特許 7558377 クレーン装置、クレーンシステム及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-19

(45)【発行日】2024-09-30

(54)【発明の名称】クレーン装置、クレーンシステム及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/32 20060101AFI20240920BHJP

   B65F 5/00 20060101ALI20240920BHJP

   G01N 22/00 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

B66C13/32 Z

B65F5/00

G01N22/00 Y

G01N22/00 S

G01N22/00 W

G01N22/00 X

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023217896

(22)【出願日】2023-12-25

【審査請求日】2024-04-02

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】西宮 立享

(72)【発明者】

【氏名】窪田 隆博

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 拓

(72)【発明者】

【氏名】松本 慎治

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸口 稔彦

【審査官】中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２３－１５２３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０７４２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－００２５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８０９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８０９６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ １／００－ ３／２０

Ｂ６６Ｃ １３／００－ １５／０６

Ｂ６５Ｆ ５／００－ ９／００

Ｆ２３Ｇ ５／５０

Ｇ０１Ｎ ２２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下端側が開閉可能に構成されたゴミを掴む把持部と、
前記把持部の上端側にて固定された天板部と、
前記把持部が掴んだゴミの特性値を計測する計測装置と、
を備え、
前記計測装置が前記天板部に設置され、
計測装置は、電磁波を照射するとともに空間の電磁波を検出するセンサ部と、前記センサ部によって検出された電磁波の特性値を計測するＶＮＡ（Vector Network Analyzer）と、前記ＶＮＡが計測した前記電磁波の特性値から前記把持部が掴んだゴミの特性値を計算するコンピュータと、前記ＶＮＡと前記コンピュータに電力を供給するバッテリと、を備え、
前記コンピュータは、前記把持部がゴミを掴んだ状態で計測された前記電磁波の特性値と、前記把持部がゴミを掴んでいない状態で計測された前記電磁波の特性値と、から前記ゴミによる前記電磁波の減衰率を計算し、当該減衰率を誘電率に変換し、ゴミの誘電率とゴミの特性値の関係を示す検量線と変換した前記誘電率とに基づいて、前記ゴミの特性値を計算する、
クレーン装置。

【請求項2】

前記バッテリは、前記天板部に固定される、
請求項１に記載のクレーン装置。

【請求項3】

前記計測装置は、
前記センサ部と、前記ＶＮＡと、前記コンピュータと、を収容するコンテナをさらに含み、前記コンテナが前記天板部に固定される、
請求項１又は請求項２に記載のクレーン装置。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載のクレーン装置と、
前記計測装置が計測した前記ゴミの特性値に基づいて、前記クレーン装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記ゴミの特性値が閾値の範囲内であれば、前記制御装置は前記把持部が掴んだゴミを焼却設備へ投入する、
クレーンシステム。

【請求項5】

前記閾値の範囲は、前記ゴミの特性値の目標範囲の中央値である、
請求項４に記載のクレーンシステム。

【請求項6】

前記閾値の範囲は、前記計測装置が計測する前記ゴミの特性値に、前記計測装置の計測誤差を加算した後の値が所定の目標範囲に含まれるように設定される、
請求項４に記載のクレーンシステム。

【請求項7】

請求項１または請求項２に記載のクレーン装置と、
前記計測装置が計測した前記ゴミの特性値に基づいて、前記クレーン装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記把持部がゴミを掴んだ後に当該ゴミを離すよう制御し、
前記計測装置は、前記把持部が前記ゴミを離した後に前記電磁波の特性値を計測して、その特性値を前記コンピュータに登録する、
クレーンシステム。

【請求項8】

下端側が開閉可能に構成されたゴミを掴む把持部と、前記把持部の上端側にて固定された天板部と、前記把持部が掴んだゴミの特性値を計測する計測装置と、を備え、前記計測装置が前記天板部に設置されるクレーン装置又は前記ゴミの焼却設備を、
前記計測装置が計測した前記ゴミの特性値に基づいて制御する、
制御方法であって、
前記計測装置は、電磁波を照射するとともに空間の電磁波を検出するセンサ部と、前記センサ部によって検出された電磁波の特性値を計測するＶＮＡ（Vector Network Analyzer）と、前記ＶＮＡが計測した前記電磁波の特性値から前記把持部が掴んだゴミの特性値を計算するコンピュータと、前記ＶＮＡと前記コンピュータに電力を供給するバッテリと、を備え、
前記コンピュータは、前記把持部がゴミを掴んだ状態で計測された前記電磁波の特性値と、前記把持部がゴミを掴んでいない状態で計測された前記電磁波の特性値と、から前記ゴミによる前記電磁波の減衰率を計算し、当該減衰率を誘電率に変換し、ゴミの誘電率とゴミの特性値の関係を示す検量線と変換した前記誘電率とに基づいて、前記ゴミの特性値を計算する、
制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ゴミのクレーン装置、クレーンシステム及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ゴミを焼却又はガス化するゴミ処理炉と、処理前のゴミを貯留しておくピットと、ピット内のゴミをゴミ処理炉の投入口へ投入供給するクレーンを備え、クレーンのバケットに水分計(静電容量計)が設けられているゴミ処理炉装置が開示されている。特許文献２には、バケットに設けられた開口部に装着される耐食性の電磁波透過部材と、電磁波透過部材を通してバケット内のゴミに電磁波を照射し当該ゴミの水分率を計測する非接触式水分計を備えるゴミ焼却施設が開示されている。

【0003】

特許文献１、２の技術では、ゴミの水分計測結果に基づいて、クレーンの動作制御を行っている。しかしながら、特許文献１、２のようにバケットの把持部（爪の部分）に計測装置を設けると、バケットで把持するゴミの量に応じて、把持部の閉まり方が変化し、対になる計測機器間の距離や相対的な角度の変化等、計測対象物以外の要因により計測結果が変化することとなり、水分率やＬＨＶ（Low Heating Value）の計測精度が低下する可能性がある。さらに、計測装置のメンテナンスや不具合を生じた際の交換時において、把持部に計測機器が設置されていると、把持部に付着したごみを清掃する(洗い流す)必要があり、時間と手間を要する。このため、クレーンを停止させる時間も長くなり、クレーンの稼働率にも影響を及ぼす可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１８０９６２号公報

【文献】特開２０２２－０７４２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バケットで掴んだゴミの特性を精度よく計測できるクレーン装置が求められている。

【0006】

本開示は、上記課題を解決するクレーン装置、クレーンシステム及び制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係るクレーン装置は、下端側が開閉可能に構成されたゴミを掴む把持部と、前記把持部の上端側にて固定された天板部と、前記把持部が掴んだゴミの特性値を計測する計測装置と、備え、前記計測装置が前記天板部に設置され、計測装置は、電磁波を照射するとともに空間の電磁波を検出するセンサ部と、前記センサ部によって検出された電磁波の特性値を計測するＶＮＡ（Vector Network Analyzer）と、前記ＶＮＡが計測した前記電磁波の特性値から前記把持部が掴んだゴミの特性値を計算するコンピュータと、前記ＶＮＡと前記コンピュータに電力を供給するバッテリと、を備え、前記コンピュータは、前記把持部がゴミを掴んだ状態で計測された前記電磁波の特性値と、前記把持部がゴミを掴んでいない状態で計測された前記電磁波の特性値と、から前記ゴミによる前記電磁波の減衰率を計算し、当該減衰率を誘電率に変換し、ゴミの誘電率とゴミの特性値の関係を示す検量線と変換した前記誘電率とに基づいて、前記ゴミの特性値を計算する。

【0008】

本開示に係るクレーンシステムは、上記のクレーン装置と、前記計測装置が計測した前記ゴミの特性値に基づいて、前記クレーン装置を制御する制御装置と、を備え、例えば、前記ゴミの特性値が閾値の範囲内であれば、前記制御装置は前記把持部が掴んだゴミを焼却設備へ投入する。

【0009】

本開示に係る制御方法では、下端側が開閉可能に構成されたゴミを掴む把持部と、前記把持部の上端側にて固定された天板部と、前記把持部が掴んだゴミの特性値を計測する計測装置とを、備え、前記計測装置が前記天板部に設置されるクレーン装置または前記ゴミの焼却設備を、前記計測装置が計測した前記ゴミの特性値に基づいて制御する制御方法であって、前記計測装置は、電磁波を照射するとともに空間の電磁波を検出するセンサ部と、前記センサ部によって検出された電磁波の特性値を計測するＶＮＡ（Vector Network Analyzer）と、前記ＶＮＡが計測した前記電磁波の特性値から前記把持部が掴んだゴミの特性値を計算するコンピュータと、前記ＶＮＡと前記コンピュータに電力を供給するバッテリと、を備え、前記コンピュータは、前記把持部がゴミを掴んだ状態で計測された前記電磁波の特性値と、前記把持部がゴミを掴んでいない状態で計測された前記電磁波の特性値と、から前記ゴミによる前記電磁波の減衰率を計算し、当該減衰率を誘電率に変換し、ゴミの誘電率とゴミの特性値の関係を示す検量線と変換した前記誘電率とに基づいて、前記ゴミの特性値を計算する。

【発明の効果】

【0010】

本開示のクレーン装置、クレーンシステム及び制御方法によれば、ＬＨＶや水分率などのゴミ特性を精度よく計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係るゴミ処理プラントの要部の概略図である。

【図2A】実施形態に係る計測装置の構成を示す第１の図である。

【図2B】実施形態に係る計測装置の構成を示す第２の図である。

【図3】実施形態に係る計測装置によるＬＨＶの計測処理の一例を示す図である。

【図4】実施形態に係る計測装置の計測精度とＬＨＶの相関図である。

【図5】実施形態に係るホッパへのゴミの投入制御の一例を示す図である。

【図6】実施形態に係る計測装置によるＬＨＶの計測処理の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜実施形態＞
以下、本開示のクレーン装置について、図１～図６を参照しながら説明する。
（構成）
図１は、実施形態に係るゴミ処理プラント１００の概略図である。図１に示すようにゴミ処理プラント１００は、ピット１と、ホッパ２と、クレーン３と、制御装置４と、を備えている。ゴミ処理プラント１００に運搬されてきたゴミがピット１へ投入され、ピット１にて貯留される。ピット１は、ゴミが貯留された貯留層１ａと、その上側の空間１ｂを含む。空間１ｂには、クレーン３が移動可能に設けられている。クレーン３は、ピット１内のゴミを掴むバケット３ａを有している。例えば、バケット３ａは、クレーン３のアーム３ｄの先端に設けられている。クレーン３は、バケット３ａを用いてピット１に貯留されたゴミを掴み上げて落下させることによりゴミを撹拌し、ゴミが焼却に適した状態となると、バケット３ａでゴミを掴んでホッパ２まで搬送し、ホッパ２へゴミを投入する。ホッパ２は、投入されたゴミを一時的に貯留し、不図示の焼却設備へ貯留したゴミを供給する。クレーン３およびバケット３ａの動作は、制御装置４によって制御される。バケット３ａが掴んだゴミが焼却に適した状態かどうかは、バケット３ａの天板部３ｂに設けられた計測装置１０によるＬＨＶの計測結果によって判断される。計測装置１０は、バケット３ａが掴んだゴミについて、マイクロ波による誘電率、或いはマイクロ波の減衰率の計測を行い、計測した誘電率或いは減衰率をＬＨＶに変換して、制御装置４へ送信する。制御装置４は送信されたＬＨＶの値からバケット３ａが掴んだゴミが焼却に適した状態かどうかを判断する。焼却に適した状態となっていれば、制御装置４は、クレーン３を制御してホッパ２へゴミを投入し、焼却に適した状態ではない場合には、撹拌を継続する。一般的に、ＬＨＶ等のゴミ特性を計測する計測装置は天板部３ｂではなく、バケット３ａの把持部３ｃに設けられることが多い。これに対し、本実施形態では、天板部３ｂに計測装置１０を設けることによって、高精度な計測とメンテナンス性の向上を実現する。なお、本明細書では、ゴミの特性値としてＬＨＶを例に説明を行うが、計測装置１０はゴミの水分率を計測してもよい。

【0013】

（計測装置の構成）
図２Ａ、図２Ｂに計測装置１０の構成の概略を示す。図２Ａは計測装置１０を上から見た場合の断面図であり、図２Ｂはクレーン３に取り付けた計測装置１０を側面から見た場合の断面図である。図２Ｂに示すように、計測装置１０は、バケット３ａの天板部３ｂに設置される。天板部３ｂは、下端側が開閉可能に構成された把持部３ｃの開閉動作の支点となる上端側にて、アーム３ｄとバケット３ａとを接続する部材の一部を構成する（または、そのような部材に固定される。）。天板部３ｂ自体は動作しない為、天板部３ｂに計測装置１０を設置することで、クレーン３（アーム３ｄ）の動作に対して固定され、安定した計測が可能になる。計測装置１０は、センサ部１１と、ＶＮＡ（Vector Network Analyzer）１２と、ＰＣ（personal computer）１３と、バッテリ１４と、バッテリ１５と、を備える。センサ部１１は、電極１１ａ、誘電体１１ｂ、アース１１ｃを備える。センサ部１１とＶＮＡ１２は、例えば、同軸ケーブル１６ｂで接続されている。ＶＮＡ１２側ではコネクタにて同軸ケーブル１６ｂを接続し、センサ部１１側では同軸ケーブル１６ｂの外皮側の導体はアース１１ｃへ接続し、中心の導体は電極１１ａへ接続する。このときアース１１ｃと電極１１ａが短絡しないように、アース１１ｃへ接続する外皮側の導体と中心の導体のそれぞれを保護管で覆ってもよい。バッテリ１４とＶＮＡ１２は電源ケーブル１６ａで接続される。バッテリ１４は、ＶＮＡ１２の電源である。例えば、電極１１ａには、ＶＮＡ１２を通じて電圧が印加され、電極１１ａからはマイクロ波が、把持部３ｃによって囲まれた空間の方向へ照射される。誘電体１１ｂは、この空間の電磁波を検出する。ＶＮＡ１２は誘電体１１ｂを通じて、空間のマイクロ波の強度（振幅）や位相を計測する。ＶＮＡ１２とＰＣ１３は、データ転送用のケーブル１６ｃで接続され、ＶＮＡ１２が計測した振幅や位相などの計測値は、ケーブル１６ｃを通じてＰＣ１３へ転送される。ＰＣ１３は、ＶＮＡ１２の計測値からＬＨＶを計算するコンピュータである。バッテリ１５とＰＣ１３は電源ケーブル１６ｄで接続される。バッテリ１５は、ＰＣ１３の電源である。ピット１の貯留層１ａにバッテリ１４、１５が落下すると、火災が発生する可能性がある。したがって、バッテリの落下を防ぐため、バッテリ１４とバッテリ１５は、天板部３ｂにボルト等で固定する。センサ部１１と、ＶＮＡ１２と、ＰＣ１３と、バッテリ１４～１５、ケーブル１６ａ～１６ｄは、計測に影響を与えない樹脂などの素材でできたコンテナ１７内に収容して、天板部３ｂへボルトやアタッチメント等により固定してもよい。これにより、クレーン３の動作に対して安定して固定することが可能となる。また、ボックスやコンテナ等に収納して天板部３ｂに設置することにより、周囲からのゴミや水分の飛散から保護することができ、かつ、天板部３ｂとの間で脱着可能な構造とすることができ、メンテナンスも容易となり、計測装置１０の故障や交換の場合の作業効率を向上することができる。但し、上述したようにバッテリ１４、１５については、コンテナ１７に固定するのではなく、直接、天板部３ｂへ固定する。また、センサ部１１内にゴミや水分が浸透しないように、電極１１ａや誘電体１１ｂを覆うようにコーティングしてもよい。コーティング剤の一例として、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル等を用いてもよい。同様に、コンテナ１７と天板部３ｂの接合部分等に対してコーティング剤を塗布してもよい。さらにコンテナ１７を保護するために、コンテナ１７の側面を覆うようにカバー１８を設けてもよい。カバー１８は、例えば鉄製の板であってもよい。カバー１８は天板部３ｂにボルト等で固定する。また、コンテナ１７の底面外側に樹脂製のカバーとして底板１９を設置してもよい。底板１９は、カバー１８にボルト等で固定する。

【0014】

なお、ＶＮＡ１２とＰＣ１３の電源としてバッテリ１４、１５を用いることとしているが、天井などから給電線を引いても電力を供給してもよい。ただしクレーン３は高さが変わるため、給電線も伸縮機能が必要となり、コストが高くなったり、取り扱いが難しくなったりする。バッテリであれば、落下に注意すれば、給電線の場合のような懸念点が無く、搭載することができる。

【0015】

計測装置１０と制御装置４とは、有線または無線のネットワークにより互いに通信可能に接続されている。例えば、ＰＣ１３は、計算したＬＨＶの情報を制御装置４へ送信する。また、制御装置４は、ＶＮＡ１２へ制御信号を送信し、ＶＮＡ１２の動作を制御する。

【0016】

（計測装置の動作）
バケット３ａの天板部３ｂに計測装置１０を設けると、バケット３ａが掴んだゴミの特性を計測することができる。計測装置１０は、電極１１ａからバケット３ａが掴んだゴミへマイクロ波を照射し、その反射波をＶＮＡ１２で計測する。ＶＮＡ１２が計測した反射波の振幅や位相をＰＣ１３で解析して誘電率、ＬＨＶを計算する。この方法では、誘電体１１ｂの厚さが測定範囲の広さに影響する。そのため、誘電体１１ｂは、バケット３ａがゴミを掴んだときにその全体を計測範囲とすることができるような十分な厚さを持つ。バケット３ａによりゴミが把持されると、ゴミが無いときに比べて空間の誘電率が増大する。ＰＣ１３は、マイクロ波の減衰量の変化から、誘電率を計算し、検量線によりＬＨＶを計算する。

【0017】

ＬＨＶ計測処理の手順を図３に示す。制御装置４の指示により、バケット３ａがピット１のゴミを掴む（ステップＳ１）。次に制御装置４の指示により、ＶＮＡ１２と接続されたセンサ部１１からバケット３ａが掴んだゴミへマイクロ波を照射する（ステップＳ２）。ＶＮＡ１２は、反射波の振幅と位相を計測する（ステップＳ３）。ＶＮＡ１２は、計測した振幅と位相の情報をＰＣ１３へ転送する。ＰＣ１３には、予め、バケット３ａがゴミを掴んでいない状態でマイクロ波を照射したときにＶＮＡ１２が計測した反射波の振幅と位相が登録されている。また、予め誘電率や減衰率とＬＨＶの関係を示す検量線が作成され、ＰＣ１３には、この検量線が登録されている。ＰＣ１３は、ゴミを掴んでいない状態と掴んだ状態の反射波の振幅および位相から誘電率または減衰率を計算する（ステップＳ４）。例えば、ＰＣ１３は、ゴミによるマイクロ波の減衰率を、（ゴミを掴んだ状態の振幅の減衰量－ゴミを掴んでいない状態の振幅の減衰量）÷（ゴミを掴んだ状態のマイクロ波の位相の進み量－ゴミを掴んでいない状態のマイクロ波の位相の進み量）によって計算する。また、ゴミに空気がどの程度含まれるかで減衰率が変わる為、ＰＣ１３は、かさ比重を計算し、かさ比重を用いて減衰率を補正してもよい。例えば、重量はクレーン３の上部に搭載された重量計でクレーン３ごとに重量を計り、増加分をゴミの重量とする。また、ＰＣ１３は、クレーン３がつかんでいる爪の開度等で体積を推定し、重量と体積からかさ比重を求める。ＰＣ１３は、例えば、かさ比重ごとに補正係数を登録したテーブル等を有しており、求めたかさ比重に応じた補正係数を読み出して、上記のようにして計算した減衰率に読みだした補正係数を乗じるか加減算する等して減衰率を補正してもよい。ＰＣ１３は、計算した減衰率を所定の計算式を使ってゴミの誘電率に変換し、変換した誘電率と上述の検量線からバケット３ａが掴んだゴミのＬＨＶを計算する（ステップＳ５）。例えば、ＰＣ１３は、予め登録されている検量線を参照して、ステップＳ４で計算した誘電率に対応するＬＨＶを読み取る。あるいは、ＰＣ１３が、減衰率とＬＨＶの対応関係を示す検量線を有している場合、ＰＣ１３は、検量線を参照して、ステップＳ４で算出した減衰率に対応するＬＨＶを読み取る。ＰＣ１３は、読み取ったＬＨＶの情報を制御装置４へ送信する（ステップＳ６）。

【0018】

以上説明したように、本実施形態によれば、計測装置１０をクレーン３の天板部３ｂへ設置する。バケット３ａの把持部３ｃにゴミや水分が付着した場合であっても、天板部３ｂはこれらの影響をあまり受けないため精度の高いＬＨＶの計測が可能となる。また、把持部３ｃに計測装置を設置すると、計測装置のメンテナンスの際には把持部３ｃを取り外す必要がある場合が生じうるが、天板部３ｂに設置しておけば把持部３ｃに関係なく、計測装置１０の着脱が可能である。これにより、計測装置１０のメンテナンスにより、クレーン３の停止時間を短縮し、クレーン３の稼働率低下を防止し、運用性を向上することができる。なお、ゴミに含まれるプラスチックや水分の割合とＬＨＶの関係式を用いて、ＰＣ１３がＬＨＶに代えて／加えて、ゴミの水分率を計算するように構成してもよい。

【0019】

（クレーンの制御）
制御装置４は、図３の処理によって、計測装置１０から送信されたＬＨＶの情報を参照してクレーン３の動作を決定する。例えば、計測装置１０から送信されたＬＨＶが所定の目標範囲内であれば、撹拌を終了し、ホッパ２へゴミを投入する。例えば、ＬＨＶの値が１１０００（kJ/kg）を上回ると、ＬＨＶを下げる為に散水し、７０００（kJ/kg）未満の場合には燃焼促進のため、燃焼空気温度を上げるといった運用となっている場合、制御装置４は、掴んだゴミのＬＨＶの値が７０００～１１０００（kJ/kg）となったときにホッパ２へ投入すると判断してもよい。また、計測装置１０による計測には、誤差が発生するが、その誤差による影響（真のＬＨＶの値は目標範囲に入っていないが、誤差により目標範囲と認識され、ホッパ２へ投入される等）を低減するために、例えば、目標範囲の中央値を計算し、計測装置１０から送信されたＬＨＶの値が中央値となった場合のみ、制御装置４がホッパ２へゴミを投入すると判断するように構成してもよい。例えば、上記の例では９０００（kJ/kg）が中央値である。この場合、制御装置４は、バケット３ａが掴んだゴミについて計測装置１０が計測したＬＨＶの値が９０００（kJ/kg）となると、ゴミをホッパ２へ投入し、それ以外の場合は撹拌を継続する。

【0020】

また、ゴミを撹拌した後の水分は平均値となる、撹拌後のごみ水分の誤差は誤差伝播則にて算出する、などを前提に水分率の計測精度と撹拌後のＬＨＶの相関を解析したところ図４に例示する相関図が得られた。図４の縦軸は、撹拌後のゴミのＬＨＶ（kJ/kg）、横軸は、水分率の計測精度（％）である。図４のグラフは、水分率の計測精度に応じて、計測したＬＨＶが真値となり得る範囲が変わることを示している。例えば、計測装置１０の計測精度が±１３．９％（水分率の誤差が±１３．９％）の場合、計測装置１０が計測したＬＨＶの値が９０００（kJ/kg）であれば、ＬＨＶの真値は７０００～１１０００（kJ/kg）である。計測装置１０の水分率の計測精度を予め解析し、その計測精度が１３．９％以下であれば、ＬＨＶの値が９０００（kJ/kg）となった場合にゴミをホッパ２へ投入することで、１００％の確率でＬＨＶが目標範囲内のゴミのみをホッパ２へ投入可能なことを期待することができる。計測精度が１３．９％を超える場合、ＬＨＶの値が９０００（kJ/kg）となった場合にゴミを投入したとしても、計測精度に応じた確率で、目標範囲外のＬＨＶ値を持つゴミが投入される可能性がある。反対に計測精度が５％の場合、計測装置１０が計測したＬＨＶの値が９０００でなくても、図示するＨ１の範囲に入っていれば、誤差を考慮しても目標範囲内となるので、ホッパ２へ投入することができる。このように計測装置１０の計測精度に応じて、バケット３ａが掴んだゴミをホッパ２へ投入するか、撹拌を継続するかを判断するためのＬＨＶの閾値を設定することができる。

【0021】

さらに、計測装置１０が計測したＬＨＶの値に応じて、ゴミに散水を行うことで、ホッパ２へ投入するゴミのＬＨＶ値を制御してもよい。これにより、ゴミのＬＨＶ値を７０００～１１０００（kJ/kg）の範囲と調整することが可能となる。具体的には、ＬＨＶの値が高い場合、ピット１に散水することによりＬＨＶを下げるよう制御してもよい。また、本実施形態のＬＨＶの閾値の設定および閾値に基づくホッパ２へのゴミの投入制御は、計測装置を把持部３ｃに設置した構成に対しても適用することができる。

【0022】

図５にホッパ２へのゴミ投入制御の一例を示す。最初にバケット３ａが掴んだゴミをホッパ２へ投入するかどうかを判断するための閾値の範囲を制御装置４に設定する（ステップＳ１１）。例えば、ホッパ２へ投入するゴミのＬＨＶの目標範囲の中央値を閾値に設定してもよいし、計測装置１０の計測精度が分かっている場合には、計測精度に応じた範囲を閾値として設定してもよい。計測精度に応じた閾値の範囲とは、計測装置１０によるＬＨＶ計測値に計測誤差を加算したとしても目標範囲に含まれるような範囲である。例えば、図４の例で、±５％の計測精度が得られた場合であれば、範囲Ｈ１をＬＨＶの閾値に設定してもよい。次に制御装置４の指示により、バケット３ａがピット１のゴミを掴む（ステップＳ１２）。次に計測装置１０が掴んだゴミのＬＨＶを計測する（ステップＳ１３）。計測装置１０は計測したＬＨＶの値を制御装置４へ送信する。制御装置４は、ＬＨＶの値を受信し、受信したＬＨＶの値が、ステップＳ１１で設定した閾値の範囲内かどうかを判定する（ステップＳ１４）。ＬＨＶの値が閾値の範囲内の場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、制御装置４は、クレーン３を制御してゴミをホッパ２へ投入する（ステップＳ１５）。ＬＨＶの値が閾値の範囲外の場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、制御装置４は、クレーン３を制御してゴミの撹拌を継続する（ステップＳ１６）。

【0023】

天板部３ｂに設置した計測装置１０により、精度よくＬＨＶを計測するとともに、ＬＨＶの閾値の範囲を適切に設定することで、ＬＨＶの計測値が目標範囲内となるゴミのみを選択的にホッパ２を介して焼却設備に投入するごとができ、焼却設備における燃焼制御の安定性を向上することができる。
図５のフローでは、ＬＨＶの値が閾値の範囲内の場合にホッパに投入することとしたが、例えば閾値の範囲に入っていなくても、特性値を直接利用して何らかの制御を行う場合にも本実施形態の特性値（ＬＨＶなど）の算出方法を活用することができる。また、ゴミの特性値に基づいてクレーン３を制御するのではなく、ピット１やゴミの焼却設備を制御してもよい。例えば、ＬＨＶに基づいてピット１に散水したり、焼却設備の運転（例えば、燃焼制御）を調整したりしてもよい。

【0024】

（計測精度向上の工夫）
次に計測装置１０の計測精度をさらに向上させる制御について説明する。図３のステップＳ４では、バケット３ａがゴミを掴んでいる状態と掴んでいない状態の反射波の変化から掴んだゴミの減衰率を計算し、ゴミの誘電率およびＬＨＶを計算することを説明した。また、ＰＣ１３には、バケット３ａがゴミを掴んでいない状態で電極１１ａからマイクロ波を照射したときにＶＮＡ１２が計測した反射波の振幅と位相が登録されていることを前提とした。天板部３ｂに設置した計測装置１０には、ゴミの把持部３ｃに設けられた計測装置に比べて、水分やゴミが付着しにくい。しかし、天板部３ｂに計測装置１０を設置した場合であっても底板１９にゴミや水分が付着し、計測精度に影響する場合がある。そこで、ゴミを掴んでいない状態における位相や振幅を運用中に適宜計測するようにし、最新の計測装置１０の状態（ゴミ等の付着状態）を反映した計測を行う。この処理手順を図６に示す。

【0025】

図６は、実施形態に係る計測装置によるＬＨＶの計測処理の他の例を示す図である。
最初にバケット３ａがピット１のゴミを掴む（ステップＳ２１）。その状態でマイクロ波を照射し、ＶＮＡ１２による振幅と位相の計測を行う（ステップＳ２２）。次にクレーン３を移動させずにバケット３ａの把持部３ｃを開いてゴミを離す（ステップＳ２３）。次にゴミを離した状態で把持部３ｃを、ステップＳ２１でのゴミを把持したときの状態と同じ状態に戻し、その状態でマイクロ波を照射して、ＶＮＡ１２による振幅と位相の計測を行う（ステップＳ２４）。次にＰＣ１３が、ゴミを掴んだ状態で計測された振幅および位相と、ゴミを掴んでいない状態で計測された振幅および位相から減衰率を計算し（ステップＳ２５）、別途作成されている既知の検量線からＬＨＶを計算する（ステップＳ２６）。これにより、計測装置１０にゴミが付着した状態を考慮したうえで、ＬＨＶを計測することができる。但し、この計測方法は、掴んだゴミを離してしまうため、計測したＬＨＶが閾値を満たしていたとしても、そのゴミをホッパ２へ投入することができない。

【0026】

そこで、高頻度あるいは定期的に（例えば１日１回、数日に１回など）、図６の計測、あるいは図６のステップＳ２４の状態での振幅および位相の計測を行って、この計測値を、ゴミを掴んでいない状態におけるマイクロ波の振幅および位相としてＰＣに登録するようにし、図３で説明した処理によってバケット３ａが掴んだゴミのＬＨＶを計測するようにし、図６で説明した処理によって、ゴミをホッパ２へ投入するか、撹拌を継続するかを制御してもよい。ゴミを掴んでいない状態での振幅および位相の計測をゴミの撹拌・投入の運用中に適宜（例えば、計測装置１０へのゴミや水分の付着状況が変化する毎に）行い、その計測結果をＰＣ１３に基準値（ゴミを掴んでいない状態での位相と振幅）として登録しておくことで、計測装置１０へのゴミや水分付着の影響を除去した精度が高いＬＨＶの計測が可能となる。

【0027】

以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0028】

＜付記＞
実施形態に記載のクレーン装置、クレーンシステム及び制御方法は、例えば以下のように把握される。

【0029】

（１）第１の態様に係るクレーン装置は、下端側が開閉可能に構成されたゴミを掴む把持部と、前記把持部の上端側に固定された天板部と、前記把持部が掴んだゴミの特性値を計測する計測装置と、備え、前記計測装置が前記天板部に設置される。
これによりＬＨＶや水分率などのゴミ特性を精度よく計測することができる。

【0030】

（２）第２の態様に係るクレーン装置は、（１）のクレーン装置であって、前記計測装置は、電磁波を照射するとともに空間の電磁波を検出するセンサ部と、前記センサ部によって検出された電磁波の特性を計測するＶＮＡ（Vector Network Analyzer）と、前記ＶＮＡが計測した電磁波の特性から前記把持部が掴んだゴミの特性を計算するコンピュータと、前記ＶＮＡと前記コンピュータに電力を供給するバッテリと、を含む。
これによりＬＨＶや水分率などのゴミ特性を精度よく計測することができる。

【0031】

（３）第３の態様に係るクレーン装置は、（２）のクレーン装置であって、前記バッテリは、前記天板部に固定される。
これにより、バッテリの落下による火災を防ぐことができる。

【0032】

（４）第４の態様に係るクレーン装置は、（２）～（３）のクレーン装置であって、前記センサ部と、前記ＶＮＡと、前記コンピュータと、が収容されたコンテナをさらに含み、前記コンテナが前記天板部に固定される。
これにより、計測装置の着脱が容易となり、メンテナンス性が向上する。

【0033】

（５）第５の態様に係るクレーン装置は、（２）～（４）のクレーン装置であって、前記コンピュータは、前記把持部がゴミを掴んだ状態で計測された前記電磁波の特性と、前記把持部が前記ゴミを掴んでいない状態で計測された前記電磁波の特性と、から前記ゴミによる前記電磁波の減衰率を計算し、当該減衰率を誘電率に変換し、誘電率とゴミの特性値の関係を示す検量線と変換した前記誘電率とに基づいて、前記ゴミの特性値を計算する。
これにより、ゴミ特性を計測することができる。

【0034】

（６）第６の態様に係るクレーンシステムは、（１）～（５）に記載のクレーン装置と、前記計測装置が計測した前記ゴミの特性値に基づいて、前記クレーン装置を制御する制御装置と、を備え、前記ゴミの特性値が所定の閾値の範囲内であれば、前記制御装置は前記把持部が掴んだゴミを焼却設備へ投入する。
これにより、精度よくゴミの特性値を計測するとともに、特性値が目標範囲のゴミのみを選択的に焼却炉に投入するごとができ、燃焼制御の安定性を向上することができる。

【0035】

（７）第７の態様に係るクレーンシステムは、（６）のクレーンシステムであって、前記閾値の範囲は、前記ゴミの特性値の目標範囲の中央値である。
これにより、ゴミ特性の閾値を適切に設定することができ、燃焼制御の安定性を向上することができる。

【0036】

（８）第８の態様に係るクレーンシステムは、（６）のクレーンシステムであって、前記閾値の範囲は、前記計測装置が計測する前記ゴミの特性値に、前記計測装置の計測誤差を加算した後の値が所定の目標範囲に含まれるように設定される。
これにより、ゴミ特性の閾値を適切に設定することができ、燃焼制御の安定性を向上することができる。

【0037】

（９）第９の態様に係るクレーンシステムは、（２）～（５）に記載のクレーン装置と、前記計測装置が計測した前記ゴミの特性値に基づいて、前記クレーン装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記把持部がゴミを掴んだ後に当該ゴミを離すよう制御し、前記計測装置は、前記把持部が前記ゴミを離した後に前記電磁波の特性を計測して、その計測値を前記コンピュータに記録する。
ゴミを掴んでいない状態での電磁波特性の計測を行い、その計測結果を登録しておくことで、計測装置１０へのゴミや水分付着の影響を除去した精度が高い計測が可能となる。

【0038】

（１０）第１０の態様に係る制御方法は、下端側が開閉可能に構成されたゴミを掴む把持部と、前記把持部の上端側に固定された天板部と、前記把持部が掴んだゴミの特性値を計測する計測装置と、備え、前記計測装置が前記天板部に設置されるクレーン装置又は前記ゴミの焼却設備又はピットを、前記計測装置が計測した前記ゴミの特性値に基づいて制御する。

【符号の説明】

【0039】

１・・・ピット
２・・・ホッパ
３・・・クレーン
３ａ・・・バケット
３ｂ・・・天板部
３ｃ・・・把持部
４・・・制御装置
１０・・・計測装置
１１・・・センサ部
１１ａ・・・電極
１１ｂ・・・誘電体
１１ｃ・・・アース
１２・・・ＶＮＡ
１３・・・ＰＣ
１４、１５・・・バッテリ
１６ａ～１６ｄ・・・ケーブル
１７・・・コンテナ
１８・・・カバー
１９・・・底板
１００・・・ゴミ処理プラント

【要約】

【課題】バケットで掴んだゴミの特性を精度よく計測できるクレーン装置を提供する。
【解決手段】クレーン装置は、下端側が開閉可能に構成されたゴミを掴む把持部と、前記把持部の上端側に固定された天板部と、前記把持部が掴んだゴミの特性値を計測する計測装置と、を備え、前記計測装置が前記天板部に設置される。
【選択図】図１

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】