特開 2023-142393 バイオメタン発酵設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023142393

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】バイオメタン発酵設備

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/65 20220101AFI20230928BHJP

   C10L 3/08 20060101ALI20230928BHJP

   B09B 101/85 20220101ALN20230928BHJP

【ＦＩ】

B09B3/65 ZAB

C10L3/08

B09B101:85

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022049286

(22)【出願日】2022-03-25

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、研究成果展開事業「熱循環による高効率土地利用型バイオメタン生産システムの確立」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】599002043

【氏名又は名称】学校法人 名城大学

(71)【出願人】

【識別番号】591186866

【氏名又は名称】株式会社箕浦

(74)【代理人】

【識別番号】110000497

【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田村 廣人

(72)【発明者】

【氏名】前林 正弘

(72)【発明者】

【氏名】平野 達也

(72)【発明者】

【氏名】村野 宏達

(72)【発明者】

【氏名】箕浦 隆

【テーマコード（参考）】

4D004

【Ｆターム（参考）】

4D004AA02

4D004AA12

4D004BA03

4D004BB05

4D004CA18

4D004CA22

4D004CB31

4D004CC03

(57)【要約】

【課題】冬期であってもメタン発酵を良好に行うことができるバイオメタン発酵設備を提供する。
【解決手段】バイオメタン発酵設備１０は、所定の割合でバイオマスが混合され、土壌Ｓの上に所定の高さに盛られた盛土１０Ａと、盛土１０Ａを覆う遮水シート１０Ｂと、遮水シート１０Ｂに覆われた状態の盛土１０Ａの周囲に湛えられた水１０Ｃと、を備えている。更に、バイオメタン発酵設備１０は、上方から見た平面視において、盛土１０Ａの周囲に配置されて遮水シート１０Ｂに覆われ、盛土１０Ａと、土壌Ｓ及び水１０Ｃと、の間に介在して設けられ、盛土１０Ａと、土壌Ｓ及び水１０Ｃと、の間の熱の伝達を遮断する断熱部材１０Ｄと、盛土１０Ａに埋設され、外部から供給される加熱された水が内部を流通し、加熱された水の熱を盛土１０Ａに伝達するヒートパイプ１０Ｅと、を備え、水１０Ｃは、土壌Ｓを介して盛土１０Ａに供給される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の割合でバイオマスが混合され、土壌の上に所定の高さに盛られた盛土と、
前記盛土を覆う遮水シートと、
前記遮水シートに覆われた状態の前記盛土の周囲に湛えられた水と、
を備え、
更に、上方から見た平面視において、前記盛土の周囲に配置されて前記遮水シートに覆われ、前記盛土と、前記土壌及び前記水と、の間に介在して設けられ、前記盛土と、前記土壌及び前記水と、の間の熱の伝達を遮断する断熱部材と、
前記盛土に埋設され、外部から供給された液体が内部を流通し、前記液体の熱を前記盛土に伝達するヒートパイプと、
を備え、
前記水は、前記土壌を介して前記盛土に供給されるバイオメタン発酵設備。

【請求項2】

前記遮水シートは、気泡緩衝材である請求項１に記載のバイオメタン発酵設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はバイオメタン発酵設備に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、所定の割合で草本系バイオマスが混合され、所定の高さに盛られた盛土と、盛土を覆い、外周縁部が盛土の周囲に固定され、盛土を覆った状態で上部に位置する箇所に貫通孔が形成された遮水シートと、遮水シートに覆われた状態の盛土の周囲に湛えられた水と、を備えた従来のバイオメタン発酵設備が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１４７０８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、このバイオメタン発酵設備は、冬期の気温低下に伴いバイオメタンの生産量が低下してしまうことがわかっている。

【0005】

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、冬期であってもメタン発酵を良好に行うことができるバイオメタン発酵設備を提供することを解決すべき課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のバイオメタン発酵設備は、
所定の割合でバイオマスが混合され、土壌の上に所定の高さに盛られた盛土と、
前記盛土を覆う遮水シートと、
前記遮水シートに覆われた状態の前記盛土の周囲に湛えられた水と、
を備え、
更に、上方から見た平面視において、前記盛土の周囲に配置されて前記遮水シートに覆われ、前記盛土と、前記土壌及び前記水と、の間に介在して設けられ、前記盛土と、前記土壌及び前記水と、の間の熱の伝達を遮断する断熱部材と、
前記盛土に埋設され、外部から供給された液体が内部を流通し、前記液体の熱を前記盛土に伝達するヒートパイプと、
を備え、
前記水は、前記土壌を介して前記盛土に供給される。

【0007】

この構成によれば、ヒートパイプ内を流通する液体が有する熱によって盛土を温めつつ、断熱部材によって盛土と、土壌及び水と、の間の熱の伝達を遮断するので、盛土を良好に温めることができ、これによって、冬期であっても盛土内における嫌気発酵を良好に行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１のバイオメタン発酵設備を示す断面図である。

【図2】実施例１のバイオメタン発酵設備において、盛土及び遮水シートを配置する前の状態を示す平面図である。

【図3】ヒートパイプを示す概略図である。

【図4】実施例１のバイオメタン発酵設備を用いた実験設備を示す概略図である。

【図5】図４に示す実験設備及び比較例１のバイオメタン発酵設備を用いて、所定の期間、盛土内の温度を測定した結果を示すグラフである。

【図6】実施例２のバイオメタン発酵設備を示す断面図である。

【図7】実施例３のバイオメタン発酵設備を示す断面図である。

【図8】実施例４のバイオメタン発酵設備を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明における好ましい実施の形態を説明する。

【0010】

本発明のバイオメタン発酵設備の遮水シートは、気泡緩衝材であり得る。この場合、日光が気泡緩衝材に照射されることによって、気泡緩衝材に覆われた盛土を良好に温めることができる。

【0011】

次に、本発明のバイオメタン発酵設備を具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。

【0012】

＜実施例１＞
図１に示す実施例１のバイオメタン発酵設備１０は、例えば、収穫後であり使用されていない田んぼ等に複数が設置される。バイオメタン発酵設備１０はバイオメタンを発生することができる。バイオメタン発酵設備１０から発生したバイオメタンはガスタンク（図示せず）に貯蔵され、ガスタンクに貯蔵されたバイオメタンは発電用エンジンや暖房用ガスバーナー等の各種機器（図示せず）に供給することができる。

【0013】

ここで、バイオメタンとは、バイオマスである稲わらや雑草等の草本系バイオマス（以降、草本系バイオマスともいう）を混合した土を盛って畝状の盛土１０Ａにし、盛土１０Ａ中の微生物によって草本系バイオマスの還元的分解（メタン発酵）により生成される。つまり、稲わらや雑草等の草本系バイオマスを混合し畝状にした盛土１０Ａがバイオメタンの発生源である。生成されるバイオメタンは、メタン１０～８０％を含み、残りのほとんどは窒素や二酸化炭素の無毒かつ不燃性の気体成分である。バイオメタンは１気圧よりも僅かに高い圧力の低圧ガスである。また、盛土１０Ａ中の微生物は嫌気性であるため、メタン発酵を行うには盛土１０Ａの大部分が嫌気状態である必要がある。

【0014】

バイオメタン発酵設備１０は、畔板シート１０Ｋと、断熱部材１０Ｄと、ヒートパイプ１０Ｅと、盛土１０Ａと、遮水シート１０Ｂと、水１０Ｃと、を備えている。盛土１０Ａを設置する設置領域Ｒの土壌Ｓは、上方からの平面視において、長方形状をなして、所定の深さに掘り下げられている。例えば、上方からの平面視において、設置領域Ｒの長手方向の寸法Ｌは、およそ４００ｃｍである（図２参照）。設置領域Ｒの短手方向の寸法Ｗは、およそ８０ｃｍである（図２参照）。

【0015】

畔板シート１０Ｋは、合成樹脂製であり、公知のものである。畔板シート１０Ｋは、第１畔板シート１０Ｌ、及び第２畔板シート１０Ｍを有している。第１畔板シート１０Ｌは、板厚方向を横向きにして、設置領域Ｒの外縁に沿って、配置されている。畔板シート１０Ｋの上部は、掘り下げられていない土壌Ｓの表面よりも上方に突出している。第２畔板シート１０Ｍは、板厚方向を横向きにして、第１畔板シート１０Ｌと所定の寸法離間して、第１畔板シート１０Ｌの内側に沿うように配置されている。第１畔板シート１０Ｌ、及び第２畔板シート１０Ｍの下端は、設置領域Ｒの底面に接触している。第２畔板シート１０Ｍの上端は、第１畔板シート１０Ｌの上端よりも下方に位置している。

【0016】

断熱部材１０Ｄは、発泡スチロールや発泡ウレタン等の、発泡して形成された合成樹脂製である。断熱部材１０Ｄは、平板状をなした第１断熱部材１０Ｈと、平板状をなした第２断熱部材１０Ｊを有している。第１断熱部材１０Ｈは、板厚方向を横向きにして、第１畔板シート１０Ｌと第２畔板シート１０Ｍとの間に配置されている。第１断熱部材１０Ｈの下端は、設置領域Ｒの底面に接触している。第１断熱部材１０Ｈの上端は、第１畔板シート１０Ｌの上端と揃っている。上方からの平面視において、第１畔板シート１０Ｌ、第１断熱部材１０Ｈ、及び第２畔板シート１０Ｍは、四角形状をなして設置領域Ｒの外縁部に配置されている（図２参照）。第２断熱部材１０Ｊは、板厚方向を上下方向にして、第２畔板シート１０Ｍの内側の設置領域Ｒの底面に接触して配置されている。第２断熱部材１０Ｊの外周縁と、第２畔板シート１０Ｍの内側の面との間は、所定の寸法離間した隙間Ｇが形成されている。

【0017】

ヒートパイプ１０Ｅには、株式会社箕浦製のＣ－ｔｕｂｅが用いられる。ヒートパイプ１０Ｅは、図３に示すように、外筒１０Ｎ、中筒１０Ｐ、一対の閉塞部材１０Ｑ、及び液体１０Ｒを有している。外筒１０Ｎは、両端が開口した円筒状のアルミニウム製である。中筒１０Ｐは、両端が開口した円筒状のアルミニウム製である。中筒１０Ｐ内には、外部から供給された加熱された水等の液体が流通する。中筒１０Ｐの外径は、外筒１０Ｎの内径よりも小さい。中筒１０Ｐは、外筒１０Ｎに挿通されており、その両端部が外筒１０Ｎの外部に突出するように配置されている。

【0018】

閉塞部材１０Ｑは、円柱状をなしており、外筒１０Ｎの開口した両端部の各々を塞ぐ機能を有している。閉塞部材１０Ｑには、中筒１０Ｐが挿通される貫通孔１０Ｓが形成されている。貫通孔１０Ｓは、閉塞部材１０Ｑの外径に対して偏芯して形成されている。これにより、中筒１０Ｐは、外筒１０Ｎに対して偏芯した位置に配置された状態が保持される。両端が閉塞部材１０Ｑで閉塞された外筒１０Ｎの内部であって、中筒１０Ｐの外側の領域には、アンモニアやアルコール等の液体１０Ｒが封入されている。

【0019】

こうして構成されたヒートパイプ１０Ｅには、図１に示すように、アルミニウム製の金属板１０Ｔが沿うように連結される。ヒートパイプ１０Ｅは、軸線方向を横向きにして２つが横方向に並び、第２断熱部材１０Ｊの上面に配置される。各ヒートパイプ１０Ｅの軸線方向は、設置領域Ｒの長手方向に向いている（図２参照）。金属板１０Ｔは、ヒートパイプ１０Ｅの上方に配置され、中筒１０Ｐは、外筒１０Ｎに対して下側に偏芯した位置に配置される。外筒１０Ｎから突出した中筒１０Ｐの両端部には、ホースＨが連結される（図３参照）。ホースＨは、第１畔板シート１０Ｌ、第１断熱部材１０Ｈ、及び第２畔板シート１０Ｍを貫通して外部に引き出される（図２参照）。ヒートパイプ１０Ｅ、及び第２断熱部材１０Ｊは、掘り下げられていない土壌Ｓの表面よりも下方に配置される。

【0020】

盛土１０Ａには、稲わらや雑草等の草本系バイオマスが所定の割合（およそ１４ｋｇ／ｍ²）で混合される。草本系バイオマスを盛土１０Ａに混合する場合、鍬や耕耘機等を用いて混合する。また、ミキサ等を用いて草本系バイオマスと盛土１０Ａとを混合してもよい。盛土１０Ａは、第２畔板シート１０Ｍに囲まれた領域であって、第２断熱部材１０Ｊの上方の設置領域Ｒに配置され、掘り下げていない土壌Ｓの表面から所定の高さに突出するように盛られる。例えば、盛土１０Ａは、第１畔板シート１０Ｌの上端の高さまで盛られる。こうして、ヒートパイプ１０Ｅは、盛土１０Ａに埋設される。設置領域Ｒに盛られた盛土１０Ａは、一方向に延びた畝状に形成される。上方からの平面視において、第１断熱部材１０Ｈは、盛土１０Ａの周囲に配置される。

【0021】

遮水シート１０Ｂは、可撓性を有した合成樹脂製である。遮水シート１０Ｂは、シート状をなして所定の幅を有し、一方向に長く形成されている。遮水シート１０Ｂの幅の寸法は、およそ２００ｃｍである。遮水シート１０Ｂは、畔板シート１０Ｋ、断熱部材１０Ｄ、及び盛土１０Ａを覆うように配置される。遮水シート１０Ｂの外周縁部は、盛土１０Ａの周囲の土壌Ｓ（掘り下げられていない土壌Ｓ）の表面を覆うように配置され、更に、土壌Ｓが被せられる。これによって、遮水シート１０Ｂは、盛土１０Ａを覆った状態で、外周縁部が盛土１０Ａの周囲近傍の土壌Ｓに固定される。遮水シート１０Ｂの外周縁部に石や鉄パイプ等を錘として載置してもよい。

【0022】

例えば、遮水シート１０Ｂには、貫通孔１０Ｆが形成されている。貫通孔１０Ｆは、遮水シート１０Ｂが盛土１０Ａを覆った状態で、盛土１０Ａの上部に位置する箇所に配置されている。例えば、貫通孔１０Ｆには、通気管１０Ｇの一端が連通して気密に連結される。通気管１０Ｇの他端は、例えば、バイオメタン発酵設備１０が設置された現場の近傍に設置されたガスタンク（図示せず）等に気密に連結される。通気管１０Ｇには、通気管１０Ｇの一端と他端とを連通する連通状態、及び連通しない非連通状態とに切り替え自在な開閉弁（図示せず）が設けられる。

【0023】

水１０Ｃは、遮水シート１０Ｂに覆われた状態の盛土１０Ａ、畔板シート１０Ｋ、断熱部材１０Ｄ、及びヒートパイプ１０Ｅの周囲（掘り下げられていない土壌Ｓの上方）に湛えられる。水１０Ｃの水面は、盛土１０Ａの高さよりも低い。こうしてバイオメタン発酵設備１０が形成される。第１断熱部材１０Ｈは、盛土１０Ａと、土壌Ｓ及び水１０Ｃとの間に介在して設けられる。このため、第１断熱部材１０Ｈは、盛土１０Ａと、土壌Ｓ及び水１０Ｃとの間の熱の伝達を遮断する。第２断熱部材１０Ｊは、盛土１０Ａと、土壌Ｓとの間に介在して設けられる。このため、第２断熱部材１０Ｊは、盛土１０Ａと、土壌Ｓとの間の熱の伝達を遮断する。つまり、断熱部材１０Ｄは、少なくとも盛土１０Ａと、土壌Ｓとの間の熱のやり取りを遮断する。

【0024】

バイオメタン発酵設備１０は、盛土１０Ａの周囲に湛えられる水１０Ｃによって盛土１０Ａが押圧される。これによって、バイオメタン発酵設備１０が設置された初期に盛土１０Ａの中の空気を押出すことができ、盛土１０Ａ内を早期に嫌気状態にすることができる。このため、盛土１０Ａ内におけるメタン発酵を早期に活発化させることができる。更に、盛土１０Ａの周囲に水１０Ｃが湛えられており、水１０Ｃは、土壌Ｓ、及び隙間Ｇを介して盛土１０Ａに供給される。このため、盛土１０Ａ内が長期に嫌気状態を維持することができる。これにより、このバイオメタン発酵設備１０は、良好（早期かつ長期間）にメタン発酵することができる。

【0025】

バイオメタン発酵設備１０は、盛土１０Ａの温度がおよそ１５℃以上の場合に盛土１０Ａ内においてメタン発酵が活発に行われる。バイオメタン発酵設備１０において生成されたバイオメタンは、遮水シート１０Ｂに捕捉され、遮水シート１０Ｂに形成された貫通孔１０Ｆ、及び貫通孔１０Ｆに連結された通気管１０Ｇを介してガスタンク等に流入する。こうして、バイオメタン発酵設備１０において発生したバイオメタンは、ガスタンク等で貯蔵することができる。

【0026】

次に、バイオメタン発酵設備１０を用いて行った実験結果について図面を参照しつつ説明する。この実験を行うにあたり、図４に示すような実験設備Ｆを準備した。具体的には、実験設備Ｆは、３つのバイオメタン発酵設備１０、ボイラーＢo、及び複数の温度測定器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を有している。３つのバイオメタン発酵設備１０は、互いの長手方向の向きを揃えた状態にして、短手方向に並べられている。

【0027】

ボイラーＢoには、例えば、灯油を燃焼させることによって、水を加熱する機能を有した公知のものを用いる。ボイラーＢoは、バイオメタン発酵設備１０の近傍に配置されている。ボイラーＢoは、水が流出する流出口Ｂ１と、水が流入する流入口Ｂ２と、を有している。ボイラーＢoの流出口Ｂ１には、各バイオメタン発酵設備１０の一方側から引き出されたホースＨが連結している。ボイラーＢoの流入口Ｂ２には、各バイオメタン発酵設備１０の他方側から引き出されたホースＨが連結している。更に、各バイオメタン発酵設備１０の一方側から引き出されたホースＨの各々には、弁Ｖが設けられている。弁Ｖには、例えば、減圧弁や流量弁が用いられる。これによって、ボイラーＢoにおいて加熱された水は、流出口Ｂ１から各バイオメタン発酵設備１０の一方側から引き出されたホースＨを介してヒートパイプ１０Ｅの中筒１０Ｐに流入した後、中筒１０Ｐから流出し、各バイオメタン発酵設備１０の他方側から引き出されたホースＨを介してボイラーＢoの流入口Ｂ２に流入する。これによって、ヒートパイプ１０Ｅは、外部から供給された加熱された水（液体）が中筒１０Ｐの内部を流通し、加熱された水の熱を盛土１０Ａに伝達することができる。

【0028】

実際にこのバイオメタン発酵設備１０を用いる場合には、例えば、鶏舎の暖房に用いた温水や、住居の床暖房に用いた温水や、太陽光によって温められた水等をヒートパイプ１０Ｅの中筒１０Ｐに流入させることが考えられる。

【0029】

複数の温度測定器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３には、公知の温度センサが用いられる。温度測定器Ｔ１は、各バイオメタン発酵設備１０の一端部に配置される。温度測定器Ｔ２は、各バイオメタン発酵設備１０の長手方向の中央部に配置される。温度測定器Ｔ３は、各バイオメタン発酵設備１０の他端部に配置される。

【0030】

温度測定器Ｔ１，Ｔ３は、２つのヒートパイプ１０Ｅの間、すなわち、ヒートパイプ１０Ｅの近傍であって、盛土１０Ａの下部に配置する。そして、温度測定器Ｔ２は、一方のヒートパイプ１０Ｅと、第２畔板シート１０Ｍとの間であって、ヒートパイプ１０Ｅよりも上方、すなわち、盛土１０Ａの上部に配置する。

【0031】

また、バイオメタン発酵設備１０のうち畔板シート１０Ｋと、断熱部材１０Ｄと、ヒートパイプ１０Ｅと、を省略して形成したバイオメタン発酵設備を比較例１として準備した。比較例１のバイオメタン発酵設備は、畔板シート１０Ｋと、断熱部材１０Ｄと、ヒートパイプ１０Ｅと、を用いていない点がバイオメタン発酵設備１０と異なっており、その他の構成は、バイオメタン発酵設備１０と同様であるので、詳細の説明を省略する。比較例１のバイオメタン発酵設備の盛土１０Ａ内における長手方向の中央部であって、盛土１０Ａの上部には、温度測定器Ｔ２を配置した。

【0032】

実験設備Ｆ、及び比較例１のバイオメタン発酵設備は、令和３年１０月１２日に施工した。水１０Ｃは、令和３年１０月２２日に供給を開始し、令和３年１１月１０日に排水した。更に、水１０Ｃは、令和３年１１月１２日に再び供給を開始した。そして、施工した日（令和３年１０月１２日）から１９日目、２６日目、３３日目、３８日目、及び５３日目に、各温度測定器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を用いて実験設備Ｆ及び比較例１のバイオメタン発酵設備の各々の盛土１０Ａ内の温度を測定した。なお、ヒートパイプ１０Ｅに供給する水の温度は、４０℃とした。

【0033】

図５に示す、各温度測定器Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の測定値は、実験設備Ｆにおける３つのバイオメタン発酵設備１０のうちの１つものを示している。図５における０日目が令和３年１０月１２日である。図５に示すように、施工日から１９日目において、比較例１の盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ１５℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ１８℃であった。

【0034】

施工日から２６日目において、比較例１の盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ１４℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ１９℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の一端部（加熱された水が流入する側）における温度測定器Ｔ１による測定値は、およそ２４．５℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の他端部（加熱された水が流出する側）における温度測定器Ｔ１による測定値は、およそ２４℃であった。

【0035】

施工日から３３日目において、比較例１の盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ１０℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ１８℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の一端部における温度測定器Ｔ１による測定値は、およそ２５℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の他端部における温度測定器Ｔ３による測定値は、およそ２３℃であった。

【0036】

施工日から３８日目において、比較例１の盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ１０℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ１５℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の一端部における温度測定器Ｔ１による測定値は、およそ２４℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の他端部における温度測定器Ｔ３による測定値は、およそ２０℃であった。

【0037】

施工日から５３日目において、比較例１の盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ８℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度測定器Ｔ２による測定値は、およそ１４℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の一端部における温度測定器Ｔ１による測定値は、およそ２４℃であった。そして、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の他端部における温度測定器Ｔ３による測定値は、およそ２１℃であった。

【0038】

比較例１の盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度は、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の中央部における温度よりも常に低い状態であることがわかった。また、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の一端部における温度は、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の他端部における温度よりも常に高い状態であることがわかった。

【0039】

更に、実験設備Ｆの盛土１０Ａにおける長手方向の両端部（すなわち、ヒートパイプ１０Ｅの近傍であって、盛土１０Ａの下部）における温度は、比較例１及び実験設備Ｆの各々盛土１０Ａにおける長手方向の中央部（すなわち、盛土１０Ａの上部）における温度よりも常に高い状態であることがわかった。

【0040】

次に、上記実施例における作用を説明する。

【0041】

バイオメタン発酵設備１０は、所定の割合でバイオマスが混合され、土壌Ｓの上に所定の高さに盛られた盛土１０Ａと、盛土１０Ａを覆う遮水シート１０Ｂと、遮水シート１０Ｂに覆われた状態の盛土１０Ａの周囲に湛えられた水１０Ｃと、を備えている。更に、バイオメタン発酵設備１０は、上方から見た平面視において、盛土１０Ａの周囲に配置されて遮水シート１０Ｂに覆われ、盛土１０Ａ
と、土壌Ｓ及び水１０Ｃと、の間に介在して設けられ、盛土１０Ａと、土壌Ｓ及び水１０Ｃと、の間の熱の伝達を遮断する断熱部材１０Ｄと、盛土１０Ａに埋設され、外部から供給される加熱された水が内部を流通し、加熱された水の熱を盛土１０Ａに伝達するヒートパイプ１０Ｅと、を備え、水１０Ｃは、土壌Ｓを介して盛土１０Ａに供給される。

【0042】

この構成によれば、ヒートパイプ１０Ｅ内を流通する加熱された水が有する熱によって盛土１０Ａを温めつつ、断熱部材１０Ｄによって盛土１０Ａと、土壌Ｓ及び水１０Ｃと、の間の熱の伝達を遮断するので、盛土１０Ａを良好に温めることができ、これによって、冬期であっても盛土１０Ａ内における嫌気発酵を良好に行わせることができる。

【0043】

＜実施例２＞
次に、実施例２のバイオメタン発酵設備３０について、図を参照しつつ説明する。実施例２のバイオメタン発酵設備３０は、設置領域Ｒにおける土壌Ｓが掘り下げられてない点、畔板シート１０Ｋの配置の形態、断熱部材１０Ｄの配置の形態、及び気泡緩衝材３０Ａが用いられる点等が実施例１と相違する。実施例１と同様の構成には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0044】

バイオメタン発酵設備３０は、図６に示すように、盛土１０Ａを設置する設置領域Ｒの土壌Ｓは、掘り下げられていない。つまり、設置領域Ｒは、その周囲の土壌Ｓの表面と同じ高さである。

【0045】

畔板シート１０Ｋは、板厚方向を横向きにして、設置領域Ｒの外縁に沿って、配置される。畔板シート１０Ｋは、土壌Ｓの表
面から立ち上がるように設けられる。断熱部材１０Ｄは、板厚方向を上下方向にして、畔板シート１０Ｋの内側の設置領域Ｒの表面に沿って配置されている。断熱部材１０Ｄの外周縁と、畔板シート１０Ｋの内側の面との間は、所定の寸法離間した隙間Ｇ２が形成されている。

【0046】

ヒートパイプ１０Ｅは、アルミニウム製の金属板１０Ｔが沿うように連結され、断熱部材１０Ｄの上に軸線方向を横向きにして２つが横方向に並んで配置される。中筒１０Ｐの両端部に連結されたホースＨは、畔板シート１０Ｋを貫通して外部に引き出される（図示せず）。ヒートパイプ１０Ｅ、及び断熱部材１０Ｄは、掘り下げられていない土壌Ｓの表面よりも上方に配置される。

【0047】

盛土１０Ａは、畔板シート１０Ｋに囲まれた領域であって、断熱部材１０Ｄの上方の設置領域Ｒに配置され、畔板シート１０Ｋの上端よりも上方に突出するように山状に盛られる。

【0048】

気泡緩衝材３０Ａは、可撓性を有した合成樹脂製であり、主に物品を梱包する際に用いられる公知のものである。気泡緩衝材３０Ａは、シート状であり所定の幅を有し、一方向に長く形成される。気泡緩衝材３０Ａは、畔板シート１０Ｋ、断熱部材１０Ｄ、及び盛土１０Ａを覆うように配置される。気泡緩衝材３０Ａは、遮水シートとしての機能も有している。つまり、気泡緩衝材３０Ａは、遮水シートである。遮水シート１０Ｂは、気泡緩衝材３０Ａに重なるように配置される。例えば、気泡緩衝材３０Ａ、及び遮水シート１０Ｂの外周縁部は、畔板シート１０Ｋの外側の面に沿うように配置されるとともに、盛土１０Ａの周囲の土壌Ｓを覆うように配置される。そして、気泡緩衝材３０Ａ、及び遮水シート１０Ｂの外周縁部のうちの、土壌Ｓを覆う部分には、土壌Ｓが被せられる。

【0049】

例えば、気泡緩衝材３０Ａには、貫通孔３０Ｂが形成されている。貫通孔３０Ｂは、遮水シート１０Ｂの貫通孔１０Ｆに連通している。例えば、貫通孔３０Ｂ及び貫通孔１０Ｆには、通気管１０Ｇの一端が連通して気密に連結される。

【0050】

水１０Ｃは、気泡緩衝材３０Ａ及び遮水シート１０Ｂに覆われた状態の盛土１０Ａの周囲に湛えられる。水１０Ｃの水面は、盛土１０Ａの高さよりも低い。こうしてバイオメタン発酵設備３０が形成される。

【0051】

バイオメタン発酵設備３０の遮水シートは、気泡緩衝材３０Ａである。この構成によれば、日光が気泡緩衝材３０Ａに照射されることによって、気泡緩衝材３０Ａに覆われた盛土１０Ａを良好に温めることができる。

【0052】

＜実施例３＞
次に、実施例３のバイオメタン発酵設備５０について、図を参照しつつ説明する。実施例３のバイオメタン発酵設備５０は、畔板シートを用いない点、断熱部材５０Ｄとして稲わらが用いられる点、支柱３０Ｃが用いられる点、遮水シート１０Ｂと盛土１０Ａとの間に充填空間Ｊが形成され、ここに発生したバイオメタンが満たされる点等が実施例１、２と相違する。実施例１、２と同様の構成には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0053】

バイオメタン発酵設備５０は、図７に示すように、盛土１０Ａを設置する設置領域Ｒの土壌Ｓは、掘り下げられていない。つまり、設置領域Ｒは、その周囲の土壌Ｓの表面と同じ高さである。断熱部材５０Ｄには、稲わらが用いられる。断熱部材５０Ｄは、設置領域Ｒの表面に沿って配置されている。断熱部材５０Ｄには、多数の隙間Ｇ３が形成されている。

【0054】

ヒートパイプ１０Ｅは、アルミニウム製の金属板１０Ｔが沿うように連結され、断熱部材５０Ｄの上に軸線方向を横向きにして２つが横方向に並んで配置される。このとき、金属板１０Ｔは、ヒートパイプ１０Ｅの下方に配置され、中筒１０Ｐは、外筒１０Ｎに対して下側に偏芯した位置に配置される。ヒートパイプ１０Ｅ、及び断熱部材５０Ｄは、掘り下げられていない土壌Ｓの表面よりも上方に配置される。盛土１０Ａは、断熱部材５０Ｄの上方の設置領域Ｒに配置され山状に盛られる。

【0055】

更に、断熱部材５０Ｄである稲わらが盛土１０Ａ全体を覆うように配置される。そして、断熱部材５０Ｄで覆われた盛土１０Ａを短手方向に跨ぐように、弧状に形成された支柱３０Ｃが設けられる。支柱３０Ｃの下端部は、土壌Ｓに差し込まれる。支柱３０Ｃには、金属製の公知のものを用い得る。

【0056】

遮水シート１０Ｂは、断熱部材５０Ｄに覆われた盛土１０Ａ及び支柱３０Ｃを覆うように配置される。遮水シート１０Ｂと、断熱部材５０Ｄに覆われた盛土１０Ａとの間には、支柱３０Ｃによって離間した充填空間Ｊが形成される。盛土１０Ａから発生したバイオメタンは、この充填空間Ｊを満たす。バイオメタンは、断熱する効果を有するので、充填空間Ｊにバイオメタンが満たされることによって、盛土１０Ａが外気によって冷却されることを防止することができる。

【0057】

また、盛土１０Ａの下方に位置する断熱部材５０Ｄには、多数の隙間Ｇ３が形成されているので、水１０Ｃは、土壌Ｓ及び断熱部材５０Ｄを介して盛土１０Ａに良好に供給される。

【0058】

＜実施例４＞
次に、実施例４のバイオメタン発酵設備７０について、図を参照しつつ説明する。実施例３のバイオメタン発酵設備７０は、断熱部材としてアルミニウムが蒸着された蒸着シート７０Ａが用いられる点等が実施例１、２、３と相違する。実施例１、２、３と同様の構成には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0059】

バイオメタン発酵設備７０は、図８に示すように、盛土１０Ａを設置する設置領域Ｒの土壌Ｓが掘り下げられている。ヒートパイプ１０Ｅは、設置領域Ｒの底面に軸線方向を横向きにして２つが横方向に並んで配置される。金属板１０Ｔは、ヒートパイプ１０Ｅの上方に配置され、中筒１０Ｐは、外筒１０Ｎに対して下側に偏芯した位置に配置される。盛土１０Ａは、設置領域Ｒに配置され土壌Ｓよりも上方に突出するように山状に盛られる。

【0060】

蒸着シート７０Ａは、可撓性を有したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の合成樹脂製である。蒸着シート７０Ａは、シート状であり所定の幅を有し、一方向に長く形成される。蒸着シート７０Ａの一方の面には、アルミニウムが蒸着されている。一枚目の蒸着シート７０Ａは、一方の面（アルミニウムを蒸着した面）を外向きにして盛土１０Ａを覆うように配置される。そして、気泡緩衝材３０Ａは、一枚目の蒸着シート７０Ａに重なるように配置される。更に、二枚目の蒸着シート７０Ａは、一方の面（アルミニウムを蒸着した面）を気泡緩衝材３０Ａに対向する向きで気泡緩衝材３０Ａに重なるように配置される。つまり、２つの蒸着シート７０Ａは、アルミニウムを蒸着した面を対向する向きに配置される。２つの蒸着シート７０Ａ、及び気泡緩衝材３０Ａの外周縁部は、設置領域Ｒの外縁であって、土壌Ｓと盛土１０Ａとの間に埋設される。例えば、蒸着シート７０Ａの各々には、貫通孔７０Ｂが形成されている。これら貫通孔７０Ｂは、気泡緩衝材３０Ａの貫通孔３０Ｂに連通している。例えば、貫通孔３０Ｂ及び貫通孔７０Ｂには、通気管１０Ｇの一端が連通して気密に連結される。

【0061】

水１０Ｃは、２つの蒸着シート７０Ａ、及び気泡緩衝材３０Ａに覆われた状態の盛土１０Ａの周囲に湛えられる。２つの蒸着シート７０Ａ、及び気泡緩衝材３０Ａは、遮水シートとしての機能を有する。盛土１０Ａは、設置領域Ｒの底面に直接的に盛られている。このため、水１０Ｃは、土壌Ｓ及び設置領域Ｒの底面を介して、盛土１０Ａに供給される。水１０Ｃの水面は、盛土１０Ａの高さよりも低い。

【0062】

また、盛土１０Ａは、設置領域Ｒの底面に直接的に盛られているので、水１０Ｃは、土壌Ｓ及び設置領域Ｒの底面を介して盛土１０Ａに良好に供給される。こうしてバイオメタン発酵設備７０が形成される。

【0063】

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１から４に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１から４とは異なり、草本系バイオマスの種類や大きさに制限はない。また、長径が１ｃｍ以下に粉砕、裁断された木質系バイオマスや、この木質系バイオマスを原料とした農林畜産業由来廃棄物（例えば、キノコ栽培後の廃菌床等）であってもよい。この場合でもメタン発酵を行うことができる。
（２）実施例１から４とは異なり、盛土の形状を正方形や円形等、他の形状であってもよい。
（３）実施例１から４とは異なり、空き地などで漏水しない環境を整備することができれば、実施場所は制限されない。また、盛土が配置される場所は土壌の上でなくてもよく、地面を掘り下げて、漏水防止措置を施した上に盛土を配置してもよい。
（４）盛土に草本系バイオマスが混合される量は実施例１から４と異なっていてもよい。
（５）遮水シート、気泡緩衝材、蒸着シートの幅は、実施例１から４と異なっていてもよい。
（６）実施例４とは異なり、蒸着シートにＰＥＴ以外の合成樹脂を用いてもよく、アルミニウム以外の金属を蒸着してもよい。
（７）ヒートパイプの中筒を流通する水の温度は、４０℃未満でも４０℃よりも高くてもよい。

【符号の説明】

【0064】

１０，３０，５０，７０…バイオメタン発酵設備
１０Ａ…盛土
１０Ｂ…遮水シート
１０Ｃ…水
１０Ｄ，５０Ｄ…断熱部材
１０Ｅ…ヒートパイプ
３０Ａ…気泡緩衝材（遮水シート）
７０Ａ…蒸着シート（遮水シート）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】