水道の水が出る仕組み【蛇口編】

水道の蛇口お役立ち

家や学校、会社や公園にまである水道水すいどうすい

蛇口じゃぐちをひねれば、手を洗ったり、水を飲んだり、きれいな水で料理も作れたりします。

今では、当たり前のように水を使っているから忘れてしまいがちですが、
『いつでも水を使える』って、スゴいことじゃないでしょうか?

ぴょいん
ぴょいん

もしも水道が無かったら、川の水をバケツでんでくることぐらいしかできないなぁ

ぶーぶー
ぶーぶー

水道は、なんで蛇口をひねるだけで水が出るんだブゥ?

今回は、そんな便利な水道の『蛇口じゃぐち』の仕組みについて説明していきます。

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蛇口の仕組み

水道の水は、『蛇口じゃぐち』と呼ばれる器具を通って出てきます。

水道の蛇口

ハンドルをひねると水が出てきますよね。

どうして水が下から上に上がってこれるの?

モノを落としたら下に落ちるのと同じで、
水も上から下へ落ちます。

なのにどうして、水道水は下からあがってくることができるのでしょうか?

上がってくる水道水

水道の水は、巨大なポンプによって圧力あつりょくをかけられて、
押し出されるように配水管はいすいかんの中で運ばれています。

なので、ハンドルをひねって閉じていた出口をあけてあげると、
圧力に押し出された水が出てくるのです。

ライオンさん
ライオンさん

ストローで飲み物を吸うと、最初は空気をっているだけなのに、水も一緒に上がってくるよね。

ここでひとつギモンですが、

『出口を開けてあげると水が出る』という仕組みなら、
どうしてドアのようにパカッと開け閉めするのではなく、わざわざ『ハンドルを回して』水を出すのでしょうか。

蛇口の中身がどうなっているのか見てみる前に、まずは蛇口に使われているパーツを紹介しますね。

蛇口に使われているパーツ

どういうパーツが組み合わさって蛇口が出来ているのか、早速見ていってみましょう。

蛇口はわかりやすく分けると、3つの部位に分かれていますよね。

  1. ハンドル
  2. 吐水口
  3. 給水管接続部きゅうすいかんせつぞくぶ

そしてそれぞれの部位は、さらに細かいパーツに分かれています。

ハンドル

まずは『ハンドル』の部分からのぞいてみましょう。

水道のハンドル

ハンドルだけで、なんと10個近くのパーツがくっついています。

水道のハンドルパーツ

上から1つずつ、説明していきますね。

水道のハンドルのパーツ 水道のハンドルのパーツ2

① ビス

イラストフリー素材 蛇口 ビス

ハンドルをくっ付けるための小さなネジ。

② ハンドル

イラストフリー素材 蛇口 ハンドル

手でつかみやすい形をしている取っ手。

③ カバーナット

イラストフリー素材 蛇口 ナットイラストフリー素材 蛇口ナット2

物をめ付けるためのパーツ。
内部にぐるぐるのミゾが入っていて、六角形のかたちをしている。

ハンドルと給水管をつないでいます。

④ 三角パッキン

イラストフリー素材 蛇口 三角パッキン

水がれないように、スキマをうめるためのゴムせいなどのパーツ。

真上から見ると輪っかの形をしているけど、
横から見ると『台形』の形をしているから三角パッキン。

パッキンとは?

水などの液体が漏れるのをふせいだり、
逆に外から中に異物いぶつが入ってしまうのを防ぐために付けるパーツ。
三角パッキンの仕組み

座金ざがね

イラストフリー素材 蛇口 座金

パーツとパーツの間に挟んでゆるみ止めになったり、
パーツをこわれにくくするための、輪っか状で平たい金属きんぞくの板。

「ワッシャー」と呼ばれていることもある。

⑥ スピンドル

イラストフリー素材 蛇口 スピンドル

部品を回転させるための軸。

①のビスとつながって、ハンドルの全てのパーツをまとめている。

⑦ ケレップ(コマ)

イラストフリー素材 蛇口 ケレップ

⑥のスピンドルの下にスポッとさる。

「コマ」と呼ばれていることもあって、おもちゃのコマのような形をしています。

⑧ パッキン

イラストフリー素材 蛇口 パッキン

ケレップの下にもパッキンをくっ付けます。
(こんどは三角パッキンはなくて、普通の丸くて平たいパッキン。)

蛇口の中で水をせきとめる役割をしているようです。

ナット

イラストフリー素材 蛇口 ケレップナット

⑦ケレップと⑧パッキンをくっ付けるためのパーツ。


スピンドルから下のパーツは、内部にかくれていて見えないので、
なんのためにこんなに部品がくっついているのか、このままではわかりませんね。

けれどこの後の説明で、どうしてこんなパーツがくっついていたのか、わかるようになりますよ。

吐水パイプ

水道の蛇口のパイプ

2つめの部位は『吐水パイプ』。

このパーツも、ただパイプだけがくっついているんじゃなくて、
つながる部分に細かいパーツが使われています。

水道の蛇口のパイプ分解

① Uパッキン

イラストフリー素材 蛇口 Uパッキン上 イラストフリー素材 蛇口 Uパッキン断面図

『三角パッキン』でも『普通のパッキン』でもなくて、
こんどはUの形をしたパッキン。

ゴムの内側にミゾがられていて、断面を見ると『U』の形になっています。

パッキンはなんで形が違うのを使うの?

それぞれのパッキンの特徴を見てみましょう。

①普通のパッキン(ひらパッキン)

イラストフリー素材 蛇口 パッキン

すべり止めや密閉みっぺいのために使われる、万能なパッキン。

②三角パッキン

イラストフリー素材 蛇口 三角パッキン

部品を繋げるパーツ『カバーナット』に、ぴったりはまるように作られているパッキン。

カバーナットと同じような形をしているので、
平パッキンよりも水漏れや汚れ侵入しんにゅうをふせぐのに適しています。

Uパッキン

イラストフリー素材 蛇口 Uパッキン断面図
(この図は断面図を見せているだけで、ほんとうは輪っかの形をしています。)

おさえているカベとカベがずれた時に、Uの形のゴムならカベに沿って動くので、
防止ぼうし密閉みっぺいにより適しています。

パイプパッキンの役割

加えて、くっつけているパーツが『(他のパッキンに比べて)回転しやすい』などの性質せいしつもあるようです。

蛇口のパイプを回す部分に最適のパッキンということですね。

蛇口のパイプの役割

② リング

イラストフリー素材 蛇口 リング

パイプが抜けないよう固定する、プラスチック製のリング。

輪っかの一部が途切れていて、輪がCの形になっている。

パイプに少しだけミゾがあるので、そこにはまっています。

③ パイプ

イラストフリー素材 蛇口 パイプ

水を使いやすい位置に運ぶためのパイプ。

短いパイプや長いパイプなど、色々なパイプがあります。


①Uパッキンと②リングをパイプに先にはめます。

パッキンとリングを先にはめる

④ パイプナット

イラストフリー素材 蛇口 ナット2

パイプと給水管を繋いでいるパーツ。


この4つのパーツで、蛇口に吐水パイプを繋いでいます。

パイプをつなぐ

給水管接続部

パーツとしてハッキリとした名前があるわけではないようなので、
『パーツが繋がる部分』ということで『接続部せつぞくぶ』と書いておきます。

最後は蛇口のいちばん気になる部分、中央にある接続部を見ていきましょう。

水道の蛇口の中身

給水管と、ハンドルと、吐水パイプを繋いでいる部分です。

中は空洞?のように思えますが、ちょっと違います。

ここまでに説明したハンドルからスピンドル、ケレップたちが合体して、ここにガッチリと装着そうちゃくされているのです。


これで蛇口の全てのパーツと部位を見終わったので、
いよいよ蛇口の内側を覗いていってみましょう。

ゾウさん
ゾウさん

中身を見たら、どうやって水が出ているのかがやっとわかるよ!

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蛇口の中身

ハンドルをひねった時、蛇口の中では何が起こっているのでしょうか。

実は、給水管接続部の中は、こんなつくりになっています。

水道の蛇口の接続部中身

中央に謎のカベがありますね。

ハンドルの根っこにくっ付いていた、
『スピンドル』や『ケレップ』たちがここで活躍しています。

水道の蛇口の断面図

ハンドルを回すと、ハンドルにくっ付いている『ケレップ(コマパッキン)』が下にさがり、
内部のカベにあたって、すきまにフタをします。

給水管からやってきた水が、この部分でせき止められるのです。

水道の蛇口の仕組み

お風呂の浴槽や洗面台にある栓も、ゴムでできていませんか?
栓をして水をめられるのと同じように、パッキン(ゴム)が隙間をふさぎ、水を制御せいぎょしています。

水は圧力でぎゅうぎゅうに押されて蛇口まで運ばれているので、
ハンドルを少しだけ回すと少量の水が出て、
ハンドルをたくさん回すと大量の水が出る仕組みになっています。

ところで、水の通り道に謎のカベがありましたよね。
あの謎のカベは『弁座べんざ』というそうです。


ハンドルの説明で出てきた、いちばん下にくっついている『ケレップ』の役割は、言いかえると『弁体べんたい』とも呼びます。
イラストフリー素材 蛇口 ケレップ2水を制御するケレップ=弁体
べんたい

水の量を調整する『ケレップ(弁体)』に対して、弁を受ける側の部分なので、
内側にある謎のカベの名前は、弁座と呼ばれているようです。

さらにくわしく:なんで『弁』ってつくの?
『弁』という漢字にはいろいろな意味があって、
『かんむり』『はなびら』『わきまえる』『分ける』『処理する』『話し方』
などなど、たくさんの意味が込められています。
その中でも、『分ける』『処理する』という意味が蛇口には近く、
『水の量を調整する』という役割に当てはめられて『水を処理している部分=弁体・弁座』と呼ばれているとイメージすれば良いと思います。

ドアのように開け閉めしかできない出口では、水の量が調節しづらいですよね。

なのでこのように、水の強さを調節できるよう、
内側に弁座というカベをつくり、ハンドルで調整できるようにつくられているのです。

蛇口の材質

ここまで蛇口の仕組みを解説してきましたが、
そもそも蛇口は、どんな材料でつくられているのでしょうか。

蛇口の材質は、『青銅せいどう』や『黄銅こうどう』などの『銅』が多く使われています。

キリンさん
キリンさん

5円玉も黄銅でつくられているよ。

黄銅の5円 青銅の10円

銅は加工がしやすかったり、抗菌性に優れているので
蛇口の素材に適しているようです。

銅のままでは見た目が悪かったり、サビなどができてしまうので
銅の上から『クロムメッキ』など別の材質でピカピカに仕上げられています。

水道に使われている銅は、ほとんどが黄銅です。
(黄銅は『真鍮しんちゅう』とも呼ばれています)


黄銅と青銅の違いは、
◆黄銅の成分 … 銅 + 亜鉛あえん
◆青銅の成分 … 銅 + スズ、リン
このように成分が違うことで、銅の強さや柔軟性じゅうなんせい耐久性たいきゅうせいに違いが出てくるのです。

鋼はどこで手に入れられるの?

ワニさん
ワニさん

山に黄銅の石みたいなのがあって、それをけずってとってくるとか?

黄銅は『合金ごうきん』といって、2種類の金属(銅と亜鉛)から作り出したものです。

なので山に自然にある鉱石こうせきとはちょっと違います。

鉱山

銅は『銅鉱石どうこうせき』として鉱山などに存在します。

亜鉛も鉱石に含まれている材質で、色々な方法を重ねて抽出ちゅうしゅつするようです。

抽出って?
様々な方法を使って、特定の物質を抜き出すこと。
イメージしやすくたとえると、『塩』は海の水を煮詰につめると取り出すことができます。
それと似たようなイメージですが、亜鉛を抽出するには、煮詰めるよりもっと難しいたくさんの方法が必要なようです。

蛇口の作り方

ここまでで、『蛇口の仕組み』『蛇口の材質』までわかりました。

では、目の前に『銅の塊』と『蛇口の設計図』が用意できたとしたら、
あとはどうやって蛇口を作ればいいのでしょうか?

材質を加工する

銅や鉄など、ほとんどの金属は熱でかして形を変えてつくります。

その『熱』というのも、家で料理を作る時や、お風呂の熱いお湯などの温度ではありません。
沸騰したお湯は100度もあって、手でさわるとヤケドをしてしまいますが、
そんなあっつい温度をはるかに越えた、数百度~数千度の温度で、材料を溶かして、
型に流し込んで、蛇口の形をつくるのです。

このように、金属を溶かして型に流し込んで物を作ることを「鋳造ちゅうぞう」といいます。

鋳造

素材ごとに、溶ける温度は決まっています。

銅は1085度まで加熱すると溶けるようなので、
その温度では溶けない材質で、まずはかたを作り
どろどろに解けてマグマのような液体になった銅を流し込んで、冷やして固めて、つくりたい形にします。

型で作るのが難しい部分は、切断したり、
パーツのつなぎ目を溶かしてくっつけたりして加工するのです。

ちなみに、流し込む型のことを「鋳型いがた」といいます。
実は鋳型は、金属のような固いものだけじゃなく、
なんと『砂』でもできてしまいます。
砂
この鋳造の型にできる砂のことを『鋳物砂いものずな』と呼びます。
砂なら海の砂でもなんでも使えるというわけではなく、
・耐熱性がある
・強度がある
・ガスが抜けやすい
などの様々な条件をクリアできる、鋳造ちゅうぞう専用の砂なのです。

考えてみよう

ここまで読んだあなたは、もう水が出る仕組みも、蛇口の作り方も知ってしまいました。

蛇口を作るために必要なものが全てわかったところで、
『自分はどんな蛇口を作りたいか』と考えてみましょう。

  • お花の形のハンドル
  • ぞうさんのハナから水が出るおもしろい蛇口
  • 好きなところに水を送れる便利なパイプ

どんな蛇口でも、あなたの好きなものが作れますよ。

桶と柄杓
たとえば、おけ柄杓ひしゃくは『木』で出来ていているのに水をすくえるように、
木材もくざいで蛇口を作ることだって、もちろんできます。
けれど木と水は相性が悪いので、水漏れしてしまったり、
すぐ壊れてしまったりするかもしれません。


たとえば『クギ』がもし木材でつくられていたら、
ハンマーで叩いたとたんに折れてしまいそうだと思いませんか?
ものづくりにはそれぞれ、てきした材質があります。
さまざまな材質からもっとも適した素材を選び、より良いものをつくることができるのです。

あなたはどんなものを作ってみたいですか?

ものの仕組みや材質の性質を知れば知るほど、たくさんのものが作れるようになりますよ。

【最後に注意】
蛇口の仕組みを知って、「試しに家の蛇口を分解してのぞいてみよう!」と思った人がいたら、突然パーツを外したりしてはいけません!
水はとても強い圧力で押されているので、いきなりパーツを外したら
ものすごい勢いで水がふき出してきてしまいます。


蛇口の修理などのときも、まずは始めに水道の『元栓』をしめてから修理に入ります。
元栓は住んでいる家によって場所が違うので、しっかり確認しましょう。

蛇口の豆知識

もっと知りたい!と思っている人へ、おまけの豆知識です。

『蛇口』の由来

吐水パイプがヘビのように細長いから?
と思いそうですが、ちょっと違うようです。

昔、日本で水道が普及しはじめた頃は、水の守り神である『龍』のデザインの蛇口が採用されていました。
そして架空の生物である『龍』の元となった生き物が『蛇』であることから、
蛇口は昔、「蛇体鉄柱式教養栓じゃたいてっちゅうしききょうようせん」という長い名前で呼ばれていたそうです。
必殺技の名前みたいですね(笑

それがやがて転じて、「蛇口」と呼ばれるようになった、という説などがあるようです。

誰かが「今日から蛇口と呼びましょう」と決めたわけではないため、いくつか説があるようなので、そのうちの一つを紹介しました。

パッキンの由来

よく、食べ物を袋に入れて保存したりすることを『パックする』と言いませんか?
それと同じで、『フタをする』や『密閉する』ことを『パッキング』と言います。

そこから、密閉させるために挟むゴムなので、『パッキン』と呼ばれているようです。

ケレップの由来

オランダの『川の流れを制御する技術の名前』からからきていると言われています。

ネジとビスの違い

ネジとビスは同じものです。

日本では昔から、『ねじる』などの言葉からそれを「ネジ」と呼んでいて、
外国では(フランス語からきた)『ビス』と呼ぶ、というような言い方の違いです。

ただし、全てのネジがビスと呼べるかと言われるとそうでもありません。

(他の例でたとえると、『バイト』と『パート』は、意味は同じことですが、
『男子高校生がパートする』とは言い表さない、というような…)

時と場合によって変化する、言い回しの違いとイメージしましょう。

ものの仕組みを知ることで、自分で作れるようになったり、修理できるようになったり、
新しいものを生み出せるようになったりもします。

身の回りに普通にあるものでも、中には驚くような知恵が詰まっていたりするので
色んなものの仕組みに目を向けてみてください。

たくさんの素晴らしい仕組みを知る、キッカケになれれば幸いです。

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