(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化槽などの密閉空間の槽内部を仕切る槽内仕切り板において、該槽内仕切り板が、繊維強化プラスチック製の板状材、該板状材の外周に沿って槽内密閉空間断面の内部形状におよそ合せた形状であり、ウレタン又はスチレンの発泡材を内部に含み外層部が繊維強化プラスチック製である補強リング、該板状材の少なくとも片側表面に形成された補強リブとよりなるものであって、該各補強リブは、前記板状材周辺部の少なくとも３箇所から、板状材の中央部に向かって直線的に形成されており、該補強リング及び補強リブは、該板状材と繊維強化プラスチックによって一体化されていることを特徴とする補強リング一体型槽内仕切り板。
【請求項２】
前記補強リブがウレタン又はスチレンの発泡材を内部に含み、外層部が繊維強化プラスチック製である請求項１記載の補強リング一体型槽内仕切り板。
【請求項３】
前記浄化槽などの密閉空間の槽内部を仕切る槽内仕切り板において、槽内仕切り板を構成する補強リング及び補強リブと一体化した繊維強化プラスチック製の板状材が、表面が平滑な平板である請求項１または２に記載の補強リング一体型槽内仕切り板。
【請求項４】
前記浄化槽などの密閉空間の槽内部を仕切る槽内仕切り板において、槽内仕切り板を構成する補強リング及び補強リブと一体化した繊維強化プラスチック製の板状材の外周部に、フランジ部を設けてなる請求項１、２または３に記載の補強リング一体型槽内仕切り板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水処理装置として用いる浄化槽や、石油などの液体を貯留する液体貯留槽などの、地中に埋設される大型槽の密閉空間の槽内部を仕切る槽内仕切り板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば汚水処理装置としての浄化槽は、図８に示すように円筒状パイプｂの両端を鏡板ｃにて閉塞させ（図は一端のみを示す）、その閉塞された空間内部は、空間内部内に貯留または滞留した液体を仕切る目的で、仕切り板ｄを設置した水槽ａを用いている。通常は、円筒状パイプｂの外周あるいは内周（図は内周の場合）には槽全体の剛性を高めるため、補強リングｅを設けている。
【０００３】
そして、比較的大型の浄化槽の場合には、通常、繊維強化プラスチック製の水槽ａ本体内を仕切り板ｄによって縦列の複数の室に仕切り、各室に所定の部品を組み込んだものが使用されている。かかる浄化槽には、種々の処理方式のものがあるが、例えば、嫌気濾床接触曝気方式においては、流入管からの汚水をまず嫌気濾床槽で汚水中の有機物を嫌気性徴生物によって嫌気性分解し、更に接触曝気槽で接触材表面の生物膜によって好気性分解し、更に遊離した生物膜などを沈殿層で沈殿分離し、ついで上澄液を消毒室に導き塩素消毒の上放流しており、そのため水槽内部を、仕切り板ｄによって幾つかに仕切る必要がある。また、水槽ａ上部にマンホール等の為の開口ｆが設けられる場合には、仕切り板ｄに切欠部ｇを設ける。
【０００４】
このような大型の浄化槽においては、仕切り板ｄで区切られた各室の液体の水位は変動し、さらにメンテナンス時には片側の室内だけ液体を吸い上げることがあるので、仕切り板ｄには、浄化槽内での液体の変動水位による静水圧荷重に耐える構造が求められている。また、車庫や通路若しくは車道の近傍に埋設されている場合や、浄化槽の清掃時等において内部が空になった時は、外圧と内圧とのアンバランスにより、浄化槽本体が過酷な荷重状態に曝される。特に、仕切り板ｄが設置された場所に、部品の設置上の問題で補強リングｅが設置できない場合などは仕切り板ｄは補強部材としての役割が大きくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来用いられてきた仕切り板ｄは、図９に示すように、単にガラス繊維強化プラスチック（以後ＧＦＲＰと称す）製の平板ｇに、補強部材として、鋼製の角パイプｉを複数、平板の一定方向に、平行に配置した上で、ＧＦＲＰによるオーバーレイｊで積層し剛性を確保していた。
【０００６】
しかしながら、鋼製の角パイプｉを使用する場合には、鋼自体の耐薬品性が極めて悪いため、ＧＦＲＰのオーバーレイの積層作業に少しでもミス（例えば完全にオーバーレイできていない箇所がある）があるとすぐに錆が発生し、長時間の使用に耐えられなくなってしまうという欠点がある。また、鋼製の角パイプｉは比重が大きく、さらにＧＦＲＰ製の平板ｈとの接着を完全なものとするためには、仕切り板と同程度の板厚のＧＦＲＰオーバーレイｊが必要で、そのため、成形された仕切り板ｄは非常に重くなり、浄化槽等の槽本体への取り付け作業性が著しく低下していた。
【０００７】
さらに最大の欠点は、鋼製の角パイプｉを補強部材として仕切り板ｄの一方向に平行に配置する構造が、仕切り板ｄの片側からの静水圧荷重や浄化槽の清掃時等において、内部が空になった時の外圧と内圧とのアンバランスによる荷重に対して最適なリブ構造にはなっていないため、仕切り板全体の剛性を向上させるためには、ＧＦＲＰ製の平板ｈは槽本体と同程度の板厚が必要とされ、仕切り板の総合的な評価としては、重量が大きく不経済で、品質信頼性がないものとなっている。このため仕切り板とほぼ同じ位置にも槽本体の周方向を強化する補強リングｅを別に取り付ける必要があり不経済である。
【０００８】
また、仕切り板ｄが設置された場所に、部品の設置上の問題や槽本体にマンホール等の開口部ｆがある場合には、補強リングｅが設置できず仕切り板ｄに補強部材としての役割が大きくなるが、鋼製の角パイプｉを補強部材として仕切り板ｄの一方向に平行に配置する構造では、仕切り板ｄにより槽本体の周方向の剛性を向上させることは困難であり、仕切り板ｄが設置された場所のすぐ近くに設置位置をずらして別途補強リングを設置しなくてはならず、組み立て工程を複雑にし浄化槽全体のコストが非常に高くなる。このために、図１０に示すように補強リングｅの一部を切断して槽本体の開口部との干渉を避ける等の対策を行うことがあるが、このように補強リングｅの一部を切断してしまうと補強リングの周方向の剛性は著しく低下し、槽本体としては強度的に欠陥を有することになっていた。
【０００９】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決して、長時間の使用に耐えることができ、また軽量で、浄化槽等の槽本体への取り付け作業性が容易であり、かつ内水圧に対する仕切り板の面内の強度と外圧に対する槽の周方向強度のバランスがとれており、要求される荷重に対して最小重量で最大剛性を有する経済的な仕切り板を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するため、発明者らは、作業性を高めるため、仕切り板と補強リングを一体化すると共に、仕切り板に、仕切り板と一体化された補強リブを設けることとし、仕切り板の板部と一体化された補強リングと補強リブがどのような方向に配置されるのが最適な構造になるのか、有限要素法による数値解析を用い、目的関数として仕切り板の総重量、設計変数としてはさまざまな補強リングおよびリブ形態とそれらの板厚と幅等の寸法とし、目的関数である仕切り板の総重量が最小となるように数値実験を繰り返し検討した。
【００１１】
その結果、補強リブを有する仕切り板は、槽本体よりも薄い板構造でありながら、仕切り板の最外周の槽本体と接合する部分に槽本体の内側形状に沿った形で補強リングを仕切り板の少なくとも片側表面に一体化することで、十分に補強リングと仕切り板両方の機能を満足することが明らかになった。そして、その時の仕切り板のリブ構造としては、補強リングを一体化した仕切り板の周辺部から仕切り板の中央付近に向かって配置される補強リブ形態が、仕切り板として要求される荷重に対して最小重量で最大剛性になることを発見し、本願発明の補強リング一体型槽内仕切り板を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明の補強リング一体型槽内仕切り板は、浄化槽などの密閉空間の槽内部を仕切る槽内仕切り板において、該槽内仕切り板が、繊維強化プラスチック製の板状材、該板状材の外周に沿って槽内密閉空間断面の内部形状におよそ合せた形状の補強リング、該板状材の少なくとも片側表面に、該片側表面上の周辺部の少なくとも３箇所から板状材の中央部に向かって直線的に形成された補強リブとよりなり、該補強リング及び補強リブは、該板状材と繊維強化プラスチックによって一体化されていることを特徴とする。
【００１３】
この補強リング一体型槽内仕切り板を構成する補強リングおよび補強リブは、内部をウレタン発泡材又はスチレン発泡材とし、外層部は繊維強化プラスチック製の構造とする。また、本発明の補強リング一体型槽内仕切り板においては、補強リング一体型槽内仕切り板を構成する補強リング及び補強リブと一体化してなる繊維強化プラスチック製の板状材は、表面が平滑な平面状、または、表面に波板状あるいは曲面を有したり、凹凸を有するような板のいずれであってもよい。また、本発明の補強リング一体型の槽内仕切り板において、槽内仕切り板を構成する補強リング及び補強リブと一体化した繊維強化プラスチック製の板状材の外周部に、更にフランジ部を設けることが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の槽内仕切り板の一実施例を示す斜視図である。図１に示すように、本発明の槽内仕切り板１は取り付けられる浄化槽、石油タンク等の地中に埋設される大型槽の密閉空間断面の内部形状にほぼ合せた形状であって、補強リング３と補強リブ４と、これらと一体化されたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製の平板などの板状材２からなる。補強リング一体型槽内仕切り板の全体形状は、水槽密閉空間断面の内部形状に合せて形成されるが、設置個所に水槽の開口部が存在する場合や、汚水の流出入口が必要な場合は、仕切り板と水槽内部の壁面との間に部分的に空隙が生じるように仕切り板の全体形状を形成することが出来る。
【００１５】
即ち、図２に示す本発明の槽内仕切り板１０１の実施例においては、槽の配管を別の部屋につなぐため、あるいは槽本体のマンホール開口部９との干渉を避けるため、補強リング３の一部３１において槽本体内部の形状と一致していなくとも良く、また、本発明の補強リング一体型槽内仕切り板１０１は、灯油、ガソリン等の危険物を貯蔵する槽に用いる場合は仕切り板に何も取り付けないが、浄化槽等の槽内で仕切られた各部屋で液体が行き来する場合には、仕切り板１０１には図４に示すように配管１１等を取り付けるための貫通孔を設ける。本発明の補強リング一体型槽内仕切り板では、図１０に示したように補強リングの一部が不連続になることはなく、図１、図２に示すように仕切り板１、１０１の外周部に沿って補強リング３が連続的に一体化されて設置されているので、槽全体の強度に欠陥を生じさせることはない。
【００１６】
補強リブ３は、板状材２の少なくとも片側表面に、板状材周辺部の少なくとも３箇所から（図１、図２では、１２個所の場合を示す。）板状材２の中央部２１に向かって直線的に形成される。本発明において、板状材の中央部２１とは、板状材２の中央付近を指しているが、中央部２１は、必ずしも板状材２の中心である必要はない。また、板状材周辺部において、各々の補強リブが均等な間隔を置いて設置される必要はない。また、補強リブ３は、周辺部の少なくとも３箇所から設置する必要があるが、その数は特に限定されるものではなく、好ましくは周辺部の１２個所から中央部２１に向かって設置される。
【００１７】
補強リング３および補強リブ４の材質は、通常ＧＦＲＰであるが、図３に示すように、補強リングおよび補強リブの内部３１をウレタン或いはスチロールからなる発泡材或いは木材などの材質とすることもできる。好ましくは、補強リングおよび補強リブの内部３１は硬質ウレタンの発泡剤とし、表面３２がＧＦＲＰであって、補強リング３、補強リブ４を板状材２の所定の位置に載置し、ＧＦＲＰを吹き付けることにより板状材２と一体化した構造とする。このような構成により、槽内仕切り板の一層の軽量化を図ることができる。なお、本発明の補強リング一体型槽内仕切り板は、補強リング４あるいは補強リブ３を、板状材２の片面のみならず、両面に設けることができる。
【００１８】
本発明の補強リング一体型槽内仕切り板に用いる板状材２はＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製であるが、ＦＲＰに用いられる補強繊維としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などを挙げることができ、また、樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂であれば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂などであり、熱可塑性樹脂であれば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂などを挙げることができる。ガラス繊維と不飽和ポリエステル樹脂の組み合わせは、安価であり、入手しやすさから好ましく用いることができる。
【００１９】
本発明の補強リング一体型槽内仕切り板１、１０１を浄化槽に用いた場合の例を図４に示す。本発明の槽内仕切り板１、１０１は、図４に示すように、筒状パイプ５の両端に鏡板７を有する浄化槽などの水槽６の密閉空間に、補強リング３の外周側面が接するように固着し、槽内部を仕切るように設けられる。その際、筒状パイプの外周あるいは内周（図は内周の場合）には槽全体の剛性を高めるため、ＧＦＲＰ製の補強リング８を設けることもできる。また、仕切り板１、１０１には、上記したように、仕切り板１、１０１に設けた貫通孔に挿通して配管１１を取り付けることも出来る。
【００２０】
本発明の補強リング一体型槽内仕切り板の形状は、図１、図２に示したもの以外にも図５Ａ〜Ｃに示す槽内仕切り板１０２、１０３、１０４のように、種々の形状のものを用いることができる。槽内仕切り板は、それが取り付けられる浄化槽などの密閉空間を有する水槽６の断面形状に合わせたものとし、真円の円筒状である必要はなく、角のとれた角形形状、楕円形状であってもよい。
【００２１】
また、上記では平板である板状材２に補強リブ４を設けた場合を示して説明したが、本発明の補強リング一体型槽内仕切り板の板状材２は、平滑状平板の代わりに図５Ｂで示すような波板や、或いは曲面を有する板であってもよく、更に、複数の平板を段差を付けて重ねたような表面に凹凸を有するものであってもよい。いずれにしろ全体が板状となっていればよい。また、本発明の補強リング一体型槽内仕切り板は、図５に示すように、水槽に固定するために、板状材２の外周部に設けた補強リング３に沿って、更にフランジ部１０を設けることもできる。フランジ部１０を設けることによって、仕切り板の槽内への取り付けがより簡単で確実となる。
【００２２】
【実施例】
（実施例）
まず、図３に示すように、ＧＦＲＰ（不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維からなる強化プラスチック）製の平板である板状材２に、補強リング３および補強リブ４の内部３１の材質を硬質ウレタン発泡材とし、補強リング３および補強リブ４の外層部３２をＧＦＲＰ（不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維からなる強化プラスチック）製の板で囲まれた構造として、図１及び図２で示すような補強リング３を有し、１２本の補強リブ４が中央部２１で一体化された形状の補強リング一体型槽内仕切り板１、１０１を得た。
【００２３】
次に、図４に示すように、浄化槽として直径が２５００ｍｍのガラス繊維により補強された不飽和ポリエステル樹脂からなる繊維強化プラスチック製円筒横置き型浄化槽に槽内仕切り板１、１０１を取りつけた。この浄化槽の水槽６は断面が円形の筒状パイプ５の両端に鏡板７を接合し（図は筒状パイプ５の一端のみを示す）、ＧＦＲＰ製の補強リング８を前記筒状パイプ５の円周方向内面に取り付けた構造となっており、それに、上記得られた槽内仕切り板１、１０１によって縦列の複数の室に仕切り、各室に配管１１等の所定の部品を組み込んだ。図２に示す本発明の補強リング一体型槽内仕切り板１０１は、槽のマンホール開口部９の位置に設置できる。
【００２４】
（比較例）
図９に示すような、ＧＦＲＰ（不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維からなる繊維強化プラスチック）製の平板ｈの片面に、鋼製の角パイプｉを５本、平板ｈの一定方向に、平行に配置した上で、ＧＦＲＰによるオーバーレイｊで積層して仕切り板ｄを得た。
【００２５】
（結果）
実施例として図２に示す槽内仕切り板１０１と、比較例として図９に示す仕切り板ｄについて、数値実験例として、仕切り板によって仕切られた片側の室に水を満たし、反対側の室を空にした状態で、図２、図９の上方向より下方に向かって静水圧加重を加えた場合の、仕切り板全面に生じるたわみ分布の状態を調べた。
【００２６】
本発明の補強リング一体型槽内仕切り板１０１のたわみ分布の状態を図６に、比較例の仕切り板のたわみ分布の状態を図７に示す。図中の数字は変形量を示し、比較のため最大変形量を２３ｍｍに統一している。これらのたわみ分布の状態図から明らかなように、図７の比較例の仕切り板では、最大変形が仕切り板の上部と下部に集中しており、この２個所で本体との接合部に大きなひずみが生じ、局所的な欠陥を生じる原因になる恐れがある。また、一般的に仕切り板では、上部と下部に部品や配管を取り付けることが多く、この部分に取り付ける部品や配管の位置関係が局所的に大きく変形することで、槽全体の機能を損なう可能性が大きい。
【００２７】
これに対して、本発明の補強リング一体型槽内仕切り板１０１のたわみ分布は、図６に示したように、変形量が仕切り板全体に分散されていて、局所的な欠陥を生じる原因となる変形量の集中は見られない。また、最大変形量の絶対値も、従来の仕切り板と比較しておよそ半分となっており、均一なたわみを示していることが明らかである。
【００２８】
また、仕切り板の総重量、最大応力を測定した。最大変形量と測定結果とを表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003557550.tif 000002
【００３０】
表１から明らかなように本発明の補強リング一体型槽内仕切り板１０１は従来の仕切り板よりも、重量で約半分になり、剛性では約倍になり、強度では、ほぼ同程度であり、結局、経済性は約３０％向上したことになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、以下のような効果が得られる。
本発明の補強リング一体型槽内仕切り板は、槽の構造部材としては、槽内を内水圧に耐えて仕切る構造板としての役割と、槽に土圧などの外圧が作用した時に槽の座屈を防ぐための周方向の剛性を向上させる補強部材としての役割を同時に満足し、補強リングと仕切り板を別々の部材として配置できない場合でも、槽の構造特性を損なうことがない。
【００３２】
さらに、本発明の槽内仕切り板は、周辺部から板の中央付近に向かって配置される最適なリブ配置を持つ仕切り板であるので、槽内仕切り板として要求される荷重に対して最小重量でかつ最大の剛性を実現でき、水槽自体の軽量化にもつながる。周辺部から板の中央付近に向かって配置される補強リブ形態では、仕切り板に発生する応力分布が均一となり、破損事故の原因となる応力集中が発生することはなく、品質信頼性を高め、水槽自体の強化にもつながる。
【００３３】
また、槽内仕切り板の補強リングと補強リブの構造として表層部をＧＦＲＰとし、硬質ウレタンの発泡剤を内包させたようなサンドイッチ構造をとることにより、水槽内で長時間液体に浸漬されても強度の劣化等がない高品質な槽内仕切り板とすることが可能であり、水槽の機能面・品質面での性能が向上する。更に、槽内仕切り板を水槽に取り付ける場合にも軽量・高剛性であるため、取り付け作業性がよく、槽本体との接着の信頼性が向上し、仕切り板のもう一つの重要な機能である、槽本体との気密性も向上させることが可能であり、水槽の機能面・品質面での性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の補強リング一体型槽内仕切り板の１実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の補強リング一体型槽内仕切り板の他の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の補強リング一体型槽内仕切り板の、補強リング及び補強リブの断面構造の一例を説明する部分断面図である。
【図４】本発明の補強リング一体型槽内仕切り板を設けた筒状横置き浄化槽の一例を示す説明図である。
【図５】Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明の補強リング一体型槽内仕切り板の形状の種々の例を示す斜視図である。
【図６】本発明の補強リング一体型槽内仕切り板のたわみ分布状態を示す状態図である。
【図７】従来の仕切り板のたわみ分布状態を示す状態図である。
【図８】従来の仕切り板を設けた円筒横置き浄化槽を示す説明図である。
【図９】従来の補強リブを有する仕切り板を示す斜視図である。
【図１０】従来の補強リングを示す説明図である。
【符号の説明】
１  槽内仕切板
２  板状材
３  補強リング一体型槽内仕切り板の補強リング
４  補強リブ
５  筒状パイプ
６  水槽
７  鏡板
８  補強リング
９  マンホール開口部
１０  補強リング一体型槽内仕切り板のフランジ部
２１  板状材の中央部
３１  補強リング及び補強リブの内部
３２  補強リング及び補強リブの外層部
【図１】
0003557550.tif 000003
【図２】
0003557550.tif 000004
【図３】
0003557550.tif 000005
【図４】
0003557550.tif 000006
【図５】
0003557550.tif 000007
【図６】
0003557550.tif 000008
【図７】
0003557550.tif 000009
【図８】
0003557550.tif 000010
【図９】
0003557550.tif 000011
【図１０】
0003557550.tif 000012