目次
4

巻頭言

技術の進化について
6

執行役員 寺腰 和由

特集

鹿沼市における新技術の開発及び官民共同事業の取組み
8

特集 論文

中小規模処理場向け下水汚泥脱水乾燥システムの開発
14

特集 技術紹介 1

下部コーン型鋼板製消化タンク
18

澤原 大道・橋本 悠司

特集 技術紹介 2

混合消化を目的とした食品系バイオマスの前処理技術
24

澤原 大道・橋本 悠司

特集 製品紹介 1

吸着蓄熱材を使用した廃熱活用鹿沼実証試験
28

中村 友二

高砂熱学工業（株）池田 昌弘・元田 治

特集 製品紹介 2

消化ガスを燃料としたガスエンジン発電ユニット
30

青柳 健一

特集 紹介 1

廃棄物処理事業とそれに伴う創エネルギー事業について サンエコサーマル（株）鈴木 陽
32

論文 2

38

製品紹介 3

TSKコンテナ ® ～流量制御機能付計量コンテナ～40

製品紹介 4

海外現地法人の活動 ～マレーシアでの現地法人ビジネス展開と現地事情～

44

研究所紹介 Part-2

下水処理施設に関連する分析事例の紹介

鈴木 健治

46
48

解析 G 紹介 Part-1

解析グループの技術紹介

今井 淳一

コーヒーブレイク 水素の話

50

会社概要・編集後記

酵素法によるバガスからのバイオエタノール製造

小川 綾子・早川 智基・水野 秀明
吉田 修二

月島エンジニアリングマレーシア（株）南 茂樹

No.20 2017

CONTENTS
4

Foreword

6

Feature Introduction FlowTERAKOSHI Kazuyoshi, Executive Officer
Solution Technology Dept. Environmental Business Division

Development of new technology and efforts of public and private joint project in Kanuma City
8

Paper

Development of the dewatering and drying system for sewage sludge in small- andNAKAMURA Yuji
medium-scale plants

14

Technology Introduction1

Cone-bottomed steel digestion-tank

18

SAWAHARA Hiromichi / HASHIMOTO Yuji

Technology Introduction2

Pretreatment for co-digestion of food waste and sewage sludge SAWAHARA Hiromichi / HASHIMOTO Yuji

24

Product1

Demonstration test of waste heat utilization using adsorbent storage in Kanuma city
IKEDA Masahiro / MOTODA Osamu, Takasago Thermal Engineering CO., Ltd.

28

Product230

Introduction1

表紙の写真

Gas engine power generation unit using digested gas as fuelWaste treatment and energy-creation business

AOYAGI Kenichi

SUZUKI Akira, SUN ECO THERMAL CO., Ltd.

32

Paper238

Product3 “TSK container” Discharge flow rate controllable weighing container

40

Product4 “Business report”Challenge to lead a success of overseas affiliate's business in Malaysia

44

Introduction of R&D Center Part2SUZUKI Kenji

46

Introduction of CAE Group

IMAI Junichi

48

Coffee Break50

Corporate Proﬁle / Editor’s Note

Bioethanol production from sugarcane bagasse using an enzyme method
OGAWA Ayako / HAYAKAWA Tomoki / MIZUNO Hideaki
YOSHIDA Shuji

MINAMI Shigeki, Tsukishima Engineering Malaysia Sdn Bhd

紅葉の鬼怒川とライン下り（栃木県日光市）

TSK 技報 2017 no.20

3

巻 頭 言技術の進化について

月島機械は1905 年の創業以来 110 有余年にわた

以前は化石燃料の枯渇や温室効果ガスの排出

り、産業の基盤となる装置やプラント設備、人々の増加による地球温暖化抑制に着目したエネルギー

生活に欠かせない上下水道設備、さらには環境保問題が議論されてきました。東日本大震災を契機に全設備など、社会とそこに暮らす人々に技術をもっ原子力発電の依存への疑問が生じ、再生可能エネて応えてまいりました。会社の歴史とともに先人であルギーの利用推進がより望まれている社会環境にる諸先輩方の叡智により、常に技術を進化させなが変化してきました。

ら現在に至っております。

今回の技報の内容も再生エネルギー活用推進に

技術の進化と考えますと、技術は積み重ねが効く

付随するテーマがほとんどであり、市場のニーズをものであるという基本原理があり、常に進歩し続ける

鑑みた技術開発が推進されていると言えるのかもしことができるものだと思います。世の中の技術は日進れません。また月島機械らしく地味ながら、保有技術

月歩で進化しており、月島機械も時代のニーズに遅に新たな技術を積み重ねた技術進化例が紹介されれぬように切磋琢磨を繰り返しながら現在に至ってています。今後これらの技術が市場に出され、市場います。また、技術の進化には失敗を伴う場合も多からの厳しい評価を受けることになります。たとえ厳く、失敗からの改善により進化を得ている場合が多しい評価を受けても評価は変えることが出来るので、いのではないでしょうか。失敗の積み重ねが進化に更に進化を加え高い評価を勝ち取るまで関係者はつながっていると言っても過言では無いと思います。

あきらめずに継続することを望みます。

失敗に躊躇すれば進化が遅れ、ビジネスチャンスを失うことも多々あり、技術者は勇気を持って挑戦し、覇権主義が見え隠れする大国の動向、ＥＵや温暖化防止協定の離脱、民族問題に起因する移民問進化を勝ち取ってもらいたいと思います。

題、不安定な朝鮮半島情勢、脱化石燃料依存から
月島機械においては保有技術の改良を主体としの水素や電気自動車の普及、ＡＩやＩＯＴの急速な進た技術開発が主流で、徐々に領域を広げてきました。

化など世界情勢は常に変化しております。ＡＩの急速まったく違った発想や新しい考え方によるイノベー

な発展により代替化が進み、人がやるべき仕事は大ションは非常に稀なことであり、こつこつと小さな進

きく変わってくると予想されます。大局を踏まえながら化を積み重ねてきたものが保有技術の大半でありま

身近なニーズの追求や顧客とのコミュニケーションかす。立ち止まること無く、地味でも常に進化を重ねるら、我々に必要な技術進化の種を見極める事が常ことが重要で、この積み重に求められています。市場ねによる技術進化により顧のニーズは常に流動してお客へ付加価値を生み出せ

り、市場のニーズにマッチすたから110 有余年にわたりるよう技術を進化させること存続することが出来たのだ

が、常に月島機械の技術者と思います。

に課された命題であると再認識した次第です。

寺腰 和由
執行役員
水環境事業本部
ソリューション技術部担当役員
4 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

5

特集

鹿沼市における

月島機械では栃木県鹿沼市黒川終末処理場において、新しい汚泥処理技術の開発や官民共同事業など、様々な取り組みを行っております。まず、従来の消化設備の低コスト化及び高効率化を図る技術として、日本下水道事業団殿と『分離機械濃縮・高濃度中温消化

新技術の開発及び官民共同事業の取組み

技術』と『鋼板製消化槽』を開発しています。更に、消化汚泥の処理技術として、脱水機と乾燥機を一体化した『脱水乾燥システム』
を
国土交通省国土技術政策総合研究所の委託研究であるB-DASHプロジェクトとして実証しております。また、消化槽から発生する消化ガスを燃料とした発電事業に加え、地域の食品系バイオマスを消化槽へ投入し、ガスの増量を図る取り組みを、鹿沼市殿と官民共同事業として実施しております。

鹿沼市 地域社会
最初沈澱池

下水

曝気槽

塩素混和池

最終沈澱池

放流水
黒川
鮎

初沈汚泥
濃度 1.0％

ベルト濃縮設備

余剰汚泥
濃度 1.0％

濃縮余剰
汚泥

重力
濃縮槽

共同研究

市内の食品系バイオマス
（廃棄物）
を下水汚
発電事業の増収を図ります。

実証中

重力濃縮
汚泥

食品系バイオマス

消化ガスを燃料とした発電を行い、地域社会に電力を還元します。

濃度8〜10％

消化汚泥
消化設備

混合濃縮汚泥濃度 7％程度

乾燥汚泥
2.0t/ 日含水率 20％100m3/ 日
濃度 1.6％

分離機械濃縮・高濃度中温消化技術

鋼板製消化槽

脱水乾燥システム
低コスト型の脱水乾燥設備で消化

たて型ろ過濃縮設備を用いて、初沈汚泥を従従来はコンクリート構

来の 2 倍程度の濃度まで濃縮することで、消造だった消化槽を鋼板化槽の必要容量を約 40％削減し、消費電力

製とし、建設期間や建や建設費の低減を図ります。

設費の縮減を図ります。

6 TSK 技報 2017 no.20

病院・給食センター

開発完了

飲食業

農地

450 世帯
一般家庭

地域社会

電力

消化ガス

濃縮初沈
汚泥

実証中

さつき

濃度4.0％

濃度3.5％

混合移送ポンプ

いちご

泥と混合消化させて消化ガスを増量させ、ガスエンジン
たて型ろ過
濃縮設備

ベリーちゃん

官民共同事業

汚泥から含水率 20％程度の乾燥汚泥を生産します。

実証中

電力
窒素・リンを豊富に含む
肥料として有効活用されます。
化石燃料などの代替として有効活用されます。

廃熱利用

サンエコサーマル株式会社
サン
サ
ル株式会社
廃棄物を焼却処分すると同時に廃熱発吸着蓄熱剤により熱輸送します。

電を行っています。熱量の高い乾燥汚泥を燃料として有効利用。

実証中
TSK 技報 2017 no.20

7

特集

論文

中小規模処理場向け下水汚泥脱水乾燥システムの開発
Development of the dewatering and drying system for sewage
sludge in small- and medium-scale plants

従来とは異なる乾燥機が適用できないかという視点と、中小規模向けに安価な乾燥機が適用できないかという二つの視点から、2014 年度より乾燥機の選定がスタートした。
機内二液調質型遠心脱水機の脱水汚泥の特長を生かした乾燥機という点では、複数のタイプの乾燥機が検討候補にあがった。月島機
械の主力製品であるスチームチューブドライヤでも乾燥試験を行い、水分数％までの乾燥が可能であることは確認できたが、乾燥汚泥の水分を10％から50％で変化させること、中小規模処理場向けの安価な乾燥機という点で、試験のみでとどめることとなった。安価な間接加熱式の乾燥機として1 軸のディスク乾燥機でも試験を実施したが、送り羽根でAbstract

汚泥を練ることで塊を形成し、粒状という特長を生かせないことが判明

A dewatering and drying system combined with centrifugal dehydrator and circulated flush dryer
was developed. This system was developed for sewage sludge in small- and medium-scale plants.
Through a demonstration test in the last fiscal year, some points as follows were revealed. Driedsludge, with moisture content of 10 % to 50%, is obtained by changing the temperature of the hot
gas supplied to the dryer. This system can be controlled automatically, such that dried sludge withsmall range of moisture content is obtained by continuous test. The dried sludge can be applied toboth fertilizer and bio-fuel. Thus, the dried sludge can be used efficiently. Through a feasibility study

中村 友二
NAKAMURA Yuji
水環境事業本部
ソリューション技術部
新事業グループ

for applying this system to small- and medium-scale sewage treatment plants, the life cycle cost of
this system was found to be lower than that of conventional dewatering systems and dewatering plus
drying systems. In addition, a scale-up method for the circulated flush dryer is described.
中小規模の処理場向けに機内二液調質型遠心脱水機と円環式気流乾燥機を組み合せた脱水乾燥システムを開発した。昨年度実施した実証試験により、本システムでは熱風温度を変えることにより、乾燥汚泥の水分を10％から50％と広範囲で調整することが可能であることが示された。本システムは自動制御ができ、連続運転においても安定した性状の乾燥汚泥を得ることができた。本システムで得られた乾燥汚泥は、燃料用途、肥料用途の両方に適しており、下水汚泥の有効利用ができることが明らかになった。
また中小規模処理場向けの導入検討において、従来の脱水設備および脱水設備プラス乾燥設備と比較し、ライフサイクルコストで十分な削減効果が得られるという試算結果が得られた。乾燥機のスケールアップ手法についても紹介する。
キーワード：下水汚泥処理、円環式気流乾燥機、機内二液調質型遠心脱水機、肥料化、燃料化
Keyword：Sewage sludge treatment, Circulated flush dryer, Centrifugal dehydrator, Sludge fertilizer, Bio-fuel1. はじめに図 1 脱水乾燥システム概要
Fig.1 Outline of dewatering and drying system

したため、ディスク乾燥機も除外した。
次に直接熱風と被加熱物とを接触させて乾燥する直接加熱方式として、気流乾燥機が検討対象となった。脱水汚泥の乾燥機として実績はあるが、設備には解砕機が必要であり、メンテナンス費用がかかるといった難点があるため、広くは普及していない。しかし、機内二液調質
型遠心脱水機から排出される脱水汚泥の細粒状かつ付着性が低いという特長を生かし、解砕機が不要になると考えられたため、種々の気流
乾燥機の中から小型化が可能な、トナーなどの微粉やスラリーの乾燥で実績のある1、2）円環式気流乾燥機の適用を検討することとした。
円環式気流乾燥機を脱水汚泥に適用すべく、研究所での小型試験機による乾燥機構造の検討に始まり、プロト機による脱水機との組み合わせ試験を経て、2016 度 B-DASH プロジェクトに採用され、実証試験を行うに至った。

3. 技術概要
3.1 全体フロー
脱水乾燥システムの概要を図 1に、またシステム構成を記した実証設備フローを図 2に示す。

図 2 実証設備フロー
Fig.2 Schematic flow of demonstration plant

コンベヤを介して乾燥汚泥貯留槽に貯留される。サイクロンで乾燥汚泥と分離された排気は、一部がスクラバに送られて冷却された後、排気ブロワを介して大気開放される。残りの排気は循環ブロワを介して熱風炉に送られる。熱風炉では消化ガスや重油といった燃料を燃

脱水乾燥システムは大きく分けて、脱水設備と乾燥設備から構成

焼させ、燃焼空気ブロワから供給される外気と循環ブロワから供給さされている。脱水設備は、機内二液調質型遠心脱水機、汚泥・高分れる排気を所定の温度まで上げ、乾燥に必要な熱風を発生させる。

費が低減でき、乾燥汚泥水分の調整により多様な有効利用に対応でき

子凝集剤・無機凝集剤供給ポンプ、振分コンベヤおよび排水槽から

以上のように、脱水と乾燥をダイレクトに組み合わせることにより、機る脱水乾燥プロセスの実証事業を開始した。

構成されている。乾燥設備は、円環式気流乾燥機、サイクロン、熱器点数が少ない低コストかつシンプルなプロセスを実現させることが風炉、燃焼空気ブロワ、循環ブロワ、スクラバ、循環ポンプ、排気ブできた。

下水汚泥のバイオマス資源としての利活用促進が「新下水道ビジョ

本プロセスは国土交 通 省下 水 道革 新的技 術実 証 事 業（以下、ン」（2014 年 7月策定）や改正下水道法（2015 年 7月）にて、国家的な

B-DASH プロジェクト）の2016 年度採択事業として、国土交通省国土施策として掲げられている。近年、下水汚泥の燃料利用として大規模

技術政策総合研究所の委託研究により実規模レベルの実証設備を設処理対象となる汚泥（汚泥固形物濃度 1.6％から1.8％程度）は高分

処理場を中心に燃料化事業が普及しつつある。一方、中小規模処理計・建設し、設備の性能評価および乾燥汚泥の有効利用について評

子凝集剤、無機凝集剤とともに遠心脱水機に供給され、機内の遠心

機内二液調質型遠心脱水機の構造を図 3に示す。従来の遠心脱場では事業規模が小さく、燃料化事業が成立しにくいため、大部分の価を行なっている。
本稿では、
脱水乾燥システムの開発経緯、技術概要、場において固液分離作用を受け、水分 78％程度の脱水汚泥として排水機による二液調質脱水は汚泥と無機凝集剤であるポリ鉄を事前に処理場では脱水汚泥を外部委託処分しており、その処分費が維持管実証試験で得られた結果、および実設備の導入検討結果について報出される。脱水汚泥は振分コンベヤを介して、乾燥処理に適した性混合し、脱水機に汚泥＋無機凝集剤と高分子凝集剤を供給する方式

理費用の約 4 割を占め、財政上の大きな負担となっている。中小規模処

告する。

状であれば乾燥機へ、不適切な性状であれば排水槽へと搬送されであった。それに対し機内二液調質型脱水は脱水機に汚泥と高分子る。分離液は排水槽を介して排水配管に移送される。

凝集剤を供給し、無機凝集剤は機内の途中で添加する方式であり、理場での有効利用の促進には、低コスト型の設備を用い、汚泥の用途
を特定の用途に限定しない、季節、社会情勢に合わせた多様な有効利用を組み合わせたスキームの確立が急務となる。このような背景を鑑み、月島機械（株）、サンエコサーマル（株）、日本下水道事業団、鹿沼

2. 開発経緯
機内二液調質型遠心脱水機から排出される脱水汚泥は、従来の脱ロワから構成されている。

振分コンベヤから供給された脱水汚泥は円環式気流乾燥機にお3.2 機内二液調質型遠心脱水機の特長 3）

無機凝集剤の添加位置・順番が異なる。なお実証設備では、無機

いて、熱風炉から供給された250℃から500℃程度の熱風と直接接触

凝集剤を機内だけでなく、脱水機前で汚泥に供給するラインも有してし、空気輸送にて円環内を循環しながら乾燥されていく。乾燥された

いる。

市、
（公財）
鹿沼市農業公社で構成する共同研究体は、機内二液調質

水機から排出される脱水汚泥と比較し、水分が低い、形状が細粒状で汚泥は排気とともに空送され、サイクロンにて固気分離される。サイク

機内二液調質遠心脱水機の脱水汚泥は、前述したように従来の脱型遠心脱水機と円環式気流乾燥機を組み合わせた、建設・維持管理ある、付着性が低いといった特長を有している。これらの特長を生かし、ロンで排気と分離された乾燥汚泥は、冷却振分コンベヤ、乾燥汚泥

水汚泥より水分が低い、形状が細粒状である、付着性が低いといった

8 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

9

特集

論文：中小規模処理場向け下水汚泥脱水乾燥システムの開発

気流乾燥に適した特長だけではなく、SS 回収率の向上、一時的な臭気の抑制、分離液中のリン除去率の向上といった特長も有している。

排気とともに乾燥機外へ排出された乾燥汚泥は、サイクロンで固気分離される。乾燥機から排出される乾燥汚泥のほとんどがサイクロ

溶出試験、④植害試験を行い、肥料として有効利用できるかを確認した。

度、脱水汚泥水分、熱風温度及び乾燥汚泥水分の経時変化）を示

4.3.4 燃料利用

す。期間中、汚泥濃度としては1.65％から1.90％程度で変動し、脱水

4.1 実証フィールド

円環式気流乾燥機の構造を図 4に示す。円環式気流乾燥機は前述のとおり、従来はトナーなどの微粉やスラリーの乾燥に適用されてき

表 3に連続運転調査条件・結果を、図 6に連続運転結果（汚泥濃

脱水乾燥システムから発生した乾燥汚泥を燃料として利用する

汚泥水分としても76％から79％程度の変動が認められたが、自動制

場合、2014 年 9月に制定された下水汚泥固形燃料のJIS 規格（JIS御を用いた同システムの連続運転には支障が無く、安定した性能がZ7312）
より燃料化物の発熱量や水分が重要な要素となる。そのため、確認された。なお、今回の運転では5.1で得られた結果を基に、目標実際に得られた乾燥汚泥の性状分析を行い、JIS への適合性につい

乾燥汚泥水分になる熱風温度を設定し、運転中はこの熱風温度を一て評価を実施した。

定に保持するよう自動制御を行った。この結果、乾燥汚泥水分は目標

5. 調査結果

い範囲であると言える。以上より、自動制御においても汚泥濃度、水分、な課題となっている。

5.1 各種運転調整の影響調査た。
また、連続運転中は水分 30％運転のみ温度の微調整を行ったが、4.2 実証設備概要

たりの処理費用（電力、凝集剤、燃料費）の関係を示す。無機凝集剤

今回実証設備を設置した栃木県鹿沼市黒川終末処理場（1976 年
6月供用開始）は、水処理方式として標準活性汚泥法を採用し、現有3.3 円環式気流乾燥機の特長

5.2 連続運転調査

ンで分離できるサイズであることも、特長の一つと言える。

4. 実証試験

図 3 機内二液調質型遠心脱水機の構造
Fig.3 Structure of centrifugal dehydrator with two flocculants

登録のため、①成分量の分析、②有害成分の分析、③汚泥原料の値±2％（24h 平均）以内であり、汚泥を有効利用する上で問題の無の水処理能力は34,000㎥/日（日平均 29,260㎥/日：2016 年 3月末現在）である。汚泥処理では消化設備を有し、100㎥/日の消化汚泥を脱水し、10t/日の脱水汚泥を外部委託処分しており、その費用が大き

表 2に調査条件、図 5に乾燥汚泥水分と熱風温度及び汚泥 1㎥当た。脱水汚泥の乾燥に適用するために、熱風の吹き込み方など工夫

実証設備仕様を表 1に示す。実証設備は脱水乾燥設備、汚泥貯注入率は10％以上で気流乾燥に適した性状が得られた。5％でもほぼを要する点がいくつかあった。乾燥機本体は広く流通している一般の留設備及び排ガス処理設備から構成されており屋外配置である。た運転は可能ではあったが、脱水汚泥の性状変動により、乾燥機の安

配管材料の組合せで構成されており、非常にシンプルな構造となってだし、脱水乾燥設備は非常にコンパクト（5m×7m×5mH）であり、既定運転が困難になるケースも認められた。調査では5％、10％、20％注いることが大きな特長である。

設脱水機と同等のスペースで屋内配置が可能である。汚泥発生量

入率において熱風温度の影響を評価した。全ての注入率条件におい乾燥機内に供給された脱水汚泥は、熱風に直接さらされることで表が従来の1/5 程度に低減できることから、乾燥汚泥貯留槽は搬送とて熱風温度を250℃から500℃にすることで乾燥汚泥水分 10 から50％

面が乾燥し、付着性が低減される。供給されたばかりの汚泥は乾燥貯留の機能を兼ねたアームロールコンテナを採用したが、既設のホッに調整できた。一方、無機凝集剤注入率が低いほど処理費用が抑え

機内を循環している汚泥よりも水分が高く、比重も大きいため、乾燥機

パを流用することも可能である。動力制御盤にて全ての機器が単独 /られ、気流乾燥に適した汚泥性状が安定的に得られる範囲で注入率

内のより外側を循環する。汚泥は乾燥機内を循環しながら乾燥が進連動運転可能であり、中央監視室においても同様の操作ができるようが低いほうが、優位であると言える。

む。乾燥した汚泥は新たに供給される脱水汚泥に押し出されるようになシステムを構築している。

徐々に乾燥機内の内側を循環するようになり、やがて円環の内側に設

熱風温度の変動幅が小さいことから、安定した乾燥性能が確認でき
安定運転は十分できており、運転員の省人化にも期待ができる。
表 3 連続運転調査条件・結果
Table3 Condition and result of continuous operation test

表 2 調査条件
Table2 Condition of reserch

表 1 実証設備仕様
Table1 Specification of demonstration plant

けられた排出口より排気とともに排出される。
具体的に水分が何％以下まで乾燥したら、もしくは比重が幾つ以下になったら乾燥機から排出されるということではなく、相対的に軽くなり、乾燥機内に保持できなくなった分が排気の気流に乗って、乾燥機から排出されると考えられる。よって供給する熱風の温度が低く蒸発速度が遅い場合や脱水汚泥量が多い場合は、乾燥汚泥の水分が高くても乾燥機から排出され、反対に熱風温度が高く蒸発速度が速い場合や脱水汚泥供給量が少ない場合は、乾燥汚泥の水分が低くても乾燥機
内にとどまることになる。このことを利用して乾燥汚泥の用途に応じて10％以下という低水分から50％以上という高水分まで、同一の乾燥機で対応できることがこの乾燥機の大きな特長と言える。

4.3 研究内容
4.3.1 各種運転調整の影響調査
脱水においては脱水機の調整因子（遠心力、堰板設定）及び高分
子凝集剤注入率の影響調査を実施した上で、無機凝集剤注入率と熱風温度の影響調査を実施した。
4.3.2 自動制御による連続運転調査
上記で確認された運転条件を元に、様々な有効利用を図る上で必要とされる乾燥汚泥水分 10％、30％、50％において自動制御による連続運転を行い、処理の安定性を評価した。
4.3.3 肥料利用

図 4 円環式気流乾燥機の構造
Fig.4 Structure of circulated flush dryer

10 TSK 技報 2017 no.20

肥料として第三者に複数回配布するためには、肥料取締法に定められた肥料登録が必要である。本実証設備で製造した汚泥の肥料

図 5 乾燥汚泥水分と熱風温度・汚泥処理費の関係
Fig.5 Relation between moisture content of drying sludge and hot gas
temperature, sludge treatment cost

図 6 連続運転結果
Fig.6 Results of continuous operation test

TSK 技報 2017 no.20 11

特集

論文：中小規模処理場向け下水汚泥脱水乾燥システムの開発

5.3 肥料利用
表 4に保証成分量の分析結果、表 5に有害成分の分析結果を示す。成分量は乾燥汚泥肥料 4）と比較して遜色ないことが確認された。

6. 実設備導入検討

6.2 乾燥機スケールアップ方法

6.1 導入効果試算

積当たりの交換熱量をベースに、入口出口の対数平均温度差の関係

円環式気流乾燥機のスケールアップの基本的な考え方は、単位容

有害成分分析および汚泥原料の溶出試験結果では、全て肥料取締

本システムは中小規模下水処理場への普及展開を目的としており、式から求めている。

法で定められた許容値・基準値以下であった。また、植害試験の結同処理場条件に導入した場合のライフサイクルコスト（以降、LCC）

ΔQ＝ha・V・ΔTln

果では植物の生育に異常は見受けられなかった。以上から、本設備の評価を行った。評価対象としては従来の脱水設備（以降、従来脱ここで、ΔQ ： 脱水汚泥の乾燥に必要な熱量 [kJ/h]

で乾燥した汚泥は肥料として植物の成長を阻害することはなく、肥料

水）及び従来の脱水設備と乾燥設備（以降、従来脱水＋乾燥）
とした。

ha

： 乾燥機の熱容量係数 [kJ/㎥h℃ ]登録が可能である性状を有していることが確認された。

なお、従来技術の建設費、維持管理費についてはバイオソリッド利活V： 乾燥機の有効容積 [㎥]用基本計画策定マニュアル 5）から費用関数により試算し、脱水乾燥シ

ΔTln ： 乾燥機入口出口の対数平均温度差 [℃ ]表 4 保証成分量の分析結果
Table4 Analysis of fertilizer component

ステムについては今回の実証で得られた結果をもとに、建設費、維持管理費（修繕、燃料、電力、凝集剤、人件費）を試算した。
脱水汚泥量が 8.5t/日（水分 83.5％）程度発生する中小規模処理場を対象として、本システムの導入効果を試算した。表 7に設備導入検参考・引用文献
1） 株式会社平岩鉄工所ホームページ http://www.hiraiwa.ne.jp/index.html（2017 年 8月現在）
2） 株式会社セイシン企業ホームページ http://www.betterseishin.co.jp/（2017年 8月現在）3） 日本下水道事業団

JS 技術開発情報メール No.133 「技術情報」 機内

二液調質型遠心脱水機 , 20124） 公益社団法人日本下水道協会

下水汚泥有効利用促進マニュアル－持続可

能な下水汚泥の有効利用を目指して－ 2015 年版
5） 公益社団法人日本下水道協会 バイオソリッド利活用基本計画（下水汚泥処
理総合計画）
策定マニュアル 2004 年である。
乾燥機の熱容量係数は被乾燥物の性状（形状、水分）、乾燥後の水分などにより異なる値をとる係数であり、これまでの試験で得られたデータや試験結果から推算される値を用いる。

討条件、図 7にLCC 評価結果を示す。従来脱水と比較した場合、建乾 燥 機の有 効 容 積は型 式ごとに想 定されており、熱 風 温 度が

設費は上昇するが汚泥処分費の低減効果によりLCCで24％の削減

250℃から500℃の範囲で運転する条件（処理量の変動幅、脱水汚泥効果が得られた。なお、燃料に消化ガスが使用できる場合は更なる低および乾燥汚泥水分の変動幅）から最適なサイズの乾燥機を選定す

減効果が期待できる。従来脱水＋乾燥に対しては建設費が 50％以上ることとなる。

低減でき、維持管理費も低減できることからLCCで43％の削減効果
表 5 有害成分の分析結果
Table5 Analysis of harmful component

7. まとめが得られた。
表 7 設備導入検討条件
Table7 Condition of feasibility study

実証研究より、以下の4 点が示された。
①対象となる消化汚泥を脱水乾燥し、熱風温度の調整により乾燥汚
泥の水分を10％から50％に調整できた。これにより、単一設備で幅広く有効利用できる乾燥汚泥を製造可能であることが示された。
②自動制御による連続運転においても安定した乾燥性能が確認され、省人力化の可能性が見出せた。
③本システムで得られた乾燥汚泥は肥料や燃料としての有効利用が可能であることが示された。
④中小規模処理場への導入検討では、従来脱水＋乾燥に対して

5.4 燃料利用

LCCで43％の削減効果が得られ、十分に導入効果があり、
「コスト
の低減」
と「有効利用」の両立が可能であることが示された。

表 6に乾燥汚泥の燃料としての性状評価を示す。熱風温度 440℃
では、BSF－15として規定されている水分 20％以下および発熱量 15以上から、本技術は下水汚泥の多様な有効利用に対応した低コス

MJ/kg-wet 以上を満足しており、燃料として利用できることが確認でト型の汚泥処理技術として期待できる。今後は、運転の長期安定性
および他の汚泥種への適用、他の脱水機と円環式気流乾燥機の組きた。

み合わせについて検討予定である。
表 6 乾燥汚泥の燃料としての性状評価
Table6 Characteristics of dryed sludge as Bio fuel8. 謝辞
本研究を行なうにあたり、B-DASH プロジェクトに採択および研究を委託してくださいました国土交通省様、国土交通省国土技術政策
総合研究所様、そして共同研究者である、日本下水道事業団様、サンエコサーマル株式会社様、鹿沼市様、公益財団法人鹿沼市農業公社様に深く感謝の意を表させていただきます。

図 7 LCC 評価結果
Fig.7 Evaluation of life cycle cost

12 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

13

特集

技術紹介 1

下部コーン型鋼板製消化タンク
Cone-bottomed steel digestion-tank

設置された水平引抜き配管から消化汚泥と共に槽外へ効率的に排出

3）スカム・発泡発生および MAP 析出への対応される。ここで、「水平」とは、従来技術のようなタンク内に上向きの抜出

汚泥表面に発生する泡状のスカム（汚泥やきょう雑物等に微細な気管ではないことを意味する（図２参照）。下部コーンの角度は、インペラ泡が付着し浮上したもの）
については、
インペラ式撹拌機に複数段設置式撹拌機を有する汚泥貯留槽で堆積物が発生しないことが確認されされた羽根のうち、最上段の羽根が生み出す下降流にスカムを巻き込た運転実績から決定した。堆積した沈降物が消化汚泥と共に水平引

むことにより、発生が抑制される。汚泥表面での急激な泡立ち
（発泡）
が

1）

抜配管から排出可能であることは後述の実証試験において確認 され発生した場合には、タンク上部に設置したセンサーで泡表面の上昇をている。

検知すると共に、タンク上部からの散水、消泡剤の注入、タンク側面に

1. はじめに
近年、循環型社会への転換が求められており、下水道事業においても、下水汚泥を集約されたバイオマスと捉え、資源・エネルギーとして活用・再生するシステムの構築が期待されている。
下水汚泥の嫌気性消化工程は、下水汚泥を安定化・減容化するとともに、CH4を60% 程度含むバイオガスを生産する有望な技術と位置付けられており、本稿にて紹介する下部コーン型鋼板製消化タンク
（以下、

澤原 大道

橋本 悠司

SAWAHARA Hiromichi

HASHIMOTO Yuji

水環境事業本部
ソリューション技術部
下水グループ

水環境事業本部
ソリューション技術部
下水グループ「本技術」という）は今後の下水汚泥消化工程の普及促進に資する技術として開発された。

2. 開発技術
本技術は、従来、コンクリート製であった汚泥消化タンクを鋼板製とし、省動力で稼動実績が豊富なインペラ式撹拌機と組み合わせたものであAbstract
Cone-bottomed steel digestion-tank was created from a collaboration of Tsukishima Kikai Co.,Ltd and Japan Sewage Works
Agency(JS). In Japan, traditionally, almost all digestion-tank for
sewage sludge have been made of concrete. Compared with concrete digestion-tank, steel digestion-tank has advantages as follows.ⅰ)Energy saving: electric power consumption of the digestion
facility can be reduced by installing the impeller agitator and theautomatic control system. ⅱ)Shortening site work periods: concrete digestion-tank requires huge amount of underground work,
but steel digestion-tank does not require any underground structures. ⅲ)Cost saving: the cost(annual value) of steel digestion-tank
is about 83% of concrete digestion-tank. Tsukishima Kikai Co.,Ltd
won a contract for construction four 9,000m3 steel digestion-tankswith Saitama prefecture(contractee:JS).
下部コーン型鋼板製消化タンクは、日本下水道事業団（JS）と月島機械のる。消化性能はコンクリート製消化タンク（以下、「従来技術」という）と同等であり、図 1に示すように従来技術の基本構成を踏襲することにより、
従来システムの改造・変更を伴うことなく、本技術の導入が可能である。
構造設計では、主要構造を「JIS B 8501 鋼製石油貯槽の構造（全溶接製）」に準じることにより安全性を確保している。なお、JIS B 8501は原案作成委員会に月島機械も参画しており、長年にわたって蓄積された月
本技術は、平成 27 年 5月から開始した日本下水道事業団様（以下、
「JS」
という）
との共同研究を経て、平成 28 年 9月8日付けでJS 新技術Ⅰ類に選定された。
表 1に本技術の適用範囲を示す。

3. 特徴
1）下部コーン構造による沈降抑制
タンク底板を浅い下部コーン構造（図２参照）にすることにより、より簡便な構造である平底タンクと比較して、撹拌機の下降流がタンク底部で効率的に機能し、沈降抑制に必要な消化汚泥流速の確保が容易とト製であったが、鋼板製消化タンクはコンクリート製と比較して次のメリッ
トがある。

なる。これは、撹拌機が下降流に与えるエネルギーが一定であるのに量が削減される。2）現地工事期間の短縮：コンクリート製消化タンクは大規模な掘削工事を伴うが、鋼板製消化タンクは地下構造を要しない。3）
コスト縮減：
鋼板製消化タンクの建設費（年価）
はコンクリート製の 83％程度である。月島

対し、タンク底部の容積が小さいほど、単位容積あたりに与えられる流動エネルギーが大きくなるためである。

機械はJSより埼玉県向け9,000m3 鋼板製消化タンク4槽を受注した。

2）汚泥水平引抜きによる沈降物の堆積抑制

キーワード：下水汚泥、消化、鋼板製、下部コーン、省エネ
Keyword：Sewage sludge, Digestion, Steel, Cone-bottomed, Energy saving

部中央に誘導・集約され、タンク中央近辺からタンク外部へ向かって

14 TSK 技報 2017 no.20

表 1 本技術の適用範囲
Table1 Applicable scope

島機械のタンク設計技術が本技術に反映された形となっている。

共同研究によって開発された。従来、国内の下水汚泥消化タンクはコンクリー
1）
省エネ：インペラ式かくはん機や自動制御システムの導入により電力消費

図 1 汚泥処理工程における開発技術の位置付け
Fig.1 The orientation of developed digestion tank in sludge treatment process

タンク内で沈降物が発生した場合、下部コーン構造によってタンク底

図 2 水平引抜配管
Fig.2 Horizontal drain piping

TSK 技報 2017 no.20

15

特集

技術紹介 1：下部コーン型鋼板製消化タンク

設置したオーバーフロー管からの排出で対応する。

・コンクリート製の管廊長さは30mとする。

消化汚泥配管の閉塞を引き起こす MAP（リン酸マグネシウムアン

・年価計算における利子率は2.3%、耐用年数は、コンクリート製本体モニウム）析出については、消化汚泥配管の閉回路形成と薬品浸漬

45 年、鋼板製本体 35 年、撹拌機 10 年、土木建築 50 年、防食塗洗浄で対応する。

装 10 年。

7. 謝辞
試験フィールドをご提供頂いた鹿沼市様、研究をご指導頂いた日本
下水道事業団技術戦略部様に厚く御礼申し上げます。

・年価は以下の係数を乗じて算出する2）。
4）タンク本体の耐用年数 35 年
従前は、鋼板製消化タンクの耐用年数が明確に設定されていなかっ参考・引用文献

たが、JS 共同研究において、以下の理由から、タンク本体の耐用年数が 35 年に設定できることを確認した。

1） 橋本ら：下部コーン型鋼板製消化タンクにおける沈降物堆積対策の検証 , 第

ここで、①「汚泥等受入タンク（鋼板製）」の標準耐用年数が 35 年

p ：残存割合（10/100）

・汚泥処理設備のうち「汚泥等受入タンク（鋼板製）」は標準耐用年

i ：利子率数が 35 年に設定されている。

54 回下水道研究発表会講演集 , pp.1051-1053(2017)2） 下水道技術開発プロジェクト（SPIRIT21）委員会：下水汚泥とバイオマスの同時処理方式によるエネルギー回収技術に係る技術評価書 , p.9（2007）

n ：耐用年数

・汚泥を受け入れるという機能面、鋼板製タンクであり、かつ、撹拌機

図 3 インペラ式攪拌機
Fig.3 Impeller agitatorを有するという構造面で本技術と「汚泥等受入タンク（鋼板製）」は

表 2 年価比較
Table2 Cost comparison

同等といえる。
②内面防食塗装の標準耐用年数は10 年
・本技術の内面塗装については、気相部はD 種相当、液相部はA
種相当の品質規格 ※に適合していれば、従来技術と同等の品質を担保しているといえる。
・防食塗装の標準耐用年数は10 年に設定されていることから、適切

5. 実証試験な維持管理で防食塗装を更新すれば、タンク本体の機能維持が可能である。

栃木県鹿沼市の黒川終末処理場に設置した、
22m3タンク（図 5 参照）③類似の鋼板製タンクに40 年以上の稼動実績がある・鋼板製のガス貯留タンク設備は標準耐用年数が 15 年に設定されを用いて、消化日数 20日、中温（37℃）の条件で一年間の汚泥消化実ているが、月島機械製の消化ガス貯留タンク設備には、防食塗装

図 4 自動制御運転
Fig.4 Automatic control systemの更新や鋼材補修など適切な維持管理により最長 48 年の稼動実

証試験を実施し、所定の性能（消化率 50％以上、消化ガス転化量 0.5～ 0.6m3/kg- 投入 VS）
を満足することが確認された。

績がある。
※「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及び防食技術マニュアル
平成 24 年 4月」（JS）2）現場建設期間の短縮
本技術は、タンク本体やポンプ類等機械設備が全て地上に設置され4. 導入効果る。基礎床版、基礎杭の設置は必要であるが、地下室、管廊などの地

1） 消費動力の低減

ンプ、温水器、熱交換器などを屋外設置することにより、建築工事の縮図 3に示すインペラ式撹拌機の採用により、従来技術の標準であるド下構造物が不要となり、土木工事の工期、費用が大幅に縮減される。ポ減も期待される。

ラフトチューブ式撹拌機と比較して、撹拌機の消費動力が大幅に低減

タンク本体の工場制作と土木工事の並行作業が可能であることから、される。低動力であってもインペラ式撹拌機が生み出す循環流がドラフ

現場建設期間が短縮され、9,000m3タンクの場合、従来技術（実績）がトチューブ式撹拌機と比較して非常に大きいため、従来技術で必須とさ23ヶ月に対し、本技術は16ヶ月と見込まれる。

れていた汚泥循環ポンプによる撹拌のアシストがインペラ式の採用により不要となる。
一方、汚泥循環ポンプの消費動力は消化タンク設備の過半を占めるため、汚泥循環ポンプの間欠運転が消化設備の消費動力を大きく削減

3）建設費年価の削減程度と試算される。

する。上述のように沈降物の堆積が抑制されることから、タンク側壁内

試算条件は次の通り。

面に設置する消化汚泥温度計が堆積物に埋没するリスクが低減され・試算範囲は、本体、攪拌機、管廊、ポンプ室、階段室、基礎床版、て測定値の信頼性が向上するため、当該測定値を用いた自動制御運転（図４参照）
が可能となり、消化設備全体の消費動力が最小化される。

6. おわりに2017 年 8月、JSより埼玉県中川流域中川水循環センター向け9,000m3

基礎杭の工事費。
・撹拌機は、鋼板製、コンクリート製共にインペラ式。

鋼板製消化タンク4 基を受注した。今後、鋼板製消化タンクは、省エネ

・コンクリート製 9,000m タンクはPC 製卵形を想定。

ルギー、コスト縮減の観点から、低炭素社会の構築に向けて大きな役割・鋼板製ではポンプ室、階段室が存在せず、管廊 10mが含まれる。

を果たすことが期待される。

3

16 TSK 技報 2017 no.20

図 5 実証試験設備
Fig.5 Pilot plant

本技術の建設費年価は、表 2に示すとおり、平均で従来技術の83％

TSK 技報 2017 no.20

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特集

技術紹介 2

混合消化を目的とした食品系バイオマスの前処理技術
Pretreatment for co-digestion of food waste and sewage sludge

その理由として、下記のような様々な要因から事業化までに多大な労力と長い期間を要していると考えられる。

3.2 現状2012 年の再生可能エネルギー固定価格買取制度（以下、「FIT」と・廃棄物基本計画の見直しや一般廃棄物処理施設の新規建設など、いう）の施行により、消化ガスから製造した電力は39 円 /kWh（2019地方自治体の核心的業務に関わる内容が多い。

年度現在）
で電力事業者へ販売できるようになった。食品系バイオマス

・下水処理場における業務の質や量が大きく変化する。

は消化ガスの優良な原料となることから、FITによる現金収入が混合消・各種設備更新のタイミングが合わない。

化の導入を後押しする可能性がある。

1. はじめに我が国では、「 循環型社会形成推進基本計画」（平成 25 年 5月閣議決定）において、バイオマス系循環資源を肥飼料化や再生可能エネ
ルギー等として地域内で循環利用する取り組みを支援することが示されている。
下水道事業においては、国土交通省が「新下水道ビジョン」（平成
26 年 7月）を策定し、下水処理場を「水・資源・エネルギーの集約・自立・

澤原 大道

橋本 悠司

SAWAHARA Hiromichi

HASHIMOTO Yuji

水環境事業本部
ソリューション技術部
下水グループ

水環境事業本部
ソリューション技術部
下水グループ

供給拠点化」することを目標として掲げている。具体的には、「下水処理場における地域バイオマス利活用マニュアル －2017 年 3月－」が公表され、下水処理場における食品系バイオマスと下水汚泥の混合消化プ
ロセスがクローズアップされている状況にある。
そこで、本稿では、月島機械が鹿沼市で行っている食品廃棄物の前処理（スラリー化）と下水処理場での混合消化について紹介する。

Abstract
In Japan, the Fundamental Plan for Establishing a Sound Material-Cycle Society was be endorsed by the Cabinet(September2013), so that co-digestion of food waste and sewage sludge has
been a focus of constant attention. Tsukishima Kikai Co.,ltd has
developed co-digestion and pretreatment for co-digestion of waste
and sewage sludge, and have constructed several plant relating tothat. Since 2016, Tsukishima Kikai Co.,ltd has a developed a business of electric power selling by Feed-in Tariff and co-digestionof food waste and sewage sludge with Kanuma city and Sun Eco
Thermal Co.,ltd(SET) in Kurokawa sewage plant. Food waste iscollected as slurry from school lunch center and SET, and pumped
to the digestion tanks.
我が国では、「循環型社会形成推進基本計画」が平成 25 年 5月に閣議決定されたこともあり、食品系バイオマスと下水汚泥の混合消化が注目を集

ここで、混合消化とは、下水汚泥消化プロセスの消化タンクへ下水
汚泥と共に前処理した場外バイオマスを投入し、同時に嫌気性消化（メ
タン発酵）させる技術である。図１に一般的な混合消化プロセスを示す。
本技術の導入により、廃棄物として焼却されていた生ごみからエネル

図 1 一般的な混合消化プロセス
Fig.1 Major example of co-digestion process in sewage treatment plant

ギーとなる消化ガスを生産することが可能となる。

2. 混合消化の事例
下水処理場における混合消化の既存事例を、表 1に示す。
全ての事例において、バイオマス受入・前処理設備は下水処理場
敷地内もしくは下水処理場に隣接する汚泥再生センター（し尿・浄化
槽汚泥の処理場）に建設された。

表 1 下水処理場における混合消化
Table1 Mixed digestion in domestic sewage treatment plant

表 1に示す事例のうち、月島機械は恵庭市様向け設備（生ごみスラリーの受入、混合消化、消化ガス発電の各機械設備）および新潟市様向け設備（刈草前処理、消化タンクへの投入、消化汚泥から残渣を分離するスクリーンの各機械設備）を納入した実績がある。

めている。月島機械は混合消化や混合消化を目的としたバ イオ マ スの前処
理技術に取り組んでおり、設備の納入実績がある。
また、2016 年からは、鹿沼市、サンエコサーマルと共に固定価格買取制度に基づく売電と下水処理場における混合消化を行う共同事業に着手した。給食センターやサンエコサー
マル工場から黒川終末処理場へスラリー状の食品系バイオマスを輸送し、既設の消化槽へ投入している。
キーワード：下水汚泥、消化、バイオマス、分別機、スラリー
Keyword：Sewage sludge, Digestion, Biomass, Separator, Slurry

18 TSK 技報 2017 no.20

3. 混合消化の課題と現状
3.1 課題LOTUS Project1）や表 1に示す珠洲市の事例を契機として、下水処理場における混合消化の導入検討が始まったが、その導入は十分に進んでいるとはいえない状況にある。

TSK 技報 2017 no.20

19

特集

技術紹介 2：混合消化を目的とした食品系バイオマスの前処理技術

4.2 鹿沼市殿との共同事業

4. 月島機械の取り組み

施し、技術評価を受けた。

4.1 LOTUS Project1）

上記目標の具体的な実現手法は、「食品系廃棄物を下水処理場で2015 年６月より、月島機械およびサンエコサーマル株式会社（以下、に湿式破砕機および実証用の破袋分別機を設置した。図 4および図 5

混合消化させ、処理手数料を収入にすると共に、消化ガス増量による「SET」という）は、鹿沼市殿とFITに基づく売電および混合消化を共に共同事業関連の設備を示す。湿式破砕機については、予め市川研

食共同調理場の敷地内に湿式破砕機を、2017 年度にはSET 敷地内

下水道事業における種々の課題の中で特に重点的に技術開発を推

発電のスケールメリットを得る」こととした。下水汚泥と食品系バイオマ

同で実施している（以下、「共同事業」という）。図 3に共同事業の概念

究所にて食堂の食品残渣を用いた事前試験を実施し、約 30 分の破砕

進すべき分野について，民間主導による技術開発を誘導・推進するとスの混合消化については、実地での知見がなかったため、2006 年１月を示す。

によって図 2d）と同等の粒度分布が得られることを確認している。

ともに，開発された技術の早期かつ幅広い実用化を目的とした産学官～ 2007 年 1月に、横浜市南部汚泥資源化センター、猪名川流域下水共同事業の中で、月島機械は食品系バイオマスをスラリー化するたの強力な連携による技術開発プロジェクトとして「SPIRIT21（Sewage

道原田処理場（原田水みらいセンター）において「生ごみの前処理」おめの設備を整備し、運用を行っている。2016 年度には、鹿沼市学校給Project, Integrated and Revolutionary Technology for 21st

よび「下水汚泥との混合消化」
に関する実証試験を行った。

Century）」が 2002 年 3月～ 2007 年 3月まで実施された。SPIRIT21の第一弾は国土交通省の指定した合流改善であり、月島機械も参画した。
月島機械は、SPIRIT21の第二弾として実施された「LOTUS Project

図 2にLOTUS Projectの写真、破砕後生ごみの粒度分布データを示す。
実証試験の結果、図 2d）に示す粒度に生ごみが破砕していれば、混（Lead to Outstanding Technology for Utilization of Sludge

合消化に支障ないことが明らかとなった。
すなわち、生ごみは目開き5,560

Project : 下水汚泥資源化・先端技術誘導プロジェクト）」にも参画し、「消μmの篩上残分の重量が全体の約 10％以下であることが求められる。

化ガス発電コストが 9.32 円 /kWh 以下。プロセスが既設汚泥処理工

また、生ごみ1t-wet から179m3 の消化ガスが発生することが長期の混程および水処理影響に悪影響のないこと。
」を目標とした技術開発を実合消化試験により確認された。

a）
実証試験装置

鹿沼市学校給食共同調理場では、給食の食べ残しを職員の方に投入して頂いている。

b）
破袋分別機

図 3 鹿沼モデル 2）
Fig.3 Kanuma modela）
調理場の湿式破砕機c）
分別後の生ゴミb）SETの破袋分別機c）SETの破袋分別機と湿式破砕機

d）
投入混合物の粒度分布

破袋分別機

d）
湿式破砕機への投入

e）
破袋分別機への投入

湿式破砕機

f）
生ごみスラリー

図 2 LOTUS Project（横浜）Fig.2 LOTUS Project in Yokohama city

図 4 鹿沼共同事業（SET）
Fig.4 Kanuma project in SET

20 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

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特集

技術紹介 2：混合消化を目的とした食品系バイオマスの前処理技術

SETでは、一般廃棄物処理業者であるSET が処理を請け負う形で鹿沼市内の事業所から発生する食べ残しを集約している。
市内での収集と図 4d）e）に示す投入作業は月島機械から地元の一般廃棄物収集業者へ委託し、スラリーの回収、黒川終末処理場への6. 謝辞

一般向け配布資料共同事業において、多大なるご支援を頂き、鹿沼市様、サンエコサー
マル株式会社様へ厚く御礼申し上げます。

移送、消化タンクへの投入はSETが実施している。
現在は、事業として混合消化を継続しつつ、長期運転データを採取しているところである。

参考・引用文献
1） 下水道技術開発プロジェクト（SPIRIT21）委員会：下水汚泥とバイオマスの同

5. おわりに

時処理方式によるエネルギー回収技術に係る技術評価書（2007）
2） 月島機械ホームページ

下水処理場における食品系バイオマスの混合消化は、下水処理イ
ンフラの活用によって地方自治体の廃棄物処理コストを低減させ、かつ、
消化ガス有効利用量の増大により温室効果ガス排出量を大幅に削減することが期待できる。
月島機械は、今後も食品系バイオマスの混合消化を推進・提案していく所存である。

a）
接続ノズル

b）
スラリー投入ノズル取付作業

c）
吸引車からのスラリー移送作業d）
消化タンクへの投入配管

図 5 鹿沼共同事業（黒川終末処理場）
Fig.5 Kanuma project in Kurokawa sewage treatment center

22 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

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特集

製品紹介 1

吸着蓄熱材を使用した
廃熱活用鹿沼実証試験
Demonstration test of waste heat utilization using adsorbent
storage in Kanuma city
Abstract
The main objective of this paper introduces a demonstration test to utilize effectively theenergy which is discharged into the atmosphere as waste heat (unused heat). Waste heat sideand demand side had to be connected by piping and duct to transfer those heat, hence there wasdistance restriction. In contrast to the distance restriction by the conduit and duct, as a result,the heat is possible to interchange over a wide area by the tank using an adsorption heat storage
material capable of heat accommodation.
A demonstration test of waste heat utilization has been started to collect incineration waste heat

池田 昌弘
IKEDA Masahiro
高砂熱学工業（株）
事業革新本部
新規事業開発部of Sun Eco Thermal Co., Ltd., waste-disposal site in Kanuma City Tochigi Prefecture and then to
supply its waste heat to the Deainomori elderly welfare center, the hot bathing facility in Kanuma
City, and the heated pool in Kanuma sports park.
This system is configured that Zeolite, which is an adsorption heat storage material as of desic-

3.2 システム概要

1. はじめに

図 2に実証試験のシステム概要を示す。サンエコサーマルの廃熱

CO2 削減に関するパリ協定は2016 年 11月に発効され、日本としてで吸着材を脱着（乾燥）させ蓄熱し、需要家へ運搬し、湿り空気を供給

2030 年までに、2013 年比で26% 温室効果ガス（CO2を含む）
を削減する

することで、吸着発熱させ、高温低湿の空気を供給している。湿分がことが目標とされている。省エネ、CO2 削減の更なる推進が必要とされる

飽和して吸着性能が低下した吸着材は、
再びサンエコサーマルに運び、中、特に一次エネルギーが十分に利用されずに大気中に排出されてい脱着（乾燥）することで繰り返し再生利用することができる。なお、吸着材ることに着目し、この廃熱（未利用熱）
エネルギーを有効活用するための、

は、吸着、脱着場所が離れているため、金属性のタンク（以降、吸着材

吸着材蓄熱技術を使った実証試験を紹介する。

入りタンクをタンクと呼ぶ）に詰めて、タンクごと運搬している。

2. 吸着材蓄熱技術の原理

3.3 廃熱回収設備の概要
産業廃棄物を焼却した時の排ガスの廃熱で、熱交換器を介して外吸着材蓄熱技術の動作原理を図 1に示す。図 1の（a）は、吸着材を気を昇温、タンク内に導入し、
ゼオライトを脱着（乾燥）させ蓄熱している。

使用した蓄熱時のフローで、高温廃熱で吸着材を乾燥させる水分脱着

設備システムを図 3に示す。サンエコサーマルの廃熱回収設備を図 4のことを蓄熱という。図 1の（b）に示す放熱時とは、水分を含んだ湿り空に示す。図 4のマーク部拡大を図 5（左：タンク、右：熱回収設備）に示す。

気を吸着材に供給することで、吸着材を吸着発熱させ、高温低湿の空気を製造する水分吸着のことをいう。今回の実証試験では汎用品のゼオライトを使用しているが、ゼオライトより蓄熱密度が高く、より低い温度
域での蓄熱（水分脱着）が可能な吸着材である「ハスクレイ®*」を、新エネルギー・産業技術総合研究開発機構（NEDO）殿の助成を受けて、国立研究開発法人産業技術総合研究所（AIST）殿、石原産業（株）
殿、大塚セラミックス（株）殿、森松工業（株）殿、日野自動車（株）殿と弊社で共同開発している。1-8）* ハスクレイ®は、国立研究開発法人産業技術総合研究所の登録商標。

cant, is crammed into a metallic tank. High temperature and low humidity air has been suppliedby admitting moist air at demand side to desorption (drying) of adsorption heat storage mate-

図 2 システム概要
Fig.2 System overview

rial by waste heat at Sun Eco Thermal Co., Ltd. The adsorption heat storage material moisture
content is saturated and the adsorption performance is deteriorated, then transported to Sun Eco
Thermal Co., Ltd. again and desorbed (dried) so that it is recycled repeatedly.
In comparison with piping cost, it will be challenge reducing transportation cost between waste
heat side and demand side. On demand side, high temperature and low humidity air can be supplied only by a tank and a fan if there is moist air, thus it will be suitable for drying processes.
大気中に排出されている廃熱（未利用熱）に着目し、このエネルギーを有効活用する実証試験を紹介する。
2017 年 1月より栃木県鹿沼市の産業廃棄物処理場であるサン エコ サーマ ル（株）殿の焼却廃熱を回収し、鹿沼市の温浴施設である出会いの森高齢者福祉センターと鹿沼運動公園内温水プールに、その廃熱を供給す

元田 治
MOTODA Osamu
高砂熱学工業（株）
事業革新本部
新規事業開発部

る廃熱活用の実証試験を開始した。
システムは乾燥剤などにも使用される、吸着材であるゼオライトを金属性のタンクに詰め使用している。サンエ

図 1 吸着材蓄熱技術
Fig.1 Adsorbent storage technology

コサーマルの廃熱で吸着材を脱着（乾燥）させたものに、需要家で湿り空気を供給することで、吸着発熱させ、高温低湿の空気として供給している。湿分が飽和して吸着性能が低下した吸着材は、
再びサンエコサーマルに運び、脱着（乾燥）
することで繰り返し再生利用させる。
今まで廃熱源と、需要家を熱導管やダクトで接続しなければならなかったため、距離の制約があった。吸着材蓄熱技術を使用したシステムは、吸着材をタンクで移動可能であるため、広域での熱供給が可能となった。熱導管敷設のコストに対して、廃熱源と需要家の輸送コストの低減が課題となる。需要家では、湿り空気があれば、タン
クとファンだけの設備で、高温低湿空気を供給出来るので、乾燥工程などに適している。
キーワード：吸着材蓄熱、廃熱活用、地域エネ ル ギー、乾燥、蓄熱Keyword：Absorbent storage, Utilization of waste heat, regional energy, drying, heat storage

3. 鹿沼実証試験 8）
3.1 取組み2017 年 1月より、栃木県鹿沼市の産業廃棄物処理場であるサンエコ
サーマル（株）殿の焼却廃熱を回収し、約10km 離れた鹿沼市の温浴施設である出会いの森高齢者福祉センターと、
鹿沼運動公園内の温水プールに供給する実証試験を開始した。実証試験は、高砂熱学工業（株）
、
月島機械
（株）
殿、サンエコサーマル（株）殿の3 社で取り組んでいる。

24 TSK 技報 2017 no.20

図 3 脱着 ( 乾燥）工程システムFig.3 Desorption (drying) process system

図 4 サンエコサーマル廃熱回収設備全況
Fig.4 Waste heat recovery facility of
Sun Eco Thermal

図 5 ストレージタンク
Fig.5 Storage tank

TSK 技報 2017 no.20

25

特集

製品紹介 1：吸着蓄熱材を使用した廃熱活用鹿沼実証試験

3.4 需要家の概要

温は、日中太陽光集熱 パネルで温水を製造し、蓄熱槽に貯めて使用

3.4.1 鹿沼市出会いの森高齢者福祉センター

している。冬季曇天時や夜間は蓄熱が十分ではないため、ボイラで4. 運用状況

6. 謝辞

出会いの森高齢者福祉センターの建物外観を図 6に、需要家設備

追い炊きしている。出会いの森高齢者福祉センターと同様、温水プーを図 7に示す。施設内浴室の湿り空気を、サンエコサーマルから運ル内湿り空気をタンクに供給し、加熱乾燥した空気を利用している。

季、春季、夏季の蓄熱量などの実証データは、事前のシミュレーション通

木県鹿沼市の関係者の皆様に心から感謝します。本当にありがとうござ搬したタンクに供給し、発生した高温低湿空気を利用し、熱交換器を

冬季は熱交換器を介して温水プールの温水を昇温し、あわせて営業りの結果が得られている。特に運動公園温水プールでは、更衣室、
トイ

いました。

介して温泉源泉を昇温させ、あわせて滴下気化式加湿にて、加湿冷

時間中に、更衣室、トイレの暖房と乾燥をおこなっている。冬季以外は、

レの内部結露が解消され、今までにない付加価値を提供でき、市職員

却し脱衣室等に供給している。システムフローを図 8に示す。

営業終了後に更衣室、トイレを乾燥している。システムフローを図 11

や利用者からは高い評価を得ている。連続供給すれば、除湿によるカ

3.4.2 鹿沼運動公園温水プールに示す。

ビ防止などにも役立つと想定される。

実証設備は、事業化する場合の数分の一程度の規模であるが、冬本実証試験に際し、主旨を理解していただき快く協力して頂いた栃

参考・引用文献
1） 電気新聞「低温排熱で高効率蓄熱」，
2016.8.17．

温水プールを図 9に、需要家設備を図 10に示す。温水プールの昇

2） Sorption Thermal Storage System by using Exhaust Heat of

5. まとめ 今後の展開

International Linear Collider（国際リニアコライダー排熱利用の吸着材蓄熱システム），
リニアコライダー国際会議 LCWS2016（企業展示ブース／ポスター

今まで廃熱源と需要家は、導管やダクトで接続しなければならないた
め、距離の制約があった。吸着材蓄熱技術を使用したシステムは、他の蓄熱材と比較し、放熱ロスが少なく、吸着材をタンクで移動可能なため、広域での熱供給が可能となる。熱導管等の敷設コストに対して、廃熱源と需要家間の輸送コストの低減が課題となる。需要家側では、湿り空気があれば、タンクとファンだけの設備で、高温低湿空気を供給出来るので、乾燥工程がある製造業などに適する。

図 6 出会いの森高齢者福祉センター
Fig.6 Deainomori elderly welfare center

今回の実証試験で得られた知見を、地産地消型エネルギーシステ
ム、分散型エネルギーインフラである地域エネルギーシステム構築に生かしていきたい。地域エネルギーシステムのイメージを図 12に示す。
再生可能エネルギーで、電気・熱エネルギーを供給し、季節、時間で需給バランスが崩れることによる余剰熱や、下水道、焼却熱などの廃熱（未利用熱）
を、地域全体で効率的にリサイクルするシステムに吸着
図 8 出会いの森設備システムフロー図
Fig.8 System flow chart of Deainomori elderly warfare center

材蓄熱技術の導入を検討している。なお、鹿沼市の実証試験は、見学も受け付けているので、是非鹿沼市へお越し頂きたい。

発表）
，盛岡，
2016.12.6-8.
3） NEDO ニュースリリース「100℃以下の廃熱を利用可能なコンパクト型高性能
蓄熱システムを開発―低温廃熱を工場間でオフライン輸送する実用化検証試
験を開始―」，
2017.3.13．
4） 山内一正，馬込英明，井守正隆，川上理亮，谷野正幸：100℃以下の廃熱利用が可能な吸着材蓄熱システムの開発，自動車技術，（公社）自動車技術会，2017.7．
5） 川上理亮，鎌田美志，大山孝政，鈴木美穂，谷野正幸，宮原英隆，平井恭正，
川村正行，小室匠，名和博之，丸毛謙次，山内一正，馬込英明，井守正隆，
鈴木正哉，森本和也，松田聡，鈴木善三，永井恒輝；100℃以下の廃熱を利用可能なコンパクト型高性能蓄熱システムの開発，クリーンエネルギー，日本
工業出版，2017.8．
6） 川上理亮，鎌田美志，鈴木美穂，谷野正幸，大山孝政，宮原英隆，平井恭正，
川村正行，小室匠，名和博之，丸毛謙次，山内一正，馬込英明，井守正隆，
鈴木正哉，森本和也，松田聡，鈴木善三：100℃以下の低温廃熱を利用可能
な吸着材蓄熱システムの開発，建築設備と配管工事，日本工業出版，
2017.8．
7） 谷野正幸：排熱回収技術，先端加速器科学技術推進協議会（AAA）グリーン
ILC・WG，2017.5.17．
8） 小久保孝，吉岡正和：吸着材蓄熱技術を活用したＩ
ＬＣの排熱利用の提案，第14 回日本加速器学会年会，
WEP139，（2017.8.1-3）．

図 7 需要家設備
Fig.7 Customer facility

図 9 運動公園温水プール
Fig.9 Heated pool in Kanuma sports park

図 11 運動公園設備システムフロー図
Fig.11 System flow chart of Kanuma sports park

図 10 需要家設備
Fig.10 Customer facility

26 TSK 技報 2017 no.20

図 12 地域エネルギーシステムとして目指す社会のイメージ
Fig.12 Image of society targeting for regional energy system

TSK 技報 2017 no.20

27

特集

製品紹介 2

消化ガスを燃料としたガスエンジン発電ユニット
Gas engine power generation unit using digested gas as fuelable energy source in the form of a combustible gas, that primarily consists of methane. Conventionally, a sewage plant utilizes the generated digestive gas as a fuel for heating boilers in digestion
tanks, and the remaining gas is incinerated by combustion devices. However, introduction of
the Japanese feed-in tariff system (FIT system) that came into effect on July 1, 2012, has pushednation-wide movements to actively use digestive gas as a renewable power source as a method ofgenerating digestive gas. In addition to the conventional method of consuming generated power
AOYAGI Kenichi
水環境事業本部
ソリューション技術部
新事業グループin the field, power plant owners can choose to sell generated power to a power company by utilizing the FIT system. Given this background, Tsukishima Kikai Co., Ltd. proactively promotes theimplementation of digestive gas cogeneration units as a viable business proposal towards various
sewage plants. To date, Tsukishima Kikai Co., Ltd. has achieved the implementation of 25 units fordigestive gas from the sewage plant, and two units for biogas from source other than sewage plants,
for a total of 27 implementations under the FIT system.
下水汚泥の減容化処理の過程で発生する消化ガスは、再生可能エネルギーの一つであり、メタンを主成分とする可燃性ガスである。従来、下水処理場ではこの消化ガスを下水汚泥消化槽の加温用ボイラの燃料として利用し、余ったガスは余剰ガス燃焼装置にて焼却処理しているのが一般的である。
しかし、2012年 7月1日に施行され消化ガス中にはシャンプーや化粧品等に由来するシロキサン（有機
ケイ素化合物）が微量に含まれており、燃焼すると酸化して固体である

下水処理場における一般的な消化ガス発電設備の概略フローを図

シリカ（SiO2）となり、点火プラグやシリンダ内部に付着・蓄積してトラブルの原因となる。このため、前処理ユニットでは、消化ガス中に含まれるを以下に示す。

シロキサンを、消化ガスの冷却除湿と活性炭による吸着処理の組み合

ガスエンジン発電 ユニットは、MAN 社製ガスエンジンにStamford

Digestive gas generated during the process of reducing the volume of sewage sludge is a renew-

2.2 前処理ユニット

１に、また消化ガスエンジン発電設備を構成している各 ユニットの役割

2.1 ガスエンジン発電ユニット

Abstract

青柳 健一

2. 下水処理場における消化ガス発電設備の概略フロー社製発電機を組み合わせたガスエンジン発電機であり、その他補機類としてガスエンジン冷却水ポンプ、冷却水クーラ、排ガス熱交換器、温わせ（特許取得）でシロキサンを除去した後、ガスエンジン発電 ユニッ
トへ消化ガスを供給する。

2.3 受変電動力制御ユニット
変圧器、系統連系のための保護装置、補機類への配電、制御盤や水熱交換器など一式をパッケージ化した発電ユニットである。ラインナッ

遠隔監視装置等をキュービクル盤としてユニット化したものであり、売電

プは50Hzと60Hz 毎に表 1に示す 100 ～ 500kW 級で4 種類を揃えてまたは下水処理場での場内利用などの電力利用用途によって最適なシいる。外観は図 2に示すコンテナタイプで、防音仕様のコンテナ内にステムを構築する。

ガスエンジン発電機が収納されている。また、ガスエンジン排熱からは、排ガス熱交換器および温水熱交換器で蒸気または温水の形態として熱回収を行うことが可能であり、電気と熱を同時に取り出すことができ

3. 運転実績るコージェネレーションシステムである。下水処理場においては、排熱を本ガスエンジン発電 ユニットの初号機は、栃木県鹿沼市殿との官民温水として取り出し、消化槽の加温用の熱源として利用するのが一般共同事業として実施した、FIT 制度を活用した発電事業での採用であ的な熱の利用用途である。中温消化では発生した消化ガス量の全量

り、鹿沼市黒川終末処理場に250kW×1 台を設置し、2015 年 6月より発を発電し、その排熱で消化槽の加温熱量の全量を賄うことができるた

電事業が開始された。

め、加温設備での燃料使用量をゼロにすることが可能である。
発電効率および熱回収効率は、ガスエンジンの規模や燃料性状で幅はあるが、実運用上の発電効率は33 ～ 37%、温水回収効率は43～ 50%である。

鹿沼市殿での初号機を皮切りに、現在では6 案件 14 台が稼動済みであり、6 案件 13 台が今後稼動予定である。
（2017 年 10月現在）
稼動開始当初は初期トラブルにより設備が停止することもあったが、対策および改善を継続し、他施設の水平展開を図ることにより、2 年が経過した現在ではトラブルも減少し安定した運転が行えるようになった。

た固定価格買取制度（以下、ＦＩ
Ｔ制度）
により、再生可能エネルギーである消化ガスを発電用途として利用する動きが活発化し、下水処理場における消化ガスの発電手法として、従来の発電電力を場内で消費する手法に加え、

4. おわりに

FIT 制度を活用して発電電力を電力会社に売電する選択も可能となった。このような背景の下、月島機械は下水処
理場における消化ガ ス発電設備の事業展開を積極的に図っており、これまでに FIT 制度の追い風を受けて下水処理場の消化ガス向けに 25台（月島機械保有（民設 FIT 事業）の発電機台数を含む）、下水処理場以外のバイ

本ガスエンジン発電ユニッ
トは、下水道由来の消化ガスを燃料とした

オガス向けに 2台の合計 27台の実績を積み重ねている。

発電 ユニットとして着実に実績を積み重ねており、その経験とノウハウのキーワード：消化ガ ス、ガスエンジン、
コージェネレーション、発電
Keyword：Digested gas, Gas engine, Cogeneration, Power generation

蓄積により、さらに完成度の高い発電ユニッ
トにすべく改善を進めている。
今後は、下水道由来の消化ガスだけでなく、他のバイオガスを燃料とした発電 ユニットとして活躍の場を広げ、再生可能エネルギーの普及拡大に貢献していきたい。

図 1 消化ガス発電設備概略フロー
Fig.1 Flowchart of digestion gas power generation system

1. はじめに下水処理場では下水汚泥の減溶化処理の過程で発生するメタンを可能エネルギーである消化ガスで発電した電力は本制度の下で売電が可能となり、事業採算性が向上し下水処理場における消化ガス発電が急速に普及した。月島機械は、消化ガス発電の需要に応えるため、こ主成分とする消化ガスを下水汚泥消化槽の加温用ボイラの燃料としてれまでに木質バイオマスのガス化発電設備で採用していたガスエンジ

利用し、余ったガスは余剰ガス燃焼装置にて焼却処理しているのが一ン発電ユニッ
トを、消化ガスを燃料とした発電ユニッ
トとして転用し、2014

般的である。従来から消化ガスを用いた発電は行われていたものの、事年度に実証試験を経て製品化した。本稿では下水処理場で発生する業採算性が低いため普及が進んでいなかった。しかし、2012 年 7月1日

消化ガスを燃料としたガスエンジン発電 ユニットをメインとした消化ガスに施行された固定価格買取制度（以下、Ｆ
ＩＴ制度）の施行により、再生発電設備について紹介する。

28 TSK 技報 2017 no.20

表 1 定格発電出力（kW）
Table1 Power generation output (kW)

図 2 ガスエンジン発電ユニット
Fig.2 Gas engine power generation unit

図 3 鹿沼市黒川消化ガス発電所
Fig.3 Kurokawa digestion gas powerplant

TSK 技報 2017 no.20

29

特集

紹介 1

廃棄物処理事業とそれに伴う創エネルギー事業について
Waste treatment and energy-creation business
Abstract
Proper disposal of waste generated by our daily living and industrial activities is essential to
3R (Reduce, Reuse, Recycle) activities from the viewpoint of enriching our living environmentand conserving the global environment It can not be done.
Sun Eco Thermal Co., Ltd., a group company of Tsukishima Kikai Co., Ltd., is engaged in not
only reducing waste and stabilizing waste-treatment by incineration, but also recovering heatfrom the exhaust gas generating electricity (thermal recycling) as its core business. We would
like to introduce about our core business and new business that the company started recently.

鈴木 陽
SUZUKI Akira
サンエコサーマル（株）
営業部 営業課

私たちの日常生活や産業活動によって生じる廃棄物の適正処理は、私たちの生活環境を豊かにし、地球環境を保全していく観点からも、3R（Reduce 、Reuse 、Recycle）
活動と併せ欠かすことのできないものである。
月島機械のグループ会社であるサンエコサーマル株式会社は、廃棄物を焼却処分により減量化・安定化させるにとどまらず、焼却時に発生する排ガスから熱を回収し、発電を行う事業（サーマルリサイクル事業）を中核としている。
今回はサンエコサーマルの上述の中核事業に加え、昨今新たに始めた事業についてご紹介したい。
キーワード：廃棄物処理
Keyword：Waste treatment

2.2 事業構成

1. はじめに業も開始した。発電出力は約 750kWで年間発電量は約 80 万 kWh、理場を対象とした脱水乾燥システムを実証している。本プロジェクト

再生可能 エネルギーの固定価格買取制度（FIT）を活用し、全量をの中でのサンエコサーマルの役割は、乾燥汚泥の燃料利用の検証

電力会社へ売電している。この年間発電量は一般家庭の年間消費であり、今後の安定した利用方法確立を目指している。

電力量の約 220 世帯分に相当するものである。

■ 吸着剤蓄熱システム

2.2.4 バイオガス発電事業※ 詳細は本誌 P24を参照

サンエコサーマルは、
月島機械とともに、鹿沼市と官民連携による「バ

鹿沼市・月島機械・サンエコサーマル・高砂熱学工業株式会社は、

イオガス発電」の官民共同事業協定を締結し、創 エネルギー・廃棄

産業廃棄物焼却炉の排ガスの熱を取り出し、蓄熱システム内の吸着物処理事業（以下、
「本事業」
という。）
を展開している。本事業は、鹿剤（汎用ゼオライト）へ供給・乾燥させた後、吸着剤を鹿沼市内の温沼市の下水処理場に既に設置されている汚泥消化タンク（下水汚泥

浴施設や温水プールへ運搬し、放熱させ昇温補助として得られた熱を発酵させ処理するタンク）から発生する、再生可能 エネルギーであを利用している。低温廃熱の新しい活用技術であり、焼却設備からのる「バイオガス」を燃料として発電する事から始まり、鹿沼市内の給熱回収効率を向上させる一環として実証試験を継続している。

食センター・病院・コンビニ等から発生する「食品系 バイオマス」を2016 年 6月から黒川終末処理場の汚泥消化タンクで混合処理することで効率的な廃棄物処理を実現している。本事業では、未利用の地
域資源を活用しバイオガスを増量・発電することで、安定的な地産

3. 終わりに
月島機械グループは、その事業方針として「環境・エネルギー分野

地消の再生可能エネルギーを生み出している。

への注力」
を掲げている。その方針に基づき、グループ全体で省エネル

2.2.5 各種実証事業の展開

ギー・創エネルギー事業の展開をしている中、サンエコサーマルは地■ B-DASH プロジェクト（下水道革新的技術実証事業）

域に根ざした複合的な廃棄物処理とともに再生可能エネルギーを活用※ 詳細は本誌 P8を参照

した創エネルギー事業を展開する中核企業である。
「環境技術で世界

月島機械・サンエコサーマル・日本下水道事業団・鹿沼市・公益に貢献する」企業である月島機械グループの一員として、これからも効

財団法人鹿沼市農業公社の5 者からなる共同研究体は、国土交通

率的な廃棄物処理と創エネルギー事業を両立していくことで、社会に省が実施するB-DASH プロジェクトへ応募・採択され国土交通省国貢献していきたい。

土技術政策総合研究所の委託研究により、中小規模の下水汚泥処

2.2.1 廃棄物処理事業

月島機械のグループ会社であるサンエコサーマル株式会社は、廃サンエコサーマルは焼却設備を一般廃棄物専焼炉及び産業廃棄

棄物を焼却処分により減量化・安定化させるにとどまらず、焼却時に発物専焼炉の計 2 基設置している。一般廃棄物焼却設備では、各自治

生する排ガスから熱を回収し、発電を行う事業（サーマルリサイクル事業）体で運用している清掃センターでは処理が困難、もしくは、余剰となるを中核としている。
「廃棄物を利用して発電することにより、自家消費電

一般廃棄物を処分受託して焼却し、産業廃棄物焼却設備では、廃油・力を賄い余剰電力は社会に供給する」「社内で発生する汚水は、全汚泥・廃プラスチック類・紙屑・木屑・繊維屑・動植物性残渣を焼て燃焼・無害化し排水を出さない」という環境に優しい廃棄物処理事

却処理している。排ガス処理には、バグフィルタ後段に触媒塔を設置業を展開している。

し、ダイオキシン類を化学分解させ無害化、系外へ排出される排ガスを基準値以内に処理している。また、施設内で発生する排水は、二2. ビジネス区分

次燃焼炉内で高温噴霧処理することで、施設外に排出させないクロー
ズドシステムを採用し、周辺環境にも配慮した設計がなされた廃棄物

サンエコサーマルの企業概要と事業構成は、以下の通りである。

処理設備としている。焼却処理後の燃え殻に関しては、複数の協力
企業と委託契約を締結したうえで75％を路盤材等へリサイクルしてお2.1 企業概要

り、循環型社会の構築に貢献している。
表 1 企業概要
Table1 Company Outline

2.2.2 サーマル発電事業
サンエコサーマルでは、廃棄物から熱エネルギーを回収している。
廃棄物の焼却廃熱を熱源として、廃熱ボイラーで蒸気を発生させ、タービンを稼働させることで発電している。最大発電能力は2,400kWであり、発電した電力は約 1,000kWを施設内で使用し、余剰の1,400kWを電力会社へ送電している。顧客から処理委託された廃棄物を適正処理するとともに熱エネルギーに変換し、電力として地域に供給している。

図 1 一般／産業廃棄物焼却設備フロー
Fig.1 General/Industrial waste incineration system flow

2.2.3 太陽光発電事業*1

鹿沼市及び月島機械との共同事業に関する設備

30 TSK 技報 2017 no.20

上述の廃棄物処理事業に加えて、2014 年 10月より太陽光発電事

TSK 技報 2017 no.20

31

論文

2

酵素法によるバガスからのバイオエタノール製造
Bioethanol production from sugarcane bagasse
using an enzyme method

1 はじめに

1.2 実証設備の概要

1.1 背景ノール工場はタイ中部のサラブリ県にある。隣接する製糖工場からモThai Roong Ruang Energy Co., LTD（TRE）殿のバイオエタ

タイは世界有数のサトウキビ生産国であり、製糖業が一大産業となっラセスやバガスを受け取りバイオエタノールの原料としている。1）今回、ている。製糖過程で出る廃糖蜜（モラセス）
は、キャッサバとならんでタバガスからのバイオエタノール製造実証設備をTRE 殿工場内に建イにおけるバイオエタノールの主要な原料となっている。また、タイで設し、2015 年 9月から約 1 年半、実証試験を行った。生産能力を表 1はバイオエタノール混合ガソリンの普及が進んでおり、2012 年末にはに、実証設備の外観を図 1に示した。実証設備は、前処理工程、酵エタノールを含まないレギュラーガソリンの販売が禁止された。以降

素生産工程、糖化発酵工程、精製工程、および付帯設備からなる。

バイオエタノールの需要は順調に伸び、近年ではバイオエタノールの生産能力が逼迫してきている。そのため、新たな原料からのバイオエタノール製造技術が求められている。
月島機械は新たなバイオエタノール製造技術として、セルロース系

TRE 殿既設の設備 2） および実証設備には、前処理の異なる二通料は非可食 バイオマスであるため、従来のバイオエタノール原料（トりのバガスエタノール製造プロセスがある。希硫酸法プロセスおよ

ウモロコシや糖蜜など）のように食糧とは競合せず、原料価格や供給

び水熱法プロセスである（図 2）。希硫酸法プロセスは、バガス中にが安定しているというメリットがある。セルロース系原料からのバイオ含まれるヘミセルロース（主な糖はC5 糖のキシロース）
を加水分解し、エタノール製造における大きなハードルの一つは市販の酵素（セルラー得られたC5 糖を組換え大腸菌 KO11 株を用いてアルコール発酵させゼ）の価格が高いことである。市販酵素を使用すると、デンプン・糖る。残渣に含まれるセルロース（主な糖はC6 糖のグルコース）はセル質原料から製造する従来技術と比較してエタノール生産コストが数ラーゼで糖化し酵母発酵させる。今回の実証試験ではC6 発酵工程倍高くなり、燃料用エタノールの市場取引価格を大きく上回る。この課のみを実証対象とした。水熱法プロセスは、高温高圧の水蒸気で処題を克服するために、独自の微生物によるオンサイト酵素生産を適用理したバガスをセルラーゼで糖化し、C6 糖のみ利用して酵母発酵さ

本稿では、タイに建設した実証設備におけるバガス（サトウキビの

早川 智基

水野 秀明

産業事業本部
プラント計画部
プロセス第2グループ

産業事業本部
機器拡販推進室

産業事業本部
プラント計画部
プロセス第2グループ

OGAWA Ayako

HAYAKAWA Tomoki

2.1 全体原料からのバイオエタノール製造技術を確立した。セルロース系原したのが当社技術の最大の特徴である。

小川 綾子

2 実証技術の概要せる。希硫酸法プロセスの方が C5 糖・C6 糖の両方を発酵原料とするためエタノール生産量は多い一方で、プロセスが複雑である。

搾りかす）
からのエタノール製造技術の実証成果について報告する。

MIZUNO Hideaki

表 1 実証設備の生産能力
Table1 Capacity of demonstration plant

Abstract
A demonstration of bioethanol production was conducted in
Thailand. The raw material for the bioethanol was sugarcane
bagasse from a sugar factory. Our technology includes four processes: bagasse pretreatment, enzyme production, simultaneous
saccharification and fermentation (SSF), and refining. One of the

タイにおいて製糖工場から排出されるサトウキビの搾りかす（バガス）を用いたバイオエタノール製造技術の実証試験を行った。
この技術には、バガス前処理工程、酵素生産工程、糖化発酵工程、精製工程が含まれる。最大の技術的特徴は、月島機械保有の酵素生産菌 Talaromyces cellulolyticus C-1株を用いて酵素（セルラーゼ）をオンサイト生産することである。
タイに実証設備を建設し、2015年より実証運転を開始した。約 1年半の運転を通して、バガス組

most important technologies is on-site enzyme (cellulase) produc-

成の季節変動を把握し、適切な前処理を組み合わせることで、年間を通して酵

tion using Talaromyces cellulolyticus strain C-1, which is owned

素生産・糖化発酵とも設計ベースの能力を達成できた。オンサイト生産酵素はby Tsukishima Kikai. The demonstration plant was constructed
and demonstration operation started in 2015. Through 18 monthsof operation, seasonal fluctuation of bagasse composition wasinvestigated. Performance reached targets for enzyme production
and the SSF process through a year, by conditioning pretreatment
according to bagasse fluctuation. The on-site produced enzyme cost

市販酵素価格の 1/10のコストで生産できることが示され、その結果、セルロー
スからのバイオエタノール生産コストを実用化可能なレベ ルまで下げることができた。
キーワード：バイオエタノール、
セルロース、
バガス、
セルラーゼ、水熱処理、発酵
Keyword：Bioethanol, cellulose, bagasse, cellulase, hydrothermal treatment,
fermentation

図 1 実証設備の外観
Fig.1 Photo of demonstration plant

図 2 バガスからのエタノール生産プロセス（（A）
希硫酸プロセス、（B）
水熱法プロセス）
Fig.2 Bioethanol production processes from bagasse

was calculated as one-tenth lower than the manufactured enzyme’s
market price, which enables our bioethanol process to be economically feasible.

32 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

33

論文 2

酵素法によるバガスからのバイオエタノール製造

Bioethanol production from sugarcane bagasse using enzyme method

2.2 前処理工程

素糖化速度を高く保つことができる、といったメリットがある。一方で、豊富だからである。実証運転では、前処理を経たバガスの搬送工程で15% 近くなったが、運転中のもろみ塔トレイへの堆積・閉塞や付着

原料の前処理は、セルラーゼのセルロースへの作用効率を上げるこ

酵素糖化と酵母発酵は至適条件が異なるため、両者の中間的な条の無菌性維持の検討を行った。搬送機器の洗浄方法を改良することといった問題は生じなかった。また、停止時にアルカリ洗浄を行うこととを目的としている。今回の実証試験では希硫酸法と水熱法を比較し件で運転することになるというデメリットもある。このデメリットを克服す

により、雑菌混入レベルを検出限界以下に抑えることができた。一方、で汚れは容易に落ちた。一方で発泡性は高く、もろみ塔への供給開た。希硫酸法は、希硫酸によるヘミセルロースの加水分解工程をセルるために、酵母Saccharomyces cerevisiae GK-3 株は開発された。

糖化発酵工程は雑菌に強く、酵素生産に比べて粗放な管理でも問題

始時には注意が必要であった。

ロース利用のための前処理と兼ねている。水熱法は、高温高圧の水

GK-3 株は、酵素糖化の至適温度・pHに近い条件下でも高い発酵能なくエタノール生産できた。酵素生産および糖化発酵の経時変化の代表データを図 7に示す。

蒸気で処理を行い、主にヘミセルロースを分解することでセルラーゼ

力を持ち、かつバガスに由来する阻害成分（有機酸・フラン類など）への作用効率を上げる。希硫酸法の方がエタノール生産量は多い一方の高耐性も併せ持つ。

で、プロセスが複雑・希硫酸への腐食対策が必要・硫酸中和による

3

塩生成とスケーリング、といったデメリットがある。水熱法はエタノール
生産量では希硫酸法に劣るものの、これらのデメリットを持たない。実証試験を通して両プロセスの経済性を評価し、優位性の高いプロセスを決定した。

実証設備では50m の発酵槽にて発酵を行い、高濃度バガススラ
リーのハンドリング性などを確認した。

2.5 精製工程

もろみ塔留出液を採取し、GC/MSを用いて不純物の同定を行った。
セルロース原料由来のアルコール発酵の蒸留不純物に関する文献情報は無いに等しく、不純物の同定と定量は今回の実証運転におけ

3.4 精製工程

る大きな目的のひとつでもあった。蒸留不純物の組成例を図 8に示す。

本技術におけるもろみは、酵素由来のタンパク質やバガス由来のリ
グニンなどを多く含み、もろみ塔内での付着や発泡が懸念されていた。

本技術において特徴的なのは、有機酸やフラン類などバガスに由来する成分が多いことであった。

もろみ塔の缶出液中の固形物濃度 ( 不溶性、溶解性を含む)は最大

糖化発酵を終えた液（もろみ）は、もろみ塔にて固形分を分離し、エタノールを留出液として濃縮・回収する。留出液は既設の精製工程へ

2.3 酵素生産工程送られて、蒸留・脱水を経て製品となる。実証設備では、リグニンやタ

前処理バガスを用いて酵素（セルラーゼ）を生産する工程である。
本実証技術の最大の特徴は、市販酵素を使わず独自の微生物を用

ンパク質などを含むもろみの発泡性や付着性といったもろみ塔内でのハンドリング性の確認、および蒸留不純物の同定・定量を行った。

いて酵素をオンサイト生産することである。月島機械は国立研究開
発法人産業技術総合研究所との共同開発において、酵素生産菌

Talaromyces cellulolyticus のセルラーゼ生産能力を野生株の約 7倍にまで高めることに成功した。3）、4） この菌株（T. cellulolyticus C-1
株）は非組換え菌で、カビ毒も検出されていないため

5）、同株の生産3 実証運転結果
3.1 原料の変動
サトウキビは例年、12月から収穫が始まる。翌年の4月頃まで収穫したセルラーゼは食品・飼料などへの用途拡大も期待されている。T.

が行われ、その間製糖工場にサトウキビが持ち込まれて搾汁される（ク

cellulolyticus C-1 株の顕微鏡写真を図 3に示した。月島機械はこれま

ラッシングシーズン）。搾りかすのバガスは野積みにされ、翌シーズン

でに10m3 規模の酵素生産実績がある。6） 今回の実証設備ではそれとまで山を崩しつつボイラ燃料などに使われる。保管中にバガスの腐敗同等規模である12.5m3 槽にて酵素生産を行った。

が進行して組成や性状は変化するため、実証試験において、バガスの季節変動の把握とそれに対応した運転方法の確立は大きな目的のひとつであった。

図 4 クラッシング開始直前
（右）
と直後
（左）
の
バガスの写真Fig.4 Photo of bagasse (Right: old and degradedbagasse. Left: newly crushed and fresh bagasse.)

図 5 バガスの組成変化の様子（グルコース・キシロースはモノマー換算）
Fig.5 Seasonal fluctuation of bagasse composition

図 6 前処理におけるグルコース回収率Fig.6 Glucose recovery at pretreatment process

図 4に、クラッシング開始直前（1 年弱かけて腐敗が進行）と直後のバガスの見た目の違いを示した。クラッシング開始直後のバガスは色が明るく、繊維がよく残っている。一方でクラッシング開始直前のバガ
スは色が黒ずんでいるのが分かる。図 5にバガスの組成変化の様子を示した。クラッシングシーズンはキシロースの含量が高く、30% 前後を推移している。5月頃までは組成に大きな変化はないが、6月頃から徐々にキシロースの含量が低下し、相対的にグルコース・リグニンの含量が高くなっていた。酵母発酵の対象であるグルコースは、1 年を通して40 ～ 50% 程度を保っていた。
図 3 Talaromyces cellulolyticus C-1 株の顕微鏡写真
Fig.3 Microscope photo of Talaromyces cellulolyticus strain C-1

3.2 前処理工程
前処理においては希硫酸法と水熱法におけるグルコースの固形物

2.4 糖化発酵工程
オンサイト生 産したセルラーゼを用いてバガス中のセルロースを糖化し、酵母によりC6 糖（グルコース）の発酵を行う工程である。
本実証技術では酵素糖化と発酵を同時に行う同時糖化発酵方式（Simultaneous Saccharification and Fermentation, SSF）を採用

中への回収率データを得た。腐敗の進行したバガス（OLD バガス）とクラッシングシーズンのバガス（FRESH バガス）の代表的な結果を図6に示した。希硫酸法での回収率は約 80%、水熱法では原料の状態

図 8 蒸留不純物の組成例
Fig.8 Typical composition of distillate impurityにもよるが 90 ～ 100%と高い値になった。

3.3 酵素生産工程および糖化発酵工程している。同時糖化発酵方式は、酵素糖化により生成したグルコース

酵素生産工程は、糖化発酵工程に比べて求められる無菌レベル

が速やかに酵母に消費されてエタノールになるため、常に糖濃度が低が高い。酵素生産工程は、好気培養であり多種多様な雑菌が増殖く保たれて雑菌汚染リスクが低い、また糖濃度が低く保たれるため酵可能で、また生産物が酵素（タンパク質）であるため培地自身が栄養

34 TSK 技報 2017 no.20

図 7 酵素生産および糖化発酵の代表的な経時変化
Fig.7 Typical trend graphs of enzyme production and SSF

TSK 技報 2017 no.20

35

論文 2

酵素法によるバガスからのバイオエタノール製造

Bioethanol production from sugarcane bagasse using enzyme method

4 プロセス評価

4.2 オンサイト酵素の優位性評価

4.1 前処理プロセスの決定

出し、市販酵素との比較を行った。その結果、オンサイト生産酵素コ

実証運転の結果から、オンサイトでの酵素生産にかかるコストを算

希硫酸法と水熱法におけるエタノール生産量 バランスを図 9に示

ストは市販酵素価格の1/10 以下に低減させることができ、バイオエタ

した。これを見ると、希硫酸法の方が水熱法よりもエタノール生産量

ノール生産原料にデンプン・糖質を用いる従来技術に匹敵するエタは多い。これはC5 糖からもエタノール生産できるからである。しかし、ノール製造コストを実現した。

希硫酸法の方が水熱法よりも圧倒的に多いという結果にはならなかっ

一方で市販酵素の価格は、2010 年頃と比べてほとんど変化がない

た。希硫酸法では原料からの糖回収率が低く、また糖からのエタノーのが現状である。市販酵素の需要増加と価格低下は、バイオエタノー

ル生産効率も低いことが分かる。これは、希硫酸法では糖の過分解

ル生産原料のセルロース系原料への転換とともに進むことが予想され反応も触媒してしまうことや、固液分離等の工程を含むため糖のロスていた。この転換は米国主導で進むと考えられていたが、実際にはセが多いことがあげられる。一方で、水熱法では効率よく糖を回収でき、ルロース系原料への転換はあまり進んでいない。その理由として、技また回収された糖は希硫酸法に比べて酵素分解に適した状態であっ術開発の遅れやシェールガス革命による原油生産量の増加、輸送燃たと言える。

料の需要が増加しないことなどがあげられる。その結果、市販酵素の参考文献
1） 平成 20 年度成果報告書「製糖工場におけるモラセス・バガスエタノール製造
モデル事業（タイ）に係る技術普及事業」 独立行政法人

新エネルギー・産業技術総合開発機構（2009）
2） 早川智基、鈴木健治、佐藤正則、製糖工場におけるモラセス・バガスからの燃料用エタノール製造技術、TSK 技報 No.14、21-27（2010）
3） Yamanobe, T., Mitsuishi, Y., Takasaki, Y., Isolation of a cellulolytic
enzyme producing microorganism, culture conditions and someproperties of the enzymes, Agric Biol Chem, Vol.51 No.1 65-74（1987）
4） 特許第 4025848 号 セルロース原料の分解方法（登録 2007 年）
5） 平成22年度成果報告書 技術実証事業FS「酵素法によるバガスからのバイオエタノール製造技術実証事業（タイ）」 独立行政法人

新エネルギー・産業技術総合開発機構（2011）
6） 茂木 健男、加藤 綾子、鈴木 健治、奥田 直之、佐藤 正則、Acremonium

cellulolyticus によるバイオエタノール製造用セルラーゼの生産、日本生物工学会大会講演要旨集 Vol.62 p153（2010）

需要も増えず、価格低下や生産拠点の増加は進んでいない。大手酵素メーカーによるセルラーゼ生産拠点はアジア地域にはなく、タイ国内
で市販酵素を入手する場合は欧米から輸入することになる。そのため、価格面においても安定供給という点からも、セルラーゼはオンサイト生産するほか選択肢がないのが実情である。
タイでは燃料用エタノールの需要は年々増加しており、セルロース
系原料の利用に対して意欲的である。同国において、セルラーゼのオンサイト生産に成功した意義は非常に大きい。

5 今後の展望
今回建設した実証設備は TRE 殿にて継続運転中である。TRE殿の技術理解と実証設備の継続運転が、バガスからのバイオエタ
ノール製造の商業化への第一ステップであると考えている。TRE
図 9 希硫酸法と水熱法のエタノール生産量比較（原料乾物量を100とした場合の発酵における生産量）（* 回収糖は、C5 糖は液分中への、C6 糖は固形分への回収量を示す）（** アルコール発酵の化学反応式 C6H12O6 → 2C2H6O＋2CO2 において、糖からのエタ
ノール収量は理論上 0.51g/g- 糖）
Fig.9 Comparison of ethanol recovery from two different pretreatment processes殿と同様、製糖工場から排出されるモラセスからエタノール製造を行っている工場において、モラセス・バガスエタノール製造プロセ
スのハイブリッド化など、本技術の適用範囲の拡大を探っていく。また、今回実証した酵素生産技術を用いると市販酵素に比べて格段に安く酵素を提供できることが示された。バイオエタノール用途に限定せず、セルラーゼを必要としている食品・飼料メーカーへのオ

実証運転結果から得られたエタノール生産量および製造コストをンサイト酵素生産技術の適用も検討する。

表 2にまとめた。エタノール生産量は希硫酸法の方が多いが、製造コストを比較すると水熱法の方が低コストでエタノールを生産できること
が分かる。

6 謝辞
本プロジェクトは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）

表 2 希硫酸法と水熱法のエタノール生産量・製造コスト
Table2 Ethanol production and cost of two different pretreatment processes

殿の実証事業「酵素法によるバガスからのバイオエタノール製造技術実証事業（タイ）」においてJFE エンジニアリング（株）殿と月島機械（株）が共同実施したものである。ここに記して感謝の意を表します。

以上の結果より、水熱法の方がより優位性の高いプロセスであると結論付けた。

36 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

37

製品紹介

3

TSKコンテナ ～流量制御機能付計量コンテナ～

表 1 TSK コンテナ仕様
Table1 The specification of TSK Container®

（3）難流動性物質を排出可能
自動着脱式バイブレータにより、工場内を動き回るコンテナに対しても直接振動をさせることが可能であり、難流動性物質への適用時に発“TSK container” Discharge flow rate controllable
weighing container

生しやすいブリッジやラットホールへの対策も可能となった。
特にφ100mmのような小口径排出バルブのTSK コンテナからの排出に有効であり、高精度と難流動性物質の排出を両立し、適用物質の大幅な拡大を実現した。

2.2 計量ステーション

1 はじめに工場内を動くコンテナに対し、コンテナからの計量やコンテナ混合

月島機械では粉体工場における原料の貯蔵、計量、混合、充填のハンドリングをコンテナで行う生産設備としてコンテナハンドリングシ
ステムを製品展開している。コンテナハンドリングシステムは、各工

吉田 修二

YOSHIDA Shuji
産業事業本部
プラント計画部
プロセス１グループ

Abstract
The TSK Container is the main equipment of Container Handling System applied to powder plants, and functions as the feeder
for the powder weighing process. The flow rate of the powderdischarged from this container can be controlled by varying the
opening ratio of the bottom corn-type valve, without using otherpowder feeders such as rotary valves. Furthermore, by improving
the powder discharge system in 2016, the application of the TSK
container was expanded into low-fluidity powders, and higheraccuracy weighing also was achieved. This article introduces the
structure and features of the TSK container, including the weighing
results of some powders.

のための付帯機器は固定の各ステーションに設置される。計量ステーションの一例を図 2に示す。
バルブ開閉装置はコンテナ上部に設置され、昇降はAC サーボモー

程間の搬送もコンテナによる容器搬送で行うバッチシステムであるため、

タにより行うため、バル品種の切替え時の洗浄作業が容易であり、多品種少量生産設備と相ブ開 度（ 昇 降 高さ）を性が良い。さらに機械由来のコンタミリスクも低く、生産ロット管理もコ

0.1mm 単位で制御する

ンテナ単位で実施可能であるため、食品や電池業界などの近年特にことが可能である。計量

品質意識が高まっている粉体プロセスにも適したシステムである。

時は計量器の実測値とその中で粉体切出機能をもつ TSK コンテナは、月島機械のコンテ

設定計量重量値を比較

ナハンドリングシステムの要の機器である。さらに2016 年度の改良

して、バルブ開 度を段により、適用物質の拡大と計量精度の向上を実現したので、以下にそ階的に絞っていくことでの設備概要と特長を紹介する。

粉体切出流量を調整し、

図 3 自動着脱式バイブレータ
Fig.3 Automatically furnished vibrator system

4 計量事例

排出バルブ径φ100mmのＴＳＫコンテナでの計量例を表 2に示す。

最 終 的にバルブを閉じ

2 TSK コンテナ概要
2.1 コンテナ構造

機構によって、コンテナ

性が良く、コンテナの排出バルブは形状がシンプルで洗浄性の良いコー
ンバルブが用いられることが多い。TSK コンテナも図１に示すようにコ

内部粉体を排出すること

ンテナ下部にコーンバルブを有し、コーンバルブのシャフトがコンテナも可能である。
（図 3）

天井中央部を貫通している。

後述 3 項に記載する特長の基となっている。
また、TSK コンテナの主仕様を表１に示す。

精度±数 グラムの実績がある。

バイブレータの自動着脱自体を振動させながら、シャフトを有するバルブ構造により、バルブはコンテナ上部からの昇の一般的に流動性が良くないと言われる性状の粉体に対しても、計量さらに新たに開発した

前述のとおりコンテナハンドリングシステムは多品種生産設備と相降となる。この『上部駆動』システムは、月島機械独自の技術であり、酸化チタンをはじめ平均粒径が数μm 程度で、安息角が 50 度程度て計量を完了する。

3 TSK コンテナ特長

5 おわりに本稿で紹介したTSK コンテナの特長である高精度計量やシュートレ

図 2 計量ステーション
Fig.2 Weighing Station（1）高精度計量

主要機器の一つであり、粉体計量のための切出機能を持つコンテナである。

可能である。表１に記載のとおり、現在の最小径はφ100mmとなってコンテナからの粉体排出流量は下部コーンバルブの開度を制御することで調おり、高精度が要求される場合には小径のものを選択する。

整することが可能であり、ロータリーバルブなどの機械を用いずに粉体計量がテナ混合やコンテナ洗浄の各テスト機も保有しており、システム全体のエンジニアリングが可能である。今後もこのTSK コンテナを核として積極的にコンテナハンドリングシステムの拡販を進めていく所存である。

バルブ開閉装置が上部に設置されるためコーンバルブを小径化することが可能で、要求計量精度に応じてサイズを自由に選択することがTSK コンテナは、粉体工場に適用するコンテナハンドリングシステムのス直接供給機能は月島機械独自のものである。さらに月島機械はコン

表 2 計量例
Table2 The result of weighing test

さらに排出バルブの精密な多段開度制御と組み合わせることで、グ可能である。さらに2016 年に改良した排出機構によって、難流動性粉体へとラムオーダーの計量精度を実現した。

適用物質を拡大し、より高精度な計量も実現した。本稿ではTSK コンテナの（2）コンタミレス

構造や特長を計量実績例とともに紹介する。

バルブ上部駆動のため、コンテナ下部にはバルブ動作のための付キーワード：コンテナ、粉体ハンドリング、計量
Keyword：Container, Powder handling, Weighing

帯機器が不要である。そのため、計量コンテナから別のコンテナ、もしくはポットへのシュートレス直接供給が可能である。
（図 2）
シュートレスのため品種切替え時のクロスコンタミの発生リスクが無く、
図 1 TSK コンテナ
Fig.1 TSK Container

38 TSK 技報 2017 no.20

手間のかかるシュート部の洗浄も不要である。

TSK 技報 2017 no.20

39

製品紹介

4

海外現地法人の活動～マレーシアでの現地法人ビジネス展開と現地事情～“Business report”
Challenge to lead a success of overseas affiliate's business
in Malaysia

2 マレーシア概況

では、天然ガスや石油が産出し、その多くは日本へ輸出されている。経済発展を示す国民一人当たりGDPは約 1 万ドルで、東南アジアではシマレーシアは、北緯 1 度から7 度に位置し、マレー半島の南部地域（西マレーシア）とボルネオ島の北部沿岸地域（東マレーシア）の2 地
域から国土を構成される熱帯の国である。図 1にマレーシア全図を、まンガポール、ブルネイに次いで所得が高く、近い将来の先進国入りを目指す中進国である。
マレーシアと日本との関係は古く、マラヤ連邦が英国から独立した

た、表 1、表 2にマレーシアの基本情報を示す。首都はクアラルンプー

1957 年に、日本は同国を承認して大使館を設置した。80 年代には、

ルで、TEM 社はその中心部にオフィスを置いている。半島部の西マレー

マハティール首相がルックイースト政策（東方政策）を提唱して、日本とシアには人口の約 80%が居住し、半島の西側はマラッカ海峡に、また、の交流や貿易がますます盛んで密接となり、また多くの留学生が日本の東側は南シナ海に面している。半島の中央部には、山脈が南北に縦大学に留学している。
その効果で、日本語を話せるマレーシア人も多い。

断する。当社の顧客である化学や食品工業会社の多くは、この西マレー

東南アジアの中でも特に親日的な国で、治安が比較的良いことも重な

シアに所在して、さらにその多くは、マラッカ海峡に面する半島西側のり、近年はリタイヤした人達が海外居住するセカンドホームでも、マレー

クアラルンプール、ペナン、イポ、マラッカ、ジョホールバルなどの都

シアは日本人に人気 No.1の国となっている。また、今年は日馬修好

市部やその近郊で操業している。一方、人口密度が低い東マレーシア

60 周年に当たり、様々な記念行事が予定されている。

Abstract
Business activities of Tsukishima Engineering (Malaysia), i.e., TEM, who is the Tsukishima Kikai (TSK) affiliate in Malaysia, are introduced. Malaysia had a close and friendly
relationship with Japan over many years, where about 1,400 Japanese companies are in
operation now. To serve industrial manufacturers in Malaysia, TEM started the business in
February, 1991. Since then, TEM worked in supplying and fabricating process equipment
for the chemical and food industries at first, and nowadays, for extending TSK’s business in
Malaysia, TEM also works as the on-shore EPC contractor in Malaysia of plant and factory

南 茂樹

construction project in the chemical, food and environmental fields. In this article, author

MINAMI Shigeki

reports on the characteristics and noted points on Malaysian business, and he also mentions

月島エンジニアリングマレーシア（株）

some remarkable business fields in which TSK group companies may find opportunities to

図 1 マレーシア全図
Fig.1 Map of Malaysia

explore business using TSK’s core technologies.
本稿では、月島機械のマレーシア現地法人である月島エンジニアリングマレーシア社（TEM 社）のビジ

表 1 ビジネスに必要なマレーシア基本情報（その１）
Table1 Outlines of Malaysia (1)表 2 ビジネスに必要なマレーシア基本情報（その2）
Table2 Outlines of Malaysia (2)ネス活動について紹介する。
マレーシアは、長年にわたって日本と親密な関係を持つ国で、現在は約 1,400
社の日本企業が進出している。そのマレーシアで、TEM 社は1991 年 2月に設立され、現地の製造業を顧客として活動している。創業以来、TEM 社は現地の化学や食品産業へプロセス機器を製造・供給し、さらに最近では、化学・食品・環境分野のプラントや工場建設プロジェクトで、現地側 EPC 契約者として、マレー
シアに於けるTSK ビジネス展開の一翼を担っている。
マレーシアでビジネスを推進する際の特徴や留意点、
またTSK 要素技術のビジネス展開が期待されるいくつかの分野についても解説する。
キーワード：マレーシア、海外現地法人、現地事情、ビジネスモデル
Keyword：Malaysia, Overseas affiliate, Local condition, Business model

1 はじめにジェクトに、多くのTSK 技術者が参加するためにマレーシアを訪問し、（MALAYSIA）SDN. NHD.、以下はTEM 社）は、月島機械（以下はTEM 社に馴染みのない人達も未だ多いと予想する。

月島エンジニアリングマレーシア（TSUKISHIMA ENGINEERING

TSK）
で二番目の海外現地拠点として、26 年前の1991 年 2月に設立

最近の数年は、Ａ社やT 社など日系製造業顧客の工場建設プロ
TEM 社の活動を知るTSK 社員も増加している。しかし、マレーシアや
本稿では、マレーシアでのTEM 社のビジネス活動について、日本とされた。 設立以来 TEM 社は、マレーシアの日系製造業や、現地系、は異なる現地事情などを紹介して、TSK 海外現地法人としてのTEM 社

欧米系製造業などを顧客とし、TSK 製品の販売や、ケミカル・食品・を理解していただくための一助としたい。

環境保全分野のプラントエンジニアリングなどを業務としている。

40 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

41

3 マレーシアビジネスの特徴と留意事項

マレーシアには約 1,400 社の日本企業が進出し、TSKの顧客である

化学・食品分野の日系企業も多数が工場を稼働させている。
マレーシアに限らずどこの国でも、海外で仕事をする上で、その国の習慣や実情を認識して理解することが、スムーズに仕事を進める上で大切なことである。TEM 社がビジネスの相手としている顧客の多くは日系の製造業だが、製品や部品の製作や購入、施工工事、役所に提出

計規格の相違も重要で、圧力容器はASME 準拠なので、日本規格の系でも現地ではローカルスタッフと仕事することが多い。

現地事情に則したビジネスモデルの提案を可能にしている。

TSK 製品を直接輸入できないことも多い。建設や設備の設置工事にの中東向けの石化プロジェクトでは、マレーシアで機器類を製作して中東向けに輸出した。機器類の製造では、TEM 社のローカルス

品工場の建設工事では、通常の衛生管理規格に加えて、イスラム教

タッフが工場での製造監理を担当した。

6 おわりにの食品安全規準への考慮が不可欠で、例えば、ブタ毛製のペンキブ
ラシやブタ革製の作業手袋は厳禁である。
海外の国では、TSKは外国企業である。海外で仕事をする上で日本との相違点を認識して対処することも大切な留意事項である。

4 マレーシアでのビジネスチャンス

ここマレーシアでTSK グループは、石油化学、無機／有機化学工業、

3.1 英語の国に不慣れな客先にも総合的なビジネス提案が可能な体制を整備して、は、現地の資格を持つコンサルタントのサポートが不可欠である。食する認可用の書類や図面などは、マレーシアローカル企業と仕事する。
また最近は、日系製造業の多くもローカル化を進めていて、親会社が日作工場が多数ある。過去に、TSKや月島環境エンジニアリング（株）食品、環境、などの様々な分野で仕事をさせていただいている。マレー

5 TEM 社のビジネス

日本の製造業企業の海外展開は増加傾向にあり、TSKもそれらの顧客へアジアを中心に世界各国で仕事を進めている。日本から見ると

TEM 社のビジネス活動を図 2に示す。TEM 社は、設立の当初は、

皆、類似の国に見えるが、国ごとに文化や習慣が相違して、ビジネスで製造業顧客へTSK プロセス機器の納入・製作・設置工事、設備のの人との付き合い方や仕事の進め方も大きく異なる。多くのTSK 社員

点検・補修・改造、予備品の納入などを主な業務としてきた。近年はが仕事で海外の国々を訪問し、各国への理解をさらに深めていただきた

これらに加えて、マレーシアでのEPC プロジェクトへの入札や受注後い。今後もTSK グループの一員として、マレーシアやその周辺諸国で、のオンショア業務に、TSKやTSKEと共同で参画している。代表的なビジネスチャンス拡大に取り組んでいく。

最近のTEM 社業務実績を表 3に示す。

マレーシアビジネスでの魅力の一つは、国民の英語力が高いことでシアの石油／天然ガスは、マレーシアの基幹産業の一つで、国営石約 25 年のマレーシアビジネス活動を通じて得たノウハウを生かし、ある。公用言語はマレー語で、官庁の書類や通達などはマレー語の書

油会社のペトロナスを中心に、多くの日系や欧米系の化学会社も石技術面でのサポートに加えて、工場建設に不可欠な関係官庁・機関

1） JETRO：マレーシア情報（2017）

類だが、日常ビジネスではイギリス英語が広く流通して利用されている。

油化学製品を製造している。一方で、木材、天然ゴム、パームオイル

への許認可書類の準備や手順、スケジュールの助言など、現地情報

2） マレーシア日本人商工会議所：マレーシアハンドブック（2017）

学校教育でも、理科系の科目などは英語授業のため、英語が日常に使産業など、赤道直下の豊富な太陽光エネルギーを利用したバイオマス

われている。ショッピングなどでの日常会話に限らず、プラント建設の労産業も、重要な基幹産業の一つである。さらに、独立以降に政府が力働者などとも英語での会話が可能である。英語は、我々日本人も中学を入れて外国企業誘致に努めた電気／電子産業は、60 年代の半ばか校から学習している言語なので、流ちょうでなくても、英語の技術単語をら日系企業が相次いで進出して、今や輸出品目の第一位を占める。

並べる程度のカタコトで、現場の技術者や労働者とコミュニケーション

参考文献

発展を続けるマレーシアやその周辺諸国で、製造業を支えるTSKが可能だ。これは、仕事を進める上で大きなメリットである。また、機械技術の活用は、以下のような分野でビジネスチャンスの拡大を期待し設備などの標準規格は国際標準の英国 BS 規格で、法律の基礎も英ている。

国法に準拠で明解といわれる。独自の言語、規格、法律などで、理解が困難で不安な諸外国の中では、外国企業にとって安心してビジネスを進めやすい国である。

（1）
自動化技術：マレーシアに限らず、発展を続けるASEAN 諸国では、
毎年数 % 以上も物価が上昇して、人件費も増加している。生産プ
ロセスへの自動化技術の採用は、人件費の削減に加えて、製品

3.2 多民族多宗教の国
マレーシアは、イスラム教徒で約 60% 強のマレー系、約 20%で仏教徒が主な中華系、約 6%でヒンドゥー教徒が主なインド系、その他の品質向上やコンタミ防止の効果も期待が大きい。電子産業などでの材料の純度向上は、要求が年々厳しくなっている。
		

10%の外国人等から構成される多民族多宗教国家である。国の宗教（2）バイオマスリサイクル技術：パームオイルなどのバイオマス生産では、はイスラム教だが、信教の自由は憲法で保障されていて、飲酒の可能未だ多くのバイオマス材料が未利用で、その多くは廃棄物として放な店も多い。日常生活への宗教行事の影響が比較的希薄な我々日本

置されている。例えば、パームオイルの収量は、原料であるオイル

人にとっては、各宗教に基づいた日常の行事が濃厚で、かつ民族によっパーム果房（FFB）重量の約 21%で、他の多くは未利用となっていて宗教が異なるマレーシアは、異質の国である。加えて、性格や日常る。再利用化への転換コストを十分に考慮した技術開発とビジネ

生活も人種によって異なる（ように感じる）。新年の行事は宗教毎に時スモデルに知恵を絞り、TSK 要素技術の改良開発でチャンスの構期が異なるので、顧客へ発送する新年の挨拶状は異なる時期に3 度も築を模索している。

図 2 TEM 社のビジネス
Fig.2 Business outlines of TEM

表 3 最近のTEM 社 主な業績内容
Table3 Major projects of TEM in recent years

送付する。同じ国なのに、土曜 /日曜が休日の州と金曜／土曜が休日の州がある。このように人々の生活習慣もまちまちなので、ビジネスの（3）環境保全技術：マレーシアやその周辺諸国では、急速な産業発展

スケジュール設定や約束、ビジネスミーティングなどでも、人種や宗教が優先して、環境保全への整備は未だ不十分である。一方、各国への考慮が非常に重要である。また、会社の運営でも、社員の採用時

政府は厳しい環境保全法規を立法化している。TSKの先進技術などに、人種的な影響の考慮が必要となる。

と豊富な技術蓄積を活用提案できるチャンスだが、コストを含め現地事情に整合させたビジネスモデルの立案とローカル化が不可欠

3.3 その他の留意事項である。

どこの国でも国内企業の保護が優先で、外資系企業への規制は必ず存在する。マレーシアは、多くの分野で100% 外資が認められていて、（4）海外顧客向けの機器類製造・輸出：石油／天然ガス産出国のマ周辺国よりも外資規制は少ないが、隠れた障壁は各所にある。機械設

レーシアは、石油産業で要求される国際規格に対応可能な機器製

42 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

43

研究所紹介 Part-2
Hh = 339.4×C + 1435.1×（H-O/8）+ 94.3×S
Hh：高位発熱量（KJ/Kg）

下水処理施設に関連する分析事例の紹介
分析グループ鈴木 健治

3. まとめC：炭素、H：水素、O：酸素、S：硫黄（ｗｔ％）
分 析 結 果 の 一 事 例として、下 水 汚 泥 の 実 測し た 発 熱 量 と

今回、下水処理施設に関係する分析方法や装置の一部を紹介しDulong の式から算出した推定発熱量の関係を図 3 に示します。

ました。分析グループでは長年にわたる分析技術の蓄積とともに、CHNS 分析の結果から推算した発熱量が実測した発熱量と高い分析データのデータベースを構築していますので、これを活用す

精度で相関しており、組成分析により発熱量が推算できることがることが出来ます。例えば下水汚泥のリン濃度の長年にわたる推分ります。

移や、合流式と分流式の汚泥性状の違いの把握など、幅広い目的での活用が可能です。

1. はじめに

2.1 汚泥分析（生汚泥、余剰汚泥、消化汚泥）
汚泥性状分析は基本的に手分析が 多いのですが、CSTメー
ター、粘度計や有機酸は高速液体クロマトグラフィー（HPLC）
を百年の技術」によれば、1960 年代からテスト機に使用して分析しています。基本は下水試験方法に従い分析します

よる改良開発や適用開発が本格的に取り組まれ、それまでの化学・「月島機械

が、分析項目によっては食品分析法や試料分析法などを取り入れ

食品分野に加え上・下水処理関連分野への開発が進められまして最適な手法を選択して分析しています。

2.4 排ガス分析
焼却炉や燃料化設備において、炉出口や煙突で排ガス分析を行います。図 4 は煙突での排ガス分析の様子で各設備の排ガス処理

発・装置設計・トラブル対応などに迅速かつ的確に結果を反映で能力を確認します。水俣条約の発効により平成 30 年 4 月より排ガきると考えています。また海外、特に東南アジアでは汚泥分析に限ス中の水銀濃度が規制対象となり、今後は各処理場での対応が必らず、分析技術力や精度の面で十分に要求に応えられない場合が要となります。

あります。今後は汚泥技術の海外展開にあわせて、汚泥分析技術の指導や技術移転も視野に入れた技術対応を進める所存です。

た。それに合わせて分析評価の体制が整い、月島機械の 50 年余りの分析技術の歴史が始まりました。その間、下水道分野での様々な技術開発や装置開発に取り組まれており、最近では燃料化技術

2.2 消化ガス
消化ガスの分析は主に図 1 に示すガスクロマトグラフィー（以下

や過給式流動焼却システム、FIT を活用した消化ガス発電事業、

GC）を用いて分析し、ガスの組成により二種類の検出器を使用しさらには消化ガスからの水素製造技術などが技術開発の中心とます。

なっています。これらの技術には常に分析がかかわっており、今回①CO、CO2、O2、N2、CH4 … 検出器：TCD（熱伝導度型検出器）の技報では下水関連施設の論文が特集とされていることから、昨②H2S … 検出器：FPD（炎光光度検出器）

年の Part1 に続き下水分野に関連する分析事例を紹介致します。

分析グループでは分析結果からの推定にとどまりますが、依頼者と依頼の背景や目的について検討し、課題に踏み込むことで開近年は分析装置の精度が向上し機器分析における誤差は大変小さくなっています。一方でサンプリング時の誤差が大きく、特に

2. 下水処理施設に関連する分析

ガスの採取には注意を要します。図2に代表的なガス採取用のバッ
グの一例を示します。一般に消化ガスの場合、低分子のガスが透過しない様にアルミニウム製のバッグを使います。また空気の混入を防止するため、ガス置換を充分に行うことが重要となります。

表 1 に下水処理施設に関連する分析項目について工程別に示

消化ガスはガスエンジンの燃料や精製して水素を製造する原料します。また表に示す幾つかの分析技術について取り上げ、紹介として使用されるなど、その利用の幅を広げています。利用に際致します。

しては原料としての要求品質が設けられていますので、純度管理

表 1 下水処理工程に関連する分析項目
Table1 Analysis items for sewage treatment processのために GC やガスクロマトグラフィー質量

図 1 消化ガス分析用ガスクロマトグラフィー

図 2 消化ガスサンプリング用バッグ（上：樹脂製、下：アルミニウム製）

Fig1 Gas chromatography for digestion gas analysis

Fig2 Sampling bags for digestion gas.
(Upper: made of resin, Lower: made of Aluminum)

分析計（GC/MS）を使用した機器分析が行われます。

2.3 燃料化物
下水汚泥の燃料化物の分析で重要な分析項目に元素分析（CHNS）と発熱量分析があります。元素分析によるCHNS の組成比
率は燃料化物の炭化度を管理するもので、適正な比率を保つ様に設備の運転条件を調整します。
発熱量はボンブ式発熱量計を用いて発熱量を実測するもので、燃料の CHONS の組成比率と関係があります。代表的な理論発熱量の推定式であるDulong の式を以下に示します。

図 3 下水汚泥の実測発熱量とDulong の式を用いた推定発熱量の関係
Fig3 Relationship between measured caloriﬁc value of sewage sludge
and estimated caloriﬁc value using Dulong's equation.
図 4 排ガスサンプリングの様子
Fig4 Work scenery of ﬂue gas sampling

44 TSK 技報 2017 no.20

TSK 技報 2017 no.20

45

解析G紹介Part1
Introduction of CAE Group
ロッド付き円筒容器内粉体挙動

粉粒体シミュレーション

解析グループの技術紹介

開発本部 研究開発部 解析グループ

今井 淳一

粉体の構成粒子に作用する力をニュートンの運動方程式で解いて運動を予測する離散要素法（Discrete Element Method: DEM）
により、粉体プロセス内部の挙動をシミュレーション。
＜主な分野・機能＞

1. 解析技術

・混合、分級・選別、輸送・供給、貯留・充填、集じん、造粒、伝導
伝熱、流動層などの粉体プロセス

月島機械の構造解析の事例が増え始めた 90 年代、社内で解析れるようになっています。なお、経済産業省の 2017 年版ものづく技術を知っているのは数人の設計者という状態でしたが、次第にり白書においては、我が国ものづくり産業が直面する課題と展望と認知されるようになり、今では様々な部門の技術担当者から解析して「モデルベース開発」*1 が取り上げられ、機器の開発を短期間依頼を受けるようになりました。世の中全体でも、研究機関はもとで実施する上で有用なツールとしてCAE が挙げられています。

より、産業機器、建設、自動車、航空宇宙、エネルギー、医療といっ解析技術は産業界で実用のレベルにまで発展してきましたが、た分野に至るまで幅広く活用されています。また、解析も含めたコ

各種分野でさらに複雑な実現象の再現を目指した研究は盛んに

ンピューター支援エンジニアリングを意味するCAE（Computer

続けられており、今後も技術革新の可能性に満ちた技術であるとAided Engineering）という言葉が多種多様な場面で頻繁に使わ言えます。

・乾いた粉から濡れた粉、大きなペレットから難流動性の微粒子まで、様々な粉粒体の特性を模擬可能
・可視化、混合度、分散度、装置動力、粉体応力などのほか様々な物理量を評価可能

図 3 粉粒体シミュレーション例
Fig.3 Example of DEM simulation

騒音シミュレーション

プラント設備周辺の騒音レベル分布（水平面、鉛直面）

プラント設備において、エンジンやポンプなどから発生する騒音が周辺エリアにどのように伝搬していくかを予測計算する音響

2. 解析グループの業務内容

シミュレーション。
月島機械の解析グループでは、主に次の解析を実施しています。

＜主な分野・機能＞・工場立地に伴う騒音予測

構造解析

・計 算 手 法：建 設 工 事 騒 音 予 測 手 法「ASJ CN-Model 2007 」、

焼却炉ノズル部
左上：温度分布

材料力学などをベースに有限要素法（Finite Element Method:「ISO 9613-2」他

右下：応力分布FEM）により主に機器に荷重や温度等の負荷が作用した際の応・入力機能：地形データの取り込み・出力機能：水平面・鉛直面の騒音レベル等高線、騒音対策前後

力、変形、温度、動的応答などを解析。

の変化量表示、設備の 3 次元描画

＜主な分野・機能＞・線形静的解析・座屈解析

・非線形静的解析

・伝熱解析

図４ 騒音シミュレーション例
Fig.4 Example of noise simulation（材料・幾何学的・接触）
・動的解析

図 1 構造解析例（固有値、周波数応答、時刻歴応答）

Fig.1 Example of ﬁnite

・疲労解析

element analysis

プロセスシミュレーション

蒸留塔設備シミュレーション
左上：結果表右下：フロー図新しいプロセスの開発、既存プロセスの最適化や省エネ化検討、プラント設計の仕様検討のため、物質／熱収支をシミュレーション。
＜主な分野・機能＞

流体解析

・ソフト内に物性データベースや物性推算法を内蔵

配管エルボ部流 体 力 学 な ど を ベ ー ス に 有 限 体 積 法（Finite Volume

矢印：ガスの流れ状態

・石油化学系を始めとした有機物質の定常、非定常計算

赤線：差込管からのダスト軌跡

Method: FVM）
により主に機器内部の気体や液体の速度、圧力、・電解質物質の定常計算

温度の分布、排ガス中のダスト軌跡、散気装置による液流れ、ス・蒸留、反応、固液分離などの単位操作の計算

プレー噴霧によるガス冷却などを解析。
＜主な分野・機能＞・2 次元（平面、軸対称、
軸対称 + スワール考慮）／
3 次元・ニュートン流体／
Fig.5 Example of process simulation

・熱伝導、熱伝達、熱輻射・定常／非定常・多孔質媒体・圧縮性／非圧縮性・混相流（気液、固気、固液）

・層流／乱流・化学種

46 TSK 技報 2017 no.20

図 5 プロセスシミュレーション例

非ニュートン流体

図 2 流体解析例
Fig.2 Example of ﬂuid
analysis*1 モデルベース開発とは、実機による試験を繰り返して最適化を目指すのではなく机上開発することを指しており、開発対象のモノ（部品と組立品の両方を含む）、モノの利
用者（身体と脳の働き）、モノを取り巻く環境（世界中の市場）をモデル化した上で、CAE（Computer Aided Engineering）などのデジタルツールを使って性能や特性などの各種シミュレーションを行いながら、実機での試行錯誤に頼らずに開発を進める手法のことである。（2017 年版ものづくり白書（2017 年 6 月 6日発表）
より抜粋）
TSK 技報 2017 no.20

47

ティーブレイク

供給できる。この電気と比較して大容量にかつ長期間貯留できる点、そして不安定電源となりうる再エ
ネとの親和性が高い点が、水素を政府が後押しする

技報 13 号より身近な食品を取り上げて性質、製法について

大きな理由である。現在、FCV の航続距離がガソリ紹介してきた。今回はこれまでの食品とは異なり、< 究極のエン車並みであるのに対し、電気自動車の航続距離は

ネルギー >と言われている『水素』
について紹介する。

ガソリン車の 3 分の 1 程度であるのもこれに起因する。また、ガソリン車と比べて、再エネ由来水素 FCV
では約 10 分の 1までGHG 排出量を縮減可能との報告がある。FCV（水素利用部分）において二酸化炭（1）原料・製造

1. 水素とは素の排出が無く、水素製造部分でも再エネを利用で水素は、石炭・天然ガスを始めとする化石燃料、バイオマス由（1）物質特性表1 水素の物性と特長1)水素分子（以下、水素）の物

来のメタン、地球上に多く存在している水といった多様な原料から製造することができる。

図4 水素化社会のイメージ2）

きれば二酸化炭素の排出量を大幅に抑えられる。
その他に、火力発電所と比べ燃料電池の高い発電効率（省エネとの連携を深め、地域ごとに川上から川下までの水素サプライルギー）、海外からのエネルギー資源の輸入に依存する必要がな

チェーンを網羅することで、再エネ（下水消化ガス）からの水素製造技術を核とした独自の地産地消モデルを構築できると考えている。

性、特長は表1のとおりである。

製造方法は主に、化石燃料中の炭化水素やバイオマス由来のくなること（エネルギー供給安定性の向上）、エネルギー資源の調

水素原子は、周期表の先頭にメタンを用いた『炭化水素改質』と、風力・太陽光を始めとする再達費用の低減・水素関連の新技術や新産業のフロントランナーと位置し、地球上で最も軽いと生可能エネルギー（以下、再エネ）由来の電気を用いた『水の電して海外進出（産業振興・経済活性化）、最後に全国に点在するいう特徴から、馴染み易く、ポ気分解』の２つに分類できる。

再エネから水素製造ができれば地産地消のエネルギーとして水素を活用できること（地域活性化）、等様々な意義がある。

ピュラーな元素の 1 つである。

（2）輸送（2）身近な水素
私たちは、小学校で水分子を構成する元素として水素原子の存

平成 27 年より埼玉県と下水汚泥消化ガスより水素を製造する

こうした背景から、全世界の主要国の政府、行政機関、大学・共同研究を実施している。メタン濃縮技術にて、メタンの高回収

製造した水素は、主に『圧縮水素』
もしくは『液化水素』
として使研究機関、民間のあらゆる分野・業界から『究極のエネルギー』

率での高濃度化を達成できる高圧水吸収方式を採用することで、用先まで輸送されている。使用箇所、使用量等の諸条件により、として注目されている。今日までに、各ステークホルダーが調査、高効率な水素製造を実現している。再エネである消化ガスから、最適な輸送方法が選ばれている。

開発、実証を行っており、水素化社会への着実な一歩を歩み始

カーボンフリー水素を製造する本技術を通して、水素化社会の実めている。

現に貢献していきたいと考えている。

在を知る。中学の理科で、生成した水素に火をつけると、『ポン』という音をだす水の電気分解実験の印象が残っている人もいるか

6. 月島機械の取り組み（3）利用

将来目指すべき水素化社会の一例を図 4 に示す。従来型の『化もしれない。また、昨今図 1 に示す燃料電池車（以下、FCV）や水還元用のキャリアガスや樹

石燃料』『電気グリッド』に『水素グリッド』
を追加することによって、素水が市販されており、水素というワードを目にする機会が増え

脂生成のための添加剤としてより安定的で、より環境に配慮した社会の実現が可能となると考ている。

の『産業用ガス』、エネファームえる。

に代表される『定置型燃料電
池（以下、定置型 FC）の燃料』、

4. 水素化社会実現に向けた課題と現状

前述の『輸送用車両の燃料』とGHG 削減に大きな期待のかかる再エネ由来水素は、大量製造して幅広く利用されている。
図1 ミライ2)、水素水3)

現在定置型 FC・FCV はそれができず製造コストが既存の水素価格と比較して高価となっておぞれ 20 万台・0.2 万台販売さり、普及が進んでいない。さらに、FCV 普及のカギである水素スれており、2030 年には定置型

2. 水素サプライチェーン

FC・FCVはそれぞれ530万台、FCV 燃料としての水素を例にとり、図 2 に示す水素の流通ルーいる。4-7)（図 3 参照）

図3 定置型FCとFCVの販売台数と販売予定台数

80 万台の普及が見込まれて容性向上の難しさ、FCV 等の水素需要の不確かさ等も解決しなければならない課題である。
これらの障壁を打開し、水素化社会を実現させるべく、官庁ではロードマップの策定・規制緩和の検討・補助金による導入支援

ト（サプライチェーン）を紹介する。

3. なぜ今、水素なのか等を行い、民間では各技術開発の推進、水素ステーションの建設、異業種間の連携等が進められている。

背景には、日本のエネルギー政策がある。日本は、COP21で締結されたパリ協定で、2030 年の温室効果ガス（以下、GHG）
排
出量は 2013 年比 26% 減を約束している。また、経産省が発表し

図2 水素サプライチェーン

48 TSK 技報 2017 no.20

図5 実証試験設備

テーションにおける厳しい法規制（ex. 高圧ガス保安法）、社会受

参考文献
1）水素の辞典：水素エネルギー協会 , 20142）トヨタ自動車（株）HP, https://toyota.jp/ 2017 年 8 月現在
3）（株）伊藤園 HP, https://www.itoen.co.jp/ 2017 年 8 月現在
4）水素・燃料電池戦略ロードマップ改訂版：経済産業省資源エネルギー庁 ,2016

5. 水素化社会おける当社の目指すべき立ち位置

た「長期エネルギー需給見通し」
では、再エネが 22 〜 24%を占2015 年の下水道法の改正により、下水汚泥の有効利用が、下めており、その内天候等に応じて変動する電源（太陽光等）
が約 4

水道管理者の 責務 として定められた。これを踏まえて、当社の

5）一般財団法人 コージェネレーション・エネルギー高度利用センター HP,
https://www.ace.or.jp/ 2017 年 8 月現在
6）一般社団法人

次世代自動車振興センター HP,

http://www.cev-pc.or.jp/ 2017 年 8 月現在

割にあたる8.7%となる想定である。これら変動する再エネ由来

主戦場の 1つである「下水処理場」の中の「消化ガスの有効利用技

7）日本経済新聞 , 2017.4.12の電力を水素として水素吸蔵合金に貯蔵しておけば、夜間でも、術」に、「下水消化ガスからの水素製造技術」
を加えることが重要で

8）長期エネルギー需給見通し：経済産業省 , 2015

水素を燃料電池に供給して発電でき、昇圧すれば FCV にも直接あると考える。その上で、水素需要（川下）を抑えているガス事業者

9）財団法人日本自動車研究所：総合効率とGHG 排出の分析報告書 , 2011

TSK 技報 2017 no.20

49

会社概要
名称

月島機械株式会社

資本金６６億４６8０万円（TSUKISHIMA KIKAI CO.,LTD.）

従業員数

660名（グループ2,356名）（平成29年3月末現在）

売上高

単体：381億円 連結：698億円（平成29年3月期）

代表取締役社長 山田 和彦
創業

ヨーロッパ

明治３８年８月
札幌

中国

事業所
本社

〒104-0053 東京都中央区晴海3-5-1
TEL.03-5560-6511 FAX.03-5560-6591

東京支社〒104-0053 東京都中央区晴海3-5-1

大阪支社〒541-0045 大阪市中央区瓦町3-6-5（銀泉備後町ビル）
TEL.06-6229-1331 FAX.06-6229-1415

札幌支店〒060-0807 札幌市北区北七条西4-1-2（KDX札幌ビル）
TEL.011-726-0510 FAX.011-726-0520

仙台支店〒980-0014 仙台市青葉区本町1-11-2（SK仙台ビル）TEL.022-227-9267 FAX.022-223-0316

横浜支店〒231-0015 横浜市中区尾上町4-47（リスト関内ビル）
TEL.045-651-7331 FAX.045-664-5086

名古屋支店〒045-0003 名古屋市中村区名駅南1-17-29（広小路ESビル）
TEL.052-581-2378 FAX.052-581-1624

広島支店〒730-0015 広島市中区橋本町10-10（広島インテス）
TEL.082-227-3093 FAX.082-223-8771

福岡支店〒810-0062 福岡市中央区荒戸2-1-5（大濠公園ビル）TEL.092-741-5736 FAX.092-761-4806

沖縄営業所〒901-2131 沖縄県浦添市牧港2-54-2（沖縄土木設計ビル）
TEL.098-874-5793 FAX.098-874-6262

TEL.03-5560-6541

市川事業所（工場）〒272-0127 千葉県市川市塩浜1-12
TEL.047-397-6111 FAX.047-397-3354（研究所）〒272-0127 千葉県市川市塩浜1-12
TEL.047-359-1651 FAX.047-359-1661

FAX.03-5560-6593〒530-0053 大阪市北区末広町3番3号（大同パークサイドビル）（産業事業本部 営業部） TEL.
（06）
7739-7226 FAX.
（06）6312-6626
関西グループ

ハノイ

台湾

ムンバイ
タイランド
マレーシア
シンガポール〈海外〉
TSKムンバイ駐在員事務所
Tsukishima Kikai Co.,Ltd.Mumbai Liaison Oﬃce
602 B, Excel Ark, Mercy Nagar, Ramdev Park Road, Mira Road (E),Thane - 401 107, Maharashtra, India
TEL. +91-9967645572

ジャカルタ

仙台

TSKハノイ駐在員事務所
Tsukishima Kikai Co.,Ltd.Hanoi Representative Oﬃce
Unit 13-03A, Prime Centre, 53 Quang Trung Street,
Hai Ba Trung District, Hanoi, Viet Nam
TEL. +84-(0)24-3766-9965/9967/9968 FAX. +84-(0)4-3766-9969
TSKジャカルタ駐在員事務所
Tsukishima Kikai Co.,Ltd.Jakarta Representative Oﬃce
Setiabudi Atrium 2nd Floor, Unit 207 Jl. HR. Rasuna Said Kav. 62, Kuningan,
Jakarta 12920, Indonesia
TEL. +62-21-521-0491/0492 FAX. ＋62-21-521-0490

東京
名古屋

沖縄

TSKヨーロッパ駐在員事務所
Tullastraβe 64 76131, Karlsruhe, Germany
TEL. +49-721-9-64-56-783 FAX. +49-721-9-64-56-10

広島

市川

横浜

大阪

福岡

関連会社
月島テクノメンテサービス（株）〒135-0031 東京都江東区佐賀1-3-7
月島機械永代ビル
TEL.03-5245-7150 FAX.03-5245-7155

サンエコサーマル（株）〒322-0017 栃木県鹿沼市下石川737-55
TEL.0289-72-0371 FAX.0289-72-0381

月島環境エンジニアリング（株）〒104-0053 東京都中央区晴海3-12-1（KDX晴海ビル）
TEL.03-6758-2310 FAX.03-6758-2324

月島マシンセールス（株）〒135-0031 東京都江東区佐賀1-3-7
月島機械永代ビル
TEL: 03-5621-5911 FAX: 5621-5912

月島ビジネスサポート（株）〒104-0053 東京都中央区晴海3-5-1
（月島機械
（株）
内）
TEL.03-3533-4824 FAX.03-3536-0968

大同ケミカルエンジニアリング（株）〒530-0053 大阪府大阪市北区末広町3-3
大同パークサイドビル
TEL.06-6312-6621 FAX.06-6312-6626
三進工業株式会社〒210-0861 神奈川県川崎市川崎区小島町4番4号
お問い合わせ先：TEL.
（044）
266-0272 FAX.
（044）
266-0271

寒川ウォーターサービス（株）〒253-0106 神奈川県高座郡寒川町宮山4058番6他（寒川浄水場内）
お問い合わせ先：
月島機械株式会社 水環境事業本部 PPP事業推進室
TEL.
（03）
5560-6540 FAX.
（03）
5560-6584

尾張ウォーター＆エナジー（株）50 TSK 技報 2017 no.20〒450-0003 愛知県名古屋市中村区名駅南1-17-29（月島機械株式会社名古屋支店内）
お問い合わせ先：
月島機械株式会社 水環境事業本部 PPP事業推進室
TEL.
（03）
5560-6540 FAX.
（03）
5560-6584〈海外関連会社〉
TSKエンジニアリングタイランド（株）
TSK ENGINEERING (THAILAND) CO., LTD. ≪TET≫
United Center Building 14th Floor, Room1404,
323 Silom Road, Bangrak, Bangkok 10500, Thailand
TEL. +66-2-231-1726〜30 FAX. +66-2-231-1731
月島環保機械
（北京）有限公司
TSK ENGINEERING CHINA CO., LTD
Unit2205, Block A, ZhuBang 2000 Business Center No.100 Balizhuang Xili,
Chaoyang District, Beijing 100025, P.R.China
TEL. +86-10-8590-6595 FAX. +86-10-8590-6593
BOKELA Ingenieurgesellschaft für Mechanische Verfahrenstechnik mbH
Tullastraβe 64 76131, Karlsruhe, Germany
TEL. +49-721-9-64-56-0 FAX. +49-721-9-64-56-10
月島エンジニアリングマレーシア（株）
TSUKISHIMA ENGINEERING MALAYSIA SDN. BHD. ≪TEM≫
月島エンジニアリングシンガポール（株）
TSUKISHIMA ENGINEERING SINGAPORE PTE. LTD. ≪TES≫SUITE16, 04-05, 16th Floor, Wisma Mca,
163 Jalan Ampang, 50450 Kuala Lumpur, Malaysia
TEL. +60-3-2162-8679 FAX. +60-3-2162-8377
TSKエンジニアリング台湾（株）
TSK ENGINEERING TAIWAN CO., LTD. ≪TETA≫
6th Floor, No.24, Min Sheng, W.Road, Taipei, Taiwan R.O.C.
TEL. +886-2-2523-6975〜6 FAX. +886-2-2521-1429

編集後記

村澤 崇
今回から副編集委員長を拝命しました。
今回は鹿沼特集として、一連の事業を紹介させていただきました。
これらは新しい技術の実証であると同時に、これまでご縁の薄かった団体殿・企業殿との新たな事業構築も大きな柱となっております。今後の月島機械の発展のためには、さまざまな事業者殿との協力体制の構築も重要な要素の一つと考えております。

Editor's Note
TSK技報 NO.20 2017
発行日：2017年12月1日
問い合わせ先：giho@tsk-g.co.jp
発行：月島機械株式会社 技報編集委員会
総 責 任 者：中島 和男
編 集 委 員 長：福沢 義之
副編集委員長：田中 一穂

村澤 崇

編 集 委 員：大塚 正弘

左淳

栗田 新平

津崎 裕也

谷口 智彦

上田 厚志

根尾 航太郎

高部 洋一

鈴木 健治

荒井 健

越智 崇

高尾 ひろ子
17121700A

TSK 技報 2017 no.20

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