JP2006037371A

JP2006037371A - 排水集合管

Info

Publication number: JP2006037371A
Application number: JP2004214891A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Ueda; 義憲上田; Noriyuki Toyama; 敬之外山; Hiroshi Yagi; 博史八木
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】偏流板と旋回羽根の相互の位置関係と排水能力の関係を明らかにし、両者の最適な位置関係を有した排水集合管を提供する。
【解決手段】上下端部に縦接続口３，４を有すると共に周壁に横接続口６を有する胴部１に対し、その内部に、上側が偏流板７でその下側が旋回羽根８となるように偏流板７及び旋回羽根８を有する排水集合管において、偏流板７と旋回羽根８は、縦管軸線の軸心上方より見た平面視において偏流板７中心と旋回羽根８中心とが縦管軸線上で交差する角度が９０°のときを最小配置角とおくとき、この最小配置角からの許容角度θが０〜（５／１６）・πの角度範囲内で配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高層集合住宅等の排水用配管部材として用いられる排水集合管に関するものである。

高層集合住宅における排水配管方式として、通気管と縦排水管とを個別に設けた二管式排水配管方式と、通気管を兼用する縦排水管からなる一管式排水配管方式が周知である。
前記一管式排水配管は、縦排水管の中心部に通気コアー部を形成させるものであり、この通気コアーの形成が排水能力（縦排水管に接続された横枝管内の空気圧力変動が許容値（±４０ｍｍＡｑ）以内となる最大排水流量（リットル／秒））と密接に関係していた。
そこで、従来より、通気コアーを形成させるための各種の提案が、例えば特許文献１〜４に示す如くなされている。

これらの従来技術は、上下階の縦排水管と当該階の横枝管とを接合するための排水集合管の上部に、上部縦排水管から流下してくる排水流を一方に偏らせる偏流板を設け、その下方に排水流に旋回を与える旋回羽根を設けて、排水集合管内並びに縦排水管内に通気コアーを確保して排水能力を高めようとするものであった。
特開昭６１−３１５３９号公報特開平３−２２４９１８号公報特開平８−８５９８８号公報特開２００４−３３１３号公報

前記各特許文献に示すものは、それなりの効果を有するものであったが、偏流板と旋回羽根の相互の位置関係が適切でないと、十分な排水能力を発揮しないと言う問題があり、そうのような課題について前記従来技術は言及するところがなかった。
そこで、本発明は、偏流板と旋回羽根の相互の位置関係と排水能力の関係を明らかにし、両者の最適な位置関係を有した排水集合管を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴とするところは、筒状胴部の上下端部に縦排水管を接続する縦接続口を有し、前記胴部の周壁に横枝管を接続する横接続口を有し、前記胴部の内部に、縦排水管から流下してくる排水流を一方に偏らせるべく縦管軸線に対して傾斜して設けられた偏流板と、該偏流板の下方において排水流に旋回を与えるべく設けられた旋回羽根とを有する排水集合管において、前記偏流板と旋回羽根は、縦管軸線の軸心上方より見た平面視において偏流板中心と旋回羽根中心とが縦管軸線上で交差する角度が９０°のときを最小配置角とおくとき、この最小配置角からの許容角度θが０〜（５／１６）・πの角度範囲内で配置されている点にある。

なお、この最小配置角及びこれの許容角度θは、偏流板と旋回羽根との相対角度を言うものであって、ここでは偏流板や旋回羽根における横枝管との配置関係を限定するものではない。
本願発明者らは、偏流板と旋回羽根の相互の配置を変更して、排水能力を測定する実験を重ねた。
図１、図２、及び図３等は、その実験に用いられた排水集合管である。この排水集合管を階高さ２．７ｍの１６階建ての実験棟において各階の縦排水管と横枝管との間に接続し、各階の横枝管に管内圧力変動測定センサを設け、１６〜９階の各階の横枝管より排水を流した。

図１１及び図１２、並びに図１３及び図１４は、その実験結果である。図１１及び図１２における各グラフの横軸は合計排水流量（リットル／秒）であり、縦軸が各階において測定した圧力変動値の内の最大値と最小値である。また図１３及び図１４における各グラフの横軸は圧力変動値の内の最大値と最小値であり、縦軸が排水負荷を行った建物規模（階層）である。
これらの実験結果より、前記最小配置角及びこれの許容角度θが最適であることが判明した。

許容角度θが０より小さいとき、即ち、偏流板中心と旋回羽根中心とが縦管軸線上で交差する角度が、最小配置角９０°よりも小さいときには、旋回羽根が偏流板の下に重なる（隠れる）ことを意味するので、旋回羽根による効果を期待できず、許容角度θが（５／１６）・πを超えるものでは、偏流板から流下する排水流が旋回羽根に届かずに、うまく載らないということになって、やはり旋回羽根による効果を期待できない、ということが確かめられた結果でもある。
前記偏流板と旋回羽根の上下間距離Ｌは、縦排水管の内径の約１〜２倍とされているのが好ましい。

前記実験においては、前記許容角度θを変更すると共に、偏流板と旋回羽根の上下間距離Ｌも各種変更した。なお縦排水管の内径は１３１ｍｍ（呼び径１２５）であった。
実験において、Ｌ＝１３６ｍｍと１７６ｍｍが前記許容角度θにおいて好ましく、これらは縦排水管の内径１３１ｍｍ（呼び径１２５）に対して、それぞれ１．１倍、１．４倍に相当しているので、本発明における約１〜２倍とは、この程度の範囲を云うものとする。
また、上下間距離Ｌとは、図２に示す距離Ｌを云う。即ち、偏流板の下端と旋回羽根の上端の距離をいう。

前記胴部の周壁の一部が、その内面が前記縦排水管内径とほぼ同径になる位置まで入り込む小径部に形成され、該小径部の内面に前記偏流板が設けられているのが好ましい。この偏流板の正面又は左右両側の位置の少なくとも一つに前記横接続口が設けられているのが好ましい。
前記偏流板の上下方向中心位置は、横接続口の横管軸線よりも下方に位置しているのが好ましい。
前記胴部の下部に下方に至るに従って径が小さくなるテーパー部が設けられ、該テーパ部に前記旋回羽根が設けられているのが好ましい。

前記胴部は、前記偏流板を有する上部胴部消失性模型と前記旋回羽根を有する下部胴部消失性模型とを接合してなる鋳型により鋳造されるのが好ましい。前記偏流板と旋回羽根との最小配置角及びこれに対する許容角度θは、前記上部胴部消失性模型と下部胴部消失模型との接合角度を変更することにより可変とされる。
このような製法により、同一模型を用いて許容角度θを最適設計値に設定することができ、また、上下部消失性模型の間に筒状の消失性模型を介在させることで、前記上下間距離Ｌを最適設計値に設定することができる。

本発明によれば、排水能力を高めることができる。

以下本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１、２において示すものは、マンションなどの高層集合住宅の排水用配管部材として用いられる排水集合管である。この排水集合管は、筒状の胴部１を有する。胴部１の上下端部に縦排水管２を接続する上下の縦接続口３，４を有する。胴部１の周壁に横枝管５を接続する横接続口６を有する。前記胴部１の内部に、縦排水管２から流下してくる排水流を一方に偏らせるべく縦管軸線に対して傾斜して設けられた偏流板７と、該偏流板７の下方において排水流に旋回を与えるべく設けられた旋回羽根８とを有する。

前記胴部１は、上部胴部９と下部胴部１０とからなる。上部胴部９と下部胴部１０の境界に接合フランジ１１が設けられている。上部胴部９の上端は前記上縦接続口３に形成されている。この上縦接続口３は、縦排水管２を差し込む受け口に形成されているが、この形式に限定されるものではなく、フランジ接合や突き合わせ接合等のものであっても良い。上部胴部９の周壁に前記横接続口６が形成されている。この横接続口６も受け口として形成されているが、この形式に限定されるものではない。前記周壁の内径は、上縦接続口３の内径よりも大きくされている。上部胴部９の内面に前記偏流板７が設けられている。

下部胴部１０は、下方に至るに従って径が小さくなるテーパー部１２に形成されている。このテーパ部１２に前記旋回羽根８が設けられている。下部胴部１０の下端が前記下縦接続口４とされている。下縦接続口４は、縦排水管２を付き合わせ接続する合わせ接続口に形成されているが、この形式に限定されるものではない。
前記上部胴部９の周壁の一部が、その内面が前記縦排水管内径とほぼ同径になる位置まで入り込む小径部１３に形成されている。この小径部１３の内面に前記偏流板７が設けられている。そして、この偏流板７の正面又は左右両側の位置の少なくとも一つに前記横接続口６が設けられている。この実施の形態では、３方の全ての位置に横接続口６が設けられている。

前記偏流板７と旋回羽根８は、縦管軸線の軸心上方より見た平面視において偏流板７の中心線Ｐと旋回羽根８の中心線Ｓとが縦管軸線上で交差する角度が９０°のときを最小配置角とおくとき、この最小配置角からの許容角度θが０〜（５／１６）・πの角度範囲内で配置されている。前記偏流板７と旋回羽根８の上下間距離Ｌは、縦排水管２の内径の約１〜２倍とされている。
図１は、偏流板７と旋回羽根８とが、最小配置角に対する許容角度θを（１／４）・πとして配置されたものである。因みに（１／４）・πは４５°であるから、偏流板７の中心線Ｐと旋回羽根８の中心線Ｓとが縦管軸線上で交差する全体の角度は１３５°ということになる。

また図３（ａ）は、偏流板７と旋回羽根８とが最小配置角に設定されたものである。即ち、最小配置角に対して成す許容角度θは「０」であるから、偏流板７の中心線Ｐと旋回羽根８の中心線Ｓとが縦管軸線上で交差する全体の角度は、最小配置角そのままの９０°ということになる。更に図３（ｂ）は、偏流板７と旋回羽根８とが、最小配置角に対する角度θを（５／１６）・πとして配置されたものである。因みに（５／１６）・πは５６．２５°にあたるから、偏流板７の中心線Ｐと旋回羽根８の中心線Ｓとが縦管軸線上で交差する全体の角度は１４６．２５°ということになる。

前記許容角度θ及び上下間距離Ｌを所定の範囲に設定するには、次のように行う。
図４〜１０に示すように、前記胴部１は、前記偏流板７を有する上部胴部消失性模型９と前記旋回羽根８を有する下部胴部消失性模型１０とを接合してなる鋳型により鋳造される。前記偏流板７と旋回羽根８との最小配置角及びこれに対する許容角度θは、前記上部胴部消失性模型９と下部胴部消失模型１０との接合フランジ１１、１１同士を接合するとき、その接合角度を変更することにより可変とされる。
このとき、上記最小配置角及び許容角度θを設定するために、上下両模型９，１０の接合フランジ１１，１１に位置あわせマーク１４、１４が設けられている。

また、上部胴部消失性模型９と下部胴部消失模型１０との間に、所定長さな筒状の消失模型（図示省略）を挿入することにより、前記上下間距離Ｌを変更することができる。
なお、消失性模型とそれに基づき鋳造される製品とは同じ形状をしているので、各部の説明は、模型も製品も同じ符号をもって説明する。
図４〜８に基づき、前記偏流板の詳細を説明する。
偏流板７は上部胴部９に形成された前記小径部１３の内面に形成されており、この小径部１３の中心角度αは約１１２°とされている。円弧状小径部１３の周方向両端部には、管軸中心方向に突出する折り返し片１５が形成されている。

なお、折り返し片１５は立て管内を流れてきた排水が、横枝管へ逆流するのを防止する効果がある。
図８に示すように、偏流板７は、小径部１３の直径の円柱を４０°で切断した楕円形において、その上端を始点Ｓｔとし、長軸上を所定距離下り、左下がりの直線と楕円との交わる点を終点Ｅｄとする図形で囲まれた形状をしている。
前記偏流板７の始点Ｓｔの高さは、横接続口６の上面よりも低い位置とされ、偏流板７の終点Ｅｄは、横接続口６の下面よりも低い位置とされている。即ち、前記偏流板７の上下方向中心位置は、横接続口６の横管軸線よりも下方に位置している。

図９，１０における下部胴部消失性模型１０における旋回羽根８の形状は、例えば、特開２０００−９６６４６号公報、特開２００１−１７３８６６号公報、又は特開２００１−２０８２７０号公報等に記載のものと同じであるので、それらの記載を援用し、その詳細説明は省略する。

偏流板７の中心線Ｐと旋回羽根８の中心線Ｓとが、最小配置角の９０°に対して許容角度θを加えた配置関係にある排水集合管と、この配置関係から外れた排水集合管とを用い、それぞれ１６階建ての実験棟で一管式排水配管として配管して排水能力の実験を行った。
実験条件は次のとおりである。
（１）縦排水管の内径：１３１ｍｍ（呼び径１２５）
（２）横枝管の内径：８０ｍｍ（呼び径７５）
（３）胴部の最大内径：１７５ｍｍ
（４）小径部の内径：１３３ｍｍ
（５）排水負荷は、ＳＨＡＳＥ２１８「集合住宅の排水立て管システムの排水能力試験法」に従い、最上階である１６階から始め、その階の排水流量が２．５リットル／秒を超える場合は下階から排水を順次加えて行うという方法を採った。結果、表１に示すように１６〜９階にわたって負荷を配分するかたちとなった。

図１１及び図１２は、前記実験結果のグラフであり、各グラフの横軸は合計排水流量（リットル／秒）であり、縦軸が各階において測定した圧力変動値の内の最大値と最小値である。
また図１３及び図１４は、許容角度θを（１／４）・πとした排水集合管において、排水負荷位置（階）及び排水流量を固定したうえで各階での管内圧力の変動を調べた実験の結果である。図１３が排水流量１５リットル／秒の場合であり、図１４が排水流量２０リットル／秒の場合である。いずれも、表１に示すように最上階を１６階とし、排水負荷を配分したものである。

これら全てのグラフより、許容角度θは０〜（５／１６）・πの角度範囲とするのが好ましいことが確かめられた。
また、偏流板７と旋回羽根８との上下間距離Ｌは、１３５ｍｍ以上が好ましい。この上下間距離Ｌを、縦排水管２の内径により表示すれば、その内径の約１〜２倍という事になる。
図１１〜図１４によって明らかになった実験結果について、これらに考察を加えながら整理すると次のようなことが言える。
１．排水時には水が鉛直方向へ流れると同時に、この水に引っ張られるかたちで最上部の伸頂通気管から多量の空気を吸い込む。排水時はこの空気の流れを水と同時に排水管システムの末端まで流す必要がある。
２．偏流板７によって縦排水管２を流下する排水流を旋回羽根８に導くことによって縦排水管２内に旋回流を発生させる。傾斜した偏流板７で一次旋回流を起こし、緩い曲面を有する旋回羽根８で二次旋回流を起こす。
３．排水流の落下速度を適度に減速させることにより排水流の流下時に下方へ引っ張られる空気量（通気流量）を少なくする。同時に、縦排水管２内に旋回流を発生させて通気コアを確保し、排水能力を高める。
４．偏流板７の中心線Ｐと旋回羽根８の中心線Ｓとが縦管軸線上で交差する角度が、最小配置角の９０°に満たず、許容角度θが０より小さいときには、旋回羽根８が偏流板７の下に重なる（隠れる）ことになるので、旋回羽根８による効果は期待できない。また許容角度θが（５／１６）・πを超えると、偏流板７から流下する排水流が旋回羽根８に届かずに、うまく載らないということになる。そのため、やはり旋回羽根８による効果を期待できない。
５．これらのことから、許容角度θは０〜（５／１６）・πの角度範囲とするのが好ましいことが確かめられている。実際、許容角度θを（３／８）・πとしたものや（１／２）・πとしたもののように（５／１６）・πを超えるものでは、圧力変動値の最小値として、排水能力に悪影響の出るとされる-４０ｍｍＡｑを大きく割った値が頻発するようになっている。
６．なお、呼び長さが１４０の排水集合管では、許容角度θが（１／４）・πのものや（５／１６）・πのものでも-４０ｍｍＡｑを割る場面が認められたが、いずれも合計排水量が１９リットル／秒を超えたときに限られており、このような多量の排水量となるのは実際の使用条件下では殆どないと言えるので、許容範囲として問題ないと判断する。
７．一方、図１１及び図１２は排水に洗剤を混ぜなかった場合（清水）であるが、排水に洗剤を混ぜると（洗濯排水を想定）、横主管の水が流れている箇所より上部に泡が滞留することを要因として空気の流れが邪魔されるという、清水と異なった挙動が現れる。そしてこの挙動は、洗剤濃度が高くなればなるほど顕著に現れることとなり、場合によっては泡が横主管を閉塞して空気の逃げ場がなくなり、横主管に近い箇所（建物最下層等）で正圧が発生することになる。
８．泡の滞留や横主管閉塞を防止する方法の一つに排水時の通気流量を多くして、空気による泡の押し出しを図ればよいことは判っているが、通気流量を多くするには許容角度θを小さくするほど好適であることが判明した。しかしながら、許容角度θを小さくすればするほど、今度は清水の排水能力が低下傾向を示すことが判明した。
９．このような清水と洗濯排水との相反する作用を折衷する案として、許容角度θを（１／４）・πに設定するのが最も現実性に適したものと言える。許容角度θが（１／４）・πというのは、図１及び図２で示したものである。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。

本発明は、高層建築物などに用いられる排水用配管部材として利用できる。

本発明の実施の形態を示す排水集合管の平面図である。図１の正面図である。偏流板中心と旋回羽根中心との成す最小配置角に対して許容角度θを異ならせた排水集合管を示した平面図である。上部胴部消失性模型の断面図であり、図５のＡ−Ａ線断面図である。上部胴部消失性模型の正面断面図である。図５のＢ−Ｂ線断面図である。図５のＣ−Ｃ線断面図である。偏流板の形状の説明図である。下部胴部消失性模型の平面図である。下部胴部消失性模型の正面図である。排水能力試験の実験結果のグラフである。排水能力試験の実験結果のグラフ（図１１の続き）である。排水流量１５リットル／秒に固定の場合における管内圧力変動を調べた実験結果のグラフである。排水流量２０リットル／秒に固定の場合における管内圧力変動を調べた実験結果のグラフである。

符号の説明

１胴部
２縦排水管
３上縦接続口
４下縦接続口
５横枝管
６横接続口
７偏流板
８旋回羽根
９上部胴部（上部胴部消失性模型）
１０下部胴部（下部胴部消失性模型）
１２テーパー部
１３小径部

Claims

筒状胴部（１）の上下端部に縦排水管（２）を接続する縦接続口（３，４）を有し、前記胴部（１）の周壁に横枝管（５）を接続する横接続口（６）を有し、前記胴部（１）の内部に、縦排水管（２）から流下してくる排水流を一方に偏らせるべく縦管軸線に対して傾斜して設けられた偏流板（７）と、該偏流板（７）の下方において排水流に旋回を与えるべく設けられた旋回羽根（８）とを有する排水集合管において、
前記偏流板（７）と旋回羽根（８）は、縦管軸線の軸心上方より見た平面視において偏流板（７）中心と旋回羽根（８）中心とが縦管軸線上で交差する角度が９０°のときを最小配置角とおくとき、この最小配置角からの許容角度θが０〜（５／１６）・πの角度範囲内で配置されていることを特徴とする排水集合管。
前記偏流板（７）と旋回羽根（８）の上下間距離Ｌは、縦排水管（２）の内径の約１〜２倍とされていることを特徴とする請求項１記載の排水集合管。
前記胴部（１）の周壁の一部が、その内面が前記縦排水管（２）内径とほぼ同径になる位置まで入り込む小径部（１３）に形成され、該小径部（１３）の内面に前記偏流板（７）が設けられ、該偏流板（７）の正面又は左右両側の位置の少なくとも一つに前記横接続口（６）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の排水集合管。
前記偏流板（７）の上下方向中心位置は、横接続口（６）の横管軸線よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の排水集合管。
前記胴部（１）の下部に下方に至るに従って径が小さくなるテーパー部（１２）が設けられ、該テーパ部（１２）に前記旋回羽根（８）が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の排水集合管。
前記胴部（１）は、前記偏流板（７）を有する上部胴部消失性模型（９）と前記旋回羽根（８）を有する下部胴部消失性模型（１０）とを接合してなる鋳型により鋳造され、前記偏流板（７）と旋回羽根（８）との最小配置角及びこれに対する許容角度θは、前記上部胴部消失性模型（９）と下部胴部消失模型（１０）との接合角度を変更することにより可変とされていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の排水集合管。