JP4920531B2 - 上水道管の清掃方法 - Google Patents

Description

本発明は、地中に埋設された上水道管の清掃方法に関するものであり、さらに詳しくは、既設の上水道管をそのまま利用し、ピグにて管内壁面に付着する堆積物を除去する上水道管の清掃方法に関するものである。

近年、上水道管に使用されている鋼管や鋳鉄管（ダクタイル）は、長期間使用するとその内壁面に錆が生じたり腐蝕したりし、腐蝕が進行すると管壁の脆弱化や孔が発生することから、予めモルタルまたは樹脂ライニングを施したものを使用して長き使用に耐え得るばかりでなく、いつまでたっても水質安定のニーズを図っている。

また、合成樹脂管は、塩化ビニル管、ポリエチレン管など錆や堆積物が付着しにくいものを用いて衛生的な水道水を住民に供給しているが、経年すると、水道水に含まれるミネラル分あるいは濾過をくぐり抜けた微少な砂や異物、有機物によるぬめりなどが配管の内壁面に付着する。

その付着物は、数年経過すると、鉄、マンガンを含む数ミリの層になり内壁面に堆積して次第に大きくなる。それにしたがい水流によって部分破壊を起こし分離された小片が蛇口から排出されるケースが発生する。また、経年と共に管内壁面に塗布されたライニング膜が表面劣化を生じ、微細片となって剥がれることも散見されている。

上記のような現象が生じると、配水管を清掃して更生させる必要があり、その更正を行う方法としては、発泡弾性材で形成された弾丸形状や球状のピグを管内に挿入し、流体圧で圧送してピグの外周面を管内壁面に接触させてスケールを除去するピグ方式が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。

また、このピグ方式とは異なり、ホースの挿入先端部にノズルを固定して取り付け、ホースを管内に挿通しながらノズルからの高圧水を噴射することにより管内壁面に付着堆積するスケールを除去するノズル方式も提案されている（例えば、特許文献５、６）。

特開２００１−１９１０４５号公報 特開２００１−２５９５５８号公報 特開２００２−６６４２３号公報 特開平４−２００７８１号公報 特開平９−１０７１６号公報

しかしながら、上記のピグ方式は、地中に埋設された配水管の洗浄対象管路を決め、その管路の両端末部をめがけて掘削して立坑の構築を行い、管体の両端部に開口部を空け、一方の開口部からピグを挿入して、流体圧で圧送してピグの外周面を管内壁面に密着させてスケールを除去するものであり、掘削による立坑構築作業、開口作業などが必要となり、清掃終了後においては、元通りに埋め立て復旧作業を行う必要があり、多大の労力と時間を要することから、断水時間が長くなる致命的な欠点があると共に、開口部をあけることにより、異物の混入もあり衛生上においても慎重な作業が要求されるといった問題点があった。

また、上記のノズル方式も、上記のピグ方式と同様に、地中に埋設された配水管の清掃対象管路を決め、その管路の両端末部をめがけて掘削して立坑構築作業、開口作業などが必要である。そして、管体にあけた一方の開口部からノズル付ホースを挿入し、他方の開口部に通して清掃するのであるが、ホースがスムーズに配管内へ入らず、また配管内に入ったとしても、ホースが曲がったりしてノズルの位置が傾斜して高圧水を管内周面に満遍なく噴射できないので、付着、堆積するスケールが除去できず処理むらが生じることがあった。

このように、両方式とも掘削による立坑構築作業、開口作業、埋め立て復旧作業などが必要となることから、多大の労力と時間がかかりすぎ、断水時間が長くなるといった致命的な欠陥がある。上水道管路の洗浄作業は、何といっても市民生活への影響が極めて少ないように、断水を短時間で終えなければならず、いまだ的確な清掃方法がないというのが現状である。

本発明は、上記のような問題を解決することを課題として研究開発されたもので、上水道管路には必ずある一定間隔で設けられている消火栓などの枝管を利用してピグを挿入し管内壁面に付着するスケールを除去し、掘削作業や立坑構築作業、開口作業、埋め立て復旧作業などを一切する必要がなく、極めて簡単で能率的に清掃作業ができる上水道管の清掃方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決し、その目的を達成する手段として、本発明は、本管と枝管からなる上水道管路をピグによって清掃する方法であって、本管は地中に埋設されており、枝管は地面から所定深さ掘った凹所内に突出し、一方の枝管から発泡密度０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ^３の軟質連泡体で、全面に軟質連泡体と同等の収縮性と可撓性があって、非圧力流体透過性の発泡樹脂からなる破泡ペーストを０．０５〜０．８ｍｍの厚さでコーティングし、全体がセル膜のない三次元網目状の繊維骨格を有する通過性、シール性、可撓性に優れたピグを挿入し、流体圧を受けて本管に進行し、ピグの持つ弾性回復力により管路内壁面に接触する大きさに瞬時に拡張してピグの外周面と管路内壁面が接触して堆積物を除去し、前記ピグを他方の枝管から取り出すことを特徴とする上水道管の清掃方法を開発し、採用した。

本発明は、上水道管路の本管に接続され、地面から所定深さ掘った凹所内に突出する枝管を利用してピグを挿入、排出することから、従来のような掘削、立杭構築、管切断などの労力や手間のかかる作業を一切する必要がなく、既存の上水道管路をそのまま利用できる便利さがあり、極めて簡単に清掃作業を行うことができる。また、その清掃作業において、特別の装置など全く必要としないので安価にできると共に、断水時間が短くてすみ、市民生活に悪影響を与えることがない。さらに、枝管と本管との断面積の比率が９〜４０％の口径の差が大きい管路であっても、全体がセル膜のない三次元網目状の繊維骨格を有するピグの持つ弾性回復力に優れて小口径の枝管には縮小して挿入され、その枝管から出ると瞬時に大口径の本管内壁面に接触する大きさに拡張してシールしピグは停止することなく、スムーズに進行して容易に清掃できる。

以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すれば、図１は本発明の上水道管路１を示した説明図であり、本管２と枝管３，３とで構成されており、本管２が更生対象となる管体であり、この本管２には所定間隔毎に取り付けられた消火栓、空気弁あるいは排泥管など異形Ｔ字管の枝管３，３が接続されている。

上記本管２の口径は、７５φ、１００φ、１５０φ、２００φ、２５０φ、３００φが一般的であり、これらのサイズが約７０％しめている。一方、枝管３の口径は、７５φ、１００φを用いるのが一般的である。例えば、本管の口径が２５０φ、枝管３の口径が７５φの配管路であれば、枝管３と本管２との断面積の比率が約９％、本管の口径が３００φ、枝管３の口径が１００φの配管路であれば、枝管３と本管２との断面積の比率が約１１％、本管の口径が３００φ、枝管３の口径が１５０φの配管路であれば、枝管３と本管２との断面積の比率が２５％となり、従来のピグでは通過できない配管路を清掃できる。また、３５０φ以上の本管の場合は、１５０φ〜２５０φの枝管を用いることになり、例えば、本管の口径が３５０φ、枝管３の口径が２００φの配管路であれば、枝管３と本管２との断面積の比率が約３２％、本管の口径が４００φ、枝管３の口径が２５０φの配管路であれば、枝管３と本管２との断面積の比率が約３９％になり不断水分岐管を取り付けることにより同様の方法で清掃することができる。すなわち、枝管３と本管２との断面積の比率が９〜４０％、より通過が厳しい９〜２５％の口径の差が大きい配管路でもピグ７が通過して清掃できる。

４は本管２の前後に設けた制水弁であり、その制水弁４，４を閉じることにより、その区間Ａの本管２を断水状態にして清掃することができる。本管２に接続されているピグ７の挿入側となる一方の枝管３ａとピグ７の送出側となる他方の枝管３ｂは、地表面から一定深さの消化栓ボックスなどの凹所５内に突出してあり、枝管３ａ，３ｂには止水弁６，６が取り付けられている。

ピグ７は球状や砲弾形状に形成されており、発泡密度０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ3の軟質連泡体で、球状は全面に、砲弾形状は少なくとも底面に、軟質連泡体と同等の収縮性と可撓性があって、非圧力流体透過性の発泡樹脂からなる破泡ペーストを０．０５〜０．８ｍｍ厚さコーティングし全体がセル膜のない三次元網目状の繊維骨格を有するものであり、このようなピグ７を使用することにより、挿入側の小口径枝管３ａに縮小されて挿入され、その枝管３ａから出ると弾性回復力により大口径本管２ａの内壁面に接触する大きさに瞬時に拡張してスケールを除去すると共に、再び、縮小されて送出側の小口径枝管３ｂに挿入され送出できるものである。

このように構成した実施の形態による上水道管路の清掃方法について説明すると、本管２の所定間隔毎に接続された消化栓などの枝管３が地面から一定深さの消化栓ボックスなどの凹所５内に突出してあり、一方の枝管３ａに発射装置８を、他方の枝管３ｂに回収装置９取り付け、発射装置８にピグ７を挿入し、ポンプを稼動して水圧によりピグ７を発射進行させ、小口径枝管３ａから出て大口径本管２に送り込み、ピグ７は瞬時に弾性回復して本管２ａの内壁面に接触する大きさに拡張して内壁面のスケール１０を除去する。

このピグ７は通過性、シール性、可撓性に優れており、本管２内を進行して他方の枝管３ｂに達すると、その先の直管部２ａに水の壁（非圧縮体）が存在していることから、直管部２ａの方に進まず、枝管３ｂの方に入り、回収装置９によって回収されると共に、除去されたスケール１０は排出ホースから排出されるものである。なお、ピグ７をより確実に排出側の枝管３ｂに入れるために、図３に示すように、ガイド片１１を差し込んでおくこともある。

以上、本発明の主要な実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更が可能であることは言うまでもない。

つぎに、本発明の実験例について説明する。実験例は、ピグを挿入して取り出す分岐管と本管との断面積の比率が９〜２５％の配管路通過テストおよびその配管路にスケールと見立てた砂を流しこんで砂の排出状況による清掃作業テストをした。

実験例１

図６に示すように、実験用配管路２１を製作して地上に配しての実験とした。
１５０φの管体に７５φの異形Ｔ字管からなる枝管２３，２３を両端部に配置し、それに１５０φから１００φに細くしたレジュース管２４，２４を介して１００φの透明合成樹脂本管２２，２２に９０度の曲り部２５を設けてＬ字形に延長８ｍの実験用配管路２１を製作した。本管２２を透明合成樹脂管としたのは、ピグ２７の進行とスケールに見立てた砂の排出状況をより把握しやすくするためである。

一方の枝管２３ａには、ピグ２７を本管２２に押し込むための、７５φ×１５０φに広がった発射装置２８を設置し、水漏れしないように蓋体３０があり、水槽３１からの水を吸い上げるポンプ３２とホース３３を連結してあると共に、圧力計３４が設けられている。また、他方の枝管２３ｂにはピグ２７を回収するための７５φ×２００φの回収装置２９を取り付けてあり、蓋３５と排水と砂を排出するための排水ホース３６を取り付けてある。

ピグ２７は、発泡密度０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ3の軟質連泡体で、直径が１７０φ、長さが２５０ｍｍで全面に破泡ペーストを０．０５〜０．８ｍｍ厚さでコーティングした砲弾形状の全体がセル膜のない三次元網目状の繊維骨格を有するピグ２７を発射装置２８にセットして蓋体３０を閉じ、ポンプ３２を稼動して水槽３１から水を吸い上げその水圧によりピグ２７を発射して進行させた。入口および出口の狭い所では０．２〜０．３Ｍｐａの圧力、本管では０．０２〜０．０５Ｍｐａ圧力となり、約１０秒後に難なく回収装置２９に達した。

実験例２

実験例１と全く同じ実験用配管路２１を用い、ポンプ３２を稼働して本管２２を満水にして、一方の枝管２３ａから砂２リットルを流し込んだ。流し込まれた砂は本管２２に流れ込み底面に堆積した。この堆積した砂をスケールと見立てピグ２７を進行させて清掃試験とした。

発泡密度０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ3の軟質連泡体で、直径が１７０φ、長さが２５０ｍｍで全面に破泡ペーストを０．０５〜０．８ｍｍ厚さでコーティングした砲弾形状の全体がセル膜のない三次元網目状の繊維骨格を有するピグ２７を発射装置２８にセットして蓋体３０を閉じ、ポンプ３２を稼働して水槽３１から水を吸い上げその水圧によりピグ２７を発射進行させた。入口及び出口の狭い所では０．０２〜０．３Ｍ変えから層Ｔりに変えて通過実験をしたところ、実験例１より通過圧力が少し高くなったが、通過時間や走行状態の安定、通過性能において殆ど変わることがなかった。

実験例３

実験例１と全く同じ実験用配管路２１を用い、ポンプ３２を稼動して本管２２を満水にして、一方の枝管２３ａから砂２リットルを流し込んだ。流し込まれた砂は本管２２に流れ込み底面に堆積した。この堆積した砂をスケールと見立てピグ２７を進行させて清掃試験とした。

発泡密度０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ3の軟質連泡体で、全面に破泡ペーストを０．０５〜０．８ｍｍ厚さでコーティングしてある２２０φの球状のピグ２７を発射装置２８にセットして蓋体３０を閉じ、ポンプ３２を稼動して水槽３１から水を吸い上げその水圧によりピグ２７を発射進行させた。入口および出口の狭い所では０．２〜０．３Ｍｐａの圧力、本管では０．０２〜０．０５Ｍｐａ圧力となり、約１０秒後に難なく出口に達し、砂約１．５リットル回収できた。出口近くの配管内に少し砂の浮遊物が見られた。再度、同様の作業を繰り返し行ったところ、０．３リットル回収でき配管内に残存はみられなかったので排水と共に流出したものと思われる。

ピグ２７は枝管２３を低圧で走行し、本管２２の走行中も安定した走行となり、他方の枝管２３ｂのところでは、水の壁にあたり直進せず、排出側である他方の枝管２３ｂに確実に入り、回収装置２９で回収され、砂は水と共に排水ホース３６から排出されたことが確認できた。

実験例４

実験例３と全く同じ上水道配管路を用い、発泡密度０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ3の軟質連泡体で、直径１７０φ、長さ２５０ｍｍで全面に破泡ペーストを０．０５〜０．８ｍｍ厚さでコーティングした砲弾形状の全体がセル膜のない三次元網目状の繊維骨格を有するピグ２７に変えて実験を行ったところ、前記実験例１より少し通過圧力が高くなったが、通過時間および砂の排出量などは殆ど変わることがなかった。

本発明は、断水時間が短くなって、上水道管路の洗浄方法として有効であり、その洗浄方法が極めて簡便であり、衛生的でかつ安全で確実に洗浄効果が得られる方法として有効に適用することができる。

本発明の上水道管路の説明図である。 スケールが排出側に送られている状態を示す説明図である。 ガイド片によってスケールが排出側に送られている状態を示す説明図である。 挿入側の枝管を示す断面図である。 送出側の枝管を示す断面図である。 実験用上水道管路の説明図である。

１ 上水道管路
２ 本管
３ 枝管
５ 凹所
７ ピグ

Claims (1)

1. 本管と枝管からなる上水道管路をピグによって清掃する方法であって、本管は地中に埋設されており、枝管は地面から所定深さ掘った凹所内に突出し、一方の枝管から発泡密度０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ^３の軟質連泡体で、全面に軟質連泡体と同等の収縮性と可撓性があって、非圧力流体透過性の発泡樹脂からなる破泡ペーストを０．０５〜０．８ｍｍの厚さでコーティングし、全体がセル膜のない三次元網目状の繊維骨格を有する通過性、シール性、可撓性に優れたピグを挿入し、流体圧を受けて本管に進行し、ピグの持つ弾性回復力により管路内壁面に接触する大きさに瞬時に拡張してピグの外周面と管路内壁面が接触して堆積物を除去し、前記ピグを他方の枝管から取り出すことを特徴とする上水道管の清掃方法。