JP2020005570A - Biomass fermentation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、間伐材等の有機物廃材等を発酵させ、発酵熱や二酸化炭素を排出させるバイオマス発酵装置に関する。 The present invention relates to a biomass fermentation apparatus for fermenting waste organic matter such as thinned wood and discharging fermentation heat and carbon dioxide.
従来、温室による植物の栽培に、二酸化炭素を過剰に供給して発育を促進させる方法が種々提案されている。例えば特許文献1に示すように、温室内の温室空間の空気中の二酸化炭素濃度よりも高濃度の二酸化炭素を含む排ガスで、且つ高温の排ガスをガスホルダーに充填貯留し、ガスホルダーに排ガスを貯留している間にガスホルダー表面からの放熱により、熱エネルギーを温室空間内へ供給し、さらにガスホルダー内の排ガスを温室空間内へ排出して、植物近傍の空気中の二酸化炭素濃度を上昇させる温室栽培方法が提案されている。 BACKGROUND ART Conventionally, various methods have been proposed for promoting the growth of greenhouses by cultivating plants by supplying an excessive amount of carbon dioxide. For example, as shown in Patent Document 1, an exhaust gas containing carbon dioxide at a higher concentration than the carbon dioxide concentration in the air in the greenhouse space in the greenhouse, and a high-temperature exhaust gas is filled and stored in a gas holder, and the exhaust gas is stored in the gas holder. During storage, heat is radiated from the gas holder surface to supply heat energy into the greenhouse space, and exhaust gas in the gas holder is discharged into the greenhouse space, increasing the concentration of carbon dioxide in the air near the plants. A greenhouse cultivation method has been proposed.
その他、特許文献2には、温室内の二酸化炭素濃度を調整する際に、400ppmを超える範囲で、時間軸に対して2以上の二酸化炭素濃度域を形成し、各濃度域に特有の機能を発現し、植物成長促進機能を発現する濃度域以外に、害鳥の忌避機能を発現する濃度域又は害虫の忌避機能を発現する濃度域を含む温室栽培方法が開示されている。
In addition,
さらに、二酸化炭素の供給と熱エネルギーの供給に、有機材料であるバイオマスの発酵を利用したハウス栽培施設も提案されている。例えば、特許文献3に開示されている様に、圃場と、その圃場を覆うハウス部と、有機物を堆積させて収容する有機物収容部とを備え、有機物収容部には上端側が圃場内に開放され、下端側が有機物収容部内に埋設される少なくとも1以上の通気パイプが設置され、有機物収容部から発生する発酵熱および二酸化炭素を、通気パイプを介してハウス部内に放出させるハウス栽培施設がある。この通気パイプは、少なくとも有機物収容部内に埋設されるパイプ埋設部の管壁に複数の通気孔を有し、パイプ埋設部が水平面に対し所定の傾斜角をもって有機物収容部内に埋設されているものである。 Further, a house cultivation facility that uses fermentation of biomass, which is an organic material, for supplying carbon dioxide and supplying thermal energy has also been proposed. For example, as disclosed in Patent Literature 3, a field, a house unit that covers the field, and an organic material storage unit that accumulates and stores organic matter are provided, and the organic material storage unit has an upper end side open to the field. There is a house cultivation facility in which at least one or more ventilation pipes whose lower ends are buried in the organic substance storage section are installed, and fermentation heat and carbon dioxide generated from the organic substance storage section are released into the house section through the ventilation pipe. This ventilation pipe has a plurality of ventilation holes at least in a pipe wall of a pipe burying part buried in the organic matter storage part, and the pipe buried part is buried in the organic matter storage part at a predetermined inclination angle with respect to a horizontal plane. is there.
しかし、特許文献1に開示された温室栽培方法のバイオマス発酵装置の場合、温室内に二酸化炭素を含む排ガスを充填するガスホルダーを設けるものであり、大量の排ガスを処理して貯留する施設等が必要となり、大きなプラントを要するものである。さらに、特許文献2に開示された温室栽培方法のバイオマス発酵装置も、二酸化炭素の供給を正確に制御する必要のあるもので、大がかりなシステムを用いるもので、コストもかかるものである。
However, in the case of the biomass fermentation apparatus of the greenhouse cultivation method disclosed in Patent Literature 1, a gas holder for filling the greenhouse with exhaust gas containing carbon dioxide is provided, and a facility for processing and storing a large amount of exhaust gas is provided. It is necessary and requires a large plant. Furthermore, the biomass fermentation apparatus of the greenhouse cultivation method disclosed in
一方、特許文献3に開示されたハウス栽培施設のバイオマス発酵装置は、間伐材等を貯留して発酵させるもので、簡単な設備で運用可能であるが、間伐材等を発酵槽に収容する作業や、間伐材の取り出し、その他メンテナンスが面倒であり、作業コストと時間がかかるものである。 On the other hand, the biomass fermentation device of a house cultivation facility disclosed in Patent Document 3 stores thinned wood and fermented and fermented, and can be operated with simple equipment. In addition, the removal of thinned wood and other maintenance are troublesome, and the work cost and time are long.
本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、作業効率が良く、バイオマスの発酵も効果的に行うことが可能なバイオマス発酵装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above background art, and has as its object to provide a biomass fermentation apparatus that has good work efficiency and can effectively perform biomass fermentation.
本発明は、バイオマス発酵材料のチップを発酵させて、温室ハウス内を温めるとともに、二酸化炭素濃度を上げて、植物の成長を促進させるバイオマス発酵装置であって、前記バイオマス発酵材料を収容する柔軟な収容袋と、前記収容袋を貫通した通気パイプとを有する発酵体ユニットを備え、前記通気パイプを上下に接続して、前記発酵体ユニットを複数集合させて成るバイオマス発酵装置である。 The present invention is a biomass fermentation apparatus for fermenting chips of a biomass fermentation material, warming the greenhouse, increasing the carbon dioxide concentration, and promoting plant growth. A biomass fermentation apparatus comprising a fermentation unit having a storage bag and a ventilation pipe penetrating the storage bag, and connecting the ventilation pipes up and down to collect a plurality of the fermentation units.
前記通気パイプは、上方の前記発酵体ユニットの前記通気パイプの下端開口部と、下方の前記発酵体ユニットの前記通気パイプの上端開口部とが嵌合可能に形成され、上下に通気可能に設けられる。さらに、前記通気パイプの側面には多数の透孔が形成され、内外を通気可能に設けられている。前記収容袋は、吊りベルトを備えたフレキシブルコンテナバッグにより形成すると良い。 The ventilation pipe is formed such that a lower end opening of the ventilation pipe of the upper fermentation body unit and an upper end opening of the ventilation pipe of the lower fermentation body unit can be fitted and provided so as to be able to ventilate up and down. Can be Further, a large number of through-holes are formed on the side surface of the ventilation pipe so that the inside and outside can be ventilated. The storage bag may be formed by a flexible container bag having a suspension belt.
また、複数の前記発酵体ユニットは、積み重ねられた状態で外側の周面が保温材で囲まれていることが好ましい。下端の前記発酵体ユニットの前記通気パイプは、吸気部に繋がり内部が連通しているものである。 Moreover, it is preferable that the outer peripheral surface of the plurality of fermented body units is surrounded by a heat insulating material in a stacked state. The vent pipe of the fermentation body unit at the lower end is connected to an intake section and communicates with the inside.
また本発明は、バイオマス発酵材料のチップを発酵させて、温室ハウス内を温めるとともに、二酸化炭素濃度を上げて、植物の成長を促進させるバイオマス発酵装置を備えたハウス栽培施設であって、前記バイオマス発酵材料を収容する柔軟な収容袋と、前記収容袋を貫通した通気パイプとを有した発酵体ユニットを備え、前記通気パイプを上下に接続して、前記発酵体ユニットを複数集合させて成り、前記温室ハウス内に前記発酵体ユニットを複数積み重ねて集合させて設置され、前記温室ハウス内に、最上段の前記発酵体ユニットの前記通気パイプの上端開口部が開口しているハウス栽培施設に適用しても良い。 Further, the present invention is a house cultivation facility equipped with a biomass fermentation device for fermenting chips of a biomass fermentation material to warm the inside of a greenhouse, increase the carbon dioxide concentration, and promote plant growth. A flexible storage bag for storing the fermented material, comprising a fermented body unit having a ventilation pipe penetrating the storage bag, the ventilation pipe is connected up and down, the fermentation body unit is assembled in a plurality, The present invention is applied to a house cultivation facility in which a plurality of the fermentation units are stacked and assembled in the greenhouse, and an upper end opening of the ventilation pipe of the uppermost fermentation unit is opened in the greenhouse. You may.
さらに、複数の前記発酵体ユニットは、積み重ねられた状態で外側の周面が保温材で囲まれて前記温室ハウス内に設置され、下端の前記発酵体ユニットの前記通気パイプには、前記温室ハウス内に位置した吸気部が接続されて、前記通気パイプ内に連通しているものでも良い。 Further, the plurality of fermentation body units are installed in the greenhouse with their outer peripheral surfaces being surrounded by a heat insulating material in a stacked state, and the ventilation pipe of the fermentation body unit at the lower end is provided with the greenhouse house. An intake unit located inside the air pipe may be connected to communicate with the ventilation pipe.
本発明のバイオマス発酵装置は、発酵させるバイオマスを取り扱いの容易な発酵体ユニット単位に収容袋に収容した状態で発酵させるので、設置作業が容易であり作業効率が高く、発酵途中での組み替えも容易に可能であるので、良好な発酵を持続させることができる。さらに、発酵効率が良いことから、発酵させるバイオマスの種類を選ばず、多種類のバイオマス材料を用いて発酵させることができる。 The biomass fermentation apparatus of the present invention ferments the biomass to be fermented in a state in which the biomass to be fermented is stored in a storage bag in units of fermentation units that are easy to handle. Therefore, good fermentation can be maintained. Furthermore, since the fermentation efficiency is high, fermentation can be performed using various types of biomass materials, regardless of the type of biomass to be fermented.
本発明のバイオマス発酵装置をハウス栽培施設に利用することにより、ユニット単位に収容した状態で、ハウス内で発酵させることができ、ハウス内の設置作業や組み替えが容易に可能であり、ハウス内で均一で良好な発酵を持続させることができる。さらに、上記の通り発酵させるバイオマスの種類を選ばず、種々のバイオマス材料を用いて発酵させ、ハウス内に温度と二酸化炭素を効率的に供給することができる。 By using the biomass fermentation apparatus of the present invention in a house cultivation facility, fermentation can be performed in a house in a state of being housed in units, and installation work and rearrangement in the house can be easily performed. Uniform and good fermentation can be maintained. Furthermore, as described above, regardless of the type of biomass to be fermented, fermentation can be performed using various biomass materials, and the temperature and carbon dioxide can be efficiently supplied into the house.
以下、本発明のバイオマス発酵装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態のバイオマス発酵装置10は、通気性のある布や網で形成されチップ状のバイオマス発酵材料2を収容する収容袋12と、収容袋12を上下に貫通した筒状の通気パイプ14とを備える。通気パイプ14は収容袋12の中央部を貫通し、下端開口部14aと上端開口部14bが、収容袋12の下面12aの開口12cと、上面12bの開口12dを貫通している。収容袋12の下面12aの開口12cと、上面12bの開口12dを貫通した通気パイプ14は、紐やワイヤ等の固定部材16により、下端開口部14aと上端開口部14bが縛られて閉じられている。
Hereinafter, an embodiment of a biomass fermentation apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. The biomass fermentation apparatus 10 of this embodiment includes a
バイオマス発酵材料2としては、間伐材等の生木をチップ化した生木チップ、その他の生木の根、枝、古い木材をチップ化したものである。その他、竹をチップ化したもの、草、落ち葉等の有機物も利用することができる。さらに、藁、籾殻、野菜屑、花卉屑等の農作物の残渣等の有機物でも良いが、水分を過剰に含むものや乾燥したものの場合、水分量を発酵に適した状態に調節する必要がある。
The
収容袋12は、ポリエチレンやポリプロピレン等の丈夫な化学繊維で織られたシートを立体の袋状に縫製したフレキシブルコンテナバッグが好適に用いられる。フレキシブルコンテナバッグの収容袋12は、穀物や飼料、土砂などの粉状物質の梱包・輸送に用いられる丈夫なもので、収容物を入れた状態で立方体形状や円筒状になる。周囲には、バッグ全体を支える丈夫な2本の吊りベルト18が取り付けられており、2本の吊りベルト18の上端部18aは、ループ状に形成され、フォークリフトやクレーン等で容易に持ち上げ可能に形成されている。
As the
通気パイプ14は、下端開口部14aの外径が、下端から一定長さで大きく形成され、他の通気パイプ14の上端開口部14bが内部に嵌合可能な内径に形成されている。通気パイプ14の側面には、多数の透孔14cが形成され、内外を通気可能に設けられている。この実施形態では、通気パイプ14は、パイプ径10〜30cm、全長1.2〜1.5mの金属製又は樹脂製の管が好適に用いられる。通気パイプ14の側面の通気用の透孔14cは、数cm程度のもので、多数形成されていることが好ましい。このように、通気パイプ14の管壁に多数の透孔14cを設けることにより、通気パイプ14の管内の通気を良くし、発酵熱や二酸化炭素を効率よく外部に放出する
The
次に、収容袋12と通気パイプ14の組み付け方法について説明する。先ず、収容袋12に通気パイプ14を貫通させ、下面12aの開口12cから通気パイプ14の下端開口部14aを露出させて、下面12aの開口部12cの周囲を固定部材16により縛り、開口部12cを塞ぐ。この状態で、収容袋12内に間伐材やその他木質材のチップ状の材料からなるバイオマス発酵材料2を収容し、収容袋12が一杯になったところで、上面12bの開口部12dを固定部材16により、通気パイプ14の上端開口部14bに縛り付けて開口を閉じる。この状態で、発酵体ユニット20が形成される。
Next, a method of assembling the
次に、発酵体ユニット20の設置について説明する。発酵体ユニット20は、1m3のフレキシブルコンテナバッグを用いた場合、縦横高さが約1mであり、これを図示しない温室ハウス内の所望の位置に積み重ねて設置する。設置作業は、フォークリフトのフォークに2本の吊りベルト18のループ状の上端部18aを掛けて吊り下げ、所定位置に移動して積み重ねる。積み上げる場所には、予め上面に通気孔24aのある設置用パレット24を敷いておく。設置用パレット24に積み重ねる高さは任意であるが、図1に示すように、作業性から3段程度が好ましい。設置する発酵体ユニット20の数も、温室ハウスの広さによるが、例えば縦横高さ方向に3個ずつ27個の発酵体ユニット20を設置すると良い。
Next, installation of the
発酵体ユニット20の積み重ねは、図1に示すように、上層の発酵体ユニット20の通気パイプ14の下端開口部14aを、下層の発酵体ユニット20の上端開口部14bに嵌合させて重ねる。積み上げた発酵体ユニット20は、その外側の周面を断熱材である保温材26で囲んで、より良好な発酵を促す。設置用パレット24の側方には、設置用パレット24を介して通気パイプ14に空気を送る吸気部28が設けられ、発酵熱による対流により、効果的に新鮮な空気が発酵体ユニット20内に供給される。また、吸気部28にブロワ等の送気装置が設けられていても良く、これにより効率よく大量の空気を供給することができる。
As shown in FIG. 1, the
次に、ハウス栽培施設について説明する。ハウス栽培施設は、図示しない温室ハウス内にバイオマス発酵装置10を設置したもので、バイオマス発酵材料2のチップを発酵させて、温室ハウス内を温めるとともに、二酸化炭素濃度を上げて、植物の成長を促進させるものである。ハウス栽培施設は、温室ハウス内にバイオマス発酵材料2を収容した収容袋12と、収容袋12を貫通した通気パイプ14とを有した発酵体ユニット20が、上述のように所定段数に積み重ねられて設置される。発酵体ユニット20は、温室ハウス内に積み重ねられた状態で、外側の周面が保温材26で囲まれている。そして、温室ハウス内に、最上段の発酵体ユニット20の通気パイプ14の上端開口部14bが開口している。
Next, the house cultivation facility will be described. The house cultivation facility has a biomass fermentation apparatus 10 installed in a greenhouse (not shown). The
この実施形態のバイオマス発酵装置10は、通気性のある収容袋12内のバイオマス発酵材料2に対して、吸気部28から設置用パレット24、収容袋12、通気パイプ14を経て、空気が供給され、収容袋12内のバイオマス発酵材料2の発酵が促進される。発酵により排出される二酸化炭素や排熱は、通気パイプ14を通して効果的に上方に送られ、最上部の発酵体ユニット20の通気パイプ14から温室ハウス内に排出される。さらに、収容袋12は通気性があるので、収容袋12を通過して、二酸化炭素や温められた空気が温室ハウス内に供給される。
In the biomass fermentation apparatus 10 of this embodiment, air is supplied to the
尚、バイオマス発酵装置10が設置された温室ハウスは、温度が過剰に高くならないように注意する必要がある。例えば、温室内の果樹や果物などの花粉は、35℃で高温障害が発生したり、二酸化炭素濃度が3000ppm程度になると花にかびが生じ易くなったり、結実しなかったりする障害が発生する。このような障害を防止するために、通気量を調節したり、発酵体ユニット22の積み重ね状態を変更したりして、温度や二酸化炭素濃度が過剰にならないようにする。 It should be noted that the greenhouse in which the biomass fermentation apparatus 10 is installed needs to be careful not to increase the temperature excessively. For example, pollen such as fruit trees and fruits in a greenhouse suffers from high-temperature damage at 35 ° C., and when the carbon dioxide concentration becomes about 3000 ppm, the flower is liable to mold or fails to produce fruit. In order to prevent such an obstacle, the temperature and the carbon dioxide concentration are prevented from becoming excessive by adjusting the ventilation amount or changing the stacking state of the fermentation body units 22.
温度の検知は、本実施形態においては、例えば温室ハウス内に、室温を検知する温度センサを設けておくと良い。これにより、温室ハウス内の室温が所定温度以上(例えば、40℃以上)のときには、散水等により、水を介して温室ハウス内の空気との間で熱交換し、ハウス部内の室温を下げることができる。 In the present embodiment, for temperature detection, a temperature sensor for detecting room temperature may be provided, for example, in a greenhouse. Thereby, when the room temperature in the greenhouse is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 40 ° C or higher), heat exchange is performed between the air in the greenhouse and water through water to lower the room temperature in the house. Can be.
また、温室ハウス内の室温が所定温度未満(例えば、40℃未満)のときには、より発酵が促進されるように、吸気部28からの吸気量が増えるように設定したり、積み重ね段数を減らして、横に並べるようにして、酸素供給量が増えるようにしても良く、適宜の発酵促進状態に設定すること良い。
Further, when the room temperature in the greenhouse is lower than the predetermined temperature (for example, lower than 40 ° C.), the amount of intake air from the
以上説明したように、バイオマス発酵装置10は、バイオマス発酵材料2を運搬が容易な分量に分けて収容袋12に収納して発酵体ユニット20を形成し、複数の発酵体ユニット20を設置用パレット24上に積み重ねるとともに、縦横に設置してバイオマス発酵装置10を構成しているので、バイオマス発酵装置10の設置が容易であり、発酵状態を最適にする配置が容易で、設置位置の変更も容易である。また、発酵状態を長期間に亘り良好に保ち、装置のメンテナンスも容易なものである。
As described above, the biomass fermentation apparatus 10 divides the
なお、本発明のバイオマス発酵装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、収容袋12は、立方体上のもの以外に円筒状のものでも良い。これにより、縦横に配置した際にできる隙間を通気空間とすることができ、通気パイプ14による通気を補助することができる。また、通気パイプ14の形状も、発酵体ユニット20を垂直方向に積み重ね可能であれば良く、上記形状に限定されるものではない。
Note that the biomass fermentation apparatus of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the
2 バイオマス発酵材料
10 バイオマス発酵装置
12 収容袋
12a 下面
12b 上面
12c,12d 開口
14 通気パイプ
14a 下端開口部
14b 上端開口部
14c 透孔
16 固定部材
18 吊りベルト
20 発酵体ユニット
24 設置用パレット
26 保温材
28 吸気部
2 Biomass fermentation material 10
Claims (5)
前記バイオマス発酵材料を収容する柔軟な収容袋と、前記収容袋を貫通した通気パイプとを有する発酵体ユニットを備え、
前記通気パイプを上下に接続して、前記発酵体ユニットを複数集合させて成ることを特徴とするバイオマス発酵装置。 A biomass fermentation device that ferments chips of biomass fermentation material, warms the greenhouse, raises the carbon dioxide concentration, and promotes plant growth.
A fermented body unit having a flexible storage bag for storing the biomass fermented material and a ventilation pipe penetrating the storage bag,
A biomass fermentation apparatus comprising a plurality of the fermentation units assembled by vertically connecting the ventilation pipes.
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