JP7327867B1 - 循環式トイレシステム - Google Patents
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Abstract
Description
下水道と接続されていない水洗式トイレは便槽か、浄化槽を備えている。便槽は汚水を貯めるためのタンクである。汚水は便槽に貯められ、例えば1ヶ月毎等の所定の期間毎に汲み取られる。浄化槽は、汚水を浄化する機能を有しており、場合によっては循環式のものもある。浄化槽を用いる場合においても、便槽を用いる場合程頻繁ではないが、汚水の汲み取りが必要となる。
その点を踏まえ、下水道と接続されていない水洗式トイレを、衛生車による汲み取りを必要としないように改良しようという試みは以前からなされているが、便槽と浄化槽はともに原理上汲み取りが必要であるから、少なくとも実用的なレベルの技術は現時点で存在していない。
本願発明は、水洗式のトイレ便器と、前記トイレ便器に水洗用の浄水を供給するための前記浄水を貯めるようになっており、前記トイレ便器にその一端を接続された給水管の他端と接続された浄水タンクと、前記トイレ便器で生じた固形分を含む汚水を前記トイレ便器から排水管を介して受入れ、前記汚水を浄水にして前記浄水タンクに供給する浄水設備と、を含んでなる循環式トイレシステムである。
そして、前記浄水設備は、閉空間を形成する、前記排水管が接続されたケースと、前記ケース内の前記排水管から落ちる前記汚水がその一部に落下するように位置させて前記ケース内に配置された板材であり、前記汚水中の一定以上の大きさの固形分を通過させず液体を通過させるための多数の孔が穿たれることで、前記汚水を固液分離する固液分離板と、前記ケースの底に溜まった、前記固液分離板を通過した汚水を加熱して蒸発させる第1ヒータと、前記固液分離板の上に乗った固形分を加熱して乾燥させる第2ヒータと、前記ケース内で前記汚水から生じた水蒸気を前記ケース外に排出するための前記ケース内の空間に連通するようにして前記ケースに接続された排気管と、前記排気管に設けられた、前記排気管を介して送られてきた水蒸気を液体に戻して浄水とする復水器と、を備えている。
また、この循環式トイレシステムでは、前記復水器で作られた前記浄水が、前記復水器と前記浄水タンクとにその一端と他端とをそれぞれ接続された接続管を介して前記浄水タンクに供給されるようになっているとともに、前記ケースに前記固液分離板を前記ケース外に取出すための開閉自在な扉が設けられている。
循環式トイレシステムは、浄水タンク、水洗式のトイレ便器、浄水設備を含んで構成される。トイレ便器は、水洗式のものであり、従来と同じものでも良い。浄水タンクも、従来と同じものでも良い。汚水又は浄水は、循環式トイレシステム内において、浄水タンク→(給水管)→トイレ便器→(排水管)→浄水設備→(接続管)→浄水タンクの順に循環するようになっている。
循環式トイレシステムは、浄水設備を備えている。
浄水設備は、閉空間を形成する、ケースを備えている。ケースには、トイレ便器から伸びる排水管が接続されている。ケースが閉空間を構成するのは、例えば、汚水から生じる匂いが外部に漏れるのを防ぐためである。また、浄水設備内では後述するように第2ヒータにより汚水中の固形分が、第1ヒータにより固形分が除かれた汚水がそれぞれ加熱されるが、ケースは、それらによる加熱効率を向上させるにも寄与する。
ケース内の排水管の開口よりも下方の位置に、固液分離板が配置されている。固液分離板は、ケース内の排水管から落ちる汚水がその一部に落下するように位置させてケース内に配置された板材である。固液分離板には、汚水中の一定以上の大きさの固形分を通過させず液体を通過させるための多数の孔が穿たれている。汚水中の固形分は孔を通過せずに固液分離板の上に残り、固形分が除かれた汚水は孔を通過し、固液分離板の下方に落下する。それにより、固液分離板は、汚水を固液分離するようになっている。
このような仕組みにより、本願発明の循環式トイレシステムの浄水設備のケース内では、ケースの底にケースに送られた汚水中の液体が溜まる一方で、固液分離板の上に汚水中の固形分が溜まるようになっている。
循環式トイレシステムは、ケースの底に溜まった、固液分離板を通過した汚水を加熱して蒸発させる第1ヒータを備えている。それにより、ケースの底に溜まった汚水は、水蒸気を発生させることになる。
循環式トイレシステムは、また、固液分離板の上に乗った固形物を加熱して乾燥させる第2ヒータを備えている。それにより、固液分離板の上に乗った固形物は、乾燥していく(場合によっては炭化していく)が、その過程で、それが発する臭いが軽減されていく。なお、第1ヒータの場合もそうであるが、第2ヒータによる加熱は、連続的なものであっても良いし、バッチ的なものであっても良い。第1ヒータと第2ヒータによる加熱がバッチ的なものである場合、それらによる加熱は同時に行われても良いし、そうでなくても良い。
他方、浄水設備は、ケース内で生じた水蒸気をケース外に排出するためのケース内の空間に連通するようにしてケースに接続された排気管と、排気管に設けられた、排気管を介して送られてきた水蒸気を液体に戻して浄水とする復水器と、を備えている。上述したように、ケースの底に溜まった汚水からは水蒸気が生じる。汚水を加熱し、蒸発させる過程でバクテリア等が死滅し、有機物の代謝を阻害する作用が生じ、その結果、悪臭の元である硫化水素などの発生が抑えられるため、液体の臭いが低減される。液体が蒸発することによって生じた蒸気は、排気管を介して復水器に至り、復水器で液体に戻される。復水器で蒸気から得られた液体が浄水である。
循環式トイレシステムでは、復水器で作られた浄水が、復水器と浄水タンクとにその一端と他端とをそれぞれ接続された接続管を介して浄水タンクに供給されるようになっている。したがって、復水器で上述のようにして作られた浄水は、復水器から接続管を介して浄水タンクに送られ、トイレ便器での水洗に再び使用される。このようにして、この循環式トイレシステムでは、浄水と汚水を循環させて使用することが可能となる。
加えて、循環式トイレシステムのケースには、固液分離板をケース外に取出すための開閉自在な扉が設けられている。それにより、固液分離板の上で乾燥させられた汚水中の固形分は、ケース外に固液分離板を取出した状態で、ケース外に廃棄可能である。それにより、この循環式トイレシステムでは、汚水中の液体を循環させて使用することが可能なことと相俟って、衛生車による汲取りを行わなくても良くなる。
他方、循環式トイレシステムにおけるトイレ便器の利用により汚水+浄水の量が増えていくため基本的にはこの循環式トイレシステムでは浄水を追加する必要はない。その代わりに汚水+浄水の量が増えすぎた場合には問題が生じるおそれがある。しかしながら、循環式トイレシステムにおける浄水+汚水の量が増えすぎた場合には、復水器へと導かずにケース内で生じた水蒸気を外部の系に放出すれば良い。したがって、この循環式トイレシステムでは、汚水に関しても「汲み取り」の作業は不要となる。
仮に、固形分の所定期間おきの回収が必要になるとしても、臭いが抑制された、水分を失って乾燥した状態となった固形分を回収するのであれば、衛生車も特殊な作業も必要ないので、下水道と接続されていない従来の水洗式トイレと比べると、維持に関する手間とコストに優れる。
例えば、第1ヒータは、ケースの底に設けることができ、例えばケースの底の下側に設けてケースの底を下側から加熱するようにすることができる。
第1ヒータによりケース内に溜まった汚水を加熱するようにすることで、汚水から水蒸気を強制的に生じさせることができるようになり、結果的に復水器で生じる浄水の量を増やすことができるようになる。それにより、トイレ便器での水洗に利用可能な浄水が不足するという事態の発生を防ぐことができるようになる。また、第1ヒータにより汚水を加熱することにより、汚水中のバクテリア等が死滅し、有機物の代謝を阻害する作用が生じ、その結果、悪臭の元である硫化水素などの発生が抑えられるという効果、つまり液体の臭いが低減されるという効果が生じることになる。
第2ヒータは、固液分離板の上に乗った固形物を例えば、180℃以上に加熱可能となっていてもよい。第2ヒータは、ケース内に温風を送風するようなものであってもよい。また、第2ヒータは、固液分離板の近傍の固液分離板の上方、或いは下方に設けられていても良い。第2ヒータは、遠赤外線を照射する公知或いは周知のヒータ、より詳細にはシーズヒータとすることができる。
汚水中の液体を通過させるための孔は、固液分離板の全体に一様に存在しても良いが、そうでなくても良い。
例えば、前記固液分離板は、前記孔が穿たれていない板範囲と、前記板範囲の縁の少なくとも一部に存在するメッシュ範囲とを備えていてもよい。固液分離板の孔が存在する部分に汚水中の固形分が乗った場合には、第2ヒータからの熱によって乾燥していく固形分が、孔を介して下から立ち上ってくるケースの底に溜まった汚水から生じた水蒸気により再度湿ってしまうおそれがある。仮に、固形分が固液分離板の孔が存在しない部分である板範囲の上に存在するのであれば、乾燥しつつある固形分が、汚水から生じた水蒸気によって再度湿ってしまうという事態が生じる可能性を低減させることができる。
前記固液分離板は、前記孔が穿たれていない補助板と、多数の前記孔が穿たれた板であり前記補助板より小さいメッシュ板とを重ねて構成されており、前記補助板が前記板範囲を、重ね合わされた前記補助板から食み出した前記メッシュ板が前記メッシュ範囲をそれぞれ形成していてもよい。そのようにすることで、板範囲とメッシュ範囲とを有する固液分離板を簡単に作ることが可能となる。この場合、補助板とメッシュ板のどちらを上側にすることも可能である。補助板とメッシュ板とは互いに固定されていても良いし、互いに固定されていなくても良いが、両者を固定した方が固液分離板の取り回しが容易である。
固液分離板が補助板を有している場合、前記第2ヒータは、前記補助板の下側に位置していてもよい。そのようにすることで、固液分離板に落下して来る汚水が、或いは固液分離板から孔を介して下方に落下していく液体が、第2ヒータにかかる可能性を小さくすることができる。
前記仕切板は水平とされていても良いが、傾斜させられていても構わない。仕切板を傾斜させると、ケースの底に溜まった汚水から生じて上昇する水蒸気は、仕切板の下面に当って、仕切板の下面に沿って上昇する。それにより、水蒸気に一方向の流れを作ることができるので、ケース内での水蒸気の流れが安定させることができる。
第2ヒータと、仕切板の少なくとも一方が固液分離板に固定的に取付けられていても構わない。そうすると、固液分離板を扉からケースの外に移動させようとした場合には、固液分離板とともに、第2ヒータと、仕切板のうちの固液分離板に取付けられたものも移動することになる。固液分離板に第2ヒータと仕切板の少なくとも一方を取付けることの利点は、例えば、扉の近く或いはケースの外に第2ヒータを引出すことによる第2ヒータのメンテナンスの容易さである。
固液分離板に第2ヒータ、仕切板の少なくとも一方が固定的に取付けられているか否かに関わらず、扉は固液分離板に固定的に取付けられていても構わない。そうすることにより、扉をケースに対して開状態とすることにより、固液分離板をケース外に引出すことが可能となる。ワンアクションにより扉と固液分離板とを移動させることが可能となるので便利である。なお、ここまで述べたすべての場合でそうであるが、本願では、固液分離板の少なくとも一部がケースの外に取りだされた場合には、「固液分離板がケース外に取出された」ものとして扱う。
例えば、前記固液分離板は数°以上、例えば3°から10°傾斜させられており、且つ、前記ケース内の前記排水管から落ちる前記汚水が傾斜した前記固液分離板の上1/3の範囲に落下するようにして前記ケース内に配されていてもよい。そうすると、固液分離板に汚水が落ちる位置よりも下方の所定の位置に汚水中の固形分が堆積してそこで乾燥することになる。そうすると、次にケース内に落下してくる汚水が、少なくとも直接乾燥した固形分に落下する可能性が減るため、乾燥した固形分が再び濡れるおそれを小さくすることができる。
固液分離板が傾斜している場合、浄水設備は、前記固液分離板に振動を与える振動付与装置を備えていても構わない。振動付与装置が存在していれば、当初は汚水が落下した位置に存在していた固形分が、固液分離板が振動する度に少しずつ固液分離板の上面を下方に向けて移動していくことになるので、固形分、或いは乾燥した固形分が固液分離板のうちの汚水が落下してくる位置から離れていくことになる。それにより、乾燥した固形分が後から落ちてくる汚水によって再び濡れるおそれを小さくすることができる。
振動付与装置は固液分離板に振動を与えることができ、それにより固形分を固形分離板の下方に移動させることができるようなものであれば足り、その限りにおいて公知或いは周知の装置を採用することができる。振動付与装置は、例えば、固液分離板の所定の部位を僅かに上方に移動させ下方に落とすことによって固液分離板に振動を与える装置や、固液分離板を叩くことによって固液分離板に振動を与える装置として実現することが可能である。
一例となる浄水設備は、水洗式のトイレ便器と、前記トイレ便器に水洗用の浄水を供給するための前記浄水を貯めるようになっており、前記トイレ便器にその一端を接続された給水管の他端と接続された浄水タンクと、組合せることにより、循環式トイレシステムを構成するものであり、前記トイレ便器で生じた固形分を含む汚水を前記トイレ便器から排水管を介して受入れ、前記汚水を浄水にして前記浄水タンクに供給する浄水設備である。
そして、その浄水設備は、閉空間を形成する、前記排水管が接続されたケースと、前記ケース内の前記排水管から落ちる前記汚水がその一部に落下するように位置させて前記ケース内に配置された板材であり、前記汚水中の一定以上の大きさの固形分を通過させず液体を通過させるための多数の孔が穿たれることで、前記汚水を固液分離する固液分離板と、前記ケースの底に溜まった、前記固液分離板を通過した汚水を加熱して蒸発させる第1ヒータと、前記固液分離板の上に乗った固形分を加熱して乾燥させる第2ヒータと、前記ケース内で前記汚水から生じた水蒸気を前記ケース外に排出するための前記ケース内の空間に連通するようにして前記ケースに接続された排気管と、前記排気管に設けられた、前記排気管を介して送られてきた水蒸気を液体に戻して浄水とする復水器と、を備えている。
この浄水設備は、前記復水器で作られた前記浄水が、前記復水器と前記浄水タンクとにその一端と他端とをそれぞれ接続された接続管を介して前記浄水タンクに供給されるようになっているとともに、前記ケースに前記固液分離板を前記ケース外に取出すための開閉自在な扉が設けられている。
図1に、循環式トイレシステムの概略的な全体側面図を示す。後述する浄水設備におけるケースの部分は断面図とされている。
トイレ便器10と浄水装置20とは、排水管51によって接続されている。浄水装置20と復水器30とは、排気管52によって接続されている。復水器30と浄水タンク40とは接続管53によって接続されている。浄水タンク40とトイレ便器10とは、給水管54によって接続されている。
排水管51、排気管52、接続管53、給水管54はいずれも管である。これらのうち、排水管51、接続管53、給水管54はそれらの中を液体が、排気管52はその中を気体が通過する。排水管51、排気管52、接続管53、給水管54はその内部を通過する気体又は液体が漏れ出さないようなものであれば公知或いは周知のもので構わず、金属製や樹脂製とすることができる。
トイレ便器10が使用され浄水で水洗されると、汚水が生じる。生じた汚水には固形分が含まれる場合がある。固形分は主に大便とトイレットペーパーである。トイレ便器10で生じた汚水は、排水管51を介して浄水装置20へ送られるようになっている。なお、これには限られないがこの実施形態では、排水管51の途中にラインポンプ51Aが設けられている。ラインポンプ51Aは、吸込口と吐出口とが一直線になっているポンプである。それ故、ラインポンプ51Aは、直線的に配された排水管51の途中に取付けるのが容易である。ラインポンプ51Aはトイレ便器10で生じた汚水を浄水装置20へと送る機能を有している。ラインポンプ51Aが起動するのは、トイレ便器10で汚水が生じたときのみで良い。なお、ラインポンプ51Aが取付けられる排水管51が直線的でない場合には、ラインポンプ51Aは、汚水を浄水装置20へ送ることができる限り他の種類のポンプであっても良い。
ケース21には、排水管51が接続されている。排水管51はこの実施形態では、ケース21内にまで伸びておりその先端が下向きに曲折されているがこれはこの限りではない。
ケース21には扉21Bが設けられている。扉21Bは、ケース21に対して開閉自在となっている。扉21Bは、ケース21に対して例えばヒンジ接続されることでケース21に対して開閉自在となっていても構わないが、この実施形態では、ケース21に対して図1における左方向に、水平に平行移動させる(引出す)ことにより、ケース21に対して開閉自在となっている。
固液分離板22は、固液分離板22を貫通する多数の孔221X(図2参照)を備えている。汚水X中の固形分X2は孔221Xを通過しない一方で、汚水X中の液体X1は孔221Xを通過する。したがって、液体X1は固液分離板22を通過してケース21の底に落下し、汚水X中の固形分X2は固液分離板22の上に残る。それにより、固液分離板22は、濾材として機能することにより、汚水X中の液体X1と固形分X2とを固液分離する。固液分離板22は腐食しづらい素材でできているのが好ましい。これには限られないが、固液分離板22は例えばステンレス製である。
固液分離板22における孔221Xは、固液分離板22に複数、より詳しくは多数穿たれている。孔221Xは上述した固液分離を実現することができるような形状、大きさである必要があるが、固液分離が実現できるのであれば、各孔221Xの形状、大きさが同一である必要はない。すべての孔221Xの形状、大きさは同じとされている。なお、図2における孔221Xは作図の都合上大きめに描かれている。
固液分離板22にメッシュ範囲と板範囲とを区分して作るため、この実施形態では固液分離板22の構成を以下のようなものとしている。固液分離板22は、図1から3に示したように、多数の孔221Xが穿たれた板であるメッシュ板221と、孔の穿たれていない板である補助板222とを重ね合わせることによって構成されている。メッシュ板221と補助板222とはともにこれには限られないがこの実施形態では矩形の板材であり、これには限られないが例えばステンレス製とすることができる。この実施形態では、メッシュ板221は、これには限られないが、ステンレス(SUS304)製のワイヤを平織りして作られた、平織金網としている。その目開きは、例えば、0.5mm以上、1mm以下である。他方、これには限られないが、補助板222は、ステンレス製、或いは鉄製の薄い板としている。
メッシュ板221と補助板222とは、メッシュ板221と補助板222とを重ね合わせた場合において、メッシュ板221の周囲が平面視した補助板222から食み出すように両者の大きさと形状が調整されている。平面視した場合に補助板222から食み出したメッシュ板221が、上述したメッシュ範囲を形成し、補助板222が板範囲を形成する。ともに適宜の形状、大きさに調整されたメッシュ板221と補助板222とを重ね合わせるだけで、メッシュ範囲と板範囲とを所望の範囲に持つ固液分離板22を簡単に得ることができる。メッシュ板221と補助板222とは互いに固定されていなくても良いが、この実施形態では両者は固定されている。それらの固定方法は、溶接、ボルト・ナットを用いる等、公知或いは周知の方法によれば良い。この実施形態では、メッシュ板221の上に補助板222が位置しているが、両者の上下関係はこの限りではない。
レール250は、その全長にわたって断面形状が同一であり、断面コの字型となっている。両レール250の互いに対向する面には、溝251が切られている。溝251の中に固液分離板22、或いはメッシュ板221の幅方向の両端を挿入することによって、固液分離板22は、2本のレール250によって支持される。加えて、固液分離板22はその幅方向の両端をレール250の溝251に案内されながら、レール250の長さ方向に摺動可能となっている。
両レール250はケース21の扉21Bに相当しない部分に対して固定されている。
これには限られないがこの実施形態における固液分離板22は扉21Bの適宜の部分に適宜の方法で固定的に取付けられている。したがって、これには限られないが、この実施形態では、固液分離板22は扉21Bと一体とされている。扉21Bは上述したように、図1の左方向に平行移動させることによりケース21に対して開くことができるようになっている。そうすると、扉21Bとともに、固液分離板22もケース21から引き出されることになる。
第2ヒータ26は、固液分離板22の上に乗っている固形分X2を加熱して乾燥させ、場合により炭化させることができるのであればどのようなものでも構わないし、その取付け場所も自由である。第2ヒータ26は、固液分離板22の上の固形分X2を、例えば、80℃以上に加熱できるようなものであるのが好ましく、この実施形態ではそうされている。
例えば、第2ヒータ26は、遠赤外線を照射する公知或いは周知の電熱ヒータ、より詳細にはシーズヒータとすることができる。シーズヒータは公知或いは周知であり、市販もされている。第2ヒータ26として利用するシーズヒータは市販のもので構わない。これには限られないが、この実施形態におけるシーズヒータは平面視U字型とされており、その両端が扉21Bに固定されている。したがって、扉21Bをケース21に対して開くと、第2ヒータ26もケース21から引き出されることになる。これは第2ヒータ26のメンテナンスを行う際に便利である。
また、これには限られないが、第2ヒータ26は、その全体が固液分離板22を構成する補助板222の下側に位置するようになっており、平面視した場合に、その全体が補助板222に隠れるようになっている。これにより、汚水X中の液体X1が、第2ヒータ26に当接しづらくなる。
仕切板23は、板材である。仕切板23は、例えば腐食しにくい金属製であり、例えば、ステンレス製である。仕切板23は、後述するようにしてケース21の底に溜まった液体X1から生じた水蒸気が、直接第2ヒータ26に当たるのを抑制するための板である。ケース21の底に溜まった液体X1から真上に上昇する水蒸気が直接第2ヒータ26に当たることが妨げられるようになっているのであれば、ケース21の底に溜まった液体X1から生じて上昇する水蒸気が第2ヒータ26に直接当たることを抑制するようになっている、と見做せるものとする。もっとも、この実施形態ではそうしていないが、仕切板23を含む板材によって閉空間を作り、その閉空間内に第2ヒータ26を配することとすれば、水蒸気が第2ヒータ26に当たることを事実上完全に防止することができるようになる。
仕切板23は、水平に配されていても良いが、これには限られないがこの実施形態では図3に示したように傾斜させられている。これは、ケース21の底に溜まった液体X1から生じて上昇する水蒸気の流れを安定させるという付加的な効果を生じる。ケース21の底に溜まった液体X1から生じて上昇する水蒸気は、仕切板23の底面に当って、図3の右上方向に流れることになる。それにより、ケース21の底に溜まった液体X1から生じた水蒸気は、仕切板23まで上昇し、仕切板23の図3における右側から上方に抜けていくことになる。他方、仕切板23の図3の左側では、上から下へ向かう空気等の気体の流れが生じることになる。したがって、ケース21内では、図3において、仕切板23を囲む反時計回りの気体の流れが生じることになる。それにより、ケース21の底に溜まった液体X1から生じる水蒸気の流れが安定することになり、ひいてはケース21内での気体の流れが安定したものとなるのである。
固液分離板22と固定された、メッシュ板221は、扉21Bをケース21に対して図1の左方向に移動させた場合に、固液分離板22とともにケース21の外に引き出されることとなる。
第1ヒータ24は、ケース21の底に溜まった液体X1を加熱して蒸発させることができるようなものであればその詳細は問わない。この実施形態では、第1ヒータ24は、ケース21の底に溜まった液体X1を効率よく蒸発させることのできる温度(例えば、少なくとも80℃以上、好ましくは90℃以上)に加熱できるようなものとなっている。第1ヒータ24はそれが可能な限り公知或いは周知のもので十分であり、例えば、電熱ヒータ、より詳細には複数本平行に配列したシーズヒータとすることができる。ただし、第1ヒータ24による加熱は常時行われている必要はないし、液体X1の温度が常に同じ温度に保たれている必要はないし、また、液体X1の温度が、例えば80℃以上という一定の温度範囲に保たれている必要もない。
第1ヒータ24はケース21の底に溜まった液体X1を常に加熱できるようになっていても良いし、バッチ的に加熱できるようになっていても良い。第1ヒータ24によるケース21の底に溜まった液体X1の加熱と、第2ヒータ26による固液分離板22の上の固形分X2の加熱とは時間的に重複して行われるようになっていてもよいし、そうでなくても良い。
第1ヒータ24は、ケース21の底に溜まった汚水X由来の液体X1を効率よく加熱することが可能となるように、必ずしもそうする必要はないが、この実施形態では、平面視した場合のケース21の底面の略全面を覆うようになっている。ケース21内の液体X1が溜まる部分の下側に回り込んでいる第1ヒータ24は、液体X1をその底面の全面から加熱するようになっている。
この実施形態では、ケース21の底付近に、第1ヒータ24が存在する空間と、ケース21の底に溜まった汚水X由来の液体X1とが存在する空間とを区画するための板である底板25が設けられている。底板25は、第1ヒータ24からケース21の底に溜まった液体X2への熱の伝導を妨げないような素材でできているのが好ましく、この実施形態では金属製である。
ケース21内では上述したように、汚水X中の液体X2から水蒸気が発生する。ケース21内で発生した蒸気は、排気管52を介してケース21外に導かれるようになっている。
排気管52の復水器30の手前には弁30Aが設けられている。弁30Aは、排気管52の或いはケース21内の気体の圧力が過剰となった場合に排気管52内の気体を外部の系に排出するためのものである。具体的には、排気管52内の気体の圧力が予め定められた圧力を超えた場合に、弁30Aが作動して排気管52内の気体が外部の系に排出される。そのような動作をする弁は公知或いは周知なので、弁30Aとしてはそのようなものを利用すれば十分である。弁30Aの存在により、ケース21内の圧力が過剰となったとき、その主な原因となる汚水X中の過剰な液体X1から生じた水蒸気が外部の系に放出されるため、循環式トイレシステム内に存在する液体の量が過剰となるのが防止される。
なお、排水管51の先端には、排水管51にケース21の底に溜まった液体X1から発生した水蒸気が入り込むのを防止するための、汚水Xが排水管51からケース21に流れ込むときのみ開き他のタイミングでは閉まっている蓋が存在しても良い。この蓋については図示を省略している。
浄水タンク40は浄水を溜めるタンクである。そのような機能を満足することができるのであれば、浄水タンク40はどのようなものであっても構わず、公知或いは周知のタンクを浄水タンク40に利用することができる。
ユーザが循環式トイレシステムのトイレ便器10を用いる。トイレ便器10をユーザが利用したら、トイレ便器10で水洗がなされる。水洗は、浄水をトイレ便器10に流すことにより行われる。トイレ便器10に浄水を流す場合、浄水タンク40に溜まっていた浄水が、給水管54を介してトイレ便器10に送られる。なお、トイレ便器10に小型の浄水タンクを設けておき、トイレ便器10での水洗には小型の浄水タンクに溜められていた浄水が用いられるようにしても良い。その場合には、トイレ便器10の水洗に用いられることで不足した分の浄水が、適宜のタイミングで浄水タンク40から、トイレ便器10に設けられた小型の浄水タンクに給水管54を介して送られることになる。
トイレ便器10から浄水装置20に汚水を確実に流すために、排水管51の途中に設けられたラインポンプ51Aが作動する。ラインポンプ51Aは、例えば、トイレ便器10で汚水が生じた場合にのみ作動するようになっている。ラインポンプ51Aの働きにより、汚水は確実にトイレ便器10から浄水装置20へと送られることになる。
落下した汚水Xは、ケース21内にある固液分離板22の上に落ちる。この実施形態では、固液分離板22の図2に示したPの符号が付された落下点辺りに落ちる。
固液分離板22の上に落ちた汚水Xは、それに含まれる液体X1が固液分離板22に設けられた多数の孔221Xを通過して固液分離板22の下に落ちていく。他方、汚水X中の固形分X2は、孔221Xを介して固液分離板22の下に落ちることはなく、固液分離板22の上に残ることになる。それにより、汚水Xは、固液分離板22によって固液分離される。固液分離板22の孔221Xを通過して落下した液体X1は、ケース21の底に溜まる。
ケース21の底に溜まった液体X1の水位は、最も高くなったときでも、仕切板23の下端にまで至ることはないように調整されている。
それにより、ケース21の底に溜まった液体X1の温度は、例えば、80℃以上に保たれる。他方、ケース21内の気体の温度は、例えば、70~80℃程度に保たれる。ケース21内の気体の温度の上昇は、例えば、第1ヒータ24と第2ヒータ26の双方によって行われる。
加熱された液体X1から、水蒸気が生じる。水蒸気は、ケース21内を上昇し、仕切板23に当たり、図1の右上方向に流れる。それにより、水蒸気の流れは、整流されることになる。
液体X1を加熱し、蒸発させる過程で液体X1中のバクテリア等が死滅し、有機物の代謝を阻害する作用が生じ、その結果、悪臭の元である硫化水素などの発生が抑えられるため、液体X1の臭いも、水蒸気の臭いも元の液体X1の臭いよりも低減された状態となっている。液体X1から生じる水蒸気には多少の不純物が混ざるが、その臭いは問題となるようなレベルのものではなくなっている。
第2ヒータ26によって加熱されることにより、固液分離板22の上に乗った固形分X2は、乾燥してその体積が小さくなる。また、その過程で固形分X2の臭いが抑制されていく。結果として、固形分X2は、例えば粉末状に近い状態になる。第2ヒータ26によって加熱されたとき、固形分X2が存在する固液分離板22の上面の温度が十分に高いと、例えば、100℃以上であると、加熱時間の長さにもよるが、固形分X2は炭化していく。そうすることで、固形分X2の体積はより小さくなり、またその臭いがより抑制されることになる。
固形分X2は、汚水Xの落下点Pから離れた部分で乾燥するのが好ましい。それを可能とするために、固液分離板22は、落下点Pから他の方向(例えば、図1、図2における左側)に向けて下がるように僅かに傾いていても構わないし、或いは、例えばその中心が一番低くなるようなすり鉢形状をしていてもよい。その結果、固形分X2、特には乾燥した固形分X2が落下点Pから離れることになれば、乾燥した固形分X2にその後ケース21に供給された汚水Xが触れて再び湿ってしまうという事態が生じにくくなる。
この循環式トイレシステムでは、汚水と浄水とは循環するからその量は基本的には不変であるものの、トイレ便器10の使用により汚水の量が増えていくから、循環式トイレシステム内の汚水と浄水とを合計した量が増えていく。過剰となった汚水と浄水の主成分である水は、水蒸気の状態で弁30Aを介して外部の系へと排出される。水蒸気に不純物が混在していたとしてもその臭いは既に抑制されているから、外部に排出される水蒸気の臭いが問題となるおそれは小さい。
排気管52から復水器30へと運ばれた蒸気は、復水器30で液体に戻される。復水器30で生じた液体が浄水である。浄水の臭いは、水蒸気の臭いが抑制されていることもあり、汚水X或いは液体X1と比べて抑制されている。
循環式トイレシステムの浄水装置20のケース21内に溜まった汚水Xは、弁30Aによる蒸気の排出を適宜に行うことにより一定以上増えることはないためいわゆる汲み取りの作業は不要である。その反面、水蒸気の発生量を十分なものとするとともに、弁30Aによる蒸気の排出を適宜の量に抑えることにより、トイレ便器10の水洗のために必要となる浄水タンク40内の浄水の量が不足することもない。
乾燥した固形分X2の回収は、ケース21の扉21Bを開け、ケース21の外に固液分離板22(の少なくとも一部)を取出すことにより行う。上述したように、扉21Bは、図1における左側に平行移動させることが可能になっており、そのように移動させることにより、ケース21に対して開いた状態となる。扉21Bを開くことにより、扉21Bと一体とされた固液分離板22、仕切板23、及び第2ヒータ26が、ケース21外に取りだされる。扉21Bをケース21に対して開かせるために扉21Bを図1の左方向に移動させるとき、固液分離板22の幅方向の両端が、固液分離板22の幅方向の両側にあるレール250の溝251に案内される。したがって、扉21Bや固液分離板22の移動は、安定した状態で実行することができる。
扉21Bを開いた状態で、ケース21の外に位置することになった固液分離板22に乗った固形分X2を回収して、適宜の方法で廃棄する。固形分X2は乾燥し場合によっては炭化しており、臭いも抑制されているのでその作業負担は小さい。また、必要に応じて、ケース21外に位置することになった第2ヒータ26のメンテナンスを行うことも可能である。
変形例による循環式トイレシステムは、以上で説明した実施形態による循環式トイレシステムと殆ど同じである。
異なるのは、変形例では、上述の実施形態ではバリエーションの1つとしてのみ説明されるに過ぎなかった固液分離板22の傾斜が必須であること、及び固液分離板22に対して振動を与える振動付与装置が存在することである。
変形例における固液分離板22は、固液分離板22の上に乗っている固形分X2が、落下点Pから離れるように傾斜させる。固液分離板22は、例えば、図1、図2における右側が高く、左側が低くなるように傾斜させることができ、この変形例ではそうされている。落下点Pは、固液分離板22の高さ方向で、上1/3の高さ範囲に位置しているのが良い。もっとも、固液分離板22の孔221Xを通過しないで汚水X中の液体X1が固液分離板22の下に落ちない範囲で、固液分離板22のなるべく高い位置に落下点Pを設定するのが理論上好ましいということになる。この変形例では、落下点Pは例えば、高さ方向で固液分離板22の上1/8の位置に設定されている。
振動付与装置310、320は、固液分離板22に振動を与えることにより、固液分離板22の上に乗っている固形分X2を固液分離板22の傾斜方向の下方に移動させる。固液分離板22に乗っている固形分X2は、固液分離板22が傾斜していることもあり、固液分離板22に振動が与えられる度に、少しずつ固液分離板22の傾斜方向の下方に移動する。
振動付与装置310、320が固液分離板22に与える振動は、連続的なものであっても良いがそうでなくても良い。振動付与装置310、320が固液分離板22に振動を与えるタイミングは、例えば、十数秒から数分に一度程度とすることができる。固形分X2が固液分離板22の上で固液分離板22の傾斜方向の下方に移動するスピードが、乾燥した固形分X2が後からケース21に供給される汚水Xによって再度湿ることを抑制するのに足りることが条件となるが、振動付与装置310、320が固液分離板22に与える振動の強さとの兼ね合いで、振動付与装置310、320が固液分離板22に振動を与えるタイミング(例えば、間隔)を決定すれば良い。
振動付与装置310は、いずれも公知或いは周知のシリンダ311と、ピストン312とを備えている。シリンダ311は筒状であり、ピストン312は円柱状である。ピストン312は、シリンダ311に挿入されており、シリンダ311の長さ方向で往復運動を行うようになっている。ピストン312の動力は、適宜のものでよく、例えば電力で駆動するモータによって得ることができる。
図4(A)に示した例では、振動付与装置310のピストン312は、固液分離板22に当接していない。図4(B)に示した例では、振動付与装置310のピストン312は固液分離板22に当接している。ある程度の勢いで、ピストン312を図4(A)に示した位置から同(B)に示した位置に移動させることで、ピストン312による打撃で固液分離板22に振動を与えることが可能となる。
振動付与装置320は、図5に示したように公知或いは周知の偏芯カム321を備えている。例示した偏芯カム321は断面が楕円形状であるがこれはこの限りではない。偏芯カム321は、楕円の中心を軸とする公知或いは周知の回転軸322に接続されており、図5に矢示した方向で回転するようになっている。偏芯カム321の動力は、適宜のものでよく、例えば電力で駆動するモータによって得ることができる。
図5(A)に示した例では、振動付与装置320の偏芯カム321は、その短径に相当する部分で固液分離板22に下面から当接している。図5(B)に示した例では、振動付与装置320の偏芯カム321は、その長径に相当する部分で固液分離板22に下面から当接している。したがって、振動付与装置310の図5における右端部分は、図5(B)に示した場合において、同(A)に示した場合よりも、偏芯カム321の長径と短径の長さの差に相当する長さだけ持ち上げられた状態となっている。例えば、図5(B)から図5(A)の状態に至るまで、ある程度以上の速さで偏芯カム321が90°回転するのであれば、固液分離板22の図5における右端は、偏芯カム321の下からの支えを失って落下する。それにより、固液分離板22の端部がレール250に衝突することにより、固液分離板22に振動が生じる。
なお、レール250の溝251の上下の幅が狭いと、固液分離板22の図5における右端部分の上述した上下動が行えないおそれがある。振動付与装置320を採用するのであれば、固液分離板22の図5における右端部分の上下動を許容する程度に、レール250の溝251の上下方向の幅を広くして、溝251と固液分離板22との間に遊びを作っておくといった工夫が必要となる。
ただし、固液分離板22に振動付与装置310、320が適宜のタイミングで振動を与えることにより、固液分離板22の上の固形分X2は、図1、図2における左方向に徐々に移動していく。それにより、乾燥した固形分X2が、後からケース21に供給され落下点Pに落下してくる汚水Xによって再度湿ることが抑制される。
Claims (11)
- 水洗式のトイレ便器と、前記トイレ便器に水洗用の浄水を供給するための前記浄水を貯めるようになっており、前記トイレ便器にその一端を接続された給水管の他端と接続された浄水タンクと、前記トイレ便器で生じた固形分を含む汚水を前記トイレ便器から排水管を介して受入れ、前記汚水を浄水にして前記浄水タンクに供給する浄水設備と、を含んでなる循環式トイレシステムであって、
前記浄水設備は、
閉空間を形成する、前記排水管が接続されたケースと、
前記ケース内の前記排水管から落ちる前記汚水がその一部に落下するように位置させて前記ケース内に配置された板材であり、前記汚水中の一定以上の大きさの固形分を通過させず液体を通過させるための多数の孔が穿たれることで、前記汚水を固液分離する固液分離板と、
前記ケースの底に溜まった、前記固液分離板を通過した汚水を加熱して蒸発させる第1ヒータと、
前記固液分離板の上に乗った固形分を加熱して乾燥させる第2ヒータと、
前記ケース内で前記汚水から生じた水蒸気を前記ケース外に排出するための前記ケース内の空間に連通するようにして前記ケースに接続された排気管と、
前記排気管に設けられた、前記排気管を介して送られてきた水蒸気を液体に戻して浄水とする復水器と、
を備えており、
前記復水器で作られた前記浄水が、前記復水器と前記浄水タンクとにその一端と他端とをそれぞれ接続された接続管を介して前記浄水タンクに供給されるようになっているとともに、
前記ケースに前記固液分離板を前記ケース外に取出すための開閉自在な扉が設けられている、
循環式トイレシステム。 - 前記固液分離板は、前記孔が穿たれていない板範囲と、前記板範囲の縁の少なくとも一部に存在するメッシュ範囲とを備えている、
請求項1記載の循環式トイレシステム。 - 前記固液分離板は、前記孔が穿たれていない補助板と、多数の前記孔が穿たれた板であり前記補助板より小さいメッシュ板とを重ねて構成されており、前記補助板が前記板範囲を、重ね合わされた前記補助板から食み出した前記メッシュ板が前記メッシュ範囲をそれぞれ形成している、
請求項2記載の循環式トイレシステム。 - 前記第2ヒータは、前記補助板の下側に位置している、
請求項3記載の循環式トイレシステム。 - 前記第2ヒータは前記固液分離板の下側に位置しており、
且つ、前記第2ヒータの下側には、前記ケースの底に溜まった前記汚水から生じて上昇する水蒸気が前記第2ヒータに直接当たることを抑制する、平面視した場合少なくとも第2ヒータに対応した部分を覆う板である仕切板が設けられている、
請求項1記載の循環式トイレシステム。 - 前記仕切板が傾斜させられている、
請求項5記載の循環式トイレシステム。 - 前記第2ヒータ、及び前記仕切板の少なくとも一方が、前記固液分離板に固定的に取付けられている、
請求項5又は6記載の循環式トイレシステム。 - 前記扉が前記固液分離板に固定的に取付けられている、
請求項1記載の循環式トイレシステム。 - 前記固液分離板が3°~10°傾斜させられており、且つ、前記ケース内の前記排水管から落ちる前記汚水が傾斜した前記固液分離板の上1/3の範囲に落下するようにして前記ケース内に配されている、
請求項1記載の循環式トイレシステム。 - 前記固液分離板に振動を与える振動付与装置を備えている、
請求項9記載の循環式トイレシステム。 - 水洗式のトイレ便器と、前記トイレ便器に水洗用の浄水を供給するための前記浄水を貯めるようになっており、前記トイレ便器にその一端を接続された給水管の他端と接続された浄水タンクと、組合せることにより、循環式トイレシステムを構成するものであり、
前記トイレ便器で生じた固形分を含む汚水を前記トイレ便器から排水管を介して受入れ、前記汚水を浄水にして前記浄水タンクに供給する浄水設備であって、
閉空間を形成する、前記排水管が接続されたケースと、
前記ケース内の前記排水管から落ちる前記汚水がその一部に落下するように位置させて前記ケース内に配置された板材であり、前記汚水中の一定以上の大きさの固形分を通過させず液体を通過させるための多数の孔が穿たれることで、前記汚水を固液分離する固液分離板と、
前記ケースの底に溜まった、前記固液分離板を通過した汚水を加熱して蒸発させる第1ヒータと、
前記固液分離板の上に乗った固形分を加熱して乾燥させる第2ヒータと、
前記ケース内で前記汚水から生じた水蒸気を前記ケース外に排出するための前記ケース内の空間に連通するようにして前記ケースに接続された排気管と、
前記排気管に設けられた、前記排気管を介して送られてきた水蒸気を液体に戻して浄水とする復水器と、
を備えており、
前記復水器で作られた前記浄水が、前記復水器と前記浄水タンクとにその一端と他端とをそれぞれ接続された接続管を介して前記浄水タンクに供給されるようになっているとともに、
前記ケースに前記固液分離板を前記ケース外に取出すための開閉自在な扉が設けられている、
浄水設備。
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