JP2018080453A - 配管内堆積物清掃装置および配管内堆積物清掃方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管内に堆積した堆積物を、極めて高い回収率で回収することができる、配管内堆積物清掃装置および配管内堆積物清掃方法を提供する。【解決手段】配管内に堆積した堆積物を清掃するための配管内堆積物清掃装置であって、堆積物を吸引するための、第１の方向に向けて開口した吸引ノズルと、前記吸引ノズルに接続された吸引ホースと、前記第１の方向と直交する第２の方向へ向けて高圧水を噴射するための噴射ノズルと、前記噴射ノズルに接続された高圧水ホースと、前記吸引ノズルおよび前記噴射ノズルを内部に収容した保護フレームとを備え、前記噴射ノズルが、前記吸引ノズルの開口方向前方に設けられており、前記第１の方向における、前記噴射ノズルの開口部と前記吸引ノズルの開口部との間の距離が、１００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下である、配管内堆積物清掃装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、配管内堆積物清掃装置に関し、特に、埋設配管などの内部に堆積した堆積物を極めて効率的に除去することができる、配管内堆積物清掃装置に関する。また、本発明は、前記配管内堆積物清掃装置を用いた配管内堆積物清掃方法に関する。

雨水を回収するために道路などに設けられた雨水回収用埋設配管においては、流入した土砂や枯葉などが配管内に堆積すると、雨水の流れが阻害される。雨水が流れにくくなると、上流側の側溝において溢水が生じ、道路が冠水するなどの問題が生じるため、定期的に配管内の堆積物を清掃、除去するなどの対策がとられている。また、雨水回収用埋設配管以外の各種配管においても、同様に堆積物による流れの阻害や閉塞の問題があるため、やはり堆積物の清掃を行う必要がある。

大口径の管渠のように配管の内部空間が十分に広い場合には、作業員が配管内へ入って清掃作業を行うことも考えられるが、汚泥などの堆積物や排水などが存在する密閉空間内での清掃は作業性に劣ることに加えて、酸素濃度の低下や汚泥などからの有毒ガスの発生といったリスクもある。また、作業性を向上させるために、清掃する区間の前後で止水処置を講じ、当該区間内に滞留している排水などをポンプで抜き取った後に堆積物の清掃を行うことも考えられる。しかし、この方法では、清掃にかかる費用や期間が増加するうえ、清掃を行っている間は当該配管が使用できないという問題がある。また、内径が小さい配管の場合には、そもそも内部に人が入って作業を行うことができないという問題がある。

そこで、配管内に可動式の噴射ノズルや吸引ノズルを導入して、堆積物の清掃を行う方法が提案されている。

例えば、特許文献１では、送風式吸引車に接続された吸引筒体を管渠内に通すことにより、該管渠内の堆積物を吸引除去する方法が提案されている。前記吸引筒体の内部には、高圧水を噴射するための高圧水噴射ノズルが設けられており、該高圧水噴射ノズルから高圧水を噴射することにより、管底部に沈殿した土砂や汚泥などの固結物を解体するとされている。

また、特許文献２では、高圧放水管と吸引排出管とを備えた装置を通すことにより、排水路内の泥状堆積物を除去する方法が提案されている。前記高圧放水管から高圧水を吹き付けることにより、泥状堆積物を微細に粉砕し、噴射した水とともに攪拌混合できるとされている。

特開昭６４−００６４２４号公報 特開２００４−１６９４００号公報

しかし、上記特許文献１、２で提案されているような従来の装置においては、配管内の堆積物の種類や量、堆積状態によっては、十分な回収率が得られない場合や、回収に時間がかかる場合があることが分かった。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、配管内に堆積した堆積物を、極めて高い回収率で回収することができる、配管内堆積物清掃装置および配管内堆積物清掃方法を提供することを目的とする。

発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。

（１）特許文献１に記載された装置のように吸引ノズルの内部に高圧水噴射ノズルを設けた場合や、特許文献２に記載された装置のように吸引ノズルの後方より高圧水を噴射する場合、噴射ノズルから噴射された高圧水の流れと吸引ノズルによって吸引される堆積物などの流れが干渉する結果、固着した堆積物の剥離や該堆積物の吸引が効果的に行われず、回収率を高めることが困難である。
（２）吸引ノズルの開口部よりも前方に、該開口部から所定距離離した状態で噴射ノズルを設置するとともに、前記噴射ノズルの向きを、吸引ノズルの向きと直交する方向とすることにより、上記（１）の問題を回避して、回収率を著しく向上させることができる。
（３）さらに、吸引ノズルと噴射ノズルを保護フレーム内に収容することにより、ノズルを保護するとともに配管内におけるノズルの姿勢を安定させ、安定的に堆積物の清掃を行うことができる。

以上の知見に基づき検討を行い、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。

１．配管内に堆積した堆積物を清掃するための配管内堆積物清掃装置であって、
堆積物を吸引するための、第１の方向に向けて開口した吸引ノズルと、
前記吸引ノズルに接続された吸引ホースと、
前記第１の方向と直交する第２の方向へ向けて高圧水を噴射するための噴射ノズルと、
前記噴射ノズルに接続された高圧水ホースと、
前記吸引ノズルおよび前記噴射ノズルを内部に収容した保護フレームとを備え、
前記噴射ノズルが、前記吸引ノズルの開口方向前方に設けられており、
前記第１の方向における、前記噴射ノズルの開口部と前記吸引ノズルの開口部との間の距離が、１００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下である、配管内堆積物清掃装置。

２．前記噴射ノズルを複数備えており、
前記複数の噴射ノズルが、前記第１の方向に垂直な面内において、前記吸引ノズルの中心軸を中心として放射状に設置されている、上記１に記載の配管内堆積物清掃装置。

３．前記保護フレームの、前記第１の方向と垂直な面における断面形状が円である、上記１または２に記載の配管内堆積物清掃装置。

４．前記保護フレームが、前記第１の方向における両端部へいくほど該第１の方向と垂直な断面における断面積が小さくなる形状を有する、上記１〜３のいずれか一項に記載の配管内堆積物清掃装置。

５．上記１〜４のいずれか一項に記載の配管内堆積物清掃装置を用いた配管内堆積物清掃方法であって、
前記配管内堆積物清掃装置に取り付けたケーブルを巻上機で巻き取ることによって、該配管内堆積物清掃装置を配管内で移動させつつ、前記噴射ノズルからの高圧水の噴射と前記吸引ノズルからの吸引を同時に行うことによって該配管内の堆積物を清掃する、配管内堆積物清掃方法。

本発明によれば、配管内に堆積した堆積物を極めて高い回収率で回収することができる。また、本発明においては、巻上機を用いて配管内堆積物清掃装置を配管内で移動させることによって清掃を行うことができるため、地中埋設管や小径管であっても適用できることに加えて、配管の使用を停止することなく清掃を実施できる。したがって、コストや工期の面でも有利と言える。

本発明の一実施形態における配管内堆積物清掃装置を示す正面模式図である。 本発明の一実施形態における配管内堆積物清掃装置を示す側面模式図である。 本発明の一実施形態における配管内堆積物清掃方法を示す模式図である。 比較例における配管内堆積物清掃装置を示す正面模式図である。 比較例における配管内堆積物清掃装置を示す側面模式図である。

以下、本発明を実施する方法について具体的に説明する。

［配管内堆積物清掃装置］
図１は、本発明の一実施形態における配管内堆積物清掃装置１を示す正面模式図である。また、図２は、前記実施形態における配管内堆積物清掃装置１の側面模式図である。配管内堆積物清掃装置１は、堆積物を吸引するための吸引ノズル１０と、吸引ノズル１０に接続された吸引ホース２０を備えている。また、配管内堆積物清掃装置１は、高圧水を噴射するための噴射ノズル３０と、噴射ノズル３０に接続された高圧水ホース４０を備えている。そして、噴射ノズル３０は、吸引ノズル１０の開口方向前方、すなわち、吸引ノズル１０の開口部１１が向いている側に設けられている。

ここで、吸引ノズル１０が開口している向き（吸引ノズル１０の開口部１１の向き）を第１の方向（図中の矢印Ａ）としたとき、噴射ノズル３０は、前記第１の方向と直交する第２の方向（図中の矢印Ｂ）へ向けて高圧水を噴射するように配置されている。言い換えれば、噴射ノズル３０の開口部３１は、吸引ノズル１０の開口部１１の向きと直交する方向を向いている。このように噴射ノズルを配置することにより、配管の壁面へ向けて高圧水を噴射することができ、堆積物の量が多い場合や、堆積物が壁面に固着している場合であっても、高圧水により効果的に剥離、攪拌することができ、回収率を高めることができる。

さらに、噴射ノズル３０は、前記第１の方向における、噴射ノズル３０の開口部１１と吸引ノズル１０の開口部３１との間の距離ｄが１００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下となるように設置されている。前記距離ｄが１００ｍｍ未満であると、噴射ノズルから噴射される高圧水の流れと吸引ノズルによって吸引される堆積物などの流れとの干渉することにより、回収率が低下する。なお、前記距離ｄは１５０ｍｍ以上とすることがより好ましい。一方、前記距離ｄが３５０ｍｍ以上であると、噴射ノズル３０が吸引ノズル１０から離れすぎているため、高圧水により堆積物を攪拌、分散させて吸引しやすくするという効果を十分に得ることができず、やはり回収率が低下する。なお、前記距離ｄは３００ｍｍ以下とすることが好ましく、２５０ｍｍ以下とすることがより好ましい。

上述したように噴射ノズルを直交配置とすることに加え、前記の位置関係とすることにより、噴射ノズルから噴射される高圧水の流れと吸引ノズルによって吸引される堆積物などの流れとの干渉を抑制し、高圧水の噴射による効果と、吸引ノズルによる吸引の効果を最大限に発揮することができ、その結果、堆積物などの回収率を著しく向上させることができる。

（吸引ノズル）
吸引ノズル１０としては、噴射ノズル３０から噴射された高圧水によって巻き上げられた状態にある堆積物を吸引できるものであれば任意のものを用いることができる。ただし、吸引ノズル１０の開口部１１が過度に狭いと、サイズの大きな堆積物を吸引できないおそれや、開口部１１に堆積物が詰まってしまうおそれがあるため、吸引ノズル１０の開口部１１の直径は、２００ｍｍ以上とすることが好ましく、２５０ｍｍ以上とすることが好ましい。一方、吸引ノズル１０の開口部１１が過度に大きいと、吸引力が低下することに加え、小径管への適用が困難となるため、開口部１１の直径を８００ｍｍ以下とすることが好ましく、７００ｍｍ以下とすることが好ましい。

吸引ノズルの材質は特に限定されず、金属、樹脂など、任意の材料とすることができる。しかし、重量が増加すると装置の移動や設置などの取り扱いが困難になることや、コスト、耐久性などを考慮すると、樹脂製とすることが好ましく、ポリ塩化ビニル（塩ビ）製とすることがより好ましい。

（噴射ノズル）
噴射ノズル３０としては、高圧水を噴射できるものであれば任意のものを用いることができるが、広範囲に均一に高圧水を吹き付けるという観点からは、充円錐ノズル（full cone nozzle）を用いることが好ましく、中でも均一分布型の充円錐ノズルを用いることが好ましい。噴射ノズル３０の開口部３１の直径は特に限定されないが、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍとすることが好ましく、１．０〜２．５ｍｍとすることがより好ましい。

噴霧ノズルの材質は特に限定されず、金属、樹脂など、任意の材料とすることができる。しかし、強度や耐久性などを考慮すると金属製とすることが好ましく、耐食性の観点からはステンレス鋼製とすることがより好ましい。

噴射ノズル３０の数は、１つとすることもできるが、配管内の各部に堆積した堆積物を効果的に剥離、攪拌するという観点からは複数とすることが好ましく、４つ以上とすることが好ましい。一方、噴射ノズル３０の数が過度に多いと、装置の構造が複雑化して製造コストやメンテナンスの手間が増加することに加え、個々のノズルからの噴射圧力が低下し、かえって効率が悪くなる場合がある。そのため、噴射ノズル３０の数は１０以下とすることが好ましく、６以下とすることが好ましい。

噴射ノズル３０を複数用いる場合、複数の噴射ノズル３０を、前記第１の方向に垂直な面内において、吸引ノズル１０の中心軸を中心として放射状に設置することが好ましい。図１、２は、４つの噴射ノズル３０を前記のように配置した例を示している。図１、２に示した例では、４つの噴射ノズル３０が、第１の方向Ａに垂直な面内において、吸引ノズルの中心軸Ｃを中心として放射状に設置されている。なお、放射状に配置される複数の噴射ノズル３０の角度間隔は、特に限定されず、例えば、図２に示したように等間隔とすることもできるが、不等間隔とすることもできる。また、複数の噴射ノズル３０を用いる場合、噴射の均一性の観点からは、すべてのノズルを同じものとすることが好ましい。

噴射ノズル３０は、図１、２に示すように噴射ノズル台座３２に固定することができる。噴射ノズル台座３２の形状は特に限定されず、噴射ノズル３０を上述した配置や向きに保持できるものであれば任意の形状とすることができる。例えば、図１、２に示すように円筒形とすることもできるが、配管内で移動させる際の抵抗を減じて安定して移動できるようにするために、第１の方向における両端部へいくほど該第１の方向と垂直な断面における断面積が小さくなる円錐形状または円錐台形状とすることが好ましい。

噴霧ノズル台座の材質は特に限定されず、金属、樹脂など、任意の材料とすることができる。しかし、強度や耐久性などを考慮すると金属製とすることが好ましく、耐食性の観点からはステンレス鋼製とすることがより好ましい。

（保護フレーム）
吸引ノズル１０と噴射ノズル３０は、保護フレーム５０の内部に収容されている。保護フレーム５０は、フレーム（枠）状の部材からなる構造物であり、吸引ノズル１０と噴射ノズル３０を固定するとともに保護する機能を有している。保護フレームの形状は特に限定されず、両ノズルを収容することができ、かつ清掃を行う配管の内部に入れることができるものであれば任意に選択することができ、例えば、図１、２に示したようなケージ（かご）状とすることができる。なお、配管内部での移動させやすさや構造的な強度の観点からは、図２に示したように、第１の方向Ａと垂直な面における断面形状を円形とすることが好ましい。前記「円形」には、楕円形および真円の何れもが包含される。また、強度をさらに向上させるために、図２に示すように、前記円の直径方向に該円の外周である外枠を結ぶように補強用部材５１が設けられていることが好ましい。

さらに、保護フレーム５０は、第１の方向Ａにおける両端部へいくほど第１の方向Ａと垂直な断面における断面積が小さくなる形状を有することが好ましい。例えば、図１に示した実施形態では、第１の方向Ａにおける両端部（図１における左右方向端部）へいくほど断面の円の直径が小さくなる、ラグビーボール形の保護フレーム５０が用いられている。このように両端が細くなる形状とすることにより、配管内への導入を行いやすくなることに加え、配管内に段差や凹凸があった場合でもスムーズに移動させることができ、作業効率をさらに向上させることができる。

前記保護フレーム５０の、第１の方向Ａと垂直な面における断面の最大径は、特に限定されないが、ノズルを保護するという観点からは、吸引ノズル１０の開口部１１および噴射ノズル３０（複数ある場合はすべて）の開口部３１が、保護フレーム５０の内部に完全に収まるサイズとすることが好ましい。一方、吸引ノズル１０の開口部１１の直径に対して、保護フレーム５０の前記最大径が過大であると、堆積物の一部が吸引されずに保護フレーム５０と開口部１１との間の隙間を通過してしまい、回収率が低下する場合がある。そのため、保護フレーム５０の、第１の方向Ａと垂直な面における断面の最大径は、（吸引ノズル１０の開口部１１の直径＋３００ｍｍ）以下とすることが好ましく、（吸引ノズル１０の開口部１１の直径＋２００ｍｍ）以下とすることがより好ましい。

前記保護フレームの材質は、特に限定されず、樹脂、金属等、任意の材質とすることができるが、強度や耐久性などを考慮すると金属製とすることが好ましく、耐食性の観点からはステンレス鋼製とすることがより好ましい。

保護フレーム５０には、後述する巻き上げ用のケーブルを固定するための固定手段６０を設けることが好ましい。固定手段６０としては、例えば図１に示すような環状部材や、カラビナを用いることができる。固定手段は金属製とすることが好ましく、ステンレス鋼製とすることがより好ましい。

［配管内堆積物清掃方法］
次に、上記配管内堆積物清掃装置を用いて配管内に堆積した堆積物を清掃する方法について説明する。図３は、本発明の一実施形態における配管内堆積物清掃方法を示す模式図である。この実施形態においては、地中に埋設された配管１００内に配管内堆積物清掃装置１を導入して配管１００内の清掃を行う。配管内堆積物清掃装置１の配管１００内への導入は、マンホール１１０から行う。配管内堆積物清掃装置１の吸引ホース２０と高圧水ホース４０は、マンホール１１０の近くに配置された高圧洗浄吸引車２００に接続されている。なお、本実施形態では、高圧水を供給する機能と吸引を行う機能とを兼ね備えた高圧洗浄吸引車２００を用いているが、高圧水を供給する高圧洗浄車と、吸引を行う吸引車とを別々に用意してもよい。

配管内堆積物清掃装置１の両端にはケーブル２１０が取り付けられており、巻上機（ウインチ）２２０によってケーブル２１０を巻き取ることにより、配管内堆積物清掃装置１を矢印Ｅで示した方向に移動させる。ケーブル２１０は、例えば、ケーブル２１０の先端に設けたフックを固定手段６０にかけることによって配管内堆積物清掃装置１に固定することができる。

上述したこのように配管内堆積物清掃装置１を配管１００内で移動させつつ、噴射ノズル３０からの高圧水の噴射と吸引ノズル１０からの吸引を同時に行うことによって配管１００内の堆積物１２０を吸引、除去することができる。

なお、配管１００の断面形状は特に限定されず、断面円形や断面矩形の配管など、各種形状の配管を対象とすることができる。

比較のために、図１、２に示した形状の配管内堆積物清掃装置（実施例）と、図４、５に示した形状の配管内堆積物清掃装置（比較例）を用いて、埋設配管内の堆積物（土砂や枯葉など）を吸引、除去した。実施例である図１、２に記載の装置においては、保護フレーム５０の長径（矢印Ａ方向における径）を約１０００ｍｍ、保護フレーム５０の長径方向と直交する方向における最大径を約６００ｍｍとした。そして、噴射ノズル３０の開口部１１と吸引ノズル１０の開口部３１との間の距離ｄを２００ｍｍとした。

これに対して、比較例である図４、５に記載の装置は、保護フレームを備えていないことに加え、噴射ノズル３０の開口部１１と吸引ノズル１０の開口部３１との間の距離ｄを５０ｍｍとした。なお、吸引ノズル１０の外径を６００ｍｍ、吸引ノズルの開口方向（図４における左右方向）におけるノズル部（ホースを除いた部分）の全長を５００ｍｍとした。

上記の点以外は同条件で配管内の堆積物の清掃を行ったところ、比較例の装置においては噴射ノズル３０から噴射された高圧水の一部が吸引ノズル１０に当たっており、高圧水の効果を十分に得ることができなかった。また、比較例の装置は、保護フレームを備えていないため、配管内でひっかかり、スムーズに移動させることができなかった。これに対して、実施例の装置では、上記のような問題が生じることがなく、その結果、比較例の装置に比べ１．４倍の堆積物を回収することができた。

このように、本発明によれば、配管内に堆積した堆積物を極めて高い回収率で回収することができる。また、本発明においては、巻上機を用いて配管内堆積物清掃装置を配管内で移動させることによって清掃を行うことができるため、地中埋設管や小径管であっても適用できることに加えて、配管の使用を停止することなく清掃を実施できる。したがって、コストや工期の面でも有利と言える。

１ 配管内堆積物清掃装置
１０ 吸引ノズル
１１ 吸引ノズル１１の開口部
２０ 吸引ホース
３０ 噴射ノズル
３１ 噴射ノズル３０の開口部
３２ 噴射ノズル台座
４０ 高圧水ホース
５０ 保護フレーム
５１ 補強用部材
６０ 固定手段
１００ 配管
１１０ マンホール
１２０ 堆積物
２００ 高圧洗浄吸引車
２１０ ケーブル
２２０ 巻上機

Claims (5)

1. 配管内に堆積した堆積物を清掃するための配管内堆積物清掃装置であって、
   堆積物を吸引するための、第１の方向に向けて開口した吸引ノズルと、
   前記吸引ノズルに接続された吸引ホースと、
   前記第１の方向と直交する第２の方向へ向けて高圧水を噴射するための噴射ノズルと、
   前記噴射ノズルに接続された高圧水ホースと、
   前記吸引ノズルおよび前記噴射ノズルを内部に収容した保護フレームとを備え、
   前記噴射ノズルが、前記吸引ノズルの開口方向前方に設けられており、
   前記第１の方向における、前記噴射ノズルの開口部と前記吸引ノズルの開口部との間の距離が、１００ｍｍ以上３５０ｍｍ以下である、配管内堆積物清掃装置。
2. 前記噴射ノズルを複数備えており、
   前記複数の噴射ノズルが、前記第１の方向に垂直な面内において、前記吸引ノズルの中心軸を中心として放射状に設置されている、請求項１に記載の配管内堆積物清掃装置。
3. 前記保護フレームの、前記第１の方向と垂直な面における断面形状が円である、請求項１または２に記載の配管内堆積物清掃装置。
4. 前記保護フレームが、前記第１の方向における両端部へいくほど該第１の方向と垂直な断面における断面積が小さくなる形状を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の配管内堆積物清掃装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の配管内堆積物清掃装置を用いた配管内堆積物清掃方法であって、
   前記配管内堆積物清掃装置に取り付けたケーブルを巻上機で巻き取ることによって、該配管内堆積物清掃装置を配管内で移動させつつ、前記噴射ノズルからの高圧水の噴射と前記吸引ノズルからの吸引を同時に行うことによって該配管内の堆積物を清掃する、配管内堆積物清掃方法。

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