JP5553400B2 - 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、特に投下された大便をおが屑類（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、尿液肥化タンクに導入する構造とすることにより、尿を簡単に有用な液肥に変えることができるように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、「投下された大便をおが屑類（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。

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さらに改良したものとして本発明者等は、特開２００３−４７５７３公報（特許文献１参照）において、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。
さらに、特開２００４−１００３４８公報（特許文献２参照）においては、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。

また、特開２００６−２８８５６４公報（特許文献３参照）において、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であって、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にしたことを特徴とするバイオトイレを提案し、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案している。

特開２００３−４７５７３公報 特開２００４−１００３４８公報 特開２００６−２８８５６４公報

しかしながら特許文献３に示すバイオトイレにおいては、特にし尿タンクに保管された尿は回収業者に頼んで引き取ってもらうか、バイオトイレが下水道の引かれていない場所に設置されている関係上、希釈して放流するかによって処分せざるを得ず、コストが掛かったり、環境汚染を発生しやすいという問題点を有していた。

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を低コストで有効活用できるようにする手段について研究開発を重ね、し尿タンクに代えて尿液肥化タンクを配管内に設置することにより、尿を有用な液肥に変えることが可能かどうかについて種々検討してきた。

この発明は従来例の前記の問題を解決したものであり、し尿タンクに代えて尿液肥化タンクを配管内に設置することにより、尿を有用な液肥に変えることができるとともに、施工性及び経済性を向上させ、かつメンテナンスを容易にし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、大便および尿を分離する機能を有するセパレート便器と、
セパレート便器から投下された大便をおが屑類と撹拌して発酵分解させる方式の便槽と、
セパレート便器の排尿部から投下された尿を貯留する尿液肥化タンクと、
雨水を手洗いに使用する雨水手洗装置とを備えたバイオトイレであって、
前記雨水を手洗いに使用する雨水手洗装置と便槽および尿液肥化タンクとをそれぞれ配管で接続し、またセパレート便器の排尿部を尿液肥化タンクと配管で接続するとともに、雨水手洗装置と便槽および尿液肥化タンクとを連結する配管にそれぞれ開閉手段を取り付けて、雨水手洗装置から導入した水分で便槽内の水分を調整するとともに、
尿液肥化タンク内に導入された尿を雨水手洗装置から導入した水分で２〜５倍に希釈して、液肥を作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、前記雨水手洗装置を便槽と接続する配管に取り付けた開閉手段は、通常時は閉の電動二方弁であり、便槽内に水分を補給する必要があるときのみに電動二方弁を開操作するように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、上記前記雨水手洗装置を尿液肥化タンクと接続する配管に取り付けた開閉手段は、通常時は閉の開閉弁であり、尿液肥化タンク内に水分を補給する必要があるときのみに開閉弁を開操作するように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、前記セパレート便器の排尿部を便槽と接続する配管には、電動三方弁が設置され、便槽内に尿を補給するとともに、前記セパレート便器の排尿部と尿液肥化タンクとを接続する配管を前記電動三方弁に付設して、尿液肥化タンクに尿を投入することができるように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、前記尿液肥化タンクが、尿内有価物分離装置を付設されていることをも特徴とするものである。

本発明は以上の構成よりなるものであり、これによれば前記セパレート便器の排尿部と尿液肥化タンクを配管により接続して尿を分離することができ、しかも尿液肥化タンクに雨水を導入することにより、尿を液肥として使用できる程度に簡単に希釈することができるようになった。

しかも尿の希釈による液肥化を雨水を用いて行えるようにしたので、水道の便が悪かったり、水圧が低い場所でも尿の希釈を問題なく行うことができるとともに、施工性を向上させ尿の希釈による液肥化を経済的に行うことができる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手洗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。

この発明のバイオトイレの１実施例を示す説明図である。 （ａ）は雨水手洗装置の１例を示す側面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその底面図、（ｄ）はその拡大断面図である。 尿液肥化タンクの応用例を示す説明図である。

以下にこの発明のバイオトイレとして、尿の希釈による液肥化装置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。
図１に示すように、この発明におけるバイオトイレは、投下された大便をおが屑類と撹拌して発酵分解させる方式の便槽１１と、大便および尿を分離する機能を有するセパレート便器２１と、雨水を手洗いに使用する雨水手洗装置３１と、尿液肥化タンク４１とを備えている。
そして、前記雨水を手洗いに使用する雨水手洗装置３１は、それぞれ前記便槽１１および尿液肥化タンク４１と配管５１，５２で接続され、またセパレート便器２１の排尿部２２は尿液肥化タンク４１と配管５３で接続されている。

このようにして、雨水手洗装置３１から配管５１を介して導入した水分で便槽１１内の水分を調整して、おが屑類と撹拌して発酵分解させる際の好適な水分量とする。
また、セパレート便器２１の排尿部２２から配管５３を介して尿液肥化タンク４１内に導入された尿を、雨水手洗装置３１から配管５２を介して導入した水分で２〜５倍に希釈して、直ちに使用できる液肥が作れるようにしてある。

図に示すように、この発明のバイオトイレにおける便槽１１は、片側の２点支持部位に取り付けたロードセル１２で支持されている。１３は検知した重量で種々の機器を制御する制御盤で、前記ロードセル１２に接続され、またこの制御盤１３にはパトライト（株式会社パトライトの登録商標である）のような警報器１４が接続されている。
また１５はソーラ電池や風力発電装置により駆動される電動モータで、駆動軸１６に付設した撹拌翼（図示せず）により、便槽１１内に投下された大便をおが屑類と撹拌して発酵分解させるようになっている。
前記おが屑類にはそば殻を１０〜２０重量％配合する。また発酵温度は約６０℃程度が望ましい。

この発明のバイオトイレにおいて大便および尿を分離する機能を有するセパレート便器２１は、その前方に配置した排尿部２２と後方に配置した大便投入部２３とを備え、排尿部２２は前述のように配管５３を介して尿液肥化タンク４１と接続され、大便投入部２３は便槽１１に向けて開口し、連通している。
該セパレート便器２１は、男女いずれの使用に際しても尿は排尿部２２へ、大便は大便投入部２３へ投下されるよう構成することが望ましい。

前記雨水手洗装置３１は、配管５１を介して導入した水分で便槽１１内の水分を調整して、おが屑類と撹拌して発酵分解させる際の好適な水分量とする機能を持ち、また、セパレート便器２１の排尿部２２から配管５３を介して尿液肥化タンク４１内に導入された尿を、配管５２を介して導入した水分で２〜５倍に希釈して、直ちに使用できる液肥を作る機能をも備えている。
そして、前記雨水手洗装置３１を便槽１１と接続する配管５１には、通常時は閉の電動二方弁Ｖ１が設置され、便槽１１内に水分を補給する必要があるときのみに電動二方弁Ｖ１を開操作するように構成してある。
また、前記雨水手洗装置３１を尿液肥化タンク４１と接続する配管５２には、通常時は閉の開閉弁Ｖ２が設置され、尿液肥化タンク４１内に水分を補給する必要があるときのみに開閉弁Ｖ２を開操作して水分を補給するのである。

該雨水手洗装置３１は、図２（ａ）〜（ｄ）に示すような構造を有している。
すなわち、素材が防錆機能を持つステンレス等で構成され、有底のボックス本体３２の中段には適宜のメッシュの網板３３が、また上端開口部にはパンチングメタル３４がそれぞれ配置されている。また、３５，３６はそれぞれ配管５１，５２を取り付ける給水口、３７は雨水が不要の際に排水する排水口である。
さらに、３８は給水口３５，３６、および排水口３７の上部に設けたフィルタ、３９は水位が上限まできたときに雨水を放流するための溢流口、４０（図１参照）は上水を導入する配管である。

前記ボックス本体３２内の適宜メッシュの網板３３上には、竹炭等の活性炭３１１の層が設けてあり、建屋の屋根等からの配管３１２を介してボックス本体３２内に導入された雨水は、活性炭３１１で高度に浄化されて便槽１１や尿液肥化タンク４１に給水される。３１３は手洗器、３１５は手洗器３１３への配管３１４に念のために設けられた浄化装置である。

前記尿液肥化タンク４１は、大量の液肥を貯留することができるような大容量のものが望ましい。該尿液肥化タンク４１は排尿部２２と配管５３を介して接続され、そして配管５３には電動三方弁Ｖ３が設置されている。また、前記セパレート便器２１の排尿部２２と便槽１１とを接続する配管５４が電動三方弁Ｖ３に付設されていて、便槽１１にも尿を補給することができるようになっている。

前記電動三方弁Ｖ３は冬季以外の季節においては使用されず、尿液肥化タンク４１への流路のみが開となっている。
他方、冬季においてはこの電動三方弁Ｖ３を操作することにより、セパレート便器２１の排尿部２２から尿液肥化タンク４１内へ、またセパレート便器２１の排尿部２２から便槽１１にも尿へ投入することができ、もちろんその投入量も調整することができる。
このように冬季において前記雨水手洗装置３１を利用せず、電動三方弁Ｖ３を操作してセパレート便器２１の排尿部２２からの尿のみを利用する理由は、冬季においては雨水手洗装置３１の雨水が凍結してしまうためである。
図１において４２は小便器で、前記尿液肥化タンク４１を排尿部２２と接続する配管５３に配管５４を介して接続されている。

この発明のバイオトイレにおいて、前記尿液肥化タンク４１には尿内有価物分離装置６１を付設しておくことができる。このような尿内有価物分離装置は特開２００４−３５８４０２号公報（特許第４０２５２４４号）に示されている。
すなわち、屎尿から分離した尿又は男子小便器から回収した尿を放置して尿中のｐＨが９．０以上になると、マグネシウム含有化合物を尿に添加して尿中のりん成分をマグネシウム化合物として回収し、該りん成分を回収した後の尿を空気のバブリングによりアンモニア成分をアンモニアガスとして回収することを特徴とする尿から有価物を連続的に回収する方法である。

前記各弁Ｖ１〜Ｖ３および警報器１４は制御盤１３によって制御される。
すなわち、冬季以外の季節においては、先ず前記ロードセル１２によって便槽１１内のセパレート便器２１から投下された大便等の重量を検知しながら、通常時は閉の電動二方弁Ｖ１を適宜開いて雨水手洗装置３１の雨水を便槽１１に給水する。
便槽１１内のセパレート便器２１から投下された大便等の重量が規定量を超えたら、警報器１４を作動させてバイオトイレの使用を禁止する。
また、前記尿液肥化タンク４１内の尿が所定の量に到達したら、通常時は閉の開閉弁Ｖ２を開いて雨水手洗装置３１の雨水を尿液肥化タンク４１に給水し、２〜５倍に希釈して液肥として利用する。
その際、前記尿液肥化タンク４１内の尿は尿内有価物分離装置６１によって有価物を分離し、有効に活用することができる。
なお、前記電動三方弁Ｖ３は冬季以外の季節においては使用されず、尿液肥化タンク４１への流路のみが開となっている。したがって冬季以外の季節においては、尿はすべて尿液肥化タンク４１へ送られる。

冬季においては、前記ロードセル１２によって便槽１１内のセパレート便器２１から投下された大便等の重量を検知しながら、前記電動三方弁Ｖ３を操作することにより、セパレート便器２１の排尿部２２から尿液肥化タンク４１内へ、またセパレート便器２１の排尿部２２から便槽１１にも尿へ投入する。もちろんその投入量を調整することができる。
便槽１１内のセパレート便器２１から投下された大便等の重量が規定量を超えたら、警報器１４を作動させてバイオトイレの使用を禁止する。
また、前記尿液肥化タンク４１内の尿が所定の量に到達したら、通常時は閉の開閉弁Ｖ２を開いて雨水手洗装置３１の雨水を尿液肥化タンク４１に給水し、２〜５倍に希釈して液肥として利用する。
その際、前記尿液肥化タンク４１内の尿は尿内有価物分離装置６１によって有価物を分離し、有効に活用することができる。

図３は尿液肥化タンク４１の応用例を示すもので、尿をセパレート便器２１の排尿部２２から尿液肥化タンク４１内へ配管を介して供給することは前記実施例と同じであり、配管５５には逆止弁Ｖ４が設けられている。
他方、大便投入部２３の下部には、前記便槽１１に代えて大便蓄積部２４が設けられており、用便後は大便蓄積部２４に必ず焼却灰をふり掛けておく。
その後、大便蓄積部２４の側面に設けた撹拌・取出し口２５から焼却灰と大便とを撹拌すれば、そのままあるいは堆肥として用便を利用することができる。もちろん、尿液肥化タンク４１において得られた尿を希釈し、あるいは尿内有価物分離装置６１を用いて有価物を分離し、有効に活用することもできる。
図３において２６は排気ダクトであり、大便蓄積部２４内の臭気を排出するための排気ファン２７が取り付けられている。

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。

１１ 便槽
１２ ロードセル
１３ 制御盤
１４ 警報器
１５ 電動モータ
１６ 駆動軸
２１ セパレート便器
２２ 排尿部
２３ 大便投入部
２４ 大便蓄積部
２５ 撹拌・取出し口
２６ 排気ダクト
２７ 排気ファン
３１ 雨水手洗装置
３１１ 活性炭
３１２ 配管
３１３ 手洗器
３１４ 配管
３１５ 浄化装置
３２ ボックス本体
３３ 網板
３４ パンチングメタル
３５，３６ 給水口
３７ 排水口
３８ フィルタ
３９ 溢流口
４０ 上水導入配管
４１ 尿液肥化タンク
４２ 小便器
５１，５２ 配管
５３ 配管
５４ 配管
５５ 配管
６１ 尿内有価物分離装置
Ｖ１ 電動二方弁
Ｖ２ 開閉弁
Ｖ３ 電動三方弁
Ｖ４ 逆止弁

Claims (5)

1. 大便および尿を分離する機能を有するセパレート便器と、
   セパレート便器から投下された大便をおが屑類と撹拌して発酵分解させる方式の便槽と、
   セパレート便器の排尿部から投下された尿を貯留する尿液肥化タンクと、
   雨水を手洗いに使用する雨水手洗装置とを備えたバイオトイレであって、
   前記雨水を手洗いに使用する雨水手洗装置と便槽および尿液肥化タンクとをそれぞれ配管で接続し、またセパレート便器の排尿部を尿液肥化タンクと配管で接続するとともに、雨水手洗装置と便槽および尿液肥化タンクとを連結する配管にそれぞれ開閉手段を取り付けて、雨水手洗装置から導入した水分で便槽内の水分を調整するとともに、
   尿液肥化タンク内に導入された尿を雨水手洗装置から導入した水分で２〜５倍に希釈して、液肥を作るようにしたことを特徴とするバイオトイレ。
2. 前記雨水手洗装置を便槽と接続する配管に取り付けた開閉手段は、通常時は閉の電動二方弁であり、便槽内に水分を補給する必要があるときのみに電動二方弁を開操作するように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. 前記雨水手洗装置を尿液肥化タンクと接続する配管に取り付けた開閉手段は、通常時は閉の開閉弁であり、尿液肥化タンク内に水分を補給する必要があるときのみに開閉弁を開操作するようにした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. 前記セパレート便器の排尿部を便槽と接続する配管には、電動三方弁が設置され、便槽内に尿を補給するとともに、前記セパレート便器の排尿部と尿液肥化タンクとを接続する配管を前記電動三方弁に付設して、尿液肥化タンクに尿を投入することができるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のバイオトイレ。
5. 前記尿液肥化タンクが、尿内有価物分離装置を付設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のバイオトイレ。

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