JP6814297B2 - 汚泥処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、水槽内に沈殿した汚泥を処理する汚泥処理装置に係り、特に、汚泥を引き寄せるスクレイパーの往動機構に関する。

従来、水槽の底部に沈殿した汚泥を引き寄せるスクレイパーを往動させて、水槽内に沈殿した汚泥を処理する汚泥処理装置が知られている。例えば、特許文献１には、一対のホイールに無端循環駆動材を巻回し、この循環駆動材を介して伝達された牽引力によってスクレイパーを往動させる汚泥掻寄装置が開示されている。図１３に示すように、スクレイパーを備える走行体２０には、無端循環駆動材１９上の係合部３３と当接する係合受面３１，３２が設けられている。無端循環駆動材１９は、常に一方向に連続して回転する。これにより、無端循環駆動材１９に沿って変位する係合部３３が係合受面３１，３２と交互に当接して、走行体２０が一方向および逆方向に交互に移動、すなわち往動する。

実用新案登録第２６０３９７３号公報

上述した従来技術は、スクレイパーの可動範囲の終端で進行方向が反転するものの、この可動範囲の途中で、換言すれば、汚泥引寄機の進行途中で進行方向を反転させることはできない。

そこで、本発明の目的は、スクレイパーの位置に関わりなく、その進行方向を反転可能にすることである。

本発明は、駆動ホイールを含む一対のホイールと、牽引部が設けられたエンドレスな動力伝達部材と、第１から第４の係合部が設けられた移動体とを有する汚泥処理装置を提供する。動力伝達部材は、一対のホイールに巻回され、一対のホイールの間を延在する第１の直線ラインおよび第２の直線ラインを有する。移動体は、一対のホイールの間を往動自在に配置され、汚泥を引き寄せるスクレイパーを備えている。第１から第４の係合部は、動力伝達部材に沿って周回する牽引部が係脱自在な形状を有する。第１の係合部は、第１の直線ラインの近傍に設けられ、駆動ホイールの一方向回転時に、第１の直線ライン上を一方向に変位する牽引部に当接して、移動体を一方向に変位させる。第２の係合部は、第２の直線ラインの近傍に設けられ、駆動ホイールの一方向回転時に、第２の直線ライン上を逆方向に変位する牽引部に当接して、移動体を逆方向に変位させる。第３の係合部は、第１の直線ラインの近傍、かつ、第１の係合部とは異なる位置に設けられ、駆動ホイールの逆方向回転時に、第１の直線ライン上を逆方向に変位する牽引部に当接して、移動体を逆方向に変位させる。第４の係合部は、第２の直線ラインの近傍、かつ、第２の係合部とは異なる位置に設けられ、駆動ホイールの逆方向回転時に、第２の直線ライン上を一方向に変位する牽引部に当接して、移動体を一方向に変位させる。

ここで、本発明において、上記第３の係合部は、第２の係合部と正対する位置に設けられていることが好ましく、上記第４の係合部は、第１の係合部と正対する位置に設けられていることが好ましい。また、上記第３の係合部は、一対のホイールの中心軸を結ぶ対称軸に対して、第２の係合部と線対称な形状を有することが好ましく、上記第４の係合部は、対称軸に対して、第１の係合部と線対称な形状を有することが好ましい。

本発明において、上記移動体は、上記スクレイパーが回転自在に取り付けられた台車と、スライド部と、リンク機構とを有していてもよい。台車は、レール上を移動する車輪を有する。スライド部は、所定の可動範囲内をスライド自在に台車に取り付けられ、上記第１から第４の係合部を有する。リンク機構は、スライド部およびスクレイパーを連結し、台車に対するスライド部のスライドに応じて、スクレイパーを回動させる。この場合、スライド部は、台車の下側に取り付けられており、動力伝達部材は、スライド部の内部を貫通していることが好ましい。

本発明によれば、駆動ホイールの一方向回転時には、第１および第２の係合部が交互に牽引部と当接して、スクレイパーを備えた移動体が往動すると共に、駆動ホイールの逆方向回転時には、第３および第４の係合部が交互に牽引部と当接して移動体が往動する。移動体の進行途中で進行方向を反転させる場合、駆動ホイールを反転させる。これにより、ある係合部（例えば第１の係合部）と当接していた牽引部が直線ライン上を変位して、同一直線ライン上の別の係合部（例えば第３の係合部）と当接するため、移動体の進行方向がその場で反転する。その結果、移動体の進行途中における任意の位置で、進行方向を反転させることができる。

汚泥処理装置の上面図 チェーンの上面図 チェーンの側面図 汚泥引寄機の側面図 スライド部の概略上面図 スクレイパーの昇降動作の説明図 駆動ホイールの正転時における汚泥引寄機の往動説明図 進行途中における汚泥引寄機の反転説明図 ストッパー付車輪の正面図 ストッパー付車輪の側面図 ストッパーの動作説明図 変形例に係るストッパー付車輪の正面図 従来技術の説明図

図１は、本実施形態に係る汚泥処理装置の上面図である。この汚泥処理装置１は、処理対象水が貯留される水槽の底部に配置され、水槽内に沈殿した汚泥をスクレイパー８で引き寄せて排出する。汚泥処理装置１は、汚泥を引き寄せるスクレイパー８を備えた移動体としての汚泥引寄機２と、レール３と、一対のホイール４ａ，４ｂと、動力伝達部材としてのチェーン５とを主体に構成されている。本実施形態の特徴としては、以下の３点が挙げられる。第１に、駆動ホイール４ａを一方向に回転し続けるだけで、汚泥引寄機２が一対のホイール４ａ，４ｂ間を往動、すなわち、引寄方向および復帰方向に交互に進行することである。第２に、汚泥引寄機２進行方向に応じて、汚泥引寄機２が備えるスクレイパー８の昇降が行われることである。すなわち、引寄方向への進行時にはスクレイパー８が下降して汚泥が引き寄せられ、復帰方向への進行時にはスクレイパー８が上昇する。そして、第３に、汚泥引寄機２の進行途中であっても、その進行方向を自由に切り替えられることである。すなわち、引寄方向への進行途中でも復帰方向に反転させることができると共に、復帰方向への進行途中でも引寄方向に反転させることができる。

２本のレール３は、水槽の底部に平行に配置されている。これらのレール３の一端、すなわち、引寄方向の終端部分には、水槽の底部を陥没させた汚泥排出用のピットが設けられている。レール３の両端部分には、一対のホイール４ａ，４ｂが配置されている。本実施形態では、引寄方向の終端部分に駆動ホイール４ａが配置されており、復帰方向の終端部分に従動ホイール４ｂが配置されている。ただし、汚泥引寄機２に動力を伝達するという観点でいえば、これらのホイール４ａ，４ｂの配置を逆にして、駆動ホイール４ａを復帰方向の終端部分に配置してもよい。

チェーン５は、一対のホイール４ａ，４ｂに巻回されており、エンドレスな動力伝達部材として機能する。チェーン５は、それぞれのホイール４ａ，４ｂの外周に沿って延在する半円弧状の２つの曲線ラインと、ホイール４ａ，４ｂの間を延在する２本の直線ラインＬ１，Ｌ２とを有する。

図示しないモータ等の駆動源の動力は、チェーン５とは別個に設けられたチェーンを介して駆動ホイール４ａに伝達され、これによって、駆動ホイール４ａが回転する。駆動ホイール４ａの回転によって、ホイール４ａ，４ｂに巻回されたチェーン５が変位して、汚泥引寄機２への動力伝達が行われる。駆動ホイール４ａの回転方向は、駆動源の回転方向を切り替えることにより、正転方向および反転方向のいずれにも設定することができる。

駆動源から駆動ホイール４ａへの動力伝達をチェーンを介して行うことは、並列に配置される汚泥処理装置１の設置数を柔軟かつ安価に調整できる点において有利である。ただし、このような観点を考慮する必要がなければ、例えば、駆動ホイール４ａの上部に駆動源を配置して、駆動源の回転軸に駆動ホイール４ａを直接取り付けてもよい。

図２は、チェーン５の上面図であり、図３は、その側面図である。チェーン５の一部には、所定の方向に突出したピン状の形状を有する牽引部５ａが溶接等によって取り付けられている。この牽引部５ａは、図１の上面図において上方に向かって突出するように設けられているが、同図の側方外側に向かって突出するように設けてもよい。牽引部５ａの形状は、後述する係合部７ａ〜７ｄが係脱自在であればどのようなものであってもよく、例えばフック状であってもよい。牽引部５ａは、駆動ホイール４ａの回転に伴い、チェーン５に沿って周回する。

汚泥引寄機２は、２本のレール３上に配置されており、一対のホイール４ａ，４ｂの間を引寄方向および復帰方向に往動自在である。図１に示したように、汚泥引寄機２には、４つの係合部７ａ〜７ｄが設けられており、チェーン５に沿って周回する牽引部５ａが係合部７ａ〜７ｄのいずれかと当接することによって、汚泥引寄機２が引寄方向または復帰方向に牽引される。

図４は、汚泥引寄機２の側面図である。この汚泥引寄機２は、台車６と、スライド部７と、スクレイパー８とを主体に構成されている。台車６は、２本のレール３上を移動する複数の車輪６ａを備えており、レール３上を変位自在である。また、台車６の下面には、下方に突出した突出部６ｂが設けられている。

スライド部７は、台車６の下側にスライド自在に取り付けられている。スライド部７の上面には、汚泥引寄機２の進行方向に沿って所定の長さだけ陥没したガイド溝７ｅが設けられている。このガイド溝７ｅには、台車６側の突出部６ｂが挿入されている。これによって、台車６に対するスライド部７の可動（スライド）は、ガイド溝７ｅによって規定される範囲内に制限されることになる。

図５は、スライド部７の概略上面図である。チェーン５は、スライド部７の内部を貫通していると共に、スライド部７の両側面には、上述した４つの係合部７ａ〜７ｄが設けられている。これらの係合部７ａ〜７ｄは、チェーン５側に向かって突出しており、チェーン５に沿って周回する牽引部５ａが係脱自在な形状を有する。係合部７ａ，７ｃは、直線ラインＬ１の近傍における異なる位置に設けられており、係合７ｂ，７ｄは、直線ラインＬ２の近傍における異なる位置に設けられている。また、係合部７ａ，７ｄは互いに正対する位置に設けられていると共に、一対のホイール４ａ，４ｂの中心軸を結ぶ対称軸Ｐに対して、互いに線対称な形状を有している。さらに、係合部７ｂ，７ｃは互いに正対する位置に設けられていると共に、対称軸Ｐに対して互いに線対称な形状を有している。

駆動ホイール４ａの正転時には、係合部７ａ，７ｂによってスライド部７（汚泥引寄機２）の牽引が行われる。すなわち、駆動ホイール４ａの正転時において、係合部７ａは、直線ラインＬ１上を引寄方向に変位する牽引部５ａに当接して、スライド部７を引寄方向に変位させる。また、係合部７ｂは、直線ラインＬ２上を復帰方向に変位する牽引部５ａに当接して、スライド部７を復帰方向に変位させる。

一方、駆動ホイール４ａの逆転時には、係合部７ｃ，７ｄによってスライド部７（汚泥引寄機２）の牽引が行われる。すなわち、駆動ホイール４ａの逆転時において、係合部７ｃは、直線ラインＬ１上を復帰方向に変位する牽引部５ａに当接して、スライド部７を復帰方向に変位させる。また、係合部７ｄは、直線ラインＬ２上を引寄方向に変位する牽引部５ａに当接して、スライド部７を引寄方向に変位させる。

スクレイパー８は、レール３に対して略直角に延在しており、水槽内に沈殿した汚泥を引き寄せる形状を有している。このスクレイパー８は、図４に示したように、台車６に回転軸９を介して取り付けられている。また、スライド部７とスクレイパー８との間にはリンク機構１０が設けられており、これによって両者が連結されている。リンク機構１０は、台車６に対するスライド部７のスライドに応じて、スクレイパー８を回動させ、これによって、スクレイパー８が昇降する。すなわち、図６に示すように、台車６に対してスライド部７が右側に引き出された状態（破線で示した状態）では、スクレイパー８が下降している。この状態から、スライド部７が左側に押し込まれていくに従って、スクレイパー８が徐々に上昇していく。そして、スライド部７が完全に押し込まれると、スクレイパー８が完全に上昇する。逆に、台車６に対してスライド部７が左側に押し込まれ、スクレイパー８が完全に上昇している状態から、スライド部７が右側に引き出されていくに従って、スクレイパー８が徐々に下降していく。そして、スライド部７が完全に引き出されると、スクレイパー８が完全に下降する。

つぎに、汚泥引寄機２の動作について説明する。図７は、駆動ホイール４ａの正転時における汚泥引寄機２の往動説明図である。例えば、牽引部５ａがチェーン５の直線ラインＬ１上を引寄方向に移動している場合、牽引部５ａは係合部７ａと当接する。これにより、スライド部７（汚泥引寄機２）は、牽引部５ａが直線ラインＬ１の終端に到達するまで、スクレイパー８の下降状態（汚泥を掻き寄せる状態）を維持しながら、引寄方向に変位する。つぎに、牽引部５ａが直線ラインＬ１の終端に到達すると、駆動ホイール４ａの外周に沿った曲線ライン上を移動し始め、係合部７ａから徐々に離れていく。そして、牽引部５ａが係合部７ａから外れる位置Ｐ１に到達すると、スライド部７（汚泥引寄機２）は下降状態を維持したまま停止する（終端位置）。

上記曲線ライン上を移動した牽引部５ａは、その後、直線ラインＬ２上に移る。その際、係合部７ａ，７ｄの突出高は同一なので、スライド部７が停止している終端位置では、係合部７ｄが牽引部５ａの進入を阻害することはない。そして、牽引部５ａが直線ラインＬ２上の位置Ｐ２に到達すると、牽引部５ａは係合部７ｂと当接する。これにより、スライド部７は、引寄方向とは反対の方向、すなわち、復帰方向に変位し始める。しかしながら、レール３上の台車６を移動させる抵抗よりも、台車６上のスライド部７をスライドさせる抵抗の方が小さいので、位置Ｐ２直後における牽引部５ａの変位は、台車６に対するスライド部７のスライド動作に変換される。その結果、下降していたスクレイパー８が上昇し始める。そして、牽引部５ａがガイド溝７ｅによって規定された可動範囲だけ変位すると、スクレイパー８が完全に上昇すると共に、台車６およびスライド部７が一体となって、すなわち、汚泥引寄機２として復帰方向に変位していく。

従動ホイール４ｂ側における動作についても同様である。すなわち、牽引部５ａが係合部７ｂから外れた時点で、汚泥引寄機２が上昇状態のまま停止する。そして、牽引部５ａが係合部７ａと当接した時点でスクレイパー８が下降し始め、スクレイパー８が完全に下降すると、汚泥引寄機２が引寄方向に変位していく。

以上の動作は、駆動ホイール４ａの反転時においても基本的に同様である。ただし、この場合、係合部７ａ，７ｂではなく、係合部７ｃ，７ｄが交互に牽引部５ａと当接して、スクレイパー８の昇降付で汚泥引寄機２を往動させることになる。

このように、駆動ホイール４ａを特定の方向に回転し続けるだけで、スクレイパー８の昇降を伴う汚泥引寄機２の往動を自動的に行うことができる。これは、汚泥引寄機２の終端位置を検出するためのセンサを敢えて設ける必要がない点、および、駆動ホイール４ａを交互に正転／反転させる必要がない点において有利である。

図８は、進行途中における汚泥引寄機２の反転説明図である。例えば、牽引部５ａがチェーン５の直線ラインＬ１上を引寄方向に移動している場合、牽引部５ａは係合部７ａと当接する。これにより、スライド部７（汚泥引寄機２）は、スクレイパー８の下降状態を維持しながら、引寄方向に変位する。この進行途中において、駆動ホイール４ａを反転させると、直線ラインＬ１上の牽引部５ａは逆方向に向かって変位する。これにより、牽引部５ａが係合部７ａから外れて、汚泥引寄機２は下降状態を維持したまま停止する。

直線ラインL１上を変位した牽引部５ａが位置Ｐ３に到達すると、同一の直線ラインＬ１上に配置された係合部７ｃと当接する。これにより、スクレイパー８が上昇し始め、スクレイパー８が完全に上昇すると、汚泥引寄機２が復帰方向に変位していく。

以上は、正転していた駆動ホイール４ａを反転させた場合の動作であるが、反転していた駆動ホイール４ａを正転させた場合も基本的に同様である。ただし、この場合、係合部７ａ，７ｃではなく、係合部７ｂ，７ｄが牽引部５ａと順次当接して、スクレイパー８の昇降付で汚泥引寄機２を反転させることになる。

なお、スクレイパー８の昇降過程で台車６を確実に停止させておくために、台車６を一時的に制動するストッパーを設けてもよい。図９は、一例としてのストッパー付車輪の正面図であり、図１０は、その側面図である。このストッパー１１は、金属で形成されており、一対のアーム１１ａ，１１ｂと、接触部１１ｃとを有する。一対のアーム１１ａ，１１ｂは、車輪６ａの回転軸に偏心して回転自在に取り付けられている。これらのアーム１１ａ，１１ｂの先端には、レール３と接触して摩擦力（制動力）を生じさせる接触部１１ｃが一体で設けられている。この接触部１１ｃは、車輪６ａの外周よりも外側に突出していると共に、台車６の制動力を高めるべく、その湾曲した外周面には、細かい凹凸状の加工（ローレット）が施されている。

図１１は、ストッパー１１の動作説明図である。同図（ａ）に示すように、汚泥引寄機２の反転時点では、ストッパー１１が進行方向側（斜め前方）に位置している。この状態では、ストッパー１１の自重に加えて、斜め前方に位置するストッパー１１がレール３に噛み込むように作用するため、レール３との間に生じる摩擦力によって、台車６に一定の制動力が加わる。その結果、台車６はスライド部７に引き摺られることなく停止し、可動範囲の終端に到達するまでスライド部７のみがスライドする。

つぎに、台車６上をスライドするスライド部７が可動範囲の終端に到達すると、チェーン５を介してスライド部７に伝達された牽引力が台車６にそのまま作用する。その結果、同図（ｂ）に示すように、車輪６ａがストッパー１１に乗り上げた後、同図（ｃ）に示すように、ストッパー１１が進行方向の反対側（斜め後方）に位置する。これにより、台車６の制動力が解除され、台車６およびスライド部７が一体となって進行方向に変位する。

図１２は、変形例に係るストッパー付車輪の正面図である。このストッパー１１’は、一つのアーム１１ａを有し、その先端面に上述した接触部１１ｃが設けられている。この場合、図９の構成と比較して接触部１１ｃの面積が小さくなるものの、ある程度の制動力は確保できる。

このように、本実施形態によれば、駆動ホイール４ａの正転時には、係合部７ａ，７ｂが交互に牽引部５ａと当接して汚泥引寄機２が往動すると共に、駆動ホイール５ａの反転時には、係合部７ｃ，７ｄが交互に牽引部５ａと当接して汚泥引寄機２が往動する。汚泥引寄機２の進行途中で進行方向を反転させる場合、駆動ホイール４ａを反転させる。これにより、ある係合部（例えば７ａ）と当接していた牽引部５ａが直線ライン上を変位して、同一直線ライン上の別の係合部（例えば係合部７ｃ）と当接するため、汚泥引寄機２の進行方向がその場で反転する。その結果、汚泥引寄機２の進行途中における任意の位置で、進行方向を反転させることができる。これは、汚泥処理装置１のメンテナンス性を高める点、および、不測の事態への対応を容易にするという点において有利である。

また、本実施形態によれば、汚泥引寄機２の構成として、台車６に対してスライド自在なスライド部７を設け、スライド部７を起点に汚泥引寄機２を牽引すると共に、スライド部７およびスクレイパー８を連結するリンク機構１０を設ける。これにより、チェーン５を介して伝達された動力によって、汚泥引寄機２を往動させることのみならず、これと連動してスクレイパー８を昇降させることができる。これは、汚泥引寄機２自体に駆動源（モータ等）を搭載せずとも機械機構で昇降を実現できるので、汚泥処理装置１としての耐久性やメンテナンス性を向上できる点において有利である。

さらに、本実施形態によれば、汚泥引寄機２の構成として、スライド部は、台車６の下側にスライド部７を設け、その内部をチェーン５が貫通している。これにより、汚泥引寄機２を低くすることができると共に、水槽内に存在する他の部材（例えば、水中の汚泥を迅速に沈下させるための傾斜板など）との干渉を有効に回避することが可能となる。

なお、上述した実施形態では、チェーン５より供給される動力でスクレイパー８を昇降させるために、スライド部７およびリンク機構１０よりなる昇降機構を汚泥引寄機２に設けているが、この動力をチェーン５とは別系統で外部から供給する場合や、汚泥引寄機２自体に昇降用の駆動源を搭載する場合などにおいては、このような昇降機構を設ける必要はない。

１ 汚泥処理装置
２ 汚泥引寄機
３ レール
４ａ 駆動ホイール
４ｂ 従動ホイール
５ チェーン
５ａ 牽引部
６ 台車
６ａ 車輪
６ｂ 突出部
７ スライド部
７ａ〜７ｄ 係合部
７ｅ ガイド溝
８ スクレイパー
９ 回転軸
１０ リンク機構
１１，１１’ ストッパー
１１ａ，１１ｂ アーム
１１ｃ 接触部

Claims (5)

1. 汚泥処理装置において、
   駆動ホイールを含む一対のホイールと、
   前記一対のホイールに巻回され、前記一対のホイールの間を延在する第１の直線ラインおよび第２の直線ラインを有するエンドレスな動力伝達部材と、
   前記一対のホイールの間を往動自在に配置され、汚泥を引き寄せるスクレイパーを備えた移動体と、
   前記動力伝達部材に設けられた牽引部と、
   前記移動体に設けられ、前記動力伝達部材に沿って周回する前記牽引部が係脱自在な形状を有する第１から第４の係合部とを有し、
   前記第１の係合部は、前記第１の直線ラインの近傍に設けられ、前記駆動ホイールの一方向回転時に、前記第１の直線ライン上を一方向に変位する前記牽引部に当接して、前記移動体を一方向に変位させ、
   前記第２の係合部は、前記第２の直線ラインの近傍に設けられ、前記駆動ホイールの一方向回転時に、前記第２の直線ライン上を逆方向に変位する前記牽引部に当接して、前記移動体を逆方向に変位させ、
   前記第３の係合部は、前記第１の直線ラインの近傍、かつ、前記第１の係合部とは異なる位置に設けられ、前記駆動ホイールの逆方向回転時に、前記第１の直線ライン上を逆方向に変位する前記牽引部に当接して、前記移動体を逆方向に変位させ、
   前記第４の係合部は、前記第２の直線ラインの近傍、かつ、前記第２の係合部とは異なる位置に設けられ、前記駆動ホイールの逆方向回転時に、前記第２の直線ライン上を一方向に変位する前記牽引部に当接して、前記移動体を一方向に変位させることを特徴とする汚泥処理装置。
2. 前記第３の係合部は、前記第２の係合部と正対する位置に設けられており、
   前記第４の係合部は、前記第１の係合部と正対する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載された汚泥処理装置。
3. 前記第３の係合部は、前記一対のホイールの中心軸を結ぶ対称軸に対して、前記第２の係合部と線対称な形状を有しており、
   前記第４の係合部は、前記対称軸に対して、前記第１の係合部と線対称な形状を有することを特徴とする請求項２に記載された汚泥処理装置。
4. 前記移動体は、
   前記スクレイパーが回転自在に取り付けられ、レール上を移動する車輪を有する台車と、
   所定の可動範囲内をスライド自在に前記台車に取り付けられ、前記第１から第４の係合部を有するスライド部と、
   前記スライド部および前記スクレイパーを連結し、前記台車に対する前記スライド部のスライドに応じて、前記スクレイパーを回動させるリンク機構と
   を有することを特徴とする請求項１に記載された汚泥処理装置。
5. 前記スライド部は、前記台車の下側に取り付けられており、
   前記動力伝達部材は、前記スライド部の内部を貫通していることを特徴とする請求項４に記載された汚泥処理装置。
   
   

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