尿分離洗浄水循環システム

【課題】便器ボウル面を循環する洗浄水で洗う洗浄システムで、尿石を付着を少なくする尿分離システムを提供する。
【解決手段】重量のある大便と激しい流れの便器洗浄水を便槽に落とし弱い流れの小便を洗浄水循環回路に流し小便を分岐管路に流してから排便口便皿をロックし、同時に分岐管路口を閉じる弁を作動させて、循環洗浄水を流す尿分離洗浄水循環システム。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】

【技術分野】
【０００１】
本発明は大便と少量の洗浄水を便槽又は処理槽に貯留し、小便は分離別流させ貯留し、便器を洗う洗浄水は、別流循環使用の上、少量ずつ便槽又は処理槽に落としていく尿分離洗浄水循環システムに関する。、
【技術背景】
【０００２】
本発明者は、特許文献１−３に開示されているように、屎尿と洗浄水を分離し、屎尿は便槽に集め、洗浄水を分離回収する簡易水洗便器を開発し提案してきた。
これらの設計思想は、少量の洗浄水で便器を洗って回収し、屎尿は便槽に落とすというものである。
従来使われている陶器製の水洗便器は、便器ボウル面から通じる水路に防臭トラップを持ち、そのまま管路に接続されるために、一旦排便された屎尿は洗浄水と混合され分離することはできなかった。
簡易水洗便器は屎尿と洗浄水を便槽に貯留するために大量の洗浄水を使えず、汚物を便槽に搬送し且つ便器ボウル面を洗浄する２００〜３００ｃｃの僅かな水を使い、残水をボウル面直下の遮蔽体で貯留し、少量の水で水封防臭する構造を持っている。
したがって、水洗便器と違い、この遮蔽体を利用すれば、屎尿と洗浄水を分離できる唯一の便器になる。
【０００３】
又本発明者は屎と尿を分離して処理することも考え分離した屎尿の処理利用方法と共に屎尿の分離システムを考えてきた。先ずその原初になるものは特許文献▲４▼で提案した便器の構造により、尿を分離するものであった。
この発明は、コンポストトイレに水分である尿を入れないでコンポスト化の効率をアップすることを目的としたり、山岳地の屎尿をヘリコプターで降す時の重量軽減を目的とするものであった。
この便器は便器洗浄は出来なかったので、何とか便器を洗浄しようと、この発明を元にその洗浄水は便槽や処理装置に流さず、屎尿と混ざらず便器だけを洗浄して、簡単な濾過の上循環させる方式を提案した。特許文献▲５▼である。
だがこの尿分離洗浄水循環システムにも３つの問題点があった。
▲１▼ 和式便器にあっては大便使用時に、洋式便器にあっては座り使用時に便器排出口にある便皿状遮蔽体が開き放しになり下部からの臭気が昇ることであった。
▲２▼ 小便を回収するのに便器にスリットを設け、小便を回収する便器の形状にあった。これは、従来の便器の形状にはないもので違和感を与え、又洋式では構造が複雑になり尿石が付着するとその除去に困難であった。
▲３▼ 尿を分解する回路に設けられたボールバルブは尿が流れていく時には開状態で、時差により洗浄水を流す時には閉状態になるマイコン操作の電磁弁を使用したが、市販のボールバルブ以上のものを考案出来ず、尿石の付着による作動の停止の問題があった。
【０００４】
その後、本発明者は尿は分離せず、屎尿は一緒に便槽又は処理装置に落とし洗浄水のみを分流循環させる方式を特許文献▲６▼で提案し、センサーによって使用者を感知し、その後マイコンによる洗浄水給水作動により、手動による循環水中に屎尿が混入することを防止した。更に、実案文献▲７▼で排便口の遮蔽体を洗浄水給水時のみロック固定し、その上部に全円周的に設けた５〜６ミリの隙間から洗浄水を回収する方法を提案した。
【０００５】
実案文献▲７▼を利用し、尿分離便器にその構造を応用し、重量のある大便や流速のある洗浄水だけは便槽に落とし、流速の弱い小便は遮蔽体をロックしないでも自然に洗浄水回路に流れるよう遮蔽体バランス便皿の重りを調節した。そして小便は洗浄水回路に設けた小スリットで回収し、大量の洗浄水はそのスリットを跳び越していく方法を考え実案文献▲８▼で提案した。
【０００６】
実案文献▲８▼の考案は作動機構が無い点は良いが、実施してみると、尿を全量集めるようなスリットにすると、流れ始めと流れ終わりの洗浄水が混入し、使用人数が多くなると尿に交る水の量が多くなってきた。
これは尿分離の確実さを求めるには不都合であった。
又屎尿を一緒に便槽に落とす便器では尿石の付着は排便口の便皿附近に限られていたが、洗浄水の循環回路を一部分とは言え尿が流れるので洗浄水の中に尿中の含まれる尿石発生成分が溶けて、長い間にはどこかに沈積する心配もあった。
【０００７】
次に、何故尿分離が必要であるかの技術背景を説明する。
第一に一人が１日に排泄する約１．５リットル屎尿のうち、尿に５ｇ、屎に１ｇのチッソが含まれているという。先ずこのチッソの肥料利用が上げられるが、発展途上国では屎尿共に利用してもらいたいが、且つて日本で行われた屎尿一緒にした下肥の施肥では他民族には受け入れ難い。
尿だけなら感情的にも受け入れ易いし施肥作業も楽である。
又尿を好気性の浅い土壌の層を通すだけで、硝酸性チッソ化し臭気なく色も少ない水のような液肥を作ることが出来、肥料効果は変わらずとても扱い易くなる。
【０００８】
チッソ、リンの除去は屎尿処理場や浄水場でも高度の処理技術が必要で、発生源で尿のチッソを除いて肥料として使うことは処理場の負荷を軽減する。又前述の土壌を利用して硝酸化したチッソ液を浄化槽等に戻してやれば、浄化槽中のＢＯＤを炭素源としてチッソガスとなり脱室され同時に炭素原として使われたＢＯＤ値も下げ、浄化槽の性能のアップになるという一石ニ鳥の働きもあった。
【０００９】
更に尿石についての技術背景を見ると、尿石の生成は尿中に存在するカルシウムイオンが炭酸カルシウムやリン酸カルシウムとして析出したものである。
それは尿中の尿素がバクテリヤの作用により生み出されるウレアーゼ酵素の作用によりアンモニア化し、尿水中のＰＨが上昇するために析出するものと言われている。その対策としてはこのバクテリヤを殺菌しウレアーゼ酵素を出させなければ良いとのことで、いろいろの研究がなされている。次亜塩素酸、イソシアヌル酸が効果的と言われている。
本発明者はＰＨを５程度に保つ弱酸性の有機酸水溶液や０．５〜１．０ＰＰＭの次亜塩素酸、イソシアル酸溶液を循環させることでバクテリアの発生、尿石の生成を抑えることを実験確認した。
【特許文献１】特公昭６１−１５７９号
【特許文献２】特公昭６１−４０８２４号
【特許文献３】特公昭６２−３８５００号
【特許文献４】特願平１０−１９９４２７号
【特許文献５】特許第４０５１４０４号
【特許文献６】特許第４２３７７２５号
【非特許文献１】電解水による小便器尿石抑制技術の研究（空気調和・衛生工学第７２巻第１０号）
【実案文献７】
実案登録第３１１８８６２号
【実案文献８】
実願２０１０−３５８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
大便と洗浄水は便槽又は処理装置に落とし便器を洗う洗浄水のみを分離して循環させるトイレシステムに於いて、尿を分離別流させ、しかもシステムの要所に尿石の付着を最少にする尿分離、洗浄水循環システムの開発にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では前記の課題を達成するために以下の構成にしたことを特徴とする。
１．給水装置から洗浄水を給水可能なボウル面下位の便落ち口部と当該便落ち口部外周に対峙状の排便管上端口部との間に環状取水部を形成し、この環状取水部の外周に在って連通状の環状集水部から排水管を延設し、排便管における前記上端口部下側の便通り口部下に遮蔽体を開閉可能に備えると共に、当該遮蔽体を前記便通り口部に対して閉じ位置に停止可能なロック要素を備えてあることを特徴とする便器に於いてバランス便皿の形態を持つ当該遮蔽体のバランス耐力を一定時間に一定の少水量を流しても開放作動をしないようにバランス設定した便皿を持つ便器を使用し便器洗浄水排水管の管路途中の管路下面に開口部を設け、その開口部に上方より遮蔽作動をする遮蔽弁を備え、この弁を洗浄水流動の際には閉、洗浄水が流れ終わったら開になるように作動させることで尿を分離し、洗浄水を循環させることを特徴とする。
２．上記の便器を用いた洗浄水循環システムに於いて、洗浄水中に次亜塩素酸を発生させる尿石付着防止剤又は循環洗浄水ＰＨを低くする有機酸系の尿石付着防止剤を少量ずつ溶出せしめ、要部に尿石の付着を防止することを特徴とする。
【００１２】
本発明におけるボウル面下位の便落ち口部は、ボウル面の下端口部であってもよいし、この下端口部から垂設された誘導管の下端口部であってもよい。環状取水部は、３６０度全てが通水のための隙間空間であり、一部に当該隙間空間を保持するためのリブがあってもよい。この環状取水部を形成する便落ち口部と排便管上端口部の位置関係は、内側の便落ち口部に外側の排便管上端口部が対峙する内外の位置関係になるのが基本になるが、便落ち口部と排便管上端口部の上下の位置関係については、同じ高さであってもよいし、異なる高さにしてもよく、落下する大便と洗浄水が環状取水部から環状集水部に入り込まない位置関係になればよい。また環状取水部の隙間は洗浄水や尿がよどみなく通過し得る範囲で狭いのがよく、異物等の侵入を阻止する上で有効である。ロック要素は、遮蔽体を閉じ位置に停止可能なものであればよく制限されない。たとえば大便等一定以上の重量が負荷されると開動する一方で尿や臭気断ちのための水封水重量程度では開かずに閉じているバランスタイプの遮蔽体を、進退するピンでロック可能なソレノイド、前記したバランスタイプの遮蔽体を磁力でロック可能な電磁石体、遮蔽体を強制的に開閉作動および閉じ位置にロック可能な駆動兼ロック要素等が挙げられる。遮蔽体のバランス便皿の耐力を実験により決定し、小便の流水量ではバランス便皿は開かず、その小便は環状取水部から便器外に流出し、排水管に設けられた分岐部で分離され、別途回収される。小便の流水量とは１５秒〜２０秒の間に２５０ｃｃ〜４００ｃｃ位の流水量で設定し、それ以上の水量や大便重量では便皿が回動するように便皿を作成する。
【００１３】
便皿のロックは常時は開放されており、皿は自在に回動する。小便に合わせた少水量では回動せず、大便や数秒で２００〜３００ｃｃ流れる量の便器洗浄水に対しては便皿は自在に回動し、汚物は下方に落とす。小便が配管路に設けられた分岐路で分かれてから５〜６秒程度の時差を置いて２００〜３００ｃｃ程度の洗浄水を流し、この洗浄水は便槽に落下させ更に５〜６秒程度の時差を置いて便皿をロックした上で循環洗浄水が流れるようにマイコン設定されているので循環洗浄水は便槽には落下しない。特許文献▲６▼のように使用者が用便エリアに入った時に赤外線で感知し用便エリアから去ったら洗浄水が流れる方法でも良い。
【００１４】
用便中の尿は前述の重錘のバランス設定により排便口から便槽や処理槽には入らず洗浄水管路７に流出する。便器外に小便分岐管３３が設けられている。この管の上部開口部に遮蔽弁３１が取り付けられており、小便流出時には１センチ程度上部に上り小便を管路３３に流入させる。
用便後、簡単なシステムでは押しボタンを押すと通電し、マイコン作動により小便が小便分岐管に流入した後の時間差をもって洗浄水が流れ、便落口部の遮蔽体がロックされると同時に小便分岐回路遮蔽弁も閉弁される。特許文献▲６▼に開示されている赤外線等を利用した人感センサーを用い、使用者が使用範囲に入った時から一連の作動をさせるものでも良い。
小便分岐管遮蔽弁の周辺は、洗浄水が激しく流れるために尿石は極めて付着し難い。特許文献▲５▼ではボウルバルブを小便分岐部の下側に設置したので尿石の付着で苦労したが、この方法によれば、殆ど尿石は付着しない。
【発明の効果】
【００１５】
▲１▼小便は男女共にその水勢によって洗浄水と差別され、自動的に洗浄水回路に入っていくので小便分離の操作は不要である。
▲２▼マイコンプログラムによって押しボタン方式でも小便が流れてから十分な時差をもって洗浄水を流すので、尿が洗浄水に混入することはない。
▲３▼分岐部遮蔽弁はプラスチック成形体に圧縮可能ゴムパッキングを併用しているので全く水が入らず、且つ開弁時には宙吊で尿には触れないので尿石が着き難い。
▲４▼分岐部遮蔽弁は管路に着脱可能に作られているので、弁体の取替えが簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図５には本考案のトイレ装置における実施の１形態を例示しており、躯体１の床１ａ上に設置された便器２におけるボウル面２ａの下端口部２ｂから誘導管３を垂設し、この誘導管３下端の便落ち口３ａと当該便落ち口部３ａ外周に対峙状の排便管４の上端口部４ａとの間に環状取水部５を形成してある。環状集水部５は、便落ち口３ａの内径ｂよりも筒部材４ｃの内径ｃを大経にすると共に、便落ち口部３ａよりも上端口部４ａが高い上下差ｄをもたせることで形成してあり、落下する屎尿が筒部材４ｃ内面に接触しずらくし、環状取水部５に流入しないようにしてある。
そして環状取水部５の外周には環状集水部６を連通状に周設し、この環状の空間から成る環状集水部６に排水管７を延設することで、便落ち口３ａより環状取水部５そして環状集水部６を経て排水管７に至る洗浄水回収路を形成してある。
排便管４における上端口部４ａ下側内面の係止突部４ｂには硬質ゴム製筒部材４ｃを係止させて同内面に添設状に取付、この筒部材４ｃ下端の便通り口部４ｄ下に遮蔽体８を開閉可能に支軸９で備えてある。
【００１７】
遮蔽体８は、僅かの水で便通り口部４ｄを水封可能な皿状の金属またはプラスチック製便皿８ａと、当該便皿８ａを先端部の支持部８ｂに枢支して、基端部に磁性感応部材製錘部８ｃを設けている支持体８ｄとからなり、支持部８ｂは便皿８ａを一点枢支することで当該便皿８ａが便通り口部４ｄに添うように接触して閉じ可能に形成してある。錘部８ｃ重量は、支持体８ｄと一体状の便皿８ａが、大便等の一定以上の重量を負荷されると支軸９周りに揺動して開く一方で臭気断ちのための水封水重量程度では開かずに閉じ位置に停止しているバランスのものにしてある。１０秒〜１５秒の間に２００〜４００ｃｃ程度の水量ではバランスを保つようになっている。
かかる閉じ位置の遮蔽体８における錘部８ｃが乗る排便管４の載乗部４ｅ下面には電磁石体１０を配設し、この電磁石体１０に通電したＯＮ状態で発生する磁力により磁性感応部材製錘部８ｃを引き付けて、便皿８ａが便通り口部４ｄを閉じた位置に停止させてロックし得るようにしてあると共に、ＯＦＦ状態ではロック解除して便皿８ａが屎尿等の負荷を受けることで開き可能にしてある。
【００１８】
便器の洗浄は次のように行う。
用便後に便器を離れてから少し遠い位置にあるスイッチを押すと時差によるマイコンプログラムが組み込まれていて用便後５〜６秒に洗浄水が流れて便器ボウル面を洗って便槽に落下し、その直後に便皿８がロックされた状態下に吐水口部１１からボウル面２ａを十分に洗浄可能な量の洗浄水をボウル面２ａに給水運転する。又実案文献３に記されているように使用者が一定のエリアに入ったことを感知して、プレ洗浄、便器洗浄、循環洗浄を自動的に行うシステムにも対応出来る。
【００１９】
排水管の任意の位置に小便分岐管を排水管に対して縦状に設ける。この部分と排水管の接続は小便分岐遮蔽弁駆動部と遮蔽弁が一体になった図６に示す部品を取り付けるのが簡単である。取り付け位置は図のような位置でも良いが、小便分岐管３３をゴムホースにして屋外に取り付けても良い。この小便分岐遮蔽弁の駆動部は弁が開口部から１センチ位の距離を作動するソレノイドを用いて、マイコン操作によって通電、作動させている。
【００２０】
次に使用の状態について説明すると、不使用時には電磁石体１０及び給水ポンプ１９ａは運転せず、遮蔽体８は閉じ位置に開き可能に停止し、便通り口部４ｄは水封されて、便槽の臭気は屋内に漏れない。男女共に小便使用すると、放尿時の水勢、水量では便皿が開かないように重錘のバランスが設定されているので尿は環状取水部５を経て、環状集水部６に流入する。この時は小便分岐部遮蔽弁は開いているので尿は小便分岐管３３に流入し尿タンク３５に貯留される。
用便後、便器洗浄水の給水を作動させると遮蔽体８が閉じると同時に、小便分岐部遮蔽弁３１も閉じ、洗浄水は集水槽１５に流入する。
又人感センサーを用い、小便分岐部遮蔽弁は平常時閉状態にしておき、使用者を感知すると開状態となり、洗浄水循環寸前に閉状態とし、そのまま閉弁状態を続けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を例示している縦断面図
【図２】要部の拡大横断面図
【図３】要部の拡大縦断面図
【図４】遮蔽体の開き状態を示す部分拡大縦断面図
【図５】遮蔽体の閉じ状態を示す部分拡大縦断面図
【図６】小便分岐部遮蔽弁の閉弁時横断面図
【図７】小便分岐部遮蔽弁の閉弁時縦断面図
【図８】小便分岐部遮蔽弁の開弁時横断面図
【図９】小便分岐部遮蔽弁の開弁時縦断面図
【符号の説明】
【００２２】
１ａ床
２便器
２ａボウル面
２ｂ下端口部
３誘導管
３ａ便落ち口部
４排便管
４ａ上端口部
４ｂ係止突部
４ｃ筒部材
４ｄ便通り口部
４ｅ載乗部
５環状取水部
６環状集水部
７排水管
８遮蔽体
８ａ便皿
８ｂ支持部
８ｃ錘部
８ｄ支持体
９支軸
１０電磁石体（ロック要素）
１１吐水口部
１２給水装置
１３処理装置
１４赤外線センサー（センサー）
１９集水槽
１９ａポンプ
２１便槽
３１小便分岐部遮蔽弁
３２遮蔽弁駆動部
３３小便分岐管
３５尿タンク

【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水装置から洗浄水を供給可能なボウル面下位の便落ち口部と当該便落口部外周に対峙状の排便管上端口部との間に環状取水部を形成し、この環状取水部の外周に在って連通状の環状集水部から排水管を延設し、排便管に於ける前記上端口部下側の便通り口部下に遮蔽体を開閉可能に備えると共に、当該遮蔽体を前記便通り口部に対して閉じ位置に停止可能なロック要素を備えてあることを特徴とする便器に於いて、バランス便皿の形態を持つ当該遮蔽体のバランス耐力を一定時間に一定の少水量を流しても開放作動をしないようにバランス設定した便皿を持つことを特徴とする便器に於いて便器洗浄水排水管の管路途中に、管路下面に開口部を設け、その開口部に上方より遮蔽作動をする遮蔽弁を備え、この弁を洗浄水循環作動が始まると閉じ、洗浄水循環作動が終わったら開くように作動させる弁を備えた、尿分離洗浄水循環システム、
【請求項２】
循環洗浄水中に次亜塩素酸又はイソシアヌル酸を発生させる尿石付着防止剤又は循環洗浄水のＰＨを低くする有機酸系の尿石付着防止剤を少量ずつ溶出せしめ、要部に尿石の付着を防止する請求項１に記載された尿分離洗浄水循環システム。

【図１】