(57)【要約】【課題】            従前の流体輸送管路の凍結工法にあって、管路の一部を凍結してその対応する部位の管内に管路内の流体を凍結して氷結させた氷塊は一次側からの流体圧力に押され、二次側は無圧のため流されてしまい、目的とする止水効果を得ることができなくなってしまったという点である。【解決手段】        流体輸送管の少なくとも二箇所に、管内を流通する流体を凍結させるための凍結手段を配置した流体輸送管路の凍結工法において、前記した各々の凍結手段と対応する管内部分に管壁側から徐々に冷熱を伝えることで断面鼓形とした第一及び第二の氷塊を形成させ、その第一及び第二の氷塊間に外側面が膨出曲面状となる第三の氷塊を形成させることとする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体輸送管の少なくとも二箇所に、管内を流通する流体を凍結させるための凍結手段を配置した流体輸送管路の凍結工法において、前記した各々の凍結手段と対応する管内部分に管壁側から徐々に冷熱を伝えることで断面鼓形とした第一及び第二の氷塊を形成させ、その第一及び第二の氷塊間に外側面が膨出曲面状となる第三の氷塊を形成させることを特徴とする流体輸送管路の凍結工法。
【請求項２】
前記した凍結手段は対象となる管径に応じ数ｃｍから数１０ｃｍの間隔でセットすることを特徴とする請求項１に記載の流体輸送管路の凍結工法。
【請求項３】
前記した流体は上水道水とし、凍結手段は液体空気ボックスもしくは液体窒素ボックスとしてあることを特徴とする請求項１または２に記載の流体輸送管路の凍結工法。
【請求項４】
前記した輸送管はダクタイル鋳鉄管とし、内面をモルタルライニングあるいは粉体塗装が施されていることを特徴とする請求項１から３のうち１項に記載の流体輸送管路の凍結工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体輸送管路、主として上水道水の管路の凍結工法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上水道管の一部が損傷したり、管路に付設されるバルブが不具合となった場合、その管やバルブの修理や交換の作業を行なうため、一時的に断水、それも広範囲における断水が余儀なくされ、大量の上水道水が無駄に廃棄され、工事修了後には管内に侵入した空気抜きを行なう作業が必要とされていた。
【０００３】
かかる従来の工法の問題点に着目して、近年は断水（止水）を最小限の地域でのものとし、作業時間も短くて済むこととなり、しかも工事修了後の空気抜き作業を不要とする管路の凍結工法が開発され、実質的に実行されている。
【０００４】
この凍結工法は、管路の一部、特に既設管が溶接配管である場合には、その溶接部から約２０ｃｍ以上離して、凍結手段となる液体空気や液体窒素のボックスを取り付ける。これは、凍結によって溶接部に亀裂が生じてしまうことを防止するためであり、管の切断や新規溶接はその凍結手段より約５０ｃｍ以上離す位置で行なう。これは、凍結により生じた霜が解け、溶接にピンホールが生じてしまうことを防止するためである。尚、凍結手段付近で新規溶接を行なう場合は、火花による引火を防ぐため、不活性ガスである窒素１００％の液体を使用することとなる。
【０００５】
この凍結工法にあっては、凍結手段を管の一部に装着し、その装着部分に対応する管内の流体（上水道水）を氷結させ、その氷塊によって一時的に管内の通水を停止させることとしている。しかしながら、近時は管自体の質が良化し、内面も滑面状態となっているため、その氷塊の一次側に加えられる流体（上水道水）の流圧によって押し流されてしまい、止水効果を得ることが困難となってしまっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２７２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明が解決しようとする問題点は、従前の流体輸送管路の凍結工法にあって、管路の一部を凍結してその対応する部位の管内に管路内の流体を凍結して氷結させた氷塊は一次側からの流体圧力に押され、二次側は無圧のため流されてしまい、目的とする止水効果を得ることができなくなってしまったという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した問題点を解決するために、本願に係る流体輸送管路の凍結工法は、流体輸送管の少なくとも二箇所に、管内を流通する流体を凍結させるための凍結手段を配置した流体輸送管路の凍結工法において、前記した各々の凍結手段と対応する管内部分に管壁側から徐々に冷熱を伝えることで断面鼓形とした第一及び第二の氷塊を形成させ、その第一及び第二の氷塊間に外側面が膨出曲面状となる第三の氷塊を形成させることを特徴としている。
【０００９】
また、本願に係る流体輸送管路の凍結工法は前記した凍結手段は対象となる管径に応じ数ｃｍから数１０ｃｍの間隔でセットすることを特徴とし、前記した流体は上水道水とし、凍結手段は液体空気ボックスもしくは液体窒素ボックスとしてあることを特徴とし、前記した輸送管はダクタイル鋳鉄管とし、内面をモルタルライニングあるいは粉体塗装が施されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明に係る流体輸送管路の凍結工法は上記のように構成されている。少なくとも凍結手段と対応する管内には徐々に冷熱が伝わり、略鼓形をした第一及び第二の氷塊を形成し、次いで、その第一と第二の氷塊間に外側面を膨出曲面状とする第三の氷塊を形成するので、凍結箇所には都合三つの氷塊が形成され、第三の氷塊を芯としてその三つの氷塊が氷着一体化することになり、これらの氷塊は体積的に膨張しており、管路内壁面を内側から押圧する力が生じており、壁内壁に強く踏ん張るため、例え一次側の流体圧力や衝撃が加えられても作業に必要な時間内に押し流されたり、位置移動をしてしまうことはなくなり、作業の安全性も確保され十分に止水効果を発揮することができることとなるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を実施した状態を示す断面図である。
【図２】凍結手段であるボックスの取付状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面として示し、実施例で説明したように構成することで実現した。
【実施例１】
【００１３】
次に、本発明の好ましい実施の一例を図面を参照して説明する。図１は本発明を実施した状態を示す断面図、図２は同じく凍結手段であるボックスの取付状態を示す図である。
【００１４】
これらの図にあって１は通常、上水道水が通水され、水道設備に水を供給するための上水道管を示している。この上水道管１は、近時内壁面が不純物の付着や錆の生じる事が無いよう加工された滑面状態のもの、具体的にはモルタルライニング加工や樹脂粉体塗装のものが使用されている。
【００１５】
この上水道管１の一部で、管の修理や交換等の施工を行なう部分の一次側に少なくとも二以上の冷凍手段、例えば液体空気ボックス２ａ、２ｂもしくは液体窒素ボックスが近接距離、例えば数ｃｍ〜数１０ｃｍの間隔を置いてセットされる。この間隔距離は上水道管１の管径によって設定される。尚、図１中で上水道水は、上水道管１のいずれの方向から流れるものでもよい。
【００１６】
この液体空気ボックス２ａ、２ｂは発泡スチロールで成形され、超低温にも耐えるものとした直方体のもので、内部は中空とされている。この液体空気ボックス２ａ、２ｂはその下方寄りの部分に、前記した上水道管１が貫通する状態で装着される。換言すると、下方寄り部分に上水道管１の管径と合わせた連通孔を穿設して上水道管１に挿通し、この連通孔と上水道管１の外表面との間には漏れ防止用の固着剤（コーキング剤）を塗布しておくこととなる。
【００１７】
また、前記した液体空気ボックス２ａ、２ｂは上面が開口されたものとなっており、この上面開口から、例えば３０リットル、５０リットル等のボンベに詰められた液体空気３を現場で注入することとなる。また、上面開口は必要に応じて施蓋される。
【００１８】
こうして、二つの液体空気ボックス２ａ、２ｂに液体空気、場合によっては液体窒素が注入されると、その注入された部分の上水道管１は超低温に冷却され、その冷熱の上水道管１からの伝熱により、内部の上水道水は徐々に氷結していき、断面を略鼓形として第一の氷塊４ａ及び第二の氷塊４ｂを形成する。
【００１９】
この実施例にあって、液体空気ボックス２ａ、２ｂに挟まれた上水道管１の内部は、この液体空気ボックス２ａ、２ｂからの超低温が両側から伝熱され、この伝熱が相乗的に作用して徐々に第一の氷塊４ａと第二の氷塊４ｂの間に、外側面を膨出曲面状とした。即ち、第一の氷塊４ａと第二の氷塊４ｂの外側面と合致した第三の氷塊４ｃを形成し、この三つの氷塊４ａ、４ｂ、４ｃが一体化される。
【００２０】
この氷塊４ａ、４ｂ、４ｃは上水道管１の内径内に密に形成されることとなり、また、水が氷結してその体積が増加されることで、この氷塊４ａ、４ｂ、４ｃは上水道管１の内径を押圧する。この押圧は特に一体化の芯となる氷塊４ｃの中心から直交する方向で上水道管１の内壁面に対して作用することとなる（図１中の矢印参照）。
【００２１】
この作用によって、氷塊４ａ、４ｂ、４ｃは一時的に上水道管１内の通水を止めることとなり、水の流圧によって押し流されてしまうこともない。また、この氷塊４ａ、４ｂ、４ｃは一体化され、押圧力は上水道管１の軸芯方向にも作用することで分散され、上水道管１を破裂させたり、亀裂を生じさせたりしてしまうことはない。
【００２２】
本願に係る流体伝送管路の凍結工法はこのように構成されている。その為、管路内を流通する流体で形成した氷塊によって少なくとも工事作業に必要な時間は止通（水）効果が得られ、これによって、従来のような広域の断水はなくなり、工事後は空気抜きも必要なく、しかも極めて短時間で、かつ、経費も低廉なもので済む工事を実行する事が出来る。
【００２３】
ここで、この実施例による凍結工法を用いた耐圧実験の結果を、モルタルライニングの場合を表１とし、粉体塗装の場合を表２として各々を示す。その結果、いずれの場合でも氷塊４ａ、４ｂ、４ｃの一体化したものの管内移動はなかった。管径２００ｍｍ以下に関しては概ね２．５ＭＰａの耐圧が得られ、施工上の問題はなく、管径２５０ｍｍの場合は設備の都合上、安全のため、１．７５ＭＰａを最大耐圧とした。
【００２４】
また、凍結後のモルタル状態は凍結中にボックス２ａ、２ｂを固定する固着剤（コーキング剤）によって液漏れが無いことから管の外径寸法に変化はなく、凍結後に亀裂等の損傷もなかった。安全基準として、静水圧０．５ＭＰａに推定水撃圧０．５ＭＰａを加え、さらに安全率として１．５〜２．０を考慮した「耐圧１．５ＭＰａ以上」を実験結果のすべてにおいて満たしており、本工法が適切で有効なものと解る。尚、表１、表２にあって「ダブル」の表記は凍結手段（ボックス）を二つ用いたことを意味する。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００２７】
上記実施例は上水道管１について説明したが、本発明はこの上水道管１に限定して実施されるものではなく、他の液体や気体に関してもその流体が氷結可能なものであれば実行する事が出来るもので、多くの化学設備、プラント等に対し、バルブ等を閉め、管内を空にする作業を必要とせず、管路や付設されるバルブの修理、交換が可能となる。
【００２８】
尚、凍結手段は二以上を適宜間隔で配置することもできるものとなるが、凍結手段を管の軸方向に沿って長大に形成しても、得られる氷塊の耐圧は実施例で用いたサイズのもの１つの場合と変わりはなく、実効性はないことが実験で判明している。
【符号の説明】
【００２９】
１    上水道管
２ａ  液体空気ボックス
２ｂ  液体空気ボックス
３    液体空気
４ａ  第一の氷塊
４ｂ  第二の氷塊
４ｃ  第三の氷塊
【図１】
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【図２】
2014091948.tif 000006