JP2014015847A - トラップサイフォン排水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラップサイフォン排水装置において、貯水槽内の水位がサイフォン管の頂部より低くてもサイフォン排水の自動開始を可能とし、しかも製造コストを抑える。
【解決手段】トラップサイフォン排水装置１は、貯水槽２から排水するために順に連接されたサイフォン管３及びトラップ管４と、トラップ管４の連接部４２から分岐して垂下した自吸管５とを備える。貯水槽２内の水位Ｌ１がサイフォン管３の頂部３ｃより低くても、サイフォン管３の管内頂部３ｂよりも高ければ、水Ｗが流れ込んでトラップ管４及び自吸管５内を水封する。自吸管５内の封水の落下によりサイフォン管３内の空気Ａ１が吸い出され、負圧が生じ、水流量が増え、垂下部３３の上端部内が水封される。その封水の落下により空気Ａ１が排出され、水流量がさらに増加し、管内が満水になる。従って、自動的にサイフォン排水を開始できる。しかも空気吸引装置による空気Ａ１の吸出しは不要になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、貯水槽に貯留された水をサイフォン管とトラップ管とを用いて排出するトラップサイフォン排水装置に関する。

従来から、貯水槽内に逆Ｕ字状のサイフォン管の一端を吸込口として配置し、このサイフォン管のサイフォン作用により、貯水槽内の水を吸込口から吸い上げ、その吸い上げた水をサイフォン管の他端の排水口から排水路等に排出する排水装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

この種の排水装置において、サイフォン作用による排水（以下、サイフォン排水という）を開始させるには、サイフォン管内の空間を満水にする必要がある。その方法としては、貯水槽を、サイフォン管の頂部以上の高さにまで貯水可能な構成とすることが考えられる。その構成においては、貯水槽内の水位が上昇すると、それと略同じ高さにまでサイフォン管内の水位も高くなる。そのため、貯水槽内の水位がサイフォン管の頂部以上の高さにまで上昇すると、サイフォン管内の水位は最上限の水位に達して、サイフォン管内の空間が満水になり、自動的にサイフォン排水が開始される。

しかしながら、上記構成では、貯水槽内の水位がサイフォン管の頂部未満の高さである場合にサイフォン排水を開始することは難しい。その場合でもサイフォン排水を開始できるようにするには、サイフォン管の頂部に設けた吸気孔から真空ポンプ等の空気吸引装置によりサイフォン管内の空気を吸い出し、それにより、サイフォン管内の水位を上昇させて、サイフォン管内の空間を水で満たす必要がある。しかしながら、そのような方法では、空気吸引装置が必要になり、製造コストが増大する。

特開平５−２３１３９７号公報

本発明は、上記の従来の問題を解決するためになされたものであり、貯水槽内の水位がサイフォン管の頂部よりも低かったとしても自動的にサイフォン排水を開始でき、しかも、製造コストを低減できるトラップサイフォン排水装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のトラップサイフォン排水装置は、貯水槽内に下端が開口する吸水立管の上部を逆Ｕ字状に折曲し垂下させて成るサイフォン管を備え、前記貯水槽に貯留された水を前記サイフォン管のサイフォン作用により排出するトラップサイフォン排水装置であって、前記サイフォン管の垂下部に一端が連接され、他端から排水するトラップ管と、前記トラップ管の前記サイフォン管との連接部から分岐して垂下させ、下端を開放した自吸管と、を備え、前記トラップ管が水封され、前記サイフォン管が前記自吸管を介して大気に開放された状態で、前記貯水槽内の水位が前記サイフォン管の管内頂部の高さよりも高くなったとき、前記サイフォン管内の水が前記トラップ管及び前記自吸管内に流れ込み、前記自吸管は、その流れ込んだ水で前記自吸管内の少なくとも一部が水封され、その管内の封水の落下により、前記サイフォン管内の空気を吸い出して、前記サイフォン管内に負圧を生じさせ、その負圧により、前記サイフォン管内の水流量を増加させて、前記サイフォン管の垂下部内の少なくとも一部を水封し、前記サイフォン管は、その垂下部内の封水の落下により、前記サイフォン管内の空気を前記トラップ管から排出して、前記サイフォン管内の空間を水で満たし、サイフォン作用を生じさせ、前記トラップ管から排水することを特徴とする。

前記サイフォン管は、その垂下部内に、前記貯水槽側の管内壁に沿うように設けられた管路分離管を有し、前記サイフォン管の管内頂部を越えた水が水流により前記管路分離管の前記貯水槽側とは反対の管内壁に当たるとき、その水が跳ね上げられて、前記垂下部内で前記管路分離管の外側の部分に流れ込むようにすることが好ましい。

前記自吸管は、その下端部が折曲し上向きに延びており、前記自吸管の上向き部の長さは、前記サイフォン管の管内頂部から、前記貯水槽内の水位の予め設定された上限値までの高さに応じて設定されていることが好ましい。

前記サイフォン管の頂部に連通した大気開放管と、前記大気開放管の開度を調整するためのバルブと、を備え、前記サイフォン管のサイフォン作用による排水中に前記バルブを用いて前記大気開放管の開度が調整されることにより、前記サイフォン管内の水に混入する空気の量が調整されることが好ましい。

前記サイフォン管の頂部に設けられた吸気孔から前記サイフォン管内の空気を吸引する空気吸引手段をさらに備えることが好ましい。

前記サイフォン管の頂部に一端が連通され、他端が開放され、逆Ｕ字状に折り曲げられた調圧管をさらに備え、前記調圧管の開放端は、前記貯水槽の水位の予め設定された下限値と同じ高さになるように位置決めされていることが好ましい。

本発明によれば、貯水槽内の水位がサイフォン管の頂部よりも低かったとしても、サイフォン管に連接されたトラップ管が封水され、サイフォン管が自吸管を介して大気に開放された状態で、貯水槽内の水位がサイフォン管の管内頂部よりも高くなると、水がトラップ管に流れ込み、その流れ込んだ水が自吸管に流れ込み、自吸管内が水封され、その封水の落下により空気が吸い出されて水流量が増加し、サイフォン管の垂下部内が水封される。そして、その封水の落下により空気がさらに吸い出されて、サイフォン作用が生じる。その結果、自動的にサイフォン排水を開始できる。しかも、サイフォン排水を開始するために、真空ポンプ等を用いてサイフォン管３内から空気Ａ１を吸い出さなくてもよい。従って、真空ポンプ等が必要ではなくなり、製造コストを低減することができる。

本発明の一実施形態に係るトラップサイフォン排水装置の構成を示す断面図。 （ａ）（ｂ）は上記トラップサイフォン排水装置におけるサイフォン管内の水位が徐々に上昇したときの状態を時系列順に示す断面図。 （ａ）（ｂ）は上記トラップサイフォン排水装置におけるサイフォン管内の水位が徐々に上昇したときの状態を時系列順に示す断面図。 （ａ）は上記トラップサイフォン排水装置のサイフォン排水時の状態を示す断面図、（ｂ）はそのトラップサイフォン排水装置の排水停止時の状態を示す断面図。 （ａ）は第１の変形例に係るトラップサイフォン排水装置の構成を示す断面図、（ｂ）はそのトラップサイフォン排水装置の管路分離管部分の断面図。 上記トラップサイフォン排水装置における排水中にサイフォン管内の水が管路分離管に当たったときの状態を示す断面図。 第２の変形例に係るトラップサイフォン排水装置の構成を示す断面図。 第３の変形例に係るトラップサイフォン排水装置の構成を示す断面図。 上記トラップサイフォン排水装置におけるサイフォン排水中に調整バルブが開いたときの状態を示す断面図。 第４の変形例に係るトラップサイフォン排水装置の構成を示す断面図。 上記トラップサイフォン排水装置の排水開始時の状態を示す断面図。 第５の変形例に係るトラップサイフォン排水装置の構成を示す断面図。 （ａ）は上記トラップサイフォン排水装置のサイフォン排水時の状態を示す断面図、（ｂ）はそのトラップサイフォン排水装置の排水停止時の状態を示す断面図。

本発明の一実施形態に係るトラップサイフォン排水装置（以下、排水装置という）について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の排水装置の構成を示す。その排水装置１は、貯水槽２側から順に連接されたサイフォン管３及びトラップ管４を備え、さらに、トラップ管４から分岐した自吸管５を備え、貯水槽２に貯留された水をサイフォン管３のサイフォン作用により排出する。

サイフォン管３は、貯水槽２内に下端３ａが開口する円筒状の吸水立管の上部を折曲して略水平に延ばし、さらに、その先端部を折曲し垂下させて成る。以下、その吸水立管の貯水槽２内に配置された下部を吸上げ部３１といい、その吸水立管の略水平に延びた部分を横引き部３２といい、その吸水立管の垂下させた端部を垂下部３３という。横引き部３２は、垂下部３３と略直交し、吸上げ部３１、横引き部３２及び垂下部３３の管径は、互いに等しくなるように設計されている。

トラップ管４は、Ｕ字型で円筒状の流水管により構成され、垂下部３３に一端４ａが連接され、他端４ｂが開放されている。他端４ｂは、横引き部３２の内底部、すなわち、サイフォン管３の管内頂部３ｂよりも低い位置に配置されおり、トラップ管４は、他端４ｂから排水する。トラップ管４の他端４ｂ側に在る排水口４１は、横向きに形成されている。排水口４１は、排水の飛散を防ぐため、斜め下方に向けられていてもよい。トラップ管４の他端４ｂ側の管内頂部は、自吸管５のトラップ管４からの分岐部分に形成された流入口５１よりも高く、トラップ管４に水が流れ込んでその水位が上昇するとき、他端４ｂから排水される前に水が自吸管５に流れ込むように構成されている。以下、トラップ管４におけるサイフォン管３と連接された部分を、連接部４２という。

自吸管５は、円筒状の流水管により構成され、トラップ管４のサイフォン管３との連接部４２から分岐して垂下し、さらに、その下端部がＬ字状に折曲しており、その下端５ａはサイフォン管３の下端３ａよりも低い位置に配置され、開放されている。自吸管５の管径は、トラップ管４の管径よりも小さくなるように設計されている。サイフォン管３、トラップ管４及び自吸管５の材料は、特に限定されず、例えば、塩化ビニル若しくはＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等の樹脂、金属、又はコンクリート等である。

次に、排水装置１の排水処理を説明する。排水時の様子を時系列順で図２〜図４に示す。排水開始前に、貯水槽２内の水位がサイフォン管３の下端３ａ以上の高さにあり、トラップ管４内が水封され、トラップ管４内の水位が流入口５１の下端と略同じ高さであり、サイフォン管３が自吸管５を介して大気に開放されているとする。ここで、貯水槽２内の水位をＬ１といい、サイフォン管３の管内頂部３ｂの高さ、すなわち、サイフォン管３内で水がトラップ管４に流れ込み始める水位を越流ラインＬ２といい、横引き部３２内の越流ラインＬ２を基準とした水位を管内水位Ｄ１という。以下、その管内水位Ｄ１を、管内満水時の水位を１００とした場合の百分率で表す。

図２（ａ）は、貯水槽２内の水位Ｌ１が越流ラインＬ２を越えているが、サイフォン管３の頂部３ｃよりも低く、横引き部３２の管内水位Ｄ１が０［％］＜Ｄ１＜１０［％］となった状態を示す。この状態では、吸上げ部３１から溢れ横引き部３２内を流れた水Ｗ（以下、符号を略して単に水という）が垂下部３３の貯水槽２側の管内壁３３ａをつたって、トラップ管４内に流れ込む。横引き部３２内を通ってトラップ管４内に流れ込む水の流れを越流という。越流した水はトラップ管４に溜まり、トラップ管４内の水位が上昇し、水が自吸管５の流入口５１から自吸管５に流れ込む。越流により、トラップ管４内の水中に、サイフォン管３内の空気Ａ１を含む気泡Ａ２が生成されることがある。トラップ管４内の水が流入口５１を塞ぐ程度にまで溜まると、自吸管５内の一部が水封される。自吸管５は、その管内の封水の落下により、サイフォン管３内の空気Ａ１を吸い出して、サイフォン管３内に負圧を生じさせる。その負圧により、管内水位Ｄ１は上昇し、貯水槽２内の水位Ｌ１よりも僅かに高くなる。

図２（ｂ）は、横引き部３２の管内水位Ｄ１が１０［％］≦Ｄ１＜３０［％］となった状態を示す。この状態では、管内水位Ｄ１の上昇に伴って、越流量が増加し、気泡Ａ２の一部は、自吸管５に流入する水の流れによって自吸管５内に入り込み、下端５ａから排出される。トラップ管４内の水位が流入口５１以上の高さになると自吸管５内が水封されるが、トラップ管４内の水位が流入口５１を僅かに越えた状態では、その水面の高さと流入口５１との距離が短いことから、自吸管５内の封水落下に因る吸引力によって、水だけでなく、サイフォン管３内の空気Ａ１も自吸管５内に引き込まれる。そのため、自吸管５内の水流は空気Ａ１の浮力により弱められるので、自吸管５内の水流はそれほど速くない。しかしながら、トラップ管４内の水位が流入口５１以上の高さで高くなればなるほど、トラップ管４内の水面の高さと流入口５１との距離が長くなり、空気Ａ１が自吸管５に吸い込まれ難くなり、最終的に満水状態（自吸管４内の全部が水封された状態）になる。それに伴い、自吸管５内の水流は速くなって、自吸管５による吸引力は強くなり、サイフォン管３内の負圧は上昇し、その負圧により管内水位Ｄ１がさらに上昇する。

図３（ａ）は、横引き部３２の管内水位Ｄ１が３０［％］≦Ｄ１＜５０［％］となった状態を示す。この状態では、越流する水の勢いが強まり、水が管内壁３３ａから離れてトラップ管４内に落下する。その結果、トラップ管４内で気泡Ａ２が多く生成される。気泡Ａ２の一部は、トラップ管４内の水流によりトラップ管４の他端４ｂに向かって流れ、他端４ｂの水面で破裂し、外部に排出される。そのため、上述した自吸管５の作用によるサイフォン管３内の負圧発生と相まって、サイフォン管３内の負圧がさらに高まり、その結果として、管内水位Ｄ１がさらに上昇する。

図３（ｂ）は、横引き部３２の管内水位Ｄ１が５０［％］≦Ｄ１＜１００［％］となった状態を示す。この状態では、上述した自吸管５の作用によるサイフォン管３内の負圧により、横引き部３２内の水流の勢いがさらに強まり、水が管内壁３３ａを離れて略水平方向に飛び出し、貯水槽２とは反対側の管内壁に届くようになる。横引き部３２及び垂下部３３は、断面が環状であり、管径が互いに同じである。そのため、横引き部３２の管内水位Ｄ１が５０［％］以上になり、横引き部３２内において水流の幅が管径と等しくなると、垂下部３３内においても水流の幅が管径と等しくなり、水が幅方向の管内壁にも届くようになり、水封条件が満たされる。このように、自吸管５は、負圧に因り越流量を増加させることによって、垂下部３３内の一部、具体的には、その上端部３３ｂの管内空間を水封して、水封ゾーンＺ１を形成し、その水封ゾーンＺ１の上方空間と下方空間とを分離する。サイフォン管３は、上端部３３ｂ内の封水の落下により、上方空間の空気Ａ１を引っ張り、それにより、水を吸上げ部３１から横引き部３２にさらに引き込み、管内水位Ｄ１及び流速をさらに上昇させる。また、サイフォン管３は、封水の落下により、引っ張った空気Ａ１を気泡Ａ２としてトラップ管４内の水中に取り込み、その取り込んだ気泡Ａ２（空気Ａ１）と水とをトラップ管４から排出する。トラップ管４内の水は、一端４ａ側の気泡Ａ２の浮力により一時的に滞留するが、一端４ａ側の水位が上昇し、他端４ｂ側の水位よりも高くなると、自吸管５による空気Ａ１及び水の引込みが相まって、トラップ管４内の流速が上昇し、空気Ａ１を運び出す力が強くなり、サイフォン管３は急激に満水状態に近づく。

図４（ａ）は、横引き部３２の管内水位Ｄ１が１００［％］となった状態を示す。この状態では、サイフォン管３内の空間が水で満ちており、サイフォン管３は、サイフォン作用を生じさせ、トラップ管４から排水する。以下、サイフォン作用による排水を、単にサイフォン排水という。

図４（ｂ）は、排水が停止した状態を示す。サイフォン排水は、貯水槽２内の水位Ｌ１がサイフォン管３の下端３ａよりも低くなるまで継続するが、水位Ｌ１が下端３ａよりも低くなると、下端３ａが大気に開放され、サイフォン管３の管内に空気が入り込む。そのため、サイフォン作用の生じる条件が満たされなくなり、結果として、排水が停止する。トラップ管４では、自吸管５からの排水により、水位が自吸管５の流入口５１以下となる。

本実施形態において、貯水槽２内の水位Ｌ１がサイフォン管３の頂部３ｃよりも低かったとする。そのような場合であっても、サイフォン管３に連接されたトラップ管４が水封され、サイフォン管３が自吸管５を介して大気に開放された状態で、水位Ｌ１がサイフォン管３の管内頂部３ｂよりも高くなると、水がトラップ管４に流れ込み、その流れ込んだ水が自吸管５にも流れ込み、自吸管５内が水封され、その封水の落下により空気Ａ１が吸い出されて水流量が増加し、サイフォン管３の垂下部３３内が水封される。そして、その封水の落下により空気Ａ１がさらに吸い出されて、サイフォン作用が生じる。その結果、自動的にサイフォン排水を開始できる。しかも、サイフォン排水を開始するために、真空ポンプ等の空気吸引装置を用いてサイフォン管３内から空気Ａ１を吸い出さなくてもよいことから、空気吸引装置が必要ではなくなり、製造コストを低減することができる。

また、横引き部３２と垂下部３３とは略直交するので、水が横引き部３２から垂下部３３に流れ込むとき、水が慣性に因り略水平方向に拡がって垂下部３３の上端部３３ｂの管内空間を覆い易くなり、水封し易くなる。従って、サイフォン排水を迅速、かつ確実に生じさせることができる。

また、自吸管５の下端部がＬ字状に曲がっていることから、水流がその下端部で停滞し易くなり、自吸管５内で水封状態を作り出し易くなる。そのため、封水の落下によって空気Ａ１を迅速、かつ確実に吸い出すことができる。

次に、上記実施形態の各種変形例に係る排水装置１について図面を参照して説明する。各変形例の説明において、上記実施形態と同一の構成部材には同一の符号を付す。また、その構成部材の説明は省略し、上記実施形態と相違する構成についてのみ説明する。
（第１の変形例）
図５（ａ）（ｂ）は、第１の変形例に係る排水装置１の構成を示す。本変形例の排水装置１において、サイフォン管３は、その垂下部３３内に、管内壁３３ａに沿うように設けられた管路分離管６を有する。管路分離管６は、円筒管により構成され、管内壁３３ａに当接し、垂下部３３の上端と略同じ高さから下方に向けて延設されており、その管長は垂下部３３よりも短い。管路分離管６の開口面積は、垂下部３３の開口面積の２／３程度であることが望ましい。

図６は、本変形例の排水装置１における排水中の一状態を示す。その状態では、横引き部３２の管内水位Ｄ１が５０［％］未満であり、横引き部３２を流れた水（サイフォン管の管内頂部を越えた水）が水流により管内壁３３ａから離れて、トラップ管４内に落下している（上記実施形態における図３（ａ）の状態に対応）。ここで、管内水位Ｄ１が、水流の幅が管路分離管６の管径よりも広くなる水位であるとする。その場合、トラップ管４内に流れ落ちようとする水のうち、大部分の水は、管路分離管６の内側に流れ込み、管路分離管６の管内空間を水封し、その他の水は、垂下部３３内で管路分離管６の外側部分３３ｃに流れ込む。

管路分離管６の内側に流れ込む水のうち、大部分の水は、管路分離管６内を通過し、その他の水は、水流により管路分離管６の貯水槽２側とは反対の管内壁６ａに当たるとき、管内壁６ａで跳ね上げられ、外側部分３３ｃに流れ込む。管路分離管６を通過した水は、垂下部３３の管内壁をつたうことなく、空間内を落下する。

横引き部３２から外側部分３３ｃに直接に流れ込む水は、水流により、外側部分３３ｃの管内壁に沿って、横引き部３２側からその反対側に回り込む。その回り込んだ水と、上記の跳ね上げられた水とにより、外側部分３３ｃの空間が水封される。

このように、管路分離管６の管内空間とその外側部分３３ｃの空間とが水封されることにより、垂下部３３の上端部３３ｂの管内空間が水封され、そこに水封ゾーンＺ１が形成される。

本変形例においては、上記実施形態と比べて、排水処理中でサイフォン管３内の水流量が少なく、管内水位Ｄ１が５０［％］未満であって例えば３０［％］程度の早い段階であっても、垂下部３３に水封状態を作り出すことができる。従って、垂下部３３内の封水落下に因るサイフォン排水に迅速に移行することができ、排水に要する時間を短縮することができる。

また、上記実施形態と比べて、上記図６に示す排水段階で、垂下部３３の管内壁をつたってトラップ管４に流れ込む水の量に対して、垂下部３３の空間内を落下してトラップ管４に入り込む水の量の比率を高くすることができる。従って、トラップ管４内の水中に、より多くの空気Ａ１を気泡Ａ２として取り込み、トラップ管４内の水流に乗せて、外部に排出することができる。そのため、サイフォン排水への移行をさらに早くすることができる。

（第２の変形例）
図７は、第２の変形例に係る排水装置１の構成を示す。本変形例の排水装置１において、自吸管５は、その下端部が折曲し上向きに延びている。以下、自吸管５の上向きに延びた端部を、上向き部５２といい、また、自吸管５のトラップ管４側の垂下した部分を、垂下部５３という。自吸管５の上向き部５２の長さＨ１は、サイフォン管３の管内頂部３ｂから、貯水槽２内の水位の予め設定された上限値Ｌ３までの高さＨ２に応じて設定されている。長さＨ１は、高さＨ２よりも短く、例えば、高さＨ２の１／ｎ（ｎ＞０）倍に設定されている。トラップ管４の排水口４１の下端から自吸管５の流入口５１の下端までの高さＨ３は、高さＨ２と略等しくなるように設計されている。

ここで、貯水槽２内の水位Ｌ１が越流ラインＬ２と略等しく、トラップ管４内が水封され、トラップ管４内の水位が流入口５１の下端と略同じ高さであり、自吸管５内が水封され、自吸管５の水位が管径程度であるとする。

その状態で、水位Ｌ１がさらに上昇すると、サイフォン管３内の水が押し上げられ、その押し上げられた水が、サイフォン管３内の空気Ａ１を押し、また、トラップ管４及び自吸管５にさらに流入する。その空気Ａ１は、トラップ管４及び自吸管５に溜まっている水を押す。そのため、トラップ管４及び自吸管５に水がさらに流入したとしても、トラップ管４の一端４ａ側（サイフォン管３側）の立管内の水位、及び自吸管５の垂下部５３内の水位は略一定のままになる。一方、トラップ管４の他端４ｂ側（排水口４１側）の立管内の水位、及び自吸管５の上向き部５２内の水位は、流入した水により上昇する。この水位上昇分は、貯水槽２内の水位Ｌ１と越流ラインＬ２の高さとの差に略等しくなる。この状態では、サイフォン管３内の水を押し上げようとする水圧と、それを抑えようとする空気Ａ１の圧力とが均衡する。

水位Ｌ１がさらに上昇すると、自吸管５から水が溢れ出るが、水位Ｌ１が上限値Ｌ３を越えなければ、自吸管５内の封水を押し出すための圧力が足りず、サイフォン排水には至らない。他方、水位Ｌ１が上限値Ｌ３を越えると、水圧により、自吸管５内の封水が押し出され、自吸管５内の封水落下による空気Ａ１の吸出しが始まり、サイフォン排水へと移行する。

本変形例においては、越流ラインＬ２よりも高くても、貯水槽２内の水位の予め設定した上限値Ｌ３まで、貯水することができる。従って、上限値Ｌ３を超えて溜めた分の水の圧力により、排水装置１を確実に始動することができる。

（第３の変形例）
図８は、第３の変形例に係る排水装置１の構成を示す。本変形例の排水装置１は、サイフォン管３の頂部３ｃに連通した大気開放管７、８と、大気開放管７、８の開度をそれぞれ調整するための調整バルブ９及び停止バルブ１０とをさらに備える。大気開放管７、８は、いずれも、サイフォン管３とは反対側の端部が開口し、大気に開放されている。

大気開放管７の管径は、サイフォン排水中に調整バルブ９が全開にされたとしても、サイフォン管３への外気流入量が、サイフォン作用を維持可能な量になるように設定されている。一方、大気開放管８の管径は、大気開放管７の管径よりも大きく、サイフォン排水中に停止バルブ１０が全開にされると、サイフォン管３への外気流入量が、サイフォン作用を維持できない量になるように設定されている。サイフォン作用が維持できない場合、サイフォン排水は停止する。

図９は、本変形例の排水装置１におけるサイフォン管３のサイフォン排水中に調整バルブ９が開いたときの状態を示す。調整バルブ９が開くと、大気開放管７からサイフォン管３内に外気が流れ込み、サイフォン管３内の水に気泡Ａ２として混入する。調整バルブ９を用いて大気開放管７の開度が調整されることにより、気泡Ａ２の混入量が調整される。

気泡Ａ２は、その浮力により、水流が弱くする働きがあることから、気泡Ａ２の混入量が増えると、それだけ、排水速度が遅くなり、単位時間あたりの排水量が減少する。従って、気泡Ａ２の混入量が調整されることにより、単位時間あたりの排水量が増減する。垂下部３３を延ばすほど、排水速度は高くなり、排水量は増加することから、それらの調整範囲を広くすることができる。

本変形例においては、サイフォン排水中の大気開放管７の開度調整によって気泡Ａ２の混入量を調整することにより、単に時間あたりの排水量を増減させることができる。

（第４の変形例）
図１０は、第４の変形例に係る排水装置１の構成を示す。その排水装置１は、空気吸引装置１１（空気吸引手段）をさらに備え、空気吸引装置１１は、サイフォン管３の頂部３ｃに設けられた吸気孔３４から空気流通管１２を介してサイフォン管３内の空気Ａ１を吸引する。空気吸引装置１１は、真空ポンプ等により構成できる。空気流通管１２は、一端が吸気孔３４と連通し、他端が空気吸引装置１１と繋がれている。空気流通管１２の途中には、開閉操作により空気の流通状態と非流通状態とを切り替える切替えバルブ１３が配設されている。自吸管５は、上記第２の変形例（図７参照）と同等の構成を有する。

図１１は、本変形例の排水装置１の使用時の状態を示す。使用前には、貯水槽２の水位Ｌ１が越流ラインＬ２以下であり、越流は生じておらず、トラップ管４及び自吸管５は水封されているとする。この状態で、切替えバルブ１３が開くことにより空気流通管１２が流通状態に切り替えられ、空気吸引装置１１の電源がオンされると、空気吸引装置１１は、空気流通管１２を介してサイフォン管３内の空気Ａ１を吸い出す。それにより、サイフォン管３内の空間が負圧になり、サイフォン管３内の水位が上昇し、越流が引き起こされる。

本変形例においては、貯水槽２内の水位Ｌ１が越流ラインＬ２以下であったとしても、空気吸引装置１１によりサイフォン管３内の空気Ａ１を吸い出すことによって越流を生じさせることができ、排水を開始することができる。しかも、排水を始める上で、空気Ａ１を吸い出す力は、その吸出しによってサイフォン管３内の水位を僅かでも越流ラインＬ２よりも高くすることができる程度であればよく、サイフォン管３内の水位を最上限の高さまで引き上げてサイフォン管３内を満水にする程でなくても構わない。従って、空気吸引装置１１として、吸出し能力がそれほど高くないものを用いてもよく、製造コストを抑えることができる。

（第５の変形例）
図１２は、第５の変形例に係る排水装置１の構成を示す。その排水装置１は、第１のサイフォン管３の頂部３ｃに管の一端が連通され、他端が開放され、逆Ｕ字状に折曲された調圧管１４を備える。調圧管１４の開放端１４ａは、貯水槽２内の予め設定された水位の下限値Ｌ４と略同じ高さに位置される。

図１３（ａ）（ｂ）は、本変形例の排水装置１の使用時の状態を時系列で示す。図１３（ａ）に示すように、排水装置１においてサイフォン排水がなされ、その後、図１３（ｂ）に示されるように、貯水槽内の水位Ｌ１が下限値Ｌ４、すなわち、調圧管１４の開放端１４ａの位置よりも低くなったとする。そのとき、開放端１４ａが大気に開放され、大気が開放端１４ａから調圧管１４を通ってサイフォン管３の管内に入り込み、それにより、サイフォン管３は大気に開放される。そのため、サイフォン管３のサイフォン作用を生じさせる管内の圧力バランスが崩れ、結果として、排水が停止する。

本変形例においては、サイフォン排水時に貯水槽２内の水位が低下して下限値Ｌ４となったときに排水を自動的に停止させることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態及び変形例の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、上述した各変形例のうち、いずれかの変形例の構成を、その他の変形例に組み合わせてもよい。また、図２〜図４の各状態を生じさせる管内水位Ｄ１の各条件範囲は上記に限定されない。

１ トラップサイフォン排水装置
２ 貯水槽
３ サイフォン管
３ａ 下端
３ｂ 管内頂部
３３ 垂下部
３３ａ 管内壁
３３ｃ 垂下部内で管路分離管の外側部分
３４ 吸気孔
４ トラップ管
４ａ サイフォン管に連接される一端
４ｂ 排水される他端
４２ 連接部
５ 自吸管
５ａ 下端
５２ 上向き部
６ 管路分離管
６ａ 管内壁
７ 大気開放管
９ 調整バルブ（バルブ）
１１ 空気吸引装置（空気吸引手段）
１４ 調圧管
Ａ１ サイフォン管内の空気
Ｌ１ 貯水槽内の水位
Ｌ３ 上限値
Ｌ４ 下限値
Ｗ 水

Claims (6)

1. 貯水槽内に下端が開口する吸水立管の上部を逆Ｕ字状に折曲し垂下させて成るサイフォン管を備え、前記貯水槽に貯留された水を前記サイフォン管のサイフォン作用により排出するトラップサイフォン排水装置であって、
   前記サイフォン管の垂下部に一端が連接され、他端から排水するトラップ管と、
   前記トラップ管の前記サイフォン管との連接部から分岐して垂下させ、下端を開放した自吸管と、を備え、
   前記トラップ管が水封され、前記サイフォン管が前記自吸管を介して大気に開放された状態で、前記貯水槽内の水位が前記サイフォン管の管内頂部の高さよりも高くなったとき、前記サイフォン管内の水が前記トラップ管及び前記自吸管内に流れ込み、
   前記自吸管は、その流れ込んだ水で前記自吸管内の少なくとも一部が水封され、その管内の封水の落下により、前記サイフォン管内の空気を吸い出して、前記サイフォン管内に負圧を生じさせ、その負圧により、前記サイフォン管内の水流量を増加させて、前記サイフォン管の垂下部内の少なくとも一部を水封し、
   前記サイフォン管は、その垂下部内の封水の落下により、前記サイフォン管内の空気を前記トラップ管から排出して、前記サイフォン管内の空間を水で満たし、サイフォン作用を生じさせ、前記トラップ管から排水することを特徴とするトラップサイフォン排水装置。
2. 前記サイフォン管は、その垂下部内に、前記貯水槽側の管内壁に沿うように設けられた管路分離管を有し、
   前記サイフォン管の管内頂部を越えた水が水流により前記管路分離管の前記貯水槽側とは反対の管内壁に当たるとき、その水が跳ね上げられて、前記垂下部内で前記管路分離管の外側の部分に流れ込むようにしたことを特徴とする請求項１に記載のトラップサイフォン排水装置。
3. 前記自吸管は、その下端部が折曲し上向きに延びており、
   前記自吸管の上向き部の長さは、前記サイフォン管の管内頂部から、前記貯水槽内の水位の予め設定された上限値までの高さに応じて設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトラップサイフォン排水装置。
4. 前記サイフォン管の頂部に連通した大気開放管と、
   前記大気開放管の開度を調整するためのバルブと、を備え、
   前記サイフォン管のサイフォン作用による排水中に前記バルブを用いて前記大気開放管の開度が調整されることにより、前記サイフォン管内の水に混入する空気の量が調整されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のトラップサイフォン排水装置。
5. 前記サイフォン管の頂部に設けられた吸気孔から前記サイフォン管内の空気を吸引する空気吸引手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のトラップサイフォン排水装置。
6. 前記サイフォン管の頂部に一端が連通され、他端が開放され、逆Ｕ字状に折り曲げられた調圧管をさらに備え、
   前記調圧管の開放端は、前記貯水槽の水位の予め設定された下限値と同じ高さになるように位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のトラップサイフォン排水装置。

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