JP4949731B2 - 車両用汚水処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、電車、列車、特に新幹線（登録商標）車両や長距離用の電車、列車に設置され、小便等の汚水を処理する車両用汚水処理装置に関する。

新幹線（登録商標）車両、長距離用電車、列車内に設置される小便用の車両用汚水処理装置では、従来、小便器にされた汚水が汚水管を経由して汚物タンクへ流す方式としては、汚水管の中間に１つの弁体を設け、重力による重力落下式或いは真空で吸引する真空吸引式の２通りの方式によって行われていたことが知られている。（従来技術１）

更に、改良された小便用の車両用汚水処理装置は、真空圧送方式によるもので、小便器にされた汚水が汚水管を経由して一度中間タンクに入り、更に中間タンクに内圧を加えることにより汚水管から汚物タンクに流されている方式も知られていた。そしてこのような真空圧送方式は、中間タンクの上流側と下流側の汚水管にそれぞれ弁体を設け中間タンクを加圧減圧することにより汚水を、小便器から汚物タンクへ圧送する構造であった。（従来技術２）

すなわち、従来技術２の小便用の車内用汚水処理装置は、第１段階として小便器が使用されると中間タンク内を減圧することにより、上流側弁体を開き、中間タンクへ汚水を吸引する。中間タンクに汚水が入ると、次に第２段階として上流側弁体を閉めてから中間タンク内を加圧し、次に下流側弁体を開いて汚水を中間タンクから汚物タンクへ圧送していた。また、特開平６−１９９２３４号公報（従来技術３）には高速走行を行なう新幹線（登録商標）車両は乗客の不快感（耳への不快感など）をなくすための車両用換気装置が開示されている。

長距離用電車、列車内、に設置される小便用の車両用汚水処理装置、特に新幹線（登録商標）車両に設置される小便用の車両用汚水処理装置において、乗客が使用する小便器は車内に設置され、小便等の汚水が溜められる汚物タンクは車外の底部に設けられている。

そして乗客が使用する車内、特に高速走行を行う新幹線（登録商標）車両内は、乗客の耳等に感じる不快感を無くすため従来技術３に開示されているような車両用換気装置を使用して車内圧力が一定範囲で保たれている。しかし汚物タンクが設置されている車外底部は、この圧力調整が行なわれていない。そのため高速列車同士のすれ違い時や車両のトンネルへの突入時やトンネル内に入り走行する状態になると、急激に汚物タンクにも高圧が掛かることになり、汚物タンク内の圧力も高くなる。例えば高速走行時の新幹線（登録商標）が明かり区間（通常の地上部）で、高速列車同士のすれ違い時の場合に、汚物タンクに掛かる圧力が通常の大気圧にプラスして４００ｍｍＡｑまで上がる状態も発生し、さらにトンネル突入時やトンネル内での走行時では、汚物タンクに掛かる圧力が大気圧にプラスして１２００ｍｍＡｑまで上がる状態も発生する可能性があった。

この圧力により、上記従来技術１のように弁体が１つであると、トンネル内での走行等により汚物タンクへ高圧が掛かると、汚水管内の汚水が圧力の低い車内に設置された汚水受器である小便器へ逆流することがあるという問題点を有していた。特に汚水を流すために弁体を開けている状態のときに汚物タンクへ高圧が掛かると、汚水が逆流しやすい欠点があった。

そして、従来技術２は、汚水管の中間に中間タンクを設け、その中間タンクの上流側と下流側にそれぞれ弁体を設けてあるため、汚物タンクからの逆流を防止することができ、従来技術１の問題点を克服した。

しかし、従来技術２は、中間タンクを減圧して小便器からの汚水を強制的に吸引して排出させるため、吸引作動時に汚水等とともに空気を吸引してしまい、そのときの空気摩擦による騒音が高い頻度で発生してしまう課題があった。

請求項１に係る車両用汚水処理装置は、車両に設けられる車両用汚水処理装置であって、小便用の汚水受器から重力により移動する汚水を案内する上流側汚水管と、上流側汚水管の下流端に設けられ、上流側汚水管により案内される汚水が送り込まれる中間タンクと、中間タンクから汚水を案内する下流側汚水管と、下流側汚水管の下流端に設けられ、下流側汚水管により案内される汚水が送り込まれる汚物タンクと、中間タンクの上流側に設けられる上流側開閉弁と、中間タンクに設けられ、中間タンク内の圧力を加圧でき、また加圧を排圧して常圧にできる圧力調整装置と、中間タンクの下流側に設けられる下流側開閉弁と、を有し、上流側開閉弁と、圧力調整装置と、下流側開閉弁とは、それぞれ制御装置に接続しており、汚水受器からの汚水を重力により中間タンクに落下させ、中間タンク内を加圧して中間タンク内の汚水を汚物タンクまで圧送する。
請求項２に係る車両用汚水処理装置は、請求項１に記載の車両用汚水処理装置であって、上流側開閉弁と下流側開閉弁の開閉状態が、２つの弁が同時に開口状態にならないように制御されている。

この発明によれば、中間タンクを減圧して小便器からの汚水を吸引せず、重力によって中間タンクまで導くため、吸引時の空気騒音が発生しない効果がある。更に、中間タンクから汚物タンクへは、中間タンク内を加圧することによって速やかに圧送することができるとともに、汚水の圧送後は中間タンクの圧力を排出して常圧にすることができるため、次の小便器の使用による汚水も重力によって中間タンクまで導くことができる効果がある。

また、中間タンクの上流側と下流側にそれぞれ弁体を設け、２つの弁が同時に開口状態にならないように制御、又はほぼ交互に開閉を行うことにより、汚物タンクからの圧力の影響を車内にある小便器まで及ぼすことを防止することができる。

この発明の車両用汚水処理装置の実施形態に関し、模式説明図を示す図１及び作動状態を示すタイムチャートを示す図２に基づいて説明する。車両用汚水処理装置は、車両内に設けられる小便器である汚水受器１と、汚水管２と、汚物タンク３と、中間タンク４と、上流側開閉弁５と、下流側開閉弁６と、コントロールユニット（制御部）７、洗浄スイッチ８を有する。９は車内と車外を区分する部分であり、実施形態では車内床部分である。

汚水受器１は、この実施形態では大人用小便器であるが小児用小便器でもよい。汚水受器１は、上部に洗浄弁７２を設けた開閉自在の給水管７０を備えている。給水管７０は、その上流で給水タンク７１に接続しており、電磁開閉弁である洗浄弁７２が適宜の状態で開閉して汚水受器１に送水し汚水受器１を洗浄する。コントロールユニット７は、予め入力されたプログラムによって洗浄弁７２、洗浄スイッチ８、上流側開閉弁５、下流側開閉弁６に検知信号の受信や指示信号の送信を行う。洗浄スイッチ８は光電センサー或いは押しボタンスイッチ等からなるが、この実施例では光電センサーである。

汚水管２は、汚水受器１から汚水を中間タンク４まで送る上流側汚水管２０と、中間タンク４から汚水を汚物タンク３まで送る下流側汚水管２１とからなる。中間タンク４は、車内部分に配設される。

中間タンク４は、上流側汚水管２０の下流端部と上流側開閉弁５を介して接続し、下流側汚水管２１の上流端部と下流側開閉弁６を介して接続している。別の実施形態では、上流側開閉弁５は、中間タンク４より上流かつ汚水受器１より下流の位置に設けられればよく、下流側開閉弁６は、中間タンク４より下流かつ汚物タンク３より上流の位置に設けられればよい。

上流側開閉弁５及び下流側開閉弁６は、この実施例では電磁式エアスライドバルブとからなるスライド式開閉弁であるが、管路を開閉する弁であればボール弁等の他の開閉弁で構成してもよい。そして、上流側開閉弁５と下流側開閉弁６は、少なくとも互いの開口状態が同時には起こらないようにコントロールユニット７によって制御されている。すなわち、上流側開閉弁５が開口状態のときは、下流側開閉弁６は閉鎖状態であり、下流側開閉弁６が開口状態のときには上流側開閉弁５が閉鎖状態である。

中間タンク４には、中間タンク４内の圧力を加圧でき、また加圧を排圧して常圧にできる圧力調整装置４０と、中間タンク４の内圧を検知できるタンク内圧センサー４１とを設けている。７３はエアタンクであり、エアスライドバルブ及び中間タンク４へ圧力調整装置４０を介して接続している。

汚物タンク３は、各汚水受器１からの汚水管２や図示しない汚物管等の下流側に接続され汚水、汚物を列車、電車使用中、貯留する装置である。汚物タンク３は、車体の底部９の下方の車外に配設され、車内の圧力調整を受けない。

前記上流側開閉弁５と、圧力調整装置４０と、タンク内圧センサー４１と、下流側開閉弁６は、それぞれコントロールユニット７に接続している。コントロールユニット７によって上流側開閉弁５と下流側開閉弁６の開閉状態は、少なくとも２つの弁が同時に開口状態にならないように制御されている。他の実施例では、上流側開閉弁５と下流側開閉弁６の開閉状態は、互いに開閉が同じ状態にならないように制御されている。すなわち、上流側開閉弁５が開口状態のときは、下流側開閉弁６は閉鎖状態であり、上流側開閉弁５が閉鎖状態のときは、下流側開閉弁６は開口状態となる。

次に、この発明の実施形態の車両用汚水処理装置の作用について図２の作動タイムチャートに基づいて説明する。車内において、使用者の使用前の状態では、上流側開閉弁５及び下流側開閉弁６の両方とも閉鎖状態であり、中間タンク４内の圧力は常圧に近い圧力である。この状態で車両がトンネル内に入っても、上流側開閉弁５も下流側開閉弁６も閉鎖状態であるので汚物タンク３からの加圧はそこで止り、それより上流側へは波及しない。

次に使用者が使用を始めると、光電センサーである洗浄スイッチ８がこの状態を検知しコントロールユニット７へ送信し上流側開閉弁５を開口させる。そして使用後に使用者が汚水受器１から離れると、光電センサーである洗浄スイッチ８がこの状態を検知しコントロールユニット７へ送信し洗浄弁７２を開口させ、給水管７０から汚水受器１へ給水し洗浄する。汚水は、重力により上流側汚水管２０から中間タンク４へ自然落下して、中間タンク４内で止められ溜まる。

このときの洗浄弁７２の開口作動は、この実施例では３．５秒である。洗浄弁７２の閉鎖後、この実施例では洗浄弁７２の閉鎖の後に上流側開閉弁５が閉鎖する。その後、この実施例では上流側開閉弁５の閉鎖の後に中間タンク４へエアタンク７３から圧力調整装置４０を介してエアが送り込まれ加圧される。この加圧は、短時間で行われる。中間タンク４への加圧が停止すると同時に下流側開閉弁６が開口する。中間タンク４内が加圧された後直ぐに下流側開閉弁６が開口するため、中間タンク４内の汚水は、高圧力で下流側汚水管２１を経由して汚物タンク３へ落下する。

下流側開閉弁６は、開口状態の後に閉鎖される。下流側開閉弁６の閉鎖後、中間タンク４の圧力調整装置４０が開口しタンク内からエアが抜け、中間タンク４内の圧力は常圧に戻る。

この状態は、使用者の使用前の状態（００２２欄参照）となり、順次使用者の使用により汚水は汚水受器１から重力による落下により中間タンク４内へ至り溜まる。以下順次同様の作用を繰り返す。これらの作動は、予めコントロールユニット７に入力したプログラムに従って自動的に行われる。

そのため、どのような状態でも車両がトンネル内に入っても、上流側開閉弁５か下流側開閉弁６のどちらかが閉鎖状態であるので、管内の加圧は、そこで止り、それより上流部へ波及しないため、汚水が汚水受器１内まで逆流することがない。

この発明は、電車、列車、特に新幹線（登録商標）列車、長距離用の電車、列車内に設置され利用される可能性が高い。

この発明の実施形態を示すもので、車両用汚水処理装置の模式説明図 同じくこの発明の実施形態の作動状態を示すタイムチャート

符号の説明

１ 汚水受器
２ 汚水管
２０ 上流側汚水管
２１ 下流側汚水管
３ 汚物タンク
４ 中間タンク
４０ 圧力調整装置
４１ タンク内圧力センサー
５ 上流側開閉弁
６ 下流側開閉弁
７ コントロールユニット（制御部）
７０ 給水管
７１ 給水タンク
７２ 洗浄弁（電磁弁）
７３ エアタンク
８ 洗浄スイッチ（光電センサー）
９ 車内部分と車外部分を区分する部分（車両床部分）

Claims (2)

1. 車両に設けられる車両用汚水処理装置であって、
   小便用の汚水受器から重力により移動する汚水を案内する上流側汚水管と、
   上流側汚水管の下流端に設けられ、上流側汚水管により案内される汚水が送り込まれる中間タンクと、
   中間タンクから汚水を案内する下流側汚水管と、
   下流側汚水管の下流端に設けられ、下流側汚水管により案内される汚水が送り込まれる汚物タンクと、
   中間タンクの上流側に設けられる上流側開閉弁と、
   中間タンクに設けられ、中間タンク内の圧力を加圧でき、また加圧を排圧して常圧にできる圧力調整装置と、
   中間タンクの下流側に設けられる下流側開閉弁と、
   を有し、
   上流側開閉弁と、圧力調整装置と、下流側開閉弁とは、それぞれ制御装置に接続しており、
   汚水受器からの汚水を重力により中間タンクに落下させ、中間タンク内を加圧して中間タンク内の汚水を汚物タンクまで圧送することを特徴とする車両用汚水処理装置。
2. 上流側開閉弁と下流側開閉弁の開閉状態が、２つの弁が同時に開口状態にならないように制御されている請求項１に記載の車両用汚水処理装置。

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