(57)【要約】【課題】便器の使用頻度が高くなった場合でも攪拌用のモータが過負荷となるのを未然に防止し、継続して便器の使用を可能にするバイオトイレ装置を提供する。【解決手段】便器１２の使用を検知する便器使用検知手段２２と、便器使用検知手段２２からの信号に基づき便器１２の使用頻度が平常時よりも高い場合は消化槽１３内の温度を所定温度よりも高温に切替える運転温度切替手段３０ａとを備える。便器１２の使用頻度が高い場合は消化槽１３内が所定温度よりも高温となるため、消化槽１３内における収納物２の水分の蒸発が促進され、収納物２が団塊状になることが回避される。そのため、便器１２の使用頻度が高い場合でも、収納物２を攪拌するための駆動力は小さくて済み、攪拌用のモータ１５の過負荷を防止することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオチップと便器からの排泄物を収納し前記排泄物を前記バイオチップによって消滅処理する消化槽と、前記バイオチップと前記排泄物とが混在した前記消化槽内の収納物を攪拌するためのモータと、前記消化槽内を所定温度に加熱し前記収納物を保温するヒータとを有するバイオトイレ装置であって、
前記便器の使用を検知する便器使用検知手段と、
前記便器使用検知手段からの信号に基づき前記便器の使用頻度が平常時よりも高い場合は前記消化槽内の温度を前記所定温度よりも高温に切替える運転温度切替手段と、
を備えたことを特徴とするバイオトイレ装置。
【請求項２】
前記便器使用検知手段は、前記便器の使用者を非接触で検知するビームセンサから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバイオトイレ装置。
【請求項３】
前記運転温度切替手段は、前記便器の使用頻度に応じて前記ヒータの運転設定時間を可変とすることを特徴とする請求項１に記載のバイオトイレ装置。
【請求項４】
前記運転温度切替手段は、前記便器の使用頻度に応じて前記ヒータの運転設定温度を可変とすることを特徴とする請求項１に記載のバイオトイレ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微生物によって排泄物を分解させるバイオトイレ装置に関し、特に便器の使用頻度が高い場合でも消化槽内の収納物を攪拌するためのモータの過負荷を未然に防止するようにしたバイオトイレ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオトイレ装置は、消化槽（処理槽）内でバイオ菌を繁殖させて排泄物の消滅処理を行うことから、排泄物を汲み取ることや下水に流す必要もないので、例えば原子力発電所内で使用されている。バイオトイレ装置では、バイオ菌の繁殖環境を維持するため消化槽内の温度を適度に調整する必要があり、ヒータによって消化槽内の温度を自動調整するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照。）。このバイオトイレ装置では、温度センサに基づきヒータをオン、オフさせて消化槽内のバイオチップの温度を所定の範囲内に保つとともに、排泄物とバイオチップとを攪拌羽根によって攪拌するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−２５７９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、原子力発電所においては、定期的に施設の点検が義務付けられており、定期点検時には原子力機器メーカーおよび電力会社の作業者が平常時よりも多く原子力発電所内に入ることから、バイオトイレ装置の便器の使用頻度が高くなる。そのため、排泄物とバイオチップとが混在した収納物を攪拌するための攪拌羽根を駆動するモータが過負荷となり、バイオトイレ装置が継続して使用できなくなるという問題があった。すなわち、バイオトイレ装置では、便器の使用頻度が高くなると、排泄物によって消化槽内の水分量が増加し、この水分量の増加に伴い消化槽内では収納物が攪拌によって団塊状になり、収納物を攪拌するための駆動力が著しく増大する。そのため、攪拌用のモータが過負荷状態になり、モータを流れる電流が増加してサーマルトリップという異常警報の発生や、攪拌機構の軸受が腐食するなど、バイオトイレ装置を継続して使用することができなくなるという問題があった。
【０００４】
そこでこの発明は、便器の使用頻度が高くなった場合でも攪拌用のモータが過負荷となるのを未然に防止し、継続して便器の使用を可能にするバイオトイレ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、バイオチップと便器からの排泄物を収納し前記排泄物を前記バイオチップによって消滅処理する消化槽と、前記バイオチップと前記排泄物とが混在した前記消化槽内の収納物を攪拌するためのモータと、前記消化槽内を所定温度に加熱し前記収納物を保温するヒータとを有するバイオトイレ装置であって、前記便器の使用を検知する便器使用検知手段と、前記便器使用検知手段からの信号に基づき前記便器の使用頻度が平常時よりも高い場合は前記消化槽内の温度を前記所定温度よりも高温に切替える運転温度切替手段と、を備えたことを特徴とするバイオトイレ装置である。
【０００６】
この発明によれば、便器の使用頻度が高い場合は、消化槽内が所定温度よりも高温となるため消化槽内における収納物の水分の蒸発が促進され、収納物が団塊状になることが回避される。そのため、便器の使用頻度が高い場合でも、収納物を攪拌するための駆動力は小さくて済み、攪拌用のモータの過負荷が防止される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバイオトイレ装置において、前記便器使用検知手段は、前記便器の使用者を非接触で検知するビームセンサから構成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のバイオトイレ装置において、前記運転温度切替手段は、前記便器の使用頻度に応じて前記ヒータの運転設定時間を可変とすることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のバイオトイレ装置において、前記運転温度切替手段は、前記便器の使用頻度に応じて前記ヒータの運転設定温度を可変とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、便器の使用頻度が高い場合でも、攪拌用のモータが過負荷になるのを未然に防止できるので、サーマルトリップという異常警報の発生や、攪拌機構の軸受の腐食を回避することができる。これにより、長期間にわたり便器の継続使用ができ、高価なバイオトイレ装置を増設することなく、原子力施設の定期点検などによる人員の増加に十分対応することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、バイオトイレ装置の使用者を非接触で検知することができるので、使用回数確認のための使用者による特別な操作が不要となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、便器の使用頻度に応じてヒータの運転設定時間を可変とすることができるので、便器の使用頻度が高くなった場合は、平常時に対してヒータの運転時間を長くすることにより、消化槽内を所定温度よりも上昇させることができ、収納物の水分を適度に保つことができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、便器の使用頻度に応じてヒータの運転設定温度を可変とすることができるので、請求項３と同様に便器の使用頻度が高くなった場合は、平常時に対して消化槽内の設定温度を高くすることにより、収納物の水分を適度に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１ないし図５は、この発明の実施の形態１を示している。図１のバイオトイレ装置１０は、微生物によって排泄物を分解し消滅処理する機能を有しており、排泄物を汲み取ることや下水に流す必要もないことから、例えば原子力発電所内で使用される。バイオトイレ装置１０は、縦長のトイレハウス１１を有しており、トイレハウス１１の前面には開閉可能なドア１１ａが備えられている。使用者１は、ドアノブ１１ｂを操作してドア１１ａを開閉することにより、トイレハウス１１に出入り可能となっている。トイレハウス１１内には、主として便器１２、消化槽（処理槽）１３、攪拌羽根１４、モータ１５、ヒータ１６などが配設されている。トイレハウス１１の下部側には、トイレハウス１１内に電力を供給するための電源コード１７が接続されている。
【００１６】
図１に示すように、便器１２の上面は使用者１が着座可能となっている。便器１２の下方には、図２に示すように平面形状が円形に形成された消化槽１３が配置されている。便器１２側からの排泄物は、消化槽１３内に落下するようになっている。消化槽１３の内部には、排泄物とバイオチップ（図示略）とが混在した収納物２が収納されている。消化槽１３内では、バイオチップのバイオ菌により排泄物が分解され消滅処理される。便器１２の後方には、バイオチップを貯蔵するバイオチップ補給機３７が設けられている。バイオチップ補給機３７は、消化槽１３にバイオチップを定期的に自動供給する機能を有している。
【００１７】
消化槽１３内には、収納物２を攪拌するための攪拌羽根１４が配設されている。攪拌羽根１４は、攪拌軸１５ａを介して攪拌用のモータ１５に連結されている。攪拌羽根１４は、攪拌軸１５ａの軸心に対して所定角度だけ傾斜して取付けられた円板状部材であり、モータ１５によって消化槽１３内を軸心周りに回転する。攪拌羽根１４を駆動するモータ１５は、後述する制御装置３０からの指令により一定時間毎に動作するようになっている。
【００１８】
消化槽１３内には、消化槽１３内の温度を検知する温度センサ３１が設けられている。消化槽１３の外周には、消化槽１３内を加熱し排泄物とバイオチップが混在した収納物２を所定温度に保つヒータ１６が設けられている。ヒータ１６は、例えば電気ヒータから構成されている。図３に示すように、ヒータ１６は、温度センサ３１からの信号に基づき動作する温度調整手段３５に接続されており、温度調整手段３５よるオン、オフ制御によって消化槽１３内を所定温度に加熱し収納物２を保温するようになっている。消化槽１３の下側には、消化槽１３の重量を検知するための重量検知センサ３２が配置されている。重量検知センサ３２としては、重量を電気信号に変換する歪ゲージが採用されている。消化槽１３の側壁には、エアー供給口（図示略）が設けられており、エアー供給口から消化槽１３の内部に空気を送り込むことにより、消化槽１３内のバイオチップに含まれるバイオ菌を有効に働かせるようにしている。
【００１９】
図２に示すように、消化槽１３の外周には、消化槽１３内のバイオチップの下限レベルを検知するための下限レベル計３３が配設されている。下限レベル計３３は、発光部３３ａと受光部３３ｂとを有している。消化槽１３の側壁には、下限レベル計３３を取付けるための透明板からなる一対の通過窓が互いに対向して形成されている。下限レベル計３３は、発光部３３ａから照射されたレーザ光３３ｃは通過窓を介して受光部３３ｂで受光するようになっており、レーザ光３３ｃが受光されたか否かにより、バイオチップの下限レベルが検知されることになる。
【００２０】
トイレハウス１１内の消化槽１３と隣接する位置には、水を貯留する給水槽２１が配置されている。給水槽２１からは、給水手段としての開閉弁（電磁弁）３６を介して定期的に消化槽１３へ給水が行われる。消化槽１３の上部には、上方に延びる排気ダクト１８が連結されている。排気ダクト１８の途中には、消化槽１３からの粉塵などを捕捉するフィルタ装置２０と排気の湿度を検知する湿度センサ３４が設けられている。湿度センサ３４は、消化槽１３内の湿度を間接的に検知する機能を有している。排気ダクト１８におけるフィルタ装置２０の下流端部は、トイレハウス１１の頂部に設けられた排気口１９に接続されている。
【００２１】
トイレハウス１１内には、制御装置３０が設けられている。制御装置３０には、図３に示すように、温度センサ３１、重量検知センサ３２、下限レベル計３３、湿度センサ３４からの信号が入力されている。制御装置３０からは、温度調整手段３５、開閉弁３６、バイオチップ補給機３７へ動作指令信号が出力される。
【００２２】
トイレハウス１１の内壁面には、便器１２を使用する使用者１を検知するための便器使用検知手段２２が取付けられている。便器使用検知手段２２は、便器１２の使用者１を非接触で検知するビームセンサから構成されている。図２に示すように、便器使用検知手段２２は、トイレハウス１１の一方の内壁面に設けられた発光部２２ａと、トイレハウス１１の他方の内壁面に設けられた受光部２２ｂとを有している。便器使用検知手段２２は、発光部２２ａから受光部２２ｂに向けて複数の光ビーム２２ｃを照射するようになっており、発光部２２ａから受光部２２ｂに向かう光ビーム２２ｃが使用者１によって遮断されることにより、トイレハウス１１内の使用者１を検出する機能を有している。便器使用検知手段２２は、図３に示すように、制御装置３０の運転温度切替手段３０ａに接続されている。運転温度切替手段３０ａは、便器使用検知手段２２からの信号に基づき便器１２の使用頻度が平常時よりも高い場合は、消化槽１３内の温度を所定温度よりも高温に切替える機能を有している。
【００２３】
図５は、運転温度切替手段３０ａによるヒータ１６の通電制御の一例を示している。運転温度切替手段３０ａは、便器１２の使用頻度に応じてヒータ１６の運転設定時間を可変とするように構成されており、便器１２の使用頻度が高い場合は平常時に対してヒータ１６への通電時間を長くする。運転温度切替手段３０ａは、図５に示すように、便器１２の使用頻度が低い平常時は、ヒータ１６を時間Ｔ１だけオンとした後、時間Ｔ２をオフとし、その後、ヒータ１６を時間Ｔ３だけオンとし、その後ヒータ１６を時間Ｔ４だけオフとする。このように、便器１２の使用頻度が高くならない平常時は、消化槽１３内の温度を所定温度（例えば３０℃）に保つための通電制御を行われる。図５におけるヒータ１６のオン、オフ制御は、オン時間についてはＴ１＝Ｔ３であり、オフ時間についてはＴ２＝Ｔ４となる。そして、便器１２の使用頻度が高くなると、ヒータ１６のオン時間はＴ５に設定され、平常時のオン時間Ｔ１、Ｔ３よりも長くなる。これにより、消化槽１３内の温度を所定温度よりも高温とすることが可能となっている。
【００２４】
つぎに、実施の形態１におけるバイオトイレ装置１０の作用について説明する。
【００２５】
消化槽１３のバイオチップに含まれるバイオ菌を有効に働かせるためには、適正な温度と水分が必要であり、そのため消化槽１３内はヒータ１６による加熱と給水槽２１からの給水によって、バイオ菌に対して最適な環境が形成されている。消化槽１３内に収容されるバイオチップの適正レベルは、少なくとも下限レベルを超えるようになっており、これによって排泄物は十分な量のバイオチップにより確実に消滅処理される。
【００２６】
この実施の形態１においては、便器１２の使用頻度が高くなると消化槽１３内の温度を高温にするための制御が行われるが、まず便器１２の使用頻度が高くない平常時における制御動作について説明する。
【００２７】
バイオチップの水分量の算出は、つぎのように行われる。制御装置３０には、適正レベルのバイオチップが消化槽１３に収納された際の消化槽重量（Ｗ）が設定されており、制御装置３０は、重量検知センサ３２からの検知重量（Ｗ２）と消化槽重量（Ｗ）とに基づきバイオチップ中の水分量を算出する。湿度センサ３４で検知される検知湿度は、消化槽１３中の水分量が多くなると高くなることから、制御装置３０は、検出湿度（Ｈ１）および水分量に応じて消化槽１３内の水分が過剰であるか否かを判定する。制御装置３０には、予め水分量の下限値および上限値が設定されており、算出した水分量が上限値を超えた状態で、かつ検出湿度（Ｈ１）が設定湿度（Ｈ）以上であると、水分過剰であると判定する。そして、水分過剰である場合は、制御装置３０は温度調整手段３５を介してヒータ１６の通電制御を行い消化槽１３内の水分を蒸発させる。
【００２８】
つぎに、制御装置３０は、検出湿度（Ｈ１）および水分量に応じて消化槽１３内の水分が少ないか否かを判定する。制御装置３０は、算出した水分量が下限値を下回った場合で、かつ検出湿度（Ｈ１）が設定湿度（Ｈ）未満であると、消化槽１３内の水分が少ないと判定する。そして、制御装置３０は水分が少ないと判定すると、開閉弁３６を開いて消化槽１３への給水を行う。
【００２９】
制御装置３０は、バイオチップ補給機３７を制御し、バイオチップを消化槽１３に補給することになるが、この補給は下限レベル計３３で検知されるレベルに応じて行われる。バイオチップのレベルが下限レベル未満となると、発光部３３ａからレーザ光３３ｃは受光部３３ｂで受光されることになる。受光部３３ｂでレーザ光３３ｃが受光されバイオチップのレベルが下限値未満となると、制御装置３０はバイオチップ補給機３７を制御し、バイオチップを消化槽１３に補給する。そして、制御装置３０は、発光部３３ａからのレーザ光３３ｃが受光部３３ｂで受光されなくなるまで、バイオチップ補給機３７によって消化槽１３にバイオチップを補給する。
【００３０】
このように、バイオトイレ装置１０においては、制御装置３０に入力される各種センサからの信号に基づき、消化槽１３の内部環境を制御するようにしているので、消化槽１３内のバイオ菌の繁殖環境が適正に維持でき、排泄物の消滅処理は確実に行われる。また、消化槽１３内へのバイオチップの補給や給水は自動で行われるので、人手による維持管理がほとんど不要となり、バイオトイレ装置１０の維持管理が容易となる。
【００３１】
上述のように、便器１２の使用頻度が少ない平常時には、制御装置３０は温度センサ３１からの検出温度に応じてヒータ１６の通電制御を行い、消化槽１３内は所定温度に維持されるが、便器１２の使用頻度が高くなった場合は、攪拌用のモータ１５の過負荷を考慮したヒータ１６の通電制御が行われる。
【００３２】
図４は、攪拌用のモータ１５の過負荷を考慮したヒータ１６の通電制御の手順を示している。図４のステップＳ１においては、便器１２の使用者１の検知が便器使用検知手段２２によって行われる。ここで、便器１の使用者１の検知はビームセンサにより非接触で行われるので、使用回数確認のための使用者１による特別な操作は不要となる。つぎに、ステップＳ２に進み、便器１２の使用回数の累計を算出する。便器１２の使用回数の累計が算出されると、ステップＳ３で便器１２の使用頻度が高いか否か判断される。つまり、ここでは単位時間当たりの便器１２の使用回数が算出され、平常時における便器１２の使用回数との比較を行う。ステップＳ３において、便器１２の使用頻度が高くないと判定された場合は、ステップＳ４に進み、消化槽１３内は平常時と同様に所定温度に維持される。
【００３３】
ステップＳ３において、便器１２の使用頻度が高いと判断された場合は、ステップＳ５に進み、消化槽１３内は所定温度よりも高温に切替えられる。すなわち、運転温度切替手段３０ａは、図５に示すように、ヒータ１６への通電の時間Ｔ１、Ｔ３を時間Ｔ５に変更して消化槽１３内を高温に切替える。これにより、消化槽１３内における収納物２の水分の蒸発が促進され、収納物２が団塊状になることが回避される。そのため、収納物２を攪拌する駆動力は小さくて済み、攪拌用のモータ１５の過負荷が防止される。また、バイオチップは温度８０℃程度までの使用に耐えうるので、消化槽１３内の所定温度３０℃よりも高くしてもバイオチップの機能への影響は少ない。
【００３４】
このように、便器１２の使用頻度が高い場合でも、攪拌用のモータ１５が過負荷になるのを未然に防止でき、サーマルトリップという異常警報の発生や、攪拌機構の軸受の腐食を回避することができる。これにより、長期間にわたり便器１２の継続使用ができ、高価なバイオトイレ装置１０を増設することなく、原子力施設の定期点検などによる人員の増加に十分対応することができる。
【００３５】
（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２を示しており、図５の変形例を示している。実施の形態１においては、便器１２の使用頻度に応じてヒータ１６の運転設定時間を可変としているが、実施の形態２においては、便器１２の使用頻度に応じてヒータ１６の運転設定温度を可変としている。図６に示すように、運転温度切替手段３０ａは、便器使用検知手段２２からの信号に基づき、消化槽１３内の温度を所定温度、第一の設定温度Ｘ１、第二の設定温度Ｘ２、第三の設定温度Ｘ３の四段階に切替えるようにしている。
【００３６】
図６に示すように、便器１２の使用頻度が少ない時間Ｔ７、Ｔ９では、消化槽１３内は所定温度に維持されている。便器１２の使用頻度が高くなるにつれて消化槽１３内の設定温度が高くなり、時間Ｔ６では設定温度Ｘ１による温度制御が行われ、便器１２の使用頻度が時間Ｔ６よりも高くなる時間Ｔ８では設定温度Ｘ２による温度制御が行われる。さらに、時間Ｔ８よりも便器１２の使用頻度が高くなる時間Ｔ１０では、設定温度Ｘ３による温度制御が行われる。このように、便器１２の使用頻度に応じてヒータ１６の運転設定温度を可変できるので、単位時間当たりの便器１２の使用回数が多くなった場合でも、消化槽１３内の収納物２の水分を最適な状態に維持することができ、攪拌用のモータ１５の過負荷を未然に防止することが可能となる。
【００３７】
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、実施の形態１では、便器１２の使用検知をビームセンサを用いて行う構成としているが、ドア１１ａの開閉に連動するスイッチやトイレハウス１１の床に配置されたマットスイッチなど利用して検知する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１に係わるバイオトイレ装置の断面図である。
【図２】図１の装置の平面図である。
【図３】図１の装置における制御系を示すブロック図である。
【図４】図１の装置における消化槽の温度制御手順を示すフロー図である。
【図５】図１の装置におけるヒータの通電制御を示す特性図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係わるバイオトイレ装置におけるヒータの通電制御を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３９】
２          収納物
１０        バイオトイレ装置
１２        便器
１３        消化槽
１４        攪拌羽根
１５        モータ
１６        ヒータ
２１        給水槽
２２        便器使用検知手段
３０        制御装置
３０ａ      運転温度切替手段
３１        温度センサ
３２        重量検知センサ
３３        下限レベル計
３４        湿度センサ
３５        温度調整手段
３６        開閉弁
３７        バイオチップ補給機
【図１】
2009297362.tif 000003
【図２】
2009297362.tif 000004
【図３】
2009297362.tif 000005
【図４】
2009297362.tif 000006
【図５】
2009297362.tif 000007
【図６】
2009297362.tif 000008