JP2014083513A - 管路洗浄方法及び管路洗浄システム - Google Patents

Abstract

【課題】管路の内壁に強い付着力で残留する堆積物をより効果的に取り除くことが可能な管路洗浄方法及び管路洗浄システムを提供すること。
【解決手段】洗浄用の流動体を管路の洗浄対象区間内に注入し、洗浄対象区間内を移動させることで洗浄対象区間内を洗浄する管路洗浄方法において、流動体は、氷粒子を有するシャーベット４７と該シャーベット体とは温度が異なる液体４９とで構成され、流動体の移動は、シャーベット体４７と液体４９とを洗浄対象区間１４の所定長さを充満させる量だけ交互にかつ連続して加圧注入することで行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、管路洗浄方法及び管路洗浄システム、特に、管路内に洗浄用の流動体を注入し、管路内を移動させて排出させることで管路内を洗浄する管路洗浄方法及び管路洗浄システムに関する。

管路は様々な場所に様々な形態で使用されている。例えば、上水道や下水道管路、工場における原料や燃料等を送るパイプ、家庭内での排水パイプ等がある。管路を流れる物体についても、気体、液体、固体等、様々な形態がある。

一例として下水道管路について説明する。下水道は、主に都市部の雨水及び汚水（下水）を地下水路等で集めた後、公共用水域へ排出するための施設・設備の集合体であり、それらの雨水及び汚水（下水）は浄化等の水処理が行われる。地下水路等の代表として下水道本管がある。

下水道本管を流れる雨水として、気象学における降水がある。また、気温の上昇等で溶けた融雪水も含む。下水道管路を流れる汚水としては、家庭の水洗式便所からのし尿や、家庭における調理・洗濯で生じる生活排水、商店や工場等の事業所からの産業排水等がある。したがって、これらの雨水及び汚水から成る下水には下水道本管の管壁に付着し易い汚物等が含まれている。

下水道本管には前述のように生活排水や産業排水等の汚水が流されるので、その管路の内部には堆積物（スケール）が多量に付着し易い。したがって、下水道本管は、詰まり等の不具合が発生しないように定期的に点検、洗浄することが必要になっている。

従来、管路の洗浄方法としては、ピグ方式（例えば、特許文献１、２）やノズル方式（例えば、特許文献３）があった。しかし、作業コスト、洗浄効果、及び安全性等の面から、近年、ピグ方式やノズル方式に替え、洗浄用の流動体を用いた洗浄方法（特許文献４）が注目されている。この方式は、固体のピグの替わりに小さな氷粒子で形成されたシャーベット状の流動体を用い、この流動体を管路の入口から管路内に送り込み、管路内を移動させて管路の出口から流動体を排出するものである。

上記の洗浄用の流動体を用いた洗浄方法においては、氷粒子が管路内を移動すると、管路の内壁に氷粒子が衝突、接触するので管路の内壁に付着した堆積物等に物理的な外力が加わり、大きな堆積物等が削り取られ、管路内の清浄が行われる。流動体はシャーベット状であるゆえに、例えば管路が曲りや狭窄部分、更にはＴ型連結管等複雑な形状を有していても通過することができるので、管路の形状如何にかかわらず洗浄することが可能である。

特開２００１−１９１０４５号公報 特開２００９−６６５２２号公報 特開平９−１０７１６号公報 特許第４６５３９２１号公報

上記の洗浄用の流動体を用いた洗浄方法において、前述のように管路の内壁に付着した堆積物は、氷粒子の接触、衝突等により削り取られる。しかし、氷粒子が通過しただけでは除去できない堆積物が存在していることや、管路の内壁に強い力で付着した堆積物は、氷粒子の接触、衝突により先端部は削り取られるが基部は管壁に残るという問題があった。すなわち管壁に強力に付着した堆積物を効果的に除去することは難しかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、管路の内壁に強い付着力で残留する堆積物をより効果的に取り除くことが可能な管路洗浄方法及び管路洗浄システムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の管路洗浄方法は、洗浄用の流動体を管路の洗浄対象区間内に注入し、該洗浄対象区間内を移動させることで前記洗浄対象区間内を洗浄する管路洗浄方法において、前記流動体は、氷粒子を有するシャーベット体と該シャーベット体とは温度が異なる液体とを含み、前記流動体の移動は、前記シャーベット体と前記液体とを交互にかつ連続して前記浄対象区間の所定長さを充満させる量だけ加圧注入することで行われることを特徴とする。

この方法によれば、洗浄対象区間内には注入された氷粒子を有するシャーベット体の団塊とシャーベット体とは温度の異なる液体の領域が交互に連続した縦割りの層が形成される。これらが移動することにより、管路の内壁に付着した堆積物及びその部分の管路は、略０℃と所定温度の液体との流動体により、温度変化を繰り返し受けることとなる。したがって、管路と堆積物の線膨張係数及び熱伝達係数の違いにより、それらが膨張、収縮を繰り返すことで堆積物と管路の内壁との付着力は低下する。また、堆積物の内部に亀裂等を誘発させることができ、当該堆積物を脆弱にすることができる。このように堆積物の付着力を低下させることや堆積物を脆弱化することで管路のより効果的な洗浄が可能である。

請求項２に記載の管路洗浄方法は、請求項１に記載の管路洗浄方法において、前記加圧注入は、最初に前記シャーベット体を注入することで行うこと特徴とする。したがって、洗浄対象区間に何も充満されていない状態で、最初のシャーベット体の団塊が形成され、その後から加圧注入される液体は、最初のシャーベット体の団塊が液体の流出を防止するので、液体の領域を容易に形成することができる。したがって、シャーベット体の団塊と液体の領域が交互になった連続縦割り層を素早く形成することができ、洗浄作業を直ぐに始めることができる。

請求項３に記載の管路洗浄方法は、請求項１又は２の何れか１項に記載の管路洗浄方法において、前記洗浄対象区間の前記流動体を注入する側の少なくとも一方の端部を閉塞し、該閉塞端部に該洗浄対象区間内外に連通する流動体注入連通管を接続し、該流動体注入連通管から前記流動体を加圧注入することを特徴とする。したがって、例えば、管径が大きく、流動体を充満させることに困難性がある管路に対して、流動体を容易に加圧注入することが可能となる。したがって、下水道本管のように洗浄対象区間の管路の両端部が開放されている場合であっても管路の洗浄を行うことが可能となる。

請求項４に記載の管路洗浄方法は、請求項３に記載の管路洗浄方法において、前記洗浄対象区間の両端を閉塞し、前記一方の閉塞端部とは反対側の端部に該洗浄対象区間に連通する流動体排出連通管を接続し、前記加圧注入動作に伴って該流動体排出連通管を介して吸引動作を行うことを特徴とする。したがって、両端部が閉塞され、それぞれに連通管を接続した略閉塞状態を形成することで、洗浄対象区間内への流動体の加圧注入動作及び吸引動作がより効果的になる。特に、加圧注入により形成されたシャーベット体の団塊と液体に領域が交互になった連続縦割り層を、吸引動作することにより洗浄対象区間内で流動体が滞留することが防止され、流動体を円滑に移動させることができる。

上記の目的を達成するため、請求項５に記載の管路洗浄システムは、請求項１から４の何れか１項に記載の管路洗浄方法を実施する管路洗浄システムにおいて、前記洗浄対象区間の両端を閉じる蓋部と、前記一方の蓋部に接続され前記洗浄対象区間と連通する流動体注入管と、前記他方の蓋部に接続され前記洗浄対象区間と連通する流動体排出管と、前記流動体注入管に接続された流動体注入装置と、を有し、前記流動体注入装置は、前記シャーベット体を加圧注入するシャーベット体注入部と、前記液体を加圧注入する液体注入部と、前記シャーベット体と前記液体とを前記洗浄対象区間の所定長さを充満させる量だけ前記流動管注入管から交互にかつ連続して加圧注入する制御部と、を有することを特徴とする。

この構成は、請求項１から４の何れか１項に記載の管路洗浄法を実施可能とするものでり、洗浄対象区間は両端が蓋部により閉じられ、一方の端部に洗浄対象区間と連通する流動体注入管、他方の端部に洗浄対象区間と連通する流動体排出管が接続される。そして、この洗浄対象区間内に、流動体注入管に接続された流動体注入装置から、氷粒子を有するシャーベット体と所定温度の液体とが、制御部により交互にかつ連続して加圧注入される。シャーベット体と液体が加圧注入された洗浄対象区間内には、シャーベット体の団塊と液体の領域とが交互に縦割りの層を成して形成され、これらが移動することにより管路の内壁に付着した堆積物は、膨張、収縮を繰り返し行うこととなり、堆積物は管路の内壁との付着力が低下し又は脆弱化し、容易に除去できる状態となる。したがって、より効果的な管路の洗浄が可能である。

本発明の管路洗浄方法及び管路洗浄システムによれば、管路の洗浄対象区間内に、氷粒子を有するシャーベット体と、該シャーベット体とは温度の異なる液体とが交互に加圧注入され、洗浄対象区間内にシャーベット体の団塊と所定温度の液体の領域の縦割りの層が交互に形成される。したがって、管路の内壁に強力に付着している堆積物は、それらが移動することにより温度変化による膨張、収縮を繰り返し、管壁との付着力が弱められる等により効果的な洗浄が可能となる。これにより、洗浄作業の品質が高められ、洗浄作業をより短縮化することが可能である。

本発明の管路洗浄方法の実施の形態に係り、下水道本管に適用した概略説明図である。 下水道本管の洗浄対象区間にシャーベット体と液体とが加圧注入される様子を示す概略説明図であって、図２（ａ）は最初にシャーベット体が注入される様子、図２（ｂ）はシャーベット体の団塊が形成された後に液体が加圧注入され始めた様子、図２（ｃ）は液体の領域が形成された後に再びシャーベット体が加圧注入される様子を示す。 管路の内壁に付着した堆積物を、シャーベット体の団塊と液体の領域の連続層が通過する様子を示した概略説明図である。

以下、本発明の管路洗浄方法の実施の形態について、図面を参照しながら詳述する。実施の形態では、下水道本管の洗浄に適用した例について示している。使用する洗浄用の流動体は、液体としての常温の水道水の水と、氷粒子及び水から成るシャーベット体とで構成される。シャーベット体は、氷粒子と水とから成り、その比率は７から９対３から１である。すなわち、ほとんどが氷粒子である。また、シャーベット体には塩分を適宜加えてあり、その量は略３から７質量％である。

図１は管路洗浄システムの概略説明図である。洗浄の対象とする管路は、下水道本管１２であり、この下水道本管１２は地面から所定の深さに埋設されている。また、下水道本管１２は、所定の区間ごとにマンホール１６、１８が設置されている。汚水２０はマンホール１６、１８を介して流れる。

図１において２つのマンホール１６、１８の間の区間が管路１２の洗浄対象区間１４である。図１内で、下水１２が流れてくる右側のマンホールを上流側マンホール１６、左側のマンホールを下流側マンホール１８と定義する。汚水２０は、図１では右側から左側に流れるが、洗浄作業中は、後述する下水排水管２６と排水ポンプ４４により洗浄対象区間１４を迂回して流れる。

清浄作業を開始する前に、以下の段取り作業を行う。まず、洗浄対象区間１４の下水道本管（管路）１２の両端部に密閉用の蓋部１５を設置する。この蓋部１５は金属製、プラスチック製等、何れの材質のものでも良く、洗浄対象区間１４から水が漏れ出ないようにする。反力支持材等を用いて蓋部１５を固定しても良い。次に、下流側のマンホール１８において、下水道本管に被せられた蓋部１５に、流動体注入（連通）管２２を洗浄対象区間１４と連通した状態で取り付ける。上流側マンホール１６において、下水道本管に被せられた蓋部１５に、流動体排出（連通）管２４を洗浄対象区間１４と連通した状態で取り付ける。更に、上流側マンホール１６内に、流入して来る下水２０を、下流側マンホール１８へと洗浄対象区間１４を迂回して流すため、下水排水管２６が設置され、この下水排水管２６には排水ポンプ４４が接続される。

流動体注入管２２には、流動体注入装置としてシャーベット体注入部２８と液体注入部３０が接続され、制御部３４により、シャーベット注入部２８からのシャーベット体と、液体注入部３０からの常温の水とが切り替え選択されて、流動体注入管２２にそれぞれ連続で然も空気が混入しないように加圧注入される。連続とは、このように加圧注入する水とシャーベット体との間に空気が入らないという意味である。手制御部３４は、上述の動作を可能とするために切り替えバルブ（図示していない）や制御回路等が具備されている。シャーベット体注入部２８にはシャーベット体を積載したタンク車３２が連結されており、タンク車３２からシャーベット体を取り入れて流動体流注入管２２に加圧注入する。

また、シャーベット体注入部２８には、シャーベット体を加圧して洗浄対象区間１４に注入するためのスネイクポンプ（図示していない）等が具備されている。このポンプの吐出量を調整することで、シャーベット体の洗浄対象区間１４への注入圧力を変えることが可能である。液体注入部３０にも同様に水を洗浄対象区間１４へ注入するための送水ポンプ等（図示していない）が具備されている。これらのポンプの吐出量や送水ポンプの送水量を調整することで、洗浄対象区間１４内を移動する流動体の移動速度を調整することが可能である。

流動体排出管２４には、吸引ポンプ３６が取り付けられ、洗浄対象区間１４内を移動する流動体を、洗浄対象区間１４で円滑に移動させるために用いられる。吸引された流動体には、洗浄対象区間１４内の取り除かれた堆積物や残留物等（以下、汚泥と称する）が含まれている。吸引された流動体は、タンク４０に溜められる。タンク４０の替わりにバキューム車でも良く、その場合はバキューム車に吸引された流動体が溜められる。

上流側マンホール１６に設置された下水排水管２６には、前述のように、排水ポンプ４４が接続され、上流側マンホール１６に溜まっている下水２０を、下流側マンホール１８内へ排水する。この排水作業は、洗浄作業中も継続して行われる。

洗浄作業は、まず、流動体注入装置のシャーベット体注入部２８から流動体注入管２２を介して洗浄対象区間１４内にシャーベト体４７を加圧注入する。シャーベット体４７は、前述のように氷粒子と水から構成され、塩分が適宜加えられており、その量は略３から７質量％である。塩分を加えることにより、その塩が水に溶けるときの融解熱を利用してシャーベット体４７の温度を管理している。また、氷粒子の大きさは、洗浄対象区間１４内の堆積物の除去に適するように適宜大きさが決められる。

図２は、シャーベット体４７と水４９を、流動体注入管２２を介して洗浄対象区間１４に加圧注入する様子について示している。ます、図２（ａ）に示すように、シャーベット体４７が、洗浄対象区間１４にその洗浄対象区間１４の所定長を充満する量だけ、加圧注入される。洗浄対象区間１４には、所定長さのシャーベット体の団塊４８が形成される。その後連続して、制御部３４の制御により、図２（ｂ）に示すように液体注入部３０から水４９が、浄対象区間１４にその洗浄対象区間１４の所定長を充満する量だけ、加圧注入される。洗浄対象区間１４内に、水の領域５０が形成された後、再び図２（ｃ）に示すように、シャーベット体４７が加圧注入される。

ここで、最初のシャーベット体４７の加圧注入は、洗浄対象区間１４には何も入っていない場合、シャーベット体の団塊４８が容易に形成される。次に、図２（ｂ）の水４９の加圧注入は、先に注入形成されたシャーベット体の団塊４８が水４９の流出を防止するので、水の領域５０が容易に形成される。なお、洗浄対象区間１４が下水道本管１２の場合には、通常下水が流れているので、この下水を利用して、洗浄対象区間１４内を最初に下水で満たしても良い。その後に、シャーベット体４７を加圧注入することになる。

上述のようにシャーベット体４７と水４９を、それぞれ洗浄対象区間１４の所定長を充満する所定量だけ流動体注入管２２を介して洗浄対象区間１４内に交互にかつ連続で注入された結果、洗浄対象区間１４内には、図１に示すように、氷粒子で成るシャーベット体の団塊４８と、水の領域５０の層が交互に連続して形成される。この層は、洗浄対象区間１４に沿って形成された、いわゆる縦割りの層である。ただし、シャーベット体の団塊４８と水の領域５０との境界は、シャーベット体４７の氷粒子が常温の水４９により溶解してゆくので、その境界は明確にはならない。図１、２では、概念的に示すために、その境界をある程度明確にして示している。洗浄対象区間１４内に形成されたシャーベット体の団塊４８と水の領域５０の層は、流動体注入管２２を介して連続して、シャーベット体４７と水４９が加圧注入されるので、洗浄対象区間１４内を移動していくこととなる。本実施の形態では、流動体排出管２４に吸引ポンプ３６を接続し、洗浄対象区間１４内に形成されたシャーベット体の団塊４８及び水の領域５０の層を、加圧注入と同時に吸引しているので、シャーベット体の団塊４８と水の領域５０は、洗浄対象区間１４に滞留することなく円滑に移動して行き、管路の洗浄が行われる。

図３は、管路の内壁に付着した堆積物をシャーベット体の団塊４８と水の領域５０が通過して行く様子を示した概略説明図である。洗浄対象区間１４内の管壁に付着した堆積物４６は、まず氷粒子で成るシャーベット体の団塊４８に晒される。シャーベット体４８は氷粒子が含まれており塩分が加えられるので、流動体の団塊４８の温度を調整することが可能である。本実施の形態では、前述のように略３から７質量％の塩分が加えられ、流動体の団塊４８の温度は０℃から５℃である。次いで、堆積物４６は常温の水の領域５０に晒される。したがって、管路と管壁の堆積物４６には繰り返し温度変化が与えられる。温度変化が与えられると、管路と堆積物４６は共に収縮と膨張を繰り返すこととなる。管路と堆積物４６の線膨張係数及び熱伝達係数の違いにより、堆積物４６は下水道本管１２の管壁との付着力が低下し、管路の内壁から剥がれ易い状態となる。また、堆積物４６が膨張、収縮を繰り返すことで、例えば堆積物４６の内部に亀裂等が発生し、脆弱化することも考えられる。従って、堆積物４６をこのような状態にすることができるので、管路のより効果的な洗浄が可能である。図３では、堆積物４６の一部が管路の内壁から剥がれている様子も示している。

ここで重要なことは、堆積物４６に十分な温度変化が繰り返し加えられるように、シャーベット体４７と水４９の注入する所定量、及び形成されたシャーベット体の団塊４８と水の領域５０の層の移動速度を最適にすることである。この移動速度は、流動体を加圧注入するときの加圧量により調整することが可能である。本実施の形態では、下水道本管１２の直径は略４００ｍｍ、シャーベット体の団塊４８及び水の領域５０の所定長さはそれぞれ略５ｍ、それらの移動速度は、１０から３０ｃｍ／秒とした。なお、それらの流動速度は、作業開始直後は遅く、作業終了間際は速くすることも可能である。

吸引プンプ３６により吸引されたシャーベット体の団塊４８と水の領域５０は、吸引ポンプ３６に吸引され、タンク４０に溜められる。ここで前述のように、タンク４０の替わりにバキュームタンク車を用いても良く、この場合はバキュームタンク車に吸引された流動体が溜められる。管壁に付着した堆積物４６は、十分に温度変化が与えられたので、堆積物４６と管壁との付着力が弱まり、また堆積物４６の内部に亀裂等が発生し、容易に除去することができた。洗浄作業後、洗浄対象区間１４内を観察したところ、小さな堆積物等も良好に除去されていた。

本実施の形態の管路洗浄方法によれば、シャーベット体の団塊４８と水の領域５０の層が交互に洗浄対象区間１４内に形成され、それらが移動することにより、洗浄対象区間１４内の管壁に付着している堆積物４６に温度変化が繰り返し加えられ、より効果的に洗浄することが可能である。

なお、上記の実施の形態では、一例として下水道本管１２を例にとり本発明の管路洗浄システム１０を説明したが、これらの実施の形態に限定されることはない。すなわち、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、洗浄する管路として上水道本管や工場内での各種の配管、食品等を扱う管路、及び家庭内の排水管等としても良い。また、液体として、水道水を示したが、洗浄対象の管路を流れる液体をそのまま使用すること、例えば、食品等の管路を洗浄する場合には、その管路を流れる食品等を使用すること、下水道本管を洗浄する場合、下水の処理水又は再生水を利用することが可能である。

１０ 管路洗浄システム
１２ 下水道本管
１４ 洗浄対象区間
１５ 蓋部
１６ 上流側マンホール
１８ 下流側マンホール
２０ 汚水
２２ 流動体注入管
２４ 流動体排出管
２６ 下水排水管
２８ シャーベット体注入部
３０ 液体注入部
３１ 流動体注入装置
３４ 制御部
３６ 吸引ポンプ
４６ 堆積物
４７ シャーベット体
４８ シャーベット体の団塊
４９ 水
５０ 水の領域

Claims (5)

1. 洗浄用の流動体を管路の洗浄対象区間内に注入し、該洗浄対象区間内を移動させることで前記洗浄対象区間内を洗浄する管路洗浄方法において、
   前記流動体は、氷粒子を有するシャーベット体と該シャーベット体とは温度が異なる液体とを含み、
   前記流動体の移動は、
   前記シャーベット体と前記液体とを交互にかつ連続して前記洗浄対象区間の所定長さを充満させる量だけ加圧注入することで行われることを特徴とする管路洗浄方法。
2. 前記加圧注入は、最初に前記シャーベット体を注入することで行うこと特徴とする請求項１に記載の管路洗浄方法。
3. 前記洗浄対象区間の前記流動体を注入する側の少なくとも一方の端部を閉塞し、該閉塞端部に該洗浄対象区間内外に連通する流動体注入連通管を接続し、該流動体注入連通管から前記流動体を加圧注入することを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の管路洗浄方法。
4. 前記洗浄対象区間の両端を閉塞し、前記一方の閉塞端部とは反対側の端部に該洗浄対象区間に連通する流動体排出連通管を接続し、前記加圧注入動作に伴って該流動体排出連通管を介して吸引動作を行うことを特徴とする請求項３に記載の管路洗浄方法。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の管路洗浄方法を実施する管路洗浄システムにおいて、
   前記洗浄対象区間の両端を閉じる蓋部と、
   前記一方の蓋部に接続され前記洗浄対象区間と連通する流動体注入管と、
   前記他方の蓋部に接続され前記洗浄対象区間と連通する流動体排出管と、
   前記流動体注入管に接続された流動体注入装置と、を有し、
   前記流動体注入装置は、
   前記シャーベット体を加圧注入するシャーベット体注入部と、
   前記液体を加圧注入する液体注入部と、
   前記シャーベット体と前記液体とを前記洗浄対象区間の所定長さを充満させる量だけ前記流動管注入管から交互にかつ連続して加圧注入する制御部と、
   を有することを特徴とする管路洗浄システム。

Images