(57)【要約】【課題】生ごみ炭化装置において、乾留ガスの発生量を一定量以下に抑えて乾留ガスの良好な燃焼状態を実現する。【解決手段】生ごみ炭化装置は、生ごみを収納する収納部と、収納した生ごみに炭化エネルギＥ１を投入して炭化する炭化手段と、炭化中の炭化温度Ｔ１を検出する炭化温度検出手段と、炭化の過程で発生する乾留ガスに燃焼エネルギＥ２を投入してその乾留ガスを燃焼させる燃焼手段と、燃焼中の燃焼温度Ｔ２を検出する燃焼温度検出手段と、炭化温度Ｔ１を指標にして炭化ヒータを制御するとともに燃焼温度Ｔ２を指標にして燃焼手段を制御する制御手段とを備える。制御手段は、エネルギ投入率、温度上昇率、各温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて設定した条件Ａ〜Ｆにより炭化手段の停止又は稼働率の低下を行い乾留ガスの発生量を一定量以下に抑える。【選択図】図３
2006232943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ごみを収納する収納部と、前記収納部に収納した生ごみを炭化する炭化手段と、前記炭化中の炭化温度を検出する炭化温度検出手段と、前記炭化の過程で発生するガスにエネルギを投入してそのガスを燃焼させる燃焼手段と、前記燃焼中の燃焼温度を検出する燃焼温度検出手段と、前記炭化温度検出手段により検出された炭化温度及び前記燃焼温度検出手段によって検出された燃焼温度を指標にして前記炭化手段を制御するとともに前記燃焼手段を制御する制御手段と、を備えた生ごみ炭化装置であって、
前記制御手段は、前記燃焼手段が投入するエネルギの投入率が所定値以下になった場合、前記炭化手段を停止又はその稼動率を低下させることを特徴とする生ごみ炭化装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記燃焼温度が所定値を超えた場合、前記炭化手段を停止又はその稼動率を低下させることを特徴とする請求項１に記載の生ごみ炭化装置。
【請求項３】
生ごみを収納する収納部と、前記収納部に収納した生ごみを炭化する炭化手段と、前記炭化中の炭化温度を検出する炭化温度検出手段と、前記炭化の過程で発生するガスを燃焼させる燃焼手段と、前記燃焼中の燃焼温度を検出する燃焼温度検出手段と、前記炭化温度検出手段により検出された炭化温度及び前記燃焼温度検出手段によって検出された燃焼温度を指標にして前記炭化手段を制御するとともに前記燃焼手段を制御する制御手段と、を備えた生ごみ炭化装置であって、
前記制御手段は、前記燃焼温度の上昇率が所定値以上である場合、前記炭化手段を停止又はその稼動率を低下させることを特徴とする生ごみ炭化装置。
【請求項４】
前記制御手段による炭化手段の停止又はその稼働率の低下は、前記燃焼温度の上昇率が所定値以上であり、さらに前記燃焼温度が所定値以上である場合に行う請求項３に記載の生ごみ炭化装置。
【請求項５】
生ごみを収納する収納部と、前記収納部に収納した生ごみを炭化する炭化手段と、前記炭化中の炭化温度を検出する炭化温度検出手段と、前記炭化の過程で発生するガスを燃焼させる燃焼手段と、前記燃焼中の燃焼温度を検出する燃焼温度検出手段と、前記炭化温度検出手段により検出された炭化温度及び前記燃焼温度検出手段により検出された燃焼温度を指標にして前記炭化手段を制御するとともに前記燃焼手段を制御する制御手段と、を備えた生ごみ炭化装置であって、
前記制御手段は、前記炭化温度の上昇率が所定値以上である場合、前記炭化手段を停止又はその稼動率を低下させることを特徴とする生ごみ炭化装置。
【請求項６】
前記制御手段による炭化手段の停止又はその稼働率の低下は、前記炭化温度の上昇率が所定値以上であり、さらに前記炭化温度が所定値以上である場合に行う請求項５に記載の生ごみ炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみを低酸素濃度下で加熱して炭化処理する生ごみ炭化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生ごみを炭化処理する生ごみ処理装置が知られている。この種の装置は、酸素を遮断または供給制限した状態で生ごみを一定温度以上に加熱して熱分解（乾留）させ、これにより、生ごみを最終的に減量及び減容された固形物、すなわち炭化物に変える。生ごみの炭化の過程において、まず水分が蒸発し、その後、温度上昇とともに有機物が分解して種々の可燃性ガス（乾留ガス）が発生する。最終的には炭素主体の炭が生成される。この炭は吸着剤や土壌改良剤として利用が可能である。原理的に、木材や油脂、プラスチックスなどの処理も可能である。コンポスト化や乾燥等の生ごみ処理方法と比べて処理物の質に対する制限が少ない。炭化処理温度と発生ガスの関係は処理対象物の成分に大きく依存する。その例を、図１４に示す。このような乾留ガスは、有害物を含むこともあり、通常、燃焼装置により燃焼処理されて排出される。代表的な乾留ガスの燃焼反応は次の如くである。メタン：ＣＨ４＋２Ｏ２＝ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ、一酸化炭素：２ＣＯ＋Ｏ２＝２ＣＯ２、水素：２Ｈ２＋Ｏ２＝２Ｈ２Ｏ。また、各燃焼反応に応じた燃焼熱が発生する。
【０００３】
上述のように、乾留ガスの燃焼には酸素（空気）が必要であり、その必要量はガス量に応じて理論的に決定される。実際の燃焼装置では、不完全燃焼が発生して未燃ガスや煤塵等の大気汚染物質が排出されるのを防止するため、理論的に決定された空気量より多めの空気量が用いられる。
【０００４】
不完全燃焼は、次のような状況に対処できない場合に発生しうる。例えば、生ごみが種々の炭化特性を有する物質を含んでいる場合、生ごみの炭化反応が一定割合では行われず、発生する乾留ガス量が時間変動する状況が発生しうる。このような状況では、燃焼空気量もガス発生量に追随して増減させる必要がある。しかしながら、油脂やプラスチックのように、ある温度域で熱分解が急激に起こる場合（図１５（ａ）（ｂ）参照）、短時間に多量の可燃ガスが発生するので、燃焼空気量を増減させて良好な燃焼状態を維持するのは困難である。
【０００５】
上述の対策として、良好な燃焼状態を維持するため燃焼空気の制御を幅広く厳密に行う高精度の制御装置を用いる方法や、乾留ガス発生量に比して大きな容量の助燃装置を用いて乾留ガス発生量変動の影響を受けにくくする等の方法が考えられる。しかし、いずれも装置費や運転費を高くする。そこで、燃焼室の温度が所定の上限値を超えると、炭化手段を制御して、乾留ガスの発生を抑制する可燃性有機物の炭化方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２３４１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるような有機物の炭化方法においては、過剰な乾留ガスの発生が燃焼室の温度上昇の原因である場合には対処できるが、例えば、ごみ量が少なくて乾留ガスの発生量が少ないにもかかわらず燃焼手段が必要以上に稼働して燃焼室の温度が上昇している場合などのように、燃焼室の温度上昇が過剰な乾留ガスの発生以外に原因がある場合、炭化手段の停止が不適切な制御となる可能性がある。また、燃焼温度が上限値を超えたときに炭化手段を停止させるとしても、炭化炉の有する熱容量のために炭化反応を急激には停止できずに燃焼温度がオーバーシュートすることもあり、上述の方法では依然として良好な燃焼条件を維持することが困難である。
【０００７】
本発明は、上記課題を解消するものであって、乾留ガスの発生量を一定量以下に抑えて乾留ガスの良好な燃焼状態を実現できる生ごみ炭化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、生ごみを収納する収納部と、前記収納部に収納した生ごみを炭化する炭化手段と、前記炭化中の炭化温度を検出する炭化温度検出手段と、前記炭化の過程で発生するガスにエネルギを投入してそのガスを燃焼させる燃焼手段と、前記燃焼中の燃焼温度を検出する燃焼温度検出手段と、前記炭化温度検出手段により検出された炭化温度及び前記燃焼温度検出手段によって検出された燃焼温度を指標にして前記炭化手段を制御するとともに前記燃焼手段を制御する制御手段と、を備えた生ごみ炭化装置であって、前記制御手段は、前記燃焼手段が投入するエネルギの投入率が所定値以下になった場合、前記炭化手段を停止又はその稼動率を低下させるものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の生ごみ炭化装置において、前記制御手段は、前記燃焼温度が所定値を超えた場合、前記炭化手段を停止又はその稼動率を低下させるものである。
【００１０】
請求項３の発明は、生ごみを収納する収納部と、前記収納部に収納した生ごみを炭化する炭化手段と、前記炭化中の炭化温度を検出する炭化温度検出手段と、前記炭化の過程で発生するガスを燃焼させる燃焼手段と、前記燃焼中の燃焼温度を検出する燃焼温度検出手段と、前記炭化温度検出手段により検出された炭化温度及び前記燃焼温度検出手段によって検出された燃焼温度を指標にして前記炭化手段を制御するとともに前記燃焼手段を制御する制御手段と、を備えた生ごみ炭化装置であって、前記制御手段は、前記燃焼温度の上昇率が所定値以上である場合、前記炭化手段を停止又はその稼動率を低下させるものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載の生ごみ炭化装置において、前記制御手段による炭化手段の停止又はその稼働率の低下は、前記燃焼温度の上昇率が所定値以上であり、さらに前記燃焼温度が所定値以上である場合に行うものである。
【００１２】
請求項５の発明は、生ごみを収納する収納部と、前記収納部に収納した生ごみを炭化する炭化手段と、前記炭化中の炭化温度を検出する炭化温度検出手段と、前記炭化の過程で発生するガスを燃焼させる燃焼手段と、前記燃焼中の燃焼温度を検出する燃焼温度検出手段と、前記炭化温度検出手段により検出された炭化温度及び前記燃焼温度検出手段により検出された燃焼温度を指標にして前記炭化手段を制御するとともに前記燃焼手段を制御する制御手段と、を備えた生ごみ炭化装置であって、前記制御手段は、前記炭化温度の上昇率が所定値以上である場合、前記炭化手段を停止又はその稼動率を低下させるものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５に記載の生ごみ炭化装置において、前記制御手段による炭化手段の停止又はその稼働率の低下は、前記炭化温度の上昇率が所定値以上であり、さらに前記炭化温度が所定値以上である場合に行うものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、燃焼手段が投入するエネルギの投入率が所定値以下になった場合に炭化手段を停止又はその稼動率を低下させるので、以下に説明する理由により、乾留ガスの発生量を一定量以下に抑えて乾留ガスの良好な燃焼状態を実現できる。燃焼手段によって投入されるエネルギ、例えば燃焼ヒータの場合、その通電量は、発生する乾留ガス量に対応して推移する。通常、燃焼温度は所定の温度制御によって所定温度に制御されるため、乾留ガス量が多いとガスの燃焼熱により燃焼温度が維持されるので通電量が下がり、ガス量が少ないと燃焼温度を維持するためエネルギを供給するので通電量は上がる。従って、エネルギの投入率（通電率）に基づいて、乾留ガスの発生量を制御することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、上述のエネルギの投入率に基づく制御に加えて、燃焼温度が所定値を超えた場合、炭化手段を停止又はその稼動率を低下させるので、乾留ガスの発生量をより精度良く制御できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、燃焼温度の上昇率が所定値以上である場合、炭化手段を停止又はその稼動率を低下させるので、乾留ガスの増加傾向を予測して素早く炭化手段を制御することができ、良好な燃焼状態を実現できる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、炭化手段の停止又はその稼働率の低下は、燃焼温度の上昇率が所定値以上であり、さらに燃焼温度が所定値以上である場合に行うので、乾留ガスの発生量の制御を、炭化装置の実情に即してより適切に行うことができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、炭化温度の上昇率が所定値以上である場合、炭化手段を停止又はその稼動率を低下させるので、炭化のためのエネルギを無駄に投入することを回避できる。これは、炭化反応が終了に近づいているため炭化温度が上昇がする場合、その温度上昇率からは、炭化処理の終了を予測できることによる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、炭化手段の停止又はその稼働率の低下は、炭化温度の上昇率が所定値以上であり、さらに炭化温度が所定値以上である場合に行うので、炭化のための初期温度上昇などを除外して、炭化装置の実情に即してより適切に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態に係る生ごみ炭化装置について、図面を参照して説明する。図１は、生ごみ炭化装置１の制御ブロック構成を示す。生ごみ炭化装置１は、生ごみを収納する収納部１０と、収納部１０に収納した生ごみに炭化エネルギＥ１を投入して炭化する炭化手段１１と、炭化中の生ごみの温度である炭化温度Ｔ１を検出する炭化温度検出手段１２と、炭化の過程で発生する乾留ガスＧ１に燃焼用の酸素を混合する燃焼部２０と、燃焼部２０における乾留ガスＧ１に燃焼エネルギＥ２を投入してその乾留ガスＧ１を燃焼させる燃焼手段２１と、乾留ガスＧ１が燃焼するときの温度である燃焼温度Ｔ２を検出する燃焼温度検出手段２２と、炭化温度検出手段１２により検出された炭化温度Ｔ１及び燃焼温度検出手段２２によって検出された燃焼温度Ｔ２を指標にして炭化手段１１を制御するとともに燃焼手段２１を制御する制御手段３０と、を備えている。
【００２１】
また、上述の制御手段３０は、炭化温度Ｔ１及び燃焼温度Ｔ２の温度上昇率を求める温度上昇率演算手段３１と、炭化エネルギＥ１及び燃焼エネルギＥ２の投入率を求めるエネルギ投入率演算手段３２と、を備えている。そして、制御手段３０は、温度上昇率演算手段３１及びエネルギ投入率演算手段３２によって求めた燃焼エネルギＥ２の投入率、燃焼温度Ｔ２の上昇率、炭化温度Ｔ１の上昇率、及び炭化温度Ｔ１と燃焼温度Ｔ２を指標として用いる６つの制御条件に基づいて炭化手段１１、及び燃焼手段２１を制御する。その具体的な制御は、例えば、炭化手段１１を停止する、又はその稼働率を下げる、というものである。６つの制御条件（本明細書では条件Ａ、条件Ｂ、条件Ｃ、条件Ｄ、条件Ｅ、条件Ｆという）を表１に示す。燃焼エネルギＥ２の投入率は、燃焼手段によって投入されるエネルギが、例えば燃焼ヒータによる熱エネルギの場合、燃焼ヒータへの通電量、又はフルパワに対する通電率で表現できる。なお、温度上昇率演算手段３１とエネルギ投入率演算手段３２、及び６つの制御条件は、全て必須というものではなく、後述のように、一部のみを適宜設定した構成であってもよい。
【００２２】
【表１】
2006232943.tif 000003
【００２３】
上述の制御条件の説明は、後述する生ごみ炭化処理の詳細フローチャート（図３）の説明のなかで行う。制御手段３０は、これらの制御条件のいずれかが成立したときに炭化手段１１の停止又は稼働率の低下を行う。このような方法により、乾留ガスＧ１の発生量を一定量以下に抑えて乾留ガスＧ１の良好な燃焼状態を実現するので、送風機のインバータ制御などの空気量の制御手段を用いることなく、乾留ガスＧ１を安定かつ良好燃焼状態で燃焼できる。
【００２４】
次に、図２を参照して生ごみ炭化装置１による生ごみ炭化処理の概略フローを説明する。生ごみ炭化装置１に生ごみが投入され、炭化処理が開始されると、制御手段３０によって制御された炭化手段１１、燃焼手段２１により、収納部１０と燃焼部２０の昇温が行われる（Ｓ１）。この昇温は、収納部１０と燃焼部２０に対してそれぞれ設定された保持設定温度（Ｈ１，Ｈ２とする）を目標値として行われる。この昇温により、炭化温度Ｔ１が上昇して乾留ガスＧ１が発生する段階になる。この段階において、制御手段３０は、炭化温度Ｔ１、燃焼温度Ｔ２をそれぞれ保持設定温度Ｈ１，Ｈ２に保持するべく炭化手段１１、燃焼手段２１を制御しつつ、一方で、生ごみから乾留ガスを発生させて炭化処理をすすめ、他方で、発生したガスを燃焼部２０で燃焼させて次々と排気する処理を行う。本明細書では、この炭化処理の主たる段階を基本運転とよぶ（Ｓ２）。基本運転では、例えば、炭化温度Ｔ１が設定温度Ｈ１より低ければ、炭化手段１１を介して収納部１０に炭化エネルギＥ１を投入し、高ければ投入を停止して、乾留反応を行わせるために必要で最適な設定温度Ｈ１を保持する制御を行う。
【００２５】
制御手段３０は、上述の基本運転を行うとともに、上述の６つの制御条件Ａ〜Ｆを用いて、乾留ガス発生量を検知して過剰のガス発生を抑制するための乾留ガス発生量制御を行う（Ｓ３）。この、乾留ガス発生量制御については、詳細フローチャート（図３）を参照して後述する。また、制御手段３０は、炭化処理の終了の如何を判断し（Ｓ４）、終了と判断されたら炭化処理を終了し（Ｓ４でＹＥＳ）、終了に至っていないと判断されたら（Ｓ４でＮＯ）、制御をステップＳ２に戻して、上述のステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４を、制御手段３０に設定された所定の時間間隔で順に繰り返す。処理終了の判断は、例えばタイマーを用いて計測した処理経過時間に基づく方法や、炭化及び燃焼エネルギ投入率の変化などに基づく方法を用いることができる。
【００２６】
ここで、上述したエネルギの投入率と炭化手段１１の稼働率について用語の説明をする。エネルギ投入率（ΔＥとする）とは、所定の投入エネルギ値（Ｆとする）に対する現在投入中のエネルギ（Ｅとする）の割合である。言い換えれば、所定の投入エネルギ値のときに１（又は１００％）となるように規格化された投入エネルギである。すなわち、ΔＥ＝Ｅ／Ｆである。所定のエネルギ値Ｆとして、投入し得る最大エネルギ値やその９０％値、あるいは所定の燃焼温度Ｔ２を維持するために必要なエネルギ値を用いることができる。生ごみ炭化装置の処理容量や対象とする生ごみの種類などに依存する所定のエネルギ値Ｆ、従ってエネルギ投入率ΔＥ、を定義することができる。また、上述の炭化手段１１の稼働率とは、生ごみを加熱して乾留ガスを発生させる効率の意味で用いており、炭化エネルギについてのエネルギ投入率（ΔＥ１）によって表現することができる。また、エネルギとして電力を用いる場合、電力値や電流値によってエネルギ及びエネルギ投入率、さらには稼働率を表現することができる。
【００２７】
次に、図３のフローチャートを参照して制御手段３０による、上述の６つの制御条件条件Ａ〜Ｆを用いた乾留ガス発生量制御（Ｓ３）の手順を説明する。この図における昇温を行うステップＳ１と、設定温度を保持する基本運転を行うステップＳ２、及び炭化処理の終了判断を行うステップＳ４は、前出の図２におけるステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４と同じである。乾留ガス発生量制御（Ｓ３）の制御ステップにおいて、条件Ａ〜Ｆの成立如何を判断する６つのステップＳ３１〜Ｓ３６は順番に、又は並列に実行され、いずれかの条件が成立した場合（ステップＳ３１〜Ｓ３６のいずれかにおいてＹＥＳ）、ステップ３７に進む。また、ステップＳ３１〜Ｓ３６のいずれにおいても条件非成立の場合（ステップＳ３１〜Ｓ３６の全てにおいてＮＯ）、ステップＳ４に進む。各ステップＳ３１〜Ｓ３６、従って条件Ａ〜Ｆを順に説明する。
【００２８】
ステップＳ３１において、条件Ａの成立如何が判断される。条件Ａは、「燃焼手段２１が投入するエネルギＥ２の投入率ΔＥ２が所定値以下である」という条件であり、この条件が成立する場合（Ｓ３１でＹＥＳ）、制御手段３０は、炭化手段１１を停止又はその稼動率を低下させる（Ｓ３７）。条件Ａが成立していない、すなわち投入率ΔＥ２が所定値以下でなく（Ｓ３１でＮＯ）、かつ処理が終了していなければ（Ｓ４でＮＯ）、基本運転を実行する（Ｓ２）。
【００２９】
上述の条件Ａによる温度制御は、生ごみ炭化装置１において「燃焼温度が所定の設定温度となるように制御されている」ということを前提としている。このような前提は、エネルギ効率の観点から、通常の燃焼装置において行われている事柄である。この前提に基づく燃焼制御では、乾留ガス量が多くなるとガスの燃焼熱により燃焼温度が維持されるのでエネルギ投入率ΔＥ２が下がる。また、ガス量が少なくなると燃焼温度を維持するために燃焼エネルギＥ２を供給するのでエネルギ投入率ΔＥ２が上がる。従って、エネルギ投入率ΔＥ２を指標として乾留ガスの発生量を把握し、その発生量を制御することができる。
【００３０】
ステップＳ３２において、条件Ｂの成立如何が判断される。条件Ｂは、「燃焼温度Ｔ２が所定値を超えている」という条件である。この条件が成立している場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、及び成立していない場合（Ｓ３２でＮＯ）のその後の処理は上述と同じであり、説明は省略する。
【００３１】
このような条件Ｂによる制御は従来から行われている一般的なものである。これを、図４を参照して説明する。ガスの燃焼における燃焼温度と空気比（混合ガス中の空気の割合）の関係は、図４に示すように空気比が１で最も燃焼温度が高くなり、空気比が１より大きいと燃焼温度が下がるという関係にある。ガスの燃焼において、不完全燃焼防止のため、空気比は１以上で運転される（前提条件）。空気比が１以上の領域では、一定の空気量に対してガス量が多くなると空気比が減少するので燃焼温度が上がる。逆に、一定の空気量に対してガス量が少なくなると空気比が増大するので燃焼温度が下がる。従って、空気比が１以上で運転されるという前提条件のもとで、燃焼温度を指標として乾留ガスの発生量を把握し、その発生量を制御することができる。
【００３２】
ステップＳ３３において、条件Ｃの成立如何が判断される。条件Ｃは、「燃焼温度Ｔ２の上昇率ΔＴ２が所定値以上である」という条件である。この条件が成立している場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、及び成立していない場合（Ｓ３３でＮＯ）のその後の処理は上述と同じであり、説明は省略する。このような条件Ｃによる制御によれば、乾留ガスの増加傾向を予測して素早く炭化手段を制御することができ、良好な燃焼状態を実現できる。
【００３３】
ステップＳ３４において、条件Ｄの成立如何が判断される。条件Ｄは、「炭化温度Ｔ１の上昇率ΔＴ１が所定値以上である」という条件である。この条件が成立している場合（Ｓ３４でＹＥＳ）、及び成立していない場合（Ｓ３４でＮＯ）のその後の処理は上述と同じであり、説明は省略する。この条件Ｄによる制御では、例えば、炭化反応が終了に近づいている場合に炭化温度が上昇することを利用して、その温度上昇率から炭化処理の終了を予測できる。この場合、反応終了後にも炭化エネルギを投入してしまうという無駄を回避できる。
【００３４】
ステップＳ３５において、条件Ｅの成立如何が判断される。条件Ｅは、「燃焼温度Ｔ２が所定値以上であるという条件のもとで、上述の条件Ｃが成立する」という条件である。この条件が成立している場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、及び成立していない場合（Ｓ３５でＮＯ）のその後の処理は上述と同じであり、説明は省略する。燃焼温度Ｔ２が低い場合は、乾留ガスの発生量が少ないと判断されるので、このような状況を除外して効率的に炭化処理するため、「燃焼温度Ｔ２が所定値以上である」という前段の条件が付加されている。
【００３５】
ステップＳ３６において、条件Ｆの成立如何が判断される。条件Ｆは、「炭化温度Ｔ１が所定値以上であるという条件のもとで、上述の条件Ｄが成立する」という条件である。この条件が成立している場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、及び成立していない場合（Ｓ３２でＮＯ）のその後の処理は上述と同じであり、説明は省略する。炭化温度Ｔ１が低い場合は乾留ガスの発生も少ないと判断されるので、炭化のための初期温度上昇の可能性を除外するため、「炭化温度Ｔ１が所定値以上である」という前段の条件が付加されている。
【００３６】
次に、図５を参照して生ごみ炭化装置１のより具体的な構造を説明する。この生ごみ炭化装置１は、電力を動力源とした縦型の装置であり、下部に炭化処理を行って乾留ガスを発生する収納部１０（以下、炭化処理室１０）、その上に乾留ガスを燃焼処理する燃焼部２０（以下、燃焼処理室２０）、その上に燃焼処理されたガスを希釈及び冷却して排気処理する排気部４０、及びこれらとは別置き又は生ごみ炭化装置本体に内蔵され、外部電源ＰＳの電力供給を受けて炭化処理から排気処理までの一連の処理を制御する制御手段３０を備えている。
【００３７】
炭化処理室１０は、生ごみに炭化エネルギＥ１を投入する炭化手段１１（以下、炭化ヒータ１１）と、炭化温度Ｔ１を測定する炭化温度検出手段１２と、密閉空間を形成する断熱壁１０ａ及び前扉１０ｂと、密閉空間から燃焼処理室に連通する連通ダクト１６とを備えている。炭化ヒータ１１は断熱壁１０ａの内面に設けられている。生ごみ１３は容器１４（２つ用いることができる）に入れられて密閉空間に収納される。炭化温度検出手段１２は、炭化中の生ごみの温度である炭化温度Ｔ１を測定するため、容器１４の近傍に配置されている。
【００３８】
燃焼処理室２０は、乾留ガスＧ１に燃焼エネルギＥ２を投入する燃焼手段２１（以下、燃焼ヒータ２１）と、燃焼温度検出手段２２と、乾留ガス経路２３とを備えている。乾留ガス経路２３は、連通ダクト１６に接続されており、炭化処理室からの乾留ガスを燃焼させながら排気部へと導く。燃焼ヒータ２１は、乾留ガス経路２３を囲む用にコイル状のヒータで形成されている。燃焼触媒２３ａが、乾留ガス経路２３の排気部側に設けられており、燃焼温度検出手段２２は、燃焼触媒２３ａの下流側に設けられて燃焼温度Ｔ２を測定する。これらの燃焼ヒータ２１、燃焼温度検出手段２２、乾留ガス経路２３、及び燃焼触媒２３ａは断熱材２０ａによって外気と断熱されている。また、空気配管２４ａが乾留ガス経路２３の入口側に接続されている。空気配管２４ａは配管２４から分岐しており、配管２４は燃焼用空気を導入するため装置下方に外気吸入口を持っている。
【００３９】
排気部４０は、希釈室４１と、希釈室４１に配管接続された排気ファン４２とを備えている。希釈室４１には、乾留ガス経路２３の出口側と、空気配管２４ｂとが接続されている。空気配管２４ｂは希釈室４１に希釈用及び冷却用の空気を供給する。空気配管２４ｂは配管２４から分岐したものである。
【００４０】
ここで、生ごみ炭化装置の動作を、乾留ガスＧ１の流れに沿って説明する。炭化処理室１０において、生ごみ１３が無酸素状態又は貧酸素状態で炭化ヒータ１１によって加熱され、加熱された生ごみ１３から乾留ガスＧ１が発生する。乾留ガスＧ１は、連通ダクト１６を通って、燃焼処理室２０の乾留ガス経路２３に導かれる。乾留ガスＧ１の一方向の流れは、乾留ガスＧ１の発生に伴う正圧、及び又は排気ファン４２による負圧によって形成される。乾留ガスＧ１は、乾留ガス経路２３に導かれ、乾留ガス経路２３において燃焼ヒータ２１によって加熱され、空気配管２４ａから供給される空気と混合されて、乾留ガス経路２３及び触媒２３ａを通過する間に燃焼される。燃焼したガスは、経路２３に接続された希釈室４１において、空気配管２４ｂから供給される空気と混合されて希釈と冷却が行われ、排気ファン４２を介して大気中に排気ガスＧ２として放出される。
【００４１】
次に、図６、図７を参照して、制御手段３０による炭化エネルギＥ１と燃焼エネルギＥ２の投入、及び測定された炭化温度Ｔ１と燃焼温度Ｔ２について、これらの時間変化を説明する。生ごみ炭化装置１への生ごみ投入から炭化処理終了までの時間経過において、炭化温度Ｔ１と燃焼温度Ｔ２の典型的な時間変化は、図６に示すように、室温からの昇温、一定温度（保持設定温度Ｈ１，Ｈ２）の保持、最後に降温、という温度変化をたどる。炭化処理において、一定温度の保持がなされるのは、エネルギ効率の良い処理と制御下にある安定した処理（過剰ガス発生などが原因で起こる燃焼処理室２０での不完全燃焼などの異常燃焼反応のない処理）を行うためである。
【００４２】
炭化ヒータ１１による炭化エネルギ投入率ΔＥ１と、燃焼ヒータ２１による燃焼エネルギ投入率ΔＥ２は、上述の炭化温度Ｔ１と燃焼温度Ｔ２の時間変化に対応して、図７に示すような時間変化をたどる。初期段階では、炭化ヒータ及び燃焼ヒータは、共に略フルパワーのエネルギ投入を行っている。炭化温度Ｔ１が一定温度に達したあたりで可燃性の乾留ガスが発生し始めると、可燃性のガスの燃焼による発熱が燃焼処理室２０の温度を上げるので、燃焼ヒータ２１のエネルギ投入率ΔＥ２は次第に減少する。
【００４３】
燃焼温度Ｔ２を一定とするように燃焼ヒータ２１を制御する場合、燃焼エネルギ投入率ΔＥ２は、燃焼される乾留ガス量に対応して推移する。すなわち、乾留ガス量が多いとΔＥ２は下がり、ガス量が少ないとΔＥ２は上がる。
【００４４】
図８は、炭化装置における温度制御がうまく行われていない場合の炭化温度Ｔ１と燃焼温度Ｔ２の測定結果を示す。炭化温度Ｔ１の変動が燃焼温度Ｔ２の変動に関連していることが分かる。燃焼温度Ｔ２は、燃焼温度検出手段２２からの出力信号に基づいて一定値（８００℃）となるように制御手段３０によって制御されているが、矢印ａや矢印ｂで示すように、燃焼温度Ｔ２に大きな温度上昇が発生している。乾留ガスの発生量を一定量以下に抑えて乾留ガスの良好な燃焼状態を実現することにより、矢印ａ，ｂで示すような温度上昇をなくすことができる。以下において、前出の図５に示した生ごみ炭化装置１に、上述した条件Ａ〜Ｆを適用した温度制御の実施例を説明する。
【００４５】
（実施例１）
生ごみ炭化装置１において、条件Ａ、Ｂに基づく温度制御を行った。装置運転の基本条件は次である。保持設定温度（Ｈで表す）を、炭化温度Ｔ１ではＨ１＝６００℃、燃焼温度Ｔ２ではＨ２＝８００℃として、燃焼温度Ｔ２が８２０℃以下の場合、この温度Ｈ１，Ｈ２を保持するように炭化ヒータ１１と燃焼ヒータ２１とを制御する。この条件による基本運転中に、燃焼ヒータ２１のエネルギ投入率ΔＥ２が１５％以下となった場合（条件Ａ）、又は燃焼温度Ｔ２が８２０℃を越えた場合（条件Ｂ）、炭化ヒータ１１を停止した。
【００４６】
この温度制御を、図９に示すフローチャートを参照して説明する。まず、昇温を行い（Ｓ１１）、昇温に続いて上述の基本運転を開始する（Ｓ１２）。基本運転において、制御手段３０は、保持設定温度Ｈ１＝６００℃，Ｈ２＝８００℃を保持する制御を行う。すなわち、制御手段３０は、炭化温度Ｔ１が保持設定温度Ｈ１より低ければ（Ｔ１＜Ｈ１）、炭化手段１１を介して炭化エネルギＥ１を投入し、高いか同じであれば（Ｈ１≦Ｔ１）、投入を停止する。また、制御手段３０は、燃焼温度Ｔ２が保持設定温度Ｈ２より低ければ（Ｔ２＜Ｈ２）、燃焼手段２１を介して燃焼エネルギＥ２を投入し、高いか同じであれば（Ｈ２≦Ｔ２）、投入を停止する。
【００４７】
次に、条件Ｂについての判断を行う。すなわち、燃焼温度Ｔ２が８２０℃を越えているかどうか判断する（Ｓ１３）。燃焼温度Ｔ２が８２０℃を越えていなければ（Ｓ１３でＮＯ）、処理終了如何の判断を行い（Ｓ１４）、終了するか（Ｓ１４でＹＥＳ）、又はステップＳ１２に戻る（Ｓ１４でＹＥＳ）。
【００４８】
ステップＳ１３で燃焼温度Ｔ２が８２０℃を越えていれば（Ｓ１３でＹＥＳ）、条件Ａについての判断を行う。すなわち、燃焼エネルギの投入率ΔＥ２が１５％以下の場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、炭化手段（炭化ヒータ１１）を停止する（Ｓ１７）。燃焼エネルギの投入率ΔＥ２が１５％以下ではない場合（Ｓ１５でＮＯ）、処理終了如何の判断を行い（Ｓ１４）、終了するか（Ｓ１４でＹＥＳ）、又はステップＳ１２に戻る（Ｓ１４でＮＯ）。燃焼エネルギの投入率ΔＥ２が１５％以下の場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、炭化手段を停止して（Ｓ１６）、ステップＳ１４に進む。制御手段３０は、ステップＳ１２からＳ１４の処理を所定の時間間隔で繰り返す。このような条件Ａと条件Ｂを複合した温度制御、すなわち条件Ａと条件Ｂとがともに成立（ＡＮＤ論理）したときに炭化手段を停止する温度制御により、乾留ガスの良好な燃焼状態を実現できた。条件Ｂだけで制御する場合、燃焼温度が所定値を越えた要因が乾留ガスによるものではなく燃焼ヒータの場合であっても炭化ヒータを停止してしまうという不都合が発生しうるが、条件Ａと条件Ｂとをともに考慮して制御を行うので、燃焼ヒータが原因で燃焼温度が所定値を越えた場合を除外して、炭化手段を停止させることができ、効率的な処理ができる。
【００４９】
（実施例２）
生ごみ炭化装置１において、燃焼温度Ｔ２の単位時間（ｄｔ）あたりの上昇値（ｄＴ２）を検出し、燃焼温度Ｔ２の上昇率ΔＴ２（ΔＴ２＝ｄＴ２／ｄｔ）を算出し、上昇率ΔＴ２が所定値以上のときに炭化ヒータ１１及び燃焼ヒータ２１ヘの通電を停止する制御を行った（条件Ｃ）。単位時間ｄtは温度計測の時間間隔である。この時間間隔は、炭化装置の大きさや処理能力等のにより異なるが、温度上昇を早く検出するためには概ね６０秒以下、好ましくは１０秒以下であることが望ましい。制御手段３０による条件Ｃに関するこの制御は、ｄt間隔で繰り返し行われる。これにより、燃焼温度Ｔ２の急激な上昇を抑制できた。これは、条件Ｃに基づく制御により、乾留ガスの増加傾向を予測して素早く炭化手段を制御することができたからである。このような燃焼温度Ｔ２の急激な上昇に対して少なくとも炭化手段を停止させれば、上昇抑制の効果を得ることができ、さらに燃焼手段も同時に停止させるかどうかについては、適宜設定してもよい。
【００５０】
（実施例３）
生ごみ炭化装置１において、炭化温度Ｔ１の単位時間（ｄｔ）あたりの上昇値（ｄＴ１）を検出し、炭化温度Ｔ１の上昇率ΔＴ１（ΔＴ１＝ｄＴ１／ｄｔ）を算出し、上昇率ΔＴ１が所定値以上のとき、炭化ヒータ１１ヘの通電を停止した（条件Ｄ）。単位時間ｄtは、上述の実施例２と同様にであり、概ね６０秒以下、好ましくは１０秒以下であることが望ましい。制御手段３０による条件Ｄに関するこの制御は、ｄt間隔で繰り返し行われる。これにより、燃焼温度Ｔ２の急激な上昇を抑制できた。これは、条件Ｄに基づく制御により、乾留ガスの増加傾向を予測して素早く炭化手段を制御することができたからである。このように、燃焼温度Ｔ２の急激な上昇に対して少なくとも炭化手段を停止させれば、上昇抑制の効果を得ることができ、さらに燃焼手段も同時に停止させるかどうかについては、適宜設定してもよい。
【００５１】
（実施例４）
生ごみ炭化装置１において、炭化温度Ｔ１、又は燃焼温度Ｔ２が一定値以下の場合に条件Ｃ、又は条件Ｄを無効にする制御を行った（条件Ｅ、条件Ｆ）。これにより、処理時間の短縮ができた。これは、上述の実施例２，３の制御を装置運転中の全ての時間において実施すると、乾留ガスが発生していない状態でも加熱を抑制してしまい、処理時間が長くなってしまうという事態を回避できた結果である。
【００５２】
（実施例５）
生ごみ炭化装置１において、装置の基本運転における燃焼温度Ｔ２の保持設定温度Ｈ２をＨ２＝８０５℃とした。また、燃焼温度Ｔ２が７００℃以上（７００℃≦Ｔ２）の条件のもとで、燃焼温度Ｔ２の温度上昇率ΔＴ２を所定値以下に抑える制御を行った（条件Ｃ）。所定値（Ｄｆとする）をＤｆ＝１℃／ｓ、測定時間間隔ｄｔをｄｔ＝１秒とした。すなわち、１℃／ｓ≦ΔＴ２のとき、炭化ヒータ１１及び燃焼ヒータ２１ヘの通電を停止した。図１０に燃焼温度Ｔ２と燃焼温度上昇率ΔＴ２の測定結果の例を示す。この図において、燃焼温度Ｔ２の過剰な上昇が抑制されていることがわかる。
【００５３】
（実施例６）
生ごみ炭化装置１において、装置の基本運転における温度条件として炭化温度Ｔ１の保持設定温度Ｈ１をＨ１＝６５０℃とした。また、炭化温度Ｔ１が４００℃以上（４００℃≦Ｔ１）の条件のもとで、炭化温度Ｔ１の温度上昇率ΔＴ１を所定値以下に抑える制御を行った（条件Ｄ）。所定値（Ｄｃとする）をＤｃ＝１℃／ｓ、測定時間間隔ｄｔをｄｔ＝１秒とした。すなわち、１℃／ｓ≦ΔＴ１のとき、炭化ヒータ１１及び燃焼ヒータ２１ヘの通電を停止した。図１１に炭化温度Ｔ１と炭化温度上昇率ΔＴ１の測定結果例を示す。この図において、炭化温度Ｔ１の温度が急激に上昇することなく良好な運転がなされていることがわかる。
【００５４】
以上、実施例を示したが、上記実施例に限らず条件Ａ〜Ｆを組み合わせて生ごみ炭化装置１を運転することができる。例えば、生ごみ炭化装置１の処理能力の規模や、処理対象物である生ごみの種類や性質、ゆっくり処理や高速処理のような生ごみ処理に対する緊急度、などに応じて、条件Ａ〜Ｆを組み合わせることができる。また、生ごみ投入から、炭化処理終了までの各処理段階において、条件Ａ〜Ｆの適用範囲を切り替えて制御を行う用にしてもよい。複数の条件を考慮して炭化ヒータ１１、又は燃焼ヒータ２１を停止又はその稼動率を低下させるきめ細かい制御により、熱効率良く、過剰な乾留ガスの発生を抑えた良好な燃焼状態を維持して、かつ、処理時間の短い炭化処理が可能である。図１２、図１３に条件を組み合わせてヒータを制御する例を示す。
【００５５】
図１２は、炭化ヒータ１１の運転方法の例を示す。ここで、装置の基本運転、すなわち炭化温度Ｔ１及び燃焼温度Ｔ２に対する保持設定温度Ｈ１，Ｈ２を維持すべく行われる温度維持の運転について述べる。生ごみ炭化装置１では、設定温度を維持する方法として一般的なＰＩＤ制御（比例、積分、微分制御）を用いている。すなわち、炭化ヒータ１１は、炭化温度Ｔ１に基づいてＰＩＤ制御を行う回路からの炭化ヒータＰＩＤ出力により、また、燃焼ヒータ２１は、燃焼温度Ｔ２に基づいてＰＩＤ制御を行う回路からの燃焼ヒータＰＩＤ出力により制御されている。このような状況のもとで、炭化ヒータ１１のＯＮ／ＯＦＦ制御による炭化温度制御は、図１２に示されるように、制御条件を複合して行われる。すなわち、炭化ヒータ１１は、条件Ａ〜Ｄのいずれかが成立（成立したらＯＦＦ）した場合、又は炭化ヒータＰＩＤ出力がＯＦＦの場合に停止（ＯＦＦ）される。
【００５６】
また、図１３は、燃焼ヒータ２１の運転方法の例を示す。燃焼ヒータ２１は、条件Ｂ、Ｃのいずれかが成立（成立したらＯＦＦ）した場合、又は燃焼ヒータＰＩＤ出力がＯＦＦの場合に停止（ＯＦＦ）される。
【００５７】
なお、本生ごみ炭化装置１における制御手段３０、及び制御手段３０が備える温度上昇率演算手段３１とエネルギ投入率演算手段３２は、ＣＰＵやメモリや外部記憶装置や表示装置や入力装置などを備えた一般的な構成の電子計算機やシーケンサ上のプロセス又は機能の集合として構成することができる。また、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、炭化手段１１や燃焼手段２１は、電力に基づくヒータ（炭化ヒータ、燃焼ヒータ）に限られず、エネルギ投入率を定義して測定できる他の加熱手段、例えばガスバーナ等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の生ごみ炭化装置の制御ブロック図。
【図２】同上装置における炭化処理の概略フローチャート。
【図３】同上フローチャートにおいて乾留ガス発生量制御を詳細記述したフローチャート。
【図４】空気比に対する燃焼ガス温度の依存関係の例を示すグラフ。
【図５】本発明の生ごみ炭化装置の模式的構成図。
【図６】同上装置における炭化温度と燃焼温度の時間変化グラフ。
【図７】同上装置における燃焼エネルギの投入率と炭化エネルギの投入率の時間変化グラフ。
【図８】最適に制御されていない生ごみ炭化装置における燃焼温度と炭化温度の時間変化グラフ。
【図９】図５に示す生ごみ炭化装置における条件Ａと条件Ｂに基づくガス発生量制御のフローチャート。
【図１０】同上装置における燃焼ヒータ制御の様子を示す燃焼温度とその上昇率の時間変化グラフ。
【図１１】同上装置における炭化ヒータ制御の様子を示す炭化温度とその上昇率の時間変化グラフ。
【図１２】同上装置における炭化ヒータの出力制御を示すタイムチャート図。
【図１３】同上装置における燃焼ヒータの出力制御を示すタイムチャート図。
【図１４】炭化処理おいて発生する代表的な乾留ガス及びタールの発生速度の加熱温度依存性を示すグラフ。
【図１５】（ａ）はサラダ油の熱分解温度域を説明する熱重量分析結果のグラフ、（ｂ）は米飯の熱分解温度域を説明する熱重量分析結果のグラフ。
【符号の説明】
【００５９】
１    生ごみ炭化装置
１０    炭化処理室（収納部）
１１    炭化ヒータ（炭化手段）
１２    炭化温度検出手段
２０    燃焼処理室（燃焼部）
２１    燃焼ヒータ（燃焼手段）
２２    燃焼温度検出手段
３０    制御手段
Ｅ２    燃焼エネルギ
Ｔ１    炭化温度
Ｔ２    燃焼温度
ΔＥ２    燃焼エネルギ投入率
ΔＴ１    炭化温度上昇率
ΔＴ２    燃焼温度上昇率
【図１】
2006232943.tif 000004
【図２】
2006232943.tif 000005
【図３】
2006232943.tif 000006
【図４】
2006232943.tif 000007
【図５】
2006232943.tif 000008
【図６】
2006232943.tif 000009
【図７】
2006232943.tif 000010
【図８】
2006232943.tif 000011
【図９】
2006232943.tif 000012
【図１０】
2006232943.tif 000013
【図１１】
2006232943.tif 000014
【図１２】
2006232943.tif 000015
【図１３】
2006232943.tif 000016
【図１４】
2006232943.tif 000017
【図１５】
2006232943.tif 000018