JP2001324083A - 水撃現象防止構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成で狭いスペースに設置することが
でき、かつ、低コストで設置することのできる水撃現象
防止構造を提供する。 【解決手段】 本発明にかかる水撃現象防止構造１０
は、送水管路３の所定の負圧発生箇所と、この負圧発生
箇所に対して給水を行い得る圧力を有する所定の給水箇
所とを連通する調圧管路１１と、この調圧管路１１に配
置され、負圧発生箇所から給水箇所への水の逆流を防止
する逆止弁１２とを備えている。この水撃現象防止構造
１０によれば、負圧発生時には調圧管路１１を介して給
水が行われ、簡易かつ低コストな構成で水撃現象の発生
を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送水管路中におけ
る水撃現象の発生を防止するための水撃現象防止構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】送水ポンプ等によって送水を行なってい
る送水管路においては、この送水ポンプの停止時や回転
数の急激な変化時、あるいは、吐出弁の開閉時等に、管
路内の水の流速が急激に変化し、管路内に大きな圧力
（水撃圧）が発生することがある。この現象は水撃現象
として知られており、その程度によっては管路や送水ポ
ンプ等の破損を招いたり、振動や騒音を生じさせること
がある。

【０００３】特に、送水ポンプの急停止等によって送水
ポンプの吐出量が急激に減少した場合、管路内の水の慣
性作用によって送水ポンプ下流部の圧力が急激に降下
し、負圧が発生する。この負圧が水の飽和蒸気圧以下に
下がると、蒸気が発生して空洞部分ができる。この現象
は水柱分離と呼ばれており、この水柱分離が発生する
と、管路内の圧力が通常圧力に復帰した際に、蒸気が凝
縮して空洞部分が潰れることで衝撃圧力が生じ、管路破
壊等を招くことがある。

【０００４】このような水撃現象を防止するため、従来
より各種の装置が提案され実用化されている。この種の
装置としては、フライホイールやエアチャンバ等が挙げ
られる。このうち、フライホイールは、送水ポンプの回
転部に連結されたはずみ車であり、送水ポンプ停止時の
慣性力を増大させることによってその回転数変化を緩和
し、管内圧力が急激に低下することを防止するものであ
る。また、エアチャンバは、管路の負圧発生点に配置さ
れ、管内圧力の低下時に当該管内に水を押し込むことに
よって、管内圧力が急激に低下することを防止するもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の水撃現象の防止装置は、それぞれ以下のような問
題点を有していた。まず、フライホイールは、管路が長
い場合等には送水ポンプの大きさに比べて非常に大きく
なるため、狭い場所に取り付けることが困難であった
り、取り付けることができない場合があった。また、エ
アチャンバは、空気圧を調整するための圧縮機等が必要
になるため、その分だけ機構が複雑になると共に、広い
設置スペースが必要になり、また、装置コストが上昇す
るという問題があった。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、簡易な構成で狭いスペースに設置することができ、
かつ、低コストで設置することのできる水撃現象防止構
造を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１に記載の水撃現象防止構造は、送水
管路内の水撃現象の発生を防止するための水撃現象防止
構造であって、送水管路の所定の負圧発生箇所と、この
負圧発生箇所に対して給水を行い得る圧力を有する所定
の給水箇所とを連通する調圧管路と、調圧管路に配置さ
れ、負圧発生箇所から給水箇所への水の逆流を防止する
逆止手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】この構成によれば、通常運転時には逆止手
段によって負圧発生箇所から給水箇所への水の逆流が防
止され、負圧発生箇所において負圧が発生した場合に
は、給水箇所から調圧管路に自動的に水が引き込まれ、
この水が負圧発生箇所に給水されて負圧が解消されるの
で、水撃現象が発生することが防止される。このように
本構造は、調圧管路と逆止手段とによって極めて簡易に
構成されているので、簡易な構成で狭いスペースに設置
することができ、かつ、低コストで設置することができ
る。

【０００９】また、請求項２に記載の水撃現象防止構造
は、請求項１に記載の水撃現象防止構造において、上記
送水管路は吸込水槽から吐出水槽に至る管路として構成
され、上記給水箇所は吸込水槽に設定されると共に、上
記負圧発生箇所は送水管路における送水ポンプの直近下
流位置に設定されたことを特徴とする。

【００１０】これは給水箇所と負圧発生箇所の位置を一
層具体的に示すものである。この構成においては、吸込
水槽から取り込まれた水が、調圧管路を介して送水ポン
プの直近下流位置に給水され、この直近下流位置におい
て水撃現象が発生することが防止される。なお、直近下
流位置とは、送水ポンプの下流側の位置であって、送水
ポンプの急停止時や急激な回転数減少時に負圧の発生し
得る全ての位置を含むものである。

【００１１】また、請求項３に記載の水撃現象防止構造
は、請求項１に記載の水撃現象防止構造において、上記
給水箇所は送水管路における送水ポンプの上流位置に設
定されると共に、上記負圧発生箇所は送水管路における
送水ポンプの直近下流位置に設定されたことを特徴とす
る。

【００１２】これは給水箇所と負圧発生箇所の他の例を
示すものである。この構成においては、送水管路におけ
る送水ポンプの上流位置から取り込まれた水が、調圧管
路を介して送水ポンプの直近下流位置に給水され、この
直近下流位置において水撃現象が発生することが防止さ
れる。特に、この構成によれば、吸込水槽には従来と同
様に送水管路のみが配置され、調圧管路を配置するため
の施工等を行う必要がないので、既存の送水設備に対し
ても本構造を一層容易に取り付けることができる。

【００１３】また、請求項４に記載の水撃現象防止構造
は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の水撃現象防止
構造において、上記逆止手段は、制御弁と弁制御装置と
を備えて構成され、弁制御装置は、送水管路における送
水ポンプの直近下流位置の圧力、およびまたは、送水ポ
ンプの運転状態に基づいて、制御弁の開閉制御を行うこ
とを特徴とする。

【００１４】これは逆止手段の構成を一層具体的に示す
ものである。この逆止手段は、リフト逆止弁等の単なる
機械弁にて構成されてもよく、この場合には本構造が一
層簡易になる。しかしながら、上記構成のように制御弁
と弁制御装置にて構成し、送水管路における送水ポンプ
の直近下流位置の圧力、およびまたは、当該送水ポンプ
の運転状態に基づいて制御弁の開閉制御を行うこともで
きる。この場合には、弁制御装置における閾値の設定を
変更すること等によって制御弁の開閉条件を容易に調整
することができ、あるいは、送水ポンプと連動して制御
弁の開閉を行うことにより一層迅速な負圧解消制御を行
うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる水撃現象
防止構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明す
る。なお、この実施の形態によりこの発明が限定される
ものではない。

【００１６】（実施の形態１）この実施の形態は、概略
的に、吸込水槽から送水ポンプの直近上流部に至る調圧
管路を備えて構成された水撃現象防止構造に関するもの
である。図１は本実施の形態にかかる水撃現象防止構造
を適用した送水系統の構成図である。

【００１７】図１において、吸込水槽１と、この吸込水
槽１よりも高い位置に配置された吐出水槽２とが、送水
管路３にて連結されている。この送水管路３には送水ポ
ンプ４が設けられており、この送水ポンプ４が駆動され
ると、吸込水槽１の水がストレーナ５を介して送水管路
３に引き込まれ吐出水槽２へ送水される。また、送水ポ
ンプ４の下流側には逆止弁６が設けられている。この逆
止弁６は、吐出水槽２から吸込水槽１への水の流入を防
止するものであり、これによって、送水ポンプ４の停止
時等における当該送水ポンプ４への水の逆流が防止され
る。

【００１８】ここで、送水ポンプ４の急停止時やその回
転数の急激な低下時には、送水管路３の内部を流れる水
の慣性作用によって送水ポンプ４の下流部の圧力が急激
に降下し、送水管路３の内部に負圧が発生する。そこ
で、このように負圧が発生した際の水撃発生を防止する
ため、本実施の形態にかかる水撃現象防止構造（以下、
本構造）１０が設けられている。

【００１９】本構造１０は、調圧管路１１と逆止弁１２
とを備えて構成されている。このうち、調圧管路１１
は、所定の負圧発生箇所と、所定の給水箇所とを連通す
る管路である。この負圧発生箇所とは、送水ポンプ４の
停止時等において負圧が発生する箇所、すなわち、調圧
管路１１における送水ポンプ４の直近下流部である。

【００２０】また、給水箇所とは、負圧発生時の水の供
給源となる箇所である。本実施の形態において給水箇所
は吸込水槽１の内部位置に設定されており、より詳細に
は、吸込水槽１における水面より下側の位置であって、
負圧発生時に負圧発生箇所に給水を行うために必要な圧
力を得ることのできる位置に設定されている。ただし、
図示の位置に限られず、吸込水槽１における送水管路３
の近傍位置に設定することができる。

【００２１】この調圧管路１１の径等については後述す
るが、この調圧管路１１の径方向の断面形状は任意であ
り、例えば、円形や方形状に形成することができる。ま
た、送水管路３に対する調圧管路１１の配設位置は図示
の位置に限られず、例えば、送水管路３の側方や下方に
配設することもできる。

【００２２】また、逆止弁１２は、給水箇所から負圧発
生箇所への送水を許容する一方、負圧発生箇所から給水
箇所への水の流入を防止する逆止手段である。この逆止
弁１２の具体的構造は任意であり、例えば、リフト逆止
弁やスイング逆止弁を用いることができる。

【００２３】このような構造において、水撃現象の発生
は以下のように防止される。まず、送水ポンプ４の通常
運転時においては、送水ポンプ４によって吸込水槽１か
ら吸い込まれた水が吐出水槽２へ向けて圧送される。こ
の水は調圧管路１１にも流入するが、逆止弁１２にて給
水箇所への流入が阻止される。その後、送水ポンプ４の
緊急停止時等において負圧発生箇所に負圧が生じると、
給水箇所における圧力との圧力差によって、吸込水槽１
の水がストレーナ１３を介して調圧管路１１に引き込ま
れ、逆止弁１２を通過して負圧発生箇所へ給水される。
これによって送水管路３における負圧が解消し、水撃現
象の発生が防止される。

【００２４】このように水撃現象が発生することを防止
するためには、送水される水の負圧がその飽和蒸気圧
（概略的には、約１０ｍ）以下になることを防止するこ
とが必要であり、この条件を満たすように調圧管路１１
の径や位置が決定される。この管路径の決定は、送水管
路３の長さや径等の各種条件を考慮して行われる。

【００２５】（実施の形態２）この実施の形態は、概略
的に、調圧管路の給水箇所を送水ポンプの上流位置に設
定した水撃現象防止構造に関するものである。図２は本
実施の形態にかかる水撃現象防止構造を適用した送水系
統の構成図である。なお、特に説明なき構成は上述した
実施の形態１と同じであり、同じ構成および処理を同符
号にて示す。

【００２６】図２に示すように、調圧管路１１の給水箇
所は、送水管路３における送水ポンプ４の上流位置、よ
り詳細には、送水ポンプ４と吸込水槽１との間の位置に
設定されている。この送水ポンプ４の上流位置は、送水
ポンプ４の下流側において負圧が生じた場合にも正圧を
保持する。したがって、実施の形態１と同様に、負圧発
生箇所に負圧が生じた際には、給水箇所から調圧管路１
１を介して負圧発生箇所に給水が行われ、水撃現象の発
生が防止される。特に、この構成によれば、吸込水槽１
には従来と同様に送水管路３のみが配置され、調圧管路
１１を配置するための施工等を行う必要がないので、既
存の送水設備に対しても本構造を一層容易に取り付ける
ことができる。

【００２７】（実施の形態３）この実施の形態は、概略
的に、調圧管路の逆止弁に代えて、制御弁および弁制御
装置にて構成された逆止手段を備える水撃現象防止構造
に関するものである。図３は本実施の形態にかかる水撃
現象防止構造を適用した送水系統の構成図である。な
お、特に説明なき構成は上述した実施の形態２と同じで
あり、同じ構成および処理を同符号にて示す。

【００２８】図３に示すように、調圧管路１１には制御
弁１４が設けられており、この制御弁１４には当該制御
弁１４の開閉制御を行う弁制御装置１５が設けられてい
る。そして、これら制御弁１４および弁制御装置１５に
て、本実施の形態における逆止手段が構成されている。
また、負圧発生箇所の近傍位置には、送水管路３の内部
の水圧を測定する圧力計１６が設けられている。

【００２９】このような構成において、圧力計１６から
出力された圧力値は弁制御装置１５によって定期的に監
視されており、この圧力値が所定の基準負圧値以上であ
る場合には、弁制御装置１５の制御によって制御弁１４
が閉状態に維持されている。そして、圧力計１６にて測
定された圧力値が基準負圧値を下回った場合には、弁制
御装置１５の制御によって制御弁１４が開状態に制御さ
れる。したがって、実施の形態２と同様に、負圧発生箇
所に負圧が生じた際には、給水箇所から調圧管路１１を
介して負圧発生箇所に給水が行われ、水撃現象の発生が
防止される。特に、この構成によれば、基準負圧値の設
定を変更すること等によって制御弁１４の開閉条件を容
易に調整することができる。例えば、負圧が生じた場合
であっても水撃現象が発生する可能性がない状態では制
御弁１４の閉状態を維持するものとし、水撃現象を生じ
させ得る負圧が発生した時にのみ制御弁１４を開く等、
任意のタイミングで負圧調整を行うことができる。

【００３０】（実施の形態４）この実施の形態は、概略
的に、送水ポンプの運転状態に基づいて制御弁の開閉制
御を行う水撃現象防止構造に関するものである。図４は
本実施の形態にかかる水撃現象防止構造を適用した送水
系統の構成図である。なお、特に説明なき構成は上述し
た実施の形態３と同じであり、同じ構成および処理を同
符号にて示す。

【００３１】図４に示すように、送水ポンプ４には当該
送水ポンプ４の運転制御を行うポンプ制御装置７が設け
られている。このポンプ制御装置７は弁制御装置１５に
電気的に接続されており、ポンプ制御装置７による送水
ポンプ４の運転状態が弁制御装置１５にて定期的に監視
されている。そして、送水ポンプ４が通常運転されてい
る場合には、弁制御装置１５の制御によって制御弁１４
が閉状態に維持されている。一方、送水ポンプ４の急停
止時や急激な回転数減少時には、弁制御装置１５の制御
によって制御弁１４が開状態に制御される。したがっ
て、実施の形態３と同様に、負圧発生箇所に負圧が生じ
た際には、給水箇所から調圧管路１１を介して負圧発生
箇所に給水が行われ、水撃現象の発生が防止される。特
に、この構成によれば、送水ポンプ４と連動して制御弁
１４の開閉が行われるので、一層迅速な負圧解消制御を
行うことができる。

【００３２】この他にも本発明は、上述した実施の形態
以外にも、その請求の範囲に記載した技術的思想の範囲
内において異なる実施の形態にて具現化されてよいもの
である。まず、上述の実施の形態においては、本装置
を、吸込水槽１から吐出水槽２へ送水を行うための送水
管路３に取り付けた場合を示したが、任意の目的に使用
される送水管路３に同様に取り付けることができる。ま
た、調圧管路１１は一つに限られず、任意の複数の調圧
管路１１を設けることができる。

【００３３】また、実施の形態１〜４の各構成要素は相
互に組み合わせることができ、例えば、実施の形態１の
調圧管路１１に対して、実施の形態４の制御弁１４や弁
制御装置１５を適用することができる。あるいは、実施
の形態３における圧力に基づく制御弁１４の開閉条件
と、実施の形態４における送水ポンプ４の運転状態に基
づく制御弁１４の開閉条件とのＡＮＤ条件を取ることに
より、制御弁１４の開閉制御を行うこともできる。

【００３４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明にかかる
水撃現象防止構造（請求項１）によれば、負圧発生箇所
と給水箇所とを連通する調圧管路と、負圧発生箇所から
給水箇所への水の逆流を防止する逆止手段とを備えたの
で、負圧が発生した場合には、給水箇所から調圧管路に
自動的に水が引き込まれ、水撃現象が発生することが防
止される。この構造は極めて簡易に構成されているの
で、簡易な構成で狭いスペースに設置でき、かつ、低コ
ストで設置することができる。

【００３５】また、本発明にかかる水撃現象防止構造
（請求項２）によれば、給水箇所は吸込水槽に設定され
ると共に、負圧発生箇所は送水管路における送水ポンプ
の直近下流位置に設定されているので、吸込水槽から取
り込まれた水が送水ポンプの直近下流位置に給水され、
水撃現象が発生することが防止される。

【００３６】また、本発明にかかる水撃現象防止構造
（請求項３）によれば、給水箇所は送水管路における送
水ポンプの上流位置に設定されると共に、負圧発生箇所
は送水管路における送水ポンプの直近下流位置に設定さ
れているので、送水ポンプの上流位置から取り込まれた
水が送水ポンプの直近下流位置に給水され、水撃現象が
発生することが防止される。特に、この構成によれば、
既存の送水設備に対しても本構造を一層容易に取り付け
ることができる。

【００３７】また、本発明にかかる水撃現象防止構造
（請求項４）によれば、逆止手段は、制御弁と弁制御装
置とを備えて構成され、弁制御装置は、圧力およびまた
は送水ポンプの運転状態に基づいて制御弁の開閉制御を
行うので、弁制御装置における閾値の設定を変更するこ
と等によって制御弁の開閉条件を容易に調整でき、ある
いは、送水ポンプと連動して制御弁の開閉を行うことに
より一層迅速な負圧解消制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかる水撃現象防止構
造を適用した送水系統の構成図である。

【図２】本発明の実施の形態２にかかる水撃現象防止構
造を適用した送水系統の構成図である。

【図３】本発明の実施の形態３にかかる水撃現象防止構
造を適用した送水系統の構成図である。

【図４】本発明の実施の形態４にかかる水撃現象防止構
造を適用した送水系統の構成図である。

【符号の説明】

１ 吸込水槽 ２ 吐出水槽 ３ 送水管路 ４ 送水ポンプ ５、１３ ストレーナ ６、１２ 逆止弁 ７ ポンプ制御装置 １０ 水撃現象防止構造 １１ 調圧管路 １４ 制御弁 １５ 弁制御装置 １６ 圧力計

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送水管路内の水撃現象の発生を防止する
   ための水撃現象防止構造であって、 送水管路の所定の負圧発生箇所と、この負圧発生箇所に
   対して給水を行い得る圧力を有する所定の給水箇所とを
   連通する調圧管路と、 調圧管路に配置され、負圧発生箇所から給水箇所への水
   の逆流を防止する逆止手段と、 を備えたことを特徴とする水撃現象防止構造。
2. 【請求項２】 上記送水管路は吸込水槽から吐出水槽に
   至る管路として構成され、 上記給水箇所は吸込水槽に設定されると共に、上記負圧
   発生箇所は送水管路における送水ポンプの直近下流位置
   に設定されたこと、 を特徴とする請求項１に記載の水撃現象防止構造。
3. 【請求項３】 上記給水箇所は送水管路における送水ポ
   ンプの上流位置に設定されると共に、上記負圧発生箇所
   は送水管路における送水ポンプの直近下流位置に設定さ
   れたことを特徴とする請求項１に記載の水撃現象防止構
   造。
4. 【請求項４】 上記逆止手段は、制御弁と弁制御装置と
   を備えて構成され、 弁制御装置は、送水管路における送水ポンプの直近下流
   位置の圧力、およびまたは、送水ポンプの運転状態に基
   づいて、制御弁の開閉制御を行うこと、 を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の水撃
   現象防止構造。