JP4964837B2 - フロート式水封装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両内の洗面台などの排水管にトラップとフロートによって排水管を遮断するフロート式水封装置に関し、特に固形物によって発生するつまりを防止するフロート式水封装置に関する。

鉄道車両などのように、車体の内外で気圧差が生じるものに対しては、車内の気密性を保つため排水管に水封装置が設けられている。図５は、下記特許文献１に記載されたフロート式水封装置を示した断面図である。洗面台等の排水管に形成されたフロート式水封装置１００は、フロート室１１０が設けられ、下部排水管１０２には２箇所に向きを上下に反転させて屈曲するＳ型トラップ１２０が形成されている。フロート室１１０は、大きな径の空間にフロート１１５が入れられ、上下のテーパ部分がそれぞれ上部弁座１１１と下部弁座１１２となっている。そして、フロート１１５が、その上部弁座１１１または下部弁座１１２に着座して排水管が遮断される。

この水封装置１００では、フロート室１１０の中央部から上部トラップ１２２までの間が排水Ｗによって水封されている。そこで、車体の内と外で微少な気圧差が生じた場合、気圧によってＳ型トラップ１２０内の排水Ｗに変動が生じるが、下部トラップ１２１を挟んだ前後の水位差によって再び安定する。一方、大きな気圧差が生じた場合には、排水Ｗの水位が大きく上昇又は下降してフロート１１５がフロート室１１０の上部弁座１１１又は下部弁座１１２に着座する。これによって、例えば、車体外側の圧力が急激に高くなったような場合にでも、フロート１１５が上部弁座１１１に着座して車内の気密性を保つとともに、排水が車内へ吹き出すことを防止する。
実用新案登録第２５８７７９４号公報

こうした従来のフロート式水封装置は、洗面台等の排水管に使用されるため、液体（多くの場合は水）の流れを想定して構成されている。しかし、実際には水だけではなく、嘔吐物や即席麺の残り汁などが流され、その固形物が一度にまとまって流れ込むことがある。すると、図６（ａ）に示すように車内圧力によってフロート１１５が下部弁座１１２側に着座したまま、その後、車内圧力が下がっても固形物Ｋによってフロート１１５の抵抗が大きくなってしまい、排水Ｗの水頭ではフロート１１５が戻らないことがある。そのため、排水不能となったところへ更に洗面台から排水が流れ込んでも、図６（ｂ）に示すように排水が流れずに、逆流して洗面台にあふれ出してしまう。

従来、このような状況には、固形物Ｋの除去作業によって対処していた。具体的には、車両用水封装置１００の下流側から加圧し、フロート１１５を浮かせて排水可能な状態に戻していた。しかし、そうした作業は運行中にはできず、そのため運行終了まで洗面所などの使用ができなくなる問題があった。
そこで、予めフロート１１５の詰まりを防止するため、漉し網を排水口に設けて固形物Ｋを手前で除去することも行われていた。しかし、この場合でも固形物Ｋが漉し網に堆積するため、排水不良を生じさせることがあり、そのため清掃の手間が必要であった。そして、場合によっては、乗務員が清掃する前に固形物Ｋの堆積した状態が乗客の目に触れ、不快感を与えることもある。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、固形物による排水不良を防止したフロート式水封装置を提供することを目的とする。

本発明に係るフロート式水封装置は、車内と車外とをつなぐ排水路に、フロートを収納したフロート室と、排水を溜めて水封する排水用トラップとが形成され、前記フロートが前記フロート室内の上流側と下流側にそれぞれ形成された弁座に当接して排水路を遮断するものであって、車内排水口に接続された排水口管の排出口が上部に設けられ、前記フロート室の上流側に接続された上部配管が下方から内部に突き抜けた箱体であって、前記上部配管の流入口よりも低い位置に排水物が溜まる滞留部が構成されたトラップ本体と、前記排水口管の排出口と前記上部配管の流入口との間に位置し、前記排水口管と上部配管との間の空気の流れを可能にするとともに、前記排水物が前記流入口を避けて前記滞留部へ流れるようにした邪魔板とを有するものであることを特徴とする。

また、本発明に係るフロート式水封装置は、前記排水口管と前記上部配管とは同軸上に配置されたものであることが好ましい。
また、本発明に係るフロート式水封装置は、前記邪魔板が、円形の平板に外周部から径方向に複数の接合部が張り出し、前記トラップ本体は、側面が円筒形であり、前記邪魔板が、その接合部を介して前記箱体内側面に接合され、前記邪魔板の外周部とトラップ本体の内側面との間に排水物が通る隙間が形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係るフロート式水封装置は、前記邪魔板が、前記滞留部に溜まった排水に接しない高さ位置に取り付けられたものであることが好ましい。

また、本発明に係るフロート式水封装置は、前記トラップ本体が、前記フロート室の直上又は、フロート室の一部に重ねて配置されたものであることが好ましい。
また、本発明に係るフロート式水封装置は、前記上部配管が前記フロート室から延びて形成され、前記トラップ本体が前記フロート室から離れた位置に配置されたものであることが好ましい。
また、本発明に係るフロート式水封装置は、前記排水用トラップが、前記フロート室の下流側に接続された下部配管が下方に開口し、その下部配管と前記フロート室を構成するフロート管とを囲むように外容器が形成され、その外容器に対して前記フロート室の高さに排水管が接続されたものであることが好ましい。

よって、本発明によれば、排水口管に流れた固形物は、邪魔板によってトラップ本体内の滞留部へと流れ、そこで一旦溜められ、その後、滞留部に流れ込む排水によって少量ずつの固形物がフロート室を通って下流側へと流れて排出される。そのため、フロートを機能停止させるような詰まりを生じさせることがなくなり、固形物による排水不良を防止することができる。また、本発明は、排水口管と上部配管とを同軸上に配置することにより、従来の配管を分割してトラップ本体を組み付ける簡単な改造によって安価に構成することができる。

また、例えば、邪魔板外周部とトラップ本体との隙間から排水が滞留部内へ流れ込むことで、固形物が攪拌されて少量ずつが滞留部から自然に流れ出る。そのため、固形物が滞留部に残ったままにはならず、あえて固形物を除去する清掃作業を行う必要がないメンテナンスフリーにできる。また、邪魔板が滞留部に溜まった排水に接しない高さ位置に取り付けられているので（接していても空気孔が形成されていればよい）、内部圧が高まっても、空気が滞留部を通らないため、固形物を勢いよく一気に排出してしまうことはない。また、トラップ本体をフロート室の直上や一部に重ねて配置したり、或いはフロート室の外側に外容器を設けた二重流路構造にすることなどにより、装置をコンパクトにすることができる。更に、上部配管を延ばしてトラップ本体をフロート室から離すことで、設計の自由度が増す。

次に、本発明に係るフロート式水封装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、第１施形態のフロート式水封装置を示した断面図である。本実施形態のフロート式水封装置１は、高速鉄道車両の洗面台において排水を車外に排出するための排水管に形成されたものである。

フロート式水封装置１は、上部配管３と下部配管４との間にフロート室５が設けられ、下部配管４が図示するようにＳ字に屈曲して排水用トラップ６が形成されている。フロート室５は、配管３，４よりも大径のフロート管１３と、配管３，４に連続するようにテーパの上部弁座１４と下部弁座１５とから構成されている。フロート室５内にはゴム球で形成されたフロート７が入れられ、自由に上下動する一方、テーパ状の弁座１４，１５に着座して上部配管３側と下部配管４側をそれぞれ遮断する弁として構成されている。

ところで、このフロート式水封装置１は、車内の気圧変化を抑えるために排水用トラップ６内に排水が溜まり、それによって水封が行われている。排水用トラップ６は、Ｕ字状に屈曲した下部トラップ１１と上部トラップ１２とが連続し、下部トラップ１１側に滞溜する排水によって車内と車外とが遮断されるようになっている。フロート室５に対し、上部トラップ１２は、その有効高さがフロート室５の中央位置と略同一の高さに設定されている。

次に、本実施形態では、洗面台の排水口に接続された排水口管２と、上部配管３との間に固形物用トラップ２０が構成されている。ここで、図２は、図１に示す固形物用トラップ２０のＡ−Ａ断面を示した図である。
固形物用トラップ２０は、排水口管２と上部配管３とを接続するトラップ本体２２に構成されている。そのトラップ本体２２は円筒形をした側面に上面板２２ａと下面板２２ｂによって上下が塞がれた箱体である。その上面板２２ａには排水口管２が接合され、下面板２２ｂには突き抜けるようにした上部配管３が接合されている。

従って、洗面台の排水口は、排水口管２からトラップ本体２２の空間を経て上部配管３へとつながっている。そして、トラップ本体２２内には、上部配管３の流入口３ａが所定の高さに位置し、その流入口３ａより低い窪んだ空間が、排水の他に排水口から流れ込んだ固形物など、排水物が溜まる滞留部２５として構成されている。本実施形態の滞留部２５は、約１．５リットルの容積を有している。

ところで、排水口管２と上部配管３は同軸上に配置されているが、トラップ本体２２内には、その排水口管２の排出口２ａと上部配管３の流入口３ａとの間に邪魔板２３が取り付けられている。邪魔板２３は、図２に示すように円形の平板であって、その外周部にて径方向に張り出した接合部２３ａが形成され、その接合部２３ａを介してトラップ本体２２に接合されている。従って、接合部２３ａを除く邪魔板２３の外周部には、トラップ本体２２との間に排水や固形物Ｋなどの排水物が通る隙間２６が形成されている。

トラップ本体２２内には、こうして邪魔板２３が上部配管３の流入口３ａ上方に浮いたような状態で配置されている。そのため、排水物が排水口管２から上部配管３へと直接流れ込まず、その一方で、排水口管２から上部配管３への空気の流れる道が形成され、フロート室５内には車内の圧力がそのままかかるようになっている。

そこで、以上のように構成されたフロート式水封装置１では、車内の洗面台で水が流されると排水口から排水口管２に入り、トラップ本体２２内へと流れ込む。トラップ本体２２内では、排水口管２から落下した水や場合によっては固形物Ｋが邪魔板２３に当たって外側へと流れ、隙間２６から滞留部２５へと流れ落ちる。排水は、滞留部２５の深さ分だけ溜まると、流入口３ａの周りから上部配管３内へと流れ込み、フロート室５から下部配管４へと流れて排水される。一方、固形物Ｋは、その多くが滞留部２５に堆積し、上部配管３へそのまま流れ込んでしまうことはない。

その後、洗面台の使用によって排水口管２から水が流されると、同じように邪魔板２３に当たって隙間２６から滞留部２５内へ流れ込む。こうした排水の流れ込みによって滞留部２５内に堆積している固形物Ｋが攪拌され、排水と一緒になって僅かずつの固形物Ｋが徐々に上部配管３へと流れ込んでいく。その際、フロート室５内では、図１に示すようにフロート７が浮いた状態にあるため、流れ込んだ微量の固形物Ｋは、詰まることなく排水と一緒に下部配管４へと流れて排出される。

フロート式水封装置１では、例えば１回の使用によって一気に水が流れた後は、全ての排水が流れ出てしまうわけではなく、フロート室５から上部トラップ１２にかけてＵ字の下部トラップ１１部に滞溜する。こうしてフロート室５の中央部から上部トラップ１２までの間が排水Ｗによって水封され、流れ出なかった固形物Ｋも一部が下部トラップ１１部の底に落ちる。しかし、次に流れる排水によって押し流されて排出されるため、途中で詰まることはない。

ところで、本実施形態では、排水Ｗの車内側に固形物用トラップ２０が設けられているが、フロート室５に至るまで空気の流れが遮断されることはない。そこで、車体の内外で気圧に差が生じると、その差が小さい場合には排水Ｗの水位が多少変化することによって吸収され、車内の気密性が保たれて車内の気圧変化が抑えられる。一方、高速鉄道車両によるすれ違いやトンネル走行によって大きな気圧変化が生じると、排水Ｗの水位が大きく変動し、フロート７が上部弁座１４や下部弁座１５に押し付けられて着座する。これにより車内の気密性が保たれ、車内の気圧変化が抑えられる。

よって、フロート式水封装置１によれば、例えば洗面台から排水口管２に流れた固形物Ｋは、一旦、固形物用トラップ２０の滞留部２５に留まり、その後、少量ずつがフロート室５を通って下流側へと流れる。そのため、フロート７を機能停止させるような詰まりを生じさせるようなことはない。また、固形物用トラップ２０は、上部配管３の流入口３ａが開口し、空気の流れと液体や固形物Ｋの流れが別であるため、車内圧力が高まっても固形物Ｋは確実に滞留部２５に留めることができ、一気に流れてしまうことはない。更に、滞留した固形物Ｋは後から流入する排水により、徐々に少量ずつが自然に流出するため、あえて固形物Ｋを除去する清掃作業を行う必要がなく、メンテナンスフリーである。

また、本実施形態のフロート式水封装置１は、排水口管２と上部配管３とが同軸上に配置されているが、これは１本の配管であったものを切断し、分割されたその排水口管２と上部配管３との間に固形物用トラップ２０を追加することによって構成できる。そのため、鉄道車両に組み込んだ従来のフロート式装置をそのまま利用し、改造することで、前記効果を達成する固形物用トラップ２０を備えたフロート式水封装置１を安価に提供することができる。

次に、第２実施形態のフロート式水封装置について説明する。図３は、第２実施形態のフロート式水封装置を示した断面図である。本実施形態のフロート式水封装置３０も、前記第１実施形態と同様、高速鉄道車両の洗面台において排水を車外に排出するための排水管に構成されたものである。

本実施形態のフロート式水封装置３０は、二重の流路によって水封させるための排水用トラップが構成されている。フロート式水封装置３０には、前記第１実施形態と同様に、フロート管３４ｃの上下に弁座３４ａ，３４ｂを備えたフロート室３４が形成され、上部配管３２と下部配管３３とが上下にそれぞれ接合されている。そして、そのフロート室３４内にはゴム球で形成されたフロート３５が入れられ、自由に上下動する一方、弁座３４ａ，３４ｂに着座して上部配管３２側と下部配管３３側をそれぞれ遮断する弁として構成されている。

フロート式水封装置３０は、下部配管３３とフロート管３４ｃを囲む外容器３６が設けられ、フロート室３４の高さに排水管３７が接続されている。外容器３６は、底を塞いだ円筒形状の容体であり、フロート管３４ｃから径方向に張り出した取付板３８に接合され、一体に形成されている。こうして、内側のフロート管３４ｃや下部配管３３を上から下に排水が流れ、その外側に形成された外容器３６との間を下から上に排水が流れる排水用トラップが構成されている。

取付板３８からは上部配管３２が突き出しており、それを囲むようにして固形物用トラップ４０が構成されている。固形物用トラップ４０は、容器形状のトラップ本体４１が取付板３８に上から接合され、上部配管３２を囲んだ空間が構成されている。トラップ本体４１には、上方に排水口管３１が接合され、洗面台の排水口に接続されている。そして、トラップ本体４１内には、上部配管３２の上方に邪魔板４３が配置されている。この邪魔板４３は、図２に示すものと同様に円形の平板であって、３箇所の接合部がトラップ本体４１に接合されて一体に形成されている。

邪魔板４３は、排水口管３１と上部配管３２との間に浮いた状態で取り付けられ、その外周部には、トラップ本体４１との間に水や固形物などの排水物が落ち込む隙間が形成されている。そして、この固形物用トラップ４０でも、上部配管３２の周りには、取付板３８を底面にした窪みが形成され、排水口から流れ込んだ排水物を溜める滞留部４５として構成されている。

こうして構成されたフロート式水封装置３０では、車内の洗面台で水が流されると排水口から排水口管３１に入り、トラップ本体４１内に流れ込む。トラップ本体４１内では排水口管３１から流れ込んだ排水や、場合によっては固形物が邪魔板４３に当たって外側へと流れ、隙間から滞留部４５へと流れ落ちる。滞留部４５では、上方に開口した上部配管３２の流入口まで排水が溜まり、それを超えた分が上部配管３２へと流れ込み、フロート室３４から下部配管３３へと流れて排水される。

このとき、洗面台の使用によって水が流れた後は、全ての排水が流れ出てしまうわけではなく、フロート管３４ｃと下部配管３３の内側と外側とに排水Ｗが滞留する。そのため、こうした水封によって車内の気密性が保たれ、車内の気圧変化が抑えられる。また、気圧変化が大きい場合には、排水Ｗの水位が大きく変動し、フロート３５が上部弁座３４ａや下部弁座３４ｂに押し付けられて着座し、これにより車内の気密性が保たれて車内の気圧変化が抑えられる。

固形物用トラップ４０は、邪魔板４３によって排水物が排水口管３１から上部配管３２へと直接流れ込まず、滞留部４５へと落ち、固形物は一旦そこで堆積する。その後、洗面台の使用によって排水口管３１から排水が流れ込み、同じように邪魔板４３に当たって滞留部４５内へ流れ落ちる。それにより、堆積していた固形物が攪拌され、排水と一緒になって僅かずつ徐々に上部配管３２へと流れ込んでいく。その際、フロート室３４内では、図３に示すようにフロート３５が浮いた状態にあるため、流れ込んだ微量の固形物は、排水と一緒に下部配管３３へと流れて排出される。

よって、フロート式水封装置３０では、固形物が一気にフロート室３４に流れ込んでしまうことがないため、フロート３５を機能停止させるような詰まりを生じさせるようなことはない。また、空気の流れと排水物の流れが別であるため、車内圧力が高まっても固形物を確実に滞留部４５に留めることができ、一気に流れてしまうことはない。更に、滞留した固形物は後から流入する排水により、徐々に少量ずつが自然に流出するため、あえて固形物を除去する清掃作業を行う必要がなく、メンテナンスフリーである。そして、本実施形態では、下部配管３３と外容器３６からなる二重構造の流路としたため、第１実施形態のものよりコンパクトな装置にすることができた。また、固形物用トラップ４０は、排水口管３１と上部配管３２の間に設置するものであるため、その構造が簡易で取り付けが簡単なため、フロート式水封装置３０を安価に提供することができる。

次に、第３実施形態のフロート式水封装置について説明する。図４は、第３実施形態のフロート式水封装置を示した断面図である。本実施形態のフロート式水封装置５０は、前記第２実施形態の装置の変形例であるため、同じ構成要素については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。つまり、本実施形態のフロート式水封装置５０は、固形物用トラップ５１が水封装置本体５２から分離して構成され、両者が長尺な上部配管５３によって接続された点において前記第２実施形態と異なる。

こうしたフロート式水封装置５０でも、固形物が一気にフロート室３４に流れ込んでしまうことがないため、フロート３５を機能停止させるような詰まりを生じさせるようなことがない。また、空気の流れと排水物の流れが別であるため、車内圧力が高まっても固形物を確実に滞留部４５に留めることができ、一気に流れてしまうことはない。更に、滞留した固形物は後から流入する排水により、徐々に少量ずつが自然に流出するため、あえて固形物を除去する清掃作業を行う必要がなく、メンテナンスフリーである。そして、本実施形態では、固形物用トラップ５１と水封装置本体５２を分離しているため、設計の自由度があり、その構造が簡易で取り付けが簡単なため、フロート式水封装置５０を安価に提供することができる。

以上、本発明に係るフロート式水封装置について実施形態を説明したが、本発明は、これに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記第１実施形態では、邪魔板２３を平板で形成したが、上方に凸の碗型形状をしたものであってもよい。その際、碗型の邪魔板端部が滞留部２５に溜まった排水に漬かってしまい、排水口管２と上部配管３の間の空気の流れを遮断しないように注意する必要がある。従って、邪魔板端部が滞留部２５に溜まった排水に漬かってしまうような場合には、固形物が直接上部配管３へ流れないようにした空気孔を形成する。
また、第１実施形態では、邪魔板２３がトラップ本体２２の側面に接合されていたが、例えば接合部２３ａの形状を変えてトラップ本体２２の上面板２２ａに接合するようにしてもよい。

第１施形態のフロート式水封装置を示した断面図である。 図１に示す固形物用トラップのＡ−Ａ断面を示した図である。 第２施形態のフロート式水封装置を示した断面図である。 第３施形態のフロート式水封装置を示した断面図である。 従来のフロート式水封装置を示した断面図である。 従来のフロート式水封装置における問題となる状態を示した図である。

符号の説明

１ フロート式水封装置
２ 排水口管
２ａ 排出口
３ 上部配管
３ａ 流入口
４ 下部配管
５ フロート室
６ 排水用トラップ
７ フロート
１４ 上部弁座
１５ 下部弁座
２０ 固形物用トラップ
２２ トラップ本体
２３ 邪魔板
２５ 滞留部
２６ 隙間
Ｋ 固形物
Ｗ 排水

Claims (7)

1. 車内と車外とをつなぐ排水路に、フロートを収納したフロート室と、排水を溜めて水封する排水用トラップとが形成され、前記フロートが前記フロート室内の上流側と下流側にそれぞれ形成された弁座に当接して排水路を遮断するフロート式水封装置において、
   車内排水口に接続された排水口管の排出口が上部に設けられ、前記フロート室の上流側に接続された上部配管が下方から内部に突き抜けた箱体であって、前記上部配管の流入口よりも低い位置に排水物が溜まる滞留部が構成されたトラップ本体と、
   前記排水口管の排出口と前記上部配管の流入口との間に位置し、前記排水口管と上部配管との間の空気の流れを可能にするとともに、前記排水物が前記流入口を避けて前記滞留部へ流れるようにした邪魔板と
   を有するものであることを特徴とするフロート式水封装置。
2. 請求項１に記載するフロート式水封装置において、
   前記排水口管と前記上部配管とは同軸上に配置されたものであることを特徴とするフロート式水封装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載するフロート式水封装置において、
   前記邪魔板は、円形の平板に外周部から径方向に複数の接合部が張り出し、前記トラップ本体は、側面が円筒形であり、前記邪魔板が、その接合部を介して前記箱体内側面に接合され、前記邪魔板の外周部とトラップ本体の内側面との間に排水物が通る隙間が形成されたものであることを特徴とするフロート式水封装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載するフロート式水封装置において、
   前記邪魔板は、前記滞留部に溜まった排水に接しない高さ位置に取り付けられたものであることを特徴とするフロート式水封装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載するフロート式水封装置において、
   前記トラップ本体は、前記フロート室の直上又は、フロート室の一部に重ねて配置されたものであることを特徴とするフロート式水封装置。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載するフロート式水封装置において、
   前記上部配管が前記フロート室から延びて形成され、前記トラップ本体が前記フロート室から離れた位置に配置されたものであることを特徴とするフロート式水封装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載するフロート式水封装置において、
   前記排水用トラップは、前記フロート室の下流側に接続された下部配管が下方に開口し、その下部配管と前記フロート室を構成するフロート管とを囲むように外容器が形成され、その外容器に対して前記フロート室の高さに排水管が接続されたものであることを特徴とするフロート式水封装置。

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