特許 6795274 炭素系固体燃料の発熱判断装置及び炭素系固体燃料の発熱判断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6795274

(24)【登録日】2020年11月16日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】炭素系固体燃料の発熱判断装置及び炭素系固体燃料の発熱判断方法

(51)【国際特許分類】

   B65G 3/02 20060101AFI20201119BHJP

   G01N 33/22 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   B65G3/02 A

   G01N33/22 A

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-16069(P2017-16069)

(22)【出願日】2017年1月31日

(65)【公開番号】特開2018-122960(P2018-122960A)

(43)【公開日】2018年8月9日

【審査請求日】2019年11月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000173809

【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100101236

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100166914

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】櫻木 潔

(72)【発明者】

【氏名】山口 哲正

【審査官】 大塚 多佳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２６８８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２６３３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８５８０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｇ ３／００−３／０４

Ｂ６５Ｇ ６９／００−６９／３４

Ｇ０１Ｎ ３３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素系固体燃料のにおいを検出するにおい検出手段と、
前記におい検出手段の出力値を前記炭素系固体燃料の温度に相関させ、相関された前記炭素系固体燃料の温度に基づいて前記炭素系固体燃料の昇温状況を判断する制御手段とを備え、
前記におい検出手段は、においの質に対する出力値が異なるものが複数備えられ、
前記制御手段は、
複数の前記におい検出手段の複数の検出値に基づいて、においの強さと質を把握することで、温度を相関によって求め、前記炭素系固体燃料の昇温を判断する
ことを特徴とする炭素系固体燃料の発熱判断装置。

【請求項2】

請求項１に記載の炭素系固体燃料の発熱判断装置において、
前記におい検出手段は少なくとも３個備えられ、
前記制御手段は、
少なくとも３個の前記におい検出手段の出力値を放射状に表現し、
複数の出力値を結んだ環状形状に基づいて、においの強さと質を把握する
ことを特徴とする炭素系固体燃料の発熱判断装置。

【請求項3】

請求項１に記載の炭素系固体燃料の発熱判断装置において、
前記におい検出手段は２個備えられ、
前記制御手段は、
２個の前記におい検出手段の出力値を２つのベクトルとして表現し、
それぞれのベクトルの長さ及び２つのベクトルの合成ベクトルに基づいて、においの強さと質を把握する
ことを特徴とする炭素系固体燃料の発熱判断装置。

【請求項4】

炭素系固体燃料のにおいを検出し、前記においの検出状況から温度を相関によって求め、前記においの検出状況に基づいて前記炭素系固体燃料の温度の変化を判断し、
前記においを複数の検出手段により検出し、前記複数の検出手段の出力値に基づいて、
前記においの強さと質を把握することにより温度の上昇と相関させ、前記炭素系固体燃料の温度の変化を判断する
ことを特徴とする炭素系固体燃料の発熱判断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、石炭及びバイオマスからなる炭素系固体燃料の発熱を判断する発熱判断装置及び発熱判断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、発電所や製鉄所では、炭素系固体燃料として石炭が多く使用され、石炭は、石炭置き場（貯炭場）に堆積されて保管される。石炭は大気中に保管されるため、石炭に含まれる可燃分と空気中の酸素が反応して自然酸化が進行する。自然酸化により石炭が発熱し、石炭の温度が上昇することで、自然発火に至る虞がある。

【0003】

貯炭場での火災の発生を防止するため、石炭の温度が管理されている。例えば、貯炭場の石炭（石炭パイル）に赤外線を照射して表面の特定箇所の温度の変化を計測する技術が知られている（例えば、特許文献１）。貯炭場の石炭パイルの表面の温度を計測することで、温度の変化を把握することができ、貯炭場の石炭の発熱を抑制して石炭の自然発火を防止することができる。

【0004】

しかし、従来から提案されている技術は、貯炭場の石炭パイルの表面の温度を計測する技術であるため、石炭パイルの内部の温度変化を把握することができない状況であった。長尺の温度検出手段を石炭パイルに差し込んで、石炭パイルの内部の温度を計測する技術もあるが、差し込める長さには限度があり、実質的に表面の温度の変化を把握するに過ぎない状況であった。また、石炭パイルの発熱する部位と、実際に温度を測定する場所とが一致していない状況であった。更に、屋内の貯炭場と屋外の貯炭場とでは、石炭が置かれている環境が異なるうえ、いずれの場合においても特定の局所的な温度計測しかできないため、温度の計測結果が必ずしも温度の把握に結びつかないのが現状であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−１５９３１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、炭素系固体燃料が山積みされている場所の環境に拘わらず、炭素系固体燃料の山の任意の部位の温度の変化（上昇、下降）を把握することができる炭素系固体燃料の発熱判断装置及び炭素系固体燃料の発熱判断方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の炭素系固体燃料の発熱判断装置は、炭素系固体燃料のにおいを検出するにおい検出手段と、前記におい検出手段の出力値を前記炭素系固体燃料の温度に相関させ、相関された前記炭素系固体燃料の温度に基づいて前記炭素系固体燃料の昇温状況を判断する制御手段とを備え、前記におい検出手段は、においの質に対する出力値が異なるものが複数備えられ、前記制御手段は、複数の前記におい検出手段の複数の検出値に基づいて、においの強さと質を把握することで、温度を相関によって求め、前記炭素系固体燃料の昇温を判断することを特徴とする。

【0008】

請求項１に係る本発明では、におい検出手段の出力値を炭素系固体燃料の温度に相関させ、においの変化により炭素系固体燃料の昇温状況を判断して発熱を判断する。このため、炭素系固体燃料が山積みされている場所が屋内であっても屋外であっても、においの変化を検出することで、炭素系固体燃料が山積みされている場所の環境に拘わらず、炭素系固体燃料の山の任意の部位の温度の変化（上昇、下降）を把握することができる。
そして、複数のにおい検出手段の複数の検出値により、においの強さと質の変化を把握し、においの強さと質に応じて炭素系固体燃料の昇温を判断する。強さだけでなく質を合わせてにおいを把握することで、例えば、簡易な屋根に覆われたり、壁に囲まれた貯炭場に炭素系固体燃料が山積みされていたり、屋外に炭素系固体燃料が山積みされていたりして、外部環境により、においの成分の濃度が変化して検出される強さが変化しても、においの質の変化を検出することで、炭素系固体燃料の昇温が判断される。

【0011】

におい検出手段としては、例えば、貴金属の担体に金属酸化物半導体が担持された金属酸化物半導体センサーが適用される。金属酸化物半導体（酸化錫、酸化タングステン、酸化インジウム等）の種類や、貴金属の種類を適宜選定することにより、異なる質のにおいの温度毎の出力値が相違したセンサーを得ることができる。これにより、炭素系固体燃料（例えば、石炭）のにおいを検出することに適したセンサーを適宜選定して適用することができる。

【0012】

また、請求項２に係る本発明の炭素系固体燃料の発熱判断装置は、請求項１に記載の炭素系固体燃料の発熱判断装置において、前記におい検出手段は少なくとも３個備えられ、前記制御手段は、少なくとも３個の前記におい検出手段の出力値を放射状に表現し、複数の出力値を結んだ環状形状に基づいて、においの強さと質を把握することを特徴とする。

【0013】

請求項求２に係る本発明では、におい検出手段の出力値を放射状に表現して複数の出力値を結んで環状形状とし、環状形状の変化の状況に基づいて、においの強さと質を把握することができる。例えば、複数の出力値を結んだ環状形状が相似形状で大きくなった場合、強さが強くなって温度が高くなったことが把握される。複数の出力値を結んだ環状形状の形が変化した場合、においの質が変化したことが把握され、質の異なったにおいの強さにより温度が高くなったことが把握される。

【0014】

また、請求項３に係る本発明の炭素系固体燃料の発熱判断装置は、請求項１に記載の炭素系固体燃料の発熱判断装置において、前記におい検出手段は２個備えられ、前記制御手段は、２個の前記におい検出手段の出力値を２つのベクトルとして表現し、それぞれのベクトルの長さ及び２つのベクトルの合成ベクトルの長さ及び傾きに基づいて、においの強さと質を把握することを特徴とする。

【0015】

請求項３に係る本発明では、におい検出手段の出力値を２つのベクトルとして表現し、それぞれのベクトルの長さ及び２つのベクトルの合成ベクトルに基づいて、においの強さと質を把握することができる。例えば、それぞれのベクトルの長さが長くなった場合、強さが強くなって温度が高くなったことが把握される。２つのベクトルの合成ベクトルの角度が変化した場合、それぞれのベクトルの長さの変化（温度の変化）が異なった状態になって、においの質が変化したことが把握される。合成ベクトルの長さからにおいの質の強さが把握され、質の異なったにおいが強くなることにより、温度が高くなったことが把握される。

【0016】

上記目的を達成するための請求項４に係る本発明の炭素系固体燃料の発熱判断方法は、炭素系固体燃料のにおいを検出し、前記においの検出状況から温度を相関によって求め、前記においの検出状況に基づいて前記炭素系固体燃料の温度の変化を判断し、前記においを複数の検出手段により検出し、前記複数の検出手段の出力値に基づいて、前記においの強さと質を把握することにより温度の上昇と相関させ、前記炭素系固体燃料の温度の変化を判断することを特徴とする。

【0017】

請求項４に係る本発明では、においの検出状況から温度を相関によって求めることで、においの検出状況に基づいて炭素系固体燃料の昇温を判断することができる。このため、炭素系固体燃料が山積みされている場所が屋内であっても屋外であっても、においの検出状況を把握することで、炭素系固体燃料が山積みされている場所の環境に拘わらず、炭素系固体燃料の山の任意の部位の温度の変化を把握することができる。
そして、複数の検出手段の出力値に基づいて、においの強さと質を把握し、においの強さと質に基づいて炭素系固体燃料の昇温を判断することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明の炭素系固体燃料の発熱判断装置及び炭素系固体燃料の発熱判断方法は、炭素系固体燃料が山積みされている場所の環境に拘わらず、炭素系固体燃料の山の任意の部位の温度の変化（上昇、低下）を把握することが可能になる。

【0021】

特に、石炭が山積みされている貯炭場が屋内であっても、屋外であっても、石炭の山の表面から中央部までの任意の部位の温度の変化（上昇、低下）を、においの変化により把握することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法を実施する発熱判断装置をサイロに貯蔵された石炭の発熱把握に適用した場合の概略構成図である。

【図2】においを検出するセンサーの特性を説明するグラフである。

【図3】センサーの検出状況を環状形状に表現した説明図である。

【図4】センサーの検出状況を環状形状に表現した説明図である。

【図5】センサーの検出状況を環状形状に表現した説明図である。

【図6】本発明の一実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法を実施する発熱判断装置を屋根付きの貯炭場に山積みされた石炭の発熱把握に適用した場合の概略構成図である。

【図7】本発明の一実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法を実施する発熱判断装置を屋外に山積みされた石炭の発熱把握に適用した場合の概略構成図である。

【図8】本発明の他の実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法における２つのセンサーの検出状況を表現した説明図である。

【図9】本発明の他の実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法における２つのセンサーの検出状況を表現した説明図である。

【図10】本発明の他の実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法における２つのセンサーの検出状況を表現した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１から図５に基づいて本発明の一実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法及び発熱判断装置を説明する。

【0024】

図１には、本発明の一実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法を実施する発熱判断装置をサイロに貯蔵された石炭の発熱把握に適用した場合の全体の状況を説明するための概略構成、図２（ａ）から図２（ｆ）には、においを検出するための６個のセンサーの出力特性の例を説明するグラフを示してある。

【0025】

また、図３（ａ）から図３（ｃ）、図４（ａ）から図４（ｃ）、図５（ａ）から図５（ｃ）には、６個のセンサーの出力値を環状形状に表現した状況を示してあり、図３は、においの強度が同じ割合で大きくなっている状況、図４は、においの強度が異なる割合で総強度が増加する（面積が増加する）ように変化している状況、図５は、においの強度が異なる割合で総強度が同じ（面積が同じ）になるように変化している状況である。

【0026】

図１に示すように、例えば、燃料として炭素系固体燃料である石炭を用いる発電所等のサイロ１には、石炭２が貯蔵されている。石炭２は、貯炭時に酸化発熱して昇温するのが現状である。酸化発熱の時間は、石炭の種類（主に炭素の含有量により分類される、例えば、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭等）や、貯蔵されている環境により異なるため、石炭の発熱を抑制して自然発火を防止するために、温度を把握することが必要である。

【0027】

本実施例では、石炭２のにおいを検出するにおい検出手段としてのセンサー５を備え、センサー５の出力値を石炭２の温度と相関させ、相関させた石炭２の温度に基づいて石炭２の昇温状況を判断する制御手段６を備えている。

【0028】

センサー５の出力値から石炭２の温度と相関させ、においの変化により固体燃料である石炭２の昇温状況を判断して発熱を判断する。石炭２が貯蔵されているサイロ１の中で、センサー５により、においの変化を検出することで、貯蔵された石炭２の山の表面や中心部分の温度の変化を把握する。

【0029】

具体的には、サイロ１の上部には、６個のセンサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆが備えられている。センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆは、においの質に対する出力値が異なるものとなっており、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値が制御手段６に入力される。制御手段６では、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値に基づいて、においの強さと質を把握することで、温度の上昇を相関によって求め、石炭２の昇温を判断する。

【0030】

尚、６個のセンサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆを設ける場所は、サイロ１の上部の石炭の投入口の近傍や、サイロ１の下部の石炭の排出口の近傍等、任意の場所に適用することができる。また、センサー５の数は６個に限らず、任意の数のセンサー５を設けることができる。また、６種類のセンサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆを設けたが、同じ種類のセンサー５を６個設けたり、２種類のセンサー５を３組設けたり、３種類のセンサー５を２組設けたりすることができ、センサー５の種類、個数、組み合わせは任意に選択することができる。

【0031】

センサー５としては、例えば、貴金属の担体に金属酸化物半導体が担持された金属酸化物半導体センサーが適用される。金属酸化物半導体（酸化錫、酸化タングステン、酸化インジウム等）の種類や、貴金属の種類を適宜選定することにより、異なる質のにおいの温度毎の出力値が相違したセンサーを得ることができる。これにより、石炭２（例えば、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭）のにおいを検出することに適したセンサー５を適宜選定して適用することができる。

【0032】

図２には、褐炭のにおいの出力値を実線で示し、亜瀝青炭のにおいの出力値を点線で示し、瀝青炭のにおいの出力値を一点鎖線で示してある。

【0033】

図２（ａ）に示すように、センサー５ａは、温度の上昇に伴って出力値の強さが大きくなる特性を有し、図２（ｂ）に示すように、センサー５ｂは、温度が上昇しても出力値の大きさはほとんど大きくならない特性を有している。また、図２（ｃ）に示すように、センサー５ｃは、温度が少し上昇すると出力値が急激に大きくなり、温度がある程度以上になると温度が上昇しても出力値はなだらかに大きくなる特性を有している。

【0034】

また、図２（ｄ）に示すように、センサー５ｄは、低い温度から出力値が大きくなり、温度が上昇しても出力値はなだらかに大きくなる特性を有し、図２（ｅ）に示すように、センサー５ｅは、石炭２の種類により温度の上昇と出力値の大きさの変化の割合が異なる特性を有している。また、図２（ｆ）に示すように、センサー５ｆは、温度の上昇に対し出力値の大きさの変化が一義的にならない特性を有している。

【0035】

制御手段６では、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値が放射状に表現され、６個の出力値が結ばれて環状に表現されるようになっている。

【0036】

具体的には、例えば、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値が放射状に表現されて正六角形の環状形状が表現される。この場合、基準の温度（例えば、室温）に相当する出力値が放射方向で同じ位置になるように補正され、単位温度に対して、強さの目盛りが調整され、出力値（絶対値）が異なっていても、温度の上昇に応じた軸方向における増加の割合は、出力値の放射方向の位置が同じ位置関係を保って変位するように補正されている。

【0037】

図３（ａ）に示すように、基準の温度で、正六角形の環状形状が表現され、図３（ｂ）に示すように、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値の環状形状が、正六角形のまま（相似形状で）大きい形状に表現され、更に、図３（ｃ）に示すように、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値の環状形状が、正六角形のまま（相似形状で）、更に、大きい形状に表現された場合、においの質はそのままで、においの強度が大きくなって、貯蔵された石炭２の温度が高くなったことが把握される。

【0038】

図４（ａ）に示すように、基準の温度では、正六角形の環状形状が表現され、図４（ｂ）に示すように、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値の環状形状が、面積が大きくなった状態で異なる形状で表現され、更に、図４（ｃ）に示すように、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値の環状形状が、更に面積が大きくなった状態で異なる形状に表現された場合、においの質が変化し、環状形状が大きくなることで（面積が広くなることで）、質が変化した状態で、同時に強度が高くなる変化により、例えば、貯蔵された石炭２のガス濃度が変化したことが把握されると共に、温度が高くなったことが把握される。例えば、サイロ１の中のガスの濃度（種類）が変化したこと等が把握されると共に、石炭２の温度が高くなったことが把握される。

【0039】

図５（ａ）に示すように、基準の温度では、正六角形の環状形状が表現され、図５（ｂ）に示すように、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値の環状形状が、面積が変化しない状態で異なる形状で表現され、更に、図５（ｃ）に示すように、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値の環状形状が、面積が変化しない状態で異なる形状に表現された場合、においの質が変化した状態で、強度が維持されていることになり、例えば、貯蔵された石炭２のガス濃度が変化したことが把握される。においの質の変化により、相関によって求められる温度によっては、温度が高くなったことが把握される。例えば、サイロ１の中のガスの濃度（種類）が変化したこと等が把握される。また、石炭２の温度が高くなったことを把握することができる。

【0040】

上述したように、センサー５の出力値を放射状に表現して複数の出力値を結んで環状形状とし、環状形状の変化の状況に基づいて、においの強さと質を把握することができる。

【0041】

図３に示したように、正六角形の環状形状の大きさを把握することで、においの強度が大きくなって貯蔵された石炭２の温度が高くなったことが把握される。このため、においの強度に応じて、サイロ１に貯蔵された石炭２の温度が上昇したことを判断することができ、サイロ１の中の石炭２発熱を判断することが可能になる。つまり、サイロ１に石炭２が貯蔵されている状況で、貯蔵された石炭２の山の表面や内部の温度の変化を把握して、サイロ１内での石炭２の発熱を判断することが可能になる。

【0042】

そして、図４、図５に示したように、環状形状の形の変化を把握することで、においの質が変化して、例えば、石炭２の山から生じるガスの濃度が変化したことが把握される。このため、においの質に応じて、サイロ１に貯蔵された石炭２の温度が上昇したことを判断することができ、サイロ１内での石炭２の発熱を判断することが可能になる。

【0043】

上述した実施例では、６個のセンサー５を用いて、出力値を正六角形の環状形状に表現し、貯蔵された石炭２の発熱を判断するようにしたが、少なくとも３個のセンサーの出力値を環状形状に表現して貯蔵された石炭２の発熱を判断することが可能である。また、６個のセンサー５の出力値の値を直接用いて（センサー同士の出力値の割合の補正は行っている）、においの強さと質を判断しているが、センサーの出力値に対して、においの強さや質に対して人が感じる基準指標を加味することも可能である。

【0044】

図６、図７に基づいて本発明の他の適用例を説明する。図６には本発明の一実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法を実施する発熱判断装置を屋根付きの貯炭場に山積みされた石炭の発熱把握に適用した場合の一例を表す全体の状況を説明するための概略構成、図７には本発明の一実施例に係る炭素系固体燃料の発熱判断方法を実施する発熱判断装置を屋外に山積みされた石炭の発熱把握に適用した場合を表す全体の状況を説明するための概略構成を示してある。尚、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。

【0045】

図６に基づいて屋根が備えられた貯炭場に山積みされた石炭（石炭パイル）の発熱把握に適用した発熱判断装置の実施例を説明する。

【0046】

図６に示すように、例えば、燃料として炭素系固体燃料である石炭を用いる発電所等の敷地には、屋根１２が備えられた貯炭場に、石炭２が山積みされて保管されている（石炭パイル）。石炭２は、貯炭時に酸化発熱して昇温するのが現状であり、発火を防止するために、温度を把握することが必要である。

【0047】

本実施例では、石炭２のにおいを検出するにおい検出手段としてのセンサー５を石炭パイル１１の近傍に備えている。センサー５の出力値により石炭２の温度と相関させ、相関させた石炭２の温度に基づいて石炭２の昇温状況を判断する制御手段６を備えている。

【0048】

センサー５の出力値により石炭２の温度と相関させ、においの変化により固体燃料である石炭２の昇温状況を判断して発熱を判断する。石炭パイル１１の近傍で、センサー５により、においの変化を検出することで、石炭パイル１１の表面や中心部分の温度の変化（上昇）を把握する。

【0049】

具体的には、屋根１２の内側における、石炭パイル１１の近傍には、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆが備えられている。センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆは、においの質に対する出力値が異なるものとなっており、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値が制御手段６に入力される。制御手段６では、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆの出力値により石炭２の温度と相関させ、においの強さと質を把握することで、石炭パイル１１の石炭２の昇温を判断する。

【0050】

前述した、図３から図５に示したように、正六角形の環状形状の大きさ、形の変化を把握することで、においの強度が大きくなったり、においの質が変化したりして、屋外に山積みされた石炭パイル１１の石炭２の温度が高くなったこと（ガスの濃度や種類が変化したこと）が把握される。屋根１２が設けられた貯炭場に、石炭２が山積みされている場合、自然環境の影響を受けやすく、自然環境の変化等により、発生したガスが風で拡散したり、石炭パイル１１が湿気で湿って石炭２の昇温状況が変化したりする。

【0051】

このため、ガスの濃度や種類が変化しても、においの強度、及び、質の変化に応じて、石炭パイル１１の石炭２の温度が上昇したことを判断することで、石炭パイル１１の石炭２の発熱を判断することが可能になる。つまり、屋根１２が設けられた貯炭場に石炭２が山積みされている状況で、即ち、自然環境が変化して、においの強さの変化を細かく把握しにくい状況で、質の変化を把握することで、石炭パイル１１の表面や内部の温度の変化を把握して、屋外に山積された石炭２の発熱を判断することが可能になる。

【0052】

尚、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆを配置する位置は、石炭パイル１１の中心部位、底部等、石炭パイル１１の上部の位置以外の任意の場所に配置することも可能である。

【0053】

また、前述同様に、センサー５の数は６個に限らず、任意の数のセンサー５を設けることができる。また、６種類のセンサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆを設けたが、同じ種類のセンサー５を６個設けたり、２種類のセンサー５を３組設けたり、３種類のセンサー５を２組設けたりすることができ、センサー５の種類、個数、組み合わせは任意に選択することができる。

【0054】

センサー５の種類、個数、組み合わせを任意に選択することで、石炭パイル１１が複数存在する貯炭場で、ゾーン毎の環境に応じて石炭２の発熱を判断することができる。また、石炭２の種類が異なる石炭パイル１１が複数存在する貯炭場で、ゾーン毎の石炭２の種類に応じて石炭２の発熱を判断することができる。

【0055】

図７に基づいて屋外に山積みされた石炭の発熱把握に適用した発熱判断装置の実施例を説明する。

【0056】

図７に示すように、石炭パイル１１には、においを集めるためのパイプ材１３が３本設けられ、パイプ材１３の上端部には流通制御弁１４がそれぞれ設けられている。流通制御弁１４は流路を介して吸引ポンプ１５に接続され、集められたにおい成分を含む流体は、吸引ポンプ１５の駆動により、におい検出手段としてのセンサー装置５０に導かれる。

【0057】

センサー装置５０の出力値により石炭２の温度と相関させ、相関させた石炭２の温度に基づいて石炭２の昇温状況を判断する制御手段６を備えている。流通制御弁１４の開閉は制御手段６により制御され、必要な部位のパイプ材１３からのサンプリング情報がセンサー装置５０に導かれる。

【0058】

センサー装置５０には複数のセンサー、例えば、センサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ（例えば、図１参照）、及び、付帯機器（におい濃縮希釈装置、センサー洗浄用窒素ガス供給機器、自動メンテナンス機器、監視モニター機器等）が備えられている。

【0059】

流通制御弁１４が開状態にされたパイプ材１３からの流体が吸引ポンプ１５によりセンサー装置５０に導かれ、センサー装置５０に備えられたセンサー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ（例えば、図１参照）の出力値により石炭２の温度と相関させ、においの変化により固体燃料である石炭２の昇温状況を判断して発熱を判断する。必要な箇所の石炭２のにおいの変化を検出することで、石炭パイル１１の必要部位の温度の変化（上昇）を把握する。

【0060】

上述した実施例では、においをサンプリングする場所とセンサー装置５０（センサー）の設置場所を別にすることができるため、センサー装置５０を屋外の貯炭場等の厳しい環境から遠ざけて任意の場所に設置することが可能になる。センサーや付帯機器を備えたセンサー装置５０を厳しい環境から離して設置できるので、精密機器で構成した付帯機器を適用したり、センサーとして高精度センサーを適用したりすることが容易になる。

【0061】

パイプ材１３を用いてセンサー装置５０にサンプリングガスを導く構成の発熱判断装置は、図１に示したサイロ１や、図６に示した屋根付きの貯炭場に用いることも可能である。

【0062】

図８から図１０に基づいて、２個のセンサーにより石炭２の発熱を把握する実施例を説明する。

【0063】

図８から図１０には２個のセンサーの出力値を２つの直交する方向のベクトルとして表現した状況を示してあり、図８はセンサーの出力値（においの強度）が同じ割合で大きくなっている状況、図９はセンサーの出力値（においの強度）が異なる割合で変化している状況、図１０は一つの合成ベクトルを基準としてにおいの質の変化している状況である。

【0064】

図８に示すように、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値を直交する方向のベクトルとして表現してある。センサー８ａ、８ｂは、例えば、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭のにおいに対して出力値の変化が顕著となる２種類のセンサーが選択されている。

【0065】

例えば、図８（ａ）に示すように、基準の温度では、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値のベクトルの合成ベクトルＴ１が、センサー８ａの出力値のベクトルを基準の軸として、角度α１で表現され、図８（ｂ）に示すように、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値のベクトルの合成ベクトルＴ２（＞Ｔ１）が、センサー８ａの出力値のベクトルを基準の軸として、角度α２（＝α１）で表現され、更に、図８（ｃ）に示すように、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値のベクトルの合成ベクトルＴ３（＞Ｔ２）が、センサー８ａの出力値のベクトルを基準の軸として、角度α３（＝α２）で表現された場合、合成ベクトルＴの角度αは変化せずに、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値のベクトルが同じ割合で大きくなっていることが表現されている。

【0066】

つまり、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値が同じ割合で高くなっていることが表現され、においの質はそのままで、においの強度が大きくなっていることが判り、屋内に貯蔵された石炭、もしくは、屋外に山積みされた石炭パイルの温度が高くなったことが把握される。

【0067】

一方、図９（ａ）に示すように、基準の温度では、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値のベクトルの合成ベクトルＴ１が、センサー８ａの出力値のベクトルを基準の軸として、角度β１で表現され、図９（ｂ）に示すように、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値のベクトルの合成ベクトルＴ２（＞Ｔ１）が、センサー８ａの出力値のベクトルを基準の軸として、角度β２（＜β１）で表現され、更に、図９（ｃ）に示すように、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値のベクトルの合成ベクトルＴ３（＞Ｔ２）が、センサー８ａの出力値のベクトルを基準の軸として、角度β３（＞β２）で表現された場合、即ち、合成ベクトルが大きくなっている一方で、センサー８ａの出力値のベクトルを基準にした角度βが小さくなったり大きくなったりしている場合、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値のベクトルが異なる割合で大きくなっていることが表現されている。

【0068】

つまり、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値が異なる割合で高くなっていることが表現され、においの質が変化し、においの強度が大きくなっていることが判り、屋内に貯蔵された石炭、もしくは、屋外に山積みされた石炭パイルの、ガスの濃度（種類）が変化したこと等が把握されると共に、石炭の温度が高くなったことが把握される。

【0069】

これにより、２つのセンサー８の出力値をそれぞれベクトルとして表現し、それぞれのベクトルの長さ及び２つのベクトルの合成ベクトルに基づいて、においの強さと質を把握することができる。

【0070】

例えば、図９（ａ）で表現された状態から、図９（ｂ）、図９（ｃ）で表現された状態に合成ベクトルの長さと傾きが変化した場合、においの強さと質の変化により石炭の発熱が進んでいると評価することができる。また、例えば、図９（ａ）で表現された状態が発熱しているにおいであると評価され、図９（ｂ）で表現された状態に合成ベクトルの傾きが変化した場合、発熱が抑制されたと評価できる可能性もある。

【0071】

尚、説明の便宜上、センサー８ａの出力値のベクトルを基準にして、合成ベクトルの角度（傾き）を表現し、においの質を評価した例を挙げて説明したが、基準の軸は、センサー８ｂのベクトルを基準にすることも可能であり、また、任意の方向の軸を基準にすることも可能である。質を評価する軸を任意にすることで、センサーの数を増やした場合でも、手法を複雑にすることなく、現場ごとのにおいの質を評価することが可能になる。

【0072】

図１０に示すように、センサー８ａの出力値Ａ１とセンサー８ｂの出力値Ｂ１の合成ベクトルＸ１（例えば、４０℃の時の出力値の合成ベクトル）を基準の軸として、センサー８ａの出力値Ａ２とセンサー８ｂの出力値Ｂ２の合成ベクトルＸ２（例えば、７０℃の時の出力値の合成ベクトル）が、角度γ１で表現され、センサー８ａの出力値Ａ３とセンサー８ｂの出力値Ｂ３の合成ベクトルＸ３（例えば、１００℃の時の出力値の合成ベクトル）が、角度γ２で表現された場合、即ち、合成ベクトルが大きくなっている一方で、合成ベクトルＸの傾きが、基準の軸とされた合成ベクトルＸ１に対して変化していることが表現されている。

【0073】

つまり、傾きを求めるための基準となる軸で、例えば、４０℃の時の基準の軸である、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値Ａ１、Ｂ１の合成ベクトルＸ１に対し、合成ベクトルＸ２、合成ベクトルＸ３の傾きが変化していることが表現され、においの質が変化することにより、屋内に貯蔵された石炭、もしくは、屋外に山積みされた石炭の山（石炭パイル）の、ガスの濃度（種類）が変化したこと等が把握されると共に、石炭の温度が高くなったこと（例えば、７０℃、１００℃に変化したこと）が把握される。

【0074】

質を評価する基準の軸を、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値Ａ１、Ｂ１の合成ベクトルＸ１とすることで、現場（環境）ごとの独自のにおい、即ち、石炭のにおいと、石炭以外の周辺環境のにおいが混ざったにおいとを合わせたにおいに対し、においの質の変化を現場の環境に合わせて表現することができ、信頼性の高い評価が可能になる。

【0075】

２つのセンサー８ａ、８ｂを適用した上記実施例において、２つのセンサー８ａ、８ｂの出力値の値を直接用いて合成ベクトルを表現しているが、センサー８ａ、８ｂの出力値に対して、においの強さや質に対して人が感じる基準指標を加味することも可能である。

【0076】

上述した炭素系固体燃料の発熱判断方法を実施する発熱判断装置は、石炭が山積みされている（貯蔵されている）場所の環境に拘わらず、石炭パイルの任意の部位（表面、中央部位）の温度の変化を把握することが可能になり、石炭パイルの発熱を判断することができる。これにより、石炭の発熱を抑制して石炭の自然発火を防止することができる。

【0077】

上述した実施例では、炭素系固体燃料として石炭を例に挙げて説明したが、炭素系固体燃料として、バイオマス由来の炭素系固体燃料（炭化燃料等）を適用することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0078】

本発明は、炭素系固体燃料の発熱判断装置、及び、炭素系固体燃料の発熱判断方法の産業分野で利用することができる。

【符号の説明】

【0079】

１ サイロ
２ 石炭
５、８ センサー
６ 制御手段
１１ 石炭パイル
１２ 屋根
１３ パイプ材
１４ 流通制御弁
１５ 吸引ポンプ
５０ センサー装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】