(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端に装置内のガスを収集するためのガス出口（１２）と、ガス出口（１２）と連携して
装置内のガスを排出するためのガス補助口（１３）と、が設けられ、外側面の上部に供給
用の封止口（１５）が設けられた装置部材を搭載するための装置ケーシング（１）と、
スラリーの嫌気性発酵処理に用いられ、両側が回転軸を介して装置ケーシング（１）内壁
と回転可能に接続され、上下端側面にそれぞれ供給口（２１）が対称に設けられ、装置ケ
ーシング（１）内に位置する反応シリンダー（２）と、
反応シリンダー（２）を回転駆動するために用いられ、反応シリンダー（２）の回転軸の
一端に装置ケーシング（１）外壁に設けられる第１の駆動モータ（１１）と、
スラリーの嫌気性発酵処理に用いられ、軸上に等間隔で複数組の攪拌用の攪拌ブレード（
６）が設けられ、反応シリンダー（２）の軸中心に位置する攪拌軸（２３）と、
攪拌軸（２３）を駆動するために用いられ、反応シリンダー（２）の両端外壁に位置する
第２の駆動モータ（２４）と、
反応シリンダー（２）内のスラリーを排出しガスを通過させるために用いられ、反応シリ
ンダー（２）の両側壁に位置し中央に対称に設けられるガスパイプライン（３）と、
前記ガスパイプライン（３）はＵ字型構造を有し、その一端は反応シリンダー（２）の両
側壁中央に対称に設けられるガス出口（２２）と連通し、
ガス出口（２２）と接続され、末端に等間隔で複数列の貫通孔が設けられ、ガスパイプラ
イン（３）内のスラリーの背圧を調節するために用いられ、ガスの圧力を制限するための
ガス圧力バルブ（５）と、
を備えることを特徴とするスラリーを嫌気性発酵処理するスラリー反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオエネルギー利用の技術分野に属し、具体的には、バイオガス残渣とバイ
オガススラリーを高効率で処理するスラリー反応装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラリー反応器内の反応物質は、液相に懸濁した触媒粒子を介して反応し、機械的攪拌に
より液相に懸濁するが、バイオガススラリーとバイオガス残渣から構成されるスラリーの
場合、バイオガススラリーとバイオガス残渣スラリーの嫌気性発酵処理にも同様の装置を
使用でき、バイオガススラリーとバイオガス残渣のバイオガス生産量を増加する。
【０００３】
既存のスラリー反応器では、石油や化学製品の製造によく使用されるため、使用される触
媒粒子は通常１０〜１０００μｍであるが、バイオガススラリーとバイオガス残渣の嫌気
性発酵に使用される触媒粒子の粒子径が上記の粒子よりはるかに大きく、同時にバイオガ
ススラリーとバイオガス残渣中の固形分にも重力沈降効果があるので、バイオガススラリ
ーとバイオガス残渣の反応用途に対応することが困難である。
【０００４】
従って、上記の技術的問題を解決するために、重力沈降の問題を解決するために既存のス
ラリー反応器を改良し、バイオガススラリーとバイオガス残渣の使用に対応するためにそ
の攪拌効果を高める必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
上記技術的問題を解決するために、本発明の技術的解決策は、バイオガス残渣とバイオガ
ススラリーを高効率で処理するスラリー反応装置であり、それは、上端に装置内のバイオ
ガスを収集するためのバイオガス出口、バイオガス出口と連携して装置内バイオガスを排
出するためのバイオガス補助口が設けられ、装置ケーシングの外側面の上部に給料用の封
止口が設けられ、装置部材を搭載するための装置ケーシングと、
バイオガススラリーとバイオガス残渣の反応処理に用いられ、両側が回転軸を介して装置
ケーシングの内壁と回転可能に接続され、反応シリンダーの上下端側面にそれぞれ給料口
が対称に設けられ、装置ケーシング内に位置する反応シリンダーと、
反応シリンダーを回転駆動するために用いられ、反応シリンダーの回転軸の一側の装置ケ
ーシング外壁に設けられる第１の駆動モータと、
バイオガススラリーとバイオガス残渣の反応攪拌に用いられ、軸上に等間隔で複数組の攪
拌用の攪拌ブレードが設けられ、反応シリンダーの軸中心に位置する攪拌軸と、
攪拌軸を駆動するために用いられ、反応シリンダーの両端外壁に位置する第２の駆動モー
タと、
反応シリンダー内の液体を排出しガスを通過させるために用いられ、反応シリンダーの両
側壁に位置し中央に対称に設けられるバイオガスパイプラインと、
前記バイオガスパイプラインはＵ字型構造を有し、その一端は反応シリンダーの両側壁中
央に対称に設けられるガス出口と連通し、他端には内部から外部へ順に重力アンチブロッ
キングための遮断部材が設けられ、
バイオガスパイプライン内のＵ字型伝導パイプに位置しガス出口と接続され、末端に等間
隔で複数列の貫通孔が設けられ、バイオガスパイプライン内の液体の背圧を調節ために用
いられ、ガス排気ガスの圧力を制限するためのガス圧力バルブと、を備える。
【０００６】
本発明の装置は、装置ケーシングおよび反応シリンダーの構造設計を採用しているため、
内部攪拌軸が回転する間、反応シリンダーはゆっくりと回転し、これにより、反応シリン
ダー内のバイオガススラリーとバイオガス残渣の重力沈降が減少し、触媒粒子とバイオガ
ススラリーとバイオガス残渣の接触効果を高め、スラリー反応装置の処理効果を向上でき
、また反応シリンダーの両側の中心に対称に設けられるバイオガスパイプラインにより、
反応シリンダーの回転中に上部の排気および漏れ防止を実現し、装置の作動に関する基本
的な要件を満たし、電気制御バルブなどの部材は不要であり、装置のフォールトトレラン
スが効果的に向上し、メンテナンスコストを削減できる。
【０００７】
さらに、遮断部材は、バイオガスパイプラインと固定的に係合されるプラグリングと、前
記プラグの円周側面の中央に空気ポートが設けられ、前記空気ポートがプラグ中心の空気
スロットと連通し、プラグリング内に位置し移動可能に接続されるプラグと、プラグ後端
に位置し固定的に接続されるカウンターウェイト（ブリックなどのウェイトを増加させる
ためのブロック）と、カウンターウェイトとプラグリングの吸引に用いられ、カウンター
ウェイト、プラグリングの内側の対応する端面に位置する第１の磁気リング、第２の磁気
リングと、中心に磁気ブロックが設けられ、カウンターウェイトの後ろに磁性層が塗布さ
れ、カウンターウェイトとリミットブロックネットの吸引に用いられ、カウンターウェイ
トの後ろに位置しバイオガスパイプラインと固定的に係合されるリミットブロックネット
と、を備える。遮断部材の構造設計により、重力を使用して、カウンターウェイトの作用
下でプラグの遮断と通気を切り替え、これにより、バイオガスパイプラインと効果的に連
携して上部の排気および漏れ防止の機能を実現し、装置の作動要件を満たすことができる
。
【０００８】
さらに、上記装置は、下記を含む：
濾過材の設置やバイオガスの予備吸着浄化に用いられ、フィルター層の装置ケーシングに
対応する上、下端にそれぞれ濾過材を給料するための濾過材給料口、濾過材を排出するた
めの濾過材出口が設けられ、装置ケーシング内壁に設けられるフィルター層と、
バイオガス出口内に設けられる濾過フィルムとバイオガスの二次浄化精製に用いられ、フ
ィルター層および濾過フィルムの設置により、生産したバイオガスを予備精製浄化処理し
、後続のバイオガスの收集処理操作を削減し、ガス生産質量を向上させ、
固形分を濾過しバイオガスパイプラインの詰まりを防ぎ、バイオガスパイプラインの詰ま
りによりバイオガスパイプラインの液体の戻りと排気効果に悪影響を与えることを回避す
るために用いられ、反応シリンダーのガス出口の接続部に設けられる濾過ネットと、
反応シリンダー内の反応温度を制御するために用いられ、加熱片の外装により、点検メン
テナンスなどを容易にし、装置の使用効果を最適化することができ、反応シリンダーの外
壁に配置された加熱片と、
装置ケーシングを支持するために用いられ、装置ケーシングの底部に設けられる支持体と
、封止口を封止するために用いられ、封止口に設けられるカバーと、をさらに備える。
【０００９】
さらに、上記装置では、
反応シリンダー内の充填体積は総容積の２／３未満、反応シリンダーの回転速度は５ｒｐ
ｍ未満であり、充填量が多すぎると反応シリンダーの上部に設けられたガス出口がバイオ
ガススラリーとバイオガス残渣によってオーバーランされ、バイオガスパイプラインに障
害が発生し、反応シリンダーの回転速度を制限し、過度に速い回転速度によりバイオガス
パイプラインの作用効果が低減し、排気の困難または失敗を引き起こす場合がある。
【００１０】
バイオガスパイプラインの外側端は内側端より３〜５ｃｍ高く、出口部が入口部よりも高
いので、液体の戻りによる排気失敗を防ぎ、
反応シリンダーの給料口の外壁、装置ケーシングの封止口の内壁にそれぞれセンサーＡ、
センサーＢが設けられ、給料口と封止口の位置合わせに用いられ、センサーＡ、センサー
Ｂにより、給料口と封止口を正確に当接でき、ずれなどにより装置の操作使用に悪影響を
与えることを回避することができる。
【００１１】
外部電線は装置ケーシングの回転軸を介して反応シリンダーに接続され、各電力消費機構
に電気エネルギーを供給する。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記攪拌ブレードは単層ブレード構造を持ち、攪拌軸と固定的
に接続されるスリーブおよび周方向に沿ってスリーブ円周に設けられるブレードから構成
される。ブレードの構造が簡単で、コストが低く、量産が容易である。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、前記攪拌ブレードは二重層ブレード構造を持ち、攪拌ブレー
ドは、攪拌軸と固定的に接続される複数組の接続スリーブと、２つの単一ブレードで構成
され、接続スリーブに交互に摺動接続され、接続スリーブに位置し周方向に等間隔で設け
られる複数組の二重層ブレード構造と、単一ブレードは断面がＴ字型の構造を有し、２つ
の単一ブレードが伝達機構を介して接続スリーブ内に嵌設されたメインギアと接続され、
２つの単一ブレードの内側にそれぞれ伝達機構と当接するガイドポストが設けられ、隣接
する２つの二重層ブレード構造の押圧攪拌のために用いられ、その上に均一にメッシュが
設けられ、２つの単一ブレードの外端に位置する環状押し板と、メインギアとの噛み合い
駆動に用いられ、メインギアと噛み合う一側に対応する歯面が設けられ接続ロッド介して
反応シリンダーと接続して固定され、攪拌軸と回転接続される複数組の回転リングと、
また、前記伝達機構は、ギア部材を搭載するためのボックスと、伝達構造と接続スリーブ
の当接伝達に用いられ、ラックバーを介してボックスを貫通してメインギアと接続され、
ボックス内側に位置する第１のかさギアと、第１のかさギアの両側との噛み合い伝達に用
いられ、ボックスの両側に位置する２組の第２のかさギアと、単一ブレードのガイドポス
トと摺動接続され単一ブレードを接続スリーブに沿って往復移動させ、それは接続ロッド
を介してボックスを貫通して第２のかさギアと接続され、ボックスの両側に位置する往復
ロッドと、ボックスおよびラックバーを補強支持するために用いられ、接続スリーブと固
定的に接続され、ボックスおよびラックバーの下方に位置する支持具と、を備える。
【００１４】
本発明では、攪拌ブレードは二重層ブレード構造を持ち、伝達構造などに関するコンポネ
ントを使用して、攪拌軸の回転中に各組の二重層ブレード構造に対して単一ブレードをず
れて往復移動させ、同時に、２組の二重層ブレードの隣接する環状押し板の開閉により押
圧を補助し、反応シリンダー内に縦方向攪拌および横方向攪拌を同時に行うことで、触媒
粒子とバイオガススラリーとバイオガス残渣の混合度を向上させ、スラリー反応装置の反
応効果を高める。
【００１５】
本発明の別の目的は、スラリー反応装置を使用してバイオガス残渣とバイオガススラリー
を高効率で処理する方法を提供することであり、上記の方法は、
上記スラリー反応装置を使用して、バイオガス残渣とバイオガススラリーを反応シリンダ
ー内に注入し、投与量に従い触媒粒子を投与するステップ１と、
装置内の温度を室温から４８℃±５℃まで上昇するように制御し、その温度のままバイオ
ガススラリーとバイオガス残渣に対して嫌気性発酵処理を行い、圧力が０．４５〜０．６
５ＭＰａを超えると、バイオガス出口を介してバイオガスを収集し、触媒粒子を使用して
嫌気性発酵温度を４８℃±５℃に維持することで、適切に嫌気性発酵の処理を促進し、且
つ反応シリンダー内に一定の圧力を維持してバイオガスを排出し、反応処理効果を向上す
るステップ２と、
反応が完了した後、スラリー反応装置内の残留バイオガスを完全に排出し、その後反応シ
リンダーのバイオガススラリーとバイオガススラリー残留物を取り出し後続の処理に移行
するステップ３とを含む。
【００１６】
さらに、触媒粒子の投与量はバイオガススラリーとバイオガス残渣の総質量の２．５〜４
．５％を占めて、該投与量下でバイオガスガス生産効果を顕著に高めることができ、
触媒粒子は徐放効果のある球形構造を持ち、具体的にハニカム多層構造の構造層および各
ハニカムチャンバーに充填された充填粉末を含み、前記充填粉末は具体的に市販バイオガ
ス発酵剤を主成分とし、他に質量比で３〜７％のアスコルビン酸、４〜１２％のフルクト
ース二リン酸ナトリウムを含み、前記構造層は具体的に５〜１０部のゼオライト粉末、２
〜３部の珪藻土、７〜１３部のわら繊維を主成分とし、他に質量比で３０〜４５％の微結
晶ワックスを含む。
【００１７】
上記の構造の触媒粒子により、アスコルビン酸及フルクトース二リン酸ナトリウムを使用
してバイオガス発酵剤の安定性および作用を改善し、同時に上記比率で調製された構造層
はまず低い分解速度が低く、同時にその成分中のゼオライト粉末、珪藻土などがバイオガ
ススラリーとバイオガス残渣のガス生産に対して一定の促進作用があり、上記の比率及び
構造で調製された触媒粒子は良好な徐放使用効果を有し、スラリー反応装置と効果的に連
携して反応処理を行う。
【００１８】
さらに、上記触媒粒子の調製方法は、
１）微結晶ワックスを加熱溶融した後、上記ゼオライト粉末、珪藻土、わら繊維の混合物
を溶融した微結晶ワックスに加え均一に攪拌し、半球形シェルハニカムモールドを通じて
異なる直径と長さを有するハニカム型半球形シェルを作成するステップと、
２）異なる直径のハニカム型半球形シェル内に上記アスコルビン酸、フルクトース二リン
酸ナトリウムと市販バイオガス発酵剤で混合されて得られた充填粉末を順に層状に充填す
るステップと、
３）加熱溶着により粒子径１４〜２０ｍｍの触媒粒子を得て、各層のハニカム型半球形シ
ェルの厚さは１±０．１ｍｍ、ハニカム型半球形シェルの溝深さは４±１ｍｍに制御する
。上記粒子径及厚さ等の制限により、充填粉末と構造層のおおよその比率範囲を効果的に
制御でき、同時に上記触媒粒子を正確的に調製する操作にデータサポート基盤を提供でき
る。
【００１９】
本発明の有益な効果は、以下の通りである。
（１）本発明の装置の構造設計により、内部攪拌軸が回転する間、反応シリンダー自体が
ゆっくりと回転することを可能にし、バイオガスパイプラインの構造設計を通じて、反応
シリンダー自体の回転中に、上部の排気および漏れ防止を実現でき、装置作動の基本要件
を満たし、さらに触媒粒子とバイオガススラリーとバイオガス残渣の接触効果を高め、ス
ラリー反応装置の処理効果を向上できる。
（２）本発明の装置は、二重層ブレード構造設計の攪拌ブレードにより、各組の二重層ブ
レード構造に対して単一ブレードをずれて往復移動させ、同時に、２組の二重層ブレード
の隣接する環状押し板の開閉により押圧を補助し、反応シリンダー内に縦方向攪拌および
横方向攪拌を同時に行うことで、触媒粒子とバイオガススラリーとバイオガス残渣の混合
度を高め、スラリー反応装置の反応効果を向上できる。
（３）本発明の方法では、触媒粒子を加え、一定の比率で調製された構造層および充填粉
末を使用して、分解速度を低下させ、徐放機能の要件を満たし、同時に各成分がバイオガ
ススラリーとバイオガス残渣のガス生産に一定の促進作用を有し、触媒粒子の添加により
良好な反応使用効果を持ち続け、スラリー反応装置と効果的に連携して反応処理を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のスラリー反応装置の外観概略図である。
【図２】本発明のスラリー反応装置の正面図である。
【図３】本発明のスラリー反応装置の正面内部構造を示す概略図である。
【図４】本発明のスラリー反応装置の側面図である。
【図５】本発明のスラリー反応装置の側面の内部構造を示す概略図である。
【図６】本発明の図５におけるＡ箇所の構造拡大図である。
【図７】本発明のスラリー反応装置の遮断部材の構造を示す概略図である。
【図８】本発明の具体的な実施例１の反応シリンダーの内部構造を示す概略図である。
【図９】本発明の具体的な実施例２の反応シリンダーの内部構造を示す概略図である。
【図１０】本発明の具体的な実施例２の攪拌ブレード平面視構造を示す概略図である。
【図１１】本発明の図１０におけるＢ箇所の構造拡大図である。
【図１２】本発明の具体的な実施例２の攪拌ブレードの一部断面構造を示す概略図である。
【図１３】本発明の具体的な実施例２の単一ブレードと伝達機構の配置関係を示す概略図である。
【図１４】本発明の具体的な実施例２の伝達機構の構造を示す概略図である。
【図１５】本発明の具体的な実施例７のバイオガス生産量のグラフである。
【００２１】
［符号の説明］
１    装置ケーシング
１１    第１の駆動モータ
１２    バイオガス出口
１３    バイオガス補助口
１４    支持体
１５    封止口
１６    カバー
１７    フィルター層
１８    濾過材給料口
１９    濾過材出口
２    反応シリンダー
２１    給料口
２２    ガス出口
２３    攪拌軸
２４    第２の駆動モータ
２５    加熱片
２６    センサーＡ
２７    センサーＢ
３    バイオガスパイプライン
３１    Ｕ字型伝導パイプ
４    遮断部材
４１    プラグリング
４２    プラグ
４２１    空気ポート
４２２    空気スロット
４３    カウンターウェイト
４４    第１の磁気リング
４５    第２の磁気リング
４６    リミットブロックネット
５    ガス圧力バルブ
６    攪拌ブレード
６１    接続スリーブ
６１１    メインギア
６２    単一ブレード
６２１    ガイドポスト
６３    伝達機構
６３１    ボックス
６３２    第１のかさギア
６３３    第２のかさギア
６３４    ラックバー
６３５    往復ロッド
６４    支持具
６５    回転リング
６６    環状押し板
【発明を実施するための形態】
【００２２】
特に明記しない限り、実施例で使用される原材料および装置部材はすべて当該技術分野で
従来からよく使用されているか市販されているものである。
【００２３】
実施例１
本発の装置は、図１、２、４に示すように、装置部材を搭載する装置ケーシング１を備え
、その上端に装置内のバイオガスを収集するためのバイオガス出口１２、バイオガス出口
１２と連携して装置内のバイオガスを排出するためのバイオガス補助口１３が設けられ、
装置ケーシング１の外側面の上部に給料用の封止口１５が設けられ、装置ケーシング１を
支持し装置ケーシング１の底部に設けらる支持体１４と、封止口１５を封止するための封
止口１５に設けられるカバー１６とを備える。
【００２４】
図３に示すように、装置ケーシング１の内壁に設けられるフィルター層１７を備え、活性
炭充填材の配置やバイオガスの予備吸着浄化を行うために用いられ、フィルター層１７の
装置ケーシング１に対応する上、下端にそれぞれ濾過材を補充するための濾過材給料口１
８、濾過材を排出するための濾過材出口１９が設けられ、バイオガス出口１２内に設けら
れるＰＶＤＦ濾過フィルムはバイオガスの二次浄化精製のために用いられ、フィルター層
１７および濾過フィルムの設置により、生産したバイオガスを予備の精製浄化処理し、後
続のバイオガスの收集処理操作を削減し、ガス生産質量を高め、外部電線は装置ケーシン
グ１の回転軸を介して反応シリンダー２と接続し、各電力消費機構に電気エネルギーを供
給する。
【００２５】
図５、８に示すように、装置ケーシング１内に位置する反応シリンダー２を備え、バイオ
ガススラリーとバイオガス残渣の反応処理のために用いられ、その両側が回転軸を介して
装置ケーシング１の内壁と回転可能に接続され、反応シリンダー２の上下端の側面にそれ
ぞれ給料口２１が対称に設けられ、反応シリンダー２の回転軸の一側の装置ケーシング１
の外壁に設けられる第１の駆動モータ１１を備え、反応シリンダー２を回転駆動するため
に用いられ、反応シリンダー２の中心軸に位置する攪拌軸２３を備え、バイオガススラリ
ーとバイオガス残渣の反応攪拌のために用いられ、その軸上に等間隔で複数組の攪拌用の
攪拌ブレード６が設けられ、攪拌ブレード６は単層ブレード構造を持ち、攪拌軸２３と固
定的に接続されるスリーブおよび周方向に沿ってスリーブ円周に設けられるブレードで構
成され、反応シリンダー２の両端の外壁に位置する第２の駆動モータ２４を備え、攪拌軸
２３を駆動するために用いられる。
【００２６】
図７に示すように、反応シリンダー２の両側壁に位置し中央に対称に設けられるバイオガ
スパイプライン３を備え、反応シリンダー２内の液体流出を制限しガスを通過させるため
に用いられ、バイオガスパイプライン３はＵ字型構造を持ち、その一端が反応シリンダー
２の両側壁中央に対称に設けられるガス出口２２と連通し、他端が内部から外部へ順に重
力アンチブロッキングための遮断部材４が設けられ、排気ガスの圧力を調整するためのガ
ス圧力バルブ５を備え、バイオガスパイプライン３内のＵ字型伝導パイプ３１とガス出口
２２の接続箇所に位置し、その末端に等間隔で複数列の貫通孔が設けられ、バイオガスパ
イプライン３内の液体の背圧のために用いられる。
【００２７】
図３に示すように、反応シリンダー２のガス出口２２の接続部に設けられる濾過ネットを
備え、固形分を濾過しバイオガスパイプライン３の詰まりを防ぎ、バイオガスパイプライ
ン３の詰まりによりバイオガスパイプライン３の液体の戻り及び排気効果に悪影響を与え
ることを回避し、反応シリンダー２の外壁に設けられる加熱片２５を備え、反応シリンダ
ー２内の反応温度を制御するために用いられ、加熱片２５の外装により、点検メンテナン
スなどが容易にし、装置の使用効果を改善し、反応シリンダー２内の充填体積は総容積の
２／３未満、反応シリンダー２の回転速度は５ｒｐｍ未満であり、充填量が多すぎると反
応シリンダー２の上部に設けられたガス出口２２がバイオガススラリーとバイオガス残渣
によってオーバーランされ、バイオガスパイプライン３に障害が発生し、反応シリンダー
２の回転速度を制限し、過度に速い回転速度によりバイオガスパイプライン３の作用効果
が低減し、排気の困難または失敗を引き起こす場合がある。バイオガスパイプライン３の
外側端が内側端より３〜５ｃｍ高く、出口部が入口部よりも高いので、液体の戻りによる
排気失敗を防ぎ、反応シリンダー２の給料口２１の外壁、装置ケーシング１の封止口１５
の内壁にそれぞれセンサーＡ２６、センサーＢ２７が設けられ、センサーＡ２６、センサ
ーＢ２７はそれぞれ市販の赤外線エミッタと赤外線レシーバーであり、給料口２１と封止
口１５の位置合わせに用いられ、センサーＡ２６、センサーＢ２７により、給料口２１と
封止口１５を正確に当接でき、ずれなどにより装置の操作使用に悪影響を与えることを回
避することができる。
【００２８】
ただし、図７に示すように、遮断部材４は、バイオガスパイプライン３と固定的に係合さ
れるプラグリング４１と、前記プラグ４２の円周側面の中央に空気ポート４２１が設けら
れ、前記空気ポート４２１がプラグ４２中心の空気スロット４２２と連通し、プラグリン
グ４１内に位置し移動可能に接続されるプラグ４２と、プラグ４２後端に位置し固定的に
接続されるカウンターウェイト４３と、カウンターウェイト４３とプラグリング４１の吸
引に用いられ、カウンターウェイト４３、プラグリング４１の内側の対応する端面に位置
する第１の磁気リング４４、第２の磁気リング４５と、中心に磁気ブロックが設けられ、
カウンターウェイト３の後ろに磁性層が塗布され、カウンターウェイト４３とリミットブ
ロックネット４６の吸引に用いられ、カウンターウェイト４３の後ろに位置しバイオガス
パイプライン３と固定的に係合されるリミットブロックネット４６と、を備える。
【００２９】
上記装置の作動方法は以下の通りである。
バイオガススラリーとバイオガス残渣の充填：センサーＡ  ２６、センサーＢ  ２７によ
り、反応シリンダー２上部の給料口２１と封止口１５を位置合わせて、封止口１５のカバ
ー１６および給料口２１の封止カバーを開き、導管を通してバイオガススラリーとバイオ
ガス残渣及び触媒粒子を反応シリンダー２内に注入し、その後給料口２１と封止口１５を
順に閉じ、
反応シリンダー２の作動：装置を起動し、第１の駆動モータ１１と第２の駆動モータ２４
が起動し始め、それぞれ反応シリンダー２を回転軸に沿って回転させ、攪拌軸２３を回転
させ、攪拌軸２３上の攪拌ブレード６により反応シリンダー２内を攪拌処理を行い、
ただし、第２の駆動モータ２４の駆動の場合、異なるモードを選択でき、１、２つの第２
の駆動モータ２４が交互に正逆回転を間欠的に行え、２、単一の第２の駆動モータ２４が
片方向駆動を行え、
バイオガスパイプライン３の原理：装置が低速で回転すると、上、下部のガス排出、漏れ
防止の２つの機能を有するバイオガスパイプライン３が形成され、具体的には、
上部のガス出口２２に対応するバイオガスパイプライン３では、反応シリンダー２内の上
部のガス出口２２が液体に触れないため、タンク内の圧力作用でガスをガス出口２２に沿
ってバイオガスパイプライン３内に流入させ、バイオガスパイプライン３内に液体が溜ま
っている場合、気圧の作用下で、溜まった液体がバイオガスパイプライン３に沿って外端
に移動し、Ｕ字型伝導パイプ３１を伝導し、圧力の作用下で溜まった液体がＵ字型伝導パ
イプ３１に沿って反応シリンダー２内に戻り、気圧が作用し続けると、液体がＵ字型伝導
パイプ３１に押し戻されガスが出口まで上昇し、上部の開いた遮断部材４およびガス圧力
バルブ５によってバイオガスを排出し、
下部のガス出口２２に対応するバイオガスパイプライン３では、反応シリンダー２内の下
部のガス出口２２がバイオガススラリーとバイオガス残渣にオーバーランし、濾過ネット
作用下で固形分を濾過し液体のみを通過させ、同時にバイオガスパイプライン３の構造に
より、閉じた遮断部材４およびガス圧力バルブ５の作用下で、内部の液体がバイオガスパ
イプライン３に流入できなく、
遮断部材４の原理：遮断部材４が上部に位置する場合、そのカウンターウェイト４３が重
力の作用下で第１の磁気リング４４、第２の磁気リング４５から離れカウンターウェイト
４３底部の磁性層がリミットブロックネット４６の磁気ブロックに引き付けられ、プラグ
４２をプラグリング４１から外し、プラグ４２の各空気ポート４２１がバイオガスパイプ
ライン３と連通し、空気スロット４２２を介してガス圧力バルブ５まで送られ、遮断部材
４が下部に位置する場合、上記の原理と同様であり、
ただし、上記第１の駆動モータ１１、第２の駆動モータ２４、ガス圧力バルブ５などは、
市販品から選択されるものかまたは市販品に応じてその外観を調整して本装置の取付要件
に適合させるものである。
【００３０】
上記スラリー反応装置を使用してバイオガス残渣とバイオガススラリーを高効率で処理す
る方法は、以下のステップを含む。
ステップ１：上記スラリー反応装置を使用して、バイオガス残渣とバイオガススラリーを
反応シリンダー２内に注入し、投与量に従い触媒粒子を投与し、触媒粒子投与量がバイオ
ガススラリーとバイオガス残渣の総質量の２．５〜４．５％を占める、
ステップ２：装置内の温度を室温から４８℃±５℃まで上昇するように制御し、その温度
のままバイオガススラリーとバイオガス残渣に対して嫌気性発酵処理し、圧力が０．４５
〜０．６５ＭＰａを超えるとバイオガス出口１２を介してバイオガスを収集する、
ステップ３：反応が完了した後、つまりバイオガス出口１２を介してバイオガスを収集で
きなくなる場合、上部給料口２１のカバーを開きスラリー反応装置内の残留バイオガスを
完全に排出し、その後ポンプで反応シリンダー２のバイオガススラリーとバイオガススラ
リー残留物を取り出して後続の処理に移行する。
【００３１】
ただし、触媒粒子は徐放効果のある球形構造を持ち、具体的にハニカム多層構造の構造層
および各ハニカムチャンバーに充填された充填粉末を含み、充填粉末は具体的にＦｅｒｍ
ｅｎｔａｂｉｌｉｔｙｍｉｃｒｏｂｅバイオガス発酵剤を主成分とし、他に質量比で３〜
７％のアスコルビン酸、４〜１２％のフルクトース二リン酸ナトリウムを含み、構造層は
具体的に５〜１０部のゼオライト粉末、２〜３部の珪藻土、７〜１３部のわら繊維を主成
分とし、他に質量比で３０〜４５％の微結晶ワックスを含む。
【００３２】
上記触媒粒子の調製方法は以下のステップを含む。
１）微結晶ワックスを加熱溶融した後、上記ゼオライト粉末、珪藻土、わら繊維の混合物
を溶融した微結晶ワックスに加え均一に攪拌し、半球形シェルハニカムモールドを通じて
異なる直径と長さを有するハニカム型半球形シェルを作成する、
２）異なる直径のハニカム型半球形シェル内に上記アスコルビン酸、フルクトース二リン
酸ナトリウムと市販バイオガス発酵剤で混合されて得られた充填粉末を順に層状に充填す
る、
３）加熱溶着により粒子径１４〜２０ｍｍの触媒粒子を得て、各層のハニカム型半球形シ
ェルの厚さは１±０．１ｍｍ、ハニカム型半球形シェルの溝深さは４±１ｍｍに制御する
。
【００３３】
実施例２
実施例１と異なり、攪拌ブレード６は二重層ブレード構造を持ち、具体的には、
図９、１０、１１、１３に示すように、攪拌ブレード６は、攪拌軸２３と固定的に接続さ
れる複数組の接続スリーブ６１と、２つの単一ブレード６２で構成され、接続スリーブ６
１に交互に摺動接続され、接続スリーブ６１に位置し周方向に等間隔で設けられる複数組
の二重層ブレード構造と、単一ブレード６２は断面がＴ字型の構造を有し、２つの単一ブ
レード６２が伝達機構６３を介して接続スリーブ６１内に嵌設されたメインギア６１１と
接続され、２つの単一ブレード６２の内側にそれぞれ伝達機構６３と当接するガイドポス
ト６２１が設けられ、隣接する２つの二重層ブレード構造の押圧攪拌のために用いられ、
その上に均一にメッシュが設けられ、２つの単一ブレード６２の外端に位置する環状押し
板６６と、メインギア６１１との噛み合い駆動に用いられ、メインギア６１１と噛み合う
一側に対応する歯面が設けられ接続ロッド介して反応シリンダー２と接続して固定され、
攪拌軸２３と回転接続される複数組の回転リング６５と、を備え、
ただし、図１２、１４に示すように、伝達機構６３は、ギア部材を搭載するためのボック
ス６３１と、伝達構造６３と接続スリーブ６１の当接伝達に用いられ、ラックバー６３４
を介してボックス６３１を貫通してメインギア６１１と接続され、ボックス６３１内側に
位置する第１のかさギア６３２と、第１のかさギア６３２の両側との噛み合い伝達に用い
られ、ボックス６３１の両側に位置する２組の第２のかさギア６３３と、単一ブレード６
２のガイドポスト６２１と摺動接続され単一ブレード６２を接続スリーブ６１に沿って往
復移動させ、それは接続ロッドを介してボックス６３１を貫通して第２のかさギア６３３
と接続され、ボックス６３１の両側に位置する往復ロッド６３４と、ボックス６３１およ
びラックバー６３４を補強支持するために用いられ、接続スリーブ６１と固定的に接続さ
れ、ボックス６３１およびラックバー６３４の下方に位置する支持具６４と、を備える。
【００３４】
上記の二重層ブレード構造を持つ攪拌ブレード６の作動方法は以下の通りである。
攪拌軸２３が回転すると、各接続スリーブ６１を回転させ、各回転リング６５の作用下で
、各接続スリーブ６１のメインギア６１１を回転させ、メインギア６１１の作用で各伝達
機構６３を駆動し、２つの単一ブレード６２を交互に往復移動させ、さらに隣接する２組
の二重層ブレード構造の環状押し板６６の押し圧により、縦方向の回転中に縦方向攪拌を
行い、
伝達機構６３の作動原理：メインギア６１１が回転するとラックバー６３４を介してボッ
クス６３１内の第１のかさギア６３２を回転させ、さらに第１のかさギア６３２の両側の
第２のかさギア６３３を回転させ、ボックス６３１の外部の往復ロッド６３５が回転し、
往復ロッド６３５と単一ブレード６２のガイドポスト６２１の作用により、接続スリーブ
６１に沿って上下に往復移動させ、両側の単一ブレード６２のガイドポストが往復ロッド
６３５と異なる位置に設けられるため、２つの単一ブレード６２を正逆往復移動させるこ
とで、上記二重層ブレード構造の攪拌機能を実現する。
【００３５】
本実施例２の装置および方法と、実施例１の装置および方法を使用してバイオガス処理を
行い、異なる攪拌ブレード６の構造による処理効果に対する影響を調べ、試験サンプル本
都市の同じ繁殖地のバイオガススラリーとバイオガス残渣を使用し、２トンを収集し均均
等に攪拌してから、２つの試験サンプルに分けて処理し、具体的な結果が表１に示される
。
表１  各装置下のバイオガス生産量
【００３６】
0006805437.tif 000002
【００３７】
結論：実施例１と実施例２のバイオガス生産量のデータ比較から分かるように、異なる攪
拌ブレード６はスラリー反応処理に大きな影響を与え、バイオガススラリーとバイオガス
残渣と触媒粒子の混合攪拌に大きな影響を与え、その内に実施例２の二重層ブレード構造
の攪拌ブレード６の使用効果がより効果的であり、調製されたバイオガスの量が大幅に増
加する。
【００３８】
実施例３
実施例２の装置および方法を使用して、異なる触媒粒子投与量の処理効果に対する影響を
調べ、試験サンプルは本都市の同じ繁殖地のバイオガススラリーとバイオガス残渣を使用
し、３トンを収集して均均等に攪拌してから、均等に３つの試験サンプルに分けて処理を
行い、実験例１、２、３とし、具体的なパラメータは以下の通りである。
実験例１（つまり実施例１と実施例２のパラメータ）：触媒粒子投与量がバイオガススラ
リーとバイオガス残渣の総質量の３．９％を占める。
実験例２：触媒粒子投与量がバイオガススラリーとバイオガス残渣の総質量の４．５％を
占める。
実験例３：触媒粒子投与量がバイオガススラリーとバイオガス残渣の総質量の２．５％を
占める。
具体的には、表２の通りである。
表２  各実験例で異なる触媒粒子添加投与量でのバイオガス生産量
【００３９】
0006805437.tif 000003
【００４０】
結論：実験例１〜３のバイオガス生産量のデータ比較から分かるように、異なる触媒添加
投与量がスラリー反応処理に大きな影響を与え、その内に実験例１の添加投与量の使用効
果がより効果的であり、この投与量よりも小さいとバイオガススラリーとバイオガス残渣
の嫌気性発酵によるガス生産を十分に促進できず、この投与量よりも高いと過度に添加に
よりバイオガススラリーとバイオガス残渣の嫌気性発酵によるガス生産を抑制する可能性
がある。
【００４１】
実施例４
実施例２の装置および方法を使用して、異なる温度の処理効果に対する影響を調べ、試験
サンプルは本都市の同じ繁殖地のバイオガススラリーとバイオガス残渣を使用し、３トン
を収集して均均等に攪拌してから、均等に３つの試験サンプルに分けて処理を行い、実験
例４、５、６とし、具体的なパラメータは以下の通りである。
実験例４（つまり実施例１と実施例２のパラメータ）：装置内の温度を室温から４８℃ま
で上昇するように制御する、
実験例５：装置内温度を室温から４３℃まで上昇するように制御する、
実験例６：装置内の温度を室温から５３℃まで上昇するように制御する、
具体的に表３の通りである。
表３  各実験例の異なる温度でのバイオガス生産量
【００４２】
0006805437.tif 000004
【００４３】
結論：実験例４〜６のバイオガス生産量のデータ比較から分かるように、触媒粒子との異
なる反応温度はスラリー反応処理に一定の影響を与え、その内に実験例４の反応温度のガ
ス生産効果がより効果的であり、この温度より低いか高い場合バイオガス生産量はある程
度減少する。
【００４４】
実施例５
実施例２の装置および方法を使用して、異なる反応シリンダー内の圧力の処理効果に対す
る影響を調べ、試験サンプルは本都市の同じ繁殖地のバイオガススラリーとバイオガス残
渣を使用し、３トンを収集して均均等に攪拌しから、均等に２つの試験サンプルに分けて
処理を行い、実験例７、８、９とし、具体的なパラメータは以下の通りである。
【００４５】
実験例７（つまり実施例１と実施例２のパラメータ）：圧力が０．５５ＭＰａを超えると
ガス圧力バルブ５を介してバイオガスを排出し、バイオガス出口１２を介してバイオガス
を収集する。
【００４６】
実験例８：圧力が０．４５ＭＰａを超えるとガス圧力バルブ５を介してバイオガスを排出
し、バイオガス出口１２を介してバイオガスを収集する。
【００４７】
実験例９：圧力が０．６５ＭＰａを超えるときガス圧力バルブ５を介してバイオガスを排
出し、バイオガス出口１２を介してバイオガスを収集する。
【００４８】
具体的に表４の通りである。
表４  各実験例の異なる圧力でのバイオガス生産量
【００４９】
0006805437.tif 000005
【００５０】
結論：実験例７〜９のバイオガス生産量のデータ比較から分かるように、異なるタンク内
のガス圧力がスラリー反応処理にある程度の影響を与え、その内に実験例７の反応温度の
ガス生産効果がより効果的であり、この圧力より低いか高い場合、バイオガス生産量があ
る程度減少する。
【００５１】
実施例６
実施例２の装置および方法を使用して、異なる比率で構成された触媒粒子の処理効果に対
する影響を調べ、試験サンプルは本都市の同じ繁殖地のバイオガススラリーとバイオガス
残渣を使用し、３トンを収集して均均等に攪拌してから、均等に３つの試験サンプルに分
けて処理を行い、実験例１０、１１、１２とし、各比率成分は以下の通りである。
【００５２】
実験例１０（つまり実施例１と実施例２のパラメータ）：充填粉末は具体的にＦｅｒｍｅ
ｎｔａｂｉｌｉｔｙｍｉｃｒｏｂｅバイオガス発酵剤を主成分とし、他に質量比で５％の
アスコルビン酸、９％のフルクトース二リン酸ナトリウムを含み、構造層は具体的に７部
のゼオライト粉末、３部の珪藻土、１１部のわら繊維を主成分とし、他に質量比で３８％
の微結晶ワックスを含む。
【００５３】
実験例１１：充填粉末は具体的にＦｅｒｍｅｎｔａｂｉｌｉｔｙｍｉｃｒｏｂｅバイオガ
ス発酵剤を主成分とし、他に質量比で３％のアスコルビン酸、４％のフルクトース二リン
酸ナトリウムを含み、構造層は具体的に５部のゼオライト粉末、２部の珪藻土、７部のわ
ら繊維を主成分とし、他に質量比で３０％の微結晶ワックスを含む。
【００５４】
実験例１２：充填粉末は具体的にＦｅｒｍｅｎｔａｂｉｌｉｔｙｍｉｃｒｏｂｅバイオガ
ス発酵剤を主成分とし、他に質量比で７％のアスコルビン酸、１２％のフルクトース二リ
ン酸ナトリウムを含み、構造層は具体的に１０部のゼオライト粉末、３部の珪藻土、１３
部のわら繊維を主成分とし、他に質量比で４５％の微結晶ワックスを含む。
具体的には表５の通りである。
表５  各実験例の異なる比率でのバイオガス生産量
【００５５】
0006805437.tif 000006
【００５６】
結論：実験例１０〜１２のバイオガス生産量のデータ比較から分かるように、異なる触媒
粒子成分比率はスラリー反応処理に大きな影響を与え、その内に実験例１０の触媒粒子の
使用効果がより効果的であり、他の比率ではバイオガス生産量が顕著に減少する。
【００５７】
実施例７
実施例２の装置および方法を使用して、同じ投与量で触媒粒子と市販品Ｆｅｒｍｅｎｔａ
ｂｉｌｉｔｙｍｉｃｒｏｂｅバイオガス発酵剤の処理効果に対する影響を調べ、試験サン
プルは本都市の同じ繁殖地のバイオガススラリーとバイオガス残渣を使用し、２トンを収
集して均一に攪拌し、均等に２つの試験サンプルに分けて処理を行い、バイオガス生産量
が図１５に示される。
【００５８】
結論：図１５から分かるように、市販品Ｆｅｒｍｅｎｔａｂｉｌｉｔｙｍｉｃｒｏｂｅバ
イオガス発酵剤を使用するバイオガス生産量曲線は、反応の途中で比較的明らかな下降傾
向を示し、触媒粒子を使用すると依然として比較的安定なガス生産曲線を維持し、このよ
うに、本発明の触媒粒子の徐放効果が明白であり、バイオガスバイオガス生産量を効果的
に増加させることができる。
【００５９】
備考：上記各実施例１〜７で収集されたバイオガスはバイオガス出口（１２）から収集さ
れたバイオガスの量であり、排出された残留バイオガスは含まれていない。
【要約】      （修正有）【課題】バイオガス残渣とバイオガススラリーを高効率で処理するスラリー反応装置および方法の提供。【解決手段】反応装置ケーシング１および反応シリンダーを含み、反応シリンダー内の回転軸の回転および反応シリンダーの装置ケーシング回転軸回りの回転によって、攪拌効率を向上できる装置を用い、触媒粒子および所定の温度、圧力パラメータの作用下で、バイオガススラリーとバイオガス残渣からの発酵ガス生産の効率を向上できる。【選択図】図１【図１】
0006805437.tif 000007
【図２】
0006805437.tif 000008
【図３】
0006805437.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006805437.tif 000013
【図８】
0006805437.tif 000014
【図９】
0006805437.tif 000015
【図１０】
0006805437.tif 000016
【図１１】
0006805437.tif 000017
【図１２】
0006805437.tif 000018
【図１３】
0006805437.tif 000019
【図１４】
0006805437.tif 000020
【図１５】
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