(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
封水室と封水と溢れ縁と、該封水を流入脚と流出脚とに隔てる上方向に取外し可能な略円筒形状の隔壁とを有する逆わん型の排水トラップにおいて、前記溢れ縁以下の高さでかつ前記隔壁の下端以上の高さの範囲内の少なくとも一範囲で、前記封水室が前記封水の最上面の面積より広い平断面積部分を有し、該平断面積部分の少なくとも一部において、上部の平断面積よりも下部の平断面積が広いことを特徴とする排水トラップ。
【請求項２】
封水深をＤとし、流入脚断面積をＳｉとし、流出脚断面積をＳｏとし、脚断面積比をＦ＝Ｓｏ／Ｓｉとし、これらを用いて以下の式から導かれる値をＺとした場合、前記溢れ縁以下の高さでかつ該溢れ縁からＺ下がった地点以上の高さの範囲内の少なくとも一範囲で、前記封水室が前記封水の最上面の面積より広い平断面積部分を有し、該平断面積部分の少なくとも一部において、上部の平断面積よりも下部の平断面積が広いことを特徴とする請求項１記載の排水トラップ。
Ｚ＝Ｄ−｛Ｓｏ×Ｄ／（Ｓｉ＋Ｓｏ）｝＝Ｄ／（１＋Ｆ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水封式の排水トラップに係り、特に多層建築物に好適な衛生設備室の排水トラップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、浴室などの衛生設備室には、水封式の排水トラップを設けている。この排水トラップの封水は、排水管内と室内との空気を遮断する役目を持つ。その目的は、排水管や排水槽もしくは下水道などの悪臭や下水ガスまたは害虫などが、排水管を介して衛生設備室へ侵入しないようにすることである。
【０００３】
従来、浴室ユニットの排水トラップには、水封式の排水トラップの中でも、樹脂製の逆わん型排水トラップを用いることが多い。この理由には、材質に樹脂を用いることで腐食に強く、また通常逆わん型の排水トラップは隔壁が着脱可能であることから、隔壁を取外せば排水トラップ内部の清掃が容易に行なえることと、専用機械を用いて排水管の内部まで清掃が可能なことなどが挙げられる。
【０００４】
ところで、集合住宅やオフィスビルなどの多層建築物では、各階から出る排水を処理するために、建築物を縦方向に貫く排水立て管を少なくとも１本は有しており、排水立て管１本に対して複数階からの排水が流入する。各階の衛生設備室からの排水は、該階の排水横枝管を介して排水立て管へと排水される。この場合、ある階から排水がなされると排水立て管内には気圧の変動が生じ、排水流量が多いほどこの気圧の変動も大きくなる傾向にある。一般に、最下に位置する排水横主管近辺の低層部分では、排水立て管内の気圧は大気圧に比べ正圧となる。そして、この部分に接続される排水横枝管内も同様に正圧となる。他方、上・中層部分の排水立て管内の気圧は、大気圧に比べ負圧となる。そして、この部分に接続される排水横枝管内も同様に負圧となる。
これら排水立て管内や排水横枝管内の気圧(以下、排水管内の気圧と称す)の変動は、衛生設備室の排水トラップに伝播し、封水に影響を及ぼす。この影響は以下の通りである。
【０００５】
まず、排水管内の気圧が正圧へ変動する場合は、流出脚側(排水管側)の封水水位は正圧に押されて下降し、この下降した分の封水量は流入脚側(室内側)へと移動して流入脚側の封水水位を上昇させる。この時、流出脚側の封水水位が隔壁の下端を下まわると排水トラップ内を通過する空気によってボコボコといった音が生じたり、排水管内の悪臭などを室内に侵入させる。
【０００６】
次に、排水管内の気圧が負圧へ変動する場合は、流入脚側の封水水位は下降し、この下降した分の封水量は流出脚側へと移動して、溢れ縁を越えて流出し損失してしまう。そして、負圧側への変動が大きいほど封水の損失量も多い。排水終了後に再び排水管内の気圧が大気圧に戻っても、損失した封水量の分だけ封水水位は初期の水位より下がったままの状態となり、新たに排水トラップへの補水すなわち器具の使用などがない限りは、封水水位の回復はない。この時、この残った封水の水位が隔壁の下端を下回ると、流入脚側と流出脚側との間を空気が常時通過し得る破封状態となり、下水ガスなどが絶えず室内側に侵入することとなり、住空間の衛生環境が維持できなくなる。
【０００７】
従来の排水トラップにおいて、排水管内の気圧に変動が生じた場合を、図７、図８、図９を用いて以下に説明する。
【０００８】
図７は従来の排水トラップであり、浴室ユニットの防水パンに取付けられた状態の縦断面図で、排水管内の気圧が大気圧に等しい場合を示す。
図８は、図７に示す従来の排水トラップにおいて、排水管内の気圧が大気圧に対して正圧の場合を示す。
図９は、図７に示す従来の排水トラップにおいて、排水管内の気圧が大気圧に対して負圧の場合を示す。
【０００９】
図７に示す従来の排水トラップは以下の構成である。
排水トラップ１０は、封水室４０と、封水４０ｂと、溢れ縁５０ａと、隔壁３０と、排水管８０とを有す。隔壁３０によって、封水室４０は流入脚４０ｄと流出脚４０ｅとに隔てられる。
図７に示す従来の排水トラップにおける形状的な各値は以下の通り。
Ｄ：封水深(溢れ縁５０ａと隔壁下端３０ａとの鉛直距離) [mm]
Ｓi：流入脚断面積(隔壁３０の内側平断面積) [mm2]
Ｓo：流出脚断面積(＝溢れ縁50aで囲まれる面積-隔壁30の外側平断面積) [mm2]
Ｆ：脚断面積比(＝Ｓo／Ｓi)
【００１０】
図８は、図７に示す従来の排水トラップにおいて、排水管内の気圧が正圧の場合を示し、その内容を以下に説明する。(以下に使用する単位[mmAq]は、１[mmAq]＝９.８[Pa]である。)
排水管８０内に正圧Ｐp[mmAq]が発生する場合、流出脚４０ｅの封水水位が下降する。この下降した分の封水量は流入脚４０ｄ側へと移動して流入脚４０ｄの封水水位を上昇させる。この時の流出脚４０ｅと流入脚４０ｄとの封水水位の鉛直距離差の値Ｌ[mm]が、正圧の値Ｐp[mmAq]に等しい。設計上、排水トラップ１０の正圧に対する限界の状態は、流出脚４０ｅの封水水位が隔壁下端３０ａまで下降する状態であるため、この時の流出脚４０ｅと流入脚４０ｄとの封水水位の鉛直距離差の値Ｌmax'が、排水トラップ１０の限界正圧値Ｐmax'に等しいことになる。この従来の排水トラップ１０の限界正圧の値Ｐmax'は、先に述べた各値と以下の式とで与えられる。
Ｐmax'
＝Ｌmax'
＝(Ｓi×Ｄ＋Ｓo×Ｄ)／Ｓi
＝Ｄ(１＋Ｆ)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
Ｐmax'：従来の排水トラップにおける限界正圧値[mmAq]
Ｌmax'：流出脚と流入脚との封水水位の最大鉛直距離差[mm]
【００１１】
図９は、図７に示す従来の排水トラップにおいて、排水管内の気圧が負圧の場合を示し、その内容を以下に説明する。
排水管８０内に負圧Ｐm[mmAq]が発生する場合、流入脚４０ｄの封水水位はＰm[mm]下降する。この下降した分の封水量は流出脚４０ｅ側へと移動して、溢れ縁５０ａを越えて流失する。設計上、排水トラップ１０の負圧に対する限界の状態は、流入脚４０ｄの封水水位が隔壁下端３０ａまで下降する状態であるため、排水トラップ１０の限界負圧の値Ｐmin'[mmAq]は、封水深の値Ｄ[mm]に等しいことになる。一旦この限界負圧−Ｐmin'(＝−Ｄ)[mmAq]が排水管８０内に発生して、再び負圧が無くなった時の残封水深ｄ'[mm]と損失封水水位δz'[mm]とは、先に述べた各値と以下の各式とによって与えられる。
Ｐmin'＝Ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
ｄ'＝Ｓo×Ｄ／(Ｓi＋Ｓo)＝Ｄ×Ｆ／(１＋Ｆ) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
δz'＝Ｄ−ｄ'＝Ｄ／(１＋Ｆ)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
Ｐmin'：従来の排水トラップにおける限界負圧値[mmAq]
ｄ'：従来の排水トラップの残封水深[mm]
δz'：従来の排水トラップの損失封水水位[mm]
【００１２】
ここであらためて、上述の式(1),(3),(4)に着目すると、排水管内の気圧の変動に対して排水トラップの封水強度(封水を保持する能力)を強めるためには、封水深Ｄを大きくするか、脚断面積比Ｆ(流入脚断面積に対する流出脚断面積の比)を大きくすることが有効であるといえる。
従って、従来の排水トラップにおいては、封水強度を強めるために、封水深を大きくしたり、脚断面積比を大きくしたりすることが行なわれていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように、封水強度をただ単に強めるためだけに、排水トラップの封水深を単に大きくしたり、脚断面積比を単に大きくしたりすることは、以下の不具合を招く恐れがあった。
【００１４】
まず、排水トラップの封水深を大きくする場合を以下に説明する。
図１１は従来の排水トラップで、封水深を大きくした例である。
図１１に示す従来の排水トラップ１０の封水深はＤ'であり、先に述べた図７に示す従来の排水トラップ１０の封水深Ｄよりもｔだけ封水深が大きい。従って、図１１の排水トラップ１０の厚みＴ'は、図７に示す排水トラップ１０の厚みＴよりも、ｔだけ厚くなる。これらの関係は、以下の通り。
Ｄ'＝Ｄ＋ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
Ｔ'＝Ｔ＋ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
Ｄ'：図１１に示す従来の排水トラップの封水深[mm]
ｔ：封水深(または排水トラップ)の増厚値[mm]
Ｔ：図７に示す従来の排水トラップの厚み[mm]
Ｔ'：図１１に示す従来の排水トラップの厚み[mm]
【００１５】
このように、排水トラップの封水深を大きくすると、排水トラップ全体の厚みが増す。そして、集合住宅などにおいて建築スラブに浴室ユニットを設置する場合は、防水パンに備えられた排水トラップの下面と建築スラブとのクリアランスがもともと小さいので、排水トラップの厚みが増すとその分だけ防水パンすなわち浴室ユニット床面の設置高さを高くしなければならず、その結果、浴室ユニット床面と脱衣所との段差が大きくなり使い勝手が悪くなる。
また一般に集合住宅においては、浴室ユニット床面と脱衣所との段差を解消するために、浴室ユニットを設置する範囲の建築スラブにピットを施したり、あるいは住戸内全体を二重床構造にしたりするが、図１１の排水トラップを用いる浴室ユニットは図７の排水トラップを用いる浴室ユニットに比べると、排水トラップの厚みが増した分だけ余分にピットを深くしたり、あるいは二重床の高さ、ひいては階高を上げなければならず、建築コストのアップにつながる。
【００１６】
次に、脚断面積比を大きくする場合を以下に説明する。
脚断面積比を大きくするには、流入脚断面積を縮小するか、または、流出脚断面積を拡大するという２通りあるが、双方ともに排水トラップの排水能力が低下する傾向にある。
まず、流入脚断面積を縮小する場合は、排水トラップに流入する水量が制限され、排水トラップの排水能力が低下する。
また、流出脚断面積を拡大する場合も、以下の理由により排水トラップの排水能力が低下する。
一般に、水が堰などを越えて流れ出る場合、その流量ｑは次の式と各値で与えられる。
ｑ＝Ｋ×ｂ×ｈ(3/2) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7)
ｑ：堰を越えて流れ出る流量[単位時間当たりの水量]
Ｋ：流量係数
ｂ：堰の長さ
ｈ：堰からの水位
【００１７】
これを排水トラップにあてはめた場合、流出脚側において溢れ縁を越えて流れ出る流量が前記流量ｑに相当し、この流量の大小が排水トラップの排水能力の優劣に影響を及ぼす。このため、この溢れ縁を越えて流れ出る流量を指標として、排水トラップの排水能力を判断することができる。以下に、この流量を指標として、流出脚断面積の違いが排水トラップの排水能力に与える影響を比較する。
【００１８】
図１０は従来の排水トラップを示す。
図１２は従来の排水トラップで、流出脚断面積の拡大により脚断面積比を大きくした例を示す。
図１０と図１２とに示す従来の排水トラップの形状的な各値の関係は以下の通り。
Ｓo''＞Ｓo・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(8)
Ｓo：図１０に示す従来の排水トラップの流出脚断面積[mm2]
Ｓo''：図１２に示す従来の排水トラップの流出脚断面積[mm2]
Ｓi：従来の排水トラップの流入脚断面積(図１０と図１２とで等しい)[mm2]
【００１９】
ここで、図１０と図１２とに示す従来の排水トラップにおいて、排水トラップに流入する水量を共にＱiとし、溢れ縁を越えて流れ出す流量をそれぞれＱo',Ｑo''とし、式(7)中のｈに相当する値すなわち溢れ縁からの水位をそれぞれＨ',Ｈ''とすると、これらの関係は、式(7)と上記各値から次のように求められる。
Ｈ'＝Ｑi／(Ｓi＋Ｓo)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(9)
Ｈ''＝Ｑi／(Ｓi＋Ｓo'')・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(10)
Ｑo'＝Ｋ×ｂ×Ｈ'(3/2)＝Ｋ×ｂ×{Ｑi／(Ｓi＋Ｓo)}(3/2)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(11)
Ｑo''＝Ｋ×ｂ×Ｈ''(3/2)＝Ｋ×ｂ×{Ｑi／(Ｓi＋Ｓo'')}(3/2)・・・・・・・・・・・・・・・(12)
∴Ｑo''＜Ｑo'・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(13)
(∵Ｓo''＞Ｓo、式(8)より)
Ｑi：排水トラップに流入する水量[mm3]
Ｑo'：図10に示す従来の排水トラップの溢れ縁を越えて流れ出る流量[mm3/sec.]
Ｑo''：図12に示す従来の排水トラップの溢れ縁を越えて流れ出る流量[mm3/sec.]
Ｈ'：図10に示す従来の排水トラップの溢れ縁からの水位[mm]
Ｈ''：図12に示す従来の排水トラップの溢れ縁からの水位[mm]
【００２０】
従って、図１２に示す流出脚断面積の拡大により脚断面積比を大きくした従来の排水トラップは、図１０に示す従来の排水トラップよりも、溢れ縁を越えて流れ出る流量が少ないため、排水能力が低いといえる。
【００２１】
以上見てきたように、排水トラップの封水強度を強めるために、従来採られてきたような封水深や脚断面積比を単に大きくするだけでは、排水トラップの厚みが増したり排水能力が低下するという不具合を招く恐れがあった。
【００２２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、排水トラップの厚みを増さずに、かつ排水能力の低下も招かずに、排水管内の気圧の変動に対して封水強度の強い排水トラップを提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１では、封水室と封水と溢れ縁と、該封水を流入脚と流出脚とに隔てる上方向に取外し可能な略円筒形状の隔壁とを有する逆わん型の排水トラップにおいて、前記溢れ縁以下の高さでかつ前記隔壁の下端以上の高さの範囲内の少なくとも一範囲で、前記封水室が前記封水の最上面の面積より広い平断面積部分を有し、該平断面積部分の少なくとも一部において、上部の平断面積よりも下部の平断面積が広いことを特徴とした。このため、この排水トラップは厚みを増さずに、かつ排水能力の低下も招かずに、排水管内の気圧の正圧側への変動に対して強い封水強度を有することができるとともに、万一排水トラップの封水が凍結するような状況下では、零度℃付近の封水がその比重によって対流する際に、前記封水室の上方へと滞留することなしに円滑に浮上してゆき、封水の凍結は確実に最上面から始まり、そしてまた前記特徴は、順次凍結が進むにつれ、前記封水室にストレスを加えることなく、すでに凍結した封水を上方へと押し上げるので、万一排水トラップの封水が凍結する場合でも、凍結による膨張によって排水トラップが破壊することはない。
【００２４】
請求項２では、請求項１記載の排水トラップにおいて、封水深をＤとし、流入脚断面積をＳｉとし、流出脚断面積をＳｏとし、脚断面積比をＦ＝Ｓｏ／Ｓｉとし、これらを用いて以下の式から導かれる値をＺとした場合、前記溢れ縁以下の高さでかつ該溢れ縁からＺ下がった地点以上の高さの範囲内の少なくとも一範囲で、前記封水室が前記封水の最上面の面積より広い平断面積部分を有し、該平断面積部分の少なくとも一部において、上部の平断面積よりも下部の平断面積が広いことを特徴とした。このため、この排水トラップは厚みを増さずに、かつ排水能力の低下も招かずに、排水管内の気圧の正圧側と負圧側の双方への変動に対して強い封水強度を有することができる。
Ｚ＝Ｄ−｛Ｓｏ×Ｄ／（Ｓｉ＋Ｓｏ）｝＝Ｄ／（１＋Ｆ）
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。
実施例１を図１、図２、図３、図４に示し、以下に説明する。
図１は実施例１の排水トラップであり、浴室ユニットの防水パンに取付けられた状態の縦断面図で、排水管内の気圧が大気圧に等しい場合を示す。
図２は実施例１の排水トラップで、排水管内に正圧が発生した場合を示す。
図３は実施例１の排水トラップで、排水管内に負圧が発生した場合を示す。
図４は実施例１の排水トラップで、排水トラップに流入した水の溢れ縁からの水位を示す。
【００２７】
図１にて、実施例１の排水トラップ１の構成を以下に説明する。
排水トラップ本体２はＡＢＳ樹脂製である。溢れ縁部材５はＡＢＳ樹脂製である。溢れ縁部材５は溢れ縁５ａと溢れ水受け部５ｂと嵌合部５ｃとを有する。排水トラップ本体２の嵌合部２ａと溢れ縁部材５の嵌合部５ｃとは有機溶剤系接着剤にて接着される。この接着は超音波溶着でもよい。このとき、いずれの接着方法においても、接着部分は気密かつ水密状態にて接着され、排水トラップ本体２と溢れ縁部材５とは一体化する。排水トラップ本体２と溢れ縁部材５とが一体化した状態において、封水室４が形成される。封水室４には封水４ｂが満たされる。排水トラップ本体２は、パッキン２ｃを介して排水トラップ取付フランジ２ｂによって、防水パン６に取付けられる。略円筒形の隔壁３は、洗い場７側からパッキン３ｂを介して排水トラップ取付フランジ２ｂに着脱可能に取付けられる。このことによって隔壁３は、排水トラップ本体２に対して着脱可能に取付けられる状態となり、取外し可能な方向は洗い場７側となる。隔壁３が排水トラップ本体２に取付けられた状態において、封水室４は流入脚４ｄと流出脚４ｅとに隔てられる。ヘアキャッチャー２ｄは排水トラップ取付フランジ２ｂに着脱可能に取付けられる。排水管接続口２ｅには排水管８が接続される。
上記構成の形状的特徴を以下に説明する。
排水トラップ本体２に隔壁３が取付けられた状態において、排水トラップ１は以下の各値を得る。
Ｄ：封水深(溢れ縁５ａと隔壁下端３ａとの鉛直距離)[mm]
Ｓw：封水最上面４ｃの面積(溢れ縁５ａで囲まれる面積)[mm2]
Ｓi：流入脚断面積(隔壁３の内側平断面積)[mm2]
Ｓo：流出脚断面積(＝Ｓw−隔壁３の外側平断面積)[mm2]
Ｓb：封水室４の平断面積(但し、Ｓb＞Ｓwとなる部分の平断面積)[mm2]
Ｓx：ＳbとＳwの面積差(Ｓx＝Ｓb−Ｓw)[mm2]
Ｚb：封水室４の平断面積Ｓb部分の最上部と溢れ縁５ａとの鉛直距離[mm]
Ｆ：脚断面積比(＝Ｓo／Ｓi)
また、溢れ縁５ａ以下でかつ隔壁下端３ａ以上の高さの範囲内の少なくとも一範囲で、封水室４は封水最上面４ｃの面積Ｓwより広い平断面積Ｓbを有する。そして、前記各値と以下の式とから導かれる値をＺとした場合に、このＺと前記値Ｚbとは以下の関係である。
Ｚ＞Ｚb・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(14)
Ｚ＝Ｄ−{Ｓo×Ｄ／(Ｓi＋Ｓo)}＝Ｄ／(１＋Ｆ)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(15)
【００２８】
排水トラップ１の排水の流れについて、以下に説明する。
洗い場８からの湯水は、流入脚４ｄから封水室４内に流入し、隔壁下端３ａの下を通って流出脚４ｅに至り、溢れ縁５ａを越えて溢れ水受け部５ｂへと流れ、溢れ水受け部５ｂから排水管８へと排水される。
【００２９】
上記構成と形状とがもたらす作用を以下に説明する。
図１にて、排水トラップの厚みについて以下に説明する。
排水トラップ１の封水深と、図７や図１１に示す従来の排水トラップの封水深とを比較すると、その大きさは同等かそれ以下である。従って、実施例１の排水トラップ１の厚みは、従来の排水トラップと同等かそれ以下の厚みである。
図２にて、排水管内に正圧が発生した場合の作用について以下に説明する。
排水管８内に正圧Ｐp[mmAq]が発生する場合、流出脚４ｅの封水水位が下降する。この下降した分の封水量は流入脚４ｄ側へと移動して流入脚４ｄの封水水位を上昇させる。この時の流出脚４ｅと流入脚４ｄとの封水水位の鉛直距離差の値Ｌ[mm]が、正圧の値Ｐp[mmAq]に等しい。設計上、排水トラップ１の正圧に対する限界の状態は、流出脚４ｅの封水水位が隔壁下端３ａまで下降する状態であるため、この時の流出脚４ｅと流入脚４ｄとの封水水位の鉛直距離差の値Ｌmaxが、排水トラップ１の限界正圧の値Ｐmaxに等しいことになる。この限界正圧の値Ｐmaxは、先に述べた実施例１の形状的な各値と以下の式とで与えられる。
Ｐmax
＝Ｌmax
＝{Ｓx(Ｄ−Ｚｂ)＋Ｓi×Ｄ＋Ｓo×Ｄ}／Ｓi
＝Ｄ(１＋Ｆ)＋{Ｓx(Ｄ−Ｚｂ)／Ｓi}・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(16)
Ｐmax：実施例１の排水トラップにおける限界正圧値[mmAq]
Ｌmax：流出脚と流入脚との封水水位の最大鉛直距離差[mm]
ここで、実施例１の排水トラップ１と、図８に示す従来の排水トラップとにおいて、排水管内の気圧が正圧の場合に対する限界を比較すると、以下のようになる。
式(16)−式(1)
＝Ｐmax−Ｐmax'
＝Ｓx(Ｄ−Ｚｂ)／Ｓi・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(17)
＞０
(∵式(14)と(15)より(Ｄ−Ｚｂ)＞０)
∴Ｐmax＞Ｐmax'・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(18)
従って、排水管内の気圧が正圧になる場合、実施例１の排水トラップ１は従来の排水トラップよりも限界が高いといえる。。
【００３０】
図３にて、排水管内に負圧が発生した場合の作用について以下に説明する。
排水管８内に負圧−Ｐm[mmAq]が発生する場合、流入脚４ｄの封水水位はＰm[mm]下降する。この下降した分の封水量は流出脚４ｅ側へと移動して、溢れ縁５ａを越えて流失する。設計上、排水トラップ１の負圧に対する限界の状態は、流入脚４ｄの封水水位が隔壁下端３ａまで下降する状態であるため、排水トラップ１の限界負圧の値Ｐmin[mmAq]は、封水深の値Ｄ[mm]に等しいことになる。一旦この限界負圧−Ｐmin(＝−Ｄ)[mmAq]が排水管８内に発生して、再び負圧が無くなった時の残封水深ｄ[mm]と損失封水水位δz[mm]とは、先に述べた実施例１の形状的な各値と以下の各式とで与えられる。
Ｐmin＝Ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(19)
ｄ＝{Ｓx(Ｄ−Ｚｂ)＋Ｓo×Ｄ}／(Ｓx＋Ｓi＋Ｓo)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(20)
δz＝Ｄ−ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(21)
Ｐmin：実施例１の限界負圧値[mmAq]
ｄ：実施例１の排水トラップの残封水深[mm]
δz：実施例１の排水トラップの損失封水水位[mm]
【００３１】
ここで、実施例１の排水トラップ１と、図９に示す従来の排水トラップとにおいて、この残封水深と損失封水水位とを比較すると、以下のようになる。
まず、残封水深を比較する。
式(20)−式(3)
＝ｄ−ｄ'
＝〔{Ｓx(Ｄ−Ｚb)＋Ｓo×Ｄ}／(Ｓx＋Ｓi＋Ｓo)〕−{Ｓo×Ｄ／(Ｓi＋Ｓo)}
＝{Ｓx×Ｓi×Ｄ−Ｓx×Ｚb(Ｓi＋Ｓo)}／{(Ｓx＋Ｓi＋Ｓo)(Ｓi＋Ｓo)}
＝{Ｓi×Ｄ−Ｚb(Ｓi＋Ｓo)}／{(Ｓx＋Ｓi＋Ｓo)(Ｓi＋Ｓo)／Ｓx}
＝{Ｄ−Ｚb(１＋Ｆ)}／{(Ｓx＋Ｓi＋Ｓo)(Ｓi＋Ｓo)／(Ｓx×Ｓi)}
＝{(１＋Ｆ)(Ｚ−Ｚb)}／{(Ｓx＋Ｓi＋Ｓo)(Ｓi＋Ｓo)／(Ｓx×Ｓi)}・・・・・・・(22)
＞０
(∵式(14)と(15)より、{Ｄ−(１＋Ｆ)Ｚb}＝{(１＋Ｆ)(Ｚ−Ｚb)}＞０)
∴ｄ＞ｄ'・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(23)
従って、排水管内の気圧が負圧になる場合、実施例１の排水トラップ１は従来の排水トラップよりも、残封水深が大きいため封水強度が強いといえる。
【００３２】
次に、損失封水水位を比較する。
式(21)−式(4)
＝δz−δz'
＝(Ｄ−ｄ)−(Ｄ−ｄ')
＝−(ｄ−ｄ') ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(24)
＜０
(∵式(23)より、ｄ＞ｄ')
∴δz＜δz'・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(25)
従って、排水管内の気圧が負圧になる場合、実施例１の排水トラップ１は従来の排水トラップよりも、損失封水水位が小さいため封水強度が強いといえる。
以上より、排水管内の気圧が正圧または負圧のいずれの場合においても、実施例１の排水トラップ１は従来の排水トラップよりも、封水強度が強いといえる。
【００３３】
図４にて、排水トラップ１の排水能力について以下に説明する。
一般に、水が堰などを越えて流れ出る場合、その流量ｑは式(7)で与えられる。
これを排水トラップにあてはめた場合、流出脚側において溢れ縁を越えて流れ出る流量が前記流量ｑに相当し、この流量が大きいほど排水トラップの排水能力も大きい。このため、この溢れ縁を越えて流れ出る流量を指標として、排水トラップの排水能力を判断することができる。
図４に示す排水トラップにおいて、排水トップに流入する水量をＱi、溢れ縁を越えて流れ出る流量をＱo、溢れ縁からの水位をＨとすると、これらの値は式(7)と上記各値から次のように求められる。
Ｈ＝Ｑi／(Ｓi＋Ｓo)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(26)
Ｑo＝Ｋ×ｂ×Ｈ (3/2)＝Ｋ×ｂ×{Ｑi／(Ｓi＋Ｓo)} (3/2)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(27)
Ｑi：排水トラップに流入する水量[mm3]
Ｑo：実施例１の排水トラップの溢れ縁を越えて流れ出る流量[mm3/sec.]
Ｈ：実施例１の排水トラップの溢れ縁からの水位[mm]
ここで、実施例１の排水トラップと、図１０や図１２に示す従来の排水トラップとで、溢れ縁を越えて流れ出る流量を比較すると、以下のようになる。
Ｑo＝Ｋ×ｂ×{Ｑi／(Ｓi＋Ｓo)} (3/2)＝Ｑo'＞Ｑo''・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(28)
(式(11),(13),(27)より)
従って、実施例１の排水トラップは、従来の排水トラップよりも、溢れ縁を越えて流れ出る流量が同等以上なため、排水能力も同等以上であるといえる。
【００３４】
実施例２を図５に示し、以下に説明する。
図５は実施例２の排水トラップで、浴室ユニットの防水パンに取付けられた状態の縦断面図を示す。
実施例２の構成は、実施例１と同じである。
実施例２の形状的特徴を以下に説明する。
封水室４の傾斜部５ｄにおける平断面積は封水最上面４ｃの面積より広く、かつ傾斜部５ｄは円錐台の傾斜面状に上部の平断面積よりも下部の平断面積が広い。この他の形状的特徴は、実施例１と同じである。
上記構成と形状とがもたらす作用を以下に説明する。
傾斜部５ｄは円錐台の傾斜面状に上部の平断面積よりも下部の平断面積が広い。このため、万一排水トラップ１の封水が凍結するような状況下では、零度℃付近の封水がその比重によって対流する際に、封水室４の上方へと滞留することなしに円滑に浮上してゆき、封水の凍結は確実に最上面から始まる。そしてまた、順次凍結が進むにつれ、封水室４にストレスを加えることなく、すでに凍結した封水を上方へと押し上げる。従って、万一排水トラップ１の封水が凍結する場合でも、凍結による膨張によって排水トラップ１が破壊することはない。その他の作用は、実施例１と同じある。
【００３５】
実施例３を図６に示し、以下に説明する。
図６は実施例３の排水トラップで、浴室ユニットの防水パン６に取付けられた状態の縦断面図を示す。
実施例３の構成並びに形状的特徴を、以下に説明する。
排水トラップ１は、封水室側面４ａに封水室４内外を連通する流入管９を有する。この他の構成並びに形状的特徴は、実施例２と同じである。
上記構成と形状とがもたらす作用を以下に説明する。
実施例３では、器具からの排水を流入管９を介して封水室４へ導くことが出来る。この他の作用は、実施例２と同じである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。請求項１では、排水トラップは厚みを増さずに、かつ排水能力の低下も招かずに、排水管内の気圧の正圧側への変動に対して強い封水強度を有するとともに、万一排水トラップの封水が凍結する場合でも、排水トラップが破壊することはない。
【００３７】
請求項２では、請求項１記載の排水トラップにおいて、排水トラップは厚みを増さずに、かつ排水能力の低下も招かずに、排水管内の気圧の正圧側と負圧側の双方への変動に対して強い封水強度を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の排水トラップで、浴室ユニットの防水パンに取付けられた状態の縦断面図であり、排水管内の気圧が大気圧に等しい場合を示す。
【図２】実施例１の排水トラップで、排水管内の気圧が大気圧に対して正圧の場合を示す。
【図３】実施例１の排水トラップで、排水管内の気圧が大気圧に対して負圧の場合を示す。
【図４】実施例１の排水トラップで、排水トラップに流入した水の溢れ縁からの水位を示す。
【図５】実施例２の排水トラップで、浴室ユニットの防水パンに取付けられた状態の縦断面図を示す。
【図６】実施例３の排水トラップで、浴室ユニットの防水パンに取付けられた状態の縦断面図を示す。
【図７】従来の排水トラップで、浴室ユニットの防水パンに取付けられた状態の縦断面図であり、排水管内の気圧が大気圧に等しい場合を示す。
【図８】従来の排水トラップにおいて、排水管内の気圧が大気圧に対して正圧の場合を示す。
【図９】従来の排水トラップにおいて、排水管内の気圧が大気圧に対して負圧の場合を示す。
【図１０】従来の排水トラップで、排水トラップに流入した水の溢れ縁からの水位を示す。
【図１１】従来の排水トラップで、封水深を大きくした例である。
【図１２】従来の排水トラップであり、流出脚断面積の拡大により脚断面積比を大きくした例で、排水トラップに流入した水の溢れ縁からの水位を示す。
【符号の説明】
１・・・・・・・排水トラップ
２・・・・・・・排水トラップ本体
２ａ・・・・・嵌合部
２ｂ・・・・・排水トラップ取付フランジ
２ｃ・・・・・パッキン
２ｄ・・・・・ヘアキャッチャー
２ｅ・・・・・排水管接続口
３・・・・・・・隔壁
３ａ・・・・・隔壁下端
３ｂ・・・・・パッキン
４・・・・・・・封水室
４ａ・・・・・封水室側面
４ｂ・・・・・封水
４ｃ・・・・・封水最上面
４ｄ・・・・・流入脚
４ｅ・・・・・流出脚
５・・・・・・・溢れ縁部材
５ａ・・・・・溢れ縁
５ｂ・・・・・溢れ水受け部
５ｃ・・・・・嵌合部
５ｄ・・・・・傾斜部
６・・・・・・・防水パン
７・・・・・・・洗い場
８・・・・・・・排水管
９・・・・・・・流入管
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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