JP7386473B2 - 吸排気弁 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 令和元年７月１日に、きゅうすい工事、２０１９夏季号、Ｖｏｌ．２０／Ｎｏ．２（第４４号）にて掲載

本発明は、直結給水方式の給水管のうちの立管の頂部に配置される吸排気弁に関する。

水道管（配水管）から各住戸への給水方式として貯水槽水道方式と直結給水方式とがある。貯水槽水道方式は、水をいったん受水槽に貯めて、その後ポンプを使って、屋上の高置水槽へくみ上げ、自然流下により給水する方式である（なお、受水槽または高置水槽の片方だけを設置する場合もある）。直結給水方式は、配水管の水圧を利用して、または必要に応じて増圧ポンプを用い水圧の不足分を増圧して給水する方式である。直結給水方式には、蛇口まで水道水を直接届けることができ、貯水槽の点検および清掃が不要であり、貯水槽のスペースが不要であるので敷地を有効活用でき、配水管の圧力を利用するためエネルギーを有効に活用できるという長所がある。そのため、現在、直結給水方式の適用範囲の拡大などが図られている。

直結給水方式を採用する給水システム（以下、「直結給水システム」という場合がある）では、断水や増圧ポンプの故障などにより水圧が下がり、給水管内が負圧になることがある。給水管内の負圧が大きくなると、各住戸の蛇口やシャワーなどから吸気されたり、水が逆流したりする。そのため、例えば、非特許文献１に記載されているように、給水管のうちの立管の頂部に吸排気弁を配置して、給水管内が負圧になった場合に吸排気弁から吸気を行わせることで負圧を解消している。なお、「立管」とは、主管から垂直（高さ方向）に分岐し、各階の住戸に給水するための配管をいう。「主管」とは、直結給水システムの配管のうち、配水管の分岐から立管までの配管をいう。「給水管」は、主管と立管とを含んでなる。

図４は、従来の吸排気弁１００の構成を説明する概略側面図である。
図４に示すように、非特許文献１に記載されている従来の吸排気弁１００は、立管ＳＰにおける空気の吸気および排気と排水Ｄとを行う吸排気口１０５にドレン配管１０６が接続されている。なお、本明細書において「排水」とは、給水管ＷＰ（具体的には、立管ＳＰ）内において排出される水をいう。ドレン配管１０６は、吸排気口１０５から略水平方向に延びる横引き配管１０７と、この横引き配管１０７から略垂直に下方に延び、開口端１０８ｂが下方に向けて開口している立下り配管１０８とを含んでなる。そして、従来は、立下り配管１０８の開口端１０８ｂの下方に、開口部の大きさに応じて定められた空間・寸法（排水口空間ＤＳ）をあけて排水ホッパーＤＨが設けられており、この排水ホッパーＤＨが開口端１０８ｂからの排水Ｄを受けて建物の排水管路に流すようになっている。

「直結給水における逆流防止システム設置のガイドラインとその解説」、公益財団法人給水工事技術振興財団、平成２９年３月発行、第１３頁

ここで、立管ＳＰに充水する際は、下部から水位が徐々に上昇し、吸排気弁１００から立管ＳＰ内の空気を排出する。このとき、弁の故障や異物の噛み込みなどにより吸排気弁１００から排水Ｄがちょろちょろと流れる程度に少しずつ行われることがある（以下、「排水Ｄが少しずつ流れる」などということがある）。一般的に、排水ホッパーＤＨの直径は、設置スペースの関係などからそれほど大きくすることができない（多くの場合、排水ホッパーＤＨの直径は、開口端１０８ｂの２倍程度である）。そのため、排水Ｄが少しずつ流れると、ドレン配管１０６の開口端１０８ｂからの排水Ｄが立下り配管１０８の円周方向に大きく飛散し、排水ホッパーＤＨに収まらずに周囲に飛び散って周囲が水浸しとなることがあった。

本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、排水が少しずつ流れる場合であっても排水ホッパー内に排出できる吸排気弁を提供することを課題とする。

本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、排水Ｄが少しずつ流れる場合にドレン配管１０８の開口端１０８ｂから水が大きく飛散する現象は次のようにして生じていることをつきとめた。すなわち、立下り配管１０８の内周面を水が管の円周方向に不規則に（例えば、螺旋を描くように不規則に）動いて流れ落ち、開口端１０８ｂから少しずつ排出される排水Ｄはその勢いで前記したように開口端１０８ｂから円周方向に大きく飛散することをつきとめた。そして、本発明者は、以下のような構成とすることによって前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

前記課題を解決した本発明に係る吸排気弁は、直結給水方式の給水管のうちの立管の頂部に配置される吸排気弁であって、前記立管における空気の吸気および排気と排水とを行う吸排気口と、前記吸排気口に接続され、前記吸排気口から略水平方向に延びる横引き配管、および前記横引き配管から略垂直に下方に延び、開口端が下方に向けて開口している立下り配管を含んでなるドレン配管と、を有し、前記ドレン配管には、前記排水の方向を導く排水ガイド部が、前記立下り配管の基端部から前記開口端までの間の少なくとも途中から、少なくとも前記開口端にわたって前記立下り配管の管軸方向に沿って設けられており、前記排水ガイド部は、前記立下り配管において内周面の一部が径方向内側に突出した凸形状または内周面の一部が径方向外側に凹んだ凹形状であり、前記排水ガイド部の端部が前記開口端から延出している。

本発明は、排水が少しずつ流れる場合であっても排水ホッパー内に排出できる吸排気弁を提供できる。

本実施形態に係る吸排気弁が配置される一態様を説明する概略構成図である。 本実施形態に係る吸排気弁が配置される一態様を説明する概略構成図である。 本実施形態に係る吸排気弁が配置される一態様を説明する概略構成図である。 本実施形態に係る吸排気弁が配置される一態様を説明する概略構成図である。 本実施形態に係る吸排気弁の一態様を説明する概略側面図である。 本実施形態に係る吸排気弁の他の態様を説明する概略側面図である。 従来の吸排気弁の構成を説明する概略側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張や変形あるいは部材の一部の図示が省略されている場合がある。なお、以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明はこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
また、本明細書において、「上」、「下」などは構成要素間の相対的な位置を示すものであって、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。
また、本明細書および特許請求の範囲における「略水平」、「略垂直」、「略直角」などはいずれも厳密に水平、垂直、直角であることを要せず、概ね水平、垂直、直角であればよいことを意味しており、それぞれ水平、垂直、直角から例えば±２°の範囲で設定することができるが限定はされない。

参照する図面において、図１Ａ～図１Ｄは、本実施形態に係る吸排気弁１が配置される一態様を説明する概略構成図である。図２は、本実施形態に係る吸排気弁１の構成を説明する概略側面図である。図３は、本実施形態に係る吸排気弁１の他の態様を説明する概略側面図である。
図１Ａ～図１Ｄに示すように、直結給水方式の給水管ＷＰは、主管ＭＰと立管ＳＰとを含んでなり、本発明の一実施形態に係る吸排気弁１は、給水管ＷＰのうちの立管ＳＰの頂部Ｔに配置される。

直結給水方式としては、例えば、３階までの直圧給水方式、特例直圧給水方式、増圧直結給水方式（標準型）、増圧直結給水方式（直列多段型）、増圧直結給水方式（並列型）などがある。本実施形態に係る吸排気弁１はこれらのうち、特に、特例直圧給水方式、増圧直結給水方式（標準型）、増圧直結給水方式（直列多段型）、増圧直結給水方式（並列型）に好適に用いることができる。

なお、特例直圧給水方式とは、図１Ａに示すように、現状の配水管ＷＤＰの水圧で建物Ｂの４階以上へ直接給水できる場合に、増圧ポンプＢＰ（図１Ｂ参照）の設置スペースＳを確保しつつ、特例として直圧で給水する方式をいう。
増圧直結給水方式（標準型）とは、図１Ｂに示すように、配水管ＷＤＰから分岐させた給水管ＷＰに増圧ポンプＢＰを設置し、水圧の不足分を増圧して建物Ｂの中高層階まで直結給水する方式をいう。
増圧直結給水方式（直列多段型）とは、図１Ｃに示すように、増圧ポンプＢＰを直列に配置して給水する方式をいう。増圧直結給水方式（直列多段型）は、標準型の増圧直結給水方式より高層階へ直結給水する場合に適用される。
増圧直結給水方式（並列型）とは、図１Ｄに示すように、増圧ポンプＢＰを並列に配置して給水する方式をいう。増圧直結給水方式（並列型）は、大規模な集合住宅などに増圧直結給水する場合に適用される。

前記したように、本実施形態における吸排気弁１は、中高層建物における給水管ＷＰのうちの立管ＳＰの頂部Ｔに配置される。また、立管ＳＰは主管ＭＰから垂直（高さ方向）に分岐したものであり、図２に示すように、頂部Ｔにおいて開口部ＳＰａが上方に向けて開口している。吸排気弁１は、下方に開口する取付部２を有しており、当該取付部２を立管ＳＰの開口部ＳＰａに取り付けて使用する。吸排気弁１の取付部２と立管ＳＰの開口部ＳＰａとは、例えば、いずれか一方が雄ねじ部（図示せず）を備えるとともに他方が雌ねじ部（図示せず）を備え、これらを螺着させるなどすることにより固定できる。なお、吸排気弁１の取付部２と立管ＳＰの開口部ＳＰａとの間には、保守点検時に止水するための補修弁ＲＶが設けられている。

そして、吸排気弁１は、取付部２から連なる本体部３の内部に任意の吸排気機構（図示せず）などを備えている。吸排気機構は、吸排気弁１に用いられる従来公知のものであればどのようなものでも適用でき、特定の機構に限定されない。吸排気弁１は、吸排気機構を備えることによって、前記したように、給水管ＷＰ内が負圧になった場合に吸気を行わせ、負圧を解消することができる。

吸排気弁１は、本体部３から連なって、吸排気する空気の方向や排水Ｄの方向（すなわち、流路の方向）を略直角に曲げるカバー４を有している。また、吸排気弁１は、このカバー４の端部に、吸排気と排水とを行う吸排気口５を有している。そして、吸排気弁１は、この吸排気口５に後記するドレン配管６が接続されている。

なお、本実施形態における吸排気弁１は、給水管ＷＰ内が負圧になった場合に吸排気口５から吸気を行わせることで負圧を解消できるものであり、図２に示すように、取付部２と吸排気口５とを有しているものであって、かつ、後記するドレン配管６を接続できるものであれば限定されることなくどのようなものも用いることができる。

本実施形態におけるドレン配管６は、横引き配管７と立下り配管８とを有してなる。
横引き配管７は、前記した吸排気口５に接続され、吸排気口５から略水平方向に延びる任意の長さの配管である。
立下り配管８は、横引き配管７から略垂直に下方に延び、開口端８ｂが下方に向けて開口している任意の長さの配管である。
具体的には、横引き配管７と立下り配管８とは、立下り配管８の基端部８ａにおいて横引き配管７からの流路の方向を略垂直に下方に曲げるエルボ９を有している。なお、立下り配管８の基端部８ａとは、横引き配管７からの流路の方向を略垂直に下方に曲がった部分をいう。エルボ９は、一本の配管を曲げ加工したものであってもよいし（この場合、横引き配管７、エルボ９および立下り配管８は一体の物であってもよい）、略Ｌ字状の鋳造配管または成形配管であってもよいし、横引き配管７と立下り配管８とを溶接して形成したものであってもよい。なお、図２は、エルボ９として略Ｌ字状の鋳造配管または成形配管を用いた例を示している。エルボ９として略Ｌ字状の鋳造配管または成形配管を用いる場合、横引き配管７と立下り配管８とはそれぞれ螺着や溶接、接着など適宜の手段によって固定することができる。

本実施形態では、立下り配管８の開口端８ｂの下方に、開口部の大きさに応じて定められた空間・寸法（排水口空間ＤＳ）をあけて排水ホッパーＤＨが設けられている。排水ホッパーＤＨは、立下り配管８の開口端８ｂからの排水Ｄを受けて建物Ｂの排水管路（図示せず）に流すようになっている。なお、排水ホッパーＤＨの直径は、例えば、開口端８ｂの２倍程度とすることができるがこれに限定されない。また、開口端８ｂから排水ホッパーＤＨまでの距離も、例えば、開口端８ｂの２倍程度とすることができるがこれに限定されない。

ドレン配管６における横引き配管７と、エルボ９と、立下り配管８とは、いずれも金属や樹脂などの従来公知の材料で形成できる。ドレン配管６は、例えば、ステンレス鋼管、ポリエチレン粉体ライニング鋼管、硬質塩化ビニル管、耐衝撃性硬質塩化ビニル管などの管内径が呼び径よりも大きい管種を用いることができる。

そして、本実施形態におけるドレン配管６には、排水Ｄの方向を導く（ガイドする）排水ガイド部１０が設けられている。この排水ガイド部１０は、立下り配管８の基端部８ａから開口端８ｂまでの間の少なくとも途中から、少なくとも開口端８ｂにわたって立下り配管８の管軸方向ＴＡに沿って設けられている。なお、排水ガイド部１０は立下り配管８の途中から設けられていてもよいが（この態様については図示せず）、図２および図３に示すように、排水ガイド部１０は立下り配管８の基端部８ａから設けられていることが好ましい。

このような構成としているので、本実施形態におけるドレン配管６は、立下り配管８内を流れる排水Ｄを排水ガイド部１０で捉えてその動きを規制し、そのまま管軸方向ＴＡに沿わせて排出できる。つまり、本実施形態におけるドレン配管６は、立下り配管８の内周面を水が管の円周方向に不規則に流れ落ちるのを防止できる。従って、本実施形態に係る吸排気弁１は、排水Ｄが少しずつ流れる場合であっても、排水ホッパーＤＨ内に排出できる。

前記したように、排水ガイド部１０は、立下り配管８の基端部８ａから開口端８ｂまでの間の少なくとも途中から、少なくとも開口端８ｂにわたって設けられている。好ましい態様としては、図２に示すように、排水ガイド部１０の端部１０ａが開口端８ｂから延出していることが挙げられる。このようにすると、開口端８ｂから延出している排水ガイド部１０の端部１０ａによって、排水Ｄをより確実に排水ホッパーＤＨに向けて排出できる。そのため、本実施形態に係る吸排気弁１は、排水Ｄが少しずつ流れる場合であっても、より確実に排水ホッパーＤＨ内に排出できる。なお、本発明においては、図３に示すように、排水ガイド部１０が開口端８ｂまで設けられていてもよい（端部１０ａ（図２参照）が開口端８ｂから延出していなくてもよい）。このような態様であっても、本実施形態に係る吸排気弁１は排水ガイド部１０を有しているので、少しずつ流れる排水Ｄを確実に排水ホッパーＤＨ内に排出できる。

本実施形態においては、排水ガイド部１０は、立下り配管８において内周面の一部が径方向内側に突出した凸形状または内周面の一部が径方向外側に凹んだ凹形状であることが好ましい（いずれも図示せず）。排水ガイド部１０をこのような凸形状または凹形状とすると、管内を流れる排水Ｄを排水ガイド部１０によってより確実に捉えてその動きを規制し、そのまま管軸方向ＴＡに沿わせて排出できる。そのため、本実施形態に係る吸排気弁１は、排水Ｄが少しずつ流れる場合であっても、より確実に排水ホッパーＤＨ内に排出できる。

また、前記したように、排水ガイド部１０は少なくとも１つ設けられていればよいが、２つ以上設けていてもよい。このように、排水ガイド部１０を２つ以上設けると、管内を流れる排水Ｄをさらに確実に捉えることができるようになる。そのため、排水Ｄが少しずつ流れる場合であっても、さらに確実に排水ホッパーＤＨ内に排出できるようなる。なお、排水ガイド部１０を複数設ける場合は、立下り配管８の内周面において等間隔に設けることが好ましい。このようにすると、排水ガイド部１０を２つ以上設ける場合の効果がより高く得られる。

本実施形態における排水ガイド部１０は、立下り配管８と一体の物であってもよいし、別体の部材であってもよい。いずれの態様によっても管内を流れる排水Ｄを排水ガイド部１０で捉えてその動きを規制し、そのまま管軸方向ＴＡに沿わせて排出できる。従って、本実施形態に係る吸排気弁１は、排水Ｄが少しずつ流れる場合であっても、排水ホッパーＤＨ内に排出できる。

なお、排水ガイド部１０が立下り配管８と一体の物である場合、例えば、所定の形状の排水ガイド部１０が形成される金型を用いた押出成形加工や引抜成形加工あるいは鋳造を行うことで製造できる。
また、排水ガイド部１０が立下り配管８と一体の物であって、内周面の一部が径方向外側に凹んだ凹形状の場合、例えば、立下り配管８を製造した後、所定の箇所を機械加工等で薄肉化させることによって製造できる。

また、排水ガイド部１０が立下り配管８と別体の部材である場合、当該別体の部材として、例えば、中実部材、鎖および中空部材から選択される長尺部材を用いることができる。このようにすると、容易に排水ガイド部１０を設けることができる。なお、これらの長尺部材（排水ガイド部１０）は、ねじ止め、接着、溶接などの手段から、前記別体の部材に応じて適宜選択して固定することができる。また、これらの長尺部材は、金属、樹脂など素材はどのようなものでもよく、特に限定されない。

ここで、排水ガイド部１０として鎖を用いる場合は、立下り配管８と鎖とが離れないように（鎖が自重で立下り配管８と密着するように）立下り配管８を若干斜めに設けることが好ましい。このようにすると、管内を流れる排水Ｄを鎖（排水ガイド部１０）で捉えてその動きを規制し、そのまま管軸方向ＴＡに沿わせて排出できる。従って、本実施形態に係る吸排気弁１は、排水Ｄが少しずつ流れる場合であっても、排水ホッパーＤＨ内に排出できる。また、長尺部材として鎖を用いる場合は、鎖の少なくとも一部をねじ止め、溶接、接着などで立下り配管８などに固定したり、任意の形状の係止部材（図示せず）で係止したりすることが好ましい。このようにすると、例えば、立下り配管８と鎖とが離れてしまったり、吸気時に鎖が横引き配管７に引き込まれたりするのを防止できる。

１ 吸排気弁
５ 吸排気口
６ ドレン配管
７ 横引き配管
８ 立下り配管
８ａ 基端部
８ｂ 開口端
１０ 排水ガイド部
１０ａ 排水ガイド部の端部
ＷＰ 給水管
ＳＰ 立管
Ｔ 頂部
ＭＰ 主管
ＷＤＰ 配水管
Ｂ 建物
ＢＰ 増圧ポンプ

Claims (5)

1. 直結給水方式の給水管のうちの立管の頂部に配置される吸排気弁であって、
   前記立管における空気の吸気および排気と排水とを行う吸排気口と、
   前記吸排気口に接続され、前記吸排気口から略水平方向に延びる横引き配管、および前記横引き配管から略垂直に下方に延び、開口端が下方に向けて開口している立下り配管を含んでなるドレン配管と、を有し、
   前記ドレン配管には、前記排水の方向を導く排水ガイド部が、前記立下り配管の基端部から前記開口端までの間の少なくとも途中から、少なくとも前記開口端にわたって前記立下り配管の管軸方向に沿って設けられており、
   前記排水ガイド部は、前記立下り配管において内周面の一部が径方向内側に突出した凸形状または内周面の一部が径方向外側に凹んだ凹形状であり、
   前記排水ガイド部の端部が前記開口端から延出していることを特徴とする吸排気弁。
2. 直結給水方式の給水管のうちの立管の頂部に配置される吸排気弁であって、
   前記立管における空気の吸気および排気と排水とを行う吸排気口と、
   前記吸排気口に接続され、前記吸排気口から略水平方向に延びる横引き配管、および前記横引き配管から略垂直に下方に延び、開口端が下方に向けて開口している立下り配管を
   含んでなるドレン配管と、を有し、
   前記ドレン配管には、前記排水の方向を導く排水ガイド部が、前記立下り配管の基端部から前記開口端までの間の少なくとも途中から、少なくとも前記開口端にわたって前記立下り配管の管軸方向に沿って設けられており、
   前記排水ガイド部の端部が前記開口端から延出していることを特徴とする吸排気弁。
3. 前記排水ガイド部が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸排気弁。
4. 前記排水ガイド部が前記立下り配管と一体の物または別体の部材であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の吸排気弁。
5. 前記別体の部材が中実部材、鎖および中空部材から選択される長尺部材であることを特徴とする請求項４に記載の吸排気弁。

Images