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ウォーターハンマー現象って何?その原因・危険性・対策を解説!

2018.04.10

みなさんは「ウォーターハンマー現象」という言葉をご存知でしょうか。実は、私たちの日々の生活の中でも遭遇しているものなのですが、目に見えない音だけしか聞こえない現象のため、危険に気づかないケースがあります。ウォーターハンマー現象について解説します。

  1. ウォーターハンマー現象に心当たりはありますか?
  2. ウォーターハンマー現象の実際の動画
  3. ウォーターハンマーが発生するメカニズム
  4. ウォーターハンマー現象が起きる最大の原因は温度差
  5. ウォーターハンマー現象による衝撃は10MPa以上
  6. ウォーターハンマー現象で水道管の中はどうなっている?
  7. ウォーターハンマー現象の危険性は?
  8. ウォーターハンマー現象が起こりやすい状況は?
  9. ウォーターハンマーによって水道管を痛めないために
  10. まとめ
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キッチンやバスルームで水道の蛇口をひねった時に、「カチカチ」という金属音や、「ドン!」という衝撃音が聴こえたことはないでしょうか。この金属音や衝撃音の正体こそが、ウォーターハンマー現象と呼ばれるものです。自宅だけではなく外出先など、どこかで遭遇されたことがあると思います。
ウォーターハンマー現象が発生する原因や、危険性、その対策などについてまとめます。
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ちょうど蛇口をひねって水が出ようとしている瞬間、この時にウォーターハンマー現象は発生します。
どのようなものなのか心当たりがない方は、次の動画を見てください。水を出したり止めたりを繰り返して、何度もウォーターハンマー現象を起こしたものですが、この音に聞き覚えがある方も多いのではないでしょうか。
日常的に聴こえている音なので、もしかしたらウォーターハンマー現象が起こっているなどとは思わず、その危険性に気づいていない可能性があります。
このウォーターハンマー現象は、決して水道の正常な稼働ではなく、水道管内部で問題が生じているものです。まずは、どうして金属音や衝撃音が発生するような事態になっているのか、その原因について解説させていただきます。
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ウォーターハンマー現象が発生する原因は、ずばり水道管内部の水圧によるものです。水道管を流れる水の圧力は本来、一定であることが理想なのですが、ポンプの動きやバルブ、温度などによって圧力差が生まれています。
【原因1】ポンプの圧力が強すぎる場合には、ウォーターハンマー現象が発生します。特に、アパートなどの集合住宅でポンプが共同の場合には、ポンプに近い部屋では水圧が強く、ウォーターハンマー現象が強くなるケースがあります。ただし、基本的には施工業者によって対策が行われているため、最近の住宅では発生するケースが少なくなっています。
【原因2】水道管のバルブ部分などの水道管が狭くなっている箇所で、ウォーターハンマー現象が発生します。配管の曲がりくねった個所なども含めて、水道管の行動そのものがウォーターハンマー現象を発生させやすい構造になっているケースがあります。バルブ部分などは水道管のなかでも弱い部分ですので、水漏れなどの原因となる危険性があります。
【原因3】冷水と温水の温度差によってもウォーターハンマー現象が発生します。小さな爆発のようなものが生じており、水道管の破損の危険性が高く、すぐに対策を行う必要があります。こちらの発生原因については、項を改めて、詳しく解説させていただきます。
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まるでハンマーで水道管を叩いたような強い衝撃を生むウォーターハンマー現象ですが、その発生原因として最も大きなものが水道管内部で温水と冷水が混ざりあった際に起こります。
温水器やボイラーなどで温められた温水が、上水からそのまま流れ込んだ冷水と混ざり合うことで、水道管内に含まれた空気が凝縮して強い圧力を生むものです。具体的には、蒸気によって熱せられた温水に含まれる空気は膨張しており、これが冷水と混ざって急激に収縮することによって、強い力が生じています。
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水道管の内部は基本的に水で満たされているだけではなく、多くの空気を含んでいます。水量によってはパイプの上半分が空気という状況になっており、ウォーターハンマー現象が生じやすい状況になります。
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ウォーターハンマー現象の発生メカニズムを説明したところで、具体的にどれほどの圧力が水道管に加わっているのかを解説します。
天気予報などでお馴染みの「パスカル」が圧力の単位です。気圧を示すために利用されているのが10の2乗の「ヘクトパスカル」ですが、水道管にかかる水圧は「10MPa」、つまり10メガパスカルです。「メガパスカル」とは10の6乗のパスカルです。
とても強い力が、水道管の一部分に瞬間的に加わっているということです。
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つまり、ウォーターハンマー現象というのは、水道管の内部で一時的に強烈な水圧が生まれて、水道管などに激突している音なのです。次の動画は、水道管内部の圧力差を示したものです。青から赤に近づくにしたがって強い圧力が生じていることを表しています。
バルブの前後で、一瞬だけ赤くなる状態があります。この時に、強い水圧が生まれて、水道管に激しく衝突しているのです。蛇口をひねった時に聞こえるあの音は、いわば水道管の悲鳴です。
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ここまでの解説でご理解いただけるように、ウォーターハンマー現象は水道管に強い衝撃を与えます。老朽化したパイプやバルブなどの弱い部分に衝撃が加わることによって、強固に見えるパイプが易々と避けてしまう事例もあります。
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共同住宅ではパイプやバルブの点検作業が定期的に行われていますが、一戸建てなどで定期検診がない家庭の場合には、近隣の水道業者などに相談をして、パイプの損傷などがないか確認をする必要があります。損傷した箇所は水漏れが生じているために目視での確認が可能であることに加え、月々の水道料金の変化などでも確認が出来ます。
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ウォーターハンマー現象を引き起こしやすい環境としては、やはり温水を日常的に使用する箇所です。つまり、温水シャワーを利用するバスルームや、温水での洗浄を行うキッチンなどが、ウォーターハンマー現象の発生が懸念される危険個所です。
ウォーターハンマー現象の発生原因について解説した通り、冷水と温水が混ざり合うことで生じるものですが、こうした箇所での発生機会が多くなります。
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ウォーターハンマー現象が発生する原因が、温水を使用することだと分かったところで、冬場などに温水をしようしないで我慢するという対策を行うのは、家族の同意も得られず根本的な解決にいたりません。
ただし、危険な状態のまま放置するのではなく、比較的安価なものから対策を実施することが好ましいです。
引用: https://images-na.ssl-images-amazon.com/images/I/41wFfzG0nbL.jpg
例えば、このボンパミニは数千円で購入可能なものですが、ウォーターハンマー現象を止める効果があるものです。個人での施工は大変ですので、水道業者に依頼する必要がありますが、作業費を含めても1万円前後から対策を行うことができます。
手のひらに収まるようなサイズのものですが、ウォーターハンマー現象の対策には力を発揮してくれます。
水道業者によっては、最初から高額の費用が掛かる対策を提案するケースも見られますが、金額に納得できない場合には別の業者にも相談してみるなど、業者の言いなりにならないように注意してください。日常生活では見えない部分で生じている問題のため、不安に感じられることが多いですが、冷静に対応してください。
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カクダイ 水撃防止器 ボンパミニ 配管取付型 643-502
価格 ¥ 3,614
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ウォーターハンマー現象は、古くから水道に関わる人々を苦しめてきた現象のひとつですが、発生原因となるメカニズムが分かったことで、様々な対策が行えるようになっています。新しい住宅では、こうした対策がすでに施されているケースが大半ですが、水道の利用時に気になる音がしたら、専門家に相談をするようにしてください。
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衝撃音によってドキッとすることなく、快適な生活を送っていただきたいと思います。