JP2002355022A - 水素製造装置、及び水素製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機材料から水素を製造すると共に、水素発
生後の有機材料を微生物によって分解処理し、該有機材
料の排出が無い水素製造装置及び水素製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 有機材料から水素を発生させる水素製造
装置１において、有機材料を投入すると共に、内部にク
ロストリジウム属の微生物が投入される第１の反応容器
２と、第１の反応容器２を真空吸引するためのポンプ１
２と、第１の反応容器内２における有機材料からの水素
の生成が終了した後に、該有機材料を投入すると共に、
内部に有機材料を水と二酸化炭素に分解する第２の微生
物が投入される第２の反応容器２０と、を具備してい
る。さらに、第１の反応容器２から第２の反応容器２０
に有機材料を落下させる回転バー１４も設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微生物を用いて水
素を発生させると共に、水素発生後の余った廃棄物を二
酸化炭素と水とに分解する水素製造装置及び水素製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から微生物を用いた水素製造方法が
種々知られている。また、水素生成微生物は、水素生成
量の大小を別にすれば、意外と多く自然界に存在し、種
々のものが利用されている。具体的には、特開平７−７
５５８８号公報には、汚泥コンポスト内の嫌気性微生物
を利用して有機排水と汚泥コンポストとの接触によって
水素を製造している。

【０００３】また、特開平７−２１８４６９号公報に
は、発生した水素ガスの量を測定する技術が開示され、
その水素ガス生成のための微生物として嫌気性のクロス
トリジウム属菌や光合成微生物のロドスビリウム等が示
されている。さらに、特開平１０−８４９８４号公報に
は、光合成菌のロドシュードモナス・パルスとリスＲ−
１株を使用して食品工場等から出る糖廃液を嫌気処理し
た後の嫌気処理から水素を発生させる技術が開示されて
いる。

【０００４】また、特開平１１−６９９８９号公報に
は、でんぷんを栄養源として供給し、でんぷん質化性か
つ有機酸を生成可能なビブリオ・フルビアリスと、有機
酸質化性かつ水素生産可能なロドビウム・マリナムを共
生させた共生菌群を培養し、水素を発生させる技術が開
示されている。さらに、特開平１１−１３０４０２号公
報には、採取した植物に付着した土着の微生物とその採
取植物の栄養素や基質を利用して水素を製造する方法が
示されている。

【０００５】また、１９９４年の「用水と排水」（Ｖｏ
ｌ．３６ Ｎｏ．３の３７〜４４Ｐ）には、本出願の発
明者の一人が共同研究者の一人として発表した論文であ
る「シロアリから分離した水素生成菌による廃棄物処理
と水素産生」があり、これには廃棄物を処理して水素を
回収するためには、水素発酵の反応速度が早く、地下埋
没型発酵槽を利用できるなどの理由から非光合成微生
物、その中でも特に嫌気性クロストリジウム（Clostrid
ium）属の微生物を用いるのが良いことが示されてい
る。

【０００６】また、この論文には、シロアリから分離さ
れた水素生成菌のうちで水素生成量が一番多い菌株であ
るクロストリジウム バイジェリンキー（Clostridium
beijerinckii）を利用して各種の糖（グルコース、ス
ターチ等）とから水素を生成したデータが示されてい
る。さらに、この論文には、水素生成に及ぼす培養温度
の影響や培養液のｐＨの影響がデータとして開示されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した各
水素の発生方法では、水素の発生量があまり多くなく、
実用化に適したものとなっていない。すなわち、水素製
造のためには高価な工業用酵素や添加物を用いたり、時
間を要するため、全体コストが掛かるものとなってい
る。また、光合成微生物を用いて水素を製造する方法に
よれば、光合成を良好に行うために多くの面積が必要と
なり、装置自体が大型化してしまう、といった問題も有
している。

【０００８】また、でんぷん単体では工業用酵素や添加
物を用いないと、微生物による分解が効率良く進まな
い、といった問題も有している。また、セルロースを分
解するに際しても、微生物では完全に分解できないとい
う問題も有している。

【０００９】それ故、本願出願人は、特願平１１−３４
２１８３号にて、クロストリジウム属の微生物を有機材
料の中に投入することによる、新規な水素の製造方法を
提唱しているが、かかる水素製造方法においては、水素
の製造が終了した後の有機材料をどのように処理するか
が問題となり、かかる水素製造に使用した有機材料の排
出を無くすることが最も望ましい。

【００１０】本発明は上記の事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、有機材料から水素を製
造すると共に、水素発生後の有機材料を微生物によって
分解処理し、該有機材料の排出が無い水素製造装置及び
水素製造方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の水素製造装置は、有機材料から水素を発生
させる水素製造装置において、有機材料を投入すると共
に、内部にクロストリジウム属の微生物が投入される第
１の反応容器と、第１の反応容器を真空吸引するための
吸引手段と、第１の反応容器内における有機材料からの
水素の生成が終了した後に、該有機材料を投入すると共
に、内部に有機材料を水と二酸化炭素に分解する第２の
微生物が投入される第２の反応容器と、を具備すること
としたものである。

【００１１】このようにしたことで、第１の反応容器中
において、クロストリジウム属の微生物が有機材料を分
解して水素を製造することができる。この場合、クロス
トリジウム属の微生物を用いたことにより、従来の水素
の製造方法と比較して、水素の発生量を増大させること
ができる。また、工業用酵素を添加しなくても水素を発
生させることが可能となるため、低コストでの水素発生
が可能となる。更に加えて、水素発生後の残りの有機材
料を第２の反応容器中に投入し、該有機材料の投入後に
第２の微生物を投入することにより、有機材料を水と二
酸化炭素に分解することができる。このように、第２の
反応容器中での有機材料の分解により、ほとんど排出物
（ゴミ）が生じない、理想的な生ゴミ処理装置とするこ
とができる。また、第２の微生物を繰り返し利用するこ
とで、ほとんどコストが掛からない。

【００１２】また、他の発明は、上述の発明に加えて更
に、第２の反応容器には、この内部での温度を調節する
温度調節手段が接続されることとしたものである。この
ようにしたことで、第２の反応容器内を適温に保つこと
ができ、第２の反応容器内での第２の微生物による反応
を適切なものとすることができる。それによって、第２
の反応容器内において、有機材料の分解を効率的に行う
ことが可能となる。

【００１３】さらに、他の発明は、上述の各発明に加え
て更に、第１の反応容器内には、該第１の反応容器内に
存する有機材料を撹拌することで、クロストリジウム属
の微生物による有機材料の分解により水素の製造を促進
させる第１の撹拌手段が設けられることとしたものであ
る。このようにすれば、有機材料及び微生物が適度に混
合し、反応が促進される。それによって、より多くの水
素を得ることが可能となる。

【００１４】また、他の発明は、上述の各発明に加えて
更に、第２の反応容器内には、この第２の反応容器内に
存する有機材料を撹拌することにより該有機材料の分解
を促進させる第２の撹拌手段が設けられることとしたも
のである。このように、第２の撹拌手段を設けることに
よって、第２の反応容器内において有機材料と第２の微
生物が適度に混合し、反応が促進される。それによっ
て、有機材料が水と二酸化炭素に分解される速度を速め
ることが可能となる。

【００１５】さらに、他の発明は、上述の各発明に加え
て更に、第1の反応容器は、第２の反応容器の上方、若
しくは側方に設けられていると共に、該第１の反応容器
と第２の反応容器の境界部分には、第１の反応容器内で
の水素の生成が終了した有機材料を第２の反応容器内に
落下、若しくは移送させるための落下・移送手段が設け
られることとしたものである。このように、落下・移送
手段を設けたことにより、第１の反応容器内での水素の
生成が終了した有機材料を即座に第２の反応容器内に落
下又は移送させ、水と二酸化炭素に分解させることがで
きる。すなわち、水素生成と、水素生成後に生じた残り
の排出物としての有機材料の処理を、一つの装置内にお
ける一連の動作で行うことが可能となる。そして、第２
の反応容器内での有機材料の分解により、水と二酸化炭
素のみが排出されるため、ここからゴミが排出される、
といったことがなくなる。

【００１６】また、他の発明は、上述の各発明に加えて
更に、第２の反応容器内には、菌床が設けられることと
したものである。このように、第２の反応容器中に菌床
を設けることにより、第２の微生物を長期間生息させる
ことができる。このため、微生物による有機材料の処理
が終了した後でも、即座に該第２の微生物を死滅させる
ことがなく、再び水素生成が終了した有機材料を投入す
ることにより、該有機材料の分解処理を行うことが可能
となる。

【００１７】さらに、他の発明は、上述の各発明に加え
て更に、吸引手段、温度調節手段、第１の撹拌手段、第
２の撹拌手段及び落下・移送手段の少なくとも１つは制
御手段によって制御されることとしたものである。この
ように、制御手段を設け、これによって吸引手段や温度
調節手段、更には第１の撹拌手段、第２の撹拌手段、落
下・移送手段を制御することで、一々人手でこれらを制
御する必要が無く、最適な水素製造装置にすることが可
能となる。

【００１８】また、他の発明は、上述の各発明に加えて
更に、第１の反応容器への有機材料の投下に先だって、
有機材料を粉砕する粉砕手段が設けられていることとし
たものである。このようにすれば、クロストリジウム属
の微生物が有機材料の表面に付着し易くなり、該有機材
料の分解処理を促進することが可能となる。

【００１９】また、他の発明は、有機材料から水素を発
生させる水素製造方法において、有機材料とクロストリ
ジウム属の微生物を第１の反応容器内に投入すると共
に、有機材料と微生物とを反応させ、水素を生成する水
素生成工程と、水素生成工程後の残りの有機材料を第２
の反応容器内に投入すると共に、内部に有機材料を水と
二酸化炭素に分解する第２の微生物が投入され、その有
機材料を処理する有機材料処理工程と、を具備するもの
である。

【００２０】このようにしたことで、有機材料投入工程
にて第１の反応容器内に有機材料を投入することで、ク
ロストリジウム属の微生物が有機材料を分解して水素を
製造することができる。この場合、クロストリジウム属
の微生物を用いたことにより、従来の水素の製造方法と
比較して、水素の発生量を増大させることができる。ま
た、工業用酵素を添加しなくても水素を発生させること
が可能となるため、低コストでの水素発生が可能とな
る。更に加えて、水素発生後の残りの有機材料を第２の
反応容器中に投入し、該有機材料の投入後に第２の微生
物を投入することにより、有機材料を水と二酸化炭素に
分解することができる。このように、第２の反応容器中
での有機材料の分解により、ほとんど排出物（ゴミ）が
生じない、理想的な生ゴミ処理装置とすることができ
る。また、第２の微生物を繰り返し利用することで、ほ
とんどコストが掛からない。

【００２１】さらに、他の発明は、上述の水素製造方法
の発明に加えて更に、有機材料は、でんぷん質材料、青
物野菜類、根菜類、果実類、穀物類、家畜の内臓、家畜
の血液、魚のあら、ホタテのウロ、及び紙屑のうち、少
なくとも１つ以上から選択されたものとしている。この
ような有機材料においては、良好に水素を生成すること
が可能である。

【００２２】また、他の発明は、上述の各発明に加えて
更に、有機材料として成分の異なる複数の材料を選択し
た場合、クロストリジウム属の微生物を投入する工程の
前もしくは、後または前後に、それらの有機材料を撹拌
する第１の撹拌工程を具備することとしたものである。
このように、第１の撹拌工程で有機材料を撹拌すること
により、夫々の有機材料と微生物とが適度に混合した状
態となり、反応が促進される。それによって、より多く
の水素を得ることが可能となる。

【００２３】さらに、他の発明は、上述の発明に加えて
更に、反応促進用の酵素や栄養分を投入する場合と同様
の効果を得るために、でんぷん質材料と青物野菜類、で
んぷん質材料とホタテのウロのように、成分の異なる異
質な有機材料を少なくとも二つ以上混合することとした
ものである。このようにすれば、青物野菜等の有機材料
が反応促進用の酵素代わりとなって、でんぷん質材料単
体の場合と比較して、反応が促進される。

【００２４】また、他の発明は、紙屑に代表されるセル
ロースを成分とする有機材料から水素を発生させる水素
製造方法において、有機材料を投入する投入工程と、ク
ロストリジウム属の微生物を投入する第１の微生物投入
工程と、投入工程と第１の微生物投入工程後、反応が収
束したと認められる時点で再びクロストリジウム属の微
生物を投入する再微生物投入工程と、有機材料と上記微
生物との反応分解を促進するため両者を撹拌する撹拌工
程と、を具備するものである。

【００２５】このように、クロストリジウム属の微生物
を、一旦反応が収束した後に再度投入することにより、
セルロースを完全に分解でき、従来難しかったセルロー
スを成分とする有機材料からより多くの水素を得ること
が可能となる。

【００２６】また、他の発明は、上述の発明に加えて更
に、再微生物投入工程後も、有機材料の分解が進行する
まで再微生物投入工程を繰り返し行うこととしたもので
ある。このようにすれば、クロストリジウム属の微生物
の再投入により、水素発生のピークが再出現し、これを
繰り返すことによってより完全に有機材料を分解して水
素を生成することができる。

【００２７】さらに、他の発明は、上述の各発明に加え
て更に、第１の微生物投入工程後若しくは再微生物投入
工程後の少なくとも一方で、酵素を投入する酵素投入工
程を具備することとしたものである。このように、第１
の微生物投入工程後若しくは再微生物投入工程後の少な
くとも一方で、酵素を投入する酵素投入工程を具備する
ことにより、分解反応を一層促進させることができる。

【００２８】また、他の発明は、上述の各発明に加えて
更に、撹拌工程に使用する撹拌手段の少なくとも一部に
磁性材料または多穴質の吸着性部材を設けることとした
ものである。このようにしたことで、分解・反応の妨げ
となる有機材料中に存する水銀等の金属の随伴物やコピ
ー用トナー成分を、空気中に拡散させずに捕捉すること
が可能となり、分解・反応の妨げを防ぐことができる。

【００２９】さらに、他の発明は、上述の各発明に加え
て更に、有機材料の投入直後またはクロストリジウム属
の微生物の投入直後に、各材料が投入される第１の反応
容器内の圧力をごくわずか陰圧にすることとしたもので
ある。このように、有機材料または微生物の投入直後
に、容器内の圧力をごくわずか陰圧にすることにより、
嫌気性が増し、容器内部での反応がより促進されるもの
となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】（第一の実施の形態）以下、本発
明の第一の実施の形態について、図１及び図２に基づい
て説明する。図１は、本発明の水素製造装置１の構成を
示す。この図において、水素製造装置１は第１の反応容
器２を有している。第１の反応容器２には、クロストリ
ジウム属の微生物（以下、必要に応じて、微生物Ａとす
る。）を投入する微生物投入口３が設けられている。ま
た、水素製造のための材料を投入する材料投入口４が設
けられている。

【００３１】第１の反応容器２の上部壁面には、水道水
を投入するための水道水投入口５が設けられている。か
かる水道水投入口５から投入された水道水によって、第
１の反応容器２、及び後述する第２の反応容器２０の内
部に存する有機材料は、泥状又は半流動体状となる。

【００３２】第１の反応容器２の内部には、第１の撹拌
手段としてのフィン７が設けられている。フィン７は、
第１の反応容器２内部に投入された有機材料を撹拌し、
反応促進の役割を果たすものである。フィン７の一例と
しては、図１に示すように、第１の反応容器２の内部を
均一に撹拌するため、この第１の反応容器２の内部に回
転軸８を挿通させ、この回転軸８から所定間隔毎に直交
する方向に撹拌突起９を突出形成したものがある。この
ようにすれば、回転軸８の回転駆動に伴って反応容器２
に存する有機材料が撹拌される。なお、回転軸８を回転
駆動させるために、第１の反応容器２の外方には、モー
タ１０が設けられている。

【００３３】しかしながら、第１の反応容器２の内部を
良好に撹拌できれば、フィン７は、いかなる形状であっ
ても構わない。また、フィン７は、この実施の形態では
ステンレス製であるが、全体が磁性材料またはセラミッ
ク等の多穴質の吸着性部材としても良い。このような材
質とすると、第１の反応容器２に入れられる有機材料中
に水銀などの金属やコピー用トナーが混じっているとき
に、それらを拡散させず捕捉することが可能となる。

【００３４】なお、かかる回転軸８の回転による撹拌を
良好にするために、第１の反応容器２の形状を回転軸８
が設けられる方向が長手となる形状としても構わない。
また、撹拌は、フィン７で撹拌する以外に、例えば第１
の反応容器２全体を揺動したり、第１の反応容器２全体
を回転させることによって行っても構わない。

【００３５】モータ１０の上方には、第１の反応容器２
の内部を負圧にするためのポンプ１２が設けられてい
る。ポンプ１２は水素排出口１３に接続されていて、該
所定時間が経過して水素が発生した場合、第１の反応容
器２の内部から水素を吸引するものである。

【００３６】また、第１の反応容器２の内部の底面に
は、所定の幅を有する長板状の回転バー１４が設けられ
ている。回転バー１４は、有機材料の落下をガイドする
落下・移送ガイド手段としての役割を果たすものであ
る。また、回転バー１４の上部には有機材料が載置され
ると共に、該回転バー１４は、その長手方向と同一の方
向に延出する回転軸１５に取り付けられている。かかる
回転軸１５の一端側は、第１の反応容器２の内部から外
部に突出してモータ１６に取り付けられている。このた
め、回転バー１４は、モータ１６の駆動によって回転駆
動される。

【００３７】すなわち、回転バー１４がモータ１６によ
って回転駆動されると、長板状の回転バー１４の傾斜角
度が徐々に大きくなる。これと共に、長板状の回転バー
１４によって塞がれていた、第２の反応容器２０に連通
する不図示の開口部が開放する。それによって、モータ
１６が回転駆動を行うと、この回転バー１４上に載置さ
れている有機材料が、下方に設けられている第２の反応
容器２０の内部に落下する構成である。

【００３８】なお、第１の反応容器２から第２の反応容
器２０に有機材料を落下させる手段は、上述の回転バー
１４を用いる場合に限られず、他の例としては、液送ポ
ンプを利用する方法、機械的に反応容器ごと入れ替えて
しまう方法、及び人手による方法等がある。

【００３９】第２の反応容器２０は、上述した第１の反
応容器２が上部に位置している。この第２の反応容器２
０は、内部に第２の微生物（以下、必要に応じて微生物
Ｂとする。）としての好気性の微生物を投入するため、
ポンプにて内部を真空吸引する必要がない構成である。
第２の反応容器２０の上方には、該第２の反応容器２０
の内部に微生物Ｂを投入するための微生物投入口２１が
設けられている。

【００４０】さらに、第２の反応容器２０の下方には、
該第２の反応容器２０の内部に存する水分を排出するた
めの水分排出口２２が設けられている。それによって、
第２の反応容器２０中に存する有機材料の水分が外部に
排出され、また、微生物Ｂが有機材料を分解して生じた
水分をも外部に排出することが可能となる。また、第２
の反応容器２０の上方には、内部で発生する二酸化炭素
等のガスを外部に排出するためのガス排出口２３が設け
られている。

【００４１】第２の反応容器２０内部にも、第２の撹拌
手段としてのフィン２４が設けられている。フィン２４
は、第２の反応容器２０内部に投入された有機材料を撹
拌し、反応促進の役割を果たすものである。第２の反応
容器２０の内部に設けられているフィン２４の一例とし
ては、上下左右に均等に撹拌可能とするため、例えば２
枚羽根からなるフィン２４の場合に、そのうち一枚の羽
根は、中心線から斜め上方に傾斜するように設け、もう
一枚の羽根が、中心線から斜め下方に傾斜するように設
けている。

【００４２】しかしながら、上述の第１の反応容器２の
フィン７について述べたのと同様に、第２の反応容器２
０内部を良好に撹拌できれば、フィン２４は、いかなる
形状であっても構わない。また、フィン２４は、上述し
たフィン７の場合と同様に、ステンレス製としている
が、全体が磁性材料またはセラミック等の多穴質の吸着
性部材としても良い。また、第２の反応容器２０の下方
には、フィン２４に直結するモータ２５が設けられてい
る。

【００４３】第２の反応容器２０の外方には、第１の反
応容器２の内部での反応の様子や、第２の反応容器２０
の内部での反応の様子に応じて、種々の制御を行う制御
手段としての制御装置２６が設けられている。この制御
装置２６は、第１の反応容器２や第２の反応容器２０の
内部での反応時間や反応進行時の温度、或いはｐＨの検
出を行うことを可能としている。

【００４４】それによって、反応の進行具合に応じて、
フィン７，２４を回転させるモータ１０，２５の作動を
行ったり停止させたりする。また、第１の反応容器中２
において、反応が終了した、と判断された場合には、モ
ータ１６を作動させて回転バー１４を回転駆動させる。
それによって、水素発生後の残りの有機材料を第２の反
応容器２０の内部に落下させることができる。

【００４５】なお、全ての反応が終了した場合、制御装
置は、ブザーやランプ等の手段を用いて外部に反応が収
束したことを伝達可能となっている。

【００４６】以上のような水素製造装置１を用いて水素
を製造する方法を、以下に説明する。

【００４７】まず、第１の反応容器２内部に、有機材料
を投入する。ここで投入される有機材料は、例えば、ジ
ャガイモ等のでんぷん質材料とキャベツに代表される青
物野菜類とを混ぜたものや、とうもろこしの芯に代表さ
れる穀物類、ホタテの廃棄物の一つであるウロや、家畜
の内臓、或いは紙屑等である。しかしながら、上述の有
機材料は例示であり、この他に植物性廃棄物等の植物性
有機材料或いは動物性廃棄物等の動物性有機材料を用い
ることが可能である。

【００４８】また、でんぷん質材料を分解させる場合、
単体で反応を進行させても良いが、でんぷん質材料と青
物野菜類、或いはホタテのウロ等の様に、成分の異なる
異質な有機材料を混合すれば、これら青物野菜類やホタ
テのウロが酵素の代わりになり、反応が促進する結果と
なる。このように、同種の材料ではなく、種類が異なる
異質な材料を組み合わせると、反応促進上好ましいもの
となる。

【００４９】これら有機材料を投入した後または事前
に、嫌気性微生物であるクロストリジウム属の微生物
（微生物Ａ）の投入を行う。この微生物Ａには、例え
ば、クロストリジウム バイジェリンキー（Clostridiu
m beijerinkii ）AM21B株（文献；Journal of Fermenta
tion and Bioengineering 73:244-245,1992）や、クロ
ストリジウム sp（Clostridium sp.）No.2株（文献；C
anadian Journal of Microbiology 40:228-233,199
4）、或いはクロストリジウム sp（Clostridium sp.）
X53株（文献；Journal of Fermentation and Bioengine
ering 81:178-180,1996）等がある。しかしながら、ク
ロストリジウム属の微生物Ａは、これには限定されず、
他にも種々の菌株が適用可能である。

【００５０】また、微生物Ａを投入した後に、反応容器
２内部をポンプ等で吸引して若干陰圧（負圧）にしても
構わない。この場合は、反応がより促進されるものとな
る。更に、反応容器２内部のｐＨを調整しても構わな
く、この場合、ｐＨは４．０から８．０とするのが望ま
しい。

【００５１】その後に、第１の反応容器２内部の温度を
所定の温度に調整しながら、モータ１０を作動させてフ
ィン７を第１の反応容器２内部で回転駆動させ、微生物
Ａと有機材料の撹拌を行う。それにより、第１の反応容
器２の下方に、有機材料の反応・分解で水素が生成され
蓄積されても、部分的な過飽和状態を作り出すことがな
く、反応・分解を良好に進行させることが可能となる。

【００５２】なお、第１の反応容器２内部での温度は、
２５度から４５度までの範囲であれば反応がまずまず進
行するが、微生物Ａの増殖、水素の発生量を考慮する
と、好ましくは３０度から４２度までに調整するのが良
い。

【００５３】有機材料の分解による反応で生成された水
素は、水素排出口１３から排出されて外部に設けられた
水素貯蔵合金やガスボンベ等の水素貯留部に貯留され
る。また、すぐに水素を燃焼室に導いて、エネルギとし
て燃焼させても構わない。さらには、燃料電池に接続し
て発電に利用しても良い。

【００５４】反応が収束すると、制御装置２６がこれを
感知してフィン７の撹拌動作を停止させる。そして、例
えばブザーやランプ、或いは表示手段によって反応が収
束したことを外部に知らせる。

【００５５】なお、反応時間と水素発生量につき、知見
として得られた関係について、その一例を図２に示す。
図２の横軸は反応時間、縦軸は水素発生量である。選択
する有機物によって、異なる面はあるが、ある程度以上
に菌濃度を増殖させた菌液５リットルと有機物の粉砕液
５リットルを混合すると、反応を始めてから約１時間程
度で急速に水素発生量が多くなり、約３〜５時間前後で
水素発生量はピークに達し、その後、緩やかに水素発生
量が下がっている。

【００５６】この関係より、制御装置２６で何をどの程
度の量入れたのかを検知したり、予め設定することによ
り、反応終了時点で自動的にフィン７の撹拌動作を停止
させることが可能となる。以上のようにして、水素の製
造がなされる。

【００５７】なお、かかる水素製造の実験結果について
は、後述する。

【００５８】続いて、制御装置２６が水素製造の終了を
検知すると、該制御装置２６によってモータ１６が回転
駆動される。それによって、回転バー１４が回転駆動さ
れ、この回転バー１４上に載置されている有機材料が第
２の反応容器２０内部に落下する。

【００５９】第２の反応容器２０の内部に有機材料を落
下させた後に、この有機材料を二酸化炭素と水とに分解
する、後述する微生物Ｂを投下する。そして、かかる微
生物Ｂの投下後、制御装置２６での検知により、必要に
応じて第２の反応容器２０の内部をフィン２４によって
撹拌する。この場合、第２の反応容器２０の内部を約４
５度に設定しておく。すると、約数時間後に有機材料の
分解が始まり、該有機材料から水と二酸化炭素が生成さ
れる。

【００６０】なお、有機材料は、微生物Ｂによって二酸
化炭素と水とに完全に分解される。それによって、第２
の反応容器２０の内部には、分解後に残留物が存しな
い。

【００６１】以上のようにして、有機材料から水素が得
られ、また水素製造後の残りの有機材料の分解を完全に
行うことができる。

【００６２】続いて、本実施の形態の水素製造の実験結
果について、以下に説明する。なお、この実験は、図１
の装置を小型化した実験装置に基づいて行った。

【００６３】まず、反応実験で用いる微生物Ａの前培養
を行った。この前培養方法は、３００ｍｌの三角フラス
コに０．１％のグルコースを含むＰＹ培地１００ｍｌに
菌を接種し、３７℃の嫌気性グローブボックス（米国ホ
ーマー製、形式１０２４）内で一晩培養した。ここで、
ＰＹ液体培地の組成は、１ｌの水に10ｇ のpeptone，5g
のyeast extract，500mg のL-cystein・HCl，8mg のCaC
l，8mg のMgSO4 ，40mg のKH2 PO4 ，400mg のNaHCO3
，80mg のNaCl が含まれるものであり、炭素源は含ま
れていない。

【００６４】次に、前培養したもので、水素を発生でき
るかを以下の手順で確認した。まず、１０００ｍｌの三
角フラスコに基質液９００ｍｌと前培養菌液１００ｍｌ
を加え、発生するガスの排出口、ｐＨコントラーの差込
口、ｐＨ調整用NaOH液流入口などをつけたゴム栓をし
た。そして、３７℃の恒温槽で保温し、撹拌した。

【００６５】これらの方法で発生したガスは、１０％Na
OH液を通して二酸化炭素を除いたガスを水上置換法でメ
スシリンダーに集めて定量した。高速ガスクロマトグラ
フィーによる分析及び燃焼試験の爆発音から、発生した
ガスが水素ガスであることを確認した。

【００６６】以上の結果に基づき、本発明に関わる実験
結果を順に説明する。

【００６７】実験結果１；ジャガイモの場合

【００６８】ＰＹ液体培地（糖分不含）９００ｍｌに対
してでんぷんを１０ｇ加え、クロストリジウム バイジ
ェリンキー（Clostridium beijerinkii ）AM21B株の菌
液１００ｍｌを混合して３７度で撹拌した。保温開始２
〜３時間後から、泡状に水素ガスの発生が認められ、６
時間後に１時間当たりの水素発生量が最高値（４５０ｍ
ｌ）に達した。そして、２４時間での水素発生総量が３
０００ｍｌとなった。

【００６９】実験結果２；バナナの場合

【００７０】ミキサーで乳状にしたバナナ１０ｇ（還元
糖として３ｇ）を９００ｍｌの脱イオン水が入れてある
三角フラスコに移し、クロストリジウム sp（Clostrid
iumsp.）No.2株の前培養菌液１００ｍｌを加え、３７度
で撹拌した。保温開始２時間後から細かい泡状の水素ガ
スの発生が認められ、５〜６時間後に１時間当たりの水
素発生量が最高値（５５０ｍｌ）に達した。そして、２
４時間での水素発生総量が１５００ｍｌとなった。

【００７１】実験例３；青物野菜の場合

【００７２】精製水にホウレンソウ２００ｇを加えてミ
キサーで撹拌し、ジュース状にした。続いて、精製水を
加えて９００ｍｌまで増量し、これに前培養したクロス
トリジウム バイジェリンキー（Clostridium beijerin
kii ）AM21B株の菌液１００ｍｌを混合し、３７度で撹
拌した。保温開始３〜４時間後から水素ガスの発生が認
められ、５〜６時間後に１時間当たりの水素発生量が最
高値（３８５ｍｌ）に達した。そして、２４時間での水
素発生総量が２０００ｍｌとなった。

【００７３】実験例４；とうもろこしの芯の場合

【００７４】とうもろこしの芯をミキサーで粉砕し、乾
燥させた。続いて、３ｇ％の乾燥とうもろこし芯を含む
ＰＹ液体培地９００ｍｌに前培養したクロストリジウム
sp（Clostridium sp.）F53株の菌液１００ｍｌを混合
し、培養液のｐＨをｐＨ６．０、培養温度を４０度に保
ち撹拌した。保温開始３時間後から泡状に水素ガスの発
生が認められ、７時間後に１時間当たりの水素発生量が
最高値（３５０ｍｌ）に達した。そして、２４時間での
水素発生量が１２００ｍｌとなった。

【００７５】実験例５；ホタテのウロの場合

【００７６】ホタテのウロ１００ｇをミキサーで軽く切
り刻み、精製水を加えて９００ｍｌにした。そして、前
培養したクロストリジウム バイジェリンキー（Clostr
idium beijerinkii ）AM21B株の菌液１００ｍｌを混合
し、３７度で撹拌した。保温開始３時間後から水素ガス
の発生が認められ、７〜８時間後に１時間当たりの水素
発生量が最高値（２９８ｍｌ）に達した。そして、２４
時間での水素発生総量が９８０ｍｌとなった。

【００７７】実験例６；ジャガイモと青物野菜の混合物
の場合

【００７８】ホウレンソウ汁を２０％だけ含む９００ｍ
ｌ水溶液に、でんぷんを１０ｇ加え、クロストリジウム
バイジェリンキー（Clostridium beijerinkii ）AM21
B株の前培養液１００ｍｌを混合し、３７度で撹拌し
た。撹拌開始後３〜４時間後から水素ガスの発生が認め
られ、７〜８時間後に１時間当たりの水素発生量が最高
値（４００ｍｌ）に達した。そして、２４時間での水素
発生総量は、３８５０ｍｌとなった。

【００７９】実験例７；植物と動物の混合廃棄物の場合

【００８０】ホタテのウロ５０ｇとホウレンソウ２００
ｇを加えてミキサーでジュース状にし、９００ｍｌまで
精製水を加えて増量した。そして、クロストリジウム
バイジェリンキー（Clostridium beijerinkii ）AM21B
株の前培養菌液１００ｍｌを混合し、３７度で撹拌し
た。保温開始３〜４時間後から水素ガスの発生が認めら
れ、６〜８時間後に１時間当たりの水素発生量が最高値
（３５０ｍｌ）に達した。そして、２４時間での水素発
生総量は、２５００ｍｌとなった。

【００８１】以上のような実験結果より、本実施の形態
の水素製造方法では、従来行われていた水素製造方法に
比べて、水素の発生量がはるかに多く、また、複数の異
なる成分の有機材料を混合させることにより、工業用酵
素や添加物などを必要としないため、低コストで水素を
発生させることが可能となる。また、水素の発生に際し
ても、石油、天然ガスなどの化石燃料を用いることがな
く、余分な二酸化炭素を発生させることがない。すなわ
ち、水素の製造をクリーンに行える方法の中では、水素
発生量の多さなどから実用化に最も適した方法となって
いる。

【００８２】すなわち、本実施の形態の方法としての、
撹拌による混合と微生物Ａと有機材料の併用によれば、
１０ｇのグルコースから、約８時間で水素総生産量４０
００ｍｌを得ることが十分可能と考えられる。また、光
合成微生物を用いる場合と比較して、水素製造装置１が
大型化せずに済む、といった利点も有している。

【００８３】また、以下に、水素製造後の残りの有機材
料に対して上述の水素製造のためのクロストリジウム属
の微生物とは異なる、第２の微生物（細菌；以下、必要
に応じて微生物Ｂと称する。）を投下し、該有機材料を
分解して水及び二酸化炭素を生成する実験結果について
説明する。この実験に先立って、微生物Ｂを育成すると
共に、該微生物Ｂを分離する必要がある。このために、
生ゴミ処理機の内部にて微生物Ｂを育成した後に、該微
生物Ｂを分離した。以下に、その詳細を説明する。

【００８４】まず、微生物Ｂの分離に用いる生ゴミ処理
機についてであるが、市販されている家庭用生ゴミ処理
機を購入し、この家庭用生ゴミ処理機の一部を改良し
て、新たに回転時間の調整ができるタイマーと、温度制
御装置を取り付けている。この生ゴミ処理機は、予め容
器内の温度を４５度または５０度に設定し、日中は１時
間回転と加熱を行い、その後１時間運転と加熱を中止し
ている。このような動作を、午後８時から連続１０時間
の運転を行うように設定した。

【００８５】パンダの糞中に含まれる通常の腸内細菌、
大腸菌、プロテウス菌、シュードモナス、ブドウ球菌等
の増殖を抑制する目的として、通常の細菌が炭素源とし
て利用できないキシロースとメチルセルロースを添加し
て、新規な細菌相の育成を計った。具体的には、植物約
４００グラムに相当する２０グラムのキシロース、２０
グラムのメチルセルロース、及び乾燥を防ぐ程度の水を
補給した。すると、糞中に含まれていた笹の葉が細かく
なり、笹の葉、キシロースやメチルセルロースを分解す
る菌相が旺盛になり、日中の容器内の温度が発行により
６０度を超えて、かかる６０度を超え出した時期から微
生物Ｂの分離を開始した。

【００８６】ここで、分離される微生物Ｂの望ましい性
質としては、 １．できるだけ高い温度でも、活発に生育できる菌が望
ましい。すなわち、高温菌である。 ２．生ゴミの投入を中断する時が数週間あったとして
も、死滅しない微生物が望ましい。すなわち、耐久型の
微生物である。

【００８７】３．生でんぷん、魚の骨、動物の脂やセル
ロース等を分解できる微生物が望ましい。現状では、生
でんぷんを分解できる微生物は極めて少ない。単に３７
度程度の温度でたんぱく質を分解する微生物は珍しくな
いが、６０度を超える高い温度にも絶えるプロテアーゼ
を産生する微生物は珍しい。なお、ＰＣＲ法に用いられ
る高温耐熱性酵素は例外であり、ここで分離される新規
な微生物Ｂは、これではない。 ４．生ゴミを分解しても、酢酸や酪酸等の有機酸や硫化
水素、インドール、アンモニア等の臭気のある物質をあ
まり産生しない微生物が望ましい。菌床が酸性になって
しまうと、微生物Ｂの生育や活動度が低下する可能性が
あるためである。

【００８８】５．生ゴミを分解して二酸化炭素と水のみ
を産生する微生物が望ましい。 ６．酸素の供給が多くても少なくても、増殖する通性嫌
気性菌が望ましい。

【００８９】そして、上述の望ましい特性を備える新規
な微生物Ｂとしては、バチルス属の微生物が、概ねこの
範疇に入る、と考えられる。そのためには、好気性（増
殖に酵素を必要とする。）のグラム陽性の桿菌で、芽胞
を形成する微生物を選択的に分離し、その上で「たんぱ
く分解酵素、生でんぷん分解酵素及び卵黄溶解酵素」を
産生する菌株を、目的とする微生物Ｂの第一次候補とし
て分離することを考えた。

【００９０】なお、動物の脂質は、植物の油と違い、温
度が低いと固形化し、その成分としては主にトリグリセ
ライド等である。卵黄もまたトリグリセライドを多く含
む。卵黄反応とは、レシチナーゼの作用で、卵黄中の油
脂成分が分解される反応と考えられている。また、菌床
のｐＨは、４．０〜８．０であることが望ましい。しか
しながら、このｐＨを調整することは、本発明において
は絶対条件ではない。

【００９１】続いて、上述の如き特質を兼ね備える、新
規な微生物Ｂを分離するために、以下のような培地を用
いている。

【００９２】１．動物の脂を分解する微生物を効率良く
分離するために、食塩添加量を３％以下の適当濃度にし
（通常は２％程度）、さらに卵黄を加えた寒天培地を作
成してこれを用いた。卵黄（主成分はレシチン等）を分
解する微生物（主にレシチナーゼを含む、俗に言うリパ
ーゼ等）は、不透明な卵黄培地において、卵黄を透明に
することができる筈である。

【００９３】２．たんぱく質の肉を分解する微生物を効
率良く分離するために、食塩添加量を３％以下の適当濃
度にして、これにカゼインを加えた寒天培地を作成して
用いた。たんぱく分解酵素を産生する微生物は、白濁し
たガゼインを透明にすることができる筈である。

【００９４】３．たんぱく質の肉を分解する微生物を効
率良く分離するために、乾燥させた動物の肝臓片を用い
たクックドミート液体培地（メルク社製）を購入して用
いた。たんぱく分解酵素を産生する微生物は、塊として
入れてある肝臓片を分解する筈である。

【００９５】４．加熱していない生でんぷんを分解する
微生物を効率良く分離するために、適当濃度に生でんぷ
んを加えた液体培地を作成して用いた。でんぷん分解酵
素を産生する微生物は、白く沈殿している生でんぷんを
溶解する筈である。

【００９６】５．上述の培地に生ゴミ処理機の菌床を用
いて、定法に従って培地に接種した。さらに、この菌床
を接種した培地を、３７度、４５度、５５度で夫々数日
間保存し、新規な微生物の発育の促進を試みた。

【００９７】以上のような培地と温度の組み合わせによ
って、新規な微生物Ｂを増殖させた。寒天培地で発育し
陽性の反応を示した集落は、各々の培地を用いて純粋培
養が得られるまで、分離培養を繰り返した。得られた集
落の菌株は、元の液体培地に接種し、そこで陽性を示す
菌株を選択した。

【００９８】そして、まずたんぱく質分解酵素、でんぷ
ん分解酵素又は卵黄溶解酵素（レシチナーゼと考えられ
る。）を産生する菌２５０株が得られた。また、分離し
た２５０菌株の各々について、増殖温度域を調べた。そ
の結果、分離された菌株は、以下のような３種類に分類
された。

【００９９】ａ．３７度から４５度までの間で増殖し、
それ以上の温度域ではあまり増殖しない菌株 ｂ．４５度から５５度までの温度域で良く増殖する菌株 ｃ．５５度から６０度までの温度域で良く増殖し、それ
以下の温度ではあまり増殖しない菌株

【０１００】その中で、４５度と５５度の温度域で良く
増殖する菌株、及び５５度から６０度までの温度域で良
く増殖し、それ以下の温度域ではあまり増殖しない菌株
を選択し、その中で活性の強い２９菌株を最終的に選択
した。更に、実用に向けて最優秀と思われる５菌株を選
び出し、以下に述べる試験に供した。ここで、試験の結
果判明した、新規な５菌株の主な特筆すべき性状は、以
下の通りである。

【０１０１】なお、以下の菌株の性状の説明中、「Ｏ／
Ｆ試験＋／＋」とは、ブドウ糖を酸化的に分解すること
／酵素を必要とせず発酵で分解すること、を示す。ま
た、「嫌気で発育＋」は、酸素が存在しなくても発育す
ることを示す。さらに、「クエン酸利用＋」は、クエン
酸を炭素源として利用する（この場合は、酢酸も分解す
ると期待できる。）ことを示す。また、「硝酸塩還元性
＋」は、硝酸塩を還元する能力があることを示す。「硫
化水素−」と「インドール−」は、硫化水素やインドー
ル等の有害物を作らないことを示す。

【０１０２】菌株１．Bacillus amyloliquefaciens 14
8（受託番号；ＦＥＲＭ Ｐ−１８３４９） 増殖する温度は２０度〜５０度の範囲であり、増殖最適
温度は４５度付近となっている。この菌株の性状として
は、好気性有芽胞桿菌であり、卵黄反応が陽性である。
また酸素が多いと二酸化炭素を発生し、でんぷんを強力
に分解する。また、ゲラチン、カゼイン及びレシチンを
も分解する。これに加え、他の性状としては、Ｏ／Ｆ試
験＋／＋であり、嫌気で発育＋であり、クエン酸利用＋
であり、硝酸塩還元性＋であり、硫化水素−であり、イ
ンドール−というのがある。

【０１０３】かかる菌株１においては、アミラーゼ反応
は強陽性（生でんぷん）であり、アミラーゼ活性の温度
と活性値との関係は、４５度で２６０単位、５０度と５
５度で３３０単位、さらには、６０度で２５６単位、６
５度で７６単位となっている。これより、アミラーゼ活
性の最適反応温度は５０〜５５度付近となっていて、産
生活性値は高単位である。また、５５度でのアミラーゼ
活性の熱安定性は、０分で１００％、３０分間で３０
％、６０分間で２１％残存する。さらに、アミラーゼ活
性の３０分加熱に対する抵抗性は、保温前は１００％、
５５度で３０％、６０度で５％残存する。

【０１０４】また、プロテアーゼ反応は強陽性（カゼイ
ン、ゼラチンと肝臓片）であり、プロテアーゼ活性の温
度と活性値の関係は、４５度で３５単位、５０度で３５
単位、５５度で４７単位、６０度で４３単位、６５度で
２８単位となっている。これより、最適反応温度は５５
度付近となっていて、産生活性値は中程度である。ま
た、５５度でのプロテアーゼ活性の熱安定性は、０分で
１００％、３０分間で７９％、６０分間で６８％、３時
間で３８％、５時間で３５％残存する。さらに、プロテ
アーゼ活性の３０分加熱に対する抵抗性は、保温前は１
００％、５０度で７９％、５５度で５９％、６０度で２
０％残存する。また、リパーゼ反応は強陽性（レシチ
ン、卵黄とラード）である。

【０１０５】菌株２．Bacillus amyloliquefaciens 24
14（受託番号；ＦＥＲＭ Ｐ−１８３４７） 増殖する温度は、２０度〜５０度の範囲であり、増殖最
適温度は４５度付近となっている。この菌株の性状して
は、好気性有芽胞桿菌であり、卵黄反応は陽性であり、
生でんぷんを分解し、さらにゲラチンとカゼイン、及び
レシチンも分解する。これに加え、他の性状としては、
Ｏ／Ｆ試験＋／＋であり、嫌気で発育＋であり、クエン
酸利用＋であり、硝酸塩還元性＋であり、硫化水素−で
あり、インドール−というのがある。

【０１０６】かかる菌株２においては、生でんぷん分解
反応（アミラーゼ反応）は強陽性であり、アミラーゼ活
性の温度と活性値との関係は、４５度で１６０単位、５
０度で２５６単位、５５度で３０５単位、６０度で１２
３単位、６５度で７０単位となっている。これより、ア
ミラーゼ活性の最適反応温度は５５度となっていて、産
生活性値は高単位である。また、５５度でのアミラーゼ
活性の熱安定性は、０分で１００％、３０分間で２９
％、６０分間で１８％残存する。さらに、アミラーゼ活
性の３０分加熱に対する抵抗性は、保温前は１００％、
５５度で２９％、６０度で５％残存する。

【０１０７】また、プロテアーゼ反応は強陽性（カゼイ
ン、ゼラチンと肝臓片）であり、プロテアーゼ活性の温
度と活性値の関係は、４５度で４２単位、５０度で５０
単位、５５度で５１単位、６０度で４６単位、６５度で
４１単位となっている。これより、該プロテアーゼ活性
の最適反応温度は５５度であり、産生活性値は中程度と
なっている。また、５５度でのプロテアーゼ活性の熱安
定性は、０分で１００％、３０分間で７０％、６０分間
で６６％、３時間で４２％、５時間で４１％残存する。
さらに、プロテアーゼ活性の３０分間加熱に対する抵抗
性は、保温前は１００％、５５度で６０％、６０度で４
０％、６５度で２８％残存する。また、リパーゼ反応は
強陽性（レシチン、卵黄とラード）である。

【０１０８】菌株３．Bacillus subtilis 237（受託番
号；ＦＥＲＭ Ｐ−１８３５０） 増殖する温度は２０度〜５０度の範囲であり、増殖最適
温度は４５度付近となっている。この菌株の性状として
は、好気性有芽胞桿菌であり、卵黄反応は陽性であり、
生でんぷんを分解し、さらにゲラチンとカゼイン、及び
レシチンも分解する。これに加え、他の性状としては、
Ｏ／Ｆ試験＋／＋であり、嫌気で発育＋であり、クエン
酸利用−であり、硝酸塩還元性−であり、硫化水素−で
あり、インドール−というのがある。

【０１０９】かかる菌株３においては、生でんぷん分解
反応（アミラーゼ反応）は強陽性であり、アミラーゼ活
性の温度と活性値との関係は、４５度で１１２単位、５
０度で２１０単位、５５度と６０度で２３９単位、６５
度で９２単位となっている。これより、アミラーゼ活性
の最適反応温度は５５度〜６０度付近となっていて、産
生活性値は高単位である。また、５５度でのアミラーゼ
活性の熱安定性は、０分で１００％、３０分間で４５
％、６０分間で３０％残存する。さらに、アミラーゼ活
性の３０分加熱に対する抵抗性は、保温前は１００％、
５５度で４６％、６０度で１２％残存する。

【０１１０】また、プロテアーゼ反応は強陽性（カゼイ
ン、ゼラチンと肝臓片）であり、プロテアーゼ活性の温
度と活性値の関係は、４５度で３１単位、５０度で３５
単位、５５度で２５単位、６０度で２０単位、６５度で
１０単位となっている。これより、プロテアーゼ活性の
最適反応温度は５０度であり、産生活性値は中程度であ
る。また、５５度でのプロテアーゼ活性の熱安定性は、
０分で１００％、３０分間で５５％、６０分間で４４
％、３時間で３３％、５時間で１２％残存する。さら
に、プロテアーゼ活性の３０分加熱に対する抵抗性は、
保温前は１００％、５５度で５５％、６０度で４４％、
６５度で２７％残存する。また、リパーゼ反応は陽性
（レシチン、卵黄とラード）である。

【０１１１】菌株４．Bacillus licheniformis 136
（受託番号；ＦＥＲＭ Ｐ−１８３４６） 増殖する温度は２０度〜５５度の範囲であり、増殖最適
温度は５５度付近となっている。この菌株の性状として
は、通好気性有芽胞桿菌である。卵黄反応は陽性であ
り、レシナーゼ、プロテアーゼ及びリパーゼ（気質；酸
性）を産生する。これに加え、他の性状としては、Ｏ／
Ｆ試験＋／＋であり、嫌気で発育＋であり、クエン酸利
用＋であり、硝酸塩還元性＋であり、硫化水素−であ
り、インドール−というのがある。

【０１１２】かかる菌株４においては、生でんぷん分解
反応（アミラーゼ反応）は強陽性であり、アミラーゼ活
性の温度と活性値との関係は、４５度で２１単位、５０
度で２３単位、５５度で２０単位、６０度で３２単位、
６５度で２２単位となっている。これより、アミラーゼ
活性の最適反応温度は６０度付近であり、産生活性値は
低単位である。また、６０度でのアミラーゼ活性の熱安
定性は、０分で１００％、３０分間で６８％、６０分間
で６３％、３時間で５９％残存する。さらに、アミラー
ゼ活性の３０分加熱に対する抵抗性は、保温前は１００
％、６０度で７３％、６５度で７３％、７０度で６３
％、７５度で５９％残存する。

【０１１３】また、プロテアーゼ反応は陽性（カゼイ
ン、ゼラチンと肝臓片）であり、プロテアーゼ活性の温
度と活性値の関係は、４５度で９単位、５０度で１５単
位、５５度で１４単位、６０度で２３単位、６５度で２
２単位となっている。これより、プロテアーゼ活性の最
適反応温度は６０度であり、産生活性値は中程度であ
る。また、６０度でのプロテアーゼ活性の熱安定性は、
０分で１００％、３０分間で９０％、６０分間で４４
％、３時間で４３％、５時間で１４％残存する。さら
に、プロテアーゼ活性の３０分加熱に対する抵抗性は、
保温前は１００％、６０度で９１％、６５度で８８％、
７０度で８７％、７５度で１３％残存する。また、リパ
ーゼ反応は強陽性（レシチン、卵黄とラード）である。

【０１１４】菌株５．Bacillus licheniformis 2530
（受託番号；ＦＥＲＭ Ｐ−１８３４８） 増殖する温度は２０度〜６０度の範囲であり、増殖最適
温度は５５度付近となっている。この菌株の性状して
は、好気性有芽胞桿菌であり、極めて強い耐熱性芽胞を
形成し、卵黄反応は陽性であり、ゲラチンとカゼイン、
及びレシチンを分解する。これに加え、他の性状として
は、Ｏ／Ｆ試験＋／＋であり、嫌気で発育＋であり、ク
エン酸利用−であり、硝酸塩還元性−であり、硫化水素
−であり、インドール−というのがある。

【０１１５】かかる菌株５においては、生でんぷん分解
反応（アミラーゼ反応）は強陽性であり、アミラーゼ活
性の温度と活性値との関係は、４５度で７単位、５０度
と５５度で９単位、６０度で１３単位、６５度で１１単
位となっている。これより、アミラーゼ活性の最適反応
温度は６０度付近となっていて、産生活性値は低単位で
ある。また、６０度でのアミラーゼ活性の熱安定性は、
０分で１００％、３０分間で８０％、６０分間で４５
％、３時間で３６％残存する。さらに、アミラーゼ活性
の３０分加熱に対する抵抗性は、保温前は１００％、６
０度で４５％、６５度で４０％、７０度で３６％残存す
る。

【０１１６】また、プロテアーゼ反応は強陽性（カゼイ
ン、ゼラチンと肝臓片）であり、プロテアーゼ活性の温
度と活性値の関係は、４５度で６単位、５０度で９単
位、５５度で１３単位、６０度で２０単位、６５度で１
３単位となっている。これより、プロテアーゼの最適反
応温度は６０度であり、産生活性値は低単位である。ま
た、６０度でのプロテアーゼ活性の熱安定性は、０分で
１００％、３０分間で６２％、６０分間で３６％、３時
間で８％残存する。さらに、プロテアーゼ活性の３０分
加熱に対する抵抗性は、保温前は１００％、６０度で６
２％、６５度で４８％、７０度で１０％残存する。ま
た、リパーゼ反応は陽性（レシチン、卵黄とラード）で
ある。

【０１１７】なお、上述した酵素についての酵素の定量
法は、夫々以下に示す通りである。まず、アミラーゼの
定量法は、生でんぷんを気質として、ネオ・アミラーゼ
ー「第一」を用いてα−アミラーゼを測定した。また、
リパーゼの定量法としては、レシチンを気質として、ネ
スコートＶＮリパーゼ「キット」を用いて、レシチナー
ゼを測定した。さらに、プロテアーゼの定量法として
は、カゼインを気質として、Ｌｏｗｒｙ法を用いてチロ
シンを定量し、チロシン標準極性より活性値を計算し
た。

【０１１８】なお、今回の実験に際しては、上述の菌株
を用いて行っているが、上述の新規な菌株はあくまでも
例示である。本発明の作用効果を得るためには、上述の
菌株を用いる場合には限られず、生でんぷん分解酵素、
たんぱく質分解酵素と脂質分解酵素の３種類を産生する
菌株で、その産生される酵素は耐熱性であれば、如何な
る菌株を用いても構わない。また、上述の５菌株に限ら
れず、これらの生でんぷん分解酵素、たんぱく質分解酵
素、及び脂質分解酵素の３種類を産生する菌株が、微生
物Ｂに対応する。

【０１１９】続いて、本実験に用いる生ゴミ処理機につ
いてであるが、市販されている家庭用生ゴミ処理機を購
入し、この生ゴミ処理機に付属している菌床に付着して
いる微生物の排除を行った。微生物の排除は、高圧蒸気
を施して滅菌した後、熱風乾燥機内に放置して完全に乾
燥させた。そして、上述の微生物の育成・分離の際に用
いた生ゴミ処理機と同様な、タイマーと温度制御装置を
装備している生ゴミ処理機において、上述した５菌株を
各々１００ミリリットルのトリプトソイブイヨン（日水
製薬製）に接種して、５５度のフラン器で一晩増菌させ
た。

【０１２０】生ゴミ処理機に菌床素材を２．５キロ加
え、一晩培養した各１００ミリリットル菌液にを適当な
間隔で菌床素材に降りかけて吸収させた。その後に、２
０グラムのキシロース粉末を均等に混合し、電源を入れ
て約４時間連続で過熱（設定温度４５度）すると共に、
空気が良く混ざりこむように撹拌させた。引き続く４時
間は、加熱と回転を止めた。再度加熱と撹拌を４時間連
続で行い、電源を切って翌朝まで放置した。この状態に
て、生ゴミの処理の実験を行った。

【０１２１】（実験例１；新規に分離した５菌株による
野菜と魚の生ゴミの処理例）まず、キャベツや白菜等の
捨てる外側の部分５００グラムと、イワシ、サバやカツ
オ等の頭、骨と皮等、５００グラムを上述の生ゴミ処理
機に投入した。そして、生ゴミ処理機を作動させ、回転
と保温を１時間行うと共に、その１時間後に回転を行う
駆動部と保温を行う熱源の電源が切れるように設定す
る。そして、昼の１２時から午後８時まで、回転と保
温、及びこれらの休止を１時間毎に繰り返した。その
間、作動と休止の度毎に、容器内の温度を記録した。午
後８時に電源を切った時に最後の温度を測定し、そのま
ま翌朝の９時まで回転を中止した状態に保った。

【０１２２】生ゴミを投入すると、当初は温度が下が
り、約４０度付近となった。また、回転と保温を止める
と温度は上昇し始め、５時間〜６時間後には容器内の温
度が５５度を超え、さらに翌朝には６０度前後になって
いた。翌朝、容器内を見ると、大量の水滴が容器の蓋部
と上部に付着しており、蓋部に手を触れると流れた。こ
のようにして、日曜日と祭日を除く月曜日から土曜日ま
での間、１キロの野菜と魚を総計５０日間投入し続け
た。

【０１２３】ここで、当初の菌床は２．５キログラムで
あり、容器内の温度は月曜日の朝に最低温度となって室
温前後であり、それ以外の通常の朝の容器内の温度は最
高値を記録して６７度となった。また、日中の平均温度
は５０度前後を示した。生ゴミ投入５０日間で、投入総
量は５０キログラムとなった。また、５０日後の菌床が
２．５キログラム前後であったことより、生ゴミ処理機
における新規な５菌株における生ゴミの分解率は、ほぼ
１００％であると考えられ、残渣として魚の骨がごく一
部残ったのみであった。

【０１２４】（実験例２；新規に分離した５菌株による
魚を主体とした生ゴミの処理例）まず、キャベツや白菜
等の捨てる外側の部分２００グラムと、イワシ、サバや
カツオ等の頭、骨と皮等、８００グラムを上述の生ゴミ
処理機に投入した。そして、上述の実験例１と同様にし
て生ゴミ処理を行った。

【０１２５】その結果、最初温度は下がり約４０度付近
となった。また、回転と保温を止めると温度は上昇し始
め、５時間〜６時間後には５５度を超え、さらに翌朝に
は６０度前後になっていた。翌朝、容器内を見ると、大
量の水滴が容器の蓋部と上部に付着しており、蓋部に手
を触れると流れた。このようにして、日曜日と祭日を除
く月曜日から土曜日までの間、１キロの野菜と魚を総計
５０日間投入し続けた。

【０１２６】ここで、容器内の温度は月曜日の朝に最低
温度となって３５度前後であり、それ以外の通常の朝の
容器内の温度は最高値を記録して６０度となった。ま
た、日中の平均温度は５０度前後を示した。生ゴミ投入
５０日間で、投入総量は５０キログラムとなった。ま
た、５０日後の菌床は、生ゴミ投入当初が２．５キログ
ラム前後であったものが４．５キログラムになったこと
より、生ゴミ処理機における新規な５菌株における生ゴ
ミの分解率は、９８％程度であると考えられ、残渣とし
て魚の骨がごく一部残っていた。しかしながら、これら
の残渣の重量を正確に測定できれば、分解率はほぼ１０
０％に達すると考えられる。

【０１２７】（実験例３；新規に分離した５菌株による
揚げ物を主体とした生ゴミの処理例）まず、キャベツや
白菜等の捨てる外側の部分２００グラムと、イワシ、サ
バやカツオ等の頭、骨と皮等、３００グラム、及びコロ
ッケや揚げたマッシュドポテト５００グラムを、毎日上
述の生ゴミ処理機に投入した。そして、上述の実験例
１、実験例２と同様にして生ゴミ処理を行った。

【０１２８】この場合、多少油が多過ぎたためか、菌床
が少しダンゴ状になる傾向が見られた。また、通常の朝
の温度は最高値６０度を示すと共に、日中の平均温度は
５０度前後を示した。生ゴミ投入５０日間で、投入総量
は５０キログラムとなった。また、５０日後の菌床は、
生ゴミ投入当初が２．５キログラム前後であったものが
４．５キログラムになったことより、生ゴミ処理機にお
ける新規な５菌株における生ゴミの分解率は、９８％程
度であると考えられる。また、残渣としては、魚の骨が
ごく一部残っていた。

【０１２９】（実験例４；新規に分離した５菌株による
でんぷんを主体とした生ゴミの処理例）まず、キャベツ
や白菜等の捨てる外側の部分２００グラムと、イワシ、
サバやカツオ等の頭、骨と皮等、３００グラム、及び生
うどんと生ジャガイモ５００グラムを、毎日上述の生ゴ
ミ処理機に投入した。そして、上述の実験例１、実験例
２と同様にして生ゴミ処理を行った。

【０１３０】この場合、目測による観測では、でんぷん
を主体とする生ゴミの処理が一番効率良く行われてい
た。菌床は、常に乾燥気味であり、菌床の色も多少明る
い色を呈していた。生ゴミ投入５０日間で、投入総量は
５０キログラムとなった。また、５０日後の菌床は、
２．５キログラム前後となっていた。これより、でんぷ
んを主体とする生ゴミの分解率は、１００％と考えられ
る。

【０１３１】以上の実験例１〜実験例５に示した実験結
果より、上述した新規な微生物を用いることによって、
有機材料としての生ゴミを、ほぼ１００％近く分解でき
ることが分かった。また、分解の際に、ほとんど異臭が
生じず、しかも水と二酸化炭素のみを生成するため、分
解後に残渣もほとんど生じない、ということが分かっ
た。

【０１３２】以上から、上述した菌株１〜菌株５の微生
物を、水素製造装置１における第２の反応容器２０内に
投入した場合には、水素製造後の有機材料を、二酸化炭
素と水とに分解することができる。そして、分解後に
は、例えば魚の骨等の微量な残渣しか残らず、ほとんど
全ての有機材料を分解することができる。このように、
第２の反応容器２０中での有機材料の分解により、ほと
んど排出物（ゴミ）が生じない、理想的な水素発生兼生
ゴミ処理装置とすることができる。

【０１３３】しかも、上述の菌株を用いることで、最も
最適な発酵温度が６０度前後である生ゴミ処理を行うこ
とができる。なお、発酵温度は６０度前後が最適である
が、３０〜７０度の範囲内であれば良い。

【０１３４】また、微生物Ｂを活用することから、従来
の生ゴミの処理のように、焼いたり埋めたりする、とい
った手間を省くことが可能である。しかも、微生物Ｂは
繰り返し活用することができる。特に、第２の反応容器
２０中に微生物Ｂが存する菌床を設置する場合には、こ
の菌床が存する限り繰り返し何度でも該微生物Ｂによる
有機材料の分解を行うことが可能となる。しかも、繰り
返し用いても、有機材料の分解にほとんどコストが掛か
らない。

【０１３５】さらに、上述の水素製造装置１では、第１
の反応容器２と第２の反応容器２０の間に、回転バー１
４が設けられている。これと共に、回転バー１４は、モ
ータ１６によって回転駆動される構成である。このた
め、第１の反応容器２内での水素生成が終了した有機材
料を、モータ１６の駆動によって簡単に第２の反応容器
２０内に落とし込むことが可能となる。それによって、
第１の反応容器２での水素の生成から、第２の反応容器
２０内での有機材料の処理に速やかに移行することが可
能となる。また、かかるモータ１６の作動を制御装置２
６にて制御することにより、水素の生成や、生成後の有
機材料の処理を、自動的に行わせることが可能となる。

【０１３６】また、第１の反応容器２、及び第２の反応
容器２０内に、共にフィン７，２４を具備している。こ
のため、これらフィン７，２４によって第１の反応容器
２、及び第２の反応容器２０内を撹拌することが可能と
なり、微生物Ａ又は微生物Ｂを含む有機材料が適度に混
合される。それにより、有機材料の分解反応を促進する
ことが可能となる。

【０１３７】なお、ポンプ１２による真空吸引で、第１
の反応容器２内は若干負圧に設定されている。それによ
って、第１の反応容器２内では、嫌気性微生物であるク
ロストリジウム属の微生物Ａが生息して、有機材料から
水素を良好に発生することを可能としている。しかしな
がら、水素の生成が終了した有機材料を第２の反応容器
２０内に移行させても、第２の反応容器２０内は真空吸
引されず、第２の反応容器２０中には、好気性の新規な
微生物Ｂが投入される。そのため微生物Ａが存続するこ
とができず、第１の反応容器２と第２の反応容器２０と
を明確に区別することができる。

【０１３８】さらに、制御装置２６により、モータ１
０，１６，２５を制御すると共に、フィン７，２４を制
御することで、第１の反応容器２及び第２の反応容器２
０における有機材料の分解を、促進させることができ
る。

【０１３９】なお、第２の反応容器２０の温度を適温に
保つ温度調節手段を設ける場合には、有機材料の分解を
最適に調整することが可能となる。この場合も、制御装
置２６に温度調節手段を接続すれば、該第２の反応容器
２０内を最適な温度に自動的に調節することが可能とな
る。

【０１４０】（第二の実施の形態）

【０１４１】以下、本発明の第二の実施の形態につい
て、図３及び図４に基づいて説明する。なお、この第二
の実施の形態で用いる水素製造装置の構成は、上述の第
一の実施の形態で述べた構成と同様である。

【０１４２】本実施の形態で述べる水素製造方法は、ま
ず反応容器２の内部にセルロースを成分とする有機材料
を投入する。この有機材料は、例えばシュレッダー等で
粉砕された紙屑や、チップや木材カス等である。この後
に、クロストリジウム属の微生物（微生物Ａ）の投入を
行う。なお、本実施の形態でも、微生物Ａを投入した後
に、反応容器２内部を若干陰圧にしても構わない。ま
た、微生物Ａを入れた後に、セルロースを成分とする有
機材料を入れるようにしても良い。

【０１４３】その後に、フィン７を作動させて有機材料
の撹拌を行う。そしてこれに伴って、制御装置２６で有
機材料の量や材質から反応時間を算出する。また、反応
時間の計測を開始する。

【０１４４】ここで、セルロースを成分とする有機材料
の反応時間と水素発生量につき、知見として得られた関
係を図４に示す。制御装置２６での反応時間の計測によ
り、反応が収束する時間に到達したら、再び微生物Ａの
投入を行う。そして、再びフィン７を作動させて有機材
料の撹拌を行う。この再投入時にも陰圧としても良い。

【０１４５】この動作を、必要な回数だけ繰り返し行っ
て、有機材料の完全な分解を行う。そして、反応が収束
すれば、制御装置２６でこれを感知して、フィン７の撹
拌動作を停止させる。なお、通常は２回、または３回の
微生物の投入によって有機材料の完全な分解が行われ
る。

【０１４６】なお、本実施の形態では、工業用酵素等の
酵素を添加しなくても、反応が進行するが、より水素発
生量を多くするために、工業用酵素を投入する方が好ま
しい。特に１回目の反応時よりも、２回目以降の反応時
に工業用酵素を投入する方がより大きな効果がある。

【０１４７】以上の水素製造方法の実験結果について、
以下に説明する。この実験に当たっても、図１の装置を
小型化した実験装置を用いた。

【０１４８】実験例８；コピー用紙の場合

【０１４９】シュレッダーで切り刻んだ使用済みコピー
用紙１０ｇを含む糖分不含ＰＹ液体培地９００ｍｌに前
培養したクロストリジウム sp（Clostridium sp.）No.
2株の菌液１００ｍｌを混合し、３７℃で撹拌した。開
始３〜４時間後から水素ガスの発生が認められ、７時間
後（第１回目の投入によるもの）と１２時間後（第２回
目の投入によるもの）に１時間当たりの水素発生量の大
小２つのピークが存在した。そして、２４時間での水素
発生総量は１５００ｍｌとなった。

【０１５０】実験例９；コピー用紙とセルラーゼを併用
した場合

【０１５１】シュレッダーで切り刻んだ使用済みコピー
用紙１０ｇを含む糖分不含ＰＹ液体培地９００ｍｌに一
晩培養したクロストリジウム sp（Clostridium sp.）N
o.2株の菌液１００ｍｌを混合し、３７度で撹拌した。
水素発生がほぼ終了した時点で、工業用セルラーゼ（Ｅ
−ＣＥＬ）粉末を２ｍｇ／ｍｌに添加し、３７℃で継続
して撹拌した。培養開始３〜４時間後から水素ガスの発
生が認められ、７時間後（第１回目の投入によるもの）
と１２時間後（第２回目の投入によるもの）に１時間当
たりの水素発生量の大小２つのピークが存在した。その
後時間の経過と共に、水素発生総量が減少し、２４時間
での水素発生総量が１５００ｍｌとなった。水素発生が
ほぼ終了した時点、すなわちまた、培養開始１８時間後
に工業用セルラーゼを添加したら、再度水素ガスの発生
が始まって１２００ｍｌさらに増量し、２４時間での水
素発生総量が２７００ｍｌとなった。

【０１５２】以上のような実験結果より、本実施の形態
の水素製造方法では、従来は難しいとされていた、有機
材料の分解により水素を生成することが可能となる。

【０１５３】このため、回収した紙屑等から水素を発生
させることが可能となり、資源の有効活用を図ることが
可能となる。また、工業用酵素等の酵素を添加すること
により、一層多くの水素を発生させることが可能とな
る。その例として、工業用酵素を添加すれば、実験から
９７〜９８％セルロースを成分とする有機材料を完全に
分解できることが知見できている。

【０１５４】この第二の実施の形態のように構成にする
ことで、セルロースを成分とする有機材料から水素を良
好に生成することが可能となる。これと共に、セルロー
スを成分とする有機材料をも、第２の反応容器２０に
て、水と二酸化炭素とに分解することが可能となる。そ
れによって、水素製造のためにセルロースを主成分とす
る有機材料を用いた場合でも、排出物の発生を極力抑制
することが可能となる。

【０１５５】（第三の実施の形態）以下、本発明の第三
の実施の形態について、図５及び図６に基づき説明す
る。図５に示す水素製造装置は、上述した第一の実施の
形態で述べた水素製造装置と基本的な構成は類似してい
るが、細部の構成が異なるものである。以下、この実施
の形態における水素製造装置の構成について述べる。

【０１５６】本実施の形態の水素製造装置３０では、水
分取入口３１と有機材料・微生物投入口３２が上端側に
設けられていて、ここから夫々水分、及び有機材料や微
生物Ａが投入される。ここで、有機材料・微生物投入口
３２から投入された有機材料は、導入管路３３を介して
第１の反応容器３４に導かれるが、この導入管路３３の
中途部には弁３５が設けられている。そして、この弁３
５によって仕切られることにより、導入管路３３の幅が
広く形成されている部分には、粉砕槽３６が形成され
る。

【０１５７】粉砕槽３６は、投入された有機材料を粉砕
して分解し易くするためのものであり、この内部に粉砕
手段としての粉砕刃３７が設けられている。そして、こ
の粉砕刃３７が駆動することにより、有機材料が所定の
大きさまで粉砕される。それにより、第１の反応容器３
４に有機材料が投入された場合に、反応・分解が促進さ
れる。また、粉砕刃３７は、粉砕槽３６とは別途の位置
に設けられている粉砕用モータ３８によって駆動力が与
えられる。

【０１５８】そして、粉砕槽３６内部で所定だけ粉砕さ
れた有機材料、及び導入された水分は、弁３５の開放に
より第１の反応容器３４内部に導入される。なお、第１
の反応容器３４に第１の撹拌手段としてのフィン４０、
このフィン４０を駆動させるためのモータ４１が設けら
れている点は、上述の第一の実施の形態で述べたのと同
様である。また、第１の反応容器３４には、該第１の反
応容器３４内部で発生した水素を外部で取り出すための
水素排出管路４２が設けられている。

【０１５９】この水素排出管路４２の中途部には、バル
ブ４３が設けられていると共に、さらに水酸化ナトリウ
ムが蓄えられている水酸化ナトリウム溶液部４４が設け
られている。そのため、この水酸化ナトリウム溶液部４
４によって、第１の反応容器３４内部で水素と共に発生
した二酸化炭素を吸収する。そして、この水酸化ナトリ
ウム部４４を通過した水素が、水素製造装置３０の外部
に排出される。なお、水酸化ナトリウム溶液部４４に
は、エアポンプ４５が管路４６を介して接続されてい
て、能力以上のガスが発生した場合には、強制的に吸引
排出する構成を採用している。

【０１６０】また、第１の反応容器３４には、温度調節
手段としてのヒータ４７が取り付けられている。ヒータ
４７は、第１の反応容器内部３４を適温に保ち、該第１
の反応容器３４の内部における分解反応を促進させるた
めのものである。

【０１６１】この第１の反応容器３４には、吸引管路４
８が接続されている。吸引管路４８は、第１の反応容器
内３４で水素生成が終了した有機材料を吸引・排出する
ためのものである。かかる吸引力を吸引管路４８に与え
るため、該吸引管路４８の中途部には、落下・移送ガイ
ド手段としてのポンプ４９が設けられている。また、ポ
ンプ４９を通過した有機材料は、脱水器５０内部に導入
される。脱水器５０では、有機材料に含まれている余分
な水分が取り除かれる。なお、落下・移送ガイド手段と
しての機能を果たすものはポンプ４９には限られず、吸
引管路４８も該当する。

【０１６２】なお、取り除かれた水分は、第２の反応容
器５１とは別途の経路である水分排出管路５２を介し
て、外部に排出される。また、この水分排出管路５２の
中途部には、排出される水分の流量を調節するためのバ
ルブ５３が設けられている。それによって、脱水器５０
を通過する有機材料に含まれる水分量を調節することを
可能としている。

【０１６３】脱水器５０を通過した有機材料は、第２の
反応容器５１内部に導入される。この第２の反応容器５
１は、上述した第１の反応容器３４とは全く別個に設け
られたものであり、第１の反応容器３４内部で水素の発
生が終了した有機材料がポンプ４９の吸引力によって第
２の反応容器５１内部に汲み取られる。

【０１６４】第２の反応容器５１には、フィン５４及び
このフィン５４を回転駆動させるためのモータ５５が設
けられている。また、上述した第１の反応容器３４で述
べたのと同様に、第２の反応容器５１には、温度調節手
段としてのヒータ５６が取り付けられている。それによ
って、第２の反応容器５１を適温に保ち、該第２の反応
容器５１の内部における分解反応を促進させることを可
能としている。

【０１６５】第２の反応容器５１には、二酸化炭素排出
管路５７、及び水分排出管路５８が接続されている。そ
れによって、第２の反応容器内部５１で発生する二酸化
炭素、及び水分を外部に排出することを可能としてい
る。また、水分排出管路５８には、バルブ５９が中途部
に設けられている。それによって、第２の反応容器５１
内部から排出される水分の量を調節することを可能とし
ている。

【０１６６】なお、本実施の形態の水素製造装置３０に
おいても、制御装置６０が設けられている。制御装置６
０は、モータ３８，４１，５５、ポンプ４９、エアポン
プ４５及びヒータ４７，５６を適宜に制御駆動するもの
である。

【０１６７】以上のような構成の水素製造装置３０で
は、以下のフロー（図６参照）のようにして、水素の発
生が為される。

【０１６８】まず、有機材料を有機材料・微生物投入口
３２から投入する（ステップ１）。また、併せて水分取
入口３１から水分も投入する。この有機材料の投入と共
に、又は投入に前後して、上述の第一の実施の形態で述
べたクロストリジウム属の微生物Ａを投入する。なお、
微生物Ａの投入は、初回のみであり、次回の投入では、
基本的には新たに微生物Ａの投入は行わない。また、微
生物Ａの投入は嫌気性のため、次に述べるように、第１
の反応容器３４内部を負圧に吸引排気した後に投入する
のが望ましい。

【０１６９】なお、有機材料の投入に際しては、モータ
３８を駆動させ、粉砕刃３７を駆動させて有機材料を粉
砕するのが望ましい。しかしながら、粉砕刃３７を駆動
させずに、直接第１の反応容器３４に有機材料を投入す
るようにしても構わない。

【０１７０】そして、これらの投入が完了した後に、ポ
ンプ（図示省略）を作動させて、第１の反応容器３４内
部を吸引排気し、該第１の反応容器３４内部を負圧にす
る（ステップ２）。そして、ポンプにて、負圧の状態を
維持する。すると、投入された微生物Ａが、有機材料を
分解する水素発酵を始める。この場合、水素発酵を促進
させるために、モータ４１及びヒータ４７を制御駆動さ
せる（ステップ３）。それによって、フィン４０が適宜
の回転速度、及び駆動時間に制御駆動され、さらにはヒ
ータ４７により第１の反応容器３４内部を適宜の温度に
設定することが可能となる。

【０１７１】なお、水素発酵により発生した水素は、水
素排出管路４２を介して外部に排出されるが、その際
に、水酸化ナトリウム溶液部４４を通過させることによ
り、水素と共に発生した二酸化炭素が吸収される。

【０１７２】そして、水素発酵が終了したかどうかを、
水素発生量等によって検知する（ステップ４）。なお、
この水素発生量を検知するために、不図示の検知手段を
具備する構成としても良い。また、水素発酵が終了した
か否かの検知は、水素発生量には限られず、他の要素
（例えば温度変化等）によって検知しても構わない。

【０１７３】上述の検知により水素発酵が終了したと判
断された場合には、まず第２の反応容器５１が有機材料
の処理可能であるか否かの確認を行う（ステップ５）。
また、上述の確認により、水素発酵が終了していないと
判断された場合には、ステップ３の水素発酵を継続す
る。有機材料の処理が可能か否かは、初回においては微
生物Ｂの菌床が設置されているか等の、確認を行う。ま
た、次回以降は、菌床がそのまま第２の反応容器５１中
に存する状態となる。

【０１７４】第２の反応容器５１が有機材料処理可能で
あると判断された場合、ポンプ４９を作動させて、第１
の反応容器３４の有機材料のうち、その半分を第２の反
応容器５１に向けて汲み上げる。そして、第２の反応容
器５１に該有機材料を吐出する（ステップ６）。なお、
ポンプ４９を作動させて第２の反応容器５１に汲み上げ
る有機材料の分量は半分には限られず、適宜に調整可能
である。

【０１７５】また、ポンプ４９を作動させて第１の反応
容器５１の有機材料を汲み上げた後に、第１の反応容器
５１中に新たな有機材料を投入する（ステップ６Ａ）。
このステップ６Ａ以降のフローは、上述したステップ１
〜ステップ６と同様である。

【０１７６】第２の反応容器５１に有機材料が投入され
ると、第２の反応容器５１に存する微生物Ａが、有機材
料を分解し始め、有機材料から水と二酸化炭素とを生成
する。この場合、水分は水分排出管路５８を介して排出
され、二酸化炭素は二酸化炭素排出管路５７を介して排
出される。また、水素発酵を促進させるために、モータ
５５及びヒータ５６を制御駆動させる（ステップ７）。
それによって、フィン５４が適宜の回転速度、及び駆動
時間に制御駆動され、さらにはヒータ５６により第２の
反応容器内部を適宜の温度に設定することが可能とな
る。

【０１７７】また、例えば前回投入された有機材料が、
まだ第２の反応容器５１中に存していて、まだ第２の反
応容器５１における前回投入分の有機材料の分解反応が
終了してないときは、第２の反応容器５１が有機材料処
理可能ではないと判断する。この場合、ポンプ４９は作
動させずに、第２の反応容器５１中に存する処理中の有
機材料の処理を継続する。

【０１７８】第２の反応容器５１における有機材料の分
解が進行すると、該有機材料の分解反応が終了したか否
かを判断する（ステップ８）。そして、有機材料の処理
が終了したと判断された場合には、第２の反応容器５１
は再び有機材料の処理が可能な状態となる。また、ステ
ップ８において、有機材料の分解反応が終了していない
と判断された場合には、ステップ７に戻るフィードバッ
ク制御を行う。

【０１７９】以上のような水素製造装置３０によれば、
上述した第一の実施の形態及び第二の実施の形態で述べ
た水素製造装置１と同様に、第１の反応容器３４中で水
素を生成した後の残りの有機材料を、第２の反応容器５
１中で水と二酸化炭素に分解処理することが可能とな
る。それによって、ほとんど排出物（ゴミ）が生じな
い、理想的な水素発生兼生ゴミ処理装置とすることがで
きる。

【０１８０】また、水素発酵が終了した有機材料のう
ち、半分だけ第２の反応容器にポンプを介して移送する
ため、第１の反応容器３４中に残った微生物Ａにより新
たに投下される有機材料の分解処理を行うことが可能で
ある。すなわち、一度微生物Ａを投入すれば、基本的に
微生物Ａを追加投入することがなく、繰り返し何度でも
有機材料を投入して分解処理を行うことが可能となる。
そのため、微生物Ａを投入するために要するコスト、及
び時間を削減することが可能となる。

【０１８１】さらに、有機材料を第１の反応容器３４に
投入するに先だって、粉砕槽で該有機材料を細かく粉砕
する。このため、有機材料が第１の反応容器３４中で微
生物Ａによって分解処理され易くなり、該微生物Ａによ
る分解処理に要する時間を短縮化させることが可能とな
る。

【０１８２】以上、本発明の各実施の形態と各実験結果
について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可
能となっている。以下それについて述べる。

【０１８３】上記各実施の形態では、ステンレス製のフ
ィン７，２４，４０，５４により撹拌を行う構成として
いるが、これ以外に例えば磁性材料又はセラミックス等
の多穴質の吸着性材質からなる羽根や撹拌棒を用いて撹
拌する構成としても構わない。この場合、有機材質中に
存する水銀等の金属の随伴物やコピー用トナー成分を、
拡散させずに捕捉することが可能となる。

【０１８４】また、有機材料は、上述のものに限られな
い。上述の有機材料は、あくまでも例示であり、これ以
外に可能性としては種々のものがあり、また現実に利用
が考えられるものとしては、魚、肉類、果物類、根菜類
等がある。また、とうもろこしの芯や皮、麦わら、稲わ
ら、もみがら等の穀物類、お茶殻、コーヒーかすとして
も良い。さらに、有機材料の形態はいかなるものでも良
く、泥状又は液状であっても構わない。また、ジャガイ
モ等のでんぷん質材料の場合、切り刻んでも水分が発生
しない場合もあるが、水分が発生するものもあり、ま
た、他に水分の発生するものを粉砕又は切り刻む等して
添加すれば、水分の発生も効果を奏し、良好に反応を行
える。

【０１８５】撹拌は、連続的に行うもの以外に、間欠的
に行うもの（回転、休止を繰り返すもの）としても良
い。また、有機材料の混合は、フィン７，４０による撹
拌によるものの外に、投入前に十分混合させておくこと
で、より好ましいものとなっている。また、第一の実施
の形態において、微生物投入口３と材料投入口４を別々
に設けず、第三の実施の形態のように、有機材料・微生
物投入口３２として、兼用させるようにしても良い。

【０１８６】また、上述の各実施の形態では、水素製造
装置１にフィン７，２４，４０，５４を設ける構成とし
ているが、かかるフィン７，２４、４０，５４を省略す
る構成としても構わない。これらフィン７，２４、４
０，５４を省略しても、多少上述の水素製造装置１に比
較して作用効果が劣るものの、本願発明の当初の目的で
ある、水素の製造と、製造後の排出物の発生を防ぐ、と
いった目的を達成することが可能である。同様に、回転
バー１４を設ける構成とはせずに、人手で有機材料を第
２の反応容器２０に移行させるようにしても構わない。

【０１８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水素製造
装置及び水素製造方法によると、第１の反応容器中にお
いて、クロストリジウム属の微生物が有機材料を分解し
て水素を製造することができる。この場合、クロストリ
ジウム属の微生物を用いたことにより、従来の水素の製
造方法と比較して、水素の発生量を増大させることがで
きる。また、工業用酵素を添加しなくても水素を発生さ
せることが可能となるため、低コストでの水素発生が可
能となる。

【０１８８】更に加えて、水素発生後の残りの有機材料
を第２の反応容器中に投入し、該有機材料の投入後に第
２の微生物を投入することにより、有機材料を水と二酸
化炭素に分解することができる。このように、第２の反
応容器中での有機材料の分解により、ほとんど排出物
（ゴミ）が生じない、理想的な生ゴミ処理装置とするこ
とができる。また、第２の微生物を繰り返し利用するこ
とで、ほとんどコストが掛からない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一及び第二の実施の形態に係る水素
製造装置の構成を示す概略図である。

【図２】図１の水素製造装置において、有機材料とクロ
ストリジウム属の微生物を反応させた場合の反応時間と
水素発生量の関係の一例を示す図である。

【図３】本発明の第二の実施の形態に係る水素製造方法
を示すフローチャートである。

【図４】本発明の第二の実施の形態に係る水素製造方法
において、セルロースを成分とする有機材料にクロスト
リジウム属の微生物を反応させた場合の反応時間と水素
発生量の関係を示す図である。

【図５】本発明の第三の実施の形態に係る水素製造装置
の構成を示す側面断面図である。

【図６】本発明の第三の実施の形態に係る水素製造方法
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１，３０…水素製造装置 ２，３４…第１の反応容器 ３…微生物投入口 ７，４０…フィン（第１の撹拌手段） １０，１６，２５…モータ １２…ポンプ（吸引手段） １４…回転バー（落下・移送ガイド手段） ２０，５１…第２の反応容器 ２４，５４…フィン（第２の撹拌手段） ２６…制御装置（制御手段） ３７…粉砕刃（粉砕手段） ４９…ポンプ（落下・移送ガイド手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＡ (Ｃ１２Ｐ 3/00 Ｄ Ｃ１２Ｒ 1:145） Ｚ (72)発明者 須貝 保徳 北海道札幌市厚別区下野幌テクノパーク１ 丁目２番１号 株式会社電制内 (72)発明者 小池田 章 北海道札幌市厚別区下野幌テクノパーク１ 丁目２番１号 株式会社電制内 (72)発明者 工藤 靖博 北海道札幌市厚別区下野幌テクノパーク１ 丁目２番１号 株式会社電制内 Ｆターム(参考） 4B029 AA01 BB01 CC01 DB01 4B064 AA01 CA02 CD21 CD24 CD25 DA16 4B065 AA23X BB18 BB22 BB23 BB26 BD44 CA01 CA55 4D004 AA02 AA03 AA04 AA12 AC05 BA03 CA04 CA15 CA18 CB05 CB13 CB27 CB28 CB45 CC07 DA02 DA13 DA20 4G040 BA02 BA03 BB03

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機材料から水素を発生させる水素製造
   装置において、 上記有機材料を投入すると共に、内部にクロストリジウ
   ム属の微生物が投入される第１の反応容器と、 上記第１の反応容器を真空吸引するための吸引手段と、 上記第１の反応容器内における有機材料からの水素の生
   成が終了した後に、該有機材料を投入すると共に、内部
   に上記有機材料を水と二酸化炭素に分解する第２の微生
   物が投入される第２の反応容器と、 を具備することを特徴とする水素製造装置。
2. 【請求項２】 前記第２の反応容器には、この内部での
   温度を調節する温度調節手段が接続されることを特徴と
   する請求項１記載の水素製造装置。
3. 【請求項３】 前記第１の反応容器内には、該第１の反
   応容器内に存する有機材料を撹拌することで、上記クロ
   ストリジウム属の微生物による有機材料の分解により水
   素の製造を促進させる第１の撹拌手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の水素製造装置。
4. 【請求項４】 前記第２の反応容器内には、この第２の
   反応容器内に存する有機材料を撹拌することにより該有
   機材料の分解を促進させる第２の撹拌手段が設けられて
   いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に
   記載の水素製造装置。
5. 【請求項５】 前記第1の反応容器は、前記第２の反応
   容器の上方、若しくは側方に設けられていると共に、該
   第１の反応容器と第２の反応容器の境界部分には、前記
   第１の反応容器内での水素の生成が終了した有機材料を
   前記第２の反応容器内に、落下若しくは移送させるため
   の落下・移送手段が設けられていることを特徴とする請
   求項１から４のいずれか１項に記載の水素製造装置。
6. 【請求項６】 前記第２の反応容器内には、菌床が設け
   られることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項
   に記載の水素製造装置。
7. 【請求項７】 前記吸引手段、前記温度調節手段、前記
   第１の撹拌手段、前記第２の撹拌手段及び前記落下・移
   送手段の少なくとも１つは制御手段によって制御される
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の水素製造装
   置。
8. 【請求項８】 前記第１の反応容器への有機材料の投下
   に先だって、前記有機材料を粉砕する粉砕手段が設けら
   れていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１
   項に記載の水素製造装置。
9. 【請求項９】 有機材料から水素を発生させる水素製造
   方法において、 上記有機材料とクロストリジウム属の微生物を第１の反
   応容器内に投入すると共に、上記有機材料と上記微生物
   とを反応させ、水素を生成する水素生成工程と、 上記水素生成工程後の残りの有機材料を第２の反応容器
   内に投入すると共に、内部に上記有機材料を水と二酸化
   炭素に分解する第２の微生物が投入され、その有機材料
   を処理する有機材料処理工程と、 を具備することを特徴とする水素製造方法。
10. 【請求項１０】 前記有機材料は、でんぷん質材料、青
    物野菜類、根菜類、果実類、穀物類、家畜の内臓、家畜
    の血液、魚のあら、ホタテのウロ、及び紙屑のうち、少
    なくとも１つ以上から選択されたものであることを特徴
    とする請求項９記載の水素製造方法。
11. 【請求項１１】 前記有機材料として成分の異なる複数
    の材料を選択した場合、前記クロストリジウム属の微生
    物を投入する工程の前もしくは、後または前後に、それ
    らの有機材料を撹拌する第１の撹拌工程を具備すること
    を特徴とする請求項９又は１０に記載の水素製造方法。
12. 【請求項１２】 反応促進用の酵素や栄養分を投入する
    場合と同様の効果を得るために、でんぷん質材料と青物
    野菜類、でんぷん質材料とホタテのウロのように、成分
    の異なる異質な前記有機材料を少なくとも二つ以上混合
    することを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項
    に記載の水素製造方法。
13. 【請求項１３】 紙屑に代表されるセルロースを成分と
    する有機材料から水素を発生させる水素製造方法におい
    て、 上記有機材料を投入する有機材料投入工程と、 上記有機材料の投入と共に、又はその投入前若しくは投
    入後にクロストリジウム属の微生物を投入する第１の微
    生物投入工程と、 上記有機材料投入工程と上記第１の微生物投入工程後、
    反応が収束したと認められる時点で再びクロストリジウ
    ム属の微生物を投入する再微生物投入工程と、 上記有機材料と上記微生物との反応分解を促進するため
    両者を撹拌する撹拌工程と、 を具備することを特徴とする水素製造方法。
14. 【請求項１４】 前記再微生物投入工程後も、前記有機
    材料の分解が進行するまで前記再微生物投入工程を繰り
    返し行うことを特徴とする請求項１３記載の水素製造方
    法。
15. 【請求項１５】 前記第１の微生物投入工程後若しくは
    再微生物投入工程後の少なくとも一方で、酵素を投入す
    る酵素投入工程を具備することを特徴とする請求項１３
    又は１４に記載の水素製造方法。
16. 【請求項１６】 前記撹拌工程に使用する撹拌手段の少
    なくとも一部に磁性材料または多穴質の吸着性部材を設
    けたことを特徴とする請求項１１又は１３記載の水素製
    造方法。
17. 【請求項１７】 前記有機材料の投入直後または前記ク
    ロストリジウム属の微生物の投入直後に、各材料が投入
    される第１の反応容器内の圧力をごくわずか陰圧にする
    ことを特徴とする請求項９から１６のいずれか１項に記
    載の水素製造方法。