メタディスクリプション:工業用固液ろ過システムでは、ウォーターハンマーによって配管やバルブが損傷する可能性があります。逆洗中にウォーターハンマーが発生する原因、それがろ過装置に及ぼす影響、そしてVITHY Filtrationの製品がどのようにウォーターハンマーを損傷させるかを学びましょう。VASセルフクリーニングスクレーパーフィルターそしてVSRF自動逆洗フィルターこのリスクを軽減する。
1. ウォーターハンマーとは？工業用固液ろ過におけるウォーターハンマーの意味とは？
水撃（ハイドロリックショックとも呼ばれる）は、流体の速度が急激に変化したときに発生する圧力サージである[1]。これは、次の2つの典型的な方法で発生する可能性がある。
- 突然の流れの停止：バルブが急に閉じると、流れている液体は強制的に停止させられ、その運動エネルギーは高圧波に変換されてパイプ内を逆流します[2]。これが典型的なウォーターハンマーです。
- 急激な流れの加速：バルブが急に開くと、静止または低速で流れている液体が突然加速されます。液体には慣性があり、上流の圧力がすでに高いため、この急激な加速は、特に排出ラインや排水ラインで強い圧力スパイクを発生させることもあります[4]。
工業用固液ろ過では、ウォーターハンマーは、排出または逆洗段階排水弁または逆洗弁が突然開くと、加圧された液体がほぼ瞬時に排水管に流れ込みます。弁が開く速度が速いほど、初期の流量サージとそれに伴う圧力ショックは大きくなります。多要素フィルターでは、流れが1つまたは少数の分岐に集中する可能性があるため、この影響はより深刻になります。
したがって、自動逆洗フィルターでは、ウォーターハンマーはバルブを閉じることによってではなく、排水バルブを素早く開く大量の加圧された液体を放出するため。油圧協会[1]、エンジニアリングツールボックス[2]、およびクレーン技術論文No.410[4]によると、急激な流れの停止と急激な流れの加速の両方が、工業用配管システムに損傷を与える圧力サージを引き起こす可能性があります。
2. ウォーターハンマーの危険性とは？工業用ろ過プロセスにおけるリスクとは？
ウォーターハンマーは単なる騒音問題ではありません。工業用ろ過システムや周辺機器に深刻な損傷を与える可能性があります[3]。
一般的な危険には以下のようなものがあります。
- 配管および継手の損傷
急激な圧力上昇は、パイプの破裂、フランジのひび割れ、またはジョイントの緩みを引き起こす可能性があります。ろ過システムでは、排水配管は高速のスラリーや汚れた液体を扱うことが多いため、特に脆弱です[4]。
- バルブの故障
空気圧ボールバルブやソレノイドバルブなどの高速開閉バルブは、ウォーターハンマーの繰り返しによって損傷を受ける可能性があります。シート、シール、アクチュエータはすぐに摩耗する可能性があります[2]。
- 振動と機械的ストレス
強い振動はボルトを緩めたり、機器の接続部を損傷したり、時間の経過とともに構造疲労を引き起こしたりする可能性があります[4]。
- ポンプとフィルターエレメントの損傷
圧力サージは逆方向に伝わり、フィルターハウジング、フィルターエレメント、および上流のポンプに影響を与える可能性があります。これは、流れが集中するマルチカートリッジフィルターやマルチチューブフィルターでは特に危険です[1]。
工業用固液ろ過において、最も一般的なウォーターハンマー現象は、自動逆洗一度に1つまたは少数のフィルターエレメントのみを逆洗する場合、排出流量は集中します。ドレンバルブが急に開くと、液体の急激な流れによって強い圧力波が発生します。VITHY Filtrationのエンジニアは、従来の逆洗フィルターでこの現象を確認しています。ドレンバルブが開いた瞬間、流量が大きく、圧力が高く、振動が強いため、時間の経過とともにドレンパイプが損傷する可能性があります。
対照的に、適切に設計されたセルフクリーニングスクレーパーフィルターは、ウォーターハンマーが発生する可能性が低くなります。スクレーパーフィルターでは、排出経路の抵抗が低く、排水量が比較的少ないため、圧力変化が緩やかになり、振動レベルが大幅に低下します。これは、VITHY Filtration社のフィルターを使用している顧客が現場での経験から確認しています。VASセルフクリーニングスクレーパーフィルターウォーターハンマー現象に関する報告は受けていません。
3. 日常的な工業用ろ過作業において、ウォーターハンマーを回避するにはどうすればよいか？
ろ過システムにおけるウォーターハンマーを軽減または回避するための実際的な方法はいくつかあります。これらの多くは低コストで、既存の設備に導入できます[4]。
（１）バルブの動作速度を落とす
速度制御付きの空気圧式または電動式アクチュエータを使用します。電磁弁に空気源調整弁を追加すると、弁の開閉速度が遅くなり、圧力サージが軽減されます。ただし、この方法では弁が開いている時間が長くなるため、逆洗サイクル中の水消費量が増加する可能性があります[5]。
（２）排水管を固定する
排水管は振動を吸収するためにしっかりと支えられ、固定されている必要があります。固定されていないパイプは、急激な圧力変化の際に激しく揺れる可能性が高くなります[4]。
（３）手動式絞り弁を取り付ける
排水ラインに取り付けられたシンプルな手動バルブを部分的に閉じる（例えば、50%開度にする）ことで、排出流量を制限し、圧力スパイクを低減できます。最大流量を制限することで、この絞り弁は、排水バルブが急速に開いた場合でも、液体が急激に加速するのを防ぎます。これは既存のフィルターにとって実用的な解決策ですが、バルブの位置が変わっていないことを確認するために定期的にチェックする必要があります[5]。
（４）適切なバルブを選定する
システムに適した閉止時間を持つバルブを選択してください。必要以上に速く開閉する過大なバルブは避けてください。自動化システムでは、速度調整可能なアクチュエータを選択してください[1]。
（５）フィルタ設計を検討する
長期的に見て最良の解決策は、流路と排水設計が本質的にウォーターハンマーを回避するフィルターを選択することです。これは、新規プロジェクトや古い機器を交換する場合に特に重要です[3]。
VITHY Filtration_VSRF 自動逆洗フィルター_1
4. VITHY Filtrationが最適化された設計と構成によってウォーターハンマーを防止する方法
VITHY Filtrationでは、ウォーターハンマー防止は後付けの対策ではなく、フィルター設計とシステム構成に組み込まれています。当社では、水圧衝撃を回避するための異なるアプローチを採用した、主に2種類の自動セルフクリーニングフィルターを提供しています。
VASシリーズは、機械式スクレーパーを用いてフィルターメッシュから不純物を除去します。排出流量は少なく、排水経路の抵抗も低くなっています。洗浄時の圧力差が小さく、スクレーパー機構が急激な逆流に依存しないため、ウォーターハンマーは自然に回避されます。当社の現場経験では、VASフィルターをご利用のお客様から、長期運転後もウォーターハンマーの問題は報告されていません。
VITHY Filtration_VAS セルフクリーニングスクレーパーフィルター
VSRFシリーズは、個々のフィルターエレメントの自動逆洗を必要とする用途向けに設計されています。従来の逆洗フィルターでは、一度に1つまたは少数のエレメントしか逆洗されないため、流量が集中し、ドレンバルブの開放時に強い圧力サージが発生する可能性があります。VITHY Filtrationはこの問題を2つの方法で解決しました。
（１）ドレンバルブの空気圧式速度制御
電磁弁には空気源調整弁が取り付けられています。この弁は弁の開閉速度を遅くすることができます。これにより、逆洗時の圧力スパイクと振動が大幅に軽減されます。調整弁のナットが適切に締め付けられていることを確認するため、定期的に点検することをお勧めします。時間の経過とともに振動によってナットが緩み、減衰効果が低下してウォーターハンマーが再発する可能性があります。
（２）排水管に関する推奨事項
バルブの速度を遅くすると逆洗時の水消費量が増加するため好ましくない場合は、以下の2つの追加対策をお勧めします。
- 排水管をしっかりと固定し、振動を吸収するように支えてください。
- 下流側に手動バルブを設置し、逆洗中はバルブを半開きにしておく。これにより、最大排出流量が制限され、液体の加速速度が速すぎるのを防ぎつつ、総水消費量を増やすことなく済む。
VITHY Filtrationは、綿密な流路設計、制御されたバルブ作動、そして実践的な設置アドバイスを組み合わせることで、お客様がウォーターハンマーによる高額な損害を回避しつつ、確実な固液分離を維持できるよう支援します。
VITHY Filtration_VSRF 自動逆洗フィルター_2
参考文献
[1] Hydraulic Institute. (nd). Water Hammer. Retrieved from https://www.pumps.org – Technical resources on pump and piping system pressure surges.
[2] Engineering ToolBox. (nd). ウォーターハンマー。https://www.engineeringtoolbox.com から取得 – 油圧ショックに関する一般的なエンジニアリングリファレンス。
[3] アメリカ水道協会。(2017)。鋼管：設計と設置のガイド（マニュアルM11）。AWWA。
[4] Crane Co. (2011). バルブ、継手、パイプを通る流体の流れ (技術論文 No. 410). Crane Co.
[5] 米国環境保護庁。(日付不明)。ウォーターハンマー。飲料水配水システムに関する技術ガイダンス。https://www.epa.gov から取得。
VITHY Filtrationについて
2013年に設立されたVITHY Filtrationは、中国の上海と江西省に2つの製造工場を構えています。当社は、上海ハイテク企業、専門的かつ高度な中小企業、CE、ISOなどの複数の国家認証に加え、30件以上の国家特許を取得していることを誇りとしています。主な製品は、セルフクリーニングフィルター、バックフラッシングフィルター、キャンドルフィルター、リーフフィルター、バッグフィルター、バスケットフィルター、カートリッジフィルター、フィルターエレメントなどです。当社のソリューションは、石油化学、ファインケミカル、食品・飲料、医薬品、水処理、パルプ・製紙、リチウム電池製造、電子機器など、幅広い産業分野で活用されています。
連絡先：メロディ（国際貿易マネージャー）
携帯電話/WhatsApp/WeChat: +86 15821373166
Email: export02@vithyfilter.com
ウェブサイト：www.vithyfiltration.com
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投稿日時：2026年8月27日
