ベルト式脱水機
【課題】ローラによる押し付け力を調節して脱水率を大幅に高めるとともに濾布の横滑りによる蛇行を低減することができる安価で簡単な構造のベルト式脱水機を提供する。
【解決手段】ベルト式脱水機は本体フレームに設置される固定ローラ４ａ〜４ｈ、絞りローラ５ａ〜５ｈ及び圧搾ローラ６と、上段の固定ローラ４ａ〜４ｃ及び絞りローラ５ａ〜５ｄと圧搾ローラ６に巻回される無端状の濾布ベルト３ａと、下段の固定ローラ４ｄ〜４ｈ及び絞りローラ５ｅ〜５ｈに巻回される無端状の濾布ベルト３ｂと、固定ローラ４ａ〜４ｃを昇降させるエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄと、エアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄに圧縮空気を供給してピストンロッドを伸縮させるポンプと、固定ローラ４ａ〜４ｈを駆動する回転駆動用動力源と、絞りローラ５ｄの後方であって濾布ベルト３ｂの上方に設置される投入部１を備えている。
【解決手段】ベルト式脱水機は本体フレームに設置される固定ローラ４ａ〜４ｈ、絞りローラ５ａ〜５ｈ及び圧搾ローラ６と、上段の固定ローラ４ａ〜４ｃ及び絞りローラ５ａ〜５ｄと圧搾ローラ６に巻回される無端状の濾布ベルト３ａと、下段の固定ローラ４ｄ〜４ｈ及び絞りローラ５ｅ〜５ｈに巻回される無端状の濾布ベルト３ｂと、固定ローラ４ａ〜４ｃを昇降させるエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄと、エアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄに圧縮空気を供給してピストンロッドを伸縮させるポンプと、固定ローラ４ａ〜４ｈを駆動する回転駆動用動力源と、絞りローラ５ｄの後方であって濾布ベルト３ｂの上方に設置される投入部１を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砕砂製造工程で発生する水分を含んだ汚泥を脱水処理するベルト式脱水機に係り、特に、脱水効率に優れ、安価で簡単な構造のベルト式脱水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、天然砂に代わるものとして人工砂がコンクリートの骨材に用いられている。人工砂は山や河川等から採取した岩石から製造される。その工程はクラッシャ等による破砕工程、破砕物を粉砕あるいは研磨する製砂工程、砕砂を選別して取り出す分級工程等に分けられる。なお、製砂工程や分級工程では微粒粉を取り除くために水が加えられることが多く、これらの工程で発生する微粒粉の混じった泥水は最終的に汚水処理設備において処理される。
一般に、汚水処理設備は凝集剤が加えられた泥水から重力や遠心力の作用により固体物を分離するシックナーと呼ばれる非濾過分離装置と、シックナーの底部に沈降した濃縮廃泥（スラッジ）を高圧ポンプによって濾過室に送り込んで脱水するフィルタープレスと呼ばれる加圧脱水装置などから構成されている。しかし、このように構成された汚水処理設備は高価であり、また、広い設置スペースを必要とする。なお、人工砂の製造工程で発生する泥水に限らず、都市排水や工業排水等の下水を処理する設備においても同様な課題を有している。そのため、従来、いろいろな分野において汚水処理設備の小型化及び低価格化に関して盛んに研究や開発が行われており、それに関して既に幾つかの発明や考案が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には「汚泥脱水処理装置」という名称で、多数の円板が回転軸方向に配列された回転濾過体が交接列をなして複数並設された濾体列を備え、この濾体列は脱水処理槽の上下二段に対向配置され、供給される汚泥液を回転濾過体の回転によって濾過脱水し、脱水ケーキとして脱水処理外へ排出する多重円板型の汚泥脱水処理装置及びこの装置を用いた汚泥脱水処理方法の改良技術に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明は、上記回転濾過体の回転によって汚泥液を濾過脱水しながら搬送し、脱水ケーキとして排出口から排出するように構成された脱水処理槽と、排出口を遮る抵抗板によって脱水ケーキの排出量を制限して汚泥液の脱水圧を調整するように構成された脱水圧調整手段とを備え、エアシリンダー等の加圧手段を用いて抵抗板を上昇又は下降させることにより排出口の開口面積を連続的に調整可能とするものである。
このような構造によれば、排出口の開口面積に応じて脱水ケーキの排出量が連続的に変化するため、汚泥液の脱水圧を緻密に調整することができる。従って、脱水ケーキの含水率を高精度に調整することが可能となる。また、自動制御された他の装置と連動させることにより、装置全体の自動化を計ることができる。
【０００４】
次に、特許文献２には「汚泥の脱水方法およびベルトプレス脱水機」という名称で、下水を生物的浄化処理する過程で生じる汚泥の脱水に係り、特に、脱水後の汚泥の含水率を従来よりも低減することができるベルトプレス脱水機に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、回動する一対の無端濾布を対向配置して、その間に汚泥を挟持させるとともに、回動を停止している間に汚泥挟持濾布部分を複数箇所において加圧するものであり、少なくとも１段目の加圧圧力を２ｋｇｆ／ｃｍ２以下または２段目の加圧圧力を４ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることを特徴としている。
上記発明においては、汚泥の加圧時に一旦濾布を静止させ一方向にのみ加圧する構成となっているため、濾布にせん断力が加わらない。従って、従来のベルトプレス脱水機に比べて濾布の寿命が長くなるという作用を有する。また、１段目または２段目の加圧時に汚泥フロックが潰れ難く、水の流路が確保され易いため、３段目以降の加圧力を１段目または２段目よりも高く設定した場合でも横漏れや目抜け（濾布の裏側への漏れ）が発生し難い。これにより、汚泥フロックを十分に脱水することが可能となる。
【０００５】
特許文献３には「ベルトプレス脱水装置」という名称で、ベルトが損耗し難く、かつ、凝集処理済汚泥又は汚泥脱水ケーキを押圧して効果的に脱水することができるベルトプレス装置に関する考案が開示されている。
特許文献３に開示された考案は、従来のベルトプレス脱水装置において相互に間隔を空けて下段に設置される２基の圧密ローラと、この２基の圧密ローラのほぼ中央上段に設置される１基の圧密ローラと、下段の２基の圧密ローラと上段の１基の圧密ローラの間に設置される２個のメッシュベルトと、３基の圧密ローラにそれぞれ取り付けられたスプリング調整軸とを備えるものである。
このような構造によれば、２個のメッシュベルトの間に挟まれた状態の汚泥脱水ケーキがメッシュベルトによって上下から押圧されながら進行する。また、圧密ローラによる押圧力はスプリング調整軸によって調整される。すなわち、汚泥脱水ケーキに加わる押圧力や汚泥脱水ケーキの脱水状況に応じてスプリング調整軸を調整することができる。これにより、汚泥脱水ケーキを十分に脱水することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５７９９号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４４９９号公報
【特許文献３】実開平６−６６８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示された発明は、汚泥液を濾布によって濾過する構成ではないため、微粒粉を濾過することができない。すなわち、本発明は砕砂を製造する際に発生する汚水から微粒粉を分離する工程に対しては適用できないという課題があった。
【０００８】
また、特許文献２に開示された発明は、汚泥の加圧時に一旦濾布を静止させる必要があり、脱水処理の効率が悪いという課題があった。また、ローラに対する濾布の横滑りによる蛇行を低減できないという課題があった。
【０００９】
特許文献３に開示された考案は、搬送中の汚泥脱水ケーキに対して異なる大きさの押し付け力を段階的に加えることができないという課題があった。また、濾布の横滑りによる蛇行を低減できないという課題があった。
【００１０】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、ローラによる押し付け力を調節して脱水率を大幅に高めるとともに濾布の横滑りによる蛇行を低減することができる安価で簡単な構造のベルト式脱水機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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明であるベルト式脱水機は、上下二段に対向して本体フレームに設置される無端状の上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトと、この上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトがそれぞれ巻回される複数の上段固定ローラ及び下段固定ローラと、この上段固定ローラとともに上段濾布ベルトが巻回される上段絞りローラと、この上段絞りローラに対向配置され下段固定ローラとともに下段濾布ベルトが巻回される下段絞りローラと、上段絞りローラ及び下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方を昇降自在に駆動する昇降手段とを備え、下段濾布ベルトは上面に供給された汚泥を上段濾布ベルトとで挟みつつ搬送し、上段絞りローラ及び下段絞りローラは上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトを介して汚泥を押圧可能に対向配置されることを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機においては、上段絞りローラと下段絞りローラによって少しずつ加圧することで汚泥に含まれている水が徐々に、かつ、確実に脱水されるという作用を有する。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のベルト式脱水機において、複数設置される上段絞りローラ及び下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方に、互いに独立して駆動可能に昇降手段を各々個別に設置したことを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機においては、上段濾布ベルトを汚泥に接触させるために行う上段絞りローラ又は下段絞りローラの高さ調節が容易となる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のベルト式脱水機において、上段絞りローラ及び下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方に、その両端を互いに独立して駆動可能に昇降手段をそれぞれ設置したことを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機においては、上段絞りローラ又は下段絞りローラを傾斜させることによって、幅方向で厚さが異なる汚泥に対して上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトの接触面積が広くなるという作用を有する。また、上段絞りローラ又は下段絞りローラを傾斜させることにより、上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトを左右いずれかの方向に移動させるような力が発生するという作用を有する。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のベルト式脱水機において、上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトについて幅方向の位置ずれを検知する位置ずれ検知手段と、この位置ずれ検知手段から送られる位置ずれ検知信号に基づいて昇降手段の動作を制御することにより上段絞りローラ及び下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方を駆動して傾斜させることを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機によれば、上段絞りローラ又は下段絞りローラにおいて上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトの位置ずれが発生した側の端部を下降させることで位置ずれを修正する方向に上段濾布ベルト及び下段濾布ベルト濾布ベルトを移動させるような力が発生するという作用を有する。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のベルト式脱水機において、汚泥に対する上段濾布ベルトの接触の有無を検知する接触検知手段と、この接触検知手段から送られる接触検知信号に基づいて昇降手段の動作を制御することにより上段絞りローラを下降させ、あるいは下段絞りローラを上昇させる第二制御部を備えたことを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機においては、汚泥の表面に上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトが接触するように上段絞りローラ又は下段絞りローラの高さを調節する際に、その移動量が制限されるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の請求項１記載のベルト式脱水機においては、装置の構造が簡単であることから、装置の小型化や低価格化を図ることが可能である。
【００１７】
本発明の請求項２記載のベルト式脱水機においては、汚泥の厚さに応じて上段絞りローラ又は下段絞りローラの高さを調節することで脱水処理の効率を向上させることができる。また、上段絞りローラ又は下段絞りローラの高さを個別に変更して下段濾布ベルトに対する上段濾布ベルトの傾きを変更することにより、汚泥の脱水率を調節することが可能である。
【００１８】
本発明の請求項３記載のベルト式脱水機においては、幅方向で厚さが異なる汚泥に対しても上段絞りローラ又は下段絞りローラの押し付け力を幅方向にわたって略均等に作用させることができる。また、上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトの横滑りによる位置ずれを修正し、それに伴って発生する蛇行を低減することが可能である。
【００１９】
本発明の請求項４記載のベルト式脱水機においては、上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトの位置ずれを的確に修正し、その位置ずれに伴う蛇行の発生を確実に低減させることが可能である。
【００２０】
本発明の請求項５記載のベルト式脱水機においては、上段絞りローラ又は下段絞りローラの暴走による故障を防ぐことができる。また、上段絞りローラ及び下段絞りローラが複数設置されている場合に、動作が制御される上段絞りローラ又は下段絞りローラの移動量に基づいて残りの上段絞りローラ又は下段絞りローラ移動量を、それらのローラの表面を走行する上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトが略同一平面を形成するようにそれぞれ設定することにより、汚泥を段階的に効率よく加圧脱水することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の最良の実施の形態に係るベルト式脱水機について図１乃至図５を用いて説明する。なお、本願発明のベルト式脱水機は前述のシックナーとともに汚水処理設備の一部を構成するものであり、シックナーで処理された汚泥を、対向配置された２枚の無端状濾布ベルトで挟み込んで加圧脱水した後、脱水ケーキとして排出する装置である。
【実施例１】
【００２２】
実施例１のベルト式脱水機について図１乃至図４を用いて説明する（特に、請求項１乃至請求項３に対応）。
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るベルト式脱水機の実施例１の構造を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の側面図において絞りローラ近傍を部分的に拡大した図である。ベルト式脱水機を部分的に拡大した側面図である。図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ実施例１のベルト式脱水機の絞りローラとピストンロッドの連結部近傍を部分的に拡大した正面図及び側面図であり、（ｃ）は同図（ａ）及び（ｂ）の連結部の変形例を示した外観斜視図である。なお、図１（ｂ）ではエアシリンダの図示を省略している。また、図１（ｂ）はエアシリンダに駆動された絞りローラが矢印Ｄで示す方向に一点鎖線で示した位置から実線で示した位置まで移動する様子を示している。
図１（ａ）に示すように、本実施例のベルト式脱水機は本体フレーム（図示せず）に設置される固定ローラ４ａ〜４ｈ、絞りローラ５ａ〜５ｈ及び圧搾ローラ６と、上段の固定ローラ４ａ〜４ｃ及び絞りローラ５ａ〜５ｄと圧搾ローラ６に巻回される無端状の濾布ベルト３ａと、下段の固定ローラ４ｄ〜４ｈ及び絞りローラ５ｅ〜５ｈに巻回される無端状の濾布ベルト３ｂと、固定ローラ４ａ〜４ｃを上昇又は下降させるエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄと、エアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄに圧縮空気を供給してピストンロッド（図示せず）を伸縮させるポンプ（図示せず）と、固定ローラ４ａ〜４ｈにチェーンベルト（図示せず）を介して駆動力を伝達する回転駆動用動力源（図示せず）と、絞りローラ５ｄの後方かつ濾布ベルト３ｂの上方に設置される投入部１を備えている。
また、濾布ベルト３ａ，３ｂは合成樹脂製であり、メッシュの大きさは５〜５０μｍ程度である。そして、濾布ベルト３ａ，３ｂには固定ローラ４ａ〜４ｈ及びテンショナー（図示せず）等によって所望の張力がかけられている。
なお、本実施例では固定ローラ４ａ〜４ｈの全てを駆動する構成としているが、これに限定されるものではない。すなわち、上段の固定ローラ４ａ〜４ｃのうちの少なくとも一つ及び下段の固定ローラ４ｄ〜４ｈのうちの少なくとも一つを駆動するように構成しても良い。また、絞りローラ５ａ〜５ｈや圧搾ローラ６を駆動することもできる。ただし、圧搾ローラ６は下段の濾布ベルト３ｂ側には設置されていないため、圧搾ローラ６のみを駆動するような構成にすると、濾布ベルト３ｂ側の回転が困難となるおそれがある。従って、圧搾ローラ６を駆動する場合には濾布ベルト３ｂ側の他のローラも一緒に駆動させることが望ましい。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、絞りローラ５ａ，５ｂはその両端がエアシリンダ７ａ（８ａ），７ｂ（８ｂ）から垂下されるピストンロッド９，９の先端に連結されるとともに、回転軸１１ａを中心として回転自在となっている。これにより、絞りローラ５ａ，５ｂはピストンロッド９，９の伸縮に伴い、ピストンロッド９，９と一体となって移動する。なお、図１（ｂ）にはエアシリンダ７ａ（８ａ），７ｂ（８ｂ）のピストンロッド９，９のみが図示されているが、他のエアシリンダ７ｃ（８ｃ），７ｄ（８ｄ）のピストンロッド９，９の先端にも同様に絞りローラ５ｃ，５ｄの両端が回転軸１１ａを中心として回転自在にそれぞれ連結されている。従って、絞りローラ５ｃ，５ｄもピストンロッド９，９の伸縮に伴ってピストンロッド９，９と一体的に移動する。すなわち、前述のポンプとエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄは絞りローラ５ａ〜５ｄを駆動して上昇又は下降させる昇降手段を構成している。なお、固定ローラ４ａ〜４ｈ、絞りローラ５ａ〜５ｈ及び圧搾ローラ６は全て金属製であるが、絞りローラ５ａ〜５ｈは表面がさらに弾性を有するウレタン樹脂１０によって被覆されている。
【００２４】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、エアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄのピストンロッド９の先端は、絞りローラ５ａ〜５ｄの端部が挿通される貫通孔１２ａを有する軸受１２の上部にピン１３によって回転軸１１ｂを中心として回転可能に連結されている。なお、回転軸１１ｂは、絞りローラ５ａ〜５ｄの回転軸１１ａとピストンロッド９の中心軸９ａとで形成される平面に対して直交している。また、絞りローラ５ａ〜５ｄは軸受１２によって貫通孔１２ａの内部で回転軸１１ａの方向に摺動自在に保持される。
このような構造によれば、エアシリンダ７ａ〜７ｄとエアシリンダ８ａ〜８ｄを個別に伸縮させることにより、絞りローラ５ａ〜５ｄの両端の高さがそれぞれ調節されるという作用を有する。
なお、ピストンロッド９と軸受１２の連結は図２（ａ）及び（ｂ）に示した方法に限定されるものではない。例えば、図２（ｃ）に示すように、ピストンロッド９の先端を自在継手（ユニバーサルジョイント）１４によって軸受１２の上部に連結しても良い。
【００２５】
上記構造のベルト式脱水機では、回転駆動用動力源（図示せず）によって駆動される固定ローラ４ａ〜４ｄ及び固定ローラ４ｅ〜４ｈが図１（ａ）に示されるように矢印Ａ及び矢印Ｂで示す方向にそれぞれ回転すると、絞りローラ５ａ〜５ｄと絞りローラ５ｅ〜５ｈに挟まれた部分において濾布ベルト３ａ，３ｂがともに矢印Ｃで示す方向に走行する。これにより、投入部１から濾布ベルト３ｂの上面に投入された汚泥２ａは濾布ベルト３ａ，３ｂによって上下から挟まれた状態で矢印Ｃの方向に搬送され、絞りローラ５ａ〜５ｈによって汚泥２ａが少しずつ加圧脱水された後、圧搾ローラ６によってさらに加圧脱水され、脱水ケーキ２ｂとなって固定ローラ４ａ，４ｄの間から排出される。このように、圧搾ローラ６による最終的な脱水処理の前に絞りローラ５ａ〜５ｈによって少しずつ加圧することで汚泥２ａに含まれている水が徐々に、かつ、確実に脱水される。また、絞りローラ５ａ〜５ｈによって汚泥２ａを上下から加圧する際、ウレタン樹脂１０は汚泥２ａの表面の微小な凹凸の影響を吸収して濾布ベルト３ａの汚泥２ａへの接触面積を広くするという作用を有する。
【００２６】
次に、絞りローラ５ａ〜５ｈの動作について図３及び図４を用いて詳しく説明する。
図３（ａ）及び（ｂ）は図１（ａ）において絞りローラ５ａ〜５ｈの近傍を部分的に拡大した側面図である。また、図４（ａ）乃至（ｃ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。なお、図１及び図２に示した構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
濾布ベルト３ｂ上に供給された汚泥２ａの厚さが薄いと、例えば、図３（ａ）に示すように絞りローラ５ｃ，５ｄの箇所では加圧されずに素通りしてしまうという状態が起こりうる。しかしながら、前述のとおり、本実施例のベルト式脱水機では絞りローラ５ａ〜５ｄの高さを変更可能であり、エアシリンダ７ａ〜７ｄ及びエアシリンダ８ａ〜８ｄを操作して絞りローラ５ａ〜５ｄをそれぞれ所望の距離だけ下降させることができる。従って、図３（ｂ）に示すように絞りローラ５ｃ，５ｄの箇所において濾布ベルト３ａを汚泥２ａに接触させるために行う絞りローラ５ｃ，５ｄの高さの調節が容易になる。そして、このように絞りローラ５ｃ，５ｄの高さを調節することにより絞りローラ５ａ〜５ｈの全てが汚泥２ａの脱水処理に関与することになる。従って、脱水処理の効率が向上する。なお、絞りローラ５ａ〜５ｄの高さは個別に変更可能であるため、濾布ベルト３ａを濾布ベルト３ｂに対して傾きを変更しつつ近づけることが可能である。そして、濾布ベルト３ｂに対する濾布ベルト３ａの傾きが大きい場合には、汚泥２ａの含水率の変化が大きくなり、濾布ベルト３ｂに対する濾布ベルト３ａの傾きが小さい場合には、汚泥２ａの含水率の変化が小さくなる。すなわち、本実施例のベルト式脱水機においては、絞りローラ５ａ〜５ｄの高さを個別に変更して濾布ベルト３ｂに対する濾布ベルト３ａの傾きや濾布ベルト３ａ，３ｂ間の距離を変更することにより、汚泥２ａの脱水率を調節することが可能である。
さらに、絞りローラ５ａ〜５ｄの両端をエアシリンダ７ａ〜７ｄとエアシリンダ８ａ〜８ｄによって互いに独立に駆動して傾斜させることにより、幅方向で厚さが異なる汚泥２ａに対して濾布ベルト３ａの接触面積を広くすることができる。この場合、汚泥２ａに対してローラ５ａ〜５ｄの押し付け力が濾布ベルト３ａの幅方向にわたって略均等に作用する。
【００２７】
なお、図４（ａ）に示すように、濾布ベルト３ａ，３ｂが汚泥２ａを挟んだ状態で固定ローラ４ａ〜４ｈや絞りローラ５ａ〜５ｈ上を走行している場合、濾布ベルト３ａ，３ｂが矢印Ｅ又は矢印Ｆで示す方向に横滑りし、時には蛇行することがある。通常、濾布ベルト３ａ，３ｂと汚泥２ａの間の摩擦力は濾布ベルト３ａ，３ｂと上記ローラとの間の摩擦力よりも大きいため、濾布ベルト３ａ，３ｂと汚泥２ａは一体となって同じ方向に移動する。
例えば、図４（ｂ）に示すように濾布ベルト３ａ，３ｂが矢印Ｅで示す方向にずれている場合、絞りローラ５ａのエアシリンダ７ａ側の端部が低くなるように傾斜させることによれば、汚泥２ａを押し付ける力Ｐが鉛直方向１５に対して傾斜し、濾布ベルト３ａ，３ｂ及び汚泥２ａを矢印Ｆの方向へ移動させるような分力が発生する。また、図４（ｃ）に示すように濾布ベルト３ａ，３ｂが矢印Ｆで示す方向にずれている場合、絞りローラ５ａのエアシリンダ８ａ側の端部が低くなるように傾斜させることによれば、汚泥２ａを押し付ける力Ｐが鉛直方向１５に対して傾斜し、濾布ベルト３ａ，３ｂ及び汚泥２ａを矢印Ｅの方向へ移動させるような分力が発生する。
なお、図４では絞りローラ５ａのみが図示されているが、絞りローラ５ａに関する上述の作用は絞りローラ５ｂ〜５ｄにおいても同様に発揮される。すなわち、本実施例のベルト式脱水機においては、絞りローラ５ａ〜５ｄを傾けた状態で汚泥２ａを加圧することにより、濾布ベルト３ａ，３ｂを左右いずれかの方向に移動させるような力が発生するという作用を有する。
【００２８】
以上説明したように、本実施例のベルト式脱水機においては、圧搾ローラ６による脱水処理の前に絞りローラ５ａ〜５ｈによる脱水処理が行われるという簡単な構造により、汚泥２ａを効果的に脱水することができる。そして、装置の構造が簡単であることから、装置の小型化や低価格化を図ることが可能である。また、汚泥２ａの厚さや含水率に応じて濾布ベルト３ｂに対する濾布ベルト３ａの傾きや距離を調節することにより効率よく脱水処理を行うことが可能である。さらに、汚泥２ａの形状に応じてローラ５ａ〜５ｄを傾けて濾布ベルト３ａと汚泥２ａとの接触面積を広くすることにより、濾布ベルト３ａの幅方向にわたってローラ５ａ〜５ｄの押し付け力を汚泥２ａに対して略均等に作用させることができる。加えて、濾布ベルト３ａ，３ｂの横滑りによる位置ずれを修正し、それに伴う濾布ベルト３ａ，３ｂの蛇行を低減することが可能である。
【００２９】
本実施例ではエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄによって絞りローラ５ａ〜５ｄを駆動して上昇又は下降させる構成となっているが、これに限定されるものではなく、エアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄによって絞りローラ５ｅ〜５ｈを駆動する構成としても良いし、また、絞りローラ５ａ〜５ｄと絞りローラ５ｅ〜５ｈの両方をエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄによって駆動する構成としても良い。この場合、本実施例の場合と同様の作用及び効果が発揮されるものの、本実施例に比べて装置の構造が複雑になる。また、固定ローラ４ａ〜４ｈ、絞りローラ５ａ〜５ｈ及び圧搾ローラ６の設置箇所や設置個数は本実施例に示す場合に限定されるものではなく、適宜変更可能である。さらに、絞りローラ５ａ〜５ｈの表面をウレタン樹脂１０以外の弾性材料によって被覆しても良い。
【実施例２】
【００３０】
実施例２について図５を用いて説明する（特に、請求項４及び請求項５に対応）。
図５（ａ）は実施例２のベルト式脱水機において汚泥２ａが投入される側の絞りローラ５ｄ，５ｈの近傍を部分的に拡大した斜視図であり、（ｂ）は同図(ａ)をＹ方向に見た構造を模式的に示した図である。なお、図１乃至図４に示した構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施例のベルト式脱水機は、実施例１において、濾布ベルト３ａ，３ｂについて幅方向の位置ずれ及び濾布ベルト３ａ，３ｂの汚泥２ａに対する接触の有無を検知する光電センサと、この光電センサから送られる検知信号に基づいてエアシリンダ７ｄ，８ｄの動作を制御することにより絞りローラ５ｄを駆動して傾斜させる制御部１９を備えたことを特徴とする。
なお、本実施例で使用する光電センサは投光部１６ａ〜１６ｃ、受光部１７ａ〜１７ｃ及び信号処理部（図示せず）とから構成され、投光部１６ａ〜１６ｃには光源（投光素子）としてＬＥＤ（発光ダイオード）が使用され、受光部１７ａ〜１７ｃには受光素子としてフォトトランジスタ、フォトダイオード、ＰＳＤ（位置検出用フォトダイオード）等が使用されている。また、投光部１６ａ及び受光部１７ａは光路２０ａが濾布ベルト３ａの表面近傍に所定の距離を空けて形成されるように、エアシリンダ７ｄ，８ｄの下方にそれぞれ設置されており、投光部１６ｂ，１６ｃ及び受光部１７ｂ，１７ｃは絞りローラ５ｈの両端の下方及び絞りローラ５ｄの両端の上方であって、濾布ベルト３ａ，３ｂの横滑り等による位置ずれが発生した場合に光路２０ｂ，２０ｃが遮断されるような箇所にそれぞれに設置されている。
【００３１】
そして、光路２０ａが汚泥２ａによって遮断されると、受光部１７ａから検知信号２１ａが制御部１９に送られ、光路２０ｂ，２０ｃが濾布ベルト３ａ，３ｂによって遮断されると受光部１７ｂ，１７ｃから検知信号２１ｂ，２１ｃがそれぞれ制御部１９に送られる。制御部１９は検知信号２１ａを受けると、ポンプ１８に指令信号２２ａを送り、この指令信号２２ａに従ってポンプ１８はエアシリンダ７ｄ，８ｄへの圧縮空気２３の供給を停止する。
また、制御部１９は検知信号２１ｂを受けると、ポンプ１８に指令信号２２ｂを送り、ポンプ１８は指令信号２２ｂに従ってエアシリンダ７ｄへ所望量の圧縮空気２３を供給する。そして、制御部１９は検知信号２１ｃを受けると、ポンプ１８に指令信号２２ｃを送り、ポンプ１８は指令信号２２ｃに従ってエアシリンダ８ｄへ所望量の圧縮空気２３を供給する。
このような構造のベルト式脱水機においては、汚泥２ａの表面に濾布ベルト３ａが接触するように絞りローラ５ｄを下降させる際に、その下降量が制限されるという作用を有する。これにより、絞りローラ５ｄの暴走による故障を防ぐことができる。また、絞りローラ５ｄの下降量に基づいて絞りローラ５ａ〜５ｃの下降量が容易に決定される。すなわち、絞りローラ５ａ〜５ｄ及び圧搾ローラ６の表面を走行する濾布ベルト３ａが略同一平面を形成するように絞りローラ５ａ〜５ｃの下降量をそれぞれ設定することによれば、絞りローラ５ａ〜５ｈによって汚泥２ａを段階的に効率よく加圧脱水することが可能である。
また、本実施例のベルト式脱水機においては、濾布ベルト３ａ，３ｂが幅方向に位置ずれした場合に、絞りローラ５ｄの位置ずれが発生した側の端部が下降することにより、位置ずれを修正する方向に濾布ベルト３ａ，３ｂを移動させるような力が発生するという作用を有する。この場合、濾布ベルト３ａ，３ｂの位置ずれが的確に修正されるため、濾布ベルト３ａ，３ｂの横滑りに伴う蛇行を実施例１の場合よりもさらに確実に低減させることが可能である。
【００３２】
なお、濾布ベルト３ａ，３ｂについて幅方向の位置ずれ及び濾布ベルト３ａ，３ｂの汚泥２ａに対する接触の有無を検知するセンサは、本実施例に示すものに限定されるものではない。すなわち、他の種類の光電センサであっても良いし、光電センサの代わりに渦電流等を利用した近接センサであっても良い。また、投光部１６ａ〜１６ｃ、受光部１７ａ〜１７ｃを絞りローラ５ａ〜５ｃに対しても設置して制御部１９によって絞りローラ５ａ〜５ｃの動作を制御する構成とすることもできる。さらに、投光部１６ａ〜１６ｃ、受光部１７ａ〜１７ｃは本実施例のままとして、絞りローラ５ｄの下降量に基づいて制御部１９が絞りローラ５ａ〜５ｃの下降量を制御する構成としても良い。また、制御部を２つ設置して、検知信号２１ａと検知信号２１ｂ，２１ｃに基づく絞りローラ５ｄの動作の制御をそれぞれの制御部で分担して行う構成とすることもできる。この場合、本実施例よりも制御部の構造が簡単でありながら、本実施例と同様の作用及び効果が発揮される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
請求項１乃至請求項５に記載された発明は、人工砂の製造工程で発生する泥水に限らず、都市排水や工業排水等の下水を処理する場合についても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係るベルト式脱水機の実施例１の構造を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の側面図において絞りローラ近傍を部分的に拡大した図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ実施例１のベルト式脱水機の絞りローラとピストンロッドの連結部近傍を部分的に拡大した正面図及び側面図であり、（ｃ）は同図（ａ）及び（ｂ）の連結部の変形例を示した外観斜視図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は図１（ａ）において絞りローラの近傍を部分的に拡大した側面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図５】（ａ）は実施例２のベルト式脱水機において汚泥が投入される側の絞りローラの近傍を部分的に拡大した斜視図であり、（ｂ）は同図(ａ)をＹ方向に見た構造を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…投入部 ２ａ…汚泥 ２ｂ…脱水ケーキ ３ａ，３ｂ…濾布ベルト ４ａ〜４ｈ…固定ローラ ５ａ〜５ｈ…絞りローラ ６…圧搾ローラ ７ａ〜７ｄ…エアシリンダ ８ａ〜８ｄ…エアシリンダ ９…ピストンロッド ９ａ…中心軸 １０…ウレタン樹脂 １１ａ，１１ｂ…回転軸 １２…軸受 １２ａ…貫通孔 １３…ピン １４…自在継手（ユニバーサルジョイント） １５…鉛直方向 １６ａ〜１６ｃ…投光部 １７ａ〜１７ｃ…受光部 １８…ポンプ １９…制御部 ２０ａ〜２０ｃ…光路 ２１ａ〜２１ｃ…検知信号 ２２ａ〜２２ｃ…指令信号 ２３…圧縮空気 Ａ〜Ｆ…矢印
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砕砂製造工程で発生する水分を含んだ汚泥を脱水処理するベルト式脱水機に係り、特に、脱水効率に優れ、安価で簡単な構造のベルト式脱水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、天然砂に代わるものとして人工砂がコンクリートの骨材に用いられている。人工砂は山や河川等から採取した岩石から製造される。その工程はクラッシャ等による破砕工程、破砕物を粉砕あるいは研磨する製砂工程、砕砂を選別して取り出す分級工程等に分けられる。なお、製砂工程や分級工程では微粒粉を取り除くために水が加えられることが多く、これらの工程で発生する微粒粉の混じった泥水は最終的に汚水処理設備において処理される。
一般に、汚水処理設備は凝集剤が加えられた泥水から重力や遠心力の作用により固体物を分離するシックナーと呼ばれる非濾過分離装置と、シックナーの底部に沈降した濃縮廃泥（スラッジ）を高圧ポンプによって濾過室に送り込んで脱水するフィルタープレスと呼ばれる加圧脱水装置などから構成されている。しかし、このように構成された汚水処理設備は高価であり、また、広い設置スペースを必要とする。なお、人工砂の製造工程で発生する泥水に限らず、都市排水や工業排水等の下水を処理する設備においても同様な課題を有している。そのため、従来、いろいろな分野において汚水処理設備の小型化及び低価格化に関して盛んに研究や開発が行われており、それに関して既に幾つかの発明や考案が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には「汚泥脱水処理装置」という名称で、多数の円板が回転軸方向に配列された回転濾過体が交接列をなして複数並設された濾体列を備え、この濾体列は脱水処理槽の上下二段に対向配置され、供給される汚泥液を回転濾過体の回転によって濾過脱水し、脱水ケーキとして脱水処理外へ排出する多重円板型の汚泥脱水処理装置及びこの装置を用いた汚泥脱水処理方法の改良技術に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明は、上記回転濾過体の回転によって汚泥液を濾過脱水しながら搬送し、脱水ケーキとして排出口から排出するように構成された脱水処理槽と、排出口を遮る抵抗板によって脱水ケーキの排出量を制限して汚泥液の脱水圧を調整するように構成された脱水圧調整手段とを備え、エアシリンダー等の加圧手段を用いて抵抗板を上昇又は下降させることにより排出口の開口面積を連続的に調整可能とするものである。
このような構造によれば、排出口の開口面積に応じて脱水ケーキの排出量が連続的に変化するため、汚泥液の脱水圧を緻密に調整することができる。従って、脱水ケーキの含水率を高精度に調整することが可能となる。また、自動制御された他の装置と連動させることにより、装置全体の自動化を計ることができる。
【０００４】
次に、特許文献２には「汚泥の脱水方法およびベルトプレス脱水機」という名称で、下水を生物的浄化処理する過程で生じる汚泥の脱水に係り、特に、脱水後の汚泥の含水率を従来よりも低減することができるベルトプレス脱水機に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、回動する一対の無端濾布を対向配置して、その間に汚泥を挟持させるとともに、回動を停止している間に汚泥挟持濾布部分を複数箇所において加圧するものであり、少なくとも１段目の加圧圧力を２ｋｇｆ／ｃｍ２以下または２段目の加圧圧力を４ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることを特徴としている。
上記発明においては、汚泥の加圧時に一旦濾布を静止させ一方向にのみ加圧する構成となっているため、濾布にせん断力が加わらない。従って、従来のベルトプレス脱水機に比べて濾布の寿命が長くなるという作用を有する。また、１段目または２段目の加圧時に汚泥フロックが潰れ難く、水の流路が確保され易いため、３段目以降の加圧力を１段目または２段目よりも高く設定した場合でも横漏れや目抜け（濾布の裏側への漏れ）が発生し難い。これにより、汚泥フロックを十分に脱水することが可能となる。
【０００５】
特許文献３には「ベルトプレス脱水装置」という名称で、ベルトが損耗し難く、かつ、凝集処理済汚泥又は汚泥脱水ケーキを押圧して効果的に脱水することができるベルトプレス装置に関する考案が開示されている。
特許文献３に開示された考案は、従来のベルトプレス脱水装置において相互に間隔を空けて下段に設置される２基の圧密ローラと、この２基の圧密ローラのほぼ中央上段に設置される１基の圧密ローラと、下段の２基の圧密ローラと上段の１基の圧密ローラの間に設置される２個のメッシュベルトと、３基の圧密ローラにそれぞれ取り付けられたスプリング調整軸とを備えるものである。
このような構造によれば、２個のメッシュベルトの間に挟まれた状態の汚泥脱水ケーキがメッシュベルトによって上下から押圧されながら進行する。また、圧密ローラによる押圧力はスプリング調整軸によって調整される。すなわち、汚泥脱水ケーキに加わる押圧力や汚泥脱水ケーキの脱水状況に応じてスプリング調整軸を調整することができる。これにより、汚泥脱水ケーキを十分に脱水することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５７９９号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４４９９号公報
【特許文献３】実開平６−６６８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示された発明は、汚泥液を濾布によって濾過する構成ではないため、微粒粉を濾過することができない。すなわち、本発明は砕砂を製造する際に発生する汚水から微粒粉を分離する工程に対しては適用できないという課題があった。
【０００８】
また、特許文献２に開示された発明は、汚泥の加圧時に一旦濾布を静止させる必要があり、脱水処理の効率が悪いという課題があった。また、ローラに対する濾布の横滑りによる蛇行を低減できないという課題があった。
【０００９】
特許文献３に開示された考案は、搬送中の汚泥脱水ケーキに対して異なる大きさの押し付け力を段階的に加えることができないという課題があった。また、濾布の横滑りによる蛇行を低減できないという課題があった。
【００１０】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、ローラによる押し付け力を調節して脱水率を大幅に高めるとともに濾布の横滑りによる蛇行を低減することができる安価で簡単な構造のベルト式脱水機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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明であるベルト式脱水機は、上下二段に対向して本体フレームに設置される無端状の上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトと、この上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトがそれぞれ巻回される複数の上段固定ローラ及び下段固定ローラと、この上段固定ローラとともに上段濾布ベルトが巻回される上段絞りローラと、この上段絞りローラに対向配置され下段固定ローラとともに下段濾布ベルトが巻回される下段絞りローラと、上段絞りローラ及び下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方を昇降自在に駆動する昇降手段とを備え、下段濾布ベルトは上面に供給された汚泥を上段濾布ベルトとで挟みつつ搬送し、上段絞りローラ及び下段絞りローラは上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトを介して汚泥を押圧可能に対向配置されることを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機においては、上段絞りローラと下段絞りローラによって少しずつ加圧することで汚泥に含まれている水が徐々に、かつ、確実に脱水されるという作用を有する。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のベルト式脱水機において、複数設置される上段絞りローラ及び下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方に、互いに独立して駆動可能に昇降手段を各々個別に設置したことを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機においては、上段濾布ベルトを汚泥に接触させるために行う上段絞りローラ又は下段絞りローラの高さ調節が容易となる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のベルト式脱水機において、上段絞りローラ及び下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方に、その両端を互いに独立して駆動可能に昇降手段をそれぞれ設置したことを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機においては、上段絞りローラ又は下段絞りローラを傾斜させることによって、幅方向で厚さが異なる汚泥に対して上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトの接触面積が広くなるという作用を有する。また、上段絞りローラ又は下段絞りローラを傾斜させることにより、上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトを左右いずれかの方向に移動させるような力が発生するという作用を有する。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のベルト式脱水機において、上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトについて幅方向の位置ずれを検知する位置ずれ検知手段と、この位置ずれ検知手段から送られる位置ずれ検知信号に基づいて昇降手段の動作を制御することにより上段絞りローラ及び下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方を駆動して傾斜させることを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機によれば、上段絞りローラ又は下段絞りローラにおいて上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトの位置ずれが発生した側の端部を下降させることで位置ずれを修正する方向に上段濾布ベルト及び下段濾布ベルト濾布ベルトを移動させるような力が発生するという作用を有する。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のベルト式脱水機において、汚泥に対する上段濾布ベルトの接触の有無を検知する接触検知手段と、この接触検知手段から送られる接触検知信号に基づいて昇降手段の動作を制御することにより上段絞りローラを下降させ、あるいは下段絞りローラを上昇させる第二制御部を備えたことを特徴とするものである。
このような構造のベルト式脱水機においては、汚泥の表面に上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトが接触するように上段絞りローラ又は下段絞りローラの高さを調節する際に、その移動量が制限されるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の請求項１記載のベルト式脱水機においては、装置の構造が簡単であることから、装置の小型化や低価格化を図ることが可能である。
【００１７】
本発明の請求項２記載のベルト式脱水機においては、汚泥の厚さに応じて上段絞りローラ又は下段絞りローラの高さを調節することで脱水処理の効率を向上させることができる。また、上段絞りローラ又は下段絞りローラの高さを個別に変更して下段濾布ベルトに対する上段濾布ベルトの傾きを変更することにより、汚泥の脱水率を調節することが可能である。
【００１８】
本発明の請求項３記載のベルト式脱水機においては、幅方向で厚さが異なる汚泥に対しても上段絞りローラ又は下段絞りローラの押し付け力を幅方向にわたって略均等に作用させることができる。また、上段濾布ベルト又は下段濾布ベルトの横滑りによる位置ずれを修正し、それに伴って発生する蛇行を低減することが可能である。
【００１９】
本発明の請求項４記載のベルト式脱水機においては、上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトの位置ずれを的確に修正し、その位置ずれに伴う蛇行の発生を確実に低減させることが可能である。
【００２０】
本発明の請求項５記載のベルト式脱水機においては、上段絞りローラ又は下段絞りローラの暴走による故障を防ぐことができる。また、上段絞りローラ及び下段絞りローラが複数設置されている場合に、動作が制御される上段絞りローラ又は下段絞りローラの移動量に基づいて残りの上段絞りローラ又は下段絞りローラ移動量を、それらのローラの表面を走行する上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトが略同一平面を形成するようにそれぞれ設定することにより、汚泥を段階的に効率よく加圧脱水することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の最良の実施の形態に係るベルト式脱水機について図１乃至図５を用いて説明する。なお、本願発明のベルト式脱水機は前述のシックナーとともに汚水処理設備の一部を構成するものであり、シックナーで処理された汚泥を、対向配置された２枚の無端状濾布ベルトで挟み込んで加圧脱水した後、脱水ケーキとして排出する装置である。
【実施例１】
【００２２】
実施例１のベルト式脱水機について図１乃至図４を用いて説明する（特に、請求項１乃至請求項３に対応）。
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るベルト式脱水機の実施例１の構造を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の側面図において絞りローラ近傍を部分的に拡大した図である。ベルト式脱水機を部分的に拡大した側面図である。図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ実施例１のベルト式脱水機の絞りローラとピストンロッドの連結部近傍を部分的に拡大した正面図及び側面図であり、（ｃ）は同図（ａ）及び（ｂ）の連結部の変形例を示した外観斜視図である。なお、図１（ｂ）ではエアシリンダの図示を省略している。また、図１（ｂ）はエアシリンダに駆動された絞りローラが矢印Ｄで示す方向に一点鎖線で示した位置から実線で示した位置まで移動する様子を示している。
図１（ａ）に示すように、本実施例のベルト式脱水機は本体フレーム（図示せず）に設置される固定ローラ４ａ〜４ｈ、絞りローラ５ａ〜５ｈ及び圧搾ローラ６と、上段の固定ローラ４ａ〜４ｃ及び絞りローラ５ａ〜５ｄと圧搾ローラ６に巻回される無端状の濾布ベルト３ａと、下段の固定ローラ４ｄ〜４ｈ及び絞りローラ５ｅ〜５ｈに巻回される無端状の濾布ベルト３ｂと、固定ローラ４ａ〜４ｃを上昇又は下降させるエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄと、エアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄに圧縮空気を供給してピストンロッド（図示せず）を伸縮させるポンプ（図示せず）と、固定ローラ４ａ〜４ｈにチェーンベルト（図示せず）を介して駆動力を伝達する回転駆動用動力源（図示せず）と、絞りローラ５ｄの後方かつ濾布ベルト３ｂの上方に設置される投入部１を備えている。
また、濾布ベルト３ａ，３ｂは合成樹脂製であり、メッシュの大きさは５〜５０μｍ程度である。そして、濾布ベルト３ａ，３ｂには固定ローラ４ａ〜４ｈ及びテンショナー（図示せず）等によって所望の張力がかけられている。
なお、本実施例では固定ローラ４ａ〜４ｈの全てを駆動する構成としているが、これに限定されるものではない。すなわち、上段の固定ローラ４ａ〜４ｃのうちの少なくとも一つ及び下段の固定ローラ４ｄ〜４ｈのうちの少なくとも一つを駆動するように構成しても良い。また、絞りローラ５ａ〜５ｈや圧搾ローラ６を駆動することもできる。ただし、圧搾ローラ６は下段の濾布ベルト３ｂ側には設置されていないため、圧搾ローラ６のみを駆動するような構成にすると、濾布ベルト３ｂ側の回転が困難となるおそれがある。従って、圧搾ローラ６を駆動する場合には濾布ベルト３ｂ側の他のローラも一緒に駆動させることが望ましい。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、絞りローラ５ａ，５ｂはその両端がエアシリンダ７ａ（８ａ），７ｂ（８ｂ）から垂下されるピストンロッド９，９の先端に連結されるとともに、回転軸１１ａを中心として回転自在となっている。これにより、絞りローラ５ａ，５ｂはピストンロッド９，９の伸縮に伴い、ピストンロッド９，９と一体となって移動する。なお、図１（ｂ）にはエアシリンダ７ａ（８ａ），７ｂ（８ｂ）のピストンロッド９，９のみが図示されているが、他のエアシリンダ７ｃ（８ｃ），７ｄ（８ｄ）のピストンロッド９，９の先端にも同様に絞りローラ５ｃ，５ｄの両端が回転軸１１ａを中心として回転自在にそれぞれ連結されている。従って、絞りローラ５ｃ，５ｄもピストンロッド９，９の伸縮に伴ってピストンロッド９，９と一体的に移動する。すなわち、前述のポンプとエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄは絞りローラ５ａ〜５ｄを駆動して上昇又は下降させる昇降手段を構成している。なお、固定ローラ４ａ〜４ｈ、絞りローラ５ａ〜５ｈ及び圧搾ローラ６は全て金属製であるが、絞りローラ５ａ〜５ｈは表面がさらに弾性を有するウレタン樹脂１０によって被覆されている。
【００２４】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、エアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄのピストンロッド９の先端は、絞りローラ５ａ〜５ｄの端部が挿通される貫通孔１２ａを有する軸受１２の上部にピン１３によって回転軸１１ｂを中心として回転可能に連結されている。なお、回転軸１１ｂは、絞りローラ５ａ〜５ｄの回転軸１１ａとピストンロッド９の中心軸９ａとで形成される平面に対して直交している。また、絞りローラ５ａ〜５ｄは軸受１２によって貫通孔１２ａの内部で回転軸１１ａの方向に摺動自在に保持される。
このような構造によれば、エアシリンダ７ａ〜７ｄとエアシリンダ８ａ〜８ｄを個別に伸縮させることにより、絞りローラ５ａ〜５ｄの両端の高さがそれぞれ調節されるという作用を有する。
なお、ピストンロッド９と軸受１２の連結は図２（ａ）及び（ｂ）に示した方法に限定されるものではない。例えば、図２（ｃ）に示すように、ピストンロッド９の先端を自在継手（ユニバーサルジョイント）１４によって軸受１２の上部に連結しても良い。
【００２５】
上記構造のベルト式脱水機では、回転駆動用動力源（図示せず）によって駆動される固定ローラ４ａ〜４ｄ及び固定ローラ４ｅ〜４ｈが図１（ａ）に示されるように矢印Ａ及び矢印Ｂで示す方向にそれぞれ回転すると、絞りローラ５ａ〜５ｄと絞りローラ５ｅ〜５ｈに挟まれた部分において濾布ベルト３ａ，３ｂがともに矢印Ｃで示す方向に走行する。これにより、投入部１から濾布ベルト３ｂの上面に投入された汚泥２ａは濾布ベルト３ａ，３ｂによって上下から挟まれた状態で矢印Ｃの方向に搬送され、絞りローラ５ａ〜５ｈによって汚泥２ａが少しずつ加圧脱水された後、圧搾ローラ６によってさらに加圧脱水され、脱水ケーキ２ｂとなって固定ローラ４ａ，４ｄの間から排出される。このように、圧搾ローラ６による最終的な脱水処理の前に絞りローラ５ａ〜５ｈによって少しずつ加圧することで汚泥２ａに含まれている水が徐々に、かつ、確実に脱水される。また、絞りローラ５ａ〜５ｈによって汚泥２ａを上下から加圧する際、ウレタン樹脂１０は汚泥２ａの表面の微小な凹凸の影響を吸収して濾布ベルト３ａの汚泥２ａへの接触面積を広くするという作用を有する。
【００２６】
次に、絞りローラ５ａ〜５ｈの動作について図３及び図４を用いて詳しく説明する。
図３（ａ）及び（ｂ）は図１（ａ）において絞りローラ５ａ〜５ｈの近傍を部分的に拡大した側面図である。また、図４（ａ）乃至（ｃ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。なお、図１及び図２に示した構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
濾布ベルト３ｂ上に供給された汚泥２ａの厚さが薄いと、例えば、図３（ａ）に示すように絞りローラ５ｃ，５ｄの箇所では加圧されずに素通りしてしまうという状態が起こりうる。しかしながら、前述のとおり、本実施例のベルト式脱水機では絞りローラ５ａ〜５ｄの高さを変更可能であり、エアシリンダ７ａ〜７ｄ及びエアシリンダ８ａ〜８ｄを操作して絞りローラ５ａ〜５ｄをそれぞれ所望の距離だけ下降させることができる。従って、図３（ｂ）に示すように絞りローラ５ｃ，５ｄの箇所において濾布ベルト３ａを汚泥２ａに接触させるために行う絞りローラ５ｃ，５ｄの高さの調節が容易になる。そして、このように絞りローラ５ｃ，５ｄの高さを調節することにより絞りローラ５ａ〜５ｈの全てが汚泥２ａの脱水処理に関与することになる。従って、脱水処理の効率が向上する。なお、絞りローラ５ａ〜５ｄの高さは個別に変更可能であるため、濾布ベルト３ａを濾布ベルト３ｂに対して傾きを変更しつつ近づけることが可能である。そして、濾布ベルト３ｂに対する濾布ベルト３ａの傾きが大きい場合には、汚泥２ａの含水率の変化が大きくなり、濾布ベルト３ｂに対する濾布ベルト３ａの傾きが小さい場合には、汚泥２ａの含水率の変化が小さくなる。すなわち、本実施例のベルト式脱水機においては、絞りローラ５ａ〜５ｄの高さを個別に変更して濾布ベルト３ｂに対する濾布ベルト３ａの傾きや濾布ベルト３ａ，３ｂ間の距離を変更することにより、汚泥２ａの脱水率を調節することが可能である。
さらに、絞りローラ５ａ〜５ｄの両端をエアシリンダ７ａ〜７ｄとエアシリンダ８ａ〜８ｄによって互いに独立に駆動して傾斜させることにより、幅方向で厚さが異なる汚泥２ａに対して濾布ベルト３ａの接触面積を広くすることができる。この場合、汚泥２ａに対してローラ５ａ〜５ｄの押し付け力が濾布ベルト３ａの幅方向にわたって略均等に作用する。
【００２７】
なお、図４（ａ）に示すように、濾布ベルト３ａ，３ｂが汚泥２ａを挟んだ状態で固定ローラ４ａ〜４ｈや絞りローラ５ａ〜５ｈ上を走行している場合、濾布ベルト３ａ，３ｂが矢印Ｅ又は矢印Ｆで示す方向に横滑りし、時には蛇行することがある。通常、濾布ベルト３ａ，３ｂと汚泥２ａの間の摩擦力は濾布ベルト３ａ，３ｂと上記ローラとの間の摩擦力よりも大きいため、濾布ベルト３ａ，３ｂと汚泥２ａは一体となって同じ方向に移動する。
例えば、図４（ｂ）に示すように濾布ベルト３ａ，３ｂが矢印Ｅで示す方向にずれている場合、絞りローラ５ａのエアシリンダ７ａ側の端部が低くなるように傾斜させることによれば、汚泥２ａを押し付ける力Ｐが鉛直方向１５に対して傾斜し、濾布ベルト３ａ，３ｂ及び汚泥２ａを矢印Ｆの方向へ移動させるような分力が発生する。また、図４（ｃ）に示すように濾布ベルト３ａ，３ｂが矢印Ｆで示す方向にずれている場合、絞りローラ５ａのエアシリンダ８ａ側の端部が低くなるように傾斜させることによれば、汚泥２ａを押し付ける力Ｐが鉛直方向１５に対して傾斜し、濾布ベルト３ａ，３ｂ及び汚泥２ａを矢印Ｅの方向へ移動させるような分力が発生する。
なお、図４では絞りローラ５ａのみが図示されているが、絞りローラ５ａに関する上述の作用は絞りローラ５ｂ〜５ｄにおいても同様に発揮される。すなわち、本実施例のベルト式脱水機においては、絞りローラ５ａ〜５ｄを傾けた状態で汚泥２ａを加圧することにより、濾布ベルト３ａ，３ｂを左右いずれかの方向に移動させるような力が発生するという作用を有する。
【００２８】
以上説明したように、本実施例のベルト式脱水機においては、圧搾ローラ６による脱水処理の前に絞りローラ５ａ〜５ｈによる脱水処理が行われるという簡単な構造により、汚泥２ａを効果的に脱水することができる。そして、装置の構造が簡単であることから、装置の小型化や低価格化を図ることが可能である。また、汚泥２ａの厚さや含水率に応じて濾布ベルト３ｂに対する濾布ベルト３ａの傾きや距離を調節することにより効率よく脱水処理を行うことが可能である。さらに、汚泥２ａの形状に応じてローラ５ａ〜５ｄを傾けて濾布ベルト３ａと汚泥２ａとの接触面積を広くすることにより、濾布ベルト３ａの幅方向にわたってローラ５ａ〜５ｄの押し付け力を汚泥２ａに対して略均等に作用させることができる。加えて、濾布ベルト３ａ，３ｂの横滑りによる位置ずれを修正し、それに伴う濾布ベルト３ａ，３ｂの蛇行を低減することが可能である。
【００２９】
本実施例ではエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄによって絞りローラ５ａ〜５ｄを駆動して上昇又は下降させる構成となっているが、これに限定されるものではなく、エアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄによって絞りローラ５ｅ〜５ｈを駆動する構成としても良いし、また、絞りローラ５ａ〜５ｄと絞りローラ５ｅ〜５ｈの両方をエアシリンダ７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄによって駆動する構成としても良い。この場合、本実施例の場合と同様の作用及び効果が発揮されるものの、本実施例に比べて装置の構造が複雑になる。また、固定ローラ４ａ〜４ｈ、絞りローラ５ａ〜５ｈ及び圧搾ローラ６の設置箇所や設置個数は本実施例に示す場合に限定されるものではなく、適宜変更可能である。さらに、絞りローラ５ａ〜５ｈの表面をウレタン樹脂１０以外の弾性材料によって被覆しても良い。
【実施例２】
【００３０】
実施例２について図５を用いて説明する（特に、請求項４及び請求項５に対応）。
図５（ａ）は実施例２のベルト式脱水機において汚泥２ａが投入される側の絞りローラ５ｄ，５ｈの近傍を部分的に拡大した斜視図であり、（ｂ）は同図(ａ)をＹ方向に見た構造を模式的に示した図である。なお、図１乃至図４に示した構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施例のベルト式脱水機は、実施例１において、濾布ベルト３ａ，３ｂについて幅方向の位置ずれ及び濾布ベルト３ａ，３ｂの汚泥２ａに対する接触の有無を検知する光電センサと、この光電センサから送られる検知信号に基づいてエアシリンダ７ｄ，８ｄの動作を制御することにより絞りローラ５ｄを駆動して傾斜させる制御部１９を備えたことを特徴とする。
なお、本実施例で使用する光電センサは投光部１６ａ〜１６ｃ、受光部１７ａ〜１７ｃ及び信号処理部（図示せず）とから構成され、投光部１６ａ〜１６ｃには光源（投光素子）としてＬＥＤ（発光ダイオード）が使用され、受光部１７ａ〜１７ｃには受光素子としてフォトトランジスタ、フォトダイオード、ＰＳＤ（位置検出用フォトダイオード）等が使用されている。また、投光部１６ａ及び受光部１７ａは光路２０ａが濾布ベルト３ａの表面近傍に所定の距離を空けて形成されるように、エアシリンダ７ｄ，８ｄの下方にそれぞれ設置されており、投光部１６ｂ，１６ｃ及び受光部１７ｂ，１７ｃは絞りローラ５ｈの両端の下方及び絞りローラ５ｄの両端の上方であって、濾布ベルト３ａ，３ｂの横滑り等による位置ずれが発生した場合に光路２０ｂ，２０ｃが遮断されるような箇所にそれぞれに設置されている。
【００３１】
そして、光路２０ａが汚泥２ａによって遮断されると、受光部１７ａから検知信号２１ａが制御部１９に送られ、光路２０ｂ，２０ｃが濾布ベルト３ａ，３ｂによって遮断されると受光部１７ｂ，１７ｃから検知信号２１ｂ，２１ｃがそれぞれ制御部１９に送られる。制御部１９は検知信号２１ａを受けると、ポンプ１８に指令信号２２ａを送り、この指令信号２２ａに従ってポンプ１８はエアシリンダ７ｄ，８ｄへの圧縮空気２３の供給を停止する。
また、制御部１９は検知信号２１ｂを受けると、ポンプ１８に指令信号２２ｂを送り、ポンプ１８は指令信号２２ｂに従ってエアシリンダ７ｄへ所望量の圧縮空気２３を供給する。そして、制御部１９は検知信号２１ｃを受けると、ポンプ１８に指令信号２２ｃを送り、ポンプ１８は指令信号２２ｃに従ってエアシリンダ８ｄへ所望量の圧縮空気２３を供給する。
このような構造のベルト式脱水機においては、汚泥２ａの表面に濾布ベルト３ａが接触するように絞りローラ５ｄを下降させる際に、その下降量が制限されるという作用を有する。これにより、絞りローラ５ｄの暴走による故障を防ぐことができる。また、絞りローラ５ｄの下降量に基づいて絞りローラ５ａ〜５ｃの下降量が容易に決定される。すなわち、絞りローラ５ａ〜５ｄ及び圧搾ローラ６の表面を走行する濾布ベルト３ａが略同一平面を形成するように絞りローラ５ａ〜５ｃの下降量をそれぞれ設定することによれば、絞りローラ５ａ〜５ｈによって汚泥２ａを段階的に効率よく加圧脱水することが可能である。
また、本実施例のベルト式脱水機においては、濾布ベルト３ａ，３ｂが幅方向に位置ずれした場合に、絞りローラ５ｄの位置ずれが発生した側の端部が下降することにより、位置ずれを修正する方向に濾布ベルト３ａ，３ｂを移動させるような力が発生するという作用を有する。この場合、濾布ベルト３ａ，３ｂの位置ずれが的確に修正されるため、濾布ベルト３ａ，３ｂの横滑りに伴う蛇行を実施例１の場合よりもさらに確実に低減させることが可能である。
【００３２】
なお、濾布ベルト３ａ，３ｂについて幅方向の位置ずれ及び濾布ベルト３ａ，３ｂの汚泥２ａに対する接触の有無を検知するセンサは、本実施例に示すものに限定されるものではない。すなわち、他の種類の光電センサであっても良いし、光電センサの代わりに渦電流等を利用した近接センサであっても良い。また、投光部１６ａ〜１６ｃ、受光部１７ａ〜１７ｃを絞りローラ５ａ〜５ｃに対しても設置して制御部１９によって絞りローラ５ａ〜５ｃの動作を制御する構成とすることもできる。さらに、投光部１６ａ〜１６ｃ、受光部１７ａ〜１７ｃは本実施例のままとして、絞りローラ５ｄの下降量に基づいて制御部１９が絞りローラ５ａ〜５ｃの下降量を制御する構成としても良い。また、制御部を２つ設置して、検知信号２１ａと検知信号２１ｂ，２１ｃに基づく絞りローラ５ｄの動作の制御をそれぞれの制御部で分担して行う構成とすることもできる。この場合、本実施例よりも制御部の構造が簡単でありながら、本実施例と同様の作用及び効果が発揮される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
請求項１乃至請求項５に記載された発明は、人工砂の製造工程で発生する泥水に限らず、都市排水や工業排水等の下水を処理する場合についても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係るベルト式脱水機の実施例１の構造を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の側面図において絞りローラ近傍を部分的に拡大した図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ実施例１のベルト式脱水機の絞りローラとピストンロッドの連結部近傍を部分的に拡大した正面図及び側面図であり、（ｃ）は同図（ａ）及び（ｂ）の連結部の変形例を示した外観斜視図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は図１（ａ）において絞りローラの近傍を部分的に拡大した側面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図５】（ａ）は実施例２のベルト式脱水機において汚泥が投入される側の絞りローラの近傍を部分的に拡大した斜視図であり、（ｂ）は同図(ａ)をＹ方向に見た構造を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…投入部 ２ａ…汚泥 ２ｂ…脱水ケーキ ３ａ，３ｂ…濾布ベルト ４ａ〜４ｈ…固定ローラ ５ａ〜５ｈ…絞りローラ ６…圧搾ローラ ７ａ〜７ｄ…エアシリンダ ８ａ〜８ｄ…エアシリンダ ９…ピストンロッド ９ａ…中心軸 １０…ウレタン樹脂 １１ａ，１１ｂ…回転軸 １２…軸受 １２ａ…貫通孔 １３…ピン １４…自在継手（ユニバーサルジョイント） １５…鉛直方向 １６ａ〜１６ｃ…投光部 １７ａ〜１７ｃ…受光部 １８…ポンプ １９…制御部 ２０ａ〜２０ｃ…光路 ２１ａ〜２１ｃ…検知信号 ２２ａ〜２２ｃ…指令信号 ２３…圧縮空気 Ａ〜Ｆ…矢印
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下二段に対向して本体フレームに設置される無端状の上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトと、この上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトがそれぞれ巻回される複数の上段固定ローラ及び下段固定ローラと、この上段固定ローラとともに前記上段濾布ベルトが巻回される上段絞りローラと、この上段絞りローラに対向配置され前記下段固定ローラとともに前記下段濾布ベルトが巻回される下段絞りローラと、前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方を昇降自在に駆動する昇降手段とを備え、前記下段濾布ベルトは上面に供給された汚泥を前記上段濾布ベルトとで挟みつつ搬送し、前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラは前記上段濾布ベルト及び前記下段濾布ベルトを介して前記汚泥を押圧可能に対向配置されることを特徴とするベルト式脱水機。
【請求項２】
複数設置される前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方に、互いに独立して駆動可能に前記昇降手段を各々個別に設置したことを特徴とする請求項１記載のベルト式脱水機。
【請求項３】
前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方に、その両端を互いに独立して駆動可能に前記昇降手段をそれぞれ設置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルト式脱水機。
【請求項４】
前記上段濾布ベルト又は前記下段濾布ベルトについて幅方向の位置ずれを検知する位置ずれ検知手段と、この位置ずれ検知手段から送られる位置ずれ検知信号に基づいて前記昇降手段の動作を制御することにより前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方を駆動して傾斜させる第一制御部を備えたことを特徴とする請求項３記載のベルト式脱水機。
【請求項５】
前記汚泥に対する前記上段濾布ベルトの接触の有無を検知する接触検知手段と、この接触検知手段から送られる接触検知信号に基づいて前記昇降手段の動作を制御することにより前記上段絞りローラを下降させ、あるいは前記下段絞りローラを上昇させる第二制御部を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のベルト式脱水機。
【請求項１】
上下二段に対向して本体フレームに設置される無端状の上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトと、この上段濾布ベルト及び下段濾布ベルトがそれぞれ巻回される複数の上段固定ローラ及び下段固定ローラと、この上段固定ローラとともに前記上段濾布ベルトが巻回される上段絞りローラと、この上段絞りローラに対向配置され前記下段固定ローラとともに前記下段濾布ベルトが巻回される下段絞りローラと、前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方を昇降自在に駆動する昇降手段とを備え、前記下段濾布ベルトは上面に供給された汚泥を前記上段濾布ベルトとで挟みつつ搬送し、前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラは前記上段濾布ベルト及び前記下段濾布ベルトを介して前記汚泥を押圧可能に対向配置されることを特徴とするベルト式脱水機。
【請求項２】
複数設置される前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方に、互いに独立して駆動可能に前記昇降手段を各々個別に設置したことを特徴とする請求項１記載のベルト式脱水機。
【請求項３】
前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方に、その両端を互いに独立して駆動可能に前記昇降手段をそれぞれ設置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルト式脱水機。
【請求項４】
前記上段濾布ベルト又は前記下段濾布ベルトについて幅方向の位置ずれを検知する位置ずれ検知手段と、この位置ずれ検知手段から送られる位置ずれ検知信号に基づいて前記昇降手段の動作を制御することにより前記上段絞りローラ及び前記下段絞りローラのうち少なくともいずれか一方を駆動して傾斜させる第一制御部を備えたことを特徴とする請求項３記載のベルト式脱水機。
【請求項５】
前記汚泥に対する前記上段濾布ベルトの接触の有無を検知する接触検知手段と、この接触検知手段から送られる接触検知信号に基づいて前記昇降手段の動作を制御することにより前記上段絞りローラを下降させ、あるいは前記下段絞りローラを上昇させる第二制御部を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のベルト式脱水機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１３１８０１（Ｐ２００９−１３１８０１Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１０９０１（Ｐ２００７−３１０９０１）
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（３９４０１０１９３）宇部テクノエンジ株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（３９４０１０１９３）宇部テクノエンジ株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
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