(57)【要約】【課題】  超節水便器を使用して得られた屎尿及び少量の水の長距離搬送を可能にし、得られた高濃度汚水や尿を分離した汚水の処理方法を提供すること。【解決手段】  浄化槽又は屎尿処理装置の放流水を超節水便器の排便口上流側に流入させ閉鎖回路内で屎尿を搬送し、浄化槽または屎尿処理装置に戻し、高濃度汚水の処理、屎尿の分離によるチッソの除去、土壌利用による液肥生成等の新しい屎尿汚水の処理方法を提案する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屎尿とわずかな洗浄水を便器排便口から落とし、便器ボウル面を洗浄する水はボウル面の下面に設けた分離装置で分離して排便口には落とさず、洗浄水はボウル面のみを洗う洗浄水分離便器の排便口を屎尿浄化槽又は屎尿処理装置に連なる屎尿搬送管に接続し、上記屎尿浄化槽又は屎尿処理装置の放流水の一部を加圧送水して上記洗浄水分離便器に連なる床下搬送管の便器排便口上流側に送り、屎尿を屎尿浄化槽又は屎尿処理装置に環流させるトイレシステム。
【請求項２】
前記の加圧送水手段であるポンプの作動を便器を洗浄し洗浄水を循環利用する洗浄水分離便器の便器循環洗浄のマイコン電動作動と連動させ、便器排出口を閉じ便器洗浄水を流している同じ時刻に屎尿浄化槽又は屎尿処理装置に連なる屎尿搬送管に放流水の一部を加圧送水するポンプの電流を入り切りさせる機能を持つ請求項第１項記載のトイレシステム。
【請求項３】
前記の加圧送水手段であるポンプの作動を一定の時間間隔で作動させ、且つその送水路を複数の便器の排便口の上流側の管路に接続して放流水を循環送水をする請求項１記載のトイレシステム。
【請求項４】
屎尿浄化槽又は屎尿処理装置の放流水を循環搬送手段とするトイレシステムに於いて男子小便器を備えるものは、男子小便及び洗浄水を上記の浄化槽放流水による循環送水回路以外に流し、和洋大便器にあっては、大便、紙及び少量の便器洗い水のみを浄化槽放流水による循環送水路に送り、小便と便器洗い水は分別する大小便分離便器を使用して、小便と便器洗い水を浄化槽放流水による循環送水路以外に流し、浄化槽放流水の加圧送水循環は大便器使用のとき大便器洗浄時間と同時に加圧送水ポンプを入り切りさせるか又は一定時間に間欠的にポンプを作動させる請求項第１項又は第２、第３項記載のトイレシステム。
【請求項５】
屎尿浄化槽又は屎尿処理装置の放流水を循環搬送手段とするトイレシステムに於いて浄化槽に流入する屎尿及び便器洗浄水を土壌処理槽に誘導し、土壌処理した水の一部を便器洗浄補給水に利用し、残りを放流するか又は液肥として利用する請求項１〜３のいずれか２項記載のトイレシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は便器ボウル面を十分な水量の洗浄水で洗浄し、しかも洗浄水を屎尿と別にして回収可能な便器を従来の便槽に接続するばかりでなく、屎尿浄化槽や屎尿処理装置に接続出来るように適用範囲を拡げ、屎尿浄化槽や屎尿処置装置での大幅な節水をはかると共に、少水量の洗浄水を流入させて屎尿浄化槽の処理方法を変え、処理水質の改善に貢献する有用なトイレシステムを提供することに関する。
【背景技術】
【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、十分な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、−旦排便された屎尿は洗浄水と混合され分離することは出来なかった。
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、残水をボウル面真下の遮蔽体で貯溜し、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】  もう一つの簡易水洗便器の課題は、便槽容量の限度を考えると少量の水しか流せないため、水洗便器に比較するとやはり洗浄力が劣ることであった。一般家庭では主婦の努力に頼れるが、不特定多数の使用者を対象にする仮設便所等では問題があった。
本発明者はこの問題を解決するために、屎尿は便槽に落とし、便器ボウル面を洗った洗浄水のみを分離し、水洗便器同様に多量の水でボウル面を十分に洗浄することを考えた。また、その水は屎尿水ではないので、土壌に浸透させたり滅菌して放流したりする他、簡単な濾過、滅菌の上、洗浄水として循環再利用することを考え、これを特許文献４，５で開示している。
浄化槽や下水道の普及していない地域では未だ汲み取り便槽と簡易水洗便器が使われており、簡易水洗便器の洗浄力の不足が解決されれば、その使用感は水洗便器と変わらないものとなる。【０００４】  本発明者が洗浄水分離便器に着手した頃は洗浄水を分離して土壌で処理したり、当時の単独浄化槽の放流基準値以下で放流することを考えていたが、現在は省資源、省エネルギーが最大の要素になっている。したがって、完全に屎尿を分離し、洗浄水として循環利用することが、環境保全の意味からも大切なことになっている。
これは日本ばかりでなく、水の少ない発展途上国が、現在の水洗便器を使用して、例え１回５ｌでも放流すれば、処理場の施設費ばかりでなく、水資源の枯渇の心配さえ生じる。洗浄水の循環再利用をして便器を気持ちよく洗いながら、少しの土地を利用できるところでは高濃度汚水の土壌処理等を併用し、一年に一回くらいの汲み取りが可能になり、トイレに悩む発展途上国の人々に大きな貢献ができる。【０００５】  前記した各発明の問題点は、用便中に洗浄水を流されると、屎尿が洗浄水に混入して、再利用または放流する洗浄水が汚染されることであった。特許文献５で、固液分離、洗浄水循環便器用に提案した方法を応用して、和式便器は踏み板に、洋式便器では便座に電源スイッチを連動させ、踏み板または便座を下りると始めて通電し、それからスイッチを押して便器洗浄をする方式をとったが、主として家庭で使う洋式の場合に慣れてくると一寸腰を浮かせてスイッチを押し屎尿が洗浄水に混入した。
また、踏み板や便座を離れると通電、洗浄する方式の場合には、男子小便の場合、用便中にスイッチを押されると小便が洗浄水に混入することが難点であった。
第２の問題は、大小便を一緒に便槽に落とす型式の便器では、便皿の上方側面に洗浄水取水口があるために、男子小便の尿が洗浄水に混じり易かった。特許文献４で、用便時には遮蔽体を回動自在にして、屎尿を便槽に送り、洗浄時のみ遮蔽体を固定し、遮蔽体の後部に水路を設けて洗浄水を取水する提案をしたが、紙が詰まり易かったり、大量の洗浄水が流れると溢水する等の問題があった。【０００６】  これ等の問題を解決するために、特許文献６で便器使用者を赤外線センサー等で感知し、人為的な洗浄を行わないようにし、実案文献７で便器ボウル面真下にある便皿上部の排便管全週にわずかな隙間を設けて洗浄水を取水することにより、紙類等が詰まることなく洗浄水を分離することに成功した。【０００７】  一方で節水、ＣＯ２削減への要望はトイレへも向けられている。特に公衆トイレでは現在使用している水洗便器の水量を十分の一以下にすることによって節水と同時に水道料金を減らし、放流する水量の減少が処理施設での負荷の低減に寄与し、併せて、その分のＣＯ２削減が成り立つ等社会への貢献度は大きい。
上記公衆トイレでの節水や単独浄化槽の改善対策に、洗浄水分離便器が必須であるが他に本発明者が長い間提案し実施し続けてきた汚水の土壌処理装置、特許文献８を少水量の高濃度汚水処理方法として屎尿浄化槽と組み合わせることも有効である。
それにつけても汚物搬送能力のない洗浄水分離便器を配管勾配が小さく、配管距離の長い浄化槽に如何に適応させていくかが最大の問題である。
【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８−３１１３６号
【特許文献５】特許第４０５１４０４号
【特許文献６】特願２００５−１２０００６号
【実案文献７】
実願２００５−９９４５号
【特許文献８】特許第３４４８１８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  第一に便器洗浄水を排便口から下に落とさず、しかも従来の水洗便器同様の水量で便器ボウル面を洗う洗浄水分離便器の洗浄水を循環使用することによって、従来の水洗便器使用水の十分の一の水量しか浄化槽に入れない超節水型のトイレシステムを、第二に搬送力のない洗浄水分離便器から配管路に落とした大便や紙を浄化槽や処理装置に運ぶトイレシステムを、第三には便器の数や用途によって搬送の手段が分けられるトイレシステムを、第四に浄化槽から排出される処理水の質を高め、浄化槽の処理負担を軽減するために流入するチッソ分を少しでも減らすようにするトイレシステムを、第五に浄化槽に入る水量の減少によって、排水量が格段に少なくなった浄化槽排出水を土壌を用いて小面積で浄化処理して便器洗浄補給水とする他に肥料として利用したり、雑排水と一緒にして再度土壌処理したり、放流したりするトイレシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は前記の課題を達成するために屎尿や紙とわずかな洗浄水を便器排便口から落とし、便器ボウル面を洗浄する水はボウル面の下面に設けた分離装置で分離して便器排便口には落とさない洗浄水分離便器の排便口を屎尿浄化槽又は屎尿処理装置に連なる屎尿搬送管に接続し、上記屎尿浄化槽又は屎尿処理装置の放流水の一部を加圧送水して上記洗浄水分離便器に連なる床下の搬送管の便器排便口に接続する屎尿搬送管の上流側に送り、屎尿や紙を屎尿浄化槽又は屎尿処理装置に環流させることを特徴とする。【００１０】  又前記の屎尿浄化槽又は屎尿処理装置の放流水の一部を加圧送水する手段であるポンプの作動を便器を洗浄し、洗浄水を循環利用する洗浄水分離循環便器の便器洗浄のマイコン電動作動と連動させ、便器排出口を閉じ便器洗浄水を流している同じ時刻に屎尿浄化槽又は屎尿処理装置に連なる屎尿搬送管に放流水の一部を加圧送水するポンプの電源を入り切りさせる機能を持つことを特徴とする。
又前記の加圧送水手段であるポンプの作動をタイマー等で一定の時間間隔で作動させ且つその送水路を複数の便器の排便口の上流側の管路に接続して放流水を循環送水することを特徴とする。【００１１】  屎尿浄化槽又屎尿処理装置の放流水を循環搬送手段とするシステムに於いて男子小便器を備えるものは男子小便及び洗浄水を上記の浄化槽放流水による循環送水回路以外に流し、和、洋の大便器にあっては大便、紙及び少量の便器洗い水のみを浄化槽放流水による循環送水路に送り、小便と便器洗い水は分別する大小便分離便器を使用して、小便と洗浄水を浄化槽放流水による循環送水路以外に流し、浄化槽放流水の加圧送水循環は大便器使用の時又は間欠的に一定時間毎に送水することを特徴とする。又屎尿浄化槽又は屎尿処理装置の放流水を循環搬送手段とするトイレシステムに於いて、浄化槽に流入する屎尿、及び便器洗い水を土壌処理槽に誘導し、土壌処理後の水の一部を便器洗浄補給水として利用し、残りは放流したり液肥として利用することを特徴とする。【００１２】  長い間使われてきた屎尿単独浄化槽はその使用便器に陶器製トラップ付きの水洗便器を使わなければならなかった。それは水洗便器の構造が屎尿と洗浄水を発生源である便器で混合してしまう以外の水洗便器が無かったからである。
大便を気持ちよく流すには水は多い方が良いし、水資源問題にもおおようだった時代でもあり、最近まで１回８〜１０ｌを流すのが当然と思われ、それによって浄化槽や処理場が設計されてきた。
又浄化槽では濃い屎尿源水を稀釈することが処理の一助でもあったので先ず一人１日のＤＯＢ値１３０００ｐｐｍの屎尿を２６０ｐｐｍまで落とすのに、便器洗浄水の一人の１日の水量を５０ｌとしこれを処理の出発点としていた。（屎尿浄化槽の構造基準・同解説−１９７６年版日本建築センター）
従って本来なら有機物濃度１％が最適といわれる嫌気性微生物の働く消化槽にも稀釈度の高い屎尿水が入っていた。本システムでは５０倍ではなく５倍の稀釈率で消化槽に貯溜される。【００１３】  長々と前述したように本発明者は少量の水を便槽に落とし、さらに便器が気持ちよく洗えるような便器の発明に努力を重ねてきたが、その便器から便槽に落とす水は、わずかばかりの距離を運ぶ水量に限定され、それ以上に水を便槽に入れることは汲取上支障をきたすものであった。便器に工夫をして発生源で洗浄水を別流させ、大便と一緒に流す水は少なく、既設の浄化槽までの距離は長くて大便や紙を搬送することは出来なかった。毎回の洗浄水によらず汚物を浄化槽に搬送することが出来れば現在の稀釈度を出発点とする浄化槽と違った浄化方式が考えられるのである。【００１４】  かつての単独浄化槽には処理の前置分解手段として嫌気処理部分を設けるものが多かった。
しかし５人以下の浄化槽で嫌気処理部分の容積は最低１５００ｌという基準があった。規定の一人１日５０ｌとの洗浄水を流して５人家族でフル使用したとすると１日に２５０ｌプラス屎尿（１日１．５ｌ）となり、５〜６日の滞留日数しかない。しかも嫌気処理には不向きな高稀釈水である。このような屎尿単独浄化槽が、現在も使われており、改良の手段が無いまま汚水を放流し続けている。
これに対し本発明者の提案する洗浄水分離便器は大量の水を流す従来の水洗便器と同じ使用感を味わいながら浄化槽に入る量は極めて少ない。浄化槽に入る汚物の量は屎尿共１回２００ｃｃに対して毎回３００〜４００ｃｃの便器洗い水を浄化槽に落としたとしても（実際に男子小便の洗浄水は１００ｃｃ程度なのでもっと少ない）、一人１日５ｌ、５人家族がフルに使っても２５ｌとなり正に水洗便器の十分の一の量となる。
従って滞留日数は５０〜６０日となる。
搬送水は浄化槽放流水の循環使用であるから蒸発で減少することはあれ、増量の恐れはない。浄化槽は初期水を槽に満タンにしてスタートするがＢＯＤ分の多い、大便と紙は次第に槽の下層に沈殿し、分解を続けていく。滞留日数が５０〜６０日なので次第に高濃度になり微生物による嫌気分解の好適有機物濃度１％程度となり分解は更に進む。嫌気分解は大きな有機物を大腸菌、プロテウス菌、脱窒菌、脂肪分解菌、繊維素分解菌等の通性嫌気菌が大きな分子構造の有機物を液化する。
有機物は分解され、酢酸、酪酸、プロピオン酸、ギ酸のような有機酸やアルコール、アルデヒドの化合物まで生成させる。
基質的に見た分解生成物は次のようである
セルローズ  →  酢酸、酪酸
炭水化物    →  酢酸、酪酸、アセトン、アルコール
タンパク質  →  アミノ酸、脂肪酸
脂肪        →  脂肪酸、グリセリン、アルコール
このように液化された生成物はメタン形成菌のグループが栄養源として利用し分解しメタン、炭酸ガス等の気体となる。これ等のガスは水中に溜まることなく飛散する。
嫌気性分解は汚水の有機物濃度は高い方が有利であることは前述した。希薄な汚水を分解すると、日数を要し、分解効率も悪い。
処理温度により分解菌の活動は違い、処理場などで３５℃程度に加熱すると中温細菌が活動し、１５〜３０日で分解を完了するが家庭浄化槽の無加温で活動する低温細菌は１６℃〜２０℃程度で中温菌の倍はかかるが、５０〜６０日の滞留で可なりの分解が進む。
このような液化、気化で有機物を減らしていくので、好気分解に比べてはるかに汚泥の発生量は少ない。「屎尿処理施設の機能と管理」大野茂監修（産業用水調査会）
嫌気分解による汚泥の量は一年間一人当たり５０〜６０ｌに過ぎない。
５人家族一年間で３００ｌ位しか溜まらず汚泥の抜き取りは年１回で十分である。【００１５】  極めて少水量の水が加わった高濃度屎尿の嫌気分解について参考になる事例がある。
本発明人は簡易水洗便器を利用して高濃度屎尿水を得てそれを土壌処理するシステムを開発している。特許文献８の前処理部分は自然のままに分解させる嫌気便槽で、ごく普通に存在する１５℃〜２０℃を生息適温とする低温嫌気菌を働かせている。冬の積雪の下の高山に取り付けられ何年間も汲み取りをせずに連続使用する実例も多い。冬は分解能が低下するが夏には分解能力を上げ、嫌気菌は死に絶えることなく働いて汚泥を減らしている。その中で、平地に近い自然温度条件で一年を通じて活動しているシステムがある。神奈川県の丹沢山鍋割山の土壌処理トイレシステムを環境省が山岳実証モデル実験として平成１６年９月から平成１７年９月までの一年間、システムの各部分の水質を採水検査した実例がある。
鍋割山は標高１５００ｍで冬期積雪期も４ヶ月位で通年登山が行われ、特に春秋には登山者が多い山で実証モデル検査期間中に一万六千人が使用した。このトイレは山小屋にも接続しており、普通の公衆トイレに比べて大便使用人数も多く、家庭に近い使用条件で又東北地方に近い温度条件下で一年間に亘って１５℃〜２０℃を適温とする低温性嫌気菌がどう働いているかが良く判る。嫌気便槽部分からの流出水のＢＯＤ値を見ると以下のようであった。
トイレシステムの完成使用開始は平成１５年１１月、実証モデル検査は一年間使い込んだ後の平成１６年９月から１７年９月までであった。その数値を見ると平成１６年９月２７日  ６６０ｐｐｍ  １０月２５日  ５４０ｐｐｍ  １１月３０日  ４３０ｐｐｍ  １２月２０日  ４２０ｐｐｍ  １７年１月２２日  ４４０ｐｐｍ  ７月１１日  ３７０ｐｐｍ  ９月１２日  ２２０ｐｐｍで終わっている。興味あるのは使用年月に従って便槽流出水のＢＯＤ値が下がって行くことである。便槽は２．７５ｍ３が２基で５．５ｍ３である。
便槽流出水温度は１１月３０日９℃、１２月２０日８℃、１月２２日４℃であり山頂に於ける平均気温１１月７．２℃  １２月２．７℃  １月−２．２℃  ２月−２．３℃であった。便槽中にあっては嫌気菌は変化なく働き続けていることが判る。この間汲み取りはしていない。この嫌気槽流出水を土壌処理に廻しているが、その前処理部として、安定した嫌気分解をしており、初期水で満タンになった浄化槽に屎尿と少量の水が投入されて嫌気分解部分で、分解される様相は本発明でも全く同じと思われる。【００１６】  又単独浄化槽改良の話を続ける。単独浄化槽はその能力からチッソ、リンの除去は無理であり、ＢＯＤ値を下げるのに精一杯であるが、屎尿中のチッソを酸化して硝酸性のチッソに替えるのに浄化のエネルギーを取られている。その硝酸性チッソも更に分解されることなく放流されている。そこで屎尿の発生源である便器で尿だけを除いてしまえば、浄化槽の余計な負担を減らし、且つ今までは望んでも無理であった放流水からチッソ、リンの軽減化が出来、放流水質に大きな貢献が出来る。チッソ、リンの発生源での除去は単独浄化槽ばかりでなく合併浄化槽や他の屎尿処理装置にも有効であり、新設トイレにも応用出来る。小便の排泄量は一人１日１０００〜１５００ｍｌで大便の方は１００〜１５０ｇでありその比率は１０：１である。１日に排泄する小便の中には、チッソ５ｇ、リン０．５ｇ、カリ２ｇ、同じく大便の中にはチッソ１ｇ、リン０．４ｇ、カリ０．４ｇが含まれている。リンは半分位しか減らせないが、チッソに関しては１／５に減らすことが出来る。詳細な手段は実施例で申し述べるが、浄化槽に流入するチッソが１／５になることによってチッソの酸化に要する酸素供給が少なくなりその分が他の有機酸の分解にまわり処理効率を良くする。
又分流された尿の方は好気的な土壌で硝酸化し、再び浄化槽に戻し槽内のＢＯＤを炭素源として脱窒することも可能であるが、少し土地があれば、小便は無菌であり施肥については制約もないので覆土して植物に供給出来る。【００１７】  前述の嫌気性微生物で前処理を行う浄化槽はその部分の容量が１５００ｌと規定されており、一次処理後に酸化され易い平面を流して処理したり、空気を送り込んで酸化処理をして浄化をはかっていた。この方式のものについては前処理の嫌気処理に入る汚水の濃度、及び滞留日数の面から二次処理で更に浄化が進むと考えられるが、１９７０年代に大量に設置された長時間バッキ型の浄化槽は問題である。機種によっては、全く前処理部を設けず、しかも全容量の最低ラインが７５０ｌで認可されていたものが数多くある。
この種のものの改良のために土壌を利用する方法を提案した。勿論多少の土地を必要とする。しかしその面積は５人槽で０．５〜１ｍ×５ｍ程度ですみ、改良可能な家庭はかなりあるだろう。本発明者のすすめている方法は地下水汚染の心配される浸透式ではなく、土壌を合成樹脂膜で囲い込みその中で汚水の土壌処理を行い、槽の下部に溜まった浄化水をいろいろに利用する。これは洗浄水分離便器を使い、便器は気持ち良く洗いながら、浄化槽に入る水はフル使用で一人１日０．５ｌ、５人家族で２．５ｌという今までの水洗便器使用の浄化槽では考えられない少水量だからである。一人当たりの土壌量は最低で巾５０ｃｍ深さ７０ｃｍ長さ８０ｃｍで十分である。（一人当たり０．３ｍ３位）
日当たりの良い場所まで、自動ポンプで一定量を送水し、地表に畑、花壇を作るのが一番望ましい。土壌に吸着されているリン酸分も植物が利用出来る。
土壌層を通過して下部に溜まった浄水は、リン分は土壌に吸着されているので、硝酸性チッソ、亜硝酸性チッソを含有しているが、大きな肥料効果が期待されるものではない。
散水代わりの植生散布が適当であろう。又便器洗浄の補給水として利用する。
そのまま放流しても浄化槽放流水として高度の処理をしたものとほぼ同一水質を保証出来るので、大幅な改良となる。この際旧全バッキ浄化槽はバッキをやめ、嫌気便槽として利用する。
【発明の効果】
【００１８】  Ａ  請求項１により便器の洗浄水のうちごく少量を排便口より落下させるだけで浄化槽又は処理装置迄の搬送は浄化槽放流水が循環して行うため使用水量は男子小便１回１００〜１５０ｃｃ女子大小便、男子大便は１回４００〜５００ｃｃの水が浄化槽に流入するだけなので、従来の水洗便器が使う水量の１／１０で済み大きな節水効果がある。
又浄化槽に流入する実質の屎尿と水の量が１／１０になったので嫌気処理に適する濃度の屎尿水が浄化槽の嫌気分解部分に溜まり、十分な滞留時間がとれる。分離バッキ型や嫌気プラス好気処理のように、浄化槽の形式によっては放流水の改質が出来るものもある。
又高速道路のパーキングエリアにある料理、飲食店の雑排水と合併処理をしている場合等も改質の効果を期待し得るものである。
Ｂ  請求項２及び３によって便器の数や位置に対応した循環水の流し方が出来るようになった。
Ｃ  更に請求項４により小便を分離して浄化槽に入れないようにして放流水質の改良をなし得る。除去した小便と水は出来る限り液肥としての使用が望ましい。
Ｄ  請求項５による土壌処理との併用は処理水の利用等にいろいろ考えられるが、第一に７５０ｌの容積しか持たない全バッキ式の無放流化の手助けをする効果は大きい。
勿論２槽式分離バッキに接続しても今までより、はるかに良い放流水が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  本発明に使用する洗浄水分離便器から説明する。
実案文献７に開示されたものがそれであるが簡単に特徴を説明する。一番の特徴はボウル面を洗浄した水を別流させる取水口を、便器便落口部の円筒周辺の外周部に狭い隙間を作り取水口とした所にある。円周は直径の約３倍なので５〜８ｍｍの隙間で、十分な水量を吸収出来て、目に見えない場所で十分に働き、狭い隙間なので異物を吸い込まない。上の特徴に加えて、洗浄水に屎尿が混入しないように人感センサーによる全自動洗浄操作をも特徴としている。【００２０】  図１〜図３により本発明の元になっている洗浄水分離便器の構造を説明する。
便器ボウル面２ａの下位に便落口部３ａと当該便落口部３ａ外周に対峙状の排便管上端口部４ａとの間に環状取水部５を形成しこの環状取水部５の外周にあって連通状の環状集水部６から排水管７を延設し、排便管４に於ける前記上端口部４ａ下側の便通り口部４ｄ下に遮蔽体８を開閉可能に備えると共に、当該遮蔽体８を前記便通り口部４ｄに対して閉じ位置に停止可能なロック要素１０を備えてある。筒部材４ｃと便落口部３ａの隙間の間隔ｄが、取水量と取水速度を決め、排水管７の口径も決める。【００２１】  簡単に上記便器の作動を説明すると、上記遮蔽体のロック機能は、人感センサーにより使用者の位置を感知するマイコンにより操作されており、使用者が完全に用便を終わった時にロックされ、同時に大量の洗浄水を流し、環状取水部５排水管７を経由して便器外に排出される。
この際の便器ボウル面を洗うために循環ポンプを動かしたり、吐水口電磁弁を開閉したりする機能はマイコンによっている。これが後述する浄化槽放流水による床下循環回路の循環ポンプを連動させる作動にもかかわる。【００２２】  次に、使用状態について説明すると、使用者が用便エリア内に入らない不使用時には、電磁石１０および給水装置は運転せず、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、管路の臭気が屋内に漏れない。
使用者が用便エリア内に入ったことを赤外線センサーが感知すると、給水装置が運転して約１００ｃｃ程度の洗浄水を吐水口部１１に給水してボウル面２ａに流し、ボウル面２ａを濡らして屎尿が付着しずらくなるように整える。
用便中の屎尿はその自重で便皿８ａを開いて管路に落下する。
用便を終えた使用者が用便エリア内から離れて赤外線センサーが使用者を感知できなくなると、給水装置が運転して約２００ｃｃ程度の洗浄水を吐水口部１１に給水してボウル面２ａに流し、ボウル面２ａに残っている落とし紙等を管路に流し落とす。
然る後に、電磁石１０がＯＮ状態になり、便通り口部４ｄが便皿８ａで閉じ位置にロックされた直後に、給水装置が運転して約５ｌ程度の洗浄水を吐水口部１１に給水してボウル面２ａに流す。かかる洗浄水はボウル面２ａ次いで誘導管３内面を流れて洗浄した後、環状取水部５から環状集水部６に流入し図２、送水管７を経て外部に流れる。こうして、洗浄水が流出した後、電磁石１０への通電が切られてＯＦＦ状態になることで、遮蔽体８はロック解除されて開き可能になり、閉じ位置に開き可能に停止して便通り口部４ｄを水封する。【００２３】  次に浄化槽の放流水を循環させて洗浄水分離便器の搬送力を補完するシステムについて或る家庭の実施例図面に沿って説明する。
図４は従来の単独浄化槽と水洗便器の家庭の浄化槽はそのままにして、水洗便器を前述の洗浄水分離便器に替え、大便や紙の搬送を浄化槽の放流水で行うものである。使われている浄化槽は長時間ばっき方式（分離ばっき型）で一応前処理槽とばっき槽に２分割されているが沈殿分離部分とばっき部分と併せて１２００ｌのものであった。前述のように前処理部の沈殿分離部へ高濃度汚水を搬送し、嫌気分解に適した濃度とそれに伴う滞留時間の増大で十分に改質された放流水が得られると思われたが、庭に土地が十分にあるため土壌処理施設も併設し、浄化槽は放流をしない方式とした。（法的には汲取便槽となる。）この部分については請求項５項のシステムになるので同じ図を使って後述する。【００２４】  図４、図５に沿って説明すると２１は従来の単独浄化槽で、従来の放流口の先に５０ｌ位の放流水を貯溜出来る深めの槽２２を埋設し、搬送水用ポンプ２３を投入する。それに連なる管路２４を設け、便器排便口より大便や紙の落下する部分の上流側に接続する。
図５ではたて管の上流側に入っているが、横引部の上流側でも良い。搬送水用ポンプ２３の作動は本実施例の場合は洗浄水分離便器を作動させているマイコン作動の洗浄水給水時間と同時間作動させる。搬送水用ポンプ２３は便器洗浄ポンプよりも大型のものを使い、水量が多過ぎる場合には途中管路をしぼって調整する。洗浄水分離便器から管路に落下した少量の水と屎尿、紙は多量の水に押されて浄化槽まで運ばれる。当然ながらこの水は閉管路循環なので汚水であっても法的には何等問題なく、実際に浄化槽に入る増量分は水洗便器の１０分の１以下になる。
尚本実施例では便器循環洗浄作動のマイコンに連動させて搬送用水ポンプを動かしているが、複数の便器の汚物を循環搬送する場合には請求項３で述べているタイマー作動が良いであろう。公衆トイレの場合等、夜間や想定される不使用時間の作動回数を調整すれば、節電も可能であろう。【００２５】  洗浄水分離便器２５によって分離された洗浄水は管路２９を通って便器洗浄水浄化タンク２７に流入する。この洗浄水の汚染度は低いので、簡単な濾過装置を備えゆっくりと溶ける塩素錠剤を筒に入れて設置する程度でよい。本発明者は通水の早い土壌粗粒子を利用して濾過している。（図示せず）又この循環水は立ち使用１００ｃｃ座り使用５００ｃｃの量で、浄化槽に流入して次第に減少していくから水道水や雨水をボールタップ等を使って自動給水してやる必要がある。本実施例では汚水の土壌浄化処理水を利用している。又複数の便器を備えた公衆トイレ等ではこの洗浄水浄化タンクを便器一台毎に作らず、すべての便器の洗浄水を１ヶ所にまとめ土壌処理の上、井戸ポンプで各便器に給水し、各便器洗浄ノズルからの吐水は各便器に取り付けられた電磁弁をマイコンによる自動洗浄作動により操作する。【００２６】  次に請求項４に述べる小便を分離し、別途処理をして浄化槽に入れないようにするシステムがある。小便の分離については様々な方法があり、既に実施されているものもあるが、何れも節水、無水ということを目標にし、分離して得られた小便の処理については考えていなかった。
男子小便器では洗浄水を小便と分離して小便器内部を循環洗浄して新しい水道水を使わない形式のものがある。循環使用により少し汚れてくると浄化槽、下水道に放流されるが、大きな節水効果を上げている。又最近は無水便器という名で、小便器ボウル面の排出口に水より小さい比重で、水に溶けない液体で水封部を作り、下からの臭気を遮断し、水を全く使わない小便器が日本でも発売されている。
大便器では北欧スエーデンを中心に大小便を分離する便器が作られ、相当に普及しているようである。
この便器は家庭用が中心であり、大便は堆肥に、小便はそのまま液肥として使われ、エコロジカルな目的で、ＷＨＯもこれを取り上げ、発展途上国に向けてすすめている。【００２７】  以上のような便器のどれを使っても目的は達せられるが、本発明者は大便器の屎、尿、洗浄水を分離する発明を特許文献８で開示しており、今回はこの発明を元に、実願文献７に開示した洗浄方式に従った小便分離大便器を使用してみる。図６、図７に本発明に使用する大便器の実施の１形態を例示する。
図１〜図３に示される便器の構造及びマイコン作動機能は全く同じであるが便器ボウル面２ａの中央部縦に巾５〜７ｍｍのスリット４１が、又同じくＴ字形に横スリット４２がボウル面を貫通して設けられている。このスリットの裏側には小便集水部４３が陶器に空洞部を形成したり、プラスチック成型品でボウル面裏面に水密、密着されて形成されている。この小便集水部４３に接続して小便排出管４４が設けられ、大便排便管４を迂回して大便器後背部を通って外部に配管される。【００２８】  次にこの便器の作動を説明する。
使用者が便器センサーの感知エリアに入るとマイコンが作動を開始することは請求項１に取り上げた便器と同じであるが、使用者が小便をした場合小便は小便スリット４１、４２を経てその大部分が小便集水部４３に集められ、便器外に排出され、浄化槽放流水により搬送される管路には入らない。同時に大便をした場合には請求項１の作動と同じく便皿を経由して浄化槽放流水により搬送される管路に落下し、大便、紙共に搬送され、単独浄化槽２１に流入する。
この尿分離型便器は大便及び女性小便を専用として、男子小便は座って使用してもらうか、別途小便器を設置することが必要である。男子立小便は、便皿を作動させ、排便管路に入り浄化槽に送られてしまう。
便器ボウル面の洗浄は、大小便とも変わりなく、５００ｃｃの洗浄水を流し大便と紙を排便管路に落としてから、使用者が、センサーの感知範囲から外れると遮蔽体が固定され循環洗浄水が流れてボウル面を洗浄する。
その際小便スリットへ循環洗浄水も少量が流入し、管路を洗いながら、外部へ排出される。
循環洗浄水は少し多目にマイコンで設定しても良い。【００２９】  本発明者は、特許文献８で洋式、和式の大便器の小便と洗浄水を流す管路に小便分離回路を設け、小便が流れてから、その分離回路の分岐部に設けられた切替弁を洗浄水路に切り替え、一定の時差を設けてから洗浄水を流し、小便のみを水と分離して流出させる方法を提案している。
しかしながら、本実施例の便器では大、小便の洗浄時に共通してボウル面を洗浄する循環洗浄水が流れ、その度毎にわずかの洗浄水が、小便スリットを通じて小便排出管に流れるが、その量は毎回１００〜２００ｃｃ程度なのでそのまま小便と一緒に排出させる。
本方式の小便は主として液肥として土壌浸透させるため、４〜５倍程度の肥料として都合の良い稀釈率になっているので、そのまま利用する。【００３０】  さて、男子小便のみに利用する小便器であるが、本実施例では無水便器は使わず、洗浄水循環小便器を使用した。
請求項１に対応した大便器の洗浄水分離装置と同じ形式の機構部の一部の寸法を縮めた形で、小便器の下部排出部に取り付けている。図８に従って説明する。この実施例では従来のストール型小便器を便器本体として使用し、便器の下側に循環水タンク５２を設ける。タンクの深さを出来るだけ浅くするために排便管４は極力薄く作製し小便落下時に遮蔽体８の開く開弁高さｈは１センチ位にする。２００〜３００ｃｃの小便と１００〜１５０ｃｃの洗浄水は十分通過する。
本体５１は既製の陶器製小便器を使用し、小便器水封部もそのまま使っている。下方に遮蔽体８がありこちらでも水封するが既製品を使用した。誘導管３も極力薄くした。循環水タンク５２の後部底面に水中ポンプ５３を設置して便器ボウル面上部に設けた吐出ノズル５４に接続して便器一台単位の循環をさせている。多数の小便器を連接する場合には水中ポンプ５３は使わず排水管７を循環水タンク後部より外部に接続し、集中濾過洗浄し、循環させることも可能である。
この洗浄水循環小便器の作動を説明すると、使用者がセンサーの感知エリア内に立ち、小便をすると遮蔽体８はフリー状態にあるので小便は浄化槽連通路に流れる。使用者が感知エリアを外れると遮蔽体はフリー状態のままで洗浄水１００〜１５０ｃｃが流れ浄化槽連通路に合流する。
次にマイコン作動により電磁石１０に通電し遮蔽体錘部８ｃを固定する。直ちに洗浄水２〜３ｌが流れ便器ボウル面を洗ってから環状取水部、環状集水部を通って排水管７に排出される。この間の作動は請求項１仕様の大便器と同じであり一連の循環洗浄作動が終了すると直ちに遮蔽体はフリー状態となり次の使用者を待つ。洗浄水循環作動が終わらないうちに次の使用者が感知エリアに入ると、循環洗浄はストップし循環洗浄水に小便が入らないようにしている。小便は本実施例では浄化槽に入るようにしているが、小便と１５０ｃｃの洗浄水は浄化槽に入れずに土壌に液肥として供給したり土壌で硝酸化してから浄化槽に戻して脱室する等の利用法があるのは前項と同じである。【００３１】  次に請求項５にある増加する屎尿水の利用方法を述べる。浄化槽の放流水を搬送用の循環搬送水に使用するが超節水便器でも、小便１００〜１５０ｃｃ大便５００ｃｃの落下水と１回１５０ｇの大便及び１回２００〜３００ｃｃの小便は当然増加するので、この分を土壌にて処理して得られた土壌処理浄化水を、このシステムの便器洗浄水に利用し他の用途にも使う方式の実施例を説明する。
図４に従って全体の配置、構造を説明する。搬送水貯溜槽２２は単独浄化槽２１からの放流水が溜められ、搬送水管路２４を経由して大便搬送水として汚物搬送管路２６に送られる。この搬送水は用便１回に１０リットル程度あれば良く、槽の貯水量は３０ｌ程度で良い。便槽に流入する便器洗浄水や小便、大便の分解水分は浄化槽から流出し槽２２に流入する。槽２２の中にある搬送用ポンプの反対側にオーバーフロー口を設けて、オーバーフロー管路３２を経て、土壌処理用水槽３３に流入する。この流れは自然流下であり、管路３２はわずかな勾配で槽３３に余剰水を流入させる。槽３３は少々深目に埋設され、約３０〜４０ｌ汚水が溜まったところで、フロートスイッチによりポンプが作動し、約２０ｌ程度の汚水を一時に土壌処理槽３６に送り込む。土壌処理槽は図９に示されるような構造で土中に埋設されている。土壌処理槽は２〜３ｍｍ厚の強度のある合成樹脂膜で作られ、箱状に溶着成形されており地表迄達し地中には漏水しないようになっている。巾は約１ｍ、長さは任意であるが、本実施例では長さ１０ｍとなっている。深さは約１ｍである。この土壌槽の底面には合成樹脂多孔管が２段又は３段重ねで配設されるか、直径１０ｃｍ未満の丸石を深さ１５ｃｍ位になるよう置き並べても良い。合成樹脂多孔管や丸石の上には細目のプラスチック網を敷き、上から土壌が落下しないようにしている。【００３２】  この部分には土壌で浄化された浄化水が溜まるようになっている。この貯溜部分に達するようにプラスチック筒が立てられ、その下部には吸水用の孔があけられている。浄化水取水槽４０である。筒の底部に水中ポンプが置かれ浄化水は揚水され任意の用途に使われる。本実施例では、便器洗浄水浄化タンク２７に送られ、少量ずつ浄化槽へ流入していく便器洗浄水の不足分を補うために使われている。
この土壌処理槽の任意の部分に同じような、プラスチック筒を立て浄化水を集めて利用したり、雨水による増水量の調整に使用することも出来る。本実施例では土壌処理槽の浄化水取水槽４０の長さ方向の対照位置に同じ浄化水取水槽３７を設け雨水が所定水位を超えるとフロートスイッチにより作動し垣根の植物に散布するようにしてある。汚水浸透トレンチ３５は樋状の長尺のプラスチックス成型品で、その中にプラスチック多孔管が固着されておりトレンチと多孔管の隙間や多孔管の上部には５〜１０ｍｍ位の不整形の礫体が散布されている。多孔管の一端から流入する汚水を土壌槽中に均一に浸透させ、且つ多孔管周辺を好気状態に保ち、多孔管を目詰まりさせない働きをする。トレンチは出来る限り浅く設置し、礫体上部の土壌は５〜６ｃｍで良い。【００３３】  次に土壌槽内に於ける汚水の動きと、土壌による浄化の機能を説明する。
トレンチに入った汚水は、多孔管、礫層を経て浅い土壌中に浸透して行く。汚水はトレンチによって直下に重力浸透していかないようにしてあるので、礫層を経た汚水は土壌粒子の間の狭い間隙に存在する土中毛管水の領域には入り込み毛管移動をする。この領域は土壌間隙にある空気の影響を受けて、好気的状態にある。土中で毛管水領域に入った水はすぐには下方に向かわず遠くは横方向１ｍ位まで移動しながらゆっくりと下降して行く。この間に土中微生物の作用を受けて浄化されてゆく。浄化された水の性情は尿素はアンモニア態チッソを経て硝酸態チッソに変わるので、アンモニア臭はなく、透明で便器の洗浄にも使用出来る。リンは土壌に吸着されて、外部には流出しない。土壌で浄化された水は、便器洗浄水として利用され、浄化槽に送られ、余剰水として再び、土壌処理槽に戻ってくるので硝酸性チッソの濃度は次第に高くなる。雨水で稀釈された状態で浄化水取水槽３７から汲み上げて、植物の肥料として使用することが望ましい。
又、かつて単独浄化槽を設置した家庭の多くは雑排水はそのまま放流している所が大部分である。
その改善のために、土地に余裕があれば、台所排水、風呂場の洗い場排水、洗濯排水、のみを集めて土壌処理することが可能である。その際浄化水取水槽３７より流出させる水を上記排水に合流させて再度土壌処理すると、台所排水に含まれるＢＯＤを利用して硝酸化したチッソを脱室することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】便器の作動を示す縦断面図
【図２】要部の拡大横断面図
【図３】要部の拡大縦断面図
【図４】浄化槽放流水搬送循環及び余剰水処理配管平面図
【図５】浄化槽放流水搬送循環及び洗浄水分離便器循環システムの横断面図
【図６】大小便分離腰掛便器平面図
【図７】大小便分離腰掛便器横断面図
【図８】洗浄水循環小便器横断面図
【図９】土壌処理槽横断面図
【符号の説明】
【００３５】１ａ  床
２  便器
２ａ  ボウル面
２ｂ  下端口部
３  誘導管
３ａ  便器口部
４  排便管
４ａ  上端口部
４ｂ  係止突部
４ｃ  筒部材
４ｄ  便通り口部
ｄ  通水部間隔
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  支持部
９  支軸
１０  電磁石体
１１  吐水口部
２１  単独浄化槽
２２  搬送水貯留槽
２３  搬送用ポンプ
２４  搬送水管路
２５  洗浄水分離便器
２６  汚物搬送管路
２７  便器洗浄水浄化タンク
２８  洗浄水給水ポンプ
２９  洗浄水循環管路
３０  コントロールボックス
３１  人体感知センサー
３２  オーバーフロー管路
３３  土壌処理用水槽
３４  給水ポンプ
３５  汚水浸透トレンチ
３６  土壌処理槽
３７  浄化水取水槽
３８  多孔管
３９  毛管礫
４０  浄化水取水槽
４１  小便縦スリット
４２  小便横スリット
４３  小便集水部
４４  小便排出管
５１  小便器本体
５２  循環タンク
５３  ポンプ
５４  吐水ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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