(57)【要約】【課題】チェーンの歯飛びを防止し、かつチェーン破断を速やかに検出するチェーン破断検出装置を提供する。【解決手段】掻寄板５と周回チェーン４との連結部に連結材２０を配置し、この間隙を利用して周回チェーン４をスプロケット６側に押さえるチェーンガイド２４を設置する。チェーンガイド２４は、周回チェーン４が破断した際にスプロケット６側に位置変位する。この時のチェーンガイド２４の位置を検出することにより、周回チェーン４の破断を検出する。従って、チェーン駆動に伴う掻寄板５の通過を妨害することなく周回チェーン４の歯飛びを防止することができ、またチェーン破断の検出を行うことができる。【選択図】　　図３
2004008926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掻寄板を周回用のチェーンを巻き掛けるスプロケットの入側または出側にて前記チェーンの歯飛びを防止するチェーンガイドを設け、前記チェーンが破断した時に前記チェーンガイドをガイド位置から変位するように取り付けておき、この位置変化を検出することによりチェーン破断を検出可能としたことを特徴とする汚泥掻寄機のチェーン破断検出装置。
【請求項２】
掻寄板を周回用のチェーンを巻き掛けるスプロケットの入側または出側にて前記チェーンの歯飛びを防止するチェーンガイドと、前記チェーンの側面を弾圧付勢する付勢手段とを設け、前記チェーンが破断した時に前記付勢手段の位置が変位するようにし、この位置変化を検出することによりチェーン破断を検出可能としたことを特徴とする汚泥掻寄機のチェーン破断検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場または浄水場などで使用される汚泥掻寄機のチェーン破断検出装置に係り、特にプラスチック製のチェーンを用いた汚泥掻寄機に対して好適なチェーン破断検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に下水処理場や浄水場においては、汚泥が混入している流入水を一旦沈澱槽に導入し、流入水に含まれている泥土や土砂を沈澱させ分離している。沈殿した汚泥は、沈澱槽底部に設置した汚泥掻寄機によって沈澱槽底部の一側部に設けた汚泥ピット内に集泥した後、沈澱槽外へ排出するようにしている。
【０００３】
汚泥掻寄機は、複数の掻寄板を一方向に移動させることにより汚泥を掻き寄せる。すなわち、沈殿槽の対面する両側面には、周回チェーンが配置されており、２条のチェーンに掻寄板の両端を取り付け、このチェーンを駆動させることにより、沈殿槽底部に沿って掻寄板を滑走させ、沈殿した汚泥を掻き寄せて汚泥ピットに送り込む。汚泥ピット内に掻き寄せられた汚泥は、ポンプによって定期的に排出される。また、汚泥を掻き寄せた掻寄板は、側面を周回するチェーンに案内されて上方に方向転換し、汚泥を掻き寄せる方向と逆進して沈殿槽水面を移動する。
【０００４】
このような汚泥掻寄機の構成部材をプラスチック材料により形成し、軽量化と耐食性を向上させたものが知られている。これは掻寄板、チェーン、およびスプロケットをプラスチック製とし、軽量化によって駆動力の軽減を図るとともに、耐食性を向上させるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、プラスチックで形成されたチェーンや掻寄板は軽量であるため、水中では浮力が生じ、沈殿槽の水面付近を移動する際に浮き易くスプロケットから外れ易い。特に、チェーンの駆動スプロケット部分の負荷が小さいチェーン出側において、チェーンとスプロケットとの巻掛け範囲からチェーンが外れて歯飛びが生じ易い状態にある。このような歯飛びが発生すると、２条のチェーンによって案内される掻寄板が、進行方向に対して斜行する状態となる。掻寄板が斜行した状態のまま滑走すると、掻寄板の両側面に配置されたチェーンに加わる負荷が均等ではなくなり、ついにはチェーンの破断に至ってしまう。チェーンが破断すると、装置の破損につながるため、これを早期に発見して、修理を行う必要がある。
本発明は上記問題点に着目し、チェーンの歯飛びを防止し、かつチェーン破断を検出可能な汚泥掻寄機のチェーン破断検出装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る汚泥掻寄機のチェーン破断検出装置は、掻寄板を周回用のチェーンを巻き掛けるスプロケットの入側または出側にて前記チェーンの歯飛びを防止するチェーンガイドを設け、前記チェーンが破断した時に前記チェーンガイドをガイド位置から変位するように取り付けておき、この位置変化を検出することによりチェーン破断を検出可能としたことを特徴としている。
【０００７】
また、掻寄板を周回用のチェーンを巻き掛けるスプロケットの入側または出側にて前記チェーンの歯飛びを防止するチェーンガイドと、前記チェーンの側面を弾圧付勢する付勢手段とを設け、前記チェーンが破断した時に前記付勢手段の位置が変位するようにし、この位置変化を検出することによりチェーン破断を検出可能とした構成としてもよい。
なお、掻寄板をチェーンに取り付ける際に、連結材を介在させて連結させる構成とすると、歯飛び防止チェーンガイドを設置する場合に非常に有効である。
【０００８】
【作用】
上記構成により、チェーンが破断した場合には、歯飛び防止用のチェーンガイドまたは付勢手段の位置が変位し、この位置変化を検出することによりチェーン破断を検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る汚泥掻寄機のチェーン破断検出装置の具体的実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、沈殿槽における汚泥掻寄機の配置を示す概略図、図２は本発明に係るスプロケットとチェーンの係合状態の説明図、図３は本実施形態に係るチェーン破断装置の説明図であり、（１）は斜視図、（２）は正面図である。
【００１０】
下水処理場や浄水場などの水処理施設では、汚水を沈殿槽１に導入し、ここで汚泥と水とに分離させている。汚水に含まれる汚泥は、沈殿槽１の底部に沈殿し、沈殿槽１の内部に配置された汚泥掻寄機２によって汚泥ピット３に集積される。
【００１１】
図１に示すように、汚泥掻寄機２は、沈殿槽１の対面する両側面に周回チェーン４が設けられ、２条の周回チェーン４には、複数の掻寄板５が橋渡しされている。前記周回チェーン４には、スプロケット６を介して駆動力が与えられている。周回チェーン４は、沈殿槽１底部を汚泥ピット３に向かう方向に移動した後、上方に方向転換して、沈殿槽１の水面付近を底部の進行方向と逆に移動し、沈殿槽１内部を周回する。従って、掻寄板５は、沈殿槽１底部を滑走移動することによって、底部の汚泥を掻き寄せて汚泥ピット３に集積し、その後周回チェーン４に案内されて上方に周回し、沈殿槽１の水面付近に発生するスカムを掻き寄せて再び底部へと戻るサイクル運動を行う。
【００１２】
スプロケット６は、図２に示すように、２枚の円盤１０が対面するように平行に配置され、これらの円盤１０の中心同士を中心軸となるボス７で連結している。円盤１０の外周には、複数の取付孔１２が等ピッチで設けられており、それぞれの取付孔１２には送りピン１４が掛け渡されて取り付けられる。すなわち、スプロケット６の歯にあたる部分が、送りピン１４によって形成される。このようなスプロケット６は、沈殿槽１の前後上下に４箇所設けられ、これを１セットとして左右の両側面に１セットずつ配置し、合計で８箇所に設けられる。１条の周回チェーン４が巻きかけられるスプロケットの内、一箇所のスプロケット６Ａは駆動スプロケットとされ、その中心軸には駆動軸８が挿入され、モータ９により回転力が付与されている。
【００１３】
前記スプロケット６の取付孔１２は、円盤１０の外周に予備の取付孔１２Ａ、１２Ｂをセットにして穿孔しておくことにより、送りピン１４にかかる負荷によって取付孔１２が破断した際に、送りピン１４の取付位置を変更することにより円盤１０を再度利用することができる。また、本実施形態では、このようなスプロケット６をプラスチック材にて形成されしている。これにより、鋼材よりも軽量で耐食性に優れたスプロケット６を提供できる。
【００１４】
周回チェーン４は、複数のセグメント１８を無端状に連結した構成である。前記セグメント１８は、前記スプロケット６の送りピン１４と係合するような略Ｌ字型の係合段部１６を有し、長手方向の両端にはセグメント同士をピン連結する連結部１９が設けられている。前記係合段部１６の高さは、送りピン１４の外周半径と同程度とする。係合段部１６はセグメント１８の幅全体にわたって形成し、この時セグメント１８の幅を送りピン１４の長さと同程度かまたは多少短く形成する。セグメント１８の長手方向の長さは、セグメント１８同士を連結した時に、係合段部１６の相互距離がスプロケット６の送りピン１４のピッチ間隔と等しくなるような長さとする。このようなセグメント１８は、プラスチック材によって形成されている。
【００１５】
このような周回チェーン４には、沈殿槽１の汚泥を掻き寄せる複数の掻寄板５が等間隔に取り付けられている。掻寄板５は、プラスチック材からなり、沈殿槽１底部の横断面とほぼ等しい長さを有した断面略コの字型に形成される。図３（２）に示すように、掻寄板５は、連結材２０を介して周回チェーン４に取り付けられる。連結材２０としては、一辺の長さがチェーン幅の約１／３程度の角柱を使用している。このように、連結材２０を周回チェーン４と掻寄板５との間に取り付けることにより、両者の間に間隙ができ、後述するチェーンガイドを設置する際に、この間隙を活用することが可能となる。なお、連結材２０として、円柱を使用することもできる。
【００１６】
ところで、前述の周回チェーン４、スプロケット６、掻寄板５は、プラスチック材で形成されているため、軽量で耐食性に優れているが、水中にこれらの部材を配置した場合に、浮力が生じて浮きやすくなる。特に、沈殿槽１の上方に配置され、垂直方向に立ち上がった周回チェーン４を水平方向へ方向転換させる駆動スプロケット６Ａにおいて、周回チェーン４が巻掛けられる出側では、チェーン４に加わる負荷が急激に低減するため、スプロケット６Ａの巻掛け範囲から周回チェーン４が浮き上がり、周回チェーン４とスプロケット６Ａとの係合が外れて歯飛びが生じることが考えられる。そこで、本実施形態では、沈殿槽１上部に設けられたスプロケット６Ａに対して、周回チェーン４の歯飛びを防止し、かつ周回チェーン４が破断した場合にこれを検出可能なチェーン破断検出装置２２を設けている。チェーン破断検出装置２２は、上記のように浮力によって周回チェーン４の係合が外れやすい沈殿槽１の上側のスプロケット６Ａの出側（上部）に取り付けられる。
【００１７】
チェーン破断検出装置２２は、周回チェーン４がスプロケット６の巻掛け範囲に密着して係合するように、周回チェーン４をスプロケット６の中心方向（この場合は上から下）に押圧して歯飛びを防止するチェーンガイド２４と、周回チェーン４の破断を検出するための検出手段とから構成される。
【００１８】
前記チェーンガイド２４は、周回チェーン４の両側面部分に転がり接触可能なローラ３２を配置し、このローラ３２をバネによって弾性付勢することによって周回チェーン４をスプロケット６側に押圧させるようにしている。
【００１９】
具体的には、周回チェーン４の幅方向の左右両端に、それぞれ円筒形状のローラ３２を線接触するように配置する。ローラ３２は、少なくともチェーン４側の掻寄板５の移動障害とならないような小さな直径に形成し、周回チェーン４と掻寄板５との間隙に挿入できるものとする。また、ローラ３２の長さは、連結材２０に干渉することなく、周回チェーン４と線接触できる程度のものとする。ローラ３２は、図示しない軸受けを介して、自由回転可能にポスト３４に片持ち梁状態に取り付けられる。
【００２０】
ポスト３４は、柱状に形成され、少なくとも周回チェーン４の厚み以上の高さを持つものとする。左右のローラ３２をそれぞれ取り付けたポスト３４は、周回チェーン４の裏面と平行に配置された一枚の支持板３６に取り付けられる。また、支持板３６は、周回チェーン４の表面に対して垂直方向に運動をなすように、底面に断面Ｔ字型のガイド材３８が設けられる。ガイド材３８は、ローラ３２が周回チェーン４と平行を維持して適正にチェーン４に接触するように動きを規制するためのものである。
【００２１】
チェーンガイド２４の外部には、ガイド支持フレーム４０が設けられる。ガイド支持フレーム４０は支持板３６を内部に収容する構成とし、略Ｌ字型に形成された側板４２のＬ字形凸部を上側にして、内面が対向するように２個の側板４２を底板４４に取り付け、側板４２同士の内側に支持板３６が配置される構成とする。すなわち、側板４２の上部のＬ字形凸部面と支持板３６とが、平行に配置される。底板４４には、ガイド材３８が垂直方向に往復運動できるような貫通孔４５を穿孔しておき、この貫通孔４５にガイド材３８を挿入する。これにより、チェーンガイド２４は、ガイド支持フレーム４０の内部において垂直方向に移動可能となる。
【００２２】
チェーンガイド２４を上から下へ弾圧付勢するためにバネ２８を設け、周回チェーン４がスプロケット６から離反しようとする力に対して逆方向の力を生じさせる。バネ２８は、圧縮コイルバネが用いられ、側板４２のＬ字形凸部の内面とチェーンガイド２４の支持板３６との間に配置される。これにより、チェーンガイド２４全体を下方向に付勢する力が生じ、ローラ３２によって周回チェーン４は、スプロケット６に押圧、密着して係合することが可能となる。
【００２３】
なお、本実施形態では圧縮バネを用いて支持板３６を下方向に弾圧付勢しているが、支持板３６の下部とガイド支持フレーム４０の底板４４上面とを引っ張りバネにて連結し、下方向に付勢力をかけても良い。また、バネ以外のアクチュエータにより周回チェーン４を押圧する構成とすることも可能である。
【００２４】
上記のチェーンガイド２４は、周回チェーン４が破断した際に、これを検出する。図４（２）に示すように、チェーンガイド２４のガイド支持フレーム４０において側板４２の下部に、検出手段として近接センサ５０を設けている。また、この近接センサ５０と対応するように、支持板３６の側部に検出板５２を設けている。近接センサ５０は、センサの範囲内に物体がある時、図示しない制御部に信号を送信する。制御部には、たとえば警報を鳴らすか警告灯を点灯させるなど、近接センサ５０の近傍に物体があることを知らせる機構を設けておく。
【００２５】
スプロケット６の巻掛け範囲内において周回チェーン４が破断した場合を、図４（１）に示す。周回チェーン４には、通常状態では張力が発生しており、これに対してチェーンガイド２４がスプロケット６に向けて周回チェーン４を弾圧付勢している。この時、周回チェーン４が破断すると、周回チェーン４の破断端部がローラ３２の下方域から抜け出し、チェーンガイド２４がフリーとなる。これにより、チェーンガイド２４はガイド支持フレーム４０の底部に落下する。この位置変化により、検出板５２が近接センサ５０に近接し、近接センサ５０がこれを検知して制御部に信号が送られる。
【００２６】
この時、制御部には汚泥掻寄機２のスプロケット６の駆動を制御するプログラムを設けておき、近接センサ５０によって周回チェーン４の破断が検知されると自動的にスプロケット６の駆動を停止させる構成とすることが好ましい。これにより、周回チェーン４が破断した場合に、汚泥掻寄機２を即座に停止させることができ、破断の生じた周回チェーン４や、他方の周回チェーン４、あるいは個々のスプロケット６に負荷が掛かって更なる被害の拡大を防止することが可能となる。
【００２７】
このように、本実施形態に係る汚泥掻寄機２のチェーン破断検出装置２２は、チェーンガイド２４により周回チェーン４を押圧し、歯飛びを防止することができる。また、周回チェーン４が破断したときのチェーンガイド２４の位置変化を検知して、周回チェーン４の破断検出を行っている。従って、歯飛び防止と破断検出とをひとつの構成の中で実現することができる。
【００２８】
図５は本発明の他の実施形態を示す要部断面図である。図５において箱枠状の支持体６０から張り出したローラ６２は、前記実施形態と同様に周回チェーン４の浮き上がりを規制して、スプロケット部での周回チェーンの歯飛びを防止する。また、周回チェーン４の側面に接触するローラ６４を配置し、このローラ６４をアーム６６を介して水平方向に押圧するバネ６８による付勢手段を設ける。断面Ｔ字型に形成されたアーム６６のバネ６８側には検出板７０を設けておく。また、バネ６８が伸張した際に、検出板７０が移動した位置に近接センサ７２を設けておき、この信号が制御部に送られるのもとする。これにより、周回チェーン４が破断して当該検出装置の抑制範囲から外れた場合に、バネ６８によりアーム６６が水平方向に押されて、検出板７０が近接センサ７２に近接する。この状態を制御部により警報などで作業者に知らせることにより、周回チェーン４が破断したことを判断することが可能である。
【００２９】
なお、前記各実施形態では、チェーンガイド２４や付勢手段の位置変化を検出する手段として近接センサを用いているが、これに限らずその他の手段を用いることが可能である。たとえば、バネの弾性力の変化を検出する圧力センサや、対象物の距離変位を測定する位置センサなど、適宜な手段を選択することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、チェーンガイドによってチェーンがスプロケット部で歯飛びすることを防止することができる。また、チェーンが破断した時には、チェーンガイド自身の位置変化またはチェーンの側面を弾性付勢する付勢手段の位置変化を検知することで、チェーンの破断を速やかに検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】汚泥沈殿槽における汚泥掻寄機およびチェーン破断検出装置の配置を示す概略図である。
【図２】本発明に係るスプロケットとチェーンの係合状態の説明図である。
【図３】本実施形態に係るチェーン破断検出装置の説明図であり、（１）は斜視図、（２）は正面図である。
【図４】チェーン破断検出の説明図である。
【図５】本発明に係るチェーン破断検出装置の変形例における要部断面図である。
【符号の説明】
１………沈殿槽、２………汚泥掻寄機、３………汚泥ピット、４………周回チェーン、５………掻寄板、６………スプロケット、７………ボス、８………駆動軸、９………モータ、１０………円盤、１２………取付孔、１４………送りピン、１６………係合段部、１８………セグメント、１９………連結部、２０………連結材、２２………チェーン破断検出装置、２４………チェーンガイド、２８、６８………バネ、３２、６２、６４………ローラ、３４………ポスト、３６………支持板、３８………ガイド材、４０………ガイド支持フレーム、４２………側板、４４………底板、４５………貫通孔、５０、７２………近接センサ、５２、７０………検出板、６０………支持体、６６………アーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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