JP2016216944A - サイホン排水システム - Google Patents

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秀行 丸山
Hideyuki Maruyama
秀行 丸山
秀司 豊田
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Abstract

【課題】横引き管に2つの水廻り器具を接続した際の横引き管内の空気の圧力上昇を抑えることが可能なサイホン排水システムを提供する。
【解決手段】台所流し20からの排水を横方向に排出する横引き管26と、横引き管26よりも下流側に配置され、横引き管26からの排水を流下させることによりサイホン力を発生させる竪管28管と、食洗機22と横引き管26の長手方向中間部とに接続され、食洗機22からの排水を横引き管26の長手方向中間部に流入させる配管40と、配管40に連通して設けられ配管40内の正圧を緩衝する空気タンク44と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、サイホン排水システムに関する。
近年、建物に設けられる従来の勾配排水システムに代わるものとして、所謂サイホン排水システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。サイホン排水システムでは、水廻り器具にサイホン排水管を接続し、サイホン排水管の垂下部をなす竪管にて発生するサイホン力(負圧力)を利用して、水廻り器具からの排水効率を向上させている。
特開2002−302977号公報
従来のサイホン排水システムでは、例えば、同一階に複数個の水廻り器具が設けられている場合、水廻り器具毎にサイホン排水管を接続しているため、サイホン排水管の本数が多くなる。
サイホン排水管の本数を少なくするために、例えば、1本のサイホン排水管の上流側の端部に第1の水廻り器具を接続し、該サイホン排水管の長手方向中間部に設けた合流部に第2の水廻り器具を接続する構成が考えられる。
上記構成では、第2の水廻り器具から排水を排出した際に、合流部から上流側の横引き管内の空気が第2の水廻り器具からの排水で押され、該横引き管内の空気の圧力が上昇する場合がある。このため、第1の水廻り器具に水封式の排水トラップが設けられている場合、横引き管内の空気の圧力がある限度を超えると排水トラップが破封することがある。
本発明は上記事実を考慮し、横引き管に複数の水廻り器具を接続したサイホン排水システムにおいて、横引き管内の空気の圧力上昇を抑えることを目的とする。
請求項1に記載のサイホン排水システムは、第1の水廻り器具からの排水を横方向に排出する横引き管と、前記横引き管よりも下流側に配置され、前記横引き管からの前記排水を流下させることによりサイホン力を発生させる竪管と、第2の水廻り器具と前記横引き管の長手方向中間部とに接続され、前記第2の水廻り器具からの排水を前記横引き管の長手方向中間部に流入させる排水部材と、前記排水部材に連通して設けられ前記排水部材内の正圧を緩衝する正圧緩衝部と、を備えている。
請求項1に記載のサイホン排水システムは、第1の水廻り器具からの排水が横引き管を介して竪管に流れ、竪管では、横引き管からの排水を流下させることによりサイホン力を発生させる。これにより、第1の水廻り器具からの排水を竪管の端部から効率的に排出することができる。
また、請求項1に記載のサイホン排水システムは、第2の水廻り器具からの排水が、排水部材を介して横引き管の中間部に流れ、排水部材との合流部よりも下流側の横引き管を介して竪管に流れる。竪管では、横引き管からの排水を流下させることによりサイホン力を発生させる。これにより、第2の水廻り器具からの排水を竪管の端部から効率的に排出することができる。
ところで、第1の水廻り器具の下流側に、一例として、封水式の排水トラップが設けられている場合、排水トラップの下流側の圧力が有る限度を超えると、排水トラップの封水が室内側に噴出して排水トラップが破封することがある。このため、排水トラップが破封しないように、排水トラップの下流側の圧力がある限度を超えないように下流側の圧力上昇を抑える必要がある。
請求項1に記載のサイホン排水システムでは、第2の水廻り器具から排水が排出されると、排水が排水部材の中の空気を押して排水部材の内部の空気の圧力が上昇するため、排水部材に接続される横引き管の圧力も上昇する。
しかしながら、排水部材には排水部材内の正圧を緩衝する正圧緩衝部が連通して設けられているため、第2の水廻り器具から排水が排出される際に、排水の排出により発生する空気の圧力が正圧緩衝部によって緩衝されて排水部材内の空気の圧力上昇が抑えられ、その結果、排水部材に連結される横引き管内の空気の圧力上昇も抑えられる。
なお、正圧緩衝部とは、第2の水廻り器具からの排水の排出による空気の圧力上昇を緩衝し、空気の圧力上昇を抑えるものである。正圧とは、サイホン排水システムの置かれている環境の外気の気圧よりも高い圧力のことである。また、水廻り器具とは、排水を排出する器具のことである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のサイホン排水システムにおいて、前記横引き管の全長をT、前記横引き管の上流側の端部から前記排水部材と前記横引き管との合流部までの長さをt、前記排水部材と前記正圧緩衝部との合計の内部容積をVとした場合に、下記(1)式を満足する。
V(リットル)≧15(リットル)−14(リットル)×t/T・・・(1)
請求項2に記載のサイホン排水システムでは、第2の水廻り器具と合流部との間の排水部材と正圧緩衝部との合計の内部容積をVが(1)式を満足するように設定されているので、排水部材内の圧力上昇が効果的に抑えられ、その結果、排水部材に連結される横引き管の圧力上昇も効果的に抑えられる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のサイホン排水システムにおいて、前記正圧緩衝部には、空気の入る空間が形成されている。
請求項3に記載のサイホン排水システムでは、正圧緩衝部に形成された空間内の空気が、排水の排出により発生する空気の圧力上昇を緩衝し、排水部材内の空気の圧力上昇が抑えられ、その結果、排水部材に連結される横引き管内の空気の圧力上昇も抑えられる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のサイホン排水システムにおいて、前記正圧緩衝部は、排水部材よりも内部容積が大きい空気タンクで構成されている。
請求項4に記載のサイホン排水システムでは、空気タンクの内部の空間に入っている空気で、排水の排出により発生する空気の圧力上昇を緩衝することができる。そのため、空気タンクにより排水部材内の圧力上昇が抑えられ、その結果、排水部材に連結される横引き管の圧力上昇も抑えられる。
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載のサイホン排水システムにおいて、前記正圧緩衝部は、管体で構成されている。
請求項5に記載のサイホン排水システムでは、正圧緩衝部が、管体で構成されているため、管体の内部の空間に入っている空気で、排水の排出により発生する空気の圧力上昇を緩衝することができる。そのため、排水部材内の圧力上昇が抑えられ、排水部材に連結される横引き管の圧力上昇も抑えられる。
請求項5に記載のサイホン排水システムでは、正圧緩衝部を構成する管体として排水で一般に用いられる配管に用いることができ、正圧緩衝部の構造が簡単になる。
管体とは、内部に空間が形成された管状のものを意味しており、断面形状は円形に限らず、四角形等であっても良い。また、管体の長手方向の形状は、直線状に限らず、環状、渦巻き状、螺旋状等であっても良い。
以上説明したように本発明のサイホン排水システムでは、横引き管に複数の水廻り器具を接続した際の横引き管内の空気の圧力上昇を抑制できる、という優れた効果を有する。
本発明の第1の実施形態に係るサイホン排水システムを示す側面図である。 本発明の第2の実施形態に係るサイホン排水システムを示す側面図である。 (A)は本発明の第3の実施形態に係るサイホン排水システムを示す側面図であり、(B)は本発明の第3の実施形態に係るサイホン排水システムに用いた排水管の平面図である。 本発明の第4の実施形態に係るサイホン排水システムを示す側面図である。
[第1の実施形態]
図1にしたがって、本発明の第1の実施形態に係るサイホン排水システム10について説明する。
本実施形態のサイホン排水システム10は、例えば、集合住宅である建物のキッチン12に設けられた例である。キッチン12の床材14は、スラブ16の上に図示しない支持脚を介して配置されている。
床材14の上には、台所設備18が配置されており、台所設備18は、排水がなされる第1の水廻り器具としての台所流し20、及び第2の水廻り器具としての食洗機22を備えている。
スラブ16の上には、サイホン排水管24の一部を構成する横引き管26が配置されており、横引き管26の下流側には、サイホン排水管24の他の一部を構成する竪管28が設けられている。横引き管26は、台所流し20からの排水を横方向に排出するものである。また、竪管28は、横引き管26からの排水を流下させることによりサイホン力を発生させるものである。なお、サイホン排水管24は1本の管体で形成されており、横引き管26と竪管28とは継ぎ目無く連続している。また、竪管28は、スラブ16を貫通しており、竪管28の下端は、合流継手30を介して建物を上下に貫く立て管32に接続されている。
台所流し20は、封水34を貯留する排水トラップ36を備えている。排水トラップ36の下流側は、配管38を介して横引き管26の上流側の端部に接続されている。
食洗機22の排出口には、排水部材としての配管40の一端側が接続されており、配管40の他端側が横引き管26の長手方向中間部に接続されている。なお、配管40と横引き管26との接続部分は合流部42とされている。配管40は、食洗機22に接続されて食洗機22からの排水を排出するものである。
配管40の長手方向中間部には、空気タンク44が設けられている。空気タンク44は、ステンレススチール等の腐食し難い金属、合成樹脂等で形成されており、内部の圧力変動によって変形しない剛性、即ち、内部容積が変化しないタンク壁面の面外剛性を備えている。空気タンク44に用いる材料は、例えば、サイホン排水管24よりも硬い材料で形成することが好ましい。空気タンク44は、排水が通過でき、かつ、内部に空気が貯留できれば良く、その形状は、立方体形状、円柱状形状、球形状等、特に問わない。本実施形態では、空気タンク44の内部容積が、配管40の内部容積よりも大きく設定されている。本実施形態では、配管40が本発明の排水部材に相当し、空気タンク44が本発明の正圧緩衝部に相当する。正圧緩衝部とは、第2の水廻り器具、本実施形態では食洗機22から排水が排出された際に、排水方向下流側の空気の圧力上昇を緩衝する作用を有するものである。なお、正圧緩衝部は、空気の入る内部容積を有し、空気が貯留されたまま排水が通過できる構成であれば良く、圧力上昇を緩衝できるものであれば空気タンク44以外のものであっても良い。正圧緩衝部に必要とされる内部容積は、具体的には、食洗機22から排水が排出された際に、排水トラップ36の破封を抑制することができる内部容積である。
ここで、横引き管26の全長をT(cm)、横引き管26の上流側の端部から合流部42までの長さをt(cm)、配管40の内部容積と空気タンク44の内部容積とを合計した内部容積V(リットル)とした場合に、下記(1)式を満足するように、上記各部の長さ、及び内部容積を設定することが好ましい。
V(リットル)≧15(リットル)−14(リットル)×t(cm)/T(cm)・・・(1)
(作用、効果)
次に、本実施形態のサイホン排水システム10の作用、効果を説明する。
先ず、台所設備18の台所流し20から排水がなされると、排水は、排水トラップ36、及び配管38を介してサイホン排水管24に流入する。竪管28が排水で満たされると、竪管28内の排水が重力により落下してサイホン力を発生する。横引き管26内の排水は、サイホン力によって竪管28に向かって吸引され、サイホン排水管24内が排水で満たされる所謂満流となってサイホン排水管24内を流下する。これにより、台所流し20からの排水をサイホン排水管24の下流側へ効率的に排出することができる。
一方、食洗機22の排水は、配管40、空気タンク44、及び合流部42を介して合流部42よりも下流側のサイホン排水管24に流入する。竪管28が排水で満たされると、竪管28内の排水が重力により落下してサイホン力を発生する。合流部42よりも下流側の横引き管26内の排水は、サイホン力によって竪管28に向かって吸引され、サイホン排水管24内が排水で満たされる所謂満流となってサイホン排水管24内を流下する。これにより、食洗機22からの排水をサイホン排水管24の下流側へ効率的に排出することができる。
ところで、食洗機22から排水が排出されると、配管40内の空気が排水で押され、配管40内、及び横引き管26内の空気の圧力が上昇傾向となる。これは、サイホン排水管24の径が従来の勾配配管と比較して細いために、横引き管26内の空気が立て管32側に流れる際の抵抗が大きくなることによる。なお、合流部42よりも下流側の横引き管26の内部に、管路を塞ぐように排水が部分的に溜まっている場合には、空気が立て管32側に流れる際の抵抗が更に大きくなる。
ここで、合流部42よりも台所流し20側の横引き管26内の圧力上昇が過大となると、排水トラップ36の封水34が台所流し20側に押されて排水トラップ36が破封する虞がある。
しかしながら、本実施形態のサイホン排水システム10では、食洗機22と合流部42との間に空気タンク44が設けられており、空気タンク44の内部容積Vが(1)式を満足するように大きく設定されているので、空気タンク44の中の空気がクッションの役目をして食洗機22と合流部42との間の圧力上昇が抑えられる。その結果、合流部42と排水トラップ36との間の過度の圧力上昇が抑えられ、排水トラップ36の破封を抑制することができる。
因みに、本実施形態のサイホン排水システム10においては、一例として、サイホン排水管24、及び配管40の呼び径を各々20A、竪管28の長さHを200cm、横引き管26の全長Tを300cm、横引き管26の上流側の端部から合流部42までの長さtを50cm、配管40の内部容積と空気タンク44の内部容積とを合計した内部容積Vを15リットルとしているが、(1)式が満足されれば各々の値は適宜変更可能である。
なお、式(1)は、上記サイホン排水システム10にて、V、t及びTの関係を種々変更した実験により導かれたものである。式(1)は、排水トラップ36の破封を抑制するために、配管40の内部容積と空気タンク44の内部容積とを合計した内部容積Vが少なくとも1リットルあることが好ましいことと、横引き管26の上流側の端部から合流部42までの長さtが横引き管26の全長Tに対して相対的に短くなることに対応して配管40の内部容積と空気タンク44の内部容積とを合計した内部容積Vを大きくする必要があるが、最大で15リットルあれば十分であることを表している。
一般的な住居に用いられる排水トラップ36においては、排水トラップ36の下流側の圧力が、例えば、400Paを超えると排水トラップ36が破封する虞がある。このため、食洗機22から排水を行った際に、排水トラップ36と合流部42との間の空気の圧力が400Paを超えない様にすることが好ましく、前記式(1)を満足させることで排水トラップ36と合流部42との間の空気の圧力を400Pa以内とすることが可能となる。
本実施形態の空気タンク44は、空気の圧力変動によって変形しないように構成されているため、高い耐久性を得ることができる。排水トラップ36と合流部42との間の空気の圧力が上昇するのを抑える効果は、空気タンク44の内部容積が大きくなるほど上がる。なお、(1)式を満足するように内部容積Vを設定することが好ましいが、食洗機22から排水が排出された際等に、排水トラップ36の破封が抑制できるのであれば、必ずしも(1)式を満足する必要は無い。内部容積Vは、排水トラップ36の種類、例えば、封水の量等や、食洗機22からの単位時間当たりの排水量等によって種々変更されるものであり、本実施形態では、少なくとも食洗機22から排水が排出された際に、排水トラップ36が破封しない値に設定される。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係るサイホン排水システム10を図2にしたがって説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図2に示すように、本実施形態のサイホン排水システム10では、第1の実施形態の配管40、及び空気タンク44の代わりに、第1の実施形態の配管40よりも長い排水管46が用いられている。
本実施形態の排水管46は、食洗機22の側部から床材14の上側で水平方向に延びる短尺の水平延出部46A、水平延出部46Aの先端から下方に延びて床材14を貫通する第1の鉛直延出部46B、床材14とスラブ16との間において第1の鉛直延出部46Bの下端からスラブ16に沿って水平方向に延びる正圧緩衝用延出部46C、正圧緩衝用延出部46Cの先端から下方に延びて横引き管26に接続される第2の鉛直延出部46Dを含んで構成されている。本実施形態では、排水管46の正圧緩衝用延出部46Cが本発明管体とされた正圧緩衝部に相当しており、水平延出部46A、第1の鉛直延出部46B、及び第2の鉛直延出部46Dが本発明の排水部材に相当している。
本実施形態では、横引き管26の全長をT(cm)、横引き管26の上流側の端部から合流部42までの長さをt(cm)、排水管46の内部容積をV(リットル)とした場合に、第1の実施形態と同様に、(1)式を満足するように、上記各部の長さ、及び排水管46の内部容積が設定されている。本実施形態では、横引き管26の上流側の端部から合流部42までの長さtが250cmである。
本実施形態のサイホン排水システム10では、食洗機22と合流部42との間の排水管46が第1の実施形態の配管40よりも長く、かつ太く設定されて内部容積が大きくなっており、排水管46の内部容積Vが(1)式を満足するように設定されている。このため、横引き管26と連通している内部容積の大きい排水管46が、合流部42から上流側の横引き管26内の過度の圧力上昇を抑制し、排水トラップ36の破封を抑制することができる。
本実施形態のサイホン排水システム10では、排水管46にサイホン排水管24と同一内径の管体を用いており、しかも第1の実施形態で用いた空気タンク44を必要としないので、第1の実施形態よりも部品点数が少なく、構造が簡素化されている。
なお、排水管46の呼び径は、20Aに限らず、16A〜25Aのものを用いても良く、それ以外の呼び径のものを用いても良い。また、排水管46の断面形状は円形に限らず、四角形等の円形以外の形状であっても良い。排水管46の呼び径を小さくして排水管46の全長を長くしても良く、排水管46の呼び径を大きくして排水管46の全長を短くすることもできる。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態に係るサイホン排水システム10を図3にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
第2の実施形態では、排水管46の正圧緩衝用延出部46Cが横引き管26に沿って直線状に配置されていたが、第3の実施形態に係るサイホン排水システム10では、図3(A)、(B)に示すように、正圧緩衝用延出部46Cが渦巻状に形成されている。
本実施形態では、第2の実施形態と同じ長さの正圧緩衝用延出部46Cが渦巻状に形成されおり、第2の実施形態と同様に正圧緩衝用延出部46Cの内部容積を大きくとっているので、合流部42から上流側の横引き管26内の過度の圧力上昇を抑制し、排水トラップ36の破封を抑制することができる。また、本実施形態の正圧緩衝用延出部46Cは、渦巻状に形成しているため、直線状とした第2の実施形態の正圧緩衝用延出部46Cに比較して設置する場所の長さを短くできる。なお、正圧緩衝用延出部46Cは渦巻状部分を上下方向に複数段連結した構成としても良い。正圧緩衝用延出部46Cは床材14の上に配置しても良い。
[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態に係るサイホン排水システム10を図4にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
第1の実施形態では、配管40の長手方向中間部に空気タンク44が設けられていたが、本実施形態では、空気タンク44の底部に補助配管48の一端が接続され、補助配管48の他端が配管40の長手方向中間部に接続されている。また、空気タンク44は、配管40よりも上方に配置されている。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、合流部42と排水トラップ36との間の過度の圧力上昇が抑えられ、排水トラップ36の破封を抑制することができる。
また、空気タンク44と配管40とを補助配管48で連結しているので、補助配管48を延ばすことで、配管40の配置に影響されずに空気タンク44を配置することができ、空気タンク44の配置の自由度が増す。
さらに、本実施形態では、配管40の上側に補助配管48を配置し、その補助配管48の上側に空気タンク44を配置しており、空気タンク44に排水が入り込み難くい構造としているので、空気タンク44の容量の分の作用効果、即ち、過度の圧力上昇を抑える作用効果を得る確実性を高めることができる。
[その他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
上記実施形態では、本発明の第1の水廻り器具に相当するものが台所流し20、第2の水廻り器具に相当するものが食洗機22であったが、本発明はこれに限らず、第1の水廻り器具に相当するものは台所流し20以外のものであっても良く、第2の水廻り器具に相当するものが食洗機22以外のものであっても良い。
第1の水廻り器具としては、一例として、洗面台等、排水トラップが設けられているものを挙げることができ、第2の水廻り器具としては、一例として、洗濯機、浴槽等を挙げることができる。
上記実施形態では、配管40の内径、及び排水管46の内径がサイホン排水管24と同内径であったが、配管40の内径、及び排水管46の内径はサイホン排水管24の内径と異なっていても良い。
上記第1の実施形態では、空気タンク44が床材14の上に配置されていたが、床材14の下側、例えば、スラブ16の上に配置されていても良い。
第2の実施形態では排水管46が横引き管26に沿って配置され、第3の実施形態では排水管46が渦巻状に形成されていたが、排水管46の全長が長く、内部容積Vを大きく取れるのであれば排水管46の全体形状はジグザグ状等、他の形状であっても良い。
正圧緩衝部の具体的な構成は、上記実施形態の空気タンク44、及び排水管46に限らず、少なくとも食洗機22から排水が排出された際に、排水トラップ36が破封しない内部容積を有していれば形状は問わない。
また、サイホン排水管24には、3以上の水廻り器具を接続しても良い。
[試験例]
本発明の効果を確かめるために、第1実施例のサイホン排水システム、第2実施例のサイホン排水システム、及び比較例のサイホン排水システムを試作し、排水トラップの破封の有無を評価した。なお、試験に用いた排水トラップは、下流側の空気の圧力が400Paを超えると破封を生じるものを用いた。
第1実施例:上記第1の実施形態のサイホン排水システムであり、横引き管26の全長Tを300cm、横引き管26の上流側の端部から合流部42までの長さtを50cm、空気タンク44と配管40との合計の内部容積Vを15リットルとした。
第2実施例:上記第2の実施形態のサイホン排水システムの変形例であり、横引き管26の全長Tを300cm、横引き管26の上流側の端部から合流部42までの長さtを250cm、排水管46の内部容積Vを3.3リットルとした。
比較例:第1の実施形態から空気タンク44を取り除いたものである。配管40の内部容積Vは0.094リットルである。
試験の結果、比較例のサイホン排水システムでは、食洗機から排水を行った際に台所流しの排水トラップが破封したが、本発明の適用された第1実施例、及び第2実施例では、排水トラップは破封しなかった。
10…サイホン排水システム、20…台所流し(第1の水廻り器具)、22…食洗機(第2の水廻り器具)、26…横引き管、28…竪管、40…配管(排水部材)、42…合流部、44…空気タンク(正圧緩衝部)、46…排水管(排水部材、管体、正圧緩衝部)、46C…正圧緩衝用延出部

Claims (5)

  1. 第1の水廻り器具からの排水を横方向に排出する横引き管と、
    前記横引き管よりも下流側に配置され、前記横引き管からの前記排水を流下させることによりサイホン力を発生させる竪管と、
    第2の水廻り器具と前記横引き管の長手方向中間部とに接続され、前記第2の水廻り器具からの排水を前記横引き管の長手方向中間部に流入させる排水部材と、
    前記排水部材に連通して設けられ前記排水部材内の正圧を緩衝する正圧緩衝部と、
    を備えるサイホン排水システム。
  2. 前記横引き管の全長をT、前記横引き管の上流側の端部から前記排水部材と前記横引き管との合流部までの長さをt、前記排水部材と前記正圧緩衝部との合計の内部容積をVとした場合に、下記(1)式を満足する請求項1に記載のサイホン排水システム。
    V(リットル)≧15(リットル)−14(リットル)×t/T・・・(1)
  3. 前記正圧緩衝部には、空気の入る空間が形成されている、請求項1または請求項2に記載のサイホン排水システム。
  4. 前記正圧緩衝部は、排水部材よりも内部容積が大きい空気タンクで構成されている、請求項3に記載のサイホン排水システム。
  5. 前記正圧緩衝部は、管体で構成されている、請求項3に記載のサイホン排水システム。
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