屋外型公衆水洗トイレシステム
【課題】本発明は、公園・河川・湖沼等のようなインフラの未整備な屋外の公共用の場所・施設の一部の土地に設置され、水洗トイレを不特定多数の人々の利用に供し、その利用により生じる汚水を自然エネルギーを利用して何時でも確実に浄化し、良好な環境維持・保全を図る屋外型公衆水洗トイレシステムを提供する。
【解決手段】本発明の屋外型公衆水洗トイレシステム１０１は、屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニット１０２と、この水栓トイレユニット１０２に所要の水を供給するトイレ用水源装置１０３と、水栓トイレユニット１０２から排出される汚水を浄化し放流する浄化槽１０４と、垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置１０６と、太陽光発電設備１０７とを組み合せたハイブリッド型に構成され前記水栓トイレユニット１０２、浄化槽１０４、トイレ用水源装置１０３に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備１０５とを有するものである。
【解決手段】本発明の屋外型公衆水洗トイレシステム１０１は、屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニット１０２と、この水栓トイレユニット１０２に所要の水を供給するトイレ用水源装置１０３と、水栓トイレユニット１０２から排出される汚水を浄化し放流する浄化槽１０４と、垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置１０６と、太陽光発電設備１０７とを組み合せたハイブリッド型に構成され前記水栓トイレユニット１０２、浄化槽１０４、トイレ用水源装置１０３に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備１０５とを有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外型公衆水洗トイレシステムに関し、詳しくは、電気・上下水道などインフラの整備がなされていない公共の場所・施設での人々の生活あるいは活動によって生じる汚水をクリーンな自然エネルギーを利用して速やかに浄化し良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気・上下水道などインフラの整備がなされていない公共用の場所・施設（例えば、公園・河川・湖沼・池・山岳道・運動施設・海水浴場施設等）のような不特定多数の人々の活動する場所においては、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理、必要な電力の確保が要請される。
【０００３】
すなわち、このような公共用の場所・施設において、不特定多数の人々の活動に伴って生じる汚水がそのまま河川、湖沼、海等に放流されると、その水質が悪化し、水辺環境・自然環境の悪化を紹いてしまう。
【０００４】
特許文献１には、 山小屋等のような電力、水量等に制限がある場所において、水洗トイレからの汚水の浄化能力を維持することを目的とする排水処理システムであって、斜面に設置した雨水を利用した給水槽から、高低差を利用してトイレの便器に洗浄水を流して洗浄し、便器から排出される汚水を、浄化槽で浄化し、浄化した水をポンプにより給水槽に環流するように構成し、また、浄化槽に空気を送給するブロワ、及び、ポンプを動作させるための電力を、風力発電機と太陽電池とにより発電するように構成した排水処理システムが提案されている。
【０００５】
しかし、この特許文献１の場合、雨水を利用した給水槽を採用しているため、降雨の無い期間が長くなると洗浄用の雨水が枯渇し、便器の洗浄が不可能になってしまうという問題を包含している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２６６２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする問題点は、電気・上下水道などインフラの整備がなされていない公共の場所・施設での人々の生活あるいは活動によって生じる汚水をクリーンな自然エネルギーを利用して何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し放流できるような屋外型公衆水洗トイレシステムが存在しない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る屋外型公衆水洗トイレシステムは、屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する浄化槽と、前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する少なくとも垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置を利用した自然エネルギー利用電源設備と、を有することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、公園・河川・湖沼・池・山岳道・運動施設・海水浴場施設等のような電気・上下水道等インフラの整備がなされていない地に設置されている不特定多数の人々が活動する公共用の場所・施設において、少なくとも風力発電装置を用いた自然エネルギー利用電源設備によってクリーンな発電電力により必要な電力を確保し、また、トイレ用水源装置により必要な水を常時確保して、水栓トイレユニットの利用に伴って生じる汚水を浄化槽にて何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し、きれいな処理水を放流することができ、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理を実現することが可能となり、良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムを提供することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、自然エネルギー利用電源設備を同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置と、太陽光発電設備とを組み合せたハイブリッド型とした構成の基に、請求項１記載の発明の場合と同様、水栓トイレユニットの利用に伴って生じる汚水を浄化槽にて何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し、きれいな処理水を放流することができ、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理を実現することが可能となり、良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムを提供することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様な構成で、かつ、流量調整型嫌気濾床槽、担体流動生物濾過槽、リン除去装置を組み合せた浄化槽を採用した構成の基に、水栓トイレユニットの利用に伴って生じる汚水を浄化槽にて何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し、きれいな処理水を放流することができ、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理を実現することが可能となり、良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムの全体構成を示す概略図である。
【図２】図２は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムの制御系の概略ブロック図である。
【図３】図３は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける水洗トイレユニットの正面図である。
【図４】図４は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける水洗トイレユニットの概略縦断面図である。
【図５】図５は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける水洗トイレユニットの手洗い室、便室を示す横断面図である。
【図６】図６は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける水洗トイレユニットの基礎部分を示す概略平面図である。
【図７】図７は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける浄化槽の概略構成を示す説明図である。
【図８】図８は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける浄化槽による汚水処理の流れを示すフロー図である。
【図９】図９は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置の概略平面図である。
【図１０】図１０は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置のブレードを示す概略斜視図である。
【図１１】図１１は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置のブレードを裏側から見た概略斜視図である。
【図１２】図１２は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置の同軸反転式コアレス発電機の概略分解断面図である。
【図１３】図１３は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置の同軸反転式コアレス発電機の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、インフラの整備がなされていない公共の場所・施設での人々の生活あるいは活動によって生じる汚水をクリーンな自然エネルギーを利用して確実、かつ、速やかに浄化し良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムを提供するという目的を、屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する流量調整型嫌気濾床槽、担体流動生物濾過槽、リン除去装置を組み合せた浄化槽と、垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置と、太陽光発電設備とを組み合せたハイブリッド型に構成され、前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備と、を有する構成によりより実現した。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明の実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムについて説明する。
本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステム１０１は、例えば、公園・河川・湖沼・池・山岳道・運動施設・海水浴場施設等のようなインフラの未整備な屋外の公共用の場所・施設の一部の土地に設置され、水洗トイレを不特定多数の人々の利用に供し、その利用により生じる汚水を自然エネルギーを利用して確実に浄化し、良好な環境維持・保全を図るものである。
【００１５】
本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステム１０１は、図１に示すように、屋外の公共用の場所・施設等の一部の土地に設置される水栓トイレユニット１０２と、前記水栓トイレユニット１０２に所要の水を供給する井戸水を利用したトイレ用水源装置１０３と、前記水栓トイレユニット１０２から排出される汚水を浄化し放流する浄化槽１０４と、前記水栓トイレユニット１０２、浄化槽１０４、トイレ用水源装置１０３に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備１０５と、を有している。
【００１６】
前記自然エネルギー利用電源設備１０５は、図２に示すように、風力発電装置１０６と太陽光発電設備１０７とを組み合せたハイブリッド型の発電部１０８と、この発電部１０８からの発電出力を取り込み、前記水栓トイレユニット１０２、浄化槽１０４、トイレ用水源装置１０３に対して個別に所要の電力供給を行なうように構成した発電電力コントローラ１０９と、を具備している。
【００１７】
前記発電電力コントローラ１０９は、風力発電装置１０６、太陽光発電設備１０７からの発電電力を集電し、後述する水栓トイレユニット１０２の照明器具１４４、１５３、前記浄化槽１０４のエアリフトポンプ１７９ａ、散気用、逆洗用、移送用の各ブロワ、前記トイレ用水源装置１０３の井戸ポンプ１６１に対して個別に所要の電力供給を行なうように構成している。また、前記発電電力コントローラ１０９は、図示しないが電力を蓄えるバッテリーも設置している。
【００１８】
次に、前記水栓トイレユニット１０２について、図３乃至図６を参照して具体的に説明する。
【００１９】
前記水栓トイレユニット１０２は、図３乃至図５に示すように、例えば地面に構築したコンクリートを主体とする基礎１１１上に、丸型の屋根１１２、外装壁１１３を具備する例えば小屋型の水洗トイレ建屋１１０を配置し、その内部をドア枠パネル１１４、ロック錠付きのドアノブ１１６を有するドアパネル１１５で仕切って手洗い室１１７、便室１１８を設けた構成としている。
【００２０】
そして、水洗トイレ建屋１１０の屋根１１２上に、図１に示すように前記風力発電装置１０６と太陽光発電設備１０７とを取り付けている。
【００２１】
前記基礎１１１の部分には、図６に示すように、汚水配管１２１、放流配管１２２を埋設し、手洗い室１１７に設けた手洗い排水口１２３、床排水口１２４を放流配管１２２に接続管１２５、１２６により接続し、また、前記便室１１８に設けた床排水口１２７を放流配管１２２に接続管１２８により接続している。
【００２２】
さらに、前記便室１１８に設けた汚水排水口１２９を接続管１３０により汚水配管１２１に接続している。
【００２３】
そして、前記汚水配管１２１を浄化槽１０４に接続し、前記放流配管１２２を流れる手洗い水、床洗浄水を図１に示す側溝１３１に放流するように構成している。
【００２４】
前記手洗い室１１７は、その入り口側を開口部とするとともに、奥側に手洗いカウンター１４１、水栓カラン１４２、Ｓトラップ１４３等を有する手洗いユニット１４０が配置され、また、壁面に鏡１４５を取り付けている。
【００２５】
前記手洗い室１１７の天井には、照明器具１４４が設置され、前記ドアノブ１１６近傍のドア枠パネル１１４には、防水スイッチ１４６配置している。
【００２６】
前記便室１１８には、前記汚水排水口１２９に連通して配置した公知の便器１５１、及び、ロータンク１５２等が設置され、また、前記便室１１８の天井には照明器具１５３が設置されている。
【００２７】
次に、前記トイレ用水源装置１０３について説明する。このトイレ用水源装置１０３は、前記水栓トイレユニット１０２の設置位置の付近に設けられ、地下から井戸水（又は地下水）を汲み上げる井戸ポンプ１６１と、汲み上げた井戸水を貯留する水槽１６２とを有し、この水槽１６２から前記水栓トイレユニット１０２の水栓カラン１４２やロータンク１５２に給水するように構成している。
【００２８】
次に、前記浄化槽１０４について図７、図８を参照して具体的に説明する。前記浄化槽１０４の浄化槽本体１７１は、屎尿汚水が流入する流入管１８１側から、浄化処理された処理水の放流管１８２側にわたって下記の要素を内蔵した例えば１０人槽の槽形態としている。
【００２９】
すなわち、浄化槽本体１７１は、流量調整型嫌気濾床槽である第１室１７２及び第２室１７３、担体流動生物濾過槽１７４、鉄電解法によるリン除去装置１７５、処理水槽１７６、消毒槽１７７を地面下に略横配列した構造なっている。尚、図８中、１８０は処理水の流量を計量する計量装置である。
【００３０】
前記第１室１７２及び第２室１７３に、図８に示すように、流量調整部１７８を設けている。
【００３１】
前記流量調整型嫌気濾床槽を構成する第１室１７２及び第２室１７３には、各々濾材が充填され、流入管１８１から流下する汚水が濾材を通過する際に、固形物の分離と嫌気性微生物の働きにより有機物の嫌気分解、及び、酸化態窒素の還元脱窒素を行なうように構成している。
【００３２】
前記流量調整型嫌気濾床槽の第１室１７２及び第２室１７３では、流入汚水中のＢＯＤを水素供与体として使用しており、酸化態窒素は脱窒細菌の働きによって脱窒され、無害な窒素ガスとして大気中に放出される。
【００３３】
前記流量調整部１７８は、エアリフトポンプ１７９ａによって前記第２室１７３からの流出水を常時担体流動生物濾過槽１７４に移送するように構成している。
【００３４】
前記担体流動生物濾過槽１７４は、中空円筒状で大きい比表面積を持ち、微生物を担持した担体を採用するとともに、上部の好気部と、下部の濾過部とを具備し、上部の好気部で散気を行ない、充填された担体表面に付着した微生物の働きで汚水中の有機物の分解、除去及びアンモニア硫化を行なう。また、下部の濾過部では、担体を濾過材として浮遊物質の濾過を行なう。
【００３５】
さらに詳述すると、上部の好気部では、付着微生物の濃度を高め、ＢＯＤ等の有機物質の分解、アンモニア性窒素などの硝化を促進する。特に、汚水中のアンモニア性窒素等は、上部の好気部で硝化細菌の働きにより、好気的条件下で酸化態窒素（ＮＯ２−Ｎ及びＮＯ３−Ｎ）に酸化され、その後、酸化態窒素を含む硝化液は、前記流量調整部１７８のエアリフトポンプ１７９ａ、移送管１７９によって前記第１室１７２に循環移送される。
【００３６】
前記リン除去装置１７５は、前記担体流動生物濾過槽１７４内に浸漬された陽極、陰極として機能する２枚の鉄板の間に直流電源を接続することで構成し、＋側、すなわち陽極より２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）を溶出させる。この２価の鉄イオンは水中の溶存酸素（Ｏ２）により酸化されて３価の鉄イオンに変わる。３価の鉄イオンは水中のリン酸イオン（ＰＯ４３−）と反応して不溶性のリン酸鉄（ＦｅＰＯ４）となる。
【００３７】
そして、前記担体流動生物濾過槽１７４における下部の濾過部で補足されたリン化合物は毎日行われる逆洗・汚泥の移送によって前記第１室１７２に移送・貯留され、貯留されたリン化合物は汚泥として定期的に系外に搬出される。
【００３８】
本実施例では、リン除去装置１７５に対して定期的に電流方向を変える極性転換をするとともに、流動担体による鉄板表面での衝突洗浄を行って、不導体や生物膜を形成しないようにし、低維持管理頻度下で長期間安定したリン除去が行えるように構成している。
【００３９】
前記処理水槽１７６は、前記担体流動生物濾過槽１７４による処理水を一時的に貯留するものであり、また、前記消毒槽１７７は、処理水を消毒剤により消毒し前記放流管１８２に放流するものである。
【００４０】
尚、前記浄化槽１０４おいて、実際には散気用、逆洗用、移送用の各ブロワ等の動力系が組み込まれているが、これらについては図示省略する。また、図１、図７中、１８３は、浄化槽１０４に設けたマンホールである。
【００４１】
上述した浄化槽１０４による汚水処理の一連の流れを図８に概略的に示す。
【００４２】
上述した浄化槽１０４によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）処理性能；放流水の水質の一例を挙げると、ＢＯＤ≦１０ｍｇ/Ｌ、Ｔ−Ｎ≦１０ｍｇ/Ｌ、Ｔ−Ｐ≦１ｍｇ/Ｌ（日本建築センターの性能評定値）である。高度な汚水処理を実現することができる。
（２） 経済性；最近整備された標準的な処理性能の下水道（放流水質はＢＯＤ≦１５ｍｇ/Ｌ）に比べ、単位水量あたりの汚水処理の原価は１/２以下と安価である。
（３）即効性；中小規模の浄化槽の大多数は工場生産浄化槽であるため、品質の安定化や工期の短縮化が可能である。
（４）循環性；汚水の排出源付近で処理が行われるため、排水を集水する管路や中継ポンプなどを敷設する必要がなく、設置場所で清澄な処理水として放流されるので健全な水循環、河川等の水質改善が見込め、水資源の枯渇を防止することが可能となる。
【００４３】
次に、前記ハイブリッド型の自然エネルギー利用電源設備１０５を構成する風力発電装置１０６及び太陽光発電設備１０７について、図９乃至図１３を参照して説明する。
【００４４】
本実施例に係る風力発電装置１０６は、図１、図９に示すように、ポール６により例えばジャイロミル形（垂直軸垂直翼タイプ）の風車２と、同軸反転式コアレス発電機１とを垂直配置に支持し、ポール６の下端部に設けた基枠部６ａを、前記水洗トイレ建屋１１０に屋根１１２に設置している。また、ポール６に太陽光発電設備１０７を取り付けている。
【００４５】
前記同軸反転式コアレス発電機１は、風車２の下端と、この風車２を地上から所定の高さとなるように支持するポール６の上端との間に配置され、風エネルギーで回転する風車２の回転力を利用して発電出力を得るように構成している。
【００４６】
前記風車２は、風車軸３に対してアーム４を介して例えば３枚のブレード５を取り付け、風車軸３の下端部３ａを前記同軸反転式コアレス発電機１に取り付けるように構成している。
【００４７】
次に、図１０、図１１を参照して、本実施例１の風車２におけるブレード５の具体例について説明する。
【００４８】
本実施例においては、３枚の各ブレード５の素材としては耐腐食性でリサイクル可能なアルミニウム合金材を採用し、その側面形状を図１０に示すように風力エネルギーにより揚力を生成する流線形状とし、また、全体として平面略長方形状に形成している。
【００４９】
また、前記ブレード５の裏面には、図１１に示すように、複数箇所にわたって風力エネルギーを裏面側から捉える開口部５ａを設けている。
【００５０】
このようなブレード５を採用することにより、風速１ｍ／ｓｅｃから強風時にわたって、また、風向きを問わず風力エネルギーを効率よく発電電力に変換することができ、かつ、機械的強度が高く耐久性、安全性に優れた風車２を構成している。
【００５１】
次に、本実施例に係る同軸反転式コアレス発電機１について、図１２、図１３を参照して具体的に説明する。
【００５２】
本実施例に係る同軸反転式コアレス発電機１は、発電機本体１０と、この発電機本体１０を回転可能に支持する軸支体１１とを有している。
【００５３】
前記発電機本体１０は、前記風車２の回転力を受けて回転するアウターロータ１２と、このアウターロータ１２の中央部を軸支し、該アウターロータ１２を回転可能とする発電機軸１３と、前記発電機軸１３により中央部が支持される状態でアウターロータ１２内に内蔵した円盤状のコアレス型コイル体（円盤状に圧縮されたコイルの束）１４と、を有している。
【００５４】
前記発電機軸１３は、下端にネジ１３ａを、上端側に大径部１３ｂを、この大径部１３ｂの下側に突出円板部１３ｃを設けている。
【００５５】
前記アウターロータ１２は、下側が開口した皿円盤状の上部ロータ２１と、上側が開口した皿円盤状の下部ロータ３１とを上下配置に突き合わせて接合し、両者の外周近傍位置において、円形に配列する多数の固定ボルト２２を用いて一体的に固定されるようになっている。
【００５６】
前記アウターロータ１２のうちの上部ロータ２１は、その中央部下側に発電機軸１３の上端部を嵌合させるとともに、その中央部に上側に突出する円柱状の風車取り付け部２１ａを設けている。
【００５７】
前記風車取り付け部２１ａには、円形配置に多数のネジ孔２１ｂが設けられ、前記風車軸３の下端部３ａに接合して図示しない取り付けボルトにより上部ロータ２１と風車軸３の下端部３ａとを一体的に結合し、風車軸３の回転力を伝達するように構成している。
【００５８】
また、前記発電機軸１３における大径部１３ｂの上面側と、その近傍の上部ロータ２１の内底部との間に主軸受２３を配置し、上部ロータ２１、したがってアウターロータ１２を回転可能に軸支している。
【００５９】
前記上部ロータ２１の内底部における前記主軸受２３の外側位置には、大径部１３ｂよりも若干大きい内径を有する円形突部２５が設けられ、この円形突部２５の下端面に全周にわたって円形ギア２６を設けている。
【００６０】
前記上部ロータ２１の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で所要数のマグネット２４を円形配置に埋設している。
【００６１】
前記下部ロータ３１は、前記上部ロータ２１と上下略対称形状に形成されている。すなわち、その中央部上面には前記突出円板部１３ｃが入り込む円形凹段部３２が設けられるとともに、この円形凹段部３２の中心位置を前記発電機軸１３が貫通するように構成している。
【００６２】
また、下部ロータ３１の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で、かつ、前記上部ロータ２１側のマグネット２４と対向する配置で所要数のマグネット２４を円形配置に埋設している。
【００６３】
このような上部ロータ２１、下部ロータ３１の構成により、両者の内部にコアレス型コイル体１４を収容する収容室３３を形成している。
【００６４】
前記下部ロータ３１の下面側には、その中央部に下側に突出する円柱状の取り付け部３４を設け、この取り付け部３４に円形配置にネジ孔３５を設けている。
【００６５】
前記コアレス型コイル体１４は、前記収容室３３内において前記アウターロータ１２と同軸配置されるとともに、その中央部には、前記上部ロータ２１の円形突部２５が入り込む内径を有する上孔と、前記発電機軸１３の大径部１３ｂより若干大径の下孔とが設けられ、大径部１３ｂが貫通するように構成している。
【００６６】
そして、大径部１３ｂの下端外周と、前記コアレス型コイル体１４の下孔との間に配置した軸受４６を介してコアレス型コイル体１４を前記発電機軸１３により回転可能に支持している。
【００６７】
また、前記コアレス型コイル体１４の上面には、前記上部ロータ２１側のマグネット２４と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部４１を配置し、同様にその下面には、前記下部ロータ３１側のマグネット２４と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部４１を配置している。
【００６８】
さらに、前記コアレス型コイル体１４における上下の各コイル部４１における各コイル部出力端４２は、このコアレス型コイル体１４の下面に臨む位置に配置され、前記円形凹段部３２内に位置する発電機軸１３における突出円板部１３ｃに対向させるように構成している。
【００６９】
そして、前記突出円板部１３ｃの上面に設けた前記各コイル部出力端４２に対応する配置の各ブラシ（集電子）４３、この各ブラシ４３に接続した出力ケーブル４４を介して発電機本体１０による発電出力を取り出すように構成している。
【００７０】
尚、前記ブラシ４３に替えて、例えば一次トランス、二次トランスの電磁誘導結合を利用する構成や、磁石と、コイル及び転流用の電子回路とを組み合わせた構成等からなるブラシレス型の集電子とすることもできる。
【００７１】
前記前記コアレス型コイル体１４における下孔を形成する円形突出部１４ａの上面側（上孔側）には、前記円形突部２５の円形ギア２６と同様な円形ギア４５を全周にわたって設けている。
【００７２】
また、前記発電機軸１３の大径部１３ｂ外周には、前記上孔内に位置して回転軸を水平方向とした複数の逆転用ギア５１が取り付けられ、この逆転用ギア５１を前記円形ギア２６、円形ギア４５に各々ギア結合している。
【００７３】
このような構成により、前記アウターロータ１２が図１２に示す矢印ａ方向（反時計方向）に回転するとき、コアレス型コイル体１４は逆転用ギア５１により図１２に示す矢印ｂ方向に逆回転するように構成している。
【００７４】
すなわち、前記アウターロータ１２と、コアレス型コイル体１４とを逆転用ギア５１を用いて同軸反転するように構成している。
【００７５】
前記軸支体１１は、前記発電機軸１３を中央孔６１ａ内に嵌装して下方に突出させ、発電機軸１３のネジ１３ａに下側からナット６２をねじ込んで固定支持する固定支持体６１と、この固定支持体６１上に密接状態で配置され中央部に設けた前記中央孔６１ａと同径の貫通孔７１ａを前記発電機軸１３が貫通する回転支持体７１との重合構造としている。
【００７６】
すなわち、前記回転支持体７１は固定支持体６１に対してこれら両者間に設けた軸受６３を介して回転可能に支持されるとともに、固定支持体６１の上面外周部に設けた円形溝６１ｂに回転支持体７１の下面外周部に設けた円形突条７１ｂを嵌め込み、これにより、回転支持体７１は固定支持体６１上で密接しつつ円滑に回転し得るように構成している。
【００７７】
前記固定支持体６１の側面には、中央孔６１ａの軸線方向と直交する配置にネジ孔６４が設けられ、固定支持体６１の下側から前記ポール６の上端部を嵌め込み、ボルト６５を用いて前記軸支体１１をポール６の上端部に取り付けるように構成している。
【００７８】
前記回転支持体７１には、前記下部ロータ３１における取り付け部３４のネジ孔３５に対応する配置に取り付けボルト７２が配置され、回転支持体７１と固定支持体６１とを組み付ける前段階において、この回転支持体７１を前記下部ロータ３１に取り付け、その後固定支持体６１を回転支持体７１に組みつけるように構成している。
【００７９】
前記回転支持体７１における貫通孔７１ａの上端部には、発電機軸１３用の支持軸受７３を配置している。
【００８０】
前記上部ロータ２１とコアレス型コイル体１４間、及び、下部ロータ３１とコアレス型コイル体１４間に各々コロ軸受５２を配置している。
【００８１】
本実施例に係る同軸反転式コアレス発電機１によれば、前記風車２が風エネルギーにより例えば図１２に示す矢印ａ方向に回転するとき、前記アウターロータ１２も矢印ａ方向に回転し、このアウターロータ１２の回転力は、逆転用ギア５１に伝達され、この結果逆転用ギア５１を介してコアレス型コイル体１４は図１２に示す矢印ｂ方向に回転する（同軸反転）。
【００８２】
この結果、前記各マグネット２４とコイル部４１との相対速度の上昇に応じた大きい発電出力を前記コアレス型コイル体１４のコイル部出力端４２から前記ブラシ４３、出力ケーブル４４を介して外部に取り出すことができる。
【００８３】
さらに詳述すると、本実施例１に係る同軸反転式コアレス発電機１によれば、前記アウターロータ１２とコアレス型コイル体１４とを前記風車２の回転に応じて逆転用ギア５１という簡略な要素のみで同軸反転させるように構成しているので、通常のロータ、ステータを使用する発電機に比べてアウターロータ１２、コアレス型コイル体１４間に例えば２倍の相対速度を得ることができ、同一の風エネルギーという条件下において通常の風力発電用の発電機よりも大きい発電出力を得ることが可能となる。
【００８４】
具体的には、通常の発電機において１００の回転速度で発電出力が１００であると仮定した場合、本実施例１に係る同軸反転式コアレス発電機１によれば、５０の回転速度で１００の発電出力を得ることができる。又は、１００の回転速度であれば２００の発電出力を得ることができる。
【００８５】
前記太陽光発電設備１０７は、ポール６に固着する取付枠７と、この取付枠７に太陽光が照射される方向に向けて取り付けた例えばシリコン単結晶を素材とする太陽光パネル８とを具備し、太陽光パネル８の発電出力を前記発電電力コントローラ１０９に送電するように構成している。
【００８６】
上述した本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステム１０１によれば、例えば、公園・河川・湖沼・池・山岳道・運動施設・海水浴場施設等のような電気・上下水道等インフラの整備がなされていない地に設置されている不特定多数の人々が活動する公共用の場所・施設において、前記自然エネルギー利用電源設備１０５を構成する風力発電装置１０６、太陽光発電設備１０７によるクリーンな発電電力により必要な電力を確保し、また、トイレ用水源装置１０３により必要な水を常時確保することができる。
【００８７】
これにより、前記水栓トイレユニット１０２の利用に伴って生じる汚水を浄化槽１０４にて何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し、側溝１３１にきれいな処理水を放流することができ、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理を実現することが可能となり、良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステム１０１を構築することができる。
【００８８】
尚、本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステム１０１においては、前記自然エネルギー利用電源設備１０５として風力発電装置１０６のみを採用する構成としたり、太陽光発電設備１０７を構成する太陽光パネル８を前記ブレード５に張り合わせたハイブリッド型としたり等の変形実施も可能である。
【００８９】
また、前記トイレ用水源装置１０３としては、雨水を利用したり、浄化槽１０４の処理水を循環方式で利用したりという応用ももちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、屋外の公共用の場所・施設の一部に設置する場合の他、例えば比較的交通不便でインフラの未整備な地にある住宅、別荘等のような個人所有の建物用付帯設備として、また、山岳地等にある各種観測所やインフラの未整備な地にある灯台等の施設の付帯設備として広範に応用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 同軸反転式コアレス発電機
２ 風車
３ 風車軸
３ａ 下端部
４ アーム
５ ブレード
５ａ 開口部
６ ポール
６ａ 基枠部
７ 取付枠
８ 太陽光パネル
１０ 発電機本体
１１ 軸支体
１２ アウターロータ
１３ 発電機軸
１３ａ ネジ
１３ｂ 大径部
１３ｃ 突出円板部
１４ コアレス型コイル体
１４ａ 円形突出部
２１ 上部ロータ
２１ａ 風車取り付け部
２１ｂ ネジ孔
２２ 固定ボルト
２３ 主軸受
２４ マグネット
２５ 円形突部
２６ 円形ギア
３１ 下部ロータ
３２ 円形凹段部
３３ 収容室
３４ 取り付け部
３５ ネジ孔
４１ コイル部
４２ コイル部出力端
４３ ブラシ
４４ 出力ケーブル
４５ 円形ギア
４６ 軸受
５１ 逆転用ギア
５２ コロ軸受
６１ 固定支持体
６１ａ 中央孔
６１ｂ 円形溝
６２ ナット
６３ 軸受
６４ ネジ孔
６５ ボルト
７１ 回転支持体
７１ａ 貫通孔
７１ｂ 円形突条
７２ ボルト
７３ 支持軸受
１０１ 屋外型公衆水洗トイレシステム
１０２ 水栓トイレユニット
１０３ トイレ用水源装置
１０４ 浄化槽
１０５ 自然エネルギー利用電源設備
１０６ 風力発電装置
１０７ 太陽光発電設備
１０８ 発電部
１０９ 発電電力コントローラ
１１０ 水洗トイレ建屋
１１１ 基礎
１１２ 屋根
１１３ 外装壁
１１４ ドア枠パネル
１１５ ドアパネル
１１６ ドアノブ
１１７ 手洗い室
１１８ 便室
１２１ 汚水配管
１２２ 放流配管
１２３ 排水口
１２４ 床排水口
１２５ 接続管
１２６ 接続管
１２７ 床排水口
１２８ 接続管
１２９ 汚水排水口
１３０ 接続管
１３１ 側溝
１４０ 手洗いユニット
１４１ 手洗いカウンター
１４２ 水栓カラン
１４３ Ｓトラップ
１４４ 照明器具
１４５ 鏡
１４６ 防水スイッチ
１５１ 便器
１５２ ロータンク
１５３ 照明器具
１６１ 井戸ポンプ
１６２ 水槽
１７１ 浄化槽本体
１７２ 第１室
１７３ 第２室
１７４ 担体流動生物濾過槽
１７５ リン除去装置
１７６ 処理水槽
１７７ 消毒槽
１７８ 流量調整部
１７９ 移送管
１７９ａ エアリフトポンプ
１８０ 計量装置
１８１ 流入管
１８２ 放流管
１８３ マンホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外型公衆水洗トイレシステムに関し、詳しくは、電気・上下水道などインフラの整備がなされていない公共の場所・施設での人々の生活あるいは活動によって生じる汚水をクリーンな自然エネルギーを利用して速やかに浄化し良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気・上下水道などインフラの整備がなされていない公共用の場所・施設（例えば、公園・河川・湖沼・池・山岳道・運動施設・海水浴場施設等）のような不特定多数の人々の活動する場所においては、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理、必要な電力の確保が要請される。
【０００３】
すなわち、このような公共用の場所・施設において、不特定多数の人々の活動に伴って生じる汚水がそのまま河川、湖沼、海等に放流されると、その水質が悪化し、水辺環境・自然環境の悪化を紹いてしまう。
【０００４】
特許文献１には、 山小屋等のような電力、水量等に制限がある場所において、水洗トイレからの汚水の浄化能力を維持することを目的とする排水処理システムであって、斜面に設置した雨水を利用した給水槽から、高低差を利用してトイレの便器に洗浄水を流して洗浄し、便器から排出される汚水を、浄化槽で浄化し、浄化した水をポンプにより給水槽に環流するように構成し、また、浄化槽に空気を送給するブロワ、及び、ポンプを動作させるための電力を、風力発電機と太陽電池とにより発電するように構成した排水処理システムが提案されている。
【０００５】
しかし、この特許文献１の場合、雨水を利用した給水槽を採用しているため、降雨の無い期間が長くなると洗浄用の雨水が枯渇し、便器の洗浄が不可能になってしまうという問題を包含している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２６６２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする問題点は、電気・上下水道などインフラの整備がなされていない公共の場所・施設での人々の生活あるいは活動によって生じる汚水をクリーンな自然エネルギーを利用して何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し放流できるような屋外型公衆水洗トイレシステムが存在しない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る屋外型公衆水洗トイレシステムは、屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する浄化槽と、前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する少なくとも垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置を利用した自然エネルギー利用電源設備と、を有することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、公園・河川・湖沼・池・山岳道・運動施設・海水浴場施設等のような電気・上下水道等インフラの整備がなされていない地に設置されている不特定多数の人々が活動する公共用の場所・施設において、少なくとも風力発電装置を用いた自然エネルギー利用電源設備によってクリーンな発電電力により必要な電力を確保し、また、トイレ用水源装置により必要な水を常時確保して、水栓トイレユニットの利用に伴って生じる汚水を浄化槽にて何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し、きれいな処理水を放流することができ、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理を実現することが可能となり、良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムを提供することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、自然エネルギー利用電源設備を同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置と、太陽光発電設備とを組み合せたハイブリッド型とした構成の基に、請求項１記載の発明の場合と同様、水栓トイレユニットの利用に伴って生じる汚水を浄化槽にて何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し、きれいな処理水を放流することができ、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理を実現することが可能となり、良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムを提供することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様な構成で、かつ、流量調整型嫌気濾床槽、担体流動生物濾過槽、リン除去装置を組み合せた浄化槽を採用した構成の基に、水栓トイレユニットの利用に伴って生じる汚水を浄化槽にて何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し、きれいな処理水を放流することができ、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理を実現することが可能となり、良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムの全体構成を示す概略図である。
【図２】図２は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムの制御系の概略ブロック図である。
【図３】図３は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける水洗トイレユニットの正面図である。
【図４】図４は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける水洗トイレユニットの概略縦断面図である。
【図５】図５は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける水洗トイレユニットの手洗い室、便室を示す横断面図である。
【図６】図６は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける水洗トイレユニットの基礎部分を示す概略平面図である。
【図７】図７は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける浄化槽の概略構成を示す説明図である。
【図８】図８は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける浄化槽による汚水処理の流れを示すフロー図である。
【図９】図９は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置の概略平面図である。
【図１０】図１０は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置のブレードを示す概略斜視図である。
【図１１】図１１は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置のブレードを裏側から見た概略斜視図である。
【図１２】図１２は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置の同軸反転式コアレス発電機の概略分解断面図である。
【図１３】図１３は本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムにおける風力発電装置の同軸反転式コアレス発電機の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、インフラの整備がなされていない公共の場所・施設での人々の生活あるいは活動によって生じる汚水をクリーンな自然エネルギーを利用して確実、かつ、速やかに浄化し良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステムを提供するという目的を、屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する流量調整型嫌気濾床槽、担体流動生物濾過槽、リン除去装置を組み合せた浄化槽と、垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置と、太陽光発電設備とを組み合せたハイブリッド型に構成され、前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備と、を有する構成によりより実現した。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明の実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステムについて説明する。
本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステム１０１は、例えば、公園・河川・湖沼・池・山岳道・運動施設・海水浴場施設等のようなインフラの未整備な屋外の公共用の場所・施設の一部の土地に設置され、水洗トイレを不特定多数の人々の利用に供し、その利用により生じる汚水を自然エネルギーを利用して確実に浄化し、良好な環境維持・保全を図るものである。
【００１５】
本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステム１０１は、図１に示すように、屋外の公共用の場所・施設等の一部の土地に設置される水栓トイレユニット１０２と、前記水栓トイレユニット１０２に所要の水を供給する井戸水を利用したトイレ用水源装置１０３と、前記水栓トイレユニット１０２から排出される汚水を浄化し放流する浄化槽１０４と、前記水栓トイレユニット１０２、浄化槽１０４、トイレ用水源装置１０３に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備１０５と、を有している。
【００１６】
前記自然エネルギー利用電源設備１０５は、図２に示すように、風力発電装置１０６と太陽光発電設備１０７とを組み合せたハイブリッド型の発電部１０８と、この発電部１０８からの発電出力を取り込み、前記水栓トイレユニット１０２、浄化槽１０４、トイレ用水源装置１０３に対して個別に所要の電力供給を行なうように構成した発電電力コントローラ１０９と、を具備している。
【００１７】
前記発電電力コントローラ１０９は、風力発電装置１０６、太陽光発電設備１０７からの発電電力を集電し、後述する水栓トイレユニット１０２の照明器具１４４、１５３、前記浄化槽１０４のエアリフトポンプ１７９ａ、散気用、逆洗用、移送用の各ブロワ、前記トイレ用水源装置１０３の井戸ポンプ１６１に対して個別に所要の電力供給を行なうように構成している。また、前記発電電力コントローラ１０９は、図示しないが電力を蓄えるバッテリーも設置している。
【００１８】
次に、前記水栓トイレユニット１０２について、図３乃至図６を参照して具体的に説明する。
【００１９】
前記水栓トイレユニット１０２は、図３乃至図５に示すように、例えば地面に構築したコンクリートを主体とする基礎１１１上に、丸型の屋根１１２、外装壁１１３を具備する例えば小屋型の水洗トイレ建屋１１０を配置し、その内部をドア枠パネル１１４、ロック錠付きのドアノブ１１６を有するドアパネル１１５で仕切って手洗い室１１７、便室１１８を設けた構成としている。
【００２０】
そして、水洗トイレ建屋１１０の屋根１１２上に、図１に示すように前記風力発電装置１０６と太陽光発電設備１０７とを取り付けている。
【００２１】
前記基礎１１１の部分には、図６に示すように、汚水配管１２１、放流配管１２２を埋設し、手洗い室１１７に設けた手洗い排水口１２３、床排水口１２４を放流配管１２２に接続管１２５、１２６により接続し、また、前記便室１１８に設けた床排水口１２７を放流配管１２２に接続管１２８により接続している。
【００２２】
さらに、前記便室１１８に設けた汚水排水口１２９を接続管１３０により汚水配管１２１に接続している。
【００２３】
そして、前記汚水配管１２１を浄化槽１０４に接続し、前記放流配管１２２を流れる手洗い水、床洗浄水を図１に示す側溝１３１に放流するように構成している。
【００２４】
前記手洗い室１１７は、その入り口側を開口部とするとともに、奥側に手洗いカウンター１４１、水栓カラン１４２、Ｓトラップ１４３等を有する手洗いユニット１４０が配置され、また、壁面に鏡１４５を取り付けている。
【００２５】
前記手洗い室１１７の天井には、照明器具１４４が設置され、前記ドアノブ１１６近傍のドア枠パネル１１４には、防水スイッチ１４６配置している。
【００２６】
前記便室１１８には、前記汚水排水口１２９に連通して配置した公知の便器１５１、及び、ロータンク１５２等が設置され、また、前記便室１１８の天井には照明器具１５３が設置されている。
【００２７】
次に、前記トイレ用水源装置１０３について説明する。このトイレ用水源装置１０３は、前記水栓トイレユニット１０２の設置位置の付近に設けられ、地下から井戸水（又は地下水）を汲み上げる井戸ポンプ１６１と、汲み上げた井戸水を貯留する水槽１６２とを有し、この水槽１６２から前記水栓トイレユニット１０２の水栓カラン１４２やロータンク１５２に給水するように構成している。
【００２８】
次に、前記浄化槽１０４について図７、図８を参照して具体的に説明する。前記浄化槽１０４の浄化槽本体１７１は、屎尿汚水が流入する流入管１８１側から、浄化処理された処理水の放流管１８２側にわたって下記の要素を内蔵した例えば１０人槽の槽形態としている。
【００２９】
すなわち、浄化槽本体１７１は、流量調整型嫌気濾床槽である第１室１７２及び第２室１７３、担体流動生物濾過槽１７４、鉄電解法によるリン除去装置１７５、処理水槽１７６、消毒槽１７７を地面下に略横配列した構造なっている。尚、図８中、１８０は処理水の流量を計量する計量装置である。
【００３０】
前記第１室１７２及び第２室１７３に、図８に示すように、流量調整部１７８を設けている。
【００３１】
前記流量調整型嫌気濾床槽を構成する第１室１７２及び第２室１７３には、各々濾材が充填され、流入管１８１から流下する汚水が濾材を通過する際に、固形物の分離と嫌気性微生物の働きにより有機物の嫌気分解、及び、酸化態窒素の還元脱窒素を行なうように構成している。
【００３２】
前記流量調整型嫌気濾床槽の第１室１７２及び第２室１７３では、流入汚水中のＢＯＤを水素供与体として使用しており、酸化態窒素は脱窒細菌の働きによって脱窒され、無害な窒素ガスとして大気中に放出される。
【００３３】
前記流量調整部１７８は、エアリフトポンプ１７９ａによって前記第２室１７３からの流出水を常時担体流動生物濾過槽１７４に移送するように構成している。
【００３４】
前記担体流動生物濾過槽１７４は、中空円筒状で大きい比表面積を持ち、微生物を担持した担体を採用するとともに、上部の好気部と、下部の濾過部とを具備し、上部の好気部で散気を行ない、充填された担体表面に付着した微生物の働きで汚水中の有機物の分解、除去及びアンモニア硫化を行なう。また、下部の濾過部では、担体を濾過材として浮遊物質の濾過を行なう。
【００３５】
さらに詳述すると、上部の好気部では、付着微生物の濃度を高め、ＢＯＤ等の有機物質の分解、アンモニア性窒素などの硝化を促進する。特に、汚水中のアンモニア性窒素等は、上部の好気部で硝化細菌の働きにより、好気的条件下で酸化態窒素（ＮＯ２−Ｎ及びＮＯ３−Ｎ）に酸化され、その後、酸化態窒素を含む硝化液は、前記流量調整部１７８のエアリフトポンプ１７９ａ、移送管１７９によって前記第１室１７２に循環移送される。
【００３６】
前記リン除去装置１７５は、前記担体流動生物濾過槽１７４内に浸漬された陽極、陰極として機能する２枚の鉄板の間に直流電源を接続することで構成し、＋側、すなわち陽極より２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）を溶出させる。この２価の鉄イオンは水中の溶存酸素（Ｏ２）により酸化されて３価の鉄イオンに変わる。３価の鉄イオンは水中のリン酸イオン（ＰＯ４３−）と反応して不溶性のリン酸鉄（ＦｅＰＯ４）となる。
【００３７】
そして、前記担体流動生物濾過槽１７４における下部の濾過部で補足されたリン化合物は毎日行われる逆洗・汚泥の移送によって前記第１室１７２に移送・貯留され、貯留されたリン化合物は汚泥として定期的に系外に搬出される。
【００３８】
本実施例では、リン除去装置１７５に対して定期的に電流方向を変える極性転換をするとともに、流動担体による鉄板表面での衝突洗浄を行って、不導体や生物膜を形成しないようにし、低維持管理頻度下で長期間安定したリン除去が行えるように構成している。
【００３９】
前記処理水槽１７６は、前記担体流動生物濾過槽１７４による処理水を一時的に貯留するものであり、また、前記消毒槽１７７は、処理水を消毒剤により消毒し前記放流管１８２に放流するものである。
【００４０】
尚、前記浄化槽１０４おいて、実際には散気用、逆洗用、移送用の各ブロワ等の動力系が組み込まれているが、これらについては図示省略する。また、図１、図７中、１８３は、浄化槽１０４に設けたマンホールである。
【００４１】
上述した浄化槽１０４による汚水処理の一連の流れを図８に概略的に示す。
【００４２】
上述した浄化槽１０４によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）処理性能；放流水の水質の一例を挙げると、ＢＯＤ≦１０ｍｇ/Ｌ、Ｔ−Ｎ≦１０ｍｇ/Ｌ、Ｔ−Ｐ≦１ｍｇ/Ｌ（日本建築センターの性能評定値）である。高度な汚水処理を実現することができる。
（２） 経済性；最近整備された標準的な処理性能の下水道（放流水質はＢＯＤ≦１５ｍｇ/Ｌ）に比べ、単位水量あたりの汚水処理の原価は１/２以下と安価である。
（３）即効性；中小規模の浄化槽の大多数は工場生産浄化槽であるため、品質の安定化や工期の短縮化が可能である。
（４）循環性；汚水の排出源付近で処理が行われるため、排水を集水する管路や中継ポンプなどを敷設する必要がなく、設置場所で清澄な処理水として放流されるので健全な水循環、河川等の水質改善が見込め、水資源の枯渇を防止することが可能となる。
【００４３】
次に、前記ハイブリッド型の自然エネルギー利用電源設備１０５を構成する風力発電装置１０６及び太陽光発電設備１０７について、図９乃至図１３を参照して説明する。
【００４４】
本実施例に係る風力発電装置１０６は、図１、図９に示すように、ポール６により例えばジャイロミル形（垂直軸垂直翼タイプ）の風車２と、同軸反転式コアレス発電機１とを垂直配置に支持し、ポール６の下端部に設けた基枠部６ａを、前記水洗トイレ建屋１１０に屋根１１２に設置している。また、ポール６に太陽光発電設備１０７を取り付けている。
【００４５】
前記同軸反転式コアレス発電機１は、風車２の下端と、この風車２を地上から所定の高さとなるように支持するポール６の上端との間に配置され、風エネルギーで回転する風車２の回転力を利用して発電出力を得るように構成している。
【００４６】
前記風車２は、風車軸３に対してアーム４を介して例えば３枚のブレード５を取り付け、風車軸３の下端部３ａを前記同軸反転式コアレス発電機１に取り付けるように構成している。
【００４７】
次に、図１０、図１１を参照して、本実施例１の風車２におけるブレード５の具体例について説明する。
【００４８】
本実施例においては、３枚の各ブレード５の素材としては耐腐食性でリサイクル可能なアルミニウム合金材を採用し、その側面形状を図１０に示すように風力エネルギーにより揚力を生成する流線形状とし、また、全体として平面略長方形状に形成している。
【００４９】
また、前記ブレード５の裏面には、図１１に示すように、複数箇所にわたって風力エネルギーを裏面側から捉える開口部５ａを設けている。
【００５０】
このようなブレード５を採用することにより、風速１ｍ／ｓｅｃから強風時にわたって、また、風向きを問わず風力エネルギーを効率よく発電電力に変換することができ、かつ、機械的強度が高く耐久性、安全性に優れた風車２を構成している。
【００５１】
次に、本実施例に係る同軸反転式コアレス発電機１について、図１２、図１３を参照して具体的に説明する。
【００５２】
本実施例に係る同軸反転式コアレス発電機１は、発電機本体１０と、この発電機本体１０を回転可能に支持する軸支体１１とを有している。
【００５３】
前記発電機本体１０は、前記風車２の回転力を受けて回転するアウターロータ１２と、このアウターロータ１２の中央部を軸支し、該アウターロータ１２を回転可能とする発電機軸１３と、前記発電機軸１３により中央部が支持される状態でアウターロータ１２内に内蔵した円盤状のコアレス型コイル体（円盤状に圧縮されたコイルの束）１４と、を有している。
【００５４】
前記発電機軸１３は、下端にネジ１３ａを、上端側に大径部１３ｂを、この大径部１３ｂの下側に突出円板部１３ｃを設けている。
【００５５】
前記アウターロータ１２は、下側が開口した皿円盤状の上部ロータ２１と、上側が開口した皿円盤状の下部ロータ３１とを上下配置に突き合わせて接合し、両者の外周近傍位置において、円形に配列する多数の固定ボルト２２を用いて一体的に固定されるようになっている。
【００５６】
前記アウターロータ１２のうちの上部ロータ２１は、その中央部下側に発電機軸１３の上端部を嵌合させるとともに、その中央部に上側に突出する円柱状の風車取り付け部２１ａを設けている。
【００５７】
前記風車取り付け部２１ａには、円形配置に多数のネジ孔２１ｂが設けられ、前記風車軸３の下端部３ａに接合して図示しない取り付けボルトにより上部ロータ２１と風車軸３の下端部３ａとを一体的に結合し、風車軸３の回転力を伝達するように構成している。
【００５８】
また、前記発電機軸１３における大径部１３ｂの上面側と、その近傍の上部ロータ２１の内底部との間に主軸受２３を配置し、上部ロータ２１、したがってアウターロータ１２を回転可能に軸支している。
【００５９】
前記上部ロータ２１の内底部における前記主軸受２３の外側位置には、大径部１３ｂよりも若干大きい内径を有する円形突部２５が設けられ、この円形突部２５の下端面に全周にわたって円形ギア２６を設けている。
【００６０】
前記上部ロータ２１の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で所要数のマグネット２４を円形配置に埋設している。
【００６１】
前記下部ロータ３１は、前記上部ロータ２１と上下略対称形状に形成されている。すなわち、その中央部上面には前記突出円板部１３ｃが入り込む円形凹段部３２が設けられるとともに、この円形凹段部３２の中心位置を前記発電機軸１３が貫通するように構成している。
【００６２】
また、下部ロータ３１の内底部における外周近傍位置には、端面を内底面に臨ませる状態で、かつ、前記上部ロータ２１側のマグネット２４と対向する配置で所要数のマグネット２４を円形配置に埋設している。
【００６３】
このような上部ロータ２１、下部ロータ３１の構成により、両者の内部にコアレス型コイル体１４を収容する収容室３３を形成している。
【００６４】
前記下部ロータ３１の下面側には、その中央部に下側に突出する円柱状の取り付け部３４を設け、この取り付け部３４に円形配置にネジ孔３５を設けている。
【００６５】
前記コアレス型コイル体１４は、前記収容室３３内において前記アウターロータ１２と同軸配置されるとともに、その中央部には、前記上部ロータ２１の円形突部２５が入り込む内径を有する上孔と、前記発電機軸１３の大径部１３ｂより若干大径の下孔とが設けられ、大径部１３ｂが貫通するように構成している。
【００６６】
そして、大径部１３ｂの下端外周と、前記コアレス型コイル体１４の下孔との間に配置した軸受４６を介してコアレス型コイル体１４を前記発電機軸１３により回転可能に支持している。
【００６７】
また、前記コアレス型コイル体１４の上面には、前記上部ロータ２１側のマグネット２４と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部４１を配置し、同様にその下面には、前記下部ロータ３１側のマグネット２４と対応配置で、かつ、近接する状態にコイル部４１を配置している。
【００６８】
さらに、前記コアレス型コイル体１４における上下の各コイル部４１における各コイル部出力端４２は、このコアレス型コイル体１４の下面に臨む位置に配置され、前記円形凹段部３２内に位置する発電機軸１３における突出円板部１３ｃに対向させるように構成している。
【００６９】
そして、前記突出円板部１３ｃの上面に設けた前記各コイル部出力端４２に対応する配置の各ブラシ（集電子）４３、この各ブラシ４３に接続した出力ケーブル４４を介して発電機本体１０による発電出力を取り出すように構成している。
【００７０】
尚、前記ブラシ４３に替えて、例えば一次トランス、二次トランスの電磁誘導結合を利用する構成や、磁石と、コイル及び転流用の電子回路とを組み合わせた構成等からなるブラシレス型の集電子とすることもできる。
【００７１】
前記前記コアレス型コイル体１４における下孔を形成する円形突出部１４ａの上面側（上孔側）には、前記円形突部２５の円形ギア２６と同様な円形ギア４５を全周にわたって設けている。
【００７２】
また、前記発電機軸１３の大径部１３ｂ外周には、前記上孔内に位置して回転軸を水平方向とした複数の逆転用ギア５１が取り付けられ、この逆転用ギア５１を前記円形ギア２６、円形ギア４５に各々ギア結合している。
【００７３】
このような構成により、前記アウターロータ１２が図１２に示す矢印ａ方向（反時計方向）に回転するとき、コアレス型コイル体１４は逆転用ギア５１により図１２に示す矢印ｂ方向に逆回転するように構成している。
【００７４】
すなわち、前記アウターロータ１２と、コアレス型コイル体１４とを逆転用ギア５１を用いて同軸反転するように構成している。
【００７５】
前記軸支体１１は、前記発電機軸１３を中央孔６１ａ内に嵌装して下方に突出させ、発電機軸１３のネジ１３ａに下側からナット６２をねじ込んで固定支持する固定支持体６１と、この固定支持体６１上に密接状態で配置され中央部に設けた前記中央孔６１ａと同径の貫通孔７１ａを前記発電機軸１３が貫通する回転支持体７１との重合構造としている。
【００７６】
すなわち、前記回転支持体７１は固定支持体６１に対してこれら両者間に設けた軸受６３を介して回転可能に支持されるとともに、固定支持体６１の上面外周部に設けた円形溝６１ｂに回転支持体７１の下面外周部に設けた円形突条７１ｂを嵌め込み、これにより、回転支持体７１は固定支持体６１上で密接しつつ円滑に回転し得るように構成している。
【００７７】
前記固定支持体６１の側面には、中央孔６１ａの軸線方向と直交する配置にネジ孔６４が設けられ、固定支持体６１の下側から前記ポール６の上端部を嵌め込み、ボルト６５を用いて前記軸支体１１をポール６の上端部に取り付けるように構成している。
【００７８】
前記回転支持体７１には、前記下部ロータ３１における取り付け部３４のネジ孔３５に対応する配置に取り付けボルト７２が配置され、回転支持体７１と固定支持体６１とを組み付ける前段階において、この回転支持体７１を前記下部ロータ３１に取り付け、その後固定支持体６１を回転支持体７１に組みつけるように構成している。
【００７９】
前記回転支持体７１における貫通孔７１ａの上端部には、発電機軸１３用の支持軸受７３を配置している。
【００８０】
前記上部ロータ２１とコアレス型コイル体１４間、及び、下部ロータ３１とコアレス型コイル体１４間に各々コロ軸受５２を配置している。
【００８１】
本実施例に係る同軸反転式コアレス発電機１によれば、前記風車２が風エネルギーにより例えば図１２に示す矢印ａ方向に回転するとき、前記アウターロータ１２も矢印ａ方向に回転し、このアウターロータ１２の回転力は、逆転用ギア５１に伝達され、この結果逆転用ギア５１を介してコアレス型コイル体１４は図１２に示す矢印ｂ方向に回転する（同軸反転）。
【００８２】
この結果、前記各マグネット２４とコイル部４１との相対速度の上昇に応じた大きい発電出力を前記コアレス型コイル体１４のコイル部出力端４２から前記ブラシ４３、出力ケーブル４４を介して外部に取り出すことができる。
【００８３】
さらに詳述すると、本実施例１に係る同軸反転式コアレス発電機１によれば、前記アウターロータ１２とコアレス型コイル体１４とを前記風車２の回転に応じて逆転用ギア５１という簡略な要素のみで同軸反転させるように構成しているので、通常のロータ、ステータを使用する発電機に比べてアウターロータ１２、コアレス型コイル体１４間に例えば２倍の相対速度を得ることができ、同一の風エネルギーという条件下において通常の風力発電用の発電機よりも大きい発電出力を得ることが可能となる。
【００８４】
具体的には、通常の発電機において１００の回転速度で発電出力が１００であると仮定した場合、本実施例１に係る同軸反転式コアレス発電機１によれば、５０の回転速度で１００の発電出力を得ることができる。又は、１００の回転速度であれば２００の発電出力を得ることができる。
【００８５】
前記太陽光発電設備１０７は、ポール６に固着する取付枠７と、この取付枠７に太陽光が照射される方向に向けて取り付けた例えばシリコン単結晶を素材とする太陽光パネル８とを具備し、太陽光パネル８の発電出力を前記発電電力コントローラ１０９に送電するように構成している。
【００８６】
上述した本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステム１０１によれば、例えば、公園・河川・湖沼・池・山岳道・運動施設・海水浴場施設等のような電気・上下水道等インフラの整備がなされていない地に設置されている不特定多数の人々が活動する公共用の場所・施設において、前記自然エネルギー利用電源設備１０５を構成する風力発電装置１０６、太陽光発電設備１０７によるクリーンな発電電力により必要な電力を確保し、また、トイレ用水源装置１０３により必要な水を常時確保することができる。
【００８７】
これにより、前記水栓トイレユニット１０２の利用に伴って生じる汚水を浄化槽１０４にて何時でも確実に、かつ、速やかに浄化し、側溝１３１にきれいな処理水を放流することができ、公衆トイレの充実及び排出される汚水の適切な処理を実現することが可能となり、良好な環境維持・保全に有益な屋外型公衆水洗トイレシステム１０１を構築することができる。
【００８８】
尚、本実施例に係る屋外型公衆水洗トイレシステム１０１においては、前記自然エネルギー利用電源設備１０５として風力発電装置１０６のみを採用する構成としたり、太陽光発電設備１０７を構成する太陽光パネル８を前記ブレード５に張り合わせたハイブリッド型としたり等の変形実施も可能である。
【００８９】
また、前記トイレ用水源装置１０３としては、雨水を利用したり、浄化槽１０４の処理水を循環方式で利用したりという応用ももちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、屋外の公共用の場所・施設の一部に設置する場合の他、例えば比較的交通不便でインフラの未整備な地にある住宅、別荘等のような個人所有の建物用付帯設備として、また、山岳地等にある各種観測所やインフラの未整備な地にある灯台等の施設の付帯設備として広範に応用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 同軸反転式コアレス発電機
２ 風車
３ 風車軸
３ａ 下端部
４ アーム
５ ブレード
５ａ 開口部
６ ポール
６ａ 基枠部
７ 取付枠
８ 太陽光パネル
１０ 発電機本体
１１ 軸支体
１２ アウターロータ
１３ 発電機軸
１３ａ ネジ
１３ｂ 大径部
１３ｃ 突出円板部
１４ コアレス型コイル体
１４ａ 円形突出部
２１ 上部ロータ
２１ａ 風車取り付け部
２１ｂ ネジ孔
２２ 固定ボルト
２３ 主軸受
２４ マグネット
２５ 円形突部
２６ 円形ギア
３１ 下部ロータ
３２ 円形凹段部
３３ 収容室
３４ 取り付け部
３５ ネジ孔
４１ コイル部
４２ コイル部出力端
４３ ブラシ
４４ 出力ケーブル
４５ 円形ギア
４６ 軸受
５１ 逆転用ギア
５２ コロ軸受
６１ 固定支持体
６１ａ 中央孔
６１ｂ 円形溝
６２ ナット
６３ 軸受
６４ ネジ孔
６５ ボルト
７１ 回転支持体
７１ａ 貫通孔
７１ｂ 円形突条
７２ ボルト
７３ 支持軸受
１０１ 屋外型公衆水洗トイレシステム
１０２ 水栓トイレユニット
１０３ トイレ用水源装置
１０４ 浄化槽
１０５ 自然エネルギー利用電源設備
１０６ 風力発電装置
１０７ 太陽光発電設備
１０８ 発電部
１０９ 発電電力コントローラ
１１０ 水洗トイレ建屋
１１１ 基礎
１１２ 屋根
１１３ 外装壁
１１４ ドア枠パネル
１１５ ドアパネル
１１６ ドアノブ
１１７ 手洗い室
１１８ 便室
１２１ 汚水配管
１２２ 放流配管
１２３ 排水口
１２４ 床排水口
１２５ 接続管
１２６ 接続管
１２７ 床排水口
１２８ 接続管
１２９ 汚水排水口
１３０ 接続管
１３１ 側溝
１４０ 手洗いユニット
１４１ 手洗いカウンター
１４２ 水栓カラン
１４３ Ｓトラップ
１４４ 照明器具
１４５ 鏡
１４６ 防水スイッチ
１５１ 便器
１５２ ロータンク
１５３ 照明器具
１６１ 井戸ポンプ
１６２ 水槽
１７１ 浄化槽本体
１７２ 第１室
１７３ 第２室
１７４ 担体流動生物濾過槽
１７５ リン除去装置
１７６ 処理水槽
１７７ 消毒槽
１７８ 流量調整部
１７９ 移送管
１７９ａ エアリフトポンプ
１８０ 計量装置
１８１ 流入管
１８２ 放流管
１８３ マンホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、
前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、
前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する浄化槽と、
前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する少なくとも垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置を利用した自然エネルギー利用電源設備と、
を有することを特徴とする屋外型公衆水洗トイレシステム。
【請求項２】
屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、
前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、
前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する浄化槽と、
垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置と、太陽光発電設備とを組み合せたハイブリッド型に構成され、前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備と、
を有することを特徴とする屋外型公衆水洗トイレシステム。
【請求項３】
屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、
前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、
前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する流量調整型嫌気濾床槽、担体流動生物濾過槽、リン除去装置を組み合せた浄化槽と、
垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置と、太陽光発電設備とを組み合せたハイブリッド型に構成され、前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備と、
を有することを特徴とする屋外型公衆水洗トイレシステム。
【請求項１】
屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、
前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、
前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する浄化槽と、
前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する少なくとも垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置を利用した自然エネルギー利用電源設備と、
を有することを特徴とする屋外型公衆水洗トイレシステム。
【請求項２】
屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、
前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、
前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する浄化槽と、
垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置と、太陽光発電設備とを組み合せたハイブリッド型に構成され、前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備と、
を有することを特徴とする屋外型公衆水洗トイレシステム。
【請求項３】
屋外の公共用の場所・施設等の一部に設置される水栓トイレユニットと、
前記水栓トイレユニットに所要の水を供給する井戸水又は地下水を利用したトイレ用水源装置と、
前記水栓トイレユニットから排出される汚水を浄化し放流する流量調整型嫌気濾床槽、担体流動生物濾過槽、リン除去装置を組み合せた浄化槽と、
垂直軸垂直翼形の風車及び同軸反転式コアレス型発電機を含む風力発電装置と、太陽光発電設備とを組み合せたハイブリッド型に構成され、前記水栓トイレユニット、浄化槽、トイレ用水源装置に所要の電力を供給する自然エネルギー利用電源設備と、
を有することを特徴とする屋外型公衆水洗トイレシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１７６９（Ｐ２０１１−１７６９Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６２９９（Ｐ２００９−１４６２９９）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（３０９０２０７６９）二和設備工業株式会社 (1)
【出願人】（３０８０２３９６３）株式会社ＷＩＮＰＲＯ (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（３０９０２０７６９）二和設備工業株式会社 (1)
【出願人】（３０８０２３９６３）株式会社ＷＩＮＰＲＯ (3)
【Ｆターム（参考）】
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