(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に設けられた排水管に、一定流量の排水を与えた場合の排水管内の通気流速を予測し（Ｓ５）、予測した通気流速に基づいて、排水管の上下方向の各位置での排水管内圧力の標準偏差を予測する（Ｓ６〜１３）ことを特徴とする標準偏差予測方法。
【請求項２】
前記排水管内圧力の標準偏差σは、予測した通気流速Ｖａを用いて、次式にしたがって与えられる（Ｓ１２，Ｓ１３）ことを特徴とする請求項１記載の標準偏差予測方法。
σ＝ξｓ・Ｖａ2 ・γ／２ｇ
ξｓ＝ｐ・ｌｏｇe ｘ−ｑ
但し、γ：空気の比重量
ｇ：重力加速度
ｐ，ｑ：定数
ｘ：排水管の上下方向の位置
【請求項３】
上下方向に設けられた排水管に、一定流量の排水を与えた場合の排水管内の通気流速を予測する第１予測手段（１１，Ｓ５）と、該第１予測手段（１１，Ｓ５）によって予測した通気流速に基づいて、排水管の上下方向の各位置での排水管内圧力の標準偏差を予測する第２予測手段（１１，Ｓ６〜１３）とを備えることを特徴とする標準偏差予測装置。
【請求項４】
前記第２予測手段（１１，Ｓ６〜１３）は、前記第１予測手段によって予測した通気流速Ｖａを用いて、次式にしたがって排水管内圧力の標準偏差σを予測すべくなしてある（Ｓ１２，Ｓ１３）ことを特徴とする請求項３記載の標準偏差予測装置。
σ＝ξｓ・Ｖａ2 ・γ／２ｇ
ξｓ＝ｐ・ｌｏｇe ｘ−ｑ
但し、γ：空気の比重量
ｇ：重力加速度
ｐ，ｑ：定数
ｘ：排水管の上下方向の位置
【請求項５】
コンピュータ（１）に、上下方向に設けられた排水管に、一定流量の排水を与えた場合の排水管内の通気流速を予測させるプログラムコード手段（Ｓ５）と、予測した通気流速に基づいて、排水管の上下方向の各位置での排水管内圧力の標準偏差を予測させるプログラムコード手段（Ｓ６〜１３）とを有するプログラムが記録してあることを特徴とするコンピュータ（１）での読み取りが可能な記録媒体（１２，１４，２０，３４）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定流量の排水を排水管に与えたときの排水管内圧力の標準偏差を予測する標準偏差予測方法、その実施に使用する標準偏差予測装置、及びコンピュータを標準偏差予測装置として機能させるためのコンピュータプログラムが記録されている記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、集合住宅における排水管設備の構成を示す模式図である。集合住宅における排水管設備は、住宅建物全体に渡すように上下に設けられた立て管系と、立て管系の下端部に脚部ベンドＢを介して連結され、水平方向へ這わせた横主管系とから構成されている。
【０００３】
立て管系は、各階に対応して設けられた複数の立て管１０，１０，…と、最上層階の立て管１０に連結された給気用の伸頂通気管１１と、各住戸の便所、流し、浴室、洗面所、及び洗濯場等に連結された横枝管１２，１２，…と、相隣する立て管１０，１０の間に介装され、各階において前記横枝管１２，１２，…を立て管１０，１０，…から分岐させるべく、横枝管１２，１２，…に各別に連結される継手１３，１３，…とによって主として構成されている。但し、最下層階の継手１３及び脚部ベンドＢの間には、適宜の長さ（図４においては階高より短い）の立て管１０が介在されている。また、横主管系は、主に水平方向に沿って配された１本又は複数本の横主管２０と、該横主管２０の下流側に配され、公共下水路への合流点となる排水桝（図示せず）とによって主として構成されている。
【０００４】
以上の如く構成された集合住宅の排水管設備において、各住戸からの排水は、その住戸の横枝管１２，１２，…から各階の継手１３，１３，…を介してその下層階側の立て管１０，１０，…内へ流入し、重力によって自然落下（流下）して、脚部ベンドＢでその流速を低減されつつ横主管２０を水平方向へ流れ、前述した排水桝へと排出されるようになっている。また、このような排水の流れに伴って排水管内の空気が排水の流下方向へ流れ、これにより伸頂通気管１１から吸引された外気が、立て管１０，１０，…、脚部ベンドＢ、横主管２０へと流れる。
【０００５】
このようにして、排水管内の空気は排水の流下方向へ流れるが、排水の流入部では、排水が前記空気が通過する空間を塞ぐように流入するため、空気の通流が阻害され、これによって上層階では排水管内の空気圧（排水管内圧力）が負圧となる。また、最下層階に近い階では、脚部ベンドＢが空気の通流を阻害するため、これとは反対に正圧となる傾向がある。
【０００６】
ところで、各住戸の便所、流し、浴室、洗面所、及び洗濯場等の排水口の直下の横枝管１２の部分には、例えばＳ字状に屈曲されたトラップと呼ばれる管部材が介装されている。該トラップは、この中途に滞留する水によって排水口側と立て管１０側との空気の流入出を封止し、これによって立て管１０内を流れる排水等の臭気が住戸側へ漏れないようにしている。
【０００７】
従って、前述の如く負圧となった階においては、横枝管１２に接続された便器等の接続器具のトラップに溜まっている水が立て管１０，１０，…側へ吸引されて一時的に減少し、また、正圧となった階においては、トラップから排水（汚水）が住戸側へ逆流して噴出することがある。
【０００８】
このようにトラップ内の水が吸引されてトラップ内から流出したり、押し出されて住戸側へ噴出したりすること（以下、トラップの破封という）を発生させないことが、排水管設備を設計する上で重要であり、これは、排水管設備内で、排水管内圧力の最大値及び最小値を求め、これらがトラップの破封が発生しない範囲内にあるように設計することにより達成される。このため、設計の段階で対象となる排水管設備を実験塔を用いて組み立て、この排水管設備に実際に排水を流して各部における排水管内圧力を測定し、これらの最大値及び最小値が前述した範囲内にあるか否かを調べることにより、排水管設備の設計の適否を検証する試みがなされている。この検証方法にあっては、施工する排水管設備と同一形態の排水管設備で確認することができるため検証結果が非常に正確であるという利点がある。
【０００９】
しかし、このような検証方法は、実験塔に実際に排水管設備の全体部分を組み立てる必要があり、特に、実験結果により排水管設備の設計が不適であると判断される場合には、排水管設備を組み立て直して排水実験を繰り返す必要がある等、その手間及びコストが甚大となる。
【００１０】
そこで、設計された排水管設備の仕様から、排水管内圧力を予測する方法が試みられている。図５は、図４に示す排水管設備に一定時間、一定流量の排水を流した場合の１３階部分における排水管内圧力の経時的変化を示すグラフであり、図６は、この場合の各階の排水管内圧力の時間平均値、最大値、及び最小値を示すグラフである。図５において、横軸は時間を示し、縦軸は圧力を示している。また、図６において、横軸は圧力を示し、縦軸は階（上下方向の位置）を示している。図５に示すように、一定時間、一定の流量の排水を排水管設備に流した場合、一箇所における排水管内圧力は時間的に変化する。
【００１１】
従って、設計された排水管設備の適否を検証するためには、図６に示すように、排水管設備の各部において、前記一定時間内の排水管内圧力の内の最大値及び最小値を求め、これらの内から更に排水管設備全体における前記一定時間内の排水管内圧力の最大値及び最小値を求めて、これらが前述した範囲内にあるか否かを判別すればよい。
【００１２】
従来では、排水管設備の各部における排水管内圧力の時間平均値を予測していた。以下に、従来の排水管内圧力の時間平均値予測方法を説明する。図６において、１６階から負荷排水を与えたとき、排水管設備全体を第１〜第４領域に分割し、以下に示す（１）〜（６）式を適用する。ここで、第１領域は、伸頂通気管１１から負荷排水を与えた階（図６においては、１６階。以下、負荷位置という）までの領域であり、第２領域は、負荷位置から、その排水管内圧力の時間平均値が負荷位置と同一である階（図６においては、４階。以下、時間平均値同一位置という）までの領域であり、第３領域は、この階から、脚部ベンドＢに連結される階、即ち排水管設備の立て管系の下端部（図６においては、１階。以下、時間平均値最大位置という）までの領域であり、第４領域は、時間平均値最大位置から排水通流方向下流側の領域である。図６に示す如く、排水管内圧力の時間平均値は、上下方向の位置（階）の変化に伴って、第２領域では曲線的に変化し、第３領域では直線的に変化しており、時間平均値最大位置では、排水管内圧力の時間平均値が最大となる。
【００１３】
なお、１つの階から与える負荷排水の流量（以下、負荷流量という）は、２．５Ｌ／ｓを上限とし、２．５Ｌ／ｓを越える負荷流量の負荷排水を与える場合には、連続する複数の階で夫々２．５Ｌ／ｓを上限として、負荷排水を与えることとしている。この場合、負荷排水を与える複数の階の内の最上層階で２．５Ｌ／ｓの負荷排水を与え、残りの負荷流量が２．５Ｌ／ｓ以上のときは、その１つ下層側の階で２．５Ｌ／ｓの負荷排水を与え、これを残りの負荷流量が２．５Ｌ／ｓ未満になるまで更に下層側の階で繰り返し、その結果残りの負荷流量が２．５Ｌ／ｓ未満となったときは、その階で残りの負荷流量の負荷排水を与えるようにする。また、この場合の負荷位置は負荷排水を与えた複数の階の内の最上層階としている。例えば、図７に示す排水管設備の１６階を負荷位置として、５．５Ｌ／ｓの負荷排水を与える場合には、１６及び１５階で夫々２．５Ｌ／ｓの負荷排水を与え、１４階で０．５Ｌ／ｓの負荷排水を与えることとなる。
【００１４】
Ｐａ＝ξａ・Ｖａ2 ・γ／２ｇ    …（１）
Ｐｂ＝ξｂ・Ｖａ2 ・γ／２ｇ    …（２）
Ｌ＝ａ・Ｐｂb                   …（３）
ＣＢ＝（ｃ・Ｑａ＋ｄ）2         …（４）
Ｐｄ＝ξｄ・Ｖａ2 ・γ／２ｇ    …（５）
Ｌ＝ＬＷ−（Ｐｄ−Ｐａ）／ＣＢ  …（６）
【００１５】
（１）〜（６）式を解くことにより、通気流速Ｖａ、負荷位置の排水管内圧力の時間平均値Ｐａ、排水管内圧力の時間平均値の最小値と前記時間平均値Ｐａとの差分値Ｐｂ、第２領域の長さＬ、第３領域の直線の傾き（排水管内圧力の時間平均値の変化の度合い）ＣＢ、及び時間平均値最大位置の排水管内圧力の時間平均値Ｐｄを求める。ここで、γは空気の比重量、ｇは重力加速度であり、またξａは第１領域の通気抵抗係数、ξｂは第２領域の通気抵抗係数、ξｄは第４領域の通気抵抗係数を表しており、ξａ，ξｂ，及びξｄ並びにａ〜ｄは、夫々排水管設備に使用される継手の種類、排水管設備の配管形態、及び負荷流量等によって変化するパラメータであり、実験から求めることができる。ＬＷは、排水管設備の立て管系の下端部から負荷位置までの高さである。また、Ｑａは、管内通気流量であり、管断面積Ｓに対して、Ｑａ＝Ｓ・Ｖａの関係を有している。
【００１６】
次に、（７）式から、負荷位置から排水管内圧力の時間平均値が最小となる階（以下、時間平均値最小位置という）までの距離Ｌ１を算出し、時間平均値最小位置を求める。
【００１７】
Ｌ１＝０．３Ｌ        …（７）
【００１８】
また、負荷位置から時間平均値最小位置までの部分では、トラップの破封の原因となるような排水管内圧力の変動が発生しないので、この部分の排水管内圧力の時間平均値は求めない。
【００１９】
更に、時間平均値最小位置から、排水管内圧力の時間平均値同一位置まで（以下、曲線領域という）の排水管内圧力の時間平均値を、時間平均値最小位置での排水管内圧力の時間平均値がＰａ＋Ｐｂ、時間平均値最小位置での傾きが０、時間平均値同一位置での排水管内圧力の時間平均値がＰａ、及び時間平均値同一位置での傾きがＣＢの４つの条件を満たすような上下方向の位置（階）の３次関数として算出する。
【００２０】
そして、第３領域での排水管内圧力の時間平均値を、該時間平均値と上下方向の位置との関係が、傾きがＣＢの直線となるように求める。
【００２１】
従来の排水管内圧力の時間平均値予測方法では、このようにして、図６に示す如き排水管内圧力の時間平均値を予測し、この予測結果を排水管設備の設計の適否の検証に利用していた。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の排水管内圧力の時間平均値予測方法では、排水管内圧力の時間平均値は予測することができるが、排水管の各部における排水管内圧力の最大値及び最小値は予測することができない。
【００２３】
また、図５に示すような排水管内圧力の変動は、正規分布とみなすことができる。排水管内圧力の最大値及び最小値は、排水管内圧力の変動を正規分布とみなしたときの標準偏差を求めることによって予想することができる。
【００２４】
図７は、排水管設備の配管形態を説明する説明図である。配管形態の１つには、図７（ａ）に示すような、上下方向に真直ぐな立て管系と、この立て管系の下端部に脚部ベンドＢを介して連結され、水平方向へ這わせた横主管系とから構成された配管形態（以下、標準型配管という）がある。また、他の配管形態として、図７（ｂ）に示すような、標準型配管の横主管系の中途部分を、曲げ継手１５，１５を用いて上下方向にクランク状に屈曲させた所謂オフセットを有する配管形態、図７（ｃ）に示すような、横主管系の中途部分を９０°水平に屈曲させた配管形態、及び図７（ｄ）に示すような、標準型配管の立て管系の中途部分を、曲げ継手１５，１５を用いて横方向にクランク状に屈曲させたオフセットを有する配管形態等（以下、これらを変形配管という）がある。
【００２５】
発明者らは、標準型配管の排水管設備についての実験結果を分析した結果、標準型配管の排水管設備では、排水管内圧力の標準偏差は、排水管内の通気流速に応じて変化することを知見した。
【００２６】
また発明者らは、前記実験結果を分析した結果、標準型配管の排水管設備では、排水管内圧力の標準偏差σは、通気流速Ｖａを用いて、式（８），（９）によって近似できることを知見した。
【００２７】
σ＝ξｓ・γ・Ｖａ2 ／２ｇ    …（８）
ξｓ＝ｐ・ｌｏｇe ｘ−ｑ      …（９）
【００２８】
但し、γは空気の比重量、ｇは重力加速度であり、ｐ，ｑは継手の種類及び負荷流量によって定まるパラメータ、ｘは排水管の上下方向の位置とする。
【００２９】
本発明は斯かる知見に基づいてなされたものであり、排水管内の通気流速を予測し、予測した通気流速に基づいて、標準型配管の排水管設備における排水管内圧力の標準偏差を予測することにより、排水管内圧力の標準偏差を得るために、実験用の排水管設備を組み立て、これを用いて実験を行う必要がなく、排水管内圧力の標準偏差を得るために必要な手間及びコストを大幅に削減することを可能とする排水管内圧力の標準偏差予測方法、その実施に使用する標準偏差予測装置、及びコンピュータを標準偏差予測装置として機能させるためのコンピュータプログラムが記録されている記録媒体を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る排水管内圧力の標準偏差予測方法は、上下方向に設けられた排水管に、一定流量の排水を与えた場合の排水管内の通気流速を予測し、予測した通気流速に基づいて、排水管の上下方向の各位置での排水管内圧力の標準偏差を予測することを特徴とする。
【００３１】
第２発明に係る排水管内圧力の標準偏差予測方法は、第１発明に係る標準偏差予測方法において、前記排水管内圧力の標準偏差σは、予測した通気流速Ｖａを用いて、次式にしたがって与えられることを特徴とする。
σ＝ξｓ・Ｖａ2 ・γ／２ｇ
ξｓ＝ｐ・ｌｏｇe ｘ−ｑ
但し、γ：空気の比重量
ｇ：重力加速度
ｐ，ｑ：定数
ｘ：排水管の上下方向の位置
【００３２】
第３発明に係る排水管内圧力の標準偏差予測装置は、上下方向に設けられた排水管に、一定流量の排水を与えた場合の排水管内の通気流速を予測する第１予測手段と、該第１予測手段によって予測した通気流速に基づいて、排水管の上下方向の各位置での排水管内圧力の標準偏差を予測する第２予測手段とを備えることを特徴とする。
【００３３】
第４発明に係る排水管内圧力の標準偏差予測装置は、第３発明に係る標準偏差予測装置において、前記第２予測手段は、前記第１予測手段によって予測した通気流速Ｖａを用いて、次式にしたがって排水管内圧力の標準偏差σを予測すべくなしてあることを特徴とする。
σ＝ξｓ・Ｖａ2 ・γ／２ｇ
ξｓ＝ｐ・ｌｏｇe ｘ−ｑ
但し、γ：空気の比重量
ｇ：重力加速度
ｐ，ｑ：定数
ｘ：排水管の上下方向の位置
【００３４】
第５発明に係る記録媒体は、コンピュータに、上下方向に設けられた排水管に、一定流量の排水を与えた場合の排水管内の通気流速を予測させるプログラムコード手段と、予測した通気流速に基づいて、排水管の上下方向の各位置での排水管内圧力の標準偏差を予測させるプログラムコード手段とを有するプログラムが記録してあることを特徴とする。
【００３５】
第１、第３、及び第５発明による場合は、排水管内の通気流速を予測し、予測結果に基づいて、排水管内圧力の標準偏差を予測する。標準型配管の排水管設備における排水管内圧力の標準偏差は、排水管内の通気流速に応じて変化するため、このようにすることによって、排水管内圧力の標準偏差を予測することができる。また、排水管内圧力の標準偏差を予測することにより、排水管内圧力の標準偏差を得るために、実験用の排水管設備を組み立て、これを用いて実験を行う必要がなく、排水管内圧力の標準偏差を得るために必要な手間及びコストを大幅に削減することが可能となる。
【００３６】
なお、ここでいう排水とは、排水管を流れる液体及び固形物を含む液体のことであり、所謂汚水、雑排水、特殊排水、及び雨水だけでなく、排水管設備（実験に用いられるものも含む）に試験的に与えられる水等も含むこととしている。
【００３７】
また、排水管内圧力の最大値及び最小値は、排水管内圧力の標準偏差に応じて変化する。つまり、排水管内圧力の標準偏差が小さい程、前記最大値及び最小値の差が小さくなる。このため、圧力標準偏差を小さくなるように、排水管設備の設計を行うことにより、ひいては排水管設備の排水管内圧力の最大値及び最小値の差を小さくすることができ、トラップの破封を防止することができる。従って、排水管内圧力の標準偏差を予測することによって、この予測結果を、排水管設備の設計の適否の検証に利用することができる。
【００３８】
第２、第４発明による場合は、前述した式（８），（９）にしたがって、上下方向の各位置における排水管内圧力の標準偏差を求める。標準型配管の排水管設備における排水管内圧力の標準偏差は、式（８），（９）によって近似することができるため、このようにすることによって、標準型配管の排水管設備における排水管内圧力の標準偏差を正確に予測することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る排水管内圧力の標準偏差予測装置の要部の構成を示すブロック図である。
【００４０】
図において、１は標準偏差予測装置として用いるコンピュータを示しており、コンピュータ１はＣＰＵ１１を有し、該ＣＰＵ１１に対して、ＣＰＵ１１の処理によって発生する一時的なデータを記憶するＲＡＭ１２、本発明のプログラムが記録されているＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の可搬型記録媒体２０から本発明に係る標準偏差予測装置のプログラムを読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ又はフレキシブルディスクドライブ等からなる外部記憶装置１３、外部記憶装置１３により読み取った本発明のプログラムを格納するハードディスク１４、外部と通信を行うための通信インタフェース１５、画像表示装置４に画像を出力する画像出力インタフェース１６、及び入力装置５１からの入力を受け付ける入力インタフェース１７が接続されている。
【００４１】
コンピュータ１は、通信インタフェース１５により通信ネットワーク３０に接続されている。この通信ネットワーク３０はルータ等の接続装置３１によりインターネット等の外部ネットワーク回線３２に接続されている。
【００４２】
本発明に係る標準偏差予測装置のプログラムは可搬型記録媒体２０から読み取る以外にも、外部ネットワーク回線３２を介して外部サーバコンピュータ３３に接続し、外部サーバコンピュータ３３に内蔵された前記プログラムを記録してある記録媒体３４からコンピュータ１へ前記プログラムをダウンロードすることによりハードディスク１４に格納し、格納されたプログラムをＣＰＵ１１がＲＡＭ１２にロードし、ＣＰＵ１１が後述する処理を実行することによって、コンピュータ１は本発明の標準偏差予測装置として機能する。
【００４３】
なお、上述した通信ネットワーク３０における通信は、有線による通信以外に、電波及び赤外線等の手段を用いた無線通信でもよい。
【００４４】
また、ハードディスク１４は、排水管内圧力の標準偏差の予測に用いられる前述した式（１）〜（６），（８），及び（９）の実験式に用いられるパラメータξａ，ξｂ，及びξｄ、ａ〜ｄ、並びにｐ及びｑが格納してあるデータベースＤＢを有している。これらのパラメータは、排水管設備に使用する継手の種類によって異なっている場合がある。継手の種類には、ＪＩＳ（日本工業規格）に規定される排水管継手等の排水を特定の方向へ誘導する部材を内部に有していない標準的な継手（以下、排水用一般継手という）、及び排水管内圧力を緩和する目的で、特殊な構造により排水の流れの様相を変化させるか、又は通気を施すべくなしてある継手（以下、排水用特殊継手という）があり、更に排水用特殊継手には、排水を排水管の内壁に沿って旋回させつつ流下させ、排水管の中央部に空気が通流することが可能な空間を確保するように、内部に排水を排水管の周方向へ誘導する部材を有する継手、及び排水の流下速度を減少させるように、特殊な管路形状としてある継手等がある。また、前記パラメータは、排水管設備に与えられる負荷流量によっても異なっている場合がある。このため、予め複数組のパラメータが各種の継手種類及び負荷流量毎に実験によって求められており、データベースＤＢには、継手種類及び負荷流量毎に対応する複数組のパラメータが格納されている。また、パラメータｐ，ｑは、排水管設備の立て管系の下端部における値と、下端部以外の部分における値とが異なっている場合があるため、データベースＤＢには、継手種類及び負荷流量毎に、パラメータξａ，ξｂ，及びξｄ並びにａ〜ｄと共に、排水管設備の立て管系の下端部におけるパラメータｐ，ｑ及び下端部以外の部分におけるパラメータｐ，ｑとが格納されている。
【００４５】
なお、１つの階から与える負荷排水の負荷流量は、２．５Ｌ／ｓを上限とし、２．５Ｌ／ｓを越える負荷流量の負荷排水を与える場合には、連続する複数の階で夫々２．５Ｌ／ｓを上限として、負荷排水を与えることとしている。この場合の負荷位置は、負荷排水を与えた負荷位置の内の最上層階としている。また、これに限らず、１つの階から与える負荷排水の負荷流量の上限を、例えば３．０Ｌ／ｓとしてもよいし、上限を定めず、負荷位置から全ての負荷排水を与えることとしてもよい。
【００４６】
本実施の形態では、データベースＤＢには、排水用一般継手及び排水用特殊継手の２種類の継手の種類、並びに１．０，２．０，…，９．０Ｌ／ｓの９種類の負荷流量の夫々について分類されたパラメータが格納してある。なお、これらのパラメータはより細かく分類することが可能であり、例えば、排水用一般継手、排水用特殊継手の内の前述した排水を旋回させるための羽状部材を有する継手、及び排水用特殊継手の内の前述した特殊な管路形状としてある継手夫々を各種の管径毎に分類した複数種類の継手の種類、並びに１．０，２．０，…，１５．０Ｌ／ｓの１５種類の負荷流量の夫々についてパラメータを分類する等、更に詳細に分類してもよく、この分類が詳細である程、排水管内圧力の時間平均値の予測精度が向上する。
【００４７】
図２は、本発明に係る標準偏差予測装置として機能するコンピュータ１のＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ１１は、排水管内圧力の時間平均値を予測する排水管設備に使用される継手の種類、該排水管設備に与える負荷流量、負荷位置となる階、及び該排水管設備の各階層の高さの入力を受け付ける画面を、画像出力インタフェース１６を介して画面表示装置４に表示させ（ステップ１）、入力インタフェース１７を介して、入力装置５１からのユーザの入力を受け付ける（ステップ２）。
【００４８】
排水管設備の各階層は、その高さを異にしている場合がある。例えば、１階から２階の階層（１階の床から２階の床までの部分）の高さが３ｍであり、その他の部分（２階から３階、３階から４階、…）の各階層の高さが２．５ｍであるような場合である。ユーザは、各階層の高さを、継手種類、配管形態、及び負荷流量と共に入力装置５１を用いて入力し、ＣＰＵ１１はこのような入力をステップ２にて受け付ける。
【００４９】
なお、ＣＡＤ等で作成された配管図面を表すデータを、ハードディスク１４又は他の記録媒体から読み出し、又は入力装置５１にスキャナを有し、該スキャナによって配管図面を読みとってデータを作成し、パターンマッチング等の公知の技術を用いて、このようなデータから前記継手の種類、負荷流量、及び各階層の高さを抽出する構成であってもよい。
【００５０】
次に、排水管設備の立て管系の下端部から負荷位置までの距離ＬＷを、ステップ２にて入力を受け付けた各階層の高さの内、最下層階から負荷位置となる階までの階層の高さの総和として演算する（ステップ３）。
【００５１】
ステップ２にて入力された継手の種類及び負荷流量に対応するパラメータを、継手の種類及び負荷流量を検索キーとしてデータベースＤＢを検索することによって取得し（ステップ４）、取得したこれらのパラメータの内、ξａ，ξｂ，及びξｄ、ａ〜ｄ並びに前記ＬＷを前述した式（１）〜（６）に適用し、通気流速Ｖａ、負荷位置の排水管内圧力の時間平均値Ｐａ、排水管内圧力の時間平均値の最小値と前記時間平均値Ｐａとの差分値Ｐｂ、負荷位置から排水管内圧力の時間平均値が前記時間平均値Ｐａと同一となる位置（以下、時間平均値同一位置という）までの距離Ｌ、時間平均値同一位置から、この排水管設備の立て管系の下端部までにおいて、排水管内圧力の時間平均値の変化が線形に変化するとみなしたときの、この変化の度合いＣＢ、及び排水管内圧力の時間平均値が最大となる位置（以下、時間平均値最大位置という）の排水管内圧力の時間平均値Ｐｄを算出する（ステップ５）。
【００５２】
そして、処理対象階を負荷位置となる階に設定し（ステップ６）、排水管の上下方向の位置ｘを０とし（ステップ７）、位置ｘ＝０、即ち負荷位置における排水管内圧力の標準偏差σを０とする（ステップ８）。
【００５３】
処理対象階を現在の処理対象階の１つ下側の階に設定し（ステップ９）、ステップ２にて入力を受け付けた階層の高さの内、処理対象階から処理対象階の１つ上側までの階層の高さと、現在のｘとの和を、ｘに代入する（ステップ１０）。ｘ＜ＬＷを満たすか否かを判別し（ステップ１１）、満たす場合は、位置ｘ、ステップ４にてデータベースＤＢから取得した排水管設備の立て管系の下端部以外の部分におけるパラメータｐ，ｑ、及びステップ５にて算出した通気流速Ｖａを前述した式（８），（９）に適用し、位置ｘにおける排水管内圧力の標準偏差σを算出し（ステップ１２）、ステップ９へ戻る。
【００５４】
ステップ１１の条件を満たさない場合、即ちｘ＝ＬＷである場合は、位置ｘ、ステップ４にてデータベースＤＢから読み出した排水管設備の立て管系の下端部におけるパラメータｐ，ｑ、及び前記通気流速Ｖａを式（８），（９）に適用し、排水管設備の下端部における排水管内圧力の標準偏差σを算出する（ステップ１３）。そして、ステップ６〜ステップ１３の処理によって得られた結果を画像表示装置４に表示させ（ステップ１４）、処理を終了する。
【００５５】
なお、本実施の形態においては、排水管設備の立て管系の下端部におけるパラメータｐ，ｑと、排水管設備の立て管系の下端部以外の部分におけるパラメータｐ，ｑとを予めデータベースＤＢに格納しておき、前記下端部におけるパラメータｐ，ｑを用いて、前記下端部における排水管内圧力の標準偏差σを予測し、前記下端部以外の部分におけるパラメータｐ，ｑを用いて、前記下端部以外の部分における排水管内圧力の標準偏差σを予測する構成としたが、これに限るものではなく、１つの排水管設備に対して１組のパラメータｐ，ｑを対応付けてデータベースＤＢに格納しておき、このパラメータｐ，ｑを用いて、排水管設備の各部分における排水管内圧力の標準偏差σを予測する構成であってもよい。
【００５６】
図３は、本発明に係る標準偏差予測装置による予測結果と、実験結果との比較を表すグラフである。図３において、横軸は排水管内圧力の標準偏差を示し、縦軸は階（上下方向の位置）を示している。排水用特殊継手を使用した設備規模が１６階の標準型配管の排水管設備に、１２階を負荷位置として３．０Ｌ／ｓの負荷流量を与えた場合の比較結果を表している。図３において、排水管内圧力の標準偏差の実験結果は、排水管設備の１２階部分から２階部分までの間では、上下方向の位置が低くなるにしたがって、排水管内圧力の標準偏差が漸増しており、１階部分では、２階部分より、排水管内圧力の標準偏差が若干低下している。図３に示す如く、本発明に係る標準偏差予測装置による排水管内圧力の標準偏差の予測結果は、実験結果と同様の変化を示しており、実験結果とよく合致していることがわかる。
【００５７】
なお、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造に限定されるものではない。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述した如く、第１、第３、及び第５発明による場合は、排水管内の通気流速を予測し、予測結果に基づいて、排水管内圧力の標準偏差を予測する。標準型配管の排水管設備における排水管内圧力の標準偏差は、排水管内の通気流速に応じて変化するため、このようにすることによって、排水管内圧力の標準偏差を予測することができる。また、排水管内圧力の標準偏差を予測することにより、排水管内圧力の標準偏差を得るために、実験用の排水管設備を組み立て、これを用いて実験を行う必要がなく、排水管内圧力の標準偏差を得るために必要な手間及びコストを大幅に削減することが可能となる。
【００５９】
また、排水管内圧力の最大値及び最小値は、排水管内圧力の標準偏差に応じて変化する。つまり、排水管内圧力の標準偏差が小さい程、前記最大値及び最小値の差が小さくなる。このため、圧力標準偏差を小さくなるように、排水管設備の設計を行うことにより、ひいては排水管設備の排水管内圧力の最大値及び最小値の差を小さくすることができ、トラップの破封を防止することができる。従って、排水管内圧力の標準偏差を予測することによって、この予測結果を、排水管設備の設計の適否の検証に利用することができる。
【００６０】
第２、第４発明による場合は、前述した式（８），（９）にしたがって、上下方向の各位置における排水管内圧力の標準偏差を求める。標準型配管の排水管設備における排水管内圧力の標準偏差は、式（８），（９）によって近似することができるため、このようにすることによって、標準型配管の排水管設備における排水管内圧力の標準偏差を正確に予測することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排水管内圧力の標準偏差予測装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る標準偏差予測装置として機能するコンピュータのＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る標準偏差予測装置による予測結果と、実験結果との比較を表すグラフである。
【図４】集合住宅における排水管設備の構成を示す模式図である。
【図５】図４に示す排水管設備に一定時間、一定流量の排水を流した場合の１３階部分における排水管内圧力の経時的変化を示すグラフである。
【図６】図４に示す排水管設備に一定時間、一定流量の排水を流した場合の各階の排水管内圧力の時間平均値、最大値、及び最小値を示すグラフである。
【図７】排水管設備の配管形態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  コンピュータ
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＡＭ
１３  外部記憶装置
１４  ハードディスク
１５  通信インタフェース
１６  画像出力インタフェース
１７  入力インタフェース
２０  可搬型記録媒体
３０  通信ネットワーク
３１  接続装置
３２  外部ネットワーク回線
ＤＢ  データベース
【図１】
0003650908.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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