(57)【要約】【課題】搬送や貯蔵に要するコストを削減し易い水処理用濾材を提供すること、及び、浄化槽などにおいて水処理用濾材として用いる際に、一定容積の処理空間内により多量の水処理用濾材を投入できることで、より高い処理能力を期待できる水処理用濾材及び同水処理用濾材を槽内に備えた浄化槽を提供すること。【解決手段】内部への水の進入を許す通路５を備え、外形が空間充填立体状を呈している非圧縮性の水処理用濾材１及び同水処理用濾材１を槽内に備えた浄化槽とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部への水の進入を許す通路を備え、外形が空間充填立体状を呈している非圧縮性の水処理用濾材。
【請求項２】
外形が概して立方体状を呈している請求項１に記載の水処理用濾材。
【請求項３】
内部空間と同内部空間への通路を形成する開口部とを備えた容器状を呈しており、同内部空間に前記開口部の開口寸法よりも大きく多孔質で圧縮性の担体が収納されている請求項１または２に記載の水処理用濾材。
【請求項４】
前記内部空間及び前記担体が概して立方体状を呈している請求項３に記載の水処理用濾材。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の水処理用濾材を槽内に備えた浄化槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部への水の進入を許す通路を備えた非圧縮性の水処理用濾材及び同水処理用濾材を槽内に備えた浄化槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の水処理用濾材に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された水処理用濾材は、通水穴を備えた容器状の保持体に繊維塊などの担体が充填された構成を有するので、担体を単独で使用する場合よりも全体形状が大きくなるため、例えば流動床式の浄化槽で用いる場合に粗いスクリーンでも流出を防止、担体の追加や回収も容易に行うことができるとされている。
【０００３】
また、別の先行技術文献情報として下記に示す特許文献２では、特許文献１による水処理用濾材における、保持体に設けられた個々の通水穴が小さいために固形有機物が内部に進入し難い、また、微生物によって液状に分解された有機物が目詰まりして外部に流出できないといった問題を改善するために、保持体の表面における空隙率が高められるように、保持体を多数の線状骨格で構成することが提案されている。
【０００４】
特許文献１及び特許文献２に記された水処理用濾材では、非圧縮性の保持体の内部へ圧縮性などの担体を容易に収納できるように、卵形または球状の保持体は、互いに対称形状の半割り状の上半体と下半体とを接合することで形成されており、そのために、上半体と下半体の一方に接合用突出部を設け、他方に接合用穴を設けられた構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−８８４９３号公報（０００９段落、図２）
【特許文献２】実用新案登録第３１４９１７３号公報（０００８段落、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記された水処理用濾材では、水処理用濾材の外形が卵形や球状を呈しているので、輸送用の箱状などの梱包材に収納した場合、隣接する水処理用濾材どうしの間に必ず一定割合の間隙が生じるため、充填率を十分に高めることが難しく、搬送や貯蔵に要するコストを削減し難いという問題があった。
【０００７】
また、浄化槽などにおいて水処理用濾材として用いる際にも、同上の理由から、一定容積の処理空間内に投入できる水処理用濾材の量が制限されるため、十分に高い処理能力を期待できなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による水処理用濾材が与える課題に鑑み、搬送や貯蔵に要するコストを削減し易い水処理用濾材及び同水処理用濾材を槽内に備えた浄化槽を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、上に例示した従来技術による水処理用濾材が与える課題に鑑み、浄化槽などにおいて水処理用濾材として用いる際に、一定容積の処理空間内により多量の水処理用濾材を投入できることで、より高い処理能力を期待できる水処理用濾材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による非圧縮性の水処理用濾材の特徴構成は、
内部への水の進入を許す通路を備え、外形が空間充填立体状を呈している点にある。
【００１１】
上記の特徴構成を備えた水処理用濾材では、水処理用濾材の外形を、空間充填立体すなわち一定の空間内に同じ形状の立体を隙間無く充填可能な立体としているため、一定の内容積の箱や袋に充填可能な水処理用濾材の数量や質量を高めることができ、搬送に要するコストを削減できる。また、同様の理由で、水処理用濾材を適用する浄化槽などの内部においても、一定容積の処理空間内により多くの水処理用濾材を適用できるため、高い処理能力を期待できる。
【００１２】
本発明の他の特徴構成は、外形が概して立方体状を呈している点にある。
【００１３】
本構成であれば、切頂八面体や菱形十二面体などといった他の空間充填立体に比べて形状が単純で成形も容易なため、射出成形時に用いる金型など製造に必要な装置をより安価に作ることができ、製造コストを削減できる。
【００１４】
また、切頂八面体や菱形十二面体などの場合は、一定の空間内に実質的に隙間無く充填しようとする際に、その立体の外表面を構成する多角形の面が収納しようとするパレットや箱状の梱包材などの平坦な底面に沿うように並べられる方法では隙間の無い空間充填はできず、したがって、隙間無く空間充填された状態に操作することが難しい。しかし、本構成のように立方体状であれば、その外表面を構成する正方形の面をパレットや箱状の梱包材の平坦な底面に沿うように並べても、隙間無く空間充填された状態にできるので、比較的容易に目的の隙間の無い収納状態にできる。
【００１５】
本発明の他の特徴構成は、内部空間と同内部空間への通路を形成する開口部とを備えた容器状を呈しており、同内部空間に前記開口部の開口寸法よりも大きく多孔質で圧縮性の担体が収納されている点にある。
【００１６】
内部への水の進入を許す通路を備えた水処理用濾材は微生物繁殖用の水処理用濾材として機能するが、本構成であれば、容器状の内部空間に多孔質の担体を収納する複合型の水処理用濾材であるので、その比表面積を大きくすることができ、より多くの微生物を繁殖保持することができ、さらに高度な水処置が可能となる。また、多孔質担体は水の進入を許す開口部の開口寸法よりも大きいが圧縮性を有しているので、容器状の内部空間への収納の際は担体を押し縮めた状態で開口部から容易に挿入することができ、挿入後に圧縮状態から解放されると開口寸法よりも大きい元のサイズに復元され、担体が抜け落ちる虞が十分に抑制されるので安定した処理が行える。
【００１７】
本発明の他の特徴構成は、前記内部空間及び前記担体が概して立方体状を呈している点にある。
【００１８】
本構成であれば、切頂八面体や菱形十二面体などといった他の空間充填立体に比べて担体の形状が単純で成形も容易なため担体の製造コストを削減できる。
また、本構成であれば、内部空間と担体とが概して立方体形状と相似形であるので、担体の大きさを内部空間の大きさに近づけることで、担体の外形を潰すこと無く内部空間の隙間を埋めていくことができ、内部空間に対する担体の占める割合を高めることができるので、より高度な水処理を可能とすることができる。
【００１９】
本発明による浄化槽の特徴構成は、請求項１から４のいずれか一項に記載の水処理用濾材を槽内に備えている点にある。
【００２０】
上記の特徴構成を備えた浄化槽では、外形が空間充填立体で一定の内容積の空間に充填可能な水処理用濾材の数量や質量を高めることができるため、同水処理用濾材を適用する浄化槽の内部の槽内においても、一定容積の処理空間内により多くの水処理用濾材を適用でき、高い処理能力を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る水処理用濾材を示す斜視図である。
【図２】容器状担体にスポンジ状担体を収納する過程を示す斜視図である。
【図３】容器状担体のための金型セットを示す斜視図である。
【図４】金型セットによる容器状担体の成形過程を示す一部破断斜視図である。
【図５】別実施形態による容器状担体を示す斜視図である。
【図６】図５の容器状担体の変形例を示す斜視図である。
【図７】図５の容器状担体の別の変形例を示す斜視図である。
【図８】別実施形態による水処理用濾材の外形を示す斜視図である。
【図９】さらに別の実施形態による水処理用濾材の外形を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、樹脂製の容器状担体１（本発明に係る水処理用濾材の一例）と、容器状担体１の内部に収納されたポリウレタン製などのスポンジ状担体２０とからなる複合型の水処理用濾材を示す。この場合、容器状担体１の内面と、スポンジ状担体２０の表面及び内部に設けられた無数の不規則形状の流路とが、微生物繁殖用の担体部として機能できる。
【００２３】
尚、図１の複合型の水処理用濾材は、図２に示すように、樹脂の射出成形によって一体成形された容器状担体１の空洞部に対して、スポンジ状担体２０を収納することで得られるが、スポンジ状担体２０を収納する前の容器状担体１のみを非複合型の水処理用濾材として用いることも可能であり、この場合、主に容器状担体１の内面が微生物繁殖用の担体部として機能する。
【００２４】
このような複合型の水処理用濾材及び非複合型の水処理用濾材のいずれの場合でも、その外形は空間充填立体の一例である立方体状を呈しているので、一定の内容積の箱や袋に多量の水処理用濾材を充填できるため、搬送に要するコストを削減でき、また、浄化槽などで水処理に用いる際にも高い処理能力を期待できる。
【００２５】
（容器状担体の構成）
容器状担体１は、前述したように全体として概して立方体状を呈し、容器状担体１の内面形状も概して立方体状である。この立方体の４つの側壁部４は筒状の濾材本体を構成し、その濾材本体の上下一対の開口部の縁部からは、区切り部６Ａ，６Ｂが濾材本体の径方向内側に向かって一体的に延設されて、複数の小開口部５Ａを備えた上壁部２と下壁部３を形成している。
【００２６】
この実施形態では、４つの側壁部４の各々にも矩形窓状の補助開口部５Ｂが形成されることで、容器状担体１の内部の空洞部に対する液体の出入りが更に容易化されているが、側壁部４の補助開口部５Ｂは必須ではない。
【００２７】
浄化槽などで水処理に用いる際などに、容器状担体１の角部が隣接した容器状担体１の小開口部５Ａや補助開口部５Ｂに引っ掛かった状態になり難いように、容器状担体１の８つの角部は丸みを帯びた形状を備えている。
【００２８】
側壁部４に設けられた複数の補助開口部５Ｂどうしを区切る区切り部６Ｃの形状は概して十字状であるが、上壁部２と下壁部３に設けられた複数の小開口部５Ａどうしを区切る区切り部６Ａ,６Ｂの形状は単なる十字状とは異なる特殊な形状を呈している。
【００２９】
具体的には、上方の開口部に延設された区切り部６Ａ（第１遮蔽体部の一例）と下方の開口部に延設された区切り部６Ｂ（第２遮蔽体部の一例）とは、容器状担体１の中心を上下に延びる軸芯Ｘに沿った投影面上で互いに補完し合うように配置されている。
【００３０】
言い換えれば、例えば、下壁部３に設けられた区切り部６Ｂと、上壁部２に設けられた４つの区切り部６Ａの間に形成された平面視で十字状の開口部とは、平面視で概して十字状の略一致した形状を備えている。
【００３１】
（成形装置の構成）
容器状担体１は、前述したような特殊な形状を備えるので、以下に示す金型セットを有する射出成形装置を用いて成形することが可能である。
図３に示す金型セットは、主に容器状担体１の下壁部３を成形するための下部固定型８と、主に容器状担体１の上壁部２を成形するための上部可動型９と、主に容器状担体１の４つの側壁部４を成形するための４つの側部可動型１０とを有する。４つの側部可動型１０は、互いに対向配置される一対の第１側部可動型１０Ａ，１０Ｂと、互いに対向配置される一対の第２側部可動型１０Ｃ，１０Ｄとからなる。
【００３２】
下部固定型８の上面には、容器状担体１の上壁部２に形成すべき４つの区切り部６Ａの形状に対応する断面形状の４つの第１形中子８Ａが上向きに立設されている。
上部可動型９の下面には、容器状担体１の下壁部３に形成すべき１つの区切り部６Ｂの形状に対応する断面形状の１つの第２形中子９Ａが下向きに立設されている。
【００３３】
４つの側部可動型１０の各側面には、容器状担体１の４つの側面に十字状の区切り部６Ｃによって区切られた状態で形成すべき４つの矩形の開口部５の形状に対応する断面形状の４つの第４形中子１１が横向きに立設されている。
【００３４】
そこで、上部可動型９の中子９Ａが下部固定型８の４つの中子８Ａの間に挿入されるように、下部固定型８の４つの中子８Ａの各上端面が上部可動型９の平坦な下面に当接するまで上部可動型９を下部固定型８に近接移動すると、上部可動型９の下面付近と下部固定型８の上面付近のみに区切り部６Ａ，６Ｂの厚さと対応する上下に薄い間隙空間が得られ、残りの領域には中央部も含めて実質的に間隙が全くない状態が得られる。
【００３５】
次に、このようにして全部で５個の中子８Ａ，９Ａ，９Ｂによって得られた立方体状の塊の互いに対向する２つの側面に対して合計８つの中子１１が押付けられるように、一対の第１側部可動型１０Ａ，１０Ｂを横移動し、さらに、同塊の別の２つの側面に対して合計８つの中子１１が押付けられるように、一対の第２側部可動型１０Ｃ，１０Ｄを横移動する。
【００３６】
このようにして図４に示す状態で、上部可動型９と第１側部可動型１０Ａ，１０Ｂと第２側部可動型１０Ｃ，１０Ｄとを下部固定型８に対して固定し、下部固定型８に設けられた注入路８Ｃを介して外部から溶融状態の樹脂を射出し、樹脂の固化後に各可動型を取り外せば、図２に示す形状の容器状担体１が得られる。上記の射出成形に適用する樹脂としては、例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＰＶＣ、ＡＢＳなどから選択すればよい。
【００３７】
（浄化槽の構成）
上記の水処理用濾材を浄化槽に適用する場合、浄化槽内部の固定床あるいは流動床の槽内に備えた浄化槽の構成が挙げられる。水処理用濾材は固定床の槽内に静置させてあっても流動床の槽内で被処理水と共に流動させてあってもよい。これらの浄化槽にあっては、外力に強く微生物を繁殖保持できる非圧縮性の容器状担体１を有する水処理用濾材を槽内に備えるので、長期的に安定して生物処理を行うことができる。
【００３８】
〔別実施形態〕
〈１〉容器状の第１担体は必ずしも上記実施形態に示した容器状担体１のように立方体である必要はなく、図５に例示するような平面視で六角形の外形を備えた筒状の容器状担体としてもよい。
図５に例示する容器状担体１では、上壁部２の中心から径方向外向きに３本の棒状の区切り部６Ａ（第１遮蔽体部の一例）が放射状に延設され、下壁部３には上下の軸芯Ｘに沿った投影面上で区切り部６Ａと補完し合う３本の鈎型の区切り部６Ｂ（第２遮蔽体部の一例）が延設されている。全ての側壁部には２つ以上の補助開口部５Ｂが形成されている。
【００３９】
ここでは平面視で六角形の筒状の容器状担体１は、軸芯方向の向きを一定に揃えるという条件の下で、空間充填立体すなわち一定の空間内に同じ形状の立体を間隙なく充填可能な立体の立方体以外の例として採用されている。
【００４０】
〈２〉また、必ずしも上下壁部と側壁部との全てに開口部５Ａ，５Ｂが形成されている必要はなく、例えば、図６に例示するように、側壁部に補助開口部５Ｂがなく、上下壁部のみに小開口部５Ａが形成されている形態で実施してもよい。
【００４１】
〈３〉或いは、図７に例示するように、容器状担体１の内面に中心向きに突出したフィン状突起３０を一体的に設けることが可能である。これらの突起３０は中にスポンジ状担体２０Ａを収納して用いる場合に、そのスポンジ状担体２０Ａの移動や抜け落ちを抑制する効果を有する。当然ながらフィン状突起３０は図１〜図４に示した立方体状の容器状担体１に対しても適用可能である。
【００４２】
〈４〉本発明による水処理用濾材は、非圧縮性で外形が空間充填立体状であれば、必ずしも内部に圧縮性の担体を収納可能な容器状を呈している必要はなく、例えば外観上は概して中実ながらも多数の開口気孔を備えた多孔質の水処理用濾材として実施してもよい。このような多孔質の水処理用濾材を構成する素材の例としてＰＰ、ＰＥ等が挙げられる。この場合も、開口気孔を介して水処理用濾材の内部に被処理液体を通過させることで被処理液体を濾過処理することが可能となり、また、必要に応じて開口気孔の壁面付近に微生物を繁殖させることで、微生物による分解能力を用いたより高度な水処理が可能である。
特にこの実施形態の場合、図８に示す切頂八面体や図９に示す菱形十二面体などに代表される種々の空間充填立体を水処理用濾材１の形状として採用することができる。
【００４３】
〈５〉尚、図３に示す金型セットを含む製造設備に数点の修正を加えることで、水処理用濾材を射出成形によって更に効率的に製造することが可能となる。
例えば、図３に示す金型セットから第２側部可動型１０Ｃ，１０Ｄを略し、同時に、下部固定型８及び上部可動型９と一対の第１側部可動型１０Ａ，１０Ｂとを、互いに平行に延びた長尺状とし、そこに上下の中子群８Ａ，９Ａ，９Ｂと側面用の中子群１１とが横方向に等間隔で多数連設されたマルチ金型セットへと改変することができる。
【００４４】
このマルチ金型セットを用いれば、１回の射出成形工程で、多数の水処理用濾材が開口部の無い側壁部を介して連結された状態の長尺四角柱状の前駆体が得られ、この前駆体を後続の分離工程において開口部の無い側壁部が切断面となるように切断することで多数の水処理用濾材が効率的に製造できる。この例では、水処理用濾材を構成する６面のうちの２面となる一対の側壁部には開口部を形成できないが、水処理用濾材としての機能を十分に果たすことができる。
【００４５】
〈６〉また、前述したマルチ金型セットを用いた方法において、下部固定型８及び上部可動型９の上面及び下面に、前記開口部の無い側壁部に沿って上下に延出した薄い板状の補助中子を立設しておき、この補助中子どうしの間に左右に延びた細い間隙部が残る状態で射出成形すれば、互いに隣接する水処理用濾材どうしがこの間隙部に注入された仮接樹脂部のみで連結された、見掛け上で長尺四角柱状の横方向に長尺の前駆体が得られる。したがって、後続の分離工程では特別な切断装置を用いることなく、例えば前駆体に対して手動で微弱な曲げ応力や引っ張り応力を加えるだけで仮接樹脂部が破断され、簡単に個々の水処理用濾材に分離できる。
【００４６】
〈７〉空間充填立体としての性質を生かして一定容積の空間内にできるだけ多数の水処理用濾材を間隙少なく機械的に且つ効率的に収納または充填するための具体的な方法は幾つか考えられる。その収納方法の一つは、前述したマルチ金型セットによって得られた長尺四角柱状の前駆体をそのままパレット上や箱状の梱包材の中に多数平行に並べることで、多数の水処理用濾材が層状に敷き詰められた状態とし、さらに多数の層が上下に積み重ねられた状態とするものである。
【００４７】
この実施形態では、水処理用濾材として用いる際には、必要に応じて、浄化槽などに投入する直前に手動などで仮接樹脂部を破断してばらばらの水処理用濾材とすることができるが、使用目的によっては多数の水処理用濾材が層状にまた前後左右に整然と並置された状態のまま用いることも可能である。
【００４８】
〈８〉他の収納方法としては、以下に示すワイヤを用いる方法が可能である。この方法では、例えば、図３に示す金型セットを用いた水処理用濾材の製造段階の最後に、先ず、下部固定型８及び上部可動型９と一対の第２側部可動型１０Ｃ，１０Ｄとを脱型させ、成形済みの水処理用濾材が残りの一対の第１側部可動型１０Ａ，１０Ｂのみで前後から支持された状態で、中心の空洞部を挟んで互いに対向する所定の一対の補助開口部５Ｂに長尺のワイヤなどを左右から通し、次の水処理用濾材を成形するという一連の操作を何度も繰り返すことで、同ワイヤによって多数の水処理用濾材が一定の姿勢で連結された棒状の水処理用濾材ユニットを作り、この水処理用濾材ユニットをパレット上や箱状の梱包材の中に多数平行に並べることで、多数の水処理用濾材が層状に敷き詰められた状態とし、さらに多数の層が上下に積み重ねられた状態とすればよい。
【００４９】
〈９〉さらに別の収納方法として、各水処理用濾材の開口部５の一つに比重の大きな金属片などを取り付けることで水処理用濾材の実質的な重心位置を大きく偏心させてもよい。この場合、多数の水処理用濾材をランダムな姿勢で投入した箱状の梱包材の全体を外側から振動させると、梱包材内で水処理用濾材が互いに一定の同じ姿勢を取る傾向が生じて、自然に隙間無く充填された状態が得られ易くなる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
内部への水の進入を許す通路を備え、外形が一種類の空間充填立体状を呈している非圧縮性の水処理用濾材に従来見られた課題を解決するための技術として利用可能な発明である。
【符号の説明】
【００５１】
１      容器状担体（水処理用濾材）
５Ａ    小開口部（通路）
５Ｂ    補助開口部（通路）
【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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【図８】
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【図９】
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