(57)【要約】【課題】消化槽内の水分過多によるバイオ菌の繁殖環境が悪化するのを防止し、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の使用頻度に応じて開閉弁３６による消化槽１３内への水の供給を制限する水分量制御手段３０ｂとを備える。便器１２の使用頻度に応じて消化槽１３内の給水が制限されるので、消化槽１３内をバイオ菌が繁殖するのに適した環境に維持することができ、長期間にわたり便器１２の継続使用ができる。【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、前記消化槽内に水を供給する給水手段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く前記便器の使用頻度に応じて前記給水手段による前記消化槽内への水の供給を制限する水分量制御手段と、
を備えたことを特徴とするバイオトイレ装置。
【請求項２】
前記水分量制御手段は、前記便器使用検知手段からの信号に基づき前記給水手段よる前記消化槽への給水を停止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３】
前記水分量制御手段は、季節に応じて前記給水手段による前記消化槽への給水量を補正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】
前記水分量制御手段は、前記消化槽周辺の温度および湿度に応じて前記給水手段による前記消化槽への給水量を補正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、バイオ菌によって排泄物を分解させるバイオトイレ装置に関し、特に消化槽内のバイオ菌の繁殖環境を良好に維持することが可能な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施設内に入ることから、バイオトイレ装置の便器の使用頻度が高くなる。一方、原子力発電所のプラント運転時には、原子力施設に入る作業者の数は定期点検時よりも少なくなる。バイオトイレ装置の消化槽内におけるバイオ菌の繁殖環境を維持するために、タイマーにより一定時間毎に消化槽内へ給水が行われるが、便器の使用頻度が低い場合は消化槽内へ補給する水分量も少なくすることが、バイオ菌の繁殖環境を維持するのに好ましい。
【０００４】
しかし、バイオトイレ装置においては、便器の使用頻度と無関係に消化槽への給水が行われるため、便器の使用頻度が低下する傾向にある原子力発電所のプラント運転時には、消化槽内が水分過多の状態となり、バイオ菌の繁殖環境が悪化する。バイオ菌の繁殖環境が悪化すると、排泄物の消滅処理が十分に行われなくなり、便器の継続使用が困難になるという問題が生じる。
【０００５】
そこでこの発明は、消化槽内の水分過多によるバイオ菌の繁殖環境が悪化するのを防止し、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】
【０００６】
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、前記消化槽内に水を供給する給水手段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く前記便器の使用頻度に応じて前記給水手段による前記消化槽内への水の供給を制限する水分量制御手段と、を備えたことを特徴とするバイオトイレ装置である。
【０００７】
この発明によれば、便器の使用頻度に応じて消化槽内への水の供給が制限されるので、便器の使用頻度が低い傾向にある場合でも消化槽内が水分過多になるのが回避され、消化槽内はバイオ菌が繁殖するのに適した環境に維持される。
【０００８】
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、前記水分量制御手段は、前記便器使用検知手段からの信号に基づき前記給水手段よる前記消化槽への給水を停止することを特徴としている。
【０００９】
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、前記水分量制御手段は、季節に応じて前記給水手段による前記消化槽への給水量を補正することを特徴としている。
【００１０】
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、前記水分量制御手段は、前記消化槽周辺の温度および湿度に応じて前記給水手段による前記消化槽への給水量を補正とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、便器の使用頻度に応じて消化槽内の給水が制限されるので、消化槽内をバイオ菌が繁殖するのに適した環境に維持することができ、長期間にわたり便器の継続使用ができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、消化槽への給水が停止可能であるので、消化槽内が水分過多になるのを確実に回避することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、季節に応じて消化槽への給水量を補正することができるので、季節による湿度の変化を加味した消化槽への給水が可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、消化槽周辺の温度および湿度に応じて消化槽への給水量を補正することができるので、消化槽周辺の環境状態を加味した消化槽への給水が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１ないし図６は、この発明の実施の形態を示している。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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を介して一定時間毎に消化槽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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の水分量制御手段３０ｂに接続されている。水分量制御手段３０ｂは、便器使用検知手段２２からの信号に基づく便器１２の使用頻度に応じて開閉弁３６による前記消化槽内のへの水の供給を制限する機能を有している。
【００２４】
図５および図６は、水分量制御手段３０ｂによる開閉弁３６の開閉制御の一例を示している。水分量制御手段３０ｂは、便器１２の使用頻度に応じて開閉弁３６の閉弁作時間を可変とするように構成されている。図５は便器１２の使用頻度が高い傾向にある場合の給水制御を示しており、開弁動作時間Ｔ１が短いのに対して閉弁動作時間Ｔ２は長く設定されている。図６は、消化槽１３への給水量を補正する制御であり、季節を考慮した開閉弁３６の開閉制御を示している。図６に示すように、開弁動作時間Ｔ１は図５と同じであるが、閉弁動作時間Ｔ３は図５の閉弁動作時間はＴ２よりも著しく長く設定されている。また、消化槽１３への給水量の補正は、温度センサ３１および湿度センサ３４からの信号を利用し、消化槽１３の周辺の温度および湿度に応じて行うようにしてもよい。この場合も開閉弁３６は図６に基づく開閉制御が行われる。水分量制御手段３０ｂは、さらに便器使用検知手段２２からの信号に基づき便器１２の使用頻度が低い場合は、開閉弁３６による消化槽１３への給水を停止する機能も有している。
【００２５】
この実施の形態においては、季節を考慮した給水量の補正と消化槽１３の周辺の環境状態を考慮した給水量の補正は、共に図６の開閉制御に基づき行うようにしているが、開閉弁３６の開閉制御は、それぞれの入力条件に適した異なる構成としてもよい。また、この実施の形態においては、単位時間当たりの便器１２の使用回数から便器１２の使用頻度を算出して消化槽１３への給水制御を行うようにしているが、便器１２の使用回数の積算値から使用頻度を判定し、消化槽１３への給水制御を行う構成としてもよい。
【００２６】
つぎに、実施の形態におけるバイオトイレ装置１０の作用について説明する。
【００２７】
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、消化槽１３内は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。
【００２８】
この実施の形態においては、消化槽１３の水分過多を防止するため、便器１２の使用頻度に応じて開閉弁３６による消化槽１３への給水制御が行われるが、まずバイオトイレ装置１０の全体の制御動作について説明する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図４は、消化槽１３内の水分過多によるバイオ菌の繁殖環境が悪化するのを防止するための給水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の使用頻度が低い傾向にあると判定された場合は、ステップＳ４に進み、開閉弁３６による消化槽１３への給水が中止される。これにより、消化槽１３内が水分過多になるのを確実に回避することができ、消化槽１３内をバイオ菌が繁殖するのに適した環境に維持することができる。
【００３４】
ステップＳ３において、便器１２の使用頻度が高い傾向にあると判定された場合は、ステップＳ５に進み、開閉弁３６による消化槽１３内への給水が継続され、ステップＳ６に進む。ステップＳ６においては、特定の季節であるか否かが判定される。つまり、ステップＳ６では雨季か冬季か否かが判断される。ここで、低湿度となる冬季と判定された場合は、ステップＳ７に進み、図５に基づく消化槽１３への給水が行われる。ステップＳ６において、高湿度となる雨季と判断された場合は、ステップＳ８に進み、図６に基づく消化槽１３への給水量の補正が行われる。すなわち、ステップ８においては、高湿度となる季節を加味した給水量の補正が行われ、消化槽１３への給水量は冬季に比べて少量となる。
【００３５】
ステップＳ６においては、給水量の補正は季節を基準として判定する構成としているが、消化槽１３の周辺の環境状態に基づき判定する機能を用いることも可能である。この場合は、ステップ６において、温度センサ３１および湿度センサ３４からの信号を利用し、消化槽１３の周辺の温度および湿度が高いか否かが判定される。ここで、消化槽１３の周辺の温度および湿度が高くないと判定されると、ステップＳ７に進み、図５に示す給水制御が行われ、図６による給水量の補正は行われない。ステップ６において、消化槽１３の周辺の温度および湿度が高いと判定されると、ステップＳ８に進み、図６に示す開閉弁３６の開閉制御による給水量の補正が行われ、消化槽１３への給水量は冬季に比べて少量となる。
【００３６】
このように、便器１２の使用頻度に応じて開閉弁３６による消化槽１２内の給水を制限するようにしているので、消化槽１３内をバイオ菌が繁殖するのに適した環境に維持することができ、便器１２の使用頻度が低い場合であっても、長期間にわたり便器１２の継続使用ができる。
【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。また、この実施の形態においては、給水手段を開閉弁３６から構成しているが、電動ポンプなどを利用して給水槽２１から消化槽１３へ給水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への給水制御手順を示すフロー図である。
【図５】図１の装置における開閉弁の開閉制御を示す特性図である。
【図６】図１の装置における開閉弁による給水量の補正時の開閉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
３０ｂ      水分量制御手段
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（給水手段）
３７        バイオチップ補給機
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009297363.tif 000005
【図４】
2009297363.tif 000006
【図５】
2009297363.tif 000007
【図６】
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