JP2008082153A - サイフォン排水システム及びその改良方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理可能流量とサイフォン開始時間の二つの数値をふまえ、更にサイフォン起動水頭Ｈｐを小さくすることにより、貯留槽自体の大きさを小さくし、また縦方向の寸法も制限し、更には施工可能領域の拡大ができるサイフォン排水システムの改良。
【解決手段】サイフォン起動水頭Ｈｐを小さくするため、水廻り機器３と、この水廻り機器３に備えられたトラップ４と、このトラップ４に接続したサイフォン排水管７と、当該サイフォン排水管７がスラブＳ面と実質的に平行に無勾配で敷設され、かつ垂直に落とし込まれて水頭Ｈｓをもって排水されるサイフォン排水システムであって、前記サイフォン排水管７の落とし込み部Ｒの断面積Ｄｒを落とし込み前の部位の断面積Ｄａよりも小さくしてサイフォン起動水頭Ｈｐを小さくした排水システム。
【選択図】図２

Description

本発明はサイフォン排水システム及びその改良に関するものであり、更に詳しくは、サイフォン起動水頭Ｈｐの改良にかかるものである。

従来の排水システムは排水管に勾配をつけて主として押水の圧力によって排水するいわゆる勾配排水システムであるが、この勾配排水システムに対して、サイフォン排水システムが提案されており（特許文献１、２）、貯留槽を排水回路中に備えたシステムの開発も行われている。

特開２０００−２９７４４７号公報

特開２００３−２０１７２７号公報

図１は集合住宅用に適したサイフォン排水システムの概要を示す図であり、図１の（ａ）はパイプシャフトスぺ−ス１中に排水立て管２が配置されている。水廻り機器３にあっては、トラップ４が備えられ、これに排水導管５が繋がれ、更に、サイフォン排水管７が接続されており、スラブＳ上に這わされ（長さＬｈ）、水頭差Ｈｓをもって排水立て管２の合流部２ａにサイフォン排水管７ａが接続されている。８は通気管である。又、図１の（ｂ）は排水導管５とサイフォン排水管７の間に貯留槽６を備えた例の図である。尚、符号７ａはサイフォン排水管７の垂直部であり、９はスラブＳに形成した貫通穴である。

以下、問題のない限り、本発明を図１の（ｂ）にて示す貯留槽６を備えたサイフォン排水システムを例にとって説明するが、図１の（ａ）にて示す貯留槽を備えていないサイフォン排水システムにも同様に適用できることは言うまでもない。かかるサイフォン排水システムの配管設計を行うにあたって、二つの重要な管理項目がある。

一つ目は処理可能流量で、二つ目はサイフォン開始時間である。一つ目の処理可能流量とは、サイフォン排水管にフルにサイフォンがかかった場合に、単位時間あたりにどれだけの流量が処理できるかという数字であり、この数字が器具から排出される流量より小さいと処理が追いつかず、器具側に水が溢れてくることになる。

二つ目のサイフォン開始時間とは、器具から排水が開始してからサイフォンが発生するまでタイムラグがあり、そのタイムラグの時間のことである。そのタイムラグの間に器具から排出された水に関しては、トラップ内や配管内、貯留槽内に溜まっている状態になるが、この時間が遅いと溜めきれられず、サイフォン開始前に器具側に水が溢れてくることになる。

上記したサイフォン排水システムにあって、これらの二つの課題をクリアする必要があるところであり、サイフォン排水管中の水は満流となって流れ、水頭差Ｈｓにて落下する際の吸引力が排水管内の水にかかることによってサイフォン力が生じ、これによって排水が行われる。

しかるに、最近の研究により、サイフォン排水システムにあって、サイフォン起動水頭Ｈｐの存在も重要であることが分かってきた。これは、サイフォン排水管中への水の押し込みの圧力として、ある程度の水位にならないと、どれだけ時間が経過してもサイフォンが発生しないという現象である。貯留槽を用いたシステムにあっては、サイフォン排水管の入口と貯留槽内の水位の差Ｈｐが重要な要素をなすものであり、一度貯留槽内に排水を開放していることにより、押し込みとしてかかる圧力は貯留槽内の水位がサイフォン起動水頭Ｈｐとなる。しかるに、貯留槽はできるだけ容量が小さい方が収まりが良いことから、特に背丈の低い貯留槽にあっては、サイフォン起動水頭Ｈｐが確保できないような設計となってしまうケ−スがあった。

更に、サイフォン起動水頭Ｈｐは、さまざまな条件（例えば、サイフォン排水管径、サイフォン排水管の横引き長さ）により異なってくることも分かっており、これが大きくなると貯留槽の縦方向の大きさも大きくしなくてはならず、床下の空間が限られている中では施工可能領域が制限されることとなった。

サイフォン排水の設計を行うにあたって、処理可能流量とサイフォン開始時間の二つの数値をふまえた上で、更にサイフォン起動水頭Ｈｐを小さくする工夫が必要であり、これにより貯留槽自体の大きさを小さくし、また縦方向の寸法も制限し、更には施工可能領域の拡大を行うことができるサイフォン排水システムの改良を行う必要がある。

本発明の第１はサイフォン起動水頭Ｈｐを小さくするための発明であって、水廻り機器３と、この水廻り機器３に備えられたトラップ４と、このトラップ４に接続したサイフォン排水管７と、当該サイフォン排水管７がスラブＳ面と実質的に平行に無勾配で敷設され、かつ垂直に落とし込まれて水頭Ｈｓをもって排水されるサイフォン排水システムであって、前記サイフォン排水管７の落とし込み部Ｒの断面積Ｄｒを落とし込み前の部位の断面積Ｄａよりも小さくしてサイフォン起動水頭Ｈｐを小さくしたサイフォン排水システムの改良方法を提供するものである。

本発明の第２は、水廻り機器３と、この水廻り機器３に備えられたトラップ４と、このトラップ４に接続したサイフォン排水管７と、当該サイフォン排水管７がスラブＳ面と実質的に平行に無勾配で敷設され、かつ垂直に落とし込まれて水頭Ｈｓをもって排水されるサイフォン排水システムであって、前記サイフォン排水管７の落とし込み部Ｒの断面積Ｄｒを落とし込み前の部位の断面積Ｄａよりも小さくしてサイフォン起動水頭Ｈｐを小さくしたサイフォン排水システムを提供するものである。

そして、具体的には、サイフォン排水管７の管径が１５〜３０Ａであり、サイフォン排水管７の断面積Ｄｒと断面積Ｄａの比、Ｄｒ／Ｄａ＝０．９５〜０．４、好ましくは０．８〜０．６４としたもので、通常は、サイフォン排水管７の断面積Ｄｒと断面積Ｄａの断面部位の形状はほぼ円形であるのがよい。

本発明の第１（請求項１）及び第２（請求項１１）にあって、サイフォン排水管７の落とし込み部Ｐの断面積Ｄｐを落とし込み前の部位の断面積Ｄａよりも小さくしたことによって、サイフォン起動水頭Ｈｐを小さくしたものであり、これによって、貯留槽の大きさを小さくでき、特に背丈を小さくすることによってスラブとフロアの間の収まりを良くしたものであり、横引きの長さも延長可能としたものである。

請求項５〜１０にあっては、本発明の第１における最適値を示したものであり、これによってサイフォン排水システムをその設置建物に適したシステムとすることができたものである。

サイフォン排水システムにあって、サイフォン排水管の先端に水頭Ｈｓを備えただけではサイフォンの発生はなく、サイフォン排水管内の水に対してある程度の押し込み水圧がかからないとサイフォン起動は行われないことは前記した通りである。かかる押し込み水圧をかけるための上流側の水頭をサイフォン起動水頭Ｈｐと称するが、この水頭をなるべく小さくすることで、備えられた貯留槽容量・背丈を小さくし、更には施工可能領域の拡大を狙ったものである。

そして、貯留槽を用いたサイフォン排水システムのサイフォン起動水頭Ｈｐについて検討を加えている際、サイフォン排水管の管径がサイフォン起動水頭Ｈｐに大きく関係していることを知見し、本発明に至ったものであり、特にサイフォン排水システムにおいて、サイフォン排水管の落とし込み部Ｒで縮径することによって、サイフォン起動水頭Ｈｐを小さくすることに至ったものである。それにより、貯留槽自体の大きさを小さくし、また縦方向の寸法も制限し、施工可能領域の拡大を実現できたものである。

尚、本発明にあって、縮径とは、サイフォン排水管７の落とし込み部Ｒの断面積Ｄｒを落とし込み前の部位の断面積Ｄａよりも小さくすることを意味しており、本来の管の管径を相似的に縮径して断面積を小さくすることが含まれることは勿論であるが、管径を相似的に縮径するのではなく、断面形状を非相似形に変化させて断面積を小さくすることも含まれるものである。

一般に、サイフォン排水管７の管径が細過ぎると処理流量が小さくなり、太過ぎるとサイフォン起動時間が遅くなるという欠点があり、その管径は１５〜３０Ａが好ましく、又、サイフォン排水管７の断面積Ｄｒと断面積Ｄａの比（Ｄｒ／Ｄａ）の値は０．９５〜０．４であるのがサイフォン起動水頭Ｈｐを低くするのに好適であることが分かった。尚、通常はサイフォン排水管７の前記落とし込み部Ｒの断面と前記落とし込み前の部位の断面は、ほぼ円形であり、Ｒ部位の縮径は水平部の３０ｃｍ以内での縮径が効果があることも判明した。

以下、本発明を実施例をもって更に詳細に説明する。
図２は、本発明の第１実施例を示す、特にサイフォン排水管７の落とし込み部Ｒ近傍の側断面図である。即ち、スラブＳ上に這わしたサイフォン排水管７（断面積Ｄａ）にあって、落とし込み部Ｒに至ってサイフォン排水管７の前記落とし込み部Ｒの断面と前記落とし込み前の部位の断面は、下側内面を一致させて縮径（断面積Ｄｒ）したもので、この断面積Ｄｒを保ってサイフォン排水管７ａとしたものである。この例にあっては、サイフォン排水管７内に残水が残りにくく、その後のサイフォン起動に対して影響がないという特徴がある。

図３は、本発明の第２実施例を示す落とし込み部Ｒ近傍の側断面図である。この実施例では、スラブＳ上に這わしたサイフォン排水管７（断面積Ｄａ）にあって、落とし込み部Ｒに至ってサイフォン排水管７の前記落とし込み部Ｒの断面と前記落とし込み前の部位の断面は、上側内面を一致させて縮径（断面積Ｄｒ）したもので、この断面積Ｄｒを保ってサイフォン排水管７ａとしたものである。この例にあっては、スラブＳに形成した貫通穴９が比較的小さくて済むという特徴がある。

図４は、本発明の第３実施例を示す落とし込み部Ｒ近傍の側断面図である。この実施例では、スラブＳ上に這わしたサイフォン排水管７（断面積Ｄａ）にあって、落とし込み部Ｒに至ってサイフォン排水管７の前記落とし込み部Ｒの断面と前記落とし込み前の部位の断面は、中心を一致させつつ縮径（断面積Ｄｒ）したもので、この断面積Ｄｒを保ってサイフォン排水管７ａとしたものである。この例にあっては、従来ある継手をそのまま採用することができることから、より経済的な構造であるといえる。

図５は、本発明の第４実施例を示す落とし込み部Ｒ近傍の側断面図である。この実施例では、スラブＳ上に這わしたサイフォン排水管７（断面積Ｄａ）を、落とし込み部Ｒに至って排水管を徐々に縮径（断面積Ｄｒ）したもので、この断面積Ｄｒを保ってサイフォン排水管７ａとしたものである。この例にあっては、特別な曲がり管を用いる必要があるが、排水はよりスム−ズに行われることとなる。

上記の各例にあって、縮径部分は内径（断面積）を変化させたいわゆる縮径継手１０ａが用いられるもので、図２の例にあっては、サイフォン排水管７、７ａの他に、曲がり管１０ｂ、継手１０ｃにて構成される。勿論、その構成のパ−ツの数は任意であって、図５の例にあって、内径（断面積）を徐々に変化させた曲がり管１０ｂを用い、その両端に継手機能を持たせた場合のものでは、サイフォン排水管７、７ａ以外に一つのパ−ツで構成されることとなる。尚、各パ−ツの材質は金属やプラスチック等の排水システムに許容される材料であれば任意であるが、場合によっては、ブロ−成形にてパ−ツ部位を一体に成形することも可能である。

（実験例１〜３）
実験例としての集合住宅用フォン排水システムは図１の（ｂ）に示す通りであり、Ｈｓが２．５ｍ、Ｌｈは３ｍ、４ｍ、５ｍとし、Ｌｈ部分のサイフォン排水管７の管径は２０Ａ、２５Ａを用いた。

そして、実験例１及び２にあっては、管径が夫々２０Ａ、２５Ａであり、落とし込み部Ｒも同じ断面形状のものであるが、実験例３は落とし込み部Ｒで２０Ａに縮径し、Ｈｓ部の管径も２０Ａとした。かかる実験例３のＤｒ／Ｄａの比は０．６４であった。
各実験例におけるＨｐの測定値（単位：ｍｍ）を表１に示す。

ここで、Ｌｈ＝５ｍの場合を例にとって説明すると、サイフォン排水管７の管径を２５Ａとし、これをそのまま落とし込み部Ｒまで使用した実験例２の場合には、サイフォン起動水頭Ｈｐ（即ち、貯留槽内の水位）は７１ｍｍであったのに対し、Ｒ部の手前で２０Ａに縮径した実験例３の場合にはＨｐが４７ｍｍとなった。尚、全て２０Ａのサイフォン排水管を用いた場合には５７ｍｍであった。

そして、Ｌｈが３ｍ、４ｍの場合も、実験例３が最も好ましいことが判明した。

（実験例４〜８）
上記の実験例とは異なる集合住宅用サイフォン排水システムの条件下で、Ｄｒ／Ｄａの比を変えて実施例４〜８を行った。実験例４の管径は２０Ａ、実験例５の管径は２５Ａであった。そして、実験例６にあっては、サイフォン排水管７のＲ部手前の管径は２５Ａ、Ｒ部の管径を２０Ａ（Ｄｒ／Ｄａ＝０．６４）、実験例７にあっては、サイフォン排水管７のＲ部手前の管径は２０Ａ、Ｒ部の管径を１６Ａ（Ｄｒ／Ｄａ＝０．６４）、実験例８にあっては、サイフォン排水管７のＲ部手前の管径は２５Ａ、Ｒ部の管径を１６Ａ（Ｄｒ／Ｄａ＝０．４１）としたものである。
実験例４〜８におけるＨｐの測定値（単位：ｍｍ）を表２に示す。

以上の実験例からもＤｒ／Ｄａの小さい方がサイフォン起動水頭Ｈｐが小さくなることが分かる。

サイフォン排水システムにおいて、Ｒ部或いはその手前でサイフォン排水管の管径を縮径して断面積を小さくすることによって、サイフォン起動水頭Ｈｐを小さくすることができるようになったもので、それにより、貯留槽自体の大きさを小さくし、また縦方向の寸法も制限し、施工領域の拡大が可能となったものである。床下の空間が限られている中での貯留槽の施工もその自由度を増すこととなったものである。そして、縮径の効果として、横引き管が伸びても処理流量の低下が少ないという特徴を合わせもつものである。

図１は本発明に適用されるサイフォン排水システムの全体図である。 図２は本発明の第１実施例を示すサイフォン排水管７の落とし込み部Ｒ近傍の側断面図である。 図３は本発明の第２実施例を示すサイフォン排水管７の落とし込み部Ｒ近傍の側断面図である。 図４は本発明の第３実施例を示すサイフォン排水管７の落とし込み部Ｒ近傍の側断面図である。 図５は本発明の第４実施例を示すサイフォン排水管７の落とし込み部Ｒ近傍の側断面図である。

符号の説明

１‥パイプシャフトスぺ−ス、
２‥排水立て管、
２ａ‥合流部、
３‥水廻り機器、
４‥トラップ、
５‥排水導管、
６‥貯留槽、
７‥サイフォン排水管、
７ａ‥サイフォン排水管の垂直部、
８‥通気管、
９‥スラブ貫通穴、
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ‥各パ−ツ、
Ｄａ‥サイフォン排水管のＬｈ部の断面積、
Ｄｒ‥サイフォン排水管の落とし込み部の断面積、
Ｈｐ‥サイフォン起動水頭、
Ｈｓ‥水頭差、
Ｌｈ‥サイフォン排水管の水平長さ、
Ｒ‥サイフォン排水管の落とし込み部、
Ｓ‥スラブ。

Claims (11)

1. 水廻り機器３と、この水廻り機器３に備えられたトラップ４と、このトラップ４に接続したサイフォン排水管７と、当該サイフォン排水管７がスラブＳ面と実質的に平行に無勾配で敷設され、かつ垂直に落とし込まれて水頭Ｈｓをもって排水されるサイフォン排水システムであって、前記サイフォン排水管７の落とし込み部Ｒの断面積Ｄｒを落とし込み前の部位の断面積Ｄａよりも小さくしてサイフォン起動水頭Ｈｐを小さくしたことを特徴とするサイフォン排水システムの改良方法。
2. 排水立て管２が備えられ、サイフォン排水管７が水頭Ｈｓをもって当該排水立て管２に接続された請求項１記載のサイフォン排水システムの改良方法。
3. 水廻り機器３に備えられたトラップ４とサイフォン排水管７の間に貯留槽６が備えられた請求項１又は２記載のサイフォン排水システムの改良方法。
4. サイフォン排水管７の管径が、１５〜３０Ａである請求項１乃至３いずれか１記載のサイフォン排水システムの改良方法。
5. サイフォン排水管７の断面積Ｄｒと断面積Ｄａの比（Ｄｒ／Ｄａ）が、０．９５〜０．４である請求項１乃至４いずれか１記載のサイフォン排水システムの改良方法。
6. サイフォン排水管７の前記落とし込み部Ｒの断面と前記落とし込み前の部位の断面の形状は、ほぼ円形である請求項１乃至５いずれか１記載のサイフォン排水システムの改良方法。
7. サイフォン排水管７の前記落とし込み部Ｒの断面と前記落とし込み前の部位の断面は、下側内面を一致させた請求項１乃至５いずれか１記載のサイフォン排水システムの改良方法。
8. サイフォン排水管７の前記落とし込み部Ｒの断面と前記落とし込み前の部位の断面は、上側内面を一致させた請求項１乃至５いずれか１記載のサイフォン排水システムの改良方法。
9. サイフォン排水管７の前記落とし込み部Ｒの断面と前記落とし込み前の部位の断面は、各断面の中心を一致させた請求項１乃至５いずれか１記載のサイフォン排水システムの改良方法。
10. サイフォン排水管７の前記落とし込み部Ｒは、縮径した曲がり管をもって構成した請求項１乃至５いずれか１記載のサイフォン排水システムの改良方法。
11. 水廻り機器３と、この水廻り機器３に備えられたトラップ４と、このトラップ４に接続したサイフォン排水管７と、当該サイフォン排水管７がスラブＳ面と実質的に平行に無勾配で敷設され、かつ垂直に落とし込まれて水頭Ｈｓをもって排水されるサイフォン排水システムであって、前記サイフォン排水管７の落とし込み部Ｒの断面積Ｄｒを落とし込み前の部位の断面積Ｄａよりも小さくしてサイフォン起動水頭Ｈｐを小さくしたことを特徴とするサイフォン排水システム。

Images