JP2019196612A - 正負圧緩和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置にあたって省スペース化を図ることができ、垂直方向または水平方向への設置も可能な正負圧緩和装置を提供する。【解決手段】 排水配管に取り付けられて、排水配管の正圧および負圧を緩和する正負圧緩和装置であって、軸方向に長い中空の弾性体の筒状部材であるゴム筒１１と、ゴム筒１１を被覆するケーシング部材の外筒１０とを備え、排水配管内が正圧時にはゴム筒１１が側方向に収縮して正圧を緩和し、排水配管内が負圧時にはゴム筒１１が側方向に拡幅して負圧を緩和することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、排水配管内の圧力変動を緩和する正負圧緩和装置に関する。

排水配管内部は、排水と空気とが存在しており、排水量や空気量の状況によって管体内部に圧力変動が生じる。

排水配管内部が正圧の状態、つまり、気圧が大きい場合、空気量が多くなり、水に挟まれて空気が行き場をなくした結果、トラップから空気が逃げていき、封水の吹き出しを生じさせることがある。正圧の状態になる原因は、一気に大量の水を排水したときに、水と空気とが一緒に排水配管へ流れ込んでしまうことが多く、そのため、高層マンションや高層ビル等では排水配管内が正圧になりやすく、通気させるための排気弁が必要となる。上記のような高層建築物を除き、排水をすると排水配管内部は負圧の状態、つまり、気圧が小さくなることが多い。そのため、封水の吸い出し（引き込み）が起きやすく、破封を防ぐため吸気弁が必要となる。

ところで、近年ではゲリラ豪雨とも称される、局地的に短時間に強い雨が降る集中豪雨が頻発している。雨水を排水する雨水管と、生活排水を排水する汚水管とを合流させて排水する合流式下水道では、集中豪雨の雨水を排水する際には、合流管内が満水となり、建物の排水管内の管内圧力変動が大きくなってしまう。そうすると、配管内部が急激に正圧と負圧を繰り返して、建物の１階に設置している排水トラップが、正圧のときに封水の吹き出し、負圧のときには破封するという現象が多発している。

また、集中豪雨のような異常気象の状態でなくても、建物のリフォームやリノベーションに伴って排水配管の設計が変更され、当初設計時の排水許容量を超えた排水がなされるようになった結果、配管内の圧力変動が大きくなってしまうということもある。

このような配管内の圧力変動に対応するため、例えば、特許文献１では、排水トラップの下流に設置して、排水管内部の管内圧力が正圧になった際には、正圧緩和装置の内部の袋状のジャバラ部が収縮して管内の正圧を緩和し、管内圧力が負圧となった際には、負圧緩和装置の吸気弁が作動し、室内の空気を吸気して管内の負圧を緩和する排水設備用システムの正負圧緩和装置が開示されている。

また、特許文献２では、排水トラップの下流に、袋状のジャバラ部を垂直方向に垂下するように配置構成し、排水管内部の管内圧力が正圧になった際には、正負圧緩和装置の内部の袋状のジャバラ部が自然状態時より収縮して、収縮した分の管内の正圧を緩和し、管内圧力が負圧となった際には、正負圧緩和装置の内部の袋状のジャバラ部が自然状態時より伸張して、伸張した分の管内の負圧を緩和する正負圧緩和装置が開示されている。

特開２００９−５７７８０号公報 特開２０１６−１０２２９７号公報

しかしながら、上記特許文献１の正負圧緩和装置では、正圧緩和装置と負圧緩和装置を別構成となっているので、装置の設置スペースを大きく取らなければならないという問題がある。正負圧緩和装置は、室内空間又は配管スペースを含む室外空間に設置されるものであるところ、特に室内空間への設置にあたっては、流しや洗面台のキャビネット内に配置されることが多く、これらのキャビネット内の収納スペースを大きく確保するために、できるだけ装置の設置スペースを小さくする必要がある。

また、上記特許文献２の正負圧緩和装置では、ジャバラ状に構成されており、自然状態から上下方向にジャバラを伸縮させている。横置き（水平方向）に設置すると、ジャバラが自重により下方に垂れ下がることで配管内部に当接し、正常に稼働しなくなってしまう。そのため、設置方向が縦置き、垂直方向への設置に限定されるという問題がある。

さらに、排水トラップより下流の排水管に、管体内が正圧時に管内の圧力を外部に放出して緩和させる排気弁を配置する方法も考えられるが、排気弁を用いると、管内を排気弁で排気した時に排水管内の異臭や害虫が室内へ逆流してしまうので、配管スペースを含む室内では排気弁の配置はなるべく避けなければならない。

そこで、本発明はこのような事情や問題に鑑みてなされたものであり、設置にあたって省スペース化を図ることができ、垂直方向または水平方向への設置も可能な正負圧緩和装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明に係る正負圧緩和装置は、排水配管に取り付けられて、排水配管の正圧および負圧を緩和する正負圧緩和装置であって、軸方向に長い中空の弾性体の筒状部材を備え、排水配管内が正圧時には前記筒状部材が側方向に収縮して正圧を緩和し、排水配管内が負圧時には前記筒状部材が側方向に拡幅して負圧を緩和することを特徴とする。

これによれば、弾性体の筒状部材の伸縮によって配管内の正負圧を緩和する簡易な構成となるので、装置の設置に大きなスペースを確保する必要がなく、省スペース化を図ることができ、垂直方向または水平方向への設置も可能な正負圧緩和装置が実現される。

ここで、前記正負圧緩和装置は、軸方向の一端に吸気弁を備えるのが好ましい。

これによれば、配管内が正圧時には吸気弁を閉じて外部への排気を遮断し、配管内が負圧時には吸気弁からの通気と下水側からの吸気により自然状態に戻るようにすることができる。

さらに、前記筒状部材の内周面または外周面に凹状部または凸状部が構成されているのが好ましい。

これによれば、筒状部材の表面積を大きくすることにより筒状部材に作用する圧力を小さくさせつつ、配管内の気圧を緩和することを可能にするので、省スペース化に優れた正負圧緩和装置が実現可能となる。

また、前記筒状部材を被覆するケーシング部材の外筒を備え、前記外筒および前記筒状部材の厚みと大きさを変更して前記筒状部材の収縮量と拡幅量とを調整するとしてもよい。

これによれば、配管内における正圧の緩和量および負圧の緩和量に適した正負圧緩和量を得ることができる。

以上のように、本発明に係る正負圧緩和装置によれば、弾性体の筒状部材の伸縮により配管内の正負圧を緩和するという簡易な構成となるので、設置にあたり省スペース化が図られ、垂直方向または水平方向のいずれにも設置可能な正負圧緩和装置が実現可能である。

本発明の実施形態に係る正負圧緩和装置の斜視図である。 正負圧緩和装置の断面図である。 ゴム筒と吸気弁の動作を示す図である。 正負圧緩和装置の取付状況を示す図である。 正負圧緩和装置の取付状況を示す図である。 第１変形例に係る正負圧緩和装置のゴム筒の動作を示す図である。 第２変形例に係る正負圧緩和装置の正面図である。 第２変形例に係る正負圧緩和装置の斜視図である。 第３変形例に係る正負圧緩和装置の斜視図である。 第４変形例に係る正負圧緩和装置の斜視図である。 第５変形例に係る正負圧緩和装置の斜視図である。

以下、本発明に係る正負圧緩和装置について、実施の形態に基づいて詳しく説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る正負圧緩和装置の斜視図であり、図２は断面図である。

本実施形態に係る正負圧緩和装置１は、排水トラップの下流側の排水配管内に設置され、弾性体の筒状部材の伸縮によって排水配管内の正負圧を緩和する装置である。正負圧緩和装置１は、全体が中空の筒状になっており、ゴム筒１１を被覆するケーシング部材である外筒１０と、正負圧を緩和するためのゴム筒１１と、装置内の空気の通り道となる通気管１２を備え、一方の端に吸気弁２と、他方の端に排水管と接続される排水管接続部３とを備えている。

ゴム筒１１は、弾性体の筒状部材で構成され、側方向に収縮・拡幅して、配管内の正負圧を緩和する部材である。ゴム筒１１は、軸方向に長く、内部に通気管１２が通るよう中空になっている。ゴム筒１１を構成する弾性体は、伸縮率が高い材質の弾性体であり、シリコンゴムや、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（EPDM）、熱可塑性エラストマー（例えば、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体など）、天然ゴム等である。ゴム筒１１は側方向への収縮・拡幅を繰り返すものであるところ、ゴム筒１１の膜厚が厚いほど動作圧力が高くなることから、０．１〜２．５ｍｍ程度の薄膜に形成するのが好ましい。

図３は、ゴム筒１１と吸気弁２の動作を示す図である。正負圧緩和装置１は、ゴム筒１１内部に通気管１２を配置し、さらに通気管１２の頂部に吸気弁２が配置されている。図３の（Ａ）は、正負圧緩和装置１はニュートラルな自然状態である。配管内が正圧の状態になると、図３の（Ｂ）に示すように、ゴム筒１１が中心軸方向へ収縮し、収縮した分の正圧を緩和するとともに、吸気弁２は閉じられ外部への排気が遮断される。排水が完了して下水側と通気可能になれば、内部の空気を下水側へ排出することにより自然状態に戻る。一方、配管内が負圧の状態になると、図３の（Ｃ）に示すように、吸気弁２からの通気と下水側からの吸気により自然状態に戻るように構成されている。

このように構成される正負圧緩和装置１は、排水トラップの下流側の排水配管内で、室内居住空間や床下等の室外の配管スペース、あるいは、屋外にも配置することができる。図４および図５は、正負圧緩和装置の取付状況を示す図である。

図４では、排水トラップ８の下流側で室内居住空間にある流し台や洗面台のキャビネット内に水平方向に正負圧緩和装置１が設置されている例を示している。また、図５では、居住空間９の外にある床下等の配管スペースに垂直方向に正負圧緩和装置１が設置されている例を示している。

このように、正負圧緩和装置１は、ゴム筒１１の伸縮によって管内の正負圧を緩和する。正負圧緩和装置１は、簡易な構成であるため、設置にあたって大きなスペースを確保する必要がなく、省スペース化を図ることができ、また、垂直方向にも水平方向にも設置することが可能となっている。なお、排水配管内における正圧の緩和量および負圧の緩和量はゴム筒１１の伸縮量（容量）に依ることから、必要とされる正負圧緩和量に応じて、厚みや大きさの異なるゴム筒１１や外筒１０に取り換える等して、ゴム筒１１や外筒１０の厚みや大きさを変更して容量を調整してもよい。

次に、本実施形態の変形例を説明する。なお、実施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、第１変形例に係る正負圧緩和装置のゴム筒の動作を示す図である。第１変形例に係る正負圧緩和装置は、外筒１０とゴム筒１１とにより構成したものである。

図６の（Ａ）は、正負圧緩和装置が作動していない、ニュートラルな自然状態である。この状態から、大量の排水が排水配管内部へ流入する等によって配管内が正圧の状態になると、図６の（Ｂ）に示すように、ゴム筒１１が中心軸方向へ収縮し、収縮した分の正圧を緩和する。一方、配管内が負圧の状態になると、図６の（Ｃ）に示すように、ゴム筒１１が中心軸方向から拡幅し、拡幅した分の負圧を緩和する。配管内の正圧・負圧が緩和され、気圧変動が収まるとゴム筒１１ａは元の筒状形状に復元し、正負圧緩和装置は再び図６（Ａ）に示すニュートラルな自然状態に帰する。

このように、外筒１０とゴム筒１１とにより簡易的に正負圧緩和装置を構成してもよい。

図７は、第２変形例に係る正負圧緩和装置の正面図であり、図８は斜視図である。

第２変形例に係る正負圧緩和装置４は、外筒２０と、ゴム筒２１とを備え、さらに、ゴム筒２１の外周面に凹状の溝である凹状部を形成してなるゴム筒凹部２２を備えている。ここでは、ケーシング部材である外筒２０を省略して図示している。

ゴム筒２１は大きくなればなるほど、ゴムがいっそう延びてゴムの張力は増すことになる。同時にゴム筒２１の表面積も大きくなる。たとえば、ゴム筒２１の大きさ（半径または直径）が増すとゴムの張力も同様に増す一方、表面積は指数関数的に増すため、ゴム筒２１にかかる圧力を抑えることができる。すなわち、ゴム筒２１の表面積を大きくすることで、排水配管内部の気圧を低くすることができる。

ここでは、ゴム筒２１の内周面または外周面に凹凸形状を構成してゴム筒２１の表面積を大きくすることにより、ゴム筒２１に作用する圧力を小さくさせつつ、排水配管内部の気圧を緩和することを可能にしている。このように、ゴム筒２１を大きくすることなく、ゴム筒２１の表面積を稼ぐことによって、より設置にあたっての省スペース化に資する正負圧緩和装置４が実現可能となる。

なお、この第２変形例では、縦方向の凹溝状で、溝の形状が上下三角形状のゴム筒凹部２２を例示したが、溝の形状は円弧形状（Ｒ形状）としてもよいし、ゴム筒凹部２２を縦方向の凸状のリブである凸状部として形成してもよい。以下は、ゴム筒の表面積を増加させる別の変形例である。

図９は、第３変形例に係る正負圧緩和装置の斜視図である。

図９に示す第３変形例に係る正負圧緩和装置５は、ゴム筒３１の全体を捩ってゴム筒３１の外周面に凹凸を設けてゴム筒リブ３２を形成し、ゴム筒３１の表面積を増加させたものである。なお、ここでも、ケーシング部材である外筒を省略して図示している。

図１０は、第４変形例に係る正負圧緩和装置の斜視図である。

図１０に示す第４変形例に係る正負圧緩和装置６は、ゴム筒４１の外周面において周方向へ凸状のゴム筒リブ４２を形成し、ゴム筒４１の表面積を増加させたものである。なお、ここでも、ケーシング部材である外筒を省略して図示している。

図１１は、第５変形例に係る正負圧緩和装置の斜視図である。

図１１に示す第５変形例に係る正負圧緩和装置７は、ゴム筒５１の外周面にらせん状に連続する凸部を設けてなるゴム筒リブ５２を形成し、ゴム筒５１の表面積を増加させたものである。なお、ここでも、ケーシング部材である外筒を省略して図示している。

以上、本発明に係る正負圧緩和装置について、実施形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々設計変更が可能であり、それらも全て本発明の範囲内に包含されるものである。

例えば、上記実施形態では、ゴム筒や外筒を円筒形状で示したが、四角形等の角筒であってもよく、ゴム筒と外筒のいずれか一方を円筒とし、他方を角筒にする等の組み合わせで構成してもよい。

本発明に係る正負圧緩和装置は、排水配管内部における圧力変動を緩和させる正負圧緩和装置として好適である。

１，４，５，６，７ 正負圧緩和装置
２ 吸気弁
３ 排水管接続部
８ 排水トラップ
９ 居住空間
１０，２０ 外筒
１１，２１，３１，４１，５１ ゴム筒
１２ 通気管
２２ ゴム筒凹部
３２，４２，５２ ゴム筒リブ

Claims (4)

1. 排水配管に取り付けられて、排水配管の正圧および負圧を緩和する正負圧緩和装置であって、
   軸方向に長い中空の弾性体の筒状部材を備え、
   排水配管内が正圧時には前記筒状部材が側方向に収縮して正圧を緩和し、
   排水配管内が負圧時には前記筒状部材が側方向に拡幅して負圧を緩和する
   ことを特徴とする正負圧緩和装置。
2. 前記正負圧緩和装置は、
   軸方向の一端に吸気弁を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の正負圧緩和装置。
3. 前記筒状部材の内周面または外周面に凹状部または凸状部が構成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の正負圧緩和装置。
4. 前記筒状部材を被覆するケーシング部材の外筒を備え、
   前記外筒および前記筒状部材の厚みと大きさを変更して前記筒状部材の収縮量と拡幅量とを調整する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の正負圧緩和装置。

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