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2019.05

給水配管の逆サイホン作用はなぜ飲料水を汚染するのか｜クロスコネクション禁止から吐水口空間とバキュームブレーカの仕組みまで解説

給水設備の定期検査では、配管そのものが他の系統とつながっていないか、水を受ける設備との位置関係が適切かを確認します。
この検査事項は「飲料水系統配管の汚染防止措置の状況」という一文でしか表れませんが、背景には配管の構造にまつわる二つの規定があります。
ひとつは配管同士を直接つながないというルール、もうひとつは吐水口とあふれ面の間に空間を確保するというルールです。
この記事では、これらの措置がなぜ必要なのかという仕組みから、吐水口空間を確保できないときの代替策まで整理します。

「汚染防止措置」と言われても、具体的に何を見ているのかピンときません。

大きく分けるとクロスコネクションの禁止と逆サイホン作用の防止という二つの視点があります。
今回はその仕組みを詳しく見ていきましょう。

配管を汚れた水が逆流することなんて、本当にあるんですか。

ホースをバケツに差し込んだままにするだけでも起こりうる現象です。
バキュームブレーカという代替措置もあわせて解説します。

この記事の結論

検査事項(8)は建築基準法施行令第129条の２の４第２項第一号又は第二号の規定に適合しないことを判定基準とします
第一号は、飲料水の配管設備を他の配管設備と直接連結（クロスコネクション）させないことを求めています
第二号は、水を受ける設備との間に吐水口空間などの有効な逆流防止措置を確保することを求めています
この措置が無いと、負圧の発生時に逆サイホン作用によって汚染された水が吸い込まれるおそれがあります
吐水口空間を確保できないときはバキュームブレーカの設置で代替します

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クロスコネクションの禁止から吐水口空間の確保、逆サイホン作用の発生、バキュームブレーカによる代替までの流れを示すインフォグラフィック

なぜ配管を直接つないではいけないのか

給水設備の定期検査では、配管そのものの取付けや腐食だけでなく、配管のつながり方そのものも確認します。
その最初の視点が、飲料水の配管を他の配管設備と直接つないでいないかという確認です。

飲料用の配管設備及び排水設備／飲料用配管及び排水配管　検査事項(8)飲料水系統配管の汚染防止措置の状況のうち、配管の連結に関する部分は、どのような場合に是正が必要と判定されるか。

判定基準　建築基準法施行令第129条の２の４第２項第一号の規定に適合しないこと。同号は、飲料水の配管設備（これと給水系統を同じくする配管設備を含む。）とその他の配管設備とは、直接連結させないことを定めている。（検査方法：目視により確認する。）

この直接連結は、クロスコネクションと呼ばれます。
飲料水の配管設備と、排水管や雑用水管など水質の異なる配管とを恒久的につないでしまうと、両者の圧力関係が入れ替わった瞬間に、汚染された水が飲料水側へ流れ込むおそれがあります。
消火用の配管や雑用水の配管を安易に給水管とつないでしまう配管改修は、この規定に触れる典型例です。
なお、水道法第３条第９項に規定する給水装置に該当する配管設備（水道事業者の配水管から分岐した部分）は、本検査事項の対象外です。
検査ではまず、配管図を手がかりに配管の系統がどこでどうつながっているかを追うことから始めます。

つなぐこと自体がもうアウトなんですね。

はい、恒久的な接続そのものが問題視される規定です。
次は、つないでいなくても起こりうる逆流の話です。

吐水口空間はどうやって逆流を防いでいるのか

配管がつながっていなくても、水栓の取付け方によって汚染された水が飲料水側へ入り込むことがあります。
そこで検査事項(8)には、もうひとつの視点が含まれています。

水槽や洗面器など水を受ける設備に給水する場合の逆流防止措置は、どのような場合に是正が必要と判定されるか。

判定基準　建築基準法施行令第129条の２の４第２項第二号の規定に適合しないこと。同号は、水槽、流しその他水を入れ、又は受ける設備に給水する飲料水の配管設備の水栓の開口部にあっては、これらの設備のあふれ面と水栓の開口部との垂直距離を適当に保つことその他の有効な水の逆流防止のための措置を講ずることを定めている。（検査方法：目視により確認する。）

この垂直距離のことを、吐水口空間といいます。
洗面器や給水タンクのように水を入れる設備・受ける設備では、あふれ縁の水面よりも水栓の開口部を高い位置に保つことで、両者の間に大気に開放された空間を作ります。
「水を入れる設備」とは各水槽やプールなど長時間水を滞留させるもの、「水を受ける設備」とは台所の流しや洗面器など水を貯留する設備を指します。
「水栓の開口部」は蛇口の吐水口だけでなく、弁の操作によって水を供給する配管の開口部も含まれます。
この空間があれば、たとえ受け側の水位が上がっても、給水側の配管とは物理的に切り離されたままなので、汚染された水が配管側へ入り込む経路が断たれます。

空間を空けておくだけで、そんなに効果があるんですか。

はい、物理的に切り離すという発想がポイントです。
ただ、この空間が確保できないケースもあります。

逆サイホン作用はどんな仕組みで起こるのか

吐水口空間が確保されていないと、実際にどのような仕組みで汚染が起こるのでしょうか。
その現象には名前が付いています。

吐水口空間を確保していない場合、どのような仕組みで飲料水が汚染されるのか。

給水管内の圧力が一時的に大気圧より低くなったとき、吐水口の先が汚染された水に浸っていると、その水が配管内へ吸い込まれる。この現象を逆サイホン作用という。

典型例は、ホースを水受け容器に差し込んだままにする行為です。
蛇口にゴムホースをつなぎ、その先端をバケツや洗面器にためた水の中に入れたまま給水を続けると、ホースの中も含めて配管は水で満たされた状態になります。
この状態で断水や上階での大量使用などにより配管内の圧力が急に下がると、ホースの中の水が押し戻されるのではなく、逆にバケツ側の水を吸い上げる向きに流れが生じます。
これが逆サイホン作用で、吐水口が水没している状態と、配管内に負圧が生じるという二つの条件がそろったときに起こります。
洗面器やバケツにホースを差し込んだまま水を入れる行為は、この二条件がそろいやすい典型例として注意が必要です。

ホースをバケツに突っ込んだままにするのも良くないんですか。

まさにそれが逆サイホン作用の典型例です。
吐水口空間さえ確保しておけば起こりません。

吐水口空間を確保できないときはどうするのか

大気圧式バキュームブレーカと圧力式バキュームブレーカの内部構造を並べて示す断面図

洗浄弁のように、構造上どうしても吐水口空間を確保できない機器もあります。
そのようなときに使われるのが、代替の逆流防止装置です。

やむを得ず吐水口空間を確保できない場合、検査事項(8)ではどんな措置があれば適合と判定されるか。

吐水口空間を確保することが不可能な場合には、バキュームブレーカが設置されていること。バキュームブレーカには大気圧式と圧力式があり、各々取付け位置が異なることに留意する。

バキュームブレーカは、負圧が生じた瞬間に空気を取り込む逆流防止弁です。
大気圧式は、常時圧力のかからない配管に設置するタイプで、配管内が負圧になると内部の弁が開いて大気を取り込み、逆サイホン作用を断ち切ります。
圧力式は、常時圧力のかかる配管に設置するタイプで、開閉弁とテストコック、逆止め弁を組み合わせた構造により、常時通水状態でも機能します。
このように取付け位置が異なるため、検査では設置場所の配管がどちらの条件にあたるかを確認したうえで、型式が適切かを見ます。
吐水口空間という物理的な空間の代わりに、機械的な弁の作動で同じ役割を果たす仕組みといえます。

空間の代わりに、弁で守っているんですね。

はい、型式を間違えると正しく機能しないので注意が必要です。
最後に検査全体の見方を整理します。

定期検査ではこの措置をどう確認するのか

ここまでの二つの視点を踏まえて、実際の検査ではどこをどう見ればよいのでしょうか。
検査事項(8)は、この二つをまとめて一つの判定基準で扱っています。

検査事項(8)飲料水系統配管の汚染防止措置の状況の検査そのものは、どのように行うのか。

判定基準　建築基準法施行令第129条の２の４第２項第一号又は第二号の規定に適合しないこと。（検査方法：目視により確認する。）

検査そのものは目視で足りますが、見るべきポイントは二段構えです。
まず配管図をもとに、飲料水の配管が排水管や雑用水管など他系統の配管と直接つながっていないかを追います。
次に、洗浄弁や水受け容器への給水部分で、あふれ縁と水栓の吐水口空間が確保されているか、確保できない箇所にはバキュームブレーカがあるかを確認します。
配管改修で系統が増えるたびにクロスコネクションのリスクが生まれ、機器の更新のたびに吐水口空間の確保状況が変わりうるため、竣工時だけでなく定期検査のたびに見直す価値がある項目です。
配管そのものの他の検査事項とあわせて、飲料水を守る仕組みとして押さえておきましょう。

配管図と現場の両方を見比べる必要があるんですね。

そうですね。
改修履歴まで含めて確認するのが実務のコツです。