【事件の表示】
　特許第３３１９３２７号「ごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその装置」の請求項１に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３１９３２７号の請求項１に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３３１９３２７号の請求項１に係る発明は、平成９年３月２６日に特許出願され、平成１４年６月２１日にその特許権の設定登録がなされ、その後、上西眞由美より特許異議の申立てがなされ、取消の理由が通知され、その指定期間内である平成１５年１１月２５日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
　特許権者の求めている訂正は、平成１５年１１月２５日付け訂正請求書に添付された訂正明細書のとおりに訂正することを求めるものであって、その内容は、訂正事項ａ〜ｄのとおりである。
訂正事項ａ　　
　特許請求の範囲の請求項１中の「排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに、前記排ガス中のダイオキシン類前駆体である排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度とＯ２濃度との相互関係」を、「排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに、連続的または半連続的に計測した、前記排ガス中のダイオキシン類前駆体である排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和とＯ２濃度との相互関係」に訂正する。
訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項１中の「前記排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度が最少となるＯ２濃度を推定して、前記二次燃焼空気量を調整して、」を 「前記排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度が最少となるＯ２濃度を算出して、その算出したＯ２濃度値を基準値として、前記二次燃焼空気量の制御におけるＯ２濃度の制御パラメータを設定して、前記二次燃焼空気量を調整して、」と訂正する。
訂正事項ｃ
　特許明細書の発明の詳細な説明段落【００１２】中の「排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに、前記排ガス中のダイオキシン類前駆体である排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度とＯ２濃度との相互関係」を「排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに、連続的または半連続的に計測した、前記排ガス中のダイオキシン類前駆体である排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和とＯ２濃度との相互関係」と訂正する。
訂正事項ｄ
　特許明細書の発明の詳細な説明段落【００１２】中の「前記排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度が最少となるＯ２濃度を推定して、前記二次燃焼空気量を調整して、」を 「前記排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度が最少となるＯ２濃度を算出して、その算出したＯ２濃度値を基準値として、前記二次燃焼空気量の制御におけるＯ２濃度の制御パラメータを設定して、前記二次燃焼空気量を調整して、」と訂正する。　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項ａは、特許明細書中の「制御装置２０は、例えばコンピュータが使用され、制御部と演算部からなる中央処理装置と記憶装置とを備え、・・・（中略）・・・、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の加算された濃度が最少となるＯ２濃度を推定する」（段落【００２３】）、「また、相関曲線推定手段１７ａでは、排ガス中のＯ２濃度値に対する排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の加算された濃度値が所定の周期で記憶装置に入力され、」（段落【００２５】）、「炉出口６の排ガスは、例えば、５秒毎に連続または半連続分析計による排ガス分析計１６にサンプリングされて、排ガス中のＣＢ類、ＣＰ類の濃度が計測され、」（段落【００２６】）、「移動平均値の算出は、例えば、２分毎に最近５分間のデータの平均を算出して記憶する。また、相関曲線推定手段１７ａによりＯ２濃度に対するＣＢｓ−ＣＰｓ加算濃度に相関曲線（近似曲線）が作成される。」（段落【００２７】）、「そして、一定周期ごとに算出されるクロロベンゼン類、クロロフェノール類の和の平均値とＯ２濃度の平均値に基づいて、相関曲線推定手段１７ａにより逐次Ｏ２−ＣＢ，ＣＰの相関関係を推定する。」（段落【００２９】）の記載に基づいて、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度とＯ２濃度との相互関係についての構成を限定するものである。
　訂正事項ｂは、特許明細書中の「最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂでは、この相関曲線からＣＢ類とＣＰ類の加算された濃度値が最少となるＯ２濃度が算出され、この最少Ｏ２濃度値をパラメータとして、二次燃焼空気制御手段１８に周期的に入力して演算処理し、二次燃焼空気量が求められている。」（段落【００２５】）、「この相関曲線から最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂによりＣＢｓ−ＣＰｓ加算濃度が最少値となるＯ２濃度が算出される。二次燃焼空気制御手段１８には、・・・（中略）・・・、最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂとによって算出される最適Ｏ２濃度の各制御パラメータが入力されて、二次燃焼空気量の制御が周期的に実行される。」（段落【００２７】）、「この最少Ｏ２濃度は、最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂで算出し、そのＯ２濃度値を基準値として、制御パラメータを設定して二次燃焼空気制御手段１８により二次燃焼空気量の制御を行うことによって、厳密なダイオキシン類の低減が可能になる。」（段落【００２９】）の記載に基づいて、二次燃焼空気量の調整方法について、構成を明りょうとし、限定するものである。
　訂正事項ｃ及び訂正事項ｄは、特許請求の範囲についての訂正である訂正事項ａ及び訂正事項ｂの訂正に伴って、発明の詳細な説明を訂正するものである。
　したがって、訂正事項ａは、特許請求の範囲の減縮を目的とし、訂正事項ｂは、特許請求の範囲の減縮及び明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。
　また、訂正事項ｃ及び訂正事項ｄは、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。
　そして、訂正事項ａ〜ｄは、いずれも新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
（３）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議申立てについての判断
（１）申立ての理由の概要
　申立人上西眞由美は、下記の甲第１〜第３号証を提出し、特許第３３１９３２７号の請求項１に係る発明は、甲第１号〜第３号証に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものであって、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないから、その特許は、特許法第２９条第２項に違反してなされたものであり、また、特許を受けようとする請求項１に係る発明は、明確に記載されていないから、その特許は、明細書が特許法第３６条第６項の規定に適合していない出願に対してなされたものである旨主張している。
　甲第１号証：特開平９−４９６２３号公報
　甲第２号証：第６回環境工学総合シンポジウム’９６講演論文集、９６−　　　　　　　４、平成８年７月１日、社団法人日本機械学会発行、藤井聡　　　　　　　他、「ごみ焼却炉のハイブリッド燃焼制御システム」、第１　　　　　　　５７〜１６０頁
　甲第３号証：廃棄物学会誌、第３巻第３号、１９９２年７月３０日、廃棄　　　　　　　物学会発行、永田勝也、「都市ごみ焼却炉におけるダイオキ　　　　　　　シン対策の現状と動向」、第２１７〜２３７頁
（２）本件発明
　特許第３３１９３４２７号の請求項１に係る発明は、訂正明細書の請求項１に記載された次の事項により特定されるものである（以下、「本件発明」という。）。
「【請求項１】ごみ焼却炉に設けられたボイラから発生する蒸気発生量を安定化するように一次燃焼空気量を制御し、かつ再燃焼のための二次燃焼空気量を制御する燃焼制御方法であって、前記蒸気発生量、前記二次燃焼空気量、炉出口温度、排ガス中のＣＯ濃度、Ｏ2濃度、ＮＯｘ濃度の各制御パラメータによって、前記二次燃焼空気量を制御して、排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに、連続的または半連続的に計測した、前記排ガス中のダイオキシン類前駆体である排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和とＯ2濃度との相互関係から前記排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度が最少となるＯ2濃度を算出して、その算出したＯ2濃度値を基準値として、前記二次燃焼空気量の制御におけるＯ2濃度の制御パラメータを設定して、前記二次燃焼空気量を調整して、排ガス中のダイオキシン類の生成を抑制することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。」
（３）刊行物に記載された発明
　上記甲第１号証には、図面とともに、次の記載がある。
・「ごみ焼却炉が燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給系と二次燃焼空気供給系と、燃焼負荷に応じた状態量に基づいて前記一次燃焼空気供給系から前記ごみ焼却炉内に供給される一次燃焼空気量を操作する制御手段と、前記ごみ焼却炉内の温度を測定する第１計測手段と、前記ごみ焼却炉の燃焼排ガス中のＯ2 濃度を測定する第２計測手段と、前記ごみ焼却炉の燃焼排ガス中のＣＯ濃度を測定する第３計測手段と、前記ごみ焼却炉の燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を測定する第４計測手段と、前記第１乃至第４計測手段による計測値によって二次燃焼空気量を操作する非線形制御手段とを備えることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御装置。」（特許請求の範囲【請求項１】）
・「更に、ごみ焼却炉から排出される有害物質、例えば一酸化炭素（ＣＯ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量を同じように低く抑えることが難しいという問題があった。本発明は、上述のような課題に鑑みなされたものであり、ごみ焼却炉の炉内温度を安定にして炉内のＯ2 濃度の変動幅を抑え、且つ、燃焼排ガスのＣＯ濃度，ＮＯｘ濃度を一定の値より低くなるように制御し得るごみ焼却炉の燃焼制御装置及びその方法を提供することを目的とするものである。」【０００９】【００１０】
・「一次及び二次燃焼空気は、コンピュータ２１による一次燃焼空気制御手段１６及び二次燃焼空気制御手段２０からの制御値によって流量調節機構９，１１を開閉制御してそれらの流量が設定されている。一次燃焼空気制御系は、ボイラ５の蒸気流量を蒸気流量計１２で計測してその計測値を一次燃焼空気制御手段１６で演算処理し、流量調節機構９を開閉制御する制御系である。又、二次燃焼空気制御系は、炉内温度センサ１３によって炉内温度を検出し、且つ、炉出口４内に設けたＯ2 濃度センサ１８、ＮＯｘ濃度センサ２２，ＣＯ濃度センサ２４によってそれぞれ排ガス中のＯ2 濃度，ＮＯｘ濃度，ＣＯ濃度をそれぞれ検知し、それらの出力をそれぞれ炉内温度計１４，炉排出Ｏ2 濃度計１９，炉排出ＮＯｘ濃度計２３，炉排出ＣＯ濃度計２５に入力し、これらの計測値を二次燃焼空気制御手段２０に入力して演算処理し、これらの計測値に基づいて流量調節機構１１を開閉制御する。」（段落【００２３】）
　また、図１には、二次空気制御値として、流量調節機構１１からのデータを二次燃焼空気制御手段２０に連絡するものが記載されている。
　これらの記載によれば、甲第１号証には、ごみ焼却炉に設けられたボイラから発生する蒸気流量を計測して一次燃焼空気量を制御し、かつ再燃焼のための二次燃焼空気量を制御する燃焼制御方法であって、前記蒸気発生量、前記二次燃焼空気量、炉内温度、排ガス中のＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度の各制御パラメータによって、二次燃焼空気量を制御し、排ガス中のＮＯｘの発生およびＣＯ濃度を所定範囲内に収まるようにする方法が記載されている。
　上記甲第２号証には、図面とともに、次の記載がある。
・「ダイオキシンと相関が高いと言われるＣＯの抑制とＮＯｘの抑制には相反する面があり難しく、・・・（中略）・・・。本報では、排ガス中のＣＯ，ＮＯｘ同時低減と蒸発量の安定化を目的として開発したハイブリッド自動燃焼制御（以下ハイブリッドＡＣＣ）と実プラントへの適用結果を報告する。」（ｐ１５７左欄１．緒言）
・「前報で報告したように、燃焼が安定しているときのＣＯ濃度は数ｐｐｍと低い値に維持できているが、燃焼状態が不安定になると、ＣＯ濃度が突発的に増加する。図２に示すようにＣＯの発生には２種類の場合がある。
Ｃａｓｅ１：燃焼の活発化が原因の酸素不足によるＣＯの発生
Ｃａｓｅ２：酸素が十分あるにもかかわらず、ガス混合室温度が低いために　　　　　　、Ｏ２がＣＯの再燃焼に寄与しないことによるＣＯの発生
　実炉データを解析・整理すると、冷却空気量とＣＯ、ＮＯｘおよびガス混合室温度の静的な関係は、模式的に図３のようにまとめられる。燃焼状態が領域Ｉにあるときは炉内に流入する空気量が少ないために酸素が極めて少ない状態となり、未燃ガスが完全燃焼せずＣＯ濃度が高くなる。また、領域ＩＩＩにあるときは冷却空気が必要以上に流入することによって温度が下がるために、未燃ガスの燃焼速度が低下しＣＯ濃度が上がる。さらにＯ２濃度の上昇とともにＮＯｘ濃度も高くなってしまう。故に燃焼状態が領域ＩＩにあるようにすればＣＯ、ＮＯｘ濃度を同時に低い状態に保てることが分かる。」（第１５８頁左欄）
　これらの記載によれば、甲第２号証には、１）ダイオキシンとＣＯの抑制には相関があり、ＣＯ濃度と冷却空気中のＯ２濃度の関係から、ＣＯ濃度を最少とするＯ２濃度が求められること、２）ＮＯｘ濃度は、冷却空気中のＯ２濃度と比例関係にあること、が記載されているものと理解できる。
　上記甲第３号証には、図面とともに、次の記載がある。
・「これらの詳細については後述するが、ごみ焼却炉からのＤＸＮ排出原因としては以下の４つが考えられる。・・・（中略）・・・Ｃｌ置換型のベンゼン核を持つＤＸＮの前駆体、例えばＰＣＢ、ＣＢ、ＣＰなど」（第６５頁「２．ＤＸＮ排出低減の基本的考え方」）
・「ＤＸＮは、その化学的構造からもわかるように、本質的にはＣＯや各種ＨＣなどと同様、未燃分の一種である。したがって炉内での燃焼時におけるＤＸＮ生成抑制には、いわゆる３Ｔの原則、高い燃焼温度（Temperature）、高温での十分な滞留時間（Time）、未燃ガスと空気との良好な乱流混合（Turbulence）が重要である。Ｏ２濃度のコントロールを前提に、これらの３者の良好なバランスを図れば、かなりの程度のＤＸＮ抑制が達成できる。実際の焼却炉での運転に当たっては、良好な燃焼状態を安定的に維持することもきわめて重要である。」（第６７頁右上欄）
・「３Ｔに基づく燃焼良好化によってのＤＸＮ低減の達成状況を知るには、ガイドラインにも示されているように、同じ未燃物であるＣＯを指標とすることができる。なお、ＤＸＮの指標として、その前駆体と考えられるＣＢやＣＰ、さらには全炭化水素等を、その相関が高いことを調査したうえで採用している例もある。また図７に示すようにＣＢ＋ＣＰとダイオキシンとの相関は高いが、最低ＣＢ＋ＣＰを示す空気比は最低ＣＯのそれより高い側にあることを指摘したものや、ＣＯと有機塩素系不完全燃焼生成物の間には厳密には相関が成立しないとの報告もある。」（第６９頁右欄〜第７０頁左欄）　以上の記載によると、甲第３号証には、１）ＣＢ、ＣＰはＤＸＮの前駆体であること、２）Ｏ２濃度のコントロールにより、ダイオキシンの抑制が達成できること、３）ＣＢ＋ＣＰとダイオキシンの相関は高いこと、が記載されているものと理解できる。
（４）対比・判断
　本件発明（前者）と甲第１号証に記載された発明（後者）とを対比すると、後者の「蒸気流量」、「炉内温度」、「所定範囲内に収まるようにする」は、それぞれ、前者の「蒸気発生量」、「炉出口温度」、「抑制する」に相当している。
　したがって、両者は、ごみ焼却炉に設けられたボイラから発生する蒸気発生量を安定化するように一次燃焼空気量を制御し、かつ再燃焼のための二次燃焼空気量を制御する燃焼制御方法であって、前記蒸気発生量、前記二次燃焼空気量、炉出口温度、排ガス中のＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度の各制御パラメータによって、前記二次燃焼空気量を制御して、排ガス中のＮＯｘの発生を抑制することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法に点で一致し、次の点で相違している。
［相違点］
　前者が、連続的または半連続的に計測した、前記排ガス中のダイオキシン類前駆体である排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和とＯ２濃度との相互関係から前記排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度が最少となるＯ２濃度を算出して、その算出したＯ２濃度値を基準値として、前記二次燃焼空気量の制御におけるＯ２濃度の制御パラメータを設定して、前記二次燃焼空気量を調整して、排ガス中のダイオキシン類の生成を抑制するものであるのに対し、後者には、該構成についての記載がない点。
　そこで、上記相違点について検討する。
　確かに、甲第３号証には、ダイオキシンの相関が高いクロロベンゼンとクロロフェノールの和と、排ガス中のＯ２濃度との対応関係が示され、クロロベンゼンとクロロフェノールの和を最少とする排ガス中のＯ２濃度を求めることが可能である旨の記載がある。
　また、ダイオキシン類の低濃度領域での相関関係が認められるクロロベンゼン類を半連続測定を行う技術は、特許明細書に記載があるように、本件出願前、公知（特開平５−３１２７９６号公報）であり、クロルベンゼン類またはクロルフェノール類の組み合わせを測定指標物質として短時間（「２〜３０分」、「短時間で」）で分析を行う技術（「特開平７−１５５７３１号公報」、「特開平４−１６１８４９号公報」）が知られていることを勘案すると、クロロベンゼン類、クロロフェニール類の濃度を半連続的に計測すること自体は、当業者が容易に想到しえたことと認められる。
　しかし、甲第３号証及び甲第２号証の記載から、排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度が最少となるＯ２濃度を算出し、その算出したＯ２濃度値を基準値として、前記二次燃焼空気量の制御におけるＯ２濃度の制御パラメータを設定して、前記二次燃焼空気量を調整することを当業者が直ちに認識可能であるとはいえない。
　また、甲第３号証記載のものは、本件発明のように、排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに、ダイオキシン類の生成を抑制するように、二次空気量を調整するとの記載がないものである。
　してみると、上記相違点に係る構成を甲第２号証及び甲第３号証記載の発明から容易に想到できたものとはいえない。
　そして、本件発明は、上記相違点に係る構成を具備することにより、「本発明によれば、ごみ焼却炉において、排ガス中のダイオキシン類の前駆物質であるクロロベンゼン類とクロロフェノール類をモニタリングすることで、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和と、排ガス中のＯ2 濃度との相互関係が認められ、この相関からダイオキシン類の前駆物質を最小にする最適なＯ2 濃度を算出して、その値を二次燃焼空気量の制御における、Ｏ2 濃度の制御パラメータに取り入れることで、精度よくダイオキシン類の生成を抑制することができる効果を有する。また、本発明によれば、二次燃焼空気量を制御することで、排ガス中の有害物質であるＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン類の発生を同時に抑制できるので、生活環境の保全に極めて効果的である。」（訂正明細書段落【００７６】、【００７７】）との効果を奏するものである。
　したがって、本件発明は、甲第１号証ないし甲第３号証の記載に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとはいえない。
　次に、申立人が主張する明細書の記載不備について検討する。
　申立人は、特許明細書の発明の詳細な説明中、請求項１記載の内容と対応していない記載があること、及び審査段階で提出した意見書（平成１４年２月１日付）記載の内容と請求項１記載の内容が整合していないことを以て、本件明細書の記載に不備がある旨主張している（第９頁第４〜２９行）。
　しかし、発明の詳細な説明中に、特許請求の範囲の請求項記載の内容以外の記載があること、意見書の記載内容と不整合があることを以て、直ちに、特許を受けようとする発明が明確に記載されていないとはいえず、申立人の主張するような記載不備は認められない。よって、上記主張は、採用できない。
（５）むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件請求項１記載の発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件請求項１記載の発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年１月３０日（２００４．１．３０）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
ごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　ごみ焼却炉に設けられたボイラから発生する蒸気発生量を安定化するように一次燃焼空気量を制御し、かつ再燃焼のための二次燃焼空気量を制御する燃焼制御方法であって、前記蒸気発生量、前記二次燃焼空気量、炉出口温度、排ガス中のＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度の各制御パラメータによって、前記二次燃焼空気量を制御して、排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに
、連続的または半連続的に計測した、前
度の和と
算出
その算出したＯ２濃度値を基準値として、前記二次燃焼空気量の制御におけるＯ２濃度の制御パラメータを設定して、
　【請求項２】　ごみ焼却炉に設けられたボイラから発生する蒸気発生量を安定化するように一次燃焼空気量を制御し、かつ再燃焼のための二次燃焼空気量を制御する燃焼制御方法であって、前記蒸気発生量、前記二次燃焼空気量、炉出口温度、排ガス中のＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度の各制御パラメータによって、前記二次燃焼空気量を非線形制御により算出して、排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに、前記排ガス中のダイオキシン類前駆体であるクロロベンゼン類とクロロフェノール類を連続または半連続分析計による排ガス分析計によって濃度を計測して、それらの濃度の和と前記Ｏ２濃度との相互関係を周期的に関数近似手法により算出し、前記クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度が最少となるＯ２濃度を算出して、Ｏ２濃度の制御パラメータを逐次修正して、前記非線形制御を実行して、二次燃焼空気量を調整して排ガス中のダイオキシン類の生成を抑制することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。
　【請求項３】　請求項２に記載のごみ焼却炉の燃焼制御方法において、
　前記非線形制御がファジィ制御であることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法。
　【請求項４】　ごみ焼却炉の燃焼制御装置において、
　ごみ焼却炉内に一次燃焼空気を供給して、炉内可燃物を燃焼させるとともに、ボイラ蒸気発生量を安定させるように制御する一次燃焼空気制御手段と、
　ボイラ蒸気発生量と二次燃焼空気量と炉出口温度と排ガス分析計によるＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度を周期的に計測し、各々の計測値に基づいて二次燃焼空気量を制御する二次燃焼空気制御手段と、
　排ガス中のクロロベンゼン類、クロロフェノール類を計測する連続または半連続分析計と、
　前記連続または半連続分析計による計測値の和と前記Ｏ２濃度の計測値に基づいて、その相互関係を求めるための相関曲線推定手段と、
　前記相関曲線推定手段により求められる相関関係から排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和が最少となるＯ２濃度を算出する演算手段と、
　前記演算手段によって算出されたＯ２濃度に基づいて、二次燃焼空気を算出する制御パラメータを逐次修正して、前記二次燃焼空気制御手段により二次燃焼空気を算出し、二次燃焼空気量を炉内に供給して排ガス中のダイオキシン類の生成を抑制することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御装置。
　【請求項５】　請求項４に記載のごみ焼却炉の燃焼制御装置において、
　前記二次燃焼制御手段がファジィ制御手段であることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、ごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその装置に関し、詳しくは、ごみ焼却炉内に供給される二次燃焼空気量を制御することで、有害物質である排ガス中のＣＯ，ＮＯｘの発生を抑制するとともに、排ガス中のダイオキシン類の生成を抑制することができるごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその装置に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　周知のように、都市ごみ焼却炉は、日々の生活から排出される様々な廃棄物を処理するという重要な役割を担っている。このようなごみ焼却炉では、燃焼状態を安定による熱エネルギーの効率向上や大気に排出されるＮＯｘ等の有害排ガスの低減のために自動燃焼制御装置による運転が行われている。
　【０００３】
　火格子式ごみ焼却炉では、火格子から送り込まれる一次燃焼空気と、炉出口近傍に送り込まれる二次燃焼空気とによって、都市ごみの焼却が行われている。このようなごみ焼却炉の自動燃焼制御装置では、排ガス中の有害物質であるＣＯ濃度の低減を指標とした、二次燃焼空気量の制御が行われている。具体的には二次燃焼域の未燃成分を完全に燃焼させるために、炉出口温度や、排ガス中のＯ２、ＣＯ濃度をガス分析計により計測して、これらのデータを制御装置に入力してフィードバック制御により二次燃焼空気の供給量を調整して、二次燃焼域の温度を高温に保ち、適度なＯ２濃度を維持している。
　【０００４】
　このような二次燃焼空気量の調整によるＣＯ濃度低減は環境汚染が問題となっているダイオキシン類の濃度の低減にも有効であるとされていた。その理由としては、ダイオキシン類の計測には高価な分析装置と高度な技術が必要であり、それ自体をモニタリングすることができない。その代替策として未燃ガスの代表的指標であってダイオキシン類と相関があるＣＯ濃度のモニタリングが有効であると考えられていた。
　【０００５】
　図１２は、特開平４−３２４０１５号公報に開示された焼却炉である。同図の焼却炉３０は燃焼室３１と二次燃焼室３２とから構成され、燃焼空気は送風ブロワ３５を介して火格子３６の下方からと、燃焼室３１内に直接供給され、二次燃焼空気は送風ブロワ３７からノズル３８を経て二次燃焼室３２に供給されているる。煙道３４の入り口の二次燃焼室３２にＣＯ検出手段（ＣＯ濃度計）３３が設けられ、ＣＯ検出手段３３からの出力が制御装置４０に入力され、その計測結果に基づいて、二次燃焼室３２に完全燃焼に必要なＯ２量を維持するために、二次燃焼空気量の過不足量が算出されて、それに応じて二次燃焼空気量と吹き込み温度が操作されている。
　【０００６】
　そして、二次燃焼室における適正な量のＯ２を供給して、ＣＯの発生が抑制され、燃焼による反応熱量が増加し、炉内の雰囲気温度が上昇して、高い燃焼ガス温度が維持されるので、ダイオキシン類の生成を抑制することができる。しかしながら、最近では、計測技術の発達により、ダイオキシン類の前駆体である、クロロベンゼン類、クロロフェノール類の検出が可能な半連続分析計が開発されている。なお、クロロベンゼン類、クロロフェノール類の半連続分析計は、特開平５−３１２７９６号公報に開示されている。
　【０００７】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、図１２に示した従来の焼却炉では、ＣＯ検出手段によるＣＯ濃度計測値からＯ２の過不足量を算出しているが、一面的にしか燃焼状態を推定できない問題がある。例えば、ＣＯ濃度計や熱画像からの判断では、ＣＯ発生時の状態が酸欠によるものか、あるいは酸素過多による温度低下によるものかの判別は難しい。
　【０００８】
　また、従来例のダイオキシン類の濃度を低減する制御方法として、ＣＯ濃度を検出して制御する方法がなされている。ＣＯ濃度とダイオキシン類濃度の相関性は、ＣＯ濃度が５０ｐｐｍ以下の低濃度領域では良好でないので、厳密にダイオキシン類の濃度を低減することはできない欠点がある。従って、ダイオキシン類の生成を抑制する目的で、ＣＯ濃度を代替指標とするのはあまり好ましいものではない。
　【０００９】
　本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、排ガス中のダイオキシン類前駆物質を検出して、ダイオキシン類の生成を抑制することができるごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその装置を提供することを目的とする。
　【００１０】
　また、本発明は、ボイラ蒸気発生量、炉出口温度、排ガス中のＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度の計測値を取り入れることで、多面的な燃焼状態を把握しながらＮＯｘ，ＣＯの発生を抑制でき、かつ排ガス中のダイオキシン類前駆物質の濃度を低減するように燃焼制御することで、ダイオキシン類の生成が抑制できるごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその装置を提供することを目的とする。
　【００１１】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、ごみ焼却炉の燃焼制御にあたり、排ガス中のクロロベンゼン類、クロロフェノール類の濃度が低濃度領域（５０ｐｐｍ以下）であってもダイオキシン類濃度との相関関係が認められ、ダイオキシン類の前駆体として扱え、しかも排ガス前処理での水分除去に伴う損失がほとんどなく、有用な代替指標物質であることに着目してなされたものであり、ごみ焼却炉の燃焼制御における制御パラメータとして、二次燃焼空気量を制御したものである。
　【００１２】
　以下、請求項に対応させて説明する。請求項１に記載の発明は、ごみ焼却炉に設けられたボイラから発生する蒸気発生量を安定化するように一次燃焼空気量を制御し、かつ再燃焼のための二次燃焼空気量を制御する燃焼制御方法であって、前記蒸気発生量、前記二次燃焼空気量、炉出口温度、排ガス中のＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度の各制御パラメータによって、前記二次燃焼空気量を制御して、排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに
、連続的または半連続的に計測した、前
度の和と
算出
その算出したＯ２濃度値を基準値として、前記二次燃焼空気量の制御におけるＯ２濃度の制御パラメータを設定して、
。こ
　【００１３】
　また、請求項２の発明は、ごみ焼却炉に設けられたボイラから発生する蒸気発生量を安定化するように一次燃焼空気量を制御し、かつ再燃焼のための二次燃焼空気量を制御する燃焼制御方法であって、前記蒸気発生量、前記二次燃焼空気量、炉出口温度、排ガス中のＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度の各制御パラメータによって、前記二次燃焼空気量を非線形制御により算出して、排ガス中のＮＯｘの発生を抑制するとともに、前記排ガス中のダイオキシン類前駆体であるクロロベンゼン類とクロロフェノール類を連続または半連続分析計による排ガス分析計によって濃度を計測して、それらの濃度の和と前記Ｏ２濃度との相互関係を周期的に関数近似手法により算出し、前記クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度が最少となるＯ２濃度を算出して、Ｏ２濃度の制御パラメータを逐次修正して、前記非線形制御を実行して、二次燃焼空気量を調整して排ガス中のダイオキシン類の生成を抑制することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法である。この発明では、排ガス中の各成分濃度や蒸発量等の計測値から、各々の計測値に基づく制御パラメータによる非線形制御により、炉内燃焼状態を判断し、二次燃焼空気量を算出・調整することで、排ガス中のＣＯ、ＮＯｘの発生を抑制する。この非線形制御にあたり、排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度を検出して、それらの和が最少になるＯ２濃度を推定して、Ｏ２濃度の制御パラメータを逐次修正して、非線形制御を実行しており、クロロベンゼン類とクロロフェノール類、Ｏ２濃度の変動に対応しながらダイオキシン類の生成を抑制するものである。
　【００１４】
　また、請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、
　前記非線形制御がファジィ制御であることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御方法である。この発明では、非線形特性を伴う多変数干渉系である、ごみ焼却炉の燃焼制御において、制御ルールを言語的に記述でき、パラメータの調整も容易であり、ファジィ制御を適用することにより、二次燃焼制御量をきめ細かく制御できる。
　【００１５】
　また、請求項４の発明は、ごみ焼却炉の燃焼制御装置において、
　ごみ焼却炉内に一次燃焼空気を供給して、炉内可燃物を燃焼させるとともに、ボイラ蒸気発生量を安定させるように制御する一次燃焼空気制御手段と、
　ボイラ蒸気発生量と二次燃焼空気量と炉出口温度と排ガス分析計によるＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度を周期的に計測し、各々の計測値に基づいて二次燃焼空気量を制御する二次燃焼空気制御手段と、
　排ガス中のクロロベンゼン類、クロロフェノール類を計測する連続または半連続分析計と、
　前記連続または半連続分析計による計測値の和と前記Ｏ２濃度の計測値に基づいて、その相互関係を求めるための相関曲線推定手段と、
　前記相関曲線推定手段により求められる相関関係から排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和が最少となるＯ２濃度を算出する演算手段と、
　前記演算手段によって算出されたＯ２濃度に基づいて、二次燃焼空気を算出する制御パラメータを逐次修正して、前記二次燃焼空気制御手段により二次燃焼空気を算出し、二次燃焼空気量を炉内に供給して排ガス中のダイオキシン類の生成を抑制することを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御装置である。この発明では、一次燃焼空気量の制御により、安定した燃焼を維持し、二次燃焼制御手段によりＮＯｘ濃度とダイオキシン類の生成が抑制される。また、前記演算手段に逐次最小二乗法、連分数展開、スプライン近似、テイラー級数近似、ラグランジュの補間法などを適用することで、多変数制御の自動化ができる。
　【００１６】
　また、請求項５の発明は、請求項４に記載の発明において、
　前記二次燃焼制御手段がファジィ制御手段であることを特徴とするごみ焼却炉の燃焼制御装置である。この発明では、非線形特性を伴う多変数干渉系である、ごみ焼却炉の燃焼制御において、制御ルールを言語的に記述でき、パラメータの調整も容易であるファジィ制御手段を適用することにより、二次燃焼制御量をきめ細かく制御できる。
　【００１７】
　【発明の実施の形態】
　以下、本発明に係るごみ焼却炉の燃焼制御方法とその装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、ごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその制御装置の一実施形態を説明するための図であり、図２は他の実施形態を示し、図１の実施形態とは、ごみ焼却炉は同一であるが、制御手段が異なっている。
　【００１８】
（実施形態１）
　図１は、本発明の一実施形態の概要を示す図であり、同図において、ごみ焼却炉１は火格子式の焼却炉であり、主燃焼室１ａと、再燃焼室１ｂと、ごみ投入口２から投入される生ごみを順次揺動させて焼却させるための乾燥火格子３ａ、燃焼火格子３ｂ、後燃焼火格子３ｃが設けられ、再燃焼室１ｂ上部にはボイラ７とその熱交換器７ａが設けられている。４は灰を炉外に排出する落下口である。ごみ焼却の炉出口６は急冷反応塔や集塵装置等を経て煙突８へと接続されている。一次燃焼空気を、乾燥火格子３ａ、燃焼火格子３ｂ、後燃焼火格子３ｃの下方から主燃焼室１ａに供給する一次燃焼空気ファン５とその流量を調整する一次燃焼空気流量調整器５ａが備えられ、かつ二次燃焼空気を二次燃焼空気吹き込み口９から主燃焼室１ａ内に供給する二次燃焼空気ファン１０とその流量を調整する二次燃焼空気流量調整器１０ａが備えられている。
　【００１９】
　炉出口温度センサＴが、主燃焼室１ａの直上の再燃焼室１ｂまたはその近傍に設けられ、その出力が炉出口温度計１２に入力されている。更に、炉出口６には排ガスをサンプリングして、排ガス中のＯ２濃度を検出するＯ２濃度計１３、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出計１４、ＣＯ濃度を検出するＣＯ濃度計１５が設けられ、更に、炉出口６の排ガスをサンプリングして、ダイオキシン類の前駆物質であるクロロベンゼン類（ＣＢ類）とクロロフェノール類（ＣＰ類）との濃度を検出する排ガス分析計１６が設けられている。ボイラ７からの蒸気を送る配管に設けられた蒸気流量計１１により、蒸気流量が計測されている。二次燃焼空気ファンからの空気を送る配管に設けられた二次燃焼空気流量計１０ｂにより、二次燃焼空気量が計測されている。これらの各計測値である、炉出口温度、排ガス中のＯ２濃度、ＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度、ＣＢ類とＣＰ類の濃度、蒸気流量、二次燃焼空気量の各制御パラメータは、制御装置２０に入力される。なお、明細書中では、クロロベンゼンをＣＢ、クロロフェノールをＣＰと略記する箇所がある。
　【００２０】
　制御装置２０は、例えばコンピュータが使用され、制御部と演算部からなる中央処理装置と記憶装置とを備え、主な機能として、Ｏ２−ＣＢ，ＣＰ相関曲線推定手段１７ａと、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の加算された濃度が最少となるＯ２濃度を推定するための最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂと、二次燃焼空気制御手段１８と、一次燃焼空気制御手段１９とから構成されている。
　【００２１】
　一次燃焼空気制御手段１９では、一次燃焼空気流量調整器５ａを操作して、一次燃焼空気量を調整して、各火格子３ａ〜３ｃの下方から主燃焼室１ａ内に供給されている。二次燃焼空気制御手段１８では、二次燃焼空気流量調整器１０ａを操作して、二次燃焼空気流量計１０ｂからの二次燃焼空気量をフィードバックして最適値となるように調整されて、二次燃焼空気ファン１０から二次燃焼空気が二次燃焼空気吹き込み口９を介して主燃焼室１ａ内に吹き込まれている。
　【００２２】
　また、相関曲線推定手段１７ａでは、排ガス中のＯ２濃度値に対する排ガス中のクロロベンゼン類とクロロフェノール類の加算された濃度値が所定の周期で記憶装置に入力され、Ｏ２濃度と、ＣＢ類とＣＰ類の濃度の和との相関曲線が作成されている。最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂでは、この相関曲線からＣＢ類とＣＰ類の加算された濃度値が最少となるＯ２濃度が算出され、この最少Ｏ２濃度値を制御パラメータとして、二次燃焼空気制御手段１８に周期的に入力して演算処理し、二次燃焼空気量が求められている。最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂは逐次最小二乗法、連分数展開、スプライン近似、テイラー級数近似、ラグランジュの補間法などによる。
　【００２３】
　更に、本実施形態の燃焼制御について説明すると、二次燃焼空気制御手段１８による二次燃焼空気量の制御では、ボイラ蒸発量と二次燃焼空気量と炉出口温度と排ガス中のＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度が周期的に計測され、各々の計測値に基づいて、二次燃焼空気量が制御されている。炉出口６の排ガスは、例えば、５秒毎に連続または半連続分析計による排ガス分析計１６にサンプリングされて、排ガス中のＣＢ類、ＣＰ類の濃度が計測され、ＣＢ類とＣＰ類の濃度の和が算出されて時系列的に記憶装置に記憶されている。排ガスをサンプリングして、排ガス中のＯ２濃度をＯ２濃度計１３で検出して、その計測値を時系列的に記憶する。
　【００２４】
　続いて、記憶装置に書き込まれたデータを読み出して、ＣＢ類とＣＰ類の濃度の加算濃度値を、一定時間毎に移動平均を算出し、同様にＯ２濃度の移動平均を算出する。移動平均値の算出は、例えば、２分毎に最近５分間のデータの平均を算出して記憶する。また、相関曲線推定手段１７ａによりＯ２濃度に対するＣＢｓ−ＣＰｓ加算濃度に相関曲線（近似曲線）が作成される。この相関曲線から最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂにより、ＣＢｓ−ＣＰｓ加算濃度が最少値となるＯ２濃度が算出される。二次燃焼空気制御手段１８には、ボイラ蒸気発生量、二次燃焼空気量、炉出口温度、排ガス中のＯ２濃度、ＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度の各計測値と、最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂとによって算出される最適Ｏ２濃度の各制御パラメータが入力されて、二次燃焼空気量の制御が周期的に実行される。二次燃焼空気制御手段１８からの二次燃焼空気量制御信号が二次燃焼空気調整器１０ｂに入力され、修正された二次燃焼空気量が主燃焼室１ａ内に供給され、排ガス中のクロロベンゼン類、クロロフェノール類濃度が低減できるとともに、排ガス中のＮＯｘ濃度はＯ２濃度に比例するので、酸素過剰とならないように制御できる。
　【００２５】
　更に、本実施形態の燃焼制御では、二次燃焼空気量の制御が、図３、図４に示した計測データ解析結果に基づいてなされている。図３には、二次燃焼空気量に対する排ガス中のＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度、炉出口温度との関係が示されている。ＮＯｘ濃度は二次燃焼空気量と正の相関がある。それに対し、ＣＯ濃度は二次燃焼空気量が少なすぎると、領域（Ｉ）に示したように、炉内の酸素が不足気味となりＣＯ濃度が高くなる。逆に、領域（ＩＩＩ）に示したように、二次燃焼空気量が多すぎると過剰な酸素が冷却作用を及ぼし、炉出口温度も下がり、ＣＯ濃度が高くなる。二次燃焼空気量が適量である領域では完全燃焼するため、炉出口温度は高くなり、ＣＯ濃度が低くなる。よってＣＯ、ＮＯｘを同時に抑制するためには、二次燃焼空気量を適度な領域（ＩＩ）に保ち、完全燃焼を促進させるように制御する。また、Ｏ２濃度は二次燃焼空気量と正の相関がある。
　【００２６】
　更に、図４を参照して説明すると、一定周期ごとに排ガス中のクロロフェノール類とクロロベンゼン類との濃度と、排ガス中のＯ２濃度を計測してデータを記憶装置に蓄積する。そして、一定周期ごとに算出されるクロロフェノール類、クロロベンゼン類の濃度の和の平均値とＯ２濃度の平均値に基づいて、相関曲線推定手段１７ａにより、逐次Ｏ２−ＣＢ，ＣＰの相互関係を推定する。図４に示すように、ダイオキシン類の前駆体である、クロロフェノール類とクロロベンゼン類の濃度におけるＯ２濃度との相関曲線（ロ）は、ＣＯ濃度の場合の相関曲線（イ）と同じく下に凸状の二次曲線となる。この相関曲線（ロ）によりクロロフェノール類とクロロベンゼン類の濃度を最少にするＯ２濃度を推定することができる。この最少Ｏ２濃度は、最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂで算出し、そのＯ２濃度値を基準値として、制御パラメータを設定して二次燃焼空気制御手段１８により二次燃焼空気量の制御を行うことによって、厳密なダイオキシン類の低減が可能になる。
　【００２７】
　従って、本実施形態によれば、二次燃焼空気量の制御に当たり、炉内温度および排ガス中のＯ２、ＣＯ、ＮＯｘ濃度を測定して、二次燃焼空気量に対する炉内温度および排ガス中のＯ２、ＣＯ、ＮＯｘ濃度の特性に応じて、よりきめ細かく二次燃焼空気量を制御して炉内温度を安定にすることができるとともに、排ガス中のＯ２濃度を所定の範囲に設定して、Ｏ２不足によるＣＯ濃度の上昇と、Ｏ２過剰によるＮＯｘ，ＣＯ濃度の上昇を防ぎ、しかもダイオキシン類前駆物質の生成を抑制することができる。
　【００２８】
（実施形態２）
　次に、本発明の他の実施形態について、図２を参照して説明する。本実施形態は、実施形態１のごみ焼却炉と同一であるが、排ガスの分析手段が異なっており、クロロベンゼン類やクロロフェノール類、ＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度を排ガス分析計１６ａで計測して検出している。無論、実施形態１のように個々に計測してもよいことは明らかである。本実施形態では、一次燃焼空気量の制御については実施形態１と同一である。二次燃焼空気量の制御では、Ｏ２濃度と、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和との相関関係を相関曲線推定手段１７ａで求めて、その二次関数で表される相関曲線から最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂによる関数近似手法、例えば、逐次最小二乗法を適用して、排ガス中のＣＢ類とＣＰ類の加算濃度が最少となるＯ２濃度を算出して、その制御パラメータを二次燃焼空気制御手段１８に入力する。二次燃焼空気制御手段１８は、非線形制御を適用して、二次燃焼空気量を算出している。無論、最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂは、逐次最小二乗法、連分数展開、スプライン近似、テイラー級数近似、ラグランジュの補間法などによる。
　【００２９】
　先ず、Ｏ２濃度計１３によるＯ２濃度と、排ガス分析計１６によるクロロベンゼン類、クロロフェノール類濃度の和の計測データから得られる関係は、図４に示した通りである。相関曲線を算出する式は、Ｏ２濃度をＸ、クロロベンゼン類、クロロフェノール類濃度の和をＹとすれば、（１）式に示す二次関数で表すことができる。
　【００３０】
　　Ｙ　＝　Ａ１Ｘ２　＋　Ａ２Ｘ　＋　Ａ３　………（１）
　　但し、Ａ１、Ａ２、Ａ３は相関曲線係数である。
　（１）式において、関数Ｙが最小となる相関曲線係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、逐次最小二乗法による下記の（２）式によって得られる。
　【００３１】
　【数１】
　【００３２】
　（２）式は、Ｏ２濃度と、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度値の和の平均化されたデータがｎ個あるとき、その直近のｋ個のデータにより、関数Ｙが最小となる相関曲線係数Ａ１、Ａ２、Ａ３を決定する演算処理を行うことができる。この近似曲線から、クロロベンゼン類、クロロフェノール類の濃度の和を最少にする最適Ｏ２濃度をＸＯ２すると、最適Ｏ２濃度ＸＯ２は、（３）式で求めることができる。
　　ＸＯ２　＝　−Ａ２／２Ａ１　　………（３）
　【００３３】
　最適Ｏ２濃度ＸＯ２は、Ｏ２濃度の目標値として、二次燃焼空気制御手段１８へ入力される。このように、クロロベンゼン類、クロロフェノール類の濃度の和を最少とするＯ２濃度の目標値は、相関曲線推定手段１７ａおよび最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂにより算出することができる。また、二次燃焼空気制御手段１８には、非線形制御手段が適用される。二次燃焼空気制御の具体的な手法を表１および図５のフローチャートを用いて説明する。
　【００３４】
　【表１】
　【００３５】
　最初に、計測値より、現在の燃焼状態が表１に示す（１）から（１５）の条件に当てはまるかの判断を順次行う。これらの条件が当てはまる場合は、矢印（→）で示した制御を実行する。この制御の実行は、各条件に対して予め設定しておいた増分量または減分量に従い、二次燃焼空気制御手段１８によって、二次燃焼空気量調整器１０ａを調整する。
　【００３６】
　次に、その燃焼制御の具体的な演算方法について、図５〜図８に示したフローチャートに基づいて説明する。なお、図５〜図８は表１の条件をフローチャートで図式化したものである。
　【００３７】
　図５のＳＴＡＲＴ１、図６のＳＴＡＲＴ２、図７のＳＴＡＲＴ３、図８のＳＴＡＲＴ４からフローチャートに従って、一定周期で条件を満足しているかを判断し、最終的にＷ１からＷ４の値が決定される。Ｗ１〜Ｗ４および二次燃焼空気量の前回値Ｕｋ−１から二次燃焼空気量の今回値Ｕｋが導出される。
　【００３８】
　なお、図５〜図８において、Ｔｅは炉出口温度、Ｆ２は二次燃焼空気量、ＳＴはボイラ蒸発量、Ｏ２は酸素濃度、ＮＯｘはＮＯｘ濃度、ＣＯはＣＯ濃度を表す。また、Ｔ１は炉出口温度の下限判定値を判別する調整パラメータである。Ｆ２１、Ｆ２２は、それぞれ二次燃焼空気量の上限、下限判定値を判別する調整パラメータである。ＳＴ１、ＳＴ２は、それぞれボイラ蒸発量の上限、下限判定値を判別する調整パラメータである。ＯＸ１、ＯＸ２は、それぞれＯ２濃度の上限、下限判定値を判別する調整パラメータである。Ｎ１は、それぞれＮＯｘ濃度の上限判定値を判別する調整パラメータである。ＣＯ１は、それぞれＣＯ濃度の上限判定値を判別する調整パラメータである。Ｇ１〜Ｇ１５は二次燃焼空気量の増分、減分量を与える調整パラメータである。
　【００３９】
　先ず、図５〜図８のフローチャートにより、二次燃焼空気量の制御について説明する。図５において、ステップＳ１は、Ｔｅ（炉出口温度）＜Ｔ１（炉出口温度下限値）が判定され、この条件を満足する場合はステップＳ２に進む。ステップＳ２では、Ｆ２（二次燃焼空気量）＞Ｆ２１（二次燃焼空気量上限値）が判定され、この条件を満足すれば、Ｗ１をＧ１に設定する。ステップＳ２において、Ｆ２＞Ｆ２１を満足しない場合はステップＳ３に進み、Ｆ２≦Ｆ２２（二次燃焼空気量下限値）を満足する場合は、Ｗ１をＧ２に設定する。ステップＳ３で、Ｆ２≦Ｆ２２を満足しない場合は、Ｗ１をＧ３とする。
　【００４０】
　ステップＳ１において、Ｔｅ＜Ｔ１を満足しない場合は、ステップＳ４に進み、Ｆ２＞Ｆ２１の条件を判定し、満足する場合は、ステップＳ５に進み、ＳＴ（ボイラ蒸気量）＞ＳＴ１（ボイラ蒸気量上限値）の条件を満足する場合は、Ｗ１をＧ４とする。ステップＳ５において、この条件を満足しない場合は、ステップＳ６に進み、ＳＴ≦ＳＴ２（ボイラ蒸気量下限値）の条件が判定され、満足する場合はＷ１をＧ５とし、満足しない場合はＷ１をＧ６とする。
　【００４１】
　ステップＳ４において、Ｆ２＞Ｆ２１の条件を満足しない場合は、ステップＳ７に進み、Ｆ２≦Ｆ２２の条件が判定される。この条件を満足する場合は、ステップＳ８に進み、ＳＴ＞ＳＴ１の条件を満足する場合はＷ１をＧ７とする。
　【００４２】
　ステップＳ８において、ＳＴ＞ＳＴ１の条件を満足しない場合は、ステップＳ９に進み、ＳＴ≦ＳＴ２の条件を満足する場合はＷ１をＧ８とし、ステップＳ９の条件を満足しない場合はＷ１をＧ９とする。また、ステップＳ７の条件を満足しない場合はＷ１をＧ１０とする。
　【００４３】
　続いて、図６のフローチャートでは、ステップＳ１において、ＣＯ（ＣＯ濃度）＞ＣＯ１の条件が判定され、この条件を満足する場合は、ステップＳ２に進み、Ｆ２＞Ｆ２１の条件が判定され、この条件を満足する場合はＷ２＝Ｇ１１とし、この条件を満足しない場合は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３において、Ｆ２≦Ｆ２２の条件を満足する場合は、Ｗ２＝Ｇ１２とし、満足しない場合はＷ２＝０とする。ステップＳ１において、ＣＯ＞ＣＯ１の条件を満足しない場合はＷ２＝０とする。
　【００４４】
　続いて、図７のフローチャートでは、ステップＳ１において、Ｏ２（Ｏ２濃度）＞ＯＸ１の条件を満足する場合は、Ｗ３＝Ｇ１３とする。ステップＳ１の条件を満足しない場合は、ステップＳ２に進み、Ｏ２≦ＯＸ２を満足する場合は、Ｗ３＝Ｇ１４とし、ステップＳ２を満足しない場合は、Ｗ３＝０とする。
　【００４５】
　続いて、図８のフローチャートでは、ステップＳ１において、ＮＯｘ＞Ｎ１の条件を満足した場合は、Ｗ４＝Ｇ１５とし、この条件を満足しない場合は、Ｗ４＝０とする。
　【００４６】
　上記のように、図６〜図８のフローチャートに従って、Ｗ１ないしＷ４の値が設定され、今回の二次燃焼空気量Ｕｋ　は、Ｗ１ないしＷ４の値と前回の二次燃焼空気量Ｕｋ−１　に基づいて、下記の演算式により、今回の二次燃焼空気量の値Ｕｋ　が導出される。
　　Ｕｋ　＝Ｕｋ−１　　Ｗ１　Ｗ２　Ｗ３　Ｗ４……（４）
　【００４７】
　なお、ＯＸ１、ＯＸ２は相関曲線推定手段１７にて計算される最適Ｏ２濃度ＸＯ２に基づいて、（５）式、（６）式により、逐次決定する。それ以外の調整パラメータについては手動で入力して設定する。無論、自動で入力してもよい。
　【００４８】
　　ＯＸ１　＝　ＸＯ２　＋　α１　…　（５）
　　ＯＸ２　＝　ＸＯ２　−　α２　…　（６）
　　但し、α１、α２：調整パラメータ
　【００４９】
　上記のように、本実施形態のごみ焼却炉では、ボイラ蒸発量と二次燃焼空気量と炉出口温度と排ガス分析計によるＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度を周期的に計測し、各々の計測値に基づいて非線形制御手段により二次燃焼空気量を制御する系を備えている。更に、排ガス中のクロロベンゼン類、クロロフェノール類の連続または半連続分析計による排ガス分析計により、計測された計測値の和とＯ２濃度計の計測値に基づいて、周期的に相互関係の評価式を逐次最小二乗法により算出し、それに基づき、非線形制御手段におけるＯ２濃度の制御パラメータを逐次修正する機能も備えている。その結果、ごみ焼却炉の排ガス中のＮＯｘと未燃成分、主にダイオキシン類の生成を抑制することができる。
　【００５０】
　上記のように、ごみ焼却炉のプロセスは非線形特性を伴う、多変数干渉系であり、線形制御を前提とした現代制御理論を適用することは、非常に困難であるが、上記で説明した非線形制御手法を用いることによって、極めて良好な制御が可能である。
　【００５１】
（実施形態３）
　以下、本発明の他の実施形態について、図２を参照して説明する。本実施形態は、実施形態１のごみ燃焼炉と同一である。本実施形態では、Ｏ２濃度と、ＣＢ類とＣＰ類の濃度の和の相関関係を、関数近似手法による相関曲線推定手段（近似曲線算出手段）１７ａにより算出する。最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂでは、周期的に計測して時間に依存した重み付けを行う、重み付き逐次最小二乗法を適用し、かつ、二次燃焼空気制御手段１８にファジィ制御手段を適用した場合について説明する。
　【００５２】
　排ガス中のＯ２濃度と、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和の計測データから得られる関係は、図４に示した通り、下に凸となる二次関数で表される。この相関曲線の式は、先に説明したように、Ｏ２濃度をＸ、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和をＹとすると、（７）式で表される。
　　Ｙ　＝　Ａ１Ｘ２　＋　Ａ２Ｘ　＋　Ａ３　……（７）
　ＣＢ類とＣＰ類の和Ｙを最少とする相関曲線係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、（８）式に示す逐次最小二乗法により得ることができる。
　【００５３】
　【数２】
　【００５４】
　（８）式は、Ｏ２濃度とクロロベンゼン類、クロロフェノール類濃度の和の平均化されたデータがｎ個あるとき、その直近のｋ個のデータによって相関曲線係数を決定する演算が可能であることを示している。更に、忘却係数λを使って、新しいデータには大きい重み、古いデータには小さい重みを持たせている。忘却係数λは通常、０．９０から０．９５の範囲の値を用いる。また、忘却係数λが１のとき、（８）式は、従来の逐次最小二乗法である。その結果、最近の傾向に依存した、相関関係から最適Ｏ２濃度を得ることができる。得られた近似曲線から、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和を最少にする最適Ｏ２濃度ＸＯ２は、（９）式で求めることができる。
　　ＸＯ２　＝　−Ａ２／２Ａ１　……（９）
　最適Ｏ２濃度ＸＯ２は、二次燃焼空気制御手段１８へＯ２濃度の目標値として引き渡される。
　【００５５】
　以下、ファジィ制御を適用した、二次燃焼空気制御の具体的な手法について、説明する。表２はファジィ制御にて二次燃焼空気量制御を実施する場合のファジィルールを示した表であり、表３は表２のファジィルール（１）〜（１８）を整理して示したものである。
　【００５６】
　【表２】
　【００５７】
　【表３】
　【００５８】
　表３に示したように、前件部（入力）は炉出口温度、蒸発量偏差、二次燃焼空気量偏差、排ガスＣＯ濃度、排ガスＮＯｘ濃度、排ガスＯ２濃度であり、後件部（出力）は二次燃焼空気量の増減分である。各規則の演算は図９、図１０に示したメンバーシップ関数に基づいて、各入力項目毎に計算される。次に、ルール（１）〜（１８）の各演算結果の和によって二次燃焼空気量の増減分を算出する。ただし、条件を満たさなければ、出力を零として演算する。
　【００５９】
　図１の二次燃焼空気量制御手段１８では上記の演算を行い、求めた各ルールの後件部推論結果を統合して、ルール全体の推論結果を出力する。各ルールの後件部推論結果の統合には、ファジィ演算の一般的な手法、例えば、ｍｉｎ−ｍａｘ重心法、ｐｒｏｄｕｃｔ−ｓｕｍ重心法等が用いられる。二次燃焼空気量制御手段（ファジィ制御手段）１８で得られた推論結果が二次燃焼空気量調整器１０ａに出力され、二次燃焼空気量が補正される。
　【００６０】
　次に、具体的に計算量が少なく、制御系実装に適しているシングルトン法をファジィ演算に適用した例について説明する。まず、前件部メンバーシップ関数により適合度を算出する。炉出口温度がＴｅであるとき、図９（ａ）において、条件「炉出口温度が低い」（イ）に対する適合度はａ１であり、条件「炉出口温度がやや低い」（ロ）に対する適合度はａ２である。また、条件「炉出口温度が適当である」（ハ）に対する適合度はａ３（０）である。なお、これらのメンバーシップ関数のパラメータはあらかじめ設定しておく。
　【００６１】
　ボイラ蒸発量偏差がＳＴＭＤＩＦであるとき、図９（ｂ）において、条件「蒸発量偏差が低い」（イ）に対する適合度はｂ１であり、条件「蒸発量偏差が高い」（ロ）に対する適合度はｂ２である。なお、これらのメンバーシップ関数のパラメータはあらかじめ設定しておく。
　【００６２】
　二次燃焼空気量偏差が　Ｆ２ＤＩＦであるとき、図９（ｃ）において、条件「二次燃焼空気量偏差が低い」（イ）に対する適合度はｃ１であり、条件「二次燃焼空気量偏差が適当である」（ロ）に対する適合度はｃ２である。また、条件「二次燃焼空気量偏差が高い」（ハ）に対する適合度はｃ３（０）である。なお、これらのメンバーシップ関数のパラメータはあらかじめ設定しておく。
　【００６３】
　ＣＯ濃度がＣＯであるとき、図９（ｄ）において、条件「ＣＯ濃度が適当である」（イ）に対する適合度はｄ１であり、条件「ＣＯ濃度が高い」（ロ）に対する適合度はｄ２である。なお、これらのメンバーシップ関数のパラメータはあらかじめ設定しておく。
　【００６４】
　ＮＯｘ濃度がＮＯｘであるとき、図９（ｅ）において、条件「ＮＯｘ濃度が適当である」（イ）に対する適合度はｅ１であり、条件「ＮＯｘ濃度が高い」（ロ）に対する適合度はｅ２である。なお、これらのメンバーシップ関数のパラメータはあらかじめ設定しておく。
　【００６５】
　Ｏ２濃度がＯ２であるとき、図１０において、条件「Ｏ２濃度が低い」（イ）に対する適合度はｆ１であり、条件「Ｏ２濃度がやや低い」（ロ）に対する適合度はｆ２である。また、条件「Ｏ２濃度が適当である」（ハ）に対する適合度はｆ３（０）であり、条件「Ｏ２濃度が高い」（ニ）に対する適合度はｆ４（０）、条件「Ｏ２濃度がとても高い（大高）」（ホ）に対する適合度はｆ５（０）である。なお、これらのメンバーシップ関数のパラメータは相関曲線推定手段１７ａと最少Ｏ２濃度演算手段１７ｂとで算出される最適Ｏ２濃度ＸＯ２を中心に設定する。具体的には、Ｏ２濃度の変動の最大と最小の差を１％程度に抑えるために条件「Ｏ２濃度が適当である」（ハ）の領域をＸＯ２±β１％に定める。また、条件「Ｏ２濃度がとても高い」（ホ）と条件「Ｏ２濃度が低い」（イ）の領域をＸＯ２±β２％程度に定める。ただし、β１、β２は調整パラメータであり、β１＜β２の条件を満足するように設定する。
　【００６６】
　これらのメンバーシップ関数から、表３のルールに対する適合度を順次、計算する。ルール（１）の条件は「炉出口温度が低い」なので、適合度Ｚ１は式（１０）に示すとおり、ａ１である。
　【００６７】
　同様に、ルール（２）〜（１８）に対する適合度Ｚ２〜Ｚ１８を式（１１）〜（２７）により計算する。
　　Ｚ１＝ａ１　　　　　　　　　　　　…（１０）
　　Ｚ２＝ａ２×ｃ１　　　　　　　　　…（１１）
　　Ｚ３＝ａ２×ｃ３　　　　　　　　　…（１２）
　　Ｚ４＝ａ２×ｃ２　　　　　　　　　…（１３）
　　Ｚ５＝ａ３×ｂ２×ｃ１　　　　　　…（１４）
　　Ｚ６＝ａ３×ｂ１×ｃ１　　　　　　…（１５）
　　Ｚ７＝ａ３×ｂ２×ｃ３　　　　　　…（１６）
　　Ｚ８＝ａ３×ｂ１×ｃ３　　　　　　…（１７）
　　Ｚ９＝ａ３×ｂ２×ｃ２×ｆ４　　　…（１８）
　　Ｚ１０＝ａ３×ｂ２×ｃ２×ｆ３　　…（１９）
　　Ｚ１１＝ｂ１×ｃ２　　　　　　　　…（２０）
　　Ｚ１２＝ｅ２　　　　　　　　　　　…（２１）
　　Ｚ１３＝ａ３×ｄ２　　　　　　　　…（２２）
　　Ｚ１４＝ａ２×ｄ２　　　　　　　　…（２３）
　　Ｚ１５＝ｆ１　　　　　　　　　　　…（２４）
　　Ｚ１６＝ｆ５　　　　　　　　　　　…（２５）
　　Ｚ１７＝ｄ１×ｅ１　　　　　　　　…（２６）
　　Ｚ１８＝ｆ２　　　　　　　　　　　…（２７）
　【００６８】
　次に、後件部において推論を行うために、二次燃焼空気量変更分Ｖ１〜Ｖ１８を定める。そして、（２８）式により推論を行って、推論結果Ｗを得る。
　【００６９】
　【数３】
　【００７０】
　最後に推論結果から、推論結果Ｗと二次燃焼空気量出力値の前回値（Ｕｋ−１）から二次燃焼制御量出力値の今回値（Ｕｋ）を得ることができる。
　　Ｕｋ　＝　Ｕｋ−１　＋　Ｗ　　…　（２９）
　このように、二次燃焼空気制御手段１８から出力される二次燃焼空気量Ｕｋによって、二次燃焼空気調整器１０ａを操作して、排ガス中のＮＯｘと未燃成分を抑制して、ダイオキシン類の生成を抑制するものである。
　【００７１】
　【実施例】
　図１１に示すように、計測して得られたＯ２濃度とクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和の関係を、実施形態３に適用した場合、最適Ｏ２濃度を逐次最小二乗法によって解くことで、相関曲線は図中の一点鎖線で示される。Ｏ２濃度をＸ、クロロベンゼン類、クロロフェノール類の濃度の和をＹとしたときの近似式は（３０）式で表される。
　　Ｙ＝０．８１９３Ｘ２−９．９９０７Ｘ＋４５．５２５…（３０）
　【００７２】
　このとき、（３０）式からＹを最小にする最適Ｏ２濃度ＸＯ２は、約６．１％と求められる。また、二次燃焼空気量のファジィ制御では、Ｏ２濃度の前件部メンバーシップ関数はＸＯ２を基に構成する。Ｏ２濃度の変動の最大と最小の差を１％ぐらいに抑えるために、実施形態中の調整パラメータβ１、β２をそれぞれ０．５、０．８に定めたとき、条件「Ｏ２濃度が適当である」の領域は６．１±０．５％になる。また、条件「Ｏ２濃度がとても高い」、条件「Ｏ２濃度が低い」の領域は６．１±０．８％になる。この結果に基づき、二次燃焼空気量が制御される。
　【００７３】
　上記のように、本実施例では、ボイラ蒸発量と二次燃焼空気量と炉出口温度と排ガス分析計によるＣＯ濃度、Ｏ２濃度、ＮＯｘ濃度を周期的に計測し、各々の計測値に基づいてファジィ制御により二次燃焼空気量を制御する系を備えている。更に、排ガス中のクロロベンゼン類、クロロフェノール類の連続または半連続分析計による計測値の和とＯ２濃度分析計の計測値に基づいて、周期的にＯ２−ＣＢ，ＣＰの相互関係の評価式を逐次最小二乗法により算出し、それに基づき、ファジィ制御におけるＯ２濃度の制御パラメータを逐次修正する機能を有する。その結果、排ガス中のＮＯｘと未燃成分、主にダイオキシン類の生成を抑制するものである。
　【００７４】
　また、本発明では、ごみ焼却炉の排ガス中に含まれるダイオキシン類の前駆物質であるクロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和が、低濃度領域であってもＯ２濃度との相関関係が認められることからダイオキシン類を厳密に抑制するために、オンラインまたはオンサイトで計測されるクロロベンゼン類、クロロフェノール類の濃度の計測値を直接制御装置に取り入れて燃焼制御するものである。このようなごみ焼却炉の燃焼制御では、非線形特性を伴う、多変数干渉系であるので、ファジィ制御を用いることによって、制御ルールが言語的に記述でき、制御パラメータの調整が容易であり、二次燃焼空気量のきめ細かな制御に最適である。
　【００７５】
　なお、相互関係を近似曲線で推定する際、図４に示した相互間の特性は、その近似曲線式が二次関数で十分対応できることを示している。また、近似曲線式の算出方法としては、逐次最小二乗法（時間に依存した重みを付加した形でも可）、連分数展開、スプライン近似、テイラー級数近似、ラグランジュの補間法などが挙げられる。これらの手法によって、得られた曲線からクロロフェノール類とクロロベンゼン類濃度を最小にするＯ２濃度を推定して、ダイオキシン類の生成を精度よく制御することができる。
　【００７６】
　【発明の効果】
　上述のように、本発明によれば、ごみ焼却炉において、排ガス中のダイオキシン類の前駆物質であるクロロベンゼン類とクロロフェノール類をモニタリングすることで、クロロベンゼン類とクロロフェノール類の濃度の和と、排ガス中のＯ２濃度との相互関係が認められ、この相関からダイオキシン類の前駆物質を最小にする最適なＯ２濃度を算出して、その値を二次燃焼空気量の制御における、Ｏ２濃度の制御パラメータに取り入れることで、精度よくダイオキシン類の生成を抑制することができる効果を有する。
　【００７７】
　また、本発明によれば、二次燃焼空気量を制御することで、排ガス中の有害物質であるＣＯ、ＮＯｘ、ダイオキシン類の発生を同時に抑制できるので、生活環境の保全に極めて効果的である。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明に係わるごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその装置の一実施形態を示す図である。
　【図２】
　本発明に係わるごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその装置の他の実施形態を示す図である。
　【図３】
　二次燃焼空気量と排ガス中のＣＯ濃度、ＮＯｘ濃度、炉出口温度との相関関係を示す図である。
　【図４】
　Ｏ２濃度に対するクロロベンゼン類、クロロフェノール類の濃度の和、ＣＯ濃度の相関関係を示す図である。
　【図５】
　二次燃焼空気量を非線形制御方法で制御するためのフローチャートである。
　【図６】
　二次燃焼空気量の非線形制御方法で制御するためのフローチャートである。
　【図７】
　二次燃焼空気量の非線形制御方法で制御するためのフローチャートである。
　【図８】
　二次燃焼空気量の非線形制御方法で制御するためのフローチャートである。
　【図９】
　二次燃焼空気量のファジィ制御方法の前件部メンバーシップ関数を示す図である。
　【図１０】
　二次燃焼空気量のファジィ制御方法の前件部メンバーシップ関数を示す図である。
　【図１１】
　Ｏ２濃度に対するクロロベンゼン類、クロロフェノール類の加算された図である。
　【図１２】
　従来の焼却炉を示した図である。
　【符号の説明】
　１　ごみ焼却炉
　１ａ　主燃焼室
　１ｂ　再燃焼室
　２　ごみ投入口
　３ａ　乾燥火格子
　３ｂ　燃焼火格子
　３ｃ　後燃焼火格子
　４　落下口
　５　一次燃焼空気ファン
　５ａ　一次燃焼空気流量調整器
　６　炉出口
　７　ボイラ
　７ａ　熱交換機
　８　煙突
　９　二次燃焼空気吹き込み口
　１０　二次燃焼空気ファン
　１０ａ　二次燃焼空気流量調整器
　１０ｂ　二次燃焼空気流量計
　１１　蒸気流量計
　１２　炉出口温度計
　１３　Ｏ２濃度計
　１４　ＮＯｘ濃度計
　１５　ＣＯ濃度計
　１６，１６ａ　排ガス分析計
　１７ａ　相関曲線推定手段
　１７ｂ　最少Ｏ２濃度演算手段
　１８　二次燃焼空気制御手段
　１９　一次燃焼空気制御手段
　２０　制御装置