JP4034297B2 - 合流特殊継手 - Google Patents

Description

本発明は、多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる合流継手であって、流下する排水の旋回流速度（周方向の速度）を適切な範囲の速度として空気の巻き込みを最小限にとどめ、排水性能の向上できる合流継手（＝合流特殊継手）及びそれを使用した単管式排水システムに関する。

多層階建物等の排水においては、排水管とこれと平行して通気管を設けた二管式排水装置と排水と通気とを同一管で行う単管式排水装置が知られている。
二管式を採用すればトラップの破封はほぼ確実に防止できるのであるが、これには通気管の配管コストが上乗せとなり、また通気管を配管するためのスペースを確保しなければならないので、結果的に建築コストの高騰を招く問題があった。
一方、単管式排水装置は、各階層を縦方向に貫通させて配管する排水立て管と、各階層の床部に沿って配管してこれに該階層における排水を送入するための横枝管があり、この横枝管との交差部では、流下する排水に旋回流を付与するため整流用羽根を内蔵した合流特殊継手を用いてこれらの接続を行っているのが普通である。通常流下する排水と空気とが混合流下して立て管の上層階はマイナス圧、下層階はプラス圧になる。

これは、多量の排水流が一気に排水立て管内を流下すると、空気吸引されたり、その他を原因としてその排水上流側ではマイナス圧が起こり、このマイナス圧影響を受ける横枝管に連通したトイレ、浴室、台所等ではトラップの破封につながるおそれがある。
これと反対に排水流が向かう先となる排水下流側では、排水立て管内の一時的な閉塞現象が起こり、これに伴ってプラス圧が起こるために、このプラス圧を受ける横枝管と連通したトイレ、浴室、台所等では、前記と逆方向のトラップの破封、はね出しや排水騒音（ゴボゴボ音）、悪臭の発生等につながるおそれがある。

そこで従来は、単管式排水装置においてはこれらの不具合を解消するために上記合流特殊継手に対して、その合流特殊継手の縮径部管内壁から整流用羽根を突出させて、この合流特殊継手より下方側の立て管内に内面に沿った旋回流を生起させ、それにより流下排水を排水立て管壁に押しつけ、排水立て管中心部に空気コアを形成させ、上記の空気圧の変動を抑制することが行われていた。
例えばこれに関しては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５等多数の提案がある。

この合流特殊継手を使用した単管式排水システムによると、旋回羽根により旋回流を与えられた流下水は、排水立て管の中央部に通気用の空気コアが形成され、前述の吸引力が弱まると共に排水立て管の底部に発生するピストン作用によるプラス圧も減少し、その結果排水立て管の内部に発生するマイナス圧やプラス圧の空気圧変動が小さく押えられ、同一内径の排水立て管を用いても破封せずに通過させる水量が増加し、さらに通気管が省略可能となる効果を有し、高層建築物にとっては極めて有用な技術である。

これら従来のものは、排水と通気を単一管で行う単管式排水装置に係わるものであり、通常排水立て管内を排水が流下するとき、旋回羽根により該流下排水に旋回を付与して管内面に沿って流下させ、管の中心部に空気コアを形成させて、排水流下時の排水立て管内の圧力変動を許容値以下に抑えるものであった。

そして従来は、排水装置内の圧力変動をトラップの破封値より低い許容値以下に維持して、多量の排水を流せるように、流下排水を如何にして効率よく旋回させるかを目的として検討し、そのためには旋回羽根をどのように設ければ良いかを研究するものであった。この結果旋回能力を向上させるためには、旋回羽根を縦軸に対しての傾斜角度を大きくする（水平に近い角度にする）ことが試みられているのが殆どであった。

このように、一般の単管式排水システムにおける流下排水の旋回流速度は、排水立て管内部に空気コアの確保に必要とする以上の速度で行われており、このため過剰な旋回流速度は、立て管を流下する流下旋回水流表面に空気コアからの空気を巻き込み、空気コアの形成を不安定化させ、逆に十分に効果を発揮できず、最適な旋回流速度を付与する合流特殊継手の検討はされていなかった。

しかしこれまでの排水装置に用いる旋回羽根は、旋回能力向上を目的とすることのみ注目して開発され、必要以上に旋回能力を付与した結果、高層住宅における洗剤等を含む起泡性の高い排水の合流特殊継手に用いる旋回羽根としては不適当であり、旋回羽根の傾斜角度を急にすることにより旋回速度を低下させ、流下旋回水流表面に空気コアから空気を巻き込みを避けながら排水立て管内に空気コアを安定して形成させ、洗剤など起泡性物質を含有した場合においても好適な旋回流を付与しながら、排水性能を高めることができる合流特殊継手も提案されて
いる［特許文献６］

特公平０５−０３８１９５号公報 特開平０８−０８５９８９号公報 特開平０９−３１０３８９号公報 特開２０００−０９６６４６号公報 特開２００１−１８２１１４号公報 特開２００４−０８４２９４号公報

本発明は、オフィスビルなどもであっても、また洗剤などの混入があって気泡性の高い住居専用のマンションなどのビルの排水用システムにおいも、流下旋回水流表面に空気コアから空気を巻き込みを避けながら排水立て管内に空気コアを安定して形成させ、同一の内径であっても排水性能を高めることができる、合流特殊継手を提供することを目的とする。

本発明は、
［１］ 多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる合流継手であって、上部に排水立て管接続用開口部を有する拡径管状膨大部と、該膨大部下縁より下方向に形成され、排水立て管接続用開口部を有する縮径部とを有し、該合流継手管内面の縮径部管壁に 流下排水に周方向への旋回流を付与するため、それぞれが異なる平面に属し、縦軸に対しての傾斜角度（θ１）が、５°〜１５°の流下旋回水流を集水し、流水の流れを整える為の縦羽根と、それに接続してその下部に、下端部がほぼ一致し、水平面に対して傾斜角度（θ２）が３０°〜７０°の、縦羽根に対して交差する平面の、流下水に旋回を与える為の下羽根からなる整流用羽根を設けたことを特徴とする合流特殊継手、

［２］ 前記合流継手管膨大部の内径が排水立て管内径に対し、２０〜１００ｍｍの範囲内で拡径した合流継手管である上記［１］に記載の合流特殊継手、
［３］ 前記整流用羽根の縦羽根と下羽根の接合面が曲面で接合されている整流用羽根である上記［１］または［２］に記載の合流特殊継手、
［４］ 縦羽根に複数の、縦溝または縦凸条を設けた上記［１］〜［３］のいずれかに記載の合流特殊継手、
［５］ 前記合流継手管へ該整流用羽根を設けるに際し、その接合部に少なくとも５〜１５ｍｍのＲ（凹曲面）を設けた上記［１］〜［４］のいずれかに記載の合流特殊継手、
［６］ 前記排水立て管断面積に対し前記整流用羽根の投影断面積が１０〜３０％である上記［１］〜［５］のいずれかに記載の合流特殊継手、
［７］ 排水立て管接続用上部開口部から横枝接続用開口部６の上部の一部を覆うように横枝管保護用壁を設けた上記［１］〜［６］のいずれかに記載の合流特殊継手、

［８］ 多層階建物の排水装置において、上記［１］〜［７］のいずれかに記載の合流特殊継手を使用したことを特徴とする単管式排水システム、を開発することにより上記の課題を解決した。

本発明は、多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる合流特殊継手であって、流下する排水の流れを制御して旋回流速度（周方向の速度）を適切な範囲とする為に、新たな整流用羽根を開発することにより排水性能を向上することが可能となった。
即ち本発明の合流特殊継手は、旋回しながら流下してくる流下旋回水流を縦羽根を用いて集水し、流水の流れを整えてこれを下羽根に供給し、この流下水の流れを下羽根によって旋回を与えることにより、泡立ちを少なく且つ流下水に十分な旋回流速度を与えるものである。

この結果、縦羽根により整流された流下水は、該水流表面へ空気コアからの空気を巻き込みを避けることが可能となったため、排水立て管内に空気コアを安定して形成させることができると共に、下羽根により洗剤など起泡性物質を含有した場合においても空気コアを形成するのに充分な旋回流を付与しながら排水性能を高めることができる合流特殊継手並びにそれを使用した単管式排水システムである。

本発明は、多層階建物の単管式排水システムのための合流特殊継手であって、縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる場合に、同一内径の排水立て管であっても、排水量を大きくしても流下する排水の影響をこれに接続する他の配管に影響を与えることなく排水可能な合流特殊継手に関するものである。

以下図面に基づき本発明を説明する。
本発明において多層階建物とは、少なくとも３階またはそれ以上の中層または高層の建物であり、各階ごとに設けられることのあるトイレ、浴室、台所などからの生活排水及びその他の排水を流すための設備を有するものであり、これを各階ごとに設けた横枝管により集め、縦方向に配管された排水立て管に合流させるための合流継手（合流特殊継手）に接続された排水配管装置を備えた建物を意味する。

以下図面により本発明を具体的に説明する。
本発明の合流継手（合流特殊継手）１は、目的とする機能は従来の合流特殊継手と本質的に同じものであり、上部に排水立て管接続用開口部２を有し、下部に排水立て管接続用下部開口部３およびその中間に、上部の側面に１ないし４個の横枝接続用開口部６を備え、且つ排水立て管接続用開口部２より拡径する拡径管状膨大部４と、該膨大部４の下端から下部に縮径する縮径部５からなるものであり、該合流継手管内面の縮径部５の管壁に流下排水に周方向への旋回流を付与するため、整流用羽根として、縦軸に対して傾斜角度θ１が５°〜１５°の縦羽根７と水平軸に対して３０°〜７０°、好ましくは４０°〜６５°の下羽根８からなる整流用羽根を設けた合流特殊継手１である。なお縦羽根と下羽根の面の角度は、異なる面であることが必要である。好ましくは両面のなす角度は６０°〜１２０°、より好ましくは８０°〜１００°で接合されてたときに良好な効率が得られる。

なお排水立て管接続用上部開口部２から横枝接続用開口部６の上部の一部を覆うように横枝管保護用壁を設けておくと、排水立て管から流下する排水が多い時であっても、該保護用壁９により上部からの排水で横枝接続用開口部６を塞ぐことが防止できるので好ましい。

該縦羽根７は、旋回しながら落下してくる流下排水を、できるだけ下羽根８に泡立ちの少ない状況で供給する集水機能のために設けられており、縦羽根７の受水面に下羽根８への流れ方向に複数本の縦溝または縦凸条を設けておくことが好ましい。このような縦溝または縦凸条は旋回流による縦羽根面からの流下水のこぼれ落ちを少なくできること並びに流下排水の整流効果があるので空気の巻き込みを防止できる。

下羽根８は、縦羽根７を通じて供給される流下水の流れを旋回流に変えるための旋回機能のためのものであり、そのためその接合部はできるだけ流下水が乱流化しないように凹曲面、例えば５〜１５ｍｍＲの曲面で接合しておくことがよい。この結果、縦羽根７および下羽根８はそれぞれの目的に応じた適切な角度を取ることが出来た。

整流用羽根は、排水立て管の管断面積に対し、投影断面積が１０〜３０％、好ましくは１５〜２５％とする。投影面積がこの断面積を下回るときは、整流羽根により流下水の集水が不十分となり、該流下水に旋回を充分付与できないことになる。一方、この断面積以上であるときは排水立て管の流下水通過面積を妨害するため、固形物などの混入する場合に閉塞の機会が増大するので避けることが必要である。

整流用羽根は、図１に示すように縦羽根８を縮径部５の最上端部から最下端部までの間に所定の傾斜角度θ１で設け、下羽根８の下端は、縦羽根７の下端とほぼ同一とし、所定の傾斜角度θ２で設ける。この結果下羽根８は比較的小さく収まるが、縦羽根７で整流された流下排水はその流下速度を効率よく旋回流に変換することができる。

流下水の旋回流速度及び流下速度は、排水立て管中央部に空気コアを安定に形成するために必要な速度を確保することが必要であるが、このために本発明においては、縦羽根の傾斜角度θ１は５°〜１５°、下羽根を水平に対して傾斜角度θ２として３０°〜７０°としてこれに結合させることにより排水立て管を流下する排水の旋回流速度及び流下速度を適切な値に調整できる。
このように縦羽根および下羽根を有する整流用羽根を備えた特殊合流継手を用いるときは、排水立て管の管壁を流れる排水は、空気コアを形成すると共に表面がなめらかになり、泡立つことが少なく空気コアから空気を旋回流中に巻き込むことが少なくなり、同一内径の排水管であっても空気コアを形成して上層、下層及び横枝管など他の配水管枝の影響を最小限に抑えることが可能となる。

また合流特殊継手内径と整流用羽根のそれぞれの羽根の傾斜角度の間に最適な範囲があり、拡径管状膨大部の径を排水立て管内径に対し大きくしすぎても効果は低減することになる。
本発明の整流用羽根においては、拡径管状膨大部の径が排水立て管径に対し２０〜１００ｍｍ、好ましくは４０〜７０ｍｍの範囲で拡径することにより達成できる。この結果従来の合流特殊継手に比して拡径管膨大部のサイズを小さくすることが可能となる。この拡径管状膨大部の径を小さくすることは設置スペースを小さくすることもできるので好ましい。

この結果旋回して流下する排水は、好適な旋回流速と流下速度を有するため比較的なめらかに流下するため泡立ちを最小に抑えることが可能となり、旋回水流表面に空気を巻き込むことが大幅に抑えられることになる。
さらに、縮径部内壁への整流用羽根取り付け基部の接合部を５〜１５ｍｍのＲ（凹曲面）とすることにより、流下する排水をスムーズに流すことが可能となり、拡径管状膨大部の径を小さくしても整流用羽根と管壁間のスペースを確保できる。

［実施例１〜３］
定流量排水負荷システムの排水負荷装置として、空気調和・衛生工学会規格ＨＡＳＳ ２１８−１９９９［集合住宅の排水立て管システムの排水能力試験法］に準じ、高置水槽による方式及び伸頂通気管を備えた、階層数１０階の、各階の排水横枝管の標準垂直距離を３．２ｍとし、最下部の排水横枝管と排水横主管との垂直距離を０．５ｍ（タイプＢ）の排水立て管システムを用いた。排水立て管の管径はＶＰ１００Ａ、排水横主管は１２５ｍｍφ、勾配１／１００、長さ５ｍを用いた。なお高置水層からは各階に流量計を経由して排水を流入させることができる。

各階の排水横枝管には、内径１４２ｍｍφ（拡径管状膨大部径１４２ｍｍφ）、その下部の長さ１８０ｍｍの縮径部に、１枚の角度９°、最大幅４５ｍｍ（下ほど細くなる：図２（ａ）参照）、長さ１８０ｍｍの縦羽根に、表１に示す各種角度の下羽根を設けた整流羽根を有する特殊排水継手及び圧力センサを設けた。

排水負荷は、最上階から始め、その階の排水流量が２．５Ｌ／ｓを超える場合は、下階から排水を順次加えて行った。その場合の排水流量は、判定条件を満足して流しうる領域の流量から始め、増加の刻み間隔は０．５Ｌ／ｓとした。排水量を増加させてゆき、各階の排水横枝管に設けた圧力センサのプラス又はマイナスの最大値を排水負荷と圧力のグラフにプロットして読んでゆき、±４００パスカル（ＨＡＳＳ ２１８−１９９９の試験判定条件においいて規定されている管内圧力）との交差点の排水能力をチェックしたところ、排水能力を表１に示す。

［比較例１］
下羽根の傾斜角度θ２を７３°とした以外は実施例１と同一の条件において測定を行った。結果を表１に示す。

［比較例２］
整流用羽根との比較のために、各階の合流継手として、内径１４２ｍｍφ（胴径１４２ｍｍ）、その下部の長さ１８０ｍｍの縮径部に、角度約２０°、最大幅６６ｍｍ（下ほど細くなる：図１参照）、長さ１９３ｍｍの旋回用羽根（下羽根を用いていない。）を有する特殊排水継手を用いた他は実施例と同一の装置を使用した。
実施例と同一の方法で排水負荷を加え、各階の排水横枝管に設けた圧力センサのプラス又はマイナスの最大値を排水負荷と圧力のグラフにプロットして読んでゆき、４００パスカルとの交差点の排水能力をチェックしたところ、排水能力は５．８０Ｌ／ｓであった。

本発明は、多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させるための合流特殊継手であって、流下する排水の流れを制御して旋回流速度（周方向の速度）を適切な範囲とする為に、新たな整流用羽根を開発した。該整流用羽根を用いるときは、流下水は縦羽根により整流され、該水流表面へ空気コアからの空気を巻き込みを避けることが可能となったため、排水立て管内に空気コアを安定して形成させることができると共に、下羽根により洗剤など起泡性物質を含有した場合においても空気コアを形成するのに充分な旋回流を付与しながら排水性能を高めることができる為、オフィルビルなどは勿論、洗剤等を使用する起泡性の高い排水が使用される住居専用のマンションなどのビルの排水用システムなどの多層階建物に有利に使用できる。

合流特殊継手の概略断面図。 （ａ）整流用羽根の正面図 （ｂ）整流用羽根の平面図 図１におけるＡ-Ａ断面図

符号の説明

１ 合流特殊継手
２ 排水立て管接続用上部開口部
３ 排水立て管接続用下部開口部
４ 拡径管状膨大部
５ 縮径部
６ 横枝管接続用開口部
７ 縦羽根
８ 下羽根
θ１ 縦羽根の傾斜角度
θ２ 下羽根の傾斜角度

Claims (8)

1. 多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる合流継手であって、上部に排水立て管接続用開口部を有する拡径管状膨大部と、該膨大部下縁より下方向に形成され、排水立て管接続用開口部を有する縮径部とを有し、該合流継手管内面の縮径部管壁に流下排水に周方向への旋回流を付与するため、それぞれが異なる平面に属し、縦軸に対しての傾斜角度（θ１）が、５°〜１５°の流下旋回水流を集水し、流水の流れを整える為の縦羽根と、それに接続してその下部に、下端部がほぼ一致し、水平面に対して傾斜角度（θ２）が３０°〜７０°の、縦羽根に対して交差する平面の、流下水に旋回を与える為の下羽根からなる整流用羽根を設けたことを特徴とする合流特殊継手。
2. 前記合流継手管の、拡径管状膨大部の内径が排水立て管内径に対し、２０〜１００ｍｍの範囲内で拡径した合流特殊継手管である請求項１に記載の合流特殊継手。
3. 前記整流用羽根の縦羽根と下羽根の接合面が曲面で接合されている整流用羽根である請求項１または２に記載の合流特殊継手。
4. 縦羽根に複数の縦溝または縦凸条を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の合流特殊継手。
5. 前記合流継手管へ該整流用羽根を設けるに際し、その接合部に少なくとも５〜１５ｍｍのＲ（凹曲面）を設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の合流特殊継手。
6. 前記排水立て管断面積に対し前記整流用羽根の投影断面積が１０〜３０％である請求項１〜５のいずれか１項に記載の合流特殊継手。
7. 排水立て管接続用上部開口部から、横枝接続用開口部の上部の一部を覆うように横枝管保護用壁を設けた請求項１〜６のいずれか１項に記載の合流特殊継手。
8. 多層階建物の排水装置において、請求項１〜７のいずれか１項に記載の合流特殊継手を使用したことを特徴とする単管式排水システム。

Images