(57)【要約】【課題】糞尿や汚染土壌などの浄化対象物の撹拌の際、分解が終了した堆肥や土壌を除去する際、浄化対象物への栄養素や肥料などの添加の際などにおいても微生物が除去されたり失活したりすることなく分解能力を保持することができる微生物担持用保温カプセルが望まれていた。【解決手段】本発明に係る微生物担持用保温カプセルは、蓄熱または蓄冷する相変化物質を被覆材で内包した微生物担持用保温カプセルであって、被覆材の外周表面の一部または全部が、微生物が担持する凹部を有する凹凸構造となっているものであることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱または蓄冷する相変化物質を被覆材で内包した微生物担持用保温カプセルであって、
前記被覆材の外周表面の一部または全部が、
微生物が担持する凹部を有する凹凸構造となっているものであることを特徴とする微生物担持用保温カプセル。
【請求項２】
前記凹凸構造の凹部が、
開口幅０．０１〜１．０ｍｍ、深さ０．０１〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の微生物担持用保温カプセル。
【請求項３】
前記凹凸構造が、
メッシュ形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微生物担持用保温カプセル。
【請求項４】
前記外周が、
親水性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の微生物担持用保温カプセル。
【請求項５】
前記相変化物質の配合量が、
微生物担持用保温カプセルの総重量に対して２０〜９０重量％であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の微生物担持用保温カプセル。
【請求項６】
平均粒径が、
０．０５〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の微生物担持用保温カプセル。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の微生物担持用保温カプセルを用いることを特徴とするバイオトイレ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱または蓄冷する相変化物質を内包した微生物担持用保温カプセルに関するものである。さらに詳しくはカプセルの外周表面に凹部を設けることによって微生物をカプセル表面に担持させることができるとともに、最適な温度環境の下で微生物の活性を維持することができる微生物担持用保温カプセルに関するものである。またその結果、大掛かりな設備を必要とせず、糞尿や汚染土壌などの浄化対象物の撹拌の際、分解が終了した堆肥や土壌を除去する際、浄化対象物への栄養素や肥料などの添加の際などにおいて微生物が除去されたり失活したりすることがなく、分解能力を保持することができる微生物担持用保温カプセルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、微生物が有する分解能を利用して、糞尿を分解、堆肥化するバイオトイレや土壌中の汚染物質を分解、浄化するバイオレメディエーション技術が開発されている。
ここで、このような微生物を用いて分解を行う場合には、微生物の活性を維持するために温度を一定の範囲に保つことが重要となる。そして従前においては、ヒータ等の加温装置を用いたり（特許文献１〜３参照）、定期的に撹拌を行うことなどによって温度の調節を行っている。
【０００３】
しかしながら、加温装置を用いる方法は設備が大掛かりになり、また電力が必要となってしまうという問題がある。
また、定期的な撹拌を行う場合には、撹拌時に分解が終了した堆肥や土壌を除去して新たな糞尿や土壌などを追加することがある。しかしこのような場合には、微生物も一部が同時に除去されてしまうことになるため、新たに微生物を追加するなど細かな管理が必要となるという問題がある。
【０００４】
一方、従来から温度を一定の範囲に保つものとして、蓄熱材を内包したカプセルが各種開発されている（特許文献４〜９参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２１９９２号公報
【特許文献２】特開２００１−３２７９５４号公報
【特許文献３】特開２００７−２６０６１１号公報
【特許文献４】特許第５３２４７５７号公報
【特許文献５】特開平７−２０４４９１号公報
【特許文献６】特開２００１−２８８４５８号公報
【特許文献７】特開２００４−１８９８４３号公報
【特許文献８】特開２００６−２６３６８１号公報
【特許文献９】国際公開ＷＯ２００９／１２８４７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これら従来のカプセルは、特許文献４〜９にも記載されているとおり、いずれもビルや住宅などの空調を行う目的や蓄熱機能を有する建材に用いられるものであり、上記したような微生物の活性を維持するためのものではないのが現状である。
【０００７】
今回、本願発明者らは鋭意検討を行った結果、相変化物質を被覆材で内包したカプセルにおいて、当該カプセルの外周表面に凹部を設けることによって微生物をカプセル表面に担持させることができるとともに、最適な温度環境の下で微生物の活性を維持することができるという知見を得るに至った。またその結果、大掛かりな設備を必要とせず、糞尿や汚染土壌などの浄化対象物の撹拌の際、分解が終了した堆肥や土壌を除去する際、浄化対象物への栄養素や肥料などの添加の際などにおいて微生物が除去されたり失活したりすることがなく、分解能力を保持することができるという知見を得るに至った。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって糞尿や汚染土壌などの浄化対象物の撹拌の際、分解が終了した堆肥や土壌を除去する際、浄化対象物への栄養素や肥料などの添加の際などにおいても微生物が除去されたり失活したりすることなく分解能力を保持することができる微生物担持用保温カプセルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る微生物担持用保温カプセルは、蓄熱または蓄冷する相変化物質を被覆材で内包した微生物担持用保温カプセルであって、被覆材の外周表面の一部または全部が、微生物が担持する凹部を有する凹凸構造となっているものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に係る微生物担持用保温カプセルは、凹凸構造の凹部が、開口幅０．０１〜１．０ｍｍ、深さ０．０１〜１．０ｍｍであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に係る微生物担持用保温カプセルは、凹凸構造が、メッシュ形状であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に係る微生物担持用保温カプセルは、外周が、親水性樹脂で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５に係る微生物担持用保温カプセルは、相変化物質の配合量が、微生物担持用保温カプセルの総重量に対して２０〜９０重量％であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６に係る微生物担持用保温カプセルは、平均粒径が、０．０５〜３０ｍｍであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項７に係るバイオトイレは、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の微生物担持用保温カプセルを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る微生物担持用保温カプセルによれば、相変化物質を被覆材で内包するととともに被覆材の外周表面に凹部を設けることによって、微生物を外周表面に担持させることができる。また、内部に相変化物質を有していることから、カプセルの外周表面は常に一定の温度範囲に保たれることになり、微生物の活性が維持されることになる。さらに、微生物が外周表面に担持していることから、浄化対象物の撹拌の際や浄化対象物への栄養素や肥料などの添加の際にも微生物が除去されたり失活したりすることがなく、分解能力を保持することができる。
【００１７】
本発明の請求項２〜４に係る微生物担持用保温カプセルによれば、凹凸構造や被覆材を特定の形状、材質とすることによって、微生物をより効果的に外周表面に担持させることができる。
【００１８】
本発明の請求項５に係る微生物担持用保温カプセルによれば、相変化物質の配合量を特定の範囲とすることによって、微生物の活性をより効果的に維持することができる。
【００１９】
本発明の請求項６に係る微生物担持用保温カプセルによれば、粒径をマイクロカプセル化することなく特定の大きさとすることによって、浄化対象物の撹拌の際や浄化対象物への栄養素や肥料などの添加の際に、微生物が除去されることをより有効に防止するとともに、微生物の活性をより効果的に保持することができる。
【００２０】
本発明の請求項７に係るバイオトイレによれば、本発明の微生物担持用保温カプセルをバイオトイレの処理材として用いることによって、処理能力を低下させることなく電力などを削減することができ、環境への負荷を低減させ、省力化したバイオトイレを得ることができる。また、微生物の活性が維持されることから従前のバイオトイレよりも処理速度が速いバイオトイレを得ることができる。さらに、カプセルの粒径を特定の範囲とすることによってメンテナンス性の高いバイオトイレを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る微生物担持用保温カプセルの一の実施形態を示す模式図（図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は斜視図）である。
【図２】本発明に係る微生物担持用保温カプセルの別の実施形態を示す模式図（図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は斜視図）である。
【図３】本発明の微生物担持用保温カプセルを用いたバイオトイレを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。
図１は本発明に係る微生物担持用保温カプセルの一の実施形態を示す模式図（図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は斜視図）であり、図２は本発明に係る微生物担持用保温カプセルの別の実施形態を示す模式図（図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は斜視図）である。
【００２３】
まず、本発明にかかる微生物担持用保温カプセルの基本構成を図１に基づいて説明する。本発明にかかる微生物担持用保温カプセル１は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、被覆材２で相変化物質３を内包した構造を有しており、被覆材２の外周表面には凹部４を有する凹凸構造５が設けられていることを基本構造としている。
【００２４】
次に、本発明にかかる微生物担持用保温カプセルの各構成要素を説明する。
【００２５】
（被覆材）
本発明にかかる微生物担持用保温カプセルに用いられる被覆材２は、後記する相変化物質３がカプセルの外に漏洩することを防止することができるものであれば材質には限定されず、各種の材料を採用することができる。なお、後記するように本発明にかかる微生物担持用保温カプセルは、凹部４に微生物６を担持させることを特徴とするものであることから、担持した微生物６が水分を得やすいように親水性の材料を用いることが好ましい。そして、このような親水性材料の中でもポリウレタンアクリレート、アルギン酸ナトリウム、ゼラチンなどを用いることが好ましい。
また、被覆材２については、単一の材料で形成しても、複数の材料を混合した混合材料で形成しても、また複数の材料を層構造にして形成したものでもよいが、層構造を採用する場合にはカプセルの最外層（外周表面を形成する層）を親水性材料で形成することが好ましい。
なお、内包の形態については特に限定されず、シームタイプ、シームレスタイプのいずれの形態も採用することができる。
【００２６】
（凹凸構造）
本発明にかかる微生物担持用保温カプセル１は、前記のとおり被覆材２の外周表面に凹部４を有する凹凸構造５が設けられている必要がある。このように被覆材２の外周表面に凹部４を有することによって、微生物６をカプセルの外周表面に担持させることができるのである。また、後記する相変化物質３を内包していることから、カプセルの外周表面が、微生物６が活発に活動する温度に常に保持されることになり、安定した分解能力を発現させることができるのである。
ここで、凹部４の大きさは、微生物６が担持できるものであれば特に限定されるものではないが、微生物６が担持し易くなることから、開口幅（Ｗ）が０．０１〜１．０ｍｍ、深さ（Ｄ）が０．０１〜１．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。
また、図１の実施形態では凹部４が窪み状の形態となっているが、これに限定されるものでなく、図２の（ａ）、（ｂ）に示すようにメッシュ状（断面視がコの字状）のような形態など各種の形態を採用することができる。なお、メッシュ状の形態については、まず相変化物質３を親水性材料などで球状に内包した後に、かかる球状物を網目状のシートで包む方法などによって作製することができる。
さらに、図１の実施形態では被覆材２の外周表面の全部に凹部４を有する凹凸構造５が設けられている形態となっているが、これに限定されるものでなく、必要に応じて凹凸構造５を被覆材２の外周表面の一部にのみ設けることもできる。
【００２７】
（相変化物質）
本発明にかかる微生物担持用保温カプセルに用いられる相変化物質３は、蓄熱性または蓄冷性を有するものであれば材質には限定されず、各種の材料を採用することができる。また、常温において気体状、液体状、固体状のいずれの形態を有する材料も採用することができる。
そして、これら相変化物質３の具体例としてはペンタエリスリトール、エリスリトール、ソルビトール、マンニトールなどの糖アルコール値、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、オクタエチレングリコール、ドデカエチレングリコール、テトラデカエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリエーテル類、酢酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、チオ硫酸ナトリウム、アンモニウムミョウバン、カリウムミョウバン、硫酸アルミニウム、硝酸マグネシウム、臭化ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、硝酸アルミニウム、硝酸鉄、硝酸ニッケル、チオ硫酸ナトリウム、硫酸亜鉛、臭化カルシウム、硝酸亜鉛、リン酸水素二ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸リチウム、炭酸カルシウム、臭化鉄などの無機塩、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ペプタデカン、オクタデカンなどのｎ−パラフィン類（好ましくは流動パラフィン）、カプリル酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸などの脂肪酸類、オクチルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコールなどの高級アルコール類などを挙げることができる。
そして、所望する温度範囲となるように、これらの相変化物質３を単独または併用することによって使用する。なお、所望する温度範囲は浄化対象物の種類によって異なるものとなるが、本発明の微生物担持用保温カプセルをバイオトイレに使用する場合には、所望する温度範囲が３０〜８０℃、好ましくは５０〜６０℃となるように調整することが好ましい。
なお、微生物担持用保温カプセルの総重量に対する相変化物質３の配合量については、カプセルを使用する環境や所望する温度などに応じて適宜決定されるものであるが、十分な蓄熱性または蓄冷性を確保する観点、さらに微生物担持用保温カプセルの強度を確保する観点から微生物担持用保温カプセルの総重量に対して２０〜９０重量％であることが好ましく、その中でも４０〜５０重量％であることがより好ましい。
【００２８】
（粒径）
本発明にかかる微生物担持用保温カプセルの粒径についても、使用する環境や所望する温度などに応じて適宜決定されるものであるが、浄化対象物の撹拌の際や浄化対象物への栄養素や肥料などの添加の際に、微生物６が担持した状態のカプセルを一時的に浄化対象物から除去して撹拌や添加物の混合をより均一に行い易くするという観点から、平均粒径を０．０５〜３０ｍｍとすることが好ましい。また、このような粒径とすることによって、堆肥化、浄化が終了した堆肥や土壌から微生物６が担持した状態のカプセルのみを取り出して、別の浄化対象物に再利用することができることから、微生物６を有効に用いることができることになり好適である。
【００２９】
次に、上記のように構成された微生物担持用保温カプセルを用いたバイオトイレの構造を説明するとともに、当該バイオトイレの動作および作用を説明する。図３は本発明の微生物担持用保温カプセルを用いたバイオトイレを示す模式図である。
【００３０】
まず本発明のバイオトイレ７は、図３に示すように、便器８の中におがくず９とともに微生物担持用保温カプセル１が入れられている構造となっている。また、微生物担持用保温カプセル１とおがくず９を撹拌する撹拌手段（図示せず）が設けられているとともに、微生物６による分解によって発生したメタンガスなどを排出して新鮮な空気を便器８内に供給するためのファン１０および排気管１１が設けられている。なお、図３に示す形態においては、太陽光パネル１２を設置することで上記した撹拌手段やファン１０などを駆動させる構造となっている。さらに、図３に示す形態においては簡易設置型のバイオトイレ７となっていることで、移動や設置の際の省力化が図れるようになっている。
【００３１】
次に、上記したバイオトイレ７の動作および作用を説明する。
【００３２】
まず、便器８内に糞尿が投入されると、まずおがくず９の中に生息している微生物６が糞尿の分解を開始する。そうすると、微生物担持用保温カプセルの外周表面には凹部４があり、さらに内包されている相変化物質３によってカプセルの表面は常に一定範囲の温度（微生物６の活動に適した温度）に保持されることから、おがくず９の中に生息している微生物６は次第に微生物担持用保温カプセルの外周表面に集まり、最終的に凹部４に担持することになる。
【００３３】
そして、凹部４に担持した微生物６によって糞尿の分解が行われ、堆肥化されることになる。
【００３４】
最後に、堆肥化が完了した後、堆肥と微生物担持用保温カプセルは篩などによって分けられ、堆肥は肥料として利用され、微生物担持用保温カプセルは再度便器８内に新鮮なおがくず９とともに戻されて使用されることになる。
【００３５】
従って、微生物担持用保温カプセルを用いた本発明のバイオトイレ７は、微生物６を繰り返し使用することができることから、効率的な分解を行うことができることになる。
また、微生物６の中にはバチルス属のように糞尿の分解に適しているものがあり、このような微生物６は、本発明の微生物担持用保温カプセルを使用することで、温度が保たれた、生息がし易い環境を得ることができることになる。従って、使用する回数（新鮮なおがくず９が用いられることによって新たに微生物６が追加される回数）が増えるにつれて、バチルス属のように糞尿の分解に適している微生物６が凹部に多く担持した、すなわち分解能力が高いカプセルになり、より糞尿の分解を促進させることができる。
さらに、夏場や冬場など寒暖差が激しくなる時期においても、内包している相変化物質３によってカプセルの表面は常に一定範囲の温度（微生物６の活動に適した温度）に保持されることから、便器８を加温する手段を用いることなく、微生物６の活性を低下させずに効率的な分解を実現することができることになる。
【００３６】
なお、微生物６による糞尿の分解が進むことによって分解熱が発生し、便器８内の温度が上昇しすぎてしまうような場合には、相変化物質３に蓄冷性を有する材料を用いた微生物担持用保温カプセルを用いたり、撹拌装置を用いたりすることによって、便器８内の温度を微生物６の活動に適した温度に保持することもできる。
【００３７】
また、上記の実施形態では設けていないが、必要に応じて分解を促進するための電気ヒータ（図示せず）を便器８内に設け、かかる電気ヒータを太陽光パネル１２によって駆動させる構造とすることもできる。さらに、便器８を断熱構造にして、屋外に設置する場合や冬季における微生物６の活性低下を補助的に防止することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の微生物担持用保温カプセルは、バイオトイレ、浄化槽、バイオレメディエーション技術などに用いることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１    微生物担持用保温カプセル
２    被覆材
３    相変化物質
４    凹部
５    凹凸構造
６    微生物
７    バイオトイレ
８    便器
９    おがくず
１０  ファン
１１  排気管
１２  太陽光パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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