| 【発明の名称】 |
スパイラルフローを用いた農業集落排水管路の保全方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】黒澤 清
【氏名】堀井 清之
|
| 【要約】 |
【課題】排水管路において、完全な泥水の排出が可能であって、さらには、排水管路の保全作業を一回の操作で行うことをも可能とする効率的な農業集落排水管路の保全方法を提供する。
【解決手段】管路内の滞留泥水の排出工程、管路の診断工程、さらに必要に応じて管路内壁の固着物の除去工程を含む農業集落排水管路の保全方法であって、スパイラルフローにより、ロープ体先端に取付けたパラシュート体を送通させて管路内の滞留泥水を排出し、パラシュート体後方に配置した観察部により管路の診断を行い、パラシュート体後方に配置した固着物除去部により管路内壁の固着物を除去する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 管路内の滞留泥水の排出工程と、管路の診断工程を含む農業集落排水管路の保全方法であって、圧縮気流の供給により生成させたスパイラルフローにより、第１の滞留泥水の排出工程では、ロープ体先端に取付けたパラシュート体を膨張させ送通させて管路内の滞留泥水を排出し、第２の管路の診断工程では、膨張送通させたパラシュート体後方に接続配置した観察部により管路の診断を行うことを特徴とするスパイラルフローを用いた農業集落排水管路の保全方法。
【請求項２】 管路内の滞留泥水の排出工程と、管路の診断工程、並びに管路内壁の固着物の除去工程を含む農業集落排水管路の保全方法であって、圧縮気流の供給により生成させたスパイラルフローにより、第１の滞留泥水の排出工程では、ロープ体先端に取付けたパラシュート体を膨張させ送通させて管路内の滞留泥水を排出し、第２の管路の診断工程では、膨張送通させたパラシュート体後方に接続配置した観察部により管路の診断を行い、第３の固着物の除去工程では、膨張送通させたパラシュート体後方に接続配置した固着物除去部により管路内壁の固着物を除去することを特徴とするスパイラルフローを用いた農業集落排水管路の保全方法。
【請求項３】 第１の滞留泥水の排出工程と、第２の診断工程、もしくはさらに第３の固着物の除去工程を一回の操作で行うことを特徴とする請求項１または２の保全方法。
【請求項４】 パラシュート体を布製とする請求項１ないし３のいずれかの保全方法。
【請求項５】 ＣＣＤカメラを観察部に用いる診断を行う請求項１ないし４のいずれかの保全方法。
【請求項６】 回転ブラシ体を固着物除去部に用いる請求項１ないし５のいずれかの保全方法。
【請求項７】 パラシュート体の管路内での送通牽引力を管路入口部で制動する請求項１ないし６のいずれかの保全方法。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、スパイラルフローを用いた農業集落排水管路の保全方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、管路内の滞留泥水を完全に排出し、管路の診断と、管路内壁の固着物の除去を簡便に、かつ効率的に行うことのできる、新しい農業集落排水管路の保全方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、農業集落排水管路においても、長期間にわたる排水路の確保とともに、これを可能とするための管路安全性や農業集落の環境維持などのために、管路保全の作業がなされてきている。
【０００３】通常、その作業には管路診断の障害になる排水管路内の滞留泥水を排出し診断環境を整える泥水の排出工程をはじめ、管路内の映像をモニターに電送して排水管路内を観察する診断工程並びに排水管路内壁に付着した錆や固体物を除去する固着物の除去工程が含まれている。
【０００４】これらの従来工程についてはこれまでにも各種の方法や装置が工夫され、提案されてきている。だが、従来の農業集落排水管路の保全方法には依然として解決すべき課題が残されていた。
【０００５】たとえば泥水の排出工程では、先端にピグあるいはプラスチック製のパラシュート体をつけた牽引用ロープを圧縮空気により送り込み、滞留泥水を排出する方法が知られている。この方法においては、配管内に供給した乱流気流からのパラシュート体に対する膨張と送通の圧力により、排水管路内での泥水排出を行おうとしている。
【０００６】しかしながら、このような従来の方法ではくぼみ部や屈曲部が管路に存在する場合には、パラシュートを構成するプラスチックの形状が不変であるために、管内壁とプラスチック製パラシュート体との摩擦が非常に大きく、結果として、プラスチック製パラシュート体がくぼみ部または屈曲部で閉塞してしまい、滞留泥水を完全に排出することができない。このようなパラシュートの閉塞を防ぐためには収縮自在な布製のパラシュート体を用いることが考えられるが、通常の乱流気流で布製パラシュート体を管内搬送しようとすると、直管部においてその膨張と収縮の運動が激しく起こり、排水管路途中でパラシュートが折り畳まれてしまい、十分な牽引力を得ることができない。これは、乱流が流れに対し直角方向の自励振動を起こし、ロープが流れに対して直角方向に激しく振動すると共に、布製パラシュート体も振動してしまうことに由来する。
【０００７】したがって、従来の気流による泥水の排出工程においては、排水管路のくぼみ部や屈曲部に滞留する泥水を完全に排出することは困難であり、その後の診断工程において、その滞留する泥水により、たとえば内視鏡のレンズ部分が汚れ、クリアな診断情報が得られないという問題があった。
【０００８】特に農業集落排水管路の場合には、都市部の排水管路と比較して、管路内診断に先行しての効果的な泥水排出は極めて重要な作業であることから、従来方法の上記のような問題点は農業集落排水管路の保全にとっての障害となっていた。
【０００９】それと言うのも、農業集落の排水管路は、布設部分の地下地盤が軟弱であるため、排水管路の接合部の離脱や破断が生じやすく破断部等からの外部の泥水の侵入が問題となるからであった。このため、泥水排出の作業工程をいかに効果的に、かつ簡便に行うかは排水管路の保全にとって重要な課題であった。
【００１０】また、従来の保全方法では、管路診断においてカメラを管路内で移動させて画像診断することも行われているが、このような画像診断のためのカメラは、通常、管路内を走行可能とした小型の移動車に搭載しているため、管路内に固着物が堆積している場合や段差がある場合、あるいは屈曲部では移動車の走行が難しくなり、結局のところ画像診断が困難となることが避けられなかった。従来では、このような問題を解消するために、短い距離での移動車の走行とこれによる画像診断を行うようにすることも考えられているが、連通する管路を短く区別することは移動車とカメラの挿入口の確保の点でも現実的に容易ではなく、また作業負担も大きなものとなる。
【００１１】そして同様の問題はブラシ体等を用いての管内の固着物の除去の工程でも避けられなかったのである。またさらに、従来の排水管路の保全方法においては、管路内の滞留泥水の排出工程、管路の診断工程、そして管路内壁の固着物の除去の工程は、すべて別々の作業者によりなされており、非常に効率が悪く、多くの人手と多くの作業時間を要していた。
【００１２】そこで、この出願の発明は、上記の通りの従来方法の問題点を解決し、ほぼ完全な排泥水が可能であって、簡便、かつ効率的な農業集落排水管路の保全が可能とされる新しい方法を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、管路内の滞留泥水の排出工程と、管路の診断工程を含む農業集落排水管路の保全方法であって、圧縮気流の供給により生成させたスパイラルフローにより、第１の滞留泥水の排出工程では、ロープ体先端に取付けたパラシュート体を膨張させ送通させて管路内の滞留泥水を排出し、第２の管路の診断工程では、パラシュート体後方に接続配置した観察部により管路の診断を行うことを特徴とするスパイラルフローを用いた農業集落排水管路の保全方法を提供する。
【００１４】また、この出願の発明は、第２には、管路内の滞留泥水の排出工程と、管路の診断工程、並びに管路内壁の固着物の除去工程を含む農業集落排水管路の保全方法であって、圧縮気流の供給により生成させたスパイラルフローにより、第１の滞留泥水の排出工程では、ロープ体先端に取付けたパラシュート体を膨張させ送通させて管路内の滞留泥水を排出し、第２の管路の診断工程では、膨張送通させたパラシュート体後方に接続配置した観察部により管路の診断を行い、第３の固着物の除去工程では、膨張送通させたパラシュート体後方に接続配置した固着物除去部により管路内壁の固着物を除去することを特徴とするスパイラルフローを用いた農業集落排水管路の保全方法を提供する。そしてこの出願の発明は、第３には、第１の排出工程と、第２の診断工程、さらには第３の除去工程を一回の操作で行うことを特徴とするスパイラルフローを用いた農業集落排水管路の保全方法を提供し、第４には、パラシュート体を布製とする方法を、第５には、ＣＣＤカメラを観察部に用いる方法を、第６には、回転ブラシ体を固着物除去部に用いる方法を、第７には、パラシュート体の管路内での送通牽引力を管路入口部で制動する方法をも提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】この出願の発明においては、スパイラルフローの特徴である常にパラシュート体を膨らんだ状態に安定維持する効果を利用して、排水管路内滞留泥水の排出を完全に行うことや、ＣＣＤカメラなど観察部をパラシュート体の後方に接続してパラシュート体の送通とともにその牽引力によって観察部を移動させて長距離の管路内診断を可能とすること、さらには、固着物除去部をパラシュート後方に配置したことにより、排水管路の作業工程を一回の操作で行うことをも可能としたことに大きな特徴がある。このため、排水管路の破断部分からの泥水流入を考慮し、泥水を排出しながら排水管路の診断と固着物の除去を行うことができる同時多機能性を実現してもいる。
【００１６】スパイラルフローは管内流として管中心軸に収れんする流れであることからパラシュート体が布製であっても、排水管路では布製パラシュート体は、充分に空気等の気流を含み、膨張して完全に開いた状態でロープ体を牽引していく。布製パラシュート体が牽引するロープ体は、スパイラルフローにより排水管路真ん中近傍に位置決めされ、その結果、ロープ体がスパイラルフローの渦芯に入り、スパイラルフローが強められ、しかも、そのロープに添いながら流れる気流が布製パラシュートに到達し膨らませるという、相乗効果が起こる。これらの要因から、管路にくぼみ部や屈曲部が存在する場合でも、膨張したパラシュート体の周縁部は管内壁に接触、もしくは管内壁近傍にまで開いていることから、パラシュート体の形状抗力によって管路内の泥水を完全に排出することを可能とする。
【００１７】図１はこの発明の排水管路の保全方法における滞留泥水の排出工程について例示した模式図である。たとえば、この図１に示したように、所定の排水管路（１）に、フレキシブルホース（２）などを介して、スパイラルフロー生成ユニット（３）を接続する。このスパイラルフロー生成ユニット（３）には、環状のコアンダスリット（４）を通じて排水管路（１）に向けて、圧縮気流供給手段（１２）より圧縮気流が供給される。この状態において、スパイラルフロー生成ユニット（３）の吸引口（６）に所定のロープ体（７）を挿入する。ロープ体の先端には布製のパラシュート体（５）が取付けられている。
【００１８】ロープ体（７）はフレキシブルホース（２）および排水管路（１）内のスパイラルフローによって搬送され、このものの管壁との摩擦は抑えられるため、長距離でのパラシュート体（５）の管内送通が可能とされる。
【００１９】パラシュート体（５）はスパイラルフローの圧力により膨張して開いているため、その抗力によって管路（１）内の滞留泥水（Ａ）が管路（１）内のパラシュート体（５）の進行方向に向って排出されることになる。
【００２０】スパイラルフロー生成ユニット（３）については、噴出口（８）とロープ体（７）を導入する吸引口（６）との間に設けた環状のコアンダスリット（４）と、その近傍の傾斜面（９）、圧縮流体の分配室（１０）、さらに圧縮流体供給路（１１）を有する構造を一つの典型例として示すことができる。
【００２１】傾斜面（９）の角度を例えば５〜７０°程度とすることにより、スパイラルフローが効果的に形成され、かつ、吸引口（６）に強い負圧吸引力が生じ、その結果この負圧吸引力によってロープ体（７）が導かれ、このロープ体（７）は排水管路（１）内をスパイラルフローによって送通される。
【００２２】また、ロープ体（７）は、スパイラルフローによって膨張されたその先端のパラシュート体（５）によって牽引されることにもなる。そして、この発明の保全方法における滞留泥水の排出工程では、スパイラルフローによるパラシュート体（５）の進行方向への牽引力を、排出管路（１）の入口部においてロープ体（７）を逆方向に引張る力を加えることにより制動（ブレーキ）しながらパラシュート体（５）およびロープ体（７）を進行送通させることが肝要である。このことによって、パラシュート体（５）の膨張による形状抗力で滞留泥水の排出がより完全なものとなり、かつ、ロープ体（７）の管路（１）内壁との接触による摩擦を抑えてより長距離での管路内排水が可能となる。また、多数のくぼみ部または屈曲部を持った配管においても、効率のよい泥水の排出を可能とし、従来の方法に比べてはるかに優れた有効性を示すことになる。
【００２３】そして、この発明の排水管路の保全方法においては、たとえば布製のパラシュート体の後方にＣＣＤカメラなどの観察部を取り付け、パラシュート体（５）の進行とともに連続的に、あるいは所定距離ごとに断続的に管路診断を行うことができる。観察部には各種のセンサーを用いてもよく、光センサー、磁気センサー、その他各種のものでよい。たとえば代表的なものとしてはＣＣＤカメラを例示することができる。ＣＣＤカメラは単数でなく複数設置しても良く、光源なども備えてもよい。また、反射鏡やプリズムなどを用いることにより、排水管路側壁映像をクリアに撮れるようにしても良い。
【００２４】図２はこのような管路診断工程の概要を説明したものであって、たとえばパラシュート体によってロープ体と一体化された、もしくは単一のカメラケーブルを管内牽引するようにして、パラシュート体の後方には、レンズやカメラヘッドを接続配置する。
【００２５】このような構成について、図３（Ａ）（Ｂ）は、円錐プリズムや魚眼レンズを用いた例を、図４は複数のＣＣＤ等のカメラヘッドを用いた例を、また図５は、円錐鏡を用いた例を示している。
【００２６】観察部からのデータは、たとえば画像として、図２に示したモニタ画面においてインプロセスで観察することも可能となる。管路の破断部、ピンホール部等が的確に把握されることになる。しかもこの発明の方法においては、従来の移動小型車にカメラを搭載する方式とも全く相違しており、パラシュート体の送通にともなって長距離観察が可能であり、管路内の段差や固着物の存在等は何ら支障となることはない。
【００２７】さらに、この発明の排水管路の保全方法においては、たとえば布製のパラシュートの後方に固着物除去部を取り付け、泥水の排出工程と同時に、もしくは別々に、固着物の除去を行うことができる。
【００２８】たとえば図６はその例を示した模式図である。固着物除去部（１３）として、スパイラルフローの気流によって作動する、もしくは電気モータによって作動する回転ブラシを用いている。たとえば、固着物除去部（１３）には、右回り回転ブラシ（１４）と左回り回転ブラシ（１５）とからなるものを用いてもよく、その回転ブラシ（１４）（１５）が管壁と接触することにより、管壁に固着した錆や泥などの固着物を除去することができる。回転ブラシの回転エネルギーは、その中心部に配置した電気モータ（１６）や、管路内に新たな高速気流（１７）を発生させて回転させてもよい。もちろん、回転ブラシの翼により生じる気流（１８）は、パラシュートの進行方向となるように、翼の捻れを考慮することが望ましい。
【００２９】図７は回転ブラシの例を示したものである。たとえば高圧空気を供給ホースにより供給し、回転ブラシの中央のシャフトから羽根の内側を通して噴出口より高速で流れ出すようにする。これによりブラシに反力を与えて回転させる。また、ブラシの羽構造は、スパイラルフローの軸流成分が、ブラシの左回転を促進するように捻れを与える。
【００３０】たとえばこのような回転ブラシを左回転、そして右回転の複数個の対となるように配置することにより、安定して、かつ効果的な固着物除去を可能とする。そこで以下、実施例を示し、さらにこの発明について、詳しく説明する。
【００３１】
【実施例】実際にこの発明の排水管路の保全方法と装置を用いて、図８に示したように、排水管路直径が１２０ｍｍ、長さ２５０ｍの配管であって、その配管途中に、高低差５００ｍｍ、長さ２０ｍのくぼみ部を配置させ、そのくぼみ部に滞留水１トンを滞留させた。ロープには径２ｍｍのロープを用い、そのロープの先端には、直径１２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの布製パラシュートが備えられている。空気圧力は５ｋｇ／ｃｍ2 、パラシュートの速度は１０ｍ／ｓとした。予備実験においてパラシュートの速度が１０ｍ／ｓ以上であると、滞留水が逆流してしまい、完全に排水できないことを確認した。
【００３２】この条件の下で、布製パラシュートを先端に取り付けたロープを、スパイラルフローにより搬送し、滞留水が完全に排水できるかどうかの実験を行った。その結果、スパイラルフローを用いた場合、空気流速を１５ｍ／ｓまで落とすと、パラシュートと管壁との隙間から滞留水が逆流してしまい、滞留水を排出できなかったが、空気流速が１５ｍ／ｓをこえると、滞留水が完全に排水されることを確認した。
【００３３】一方通常乱流を用いて行った場合、パラシュートは完全に開くことができず、滞留水を排出することができなかった。さらに、通常乱流を用いて空気流速を３０ｍ／ｓまで上昇させたが、すべての場合において、パラシュートは完全に開くことができず、滞留水を完全に排出することはできなかった。
【００３４】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明により、スパイラルフローが常にパラシュートを膨らんだ状態に安定維持することにより、完全な泥水の排出を可能とし、さらに、観察部と固着物除去部をパラシュート後方に配置したことにより、滞留泥水の排出工程、管路診断工程および固着物の除去工程からなる農業集落排水管路の保全を簡便に、かつ効果的に行うことを可能とする。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】３９００３１８５３
【氏名又は名称】堀井 清之
【識別番号】５０００４４９５１
【氏名又は名称】福島県土地改良事業団体連合会
|
| 【出願日】 |
平成１２年２月２日（２０００．２．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９３２３０
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 利夫
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−２１４５０８（Ｐ２００１−２１４５０８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月１０日（２００１．８．１０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２５７５８（Ｐ２０００−２５７５８） |
|