給水の逆流実証実験

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給水の逆流実証実験の概要

 

  『給水装置から配水管内への逆流の危険性』に関しては、従来の給水器具内部からの「逆圧」に対応可能なバネ式やリフト式の単式逆止弁だけでは不完全で、配水管内からの「負圧」に対応可能な新たな逆流防止装置が必要ではないかと考え・・・
 令和6年度と7年度の2ヶ年に及んで『給水装置の逆流に係る実証実験』をいたしました
 

※)水道事業体が維持・管理する公共の配水管における『清浄保持』に関する必要な施策において、水道使用者等においても当該施策に協力することが必要です。

 
 

『逆流実証実験に係る説明』の前に

『負圧の威力』を可視化した実証実験

 
1.一斗缶の変形にて、『負圧の威力』を可視化

   配水管からの『負圧の威力』を可視化するために、赤色の着色水を満たした「一斗缶」を使うこととしました
   配水管からの負圧による『吸引力』を、「一斗缶の形状変化」にて是非ご確認ください

  「一斗缶」の元の形      変形途中         変形後の形
 
「一斗缶」の負圧による変形
 

 

 「一斗缶の形状変化」の動画は、上の YouTube (5:23s)をご覧ください
 

2.単一逆止弁(バネ式・リフト式)による逆流防止措置に対し、疑問視した背景

 現状、配水管からの負の圧力(=負圧)に確実に対処できる給水用具は、『吐水口空間』と「減圧式逆流防止器」です
 現在使用されている単一逆止弁は、給水器具等の内部からの逆圧(=背圧)において 規定の水圧検査 を実施した有効な給水用具です
 現在市販されている吸排気弁の機能を有効に使った新たな配水管と給水装置との間に設置する『隔離装置』について説明します
 

 配水管には「正圧」と「負圧」とがあります
 「正圧」は、通常時の圧力で0.15MPa~0.75MPaの「+(プラス)」の値を常時保持しています
 「負圧」は、配水管の断水工事復旧後・火災時のポンプ車からの放水時・近隣の大型受水槽への吐水時等に発生するおそれがあります
 現在、一般的に使われている単式逆止弁(バネ式・リフト式)は、日本産業規格(JIS)や日本水道協会規格(JWWA)及び水道法性能基準の既定の検査に合格した合格品であり、給水器具等の内部からの逆圧(=背圧)に対して機能的に有効な逆流防止器具であるため、配水管における負圧時に対する逆流防止器具としては、的確な作動を保障された給水用具ではありません
 現在、増圧給水方式の施設内における給水立管の頂部に設置されている「吸排気弁」を、1階及び地階系統への直圧給水系統において、配水管と当該給水系統との間に設置する『吸排気弁を具備した隔離装置』が、逆流防止システムとして十分に活用できるか否かを、本実証実験にて確認することとしました

※)以下の図1~図3の水道用器具(単式逆止弁)の試験方法は、日本産業規格(JIS)の逆流防止性能試験方法の図解を引用
 

 

逆流実証実験のシステム環境

傾斜地を活用しての実証実験のシステム環境 

 
3.逆流実証実験のシステム環境

 

R6年度は、右図のように南斜面を活用して水受け器のWL(水面)とホース先端の吐出口(ボール弁)との高低差を4.5mにして、実証実験を実施しました
 
 R7年度も同様、右図の南斜面で高低差を8.8mにして、実証実験を実施しました
 また同時に、「一斗缶」を活用した『負圧の威力』の可視化実験を、高低差7.5mにて実施しました

 

逆流実証実験のシステム環境

 

給水装置の逆流に係る実証実験

(YouTubuとリンク)

 

4.サイフォン作用の解消 と 吸排気弁

   灯油ポンプの原理を使って「灯油の栓」を 外す作業 状況、即ち、『サイフォン作用の解消』の動作 を説明するための解説図です
   本実験は、灯油ポンプの「栓」と同様、空気を管内に自動的に入れる役目を『吸排気弁』が果たせるか否かを確認するためのものです

 

 

5.逆流実証実験

   R6年度は12パターン、R7年度は4パターンの実証実験を実施しました

 
 
R6年度の逆流に係る実証実験
 

 R6年度の実証実験での状況、及び、実験結果からの総まとめは、以下のとおりです

 №0は、本実証実験全体の概要説明です  №1~№3の目次です
 №1は、給水装置における「配水管への逆流」の発生原因の説明と、本実証実験を実施するに当たっての準備作業の説明です
 №2は、上記12パターンの内、上段(チャンバー:大)の6パターンの実証実験における動画(YouTubeとリンク)を掲載しています
 №3は、上記の実証実験の総まとめと、当社の給水装置に係る逆流防止に関する考え方や、欧米における当該防止基準等を掲載いたしました
 
  • 0.目次にての本実証実験全体の概要説明(2.37s)


第1編第1項:配水管内を負圧にする要因
 第2項:本ビデオを作成するに至った背景

 第3項:サオフォン環境実現の下準備作業

 
第2編:合計6パターンの実証実験
 
第3編:6実験結果を写真・図形にて説明

1.逆流の概要、及び実証実験の下準備編(16.52s)


配水管と給水装置間の新たな「隔離装置」の設置を提案
 

第1項:配水管内を負圧にする要因
 

第2項:各種逆流防止用具の説明及び本ビデオを作成に至った背景
 
第3項:実証実験のシステム環境及びサオフォン環境実現の下準備作業

2.計6パターンにおける逆流の実証実験編(15.29s)


計6パターンの逆流の実証実験ビデオ
第1項①:吸排気弁の有・無 &チャンバー下端は水受容器の溢れ線より150㎜高いケースにおける実証実験
第2項②:吸排気弁の有・無 & チャンバー下端は水受容器の溢れ線と同じ高さのケースにおける実証実験
第3項③:吸排気弁の有・無 & チャンバー下端は水受容器の溢れ線より200㎜低いケースにおける実証実験

3.合計12パターンにおける実証実験のまとめ編(15.29s)


実証実験の結果を、写真と図形で詳しく説明
直圧給水と増圧給水の2種類の給水系統に対する1階の店舗等への給水配管系統における配水管への逆流を防止する「隔離装置」について説明
参考資料;水道先進国のアメリカやヨーロッパ(EU)の逆流防止基準についての説明他

 
R7年度の逆流に係る実証実験
 

 R7年度の実証実験の動画(YouTubeとリンク)を掲載しています

  №1は、-1の吸排気弁の無いパターンと、-2の吸排気弁を有するパターンの計2パターンをまとめた動画です
    なお は、チャンバー下端が水受け器の水面(WL)より+150mm高いパタ ーンです
 №2は、-1の吸排気弁の無いパターンと、-2の吸排気弁を有するパターンの計2パターンをまとめた動画です
    なお は、チャンバー下端が水受け器の水面(WL)より-300mm低いパターンです
 №3は、上記№1と№2とをまとめた動画です
 

1.チャンバーの下端 が 水受器の水面より+150mm)高い (4:58s)


 -1(吸排気弁/無し):逆流-有り--×
 -2(吸排気弁/有り):逆流-無し--◎

2.チャンバーの下端 が 水受器の水面より-300mm)低い (5:51s)


 -1(吸排気弁/無し):逆流-有り--×
 -2(吸排気弁/有り):逆流-無し--×

3.逆流実証実験№1・№2とをまとめた動画(10:47s)


 -2(吸排気弁/有り):逆流-無し--◎
 

 

6.逆流実証実験のまとめ

 R6年度は12パターン、R7年度は4パターンの実証実験の結果を、一覧表にまとめました
 実証実験にて、チャンバー下端が確実に150mm以上高く、且つ、頂部に『吸排気弁』を装備している場合にのみ、流し台・浴槽・洗濯機・食洗器及び大便器等からの給水管・配水管への逆流を防止する「有効なシステム」であることが確認できました

 

 「施設内の給水立管図」と、上記「4.サイフォン作用の解消と吸排気弁」の解説図とを合わせると、以下の解説図となります

 

給水装置の未来に・・・新たな『選択肢』の 提案

 「安全・安心の水」を継続的に供給する責務のある公共事業を営む水道事業者や、水道事業者の施策に協力する責務のある水道使用者等にとって、『安全・安心の水道水を保持』するための施策は非常に重要です

 

 水道の先進国のアメリカやヨーロッパの国々における水道水に対する『安全・安心』に係る意識は、我国と比べると非常に高く、一戸建て住宅を除く大半の施設においては、配水管からの「負圧」や、給水装置内部でのクロスコネクション等による「逆圧」に対処できる減圧式逆流防止装置」の設置が義務付けられています

 

 給水装置の未来に向けての『新たな選択肢』として、我国のような狭い敷地に適した『新たな逆流防止装置』が必要ではないでしょうか

 特に、以下の映像(YouTube)でも説明していますが、複合用途建物の1階及び地階に位置する「飲食店」「美容院」「歯科医院」等、路地店の「飲食店」「コインランドリー」「クリニック」等、「福祉施設等の厨房系統」「自動散水システム」からの配水管の負圧時に対処可能な『新たな逆流防止装置』が必要ではないでしょうか
【現状は逆圧対応の逆止弁のみで、大半の施設において、負圧に対応可能な逆流防止用具は設置されていません

 

 是非、今後の施設内における給水装置工事の配管設計や施工に、本逆流実証実験の結果・情報、及び、本提案をお役立ていただければ幸いです
■ 近未来の逆流防止装置
 
 
(YouTubeとリンク)
■ 逆流防止用具の役割り及び設置位置他
 

 
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