JPH04247292A - 衛生設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地球下重力より小さい
重力下の環境に用いられる衛生設備に係り、特に地球外
の地球型惑星・衛星の表面に設置される有人宇宙基地用
衛生設備に関するものである。

【０００２】内惑星・月・火星・小惑星・木星以遠の諸
惑星の衛星などの表面に存在する資源の獲得がそれらの
天体の詳細な科学的探査とならんで近年注目を集めてい
るが、いずれの活動においてもその天体表面に有人基地
を設営することが成否を決する上で極めて重要なステッ
プとなる。

【０００３】その一方で、表面重力・大気組成・大気圧
その他の物理的特性が地球と異なり、かつ人間が生命維
持のために利用できる水などのリソース量が限られてい
るそれら天体上で人間の生命と生活を保証する有人基地
の衛生設備の設計検討は充分に行われているとは言い難
い。

【０００４】かかる事情の下、一般に地球より重力が小
さく、気圧が無視しうるほど低いこれらの天体上で必要
となる物理的に閉鎖された有人基地内での使用な可能な
衛生設備が求められている。

【０００５】

【従来の技術】従来の衛生設備としては図６または図７
のようなものが知られていた。図６は地球上での通常の
家屋で使用されている衛生設備を示す図である。

【０００６】即ち、工業用水を除く一般の市水を用いる
衛生設備では、上水場から取り込まれた上水系６０と下
水処理システムへと送られる下水系６５の間に多くのサ
ブシステム６１１，６１２，・・・６１ｎ　が並列に配
置され、そのサブシステム６１１，６１２，・・・６１
ｎ　対応に上水を取り込み下水に排出するようになって
いる。一方、サブシステムの中でも例えば洗面システム
６２の排水を一旦、中水系６３を介して水洗トイレシス
テム６４に供給し、その他雨水６６も水洗トイレシステ
ム６４に供給されている。

【０００７】図７は宇宙送還機・宇宙ステーションで使
用されている衛生設備を示す図である。即ち、水運搬用
タンク７０から上水タンク７１へ上水が送られ（但し、
水運搬用タンク７０と上水タンク７１とは兼用されこと
もある）、この上水から各サブシステム７３１，７３２
，・・・７３ｎ　に並列に水の供給が行われ、各サブシ
ステム７３１，７３２，・・・７３ｎ　から並列に排出
された下水は生活排水タンク７４へと蓄えられる。一方
、小用トイレ７５からの排泄物は凝縮機構７６を、大用
トイレ７８からの排泄物は圧縮・脱水機構７９を介して
それぞれ専用のタンク（小用の場合は尿タンク７７へ、
大用の場合は屎タンク８０）へと蓄えられ、上記３つの
タンクは地球に持ち帰るようにしている。

【０００８】宇宙送還機・宇宙ステーションにおいては
原則として水の使用量は人間の生活を維持しうる最低ラ
インに抑えられ、且つ屎尿等の排泄物および生活排水の
分解、精製、再利用は行われていない。従って、上述の
ように排水物および生活排水は原則として地球へ持ち帰
るようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１に
図６では、上水ほど清浄な水を必ずしも必要としないサ
ブシステムまで上水が供給され、かつそれらのサブシス
テムの排水が殆どの場合に生活排水として直接下水系に
流される為、無駄に使われる上水が多く、また、中水系
を用いてはいるもののその適用しているサブシステムが
限られているので節水の効果が小さく、地球からの物資
の輸送に多量の経費がかかる地球外有人基地への適用が
困難である。

【００１０】第２に図６では、生活排水中の有機物の積
極的な分解が大規模な汚水処理施設に依存しており，短
時間で比較的少量の生活排水の処理を行う必要のある地
球外有人基地への適用は困難である。

【００１１】第３に図６では、サブシステムの数が多い
ため、人間が宇宙服なしで生活できる空間の体積が限ら
れた地球外有人基地での適用が困難である。同様にサブ
システムの数が多いため、地球外における基地の設営作
業および完成したシステムのメンテナンス作業が煩雑で
ある。

【００１２】第４に図６の構成をそのまま地球外有人基
地へ適用しようとすると、処理すべき生活排水量が大き
く、生活排水処理システムの負担が大きくなる。第５に
図７では、生活排水は特に処理を行わずにそのまま保管
し、地球に持ち帰るようになっているため、少量の水の
精製を繰り返しながら循環・再利用する必要のある地球
外有人基地への適用が困難である。

【００１３】第６に図７では、人間の排泄物を脱水・圧
縮等の簡単な処理を行った後に保管し、地球へ持ち帰る
ようになっているため、限られた量の生体必須元素（炭
素・酸素・水素等）を、有機物の分解・合成を繰り返し
ながらリサイクル使用する必要のある地球外有人基地へ
の適用が困難である。

【００１４】第７に地球外有人基地に適用される衛生設
備は、人間の生命維持に直接影響するため多重の冗長系
が必要とされるが、図６の構成では少人数の人員による
メンテナンス性を維持しながら限られた空間にその冗長
系をコンパクトに納めるための考慮がなされていない。

【００１５】本発明は、地球外有人基地用衛生設備の輸
送コスト，維持コスト，設営コスト，要求空間リソース
を低減させ、その実現可能性を高めることを目的とする
ものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的は図１に示す構
成によって達成される。即ち、地球下の重力より小さい
重力下の環境に用いる衛生設備内に、互いに独立に装備
される複数のサブシステム４ａ〜４ｄと、精製水を蓄え
る上水タンク１と、汚染度に応じて下水を蓄える中水タ
ンク２および中下水タンク３と、最も汚染度の高い下水
を蓄える下水タンク６と、該下水タンク６中において当
該最も汚染度の高い下水の粉砕を行う粉砕機７とを有し
、該下水タンク６中において当該最も汚染度の高い下水
の有機物を酸化分解する湿式酸化システム５と、該湿式
酸化システム５から排出された下水を精製水に精製する
精製水製造システム８とを設ける。

【００１７】そして、上記複数のサブシステム４ａ〜４
ｄは、上記上水タンク１または中水タンク２または中下
水タンク３に蓄えられた水を供給源とし、少なくとも供
給源としたタンクより汚染度の高いタンクへと排出し、
サブシステム単位に上記供給と排出とを直列に繰り返し
行うように構成する。

【００１８】

【作用】本発明においては、第１に上水タンクから供給
された上水は第１のサブシステムに供給され、そのサブ
システムから排出される下水は、その下水の汚染度に対
応する中水タンクまたは中下水タンクへと送られる。当
該下水が蓄えられたタンクからは第２のサブシステムへ
と送られ、供給された水の汚染度より高い汚染度を以て
排出される。但し、この第２のサブシステムは第１のサ
ブシステムより供給される水はその汚染度が高くともよ
いものである。

【００１９】第２に、中水タンクまたは中下水タンクを
介し、複数のサブシステムを通った汚染度の高い下水は
湿式酸化システム内の下水タンクへと送られ、この下水
タンク内で粉砕機を用いて汚染度の高い下水の粉砕を行
う。更にこの下水タンク内にて粉砕された下水の有機物
に対して酸化分解処理を行った後、排出する。

【００２０】第３に湿式酸化システムから排出された下
水は、精製水製造システムに送られ、精製水製造処理を
行った後、精製された上水は上水タンクへと蓄えられ、
再度サブシステムへと供給され、上記の第１と第２およ
び第３の処理を繰り返し行うことで、有効なリサイクル
処理を行うことが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図２乃至図５
を用いて詳細に説明する。図２は本発明の実施例を示す
図である。

【００２２】図３は本発明の実施例のイメージを示す図
である。図４はシャワールーム及び湿式酸化システムＡ
のブロックダイヤグラムを示す図である。

【００２３】図５は湿式酸化システムＢのブロックダイ
ヤグラムを示す図である。尚、図２乃至図５において、
同一符号を付したものは同一対象物をそれぞれ示すもの
である。

【００２４】図２に示すように、基地内に設けられた上
水タンク２０には上水が常時蓄えられており、この上水
は排出される下水が差ほど汚染度の高くないようなシャ
ワー２１や、飲料水タンク２２へと送られ飲用・調理用
水として使用される他、尿回収器具２９へと送られ、尿
回収器具２９の洗浄時に用いられる。シャワー使用にて
汚染された下水はその汚染度から判断するに差ほど汚染
されていないため中水タンク２５へと送られ、この中水
タンク２５にて蓄えられる。飲料水として飲料水タンク
２２に蓄えられた上水は、上記飲用・調理用水として用
いられる他、キッチン２３，２４に送られ、使用目的に
応じて洗面用として用いられたり、食器洗い用として用
いられたりする。一方、キッチンにて洗面用して用いら
れた上水はその汚染度から判断するに差ほど汚染されて
いないため中水タンク２５へと送られ蓄えられる。他方
、同じキッチンにても食器洗い用として用いられた上水
は上記中タンク２５に蓄えられる水よりその汚染度が一
般的に高いため中下水タンク２７へと送られ蓄えられる
。上述から明らかなように、この中下水タンク２７に蓄
えられる水の汚染度は、中水タンク２５に蓄えられる水
の汚染度よりも高いものである。即ち、同じキッチンで
使用された上水のうち、洗面に用いられた水と食器洗い
として用いられた水との汚染度を比較した場合、洗面に
用いられた水の方がその汚染度が低いため、中水タンク
２５へ、および汚染度の高い食器洗い用として用いられ
た水は中下水タンク２７へと送られる。上記中水タンク
２５に蓄えられた汚染度の差ほど高くない水は、ランド
リー２６の洗濯用水として用いられ、その排水は中下水
タンク２７へと送られ蓄えられる。尚、このランドリー
２６には濯ぎ等の処理を行うために上水タンク２０に蓄
えられる上水が用いられる。

【００２５】シャワー使用時による排水のうち特に塩分
を多く含んだ排水（シャワー初期水）は尿２８および尿
回収器具２９使用時に用いられた排水と共に、塩溶液タ
ンク（尿タンク）３０に一旦蓄えられた後、湿式酸化シ
ステムＡ３１に送られる。以下にこの湿式酸化システム
Ａについて説明する。

【００２６】図４はシャワールーム及び湿式酸化システ
ムＡのブロックダイヤグラムを示す図である。このシャ
ワールーム３０１には尿回収器具２９とシャワー使用に
よる排水孔が設けられ、うち排水孔にはシャワー初期水
専用の排水孔３０３とそれ以外の排水孔３０２が設けら
れている。シャワー初期水専用の排水孔３０３を設ける
のは、このシャワー初期水には塩分が多く含まれている
ためであり、尿およびシャワー初期水はそれぞれ配管を
通して吸引ポンプ３１５の制御に基づき、塩溶液タンク
３０を介して湿式酸化システムＡ３１に供給される。 尚、シャワー使用に伴う初期水と異なる排水孔３０２へ
送られた排水は上記の中水タンク２５へと供給される。

【００２７】湿式酸化システムＡ３１は例えば４個の反
応容器３１１，３１２，３１３，３１４及びそれら反応
容器３１１，３１２，３１３，３１４に塩分を多く含ん
だ排水を供給するための分岐型バルブ３５５より構成さ
れており、４個の反応容器３１１，３１２，３１３，３
１４においても２個をひとつのペアとし、前段のペアが
酸素システム３６から酸素（Ｏ２　）を取り込み、高圧
・高酸素状態に置いて酸化可能なものを酸化させ無触媒
反応処理を施し、後段のペアが上記無触媒反応処理を施
した後に酸素（Ｏ２　）を供給しない状態で触媒反応処
理を行うものである。上記無触媒反応処理と触媒反応処
理とを分割するのは触媒の寿命を延ばすためであり、地
球外有人基地のような限られたリソースにおいては重要
である。尚、上記４個の反応容器３１１，３１２，３１
３，３１４の内部にはスターラ３１０と呼ばれる羽根が
あり、反応処理を行う上での処理の促進化をサポートし
ている。

【００２８】この４つの反応容器３１１，３１２，３１
３，３１４はそれぞれ並行にその処理を行うものではな
く、前段と後段の２個の反応容器３１１，３１２と３１
３，３１４を一つの単位として反応容器３１１の処理が
終了すると反応容器３１２の処理を行うように、同様に
反応容器３１３の処理が終了すると反応容器３１４の処
理を行うようにして一連の循環ルートを形成するように
している。更に、上記４個の反応容器３１１，３１２，
３１３，３１４に入力端および出力端に設けられている
分岐型のバルブ３５５の開閉制御を適宜行うことで、前
段と後段とに分けられる反応容器３１１，３１２と３１
３，３１４に対して適当な時に反応容器のメンテナンス
を行うことができる。

【００２９】上記湿式酸化システムＡ３１において触媒
反応処理を行い、塩分を多く含んだ排水は塩回収システ
ム４１へと送られ、所定の塩分回収処理を行い、精製水
製造システム３９に送られ、製造された精製水は精製水
タンク４０へと送られ蓄えられる。即ち、上記ルートを
通すことで尿およびシャワー初期水に対してのリサイク
ル処理を行うことができる。

【００３０】上記中下水タンク２７に蓄えられている、
中水タンク２５に蓄えられている排水より汚染度の高い
排水は、尿を除くトイレ３３使用に伴う排泄物処理時に
用いられ、その他生ごみ流し３４用としても用いられる
。屎または生ごみ等の固形物を有する汚染度の最も高い
下水は、その他除湿・空気洗浄水３７を含んで湿式酸化
システムＢ３５へと送られる。以下、この湿式酸化シス
テムＢについて説明する。

【００３１】図５は湿式酸化システムＢのブロックダイ
ヤグラムを示す図であり、トイレ排水（但し、屎３２の
みならず生ごみ３４・除湿，空気洗浄時の排水３７も含
む）は上記説明した分岐型バルブ３５５を介して先に説
明した反応容器３１１，３１２と３１３，３１４よりそ
の容量が大きい反応容器３５６，３５７，３５８，３５
１，３５２，３５３（下水タンクと共用）に配管３５４
を介して送られる。この反応容器３５６，３５７，３５
８，３５１，３５２，３５３は一例として６個有してお
り、３個をひとつのペアとし、前段のペア３５６，３５
７，３５８が酸素システム３５から酸素（Ｏ２　）を取
り込み、高圧・高酸素状態に置いて酸化可能なものを酸
化させ無触媒反応処理を施し、後段のペアが上記無触媒
反応処理を施した後に酸素（Ｏ２　）を供給しない状態
で触媒反応処理を行うものである。上記無触媒反応処理
を行う前に、その反応容器３５１，３５２，３５３内に
おいて少なくとも上記説明したスターラ３１０よりも大
型のスターラ３５０を高速回転させることで最も汚染度
の高い下水中に存在する固形物の粉砕処理が行われる。 上記無触媒反応処理と触媒反応処理とを分割するのは触
媒の寿命を延ばすためであり、地球外有人基地のような
限られたリソースにおいては重要である。また触媒反応
処理が行われる反応容器の中にはスターラ３５０’と呼
ばれる羽根があり、反応処理の促進化を応処理を行う上
での処理の促進化をサポートしている。

【００３２】この６つの反応容器３５１，３５２，３５
３，３５６，３５７，３５８はそれぞれ並行にその処理
を行うものではなく、前段と後段の３個の反応容器を一
つの単位として反応容器３５６の処理が終了すると反応
容器３５７の処理を行い、その後反応容器３５８の処理
を行うように、同様に反応容器３５１の処理が終了する
と反応容器３５２の処理を行い、その後反応容器３５３
の処理を行うようにして一連の循環ルートを形成するよ
うにしている。更に、上記６個の反応容器３５１，３５
２，３５３，３５６，３５７，３５８に入力端および出
力端に設けられている分岐型のバルブ３５５の開閉制御
を適宜行うことで、前段と後段とに分けられる反応容器
３５１，３５２，３５３と３５６，３５７，３５８に対
して適当な時に反応容器のメンテナンスを行うことがで
きる。上記湿式酸化システムＢ３５において触媒反応処
理を行い、最も汚染度の高い下水は肥料溶液タンク３８
および精製水製造システム３９へと送られる。最も汚染
度の高い下水のうちの所定量を肥料溶液タンク３８へと
送り、一部が中下水タンク２７へと蓄えられる。この肥
料溶液タンク３８によって作成された肥料（溶液）は観
測用または食用として栽培されている植物へと供給され
る。一方、最も汚染度の高い下水は精製水製造システム
３９にて精製水として製造され精製水タンク４０へと送
られ蓄えられる。即ち、上記ルートを通すことで汚染度
の順に生活水の使用が行われその有効利用が高くなり、
また生活水に対するリサイクル処理が行われる。

【００３３】図３は本発明の実施例のイメージを示す図
であり、地球外有人基地内にはバスユニット３００が設
けられており、そのバスユニット３００空間においても
シャワールーム３０１とトイレ３３，ランドリー２６を
有するルームとに分別される。シャワールーム３０１に
はシャワー２１と尿回収器具２９が設けられており、更
にそのシャワールーム３０１の床面にはシャワー排水の
うち初期水専用の排水孔３０３と、それ以外の排水孔３
０２とが形成されている。即ち、シャワールーム３０１
と小用のトイレルームとを兼用して設けられているため
に空間の有効利用が図られている。尿回収器具２９およ
びシャワー初期水の排水孔３０３から吸引ポンプ３１５
の制御に伴って配管の接続部品３１６，３１７を介し、
反応容器３１１，３１２，３１３，３１４へと送られる
。図３においては反応容器３１１，３１２，３１３，３
１４および吸引ポンプ３１５を含んで湿式酸化システム
Ａ３１としている。

【００３４】一方、トイレ３３，ランドリー２６を有す
るルームには床面には大便用トイレとランドリーが設置
され、そのランドリー２６の上部には乾燥機２６１が設
置され、その乾燥機２６１の横には中水タンク２５が設
置されいてる。大便用トイレには配管３５９を介して反
応容器３５１，３５２，３５３，３５６，３５７，３５
８およびそれら反応容器３５１，３５２，３５３，３５
６，３５７，３５８を接続する分岐型バルブ３５５が設
けられ、それらをまとめて湿式酸化システムＢ３５とし
ている。そして、この湿式酸化システムＢ３５において
も、反応容器３５１，３５２，３５３の部分は無触媒反
応をみるものであり、反応容器３５６，３５７，３５８
の部分は触媒反応をみるものである。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればより少ないリソースによって、より快適な人間
を生存させておくことのできる地球外有人基地用衛生設
備が可能となり、基地の設営，運用にかかるコストを低
減させ、基地のパフォーマンスを向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の実施例を示す図である。

【図３】本発明の実施例のイメージを示す図である。

【図４】シャワールーム及び湿式酸化システムＡのブロ
ックダイヤグラムを示す図である。

【図５】湿式酸化システムＢのブロックダイヤグラムを
示す図である。

【図６】第１の従来例を示す図である。

【図７】第２の従来例を示す図である。

【符号の説明】

１　　上水タンク，　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２　　中水タンク， ３　　中下水タンク，　　　　　　　　　　　　　　　
　　　４ａ〜４ｄ　　サブシステム， ５　　湿式酸化システム，　　　　　　　　　　　　　
　６　　下水タンク， ７　　粉砕機，　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　８　　精製水製造システム，

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　地球下の重力より小さい重力下の環境
   に用いる衛生設備において、互いに独立に装備される複
   数のサブシステム（４ａ〜４ｄ）と、精製水を蓄える上
   水タンク（１）と、汚染度に応じて下水を蓄える中水タ
   ンク（２）および中下水タンク（３）と、最も汚染度の
   高い下水を酸化分解する湿式酸化システム（５）と、該
   湿式酸化システム（５）から排出された下水を精製水に
   精製する精製水製造システム（８）とを有し、上記複数
   のサブシステム（４ａ〜４ｄ）は、上記上水タンク（１
   ），中水タンク（２）または中下水タンク（３）に蓄え
   られた水を供給源とし、少なくとも供給源としたタンク
   より汚染度の高いタンクへと排出し、サブシステム単位
   に上記供給と排出とを直列に繰り返し行うことを特徴と
   する衛生設備。
2. 【請求項２】　　上記湿式酸化システム（５）は、最も
   汚染度の高い下水を蓄える下水タンク（６）と、該下水
   タンク（６）中において当該最も汚染度の高い下水中の
   固形物の粉砕を行う粉砕機（７）とを有し、上記最も汚
   染度の高い下水の有機物に対する酸化分解は、当該下水
   タンク（６）内にて行われることを特徴とする請求項１
   記載の衛生設備。