高温発酵槽
【課題】家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、堆肥又はメタンガス等のバイオガスを製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽等の運転エネルギーを省力化することにある。
【解決手段】有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、メタンガス等のバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽において、発酵槽外壁又は内壁、壁中等に蓄熱素材を配置した高温発酵槽。
【解決手段】有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、メタンガス等のバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽において、発酵槽外壁又は内壁、壁中等に蓄熱素材を配置した高温発酵槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、堆肥又はメタンガス等のバイオガスを製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽の運転エネルギーの省力化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ゴミ処理量の増加に伴い、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物を微生物等で分解処理することにより、ゴミ処理量を減量し、且つ優良な堆肥を製造供給する取り組みが成されている。また有機性廃棄物や草木等を微生物等で分解処理し、発生するメタンガス等をバイオガスとして発電に利用したりする提案や取り組みも行われている。
【０００３】
しかし、一般的には、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物を微生物等により発酵処理すると悪臭が発生するため、建物の密閉化・脱臭装置の設置等の対策が必要とされる。その悪臭対策の一つとして高温発酵処理があり、悪臭の発生対策以外にも発酵時間を短縮し、省スペース、省エネルギー、低コストで良質の堆肥を製造したり、バイオガスの製造や発電したりすることを目的とした発酵プラントが提案されている（例えば、特許文献１〜２参照）。しかし、高温発酵処理を行うためには、一定の発酵槽内温度を数日〜数十日管理する必要があり、温度調節のための運転エネルギー費用が嵩むという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５５６９４号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、堆肥又はメタンガス等のバイオガスを製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽等において、運転エネルギーを省力化した新規高温発酵槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、以下の発明を見出した。
（１）有機性廃棄物や草木を高温発酵させ、メタンガスのバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽において、発酵槽外壁又は内壁、壁中に蓄熱素材を配置した高温発酵槽。
（２）相変化温度が４０〜１１０℃である相変化型蓄熱物質を蓄熱素材に使用した（１）の高温発酵槽。
（３）樹脂や金属等の包材に相変化型蓄熱物質が充填された蓄熱素材を配置した（１）又は（２）の高温発酵槽。
（４）相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを蓄熱素材として使用した（１）〜（３）いずれかの高温発酵槽。
（５）（１）〜（４）いずれかの高温発酵槽を使用したメタンガスのバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラント。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の蓄熱素材を配置した高温発酵槽によれば、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、メタンガス等のバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽等の運転エネルギーを省力化することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
発酵プラントで使用する本発明の高温発酵槽は、有機性廃棄物や草木等に発酵菌等を混合装入、発酵菌による発酵熱を利用し、必要に応じて発酵槽内を温調して有機性廃棄物の発酵を促進させて有機性廃棄物を処理する装置である。そして、本発明の高温発酵槽を含む発酵プラントは、有機性廃棄物等を発酵させることにより、メタンガス等のバイオガスを製造して発電等に利用したり、堆肥を製造したりする。
【０００９】
本発明の高温発酵槽は、有機性廃棄物や草木等を発酵菌により発酵処理するものであり、好気性微生物発酵及び嫌気性微生物発酵のいずれの発酵形態を用いても良い。有機性廃棄物や草木等と一緒に装入する発酵菌の種類、発酵速度、処理量、悪臭発生の制御の度合い等によって適宜発酵温度は選択される。発酵温度が４０℃より低い場合、発酵槽の温度調節装置に使われる運転エネルギーが少なくて済むメリットがある反面、使用する発酵菌の種類にもよるが、発酵期間が長期化して処理効率が低下するため好ましくない。また、発酵温度が１１０℃より高い場合、適用できる発酵菌種が皆無になるため好ましくない。このため、高温発酵槽の発酵温度は、４０〜１１０℃、好ましくは４０〜１０５℃、更に好ましくは４５℃〜１００℃に温度管理するのが良い。
【００１０】
高温発酵槽の温度調節装置に使われる運転エネルギーは、化石燃料やガス、電気等、適宜選択される。
【００１１】
本発明で使用する有機性廃棄物等は、重金属や特化物等の毒性物質を含まず、生分解性のある生物起源の有機廃棄物である。具体的には畜産農家や一般家畜から排出される家畜等の糞尿、業務又は一般家庭から排出される生ゴミや紙ゴミ、工場や排水処理で排出される有機性汚泥、畜産加工施設や水産加工施設等から排出される家畜残渣や水産残渣、野菜や花、草木等の農林園芸廃棄物等であり、発酵処理が可能である有機性廃棄物等である。
【００１２】
本発明で使用される蓄熱素材を、高温発酵槽の内壁、外壁、壁の内部に入れたりすることにより、高温発酵槽に蓄熱機能を持たせることができる。蓄熱素材としては、相変化型蓄熱物質、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルのスラリー、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの固形物を樹脂やアルミ等の金属の包材に充填したもの、相変化蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの固形物や相変化蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシート、相変化蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシート等が使用することができる。相変化型蓄熱物質、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルのスラリー、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの固形物を樹脂や金属の包材に充填したものを、高温発酵槽の内壁又は外壁に貼り付けることでも、高温発酵槽に蓄熱機能を持たせることができる。
【００１３】
相変化型蓄熱物質としては、ｎ−パラフィン類や、無機共晶物及び無機系水和物、カプリン酸等の脂肪酸類、ｏ−クレゾール等の芳香族炭化水素化合物、パルミチン酸メチル等のエステル化合物、ラウリルアルコールやミリスチルアルコール、ポリエチレングリコール等のアルコール類等の化合物が挙げられ、化学的、物理的に安定なものが用いられる。また、融点の異なる蓄熱物質を２種以上混合しても良いし、必要に応じ過冷却防止剤、比重調整剤、劣化防止剤、増粘剤等を添加することができる。
【００１４】
使用する相変化型蓄熱物質の融解温度は、高温発酵槽の運転温度に応じて適宜選択されるが、前述のように高温発酵槽の発酵温度は、４０〜１１０℃に設定することが好ましいため、相変化型蓄熱物質の融解温度も４０〜１１０℃のものを使用することが好ましい。例えば、高温発酵槽の発酵温度を７５℃程度に保持する場合には、融解温度が７０〜８０℃の相変化型蓄熱物質を使用する。
【００１５】
本発明で使用される蓄熱素材は、相変化型蓄熱物質、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルのいずれでも使用できる。特に、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルは、該蓄熱物質の相変化（融解・凝固）に伴う外観上の状態変化が小さくなるため、相変化型蓄熱物質単体を使用した場合と比較して、取り扱いが容易になるため好ましい。
【００１６】
相変化型蓄熱物質をマイクロカプセル化する方法としては、複合エマルジョン法によるカプセル化法（特開昭６２−１４５２号公報）、蓄熱物質粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法（特開昭６２−４５６８０号公報）、蓄熱物質粒子の表面に液中で熱可塑性樹脂を形成する方法（特開昭６２−１４９３３４号公報）、蓄熱物質粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する方法（特開昭６２−２２５２４１号公報）、界面重縮合反応によるポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法（特開平２−２５８０５２号公報）等に記載されている方法を用いることが可能である。
【００１７】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの膜材としては、界面重合法、インサイチュー法、ポリマー重合法等の手法で得られるポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレタン、アミノプラスト樹脂、ゼラチンとカルボキシメチルセルロースもしくはアラビアゴムとのコアセルベーション法を利用した合成あるいは、天然樹脂が用いられる。
【００１８】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの平均粒子径は、物理的圧力による破壊を防止するために１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下に設定することが好ましい。粒子径が１０μｍを超えると、マイクロカプセルが外圧で容易に壊れやすくなったり、蓄熱物質の比重が分散媒のそれと大きく差がある場合など、浮遊したり、沈降したりしやすくなり、取り扱う上で不都合を生じるので好ましくない。なお、マイクロカプセルの粒子径は、乳化剤の種類と濃度、乳化時の乳化液の温度、乳化比（水相と油相の体積比率）、乳化機、分散機等と称される微粒化装置の運転条件（撹拌回転数、時間等）等を適宜調節して所望の粒子径に設定する。
【００１９】
なお、本発明でのマイクロカプセルの平均粒子径は、体積平均粒子径をいう。体積平均粒子径とは、マイクロカプセル粒子の体積換算値の平均粒子径を表わすものであり、原理的には、一定体積の粒子を小さいものから順に篩分けし、その５０％体積に当たる粒子が分別された時点での粒子径を意味する。体積平均粒子径の測定は顕微鏡観察による実測でも測定可能であるが、市販の電気的、光学的粒子径測定装置を用いることにより自動的な測定が可能である。なお、後述する実施例における分散液の体積平均粒子径は、米国ベックマンコールター社製粒度測定装置コールターマルチサイザーII型を用いて測定したものである。
【００２０】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの固形物は、作製したマイクロカプセルスラリーを棚乾燥機等で乾燥させた固形物や、スプレードライヤー等で乾燥した粉体物、造粒機等で造粒後乾燥して作製した造粒物の形態等で得ることができる。なお、後述する実施例におけるマイクロカプセルの粉体の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（商品名：ＨＥＬＯＳ、独国ＳＹＭＰＡＴＥＣ社製）を用いて体積平均粒子径を測定したものである。同様に、マイクロカプセルの固形物や顆粒状物、造粒物の平均粒子径は、任意で選んだマイクロカプセルの固形物や顆粒状物、造粒物について、サンプル５０個をノギスで測定した長さ径平均値を平均粒子径とした。
【００２１】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートは、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルと必要に応じて添加されるバインダーを混合したものをシート状支持体に塗工又は含浸して作製する。シート状支持体の具体例として、硬質ポリウレタン樹脂、発泡ポリスチレン樹脂、発泡ポリエチレン樹脂、ガラスシート、羊毛シート、紙、石綿等が使用可能であるが、好ましくは、アクリル繊維、ナイロン等のポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン繊維、ビニロン繊維、ポリウレタン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、アセテート繊維、キュプラ繊維、レーヨン繊維、セルロース繊維等を乾式もしくは湿式で抄造した不織布が用いられる。なお、シート状支持体は必要に応じて、厚み、面積を適宜選択する。
【００２２】
上記のシート状支持体に塗工又は含浸する際のマイクロカプセル塗布量は、必要に応じて適宜変えることができる。
【００２３】
また、上記シート状支持体にマイクロカプセルを塗工する場合、片面に塗工されるが、その反対面に断熱性を高めるために合成又は天然の中空粒子等を塗工し、断熱性を付与することもできる。
【００２４】
また、上記シート状支持体にマイクロカプセルを塗工又は含浸して作製した蓄熱シートの片面、又は両面に断熱性を有するシートを貼り合わせ、断熱性を付与することもできる。
【００２５】
マイクロカプセルとともに必要があれば、バインダー、緩衝剤、分散剤、消泡剤、染料、顔料などの着色剤、吸湿材、酸化防止剤、難燃剤、香料などを添加し、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートを作製することもできる。
【００２６】
他方、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートは、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルとゴム基材等を練り込み、加熱プレスして作製される。相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートで使われるゴム材料としては、天然ゴム、イソプレンゴム等のイソプレン系ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム等のブタジエン系ゴム、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、水素化ニトリルゴム等のジエン系特殊ゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等のオレフィン系ゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンオキシド−エピクロロヒドリンゴム等のポリエーテル系ゴム、多硫化ゴム等のポリスルフィド系ゴム、ポリエステルウレタンゴム、ポリエーテルウレタンゴム等のポリウレタン系ゴム、フッ化ビニリデン系ゴム、フルオロシリコーン系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、フルオロホスファゼン系ゴム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル系ゴム等のフッ素ゴム、ポリジメチルシリコーンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム等のシリコーンゴム等が挙げられる。これらは単独又は二種類以上組み合わせて使用しても良い。
【００２７】
上述のゴム材料に必要があれば、加硫剤、加硫促進剤、架橋剤、老化防止剤、酸化防止剤、可塑剤、発泡剤、難燃剤、粘着付与剤、滑剤、しゃく解剤（素練り促進剤）、着色剤、硬化剤、分散剤、溶剤等の他に、綿、ナイロン、ポリエステル、ビニロン、ガラス、カーボンなどの各種繊維類等、金属粉などの熱伝導を向上させる素材等を混合しても良い。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明のモデル実施例を説明するが、これらの例のみに限定されずに適用できる。また、実施例において、特にことわりのない百分率、部数は質量基準である。
【００２９】
［相変化型蓄熱物質充填袋の作製１］
相変化型蓄熱物質であるパラフィンワックス（商品名：ＨＮＰ−９、日本精蝋（株）製、融解温度約７５℃）をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質充填袋１を得た。
【００３０】
［相変化型蓄熱物質充填袋の作製２］
相変化型蓄熱物質であるノルマルエイコサン（東京化成工業（株）試薬、融解温度約３６℃）をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質充填袋２を得た。
【００３１】
［相変化型蓄熱物質充填袋の作製３］
相変化型蓄熱物質であるパラフィンワックス（商品名：ＰＷ−１１５、日本精蝋（株）製、融解温度約４５℃）をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質充填袋３を得た。
【００３２】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋１の作製］
メラミン粉末１２質量部に３７質量％ホルムアルデヒド水溶液１５．４質量部と水４０質量部を加え、ｐＨを８に調整した後、８０℃まで加熱してメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１０質量％スチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００質量部を９０℃に加温した中に、相変化型蓄熱物質として、９０℃に加温したパラフィンワックス（商品名：ＨＮＰ−９、日本精蝋（株）製、融解温度約７５℃）８０質量部を激しく撹拌しながら添加し、平均粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行い、乳化液を得た。得られた乳化液に、上記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加して９０℃で２時間撹拌を施した後、ｐＨを９まで上げて水を添加して乾燥固形分濃度４０％の相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液１を得た。マイクロカプセル分散液１をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、マイクロカプセル分散液充填袋を得た。
【００３３】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋２の作製］
メラミン粉末１２質量部に３７質量％ホルムアルデヒド水溶液１５．４質量部と水４０質量部を加え、ｐＨを８に調整した後、８０℃まで加熱してメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１０質量％スチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００質量部を９０℃に加温した中に、相変化型蓄熱物質として、９０℃に加温したノルマルエイコサン（東京化成工業（株）試薬、融解温度約３６℃）８０質量部を激しく撹拌しながら添加し、平均粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行い、乳化液を得た。得られた乳化液に、上記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加して９０℃で２時間撹拌を施した後、ｐＨを９まで上げて水を添加して乾燥固形分濃度４０％の相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液２を得た。マイクロカプセル分散液２をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、マイクロカプセル分散液充填袋２を得た。
【００３４】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋３の作製］
メラミン粉末１２質量部に３７質量％ホルムアルデヒド水溶液１５．４質量部と水４０質量部を加え、ｐＨを８に調整した後、８０℃まで加熱してメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１０質量％スチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００質量部を９０℃に加温した中に、相変化型蓄熱物質として、９０℃に加温したパラフィンワックス（商品名：ＰＷ−１１５、日本精蝋（株）製、融解温度約４５℃）８０質量部を激しく撹拌しながら添加し、平均粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行い、乳化液を得た。得られた乳化液に、上記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加して９０℃で２時間撹拌を施した後、ｐＨを９まで上げて水を添加して乾燥固形分濃度４０％の相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液３を得た。マイクロカプセル分散液３をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、マイクロカプセル分散液充填袋３を得た。
【００３５】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋１の作製］
マイクロカプセル分散液１をスプレードライヤーで水分含有率３質量％以下まで乾燥し、平均粒子径５０μｍのマイクロカプセル粉体１を得た。次いで、マイクロカプセル粉体１をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋を得た。
【００３６】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋２の作製］
マイクロカプセル分散液２をスプレードライヤーで水分含有率３質量％以下まで乾燥し、平均粒子径４７μｍのマイクロカプセル粉体２を得た。次いで、マイクロカプセル粉体２をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋２を得た。
【００３７】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋３の作製］
マイクロカプセル分散液３をスプレードライヤーで水分含有率３質量％以下まで乾燥し、平均粒子径５４μｍのマイクロカプセル粉体３を得た。次いで、マイクロカプセル粉体３をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋３を得た。
【００３８】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートの作製］
１００質量部のマイクロカプセル分散液１にバインダーとしてガラス転移点温度−１０℃のアクリル樹脂ラテックスを固形質量で８質量部添加し、マイクロカプセル塗工液を得た。このマイクロカプセル塗工液をディップ塗工装置にて、厚さ３．１ｍｍ、坪量１１０ｇ／ｍ２のポリエステル製不織布（熱伝導率０．０３３ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・ｄｅｇ）に固形質量塗工量が８００ｇ／ｍ２になるように塗工し、８０℃の熱風乾燥を施して、厚さ４ｍｍの相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートを得た。
【００３９】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートの作製］
１００質量部のマイクロカプセル分散液１とガラス転移温度８０℃のスチレン・ブタジエンゴムラテックス（乾燥固形分濃度４８％）２００質量部を十分に混練りした後、８０℃加熱して水分を完全に無くした厚み１０ｍｍの相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートを得た。
【００４０】
実施例１
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質充填袋１を１０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）（高温発酵菌）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４１】
実施例２
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋１を２０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４２】
実施例３
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋１を１０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４３】
実施例４
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートを３０枚（２０ｃｍ×２０ｃｍ）を設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４４】
実施例５
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートを４０枚（２０ｃｍ×２０ｃｍ）を設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４５】
実施例６
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質充填袋２を１０個設置し、槽内温度を３５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）（米糠等と発酵菌を混合したもの、中温発酵菌）を混合したものを恒温槽に入れて、発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合、水分除去して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に１５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００４６】
実施例７
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋２を２０個設置し、槽内温度を３５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に１５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００４７】
実施例８
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋２を１０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に１５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００４８】
実施例９
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質充填袋３を１０個設置し、槽内温度を４５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）（米糠等と発酵菌を混合したもの、中温発酵菌）を混合したものを恒温槽に入れて、発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合、水分除去して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００４９】
実施例１０
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋３を２０個設置し、槽内温度を４５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００５０】
実施例１１
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋３を１０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００５１】
比較例１
槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００５２】
比較例２
槽内温度を３５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３５日後に完熟した堆肥が得られた。
【００５３】
比較例３
槽内温度を４５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３５日後に完熟した堆肥が得られた。
【００５４】
【表１】
【００５５】
実施例１〜１１と比較例１〜３における３０日間の恒温槽の使用電力量を、電力測定装置（（株）計測技術研究所、商品名：ワットチェッカーＭＯＤＥＬ２０００ＭＳ１）を使って調べた結果を表１に示す。表１より、実施例１〜５の総電力使用量は、比較例１の総電力使用量と比べて少なかった。一方、実施例６の総電力使用量は、比較例２の総電力使用量と比較して少なかった。また、実施例９の総電力使用量は、比較例３の総電力使用量と比較して少なかった。
【００５６】
また、実施例９と実施例６では、実施例９の方が完熟した堆肥が得られる期間が短いため、堆肥化の効率が良い。他方、前述のように発酵温度が１１０℃より高い場合は、適用できる発酵菌種が皆無になるため、好ましくない。よって、相変化温度が４０〜１１０℃である相変化型蓄熱物質を高温発酵槽に適用することが好ましい。
【００５７】
これらの結果より、有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、メタンガス等のバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽において、発酵槽外壁又は内壁、壁中等に蓄熱素材を配置した高温発酵槽は、運転エネルギーを省力化することができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
今回は、モデルによって本発明の高温発酵槽の効果を説明したが、実際の発酵プラントでは、高温発酵槽が大きく、温度調節に必要なエネルギー使用量も大きくなるため、本発明によるエネルギー省力効果の総量も大きくなる。このため本発明の高温発酵槽によれば、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、メタンガス等の燃料ガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽等の運転エネルギーを省力化することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、堆肥又はメタンガス等のバイオガスを製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽の運転エネルギーの省力化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ゴミ処理量の増加に伴い、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物を微生物等で分解処理することにより、ゴミ処理量を減量し、且つ優良な堆肥を製造供給する取り組みが成されている。また有機性廃棄物や草木等を微生物等で分解処理し、発生するメタンガス等をバイオガスとして発電に利用したりする提案や取り組みも行われている。
【０００３】
しかし、一般的には、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物を微生物等により発酵処理すると悪臭が発生するため、建物の密閉化・脱臭装置の設置等の対策が必要とされる。その悪臭対策の一つとして高温発酵処理があり、悪臭の発生対策以外にも発酵時間を短縮し、省スペース、省エネルギー、低コストで良質の堆肥を製造したり、バイオガスの製造や発電したりすることを目的とした発酵プラントが提案されている（例えば、特許文献１〜２参照）。しかし、高温発酵処理を行うためには、一定の発酵槽内温度を数日〜数十日管理する必要があり、温度調節のための運転エネルギー費用が嵩むという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５５６９４号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、堆肥又はメタンガス等のバイオガスを製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽等において、運転エネルギーを省力化した新規高温発酵槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、以下の発明を見出した。
（１）有機性廃棄物や草木を高温発酵させ、メタンガスのバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽において、発酵槽外壁又は内壁、壁中に蓄熱素材を配置した高温発酵槽。
（２）相変化温度が４０〜１１０℃である相変化型蓄熱物質を蓄熱素材に使用した（１）の高温発酵槽。
（３）樹脂や金属等の包材に相変化型蓄熱物質が充填された蓄熱素材を配置した（１）又は（２）の高温発酵槽。
（４）相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを蓄熱素材として使用した（１）〜（３）いずれかの高温発酵槽。
（５）（１）〜（４）いずれかの高温発酵槽を使用したメタンガスのバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラント。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の蓄熱素材を配置した高温発酵槽によれば、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、メタンガス等のバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽等の運転エネルギーを省力化することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
発酵プラントで使用する本発明の高温発酵槽は、有機性廃棄物や草木等に発酵菌等を混合装入、発酵菌による発酵熱を利用し、必要に応じて発酵槽内を温調して有機性廃棄物の発酵を促進させて有機性廃棄物を処理する装置である。そして、本発明の高温発酵槽を含む発酵プラントは、有機性廃棄物等を発酵させることにより、メタンガス等のバイオガスを製造して発電等に利用したり、堆肥を製造したりする。
【０００９】
本発明の高温発酵槽は、有機性廃棄物や草木等を発酵菌により発酵処理するものであり、好気性微生物発酵及び嫌気性微生物発酵のいずれの発酵形態を用いても良い。有機性廃棄物や草木等と一緒に装入する発酵菌の種類、発酵速度、処理量、悪臭発生の制御の度合い等によって適宜発酵温度は選択される。発酵温度が４０℃より低い場合、発酵槽の温度調節装置に使われる運転エネルギーが少なくて済むメリットがある反面、使用する発酵菌の種類にもよるが、発酵期間が長期化して処理効率が低下するため好ましくない。また、発酵温度が１１０℃より高い場合、適用できる発酵菌種が皆無になるため好ましくない。このため、高温発酵槽の発酵温度は、４０〜１１０℃、好ましくは４０〜１０５℃、更に好ましくは４５℃〜１００℃に温度管理するのが良い。
【００１０】
高温発酵槽の温度調節装置に使われる運転エネルギーは、化石燃料やガス、電気等、適宜選択される。
【００１１】
本発明で使用する有機性廃棄物等は、重金属や特化物等の毒性物質を含まず、生分解性のある生物起源の有機廃棄物である。具体的には畜産農家や一般家畜から排出される家畜等の糞尿、業務又は一般家庭から排出される生ゴミや紙ゴミ、工場や排水処理で排出される有機性汚泥、畜産加工施設や水産加工施設等から排出される家畜残渣や水産残渣、野菜や花、草木等の農林園芸廃棄物等であり、発酵処理が可能である有機性廃棄物等である。
【００１２】
本発明で使用される蓄熱素材を、高温発酵槽の内壁、外壁、壁の内部に入れたりすることにより、高温発酵槽に蓄熱機能を持たせることができる。蓄熱素材としては、相変化型蓄熱物質、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルのスラリー、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの固形物を樹脂やアルミ等の金属の包材に充填したもの、相変化蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの固形物や相変化蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシート、相変化蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシート等が使用することができる。相変化型蓄熱物質、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルのスラリー、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの固形物を樹脂や金属の包材に充填したものを、高温発酵槽の内壁又は外壁に貼り付けることでも、高温発酵槽に蓄熱機能を持たせることができる。
【００１３】
相変化型蓄熱物質としては、ｎ−パラフィン類や、無機共晶物及び無機系水和物、カプリン酸等の脂肪酸類、ｏ−クレゾール等の芳香族炭化水素化合物、パルミチン酸メチル等のエステル化合物、ラウリルアルコールやミリスチルアルコール、ポリエチレングリコール等のアルコール類等の化合物が挙げられ、化学的、物理的に安定なものが用いられる。また、融点の異なる蓄熱物質を２種以上混合しても良いし、必要に応じ過冷却防止剤、比重調整剤、劣化防止剤、増粘剤等を添加することができる。
【００１４】
使用する相変化型蓄熱物質の融解温度は、高温発酵槽の運転温度に応じて適宜選択されるが、前述のように高温発酵槽の発酵温度は、４０〜１１０℃に設定することが好ましいため、相変化型蓄熱物質の融解温度も４０〜１１０℃のものを使用することが好ましい。例えば、高温発酵槽の発酵温度を７５℃程度に保持する場合には、融解温度が７０〜８０℃の相変化型蓄熱物質を使用する。
【００１５】
本発明で使用される蓄熱素材は、相変化型蓄熱物質、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルのいずれでも使用できる。特に、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルは、該蓄熱物質の相変化（融解・凝固）に伴う外観上の状態変化が小さくなるため、相変化型蓄熱物質単体を使用した場合と比較して、取り扱いが容易になるため好ましい。
【００１６】
相変化型蓄熱物質をマイクロカプセル化する方法としては、複合エマルジョン法によるカプセル化法（特開昭６２−１４５２号公報）、蓄熱物質粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法（特開昭６２−４５６８０号公報）、蓄熱物質粒子の表面に液中で熱可塑性樹脂を形成する方法（特開昭６２−１４９３３４号公報）、蓄熱物質粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する方法（特開昭６２−２２５２４１号公報）、界面重縮合反応によるポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法（特開平２−２５８０５２号公報）等に記載されている方法を用いることが可能である。
【００１７】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの膜材としては、界面重合法、インサイチュー法、ポリマー重合法等の手法で得られるポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレタン、アミノプラスト樹脂、ゼラチンとカルボキシメチルセルロースもしくはアラビアゴムとのコアセルベーション法を利用した合成あるいは、天然樹脂が用いられる。
【００１８】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの平均粒子径は、物理的圧力による破壊を防止するために１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下に設定することが好ましい。粒子径が１０μｍを超えると、マイクロカプセルが外圧で容易に壊れやすくなったり、蓄熱物質の比重が分散媒のそれと大きく差がある場合など、浮遊したり、沈降したりしやすくなり、取り扱う上で不都合を生じるので好ましくない。なお、マイクロカプセルの粒子径は、乳化剤の種類と濃度、乳化時の乳化液の温度、乳化比（水相と油相の体積比率）、乳化機、分散機等と称される微粒化装置の運転条件（撹拌回転数、時間等）等を適宜調節して所望の粒子径に設定する。
【００１９】
なお、本発明でのマイクロカプセルの平均粒子径は、体積平均粒子径をいう。体積平均粒子径とは、マイクロカプセル粒子の体積換算値の平均粒子径を表わすものであり、原理的には、一定体積の粒子を小さいものから順に篩分けし、その５０％体積に当たる粒子が分別された時点での粒子径を意味する。体積平均粒子径の測定は顕微鏡観察による実測でも測定可能であるが、市販の電気的、光学的粒子径測定装置を用いることにより自動的な測定が可能である。なお、後述する実施例における分散液の体積平均粒子径は、米国ベックマンコールター社製粒度測定装置コールターマルチサイザーII型を用いて測定したものである。
【００２０】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルの固形物は、作製したマイクロカプセルスラリーを棚乾燥機等で乾燥させた固形物や、スプレードライヤー等で乾燥した粉体物、造粒機等で造粒後乾燥して作製した造粒物の形態等で得ることができる。なお、後述する実施例におけるマイクロカプセルの粉体の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（商品名：ＨＥＬＯＳ、独国ＳＹＭＰＡＴＥＣ社製）を用いて体積平均粒子径を測定したものである。同様に、マイクロカプセルの固形物や顆粒状物、造粒物の平均粒子径は、任意で選んだマイクロカプセルの固形物や顆粒状物、造粒物について、サンプル５０個をノギスで測定した長さ径平均値を平均粒子径とした。
【００２１】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートは、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルと必要に応じて添加されるバインダーを混合したものをシート状支持体に塗工又は含浸して作製する。シート状支持体の具体例として、硬質ポリウレタン樹脂、発泡ポリスチレン樹脂、発泡ポリエチレン樹脂、ガラスシート、羊毛シート、紙、石綿等が使用可能であるが、好ましくは、アクリル繊維、ナイロン等のポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン繊維、ビニロン繊維、ポリウレタン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、アセテート繊維、キュプラ繊維、レーヨン繊維、セルロース繊維等を乾式もしくは湿式で抄造した不織布が用いられる。なお、シート状支持体は必要に応じて、厚み、面積を適宜選択する。
【００２２】
上記のシート状支持体に塗工又は含浸する際のマイクロカプセル塗布量は、必要に応じて適宜変えることができる。
【００２３】
また、上記シート状支持体にマイクロカプセルを塗工する場合、片面に塗工されるが、その反対面に断熱性を高めるために合成又は天然の中空粒子等を塗工し、断熱性を付与することもできる。
【００２４】
また、上記シート状支持体にマイクロカプセルを塗工又は含浸して作製した蓄熱シートの片面、又は両面に断熱性を有するシートを貼り合わせ、断熱性を付与することもできる。
【００２５】
マイクロカプセルとともに必要があれば、バインダー、緩衝剤、分散剤、消泡剤、染料、顔料などの着色剤、吸湿材、酸化防止剤、難燃剤、香料などを添加し、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートを作製することもできる。
【００２６】
他方、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートは、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルとゴム基材等を練り込み、加熱プレスして作製される。相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートで使われるゴム材料としては、天然ゴム、イソプレンゴム等のイソプレン系ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム等のブタジエン系ゴム、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、水素化ニトリルゴム等のジエン系特殊ゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等のオレフィン系ゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンオキシド−エピクロロヒドリンゴム等のポリエーテル系ゴム、多硫化ゴム等のポリスルフィド系ゴム、ポリエステルウレタンゴム、ポリエーテルウレタンゴム等のポリウレタン系ゴム、フッ化ビニリデン系ゴム、フルオロシリコーン系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、フルオロホスファゼン系ゴム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル系ゴム等のフッ素ゴム、ポリジメチルシリコーンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム等のシリコーンゴム等が挙げられる。これらは単独又は二種類以上組み合わせて使用しても良い。
【００２７】
上述のゴム材料に必要があれば、加硫剤、加硫促進剤、架橋剤、老化防止剤、酸化防止剤、可塑剤、発泡剤、難燃剤、粘着付与剤、滑剤、しゃく解剤（素練り促進剤）、着色剤、硬化剤、分散剤、溶剤等の他に、綿、ナイロン、ポリエステル、ビニロン、ガラス、カーボンなどの各種繊維類等、金属粉などの熱伝導を向上させる素材等を混合しても良い。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明のモデル実施例を説明するが、これらの例のみに限定されずに適用できる。また、実施例において、特にことわりのない百分率、部数は質量基準である。
【００２９】
［相変化型蓄熱物質充填袋の作製１］
相変化型蓄熱物質であるパラフィンワックス（商品名：ＨＮＰ−９、日本精蝋（株）製、融解温度約７５℃）をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質充填袋１を得た。
【００３０】
［相変化型蓄熱物質充填袋の作製２］
相変化型蓄熱物質であるノルマルエイコサン（東京化成工業（株）試薬、融解温度約３６℃）をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質充填袋２を得た。
【００３１】
［相変化型蓄熱物質充填袋の作製３］
相変化型蓄熱物質であるパラフィンワックス（商品名：ＰＷ−１１５、日本精蝋（株）製、融解温度約４５℃）をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質充填袋３を得た。
【００３２】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋１の作製］
メラミン粉末１２質量部に３７質量％ホルムアルデヒド水溶液１５．４質量部と水４０質量部を加え、ｐＨを８に調整した後、８０℃まで加熱してメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１０質量％スチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００質量部を９０℃に加温した中に、相変化型蓄熱物質として、９０℃に加温したパラフィンワックス（商品名：ＨＮＰ−９、日本精蝋（株）製、融解温度約７５℃）８０質量部を激しく撹拌しながら添加し、平均粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行い、乳化液を得た。得られた乳化液に、上記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加して９０℃で２時間撹拌を施した後、ｐＨを９まで上げて水を添加して乾燥固形分濃度４０％の相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液１を得た。マイクロカプセル分散液１をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、マイクロカプセル分散液充填袋を得た。
【００３３】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋２の作製］
メラミン粉末１２質量部に３７質量％ホルムアルデヒド水溶液１５．４質量部と水４０質量部を加え、ｐＨを８に調整した後、８０℃まで加熱してメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１０質量％スチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００質量部を９０℃に加温した中に、相変化型蓄熱物質として、９０℃に加温したノルマルエイコサン（東京化成工業（株）試薬、融解温度約３６℃）８０質量部を激しく撹拌しながら添加し、平均粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行い、乳化液を得た。得られた乳化液に、上記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加して９０℃で２時間撹拌を施した後、ｐＨを９まで上げて水を添加して乾燥固形分濃度４０％の相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液２を得た。マイクロカプセル分散液２をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、マイクロカプセル分散液充填袋２を得た。
【００３４】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋３の作製］
メラミン粉末１２質量部に３７質量％ホルムアルデヒド水溶液１５．４質量部と水４０質量部を加え、ｐＨを８に調整した後、８０℃まで加熱してメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１０質量％スチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００質量部を９０℃に加温した中に、相変化型蓄熱物質として、９０℃に加温したパラフィンワックス（商品名：ＰＷ−１１５、日本精蝋（株）製、融解温度約４５℃）８０質量部を激しく撹拌しながら添加し、平均粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行い、乳化液を得た。得られた乳化液に、上記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加して９０℃で２時間撹拌を施した後、ｐＨを９まで上げて水を添加して乾燥固形分濃度４０％の相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液３を得た。マイクロカプセル分散液３をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、マイクロカプセル分散液充填袋３を得た。
【００３５】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋１の作製］
マイクロカプセル分散液１をスプレードライヤーで水分含有率３質量％以下まで乾燥し、平均粒子径５０μｍのマイクロカプセル粉体１を得た。次いで、マイクロカプセル粉体１をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋を得た。
【００３６】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋２の作製］
マイクロカプセル分散液２をスプレードライヤーで水分含有率３質量％以下まで乾燥し、平均粒子径４７μｍのマイクロカプセル粉体２を得た。次いで、マイクロカプセル粉体２をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋２を得た。
【００３７】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋３の作製］
マイクロカプセル分散液３をスプレードライヤーで水分含有率３質量％以下まで乾燥し、平均粒子径５４μｍのマイクロカプセル粉体３を得た。次いで、マイクロカプセル粉体３をチャック付きアルミ袋（商品名：ラミジップＡＬ−１６、（株）生産日本社製）に３００ｇ充填し、相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋３を得た。
【００３８】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートの作製］
１００質量部のマイクロカプセル分散液１にバインダーとしてガラス転移点温度−１０℃のアクリル樹脂ラテックスを固形質量で８質量部添加し、マイクロカプセル塗工液を得た。このマイクロカプセル塗工液をディップ塗工装置にて、厚さ３．１ｍｍ、坪量１１０ｇ／ｍ２のポリエステル製不織布（熱伝導率０．０３３ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・ｄｅｇ）に固形質量塗工量が８００ｇ／ｍ２になるように塗工し、８０℃の熱風乾燥を施して、厚さ４ｍｍの相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートを得た。
【００３９】
［相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートの作製］
１００質量部のマイクロカプセル分散液１とガラス転移温度８０℃のスチレン・ブタジエンゴムラテックス（乾燥固形分濃度４８％）２００質量部を十分に混練りした後、８０℃加熱して水分を完全に無くした厚み１０ｍｍの相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートを得た。
【００４０】
実施例１
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質充填袋１を１０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）（高温発酵菌）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４１】
実施例２
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋１を２０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４２】
実施例３
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋１を１０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４３】
実施例４
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを担持したシートを３０枚（２０ｃｍ×２０ｃｍ）を設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４４】
実施例５
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを含有してなるゴムシートを４０枚（２０ｃｍ×２０ｃｍ）を設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００４５】
実施例６
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質充填袋２を１０個設置し、槽内温度を３５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）（米糠等と発酵菌を混合したもの、中温発酵菌）を混合したものを恒温槽に入れて、発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合、水分除去して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に１５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００４６】
実施例７
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋２を２０個設置し、槽内温度を３５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に１５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００４７】
実施例８
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋２を１０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に１５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００４８】
実施例９
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質充填袋３を１０個設置し、槽内温度を４５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）（米糠等と発酵菌を混合したもの、中温発酵菌）を混合したものを恒温槽に入れて、発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合、水分除去して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００４９】
実施例１０
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液充填袋３を２０個設置し、槽内温度を４５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００５０】
実施例１１
恒温槽内壁に相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセル粉体充填袋３を１０個設置し、槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させたが、３０日後では完熟が不完全であった。更に５日間発酵させ、完熟した堆肥が得られた。
【００５１】
比較例１
槽内温度を７５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌１ｇ（商品名：ビオグリーン、豊栄物産（株）製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３０日後に完熟した堆肥が得られた。
【００５２】
比較例２
槽内温度を３５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３５日後に完熟した堆肥が得られた。
【００５３】
比較例３
槽内温度を４５℃に設定した恒温槽（機器名：小型環境試験器ＳＵ−２２０、エスペック（株）製）を準備した。容量３Ｌのステンレスミキシングボールに、家庭から排出された厨芥１ｋｇと発酵菌２０ｇ（商品名：ＥＭボカシ、（有）ほんだ製）を混合したものを恒温槽に入れて、高温発酵を開始した。約８時間毎に厨芥物を撹拌混合して発酵を促進させ、３５日後に完熟した堆肥が得られた。
【００５４】
【表１】
【００５５】
実施例１〜１１と比較例１〜３における３０日間の恒温槽の使用電力量を、電力測定装置（（株）計測技術研究所、商品名：ワットチェッカーＭＯＤＥＬ２０００ＭＳ１）を使って調べた結果を表１に示す。表１より、実施例１〜５の総電力使用量は、比較例１の総電力使用量と比べて少なかった。一方、実施例６の総電力使用量は、比較例２の総電力使用量と比較して少なかった。また、実施例９の総電力使用量は、比較例３の総電力使用量と比較して少なかった。
【００５６】
また、実施例９と実施例６では、実施例９の方が完熟した堆肥が得られる期間が短いため、堆肥化の効率が良い。他方、前述のように発酵温度が１１０℃より高い場合は、適用できる発酵菌種が皆無になるため、好ましくない。よって、相変化温度が４０〜１１０℃である相変化型蓄熱物質を高温発酵槽に適用することが好ましい。
【００５７】
これらの結果より、有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、メタンガス等のバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽において、発酵槽外壁又は内壁、壁中等に蓄熱素材を配置した高温発酵槽は、運転エネルギーを省力化することができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
今回は、モデルによって本発明の高温発酵槽の効果を説明したが、実際の発酵プラントでは、高温発酵槽が大きく、温度調節に必要なエネルギー使用量も大きくなるため、本発明によるエネルギー省力効果の総量も大きくなる。このため本発明の高温発酵槽によれば、家畜等の糞尿、業務又は家庭排出生ゴミ、汚泥、家畜残渣、水産残渣等の有機性廃棄物や草木等を高温発酵させ、メタンガス等の燃料ガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽等の運転エネルギーを省力化することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物や草木を高温発酵させ、メタンガスのバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽において、発酵槽外壁又は内壁、壁中に蓄熱素材を配置した高温発酵槽。
【請求項２】
相変化温度が４０〜１１０℃である相変化型蓄熱素材を蓄熱素材に使用した請求項１記載の高温発酵槽。
【請求項３】
樹脂や金属の包材に相変化型蓄熱物質が充填された蓄熱素材を配置した請求項１又は２記載の高温発酵槽。
【請求項４】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを蓄熱素材として使用した請求項１〜３のいずれかに記載の高温発酵槽。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の高温発酵槽を使用したメタンガスのバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラント。
【請求項１】
有機性廃棄物や草木を高温発酵させ、メタンガスのバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラントで使われる高温発酵槽において、発酵槽外壁又は内壁、壁中に蓄熱素材を配置した高温発酵槽。
【請求項２】
相変化温度が４０〜１１０℃である相変化型蓄熱素材を蓄熱素材に使用した請求項１記載の高温発酵槽。
【請求項３】
樹脂や金属の包材に相変化型蓄熱物質が充填された蓄熱素材を配置した請求項１又は２記載の高温発酵槽。
【請求項４】
相変化型蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを蓄熱素材として使用した請求項１〜３のいずれかに記載の高温発酵槽。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の高温発酵槽を使用したメタンガスのバイオガス又は堆肥を製造する発酵プラント。
【公開番号】特開２０１２−１８７４８７（Ｐ２０１２−１８７４８７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２２２６（Ｐ２０１１−５２２２６）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００５９８０）三菱製紙株式会社 (1,550)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００５９８０）三菱製紙株式会社 (1,550)
【Ｆターム（参考）】
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