(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥室に供給されたごみをバーナによる燃焼により乾燥処理した後、排出する乾燥機において、
前記乾燥室のごみ排出口から排気される空気の出口温度と予め設定された空気の目標出口温度との偏差と、上記出口温度の変化割合とに基づき、ファジー推論を用いて前記バーナの燃焼量を調整する制御装置が設けられたことを特徴とする乾燥機の制御装置。
【請求項２】
前記目標出口温度は、前記乾燥室に供給されるごみの水分量の変化割合と、乾燥室から排出されるごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差とに基づき、ファジー推論を用いて決定されることを特徴とする請求項１記載の乾燥機の制御装置。
【請求項３】
前記目標出口温度が上限値に達した際に、前記乾燥室のごみ排出口から排気される空気の出口温度の変化割合と、乾燥室から排出されるごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差とに基づき、ファジー推論を用いて乾燥室へのごみの供給量を制御することを特徴とする請求項２記載の乾燥機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみを乾燥する乾燥機において、ごみの乾燥状態を制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ごみを乾燥する乾燥機において、当該乾燥機により乾燥したごみの水分率を一定にするために、以下のような制御が行われていた。
▲１▼作業者が乾燥したごみの水分率に基づいて、乾燥機の目標温度を随時設定することにより、乾燥後のごみの水分率を一定に制御する。
▲２▼汎用ＰＩＤ制御装置を用いて、供給される乾燥前のごみの水分率から目標温度を設定することで、乾燥後のごみの水分率を一定に制御する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記▲１▼、▲２▼の制御については以下のような問題があった。
【０００４】
まず、上記▲１▼の制御では、作業者を常時数人配置しておく必要があり、ランニングコストが高くなるとともに、作業者の負担も大きい。また、作業者による制御ミスにより不慮の事故を招くという問題があった。
【０００５】
上記▲２▼のＰＩＤ制御では、現時点での状況に基づいてフィードバック制御を行うため、ごみのように性状が不安定なものを乾燥させるための制御には不適であった。つまり、乾燥前のごみの水分率から目標温度を設定しているが、ごみの性状が異なると水分率が一定でないため、乾燥機の目標温度を細かく変えてやる必要があり、ＰＩＤ制御ではこの変化に合わせた制御が困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の乾燥機の制御装置は、乾燥室に供給されたごみをバーナによる燃焼により乾燥処理した後、排出する乾燥機において、前記乾燥室のごみ排出口から排気される空気の出口温度と予め設定された空気の目標出口温度との偏差と、上記出口温度の変化割合とに基づき、ファジー推論を用いて前記バーナの燃焼量を調整する制御装置が設けられたものである。
【０００７】
本発明の請求項２記載の乾燥機の制御装置は、前記目標出口温度が、前記乾燥室に供給されるごみの水分量の変化割合と、乾燥室から排出されるごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差とに基づき、ファジー推論を用いて決定されるものである。
【０００８】
本発明の請求項３記載の乾燥機の制御装置は、前記目標出口温度が上限値に達した際に、前記乾燥室のごみ排出口から排気される空気の出口温度の変化割合と、乾燥室から排出されるごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差とに基づき、ファジー推論を用いて乾燥室へのごみの供給量を制御するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図７は、乾燥機の概略構成を示している。
【００１１】
図において、１は乾燥室で、乾燥室１は、内筒２と該内筒２を覆うよう設けられた外筒３とから構成されている。
【００１２】
上記内筒２は、図示しない駆動装置より回転自在に構成された円筒状のもので、該内筒２の一方側にはごみ受入口２ａが形成され、該ごみ受入口２ａにごみ供給装置４が連設されている。また、内筒２の他方側にはごみ排出口２ｂが形成されている。
【００１３】
さらに、この内筒２内には、内筒２内のごみの撹拌を行う撹拌部材２ｃが設けられている。
【００１４】
前記ごみ供給装置４は、内筒２内にごみを供給するもので、例えば図示しないごみ貯留室から搬出されたごみをスクリューフィーダ４ａによって内筒２内に供給する。このごみ供給装置４に投入口４ｂを介して搬入されるごみは、図示しない破砕機により予め破砕されている。
【００１５】
前記内筒２のごみ排出口２ｂは、空気輸送管５を介してサイロ６に連通されている。
【００１６】
空気輸送管５は、後述する送風ブロワ７ｂの作用によってごみ排出口２ｂから排気される臭気を含む空気をサイロ６に吸引する。
【００１７】
前記サイロ６では、吸引された空気に混ざって輸送された乾燥ごみの一部を下部に貯留して随時排出するとともに、吸引された臭気を含む空気を臭気導入手段７を経て熱風発生装置８に導入している。
【００１８】
臭気導入手段７は、サイロ６の上部と熱風発生装置８とを連通する臭気導入管７ａと、該臭気導入管７ａに介装された送風ブロワ７ｂとで構成され、該送風ブロワ７ｂによる吸引作用で臭気を含む空気をサイロ６を経て熱風発生装置８に供給する。
【００１９】
前記熱風発生装置８は、前記空気導入管７ａが接続された熱風発生室８ａと、熱源となるバーナ８ｂとから構成されている。バーナ８ｂは、オイルバーナや固形燃料バーナなどが用いられる。
【００２０】
熱風発生室８ａは、供給管１０を経て前記乾燥室１の外筒３に連通されている。
【００２１】
さらに、前記外筒３には、排出口３ａが形成されており、該排出口３ａから外筒３内の高温の空気が排出管１１、熱交換器１２、排気ファン１３を経て外気に放出される。
【００２２】
熱交換器１２には、ごみ貯留室などで発生する臭気を前記内筒２内に導入する導入管１４が配置されており、押込ファン１５により該臭気を導入管１４を経て熱交換器１２で前記外筒３内から排出される高温の空気と熱交換して昇温させた後、内筒２内に導入している。
【００２３】
内筒２内へ導入される臭気は、前記熱交換器１２で昇温されているため、内筒２内のごみを直接乾燥する効果を奏する。よって、ごみ乾燥室１では、内筒２内のごみを外部側から間接的に乾燥させるとともに、内部から昇温空気により直接乾燥させる。
【００２４】
なお、内筒２内に供給する昇温空気は、上述のようにごみ貯留室で発生する臭気を昇温させたものでなく、外気を昇温させたものでもよい。
【００２５】
また、前記内筒２のごみ排出口２ｂの下方には搬送装置１６が設けられ、この搬送装置１６によりごみ排出口２ｂから排出される乾燥したごみが次工程に搬送される。
【００２６】
上記搬送装置１６で搬送される次工程としては、例えばごみを燃料化するごみ燃料化プラントにおいては、乾燥したごみを粒状に造粒する造粒工程であり、この造粒工程を構成する造粒装置に搬送装置１６によって乾燥させたごみを搬送することになる。
【００２７】
次に、このように構成されたごみ乾燥装置の動作について説明する。
【００２８】
ごみ貯留室からごみ供給装置４に搬出された予め破砕されたごみは、スクリューフィーダ４ａにより予め設定した量がごみ受入口２ａから内筒２内に定量供給される。
【００２９】
このようにして内筒２内に供給されたごみは、該内筒２の回転駆動などの作用によりごみ受入口２ａ側からごみ排出口２ｂ側に移送され、この移送される際に熱風発生装置８の熱風による内筒２の外側からの加熱と、熱交換器１２で昇温された臭気を含む昇温空気の内筒２内への供給とによってごみの乾燥を行う。この時、内筒２内の撹拌部材２ｃによってごみが撹拌されるため、ごみの水分蒸発が促進され、ごみを十分に乾燥させた状態でごみ排出口２ｂに送ることができる。
【００３０】
そして、乾燥室１で乾燥された乾燥ごみは、ごみ排出口２ｂを経て搬送装置１６に導入され、該搬送装置１６により次工程に搬入される。
【００３１】
また、サイロ６に吸引した臭気を含む空気は、送風ブロワ７ｂにより該サイロ６から臭気導入管７ａを経て熱風発生装置８の熱風発生室８ａに導入され、該熱風発生室８ａでの加熱により脱臭処理された後、供給管１０を経て外筒３に供給され、前述のように内筒２を外部から加熱した後、熱交換器１２を経て外気に放出される。
【００３２】
ここで、上述のようにしてごみの乾燥を行う乾燥機は制御装置によって乾燥されたごみの水分率が一定になるよう制御されている。
【００３３】
この制御装置は、前記乾燥室１のごみ排出口２ｂから排気される空気の出口温度と予め決定された空気の目標出口温度との偏差ｄＴと、上記出口温度の単位時間当たりの変化割合ΔＴとに基づき、ファジー推論を用いて前記バーナ８ｂの燃焼量を調整するものである。
【００３４】
上記出口温度は、前記空気輸送管５に設けられた温度検出器１７によって検出され、この温度検出結果に基づいて変化割合を算出する。
【００３５】
以下、ファジー推論による制御装置の制御について詳細する。
【００３６】
図１はルールを示し、図２はメンバーシップ関数を示している。
【００３７】
上記ルールは、乾燥室１のごみ排出口２ｂから排気される空気の出口温度と予め設定された空気の目標出口温度との偏差〔（目標出口温度）−（出口温度）〕ｄＴと、上記出口温度の変化割合ΔＴとの２つを条件とし、バーナ８ｂの燃焼量を結論としている。
【００３８】
このルールは、一例を示せば、▲１▼「偏差ｄＴが０よりも少し小さく（ＮＳ）、且つその変化割合ΔＴが少し大きい（ＰＳ）ならば、バーナ８ｂの燃焼量をＨＩにする」、また▲２▼「偏差ｄＴが０よりも少し大きく（ＰＳ）、且つその変化割合ΔＴが少し小さい（ＮＳ）ならば、バーナ８ｂの燃焼量をＬＯにする。」等である。
【００３９】
また、ラベルは、ＰＭが中くらい大きい、ＰＳが少し大きい、ＺＲがほぼゼロ、ＮＳが少し小さい、ＮＭが中くらい小さい、ことを意味する。
【００４０】
これらルール及びメンバーシップ関数は、経験則に基づいて作成される。
【００４１】
そして、上記ルールに従って結論としてバーナ８ｂの燃焼量をＨＩかＬＯに決定する。
【００４２】
このように出口温度の偏差ｄＴと、出口温度の変化割合ΔＴとに基づき、ファジー推論を用いてバーナ８ｂの出力をＨＩかＬＯにして燃焼量を制御することで、ごみと接触して水分を奪った乾燥室１のごみ排出口２ｂから排出される空気温度を一定にすることができ、この結果、乾燥後のごみの水分率を一定にしかも安定した状態にすることができる。
【００４３】
これにより、ごみは、ごみ供給装置４から乾燥室１に定量供給されるとともに、この乾燥室１で水分率が一定となるように乾燥処理された一定量が順次排出され、次工程に供給されることになり、例えば、ごみを燃料化するプラントにおいては、燃料化しようとするごみの水分率の変動に係わらず、一定の水分率に乾燥させた定量のごみが造粒装置に供給することができ、安定した状態でプラントを稼働させることができる。
【００４４】
次に、請求項２記載の乾燥機の制御装置について説明する。
【００４５】
この制御装置は、前記乾燥室１に供給される供給ごみの水分量の変化割合ΔＷと、乾燥室１のごみ排出口２ｂから排出される排出ごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差ＷＯとに基づき、ファジー推論を用いて乾燥室１のごみ排出口２ｂから排気される空気の目標出口温度を設定するものである。
【００４６】
なお、乾燥室１に供給される供給ごみの水分量は、図７に示すように、ごみ供給装置４の適所に供給ごみ水分計１８を設け、この供給ごみ水分計１８で検出される供給ごみの水分率に、ごみ供給装置４によるごみ供給量を乗じて算出する。
【００４７】
また、乾燥室１のごみ排出口２ｂから排出される排出ごみの水分率は、図７に示すように、搬送装置１６の適所に排出ごみ水分計１９を設け、この排出ごみ水分計１９で検出する。
【００４８】
以下、ファジー推論による制御装置の制御について詳細する。
【００４９】
図３はルールを示し、図４はメンバーシップ関数を示している。
【００５０】
上記ルールは、乾燥室１に供給される供給ごみの水分量の変化割合ΔＷと、乾燥室１のゴミ排出口２ｂから排出される排出ごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差〔（目標水分率）−（排出ごみの水分率）〕ＷＯとの２つを条件とし、乾燥室１のごみ排出口２ｂから排気される空気の目標出口温度を結論としている。
【００５１】
このルールは、一例を示せば、▲１▼「偏差ＷＯが略ゼロ（ＺＲ）で、且つ供給ごみの水分量の変化割合ΔＷが少し小さい（ＮＳ）ならば、目標出口温度をやや低く（ＮＭ）設定する」、また▲２▼「偏差ＷＯが略ゼロ（ＺＲ）で、且つその変化割合ΔＷが少し大きい（ＰＳ）ならば、目標出口温度をやや高く（ＰＭ）設定する。」等である。
【００５２】
また、ラベルは、ＰＳが少し大きい、ＺＲがほぼゼロ、ＮＳが少し小さい、ことを意味する。
【００５３】
これらルール及びメンバーシップ関数は、経験則に基づいて作成される。
【００５４】
そして、上記ルールに従って上記偏差ＷＯと変化割合ΔＷとのグレードのＭＩＮをとり、これから得られた各グレードに従って重心演算を行い、結論として目標出口温度を決定する。
【００５５】
そして、上述のように決定された目標出口温度に基づいて、前述したバーナ８ｂの燃焼量の制御を行うことで、乾燥後のごみの水分率を一定にしかも安定した状態にすることができる。
【００５６】
つまり、請求項１記載の乾燥機の制御装置では、ごみ供給装置４によるごみ供給量に見合った目標出口温度を予め設定する必要があるが、上述した請求項２記載の乾燥機の制御装置ではごみ供給装置４によるごみ供給量を設定するだけで、目標出口温度は制御装置により供給されるごみの水分量の変化に応じて随時決定される。
【００５７】
このように請求項１記載の乾燥機の制御装置は、供給されるごみの性状が安定しており、その水分量がある範囲で一定している場合に有効であり、請求項２記載の乾燥機の制御装置は、供給されるごみの性状が不安定でその水分量の変化が大きい場合に有効である。
【００５８】
次に、請求項３記載の乾燥機の制御装置について説明する。
【００５９】
この制御装置は、前述したように決定される目標出口温度が上限値に達した際に、前記乾燥室１のごみ排出口２ｂから排気される空気の出口温度の変化割合ΔＴと、乾燥室１のごみ排出口２ｂから排出されるごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差とに基づき、ファジー推論を用いてごみ供給装置４によるごみの供給量を制御するものである。
【００６０】
ごみ供給装置４は、前述したごみ供給装置４のように設定した量を定量供給するものでなく、供給量を随時変更可能なものが使用される。
【００６１】
以下、ファジー推論による制御装置の制御について詳細する。
【００６２】
図５はルールを示し、図６はメンバーシップ関数を示している。
【００６３】
上記ルールは、乾燥室１のごみ排出口２ｂから排気される空気の出口温度の変化割合ΔＴと、乾燥室１から排出されるごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差ＷＯとの２つを条件とし、ごみ供給装置４によるごみの供給量を結論としている。
【００６４】
このルールは、一例を示せば、▲１▼「偏差ＷＯが０よりも少し小さく（ＮＳ）、且つその変化割合ΔＴが少し大きい（ＰＳ）ならば、ごみの供給量をやや少なく（ＮＳ）する」、また▲２▼「偏差ＷＯが０よりも少し大きく（ＰＳ）、且つその変化割合ΔＴが少し小さい（ＮＳ）ならば、ごみの供給量を少し多く（ＰＳ）する。」等である。
【００６５】
また、ラベルは、ＰＭが中くらい大きい、ＰＳが少し大きい、ＺＲがほぼゼロ、ＮＳが少し小さい、ＮＭが中くらい小さい、ことを意味する。
【００６６】
これらルール及びメンバーシップ関数は、経験則に基づいて作成される。
【００６７】
そして、上記ルールに従って上記偏差ＷＯと変化割合ΔＴとのグレードのＭＩＮをとり、これから得られた各グレードに従って重心演算を行い、結論としてごみの供給量を決定する。
【００６８】
このように、決定される目標出口温度が上限値に達した際に、乾燥室１から排出されるごみの水分率の偏差ＷＯと、出口温度の変化割合ΔＴとに基づき、ファジー推論を用いてごみ供給装置４によるごみの供給量を制御することで、目標出口温度が上限値に達したにも係わらず、乾燥後のごみの水分率が目標水分率よりも高くなっている乾燥不十分な場合に、ごみの供給量を減らすることで、目標水分率に近似するように制御することができる。
【００６９】
上記目標温度の上限値は、乾燥するごみに着火が生じない温度に設定されている。
【００７０】
よって、上述のように制御することで、乾燥するごみが着火する危険がなく安全な状態で、排出されるごみの水分率が一定になるようにごみを乾燥させることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１記載の乾燥機の制御装置によれば、乾燥室のごみ排出口から排気される空気の出口温度と予め設定された空気の目標出口温度との偏差と、上記出口温度の変化割合とに基づき、ファジー推論を用いてバーナの燃焼量を調整することで、ごみと接触して水分を奪った乾燥室のごみ排出口から排出される空気温度を一定にすることができ、この結果、乾燥後のごみの水分率を一定にしかも安定した状態にすることができる。
【００７２】
請求項２記載の乾燥機の制御装置によれば、目標出口温度を、乾燥室に供給されるごみの水分量の変化割合と、乾燥室から排出されるごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差とに基づき、ファジー推論を用いて決定することにより、予め目標出口温度を設定することが不要となり、ごみ供給量を設定するだけで、乾燥後のごみの水分率を一定にしかも安定した状態にすることができる。
【００７３】
請求項３記載の乾燥機の制御装置によれば、目標出口温度が上限値に達した際に、前記乾燥室のごみ排出口から排気される空気の出口温度の変化割合と、乾燥室から排出されるごみの水分率と予め設定された目標水分率との偏差とに基づき、ファジー推論を用いて供給装置によるごみの供給量を制御することで、乾燥するごみが着火する危険がなく安全な状態で、しかも排出されるごみの水分率が一定になるようにごみを乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ファジー推論におけるルールの一例を示す図である。
【図２】ファジー推論におけるメンバーシップ関数の一例を示す図である。
【図３】ファジー推論におけるルールの一例を示す図である。
【図４】ファジー推論におけるメンバーシップ関数の一例を示す図である。
【図５】ファジー推論におけるルールの一例を示す図である。
【図６】ファジー推論におけるメンバーシップ関数の一例を示す図である。
【図７】乾燥機の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  乾燥室
４  ごみ供給装置
８ｂ  バーナ
ｄＴ  出口温度と目標出口温度との偏差
ΔＴ  出口温度の変化割合
ΔＷ  乾燥前のごみの水分量の変化割合
ＷＯ  乾燥後のごみの水分率と目標水分率との偏差
【図１】
0003648005.tif 000002
【図２】
0003648005.tif 000003
【図３】
0003648005.tif 000004
【図４】
0003648005.tif 000005
【図５】
0003648005.tif 000006
【図６】
0003648005.tif 000007
【図７】
0003648005.tif 000008