16
1︵通巻

号︶

31

16

この用紙は, パルプを漂白するときに塩素ガスを使わない「無塩素漂白（ECF)」という方法で作られています。

1 (通巻31号）

31
2019年度

16

Value

1

以下の価値を発揮することで，私たちは健やかな環境と暮らしづくりを支えます。

約束する価値，強み

核心に踏み込み，
隠れた課題を明らかにします。

踏み込む。
1

2

大学と企業との共同研究

SD を用いた Na-TMP 合成とクロスカップリング反応

Synthesis Na-TMP and Cross Coupling Technology with
Sodium Dispersion

9

バイオ天然ガス化装置を利用した水素製造実証

Demonstration of Hydrogen Production Combined with
Sewage Biogas Upgrading

14

Euglena gracilis EOD-1株由来パラミロンの免疫調節機能の可能性

Possibility for Immune Regulatory Function of Paramylon
from Euglena gracilis EOD-1 strain

流動床式ガス化溶融炉の実績と高度化

Delivery Results and Latest Technologies of Fluidized Bed
Gasiﬁcation and Melting Furnace

21

26

仙南クリーンセンター
流動床式ガス化溶融炉の安定稼働実績

Stable Operation Record for Gasiﬁcation and Melting Furnacein Sennan Clean Center32

フィルタドライヤの高機能化技術

An Introduction of Advanced Technologies of the Filter Dryer

38

施設・技術紹介40

登録特許一覧

42

独創性を一歩先ゆく技術で，期待を超えた価値の実現に挑みます。

挑む。

使命感と情熱を胸に，最後まで確実にやり抜きます。

やり抜く。

KOBELCO の３つの約束
グループ理念KOBELCO の６つの誓い
グループ行動規範

１ 信頼される技術，製品，サービスを提供します

１ 高い倫理観とプロ意識の徹底

４ 地域社会との共生

２ 社員一人ひとりを活かし，２ 優れた製品・サービスの提供による

５ 環境への貢献

グループの和を尊（たっと）びます

社会への貢献３ たゆまぬ変革により，新たな価値を創造します本

６ ステークホルダーの尊重

３ 働きやすい職場環境の実現

社 ／〒651-0072 神戸市中央区脇浜町1丁目4-78☎（078）232-8018 FAX（078）232-8051〒651-0086 神戸市中央区磯上通2丁目2番21号（三宮グランドビル） ☎（078）232-8018 FAX（078）232-8051
技 術 研 究 所 ／ 〒651-2241 神戸市西区室谷1丁目1-4

企業理念制定☎（078）992-6500 FAX（078）997-0550

東 京 支 社 ／ 〒141-0033 東京都品川区西品川1丁目1番1号（住友不動産大崎ガーデンタワー） ☎（03）5931-3700 FAX（03）5131-5700
大 阪 支 社 ／ 〒541-8536 大阪市中央区備後町4丁目1-3（御堂筋三井ビル）☎（06）6206-6751 FAX（06）6206-6760

九 州 支 社 ／ 〒812-0012 福岡市博多区博多駅中央街1-1（新幹線博多ビル） ☎（092）474-6565 FAX（092）441-4440
北 海 道 支 店 ／ 〒060-0004 札幌市中央区北四条西5丁目1-3（日本生命北門館ビル） ☎（011）241-4647 FAX（011）241-5759
東 北 支 店 ／ 〒980-0811 仙台市青葉区一番町1丁目2-25（仙台NSビル）☎（022）716-6651 FAX（022）263-2049

名 古 屋 支 店 ／ 〒451-0045 名古屋市西区名駅2丁目27-8（名古屋プライムセントラルタワー） ☎（052）581-9876 FAX（052）563-2313
播 磨 製 作 所 ／ 〒675-0155 兵庫県加古郡播磨町新島19☎（079）436-2500 FAX（079）436-2506

室蘭SD製造所／ 〒050-0055 室蘭市崎守町387-25
デュッセルドルフ事務所／ Berliner Allee 55, 40212 Düsseldorf Germany☎（0143）50-3036 FAX（0143）50-3066☎+49-211-7792-0430 FAX+49-211-7792-0450

ロンドン事務所／ Building 3, Chiswick Park, 566 Chiswick High Road, London, W4 5YA, United Kingdom
プノンペン事務所／ Soma Tower, 1st Floor, #2C, street120, Sangkat Phsar ThmeyⅡ, Khan Daun Penh, Phnom Penh, Kingdom of Cambodia☎+855-23-210-301 FAX+855-23-210-309
神鋼環境ソリューション技報

2019年度Vol.16 No.1

《本社》株式会社神鋼環境ソリューション 〒651ー0072《編集発行》〒651ー2241≪バックナンバー≫ 弊社ホームページに掲載しています。

http://www.kobelco-eco.co.jp/development/tec-info/index.html

通巻31号
神戸市中央区脇浜町１丁目４ー78

神戸市西区室谷１丁目１ー４ 株式会社神鋼環境ソリューション 技術開発センター（神鋼環境ソリューション技報編集委員会事務局）☎（078）992−6527 FAX（078）992−6504 http://www.kobelco-eco.co.jp《編集委員》編集委員長/田頭成能 委員/高橋円・細田博之・小川正浩・酒井耐治・丸山智裕・荻野行洋・成澤道則・菊池雅彦・須田龍生・松本勝生《発行》2019年9月15日印刷

2019年9月20日発行

年2回発行《禁無断転載》《発行人》隅晃彦《印刷所》中村印刷株式会社

＜巻頭言＞

大学と企業との共同研究

岡山大学 大学院自然科学研究科
応用化学専攻 教授

髙

井

和

彦

Kazuhiko Takai

大学教員が企業と共同研究することは世の中に研究結果を活かすという点からは評価されるべきであろう。しかし，学術上の意義を複数の視点で厳しくチェックされて研究費を得る科学研究費のような審査プロセスを経ていないため，大学教員が研究の主体性を失ったとき，それを研究者の評価指標とするのは微妙になる。社会への貢献という言葉が研究意義への言い訳ともなり，また，ときに桁の違う研究費が得られることから，一旦，そのスパイラルに身を置くと，そこから抜出ることは難しい。
私は有機合成化学，有機金属化学の研究をおこなっているが，これまで，積極的に企業との共同研
究はしてこなかった。一番の理由は，研究のテーマは自らの意思で決めたい，とくにテーマ自体は研究のきっかけであり，より面白い研究への糸口が途中で見つかったときにすぐに切替えられる自由度を担保しておきたいからであった。その他にも，大学と企業とでは最終的な目標と，そこに至る道のりでのすり合わせ，たとえば特許との関係で学生の発表などが難しそうだと思っていた。しかし今回，この共同研究に対する考え方が，よい意味で期待を裏切られることとなった。
「先生の研究材料として当社の金属ナトリウム分散体（SD）にご興味をお持ちいただけないでしょうか。」このメールを神鋼環境ソリューションの方からもらってからほぼ５年が経った。PCB の処理が数年後に終了するので，つくった SD 製造設備を活用して新しい事業ができないだろうか，という話であった。google で私の研究室が一番上にヒットしたとのことで最初に声がかかり，共同研究をスタートしたが，これは自身の研究テーマ，「低原子価金属からの電子移動をきっかけとして，有機合成に使える有機金属活性種を創製する」に合致すると判断したからであった。
共同研究をおこなったことで，仕事が速いことの重要性を改めて感じた。とくにこの研究を始めて数ヵ月で一つ目の結果が出て，勢いづいたことも大きい。神鋼環境ソリューションの方からは研究で得られた結果に実社会でこのような使い道もあるのだと教えられることが多く，seeds を持ちその利用法を考えると夢がどんどん広がっていくことを知った。大学での研究からだけでは味わえない「わくわく感」をもらったことが，私にとってこの共同研究で得た一番のことだったと思う。きっかけをもらったことをありがたく思っている。
幸い，研究の学問的意味を伝える論文（Nature Catalysis など）としても発表することができたが，それ以上に，今おこなっている研究が大学実験室レベルだけでなく，化学工業の製造工程そのものを大きく変える可能性をもつことが明らかになってきたことが大きい。今はこの共同研究を実りあるものにしたいと思っている。
Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報1

SD を用いた Na-TMP 合成とクロスカップリング反応
Synthesis Na-TMP and Cross Coupling Technology with Sodium Dispersion

村上吉明＊
Yoshiaki Murakami

坪内 源＊
Gen Tsubouchi

片山裕美子＊
Yumiko Katayama

金属ナトリウム分散体（SD）は微粒化した金属ナトリウムを油中に分散させたスラリー状の流体であり，これまで当社では PCB を処理するための薬剤として用いてきた。SD は室温で反応に利用できるため，有機塩素化合物からウルツカップリングを伴わずに芳香族ナトリウム化合物（ArNa）
を調製できる。ArNa からはナトリウムアミドの調製が可能で，本検討ではナトリウムアミドの１つである Na-TMP を調製した。Na-TMP はリチウムアミドの代替となり，価格が高騰するリチウムに対するリスク回避技術になりうる。また，有機ナトリウム化合物は鈴木－宮浦カップリングや根岸カップリングの反応剤原料となる。さらに ArNa を直接反応剤とするクロスカップリング反応が可能であることを見出した。
Sodium dispersion（SD）is slurry fluid that consists of fine particle of sodium and oil. At Kobelco ecosolutions, SD is mainly used to decompose PCBs. Since SD can be used for reactions at room temperature,aromatic sodium compounds（ArNa）can be prepared from organochlorine compounds without Wurtz
coupling. Sodium amide can be prepared from ArNa, and Na-TMP, one of the sodium amides, was preparedin this study. Na-TMP can be an alternative to lithium amide and a risk avoidance technology for the rising
price of lithium. Also, organic sodium compounds are used as reactant raw materials for Suzuki-Miyaura andNegishi coupling. Furthermore, it has been found that a cross-coupling reaction using ArNa as a direct
reactant is possible.

Key Words：
金属ナトリウム分散体

Sodium Dispersion（SD）

有機リチウム化合物

Organolithium compounds

有機ナトリウム化合物

Organosodium compounds

クロスカップリング反応

Cross Coupling Reaction【セールスポイント】
・SD は微粒化させた金属ナトリウムを油中に分散させたもので安全性と反応性を向上
・SD を用いると，有機塩素化合物から有機ナトリウム化合物を調製可能
・有機ナトリウム化合物から合成したナトリウムアミドはリチウムアミドの代替として利用可能
・有機ナトリウム化合物から鈴木－宮浦カップリングや根岸カップリングが可能
・有機ナトリウム化合物を用いた新しいクロスカップリング反応

2＊

技術開発センター プロセス技術開発部 基盤技術室

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）まえがき（3）金属ナトリウムは融点（97.8 ℃）以上に加熱

当社は中間貯蔵・環境安全事業株式会社や中国電

し，液体として使うことが一般的である。金属力株式会社絶縁油リサイクルセンター向けに PCBナトリウムは反応性が高く，高温での反応性は処理技術を提供してきた。当社が保有する PCB のさらに高いため，副生成物を多く生成してしま

脱塩素化技術（SP プロセス）は，PCB を金属ナトう。一方，写真１に示すように SD はシリンジ

リウム分散体（Sodium Dispersion：SD）およびプロでも扱えるほど粒子径が細かく，常温でも液体

トン供与体と反応させることで，無害なビフェニルとして取扱うことができる。実際 PCB 処理の１）に変化させるプロセスである 。当該プロセスでは，現場でも配管供給を行っている。そのため，反濃度を調製した SD に PCB とイソプロピルアルコ

応温度を低減させることが可能であり，結果的ール（IPA）の混合物を滴下し，脱ハロゲンを進めに副生成物の生成を抑制できる。

ながら PCB を無害なビフェニルに変化させている。

従来，SD はほとんど PCB 処理用途にのみ用いら

プロセスフローを図１に示す。
SD は10 μm 程度まで微粒化させた金属ナトリウ

れてきたが，SD の優れた特長を活かせば，有機化学にも応用が可能と考えた。

ムを油中に分散させたもので，金属ナトリウムと比そこで，岡山大学大学院自然科学研究科の髙井和２）

較して以下の特長を有する 。

彦教授，浅子壮美助教らと共同研究を行い，SD の（1）金属ナトリウムの微粒子が油によってコーティ

新たな用途開発に着手した。

ングされているために空気中でも比較的安定に

まず近年価格が高騰しているリチウム代替技術の存在でき，反応時における局所的な発熱も抑制

開発を目指した。ナトリウムの性質がリチウムと近できる。そのため，金属ナトリウムが消防法のいことに着目し，SD を用いて合成した有機ナトリ

危険物第３類に該当するのに対し，SD はこれ

ウム化合物で有機リチウム化合物を代替することをよりも危険性の低い危険物第４類第３石油類に考えた。さらに有機ナトリウム化合物の用途とし該当する（表１参照）。これにより，指定数量て，クロスカップリング反応に着目した。クロスカ

当たりで保有できる金属ナトリウムが約45倍まップリング反応は医農薬分野や電子材料分野に多くで増加する。

用いられ，現代化学の重要技術の１つである。有機ナトリウム化合物が有機リチウム化合物をはじめと（2）毒物および劇物取締法において，金属ナトリウ
ムは劇物に指定されているが，ナトリウム製剤である SD は同法の対象外である。
PCB+IPA

SD

水

反応槽

失活槽

図１

写真１

SD プロセス表１

SD の外観

金属ナトリウムと SD の法律上の違い

危険物分類

指定数量※１

指定数量当たりのNa 保有可能量

劇物

金属 Na

第３類

10 ㎏

10 ㎏

該当

SD

第４類第３石油類
非水溶性液体2 000 L約450 ㎏

非該当※１Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

消防法の規制を受ける危険物の量

神鋼環境ソリューション技報3

期待できる。

1.

リチウムについてリチウムは原子番号３のアルカリ金属で，耐熱ガラスや連続鋳造プロセスにおけるフラックスなどに用いられてきたが，近年はリチウムイオンバッテ

90 000

世界全体の生産量（t/y）

する高価な薬品を代替できれば，大きなメリットが80 00070 00060 00050 00040 00030 000
20 000
10 00002000

リー（LiB）が最大の用途である。

2005

2010

リチウムはかん水（主に南米）や鉱山（主にオー

2015

2020

年（−）

ストラリア）から産出されている。冷戦終了後から

図２

世界全体のリチウム生産量推移

なったが，近年の LiB ブームにより，世界的にリチウムの需要が増加し，それに伴い単価も上昇している。近年ではオーストラリアや中国等での鉱山開３）発が盛んになっている 。
化学工業用途では，主にブチルリチウム（BuLi）
が重合開始剤をはじめとした有機合成に用いられている。世界全体における BuLi の生産量は約17 000 t（2016年）である３）。この内，低分子の有機合成に用いられる BuLi は２割程度と言われている。

リチウム化合物単価の推移（円/kg）

数年前までは南米のかん水がリチウム生産拠点と
1 800
1 600

水酸化リチウム

1 400

炭酸リチウム

1 200
1 000

リチウムの需要および価格はまだ上昇中であり，

800
600
400
200
0
2000

2005

2010

2015

年（−）

今後も成長が見込まれている。図２に世界全体のリ

図３４）

チウム生産量推移 ，図３に我が国のリチウム輸入

リチウムの CIF ※２価格推移※２

運賃，保険料込み条件

５）

単価推移を示す 。2008年における世界市場は2.5
万 t/年であったが，2018年の市場規模は8.5万 t/年と

Li

N

N

|

見込まれ，需要は急激に増加している。
将来におけるリチウムの需給状況は不透明である

Li
iPr

Li
|

N

|

iPr

Si

Si

一方，ナトリウムは資源の普遍性が高く，枯渇リス
クも無い。また，リチウムもナトリウムも同じアル

図４ 有機リチウム化合物（左：LDA，中央：Li-TMP，右：LHMDS）

カリ金属であるため，化学的な類似点が多く，少な
くともリチウムを用いた技術の一部を代替できると期待された。

うちもっとも酸性度の高いプロトンが引抜かれてリ

そこで，有機合成における有機リチウム化合物をチウムに置換わる。

代替できる有機ナトリウム化合物の開発に着手した。

ナトリウムもリチウムと同様にアルカリ金属であ

有機リチウム化合物の代替技術の検討

り，窒素原子に電子を渡して強塩基のナトリウムア

有機合成における有機リチウム化合物の役割

ミドとして働くことが期待される。本検討では，こ

2.

2. 1

有機合成における有機リチウム化合物の主な役割の中から立体障害によって求核性の低い強塩基としは塩基，すなわちプロトン（水素原子）を引抜くこて用いられる Li-TMP の代替としてナトリウム－テとである。主要な塩基としてリチウム－ジイソプロ

トラメチルピペリジド（Na-TMP）の合成を目指し

ピルアミド（LDA），リチウム－テトラメチルピペ

た。

リジド（Li-TMP）やリチウム－ヘキサメチルジシ

2. 2

ラザン（LHMDS）等が挙げられる。図４に主要な
有機リチウム化合物の構造を示す。

Na-TMP の合成

Na-TMP の合成方法を以下に示す。クロロベンゼ
ンあるいはブロモベンゼンに２倍当量以上のナトリ

上記の化合物群はリチウムが窒素原子と結合したウムを反応させるとほぼ定量的にフェニルナトリウ

リチウムアミドである。リチウムアミドは窒素原子

ム（PhNa）が生成する。さらに PhNa にテトラメチ

がリチウムから電子を受取り，窒素がアニオンとし

ルピペリジド（TMP）を加えると Na-TMP が得らて作用するため強塩基性となる。基質のプロトンの

れる６）。

4

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

Ar-H
entry

NaTMP（1.25 equiv） electrophile（1.5 equiv）
hexane, rt, 30 min
0 ℃ to rt, 1h
substrate

1

写真２ Na-TMP の調製の様子（左：PhNa，右：Na-TMP）

X

Y

1
2
3
4
5
6
7

Br
Br
Br
Cl
Cl
Cl
Cl

2
2.1
2.2
1.95
2
2.1
2.2
図５

3
1
trace
15
trace
trace
trace

90（E=Me）

PhC（O）Cl

72（E=benzoyl）

CO2

89（E=CO2H）

5

Br2CHCHBr2

81（E=Br）

6

Cl3CCCl3

90（E=Cl）

84（E=allyl）

7

Me3SiCl

98（E=SiMe3）

8B（OMe）364（E=B（OH）
2）

11

収率（％） ビフェニル収率（％）
90
94
99
81
92
98
98

E

4

12

実験 No

S

3

10

Na

MeI

Yield/％

allylBr

9Na|
N

product

2

H
N
X SD（Y 当量）

Selectrophile

Ar-E

72（E=PPh2）

Ph2PCl
O

O

Ph
Ph

図６

O

Me3SiClO

Me3SiCl
CO2

E

Ph
Ph

82（E=SiMe3）

E

CO2H

85（E=SiMe3）
96

Na-TMP による官能基化６）

官能基化した結果の一覧を図６に示す。基質は元々ハロゲンを持たない物質だが，酸性度の高いプロトンを引抜いたことで官能基化できている。
基質に官能基を付与させたい場合，多くの場合はハロゲン等反応性の高い官能基を付与してから，さPhNa 合成の反応式

らに目的の官能基に変換する必要がある。しかし，
SD は灰色の液体だが，PhNa が生成すると写真２

本成果を用いれば，引抜き可能なプロトンの位置はのように５分程度で反応液が真っ黒に変化する。反酸性度によって予め決まるものの，ハロゲン化を経

応温度は25～30 ℃で，溶媒にはヘキサンを用いた。

由せずに官能基化が可能である。同様の機能を持つ

溶媒にはヘキサン以外にもオクタンやデカンなどの薬剤として LDA が有名だが，反応温度を－78 ℃ま炭化水素，あるいはトルエンを用いることもできで下げる必要がある。一方，Na-TMP は検討に用いる。ここにさらに TMP を添加することで Na-TMP

た基質がヘキサン溶媒に溶解したこともあるが，室の茶色の液体が生成した。

温でのプロトン引抜きが可能である。

合成スキームならびに基質（クロロベンゼンある

Na-TMP を用いることで，薬剤費のみならず用益

いはブロモベンゼン）の比較ならびにナトリウム投費の低減も期待できる。

入量の評価結果を図５に示す。

3.

ナトリウム当量比が理論量である２を超えれば，

クロスカップリング反応への応用

クロスカップリング反応は異なる２つ以上の化学

副生成物であるビフェニルの副生成はほとんどなく物質をつなげる技術で医農薬分野や電子材料をはじ

Na-TMP を調製できた。また，クロロベンゼンとブめとした精密合成には必要不可欠な技術である。

ロモベンゼンとでは基質による有意差は見られな

3. 1

従来のクロスカップリング反応

かった。一般に有機塩素化合物は有機臭素化合物よNa-TMP を合成するために調製した PhNa はフェりも安価なので，より安価な有機塩素化合物を用いニルグリニャールやフェニルリチウムとも類似構造ることで原料コストの削減が可能である。

を持つ。フェニルグリニャールとはベンゼン環に2. 3

Na-TMP の利用

MgX（X: ハロゲンで，多くは臭素）が付いたもの

プロトンが引抜かれた場所にはナトリウムが入で，臭化ベンゼンにマグネシウムを添加して得られり，さらに求電子剤を添加すれば官能基化させるこるグリニャール試薬の一種である。グリニャール試とができる。

薬は有機化合物に MgX（X：ハロゲン）が付いた

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報5もので，アルコールやケトンを合成する際に用いらプリング反応の前駆体以外にもアルコール合成に用れる。また，フェニルリチウムは，臭化ベンゼンにいられる。我が国では化学用途として2 400 t/年利

ブチルリチウムを添加して得られるもので，基質に用されている８）。

ベンゼン環を付与するため等に用いられる。どちら

クロスカップリングの中でもっとも多く用いられも空気中の水分や酸素に対して敏感で不安定である鈴木－宮浦カップリングは，塩基性の水溶液中でり，また高価な薬剤である。このグリニャール試薬

行われるが，中間体であるグリニャール試薬に由来やフェニルリチウムにハロゲン化亜鉛やホウ素エスする水酸化マグネシウムは塩基性下で非水溶性のコテルを加えると，図７に示すような有機亜鉛化合物

ロイドとなる。このコロイドは反応タンクの底に沈７）および有機ホウ素化合物が合成される 。

降するため，反応終了後における容器の洗浄に手間

有機亜鉛化合物や有機ホウ素化合物はクロスカッ
プリング反応の中間体として知られている。

がかかる。水酸化マグネシウムを溶解させるには，水溶液を中和するかアンモニア塩を添加する必要が一方，臭素やマグネシウムには，以下のような課あるが，中和時の発熱は大きく，追加の薬剤コスト題もある。

も発生する。

（1） 臭素3. 2

臭素は難燃剤や化学品合成における中間体としてSD を用いたクロスカップリング反応（1） 根岸，鈴木－宮浦カップリングへの応用

多く用いられる。臭素は海水にも微量成分として含PhNa を用いてグリニャール試薬やフェニルリチ

まれ，死海などの塩湖から産出される。現在，最大ウムと同様の反応ができれば，有機臭素化合物や有の産出国はアメリカである。

機リチウム化合物に依存しないクロスカップリング

環境中に放出された臭素化合物はオゾン層を破壊することが知られているため，近年生産量は減少傾向
４）が可能になり，医農薬品や電子材料のコストダウンが期待できる。

にある。図８に世界全体の臭素生産量推移を示す 。

そこで PhNa に塩化亜鉛やホウ酸エステルを添加

さらに，有機臭素化合物は有機塩素化合物と比較したところ，図９に示すように有機亜鉛化合物およして流通量が少なく単価も高い。

び有機ホウ素化合物を調製することができた。これ（2） マグネシウム

らはそれぞれ根岸カップリングおよび鈴木－宮浦

マグネシウムはドロマイトや海水に含まれ，主にカップリングの反応剤となる。

マグネシウム合金やアルミニウム合金への添加にもさらに合成した有機亜鉛化合物や有機ホウ素化合

ちいられる。グリニャール試薬は有機ハロゲン化合物に対して有機ハロゲン化合物と触媒を添加したと物とマグネシウムから得られる物質で，クロスカッ

ころ，根岸カップリングおよび鈴木－宮浦カップリ
ングが進行した。反応例をそれぞれ図10および図11

Ar −Br ＋ Mg

Ar −MgBr

Ar −Br ＋ BuLi

図７

Ar −LiZnX2

B（OR）3Ar −ZnX
Ar −B（OR）2に示す。
反応剤を臭素フリーにできたので，さらなる環境負荷低減に向けて，高活性な Pd-PEPPSI-iPr を触媒として用いた結果，完全に臭素フリーなクロスカッ
プリングになることを確認した。

従来のクロスカップリング前駆体の調製（2） 新しいクロスカップリング反応
さらに，ArNa と有機塩素化合物とをより活性の高い Pd-PEPPSI-IPent を触媒として用いて反応させ

世界全体生産量（千 t/年）

800
700

たことで，臭素のみならずホウ素や亜鉛も用いない

600

環境負荷の極めて低い新しいクロスカップリングが

500
400
300
200

Ar

Cl

SD

Na

ZnX2

Ar

ZnX

100
0
2000

2005

2010

2015

2020

B（OR）3

年（−）

図８
6

Ar

世界全体の臭素生産量推移

図９

Ar

B（OR）2開発したクロスカップリング前駆体の調製

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

図10

根岸カップリングの反応例７）

図11

鈴木－宮浦カップリングの反応例７）

図12

新しいクロスカップリングの反応例７）できた。反応例を図12に示す。

はじめ，現代化学において極めて重要な反応だが，開発技術のメリット

原料となる有機臭素化合物や有機リチウム化合物は

4.

本開発を通じて，ArNa から Na-TMP あるいはク

非常に高価という課題があった。一方，塩素は海水

ロスカップリングの反応剤を調製することができた。

からも取れる極めて普遍性の高い物質であり，枯渇

Na-TMP は価格が高騰しているリチウムを用いたの恐れがなく，また臭素と比べれば安価である。

リチウムアミドを用いた反応を，安価かつマイルド

本成果の活用により，製薬や化学工業分野におけるな条件で代替できる可能性がある。

コストダウンが期待でき，かつ持続可能性を高める

また，クロスカップリングは医農薬や電子材料をVol. 16 No. 1（2019 ／ 9）こともできる。

神鋼環境ソリューション技報

7

5.

今後の方向性

普及には，有機リチウム化合物と同等以上の性能とコストパフォーマンスを示すことが必要である。適用範囲のさらなる拡大を目指したい。

Na

Li

Na-TMP をはじめとした有機ナトリウム化合物の・重合開始剤（ゴム）また，ナトリウムクロスカップリングは見い出さ・塩基・クロスカップリング
・溶媒脱水
・重合開始剤・バーチ還元・アルコキシドれたばかりの技術であり，反応剤の調製条件や触媒の最適化を含めてさらなる研究開発を要する。当面は，安価な有機塩素化合物から鈴木－宮浦カップリ

図13 アルカリ金属が用いられる主要な反応（赤字はリチウムとナトリウムで実施可能となった）

ングをはじめとしたクロスカップリングの中間体製造技術として積極的に用途開発していく所存である。

高付加価値品の製造技術であったが，本成果によっ

アルカリ金属を用いた主要な技術を図13に示す。

てより汎用性の高い技術になることを期待する。

リチウムで行える各種反応のうちゴムの製造を除く

今回の成果によって SD が「分解する技術」から

多くの用途をナトリウムで代替できると期待できる「創造する技術」に生まれ変わり，さらにこれまで

有機リチウム化合物を用いた塩基やクロスカップリ

リチウムでしかできないと思われていた反応をナト

９）ング反応は従来から知られていたが ，今回の成果

リウムでもできる反応とできたことは非常に意義深により，有機ナトリウム化合物でも使えることを明いことであると嬉しく感じる。引続き，SD の適用

らかにできた。

範囲の拡大と使いやすさの改善に努め，さらに有機

今後，我々はアルカリ金属を用いた反応のうち，「リチウムでもナトリウムでもできる反応」の中でSD の強みを活かせる技術に着目しながら，さらなる技術開発を進めていく所存である。これにより，リチウム価格の高騰に対するリスク回避が可能とな合成分野に普及させていく所存である。
謝辞
本研究は岡山大学大学院自然科学研究科髙井研究室との共同研究によって行われました。
髙井研究室の髙井和彦教授および浅子壮美助教

り，持続可能な成長にも寄与できると期待する。

（現在，理化学研究所）には有機合成における薬品

むの取扱いなど基礎的なご指導から，特許出願に向けすび

これまで，当社を含めた PCB 汚染廃棄物の処理

たデータ取得に至るまで多大なるご支援をいただき分野から見れば，SD とは PCB を分解／無害化するました。心より感謝いたします。

ための技術だった。一方，有機合成分野から見れ［参考文献］
１）川井ら：神鋼パンテツク技報，41（2），p90-97（1997）２） 長 谷 川 ら： 神 鋼 環 境 ソ リ ュ ー シ ョ ン 技 報，4（2），p43-47（2008）３）三菱総合研究所：平成29年度鉱物資源開発の推進のための探査等事業（鉱物資源基盤整備調査事業（鉱物資源確保戦略策定に係る基礎調査））報告書
https://www.meti.go.jp/meti_lib/report/H29FY/000278.pdf
４）“Mineral Commodity Summaries”U.S. Geological
Surveyhttps://www.usgs.gov/centers/nmic/mineral-commoditysummaries
５）“財務省貿易統計”
http://www.customs.go.jp/toukei/srch/index.htm
６）Asako, S.; Kodera, M.; Nakajima, H.; Takai, K.: Adv.
Synth. Catal. 2019, in press
７）Asako, S.; Nakajima, H.; Takai, K. :Nat. Catal.（2）, p297303（2019）８） 鉱 物 資 源 マ テ リ ア ル フ ロ ー2018リ チ ウ ム（Li），（2019）
http://mric.jogmec.go.jp/wp-content/uploads/2019/03/
material_ﬂow2018_Li.pdf９）Valentín Hornillos, et al: Org. Lett. 2013, 15（19）, p51145117（2013）

ば，SD とは危険で厄介な金属ナトリウムの一形態に過ぎず，積極的には顧みられてこなかった。
本検討を通じて，SD を用いると安価な有機塩素化合物から有機ナトリウム化合物を容易に調製できた。有機ナトリウム化合物から調製したナトリウムアミドは有機リチウム化合物の一種であるリチウム
アミドを代替できることを示すことができた。リチ
ウムアミドは医薬品製造以外にはほとんど用いられない非常に高価な薬剤であったが本成果を用いることで，従来と同様の反応をより低コストで実施可能となることが期待できる。
また，有機ナトリウム化合物は，鈴木－宮浦カッ
プリングや根岸カップリングの中間体となる有機ホ
ウ素化合物や有機亜鉛化合物の材料にもなることを示した。さらに，触媒の選定によって，有機ナトリ
ウム化合物から直接クロスカップリング反応を行うことも可能となった。クロスカップリング反応は
元々医農薬，電子材料分野に用いられてきた技術で，
8

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）バイオ天然ガス化装置を利用した水素製造実証
Demonstration of Hydrogen Production Combined with Sewage Biogas
Upgrading

宮本博司＊
Hiroshi Miyamoto

佐藤朋弘＊
Tomohiro Sato

小野田草介＊
Sosuke Onoda
博士（工学）

バイオ天然ガス化装置と水素製造装置との組合せによる水素製造プロセスを実証し，製造された
水素ガスの品質，水素製造効率，ライフサイクルコスト（LCC）を検証した。その結果，燃料電池
自動車（FCV）に供給可能な品質の水素を，都市ガス原料の場合と同等の効率で製造できることを実証したほか，従来の水素製造プロセスに対して LCC で有利な試算結果が得られ，本プロセスがバイオガスからの水素製造に適用可能であることが分かった。
We demonstrated the hydrogen production process combined with sewage biogas upgrading to verify thequality of produced hydrogen, production efﬁciency, and life cycle cost（LCC）. As a result, we conﬁrmedthat hydrogen with adequate quality for supplying fuel cell vehicles（FCV）can be produced with the
efﬁciency equivalent to that of the production from natural gas, and that the LCC is lower than that of
the conventional process. The result indicates that the process we demonstrated is applicable to hydrogenproduction using biogas.

Key Words：
水

素

製

造

Hydrogen Production

バイオ天然ガス化

Biogas Upgrading

高 圧 水 吸 収 法

Pressurized Water Scrubbing

水Steam Reforming

蒸

気

改

質

燃料電池自動車

Fuel Cell Vehicle（FCV）【セールスポイント】
・水素製造に必要な前処理をバイオ天然ガス化装置で一括して行うため，プロセスを簡略化できる。
・バイオ天然ガス化装置との組合せにより，実績のある都市ガス向け水素製造装置を適用できる。

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）＊

技術開発センター 水・汚泥技術開発部 水処理技術グループ

神鋼環境ソリューション技報

9

まえがき

はメタン回収率が高く（98 ％程度），水素製造原料

再生可能エネルギの一層の利用拡大が求められてガスのロスも低減することができる。

いる中，多量の温室効果ガス（国内排出量約621万

本研究では，バイオ天然ガス化装置と水素製造装

１）

t-CO2/年，平成26年度 ）を排出している下水道分

置との組合せによる水素製造プロセスを実証し，製野において，下水汚泥や下水熱といったカーボンニ

造された水素ガスの品質，水素製造効率，LCC をュートラルなエネルギ資源の有効利用が期待されて検証した。なお，本研究は実証フィールドをご提供いる。

いただいた京都市，日本下水道事業団および当社の３者共同で実施したものである２）。

下水汚泥は発生量・性状が安定したバイオマスで1.

あり，そのエネルギ利用に向け様々な取組みが行われてきた。これまでは消化タンクからのバイオガス

実証方法

実証場所である京都市上下水道局鳥羽水環境保全

をそのまま有効利用してきた例が多いが，近年は，センターでは，京都市内の５つの処理場から発生す

バイオガスを精製し，メタン濃度を高めることで，る汚泥を集約処理しており，主に重力濃縮された初更なる利用用途拡大を図る取組みも行われている。

沈汚泥を消化タンク（高温消化5 500 m3×２基）にさらに，水素社会の実現に向けて国をはじめとし投入し，発生したバイオガス全量をバイオ天然ガス

た取組みが進む中，バイオガスから水素を製造する化装置にてメタン濃度98～99 ％に精製し，都市ガ

技術も実用化されている。しかし，水素製造にはバス代替燃料として汚泥焼却炉などで利用している。

イオガスを精製する前処理が必要であり，これは従

図１に実証フローを示す。既設バイオ天然ガス化

来，バイオガス中の不純物を成分ごとに除去する複装置で精製したガスの一部を，今回設置した水素製

数のプロセスが必要という課題があった。

造装置に供給した。バイオ天然ガス化装置は，加圧

そこで，我々は水素製造に必要なバイオガス精製

下でのバイオガス各成分の水への溶解度差を利用し（前処理）を，高圧水吸収法によるバイオ天然ガスてメタン濃度を高めると同時に，硫化水素，シロキ

化装置で一括して行うプロセスを検討した。これにサンなどの不純物を除去する装置であり，高いメタより，煩雑であったプロセスが簡略化でき，水素製

ン濃度（97 ％以上）およびメタン回収率（98 ％程

造コストの低減も期待できる。また，高圧水吸収法度）を得ることが可能である。水素製造装置（大阪

消化タンク（既設）

バイオ天然ガス化装置（既設）

高温消化5 500 m3×２基

バイオガス処理能力600 m3N/h×２基

バイオガス

精製ガス

CH4≒65 ％CH4≧97 ％

焼却炉等で利用

精製ガス

実証 範囲

製品水素
H2≧99.97 ％製品水素品質水素製造効率の確認

水素製造装置
水素製造能力30 m3N/h（都市ガス使用時）

図１
10

実証フロー

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

FI

バイオ天然
ガス化装置

原料
圧縮機

FI

CO 計
脱湿器

水素製造装置精製ガス（CH4≧97％）

改質ガス

改質器
空気
排ガス

（H2, CO 等）

PSA

CO 変成器

変成ガス（H2, CO2 等）

脱硫器

製品ガス

H2≧99.97 ％純水
上水

オフガスタンク

冷却水

オフガス（H2, CO2 等）

水

純水装置

図２

水素製造フロー

LCC 試算範囲

発電機

シロキサン除去

水素ステーション
発電機

不要

不要

不要

LCC 試算範囲

ガス圧縮機

水素製造装置

不要

不要

不要

図３

冷却・除湿

水素製造装置水素ステーション

膜分離装置

ガス圧縮機

シロキサン除去

チラーユニット
除湿器

不要

中圧ガスホルダ

バイオ天然ガス化装置

消化タンク

本 プ ロ セ ス

水素供給･発電バイオガス精製
ガスブースター

低圧ガスホルダ

乾式脱硫

消化タンク

従 来 プ ロ セ ス

水素製造

不要

脱硫・貯留

︵ガス分離膜２段︶

消化ガス（株）開発品 HYSERVE-30）は，水蒸気改質反品水素１m3N 当たりの精製ガス使用量）で評価し応および CO 変成反応により水素を含む改質ガスをた。都市ガス原料の場合の同規模機種におけるメー生成させた後，圧力変動吸着法（PSA）で水素を高カ実績が0.42 m3N- 都市ガス/m3N-H2（定格負荷時）

純度（バイオガス原料での本研究目標値は99.97 ％であることから，熱量換算（精製ガス39 MJ/m3N，以上）に精製する装置（図２）であり，都市ガスか

都 市 ガ ス45 MJ/m3N） に よ り0.48 m3N- 精 製 ガ ス/

らの水素製造で多くの実績がある。

m3N-H2を目標とした。

本実証設備を用いて，2017年秋から2018年夏にかけて四季データを取得し，以下を検証した。

（3）LCC 比較
平成26年度 B-DASH プロジェクト＊で実証された
水素製造技術３）を組込んだプロセスと，LCC（建設（1）水素ガス品質
水素ガス品質については，定格負荷時に製品水素費年価＋維持管理費）を比較した。図３に試算範囲

をサンプリング，分析し，FCV 用水素燃料規格値を示す。試算規模としては，バイオガス発生量17 000を満たしているか確認した。

m3N/d，うち2 700～2 800 m3N/d を用いて3 300 m3N/d（2）水素製造効率（精製ガス原単位）の水素を製造する条件とした。また，水素製造時間

水素製造効率については，精製ガス原単位（＝製Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）は12 h/d，水素製造日数は345 d/年とした。

神鋼環境ソリューション技報11結果および考察

2.

なお，不純物濃度上昇の指標となる一酸化炭素濃（1）水素ガス品質

度のオンライン連続監視も行ったところ，製品水素各季，定格負荷時に採取した製品水素の分析結果の一酸化炭素濃度は常に規格値0.2 ppm を下回ってと FCV 用水素燃料規格値（ISO14687-2）を表１に

いた。

示す。

（2）水素製造効率（精製ガス原単位）

春季，夏季において，規格値を全て満足する結果

表２に精製ガス原単位の結果を示す。定格負荷時が得られた。これに先立ち実施した秋季，冬季の製の 精 製ガ ス 原 単 位 は，0.47～0.49 m3N- 精 製 ガ ス /品水素分析において水分の規格値を満足できなかっ

m3N-H2（四季平均0.48 m3N- 精製ガス /m3N-H2）で，たのは，当初，水素製造装置の後段に脱湿器を設置

目標と同等の原単位が確認された。
な お， 本 実 証 で は 定 格 負 荷（ 水 素 製 造 量 約26

していなかったこと，また，サンプリング方法にも不備があったためと判断した。この対策として，脱m N/h）に加え，70 ％（同18 m3N/h），40 ％（同10

湿器の設置，サンプリング方法の見直し（サンプリm3N/h）の部分負荷におけるデータ取得も実施した。

ング配管のパージ時間延長など）を実施した結果，

表２に示すように70 ％負荷では定格負荷と同等の水分値を含め全ての規格値を満足することができ

原単位を維持したが，40 ％負荷では原単位が高くた。

（効率が低い），また，冬季など低温期の効率低下が表１

3

製品水素分析結果注１）

項

目

単位

ISO規格値（ISO14687-2）

秋季
2017/11/21

冬季
2018/2/21

春季
2018/4/19

夏季
2018/8/31

水

素

vol％

≧99.97＞99.97＞99.98＞99.98＞99.98

全炭化水素

ppm

≦2

＜1

＜1

＜1

＜0.6

8.6

1.5

0.75

注２）

注２）

水

分

ppm

≦5

17

酸

素

ppm

≦5

＜1

＜1

＜1

＜0.05

ヘリウム

ppm

≦300

＜100

＜100

＜100

＜100

アルゴン

ppm

＜10

13.6

素

ppm

＜100

＜10

窒

≦100

＜10

＜10

16.7

二酸化炭素

ppm

≦2

＜0.2

＜0.2

＜0.2

＜0.05

一酸化炭素

ppm

≦0.2

＜0.2

＜0.2

＜0.2

＜0.05

全硫黄化合物

ppm≦0.004＜0.004＜0.004＜0.004＜0.004ホルムアルデヒド

ppm

≦0.01

＜0.01

＜0.01

＜0.01

＜0.005

酸

ppm

≦0.2

＜0.001＜0.001＜0.001

＜0.1

アンモニア

ppm

≦0.1

＜0.001＜0.001＜0.001＜0.04

ハロゲン化物

ppm≦0.05＜0.001＜0.001＜0.001

＜0.03

微

mg/kg

≦1

＜1

＜1

＜1

非測定

ギ

粒

子

注１）分析方法は ISO14687-2に示された方法に準じた。
注２）脱湿器なし（秋季），サンプリング方法見直し前（秋季，冬季）におけるデータのため参考値とする。

表２
負

荷

定格負荷
部分負荷

12

精製ガス原単位 （単位：m3N- 精製ガス/m3N-H2）
秋

季

冬

季

春

季

夏

季

平

均

0.48

0.48

0.49

0.47

0.48

70 ％

0.49

0.49

0.47

0.47

0.48

40 ％

0.50

0.58

0.50

0.50

0.52

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

表３

150

建設費年価＋維持管理費［百万円／年］

11 ％減

バイオガス発生量

17 000 m3N/d

水素製造量

3 300 m3N/d

水素製造時間12 h/d水素製造日数345 d/年

建設費補助率55 ％耐 用 年 数機械電気設備15年
土木建築設備50年

維持管理費
100

84
73

50
建設費年価

0

57

52

従来プロセス

本プロセス

図４

LCC 試算条件利

率

参 考 資 料LCC 比較

2.3 ％B-DASH No.11 ガイドライン（H28）
下水汚泥エネルギー化技術ガイド
ライン（H29）など目立った。これは，旧型の試験機（2005年製造）を（2）都市ガス原料の場合と同等の効率（熱量換算ベ使用したことに起因するもので，現行機種では制御ース）で水素製造が可能であることを確認した。

性の向上などによる改善が図られている。

（3）従来水素製造プロセスに対して LCC で有利な試算結果が得られた（水素製造量3 300 m3N/d 規

なお，精製ガスのメタン濃度（通常98～99 ％）を変更した条件で水素製造を行ったが，異なるメタ模）。

ン濃度（96.4～99.3 ％）でも水素製造装置のパラメ

これらの結果を踏まえ、再生可能エネルギの利用

ータ調整により効率を落とすことなく水素製造が可拡大に寄与するバイオガスの多面的利活用を可能と能であった。

する技術として PR していきたい。

（3）LCC 比較謝辞２項で述べた条件に基づき試算した結果，従来プ

最後に，共同研究者である京都市，日本下水道事

ロセスに対し LCC（建設費年価＋維持管理費）で業団および関係各位の多大なるご協力に深く感謝の

11 ％程度の削減ができる見込みがあることが分か意を表します。

った（図４）。

む

すび

鳥羽水環境保全センターをフィールドとして，バイオ天然ガス化装置と都市ガス向け水素製造装置を組合わせたプロセスを実証したところ，以下の結果が得られ，バイオガスからの水素製造に適用可能であることが分かった。
（1）水 素 製 造 装 置 後 段 で の 脱 湿 器 の 追 加 に よ り
FCV に利用可能な品質の水素を製造できることを確認した。

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

［参考文献］
１）国土交通省 水管理・国土保全局 下水道部：下水汚泥エネルギー化技術ガイドライン―平成29年度版―，平成30年１月２）太田ら：精製消化ガスを用いた水素製造プロセスに関する研究，第56回下水道研究発表会講演集，令和元年７月３）国土交通省 国土技術政策総合研究所：B-DASH プロ
ジェクト No.11下水バイオガス原料による水素創エネ
技術導入ガイドライン（案），平成28年10月＊）国土交通省 下水道革新的技術実証事業（Breakthroughby Dynamic Approach in Sewage High Technology Project）

神鋼環境ソリューション技報

13

Euglena gracilis EOD-1株由来パラミロンの免疫調節機能の可能性
Possibility for Immune Regulatory Function of Paramylon from
Euglena gracilis EOD-1 strain

大中信輝＊
Nobuteru Onaka

西田典永＊
Norihisa Nishida

西岡満智子＊＊
Machiko Nishioka
博士（農学）

髙橋 円＊＊＊
Madoka Takahashi

石橋健一＊＊＊＊
Ken-ichi Ishibashi
博士（薬学）

大野尚仁＊＊＊＊
Naohito Ohno
薬学博士

当社独自の Euglena gracilis EOD-1株は，β グルカンの一種であるパラミロンを多量に蓄積する。
β グルカンは，免疫を活性化することなどから様々な応用展開が可能な素材として期待されている。
EOD-1株の免疫機能について検討した結果，臨床試験により，粘膜免疫の向上，精神関連 QOL（Quality of Life）の向上が確認され，健康機能の向上に寄与することが示唆された。
Our company’s Euglena gracilis EOD-1 can synthesize a large amount of paramylon, a kind of β-glucan.
β-glucan activates immunity and is expected be used in various applications. We have demonstrated thatEOD-1 enhanced immunity in the mucous membranes and increased mental-related QOL in clinical trials,
thereby contributing to health improvement.

Key Words：
β

グ

ル

カ

免

ン

β-glucan疫

immunity

ユーグレナ・グラシリス EOD-1株

Euglena gracilis EOD-1

パ

paramylon

ラ

ミ

ロ

ン

【セールスポイント】
・β グルカンの一種であるパラミロンを豊富に含む EOD-1株。
・EOD-1株摂取による臨床試験で粘膜免疫の向上，精神関連 QOL の向上を確認。

まえがき

Euglena gracilis EOD-1株は β グルカンの一種であ

我国は超高齢社会であり，医療介護費の抑制をるパラミロンを多量に蓄積する。β グルカンは多糖はかるために，ヘルスケア志向を高め，国民ひと類の一種であり免疫を活性化する素材として応用

りひとりの努力で健康増進を目指すことが必要でが期待されている。

ある。このような背景から，当社はユーグレナに含まれる栄養成分や機能性に着目し，健康食品素本報では，免疫機構の概略とこれまでに研究されてきた β グルカンによる免疫調節の可能性について

材としての事業を展開している。ユーグレナは葉

概説し，EOD-1株を用いて行った臨床試験（東京薬

緑体を持つ単細胞の微細藻類であり，当社独自の科大学との共同研究）について紹介する。

神鋼環境ソリューション技報

14＊

技術開発センター 水・汚泥技術開発部 バイオ資源技術室
東京薬科大学 薬学部 免疫学教室

＊＊＊＊

＊＊

新規事業推進部 藻類事業推進室＊＊＊

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

技術開発センター 水・汚泥技術開発部

1.

ユーグレナが産生するパラミロン１），２）

当社独自の Euglena gracilis EOD-1株は β グルカンであるパラミロンを多量に蓄積することから，免疫機能への効果が期待される。β グルカン研究の歴史

酵母などの細胞壁に含まれる β グルカンは網目構造をとるが，ユーグレナ・グラシリスに含まれるパラミロンは顆粒の中まで β グルカンが詰まっておは長く，自然免疫や獲得免疫といった免疫機構に関り，珍しい β グルカンであるといえる。写真１に，EOD-1株 のパラミロンの電子顕微鏡写真を示す。

わっていることが分かってきている。以下にユーグ

EOD-1株のパラミロン顆粒の平均直径は約３ μm でレナおよびパラミロンについて紹介する。

あり，丸餅の様な形をしている。
1. 3 Euglena gracilis EOD-1株３）～５）

ユーグレナ（ミドリムシ）とは

1. 1

ユーグレナは，葉緑体を持つ単細胞の微細藻類である。細胞幅が約10 μm，細胞長が約50 μm で細胞

当社は筑波大学との共同研究において，Euglena
gracilis の新規株である EOD-1株を分離した。本株の一端に２本の鞭毛があり，活発に遊泳する。ユーは， 研 究 に 多 用 さ れ て い る Euglena gracilis Z 株

グレナは，光独立栄養（いわゆる光合成）培養法，（NIES-48）に比べ増殖が速く，パラミロンの含有

グルコースなどの有機性炭素を利用して暗所・好気率が高いといった優れた性質を有する（写真２）。

条件で培養する従属栄養培養法，あるいは，それらの中間の光従属栄養のいずれの方法でも培養可能である。当社は食品素材としての安全性などの観点か
ら従属栄養培養法を採用している。
パラミロンとは

1. 2

パラミロンは1 000個前後のグルコースが β-1,3結合をした直鎖状の β-1,3- グルカンである（図１）。
３本の直鎖状 β-1,3- グルカンが右巻きの縄のようにねじれあった緩やかな３重らせん構造をとり，これらが複数集まった状態でパラミロン顆粒を形成す
１）
る（図２）
。

CH2OH
OH
OH

O

CH2OH
O

O
OH

OH

図１

CH2OH
O

O

OH

OH

CH2OH
O OH

O

OH

OH
n

写真１

OH

パラミロンの構造式

写真２
図２

パラミロンの電子顕微鏡写真

パラミロンの３重らせん構造１）Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

従属栄養培養で培養した Euglena gracilis EOD-1
株の光学顕微鏡像
細胞内に観察される白い顆粒がパラミロン

神鋼環境ソリューション技報15当社はこれまでに安定的に EOD-1株中に70～80 ％のパラミロンを蓄積する培養条件を確立している。
また，EOD-1株の乾燥物を食品として提供するにあたり各種安全性試験を実施し，問題がないことを確認している。
近年，ユーグレナやパラミロンに関して機能性が研究されており，動物実験などで免疫賦活，アレルギー，等への効果が報告されている。また，EOD-1
株の乾燥物および精製パラミロンの摂取が食餌誘発性肥満モデルマウスにおける耐糖能改善作用などの可能性が示唆されている。そのため，EOD-1株には，食物繊維としての機能や，免疫向上機能が期待されている。

2.

免疫機構の概略と β グルカンによる免疫調節
EOD-1株を用いた臨床試験結果を紹介するにあたり，免疫機構の概略とこれまでに研究されてきた βグルカンによる免疫調節の可能性について概説する。免疫機構は，高次の生体恒常性維持機構の一つであり，正常な自己細胞を見分けることで，感染症，癌，アレルギーといった様々な疾患から身を守っている。免疫機構は様々な分子，細胞，組織，臓器か

表１

免疫機構の分類◆能動免疫と受動免疫
・能動免疫：感染，ワクチンなど，直接に免疫系が刺激された後に成立する。
・受動免疫：母乳，抗血清（抗毒素），輸血，グロブ
リン製剤など，免疫機能を発揮するものを直接投与する。免疫補充療法。
◆体液性免疫と細胞性免疫・体液性免疫：抗体が中心となって作用する。抗体移入で再現できる。
・細胞性免疫：感作Ｔ細胞などが中心となる。抗体
移入では伝達できない。
◆全身免疫と粘膜・皮膚免疫・粘膜・皮膚免疫：体表面のバリア。
・全身免疫：体表面のバリアを超えたものに対応す
る免疫応答。
◆自然免疫と獲得免疫
・自然免疫：自然抵抗性，皮膚・粘膜の物理障壁，
分泌成分（抗菌物質など），補体，食細胞，NK 細胞，ある程度の免疫記憶（trained innate immunity）
・獲得免疫：抗体，リンパ球（強い免疫記憶，感作されて機能を発揮する，予防接種成立の背景となっている）＊どの階層に至るかは，病原体（異物）と宿主の状況で変化する。（種類，量，感染ルート，年齢，感作状況…）

ら構築され，それらがバランスよく働いている。
2. 1

免疫機構の概略６）

養素の吸収を行い，皮膚は紫外線を吸収し，体温調

免疫系は，様々な分子，細胞，臓器から構成され節を行うなど，いずれも多くの機能を発揮していている。免疫系はこれらを用いて，様々な形の免疫る。このように体表と体内はそれぞれ特長的な環境機能を発揮している。免疫機能は，表１に示すようにあるので，免疫系の細胞や制御機構はそれぞれにに，能動免疫・受動免疫，体液性免疫・細胞性免特長的な面を含んでいる。

疫，全身免疫・粘膜免疫，自然免疫・獲得免疫など

2. 2と大別される。それぞれの免疫系がバランスよく働

免疫系調節のしくみ

免疫系は，多種多様な分子・細胞・臓器を用い，くことで，様々な局面において全身の恒常性を維持

精密に構築されている。免疫系は常に体内を監視ししている。

ており，定常状態を保とうと機能している。しかし，免疫機構は胎児の段階で徐々に形成され，成長に病原体等によって恒常性が乱されると，活性化され伴って各細胞や分子の機能が成熟し，免疫系全体が修復に向かう。活性化のレベルは，局所，全身，急成熟する。その後，年齢とともに機能は衰える。加性，慢性と様々である。免疫系の恒常性は，免疫系

齢によって自己非自己の識別能力が低下し，様々な自身によって保たれているだけではなく，他の恒常疾病に繋がっている。皮膚の変化，白髪，アミロイ性維持機構によっても制御されている（表２）。

ドーシス，自己抗体上昇，がんの増加などは，いず

第一は免疫系の中で生じる調節である。免疫にかれも自己識別能力の低下による変異細胞の認識除去

かわる分子や細胞には，相反する機能を有する様々能力の低下が関係している。

なものが存在している。

獲得免疫の特長は免疫記憶である。同じ感染症に

第二は神経・内分泌系との連携である。生体は多は２度は罹患しないという特長から，予防接種法が数の恒常性維持装置を有している。視床下部は交感確立され，広く普及するに至っている。

神経・副交感神経機能や内分泌を統合的に調節する

皮膚や粘膜は，体表を形成し，病原体やアレルゲ

ことで，生体の恒常性維持に重要な役割を果たしてンなどと最初に接触する最初のバリアである。まいる。免疫系の臓器は交感神経・副交感神経の制御

た，消化管は嫌気的環境の中で常在菌叢と接し，栄を受け，さらに内分泌で産生されるホルモン（ステ16

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

表２
ⅰ

表３

免疫機構のしくみ

免疫細胞間：免疫担当細胞は沢山の種類から構成されている。それらが，複雑なネットワークによってバランスが築かれる。例えば Th1/Th2バラ
ンス，酸化型・還元型マクロファージ，様々な液性因子，エイコサノイド。

ⅱ

神経，内分泌：からだは脳によって制御される“神経系”，“内分泌系”，“免疫系”の３つの流れがあって全体を調節している。単に免疫系を超えた調節がなされる。

ⅲ

常在菌叢：免疫系の発達には，常在菌とのせめぎ合いが重要。（腸内細菌，皮膚・粘膜常在菌）。生れ落ちればすぐにこれらの菌にさらされる。胎盤を介して生まれる前に母親の抗体を受取る意味はここにある。

腸内細菌叢の変化との関連性が指摘されている疾患７）
消化管疾患

消化管以外の疾患

Clostridium Difﬁcile 感染症
炎症性腸疾患
過敏性腸症候群
大腸癌

肥満
糖尿病・耐糖能異常
非アルコール性脂肪肝炎
喘息
アトピー性皮膚炎
自己免疫性疾患
慢性疲労症候群
多発性硬化症
自閉症

ドは，健康寿命の延伸，ヘルスケアの推進，健康増進であり，β グルカン研究もその方向へ向かっている。β グルカンは医薬品素材であること，受容体研究が進んでいること，自然免疫を活性化する分子パ

ロイドホルモン）は強力な免疫抑制機能を有していターンであること（後述）などから，あらゆる面でる。したがって，身体的，精神的，または社会的ス

パイオニア的存在であり，今後も様々な応用展開がトレスや，信仰，音楽，喜怒哀楽など，多くの日々可能な分子である。
2. 2. 2 β グルカンの製造法と構造の特長の営みが免疫系に影響を与えている。性周期，更年期など性ホルモンのバランスの変化は免疫系の変化

細胞壁は複数の高分子物質がネットワークを形成に繋がっている。このように免疫系は，神経系，内して構築された超高分子であり，細胞の形態，剛直

分泌系と密接に関連しているので，免疫を調節するためには，神経系・内分泌系との相互作用も視野に性，宿主抵抗性などを規定している。機能性高分子としての β グルカンは，キノコ，酵母，菌糸体など入れる必要がある。

様々な素材の骨格物質あるいは細胞間の充填物質と第三は常在菌叢の存在である。ヒトは微生物と共生することにより，免疫系の発達が促されている。

して存在しており，様々な方法で抽出されている。
2. 2. 3 β グルカン機能の年齢・個人差（系統差）

また，常在菌叢の乱れは多くの疾患と関連している宿主の免疫機能の状況によって，β グルカン受容

ことも明らかになってきている。無菌動物の免疫機体の発現が制御され，β グルカン応答性には著しい能は正常マウスと比較し，低下している。また，消化管疾患の患者から得られた腸内菌叢はバランスが差が生じる可能性のあることが強く示唆されており，
β グルカン反応性の個人差はヒトでも見出されてい崩れているとする多数の報告がある（表３）７）。
2. 2. 1 β グルカン研究のあゆみ８）～10）る。東京薬科大学の大野教授の研究グループの研究
結果ではヒト末梢血の単核球を β グルカンで刺激し，β グルカンに関連する生体防御や免疫関連の研究

サイトカイン産生を測定したところ，健常人ボランは著しく進展してきた。この背景には，1980年代にティア間で産生量に著しい差が認められた11），12）。個

がんの免疫治療に積極的に用いられ，がん免疫療法

人差の原因は明確で無いが，細胞レベル，受容体レの分子メカニズムの解明を目指した点をあげること

ベル，シグナル伝達レベルなど様々な点で多様性がができる。また，2000年代には真菌感染症や真菌ア生じる可能性がある。
2. 2. 4 β グルカンと自然免疫

レルギーが広がり，診断・治療へのニーズが高まったことが挙げられる。一方，わが国では古くから発今世紀に入って，免疫機構の研究は急速に進んだ。

酵産業が食生活に密接につながっている。その中とくに自然免疫に関連する分野には様々な細胞や分子 が 見 出 さ れ た。 そ の 過 程 で Pathogen associatedで，麹菌，酵母などの真菌は中心的な存在である。
また，藻類や茸類は汎用され，食卓を賑わす食材である。これらの β グルカンを豊富に含む食材を中心

molecular patterns（PAMPs）-Pattern recognition

として免疫機能を解析し，食品産業として推進する
ことは，わが国の重要な戦略となりうるものである。

る認識機構，活性化機構についても体系化されつつある。早期から注目を集めた PRR 分子は Toll-like-

現在，我が国が向かうべき方向性を示すキーワー

receptors（TLRs）であり，これらの分子に対するさVol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

receptors（PRRs）という概念が提案され，宿主によ神鋼環境ソリューション技報17まざまなリガンド分子が同定された。β グルカン特る。東京薬科大学の大野教授の研究グループではこ

異的受容体としては CR3, lactosylceramide, Dectin-1

れまでに様々な機能性成分について実験動物を用いが知られている。とくに90年代末には，自然免疫研て経口投与での免疫修飾作用を検討してきたが，高分子 β グルカンは吸収されるとは考えにくく，消化究が急速に進展し，樹状細胞から見出された受容体として Dectin-1が注目され始めた。Dectin-1が β グ

管の滞留時間も短く，経口免疫寛容も働くので，腹ル カ ン 受 容 体 と し て 機 能 す る こ と は， 西 城 ら，

腔内投与や静脈内投与と比較し，軽微な変化であっ

Brown らによる遺伝子欠損マウスの開発によって明た。

らかにされた13），14）。Dectin-1の解析はマウス，ヒト，
15）

ラット，など多種で進められている 。
β グルカンは一次構造，分子量，溶解性，ゲル化

最初に着目したのは，子嚢菌の１株，Sclerotinia
sclerotiorum IFO9395株の培養外液から得られる高分
岐の β グルカン，SSG であり，経口投与でも有意能，高次構造など多様性に富んでいる。自然界からな抗腫瘍活性を発揮することを見出した。さらに得られることが多く，純度も様々である。β グルカ

SSG の経口投与の影響を体系的に検討し，複数のンの構造と活性との関係を明確にすることは興味あ

同種同系固形癌に効果を有すること，転移抑制効果る点であり，様々な活性が報告されている。
自然免疫受容体を介した β グルカンの免疫活性化を示すこと，脾臓細胞の ConA 並びに LPS に対する応答性が上昇すること，NK 活性が上昇すること，作用については，構造活性相関の面からも詳細な解腹腔並びに肺胞マクロファージ活性化作用（酸性ホ析が進められているところであり，自然免疫の中心

スファターゼ，貪食，殺菌，過酸化水素，IL-1）を的な研究課題となっている。
2. 2. 5 β グルカンと獲得免疫示すこと，IgA 産生増強作用を示すこと，パイエル
板機能が上昇することを明らかにした19），20）。また，

抗 β グルカン抗体の有無については，疾病との関SCG を DBA/2マウスに経口投与すると，腸管パイ連性が明確で無く，着目されてこなかった経緯があエル板や脾臓での GM-CSF ならびに IFN-γ 産生がる。東京薬科大学の大野教授の研究グループでは，上昇することを見出した21）。さらに，カンジダ由来の β グルカン CSBG をマウスの気管内に投与する

献血で得られた血液から製造されたグロブリン製剤を用いて，抗 β グルカン抗体の存在をカンジダ由来の β グルカンを用いて検討し，特異抗体の存在を確16）認した 。さらに，β グルカンの粘膜免疫に及ぼす影響について検討するため，唾液を用いて抗 β グルと，肺胞マクロファージの活性化，アジュバント作用など粘膜免疫系の活性化作用を示すことを明らかにした22），23）。また，動物実験では，飼料の影響が極めて大きいことが明らかになってきた。マウス血カン抗体の産生を検討したところ，唾液からも IgA
クラスの抗 β グルカン抗体の産生が認められた。ボ

管 炎 モ デ ル を 用 い， 天 然 飼 料 CE2と 合 成 飼 料

ランティアにキノコ系の機能性食品を継続的に摂取していただくと，力価の上昇が認められたことなど状を示し，腸内菌叢にも変化が認められた。天然飼
料中には β グルカンやイソフラボンが含まれているからも自然に感作されたことが強く示唆された17）。

ことが影響しているものと思われる24）。先に述べた

また，著しい個人差が認められたことから，感受性に個人差があることが示唆された 。抗体は，病原

とおり，免疫系が多重に制御されていることの現れである。これらの結果は β グルカンが粘膜面を介し性真菌の表層に結合し，食細胞の殺菌作用を上昇さて免疫系を活性化できることを示唆するものである。

せたことから，抗体力価の差は，真菌に対する感染

3.

18）

免疫の個人差を反映している可能性がある。さらに，抗 β グルカン抗体の交差反応性について検討したところ，植物多糖とも反応したことから，抗 β グ

AIN93G の影響を比較したところ，後者が重篤な症

Euglena gracilis EOD-1株摂取による唾
液 IgA 反応性および健康関連 QOL への影響25）

前述のとおり，免疫系は様々な調節を受けておれた。これらのことから，β グルカンは宿主の自然り，β グルカンは免疫機構に関わっていることが示
唆されている。一方でヒトでの Euglena gracilis 摂

免疫と獲得免疫の両システムによって認識される分取による免疫機能への影響については未だに明らか子であることが明らかとなった。
2. 2. 6 β グルカンと粘膜免疫となっていない。そこで共同研究ではパラミロンを豊富に含む EOD-1株はヒトで免疫活性を示すと考ルカン抗体は広範な交差反応性を示すことが示唆さ

実用面から β グルカンによる免疫系の賦活化を考え，パラミロンの免疫に与える影響に着目した。まえると，粘膜面を介した活性化機構の解析が要とな

た，免疫は先に述べたとおり，神経や内分泌系との18

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

連携から，身体や精神に影響し，QOL に影響する可能性がある。

感染防御の指標となる唾液中分泌型 IgA（s-IgA）
および抗 EOD1PM IgA 抗体を測定した。試験期間

まず，ヒト血清や唾液中にパラミロンに反応する中に適切な時間に測定ができないなど試験に不適当抗体があるのかを調べた。次に，臨床試験においであると判断された対象者を除外し，７名の試験対て，EOD-1株の摂取が免疫や QOL へ与える影響に

象者を解析した。

ついて調べた。免疫への効果は感染防御に寄与する

3. 2. 2 結果および考察
EOD-1株摂取後の s-IgA 濃度と分泌速度を検討し唾液中の分泌型免疫グロブリン A（s-IgA）および抗 EOD-1パラミロン IgA を測定により調査した。

たところ，プラセボ摂取時と比較して EOD-1株４

さらに健康に関する一般的な QOL に対する効果に週間摂取で唾液中分泌型 IgA 濃度と分泌速度が有ついて，世界共通の健康関連 QOL アンケートであ意に上昇した（表４）。

る SF-36v2を用いて調べた。

次に，EOD-1株摂取後の，唾液中の抗 EOD1PM
IgA 抗体の変化を確認したところ，プラセボ摂取後

3. 1

ヒト血清および唾液中の免疫グロブリンとパ

ラミロンの結合
EOD-1株から精製したパラミロン（EOD1PM）に抗体価が有意に高かった（図３）。EOD-1株の摂取

免疫グロブリン製剤を加えて抗体との結合を評価しにより，粘膜面において，EOD-1株に含まれるパラたところ，抗体との結合が認められ，ヒト血中にパミロンに特異的な免疫応答が引起こされることが示唆された。抗 EOD1PM IgA 抗体は，Candida およびラミロンに反応性を示す抗体の存在が示唆された。
比較物質として他の微生物由来の β グルカンを共存と比較して，EOD-1株摂取後では抗 EOD1PM IgAAspergillus 由来の β グルカンにも応答した。ヒト血させるとその結合が阻害されたことから，結合した清中の抗 β グルカン抗体はヒトマクロファージの抗抗体はパラミロンに特異的であることが示唆され真菌活性を増強することが報告されている16）。よって，抗 EOD1PM 抗体はマクロファージの抗真菌活た。
同様に，唾液に含まれるパラミロンに反応する抗体を測定した。パラミロンをプレート上に固層化した後，ヒトの唾液を加えてパラミロンと結合するか調べたところ，唾液中にもパラミロンに反応性を示

表４ 唾液中分泌型免疫グロブリン A（s-IgA）濃度と分泌速度の変化率25）
摂取後の変化率

す抗体が確認された。
さらに，ヒト健常人ボランティア13名の唾液中での抗 EOD1PM 抗体価を調べたところ各健常人唾液
中に抗 EOD1PM IgA が検出され，その力価には個人差があった。ヒトの体内にパラミロンに反応性を示す抗体が存在したことから，EOD1PM は感染防御機

プラセボ摂取EOD-1株摂取0.77 ± 0.82 
1.41 ± 0.26 

s-IgA 分泌速度

プラセボ摂取EOD-1株摂取0.88 ± 0.28 
1.91 ± 1.29 

試験デザインは二重盲検クロスオーバー試験とし，健常人ボランティア13人を対象として試験を行った。摂取開始前（０週）検査とし，唾液採取と健康関連 QOL アンケート（SF-36v2）などの各種検査を実施した。初回検査後，被験者を２つのグループに分け，EOD-1株の乾燥物またはプラセボ（EOD-1
株を含まない食品）を１日500 mg，４週間摂取させた。摂取開始から４週後に同様の検査を行い，非摂取の期間（ウォッシュアウト期間）を４週間設け，同様に検査を行った（８w）。次に０w とは異なる試験食を４週間摂取させた。４週間後（12w）の検査日に同様の検査を実施した。採取した唾液はVol. 16 No. 1（2019 ／ 9）*
抗 EOD1PM IgA の変化率（％）

試験方法

＊

＊プラセボ摂取と EOD-1 株摂取で有意差あり（p ＜ 0.05）
Nutrients 2019，11（5），1144 を改変

能などの免疫機能に関与する可能性が示唆された。
3. 2 EOD-1株を用いた臨床試験
3. 2. 1＊s-IgA 濃度

130
120
110
100
90
80
70
60

プラセボ摂取EOD-1株摂取＊プラセボ摂取と EOD-1株摂取で有意差あり（p＜0.05）
Nutrients 2019，11（5），1144 を改変

図３

神鋼環境ソリューション技報

抗 EOD1PM IgA 抗体の変化率25）19精神的側面サマリースコアの変化率

1.12

EOD-1株摂取

1.08
1.04

*

0.96

プラセボ摂取

0.92

摂取前

摂取後

＊プラセボ摂取と EOD-1株摂取で有意差あり（p＜0.05）
Nutrients 2019，11（5），1144 を改変

図４

精神的側面サマリースコアの変化率25）性を増強する可能性がある。Candida は口腔など粘膜 表 面 に 感 染 症 を 引 起 こ す 可 能 性 が あ り，Aspergillus は気管支および肺感染症を引起こす。粘膜に分泌される抗 EOD1PM IgA を含む抗 β グルカ
ン IgA 抗体も病原性真菌のような感染性の病原体に対する防御に関与していると考えられる。EOD-1
株の摂取による抗 EOD1PM IgA 抗体価の上昇は，微生物感染に対する感染防御能を上昇させる可能性が考えられた。
EOD-1株摂取による健康関連 QOL への影響については，SF-36v2を用いて調べた。EOD-1株摂取後に心の健康の項目においてに有意に上昇した。さらに EOD-1株摂取群ではプラセボ群と比較して摂取後の精神的側面サマリースコアが有意に上昇した（図４）。β グルカンの摂取がアレルギー患者の全体的な QOL のベースラインを上げ，QOL を向上させることが報告されており26），27），EOD-1株に含まれるパラミロンも QOL 向上に関わっている可能性もある。前述のように，免疫は，神経や内分泌系との連携から，身体や精神にも影響しており，EOD-1株
摂取により免疫指標が上昇していることからそのよ
うなメカニズムを介していることも考えられる。
以 上 よ り EOD-1株 摂 取 は 免 疫 調 節 と 健 康 関 連
QOL を改善したことから EOD-1株が人にとって有用な機能をもつ食品であることが示唆された。

む

す

び

本稿では免疫機構の概略と，これまでに研究されてきた β グルカンによる免疫調節の可能性について概説し，EOD-1株摂取による免疫調節と健康関連
QOL 改善について紹介した。免疫や β グルカン研
究の範囲は著しく広がってきている。また，健康長寿を達成するためにヘルスケア領域は拡大しつつあ
20

カンにまつわる研究は様々な分野と連携している。
本分野がさらに発展することを期待するとともに，今後も EOD-1株に含まれるパラミロンの詳細な作用メカニズムの解明を目指し，確かなエビデンスに

1

0.88

り，β グルカン応用面の拡大が期待される。β グル

基づく商品開発などにつなげていきたい。
［参考文献］
１）北岡正三郎編．1989，ユーグレナ 生理と生化学，学会出版センター
２）藻類ハンドブック．2012，渡邉信監修，藻類ハンド
ブック，株式会社エヌ・ティー・エス
３）赤司昭，竹﨑潤，濱田武志，出村幹英，河内正伸，渡邉信，2014年度日本農芸化学会大会
４）赤司昭，他：神鋼環境ソリューション技報，12（1），p9-15（2015）
５）大中信輝，他：神鋼環境ソリューション技報，14（2），p3-10（2017）
６）宿前利郎，大野尚仁編．2010，免疫学概説 第３版，
廣川書店
７）Brandt LJ et al.,Gastrointest Endosc, 78（2）, p240-249（2013）
８） 大 野 尚 仁， ド ー ジ ン ニ ュ ー ス2005，（114），p1-10（2005）
９）β グルカンの基礎と応用―感染，抗がん，ならびに機能性食品への β グルカンの関与―．2016，大野尚仁
監修，シーエムシー出版
10）β グルカンの基礎研究と応用・利用の動向．2018，大野尚仁監修，シーエムシー出版
11）Hirata N et al., Zentralbl Bakteriol, 288（ 3）, p403-13（1998）
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14）Taylor PR et al., Nat Immunol, （8 1）, p31-38（2007）
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18）Ishibashi K et al., Int J Med Mushrooms, 15（2）, p115-26（2013）
19）Sakurai T et al., Int J Immunopharmacol, 14（5）, p821-30（1992）
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21）Hida TH et al., Int J Med Mushrooms, 15（6）, p525-38（2013）
22）Inoue K et al., Immunopharmacol Immunotoxicol, 31（1）,p140-145（2009）23）Inoue K et al., Int J Immunopathol Pharmacol, 20（3）,p499-508（2007）24）Sato W et al., Med Mycol, J58（2）, E47-E62（2017）25）Ishibashi K et al., Nutrients, 11（5）, p1144（2019）26）Feldman et al., J.Appl. Res., p9,30-43（2009）27）Talbott et al., Food Sci. Nutr., p1,90-101（2013）

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流動床式ガス化溶融炉の実績と高度化
Delivery Results and Latest Technologies of Fluidized Bed Gasification andMelting Furnace

植浦大樹＊
Daiki Ueura

伊藤 正＊＊
Tadashi Ito

当社の流動床式ガス化溶融炉は，ごみのガス化を行う流動床部において高炉床負荷で緩慢燃焼を追求することにより，燃焼変動を極限まで低減した様々な廃棄物性状に対応可能な技術である。一
般廃棄物の処理に加え，最終処分場の掘起こしごみや災害廃棄物など社会ニーズに応える形で適用範囲を拡大し，納入された施設規模は60 t/d ～525 t/d に達し，分散型中小施設から広域化された大規模施設までを網羅する実績となった。さらに，廃棄物処理に関わる発電量の安定化や省力化と言う社会の要請に対して，近年発展の著しい AI・ICT 技術を活用した運転支援技術の開発を行い，流動床式ガス化溶融炉の高度化に向けた取組みを加速させている。本稿では，当社の納入した流動
床式ガス化溶融炉の実績と最新の技術について報告する。
Our ﬂuidized bed gasiﬁcation and melting furnace suppresses combustion ﬂuctuation to minimal amounts by
pursuing slow combustion under the condition of a high waste feeding rate in the ﬂuidized bed section that
gasiﬁes waste. This allows for various waste properties to be targeted for incineration. The scope of theseapplications has been expanded in response to social needs such as the treatment of not only domestic waste
but also excavation waste at landfills as well as disaster waste. The scale of waste treatment facilities
delivered has reached between 60 t/d to 525 t/d which means that it covers the nearby small and mediumsized facilities as well as large-scaled facilities that have expanded in area. Furthermore, we are accelerating
efforts to upgrade the fluidized bed gasification and melting furnace by developing operation support
technology using recently developed prominent AI and ICT technologies, thereby stabilizing the amount of
power generation and saving labor in the ﬁeld of waste treatment. In this paper, we report the delivery results
and the latest technology of our delivered ﬂuidized bed gasiﬁcation and melting furnaces.

Key Words：
流動床式ガス化溶融炉

Fluidized bed gasiﬁcation and melting furnace

ごみの混合処理

Mixed treatment of waste

運 転 支 援 技 術

Operation support technology【セールスポイント】
・廃棄物の保有する熱エネルギを利用することで外部燃料を使用せずに廃棄物のガス化，高温燃
焼，灰の溶融処理を一貫して行うことのできる経済的な処理方式である。
・広範な処理規模の対応実績がある。
・多種多様な性状の廃棄物に適用可能である。
・AI・ICT 技術を活用した運転支援技術の開発により，流動床炉の高度化を推進している。
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Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）＊

環境プラント技術本部 装置技術部 技術企画室＊＊

環境プラント技術本部 装置技術部

21

まえがき

績を積上げてきた。

ごみ焼却処理から排出されるダイオキシン類の削加えて，当社では流動床炉が様々な廃棄物性状に減を主な目的として，平成９年に環境省より「ごみ対応できるという特長を生かし，汚泥や災害廃棄物処理の広域化計画について」が通知され，各都道府の混焼へ適用範囲を拡大してきた。最近では流動床

県にてごみ処理の広域化が推し進められてきた。図式ガス化溶融炉納入施設における灰溶融に加えて，１で示すように，平成10年度には100 t/d 以上の施最終処分場に埋立てられている焼却灰を掘起こして設が550施設と全体の約31 ％であったのに対し，平溶融し，最終処分場の再生による残余年数を拡大す

成29年度には100 t/d 以上の施設は約54 ％に増加しる取組みや，他焼却施設で排出される焼却灰の混合１）ている 。平成31年３月29日には，環境省から「持溶融への対応の実績を積上げている。このように，続可能な適正処理の確保に向けたごみ処理の広域化

流動床式ガス化溶融炉を様々な社会ニーズへ対応さ及びごみ処理施設の集約化について（通知）」が発せてきたが，少子・高齢化と言う社会状況に即した表され，安定的かつ効率的な廃棄物処理体制の構築

省力化による処理技術の高度化も進めている。本稿に向けて，今後も広域化・集約化が進められていく

では流動床式ガス化溶融炉の実績や最新の技術の紹ものと予想される。一方，広域化・集約化した場合

介を通じて，当社の取組みについて報告する。

にスケールメリットが見込めないケースでは，これ1.

までどおり地域に即した分散型の形態を維持してい流動床式ガス化溶融炉の実績

当社は，流動床式ガス化溶融施設について国内最く格好となり，広域化による大規模なごみ処理施設

多である合計17施設の実績を有し，施設規模は合計と，分散型の中小ごみ処理施設は，今後も共存して

2 877 t/d である。
ごみ処理施設において長期連続運転は，起動停止

いくものと思われる。
CO2 排出量削減が急務となっているが，廃棄物の回数の低減に伴う CO2 削減や発電した電力の安定燃焼処理施設では廃棄物由来の CO2 が排出され，供給に有効であるため，施設の性能を示す一つの指助燃剤として化石燃料が使用される場合，排出され標となる。ビュークリーンおくえつ（福井県）ではる CO2 はさらに加算されてしまう。当社の流動床

１炉あたり308日連続運転，年間339日稼働（年間稼式ガス化溶融プロセスは，廃棄物の保有する熱エネ

働率：約94 ％）を達成している２）。石巻広域クリ

ルギを利用することで外部燃料を使用せずに廃棄物

ーンセンター（宮城県）では２系列とも年間300日のガス化，高温燃焼，灰の溶融処理を一貫して行う

以上の運転を行い，甲府・峡東クリーンセンター

ことのできる経済的な処理方式である。本処理方式（山梨県）でも年間の休炉２回，330日以上の運転をによる都市ごみ処理施設は，現在全国各地へ普及行うなど，流動床式ガス化溶融施設の優れた安定性

し，一般的な処理方式の一つとなっている。流動床

により，長期連続運転の実績が示されている。

式ガス化溶融炉が納入された施設規模は60 t/d（30

また，石巻広域クリーンセンターでは，東日本大t/d ×２炉）～525 t/d（175 t/d ×３炉）であり，分

震災により発生した約２万 t の災害廃棄物を約14

散型中小施設から広域化された大規模施設までを網％の平均混合割合で処理した。流動床式ガス化炉の羅し，今後の新設需要に対して幅広く対応できる実

砂層は投入ごみに対して大きな熱容量を有している

100 t 未満

100 t 以上

1 400
1 200

施設数

1 000
800
600
400
200
0

H10 H11 H12 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H23 H24 H25 H26 H27 H28 H29

図１22

ごみ処理施設の規模別施設数（H10～ H29）

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）+

制御出力（操作量）
制御入力（計測情報）

既設制御ループ
（PID）

O2

溶融炉
二次空気量
二次燃焼室
温度
排ガス制御ロジック

CO 判定
ルール

NOx 判定ルール

図２

燃焼室出口 濃度

砂層
温度

溶融炉絞部温度

給じん量

溶融炉炉頂温度

ガス化炉
内圧

溶融炉一次空気量
主蒸気流量

ガス化炉
出口温度

①CO 特性判定モデル②CO 操作量
決定機能③NOx 特性判定モデル④NOx 操作量
決定機能

排ガス CO，NOx 抑制の制御システムの概要

ため，ごみ質の変動を吸収して安定した運転を行り，廃棄物は化石燃料を代替するエネルギ資源の一

え，汚泥等の低発熱量のごみからプラスチック等のつとして注目され，廃棄物発電の需要はますます高

高発熱量のごみまで多種多様なごみの混合処理に適まってきている。廃棄物発電による電力安定供給のしており，雑多なごみの混合物である災害廃棄物も観点から廃棄物処理施設においては稼働率の向上が

３）

確実に処理することができる 。

求められており，安定運転の実現に向けた運転管理

仙南クリーンセンターでは，最終処分場から掘起の最適化が必要となっている。また，少子高齢化にこしたごみを都市ごみと混合溶融し，最終処分場の伴う労働人口の減少によって，廃棄物処理分野にお延命化を進めている。掘起こしごみの混合溶融実績

いても運転員の確保が困難になることが予想されては，計画値4.6 ％に対し，平成29年度は3.1 ％，平成

おり，持続可能な廃棄物処理施設の運営に向けて運30年度は5.2 ％であり，おおむね計画通り推移して転の省力化も喫緊の課題となっている。こうした社いる。掘起こしごみの混合溶融は，最終処分場の延会の要請にこたえるべく，近年発展の著しい AI・

命化を，ごみを貴重な熱エネルギ資源として最大限

ICT 技術を活用し開発を進めてきた運転管理を支援

活用することで実現した事例である。

する技術について紹介する。

ごみのエネルギ資源としての利用は，ごみ発電と

2. 1

排ガスの CO，NOx 抑制の自動化

して広がりを見せ，国内のエネルギ自給率向上と低ごみ性状の急減な変化やごみに混入した焼却不適炭素社会の実現に寄与している。現在ごみ発電ボイ物に起因して運転状態が非定常に変化した際に，排ラの蒸気条件は４MPa ×400 ℃が標準となっている

ガス濃度の急な上昇を抑制するために運転員によりが，当社では LCC を増加させることなく高い経済性

手動介入する場合がある。運転員の監視・操作業務を維持できる運用条件の把握に努めている。廃熱ボの負荷削減のため，排ガス CO 濃度，NOx 濃度にイラを有する複数の流動床式ガス化溶融施設におい着目して非定常な手動介入操作を自動化する制御シて，過熱器管の長期に渡る減肉状況調査による評価

ステムを開発した。

の結果，高効率条件下であっても過熱器管の減肉はCO 濃度は炉内燃焼状態の良否に影響され，NOx

ほとんど見られず，流動床式ガス化溶融炉は経済性

濃度は，燃料中窒素分の NOx への転換率が炉内の４）と環境性に優れた設備である結果が示されている 。

燃焼雰囲気に影響され，それぞれ排出濃度は変化す

当社では流動床式ガス化技術を溶融炉とは別に燃焼る。燃焼雰囲気の代表的な指標として炉内 O2 濃度炉としても適用しており，ガス化燃焼炉では国内最や各所炉内温度などを制御入力値として，低 CO 濃高クラスとなる６MPa ×450 ℃の高効率ボイラを導度と低 NOx 濃度を両立できる炉内雰囲気を維持す

入している。今後もごみ発電の高効率化という社会るように燃焼空気量を適応的に操作する。

の要請に応えられるよう技術開発を進めていく。

具体的には図２に示すように，過去の運転ビッグ

流動床式ガス化溶融炉の最新技術

データを基に，機械学習を用いて CO 濃度，NOx2.

低炭素社会への移行に向けた動きが加速されておVol. 16 No. 1（2019 ／ 9）濃度抑制のための手動介入の要否判定のロジックを

神鋼環境ソリューション技報23

モデル化した。そして、そのモデル判定に基づき燃御パラメータを制御システムに実装し、蒸気発生量

焼空気量を制御し CO 濃度，NOx 濃度の発生抑制が一定となるよう給じん量を制御する。

を図っている。

モデル制御の適用事例として，給じん速度を操作

本システムを実機に導入した結果，運転員の手動量として発電量を制御した結果，蒸気発生量の変動

介入の自動化による負荷削減に加え，排ガスの CO

係数（＝標準偏差÷平均値×100）は1.7 ％と安定濃度は４hr 平均値で11.5 ％低減，NOx 濃度は１hr

し，発電量の変動係数は0.06 ％で非常に安定した発平均値で27.5 ％低減されることを確認できている５）。

電量制御を確認した４）。評価を行った施設は処理能

モデル予測制御を用いた発電量一定制御

力100 t/d 以下である。本制御の活用により中小規

流動床式ガス化溶融プロセスでは，ごみ給じん量

模のごみ処理施設においても安定した発電が可能とや燃焼空気量を操作することで廃熱ボイラの蒸気発なり，ごみ処理施設が地域における身近なエネルギ

生量や炉内温度等が自動制御される。同プロセスは供給拠点として役割を果たす上で有効な制御である

制御応答が速く，負荷変動に追従しやすいという特ことが確認された。

長を有する。この制御をもってしても制御性能が不

2. 3

2. 2

画像解析による出滓監視自動化

十分となるほどごみ質が急激に変化した場合，運転廃棄物の灰性状は均一でないため，炉内温度を一員のスキルで補助することがある。この課題に対し定に保っても溶融スラグの溶流状況は変化する。安て，図３に示すモデル予測制御による発電量の一定定した溶融スラグの排出を維持するために出滓口を制御技術を開発した。

健全に保つことは，操業の安定化に欠かせない。ガ

従来のフィードバック制御が目標値と過去の値のス化溶融炉においても出滓口におけるスラグの流出

変化から現在の値を制御するのに対して，モデル予

状況は運転員の重要な監視業務であり，出滓口に固測制御は，運転データに基づき未来の制御量の変化着したスラグはバーナによる加熱等の手段により適を予測することで，制御量予測値と制御量の目標軌宜除去されている。出滓口の監視自動化は運転員の道の差異を最小化できる操作量を決定する。廃棄物負荷低減に有効であるため，図４に示すように出滓処理施設では，処理する対象物性状の地域による差

口監視カメラ画像を解析し，出滓口開口率（スラグや，処理規模によっても応答性は異なり，外乱要素の存在しない割合）を定量化して出滓口状況を自動が与える処理工程への影響は様々である。施設の状判断できるシステムの開発を進めてきた６）。

況に応じた最適制御を実現する上では，導入するモ

熟練運転員の判断基準から求めた開口率と，開発デル設計が重要であり，これまでの広範な処理規模

手法の計算開口率を比較したところ平均誤差－6.5の納入実績から廃棄物処理に適したモデルを構築し％という結果を得た。ここでの誤差は開発手法の計た。具体的には、廃熱ボイラの蒸気発生量を給じん

算開口率が目視評価の計算開口率より大きい場合に量により制御する場合、あらかじめ給じん量をステ

プラスの値を示す。誤差は実操業での判断基準としップ状あるいはランダムに変化させたときの蒸気発て支障のない値であり，開発手法の開口率は，目視生量の動特性に関する基礎データを取得し予測モデルを作成する。つぎにこの予測モデルで同定した制制御量の予測値（未来の制御量）⇒動的モデルによって求められる。

過去操作量（たとえば給じん機出力）

24

カメラ

溶融
スラグ

固着
スラグ

炉内

出滓口

開口率を計算（a）設置位置（b）カメラ画像例（c）開口部定義（d）原画像（e）人間の判定結果（f）開発手法

今後の操作量

t-1

図３

出滓口

目標軌道

過去制御量
（たとえば蒸気発生量）

ボイラ

溶融炉

目標値
（たとえば蒸気発生量設定値）

出滓口t

t+1 t+2

t+P

モデル予測制御の概要

時間

図４

神鋼環境ソリューション技報

出滓口開口率の定量化技術
Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）720

輝度低下位置（pixel）

ボイラ

計測機器設置

溶融炉
距離計測

2 000 mm

715
２日
710

2 400 mm705

2 800 mm

700
695
690

図５

溶融炉内距離計測の概要（左）および炉内距離計測結果（右）評価よりも小さく算出されるため，開口維持の観点を行った結果である。試験の結果，稼働中の溶融炉からは安全側の運転指標として活用できることが明内の値と炉運転停止期間中の距離実測値を比較する

らかになった。

と，その差は数10 mm であり，十分に高温炉内での

2. 4

溶融炉内クリンカの堆積検知

監視方法として活用できることが明らかになった６）。

流動床式ガス化溶融炉では，灰性状の季節変動に対してこれまでの知見に基づき塩基度調整剤供給量

む

す

び

広範囲な処理規模の実績がある当社の流動床式ガを調整し，安定出滓を維持している。状況によってス化溶融技術は，広域化，分散化が同時進行するごは，塩基度調整剤が不足ぎみとなり炉壁にクリンカ

み処理分野においても，新設需要に柔軟に対応できが付着堆積することもある。溶融炉のような高温雰る技術である。さらに，掘起こしごみや災害廃棄物

囲気内のクリンカ堆積状況を監視する有効な手段はなど多種多様なごみの混合処理に適した特長を活か確立されておらず，炉内で精度良く距離を測定できして，今後も様々な社会ニーズに対応していく所存

ればクリンカ堆積状況の管理や塩基度調整剤供給量である。そして，運転管理の最適化，運転の省力化の最適化が可能となる。炉内のクリンカ堆積高さのを推進することにより，安全・安心で持続可能なご測定はレーザー三角測量法で行った。測定対象物にみ処理施設の実現に引続き取組んでいきたい。

照射する入射光と反射光の幾何学的角度から距離を［参考文献］
１）環境省 廃棄物処理技術情報 一般廃棄物処理実態
調査結果
7 1）
，
（2010. 8）２）水岡ら：神鋼環境ソリューション技報 （３）山形ら：神鋼環境ソリューション技報 10（2），（2014. 2）４）道田ら：神鋼環境ソリューション技報 12（2），（2016. 3）
５）江口ら：神鋼環境ソリューション技報 14（1），（2017. 9）６）植浦ら：第40回全国都市清掃研究・事例発表会 講
演論文集，Ⅱ－6－108（2019. 1）測定する。炉内はダストが浮遊しているため，レー
ザー光はダストにより散乱し距離計測に影響する。
ダスト散乱による反射光と測定対象からの反射光との輝度減衰の差を考慮して画像解析することにより，炉内での距離計測が可能となった。
図５はレーザーを用いて稼働中の炉内で距離計測

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報25

仙南クリーンセンター
流動床式ガス化溶融炉の安定稼働実績
Stable Operation Record for Gasiﬁcation and Melting Furnacein Sennan Clean Center

黒岡達男＊
Tatsuo Kurooka

薗田雅志＊＊
Masashi Sonoda

西村俊哉＊＊＊
Syunya Nishimura

佐藤吉壽＊＊＊＊
Yoshihisa Sato

仙南クリーンセンターは，一般廃棄物を対象とした流動床式ガス化溶融による熱回収施設である。
平成29年３月に竣工し，運営開始以降，仙南最終処分場の掘起こしごみも処理しつつ安定した稼働を継続している。副生成物として製造される溶融スラグはエコスラグとして全量リサイクルされている。また，圏域内に保管された8 000 Bq/kg 以下の放射性廃棄物についても，昨年度試験実施した混合溶融処理により安全性が確認されたことから，本年度より本格的な処理を開始している。
Sennan Clean Center is a Waste to Energy plant that uses a ﬂuidized bed gasiﬁcation and melting system.
Sennan Clean Center was completed in March 2017, and it has continued stable operation while treating
excavated waste from the Sennan landfill. All of the melted slag, a byproduct of the melting furnace, isrecycled as eco-slag. Also, last year the radioactive waste of less than 8 000 Bq/kg, which was stored within
the Sennan area, was treated with MSW in trials and the safety of the procedure was conﬁrmed. Therefore,
the full-blown treatment of radioactive waste with MSW started in 2019.

Key Words：
都市

みMunicipal solid waste（MSW）

ガ ス 化 溶 融 炉

Gasiﬁcation and melting furnace

最Final disposal site

終

ご
処

分

場

掘起こしごみ処理

Digging-up refuse disposal

ごみ処理発電施設

Waste to Energy（WtE）plant

安 定 連 続 運 転Stable continuous operation【セールスポイント】
・都市ごみを処理するガス化溶融施設で最終処分場からの掘起こしごみを混合処理することにより，最終処分場の延命化を実現。
・都市ごみと放射性セシウム濃度8 000 Bq/kg 以下の廃棄物の試験焼却を行い安全性を確認。本焼却を開始。

26＊

神鋼環境ソリューション技報

環境プラント技術本部 プラントサービスセンター O&M 技術部 ＊＊株式会社仙南環境サービス 代表取締役
環境プラント技術本部 プラントサービスセンター O&M 統括部 神戸サービスセンター＊＊＊＊
神鋼環境メンテナンス（株）廃棄物処理本部 運転管理センター 神戸運転管理室 仙南事業所所長＊＊＊

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

まえがき

始後順調に行われている。

仙南クリーンセンターは，宮城県の仙南地域広域

また圏域内に保管された，東京電力福島第１原発

行政事務組合圏域（２市７町）で排出される一般廃事故に伴う放射性物質で汚染された国の基準8 000

棄物を処理対象として平成29年３月に竣工した熱回

Bq/kg 以下の農林業系廃棄物について，昨年度に試収施設であり，処理規模200 t/日（100 t/日×２炉）

験焼却を実施し，安全性の確認ができたため，今年の流動床式ガス化溶融炉である（図１）。本施設は，度からは本格的に焼却処理を実施している。

設計・建設を（株）神鋼環境ソリューションが，運

本稿では，本施設の特長や稼働状況，最終処分場

営・維持管理を特別目的会社である（株）仙南環境サの延命化計画および溶融スラグの有効利用，農林業

ービスが15年間担う DBO 事業である。多種多様な系廃棄物の混焼等について報告する。

ごみ処理が可能な流動床式ガス化溶融炉の特長を活かし，仙南最終処分場の埋立物を掘起こして処理することで，最終処分場の延命化も進めており，竣工

1.

仙南クリーンセンターの施設概要

仙南クリーンセンターの施設概要を表１に，処理フローを図２にそれぞれ示す。

以来順調に稼働している。さらに副生成物として生産される溶融スラグの有効利用についても，稼働開表１
施 設 名 称
処

理

能

施設概要
仙南クリーンセンター

力

200 t/日（100 t/日×２炉）
可燃ごみ，し尿脱水汚泥

処 理 対 象 物

可燃／不燃／資源化不適／容リプ
ラ残渣，最終処分場の掘起こしごみ

受 入供 給 設備

ピット・アンド・クレーン方式

燃 焼溶 融 設備

流動床式ガス化溶融炉

燃焼ガス冷却設備

廃熱ボイラ＋水噴霧方式

排 ガ ス 処 理 設 備 バグフィルタ＋触媒反応塔

図１

仙南クリーンセンター

図２Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

排水 処理 設備

凝集沈殿＋膜処理設備（排水クローズド）

発

3 200 kW

電

量

処理フロー

神鋼環境ソリューション技報

27

掘起こし

移

送

選

別

処理対象
不適物（埋戻し） 仙南クリーンセンターへ

図３

仙南最終処分場掘起こし作業フロー

本施設の受入対象は，一般可燃ごみのほか，し尿
脱水汚泥，仙南リサイクルセンターからの残渣，仙南最終処分場掘起こしごみなどである。掘起こしご
みは，全ごみ量に対し4.6 ％を受入れる計画としており，ごみピットに直接投入している。ごみピットは，搬入ごみを一時的に受入れ／撹拌する「受入ごみピ

覆蓋 Aット」と，溶融処理するまで貯留する「貯留ごみピ

覆蓋 Bット」から構成されており，それぞれが分離されることで，ピットワークが容易な構造となっている。
熱回収は，旋回流溶融炉，低層型テールエンド式
ボイラおよびエコノマイザにて行い，蒸気条件は４MPaG ×400 ℃で定格3 200 kW の蒸気タービン発電
機にて発電を行っている。

図４

覆蓋施設全景流動床式ガス化炉底部より排出され砂分級された
残さは，目開き20 mm での分級のみで金属類残さA ブロック覆蓋と不燃物に分離し，金属類残さは未酸化状態なたB ブロック覆蓋め，有価資源として全量リサイクルされている。な

遮水シート

お不燃物については，粉砕後溶融しスラグ化させる

A1

A2

A3

B1

B2

B3

ことでスラグ化率向上ならびに最終処分場負荷低減に寄与している。
溶融炉から排出される溶融スラグは磨砕および分

第３区画

第１区画

級処理後，JIS 規格（JIS A 5031（コンクリート用）：
MS5A，JIS A 5032（道路用）：FM2.5）を満足した
エコスラグとして，施設稼働以来全量リサイクルさ

図５

覆蓋移動順序れている。

2.

仙南最終処分場の延命化

仙南最終処分場は平成10年１月から埋立てを開始

し，組合が所有する施設から排出される焼却灰や残立，篩下を掘起こしごみとして仙南クリーンセンタ
ーへ搬出する。

渣物が埋立てられ，平成31年には満杯となる見通し

なお，掘起こし／埋立て作業は，粉じんの飛散とであった。そこで，一般廃棄物の溶融処理による埋浸出水の発生を防止するため，覆蓋（大型テント）

立物の削減に加え，既埋立物を掘起こして仙南クリ内で行う。埋立地という良好とは言えない地盤上にーンセンターで溶融処理することで，約16年間最終設置するため，覆蓋は作業に支障のない最小サイズ

処分場を延命化できる予定である。図３に掘起こし（W40 m × L52 m × H10 m ×２基）とし，掘起こ作業のフローを示す。

し・埋立て作業の進捗に応じ，順次移動させる計画

掘起こされたものを，目開き60 mm のトロンメ
ルバケットで篩分けし，篩上は不適物として再埋28である。図４，５にそれぞれ覆蓋の全景および覆蓋の移動順序を示す。

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

覆蓋は A と B の２張り構成で，内部では，掘起を実施し，いずれの系においても計画停止まで安定

こされた場所に順次仙南クリーンセンターからの固的にごみ処理を継続できている。その後は操炉計画

化灰を埋立てていく。まず A1-B1の構成から開始に基づき60～80日の運転スパンで順調にごみ処理をし，A1から B1に向かって掘起こし・埋立てを進め継続している。

ていく。そして A1が満杯になると覆蓋を A2へ移動

次に，掘起こしごみの混合溶融処理実績についてさせ，A2-B1の構成となり，B1から A2へ掘起こし・

図７に示す。元々4.6 ％であった計画混合処理率に

埋 立 て を 進 め る。 こ の よ う に， そ の 後 は A2-

対し，平成29年度は3.10 ％（1 574 t），平成30年度

B2⇒ A3-B2⇒ A3-B3の構成となるように覆蓋を移は5.22 ％（2 675 t）であり，おおむね計画どおり処動させる計画である。

理できており，延命化年数も約16年で予定どおりで

3.

稼働状況

ある。

4.

運営開始以降，操炉計画に基づき７月中旬までに予定された定期点検を各系で実施し，その後安定稼

溶融スラグの有効利用について

本施設より生産される溶融スラグについては，販

働試験（定格処理能力（100 t/日）に対し70 ％（70売・有効利用を含めて（株）仙南環境サービスが行うt/日）以上の処理実績を90日以上の連続運転で確認契約となっている。そこで，施設建設中の平成27年

するもの）を実施した。それぞれの稼働実績についに溶融スラグ利用先等と「溶融スラグ利用協議会」て図６に示す。

を設立して，利用にあたっての準備を進め，その一

まず２号系では6/26から9/23までの93日間，１号

環として道路用アスファルトの試験施工とコンクリ

系においては8/29から12/14までの108日間連続運転

ート用二次製品の試験と試作を行った。

平成29年度

平成30年度

２炉運転

9

28

6

16

11

26

13

30

14

6

28

18

20

12

14

20

19

30

8

17

23

14

15

16

１炉運転

21

2

24

15

20

4

18

0

17

18

0

13

10

19

10

9

12

0

23

13

8

17

13

15

共通休炉

−

1

−

−

−

−

−

−

−

7

−

−

−

−

6

2

−

−

−

−

−

−

−

−

平成30年９月

平成30年10月

平成30年12月

平成31年１月

４月 ５月 ６月 ７月 ８月 ９月 10月 11月 12月 １月 ２月 ３月 ４月 ５月 ６月 ７月 ８月 ９月 10月 11月 12月 １月 ２月 ３月

108日運転

１ 号 系
93日運転

２ 号 系

図６

10

混焼率

9

平成29年度平均値（3.10 ％）8

混焼率［％］

安定稼働試験ごみ処理実績

平成30年度平均値（5.22 ％）

7計画混焼率（4.60 ％）

6
5
4
3
2
1

図７
Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

平成31年３月

平成31年２月

平成30年11月

平成30年８月

平成30年７月

平成30年６月

平成30年５月

平成30年４月

平成30年３月

平成30年２月

平成30年１月

平成29年12月

平成29年11月

平成29年10月

平成29年９月

平成29年８月

平成29年７月

平成29年６月

平成29年５月

平成29年４月

0

掘起こしごみの混合溶融処理実績

神鋼環境ソリューション技報29

図８ 溶融スラグ入り道路用アスファルトの試験施工状況

図９

溶融スラグ入り落ち蓋式 U 形側溝試験施工実施状況

段階的に混焼条件を調整
全６クール

開始
▼
混
焼

検証
期間

混
焼

検証
期間

検証
期間

混
焼

混
焼

終了
▼
検証
期間

混
焼

１日目

２日目

３日目

４日目

５日目

６日目

７日目

受入
１トン

受入
１トン

受入
１トン

受入
１トン

受入
１トン

休み

休み

検証
期間

混
焼

検証
期間

１週間

３週間

受入れたごみをごみピットで混ぜて，翌日に焼却する。
休み

混焼
１トン

混焼
１トン

混焼
１トン

混焼
１トン

混焼
１トン

休み

（混焼を行う１週間の内訳）

図10

試験焼却の流れ

道路用アスファルトの試験施工については，図８ていなかった。そこで，宮城県内で多くの溶融スラに示すように本施設内の一般車進入道路の一部の約グの有効利用をスムーズに進めるために，宮城県知160 m とし，幅3.3 m×２車線の内，片方を本施設事宛に仙南地域広域行政事務組合構成自治体（２市

製造の溶融スラグ５％入りの再生密粒アスファルト

７町）の全首長連名での「一般廃棄物の溶融固化物

混合物（20F）で施工し，他の片側を，比較のための有効利用促進に関する要望書」をご提出いただ

スラグの 入らない再生密粒アスファ ルト混 合 物

き，平成29年４月18日付で，宮城県土木部より「溶（20F）で施工している。またコンクリート用二次

融スラグ利用基準」が公布され適用開始となった。

製品については，図９に示すように溶融スラグを20

これにより，宮城県下における溶融スラグの有効利％混入した落蓋式 U 形側溝３種300A×２m と蓋を用がより一層進められると期待している。

試作し，強度確認テストを実施するとともに，仙南圏域である角田市の一般道路に試験施工している。

5.

農林業系廃棄物の処理について

東京電力福島第１原発事故に伴う放射性物質で汚宮城県は溶融スラグ生産施設が少なく仙台市が生染された，国の基準8 000 Bq/kg 以下の廃棄物（以産を中止したこともあり，県の利用基準が制定され下，農林業系廃棄物）については，廃棄物処理法に

30

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

表２
ク

ー

ル

第１クールと第５クールの試験焼却結果

単

混焼対象物

位

基

準

第

値

ほ

１
だ

第
木

稲

５
わ

ら

混焼物放射性セシウム濃度

Bq/kg

―

38.1～70.8

4 241.4～7 533.4

平均混焼率

％

―

0.48

0.52

搬入車両空間線量率

μSv/h

≦0.23

0.032～0.040

0.044～0.070

排ガス

Bq/m3

Cs －134/20＋
Cs －137/30≦１

スラグ

Bq/kg

≦100

27

73

固化灰

Bq/kg

≦1 758453

732

敷地境界空間線量率（クリーンセンター）

混焼中

μSv/h

≦0.23

0.034～0.086

0.040～0.082

混焼後

μSv/h

≦0.23

0.032～0.072

0.036～0.090

敷地境界空間線量率（最終処分場）

混焼中

μSv/h

≦0.23

0.038～0.090

0.040～0.088

混焼後

μSv/h

≦0.23

0.038～0.078

0.044～0.098

搬出物
放射性セシウム濃度

１号系

２号系

１号系

２号系

不検出

不検出

不検出

不検出

基づき市町村が処理を行うこととなっている。しかの放射性セシウム濃度が低かった第１クールと高かし，その処理が進まないことから，やむを得ず農家った第５クールの結果をそれぞれ示す。双方比較しの敷地等に一時保管されていた。そこで，宮城県かても大差なく，安全に処理できていることがわか

ら圏域ごとの個別処理案が示され，仙南地域広域行

る。この結果をもとに，今年５月より本焼却を開始

政事務組合ではこれを実施する方針で決定した。なし，約４年で全量処理できる予定である。

お本圏域内には，約10 000 t 保管されており，一部

むの堆肥化等を除くと約7 000 t の農林業系廃棄物をすび

仙南クリーンセンターは，仙南最終処分場の延命処理する必要がある。この処理を仙南クリーンセン化を実践しつつ，また多種多様なごみ処理を継続ターが担うこととなり，昨年度試験焼却を実施し，し，順調に安定稼働している。引続き，発電による処理の安全性を確認した。以下に，昨年度実施した

サーマルリサイクルやスラグ等のマテリアルリサイ

試験焼却の概要について示す。

クルを行っていき，地球温暖化防止・循環型社会の試験焼却は，１日当たり最大１t（混焼率約0.5％），週５日間混焼，２～３週間の検証等を含めた期間を１クールとし，各クールで段階的に混焼条件を調整しながら，６クール実施した（図10）。
安全性の確認としては，搬入物，排ガス，固化灰およびスラグの放射性セシウム濃度を測定するとともに，各所空間線量率を測定し，それぞれが基準値以内であることを確認した。表２にもっとも混焼物

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）形成促進に向け貢献していきたい。
謝

辞
最後に，本寄稿に当たり，ご協力いただきました

仙南地域広域行政事務組合をはじめ，関係者各位に深く感謝の意を表します。
［参考文献］
１）黒岡ら；39回全国都市清掃研究・事例発表会講演論
文集 P200-202（2017）２）黒岡ら；都市清掃，343号 P270-274（2017）

神鋼環境ソリューション技報

31

フィルタドライヤの高機能化技術
An Introduction of Advanced Technologies of the Filter Dryer

竹井一剛＊
Kazuyoshi Takei

半田裕利＊
Hirotoshi Handa

福原隆介＊
Ryusuke Fukuhara

久谷修平＊
Syuhei Hisatani

橋本友作＊
Yusaku Hashimoto

大角愁斗＊
Syuto Osumi

当社のフィルタドライヤは医薬，ファインケミカル業界を中心に幅広い分野でご使用頂いている。
とくに近年は医薬製造におけるコンテインメントの考え方，ファインケミカル分野での高純度化をはじめとし，クリーン化，省力化，使い易さ，安全性に対してのニーズはさらに高度なものになってきている。
本報では当社フィルタドライヤの新たな高機能化技術として「焼結金網を使用した全量回収機
構」「急速開閉装置の大型化」「バグフィルタの小型化」について紹介する。
Our ﬁlter dryers have been used in a wide range of industries including pharmaceuticals and ﬁne chemicals.
Particularly in recent years, requirements for cleanliness, laborsaving, usability and safety are increasingly
more stringent to correspond to the demands including the containment policy of production inpharmaceutical ﬁelds and the needs for higher levels of purity in ﬁne chemical ﬁelds. This report introduces
our improvements to advanced technologies such as the“total discharge model using a sintered metallic ﬁlter”“upsizing of the quick opening & closing device” and “downsizing of the bag ﬁlter” for our ﬁlter dryer.

Key Words：
医薬・ファインケミカル

Pharmaceuticals and ﬁne chemicals

ろ

過

焼

結

乾

燥

機

Filter dryer

金網

Sintered metallic ﬁlter【セールスポイント】
・全量回収型フィルタドライヤは「缶体傾斜」＋「ろ板の振動」の組合わせで製品の99.5 ％を全自動回収可能・全量回収機構用のろ材は従来のろ布仕様に加えて焼結金網仕様も採用可能
・フェルール式急速開閉装置の適用範囲を拡大
・プリーツ型フィルタを採用したノズル一体型コンパクトバグフィルタを製品化

32＊

プロセス機器事業部 技術部 装置設計グループ

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

まえがきについて紹介する。

フィルタドライヤは，反応・晶析などによって生成されたスラリーをろ過・乾燥するプロセスに使用

2.

2. 1

焼結金網全量回収機構
全量回収機構の特長

され医薬，電子材料分野を中心に数多くの実績があ

全量回収型フィルタドライヤは，従来のフィルタる。とくに１台の密閉容器内で処理できる特長からドライヤに本体傾斜とろ板振動を加えた当社独自の高薬理活性物質の取扱いが増加する医薬分野や，高技術である。フィルタドライヤは，原料をろ過，洗純度化が進む電子材料分野においてケミカルハザー

浄，乾燥して得られた製品粉体を撹拌翼の回転によドおよびコンタミレス対応を実現できる装置といえり缶内から回収する。しかし，従来のフィルタドラ

る。なかでも当社独自の技術である「缶体傾斜」とイヤではろ板と撹拌翼のクリアランス部に粉体が残「ろ板振動」の組合わせによる全量回収機構はこれ留する。そこで，缶体の片側を油圧シリンダで持ちらの高度化する要求に応える画期的なシステムとし上げることで缶体自身を傾斜させ，さらにエアバイて2004年の上市以来着実に採用件数を伸ばしていブレータによって多孔板を振動させることで，クリる。またユーザの安全性と作業効率の向上の両面をアランス部に残留した粉体を徐々に排出口へ移送し実現する本体フランジのワンタッチ開閉機構「フェながら回収できる。全量回収機構により人の手を介ルール式急速開閉装置」も同様に採用件数は右肩上さずに従来よりも高い回収率を達成できるため，高がりとなっている。今回はこれらの機構に対する新価な製品や薬理活性の高い製品のろ過乾燥に最適でたな取組みと付属品であるバグフィルタの改良につあり，2004年の上市以来各ユーザに好評を得ている。

いて紹介する。

2. 2

1.

フィルタドライヤ改良への取組み

焼結金網全量回収機構の構造

フィルタドライヤに採用できるろ材には，大別す

フィルタドライヤは，ヌッチェ型ろ過器に展延，るとろ布と焼結金網の２種類がある。ろ布の特長と掻き取り，撹拌洗浄，撹拌乾燥などの機能を加えた

してはろ材自体が焼結金網に比べて安価であり，多多機能型ろ過乾燥機である。容器内の撹拌翼は上下

品種少量生産等の製品毎にろ材交換が必要なケースに昇降し，展延，ケーク洗浄，乾燥等の各工程を効において有利となる。一方でユーザによっては，耐率よくおこなうことが可能である。

久性，耐熱性，ろ布繊維コンタミレスの要求から，

フィルタドライヤの全体外形図と新たな改良項目を図１に示す。本稿では今回改良に取組んだ

焼結金網や金網をろ材に採用するケースもある。全量回収機構に採用可能なろ材は，振動に対する耐久①

焼結金網全量回収機構

性の問題から従来はろ布に限定しており，焼結金網②

大型フェルール式急速開閉装置は採用できなった。しかしながら，全量回収機構を③

ノズル一体型バグフィルタ

望む焼結金網使用ユーザの声も数多く，実用化すべノズル一体型
バグフィルタ

焼結金網
全量回収機構大型フェルール式
急速開閉装置図１Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

改良への取組み神鋼環境ソリューション技報

33

ろ布
振動伝達部 分流用ろ布

ろ布仕様

多孔板

振動軸

PTFE スペーサ

メッシュ

Oリング

エアバイブレータ

発

新開

振動伝達部

焼結金網

焼結仕様

ガスケット

メッシュ
振動軸

Oリング

エアバイブレータ

図２

全量回収機構

構造詳細

表１

振幅値（0.1 m2テスト装置）③

振幅（mm）

0.1 m2テスト装置

２ m2テスト装置

図３

焼結金網

全量回収テスト装置

ろ材タイプ

ろ布

焼結金網

①
②
③
④
⑤

1.87
0.43
0.54
0.65
0.71

1.48
0.19
0.15
0.30
0.32

①

②

④

210 mm⑤

排出口※エアバイブレータ圧力0.4 MPaG

ため，測定部位のろ布を切取り多孔板にセンサーをく開発に取組んできた。このたび振動に対する十分

固定して測定した。結果を表１に示す。全ての部位な耐久性を有する新たな構造を開発することで焼結でろ布仕様の振幅値が上回る結果となった。

金網全量回収機構を確立した。図２に構造図を示

次に模擬粉体を使用して回収性能を確認した。

す。ろ布仕様，焼結金網仕様ともに，振動軸を介しテスト方法：テスト装置のろ材上面に撹拌翼とのてエアバイブレータの振動をろ材に伝達する構造とクリアランス部分（10 mm）に残留した製品粉なっている。ろ布仕様では，振動軸と連結された多体を想定した模擬粉（炭酸カルシウム No.A 重孔板を振動させることで多孔板上面に設置したろ布

炭）を仕込み，缶体を15°傾斜させて振動によを振動させている。一方，焼結金網仕様はパンチン

る回収を行った。

グプレートと一体となった特殊焼結金網と振動軸が回収量の終点は，ろ布仕様の全量回収機構で指標直接連結されており，ろ材自体を振動させている。

としている99.5 ％回収に相当する1.84 kg とした。

2. 3

回収性能比較テスト
2

結果を図４に示す。ろ布タイプと比較して，焼結金

20.1 m ，２m テスト機を用いて粉体の回収テスト

網タイプは約６割の時間で目標回収率を達成するこを実施した。図３にテスト機の外形図を示す。

とができた。この結果は振幅値のデータと相反する

2. 3. 1

0.1 m 機でのテスト結果

結果となった。理由としては，振動がダイレクトに

2

0.1 m のテスト機で，ろ布仕様と焼結金網仕様のろ材に加えられる焼結金網構造に対して，ろ布タイ

両タイプについて振幅値の測定を行った。ろ布タイ

プは多孔板に伝わった振動を介してろ布を振動させプについてはセンサー部を直接ろ布に固定できない

る構造となっていることが要因と考えられる。

34

2

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

2. 3. 2２m2機でのテスト結果念される。とくに１m2機以上の機種については焼

２m2のテスト機で，ろ布仕様と焼結金網仕様の結金網の溶接構造採用が必須となるため，全量回収

両タイプについて振幅値の測定および回収性能確認

機構の実機最大サイズである２m2機を使用して耐テストを実施した。振幅値の測定結果を表２に示久テストを実施した。焼結金網はろ布仕様の多孔板2

す。0.1 m 機と同様に，外周部の振幅値はろ布タイで培ったノウハウを生かして応力集中部や溶接部でプの方が高くなる傾向が確認された。同心円状の箇の疲労減少係数が大きくなる部位をなくした構造と所で振幅値に差があるが，理由として溶接による多した。

孔板の微少なひずみが影響していると考えられる。

＜テスト条件＞

次に回収性能確認テストの結果を図５に示す。なお２m2テスト機での回収テスト方法は，実機運転
2・テスト装置サイズ：２m2
・バイブレータ：FPLF-25-M / 振動力364N

方法に近づけるため，0.1 m 機の振動と傾斜に加え・焼結金網材質：SUS316L/SUS304て１分毎に撹拌翼回転を想定したかきとり回収を実・耐久振動回数：1.1×108回

施した。回収量の終点はろ布仕様の全量回収機構で＜テスト結果＞

指標としている99.5 ％回収に相当する20.7 kg とし
2

焼結金網およびバイブレータ連結部は，テスト開た。結果0.1 m 機の回収テスト結果と同様に，ろ布始時と変化はなく正常な状態であった。また耐久テ仕様と比較して焼結金網仕様が短い時間で目標回収

スト後には模擬粉を使用したろ過テストを実施し，率を達成することができた。

ろ液側への粉の流入がなく溶接部が健全であること

2. 3. 3を確認した。運転時間は計480時間であり，１バッ

焼結金網の耐久テスト

全量回収機構は焼結金網を振動させ粉体を回収する構造であり，振動による焼結金網の疲労破壊が懸チあたりの焼結金網の振動時間を30分と仮定すると960バッチ分に相当する。

100

100

焼結
１min 55sec

ろ布
３min 35sec

製品回収率（％）

製品回収率（％）

80
60
40

ろ布
20
0

80

焼結
４min

60

回収時間が
約1/5に短縮

ろ布
25min

40
ろ布

20

焼結

焼結

0
0

1

2

3

0

4

5

10

振動時間（min）

図４

図５

回収テスト結果（0.1 m2テスト装置）
表２

20

25

30

回収テスト結果（２m2テスト装置）

振幅値（２ m2テスト装置）

振幅（mm）
ろ材タイプ

ろ布

焼結金網

①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨

1.53
1.29
0.73
0.67
0.94
0.56
0.31
0.62
1.07

1.72
0.83
0.80
1.20
1.38
0.03
0.14
0.07
1.00

※エアバイブレータ圧力0.4 MPaG

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）15

振動時間（min）

⑦
③

⑥

②

①

④

⑧

370 mm 400 mm

⑤
⑨
排出口

神鋼環境ソリューション技報

35

3.

3. 1

大型フェルール式急速開閉装置

表３

下蓋フランジ締付作業に要する作業時間

フェルール式急速開閉装置の特長

作

フェルール式急速開閉装置は，フェルール式のクランプリングと油圧シリンダで構成されており，下蓋フランジの自動開閉を可能とする当社独自の技術である。断面構造は，医薬，ファインケミカル分野

業

時

間

手動クランプ方式

フェルール式
急速開閉装置削減時間

30 min60 min

2 min
2 min

28 min58 min

FD-20
FD-50

の配管継手などでその分解組立の容易性から目にする機会の多いフェルールクランプを採用している。

クランプ開方向フィルタドライヤでは，ろ布交換，缶内洗浄等のメ
ンテナンス時に，下蓋フランジを分解する必要があ

クランプ開方向る。従来，下蓋フランジの締結は，手動でクランプ

ランプ開閉時に作業者が缶体に近づく必要があり缶

98

O.D.φ27

98

O.D.φ17ランプ方式は，クランプの締付，取外しを１つずつ手作業で行うため多くの作業時間を要すること，ク

固定

固定を締め付ける方式であった。しかしながら，手動ク

可動
動

可
可動

可動
可

可動
動

内残製品や洗浄液の液だれに曝露するリスクがあることなどの問題点がある。こうした暴露リスクに対FD-20（３連構造）

応する従来技術としてクラッチタイプの急速開閉装

図６FD-50（６連構造）

クランプ外形図（FD-20，FD-50）

置があるが，クラッチテーパー部のかじり防止のため定期的な潤滑油塗布が必要で，製品への潤滑油混の FD-20までの開閉動作と同様に作動性に問題な入リスクが避けらない。そのため医薬，電子材料等

く，またクランプの耐久性も問題ないことが確認での GMP 仕様が多いフィルタドライヤには不向きなきた。

構造であった。これらの問題点を解決するために，

3. 3

シリーズ化

フェルール式急速開閉装置が開発された。フェルー

これ まで の FD1～ FD20に 加 え て 新 た に FD-30，

ル式急速開閉装置を適用することで，手動クランプ

FD-40，FD-50用のフェルール式急速開閉装置をライ方式と比べて作業時間を大幅に短縮できるとともンナップに追加した。適用範囲を拡大したことによに，曝露リスクの低減が可能となる。またクランプ

り，全サイズのフィルタドライヤ（FD-01～ FD-50）

リングには，耐摩耗性，滑り性を改善する表面処理にフェルール式急速開閉装置の適用が可能となった。

が施工されており，これにより摺動部に潤滑油を塗4.

布する必要がないため，潤滑油混入リスクが無くな
り，医薬，電材等のファインケミカル分野に適した構造となっている。
3. 2

4. 1

ノズル一体型バグフィルタ
バグフィルタとは

バグフィルタは，気相中から粒子を分離する技術の一種であり，様々な工業プロセスで使用されてい大型化への取組みる。当社のフィルタドライヤ，SV ミキサー，PV

手動クランプ方式と比較し，フェルール式急速開ミキサー等の粉体真空乾燥機においても，缶体上鏡

閉装置を適用した場合の作業時間短縮効果は，機器にバグフィルタを設置し，蒸気と粒子の分離およびサイズに比例して大きくなる。しかしながら従来，飛散粉体の捕集を行うことで，真空ポンプの保護，

フェルール式急速開閉装置の対応機器サイズは製品ロスの低減を担っている。効率的な乾燥を実現

FD-20（ろ過面積２m2）までに限定されていた。そするには，製品の処理量や粉体の比重，運転条件等

こで，このたび構造を見直し，FD-50（ろ過面積５から適切なフィルタサイズ（ろ過面積）を選定する

2m ）まで対応可能な大型フェルール式急速開閉装ことが重要である。フィルタサイズが大きくなると置を開発した。

ケーシングサイズも大きくなるため，マルチ仕様のフェルール式急速開閉装置を適用した場合の作業

少量多品種の処理工程で使用される機器においては時間短縮効果を表３に，フェルール急速開閉装置のバグフィルタの組立・分解・洗浄等の作業効率改善

クランプ外形図（FD-20，FD-50）を図６に示す。

が望まれていた。とくにクリーンルームに設置され実機最大サイズとなる FD-50試作機を用いて，連る機器においては，建屋の全高制限から十分なメン

続開閉による耐久試験を実施した。その結果，従来テナンススペースを確保できず，必要なフィルタサ

36

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

図７

ノズル一体型バグフィルタ

図９ 従来型（左）とノズル一体型（右）のサイズ比較図

バグフィルタの小型化を実現した。またケーシングの一部を上鏡ノズルで代用することで必要部材の削減も実現した。ろ過面積0.2 m2タイプでは，体積比で従来型バグフィルタの約1/10まで小型化を実現した。機器の小型化に加え，ノズル継手部にフェルー
ル継手を採用することで，機器の組立・分解・洗浄等の作業効率も大幅に向上した。ろ過面積0.2 m2タ
イプでは分解組立に要する時間が約15分と，当社従来比で約1/2に短縮された。また，従来型よりも小型
および軽量になったことで，機器サイズによってはクレーンを使用せずにケーシングのハンドリングが可能となった。これにより，作業効率向上だけでな
図８

く作業者の安全性も向上している。従来のバグフィ

プリーツ型フィルタ

ルタと同様に機器側面に洗浄ノズルを設けることがイズの採用が難しいことがある。そこで機器の小型可能で，フィルタの CIP（定置洗浄）も可能である。

化を目指し，図７に示す当社粉体真空乾燥機に最適

4. 3

シリーズ化

なバグフィルタを開発した。

多品種少量生産を考慮して，フィルタドライヤ等

小型化への取組み

で使用頻度の高いろ過面積0.2 m2，0.4 m2，0.6 m2お

4. 2

機器の小型化を実現するため，フィルタ形状およよび1.0 m2のノズル一体型バグフィルタをラインナ

び本体構造の検討を実施した。

ップした。本バグフィルタはフィルタドライヤだけ

4. 2. 1

でなく，SV ミキサー，PV ミキサーといった粉体

プリーツ型フィルタの採用

一般的に用いられるフィルタ形状は円筒型が多く，ろ過面積の増加に合わせてフィルタの全長および外径が増加する。それに伴いバグフィルタケーシ

真空乾燥機全般に採用可能である。

む

す

び

本報では，このたび新たにラインナップしたフィ

ングサイズも大型化する。つまりフィルタサイズがルタドライヤの３種類の高機能化技術について紹介

バグフィルタ機器サイズに大きく影響を与える。

した。なかでも焼結金網全量回収機構は振動に対す

そこでフィルタサイズを変えずにろ過面積を確保

る耐久性の問題から長年実現が困難であったが，こすることができるプリーツ型のフィルタを採用しれまで培った振動機構のノウハウを生かしこのたびた。図８にプリーツ型フィルタを示す。これにより開発に成功した。今後も粉体のろ過，乾燥の効率向

ろ過面積の増加によるバグフィルタケーシングの大上だけではなく，機器の作業性，安全性といったお型化を抑制することができた。

客様目線で開発を継続し，品質向上，生産性向上に

4. 2. 2

貢献したいと考えている。

ノズル一体型構造の開発

従来型バグフィルタとノズル一体型バグフィルタのサイズ比較図を図９に示す。従来型の上鏡ノズル
据置構造からノズル一体型構造にすることにより，Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

［参考文献］
１）戸嶋大輔ら：神鋼環境ソリューション技報，1（1），p.70-76（2004）

神鋼環境ソリューション技報37http://www.kobelco-eco.co.jp

施設・技術紹介

下関市上下水道局山陰終末処理場消化ガス発電事業の開始
当社は，山口合同ガス株式会社，ヤンマーエネルギーシステム株式会社と共同で，下関市と「下関市上下水道局山陰終末処理場消化ガス発電事業」に関する事業契約を締結し，発電所建設を進めてきました。この
たび試運転調整期間を経て，2019年４月１日より消化ガス発電を本格稼働しました。
山口合同ガスを代表企業とする企業グループは，山陰終末処理場内に発電設備を建設し，処理場で発生する消化ガスを下関市から買取り，「再生可能エネルギー固定価格買取制度（以下，FIT 制度）」の適用を受けた民設民営の消化ガス発電事業を行います。本事業により下水汚泥の処理過程で発生する消化ガスの有効利用を促進し，地球温暖化防止に貢献します。また，地元企業が代表企業となることで事業収益の地元循環に貢献し，再生可能エネルギーの地産地消を行います。
【発電事業の概要】①事

業

名：下関市上下水道局山陰終末処理場消化ガス発電事業②事 業 方 式：民設民営方式③事 業 場 所：山口県下関市大字垢田字洞の上（山陰終末処理場内）④施 設 概 要：発電設備
発電容量

一式
300 kW（消化ガスエンジン25 kW×12台）⑤年間発電量（最大）：約2 700 000 kWh/年（一般家庭約800世帯相当）※将来の増設見込み含む⑥発電事業期間：2019年４月１日～2039年３月31日【用語説明】「再生可能エネルギーの固定価格買取制度（FIT 制度）」
再生可能エネルギーで発電した電気を，電力会社が一定価格で買取ることを国が約束する制度です。電力
会社が買取る費用を電気をご利用の皆様から賦課金という形で集め，今はまだコストの高い再生可能エネル
ギーの導入を支えていきます。この制度により，発電設備の高い建設コストも回収の見通しが立ちやすくな
り，より普及が進みます。
【事業スキーム】

38

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

【外観写真】Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）神鋼環境ソリューション技報39

㈱神鋼環境ソリューション登録特許一覧（2018年 4 月 1 日～2019年 3 月31日まで）
No.

出 願 日

登録番号

登 録 日

1

2015/9/17

6316253

2018/4/6

ポリシラン製造方法

株式会社神鋼環境ソリューション

2

2017/8/30

6317020

2018/4/6

炭化物製造設備及び炭化物製造方法

株式会社神鋼環境ソリューション

3

2017/10/11

63223272018/4/13

流動床式ガス化炉への酸素含有ガス供給方法及び流動床式ガス化炉

株式会社神鋼環境ソリューション

4

2014/10/31

63221222018/4/13

中央監視制御システム，サーバ装置，検出情報作成
方法，及び，検出情報作成プログラム

株式会社神鋼環境ソリューション

5

2015/4/3

63263882018/4/20

ベルト式濃縮機株式会社神鋼環境ソリューション，
神戸市

6

2014/3/24

6329940

2018/4/27

ユーグレナ属微細藻類，多糖類の製造方法，及び有機化合物の製造方法

国立大学法人筑波大学，株式会社神鋼環境ソリューション

7

2017/2/2

6348999

2018/6/8

廃棄物埋立処理方法

イー・アール・シー高城，株式会社
神鋼環境ソリューション

8

2016/5/31

6353866

2018/6/15

二環式含窒素複素環化合物の製造方法

株式会社神鋼環境ソリューション

9

2018/3/20

6353997

2018/6/15

水素ガス製造設備

株式会社神鋼環境ソリューション

10

2016/5/30

63571902018/6/22

ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法

株式会社神鋼環境ソリューション

11

2016/12/28

63596242018/6/29

廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法

株式会社神鋼環境ソリューション

12

2018/3/20

6360984

2018/6/29

水素ガス製造設備

株式会社神鋼環境ソリューション

13

2018/1/31

63633112018/7/6

廃棄物処理設備株式会社神鋼環境ソリューション

14

2018/1/30

6363310

2018/7/6

廃棄物処理設備及びその立ち上げ方法

株式会社神鋼環境ソリューション

15

2018/2/7

6363810

2018/7/6

バイオマス炭化物製造システム

株式会社神鋼環境ソリューション

16

2018/1/26

63638082018/7/6

バイオマス炭化物製造システム

株式会社神鋼環境ソリューション

17

2018/1/26

63638092018/7/6

バイオマス炭化物製造システム

株式会社神鋼環境ソリューション

18

2015/1/9

63630242018/7/6

水洗塗装ブース

IHI 環境エンジニアリング，株式会
社神鋼環境ソリューション

19

2015/3/10

6370730

2018/7/20

不燃物排出装置

IHI 環境エンジニアリング，株式会
社神鋼環境ソリューション

20

2017/3/30

6373438

2018/7/27

PCB 汚染電気機器の洗浄無害化処理方法

株式会社神鋼環境ソリューション

21

2015/12/17

6372925

2018/7/27

リグノフェノールの製造方法

株式会社神鋼環境ソリューション，
株式会社藤井基礎設計事務所

22

2015/4/15

6382145

2018/8/10

燃料供給装置および燃料供給方法

IHI 環境エンジニアリング

23

2015/3/27

6386958

2018/8/17

撹拌装置

株式会社神鋼環境ソリューション

24

2014/12/18

63858132018/8/17

アスファルトプラントの骨材加熱乾燥装置

IHI 環境エンジニアリング

25

2014/11/10

6385799

2018/8/17

燃焼空気供給方法及び装置

IHI 環境エンジニアリング

26

2018/1/30

6389973

2018/8/24

廃棄物処理設備株式会社神鋼環境ソリューション

27

2016/1/27

6391605

2018/8/31

二軸剪断式破砕機

株式会社ヘリオス，株式会社神鋼環
境ソリューション28

2016/8/9

6397860

2018/9/7

リグノフェノールの製造方法

株式会社神鋼環境ソリューション

29

2014/8/20

6397264

2018/9/7

撹拌装置および収容容器

株式会社神鋼環境ソリューション

30

2014/11/14

64052012018/9/21

排出弁株式会社神鋼環境ソリューション

40

発

明（考

案） の

名

称

神鋼環境ソリューション技報

出

願

人

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

No.

出 願 日

登録番号

登 録 日

31

2018/1/30

6404506

2018/9/21

廃棄物処理設備株式会社神鋼環境ソリューション

32

2017/11/8

64030832018/9/21

ナトリウム２，２，６，６―テトラメチルピペリジド類の合成方法株式会社神鋼環境ソリューション，
国立大学法人 岡山大学

33

2016/8/96409032

2018/9/28

リグノフェノールの製造方法

株式会社神鋼環境ソリューション，
株式会社藤井基礎設計事務所

34

2016/8/9

64072152018/9/28

リグノフェノールの製造方法

株式会社神鋼環境ソリューション

35

2014/12/18

64088962018/9/28

廃プラスチックの粉体化方法及び装置，並びに，粉体プラスチック燃料製造方法

IHI 環境エンジニアリング，株式会
社関商店

36

2018/1/23

6411682

2018/10/5

廃棄物処理設備及びその運転方法

株式会社神鋼環境ソリューション

37

2016/3/11

6412038

2018/10/5

ビピリジン化合物の合成方法

株式会社神鋼環境ソリューション

38

2016/2/1

6412033

2018/10/5

ピリジン化合物の製造方法

株式会社神鋼環境ソリューション

39

2014/8/20

6420592

2018/10/19

撹拌装置および収容容器

株式会社神鋼環境ソリューション

40

2017/10/17

6419287

2018/10/19

堆積物処理方法

株式会社神鋼環境ソリューション

41

2014/3/13

6425900

2018/11/2

汚泥脱水システム，および汚泥の脱水方法

株式会社神鋼環境ソリューション，
神戸市

422017/3/30

6435364

2018/11/16

PCB 汚染電気機器の洗浄無害化処理方法

株式会社神鋼環境ソリューション

43

2015/5/28

64463282018/12/7

濾過装置

株式会社神鋼環境ソリューション

44

2017/6/23

64465082018/12/7

粉体供給装置株式会社神鋼環境ソリューション

45

2015/2/6

6450605

2018/12/14

蒸気温度制御装置，及び，蒸気温度制御方法

株式会社神鋼環境ソリューション

46

2016/4/21

64507032018/12/14

廃棄物処理設備及びそれを用いた廃棄物処理方法

株式会社神鋼環境ソリューション

47

2018/9/13

64495272018/12/14

有機亜鉛化合物の合成方法

株式会社神鋼環境ソリューション，
国立大学法人 岡山大学

48

2015/3/23

6454575

2018/12/21

溶融炉の運転方法

株式会社神鋼環境ソリューション

49

2015/1/30

6454556

2018/12/21

バイナリー発電装置，およびバイナリー発電方法

株式会社神鋼環境ソリューション

50

2017/5/16

64570122018/12/28

安定器の詰替方法

株式会社神鋼環境ソリューション

51

2017/3/6

6458065

2018/12/28

リグノフェノールの製造方法

株式会社神鋼環境ソリューション

52

2015/1/7

6460799

2019/1/11

廃棄物供給装置及びその運転方法

株式会社神鋼環境ソリューション

53

2015/3/4

6460846

2019/1/11

廃棄物処理方法および廃棄物処理装置

株式会社神鋼環境ソリューション

54

2015/3/11

6460848

2019/1/11

溶融炉の運転方法

株式会社神鋼環境ソリューション

55

2017/7/11

6471196

2019/1/25

廃棄物処理システム及び廃棄物処理方法

株式会社神鋼環境ソリューション

56

2017/10/16

6470377

2019/1/25

二次燃焼室への酸素含有ガス供給方法及び二次燃焼設備

株式会社神鋼環境ソリューション

57

2017/12/13

6469262

2019/1/25

繊維化パラミロン，添加剤，及び，該添加剤の製造
方法

株式会社神鋼環境ソリューション

58

2018/8/3

6473847

2019/2/1

廃棄物処理設備及びその非常運転方法

株式会社神鋼環境ソリューション

59

2015/3/30

6475536

2019/2/8

熱伝導性グラスライニング，熱伝導性グラスライニン
株式会社神鋼環境ソリューション
グ製構造物及び熱伝導性グラスライニングの施工方法

60

2017/2/24

6488368

2019/3/1

水処理設備

株式会社神鋼環境ソリューション

61

2017/7/24

64921312019/3/8

ガス製造方法株式会社神鋼環境ソリューション

62

2018/10/31

6500157

2019/3/22

廃棄物処理設備及びその運転方法

株式会社神鋼環境ソリューション

63

2015/3/24

6498980

2019/3/22

廃油処理方法および廃油処理装置

株式会社神鋼環境ソリューション

64

2015/6/19

6501646

2019/3/29

PCB 処理方法

株式会社神鋼環境ソリューション

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）

発

明（考

案） の

名

称

神鋼環境ソリューション技報

出

願

人

41

神鋼環境ソリューショングループ企業理念制定
当社グループは2019年１月１日に株式会社 IHI 環境エンジニアリングの廃棄物処理施設関連事業を統合しました。これを機に水処理関連事業，統合した廃棄物処理関連事業，化学・食品機械関連事業から成る「新生」神鋼環境ソリューショングループが，これからも時代を超えて繁栄し続けるため，全社で共有できる当社グループの企業理念を新たに制定しました。
この企業理念制定に於いては，神戸製鋼グループの理念である「KOBELCO の３つの約束」，行動規範である「KOBELCO の６つの誓い」を基盤に置く価値観として，新たに当社グループ独自の「Slogan」「Vision」「Mission」「Value」を企業理念としました。

Slogan
ブランドの合言葉

Vision
実現したい未来

Mission
日々果たすべき使命

Keep the Earth Sky-blue
Kobelco Eco-Solutions
社会と地球が調和する
未来を支える。

今を越える発想で，健やかな環境と暮らしを次世代へ。

Mission Story
この国では，多くの人が安全で安心な暮らしを送っています。
しかしながら，異常気象やインフラの老朽化などの問題が顕在化し始めています。
また，世界に目を向ければ，地球温暖化や資源の枯渇，水資源の不足，森林破壊など，人々の暮らしを脅かす問題
が後を絶ちません。
私たちが存在する意義は，まさにここにあります。
真の課題追求に向け，お客様に寄り添い，議論を尽くします。
技術力と発想力で，多くの人が心の底に抱える未来への不安を取り除きます。
「今」だけでなく「未来」をも守る，「ものづくり力・環境技術」を基盤に「社会や地域」に貢献する強い意志を持っています。
私たち，神鋼環境ソリューションが目指しているのは，健やかなる環境と暮らしが続いていく世界。
そして，社会と地球が永続的に調和する世界です。

42

神鋼環境ソリューション技報

Vol. 16 No. 1（2019 ／ 9）31
2019年度

16

Value

1

以下の価値を発揮することで，私たちは健やかな環境と暮らしづくりを支えます。

約束する価値，強み

核心に踏み込み，
隠れた課題を明らかにします。

踏み込む。
1

2

大学と企業との共同研究

SD を用いた Na-TMP 合成とクロスカップリング反応

Synthesis Na-TMP and Cross Coupling Technology with
Sodium Dispersion

9

バイオ天然ガス化装置を利用した水素製造実証

Demonstration of Hydrogen Production Combined with
Sewage Biogas Upgrading

14

Euglena gracilis EOD-1株由来パラミロンの免疫調節機能の可能性

Possibility for Immune Regulatory Function of Paramylon
from Euglena gracilis EOD-1 strain

流動床式ガス化溶融炉の実績と高度化

Delivery Results and Latest Technologies of Fluidized Bed
Gasiﬁcation and Melting Furnace

21

26

仙南クリーンセンター
流動床式ガス化溶融炉の安定稼働実績

Stable Operation Record for Gasiﬁcation and Melting Furnacein Sennan Clean Center32

フィルタドライヤの高機能化技術

An Introduction of Advanced Technologies of the Filter Dryer

38

施設・技術紹介40

登録特許一覧

42

独創性を一歩先ゆく技術で，期待を超えた価値の実現に挑みます。

挑む。

使命感と情熱を胸に，最後まで確実にやり抜きます。

やり抜く。

KOBELCO の３つの約束
グループ理念KOBELCO の６つの誓い
グループ行動規範

１ 信頼される技術，製品，サービスを提供します

１ 高い倫理観とプロ意識の徹底

４ 地域社会との共生

２ 社員一人ひとりを活かし，２ 優れた製品・サービスの提供による

５ 環境への貢献

グループの和を尊（たっと）びます

社会への貢献３ たゆまぬ変革により，新たな価値を創造します本

６ ステークホルダーの尊重

３ 働きやすい職場環境の実現

社 ／〒651-0072 神戸市中央区脇浜町1丁目4-78☎（078）232-8018 FAX（078）232-8051〒651-0086 神戸市中央区磯上通2丁目2番21号（三宮グランドビル） ☎（078）232-8018 FAX（078）232-8051
技 術 研 究 所 ／ 〒651-2241 神戸市西区室谷1丁目1-4

企業理念制定☎（078）992-6500 FAX（078）997-0550

東 京 支 社 ／ 〒141-0033 東京都品川区西品川1丁目1番1号（住友不動産大崎ガーデンタワー） ☎（03）5931-3700 FAX（03）5131-5700
大 阪 支 社 ／ 〒541-8536 大阪市中央区備後町4丁目1-3（御堂筋三井ビル）☎（06）6206-6751 FAX（06）6206-6760

九 州 支 社 ／ 〒812-0012 福岡市博多区博多駅中央街1-1（新幹線博多ビル） ☎（092）474-6565 FAX（092）441-4440
北 海 道 支 店 ／ 〒060-0004 札幌市中央区北四条西5丁目1-3（日本生命北門館ビル） ☎（011）241-4647 FAX（011）241-5759
東 北 支 店 ／ 〒980-0811 仙台市青葉区一番町1丁目2-25（仙台NSビル）☎（022）716-6651 FAX（022）263-2049

名 古 屋 支 店 ／ 〒451-0045 名古屋市西区名駅2丁目27-8（名古屋プライムセントラルタワー） ☎（052）581-9876 FAX（052）563-2313
播 磨 製 作 所 ／ 〒675-0155 兵庫県加古郡播磨町新島19☎（079）436-2500 FAX（079）436-2506

室蘭SD製造所／ 〒050-0055 室蘭市崎守町387-25
デュッセルドルフ事務所／ Berliner Allee 55, 40212 Düsseldorf Germany☎（0143）50-3036 FAX（0143）50-3066☎+49-211-7792-0430 FAX+49-211-7792-0450

ロンドン事務所／ Building 3, Chiswick Park, 566 Chiswick High Road, London, W4 5YA, United Kingdom
プノンペン事務所／ Soma Tower, 1st Floor, #2C, street120, Sangkat Phsar ThmeyⅡ, Khan Daun Penh, Phnom Penh, Kingdom of Cambodia☎+855-23-210-301 FAX+855-23-210-309
神鋼環境ソリューション技報

2019年度Vol.16 No.1

《本社》株式会社神鋼環境ソリューション 〒651ー0072《編集発行》〒651ー2241≪バックナンバー≫ 弊社ホームページに掲載しています。

http://www.kobelco-eco.co.jp/development/tec-info/index.html

通巻31号
神戸市中央区脇浜町１丁目４ー78

神戸市西区室谷１丁目１ー４ 株式会社神鋼環境ソリューション 技術開発センター（神鋼環境ソリューション技報編集委員会事務局）☎（078）992−6527 FAX（078）992−6504 http://www.kobelco-eco.co.jp《編集委員》編集委員長/田頭成能 委員/高橋円・細田博之・小川正浩・酒井耐治・丸山智裕・荻野行洋・成澤道則・菊池雅彦・須田龍生・松本勝生《発行》2019年9月15日印刷

2019年9月20日発行

年2回発行《禁無断転載》《発行人》隅晃彦《印刷所》中村印刷株式会社

16
1︵通巻

号︶

31

16

この用紙は, パルプを漂白するときに塩素ガスを使わない「無塩素漂白（ECF)」という方法で作られています。

1 (通巻31号）