JP5410218B2 - 乾燥設備の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は汚泥等の乾燥設備に関するものであって、特に乾燥品の水分値が安定し、且つ汚泥の分散不良や過乾燥の防止を確実に行うことのできる乾燥設備の運転方法に係るものである。

近時、汚泥等を乾燥させて肥料等として再利用することが行われている。このために用いられる乾燥設備１′は、一例として図９に骨格的に示すように、乾燥機５′に対して供給ホッパ２′から汚泥Ｄ等を投入し、更にバーナ３ａ′により加熱された熱風炉３′から数百度の熱風を供給して汚泥Ｄとの接触を図ることにより乾燥を行い、乾燥品Ｄ１を得るものである。
そして本出願人は、前記乾燥設備１′の安定した運転を実現するための手法を発明し、既に特許権を取得している（特許文献１参照）。
この発明は、排気温度、ドラム５０′の回転にかかる所要動力または攪拌翼５５′の回転にかかる所要電力またはトルクを検出し、排ガス温度が上昇したことの原因を判別し、汚泥Ｄの投入量または乾燥機５′に供給する熱量を調整することにより、熱風吹き抜け現象を防止して、乾燥機５′による汚泥Ｄの連続乾燥を安定して行うことができるというものである。

また本出願人は、前記乾燥設備１′によるペースト状物質（汚泥Ｄ）の乾燥を安定して連続的に行えるようにした手法を発明し、既に特許権を取得している（特許文献２参照）。
この発明は、乾燥機５′からの排ガス温度と、乾燥処理された乾燥品Ｄ１の水分量とを測定し、これらの値を予め設定された所定値と比較することにより、排出ガス温度の上昇が、ペースト状物質（汚泥Ｄ）の乾燥の進行によるものか、あるいはペースト状物質（汚泥Ｄ）の分散性の悪さに起因する未乾燥によるものか否かを判断して、乾燥機５′へ投入するペースト状物質（汚泥Ｄ）の量または乾燥機５′へ供給する熱量のいずれか一方または双方を調整するというものである。
またこの発明では、乾燥品Ｄ１の水分量を赤外線吸収式水分計により非接触で連続的に行うものである。

しかしこのような手法にあっては、乾燥品Ｄ１等の水分値等の物性を計測するにあたって改善の余地があった。すなわち赤外線吸収式水分計は非常に高価であり、更にエアパージ機構等の周辺機器を必須とするものであるため、イニシャルコストの増大の要因となっている。
また赤外線吸収式水分計による測定値は被対象物の色や表面形状の影響を受けてしまうため、物性が不均一である汚泥Ｄ等を扱う場合には測定値の補正を充分に行うことには限界があり、必ずしも乾燥品Ｄ１の水分測定が精密であるとはいえなかった。

特許第２９８１２７１号公報 特許第３３２６５０２号公報

本発明はこのような背景からなされたものであって、乾燥設備を用いて汚泥を乾燥するにあたって、新たに見出された条件部及び結論部を有するファジィ推論を用いることにより、乾燥品の水分値が安定し、且つ汚泥の分散不良や過乾燥の防止を確実に行うことができるとともにイニシャルコストを低減することのできる新規な乾燥設備の運転方法を開発することを技術課題としたものである。

すなわち請求項１記載の乾燥設備の運転方法は、内部に攪拌翼を具えた乾燥機に対し、その投入口に供給ホッパを臨ませ、またその熱風吹込口に熱風炉を接続し、またその排出口に取出コンベヤを臨ませ、更にまたその排気口に乾燥ファンを接続して成る汚泥乾燥設備の運転方法において、前記汚泥乾燥設備には、前記乾燥機から排出される乾燥品の温度を測るための乾燥品温度センサが具えられるものであり、乾燥品温度及び乾燥品温度の変化を条件部とし、汚泥の投入速度設定値を結論部とするファジィ推論を、下表１に示すルールに従って行うことを特徴として成るものである。

また請求項２記載の乾燥設備の運転方法は、内部に攪拌翼を具えた乾燥機に対し、その投入口に供給ホッパを臨ませ、またその熱風吹込口に熱風炉を接続し、またその排出口に取出コンベヤを臨ませ、更にまたその排気口に乾燥ファンを接続して成る汚泥乾燥設備の運転方法において、前記汚泥乾燥設備には、前記乾燥機から排出される乾燥品の温度を測るための乾燥品温度センサが具えられ、更に前記乾燥機から排気される排気ガスの温度を測るための排気温度センサが具えられるものであり、乾燥品温度及び乾燥品温度の変化を条件部とし、排気温度設定値を結論部とするファジィ推論を、下表２に示すルールに従って行うことを特徴として成るものである。

更にまた請求項３記載の乾燥設備の運転方法は、内部に攪拌翼を具えた乾燥機に対し、その投入口に供給ホッパを臨ませ、またその熱風吹込口に熱風炉を接続し、またその排出口に取出コンベヤを臨ませ、更にまたその排気口に乾燥ファンを接続して成る汚泥乾燥設備の運転方法において、前記汚泥乾燥設備には、前記乾燥機から排出される乾燥品の温度を測るための乾燥品温度センサが具えられ、更に前記乾燥機から排気される排気ガスの温度を測るための排気温度センサが具えられるものであり、乾燥品温度及び乾燥品温度の変化を条件部とし、汚泥の投入速度設定値及び排気温度設定値を、下表３、４に示すルールに従って結論部とするファジィ推論を行うことを特徴として成るものである。

更にまた請求項４記載の乾燥設備の運転方法は、前記要件に加え、前記ファジィ推論に加え、前記攪拌翼を回転させるモータに具えられた電流計の電流値および／または汚泥の投入速度設定値を条件部とし、汚泥の投入速度設定値及び排気温度設定値を、下表５に示すルールに従って結論部とするファジィ推論を行うことを特徴として成るものである。

そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。

まず請求項１記載の発明によれば、乾燥品の水分測定が行われないため高価な水分測定センサ及びエアパージ機構等の周辺機器が不要となり、乾燥設備のイニシャルコストを低減することができる。
また汚泥の物性が変動した場合であっても、その影響を受けにくい乾燥品温度及び乾燥品温度の変化から、乾燥品の水分値を把握し、汚泥の投入速度（投入速度設定値）を調整することにより、乾燥機内に位置する汚泥の処理状態を適切なものとして、乾燥品の水分値を所望の値に近づけることが可能となる。

また請求項２記載の発明によれば、乾燥品の水分測定が行われないため高価な水分測定センサ及びエアパージ機構等の周辺機器が不要となり、乾燥設備のイニシャルコストを低減することができる。
また汚泥の物性が変動した場合であっても、その影響を受けにくい乾燥品温度及び乾燥品温度の変化から、乾燥品の水分値を把握し、乾燥機に供給される熱風（排気温度設定値）を調整することにより、乾燥機内に位置する汚泥の処理状態を適切なものとして、乾燥品の水分値を所望の値に近づけることが可能となる。

更にまた請求項３記載の発明によれば、乾燥品の水分測定が行われないため高価な水分測定センサが不要となり、乾燥設備のイニシャルコストを低減することができる。
また汚泥の物性が変動した場合であっても、その影響を受けにくい乾燥品温度及び乾燥品温度の変化から、乾燥品の水分値を把握し、汚泥の投入速度（投入速度設置値）を調整するとともに、乾燥機に供給される熱風を調整することにより、乾燥機内に位置する汚泥の処理状態を適切なものとして、乾燥品の水分値を所望の値に近づけることが可能となる。

更にまた請求項４記載の発明によれば、投入される汚泥の物性変化の影響が投入されて比較的短時間の内に現れる電流値の増減を条件部とするため、より応答が速くなり、より変動の少ない安定した運転・水分制御を行うことができるため、乾燥品の水分値をより所望の値に近づけることが可能となる。

汚泥乾燥設備を示す骨格図である。 乾燥機を示す正面図並びに側面図である。 条件部を乾燥品温度及び乾燥品温度変化とし、結論部を投入速度設定値とするファジィ推論のルールを示す表である。 条件部を乾燥品温度及び乾燥品温度変化とし、結論部を排気温度設定値とするファジィ推論のルールを示す表である。 乾燥品温度のメンバーシップ関数を示すグラフである。 乾燥品温度変化のメンバーシップ関数を示すグラフである。 攪拌電流のメンバーシップ関数を示すグラフ及び投入速度のメンバーシップ関数を示すグラフである。 条件部を攪拌電流及び投入速度設定値とし、結論部を投入速度設定値及び排気温度設定値とするファジィ推論のルールを示す表である。 従来技術を説明するための骨格図である。

本発明の乾燥設備の運転方法の最良の形態は以下の実施例に示すとおりであるが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。

以下図面に基づいて本発明の適用される乾燥設備の一例について説明し、この設備の作動状態と併せて本発明の乾燥設備の運転方法について説明する。
図１に骨格的に示すのが乾燥設備１であり、このものは供給ホッパ２、熱風炉３、乾燥機５、乾燥ファン７、取出コンベヤ８及びファジィ制御ユニット１０を主要部材として具えて成るものである。

そして前記乾燥機５を構成しているドラム５０における投入口５１には供給ホッパ２の排出部を臨ませ、また排出口５２には取出コンベヤ８を臨ませ、またドラム５０における熱風吹込口５３には熱風炉３を管路Ｐで接続し、排気口５４には乾燥ファン７を管路Ｐで接続する。

更に前記乾燥ファン７の排気側に接続した管路Ｐを二路に分岐するとともに、分岐路の一方は適宜図示しない熱交換器、脱臭炉を経由して外部に至る。また他方の分岐路を、乾燥ファン７と熱風炉３とを結ぶ循環経路９とするものであり、この循環経路９には循環ダンパ９１が具えられている。

以下、乾燥設備１を構成する諸部材について詳細に説明する。
まず前記供給ホッパ２について説明すると、このものは箱型の容器の底部に、モータＭ２によって駆動されるスクリューコンベヤ２ａを具え、容器内に収容された汚泥Ｄをスクリューコンベヤ２ａの回転数に応じて適量排出するものである。
またモータＭ２とファジィ制御ユニット１０との間には投入速度調節器１０２が具えられる。

次に前記熱風炉３について説明すると、このものは耐火材で内張りされており、熱源をバーナ３ａとして外気を加熱するとともに、循環経路９から導入される循環ガスを再加熱し、乾燥に必要な熱風を発生するものである。またバーナ３ａの開度はコントロールモータ３１によって調節されるものである。

次に前記乾燥機５について説明すると、このものは一例として回転ドラム式乾燥機が用いられるものであり、図２に示すように基台Ｂに対して四基の支持ローラ５７を配置し、この支持ローラ５７上に円筒状のドラム５０を載置して具える。

そして前記ドラム５０とモータＭの出力軸とにチェーン５９が巻回され、モータＭによりドラム５０が回転駆動される。更にドラム５０の両端は蓋部材５０ａ、５０ｂによって境界部がシールされた状態で塞がれている。
また、ドラム５０の中心付近を貫通するように設けられた軸５５ａがモータＭ１により回転駆動される構成とするものであり、この軸５５ａに攪拌翼５５が具えられる。そして前記モータＭ１には電流計５６が接続されるとともに、その出力はファジィロジックコントローラを具えたファジィ制御ユニット１０に接続される。

そしてこの乾燥機５と乾燥ファン７との間を接続する管路Ｐ内には、排気温度センサ７０のプローブが臨むようにしてこのものが具えられる。また乾燥機５と乾燥ファン７との間を接続する管路Ｐには排気ダンパ５４ａが具えられる。
また排気温度センサ７０の出力信号は排気温度調節器１０３に入力されるとともに、この排気温度調節器１０３により前記コントロールモータ３１がＰＩＤ制御される。

次に取出コンベヤ８について説明すると、このものはＵ型トラフの底部にスクリューコンベヤを具え、Ｕ型トラフ内に落下投入されたをスクリューコンベヤの回転により順次排出するものである。
そして前記Ｕ型トラフの内部に、乾燥品温度センサ８０のプローブが位置するようにしてこのものが配されるとともに、乾燥品温度センサ８０の出力がファジィ制御ユニット１０に接続される。

次に循環ダンパ９１について説明すると、このものは詳しくは後述するが、コントロールモータ９２の回転により翼板が開閉動作して循環経路９の循環ガス風量の加減または閉止をする機器である。
そして前記熱風炉３と乾燥機５との間の管路Ｐに対して熱風温度センサ９３が具えられ、この熱風温度センサ９３の出力信号は熱風温度調節器１０９に入力されるとともに、この熱風温度調節器１０９により前記コントロールモータ９２がＰＩＤ制御される。

本発明の適用対象である乾燥設備１は一例として上述したような構成を有するものであり、以下この設備の作動状態を説明し、併せて本発明の乾燥設備の運転方法について説明する。
まず乾燥設備１の運転立ち上げ時の作動態様について説明する。はじめに乾燥ファン７を起動し、ドラム５０及び軸５５ａを回転させ、更にバーナ３ａを点火する。

次いで熱風炉３より供給された熱風がドラム５０内を通過し、やがて排気口５４から出てきた排気ガスの排気温度センサ７０による検出値が、一例として１００℃になった時点で、供給ホッパ２の容器内に収容された汚泥Ｄが投入口５１に投入される。
汚泥Ｄは、乾燥機５内においてドラム５０の回転と攪拌翼５５の作用とにより破砕、攪拌されながら、熱風炉３から供給された熱風と接触して乾燥処理がなされ、やがて乾燥品Ｄ１となって順次排出口５２から取出コンベヤ８に排出される。

また、汚泥Ｄを乾燥した熱風（排気ガス）は、乾燥ファン７の吸引作用により排気口５４から排出された後、乾燥ファン７の後段において循環ダンパ９１の開度に応じて分流され、この排気ガス（循環ガス）が循環経路９を通って熱風炉３に至り、ここで再加熱された後、再度乾燥機５内に投入される。

一方、乾燥ファン７の後段で分流された残りの排気ガスは、適宜燃焼、酸化されて脱臭処理が施された後、外部に排気される。
以降、汚泥Ｄの投入、乾燥並びに乾燥品Ｄ１の排出は連続的に行われる定常運転状態となるものであり、循環ダンパ９１の開度またはバーナ３ａの燃焼度のいずれか一方または双方が適宜ＰＩＤ制御により調整され、所望の水分値の乾燥品Ｄ１が得られるものである。

次に上述したＰＩＤ制御と併用して行われる本発明の乾燥設備１の運転方法について説明する。この説明にあっては、ファジィ推論の条件部及び結論部の組み合わせを異ならせた実施の形態毎に説明してゆく。

（１）〔条件部を乾燥品温度及び乾燥品温度変化とし、結論部を投入速度設定値とした実施例〕
この実施例は、結論部である「投入速度設定値」の変更の必要性を、乾燥品温度センサ８０によって検出される「乾燥品温度」と「乾燥品温度変化」とを条件部としてＩｆ−Ｔｈｅｎ形式の制御規則で表すものである。
なお前記投入速度設定値とは、供給ホッパ２によるドラム５０への汚泥Ｄの投入速度を決定するものであり、具体的には供給ホッパ２におけるスクリューコンベヤ２ａの搬送速度すなわちモータＭ２の回転数の設定値が該当するものである。
また乾燥品温度変化とは、乾燥品温度センサ８０によって計測された乾燥品Ｄ１の温度（乾燥品温度）の一定時間内における変動値を示すものであって、一例として単位〔℃／ｍｉｎ〕で表されるものである。

上記ファジィ推論は具体的には一例として図３に示すルールに従うものであり、一例をあげると、乾燥品温度が「低」であり、乾燥品温度変化が「減」ならば、投入速度設定値を少し減ずる（↓）ことが行われる。また乾燥品温度が「高」であり、乾燥品温度変化が「増」ならば、投入速度設定値を普通に増す（↑↑）ことが行われる。
図中「↓↓↓」は大きく減ずる、「↓↓」は普通に減ずる、「↓」は少し減ずる、「→」は変更しない、「↑」は少し増す、「↑↑」は普通に増す、「↑↑↑」は大きく増すを意味するものである。

また図３中、乾燥品温度の属性を表す「低」、「適」、「高」及び乾燥品温度変化の属性を表す「減」、「無」、「増」は、図５、６に示すメンバーシップ関数によって決定される。図５に示すものが乾燥品温度に関するメンバーシップ関数であり、また図６に示すものが乾燥品温度変化に関するメンバーシップ関数である。
このような属性の言語変数（ラベル）の数、及びこの言語変数に対するメンバーシップ関数は、経験則に基づいて決定されるものであり、汚泥Ｄの種類、物性、システムの規模や構成等によって適宜チューニングが行われる。
特に本発明にあっては、前記乾燥品温度と乾燥品水分値との間に相関関係があることを本発明者らが見出し、水分計を用いることなく乾燥品Ｄ１の温度からその水分値が一定となるように運転できるようにしたものであり、このことがメンバーシップ関数及びファジィ推論のルールに反映されている。

そしてファジィ制御ユニット１０によって、乾燥品温度センサ８０から送られてくる信号をもとに上述のファジィ推論が一定時間毎に行われて、その結論に従った出力信号（投入速度設置値）がモータＭ２の回転を制御する投入速度調節器１０２に伝えられ、モータＭ２により駆動されるスクリューコンベヤ２ａの搬送速度が変更される。

このように乾燥品Ｄ１の温度（乾燥品温度）及び温度変化（乾燥品温度変化）を基に、ドラム５０内に位置する汚泥Ｄの処理状態を適切なものとし、乾燥品Ｄ１の水分値を所望の値に近づけることができるものである。

例えば汚泥Ｄの物性が変動して粘着性が強くなったり、投入時の水分が高い方向に変動すると、ドラム５０内での汚泥Ｄの分散が悪くなって熱風が熱風吹込口５３から排気口５４に素通りしてしまう状態に運転状況が変化することがある。
更に汚泥Ｄの粘着性が強くなれば、ドラム５０の内面に汚泥Ｄが付着してほとんど分散も起きない運転状況に変化することがある。
この場合、従来手法である排気温度センサ７０と排気温度設定値に基づくバーナ３ａのＰＩＤ制御では、上述のように熱風はドラム５０を素通りするだけなので、排気温度センサ７０の測定値は設定値より高い温度を示すので、バーナ３ａの燃焼を絞り込む制御が続き、ドラム５０への熱量を減ずる方向に運転条件が変化するだけで、乾燥品Ｄ１は水分の高い未乾燥状態から抜け出せなくなってしまう。
そればかりか、ドラム５０内に付着した汚泥Ｄの厚みが増してゆき、ドラム５０の回転動力にとって過負荷状態となったり、付着した汚泥Ｄが自重により剥離して攪拌翼５５に衝突して急激な過負荷状態となったり、著しい場合には破損を来たし、運転不能の状態に陥ってしまう。

一方、逆に汚泥Ｄの粘着性が弱くなったり、投入時の水分が低い方向に変動すると、ドラム５０内での汚泥Ｄの分散状態と熱風の接触効率のバランスが変化することがある。この場合、上述したような従来のＰＩＤ制御だけでは、排気温度センサ７０の測定値は設定値より低い温度を示すので、バーナ３ａの燃焼を増大させる制御が働き、ドラム５０への熱量を増加させる方向に運転状態が変化するだけで、乾燥品Ｄ１は水分の低い過乾燥状態のままで、場合によっては過乾燥状態から抜け出せないばかりか、過乾燥による発火で火災を起こし、運転不能になってしまう。

本発明は上述のような未乾燥状態や過乾燥状態にならないよう、乾燥品Ｄ１の温度（乾燥品温度）及び乾燥品Ｄ１の温度変化（乾燥品温度変化）を乾燥運転状態の動向（前兆）と捉え、適切な運転状況の方向に運転条件を自動調整するものである。すなわち、乾燥品Ｄ１の温度（乾燥品温度）及び乾燥品Ｄ１の温度変化（乾燥品温度変化）を一定時間毎にメンバーシップ関数及びファジィ推論のルールに適用し、その結論である汚泥Ｄの投入速度設定値に自動的に反映させるものである。
この投入速度設定値は、投入速度調節器１０２に入力され、スクリューコンベヤ２ａの搬送速度が増減されてドラム５０への汚泥Ｄの投入量が調整される。結果として、汚泥Ｄの物性が変化しても適切な運転状態が維持され、それと共に一定した水分の乾燥品Ｄ１を得ることができる。

なおこの実施例では、排気温度センサ７０と、排気温度調節器１０３の排気温度設定値に基づくバーナ３ａのＰＩＤ制御及び熱風温度センサ９３と熱風温度調節器１０９の熱風温度設定値に基づくコントロールモータ９２のＰＩＤ制御が、上述したファジィ制御と共に動作するものとした。

（２）〔条件部を乾燥品温度及び乾燥品温度変化とし、結論部を排気温度設定値とした実施例〕
この実施例は、結論部である「排気温度設定値」の変更の必要性を、乾燥品温度センサ８０によって検出される「乾燥品温度」と「乾燥品温度変化」とを条件部としてＩｆ−Ｔｈｅｎ形式の制御規則で表すものである。
なお前記排気温度設定値とは、排気温度センサ７０による排気温度の検出値の目標値であり、この排気温度設定値に応じて前記循環ダンパ９１の開度あるいはバーナ３ａの燃焼度が調節されることとなる。

上記ファジィ推論は具体的には一例として図４に示すルールに従うものであり、一例をあげると、乾燥品温度が「低」であり、乾燥品温度変化が「減」ならば、排気温度設定値を大きく増す（↑↑↑）ことが行われる。また乾燥品温度が「高」であり、乾燥品温度変化が「増」ならば、排気温度設定値を大きく減ずる（↓↓↓）ことが行われる。
図中「↓↓↓」は大きく減ずる、「↓↓」は普通に減ずる、「↓」は少し減ずる、「→」は変更しない、「↑」は少し増す、「↑↑」は普通に増す、「↑↑↑」は大きく増すを意味するものである。

また図４中、乾燥品温度の属性を表す「低」、「適」、「高」及び乾燥品温度変化の属性を表す「減」、「無」、「増」は、図５、６に示すメンバーシップ関数によって決定される。
このような属性の言語変数（ラベル）の数、及びこの言語変数に対するメンバーシップ関数は、経験則に基づいて決定されるものであり、汚泥Ｄの種類、物性、システムの規模や構成等によって適宜チューニングが行われる。
特に本発明にあっては、前記乾燥品温度と乾燥品水分値との間に相関関係があることを本発明者らが見出し、水分計を用いることなく乾燥品Ｄ１の温度からその水分値が一定となるように運転できるようにしたものであり、このことがメンバーシップ関数及びファジィ推論のルールに反映されている。

そしてファジィ制御ユニット１０によって、乾燥品温度センサ８０から送られてくる測定値をもとに上述のファジィ推論が一定時間毎に行われ、その結論として排気温度設定値が自動的に変更される。
なおこの実施例では、前記排気温度調節器１０３によるＰＩＤ制御及び前記熱風温度調節器１０９によるＰＩＤ制御がファジィ制御と共に動作するものとした。
また汚泥Ｄの供給速度は、前記投入速度調節器１０２により一定値で汚泥Ｄを供給するように設定されている。

このように乾燥品Ｄ１の温度及び乾燥品温度変化を基に、ドラム５０内に位置する乾燥品Ｄの処理状態を適切なものとし、乾燥品Ｄ１の水分値を所望の値に近づけることができるものである。

例えば汚泥Ｄの物性が変動して粘着性が強くなったり、投入時の水分が高い方向に変動すると、ドラム５０内での汚泥Ｄの分散が悪くなって熱風が熱風吹込口５３から排気口５４に素通りしてしまう状態に運転状況が変化することがある。
更に汚泥Ｄの粘着性が強くなれば、ドラム５０の内面に汚泥Ｄが付着してほとんど分散も起きない運転状況に変化することがある。
この場合、従来手法である排気温度センサ７０と排気温度設定値に基づくバーナ３ａのＰＩＤ制御では、排気温度センサ７０の測定値は設定値より高い温度を示すので、バーナ３ａの燃焼を絞り込む制御が続き、ドラム５０への熱量を減ずる方向に運転条件が変化するだけで、乾燥品Ｄ１は水分の高い未乾燥状態から抜け出せなくなってしまう。
そればかりか、ドラム５０内に付着した汚泥Ｄの厚みが増してゆき、ドラム５０の回転動力にとって過負荷状態となったり、付着した汚泥Ｄが自重により剥離して攪拌翼５５に衝突して急激な過負荷状態となったり、著しい場合には破損をきたし、運転不能の状態に陥ってしまう。

一方、逆に汚泥Ｄの粘着性が弱くなったり、投入時の水分が低い方向に変動すると、ドラム５０内での汚泥Ｄの分散状態と熱風の接触効率のバランスが変化することがある。この場合でも、上述したような従来のＰＩＤ制御だけでは、排気温度センサ７０の測定値は設定値より低い温度を示すので、バーナ３ａの燃焼を増大させる制御が働き、ドラム５０への熱量を増加させる方向に運転状態が変化するだけで、乾燥品Ｄ１は水分の低い過乾燥状態のままで、場合によっては過乾燥状態から抜け出せないばかりか、過乾燥による発火で火災を起こし、運転不能になってしまう。

本発明は上述のような未乾燥状態や過乾燥状態にならないよう、乾燥品Ｄ１の温度（乾燥品温度）及び乾燥品Ｄ１の温度変化（乾燥品温度変化）を乾燥運転状態の動向（前兆）と捉え、適切な運転状況の方向に運転条件を自動調整するものである。すなわち、乾燥品Ｄ１の温度（乾燥品温度）及び乾燥品Ｄ１の温度変化（乾燥品温度変化）を一定時間毎にメンバーシップ関数及びファジィ推論のルールに適用し、その結論である排気温度設定値の増減を自動的に行うものである。
これにより排気温度調節器１０３の排気温度設定値が調整され、従来の排気温度調節器１０３によるＰＩＤ制御に反映される。この結果として、汚泥Ｄの物性が変化しても適切な運転状態が維持され、それと共に一定した水分の乾燥品Ｄ１を得ることができる。

（３）〔条件部を乾燥品温度及び乾燥品温度変化とし、結論部を投入速度設定値及び排気温度設定値とした実施例〕
この実施例は、結論部である「投入速度設定値」及び「排気温度設定値」の変更の必要性を、乾燥品温度センサ８０によって検出される「乾燥品温度」と「乾燥品温度変化」とを条件部としてＩｆ−Ｔｈｅｎ形式の制御規則で表すものである。
すなわち上述した二つの実施例に示された制御を組み合わせて行うものであり、図３及び図４に示すルールに従いファジィ推論の結果として、排気温度設定値及び投入速度設置値の増減がなされる。これにより、汚泥Ｄの物性が変化してもより適切な運転状態が維持され、それと共により一定した水分の乾燥品Ｄ１を得ることができる。
なおこの実施例では、前記熱風温度調節器１０９によるＰＩＤ制御がファジィ制御と共に動作するものとした。

（４）〔条件部を攪拌電流及び投入速度設定値とし、結論部を投入速度設定値及び排気温度設定値とした実施例〕
次に上述した三種のファジィ推論において、条件部として攪拌電流（モータＭ１の電流値）及び投入速度設定値（モータＭ２により駆動されるスクリューコンベヤ２ａの搬送速度の設置値）を加えた実施例について説明する。
この実施例は、結論部である「投入速度設定値」及び「排気温度設定値」の変更の必要性を、電流計５６によって検出される「攪拌電流」と、投入速度調節器１０２の「投入速度設定値」とを条件部としてＩｆ−Ｔｈｅｎ形式の制御規則で表すものである。

上記ファジィ推論は具体的には一例として図８に示すルールに従うものであり、一例をあげると、攪拌電流が「高」であり、投入速度設定値が「低」ならば、投入速度設定値を普通に減ずる（↓↓）ことが行われるとともに、排気温度設定値を普通に増す（↑↑）ことが行われる。また攪拌電流が「低」であり、投入速度設定値が「高」ならば、投入速度設定値を普通に減ずる（↓↓）ことが行われるとともに、排気温度設定値を維持する（→）ことが行われる。
図中「↓↓↓」は大きく減ずる、「↓↓」は普通に減ずる、「↓」は少し減ずる、「→」は変更しない（維持する）、「↑」は少し増す、「↑↑」は普通に増す、「↑↑↑」は大きく増すを意味するものである。

また図８中、攪拌電流の属性を表す「低」、「適」、「高」及び投入速度設定値の属性を表す「低」、「適」、「高」は、図７（ａ）（ｂ）に示すメンバーシップ関数によって決定される。
なお図７（ａ）に示すグラフの横軸は、モータＭ１の定格電流値に対する実際の運転時のモータＭ１の電流値を百分率で示したものである。また図７（ｂ）に示すグラフの横軸は、投入速度を表したものであり、投入速度が１００％とは、投入速度調節器１０２により周波数６０ＨｚにてモータＭ２を回転させることに相当し、０％とは、周波数が０Ｈｚに相当する。この実施例では、投入速度６５％すなわち周波数３９ＨｚにてモータＭ２を回転させると理論計算上での汚泥Ｄの最適投入量となる。
このような属性の言語変数（ラベル）の数、及びこの言語変数に対するメンバーシップ関数は、経験則に基づいて決定されるものであり、汚泥Ｄの種類、物性、システムの規模や構成等によって適宜チューニングが行われる。

そしてファジィ制御ユニット１０によって、電流計５６の測定値及び投入速度調節器１０２の投入速度設定値をもとに上述のファジィ推論が一定時間毎に行われ、その結論として投入速度設定値及び排気温度設定値が変更される。
なおこの際、乾燥品温度センサ８０から送られてくる測定値をもとに、図３及び／または図４に示されたルールに従ったファジィ推論も同時に一定時間毎に行われ、常法により合成された結論として投入速度設定値及び／または排気温度設定値が変更される。
以上述べたようにこの実施例によれば、投入される汚泥Ｄの物性変化の影響が投入されて比較的短時間の内に現れる電流値の増減を条件部とするため、より応答が速くなり、より変動の少ない安定した運転で一定した水分の乾燥品Ｄ１を得る運転を行うことができる。
またこの実施例では、前記排気温度調節器１０３によるＰＩＤ制御及び前記熱風温度調節器１０９によるＰＩＤ制御がファジィ制御と共に動作するものとした。

以上、述べたように本発明の乾燥設備の運転方法は、乾燥設備１を用いて汚泥Ｄを乾燥処理する際に、汚泥Ｄの物性が変動した場合であっても、その影響を受けにくい乾燥品Ｄ１の乾燥品温度及び乾燥品温度の変化から、乾燥品Ｄ１の水分値が一定となるようにするものである。
なお本発明は主に汚泥を対象としたものであるが、汚泥に類似した粘着性のある材料の乾燥に適用することができる。

１ 乾燥設備
２ 供給ホッパ
２ａ スクリューコンベヤ
３ 熱風炉
３ａ バーナ
３１ コントロールモータ
５ 乾燥機
５０ ドラム
５０ａ 蓋部材
５０ｂ 蓋部材
５１ 投入口
５２ 排出口
５３ 熱風吹込口
５４ 排気口
５４ａ 排気ダンパ
５５ 攪拌翼
５５ａ 軸
５６ 電流計
５７ 支持ローラ
５９ チェーン
７ 乾燥ファン
７０ 排気温度センサ
８ 取出コンベヤ
８０ 乾燥品温度センサ
９ 循環経路
９１ 循環ダンパ
９２ コントロールモータ
９３ 熱風温度センサ
１０ ファジィ制御ユニット
１０２ 投入速度調節器
１０３ 排気温度調節器
１０９ 熱風温度調節器
Ｂ 基台
Ｄ 汚泥
Ｄ１ 乾燥品
Ｍ モータ
Ｍ１ モータ
Ｍ２ モータ
Ｐ 管路

Claims (4)

1. 内部に攪拌翼を具えた乾燥機に対し、その投入口に供給ホッパを臨ませ、またその熱風吹込口に熱風炉を接続し、またその排出口に取出コンベヤを臨ませ、更にまたその排気口に乾燥ファンを接続して成る汚泥乾燥設備の運転方法において、前記汚泥乾燥設備には、前記乾燥機から排出される乾燥品の温度を測るための乾燥品温度センサが具えられるものであり、乾燥品温度及び乾燥品温度の変化を条件部とし、汚泥の投入速度設定値を結論部とするファジィ推論を、下表１に示すルールに従って行うことを特徴とする乾燥設備の運転方法。
   
   

   
2. 内部に攪拌翼を具えた乾燥機に対し、その投入口に供給ホッパを臨ませ、またその熱風吹込口に熱風炉を接続し、またその排出口に取出コンベヤを臨ませ、更にまたその排気口に乾燥ファンを接続して成る汚泥乾燥設備の運転方法において、前記汚泥乾燥設備には、前記乾燥機から排出される乾燥品の温度を測るための乾燥品温度センサが具えられ、更に前記乾燥機から排気される排気ガスの温度を測るための排気温度センサが具えられるものであり、乾燥品温度及び乾燥品温度の変化を条件部とし、排気温度設定値を結論部とするファジィ推論を、下表２に示すルールに従って行うことを特徴とする乾燥設備の運転方法。
   
   

   
3. 内部に攪拌翼を具えた乾燥機に対し、その投入口に供給ホッパを臨ませ、またその熱風吹込口に熱風炉を接続し、またその排出口に取出コンベヤを臨ませ、更にまたその排気口に乾燥ファンを接続して成る汚泥乾燥設備の運転方法において、前記汚泥乾燥設備には、前記乾燥機から排出される乾燥品の温度を測るための乾燥品温度センサが具えられ、更に前記乾燥機から排気される排気ガスの温度を測るための排気温度センサが具えられるものであり、乾燥品温度及び乾燥品温度の変化を条件部とし、汚泥の投入速度設定値及び排気温度設定値を、下表３、４に示すルールに従って結論部とするファジィ推論を行うことを特徴とする乾燥設備の運転方法。
   
   

   

   
   

   
4. 前記ファジィ推論に加え、前記攪拌翼を回転させるモータに具えられた電流計の電流値および／または汚泥の投入速度設定値を条件部とし、汚泥の投入速度設定値及び排気温度設定値を、下表５に示すルールに従って結論部とするファジィ推論を行うことを特徴とする請求項１、２または３記載の乾燥設備の運転方法。
   
   

   

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