(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に吸排気口を下部に排水管接続用の接続部を設けた筒状ケーシング内にケーシング内径より小さい径の隔膜チューブを内装し、この隔膜チューブは合成樹脂製フィルム膜で形成し、この隔膜チューブの上端部をケーシングの上部に気密接合し、下端部にケーシング内を上下動する案内体を気密接合することにより、前記吸排気口を介して隔膜チューブ内と外気を連通させると共に、前記隔膜チューブの長さ方向に沿って前記隔膜チューブより剛性のあるコイルスプリングを前記隔膜チューブの内側に装着させて、当該隔膜チューブで求遠心方向に働く圧力を上下運動に変換するように構成したことを特徴とする排水用変動圧力緩衝器。
【請求項２】
前記隔膜チューブは、正圧時にチューブ外周が受圧して圧縮され、一方、負圧時にチューブ外周から吸引されて伸長させることにより、正圧と負圧の変動圧力を緩衝するようにした請求項１に記載の排水用変動圧力緩衝器。
【請求項３】
請求項１又は２における排水用変動圧力緩衝器を用いたことを特徴とする屋内通気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅等の建物の排水管や、排水機器の流路に接続され、排水管内に発生する変動圧力を緩和する排水用変動圧力緩衝器と屋内通気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
排水通気システムでは、排水が流れる際に強い変動圧力が生じており、排水負荷時において上層階の管内圧力が負圧となり、下層階では正圧になる傾向がある。システム内に圧力変動が生じるとトラップから排水が逆流したりするおそれがあるため、トラップの封水を保護する必要がある。トラップの封水を保護するためには、一般的に管内で発生する圧力を±４００Ｐａ以内に収めければならず、このため、システム内の通気を確保し、排水が流れる際の流量に応じた適正な管径設計を行う必要がある。
【０００３】
中高層の建築物の排水通気システムでは、管内圧力を上記のような所定の範囲内に収めるためのシステムとして、いわゆる、二管式と呼ばれる配管方式がある。この二管式排水システムは、下層階で発生する正圧を上層階に設けた通気管に逃がすために、通気立て管と呼ばれる立て管を排水立て管に併設するようにしたものである。この二管式の配管方式では、広い配管スペースが必要となるという問題があった。
【０００４】
また、単管式の排水システムにおいて、特殊排水継手と呼ばれる継手を排水立て管の合流部分に使用して、排水が流れる際に旋回流を発生させて少しずつ排水させるようにし、空気の流路を確保するようにしたものもある。この場合、通気立て管が不要になり省スペース化できるという利点はあるが、この特殊排水継手自体が高価になり、コストアップするという問題があらたに生じていた。
【０００５】
また、排水管において排水立て管を建築物の外まで貫通させる貫通工事を省略したり、外部への臭気漏れを防ぐなどの理由から、通気弁を用いた屋内通気システムが普及しつつあるが、この排水立て管の伸頂部に設置される通気弁は、一方向式の弁機構であり管内に発生した負圧を吸気するためだけに設置されるものであるため、管内に発生した正圧を逃がすことはできなかった。従って、１本の排水横主管に複数の排水立て分岐管を合流させる際に伸頂部を大気開放とする排水立て管を所定の間隔で設け、この排水立て管を用いて排水管外への正圧の逃がし通気を行う必要があり、かえって屋内通気システムの利点が失われてしまっていた。
【０００６】
以上のような問題を解決するために、下層階の正圧を緩和させるようにしたものがあり、例えば、排水管から分岐する分岐管の先端に、分岐管に連通するネオプレンゴム等の弾性の袋状体と、この袋状体を囲繞する有蓋キャップを設け、排水管の上端部には通気弁を設けた排水管の異常圧吸収装置がある（例えば、特許文献１参照。）。この異常圧吸収装置は、排水管の異常圧発生箇所に設置して、内部の袋状体が膨張することによって異常正圧を吸収し、また、負圧の発生時には通気弁を利用しようとしたものである。
【０００７】
また、本体部分と筒状体を有し、筒状体の内部に外気と本体部分および通気配管の空気を仕切り、本体部分および通気配管内の空気の圧力変動に応じて筒状体の仕切りの容積比を変化させる仕切り部材を設け、本体部分に通気配管内の空気が負圧になったときに、仕切り部材の仕切りの容積比変化による通気配管内の負圧緩和を補って外気を通気配管内に導入する逆止弁装置を設けた通気装置がある（例えば、特許文献２参照。）。この通気装置は、薄いゴム膜より形成された仕切り部材が膨張することで排水管内で発生した正圧を吸収する構造と、負圧が生じた場合に吸気する通気弁構造を組み合わせたものである。
【特許文献１】特公平５−５２３８２号公報
【特許文献２】特公平８−２６５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の排水管の異常圧吸収装置は、次のような課題点があった。すなわち、排水管内に正圧が生じたときには、ネオプレンゴム等の弾性袋状体の膨張によってこの弾性袋状体内に貯め込むようにし、袋状体を大きい抵抗力に抗するように膨張させてこの正圧を吸収させるようにしているが、この弾性袋状体では圧力をスムーズに吸収することができず、逃がし用の管を設けた場合に比較して正圧の緩和が不十分であった。
また、袋状体を薄膜の材料によって形成し、膨張時の抵抗を小さく抑えようとしたとしても、抵抗が小さくなることに加えて弾性力も小さくなるため膨張前の状態まで復元することがより難しくなり、膨張・収縮を繰り返すことによって袋状体が変形して圧力の貯め込みが難しくなり、緩衝効果を発揮できなくなるおそれがある。
【０００９】
また、特許文献２の通気装置においても、排水管内の圧力の変化によって生じる正圧と負圧を仕切り部材が膨張・収縮するような方向に直接的に加えているため、仕切り部材には大きい抵抗力が生じて変動圧力を吸収することが難しくなり、更に、抵抗力によって仕切り部材の外形が変形するおそれもあるため元の形状に復元し難くなっていた。
特に、とりわけ蛇腹状の伸縮部材を用いて復元性を確保するものでは、伸縮部材が自然長の状態で既に折り曲げられていることから、上下伸縮のストローク長が短いものとなると共に、折り目の部分に剛性があるので、正圧が負荷されても縮径し難く、上昇収縮が困難であることから、伸縮部材の収縮抵抗が大きいものとなり、正圧の速やかな緩和に支障が出るおそれがある。更に、この装置を長期間使用した場合、折り目の部分が繰り返し疲労を生じ、排水管と外気との機密性が損なわれるおそれがある。
【００１０】
このように、何れの場合にも正圧の発生要因となる過剰な通気を袋状体内に収容しようとするものであるが、袋状体の復元性については、袋状体自体の弾性を利用するようにしている。
逃がし通気による正圧の緩和を最大限に発揮させるためには、この逃がし通気時の抵抗を大気に開放する場合と同程度にまで小さくする必要があるが、特許文献１、２の場合には袋状体の弾性が通気時の大きな抵抗となり、圧力を緩和する機能性を半減させてしまうというデメリットがあった。
【００１１】
本発明は、上記した実情に鑑み、鋭意検討の結果開発に至ったものであり、その目的とするところは、通気立て管や特殊排水継手を用いることなく管内の圧力変動を確実に抑えてトラップの封水を保護することができ、通気弁を用いた屋内通気システムにおいても逃がし通気を行うことなく、屋内配管のみで管内の圧力変動を防いでスムーズな排水を行うことができる排水用変動圧力緩衝器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、上部に吸排気口を下部に排水管接続用の接続部を設けた筒状ケーシング内にケーシング内径より小さい径の隔膜チューブを内装し、この隔膜チューブは合成樹脂製フィルム膜で形成し、この隔膜チューブの上端部をケーシングの上部に気密接合し、下端部にケーシング内を上下動する案内体を気密接合することにより、前記吸排気口を介して隔膜チューブ内と外気を連通させると共に、前記隔膜チューブの長さ方向に沿って前記隔膜チューブより剛性のあるコイルスプリングを前記隔膜チューブの内側に装着させて、当該隔膜チューブで求遠心方向に働く圧力を上下運動に変換するように構成した排水用変動圧力緩衝器である。
【００１３】
請求項２に係る発明は、隔膜チューブは、正圧時にチューブ外周が受圧して圧縮され、一方、負圧時にチューブ外周から吸引されて伸長させることにより、正圧と負圧の変動圧力を緩衝するようにした排水用変動圧力緩衝器である。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２における排水用変動圧力緩衝器を用いたことを特徴とする屋内通気システムである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によると、通気立て管や特殊排水継手を用いることなく管内の正圧を緩和して圧力変動を確実に抑えることができ、トラップの封水を保護することができる排水用変動圧力緩衝器を得ることができる。
【００１７】
しかも、変動圧力緩衝器本体に正圧又は負圧の何れが加わった場合でも隔膜チューブを元の状態に復元して速やかに再作動が可能であり、繰り返し行われる排水管内の圧力変動を緩和することができる排水用変動圧力緩衝器を得ることができる。
【００１８】
さらに、隔膜チューブの伸縮時のストロークを長くできることで、変動圧力緩衝器本体の内部容積の変化を大きくでき、より強い圧力変動を緩和することができ、また、耐久性に優れ、長期の使用にも耐えうることが可能な排水用変動圧力緩衝器を得ることができる。
【００１９】
請求項２に係る発明によると、広い受圧面積で圧力を受けることにより隔膜チューブがスムーズに変形して圧力を効果的に吸収し、隔膜チューブの耐久性を向上させることができ、正圧又は負圧の何れの圧力変動に対しても確実にこれらを緩和することが可能な排水用変動圧力緩衝器を得ることができる。また、請求項３に係る発明によると、前記の緩衝器を用いて屋内通気システムを構築した場合、逃がし通気管を設ける必要がなく、伸頂通気管に通気弁を設置することにより屋内配管のみ通気させて圧力変動を防ぎ、スムーズな排水を行うことができる屋内通気システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明における排水用変動圧力緩衝器と排水管に利用した屋内通気システムの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図４において、排水管１は高層又は低層からなる建造物の排水用として設けられ、各階において図示しない流し台、バス、トイレなどからの排水が流れる立て枝管５と、各立て枝管５からの排水が合流する横枝管４と、更に、各横枝管４からの排水が合流する排水立て管２を有し、この排水立て管２から排水横主管６を介して外部に排水を流出している。
【００２１】
本発明における圧力緩衝器本体１０は、排水管１内の横枝管４や排水横主管６に接続されて排水管１内の変動圧力を緩和するものであり、横枝管４又は排水横主管６から上方に延設された接続管８に接続可能な排水管１接続用の接続部１２を図１において筒状ケーシング１１の下部に設け、この接続部１２を接続するようにしている。
【００２２】
ケーシング１１の内部にはこのケーシング１１の内径より小さい径の隔膜チューブ１３を内装しており、この隔膜チューブ１３は、ウレタンやナイロン、あるいはポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン等の合成樹脂からなるフィルム膜（薄膜）で形成し、円筒状に設けて上下方向に伸縮可能な形状に形成している。隔膜チューブ１３の上端部１３ａは、蓋状のキャップ１４に設けた開口部１４ａ付近において気密接合し、この開口部１４ａより上部に形成した吸排気口１４ｂを介して隔膜チューブ１３内と外気を連通させている。キャップ１４は、ケーシング１１の上部開口側に被せるようにして密封固着し、吸排気口１４ｂから流れる外気を開口部１４ａから隔膜チューブ１３内に吸排気可能に設けている。
隔膜チューブ１３は、折り曲げ部分がないため、上下伸縮のストローク長を長く確保できると共に、拡縮径しやすく、繰り返し使用しても疲労破壊を生じにくい形状に設けている。
【００２３】
隔膜チューブ１３の下端部１３ｂには、有底円筒状の案内体１５の装着部１５ａを嵌め込むように気密接合し、この案内体１５がケーシング１１内を上下動するようにしている。案内体１５は、ケーシング１１の内径と相似形でかつ小径に設けており、ケーシング１１に対して摺動するように動作することで隔膜チューブ１３の伸縮ガイドとして機能している。案内体１５の外周面とケーシング１１内径とはシールすることなく、通気可能となっている。
【００２４】
隔膜チューブ１３内には、保持環１６を設けており、この保持環１６は、隔膜チューブ１３より剛性のある樹脂等の線材で成形したコイルスプリングを用い、このコイルスプリング１６を隔膜チューブ１３の内外の何れか一方に装着している。このように、隔膜チューブ１３の長さ方向に沿って保持環１６を所定間隔で多段に設けている。隔膜チューブ１３内に大気圧が加わっているとき（排水管１内の変動圧力の無い受圧の状態）には、コイルスプリング１６によって隔膜チューブ１３が伸縮可能に吊下げられた状態に維持され、バランスが保たれた状態で維持されている。排水管１内に圧力変動が生じ、正圧又は負圧の圧力変動が生じると、隔膜チューブ１３はこの圧力変動を受圧してコイルスプリング１６と一体的に伸縮する。このように隔膜チューブ１３は、コイルスプリング１６により無受圧時（自然長）の状態から上下方向に対して更に伸縮可能になるようにやや撓んだ状態となっており、後述するような正圧・負圧の何れの圧力変動にも確実に対応可能に設けている。コイルスプリング１６と隔膜チューブ１３とは必ずしも固定接着する必要はない。
【００２５】
コイルスプリング１６は、隔膜チューブ１３に圧力が加わっていない場合や、或は加わっている場合にも完全に伸縮して元の状態に戻らないことを防いで、隔膜チューブ１３の形状を維持する骨組みとしての機能を発揮することができ、隔膜チューブ１３が伸縮して上下動する際には、この上下動はチューブ本体の収縮力に起因するようにしているため、動作時の抵抗力をほとんど生じさせることなく動作可能に設けている。従って、スムーズに動作可能としている。
コイルスプリング１６は、隔膜チューブ１３が縮径しても円形状態を維持可能な剛性を有しており、隔膜チューブ１３の収縮力がコイルスプリング１６の線間距離を狭める力として円滑に作用するようにしている。
コイルスプリング１６の上端側はケーシング１１の上方に固定されており、一方、下端はケーシング１１内部を摺動する案内体１５に一体に接続されている。
【００２６】
変動圧力緩衝器本体１０は、隔膜チューブ１３により外気と排水管１内との空気とを仕切るように遮断し、この隔膜チューブ１３は、正圧時にチューブ外周が受圧して圧縮され、一方、負圧時にチューブ外周から吸引されて伸長させて、正圧、負圧の変動圧力を緩衝することで、当該隔膜チューブ１３で求遠心方向に働く圧力を上下運動に変換するように構成して排水管１内の圧力変動を緩和するようにしている。なお、本発明における圧力緩衝器本体１０は、図４に示すように、排水立て管２の近傍に配置することにより、建造物の排水立て管収納シャフト内に収納することができ、配置のための余分なスペースが不要である。
【００２７】
通気弁７は、排水立て管２から上方に延設された伸頂通気管３の上端部３ａに接続し、排水管１内に発生する負圧を緩和可能に設けている。
【００２８】
次に、上記実施形態における排水用変動圧力緩衝器の作用を説明する。
図４において、横枝管４、排水横主管６に接続されるケーシング１１の内部に、排水管１内部と外気とを隔離する、フィルム（薄膜）製の隔膜チューブ１３を配置し、この隔膜チューブ１３の内部にコイルスプリング１６を装着しているので、排水管１内に正圧が発生すると、圧力緩衝器本体１０の隔膜チューブ１３の外壁（表面）側で受圧して、この隔膜チューブ１３が径方向に速やかに収縮し、この収縮力がコイルスプリング１６の線間距離を狭める力として作用することにより、コイルスプリング１６を含む隔膜チューブ１３全体を大きく収縮させて、図１から図２に示すようにケーシング１１内の排水管１への連通領域を広げ、正圧を緩和する。
隔膜チューブ１３の内面側は大気と接しているため、この内面側には大気圧がかかっているが、隔膜チューブ１３の収縮時（正圧発生時）には、正圧が大気圧より高い気圧であることにより、大気圧は吸排気口１４ｂから容易に排出され、殆ど抵抗の無い状態で隔膜チューブ１３を収縮させることができる。
正圧が緩和された後には、隔膜チューブ１３はコイルスプリング１６の収縮により蓄積された弾発力により、元の形状、すなわちコイルスプリング１６が自然長となる状態に速やかに復元する。これにより、排水管１に更なる正圧が生じた際にも、速やかにこれを緩和するよう、再作動させることができる。
【００２９】
自然長のコイルスプリング１６は、更に伸長可能となっており、この状態において、隔膜チューブ１３も更に伸長可能なように、やや撓んだ状態となっている。これにより、排水管１内に負圧が発生した場合には、図３に示すように、隔膜チューブ１３には外壁側から吸引されるような力が働いて隔膜チューブ１３が膨張し、ケーシング１１内の排水管１との連通領域を狭め、負圧を緩和する。
隔膜チューブ１３の伸長時（負圧発生時）には、負圧が大気圧より低い気圧であることにより、隔膜チューブ１３の内面側には大気圧による押圧力が加わり、隔膜チューブ１３を容易に伸長させることができる。
負圧が緩和された後、隔膜チューブ１３は、コイルスプリング１６の伸長により蓄積された弾発復元力により、元の形状、すなわちコイルスプリング１６が自然長となる状態に速やかに復元する。これにより、排水管１に更なる正圧や負圧が生じた際にも、速やかにこれを緩和するよう、再作動させることができる。
【００３０】
正圧又は負圧の圧力変動が収まると、圧力緩衝器本体１０内は大気圧と同圧となり、隔膜チューブ１３はコイルスプリング１６の弾発力によって図１のような通常の状態に復元し、案内体１５は大気圧とバランスした位置に待機して、微小な圧力変動に対しても昇降することによって、管内圧力変化を抑え、トラップの封水の揺動による封水減少を防止することができる。しかも、変動圧力緩衝器１０本体内において、隔膜チューブ１３で気密結合しているため、排水管１内の臭気を外部へ排出させることがない。更に、隔膜チューブ１３は、薄膜材料によって形成した場合でも確実に元の状態に復元させることができるため、変形や劣化を防止して確実な緩衝効果を持続することができる。
【００３１】
従って、圧力緩衝器本体１０を排水管１の規模に応じて適正な容量を確保させるようにしながら正圧が発生する下層部に配置することにより、正圧の発生を抑制し、通気立て管の設置が不要となる。また、既存の配管を利用して正圧を抑制することができることから、管内にあらたに特殊排水継手を設ける必要がなく、コストアップを抑えることができる。
また、本実施形態のように、排水用通気弁を用いて屋内通気システムを構築した場合、この屋内通気システムの排水横主管の合流部分から逃がし通気を設ける必要がなく、全ての立て管の伸頂部である伸頂通気管３に通気弁７を設置することができ、この屋内通気システムによって外部への空気漏れを防ぎつつ正圧と負圧を緩和することができる。
【００３２】
このように、上述の屋内通気システムを構築することにより、逃がし通気管を設ける必要がないため配管設備が大型化することがなく、通気弁７を設置することにより屋内配管のみで通気して圧力変動を防ぎ、スムーズな排水を行う完成されたシステムを構築することができる。この場合、臭気等の漏れを確実に防ぐことができるため、病院等の衛生的な場所にも屋内配管を行うことができ、安全に使用することができる。
更には、配管内に発生する正圧をある程度予測して、この正圧を圧力緩衝器本体１０で緩和させるようにすることにより、過大な正圧を発生させないために排水管１全体の管径を余計に大きく設計する必要が無くなり、配管全体をコンパクト化することができる。
また、例えば、封水の微小変化をセンサー等で測定して、採尿することなく検査を可能としたセンサー付き便器等の配管内の微小の逆流の影響を大きく受ける機器を接続することもでき、これらの機器を接続した場合にも、管内圧力の微小変化を防いで機器の検査結果などに悪影響がでることがなく、誤検知を防いで正確な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明における排水用変動圧力緩衝器の半截断面図である。
【図２】排水管内の正圧状態における排水用変動圧力緩衝器を示した半截断面図である。
【図３】排水管内の負圧状態における排水用変動圧力緩衝器を示した半截断面図である。
【図４】排水管を示した概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  排水管
３  伸頂通気管
３ａ  端部
１０  圧力緩衝器本体
１１  ケーシング
１２  接続部
１３  隔膜チューブ
１３ａ  上端部
１３ｂ  下端部
１４ｂ  吸排気口
１５  案内体
１６  コイルスプリング（保持環）
【図１】
0004708107.tif 000002
【図２】
0004708107.tif 000003
【図３】
0004708107.tif 000004
【図４】
0004708107.tif 000005