JP6431581B1 - 水道配管洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水道配管内部の異物を除去するための水道配管洗浄方法を提供する。【解決手段】本発明は、水道配管の内部に窒素ガスを注入して、前記水道配管の内部に存在する水を外部へ排出させる第１吐出段階と、前記水道配管の内部へ、前記第１吐出段階の窒素ガスよりも相対的に高圧の窒素ガスを基準時間の間注入して、水道配管の内部を洗浄する第２吐出段階とを含んで構成される。このような本発明では、高圧窒素を用いて水道配管の内部を洗浄するので、一般洗浄水による洗浄に比べて洗浄率が向上し、単純な洗浄水に比べて相対的に高圧の窒素を注入することができて、より効率の良い洗浄が可能となるという利点がある。【選択図】図１

Description

本発明は、水道配管洗浄方法に係り、さらに詳しくは、水道配管の内壁に堆積したスケールなどの異物を除去するために、洗浄水及び高圧窒素を用いて水道配管の内部を洗浄する配管洗浄方法に関する。

一般に、水道配管は、水を所定の場所に誘導して移動させる通路の役目をするもので、埋設されるか、或いは主に建物の内部、底部または壁に埋め込まれた形態で設置される。このような水道配管は、長期使用の際に、空気中の酸素と水（湿気）が流入すると、外部の壁面が酸化して腐食するのはもとより、各種異物が内部の壁面にくっ付いてスケールを生成させるが、このようなスケールは、長い時間が経過しながら固化して配管の流路を狭くする原因となる。

上述のようにスケールによって水道配管の流路断面積が小さくなり、流体の移動がスムーズではないため、設計通りの水道配管の機能を果たさなくなり、ひどい場合は流体の移動圧力によって水道配管が破損するおそれもある。

このような従来技術には、水道配管の内部に強い水圧の洗浄水を吐出させて配管の内部を洗浄する方式や、水圧と共に圧縮波動を利用して水道配管内のスケールを除去する方式などが提案されてきた。最近では、洗浄水と共に圧縮空気を注入して配管の内部を洗浄する方式も採用されている。

しかし、このような従来技術の場合は、水道配管の長さが長くなるほど水道配管の効率が低下するが、これは、圧縮空気が、圧力を上げると昇温して膨張するので、高い圧力を投入することができない気体であって、水道配管の一側に注入される洗浄水の水圧が進行過程で漸次減少し、水道配管の末端ではスケールなどの除去効率が低下するためである。

また、水道配管の洗浄効率を向上させるために、水道配管の内部に注入させる洗浄水の水圧を増加させることもできるが、この場合、強い水圧の洗浄水により水道配管が損傷するおそれがあり、特に老巧化した配管はこのような損傷がさらに起こりやすいおそれがあるという問題点がある。

かかる問題点を解決するために、最近では、水道配管の内部に洗浄ボールを注入し、移動する洗浄ボールを利用して水道配管の内部を洗浄する方法も開示されている。このような従来技術は、水道配管の内部で洗浄ボールが移動しながらスケールなどの異物を掻き落として洗浄水と一緒に排出されるようにする構造であるが、前記洗浄ボールが水道配管の一端に注入されて他端へ移動するように構成される。

ところが、このような洗浄ボールを利用した従来技術も、水道配管の末端に行くほど洗浄ボールの移動速度が低下するので、水道配管内部の位置によって洗浄率が異なるという問題点がある。

韓国登録特許１０−０７７８４３０号公報

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、高圧窒素及び洗浄水を用いて水道配管内部のスケール及び異物を効率よく除去することにある。

上記の目的を達成するための本発明の特徴によれば、水道配管内部の異物を除去するための水道配管洗浄方法であって、高圧窒素入りの圧力容器を介して前記水道配管の内部に３ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素ガスを２秒〜３秒間注入して水道配管の初期状態を確認する第１吐出段階と、第１吐出段階で水道配管内部の圧力が上昇しない場合、前記圧力容器を用いて前記水道配管の内部に４０ｋｇｆ／ｃｍ^２乃至６０ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素ガスを３０秒〜４０秒間注入して水道配管の内部を洗浄する第２吐出段階と、前記水道配管内部の圧力が一定に維持されるようにする圧力保持段階と、を含んでなる。

前記第２吐出段階は、２回乃至４回繰り返し行われる。

前記第２吐出段階は、前記水道配管の両端のうちのいずれか一端及び他端に、前記高圧窒素ガスがそれぞれ順次注入されて繰り返し行われる。

前記第２吐出段階に続いて、前記水道配管へ洗浄水を供給することで、水道配管の内部に残っている異物を除去する残存物除去段階をさらに含む。

前記圧力保持段階では、前記第２吐出段階で水道配管内部の圧力が基準時間よりも長く一定の圧力を維持すると、前記一定の圧力を維持するように窒素ガスが注入される。

上述したような本発明に係る水道配管洗浄方法では、次の効果を期待することができる。

本発明では、高圧窒素を用いて水道配管の内部を洗浄するので、一般洗浄水による洗浄に比べて洗浄率が向上し、単純な洗浄水に比べて相対的に高圧の窒素を注入することができて、より効率の良い洗浄が可能となるという効果がある。

また、窒素は、不活性気体であって腐食や爆発の危険性がなく、配管の内部に高い圧力を加えても昇温及び膨張しないため、水道配管の損傷を防止することができて配管洗浄作業の安定性が向上するという効果がある。

さらに、本発明では、比較的軽くて小さい容器に貯蔵可能な高圧窒素を用いるので、水道配管洗浄方法の活用可能場所が増加し、安全且つ無害な窒素を用いるので、環境汚染や発火から自由な状態で作業が行われ得る。

本発明に係る水道配管洗浄方法に使用される、水道配管洗浄装置の一実施例の構成を示す斜視図である。 本発明に係る水道配管洗浄方法を用いて水道配管の内部に高圧窒素を注入したとき、配管の長さに応じて変わる水道配管内部圧力の状態を空気注入時と比較して示すグラフである。 本発明に係る水道配管洗浄方法を用いて水道配管の内部に一定の時間高圧窒素を注入したとき、時間経過に伴って増加する水道配管内部圧力の状態を、空気注入時と比較して示すグラフである。 本発明に係る水道配管洗浄方法を用いて、互いに異なる長さの水道配管の内部に注入する高圧窒素の圧力を漸次増加させたとき、それによる水道配管内部の洗浄効率を示すグラフである。 本発明に係る水道配管洗浄方法を用いて、互いに異なる長さの水道配管の内部に注入する高圧窒素の圧力を漸次増加させたとき、それによる水道配管内部の洗浄効率を示すグラフである。 本発明に係る水道配管洗浄方法を用いて水道配管の内部に一定の圧力を持続的に加えたとき、窒素ガスの注入時間による配管洗浄効率を示すグラフである。 本発明に係る水道配管洗浄方法を用いて水道配管の内部に高圧窒素を一定の時間繰り返し注入したとき、それによる水道配管内部の洗浄効率を示すグラフである。 本発明に係る水道配管洗浄方法を用いて水道配管の内部を洗浄した様子を洗浄前の様子と比較して示す状態図である。

以下に添付図面を参照しながら、上述したような本発明に係る水道配管洗浄方法の具体的な実施例を詳細に説明する。

図１は本発明に係る水道配管洗浄方法に使用される水道配管洗浄装置の一実施例の構成を示す斜視図である。

図１に示すように、本発明に係る配管洗浄システムは、洗浄水と高圧窒素を用いて水道配管を洗浄し、このために、洗浄水供給のための洗浄水供給部(図示しない)と高圧窒素の供給のための高圧窒素供給部(図示しない)とを含み、これらの洗浄水と高圧窒素を調節して水道配管へ供給するメイン作動部１００が備えられる。 図1に示されている図面符号190は、吐出管を示す。

説明の便宜のために、洗浄水供給部と高圧窒素供給部についてまず説明すると、前記洗浄水供給部は、メイン作動部１００の内部に洗浄水を安定的に供給することができるように、内部に貯蔵タンク及びポンプが含まれるか、或いは上水道に直接連結される方式で構成されてもよい。

前記高圧窒素供給部は、前記メイン作動部１００の内部に強い高圧窒素を供給するためのもので、高圧窒素入りの圧力容器から構成されることも、コンプレッサーなどの窒素供給装置が別途構成されることも可能である。

前記洗浄水供給部と前記メイン作動部１００との間には、逆流防止のための第１逆止弁Ｖ２が備えられ、前記高圧窒素供給部とメイン作動部１００との間にも逆流防止のための第２逆止弁Ｖ４が備えられる。

図示してはいないが、前記メイン作動部１００には、洗浄水供給部と高圧窒素供給部から供給される洗浄水及び窒素の圧力を調節するための調節部が別途備えられてもよい。

前述した水道配管洗浄装置は、一実施例として、前記洗浄水供給部と高圧窒素供給部がそれぞれ別個のものとして構成されてもよい。 以下、水道配管洗浄方法について順次説明する。

まず、アパートや一戸建て住宅、ビルなどの各種建物に使用される前記水道配管は、様々な種類が使用されるが、例えば、ＰＢ管（ポリブチルレン管）、金属蛇腹管、銅管、ステンレス管、ＰＥ（ポリエチレン）管、エクセル管（Ｘ−Ｌ：架橋化ポリエチレン管）など、非常に多様な水道配管が使用される。

このような水道配管には、その内部を介して水を流しながら暖房や温水機能を行ったり、給水機能を行ったりする。

このような水道配管の長期使用後に発生するスラッジ（Ｓｌｕｄｇｅ）、サビ（Ｒｕｓｔ）、スケール（Ｓｃａｌｅ、缶石）は洗浄によって除去しなければならないが、本発明では、次の方法を用いて水道配管が洗浄される。

まず、外部から前記水道配管の内部へ水道を流入させる水道供給部を遮断することで、水道配管の内部に水道がもはや流入しないようにする水道遮断段階が先立って行われる。

次いで、前記水道配管の内部に残存する水を除去する第１吐出段階が続く。このため、まず、前記水道配管の入口に高圧窒素供給部が連結される。

前記高圧窒素供給部は、窒素容器（図示せず）とこれに連結される圧力弁で代替してもよいが、前記窒素容器は、その内部に高圧の窒素ガスが内蔵され、前記圧力弁は、その一端が前記窒素容器に連結され、他端が前記水道配管に連結されることで、前記窒素容器から排出される高圧の窒素ガスの圧力を調節することができる。

このとき、前記圧力弁には圧力計が結合され、排出される窒素ガスの圧力を測定することもできる。

より正確には、前記窒素容器内部の窒素ガスを前記水道配管へ注入させるが、本実施例において、前記窒素容器は、内部窒素（Ｎ_２）で充填され、耐圧試験圧力は２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、最高充填圧力は１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２、容器の重量は１５ｋｇ、４７ｋｇであり、窒素容器に連結された圧力弁の圧力（低圧圧力計：最高値６０ｋｇｆ／ｃｍ^２）を用いて窒素ガスを水道配管に注入させる。

前記水道配管の内部に残存した水を排出するために、窒素ガスの圧力は、８ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１２ｋｇｆ／ｃｍ^２であることが好ましく、本実施例では約１０ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素ガスを水道配管に注入させる。

このため、前記圧力弁の調節によって前記水道配管に高圧の窒素ガスが流入すると、前記水道配管に残存していた水道（水）が外部へ排出され、水道配管の内部は空の状態になる。

もちろん、必ずしも水を排出するためのものとは限らない。第１吐出段階を経て水道配管の内部へ３ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素ガスを２秒〜３秒間注入して水道配管の初期状態を確認する意味もある。

次に、前記水道配管の内部へ前記第１吐出段階の窒素ガスよりも相対的に高圧の窒素ガスを基準時間の間注入して、水道配管の内部を洗浄する窒素洗浄が行われる（第２吐出段階）。

第２吐出段階は、第１吐出段階で水道配管内部の圧力が上昇しない場合に行われるもので、圧力容器を用いて前記水道配管の内部へ４０ｋｇｆ／ｃｍ^２乃至６０ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素ガスを３０秒乃至４０秒間、または１２０秒間注入して水道配管の内部を洗浄する。もし第１吐出段階で水道配管内部の圧力が上昇すれば、一定の圧力で装備の安全ピンを介して噴出されるので、第１吐出段階の圧力を維持することもできる。

このとき、前記水道配管の内部へ注入する窒素ガスの条件、すなわち、水道配管の長さに応じる窒素ガスの最適圧力及び窒素ガス流入時間の最適値を計算するため、次の実験を行った。

（高圧窒素を用いた水道配管洗浄実験）
１．水道配管の長さ
（１）実験条件Ａ
断面積１５ｃｍ^２の銅管からなる水道配管５０ｍを使用し、窒素容器は内部窒素（Ｎ_２）で充填され、耐圧試験圧力は２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、最高充填圧力は１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２、容器の重量は１５ｋｇ、４７ｋｇであり、窒素容器に連結された圧力弁の圧力（低圧圧力計：最高４２ｋｇｆ／ｃｍ^２）を用いた。

そして、窒素ガスの圧力を５ｋｇｆ／ｃｍ^２から５０ｋｇｆ／ｃｍ^２まで１０ｋｇｆ／ｃｍ^２単位で上昇させながら、そのときの洗浄効率を測定した。この時、洗浄効率は除去されたスラッジの量から計算した。

その結果、図４ａに示すように、洗浄効率は、前記窒素ガスの圧力に比例して増加し、約３０ｋｇｆ／ｃｍ^２で増加傾向が減少し、約４０ｋｇｆ／ｃｍ^２で増加傾向が止まることを確認することができる。よって、窒素ガスの圧力は約３０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜４０ｋｇｆ／ｃｍ^２であることが好ましいことが分かる。

また、約８０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の圧力では、２０年以上経過した水道配管のうち、外側に腐食が発生した水道配管の一部が破損する場合が発生し、好ましくは圧力約４０ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素を使用することが最も効率的であることが分かる。

２）実験条件Ｂ
前述した実験条件Ａと全て同一であるが、前記水道配管の長さを７０ｍに増加した。

そして、窒素ガスの圧力を５ｋｇｆ／ｃｍ^２から６０ｋｇｆ／ｃｍ^２まで１０ｋｇｆ／ｃｍ^２単位で上昇させながら、そのときの洗浄効率を測定した。この時、洗浄効率は除去されたスラッジの量から計算した。

その結果、図４ｂに示すように、洗浄効率は、前記窒素ガスの圧力に比例して増加し、約４０ｋｇｆ／ｃｍ^２で増加傾向が減少し、約５５ｋｇｆ／ｃｍ^２で増加傾向が止まることを確認することができる。よって、窒素ガスの圧力は約４０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜５５ｋｇｆ／ｃｍ^２であることが好ましいことが分かる。

また、約８０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の圧力では、２０年以上経過した水道配管のうち、外側に腐食がある水道配管の一部が破損する場合が発生し、好ましくは圧力約４５ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素を使用することが最も効率的であることを分かる。

（３）結論
前記実験から、水道配管の長さをＭ（単位メートル）とするとき、高圧窒素ガスの圧力は０．６Ｍ〜０．８Ｍｋｇｆ／ｃｍ^２であることが好ましいことが分かる。

また、洗浄効率及び窒素ガス使用量の両方を考慮したときは、水道配管の長さに関係なく、約３０ｋｇｆ／ｃｍ^２〜４０ｋｇｆ／ｃｍ^２であることが好ましい。

参考までに、本実施例では、４０ｋｇｆ／ｃｍ^２乃至６０ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素ガスを３０秒乃至４０秒、１２０秒連続注入して水道配管の内部を洗浄する。

２．高圧窒素ガスの流入時間
（１）実験条件Ｃ
断面積１５ｃｍ^２の銅管からなる水道配管５０ｍを使用し、窒素容器は内部窒素（Ｎ_２）で充填され、耐圧試験圧力は２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、最高充填圧力は１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２、容器の重量は１５ｋｇであり、窒素容器に連結された圧力弁の圧力（低圧圧力計：最高値４２ｋｇｆ／ｃｍ^２）を用いた。

そして、窒素ガスの圧力を３０ｋｇｆ／ｃｍ^２と一定に維持して窒素ガスの流入時間を２０秒まで増加させながら、５秒単位で洗浄効率を測定した。このとき、洗浄効率は除去されたスラッジの量から計算した。

その結果、図５に示すように、洗浄効率は、前記窒素ガスの注入時間に比例して増加し、約８秒の地点で増加傾向が減少し、約１１秒の地点で増加傾向が止まることを確認することができる。よって、窒素ガスの注入時間は約８秒〜１１秒であることが好ましいことが分かる。

（２）実験条件Ｄ
前述した実験条件Ｃと全て同一であるが、前記水道配管の長さを７０ｍに増加した。

そして、窒素ガスの圧力を３０ｋｇｆ／ｃｍ^２と一定に維持して窒素ガスの流入時間を２０秒まで増加させながら、５秒単位で洗浄効率を測定した。このとき、洗浄効率は除去されたスラッジの量から計算した。

その結果、洗浄効率は、前記窒素ガスの注入時間に比例して増加し、約８秒の地点で増加傾向が減少し、約１２秒の地点で増加傾向が止まることを確認することができる。よって、窒素ガスの注入時間は約８秒〜１２秒であることが好ましいことが分かる。

（３）結論
前記実験から、水道配管の内部に高圧の窒素ガスを注入する時間は約８秒〜１１秒であることが最も好ましいことが分かる。

３．繰り返し洗浄の実行
一方、前記第２吐出段階は２回〜３回繰り返し行うことが好ましい。このような結果は図６から確認できるが、図６に示すように、第２吐出段階を１回行う場合に比べて、２回行う場合に洗浄効率が大きく増加したことが分かり、２回よりは３回以上行った方がさらに良い洗浄効率を示すことが分かる。

ところが、４回以上からは洗浄効率の増加が非常に少なくなるので、第２吐出段階は２回〜３回繰り返し行うことが最も好ましい。

また、前記第２吐出段階は、前記水道配管の両端のうちのいずれか一端及び他端に前記高圧窒素がそれぞれ順次注入されて繰り返し行われることが好ましい。すなわち、前記第２吐出段階は、一方向に繰り返し行われるのではなく、前記水道配管の両方向に行われることが洗浄効率の観点からより好ましい。

一方、前記第２吐出段階に続いて、前記水道配管に洗浄水を供給することで、水道配管の内部に残っている異物を除去する残存物除去段階が行われる。前記残存物除去段階は、洗浄水供給部を介して前記水道配管の内部に洗浄水を供給することにより、前記第２吐出段階で前記水道配管の内壁から分離されて、水道配管の内部に残存する残存物を最終的に排出するようにするためのものである。

このような本発明に係る水道配管洗浄方法を用いて水道配管を洗浄した様子が図７に示されている。図７に示すように、水道配管は、洗浄前に６２．３９ｍｍ^２の流路面積を有したが、洗浄後には１４７．３６ｍｍ^２と２．３６倍増加したことを確認することができる。参考までに、試験に使用された水道配管は、１９８２年に施工されたアパートの鋼管である。このように、本発明に係る水道配管洗浄方法は、水道配管の年式を問わずに、全ての水道配管の洗浄に大きな効果があることが分かる。

本発明に係る水道配管洗浄方法の効果を比較例によってより明確に比較することができるようにするための実験が、次のように行われた。

より正確には、窒素ガスを用いた水道配管洗浄と、空気を用いた水道配管洗浄とを比較したが、基本的に、空気を用いた水道配管の洗浄は、約１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の圧力を加える場合に配管継ぎ手から漏れが発生した。

これに対し、窒素ガスを用いた水道配管洗浄の場合、窒素ガスの圧力を５０ｋｇｆ／ｃｍ^２まで増加させても、配管継ぎ手からの漏れが発生しなかった。

図２は水道配管の内部に窒素ガスと空気を注入したときに、水道配管の位置による圧力を測定して示すグラフである。図２に示すように、窒素ガスの場合は水道配管の入口から遠い位置でもその圧力降下が少ないが、空気の場合は水道配管の入口から離れるほど圧力減少が大きいことが分かる。

一方、図３は窒素ガスと空気を一定時間以上注入したときの水道配管の圧力を示すグラフである。図３に示すように、窒素ガスを注入した場合は、時間と圧力が比較的比例して安定的に増加するのに対し、空気を注入した場合は、初期圧力増加分（０〜５ｋｇｆ／ｃｍ^２）までは長い時間がかかるが、以降の圧力増加分（５ｋｇｆ／ｃｍ^２〜１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）までは相対的に時間が短く、相対的に不安定であることが分かる。
このように、本発明に係る水道配管洗浄方法は安定かつ効率的な洗浄方法であることが分かる。

本発明の権利は、上述した実施例に限定されず、請求の範囲に記載されたところによって定義される。本発明の分野における通常の知識を有する者が、請求の範囲に記載された権利の範囲内で様々な変形及び改作を行えることは、自明である。

100 作動部
190 吐出管
V2 第１逆止弁
V4 第2逆止弁

Claims (5)

1. 水道配管内部の異物を除去するための水道配管洗浄方法であって、
   高圧窒素入りの圧力容器を介して、前記水道配管の内部に３ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素ガスを２秒〜３秒間注入して水道配管の初期状態を確認する第１吐出段階と、
   第１吐出段階で水道配管内部の圧力が上昇しない場合、前記圧力容器を用いて前記水道配管の内部に４０ｋｇｆ／ｃｍ^２乃至６０ｋｇｆ／ｃｍ^２の窒素ガスを３０秒、４０秒または１２０秒連続注入して水道配管の内部を洗浄する第２吐出段階と、
   前記水道配管内部の圧力が一定に維持されるようにする圧力保持段階と、を含んでなる、水道配管洗浄方法。
2. 前記第２吐出段階は２回乃至４回繰り返し行われることを特徴とする、請求項１に記載の水道配管洗浄方法。
3. 前記第２吐出段階は、前記水道配管の両端のうちのいずれか一端及び他端に、前記高圧窒素ガスがそれぞれ順次注入されて繰り返し行われることを特徴とする、請求項２に記載の水道配管洗浄方法。
4. 前記第２吐出段階に続いて、前記水道配管へ洗浄水を供給することで、水道配管の内部に残っている異物を除去する残存物除去段階をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の水道配管洗浄方法。
5. 前記圧力保持段階では、前記第２吐出段階で水道配管内部の圧力が基準時間よりも長く一定の圧力を維持すると、前記一定の圧力を維持するように窒素ガスが注入されることを特徴とする、請求項４に記載の水道配管洗浄方法。