(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥脱水機が、広幅の板状に垂れ下げて連続的に排出する脱水ケーキの幅の一部を試料として搬出する搬出コンベアと、前記汚泥脱水機のケーキ排出部の下を前端とし、上記搬出コンベアの後端まで延びるレールと、上記レールにガイドされる車輪を有し、レール沿いに移動可能な台車と、前記レールの後端と上記台車との間を伸縮可能に連結し、台車をレールの前端と後端とに進退させる進退手段とを備え、前記台車には、上記進退手段の伸長によりレールの前端に位置する前進位置で汚泥脱水機のケーキ排出部から連続的に排出される脱水ケーキの幅の一部を連続して細く切り分けて砕き、試料とする試料採取装置と、上記試料採取装置が切り分けた幅の外側の脱水ケーキを監視するケーキセンサと、前記試料採取装置が採取した脱水ケーキの試料を載せて前記搬出コンベア上に供給する搬送コンベアと、上記搬送コンベアに載って搬出コンベア上に供給される脱水ケーキの試料を監視する搬送センサを設けると共に、上記ケーキセンサと搬送センサが個々に異常を検出したときに進退手段を短縮して台車をレールの後端上に後退させるようにしたことを特徴とする脱水ケーキのサンプリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脱水ケーキのサンプリング装置において、台車には台車を手動で後退させるための手動操作装置を設け、台車とレールとの間には台車を後退させたときに台車が前進するのを阻止する解放可能なストッパを設け、上記進退手段をピストンシリンダ型アクチュエータで構成し、該アクチュエータの操作装置には、該アクチュエータを作動する空気圧を放出する手動開閉弁を設けたことを特徴とする脱水ケーキのサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベルトプレス型等の汚泥脱水機のケーキ排出部から広幅の板状に連続的に垂れ下がって排出される脱水ケーキの所定の幅の領域を試料採取装置で細く切り分けて砕き、脱水ケーキの含水率などを求めるために搬送コンベア、搬出コンベアを経て搬出する脱水ケーキのサンプリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば下水処理施設では、下水を沈殿処理、曝気処理、生物処理、凝集処理などを経て浄化し、放流するが、その際に多量の汚泥が発生する。この汚泥はベルトプレス型等の汚泥脱水機により脱水して脱水ケーキとし、焼却処分する。脱水ケーキの含水率が高いと、焼却処分の燃料コストが高くなる。又、脱水ケーキの含水率を低くするには、汚泥脱水機に供給する汚泥に凝集剤等の薬品を多量に添加する必要があり、薬品コストが嵩む。このため、焼却用の燃料コストと、汚泥に添加する薬品代との合計費用を最小限にするために、薬品の添加量を調節し、脱水ケーキの含水率を所定の値に保つことが必要である。
【０００３】
従来は汚泥脱水機の排出部から排出される脱水ケーキの一部を試料として手作業で所定量宛採取して秤量し、その後、秤量した試料を赤外線で加熱して乾燥し、乾燥した試料を秤量し、乾燥前の試料の重量と、乾燥後の試料の重量に基づいて脱水ケーキの含水率を演算して求めていた。上述の採取した試料の秤量、その後の乾燥、乾燥後の秤量、含水率の演算は自動赤外線加熱乾燥水分計（栗田工業株式会社製、商品名クリケットオート）などにより自動的に行える。
【０００４】
下水処理施設での下水の処理、汚泥脱水機の運転は２４時間、休みなく行われる。従って、汚泥脱水機の排出部から連続的に排出される脱水ケーキの試料の採取は、数人の作業員が交代して２４時間、汚泥脱水機につき添って行わねばならず、非常に手数がかゝる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本特許出願人等は、脱水ケーキの試料の採取を機械で自動的に行うことを特願平９−３０１０１号、特願平１０−６８１１号で提案した。上記先行装置により試料の採取を自動的に行えるようになったが、試料の採取を行っている間に、試料採取装置が切り分けた幅の外側の脱水ケーキが、汚泥脱水機の運転状況の変化により、汚泥脱水機との間で詰って堆積し、その結果試料採取装置を停止させたり、搬送コンベアを停止させたりしたことがあった。又、搬送コンベアに載せられた脱水ケーキの試料の位置が原因して、搬出に異常をきたすことがあった。
このようなときには、試料採取装置を前進位置から後退位置に退避させて、汚泥脱水機の運転や試料採取装置の再起動に支障をきたさないことが、脱水ケーキの試料採取を自動的に行う上で好ましい。しかし、前述した先行装置では試料採取装置が汚泥脱水機のケーキ排出部に近接した前進位置の床上に固定されているため、後退位置に退避させることができない。従って、その場合には試料採取装置を床に固定しているボルト、ナットなどの固定装置を外し、試料採取装置を後退させ、その後、再び前進位置に移動し、ボルト、ナットなどで前進位置に固定しなければならず、非常に手数がかゝる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した問題点を解消するために開発されたもので、請求項１の脱水ケーキのサンプリング装置は、汚泥脱水機が広幅の板状に垂れ下げて、連続的に排出する脱水ケーキの幅の一部を試料として搬出する搬出コンベアと、前記汚泥脱水機のケーキ排出部の下を前端とし、上記搬出コンベアの後端まで延びるレールと、上記レールにガイドされる車輪を有し、レール沿いに移動可能な台車と、前記レールの後端と上記台車との間を伸縮可能に連結し、台車をレールの前端と後端とに進退させる進退手段とを備え、前記台車には、上記進退手段の伸長によりレールの前端に位置する前進位置で汚泥脱水機のケーキ排出部から連続的に排出される脱水ケーキの幅の一部を連続して細く切り分けて砕き、試料とする試料採取装置と、上記試料採取装置が切り分けた幅の外側の脱水ケーキを監視するケーキセンサと、前記試料採取装置が採取した脱水ケーキの試料を載せて前記搬出コンベア上に供給する搬送コンベアと、上記搬送コンベアに載って搬出コンベア上に供給される脱水ケーキの試料を監視する搬送センサを設けると共に、上記ケーキセンサと搬送センサが個々に異常を検出したときに上記進退手段を短縮して台車をレールの後端上に後退させるようにしたことを特徴とする。これにより、ケーキセンサと搬送センサが個々に異常の発生を検出すると、試料採取装置を台車ごと自動的に前進位置から後退位置に退避させる。
【０００７】
又、本発明の請求項２は請求項１の脱水ケーキのサンプリング装置の構成に加え、台車には台車を手動で後退させるための手動操作装置を設け、台車とレールとの間には台車を後退させたときに台車が前進するのを阻止する解放可能なストッパを設け、上記進退手段をピストンシリンダ型アクチュエータで構成し、該アクチュエータの操作装置には、該アクチュエータを作動する空気圧を放出する手動開閉弁を設けたことを特徴とするものであって、仮に停電時であって、請求項１に記載の構成が自動的に作動しない場合であっても、手動で試料採取装置を台車ごと前進位置から後退位置に退避させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
２と４は汚泥を上下から挟んで脱水するベルトプレス型の汚泥脱水機１の幅が３ｍ程度もある無端の上下の濾布ベルトで、上の濾布ベルト２は最終段の回帰ロール３をめぐって上向きに折返し、下の濾布ベルト４は最終段の回帰ロール５をめぐって下向きに折返し、夫々汚泥の供給部に向かって進行する。最終段の各回帰ロールをめぐって折返す両濾布ベルトによって脱水ケーキの排出部６が形成され、この排出部６の下の濾布ベルト４からはスクレーパブレード７で剥された脱水ケーキ８が約３ｍの広幅の板状に垂れ下がって連続的に排出される。
【０００９】
１０は前端を脱水ケーキ排出部６の下に位置させて前後方向に敷設したレールで、台車２０の基板２１の下面四隅に設けた前後左右の軸受で支持された車輪２２が上記レールにガイドされ、台車２０はレール沿いに前後方向に移動可能である。この台車２０は、後述するように汚泥脱水機のケーキ排出部６から連続的に排出される脱水ケーキ８の幅の一部を細く切り分けて砕き、試料にする試料採取装置３０と、試料採取装置が砕いた試料を載せ、後に向かって運ぶ搬送コンベア４０を支持し、搬送コンベア４０はレール１０と交叉して床上に設置した搬出コンベア５０に試料を供給し、搬出コンベア５０は搬送コンベア４０から受取った試料を含水率測定装置等の計測部に運ぶ。
【００１０】
搬出コンベア５０は、レール１０、及び台車２０に設けた搬送コンベア４０と直交して床上に設置してある。このためレール１０を有するフレーム１１は後に向かって上り坂になるように台１２、支柱１３などで支持し、搬出コンベア５０はフレーム１１の下を潜るようになっている。
【００１１】
台車の基板２１は前半部の中央に前端に開放した四角の切欠部２３を有し、この切欠部の左右に取付け、相対向して垂下する一対の逆Ｌ形のブラケット２４，２４により搬送コンベア４０の左右のフレーム４１，４１を前後方向に吊下げて支持する。前述したようにレール１０は後に向かって可成り上り坂になっているが、搬送コンベア４０は後に向かって僅かに上り坂になっているに過ぎず、その後端は搬出コンベア５０の直上に位置する。
尚、前記一対のブラケット２４，２４は上下方向の長孔２４′を複数本有するので、この長孔を利用して搬送コンベアの左右のフレーム４１，４１を固定することにより搬送コンベア４０の台車の基板２１に対する取付け角度を調節し、試料採取装置の回転式破砕刃３３と、搬送コンベア４０のベルトとの最適間隔を設定することができる。
【００１２】
搬送コンベア４０の前端は台車の基板２１の前端から前に長く突出している。そして、その左右のフレーム４１，４１の前端間には遊転スプロケット４２、後端間にはモータを内蔵した駆動スプロケット４３を架設し、両スプロケット間に無端のチェン４４を張設し、駆動スプロケットの回転によりチェン４４を循環動させ、その上面を後進させる。左右のフレーム４１，４１に固定したブラケット４５，４５にはチェン４４の上面の左右両脇に摺接する前後方向のガイド板４６，４６を取付け、チェン４４の上に載って後に運ばれる試料がベルトの左右の側縁から外に落下するのを防止する。
【００１３】
試料採取装置３０は、斜め下向きの斜面を上端部に有する複数の櫛歯３２を所定の間隔を保って備え、前記広幅の板状に垂れ下がって連続的に排出される脱水ケーキ８の裏側に対向した配置され、脱水ケーキの幅の一部８′を斜め下向きの斜面で手前に導く櫛形固定刃３１と、脱水ケーキの幅と平行な回転軸３４に軸方向に間隔を保って固定され、両端の刃の回転軌跡が前記櫛形固定刃の複数の櫛歯３２の各隣接間隔を個々に通過し、櫛形固定刃の櫛歯と協同して脱水ケーキを表側から複数条の細い試料帯に切断すると同時に破砕して試料にする複数の帯板状の刃を備えた回転式破砕刃３３とからなる。
【００１４】
櫛形固定刃３１の幅は、コンベアベルト４４に摺接する左右のガイド板４６，４６の間隔よりも少し狭い約１２０ｍｍで、約３ｍの幅で排出される脱水ケーキ８の幅の一部８′を、回転式破砕刃３３と協同して幅約２０ｍｍの細い５本の試料帯に切断する。各外側の櫛歯３２ａ，３２ａは中間の櫛歯よりも下向きに延長し、一旦外方に傾斜したのち再び垂下する脚を備え、その脚の下端部を搬送コンベア４０の左右のフレーム４１，４１の前端部外面に固定し、搬送コンベア４０を跨ぐ。尚、各櫛歯３２の斜面３２′とは反対側の垂直面をスクレーパブレード７に密接させることができるようにするため前記脚には長孔を設け、この長孔に通したボルトで搬送コンベアの左右のフレームに脚を固定できるようにする。
【００１５】
台車の基板２１上には切欠部２３の後に横方向の台座３５を設け、台座３５上に前向きの２本の平行な支持アーム３６，３６の後端を左右に固定し、前記回転式破砕刃３３の回転軸３４を上記支持アーム３６，３６の前端部間に架設し、回転式破砕刃を構成する複数の帯板を１つ宛、櫛形固定刃３１の櫛歯３２の隣接間隙内に位置させることができるようにする。そして、台座３５上に据えた減速機付きモータＭが支持アームの一方に沿って設けた無端のチェーン伝導装置３７で回転軸３４、及び回転式破砕刃３３を図１（Ａ）、図３の矢印方向に一体に回転駆動する。
【００１６】
回転式破砕刃３３の全部の帯板を回転軸３４に対して同一角度に取付けて一直線状に揃えたり、又は９０°の位相角で取付けると、回転して帯板が櫛刃３２の隣接間隙を通過して脱水ケーキを櫛歯の隣接間隙に押込みながら切断、破砕を行う際に、帯板は１８０°回転する毎に、又は４５°回転する毎に大きな衝撃を受けると共に、破砕した試料が帯板の間に付着したり、破砕した試料の形状が大き過ぎたり、大きさがバラツキが生じて不安定になる。このため回転式破砕刃を構成する複数の帯板は円周方向に等間隔の位相角で回転軸に取付ける。例えば帯板が図示のように５枚の場合は３６°の位相角で回転軸３４に取付け、３６°回転する毎にどれか１枚の帯板の一端の刃が順番に櫛歯の１つの間隔を通過して破砕を行うようにすることが好ましい。
【００１７】
レールを有する左右のフレーム１１の後端を高さの途中に固定した左右の支柱１３，１３と台車の基板２１の左右の側部の間を左右の空圧式ピストンシリンダ型アクチュエータ（エアシリンダとも略記する。）１４，１４で連結し、エアシリンダのピストンを伸長すると台車はレール１０沿いに前進し、試料採取装置の櫛刃３２の垂直面がスクレーパブレード７に密接した前進位置になる（図１Ａ、図３参照）。又、エアシリンダへのエアの供給を切換え、ピストンを図１（Ｂ）に示すようにシリンダ中に引込めると、台車はレール沿いに後退し、試料採取装置は汚泥脱水機のケーキ排出部６から退避する。
【００１８】
台車がレール１０から脱線することなく正しく進退するようにするため、レールを有する左右のフレーム１１にはレールと平行な前後二つの長孔１６，１６を有するガイド板１５を固定し、台車１０の左右の前部には上記ガイド板の前の長孔１５ａ中を移動する前部ガイドピン２５、後部には後の長孔中を移動する後部ガイドピン２５を設け、前述したように台車１０が前進したとき、前後のガイドピン２５，２５は夫々長孔１６，１６の前端に当接し、それ以上、前進できないようにする。
【００１９】
台車の基板２１上に設けた台座３５、左右の支持アーム３６，３６にはスタッドボルト２６を植立し、上記基板２１とほゞ同大で、同様に前半部中央に四角な切欠部を有する甲板２７をスタッドボルトにより架設する。そして、甲板の前端の左右には、台車、試料採取装置を前進させたときに汚泥脱水機のスクレーパブレード７と対向するカバー２８を下向きに取付けてあり、又、甲板の前端の左右には、試料採取装置３０で採取されることなくスクレーパブレード７と左右のカバー２８，２８の間に排出される脱水ケーキを監視するためのケーキセンサ３８を多関節式支持具３９により固定してある。ケーキセンサ３８は支持具３９の関節を曲げ、スクレーパブレード７とカバー２８の間に正しく向けることができる。
【００２０】
又、搬送コンベア４０の左右のフレーム４１，４１の後端間にはコンベアベルト４４で後に運ばれ、搬出コンベア５０に供給される脱水ケーキの破砕試料を監視する搬送センサ４７，４７が設けてある。
【００２１】
エアシリンダ１４にはエアコンプレッサなどのエア源からのエアがソレノイド作動の方向制御弁Ｖを介し切換えて供給される。ピストンを伸長して台車を前進させるときは方向制御弁によりエアをシリンダのヘッド側端部にポートＡから供給し、ロッド側端部内のエアはポートＢから放出し、又ピストンを引込めて台車を後退させるときは方向制御弁によりエアをシリンダのロッド側端部にポートＢから供給し、ヘッド側端部内のエアはポートＡから放出する。そして、台車が前進位置、或いは後退位置になると、方向制御弁は中立位置に戻り、シリンダのヘッド側端部とロッド側端部に通じるポートＡ，Ｂ、及びエア源からのエア供給ポートＰを閉止し、エアシリンダの作動を停止する（図３参照）。
【００２２】
汚泥脱水機の運転中、台車２０及び試料採取装置３０は前進位置にあり、試料採取装置はケーキ排出部６から広幅の板状に垂れ下がって連続的に排出される脱水ケーキ８の幅の一部を櫛形固定刃３１と回転式破砕刃３３とで切断、破砕して試料にし、搬送コンベア４０上に落し、搬送コンベア４０はその試料を後に向かって運び、搬出コンベア５０に供給する。その間、左右のケーキセンサ３８，３８は、試料採取装置３０が試料として採取した以外の、スクレーパブレード７と、甲板２４の前端の左右のカバー２８，２８との間を下に流れ降りる左右の外側の脱水ケーキの流れを監視し、流れが停滞して蓄積すると異常と判断する。
【００２３】
又、試料採取装置が切断、破砕した試料は断続的に搬送コンベア４０上に落下して後に運ばれ、搬出コンベア５０に供給される。搬送センサ４７は搬送コンベア４０に乗って後に運ばれる試料を監視し、タイマーにより一定時間、経過しても試料が運ばれないとき、或いは一定時間、試料が連続して運ばれるときは異常と判断する。この搬送センサ４７は投光装置と受光装置とからなる光電センサを使用することができる。
【００２４】
ケーキセンサ２９，２９、搬送センサ４７は異常と判断すると、警報を発し、回転式破砕刃３３、搬送コンベア４０の運転を停め、中立位置の方向制御弁Ｖをソレノイドで作動し、エアシリンダのロッド端側にエアを供給し、ヘッド端側のエアは外に放出し、これによりピストンはエアシリンダ中に引込み、台車、試料採取装置は後退、退避する。
【００２５】
従って、警報で気付いた作業員は、脱水ケーキが蓄積した場合は、脱水ケーキを除去し、搬送コンベアにより一定時間経過しても試料が運ばれないとき又、一定時間、試料が連続して運ばれたときは搬送コンベア上に堆積した脱水ケーキを除去し、こうして、異常の発生原因を無くすることができる。こうして異常の発生原因を無くしたら方向制御弁Ｖを操作して台車、試料採取装置を前進させ、搬送コンベア４０、回転式破砕刃３３の運転を再開し、試料の採取を行う。
【００２６】
又、手動で退避できるようにするため、図３に示したように台車２０には台車を後退させるための把手２９を設け、エアシリンダを操作する方向制御弁Ｖから各エアシリンダ１４に至るＡポートとＢポートには手動開閉弁Ｖａ、Ｖｂを接続する。又、レールを有する左右のフレーム１１に取付けたガイド板１５には、台車を手動で後退させたとき、どちらかの長孔１６中を移動するガイドピン２５をロックして台車が前進するのを阻止する解放可能なストッパ１７を設ける。
【００２７】
前進位置の台車を手動で後退させるには、エアシリンダのＡポートとＢポートに接続した手動開閉弁Ｖａ，Ｖｂを開き、手で把手２９を持ってレール沿いに後に移動させる。これによりエアシリンダのヘッド側端部のエアは手動開閉弁Ｖａから排出され、ロッド側端部には手動開閉弁Ｖｂから外気が吸込まれ、台車を容易に後退させることができる。台車が後退し、図６（Ａ）に示すようにガイドピン２５がガイド板１５の長孔１６の後端に近付き、更に後に移動すると、ガイドピン２５はストッパ１７を押し、軸１７′を中心にストッパを反時計方向に揺動させて持ち上げ、ストッパの下を潜る（図６Ｂ，Ｃ）。そして、ストッパの下を通り過ぎた位置（図６Ｄ）で台車を前に移動させると、ガイドピンは前進し、これに伴いストッパは時計方向に回動し、ガイドピンはストッパの切欠き１８に咬えられてロックされ（図６Ｅ）、台車は前進を阻止される。
【００２８】
異常の発生原因を解消し、手作業で台車を前進させるには、図６（Ｆ）のように台車を一旦後退させてストッパを反時計方向に回動し、それから手でストッパを図６（Ｇ）の矢印のように反時計方向に回動してストッパを自重で垂れ下げ（図６Ｈ）、台車を前進させてガイドピンでストッパを押し退けて時計方向に回動させ、ストッパの下を通過させる。ガイドピン２５がストッパの下を通過するとストッパは再び自重で垂れ下がる。そして、ガイドピンがガイド板１５の長孔の前端に当接すると台車は前進位置に停止する。
【００２９】
エアシリンダにより台車を後退させた時は方向制御弁Ｖが中立位置に戻ることにより台車を後退位置に停めておくことができるため、上記ストッパ１７でガイドピンをロックする必要がない。従って、エアシリンダで台車を後退させたときガイドピン２５は図６（Ｅ）のロック位置よりも後方の図６（Ｆ）、図７（Ｄ）に位置するようにしておけばよい。そして、エアシリンダで台車を前進させるときは、手でストッパを図６（Ｇ）、図７（Ｅ）の矢印のように反時計方向に回動してストッパを自重で垂れ下げ（図７Ｆ）、前述の手で前進させる場合と同様に、台車を前進させてガイドピンでストッパを押し退けて時計方向に回動させ、ストッパの下を通過させればよい。後退させた台車をエアシリンダで前進させる際、図７（Ｅ）に示すようにストッパ１７を手で反時計方向に回動させねばならず、これを行わないと、図６（Ｅ）のようにガイドピンはストッパでロックされて台車は前進できない。これにより汚泥脱水機と試料採取装置前部との一定距離の確保と、エア系のトラブルによる試料採取装置の異常前進を防止する効果がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上で明らかなように請求項１の発明によれば、ケーキセンサと搬送センサ異常の発生を検出すると、エアシリンダによって試料採取装置を台車ごと自動的に前進位置から後退位置に退避させ、異常の発生原因を無くして復旧することができる。そして、請求項２の発明によれば、停電などで、ケーキセンサ、搬送センサ、エアシリンダが作動しないときは手動で試料装置を台車ごと前進位置から後退位置に退避させ異常の発生原因を無くして復旧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は台車、試料採取装置が前進位置にあるときの側面図、（Ｂ）は台車、試料採取装置が後退位置にあるときの側面図である。
【図２】本発明のサンプリング装置の要部の分解斜視図である。
【図３】図（Ａ）の一部を断面にした拡大側面図である。
【図４】一部を破断した平面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線での断面図である。
【図６】（Ａ）から（Ｊ）は手動で台車を進退させる場合のストッパとガイドピンの関係説明図である。
【図７】（Ａ）から（Ｈ）はエアシリンダで台車を進退させる場合のストッパとガイドピンの関係説明図である。
【符号の説明】
１    汚泥脱水機
２    上部濾布ベルト
３    回帰ロール
４    下部濾布ベルト
５    回帰ロール
６    脱水ケーキの排出部
７    スクレーパブレード
８    脱水ケーキ
１０    レール
１１    レールのフレーム
１４    エアシリンダ
１５    ガイド板
１７    ストッパ
２０    台車
２１    台車の基板
２２    車輪
２４    ブラケット
２７    甲板
２８    カバー
２９    把手
３０    試料採取装置
３１    試料採取装置の櫛形固定刃
３３    試料採取装置の回転式破砕刃
３８    ケーキセンサ
４０    搬送コンベア
４１    搬送コンベアのフレーム
４７    搬送センサ
５０    搬出コンベア
【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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【図６】
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【図７】
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