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水撃作用（すいげきさよう）、水槌・水鎚（すいつい）またはウォーターハンマーとは、水圧管内水流を急に締め切ったときに、水流の慣性で管内に衝撃・振動水圧が発生する現象である。現象自体は水に限らず液体全般で生じる。身近な例としては全自動洗濯機や食器洗機などの動作中に行われる給水弁の自動開閉で発生するコンという音がこの作用によるものである。冷たい水が入っている配管内に高温蒸気が入ることで蒸気が水により冷やされ凝縮して圧力が下がり、そこへ向けて水が移動し配管を叩くといった現象もある。

高い落差の水力発電所などでは水撃作用も巨大なものとなり、弁などの可動部はもとより厚い鋼鉄製の上に地盤やコンクリートで固められた配管など固定部分でも損傷を受けかねない。そのためなんらかの水撃作用対策は必須のものとなる。

また全自動洗濯機でも、電子制御化以前は「カーン」という高い水撃音を聞くことができた。しかし、このために自在水栓などの可動部分のある蛇口に全自動洗濯機の給水ホースを接続しておくと、可動部のパッキンにダメージが蓄積し、漏水や破裂の原因になった。その後、集合住宅などで騒音として問題になった事から、電子制御化と同時期に圧力逃し弁や段階締め切りなどの水撃作用対策が施されていった。

水没して止まった車をセルモーターを回してスタートさせようとしては絶対にいけないと言われるのは、シリンダー内に入り込んだ水が同作用を引き起しクランクシャフトなどが破壊されるためである。

防止対策

急激な締め切り動作を行わないようにする（水栓に節水コマを設置するのも有効）。
圧力逃し装置を設置する。
配管内に大気に向けて大きく開口している水槽（サージタンク）を設け、圧力変動を水位変動（＝大気圧との差異）へ変換する。

応用例

水撃ポンプ:水撃作用を積極的に利用し無動力で揚水するポンプ。

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2013/10/28 06:47:31」(JST)

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水撃作用（すいげきさよう）またはウォーターハンマーとは、水圧管内の水流を急に締め切ったときに、水の慣性で管内に衝撃と高水圧が発生する現象である。弁の閉鎖や配管の充水時、ポンプの急停止といった急激な圧力変化によって生じる。

概要[編集]

この現象は水だけに限らず気体を含めた流体全般で生じる。身近な例としては、全自動洗濯機や食器洗機などの動作中に行われる給水弁の自動開閉で発生するコンという音がこの作用によるものである。

慣性を持った流体の運動が急に止められることでその運動前方部分に生じる正の圧力によって生じるのが代表的な水撃作用であるが、運動後方部分に生じる負の圧力によっても似たような作用が生じる。負圧が十分に大きくなることで液体が沸騰し、配管内が部分的に蒸気で満たされキャビテーションによって「水柱分離」が生じるが、負圧が緩和されることで蒸気が液体へと戻る時に液体を引き戻すことで衝撃音を発することがある^[1]。

冷たい水が入っている配管内に高温蒸気が入ることで蒸気が水により冷やされ凝縮して圧力が下がり、そこへ向けて水が移動し配管を叩くといった現象もある。蒸気式ラジエーターなどの蒸気管系で発生するウォーターハンマーを特にスチームハンマー^[2]とも呼ぶ。

また、慣性による水撃作用とは別に、内燃機関のシリンダーに液体が浸入したときに起こる現象もウォーターハンマーと呼ばれることがある。水没して止まったエンジンをそのまま再始動してはいけないとされるのは、シリンダー内に入り込んだ水がピストンの往復を妨げてコンロッドなどが破壊されるためである。自動車やオートバイの場合、水没以外にも燃料噴射装置からの燃料漏れや、キャブレターのオーバーフローなどにより、シリンダー内に燃料が満たされてしまう事でもウォーターハンマーが発生する場合がある。

例[編集]

高い落差の水力発電所などでは水撃作用も巨大なものとなり、弁などの可動部はもとより厚い鋼鉄製の上に地盤やコンクリートで固められた配管など固定部分でも損傷を受けかねない。そのためなんらかの水撃作用対策は必須のものとなる。また、全自動洗濯機でも電子制御化以前は「カーン」という高い水撃音を聞くことができた。しかし、このために自在水栓などの可動部分のある蛇口に全自動洗濯機の給水ホースを接続しておくと、可動部のパッキンにダメージが蓄積し、漏水や破裂の原因になった。その後、集合住宅などで騒音として問題になった事から、電子制御化と同時期に圧力逃し弁や段階締め切りなどの水撃作用対策が施されていった。

防止対策[編集]

急激な締め切り動作を行わないようにする（水栓に節水コマを設置するのも有効）。
圧力逃し装置を設置する。
配管内に大気に向けて大きく開口している水槽（サージタンク）を設け、圧力変動を水位変動（＝大気圧との差異）へ変換する。
自動車やオートバイのエンジンの場合、水没やシリンダー内への燃料漏れによりクランキングが停止した場合には、それ以上セルモーターを回す事は絶対に避け、直ちに点火プラグを全数外してクランキングを行う事でシリンダー内の水や燃料をプラグホールから強制的に排出する。

脚注[編集]

^ 高堂彰ニ『水道の本』 (初版版) 日刊工業新聞社、2011年11月16日、124-126頁。ISBN 9784526067808。
^ 「スチームハンマー」には鍛造工作機械の蒸気ハンマーの同音異義語がある。

外部リンク[編集]

ウォーターハンマー

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UpToDate Contents

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1. 動脈拍動の検討 examination of the arterial pulse
2. 成人における慢性大動脈弁閉鎖不全症の臨床症状および診断 clinical manifestations and diagnosis of chronic aortic regurgitation in adults
3. 成人における急性大動脈弁閉鎖不全症 acute aortic regurgitation in adults
4. 成人における重度の慢性大動脈弁閉鎖不全症の血管拡張療法 vasodilator therapy in severe chronic aortic regurgitation in adults
5. 僧帽弁または大動脈弁閉鎖不全症の患者の非心臓手術 noncardiac surgery in patients with mitral or aortic regurgitation

Japanese Journal

港北配水池小水力発電システムの運用

丸山修,妹尾一,小野好信
水道協會雜誌 77(8), 13-17, 2008-08-01
NAID 10024486323

1616 水撃作用が血液ポンプ系に及ぼす影響(S33-2 血液ポンプ・特殊ポンプ,S33 流体機械の諸問題)

山野亮,田仲浩平,金永唆,中村陽一,塚本寛,宮崎康次
年次大会講演論文集 : JSME annual meeting 2007(2), 243-244, 2007-09-07
A soft tube is often used for Percutaneous Cardiopulmonary Support System (PCPS). The water hammer can be occurred in the tube due to easy refraction of the tube. The water hammer can cause hemolysis …
NAID 110007085834