サージングとは何か？建築設備・配管・ポンプで起こる振動・圧力変動のメカニズムと対策を徹底解説

2025年11月15日 最終更新日時 : 2025年11月15日 エバープレイ編集部

サージングとは

**サージング（Surging）**とは、配管・ポンプ・送風機などの流体系システムにおいて発生する、周期的な圧力変動・流量変動・振動現象の総称です。
建築設備（給水・排水・空調・冷凍設備）や土木施設（ポンプ場、水道施設）において、サージングは機器の故障原因にもなり得る重要な現象です。

水撃（ウォーターハンマー）と混同されやすいですが、サージングは継続的に発生する振動現象、水撃は瞬間的な圧力衝撃という違いがあります。

サージングが発生する主な場面

1. ポンプ運転時のサージング

遠心ポンプや給水ポンプでは、次のような条件でサージングが起こりやすくなります。

  • 流量が極端に少ない運転（低流量域）
  • ポンプの吐出抵抗が大きい状態
  • ポンプが性能曲線の不安定領域で運転されているとき
  • 配管抵抗が急に変化したとき

このとき、吐出圧の上下振動が周期的に発生し、ポンプ本体・配管が揺れることがあります。

代表的な症状：

  • ポンプの振動・騒音が大きくなる
  • 圧力計の針が周期的に振れる
  • 流量が安定しない
  • ポンプモーターの負荷電流が変動する

2. 送風機・ターボ機器のサージング

空調設備や産業用送風機でもサージングは発生します。
特に遠心式送風機で、静圧が高く、風量が不足している状態で起こりやすい現象です。

症状：

  • ドンッ、ゴンッという周期的な衝撃音
  • ダクトの振動
  • モーター負荷の変動
  • 過負荷トリップの発生

送風機のサージングが繰り返されると、羽根車や軸受に重大な損傷を与えることがあります。

3. 大規模配管設備でのサージング（給水・消火・排水）

大口径配管や長距離配管では、流体の慣性が大きいためサージングが発生しやすく、

  • ポンプの起動・停止
  • 電磁弁の急閉
  • バルブの急開・急閉
  • 高低差の大きい配管

こうした条件の組み合わせで、周期的な圧力波が配管内を行き来する現象が起こります。

サージングの原因を理解する：流体系システム特有の不安定現象

● 原因①：流量と圧力のバランス崩壊

ポンプや送風機は、本来、
**「流量が増えると圧力が下がる」**という特性（特性曲線）を持っています。

しかし、ある条件下では逆に、
流量が下がると圧力も下がる不安定領域が現れます。
ここで運転すると、機器内部で流れが失速し、圧力が周期的に上下します。

● 原因②：逆流や失速による流れの乱れ

ポンプ内部や送風機内部で失速（サージングポイント）に達すると、

  • 逆流
  • 旋回流（サージロール）
  • 流れの剥離

などが起こり、これが振動の原因になります。

● 原因③：配管系の固有振動と共振

長距離配管では、配管内の圧力波が反射し、
配管固有の周期と一致するとサージングが増幅されます。

サージングを放置するとどうなるか？

● 機器故障のリスク

  • ポンプ羽根車の破損
  • 軸受（ベアリング）の異常摩耗
  • モーターの過負荷・焼損
  • 送風機の羽根車割れ

● 配管損傷のリスク

  • 配管支持金具の緩み
  • バルブの破損
  • フランジ部の漏れ
  • 配管破裂（極端な例）

● システム運転不安定

  • 流量が安定しない
  • 圧力が設定値に保てない
  • ポンプ交互運転が乱れる

サージングの対策：実務で使われる代表的な方法

1. ポンプの運転点を安定領域にする

  • ポンプ選定を見直す
  • バルブ調整で適正流量にする
  • バイパスラインを設置して最低流量を確保する

特に給水ポンプでは、**最低流量バイパス（ミニマムフローライン）**が一般的です。

2. インバータ制御によるスムーズな運転

急激な負荷変動を防ぐために、

  • 起動・停止のランプ時間を長くする
  • PID制御のゲイン調整

が有効です。

3. 配管系の圧力変動を抑える

  • サージタンク（加圧水槽）の設置
  • エアチャンバー・アキュムレータの設置
  • チェックバルブ（逆止弁）の選定見直し
  • バルブの急閉防止

特に長距離配管では、サージタンクが非常に有効です。

4. 送風機のサージング対策

  • バイパスダンパの設置
  • 入口ガイドベーンの調整
  • インバータ制御による風量の最適化
  • 風量が不十分な運転条件を避ける

サージングとウォーターハンマーの違い（技術者が混同しやすい点）

現象サージングウォーターハンマー
発生するタイミング継続的、周期的一瞬（ミリ秒～数秒）
原因流量と圧力の不安定領域、失速バルブの急閉、ポンプ停止
主な対象ポンプ、送風機、大規模配管給水配管、消火配管
現象振動、脈動衝撃音、圧力スパイク
被害振動疲労、機器損傷配管破裂、継手破損

サージングは振動現象、ウォーターハンマーは衝撃現象という点が最も重要な違いです。

まとめ

サージングとは、ポンプ・送風機・大規模配管で発生する圧力と流量の周期的な変動現象です。
設備の振動、流量不安定、機器の早期損傷の原因となるため、建築設備・土木設備において重要視されます。

建築・土木現場でサージングを防ぐためには、

  • 適切なポンプ・送風機の選定
  • 流量の安定化
  • インバータによる制御最適化
  • サージタンク等の付加設備

などを組み合わせることが有効です。

参考文献

※以下はクリック可能なリンク形式でまとめています。

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