土管（ソイルスタック）の構造・機能・排水通気システムでの役割

ソイルスタック（土管）は、内部配管を下水道に接続し、ガスを建物外へ排出する配管システムの部分です。これらのパイプはあらゆる建物タイプで見られますが、ほぼすべての住宅や小規模建物にあります。システムがソイルスタックを使用する場合、パイプは建物下から屋根のベントまで垂直に走ります。これらの垂直パイプは、上階の排水口から排水が下向きに流れる際の時折聞こえる「ゴーッ」という音で特徴づけられます。

排水の流れ

トイレ、シンク、浴槽から排水が出ると、排水管を通って中央に配置されたソイルスタックへ流れます。ほとんどの住宅建物は重力式システムを使用し、排水管は常に下向きに傾斜して排水を助けます。垂直ソイルスタックに水が達すると、固形物と液体は下へ、ガスは上へ流れます。

下部と上部の構造

ソイルスタックの底部には、排水除去システムへの出口があります。都市部では下水道へ、郊外では浄化槽への出口となります。このパイプも、家屋内の小さな排水管と同様に下向きに傾斜しています。

ソイルスタックの上端は通常、単なる開放パイプです。これによりガスが大気中に排出され、ほぼ即座に拡散します。これらのベントの中には、鳥や虫がパイプに完全にアクセスできないようカバーが付いているものもありますが、臭いだけでほとんどの生物は寄り付かないため、多くの場合不要です。

中性圧力システム

ソイルスタックの頂部が大気に開放されているため、中性圧力システムとなります。管内の気圧は外部の気圧と同じです。これにより、固形物とガスが吸引やサイフォン効果を生じることなく、別々の方向に移動できます。

ベント詰まりの影響

空気ベントが塞がれると、管内の圧力が上昇し始めます。最終的に、これが家屋内で最も容易な開口部から下水ガスが排出される結果となります。多くの場合、システム内で最も高い排水口（詰まったベントに最も近いもの）から始まります。これにより管の圧力が緩和され固形物がシステムから出られるようになりますが、有害で悪臭のあるガスが家屋内に充満します。

ソイルスタックは北米のほぼすべての住宅と、世界中の多くの発達した地域で一般的です。この排水除去方式は、小規模店舗、レストランなど、シンプルな配管システムを持つ非住宅建物でも一般的です。ホテル、オフィスビル、大規模アパートなどより複雑なシステムでは、異なる排水除去プロセスが使用されることがあります。

ソイルスタックとウェイストスタックの違い

ソイルスタックとウェイストスタックの働きを理解するために、まずグレーウォーターを見てみましょう。グレーウォーターは浴槽、シャワー、シンク、洗濯機などの家電から来ますが、トイレからは来ません。トイレの水や糞便と接触していないため「グレー」と呼ばれます。一方、トイレからの水は少し異なる経路をたどります。各トイレには最終的にソイルスタックに繋がるパイプがあり、ウェイストスタックには繋がりません。

ドレイン・ウェイスト・ベントシステムに複数のスタックがあると仮定すると、グレーウォーターは通常直接ウェイストスタックへ行きます。ここで2つのスタックの違いが見えます。これらは互いに平行に走ることがありますが、接触しません。この2スタック構成では、メインドレインで合流してから下水へ流れます。

ソイルスタックとウェイストスタックのもう一つの重要な違いはサイズです。ほとんどのソイルスタックはウェイストスタックより太いパイプを使用します。太いパイプにより、固形廃棄物が建物ドレインを通って下水へより容易に流れます。市町村の配管コードでは、ソイルスタックとウェイストスタックの両方について最小管径を指定していることが多いです。

ウェットベントスタック

一部のDWVシステムはウェットベントスタックを使用します。この場合、各ウェットベントスタックは排水管とベントの二役を果たします。これらのウェットベントは水を排出しながら同時にガスを排出できます。ウェットベントを使用するほとんどのシステムには、すべての排水を処理する単一のドレインスタックがあります。

各ウェットベントがメインスタックに直接接続されているため、それらのベントからのすべての水は下水へ向かう前にメインスタックに流れ込みます。グレーウォーターは、トイレからの汚水と合流するまでそれほど長く「グレー」のままではありません。各フロアの複数の器具が単一のウェットベントに接続されていることがよくあります。市町村の配管コードは、管径や水平ドレインラインへの接続方法など、ウェットベントの多くの設計面を規定しています。

ループベント

幅広い住宅と部屋の設計に対応するため、創造的な配管ソリューションが必要になることがあります。ループベントはその優れた例の一つです。通常、ベントを直接壁に通すことが不可能な場所に設置されます。キッチンのアイランドシンクでよく使用されます。

ウェットベント、ソイルスタック、ウェイストスタックのベントと同様、ループベントもガスを逃がします。原理はほぼ同じ：ガスは上へ、水は下へ流れます。シンクから、トラップ管が一連のエルボで頂部が接続された垂直ドレインパイプに流れ込みます。エルボが曲線またはループを作り、ガスがループを通って上へ、垂直ベントパイプを通って近くの壁のベントラインと床下のドレインラインの両方に分岐します。

ループ構成では、垂直ドレインパイプが水を床下の水平ドレインラインへ流下させます。垂直ドレイン管とベント管の両方が、45度エルボで直管に接続され、ドレインラインにリンクしています。直管は45度ワイ継手を通ってドレインラインに達します。水平ドレインラインはウェイスト、ソイル、またはメインドレインスタックのいずれかに流入します。州と地方の配管法がループベントの設置場所と方法を規定しています。

ソイルスタックは必要か？

ドレイン・ウェイスト・ベントシステムは多くの異なる方法で構成できます。トイレからの固形廃棄物用に別々のウェイストスタックとソイルスタックを使用する2スタックシステム、ガスを排出するための追加ベントパイプを使用するシングルスタックセットアップなどを既に言及しました。多くの現代住宅はシングルスタックシステムを使用し、古い家は通常ダブルスタック配管を採用しています。しかし、これは絶対的なルールではありません。

ソイルスタックはどこへ行くか？

前述の通り、ソイルスタックは廃棄物を建物外へ送り、ガスを上へ排出します。シングルメイントランクも同じ目的を果たしますが、トイレからの固形廃棄物用の別スタックはありません。配管システムの設計スタイルに関わらず、ガスを排出し建物から水を排出するために、少なくとも1つのスタックが必要です。

シングル・ダブル両スタックシステムは、最終的に建物下の水平メインドレインパイプに繋がらなければなりません。DWVシステムはメインドレインラインで終了します。このラインは水平に走りますが、やや下向きに傾斜し、市営下水本管に接続されます。あるいは、メインドレインラインが浄化槽に繋がることもあります。