特許7177563メタン発酵原料生成装置、メタン生成装置、発電システム、流動物生成装置、メタン発酵原料生成方法、メタン生成方法および発電方法および流動物生成方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-15
(45)【発行日】2022-11-24
(54)【発明の名称】メタン発酵原料生成装置、メタン生成装置、発電システム、流動物生成装置、メタン発酵原料生成方法、メタン生成方法および発電方法および流動物生成方法
(51)【国際特許分類】
B09B 3/35 20220101AFI20221116BHJP
B09B 3/65 20220101ALI20221116BHJP
C02F 11/04 20060101ALI20221116BHJP
B09B 3/45 20220101ALI20221116BHJP
B09B 101/70 20220101ALN20221116BHJP
【ＦＩ】
B09B3/35
B09B3/65 ZAB
C02F11/04 A
B09B3/45
B09B101:70
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2022105799
(22)【出願日】2022-06-30
【審査請求日】2022-08-01
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】516086738
【氏名又は名称】株式会社エキシーエンジニアリング
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】藤原 博夫
(72)【発明者】
【氏名】藤原 慎太郎
【審査官】中田 光祐
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－０９５７２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１２４６１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２３６１１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１２３８４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０９Ｂ １／００－ ５／００
Ｂ０９Ｃ １／００－ １／１０
Ｃ０２Ｆ １１／００－１１／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
包装用品で包装されている食物を粒状物に粉砕する粉砕機と、前記粉砕機で得られた粒状物に水分を加えこの水分が加えられた前記粒状物を所定の温度および所定の圧力下で処理することで粘度の高い流動物を生成する流動物生成部とを有する流動物生成装置と、前記流動物生成装置で生成された流動物を、真空吸引することで内部に入れ、この内部に入った流動物に水を加えて加水分解することで発酵原料を生成するタンクと、前記タンクで生成された発酵原料からメタンガスを得るメタンガス生成槽とを有するメタン生成装置と、
前記メタン生成装置で得られたメタンを用いて発電する発電機と、
を有し、前記発電機は、前記流動物生成装置で発生する可燃性ガスをも用いて発電するように構成されており、
前記所定の温度は、１００℃以上３００℃以下の温度であり、前記所定の圧力は、０．１ＭＰａ以上３．０１ＭＰａ以下の圧力である発電システム。
【請求項2】
包装用品で包装されている食物を粒状物に粉砕する粉砕機と、前記粉砕機で得られた粒状物を、発酵原料を生成するために、所定の温度および所定の圧力下で処理する粒状物処理機とを有するメタン発酵原料生成装置と、前記メタン発酵原料生成装置で得られた発酵原料に前処理を施す前処理槽と、前記前処理槽で得られた前処理済み発酵原料からメタンガスを得るメタンガス生成槽とを有するメタン生成装置と、
前記メタン生成装置で得られたメタンを用いて発電する発電機と、
を有し、前記発電機が、前記メタン発酵原料生成装置で発酵原料を生成するときに発生するメタンガスも用いて発電するように構成されており、
前記所定の温度は、１００℃以上３００℃以下の温度であり、前記所定の圧力は、０．１ＭＰａ以上３．０１ＭＰａ以下の圧力であり、
前記前処理は、前記発酵原料を加水分解する処理である発電システム。
【請求項3】
包装用品で包装されている食物を粒状物に粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で得られた粒状物を、発酵原料を生成するために、所定の温度および所定の圧力下で処理する粒状物処理工程と有するメタン発酵原料生成方法と、前記メタン発酵原料生成方法で得られた発酵原料に前処理を施す前処理工程と、前記前処理工程で得られた前処理済み発酵原料からメタンガスを得るメタン生成工程とを有するメタン生成方法と、
前記メタン生成工程法で得られたメタンを用いて発電する発電工程を有し、前記発電工程が、前記粒状物処理工程で発酵原料を生成するときに発生するメタンを用いて発電し、
前記所定の温度は、１００℃以上３００℃以下の温度であり、前記所定の圧力は、０．１ＭＰａ以上３．０１ＭＰａ以下の圧力であり、
前記前処理は、前記発酵原料を加水分解する処理である発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、メタン発酵原料生成装置、メタン生成装置、発電システム、流動物生成装置、メタン発酵原料生成方法、メタン生成方法および発電方法および流動物生成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、売れ残り等によって生まれてしまう未利用食品を、メタン発酵用の原料として用い、メタンガスを得るメタン発酵システムが知られている（特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に記載のメタン発酵システムでは、包装容器に入った未利用食品をたとえば人手によって包装容器と未利用食品とに分別（分離）している。そして、分別した未利用食品を、メタンガスを得るための原料として用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５７３０１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、特許文献１に記載のメタン発酵システムでは、上述したように、包装容器に入った未利用食品を用いる場合に、包装容器から未利用食品を分別しなければならない。したがって、上記分別にコストがかかってしまう。これにより、特許文献１に記載のメタン発酵システムで得られたメタンガスの価格も上昇してしまう。
【0006】
本発明は、包装容器に入った未利用食品を未利用食品と包装容器とに分別することなくそのまま用い、メタン発酵によりメタンガスを生成するための流動物を得ることができる流動物生成装置、流動物生成方法を提供することを目的とする。
【0007】
また、本発明は、包装容器に入った未利用食品を未利用食品と包装容器とに分別することなくそのまま用い、メタン発酵によりメタンガスを生成するための発酵原料を得ることができるメタン発酵原料生成装置、メタン発酵原料生成方法を提供することを目的とする。
【0008】
また、本発明は、メタン発酵原料生成装置やメタン発酵原料生成方法で得られた発酵原料を用いてメタンガスを生成するメタン生成装置、メタン生成方法を提供することを目的とする。また、本発明は、メタン生成装置やメタン生成方法で得られてメタン（メタンガス）を用いた発電システム、発電を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の態様に係る流動物生成装置は、包装用品で包装されている食物を粒状物に粉砕する粉砕機と、前記粉砕機で得られた粒状物に水分を加えこの水分が加えられた前記粒状物を所定の温度および所定の圧力下で処理することで粘度の高い流動物を生成する流動物生成部とを有する流動物生成装置である。
【0010】
本発明の態様に係るメタン生成装置は、前記流動物生成装置で生成された流動物を、真空吸引することで内部に入れ、この内部に入った流動物に水を加えて加水分解することで発酵原料を生成するタンクと、前記タンクで生成された発酵原料からメタンガスを得るメタンガス生成槽とを有するメタン生成装置である。
【0011】
本発明の態様に係る発電システムは、前記メタン生成装置で得られたメタンを用いて発電する発電機を有する発電システムである。
【0012】
また、本発明の態様に係る発電システムは、前記発電機が、前記流動物生成装置で発生する可燃性ガスをも用いて発電するように構成されている発電システムである。
【0013】
本発明の態様に係る流動物生成方法は、包装用品で包装されている食物を粒状物に粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で得られた粒状物に水分を加えこの水分が加えられた前記粒状物を所定の温度および所定の圧力下で処理することで粘度の高い流動物を生成する流動物生成工程と有する流動物生成方法である。
【0014】
本発明の態様に係るメタン生成方法は、前記流動物生成方法で生成された流動物を、真空吸引することでタンクの内部に入れ、この内部に入った流動物に水を加えて加水分解することで発酵原料を生成する発酵原料生成工程と、前記発酵原料生成工程で生成された発酵原料からメタンガスを得るメタンガス生成工程とを有するメタン生成方法である。
【0015】
本発明の態様に係る発電方法は、前記メタン生成方法で得られたメタンを用いて発電する発電工程を有する発電方法である。
【0016】
また、本発明の態様に係るメタン発酵原料生成装置は、包装用品で包装されている食物を粒状物に粉砕する粉砕機と、前記粉砕機で得られた粒状物を、発酵原料を生成するために、所定の温度および所定の圧力下で処理する粒状物処理機とを有するメタン発酵原料生成装置である。
【0017】
また、本発明の態様に係るメタン発酵原料生成装置は、上記メタン発酵原料生成装置と、前記メタン発酵原料生成装置で得られた発酵原料に前処理を施す前処理槽と、前記前処理槽で得られた前処理済み発酵原料からメタンガス得るメタンガス生成槽とを有するメタン生成装置である。
【0018】
また、本発明の態様に係る発電システムは、上記メタン生成装置と、前記メタン生成装置で得られたメタンを用いて発電する発電機とを有し、前記発電機が、前記メタン発酵原料生成装置で発酵原料を生成するときに発生するメタンガスも用いて発電するように構成されている発電システムである。
【0019】
また、本発明の態様に係るメタン発酵原料生成方法は、包装用品で包装されている食物を粒状物に粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で得られた粒状物を、発酵原料を生成するために、所定の温度および所定の圧力下で処理する粒状物処理工程と有するメタン発酵原料生成方法である。
【0020】
また、本発明の態様に係るメタン生成方法は、上記メタン発酵原料生成方法で得られた発酵原料に前処理を施す前処理工程と、前記前処理工程で得られた前処理済み発酵原料からメタンガス得るメタン生成工程とを有するメタン生成方法である。
【0021】
また、本発明の態様に係る発電方法は、上記メタン生成方法で得られたメタンを用いて発電する発電工程を有し、前記発電工程が、前記粒状物処理工程で発酵原料を生成するときに発生するメタンを用いて発電する発電方法である。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、包装容器に入った未利用食品を未利用食品と包装容器とに分別することなくそのまま用い、メタン発酵によりメタンガスを生成するための流動物や発酵原料を得ることができるという効果を奏する。また、上記流動物や発酵原料を用いてメタンガスを生成することができるという効果を奏する。また、上記メタンガスを用いて発電することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の実施形態に係る発電システムの概略構成を示す図である。
【図2】本発明の実施形態に係る発電システムで使用されるメタン発酵原料生成装置の概略構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩＢ矢視図である。
【図3】本発明の実施形態に係る発電システムで使用されるメタン生成装置の概略構成を示す図である。
【図4】本発明の実施形態に係る発電システムで用いられるメタンの発酵原料となる包装済み食物を例示した図である。
【図5】変形例に係るメタン生成装置の概略構成を示す図である。
【図6A】別の変形例に係るメタン生成装置の概略構成を示す図である。
【図6B】別の変形例に係るメタン生成装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明の実施形態に係る発電システム１は、メタン（メタンガス）を用いて発電するものであり、図１で示すように、メタン生成装置（メタンガス生成機）３と発電機５と備えて構成されている。発電機５は、メタン生成装置３で得られたメタンガスを用いて発電するようになっている。
【0025】
メタン生成装置３は、メタン発酵原料生成装置（発酵原料生成機；ハイドロ前処理装置）７と、前処理槽（第１の処理槽）９と、メタンガス生成槽（メタン発酵槽；第２の処理槽）１１とを備えて構成されている。
【0026】
また、発電機５は、メタン生成装置３で得られたメタンガスに加えて、メタン発酵原料生成装置７で発酵原料（メタン発酵用原料）を生成するときに発生する可燃性ガスを用いて発電するように構成されている。より詳しくは、後述する粒状物処理機１５での処理によって、たとえば包装用品８９からメタンガス等の可燃性ガスが発生する場合がある。この場合、上記発生したメタンガス等の可燃性ガスをも用いて、発電機５が発電をするように構成されている。
【0027】
前処理槽９は、メタン発酵原料生成装置７で得られたペースト状の発酵原料に前処理を施すようになっている。前処理槽９で施す前処理では、発酵原料が加水分解される。メタンガス生成槽１１では、前処理槽９で得られた前処理済み発酵原料（流動体）からメタンガスが得られる。さらに、メタンガス生成槽１１では、メタン生成菌によってメタンガスが生成されるようになっている。
【0028】
メタン発酵原料生成装置７は、粉砕機１３と粒状物処理機１５を備えて構成されている。粉砕機１３は、包装済み食物（包装容器に入った未利用食品）１７を粒状物に粉砕するようになっている。すなわち、粉砕機１３によって包装済み食物１７が粉砕されて、粒状物が得られるようになっている。なお、粉砕機１３による粉砕で包装済み食物１７から流動体状のものや粒状物と流動物とが混ざったものが得られるようになっていてもよい。
【0029】
包装済み食物１７は、合成樹脂や紙で構成されている包装用品８９で包装されている食物（未利用食物）８７である。粉砕機１３は、食物８７と包装用品８９とを分別することなく、包装用品８９で包装されている食物８７をそのまま粉砕するようになっている。そして、粒状になった食物８７と粒状になった包装用品８９とほぼ均一とが混じり合った状態になっている粒状物が得られるようになっている。
【0030】
粉砕機１３は、たとえば、特許第５２７５６９０号公報で示す生ごみ破砕分別装置で使用されているブレードを、上記特許公報で示す態様で回転させることで、包装済み食物１７を粉砕するようになっている。これにより、たとえば、細長い紐状の包装用品８９であっても、粒状物に粉砕されるようになっている。
【0031】
ここで包装済み食物１７について説明する。図４で示す包装済み食物１７Ａ～１７Ｋは、包装済み食物１７を例示したものである。包装済み食物１７では、食物８７が包装用品８９で包装されている。
【0032】
包装済み食物１７Ａは、市販の弁当であり、弁当の中身である食物８７Ａが包装用品である容器８９Ａの中に入っている。なお、包装済み食物１７Ａでは、容器８９Ａの蓋が開かないように、シート状の部材９５が箍状に巻かれているが、シート状の部材９５も包装用品８９に含めるものとする。また、包装済み食物１７Ａには、割りばし９１とこの割りばし９１を内部に収めている割りばしの袋９３が付属しているが、割りばし９１と割りばしの袋９３も、包装用品８９に含めるものとする。
【0033】
包装済み食物１７Ｂは、パッケージされている調理前の食品であり、食物である干物８７Ｂが包装用品である容器８９Ｂの中に入っている。包装済み食物１７Ｃは、食物であるおにぎり８７Ｃが包装用品であるフィルム状包装材で包まれている。
【0034】
包装済み食物１７Ｄは、食物である複数の生たまご８７Ｄが包装用品である容器８９Ｄの中に並べられて入っている。包装済み食物１７Ｅは、食物である沢庵等の漬物８７Ｅが包装用品である容器８９Ｅの中に完全に密閉された状態で入っている。
【0035】
包装済み食物１７Ｆは、食物であるパン（たとえば調理パン）８７Ｆが包装用品である袋８９Ｆの中に密閉された状態で入っている。包装済み食物１７Ｇは、食物である納豆８７Ｇが包装用品である容器８９Ｇの中に入っている。なお、包装済み食物１７Ｇでは、複数の容器８９Ｇそれぞれの中に納豆８７Ｇが入っており、複数の容器８９Ｇは、お互いが重ねられた状態で、シート状の部材９５で束ねられている。上述したように、シート状の部材９５も、包装用品８９に含めるものとする。
【0036】
包装済み食物１７Ｈは、食物である豆腐８７Ｈが包装用品である容器８９Ｈの中に完全に密閉された状態で入っている。包装済み食物１７Ｉは、食物である複数個の飴８７Ｉが包装用品である袋８９Ｉの中に完全に密閉された状態で入っている。
【0037】
包装済み食物１７Ｊは、束ねられた調理前の食品であり、食物である複数本の生ネギ８７Ｊが包装用品である細長いテープ８９Ｊで束ねられている。包装済み食物１７Ｋは、テープが巻かれている調理前の食品であり、食物であるたけのこ８７Ｋに包装用品であるテープ８９Ｋが、たけのこ８７Ｋを識別するために、たとえば一重に巻かれて設置されている。包装済み食物１７Ｌは、市販されているチューングガムである。
【0038】
なお、包装済み食物１７Ｊのテープ８９Ｊ、包装済み食物１７Ｋのテープ８９Ｋは、包装用品とは言い難いかもしれないが、本願では、包装用品に含めるものとする。さらに、食物１７につけられているシールや荷札や付箋やタグも、本願では、包装用品に含めるものとする。
【0039】
粒状物処理機１５として、たとえば、蒸煮装置（蒸煮機）が採用されている。粒状物処理機１５は、粉砕機１３で得られた粒状物を、所定の温度（所定の適宜な温度）の下および所定の圧力（所定の適宜な圧力）の下で、所定の時間処理する。そして、前処理槽９に供給される発酵原料（メタンガス生成用の発酵原料）を生成するようになっている。
【0040】
上記所定の温度（所定の適宜な温度）は、１００℃以上３００℃以下の温度である。上記所定の圧力（所定の適宜な圧力）は、０．１ＭＰａ以上３．０１ＭＰａ（ゲージ圧）以下の圧力である。上記所定の時間は、次に示す昇温昇圧時間と加熱加圧時間と降温降圧時間との合計時間であり、この合計時間は、１時間以下の時間である。
【0041】
ここで、発電システム１についてさらに詳しく説明する。
【0042】
粒状物処理機１５は、図２で示すように、内部に円柱状の閉空間１９が形成されている筐体２１を備えて構成されている。閉空間１９内に粉砕機１３で得られた粒状物が供給されるようになっている。
【0043】
粒状物処理機１５には、攪拌部２３と加圧部（図示せず）と加熱部（図示せず）とが設けられている。攪拌部２３は、閉空間１９に供給された粒状物を攪拌等するようになっており、加圧部は、閉空間１９内の圧力を高めこの高めた圧力を所定時間維持するようになっている。
【0044】
加熱部は、閉空間１９内の温度を高めこの高めた温度を所定時間維持するようになっている。なお、発電機５によって得られる熱を、粒状物処理機１５での昇温（筐体２１内の昇温）に、たとえば補助的に用いてもよい。
【0045】
前処理槽９内には、図示しない給水装置から適宜の量の水（加水分解のための水）が供給されるようになっている。また、前処理槽９には、図３で示すように、処理すべき流動体（発酵原料＋水）の量を制御するために用いる複数の液位計２５（２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ）が設けられている。複数の液位計２５のそれぞれは、互いに異なる上位、中位、下位の各位置にあり、それらの各位置でスイッチが作動するフロートスイッチ２７（２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ）を備えている。
【0046】
また、前処理槽９には、流動体を撹拌のするための攪拌機２９と、前処理槽９内を観察するための覗き窓３１と、液位計３３とが設けられている。前処理槽９では、前処理槽９内の流動体の有機物の加水分解を行うようになっている。
【0047】
図１で示すように、粉砕機１３で得られた粒状物は、移送ポンプ３５と供給ライン３７とで前処理槽９に移送されるようになっている。供給ライン３７を通して前処理槽９に入った粒状物に水が加えられて流動体が生成され、この流動体が、攪拌機２９で撹拌されつつ、加水分解細菌により分解され、前処理済み発酵原料（前処理済み流動体）が得られるようになっている。
【0048】
前処理槽９で得られた前処理済み発酵原料は、移送ライン３９と移送ポンプ４１とによって、メタンガス生成槽１１に移送されるようになっている。
【0049】
メタンガス生成槽１１には、移送ライン３９に連絡する入口の近くに圧力計４３が設けられている。これにより、メタンガス生成槽１１内の圧力を知ることができる。圧力計４３は移送ライン３９に連絡する前処理済み発酵原料の入口の近くに設けられている。
【0050】
メタンガス生成槽１１の上部の中央付近には覗き窓４５と、覗き窓４５よりも大きな口径の点検口４７とが設けられている。覗き窓４５はメタンガス生成槽１１内を観察するための窓であり、点検口４７は点検のための出入り口である。そして、点検口４７に隣り合う部分にブリーザ弁４９が設けられている。ブリーザ弁４９は、メタンガス生成槽１１内の圧力変動を自動的に調整する弁である。
【0051】
さらに、メタンガス生成槽１１では、ブリーザ弁４９の近くにガス排出ライン５１が接続されている。ガス排出ライン５１は、メタンガス生成槽１１で生成あるいは発生したガス（メタンガスほか、二酸化炭素や水分その他の不純物ガスを含む）を脱硫装置５３まで送り出すようになっている。
【0052】
脱硫装置５３を通ったガスは、一旦、ガスホルダ５５に蓄えられ、ガスホルダ５５からガスブースタ５７を備えたガス供給ライン５９によって発電機５に供給されるようになっている。そして、供給されたガスをエネルギー源として発電機５での発電がされるようになっている。
【0053】
なお、ガス排出ライン５１の途中（メタンガス生成槽１１の近傍）には、ドレンセパレータ６１があり、メタンガス生成槽１１で生成されたガスを脱硫装置５３に送るに先立ち、ガス中の水分を除去するようになっている。なお、図１に参照符号６３で示すものは、脱硫装置５３の近傍でガス排出ライン５１の途中に設けられている逆止弁（たとえば、ボールフロート式の逆止弁）である。
【0054】
また、メタンガス生成槽１１には、メタンガス生成槽１１内の温度を検出する温度センサー６５と、メタンガス生成槽１１内の水素イオン濃度を検出するＰＨ計６７と、メタンガス生成槽１１撹拌機内の流動体を攪拌する撹拌機７０とが設けられている。メタンガス生成槽１１内の水素イオン濃度は、ＰＨ計６７での検出値に基づいて、手動もしくは自動で調整されるようになっている。
【0055】
さらに、メタンガス生成槽１１には、メタンガス生成槽１１内の流動体（メタン生成後に残った流動体）を排出するための流動体出口６９が設けられている。流動体出口６９は、移送ポンプを用いないオーバーフロー形式で流動体を排出するようになっている。
【0056】
また、発電システム１には、水槽７１が設けられている。水槽７１と発電機５との間には、水循環用流路７３が設けられている。水循環用流路７３の途中には、循環用ポンプ７５が設けられている。
【0057】
そして、発電機５を冷却するための水が、発電機５と水槽７１とを循環するようになっている。発電機５が稼働することで、水槽７１内に温水が一旦蓄えられるようになっている。また、水槽７１内の温水が循環するようになると、水槽７１のヒータ（後述のヒータ）８５のスイッチを自動的切り、電力の節約をするようになっている。
【0058】
メタンガス生成槽１１内には、熱交換用パイプ７７が設けられている。熱交換用パイプ７７と水槽７１との間には、水循環用流路７９が設けられている。水循環用流路７９の途中には、循環用ポンプ８１が設けられている。
【0059】
そして、水槽７１の水（温まった水）が、熱交換用パイプ７７と水槽７１とを適宜循環するようになっている。これにより、メタンガス生成槽１１内の流動体の温度が、メタン発酵のための適切な温度（３７℃～３８℃）になる。
【0060】
また、水槽７１には、水槽７１内の水の温度を検出する温度センサー８３と、水槽７１内の水を加熱するヒータ（たとえば電気ヒータ）８５とが設けられている。ヒータ８５は、水槽７１内の水の所定の温度よりも低い場合に、水槽７１内の水を加熱するようになっている。なお、上述したように、水槽７１内の温水を用いて、メタン発酵原料生成装置７（粒状物処理機１５）内を一定の温度に保つようになっている。
【0061】
次に、発電システム１の動作について説明する。発電システム１は、図示しない制御装置（たとえばＣＰＵとメモリとを備えた制御装置）の制御の下、動作するようになっている。
【0062】
粉砕機１３に供給された包装済み食物１７が粒状物になって粒状物処理機１５に供給される。粒状物処理機１５に供給された粒状物は、所定の温度および所定の圧力下で所定の時間処理されることで発酵原料が生成される。
【0063】
粒状物処理機１５で得られた発酵原料は、前処理槽９に供給される。前処理槽９に供給された発酵原料には前処理（加水分解処理）を施され前処理済み発酵原料が得られる。
【0064】
前処理槽９で得たられた前処理済み発酵原料は、メタンガス生成槽１１に供給される。メタンガス生成槽１１で、供給された前処理済み発酵原料からメタンガスが得られる。
【0065】
メタンガス生成槽１１で得られたメタンガスは、発電機５に供給される。発電機５は、供給されたメタンガスによって発電をする。
【0066】
メタン発酵原料生成装置７は、粉砕機１３と粒状物処理機１５とを備えて構成されている。粉砕機１３は、包装用品８９で包装されている食物８７（包装済み食物１７）を粒状物に粉砕するようになっている。粒状物処理機１５は、粉砕機１３で得られた粒状物を所定の温度および所定の圧力下で所定の時間処理することで発酵原料を生成するようになっている。
【0067】
これにより、包装されている未利用食品（未利用食材；売残り食材）１７を未利用食品８７と包装容器８９とに分別することなくそのまま用いても、メタン発酵によりタンガスを生成するための発酵原料を得ることができる。
【0068】
すなわち、メタン発酵原料生成装置７を用いることによって、包装用品８９を構成している樹脂は昇華し、紙類や木質は溶解したような状態になり、未利用食品８７とともにペースト状に変化した発酵原料になる。この発酵原料に適宜の量の水を加えるだけで、メタンの発酵に適した水分含有率状態の発酵原料を容易に得ることができる。そして、廃棄物の焼却処分を大幅に減らす事が可能になり、温室効果ガスの低減に寄与することができる。なお、上記「昇華」とは、上述した１００℃以上３００℃以下の温度であって０．１ＭＰａ以上３．０１ＭＰａ以下の亜臨界状態での、加水分解による樹脂の分解をいう。この分解によって、樹脂を原料の一部として利用することができる。
【0069】
なお、近年、法規制により、食品廃棄物発生事業者に報告、再生利用実施率、義務化罰則が強化された。また、食品廃棄物等多重発生事業者（約３００ｋｇ／日）に定期報告が義務付けられた。メタン発酵原料生成装置７を使用すれば、包装容器に入った未利用食品を未利用食品と包装容器とに分別する必要が無くなるので、上記法規制に容易に対応することができる。
【0070】
また、包装容器８９に入った未利用食品８７を未利用食品８７と包装容器８９とに分別することなくそのまま（販売されていた状態のまま）用いることができるので、未利用食品８７を、メタン発酵に適用することが容易になっている。
【0071】
木材や竹をチップに含まれるセルロースやリグニンは硬度が高く、従来の技術では、木材や竹からメタン発酵をさせることは困難であった。しかし、メタン発酵原料生成装置７による処理を行うことによって、メタンガス生成槽１１で、メタン菌が木質チップも餌として食べる事が可能となる。これにより、木材や竹からもメタン発酵が可能になる。
【0072】
これにより、売れ残った弁当についている割りばし等の活用だけでなく、木材としての活用が向かない間伐材や公園や公共施設の植栽の剪定枝の処分は、従来焼却処分等が主だったが、メタン発酵に用いる事によって、再生エネルギー電力に用いる事が可能になる。
【0073】
また、メタン発酵対象物のアンモニア性窒素濃度は５，７００ｍｇ／Ｌ以下が適正な数値とされている。しかし、発酵原料生成装置による処理を行う事によって、アンモニア性窒素濃度を処理前の７，２００ｍｇ／Ｌから３，１６７ｍｇ／Ｌというように、５０％程度に下げる事が可能となった。
【0074】
また、メタン発酵原料生成装置７を用いることで、食品リサイクル法に基づき、未利用食品８７を容器８９ごと再エネメタン電力に変換し、ＳＤＧｓを構築することができる。
【0075】
メタン生成装置３は、メタン発酵原料生成装置７で得られた発酵原料を用いてメタンガスを生成するようになっている。すなわち、包装容器８９に入った未利用食品８７を未利用食品８７と包装容器８９とに分別することなくそのまま用いてメタンガスを得ることができる。これにより、メタンガスの価格の上昇を抑えることができる。
【0076】
発電システム１では、発電機５が、メタン発酵原料生成装置７で発酵原料を生成するときに発生するメタンガスも用いて発電するように構成されている。これにより、メタン発酵原料生成装置７で発生したメタンガスも有効利用することができ、発電コストを一層下げることができる。
【0077】
ここで変形例に係る発電システム１０７について図５を参照しつつ説明する。なお、発電システム１０７は、粒状物処理機１５と前処理槽９とに代えて、加水分解槽（流動物生成部）１０３とタンク（リザーブタンク）１０５とが設けられている点が、図１で示す発電システム１と異なる。発電システム１０７のその他の点は、発電システム１と同様に構成されており、発電システム１０７は発電システム１と同様の効果を奏する。
【0078】
発電システム１０７の流動物生成装置１０１は、粒状物処理機１５と流動物生成部１０３とを備えて構成されている。なお、図５では発電機５等の表示を省略している。
【0079】
さらに説明すると、図５で示す発電システム１０７は、メタン生成装置３と発電機５とを備えて構成されている。メタン生成装置３は、メタンガス生成槽１１と流動物生成装置１０１とを備えて構成されている。流動物生成装置１０１は、上述したように、粉砕機１３と流動物生成部１０３とを備えて構成されている。
【0080】
粉砕機１３は、上述したように、図４で示すような包装用品８９で包装されている食物８７を、たとえば、そのまま粒状物に粉砕するものである。
【0081】
流動物生成部１０３は、粉砕機１３で得られた粒状物から発酵原料を生成するために、粒状物に若干の水分（たとえば蒸気）を加えるようになっている。また、流動物生成部１０３は、水分が加えられた粒状物を所定の温度の下、および、所定の圧力の下で所定の時間処理（加熱、加圧）することで粘度の高い流動物を生成するようになっている。粘度の高い流動物は、発酵原料となるヘドロ状の流動物である。
【0082】
上記所定の温度としては、１００℃から３００℃の間の温度のうちの所定の温度が採用される。なお、上記３００℃を２５０℃としてもよい。上記所定の圧力として、０．１ＭＰａから３．０ＭＰａ（ゲージ圧）の間の圧力のうちの所定の圧力が採用される。なお、上記３．０ＭＰａを２．５ＭＰａとしてもよい。また、上記所定の時間として１分から１時間うちの所定の時間が採用される。なお、上記１分から１時間を１０分から５０分としてもよい。
【0083】
さらに、流動物生成部１０３では、上記所定の温度、上記所定の圧力、上記所定の時間のそれぞれを、粉状物となる包装用品８９および食物８７の種類に応じて、別箇に変更し設定することができるようになっている。
【0084】
たとえば、包装用品８９および食物８７として、硬い物（かぼちゃのヘタ、割りばし、生け花用の木等）が含まれている場合には、上記所定の温度を高くし、上記所定の圧力を高くし、上記所定の時間を長くする設定がされるようになっている。
【0085】
一方、包装用品８９および食物８７が、柔らかい物（豆腐、スイーツ、もしくは、牛乳、ヨーグルト等の液状体等）のみである場合には、上記所定の温度を低くし、上記所定の圧力を低くし、上記所定の時間を短くする設定がされるようになっている。
【0086】
さらに、上記所定の温度、上記所定の圧力および上記所定の時間が互いに連動して（関連性をもって）変更され設定されるようになっていてもよい。たとえば、上記所定の温度を高くすることで、上記所定の圧力が自動的に高くなり、上記所定の時間が自動的に長くなるようになっていてもよい。
【0087】
流動物生成部１０３では、粒状物に水分が加えられ加熱等がされることで、粒状物の加水分解がある程度されるようになっている。
【0088】
リザーブタンク１０５は、流動物生成装置１０１で生成（加水分解）された流動物を、真空吸引（バキューム吸引）することで内部に入れるようになっている。また、リザーブタンク１０５は、内部に入った流動物に水を加えて加水分解し、これをポンプ１４５でメタンガス生成槽１１へ送り込みメタンガスを生成するようになっている。
【0089】
メタンガス生成槽１１には、リザーブタンク１０５内に貯留された発酵原料が送られるようになっている。メタンガス生成槽１１では、発酵原料からメタンガスを得るようになっている。発電機５（図５では図示せず、図１参照）は、メタン生成装置３で得られたメタンガスを用いて発電するようになっている。
【0090】
なお、発電システム１０７では、加水分解槽１０３で流動物を生成するときに発生するメタンガス、リザーブタンク１０５で発酵原料を生成するときに発生する樹脂類の昇華ガスがある。この昇華ガスは、脱硫装置５３（図５では図示せず、図１参照）の入口でメタンガス生成槽１１で造られたメタンガスと合流し可燃性ガスの総量に役立てられる。
【0091】
ここで、発電システム１０７の流動物生成装置１０１とリザーブタンク１０５とについてさらに詳しく説明する。流動物生成装置１０１の流動物生成部１０３は、筐体１０９と図示しないヒータ等の昇温部と図示しない加圧部とを備えて構成されている。なお、粒状物処理機１５や前処理槽９と同様にして、筐体１０９に筐体１０９の内部の粒状物等を撹拌する撹拌部（図示せず）等が設けられていてもよい。
【0092】
筐体１０９は有底円筒状に形成されている。筐体１０９内には、筐体１０９の上部に設けられている投入口（図示せず）から、粉砕機１３で得られた粒状物が投入されるようになっている。なお、投入口には図示しない蓋が設けられていることで、投入口は開閉自在になっている。
【0093】
筐体１０９内には、配管１１１を介してボイラ１１５から蒸気が供給されるようになっている。配管１１１の途中には、配管１１１の流路を開閉するためのバルブ（たとえばソレノイドバルブ）１１３が設けられている。筐体１０９の上部には、大気と通じる配管１１７が設けられている。配管１１７の途中には、配管１１７の流路を開閉するためのバルブ（たとえばソレノイドバルブ）１１９が設けられている。
【0094】
流動物生成部１０３の筐体１０９の内部とリザーブタンク１０５の内部とは配管１２１で互いにつながっている。配管１２１を通って、流動物生成部１０３で生成された流動物がリザーブタンク１０５内に供給されるようになっている。配管１２１の途中には、配管１２１の流路を開閉するためのバルブ（たとえばソレノイドバルブ）１２３が設けられている。
【0095】
配管１２１の一方の端は、たとえば、筐体１０９の下端で筐体１０９に接続されており、配管１２１の他方の端は、たとえば、リザーブタンク１０５の上端でリザーブタンク１０５に接続されている。配管１２１の一方の端（筐体１０９側の端）は、配管１２１の他方の端（リザーブタンク１０５側の端）よりも下側に位置している。
【0096】
リザーブタンク１０５内には、配管１２５を介して水供給部１２９から水が供給されるようになっている。配管１２５の途中には、配管１２５の流路を開閉するためのバルブ（たとえばソレノイドバルブ）１２７が設けられている。リザーブタンク１０５の上部には、大気と通じる配管１３１が設けられている。
【0097】
配管１３１の途中には、配管１３１の流路を開閉するためのバルブ（たとえばソレノイドバルブ）１３３が設けられている。リザーブタンク１０５内への水の供給によって、最終的は、リザーブタンク１０５内での水の質量比が９０％程度になる。なお、リザーブタンク１０５にリザーブタンク内を撹拌するための撹拌部等が設けられていてもよい。
【0098】
リザーブタンク１０５からはサブタンク１３５につながっている配管１３７が設けられている。配管１３７は、リザーブタンク１０５の内部とサブタンク１３５の内部とをつないでいる。配管１３７の一方の端は、リザーブタンク１０５の上端で、リザーブタンク１０５につながっている。配管１３７の途中には、逆止弁１３９が設けられている。サブタンク１３５の内部は逆止弁付きの真空ポンプ１４１によって、減圧されるようになっている。
【0099】
リザーブタンク１０５の内部とメタンガス生成槽１１の内部とは配管１４３でつながっている。配管１４３を通って、リザーブタンク１０５内で生成された発酵原料がメタンガス生成槽１１内に供給されるようになっている。配管１４３の途中には、配管１４３で発酵原料を流すためのポンプ（たとえば逆止弁付きポンプ）１４５が設けられている。
【0100】
次に、発電システム１０７の動作について説明する。なお、発電システム１０７は、たとえば、ＣＰＵとメモリとを備えて構成されている図示しない制御部の制御の下、動作するようになっている。また、流動物生成部１０３での温度等の設定は、図示しない操作部によってなされるものとする。
【0101】
初期状態では、粉砕機１３で粒状物が生成されており、流動物生成部１０３の筐体１０９の投入口が開いており、バルブ１１３、１１９、１２３、１２７が閉じており、ポンプ１４５が停止している。また、初期状態では、筐体１０９内は空になっており、リザーブタンク１０５内が負圧になっている。
【0102】
上記初期状態で、筐体１０９内に粒状物を投入し、筐体１０９の投入口を閉じる。続いて、バルブ１１３を開き筐体１０９内に蒸気を供給し、筐体１０９内を昇温昇圧し、この状態を所定の時間維持する。
【0103】
続いて、バルブ１１３を閉じ、筐体１０９内の温度および圧力を下げる。続いて、バルブ１１９を開き、バルブ１２３を開くことで、流動物を流動物生成部１０３（筐体１０９内）からリザーブタンク１０５内にバキュームにより入れる。なお、配管１１７およびバルブ１１９を設けることなく、筐体１０９の投入口をごく僅かに開いて、流動物を流動物生成部１０３（筐体１０９）からリザーブタンク１０５内に入れるようにしてもよい。
【0104】
続いて、バルブ１２３を閉じバルブ１２７を開いて、リザーブタンク１０５内に水を供給し、加水分解によって発酵原料を得る。続いて、バルブ１２７を閉じバルブ１３３を開きポンプ１４５を稼働させて、発酵原料をリザーブタンク１０５からメタンガス生成槽１１内に入れる。続いて、メタンガス生成槽１１でメタンガスを生成し、発電機５（図５では図示せず）で発電をする。
【0105】
図５で示すメタン生成装置３では、流動物を、真空吸引（バキューム吸引）することでリザーブタンク１０５内に入れるようになっている。これにより、粘度の高い流動物を送るためのポンプを用いることなく、また、重力を利用することなく、流動物を流動物生成装置１０１（筐体１０９内）からリザーブタンク１０５内に入れることができる。また、流動物生成装置１０１とリザーブタンク１０５とをつないでいる配管１２１内に、粘度の高い流動物が引っ掛かってしまうことが防止される。
【0106】
ここで別の変形例に係る発電システム１０７ａについて図６Ａ、図６Ｂを参照しつつ説明する。なお、図６Ａに「Ａ」で示している配管の端は、図６Ｂに「Ａ」で示している配管の端につながっており、図６Ａに「Ｂ」で示している配管の端は、図６Ｂに「Ｂ」で示している配管の端につながっている。また、発電システム１０７ａは、流動物生成装置１０１で発生する可燃性ガス（たとえば水素ガスやメタンガス）をも用いて発電するように構成されている点が、図５で示す発電システム１０７と異なる。発電システム１０７ａにおけるその他の点は、図５で示す発電システム１０７と同様に構成されており、発電システム１０７と同様の効果を奏する。なお、図６Ａ、図６Ｂでは発電機５等を表示している。
【0107】
図６で示す発電システム１０７ａには、タンク１５１が設けられている。タンク１５１は、リザーブタンク１０５の上側に設けられている。タンク１５１には、図示しない水供給部から水（たとえば水道水）１６１が適宜供給されるようになっている。タンク１５１には定水位弁１５３が設けられており、タンク１５１内の水位を一定に保つことができるようになっている。定水位弁１５３からタンク１５１の外に出た水は、重力により、配管１５５内を通って、リザーブタンク１０５内に入るようにんなっている。
【0108】
加水分解槽１０３の内部とタンク１５１の内部とは配管１５７でつながっている。配管１５７の途中にはバルブ（たとえばソレノイドバルブ）１５９が設けられており、配管１５７の流路を開閉できるようになっている。
【0109】
配管１５７の流路が開いている状態で、加水分解槽１０３で発生した可燃性ガスが配管１５７内を通って、タンク１５１内に入るようになっている。配管１５７の一方の端は、加水分解槽１０３の筐体１０９の上部に接続されている。配管１５７の他方の端部は、タンク１５１の上部でタンク１５１に入り込んでおり配管１５７内で、下方に向けて延びている。
【0110】
配管１５７の他方の端は、タンク１５１の底の近くに位置しており、加水分解槽１０３で発生した可燃性ガスが配管１５７内を流れ、配管１５７の他方の端からタンク１５１内に放出されるようになっている。配管１５７の他方の端は、タンク１５１内の水１６１内に入っている。
【0111】
これにより、配管１５７の他方の端からタンク１５１内に放出された可燃性ガスが、水１６１内を通って、水１６１の水面からタンク１５１内の上部に出てくるようになっている。配管１５７の他方の端からタンク１５１内に放出された可燃性ガスが、水１６１内を通ることで、不純物が除去されるようになっている。
【0112】
タンク１５１の上部とガス排出ライン５１とは配管１６３でつながっている。これにより、タンク１５１内の上部の可燃性ガス（水１６１より上にある可燃性ガス）が、ガスホルダ５５に供給され発電機５での発電に使用されるようになっている。これにより、加水分解槽１０３で発生した可燃性ガスを無駄なく使用して発電をすることができるようになっている。なお、配管１６３の途中に、配管１６３の流路を開閉するためのバルブ（たとえばソレノイドバルブ）が設けられていてもよい。
【0113】
次に、発電システム１０７ａの動作について説明する。なお、発電システム１０７ａも、発電システム１０７と同様に、たとえば、ＣＰＵとメモリとを備えて構成されている図示しない制御部の制御の下、発電システム１０７と同様な動作をするようになっている。
【0114】
初期状態では、粉砕機１３で粒状物が生成されており、流動物生成部１０３の筐体１０９の投入口が開いており、バルブ１１３、１１９、１２３、１２７、１５９が閉じており、ポンプ１４５が停止している。また、初期状態では、筐体１０９内は空になっており、リザーブタンク１０５内が負圧になっている。
【0115】
上記初期状態で、筐体１０９内に粒状物を投入し、筐体１０９の投入口を閉じる。続いて、バルブ１１３を開き筐体１０９内に蒸気を供給し、筐体１０９内を昇温昇圧し、この状態を所定の時間維持する。
【0116】
続いて、バルブ１１３を閉じ、バルブ１５９を開き、配管１５７を通してタンク１５１内に加水分解槽１０３で発生した可燃性ガスを入れる。また、筐体１０９内の温度および圧力を下げる。続いて、バルブ１５９を閉じ、バルブ１１９を開き、バルブ１２３を開くことで、流動物を流動物生成部１０３（筐体１０９内）からリザーブタンク１０５内にバキュームにより入れる。
【0117】
続いて、バルブ１２３を閉じバルブ１２７を開いて、リザーブタンク１０５内に水を供給し、加水分解によって発酵原料を得る。続いて、バルブ１２７を閉じバルブ１３３を開きポンプ１４５を稼働させて、発酵原料をリザーブタンク１０５からメタンガス生成槽１１内に入れる。続いて、メタンガス生成槽１１でメタンガスを生成し、発電機５で発電をする。また、タンク１５１内の上部の可燃性ガスをガスホルダ５５に供給し発電機５での発電に使用する。
【0118】
ところで、上記記載内容を方法の発明として把握してもよい。
【0119】
すなわち、包装用品で包装されている食物を粒状物に粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で得られた粒状物から発酵原料を生成するために、前記粒状物に水分を加えこの水分が加えられた前記粒状物を所定の温度および所定の圧力下で所定の時間処理することで粘度の高い流動物を生成する流動物生成工程と有する流動物生成方法として把握してもよい。
【0120】
また、上記流動物生成方法で生成された流動物を、真空吸引することでタンクの内部に入れ、この内部に入った流動物に水を加えて加水分解することで発酵原料を生成する発酵原料生成工程と、前記発酵原料生成工程で生成された発酵原料からメタンガスを得るメタンガス生成工程とを有するメタン生成方法として把握してもよい。
【0121】
また、上記メタン生成方法で得られたメタンを用いて発電する発電工程を有する発電方法として把握してもよい。また、上記発電方法が、前記粒状物生成工程で流動物を生成するときに発生するメタンガス、前記発酵原料生成工程で発酵原料を生成するときに発生するメタンガスの少なくともいずれかをも用いて発電する発電方法であるとしてもよい。
【0122】
また、包装用品で包装されている食物を粒状物に粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で得られた粒状物を、発酵原料を生成するために、所定の温度および所定の圧力下で所定の時間処理する粒状物処理工程と有するメタン発酵原料生成方法（発酵原料生成方法）として把握してもよい。
【0123】
また、上記メタン発酵原料生成方法で得られた発酵原料に前処理を施す前処理工程と、前記前処理工程で得られた前処理済み発酵原料からメタンガス得るメタン生成工程とを有するメタン生成方法として把握してもよい。
【0124】
また、上記メタン生成方法で得られたメタンを用いて発電する発電工程を有し、前記発電工程が、前記粒状物処理工程で発酵原料を生成するときに発生するメタンを用いて発電する発電方法として把握してもよい。
【0125】
以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【0126】
１ 発電システム
３ メタン生成装置
５ 発電機
７ メタン発酵原料生成装置
９ 前処理槽
１１ メタンガス生成槽
１３ 粉砕機
１５ 粒状物処理機
８９ 包装用品
８７ 食物
１０１ 流動物生成装置
１０３ 流動物生成部
１０５ タンク（リザーブタンク）
１０７、１０７ａ 発電システム
３ メタン生成装置
５ 発電機
７ メタン発酵原料生成装置
９ 前処理槽
１１ メタンガス生成槽
１３ 粉砕機
１５ 粒状物処理機
８９ 包装用品
８７ 食物
１０１ 流動物生成装置
１０３ 流動物生成部
１０５ タンク（リザーブタンク）
１０７、１０７ａ 発電システム
【要約】
【課題】包装容器に入った未利用食品を未利用食品と包装容器とに分別することなくそのまま用い、メタン発酵によりメタンガスを生成するための発酵原料を得ることができるメタン発酵原料生成装置を提供する。
【解決手段】包装用品８９で包装されている食物８７を粒状物に粉砕する粉砕機１３と、粉砕機１３で得られた粒状物を、発酵原料を生成するために、所定の温度および所定の圧力下で処理する粒状物処理機１５と有するメタン発酵原料生成装置７である。
【選択図】図１
【解決手段】包装用品８９で包装されている食物８７を粒状物に粉砕する粉砕機１３と、粉砕機１３で得られた粒状物を、発酵原料を生成するために、所定の温度および所定の圧力下で処理する粒状物処理機１５と有するメタン発酵原料生成装置７である。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】