| 【発明の名称】 |
トイレ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】石崎 勝義
【氏名】斉藤 寛
【氏名】高辻 俊宏
【氏名】田辺 秀二
【氏名】正木 晴彦
【氏名】石崎 輝子
【氏名】大宮 司聡
【氏名】三浦 真慈
【氏名】小林 将也
【氏名】西村 善久仁
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| 【要約】 |
【課題】アンモニアが外部へ飛散しにくいトイレ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るトイレ装置は、糞と尿とを分離して排出する便器と、便器から排出された尿を貯留する尿容器と、尿容器内の尿を冷却する第一ペルチエ素子と、を備える。これによれば、尿容器内の尿が冷却されるため、尿容器内での尿素の酸化分解が起こりにくくなり尿容器内の尿におけるアンモニア生成量が低減される。さらに、尿が冷却されるために尿からのアンモニアの揮発を抑制することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
糞と尿とを分離して排出する便器と、
前記便器から排出された尿を貯留する尿容器と、
前記尿容器内の尿を冷却する第一ペルチエ素子と、
を備えるトイレ装置。
【請求項２】
前記尿容器内の物理量を測定する尿容器内センサと、
前記尿容器内センサによって測定された物理量に基づいて、前記第一ペルチエ素子に供給する電力を制御する制御装置と、
を有する請求項１のトイレ装置。
【請求項３】
前記尿容器内センサは、前記物理量として、前記尿容器内の温度及び前記尿容器内のアンモニア濃度の少なくとも一方を測定する請求項２のトイレ装置。
【請求項４】
前記便器から排出された糞を貯留する糞容器と、
前記糞容器内の糞を攪拌する攪拌装置と、を有し、
前記第一ペルチエ素子は、その一方の面で前記尿容器を冷却すると共に、その他方の面で前記糞容器を加熱するように配置された請求項１〜３の何れか一項に記載のトイレ装置。
【請求項５】
前記便器から排出された糞を貯留する糞容器と、
前記糞容器内の糞を攪拌する攪拌装置と、を有し、
前記第一ペルチエ素子は、その一方の面で前記尿容器を冷却すると共に、その他方の面で前記糞容器を加熱するように配置され、さらに、
前記第一ペルチエ素子とは異なる第二ペルチエ素子と、
前記糞容器内の物理量を測定する糞容器内センサと、を有し、
前記第二ペルチエ素子は、前記尿容器内の尿の冷却又は前記糞処理槽内の糞の加熱の何れかが可能となるように設けられ、
前記制御装置は、前記尿容器内センサによって測定された物理量及び前記糞容器内センサによって測定された物理量に基づいて、前記第一ペルチエ素子及び第二ペルチエ素子に供給する電力を制御する請求項２又は３に記載のトイレ装置。
【請求項６】
前記糞容器内センサは、前記物理量として、前記糞容器内の温度、前記糞容器内の有臭ガスの濃度、及び、前記糞容器内の水分濃度の少なくともいずれかを測定する請求項５のトイレ装置。
【請求項７】
前記糞容器内のガスを、前記尿容器内を通して外部に排出させるガス排出手段を有する請求項４〜６の何れか一項に記載のトイレ装置。
【請求項８】
多孔質材が貯留される多孔質材容器を有し、
前記ガス排出手段は、前記糞容器内のガスを、さらに、前記多孔質材容器内を通して外部に排出させる請求項７の何れか一項に記載のトイレ装置。
【請求項９】
前記糞容器内の内容物を包装容器内に収容する固体排出手段をさらに有する請求項４〜８の何れか一項に記載のトイレ装置。
【請求項１０】
前記尿容器内の尿のｐＨ値を３〜５に調節するｐＨ調節装置を備える請求項１〜９の何れか一項に記載のトイレ装置。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、トイレ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、非水洗のトイレ装置用等として、人が排泄した糞及び尿を分離して排出する便器が知られている（例えば、非特許文献１、２参照）。このような、いわゆる、糞尿分離型の便器として、例えば、前方に尿を排出する開口が、後方に糞を排出する開口が設けられ、これらの開口間に仕切壁が設けられた便器が知られている。
【０００３】
そして、前方の開口から排出される尿は尿容器内に貯留される一方、後方の開口から排出される糞は糞容器内に貯留されるようになっている。
【非特許文献１】石崎勝義、他５名、「資源循環型トイレットの可能性」、環境システム研究論文集、（社）土木学会、２０００年、Ｖｏｌ．２８、ｐ．２９５−３０２
【非特許文献２】Ralf Otterpohl, "Technological Aspects of DESAR: Design of highly efficient source control sanitation and practical experiences", Decentralised Sanitation and Reuse: Concepts, Systems and Implementation, Edited by Piet Lens et al., P164-180, (2001) IWA Publishing, UK
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、糞と分離されて貯留される尿は、尿中の尿素の酸化分解によってアンモニアを生成し、さらに生成されたアンモニアが尿から揮発して尿容器から外部に飛散し、トイレ装置の利用者やトイレ装置の近隣にいる者がアンモニア臭を感じる場合がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、アンモニアが外部へ飛散しにくいトイレ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るトイレ装置は、糞と尿とを分離して排出する便器と、便器から排出された尿を貯留する尿容器と、尿容器内の尿を冷却する第一ペルチエ素子と、を備える。
【０００７】
これによれば、尿容器内の尿を冷却することができるため、尿容器内での尿素の酸化分解を起こしにくくして尿容器内の尿におけるアンモニア生成量を低減できる。さらに、尿が冷却されるために尿からのアンモニアの揮発も抑制することができる。したがって、尿容器からのアンモニアの飛散量が大いに低減される。また、ペルチエ素子は、アンモニア、フロン、ＣＯ２等の冷媒を用いる冷却設備よりもイニシャルコストが十分低く、また、ランニングコストも同等以下とでき、さらに、小型軽量化が図れ、静音性も高い。
【０００８】
ここで、尿容器内の物理量を測定する尿容器内センサと、この物理量に基づいて、第一ペルチエ素子に供給する電力を制御する制御装置と、を有することが好ましい。
【０００９】
これによれば、尿容器内の物理量に基づいて、第一ペルチエ素子による尿容器内の尿の冷却度合いを適切に制御することができる。したがって、尿容器内の冷却が不十分になったり、過度な冷却がなされたりすることを抑制できるので、エネルギー効率よく、アンモニアの飛散量を抑制できる。
【００１０】
また、尿容器内センサは、その物理量として、尿容器内の温度及び尿容器内のアンモニア濃度の少なくとも一方を測定することが好ましい。
【００１１】
例えば、尿容器内の温度を測定する場合には、尿容器内の尿の温度を所望の範囲に維持すように第一ペルチエ素子を制御できるので、尿容器内でのアンモニア生成や尿からのアンモニア揮発を確実に抑制することができる。ここで、アンモニアの発生や揮発を十分に抑制する観点から、第１制御手段は尿容器内の尿の温度が１０℃以下になるように第一ペルチエ素子に供給する電力を制御することが好ましく、５℃以下になるように電力を制御することがより好ましい。
【００１２】
また、例えば、尿容器内のアンモニア濃度を測定する場合には、尿容器内のアンモニア濃度を所定の範囲に維持するように第一ペルチエ素子による冷却を制御できる。従って、尿容器からのアンモニアの飛散量を、トイレ装置の使用状態の変化等に応じてエネルギー効率よく低減できる。
【００１３】
また、便器から排出された糞を貯留する糞容器と、糞容器内の糞を攪拌する攪拌装置と、を有し、第一ペルチエ素子は、一方の面で尿容器を冷却すると共に、他方の面で糞容器を加熱するように配置される事が好ましい。
【００１４】
これにより、糞容器内の糞等の温度を十分に高くした状態で、この糞等をおがくず等の多孔質材と共に攪拌することができる。従って、糞等の水分を効率よく低減できると共に、菌の活性を高めて糞の分解・発酵等を効率よく起こすことができ、したがって糞の堆肥化等の処理を好適に行える。さらに、第一ペルチエ素子を駆動することによって、尿容器内から除去された熱が糞処理槽内を加熱する熱として用いられるので、尿容器の冷却及び糞容器の冷却をエネルギー効率よく行うことができる。
【００１５】
ここで、尿容器内の温度が所望の温度となるように第一ペルチエ素子の熱移動の能力を制御する場合、糞処理槽内の温度を任意の温度に維持することが難しい場合がある。
【００１６】
そこで、さらに、第一ペルチエ素子とは異なる第二ペルチエ素子と、糞容器内の物理量を測定する糞容器内センサと、を有し、第二ペルチエ素子は、尿容器内の尿の冷却又は糞処理槽内の糞の加熱の何れかが可能となるように設けられ、制御装置は、尿容器内センサによって測定された物理量及び糞容器内センサによって測定された物理量に基づいて、第一ペルチエ素子及び第二ペルチエ素子に供給する電力を制御することが好ましい。
【００１７】
これによれば、尿容器内の尿の冷却または糞処理槽内の糞の加熱のいずれか一方が可能な第二ペルチエ素子をさらに有するので、尿容器内の物理量と、糞容器内センサによって測定された糞処理槽内の物理量とに基づいて、第一ペルチエ素子と第二ペルチエ素子との駆動割合を変えることにより、尿容器内の温度と、糞容器内の温度等の状態とを、個別に所定の範囲内に維持することが可能となる。従って、尿容器内からのアンモニアの飛散量の低減と、糞容器内で糞の水分の低減及び糞の好適な発酵・分解とを好適に両立することができる。
【００１８】
また、糞容器内センサは、物理量として、糞容器内の温度、糞容器内の有臭ガスの濃度、及び、糞容器内の水分濃度の少なくともいずれかを測定することが好ましい。
【００１９】
これらによれば、糞容器内の温度、攪拌度合い等状態を好適に把握できるので、これに応じて、糞容器内での処理が好適に行われるように各ペルチエ素子を好適に制御することができる。
【００２０】
また、糞容器内のガスを、尿容器内を通して外部に排出させるガス排出手段を有することが好ましい。
【００２１】
これにより、糞容器内のガスが尿容器内で冷却され、当該ガス中の水分が凝縮し除去される。したがって、排ガスから水分が除去されるので、このようなトイレ装置を屋内等に設置した場合に、結露等の水蒸気による不具合を低減できる。また、水分が除去される際に糞から発生する有臭ガスも水側に回収されるので、排出ガスのにおいを低減することができる。
【００２２】
また、多孔質材が貯留される多孔質材容器を有し、ガス排出手段は、糞容器内のガスを、さらに、多孔質材容器内を通して外部に排出させることが好ましい。
【００２３】
多孔質材容器は、糞容器内に供給・補充等すべき多孔質材の貯蔵容器である。そして、多孔質材容器内に貯留される多孔質材としては、例えば、おがくず、わら、籾殻、椰子殻等の植物系材料や、活性炭やゼオライト等の無機材料等が挙げられる。
【００２４】
そして、糞容器内のガスが、さらに、多孔質材容器内を通して外部に排出されるので、排出されるガス中の有臭ガスが、多孔質材に吸着され、排出されるガスをより無臭化することができる。
【００２５】
また、糞容器内の内容物を包装容器内に収容する固体排出手段をさらに有することが好ましい。
【００２６】
これによれば、糞容器内の内容物を人手にふれずに、紙パック等の包装容器内に包装して処分することができ、より衛生的なトイレ装置の使用が可能となる。
【００２７】
また、尿容器内の尿のｐＨ値を３〜５に調節するｐＨ調節装置を備えることが好ましい。
【００２８】
これによれば、尿のｐＨが適度な酸性に維持されるので、尿からのアンモニアの揮発をより低減させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、トイレ装置の尿容器からのアンモニアの飛散量を低減できるので、トイレ装置周りの環境を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明のトイレ装置について、その好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
（第一実施形態）
図１は、本実施形態に係るトイレ装置１の側面概略模式図である。図２は、トイレ装置１の斜視図、図３は、便器１０の斜視図である。
【００３２】
本実施形態に係るトイレ装置１は、主として、筐体５と、筐体５の上面に形成された糞尿分離型の便器１０、便器１０からの尿を受ける尿タンク（尿容器）２０、便器１０からの糞を受ける糞容器としての糞処理槽３０、尿タンク２０を冷却すると共に糞処理槽３０を加熱する第一ペルチエ素子４０、糞処理槽（糞容器）３０内の糞等を攪拌する攪拌翼（攪拌装置）５０、補充用のおがくずが貯留されている多孔質材容器６０と、電源７０と、第一ペルチエ素子４０に所定の電力を供給するコントローラ（制御装置）８０と、糞処理槽内の内容物を排出する固体排出装置（固体排出手段）９５と、を備えている。
【００３３】
筐体５は、プラスチック製であり、丸みを帯びた箱型形状を呈し、トイレ装置１の外郭を形成している。
【００３４】
便器１０は、筐体５の上面に形成されている。この便器１０は、使用者２がその上に座って、糞や尿を排出するものである。
【００３５】
具体的には、便器１０の前側（図示右側）及び後側（図示左側）には各々窪み部１１，１２が各々形成されており、窪み部１１と窪み部１２との間には、前後方向と直交する水平幅方向に延び、窪み部１１と窪み部１２とを隔てる分離壁１３が形成されている。使用者２が、便器１０上に座って、糞や尿を排泄すると、窪み部１２は、使用者２の後側から排泄される糞３を受ける一方、窪み部１１は、使用者２から前方に排出される尿４を受ける。窪み部１１及び窪み部１２の略中央には、各々開口部１４及び開口部１５が形成されている。前側の開口部１４は、使用者２から排泄された尿４を下方に供給する一方、後側の開口部１５は使用者２から排泄された糞３を下方に供給する。
【００３６】
開口部１４の下方には、尿タンク室２５が設けられており、尿タンク室２５内には、プラスチック製又はステンレス製等の取り外し可能な尿タンク２０を備えている。
【００３７】
尿タンク２０は、便器１０の前側の開口部１４から排出される尿４をホース１８を介して受け入れる。尿タンク２０の上部には、アダプタ２１が設けられており、ホース１８をアダプタ２１と接続することにより、便器１０の窪み部１１からの尿４がもれなく尿タンク２０内に導入されるようになっている。
【００３８】
尿タンク２０内には、温度計（尿容器内センサ）２７が設けられており、この温度計２７は、尿タンク２０内の尿２４の温度を測定する。
【００３９】
糞処理槽３０は、便器１０の窪み部１２の開口部１５から排出される糞３を受け入れる、ステンレス製又はプラスチック製等の容器である。糞処理槽３０内の下部には、水平に延在するスクリュー状の攪拌翼５０が設けられている。この攪拌翼５０は、糞処理槽３０の側方に設けられたモータ５２によって回転される。そして、この攪拌翼５０は、糞処理槽３０内において、おがくずと、排泄された糞と、を攪拌・混合する。
【００４０】
糞処理槽３０には、さらに、糞処理槽３０内の内容物３３を排出する固体排出装置９５が設けられている。この固体排出装置９５は、糞処理槽３０内の内容物３３を外部に送り出すロータリーバルブ９０と、紙パック等の包装容器９２を保持する保持部９３とを有しており、糞処理槽３０内の内容物３３は、包装容器９２内に収容されて外部に排出されるようになっている。ロータリーバルブ９０は、便器１０の開口部１５から離れた位置に設けられており、使用者２から開口部１５を介して供給された新鮮な糞３が、直接ロータリーバルブ９０を介して外部に排出されにくくなるようになっている。また、スクリュー状の攪拌翼５０も、新鮮な糞３がそのままロータリーバルブ９０側に運ばれにくくなるような回転方向とされている。
【００４１】
多孔質材容器６０は、おがくず６２が貯留される容器であり、供給バルブ６３を介して糞処理槽３０の上部と連結されている。
【００４２】
供給バルブ６３が閉の時には、おがくず６２は糞処理槽３０内に供給されない。一方、供給バルブ６３を開にした場合には、おがくず６２が糞処理槽３０内に所定量供給される。供給バルブ６３は、必要に応じて、人等によって操作される。
【００４３】
多孔質材容器６０に貯留される多孔質材は、多孔質であればおがくず６２に限られず、わら、籾殻、椰子殻等の植物系材料や、活性炭やゼオライト等の無機材料等を利用できる。ここで、多孔質材として、おがくず、わら、籾殻、椰子殻等の植物系材料や、活性炭やゼオライト等の無機材料を利用することにより、処理済み糞を畑等に肥料として散布することができる。なお、トイレ装置１における糞３の処理量が多い場合には、おがくず６２等に対して、おがくず６２よりも比表面積の高い活性炭等を添加することが好ましい。
【００４４】
そして、本実施形態において、トイレ装置１は、特に、尿タンク２０内を冷却すべく第一ペルチエ素子４０を備えている。この第一ペルチエ素子４０は、尿タンク室２５と糞処理槽３０との間に設けられている。そして、第一ペルチエ素子４０の冷却面４０ｂが、尿タンク室２５の壁面に接触していると共に、第一ペルチエ素子４０の冷却面４０ｂと反対側の加熱面４０ａが、糞処理槽３０の壁面に接触している。
【００４５】
この第一ペルチエ素子４０は、図２に示すように、複数のＰ型半導体４１と複数のＮ型半導体４２とが交互に直列に電極４３で各々接続され、これらの電極４３が一つおきに上方側、下方側に交互に配置された冷却デバイスである。そして、上方側に配置された電極４３上に熱伝導性の良い熱伝導板４５が設けられ、この表面が冷却面４０ｂとされている。一方、下方側に配置された電極４３上にも熱伝導性の良い熱伝導板４５が設けられ、この表面が加熱面４０ａとされている。本実施形態の第一ペルチエ素子４０においては、第一ペルチエ素子４０の厚み方向の中央部において、ｐ形半導体４１やｎ形半導体４２が、樹脂性等の保持部材４８で支持されている。このような熱伝導板４５としては、鉄及び鉄を主成分とする合金板、銅及び銅を主成分とする銅合金板、アルミニュム及びアルミニュムを主成分とする各種合金板等が使用できる。また、熱伝導板４５として、表面に銅等がメッキされた金属板等を用いても良い。
【００４６】
このような第一ペルチエ素子４０に、直流電流を流すと、冷却面４０ｂから加熱面４０ａに向かって熱の移動が起き、冷却面４０ｂが冷却される一方、加熱面４０ａが加熱される。なお、電圧印加の極性を代えることにより、加熱面４０ａと冷却面４０ｂとを入れ替え可能である。このような第一ペルチエ素子４０によれば、加熱面４０ａの温度にもよるが、冷却面４０ｂの温度を−４０℃程度にまで冷却することができる。
【００４７】
この第一ペルチエ素子４０はコントローラ８０に接続されている。また、温度計２７もコントローラ８０に接続されている。コントローラ８０は、電源７０からの直流電流を、第一ペルチエ素子４０に供給する。このとき、コントローラ８０は、第一ペルチエ素子４０に駆動する電力を制御することにより、尿タンク２０内の尿の温度が所定の温度範囲に維持されるように、冷却面４０ｂから加熱面４０ａへの熱の移動量すなわち、冷却面４０ｂの冷却温度を制御する。
【００４８】
また、コントローラ８０は、攪拌用のモータ５２と接続されており、コントローラ８０は、所定時間毎に糞処理槽３０内の内容物３３が攪拌されるようにモータ５２の駆動を制御する。
【００４９】
次に、本実施形態に係るトイレ装置１における作用を説明する。
【００５０】
まず、使用者２が、便器１０に座って糞３及び尿４を排泄すると、排泄された糞３が便器１０の後側の開口部１５を介して糞処理槽３０内に供給される一方、尿４が便器１０の前側の開口部１４を介して尿タンク２０内に供給される。したがって、糞処理槽３０内には糞３が、尿タンク２０内には尿２４が貯留されることとなる。なお、尿２４には尿素、カリウム、リンなどの栄養分が含まれ、また尿の９６％は水分である。また、尿２４は無菌であるため、単独では生物学的な腐敗や分解は生じにくい。一方、糞３には腸内細菌群によって分解された消化物、未消化の繊維質、上皮細胞、腸内細菌が含まれている。ここで、本実施形態のトイレ装置１では、使用者２から分離して排出される糞３と尿４とを分離して貯留することにより、糞３と尿４とが混合されておこる腐敗的な分解が起こりにくくなっている。
【００５１】
そして、本実施形態に係るトイレ装置１においては、第一ペルチエ素子４０によって、尿タンク室２５が冷却されるので、尿タンク２０内の尿２４が冷却される。したがって、尿タンク２０内の尿２４に含まれる尿素が酸化され難くなり、尿タンク２０内でのアンモニアの発生量が抑制される。また、尿タンク２０内の尿２４の温度が低く保たれるので、尿２４からのアンモニアの揮発が抑制される。したがって、尿タンク２０からトイレ装置１の外部へのアンモニアの発散量を低減できる。したがって、このような非水洗トイレにおける悪臭問題を好適に解決することができ、水が不足している地域のトイレや、非常用のトイレ、発展途上国用のトイレ等へ本実施形態に係るトイレ装置の適用が期待される。また、水が不足していない場所、すなわち、先進国の一般家庭、病院、公的施設においても、このような悪臭の発生しにくいトイレ装置を採用しやすくなり、節水効果が高くなり、さらに、資源循環社会の構築に資する点が大きい。
【００５２】
また、第一ペルチエ素子４０は、アンモニア、フロン、ＣＯ２等の冷媒を用いる冷却設備よりもイニシャルコストが十分低く、また、ランニングコストも同等以下とでき、さらに、小型軽量化が図れ、静音性も高い。
【００５３】
さらに、温度計２７及びコントローラ８０によって、尿タンク２０内の尿２４の温度を所定の低温に維持するようにしているので、尿タンク２０からのアンモニアの飛散の抑制効果は非常に高いものとなっている。ここで、アンモニアの飛散量をより確実に低減するためには、コントローラ８０によって、尿タンク２０内の尿２４の温度を１０℃以下に維持することが好ましく、５℃以下に維持することがより好ましい。
【００５４】
一方、糞処理槽３０内には、多孔質材容器６０から供給バルブ６２を介して、あらかじめ、あるいは、使用中等に適宜、おがくず６２が投入される。そして、所定時間毎に、攪拌翼５０が作動することにより、糞処理槽３０内で糞３とおがくず６２とが攪拌され、糞の水分が適切におがくずに吸収されると共に、さらに、このおがくずが担体となって好気性の菌が効率よく増殖する。従って、糞を発酵・分解させてにおいの少ないかつ減容、減重量された状態の有機物としての内容物３３とすることができる。この有機物は、有機肥料として使用可能である。なお、このような水分の少ない状態に所定期間おかれることにより有機物は減菌された状態となる。また、糞から発生するアンモニア等の臭気ガスもおがくずによって吸着される。
【００５５】
ここで、本実施形態においては、糞処理槽３０が第一ペルチエ素子４０の加熱面４０ａによって加熱されるので、糞処理槽３０内の糞３やおがくず６２等の温度が高くなる。したがって、糞処理槽３０内での糞３からの水分除去がより好適に行われる。さらに、温度が高くなることにより、好気性菌の繁殖もより効率よくなされ、糞３の発酵分解効率が高くなる。
【００５６】
また、第一ペルチエ素子４０の冷却面４０ｂが尿タンク２０を冷却すると同時に、この第一ペルチエ素子４０の加熱面４０ａが糞処理槽３０を加熱するので、尿タンク２０から除去した分の熱が糞処理槽３０に与えられることになり、別々のペルチエ素子を用いて、別々に冷却・加熱を行うことに比べてエネルギー効率を高くできる。
【００５７】
また、糞処理槽３０内での処理によって、分解発酵されて生成した有機物としての内容物３３が、固体排出装置９５によって、機械的に紙パック９２内に包装されて排出されるので、内容物３３がこぼれたりしにくくなり、内容物３３を人手にふれずにより衛生的に処理することが可能となっている。なお、分解発酵されることにより処理後の内容物３３は減菌がなされるが、病原性の細菌等が残存している可能性がある場合にはこのような自動排出処理は特に効果的である。
【００５８】
（第二実施形態）
続いて、第２実施形態に係るトイレ装置１０１について図３を参照して説明する。
【００５９】
本実施形態に係るトイレ装置１０１が第一実施形態に係るトイレ装置１と異なる第一の点は、第二ペルチエ素子１４０と、温度計（糞容器内センサ）５７と、を有する点である。
【００６０】
第二ペルチエ素子１４０は、尿タンク室２５の下面に設けられている。第二ペルチエ素子１４０の冷却面１４０ｂが尿タンク室２５に接触されている一方、第二ペルチエ素子１４０の加熱面１４０ａは糞処理槽３０には接触されておらず、第二ペルチエ素子１４０が駆動されても、尿タンク２０内の尿２４が冷却されるだけで糞処理槽３０内の糞３等は加熱されない。第二ペルチエ素子１４０は、コントローラ８０に接続され、駆動される。
【００６１】
また、温度計５７は、糞処理槽３０に設けられており、糞処理槽３０内の内容物の温度を測定する。この温度計５７は、コントローラ８０に接続されている。
【００６２】
そして、これらに対応して、コントローラ８０は、尿タンク２０内の尿２４の温度と、糞処理槽３０内の糞３３等の温度と、に基づいて、尿タンク２０内の温度が所定の温度範囲内となり、かつ、糞処理槽３０の温度も所定の温度範囲内となるように、第一ペルチエ素子４０及び第二ペルチエ素子１４０への通電をコントロールする。このような構成にすれば、尿タンク２０内の尿２４の温度範囲と、糞処理槽３０内の糞３３等の温度範囲とを異なる条件に維持することができる。
【００６３】
例えば、通常は、第一ペルチエ素子４０のみを駆動し、尿タンク２０内の尿を所定の温度範囲に冷却すると同時に、糞処理槽３０の加熱を行って省エネルギー化を目指す。一方、糞処理槽３０における糞３３の発酵等が進んで、糞処理槽３０内の温度が高くなりすぎた場合には、主として、第二ペルチエ素子１４０を駆動する。これにより、尿タンク２０内を十分に冷却しつつ糞処理槽３０内が過熱されないようにすることができる。したがって、尿タンク２０内の尿２４の温度調節と、糞処理槽３０内の糞３３等の温度調節とを、使用状態や外部環境等の変化が起きても容易に両立できて好ましい。
【００６４】
なお、糞処理槽３０内の温度としては、−２０〜４５℃、より好ましくは、−５〜３０℃に維持することが好ましい。
【００６５】
本実施形態のトイレ装置１０１がトイレ装置１と異なる第二の点は、糞処理槽３０内のガスを好適に外部に排出させるガス排出装置（ガス排出手段）１５０を備えている点である。具体的には、ガス排出装置１５０は、連通管１１１、連通管１１３、連通管１１７、及び、ファン１１９により構成されている。
【００６６】
連通管１１１は、糞処理槽３０と尿タンク２０とを連通する。連通管１１３は、尿タンク２０と多孔質材容器６０とを連通する。さらに、連通管１１７は、多孔質材容器６０と筐体５の外部とを連通する。ファン１１９は、連通管１１７に接続され、ガスを多孔質材容器６０から連通管１１７を介して筐体５の外に向けて排気する。従って、糞処理槽３０内の水蒸気を比較的多く含むガスは、尿タンク２０内を通り、多孔質材容器６０内を通って外部に排出されこととなる。また、このとき、尿タンク２０内のガスも、多孔質材容器６０内を通って外部に排出されることとなる。
【００６７】
ここで、糞処理槽３０内の水蒸気を比較的多く含むガスが、冷却されている尿タンク２０内を通ると、ガス中の水蒸気が凝縮され、この水蒸気は液体の水として尿タンク２０内に回収される。したがって、外部に排出されるガスの露点が下がるので、このようなトイレ装置１を屋内等に設けた場合に排出ガスによって結露等が生ずることが抑制されている。また、水蒸気が凝縮する際に、ガス中に微少に残る有臭ガス成分も凝縮水と共に回収されるので排出ガスのにおいがより少なくなる。なお、このよう糞処理槽３０からの有臭ガスは、糞処理槽３０内の隅部等の攪拌が行われにくいデッドスペースにおける糞３３の腐敗分解などにより生ずる場合がある。
【００６８】
さらに、このようにして水分が低減されたガスは、さらに多孔質材容器６０内を通り、残りの水蒸気や有臭ガス成分がさらに多孔質材容器６０内のおがくず等の多孔質材に吸着されるので、水蒸気量や有臭成分のきわめて少ない排気ガスが、外部に排出される。
【００６９】
また、尿タンク２０内のガスも、同時に多孔質材容器６０内を通って排出されるので、尿２４からごくわずかに揮発するアンモニア等も多孔質材に吸着されて、さらなるアンモニア飛散量の低減が実現されている。
【００７０】
また、ファン１１９、連通管１１１、連通管１１３、連通管１１７によって、糞処理槽３０内のガス及び尿タンク２０内のガスを当該容器内から外部に引き出しているので、糞処理槽３０内のガスが、便器１０の開口部１５から上部に漏れ出しにくくされ、また、尿タンク２０内のガスが便器１０の開口部１４から上部に漏れ出しにくくされており、トイレ装置１の使用者２が糞処理槽３０からの暖かく湿ったガスや、尿タンク２０からのガスにさらされにくくなり、より一層快適なトイレ装置１の使用ができる。
【００７１】
なお、本発明に係るトイレ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとることが可能である。
【００７２】
例えば、便器１０は、上述の物に限定されず、使用者２が排泄した糞と尿とを分離して排出できる便器であれば種々のタイプの物を利用できる。たとえば、機械的な弁等によって、糞３と尿４とを分離する物でも良い。また、図４に示すような、いわゆる和式の便器でも良い。この便器１０は、使用者２が、幅方向に便器１０の上をまたぐようにして使用するものである。
【００７３】
また、第一及び第二実施形態では、尿タンク２０内の物理量を測定するセンサとして温度計２７が設けられていたが、これに代えて、尿タンク２０内の尿２４中や気相中のアンモニア濃度を測定するセンサ等でも良い。尿タンク２０内のアンモニア濃度を測定した場合でも、尿タンク２０内のアンモニア濃度を所定の範囲に維持するように第一ペルチエ素子４０による尿タンク２０内の冷却を制御できる。従って、尿タンク２０からのアンモニアの飛散を、トイレ装置１の使用状態の変化等に応じてきめ細やかに制御できる。もちろん、尿タンク２０内に多種のセンサを設けて、これらの測定値に基づいてコントローラ８０が第一ペルチエ素子４０の制御を行ってもよい。
【００７４】
また、第二実施形態では、糞処理槽３０内の物理量を測定するセンサとして温度計５７が設けられていたが、これに代えて、アンモニアガス濃度センサ等の有臭ガスセンサ、水分センサ等が設けられていてもよい。これらのセンサを用いた場合でも、糞処理槽３０内の各種条件が所定の範囲に維持されるように第一ペルチエ素子４０による加熱を制御でき、所望の条件で糞処理槽３０における糞３３の処理が可能となる。もちろん、糞処理槽３０内に多種のセンサを設け、これらの測定値に基づいてコントローラ８０が第一ペルチエ素子４０の制御を行ってもよい。
【００７５】
また、第二実施形態では、第二ペルチエ素子１４０を糞処理槽３０を加熱することなく尿タンク２０を冷却するように設けているが、これに代えて、第二ペルチエ素子１４０を尿タンク２０を冷却することなく糞処理槽３０を加熱するように設けてもよく（図３仮想線の第二ペルチエ素子１４０参照）、特に、尿タンク２０が十分冷えるものの、糞処理槽３０内の温度が上がりにくい場合に効果的である。
【００７６】
また、本発明においては、ペルチエ素子を用い尿の温度制御をすることにより尿のアンモニア臭を低減することに関して述べたが、図３に示すように、尿のｐＨを３〜５に調節するｐＨ調節装置２００を備えることによっても、尿からのアンモニアの揮発をより低減させることができる。このように、ペルチエ素子１４０等による尿の冷却と、ｐＨ調節装置２００による尿のｐＨの調節と、を組み合わせると、アンモニア臭抑制の効果が高い。
【００７７】
尿のｐＨを３〜５に調節する方法としては、尿タンク２０内の尿に対して、無機酸、有機酸及びミネラルを溶出する岩石を添加することが有効である。無機酸としては、塩酸、炭酸、硫酸等を利用でき、有機酸としては、酢酸、蟻酸、乳酸等を利用でき、ミネラルを溶出する岩石としては麦飯石等を利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、第一実施形態に係るトイレ装置の側面概略模式図である。
【図２】図２は、ペルチエ素子の概略模式図である。
【図３】図３は、第二実施形態に係るトイレ装置の側面概略模式図である。
【図４】図４は、便器の他の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１，１０１…トイレ装置、１０…便器、２０…尿タンク（尿容器）、４０…第一ペルチエ素子、２７…温度計（尿容器内センサ）、８０…コントローラ（制御装置）、３０…糞処理槽（糞容器）、５０…攪拌翼（攪拌装置）、１４０…第二ペルチエ素子、５７…温度計（糞容器内センサ）、１５０…ガス排出装置（ガス排出手段）、６０…多孔質材容器、９５…固体排出装置（固体排出手段）、２００…ｐＨ調節装置。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５０３３６０１１５
【氏名又は名称】独立行政法人科学技術振興機構
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| 【出願日】 |
平成１５年９月１０日（２００３．９．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８８１５５
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
【識別番号】１００１２４２９１
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 悟
【識別番号】１００１２４０６２
【弁理士】
【氏名又は名称】三上 敬史
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| 【公開番号】 |
特開２００５−８１００３（Ｐ２００５−８１００３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年３月３１日（２００５．３．３１） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−３１８８２１（Ｐ２００３−３１８８２１） |
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