JP5736356B2

JP5736356B2 - 上水道管のクリーニングピグ

Info

Publication number: JP5736356B2
Application number: JP2012209856A
Authority: JP
Inventors: 晋作大工
Original assignee: 大工貞晋
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-09-24
Also published as: JP2014064961A

Description

本発明は、地中に埋設された上水道管をクリーニングするピグに関するものであり、さらに詳しくは、上水道本管に接続されている消火栓などの枝管を利用してピグを挿入、圧送して内壁面に付着する汚れや異物などを除去する上水道管のクリーニングピグに関するものである。

従来、地中に埋設された上水道管は長期間使用しているうちに内壁面に付着物が堆積して汚れや異物が生じる。その汚れや異物などを除去するには、本管の内径よりやや大きいウレタン発泡体で形成した球状や弾丸形状などのピグを管内に挿入し、水圧により圧送してピグの外周面を本管の内壁面に接触させて汚れや異物を除去していた。

このクリーニングピグを用いる場合、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竪穴を掘削し、管路の両端末部に開口部をあけて挿入管と排出管を連結し、挿入管からピグを挿入して、水圧により圧送してピグの外周面を管内壁面に擦りつけて堆積した汚れや異物などを除去して排出管から取り出して綺麗にしていた。

この方法は、前記のように掘削作業、開口作業、管体連結作業など一連の作業が必要であり、清掃終了後においては、元通りに埋め立てる復旧作業もしなければならず、多大の労力と時間を要するばかりでなく、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。

そこで、上記のような掘削作業、開口作業、管体連結作業、埋め立て復旧作業など手間のかかる作業を一切することなく、既設の上水道管をそのままの形で使用でき、消火栓などの枝管を利用することにより、短時間で効率的に安全に上水道管をクリーニングするピグを本出願人が開発し、各地で実施しており上水道管理者に好評を得ているところである。

このピグは、軟質ウレタン発泡体からセル膜を除去して略六角形の骨格だけを残すセル膜のない三次元網目構造を有する発泡体からなるピグであり、隣接する骨格同士が密に複雑に立体的に絡み合い三次元的に繋がり、骨格と骨格との間に空孔がある空隙率の高いものであり、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全面にコーティングしたもので、弾性回復力に優れていて細い消火栓から太い本管に入ると、瞬時に拡張して本管の内壁面に接触し、水圧により圧送されて管内壁面に付着する汚れを除去して他方の小口径の消火栓管から排出するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−６６５２２号公報

しかしながら、上水道管の本管に接続されている消火栓などの枝管の口径は５０φ、７５φ、１００φの３種類に限定されている。一方、本管の口径は７５φ、１００φ、１５０φ、２００φ、２５０φなどが一般的であり、これらのサイズが約７０％を占めているが、水使用量の多い一部の大都市では３００φや４００φの大口径も使用されてきており、中には５００φの大口径の場合もあるが、家庭に配水される水道管に使用されることは稀であり、一般的には未処理水（原水）の取水、移送、上水道処理場連絡あるいは都市間を連絡する移送管として使用されている。

前記セル膜のない三次元網目骨格構造を有する発泡体からなるピグは、例えば、本管の口径が２５０φ、枝管の口径が７５φで、枝管と本管との断面積の比率が約９％の配管路、本管の口径が１５０φ、枝管の口径が５０φで、枝管と本管との断面積の比率が約９．７６％の配管路、本管の口径が３００φ、枝管の口径が１００φで、枝管と本管との断面．積の比率が約１１％の配管路であれば、一方の枝管から挿入したピグは水圧を受けて本管に入り、直ちに拡張してピグの外周面と本管の内壁面が接触し、進行するに伴って汚れを除去して他方の枝管から排出してクリーニングすることができる。すなわち、枝管と本管との断面積の比率が約９〜約１１％以上の配管路であれば、ピグは途中で停止することなくスムーズに進行することが分かっている。また、３５０φや４００φの本管の場合には、枝管と本管との断面積の比率が大きく不断水分岐管を取り付けることによりピグを通過してクリーニングすることもある。

このピグを一方の枝管から他方の枝管に排出する消火栓工法は、前述のように、掘削作業、開口作業、管体連結作業、埋め立て復旧作業など一切する必要がなく、既設の上水道管をそのままの形で使用し、短時間に効率的にかつ安全に作業終了ができることから、上水道管理者は、枝管と本管との断面積の比率が前述の９％下限よりさらに厳しい４％台までの通過を求めるようになっている。

例えば、枝管の口径が１００φ、本管の口径が３５０φ、ピグが３６０φで、枝管とピグの断面積の比率が約７．４％、枝管の口径が１００φ、本管の口径が４００φ、ピグが４１０φで、枝管とピグの断面積の比率が約５．９５％、枝管の口径が７５φ、本管の口径が３００φ、ピグが３１０φで、枝管とピグの断面積の比率が約５．８５％、枝管の口径１００φ、本管の口径が４５０φ、ピグが４６０φで、枝管とピグの断面積の比率が約４．７３％、枝管の口径が７５φ、本管の口径が３５０φ、ピグが３６０φで、枝管とピグの断面積の比率が約４．３４％など枝管と本管との口径差が大きくて従来のセル膜のない三次元網目骨格構造を有する発泡体のピグでは通過できなかった配管路を通過するピグの開発が求められていた。

本発明は、上記のような問題点を解決することを課題として研究開発されたもので、従来のセル膜のない三次元網目骨格構造を有する発泡体のピグでは通過できなかった枝管とピグの断面積の比率が４〜７％台の配管路を、許容圧力（０．７ＭＰａ）内でピグは停止することなく、スムーズに本管内を進行して管内壁面に付着する汚れや異物を除去して綺麗にする上水道管のクリーニングピグを提供することを目的とするものである。

課題を解決する手段

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、一方の枝管からピグ本体を収縮させて挿入し、流体圧を受けて本管に進行すると、ピグ本体の持つ弾性力により管内壁面に接触する大きさに直ちに拡張し、ピグ本体の圧送に伴って汚れや異物を除去し、他方の枝管から取り出す上水道管のクリーニングピグであって、ピグ本体は全体がセル膜のない三次元網目骨格構造を有する円形状の発泡体で、隣接する骨格同士が密に複雑に立体的に絡み合って三次元的に繋がり、骨格と骨格との間に空隙率の高い空孔を設けると共に、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全面にコーティングしてあり、ピグ本体の内部を空洞部にすると共に、その空洞部に連通する複数個の孔を外周面に穿設し、枝管とピグとの断面積の比率が４〜７％台の配管路を通過できることを特徴とする上水道管のクリーニングピグを開発し、採用した。

また、本発明では、上記のように構成した上水道管のクリーニングピグにおいて、前記クリーニングピグは、肉厚が２０〜１００ｍｍであることを特徴とする上水道管のクリーニングピグ、および前記クリーニングピグは、外周面に１０〜６０φの孔を複数個穿設してあることを特徴とする上水道管のクリーニングピグを開発し、採用した。

本発明は、全体がセル膜のない略六画形の骨格だけを残す三次元網目骨格構造を有する発泡体で、隣接する骨格同士が密に複雑に立体的に絡み合って三次元的に繋がり、骨格と骨格との間に空隙率の高い空孔を設け、球状ピグ本体の内部を空洞部に形成すると共に、その空洞部に連通する複数個の孔を外周面に穿設したから、弾性回復力に優れて軽量であり、施工現場での使い勝手が良くなる。また、大気中で折り畳む時に、孔を介して折り畳むことにより容易に折り畳みができ、空洞部の空気が抜けて体積が減り、収縮した大きさが入る程度の開口部の発射装置でよく従来のような大口径の挿入装置を必要としなくなり入口側の作業機器がコンパクトになる。さらに、消火栓の挿入時、本管の進行時および消火栓の排出時などにそれぞれピグ本体を押す圧力水の力で、ピグ本体１の空洞部の水を出し入れすることにより、効果的に収縮、拡張してこれまで通過できなかった枝管とピグの断面積の比率が４〜７％台の配管路を許容圧力（０．７ＭＰａ）で通過することができる。

ピグ本体の正面図である。図１のＡ部の拡大図である。ピグ本体の中央縦断面図である。図３のＢ部の拡大図である。上水道管路の簡略側面図である。球状ピグ本体が押圧されて縮小した状態の正面図である。ランチャーから発射されピグ本体が本管に入って行く状態の縦断面図である。ピグ本体が本管を進行中の縦断面図である。ピグ本体が枝管に達し縮小されて枝管に入る状態の縦断面図である。ピグ本体の通過テスト用管路の説明図である。別のピグ本体の通過テスト用管路の説明図である。

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、１は上水道配管路をクリーニングするピグ本体であり、図１、２に示すように、全体がセル膜のない三次元網目の骨格構造を有する球状体であり、発泡体からセル膜を除去して略六角形の骨格２だけを残す構造体であり、隣接する骨格２，２同士が密に複雑に立体的に絡み合い三次元的に繋がり、骨格２と骨格２との間に空孔３がある空隙率の高いものであり、発泡密度０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ^３の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４を０．０５〜０．８ｍｍコーティングした公知のピグである。

５はピグ本体１の内部の空洞部であり、その空洞部５はピグ本体１の外径にもよるが肉厚６を２０〜１００ｍｍにすることにより優れた弾力性を得ることができる。２０ｍｍ以下になると弾力性が劣り、原形の球形に復元するのに時間がかかるので適さず、１００ｍｍ以上になると、内部空洞部が小さくなり縮小や拡張が良くないので適さず、前記の範囲が好適である。

７はピグ本体１の外周面の位置にランダムに穿設した孔であり、図３に示すように、前記の空洞部５に連通しており、孔７の形状は円形、楕円形、長円形などの直孔または曲孔などを用いる。孔７の大きさは、ピグ自体の径にもよって変わるが１０〜６０φが好適であり、孔７の数は十数個穿設するのが縮小しやすく、また縮小から原形の球状に拡張する時の水の流入が良いことなどの理由から最適である。

このように構成したピグ本体１は、図５に示すような口径差の大きい上水道管路に入れて管内の汚れや異物を除去して綺麗にするためのものである。すなわち、地中に埋設された水道本管１１の所定間隔毎に接続された消化栓などの枝管１２，１２を地面から一定深さの消化栓ボックスなどの凹所１３内に突出させ、一方の枝管１２ａに発射装置１４を、他方の枝管１２ｂに回収装置１５を設けて上水道配管路をクリーニングするものである。

すなわち、球状のピグ本体１を押圧して空洞部５内の空気を抜いて縮小する（図６）。折り畳んで縮小したピグ本体１を発射装置１４に入れ、水圧により発射進行させて本管１１に送り込む。縮小状態で送り込まれたピグ本体１は、ピグ本体１の持つ弾性回復力と外周面に穿設された複数の孔７から水を取り込んで瞬時に原形の球状に復元して本管１１の内壁面１１ａに接触した状態になる（図７）。原形の球状に復元したピグ本体１は、前方の水圧と背圧のバランスの中で水の持つ非圧縮性の固体球となり進行し、内壁面１１ａに堆積して付着する汚れや異物１５を除去する（図８）。さらに、出口となる消火栓の枝管１２ｂに達すると、前方のバルブ１６で閉ざされた前方水が壁１７になり、入口側からの水圧で押されピグ本体１の空洞部５に取り込んでいる水が排出され、押し潰されて縮小変形してぺちゃんこになってスムーズに枝管１２ｂに入り排出する（図９）。

以上、本発明の実施の形態においては、消火栓を枝管とした場合の例で説明したが、これに限定されるものではなく、空気管や排水管を枝管とする場合もあり、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、本発明のピグの通過テストについて説明する。実験例は枝管とピグとの断面積の比率が４〜７％台で、これまでのセル膜のない三次元網目骨格構造を有する発泡体のピグでは通過不能の配管路であり、一方の枝管からピグ本体を挿入して水圧を受けて本管に進行し、他方の枝管から排出される通過テストおよびその管路に砂、スケールに疑似したのりを塗布したのりの消去状態をテストした。

実験例１

図１０に示すように、４００φのモルタルライニング本管２１を長さ５０ｍとし、上流側と下流側に１００φの消火栓２２，２２を連結し、その先端部にランチャー２３とキャッチャー２４を設置し、ランチャー２３側にポンプ２５と水槽２６を設置し、キャッチャー側には回収槽２７を設けた。

ランチャー２３に、外径が４１０φ、肉厚６が５０ｍｍ、５０φの孔７をランダムに１０個穿設したピグ（品名ＰＵＫスーパーボールポリユニオン工業株式会社製）本体１を押圧して縮小変形して入れ、圧力０．５ＭＰａでランチャー２３から発射して本管２１に圧送すると、ピグ本体１は直ちに球状に復元してスムーズに進行し、０．４ＭＰａでキャッチャー２４より排出した。本管２１の長さが５０ｍで、１ｍ^３／分の水量で送り７分２０秒〜４０秒でキャッチャー側より排出した。理論的には管容量は６ｍ^３であるから、ピグ本体１が完全にシールした状態で進行したとすれば６分で排出する。消火栓２２，２２からの挿入・排出時間も上記通過時間に含まれるので、全体評価として孔７はピグ本体１の通過性能に影響を与えず、孔７からのリークでピグ本体１が停止することもなかった。また、本管２１の内面には砂、スケールに疑似したのりを塗布した箇所があったが、のりは良好に除去排出された。回収槽２７に回収されたピグ本体１は原形の球状に復元した。

実験例２

図１１に示すように、本管３１が３００φ、消火栓３２が７５φの配管路のランチャー３３に、外径が３１０φ、肉厚が６０ｍｍ、４０φの孔７をランダムに８個穿設したピグ（品名ＰＵＫスーパーボールポリユニオン工業株式会社製）本体１を押圧して縮小変形して入れ、圧力０．４５ＭＰａでランチャー３３から発射して本管３１に圧送すると、ピグ本体１は直ちに球状に復元してスムーズに進行し、０．４ＭＰａでキャッチャー３４より排出した。本管３１の長さが１０ｍで０．８ｍ^３／分の水量で送り約５８秒でキャッチャー３４より排出した。また、本管３１の内面に汚れに見立てた口紅を塗布した箇所があったが口紅は綺麗に消去されていた。

実験例３

本管３１が３５０φ、消火栓３２が１００φ以外は実験例２と同じ配管路のランチャー３３に、外径が３６０φ、肉厚が６０ｍｍ、４０φの孔７をランダムに１０個穿設したピグ（品名ＰＵＫスーパーボールポリユニオン工業株式会社製）本体１を押圧して縮小変形して入れ、圧力０．３５ＭＰａでランチャー３３から発射して本管３１に圧送すると、ピグ本体１は直ちに球状に復元してスムーズに進行し、０．３ＭＰａでキャッチャー３４より排出した。本管３１の長さが１０ｍで、０．８ｍ^３／分の水量で送り１分２０秒でキャッチャー３４より排出した。また、本管３１の内面に汚れに見立てた口紅を塗布した箇所があったが口紅は綺麗に消去されていた。

実験例４

本管３１が４５０φ、消火栓３２が１００φ以外は実験例２と同じ配管路のランチャー３３に、外径が４６０φ、肉厚が２５ｍｍ、５０φの孔７をランダムに１２個穿設したピグ（品名ＰＵＫスーパーボールポリユニオン工業株式会社製）本体１を押圧して縮小変形して入れ、圧力０．６ＭＰａでランチャー３３から発射して本管３１に圧送すると、ピグ本体１は直ちに球状に復元してスムーズに進行して、０．６５ＭＰａでキャッチャー３４より排出した。本管の長さが１０ｍで、１．２ｍ^３／分の水量で送り１分４０秒〜４５秒でキャッチャー側より排出した。また、本管３１の内面に汚れに見立てた口紅を塗布した箇所があったが口紅は綺麗に消去されていた。

実験例５

本管３１が５００φ、消火栓３２が１００φ以外は実験例２と同じ配管路のランチャー３３に外径が５１０φ、肉厚が２５ｍｍ、６０φの孔７をランダムに１４個穿設したピグ（品名ＰＵＫスーパーボールポリユニオン工業株式会社製）本体を押圧して縮小変形して入れ、圧力１．２ＭＰａまで昇圧したがピグ本体１はランチャー３３の中で停止したままでＳＧＰ本管３１に入らなかった。ピグ本体１を圧送する圧力は安全性のために、最大で０．７ＭＰａ以内と決められていることから挿入は無理と判断して中止した。

本発明は、細い枝管から太い本管あるいは太い本管から細い枝管と、太さの大きく異なる配管路をクリーニングするピグとして有効に適用することができる。

１ピグ本体
４破泡ペースト
５空洞部
７孔
１１本管
１１ａ管内壁面
１２枝管
１２ａ一方の枝管
１２ｂ他方の枝管
１５汚れ部

Claims

一方の枝管からピグ本体を収縮させて挿入し、流体圧を受けて本管に進行すると、ピグ本体の持つ弾性力により管内壁面に接触する大きさに直ちに拡張し、ピグ本体の圧送に伴って汚れや異物を除去し、他方の枝管から取り出す上水道管のクリーニングピグであって、ピグ本体は全体がセル膜のない略六角形の骨格だけを残す三次元網目骨格構造を有する円形状の発泡体で、隣接する骨格同士が密に複雑に立体的に絡み合って三次元的に繋がり、骨格と骨格との間に空隙率の高い空孔を設けると共に、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全面にコーティングしてあり、ピグ本体の内部を空洞部にすると共に、その空洞部に連通する複数個の孔を外周面に穿設し、枝管とピグとの断面積の比率が４〜７％台の配管路を通過できることを特徴とする上水道管のクリーニングピグ。
前記クリーニングピグは、肉厚が２０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の上水道管のクリーニングピグ。
前記クリーニングピグは、外周面に１０〜６０φの孔を複数個穿設し、空洞部に連通することを特徴とする請求項１に記載の上水道管のクリーニングピグ。