JP2542282B2 - 廃材再生用ドライヤのバ―ナ燃焼制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は道路工事等によって掘り起こされたアスファ
ルト舗装廃材の再生用ドライヤのバーナ燃焼制御方法に
関するものである。

［従来の技術］ 再生用骨材をドライヤで加熱する場合には一般に燃焼
ガスの流れ方向と骨材の流れ方向を同じくする並流加熱
方式が採用されている。そしてバーナの燃焼制御は並流
加熱方式であるため排ガス温度が加熱骨材温度より若干
高温になることに注目し、また燃焼量の変化に対し排ガ
ス温度の方がドライヤ排出口にて検出する骨材温度より
も応答が早いために排ガス温度を制御することにより骨
材温度を制御するカスケード制御を採用している（排ガ
ス温度設定値は加熱骨材温度設定値＋αとしている）。

そして、運転開始により先ずバーナ初期燃焼が行なわ
れる。これはいきなり前記のバーナ自動燃焼制御を行な
うと、排ガス温度が低いためにバーナ開度全開・燃焼量
最大となってしまうのであらかじめバーナ初期燃焼の燃
焼量、燃焼時間を適宜設定しておき、該設定燃焼量で低
燃焼させてドラムを加熱するものである。そして適宜時
間経過後骨材供給開始スイッチをONすることによりドラ
イヤへの骨材供給を開始し、該骨材の供給をドライヤ投
入口付近に設けたセンサーによりキャッチすることによ
りバーナ開度を上げて高燃焼へと移行していくのであ
る。

また製造するアスファルト合材の種類が変わればそれ
に応じてドライヤへ供給する骨材の配合構成を切り替
え、前の配合の骨材がドライヤから排出されるころあい
を見計らってドライヤへ新たに骨材を供給している。そ
してこの切り替え時のバーナの燃焼量制御は次に供給さ
れる骨材の配合構成や供給量等が変化してもあらかじめ
設定された排ガス温度設定値となるように制御される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の方法では初期燃焼から高燃焼へ
の切り替え時、またはドライヤへの供給骨材の配合切り
替え時にはドライヤに供給される骨材に対応した最適の
排ガス温度設定値となっているとは言えない。即ち、排
ガス温度はドライヤに供給される骨材の配合、供給量及
び含水率の３要素と深く関係しており、これらの考慮し
て最適の排ガス温度を設定しなければ加熱骨材温度設定
値への収束及び安定も早くならない。

本発明は上記の点に鑑み、廃材再生用ドライヤにおけ
る初期燃焼から高燃焼への切り替え時、またはドライヤ
への供給骨材の配合切り替え時にドライヤに供給される
骨材に応じた最適の排ガス温度設定値を設定し、該排ガ
ス温度設定値に基づいてバーナ燃焼制御することにより
加熱骨材温度設定値への収束及び安定を早くすることを
目的とした廃材再生用ドライヤにおけるバーナ燃焼制御
方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、廃材再生用ドラ
イヤにおける初期燃焼から高燃焼への切り替え時、また
はドライヤへの供給骨材の配合切り替え時に、ドラム内
に供給される骨材の配合種別をファジィ推論規則の前件
部とし、供給設定される配合種別からファジィ推論を行
なって排ガス設定温度修正量を推定してドライヤから導
出する排ガスの適正な排ガス設定温度を決定し、ドライ
ヤより導出される排ガス温度が前記排ガス設定温度とな
るようにバーナの燃焼量を制御するものである。

また前記ドラム内に供給される骨材の配合種別に変え
て骨材の供給量、または骨材の含水率をファジィ推論規
則の前件部とし、ファジィ推論を行なって排ガス設定温
度修正量を推定してドライヤから導出する排ガスの適正
な排ガス設定温度を決定し、ドライヤより導出される排
ガス温度が前記排ガス設定温度となるようにバーナの燃
焼量を制御するものである。

［作 用］ 本発明に係る廃材再生用ドライヤのバーナ燃焼制御方
法にあっては、ドライヤに供給される骨材の配合種別、
供給量または含水率をファジィ推論規則の前件部とし、
予め設定されたファジィ集合のメンバーシップ関数と推
論規則に基づいてファジィ推論を行ない、排ガス設定温
度修正量を推定してドライヤから導出する排ガスの適正
な排ガス設定温度を決定してバーナの燃焼量を制御する
ので、加熱骨材設定温度への収束及び安定を早くするこ
とができる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を適用したドライヤの全体構成を示す
ものである。

ドライヤ１は円筒状のドラム２を機台３上に回転自在
に傾斜支持し、ドラム駆動用モータ（図示せず）により
所定の速度で回転させている。ドラム２内部には多数の
掻き上げ羽根４が配設してあり、骨材搬送装置５によっ
て送り込まれる骨材を掻き上げ羽根４で掻き上げ、カー
テン状に落下させながらドラム２内を転動流下させる間
にバーナ６より送り込まれる熱風と接触させて骨材を所
望の温度まで加熱昇温させている。

ドライヤ１にはドラム２から排出される加熱骨材の温
度を検出する骨材用温度センサ７及び排ガスの温度を検
出する温度センサ８が設けてあり、またドライヤ１に骨
材を供給する骨材搬送装置５には骨材の供給量を検出す
るコンベヤスケール９及び骨材の含水率を検出する水分
計10が設けてあり、これらセンサからの信号はバーナ燃
焼制御装置11に入力されている。また、バーナ燃焼制御
装置11には各種粒径別に貯蔵した骨材ホッパ（図示せ
ず）からドライヤ１に供給する骨材の配合構成を指示す
る配合設定器12が接続されており、配合に関するデータ
はこの配合設定器12からバーナ燃焼制御装置11に入力さ
れている。そして後述するように、これらの信号やデー
タに基づいてバーナ燃焼制御装置11によってファジィ推
論されたバーナ開度の制御信号がドライバ13を介して燃
焼量をコントロールするコントロールモータ14に出力さ
れるのである。

先ず、廃材再生用ドライヤにおける初期燃焼から高燃
焼への切り替え時、またはドライヤへの供給骨材の配合
切り替え時に、ドラム内に供給される骨材の配合種別に
よりファジィ制御する方法について説明する。

配合設定器12により設定される供給骨材の配合種別
は、バーナ燃焼制御装置11のファジィ制御部15に読み込
まれ、ファジィ制御部15においてこれらの入力信号から
適正な排ガス設定温度修正量を決定するためにファジィ
集合のメンバーシップ関数と推論規則に基づいてファジ
ィ推論が行なわれる。

第２図は、アスファルト合材の配合種別を定性的に評
価するためのメンバーシップ関数である。図中のＣ
（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ関数の形を固定
する定数であって適宜決定する。PB,PM,PS,ZR,NS,NM,NB
は配合種別Ｃのランクを定性的に評価するためにメンバ
ーシップ関数に与えた名称であり、それぞれ下記の意味
を持つ。

PB:Positive Big PM:Positive Medium PS:Positive Small ZR:Zero NS:Negative Small NM:Negative Medium NB:Negative Big この配合の大小は材料の大きさとし、例えば密粒は
小、粗粒は大とするなど適宜決定する。また図の縦軸は
メンバーシップ値である。このメンバーシップ関数を用
いて検出した現在の配合種別Ｃを定性的に評価する。

第３図は、配合種別Ｃの定性的関係から排ガス設定温
度修正量ΔＴを定性的に決定するための推論規則であ
る。例えば、第３図の推論規則の一つを記載すると IF（Ｃ is PM）THEN ΔＴ is PM というルールが表わされている。

これは「もし配合種別Ｃのランクが中ぐらい大きいの
であるならば」（前件部）、「排ガス設定温度修正量を
中ぐらい大きくせよ」（後件部）という意味である。

第４図は、定性的に決定された排ガス設定温度修正量
を定量的な値に変換するためのメンバーシップ関数であ
る。図中のΔＴ（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ
関数の形を規定する定数であり、現在設定されている排
ガス設定温度に対する修正量であって適宜決定する。P
B,PM,PS,ZO,NS,NM,NBは排ガス設定温度修正量の大きさ
を定性的に表わすためにメンバーシップ関数に与えた名
称であり、第３図の中で使用している名称に対応してい
る。また、図の縦軸はメンバーシップ値である。適用さ
れた推論規則により排ガス設定温度修正量が定性的にど
のメンバーシップ関数に属するかが決定される。排ガス
設定温度修正量が複数の推論規則による複数のメンバー
シップで規定された場合は、各メンバーシップ値に応じ
た加重平均値をもって実際の修正量とする。このファジ
ィ推論された排ガス設定温度修正量によって現在設定さ
れている排ガス設定温度を修正して最適の設定温度を決
定し、温度センサ８によって検出する排ガス温度が決定
された排ガス設定温度となるようにバーナ開度信号をド
ライバ13を介してコントロールモータ14に出力し、バー
ナ６の燃焼量を調整する。

次いで、ドラム２への骨材供給量を検出するコンベヤ
スケール９により検出した骨材供給量によってファジィ
制御する方法について説明する。

バーナ燃焼制御装置11は所定の制御周期にてコンベヤ
スケール９を介してドラム２への骨材供給量を繰り返し
て検出している。コンベヤスケール９より検出された骨
材供給量Ｍ（Ton/H）はバーナ燃焼制御装置11に取り込
まれ、ファジィ制御部15に入力される。ファジィ制御部
15においては入力された信号から排ガス設定温度修正量
を決定するためにファジィ集合のメンバーシップ関数と
推論規則に基づいてファジィ推論を行なう。

第５図は、骨材供給量Ｍの大きさを定性的に評価する
ためのメンバーシップ関数である。図中のＭ（ｉ）（ｉ
＝１〜７）はメンバーシップ関数の形を規定する定数で
あって適宜決定する。PB,PM,PS,ZR,NS,NM,NBは骨材供給
量Ｍの大きさを定性的に評価するためにメンバーシップ
関数に与えた名称であり、その意味は前述した通りであ
る。また、図の縦軸はメンバーシップ値である。このメ
ンバーシップ関数を用いて検出した現在の骨材供給量Ｍ
を定性的に評価する。

第６図は骨材供給量Ｍの定性的関係から排ガス設定温
度修正量ΔＴを定性的に決定するための推論規則であ
る。その規則の見方は第３図について述べたのと同様で
ある。例えば、推論規則の一つを記載すると IF（Ｍ is PM）THEN ΔＴ is PM というルールが表わされている。

これは「もし骨材供給量が中ぐらい大きいならば」
（前件部）、「排ガス設定温度修正量を中ぐらい大きく
せよ」（後件部）という意味であり、ドライヤに送り込
まれる骨材供給量が中ぐらいの程度多ければ、排ガス設
定温度修正量を中ぐらい程度多くして排ガス設定温度を
修正して燃焼制御を行なうのである。

第７図は、定性的に決定された排ガス設定温度修正量
を定量的な値に変換するためのメンバーシップ関数であ
る。これは第４図に示したものと同様であるので説明は
省略する。このファジィ推論された排ガス設定温度修正
量によって現在設定されている排ガス設定温度を修正し
て最適の設定温度を決定し、温度センサ８によって検出
する排ガス温度が決定された排ガス設定温度となるよう
にバーナ開度信号をドライバ13を介してコントロールモ
ータ14に出力し、バーナ６の燃焼量を調整する。

更に、ドラム２に供給する骨材を含水率を検出する水
分計10により検出した骨材の含水率によってファジィ制
御する方法について説明する。

この場合も骨材供給量によるファジィ制御と同様に、
バーナ燃焼制御装置11は所定の制御周期にて水分計10に
よりドラム２に供給する骨材の含水率を繰り返して検出
しており、水分計10より検出された骨材の含水率Ｗ
（％）はバーナ燃焼制御装置11のファジィ制御部15に取
り込まれ、ファジィ制御部15においてこれらの入力信号
から適正な排ガス設定温度修正量△Ｔ（℃）を決定する
ためにファジィ集合のメンバーシップ関数と推論規則に
基づいてファジィ推論が行なわれる。

第８図は、骨材の含水率Ｗの大きさを定性的に評価す
るためのメンバーシップ関数である。図中のＷ（ｉ）
（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ関数の形を規定する定
数であって適宜決定する。PB,PM,PS,ZR,NS,NM,NBはの含
水率Ｗの大きさを定性的に評価するためにメンバーシッ
プ関数に与えた名称であり、その意味は前述した通りで
ある。また、図の縦軸はメンバーシップ値である。この
メンバーシップ関数を用いて検出した現在のの含水率Ｗ
を定性的に評価する。

第９図は、骨材の含水率Ｗの定性的関係から排ガス設
定温度修正量△Ｔを定性的に決定するための推論規則で
ある。その規則の見方は第３図について述べたのと同様
である。例えば、推論規則の一つを記載すると IF（Ｗ is PM）THEN ΔＴ is PM というルールが表わされている。

これは「もし骨材の含水率が中ぐらい多いならば」
（前件部）、「排ガス設定温度修正量を中ぐらい大きく
せよ」（後件部）という意味である。

第10図は、定性的に決定された排ガス設定温度修正量
を定量的な値に変換するためのメンバーシップ関数であ
り、第４図に示したものと同様であるので説明は省略す
る。

このファジィ推論された排ガス設定温度修正量によっ
て現在設定されている排ガス設定温度を修正して最適の
設定温度を決定し、温度センサ８によって検出する排ガ
ス温度が決定された排ガス設定温度となるようにバーナ
開度信号をドライバ13を介してコントロールモータ14に
出力し、バーナ６の燃焼量を調整する。そして所定時間
経過すれば通常のバーナ燃焼制御に入り、骨材用温度セ
ンサ７によって検出する加熱骨材温度によって排ガス設
定温度を修正しながら加熱骨材温度を設定値へと収束さ
せるのである。

なお、ここでは配合種別や骨材供給量及び骨材の含水
率による個々のファジィ推論を行なって排ガス設定温度
修正量を決定したが、これらのファジィ推論を全て並行
して行なって排ガス設定温度修正量を決定するようにす
れば更に高精度な燃焼制御を行なうことができる。

また、本実施例で使用したメンバーシップ関数は全て
三角型としたが、必ずしもこの形に限るものでなく、廃
材再生用ドライヤの特性、運転員の知識に応じて、種々
の曲線を採用しても本発明の本質が変わるものではな
い。また、メンバーシップ関数の形だけでなく、その数
も任意に設定しても本発明の本質が変わるものではな
い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る廃材再生用ドライヤ
のバーナ燃焼制御方法によれば、ドライヤにおける初期
燃焼から高燃焼への切り替え時、またはドライヤへの供
給骨材の配合切り替え時にドライヤに供給する骨材の配
合種別、供給量、または／及び含水率に基づいてファジ
ィ推論を行ない、排ガス設定温度修正量を決定して決定
されている排ガス設定温度を修正して最適の設定値を設
定し、この排ガス温度設定値に基づいてバーナ燃焼を制
御するので、加熱骨材温度設定値への収束及び安定を早
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に適用される廃材再生用ドラ
イヤの全体構成を示す図、第２図は配合種別のランク評
価用メンバーシップ関数を示す図、第３図は配合種別に
基づく排ガス設定温度修正量予測ルールの１例を示す
図、第４図は配合種別に基づく排ガス設定温度修正量用
メンバーシップ関数を示す図、第５図は骨材供給量評価
用メンバーシップ関数示す図、第６図は骨材供給量に基
づく排ガス設定温度修正量予測ルールの１例を示す図、
第７図は骨材供給量に基づく排ガス設定温度修正量用メ
ンバーシップ関数を示す図、第８図は骨材の含水率評価
用メンバーシップ関数を示す図、第９図は骨材の含水率
に基づく排ガス設定温度修正量予測ルールの１例を示す
図、第10図は骨材の含水率に基づく排ガス設定温度修正
量用メンバーシップ関数を示す図である。 １……廃材再生用ドライヤ、６……バーナ、８……温度
センサ、９……コンベヤスケール、10……水分計、11…
…バーナ燃焼制御装置、12……配合設定器、13……ドラ
イバ、14……コントロールモータ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃材再生用ドライヤにおける初期燃焼から
   高燃焼への切り替え時、またはドライヤへの供給骨材の
   配合切り替え時に、ドラム内に供給される骨材の配合種
   別をファジィ推論規則の前件部とし、供給設定される配
   合種別からファジィ推論を行なって排ガス設定温度修正
   量を推定してドライヤから導出する排ガスの適正な排ガ
   ス設定温度を決定し、ドライヤより導出される排ガス温
   度が前記排ガス設定温度となるようにバーナの燃焼量を
   制御することを特徴とするドライヤのバーナ燃焼制御方
   法。
2. 【請求項２】廃材再生用ドライヤにおける初期燃焼から
   高燃焼への切り替え時、またはドライヤへの供給骨材の
   配合切り替え時に、ドラム内に供給される骨材の供給量
   をファジィ推論規則の前件部とし、設定される骨材供給
   量からファジィ推論を行なって排ガス設定温度修正量を
   推定してドライヤから導出する排ガスの適正な排ガス設
   定温度を決定し、ドライヤより導出される排ガス温度が
   前記排ガス設定温度となるようにバーナの燃焼量を制御
   することを特徴とするドライヤのバーナ燃焼制御方法。
3. 【請求項３】廃材再生用ドライヤにおける初期燃焼から
   高燃焼への切り替え時、またはドライヤへの供給骨材の
   配合切り替え時に、ドラム内に供給される骨材の含水率
   をファジィ推論規則の前件部とし、供給される骨材の含
   水率からファジィ推論を行なって排ガス設定温度修正量
   を推定してドライヤから導出する排ガスの適正な排ガス
   設定温度を決定し、ドライヤより導出される排ガス温度
   が前記排ガス設定温度となるようにバーナの燃焼量を制
   御することを特徴とするドライヤのバーナ燃焼制御方
   法。
4. 【請求項４】廃材再生用ドライヤにおける初期燃焼から
   高燃焼への切り替え時、またはドライヤへの供給骨材の
   配合切り替え時に、ドラム内に供給される骨材の配合種
   別、骨材の供給量及び骨材の含水率をファジィ推論規則
   の前件部としてファジィ推論を行ない、排ガス設定温度
   修正量を推定してドライヤから導出される排ガスの適正
   な排ガス設定温度を決定し、ドライヤより導出される排
   ガス温度が前記排ガス設定温度となるようにバーナの燃
   焼量を制御することを特徴とするドライヤのバーナ燃焼
   制御方法。