JP4762624B2 - 正圧緩衝器とその排水システム - Google Patents

Description

本発明は、住宅等の建物の排水管や、排水機器の流路に接続され、排水管内に発生する正圧を緩和する正圧緩衝器とその排水システムに関する。

図１４、１５は、従来における排水システムの一例を示したものであり、この排水システムは、各階の図示しない排水機器の排水が流れる排水管（または、器具排水管）２と、この排水管２からの排水が合流する排水横枝管３と、この排水横枝管３からの排水が合流する排水立て管４と、この排水立て管４が合流し、外部に排水する排水横主管５からなる基本的な排水システムに対して、排水立て管４を伸頂して伸頂通気管６を設け、この伸頂通気管６の先端側に通気弁７を設けたものである。
この排水システムにおいて、排水機器により排水が行われると、管内には圧力損失が生じ、負圧が生じる。この負圧は、通気弁７により外気を吸気することで緩和するようにしている。

排水横枝管３内を流れる排水は、排水立て管４で合流し、この排水立て管４を落下して排水横主管５まで流れる。排水横主管５の下流では別の排水横主管との合流部位があり、この部位に排水が集中して滞留すると、排水横主管５には正圧が加わる。
このように、排水管などの管内を通気する排水通気システムでは、排水時には強い変動圧力が生じている。
排水通気システムは、排水時に管内に生じる変動圧力を管内を通気することで緩和するものであり、上記のように排水通気システムにおける排水負荷時には、上層階の管内圧が負圧となり、下層階では正圧になる傾向がある。

特に、上記のように排水横主管５には大きな正圧が加わり、その反動でこの排水横主管５に近い排水横枝管３には過大な圧力が働き、例えば、図１２に示すような各階の排水横枝管に通気弁７を設置した排水システム８では通気流量が過多となるため、図１３に示すように下層階付近（１〜３階）で発生する正圧が過大となり、特に最下階ではおよそ５００Ｐａ以上の正圧が発生している。このように、排水横主管に最も近い最下階の排水横枝管において正圧が最も大きくなる。なお、図１２の排水システムは、図９に示す基本システムをベースにしており、図１３に示すデータは、上記排水システムの８、９階より、５．０[ｌ／ｓ]の流量負荷を与えたものである。
過大な正圧が発生すると、特にこの最下階の排水横枝管に接続された排水機器のトラップで封水が室内側（逆流側）に押し出され、この封水が吹き出すおそれがある。
本件出願人は、一般的な排水システムにおいて、排水負荷が加わったときに各階数において管内圧力変動値を測定したときに、特に低階層付近で正圧が大きく生じることを確認し、特に、図１２のような排水横主管５に曲がり９を加えている場合に最も大きい正圧値が測定されたことを確認した。

正圧を緩和するためには、排水横主管径をサイズアップして管径に余裕を持たせるか、正圧を緩和する構成を排水システム内に設けるようにすればよいが、管径を大きくすると管が大型化し、所定スペースへの配管の配置が困難になるおそれがある。
正圧を緩和する構成を設けるようにしたものとしては、例えば、いわゆる二管式と呼ばれる配管方式がある。この二管式排水システムは、下層階で発生する正圧を上層階に設けた通気管に逃がすために、通気立て管と呼ばれる立て管を排水立て管に併設するようにしたものである。

また、単管式の排水システムにおいて、特殊排水継手と呼ばれる継手を排水立て管の合流部分に使用して、排水が流れる際に旋回流を発生させて少しずつ排水させるようにし、空気の流路を確保するようにしたものがある。

特許文献１は、排水管から分岐する分岐管の先端に、分岐管に連通するネオプレンゴム等の弾性の袋状体と、この袋状体を囲繞する有蓋キャップを設け、排水管の上端部には通気弁を設けた排水管の異常圧吸収装置である。この装置は、袋状体と有蓋キャップを排水管の異常圧発生箇所に設置して、内部の袋状体を膨張させることによって異常正圧を吸収しようとしたものである。

特許文献２は通気装置に関するものであり、この通気装置は、本体部分と筒状体を有し、筒状体の内部に外気と本体部分および通気配管の空気を仕切り、本体部分および通気配管内の空気の圧力変動に応じて筒状体の仕切りの容積比を変化させる仕切り部材を設け、本体部分に通気配管内の空気が負圧になったときに、仕切り部材の仕切りの容積比変化による通気配管内の負圧緩和を補って外気を通気配管内に導入する逆止弁装置を設けたものである。この通気装置は、薄いゴム膜より形成された仕切り部材が膨張することで排水管内で発生した正圧を吸収する構造と、負圧が生じた場合に吸気する通気弁構造を組み合わせたものである。
これらの装置は、何れも排水管に連通した容器体にゴム製の袋状体を装着し、この袋状体を拡縮することで正圧の緩和を図ろうとしたものである。

排水横主管で生じた正圧は、排水立て管を通じて各階の排水横枝管に伝播するため、各通気装置を、排水立て枝管、又は通気立て管の先端側に設けることにより排水横枝管に伝播したこの正圧を緩和するようにしている。また、立て管に各装置を接続することによりパイプシャフトスペースを利用でき、設置スペースを別に設ける必要をなくしている。
特公平５−５２３８２号公報 特公平８−２６５６３号公報

しかしながら、二管式の排水システムは、通気立て管を排水立て管に併設するようにしているので、広い配管スペースが必要になるという問題がある。また、特殊排水継手を用いる場合には、この継手自体が高価であるためコストアップするという問題があらたに生じる。

特許文献１、２の装置は、正圧が発生したときに、この正圧を袋状体の拡縮を利用して袋状体の内部に収容しようとしているため、正圧を吸収するときにこの正圧のエネルギーが袋状体の拡縮に消費され、これにより抵抗が生じて正圧を緩和するのに必要な容積を確保するのに時間がかかる。
正圧の緩和を最大限に発揮させるためには、袋状体の抵抗を、大気に逃がし通気する場合と同程度にまで小さくする必要があるが、特許文献１、２の場合には上記のように袋状体の弾性が通気時の大きな抵抗となり、圧力を緩和する機能性を半減させてしまうというデメリットがあった。

また、ゴムの弾性を利用して袋状体を拡縮しようとしているため復元性が悪く、正圧の負荷が繰り返し生じたときには拡縮時のゴムの復元が繰り返し負荷に追随できなくなることがあった。袋状体の膜厚を薄くして追随性を向上させようとしても、これによって弾発性が弱まるため更に復元性が悪くなっていた。
これらによって、これらの装置は、微小の正圧が発生したときにこの正圧に対して迅速に反応して吸収することが難しく、十分にその機能を果たせないことがあった。

また、正圧を緩和するために必要な容量が不足しているため、排水開始初期から負荷される微圧によって袋状体の拡縮が終了してしまい、正圧緩和装置が接続された配管と排水立て管との合流部に排水が到達した際に生じる大きな正圧を緩和しきれない場合があった。
これにより、各装置は、最下階で最大値となる正圧を全て緩和することが難しく、仮に、正圧の緩和に必要な容量を確保しようとしても、各装置における正圧緩和部位は縦長の筒状体であるため大型になり、広い設置スペースが必要になるという問題があった。しかし、これらの装置は、上述したように立て管に接続されるため、この装置を収容する空間は必然的に限られ、装置を形成するにあたっての実際に形成できる大きさには限界があった。

また、これらの各装置は、上記のように、正圧が最も大きく生じる排水横主管に直接接続することが難しい構造であるため、各装置だけで排水横主管のある最下階の正圧を確実に緩和することは実際には難しくなっている。
このため、図１４に示すように、最下階の排水横枝管３を排水立て管４には接続せずに単独に設けて別系統の配管とする配管構造や、或は、図１５に示すように、排水横枝管３を排水横主管５に直接接続する配管構造がある。図１４においては、最下階で発生した正圧に関しては別系統の配管で緩和するようにし、図１５においては、最下階の排水横枝管３を最下階以外と分けて排水横主管５に接続することで最下階における正圧の緩和を行おうとしたものである。このように、各装置だけでは最下階の排水横枝管３に対する正圧緩和が図れない。
また、図１４における正圧緩和構造は、別の排水横主管５をあらたに設けることで流路を分離しているので、排水横主管５が排水立て管４に対して倍の本数が必要となり、構造が複雑化することに加えて、配管材料費用や工事費用等のコストが増加するという問題もあった。

本発明は、上記した実情に鑑み、鋭意検討の結果開発に至ったものであり、その目的とするところは、管内に生じる正圧を最も効果的に緩和でき、過大な正圧が発生してもこの正圧を一括的に確実に緩和してトラップの吹き出し等を防ぐことができる正圧緩衝器であり、発生する正圧が微圧であっても確実に緩和して、構造的にも複雑化することのない正圧緩衝器とその排水システムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、外形が扁平でかつ内部空間を矩形状に形成した容器本体内周面の略中央位置に矩形状の隔膜の外周囲を封止状態に取付け、この隔膜の取付位置より上方の容器本体内を大気連通室とし、この大気連通室の側面に複数の大気連通口を設け、前記隔膜取付位置の下方には、前記大気連通室と対称となる排水管連通室を設け、この排水管連通室内の底面を前記容器本体の下方に位置している排水管との接続口に向かって緩やかに傾斜するテーパ面とすると共に、前記隔膜は、通常、大気圧時には、前記排水管連通室側に位置させ、正圧発生時には、前記隔膜を前記大気連通室の内周面側に変位させて正圧を吸収して緩和させるようにした正圧緩衝器である。

請求項２に係る発明は、接続口に排水管取付用の継手部材を設けた正圧緩衝器である。

請求項３に係る発明は、正圧緩衝器を排水横枝管又は排水立て管の下層階側に設けて排水管の正圧を緩衝するように構成した排水システムである。

請求項４に係る発明は、正圧緩衝器を排水横枝管の上方位置に継手部材を介して並位させて枝管と正圧緩衝器の排水管連通位置とを連通させた排水システムである。

請求項１に係る発明によると、管内において下層階に生じやすい正圧を最も効果的に緩和でき、過大な正圧が発生してもこの正圧を一括的に集中して確実に緩和して配管に接続された排水機器のトラップの吹き出し等を防いで封水を保護することができ、しかも、内部滞留水の排水性を確保した正圧緩衝器を提供できる。

しかも、容器本体の容積を効果的に利用して正圧を吸収して緩和を行うことができるので、しかも、容器本体の容積を最大限に利用して大量の正圧を容器本体内に導いて緩和することができる正圧緩衝器である。

通常大気圧時には隔膜をこの隔膜の自重により容器本体内の下方内周面側に確実に位置させることができ、正圧を吸収緩和した後に上方から大気による押圧力が加わって容易に元の状態に復帰させることができる正圧緩衝器である。

正圧の発生時に確実に隔膜を上方に変位させて排水管連通室に所定の容積を確保してこの排水管連通室に発生した正圧を導くことができる正圧緩衝器である。また、大気連通口を容器本体の側面に形成するようにすれば、装置本体上方からの大気連通口からの異物の侵入を抑制することができる。

さらに、容器本体の高さを抑制しつつ大気連通室の容量を確保することができるため、狭い配管スペースにも配設することができる正圧緩衝器である。

請求項２に係る発明によると、最も大きい正圧が発生する排水横主管に対して直接取り付けることができ、しかも、排水横主管と並設させるようにして容器本体の下方からこの正圧を吸収させることができるため、より大量の正圧を効果的に緩和することができる正圧緩衝器である。

請求項３に係る発明によると、正圧の発生しやすい下層階側において、この正圧を確実に緩和することができ、特に、最も大きく正圧が発生する最下階の正圧を緩和することで排水横枝管に接続された排水機器のトラップにおける封水を確実に保護することができる排水システムである。

請求項４に係る発明によると、小さい配置スペースに対して正圧緩衝器を並設することができ、配管内に正圧がより過大に生じる場合にも対応してこの正圧を確実に緩和することのできる排水システムである。

本発明における正圧緩衝器とその排水システムの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１、２において、正圧緩衝器をなしている容器本体１０におけるハウジング体１１は、外形が扁平でかつ矩形をなし、内部に空間を有する凹形状を呈しており、この形状により正圧を緩和するために、必要な容量を確保しつつ装置の高さを抑制するようにしている。
ハウジング体１１の側面の略中間位置には環状の拡径段部１２を形成しており、この拡径段部１２に矩形状に形成した隔膜２０の外周囲を封止状態に取付けてこの隔膜２０を支持固定し、隔膜取付位置より上方の容器本体１０に大気連通部となる大気連通室１３を設けている。また、隔膜取付位置より下方には排水管２２と連通する排水管連通室１６を設けている。

大気連通室１３には、拡径段部（隔膜固定位置）１２の上方の側面に大気連通口１４を開口して設けている。この大気連通口１４の開口面積は十分に確保し、隔膜２０の変位による正圧の緩衝効果を最大限発揮させ、大気連通室１３内が圧縮されたときに圧力が上昇することがないようにする必要がある。このため、大気連通室１３内の開口面積の総和を後述の底面側の接続口１７の開口面積よりも大きくなるように設定しており、具体的には、大気連通口１４の開口面積を接続口１７の開口面積に対しておよそ１．５〜２倍以上の面積になるように確保している。複数の大気連通口１４は、側壁全周に渡って等間隔に設けるようにし、その開口部の形状を水平方向に長い矩形状としている。これにより、容器本体１０の高さを抑えつつ、開口面積を大きくなるように確保している。なお、前記の略中間位置は、容器本体の高さ方向に対する途中領域を含んだものである。
拡径段部１２は、円筒形状に比べて強度的に弱い角柱形状であるハウジング体１１の側面を補強する補強縁部としての役割も果たしている。ハウジング体１１の側面部位は、底面１６ａと曲面部位で接続されている。

大気連通室１３の上部開口端側には、図１のように外側に折り曲げて折曲部１５を形成し、この折曲部１５の外周側に蓋状に形成したカバー１９を嵌め込むようにして取付けて、折曲部１５でカバー１９を支持している。このカバー１９により、容器本体１０の上面側からの異物の侵入を防いでいる。また、折曲部１５を設けることによりこの折曲部１５がカバー１９の内側との合わせ面となる。カバー１９は、容器本体１０の上方から載置するようにして開口部分全体を覆い、この状態で図示しないボルト・ナット等の固定手段で容器本体１０に固定するようにすればよい。
カバー１９の外周縁側には縁部１９ａを形成しており、この縁部１９ａは、大気連通口１４の高さ位置まで垂下形成し、大気連通口１４を側面方向から覆うようにして容器本体１０内部へのゴミ等の異物の侵入を防いでいる。

ハウジング体１１の底面１６ａの略中央付近には、前述した接続口１７を円筒状に形成しており、この接続口１７には継手部材である排水継手２３との接続部材となるブッシュ２４を装着している。ブッシュ２４は、上ブッシュ２４ａと下ブッシュ２４ｂとからなり、ブッシュ２４を装着する際には、ハウジング体１１の底面１６ａ側に設けた貫通口１１ａの上方から上ブッシュ２４ａを挿入し、この上ブッシュ２４ａに形成したおねじ部２５に下ブッシュ２４ｂに形成しためねじ部２６を螺合して一体化し、この上下ブッシュ２４ａ、２４ｂにより、貫通口１１ａの口縁部位を挟持するように装着してブッシュ２４を強固に固着して接続口１７を形成している。
装着後の上ブッシュ２４ａは、容器本体１０内に滞留する結露水などの滞留水を排出可能に上面側が底面１６ａと略同一な平面になるような高さを呈している。また、底面１６ａは、接続口１７に向かって緩やかに傾斜するテーパ面としており、内部滞留水の排水性を確保している。

ハウジング体１１およびカバー１９は、例えば、アクリル変性高耐衝撃性塩化ビニルからなる材質とし、このように一般の排水管に多く使用されている塩化ビニルと同等以上の材質とする。また、耐衝撃性を持たせるために、約３〜５ｍｍ程度の肉厚とし、この肉厚は、排水用塩化ビニル継手の肉厚以上とする。これらは、例えば、真空成形により形成している。

隔膜２０は、前述のように容器本体１０の拡径段部１２に固定され、これにより、容器本体１０の底部１６ａ側を排水管連通室１６、カバー１９側を大気連通室１３として上下に気密状態に仕切っている。隔膜２０は、外形が拡径段部１２に沿った矩形状であり、通常の大気圧の状態（無負荷状態）において、この隔膜本体の自重によって容器本体１０の内面に沿った凹形状となり、図１、２のようにこの隔膜取付位置より容器本体１０内の下方内周面側に位置させている。一方、正圧発生時には、図３のようにこの隔膜２０を上方側に変位させ、隔膜取付位置より容器本体１０内の上方内周面側に変位させることで大きな正圧であっても吸収して緩和できるようにしている。

隔膜２０は、伸縮し難い材料を用いて形成するのがよく、例えば、合成繊維の両面側に合成ゴムや樹脂を圧着して複合化させて伸縮性をなくしたコーテッドファブリック材料を用いるようにすれば、図６に示した容器本体３０に設けたような大気連通室内用のインナーカバー３１が不要となる。また、隔膜２０として、真空成形によって成形した合成ゴムやウレタンフィルムを用いるようにしてもよいが、この場合、伸縮性を有しているため、図６のようにインナーカバー３１が必要となる。インナーカバー３１を設けた場合には、隔膜２０の大気連通室１３方向への過膨張を抑制することができ、隔膜２０の耐久性を向上させることができる。

図６における隔膜２０の固定時には、この隔膜２０の外周縁側に肉厚状に形成したガスケット部２０ａを一体化した構造とするか、或は、図示しないガスケットを別に設けて隔膜とともに挟持するようにし、この隔膜２０をインナーカバー３１や図示しないガスケットフランジを用いて、ボルト・ナット３２等の固着手段を用いてハウジング体１１内に圧接固定するようにすればよい。
隔膜２０は、容器本体１０、インナーカバーを設けた容器本体３０の何れの態様の場合であっても、拡径段部１２の位置にて容器本体内の高さ方向の中間位置で支持固定されることにより、この隔膜２０を介して大気連通室１３と排水管連通室１６の容積がほぼ同じとなり、従って、隔膜２０は、通常大気圧時に容器本体の下方内周面側に位置した状態から、正圧発生時には略上下対称形状に無駄なく容器本体内の上方内周側に変位させ、容器本体内の容量を正圧吸収用として最大限に確保することができる。しかも、このとき隔膜２０の変形も抑えられる。

ここで、仮に、隔膜２０を容器本体内の高さ方向の中間位置より高い位置で支持固定しようとすると、大気連通口１４を大気連通室１３の側面に設けることができなくなり、天面側に設けることになる。この場合、ゴミ等の異物が侵入し易くなり、また、正圧吸収時の容量を確保するために隔膜２０を大気連通室１３側に不自然に変形させることになって図示しない蛇腹状の隔膜が必要になる。蛇腹状の隔膜を用いた場合には、正圧発生時にはこの隔膜に負荷が加わり、正圧をスムーズに吸収できなくなるばかりか、消耗しやすくなるなどの問題がある。

一方、隔膜２０を容器本体内の高さ方向中間位置より低い位置で支持固定しようとしても、上記と同様にこの隔膜を不自然に変形させることに繋がり、図示しない蛇腹状の隔膜を使用すると、この隔膜に対して負荷が大きくなるなどの問題がある。
以上のことによって、隔膜２０は、ハウジング体１１に対して正圧を負荷したときと大気圧負荷時の位置や形状などの状態が支持固定位置を基準として上下対称となるようにし、正圧負荷時に隔膜が変位してカバー１９の天井面側に沿うように変形するように構成するのが望ましい。

次に、上記正圧緩衝器を接続した排水システムについて説明する。
図４において、排水システム本体１００は、高層又は低層からなる建造物の排水用として設けられ、各階において図示しない流し台、バス、トイレなどからの排水が流れる排水管１０１と、各排水管１０１からの排水が合流する排水横枝管１０２と、更に、各排水横枝管１０２からの排水が合流する排水立て管１０３を有し、この排水立て管１０３から排水横主管１０４を介して外部に排水を流出している。
通気弁１０５は、排水立て管１０３から上方に延設された伸頂通気管１０６の上端部に接続し、排水システム本体１００内に発生する負圧を緩和可能に設けている。

正圧緩衝器である容器本体１０は、下層階側の排水横枝管１０２に設けるようにし、本実施形態においては、１階の排水横枝管１０２に容器本体１０を設けて排水管の正圧を緩衝するように構成している。
排水横枝管（排水管）１０２への固定時には、この排水管の軸方向に対して正圧緩衝器の長手方向が一致するように固定している。固定手段としては、適宜のものを選択すればよいが、本実施形態においては、図１に示すように排水管２２に載置可能に形成した台座２７と、排水管２２に支持金具２８によって固定可能な固定座２９を設け、台座２７と固定座２９によって安定させた状態で排水管２２に取付けている。

台座２７は、例えば、排水横主管１０４の径が７５〜１２５ｍｍである場合に取付できる形状とし、この板状の台座２７は、排水管２２に平行する方向に容器本体１０底面から２枚垂下させるように設け、排水管２２の上方に跨がるように載置可能に設け、これにより容器本体１０が回転するのを防止している。また、固定座２９も台座２７と同様に排水横主管１０４の径が７５〜１２５ｍｍである場合に取付できる形状としている。

容器本体１０の下方位置には、シール部材２４ｃを介して下ブッシュ２４ｂとシール接続して排水管２２取付用の排水継手２３を設けており、この排水継手２３の上流と下流側にそれぞれ排水管２２、２２を取付けている。正圧緩衝器の取付後には、この排水継手２３によっても正圧緩衝器本体の回転が防がれる。

また、図５においては、他の発明における他の実施形態の排水システム本体１１０を示しており、最下階の排水横枝管１０２を直接排水横主管１０４に接続して合流させるタイプの排水システムとし、この排水システムにおいて、最下階の排水横枝管１０２に対して正圧緩衝器の容器本体１０を設置するようにしたものである。

次に、上記実施形態における正圧緩衝器の作用を説明する。
図４の排水システム本体１００内において排水が開始する場合、例えば、建物の上層階の排水横枝管１０２から排水立て管１０３に排水が落下すると、この排水の下流側にある空気が排水に先立って下流側に押され、排水横枝管１０２を経由して正圧緩衝器に到達する。
このとき正圧緩衝器においては、隔膜２０が隔膜取付位置より容器本体１０内の下方内周面側に位置させた通常大気圧時における図１の状態から、大気連通室１３側に速やかに変位を開始し、排水管連通室１６の容量が増加し始める。

排水が排水横主管１０４と排水横枝管１０２との合流位置に達すると、排水横枝管１０２はその出口が塞がれた状態となるので、正圧が瞬間的に急上昇する。しかし、本発明の正圧緩衝器は、隔膜２０が伸縮することなく速やかに上方側に変位して、しかも、図３に示すように隔膜取付位置より容器本体１０内の上方内周面側に変位させることができるので、大気連通室１３内の空気が大気連通口１４より速やかに排出され、このとき容器本体１０内の容量を大きく確保しているので瞬間的に急上昇した正圧を緩和することができ、大気開放の場合と略同様の正圧緩和効果を得ることができる。

続いて、排水の流れが無くなり、管内の圧力が大気圧の状態に戻ると、容器本体１０内において隔膜２０の自重、又は、この隔膜２０に図示しない重量調整物を付加した場合、この重量調整物によって隔膜２０が降下し、隔膜取付位置より容器本体１０内の下方内周面側に位置した状態まで回復する。

以上のように、圧力緩衝器を排水管２２の規模に応じて適正な容量を確保させるようにしながら、排水システム本体１００の正圧が発生しやすい下層部に配置することにより、正圧の発生を確実に抑制し、通気立て管の設置も不要にできる。また、既存の配管を利用できることから、管内にあらたに特殊排水継手を設ける必要もなく、コストアップを抑えることもできる。

また、隔膜が伸縮しないので、正圧のエネルギーが隔膜の表面積の拡大に吸収されてしまう割合が少なく、排水管連通室の容量を増加するときの抵抗が小さくなり、接続された排水管における排水開始初期の微圧でも、正圧を吸収する側の拡張を直ちに行うことによってこの正圧を緩和することができる。しかも、構造的にも複雑化することがない。
また、容器本体を排水横主管の上方に配設したときに、排水横主管内に発生する正圧を容易に吸収できる。
更に、本実施形態のように、排水用通気弁１０５を用いて屋内通気システムを構築した場合、この屋内通気システムの排水横主管１０４が合流する横管に逃がし通気を設ける必要がなく、全ての排水立て管１０３の伸頂部である伸頂通気管１０６に通気弁１０５を設置することができ、この屋内通気システムによって外部への空気漏れを防ぎつつ正圧と負圧を緩和することができる。

このように、上述の屋内通気システムを構築することにより、逃がし通気管を設ける必要がないため配管設備が大型化することがなく、通気弁１０５を設置することにより屋内配管のみで通気して圧力変動を防ぎ、スムーズな排水を行う完成された排水システムを構築することができる。この場合、臭気等の漏れを確実に防ぐことができるため、病院等の衛生的な場所にも屋内配管を行うことができ、安全に使用することができる。
配管内に発生する正圧をある程度予測して、この正圧を圧力緩衝器で緩和させるようにすることにより、過大な正圧を発生させないために排水管２２全体の管径を余計に大きく設計する必要も無くなり、配管全体をコンパクト化することができる。
また、例えば、封水の微小変化をセンサー等で測定して、採尿することなく検査を可能としたセンサー付き便器等の配管内の微小の逆流の影響を大きく受ける機器を接続することもでき、これらの機器を接続した場合にも、管内圧力の微小変化を防いで機器の検査結果などが悪影響を受けることがなく、誤検知を防いで正確な測定を行うことができる。

図７においては、他の発明における排水システムにおいて、正圧緩衝器を並列に配置した例を示したものであり、複数（例えば２個）の正圧緩衝器である容器本体１０をそれぞれ排水継手２３、２３によって排水管２２に独立して接続したものである。この場合、この複数の正圧緩衝器によって緩衝できる正圧を大きくすることができ、このように排水システムの規模に応じて緩衝できる容量を調節することができる。

また、図８においては、正圧緩衝器を直列に配置した例を示したものであり、一方側の容器本体１０のみを排水管２２に接続し、この正圧緩衝器に対して排気管連通室１６、１６の流路を接続する接続流路３５を設けて別の正圧緩衝器を接続するようにしたものである。この場合、上記と同様に排水システムの規模に応じて緩衝容量を増やすことができるのに加えて、分岐継手である排水継手２３による接続が一ヶ所で済むため、この排水継手２３を省略できるばかりか、接続時の作業も容易となる。
このように、排水横枝管１０２の上方位置に排水継手２３を介して正圧緩衝器を並位させて排水横枝管１０２と正圧緩衝器の排水管連通位置とを連通させるようにしてもよい。

さらに、図示しないが、本発明における正圧緩衝器は、排水横主管と最下階の排水横枝管との間に設けるようにしてもよく、この場合にも上記の実施形態と同様の効果を得ることができ、また、これ以外にも排水システムの適宜の位置に取付けて正圧を緩和することもできる。

また、隔膜をスプリング等で強制的に大気圧の状態に戻るようにすることにより、立て管に直接接続することも可能であり、さらには、隔膜の底面側に格子枠を設けることで、大気圧負荷時の隔膜の自重による状態を調整することもでき、この調整によって正圧が負荷した当初における初期の作動圧力を変更したり、正圧の緩和後に隔膜が元の状態に戻るときの復元性を安定させることもできる。

本発明における正圧緩衝器を用いて排水負荷実験を行った。その実験結果を示す。
排水負荷実験を行う排水システム（供試排水立て管システム）は、管径１００ｍｍの伸頂通気方式の排水立て管に、排水管径１２５ｍｍの排水横主管を設置し、そのままストレートに１０ｍ配管したものを図９に示す基本システムとする。これに対して排水横枝管にφ４０ｍｍ、φ５０ｍｍ、φ６５ｍｍ、φ７５ｍｍの４種類の通気弁を設置し、排水横枝管部には曲がりを設け、管径は１２５ｍｍとした。この供試用排水立て管システムを便宜上、横枝通気・曲がりシステムと呼ぶ。

実際の排水負荷となる器具排水負荷では浴槽排水のように定流量に近い流れに、大便器のような瞬時的な排水が重なることが多いため、それらを想定して定流量負荷に大便器排水を加えて、定流量＋器具排水が流れるようにした。
横枝通気・曲がりシステムに対して、最下階排水横枝管部に本発明の正圧緩衝器を配設した。正圧緩衝器はポリボックス内に隔膜構造のものを投入した構造とする。排水負荷は、先述した定流量負荷と器具排水負荷、及び定流量負荷＋器具排水負荷の３種類で行う。器具排水実験では、８、７、６階に設置した大便器を用い、１、２、３ヶ所同時に排水を行う。供試トラップの封水深さは５０mmとする。
また、本実施例における正圧緩衝器は、容量を約５０lとし、外形寸法は縦と横の寸法がそれぞれ７３４ｍｍ、５６４ｍｍとして、呼び径７５〜１２５ｍｍの排水横主管に対して接続した。排水管への取付後には、この排水管の頂部から正圧緩衝器の上面までの高さは、排水横主管の径が１２５ｍｍの場合、２５８．５ｍｍとなる。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、大便器３ヶ所排水時の管内圧力の変動波形を示す。図１０（ｂ）における正圧緩衝器無しの（正圧緩衝器を取付けない）場合、同図中に示すＢ点で排水が流下して負圧側に吸引されたのち、Ｃ点で大きな正圧が発生するが、図１０（ａ）おける正圧緩衝器有りの場合は、Ａ点における正圧は緩衝され、同じ測定時間であるＣ点と比較して１００Ｐａ程度緩和した。
また、８階建程度の排水システムで同時排水の起こる確率が高いのは通常２ヶ所程度と言われているが、排水上厳しいといわれる３ヶ所で同時に排水が起こる場合において、上記の測定結果より管内圧力が正圧緩衝器設置の有無に限らず判定基準以内におさまることが確認でき、封水損失も０ｍｍであった。

浴槽系統のような排水時間が長く、排水流量も平滑化する排水と、大便器のような瞬間的な排水の合流を想定した場合の管内圧力変動、トラップ封水変動を図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示す。
図１１（ｂ）の正圧緩衝器無しの場合ではＥ点で管内圧力変動値が＋１７８４．７Ｐａとなり、これによって生じるトラップ封水損失値も２５ｍｍとなったが、図１１（ａ）における正圧緩衝器有りの場合では、Ｄ点において管内圧力変動を＋６２７．９Ｐａまで緩和でき、損失値も０ｍｍに抑えることができた。また、正圧緩衝器無しのＥ点以降の封水損失（圧力損失）は、マイナスとなっており、これは、機器のトラップの封水が減ってしまうことを意味している。一方、正圧緩衝器を設置した場合には、Ｄ点以降における封水損失がプラスの状態となり、トラップの封水が維持される。

１〜３ヶ所の器具排水では、正圧緩衝器を設置することで、器具排水、定流量排水＋器具排水の１階部の圧力の最大・最小緩和値Ｐｍａｘ・Ｐｍｉｎにおいて、最大緩和値Ｐｍａｘを２０Ｐａから１００Ｐａ緩和させることができ、排水箇所が増加したときにも、大きく正圧を緩和することができた。
また、定流量の排水として２．５ｌ／ｓの流速で流し、大便器の排水として１．９ｌ／ｓを１ヶ所合流させた場合、正圧緩衝器無しの排水システムに対して正圧緩衝器有りの排水システムの正圧値がおよそ６５０Ｐａ程度低下させることができることがわかった。
これより正圧緩衝器の無い場合を基準として正圧緩衝器有りの正圧の緩和率をまとめると、大便器１ヶ所の排水の場合は４５％、３ヶ所になると７２％まで正圧値を緩和することができる。また、定流量の排水に大便器の排水を合流させた場合には、概ね５４〜６５％程度の緩和率になることがわかった。

本発明における正圧緩衝器の取付状態を示す一部切欠き断面図である。 図１の断面図である。 正圧発生時における本発明の正圧緩衝器の動作説明図である。 他の発明における排水システムの一例を示した概略図である。 他の発明における排水システムの他の実施形態を示した概略図である。 本発明における正圧緩衝器の他例を示す一部切欠き断面図である。 本発明における正圧緩衝器を並列に接続した状態を示した一部拡大図である。 本発明における正圧緩衝器を直列に接続した状態を示した一部拡大図である。 他の発明における排水システムの一実施例を示した概略図である。 図９の排水システムにおける管内圧力変動波形を示したグラフである。（ａ）は正圧緩衝器を設置した場合の波形を示したグラフである。（ｂ）は正圧緩衝器無しの場合の波形を示したグラフである。 図９の排水システムにおける管内圧力変動波形とトラップ封水変動波形を示したグラフである。（ａ）は正圧緩衝器を設置した場合の波形を示したグラフである。（ｂ）は正圧緩衝器無しの場合の波形を示したグラフである。 一般的な通気システムの一例を示した概略図である。 図１２の通気システム内の管内の圧力変動を示したグラフである。 従来における排水システムの一例を示した概略図である。 従来における排水システムの他例を示した概略図である。

符号の説明

１０ 容器本体
１３ 大気連通室（大気連通部）
１４ 大気連通口
１６ 排水管連通室
２０ 隔膜
２２ 排水管
２３ 排水継手（継手部材）
１０２ 排水横枝管
１０３ 排水立て管

Claims (4)

1. 外形が扁平でかつ内部空間を矩形状に形成した容器本体内周面の略中央位置に矩形状の隔膜の外周囲を封止状態に取付け、この隔膜の取付位置より上方の容器本体内を大気連通室とし、この大気連通室の側面に複数の大気連通口を設け、前記隔膜取付位置の下方には、前記大気連通室と対称となる排水管連通室を設け、この排水管連通室内の底面を前記容器本体の下方に位置している排水管との接続口に向かって緩やかに傾斜するテーパ面とすると共に、前記隔膜は、通常、大気圧時には、前記排水管連通室側に位置させ、正圧発生時には、前記隔膜を前記大気連通室の内周面側に変位させて正圧を吸収して緩和させるようにしたことを特徴とする正圧緩衝器。
2. 前記接続口に排水管取付用の継手部材を設けた請求項１に記載の正圧緩衝器。
3. 請求項１における正圧緩衝器を排水横枝管又は排水立て管の下層階側に設けて排水管の正圧を緩衝するように構成したことを特徴とする排水システム。
4. 請求項１における正圧緩衝器を前記排水横枝管の上方位置に継手部材を介して前記正圧緩衝器を並位させて前記枝管と正圧緩衝器の排水管連通位置とを連通させたことを特徴とする排水システム。

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