JP4671407B2 - バイオトイレ - Google Patents

Description

この発明は、一般住宅用から業務用さらに緊急時の災害対策用として広く有用なバイオトイレに関し、特に投下された糞尿をおが屑類（例えばおが屑とそば殻）と撹拌する方式の便槽を備えたバイオトイレにおいて、便槽に付設した便器の投入口に尿のみを取出す分岐管を付設し、この分岐管から取出した尿を便槽とは別に配置された、し尿タンクに導入する構造とすることにより、尿が必要以上に便槽に投入されて糞尿を含むおが屑類が有効に発酵できなくなることを防止したバイオトイレに関する。

ここで、「バイオトイレ」の用語は、「投下された糞尿をおが屑類（例えばおが屑とそば殻）と撹拌する方式の便槽を備えた便所」を意味し、主に「組立て式の便所」として提供されるものの意で使用する。

従来から工事現場等において糞尿を処理するのに、ＦＲＰ製やアルミ製のハウジング内に便器を設置し、その下部に便槽を内蔵させた簡易便所が用いられている。これらは非常にコンパクトで搬送には特に問題はないが、便槽に溜まった汚物を頻繁に処理することが必要である。

そのため近年、おが屑類中に糞尿を導き入れて、おが屑類及び糞尿ともども攪拌して微生物により分解処理する装置が市販されており、家庭用トイレとして、あるいは各種のイベントなどで臨時に設置される仮設トイレとして、あるいは観光地や登山者向けのものとして利用されている。このタイプのバイオトイレは、水を使わずに済むとともに臭わず、しかも糞尿の分解処理物は堆肥や土壌改良材として有効利用することができる。

また、上記従来のおが屑類を利用するタイプのバイオトイレを改良したものとして本発明者等は、天板に糞尿が入る開口部を有するとともに、Ｕ字状断面に形成した便槽と、便槽内に水平状に架設され、モータで駆動される回転軸と、この回転軸に対して所定の間隔で保持したおが屑類及び糞尿を撹拌する螺旋状の撹拌部と、Ｕ字状断面のステンレス製便槽の外周に積層した、便槽を所定の温度に加温する発熱線と、便槽内を換気する排気手段等とを備えたものをすでに提案している（特開２００３−４７５７３公報 特許文献１参照）。
さらに、便所の建屋を、その高さ方向の適宜位置において天井（屋根）および壁を含む建築要素からなる上部建築構造と、壁及び床の建築要素からなる下部建築構造とに斜めに分離し、それぞれをスライド式に分離かつ結合可能に構成した分割構造を備えたバイオトイレを提案している（特開２００４−１００３４８公報 特許文献２参照）。
特開２００３−４７５７３公報 特開２００４−１００３４８公報

しかしながら上述のようなバイオトイレにおいては、特に緊急時の災害対策用として使用する場合、大勢の避難者が小便のみの用足しをする機会が多く、尿が必要以上に便槽に投入されて糞尿中の糞と尿のバランスが崩れてしまうことにより、糞尿を含むおが屑類が有効に発酵できなくなるという問題が発生していた。
そこで、尿が必要以上に便槽に投入されないようにしようとしても、一旦電動式の攪拌機構を備えた便槽内に投入された糞尿から尿のみを分離させることは難しく、投下された糞尿をおが屑類と撹拌する前の段階で分離することが要求される。しかしながら、便器の投入口から投入された糞尿を一旦ストックし、そこから尿のみを分離する機構を採用しようとすると、便器と便槽との間隔を大きく取る必要があって装置が大掛かりになり、また分離機構が余分に必要となってコストアップにつながってしまう。

こうしたなかで本発明者らは、上記バイオトイレにおいて尿が必要以上に便槽に投入されないようにする手段について研究開発を重ね、便器の投入口に尿のみを取出す分岐管を付設することが可能かどうかについて種々検討してきた。

その成果のひとつが本発明のバイオトイレであって、投下された糞尿をおが屑類と撹拌する方式の便槽を備えたバイオトイレにおいて、便槽に付設した便器の投入口に尿のみを取出す分岐管を付設するとともに、分岐管から取出した尿を便槽とは別に配置された、し尿タンクに導入するよう構成したものである。

この発明は従来例の問題点を以上の構成を採用して解消したものであり、便槽内に必要以上の尿が導入されないようにし、かつし尿タンクからの尿の排出や大量の尿の保管が簡単に行えるようにして、長時間にわたって使用することができるとともに、施工性及び経済性を向上させたバイオトイレを提供するものである。

すなわち上記課題を解決するためにこの発明のバイオトイレは、投下された糞尿をおが屑類と撹拌する方式の便槽を備えたバイオトイレであって、前記便槽にはその支持部分にロードセルを、また便槽に付設した便器の投入口に尿のみを取出す分岐管を付設するとともに、該分岐管から取出した尿を便槽とは別に配置された、し尿タンクに導入するようになっており、
また前記ロードセルには指示計と、前記便槽およびし尿タンク間の分岐管における流路をいずれかに切換える電動バルブとが接続されていて、
バイオトイレの便槽が使用されて、ロードセルが設定された数値の重量を検知すると、指示計が作動して電動バルブを開いて便槽に送り込まれている尿を、分岐管からし尿タンク側へ排出し、
次いで、ほぼ限界値に近い重量をロードセルが検知すると、指示計が作動してパトライトのような警報器が作動し、バイオトイレの使用を一旦停止させ、
その後、使用可能な重量をロードセルが検知すると、指示計が作動してパトライトのような警報器の作動を停止し、さらに所定の設置値まで重量が下がると、前記電動バルブを開いて分岐管からし尿タンク側へ排出している尿を、電動バルブを閉じて便槽側へ排出するようにしたことを特徴とするものである。

この発明のバイオトイレは、上記便器が洋式もしくは和式の便器からなり、投入口に男性および女性の尿のみを仕分ける仕切り部を設け、その仕切り部内に設けた尿排出口に分岐管を付設したことをも特徴とするものである。

この発明のバイオトイレは、上記し尿タンクが、バイオトイレの建屋内に設置されていることをも特徴とするものである。

この発明のバイオトイレは、上記し尿タンクが、バイオトイレの屋外に設置されていることをも特徴とするものである。
ものである。

本発明は以上の構成よりなるものであり、これによれば便槽に付設した便器の投入口に尿のみを取出す分岐管を付設して糞とは別に尿のみを取出すことができ、しかも分岐管から取出した尿を便槽とは別に配置された、し尿タンクに導入することにより便槽内に必要以上の尿が導入されることはない。

以上のようにこの発明によれば、便槽内に必要以上の尿が導入されなくなり、しかもし尿タンクからの尿の排出を簡単に行えるようになり、またし尿タンクのサイズや数を自由に調整することができるので、大量の尿の保管が簡単に行えるようになった。それゆえ、長時間にわたって使用することができるとともに、施工性及び経済性を向上させたバイオトイレを提供できるようになった。

以上のような構成を備えたこの発明のバイオトイレにおいては、どのような場所にでも設置することができ、また簡単に移設することができる。したがって、ソーラーパネルや風力発電により電力を自家調達することができ、また雨水を利用する雨水浄化装置を備えていて手洗い等の水も自家調達することができることと相まって、地震や台風、大火災等の際の災害対策用として非常に有効に活用することができる。

以下にこの発明のバイオトイレとして、分割構造を備えたバイオトイレの実施の形態を、図面に基いて詳細に説明する。

通常（工場出荷時に）、各設備は上部建築構造と下部建築構造とに分けられて設置完了しており、これらを車載輸送して施工場所に搬入し、現地組立てにより構築することができる。したがって、可搬性と仮設性を兼備したものとなっている。
図１は分割構造を備えたバイオトイレの結合状態の正面図、図２はその背面図、図３はその左側面図、図４はその右側面図、図５は設備部分の配置を示す平面図、図６は概略断面図、図７はバイオトイレの分離状態の側面図、図８はその要部を示す拡大側面図、図９は洋式便器の平面図、図１０はその側面図、図１１はその概略断面図、図１２はその立面図、図１３は和式便器の平面図、図１４はその側面図、図１５はその概略断面図、図１６はその立面図、図１７はバイオトイレの支持部分に取り付けたロードセルの説明図、図１８は指示計を含む回路の１例を示す回路図、図１９は上記回路図に基いて指示計が作動するタイムスケジュールを示すグラフである。

図１ないし図６に示すように、この発明の分割構造を備えたバイオトイレ１は、従来と同様、床部分３と、外壁部分４と、天井（屋根）部分５とで構成される建屋２を備えており、この建屋２は骨組みは鉄骨構造で、外壁部分４には適宜ログハウス風の木材パネルやサイディングパネル等が組付けられている。

そして床部分３上部には図５に示すように、外壁部分４で囲まれた上面の一側に踊り場６を備えており、踊り場６の片側には踊り場６へ上るステップ７が設けられている。また、踊り場６の他方の側には便室８に入るドア９が開閉自在に取り付けられている。便室８は、手洗い等が設けられるアプローチ１１を介して、洋式あるいは和式の便器１２のある区画１３と、小便器１４のある区画１５とを備えている。これらの設備のない区画１６は制御機器類のための区画であり、１７は外に向かって開閉する上部点検口である。

他方、床部分３の下部には図６に示すように、洋式あるいは和式の便器１２のある区画１３と制御機器類のための区画１６とにまたがって便槽１８が設置されている。この便槽１８は、天板１９に糞尿が入る開口部を有しており、便槽１８内には水平状に架設され、モータ２２で駆動される回転軸２１と、この回転軸２１に対して所定の間隔で保持された、おが屑類（例えばおが屑とそば殻）及び糞尿を撹拌する螺旋状の撹拌部２３とが組付けられている。なお、ステンレス製便槽１８の外周には、便槽１８を所定の温度に加温する発熱線と、便槽１８内を換気する排気手段等とを備えていることが望ましい。
１００は、し尿タンク（図５参照）で、バイオトイレの建屋内、例えば踊り場６部分の下に設置されている。ただ、その容量はあまり多くすることができないので、し尿タンクをバイオトイレの屋外に設置することができる。もちろん、建屋内のし尿タンク１００が満タンになったときに屋外のし尿タンク１００に切換える切換弁を設けることもできる。

建屋２上部の天井（屋根）部分５には、その上面にソーラーパネル２４がほぼ全面に取り付けられ、太陽光発電によって得られた電力は、上記制御機器類のための区画１６に設置された蓄電池２５に充電される。また、上記天井（屋根）部分５には風力発電のための風車２６が建屋２の側壁部分に支持アーム２８を介して取付けた支持ポール２７上に設置されている。この風車２６によって得られた電力も、上記制御機器類のための区画１６に設置された蓄電池２５に充電される。したがって、日光があるときには太陽光発電を、曇りや雨のときには風力発電をおこない、得た電力を蓄電池１５に充電してこれを上記モータ２２による回転軸２１の駆動や、換気扇２０のためだけの駆動電力として、また照明器具用の電力として適宜利用することができる。図中２９は、制御機器類のための区画１６に設置した制御盤である。

また、建屋２上部の天井（屋根）部分５の下端に設けた排水部分からの雨水を集め、それを手洗水として洗面器に流すための雨水浄化装置３０が取り付けられている。この雨水浄化装置３０は、所定の長さを有して建屋２の壁面に取り付けられ、内部に木炭や竹炭その他の活性炭、プラスチックやセラミック製等の濾材が充填されている。もちろん、その上面には各種素材からなるネット、パンチングメタル等からなるフィルタを搭載しておくことが必要である。そして雨水浄化装置３０の濾過水は、洗面器３１等に流されて手洗い等に利用されるのである。

以上のように構成されたバイオトイレ１は、図３および図４に示すように、その高さ方向に分割部Ｓを設けて、建屋２を天井（屋根）部分５および外壁部分４の一部の建築要素からなる上部建築構造３１と、外壁部分４の一部および床部分３の建築要素からなる下部建築構造３２とに分割し、それぞれを分離可能で結合可能に構成している。この上部および下部建築構造を分離可能で結合可能に構成するという場合、単に外壁部分４の適宜位置で水平に切断した状態で分離可能としたり、あるいは特開２０００−２２０３１０のような天井部分のみを分離可能とすることが考えられる。しかしながらこの発明においては、建屋２の外壁部分４を斜めに分断して、天井（屋根）部分５および外壁部分４の一部の建築要素からなる上部建築構造３１と、外壁部分４の一部および床部分３の建築要素からなる下部建築構造３２とに分割している。

そして、分離可能で結合可能な上部建築構造３１は下部建築構造３２上を、スライド式に移動するよう構成してある。すなわち、下部建築構造３２の外壁部分上にはレール３３が敷設してあり、上部建築構造３１の外壁部分の下面にはスライダ３４が取付てある。また、下部建築構造３２の外壁部分の上側端部には巻上げ用ウインチ３５が取付けられている。したがって、ワイヤ３６等を上部建築構造３１の端部に連結し、ワイヤ３６を巻上げ用ウインチ３５をハンドル３７で回して上部建築構造３１を牽引することにより、スムーズに上部建築構造３１を下部建築構造３２上の所定の位置までスライドさせることができる。図中３８は上部建築構造３１の下側端部に垂下させた支持脚であり、上部建築構造３１を分離した際に下部建築構造３２で支持される端部とは反対側の端部を支持するためのものである。

この発明のバイオトイレ１は、工場から設置する現場へ搬送する際には、図７に示すように、上部建築構造３１を斜めにスライドさせて下部建築構造３２と分離した状態とし、バイオトイレ１の高さを嵩下げした上、トラック等の搬送車へ積載する。このようにバイオトイレ１を上下に分離して搬送すれば、道路運送上何ら問題を生じることがない。

また、設置する現場へ搬送した後、図８に示すように、ワイヤ３６を巻上げ用ウインチ３５をハンドル３７で回して上部建築構造３１を牽引することにより、スムーズに上部建築構造３１を下部建築構造３２の所定の位置までスライドさせるだけで、両者を簡単に結合することができる。この実施例では上部建築構造３１のスライド機構として巻上げ用ウインチ３５を例示し、またそれを手動で巻き上げる例について説明したが、それを電動式としたり、巻上げ用ウインチ３５をラチェット式にして安全性を考慮したり、巻上げ用ウインチ３５に代わる油圧シリンダ等を用いたりすることもできる。

上記便器や小便器、便槽、蓄電池、制御盤等の各設備は、通常（工場出荷時に）、上部建築構造３１と下部建築構造３２とに分担して設置完了しており、これらを車載輸送して施工場所に搬入し、現地組立てにより構築することができる。したがって、可搬性と仮設性を兼備したものとなっている。

なお、上記便器や小便器、便槽はもちろん下部建築構造３２に設置されるが、蓄電池、制御盤等の各設備を上部建築構造３１と下部建築構造３２のどちらに設置するかは適宜決定することができる。もちろん、設置後のバイオトイレ１の安定性を考慮すれば、下部建築構造３２に設置しておくことが望ましいことである。なお、ソーラーパネルや風車等は、設置場所で組み立てればよい。

図９ないし図１２にこの発明のバイオトイレに適用される洋式便器の実施の形態を示す。図のように、洋式便器１０１は腰掛けて使用できる高さを有しており、便槽への投入口１０２には便槽の開口部に設置するためのつば１０３を備えている。また投入口１０２の適所には、男性および女性の尿のみを仕分ける仕切り部１０４が設けてあり、その仕切り部１０４内に設けた尿排出口１０５に分岐管１０６が付設されている。１０７は洋式便器１０１上端の便座部、１０８はステンレス製の目皿である。

図１３ないし図１６にこの発明のバイオトイレに適用される和式便器の実施の形態を示す。図のように、和式便器１１１はその左右にかがんで使用できる高さを有しており、便槽への投入口１１２下端は便槽の開口部にはめ込むようになっている。また投入口１１２の適所には、男性および女性の尿のみを仕分ける仕切り部１１４が設けてあり、その仕切り部１１４内に設けた尿排出口１１５に分岐管１１６が付設されている。１１７は飛散防止体、１１８はステンレス製の目皿である。

上記洋式便器ないし和式便器を使用して用便をすると、男性小用はそのすべてが仕切り部１０４，１１４内に設けた尿排出口１０５，１１５から排出され、女子小用もそのほとんどが尿排出口１０５，１１５から排出される。
したがって、後述の電動バルブ２０５を開いておけば、男性および女性の尿は分岐管１０６，１１６から図５に示した、し尿タンク１００に排出され、便槽内にはほとんど投入されることはない。
なおその場合においても、女子小用等が少量投入されることは、便槽内の糞尿を含むおが屑類が有効に発酵する上で望ましいことである。

図１７に示すように、バイオトイレ１の便槽１８が、片側中央近傍の１点支持部位に取り付けたロードセル２０１で支持されている。そしてその片側一対の支持部分はロードセルではなく、ダミー２０２が使用されている。２０３は検知した重量で種々の機器を制御する指示計で、上記ロードセル２０１に接続され、またこの指示計２０３にはパトライトのような警報器２０４、あるいは便槽１８、し尿タンク１００間の流路をいずれかに切換える電動バルブ２０５が、それぞれロードセル２０１と直列に接続されている。
上記指示計２０３を含む回路の１例を図１８に示す。図において、ロードセルを接続した指示計２０３には、上述のパトライトのような警報器２０４、および便槽１８、し尿タンク１００間の流路をいずれかに切換える電動バルブ２０５が接続されている。
２０６は警報器２０４に付設したＡＣアダプタ、２０７はそれぞれ交流電源である。

このような指示計２０３を用いて警報器２０４と電動バルブ２０５を制御するタイムスケジュールを図１９に示す。
すなわち、バイオトイレ１の便槽１８が使用されて、ロードセル２０１が設定された数値の重量を検知すると、先ず指示計２０３が作動して電動バルブ２０５を開いて便槽１８に送り込まれている尿を、分岐管１１６からし尿タンク１００側へ排出する。
次いで、ほぼ限界値に近い重量をロードセル２０１が検知すると、指示計２０３が作動してパトライトのような警報器２０４が作動し、バイオトイレ１の使用を一旦停止させる。
その後、使用可能な重量をロードセル２０１が検知すると、指示計２０３が作動してパトライトのような警報器２０４の作動を停止し、さらに所定の設置値まで重量が下がると、電動バルブ２０５を閉じて分岐管１１６からし尿タンク１００に送り込まれている尿を、便槽１８側へ排出するようにする。
もちろん、電動バルブの数を増やして複数のし尿タンク１００の切換えができるようにしても良い。

したがって、ロードセル２０１で処理槽および処理槽の内容物を含む処理槽総重量、おが屑類と廃棄有機物重量とを加算した処理槽内容物重量、廃棄有機物重量のみ、のいずれかを計測し、廃棄有機物が当該便槽１８の処理能力の限界を越えて投入されることが明らかとなった時点で、所定の数値を設定された指示計２０３の指示により警報器２０４が作動するようになる。
また、所定の数値を設定された指示計２０３の指示により、便槽１８内が所定の重量を検知した際に電動バルブ２０５を作動させて、尿を便槽１８から分岐管１１６を経由してし尿タンク１００に側に排出させることができる。このようにすれば、バイオトイレ１を長期間にわたって支障なく使用することができ、メンテナンス費用を低減し、かつメンテナンスが非常に容易となった。

従来の投下された糞尿をおが屑類と撹拌する方式の便槽を備えたバイオトイレを、地震や台風、大火災等で緊急に避難する時の災害対策用として使用する場合、便槽内に大量の糞尿が投入される。その際、糞尿における尿の比率が極端に多くなってしまい、便槽内の糞尿を含むおが屑類が有効に発酵できなくなってしまうというトラブルが発生している。
この発明のバイオトイレによれば、糞尿における尿の部分をほとんどし尿タンクに排出するようにしたので、糞尿における尿の比率が多くなって便槽内の糞尿を含むおが屑類が有効に発酵できなくなってしまう、というトラブルを抜本的に解消することができるようになった。

以上のような構成を備えたこの発明のバイオトイレにおいては、どのような場所にでも設置することができ、また簡単に移設することができる。したがって、ソーラーパネルや風力発電により電力を自家調達することができ、また雨水を利用する雨水浄化装置を備えていて手洗い等の水も自家調達することができることと相まって、地震や台風、大火災等の際の災害対策用として非常に有効に活用することができる。
もちろん、一般住宅用から業務用として広く有用な常設のバイオトイレとして利用できることはいうまでもない。

この発明の分割構造を備えたバイオトイレの結合状態の左側面図である。 その右側面図である。 （ａ）はその正面図、（ｂ）はその背面図である。 設備部分の配置を示す平面図である。 バイオトイレの分離状態の側面図である。 その要部を示す拡大側面図である。 バイオトイレの分離状態の側面図である。 その要部を示す拡大側面図である。 洋式便器の平面図である。 その側面図である。 その概略断面図である。 その立面図である。 和式便器の平面図である。 その側面図である。 その概略断面図である。 その立面図である。 バイオトイレの支持部分に取り付けたロードセルの説明図である。 指示計を含む回路の１例を示す回路図である。 上記回路図に基いて指示計が作動するタイムスケジュールを示すグラフである。

１ バイオトイレ
２ 建屋
３ 床部分
４ 外壁部分
５ 天井（屋根）部分
６ 踊り場
７ ステップ
８ 便室
９ ドア
１１ アプローチ
１２ 便器
１３ 区画
１４ 小便器
１５ 区画
１６ 設備のない区画
１７ 上部点検口
１８ 便槽
１９ 天板
２０ 換気扇
２１ 回転軸
２２ モータ
２３ 撹拌部
２４ ソーラーパネル
２５ 蓄電池
２６ 風車
２７ 支持ポール
２８ 支持アーム
２９ 制御盤
３０ 雨水浄化装置
３１ 上部建築構造
３２ 下部建築構造
３３ レール
３４ スライダ
３５ 巻上げ用ウインチ
３６ ワイヤ
３７ ハンドル
３８ 支持脚
１００ し尿タンク
１０１ 洋式便器
１０２ 投入口
１０３ つば
１０４ 仕切り部
１０５ 尿排出口
１０６ 分岐管
１０７ 便座部
１０８ 目皿
１１１ 和式便器
１１２ 投入口
１１４ 仕切り部
１１５ 尿排出口
１１６ 分岐管
１１７ 飛散防止体
１１８ 目皿

Claims (4)

1. 投下された糞尿をおが屑類と撹拌する方式の便槽を備えたバイオトイレであって、前記便槽にはその支持部分にロードセルを、また便槽に付設した便器の投入口に尿のみを取出す分岐管を付設するとともに、該分岐管から取出した尿を便槽とは別に配置された、し尿タンクに導入するようになっており、
   また前記ロードセルには指示計と、前記便槽およびし尿タンク間の分岐管における流路をいずれかに切換える電動バルブとが接続されていて、
   バイオトイレの便槽が使用されて、ロードセルが設定された数値の重量を検知すると、指示計が作動して電動バルブを開いて便槽に送り込まれている尿を、分岐管からし尿タンク側へ排出し、
   次いで、ほぼ限界値に近い重量をロードセルが検知すると、指示計が作動してパトライトのような警報器が作動し、バイオトイレの使用を一旦停止させ、
   その後、使用可能な重量をロードセルが検知すると、指示計が作動してパトライトのような警報器の作動を停止し、さらに所定の設置値まで重量が下がると、前記電動バルブを開いて分岐管からし尿タンク側へ排出している尿を、電動バルブを閉じて便槽側へ排出するようにしたことを特徴とするバイオトイレ。
2. 便器が洋式もしくは和式の便器からなり、投入口に男性および女性の尿のみを仕分ける仕切り部を設け、その仕切り部内に設けた尿排出口に分岐管を付設したことを特徴とする請求項１に記載のバイオトイレ。
3. し尿タンクが、バイオトイレの建屋内に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバイオトイレ。
4. し尿タンクが、バイオトイレの屋外に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバイオトイレ。

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