JP2020037824A

JP2020037824A - バイオトイレシステム

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Publication number: JP2020037824A
Application number: JP2018165977A
Authority: JP
Inventors: 功治倉山; Koji Kurayama; 遼介天本; Ryosuke AMAMOTO; 力原田; Tsutomu Harada; 孝彦東; Takahiko Azuma
Original assignee: Nishimu Electronics Industries Co Inc
Current assignee: Nishimu Electronics Industries Co Inc
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2038-09-05
Also published as: JP7092623B2

Abstract

【課題】制御装置で発生する熱や外気による吸熱を活用することで省エネルギーで極めて効率が良いバイオトイレシステムを提供する。【解決手段】汚物を含む被処理水３１を微生物処理し、洗浄水として循環するバイオトイレシステム１において、トイレ２から排出される汚物を含む被処理水３１を微生物処理する処理槽５と、処理槽５に対して空気を送り込むブロア１０２と、バイオトイレシステム１全体を制御する制御装置１０１とを備え、ブロア１０２と制御装置１０１とが共通の空間内に配設されており、ブロア１０２が制御装置１０１により暖められた空気を吸引し、当該空気を処理槽５に配設された散気管５７から排出する。また、処理槽５の前段に配設され、ブロア１０２の曝気による好気性処理を行いながら被処理水３１を貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出して処理槽５に送出する第１調整槽４を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、汚物を含む被処理水を微生物処理し、洗浄水として循環するバイオトイレシステムに関する。

バイオトイレに関する技術として、例えば特許文献１に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、洗浄水によりトイレを洗浄した際の汚物を含む被処理液を複数の槽を介して前記洗浄水に循環するバイオトイレシステムにおいて、前記被処理液を貯留する受入槽と、前記受入槽に貯留された前記被処理液を次の生物処理槽に移送する移送ポンプと、前記被処理液を前記洗浄液に処理する複数の処理槽と、処理された前記洗浄水を貯留する洗浄水槽とを備え、前記移送ポンプが、一定の流量で前記被処理液を次の生物処理槽に移送するものである。

また、電力消費を抑えつつ加熱による微生物の活性化及び水量調整を行う技術として、例えば特許文献２に示す技術が開示されている。特許文献２に示す技術は、便器と、この便器の下部に設けられ発酵床および糞尿が収容される発酵処理槽と、この発酵処理槽を包囲し、内部に貯められた潜熱蓄熱材を温水パイプとの熱交換で加熱することで上記発酵処理槽内部を加熱する貯液槽と、この貯液槽内の潜熱蓄熱材を温める温水を貯める貯液タンクと、この貯液タンクに貯める温水を加熱する太陽熱温水器と、この太陽熱温水器から上記貯液タンク内および上記貯液槽内の温水パイプへ温水を送り込むポンプとを備えるものである。

特開２０１６−８９５３８号公報特開２００６−２６３４１８号公報

しかしながら、特許文献１や２に示す技術は、トイレシステムを制御するための制御装置が必要であり、この制御装置は夏季の高温環境や装置の収納環境により損傷してしまう恐れがある。そのため、トイレシステムの正常稼働を維持するためには、制御装置の廃熱や冷却を正確に行うことが必要になるという課題を有する。また、特に冬場においては、気温の低下により微生物が不活性となってしまうため、処理槽の温度を上げて微生物を活性化するように温度制御する必要があるという課題を有する。

特許文献１に示す技術は、上記のように制御装置の廃熱や冷却、微生物の活性化や温度制御について考慮された技術ではない。特許文献２に示す技術は、微生物を活性化したり水量調整を行うために太陽熱温水器を利用するものであるが、設備として太陽熱温水器が必要となり、太陽熱温水器を設置している領域では太陽光発電等でエネルギーを作る機会が奪われてしまう。また、制御装置の温度管理について考慮された技術ではない。

本発明は、制御装置で発生する熱や外気による吸熱を活用することで省エネルギーで極めて効率が良いバイオトイレシステムを提供する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、汚物を含む被処理水を微生物処理し、洗浄水として循環するバイオトイレシステムにおいて、便器から排出される汚物を含む被処理水を微生物処理する処理槽と、前記処理槽に対して空気を送り込むブロアと、前記バイオトイレシステム全体を制御する制御装置とを備え、前記ブロアと前記制御装置とが共通の空間内に配設されており、前記ブロアが前記制御装置により暖められた空気を吸引し、当該空気を前記処理槽に配設された散気管から排出するものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、便器から排出される汚物を含む被処理水を微生物処理する処理槽と、当該処理槽に対して空気を送り込むブロアと、バイオトイレシステム全体を制御する制御装置とを備え、ブロアと制御装置とが共通の空間内に配設されており、ブロアが制御装置により暖められた空気を吸引し、当該空気を処理槽に配設された散気管から排出するため、制御装置で発生した熱がブロアを通して処理槽に移動され、制御装置を冷却（制御装置の熱を廃熱）しつつ処理槽の微生物を活性化することができ、省エネルギーで効率よくバイオトイレシステムを駆動させることができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記処理槽の前段に配設され、前記ブロアの曝気による好気性処理を行いながら前記被処理水を貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出して前記処理槽に送出する調整槽を備えるものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、前記処理槽の前段に配設され、前記ブロアの曝気による好気性処理を行いながら前記被処理水を貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出して前記処理槽に送出する調整槽を備えるため、調整槽で浄化処理を行う微生物に対しても制御装置で発生した熱を移動させて活性化することができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記ブロアと前記制御装置とが同一の筐体内に配設されており、当該筐体に設けられた通気孔から外気が流入されるものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、ブロアと制御装置とが同一の筐体内に配設されており、当該筐体に設けられた通気孔から外気が流入されるため、制御装置で発生する熱が筐体内に籠り、その熱を効率よく処理槽や調整槽などに移動させることができるという効果を奏する。また、筐体内には通気口から外気が流入するため、この外気により制御装置を効率よく冷却すると共に、筐体内で大きな熱落差を生じさせてエネルギーを効果的に利用することができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、浄化処理がなされた被処理水を便器の洗浄水として貯留する洗浄水槽を備え、前記筐体に設けられた通気孔から流入される外気が、前記洗浄水槽で熱交換により冷却されているものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、浄化処理がなされた被処理水を便器の洗浄水として貯留する洗浄水槽を備え、筐体に設けられた通気孔から流入される外気が、洗浄水槽で熱交換により冷却されているため、流入される外気を洗浄水槽でより低い温度に冷却し、この冷却された外気により制御装置を効率よく冷却すると共に、筐体内でより大きな熱落差を生じさせてエネルギーを効果的に利用することができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記外気が流通する流通路が、少なくとも前記洗浄水槽の底面に沿って配設されているものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、外気が流通する流通路が、少なくとも洗浄水槽の底面に沿って配設されているため、洗浄水槽の水量が減った場合であっても熱交換の効率低下を最小限に抑えることができると共に、外気が洗浄水槽内の水に配管を通して長い距離で熱交換することが可能となり、効率よく外気を冷却することができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記筐体内で前記ブロアが前記制御装置の上段に配設されるものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、筐体内でブロアが制御装置の上段に配設されるため、制御装置が発生する熱で暖められた空気が筐体内の上方に移動し、その移動した空気をブロアが効率よく吸引して熱を処理槽や調整槽等に移動することが可能になるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記ブロアの散気管から排出される空気をマイクロバブルとするものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、ブロアの散気管から排出される空気をマイクロバブルとするため、処理槽や調整槽において細かい泡で空気が送出され、処理槽や調整槽内の被処理水と送出される空気との接触面積が大きくなり、効率よく熱を移動することが可能になるという効果を奏する。

第１の実施形態に係るバイオトイレシステムの構成を示す模式図である。原水槽の構造を示す図である。図１における制御部の構成を示す図である。筐体内に流通させる空気を冷却する場合の配管の構成を示す図である。ブロアから送出された空気が第１調整槽で曝気される状態を示す図である。第２の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける筐体内に流通させる空気の配管の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係るバイオトイレシステムについて、図１ないし図５を用いて説明する。本実施形態に係るバイオトイレシステムは、トイレの洗浄に使用した水を微生物処理することで再び洗浄水として再利用可能とする循環式のバイオトイレシステムである。なお、必要なエネルギーは、太陽光などの自然エネルギーを利用することで、独立して機能することができる完全独立型の循環式バイオトイレシステムとしてもよい。

図１は、本実施形態に係るバイオトイレシステムの構成を示す模式図である。バイオトイレシステム１は、トイレ２から水洗された汚物を物理的に細かく分解する原水槽３と、細かくなった汚物を含む処理対象となる被処理水３１を貯留しながら好気性菌による第１の好気処理を行う第１調整槽４と、嫌気性菌による第１の嫌気処理、及び好気性菌による第２の好気処理を行う浄化槽５と、浄化槽５で処理された被処理水を貯留しながら嫌気性菌による嫌気処理を行う第２調整槽６と、被処理水に含まれる有機物を二酸化炭素と水に分解する反応槽７と、再生水として浄化された処理水を貯留する洗浄槽８と、システム全体を監視・制御する制御装置１０１や各槽内に配設されている散気管に空気を送出するブロア１０２等を有する制御部１００とを備える。

なお、バイオトイレシステム１は、太陽光から得られるエネルギーを電気に変換する太陽光パネルや、発電した電気を充電する二次電池を備えるようにしてもよい。

まず、トイレ２で洗浄に使用された洗浄水と排泄物等の汚物とが混合された被処理水３１が原水槽３に投入される。原水槽３では、この投入された被処理水３１に含まれる固形物が、ブロア１０２から送出される空気による散気管３８を通じた曝気処理により細かく分解され、次の槽にポンプ３３で送り出される。このときのポンプ３３の駆動制御は、制御部１００により行われる。

なお、この原水槽３においては、被処理水３１中の固形物をブロア１０２からの散気管３８を通じた曝気処理と共に撹拌羽根（図示しない）の回転で細かく分解するようにしてもよい。このとき、撹拌羽根の回転制御は制御部１００により行われるようにしてもよい。

図２は、原水槽の構造を示す図である。原水槽３は、被処理水３１が投入される投入領域３２と、固形物が細かく分解された被処理水３１を次の槽に送出する送出領域３４と、散気管３８によりブロア１０２から送出される空気で曝気処理を行うバッファ領域３５を有している。

投入領域３２とバッファ領域３５との間には、トイレ２から投入された被処理水３１に含まれる固形物を投入領域３２内に止めて保持するための仕切板３９ａが配設されている。仕切板３９ａは、投入領域３２の端面から原水槽３の中心部分に向かって階段状に形成されている。すなわち、図２に示すように、仕切板３９ａは、投入領域３２の端面３９１ａの中心より低い位置から水平方向に延びる第１部材３９２ａと、この第１部材３９２ａから原水槽３の中心方向に向かって斜め上方向に延びる第２部材３９３ａと、第２部材３９３ａから水平方向に延びる第３部材３９４ａと、第３部材３９４ａから垂直方向に延びる第４部材３９５ａとからなる。第１部材３９２ａの上方部分は比較的大きな容積が確保されており、主にバッファ領域３５の散気管３８からの曝気処理により固形物を細かく分解する処理が行われる。

仕切板３９ａの第１部材３９２ａには小さな孔が開けられており、投入領域３２で小さく破砕された固形物と被処理水３１は、その孔を通じてバッファ領域３５に流通される。破砕が十分ではない固形物は、孔に引っ掛かってバッファ領域３５側に移動することができない。つまり、仕切板３９がフィルタの役割をしており、破砕が十分でない固形物が投入領域３２から出ないようにすることで、ポンプ３３や配管の詰まりを防止している。

バッファ領域３５と送出領域３４との間は仕切板３９ｂで仕切られている。仕切板３９ｂは原水槽３の底面に対して垂直に配設されており、仕切板３９ａの第４部材３９５ａから所定の距離を空けて配設される。第４部材３９５ａから所定の距離を空けて配設する理由は、仮に第１部材３９２ａの孔が塞がって投入領域３２における被処理水３１がオーバーフローした場合であっても、被処理水３１に含まれる固形物が送出領域３４にまで流動することを防止するためである。すなわち、万が一第１部材３９２ａの孔が塞がった場合であっても、被処理水３１に含まれる固形物は散気管３８からの曝気処理が及ぶバッファ領域３５に止めることができ、ポンプ３３や配管の固形物による詰まりを確実に防止することが可能となる。

なお、上記処理において、第１部材３９２ａの孔に対して投入方向とは逆となるバッファ領域３５側から曝気処理が行われるため、第１部材３９２ａの孔が全て塞がる可能性は極めて低いと考えられるが、万が一の場合に備えて投入領域３２のオーバーフローに対応できる構造としているものである。

仕切板３９ｂ高さは、第４部材３９５ａの最高位置よりも低くなっており、バッファ領域３５でオーバーフローした分の被処理水３１が送出領域３４に流通する構造となっている。つまり、トイレ２から流れてきた被処理水３１は投入領域３２に投入され、それにより増加した被処理水３１の容量分が、バッファ領域３５から送出領域３４に仕切板３９ｂを超えてオーバーフローするようになっている。このとき、被処理水３１に含まれる固形物は投入領域３２にて細かく破砕されており、仮に第１部材３９２ａの孔が塞がってしまっているような場合であっても、バッファ領域３５にて固形物が細かく破砕されるため、仕切板３９ｂを超えて送出領域３４にオーバーフローする被処理水３１には、細かく破砕された固形物のみが含まれる状態となる。これにより、ポンプ３３や配管の詰まりが確実に防止される。

また、上述したように、ブロア１０２から送出される空気を吐き出す散気管３８は、仕切板３９ａを挟んでバッファ領域３５側に設置されており、仕切板３９の孔を介して投入領域３２側に向かって曝気処理を行う構造となっている。こうすることで、孔に引っ掛かった大き目の固形物を仕切板３９から乖離させて、孔の詰まりを防止しつつ、大き目の固形物を投入領域３２内に拡散させ、再度粉砕処理を行うことが可能となる。

ポンプ３３の駆動は、制御部１００の制御装置１０１により行われるが、制御装置１０１は、後段の第１調整槽４の水位に余裕がある場合は、随時原水槽３の被処理水３１を第１調整槽４にポンプアップする。第１調整槽４の水位に余裕がない場合は、ポンプ３３を駆動せずに送出領域３４に被処理水３１を貯留するが、送出領域３４にはフロート３０２が設置されており、予め設定されている水位を超える場合は、第１調整槽４の水位に関係なく、ポンプアップして被処理水３１を送出する。

原水槽３の送出領域３４からポンプ３３で送出された被処理水３１は、第１調整槽４に貯留される。この第１調整槽４では、次段の浄化槽５の処理の進行具合に応じて被処理水３１が貯留される。これは、制御装置１０１において、浄化槽５の浄化処理が遅れていると判断された場合、すなわち、第２調整槽６の水位が高くなり浄化槽５から排出される被処理水３１が増加していると判断される場合には、浄化槽５の浄化処理をスローペースにするために、被処理水３１を第１調整槽４に貯留する。また、浄化槽５の浄化処理が順調に進行していると判断された場合、すなわち、第２調整槽６の水位が低く浄化槽５から排出される被処理水３１がそれほど多くないと判断される場合には、浄化槽５の浄化処理を進めるために、直ちに被処理水３１を浄化槽５に投入する。

そして、この第１調整槽４には好気性菌が存在しており、ブロア１０２からの散気管４２を通じた曝気処理により好気処理が行われる。また、同時に、散気管４２から吐き出される空気の曝気処理により被処理水３１の溶存酸素が増加され、以降の処理における菌の活動を活性化させる。つまり、第１調整槽４に被処理水３１が貯留される間は、浄化槽５の前処理として事前に好気処理を行うことが可能となり、後段の浄化槽５の浄化処理の負担を軽減することが可能となる。

なお、この第１調整槽４においては、好気性菌の菌床となる第１の菌床領域４１を設け、この菌床で活性化した菌が第１調整槽４の内壁にバイオフィルムを形成し、ブロア１０２からの散気管４２を通じた曝気処理により好気処理を行うようにしてもよい。

また、第１調整槽４から浄化槽５への被処理水３１の送出は、ポンプ４３によるポンプアップで行われ、ポンプ４３の駆動制御は、第２調整槽６の水位に基づいて制御装置１０１の制御により行われる。

さらに、図１に示すように、第１調整槽４の上部には、撹拌羽根（図示しない）や当該撹拌羽根を回転駆動するモータ（図示しない）を配設するようにしてもよい。第１調整槽４の上部に固形物が堆積される（原水槽３で細かく粉砕された固形物が浮いて堆積される）可能性があり、ブロア１０２からの散気管４２を通じた曝気処理だけでは、堆積した固形物の拡散が困難な場合に、撹拌羽根を駆動することで、堆積した固形物を再び粉砕して、後段の処理槽５に送出することが可能となる。このときのモータの駆動制御は、制御装置１０１により行われる。駆動のタイミングは、例えば、モータを定期的に駆動してもよいし、定期的に駆動してみて、その摩擦力を測定し、摩擦が大きい場合には固形物が堆積していると推定してモータを本格的に駆動してもよい。

さらにまた、ポンプ４３は、ブロア１０２からの散気管４２を通じた曝気処理を直接受ける位置に設置されてもよい。そうすることで、曝気処理によりポンプ４３の詰まりを防止することが可能となる。

さらにまた、第２調整槽６に水質センサを設置し（図示しない）、制御装置１０１は、この水質センサの情報に基づいて、第１調整部４のポンプ４３の駆動を制御してもよい。すなわち、第２調整槽６の水質が良好な場合は、浄化処理が十分行われているとして、浄化槽５に被処理水３１を送出し、水質が不良である場合は、浄化槽５での浄化処理が十分であるとして、できるだけ第１調整槽４に被処理水３１を貯留し、浄化処理をスローペースにしてもよい。また、このとき、詳細は後述するが、第２調整槽６から原水槽３への返送をペースアップするように制御してもよい。そうすることで、浄化処理が不十分な被処理水３１を再度浄化処理して、水質を上げることができる。

第１調整槽４から送出された被処理水３１は、浄化槽５において、本格的に微生物処理がなされる。浄化槽５は、第１の嫌気処理を行う嫌気処理領域５１と、第２の好気処理を行う好気処理領域５２と、被処理水３１を後段の反応槽６に送出する送出領域５３とを有する。

第１調整槽４から投入された被処理水３１は、まず、嫌気処理領域５１で第１の嫌気処理が行われる。この第１の嫌気処理は、ある程度時間を掛けて行うために、嫌気処理領域５１を２つに区切り、それぞれの区画で順次嫌気処理が行われる構造となっている。それぞれの区画は、連通するパイプで接続されており、被処理水３１は自然流下により区画間を流通する。嫌気処理領域５１と好気処理領域５２とは、それぞれの領域の上方で被処理水３１が流通可能に連通しており、第１の嫌気処理がなされた被処理水３１は、その連通路を通して好気処理領域５２に送出される。好気処理領域５２では、網目状の枠体５５に収納され、好気性菌が常駐する接触材５６に対してブロア１０２から散気管５７を通じて空気が送られ、好気処理が行われる。好気処理領域５２と送出領域５３とは、それぞれの領域の下方で連通しており、好気処理された被処理水３１は、次の第２調整槽６に送出される。この浄化槽５の処理は、ポンプ等を用いずに、全て自然流下により行われる。そのため、被処理水３１が投入された分、同時に同量の被処理水が第２調整槽６に送出されることとなる。

また、好気処理領域５２で好気処理が行われた被処理水３１の一部は、再度十分な微生物処理を行うために、ポンプや曝気処理を利用してパイプを通して嫌気処理領域５１に返送され、より綺麗な被処理水３１となるように繰り返して処理される。なお、ブロア１０２やポンプの駆動制御は、制御装置１０１により行われる。

浄化槽５で処理された被処理水３１は、第２調整槽６に貯留される。第２調整槽６は、後述する洗浄水の残量や浄化槽５の処理の進行度合い、すなわち、第２調整槽６の水位、後述する反応槽７におけるパーキング領域７３の水位、必要に応じて洗浄槽８の水位等に基づいて制御装置１０１が浄化処理の進行度合いを判断し、その制御装置１０１の判断に応じて、被処理水３１が貯留されたり、次段の反応槽７に送出されたりする。つまり、洗浄槽８や反応槽７のパーキング領域７３の水位が下がっているときは、洗浄水が不足しがちであると判断し、被処理水３１を反応槽７へ送出する。洗浄槽８や反応槽７のパーキング領域７３の水位が上がっているときは、洗浄水が十分に確保されていると判断し、被処理水３１を第２調整槽６内に貯留する。この第２調整槽６の水位も上がった場合は、前述したように、被処理水３１を第１調整槽４に貯留することで、処理の進行度合いを調整する。なお、第２調整槽６から反応槽７への被処理水３１の送出は、ポンプ６２により行われ、ポンプ６２の駆動制御は、上述したように制御装置１０１の判断に基づいて行われる。

被処理水３１が浄化槽５における浄化処理が不十分な状態でこの第２調整槽６に送出された場合は、第２調整槽６の下方に汚泥が沈殿してしまう場合がある。そこで、第２調整槽６の被処理水３１が貯留される底面部分を傾斜させ、その先端部分６１に汚泥が沈殿する構造としている。この傾斜の先端部分６１は、高さが原水槽３の上面位置に対応しており、沈殿した汚泥を引き抜いて原水槽３に返送する構造となっている。具体的には、先端部分６１と原水槽５の上面部分が配管で接続されており、その配管には電磁弁が設置されている。この電磁弁は、制御装置１０１の制御により、定期又は不定期に開放される構造となっており、電磁弁が開放されることで、先端部分６１に溜まった汚泥を引き抜いて原水槽３に返送することができる。原水槽３と第２調整槽６とは、隣接又は上下に配設されており、配管の長さを最小限に抑えることで、第２調整槽６に沈殿した汚泥を容易に原水槽３に返送すると共に、メンテナンスの手間を低減することが可能となっている。

なお、この第２調整槽６にも第１調整槽４と同様の菌床領域６３を設け、そこで活性化した菌が第２調整槽６の内壁にバイオフィルムを形成するようにしてもよい。そうすることで、第２調整槽６に貯留された被処理水３１に対して再び嫌気処理を行うことが可能になると共に、接触材が槽内に散在することを防止しつつ、接触材による配管の詰まり等を防止することができる。

また、上述したように、第２調整槽６に水質センサを設置し（図示しない）、水質センサからの情報に基づいて、原水槽３への返送のペースを制御装置１０１が制御してもよい。すなわち、水質が悪い場合には、原水槽３への返送のペース（又は返送の量）を増大させ、水質が良い場合には、原水槽３への返送のペース（又は返送の量）を減少させるようにしてもよい。

第２調整槽６から送出された被処理水３１は、反応槽７の上方に設置された散布部７１から散布されて反応槽７に投入される。反応槽７は、被処理水３１に含まれる有機物を二酸化炭素と水に分解して除去する分解領域７２（上側の領域）と、有機物が除去された被処理水３１を貯留するパーキング領域７３（下側の領域）とを有する。分解領域７２には、有機物を二酸化炭素と水に分解する菌を着床したバイオチップ７４（例えば、杉チップ等）が充填されており、散布部７１から散布された被処理水３１は、このバイオチップ７４を通過しながら、有機物が除去される。バイオチップ７４を通過した被処理水３１は、下方に配設されているパーキング領域７３に貯留される。

パーキング領域７３に貯留された被処理水３１は、洗浄水として利用可能なレベルまで浄水されている。しかしながら、パーキング領域７３に貯留された被処理水３１は、分解領域７２においてバイオチップ７４に接触しながら通過しているため、茶色に着色されてしまう。浄化レベルとしては十分であっても、茶色い水が洗浄水として出てきた場合に、使用者にとって心地がいいものではない。このような場合、この茶色い着色を除去するために、着色除去フィルタを使用したり、また同時に、次段の洗浄槽８への菌の流出をなくすために、菌除去フィルタを用いることもできる。

なお、このパーキング領域７３にも第１調整槽４や第２調整槽６と同様の菌床領域７７を設け、そこで活性化した菌がパーキング領域７３の内壁にバイオフィルムを形成するようにしてもよい。そうすることで、パーキング領域７３に貯留された被処理水３１に対して再び嫌気処理を行うことが可能となる。

上述したフィルタ処理を行うことで透明化された綺麗な被処理水３１（この時点で洗浄用に再利用する処理水となっている）は、制御装置１０１の制御に基づいて、パーキング領域７３からポンプアップにより洗浄槽８に送出される。トイレ２で用を足した後に水を流すと、この洗浄槽８の処理水がポンプ８１で送出され、トイレ２が洗浄され、再びシステム内を循環する。

以上のような一連の処理により、洗浄水を循環させることができる。本実施形態においては、各処理において必要なポンプアップや制御部１００の駆動のための電力は、太陽光パネル１２で発電した電力を利用することができる。太陽光パネル１２で発電した電力は、二次電池１３に蓄電され、必要に応じて各ポンプや制御部１００が電力を消費しながら処理を行う。太陽光パネル１２は、屋根の上に設置されてもよいし、シート型をバイオトイレシステム１の側壁に付設するようにしてもよい。

図３は、図１における制御部１００の構成を示す図である。上述したように、制御部１００は、バイオトイレシステム１の全体の監視・制御を行う制御装置１０１と、原水槽３に配設される散気管３８、第１調整槽４に配設される散気管４２、及び浄化槽５に配設される散気管５７に空気を送出するブロア１０２と少なくとも備える。なお、その他に、交流／直流を変換する電力変換装置や、太陽光パネル１２で発電した電力を貯蔵する二次電池等を備えるようにしてもよい。

これらの各装置は１つの共通の筐体１１０内に収められている。制御装置１０１や電力変換装置や二次電池は、使用に応じて発熱し、最悪の場合にはその熱により装置が停止してしまう場合がある。一般的には、装置を冷却するために冷却シートを利用したりファンを取り付けるケースが多い。冷却シートを用いる場合は、冷却シートの取り換え等のメンテナンス作業が生じてしまい効率的ではない。そのため、本実施形態においては、ファンにより筐体１１０内に外気を取り込むことで制御装置１０１を冷却する。

また、一方で、特に冬場などは微生物が不活性となり処理の効率が落ちることがあるため、微生物を活性化するためにある程度温度を上げる必要がある。そのためにヒーターなどを利用すると電力消費の増大につながってしまう。上述した特許文献２に示すような太陽熱温水器を使うことで電力を消費することなく温度を上げることが可能であるが、太陽熱温水器を設置することでシステムが大型化してしまうと共に、定期的なメンテナンスも発生してしまう。また、太陽熱温水器を設置している領域では太陽光発電等でエネルギーを作る機会が奪われてしまう。

そこで、本実施形態においては、制御部１００で発生した余分な熱をブロア１０２により各槽に移動させることで、制御部１００の温度を下げつつ、各槽内の温度をできるだけ高く保つことを可能とする。図３において、筐体１１０の下段には発熱性が高い制御装置１０１、電力変換装置１０３、二次電池１０４等（以下、制御装置１０１等という）が配設されており、その上段にブロア１０２が配設されている。制御装置１０１等とブロア１０２との間は空気が流通可能になっており、制御装置１０１等で暖められた空気がブロア１０２側に上昇する。

ブロア１０２は、筐体１１０内の空気を吸引し、その空気を高圧の状態で各散気管（散気管３８，４２，５７）に送出する。ブロア１０２で送出される空気は、制御装置１０１等により暖められた空気であり、それが各散気管を通じて各槽に送出されることで、制御装置１０１等で生じた熱も各散気管を通じて各槽に移動することとなる。

なお、図３においては、ブロア１０２を一つの構成として記載しているが、この図の通りに１つのブロア１０２が、配管の分岐により各散気管３８，４２，５７のそれぞれに空気を送出するようにしてもよいし、各散気管３８，４２，５７ごとに、個別にブロア１０２（例えば、散気管３８に空気を送出するブロア１０２ａ、散気管４２に空気を送出するブロア１０２ｂ、散気管５７に空気を送出するブロア１０２ｃ）を備えるようにしてもよい。この場合、原水槽３では好気処理が行われないため（原水槽３に存在する微生物を活性化する必要性がないため）、この原水槽３に配設されている散気管３８にはブロア１０２ａから必ずしても熱を移動させる必要がない。したがって、ブロア１０２ａについては、制御装置１０１等の上段部分以外にも、筐体１１０内のいずれの箇所に配設されてもよい。また、第１調整槽４に配設される散気管４２に空気を送出するブロア１０２ｂと、処理槽５に配設される散気管５７に空気を送出するブロア１０２ｃとは、いずれも好気処理を行う微生物を活性化するために均等に熱が伝達されるのが望ましいため、ブロア１０２ｂとブロア１０２ｃとは水平方向に並列して配設されるようにしてもよい。

図３に示すように、筐体１１０には外部からの空気を流通させるための流通口１１１ａ，１１１ｂが形成されており、筐体１１０内の温度よりも低い外気が流通できる構成となっている。このような流通口１１１ａ，１１１ｂを設けることで、制御装置１０１等をより効果的に冷却して装置を保護することが可能となる。また、流通口１１１ａ，１１１ｂを通して外気が流通することで、ブロア１０２自体を冷却することが可能になる。

なお、このとき、制御装置１０１等をできるだけ効果的に冷却しつつ、発生した熱をブロア１０２が各散気管を通して各槽に効果的に移動させるために、流通口１１１ａ，１１１ｂは制御装置１０１等の下方を流通させることが望ましい。そうすることで、制御装置１０１等が発生した熱は筐体１１０内の上方に集まり、外部から流入した低温の空気は筐体１１０内の下方に集まるため、制御装置１０１等を下方から冷却しつつ、制御装置１０１等により暖められて上昇する筐体１１０内の空気をブロア１０２が効率よく吸引することが可能となる。

図３において、筐体１１０の流通口１１１ａ，１１１ｂを流通する空気をより低温にするために、バイオトイレシステム１内に貯留されている水を利用して空気を冷やすようにしてもよい。図４は、筐体内に流通させる空気を冷却する場合の配管の構成を示す図である。本実施形態に係るバイオトイレシステム１においては、比較的安定的に水が貯留されるのが洗浄槽８である。洗浄槽８に貯留される水は既に処理された水であり、トイレの使用で減少すると共に、浄化処理により常時増加されるため、比較的多くの水が安定的に貯留された状態となる。ここで、図４に示すように、本実施形態においては洗浄槽８に貯留された水を利用することで、筐体１１０の流通口１１１ａ，１１１ｂを流通する空気を熱交換して冷却する。

図４において、筐体１１０内に外気を流入するための配管８２が、洗浄槽８内を通して筐体１１０の流入口１１１ａに接続されている。配管８２の流入口８２ａにはファン８３が配設されており、外部の空気を取り込むようになっている。配管８２に取り込まれた外気は、配管８２を通って筐体１１０に流入されるまでの間に洗浄槽８内に貯留されている処理水との間で熱交換がされ冷やされる。冷やされた空気は、そのまま筐体１１０の流通口１１１ａから筐体１１０内に流入し、制御装置１０１等を効率よく冷却する。

配管８２は、処理水との熱交換を効率よく行うために、熱伝導率が高い素材で形成されている。また、処理水の水位が下がった場合であっても処理水との接触面積をできるだけ大きくするために、少なくとも洗浄槽８の底面部分８４に沿うように配設される。このとき、図４に示すように、底面部分８４の配管８２の構造を蛇腹状にして接触面積を増大させるようにしてもよい。その他、例えば、配管８２の表面にフィン（図示しない）を配設したり、洗浄槽８の底面に沿って配管８２を渦巻状に形成（図示しない）することで処理水との接触面積を増やすようにしてもよい。

このように、洗浄槽８に貯留されている処理水により外部の空気を冷却し、その冷却された空気を筐体１１０に送出することで、制御装置１０１等の温度上昇を抑え、機器の故障等を最小限に抑えることが可能になる。

図５は、ブロア１０２から送出された空気が第１調整槽４で曝気される状態を示す図である。ここでは、散気管４２から放出される泡がマイクロバブルになっている。散気管４２から放出される泡をマイクロバブルにすることで、泡と被処理水３１との接触面積が大きくなり、ブロア１０２で吸引された空気に含まれる制御装置１０１等の熱を被処理水３１に効率よく移動することが可能になる。そうすることで、第１調整槽４内の微生物が活性化し、好気処理を効率よく行うことができる。

なお、第１調整槽４と同様に、処理槽５に配設される散気管５７についても、被処理水３１中にマイクロバブルが放出されることが望ましい。

以上のように、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおいては、ブロア１０２と制御装置１０１等とが共通の空間内に配設されており、ブロア１０２が制御装置１０１等により暖められた空気を吸引し、当該空気を第１調整槽４や処理槽５に配設された散気管４２，５７から排出するため、制御装置１０１等で発生した熱がブロア１０２を通して第１調整槽４や処理槽５に移動され、制御装置１０１等を冷却（制御装置１０１等の熱を廃熱）しつつ第１調整槽４や処理槽５の微生物を活性化することができ、省エネルギーで効率よくバイオトイレシステム１を駆動させることができる。

また、ブロア１０２と制御装置１０１等とが同一の筐体１１０内に配設されており、当該筐体１１０に設けられた流通口１１１ａから外気が流入されるため、制御装置１０１等で発生する熱が筐体１１０内に籠り、その熱を効率よく処理槽５や第１調整槽４などに移動させることができる。さらに、筐体１１０内には流通口１１１ａから外気が流入するため、この外気により制御装置１０１等を効率よく冷却すると共に、筐体１１０内で大きな熱落差を生じさせてエネルギーを効果的に利用することができる。

さらにまた、筐体１１０に設けられた流入口１１１ａから流入される外気が、洗浄槽８で熱交換により冷却されているため、流入される外気を処理水でより低い温度に冷却し、この冷却された外気により制御装置１０１等を効率よく冷却すると共に、筐体１１０内でより大きな熱落差を生じさせてエネルギーを効果的に利用することができる。

さらにまた、外気が流通する配管８２が、少なくとも洗浄槽８の底面部分８４に沿って配設されているため、洗浄槽８の水量が減った場合であっても熱交換の効率低下を最小限に抑えることができると共に、外気が洗浄槽８内の水に配管８２を通して長い距離で熱交換することが可能となり、効率よく外気を冷却することができる。

さらにまた、筐体１１０内でブロア１０２が制御装置１０１等の上段に配設されるため、制御装置１０１等が発生する熱で暖められた空気が筐体１１０内の上方に移動し、その移動した空気をブロア１０２が効率よく吸引して熱を処理槽５や第１調整槽４に移動することが可能になる。

さらにまた、ブロア１０２の散気管４２，５７から排出される空気をマイクロバブルとするため、処理槽５や第１調整槽４において細かい泡で空気が送出され、処理槽５や第１調整槽４内の被処理水と送出される空気との接触面積が大きくなり、効率よく熱を移動することが可能になる。

（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係るバイオトイレシステムについて、図６を用いて説明する。本実施形態に係るバイオトイレシステムは、前記第１の実施形態に係るバイオトイレシステムを応用したものであり、ブロア１０２や制御装置１０１等が収納されている筐体１１０に流入する空気を外気の温度に応じて切り替えるものである。

図６は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおける筐体内に流通させる空気の配管の構成を示す図である。図６において、筐体１１０に流入される空気の流通路が二つ存在する。一方が図４に示した場合と同様に、外気が洗浄槽８の中を通って熱交換しながら流入口１１１ａから流入する第１ルートで、他方がトイレの室内から取り込んで流入する第２ルートである。それぞれのルートの分岐点には電磁弁１１２が配設されており、制御装置１０１により弁の開閉が制御される。

具体的には、バイオトイレシステム１の外部に設置された温度計（図示しない）からの温度情報を制御装置１０１が受信し、外部の気温が氷点下以上であれば、第１ルートから外気を取り込むように制御装置１０１が電磁弁１１２を制御し、外気の気温が氷点下である場合には、外気温よりも温度が高くなっているトイレ室内からの第２ルートで空気を取り込むように制御装置１０１が電磁弁１１２を制御する。これは、氷点下の空気で制御装置１０１等を冷却した場合に、空気の温度が低すぎて制御装置１０１の一部が凍結により損傷してしまうことを防止するためである。

なお、図６において、配管８２の分岐点が洗浄槽８の後段で筐体１１０の流入口１１１ａの直前に設けられているが、洗浄槽８の前段部分で分岐するようにしてもよい。

このように、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおいては、筐体１１０に流入する空気を外気温に応じて切り替えることで、制御装置１０１等の損傷を確実に防止し、メンテナンス作業の手間を低減することができる。

１バイオトイレシステム
２トイレ
３原水槽
４第１調整槽
５浄化槽
６第２調整槽
７反応槽
８洗浄槽
１２太陽光パネル
３１被処理水
３２投入領域
３３ポンプ
３４送出領域
３５バッファ領域
３８散気管
３９（３９ａ，３９ｂ）仕切板
４１菌床領域
４２散気管
４３ポンプ
５１嫌気処理領域
５２好気処理領域
５３送出領域
５５枠体
５６接触材
５７散気管
６１先端部分
６２ポンプ
６３菌床領域
７１散布部
７２分解領域
７３パーキング領域
７４バイオチップ
８２配管
８２ａ流入口
８３ファン
８４底面部分
１００制御部
１０１制御装置
１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ）ブロア
１０３電力変換装置
１０４二次電池
１１０筐体
１１１ａ，１１１ｂ流通口
１１２電磁弁
３０２フロート
３９１ａ端面
３９２ａ第１部材
３９３ａ第２部材
３９４ａ第３部材
３９５ａ第４部材

Claims

汚物を含む被処理水を微生物処理し、洗浄水として循環するバイオトイレシステムにおいて、
便器から排出される汚物を含む被処理水を微生物処理する処理槽と、
前記処理槽に対して空気を送り込むブロアと、
前記バイオトイレシステム全体を制御する制御装置とを備え、
前記ブロアと前記制御装置とが共通の空間内に配設されており、前記ブロアが前記制御装置により暖められた空気を吸引し、当該空気を前記処理槽に配設された散気管から排出することを特徴とするバイオトイレシステム。
請求項１に記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記処理槽の前段に配設され、前記ブロアの曝気による好気性処理を行いながら前記被処理水を貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出して前記処理槽に送出する調整槽を備えるバイオトイレシステム。
請求項１又は２に記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記ブロアと前記制御装置とが同一の筐体内に配設されており、当該筐体に設けられた通気孔から外気が流入されるバイオトイレシステム。
請求項３に記載のバイオトイレシステムにおいて、
浄化処理がなされた被処理水を便器の洗浄水として貯留する洗浄水槽を備え、
前記筐体に設けられた通気孔から流入される外気が、前記洗浄水槽で熱交換により冷却されているバイオトイレシステム。
請求項４に記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記外気が流通する流通路が、少なくとも前記洗浄水槽の底面に沿って配設されているバイオトイレシステム。
請求項３ないし５のいずれかに記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記筐体内で前記ブロアが前記制御装置の上段に配設されるバイオトイレシステム。
請求項１ないし６のいずれかに記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記ブロアの散気管から排出される空気がマイクロバブルであるバイオトイレシステム。