焼させ、発生した熱エネルギーを電気エネルギーに安定的に変換させるものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係る発酵乾燥によるバイオマスバーナの燃料製造装置は、まず、前記従来例と同じく、有機性廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、悪臭成分を分解し減容した乾燥物を得る発酵乾燥装置を備えている。
【００１０】
そして、その発酵乾燥装置によって得られた乾燥物を分級して、バイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料と、それ以外の燃料とに分ける分級装置と、少なくとも前記適合燃料を一時貯留する貯留装置と、を備えている。その適合燃料をバイオマスバーナで燃焼させれば、発生した熱エネルギーを利用して安定的に電気エネルギーに変換することができる。
【００１１】
この構成により本発明の燃料製造装置では、上述した従来例（特許文献１）と同様にして発酵乾燥装置により、有機性廃棄物を効率良く乾燥させるとともに、微生物を利用して有機物の発酵を促進することができ、悪臭成分も分解する。また、こうして得られた乾燥物を例えば大粒物および小粒物に分級すれば、この小粒物の粒度、粒形、含水率などが均一であり、悪臭の発生も抑制することから、バイオマスバーナの燃料に適したものとなる。
【００１２】
すなわち、一般的に家庭や各種事業所などから排出される処理対象物には多種多様な有機物が含まれており、その発熱量は種々、異なっているので、これを乾燥させて燃焼させた場合に得られる熱量のばらつきが大きくなってしまう。そこで、発酵乾燥装置によって処理された乾燥物を分級して、相対的に大きな大粒物と、相対的に小さな小粒物とに分け、少なくとも小粒物を一時貯留するようにすればよい。
【００１３】
処理対象の廃棄物には通常、プラスチックなどの非有機物が混在しており、これは発酵乾燥処理されても大きさが変わらず、前記の大粒物に分級される。一方、発酵乾燥装置において発酵乾燥された有機性廃棄物（乾燥物）は、前記の大粒物以外、すなわち主に小粒物として分別されることになり、発酵乾燥によって均質化が進み、発熱量も安定したバイオマスバーナの燃料となる。
【００１４】
そうして大粒物、小粒物に分けるに際して、発酵乾燥装置によって処理した乾燥物は、処理前に比べると水分が少ないことから、ふるい分けがしやすいというメリットがある。好ましいのは、乾燥物を相対的に大きな大粒物と、相対的に小さな小粒物と、それらの中間の大きさの中粒物とに分け、前記小粒物を前記適合燃料とすることである。
【００１５】
また、好ましいのは、前記の中粒物を前記発酵乾燥装置にて再度、処理するために前記密閉容器に再投入する再投入装置を備えることである。こうすると、発酵乾燥が不十分な乾燥物は、比較的大きな塊になりやすいことから、中粒物として分別されるようになる。そのような中粒物は、発酵乾燥装置において再処理されることで、さらに発酵乾燥が促進され、小粒物となる。よって、この小粒物のみを前記バイオマスバーナの燃料とすればよい。
【００１６】
見方を変えると本発明は、上述の如き装置を使用したバイオマスバーナの燃料の製造方法であって、有機性廃棄物を含む処理対象物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、悪臭成分を分解し、減容した乾燥物を得る発酵乾燥工程と、この発酵乾燥工程において得られた乾燥物を分級して、バイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料と、それ以外の燃料ととに分ける分級工程と、少なくとも前記適合燃料を一時貯留する貯留工程と、を備えている。
【００１７】
この方法により、上述したように有機性廃棄物を含む処理対象物を効率良く乾燥させ、微生物を利用して発酵を促進することができるとともに、こうして得られた乾燥物のうち例えば小粒物がバイオマスバーナの適合燃料となる。そして、これをバイオマスバーナで燃焼させれば、その熱エネルギーを利用して発電エネルギーを安定的に得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るバイオマスバーナの燃料製造装置によると、発酵乾燥装置を用いて有機性廃棄物を減圧下で加熱し、効率良く乾燥させるとともに、微生物を利用して有機物の発酵を促進し、得られた乾燥物を分級して、例えば小粒物などをバイオマスバーナでの燃焼に適した適合燃料とすることができる。そして、その適合燃料をバイオマスバーナで燃焼させれば、その発熱エネルギーを利用して安定的に発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るバイオマスバーナの燃料製造装置全体の概略構成図である。
【図２】磁選機の概略構成図である。
【図３】発酵乾燥装置の概略構成図である。
【図４】振動ふるい機の概略構成図である。
【図５】蒸気発生ボイラーの概略構成図である。
【図６】バイオマスバーナの燃料製造装置の運転手順の一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るバイオマス燃料（バイオマスバーナの燃料）の製造装置の概略構成図であり、この装置は、例えば都市のごみ処理施設に配備され、一般家庭や各種事業所等から排出されるごみ（廃棄物）からバイオマス燃料を製造し、発電用燃焼炉で燃焼させるものである。図示は省略するが、ごみ処理施設には、収集されたごみが搬入されるピットが設けられている。
【００２１】
このピットに貯留されているごみは、主に一般ごみであり、ごみ袋に詰められた含水率の高い生ごみや紙屑、布、木材など種々の有機性廃棄物が含まれている他、プラスチックのような可燃物や金属等の不燃物が混在している。また、一般ごみに分類されないし尿、生活雑排水、動植物性残渣、汚泥などの有機性廃棄物が含まれている場合もあり、ごみ処理施設によっては粗破砕した粗大ごみが混入される場合もある。
【００２２】
そして、本実施形態の燃料化装置は、前記ピット内のごみがバケットクレーンなどによって搬送され、処理対象物として供給される破砕機１（破砕装置）と、これにより破砕されたごみが投入される受入ホッパー２とを備え、この受入ホッパー２に付随する搬送コンベア２１によって発酵乾燥装置３にごみが供給されるようになっている。また、搬送コンベア２１によって搬送される途中のごみの中から金属を除去する磁選機２２も設けられている。
【００２３】
発酵乾燥装置３は、以下に詳述するように、ごみを減圧下で発酵乾燥させるものであり、この発酵乾燥装置３によって処理された乾燥物は、振動ふるい機４（分級装置）によって大、中、小の３つの大きさにふるい分け（分級）される。そして、そのうちの「中サイズ」の乾燥物（以下、中粒物ともいう）は、複数の搬送コンベアからなる再投入ライン５（再投入装置）によって搬送され、受入ホッパー２へ再投入される。
【００２４】
一方、「大サイズ」および「小サイズ」の乾燥物（以下、それぞれ大粒物、小粒物ともいう）は貯留装置６に一時貯留される。この貯留装置６は、それぞれ大粒物、小粒物を一時貯留する貯留ホッパー６１，６２と、小粒物を計量して蒸気発生ボイラー７（加熱装置）に供給するための計量供給装置６３とを備えている。そして、この蒸気発生ボイラー７において発生した高温の蒸気が発酵乾燥装置３に供給されるようになっている。
【００２５】
なお、本実施形態では蒸気発生ボイラー７と発酵乾燥装置３との間の蒸気経路７０に、例えば蒸気タービン発電機９１のような発電機を介設しており、これによって発生した電力を電力会社に供給している。また、その電力の一部は、発酵乾燥装置３の駆動電力としても利用している。発電機としてはスターリングエンジン発電機なども考えられる。蒸気経路７０については後述する。
【００２６】
前記破砕機１は例えば多軸式の低速回転破砕機であって、図１には模式的に示すように一対の回転軸１０の回転により、それぞれの切断刃がごみを剪断するようになっている。これにより生ごみや紙屑、木材などが発酵乾燥に適した大きさになるとともに、プラスチックなども或る程度は破砕され、ふるい分けに適した大きさになる。なお、破砕機としては単軸式の低速回転破砕機、高速回転破砕機、圧縮破砕機なども使用可能である。
【００２７】
また、前記磁選機２２は例えば吊り下げ式のもので、図２に概略を示すように搬送コンベア２１上に吊り下げられており、搬送コンベア２１によって搬送されるごみの中から鉄片等の磁性物（黒丸で示す）を磁石によって吸着し、プーリ２２ａ間を移動するベルト２２ｂによって連続的に排出する。なお、吊り下げ式以外に例えばプーリ式、ドラム式などの磁選機を用いてもよく、また、アルミ缶などの非鉄金属を取り除くことのできる渦電流型の磁選機を用いてもよく、これらにより金属物を除去できるようにしている。また、前記磁選機２２は、搬送コンベア３７に設置される場合もある。
【００２８】
−発酵乾燥装置−
前記発酵乾燥装置３は、特許文献１などに記載されている公知のものであり、以下に説明するように、処理対象のごみを減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、減容した乾燥物を得るものである。
【００２９】
図３において模式的に示すように、発酵乾燥装置３は、上述したように搬送コンベア２１によって供給されるごみを収容する密閉容器として、内部を大気圧以下に保持するように気密に形成された筒状のタンク３０を備えている。このタンク３０の周壁部には加熱ジャケット３１が設けられ、蒸気制御装置９２を介して蒸気発生ボイラー７から加熱用蒸気が供給されるようになっている。
【００３０】
また、その加熱ジャケット３１に取り囲まれるようにして、タンク３０の内部にはその長手方向（図３の左右方向）に延びる撹拌シャフト３２が設けられ、電動モーター３２ａによって所定の回転速度で回転されるようになっている。この撹拌シャフト３２にはその軸方向に離間して複数の撹拌板３２ｂが設けられており、これにより、ごみを撹拌するとともに、発酵乾燥終了後にはタンク３０の長手方向に送ることができる。また、３２ａは油圧モーターを使用する場合もある。
【００３１】
すなわち、タンク３０の長手方向一側（図３の左側）の上部には、搬送コンベア２１から供給されるごみの投入口３０ａが設けらており、ここから投入されたごみが、加熱ジャケット３１によって加熱されながら、前記のように撹拌シャフト３２の回転によって撹拌される。そして、所定時間経過した後、タンク３０の下部に設けられた排出部３０ｂから排出される。
【００３２】
なお、詳細は図示しないが、本実施形態では前記撹拌シャフト３２の内部にも蒸気の通路が形成されており、ここにも蒸気経路７０を介して蒸気制御装置９２から加熱用蒸気が供給されるようになっている。これにより、撹拌シャフト３２によってごみを撹拌しながら、その内側からも加熱することができる。そして、蒸気が復水したドレン水は蒸気経路７０を介して蒸気制御装置９２に戻される。
【００３３】
ごみを加熱するタンク３０の上部には、加熱されたごみから発生する蒸気を凝縮部３３へ案内する案内部３０ｃが突設されている。凝縮部３３は、一対のヘッド３３ａによって支持された複数の冷却管３３ｂを備えており、この冷却管３３ｂと、以下に述べるクーリングタワー８との間に冷却水経路８０が設けられている。
【００３４】
すなわち、図３には模式的に示すようにクーリングタワー８には、凝縮部３３から排出された冷却水が流入する受水槽８１と、この受水槽８１から冷却水を汲み上げる汲み上げポンプ８２と、汲み上げた冷却水を噴射するノズル８３と、が設けられている。ノズル８３から噴射された冷却水は、流下部８４を流下する間にファン８５からの送風を受けて温度が低下し、再び受水槽８１に流入する。
【００３５】
このようにしてクーリングタワー８で冷却された冷却水は、冷却水ポンプ８６によって送水され、冷却水経路８０によって凝縮部３３に戻されて、複数の冷却管３３ｂを流通する間に、前記のようにごみから発生した蒸気との熱交換によって温度が上昇する。そして、この冷却水が冷却水経路８０によって再びクーリングタワー８に戻される。つまり、冷却水は凝縮部３３とクーリングタワー８との間の冷却水経路８０を循環する。
【００３６】
こうして循環する冷却水の他に、クーリングタワー８では加熱されたごみから発生する蒸気が凝縮部３３において凝縮した凝縮水も注水される。すなわち、凝縮部３３において生成した凝縮水は、凝縮部３３および連通路３５の内部に滞留する。そして、本実施形態では凝縮部３３に連通路３５を介して真空ポンプ３６が接続され、タンク３０内を減圧するようになっている。
【００３７】
このため、真空ポンプ３６が作動すると、前記の連通路３５を介して凝縮部３３から空気および凝縮水を吸い出し、さらに前記の連通路３４および案内部３０ｃを介してタンク３０内の空気および蒸気を凝縮部３３に導くようになる。こうして凝縮部３３からは凝縮水が真空ポンプ３６に吸い出され、この真空ポンプ３６から導水管によってクーリングタワー８の受水槽８１に導かれる。
【００３８】
こうしてクーリングタワー８の受水槽８１に導かれた凝縮水は、冷却水と混ざり合って前記のように汲み上げポンプ８２に汲み上げられ、ノズル８３から噴射された後に、流下部８４を流下しながら冷却される。なお、凝縮水には、タンク３０内のごみに添加されたものと同じ微生物が含まれており、この凝縮水に含まれる臭気成分等が分解されているので、臭気はタンク外部へ発散しない。
【００３９】
−発酵乾燥装置の作動−
前記のように構成された発酵乾燥装置３の作動について説明すると、タンク３０内に収容されたごみは、加熱ジャケット３１（および撹拌シャフト３２などの蒸気通路）に供給される加熱用蒸気によって加熱されながら、撹拌シャフト３２の回転に伴い撹拌される。なお、蒸気制御装置９２から供給される加熱用温度は例えば１４０℃程度が好ましい。
【００４０】
そうして、タンク３０内を取り囲む加熱ジャケット３１による外側からの加熱と、撹拌シャフト３２などによる内側からの加熱とを受けて、効果的に昇温されるとともに、撹拌シャフト３２によって撹拌される。加えて、真空ポンプ３６の作動によって減圧されているため、タンク３０内では沸点が低下し、水分の蒸発が早まり、発酵乾燥が促進される。
【００４１】
なお、発酵乾燥装置３による発酵乾燥工程では一工程が、例えば２時間であることが好ましく、先ず３０分かけてごみを発酵させることとなる。前記タンク３０内を−０．０６〜−０．０７ＭＰａ(ゲージ圧、以下ゲージ圧は省略する。)に減圧すると、タンク内３０内の水分温度は７６℃〜６９℃(飽和蒸気温度)に維持される。その結果、ごみは下記微生物で主に発酵、分解が促進される。
【００４２】
次に、１．５時間かけて発酵中のごみを乾燥させることになる。そのために、前記タンク３０内を−０．０９〜−０．１０ＭＰａにさらに減圧すると、タンク内の水分温度は４６〜４２℃(飽和蒸気温度)に維持され、ごみの乾燥は十分に促進される。そして、そのような乾燥処理を行う際に、タンク３０内のごみに添加する微生物としては、特許文献１に記載されているように複数種類の土着菌をベースとし、これを予め培養した複合有効微生物群が好ましく、通称、SHIMOSE １／２／３群がコロニーの中心になる。
【００４３】
なお、SHIMOSE １は、FERM BP-7504 (経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所特許微生物寄託センター日本国茨城県つくば市東１丁目１−３に2003年3 月14日に国際寄託されたものである。また、SHIMOSE ２は、FERM BP-7505 (SHIMOSE １と同様に国際寄託されたもの）、塩に耐性を有するピチアファリノサ（Pichiafarinosa) に属する微生物であり、SHIMOSE ３は、FERM BP-7506 (SHIMOSE １と同様に国際寄託されたもの）、スタフィロコッカス（Staphylococcus) に属する微生物である。
【００４４】
−振動ふるい機−
以上のように発酵乾燥装置３によって処理された乾燥物は、振動ふるい機４においてふるい分けされ、大、中、小の３つの大きさに分級される。本実施形態の振動ふるい機４は、乾燥物をその大きさによって、例えば５０ｍｍ以上の大粒物と、例えば３０ｍｍ以下の小粒物と、それらの中間の大きさの中粒物と、にふるい分ける。
【００４５】
図４に一例を示すように振動ふるい機４は、円筒状のハウジング４１を複数（例えば４つ）のコイルばね４２によって下台４３に対しフローティング支持しており、ハウジング４１の上端開口を塞ぐ蓋部４４には、乾燥物の投入口４４ａが設けられている。この投入口４４ａの上方には投入ホッパー４５が配設されており、発酵乾燥装置３のタンク３０から排出された乾燥物が、搬送コンベア３７（図１を参照）によって投入される。
【００４６】
そうして乾燥物が投入されるハウジング４１の内部には、互いに上下方向に離間してほぼ水平に３つの金網４６ａ〜４６ｃが設置されている。上段の金網４６ａの網目は、大粒物の寸法に対応して例えば５０ｍｍとされ、中段の金網４６ｂの網目は、中粒物の寸法に対応して例えば３０ｍｍとされている。
【００４７】
また、それぞれの金網４６ａ〜４６ｃの下方に所定間隔を空けて、目の粗い網叩き受け皿４７が配設されるとともに、その上面には互いに所定の間隔を空けて複数の網叩きゴム球４８が載置されている。そして、それら３つの金網４６ａ〜４６ｃのそれぞれの上面に対応するように、ハウジング４１の外周には互いに上下方向に離間して３つの排出口４１ａ〜４１ｃが設けられ、それぞれの金網４６ａ〜４６ｃによってふるい分けられた大、中、小の乾燥物を排出するようになっている。
【００４８】
さらに、ハウジング４１の下端開口を塞ぐように、内周側が上方に突出した逆すり鉢状の底部４９が配設されている。そして、そのようにハウジング４１の下端開口を塞ぐ底部４９の下方には振動モーター５０が配設されている。
【００４９】
この振動モーター５０は、円筒状の下台４３の周壁に取り囲まれるようにしてその内部に収容され、弾性ブラケット４１ｅなどを介してハウジング４１の下端部に吊り下げられている。振動モーター５０の上下にはそれぞれ偏心ウエイト５０ａ，５０ｂが設けられており、それらが偏心回転することによってハウジング４１を全体的に振動させるようになっている。
【００５０】
こうしてハウジング４１全体が振動すると、その上部の蓋部４４の投入口４４ａから投入された乾燥物は、まず、上段の金網４６ａの上を転がりながら、その外周側に向かって移動するようになる。そして、寸法が５０ｍｍ以上の乾燥物は、金網４６ａの網目を通過することなくハウジング４１の外周に達し、大粒物として上段の排出口４１ａからハウジング４１外に排出される。
【００５１】
一方、寸法が５０ｍｍ未満の乾燥物は、上段の金網４６ａの網目を通過して下方に落下し、今度は中段の金網４６ｂの上を転がりながら、その外周側に向かって移動するようになる。そして、寸法が３０ｍｍ以上の乾燥物は、金網４６ｂの網目を通過することなくハウジング４１の外周に達し、中粒物として中段の排出口４１ｂからハウジング４１外に排出される。
【００５２】
さらに、寸法が３０ｍｍ未満の乾燥物は、中段の金網４６ｂの網目を通過して下方に落下し、下段の金網４６ｃの上を転がりながら、その外周側に向かって移動し、小粒物として下段の排出口４１ｃからハウジング４１外に排出される。なお、分級装置としては、前記のような振動ふるい機４に限られず、例えば、トロンメトルシフターや揺動型選別機、ロータ型選別機などを用いることができる。
【００５３】
そのようにしてふるい分けされた乾燥物のうち、大粒物には主にプラスチックなどが含まれており、その発生熱エネルギーが大きい。一方、中粒物や小粒物は主に有機物が発酵乾燥したものであって、特に小粒物は発酵も進んで粒度、粒形や成分が均質化されているので、バイオマスバーナ７１への燃料供給状態や燃焼させて発生する熱エネルギーは安定している。
【００５４】
これに対して中粒物は、小粒物に比べて発酵乾燥が進んでいないことから、バイオマスバーナ７１の燃料として使用するには不向きな面があるので、中粒物を再度発酵乾燥装置３に投入して、再度発酵乾燥させることにより、小粒物として成形することができる。
【００５５】
そこで、本実施形態では、前記の大粒物および小粒物をそれぞれ一時貯留しておいて、燃料として利用する一方、中粒物は発酵乾燥装置３に戻して再度、発酵乾燥処理を行うようにしている。すなわち、前記のように振動ふるい機４の中段の排出口４１ｂから排出された中粒物は、複数の搬送コンベヤからなる再投入ライン５によって搬送され、発酵乾燥装置３の受入ホッパー２へ投入される。
【００５６】
一方、振動ふるい機４の上段および下段の排出口４１ａ，４１ｃからそれぞれ排出された大粒物および小粒物は、貯留装置６の貯留ホッパー６１，６２に分別されて一時、貯留される。そして、上述したように発酵乾燥装置３を運転してごみの処理を行う際に、小粒物はスクリュータイプの計量供給装置６３によって計量して、蒸気発生ボイラー７のバイオマスバーナ７１（図５を参照）に供給する。
【００５７】
前記の計量供給装置６３は、図示しない電動モーターによってスクリューフィーダー６３ａが駆動され、その回転によって小粒物を送り出す。これによる時間当たりの供給量は、スクリューフィーダー６３ａの回転数によって変化するので、これにより、貯留ホッパー６１から蒸気発生ボイラー７に供給する小粒物の量（時間当たりの供給量）を調整できる。
【００５８】
−蒸気発生ボイラー−
以上のように小粒物を燃焼させて、高温の蒸気を発生させる蒸気発生ボイラー７は、図５に模式的に示すように、乾燥物を効率良く燃焼させることができるバイオマスバーナ７１と、その燃焼熱によって水などの熱媒体を加熱し、高温の蒸気を発生させる蒸気発生部７２とを備えている。この蒸気発生部７２において発生した加熱用蒸気が、蒸気経路７０の蒸気制御装置９２を介して発酵乾燥装置３（タンク３０の加熱ジャケット３１など）に供給される。
【００５９】
一例として前記バイオマスバーナ７１は、燃料として小粒物および補助燃料が投入されるホッパー７３と、このホッパー７３から投下されてくる小粒物などを送り出すよう、電動モーター７４ａによって駆動されるスクリューフィーダー７４と、こうして送られてきた小粒物などを熱分解して、可燃ガスを発生させる１次燃焼炉７５と、この可燃ガスを完全燃焼させる２次燃焼炉７６と、を備えている。
【００６０】
スクリューフィーダー７４は、円筒状のチャンバ７４ｂ内に収容され、その後端側（図５の右側）の上方にホッパー７３が接続されている。また、ホッパー７３の下部にはロータリバルブ７３ａが設けられている。一方、スクリューフィーダー７４の前端部（図５の左端部）は、円筒状の１次燃焼炉７５の上流端（図５の右端）の開口に臨んで、ここに小粒物などを供給するようになっている。
【００６１】
また、前記１次燃焼炉７５の上流端の開口に臨んで電熱式の点火栓７５ａも設けられ、バイオマスバーナ７１の運転を開始するときに、１次燃焼炉７５内の小粒物や補助燃料に点火するようになっている。このような１次燃焼炉７５には、スクリューフィーダー７４から小粒物が供給されるとともに、そのチャンバ７４ｂ内にファン７７によって押し込まれた空気が流入し、小粒物などを燃焼させる。
【００６２】
そうして上流端の開口から空気が流入する他に、１次燃焼炉７５内にはその周壁に設けられた複数の穴からも空気が流入するようになるが、これらの空気の量が小粒物などの燃焼に対して不足気味になることから、１次燃焼炉７５においては小粒物の一部が燃焼する一方、その残部が高温下で熱分解されて可燃ガスを発生する。こうして発生した可燃ガスが燃焼しながら下流側の２次燃焼炉７６に向かって流出する。
【００６３】
すなわち、１次燃焼炉７５の下流端（図５の左端）には、２次燃焼炉７６内に突出するように先窄まりのノズル部７５ｂが設けられており、ここから２次燃焼炉７６内に可燃ガスが燃焼しながら吹き込まれる。こうして吹き込まれる高温の可燃ガスが、２次燃焼炉７６内に設けられたバーナ部７６ａにおいて、空気吸入路７６ｂから吸入される２次空気と混ざり合って燃焼し、この火炎が下流側の燃焼室７６ｃに吹き出すようになる。
【００６４】
この火炎は燃焼室７６ｃ内の空気を巻き込んで、未燃分がほぼなくなるように燃焼し、これにより発生した高温の燃焼ガス（既燃ガス）が蒸気発生部７２を通過して、その下流側の排気管７８や集塵装置（図示せず）などを通過した後に、大気中に放出されるようになる。このように小粒物から発生した可燃ガスを燃焼させるようにしているので、排気中には有害物質が少なく、一般的な集塵装置によって清浄化が可能になる。
【００６５】
前記の蒸気発生部７２については一般的な構成であり、詳しい説明は省略するが、火炎の吹き出す２次燃焼炉７６の燃焼室７６ｃを取り囲むよう螺旋状に（或いは燃焼室７６ｃ内でジグザグに）配管７２ａが設けられており、その内部を流通する蒸気または水が燃焼室７６ｃの火炎や燃焼ガスによって加熱されて、高温の蒸気が発生する。そして、この配管７２ａが蒸気経路７０を介して蒸気タービン発電機９１や蒸気制御装置９２に接続されている。
【００６６】
すなわち、前記のような燃料の燃焼熱エネルギーによって蒸気発生部７２では、水を加熱して発電用蒸気を発生させる。本実施形態では、前記のように蒸気発生ボイラー７の蒸気発生部７２において発生した発電用蒸気が、蒸気タービン発電機９１に供給され、これにより、電力会社に電力を供給するようになっている。
【００６７】
また、加熱用蒸気は蒸気制御装置９２を介して発酵乾燥装置３（タンク３０の加熱ジャケット３１など）に供給され、図３を参照して上述したようにタンク３０内を加熱する。これにより蒸気が復水したドレン水は、加熱ジャケット３１などから排出されて蒸気経路７０を流通し、蒸気発生部７２に戻ってくる。
【００６８】
次に、上述した製造装置によるバイオマス燃料の製造手順について説明すると、一例を図６のフローチャート図に示すように、まず、前処理工程（ステップＳ１）では、ピットに貯留されているごみを破砕機１に投入し、所定の大きさに破砕した後に受入れホッパー２に投入する。そして、搬送コンベア２１によって搬送しながら磁選機２２によって、ごみに含まれている鉄片等を除去する。
【００６９】
続いてステップＳ２では、発酵乾燥装置３のタンク３０の投入口３０ａの蓋を開いて、搬送コンベア２１によって搬送されてきたごみを投入する。このとき、タンク３０内は大気圧になっており、その後、投入口３０ａの蓋を閉じる。
【００７０】
ステップＳ３では、図３を参照して上述したようにタンク３０内を減圧下で加熱し、その内部に収容したごみの発酵乾燥を促進する（発酵乾燥工程）。すなわち、蒸気制御装置９２から加熱用蒸気を供給し、タンク３０内を加熱する。これととともに撹拌シャフト３２を所定の回転速度（例えば、８ｒｐｍ程度）で回転させる。さらに、真空ポンプ３６の作動によってタンク３０内を減圧すると、これによりタンク３０内の水分の沸点が低下し、微生物の活動温度内で水分の蒸発が早まり、ごみの発酵乾燥が促進される。
【００７１】
このようにしてタンク３０内の温度および圧力を維持しつつ、所定の時間（例えば２時間くらい）が経過すれば、真空ポンプ３６および撹拌シャフト３２を一旦停止させる。このときに乾燥物は減容されている。そして、この発酵乾燥工程を予め設定した回数、繰り返したか否か、ステップＳ４で判定し、否定判定（ＮＯ）であれば前記のステップＳ２に戻る。
【００７２】
こうしてタンク３０へごみおよび微生物を投入し、前記の発酵乾燥工程を設定回数、繰り返すことで、多量のごみを十分に発酵乾燥させることができる。そして、ステップＳ４で肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ステップＳ５に進んで真空ポンプ３６および蒸気発生ボイラー７の運転を停止する一方、撹拌シャフト３２を逆回転させ、排出部３０ｂの蓋を開いて、タンク３０から乾燥物を排出する（大気圧（排出））。
【００７３】
前記のように発酵乾燥させ、減容したことによって乾燥物は、ふるい分けに適したものになっており、これを搬送コンベア３７によって搬送し、投入ホッパー４５から振動ふるい機４に投入する。そして、振動ふるい機４の作動によって、図４を参照して上述したように大、中、小の乾燥物にふるい分け（分級工程：ステップＳ６）、中粒物は再投入ライン５によって受入ホッパー２へ再投入する（中粒物搬送：ステップＳ７）。
【００７４】
一方、大粒物および小粒物はそれぞれ、貯留ホッパー６１，６２に一時貯留しておく（貯留工程：ステップＳ８，Ｓ９）。こうして一時貯留してある大粒物にはプラスチックなどが含まれているので、例えば高出力のプラスチック用の燃焼炉に供給する（ステップＳ１０）。一方、小粒物は、発酵乾燥装置３による次回の処理において燃焼させるために、蒸気発生ボイラー７のバイオマスバーナ７１に供給する（ステップＳ１１）。
【００７５】
前記のフローのステップＳ３が、処理対象物であるごみをタンク３０に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物を発酵させ、減容した乾燥物を得る発酵乾燥工程に相当する。この工程では、以前の処理によって得られた乾燥物（小粒物）の燃焼熱を利用してタンク３０内を加熱するようにしている。
【００７６】
また、前記フローのステップＳ６が、前記発酵乾燥工程において得られた乾燥物を分級して、相対的に小さな小粒物（バイオマスバーナ７１での燃焼に適した適合燃料）と、相対的に大きな大粒物（それ以外の燃料）とに分ける分級工程に相当し、さらに、ステップＳ９が、少なくとも小粒物を一時貯留する貯留工程に相当する。
【００７７】
したがって、本実施形態に係る、発酵乾燥によるバイオマス燃料の製造装置によると、公知の発酵乾燥装置３を用いて、有機物を含むごみを収容したタンク３０内を減圧し、水の沸点を低下させることにより、比較的低い温度で効率良く水分を蒸発させて、乾燥を促進することができる。こうして温度を低くすることにより、微生物を活性化して有機物の発酵を促進することができる。
【００７８】
また、蒸気発生ボイラー７において燃焼させる乾燥物として、振動ふるい機４によってふるい分けされた大粒物、中粒物および小粒物のうち、粒度、粒形や成分が均質化した小粒物のみを用いるようにしており、粒度、粒形や成分が均質化の安定しない中粒物は、燃焼させない。このことで、蒸気発生ボイラー７のバイオマスバーナ７１における燃焼を安定化させることができる。
【００７９】
さらに、本実施形態では、発酵乾燥装置３のタンク３０に投入する前に、処理対象のごみを破砕機１によって破砕し処理物の表面積を増加するようにしているので、前記のようにタンク３０内でより効率良く水分を蒸発させ、乾燥をより促進することができるとともに、有機物の発酵もより促進することができる。
【００８０】
今回、開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、前記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【００８１】
例えば前記の実施形態では、発酵乾燥装置３において処理した乾燥物を大、中、小の３つの大きさにふるい分けし、大粒物および小粒物をそれぞれ一時貯留した上で、小粒物のみを蒸気発生ボイラー７に供給して、バイオマスバーナ７１で燃焼させる一方、中ごみは発酵乾燥装置３によって再処理するようにしているが、これに限らず、例えば中ごみを再処理せずに肥料、飼料の製造に利用してもよい。
【００８２】
また、乾燥ごみを大、中、小の３つの大きさに分けるのではなく、大、小の２つの大きさに分けてそれぞれ一時貯留した上で、小粒物のみを蒸気発生ボイラー７に供給するようにしてもよい。
【００８３】
さらに、前記の実施形態ではタンク３０内を加熱するために、蒸気発生ボイラー７から高温の蒸気を供給するようにしているが、蒸気による加熱に限らず、電気を利用したヒータであってもよい。また、前記の実施形態のように発酵乾燥装置３に投入する前に破砕機１でごみを破砕する必要もないし、磁選機２２によって金属を除去する必要もない。例えば、発酵乾燥装置３による処理の後に乾燥ごみを破砕したり、金属を除去したりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、発酵乾燥装置を用いて廃棄物を減圧下で加熱しながら、微生物を利用して発酵させる場合に、加熱のための燃料代などを低減することができるので、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００８５】
１            破砕機（破砕装置）
３            発酵乾燥装置
３０        タンク（密閉容器）
４            振動ふるい機（分級装置）
５            再投入ライン（再投入装置）
６            貯留装置
６１，６２  貯留ホッパー
７            蒸気発生ボイラー（加熱装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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