(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料槽に供給された廃木材を原料としてエタノールを製造するエタノール製造システムであって、
前記廃木材に付与された前記廃木材の種類を識別するための種類情報と前記廃木材の量とを示す廃木材情報を入力する入力部と、
前記入力部から入力された廃木材情報に含まれる廃木材の量を在庫量として前記廃木材情報に含まれる廃木材の種類の情報に対応付けて記憶する在庫データベースと、
発酵工程における発酵菌体に影響を及ぼす不純物を限界濃度以下にするための廃木材を混合する比率に基づいて設定された混合比率情報を記憶する混合比率記憶部と、
前記混合比率記憶部から混合比率情報を読み出し、読み出した混合比率情報と前記在庫データベースに記憶された廃木材の種類及び在庫量に基づいて、前記原料槽に供給する廃木材の種類と供給量とを演算する演算部と、
を有することを特徴とするエタノール製造システム。
【請求項２】
前記演算部は、
廃木材の在庫量を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、在庫量が存在する種類を含む混合比率情報を選択する選択部とを有し、
前記選択部によって選択された混合比率情報と前記在庫データベースに記憶された廃木材の種類及び在庫量に基づいて、供給量を演算する
ことを特徴とする請求項１記載のエタノール製造システム。
【請求項３】
前記演算部は、前記在庫データベースに記憶された廃木材の在庫量の増減に応じて、前記選択部によって混合比率情報を選択し、供給量を演算する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエタノール製造システム。
【請求項４】
前記廃木材情報は、バーコードであり、前記入力部は、前記バーコードを読み取るバーコードリーダであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれかに記載のエタノール製造システム。
【請求項５】
前記在庫データベースは、前記在庫量と種類の情報とにさらに廃木材の粗破砕が必要であるか否かを示すサイズの情報を対応付けて記憶しており、
前記エタノール製造システムは、
前記在庫データベースのサイズの情報に基づいて、廃木材の粗破砕が必要である廃木材の在庫量と予め設定された設定値とを比較し、在庫量が設定値以上である場合に、粗破砕が必要であることを通知する廃木材管理部
を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれかに記載のエタノール製造システム。
【請求項６】
原料槽に供給された廃木材を原料としてエタノールを製造するエタノール製造システムに用いられる廃木材混合比率決定方法であって、
入力手段から、前記廃木材に付与された前記廃木材の種類を識別するための種類情報と前記廃木材の量とを示す廃木材情報を入力し、
前記入力される廃木材情報に含まれる廃木材の量を在庫量として前記廃木材情報に含まれる廃木材の種類の情報に対応付けて在庫データベースに記憶し、
発酵工程における発酵菌体に影響を及ぼす不純物を限界濃度以下にするための廃木材を混合する比率に基づいて設定された混合比率情報を記憶する混合比率記憶部から混合比率情報を読み出し、読み出した混合比率情報と前記在庫データベースに記憶された廃木材の種類及び在庫量に基づいて、前記原料槽に供給する廃木材の種類と供給量とを演算する
ことを特徴とする廃木材混合比率決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、混合する廃木材を効率よく管理することができるエタノール製造システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
廃木材を原料としてエタノール製造するプロセスにおいて、各種接着剤、塗料、防虫剤等の不純物が発酵工程の菌体に及ぼす影響は非常に大きい。接着剤の成分としては主にジメチルロールユリア、メラミン、フェノール化合物、防虫剤の成分としては、フェノール化合物、ヒ素化合物、クロム化合物、クレオソート、ホウ素、そして塗料としてアセトン、テレピン油などが含まれている。発酵菌体に及ぼす不純物の限界濃度は、発酵工程の内容によって様々であるが、一例としてその代表例を示すと、ジメチルロールユリアでは、Ａ（ｐｐｍ）、ヒ素化合物はＢ（ｐｐｍ）、そしてフェノール化合物はＣ（ｐｐｍ）である。
【０００３】
また、廃木材の種類としては、純粋な木材である集成材、合板、パーティクルボード、ファイバーボードなどがあり、それぞれの廃木材あるいは使用場所、用途により、含まれる接着剤、防虫剤、塗料等は異なる。従って、多種の廃木材を原料に、この限界濃度の範囲内でエタノール製造設備を運転するためには、原料の配合が重要となる。例えば、ジメチルロールユリアをＡ（ｐｐｍ）にするには、合板：パーティクルボード：ファイバーボードをａ：ｂ：ｃ、あるいは合板：パーティクルボードをｄ：ｅに混合する必要がある。このように、限界濃度の範囲内でエタノール製造設備を効率よく運転するために、原料の配合の管理を効率よく行うことが望まれている。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、原料の配合の管理を効率よく行うことができるエタノール製造システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、原料槽に供給された廃木材を原料としてエタノールを製造するエタノール製造システムであって、前記廃木材に付与された前記廃木材の種類を識別するための種類情報と前記廃木材の量とを示す廃木材情報を入力する入力部と、前記入力部から入力された廃木材情報に含まれる廃木材の量を在庫量として前記廃木材情報に含まれる廃木材の種類の情報に対応付けて記憶する在庫データベースと、発酵工程における発酵菌体に影響を及ぼす不純物を限界濃度以下にするための廃木材を混合する比率に基づいて設定された混合比率情報を記憶する混合比率記憶部と、前記混合比率記憶部から混合比率情報を読み出し、読み出した混合比率情報と前記在庫データベースに記憶された廃木材の種類及び在庫量に基づいて、前記原料槽に供給する廃木材の種類と供給量とを演算する演算部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、上述のエタノール製造システムにおいて、前記演算部は、廃木材の在庫量を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、在庫量が存在する種類を含む混合比率情報を選択する選択部とを有し、前記選択部によって選択された混合比率情報と前記在庫データベースに記憶された廃木材の種類及び在庫量に基づいて、供給量を演算することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上述のエタノール製造システムにおいて、前記演算部は、前記在庫データベースに記憶された廃木材の在庫量の増減に応じて、前記選択部によって混合比率情報を選択し、供給量を演算することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上述のエタノール製造システムにおいて、前記廃木材情報は、バーコードであり、前記入力部は、前記バーコードを読み取るバーコードリーダであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上述のエタノール製造システムにおいて、前記在庫データベースは、前記在庫量と種類の情報とにさらに廃木材の粗破砕が必要であるか否かを示すサイズの情報を対応付けて記憶しており、前記エタノール製造システムは、前記在庫データベースのサイズの情報に基づいて、廃木材の粗破砕が必要である廃木材の在庫量と予め設定された設定値とを比較し、在庫量が設定値以上である場合に、粗破砕が必要であることを通知する廃木材管理部を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、原料槽に供給された廃木材を原料としてエタノールを製造するエタノール製造システムに用いられる廃木材混合比率決定方法であって、入力手段から、前記廃木材に付与された前記廃木材の種類を識別するための種類情報と前記廃木材の量とを示す廃木材情報を入力し、前記入力される廃木材情報に含まれる廃木材の量を在庫量として前記廃木材情報に含まれる廃木材の種類の情報に対応付けて在庫データベースに記憶し、発酵工程における発酵菌体に影響を及ぼす不純物を限界濃度以下にするための廃木材を混合する比率に基づいて設定された混合比率情報を記憶する混合比率記憶部から混合比率情報を読み出し、読み出した混合比率情報と前記在庫データベースに記憶された廃木材の種類及び在庫量に基づいて、前記原料槽に供給する廃木材の種類と供給量とを演算することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるエタノール製造システムを図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態によるエタノール製造プラントの構成を示す概略ブロック図である。この図において、コンテナ３０は、予め廃木材の種類（上述の種類情報に対応）、大きさを示すサイズ情報、量を示す情報を含む廃木材情報となるバーコード３１が貼り付けられている。ここでいう廃木材とは、例えば、建築物を解体する際に発生する建材などであり、分類方法にもよるが、例えば、純粋な木材である集成材、合板、パーティクルボード、ファイバーボードに分類される。また、サイズ情報には、原料槽１７に直接投入可能な大きさのもの（以下、通常サイズと称す）と、粗破砕が必要なもの（以下、大型と称す）とを示す情報が含まれる。また、廃木材情報の量としては、重さや体積等を基準にする方法があげられるが、この実施形態については、コンテナの個数を示す情報が含まれる場合について説明する。コンテナ３０には、廃木材の種類と大きさによって分別され、種類と大きさとコンテナ数１に該当するバーコード３１が各コンテナ３０に貼り付けられる。なお、このコンテナには、予め決められた重量の廃木材が投入される。
【００１３】
次に、エタノール製造システム１について説明する。バーコードリーダ１０は、コンテナ３０に貼り付けられたバーコード３１を読み取る。バーコードデータベース１０ａは、種類情報と廃木材の大きさの情報とをバーコードに対応付けて記憶する。在庫データベース１１は、バーコードリーダ１０から出力された廃木材情報に基づいて、廃木材情報に含まれる廃木材の量を在庫量とし、廃木材情報に含まれる廃木材の種類の情報とサイズ情報に対応付けて在庫情報として記憶する。
【００１４】
混合比率記憶部１５は、発酵工程における発酵菌体に影響を及ぼす不純物を限界濃度以下にするための廃木材を混合する比率を示す混合比率情報を記憶する。この混合比率情報は、ジメチルロールユリアが限界濃度Ａ（ｐｐｍ）以下であり、かつ、ヒ素化合物がＢ（ｐｐｍ）以下であり、かつ、フェノール化合物がＣ（ｐｐｍ）以下となるための合板、パーティクルボード、ファイバーボード、集成材を混合する比率が混合パターンとして、例えば図２に示すように予め設定されている。また、この混合パターンは、パターン１からパターンｎ（ｎは２以上の自然数）まで複数種類記憶されている。
【００１５】
演算部１２は、混合比率記憶部１５から混合比率情報を読み出し、読み出した混合比率情報と在庫データベース１１に記憶された廃木材の種類及び在庫量に基づいて、原料槽１７に供給する廃木材の種類と供給量とを演算する。また、演算部１２は、それぞれの種類における廃木材の現在の在庫量について検出する検出部１３と、検出部１３の検出結果に基づいて、在庫量が０ではない種類の廃木材を混合するための混合パターンを選択する選択部１４とを有する。
【００１６】
原料供給部１６は、各種廃木材を個別に一時貯留するホッパを有しており、演算部１２からの指示に従って、種類と量とに応じた廃木材を原料槽１７に原料として供給する。原料槽１７は、供給された廃木材を加水分解・発酵部１８に供給する。加水分解・発酵部１８は、供給された廃木材を加水分解し、加水分解された廃木材を発酵させる発酵工程を行い、エタノールを製造する。
【００１７】
廃木材管理部１９は、予め決められた時間ごとに在庫データベース１１から在庫情報を読み出し、読み出した在庫情報のうち、サイズ情報に基づいて、大型の廃木材の在庫量が予め決められた設定値以上であるか否かを検出し、該設定値以上である場合に、粗破砕が必要であることを出力部２０よって通知する。出力部２０は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）や液晶表示装置、スピーカなどである。ここでいう粗破砕とは、大型の廃木材を原料供給部１６に供給可能な大きさに破砕することである。なお、原料供給部１６に廃木材を供給する場合に、必要に応じて、粗破砕した廃木材をさらに細かく破砕して供給したり、通常サイズの廃木材をさらに細かく破砕して供給したりする場合もある。
【００１８】
運転可能時間演算部２０は、在庫データベース１１に記憶された廃木材の在庫量と演算部１２によって演算された廃木材の供給量とに基づいて、同じ混合比率情報において廃木材を原料供給部１６に供給することが可能な時間である運転可能時間を演算し、演算結果を出力部２０に出力する。この運転時間の演算は、混合比率情報が選択部１４によって新たに選択される毎に演算される。
【００１９】
次に、上述したエタノール製造プラントの動作について図３から図６を用いて説明する。
図３のフローチャートにおいて、まず、建築物などを解体した際の建設系廃木材が発生すると（図３ステップＳ１）中間業者によって収集されるあるいは直接（図３ステップＳ２）、エタノール製造プラント内に搬送される。エタノール製造プラントの作業者は、搬送された廃木材を種類と大きさに基づいて分別し（図３ステップＳ３）、種類と大きさに該当するバーコード３１が貼り付けられたコンテナ３０に積み込む（図３ステップＳ４）。この場合、大型の廃木材４０（図１）と通常サイズの廃木材５０（図１）は、分類され、さらに、種類毎に分別され、別々のコンテナ３０に積み込まれる。そして、各コンテナ３０のバーコード３１が読み取られ、読み取られた結果に基づいて、廃木材を混合させる混合比率を決定し、廃木材の供給量の演算を行い、演算結果に従った運転条件に変更する（図３ステップＳ６）。
【００２０】
次に、図３ステップＳ６の処理について図４のフローチャートを用いて説明する。各コンテナ３０のバーコード３１が読み取られると、バーコードリーダ１０は、バーコードデータベース１０ａから読み取ったバーコードに対応する種類情報とサイズ情報を読み出し、読み出した種類情報とサイズ情報とを在庫情報として在庫データベース１１に記憶する（ステップＳ１１）。このとき、量の情報として、コンテナ数「１」が付加される。そして、在庫データベース１１の在庫情報には、例えば、図６に示すように、種類、サイズ、コンテナ数の項目に従って記憶される。このコンテナ数については、バーコードリーダ１０によってバーコード３１が読み取られる毎にカウントアップされる。
【００２１】
一方、エタノール製造システムのオペレータは、発酵工程における菌体に影響を及ぼさないような混合比率情報を混合比率記憶部１５に入力する（ステップＳ１２）。この入力は、必要に応じてオペレータによって更新される。なお、混合比率情報は予め記憶されていてもよい。
在庫データベース１１に在庫情報が記憶されると、演算部１２は、検出部１３によって、それぞれの種類の廃木材の在庫量を検出し、検出結果に応じた混合比率を選択部１４によって選択する。ここで、演算部１２の選択部１４は、検出部１３によって検出された検出結果に基づいて、在庫量がない廃木材Ａの混合比率は０とし、在庫量を保有する廃木材Ｂの混合比率がある値以上となる混合パターンを選択する（ここでは、発酵槽内の不純物濃度が、設定値以下となるように混合比率が選択される）。そして、演算部１２は、選択された混合パターンに基づいて、各種廃木材の供給量を演算して演算結果を出力部２０に出力する。例えば、集成材、合板、パーティクルボード、ファイバーボードの在庫量のコンテナ数がそれぞれ１以上である場合、選択部１４は、集成材、合板、パーティクルボード、ファイバーボードの混合比率がいずれも０ではない混合パターン１（図２）を選択する。そして演算部１２は、在庫量と混合パターン１とに基づいて、実際に原料槽１７に供給する量（例えば、１時間当たりに廃木材を供給する重量）を算出し、算出結果を供給量として出力部２０に出力する。さらに、演算部１２は、この算出結果における加水分解・発酵部１８の加水分解行程における制御条件を演算する。演算部１２によって供給量が決定されると、運転可能時間演算部２０は、この供給量と在庫データベース１１に記憶された廃木材の在庫量とに基づいて、運転可能時間を演算し、演算結果を供給量とともに出力部２０に出力する（ステップＳ１３）。
【００２２】
算出された供給量および運転時間が出力部２０に出力されると、オペレータは、出力部２０に表示された供給量を確認した後、運転条件変更ボタン１６ａを押下する。これにより、原料槽１７に廃木材を供給する供給量設定値として原料供給部１６に設定され、原料供給部１６によって、この設定値に応じた集成材、合板、パーティクルボード、ファイバーボードをａ：ｂ：ｃ：ｄの割合で混合され原料槽１７に供給される（ステップＳ１４）。これにより、廃木材は、原料槽１７を介して加水分解・発酵部１８に供給され、演算部１２によって演算された加水分解行程における制御条件に基づいてエタノールが製造される。
【００２３】
原料供給部１６から廃木材が順次供給され、ホッパ内の廃木材の量が減少してくると、作業員は、廃木材をコンテナ３０からホッパ内に投入する作業を行い、投入したコンテナ数と廃木材の種類をキーボードやマウスなどを介してエタノール製造システムに入力する。これにより、投入したコンテナ数と廃木材の種類が在庫データベース１１に通知され、在庫量から差し引かれる。
【００２４】
そして、混合パターン１の比率で廃木材が原料槽１７に供給された後、順次廃木材が搬入されてコンテナに積み込まれ、バーコード３１が読み取られると、在庫量が変動する。例えば、ファイバーボードの在庫量が０すなわちコンテナ数が０になった場合、選択部１４は、合板とパーティクルボードと集成材を混合するための混合パターンを混合比率記憶部１５から選択する。この場合、ファイバーボードの在庫量が０であるので、ファイバーボードの混合比率が０である混合パターン２が選択される。
【００２５】
このように、発酵工程における発酵菌体に影響を及ぼさないような混合比率であり、かつ、発酵菌体に影響を及ぼす不純物の濃度が常に一定値以下となる混合比率を在庫量に応じて選択するようにしたので、効率よくエタノールを製造することができる。
【００２６】
なお、上述の実施形態において、運転可能時間演算部２０は、混合パターンが変更される毎に運転可能時間の演算を行うほか、所定の時間毎に在庫データベース１１にアクセスし、廃木材の在庫量の増減に応じて運転可能時間を演算し、出力部２０に出力する。これにより、運転可能時間が、例えば、「８時間」、「７．５時間」のように、在庫量の減少に応じて、順次運転可能時間が更新されて表示される。
【００２７】
次に、粗破砕処理について図５のフローチャートを参照して説明する。廃木材管理部１９は、所定の時間ごとに在庫データベース１１から在庫情報を読み出し、在庫量をチェックする（ステップＳ２１）。このチェック内容としては、サイズが大型である廃木材の予め決められ廃木材管理部１９内に記憶された設定値と現在の在庫量とを比較し、在庫量が設定値以上であるか否かについてである。そして、在庫量が設定値以上である場合に、廃木材管理部１９は、大型廃木材の在庫量と設定値との差を演算し、演算結果を粗破砕必要量として粗破砕作業を指示するための画面を出力部２０によって出力する（ステップＳ２２）。このとき出力部２０には、例えば、「合板の粗破砕が必要です。粗破砕が必要なコンテナ数は３です。」等の表示がなされ、警告音が放音される。
【００２８】
粗破砕作業の指示と粗破砕必要量が出力部２０に出力されると、オペレータは、この粗破砕作業の指示を確認した後、コンテナ３つ分の合板を粗破砕する指示を作業員にする。作業員は、オペレータからの指示に基づき、エタノール製造システム１内に設けられた粗破砕装置によって、コンテナ３つ分の合板を粗破砕し、コンテナ３つ分の合板を粗破砕したことをエタノール製造システム１に接続されるキーボードやマウスなどを介して入力する。これにより、在庫データベース１１の大型の合板のコンテナ３つ分が在庫量から差し引かれる。また、粗破砕された合板は、サイズ「通常」の合板のコンテナ３０に積み込まれる（ステップＳ２３）。この新たに積み込まれたコンテナ３０のバーコードがバーコードリーダ１０によって読み取られることにより、在庫データベース１１の在庫量に反映される。
【００２９】
なお、上記実施形態における廃木材情報は、コンテナ内に積み込まれた廃木材を識別することができれば、バーコードに限られるものではなく、例えば、ＩＣタグ等に記憶してコンテナに貼り付けておき、読み取り装置によって読み取るようにしてもよい。
【００３０】
また、上述の実施形態において、混合比率情報を決定する場合に、廃木材の種類毎にサンプルを採取し、採取したサンプルからジメチロールユリア、ヒ素化合物、フェノール化合物が含まれる量を測定し、測定結果をサンプルの種類毎にサンプル情報としてサンプル情報データベース２１に記憶する。そして、このサンプル情報に基づいて、混合比率情報演算部２２によって混合比率を演算し、混合比率記憶部１５に記憶するようにしてもよい。
また、上述の実施形態においては、混合比率記憶部１５に記憶される混合比率を設定する場合に、発酵菌体に影響を及ぼす不純物がジメチロールユリア、ヒ素化合物、フェノール化合物、の３種類である場合について説明したが、不純物は、この３種類に限られるものではなく、例えば、４種類以上であってもよい。
【００３１】
また、図１におけるバーコードリーダ１０、演算部１２、検出部１３、選択部１４、廃木材管理部１９の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより廃木材混合比率管理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００３２】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、廃木材の量を在庫量として廃木材情報に含まれる廃木材の種類の情報に対応付けて記憶しておき、複数の種類の廃木材を混合する場合における比率を示す混合比率情報を読み出し、読み出した混合比率情報と在庫データベースに記憶された廃木材の種類及び在庫量に基づいて、原料槽に供給する廃木材の種類と供給量とを演算するようにしたので、発酵工程における菌体に影響を及ぼさないような混合比率であり、かつ、在庫量を均一にするように混合比率を選択することができ、これにより、効率よくエタノールを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施形態によるエタノール製造プラントの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】  混合比率記憶部１５に記憶される混合比率情報の一例を示す図面である。
【図３】  エタノール製造プラントの動作について説明するためのフローチャートである。
【図４】  エタノール製造プラントの動作について説明するためのフローチャートである。
【図５】  エタノール製造プラントの動作について説明するためのフローチャートである。
【図６】  在庫データベース１１の在庫情報の一例について説明するための図面である。
【図７】  サンプル情報データベース２１に記憶に記憶されるサンプル情報の一例を示す図面である。
【符号の説明】
１  エタノール製造システム          １０  バーコードリーダ
１０ａ  バーコードデータベース        １１  在庫データベース
１９  廃木材管理部                    ２０  出力部
１２  演算部                          １３  検出部
１４  選択部                          １５  混合比率記憶部
１６  原料供給部                      １７  原料槽
１８  加水分解・発酵部                ３０  コンテナ
３１  バーコード                      ４０、５０  廃木材
【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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【図７】
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