(57)【要約】【課題】排水管における配置の自由度を高めると共に、構造の簡素化を実現させることができる排水管構造を提供する。【解決手段】排水管構造１は、排水管３に設けられたポンプ４によって排水管３の内部の水を排水管３の下流側に移送させる排水管構造である。排水管構造１において、排水管３の下流側の端部は、下方に延びる立ち下がり部３ｂとなっており、排水管３におけるポンプ４と立ち下がり部３ｂとの間であって且つ立ち下がり部３ｂの上端の高さＨよりも高い位置に、排水管３の内部の負圧を開放させる圧力開放機構５が設けられる。【選択図】図１
2016008474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水管に設けられたポンプによって前記排水管の内部の水を前記排水管の下流側に移送させる排水管構造であって、
前記排水管の下流側の端部は、下方に延びる立ち下がり部となっており、
前記排水管における前記ポンプと前記立ち下がり部との間であって且つ前記立ち下がり部の上端よりも高い位置に、前記排水管の内部の負圧を開放させる圧力開放機構が設けられる、
排水管構造。
【請求項２】
前記排水管は、極小径の円管である、
請求項１に記載の排水管構造。
【請求項３】
前記圧力開放機構は、前記ポンプと近接する位置に設けられている、
請求項１又は２に記載の排水管構造。
【請求項４】
前記排水管の一部又は全部は銅で構成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の排水管構造。
【請求項５】
前記排水管の一部又は全部はポリブデン管である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の排水管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結露水を排出する排水管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空調ドレン等の結露水を排出する排水管では、下り勾配を付けるように排水管を傾斜させることによって排水が行われていた。また、水頭圧の差を利用して液体を低いところに移動させるサイホン作用を用いた場合には、上記のように排水管を傾斜させなくても排水を行うことが可能となる。しかし、上記のような排水管では、その内部を通る排水の水量が少ないため排水管を細くして管内を満水にさせなければサイホンは発生しない。また、排水管を細くすると管内を満水にするために必要な圧力が大きくなり、この大きな圧力を得るために排水管の上流側で水頭圧を高めなければならない。
【０００３】
また、特開昭６０−０９９９３９号公報には、空気調和機の内部に収容された蒸発器の下方に設けられたドレンパンからドレンを排出させるドレン排出管を備えたドレン排出装置が記載されている。このドレン排出装置は、ドレンパンの水位を検出する水位検出器と、ドレン排出管に接続された電磁二方弁と、電磁二方弁の下流側におけるドレン排出管と側路管とが枝分かれする箇所に設けられた電磁三方弁と、上記側路管に設けられたポンプと、を備えている。ドレン排出管の上流側（ドレンパン側）の端部は、電磁二方弁の高さよりも上方に位置しており、電磁二方弁の高さと電磁三方弁の高さとは同一となっている。
【０００４】
上記公報に記載されたドレン排出装置では、空気調和機が運転を開始すると、蒸発器で発生する結露水がドレンパンに落下し、ドレンパンに水が溜まり始める。そして、ドレンパンの水位が高位となったときには電磁二方弁及び電磁三方弁を開くと共にポンプをオンとし、排水が開始される。この状態で排水が進みドレンパンの水位が中位となったときには、電磁三方弁の側路管側を閉じると共にポンプをオフとする。このとき、ドレン排出管における上流側の端部から電磁二方弁までが満水となっているのでサイホンが発生し、引き続き自然と排水が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−０９９９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のドレン排水装置では、排水管を傾斜させずにサイホンを発生させることが可能となっており、排水管における配置の自由度を高めることも可能となっている。しかしながら、このドレン排水装置では、ドレン排水管と、ドレン排水管から枝分かれする側路管と、を備えた排水管を用意する必要があり、更に、ドレンパンの水位を検出する水位検出器も必要である。また、このドレン排水装置では、ドレン排水管に設けられる電磁二方弁と、ドレン排水管と側路管とが枝分かれする箇所に設けられる電磁三方弁と、側路管に設けられるポンプと、が必要であり、かつ制御が必要で、構造が複雑であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、排水管における配置の自由度を高めると共に、構造の簡素化を実現させることができる排水管構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る排水管構造は、排水管に設けられたポンプによって排水管の内部の水を排水管の下流側に移送させる排水管構造であって、排水管の下流側の端部は、下方に延びる立ち下がり部となっており、排水管におけるポンプと立ち下がり部との間であって且つ立ち下がり部の上端よりも高い位置に、排水管の内部の負圧を開放させる圧力開放機構が設けられる。
【０００９】
この排水管構造では、ポンプが起動すると、排水管の内部が上流側から徐々に充水され、排水管における充水領域が排水管の上流側から下流側に徐々に拡大していく。そして、排水管の下流側の端部に位置する立ち下がり部に充水領域が達すると、ポンプ側の水頭圧と立ち下がり部の水頭圧との間に差が生じるので、サイホンが発生し、自然と排水が行われることとなる。また、立ち下がり部で充水領域が下方に拡大していくと、より強いサイホンが生じることとなり、サイホンによる排水能力がポンプによる排水能力を超えたときに圧力開放機構が開くこととなる。圧力開放機構が開くと排水管内の水位が低下し始めることとなり、排水管内の排水が一層進められる。
【００１０】
また、上述した排水管構造は、排水管とポンプと圧力開放機構とを備えた簡素な構造となっており、排水管の下流側の端部に立ち下がり部が設けられていればよいので、排水管における配置の自由度を高めることができる。すなわち、ポンプから立ち下がり部までの間においては、排水管を無勾配とすることもでき、又はダクトを跨がせたり梁を潜らせたりするため排水管を上下に曲げて配置することもでき、排水管の自由な配置を実現させることができる。
【００１１】
また、排水管は、極小径の円管であってもよい。このように排水管を極小径とすると、排水管の内部をより早く充水させることができる。従って、より早くサイホンを発生させて排水をより効率的に進めることができる。
【００１２】
また、圧力開放機構は、ポンプと近接する位置に設けられていてもよい。この場合、圧力開放機構は、下流側の端部に設けられる立ち下がり部から離れた場所に設けられるので、排水管におけるサイホンが生じる領域を長くすることができる。従って、より確実にサイホンを発生させることができ、排水を進めることが可能となる。
【００１３】
また、排水管の一部又は全部は銅で構成されていてもよい。この場合、排水管では、ズーグレア菌等に対する殺菌効果が働くこととなる。従って、ズーグレア菌等による排水管の詰まりを抑制することができる。
【００１４】
また、排水管の一部又は全部はポリブデン管であってもよい。この場合、高い施工性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、排水管における配置の自由度を高めると共に、構造の簡素化を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る排水管構造を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る排水管構造における排水の状態を示す図であり、（ａ）は充水モード、（ｂ）は充水モード完了後、（ｃ）はサイホン成長モード、（ｄ）は強いサイホンモード、（ｅ）はサイホン衰退モード、（ｆ）はサイホン衰退モード完了後、の状態をそれぞれ示す。
【図３】一実施形態に係る第１の実験の実験装置を示す図である。
【図４】第１の実験における管内圧力と流速との時系列変化を示すグラフである。
【図５】第１の実験における積算流量の時系列変化を示すグラフである。
【図６】一実施形態に係る第２の実験の実験装置を示す図である。
【図７】第２の実験における管内圧力と流速との時系列変化を示すグラフである。
【図８】第２の実験で生じた空気吸い込み現象を説明するための図である。
【図９】第２の実験における管内圧力と流速との時系列変化を示すグラフである。
【図１０】第２の実験における積算流量の時系列変化を示すグラフである。
【図１１】極小口径管の特徴を説明するための図である。
【図１２】一実施形態に係る第３の実験の実験装置を示す図である。
【図１３】第３の実験における管内圧力と流速との時系列変化を示すグラフである。
【図１４】第３の実験における管内圧力の時系列変化を口径毎に示すグラフである。
【図１５】一実施形態に係る第４の実験の実験装置を示す図である。
【図１６】第４の実験における管内圧力と流速との時系列変化を示すグラフである。
【図１７】第４の実験における流入部圧力と、跨ぎ配管の高さと、ポンプの種類との関係を示すグラフである。
【図１８】第４の実験における積算流量の時系列変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
図１に示されるように、本実施形態に係る排水管構造１は、例えば、空調に設けられる排水管構造であり、空調の蒸発器に凝結した結露水を空調の外部に排出させるための排水管構造である。排水管構造１は、下水等、大量の水の排出を目的とするものではなく、上述した結露水等、少量の水の排出を目的とするものである。排水管構造１は、上流側と下流側とで水頭圧の差を生じさせサイホンによる負圧を発生させることにより、排水を行う構造である。
【００１９】
排水管構造１は、例えば建物の部屋における天井Ｔに配置される空調の蒸発器とドレンパンとを含む結露水発生部２と、上下に蛇行しながら全体として水平方向に延在する排水管３と、排水管３における結露水発生部２の隣接位置に設けられるポンプ４と、排水管３におけるポンプ４の下流側に設けられる圧力開放機構５と、を備えている。
【００２０】
結露水発生部２は、例えば、空調によって吸い込まれた空気と熱交換を行う蒸発器と、蒸発器で生じた結露水（ドレン水）を受けるドレンパンと、を備えている。結露水発生部２のドレンパンには、排水管３の上流側の端部が接続されており、結露水発生部２のドレンパンに溜められた結露水は、ポンプ４によって汲み上げられると共に排水管３を通って下流側に移送される。
【００２１】
排水管３は、天井Ｔの上方で上下に蛇行しながら全体として水平方向に延在する延在部３ａと、排水管３の下流側の端部であって延在部３ａの下流側で天井Ｔよりも下方に延びる立ち下がり部３ｂと、を備えている。延在部３ａは、天井Ｔの上側に位置する梁やダクト等の設備Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を跨いだり潜ったりするように上下に蛇行している。なお、延在部３ａについては、その一部が天井Ｔより下方に位置していてもよい。
【００２２】
立ち下がり部３ｂは、延在部３ａの下流側の端部で下方に延在しており、立ち下がり部３ｂの下端は、天井Ｔの下方に位置する別の通常の勾配を利用した排水管に接続されている。また、立ち下がり部３ｂの下端は、上記のように別の排水管に接続されていなくてもよく、例えば立ち下がり部３ｂの下端がそのまま開放されていてもよい。このような立ち下がり部３ｂは、延在部３ａの下流側の端部に位置する落差部である。立ち下がり部３ｂの下端は高さＨよりも下方に位置していればよく、立ち下がり部３ｂの延在方向は鉛直下方であってもよいし斜め下方であってもよい。なお、立ち下がり部３ｂの落差が１．５ｍ程度である場合には強いサイホンを発生させることが可能となっている。
【００２３】
排水管３は、その長手方向に直交する平面で切断したときの断面形状が円形状となっている円管である。排水管３の直径は、４ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下、より好ましくは８ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下となっている。従来の排水管の直径は、一般的に３２ｍｍ以上となっているので、排水管３の直径は、一般的な排水管の直径よりも小さい極小径となっている。排水管３は、その一部又は全部が銅で構成されている。よって、排水管３では、ズーグレア菌等に対する殺菌効果が働くこととなり、ズーグレア菌等による排水管３の詰まりを抑制することが可能となっている。また、排水管３は、その一部又は全部がポリブデン管等の長尺配管であってもよく、ポリブデン管等の長尺配管を用いた場合には高い施工性が得られるという利点がある。
【００２４】
ポンプ４は、排水管３における結露水発生部２の隣接位置に設けられており、空調と共に運転又は停止を行う。すなわち、ポンプ４は、空調が起動しているときには常に作動している。ポンプ４は、例えば、結露水発生部２のドレンパンに溜められた結露水を排水管３の下流側に移送するドレンポンプである。ポンプ４の上流側の排水管３は水平方向に延在し、ポンプ４の下流側の排水管３は上方に延在しており、結露水発生部２からの結露水は、ポンプ４によって上方に汲み上げられる。なお、ポンプ４は、結露水発生部２に内蔵される場合もある。
【００２５】
圧力開放機構５は、排水管３の内部の負圧を開放させる機能を有している。圧力開放機構５は、排水管３の内部の圧力が大気圧よりも小さくなったときに排水管３の外側から排水管３の内側に空気を導入する。圧力開放機構５は、ポンプ４の近接位置におけるポンプ４の直上に配置されている。圧力開放機構５は、ポンプ４から上方に延在する管３ｃの上端に配置されており、管３ｃの上側で枝分かれして延在部３ａが結露水発生部２から離れる方向に延在している。圧力開放機構５は、立ち下がり部３ｂの上端の高さＨよりも高い位置に設けられる。圧力開放機構５は、排水管３において正圧が作用したときには排水管３を閉塞し、排水管３において負圧が作用したときには排水管３を開放する。この圧力開放機構５から立ち下がり部３ｂに至るまでの領域は、サイホンが発生するサイホン発生領域に相当する。
【００２６】
圧力開放機構５は、ポンプ４の吐出圧力以上の耐止水能力を有し、且つサイホンによる負圧に耐える能力を有する。また、圧力開放機構５は、排水管３の内部の圧力が正圧から負圧に変わるとき又は負圧から正圧に変わるときの微小な圧力においても動作する。上記の条件を満たす場合には、圧力開放機構５として種々の機構を用いることができ、例えば、エア抜き弁若しくはドルゴ通気弁等の圧力開放弁、又はドレン排水用自封トラップ等を用いることが可能である。
【００２７】
以上のように構成される排水管構造１の作用について以下で説明する。まず、ポンプ４が起動すると、排水管３の内部が上流側から徐々に充水され、排水管３における充水領域Ａ（図２参照）が拡大していく。排水管３の下流側の端部に位置する立ち下がり部３ｂにまで充水領域Ａが達するとサイホンが発生し自然と排水が行われるようになる。更に立ち下がり部３ｂの充水領域Ａが下方に拡大していくと、より強いサイホンが生じる。そして、サイホンによる排水能力がポンプ４による排水能力を超えたときに圧力開放機構５が排水管３を開放する。圧力開放機構５が排水管３を開放すると、排水管３内の水位が低下し始めると共に排水が更に進められる。
【００２８】
以上のように構成される排水管構造１は、排水管３とポンプ４と圧力開放機構５とを備えた簡素な構造となっており、排水管３の下流側の端部に立ち下がり部３ｂが設けられていればよいので、排水管３における配置の自由度を高めることができる。また、ポンプ４から立ち下がり部３ｂまでを無勾配とすることも可能であり、更に図１に示されるように設備Ｓ１，Ｓ３を跨がせたり設備Ｓ２に潜らせたりするために排水管３を上下に曲げて配置することも可能であり、排水管３の自由な配置を実現させることができる。
【００２９】
また、排水管３は、一般的な排水管の直径よりも短い極小径の円管であるため、排水管３の内部をより早く充水させることができる。従って、より早く空気を押し出しサイホンを発生させて排水を進めることができる。更に、排水管３が極小径の円管である場合には、長尺管を採用でき継手を減らすことも可能となるので、継手の施工不良による漏れのリスクを低減させることもできる。
【００３０】
また、圧力開放機構５は、ポンプ４と近接する位置、すなわち、立ち下がり部３ｂから上流側に離れた位置に設けられる。よって、排水管３におけるサイホン発生領域を長くすることができる。従って、より確実にサイホンを発生させることができ、排水を進めることが可能となる。
【００３１】
次に、図２を参照しながら、排水管構造１でサイホンが発生させるメカニズムについてより詳細に説明する。なお、図２に示される排水管構造１は、排水管３が設備Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３等を跨ぐための跨ぎ配管Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を備えている点で図１に示される排水管構造１と異なっているが、その他の点では同一である。
【００３２】
図２に示される排水管構造１において、ポンプ４が起動すると、図２（ａ）に示されるように、充水領域Ａが排水管３の上流側から拡大する充水モードが始まる。充水モードが始まると、跨ぎ配管Ｍ１、跨ぎ配管Ｍ２及び跨ぎ配管Ｍ３を順次排水が上がっていく。排水が跨ぎ配管Ｍ１（跨ぎ配管Ｍ２，Ｍ３）を上昇しているときには、排水が高い位置エネルギーを有するので、流入側（圧力開放機構５側）の圧力が高くなっている。また、充水モードにおいて、圧力開放機構５は正圧により排水管３を閉塞している。
【００３３】
図２（ｂ）に示されるように、充水領域Ａが立ち下がり部３ｂの上端にまで達すると、排水管３の内部の位置エネルギーは０になるため、流入側の圧力は排水管３の配管抵抗だけとなる。次に、図２（ｃ）に示されるように立ち下がり部３ｂにおいて充水領域Ａが徐々に下降していくと、充水領域Ａの下流側端部と流入側との間で水頭差が生じるのでサイホンが発生する。また、充水領域Ａが立ち下がり部３ｂで下降するに従って、立ち下がり部３ｂにおける排水の重力によってサイホンが成長していく。このような状態を本実施形態ではサイホン成長モードという。
【００３４】
図２（ｄ）に示されるように、排水管３の内部における流出側（立ち下がり部３ｂの上端付近）の圧力が−１００００Ｐａ程度になると強いサイホンが継続する。この状態を本実施形態では強いサイホンモードという。強いサイホンモードでは、サイホンによる排水能力がポンプ４による排水能力を超えるため、圧力開放機構５が負圧により排水管３を開放する。圧力開放機構５が排水管３を開放すると、空気が吸い込まれ、強いサイホン排水能力のために不足するポンプ４の排水能力を補い、強いサイホンが継続する。
【００３５】
圧力開放機構５が排水管３を開放すると、図２（ｅ）に示されるように、吸い込まれる空気が増加すると共にサイホンによる負圧が減少し、立ち下がり部３ｂにおける充水領域Ａの下流側の端部が徐々に上昇し始める。この状態を本実施形態ではサイホン衰退モードという。サイホン衰退モードであるときには、排水管３に吸い込まれる空気の量が減少しサイホンが強くなる場合がある。このようにサイホンの強弱を繰り返しつつサイホンが継続される状態を本実施形態ではサイホン継続モードという。図２（ｆ）に示されるように、排水管３の内部における空気の混入が徐々に増えて、充水領域Ａの下流側の端部が立ち下がり部３ｂの上端にまで上昇すると、サイホン衰退モードが完了する。
【００３６】
次に、図３に示される排水管構造１のように、ポンプ４とサイホン発生領域（圧力開放機構５と立ち下がり部３ｂとの間の領域）とを直結させた構造を用いてサイホンを検証した第１の実験について説明する。第１の実験の実験装置では、排水管３として直径が１０ｍｍの透明塩ビチューブを使用し、排水管３における水平方向に延びる部分の長さの合計（以下、水平管長と称する）を１３６００ｍｍとし、立ち下がり部３ｂの長さ（以下、流出水頭と称する）を１５００ｍｍとし、跨ぎ配管Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の高さをそれぞれ１０００ｍｍ、２００ｍｍ、２００ｍｍとし、排水管３の湾曲する箇所である曲がりＣの数を１０とした。
【００３７】
そして、ポンプ４から上方に延びる排水管３を直径１３ｍｍのホース３ｄとし、管３ｃを直径２０ｍｍの立管とし、延在部３ａを直径１０ｍｍの水平配管とし、圧力開放機構５としては吸気機能付き空気抜き弁を採用した。また、ポンプ４としては、排水流量が０．８５Ｌ／ｍｉｎ且つ揚程が１５００ｍｍの大ポンプと、排水流量が０．４０Ｌ／ｍｉｎ且つ揚程が１０００ｍｍの小ポンプと、の２種類を用いた。圧力測定点Ｐは、ポンプ４の下流側近傍である流入部付近、立ち下がり部３ｂの上端である流出部付近、立ち下がり部３ｂの下端で排水流量を測定する排水特性測定枡６の下流側、の３点とした。
【００３８】
第１の実験は、合計３回実施し、測定時間はポンプ４を起動させてから２分間とした。また、実使用に近い実験とするため、排水管３の内部における空気と水とを実験前に抜く初期化は実施しなかった。
【００３９】
第１の実験の実験結果を以下で説明する。まず、ポンプ４として小ポンプを用いた場合には、排水は跨ぎ配管Ｍ１を超えられなかった。また、ポンプ４として大ポンプを用いた場合における１回目の実験結果を図４（ａ）に示すと共に、ポンプ４として大ポンプを用いた場合における３回目の実験結果を図４（ｂ）に示す。
【００４０】
図４（ａ）に示されるように、１回目の実験では、（Ａ）充水モードと（Ｂ）サイホン成長モードと（Ｃ）強いサイホンモードと（Ｄ）サイホン衰退モードとがそれぞれ２回繰り返され、強いサイホンが２回発生した。（Ｃ）強いサイホンモードにおける排水流速の最大値は、１回目の（Ｃ）強いサイホンモードでは１．２ｍ／ｓであり、２回目の（Ｃ）強いサイホンモードでは２．５ｍ／ｓであった。
【００４１】
図４（ｂ）に示されるように、３回目の実験では、ポンプ４の起動後直ぐに（Ｅ）サイホン継続モードとなり、強いサイホンが４回発生した。このように直ぐに（Ｅ）サイホン継続モードとなった理由は、直前（２回目）の実験において既に排水管３の内部における空気の混入が均一となっていたからであると考えられる。また、（Ｅ）サイホン継続モードにおける排水流速の最大値は１．０ｍ／ｓ程度であった。
【００４２】
図５は、１回目の実験における積算流量と、３回目の実験における積算流量と、を時系列で示すグラフである。図５に示されるように、１回目の実験における２分間での積算流量は７．６９Ｌであり、３回目の実験における２分間での積算流量は３．７７Ｌであった。上述したように１回目の実験では（Ｃ）強いサイホンモードとなったため、１回目の実験における排水の流量は３．８５Ｌ／ｍｉｎであり、３回目の実験における排水の流量の２倍程度であった（３回目の実験における排水の流量は１．８８５Ｌ／ｍｉｎ）。この１回目の実験における排水の流量は、大ポンプの排水流量の仕様（０．８５Ｌ／ｍｉｎ）の４．５倍程度であった。
【００４３】
次に、図６に示されるように、上述した跨ぎ配管Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と潜り配管Ｍ４とを有する排水管構造１を用いてサイホンを検証した第２の実験について説明する。第２の実験の実験装置において、排水管３の材料、圧力開放機構５の種類、水平管長及び流出水頭は、第１の実験の実験装置と同一である。ただし、第２の実験の実験装置では、跨ぎ配管Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の高さをそれぞれ５００ｍｍ、２００ｍｍ、４００ｍｍとし、潜り配管Ｍの深さを２００ｍｍとした。
【００４４】
第２の実験の実験結果を以下で説明する。第２の実験における１回目の実験結果を図７に示す。図７に示されるように、（Ａ）充水モードにおいて、流入部圧力（排水管３における流入側の圧力）が１６０００Ｐａまで上昇すると、排水管３に空気が吸い込まれる空気吸い込み現象が断続的に発生した。このときは、サイホン作用ではなく、ポンプ４の圧力と流出部（排水管３の延在部３ａの流出側）の圧力との差圧によって排水が行われた。この状態を図８に示す。
【００４５】
サイホンを発生させるためには圧力開放機構５から立ち下がり部３ｂの上端まで（サイホン発生領域）を充水領域Ａとするだけの水量が必要であるが、上述した空気吸い込み現象のために、図７に示されるように、開始から１６０秒後に（Ｂ）サイホン成長モードとなった。この（Ｂ）サイホン成長モードにおける流出部圧力の値は−１０００Ｐａ程度であり、この（Ｂ）サイホン成長モードにおけるサイホンは比較的弱いものであった。
【００４６】
第２の実験における２回目の実験結果を図９に示す。この２回目の実験では、１回目の実験で長時間（Ａ）充水モードであったため、１回目の実験よりも早くサイホンが発生した。このサイホンが発生したときにおける流出部圧力の値は−２０００Ｐａ程度であった。
【００４７】
図１０では、第２の実験における排水の積算流量を示している。１回目の実験では上述したように長時間充水モードであったため、１回目の実験における積算流量は、０．５１Ｌ程度と、２回目の実験と比較して少なかった。
【００４８】
また、排水管３の直径の最適な値を検証する第３の実験を行った。まず、一般的に空調ドレンは水量が少ないので、図１１（ａ）の右図に示されるように、排水管３の下部にだけ水が流れると共に排水管３の上部に空気の層が残る事象が発生しやすい。よって、排水管３の内部を充水（満水）させることが困難である。そこで、図１１（ｂ）に示されるように、排水管３の直径を極小径として、水の表面張力で排水管３の上部にまで水が行き届くようにすることで、鉛直方向に分かれていた空気と水とが、水平方向に分かれることとなる。しかし、排水管３の直径を小さくする場合には、表面張力は大きくなるが、排水管３の許容排水水量が減少することとなる。従って、必要な排水水量を設計することによって排水管３の直径が決定される。
【００４９】
第３の実験では、サイホンが発生する排水管３の直径について検証を行った。第３の実験における実験装置を図１２に示す。この実験装置では、水平管長を１００００ｍｍとし、流出水頭を１５００ｍｍとし、曲がりＣの数を６か所とした。また、図１２において圧力測定点Ｐは、ポンプ４の下流側近傍である流入部付近、立ち下がり部３ｂの上端である流出部付近、排水特性測定枡６の下流側、の３点とした。また、実使用に近い構造とするため、流入部に位置するポンプ４をドレンアップポンプとした。更に、流入部と流出部に青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとを設置し、赤色ＬＥＤを満水時に点灯させ青色ＬＥＤを空気が到達した時点で点灯させることにより、サイホン発生の周期を明確化できるようにした。
【００５０】
排水管３としては、直径４ｍｍ、直径６ｍｍ、直径８ｍｍ、直径１０ｍｍ、の４種類を用いた。また、排水管３に流す排水の形態は、ポンプ４で水を流すことにより洗面器で水道を出しながら洗う状態を示す流し洗い方式となった。ポンプ４から、鉛直方向に延びる流入筒７に水を供給し、流入筒７に供給された水が排水として排水管３に流される。そして、ポンプ４から流入筒７に水が供給された時点で各種測定を開始し、測定時間を２分間とした。各実験条件において測定回数は３回とした。
【００５１】
第３の実験結果について以下で説明する。排水管３として直径１０ｍｍの管を用いた場合における実験結果を図１３に示す。図１３における一点鎖線は赤色ＬＥＤの点灯タイミングを示し、図１３で縦に延びる破線は青色ＬＥＤの点灯タイミングを示している。図１３に示されるように、測定開始後には、排水管３の内部の空気を下流側に押し出す（Ａ）充水モードとなり、充水領域Ａが立ち下がり部３ｂの上端にまで達すると（Ｂ）サイホン成長モードとなった。そして、充水領域Ａが立ち下がり部３ｂの下端（排水特性測定枡６の上端）にまで達すると（Ｃ）強いサイホンモードとなり、その後、排水管３の内部に空気が入って（Ｄ）サイホン衰退モードとなった。このように（Ａ）充水モード、（Ｂ）サイホン成長モード、（Ｃ）強いサイホンモード及び（Ｄ）サイホン衰退モードを繰り返した。また、（Ｄ）サイホン衰退モードであるときにサイホンによる排水量とドレン流入量とのバランスが保たれると、弱いサイホンが継続する（Ｅ）サイホン継続モードとなることが確認された。
【００５２】
（Ｃ）強いサイホンモードで強いサイホンが発生すると、サイホンによる排水能力がポンプ４による排水能力を超えるため、流入筒７の水位が下がり流入筒７から空気が入り、この状態でサイホンが継続される現象（疑似満水とも称される）が発生した。この疑似満水の状態では、流入部の圧力は大幅に変動する。
【００５３】
排水管３として、直径４ｍｍ、直径６ｍｍ、直径８ｍｍ、直径１０ｍｍ、の４種類を用いた比較実験の結果を図１４に示す。まず、直径４ｍｍの管及び直径６ｍｍの管を用いた場合には、流入筒７から溢水が起こることが確認された。この溢水は、管の直径が小さく（Ａ）充水モード時の抵抗が大きくなることにより発生したと考えられる。なお、（Ａ）充水モード時の抵抗には、排水管３の内部への空気の混入も影響する。
【００５４】
図１４に示されるように、直径８ｍｍの管及び直径１０ｍｍの管では、−１００００Ｐａ程度のサイホンによる負圧が発生したが、直径６ｍｍの管及び直径４ｍｍの管では、−２０００Ｐａ程度のサイホンによる負圧が発生した。この結果、排水管３としては、直径８ｍｍの管又は直径１０ｍｍの管を用いることがより好ましいことが確認された。なお、実験３の実験条件において、直径１３ｍｍの管を用いた場合にはサイホンが発生しないことが予備実験で確認された。
【００５５】
次に、第４の実験では、図１５に示されるように、跨ぎ配管Ｍ１を設けた実験装置を用いて、跨ぎ配管の特性を検証する実験を行った。第４の実験の実験装置において、排水管３としては、直径１０ｍｍの管及び直径８ｍｍの管、の２種類を用いた。また、跨ぎ配管Ｍ１の高さを、１００ｍｍ、２００ｍｍ及び４００ｍｍ、の３種類とし、ポンプ４としては上述した大ポンプと小ポンプとを用いた。
【００５６】
以下で第４の実験における実験結果について説明する。まず、跨ぎ配管Ｍ１の高さを４００ｍｍとした場合には、充水領域Ａが跨ぎ配管Ｍ１を超えなかった。また、図１６（ａ）に、排水管３として直径１０ｍｍの管を用いると共に跨ぎ配管Ｍ１の高さを１００ｍｍとして大ポンプを用いた場合の結果を示す。そして、図１６（ｂ）に、排水管３として直径１０ｍｍの管を用いると共に跨ぎ配管Ｍ１の高さを２００ｍｍとして大ポンプを用いた場合の結果を示す。
【００５７】
第４の実験において、跨ぎ配管Ｍ１が存在する場合には、跨ぎ配管Ｍ１が存在しない水平配管と同様に、（Ａ）充水モード、（Ｂ）サイホン成長モード、（Ｃ）強いサイホンモード、（Ｄ）サイホン衰退モード及び（Ｅ）サイホン継続モードが発生し、強いサイホンも確認された。また、サイホンによる負圧は−１００００Ｐａ程度であったが、跨ぎ配管Ｍ１の高さを高くするにつれてサイホンが発生するまでの時間が長くなった。
【００５８】
排水管３として直径１０ｍｍの管を用いた場合における流入部圧力の最大値を図１７に示す。図１７において、「０・ポンプ小」とは、跨ぎ配管Ｍ１の高さが０ｍｍ且つ小ポンプを用いた場合を示している。同様に、「０・ポンプ大」とは跨ぎ配管Ｍ１の高さが０ｍｍ且つ大ポンプを用いた場合、「１００・ポンプ小」とは跨ぎ配管Ｍ１の高さが１００ｍｍ且つ小ポンプを用いた場合、「１００・ポンプ大」とは跨ぎ配管Ｍ１の高さが１００ｍｍ且つ大ポンプを用いた場合、「２００・ポンプ小」とは跨ぎ配管Ｍ１の高さが２００ｍｍ且つ小ポンプを用いた場合、「２００・ポンプ大」とは跨ぎ配管Ｍ１の高さが２００ｍｍ且つ大ポンプを用いた場合、をそれぞれ示している。図１８においても同様である。
【００５９】
図１７に示されるように、１回目の実験では、跨ぎ配管Ｍ１の高さが高いほど流入部圧力が大きいという結果が得られ、跨ぎ配管Ｍ１の高さと上記圧力の最大値とに相関があることが確認された。しかし、２回目以降の実験ではこの相関は確認されなかった。これは、実験開始時における排水管３の内部の状態（排水管３の内部における空気の分布状態）によるものであると推定される。
【００６０】
第４の実験における積算排水量を図１８に示す。なお、第４の実験では、継続して流速が大幅に変動する空調ドレンサイホン排水の排水能力を評価するために、実験開始から２分間の積算排水量を測定した。いずれの実験でも強いサイホンが２回発生しており、このときに積算水量が著しく増加している。また、実験開始からの２分間における積算排水量は２．５Ｌ程度であった。図１８に示されるように、跨ぎ配管Ｍ１の高さは、流量に影響しないことが確認された。
【００６１】
以上、第１〜第４の実験では、排水管３として極小径の管を用いることにより、水量が少ない空調のドレン排水をサイホンによって排水できることが検証され、跨ぎ配管Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の高さは、排水の流量に影響しないことが確認された。また、排水管３を満水にするための必要圧力は１回目の実験では跨ぎ配管Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の高さと相関があるが、その後の実験では排水管３の内部の空気分布状態により変動することが確認された。そして、跨ぎ配管Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の数が増えると排水管３の内部の空気を抜きにくくなり、（Ａ）充水モードである時間が長くなって排水の水量が低下することが確認された。
【００６２】
また、第１の実験（図３）において、圧力開放機構５にポンプ４を直結させることによって跨ぎ配管Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の高さを高くすることが可能であることが確認された。具体的には、ドレンアップポンプを直結しない場合の跨ぎ配管の高さが２００ｍｍ程度であるのに対し、圧力開放機構５をポンプ４に直結させた場合の跨ぎ配管の高さは１０００ｍｍ程度とすることができた。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、本発明は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【００６４】
例えば、上記実施形態において、圧力開放機構５は、ポンプ４から上方に延在する管３ｃの上端に配置されており、管３ｃで枝分かれして延在部３ａが結露水発生部２から離れる方向に延在していた。しかし、圧力開放機構５の配置位置は、立ち下がり部３ｂの上端の高さＨより高い箇所であれば適宜変更可能である。例えば、排水管３の延在部３ａにおける上側の側面に圧力開放機構５が取り付けられていてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、空調に設けられる排水管構造である排水管構造１について説明したが、本発明に係る排水管構造は、空調以外に設けられていてもよい。例えば、ガラスに溜められた結露水を排出させる排水管構造等のように、小水量の排水を長く横引きする必要がある排水管構造に本発明を適用させることも可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１…排水管構造、２…結露水発生部、３…排水管、３ａ…延在部、３ｂ…立ち下がり部、４…ポンプ、５…圧力開放機構。
【図１】
2016008474.tif 000003
【図２】
2016008474.tif 000004
【図３】
2016008474.tif 000005
【図４】
2016008474.tif 000006
【図５】
2016008474.tif 000007
【図６】
2016008474.tif 000008
【図７】
2016008474.tif 000009
【図８】
2016008474.tif 000010
【図９】
2016008474.tif 000011
【図１０】
2016008474.tif 000012
【図１１】
2016008474.tif 000013
【図１２】
2016008474.tif 000014
【図１３】
2016008474.tif 000015
【図１５】
2016008474.tif 000016
【図１６】
2016008474.tif 000017
【図１７】
2016008474.tif 000018
【図１８】
2016008474.tif 000019
【図１４】
2016008474.tif 000020