「新型外燃式機関（ＫＡＩＨＯエンジン）の実用化」 －鶏糞の直接燃焼による熱電併給システムの事業化－

平成24年10月30日

石渡コンサルティング

石渡草平

目 次＜KAIHOエンジンの技術開発に関する説明＞

１．試作開発の基本計画２．従来の外燃式機関３．スターリングエンジンの問題点→新型外燃式機関の構想４．新型外燃式機関の原理５．新型外燃式機関の特徴６．平成23年度試作新型外燃式機関：概念図

７．試作機写真８．試作機写真＜KAIHOエンジンの事業化に関する説明＞9．事業内容10．事業化計画（１）－全体の流れ11．事業化計画（２）－今後のロードマップ12．市場の選定と絞込み13．市場に関する説明（業種特性）14．市場規模15．実施体制16．要求仕様・要求コスト17．要求仕様・要求コスト（社会的責任に関する要求）18．要求仕様・要求コスト（顧客・ユーザーからの要求１．）19．要求仕様・要求コスト（顧客・ユーザーからの要求２．）20．生産コスト21．販路開拓22．シミュレーション（養鶏場に導入した場合）23．販売予定台数24．今後の課題と解決方法

事業内容事業名：鶏糞を直接燃焼により熱電併給するシステムの製造・販売

製品一式：ホッパー、ベルトコンベア、燃焼炉、新型外燃機関（加熱器、冷却器、再生器、圧力

発生部、動力発生部、発電機、電力制御装置）、排ガス処理装置

最大の特徴：・再生可能エネルギーとして鶏糞が肥料や燃焼燃料ではなく発電燃料となること・鶏舎の近代化、大型化による多量の電気、石油を消費する事業所となった鶏舎に、電力と

温水を供給することが可能になること

・特に本技術は中小事業所において事業所規模を考慮したことに優位性を持つ、オンサイト

小型分散方式であり、鶏糞の収集運搬もなく自家処理が可能なシステムである

事業化計画（現在のステージ）

開発段階 事業化段階 産業化段階研究段階

フェーズA フェーズB フェーズC フェーズD

H23.9 H25.9H24.9 H26.9 H29.9

設備投資 追加設備投資

（魔の川） （死の谷） （ダーウィンの海）

5,000万円 4,500万円6,000万円 1.5億円（NEDO100％委託）

（NEDO3千万円補助）

＋

1,000 万円国際特許申請費用

（3,000万円

の補助金と同額程度の自己資金）

（補助未定）

フェーズB 出力５ｋW実現(24時間連続運転）

フェーズC 出力２０ｋW実現

フェーズD ６０ｋWにてフィールドテスト実証

事業化段階 売上発生段階

設定された目標（マイルストーン）

1億円 3億円

青：開発資金（約3億円）

緑：設備資金（４億円）

未定

事業化計画（今後のロードマップ）平成25年度) 平成26年度 平成27年

度

平成28年度 平成29年度 予想される重大

な障害

①実用機の開

発及び試作機

評価

技術目標の未達

成による開発遅

延

②養鶏場にて

フィールドテスト

多額な開発資金

の調達

③製品設計 設計技術者の確

保

④設備投資 資金調達

⑤生産開始

◇継続／中

断を判断

部品製造企業の

生産性・コストの

変化

⑥販売開始 法規制の変化、

連携企業との契

約関係に変化

投資金額(百万

円)

100 300

売上高(百万

円)

54 225 540

経常利益(百万

円)

-16.5 42.5 140

木質系農業・畜産・水産系 建築廃材系

食品産業系 生活系

製糸工場系

乾燥系

湿潤系

その他

市場の選定と絞込み（バイオマスの優先順位）出典：資源エネルギー庁発行冊子

④林地残材②製材廃材

⑤農業残渣稲わら・もみがら麦わら

家畜排泄物①鶏糞

③建築廃材

⑥食品加工廃棄物水産加工残渣

家畜排泄物牛豚糞尿

下水汚泥し尿

厨芥ごみ

黒液・廃材セルロース

糖・でんぷん甘藷菜種

パーム油

産業廃棄物

主要なエネルギー利用形態

（直接燃焼）

（生物化学的変換）

（熱化学的変換）

チップ化、ペレット化等を行い、ボイラーで燃焼

発酵技術等によりメタン。エタノール、水素等を生成

高温、高圧プロセス等によるガス化、エステル化、スラリー化で燃料を生成

（発

電・熱

利

用

等）

※乾燥系であること、収集運搬が不要であること

市場に関する説明業界特性

養鶏場の近代化・大型化→多量の電力消費 １０万羽のウインドレス鶏舎の必要電力は年間約

４７０ＭＷｈ、灯油は年間約４ＫＬ

大量に発生する鶏糞処理→堆肥の市場性減少→ 処理費用は経営的課題

鶏糞の発生量：平均約１００ｇ／１日・羽（生糞含水 率７０％）→１０万羽の鶏舎は約１０トン／日→堆

肥処理コスト推定３，０００円～４，０００円／トン

10,000～49,999 50,000～99,999 100,000羽以上

採卵鶏飼養戸数 1,010 277 350

鶏舎数推定 省略 416 1,300 鶏糞発生量(kg.h)/鶏舎 85 170 鶏舎受容電力量(kW) 40 80

新型外燃機関販売価格 20ｋW出力×50万

円/ｋW＝1,000万円60ｋW出力×50万

円/ｋW＝3,000万円

市場規模 41億6千万円 390億円

市場規模

10,000～49,999 50,000～99,999 100,000羽以上

ブロイラー飼養戸数 506 1,396 467

鶏舎数推定 省略 2,500 2,500 鶏糞発生量(kg.h)/鶏舎 170 170 鶏舎受容電力量(kW) 80 80

新型外燃機関販売価格 60ｋW出力×50万

円/ｋW＝3,000万円60ｋW出力×50万

円/ｋW＝3,000万円

市場規模 750億 750億

（採卵鶏）

（ブロイラー）

実施体制(鶏糞の場合）

仕入先・㈱坂本協立精機・

MDI株式会社

・他

仕入先・山陽鋼材株式会社・大石ステンレス産業㈱・虹技株式会社

他

協力研究機関 協力研究機関

研究開発実施機関 外注先

横浜製機株式会社 株式会社濱田製作所

明星大学工学部機械工学科

各種データ取得

広島大学大学院工学研究科

リンの抽出指導

外燃機関

製作 燃焼炉

製作

発注

技術

相談

技術

指導

技術

相談

技術

指導

発注

納入

納入

コジェネレーションシステム

発注 販売

販売先：養鶏場（採卵鶏＆ブロイラー）・神奈川中央養鶏農業協同組合・（株）三誠ファーム・坂本産業（株）・（株）関西ポートリー・農事組合法人

津沢養鶏組合

他

アドバイザーNPOスターリング

エンジン普及協会

システム設計の助言と指導

アドバイザー（社）日本養鶏協会

養鶏場に関する技術及びマーケティング情報

技術

相談

技術

指導

連携

マーケティング調査

販売

要求仕様・要求コスト

（１）社会的責任に関する要求：規格・基準（国 内、国外）、地方公共機関からの条例、公 害関係の規制：騒音、臭気、水、電波など、

安全に関する規則

（２）顧客、ユーザーからの要求：機能(機能的 要求、物理的要求、外因的要求など) 、性

能、寿命、使用環境、使用方法、安全性、 操作性

社会的責任に関する要求段階 名称 概要 対応

廃棄物の処理、及び清掃に関する

法律

産業廃棄物の収集、運搬、処理を行う場合 施設にて対応

家畜排泄物の管理の適正化及び

利用の促進に関する法律

一定規模以上の家畜排泄物を処理 施設にて対応

※電気事業法 一定規模以上の発電施設の場合 H25に一般用電気工作物にｽﾀｰﾘ

ﾝｸﾞｴﾝｼﾞﾝが追加される見込み

※高圧ガス保安法 一定規模以上の高圧ガス発生施設の場合 電気事業法にて規制

エネルギーの使用の合理化に関す

る法律(省エネ法)

エネルギーを一定以上利用する施設では有

資格者が必要

施設にて対応

※大気汚染防止法 一定規模以上の施設について規制値あり 測定・届出

※騒音規制法 一定規模以上の施設について規制値あり 該当地域や設備に対して規制

※振動規制法 一定規模以上の施設について規制値あり 該当地域や設備に対して規制

特定工場における公害防止組織の

整備に案する法律

公害防止統括者、公害防止主任管理者、公

害防止管理者の選任

施設にて対応

労働安全衛生法 一定規模以上のボイラーが在る場合 施設にて対応

消防法 燃料貯蔵量が一定数量以上の場合 施設にて対応

熱供給事業法 他施設への一定規模以上の熱供給を行う場

合

施設にて対応

水質汚濁防止法 水質汚染に関する規制値 施設にて対応

悪臭防止法 悪臭に関する規制値 施設にて対応

肥料取締法 堆肥を製造販売する場合 施設にて対応

環境アセスメント 1時間で200kg以上処理する場合 施設にて対応

導入前

運用時

顧客、ユーザーからの要求

1. 機能(機能的要求、物理的要求、外因的要求など)

システム 仕様・運転条件 能力

バイオマス燃料 鶏糞

発熱量：

14500kJ/kg 乾燥度

30％

燃料使用量 4ｔ／日、1460ｔ／年 同左

エネルギー変換シ

ステム燃焼炉＋外燃式機関 エネルギー変換効

率75％エネルギー利用シ

ステム発電による電力供給及び排ガ

ス熱を温水変換利用状況の把握

設備稼働時間 24ｈ／日×365日／年＝8,760 時間／年

同左

熱電供給量 発電出力60kW（20kW／台×3 台）

温水50ｔ／日(80℃換算)

同左

２）性能、寿命：20年３）使用環境：養鶏場施設４）使用方法：連続運転５）安全性：電機事業法の安全基準のクリア６）操作性：電機事業法に準拠７）要求コスト：システム一式8,000万円以内（鶏糞発電のイニ

シャルコスト）８）製品コスト：外燃式機関の養鶏場への納入価格

3,000万円

９）ランニングコスト：未定（シミュレーション参照）１０）メンテナンスコスト：

（シミュレーション参照）

１１）投資回収率：６～７年程度で回収（シミュレーション参照）①７～８年程度で回収（補助金＆FITなどの利用をしない場合）②補助金＆FITによる売電をした場合

4.27年

１２）

重量、サイズ：現状では特に要求仕様はないが、将来的に は軽くて小型のものが求められる。

生産コスト

仕入先 予想仕入コスト 生産管理費 製造原価

加熱器

冷却器

再生器

圧力発生部

動力発生部

発電機

電力制御装置

その他

合計(売上原価） 10,125 3,375 13,500

(単位：千円）

・製造方式：部品は外注、組立は内製・１機当たりのコスト算定（3年目量産時）

・生産管理費：製造原価に対して労務費１５％、管理費１０％・製造原価：㈱濱田製作所のエンジニアリング費を含む・現段階では、最適なコストや仕入先についての検討は難しい

部品

販路開拓人的活動１）横浜製機㈱内に当該事業の営業担当部門を構築し営業関連活動を行う。２）連携している鶏糞及び木質焼却炉メーカ等の販売組織を活用して共同で営業活動を行う。３）加盟しているNPOスターリングエンジン普及協会の人脈から販路先やビジネスマッチング先を紹介しても

らい、アライアンス先の経営資源を活用して営業活動を行う。

広告宣伝１）養鶏場等のフィールド実験をTV、新聞、雑誌等に情報提供し取材に積極的に応じる。

２）展示会への出展し、販路開拓や事業マッチングを促進する。３）当社サイトや関連取引先のサイトに技術や事業に関する情報提供を行う。

パブリシティ１）環境関連のメディアにて当該システムの記事掲載する。２）有効な再生可能エネルギー技術や事業に関する情報のニーズが高く、大手新聞等の記事として情報提供

や取材を積極的に対応する。

販売促進１）養鶏場などバイオマスのエネルギー利用事業者におけるフィールドテスト後、そのまま設置を継続してデ

モにより取引先やメディア等への情報提供を行う。

２）効果的なエンドユーザーへの提案活動を実施するため販路を有する大手企業や商社等とのアライアンス

を促進する。

３）海外へ販売促進するための海外特許を整備し、海外事業のリスクを軽減できるパートナーとの連携による

マーケティング戦略を策定する。

４）国・地方自治体や公的研究機関・大学等との連携により、鶏糞以外のバイオマス利用や排熱や太陽熱を

利用した技術開発を実施し、新たな分野への波及効果を生み出す。

シミュレーション（養鶏場にシステム一式を1年間導入した場合）

項目 計 算 条 件

鶏糞発電事業 10万羽の鶏舎（採卵鶏）、鶏糞処理量

年間3,650ｔ（10ｔ／日）

設備費 燃焼炉＋新型外燃機関＋付帯設備＝8千万円

補助率

ＦＩＴ（電力買取）、排出権取引

公的補助は計算に含めない

現段階では考慮しない

＜収入の部＞

発電による電力使用量削減

（設備使用電力30kW削減）

30kW×24h×365日＝262.8MWh送電電力

262.8MWh ×13円＝3,416,400円

温水による灯油使用量削減 L/日×365日×円/L ：40L×365日×85円＝1,241,000円

生糞処理費用

焼却灰の販売

3,500円/t×3,650＝12,775,000 365ｔ（減容率90%）×15,000円／ｔ＝5,475,000

①収入合計 22,907,400円＜支出の部＞

ユーティリティ費 同規模施設の維持管理の実績より

500,000円

人件費 4,000,000円／人×1人＝4,000,000

年間保守料 システム維持管理費

2,000,000円

減価償却費(15年均等) 8千万円÷15年＝5,333,333円

その他（支払金利、租税公課、一

般管理費等）

1,000,000円

②支出合計 12,833,333円

環境設備導入補助金（資源エネルギー庁）やFITの対象になる場合を想定すると、投資資金回収期間は、下

記のような計算になる。

ケース１．環境関連設備の補助金対象となり3分の1（2分の1の場合もある）の補助金が出る場合・80,000,000円×2/3÷11,377,774円＝4.68年

ケース２．FIT（再生可能エネルギー買取制度）の対象となり、1kW当たり20円で売電できる場合・売電@20－@13の収益増加により、税引き後利益が

6,044,441円→7,148,201円・年間キャッシュフロー

11,377,774円→12,481,534円・回収期間

7.03年→6.41年

ケース３．補助金及びFITの両方の制度を利用できる場合・80,000,000円× 2/3÷12,481,534円＝4.27年

税引き前利益 年間の＜収入の部＞―＜支出の部＞

22,907,400円―12,833,333円＝10,074,067円

税引き後利益） 税引き前利益―法人税（40%にて計算）

10,074,067円―4,029,626円=6,044,441円

年間のキャッシュフロー 税引き後利益＋減価償却費

6,044,441円＋5,333,333円＝11,377,774円

投資資金回収期間（回収期

間法）設備投資額÷年間キャッシュフロー

80,000,000円÷11,377,774円＝7.03年

販売予定台数

１期 ２期 ３期

２０ｋＷ

＠９００万円 ３機 １０機 ３０機

６０ｋＷ

＠２７００万 円１機 ５機 １０機

今後の課題と解決方法

リスク管理１）開発段階のリスクと対応策・開発の遅れ・技術・人材の確保・資金調達（特許費用、開発費用）・本業の低迷対応策：外部企業との戦略的同盟（共同開発、財務等のアライアンス）

２）事業化段階のリスクと対応策・応用開発の遅れ・応用開発技術に関する人材確保・事業化資金調達（生産設備や販売促進費用）・販路開拓・規制緩和（法規制、電力買取制度ＦＩＴ、スマートグリッド）・競合激化・知的財産の確保・海外進出対応策：外部企業との戦略的同盟（生産、販売、財務等のアライアンス）