(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分解ガス改質器と、
この熱分解ガス改質器に取り付けられた熱分解ガス燃焼器および燃料ガス燃焼器と、
前記熱分解ガス改質器内の温度を検出する温度検出器と、
この温度検出器の検出した前記熱分解ガス改質器内の温度と設定温度との偏差である温度偏差の拡大を抑制するように前記熱分解ガス燃焼器の燃焼を制御するための熱分解ガス燃焼操作信号を出力する熱分解ガス燃焼制御部と、
前記温度偏差の拡大を抑制するように前記燃料ガス燃焼器の燃焼を制御するための燃料ガス燃焼操作信号を出力する燃料ガス燃焼制御部と、
この燃料ガス燃焼制御部による制御から前記熱分解ガス燃焼制御部による制御への切り替えを行うための制御切替信号を出力する燃焼制御切替器と、
この燃焼制御切替器からの前記制御切替信号を受信し、当該制御切替信号の受信からの時間経過に応じた燃焼推移状態が得られるような時間関数に基づいて、前記燃料ガス燃焼器の燃焼を制御するための燃料ガス燃焼制御信号を出力する時間関数設定器と、
前記燃焼制御切替器からの前記制御切替信号を受信して、前記燃料ガス燃焼器の燃焼を制御するための信号を、前記燃料ガス燃焼操作信号から前記燃料ガス燃焼制御信号へ切り替える信号切替器と
を備えたことを特徴とする熱分解ガス改質器の燃焼制御装置。
【請求項２】
前記温度検出器の検出した前記熱分解ガス改質器内の温度が所定の下限値を一定時間継続して下回った場合、前記時間関数設定器における時間経過を停止し、その後、前記熱分解ガス改質器内の温度が前記下限値を上回った場合、前記時間関数設定器における時間経過を再開させるための温度監視器をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記熱分解ガス改質器内の温度に代えて前記温度偏差を用いたことを特徴とする請求項２記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記燃料ガス燃焼器に送られる燃料ガスおよび空気の流量をそれぞれ検出するための燃料ガス流量検出器および空気流量検出器と、
前記燃料ガス燃焼器に送られる燃料ガスおよび空気の流量をそれぞれ制御するための燃料ガス流量制御部および空気流量制御部と、
これらの燃料ガス流量制御部および空気流量制御部と前記信号切替器との間に介設された燃焼制御演算部と
をさらに備え、
前記燃料ガス流量検出器の検出した燃料ガスの流量が、前記空気流量制御部および前記燃焼制御演算部に入力され、
前記空気流量検出器の検出した空気の流量が、前記燃料ガス流量制御部および前記燃焼制御演算部に入力され、
前記信号切替器からの出力が前記燃焼制御演算部に入力されると共に、前記燃焼制御演算部からの出力が前記燃料ガス流量制御部および空気流量制御部にそれぞれ入力されることで、
前記燃料ガスと空気との流量比が所定の適合範囲内に保持されるような制御が行われるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記温度検出器の検出した前記熱分解ガス改質器内の温度が所定の下限値を下回った場合に、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更するための下限監視器をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
【請求項６】
前記温度検出器の検出した前記熱分解ガス改質器内の温度に基づいて、その温度の時間変化曲線が上に凸の形状であることを検出した場合に、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更するための温度トレンド監視器をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
【請求項７】
前記熱分解ガス改質器から排出される改質ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出器と、
この酸素濃度検出器の検出した前記改質ガスの酸素濃度が所定の上限値を上回った場合に、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更するための上限監視器と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
【請求項８】
前記熱分解ガス改質器から排出される改質ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出器と、
この酸素濃度検出器の検出した前記改質ガスの酸素濃度に基づいて、その酸素濃度の時間変化が漸次上昇傾向にあることを検出した場合に、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更するための酸素濃度トレンド監視器と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
【請求項９】
前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更すると同時に、前記燃料ガス燃焼制御部の制御モードを手動モードから自動モードに変更するようにしたことを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の燃焼制御装置。
【請求項１０】
前記熱分解ガス改質器内の炎を検出するための炎検出器と、
この炎検出器が一定時間継続して炎を検出しない場合に、前記熱分解ガス燃焼器が失火状態であると判定し、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更すると同時に、前記燃料ガス燃焼制御部の制御モードを手動モードから自動モードに変更すると共に、前記熱分解ガス燃焼器に空気が送られない状態にするためのオンディレイタイマと
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物を含む廃棄物等から生じた熱分解ガスを燃焼処理するための熱分解ガス改質器について、その燃焼を制御するための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７には、従来の熱分解ガス改質器の燃焼制御装置の例が示されている。図７において、熱分解ガス改質器９に、熱分解ガス燃焼器７および燃料ガス燃焼器８が取り付けられている。また、熱分解ガス改質器９内の温度を検出する温度検出器１０が設けられている。この温度検出器１０は、熱分解ガス燃焼制御部１４および燃料ガス燃焼制御部１５に接続されている。これらの熱分解ガス燃焼制御部１４および燃料ガス燃焼制御部１５には、燃焼制御切替器１６が接続されている。
【０００３】
上記熱分解ガス燃焼器７には、有機物を含む廃棄物等の熱分解によって生じた熱分解ガス１と、熱分解ガス燃焼用空気２ａとがそれぞれ供給されるようになっている。そして、熱分解ガス燃焼器７に送られる空気２ａの流量を調節するための熱分解ガス側空気調節弁４が設けられている。
【０００４】
一方、上記燃料ガス燃焼器８には、例えば都市ガス等の燃料ガス３と、燃料ガス燃焼用空気２ｂとがそれぞれ供給されるようになっている。そして、燃料ガス燃焼器８に送られる空気２ｂおよび燃料ガス３の流量をそれぞれ調節するための、燃料ガス側空気調節弁５および燃料ガス調節弁６が設けられている。
【０００５】
上記熱分解ガス燃焼制御部１４は、温度検出器１０の検出した熱分解ガス改質器９内の温度と設定温度との偏差を温度偏差として、この温度偏差の拡大を抑制するように熱分解ガス燃焼器７の燃焼を制御するための熱分解ガス燃焼操作信号を出力するように構成されている。具体的には、この熱分解ガス燃焼操作信号による熱分解ガス燃焼器７の燃焼制御は、当該信号によって熱分解ガス側空気調節弁４の開度を調節することによって行われる。
【０００６】
一方、上記燃料ガス燃焼制御部１５は、上記温度偏差の拡大を抑制するように燃料ガス燃焼器８の燃焼を制御するための燃料ガス燃焼操作信号Ａを出力するように構成されている。具体的には、この燃料ガス燃焼操作信号Ａによる燃料ガス燃焼器８の燃焼制御は、当該信号に基づいて燃料ガス側空気調節弁５および燃料ガス調節弁６の開度を調節することによって行われる。なお、燃料ガス燃焼制御部１５と燃料ガス調節弁６との間には、燃料ガスと空気との流量比（それぞれの流量）を演算するための比率設定器１３が介設されている。
【０００７】
また、上記燃焼制御切替器１６は、燃料ガス燃焼制御部１５による（自動）制御から熱分解ガス燃焼制御部１４による（自動）制御への切り替えを行うための制御切替信号Ｃを出力するように構成されている。
【０００８】
以上のように構成された熱分解ガス改質器の燃焼制御装置においては、まず燃料ガス燃焼制御部１５による燃料ガス燃焼器８の上記燃焼制御が行われ、熱分解ガス改質器９内の温度が設定値に近づくようになされる。
【０００９】
その後、熱分解ガス燃焼器７に送られる熱分解ガスの発生が十分に進行したら、燃焼制御切替器１６からの制御切替信号Ｃによって、燃料ガス燃焼制御部１５による制御から熱分解ガス燃焼制御部１４による制御への切り替えが行われる。具体的には、燃料ガス燃焼制御部１５の制御モードが自動モードから手動モードに、熱分解ガス燃焼制御部１４の制御モードが手動モードから自動モードに、それぞれ切り替えられる。
【００１０】
そして、手動モードの燃料ガス燃焼制御部１５において、燃料ガス燃焼器８の燃焼熱が減少するように手動操作が行われる一方、自動モードの熱分解ガス燃焼制御部１４によって、熱分解ガス燃焼器７の上記燃焼制御が行われるようになる。このことにより、熱分解ガス燃焼制御部１４による熱分解ガス燃焼器７の燃焼制御により、熱分解ガス改質器９内の温度が設定値に制御される。
【００１１】
この場合、熱分解ガス燃焼器７における熱分解ガスの燃焼形態は部分燃焼である。そして、その部分燃焼で発生する熱と、燃料ガス燃焼器８から熱分解ガス改質器９に与えられた熱とによって、設定温度になされた熱分解ガス改質器９内で未燃焼分の熱分解ガスの改質が行われる。改質された熱分解ガス（例えば水素、一酸化炭素、窒素等を主成分とするガス）は、熱分解ガス改質器９から改質ガス１２として排出される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の熱分解ガス改質器の燃焼制御装置には、以下のような問題点がある。
【００１３】
まず、燃焼制御切替器１６によって、燃料ガス燃焼制御部１５による制御から熱分解ガス燃焼制御部１４による制御へ切り替えた（それぞれ制御モードを切り替えた）としても、燃料ガス燃焼器８と熱分解ガス燃焼器７の燃焼自体が切り替わるわけではない。従って上述したように、手動モードに切り替えられた燃料ガス燃焼制御部１５において、燃料ガス燃焼器８の燃焼を手動で操作する必要がある。このため、操作が煩雑となるだけでなく、誤動作の可能性等の安全面からも実用的とはいえない。
【００１４】
そこで、上記のような制御の切り替えと共に、燃料ガス燃焼器８と熱分解ガス燃焼器７の燃焼を強制的に切り替えるような構成も考えられる。しかし、その場合は、両方の燃焼器７，８が共に燃焼していない時間帯が生じることで、熱分解ガス改質器９内の温度が低下し、その改質性能が低下するという問題が懸念される。
【００１５】
また、熱分解ガス燃焼器７による燃焼に移行した後に、熱分解ガス改質器９内の温度低下が発生し、その後、熱分解ガスの燃焼状態が部分燃焼から全体燃焼になっても当該温度が十分上昇しない場合に、熱分解ガス燃焼制御部１４は、熱分解ガス側空気調節弁４の開度を増大させることで当該温度を上昇させようとする。このことにより、過剰な空気による希釈作用が生じ、かえって温度低下が進んでしまうことで、熱分解ガス燃焼制御部１４による制御を破綻させ、ひいては熱分解ガス改質器９自体の改質性能を著しく低下させてしまうという問題がある。
【００１６】
さらに、熱分解ガス改質器９内の温度低下によってガス改質性能が低下すると、熱分解ガス改質器９から未改質の熱分解ガスが排出されてしまうことにもなる。そして、そのような未改質の熱分解ガス中に空気（酸素）が大量に含まれている可能性があるため、改質ガスを処理するための設備などでの安全性の点で問題が生じうる。
【００１７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、常に安定した燃焼制御を行うことで、熱分解ガス改質器の改質性能と安全性を高く保つことのできるような熱分解ガス改質器の燃焼制御装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の手段は、熱分解ガス改質器と、この熱分解ガス改質器に取り付けられた熱分解ガス燃焼器および燃料ガス燃焼器と、前記熱分解ガス改質器内の温度を検出する温度検出器と、この温度検出器の検出した前記熱分解ガス改質器内の温度と設定温度との偏差である温度偏差の拡大を抑制するように前記熱分解ガス燃焼器の燃焼を制御するための熱分解ガス燃焼操作信号を出力する熱分解ガス燃焼制御部と、前記温度偏差の拡大を抑制するように前記燃料ガス燃焼器の燃焼を制御するための燃料ガス燃焼操作信号を出力する燃料ガス燃焼制御部と、この燃料ガス燃焼制御部による制御から前記熱分解ガス燃焼制御部による制御への切り替えを行うための制御切替信号を出力する燃焼制御切替器と、この燃焼制御切替器からの前記制御切替信号を受信し、当該制御切替信号の受信からの時間経過に応じた燃焼推移状態が得られるような時間関数に基づいて、前記燃料ガス燃焼器の燃焼を制御するための燃料ガス燃焼制御信号を出力する時間関数設定器と、前記燃焼制御切替器からの前記制御切替信号を受信して、前記燃料ガス燃焼器の燃焼を制御するための信号を、前記燃料ガス燃焼操作信号から前記燃料ガス燃焼制御信号へ切り替える信号切替器とを備えたことを特徴とする熱分解ガス改質器の燃焼制御装置である。
【００１９】
この第１の手段においては、まず燃料ガス燃焼制御部による燃料ガス燃焼器の上記燃焼制御が行われ、熱分解ガス改質器内の温度が設定値に近づくようになされる。その後、熱分解ガス燃焼器に送られる熱分解ガスの発生が十分に進行したら、燃焼制御切替器からの制御切替信号によって、燃料ガス燃焼制御部による制御から熱分解ガス燃焼制御部による制御への切り替えが行われる。
【００２０】
すると、制御切替信号を受信した時間関数設定器が、燃料ガス燃焼器の燃焼を制御するための燃料ガス燃焼制御信号を出力する。また、同じく制御切替信号を受信した信号切替器が、燃料ガス燃焼器の燃焼を制御するための信号を、燃料ガス燃焼操作信号から燃料ガス燃焼制御信号へ切り替える。
【００２１】
このことにより、熱分解ガス燃焼制御部による熱分解ガス燃焼器の燃焼制御が行われると共に、時間関数設定器からの燃料ガス燃焼制御信号による燃料ガス燃焼器の燃焼制御が行われるようになる。この場合、時間関数設定器からの燃料ガス燃焼制御信号は、制御切替信号の受信からの時間経過に応じた燃焼推移状態が得られるような時間関数に基づいて出力される。
【００２２】
従って、例えば時間関数を上記時間経過に応じて緩やかに燃焼熱量が減少するような燃焼推移状態が得られるように設定しておくことで、燃料ガス燃焼制御信号によって、そのような燃焼推移状態が得られるような燃料ガス燃焼器の燃焼制御が行われる。一方、熱分解ガス燃焼制御部は、そのような燃料ガス燃焼器の燃焼推移状態に応じて、熱分解ガス改質器内の温度が設定値に近づくよう、緩やかに燃焼熱量が増大するような熱分解ガス燃焼器の燃焼制御を行うことになる。
【００２３】
従って、この第１の手段によれば、制御切替信号による上記燃焼制御の切替後において、従来のように燃料ガス燃焼制御部における手動操作を行うことなく、燃料ガス燃焼器の燃焼から熱分解ガス燃焼器の燃焼への円滑な移行を自動的に行うことが可能となる。
【００２４】
なお、この第１の手段において、上記熱分解ガス燃焼操作信号による熱分解ガス燃焼器の燃焼制御は、例えば、当該信号によって、熱分解ガス燃焼器に送られる空気の流量を調節するための熱分解ガス側空気調節弁の開度を調節することによって行われる。同様に、上記燃料ガス燃焼操作信号または上記燃料ガス燃焼制御信号による燃料ガス燃焼器の燃焼制御は、例えば、当該信号によって、燃料ガス燃焼器に送られる空気および燃料ガスの流量をそれぞれ調節するための燃料ガス側空気調節弁および燃料ガス調節弁の開度を調節することによって行われる。
【００２５】
第２の手段は、第１の手段において、前記温度検出器の検出した前記熱分解ガス改質器内の温度が所定の下限値を一定時間継続して下回った場合、前記時間関数設定器における時間経過を停止し、その後、前記熱分解ガス改質器内の温度が前記下限値を上回った場合、前記時間関数設定器における時間経過を再開させるための温度監視器をさらに備えたものである。
【００２６】
この第２の手段によれば、第１の手段において、熱分解ガス改質器内の温度が所定の下限値を一定時間継続して下回った場合、時間関数設定器における時間経過を停止することで、時間経過に応じて緩やかに燃焼熱量が減少するような燃料ガス燃焼器の燃焼制御が中止される。すると、熱分解ガス燃焼制御部による熱分解ガス燃焼器の燃焼制御によって、熱分解ガス改質器内の温度は上昇に向かうことになる。その後、熱分解ガス改質器内の温度が下限値を上回った場合、時間関数設定器における時間経過を再開させることで、再び時間経過に応じて緩やかに燃焼熱量が減少するような燃料ガス燃焼器の燃焼制御が行われる。
【００２７】
従って、この第２の手段によれば、上記燃焼制御の切替後において熱分解ガス改質器内の温度低下が生じた場合でも、燃料ガス燃焼器の燃焼から熱分解ガス燃焼器の燃焼への円滑な移行を自動的に行うことが可能となる。このため、第１の手段に比べても、さらに安定した燃焼制御を行うことができ、熱分解ガス改質器の改質性能と安全性をより高く保つことができる。
【００２８】
第３の手段は、第２の手段において、前記熱分解ガス改質器内の温度に代えて前記温度偏差を用いたものであり、第２の手段と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
第４の手段は、第１の手段において、前記燃料ガス燃焼器に送られる燃料ガスおよび空気の流量をそれぞれ検出するための燃料ガス流量検出器および空気流量検出器と、前記燃料ガス燃焼器に送られる燃料ガスおよび空気の流量をそれぞれ制御するための燃料ガス流量制御部および空気流量制御部と、これらの燃料ガス流量制御部および空気流量制御部と前記信号切替器との間に介設された燃焼制御演算部とをさらに備え、前記燃料ガス流量検出器の検出した燃料ガスの流量が、前記空気流量制御部および前記燃焼制御演算部に入力され、前記空気流量検出器の検出した空気の流量が、前記燃料ガス流量制御部および前記燃焼制御演算部に入力され、前記信号切替器からの出力が前記燃焼制御演算部に入力されると共に、前記燃焼制御演算部からの出力が前記燃料ガス流量制御部および空気流量制御部にそれぞれ入力されることで、前記燃料ガスと空気との流量比が所定の適合範囲内に保持されるような制御が行われるように構成されているものである。
【００３０】
この第４の手段によれば、第１の手段において、燃料ガス燃焼器に送られる燃料ガスと空気との流量比が所定の適合範囲内に保持されるようにすることで、燃料ガス燃焼器における燃焼の制御性と燃焼効率とを向上させることができる。
【００３１】
第５の手段は、第１の手段において、前記温度検出器の検出した前記熱分解ガス改質器内の温度が所定の下限値を下回った場合に、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更するための下限監視器をさらに備えたものである。
【００３２】
ここで、第１の手段においては、熱分解ガス燃焼制御部による制御への切替後に、熱分解ガス改質器内の温度低下が発生し、その後、熱分解ガスの燃焼状態が部分燃焼から全体燃焼になっても当該温度が十分上昇しない場合に、熱分解ガス燃焼制御部は、熱分解ガス燃焼器へ送られる空気量を増大させることで当該温度を上昇させようとする。このことにより、過剰な空気による希釈作用が生じ、かえって熱分解ガス改質器内の温度低下が進んでしまうことで、熱分解ガス燃焼制御部による制御を破綻させる可能性がある。
【００３３】
ところが、この第５の手段によれば、上記のように熱分解ガス改質器内の温度低下に起因して自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部による制御が破綻に至るような場合にも、手動モードに変更することで、そのような事態を未然に回避することができる。
【００３４】
第６の手段は、第１の手段において、前記温度検出器の検出した前記熱分解ガス改質器内の温度に基づいて、その温度の時間変化曲線が上に凸の形状であることを検出した場合に、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更するための温度トレンド監視器をさらに備えたものである。
【００３５】
ここで、上記温度の時間変化曲線が上に凸の形状となった場合は、上記第５の手段で述べたように、熱分解ガス改質器内の温度低下に起因して自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部による制御が破綻に至るような可能性があると判断できる。
【００３６】
そこで、この第６の手段によっても、上記のように自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部による制御が破綻に至るような場合に、手動モードに変更することで、そのような事態を未然に回避することができる。
【００３７】
なお、この第６の手段において、上記温度の時間変化曲線の形状に代えて、温度の時間変化率を監視して、その変化率が正から負に変化したことを検出した場合に同様の動作を行うような監視器を用いてもよい。
【００３８】
第７の手段は、第１の手段において、前記熱分解ガス改質器から排出される改質ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出器と、この酸素濃度検出器の検出した前記改質ガスの酸素濃度が所定の上限値を上回った場合に、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更するための上限監視器とをさらに備えたものである。
【００３９】
ここで、上記改質ガスの酸素濃度が所定の上限値を上回った場合には、上記第５の手段で述べたような、過剰な空気による希釈作用が生じ始めていると判断できる。そこで、この第７の手段によっても、上記のように自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部による制御が破綻に至るような場合に、手動モードに変更することで、そのような事態を未然に回避することができる。
【００４０】
第８の手段は、第１の手段において、前記熱分解ガス改質器から排出される改質ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出器と、この酸素濃度検出器の検出した前記改質ガスの酸素濃度に基づいて、その酸素濃度の時間変化が漸次上昇傾向にあることを検出した場合に、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更するための酸素濃度トレンド監視器とをさらに備えたものである。
【００４１】
ここで、上記酸素濃度の時間変化が漸次上昇傾向にある場合にも、上記第７の手段の場合と同様に、過剰な空気による希釈作用が生じ始めていると判断できる。そこで、この第８の手段によっても、上記のように自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部による制御が破綻に至るような場合に、手動モードに変更することで、そのような事態を未然に回避することができる。
【００４２】
第９の手段は、第５乃至第８の手段のいずれかにおいて、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更すると同時に、前記燃料ガス燃焼制御部の制御モードを手動モードから自動モードに変更するようにしたものである。
【００４３】
この第９の手段によれば、第５乃至第８の手段のいずれかにおいて、熱分解ガス燃焼制御部による制御から再び燃料ガス燃焼制御部による制御へ切り替えることで、熱分解ガス燃焼制御部の制御破綻を未然に回避すると共に、燃料ガス燃焼制御部による制御で熱分解ガス改質器内の温度の回復を図ることができる。
【００４４】
第１０の手段は、第１の手段において、前記熱分解ガス改質器内の炎を検出するための炎検出器と、この炎検出器が一定時間継続して炎を検出しない場合に、前記熱分解ガス燃焼器が失火状態であると判定し、前記熱分解ガス燃焼制御部の制御モードを自動モードから手動モードに変更すると同時に、前記燃料ガス燃焼制御部の制御モードを手動モードから自動モードに変更すると共に、前記熱分解ガス燃焼器に空気が送られない状態にするためのオンディレイタイマとをさらに備えたものである。
【００４５】
ここで、熱分解ガス燃焼器が継続的に失火状態にあると熱分解ガス改質器内の温度が低下に向かうので、上記第５の手段で述べたように、熱分解ガス改質器内の温度低下に起因して自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部による制御が破綻に至るような可能性がある。
【００４６】
そこで、この第１０の手段によれば、熱分解ガス燃焼制御部による制御から再び燃料ガス燃焼制御部による制御へ切り替えることで、熱分解ガス燃焼制御部の制御破綻を未然に回避することができる。また、熱分解ガス燃焼器に空気が送られない状態にすることで、熱分解ガス改質器内での空気による希釈化の進行を直ちにくい止めることができる。
【００４７】
この場合、熱分解ガス燃焼器に空気が送られない状態にするには、例えば上記熱分解ガス側空気調節弁の開度が直ちに全閉状態となるような熱分解ガス燃焼操作信号を与えるようにすればよい。
【００４８】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図６は本発明による熱分解ガス改質器の燃焼制御装置の実施の形態を示す図である。なお、図１乃至図６に示す本発明の実施の形態において、図７に示す従来例と同一の構成部分には同一符号を付して説明する。
【００４９】
［第１の実施形態］
次に、図１により本発明の第１の実施形態について説明する。
【００５０】
〈構  成〉
図１に示す熱分解ガス改質器の燃焼制御装置において、熱分解ガス改質器９に、熱分解ガス燃焼器７および燃料ガス燃焼器８が取り付けられている。また、熱分解ガス改質器９内の温度を検出する温度検出器１０が設けられている。この温度検出器１０は、熱分解ガス燃焼制御部１４および燃料ガス燃焼制御部１５に接続されている。これらの熱分解ガス燃焼制御部１４および燃料ガス燃焼制御部１５には、燃焼制御切替器１６が接続されている。
【００５１】
また、この熱分解ガス改質器の燃焼制御装置は、時間関数設定器１８と信号切替器１７とを備えている。このうち時間関数設定器１８には、燃焼制御切替器１６が接続されている。一方、信号切替器１７には、燃料ガス燃焼制御部１５、燃焼制御切替器１６および時間関数設定器１８が接続されている。なお、これらの時間関数設定器１８および信号切替器１７の具体的な構成については後述する。
【００５２】
上記熱分解ガス燃焼器７には、有機物を含む廃棄物等の熱分解によって生じた熱分解ガス１と、熱分解ガス燃焼用空気２ａとがそれぞれ供給されるようになっている。そして、熱分解ガス燃焼器７に送られる空気２ａの流量を調節するための熱分解ガス側空気調節弁４が設けられ、この空気調節弁４に熱分解ガス燃焼制御部１４が接続されている。
【００５３】
一方、上記燃料ガス燃焼器８には、例えば都市ガス等の燃料ガス３と、燃料ガス燃焼用空気２ｂとがそれぞれ供給されるようになっている。そして、燃料ガス燃焼器８に送られる空気２ｂおよび燃料ガス３の流量をそれぞれ調節するための、燃料ガス側空気調節弁５および燃料ガス調節弁６が設けられている。また、これらの空気調節弁５および燃料ガス調節弁６に燃料ガス燃焼制御部１５が接続されている。
【００５４】
上記熱分解ガス燃焼制御部１４は、温度検出器１０の検出した熱分解ガス改質器９内の温度と設定温度との偏差を温度偏差として、この温度偏差の拡大を抑制するように熱分解ガス燃焼器７の燃焼を制御するための熱分解ガス燃焼操作信号を出力するように構成されている。具体的には、この熱分解ガス燃焼操作信号による熱分解ガス燃焼器７の燃焼制御は、当該信号によって熱分解ガス側空気調節弁４の開度を調節することによって行われる。
【００５５】
一方、上記燃料ガス燃焼制御部１５は、上記温度偏差の拡大を抑制するように燃料ガス燃焼器８の燃焼を制御するための燃料ガス燃焼操作信号Ａを出力するように構成されている。具体的には、この燃料ガス燃焼操作信号Ａによる燃料ガス燃焼器８の燃焼制御は、当該信号に基づいて燃料ガス側空気調節弁５および燃料ガス調節弁６の開度を調節することによって行われる。
【００５６】
この場合、燃料ガス側空気調節弁５および燃料ガス調節弁６との間には、上記信号切替器１７が介設されている。また、信号切替器１７と燃料ガス調節弁６との間には、比率設定器１３が介設されている。この比率設定器１３は、燃料ガス燃焼操作信号Ａ（または下記の燃料ガス燃焼制御信号Ｂ）に基づいて、燃料ガス３の種類等に応じた理論空気量と予め設定された空気過剰率とから空気２ｂに対する燃料ガス３の流量比を演算し、燃料ガス調節弁６の開度を調節するように構成されている。
【００５７】
また、上記燃焼制御切替器１６は、燃料ガス燃焼制御部１５による（自動）制御から熱分解ガス燃焼制御部１４による（自動）制御への切り替えを行うための制御切替信号Ｃを出力するように構成されている。
【００５８】
ここで、上記時間関数設定器１８は、燃焼制御切替器１６からの制御切替信号Ｃを受信し、燃料ガス燃焼器８の燃焼を制御するための燃料ガス燃焼制御信号Ｂを出力するように構成されている。この燃料ガス燃焼制御信号Ｂは、燃料ガス燃焼制御部１５から出力される燃料ガス燃焼操作信号Ａとは異なり、上記制御切替信号Ｃの受信からの時間経過に応じた燃焼推移状態が得られるような時間関数に基づいて、燃料ガス燃焼器８の燃焼を制御するようになっている。
【００５９】
また、上記信号切替器１７は、燃焼制御切替器１６からの制御切替信号Ｃを受信して、燃料ガス燃焼器８の燃焼を制御するための信号を、燃料ガス燃焼操作信号Ａから燃料ガス燃焼制御信号Ｂへ切り替えるように構成されている。
【００６０】
なお、熱分解ガス改質器９内においては（理想的には）、熱分解ガス燃焼器７における熱分解ガス１の部分燃焼によって発生する熱と、燃料ガス燃焼器８から熱分解ガス改質器９に与えられた熱とによって、設定温度になされた当該改質器内で未燃焼分の熱分解ガス１の改質が行われる。そして、改質された熱分解ガス（例えば水素、一酸化炭素、窒素等を主成分とするガス）は、熱分解ガス改質器９から改質ガス１２として排出されるようになっている。
【００６１】
〈作用効果〉
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。
【００６２】
本実施形態においては、まず燃料ガス燃焼制御部１５による燃料ガス燃焼器８の上記燃焼制御が行われ、熱分解ガス改質器９内の温度が設定値に近づくようになされる。その後、熱分解ガス燃焼器７に送られる熱分解ガス１の発生が十分に（具体的には、熱分解ガス１の部分燃焼状態にて上記温度の設定値が得られる程度まで）進行したら、燃焼制御切替器１６からの制御切替信号Ｃによって、燃料ガス燃焼制御部１５による制御から熱分解ガス燃焼制御部１４による制御への切り替えが行われる。
【００６３】
すると、制御切替信号Ｃを受信した時間関数設定器１８が、燃料ガス燃焼器８の燃焼を制御するための燃料ガス燃焼制御信号を出力する。また、同じく制御切替信号Ｃを受信した信号切替器１７が、燃料ガス燃焼器８の燃焼を制御するための信号を、燃料ガス燃焼操作信号Ａから燃料ガス燃焼制御信号Ｂへ切り替える。
【００６４】
このことにより、熱分解ガス燃焼制御部１４による熱分解ガス燃焼器７の燃焼制御が行われると共に、時間関数設定器１８からの燃料ガス燃焼制御信号Ｂによる燃料ガス燃焼器８の燃焼制御が行われるようになる。この場合、時間関数設定器１８からの燃料ガス燃焼制御信号Ｂは、制御切替信号Ｃの受信からの時間経過に応じた燃焼推移状態が得られるような時間関数に基づいて出力される。
【００６５】
従って、時間関数を上記時間経過に応じて緩やかに燃焼熱量が減少するような燃焼推移状態が得られるように設定しておくことで、燃料ガス燃焼制御信号Ｂによって、そのような燃焼推移状態が得られるような燃料ガス燃焼器８の燃焼制御が行われる。一方、熱分解ガス燃焼制御部１４は、そのような燃料ガス燃焼器８の燃焼推移状態に応じて、熱分解ガス改質器９内の温度が設定値に近づくよう、緩やかに燃焼熱量が増大するような熱分解ガス燃焼器７の燃焼制御を行うことになる。
【００６６】
従って、本実施形態によれば、制御切替信号Ｃによる上記燃焼制御の切替後において、従来のように燃料ガス燃焼制御部１５における手動操作を行うことなく、燃料ガス燃焼器８の燃焼から熱分解ガス燃焼器７の燃焼への円滑な移行を自動的に行うことが可能となる。
【００６７】
［第２の実施形態］
次に、図２により本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６８】
〈構  成〉
本実施形態は、図２に示すように、温度検出器１０および時間関数設定器１８に接続された温度監視器１９をさらに備えた点で上記第１の実施形態と異なり、その他の構成は図１に示す上記第１の実施形態と同様である。
【００６９】
そして、上記温度監視器１９は、温度検出器１０の検出した熱分解ガス改質器９内の温度を監視すると共に、以下のような動作を行うように構成されている。すなわち、この温度監視器１９は、熱分解ガス改質器９内の温度が所定の下限値を一定時間継続して下回った場合、時間関数設定器１８における時間経過を停止し、その後、熱分解ガス改質器９内の温度が下限値を上回った場合、時間関数設定器１８における時間経過を再開させるようになっている。
【００７０】
〈作用効果〉
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。
【００７１】
本実施形態によれば、熱分解ガス改質器９内の温度が所定の下限値を一定時間継続して下回った場合、時間関数設定器１８における時間経過を停止することで、時間経過に応じて緩やかに燃焼熱量が減少するような燃料ガス燃焼器８の燃焼制御が中止される。すると、熱分解ガス燃焼制御部１４による熱分解ガス燃焼器７の燃焼制御によって、熱分解ガス改質器９内の温度は上昇に向かうことになる。その後、熱分解ガス改質器９内の温度が下限値を上回った場合、時間関数設定器１８における時間経過を再開させることで、再び時間経過に応じて緩やかに燃焼熱量が減少するような燃料ガス燃焼器８の燃焼制御が行われる。
【００７２】
従って、本実施形態によれば、上記燃焼制御の切替後において熱分解ガス改質器９内の温度低下が生じた場合でも、燃料ガス燃焼器８の燃焼から熱分解ガス燃焼器７の燃焼への円滑な移行を自動的に行うことが可能となる。このため、第１の実施形態に比べても、さらに安定した燃焼制御を行うことができ、熱分解ガス改質器９の改質性能と安全性をより高く保つことができる。
【００７３】
［第３の実施形態］
次に、図３により本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７４】
〈構  成〉
本実施形態は、図３に示すように、燃料ガス流量制御部３１、空気流量制御部３２、燃料ガス流量検出器３３、空気流量検出器３４および燃焼制御演算部３５をさらに備えると共に、上記比率設定器１３を省略した点で上記第１の実施形態と異なり、その他の構成は図１に示す上記第の実施形態と同様である。
【００７５】
そして、上記燃料ガス流量検出器３３および空気流量検出器３４は、燃料ガス燃焼器８に送られる燃料ガス３および空気２ｂの流量をそれぞれ検出するように構成されている。
【００７６】
次に、上記燃料ガス流量制御部３１は、燃料ガス調節弁６の開度を調節することで、燃料ガス燃焼器８に送られる燃料ガス３の流量を制御するように構成されている。また、上記空気流量制御部３２は、燃料ガス側空気調節弁５の開度を調節することで、燃料ガス燃焼器８に送られる空気２ｂの流量を制御するように構成されている。
【００７７】
そして、燃料ガス流量検出器３３の検出した燃料ガス３の流量が、空気流量制御部３２および燃焼制御演算部３５に入力されるようになっている。また、空気流量検出器３４の検出した空気２ｂの流量が、燃料ガス流量制御部３１および燃焼制御演算部３５に入力されるようになっている。さらに、信号切替器１７からの出力（燃料ガス燃焼操作信号Ａないし燃料ガス燃焼制御信号Ｂ）が燃焼制御演算部３５に入力されると共に、燃焼制御演算部３５からの出力が燃料ガス流量制御部３１および空気流量制御部３２にそれぞれ入力されることで、燃料ガス３と空気２ｂとの流量比が所定の適合範囲内に保持されるような制御が行われるように構成されている。
【００７８】
〈作用効果〉
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、燃料ガス燃焼器８に送られる燃料ガス３と空気２ｂとの流量比が所定の適合範囲内に保持されるようにすることで、燃料ガス燃焼制御部１５による燃料ガス燃焼器８における制御性と燃焼効率とを向上させることができる。
【００７９】
［第４の実施形態］
次に、図４により本発明の第４の実施形態について説明する。
【００８０】
〈構  成〉
本実施形態は、図４に示すように、温度検出器１０および燃焼制御切替器１６に接続された下限監視器４１をさらに備えた点で上記第１の実施形態と異なり、その他の構成は図１に示す上記第１の実施形態と同様である。
【００８１】
そして、上記下限監視器４１は、温度検出器１０の検出した熱分解ガス改質器９内の温度を監視して、（熱分解ガス燃焼制御部１４による制御への切替後に）当該温度が所定の下限値を下回った場合に、熱分解ガス燃焼制御部１４の制御モードを自動モードから手動モードに変更するように構成されている。この場合、熱分解ガス燃焼制御部１４の制御モードの変更は、燃焼制御切替器１６を介して行われる。
【００８２】
〈作用効果〉
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。
【００８３】
熱分解ガス燃焼制御部１４による制御への切替後に、熱分解ガス改質器９内の温度低下が発生し、その後、熱分解ガス１の燃焼状態が部分燃焼から全体燃焼になっても当該温度が十分上昇しない場合に、熱分解ガス燃焼制御部１４は、熱分解ガス燃焼器７へ送られる空気量を増大させることで当該温度を上昇させようとする。このことにより、過剰な空気による希釈作用が生じ、かえって熱分解ガス改質器９内の温度低下が進んでしまうことで、熱分解ガス燃焼制御部１４による制御を破綻させる可能性がある。
【００８４】
ところが、本実施形態によれば、上記のように熱分解ガス改質器９内の温度低下に起因して自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部１４による制御が破綻に至るような場合にも、手動モードに変更することで、そのような事態を未然に回避することができる。
【００８５】
〈変形例〉
本実施形態においては、上記下限監視器４１に代えて温度トレンド監視器４２を設け、この温度トレンド監視器４２によって、上記温度の時間変化曲線が上に凸の形状であることを検出した場合に、熱分解ガス燃焼制御部１４の上記制御モード変更を行うように構成してもよい。
【００８６】
すなわち、上記温度の時間変化曲線が上に凸の形状となった場合も、上述したように、熱分解ガス改質器９内の温度低下に起因して自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部１４による制御が破綻に至るような可能性があると判断できる。従って、このような構成によっても、上記のように自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部１４による制御が破綻に至るような場合に、手動モードに変更することで、そのような事態を未然に回避することができる。
【００８７】
なお、この温度トレンド監視器４２において、上記温度の時間変化曲線の形状に代えて、温度の時間変化率を監視して、その変化率が正から負に変化したことを検出した場合に同様の動作を行うように構成してもよい。
【００８８】
［第５の実施形態］
次に、図５により本発明の第５の実施形態について説明する。
【００８９】
〈構  成〉
本実施形態は、図５に示すように、酸素濃度検出器１１と、この検出器１１および燃焼制御切替器１６に接続された上限監視器４３とをさらに備えた点で上記第１の実施形態と異なり、その他の構成は図１に示す上記第１の実施形態と同様である。
【００９０】
そして、上記酸素濃度検出器１１は、熱分解ガス改質器９から排出される改質ガス１２の酸素濃度を検出するように構成されている。また、上記上限監視器４３は、酸素濃度検出器１１の検出した改質ガス１２の酸素濃度を監視して、（熱分解ガス燃焼制御部１４による制御への切替後に）当該酸素濃度が所定の上限値を上回った場合に、熱分解ガス燃焼制御部１４の制御モードを自動モードから手動モードに変更するように構成されている。この場合も、熱分解ガス燃焼制御部１４の制御モードの変更は、燃焼制御切替器１６を介して行われる。
【００９１】
〈作用効果〉
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。
【００９２】
上記改質ガス１２の酸素濃度が所定の上限値を上回った場合には、上述したような過剰な空気による希釈作用が生じ始めていると判断できる。そこで、本実施形態によっても、上記第４の実施形態の場合と同様、自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部１４による制御が破綻に至るような場合に、手動モードに変更することで、そのような事態を未然に回避することができる。
【００９３】
〈変形例〉
本実施形態においては、上記上限監視器４３に代えて酸素濃度トレンド監視器４４を設け、この酸素濃度トレンド監視器４４によって、上記酸素濃度の時間変化が漸次上昇傾向にあることを検出した場合に、熱分解ガス燃焼制御部１４の上記制御モード変更を行うように構成してもよい。
【００９４】
すなわち、上記酸素濃度の時間変化が漸次上昇傾向にある場合にも、過剰な空気による希釈作用が生じ始めていると判断できる。従って、このような構成によっても、上記のように自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部１４による制御が破綻に至るような場合に、手動モードに変更することで、そのような事態を未然に回避することができる。
【００９５】
［第４及び第５の実施形態の変形例］
なお、以上の第４及び第５の実施形態においては、熱分解ガス燃焼制御部１４の制御モードを自動モードから手動モードに変更すると同時に、燃料ガス燃焼制御部１５の制御モードを手動モードから自動モードに変更するように構成することがより好ましい。
【００９６】
そのような構成により、熱分解ガス燃焼制御部１４による制御から再び燃料ガス燃焼制御部１５による制御へ切り替えることで、熱分解ガス燃焼制御部１４の制御破綻を未然に回避すると共に、燃料ガス燃焼制御部１５による制御で熱分解ガス改質器９内の温度の回復を図ることができる。
【００９７】
［第６の実施形態］
次に、図６により本発明の第６の実施形態について説明する。
【００９８】
〈構  成〉
本実施形態は、図６に示すように、炎（フレーム）検出器５１と、この炎検出器５１および信号切替器１６に接続されたオンディレイタイマ５２とをさらに備えた点で上記第５の実施形態と異なり、その他の構成は図５に示す上記第５の実施形態と同様である。
【００９９】
そして、上記炎検出器５１は、熱分解ガス改質器９内の炎（の有無）を検出するように構成されている。また、上記オンディレイタイマ５２は、（熱分解ガス燃焼制御部１４による制御への切替後に）炎検出器５１が一定時間継続して炎を検出しない場合に、熱分解ガス燃焼器７が失火状態であると判定し、以下のような動作を行うように構成されている。
【０１００】
すなわち、熱分解ガス燃焼制御部１４の制御モードを自動モードから手動モードに変更すると同時に、燃料ガス燃焼制御部１５の制御モードを手動モードから自動モードに変更すると共に、熱分解ガス燃焼器１４に空気が送られない状態にする。この場合、熱分解ガス燃焼器７に空気が送られない状態にするには、例えば上記熱分解ガス側空気調節弁４の開度が直ちに全閉状態となるような熱分解ガス燃焼操作信号Ａを与えるようにすればよい。
【０１０１】
〈作用効果〉
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。
【０１０２】
熱分解ガス燃焼制御部１４による制御への切替後に、熱分解ガス燃焼器７が継続的に失火状態にあると熱分解ガス改質器９内の温度が低下に向かうので、上述したように、熱分解ガス改質器９内の温度低下に起因して自動モードのまま進行すると熱分解ガス燃焼制御部１４による制御が破綻に至るような可能性がある。
【０１０３】
そこで、本実施形態によれば、熱分解ガス燃焼制御部１４による制御から再び燃料ガス燃焼制御部１５による制御へ切り替えることで、熱分解ガス燃焼制御部１４の制御破綻を未然に回避することができる。また、熱分解ガス燃焼器７に空気が送られない状態にすることで、熱分解ガス改質器９内での空気による希釈化の進行を直ちにくい止めることができる。
【０１０４】
［その他の実施形態］
なお、特に制御上の支障などがない限り、上記第１乃至第６の実施形態（変形例を含む）のうちの複数の実施形態を任意に組み合わせた構成としてもよい。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明によれば、制御切替信号による上記燃焼制御の切替後において、従来のように燃料ガス燃焼制御部における手動操作を行うことなく、燃料ガス燃焼器の燃焼から熱分解ガス燃焼器の燃焼への円滑な移行を自動的に行うことが可能となる。このため、常に安定した燃焼制御を行うことができ、熱分解ガス改質器の改質性能と安全性を高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による熱分解ガス改質器の燃焼制御装置の第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】 本発明による熱分解ガス改質器の燃焼制御装置の第２の実施形態を示すブロック図。
【図３】 本発明による熱分解ガス改質器の燃焼制御装置の第３の実施形態を示すブロック図。
【図４】 本発明による熱分解ガス改質器の燃焼制御装置の第４の実施形態を示すブロック図。
【図５】 本発明による熱分解ガス改質器の燃焼制御装置の第５の実施形態を示すブロック図。
【図６】 本発明による熱分解ガス改質器の燃焼制御装置の第６の実施形態を示すブロック図。
【図７】 従来の熱分解ガス改質器の燃焼制御装置を示すブロック図。
【符号の説明】
１  熱分解ガス
２ａ  熱分解ガス燃焼用空気
２ｂ  燃料ガス燃焼用空気
３  燃料ガス
４  熱分解ガス側空気調節弁
５  燃料ガス調節弁
６  燃料ガス側空気調節弁
７  熱分解ガス燃焼器
８  燃料ガス燃焼器
９  ガス改質器
１０  温度検出器
１１  酸素濃度検出器
１２  改質ガス
１３  比率設定器
１４  熱分解ガス燃焼制御部
１５  燃料ガス燃焼制御部
１６  燃焼制御切替器
１７  信号切替器
１８  時間関数設定器
１９  温度監視器
３１  燃料ガス流量制御部
３２  空気流量制御部
３３  燃料ガス流量検出器
３４  空気流量検出器
３５  燃焼制御演算部
４１  下限監視器
４２  温度トレンド監視器
４３  上限監視器
５１  炎検出器
５２  オンディレイタイマ
Ａ  燃料ガス燃焼操作信号
Ｂ  燃料ガス燃焼制御信号
Ｃ  制御切替信号
【図１】
0003821627.tif 000002
【図２】
0003821627.tif 000003
【図３】
0003821627.tif 000004
【図４】
0003821627.tif 000005
【図５】
0003821627.tif 000006
【図６】
0003821627.tif 000007
【図７】
0003821627.tif 000008