JP2006232945A - 生ごみ炭化装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】生ごみ炭化装置において、簡単な構成により、停電時に乾留ガスの滞留を防止して安全な装置停止を可能とする低コストの装置を実現する。
【解決手段】生ごみ炭化装置1は、生ごみを炭化する炭化手段11と、炭化中の炭化温度T1を検出する炭化温度検出手段12と、外部電源PSからの電源供給を受けて炭化温度T1を指標にして炭化手段11を制御する制御手段30と、乾留ガスG1を燃焼する燃焼手段21と、燃焼ガスを排気する排気手段60と、ガス生成反応を停止させる反応停止手段15と、反応停止手段15及び排気手段60の電源となる補助電源5と、外部電源PS停止時に補助電源5を通電させる通電手段4と、炭化温度T1を記憶する記憶手段7と、を備える。反応停止手段15と排気手段60は、外部電源PS停止時に、記憶手段7が記憶する炭化温度T1に応じて制御される。記憶手段7は、キープリレー7により構成される。
【選択図】図1
【解決手段】生ごみ炭化装置1は、生ごみを炭化する炭化手段11と、炭化中の炭化温度T1を検出する炭化温度検出手段12と、外部電源PSからの電源供給を受けて炭化温度T1を指標にして炭化手段11を制御する制御手段30と、乾留ガスG1を燃焼する燃焼手段21と、燃焼ガスを排気する排気手段60と、ガス生成反応を停止させる反応停止手段15と、反応停止手段15及び排気手段60の電源となる補助電源5と、外部電源PS停止時に補助電源5を通電させる通電手段4と、炭化温度T1を記憶する記憶手段7と、を備える。反応停止手段15と排気手段60は、外部電源PS停止時に、記憶手段7が記憶する炭化温度T1に応じて制御される。記憶手段7は、キープリレー7により構成される。
【選択図】図1
Description
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処理機に関する。
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り、コンポスト化や乾燥等による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9(a)に示す。
また、乾留ガスは、そのまま排出すると環境を汚染する有害物質や、図9(b)に示すような爆発の危険性のあるガスを含んでいる可能性があるので、処理装置によって燃焼処理した後に排出するのが一般的である。ところで、機器に異常があって生ごみ処理装置が停止した場合、生ごみ炭化処理の過程で発生する乾留ガスの発生を瞬時に停止させることができないので、異常時における乾留ガスを安全に処理する手段を講じる必要がある。特に可燃ガスの滞留による爆発の危険性を排除する対策が必要がある。可燃性ガス爆発防止の基本は、爆発下限以下への可燃性ガスの希釈、可燃性ガスの発生抑止、可燃性ガスから着火源を離すことである。
上述の異常時として、電力を用いる装置において、例えば、主電源が停止して排気手段が停止した場合を想定し、可燃ガスを拡散させるための補助電源を設ける必要がある。また、過剰にガスが発生して排気手段の排気能力が不足する場合を想定し、緊急時の反応停止装置として、例えば水や消火剤等の散布装置、窒素ガスや炭酸ガスのパージ装置等を備える必要がある。後者に関連して、炭化室を加熱する加熱室の異常高温を検知して炭化室に注水して被処理物を急冷する安全装置を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−26863号公報
しかしながら、上述した特許文献1に示されるような生ごみ炭化装置においては、停電時に温度センサの情報が得られなくなるため安全装置を作動できない。また、停電時に、温度センサも含めて多くの機器を動作可能とすると装置コストが高くなってしまうという問題がある。
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により停電時に乾留ガスの滞留を防止して安全な装置停止を実現できる低コストの生ごみ炭化装置を提供することを目的とする。
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、外部からの電源供給を受けて前記炭化温度を指標にして前記炭化手段を制御する制御手段と、前記炭化に伴って生じるガスを排気する排気手段と、前記外部からの電源供給が停止した主電源停止時に前記炭化に伴うガス生成反応を停止させるための反応停止手段と、主電源停止時に少なくとも前記反応停止手段及び排気手段の電源となる補助電源と、主電源停止時に前記補助電源を通電させる通電手段と、を備えた生ごみ炭化装置であって、前記炭化温度の状態を記憶する記憶手段を備えるとともに、前記反応停止手段及び排気手段は主電源停止時に、前記記憶手段が記憶する炭化温度の状態に応じて制御されるものである。
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、前記排気手段は、主排気手段と、前記主排気手段よりも消費電力が少ない補助排気手段とからなり、主電源供給時は主排気手段により排気し、主電源停止時は補助排気手段により排気するものである。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の生ごみ炭化装置において、前記記憶手段は、炭化温度が所定温度に達するとオンになり、それ以下ではオフとなるキープリレーからなるものである。
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、前記記憶手段は、オン条件が異なる複数のキープリレーを有するものである。
請求項5の発明は、請求項4に記載の生ごみ炭化装置において、前記記憶手段は、前記排気手段に対応する排気用キープリレーと、前記反応停止手段に対応する反応停止用キープリレーとを有するものである。
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、前記排気用キープリレーの方が前記反応停止用キープリレーよりも低い温度でオンとなるものである。
請求項1の発明によれば、主電源停止時に、記憶手段が記憶する炭化温度の状態に応じて反応停止手段及び排気手段を制御するので、適切かつ効率的な装置停止処理ができる。
請求項2の発明によれば、主電源停止時に補助排気手段により排気するので、補助電源の小型化、異常発生時の作動効率向上ができ、装置コストを抑えることができる。
請求項3の発明によれば、記憶手段をキープリレーにより構成するので、簡略な構成による温度状態記憶を実現でき、装置コストを抑えることができる。
請求項4の発明によれば、オン条件が異なる複数のキープリレーを有するので、異常発生時の制御を多段階で行うことができ、装置停止処理をきめ細かくかつ効率的に行うことができる。
請求項5の発明によれば、装置停止時の処理として重要な排気あるいは反応停止のために、排気用キープリレーと、反応停止用キープリレーとを有するので、より適切に停止処理ができ、安全性と装置使用の至便性が得られる。
請求項6の発明によれば、排気用キープリレーの方が反応停止用キープリレーよりも低い温度でオンとなるので、装置停止処理における実状に即して、優先順位に基づいて効率よく安全に装置を制御できる。
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に収納した生ごみを炭化する炭化手段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、外部電源PSからの電源供給を受けて炭化温度T1を指標にして炭化手段11を制御する制御手段30と、炭化に伴って生じる乾留ガスG1に燃焼用の酸素を混合する燃焼部20と、燃焼部20におけるガスG1に燃焼エネルギを投入してそのガスG1を燃焼させる燃焼手段21と、燃焼したガスを排気する排気手段60と、を備えている。
また、生ごみ炭化装置1は、外部電源PSからの電源供給が停止した主電源停止時に炭化に伴うガス生成反応を停止させるための反応停止手段15と、主電源停止時に少なくとも反応停止手段15及び排気手段60の電源となる補助電源5と、主電源停止時に補助電源5を通電させる通電手段4と、炭化温度T1の状態を記憶する記憶手段7と、を備えている。
上述の反応停止手段15及び排気手段60は、主電源停止時に、記憶手段7が記憶する炭化温度T1の状態に応じて制御される。また、排気手段60は、主排気手段61と、主排気手段61よりも消費電力が少ない補助排気手段62とからなる。主排気手段61は主電源供給時に排気を行い、補助排気手段62は主電源停止時に排気を行う。
上述の記憶手段7は、キープリレー(以下、キープリレー7)により構成される。キープリレー7は、炭化温度T1が所定温度に達するとオンになり、それ以下ではオフとなるリレーである。すなわち、このキープリレー7は、炭化温度T1が所定温度以上であることを記憶するとともに、炭化温度T1が所定温度以上である限りリレー接点のON状態(導通状態)を保持する。また、炭化温度T1が所定温度よりも下がると、記憶を失い、従って、リレー接点のON状態が解除され、リレーは非導通状態となる。
また、上述の通電手段4も、リレー(以下、通電検知リレー4)で構成される。この通電検知リレー4は、生ごみ炭化装置1に外部電源PSから通電されている状態にあるときにはリレー接点がOFF状態であり、外部電源PSが停電時にはリレー接点がON状態となるリレーである。
生ごみ炭化装置1における外部電源異常時の対応について、図2を参照して説明する。生ごみ炭化装置1の制御手段30は、外部電源PSが正常な場合、すなわち停電状態でない場合は(#1でYES)、予め定めた通常制御(後述の異常モード以外の制御)に従って装置制御を行う(#2)。この通常制御(#2)は、通常の制御終了も含んでいる。外部電源PSの停止(主電源停止)や電圧低下などが発生して外部電源PSが正常ではなくなると(#1でNO)、生ごみ炭化装置1の制御は、記憶手段7すなわちキープリレー7により行われる(#3)。キープリレー7は、リレー接点状態がON状態である限り(#3でYES)、異常モード制御を行う(#4)。リレー接点状態がON状態でなければ(#3でNO)、直ちに制御終了となる。
上述のキープリレー7を、図3を参照して説明する。キープリレー7は、オン条件(リレー接点がON状態となる条件)が異なるものや用途別のものを複数用いることができる。例えば、補助排気手段62を動作させる第1キープリレー71と、反応停止手段15を動作させる第2キープリレー72とが用いられる。この場合、排気用の第1キープリレー71の方を反応停止用の第2キープリレー72よりも低い温度でオンとなるように設定する。すると、炭化温度T1が低くて反応停止手段15を動作させる必要がない場合、補助排気手段62だけ動作させ、反応停止手段15を動作させないようにできる。
さらに図3のリレーシーケンス回路を、図4(a)(b)とともに説明する。図4(a)は、通常制御時における制御ブロック間の接続関係を示し、図4(b)は、異常モード制御時の制御ブロック間の接続関係を示す。各ブロック間を結ぶ実線は、各ブロック間に信号や電力の接続関係があることを示し、破線はこれらの接続関係が絶たれていることを示す。
まず、外部電源PSからの通電が正常の場合を説明する。この場合に対応する制御は、図2における通常制御(#2)であり、対応する制御ブロック接続関係は、図4(a)に示すものである。このとき、通電検知リレー4はOFF状態にある。第1キープリレー71と第2キープリレー72とは、それぞれのリレーに対して定められたオン条件と炭化温度T1の値との関係に従って、ON状態かOFF状態のいずれかの状態にある。そして、制御手段30は、外部電源PSからの電源供給を受けて、通常動作の各機器33を制御するとともに、炭化温度検出手段12からの炭化温度T1の情報を第1キープリレー71と、第2キープリレー72とに送信する。補助電源5と接続された通電検知リレー4は、制御手段30が外部電源PSから通電されていることを検知してOFF状態となっている。この状態で、補助排気手段62、及び反応停止手段15は、電力が接続されておらず、動作停止の状態にある。
次に、外部電源PSからの通電が停止した場合を説明する。この場合に対応する制御は、図2における異常モード制御(#4)であり、対応する制御ブロック接続関係は、図4(b)に示すものである。このとき、通常動作の各機器33は動作停止となり、通電検知リレー4はON状態となる。第1キープリレー71と第2キープリレー72とは、それぞれのリレーに対して定められたオン条件と炭化温度T1の値との関係に従って、ON状態かOFF状態のいずれかの状態にある。第1キープリレー71がON状態にあれば、補助排気手段62が通電検知リレー4と第1キープリレー71を介して補助電源5の電力を受けることにより排気動作を行う。さらに、炭化温度T1が第2キープリレー72をON状態とする温度にあれば、反応停止手段15が、通電検知リレー4と第1キープリレー72を介して補助電源5の電力を受けて作動し、消火剤を炭化室に投入する。
上述の異常モード制御(#4)は、停電時に、生ごみ炭化装置1内に乾留ガスが滞留するのを防止して安全に生ごみ炭化装置1の停止を行うことを目的とする。この異常時における装置の安全停止が、上述のように、図3に示すリレーシーケンス回路で実現される。
ここで、図5、図6を参照して、オン条件が異なるリレーを複数用いることの背景を説明する。図5は炭化温度T1と乾留ガス発生量の関係を示す。炭化処理される生ごみからの乾留ガスの発生量は、生ごみの温度(炭化温度T1)の上昇とともに徐々に増加し、さらに温度が上がると、ある温度からは急激に増大するという傾向を示す。従って、生ごみ炭化装置1において、主電源停止という異常事態が発生したときに必要な処置は、炭化温度T1の値によって大きく変わる。例えば、炭化温度T1が低い場合、炭化温度T1がある温度Ta以下では乾留ガスの発生がないか、あっても極わずかである。また、炭化温度T1が高い場合、乾留ガスの発生が活発であるため、乾留ガスが大量に発生する。
そこで、炭化温度T1に対して、低温側の温度閾値Taと高温側の温度閾値Tbを定めて、これらの温度閾値Ta,Tbに基づいて、主電源停止時の処置を行う。例えば、炭化温度T1が、T1<Ta、という範囲にある場合、単に装置を停止させる。また、炭化温度T1が、Ta≦T1≦Tb、という範囲にある場合、生ごみからのガス発生の可能性があるので、補助電源5と補助排気手段62とによる排気を行う。さらに、炭化温度T1が、Tb<T1、という範囲にある場合、活発に発生する乾留ガスに対応するため、反応停止手段15を動作させる。
上述のTa,Tbとして、例えば、図6に示されるように、Ta=200℃を第1キープリレー71のオン条件、Tb=400℃を第2キープリレー72のオン条件とする。この場合、T1≧200℃となる経過時間範囲aにおいて第1キープリレー71がON状態にあり、T1≧400℃となる経過時間範囲bにおいて第2キープリレー72がON状態にある。なお、図中に示す制御設定値650℃は、炭化処理中に制御手段30によって一定に保持するように炭化反応の効率等の観点から予め設定した目標設定温度であり、炭化温度T1の上限である。
次に、図7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手段60、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。さらに、生ごみ炭化装置1は、生ごみ炭化装置本体とは別置き又は内蔵され、外部電源PSからの電力供給が停止したときに作動する、補助電源5、通電手段(通電検知リレー)4、及び記憶手段(キープリレー)7を備えている。
上述の外部電源PSは、100V又は、200Vの商用交流電源(AC電源)である。補助電源5は、例えば、AC電源により充電可能な回路を備えたバッテリ(以下、バッテリ5)を用いることができる。制御手段30は、例えば、PLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)を用いて構成される。生ごみ炭化装置1における、制御手段30による通常制御、及び補助電源5や通電検知リレー4及びキープリレー7による異常モード制御については、上述した通りである。
炭化室10は、生ごみ13に炭化エネルギを投入して加熱する炭化手段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、シール材10c、及び投入扉10bと、密閉空間から燃焼室20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、例えばシーズヒータからなり、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。
燃焼室20は、乾留ガスG1に燃焼エネルギ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、炭化室10からの乾留ガスG1を燃焼させながら排気手段60へと導く。燃焼ヒータ21は、乾留ガス経路23を囲むようにコイル状のヒータで形成されている。また、燃焼促進のための燃焼触媒23aが、乾留ガス経路23の排気部側に設けられている。燃焼触媒23aの下流には、触媒出口温度検出手段22aが設けられている。
燃焼温度検出手段22は、乾留ガス経路23の中程に設けられて燃焼温度T2を測定する。触媒出口温度検出手段22aは、触媒出口温度T3を測定する。燃焼ヒータ21、燃焼温度検出手段22、乾留ガス経路23、燃焼触媒23a、及び触媒出口温度検出手段22aは、断熱材20aによって外気と断熱されている。また、燃焼用空気を供給する空気配管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。
排気手段60は、希釈室25と、希釈室25に配管接続された主排気手段である排気ブロワ61と、排気ブロワ61に接続されたサイレンサ63及び補助排気手段であるDCファン62とを備えている。希釈室25には、乾留ガス経路23の出口端、及び空気配管24bが接続されている。空気配管24bは希釈室25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から分岐されている。
ここで、生ごみ炭化装置1の動作を、乾留ガスG1の流れに沿って説明する。炭化室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の発生に伴う正圧と排気ブロワ61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、乾留ガス経路23に接続された希釈室25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、排気ブロワ61、サイレンサ63、DCファン62を介して大気中に排気ガスG2として放出される。
次に、上述の図7に加え、図8を参照して、生ごみ炭化装置1における炭化処理フローを説明する。生ごみ炭化装置1は、この処理フローにより、停電時に乾留ガスの滞留を防止して安全な装置停止を実現する。異常モードは、待機モードと異常モードとを除く他のモードにおいて所定内容の異常が発生した場合、そのモードから状態遷移して行くモードであり、この異常モードにおいて異常事態への対応が成される。
図8に示す炭化処理フローにおいて、生ごみ炭化装置1の電源ブレーカがオンされると、生ごみ炭化装置1は待機モードに入る(S1)。その後、ユーザによって制御手段30に接続された運転スイッチが押圧されると(S2)、制御手段30は、所定の時間をかけてDCファン62の動作チェックとバッテリ5の電圧チェックを行う(S3)。次に、生ごみ炭化装置1は、炭化処理モードに入るとともに、上述したキープリレーからなる記憶手段7による炭化温度T1の記憶動作が開始される(S4)。
炭化処理モードが、所定の処理時間終了、又はユーザの行った運転スイッチ押圧による強制終了によって終了すると(S5)、生ごみ炭化装置1は、冷却モードに入る(S6)。冷却モードにおいて、炭化室10は、炭化温度T1が所定の温度設定値以下となるまで、自然冷却及び強制冷却により冷却される。冷却が完了すると(S7でYES)、記憶手段7が解除され(S8)、生ごみ炭化装置1は、待機モード(S1)へと状態遷移する。
なお、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。また、制御手段30は、PLCによらずにMPU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。また上述した炭化温度T1や燃焼温度T2の温度設定値などは、装置規模や対象とする生ごみの性質等にも依存するものであり、上述した値に限定されるものではない。また、上記実施形態では排気用と反応停止用の2個のキープリレーを設けた例を説明したが、これに限らず、例えば、排気用キープリレーのみを設けるようにしてもよい。
1 収納部(炭化室)
3 制御手段
4 通電手段
5 補助電源
7 記憶手段
10 生ごみ炭化装置
11 炭化手段(炭化ヒータ)
12 炭化温度検出手段
60 主排気手段
61 補助排気手段
71,72 キープリレー
15 反応停止手段
G1 乾留ガス
G2 排気ガス
T1 炭化温度
3 制御手段
4 通電手段
5 補助電源
7 記憶手段
10 生ごみ炭化装置
11 炭化手段(炭化ヒータ)
12 炭化温度検出手段
60 主排気手段
61 補助排気手段
71,72 キープリレー
15 反応停止手段
G1 乾留ガス
G2 排気ガス
T1 炭化温度
Claims (6)
- 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、外部からの電源供給を受けて前記炭化温度を指標にして前記炭化手段を制御する制御手段と、前記炭化に伴って生じるガスを排気する排気手段と、前記外部からの電源供給が停止した主電源停止時に前記炭化に伴うガス生成反応を停止させるための反応停止手段と、主電源停止時に少なくとも前記反応停止手段及び排気手段の電源となる補助電源と、主電源停止時に前記補助電源を通電させる通電手段と、を備えた生ごみ炭化装置であって、
前記炭化温度の状態を記憶する記憶手段を備えるとともに、前記反応停止手段及び排気手段は主電源停止時に、前記記憶手段が記憶する炭化温度の状態に応じて制御される生ごみ炭化装置。 - 前記排気手段は、主排気手段と、前記主排気手段よりも消費電力が少ない補助排気手段とからなり、主電源供給時は主排気手段により排気し、主電源停止時は補助排気手段により排気する請求項1に記載の生ごみ炭化装置。
- 前記記憶手段は、炭化温度が所定温度に達するとオンになり、それ以下ではオフとなるキープリレーからなる請求項1又は請求項2に記載の生ごみ炭化装置。
- 前記記憶手段は、オン条件が異なる複数のキープリレーを有する請求項3に記載の生ごみ炭化装置。
- 前記記憶手段は、前記排気手段に対応する排気用キープリレーと、前記反応停止手段に対応する反応停止用キープリレーとを有する請求項4に記載の生ごみ炭化装置。
- 前記排気用キープリレーの方が前記反応停止用キープリレーよりも低い温度でオンとなる請求項5に記載の生ごみ炭化装置。
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Legal Events
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