(57)【要約】【課題】流下旋回水流表面に空気コアから空気を巻き込みを避けながら排水立て管内に空気コアを安定して形成させ、泡の発生を抑えながら必要最小限の旋回流を付与して、排水性能を高めることができる合流特殊継手の提供。【解決手段】多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる合流継手１であって、上部に排水立て管接続用開口部２を有する拡径管状の膨大部４と、該膨大部下縁より下方向に形成され、排水立て管接続用開口部３を有する縮頚部５とを有し、該合流継手管１内面の縮頚部５管壁に流下排水に旋回流を付与するため全体の傾斜角度θが、５°以上１０°未満である旋回羽根７を設けた合流特殊継手１、および該合流特殊継手を使用した単管式排水システム。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる合流継手であって、上部に排水立て管接続用開口部を有する拡径管状の膨大部と、該膨大部下縁より下方向に形成され、排水立て管接続用開口部を有する縮径部とを有し、該合流継手管内面の縮径部管壁に流下排水に周方向への旋回流を付与するため縦軸に対して羽根全体の傾斜角度θが、５°以上１０°未満である旋回羽根を設けたことを特徴とする合流特殊継手。
【請求項２】
前記合流継手管膨大部の内径が排水立て管内径に対し、２０〜５０ｍｍの範囲内で拡径した合流継手管である請求項１に記載の合流特殊継手。
【請求項３】
前記合流継手管へ該旋回羽根を設けるに際し、その接合部に少なくとも５〜１５ｍｍのＲ（凹曲面）を設けた請求項１又は２に記載の合流特殊継手。
【請求項４】
多層階建物の排水装置において、請求項１〜３のいずれか１項に記載の合流特殊継手を使用したことを特徴とする単管式排水システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる合流継手であって、流下する排水の旋回流速度（周方向の速度）を適切な範囲の速度として空気の巻き込みを最小限にとどめ、排水性能の向上できる合流継手（＝合流特殊継手）及びそれを使用した単管式排水システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層階建物等の排水においては、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。
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、各階層を縦方向に貫通させて配管する排水立て管と、各階層の床部に沿って配管してこれに該階層における排水を送入するための横枝管があり、この横枝管との交差部では、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殊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。通常流下する排水と空気とが混合流下して立て管の上層階はマイナス圧、下層階はプラス圧になる。
【０００３】
これは、多量の排水流が一気に排水立て管内を流下すると、空気吸引されたり、その他を原因としてその排水上流側ではマイナス圧が起こり、このマイナス圧影響を受ける横枝管に連通したトイレ、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排水下流側では、排水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、前記と逆方向のトラップの破封、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。
【０００４】
そこで従来は、単管式排水装置においてはこれらの不具合を解消するために上記合流特殊継手に対して、その合流特殊継手の縮径部管内壁から径内方へ向けて旋回羽根を突出させて、この合流特殊継手より下方側の立て管内に内面に沿った旋回流を生起させ、それにより流下排水を排水立て管壁に押しつけ、排水立て管中心部に空気コアを形成させ、上記の空気圧の変動を抑制することが行われていた。
例えばこれに関しては、特公平５−３８１９５号公報、特開平８−８５９８９号公報、特開平９−３１０３８９号公報、特開２０００−０９６６４６号公報、特開２００１−１８２１１４号公報等多数の提案がある。
【０００５】
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排水立て管の中央部に通気用の空気コアが形成され、前述の吸引力が弱まると共に排水立て管の底部に発生するピストン作用によるプラス圧も減少し、その結果排水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押えられ、同一内径の排水立て管を用いても破封せずに通過させる水量が増加し、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。
これら従来のものは、排水と通気を単一管で行う単管式排水装置に係わるものであり、通常排水立て管内を排水が流下するとき、旋回羽根により該流下排水に旋回を付与して管内面を伝って流下させ、管の中心部に空気コアを形成させて、排水流下時の排水立て管内の圧力変動を許容値以下に抑えるものであった。
【０００６】
そして従来は、排水装置内の圧力変動をトラップの破封値より低い許容値以下に維持して、多量の排水を流せるように、流下排水を如何にして効率よく旋回させるかを目的として検討し、そのためには旋回羽根をどのように設ければ良いかを研究するものであった。この結果旋回能力を向上させるためには、旋回羽根を縦軸に対しての傾斜角度を大きくする（水平に近い角度にする）ことが試みられているのが殆どであった。
【０００７】
このように旋回羽根を縦軸に対しての傾斜角度を大きくする（水平に近い角度）ことにより、旋回羽根の流下排水に対する旋回付与能力をより向上させることができるが、前記排水中に洗剤が含まれている場合など起泡性の大なる排水においては、流下排水が旋回羽根の受水面（旋回羽根の流下水の衝突面）に激しく衝突して泡が発生し、その結果排水立て管内の空気コアが解消され、また横枝管に泡が滞留し、該泡により通気部分が塞がれ、管内圧力が上昇するという問題があった。そして、衝突による泡の発生は、旋回羽根の傾斜角度を大きくする（水平に近い角度にする）ほど大きくなることは自明である。
【０００８】
また旋回羽根の傾斜角度を大きくする（水平に近い角度にする）とするために合流特殊継手の上部の拡径環状部は、下部の縮径部管壁に設けられる旋回羽根の受水面を大きく確保し、固形物などによる閉塞を避けるために必然的に大きく拡径することが要求され、排水立て管太さに対し、通常１．５〜３倍程度のものが使用されている。この結果通気管を省略し単管式としたにもかかわらず、設置スペースの節約は大きく減殺される結果を招来していた。
【０００９】
このため洗剤などを含有する排水においては、この起泡に基づく空気コアの閉塞が起きやすく、この防止をはかるため、流下水の旋回付与能力を維持しながら旋回羽根の傾斜角度を縦軸に対して急にする（より垂直に近づける）提案がなされている（特開２００１−１８２１１４号公報）。
しかしこの場合においても、受水面を急にすることおよび受水面上の排水流れを受水面根元部側へ向ける指向手段を設けることで流下水と受水面の衝突を緩和しているだけで、依然として旋回力付与能力の維持を図り、この旋回流速度を低下させることは考慮しておらず、流下水の旋回羽根の受水面への衝突による起泡は防止できたとしても、排水立て管内を旋回して流下する排水表面における空気の巻き込みは依然として解決されていなかった。
【００１０】
このように、一般の単管式排水システムにおける流下排水の旋回流速度は、排水立て管内部に空気コアの確保に必要とする以上の速度で行われており、このため過剰な旋回流速度は、立て管を流下する流下旋回水流表面に空気コアからの空気を巻き込み、空気コアの形成を不安定化させ、逆に十分に効果を発揮できず、最適な旋回流速度を付与する合流特殊継手の検討はされていなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、流下旋回水流表面に空気コアから空気を巻き込みを避けながら排水立て管内に空気コアを安定して形成させ、洗剤など起泡性物質を含有した場合においても泡の発生を抑えながら必要最小限の旋回流を付与しながら、もって排水性能を高めることができる合流特殊継手を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］　多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる合流継手であって、上部に排水立て管接続用開口部を有する拡径管状の膨大部と、該膨大部下縁より下方向に形成され、排水立て管接続用開口部を有する縮径部とを有し、該合流継手管内面の縮径部管壁に流下排水に旋回流を付与するため縦軸に対して羽根全体の傾斜角度θが、５°以上１０°未満である旋回羽根を設けたことを特徴とする合流特殊継手、
［２］　前記合流継手管膨大部の内径が排水立て管内径に対し、２０〜５０ｍｍの範囲内で拡径した合流継手管である上記［１］に記載の合流特殊継手、
［３］　前記合流継手管へ該旋回羽根を設けるに際し、その接合部に５〜１０ｍｍのＲ（凹曲面）を設けた上記［１］又は［２］に記載の合流特殊継手、
［４］　多層階建物の排水装置において、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の合流特殊継手を使用したことを特徴とする単管式排水システム、を開発することにより上記の目的を達成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において多層階建物とは、少なくとも３階またはそれ以上の中層または高層の建物であり、各階ごとに設けられることのあるトイレ、浴室、台所などからの生活排水及びその他の排水を流すための設備を有するものであり、これを各階ごとに設けた横枝管により集め、縦方向に配管された排水立て管に合流させるための合流継手（合流特殊継手）に接続された排水配管装置を備えた建物を意味する。
【００１４】
合流継手（合流特殊継手）１は、従来の合流特殊継手と本質的に同じものであり、図１に示すように上部に排水立て管接続用上部開口部２と下部に排水立て管接続用下部開口部３およびその中間に、上部の側面に１ないし４個の横枝接続用開口部６を備えた拡径管状膨大部４と下部に縮径部５からなるものであり、縮径部５の内壁面には旋回用羽根７を備えている。なお排水立て管接続用上部開口部２から横枝接続用開口部の上部の一部を覆うように横枝管保護用壁８を設けておくと、排水立て管から流下する排水が多い時であっても、該保護用壁により横枝管を塞ぐことが防止できるので好ましい。
本発明における旋回用羽根７は、従来の合流特殊継手に比して縦軸に対して羽根全体の傾斜角度を５°以上１０°未満とした点において本質的に異なるものである。
【００１５】
本発明における流下水の旋回流速度は、排水立て管中央部に空気コアを形成できればできるだけ小さい速度であってよく、逆にそれ以上の旋回流速度を持たせないように配慮すべきであり、このために旋回用羽根の傾斜角度は従来提案されているうちの最も傾斜の小さかった１０°〜３０°よりさらに小さいことが必要である。その上傾斜角度が最小１０°の提案であるが、現実にはこの傾斜角度が約２０°以下のものは使用例が見出せなかった。このように旋回流速度を小さくしても排水立て管の管壁を流れる排水は、空気コアを形成すると共に表面がなめらかで泡立つことが少なく空気コアから空気を旋回流中に巻き込むことが少ないものである。
【００１６】
このように旋回流速度を適度の速度にするためには、旋回羽根の傾斜角度θを５°以上１０°未満とすることにより達成できる。さらに上層階からの落下排水に対し、旋回排水流をうまく衝突させることと空気を巻き込む量をできるだけ少なくするためには、合流特殊継手内径と旋回用羽根傾斜角度の間に最適な範囲があり、拡径管状膨大部の径を排水立て管内径に対し大きくしすぎても効果は低減することになる。該傾斜角度においては、拡径管状膨大部の径が排水立て管に対し２０〜５０ｍｍ、好ましくは３５〜５０ｍｍの範囲で拡径することにより達成できる。この結果従来の合流特殊継手に比して拡径管膨大部のサイズを小さくすることが可能となる。この拡径管状膨大部の径を小さくすることは設置スペースを小さくすることもできるので好ましい。
【００１７】
この結果旋回して流下する排水は、比較的なめらかに流下するため泡立ちを最小に抑えることが可能となり、旋回水流表面に空気を巻き込むことが大幅に抑えられることになる。
さらに傾斜角度を小さくしても、縮径部内壁への旋回羽根取り付け基部の接合部を５〜１５ｍｍのＲ（凹曲面）とすることにより、流下する排水をスムーズに流すことが可能となり、拡径管状膨大部の径を小さくしても旋回羽根と管壁間のスペースを確保できる。
【００１８】
［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ＶＰ７５Ａ、排水横主管は１００ｍｍφ、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。
各階の排水横枝管には、内径１２０ｍｍφ（胴径１２０ｍｍ）、その下部の長さ１９５ｍｍの縮径部に、１枚の角度８°、最大幅４５ｍｍ（下ほど細くなる：図２参照）、長さ１９３ｍｍの旋回用羽根を有する特殊排水継手及び圧力センサを設けた。
【００１９】
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（ＨＡＳＳ　２１８−１９９９の試験判定条件においいて規定されている管内圧力）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３．８Ｌ／ｓであった。
【００２０】
［比較例］
比較のために、各階の合流継手として、内径１２０ｍｍφ（胴径１２０ｍｍ）、その下部の長さ１９５ｍｍの縮径部に、角度約２０°、最大幅４５ｍｍ（下ほど細くなる：図２参照）、長さ１９３ｍｍの旋回用羽根を有する特殊排水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負荷を加え、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２．８Ｌ／ｓであった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、多層階建物の縦方向に配管された排水立て管に、横方向に配管された横枝管を接続して合流させる合流継手であって、流下する排水の旋回流速度（周方向の速度）を適切な範囲とすることにより、排水性能を向上することが可能となった。
即ち本発明の合流継手は、旋回羽根の傾斜角度を急にすることにより旋回速度を低下させ、流下旋回水流表面に空気コアから空気を巻き込みを避けながら排水立て管内に空気コアを安定して形成させ、洗剤など起泡性物質を含有した場においても必要最小限の旋回流を付与しながら、もって排水性能を高めることができる合流特殊継手並びにそれを使用した単管式排水システムである。
【図面の簡単な説明】
【図１】合流特殊継手の概略断面図。
【図２】図１における旋回羽根取り付け部基部の詳細
ａ．図１におけるＩ−Ｉ断面図
ｂ．図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図
ｃ．図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図
ｄ．図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図
【符号の説明】
１　合流特殊継手
２　排水立て管接続用上部開口部
３　排水立て管接続用下部開口部
４　拡径管状膨大部
５　縮径部
６　横枝管接続用開口部
７　旋回用羽根
８　横枝管保護用壁
θ　旋回羽根の傾斜角度
【図１】
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【図２】
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