JP6986242B2 - 圧力緩和装置 - Google Patents

Description

本発明は、排水配管に取り付けられて、排水流路内の圧力変動を緩和する圧力緩和装置に関するものである。

排水配管内に排水が流れると、圧力変動が生じ排水流路内が正圧又は負圧となることがある。このような場合において、圧力緩和装置を排水配管中に配置することで上記正圧又は負圧を緩和させる。
ここで、配管内に正圧が生じる要因としては、例えば集合住宅において、上層階より縦管内に大量の排水が生じ、排水と共に流下してきた空気が下層階の横管へと流入することによって、当該横管より上流の排水流路内が正圧となる場合が挙げられる。当該正圧が生じた際には、正圧によって排水トラップの封水が押し出され、屋内に封水（排水）が逆流してしまう。これに対し、特許文献１に記載された圧力緩和装置は、正圧によって生じた空気を一時的に装置内部に流入させることで圧力変動を緩和させる構造となっている。
尚、正圧を緩和させる圧力緩和装置は、特許文献２のように、サイフォン排水システムの起動の際の起動を早めるためにも使用される。

一方、配管内に負圧が生じる要因としては、例えば排水流路内が排水で満たされた際において、サイフォン現象が生じることによって排水流路内が負圧となる場合が挙げられる。当該負圧が生じた際には、負圧によって排水トラップの封水が下流側へと引き込まれ、流出してしまうことにより、排水トラップの逆流防止機能が失われて異臭や害虫が屋内に逆流してしまう。このような圧力変動を緩和させる装置としては、負圧発生時に外気を吸入する吸気弁が知られている。

特開２０１６−１０２５０３号公報 特開２０１１−１２５３６号公報

上記圧力緩和装置その構造上、排水配管内の正圧を解消可能な程度の空気を内部に流入可能な容量を必要とする。ここで、当該圧力緩和装置に流入可能な空気の容量は、「装置の容積−平時において装置内部に既に存在する空気量」である（尚、ここにいう「平時」とは、排水流路内が正圧にも負圧にもなっていない、通常の状態を指す。）。従って、装置の容量を増加させるためには、装置の容積自体を増加させるか、平時において装置内部に既に存在する空気量を少しでも減少させる必要があるが、装置の容積を増加させると、圧力緩和装置が大型化してしまう。又、圧力緩和装置が配置される箇所は建物内の壁内や床下、又はキャビネット内などの狭いスペースであり、装置を大型化することは困難であった。

本発明は上記問題に鑑み発明されたものであって、圧力緩和内部に流入可能な空気容量の増加、ひいては装置の小型化、及び施工性の向上を目的とする。

請求項１に記載の本発明は、排水配管に取り付けられ、排水流路内の圧力変動を抑える圧力緩和装置であって、
排水配管内部の圧力変動に応じて膨張又は収縮し、容積が増減すると共に弾性材を備えた袋状部を備え、当該袋状部は平時において弾性材によって収縮状態にあって、対向する面同士が近接するとともに、内部に空気が流入した際には膨張し、排水流路内に生じた正圧を緩衝することを特徴とする圧力緩和装置である。

請求項２に記載の本発明は、平時には弾性材によって袋状部が渦巻き状を成すとともに、内部に空気が流入した際には延伸することを特徴とする請求項１に記載の圧力緩和装置である。

請求項３に記載の本発明は、前記弾性材は、渦巻き状のバネより成ることを特徴とする請求項２に記載の圧力緩和装置である。

請求項４に記載の本発明は、略水平方向に向けて配置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１つに記載の圧力緩和装置である。

請求項５に記載の本発明は、前記圧力緩和装置は、
排水流路内が負圧になった際に、外部の空気を排水流路内に流入させる吸気弁を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１つに記載の圧力緩和装置である。

本発明においては、平時において袋状部の対向する面が近接する事から、袋状部（圧力緩和装置）内部の空気をほぼ排出することが可能となる。従って、排水流路内に正圧が生じた際に空気が流入するための容量を大きく確保することが可能となる。又、袋状部は弾性材によって平時には渦巻き状に巻き取られるため、袋状部内の空気を更に排出することが可能となる。即ち、本発明においては、平時における袋状部内部の空気を限りなく減らすことにより、袋状部内部に流入可能な空気の容量を増加させている。又、袋状部の収縮は弾性材によるものであるから、袋状部の収縮状態は重力に左右されることがなく、設置方向を自由にすることが可能となる。
又、圧力緩和装置が吸気弁を備えることにより、排水流路内の負圧にも対応することが可能となる。

本発明の施工状態を示す参考図である。 袋状部が収縮状態にある圧力緩和装置を示す断面図である。 袋状部が膨張状態にある圧力緩和装置を示す断面図である。 圧力緩和装置の分解図である。 袋状部を示す斜視図である。 延伸した状態の袋状部を示す正面図である。 その他の実施形態を示す参考図である。 略水平方向に配置された圧力緩和装置を示す断面図である。 さらにその他の実施形態を示す参考図である。

以下に、本発明の圧力緩和装置を、図面を参照しつつ説明する。尚、以下に記載する説明は実施形態の理解を容易にするものであって、これによって本発明が制限して理解されるものではない。又、以下の実施形態においては、特に断りの無い限り図１に示す施工状態を基準として上下左右を説明する。

本実施形態の圧力緩和装置は図１乃至図６に示すように、キッチンや洗面ボウル等の設備機器から連続する排水配管１００に接続されており、排水トラップ２００の下流側において分岐する枝管３００の端部に配置されている。

圧力緩和装置１はケーシング２、逆流防止弁１０、袋状部１１、吸気弁１３より構成されている。

ケーシング２は硬質材から成るケーシング下部３とケーシング上部５より構成されている。
ケーシング下部３は略筒状であって、上部がケーシング上部５に接続され、下端が前記枝管３００端部に接続されている。又、ケーシング下部３は内部において、逆流防止弁１０と接続部７が内部に配置されているとともに、接続部７下方において、逆流防止弁１０が枝管３００内に落下しないように保持する保持部４が内側面より中央に向けて突設されている。
ケーシング上部５は上方へと延設された円筒状であって、下端にケーシング下部３と係合する爪部が形成されているとともに、上端には孔部６が形成されている。尚、ケーシング上部５の内側の空間は、延伸した状態の袋状部１１よりも大きい。
接続部７は保持部４の上方に配置された円筒状部材であって、外周にパッキンが嵌着されており、上端には逆流防止弁１０が上昇時に当接するテーパ状の弁座９が形成されている。又、接続部７は内側面より中央に向けてガイド部８が突設されている。当該ガイド部８は軸方向に延設されているとともに、下方に向かうにつれて対向するガイド部８同士の幅が広がるように形成されており、上昇した逆流防止弁１０が弁座９に当接するよう、逆流防止弁１０の動作を誘導する。
逆流防止弁１０は球形のフロートボールであって、水より比重が軽いが、下流側に生じた正圧では上昇しない程度の重量で形成されている。当該逆流防止弁１０は平時において上記保持部４の保持部４上に載置されており、排水の枝管３００内に逆流した際には当該排水によって浮上し、弁座９と当接する。

袋状部１１は図５又は図６に示すように、プラスチックフィルム製の袋部材であって、その下端は接続部７に水密に取り付けられている。尚、当該取り付け方法については、接着やバンド部材による締着等、種々の方法を採用して良いものである。袋状部１１は図５に示すように、膨張した状態においては円筒形状を成すが、収縮状態においては対向する面同士が近接している板状を成す。又、袋状部１１はその側面において、長手方向に沿って金属製のバネからなる弾性材１２が取り付けられており、平時においては上記弾性材１２の弾性によって上記板状の袋状部１１が先端側から順に渦巻き状に巻き取られることにより、袋状部１１の対向する内面同士が当接している。尚、図５においては、膨張した状態の袋状部１１を一点鎖線にて記載しており、図６においては弾性材１２を破線にて記載している。
弾性材１２は金属製のバネから成り、平時においては渦巻き状を成すが、上記袋状部１１が膨張し、当該膨張に伴う圧力がバネ力に打ち勝った際には渦巻き状から直線状に変化し、延伸する。尚、上記膨張に伴う圧力が消滅すると、弾性材１２は復元力によって渦巻き状に畳まれて縮小するよう構成されている。

上述の通り、袋状部１１は平時の状態において、弾性材１２の弾性によって先端側から順に渦巻き状に巻き取られており、対向する面同士が当接している状態となっている。従って、渦巻き状に巻き取られた状態の袋状部１１内には空気がほぼ存在しない。又、袋状部１１内に排水が流入した場合においても、渦巻き状に巻き取られた際に当該排水を排出することが可能となる。

吸気弁１３はケーシング下部３の下方に取り付けられており、下方に向けて開口され、外部と連通する連通口１４と、当該連通口１４を閉塞する円盤状の弁体１５を有している。弁体１５は排水流路内が負圧になった際に上昇し、連通口１４を開放することで枝管３００を通じて排水流路内に空気を流入させることで負圧を解消する。一方、排水流路内が正圧になった際には連通口１４に押し付けられるように圧力が加わることにより、排水流路内の空気が外部へ流出することを防ぐ構造となっている。

上記圧力緩和装置１は以下の様に作動する。

まず、図２に示すように、排水流路内に負圧も正圧も生じていない平時の状態において、袋状部１１は弾性材１２によって渦巻き状に巻き取られており、袋状部１１内部の空気はほぼ排出され、収縮した状態となっている。尚、当該平時における収縮状態において、袋状部１１の対向する内面同士は当接している。又、逆流防止弁１０は保持部４上に載置されており、吸気弁１３の弁体１５は連通口１４を閉塞した状態となっている。
上記平時の状態より、排水流路内に正圧が発生すると、当該正圧によって押し上げられた空気が枝管３００を通じて袋状部１１内に流入する。この時、図３に示すように、袋状部１１は弾性材１２の弾性力に逆らって根元側から順に直線状に変形するとともに、内部に空気が流入することによって膨張し、円筒状に変形する。従って、下流側から逆流してきた空気は圧力緩和装置１内に流入し、貯留されるため、前述した正圧による排水トラップ２００の封水が屋内に逆流することを防ぐことが可能となる。尚、ケーシング上部５は孔部６が開口されているため、袋状部１１の膨張に伴い、ケーシング上部５の内側と袋状部１１の外周との間に存在していた空気は孔部６から排出される。
そして、上記正圧が消失すると、袋状部１１は収縮するとともに弾性材１２の復元力によって先端側から順に渦巻き状に巻き取られ、内部の空気はほぼ全て排出される。
次に、排水流路内に負圧が生じた時には、当該負圧によって配管内に空気が引き込まれることにより、吸気弁１３内の弁体１５が上昇し、連通口１４を開放する。この時、連通口１４より外部の空気が排水流路内に流入し、排水流路内の負圧が解消される。そして、上記負圧が解消されると、上昇していた弁体１５が連通口１４を再び閉塞し、外部の空気の流入が停止される。

上記排水配管１００に対して排水の逆流が生じた際、当該排水は枝管３００を逆流し、圧力緩和装置１に到達する。この時、逆流した排水によって逆流防止弁１０が浮上し、弁座９に当接することによって袋状部１１への流路が閉塞されるため、袋状部１１へと排水が逆流することはない。

本発明の圧力緩和装置１は、平時において袋状部１１の対向する内面同士が当接していることから、袋状部１１に流入可能な空気の容量を袋状部１１の容積とほぼ等しくすることが可能となる。又、袋状部１１は弾性材１２によって平時には渦巻き状を成すことから、平時又は正圧終了時に内部の空気を効率よく排出することが可能となる。

圧力緩和装置１の第一実施形態は以上であるが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の設計変更を加えることが可能である。例えば第一実施形態において、圧力緩和装置１は床上配管から分岐する枝管３００の端部に接続されていたが、図７に示すように、集合住宅の縦管４００に接続されていても良く、床下の横管５００に接続されていても良い。ここで、図８に示すように、本発明の圧力緩和装置１は弾性材１２によって平時には渦巻き状を成すことから、圧力緩和装置１の長手方向が略水平方向を向くように配置しても、垂直方向に配置した時と同様に、平時には袋状部１１が渦巻き状を成すことが可能となる。又、略水平方向に配置した際に袋状部１１内に排水が流入してしまっても、渦巻き状に収縮することにより、当該排水を排出することが可能となる。
又、袋状部１１の外側は硬質のケーシング２によって覆われているため、膨張時の袋状部１１が床下の横管５００等と干渉することはない。尚、前述の通り、ガイド部８は下方に向かうにつれて対向するガイド部８同士の幅が広がるようにして軸方向に延設されているため、圧力緩和装置１を略水平方向に向けて配置した際において、平時における逆流防止弁１０は下流側（図８における右方）に位置するとともに、排水の逆流時には弁座９に当接するように浮動する。

又、袋状部１１は膨張時において、必ずしも直線状に延伸する必要は無い。即ち、袋状部１１はその材質によって可撓性を有することから、図９に示す実施形態のように、ケーシング２内で一部屈曲部分を残した状態で膨張しても良い。即ち、本発明における圧力緩和装置１は膨張時には根元側から順に空気が流入するため、図９（ａ）に示すように、根元側より膨張中の袋状部１１の中腹がケーシング上部５の上端に当接する時、当該当接部分の袋状部１１は未だ渦巻き状を成している。そのため、当該ケーシング上部５の上端を起点として、袋状部１１の中腹より先端側の部分は下方に向けて延伸し、図９（ｂ）のように一部屈曲部分を残した状態で膨張する。当該実施形態においては、装置の高さを抑えることが可能となる。

又、上記各実施形態において記載した各部材の材質はあくまで一例であり、必要に応じて材質を変更しても良い。例えば、第一実施形態において、弾性材１２は金属製のバネによって構成されていたが、弾性を有するゴム等によって構成されていても良い。又、袋状部１１も同様に、プラスチックフィルムに換えてゴム等を使用しても良い。又、弾性材１２と袋状部１１は必ずしも別体である必要は無く、袋状部１１をゴム製にするとともに平時には渦巻き状となる様構成し、弾性材１２と袋状部１１を一体化しても良い。

１ 圧力緩和装置
２ ケーシング
３ ケーシング下部
４ 保持部
５ ケーシング上部
６ 孔部
７ 接続部
８ ガイド部
９ 弁座
１０ 逆流防止弁
１１ 袋状部
１２ 弾性材
１３ 吸気弁
１４ 連通口
１５ 弁体
１００ 排水配管
２００ 排水トラップ
３００ 枝管
４００ 縦管
５００ 横管

Claims (5)

1. 排水配管に取り付けられ、排水流路内の圧力変動を抑える圧力緩和装置であって、
   排水配管内部の圧力変動に応じて膨張又は収縮し、容積が増減すると共に弾性材を備えた袋状部を備え、
   当該袋状部は平時において弾性材によって収縮状態にあって、対向する面同士が近接するとともに、内部に空気が流入した際には膨張し、排水流路内に生じた正圧を緩衝することを特徴とする圧力緩和装置。
2. 平時には弾性材によって袋状部が渦巻き状を成すとともに、内部に空気が流入した際には延伸することを特徴とする請求項１に記載の圧力緩和装置。
3. 前記弾性材は、渦巻き状のバネより成ることを特徴とする請求項２に記載の圧力緩和装置。
4. 略水平方向に向けて配置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１つに記載の圧力緩和装置。
5. 前記圧力緩和装置は、
   排水流路内が負圧になった際に、外部の空気を排水流路内に流入させる吸気弁を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１つに記載の圧力緩和装置。

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