JP2008132288A - バイオトイレの尿処理機構 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のバイオトイレは、小便・大便の排泄物を円筒体に投下させて撹拌することで、バクテリアの作用により堆肥に変換していた。しかし、小便の量が増加したときには、バクテリアの温度が下がり環境を悪くして、分解能力が下がり処理人数を限定していた。本発明は、温度を下げる小便を別途に収集することで、分解能力を上げ、使用できる人数を増やすことができる便利なバイオトイレを提供することにある。
【解決手段】着座して排尿方向に設ける前部の第１尿受口９と、便座を開口すると円筒体３の上面を覆うように張り出す後部の第２尿受口１０と、円筒体３の下面に複数の通水孔を備えた液溜体８と、支持軸受５に支承される撹拌爪４と、支持軸受５から撹拌爪４に排気する温風と、液溜体８の流水を貯める枠体２の下部のタンク２３と、第１尿受口９と第２尿受口１０の配管１８が液溜体８に接続されている構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、容量を大型化することなく、多人数が利用できるようにバイオによる分解効率を上げることで、小型の容量にして、撹拌性と分解効率を向上する、バクテリアを培養させるのに適した水分量と温度を保持する環境にするため、尿と便を分離させる装置を設けるバイオトイレの改良に関するものである。

従来のバイオトイレは、特許文献１が製品化されて一般家庭に普及している。バイオトイレは、排泄物を堆肥化させて有機肥料に変換するバクテリア効果の作用を備え、消臭の作用も備えているため、室内でも他人に迷惑をかけることなく利用できる簡易トイレである。しかも、自由に移動ができる大きさであり、車輪で転動するキャスターを備えている。そして、形状は、室内にマッチしたデザインで、出入り口を通行出来る大きさであり、利用者の近くに置ける椅子形にして、部屋内の使用を考慮した軽量な簡易形に造られている。

バイオトイレの機構は、円筒体にチップ部材を充満させて、適切な温度と空気と水分を均一に供給すれば、永久的に存在を可能にすることができ、排泄物を堆肥にして少量にするので、後処理がほとんど不要であり、介護者・利用者共に便利にして、手間がかからず楽ができるものである。チップ部材は、安価で効果的なおが屑・もみ殻が一般に採用され、定期的に増加分を肥料として排出している。

水分は、利用者の排泄物で十分に供給できる。空気は、底面よりポンプで温風を噴出させている。チップ部材は、均一に分解作用をさせるために、撹拌爪で数十分間に数回程度の回転が必要で、バクテリアの活動を活性化させてより分解を促している。
チップ部材の量は、体積が５０リットルのものが標準で、１００リットルまであり、家族の人数により容量を選択することができるが、３〜５名ほどである。

特開２００１−３２７４３４ 特開２００２−２３８８０３

しかし、従来のバイオトイレでは、使用できる人数が限定され、家庭内の４人程度を限界にしている。多人数で使用できるものは、更に大きな容量を必要にして、装置も大型化して、簡易ではなくなりメリットが出なくなる問題があった。

本発明は、多人数が使用する工事現場・イベント会場・集会場・災害現場等で、清潔に利用ができ、無臭で、排泄物の回収が多くできない場所・状況に対応することができて手間が掛からない便利なバイオトイレを提供することにある。このような場所に、バイオトイレを複数器が配置されることで、多人数が清潔に気持ち良く利用ができ、大量の排便を処理可能にして、容量が従来品とほとんど同じにしている。バイオトイレの構成は、分解効率を従来品より高めた環境に改良することにより、バクテリアの分解能力を大きくすると共に、排泄物を堆肥に換える衛生的で設置も簡単で移動も容易にできるバイオトイレである。

分解能力を上げるには、環境の改良であり、多人数の利用者の大便と小便との使用率が、ほとんどが小便であり、小便の水分量によりバクテリアの温度を下げて、分解作用をより低くする原因によるものであった。また、水分が空気の供給を妨げ酸素不足になり、培養を低下させていた。本発明の特徴は、バクテリアの分解作用の温度を下げずに空気を十分に供給できるように、小便時による水分を別途通路により、大便と小便を分離することで、分解作用より効率を上げて、水分の貯水及び排出手段を設けることで、多人数の排泄物の処理能力を上げ、限られたスペースで無臭であり、手間が掛からず設置が容易にでき、ランニングコストが安い簡易のバイオトイレを提供するものである。

請求項１の発明では、排泄物を分解可能にするチップ部材を充満した円筒体を備えている。円筒体内には、撹拌爪を備えてモータの回転により撹拌することで、排泄物を処理するバクテリアが充満しているバイオトイレである。バイオトイレは、円筒体を内蔵して側面を覆う洋式の便器を形成する枠体と、便器の上面に回動する便座を備え、便座に人が着座して排尿方向に設ける前部の第１尿受口と、便座を開口すると円筒体の上面を覆うように張り出す後部に配置する第２尿受口とを配置している。

円筒体の下段には、複数の透孔の通水孔を備えた液溜体を配置している。円筒体の中心部には、液溜体の中心を通過して円筒底面位置より高く形成する支持軸受を備えている。支持軸受には、支承される撹拌爪と、支持軸受から撹拌爪に排出する温風が備えてある。液溜体の流水を貯める枠体の下部に備えたタンクには、第１尿受口と第２尿受口の排水管が液溜体に接続される構成とする。

請求項２の発明では、円筒底面を撹拌爪に連結される搾り杆により、下方に沈殿したチップ材が上面から押圧されて液溜体に流水する構成とする。
請求項３の発明では、液溜体に吸水作用を備えた吸収部材を敷設して、前記吸収部材を通過して通水孔からタンクに貯水される構成とする。
請求項４の発明では、通水孔は、液溜体の遠心方向と底面に備えられ、液溜体を高速回転させることで、吸水部材を脱水させる構成とする。

請求項１の構成では、円筒体内でバクテリアによる大便を堆肥に効率よく変換でき、円筒体外に小便を分別して排出でき、別配置のタンクに貯蔵してまとめて処理ができる作用と、男性用の直立体位でも着座体位でも確実に水分をタンクに採集でき、円筒体の外部に排出できる作用がある。
請求項２の構成では、円筒体の底面に溜まる水分も処理できる作用がある。
請求項３の構成では、小便を消臭する作用がある。
請求項４の構成では、水分とチップ部材を瞬時に分離する作用がある。

請求項１の発明では、大便と小便を分離が容易にでき、バクテリアの分解作用を向上させ、多人数の利用を可能にして、小型で設置が容易にして移動も簡単にでき、排泄物の処理の作業に手間が掛からなく、水道水を必要としないので災害時に最適であり、無臭で衛生的である優れた効果を奏する。

請求項２の発明では、チップ材の水分量を適正に保持できるので、分解効率がよく処理能力を高めることができる効果がある。

請求項３の発明では、タンクに溜まっても臭いを発生させないので、近辺に設置しても衛生的に使用することができる効果がある。
請求項４の発明では、分離時間が短時間でできるので、小便が多くても処理能力を上げることができる効果がある。

本発明は、洋式の便座に腰掛けて排便するバイオトイレ１であり、排便の大便Ｘをバクテリアにより堆肥に変換する培養体を介在している。培養体は、通気性がよく、保水・保温性がよいものでなければならない。それには、安価で入手性がよい、おが屑・もみ殻が一般的に採用されているが、本実施形態では前記培養体を含め、紙繊維・植物繊維を材料にして粒状に加工されたチップ材Ｂとして説明する。

チップ材Ｂは、円筒体３の容器に収めてあり、バクテリア菌を添加物として投入し、保温４０から５０度にして、水分重量６０パーセントを目標に調整して、十分な酸素を吸気し、数分単位で撹拌をする環境を造られている。円筒体３は、上面を空洞状態で汚物を投下可能にして、底に細かい目のメッシュ状にした円筒底面７を備え、その下に荒い目のメッシュ状の液溜体８を備えて枠体２に固定している。枠体２は、椅子形状にして、上部に円筒体３を覆うように透孔を備えた便座受１２ａを備え、その上に便座１２が回動可能に配置され、便座１２を塞ぐ蓋１１が配置されている。円筒体３の中心には、撹拌爪４がチップ材Ｂを撹拌できるように回転可能に備えてある。円筒体３には、大便Ｘが主に投下され、小便Ｙをほとんど投下されないようにしてあるため、分解効率を高めている。

図１は、多人数が利用できるバイオトイレ１を示し、工事現場・展示会場・災害場所等に簡易に簡単に設備工事不要にして速く設置でき、しかも衛星的に無臭で混雑した密集地に最適な用足しが可能なものである。バイオトイレ１の周辺は、特開２００１−２３８８２０に開示されたカーテン装置のカーテン３７で遮蔽され、プライバシーを保護できるため、例えば、避難先の体育館の中央に設置しても、衛生的で無臭にして公害を出すことなく利用することができる。郊外においても、台車に搭載して移動ができ台車なり設置すれば、回収に便利である。特に、災害時には、電気の復旧作業が早くできるが、水道の復旧に２ヶ月近くかかるため、本発明のバイオトイレ１が水道水を必要としなく、設置も容易にでき、人手を必要にしないため、最も適している。

バイオトイレ１は、枠体２で椅子形状の様式トイレであり、上面に楕円状の透孔を備えた便器１２ａがあり、男子用の小便が利用可能である。前記透孔内には、手前に第１尿受口９と、前後に伸縮する第２尿受口１０が設けてあり、便座１２を水平に下げると２尿受口が後方に移動して円筒体３の上面を開口して、女子用の小便又は大便を可能にでき、小便時の男女共に回収できるようにしてある。もちろん、男子用の大便も便座に着座して利用できる。円筒体２は、凹状にして中央に支持軸受５を備え、撹拌爪４を駆動回転させる。

支持軸受５は、枠体２の底部に固定されたベース３４から上方に突出させた軸に、軸受で回転支持されたパイプ材であり、撹拌爪４と絞り棒６を固定して、上部に排気口２９を配置している。円筒体２内には、チップ材Ｂが投入されて、撹拌爪４により撹拌され、排出口２９からの酸素と熱を供給する。利用者は、蓋１１を回動して便座１２にして、大便Ｘの排出を可能にすることができる。

大便Ｘは、チップ材Ｂに投下され、利用者の退出を待つことになり、蓋１１で便座１２を塞ぐことで、退出を検出し、撹拌爪４の回転でバクテリアによる分解動作が始まり、完全に堆肥に変換されるには３時間ほど掛かるが、体積が１００リトルあるので、連続でも４人分が処理できる。小便Ｙは、便器１２ａにするため、便座１２を上方に回動すると、その回動力で後部から前方にベルト駆動でロールシート１３が張り出し小便専用の第２尿受口１０を形成するので、用を足すことになり、ロールシート１３の底部に接続された配管１８を通り液溜体８に流される。

液溜体８は、吸収材２０を敷設して小便Ｙをろ過すると共に、発生する臭いを吸収する作用を備え、下方に流出させる。液溜体８の下面には、受皿２１が勾配を付けて覆いタンク２３に流水する構成にしてあり。タンク２３は、２０リットル入りが用意され、カートリッジ式に交換容易にして、排出口２４を備え、所定の貯蔵場所に排出ができ、バキュウム吸水口により吸い上げることもできる。このバイオトイレ１は、１台あたり１０人分の排泄物を可能にして、人数により設置台数を増加すればよい。

図２では、円筒体内を回転する撹拌爪４と絞り棒６が一体に支持軸受に固定され、爪モータ２２の駆動力でチップ材Ｂを撹拌して、軽量材が上方に移動して、重量材が下方になり、水分量が多いものが円筒底面７に沈下してゆく。円筒体底面７には、支持軸受５に固定された絞り棒６が転動して、水分を絞り出してメッシュ状の底面から水分を流水させ下段の液溜体８に落下させ、重量物があるときは薄物に引き伸ばし軽量物に変えて上昇させて分解作用を容易にしている。液溜体８には、底面をメッシュ状にして吸収材２０を敷設して、ろ過と悪臭を消臭させている。支持軸受５には、酸素と熱をチップ材Ｂに放出する排気口２９が備えてあり、４０〜５０度付近で保温している。

便器１２ａ近辺には、吸気口２６が備えてあり、排泄物の悪臭を吸気して前記排気口２９から排気させることで、バクテリアの消臭作用により無臭状態にすることができる。男子が小便用に使用するときは、蓋１１を開けて、便座１２も開けることで、便座１２の軸受に固定された駆動歯車１４により両側に軸着された歯車１５が増速回転して、歯車１５に巻掛けたタイミングベルト１７が移動する。タイミングベルト１７には、ロールシート１３が固定されて、下方に凹部を形成して前方に移動させることで、第２尿受口１０を形成する。

前記凹部は、成形された状態にして、底面に配管１８を付けて、液溜体８まで接続してもよく、配管１８には、逆流弁１９が介在してあり、尿臭い空気を戻すことがないようにしている。逆流弁１９は、ばねの付勢力で管内を塞ぐ弁又は球・円錐の構成でもよいが、最終口を傾斜させてばねで開閉させる機構でもよい。第１尿受口９及び２尿受口１０には、完璧に小便Ｙを受けなくても、チップ材Ｂに必要な水分量の補給にあてることができる。本実施形態では、左右のタイミングベルトの勾配を上りと下りの逆にすることで凹部が傾斜して受口に排出させてもよいが、ストッパを備え当接させることで弁が開口する機構にしてもよい。

ロールシート１３は、便器１２ａの内幅の長さで、丸棒の軸にシート材を巻回してコイルスプリングを軸内に係止させ、付勢力で巻き取るロールカーテンと同様な構成にしている。便座１２を水平な位置に戻すと、タイミングベルト１７で後方に移動させるためにロールシート１３が丸棒の軸に巻回されて収納され、円筒体３の上面を開口する。液溜体８は、バクテリア効果を備えた吸収材２０を敷設しているので、小便Ｙの消臭を可能にして不純物も取れるろ過作用を備え、定期的に吸収材を上面の取出口（図示略）から容易に交換可能にしている。

図３は、撹拌爪４と絞り棒６を備えた支持軸受５を示し、枠体２に固定されたベース３４から立設されたパイプ材をフレームにした固定軸３５を備えて、固定軸３５の外周を回転するパイプ状の支持軸受５が駆動モータ３６により回転可能にしている。支持軸受５は、円筒体３内の中心から水平に張り出した撹拌爪４と絞り棒６を備え、中心部を下方に通過させて液溜体８から受皿２１の下面の駆動モータ３６と噛合って駆動力を伝達させている。

支持軸受５の上面には、排気口２９が数個配置してあり、ベース３４からフレームの固定軸３５にパイプが接続されブロオ２７により、便座１２の近傍で吸気した悪臭をチップ材Ｂ内に排気している。液溜体８には、第１・２尿受口９・１０からの流水と円筒底面７からの水分の落下により、吸収材２０に一時的に保水され、絞り棒６の回動でメッシュ状の底面から受皿２１に流れタンク２３内に集水される。

絞り棒６は、外周にローラが回転可能に軸着された弾力性があるもので、吸収材２０のスポンジ状の敷設物を押圧して、水分を脱水する。タンク２３は、バキュウム吸水口２５による排出が容易にできる排出口２４が備えてあり、バキュウム吸水口２５を連結し易くしている。排出口２４は、弁を上方のみ回動可能に備え、外径をバキュウム吸水口２５内径より小さくして挿入可能にし、当て止め板を円形の薄物にしてバキュウム吸水口２５の外径より大きくして吸引力の負圧を塞ぐために、吸引効率を上げることができるので、小型または手動のバキュウム装置で十分である。タンク２３は、Ｕ字形状をして中心部の駆動部の外周を覆うような形状で、カセット状に複数個用意して簡単に取り替えることもできる。

図４は、別例の第２実施形態を示すもので、業務用に更に容量を大きくすると共に、脱水手段を説明するもので、分離された水分を少量のチップ材Ｂを敷設する液溜体８に流水させ、チップ材Ｂと混合させることで、消臭作用を得て、タンク２３に集水するものである。円筒体３は、枠体２に固定されて、中心部の底面から支持軸受５が突出している。支持軸受５は、伝達モータ３２の回転で撹拌爪４を回動させ、上面に温風を排気させる排気口２４を備えている。

円筒体３の下段には、液溜体８が配置されて、円筒体３の外周を案内レールにして、液溜体８の上面が支持され回動可能に吊り下げられている。
液溜体８の外周面は、メッシュ状にして水分を排出できるようにしている。液溜体８の底面は、伝達モータ３２が配置してあり、底面の外周に歯面が備えてあり伝達モータ３２のピニオンが噛合うことで、高速回転を得るようにしている。

液溜体の高速回転は、一方だけでなく回転数を５０〜６００ｒｐｍに変化させ、正転逆転をＰＣＴの制御で電圧の変動・電流値の変動・周波数の変動等を行うシーケンス・インバーターを採用して、チップ材Ｂを均等に配置させている。この実施形態のバイオトイレ１は、人に限定するものではなく、家畜である馬・牛・豚等の特に大量の小便を処理するには高速回転により速い分離が最適である。なお、高速回転用に脱水用モータ３１の構成を示しているが、１台のモータで、伝達モータ３２と脱水用モータ３１を兼ねる２軸の出力軸を採用して駆動回転させる洗濯機のモータのように構成にしてもよい。

第１尿受口と第２尿受口を示すバイオトイレの外観の斜視図。 第１尿受口と第２尿受口及び撹拌爪と絞り棒の機構を示す説明図。 大便と小便の分離構成と液溜体を説明する断面図。 第２実施形態の高速分離装置を示す断面図。

符号の説明

１ バイオトイレ
２ 枠体
３ 円筒体
４ 撹拌爪
５ 支持軸受
６ 絞り棒
７ 円筒底面
８ 液溜体
９ 第１尿受口
１０ 第２尿受口
１２ａ便器
１３ ロールシート
１４ 駆動歯車
１５ 歯車
１６ ベルト車
１７ ベルト
１８ 配管
１９ 弁
２０ 吸収材
２１ 受皿
２２ 爪用モータ
２３ タンク
２４ 排出口
２５ バキュウム吸水口
２９ 排気口
３０ 脱水機構
３１ 脱水用モータ
３２ 伝達モータ
Ｂ チップ材
Ｘ 大便
Ｙ 小便

Claims (4)

1. 排泄物を分解可能にするチップ部材を充満した円筒体と、円筒体内に撹拌爪を備えモータの回転により撹拌するバイオトイレにおいて、
   円筒体を内蔵して側面を覆う洋式の便器を形成する枠体と、便器上面に回動して開閉する便座と、便座に人が着座して排尿方向に設ける前部の第１尿受口と、便座を開口すると円筒体の上面を覆うように張り出す後部に配置する第２尿受口と、円筒体の下段に配置され複数の通水孔を備えた液溜体と、液溜体の中心部を通過して円筒底面位置より高く形成する支持軸受と、支持軸受に支承される撹拌爪と、支持軸受から排出する温風と、液溜体の流水を貯める枠体の下部に備えたタンクと、を備え、
   第１尿受口と第２尿受口の配管が液溜体に接続されていることを特徴とするバイオトイレの尿処理機構。
2. 円筒底面は、底をメッシュ状にして、撹拌爪に連結される絞り棒により、上面から押圧されて液溜体に流水することを特徴とする請求項１記載のバイオトイレの尿処理機構。
3. 液溜体は、底に通水孔を備えて上面に吸水作用を備えた吸収材を敷設して、前記吸収材を水分が通過して通水孔からタンクに貯水されることを特徴とする請求項１記載のバイオトイレの尿処理機構。
4. 通水孔は、液溜体の遠心方向と底面に備えられ、液溜体を高速回転させることで、吸収材を脱水させることを特徴とする請求項３記載のバイオトイレの尿処理機構。

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