水圧とウォーターハンマー（水撃作用）
でもだ、いまいち想像できない、
あとウォーターハンマーってなんだろ。
という方への記事となります。
はじめに結論：管への急激な圧力での（水撃圧）
- 水を急に止める
- 水柱分離(すいちゅうぶんり)などで管にマイナスの（負圧）圧力がかかると起こる現象
- 長い管の末端での旧閉止
- 乾式（空気など水の無い状態）で水を流し満タンになったとき
この記事では
- ウォーターハンマーが起きる原因がわかる
- ウォーターハンマーが発生するその理由や予防策わかります。
- 水中分離が絵でわかる
本記事の内容
- ウォーターハンマーは急に水を止めたときに生じる現象
- とりあえずエアチャンバー（水撃防止器）つければいいの？それ以前の予防方法
- 水柱分離の発生しかた
- 消防でも実は大事ポンプや消火栓を壊さないように
- で対策は？エアーチャンバー水撃防止器で
ウォーターハンマーは急に水を止めたときに生じる現象
で？なにが起こるの？
- 音
- 管の破壊
その圧力はなんていうの？
水撃圧（すいげきあつ）
といいます
です。
なぜかというと、
管内の水などの
流体の圧力が急に止められると
管の圧力が急激に上昇し流体通しがぶつかりあって水撃圧が発生するからです。
これが発生する現象をウォーターハンマー
（水撃現象）といいます
具体的には
ポンプの二次側の配管
器具やバルブなどの急な閉止などが
対策として
- 水撃防止器を付ける
- チャッキ弁が原因の場合はスモレンスキチャッキ弁を使う
- 水柱分離を起こりにくいように低層階での横引きを短くする
などがあります。
水撃を防止する機器として
水撃防止器という機器が給水装置であります
水撃限界性能基準
また給水装置では（水撃限界性能基準）
という基準で決められています
２ｍ毎秒の流速で０．１５MPaで急閉止しても上昇圧力が１．５MPa以下であること
という基準で水撃限界に関する試験を行います。
検査対象は：水栓、弁類、ボールタップなどです
エアチャンバーなどと
呼ばれるもので
小型のものから、
歌手のマイク？のような大きいものも
あります。
流れ出ようとしていた
水が止められた際の衝撃、
結構蒸気だと水の速度が速いらしく
1秒間に２０－３０メートル、
トラップなどが無いと危険、
洗濯機のカン、カンという
音も同じらしい。
水撃圧が発生させない流速
| 流速（毎秒） | ||
| 蒸気管 | ２０－３０ｍ | |
| 給水管 | １．５ｍー２．０ｍ | 銅管は1.5M/sec |
ポンプやバルブのの急激な動作、管内部の空気などによっても発生します。
けっこうがっつり壊れるときがある。すごすぎ、水圧。。
エアチャンバーやスモレンスキチャッキ弁などで対策が必要。
話は戻りますが、
水圧試験の圧力と水撃圧
水撃圧ではいくつの圧力というか、負圧による真空箇所ができた状態で
流体がぶつかり合うと発生するようです。
参考URL
https://catfood-tecsheet.ssl-lolipop.jp/fe06ig001.pdf
なんかすごい論文です時間あったら読みたいですね。
水圧試験
１．７５MPaで試験はわかったんですが、
どんくらいよ？
という部分がわからない。
消防車のホースでの放水時の圧力が
０．８５MPaだそうです。
あれの２倍の圧力で試験する。
- 水圧試験1.75MPa
- 消防ホース圧力0.85MPa
結構結構すごい圧力ですよね。
０．１MPAはほぼ１Kg/ｃｍで
１Kg/ｃｍは1平方センチ＝１ｇ
の水の１０００倍なので１０メートル
水を押し上げる力があるということだそうです。
なるほどMPaの前は１Kg/ｃｍというのが
一般的だったんだ、
これでよかったのに。
圧力でも損失があるということ
これもなんでしょうね、
消防車の例でしたが、
高さの損失、ノズル圧力の損失、
ホース内の摩擦の損失
これらも計算に入れないと
きちんと水は流れないということ
ですね。
ちなみに放水でストレートの
ノズルでも1人でカバーでき放水できる
圧力は０．３MPaだそうです。恐るべき耐久試験。。
まあ自分はここまでいいですよ
というかたは
これらの知識ぺら本で解決したいなら
ここらへんにも書いています。
施工から設計までカバーできます衛生設備まわり中心で理解がすすみ仕事が楽になります。
https://setubimemo.com/%e8%a8%ad%e5%82%99%e3%81%ae%e6%9c%ac%e3%81%a7%e3%81%8a%e3%81%99%e3%81%99%e3%82%813%e9%81%b8%ef%bc%81/
とりあえずエアチャンバー（水撃防止器）つければいいの？それ以前の予防方法
- 低層階での横引きを減らす
- 水圧が高くなりやすい低層階での減圧弁の設置
- ボール弁やバタ弁でなく仕切弁などを選ぶ→急閉止を防止
- 水柱分離個所に吸排気、エア抜き弁を設置→負圧時に空気を送る
くらいでしょうか
鉄管の場合は材質のせいか
爆音がとどろくことが多いようです。
ポリ管でもユニットバスしたの配管の
サドル支持部分でもなるそうです
水撃防止性能という部分のお話でした。
水柱分離の発生しかた
結論：水中分離で管が負圧（ペコペコへこむ）で壊れる
具体的に理解するために
図にしてみました。
水中分離の発生する過程の図
高層階の横引き配管が長いと起きやすいらしいので、
低層階で横引くとかエアチャンバーで負圧を減らすと
いいそうです。
ポンプを止めます
負圧は配管では結構厄介で、ストローでたとえてみます
水柱分離は空気の入り口がない状態で負圧になるので
指で反対側でおさえて吸うとほぼ同じかと思います。
配管で起きると、音が出たり、壊れんじゃない？
というイメージがつくといいですが、
伝わりますでしょうか。
■参考サイト
消防でも実は大事ポンプや消火栓を壊さないように
消防でも実は大事ポンプや消火栓を壊さないように
結論
ノズルやコックは「ゆっくりしめましょう」
理由として
消防ポンプというものがあり
消防団など地方の消火活動では一般的ですが
ポンプで放水中にノズルの急閉止などで
ポンプが壊れることがあります。
具体的には
- コック→ポンプ側
- ノズル→ホース側
- ノズル側だけ閉める→NG
- 機関員と連携を取る
参照URL
https://www.city.oita.oita.jp/o212/documents/8kasaistepup.pdf
給水装置（一般家庭などの飲用の水の管は器具、弁、水栓など）
と同じように
消火活動で行う際の水撃圧も同様に
急閉止が原因になるケースが多いようです。
とくに消火活動の場合はポンプを多用することが多いので
注意が必要です。
で対策は？エアーチャンバー水撃防止器で
水撃防止器やエアーチャンバーという部材で
回避が可能となります。
そういう配管にならないのがベストらしいです。
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消防設備士目指してます！
まあ自分はここまでいいですよ
というかたは
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