JP2015150257A - バイオトイレ - Google Patents

Abstract

【課題】排泄物と分解用チップとの撹拌混合が効率よく行われ、排泄物を短時間で処理することが可能なバイオトイレを提供する。【解決手段】便座孔４ａが形成された便座４と、好気性微生物を含む木材チップと排泄物とを撹拌混合するための撹拌空間が内部に形成されたトイレ槽１２を有するトイレ本体部２と、トイレ槽１２の互いに対向する槽壁面３０にそれぞれ回転可能に軸支され、撹拌空間に架渡して配設された回転シャフト２０を有する撹拌機構部１０と、を備え、トイレ槽１２の撹拌空間内で木材チップと排泄物を撹拌混合し、排泄物を分解処理するバイオトイレであって、撹拌機構部１０の回転シャフト２０が、略Ｓ字状に形成されていることを特徴とする、バイオトイレ。【選択図】図３

Description

本発明は、バイオトイレに関するものであり、特に、好気性微生物による排泄物の分解処理機能を利用し、当該排泄物を主として水及び空気に分解することが可能なバイオトイレに関するものである。

従来から、人間が排泄した糞尿等の排泄物を好気性微生物を利用して処理する所謂「バイオトイレ」に関する技術の開発が多く行われ、一部において実用化されている。このバイオトイレは、例えば、上下水道設備が地震等によって被害を受けた災害地域の避難場所等に設置される仮設トイレ、山奥等の僻地の建築作業現場に設置される作業用の臨時トイレ、或いは高地のために排泄物の処理に多大なコスト及び労力を必要とする山小屋に設置される簡易トイレ等の幅広い用途において利用されている。係るバイオトイレにより、排泄された排泄物は好気性微生物の分解によって水及び空気等に主に分解され、従来のように、排泄物を処理設備まで運搬する必要がなくなる大きなメリットを有している。

上記のバイオトイレは、主に室外に設置され、多人数の使用を想定した比較的大型のものである。これに対し、室内での使用を想定し、搬送性等に直ぐれた小型のタイプ（ポータブルタイプ）のバイオトイレも開発されている。このポータブルタイプのバイオトイレは、要介護者や高齢者等の自立歩行が困難な人々のいる家庭で使用され、当該要介護者等の居室や寝室に設置し、就寝時等にトイレまでいくことができない、或いは杖等を使用するためにトイレまで時間がかかる場合に使用するものである。

バイオトイレでない通常のポータブルトイレを使用することは、介護者が排泄物の処理をする必要があり、そのような介護を精神的な負担として感じることがあり、ポータブルトイレの使用を我慢し、膀胱炎やその他の疾病につながる要因となることもあった。そこで、排泄物の分解処理が可能なバイオトイレを使用することにより、排泄物の処理を介護者が行う必要がなくなり、或いは当該処理が簡便に行えることとなり、上記のような要介護者の精神的な負担が解消され、また、介護者にとっても介護の負担の軽減化が図られることとなる。すなわち、要介護者及び介護者の双方にとって、優れた利点を有している。

室内に設置されるバイオトイレは、一般に外観形状が座椅子等の家具調のデザインが施され、一見するとトイレには見えないような配慮がなされている。すなわち、要介護者等が主に居住する居室（和室等）の室内の雰囲気を損なうことがなく、さらに居室に来客があった場合でもトイレであることを感じさせることがない。

出願人は、すでにこのような室内に設置されるバイオトイレを提案した。すなわち、椅子部と、上方に開口した便座の通過孔を通過して収容された排泄物を撹拌混合するための撹拌空間が内部に形成されたトイレ槽を有するトイレ本体部と、トイレ槽の撹拌空間に予め収容され、収容された排泄物を好気性微生物の分解作用を利用して処理するためのバクテリア及び木材チップからなる分解用チップと、排泄物及び分解用チップを撹拌空間で所定の回転数で撹拌混合するための撹拌機構部と、撹拌機構部による撹拌混合を行うための回転駆動力を発生させる撹拌駆動部とを具備するバイオトイレを提案した（特許文献１）。

特開２０１０−１１０３４５号公報

従来のバイオトイレは、排泄物及び分解用チップを撹拌空間で所定の回転数で撹拌混合するための撹拌機構部が、回転シャフトからシャフト軸方向に直交するようにして、所定の間隔を保持して突設された長棒状のプロペラ部と、プロペラ部の先端から回転シャフトの軸方向に沿って略平行になるように延設された掻き出しバーとから構成されていた。すなわち、直線的な棒で排泄物及び分解用チップを撹拌していた。

しかしながら、このような構成の撹拌機構部では、棒状のプロペラ部及び掻き出しバーが直接当たらないスペースは撹拌混合が難しく、一方で、プロペラ部及び掻き出しバーの数を増やしても製造コストがかかり、排泄物がプロペラ部や掻き出しバーの隙間に入り込んで分解処理に支障が出る。

また、室内に設置されるバイオトイレで問題になるのが、糞尿等の排泄物の臭気である。排泄後においても居室（和室等）の室内の雰囲気を損なわないようにするためには、排泄物及び分解用チップを撹拌空間で所定の回転数で撹拌混合する撹拌機構部が、効率よく排泄物と分解用チップを十分に撹拌混合し、排泄物を短時間で分解処理することが肝要である。

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、排泄物と分解用チップとの撹拌混合が効率よく行われ、排泄物を短時間で処理することが可能なバイオトイレを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、開口部が形成された便座と、好気性微生物を含む木材チップと排泄物とを撹拌混合するための撹拌空間が内部に形成されたトイレ槽を有するトイレ本体部と、トイレ槽の互いに対向する槽壁面にそれぞれ回転可能に軸支され、撹拌空間に架渡して配設された回転シャフトを有する撹拌機構部と、を備え、トイレ槽の撹拌空間内で木材チップと排泄物を撹拌混合し、排泄物を分解処理するバイオトイレであって、撹拌機構部の回転シャフトが、略Ｓ字状に形成されていることを特徴とする、バイオトイレを提供するものである。

本発明によれば、回転シャフトをＳ字状に形成したことにより、撹拌空間内において排泄物及び分解用チップ全体を十分に撹拌混合することができる。その結果、分解用チップに含まれる好気性微生物による排泄物の分解処理が効率よく行われ、短時間で排泄物の分解処理が実現される。

また、回転シャフト自体に撹拌羽根（従来のプロペラ部及び掻き出しバー）の機能を持たせているため、部品点数が少なくなり、製造コストを抑えることができる。

本実施形態のバイオトイレ１の全体構成を示す図である。 バイオトイレ１の座面３を上げたときの便座４と便座孔４ａを示す図である。 撹拌機構部１０の構成を説明するための平面図である。 撹拌機構部１０の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態であるバイオトイレ１について、図１乃至図４に基づいて説明する。

図１は本実施形態のバイオトイレ１の全体構成を示す図であり、図２はバイオトイレ１の座面３を上げたときの便座４と、開口部としての便座孔４ａを示す図である。また、図３は本実施形態のバイオトイレ１の撹拌機構部１０の構成を説明するための平面図であり、図４は撹拌機構部１０の斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態のバイオトイレ１は、家具調のデザインが施された椅子のように構成され、一見するとトイレには見えないような配慮がなされている。すなわち、排泄物の分解処理を行うトイレ本体部２と、トイレとして使用する際に用いる便座４と、便座４をカバーするための折り畳み式の座面３を備えている。椅子として使用する際は、図１に示すように座面３で便座４をカバーし、トイレとして使用する際は、座面３を持ち上げて折り畳み、開口部としての便座孔４ａが形成された便座４に座って用を足すことができる。

なお、図１及び図２には図示しないが、トイレ本体部２の内部には、排泄物を撹拌混合するための撹拌機構部と、撹拌機構部１０を駆動するための撹拌駆動部と、排泄物４を分解処理するための好気性微生物を含む分解用チップとを具備して主に構成されている。

また、より快適な座り心地にするため、背もたれ５、肘掛け６を備えている。さらに、トイレ本体部２の両脇には、椅子としての安定性を確保するため及びトイレ本体部２の安定性を確保するための脚部７を備え、背面にはトイレ槽内の空気を外部に排出するための排気部８を備えている。

図３及び図４はトイレ本体部２の内部に備えた撹拌混合部１０の構成を示す図である。ここで、トイレ本体部２は、排泄物を撹拌混合するための空間（撹拌空間）が内部に形成されたトイレ槽１２を有している。

図１〜図４に従ってトイレ槽１２の一例を示すと、底部３２及び槽壁部３０が一体化して形成され、上方は開口している。そして、係る開口部を略閉塞するようにヒンジによって開閉可能な便座４が設置されている。そのため、使用者は、便座４に座し、便座４の略中央部に設けられた便座孔４ａから排泄物を撹拌空間に落下させることによりトイレ本体部２のトイレ槽１２に排泄物を収容することができる。

なお、トイレ本体部２を構成する素材は、特に限定されないが、加工性、コスト、及び軽量性の点から、硬質プラスチック等を使用することが好適である。さらに、撹拌空間に収容される分解用チップの好気性微生物が死滅しないように、トイレ槽１２の槽壁面３０や底面３２の表面には抗菌剤を使用していないものに限られる。

一方、分解用チップ（図示なし）とは、人間の糞尿等の排泄物を分解処理する機能を有する既知の好気性微生物（バクテリアなど）と、当該微生物が活動するための培地となるおがくず等の木材チップを所定の混合比率で混合してなるものである。好気性微生物による排泄物の分解処理の活動には、適切な温度、適量の水分、及び十分な空気（酸素）が必要である。

ここで、十分な空気は、後述する撹拌機構部１０によって排泄物等を撹拌することにより、排泄物等の間に空気を取り込むことができ、一方、適量の水分は排泄物に含まれる尿によって供給することができるため、分解用チップが極度に乾燥している場合以外は補給する必要がない。

また、適切な温度を保持するために、加熱用ヒータ（図示なし）を用いるものであってもよい。なお、好気性微生物による分解処理の際には、分解熱が放出されるため、加熱用ヒータの使用は分解開始直後に限定し、その後は当該分解熱によって撹拌空間内の温度を一定に保持するものであってもよい。

本実施形態におけるバイオトイレ１の撹拌機構部１０は、図２及び図３に示すように、回転シャフト２０が回転可能に軸支され、撹拌空間に架渡して配設されている。より詳しくは、互いに対向するトイレ槽１２の槽壁面３０に、回転シャフト２０のシャフト端３８が挿通可能な軸支孔を設け、シャフト端３８に固定した軸支部３４及びベアリング３６を介して取設することにより、撹拌空間の上方で回転シャフト２０が滑らかに軸回転することができるようになっている。

ここで、回転シャフト２０は、略Ｓ字状に形成され、図においては、８つの湾曲部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇを有する形状に形成されている。湾曲部の数は任意に設定することができ、湾曲形状についても、略Ｓ字状のみならず、波状の湾曲部を形成することもできる。

また、本実施形態においては、平面的に湾曲部を形成したが、これに限定されるものではなく、らせん状にねじれを加えたものでもよい。

さらに、回転シャフト２０の断面形状が円形状のものを示したが、これに限定されるものではなく、トイレ槽１２の撹拌空間の形状、回転軌跡、又は撹拌混合時に排泄物等から受ける負荷に応じて任意に設定することが可能であり、例えば、平板状のもの、或いは角棒状のものであってもよい。

撹拌機構部を構成する略Ｓ字状の回転シャフト２０の素材は、特に限定されるものではないが、排泄物等の撹拌及びこれによる負荷に十分に抗することができるように、有る程度の強度を有するものが求められ、さらに排泄物等に含まれる酸等の酸化物質の影響を受けることがないステンレス等の金属製の素材、或いは硬質のプラスチック樹脂等の使用が好適と思われる。

なお、回転シャフト２０の回転は、シャフト端３８に回転力を与えられれば手動でもよいが、従来から周知のモータ等を用い、複数のギア若しくは伝達ベルトやプーリー等によって構成された回転伝達部を利用し、回転可能に軸支された回転シャフト２０のシャフト端３８と連結し、回転させるための回転駆動力を発生させることが好ましい。ここで、回転駆動部による回転シャフト２０の回転は、非常にゆっくりした回転速度に設定され、例えば、１分間に９回転程度のものが想定される。

回転駆動部の稼働開始のタイミングは、例えば、排泄物の排泄が完了した後に、所定の操作スイッチを使用者自身が操作することによって行うマニュアル方式のものであっても、或いは便座の上に設けられた跳上式の座面３を元の状態に戻した時に自動的に稼働を開始するオート方式のいずれにも設定することができる。

さらに、撹拌時間は、稼働開始から所定の時間（例えば、５分間）を経過すると、タイマにより自動的に回転を停止するオートオフ機能を備えるものであっても構わない。これにより、就寝時等であっても、作動音や振動が長時間に亘って続くことがない。

したがって、本実施形態のバイオトイレ１によれば、略Ｓ字状に形成された回転シャフト２０を備えることにより、分解チップと排泄物等とが撹拌空間で接触する機会が多くなる。特に、従来は棒状のプロペラ部及び掻き出しバーが直接当たらないスペースは撹拌混合が難しく、一方で、プロペラ部及び掻き出しバーの数を増やしても製造コストがかかり、排泄物がプロペラ部や掻き出しバーの隙間に入り込んで分解処理に支障が出ていたが、湾曲部を複数有するＳ字状の回転シャフト２０が分解チップを持ち上げるようにして撹拌するため、分解チップ全体が撹拌されることになる。

その結果、好気性微生物が酸素の供給を十分に受けることができるようになり、分解処理の効率を向上させることができる。これにより、撹拌空間における排泄物の分解処理が短時間で速やかに進行し、かつ、未分解の排泄物が撹拌空間に残留することがない。加えて、回転シャフト２０が湾曲部から形成されているため、排泄物が一箇所に固まったり、挟まったりするようなことがない。

さらに、本実施形態のバイオトイレ１は、上記構成に加え、前記撹拌駆動部から供給された回転駆動力を、互いに隣接する回転シャフト２０に対し、それぞれの回転方向が異なるように分配して伝達する回転方向調整機構を具備するものであってもよい。

したがって、本実施形態のバイオトイレ１によれば、少なくとも一対の回転シャフト２０を備え、互いに隣合う回転シャフト２０の回転方向がそれぞれ異なる、換言すれば、一方の回転シャフト２０の回転（正回転）に対し、他方が逆の回転（逆回転）となるように回転させるものである。なお、一般にそれぞれの回転シャフト２０の回転速度は同一に設定されるが、例えば、回転方向調整機構の一方のギア比を変更し、それぞれの回転シャフト２０の回転速度を変更するものであってもよい。

さらに、回転方向調整機構には、回転駆動力を供給する撹拌モータのモータ軸に伝達ギアを取付け、複数のギアを組合わせることによって逆方向にそれぞれの回転シャフト２０を回転させるものであっても、或いはプーリー及び伝達ベルト等を用いる場合など、周知の回転伝達方式を応用するものが想定される。係る技術については、詳細な説明を省略するものとする。これにより、撹拌空間内の排泄物等が一方向に偏ることがなく、撹拌空間内で満遍なく撹拌機構部の掻出バー等と接触することになる。その結果、好気性微生物による分解処理が安定して実行され、短時間で分解処理を完了することができる。

さらに、本発明のバイオトイレは、上記構成に加え、トイレ槽１２の槽壁面３０及び底面３２は、回転シャフト２０の回転軌跡に略一致するように凹状に湾曲して形成されているものであってもよい。

したがって、本実施形態のバイオトイレ１によれば、回転シャフト２０の回転軌跡に略一致するようにトイレ槽１２の底面３２が、凹部３２ａと凸部３２ｂから構成されている。これにより、回転シャフト２０と底面３２との間の距離を小さくすることができる。その結果、底面３２近傍にある排泄物等が回転シャフト２０によって掻出されるため、当該部位の排泄物等を撹拌することができる。

また、撹拌駆動部は、一対の回転シャフト２０に対し、回転軸に沿って回転可能な回転駆動力を供給可能な撹拌モータと、撹拌モータによって供給される回転駆動力を、それぞれ一対の回転シャフト２０に対し分配するとともに、互いの回転方向をそれぞれ異なるようにする、すなわち、一方の回転シャフト２０の回転に対し、他方のシャフト２０を逆回転させる回転方向調整機構を有する回転伝達部を具備してもよい。

ここで、回転方向調整機構を有する回転伝達部は、撹拌モータにより発生した回転駆動力を複数のギアまたはベルト等を利用して回転シャフト２０に伝達するものであり、係るギア等の組合わせを組合わせることにより、回転速度及びそれぞれの回転シャフト２０の回転の正逆方向を任意に設定することが可能である。

係るギア等を用いた回転伝達部は、周知の機械要素であるため、ここでは詳細な説明は省略するものとする。

なお、本実施形態において、撹拌駆動部の撹拌モータによって供給される回転駆動力によって、一対の回転シャフト２０は、撹拌空間の中でそれぞれ１分間に約９回転の回転速度に設定されている。

また、本実施形態のバイオトイレ１は、撹拌駆動部による撹拌機構部１０の駆動開始のタイミングは、前述した椅子部の座面３が、跳上状態から元の状態に戻った時に駆動開始スイッチ（図示しない）が作動し、設定された回転速度で約５分間撹拌モータを駆動させるように設定されている。そして、予め設定した時間が経過した後には、撹拌駆動部の駆動を停止し、撹拌空間における撹拌機構部１０による回転を終了するように設定されている。

さらに、分解用チップは、トイレ槽１２に予め収容され、排泄された排泄物と撹拌機構部１０によって撹拌混合されるものである。ここで、分解用チップは、排泄物を分解し、主に水及び空気に転換する機能を有する好気性微生物（バクテリアなど）と、好気性微生物の培地として作用するおがくず等によって構成される木材チップとを適切な混合比によって混合したものである。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

すなわち、本実施形態のバイオトイレ１において、トイレ槽１２に一対の回転シャフト２０を配設するものを示したが、これに限定されるものではなく、一本のみの回転シャフト２０、或いは三本以上の回転シャフト２０をトイレ槽１２に配設するものであってもよい。ここで、回転シャフト２０の数は、一度に撹拌混合することの可能な排泄物等の処理能力に大きく影響するものであり、また、トイレ槽１２又はトイレ本体部２のサイズにも影響するものである。そのため、一度に分解処理の可能な排泄物の処理量に応じ、回転シャフト２０等の本数を適宜選択するものであっても構わない。

１…バイオトイレ
２…トイレ本体部
３…座面
４…便座
４ａ…便座孔
５…背もたれ
６…肘掛け
７…脚部
８…排気部
１０…撹拌機構部
１２…トイレ槽
２０…回転シャフト
３０…槽壁面
３２…底面
３２ａ…凹部
３２ｂ…凸部
３４…軸支部
３６…ベアリング
３８…シャフト端

Claims (6)

1. 開口部が形成された便座と、
   好気性微生物を含む木材チップと排泄物とを撹拌混合するための撹拌空間が内部に形成されたトイレ槽を有するトイレ本体部と、
   トイレ槽の互いに対向する槽壁面にそれぞれ回転可能に軸支され、撹拌空間に架渡して配設された回転シャフトを有する撹拌機構部と、
   を備え、トイレ槽の撹拌空間内で木材チップと排泄物を撹拌混合し、排泄物を分解処理するバイオトイレであって、
   撹拌機構部の回転シャフトが、略Ｓ字状に形成されていることを特徴とする、バイオトイレ。
2. さらに、前記撹拌機構部を回転させるための回転駆動力を発生する回転駆動部を備えた、請求項１に記載のバイオトイレ。
3. さらに、前記撹拌機構部を、複数備えた、請求項１又は２に記載のバイオトイレ。
4. 前記トイレ槽の槽壁面及び底面は、
   前記回転シャフトの回転軌跡に略一致するように凹状に湾曲して形成された、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオトイレ。
5. さらに、前記便座をカバーするための座面を備えた、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイオトイレ。
6. さらに、背もたれ、肘掛け、前記トイレ本体部を安定させるための脚部、前記トイレ槽内の空気を外部に排出するための排気部からなる群から選択された少なくとも１つを備えた、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバイオトイレ。

Images