JP6097525B2 - 管路洗浄方法及び管路洗浄システム - Google Patents

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、洗浄作業を行うために、氷粒子を含む流動体を管路に加圧注入し、流動体を移動させることが行われる。流動体を移動させるために、流動体を連続で加圧注入すると、流動体が管路の内壁に沿って移動して行く際に、流動体と接触している管路の内壁の圧力は上昇する。すなわち、流動体の移動によって管路の内壁方向への圧力が大きくなる場合がある。下水道本管等のように土砂圧等の外力に強い外圧管であっても、管路の内側からの圧力には十分な強度を有していない管体も存し、内部の圧力が過剰に上昇すると管体に亀裂が入ること等の種々の不具合が発生する恐れがある。また、この問題は、下水道本管以外の、管路に内側から高い圧力を加えることが出来ない様々な管体にも当てはまる事情である。

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、流動体の移動によって生起される管内の内壁方向への圧力を低減しつつ、管路の洗浄を行うことができる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を含み、前記流動体の移動は、前記洗浄対象区間内に一方の側から前記流動体を加圧注入しながら、他方の側から前記洗浄対象区間内を吸引することで行われ、前記洗浄対象区間は、前記流動体を加圧注入する前に、液体で充満されることを特徴とする。

この方法によれば、洗浄対象区間の一方の側から加圧注入される流動体は、同時に他方の側から吸引されるので、加圧注入動作により流動体が管路内を移動して行く際に、流動体には後方から加圧力に加えて、前方から吸引による引張力が働き、流動体の円滑な移動が行われる。これにより、流動体によって生起される管路の内壁方向への圧力を低減しつつ、管路の洗浄を行うことが可能となる。また、閉塞された洗浄対象区間内には液体が充満されているので、吸引動作を容易且つ効果的に行うことができ、流動体の加圧注入動作の初期段階の動作をより円滑に行うことが可能となり、全体として迅速な流動体の充満が可能となる。

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、前記洗浄対象区間の両端部を閉塞し、該閉塞両端部に前記洗浄対象区間内外を連通させる管体がそれぞれ接続され、前記何れか一方の管体から前記流動体の加圧注入が行われ、前記他方の管体から前記吸引が行われ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有り、流動体と管壁との間の摩擦力を確保することが難しい管路に対して、更に具体的には、下水道本管のようにマンホールを介して設置され、マンホールとマンホールとの間の管路は両端が開放されている管路に対して、両端部を閉塞しそれぞれに管体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洗浄対象区間内の吸引動作がより効果的になる。特に、吸引による引張力がより的確に働くことになり、洗浄作業を効率良く行うことが可能である。

上記の目的を達成するため、請求項３に記載の管路洗浄システムは、請求項１又は２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それぞれ閉塞する蓋部と、前記各蓋部に前記洗浄対象区間内外を連通させる管体と、前記何れか一方の管体を介して前記流動体の加圧注入動作を行う注入手段と、前記他方の管体を介して前記吸引動作を行う吸引手段と、前記流動体の前記加圧注入動作の前に前記洗浄対象区間内を前記液体で充満させるための液体注入手段と、を有することを特徴とする。

本項の構成は、請求項１又は２の何れか１項に記載の管路洗浄方法を実施可能とするものであり、流動体の加圧注入動作により流動体が管路内を移動して行く際に、流動体には後方から加圧力に加えて、前方から吸引による引張力が働き、流動体の円滑な移動が行われる。洗浄対象区間は、両端部が蓋部によりそれぞれ閉塞され、各蓋部に洗浄対象区間内外を連通する管体が設けられる。したがって、洗浄対象区間内への流動体の加圧注入動作、及び洗浄対象区間内の吸引動作を容易に行うことができ、洗浄作業を効率良く行うことが可能となる。

ここで、洗浄対象区間は液体で充満されているので、洗浄対象区間内の吸引動作を容易に且つ効果的に行うことができ、流動体の加圧注入動作の初期段階の動作をより円滑に行うことが可能となる。したがって、流動体の移動による洗浄作業を効果的に行うことが可能である。

本発明の管路洗浄方法及び管路洗浄システムによれば、洗浄対象区間内への流動体の加圧注入動作と洗浄対象区間内の吸引動作により、流動体の移動が円滑化され、流動体によって生起される管内の内壁方向への圧力は低減され、例えば、老朽化した管路で内側から高い圧力を加えることが出来ない管路等の効果的な洗浄が可能となっている。

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液体と流動体とが注入される様子を示す概略説明図であって、図２（ａ）は最初に液体である水が充満された様子、図２（ｂ）は流動体が加圧注入され始めた様子、図２（ｃ）は吸引動作により流動体が洗浄対象区間内にほぼ充満された様子を示す。

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。

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。下水道本管１２は、外圧管であり、マンホール１６、１８との接続部分は開放されている。汚水２０はマンホール１６、１８を介して流れる。使用する洗浄用の流動体４７は、氷粒子を含むシャーベット体を含んでいる。

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、下流側マンホール１８へ流される。

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。蓋部１５の下水道本管１２への密着を堅固にするため、蓋部１５には下水道本管１２への接合面が蛇腹状に形成されている。また、蓋部１５は、反力支持材１４を用いて更に堅固に固定されている。

洗浄対象区間１４内に、下水道本管１２と連結している連結管１９がある場合は、ダブルパッカー１３等で閉塞し、洗浄対象区間１４内に加圧注入した流動体４７や水４９が流れ出ないようにする。

上流側のマンホール１６において、下水道本管１２に被せられた蓋部１５に、圧力開放弁３３を取り付ける。この圧力開放弁３３は、洗浄対象区間１４内の圧力が所定の圧力以上になった時に、洗浄対象区間１４内の管路１２を保護するために洗浄対象区間１４内を大気開放するものである。更に、当該蓋部１５に流動体注入管２２を洗浄対象区間１４内外と連通した状態で取り付ける。また、上流側マンホール１６内では、前述のよう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。

一方、下流側マンホール１６内では、下水道本管１２に被せられた蓋部１５に、流動体排出管２４を洗浄対象区間１４内外と連通した状態で取り付ける。なお、蓋部１５への流動体排出管２４の取り付けは、洗浄対象区間１４内に気泡が残らないような位置に取り付けるのが好適である。この流動体排出管２４の蓋部１５との接続部近傍には、切り替えバルブ３７が設けられており、洗浄対象区間１４内を移動して来る流動体４７と水４９との排出が切り替えられるように構成されている。例えば、図１において、水４９は排水パイプ２９を介して下流側の下水道本管１２内に排出され、流動体４７は流動体排出管２４を介して吸引、排出されるように、切り替えバルブ３７が切り替えられる。

流動体注入管２２には、流動体注入手段３１として流動体注入部２８と、液体注入手段として液体注入部３０が接続され、流動体注入管２２にそれぞれ注入される。図１では、流動体注入手段３１は、流動体注入部２８、液体注入部３０及び制御部３４を含む概念である。流動体注入部２８には流動体４７を積載したタンク車３２が連結されており、タンク車３２から流動体４７を取り入れて流動体注入管２２に加圧注入する。流動体４７は、前述のように氷粒子と水から成り、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、流動体４７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。

また、流動体注入部２８には、流動体４７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、流動体４７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は適宜調整される。

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内を吸引する。これにより、洗浄対象区間１４内で流動体４７が移動する際に、流動体４７が接触している管路の内壁に対する圧力が大きくなることが防止される。すなわち、流動体４７が移動する際には、後方から加圧注入される流動体４７により流動体４７が接触している管路１２の内壁方向への圧力は大きくなるが、流動体４７の前方では吸引されているので負圧状態が発生し、この負圧により流動体４７が管路の内壁方向への圧力は低減される。これにより、流動体４７は、洗浄対象区間１４内を円滑に移動することとなる。この流動体４７の移動により洗浄対象区間１４内の洗浄が行われる。

吸引された流動体４７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４７のシャーベット体は、タンク４０に溜められる。タンク４０の替わりにバキュームタンク車を配置し、このバキュームタンク車に溜める様にしても良い。

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、下流側マンホール１８内で流動体排出管２４に取り付けられた切り替えバルブ３７を開状態（排水状態）にし、流動体注入手段３１の液体注入部３０から流動体注入管２２を介して洗浄対象区間１４内に水４９を注入する。洗浄対象区間１４内は、次第に水４９で充満され、洗浄対象区間１４内が水で完全に満たされる。溢れ出た水４９は、排水ホース２９を介して下流側マンホール１８内の下水道道管１２に排出される。

洗浄対象区間１４内が水４９で充満された後、流動体注入部２８から流動体注入管２２を介して洗浄対象区間１４内に流動体４７を加圧注入する。この時、下流マンホール１８側の切り替えバルブ３７は引き続き開状態（排水状態）となっている。流動体４７の加圧注入中に、洗浄対象区間１４内の圧力が予め設定した一定圧以上の内圧になった時は、圧力開放弁３３が作動して上記圧力を下げ、同時に切り替えバルブ３７の切り替えを行い、吸引ポンプ３６を稼働して流動体４７を吸引するようになっている。一方、圧力開放弁３３が作動せず、流動体４７が排水ホース２９の近傍まで到達したら、切り替えバルブ３７を閉状態（排氷状態）に切り替え、吸引ポンプ３６を稼働して流動体４７を吸引する。

洗浄対象区間１４内は水４９で満たされているので、流動体４７の加圧注入動作の初期段階の動作をより円滑に行うことが可能となり、全体として迅速な流動体４７の充満が可能である。すなわち、流動体４７を洗浄対象区間１４内に素早く充満することができる。

流動体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。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、流動体４７と水４９を、流動体注入管２２を介して洗浄対象区間１４に注入する様子について示している。図２（ａ）に示すように、まず、洗浄対象区間１４内に水４９が注入され、洗浄対象区間１４の全長に亘って水４９が充満される。その後、図２（ｂ）に示すように、流動体４７が加圧注入され始める。流動体４７は、水と氷粒子のスラリー状になっており、洗浄対象区間１４内の下水道本管１２の上流側から充満して行くこととなる。

流動体４７の洗浄対象区間１４内への充満は、流動体注入部２８に具備されているスネイクポンプ等（図示していない）により加圧注入して行われるが、前述したように洗浄対象区間１４内の下水道本管１２内の圧力が上昇して来る場合がある。その圧力が所定の圧力を越えた時には、上流側マンホール１６の蓋部１５に取り付けられた圧力開放弁３３が作動するように設定されており、作用した場合は、その圧力開放弁３３から注入した流動体４７や水４９が放出される。このようにして、下水道本管１２に不具合が発生しないようにしている。

図２（ｃ）に示したように、流動体４７が、洗浄対象区間１４内を充満して行き、下流側マンホール１８付近まで到達した後に、切り替えバルブ３７を開状態（排水状態）から排氷状態とする。これらの制御は、例えば流動体注入手段３１の制御部３４により行うことが可能である。

吸引ポンプ３６を作動させると、まず水４９が吸引され、それに伴って流動体４７が吸引されて行く。この吸引動作により、流動体４７は、洗浄対象区間１４内を、流動体４７の移動に伴う管路１２の内壁の圧力の上昇を防止しつつ、移動して行くことになる。流動体４７の移動により、洗浄対象区間内の管路１２の洗浄が行われる。したがって、高い圧力を加えることが出来ない下水道本管１２の流動体による洗浄が可能となる。吸引排出された流動体４７はタンク４０に溜められ、後処理が行われる。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い。

本実施の形態では、下水道本管１２の直径は略４００ｍｍ、流動体４７の移動速度は、１０か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。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及び管路洗浄システムによれば、老朽化により管路内に高い内圧を加えることが出来ない管路であっても、流動体を吸引により移動させるので、大きな内圧を生じさせることなく効果的な洗浄が可能である。したがって、そのような管路の洗浄作業の高品質化や低コスト化が達成できる。

なお、上記の実施の形態では、流動体４７の移動に内圧を大きくすることが出来ない管路の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流動体の移動に内圧を大きくすることが出来ない経年劣化等が見られる上水道本管、同様に内圧を大きくすることが出来ない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も可能である。また、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 流動体注入部
３０ 液体注入部（注入手段）
３１ 流動体注入手段
３３ 圧力開放弁
３４ 制御部
３６ 吸引ポンプ（吸引手段）
３７ 切り替えバルブ
４７ 流動体
４９ 水

Claims (3)

1. 洗浄用の流動体を管路の洗浄対象区間内に注入して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を含み、
   前記流動体の移動は、
   前記洗浄対象区間内に一方の側から前記流動体を加圧注入しながら、他方の側から前記洗浄対象区間内を吸引することで行われ、
   前記洗浄対象区間は、前記流動体を加圧注入する前に、液体で充満されることを特徴とする管路洗浄方法。
2. 前記洗浄対象区間の両端部を閉塞し、該閉塞両端部に前記洗浄対象区間内外を連通させる管体がそれぞれ接続され、前記何れか一方の管体から前記流動体の加圧注入が行われ、前記他方の管体から前記吸引が行われることを特徴とする請求項１に記載の管路洗浄方法。
3. 請求項１又は２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それぞれ閉塞する蓋部と、
   前記各蓋部に前記洗浄対象区間内外を連通させる管体と、
   前記何れか一方の管体を介して前記流動体の加圧注入動作を行う注入手段と、
   前記他方の管体を介して前記吸引動作を行う吸引手段と、
   前記流動体の前記加圧注入動作の前に前記洗浄対象区間内を前記液体で充満させるための液体注入手段と、
   を有することを特徴とする管路洗浄システム。

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