(57)【要約】【課題】極力少ない電力でバイオマスを均一に攪拌できるメタン発酵装置を提供する。【解決手段】メタン発酵装置１２１は、発酵槽２１、５１内のバイオマスを攪拌する攪拌板２３、５３と、攪拌板２３、５３及び発酵槽２１、５１に設けられて攪拌板２３、５３を攪拌槽２１、５１の底部と上部との間で案内する案内手段と、攪拌板２３、５３とカウンタウェイト２４、５０とを接続するチェーン２５、５５と、これが掛けられるスプロケット３６、３７、６６、６７をそれぞれ有する従動軸３４、６４及び駆動軸３５、６５と、駆動軸３５、６５を回転させるモータ２６とを備える。【選択図】図４
2016221509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌対象となる液状物が供給される攪拌槽と、
前記攪拌槽の水平断面形状に適合した形状を有し、該攪拌槽内で昇降されて前記液状物を攪拌する攪拌板と、
前記攪拌板を、板面が鉛直方向に向いた姿勢で前記攪拌槽の底部と上部との間で昇降方向に移動し得るように案内する案内手段と、
前記攪拌板の重量を相殺するためのカウンタウェイトと、
前記昇降方向に案内された攪拌板の所定位置に一端が固定され、他端が前記カウンタウェイトに固定される所定長さのチェーン又はベルトと、
前記所定位置の上方で前記チェーン又はベルトの前記一端側が掛けられて前記攪拌板を吊り下げるスプロケット又はプーリを有する従動軸と、
前記従動軸と前記カウンタウェイトとの間に介在し、前記チェーン又はベルトの前記他端側が掛けられて前記カウンタウェイトを吊り下げるスプロケット又はプーリが固定される駆動軸と、
前記駆動軸を回転させることにより前記攪拌板を昇降させるモータとを備えることを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記攪拌槽の外側に隣接し、前記カウンタウェイトが昇降するための空間を形成するウェイト昇降槽と、
前記攪拌槽及び前記ウェイト昇降槽の内部空間を含む１つの密閉空間を構成するように該攪拌槽及び該ウェイト昇降槽を閉塞する閉塞部材とを備え、
前記密閉空間内に前記攪拌板、前記カウンタウェイト、前記チェーン又はベルト、前記スプロケット又はプーリ、前記従動軸及び前記駆動軸が位置し、該密閉空間の外側に前記モータが位置することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記案内手段は、
前記攪拌板の中央部で昇降方向に貫通した案内孔を形成している攪拌板側ガイド部と、
前記攪拌槽の中央部で昇降方向に前記案内孔を通って延在する攪拌槽側ガイド部とを備え、
前記攪拌板側ガイド部及び前記攪拌槽側ガイド部は、前記攪拌板を併進移動させながら前記攪拌板の案内を行うように構成され、
前記チェーン又はベルトの一端は、前記攪拌板側ガイド部に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記案内手段は、
前記攪拌板の周縁の複数個所に設けられ、該攪拌板を昇降方向に案内するための攪拌板側案内部材と、
前記攪拌槽の内壁の各攪拌板側案内部材に対応する位置に該攪拌槽の底部から上部にわたって設けられ、該攪拌板側案内部材と協働して前記攪拌板の案内を行う攪拌槽側案内部材とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記チェーン又はベルトを２本備え、その各一端は、前記攪拌板に対して、その重心を通るライン上であって、該重心位置から等距離れた各位置にそれぞれ固定され、
前記２本のチェーン又はベルトのそれぞれは、一端から他端まで前記ラインに垂直な同一の平面上に位置することを特徴とする請求項４に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記カウンタウェイトの重量は、前記攪拌板の上昇又は下降のうちの一方が前記モータの駆動によらずに該攪拌又は該カウンタウェイトの自重により行われるように設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の攪拌装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの攪拌装置を備え、該攪拌装置によりバイオマスを撹拌してメタン発酵させることによりメタンを含むガスを発生させることを特徴とするメタン発酵装置。
【請求項８】
バイオマスをメタン発酵させることによりメタンを含む発生ガスを発生させるバイオマス処理システムであって、
前記バイオマスを貯留する原水タンクと、該原水タンクに貯留された該バイオマスを加水分解する加水分解槽と、雨水タンクと、太陽光温水パネルとをセットとして増設単位とした第１ユニットと、
前記第１ユニットの加水分解槽に接続され、加水分解された前記バイオマスを発酵させる請求項７のメタン発酵装置と、該メタン発酵装置に接続されて該メタン発酵装置で発生した前記発生ガスの脱硫を行う脱硫装置とをセットとして増設単位とした第２ユニットと、
前記第２ユニットの脱硫装置を介して供給される前記発生ガスを貯留する発生ガスタンクと、該ガスタンクに貯留された該発生ガスを分解するガス分解装置と、分解した分解ガスを再生資源にする再生装置とをセットとして増設単位とした第３ユニットと、
前記第２ユニットのメタン発酵装置における前記バイオマスの発酵後の残渣である消化液を貯留する消化液タンクと、該消化液タンクに貯留された消化液を脱水する脱水装置と、脱水装置により脱水された残渣を固化させる固化装置とをセットとして増設単位とした第４ユニットと、
食品残渣を原料として前記バイオマスを生成する破砕装置を増設単位とした前処理ユニットとを備え、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとが、前記バイオマスの処理工程に合わせて直線上に隣接して連結配列されると共に、前記第３ユニットと前記第４ユニットと前記前処理ユニットが、該第１ユニットおよび該第２ユニットと独立、かつ、複数の該第１ユニットおよび該第２ユニットに対応可能に構成され、
前記第３ユニットの前記再生装置が、前記分解ガス中の水素を吸蔵する吸蔵装置および該吸蔵装置を用いた燃料電池と、該分解ガスを燃焼させるエンジンおよび該エンジンにより発電を行う発電機と、該分解ガス中の炭素成分を圧縮する圧縮機および該圧縮機により炭素充填を行なった充填物質とを備えることを特徴とするバイオマス処理システム。
【請求項９】
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットが一体または各々分割してトレーラに積載可能に構成されることを特徴とする請求項８に記載のバイオマス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスを攪拌してメタン発酵させるのに適した攪拌装置、これを用いたメタン発酵装置及びこれを備えるバイオマス処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなメタン発酵装置として、バイオマスが供給されてメタン発酵が行われる発酵槽と、発酵槽内に配置された多数の多孔ディスクと、多孔ディスクを昇降させる駆動装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の装置では、多孔ディスクの昇降は、多孔ディスクが固定されたシャフトを上下動させることにより行われる。
【０００３】
また、バイオマスなどの液体を攪拌する装置として、中央付近に複数の小孔が設けられた攪拌プレートを昇降させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の攪拌装置では、攪拌プレートの昇降は、攪拌プレートが先端に固定されたシャフトを上下動させることにより行われる。
【０００４】
また、別の攪拌装置として、剛性キャップを、その下側に気体を断続的に供給することにより昇降させて液体を攪拌する装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の装置では、剛性キャップの重量と平衡するカウンタウェイトが用いられ、剛性キャップの昇降を、気体の浮力を利用して行うことができるようにしている。
【０００５】
一方、バイオマス処理システムとしては、発酵槽を直方体の筐体内にゴムまたは合成樹脂製薄膜を袋状に配設してなり、直方体の寸法を道路運送法に制約された寸法としてトレーラで移動可能としたものが知られている（下記特許文献４  ［００３４］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２９３９０９５号公報
【特許文献２】特開昭６３−１０４６３８号公報
【特許文献３】特許第３７７４３６８号公報
【特許文献４】特開２００６−３２０８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１や特許文献２の装置によれば、多孔ディスクや攪拌プレートが固定されたシャフトをモータ等で上下動させることにより多孔ディスクや攪拌プレートを昇降させるようにしているので、比較的大きな電力を必要とする。
【０００８】
また、特許文献３の攪拌装置は、曝気して攪拌するものであるため、そのままでは、嫌気性発酵であるメタン発酵には適用できない。また、気体を剛性キャップの下に供給する機構が必要となるので、装置構成が複雑である。また、剛性キャップは、ケーブルで吊り下げられているので、昇降時に横方向に移動し、均一な攪拌を行うことができないおそれがある。
【０００９】
また、従来のバイオマス処理システムでは、発酵槽の大きさがその筐体の寸法上の制約を受けるため、システム全体を大型化することが困難である。一方で、当該従来のバイオマス処理システムを併設することで、バイオマスの発酵処理量を増大させることも考えられるが、重複する設備が増大して装置構成が複雑となり、現実的でない。
【００１０】
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、極力少ない電力でバイオマスを均一に攪拌できる攪拌装置及びこれを用いたメタン発酵装置を提供するとともに、簡易な構成でシステム全体の大型化に対応することができるバイオマス処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の攪拌装置は、攪拌対象となる液状物が供給される攪拌槽と、前記攪拌槽の水平断面形状に適合した形状を有し、該攪拌槽内で昇降されて前記液状物を攪拌する攪拌板と、前記攪拌板を、板面が鉛直方向に向いた姿勢で前記攪拌槽の底部と上部との間で昇降方向に移動し得るように案内する案内手段と、前記攪拌板の重量を相殺するためのカウンタウェイトと、前記昇降方向に案内された攪拌板の所定位置に一端が固定され、他端が前記カウンタウェイトに固定される所定長さのチェーン又はベルトと、前記所定位置の上方で前記チェーン又はベルトの前記一端側が掛けられて前記攪拌板を吊り下げるスプロケット又はプーリを有する従動軸と、前記従動軸と前記カウンタウェイトとの間に介在し、前記チェーン又はベルトの前記他端側が掛けられて前記カウンタウェイトを吊り下げるスプロケット又はプーリが固定される駆動軸と、前記駆動軸を回転させることにより前記攪拌板を昇降させるモータとを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、攪拌板は、チェーン又はベルトにより従動軸のスプロケット又はプーリから吊り下げられ、カウンタウェイトは、チェーン又はベルトにより駆動軸のスプロケット又はプーリから吊り下げられる。これにより、攪拌板の全部又は一部の重量がカウンタウェイトにより相殺される。そして、攪拌槽に供給された液状物を攪拌する際には、カウンタウェイト及びモータにより攪拌板が昇降される。
【００１３】
例えば、攪拌板を上昇させる場合には、モータの駆動力とカウンタウェイトの重力によって攪拌板に上方への力が付与される。攪拌板を下降させる場合には、モータを駆動させることなく自由に回転し得る状態（モータのブレーキを開放した状態）とし、カウンタウェイトより重い攪拌板の自重によって下降が行われる。したがって、この場合、攪拌板の下降時におけるモータの駆動が不要な分だけ省電力化を図ることができる。
【００１４】
攪拌板が下降するとき、カウンタウェイトは上昇して後述のウェイト昇降槽の上部に達し、攪拌板は下降して攪拌槽の下部に達する。この間、攪拌板は、板面が鉛直方向に向いた姿勢で昇降し得るように案内されているので、その水平方向に沿った姿勢を良好に保ちながら下降する。
【００１５】
攪拌板が上昇するとき、カウンタウェイトは下降してウェイト昇降槽の下部に達し、攪拌板は上昇して攪拌槽の上部に達する。このときも同様に、攪拌板は、その水平方向に沿った姿勢を良好に保ちながら上昇する。このようにして、攪拌板が攪拌槽の上部と下部の間を繰り返し往復する。
【００１６】
この間、攪拌板の昇降方向への移動に際し、液状物の一部分は攪拌板の板材により移動方向に押され、他の部分は攪拌板の孔又は攪拌板の外周と攪拌槽のとの間を通り抜ける。これにより、液状物は、攪拌板によって均一に攪拌される。したがって、本発明によれば、液状物を少ない電力で均一に攪拌することができる。
【００１７】
本発明において、前記攪拌槽の外側に隣接し、前記カウンタウェイトが昇降するための空間を形成するウェイト昇降槽と、前記攪拌槽及び前記ウェイト昇降槽の内部空間を含む１つの密閉空間を構成するように該攪拌槽及び該ウェイト昇降槽を閉塞する閉塞部材とを備え、前記密閉空間内に前記攪拌板、前記カウンタウェイト、前記チェーン又はベルト、前記スプロケット又はプーリ、前記従動軸及び前記駆動軸が位置し、該密閉空間の外側に前記モータが位置するのが好ましい。
【００１８】
これによれば、液状物の撹拌が密閉空間内で行われるので、本発明をバイオマスのメタン発酵に適用した場合、効率的なメタン発酵により発生するガスが周囲環境に流出するのを防止するとともに、モータの駆動に起因してメタンガスが発火するのを防止することができる。
【００１９】
また、本発明において、前記案内手段は、前記攪拌板の中央部で昇降方向に貫通した案内孔を形成している攪拌板側ガイド部と、前記攪拌槽の中央部で昇降方向に前記案内孔を通って延在する攪拌槽側ガイド部とを備え、前記攪拌板側ガイド部及び前記攪拌槽側ガイド部は、前記攪拌板を併進移動させながら前記攪拌板の案内を行うように構成され、前記チェーン又はベルトの一端は、前記攪拌板側ガイド部に固定されていてもよい。
【００２０】
これによれば、１本のチェーン又はベルトを用いた場合でも、攪拌板を昇降方向に安定して併進移動させながら、液状物の攪拌を行うことができる。したがって、装置をより簡便かつコンパクトに構成することができる。
【００２１】
また、本発明において、前記案内手段は、前記攪拌板の周縁の複数個所に設けられ、該攪拌板を昇降方向に案内するための攪拌板側案内部材と、前記攪拌槽の内壁の各攪拌板側案内部材に対応する位置に該攪拌槽の底部から上部にわたって設けられ、該攪拌板側案内部材と協働して前記攪拌板の案内を行う攪拌槽側案内部材とを備えてもよい。
【００２２】
これによれば、攪拌板と攪拌槽との間の隙間を狭く構成する場合においても、撹拌板の案内を簡便な構成により、安定した姿勢で行うことができる。
【００２３】
この場合、前記チェーン又はベルトを２本備え、その各一端は、前記攪拌板に対して、その重心を通るライン上であって、該重心位置から等距離れた各位置にそれぞれ固定され、前記２本のチェーン又はベルトのそれぞれは、一端から他端まで前記ラインに垂直な同一の平面上に位置するのが好ましい。これによれば、昇降時の攪拌板の姿勢のバランスを良好に保ちながら、攪拌板の昇降をスムーズに行うことができる。
【００２４】
また、本発明において、前記カウンタウェイトの重量は、前記攪拌板の上昇又は下降のうちの一方が前記モータの駆動によらずに該攪拌又は該カウンタウェイトの自重により行われるように設定されているのが好ましい。これによれば、攪拌板の上昇又は下降時にモータの駆動を要しない分だけ、さらに省電力化を図ることができる。
【００２５】
本発明のメタン発酵装置は、上述の攪拌装置を備え、該攪拌装置によりバイオマスを撹拌してメタン発酵させることによりメタンを含むガスを発生させることを特徴とする。これによれば、バイオマスの攪拌を攪拌板によって均一に行い、メタン発酵を攪拌槽内全体にわたって均一に促進し、効率的なメタン発酵を実現することができる。
【００２６】
本発明のバイオマス処理システムは、バイオマスをメタン発酵させることによりメタンを含む発生ガスを発生させるバイオマス処理システムであって、前記バイオマスを貯留する原水タンクと、該原水タンクに貯留された該バイオマスを加水分解する加水分解槽と、雨水タンクと、太陽光温水パネルとをセットとして増設単位とした第１ユニットと、前記第１ユニットの加水分解槽に接続され、加水分解された前記バイオマスを発酵させる上述のメタン発酵装置と、該メタン発酵装置に接続されて該メタン発酵装置で発生した前記発生ガスの脱硫を行う脱硫装置とをセットとして増設単位とした第２ユニットと、前記第２ユニットの脱硫装置を介して供給される前記発生ガスを貯留する発生ガスタンクと、該ガスタンクに貯留された該発生ガスを分解するガス分解装置と、分解した分解ガスを再生資源にする再生装置とをセットとして増設単位とした第３ユニットと、前記第２ユニットのメタン発酵装置における前記バイオマスの発酵後の残渣である消化液を貯留する消化液タンクと、該消化液タンクに貯留された消化液を脱水する脱水装置と、脱水装置により脱水された残渣を固化させる固化装置とをセットとして増設単位とした第４ユニットと、食品残渣を原料として前記バイオマスを生成する破砕装置を増設単位とした前処理ユニットとを備え、前記第１ユニットと前記第２ユニットとが、前記バイオマスの処理工程に合わせて直線上に隣接して連結配列されると共に、前記第３ユニットと前記第４ユニットと前記前処理ユニットが、該第１ユニットおよび該第２ユニットと独立、かつ、複数の該第１ユニットおよび該第２ユニットに対応可能に構成され、前記第３ユニットの前記再生装置が、前記分解ガス中の水素を吸蔵する吸蔵装置および該吸蔵装置を用いた燃料電池と、該分解ガスを燃焼させるエンジンおよび該エンジンにより発電を行う発電機と、該分解ガス中の炭素成分を圧縮する圧縮機および該圧縮機により炭素充填を行なった充填物質とが併設されることを特徴とする。
【００２７】
本発明のバイオマス処理システムによれば、加水分解により発酵に適したように調整されたバイオマスを続けてメタン発酵装置に供給するため、加水分解槽とメタン発酵装置とはバイオマスの発酵処理上隣接して設けることが望ましいところ、第１ユニットおよび第２ユニットを直線上に一体に構成することでこれを実現することができる。
【００２８】
さらに、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットは、これを複数併設することで、システム全体をバイオマスの発酵処理量に応じて大型化することができる。
【００２９】
ここで、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットを複数併設した場合でも、各第２ユニットに接続される第３ユニットは、第１ユニットおよび第２ユニットと独立であるため、配置に自由度を持たせることができる。さらに、第３ユニットは、一体を成す複数の第１ユニットおよび第２ユニットに対応可能に構成されることから、第３ユニットを共通化して装置構成が複雑化することもない。
【００３０】
このように、本発明のバイオマス処理システムによれば、簡易な構成でシステム全体の大型化に対応することができる。
【００３１】
また、バイオマスの原料を生成する前処理ユニットを第１ユニットおよび第２ユニットとは独立に構成することで、例えば、食品残渣を回収した廃棄物処理業者は、かかる前処理ユニットを用いて、従来、廃棄物として廃棄処分されていた食品残渣からメタン発酵の原料となるバイオマスを大量に生成することができ、簡易な構成でシステム全体の大型化に対応することができる。
【００３２】
また、本発明のバイオマス処理システムによれば、前提として、バイオマス処理システムを構成する各構成要素を、増設単位毎に各ユニットとすることで、各ユニットを個別に独立した単位として取り扱うことができ、一部のユニットのみを増設することができると共に、増設しないユニットを増設したユニットとの間で共用することができる。
【００３３】
ここで、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットを複数併設した場合には、複数のメタン発酵装置から脱硫装置を介して供給される発生ガスを第３ユニットのガス分解装置によりすべて分解処理する必要が生じる。同様に、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットを複数併設した場合には、複数の発酵槽の消化液を第４ユニットですべて処理する必要が生じる。
【００３４】
そこで、発生ガスを一時的に貯留する発生ガスタンクを第３ユニットに設けることで、第３ユニットを共用として、複数の第１ユニットおよび第２ユニットに対応可能に構成することができる。
【００３５】
同様に、消化液を一時的に貯留する消化液タンクを第４ユニットに設けることで、第４ユニットを共用として、複数の第１ユニットおよび第２ユニットに対応可能に構成することができる。
【００３６】
一方、第１ユニットおよび第２ユニットを更に増設した場合には、発生ガスタンクが一杯になってしまうことが考えられるが、ガス分解装置により連続的に分解処理すると共に、分解の結果発生する分解ガス（水素）に対しても、上記のように、再生装置として、分解ガス中の水素を吸蔵する吸蔵装置および該吸蔵装置を用いた燃料電池と、該分解ガスを燃焼させるエンジンおよび該エンジンにより発電を行う発電機とが併設されているため、相互に補完による分解ガスの最終処理が可能となっている。
【００３７】
これにより、第３ユニットを共用として、複数の第１ユニットおよび第２ユニットに対応可能に構成することができる。
【００３８】
このように、本発明のバイオマス処理システムによれば、発生ガスタンクおよび併設された分解ガスの再生装置をバッファとして第３ユニットを共用することができると共に、消化液タンクをバッファとして第４ユニットを共用することができ、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットを複数併設する自由度を担保することができる。
【００３９】
本発明のバイオマス処理システムにおいて、前記第１ユニットおよび前記第２ユニットが一体または各々分割してトレーラに積載可能に構成されていてもよい。
【００４０】
これによれば、一体を成す第１ユニットおよび第２ユニットを一体または各々分割してトレーラに積載可能に構成することで、実際に、第１ユニットおよび第２ユニットをバイオマスの発酵処理量に応じて併設することができ、システム全体の大型化に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態のメタン発酵装置が適用されるバイオマス処理システムの外観図である。
【図２】図１のバイオマス処理システムの全体構成を示すシステム構成図である。
【図３】図１の第１ユニットおよび第２ユニットの具体的構成を示す説明図である。
【図４】本実施形態のメタン発酵装置の構成を部分的に切り欠いて示す斜視図である。
【図５】図４のメタン発酵装置の攪拌機構を示す斜視図である。
【図６】メタン発酵装置の別の例を示す斜視図である。
【図７】図６のメタン発酵装置の断面図である。
【図８】図６のメタン発酵装置の攪拌板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１乃至図３に示すように、本実施形態のメタン発酵装置が適用されるバイオマス処理システムは、バイオマスをメタン発酵させることによりメタンを含む発生ガスを発生させるシステムであって、前処理ユニット１０と、第１ユニット１１と、第２ユニット１２と、第３ユニット１３と、第４ユニット１４とを備える。
【００４３】
前処理ユニット１０は、例えば、残飯や生ゴミなどの食品残渣を破砕する破砕装置１００を備え、破砕装置１００により残飯や生ゴミなどの食品残渣を破砕することによりバイオマスの原料を生成する。
【００４４】
図１において、前処理ユニットは、第１ユニット１１〜第４ユニット１４に併設されているが、前処理ユニット１０は、第１ユニット１１〜第４ユニット１４とは独立に構成されるものであり、第１ユニット１１〜第４ユニット１４とは異なる場所に設置されてもよい。
【００４５】
例えば、食品残渣を回収した廃棄物処理業者は、食品残渣の集積場に前処理ユニット１０を設けることで、処分場や中間処理施設を食品残渣の集積場として、従来、廃棄物として廃棄処分されていた食品残渣からメタン発酵の原料となるバイオマスを大量に生成することができる。
【００４６】
第１ユニット１１は、筐体１１０内に収容された雨水タンク１１１と原水タンク１１２と加水分解槽１１３と、筐体１１０の屋上に設置された太陽光温水パネル１１４と太陽光発電パネル１１５とを備える。なお、太陽光発電パネル１１５は、その一部が第２ユニット１２の筐体１２０の屋上に設置されている（図２においては、太陽光発電パネル１１５の図示を省略している。）。
【００４７】
雨水タンク１１１は、第１ユニット１１および第２ユニット１２の屋上に降った雨水を回収したタンクであって、雨水タンク１１１の雨水は太陽光温水パネル１１４に送水されて加熱された上で、原水タンク１１２に供給される。
【００４８】
原水タンク１１２では、前処理ユニット１０により生成されたバイオマスと、太陽光温水パネル１１４で加熱した温水とを混合調整した原水を貯留する。
【００４９】
加水分解槽１１３は、原水タンク１１２で予め混合調整された原水がポンプＰにより槽内に供給される。
【００５０】
なお、原水タンク１１２および加水分解槽１１３では、太陽光温水パネル１１４で加熱された温水および加熱ヒータ（図示省略）等により、原水が適温に温度調整される。また、原水タンク１１２および加水分解槽１１３には、電動モータＭにより駆動する攪拌機Ｎが設けられており、攪拌機Ｎにより原水が適宜攪拌混合される。
【００５１】
第２ユニット１２は、筐体１２０内に収容された本発明のメタン発酵装置１２１と脱硫装置１２２とを備える。
【００５２】
ここで、第１ユニット１１の筐体１１０と第２ユニット１２の筐体１２０とが、バイオマスの処理工程が連続するように、直線上に隣接して連結配列されている。このように、第１ユニット１１と第２ユニット１２とは一対で一体を成し、第１ユニット１１および第２ユニット１２とは一体または各々分割してトレーラに積載可能に構成される。さらに、一体を成す第１ユニット１１および第２ユニット１２は、バイオマスの発酵処理量に応じて適宜複数併設することができ、システム全体の大型化が対応可能となっている。
【００５３】
メタン発酵装置１２１は、加水分解槽１１３で加水分解処理されたバイオマスが、加水分解槽１１３からポンプＰにより供給され、供給されたバイオマスをメタン発酵させる。
【００５４】
メタン発酵装置１２１は、ＰＨセンサＰＨと、温度センサtと、側壁に取り付けられたヒータＨとを備え、メタン発酵に適したＰＨ、温度となるように管理される。また、電動モータＭにより駆動する攪拌機Ｎが設けられており、攪拌機ＮによりＰＨおよび温度が均一となるように攪拌混合される。
【００５５】
脱硫装置１２２は、複数の脱硫塔からなり硫化水素を除去処理する。脱硫装置１２２は、メタン発酵装置１２１の上部に設けられた排気バルブに接続されており、メタン発酵装置１２１におけるバイオマスのメタン発酵の進行に伴って生成されるメタンを含む発生ガスが供給される。さらに、発生ガスの供給量に応じて、脱硫塔の手前に設けられた複数のバルブを操作することで、発生ガスの供給路が変更可能となっており、複数の脱硫塔を発生ガスの供給量に適した形で使用することができる。
【００５６】
第３ユニット１３は、筐体１３０内に収容されたガス分解装置１３１と、ガス分解装置１３１に隣接して設けられた再生装置１３２と、ガス分解装置１３１と第２ユニット１２の脱硫装置１２２との間に設けられた発生ガスタンク１３３とを備える。
【００５７】
ガス分解装置１３１は、例えば、放電電極間にメタンガスを供給することで、メタンを分解してカーボンと水素とを含む分解ガスを連続的に生成する。
【００５８】
再生装置１３２は、分解ガスを再生資源にするものであり、例えば、分解ガス中の水素を吸蔵する吸蔵装置１３２ａ並びにこれを用いた燃料電池１３２ｂ、分解ガスを燃焼させるエンジン１３２ｃ並びにこれにより発電を行う発電機１３２ｄ、および分解ガス中の炭素成分を圧縮する圧縮機１３２ｅ並びにこれにより炭素充填を行なった充填物質１３２ｆを含む。
【００５９】
発生ガスタンク１３３は、第２ユニット１２のメタン発酵装置１２１におけるバイオマスのメタン発酵の進行に伴って生成されるメタンを含む発生ガスが脱硫装置１２２を介して供給され、かかる発生ガスが一時的に貯留される。そのため、第１ユニット１１および第２ユニット１２を複数並列に併設した場合でも、これらから供給される発生ガスが直接ガス分解装置１３１に供給されることなく、発生ガスタンク１３３がバッファとして機能するため、簡易な構成で、複数の第１ユニット１１および第２ユニット１２に対応可能に構成することができる。
【００６０】
ここで、発生ガスタンク１３３を筐体１３０内に設けないことで、第１ユニット１１および第２ユニット１２を後日さらに複数併設した場合でも、発生ガスタンク１３３の容量をそれに合せて大きくすることで、第３ユニット１３全体の設備の変更を不要として、これに対応することが可能となっている。
【００６１】
第４ユニット１４は、筐体１４０内に収容された脱水装置１４１と、脱水装置１４１に隣接して設けられた固化装置１４２と、脱水装置１４１と第２ユニット１２のメタン発酵装置１２１との間に設けられた消化液タンク１４３とを備える。
【００６２】
脱水装置１４１は、メタン発酵装置１２１のメタン発酵後の残渣である消化液を脱水する。脱水の手法としては、既存の種々の手法が採用され得る。さらに、消化液を脱水することにより得られた水分はろ過された後、第１ユニット１１の雨水タンク１１１へと戻される。
【００６３】
固化装置１４２は、脱水装置１４１により脱水された消化液の残渣を固化させる。固化の手法としては、圧縮および乾燥等の既存の種々の手法が採用され得る。
【００６４】
消化液タンク１４３は、第２ユニット１２のメタン発酵装置１２１におけるメタン発酵後の残渣である消化液がメタン発酵装置１２１のポンプＰを介して供給され、かかる消化液が一時的に貯留される。そのため、第１ユニット１１および第２ユニット１２を複数並列に併設した場合でも、これらから供給される消化液が脱水装置１４１に供給されることなく、消化液タンク１４３がバッファとして機能するため、簡易な構成で、複数の第１ユニット１１および第２ユニット１２に対応可能に構成することができる。
【００６５】
ここで、消化液タンク１４３を筐体１４０内に設けないことで、第１ユニット１１および第２ユニット１２を後日さらに複数併設した場合でも、消化液タンク１４３の容量をそれに合せて大きくすることで、第４ユニット全体の設備の変更を不要として、これに対応することが可能となっている。
【００６６】
以上が、本実施形態のバイオマス処理システムの構成であり、かかるバイオマス処理システムによれば、第１ユニット１１および第２ユニット１２を直線上に一体に構成し、これを複数併設することで、システム全体をバイオマスの発酵処理量に応じて大型化することができる。
【００６７】
さらに、第３ユニット１３および第４ユニット１４は、一体を成す複数の第１ユニット１１および第２ユニット１２に対応可能に構成されることから、第１ユニット１１および第２ユニット１２を複数併設してシステム全体を大型化した場合でも、第３ユニット１３および第４ユニット１４が共通化されるため装置構成が複雑化することもない。
【００６８】
このように、本実施形態のバイオマス処理システムによれば、簡易な構成でシステム全体の大型化に対応することができる。
【００６９】
なお、本実施形態において、発生ガスタンク１３３は、第３ユニット１３の筐体１３０内に収容されていないが、筐体１３０内に収容されるように構成してもよい。同様に、消化液タンク１４３は、第４ユニット１４の筐体１４０内に収容されていないが、筐体１４０内に収容されるように構成してもよい。
【００７０】
図４は、第２ユニット１２のメタン発酵装置１２１の構成を示す斜視図であり、図５は、メタン発酵装置１２１の攪拌機構を示す斜視図である。これらの図に示すように、メタン発酵装置１２１は、本発明の攪拌装置を適用して構成され、上述の加水分解槽１１３で加水分解処理されたバイオマスが供給されてそのメタン発酵が行われる攪拌槽としての発酵槽２１と、発酵槽２１内のバイオマスを攪拌する攪拌機Ｎとしての攪拌機構２２を備える。
【００７１】
攪拌機構２２は、発酵槽２１内で昇降される攪拌板２３と、攪拌板２３の重量を相殺するためのカウンタウェイト２４と、一端が攪拌板２３に固定され、他端がカウンタウェイト２４に固定される２本のチェーン２５と、チェーン２５を駆動するモータ２６とを備える。
【００７２】
攪拌板２３は、直方体状の発酵槽２１の水平断面形状に適合したほぼ長方形の周縁形状を有する。攪拌板２３には、多数の孔２７が板面全体に均一に設けられる。攪拌板２３は、発酵槽２１内で板面が鉛直方向を向いた姿勢で昇降されて発酵槽２１内のバイオマスを攪拌する。
【００７３】
攪拌板２３には、その周縁の複数個所、例えば両短辺の各中心部と、両長辺それぞれに２箇所ずつの計６個所に、攪拌板２３を昇降方向に案内するための攪拌板側案内部材２８が設けられる。また、発酵槽２１の内壁には、各攪拌板側案内部材２８に対応する位置に発酵槽２１の底部から上部にわたり、各攪拌板側案内部材２８と協働して攪拌板２３を昇降方向に案内する発酵槽側案内部材２９が設けられる。発酵槽側案内部材２９は、本発明における攪拌槽側案内部材に相当する。
【００７４】
攪拌板側案内部材２８は、例えば、水平方向外方に開いた昇降方向に長い溝を構成する部材として形成され、発酵槽側案内部材２９は、この溝に緩く嵌合するような長方形状の断面を有し、発酵槽２１の底部から上部に延在する棒状の部材として形成される。
【００７５】
発酵槽２１の外側には、発酵槽２１に隣接して、カウンタウェイト２４が昇降するための空間を形成するウェイト昇降槽３０が設けられる。ウェイト昇降槽３０は、発酵槽２１の矩形状の上端縁と同じレベルにおいて該上端縁に隣接し、かつ該上端縁よりも小さい矩形状の上端縁を有するとともに、発酵槽２１とほぼ同様の深さを有する。チェーン２５は、攪拌板２３の昇降範囲とカウンタウェイト２４の昇降範囲とに対応する適切な長さを有する。
【００７６】
２本のチェーン２５の各一端は、攪拌板２３の重心位置を通るライン上で該重心位置から両方向に同じ距離だけ離れた２個所Ｐ１及びＰ２にそれぞれ一端が固定される。各他端は、カウンタウェイト２４両側の各端部にそれぞれ固定される。２本のチェーン２５のそれぞれは、一端から他端まで前記ラインに垂直な同一の平面上に位置する。
【００７７】
発酵槽２１からウェイト昇降槽３０にかけて攪拌機構２２を支持する枠状の支持部材３１が設けられる。支持部材３１は、ウェイト昇降槽３０の上端縁の発酵槽２１と反対側の辺を１辺とし、発酵槽２１の上端縁のウェイト昇降槽３０と反対側の辺に到る矩形状の第１枠３２と、第１枠３２の上に重ねて固定された第２枠３３とで構成される。
【００７８】
第１枠３２は、ウェイト昇降槽３０及び発酵槽２１の上端縁に固定され、第２枠３３をウェイト昇降槽３０及び発酵槽２１の上に確実に固定する役割を果たす。第２枠３３は、第１枠３２の上記１辺と同じ長さの１辺を有し、その対辺側は、発酵槽２１の中央部を超える位置にまで及ぶ。第２枠３３により、攪拌機構２２を構成する従動軸３４と駆動軸３５が回転自在に支持される。
【００７９】
従動軸３４には、２本のチェーン２５の一端が固定された個所Ｐ１及びＰ２の上方にそれぞれ位置し、２本のチェーン２５の該一端側がそれぞれ掛けられる２つのスプロケット３６が設けられる。
【００８０】
駆動軸３５は、従動軸３４とカウンタウェイト２４との間に介在しており、駆動軸３５には、２本のチェーン２５の他端側がそれぞれ掛けられる２つのスプロケット３７が固定される。支持部材３１には、駆動軸３５を回転させるモータ２６が設けられる。モータ２６は、減速機付きのブレーキモータである。
【００８１】
発酵槽２１及びウェイト昇降槽３０には、これらの内部空間を含む１つの密閉空間を構成するようにこれらを閉塞する閉塞部材が設けられる。この密閉空間内に、攪拌板２３、カウンタウェイト２４、チェーン２５、スプロケット３６、３７、従動軸３４及び駆動軸３５が位置する。モータ２６は、該密閉空間の外側に位置する。
【００８２】
閉塞部材は、発酵槽２１の上端縁で囲まれた領域における第１枠３２の外側の部分を閉塞する閉塞板３８と、第１枠３２の上端縁で囲まれた領域における第２枠３３のウェイト昇降槽３０と反対側の部分を閉塞する閉塞板３９と、第２枠３３の上端縁で囲まれた領域を閉塞する閉塞板４０と、第１枠３２及び第２枠３３とで構成される。
【００８３】
モータ２６の回転軸は、駆動軸３５の一端に対して、第２枠３３の貫通孔を経て連結される。該貫通孔と該回転軸又は駆動軸３５との間にはシール部材が設けられ、メタン発酵装置１２１からの臭気漏れやガス漏れの防止が図られる。
【００８４】
発酵槽２１には、上述のＰＨセンサＰＨ、温度センサt及びヒータＨの他に、発酵槽２１内の様子を覗うための覗窓４１、発酵槽２１内のバイオマスのレベルを確認するための液面計４２、排水口４３、発酵槽２１内で発生したメタンガスを含む発生ガスを脱硫装置１２２に移送するためのガス移送口４４、発酵槽２１内にバイオマスを供給するための供給口４５、発酵槽２１内のメタン発酵後の残渣である消化液を脱水装置１４１に移送するための移送管４６等が設けられる。
【００８５】
この構成において、攪拌板２３は、２本のチェーン２５により従動軸３４の２つのスプロケット３６から吊り下げられ、カウンタウェイト２４は、２本のチェーン２５により駆動軸３５の２つのスプロケット３７から吊り下げられた状態にある。すなわち、攪拌板２３の全部又は一部の重量がカウンタウェイト２４により相殺されている状態にある。そして、発酵槽２１に供給されたバイオマスをメタン発酵させる際には、モータ２６が一方向及び他方向に一定時間ずつ駆動される。
【００８６】
モータ２６の一方向への駆動に際しては、モータ２６により駆動軸３５が回転され、その２つのスプロケット３７により、２本のチェーン２５が攪拌板２３の方に駆動される。これにより、カウンタウェイト２４は上昇してウェイト昇降槽３０の上部に達し、攪拌板２３は下降して発酵槽２１の下部に達する。このとき、攪拌板２３は、攪拌板側案内部材２８及び発酵槽側案内部材２９により、板面が鉛直方向に向いた姿勢で昇降し得るように案内されているので、板面が水平方向に沿った姿勢を良好に保ちながら下降する。
【００８７】
モータ２６の他方向への回転に際しては、２本のチェーン２５はカウンタウェイト２４の方に駆動されるので、カウンタウェイト２４は下降してウェイト昇降槽３０の下部に達し、攪拌板２３は上昇して発酵槽２１の上部に達する。このときも同様に、攪拌板２３は、板面が水平方向に沿った姿勢を良好に保ちながら上昇する。したがって、モータ２６の一方向及び他方向への駆動が繰り返されることにより、攪拌板２３が発酵槽２１の上部と下部の間を繰り返し往復する。
【００８８】
その際、攪拌板２３の移動に伴い、バイオマスの一部分が攪拌板２３の板材により移動方向に押され、他の部分が攪拌板２３の孔２７を通り抜けることにより、バイオマスは、攪拌板２３によって攪拌される。攪拌板２３には多数の孔２７が板面全体にわたって均一に設けられているので、この攪拌は、攪拌板２３の全面にわたり、均一に行われる。そして、攪拌板２３は、発酵槽２１の上部と下部の間を繰り返し往復する。したがって、バイオマスの攪拌は、発酵槽２１内の全体にわたり、均一に行われる。これにより、メタン発酵が、発酵槽２１内全体にわたって均一に促進され、効率的にメタン発酵が行われる。
【００８９】
以上のように、本実施形態のメタン発酵装置１２１によれば、攪拌板側案内部材２８及び発酵槽側案内部材２９により、攪拌板２３が昇降方向に案内される。このため、比較的面積の大きな攪拌板２３を、２本のチェーン２５で吊り下げ、カウンタウェイト２４で攪拌板２３の重量を相殺しながら、板面が常に鉛直方向を向いた安定した姿勢で昇降させることができる。したがって、少ない電力でモータ２６を駆動しながら、効率的にバイオマスを攪拌し、メタン発酵を行うことができる。
【００９０】
また、発酵槽２１に隣接させてウェイト昇降槽３０を設け、チェーン２５、従動軸３４、駆動軸３５、及びスプロケット３６、３７を介して攪拌板２３とカウンタウェイト２４とを接続するとともに、駆動軸３５をモータ２６で回転させるようにしたので、簡便な構成で省電力型の攪拌機構２２を構成することができる。
【００９１】
また、かかる簡便な構成を採用したので、メタン発酵が行われる密閉空間を、チェーン２５、従動軸３４、駆動軸３５、スプロケット３６、３７、攪拌板２３及びカウンタウェイト２４を含み、かつモータ２６をその外部に位置付けた空間として、閉塞部材により容易に画定することができる。これにより、メタン発酵による発生ガスがメタン発酵装置１２１の外部に漏洩するのを防止するとともに、モータ２６の駆動により発生ガスが発火するのを防止することができる。
【００９２】
また、発酵槽２１に供給されるバイオマスは、加水分解槽１１３で加水分解処理が施されたものであるため、メタン発酵装置１２１における上述の効率的なメタン発酵を、上述の攪拌機構２２により、遺憾なく実現することができる。
【００９３】
また、２本のチェーン２５の各一端を攪拌板２３の上述の各個所Ｐ１、Ｐ２にそれぞれ固定し、２本のチェーンは、それぞれ上述の重心を通るラインに垂直な同一平面上に位置するので、攪拌機構２２をコンパクトで効率的な機構として構成することができる。
【００９４】
図６は、第２ユニット１２のメタン発酵装置１２１の別の例を示す斜視図であり、図７は、その断面図である。これらの図に示すように、メタン発酵装置１２１は、本発明の攪拌装置を適用して構成され、上述の加水分解槽１１３（図２、図３）で加水分解処理されたバイオマスが供給されてそのメタン発酵が行われる攪拌槽としての発酵槽５１と、発酵槽５１内のバイオマスを攪拌する攪拌機Ｎとしての攪拌機構５２を備える。
【００９５】
攪拌機構５２は、発酵槽５１内で昇降される攪拌板５３と、攪拌板５３の重量を相殺するためのカウンタウェイト５０と、一端が攪拌板５３に固定され、他端がカウンタウェイト５０に固定される１本のローラチェーン５５と、ローラチェーン５５を駆動するブレーキ付きのモータ２６とを備える。
【００９６】
図８は、攪拌板５３の斜視図である。図８に示すように、攪拌板５３は、直方体状の発酵槽５１（図６）の水平断面形状に適合し、該形状よりやや小さいほぼ長方形の周縁形状を有する。攪拌板５３は、撹拌板フレーム５４に多数の孔５６ｃを有するノンスリップ鋼板５６をボルト締めして構成され、多数の孔５６ｃを攪拌板５３の板面全体にほぼ均一に有する。
【００９７】
ノンスリップ鋼板５６は、攪拌板５３の長手方向中央において短手方向に中央部からそれぞれ端縁方向に延びた２枚の長方形状の鋼板部分５６ａと、各鋼板部分５６ａ両側の計４枚の鋼板部分５６ｂとに分割されている。撹拌板フレーム５４は、これに対して各鋼板部分５６ａ及び５６ｂを適切にボルト締めできるように、Ｌ字鋼５７を組み合わせて構成される。
【００９８】
攪拌板５３における２枚の鋼板部分５６ａ間の中央部には、攪拌板５３の昇降方向に貫通した案内孔５８ａを形成している攪拌板側ガイド部５８が設けられる。案内孔５８ａは、昇降方向にある程度の長さを有しており、その横断面は長方形状を有する。攪拌板側ガイド部５８の攪拌板５３短手方向両側の各側壁には、ローラチェーン５５の一端を攪拌板側ガイド部５８にジョイントリンク５５ａを介して固定するための固定孔５８ｂが設けられる。
【００９９】
図７のように、発酵槽５１の中央部には、昇降方向に案内孔５８ａを通って延在する発酵槽側ガイド部５９が設けられる。発酵槽側ガイド部５９は、本発明における攪拌槽側ガイド部に相当する。発酵槽側ガイド部５９は、２本の角パイプ５９ａで構成されており、攪拌板側ガイド部５８の案内孔５８ａに接して、攪拌板側ガイド部５８を昇降方向に案内する。
【０１００】
すなわち、攪拌板側ガイド部５８及び発酵槽側ガイド部５９は、攪拌板５３を、板面が鉛直方向に向いた姿勢で昇降方向に併進移動させながら発酵槽５１の底部と上部との間で昇降方向に案内する案内手段を構成している。この案内に従い、攪拌板５３は、発酵槽５１内で昇降されて発酵槽５１内のバイオマスを攪拌する。
【０１０１】
発酵槽５１の外側には、発酵槽５１に隣接して、カウンタウェイト５０が昇降するための空間を形成するウェイト昇降槽６０が設けられる。ウェイト昇降槽６０は、発酵槽５１の矩形状の上端縁と同じレベルにおいて該上端縁に隣接し、かつ該上端縁よりも小さい矩形状の上端縁を有するとともに、発酵槽５１とほぼ同様の深さを有する。
【０１０２】
ローラチェーン５５は、攪拌板５３の昇降範囲とカウンタウェイト５０の昇降範囲とに対応する適切な長さを有する。ローラチェーン５５の一端は、攪拌板側ガイド部５８の固定孔５８ｂに対し、ジョイントリンク５５ａを介して固定され、他端は、カウンタウェイト５０に固定される。
【０１０３】
ウェイト昇降槽６０の上部及び下部には、カウンタウェイト５０の昇降範囲に対応させてその上限位置及び下限位置を規定するための上限リミットスイッチ６０ａ及び下限リミットスイッチ６０ｂが設けられる。
【０１０４】
ウェイト昇降槽６０から発酵槽５１の中央部にかけて、攪拌機構５２を支持するカバー部材６１が設けられる。すなわち、カバー部材６１により、ローラチェーン５５が掛けられた従動軸６４及び駆動軸６５が回転自在に支持される。従動軸６４には、ローラチェーン５５の一端が固定される個所の上方に位置し、ローラチェーン５５の該一端側が掛けられる１つのスプロケット６６が設けられる。
【０１０５】
駆動軸６５は、従動軸６４とカウンタウェイト５０との間に介在する。すなわち、駆動軸６５には、ローラチェーン５５の他端側が掛けられる１つのスプロケット６７が固定される。カバー部材６１の外側には、駆動軸６５を回転させるモータ２６が設けられる。モータ２６は、減速機付きのブレーキモータである。
【０１０６】
カバー部材６１は、発酵槽５１の天板５１ａとともに、発酵槽５１及びウェイト昇降槽６０の内部空間を含む１つの密閉空間を構成するように、これらの内部空間を結合させつつ閉塞する閉塞部材として機能する。この密閉空間内に、攪拌板５３、カウンタウェイト５０、ローラチェーン５５、スプロケット６６、６７、従動軸６４及び駆動軸６５が位置する。モータ２６は、該密閉空間の外側に位置する。
【０１０７】
モータ２６の回転軸は、駆動軸６５の一端に対して、カバー部材６１の貫通孔を経て連結される。該貫通孔と該回転軸又は駆動軸６５との間にはシール部材が設けられ、メタン発酵装置１２１からの臭気漏れやガス漏れの防止が図られる。
【０１０８】
発酵槽５１には、上述のＰＨセンサＰＨ、温度センサt及びヒータＨの他に、発酵槽５１内を点検するための槽内点検窓７１、発酵槽５１内のバイオマスのレベルを確認するための液面計、排水口７３、発酵槽５１内で発生したメタンガスを含む発生ガスを脱硫装置１２２に移送するためのガス移送口７４、発酵槽５１内にバイオマスを供給するための供給口７５、発酵槽５１内のメタン発酵後の残渣である消化液を脱水装置１４１に移送するための移送管７６等が設けられる。
【０１０９】
また、発酵槽５１の天板５１ａには、発酵槽５１の内部を上方から点検するための上部点検窓７７が設けられる。カバー部材６１には、従動軸６４を点検するための従動軸点検窓７８、及び駆動軸６５を点検するための駆動軸点検窓７９が設けられる。ウェイト昇降槽６０には、カウンタウェイト５０を点検するためのウェイト点検窓８０が設けられる。
【０１１０】
この構成において、攪拌板５３は、ローラチェーン５５により従動軸６４のスプロケット６６から吊り下げられ、カウンタウェイト５０は、ローラチェーン５５により駆動軸６５のスプロケット６７から吊り下げられた状態にある。この例では、攪拌板５３の重量はカウンタウェイト５０の重量よりも大きく、攪拌板５３の重量の一部が、カウンタウェイト５０により相殺されている。
【０１１１】
そして、発酵槽５１に供給されたバイオマスをメタン発酵させる際には、モータ２６が攪拌板５３を上昇させる方向に一定時間駆動される。これにより、発酵槽５１の下部に位置していた攪拌板５３が発酵槽５１の上部まで上昇する。
【０１１２】
攪拌板５３が発酵槽５１の上部に達すると、一定時間、モータ２６は駆動が停止され、駆動軸６５が自由に回転し得るように、モータ２６のブレーキもオフ状態とされる。これにより、攪拌板５３は、カウンタウェイト５０の重量よりも大きい自重によって、発酵槽５１の下部まで下降する。なお、この場合の下降速度が攪拌に適したものとなるように、カウンタウェイト５０の重量が設定されている。
【０１１３】
この上昇と下降が繰り返される。その際に、モータ２６のオン・オフのタイミングが、ウェイト昇降槽６０の上限リミットスイッチ６０ａ及び下限リミットスイッチ６０ｂにより制御される。
【０１１４】
これにより、上述図４のメタン発酵装置１２１の場合と同様に、攪拌板５３が、発酵槽５１の上部と下部の間を、板面が鉛直方向に向いた姿勢で併進移動しながら、繰り返し往復する。
【０１１５】
その際に、攪拌板５３の移動に伴い、バイオマスの一部分が攪拌板５３の板材により移動方向に押され、他の部分が攪拌板５３の孔５６ｃや、攪拌板５３の外周部と発酵槽５１の内壁との間を通り抜けることにより、バイオマスは、攪拌板５３によって攪拌される。
【０１１６】
したがって、バイオマスの攪拌は、発酵槽５１内の全体にわたり、均一に行われる。これにより、メタン発酵が、発酵槽５１内全体にわたって均一に促進され、効率的にメタン発酵が行われる。
【０１１７】
このように、図６〜図８のメタン発酵装置１２１によれば、図４のメタン発酵装置１２１の場合と同様に、少ない電力でモータ２６を駆動しながら、効率的にバイオマスを攪拌してメタン発酵を行うことができる省電力型で簡便な構成のメタン発酵装置を構成することができる。特に、攪拌板５３の下降時にはモータ２６の駆動が停止されるので、より効果的に省電力が図られる。
【０１１８】
また、図４のメタン発酵装置１２１の場合と同様に、メタン発酵による発生ガスがメタン発酵装置１２１の外部に漏洩するのを防止するとともに、モータ２６の駆動により発生ガスが発火するのを防止することができる。さらに、１本のローラチェーン５５で攪拌板５３を昇降させるので、攪拌機構５２をよりコンパクトで効率的な機構として構成することができる。
【０１１９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、スプロケット３６、３７、６６、６７及びチェーン２５、ローラチェーン５５に代えてプーリ及びベルトを用いてもよい。また、チェーン２５の本数を３本以上とし、これに対応させてスプロケット３６、３７の数を増やしもよい。
【０１２０】
また、モータ２６の駆動方向の切替えは、制御回路により自動で行うようにしてもよいし、攪拌板２３又は攪拌板５３の昇降位置を目視により確認しながら手動で行うようにしてもよい。また、攪拌板側案内部材２８又は攪拌板側ガイド部５８として、ローラを有するものを採用し、発酵槽側案内部材２９又は発酵槽側ガイド部５９として、該ローラが走行するレールを有するものを採用してもよい。
【０１２１】
また、本発明の攪拌装置は、バイオマスを攪拌してメタン発酵させるメタン発酵装置１２１に限らず、他の液状物を攪拌対象とする攪拌にも用いることができる。また、加水分解槽１１３におけるバイオマスの攪拌にも効果的に用いることができる。
【０１２２】
また、攪拌板２３、５３は、孔２７、５６ｃを有していなくてもよい。この場合、攪拌板２３、５３の昇降時に、攪拌板２３、５３により押されたバイオマスは攪拌板２３、５３と発酵槽との間を通って、攪拌板２３、５３の該押された方向と逆側に移動する。この場合も、バイオマスは均一に撹拌される。
【０１２３】
また、攪拌板２３、５３は、カウンタウェイト２４、５０と同等の重量又はこれより小さい重量を有していてもよい。攪拌板２３、５３がカウンタウェイト２４、５０と同等の重量を有する場合には、攪拌板２３、５３の上昇時及び下降時の双方においてモータ２６が駆動される。攪拌板２３、５３がカウンタウェイト２４、５０より小さい重量を有する場合には、攪拌板２３、５３を下降させる際にのみ、モータ２６が駆動される。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…前処理ユニット、１１…第１ユニット、１２…第２ユニット、１３…第３ユニット、１４…第４ユニット、２１…発酵槽（攪拌槽）、２３、５３…攪拌板、２４、５０…カウンタウェイト、２５…チェーン、２６…モータ、２７、５６ｃ…孔、２８…攪拌板側案内部材、２９…発酵槽側案内部材（攪拌槽側案内部材）、３０…ウェイト昇降槽、３４…従動軸、３５…駆動軸、３６、３７…スプロケット、５５…ローラチェーン、５８…攪拌板側ガイド部、５９…発酵槽側ガイド部（攪拌槽側ガイド部）１００…破砕装置、１１１…雨水タンク、１１２…原水タンク、１１３…加水分解槽、１２１…メタン発酵装置、１２２…脱硫装置、１３１…ガス分解装置、１３２…再生装置、１３３…発生ガスタンク、１４１…脱水装置、１４２…固化装置、１４３…消化液タンク、Ｐ１、Ｐ２…個所。
【図１】
2016221509.tif 000003
【図２】
2016221509.tif 000004
【図３】
2016221509.tif 000005
【図４】
2016221509.tif 000006
【図５】
2016221509.tif 000007
【図６】
2016221509.tif 000008
【図７】
2016221509.tif 000009
【図８】
2016221509.tif 000010