JP5419951B2 - 燃焼機の攪拌制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、稲、麦等の穀物の生産過程で排出される殻等の可燃廃棄物を燃焼させて熱エネルギーを生成する燃焼機に用いられる攪拌制御方法に関する。

農産物や穀物の生産過程においては籾殻、藁屑など様々な収穫廃棄物が多量に発生して非常に嵩張るため、堆積・保管場所に困るものであり、従来一般ごみと共に焼却処分したり、集めて燃やしたりして、その処理方法及び有効利用方法に関して幾つかの試みがなされている。例えば、籾殻などの収穫廃棄物を燃料として、燃焼により発生する熱を利用可能にした燃焼機がすでに提案されている（例えば特許文献１、２等参照）。

これらの廃棄物により発生した熱は熱エネルギーとして利用することができるが、燃焼の際何千度という高温ガス、そして燃焼灰が生成されるため、燃焼灰が燃焼室内に溜まって燃焼効率を低下させる問題点がある。そこで、燃焼室内の下の方に溜めてある可燃物と可燃物上に溜まる燃焼灰を掻き回す攪拌手段を設けて可燃廃棄物の燃焼効率及び燃焼灰の排出効率の向上を図ろうとしている。

台湾登録実用新案第Ｍ３０４６２８号 台湾登録実用新案第Ｍ３０４６２９号

また、可燃廃棄物及び燃焼灰の堆積物で高温ガスから攪拌手段を隔てることができ、これにより燃焼室内の高温ガスによる攪拌手段の損壊を防ぐことができるが、熱エネルギーの需要に応じて燃料消費の速さが変わるため、堆積物の量が変化して堆積物による隔たりが足りなくなる問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、攪拌手段を長く使用できる燃焼機の攪拌制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、１の観点によれば、本発明は、可燃廃棄物を燃料として燃焼して熱エネルギーを生成する燃焼炉と、前記可燃廃棄物及び燃焼後の燃焼灰を攪拌するように前記燃焼炉内に回転可能に設けられた攪拌棒とを備えている燃焼機における攪拌制御装置を用いた攪拌制御方法であって、前記攪拌棒を開始回転速度で回す第１のステップと、堆積した前記可燃廃棄物の高さが上部検出範囲に達したか否かを判定する第２のステップと、堆積した前記可燃廃棄物の高さが前記上部検出範囲に達すると報知信号を発する第３のステップと、堆積した前記可燃廃棄物の高さが前記上部検出範囲に達しないとき、該高さが下部検出範囲に達したか否かを判定する第４のステップと、堆積した前記可燃廃棄物の高さが前記下部検出範囲に達すると、前記開始回転速度よりも大きな第１の回転速度で前記攪拌棒を回す第５のステップと、堆積した前記可燃廃棄物の燃焼温度が予め定められた燃焼温度設定値に達したか否かを判定する第６のステップと、堆積した前記可燃廃棄物の燃焼温度が前記燃焼温度設定値に達すると、前記開始回転速度よりも小さな第２の回転速度で前記攪拌棒を回し、また、前記燃焼温度が前記燃焼温度設定値に達しないとき、前記燃焼灰の温度が予め定められた燃焼灰温度設定値に達したか否かを判定し、前記燃焼灰の温度が前記燃焼灰温度設定値に達すると、報知信号を発する第７のステップと、を有することを特徴とする。
本発明に係る攪拌制御方法において、前記攪拌棒が前記第１の回転速度、前記第２の回転速度で予め定められた回転時間で回った後、前記第１のステップに戻って前記開始回転速度で回転することを特徴とする。
本発明に係る攪拌制御方法において、前記第４のステップと前記第５のステップを繰り返し稼動する時間が予め定められたループ時間を超え、且つ前記可燃廃棄物の高さが前記下部検出範囲に達したと判定したとき、報知信号を発するようにしたことを特徴とする。

本発明に係る攪拌制御方法によれば、燃焼炉内の可燃廃棄物の堆積高さを判定することができると共に攪拌棒を回す回転速度を制御することができ、更に可燃廃棄物の制御されている堆積高さにより燃焼炉内における可燃廃棄物の上部燃焼空間と可燃廃棄物の下部の燃焼灰の排出空間とを隔てることができる。従って、可燃廃棄物の燃焼効率及び燃焼灰の排出効率を良好に図ることができ、排出空間における構成部材を長く用いることができる。

燃焼機に用いられる本発明に係る攪拌制御装置の一実施形態を概略的に示す正面図である。 本発明に係る攪拌制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る攪拌制御方法のフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態を、添付の図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は本発明の一実施例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。
図１、２は、本発明に係る攪拌制御装置が燃焼機１に適用されている一実施形態を示している。燃焼機１は、可燃廃棄物１０を燃料として燃焼して熱エネルギーを生成する燃焼炉１１と、燃焼炉１１内に設けられた攪拌装置１２と、可燃廃棄物１０を燃焼炉１１へ送る供給装置１３とを備えている。

燃焼炉１１は、所定の軸線を中心としてキャビティが形成された炉壁１１１と、炉壁１１１のキャビティを燃焼空間１１２と燃焼灰の排出空間１１３とに仕切るように設けられた可燃廃棄物１０を載置する載せ板１１４とを有する。
攪拌装置１２は、燃焼炉１１の下側に設けられたモータ１２１と、該モータ１２１と同軸且つ載せ板１１４を貫通して設けられた回転軸１２２と、該回転軸１２２と連結されて載せ板１１４の上に配置された攪拌棒１２３と、を有する。

本発明に係る攪拌制御装置は、この形態において、上部センサー２と下部センサー３と第１の温度センサー４１と第２の温度センサー４２と制御モジュール５と報知器６とから構成されている。
上部センサー２は、燃焼炉１１に取り付けられて、可燃廃棄物１０の高さが上部検出範囲Ｌ１に達したか否かを検出する。この形態においては、上部センサー２としてはオプティカルセンサーを用いる。
下部センサー３は、燃焼炉１１に上部センサー２よりも下部に取り付けられて、可燃廃棄物１０の高さが下部検出範囲Ｌ２内にあるか否かを検出する。この形態においては、下部センサー３としてはオプティカルセンサーを用いる。

第１の温度センサー４１は、制御モジュール５と互いに通信可能に燃焼炉１１に取り付けられ、可燃廃棄物１０内部の燃焼温度を検出する。
第２の温度センサー４２は、制御モジュール５と互いに通信可能に燃焼炉１１に取り付けられ、排出空間１１３内の燃焼灰の温度を検出する。

制御モジュール５は、上部センサー２と下部センサー３と第１の温度センサー４１と第２の温度センサー４２とに互いに通信可能に設けられ、モータ１２１と電気的に接続されており、燃焼温度設定値と燃焼灰温度設定値とを定めて、攪拌棒１２３の回転速度を制御するように構成される。
報知器６は、制御モジュール５によって制御され、且つ報知信号としては、音、光、文字などの一つの報知信号を発する。

次に、図１〜３を参照して本発明に係る攪拌制御装置を用いた攪拌制御方法を説明する。
ステップＳ７１では、燃焼機１を起動する。
ステップＳ７２では、燃焼機１に自動燃焼プロセスを始動させる。
ステップＳ７３では、制御モジュール５によって所要の熱エネルギー量に応じて燃焼過程において燃焼炉１１へ供給される可燃廃棄物１０の必要量を算出する。

ステップＳ７４では、制御モジュール５によってモータ１２１を介して攪拌棒１２３を開始回転速度Ｖ₀で回す。
ステップＳ７５では、上部センサー２により載せ板１１４に堆積した可燃廃棄物１０の高さが上部検出範囲Ｌ１に達したか否かを判定する。なお、可燃廃棄物１０の堆積高さが上部検出範囲Ｌ１に達したと判定すると、火が消えて可燃廃棄物１０が燃焼されなくなる事態が発生したとしてステップＳ７６に進む。一方、可燃廃棄物１０の堆積した高さが上部検出範囲Ｌ１に達しないときは、ステップＳ７７に進む。

ステップＳ７６では、堆積した可燃廃棄物１０の高さが上部検出範囲Ｌ１に達すると、制御モジュール５により報知器６から音、光、文字などの一つの報知信号を発すると共に、燃焼機１を制御して自動燃焼プロセスを中止する。

ステップＳ７７では、載せ板１１４に堆積した可燃廃棄物１０の高さが上部検出範囲Ｌ１に達していないと判定されたとき、下部センサー３により該高さが下部検出範囲Ｌ２に達しているか否かを判定する。可燃廃棄物１０の高さが下部検出範囲Ｌ２に達していると判定されたときは、ステップＳ７８に進む。一方、可燃廃棄物１０の高さが下部検出範囲Ｌ２に達していないと判定されたときはステップＳ７９に進む。

ステップＳ７８では、制御モジュール５はモータ１２１を介して攪拌棒１２３を制御して攪拌棒１２３が開始回転速度Ｖ₀より大きな第１の回転速度Ｖ₁で所定の回転時間ｔ₁回転した後ステップＳ７３に戻る。このように、攪拌棒１２３の回転速度を速めると、燃焼灰を排出空間１１３に速く落ちるようにすることができ、可燃廃棄物１０を速く攪拌することもでき、燃焼効率を良好に図ることができる。

なお、ステップＳ７７とステップＳ７８とを繰り返す時間が所定のループ時間を超え、且つ下部センサー３により載せ板１１４上の可燃廃棄物１０の堆積高さが下部検出範囲Ｌ２に達したと判定されたということは、攪拌棒１２３の回転速度が速くなっても可燃廃棄物１０の堆積高さが変わらないことを意味するので、攪拌棒１２３などに異常がある可能性があるとしてステップＳ７８´に進む。

ステップＳ７８´では、制御モジュール５により報知器６から音、光、文字などの一つの報知信号を発する。
ステップＳ７９では、第１の温度センサー４１により、可燃廃棄物１０内部の燃焼温度を検出して制御モジュール５へ送出する。

ステップＳ８０では、制御モジュール５はステップＳ７９にて検出された燃焼温度が燃焼温度設定値より高いか否かを判定する。ステップＳ７９にて検出された燃焼温度が燃焼温度設定値より高いと判定したときは、可燃廃棄物１０内部の燃焼温度が高すぎるので燃焼速度を下げなければならず、ステップＳ８１に進む。一方、ステップＳ７９にて検出された燃焼温度が燃焼温度設定値より低い場合は、ステップＳ８２に進む。

ステップＳ８１では、制御モジュール５によりモータ１２１を介して攪拌棒１２３が開始回転速度Ｖ₀より小さな第２の回転速度Ｖ₂で所定の回転時間ｔ₂回転した後ステップＳ７３に戻る。
ステップＳ８２では、第２の温度センサー４２は排出空間１１３に落ちた燃焼灰の温度を検出すると共にそれを制御モジュール５に送出する。
ステップＳ８３では、制御モジュール５はステップＳ８２で検出された燃焼灰の温度が燃焼灰温度設定値より高いか否かを判定する。

なお、排出空間１１３における燃焼灰の温度が燃焼灰温度設定値より高いと検出されたときは、排出空間１１３における燃焼灰の温度が高すぎることを意味する。それは、燃焼中の可燃廃棄物が燃焼灰と一緒に排出空間１１３に落ちていると判断してステップＳ８４に進む。一方、燃焼灰の温度が低いときは、ステップＳ７３に戻る。
ステップＳ８４では、制御モジュール５により、報知器６から音、光、文字などの一つの報知信号を発する。

以上により、可燃廃棄物１０の堆積高さを適当に制御することができ、適当な堆積高さを有する可燃廃棄物１０によって可燃廃棄物１０の上部の燃焼空間１１２と可燃廃棄物１０の下部の排出空間１１３とを効果的に隔てることができる。従って、可燃廃棄物１０の燃焼効率及び燃焼灰の排出効率を良好に図ることができ、且つ、燃焼炉１１内の高温ガスによる攪拌装置１２の損壊を防止することができ、排出空間１１３における構成部材が長く用いられることができる。

本発明に係る攪拌制御装置及び攪拌制御方法は、稲、麦等の穀物の生産過程で排出される殻等の可燃廃棄物を燃焼させて熱エネルギーを生成する燃焼機に有用である。

１ 燃焼機
１０ 可燃廃棄物
１１ 燃焼炉
１１１ 炉壁
１１２ 燃焼空間
１１３ 排出空間
１１４ 載せ板
１２ 攪拌装置
１２１ モータ
１２２ 回転軸
１２３ 攪拌棒
１３ 供給装置
２ 上部センサー
３ 下部センサー
４１ 第１の温度センサー
４２ 第２の温度センサー
５ 制御モジュール
６ 報知器
Ｌ１ 上部検出範囲
Ｌ２ 下部検出範囲

Claims (3)

1. 可燃廃棄物を燃料として燃焼して熱エネルギーを生成する燃焼炉と、前記可燃廃棄物及び燃焼後の燃焼灰を攪拌するように前記燃焼炉内に回転可能に設けられた攪拌棒とを備えている燃焼機における攪拌制御装置を用いた攪拌制御方法であって、
   前記攪拌棒を開始回転速度で回す第１のステップと、
   堆積した前記可燃廃棄物の高さが上部検出範囲に達したか否かを判定する第２のステップと、
   堆積した前記可燃廃棄物の高さが前記上部検出範囲に達すると報知信号を発する第３のステップと、
   堆積した前記可燃廃棄物の高さが前記上部検出範囲に達しないとき、該高さが下部検出範囲に達したか否かを判定する第４のステップと、
   堆積した前記可燃廃棄物の高さが前記下部検出範囲に達すると、前記開始回転速度よりも大きな第１の回転速度で前記攪拌棒を回す第５のステップと、
   堆積した前記可燃廃棄物の燃焼温度が予め定められた燃焼温度設定値に達したか否かを判定する第６のステップと、
   堆積した前記可燃廃棄物の燃焼温度が前記燃焼温度設定値に達すると、前記開始回転速度よりも小さな第２の回転速度で前記攪拌棒を回し、また、前記燃焼温度が前記燃焼温度設定値に達しないとき、前記燃焼灰の温度が予め定められた燃焼灰温度設定値に達したか否かを判定し、前記燃焼灰の温度が前記燃焼灰温度設定値に達すると、報知信号を発する第７のステップと、
   を有することを特徴とする燃焼機の攪拌制御方法。
2. 前記攪拌棒が前記第１の回転速度、前記第２の回転速度で予め定められた回転時間で回った後、前記第１のステップに戻って、前記開始回転速度で回転することを特徴とする請求項１に記載の燃焼機の攪拌制御方法。
3. 前記第４のステップと前記第５のステップを繰り返し稼動する時間が予め定められたループ時間を超え、且つ前記可燃廃棄物の高さが前記下部検出範囲に達したと判定したとき、報知信号を発するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼機の攪拌制御方法。

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