(57)【要約】【課題】強度、耐久性、耐腐食性等の性能を維持しつつ、安価で容易に繊維部材の取付け及び取外しが可能な留め具を提供する。【解決手段】繊維部材２を構造部材４に留める留め具１０であって、留め具１０が、硬質の細長い板状体１６で構成され、繊維部材２に突刺し可能な尖鋭端部１１と、尖鋭端部１１の反対端部である歯状端部１２と、尖鋭端部１１と歯状端部１２との間の中間部１４、１５と、を備え、歯状端部１２には少なくとも１つの突起１２ａ、１２ｂが配置され、尖鋭端部１１の近傍には突起１２ａ、１２ｂを係止可能な係止孔１３が配置され、歯状端部１２が係止孔１３の中に挿通され得るように中間部１４、１５が湾曲している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維部材を構造部材に留める留め具であって、該留め具が、
硬質の細長い板状体で構成され、
前記繊維部材に突刺し可能な尖鋭端部と、
前記尖鋭端部の反対端部である歯状端部と、
前記尖鋭端部と前記歯状端部との間の中間部と、を備え、
前記歯状端部には少なくとも１つの突起が配置され、前記尖鋭端部の近傍には前記突起を係止可能な係止孔が配置され、前記歯状端部が前記係止孔の中に挿通され得るように前記中間部が湾曲していることを特徴とする留め具。
【請求項２】
前記中間部がＷ字状に湾曲した第１湾曲部を有し、前記第１湾曲部により前記尖鋭端部及び前記歯状端部が互いに離間する、請求項１に記載の留め具。
【請求項３】
前記中間部がＬ字状に湾曲した第２湾曲部を有し、前記第２湾曲部により前記歯状端部が前記係止孔に対向して配置される、請求項１又は２に記載の留め具。
【請求項４】
前記歯状端部が前記突起を直列に複数有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の留め具。
【請求項５】
前記尖鋭端部が前記歯状端部に重なるように折曲げ可能である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の留め具。
【請求項６】
前記構造部材が、排水を好気的ないし嫌気的に生物処理する排水処理装置における生物処理槽内の枠部材であり、前記繊維部材が、前記枠部材に留められる繊維状生物担持体である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の留め具。
【請求項７】
前記枠部材が格子状の枠部材であり、前記留め具が前記格子状の枠部材の縦壁に一致する形状を有する、請求項６に記載の留め具。
【請求項８】
繊維部材を構造部材に留める留め具の使用方法であって、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の留め具を提供するステップと、
前記尖鋭端部を前記繊維部材に突刺すステップと、
前記留め具の中に前記構造部材を挿入するステップと、
前記歯状端部を前記係止孔に挿通させて前記歯状端部の突起を前記係止孔の周縁部に係止させるステップと、
を含むことを特徴とする留め具の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維部材を構造部材に留める留め具に関する。具体的には、本発明は、排水を生物処理する排水処理装置において生物処理槽内の枠部材に繊維部材を留める留め具に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水処理技術の主流である活性汚泥法やオキシデーションディッチ（ＯＤ）法などの好気性生物処理法では、良好な処理水質が得られる反面、大量の余剰汚泥が発生するので、運転管理費が高くなる（非特許文献１）。排水処理施設において汚泥処理に使用されるエネルギーの割合は、送風動力などの水処理に使用されるエネルギーに次いで高い。また、汚泥処分費の運転管理費に占める割合も高く（非特許文献２）、汚泥削減の意義は大きい。
【０００３】
活性汚泥法で発生する汚泥の減量化は、脱水、乾燥、及び焼却により行われるが、その設備償却、維持管理、或いは処分委託に多額の費用がかかる。特に中小規模の排水処理施設ほど汚泥処理費が割高になることから、汚泥発生量の削減は急務の課題となっている。かかる背景において、食物連鎖を活用した多段式生物処理装置（Multi-Stage Activated Biological Process：ＭＳＡＢＰ（登録商標））は、その汚泥削減能力の高さと、設備償却費及び運転管理費の安さとから、特に小規模分散型の排水処理設備として優位性を示している。
【０００４】
多段型接触酸化装置（特許文献１及び２）は、生物処理槽を、例えば８段、１２段と多段に区切り、生物処理槽内の枠部材の各段に繊維織物を生物担持体として配置し、散気管により曝気することで好気的処理を行い、排水流入口から出口に向かって、細菌叢、原生生物叢、後生生物叢を形成させることにより、食物連鎖環境を形成し、有機物の消化を促進し、汚泥発生を抑えることができる。
【０００５】
ＭＳＡＢＰ（登録商標）において、生物処理槽内の繊維織物は吸水し、微生物等を付着した重量物になるため、繊維織物を留める枠部材や留め具には強度が要求される。また、繊維織物の表面に生物膜を均一に維持するためには、適切な張力を用いて一定間隔で繊維織物を固定する必要がある。繊維織物の張力が不足し、生物担持体相互の間隔が一定に保てない場合には、生物担持体の表面に形成された生物膜同士が固着し、生物膜が厚みを増す形で成長して重量に耐えきれずに脱落してしまうことがある。このため、枠部材や留め具には、繊維織物の張力を維持する耐久性や耐腐食性も要求される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Gray N.F.; (1989) Biology of wastewater treatment; Oxford University Press.
【非特許文献２】Xing C.H., Wu W.Z., Qian T., Tardieu E.; (2003) Excess sludgepproduction in membrane bioreactors: a theoretical investigation; J. of Environ. Eng., 129(4), 291-297.
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７５２０９８０（Ｂ２）号明細書
【特許文献２】米国特許第７７３１８５２（Ｂ２）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＭＳＡＢＰ（登録商標）の場合、生物処理槽を８〜１２槽の多段に区切り、各々の生物処理槽内の枠部材に複数の繊維状生物担持体を多段に留めるため、繊維状生物担持体の接続箇所が装置全体で数百〜数千に達することから、留め具としてステンレスワイヤや結束バンド等を使用すると、固定作業に多大な時間と労力を要していた。また、枠部材としてステンレスフレームを使用した場合、穴開け加工や係止構造が必要になることから、加工費が高額になっていた。
【０００９】
そこで、強度、耐久性、耐腐食性等の性能を維持しつつ、安価で容易に繊維部材の取付け及び取外しが可能な留め具が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した課題を解決するため、本発明の第１の態様によれば、繊維部材を構造部材に留める留め具であって、該留め具が、硬質の細長い板状体で構成され、繊維部材に突刺し可能な尖鋭端部と、尖鋭端部の反対端部である歯状端部と、尖鋭端部と歯状端部との間の中間部と、を備え、歯状端部には少なくとも１つの突起が配置され、尖鋭端部の近傍には突起を係止可能な係止孔が配置され、歯状端部が係止孔の中に挿通され得るように中間部が湾曲している、留め具が提供される。ここで、繊維部材は、糸状体、編み糸、繊維束、繊維織物、織布、不織布、及びそれら任意の組み合わせで構成される。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、中間部がＷ字状に湾曲した第１湾曲部を有し、第１湾曲部により尖鋭端部及び歯状端部が互いに離間する、留め具が提供される。
本発明の第３の態様によれば、第１又は第２の態様において、中間部がＬ字状に湾曲した第２湾曲部を有し、第２湾曲部により歯状端部が係止孔に対向して配置される、留め具が提供される。
本発明の第４の態様によれば、第１〜第３のいずれかの態様において、歯状端部が突起を直列に複数有する、留め具が提供される。
本発明の第５の態様によれば、第１〜第４のいずれかの態様において、尖鋭端部が歯状端部に重なるように折曲げ可能である、留め具が提供される。
本発明の第６の態様によれば、第５の態様において、構造部材が、排水を好気的ないし嫌気的に生物処理する排水処理装置における生物処理槽内の枠部材であり、繊維部材が、枠部材に留められる繊維状生物担持体である、留め具が提供される。
本発明の第７の態様によれば、第６の態様において、枠部材が格子状の枠部材であり、留め具が格子状の枠部材の縦壁に一致する形状を有する、留め具が提供される。
本発明の第８の態様によれば、繊維部材を構造部材に留める留め具の使用方法であって、第１〜第７の態様のいずれかの留め具を提供するステップと、尖鋭端部を繊維部材に突刺すステップと、留め具の中に構造部材を挿入するステップと、歯状端部を係止孔に挿通させて歯状端部の突起を係止孔の周縁部に係止させるステップと、を含む、留め具の使用方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、強度、耐久性、耐腐食性等の性能を維持しつつ、安価で容易に繊維部材の取付け及び取外しが可能な留め具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における留め具を適用した排水処理装置の模式図である。
【図２】図１に示す生物処理槽内に配置される処理ユニットの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における留め具の斜視図である。
【図４Ａ】図３におけるＸ方向左側から見た留め具の左側面図である。
【図４Ｂ】図３におけるＸ方向右側から見た留め具の右側面図である。
【図５Ａ】図３におけるＺ方向上方から見た留め具の平面図である。
【図５Ｂ】図３におけるＺ方向下方から見た留め具の底面図である。
【図６Ａ】図３におけるＹ方向前方から見た留め具の正面図である。
【図６Ｂ】図３におけるＹ方向後方から見た留め具の背面図である。
【図７】本発明の一実施形態における留め具の使用方法を示す図である。
【図８】図２に示す処理ユニットに適用した留め具の使用状態を示す図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態における留め具の外側ラッチを示す断面図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態における留め具の外側ラッチを示す斜視図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態における留め具の内側ラッチを示す断面図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態における留め具の内側ラッチを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。各図面において、同様の構成要素には同様の符号が付与されている。なお、以下に記載される内容は、特許請求の範囲に記載される発明の技術的範囲及び用語の意義を限定するものではない。
【００１４】
（排水処理装置の構成）
図１は、本実施形態における留め具を適用した排水処理装置の模式図である。排水処理装置は、有機物を含む生活排水や工場排水等を処理する多段式生物処理装置（Multi-Stage Activated Biological Process：ＭＳＡＢＰ（登録商標））であり、仕切り壁によって多段に区切られた２槽以上の生物処理槽１を有する。生物処理槽１は通常８〜１２槽有しており、各々の生物処理層１の中に複数の繊維状生物担持体２が配列される。生物担持体２として用いる繊維部材は、炭素繊維、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリウレタン等で形成されていて、糸状体、編み糸、繊維束、繊維織物、織布、不織布、及びそれら任意の組み合わせで構成される。繊維状生物担持体２は、生物処理槽１の底部に配置された散気管３により曝気され、その表面に固着した好気性微生物に酸素が供給される。図１における左壁上部の排水入口から右壁上部の処理水出口に向かって細菌叢、原生生物叢、及び後生生物叢を形成することにより、食物連鎖環境が構築され、排水中の有機物の消化が促進される。これにより、ＭＳＡＢＰは、一般的な排水処理法において大量に発生する余剰汚泥を大幅に削減するとともに、省スペース化を達成している。
【００１５】
図２は、図１に示す生物処理槽１に配置される処理ユニット５の斜視図である。処理ユニット５は、複数の繊維状生物担持体２と、繊維状生物担持体２が取付けられる枠部材４と、を有する。繊維状生物担持体２は垂直方向において多段化され、繊維状生物担持体２と枠部材４との接続箇所６は装置全体で数百〜数千に達する。枠部材４は、繊維強化プラスチック（Fiber-Reinforced Plastics:ＦＲＰ）で形成された格子状の枠部材、すなわちＦＲＰグレーチングパネルであるため、強度、耐久性、耐腐食性等の性能を満たすだけではなく、繊維状生物担持体２の接続箇所６の点で高い自由度を有する。また、ＦＲＰグレーチングパネルは、安価かつ軽量で取扱性、加工性等にも優れている。格子状の枠部材４は、複数の開口部を有するため、前述した散気管３による曝気処理を枠部材４の外部から行うことも可能である。繊維状生物担持体２と枠部材４との接続箇所６において、本実施形態における留め具が使用される。
【００１６】
（留め具の構成）
次いで、本実施形態における留め具の構成について詳細に説明する。図３は、本実施形態における留め具１０の斜視図である。本明細書において、留め具１０の長手方向をＸ方向とし、留め具１０の短手方向をＹ方向とし、留め具１０の高さ方向をＺ方向として説明する。留め具１０は、強度、耐久性、耐腐食性に優れたＦＲＰ、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル等の硬質プラスチック、又はステンレス、アルミニウム等の金属で形成されていて、細長い板状体１６で構成される。板状体１６は、前述した繊維状生物担持体２などの繊維部材に突刺し可能な尖鋭端部１１と、尖鋭端部１１の反対端部である歯状端部１２と、尖鋭端部１１と歯状端部１２との間の中間部１４、１５と、を有する。
【００１７】
図４Ａ及び図４Ｂは、図３におけるＸ方向左側及びＸ方向右側からそれぞれ見た留め具１０の左側面図及び右側面図である。歯状端部１２には、２つの突起１２ａ、１２ｂと２つの凹部１２ｃ、１２ｄとが直列で交互に配置される。他方、尖鋭端部１１の近傍には、歯状端部１２の突起１２ａ、１２ｂを係止可能な係止孔１３が配置される。
【００１８】
図５Ａ及び図５Ｂは、図３におけるＺ方向上方及びＺ方向下方からそれぞれ見た留め具１０の平面図及び底面図である。尖鋭端部１１と歯状端部１２との間の中間部１４、１５は、歯状端部１２が係止孔１３の中に挿通され得るように湾曲している。中間部１４は、Ｗ字状に湾曲した第１湾曲部を有し、第１湾曲部により尖鋭端部１１及び歯状端部１２が互いに離間する。それにより、尖鋭端部１１と歯状端部１２との間に隙間ができるとともに、尖鋭端部１１及び歯状端部１２が互いに離間するような弾力性（板ばね特性）が付与される。このため、留め具１０の中に構造部材を挿入し易く、かつ、歯状端部１２と係止孔１３との間の係止が解除されたときに留め具１０を構造部材から取外し易くなる。かかる留め具１０の構造により、構造部材に対する繊維部材の取付け及び取外しが容易になる。
【００１９】
中間部１５は、Ｌ字状に湾曲した第２湾曲部を有し、第２湾曲部により歯状端部１２が係止孔１３に対向して配置される。それにより、尖鋭端部１１と歯状端部１２を摘むだけで、歯状端部１２を係止孔１３の中に挿通できる。かかる留め具１０の構造により、構造部材に対する繊維部材の取付け及び取外しが容易になる。
【００２０】
図６Ａ及び図６Ｂは、図３におけるＹ方向前方及びＹ方向後方からそれぞれ見た留め具１０の正面図及び背面図である。係止孔１３は、小孔１３ａと大孔１３ｂとを連通したＬ字孔である。図４から分かるように、小孔１３ａのＺ方向におけるサイズは、歯状端部１２の凹部１２ｃ、１２ｄのＺ方向におけるサイズに等しく、大孔１３ｂのＺ方向におけるサイズは、歯状端部１２の突起１２ａ、１２ｂのＺ方向におけるサイズに等しい。歯状端部１２を係止孔１３に係止させる場合、まず、大孔１３ｂの中に歯状端部１２の突起１２ａ、１２ｂを挿通し、次いで小孔１３ａの中に歯状端部１２の凹部１２ｃ、１２ｄを移動することにより、小孔１３ａの周縁部に歯状端部１２の突起１２ａ、１２ｂが係止されることが好ましい。図６Ａに示すように、中間部１４から歯状端部１２までのＸ方向における長さは、中間部１４から大孔１３ｂまでのＸ方向における長さより長いことが好ましく、それにより、歯状端部１２が大孔１３ｂから小孔１３ａへ付勢される。
【００２１】
（留め具の使用方法）
図７は、本実施形態における留め具１０の使用方法を示す図である。まず、留め具１０の尖鋭端部１１を繊維部材２に突刺す。次いで、尖鋭端部１１と歯状端部１２との間の隙間から留め具１０の中に構造部材４を挿入する。続いて、歯状端部１２を係止孔（図３参照）に挿通させて歯状端部１２の突起（図３参照）を係止孔の周縁部に係止させる。最後に、尖鋭端部１１による怪我を防止するため、尖鋭端部１１を歯状端部１２に重なるように折曲げてもよい。これら単純な操作で、繊維部材２を構造部材４に留めることができる。特に、前述したＭＳＡＢＰにおいては、枠部材４に対する繊維状生物担持体２の接続箇所５が数百〜数千に達するため、かかる留め具１０により、繊維状生物担持体２の取付け及び取外しが容易になる。
【００２２】
（留め具の使用状態）
図８は、図２に示す処理ユニット５に適用した留め具１０の使用状態を示す図である。繊維状生物担持体２は、糸状体から成る繊維束部分２ａと、繊維束部分２ａを織り込んだ織物部分２ｂと、を有する。留め具１０は、織物部分２ｂを折返した折返し部分２ｃに突刺した後、格子状の枠部材４の縦壁４ａに固定される。
【００２３】
（留め具の締付けレベルの調整）
図９Ａ及び図９Ｂは、本実施形態における留め具１０の外側ラッチを示す断面図及び斜視図である。本明細書における外側ラッチとは、歯状端部１２の外方突起１２ａを係止孔１３に歯止めすることを意味する。外側ラッチは、後述する内側ラッチと比べて、留め具１０の締付けレベルが弱く、歯状端部１２の近傍における構造部材４０の肉厚が比較的厚い場合に使用される。
【００２４】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態における留め具１０の内側ラッチを示す断面図及び斜視図である。本明細書における内側ラッチとは、歯状端部１２の内方突起１２ｂを係止孔１３に歯止めすることを意味する。内側ラッチは、前述した外側ラッチと比べて、留め具１０の締付けレベルが強く、歯状端部１２の近傍における構造部材４０の肉厚が比較的薄い場合に使用される。
【００２５】
図９〜図１０に示すように、歯状端部１２が突起を直列に複数有するため、留め具１０は構造部材４０の肉厚に応じて締付けレベルを調節できる。
【００２６】
本実施形態における留め具１０は、前述したＭＳＡＢＰへの適用に限定されるものではなく、ヨット等の帆船で用いる帆をマストに留めるために使用されてもよいし、旗を竿に留めるために使用されてもよいし、又はその他の繊維部材をその他の構造部材に留めるために使用されてもよいことに留意されたい。
【００２７】
本明細書において種々の実施形態について説明したが、本発明は、前述した種々の実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載された範囲内において種々の変更を行えることを認識されたい。
【符号の説明】
【００２８】
１    生物処理槽
２    繊維部材（繊維状生物担持体）
４    構造部材（枠部材）
１０    留め具
１１    尖鋭端部
１２    歯状端部
１２ａ、１２ｂ    突起
１３    係止孔
１４    中間部（第１湾曲部）
１５    中間部（第２湾曲部）
１６    板状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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