JP2009525169A - 有機材料からバイオガスを製造する装置および方法 - Google Patents

Abstract

この発明は、有機材料を充填される充填室（２０）とバイオガス反応器（１０）から有機材料の少なくとも部分的な排出のための逆流路（３６）とを有する有機材料からバイオガスを製造する装置に関する。この発明によれば、バイオガス反応器（１０）は、付加的に、一つの中間室（３０）を有し、少なくとも一つの中間室（３０）に整列する充填室（２０）、および、逆流路（３６）が、この順に、流路のセクションを形成し、そこを通る流れは、有機材料のための一方向にのみ通過でき、二つの順次連続するセクションは、それぞれ、一方が、上昇流路を形成し、他方が、下降流路を形成する。加えて、この発明は、バイオガス製造方法に関する。

Description

この発明は、有機材料からバイオガスを製造する装置に関し、装置は、有機材料が充填される充填室とバイオガス反応器から少なくとも部分的に有機材料を排出するための逆流路を含むバイオガス反応器を含む。

この発明は、さらに、バイオガスを製造する方法に関する。

バイオガスの製造中、嫌気性バクテリアが、もはや生物に結びつけられない有機材料を分解し、ガスへと変換するのに用いられる。嫌気性バクテリアは、自然界のサイクルにおける最後の連結環であり、例えば、反芻動物の胃の中、湖や沼の黒泥の中など自然界のどこにでも存在する。嫌気性発酵において、最初に、通性のメチロトロフ菌が、偏性のメチロトロフ菌と区別される。嫌気性発酵に原料として供給される有機材料は、例えば、工業、料理、商業、農業（スラリーおよび固体の糞）または再生した原料（コーンサイレッジ、グラスサイレッジおよび他の短い植物）を含む。これらの有機材料は、主として、炭水化物、脂肪および蛋白質からなる。任意の通性メチロトロフ菌が、また、酸素の存在下で生息できる。それらは、処理の第一段階を引き受け、有機材料をアルコール、脂肪酸およびその塩に分解する。処理の第一段階は、酸発生段階または加水分解として参照される。第二段階において、偏性メチロトロフ菌が、アルコール、脂肪酸およびその塩のガスへの転換を選ぶ。この第二段階は、メタン生成段階として参照される。第一および第二段階は、ほぼ、６時間の遅れで生じ、いわゆる、加水分解段階は、最初の６時間の間に生じる。

第１図は、自然の発酵プロセスを概略説明する図表である。特に、図表は、有機乾燥物質（ＯＤＳ）の分解を、経過日数に従って百分率で示す（連続線）。これに関して、最初の２０日間は、乾燥物質の分解は極めてゆっくりと開始されることが観察される。すべての有機廃棄材料中に存在する、わずかのバクテリアしか、対応する栄養物の存在の中で、対数比（点線）で発育しない。バクテリアが発育すると同じ割合で、有機質量体は分解され、ガスに転換される。７０％の有機乾燥物質の分解が望ましいが、これは、第１図の図表によれば、自然発酵プロセスの進行においては、ほぼ４０日後に達成される。バイオガスシステムの目的は、有機発酵の顕著な促進を可能にする有機発酵の環境を提供することにある。

バイオガスの製造のためのそのような装置および方法は、特許文献１により知られている。装置は、請求項１および１３の前文の態様を含む。バイオガスを製造する装置は、しかしながら、有機乾燥物質のあまりにも低い割合の分解達成率およびそのためあまりにも低いガス生産高という問題がある。

独国公開３０１０１８３号明細書

それゆえ、この発明の目的は、さらに、一般的なバイオガス製造装置およびバイオガス製造方法を発展させることにあり、その結果、高いガス生産高が得られる。

上述の目的は、独立請求項の態様によって解決される。

有利な具体例およびさらなる発明の発展は、従属請求項によって明らかになる。

この発明によるバイオガス製造装置は、バイオガス反応器が少なくとも一つの中間室、充填室を含み、少なくとも一つの中間室および逆流路は、その順に連続して、それぞれ、二つの連続する部分のうち一つが上昇流路を、他方が下降流路を形成する、一方向にのみ通過される有機材料のための流路部分を形成するという、一般的な技術水準に基づいている。この手段により、バイオガス反応器中において一方向への円滑かつ均一な流れが達成される。少なくとも一つの付加的な中間室を備えることによって、個々の室は、あまりにも大きくなり、自然の発酵プロセスに悪影響を及ぼす、異なる流れ領域が形成されるリスクが生ずることを防止される。発酵体の密度を変化させると、供給される発酵体の流れの中心部は、表面に到達することを妨げられ、その結果、ほとんど発酵していない発酵体または原料物質が酸発生段階から出口に漏れる。いくつかの室に細分化することで、複数の発酵室がバイオガス反応器の内部に設けられ、それによって、流れは、より均一に、かつ制御可能にされる。この方法において、供給された原料物質は、バイオガス反応器を出る前に、全流路を通過する必要があり、それゆえ、予め定められた期間内に全行程を通過するよう強いられる。この手段により、バイオガスの生産高は、特記するほどに増大される。

この発明によるバイオガス製造装置は、有利には、それによって少なくとも一つの中間室が充填室から有機材料を充填されるようにした、オーバーフロー縁を備える充填室を設けることによってさらに発展させられる。オーバーフロー縁により、充填室と中間室との変わり目において静的な傾きが形成され、そこで、発酵体は、望ましくは脱ガスする。室に含まれて発酵体が前方に移動する限りは、ガスは、むしろ封入される傾向にある。オーバーフロー縁を超えて発酵体が落下する間に、発酵体は、減少された抵抗下でガスが完全に抜ける機会を与えられる。

この発明によるバイオガス製造装置の好ましい具体例において、さらに、少なくとも二つの中間室の全てが設けられ、中間室同士は、還流路の充填オリフィスの下方のセクションおよびオーバーフロー縁の上方において接続されることが意図される。この手段により、上述の利点は、より広範囲に活用される。発酵容器をより複数の室に細分化すると、流れは、より制御可能となり、その中で、特に、二つの中間室を接続することで、これらが連通容器の原理に従って接続され、発酵体は、上述の二つの室を通って続いて流れなければならない。

加えて、この発明によるバイオガス製造装置は、さらに発展され、中間室が、バイオガス反応器の内部に配置されたカップ様の内部容器の内部に形成される。このようにして、バイオガス反応器の複数室への細分化の具体的な可能性が与えられる。

さらに、この発明によるバイオガス製造装置は、さらに発展され、還流路から排出路が分岐し、分岐路は、還流路と連通管を形成する。これにより、新たに発酵体が供給されると、バイオガス反応器から、発酵体の一定の部分が自動的に排出される。この関係において、バイオガス反応器の内部には、任意に排出路を開閉する更なるポンプまたは弁は必要とされない。

加えて、この発明によるバイオガス製造装置は、充填室の断面積がオーバーフロー縁の領域において狭められるよう形成されてもよい。充填室の上方部における上述の狭隘化によって、オーバーフローする物質は圧縮され、それゆえ、浮遊層の形成を妨げる。好ましくは、断面の狭隘化は、５０％に達する。浮遊層は、発酵体からの脱ガスの悪化を導く。さらに、発酵体は、狭隘化されたゾーンで圧縮され、このようにして、無粘性の発酵体は、粘性の発酵体を貫流しまたは流れ過ぎることから防止される。狭隘化により、物質の内部の摩擦抵抗が上昇し、その結果、最終の混合物が得られ、それにより、浮遊層の形成は確実に阻止される。浮遊層の形成は、発酵プロセスの傾き、または停止の結果になる。主として、発酵プロセスの三分の一段階において、ほとんどのバイオガスが製造され、それゆえに、浮遊層が生じる多大なリスクが存在する。

同様の利点は、上方側に向って傾斜している上方部分を備えるバイオガス反応器を提供することによって、および、充填室の断面積が、オーバーフロー縁の領域で狭隘化される、上方部分にまで延びるオーバーフロー縁を有することによって達成される。挙げた利点に加え、このバイオガス反応器は、円錐部分への移行により発酵体に対する抵抗が増大し、円錐部分自身が、上述したように、浮遊層の生成を妨げるという効果を有する。

この発明によるバイオガス製造装置は、さらに、バイオガス反応器が、下方側に向って傾斜する下方部分を含み、下方部分の下方セクションに、一方で、任意にバイオガス反応器の内部に接続可能であり、他方で、任意にバイオガス反応器の周囲と接続可能な、沈殿物のための容器が形成されるよう構成される。この手段により、砂または他の重液のような沈殿物または不純物は、バイオガス反応器の内部の下方側に向けて沈積し、時々、そこから除去される。このようにして、バイオガス反応器内の流路における目詰まりは排除される。そのうえ、そのような沈殿物は、発酵プロセスに影響を与える。そのような清掃可能な容器によって、欠陥が排除される。本方法において、９０％以上分解され、ほとんど、いかなる有機物をももはや含まない、完全に発酵した発酵体は、ほぼ１０日間の発酵サイクルにおいて、再導入比５０％の割合で注入体としてプロセス中に再導入される。その中に含まれる砂や他の非有機部分は、最も遅くて、２発酵サイクルの二回目に、容器から除去される。

この発明によるバイオガス製造装置は、さらに、バイオガス反応器の内部に一定の圧力を適用するガス排出ラインが、バイオガス反応器の上方部分に接続されるよう形成される。このように、バイオガス反応器の内部の圧力を一定に保持するための手段が提供され、この手段は、簡単に実現でき、安価で、極めて信頼できる。それゆえ、バイオガス反応器の環境下で使用すると極めて迅速に磨り減ってしまう、高価な弁が省略される。

さらに、バイオガス製造装置は、さらに、液体で充満され、バイオガス反応器の内部から導出されるガス排出ラインの端部が液体中に配置される液体保持器が備えられ、その結果、バイオガス反応器の内部の圧力が、液体中への浸漬深さによって調整できるように具体化され得る。この付加的な液体保持器によって、バイオガス反応器の内部の圧力が変更され、それにより、最適な発酵条件が調整される。同時に、液体保持器による圧力調整は、簡単に実現でき、安価である。加えて、見込まれる汚染物資が、液体を通してガス排出ラインから排出されるバイオガスから除去される。

加えて、この発明によるバイオガス製造装置は、充填室に充填するための混合ユニットをさらに備えることによってさらに発展させられ、混合ユニットは、新たな有機材料と、再循環導管によってバイオガス反応器から排出された有機材料とを、実質的に１対１の割合で混合するように調整される。バイオガス反応器から排出される有機材料は、この場合、完全に発酵させられ、非反応物質である。１対１の割合での混合により、最適な結果が達成される。有機材料の大部分が発酵プロセスの終期において分解されるので、メチロトロフ菌は高い濃度で存在する。これらバイオガス反応器から排出される有機材料と新たに導入される有機材料の混合物は、大量のバクテリアが大量の有機物集合体に対峙し、それゆえ、激しく誘導された発酵プロセスを生起するので、発酵プロセスが激しくかつ速やかに開始することを確実にする。

それを超え、バイオガス製造装置は、充填室の上流に配置され、新たに供給される有機材料を加熱液体によって予備加熱するために調整される熱交換器をさらに備えることによってさらに発展させられる。この予備加熱によって、発酵体のバイオガス反応器への供給が、発酵プロセスにとって最適な温度で実現される。この関係において、最適な温度とは、ガス生成高が最高になる温度を指す。

さらに、バイオガス製造装置は、充填室の上流に破砕ユニットが備えられるように形成される。供給される有機材料を破砕することによって、物質は、水性のポンプ輸送可能な、バクテリアの理想の飼料となる広範囲の有機成分の混合物を形成する。破砕によって、良好で十分な混合、増進されたポンプ輸送性、および、最終的には、より迅速に発展する発酵プロセスが達成される。このようにして、有機材料は均質化すなわち分解され、その結果、有機部分の構造が穏やかに壊され、含有される水が解放される。それにより、膨大な表面領域が提供され、バクテリアは、より集中して棲みつくことができる。

さらなる発展として、この発明による装置は、バイオガス反応器で製造されたバイオガスが保存され、少なくとも部分的にバイオガス反応器を囲む、ガス保持器が備えられるように構成され得る。この更なる発展は、ガス保持器が、バイオガス反応器に対する断熱効果を有し、その結果、バイオガス反応器において熱が良好に保たれ、少ない熱エネルギーしかバイオガス反応器に供給しなくてもよい点で有利である。同時に、バイオガスを保存する容器は、この更なる発展において、付加的な構成なしに設けられる。

バイオガスシステムのための熱交換器は、熱交換器のハウジングが閉鎖されたとき、熱導入体上を滑動する清掃装置に関して、一般的な技術水準を基礎としている。粘性の有機体に関する熱交換器の問題は、ほぼ６０℃から、熱導入体に、蛋白質が凝集し沈積することである。熱交換器は、そのような凝集物の永久の除去を可能にし、良好な通過と良好な熱移転を確実にする。加えて、可動の清掃装置は、塊の良好で完全な混合を提供し、それにより、塊は均一に加熱される。

それを超え、さらに、熱交換器は、清掃装置がスピンドル駆動によって往復運動するように発展させられる。スピンドル駆動により、清掃装置の運動は、少ないメンテナンスとコスト効率の良い方法として実現される。

加えて、熱交換器は、熱導入体が、供給ラインが還流ラインを囲むか、還流ラインが供給ラインを囲む、二重壁管から成るように構成される。二重壁管の採用により、加熱液体の供給ラインおよび還流ラインは、同一の側で、熱交換器のハウジングから引き出される。このようにして、熱交換器は、熱交換器の対向側で、より簡単に開口される。加えて、加熱流体は、熱交換器の内部の二重壁管を通って、通常の、単一壁管が設けられると仮定した場合より、二倍の距離を流れる。

この発明によるバイオガスの製造方法に関して、上述の利点は、類似の態様によって達成される。

有利な方式において、プロセスはさらに発展され、その結果、バイオガス反応器で起きるプロセスの工程は、有機材料の能動的な攪拌なしに実行される。有機材料の攪拌を避けることによって、発酵プロセスの撹乱が避けられる。加水分解段階は、細心の注意を払うべきであり、いかなる邪魔も許容しない。

加えて、プロセスはさらに発展され、その結果、新たに供給される有機材料は、充填室に導入される前に、熱交換器で３５〜３７℃に予備加熱される。このようにして、発酵プロセスは、中温範囲において生じ、それにより、高度の分解割合とそれゆえ多量のガスが得られる。技術水準による方法は、しばしば、好熱範囲（ほぼ５５℃の）で作用し、それにより浄化と急速な方法の進行が達成されるが、この方法では、より多くのガスは製造されない。中温範囲において、加熱目的のためにエネルギーは要求されないので、エネルギーバランスはより良好である。

そのうえ、本プロセスは、さらに発展され、その結果、新たに供給され、予備加熱された有機材料と、逆流路によって直接排出され充填室に導入される有機材料とからなる有機材料が混合される。すでにバイオガス反応器を通過している有機材料との上述の混合により、新たに供給される有機材料は、十分に活性なバクテリアと混合され、その結果、発酵プロセスは、非常に速やかに開始される。

さらに、プロセスの間、混合比は１対１であることが意図される。この混合比は、最大量のガス産生高のための最適の混合比でありことが見出された。

最後に、この発明による方法は、さらに発展され、バイオガス反応器の内部の内部圧力が一定に保たれる。一定の内部圧力により、発酵プロセスは、発酵プロセスに好ましい効果を与える、あり得る最小の範囲に干渉される。一定の内部圧力によって、発酵集合体の制御されない流れは防止される。

この発明の好ましい具体例が、以下の図面を参照して以下に説明される。

図２は、本発明に従って、バイオガスを製造する装置の略図を示す。好適な具体例において、バイオガス反応器１０は、好ましくは、中央部において円筒型であって、それぞれ、上方部分１４および下方部分１６において、端部に向う先細りの円錐形である外部容器１２を含む。外部容器１２の内部には、カップ型であり、外部容器１２から実質的に一定の距離に配置された貯蔵室１８が収容され、その結果、内部貯蔵室１８を取り囲む充填室２０が、外部容器１２と内部貯蔵室１８の間に形成される。外部容器１２と内部貯蔵室１８は、好ましくは、鋼製とされるが、例えば、合成樹脂のような他の物質からなる具体例が、また実現され得る。本具体例において、オーバーフロー縁２２として役立つ、内部貯蔵室１８の上方端が、上側に向って傾斜した上方部分１４のずっと先に挿入され、間に配置される充填室２０の断面積は、上側に向って略５０％狭くなっている。しかしながら、これに関連して、充填室２０の端部に向って断面積が狭まることのみが重要である。択一的に、これは、また、オーバーフロー縁２２の上端が、外方に、すなわち、外部容器１２に向けて、曲げられることによって達成される。断面積の狭小化は、上側に向って傾斜した上方部分１４とオーバーフロー縁２２との相互作用によって達成されないが、分離ガイド板が充填室２０の上方端に設けられ、分離ガイド板が、外部容器１２のハウジングに付設され、上方に向って充填室２０の断面を狭くすることによって達成されることができ、その結果、必要とされる断面の狭小化が達成される。下方部において、内部貯蔵室１８は、外部容器１２と同様に、下側に向って傾斜している。内部貯蔵室１８は、好ましくは、円筒型であり、傾斜した下方部２４において円錐型である。内部貯蔵室１８の内方には、円筒状の内方パイプ２６が配置され、内部貯蔵室１８と外部容器１２の間と実質的に等しい距離が、内方パイプ２６と内部貯蔵室１８の間に得られる。内方パイプ２６の下方端は、ほとんど内部貯蔵室１８の円筒状部分（この部分は傾斜していない）まで下方に延びている。内方パイプ２６の上方端は、オーバーフロー縁２２よりさらに上方に延びている。内方パイプ２６の内部において、内部貯蔵室１８の部分２４まで下方に延びて、そこで、内方パイプ２６内方の内部貯蔵室１８から引き出される、逆流パイプ２８が設けられる。逆流パイプ２８は、上方にまで延び、逆流パイプ２８の上方端は、鉛直面に関して、オーバーフロー縁２２の下方に配置されている。有利には、逆流パイプ２８の上方端は、実質的に、外部容器１２の中央部分（好ましくは、円筒状の）の上方まで延びる。本具体例においては、外部容器１２、内部貯蔵室１８、内方パイプ２６および逆流パイプ２８は、同心円状に配設される。内方パイプ２６の外側面と内部貯蔵室１８の内側面との間には、第一の実質的に円筒状の中間室３０が形成される。逆流パイプ２８の外側面と内方パイプ２６の内側面との間には、第二の実質的に円筒状の中間室３２が形成される。第一中間室と第二中間室とは、下方部において互いに連通している。逆流パイプ２８の上方端は、充填オリフィス３４を形成している。逆流パイプ２８の内部において、逆流路３６が形成される。上述したように、逆流パイプ２８は、内部貯蔵室１８から内部貯蔵室１８の下方部２４に引き出され、下方部１６において外部容器１２の壁を通過し、好ましくは、螺旋状の回転ポンプである注入ポンプ３８に引き入れられる。充填室２０の内部に延びる逆流パイプ２８の部分において、排出パイプ４０が分岐して、充填室２０の上方にまで延び、排出パイプ４０の上方オリフィスは、逆流パイプ２８の充填オリフィス３４とほぼ同じ高さに配置される。上方部において、排出パイプ４０は、パイプの上方部が９０度以上曲げられ、曲折部が、外部容器１２の壁を通って外部に延びるように形成される。排出パイプ４０により形成される排出路４２は、Ｕ字形とされ、逆流路３６に接続されて、逆流路３６と排出路４２が、連通管を形成する。充填室２０は、下方部において、外部から、有機材料または有機物質が充填されるように形成される。有機物質は、また、後で、より詳細に述べられる方法により、充填室２０、第一中間室３０および第二中間室３２を通して供給され、有機物質はなお沈殿物または濃厚媒質を含んでいる。それゆえ、各々のパイプセクション４４および４６は、外部容器１２および内部貯蔵室１８の底端で分岐しており、パイプセクション４４および４６は、各々の容器の近傍においてスライダー４８、５２を、および、それから一定距離を置いた他のスライダー５０、５４を備えられる。各々のスライダーを用いて、各々のパイプセクション４４、４６は、選択的に開閉される。スライダー５０とスライダー４８との距離は、好ましくは、ほぼ、８０cmであり、スライダー５２とスライダー５４との距離は、好ましくは、６０cmである。通常操作の場合は、スライダー４８および５２は開放され、スライダー５０および５４は閉鎖される。それゆえ、有機物質に含有される沈殿物が、下方に沈降すると、部分１６および２４に沿って各々の容器１２、１８の中央に向って滑り、開放された各々のスライダー４８、５２を通って容器から各々のパイプセクション４４、４６に出て行く。そこで、沈殿物は、閉鎖しているスライダー５０、５４で収集される。スライダー４８および５０の間のパイプセクションとスライダー５２および５４の間のパイプセクションは、こうして、各々、沈殿物の受容器５６、５８を形成する。好ましくは、パイプセクションは、収集室５６、５８において透明であるように、例えば、アクリルガラスによって形成され、収集された沈殿物の量が監視される。一定量に達すると、収集された沈殿物は、容器を漏れから防止するために、各々のスライダー４８および５２を閉鎖することによって除去される。それから、各々のスライダー５０および５４が開放され、収集室５６、５８は空にされる。通常操作のために、スライダー５０および５４は、再び、閉鎖され、スライダー４８および５２は、開放される。その部分のみが図示されている断熱材６０が、完全に外部容器１２を取り囲んでおり（供給および排出ラインは剥き出しのままとされる）、バイオガスの製造に好適な好ましくは３５℃の温度が、バイオガス反応器１０の内部で可能な限り一定に保たれ、上述の温度を維持するためにより少ないエネルギーが供給される。断熱材６０にはヒーター６２が埋設されており、このヒーターは、好ましい具体例においては、例えば、一体化された加熱および電源ユニット（図示なし）によって加熱される水を含む、螺旋状に配置された水管の形に具現化される。択一的に、電熱線が、断熱材６０内に埋設される。好ましくは、ヒーター６２は、外部容器１２を、下方側から上方部１４の下方まで囲む。断熱材６０を保護するために、ヒーター６２を含む断熱材６０は、例えば、金属シートジャケットのような保護ジャケットによって囲まれる。

上方部１４の傾斜端である外部容器１２の上方端には、ガス排出ライン６４が分岐している。ガス排出ライン６４は、外部容器１２の外部を下方に導かれ、その隣で、ガス排出ライン６４の末端部が液体保持器６６を貫き、液体保持器６６の内部の下方に延びる。液体保持器６６は好適には円筒型の容器であり、その下部は、下方側に向って円錐状に傾斜している。液体保持器６６の上方側には、ガス供給ライン６８が分岐し、これを通って、得られたバイオガスがガス保持器（図示なし）に供給され、そこから、動力発生のための一体化された加熱および電源ユニット（図示なし）のために利用される。液体保持器６６の下方端において、パイプセクション７０が液体保持器６６から引き出される。パイプセクション７０から起立パイプ７２が分岐しており、起立パイプ７２は、液体保持器６６の隣で、液体保持器６６の上方端まで、上方に案内されている。起立パイプ７２は上方側で開放しており、起立パイプ７２の上方端と、上方端の１m以上下方との間に、三つのオリフィスが形成され、最下位のオリフィスは、起立パイプ７２の上方端より１m以上下方に配置されている。三つのオリフィス７４のうち最下方のものと三つのオリフィス７４のうち最上方のものとの距離は、好ましくは、１ｍである。起立パイプ７２は、連通管の原理にしたがって、液体保持器６６の内部に接続される。操作中、液体保持器６６の内部は液体７６、好ましくは水で満たされ、その液体レベルは、オリフィス７４によって調整可能である。連通管の原理によって、起立パイプ７２内と液体保持器６６内において、同一の液体レベルが行き渡り、その結果、オリフィス７４のうちの最下位のものが開放されると、液体保持器６６は、オリフィス７４のうちの最下位のもののレベルに対応するレベルまで液体で満たされる。もし、オリフィス７４のうちの最下位のものが、例えば、栓によって閉鎖されると、液体保持器６６は、さらに上方に配置されるオリフィス７４のレベルに対応する高い液体レベルまで満たされる。もし全てのオリフィスが閉鎖されると、液体保持器６６は、完全に満たされ、完全な充填が達成されると、液体は、起立パイプ７２の上方端に達する。外部容器１２から引き出されるガス排出ライン６４の末端７８は、液体保持器６６の内部に配設され、その結果、末端７８は、液体７６中に沈められる。末端７８の下方のオリフィスは、起立パイプ７２のオリフィス７４のうちの最上位のものから２ｍの間隔があけられている。液体７６中における排出ライン６４の浸漬深さは、三つのオリフィス７４のうちの最下位のものが開放されたとき、最小の１ｍに達し、もし三つのオリフィス７４のうち最上位のもののみが開放されると、最大の２ｍに達する。ガス排出ライン６４の末端７８の調整可能な浸漬深さにより、外部容器１２内の圧力が一定の値に調整される。したがって、水で充填されると、１ｍの浸漬深さによって、外部容器１２に、０．１バールの圧力が得られる。２ｍの浸漬深さによって、外部容器１２内には、０．２バールの圧力が調整される。上述したように、パイプセクション７０は、液体保持器６６の下端部から引き出される。スライダー８０が、液体保持器６６の出口と起立パイプ７２の分岐部との間のパイプセクションに設けられ、スライダー８２が、起立パイプ７２の分岐部の後方のパイプセクションに設けられる。これら二つのスライダー８０、８２によって、パイプセクション７０を通る流路は、選択的に開閉される。通常操作中は、スライダー８０は開放され、スライダー８２は閉鎖されており、それによって、沈殿物の受容部８４が形成されている。このように、バイオガス中に含まれる不純物は、液体７６によって除去される。ガスは、液体７６中を上昇し、除去された沈殿物は、液体７６中を下方に沈降し、液体保持器６６の下方部の傾斜形状によって中央に導かれて、受容器８４に収集される。受容器８４の領域において、パイプセクション７０は、例えば、アクリルグラスから形成されて透明であり、そのため、沈殿物の収集が監視される。受容器８４中の沈殿物の量が一定量に達すると、スライダー８０が閉鎖され、スライダー８２が開放されて、沈殿物は、パイプセクション７０の下端部においてシステムから排出される。受容器８４が空になった後、再び、スライダー８２は閉鎖され、スライダー８０は開放される。

上述したように、充填室２０は下方から充填される。このために、混合ユニット８６の出口に充填室２０を接続するパイプセクションが、下方部１６において外部容器１２の壁を通って延びている。混合ユニット８６の出口は、充填室２０に向って、好ましくは５０％傾斜している。混合ユニット８６の入口は、それによって、混合ユニット８６が注入ポンプ３８および熱交換器８８の出口と接続されるパイプに接続される。混合ユニット８６は、注入ポンプ３８および熱交換器８８から供給される有機物質を、好ましくは、１対１の割合で混合する。択一的に、バイオガス製造装置は、他の混合比で操作される。後に詳述されるように、熱交換器８８は、出口付近に配置された温度センサ９０を含み、それにより、熱交換器中に配置される有機物質の温度が検出される。熱交換器８８は、好ましくは入口側に配置された好ましくは螺旋状回転ポンプである、原料物質用ポンプ９２に接続される。次に、原料物質用ポンプ９２は、入口側に配置された破砕ユニット９４に接続される。破砕ユニット９４と原料物質用ポンプ９２との接続および原料物質用ポンプ９２と熱交換器８８との接続は、パイプ結合によって実現される。破砕ユニット９４は、連続して配置された、例えば、星形の切断ナイフのような三個の切断具９６を含み、その側面には、物質の流れとは反対側にそれぞれブッシュ９８が配置されている。切断具９６は、軸１００に配置されている。軸１００は、少なくとも部分において、ウォームコンベヤ軸として形成される。軸１００を切断具９６に結合するために、軸１００は、切断具９６の領域で平らにされ、切断具９６が、正確に嵌められる。ブッシュ９８は、軸１００が通過する中央の円孔を含み、軸１００の回転を阻害しない。ブッシュ９８は、ボルト（図示なし）によって固定され、切断具９６は、おそらく繊維状の有機原料物質である供給物に対して、各々のブッシュ上で、切断および剪断作用を発揮する。ブッシュ９８の孔の大きさは、段階的とされ、破砕は、段階的に行われ、個別に調整される。このようにホッパー１０２を介して供給された有機原料物質は、ウォームコンベヤとして形成された軸１００によって切断具９６に供給され、切断具９６によって破砕され、原料物質ポンプ９２に送られる。軸１００および従って切断具９６は、駆動ユニット１０４（例えば、電気モータ）によって駆動される。破砕ユニットの平面図が図３に示される。

原料物質ポンプ９２と熱交換器８８との間、熱交換器８８と混合ユニット８６との間、混合ユニット８６と外部容器１２との間、注入ポンプ３８と外部容器１２との間、および、外部容器１２と液体保持器６６との間には、各々、スライダー１０６が配置され、各々のパイプ結合が選択的に開閉される。通常操作中、これら全てのスライダー１０６は開放されるが、例えば、メンテナンスのために、構成部品を交換する時に、システムから有機材料を漏らすことなく構成部品を交換できるように、構成部品の上流および／または下流において、各々のスライダー１０６を閉鎖することが求められる。

図２に従ってバイオガスを製造するための装置の操作または図２に従って装置を用いるバイオガスを製造する方法が以下に記述される。技術水準に従った方法において、任意のメチロトロフ菌および必要なメチロトロフ菌の二種類のメチロトロフ菌が、互いに補完し、互いに依存する共生関係で生息しているという事実にあまりにも考慮がなされていない。導入部において記述された第一段階（加水分解または酸発生段階）および発酵過程の第二段階（メタン生成段階）は、ほぼ６時間の遅れで生じ、いわゆる加水分解段階は、最初の６時間の間に生ずる。また、調製されたアルコールおよび脂肪酸は、次の第二段階で処理されなければならない。この関係において、攪拌または混合による干渉が、新たな、過度の酸の生成によって第一段階のバランスを害しないことが、本発明に従った方法におけると同様に重要である。原料物質のいかなる添加も酸生成を活性化し、酸生成物の蓄積が生じ、もし、有機物質の処理が好ましく機能しないなら、実際の発酵工程は、過度の酸生成物の生成に屈するであろう。それゆえに、発酵段階（加水分解）は、本方法において意図的に優先づけられ、それによって、本方法は、技術水準に従った多くの方法と異なっている。本方法において、加水分解およびメタン生成は調和され、技術水準におけると同様には分離して遂行されない。もし、加水分解およびメタン生成が、分離して遂行されると、予め酸性とされた基質が動作中の工程に導入され、酸濃度の生成に至り、平衡に達するのに、時には、２０から３０日以上を要する工程に至るであろう。同様の不利益は、ガスの注入のみならず、攪拌および混合によっても生じる。本方法において、攪拌および混合による平衡の妨害は、意図的に避けられる。

破砕ユニット９４のホッパー１０２が有機材料で充填される前に、可能な限り有機材料を選別すること、すなわち、粗悪な撹乱材料を除去すること、および、大きな部分をほぼ３０mmに破砕することが有利である。有機材料は、それからホッパー１０２に充填される。それから駆動ユニット１０４が手動または自動で作動させられる（例えば、光遮蔽手段（図示なし）等によって）。このようにして、軸１００が回転し、軸１００のウォームコンベヤが、三個の切断具９６のうちの最初のものに充填物質を運ぶ。切断具９６は、原料有機物質を破砕し、対応するブッシュ９８を通して運ぶ。その後、原料有機物質は、切断手段９６および組み合わされたブッシュ９８を含む第二および第三の切断ステージを通過する（図２によれば、右方から左方）。破砕によって、料理、油脂分離機、食品工業およびその他の出所からの有機材料が均質化すなわち分解され、有機部分の構造が少し壊れ、捕捉された水が解放される。このようにして、大きな表面が創られ、発酵工程に含まれるバクテリアが、より強烈に棲みつくことができる。切断具９６によって得られる物質は、水性のポンプでくみ上げ可能な広範囲の有機成分の混合物である。軸１００の送出作用および切断具９６の送出作用は、原料有機物質を原料物質用ポンプ９２まで運搬する。原料物質用ポンプ９２は、制御器（図示なし）によって制御され、原料有機物質を熱交換器８８に輸送し、そこから、混合ユニット８６、最終的には、バイオガス反応器１０の充填室２０へ輸送する。この点に関して、破砕ユニット９４から供給された原料物質は、最初に、熱交換器８８の内部に送られる。それから、原料物質用ポンプ９２は停止される。熱交換器８８に送られた原料物質は、この具体例によれば、３７℃に加熱され、温度センサ９０によって監視される。加熱は、原料物質から空間的に分離された加熱液体を、後述する熱導入体に導入することによって達成される。加熱液体は好ましくはほぼ８０℃の温度を有する。温度センサ９０が、温度が３７℃に達したことを検出するやいなや、原料物質用ポンプ９２が駆動し、新たな原料物質が熱交換器８８に導入され、予熱された原料物質が熱交換器８８から排出され、混合ユニット８６に導入される。後に詳述するように、原料物質用ポンプ９２と共に、注入ポンプ３８が同時に駆動される方が良い。原料物質用ポンプ９２は、好ましくは、温度センサ９０が３５℃またはそれ以下の温度を検出するまで、駆動状態を保つ。それから、原料物質用ポンプ８２は停止し、その結果、有機原料物質は、予熱されていない熱交換器８８に、新たに導入され、すぐに温度が３７℃に達するまで予熱され、上述したように動かされる。有機原料物質が供給される間隔は可変とされ、原料物質用ポンプ９２は、温度センサ９０に排他的に依存するように制御される必要はない。温度センサ９０による制御は、むしろ、３５℃の最小限の温度を有することが原料物質の供給にとって必要条件であると理解されるべきである。間隔は、また、熱交換器８８中の原料物質の予熱のための要求に応じてより長くなる。それゆえに、原料物質のほとんど連続的な供給または一定サイクルの供給が、熱交換器８８における原料物質の急速予熱の場合に達成される。注入ポンプ３８は、バイオガス反応器１０から排出され、なお３５℃の温度を有する物質を混合ユニット８６に導入する役目を果たす。上述したように、原料物質用ポンプ９２および注入ポンプ３８は、同期して運転され、その結果、各々、同一分量の物質が、注入ポンプ３８および原料物質用ポンプ９２によって混合ユニット８６に導入される。双方の流動体がほぼ同じ温度で流動するなら、バイオガス反応器から排出された物質（非反応発酵体）と原料物質（熱交換器８８から排出される物質）とを１対１で混合することによって、最良の結果が得られることが見出された。しかしながら、１〜２℃の許容度は受け入れられる。未反応発酵体を原料物質と正しい比率で混合することによって、発酵工程は増進され、ついには、残存する有機材料は、攻撃され分解される。この割合は、７０％およびそれ以上となる本方法の高い有機材料の分解度にかなり寄与する。この点に関して、二つの流動体の混合は、例えば、上流のピットのような上流の容器内では、決して達成されることはなく、さもなければ、ガスが失われてしまうことが留意されねばならない。

混合ユニット８６内において、供給された物質は、混合ユニット８６の円錐状に傾斜した出口によってさらに完全に混合される。発酵工程の終了時に、有機材料の大部分は分解され、メチロトロフ菌が高濃度に存在する。混合ユニット８６による原料物質へのメチロトロフ菌の導入は、大量のバクテリアが、大量の原料物質に立ち向かい、猛烈に開始される発酵工程をもたらすので、発酵工程が猛烈に始まることを確実にする。充填室２０に導入された後、物質は、続く物質によって動かされ、充填室２０内を上方に上昇する。充填室２０内を上方に流動する物質は、充填室２０の上方領域の狭い部分に到達したとき圧縮され、浮遊層は発展しない。オーバーフロー縁２２でオーバーフローする発酵体は、オーバーフロー縁２２を通って第一中間室３０に落下する。オーバーフロー縁２２を越えての落下中、発酵体は、完全に脱ガスされる。加えて、物質のあり得る凝集が破壊され、脱ガスを可能としかつ支援する。オーバーフロー縁２２からの落下高さは、実際には、ほぼ０．６ｍであり、時には、バイオガス反応器１０の内部に適用される圧力に依存する。バイオガスは、図２に点で示されるように外部容器１２の上方部分１４に集められる。内方パイプ２６の上方端は、オーバーフロー縁２２よりも高いので、発酵体の充填室２０から第二中間室３２への直接の動きが避けられる。第一中間室３０に導入された発酵体は、さらに当該中間室を下方に動く。発酵体のこの下方への動きは、補充される発酵体によって促進される。第一中間室３０は、内部貯蔵室１８の下方部において第二中間室３２に連絡しており、その結果、第一中間室３０の下方端で排出された発酵体は、第二中間室３２の下方端に導入される。第二中間室３２において、発酵体は上方に上昇する。容器を連通する原理により、第一中間室３０内と第二中間室３２内とに、実質的に同一充填レベルが行き渡る。この充填レベルは充填オリフィス３４に対応している。発酵体が第二中間室３２内の充填オリフィス３４に達すると、発酵体は、逆流路３６を落下し、その下方に沈降する。逆流路３６内で物質が下方に落下する高さは、時には、バイオガス反応器１０の内部に適用される圧力に依存する。第二中間室３２から逆流路３６に落下するとき、バイオマスはまた完全に脱ガスされる。排出路４２が逆流路３６と共に連通管を形成しているという事実により、排出路４２の充填レベルは、逆流路３６の充填レベルに依存する。逆流路３６を下方に動く物質のおよそ半分が、排出路４２を通ってバイオガス反応器から出て行き、他の半分が、注入ポンプ３８によって混合ユニット８６に送られ、上述したように、新たに供給される原料物質と混合される。外部容器１２の内部において、バイオマスはヒーター６２により、ほぼ３５℃の温度に維持される。本方法は、中温の範囲（３０℃〜３８℃）で行われるが、この範囲においては分解率がより高く、それゆえ、より多量のガスが産生されるからである。この方法において存在するメチロトロフ菌は、非常に繊細であり、できるだけ均一で、強い変化を受けない温度を要求する。

逆流路３６は、ほぼ８〜１０日後に到達され、物質は、増殖した発酵バクテリアが高度に豊富化しているこの位置において、非反応発酵体しか含まない。外部容器１２の上方部分１４に蓄積しているバイオガスは、液体保持器６６によって一定の圧力に維持され、まず連続的に、ガス排出ライン６４を通って液体保持器６６に排出され、そこから、ガス供給ラインを通ってガス保持器（図示なし）に導入される。簡単に壊れる圧力バルブは使用されず、圧力は、１ｍから２ｍの浸漬深さによって、むしろ一定に保たれる。全体システムにおける発酵体の供給は、ポンプ３８および９２のポンプ圧、オーバーフロー縁２２から充填オリフィス３４に至る流体静力学的な傾斜、および、上方部分１４における０．１〜０．２バールのガス圧によって影響される。バイオガス反応器中に存在する有機材料の供給作用は、内部圧力のみならず静力学的な傾斜を用いることによって変更される、すなわち、静力学的傾斜および／または内部圧力は、有機材料の密度に適応される。

その結果、ほぼ６〜１０日の比較的短期間で、有機成分が７０％またはそれ以上に減少されるという発酵プロセスが達成される。このことは、大量のガスの抽出を意味し、対応する基礎条件の場合、大変良好な効率を意味する。有機材料の転換は、閉鎖した容器内で生じ、その結果、外部に臭気は逃げない。排出パイプ４０で排出される発酵残滓は、土のような匂いで、粘着物質はなく、あらゆる点で環境と両立できる。それらは、さらなる処理をすることなく、天然の肥料として農地に持ち出される。必須の理由のためにさらなる処理が要求されるなら、固液分離が指摘され、完全に発酵した残滓は容易に分離されるので、少しの労力で可能である。

バイオガスの獲得量は、分解した乾燥有機物質ｋｇ当たり２ｍ^３でもって、達成できる範囲内である。バイオガスは、メタン含量がほぼ７０〜７４％であり、それにより、バイオガスの７．０〜７．４ｋＷｈ／ｍ^３のエネルギー価が得られる。上述の装置または関連する方法の軽視できないさらなる利点は、乾燥物質の２０〜２５％を有する物質が、パルプ状でありながら依然ポンプ輸送できるように、発酵され得るということである。極端に高い乾燥物質含量の場合でさえ、未反応発酵体と新しい物質の混合物が、発酵容器に導入される前に混合されるとき、未反応発酵体によって希釈されるため、反応器１０において流動に関する問題はなく、物質は、生物群集にとって好ましいほぼ７．５〜７．８のpH値に高められる。上述した装置と方法は、有機材料の９０％以上の分解を確実にする。このようにして、最適の発酵が達成され、残滓（注入体）は、８．０〜８．４以上のpH値を有する。結果は、再導入の割合（注入体の量）が、物質に直接的な影響を有するということである。優位には1対１の比率である正しい比率での新しい物質と注入体の完全な混合物は、発酵物質を構成する。この発酵物質において、７．０以上のpH値が発展し、良好に機能する生物群集のための基礎および必要条件を供給する。全般的に見て、上述の方法により、膨大な経済的利点が達成され、植物生産の利点、小規模システムでの生産および遠隔巨大市場区分の補填の利点が付加される。

さらに、記述した装置および記述した方法によって、次の利点が達成される。
・完全に発酵した注入体によって、育ちうる嫌気性バクテリアの最大量が、原料物質に導入され、強力な培養物が発酵プロセスの激しい開始を生ぜしめ、無制限の時間強力な活性を持続する。
・生物群集にとって望ましい７．０以上へのpH値の上昇により、発酵プロセスが最適かつ妨害されずに生じる環境が提供される。
・再導入比（注入量）が正確に制御されるという事実により、７．０より小さいpH値を有する物質は注入量によってpH値が上げられる。それゆえ、注入量を増大させること、および、そのようにして、当初から嫌気性バクテリアの共生における生物群集のための好適な環境を提供することがはっきりと必要である。

一般的に、有機残滓は、炭水化物、有機脂肪およびたんぱく質の三つの基本的な要素から成る。三つの基本的な要素は、嫌気性発酵において重要な役割を果たし、一定の潜在エネルギーを含む。科学的な研究において、分解された有機乾燥物質（ＯＤＳ）に関し、三つの基本的な要素から、対応する質を有する次に示す量のバイオガスが抽出されることが見出された。

この発酵プロセスにおいて、有機乾燥物質の高度の分解比が可能であり、高い再導入比（注入量）は、実質的にこれに寄与する。発酵体の５０％が二度プロセスを通過する。しかし、通常の十日間の流入でさえ、有機体の最適の分解比を確実にする。この発明の嫌気性プロセスは、ほぼ６〜１０日間で完了される。分解比が、ＯＤＳのほぼ７０％と仮定すると、分解ＯＤＳkgあたり、バイオガス１．９２０ｍ^３がこの方法で得られ、バイオガスは、ほぼ６８〜７４％のＣＨ_４を含み、バイオガスに７．１ｋＷｈ／ｍ^３をもたらす。

消化室容量は、下水処理技術からの発酵に適用される用語であることがまた述べられる。それは、反応器において攪拌と混合が生ずるという意味を持ち、それゆえ、この方法とは無関係である。約６．０〜６．５kgＯＤＳ／ｍ^３消化スペースの値は、この方法の発酵プロセスに影響しないが、他方、従来技術によるプロセスにおいては、ほぼ１．５kgＯＤＳ／ｍ^３消化スペース〜２．５kgＯＤＳ／ｍ^３消化スペースの最大値が引用されている。

図４は、本発明の方法によって確実に到達される発酵の経過を示す。この図に示される有機乾燥物質（ＯＤＳ）の分解の経過が、本発明の方法によって確実に到達される。

図５は、図２に従った装置の熱交換器の概略断面図である。中央部において、熱交換器８８のハウジングは、両方において、外方に向って傾斜した端部１１０、１１２を有する、横たわった二重壁部１０８を含む。二重壁部１０８は、好ましくは円筒状であり、左右の端部１１０、１１２は、対応してじょうご状であるが、択一的に、例えば、長方形状の断面のような、他の断面形状もまた可能である。熱交換器のハウジングの二重壁部１０８は、両端に穴を有するフランジ１１４によって左右の端部１１０、１１２と接続される。右方端部１１２は、低部側面に管状ソケット１１６を備え、管状ソケットは、原料物質用ポンプ９２に、例えば、穴を有するフランジによって接続可能である。熱交換器のハウジングの左方端部１１０は、例えば、穴を有するフランジによって、混合ユニット８６に接続可能な管状ソケット１１８を有する。二重壁によって規定される熱交換器のハウジングの二重壁部１０８の空間は、加熱流体、好ましくは熱水を導入するための供給ライン１２２と液体を排出する排出ライン１２４とを有する熱保持スペース１２０の役目を果たす。熱保持スペース１２０を通過される液体は、例えば、一体化された加熱および電源ユニットにより加熱される。供給ライン１２２での液体の温度は、好ましくは８０℃である。二重壁部１０８は、このように、熱導入体を形成し、それにより、管状ソケット１１６から熱交換器８８の内部に供給され、予備加熱された後、管状ソケット１１８から排出可能である有機原料物質は、予備加熱される。温度センサ９０と組み合わせての熱交換器８８の作用は、既に、図２と関連して説明された。さらに、供給ラインが還流ラインを包囲するように形成される、三本の二重壁の熱保持パイプ１２６が、熱交換器８８の内部に配置されている。それゆえ、熱保持スペース１２０に供給可能である同じ液体が、供給ラインの入口１２８に供給可能であり、液体は、外部の管状ジャケット中の供給ラインを右から左に、熱保持パイプ１２６を通過し、熱保持パイプ１２６の左方端で熱保持パイプ１２６の中央部分にある還流ラインを左から右に還流ラインの出口１３０に還流される。三本の熱保持パイプ１２６は、従って、また、熱交換器８８中の内部に存在する物質を好ましくは３５〜３７℃に予備加熱するための熱導入体の役目を果たす。右方において、熱保持パイプ１２６は、熱交換器のハウジングの右方の端部１１２に固定される。左方において、三本の熱保持パイプ１２６は、支持板１３２に固定される。

図６は、図５のＩ−Ｉ線に沿った模式的な断面図を示す。支持板１３２は、中心から周囲に延びる三枚の羽根１３４を含み、それぞれ、中央に配置された収容穴１３６を有している。収容穴１３６は、盲穴に形成され、熱保持パイプ１２６の左方端を収容して保持する役目を果たす。支持板１３２の中央に形成された穴は、また、盲穴として形成されており、ベアリング１３８が備えられてスピンドル１４０の左方端がそこに支持される。

再度、図５を参照すると、スピンドル１４０は、熱交換器８８中を、熱交換器８８の長手方向に中央に延びる。スピンドル１４０の部分は、ヒート保持パイプ１２６に平行に延び、螺子が備えられる。スピンドル１４０の右方端は、熱交換器のハウジングの右端１１２から引き出され運転ユニット１４２に接続される。熱交換器８８の運転中、熱交換器８８中における粘りのあるバイオマスの予備加熱の間に、蛋白質は、ほぼ６０℃から凝集し、熱保持体１０８、１２６の表面に沈積する。これらの沈積物を除去するために、清掃装置１４４が熱交換器８８に設けられている。清掃装置１４４は、清掃板１４６を含み、その外径は、二重壁部１０８の内径よりわずか小さい。ここで、“わずか小さい”とは、互いに関し、相対的な動きが要求される要素間に、限られた許容範囲が提供されることを意味する。そのうえ、それぞれが、対応する熱保持パイプ１２６を囲む、三本の清掃板１４８が備えられ、熱保持パイプ１２６の外径は、清掃板１４８の内径よりわずか小さい。清掃板１４８の外径と清掃板１４６の内径は、寸法が定められ、その結果、清掃板１４６の内径と清掃板１４８の外径との間に、清掃板１４８の外径と装架されたスピンドル１４０との間と同じ、一定の距離が形成される。清掃板１４６および１４８は、清掃支持板１５０の間に配置される。

図７は、図５のＩＩ−ＩＩ線に沿った模式的な断面図を示す。清掃支持板は、その外径が二重壁１０８部分の内径より小さい環状部分を有する。この環状部分から三本の羽根が内方に延び、スピンドル１４０の螺子に対応する螺子が、清掃支持板１５０の中央の三本の羽根が交差する点に形成されている。三本の羽根の各々は、それぞれ、中央に配置された環状セクションを有し、このセクションにおいて、羽根は、装架状態において環状に、熱保持パイプ１２６を囲む。この場合、羽根の環状部分の内径は、熱保持パイプ１２６の外径より大きい。

再び、図５を参照すると、清掃板１４６および１４８は、上述したように、両側に構成された清掃支持板１５０により支持され案内される。

熱導入体１０８、１２６から沈積物を除去するために、熱交換器８８の操作中、運転ユニット１４２が一方向（例えば、時計方向または反時計方向に回転する電気モータによって）に動かされ、熱保持パイプ１２６が、スピンドル１４０と一緒の清掃装置１４４の回転を防止するので、全体の清掃装置１４４が、スピンドル１４０と清掃支持板１５０との螺子結合によって一方向に動かされる。それによって、清掃板１４６は、熱保持パイプ１２６を磨き、清掃板１４８は、二重壁部分１０８の内面を磨く。限界に達すると、運転ユニット１４２が切り替えられ、スピンドル１４０は、反対の回転方向に回転する。このようにして、清掃ユニット１４４は、再度、限界に達するまで、反対方向に動かされる。限界は、時間制限であるか、センサによって検出される。限界は、実質的に、熱保持パイプ１２６の左右端、スピンドル１４０の螺子の左右端、および、二重壁部分１０８の左右端に対応する。スピンドルの運転によって、清掃装置の往復運動が実現され、それにより、熱保持体１０８、１２６は沈積物をなくされる。掻き落とされた沈積物は、通常の物質の流れに導入され、続いて、必然的に熱交換器のハウジングの左方端部１１０に押圧され、各々のポンプサイクルの間、物質と混合される。そのうえ、原料物質の連続的混合が、清掃装置１４４の往復運動によって実現され、原料物質の均一な予備加熱が確実にされる。

左右の端部１１０および１１２は、ほんのわずかの手動操作によって、二重壁部分１０８から除去され、熱交換器８８は、容易に内部から点検される。

スピンドル１４０の代わりとして、電気水力学的に作動されるシリンダーまたは空気圧で作動されるシリンダーが、清掃装置１４４の駆動に設けられる。

図８は、本発明によりバイオガスを製造するための更に改良した装置の模式的な描写を示す。図８による装置は、付加的にガス保持器１５２が設けられている点で、上述の装置とは異なる。ガス保持器１５２は、バイオガス反応器１０を囲み、外部ハウジングの下方部分１６のみが露出する。排出パイプ４０の出口は、この改良装置においては、少し長くされ、出口は、ガス保持器１５２を通される。この改良装置においては、液体保持器６６は、下方に移動され、その結果、液体保持器６６は、ガス保持器１５２の下方に配置される。バイオガス反応器１０内で製造されたバイオガスは、バイオガス反応器から排出され、ガス容器１５２中に延びるガス排出ライン６４を通って液体保持器６６に導かれる。液体保持器６６から排出されるバイオガスは、ガス保持器１５２に供給される。バイオガスは、ガス貯蔵器１５２からガス供給ライン１５４を通って抽出される。

既述の具体例に代わるものとして、図２に示されたバイオガス製造装置において、熱交換器８８を省略し、蒸気の導入により原料物質を予備加熱することができる。

上記したところ、図面および特許請求の範囲において開示された発明の態様は、個別においても、いかなる組み合わせにおいても、発明を理解するために重要である。

さらに、出願人は、本発明の枠内の次の事項を特許請求の範囲に記載する権利を明示的に留保する。

熱交換器８８中に存在する質量を、空間的に離れた液体によって加熱するための熱導入体１０８、１２６を含むバイオガスシステムのための熱交換器であって、熱交換器８８が閉鎖されているとき、熱導入体１０８、１２６上を滑動する清掃装置１４４を有することを特徴とする熱交換器。

更に改良された熱交換器であって、清掃装置１４４が、スピンドルドライブ１４０によって往復運動させられることを特徴とする熱交換器。

更に改良された熱交換器であって、熱導入体１０８、１２６が、供給ラインが還流ラインを囲むか、還流ラインが供給ラインを囲む二重壁管によって構成されていることを特徴とする熱交換器。

自然の発酵の進行を一般的に説明する図表である。 この発明によるバイオガス製造装置の概略的説明図である。 図２による装置の破砕ユニットの平面図である。 この発明のプロセスがしっかりと達成される発酵の進行を示す図表である。 図２による装置の熱交換器の概略的断面図である。 図５におけるＩ−Ｉ線に沿った概略的断面図である。 図５におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った概略的断面図である。 この発明によるバイオガス製造装置のさらなる発展の概略的説明図である。

Claims (21)

1. 有機材料を充填される充填室（２０）とバイオガス反応器（１０）から少なくとも部分的に有機材料を排出するための逆流路（３６）とを備えたバイオガス反応器（１０）を含む、有機材料からのバイオガス製造装置であって、バイオガス反応器（１０）は、さらに、少なくとも一つの中間室（３０）を含み、充填室（２０）、少なくとも一つの中間室（３０）および逆流路（３６）は、その順に、一方向のみに通過され得る有機材料の流路部分を形成し、それぞれ互いに連続する二つの部分のうちの一つは、上昇流路を形成し、他方は、下降流路を形成することを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載された装置であって、充填室（２０）がオーバーフロー縁（２２）を含み、それによって、少なくとも一つの中間室（３０）が、充填室（２０）から有機材料を充填されることを特徴とする装置。
3. 請求項２に記載された装置であって、少なくとも二つの中間室（３０、３２）の全てが設けられ、中間室（３０、３２）同士は、逆流路（３６）の充填オリフィス（３４）の下方、および、オーバーフロー縁（２２）の上方で接続されていることを特徴とする装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載された装置であって、中間室（３０、３２）が、バイオガス反応器（１０）の内部に配置されたカップ状の内部容器（１８）の内部に形成されていることを特徴とする装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載された装置であって、排出路（４２）が逆流路（３６）から分岐し、排出路（４２）が逆流路（３６）と共に連通管を形成していることを特徴とする装置。
6. 請求項２に記載された装置であって、充填室（２０）の断面積が、オーバーフロー縁（２２）の領域において、狭められていることを特徴とする装置。
7. 請求項２に記載された装置であって、バイオガス反応器（１０）が、上方側に向って傾斜する上方部分（１４）を含み、オーバーフロー縁（２２）が上方部分（１４）のずっと先に延びているため、充填室（２０）の断面積がオーバーフロー縁（２２）の領域で狭められていることを特徴とする装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載された装置であって、バイオガス反応器（１０）が、底に向って傾斜した下方部分（１６）を含み、下方部分（１６）の下方部に、一方で、任意に、バイオガス反応器（１０）の内部に接続され、他方で、任意に、バイオガス反応器（１０）の周囲と接続される、沈積物のための容器が形成されていることを特徴とする装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載された装置であって、バイオガス反応器の上方部に排出ライン（６４）が接続され、それにより、バイオガス反応器（１０）の内部に一定の圧力が適用されることを特徴とする装置。
10. 請求項９に記載された装置であって、液体（７６）で充填される液体保持器（６６）がさらに設けられ、バイオガス反応器（１０）の内部から引き出されるガス排出ライン（６４）の末端（７８）が、液体（７６）中に配置できるようにされ、その結果、バイオガス反応器（１０）の内部の圧力は、液体（７６）中での浸漬深さによって調整可能であることを特徴とする装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載された装置であって、さらに、充填室（２０）に充填するための混合ユニット（８６）が設けられ、新たな有機材料と、再循環導管（３６）によりバイオガス反応器（１０）から排出される有機材料とを、実質的に１対１の割合で混合するように調整されることを特徴とする装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載された装置であって、充填室（２０）の上流に配置され、新たに供給される有機材料を加熱流体によって予備加熱するよう調整される熱交換器（８８）が設けられることを特徴とする装置。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載された装置であって、充填室（２０）の上流に、破砕ユニット（９４）が設けられることを特徴とする装置。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載された装置であって、バイオガス反応器（１０）内で製造されるバイオガスが貯蔵可能であり、少なくとも部分的にバイオガス反応器（１０）を取り囲んでいるガス保持器（１５２）が設けられていることを特徴とする装置。
15. バイオガスを製造する方法であって、
    バイオガス反応器（１０）の充填室（２０）に有機物質を充填する工程、
    充填室（２０）、少なくとも一つの中間室（３０）および逆流路（３６）により形成される部分に沿って有機材料を一定方向に送出し、二つの連続する部分が、それぞれ、上昇流路と下降流路を形成する工程、
    部分間での移行中、有機材料の一時的な暴露によって、有機材料から脱ガスする工程、
    を含むことを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載された方法であって、バイオガス反応器（１０）の内部で生じる方法の工程は、有機材料の能動的攪拌なしに実行されることを特徴とする方法。
17. 請求項１５または１６に記載された方法であって、新たに供給される有機材料は、充填室（２０）に注入される前に、熱交換器（８８）によって、３５℃〜３７℃に予備加熱されることを特徴とする方法。
18. 請求項１５〜１７のいずれかに記載の方法であって、充填室（２０）に充填される有機材料は、新たに供給され予備加熱される有機材料と逆流路（３６）によって直接排出される有機材料とから混合されることを特徴とする方法。
19. 請求項１８に記載の方法であって、混合比が１対１であることを特徴とする方法。
20. 請求項１５〜１９のいずれかに記載の方法であって、内部圧力が、バイオガス反応器（１０）の内部で一定に保たれることを特徴とする方法。
21. 請求項１５〜２０のいずれかに記載された方法であって、有機材料が、充填室（２０）のオーバーフロー縁（２２）を通って充填室（２０）から少なくとも一つの中間室（３０）に注入され、有機材料は、オーバーフロー縁（２２）の領域において、充填室（２０）の断面積が狭められていることにより圧密化されることを特徴とする方法。

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