JP2009109077A - ごみ比重検出装置およびごみ供給制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価な装置構成で、ホッパに貯留されたごみの比重を正確に検出し、かつブリッジ検知も容易に行えるようにする。
【解決手段】ごみＷを貯留するホッパ２の側壁に、上下方向および水平方向に一定間隔毎に複数個の圧力センサ９を取り付け、この圧力センサ９からの電気信号によりその圧力センサ取付位置におけるホッパ２内のごみの有無を検出し、上下に配される圧力センサ９からの電気信号に基づき所定区間のごみ重量を算出するとともに、この電気信号と圧力センサ９の取付位置情報とから所定区間のごみ容積を算出し、これら算出されたごみ重量とごみ容積とからごみ比重を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】ごみＷを貯留するホッパ２の側壁に、上下方向および水平方向に一定間隔毎に複数個の圧力センサ９を取り付け、この圧力センサ９からの電気信号によりその圧力センサ取付位置におけるホッパ２内のごみの有無を検出し、上下に配される圧力センサ９からの電気信号に基づき所定区間のごみ重量を算出するとともに、この電気信号と圧力センサ９の取付位置情報とから所定区間のごみ容積を算出し、これら算出されたごみ重量とごみ容積とからごみ比重を算出する。
【選択図】図１
Description
本発明は、主に都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理する焼却炉に付設されるホッパに貯留されたごみの比重を検出するごみ比重検出装置およびそのごみ比重検出装置を用いるごみ供給制御装置に関するものである。
一般に、都市ごみや産業廃棄物等を焼却処理する焼却炉にはホッパが付設されており、ごみ等はクレーンにて掴み上げられそのホッパ内に投入された後、このホッパ下部に設けられる給じん装置により、順次焼却炉に供給されるようになっている。ここで、給じん装置としてはプッシャー式のものや供給フィーダー式のものがある。
ところで、焼却炉における燃焼状態は、この焼却炉に供給されるごみの熱量、特にごみに含まれる水の量によって大きく変化する。例えば、水気の多いごみが焼却炉内に供給された場合、炉の温度は急激に低下して、ダイオキシンやＣＯや未燃物の発生増加の原因となり、反対に水気が少ないごみが供給された場合、炉の温度が上昇し、ＮＯｘ等の発生増加や炉の損傷の原因となる。
そこで、ホッパの下部にロードセルなどの重量計測器を取り付けてホッパ内のごみの重量を測定し、焼却炉へ供給するごみ重量が一定になるよう給じん装置を制御して焼却炉の内部における安定燃焼を実現するという方法がある。
しかしながら、ホッパ下部にはごみ供給プッシャーが配されているために、ロードセルを取り付けるスペースがなくその取り付けが極めて困難であるという問題点がある。また、ホッパは数箇所で支持されているために、装置全体の大型化が避けられず、コストアップにつながってしまうという問題点もある。
このようなことから、現状では、ホッパ内のごみレベル計測計と、ごみクレーンに取り付けた重量計とを用いて、ホッパに投入されたごみ量とごみ質（ごみ比重）とを推定し、ごみの供給量の制御を行うようにしている（特許文献１参照）。この従来の供給量制御を図３によって説明する。
図示のように、ごみピット（図示せず）からごみクレーン５１により掴み上げられたごみはホッパ５２の上方からそのホッパ５２の内部に投入され、ホッパ５２内のごみは順次下方のステップ５３上に落下し、このステップ５３上のごみが給じん装置５４のプッシャー５４ａの往復運動によって順次乾燥ストーカ５５上に切り出される。ごみクレーン５１により掴み上げたごみの重量はそのごみクレーン５１に付設される重量計５６により測定される。また、ホッパ５２の上方には走査型レーザ式レベル計５７が配され、このレーザ式レベル計５７からレーザ光をごみの表面に投光し、その反射光を受光することで、走査角度および距離を計測してごみのレベルを検出するようにされている。さらに、ホッパ５２の一側面には、ホッパ５２内にごみが投入された際のごみ圧縮によって生じるホッパ５２内のごみの移動量を検出する回転式ごみ速度計５８が設けられている。こうして、これら重量計５６、レーザ式レベル計５７および回転式ごみ速度計５８から得られる検出データに基づき、ごみの容積、重量、比重が算出され、ごみ質が推定され、単位時間当たりの供給熱量が一定になるように給じん装置５４が制御される。
また、他の先行技術として、ホッパ内に貯留されるごみの側圧または、ホッパ内部に貯留されるごみにより生じるホッパの壁部のひずみ量を検出することにより、ホッパ内のごみの押圧力を検出する側圧計と、ホッパ内に貯留されるごみのレベルを検出するレベル計とを設け、これら各センサからの検出データに基づき、ごみ熱量を検出するようにしたものも提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、これら特許文献１，２に開示された技術では、精度の良い制御が行える半面、レベル計や回転式ごみ速度計等が必要であって、計測システムが複雑化するとともに、測定機器のコストアップが避けられないという問題点がある。また、ホッパ内でブリッジ現象が発生した場合の検出方法が複雑で、そのブリッジの発生位置を特定することが困難であるという問題点がある。さらに、ホッパ側壁に孔をあけて回転式ごみ速度計や側圧計を取り付ける必要があることから、ホッパ内側壁に突起物が出ることになり、ごみの閉塞の原因になったり、センサ類の故障の原因になるという問題点もある。
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、レベル計や回転式ごみ速度計を用いることなく、ホッパに貯留されたごみの比重を正確に検出することができ、しかもブリッジ検知も容易に行うことができるごみ比重検出装置と、そのごみ比重検出装置を用いるごみ供給制御装置を提供することを目的とするものである。
前記課題を達成するために、第１発明によるごみ比重検出装置は、
ごみを貯留するホッパの側壁に、上下方向および水平方向に一定間隔毎に複数個の圧力センサを取り付け、この圧力センサからの電気信号によりその圧力センサ取付位置におけるホッパ内のごみの有無を検出し、上下に配される圧力センサからの電気信号に基づき所定区間のごみ重量を算出するとともに、この電気信号と前記圧力センサの取付位置情報とから前記所定区間のごみ容積を算出し、これら算出されたごみ重量とごみ容積とからごみ比重を算出することを特徴とするものである。
ごみを貯留するホッパの側壁に、上下方向および水平方向に一定間隔毎に複数個の圧力センサを取り付け、この圧力センサからの電気信号によりその圧力センサ取付位置におけるホッパ内のごみの有無を検出し、上下に配される圧力センサからの電気信号に基づき所定区間のごみ重量を算出するとともに、この電気信号と前記圧力センサの取付位置情報とから前記所定区間のごみ容積を算出し、これら算出されたごみ重量とごみ容積とからごみ比重を算出することを特徴とするものである。
また、第２発明によるごみ供給制御装置は、
ホッパ内に投入されたごみをそのホッパの下部から給じん手段により焼却炉内に供給する際にその給じん手段を制御するごみ供給制御装置であって、
前記ホッパの側壁に、上下方向および水平方向に一定間隔毎に複数個の圧力センサを取り付け、この圧力センサからの電気信号によりその圧力センサ取付位置におけるホッパ内のごみの有無を検出し、上下に配される圧力センサからの電気信号に基づき所定区間のごみ重量を算出するとともに、この電気信号と前記圧力センサの取付位置情報とから前記所定区間のごみ容積を算出し、これら算出されたごみ重量とごみ容積とからごみ比重を算出し、この算出されたごみ比重に基づき、単位時間あたりに前記焼却炉内に供給されるごみ熱量が一定になるように前記給じん手段を制御することを特徴とするものである。
ホッパ内に投入されたごみをそのホッパの下部から給じん手段により焼却炉内に供給する際にその給じん手段を制御するごみ供給制御装置であって、
前記ホッパの側壁に、上下方向および水平方向に一定間隔毎に複数個の圧力センサを取り付け、この圧力センサからの電気信号によりその圧力センサ取付位置におけるホッパ内のごみの有無を検出し、上下に配される圧力センサからの電気信号に基づき所定区間のごみ重量を算出するとともに、この電気信号と前記圧力センサの取付位置情報とから前記所定区間のごみ容積を算出し、これら算出されたごみ重量とごみ容積とからごみ比重を算出し、この算出されたごみ比重に基づき、単位時間あたりに前記焼却炉内に供給されるごみ熱量が一定になるように前記給じん手段を制御することを特徴とするものである。
第１発明によれば、ホッパの側壁に取り付けられた複数個の圧力センサの電気信号からごみの充填レベルを検出することができるので、走査型レーザ式レベル計が不要となって、構成の簡素化を図ることができる。また、隣接する圧力センサ間のごみ比重が算出できるので、焼却炉に供給されるごみ質を予め精度良く推測することができる。また、圧力センサの電気信号に基づき、ホッパ内におけるブリッジの発生状況およびその発生位置を即座に検出することができ、確実にブリッジ除去を行えるので、焼却炉へ供給するごみの供給量の変動を最小限に抑えることができる。
さらに、本発明によれば、ホッパに孔をあけることなく、圧力センサが設置されるので、ごみなどの被処理物に悪影響を与えることなく、その性状を推測することができる。また、従来使用していた回転式ごみ速度計や走査型レーザ式レベル計などが不要となるので、安価で、しかもメンテナンスが容易に行えるという利点もある。
第２発明によれば、算出されたごみ比重に基づき、給じん手段のストローク、速度を制御することができるので、焼却炉内において安定燃焼を実現することができ、ＣＯの発生低減、未燃物の発生防止、さらにはダイオキシン類の発生抑制を図ることができる。
次に、本発明によるごみ比重検出装置およびごみ供給制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るごみ供給制御装置のシステム構成図が示されている。
本実施形態において、ごみを焼却するための焼却炉１には、ごみを貯留するためのホッパ２が付設され、このホッパ２の下部に連設してホッパシュート３が配され、このホッパシュート３の下部に、焼却炉１内へ向けてごみを供給する給じん装置（給じん手段）４が配されている。給じん装置４は、平板状のステップ５の上面に沿って往復動されてごみを押し出すプッシャー６と、このプッシャー６を往復駆動する駆動機構７とを備え、この駆動機構７が制御装置８からの制御信号に基づき制御されることで、焼却炉１に供給されるごみの量が制御されるようになっている。
ホッパ２およびホッパシュート３の外部側壁には、鉛直方向および水平方向に、一定高さ、一定間隔毎に、多数個の圧力センサ９（９Ａ１，９Ａ２，９Ｂ１，・・・）が例えばハンダ溶接により取り付けられている。そして、これら圧力センサ９による検出値は制御装置８に入力される。ここで、圧力センサ９は、ホッパ２もしくはホッパシュート３の側壁のひずみを検出してそのひずみ量に応じた電圧（もしくは電流）信号を発生するもので、例えば、ピエゾフィルムに電極を銀インクスクリーン印刷し、薄いアクリルコーティングを施してなる構成のもの（フィルム状圧電素子）が用いられる。このような構成の圧力センサは、わずかなひずみに対してもより大きな電圧が得られるという性質を有している。
次に、上記圧力センサ９からの検出出力に基づく、ホッパ２内のごみレベルの検出方法およびごみ比重の推測手法について説明する。
（１）ごみレベルの検出（ごみ供給の確認）手法
いま、ホッパ２内にごみＷが図１に示されるような状態で貯留されているとすると、圧力センサ９Ａ１，９Ａ２のレベルおよび圧力センサ９Ａ１，９Ｂ２のレベルにはごみＷが存在しないため、これら圧力センサ９Ａ１，９Ａ２，９Ｂ２のセンサ出力は０である。一方、圧力センサ９Ｂ１，９Ｃ２のレベルにはごみＷが存在するため、これら圧力センサ９Ｂ１，９Ｃ２のからはその圧力（ひずみ）の度合に応じて電圧が出力される。したがって、これらのセンサ出力から、ホッパ２内のごみレベルは圧力センサ９Ｂ１，９Ｃ２を結んだラインＬとなる。こうして、予め各圧力センサ９の高さを測定しておき、そのセンサ高さに対応させて容量を算出してデータ化しておくことで、ホッパ２内のごみ容積を得ることができる。
いま、ホッパ２内にごみＷが図１に示されるような状態で貯留されているとすると、圧力センサ９Ａ１，９Ａ２のレベルおよび圧力センサ９Ａ１，９Ｂ２のレベルにはごみＷが存在しないため、これら圧力センサ９Ａ１，９Ａ２，９Ｂ２のセンサ出力は０である。一方、圧力センサ９Ｂ１，９Ｃ２のレベルにはごみＷが存在するため、これら圧力センサ９Ｂ１，９Ｃ２のからはその圧力（ひずみ）の度合に応じて電圧が出力される。したがって、これらのセンサ出力から、ホッパ２内のごみレベルは圧力センサ９Ｂ１，９Ｃ２を結んだラインＬとなる。こうして、予め各圧力センサ９の高さを測定しておき、そのセンサ高さに対応させて容量を算出してデータ化しておくことで、ホッパ２内のごみ容積を得ることができる。
なお、図２（ａ）には、ごみレベルの低下に伴い、圧力センサ９Ａ１，９Ｂ１，９Ｃ１，９Ｄ１により検出されるホッパ側壁圧力の変化の様子が示されている。圧力センサ９Ａ１位置では常にごみが存在しないため、圧力が０となっており、他の圧力センサ９Ｂ１，９Ｃ１，９Ｄ１位置では、ごみレベルが低下するにつれて圧力が徐々に減少しており、変曲点ａ，ｂ，ｃにおいてごみの最表面が通過することにより圧力が急激に変化する様子が示されている。また、図２（ｂ）には、プッシャー６の駆動パルスが示されている。
（２）ごみ比重の推測手法
一例として、圧力センサ９Ｃ１，９Ｃ２，９Ｄ１，９Ｄ２間のごみ比重を推測する場合について考えると、予め各圧力センサ９の出力電圧とごみ重量との検量線に関わるデータを制御装置８内の記憶部に記憶させておき、前記圧力センサ９Ｃ１，９Ｃ２，９Ｄ１，９Ｄ２の圧力（ひずみ）検出による電圧強度を基に、記憶されている検量線からごみ重量を算出する。こうして得られるごみ重量と、圧力センサ９Ｃ１，９Ｃ２，９Ｄ１，９Ｄ２間の容積とからごみ比重を算出することができる。同様にして、ごみが存在している種々の圧力センサ区間毎のごみ比重を推測することができる。
一例として、圧力センサ９Ｃ１，９Ｃ２，９Ｄ１，９Ｄ２間のごみ比重を推測する場合について考えると、予め各圧力センサ９の出力電圧とごみ重量との検量線に関わるデータを制御装置８内の記憶部に記憶させておき、前記圧力センサ９Ｃ１，９Ｃ２，９Ｄ１，９Ｄ２の圧力（ひずみ）検出による電圧強度を基に、記憶されている検量線からごみ重量を算出する。こうして得られるごみ重量と、圧力センサ９Ｃ１，９Ｃ２，９Ｄ１，９Ｄ２間の容積とからごみ比重を算出することができる。同様にして、ごみが存在している種々の圧力センサ区間毎のごみ比重を推測することができる。
上述のようにしてごみ比重が算出されると、予め制御装置８に入力され、記憶されているごみ比重とごみ熱量との相関関係を示す実測データに基づき、ホッパ２およびホッパシュート３に貯留されているごみの熱量を推定することができる。こうして、プッシャー６の１ストロークにより供給されるごみの量に基づき、単位時間当たりに焼却炉１に供給されるごみ熱量が一定になるようなプッシャー６の往復回数（給じん速度）を算出し、この算出された給じん速度に基づき、プッシャー６を往復駆動する駆動機構７に制御信号を送信することで、焼却炉１に供給されるごみ熱量を一定にすることができる。この結果、焼却炉１内において安定燃焼を実現することができ、ＣＯの発生低減、未燃物の発生防止、さらにはダイオキシン類の発生抑制を図ることができる。なお、給じん速度だけでなく、プッシャー６のストロークを制御するようにしても良い。
また、本実施形態のごみ供給制御装置によれば、ホッパ２もしくはホッパシュート３内においてごみのブリッジ現象が生じた場合に、そのブリッジ位置を検出することができる。例えば、圧力センサ９Ｄ１，９Ｄ２，９Ｅ１，９Ｅ２の区間においてブリッジが発生した場合、圧力センサ９Ｆ１，９Ｆ２の位置での圧力（ひずみ）が０となるか、もしくは大きく減少する結果、これら圧力センサ９Ｆ１，９Ｆ２からの電圧信号が０もしくは小さな値となる。これによってブリッジ位置を容易に知ることができ、適度なタイミングでブリッジ解除装置１０を作動させることができる。なお、このように圧力センサ９がブリッジ位置の検出機能も有していることから、従来において使用されていた回転式ごみ速度計や走査型レーザ式レベル計によるブリッジ検出が不要となって、装置構成の簡素化を図ることができる。
以上のように、本実施形態のごみ供給制御装置によれば、走査型レーザ式レベル計や回転式ごみ速度計を用いることなく、安価な構成で、ホッパに貯留されたごみの比重を精度良く検出することができる。また、ホッパ内におけるブリッジの発生状況およびその発生位置を早急に検出することができ、確実にブリッジ除去を行えるので、焼却炉へ供給するごみの供給量の変動を最小限に抑えることができるという優れた効果を奏するものである。また、圧力センサを取り付けるのに、ホッパ側壁に孔をあけることがないので、ホッパ内側壁に突起物が出ることがなく、ごみの閉塞やセンサ類の故障の問題もなく、しかもメンテナンスも容易に行えるという利点がある。
本実施形態では、圧力センサとして、ホッパ側壁のひずみを検出し、そのひずみ量に応じた電圧を発生するものを用いたが、圧力の強度分布によって発色するフィルムによる圧力センサを用いても良い。このような圧力センサを用いるものでは、圧力画像解析システムを別途用意することが必要となる。
１ 焼却炉
２ ホッパ
３ ホッパシュート
４ 給じん装置
６ プッシャー
７ 駆動機構
８ 制御装置
９（９Ａ１，９Ａ２，９Ｂ１，・・・） 圧力センサ
１０ ブリッジ解除装置
２ ホッパ
３ ホッパシュート
４ 給じん装置
６ プッシャー
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８ 制御装置
９（９Ａ１，９Ａ２，９Ｂ１，・・・） 圧力センサ
１０ ブリッジ解除装置
Claims (2)
- ごみを貯留するホッパの側壁に、上下方向および水平方向に一定間隔毎に複数個の圧力センサを取り付け、この圧力センサからの電気信号によりその圧力センサ取付位置におけるホッパ内のごみの有無を検出し、上下に配される圧力センサからの電気信号に基づき所定区間のごみ重量を算出するとともに、この電気信号と前記圧力センサの取付位置情報とから前記所定区間のごみ容積を算出し、これら算出されたごみ重量とごみ容積とからごみ比重を算出することを特徴とするごみ比重検出装置。
- ホッパ内に投入されたごみをそのホッパの下部から給じん手段により焼却炉内に供給する際にその給じん手段を制御するごみ供給制御装置であって、
前記ホッパの側壁に、上下方向および水平方向に一定間隔毎に複数個の圧力センサを取り付け、この圧力センサからの電気信号によりその圧力センサ取付位置におけるホッパ内のごみの有無を検出し、上下に配される圧力センサからの電気信号に基づき所定区間のごみ重量を算出するとともに、この電気信号と前記圧力センサの取付位置情報とから前記所定区間のごみ容積を算出し、これら算出されたごみ重量とごみ容積とからごみ比重を算出し、この算出されたごみ比重に基づき、単位時間あたりに前記焼却炉内に供給されるごみ熱量が一定になるように前記給じん手段を制御することを特徴とするごみ供給制御装置。
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2007
- 2007-10-30 JP JP2007281956A patent/JP5253787B2/ja active Active
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