WO2012008051A1 - 仮設トイレ - Google Patents

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tank
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sewage tank
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正行 中家
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Nakaya Masayuki
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    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • This invention relates to a flush toilet that can be operated without additional supply of water from the outside.
  • a toilet is always necessary to maintain a hygienic place where humans exist.
  • the density of human beings is high in the toilet, and in order to maintain a cultural life, it is not possible to simply dump into the natural world, and a flush toilet becomes indispensable.
  • the economic burden of passing sewerage is large, so septic tanks that decompose filth by microorganisms are generally used.
  • methods for reusing sewage as wash water are being studied.
  • Patent Document 1 includes two deodorizing pipes that have a fluid-type toilet tank that crushes excreta collected from a toilet and an evaporation kettle that evaporates the crushed excrement, and that deodorizes the steam that is sent therefrom.
  • a heat-evaporating toilet apparatus that includes a tub and a filtration tank and collects moisture by passing steam through the filtration tank.
  • the fluid-type stool is softened by rotating manure on a large scale, and the evaporating pot is heated until the supplied pot is emptied. Finely pulverized manure becomes free from residue by heating (Patent Document 1 [0015]).
  • it has a multi-stage deodorization mechanism so that it does not suffer from bad odor.
  • Patent Document 2 includes a biodegradation tank for biodegrading sewage, a filtration tank for solid-liquid separation of the treated water, and a decolorization tank for decolorizing the filtered water, and the water treated in the decolorization tank is washed with water.
  • a circulating flush toilet system is described in which the overflow water from the decoloring tank is returned to the biodegradation tank. This has an evaporation tank that evaporates a part of the filtered water, and the evaporated water is condensed and returned to the biodegradation tank (Patent Document 2, FIGS. 1 and 2).
  • Blowers are directly connected to the filtration tank, biodegradation tank, and evaporation tank, respectively, and compressed air is supplied to various places (cited document 2 [0020], etc.).
  • an electrically controlled pump is provided for pumping from the biodegradation tank to the filtration tank so that the water level can be finely adjusted in conjunction with the upper and lower float switches (see [0021] to [0024]). ]).
  • This is a large-scale system, and is a large-scale system that can be used not only for toilets but also for treatment of industrial wastewater (same [0064]).
  • Patent Document 3 describes an example of a temporary toilet unit in which a large-scale flush device and a small-scale flush device are separated. Paying attention to the fact that the general use is less used at a temporary construction site such as a civil engineering site, and by dealing with it by biodegradation, it is possible to lengthen the interval that requires removal (Patent Document 3 [0010]). On the other hand, for small-scale use, only a small amount of evaporated and dried solids in urine remains by heating the aerated tank that aerates sewage and evaporating the heated aerated sewage with a heating device. Only [0009].
  • the toilet systems described in Patent Documents 1 and 2 have a large-scale apparatus in place of thorough deodorization and decolorization.
  • the apparatus described in Patent Document 1 requires the cleaning and replacement of the deodorizing tube and the filtration tank, and the frequency of maintenance is considered to be high.
  • the tank is divided into a plurality of parts to adjust the water level in each place, and the treatment part of the bag is inevitably larger than the toilet body due to the structure. There are also many places to be maintained. For this reason, both require installation and management, and cannot be installed easily.
  • an object of the present invention is to provide a flush-type compact temporary toilet that can be easily transported and operated even in an environment where water and sewage cannot be used and frequent maintenance is not possible.
  • This invention is a toilet bowl, a wash water tank that stores wash water supplied to the toilet bowl, a waste water tank that stores waste water discharged from the toilet bowl and decomposes filth by microorganisms, and waste water is vaporized in the waste water tank.
  • a steam separator that separates moisture from gas containing water vapor
  • an exhaust pipe that guides gas from above the sewage tank to the steam separator
  • a distillation that supplies the water separated by the steam separator to the wash water tank
  • the amount of water that can be recovered by evaporation is limited to about 80% of the water contained in sewage. More water cannot be recovered and must be released into the atmosphere. With this alone, the amount of water held by the temporary toilet according to the present invention gradually decreases. However, in fact, the act of a person using a toilet itself can also serve to supply moisture from the outside to a temporary toilet system.
  • the present invention pays attention to this point, and has one of the main features that it can be operated without water supply from an external water supply or water supply truck if water can be collected at a certain yield or more.
  • the sewage tank is preferably at 25 ° C. or higher. If it is a tank that performs such decomposition, the water will gradually evaporate, so even if a kettle or furnace for evaporation is separately provided and excessive heating is not performed, sufficient evaporation of water will be collected. It can be used as a distillation process. Furthermore, since the sewage tank can always store an amount of water sufficient for evaporation, it can also serve as a storage tank for maintaining a sufficient amount of water in the entire system.
  • a heater for heating the sewage tank may be attached.
  • a decomposition reaction by aerobic bacteria is recommended, and in order to stir without retaining the lump in the sewage, a gas may be sent to the bottom of the sewage tank and aerated.
  • the place where such a temporary toilet is installed is not a place where human beings constantly live, the slight odor generated by the temporary toilet according to the present invention does not cause a stagnant area, and if there is a breeze It is almost always diffused without accumulating more than it feels uncomfortable.
  • the temporary toilet according to the present invention makes it possible to install flush toilets in places where it is difficult to draw water and sewage without requiring intentional water supply from the outside. After installation, there is almost no maintenance work.
  • the supply of water by rainwater or water supply is not limited as necessary, and may be supplied when a large amount of water is temporarily used.
  • it can be usefully used in places where it is easy to get out of the water and sewage systems such as riverbeds, campsites, mountain roads in mountainous areas, and ocean houses.
  • it can be installed without problems if it is a place where a temporary toilet is generally installed, such as a civil engineering construction site, and it can be operated without extra effort such as drawing water. Since it can be quickly removed and transported without taking the extra effort of removing the tube, it can be easily transferred to other places after use.
  • FIG. 1 is an external view of a toilet unit 100 of a temporary toilet according to the first embodiment. It is divided into a toilet booth 101 into which a user enters and a control booth 102 into which a control machine or the like enters, and a base 103 protrudes in front of the toilet booth 101 so that it can be climbed in a staircase shape. A door 105 is provided at the climbed position. Although not shown, a door 105 is opened and a landing is provided, and a toilet body 104 including a washing water tank, which will be described later, is attached to the floor.
  • FIG. 2 is a vertical sectional view of the toilet unit 100 of the temporary toilet according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view schematically showing a part thereof.
  • FIG. 4 shows the relationship between the water flow and the structure in the toilet. The flow of water in these will be described in order.
  • the washing water for washing the toilet 18 after using the toilet is stored in the washing water tank 11 provided in the toilet body 104 with the toilet 18 placed at the upper center.
  • a foot pump chamber 12 is provided on the right front side of the toilet bowl 104 and is completely partitioned from the flush water tank 11.
  • a foot pump 13 is provided therein, and a foot pedal switch 14 for operating the foot pump 13 projects toward the front of the toilet body 104.
  • the foot pedal switch 14 When the foot pedal switch 14 is pushed in, the foot pump 13 sucks up the washing water through the pump water suction pipe 15 extending from the foot pump chamber 12 toward the washing water tank 11 and sends it to the pump water feeding pipe 16.
  • the fed wash water is ejected from the toilet cleaning nozzle 17 into the toilet 18.
  • FIG. 5 is a view of the toilet body 104 as viewed from above.
  • the toilet bottom lid 21 provided at the bottom of the toilet 18 is opened together with the injection of the washing water. Wash water that has washed the toilet bowl 18 together with the excrement falls into a filth receiving tank 22 provided just below the toilet bowl 18.
  • the filth receiving tank 22 is provided separately from the washing water tank 11 described above.
  • a in FIG. 2 is dirty water that has fallen from the toilet bowl 18. After the fall, the toilet bowl lid 21 is closed to prevent the odor from rising from the waste tank 22.
  • the sewage A falls through a sewage drain pipe 23 to a sewage tank 24 provided in the base 103. For this reason, there is little residue of the sewage A in the filth receiving tank 22.
  • the sewage B decomposes organic substances with contained microorganisms and gradually evaporates water.
  • the air containing the vaporized vapor C thus generated is supplied to an air pressurization pump 32 provided in the control booth 102 through an exhaust pipe 31 extending upward from the sewage tank 24.
  • the air pressurization pump 32 reduces the amount of saturated water vapor by pressurization, and condenses the vaporized steam C contained in the atmosphere.
  • Water is separated from the condensed air by the steam separator 33. The separated water returns to the washing water tank 11 through the steaming water pipe 34 and can be used again as the washing water D.
  • the dry exhaust E that has separated the vaporized vapor C and has lost most of the water is exhausted to the outside through the exhaust pipe 35 by the exhaust fan 36 provided above the toilet unit 100.
  • a general dehumidifying device As a specific device of the steam separator 33, a general dehumidifying device, a cooling method using an air compressor, a cyclone dry separator, or the like can be used.
  • porous particles that can adsorb moisture such as silica gel, and adsorb moisture, and separately release the moisture adsorbed by heating, but it is not particularly limited to this.
  • Any device that can be separated from the air and used can be used. However, in view of the features of the present invention, those that are relatively compact and consume less power are preferable.
  • the sewage tank 24 occupies almost the entire base 103, and has a sufficiently wide water surface area in contact with the atmosphere.
  • the sewage tank 24 can evaporate a certain amount of water by natural vaporization without performing heating to an extent that excessively promotes evaporation.
  • a large volume of water is collected here, so that a sufficient volume for microbial degradation can be secured.
  • the single sewage tank 24 can serve as a microbial decomposition tank, an evaporation tank, and a water storage tank, realizes volume compression of the temporary toilet according to the present invention, and is useful as a temporary toilet. It is supposed to be.
  • the sewage tank 24 has a mechanism for promoting the decomposition of organic substances by microorganisms.
  • the mechanism will be described with reference to FIG.
  • the blower pump 41 is provided in the control booth 102. Aeration air is supplied from the blower pump 41 to a blower air diffuser 42 arranged so as to cover the entire bottom surface of the sewage tank 24 evenly.
  • the blower air diffuser 42 has a number of ejection holes below and performs aeration so as to agitate the sewage from the bottom of the sewage tank 24.
  • the sewage tank 24 is provided with a heater 43 that is immersed in the sewage B and branched so that the entire sewage B can be heated evenly. By heating with the heater 43, the decomposition of organic matter can proceed in a realistic processing time even in winter when the temperature drops and the activity of microorganisms decreases. Further, the sewage tank 24 is covered with a heat insulating material 44 provided on the inner wall or the wall material so that the heat applied by the heater 43 does not diffuse to the outside.
  • the heating by the heater 43 is controlled by the control device 51 that can be electronically controlled by the condition value.
  • the temperature sensor 53 attached so that at least a part is immersed in the sewage B in the tank of the sewage tank 24 detects the temperature of the sewage B, and the temperature controller 52 adjusts the temperature to the detected temperature. Adjust the output of 43. Specifically, when the temperature of the sewage B is equal to or higher than the heating limit temperature set to about 25 to 30 ° C.
  • the temperature sensor 53 the heating by the heater 43 is stopped and the temperature becomes lower than the set value. To resume heating. Thereby, organic substance decomposition
  • the temperature of the sewage B is 28 to 30 ° C., because microbial decomposition works most effectively and the odor is reduced.
  • the control device 51 also controls the output of the blower pump 41. Aeration may be continued constantly, or aeration may be performed intermittently. When there is a margin in electric power, it is preferable to aerate constantly because organic solids hardly accumulate at the bottom of the sewage tank 24 and oxygen can be stably supplied to microorganisms. On the other hand, in order to save power, aeration is repeated for several minutes and aeration is stopped for several minutes.
  • a float water level sensor 61 is provided in the sewage tank 24, which can be switched on or off when the level of the sewage B reaches a certain level.
  • This switch works in conjunction with a use prohibition indicator 62 attached at a location that is easily understood by users around the door 105. That is, when the sewage B in the sewage tank 24 exceeds a certain height and reaches the limit of the capacity, the display on the use prohibition indicator 62 is switched to indicate that the use is impossible. To do. Specifically, it displays a light indicating that it is prohibited to use, turns off the light indicating that it is usable, mechanically switches the display of “available” and “not used”, and “allowed” and “ The blue and red lamps indicating “No” are alternately turned on.
  • the sewage B can be extracted to the outside of the sewage tank 24 when the sewage tank 24 falls into a state where the sewage tank 24 can overflow despite being displayed on the use prohibition indicator 62.
  • An overflow drain 64 is provided.
  • the controller 51 detects the situation and turns off the heater 43, the air pressurization pump 32, and the steam separator 33. This prevents the sewage tank 24 from drying out and prevents water vapor from being discharged to the outside.
  • an air inlet 63 is provided on the floor of the toilet booth 101 above the sewage tank 24. This is provided because the air in the sewage tank 24 is sucked by the air pressurizing pump 32 and an opening for introducing air into the sewage tank 24 is required.
  • the size of the intake port 63 is such that odor in the sewage tank 24 can be prevented from rising into the toilet booth 101 from the intake port 63 due to the pressure reduction by the air pressurization pump 32.
  • the electric power used by the temporary toilet may be supplied from an electric wire as shown in the figure, or may be provided entirely by a separately provided solar cell panel (not shown).
  • a solar battery panel it is necessary to have a rechargeable battery (not shown) made of a lead storage battery so that the blower pump 41, the heater 43, etc. can be operated even in the rain or at night.
  • the remaining electric energy is compared with the electric energy used by the heater 43 and the blower pump 41, and when the charge amount is determined to be insufficient, the blower pump 41 temporarily Aeration may be stopped.
  • Such control is performed by the control device 51 described above.
  • FIG. 7 is a conceptual vertical sectional view of a temporary toilet according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a conceptual horizontal sectional view of the vicinity of the toilet body 104 'of the temporary toilet according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart of the temporary toilet according to the second embodiment.
  • the sewage tank 24 provided in the base 103 of the toilet unit 100 in the first embodiment is stored in the expanded control booth 102. Since the volume of the sewage tank 24 can be increased, the allowable processing amount can be increased as compared with the first embodiment.
  • the filth water pump 73 that is driven by the electric power is not always driven, but is driven only when the toilet 18 is washed. Therefore, the wash water supplied to the toilet 18 is also supplied to the pump suction pipe 15 by the electrically driven water suction pump 72 provided in the wash water tank 11.
  • the water absorption pump 72 and the filth water supply pump 73 are operated by an input to a switch button 71 provided in the toilet booth 101. That is, when the user presses the switch button 71 after using the toilet, the water absorption pump 72 is driven and the cleaning water is ejected from the toilet cleaning nozzle 17. Thereby, the filth remaining in the toilet bowl 18 is dropped to the toilet bowl outlet. Further, at the same time as the switch button 71 is pressed or after several seconds, the sewage water supply pump 73 is driven, and the falling sewage is sent to the sewage drain pipe 23 by applying pressure to reach the sewage tank 24.
  • Such control of driving by input to the switch button 71 is preferably performed by the control device 51 because it can be controlled without increasing the number of devices.
  • the steam separator 33 is provided with a compressor 75. This is because the amount of water vapor contained in the supplied air is larger because the sewage tank 24 is larger and the surface of the water is wider than in the first embodiment, so that more water is applied by applying pressure more thoroughly and allowing sufficient condensation. This is because it is desirable.
  • the components provided in the second embodiment may be used in the first embodiment.
  • the compressor 75 may be attached in the first embodiment.
  • a mechanism for driving the water absorption pump 72 by the switch button 71 may be attached to the first embodiment. In this case, the toilet bowl lid 21 is temporarily opened according to the input to the switch button 71.
  • the temporary toilet according to the above embodiment is operated alone, but also a plurality of units may be connected and operated. Further, the number of toilets 18, that is, the number of toilet booths 101 and the number of sewage tanks 24 do not necessarily need to match.
  • the sewage tank 24 may be connected and shared.
  • These connected toilet booth 101 and control booth 102 may be combined into one toilet unit.
  • only the sewage tank 24 can exert the effect of the present invention that has a compact structure that also serves as an evaporation tank, a biodegradation tank, and a storage tank.
  • a toilet for men's urination may be added to the toilet unit.
  • a toilet booth including a plurality of men's urinals may be provided.
  • the water injection method in the toilet bowl is not limited to the above figure.
  • the amount of washing water used per use is 400 to 500 cc.
  • the amount used is about twice that amount. This causes a difference of about twice as much in the processing capacity.
  • the heater 43 can be arranged on the outer periphery of the sewage tank 24 to warm the inside, in addition to being arranged in the sewage tank 24 as in the above embodiment. By arranging in this way, maintenance from the outside becomes easy. However, from the viewpoint of thermal efficiency, it is more efficient to arrange the heater 43 inside and charge the sewage tank 24 with a heat insulating material.
  • the present invention may be supplied with water from the outside as necessary.
  • the rainwater can be used for water supply as it is if it is outdoors.
  • FIG. 10 shows a schematic diagram as an application example of the first embodiment provided with a supply mechanism using such rainwater. In FIG. 10, some elements not related to rainwater are omitted for easy understanding of the drawing.
  • the rainwater storage tank 106 opened upward is provided on the roof of the toilet booth 101 of the toilet unit 100.
  • a rainwater discharge port 81 is provided at the bottom of the tank, and the rainwater accumulated in the tank is sent to the rainwater supply pipe 82 that is directed downward.
  • a rainwater adjustment valve 83 is provided in the middle of the rainwater supply pipe 82, and a rainwater supply port 84 for supplying rainwater to the washing water tank 11 is provided at the tip of the valve.
  • the wash water tank 11 is provided with a wash water float 85 that can detect whether the water level is equal to or higher than a certain height.
  • the rainwater adjustment valve 83 is throttled through the control device 51. Conversely, when the cleaning water level is too low, the rainwater adjustment valve 83 is opened through the control device 51.
  • the controller 51 reduces the amount of water circulating from the steam separator 33 to the washing water tank 11 and discharges the water to the outside using the on / off state of the float water level sensor 61 and the float 85 in the washing water as a judgment material. Increase the volume temporarily to keep the total amount of water at an appropriate level.
  • the amount of washing water used per use was 500 cc.
  • the amount of water in the sewage tank 24 was 400 liters. When this is used about 60 times per day for one week, the average inflow amount to the sewage tank 24 per day is 40 liters, and the circulation amount to the wash water tank 11 having a capacity of 40 liters is It became 30 liters.
  • the recycling rate as washing water for the sewage flowing into the sewage tank 24 was 75%, the total amount of water that the toilet unit 100 had during the use period hardly changed.
  • the amount of washing water used per use was 500 cc.
  • the amount of water in the sewage tank 24 was 600 liters.
  • the circulation amount per day to the cleaning water tank 11 becomes 300 liters, but the toilet unit 100 has during the use period.
  • the total amount of water remained almost unchanged.

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Abstract

　上下水道が利用できず、かつ、頻繁なメンテナンスが出来ない環境にも、容易に運搬して運用することができる水洗式のコンパクトな仮設トイレを提供する。便器と、前記便器に供給する洗浄水を蓄える洗浄水タンクと、前記便器から排出された汚水を蓄える汚水タンクと、汚水タンク内で汚水が気化した水蒸気を含む気体から水分を分離する蒸水分離器と、汚水タンクの上方から蒸水分離器へ気体を誘導する排気管と、蒸水分離器で分離された水分を洗浄水タンクに供給する蒸留水用配管とを有する仮設トイレとする。上記汚水タンクのみで、汚水の貯留と、微生物による汚物の分解と、汚水の気化とを行うようにする。

Description

仮設トイレ
　この発明は、外部からの水の追加供給無しに運用できる水洗トイレに関する。
　人間が存在する場所を衛生的に保つためには必ずトイレが必要である。また、トイレは、人間の存在密度が高くなり、なおかつ文化的な生活を維持しようとすると、単純な自然界への投棄では済まなくなり、水洗トイレが必要不可欠なものとなる。しかし、都市部から離れた地域では、下水道を通すための経済的負担が大きいため、微生物により汚物を分解する浄化槽が一般的に用いられている。さらに、上水道を引くことが難しい場所でも水洗トイレを運用するため、汚水を洗浄水として再利用する方法が検討されている。
　例えば、特許文献１には、便器から集めた糞尿を破砕する流動式便槽と、その破砕した糞尿を蒸発させる蒸発釜を有し、そこから送られてくる蒸気の脱臭を行う二つの脱臭管と濾過槽とを備え、蒸気を濾過槽に通して水分を回収する加熱蒸発式トイレ装置が記載されている。流動式便槽は糞尿を大規模に回転させて柔らかくし、蒸発釜では供給された釜を空にするまで加熱が行われる。細かく砕かれた糞尿は加熱により、残留物が残らないようになる（特許文献１［００１５］）。また、多段階の脱臭機構を持ち、悪臭に悩まされることが無いようになっている。
　特許文献２には、汚水を生物分解する生物分解槽と、その処理水を固液分離する濾過槽と、濾過水を脱色処理する脱色槽とを有し、脱色槽で処理した水を洗浄水として利用し、脱色槽からのオーバーフロー水を生物分解槽に戻す循環式水洗トイレシステムが記載されている。これは濾過水の一部を蒸発させる蒸発槽を有しており、蒸発した水は凝縮して生物分解槽に戻すものとなっている（特許文献２図１、２）。濾過槽、生物分解槽、蒸発槽にはそれぞれブロワーが直結され、各所に圧縮空気を供給する（引用文献２［００２０］等）。また、生物分解槽から濾過槽への汲み上げには電気制御されたポンプが設けられており、上下のフロートスイッチに連動して細かく水位を調整できるようになっている（同［００２１］～［００２４］）。大規模なシステムであり、トイレに限らず、工業排水の処理にも用いることができる大規模なシステムである（同［００６４］）。
　また、特許文献３には、大用水洗装置と、小用水洗装置とを分けた仮設トイレユニットの例が記載されている。大用については土木現場などの仮設する現場では利用が少ないことに着目して、生物分解によって対処することで、くみ取りが必要な間隔を長くすることができる（特許文献３［００１０］）。一方、小用については、汚水を曝気する曝気槽と、曝気下汚水を加熱装置により加熱して蒸散させることで、尿中の蒸発乾固分が微量残るのみとし、年一回程度の点検整備だけで済むようにしている（同［０００９］）。
特開２００１－３３６１９５号公報 特開２００５－１３１５３６号公報 特開２００６－３２８７８６号公報
　しかしながら、特許文献１及び２に記載のトイレシステムは、脱臭や脱色などを徹底できる代わりに装置が大規模になる。また、特許文献１に記載の装置は脱臭管と濾過槽の洗浄や交換等が必要不可欠であると考えられ、メンテナンスの頻度が高くなると考えられる。特許文献２のトイレシステムも、槽が複数に分かれて各所の水位を調整するものであり、構造上、トイレ本体よりもバックの処理部分の方が大きくなることが避けられない。またメンテナンスすべき箇所も多い。このため、どちらも設置及び管理には手間がかかり、気軽に設置できるものではない。従って、河川敷やキャンプ場、山中の遊歩道といった長期間に亘ってメンテナンスが行えずに放置せざるを得ないような環境での利用ではなく、管理容易な箇所への導入が想定された用途である。このため、仮設トイレへの適用は、保管、運搬、運用のいずれの点からも現実的ではない。また、土木建築現場など人が多くいるところであっても、重量とスペースの関係から、設置場所が制限されることとなる。
　一方、特許文献３に記載の仮設トイレは、大小の分離が前提であるため、想定される利用者の大半が男性のみである環境でしか発明の効果を発揮できず、多数の女性が利用する場合には、メンテナンスの必要頻度は上がってしまう。また、使用後の水は蒸発させてしまうため、洗浄水の外部補給が必須であり、上水道を引けないところでは使えないという問題があった。
　そこでこの発明は、上下水道が利用できず、かつ、頻繁なメンテナンスが出来ない環境にも、容易に運搬して運用することができる水洗式のコンパクトな仮設トイレを提供することを目的とする。
　この発明は、便器と、前記便器に供給する洗浄水を蓄える洗浄水タンクと、前記便器から排出された汚水を蓄えて微生物により汚物の分解を行う汚水タンクと、汚水タンク内で汚水が気化した水蒸気を含む気体から水分を分離する蒸水分離器と、汚水タンクの上方から蒸水分離器へ気体を誘導する排気管と、蒸水分離器で分離された水分を洗浄水タンクに供給する蒸留水用配管を有する仮設トイレにより、上記の課題を解決したものである。
　まず、便器の洗浄に用いた水を蒸発させて回収し再利用するにあたっては、蒸発させて回収することができる水分量は、汚水に含まれる水の８０％程度で限界となる。それ以上の水分は、回収しきることができず、大気中へ放出せざるを得ない。これだけでは、この発明にかかる仮設トイレが保持する水分量は徐々に低下することになる。しかし、実は、人間がトイレを使用する行為そのものが、外部から仮設トイレの系への水分の供給の役目も果たしうる。この発明はこの点に着目し、一定以上の収率で水分を回収できれば、外部からの上水道や給水車による水の供給無しに運用可能とした点を、主な特徴の一つとしている。
　さらに、汚水を蓄えて生物による分解を行う生物分解槽としての役割と、汚水の水分を蒸発させる蒸発槽としての役割を、一つの汚水タンクで行った点も特徴である。これにより、特許文献１及び２と比べて装置を単純化することができ、障害が起こりにくく、かつ小さなものとすることができる。生物による分解を良好に進行させるには、汚水タンクが２５℃以上であることが好ましい。このような分解を行わせる槽であれば、徐々に水分は蒸発していくので、別途蒸発のための釜や炉を設けて過剰な加熱を行わなくても、揮散する水分を十分に集めれば、蒸留工程としての利用が可能である。さらに、上記汚水タンクはそれだけの蒸発を行えるだけの量の水を常時蓄えておくことができるので、系全体の水量を十分に維持するための貯留槽としての役割も果たすことになる。
　なお、微生物による分解反応のため、自発的な熱も発生するが、汚水タンクを暖めるヒーターを取り付けてもよい。また、好気性細菌による分解反応を勧めるとともに、汚水中の塊を滞留させずに攪拌するために、汚水タンクの底部に気体を送り込んで曝気させてもよい。
　また、２５～３０℃程度の環境、特に２８～３０℃程度の環境で人間の糞尿を適切に微生物分解すると、実際には臭いはそれほど強いものとはならない。また、汚水タンクから気化した水蒸気を含む気体を一旦浄水分離器でトラップし、水分を分離した残りの気体が外気へ放出されることになるので、直接外気へ拡散させる特許文献３の仮設トイレよりも生じる臭いは大幅に削減されたものとなる。さらに、このような仮設トイレを設置する箇所は、恒常的に人間が生活する場所ではないため、この発明にかかる仮設トイレで生じるわずかの臭気では周辺に籠もることもなく、微風があれば不快と感じる程度以上に蓄積されずに拡散されることがほとんどである。
　さらに、蒸水分離器や水洗のためのポンプ、ヒーター、曝気装置などの電力を賄うために、太陽電池を設けるとともに、太陽電池により発電した電力を蓄える電池を設けておくと、電線すら引く必要なく、完全に独立しての運用が可能となる。
　この発明にかかる仮設トイレにより、上下水道を引くことが難しい箇所にも、外部からの意図的な水の補給を必要とせずに、水洗トイレを設置することができる。設置後はメンテナンスの手間がほとんどかからずに済む。ただし、必要に応じて雨水や給水による水の補給を制限するものではなく、一時的に大量の使用があったときに供給してもよい。
　具体的には、河川敷、キャンプ場、山間部の山道、海の家といった、上下水道から外れやすい箇所で有用に用いることができる。また、土木建築の現場など、一般的に仮設トイレを設置している箇所であれば問題なく設置でき、水道を引くといった余分な手間をかけることなく運用でき、不要になった際には、道管を外すといった余分な手間をかけることなく、速やかに撤去、運搬することができるため、使用後に他の場所へ転用することも容易である。
第一の実施形態にかかる仮設トイレの外観図 第一の実施形態にかかる仮設トイレの概念化した垂直断面図 第一の実施形態にかかる仮設トイレのタンク付近の水平断面図 第一の実施形態にかかる仮設トイレのフロー図 第一の実施形態で用いる便器体の上方から見た図 第一の実施形態にかかる仮設トイレの配線図 第二の実施形態にかかる仮設トイレの概念化した垂直断面図 第二の実施形態にかかる仮設トイレの水平断面図 第二の実施形態にかかる仮設トイレのフロー図 雨水貯留槽を有する実施形態の概略図
　以下、この発明について、具体的な実施形態を示して詳細に説明する。
　まず、第一の実施形態にかかる仮設トイレについて、図１～６を用いて説明する。
　図１は、第一の実施形態にかかる仮設トイレのトイレユニット１００の外観図である。利用者が入るトイレブース１０１と、制御機械等が入る制御ブース１０２とに分かれており、基部１０３はトイレブース１０１の前面に突き出ており、階段状となって登れるようになっている。登ったところには扉１０５が設けてあり、図示しないが扉１０５を開けてところに踊り場を設けた上で、後述する洗浄水タンクを含む便器体１０４が床面に取り付けてある。
　図２は第一の実施形態にかかる仮設トイレのトイレユニット１００の垂直断面図であり、図３は一部を模式化した水平断面図である。また、図４は、このトイレにおける水の流れと構造物の関係を示す。これらにおける水の流れを順に説明する。
　まず、トイレ利用後に便器１８を洗浄する洗浄水は、中央上部に便器１８を据えた便器体１０４の中に設けられた洗浄水タンク１１に蓄えられたものである。一方、便器体１０４の右手前には、フットポンプ室１２が設けられ、洗浄水タンク１１とは完全に仕切られている。この中にはフットポンプ１３が設けられ、便器体１０４の手前に向かってこのフットポンプ１３を作動させるためのフットペダルスイッチ１４が突き出ている。このフットペダルスイッチ１４を押し込むと、フットポンプ室１２から洗浄水タンク１１へ向かって伸びるポンプ吸水管１５を通じて、フットポンプ１３が洗浄水を吸い上げ、ポンプ送水管１６へと送り込む。送り込まれた洗浄水は、便器洗浄ノズル１７から、便器１８内に射出される。便器洗浄ノズル１７の射出角度は、射出された洗浄水がすぐに落下するのではなく、便器上を循環して、少量の水で便器全体を洗浄できるように調整してある。この配置を図５により示す。図５は便器体１０４を上方から見た図である。
　また、フットペダルスイッチ１４の押し込みにより、洗浄水の射出とともに、便器１８の底部に設けた便器底蓋２１が開く。糞尿とともに便器１８内を洗浄した洗浄水が便器１８の真下に設けられた汚物受タンク２２に落下する。この汚物受タンク２２は上記の洗浄水タンク１１と区切られて設けられている。図２中のＡは便器１８から落ちてきた汚水である。落下後は便器底蓋２１が閉まり、臭いが汚物受タンク２２から上昇していくことを防ぐ。一方、汚水Ａは汚水排水管２３を通じて、基部１０３内に設けた汚水タンク２４へと落下する。このため、汚物受タンク２２における汚水Ａの残留は少ない。
　この汚水タンク２４内で、汚水Ｂは含有する微生物によって有機物の分解を行うとともに、徐々に水分を蒸発させていく。これにより生じた気化蒸気Ｃを含む空気は、汚水タンク２４から上方へ延びる排気管３１を通じて、制御ブース１０２内に設けたエアー加圧ポンプ３２に供給される。エアー加圧ポンプ３２は加圧により飽和水蒸気量を低下させて、大気に含まれている気化蒸気Ｃを結露させる。このように結露した大気から、蒸水分離器３３で水分を分離する。分離された水分は、蒸水用配管３４を通じて、洗浄水タンク１１へ戻り、洗浄水Ｄとして再度利用可能となる。
　一方、気化蒸気Ｃを分離して水分の大半を失った乾燥排気Ｅは、排気筒３５を通じてトイレユニット１００の上方に設けた排気ファン３６により外部へ排気される。
　上記の蒸水分離器３３の具体的な装置としては、一般的な除湿装置、エアーコンプレッサーによる冷却方式、サイクロン方式のドライセパレーターなどの類を用いることができる。また、シリカゲルなどの水分を吸着可能な多孔質粒子を有し、水分を吸着するとともに、加熱により吸着した水分を別途放出させるものが挙げられるが、特にこれに限定されるものではなく、水分を空気と分離して取り出せるものであれば実用可能である。ただし、この発明の特徴上、比較的コンパクトで、消費電力の少ないものが好ましい。
　この仮設トイレが有する水分の大半は上記の汚水タンク２４に集まっている。この汚水タンク２４は基部１０３のほぼ全体を占めており、大気と触れ合う水面面積を十分に広くしたものとなっている。このような構造とすることにより、汚水タンク２４は、過度に蒸発を促進させる加熱程度の加熱を行わなくても、自然気化によりある程度の量の水分が蒸発できるようになっている。同時に、ここに大量の水を集めていることで、微生物による分解を行うための容積も十分に確保することができる。このため、この汚水タンク２４一つで、微生物分解槽と蒸発槽と水分貯留槽とを兼ねた働きをすることができ、この発明にかかる仮設トイレの体積圧縮を実現し、仮設トイレとして有用なものとしている。
　また、ほとんどの仮設トイレは、昼間又は夜間の一方に主として使用され、他方の比較的使用されない時間帯が存在する。繁用時間帯に使用されたことで汚水タンク２４に蓄積された分の水分は、非繁用時間帯での蒸発と蒸水分離によって、洗浄水タンク１１に戻され、昼間の使用に備えることができる。
　さらに、汚水タンク２４は、微生物による有機物の分解を促進させるための機構を有している。その機構を図６とともに説明する。
　まず、制御ブース１０２にブロアーポンプ４１を設けてある。このブロアーポンプ４１から、汚水タンク２４の底面全体をまんべんなくカバーするように配されたブロアー散気管４２へ、曝気用の空気が供給される。ブロアー散気管４２は、下方にいくつもの噴出孔を有しており、汚水タンク２４の底部から汚水を攪拌するように曝気を行う。これにより、汚水Ｂ中に酸素を供給するとともに、底部に有機固形物が残留、固化することを防いで、有機固形物を細かくして、有機固形物の分解を早めることができる。
　また、汚水タンク２４には、汚水Ｂ内に漬かり、汚水Ｂ全体をまんべんなく加熱できるように分岐したヒーター４３が配されている。このヒーター４３により加熱することで、気温が低下して微生物の活動が低下する冬場であっても、現実的な処理時間で有機物の分解を進行させることができる。また、このヒーター４３によって加えた熱が外部に拡散しないように、汚水タンク２４はその内壁又は壁材内部に設けた断熱材４４で覆われている。
　ただし、過熱しすぎると微生物の分解をかえって阻害してしまい、また、汚水Ｂの蒸発が過度に進行して蒸水分離器３３の処理能力を超えてしまう場合がある。このため、ヒーター４３による加熱は、条件値による電子制御可能な制御装置５１によって制御される。具体的には、汚水タンク２４の槽内で汚水Ｂに少なくとも一部が漬かるように取り付けた温度センサ５３で汚水Ｂの温度を検知し、この検知した温度に合わせて、温調器５２がヒーター４３の出力を調整する。具体的には、温度センサ５３で汚水Ｂの温度が２５～３０℃程度に設定された加熱限界温度以上である場合には、ヒーター４３による加熱を停止し、温度が設定値未満になったときに加熱を再開するようにする。これにより、一年中に亘ってほぼ一定の能力で有機物分解を行うことができ、この発明にかかる仮設トイレの運用を安定させることができる。特に、汚水Ｂの温度が２８～３０℃であると、微生物分解が最も有効に作用し、臭いも少なくなるので望ましい。
　なお、上記制御装置５１は、ブロアーポンプ４１の出力をも制御する。恒常的に曝気を続けてもよいし、間欠的に曝気を行ってもよい。電力に余裕がある場合には、恒常的に曝気しておくと、汚水タンク２４の底部に有機固形物が蓄積しにくく、微生物に酸素を安定して供給できるので好ましい。一方、電力を節約する場合には、何分間か曝気して、何分間か曝気を停止することを繰り返すようにする。
　この他に汚水タンク２４内には、汚水Ｂの水位が一定以上になった時にスイッチを入れる、又はスイッチを切ることができるフロート水位センサ６１が設けられている。このスイッチは、扉１０５の周囲の利用者がわかりやすい箇所に取り付けられた使用禁止表示器６２と連動する。すなわち、汚水タンク２４内の汚水Ｂが一定の高さ以上になり、収容能力の限界に達した場合には、使用禁止表示器６２の表示を切り替えて、使用不可能である旨を示すようにする。具体的には、使用禁止である旨を電灯表示したり、使用可能である旨の電灯表示を消したり、使用「可」と「否」の表示を機械的に切り替えたり、「可」と「否」とを示す青と赤とのランプを交互に点灯させたりする。
　なお、汚水タンク２４の背部には、上記の使用禁止表示器６２の表示にも拘わらず利用が続けられて汚水タンク２４がオーバーフローしうる状態に陥った際などに、外部に汚水Ｂを抜き出し可能とするためのオーバーフロー用ドレーン６４が設けてある。
　一方、上記のフロート水位センサ６１の検知する水位が下がりすぎた場合には、制御装５１はその事態を検知して、ヒーター４３，エアー加圧ポンプ３２，蒸水分離機３３の電源を落とす。これにより、蒸発による汚水タンク２４が乾ききってしまうことを防ぎ、同時に、外部に水蒸気が排出されることを防ぐ。
　また、汚水タンク２４の上方でトイレブース１０１の床面に、吸気口６３が設けてある。これはエアー加圧ポンプ３２により汚水タンク２４内の空気が吸引される分、汚水タンク２４内に空気を入れる口が必要となるために設けてある。この吸気口６３の大きさは、エアー加圧ポンプ３２による減圧によって、吸気口６３から汚水タンク２４内の臭気がトイレブース１０１内に上ってくることを抑制できる程度である。
　この仮設トイレが使用する電力は、図のように電線から供給されるものでもよいし、別途設けた太陽電池パネル（図示せず）により全て賄うものでもよい。太陽電池パネルを用いる場合、雨天時、夜間にもブロアーポンプ４１やヒーター４３等を稼働できるように、鉛蓄電池などからなる充電池（図示せず）を有している必要がある。このような充電池を用いる場合、残存電力量とヒーター４３及びブロアーポンプ４１の使用電力量とを対比し、充電量が不足すると判断される条件に合致した場合には一時的にブロアーポンプ４１による曝気を停止するようにしてもよい。このような制御は上記の制御装置５１により行う。
　次に、第二の実施形態について、図７～９を用いて説明する。図７は第二の実施形態にかかる仮設トイレの概念化した垂直断面図である。図８は第二の実施形態にかかる仮設トイレの便器体１０４’付近の概念化した水平断面図である。図９は第二の実施形態にかかる仮設トイレのフロー図である。この実施形態は、第一の実施形態においてトイレユニット１００の基部１０３に設けていた汚水タンク２４を、拡張した制御ブース１０２に格納したものである。汚水タンク２４の容積を大きくすることができるので、第一の実施形態に比べて許容処理量を多くすることができる。一方で、大きくしたとしても主に必要となるのはその汚水タンク２４一つであり、蒸発槽と微生物分解槽と貯留槽とをそれぞれ容易するよりも十分にコンパクトなユニットとすることができる効果は失われない。
　この第二の実施形態における、第一の実施形態と比較した際の他の変更点は以下の通りである。まず、汚水タンク２４が便器１８の下方ではなく、汚水タンク２４への注ぎ口が便器１８の位置よりも上にあるため、排出された汚水を引き上げるための汚物送水ポンプ７３を有する。これは便器１８の中心に空けた便器落口７４と直結する箇所に設けてある。すなわち、第一の実施形態において汚物受タンク２２が設けてある箇所に、代わりに設けてある。この汚物送水ポンプ７３を、十分に圧力を発揮させるように駆動させるのは、人力では困難であり、基本的に電力駆動である。
　その電力駆動である汚物送水ポンプ７３は、常時駆動しているのではなく、便器１８洗浄の際にのみ駆動する。このため、便器１８に供給する洗浄水も、洗浄水タンク１１内に設けた電気駆動の吸水用ポンプ７２によってポンプ吸水管１５へ供給される。
　上記の吸水用ポンプ７２と汚物送水ポンプ７３とは、トイレブース１０１内に設けられたスイッチボタン７１への入力によって作動するようにする。すなわち、利用者がトイレ利用後にスイッチボタン７１を押すと、吸水用ポンプ７２が駆動して便器洗浄ノズル１７から洗浄水が射出される。これにより便器１８内に残っていた汚物を便器落口へ落下させる。またスイッチボタン７１を押すのと同時、又は数秒程度の時間をおいて、汚物送水ポンプ７３が駆動し、落下してきた汚水を汚水排水管２３へ圧力をかけて送り込み、汚水タンク２４に到達させる。このようなスイッチボタン７１への入力による駆動の制御は、制御装置５１により行うようにすると、装置を増やすことなく制御可能なので好ましい。
　また、蒸水分離器３３にはコンプレッサー７５が併設されている。これは、第一の実施形態に比べて汚水タンク２４が大きく水面が広い分、供給される空気が含む水蒸気量も多いため、より徹底して圧力をかけ、十分に結露させて水分を回収することが望ましいためである。
　これら第二の実施形態においてそれぞれ設けられた構成要素は、第一の実施形態において用いてもよい。例えば、第一の実施形態においてコンプレッサー７５を取り付けてもよい。また、スイッチボタン７１により吸水用ポンプ７２を駆動させる機構を第一の実施形態に取り付けてもよい。この場合、便器底蓋２１はスイッチボタン７１への入力に従って一時的に開くようにする。
　さらに、この発明は上記の実施形態にかかる仮設トイレを単体で運用するだけでなく、複数のユニットを連結して運用するものでもよい。また、便器１８の数、すなわちトイレブース１０１の数と汚水タンク２４の数とは必ずしも一致していなくてもよい。第一の実施形態にかかる仮設トイレを複数連結するにあたって、汚水タンク２４を連結、共有するものとしてもよい。また、第二の実施形態にかかる仮設トイレでは、汚水タンク２４の処理能力を高くできるので、（トイレブース１０１の数）：（汚水タンク２４の数）＝１：１～４：１程度での運用が可能である。これらの連結したトイレブース１０１と制御ブース１０２を、まとめて一つのトイレユニットとしてもよい。いずれの場合も、汚水タンク２４のみで、蒸発槽、生物分解槽、貯留槽を兼ねて構造をコンパクトにしている本発明の効果を発揮しうる。
　また、上記のトイレユニットには、男子小便用便器を併設してもよい。この場合、複数の男子小便用便器を含むトイレブースを設けてもよい。さらに、図のような和式便器に限らず、洋式便器とすることに特に制限はない。
　便器における水の射出方法は、上記図の通りに限られるものではない。所謂軽水洗便器仕様である場合、一回の利用当たりの洗浄水の使用量は４００～５００ｃｃで済む。一方、より洗浄力の高いシャトレ水洗便器を用いた場合にはその倍程度の使用量となる。これにより、処理能力にも２倍程度の差が生じる。
　さらに、ヒーター４３は、上記実施形態のように汚水タンク２４の中に配する以外に、汚水タンク２４の外周に配して内部を暖めるようにすることもできる。このように配することで、外部からのメンテナンスが容易になる。ただし、熱効率の点からは、ヒーター４３を内部に配し、汚水タンク２４に断熱材を仕込む方が効率がよい。
　さらにまた、この発明は必要に応じて外部からの水の補給を受けるようにしてもよい。特に、この発明にかかる仮設トイレを設置する環境で、上水道から分離されている場合であっても、屋外であれば雨水をそのまま給水に利用することができる。このような雨水を用いた供給機構を設けた、上記の第一の実施形態の応用例である概略図を図１０に示す。なお、図１０では図をわかりやすくするため、雨水に関連しない要素を一部省略している。
　トイレユニット１００のトイレブース１０１の屋根に、上方が開放された雨水貯留槽１０６を設ける。槽底には雨水排出口８１が設けてあり、下方へ向かう雨水供給管８２へ通じて、槽内に溜まった雨水を送り込む。雨水供給管８２の途中には雨水調整弁８３が設けてあり、弁の先には洗浄水タンク１１に雨水を供給する雨水供給口８４が設けてある。一方、洗浄水タンク１１内には、水位が一定の高さ以上であるか否かを検知できる洗浄水内フロート８５が設けてある。洗浄水の水位が上がりすぎたときには、制御装置５１を通じて雨水調整弁８３を絞り、逆に洗浄水の水位が下がりすぎたときには制御装置５１を通じて雨水調整弁８３を開く。
　ただし、このような雨水による供給や、一時的に過剰な使用がされた際の補填として別途洗浄水が供給されたような場合は、トイレユニット１００全体が有する水の総量が増えたことになる。このため、フロート水位センサ６１と洗浄水内フロート８５とのオンオフを判断材料として、制御装置５１は蒸水分離機３３から洗浄水タンク１１へ循環する水の量を減らし、外部への水の排出量を一時的に増やして、全体の水量を適量に保つようにする。
　以下、上記の第一の実施形態と第二の実施形態を用いた際の、具体的な水量について記載する。まず、第一の実施形態の場合について記載する。一回の利用当たりの洗浄水の使用量は５００ｃｃとした。また、汚水タンク２４内の水の量は４００リットルとした。これを一日あたり６０回程度、一週間に亘って利用したところ、一日あたりの汚水タンク２４への平均流入量は４０リットルであり、容量４０リットルである洗浄水タンク１１への循環量は３０リットルとなった。汚水タンク２４に流入した汚水に対する洗浄水としてのリサイクル率は７５％であったが、利用期間中にトイレユニット１００が有する水の総量はほとんど変化しなかった。
　次に、第二の実施形態の場合について記載する。一回の利用当たりの洗浄水の使用量は同様に５００ｃｃとした。また、汚水タンク２４内の水の量は６００リットルとした。この汚水タンク２４に二つのトイレブース１０１を併設して、一週間利用したところ、洗浄水タンク１１への一日あたりの循環量を３００リットルとなったが、利用期間中にトイレユニット１００が有する水の総量はほとんど変化しなかった。
１１　洗浄水タンク
１２　フットポンプ室
１３　フットポンプ
１４　フットペダルスイッチ
１５　ポンプ吸水管
１６　ポンプ送水管
１７　便器洗浄ノズル
１８　便器
２１　便器底蓋
２２　汚物受タンク
２３　汚水排水管
２４　汚水タンク
３１　排気管
３２　エアー加圧ポンプ
３３　蒸水分離器
３４　蒸水用配管
３５　排気筒
３６　排気ファン
４１　ブロアーポンプ
４２　ブロアー散気管
４３　ヒーター
４４　断熱材
５１　制御装置
５２　温調器
５３　温度センサ
６１　フロート水位センサ
６２　使用禁止表示器
６３　吸気口
６４　オーバーフロー用ドレーン
７１　スイッチボタン
７２　吸水用ポンプ
７３　汚物送水ポンプ
７４　便器落口
７５　コンプレッサー
８１　雨水排出口
８２　雨水供給管
８３　雨水調整弁
８４　雨水供給口
８５　洗浄水内フロート
１００　トイレユニット
１０１　トイレブース
１０２　制御ブース
１０３　基部
１０４，１０４’　便器体
１０５　扉
１０６　雨水貯留槽
Ａ　汚水
Ｂ　汚水
Ｃ　気化蒸気
Ｄ　洗浄水
Ｅ　乾燥排気

Claims (6)

  1. 　便器と、前記便器に供給する洗浄水を蓄える洗浄水タンクと、前記便器から排出された汚水を蓄える汚水タンクと、汚水タンク内で汚水が気化した水蒸気を含む気体から水分を分離する蒸水分離器と、汚水タンクの上方から蒸水分離器へ気体を誘導する排気管と、蒸水分離器で分離された水分を洗浄水タンクに供給する蒸留水用配管とを有し、
    　上記汚水タンクのみで、汚水の貯留と、微生物による汚物の分解と、汚水の気化とを行う仮設トイレ。
  2. 　上記汚水タンク内に、内部の汚水を攪拌させるように気体を放出可能であるブロアー散気管を有する、請求項１に記載の仮設トイレ。
  3. 　上記汚水タンクに、蓄えられた汚水を加熱可能なヒーターを有する、請求項１又は２に記載の仮設トイレ。
  4. 　上記ヒーターは汚水の温度を２５℃以上３０℃以下に加熱可能であり、汚水が予め設定した加熱限界温度以上になると加熱を停止する制御装置を有する請求項３に記載の仮設トイレ。
  5. 　上記汚水タンク内に、汚水の水位が予め定めた高さ以上になった際にスイッチを切り替えるフロート水位センサを有し、上記の水位が上記の高さ以上になった際には、トイレ外部に設けた使用禁止表示器の表示を切り替えて使用禁止の旨を外部に対して表示する、請求項１乃至４のいずれかに記載の仮設トイレ。
  6. 　トイレ内で必要とする電力を全て賄う太陽電池パネルと、発電した電力を蓄える電池とを有する請求項１乃至５のいずれかに記載の仮説トイレ。
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