(57)【要約】【課題】高価で大なる設置スペースを必要とする合流特種継手を用いることなく、安価であり、設置スペースが小さくて済み、合流継手としてＬＴ継手の利用可能な排水能力を向上させた単管式排水システムの提供。【解決手段】多層階建物の垂直方向に配管された立て管部に、横方向に配管された横枝管から排水が流れ込むように構成された排水配管装置において、横枝管開口部上部に、管径の１０〜３０％の、立て管部の内面に横枝管に対しほぼ直角でかつ立て管部に対してほぼ直角に、ほぼ水平な直線状の突出部を有する突起付き単管部もしくは突起付き排水伸縮継手又は排水管継手もしくは排水伸縮継手に、突起付き単管部を一体に形成した排水配管装置。【選択図】　　　　　　図２
2004092295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層階建物の垂直方向に配管された立て管部に、横方向に配管された横枝管から排水が流れ込むように構成された排水配管装置において、横枝管開口部上部に、管径の１０〜３０％の、立て管部の内面に横枝管に対しほぼ直角でかつ立て管部に対してほぼ直角に、ほぼ水平な直線状の突出部を有する突起付き単管部を設けたことを特徴とする排水配管装置。
【請求項２】
多層階建物の垂直方向に配管された立て管部に、横方向に配管された横枝管から排水が流れ込むように構成された排水配管装置の立て管部の熱による伸縮を吸収するために使用される排水伸縮継手において、横枝管開口部上部に、管径の１０〜３０％の、立て管部の内面に横枝管に対しほぼ直角でかつ立て管部に対してほぼ直角に、ほぼ水平な直線状の突出部を有する突起付き排水伸縮継手を設けたことを特徴とする排水配管装置。
【請求項３】
突起付き単管部又は突起付き排水伸縮継手の突出部の角度θが３０〜６０°である請求項１又は２に記載の排水配管装置。
【請求項４】
突起付き単管部又は突起付き排水伸縮継手の突出部が、横枝管開口部上部の２ｍ以内に設けた請求項１ないし３のいずれか１項に記載の排水配管装置。
【請求項５】
突起付き単管部又は突起付き排水伸縮継手を排水立て管と排水集合管の間に設けた請求項１ないし３のいずれか１項に記載の排水配管装置。
【請求項６】
突起付き単管部を排水管継手に一体に形成した請求項１に記載の排水配管装置。
【請求項７】
突起付き単管部又は突起付き排水伸縮継手がプラスチック製又は金属製からなる請求項１ないし３又は請求項６のいずれか１項に記載の排水配管装置。
【請求項８】
突起付き単管部又は突起付き排水伸縮継手を有する排水配管部材がプラスチックであり、その表面を無機質不燃材で被覆した耐火二層排水配管部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集合住宅、ホテル、事務所ビル等の３層以上、特に約１０層以下の中低層階建物における生活排水処理等の排水の、立て管から流下する排水を減速させ、低コストで、排水能力を向上させることができる突起付き単管部及び／又は突起付き排水伸縮継手並びにそれを使用した排水配管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建物などの排水配管装置の合流継手としてはＪＩＳ規定のＬＴ継手が広く用いられており、また多層階建物等の排水配管装置においては、排水管とこれと平行して通気管を設けた二管式排水装置と排水と通気とを同一管で行う単管式排水装置が知られている。
ＬＴ継手は合流継手としては安価で設置における容易性、設置スペースが小さいなどの特長を有する反面、立て管サイズに対する排水能力が小さいという欠点がある。
一方二管式を採用すれば、トラップの破封はほぼ確実に防止できるのであるが、これには通気管の配管コストが上乗せとなり、また通気管を配管するためのスペースを確保しなければならないので、結果的に建築コストの高騰を招く問題があった。
一方、単管式排水装置は、各階層を垂直方向に貫通させて配管する立て管と、各階層の床部に沿って配管する横枝管との合流部では、流下する排水に旋回流を付与するため旋回羽根を内蔵した合流特種継手を用いてこれらの接続を行っているのが普通である。
【０００３】
これは、多量の排水流が一気に立て管内を流下すると、空気が吸引されたり、その他を原因としてその上流側ではマイナス圧が起こり、これのマイナス圧影響を受ける横枝管と連通したトイレ、浴室、台所等では、トラップの破封につながるおそれがある。
これと反対に排水流が向かう先となる下流側では、立て管内の一時的な閉塞現象が起こり、これに伴ってプラス圧が起こるために、このプラス圧を受ける横枝管と連通したトイレ、浴室、台所等では、トラップの破封、はね出しや排水騒音（ゴボゴボ音）、悪臭の発生等につながるおそれがある。
そこで、これらの不具合を解消するために、立て管に横枝管からの排水が合流する部分（いわゆる「集合継手」）を、立て管より径の大きい拡径部とし、該集合継手の上部導入口側又は下部排出口側の内部に立て管の流下水に、旋回流を与え、空気芯を形成する為の旋回羽根を設けた合流特殊継手を用いることにより、流下水を立て管の管壁に沿わせて立て管中央部に空気芯を形成させ、立て管内の内圧変動を抑えている。
【０００４】
この合流特殊継手を使用した単管式排水システムによると、旋回羽根により旋回流を与えられた流下水は、落下流速が減速されるとともに立て管の中央部に通気用の空気芯が形成され、前述の吸引力が弱まると共に立て管の底部に発生するピストン作用による背圧も小さくなり、その結果立て管の内部に発生するマイナス圧やプラス圧の空気圧変動が小さく抑えられ、同一内径の立て管を用いても排水能力が向上し、さらに通気管が省略可能となる効果を有し、高層建築物にとっては有用な技術である。
【０００５】
上記の合流特種継手を設けた単管式排水システムには、集合継手に立て管の径よりも１．５〜３倍の拡径部（集合継手）を必要とするなど、下記のような問題点がある。
（１）合流特種継手の部分の重量が従来の排水システムよりも重くなり、施工しにくい。
（２）合流特種継手の部分で１．５〜３倍に拡径するため、排水装置全体としては大きなスペースを必要とするので、二管式排水装置に対し省スペースの程度はさほど大きくない。
（３）合流特種継手は内部に旋回羽根を設けるなど構造的に複雑な構造であるため、製作が面倒で、合流特種継手のコストが高くなる。
（４）合流特種継手の拡径部分で立て管の流下水が拡散する時に、排水音が大きくなり易い。
等があり、特に装置全体のコストダウン、設置スペースの改善が強く要望されているにもかかわらずその障害となっている。
従って建物においては、安価で、高層建築物における様な高価で省スペースの効率の小さい、特殊合流継手を備えた排水配管装置に代え、安価で、設置が容易でありながら排水能力の大きい排水配管装置の開発が求められていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は超高層建築物は別として、中低層の建物においては高価であり、大なる設置スペースを必要とする合流特種継手を用いることなく、安価であり、設置スペースが小さくて済み、合流継手としてＬＴ継手の利用可能な、且つ前記欠点を解消することのできる排水能力を向上させた単管式排水システムの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題について検討した結果、驚くべきことに高さ約１０層位までであれば、落下する排水に旋回流を付与せずとも、横枝管開口部上部に、立て管径とほぼ同じ径の「突起付き単管部」又は「突起付き排水伸縮継手」を用いることにより、落下水の速度を減速すると共に、落下水による横枝管開口部の閉塞を防止するだけで排水能力の向上と横枝管内の圧力変動を最大差圧がプラス又はマイナス４００パスカル以下（ＨＡＳＳ　２１８−１９９９の試験判定条件において規定されている管内圧力）に抑えられることを見出し本発明に到達した。なお該突起付き単管部は構造も簡単で、制作も容易にできるのでコストも従来の合流特殊継手に比して極めて安価にできる。
【０００８】
即ち本発明は、
［１］　多層階建物の垂直方向に配管された立て管部に、横方向に配管された横枝管から排水が流れ込むように構成された排水配管装置において、横枝管開口部上部に、管径の１０〜３０％の、立て管部の内面に横枝管に対しほぼ直角でかつ立て管部に対してほぼ直角に、ほぼ水平な直線状の突出部を有する突起付き単管部を設けたことを特徴とする排水配管装置、
［２］　多層階建物の垂直方向に配管された立て管部に、横方向に配管された横枝管から排水が流れ込むように構成された排水配管装置の立て管部の熱による伸縮を吸収するために使用される排水伸縮継手において、横枝管開口部上部に、管径の１０〜３０％の、立て管部の内面に横枝管に対しほぼ直角でかつ立て管部に対してほぼ直角に、ほぼ水平な直線状の突出部を有する突起付き排水伸縮継手を設けたことを特徴とする排水配管装置、
【０００９】
［３］　突起付き単管部又は突起付き排水伸縮継手の突出部の角度θが３０〜６０°である上記［１］又は［２］に記載の排水配管装置、
［４］　突起付き単管部又は突起付き排水伸縮継手の突出部が、横枝管開口部上部の２ｍ以内に設けた上記［１］ないし［３］のいずれか記載の排水配管装置、
［５］　突起付き単管部又は突起付き排水伸縮継手を排水立て管と排水集合管の間に設けた上記［１］ないし［３］のいずれかに記載の排水配管装置、
［６］　排水管継手又は排水伸縮継手に、　突起付き単管部を一体に形成した上記［１］に記載の排水配管装置、
［７］　突起付き単管部又は突起付き排水伸縮継手がプラスチック製又は金属製からなる上記［１］ないし［３］又は上記［６］のいずれかに記載の排水配管装置、及び
【００１０】
［８］　突起付き単管部又は排水管継手もしくは排水伸縮継手に突起付き単管部一体に成形した排水配管部材がプラスチックであり、その表面を無機質不燃材で被覆した耐火二層排水配管部材、を開発することにより上記の課題を解決した。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明において多層階建物とは、約３層以上、約１０層又はそれ以上（さほどの厳密性は不要であるが、約２０層以上の超高層建物においては合流特殊継手を使用することが好ましい。）の中低層建物の排水配管装置を対象とする。
排水配管装置とは、建物の垂直方向に配管された立て管部に各階のトイレ、浴室、台所などの排水を、横方向に配管された横枝管から流れ込むように構成された装置であり、立て管部に流入した排水は最下階の床下に配管された横主管を経て公共下水道などに排水されることになる構成を意味する。
【００１２】
本発明においては、横枝管を立て管に連結する際に、従来の単管式排水装置であるにもかかわらず、従来の単管式排水装置において必須と考えられていた旋回羽根を備えた合流特殊継手を用いずに、立て管の横枝管開口部の上部に突起付き単管部を設けたものである。
【００１３】
突起付き単管部１とは、図１及び図２に示すように、立て管部と同一の太さ又は合流継手（横枝管開口部を有するが、従来の合流特種継手と異なり、拡径されておらず内部に旋回羽根も有していない。）と同一の径又は合流継手３に嵌合可能な太さのパイプの一部を、パイプ内部にパイプ軸にほぼ直角で、管径の１０〜３０％、好ましくは１２〜２７％、より好ましくは１５〜２５％、ほぼ水平の直線状に突出部２を形成させたものである。この突起付き単管部１は、この部分を独立に有する単管（図１）として使用しても良く、また場合によっては図３に示す如く合流継手の上部に突起付き単管部を一体に組み込んだ合流継手として使用しても良い。
【００１４】
また排水配管装置も小型である場合にはさほど問題がないが、多層階建物の高さが高くなるに従い、温度の昇降による配管の伸び縮みが避けられないため、立て管部にも伸縮を緩和する手段が必要となってくる。その対策に一般には伸縮継手が使用されている。これを用いると立て管の伸縮に応じ、伸縮継手の内部に設けられているパッキングにより封止されている立て管が封止された状態で出入して、立て管部の伸縮を吸収するものである。
この場合、図４に示すようにこの伸縮継手５の下流側の端部の一部を、横枝管開口部４上部に、管径の１０〜３０％の、立て管部の内面に横枝管に対しほぼ直角でかつ立て管部に対してほぼ直角に、ほぼ水平な直線状の突出部（継手下端部を押し曲げても良くまた肉厚に成形することであっても良い。）を有する突起付き排水伸縮継手を設けて使用しても良い。
【００１５】
突起付き単管部（図１）または突起付き伸縮継手（図４）を単管部として使用するときは、図２に示すように図示していない排水立て管と合流継手３の中間に、合流継手３の横枝管開口部４のほぼ上部に突出部が来るように配置して組み立てることが必要である。なお突起付き排水伸縮継手の場合にも図４に示すように同様にして使用可能である。
また突起付き単管部と、合流継手を一体化した排水配管部材の場合には、流下水による開口部の閉鎖を避けるために、突起付き単管部の突出部２は横枝管の開口部４のほぼ上部になるように配置することが必要である。方向として突出部と開口部が上下にほぼ重複していれば効果は期待できる。
突起付き単管部１の突出部２又は突起付き排水伸縮継手５の突出部２の効果は、横枝管開口部との距離が長くなると徐々に低下し２．５ｍを超えると殆ど認められなくなるので、突出部２と横枝管開口部４との距離は２ｍ以内、好ましくは１ｍ以内、より好ましくは０．８ｍ以内にすべきである。
【００１６】
突起付き単管部に形成された突出部２は、立て管軸に平行か管壁に設けられた突出部の基部から突出部先端まで徐々に傾斜角度が変わってくることになる。このため上部から流下してくる排水は、大量で高速である場合には、突起部以外の部分はそのまま落下するが、立て管の管壁に沿って流下し突起部に衝突する排水は、突起部の傾斜面を流下し、その中間から傾斜面を離れて対面の壁面に衝突し、突起部以外の流下水の速度を低下させることになる。この結果流下水全体の流下速度が減速されるとともに、横枝管開口部は立て管上部からの流下水水膜により閉鎖されることが避けられるため横枝管内部の圧力変動を大きく抑制できることになる。
【００１７】
一方、流下水量が少量であるときは、流下速度が小さいため流下水は突起部の傾斜面に沿って先端部まで行き、さらに突起部の下面に沿って突起部下基部まで戻ってくることも考えられるが、この場合の水量は少量であるため横枝管を閉鎖することもなく、また立て管および横枝管内部の圧力変動を考慮する必要のないものである。
このように流下する水量（速度）により突起部の角度の変化により、突起部により方向を変えられた流下水は、突起部に対面する壁面に衝突する位置、水量及びその速度を変え、流下水が高速で大量であるほど対面の壁面を流れる流下水に対する衝突位置は高く、衝突水量は大となり、衝突速度も大となり、その減速効果は大となる。突起部の効果は突起付き単管部であっても突起付き伸縮継手の場合であっても突起部の上面の構造が同じであるのでほぼ同様な作用効果を発揮するものである。
【００１８】
この結果、仮に流下水に旋回流を付与しなくとも流下水の上流側及び下流側においての圧力の変動を小さくするように抑制できるため、同一内径の立て管を用いたときに、流下水の上部のマイナス圧及び流下水の下部のプラス圧のいずれかの４００パスカル（絶対圧）以下を確保することができる排水量は、突起付き単管部を設けたときにはそれを設けなかったときに比して、排水量を約１．６倍とすることが可能である。
【００１９】
突起付き単管部又は伸縮継手部の材質としては特に制限はなく、従来排水配管装置に使用されてきた材質、例えばポリ塩化ビニルなどのプラスチック又は鋳鉄などが使用可能である。ただプラスチック系の材質はビル火災などにおいて耐火性に乏しく、耐火壁を貫通して隣接空間に延焼を防止する機能に乏しいため、その表面を軽量モルタルなどの無機質不燃材で被覆した耐火二層管として使用することが好ましい。この場合には立て管、横枝管も同様に耐火二層管を使用した排水配管装置とすべきである。
【００２０】
［実施例］
定流量排水負荷システムの排水負荷装置として、空気調和・衛生工学会規格ＨＡＳＳ　２１８−１９９９［集合住宅の排水立て管システムの排水能力試験法］に準じ、高置水槽による方式及び伸頂通気管を備えた、階層数１０階の、各階の排水横枝管の標準垂直距離を３．２ｍとし、最下部の排水横枝管と排水横主管との垂直距離を０．５ｍ（タイプＢ）の排水立て管システムを用いた。排水立て管の管径は内径１００ｍｍφ、排水横主管は１２５ｍｍφ、勾配１／１００、長さ５ｍを用いた。なお高置水層からは各階に流量計を経由して排水を流入させることができる。
各階の合流継手（ＪＩＳ規定のＬＴ継手）の上部に、内径１００ｍｍφ単管部の内面に横枝管に対して直角で且つ立て管部に対して直角に且つ水平な直線状の突出部（突出長さ＝１５ｍｍ、θ＝４５°）を有する突起付単管部（突起部が排水横枝管開口部の約５０ｍｍ上部になるように配置）を設けると共に横枝管に圧力センサを設けた。
【００２１】
排水負荷は、最上階から始め、その階の排水流量が２．５Ｌ／ｓを超える場合は、下階から排水を順次加えて行った。その場合の排水流量は、判定条件を満足して流しうる領域の流量から始め、増加の刻み間隔は０．５Ｌ／ｓとした。排水量を増加させてゆき、各階の排水横枝管に設けた圧力センサのプラス又はマイナスの最大値を排水負荷と圧力のグラフにプロットして読んでゆき、４００パスカルとの交差点の排水能力をチェックしたところ、排水能力が４．３Ｌ／ｓであった。
なお、上記と同様に管径の約１５％（１５ｍｍ）の、立て管部の内面に横枝管に対し直角で且つ立て管部に対して直角角に、水平な直線状の突出部（θ＝４５°）を形成した排水伸縮継手を用いてテストしたところ、実質上同一の結果（４．２Ｌ／ｓ）を得た。
【００２２】
［比較例］
比較のために、各階の排水横枝管の流れ込み部には、立て管部に突起付立て管部を設けないＪＩＳ規定のＬＴ継手を用いた他は実施例と同一の装置を使用した。
実施例と同一の方法で排水付加を加え、各階の排水横枝管に設けた圧力センサのプラス又はマイナスの最大値を排水負荷と圧力のグラフにプロットして読んでゆき、４００パスカルとの交差点の排水能力をチェックしたところ、排水能力は２．５Ｌ／ｓであった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、中低層階建物における排水配管システムを、低コストで、合流継手としてＬＴ継手が利用でき、かつその排水能力を向上させた装置の開発を目的として検討した結果、排水配管装置の立て管部に突起付き単管部を設けるだけでこれが達成できることを見出したものである。
該突起付き単管部は、立て管と同一径であって、管径に対し１０〜３０％の突出部を立て管部の内面に横枝管に対しほぼ直角でかつ立て管部に対してほぼ直角に、ほぼ水平な直線状の突出部を有する突起付き単管部を設けるだけである。これは従来の内部に旋回羽根も設けた合流特殊継手に比して大幅にコストダウンが可能であり、また設置スペースも小さくて済み、さらに重量も大幅に削減出来るため施工しやすいなど大きなメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の突起付き単管。
ａ：突起付き単管横断面図，
ｂ：突起付き単管の突起部の正面図、
ｃ：図ａ突起付き単管のＩ−Ｉ断面図。
【図２】本発明の突起付き単管を組み込んだ合流継手。
ａ：横正面図、
ｂ：図ａ突起付き単管を組み込んだ合流継手のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】ａ．突起付き単管部と合流継手を一体化した排水配管部材の横正面図。
ｂ．図ａの排水配管部材のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図
【図４】本発明の突起付き伸縮継手。
ａ：突起付き伸縮継手横正面図。
ｂ：突起付き伸縮継手正面図
ｃ：図ａ突起付き伸縮継手の平面図。
【図５】本発明の突起付き伸縮継手を組み込んだ合流継手。
ａ：突起付き伸縮継手を組み込んだ合流継手の断面図。
ｂ：図ａ突起付き伸縮継手を組み込んだ合流継手の平面図。
【図６】従来の合流特殊継手。
ａ：合流特種継手の断面図。
ｂ：図ａ従来の合流特殊継手のＩＶ−ＩＶ断面図。
【符号の説明】
１　突起付き単管
２　突出部
３　合流継手
４　横枝管開口部
５　伸縮継手
６　伸縮継手開口部
７　立て管結合部
８　従来の合流特種継手（拡径部）
９　旋回羽根
【図１】
2004092295.tif 000003
【図２】
2004092295.tif 000004
【図３】
2004092295.tif 000005
【図４】
2004092295.tif 000006
【図５】
2004092295.tif 000007
【図６】
2004092295.tif 000008