JPH0773698B2 - 屎尿乾燥装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、浄化処理施設の無い屋外、船舶、電車等の交
通機関、バキュームカーが入り込めないトンネル内での
屎尿の乾燥を行う屎尿乾燥装置に関するものである。

〔従来の技術〕

人体から排泄される屎尿は、通常の家屋においては水洗
トイレ等により下水に放出するか、浄化槽に一時貯留し
て浄化してから一般河川に放出するものであった。しか
しながら、屋外で催し物をする場合、例えば運動会、見
本市、集会等の人間が多数繰り出す会場では仮設の便所
を設けることで処理していた。

従来多く用いられていた仮設の便所では、屎尿を収納す
る便槽を持ち、人体より排泄された屎尿をこの便槽に一
時蓄える構成のものが大部分であった。従って、仮設便
所の使用後にはバキュームカー等により蓄えられた屎尿
を吸引して回収しなければならないものであり、使用後
における保守の手間が掛かるものであった。

また、長距離を運行するバス、電車、船舶等の交通機関
には排泄された屎尿を保管する専用のタンクを備えてお
り、化学薬品で防臭処理を行った屎尿をこのタンク内に
一時収納し、終着駅等で屎尿を回収する方法が一般的な
ものであった。このように、従来の仮設便所、或いは移
動する交通機関での屎尿の処理はその殆どは人体より排
泄されたままの状態で貯留し、また、回収するものであ
り、極めて原始的で非衛生なものであるといわざるを得
なかった。このため、便槽を長期に使用していると排泄
した屎尿が残留し、悪臭の原因となるばかりでなく、処
理を行う作業員が嫌がるため、処理の近代化のためから
も好ましいものではなかった。

このような仮設便所の近代化のために、従来より各種の
衛生的に処理する方法が考えられている。例えば、屎尿
と共に化学薬品を投入し、殺菌及び防臭の処理を行うこ
とが行われている。これは新幹線等の交通機関に多く用
いられているが、薬品が循環するため長期の使用はでき
ず、薬品の使用による経費が高くなる欠点を有してい
た。

また、ビニール等の袋に屎尿を収納し、パッキングする
ことにより臭いの発散を防ぐ方法も考えられている。こ
の方法では、一回の排泄においてかなり広い面積のビニ
ール袋を用意しなければならず、処理費用が高くなると
ともに、後日ビニール袋から屎尿を分離するための処理
が煩わしいものであった。

さらに、排泄された屎尿をバーナーの火力によって直接
乾燥させる方法も考えられている。しかし、屎尿の大部
分の成分は水分であり、この水分を除去するためには大
きなエネルギーを消費するとともに一回の処理時間が長
くなるものであった。

このような従来の屎尿の処理における欠点に鑑み、本出
願人と同一の発明者は容器内で撹拌羽根を回転させると
ともに、容器内に蓄熱体を収納しておき、蓄熱体から発
生される熱で屎尿を短時間で乾燥させる構成を提案して
いる（例えば、特開昭63年124150号、特開昭63年172552
号、特開昭63年190857号、特開昭63年292789号、特願昭
63年198858号）。

しかしながら、これらの新しく提案された処理方法では
何れも容器の外周をバーナの火で加熱したり、或いは発
熱用の電気ヒーターにより電力を熱に変換させる方法で
容器を加熱させる構成であった。このため、屎尿を収納
する金属容器を外部から加熱しなければならず、容器を
耐熱性にするとともに、極めて頑丈な構成にしなければ
ならないものであった。さらに、容器を直接加熱させる
ために容器の外周にヒーター等を張り付けた構成となる
と、分解修理等の場合においてはその取外しが煩わしい
ものであった。このような理由から、例えば容器を使い
捨てにさせようとする場合には、その容器の価格が高く
なり、屎尿の乾燥の処理に使用した後で廃棄するといっ
た目的には利用できないものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来の構成では、熱効率が悪いことから屎尿
を直接加熱する方法が熱効率が最も高いものと思われ
る。このため、屎尿を直接エネルギーにより加熱する構
成の乾燥処理装置が望まれていた。また、屎尿を直接加
熱することとなれば収納する容器の肉厚を薄くすること
ができ、容器自体を軽量化また、簡易化させることによ
り一定期間使用した後で、汚物が付着した容器を廃棄す
ることも可能となるものであった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、屎尿を収納できる密閉された耐熱性の容器
と、この容器の上部から挿入され、その下端を容器の内
底面にまで延長し、回転自在に軸支された内部中空の駆
動パイプと、駆動パイプの下端において駆動パイプ内と
容器内部を連通する連通穴と、駆動パイプの下部に放射
状に固着された複数の撹拌羽根と、容器内に収納された
複数個の球形状をした誘電発熱体と、容器の下部に設け
られて前記誘電発熱体に向けて電磁波を発生する誘電加
熱器と、駆動パイプの上端に接続されて空気を送る送風
機と、容器内の上部空間と連通し、容器から流入した空
気を再加熱すると共に触媒に接触させる触媒箱とから構
成されたことを特徴とする屎尿乾燥装置を提供するもの
である。

〔作用〕

本発明では、屎尿を収納した容器の外周に高周波の磁束
を発生させる誘導加熱器を設けておき、容器内には金属
等の導電体で形成した発熱体を収納しておく。この構成
では、誘導加熱器のコイルに高周波を供給すると容器の
内部に高周波の磁束が流通し、交拌電界が発生させられ
ることになり、前記発熱体にこの交拌電界が通過すると
渦電流が発生し、いわゆる誘電体損が発生することによ
ってジュール発熱することになる。

すると、容器自体は発熱しないが、発熱体から直接熱を
発生することになり、発熱体に周囲に付着した屎尿が順
次、加熱させられることになる。このため、誘導加熱器
からの交拌電界によって容器は温められず、内部の発熱
体のみが熱を発生させることから極めて効率の良い加熱
が行われ、屎尿の乾燥が早められることになる。

また、撹拌手段によって屎尿と発熱体は容器内で撹拌さ
せられながら回転させられるため、交拌電界による加熱
の不均一さが無くなり、発熱体からの熱を屎尿に循環さ
せて、屎尿全体を均一に温めさせることができる。そし
て、乾燥された屎尿は最終的には固形成分のみが残る
が、この撹拌手段によって屎尿が回転させられているた
め、その固形成分はその撹拌羽根と発熱体の粉砕作用に
よって粉末状に加工処理される。この粉末となった屎尿
の残渣は送風器等による空気流によって容器の外部に流
動させられ、蒸発と清掃の作用を同時に行われることが
できるものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

本発明では、トラックによって移動させることができる
仮設便所１に屎尿乾燥装置を組み合わせた構成に付いて
説明する。

仮設便所１はプラスチックや強化合成樹脂等で形成され
た箱状の形をしており、地面に載置される基台２は立方
体形をしており、この基台２の上部には屋根をもったハ
ウス３が固定してあり、このハウス３の全面には前後に
開いて利用者がハウス３内にはいることができるドアー
４が取り付けてある。この仮設便所１の内部には、この
基台２の上部に位置して屎尿乾燥装置５が設けてあり、
この屎尿乾燥装置５の上部には屎尿を受け止める便器６
が固定してある。また、基台２の側面には吸塵触媒装置
７が取り付けてあり、この吸塵触媒装置７の上部には蒸
発した水蒸気を外部に発散させる拡散パイプ８が取り付
けてある。

次に、第２図は第１図で示した屎尿乾燥装置５の内部の
構造を示す断面図である。

この屎尿乾燥装置５はユニットに組み立てられており、
外部は立方形をした薄肉鋼板で形成された外箱11より構
成されており、この外箱11の上部は開口しているが、外
箱11の上部開口には外蓋12が固定してある。そして、こ
の外箱11の内部空間にはうず熱損の少ない導電性材料で
ある銅、また透磁性があって耐熱性の材料であるセラミ
ック、耐熱性プラスチック等で形成された乾燥釜13が収
納されており、この乾燥釜13の下部と外箱11の の間に
は脚14が介在させてあり、この乾燥釜13は脚14によって
外箱11の中央に持ち上げられている。

この乾燥釜13の上部は開口しており、この上部開口には
内蓋15が被せてある。このため、乾燥釜13、内蓋15によ
って外箱11の内部空間は二重となった形状となってお
り、外箱11の内側と乾燥釜13の外側の間および外蓋12と
内蓋15の間にはグラスウール等の断熱材16、17が充填し
てある。そして、外箱11の内部底と前記乾燥釜13の下面
の間には誘導加熱器18が固定してある。この誘導加熱器
18はコアー19とコイル20によって形成されており、コア
ー19は同心円状をした円形をしており、この同心円に切
り込まれた溝の内部にコイル20が収納されている。

この外蓋12と中央と内蓋15の中央にはそれぞれ軸受け2
1、22がその軸線を一致させて固定してあり、この両軸
受け21、22には内部が上下に貫通した中空の駆動パイプ
23が回転自在に軸支させてある。そして、駆動パイプ23
の下部には円柱形をした先金具24が固定してあり、この
先金具24の先端の凹部は前記乾燥釜13の底中央に突起さ
せた凸部25に嵌め合わせてあり、この凸部25によって先
金具24の下端は回転自在に保持されていることになる。
この先金具24の中央には空気穴26が貫通させてあり、こ
の通気穴26の下部には左右に分岐して連通穴27となって
おり、連通穴27は乾燥釜13の内部空間と連通させてあ
る。また、先金具24の外周４ヵ所には、乾燥釜13の底に
接近した形状を持つ４枚の撹拌羽根28が90度づつ離して
取り付けてある。この先金具24と撹拌羽根28との平面的
な配置は第３図に示される。

そして、この乾燥釜13の内部には鉄、ステンレス、黒鉛
等の比較的抵抗の高い導電性材料で形成た球形状をした
複数個の誘電発熱体29が収納されている。また、この乾
燥釜13の上部と便器６との間には外蓋12、内蓋15を貫通
して屎尿を流動させるための導入パイプ30が上下に貫通
して挿入されており、この導入パイプ30は前記便器６の
下部と繋がっており、屎尿が乾燥釜13内に投入されるよ
うになっている。そして、この導入パイプ30の途中には
屎尿の乾燥時において悪臭を便器６方向に発散させない
とともに、熱風を便器６方向に流動させないためのシャ
ッター13が設けてある。さらに、乾燥釜13の側面上方に
は外箱11を貫通して外部に連通する排気パイプ33が接続
してある。

そして、前記駆動パイプ23の上端であって、外蓋12の上
方には上金具35が連結してあり、この上金具35には上下
に貫通した通気穴36が貫通開口してあり、さらにこの上
金具35の上端には屎尿乾燥装置５に固定された連結スリ
ーブ37が接続してある。この連結スリーブ37の内部には
通気穴38が貫通形成してあり、通気穴36、38を通じて空
気を乾燥釜13内に送ることができ、上金具35は連結スリ
ーブ37に対して自由に回転することができる。

また、上金具35の外周にはウォームギア39が固定してあ
り、このウォームギア39にはウォーム40が噛み合わせて
あり、ウォーム40にはスプロケットホイール41が連結し
てある。そして、スプロケットホイール41にはチェーン
42が巻き廻してあり、チェーン42にはスプロケットホイ
ール43に巻き廻してある。このスプロケットホイール43
は外蓋12の上部に固定してあるモーター44によって回転
され、モーター44の出力はスプロケットホイール43、チ
ェーン42、スプロケットホイール41を介してウォーム40
に伝えられる。

次に、第４図はこの屎尿乾燥装置５とその周辺機器との
接続の状況を示すものである。

前連結スリーブ37には送風パイプ46が接続してあり、こ
の送風パイプ46には外気を導入するための送風機47が接
続してある。この送風機47内にはモーター48と、このモ
ーター48によって回転されるファン49が収納してある。

次に、排気パイプ33には触媒箱50が接続してあり、この
触媒箱50内には再加熱ヒーター51が設けてある。そし
て、触媒箱50の内部中央にはフィルター52が設けてあ
り、フィルター52の下部には白金、プラチナ等で形成さ
れた触媒体53が固定してある。また、この触媒箱50の下
部には排風器54が接続してあり、この排風器54にはモー
ター55と、このモーター55によって駆動されるファン56
が収納してある。そして、排風器54の出力側には前記拡
散パイプ８が接続してある。

また、一般電力線より取り出される商用電源60には、そ
の周波数を上昇させて1KHzから1MHzまで周波数を高める
高周波発生器61が接続してあり、この高周波発生器61の
出力は前記コイル20に接続されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

先ず、用便しようとする人は仮設便所１の中に入り、便
器６に向けて排泄する。この排泄された屎尿は便器６に
より導入パイプ35に対して落下し、乾燥釜13の中に一時
集積される。そして、排泄の処理がある程度の回数行わ
れると、乾燥釜13の内部には排泄された屎尿が所定量ま
で貯留されることになり、乾燥の処理を行わせなければ
ならなくなる。

このように、ある程度の量以上の屎尿が乾燥釜13内に溜
められた時はシャッター３が導入パイプ30を閉じ乾燥処
理の動作を開始する。このシャッター31が導入パイプ30
を閉鎖することで乾燥釜13の内部は外部との接続を遮断
され、乾燥釜13内の屎尿が発散する臭いが便器６を通じ
て外部に放出することが無くなる。同時に、乾燥釜13内
を加熱した場合においては、発生した熱が導入パイプ30
を介して外部に流出することがなく、熱効率を高める作
用をしている。

先ず、モーター44、48、55をそれぞれ作動させる。する
と、モーター48によってファン46が駆動され、外部から
の空気は送風パイプ46を通じ、連結スリーブ37内の連通
穴38、36を介して駆動パイプ21内に導入される。次い
で、この空気は通気穴26より連通穴27に流動し、連通穴
27より乾燥釜13の下部において放出されることになる。

また、モーター55が駆動されることによりファン56が回
転させられ、乾燥釜13内の空気の排気パイプ33、触媒箱
50を通じて空気が拡散パイプ８方向に流動させられ、拡
散パイプ８より大気中に放出される。

そして、これらのモーター44、48、55の動作と同時に再
加熱ヒーター51に電流が流れ、再加熱ヒーター51を加熱
させて排気パイプ33より流出した悪臭をもった空気はこ
の触媒箱50内で再度加熱され、再加熱された後で触媒体
53と接触させることによってその臭いを構成する成分が
酸化されて悪臭を除去させることができる。

このような動作と同時に、商用電源60から供給された商
用周波数の電源を高周波発生器61に伝えると、この高周
波発生器61内では商用周波数を数KHzの高周波にそのサ
イクルを上昇させて変換させる。この周波数が上昇さた
高周波の電流はコイル20に伝えられ。このコイル20で交
拌電界を発生させられる。このコイル20によって磁束が
形成されると、コア19によってその磁束の方向が偏向さ
れ、誘導加熱器８の上面にある同心形状をしたコア19の
両極で磁束が交拌することになる。この磁束の流れは第
５図で説明される。

すると、高周波によって形成された交拌磁界は薄い肉厚
でかつ渦電流損を発生しない乾燥釜13を通過し、乾燥釜
13の内部において交拌することになる。前述のように、
乾燥釜13内に収納した発熱体29は鉄やステンレス等の比
較的抵抗のある材料で形成されているため、磁束が通過
することにより誘導起電力が生じ、渦電流が発生するこ
とでそれ自体が発熱する。このため、乾燥釜13自体は発
熱しないか、若しくは発熱しても小さな発熱量であるた
め発熱体29のみが強く発熱することになり、発熱体29の
周囲にある屎尿を加熱させることになる。

このようにして発熱体29が熱を発生して、周囲に接触し
た屎尿を加熱して蒸発させるが、同時に駆動パイプ23の
下部にある連通穴27より外部からの空気が乾燥釜13内に
放出させられている。このために、発熱体29によって加
熱された屎尿はこの空気内にある酸素と接触して酸化さ
せられ、その酸化速度が早められることになる。

これらの動作を連続して行うことにより、屎尿を構成す
る大部分の水分が蒸発させられ、乾燥させられることに
より最終的には蒸発不可能な繊維質や紙屑等の灰分が残
留することになる。しかしながら、乾燥釜13内では撹拌
羽根28が回転しているため、誘電発熱体29が乾燥釜13内
の内周面で回転させられ、誘電発熱体29によってこの蒸
発不可能な灰分は微小な粉末に粉砕されることになる。
この粉末状となった灰成分は連通穴27より放出された空
気によって巻き上げられ、その空気流により排気パイプ
33方向に流動される。

そして、この排気パイプ33を通過した灰成分は触媒箱50
内にあるフィルタ50によって捕獲される。こうして、フ
ィルタ50上に灰分が吸着回収させられるので、乾燥釜13
内に残留した蒸発不可能な灰分や滓は、粉砕後に連通穴
27から放出される空気によって清掃の作業が同時に行わ
れることとなり、残渣が無くなった状態で乾燥の処理が
完了する。

この誘導加熱器18による誘電発熱体29の直接の発熱作用
によって屎尿の水分が蒸発し、同時に攪拌羽根28と誘電
発熱体29による固定成分が粉砕されて清掃されると、屎
尿処理の一連の動作が終了する。そして、次の乾燥の処
理のために待機することとなり、高周波発生器61の動作
を停止して、交拌磁界の発生を停止し、モーター44、4
8、55を停止させるとともに再加熱ヒータ51の電流供給
を停止して待機することになる。

本実施例では、乾燥釜13を導電性の良い銅やセラミック
ス、耐熱性プラスチック等で形成し、誘電発熱体29を
鉄、ステンレス、黒鉛等の比較的抵抗の高い導電性材料
で形成したが、この実施例に限定されることなく、誘導
加熱器18によって屎尿を乾燥させることも可能である。

他の変形例としては、乾燥釜13を厚手の鉄、ステンレス
などの抵抗値のある材料で形成し、誘電発熱体29を鉄、
ステンレスなどの抵抗値のある材料で形成しておくこと
も考えられる。この構成では、誘導加熱器18からの交拌
磁界は抵抗値の高い乾燥釜13と誘電発熱体29の何れにも
透過し、両者を発熱させる。このため、乾燥釜13内の屎
尿は、乾燥釜13の底面からの発熱と、誘電発熱体29自体
の発熱によって加熱されることになる。この構成であっ
ても、屎尿の乾燥時における撹拌羽根28の屎尿の粉砕の
作用は前述と同様に行われる。

また、さらに考えられる他の変形例としては、乾燥釜13
を厚手の鉄、ステンレスなどの抵抗値のある材料で形成
し、乾燥釜13の内部に収納する球形体（誘電発熱体29の
ことである）をセラミックなどの非導電性材料で形成す
ることも考えられる。この構成であっては、誘導加熱器
18からの交拌磁界が球形体を通過しても、電気抵抗が極
めて大きいためにジュール熱が発生せず、乾燥釜13のみ
が発熱する。

このため、乾燥釜13内の屎尿は、乾燥釜13の底面から発
生する熱によって加熱されて水分を蒸発させられる。こ
の際に、セラミックの球形体は撹拌羽根28によって乾燥
釜13内で転動し、乾燥中の屎尿を粉砕すると共に屎尿へ
の熱の供給の均一化させている。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、従来においては排
泄した屎尿をバキュームカー等で吸引して処理しなけれ
ばならなかったが、屎尿の大部分あった水分を交拌磁界
による誘導磁束によって乾燥釜内に収納した誘電発熱体
を発熱させることで容器の外部からではなく容器内から
直接加熱することができる。このため、屎尿の加熱効率
が上昇し、極めて効率の良いものとなる。

そして、直火を使用せずに加熱の必要な屎尿のみだけ加
熱するため、仮設した場所が車輛、船舶等であっても容
易に屎尿の処理を行うことができ、極めて衛生的であ
る。

さらに、高周波によって発生された磁束により屎尿を直
接加熱させることができので、屎尿を収納する乾燥釜の
肉厚を薄くすることができ、安価に製造すことができる
とともに、軽量となって移動に便利なものとなる。ま
た、乾燥釜の材質を薄く、安価な材料で形成するとなれ
ば、使い捨てとすることができるため、極めて衛生的な
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における屎尿乾燥装置を仮設便所に応用
した例を示す仮設便所の外観斜視図、第２図は本発明の
屎尿処理装置の内部の構造を示す断面図、第３図は同上
の撹拌羽根の取付け状態を示す平面図、第４図は乾燥処
理の流れを示す装置の説明図、第５図は乾燥釜、誘導加
熱器、撹拌羽根の形状を示す分解斜視図である。 13……乾燥釜、15……内蓋、25……駆動パイプ、28……
撹拌羽根、29……誘電発熱体、18……誘導加熱器、19…
…コア、20……コイル、23……駆動パイプ、27……連通
穴、47……送風機、50……触媒箱、53……触媒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】屎尿を収納できる密閉された耐熱性の容器
   と、この容器の上部から挿入され、その下端を容器の内
   底面にまで延長し、回転自在に軸支された内部中空の駆
   動パイプと、駆動パイプの下端において駆動パイプ内と
   容器内部を連通する連通穴と、駆動パイプの下部に放射
   状に固着された複数の撹拌羽根と、容器内に収納された
   複数個の球形状をした誘電発熱体と、容器の下部に設け
   られて前記誘電発熱体に向けて電磁波を発生する誘電加
   熱器と、駆動パイプの上端に接続されて空気を送る送風
   機と、容器内の上部空間と連通し、容器から流入した空
   気を再加熱すると共に触媒に接触させる触媒箱とから構
   成されたことを特徴とする屎尿乾燥装置。