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ウォーターハンマー対策
ウォーターハンマーってなに？
キッチン、浴室、洗面所等で「ドン！」、「ガン！」、「コン！」あるいは「ゴン！」、「パシッ！」、と聞こえる「原因不明の異音や衝撃音」の経験はありませんか。また、原因不明の漏水や、シャワーの温度が急に変化したり、給湯器のセンサーが破損し修理を依頼されたことはありませんか。
これらは全てウォーターハンマー（水撃）現象により発生する音や現象で、シングルレバー水栓器具や大型全自動洗濯機、食器洗浄器等の快適さや利便性を追求した水・湯の急閉止を伴う水栓器具や電磁弁を内蔵した家電製品が急速に普及したことが原因として上げられます。更に近年、建築物の高層化、高台への建築、３階建て住宅の普及、住居密度の増加等により、各自治体は給水圧力・給水量を増やさざるを得なくなりつつあり、今後ますます増加する問題です。
ウォーターハンマー現象発生メカニズム
ウォーターハンマー現象はこれら機器の急閉止により、配管内の水や湯が瞬間的に停止させられることによって、流体の運動エネルギーが逃げ場を失い、圧力エネルギーに変換され、配管内に急激な圧力上昇（水圧変動）を招き「過大圧力波」（衝撃波）が発生します。この圧力波は配管や流体を通して瞬間的に遠方に伝播される為（水の場合、秒速千四百メートル以上）、原因不明の異音が原因となる機器以外の場所で発生し、戸建住宅での酷い場合ですと道を隔てた隣家に及ぶこともあります。
集合住宅の場合、生活リズム、考え方の異なる上下両隣を含む隣家との原因不明の騒音・振動トラブルを含む為、精神的な苦痛からノイローゼになるケースも多々報告されており、最近の「キレやすい」個人の増加もある為、圧力変動を抑制する耐久性のある水撃防止器による恒久的な対策が必要とされています。
一般的にハンマーで叩いたような音がする為、ウォーターハンマー現象と呼ばれています。
ウォーターハンマー現象を放置すると…
ウォーターハンマー現象を放置すると、水撃発生の原因である配管内の急激な水圧変動は配管を振るわせる「加振力」となり、配管の固有振動数と一致して共振現象を発生させます。この共振現象は衝撃的で、発生する振動は非常に不快な衝撃音を誘発させ、この衝撃や振動を連続して経年的に供給した場合、配管やそれに接続されている器具や機器、給湯器等の各種センサー類に損傷を与え、漏水事故をも誘発させます。
水撃現象発生の３要素
水撃現象が発生する基本条件は次の３つです。
- 一定以上の配管長
- 一定以上の流量・流速
- 急閉止を伴う器具もしくは急閉止行為
また、配管の曲げの位置や数が多く角度が急でも発生しやすくなります。
１の配管長は、水は質量のある非圧縮性流体の為、配管中の水の絶対重量と慣性の法則の為、重い車が急に止まれず衝突の衝撃が大きくなるのと同様です。
２の流量と流速も車に喩えると、スピードが速ければ停車距離が伸び、また、止まった時の衝撃が強くなるということです。以前、給水圧力が高くなると発生しやすくなると書きましたが、圧力が高ければ流量も速度も速くなる為です。
３の急閉止を伴うシングルレバー水栓は、現在は地震等で上から物が落ちた場合も考慮し、全メーカーが下げたら止まる方式に統一しましたが、このレバーをゆっくり閉めれば水撃は発生しませんが、利便性追求しレバー式にしたのですから遅く閉めることを強制するには無理があります。
器具内部に緩閉止機構を付けたのもありますが、部品が増え故障率が高く製品寿命が短いのが欠点です。
この為、単純構造のシングルレバー水栓器具と小型水撃防止器「メゾン２」や「小無騒」（こむそう）をセットで取付けたり、クレーム対策用に公共集合住宅や大手マンションメーカーでの採用が増えています。
３の急閉止を伴う機器の代表で、水撃発生原因の約半数を占めるのが電磁弁を内蔵した全自動洗濯機ならびに食器洗浄器です。
緩閉止の電磁弁を採用したメーカーもありましたが、耐久性が劣り故障が多発し、採用を中止しました。他にシャワーとカランの瞬間切換型は水撃を起し易く、予め耐久性のある水撃防止器をこれら器具の近くに取り付けることを推薦します。
ウォーターハンマー防止器の正しい選び方
前項で触れた様に、ウォーターハンマー（水撃）現象は、シングルレバー水栓、全自動洗濯機の大型化、食器洗浄器の普及等で近年急激に増加しています。これらが、「原因不明な異音や衝撃音」を発生させ、生活リズムや考え方が異なる上下両隣を含む隣家にも騒音や振動トラブルを及ぼし、さらに、配管やそれに接続されている器具や機器、給湯器等の各種センサー類に損傷を与え、漏水事故をも誘発させます。
水撃防止器の正しい選び方
ウォーターハンマーを防止する方法は幾つか挙げられますが、現実的かつ費用対効果で判断した場合、水撃原因となる機器類の近くに水圧変動を抑制する耐久性のある水撃防止器を取付けるのが最も有効的です。
現状の水撃防止器
現在日本で販売されている水撃防止器の多くはセントラルヒーティングや大型自動洗濯機が早くから普及し、水撃現象に直面したアメリカにて１９６０年代に開発された圧縮空気をピストンもしくはゴム膜を介して封入した形式の輸入品やスプリングを追加した物、あるいは樹脂ベローズに置き換えたものです。
これらは封入気体の圧縮性を利用している為、タイヤと同様にゴム膜を通し、またピストンの隙間から、圧縮気体が抜ける為、気体補給や新品との交換が必要でした。左図では５年程効果がある様に読めますが、実際には常に水圧がかっている為、早いもので１年以内、長くて数年で効果が無くなるものがほとんどです。また、ピストン復帰時に金属音を発生させる物もあり、問題が多々あります。
高性能小型水撃防止器
これらの問題点を根本的に研究し、従来方式と全く異なる圧力変動エネルギー抑制方式を採用した小型水撃防止器が「小無騒」「メゾン２」です。気体に代わるエネルギー緩衝材として特殊樹脂の弾性緩衝材を用い、性能と耐久性を飛躍的に伸ばし、高いレベルで維持しています。一生の買物をされ安心して住める水環境を維持するには水撃防止器の性能と耐久性が決め手になります。
急にウォーターハンマーが出て…
マンション等を購入し最初はウォーターハンマーが無かったのにしばらくしてから問題が出始めるケースが多々あります。その主な理由として３つあります。
- 既設の水撃防止器の機能が劣化した。
- 配管更生工事で流量が増えた。
- 地域の住居数が増え、給水圧力が上がった。
これらの問題にも、簡単に取付け、交換ができる「小無騒」「メゾン２」がお奨めです
。
ウォーターハンマー現象の実例
実際に百二十件を超える水撃現場調査、実対策を施し問題解決をした結果、以下の３例に大別されます。
何れも特殊環境ではなくごく一般の集合住宅、戸建住宅であり、居住者は思いもよらぬ離れた場所での「音」「異音」の発生に「不快感」を感じており、その原因が判らぬ「不安感」も手伝い、特に深夜の騒音は安眠妨害等、肉体的及び精神的負担も大きく、近隣との人間関係の悪化も報告されています。
また、ある例では住民ＡさんがＢさん宅からの「騒音」を悪意のある嫌がらせと思い込んでおり、非常に深刻なもので弁護士が仲裁に入っていたケースもありました。
〈実例１ 上下階の場合〉
年齢範囲と生活スタイルの異なるマンションの上下階、あるいは２世帯住宅であり、居住空間はほぼ同構成。「水回り」は全て個別設定が特徴。
- 現象１ 深夜二階寝室にて定期的に原因不明の騒音が発生し、安眠を妨害されている。
- 原因１ 三階キッチンのシングルレバーの急閉止により、水撃が発生し二階寝室に伝搬し、壁内にて反響する。
- 現象２ 休日の早朝など三階洗面所にて騒音が発生し、休日の早朝の安眠を妨害される。
- 原因２ 二階の全自動洗濯機の急閉止により水撃が発生し、三階に伝搬し、三階寝室に反響する。
〈実例２ 宅内の場合〉
先分岐型配管方式を採用の築数年のマンションで、多機能給湯器、食器洗浄器、大型全自動洗濯機等を効率的に使用。
- 現象１ 浴室内で原因不明の騒音が発生し、浴室内で大きく反響し、入浴時に非常に不快感を感じる。湯船の湯の量により発生音が微妙に異なる為、さらに違和感を増幅させ「幽霊現象」として入浴を拒むケースさえあった。
- 原因１ キッチンのシングルレバーあるいは食器洗浄器、大型全自動洗濯機の急閉止により水撃が発生し、浴室に伝搬して浴室内にて大反響する。
- 現象２ 給湯器が稼働しているにも係わらず、湯の温度設定が不安定になり、一定時間経過後も湯が供給されない場合が多発する。
- 原因２ 給湯器のセンサー類が水撃による継続的振動により破損し、温度設定制御機能または水位設定機能に不具合が発生した。
〈実例３ 共鳴音の場合〉
床下空間の体積の大きい戸建住宅で、共鳴現象が発生しやすい居住空間であり、配管経路に曲部が多く、長い直線部を有する為、水圧変動が発生し易く遠方に伝搬し易いことが特徴。
- 現象 和室や廊下床下より原因不明の異音が発生し、安眠を妨害されている。
- 原因 夜遅く帰宅する子息が水を飲み、風呂に入る時、シングルレバーの急閉止や浴室混合水栓の切替えや止水時に水撃が発生し、床下内にて反響し、共鳴を誘発した。
ウォーターハンマーと関連法規
これまでウォーターハンマー現象の発生原理、弊害や実例、対策方法としてのウォーターハンマー防止器の正しい選び方等を述べてきました。考えて見れば単純な現象であり、古くから存在する問題でその解決方法も時代の要請に従い提案されてきました。
建築基準法
ウォーターハンマーの問題は各家庭に無くてはならない水道配管の漏水事故や第三者へのトラブルも発生させ得る問題ですので法律で当然規定されているべき問題です。建築基準法では第三十六条に従い、建築基準法施行令第１２９条の２の５第２項第六号及び第３項第五号の規定に基付き建設省告示第１５９７号（昭和５０年）により配管設備を安全上及び衛生上支障のない構造とする為の構造方法を定め、「ウォーターハンマーが生じるおそれがある場合においては、エアチャンバーを設ける等有効なウォーターハンマー防止の為の措置を講ずること」と対策を義務付けています。
エアチャンバーは単に空気の入った縦パイプですが欧米では百年以上前に使われ出し、アメリカでは大建築ブームや電磁弁等の急閉止弁を用いた全自動洗濯機や食器洗浄器やセントラルヒーティングが普及し始めた１９６０年代前半には機能的劣化の著しいエアチャンバーに代わりピストン方式の水撃防止器が開発されるに至りました。現在アメリカ、カナダの多くの州や郡の水道関連法規ではエアチャンバーは死語になり全自動洗濯機や食器洗浄器、トイレのフラッシュバルブも含む急閉止弁の取付け近辺に水撃防止器の取付けをも義務付けてもいます。
現在多くの水撃防止器がアメリカから輸入されていますが、ピストンの復帰音や日本の水道水は軟水が多く衛生管理上、硬水の欧米に比べ塩素濃度を高くする必要があり、塩素によるＯリングの劣化や真鍮の腐食等による耐久性の問題があり、日本の使用環境に適しているとは言えません。
建築設備と建築基準法
私は弁護士でも法律の専門家でもありませんので、法解釈をすべき立場には有りませんので抜粋に留めますが、第一条に建築物の敷地、構造、設備に関する最低基準を定めて、国民の生命、健康及び財産の保護を図り等の目的を述べ、第二条で給水、排水等建築物に設ける建築設備の定義や建築物を新築し、増築し、改築し又は移転することを建築と定義する事等が定められています。
一般住宅でのウォーターハンマー問題の約半数がシングルレバーや風呂の混合水栓等の建築物に新築増改築時に取付けた建築設備が原因で発生しています。また建築時のシステムキッチン組込み式の食器洗浄器や個人が後から取付けた全自動洗濯機や食器洗浄器が原因のことも有ります。
前述のアメリカ等の法律の様に、洗濯機等の問題を生ずる可能性の高い電化製品も含み建築基準法では明確に規定していない為、どこまでを建築基準法に違反しウォーターハンマー防止の為の措置を講じていないと言えるかは判りません。
なお、第八条では建築物の所有者、管理者、占有者は建築物の建築設備も含み常時適法な状態に維持するよう努めなければならないと定め、階下所有者が階上の占有者に水撃で迷惑を及ぼせば管理組合等の管理者も含め責任範疇に入る可能性をも示唆しています。
建設省告示は建築基準法に準拠した細則ですので、これに違反すれば建築基準法違反となり必要な措置、建築物や建築設備の設計者や施工者や法人に対する罰則等も定められています。
なお不良建築物を購入してしまった場合の瑕疵担保責任については宅地建物取引業法第４０条や民法第５６６条、第５７０条で定めています。
さや管ヘッダー工法
さや管ヘッダー工法
近年集合住宅の配管は従来の金属配管からポリエチレン等の樹脂管をヘッダーと呼ばれる分岐部から各水栓へ樹脂製さや管内を通して直接繋ぐ「さや管ヘッダー工法」になり、その工法の特徴は、
- 赤水の発生やスケールが付着しにくいため清潔で衛生的。
- 耐塩素水性に優れ、酸アルカリ等の薬品にも強く耐久性がある。
- 軽量・柔軟でネジ切り加工等も不要。
- 耐震性、耐寒耐熱性に富み耐久性に優れる。
配管更新の場合、建物を壊さずにさや管内の樹脂管交換が可能等の長所に加え極めて簡単な工法な為建築コストを下げることに貢献しました。
アメリカでは二十五年程前にポリエチレン樹脂管工法が導入され普及しだしましたが、日本では建物の寿命（約五十〜六十年）に比較し、配管設備の寿命は十五〜二十年と短い為、メンテナンスを考慮してさや管内に通水管を通すようにしたものです。配管業者の保護も兼ね集合住宅の屋内水道管として十年来普及してきましたが、平成１０年、規制緩和により一般の戸建て住宅やアパートにも樹脂管の使用が可能になりました。
当初、さや管工法はさや管をコンクリートスラブ内に埋め込んだシンダーコンクリート埋込配管やコンクリート床上にサドル等の止め具で固定させる床ころがし配管でしたが、最近の集合住宅ではほとんどが天井裏を這わせたり、一部をサドルで固定する天井配管になりました。
さや管ヘッダー工法とウォターハンマー現象
急閉止による水圧変動が発生した場合、通水管は多少膨張することにより水圧変動をある程度抑制可能ですが、通水管が過大に振動し、さや管に繰返し衝突する「さや管叩き音」が生活騒音として問題になっています。
さや管叩き音は金属配管での水撃騒音に比較し高周波数で可聴音域内に存在する為不快感も大きく、水撃防止器により水圧変動のピークを抑え通水管の振れを抑制する対策が有効です。
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 ハンドル取替型 定価￥3,500 TEL0543-35-6297 |
さや管と水撃対策
さや管天井配管
近年集合住宅やプレハブ住宅の配管工法として設計図に従い適度な長さの配管とヘッダーや継手といった部材を工場で組み立てユニット化したものを施工現場に持込み天井裏等を配管させるユニット工法が増えています。
さや管天井配管の場合外径3.7 センチのさや管は通常天井裏のスペースにサドル等の固定具で止められ、厚さ４センチ程の縦壁内でもサドル数箇所で固定され、水栓器具まで接続されます。
洗面室やユニットバスの水回りも天井配管にするケースがありますが、多くの場合これらには排水スペースがあり、床転がし配管にしその他の給水給湯のみに天井配管を併用する場合が多くなっています。
天井配管の場合、水撃現象発生の基本条件３つを以前に述べましたが、天井までの縦配管のために配管長が各段に長くなり水撃が発生し易く通水管が振れ繰り返しさや管に当たる「さや管叩き音」が生活騒音として問題になっています。
また、浴室近辺では浴室で音が共鳴しリビング等の居住スペースを含む天井裏全体で反響し騒音を発生させるケースも多くあります。
さや管と水撃対策
筆者はこれらのケースにも立ち会い、問題を解決した経験があります。
その経験からしますと、「さや管叩き音」の対策として通水管とさや管の間に消音テープや樹脂性の消音棒を通す方法もありますが、壁の内側でさや管全体を振るわせ壁を叩いたり、ヘッダー部近辺で束ねた数本のさや管全体を振るわせる場合も多くこれらの症状に消音テープでは有効ではありません。
また、建築メーカーの施工指示内容は判りませんが、現場対策にてさや管メーカーのカタログの様に１メートル以内にて固定しているケースは稀で、極端な場合、天井裏に単にさや管を這わせ「ゴソゴソ」「ドンドン」鳴らす手抜きと思えるケースも多々直面しています。
水撃防止器により水撃圧力のピークをカットし通水管やさや管全体の振れを抑制する対策方法何れの場合にも有効です。
まとめ
ウォーターハンマー対策シリーズ最終回として、読者の皆様から重複したご質問および説明し残したことを述べます。
発生原因の特定
ウォーターハンマーは、発生の原因となる急閉止機器または操作と、実際に騒音や衝撃音となって現れる場所が異なります。
従って発生原因の特定は２人以上にて実施し、１名は騒音発生箇所、もう１名がシングルレバー水栓や洗濯機等の急閉止操作を実施し、操作と騒音発生のタイミングが一致した場合、それが発生原因の機器になります。
原因機器の直近に「小無騒」を取付けるのが最も効果的で、シングルレバーが原因の場合は水と湯の両方の操作を行い、両方で騒音が発生する場合はシンク下の両方の止水栓ハンドルを「小無騒」と取替ます。洗濯機が原因の場合は、洗濯機用水栓のハンドルを取替れば通常の開閉もできます。
個別止水栓が無い
キッチンのシングルレバーのシンク下に個別止水栓が見えない、あるいは付いていない場合があります。その様な場合でも、多くはネジ留めされた板の裏側に付いています。
立上げ配管から直接配管されている場合には、ホームセンター等で15Aオス-メス-メスのＴ字とシールテープを購入し、「小無騒」15Aオスネジ型で対策ができます。
どの止水栓にも合致
「小無騒」ハンドル取替型と同形式の袋ナットを利用した止水栓、万能水栓のハンドル部は、平成になり全てのメーカーの規格が統一されました。
平成以前のイナックス品のみ、ネジピッチが異なり取付けできません。その場合は新しい水栓を購入しハンドル部を取替て下さい。
最後に
おかげさまで読者の皆様から多くのご質問・ご注文を頂き、感謝致します。
また発生原因や対策について、世界常識と異なる説明を配管業者や管理会社から受け、より高価な暫定対策を取らされた個人や管理組合、また少数の反対に合い１軒１万円程の対策に到らなかった管理組合等、様々なお話をうかがうことができました。
「小無騒」のＯＥＭ姉妹品も、（株）タブチの「メゾン２」等に加え、新型の（株）キッツ「静丸」等、大手数社にも採用が決まり日本の水撃対策も進展の兆しが見えてきました。どうもありがとうございました。