(57)【要約】【課題】  緊急を要する配水管を局部的に止水して強制循環を付与し、配水管の流水から懸濁物質が除去できる管内濁質除去装置を提供する。【解決手段】  配水管（１）の分岐管（２）に接続口（５）と吐出口（６）を開口したノズル収納ケース（４）を配設し、接続口（５）に吸込管（８）を吊設して、吐出口（６）に分水配管（１２）を接続し、吸込管（８）の後端部（８ａ）に連結した抜出し配管（１０）に分水配管（１２）を接合し、吸込管（８）の吸込ノズル（１３）を管頂（１ｂ）方向に拡開させて、吸込ノズル（１３）の曲折部に中間ノズル（１４）を配設したもので、吸引する流線が滑らかで、配水管（１）への同伴濁質の堆積が減少する。また、ノズル収納ケース（４）の抜出し配管（１０）から流水を抜き出して分離水を分岐管（２）から配水管（１）に返送することも可能となり、戻り流れが吸込ノズル（１３）の懸濁物質の吸引に影響を与えることもない。【選択図】      図３
2008057200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配水管（１）の流水を抜出し配管（１０）に抜き出して、濁質除去ユニット（１６）で懸濁物質を分離した後、戻り配管（１８）から分離水を配水管（１）に返送させる濁質回収装置において、配水管（１）の分岐管（２）に接続口（５）と吐出口（６）を開口したノズル収納ケース（４）を配設し、ノズル収納ケース（４）の接続口（５）に吸込管（８）を吊設し、吐出口（６）に分水配管（１２）を接続して、吸込管（８）の後端部（８ａ）に連結した抜出し配管（１０）に分水配管（１２）を接合すると共に、下流側（Ｌ）の配水管（１）に接続した戻り配管（１８）から分岐した戻り分水配管（２０）を分水配管（１２）に接続して、配水管（１）の流水を抜出し配管（１０）と分水配管（１２）に抜き出して、分離水を下流側（Ｌ）の配水管（１）に返送と、配水管（１）の流水を抜出し配管（１０）に抜出して分離水を分水配管（１２）からノズル収納ケース（４）に返送とを切替自在としたことを特徴とする管内濁質除去装置。
【請求項２】
上記吸込管（８）に連結した可撓性の吸込ノズル（１３）を配水管（１）の上流側（Ｈ）の管頂（１ｂ）方向に拡開し、吸込ノズル（１３）の曲折部に中間ノズル（１４）を配設したことを特徴とする請求項１に記載の管内濁質除去装置。
【請求項３】
上記ノズル収納ケース（４）の吐出口（６）に接続した分水配管（１２）に開閉弁（１５）を介して抜出し配管（１０）を接合し、戻り配管（１８）に配設した開閉弁（１９）の前段に戻り分水配管（２０）を分岐して、戻り分水配管（２０）に開閉弁（２１）を配設して分水配管（１２）の開閉弁（１５）の前段に接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の管内濁質除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上水、工業用水などの配水管から流水を抜き出して、流水に含まれる懸濁物質を除去した後、分離水を配水管に返送させる管内濁質除去装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水、工業用水などの配水管の補修工事、取替え工事を行った場合、一般的に２〜４ｍｍの粒径の砂や加工切粉の金属片が混入し、或いは、配管の老朽化等から金属錆が発生する。水道管内の１００〜２００φの配水小管においては、圧力損失による抵抗を考慮して、一般的に流速０．５ｍ／ｓ程度で実運用されている。砂は水流が０．５〜０．６ｍ／ｓで流動し、砂は水流の１／５〜１／１０程度で移動する。浮遊性濁質は０．２ｍ／ｓで移動するが、配水管の部署によっては水利用により流速が低くなり、浮遊性濁質でも管内に沈降滞留する。消火用水や想定外の水利用、或いは洗管等、何らかの要因により沈降滞留する濁質が再浮上して、需要家等の顧客用水に混入し問題を呈することがある。
【０００３】
一般の管網においては管継手・分岐を有しており、この部分での濁質移動に対する制動効果が顕著となり、一般的に行われている管内の洗浄作業では０．９〜１．０ｍ／ｓ程度の流速を与えている。この程度の流速になると砂の移動速度比も１／２〜１／３程度に上昇することが確認されている。流水に含まれる懸濁物質を除去するための従来の除去方法としては、配水管に分岐した消火栓等にホースを接続し、懸濁物質が移動し得る流速で管内の流水を放水し、流水とともに懸濁物質を排出する洗管作業が主流となっている。この場合、分岐管に抜出す水の流速が速くなければ配管中の懸濁物質の排出が難しく、多量排水を必要とする。水の有効利用から問題であり、洗浄ポイントが多くなると作業時間も長くなり、多量の水を排水して無駄が多い。また、本作業による排水は、通常の流れと比較して著しく大きいため、広範囲に渡る配水管の管網に水理変化を及ぼして、微細錆等による赤水を誘引する恐れがある。これらの課題を解決するために、例えば、極力洗浄排水を減らす方法としては、移動車両に載置した異物回収装置に一対の消火栓の間に接続したバイパス管路を接し、管路内異物を除去する回収装置が、例えば、特許文献１に記載してあるように公知である。そして、簡単な装置で夾雑物を分離する手段としては、案内筒を分岐管に接続し、案内筒に内挿したホースの流入口を所定方向に送り出し、水圧により懸濁物質を排出する夾雑物排出装置も、特許文献２に記載してあるように公知である。
【特許文献１】特公平８−２３１５７号公報（段落番号０００８及び段落番号０００９、図１）
【特許文献２】特許第３０７７７３４号公報（段落番号００３７乃至段落番号００４１、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の移動車両に搭載した循環方式の異物の回収装置は、迅速に配水管の補修工事、取替え工事の現地に移動できるものであるが、管路に垂直に設置された消火栓等の分岐管は、沈降性砂や金属片等を浮遊排出させるためには、管内流速が必要となる。配水管を止水する分岐管近傍の下流側の死水ゾーンに濁質が移動堆積する傾向が強い。消火栓から懸濁物質を排出する従来の方法は、配水管の分岐部内側付近に局所的な乱流を発生させ、乱流に乗って懸濁物質を消火栓に移動させている。一般的な管内運用流速の０．５ｍ／ｓでは２〜４ｍｍの粒径の砂等は浮遊せずに管底を移動するため、立設した分岐管に懸濁物質の流入が困難で管底に堆積し、管路が閉塞する恐れもある。また、分岐管に垂下したホースを流水管の上流側に開口する夾雑物排出装置は、簡単な装置で夾雑物を除去できるものであるが、浮遊する比重の小さい異物や粒径の大きい異物は、水圧だけでは排出が困難である。この発明は、配水管に設置した一対の分岐管を利用する管内濁質除去装置、或いは、配水管の一つの分岐管に配設する管内濁質除去装置としての切替が可能で、しかも、配水管を断水することなく消火栓や工事対象配水管近傍に一時的に設置して、配水管の全体を流下する沈降性物質と浮遊性物質を捕集できる管内濁質除去装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の管内濁質除去装置の要旨は、配水管から流水を抜き出して、濁質除去ユニットで懸濁物質を分離した後、分離水を配水管に返送させる濁質回収装置において、配水管の分岐管に接続口と吐出口を開口したノズル収納ケースを配設し、ノズル収納ケースの接続口に吸込管を吊設し、吐出口に分水配管を接続して、吸込管の後端部に連結した抜出し配管に分水配管を接合すると共に、下流側の配水管に接続した戻り配管から分岐した戻り分水配管を分水配管に接続して、配水管の流水を抜出し配管と分水配管に抜き出して、分離水を下流側の配水管に返送と、配水管の流水を抜出し配管に抜出して分離水を分水配管からノズル収納ケースに返送とを切替自在としたもので、吸込管の吸込ノズルとノズル収納ケースの吐出口から配水管の流水を抜き出せば、吸引する流線が比較的滑らかで、配水管を閉止する止水弁の上流側の死水ゾーンへの同伴濁質の堆積が減少する。配水管の流水を分岐して抜出せは、抜出し配管と分水配管の管径が細くでき、屈曲が容易となりコンパクトな配管が実現できる。そして、緊急を要する配水管を局部的に止水して強制循環を付与し、循環対象管路内の全水量の流水から懸濁物質が除去できる。必要時にのみ止水して、懸濁物質を除去できる。また、一つのノズル収納ケースの抜出し配管から流水を抜き出して分離水を分岐管からノズル収納ケースに返送する管内濁質除去装置とすることも可能となる。戻り流れが配水管を流下する水流を乱すことがなく、吸込ノズルと中間ノズルの懸濁物質の吸引に影響を与えることもない。緊急を要する近傍流域の配水管に設けた分岐管の設置状況に応じて、一つの分岐管に接続が可能となる。
【０００６】
配水管の流水に同伴する懸濁物質の抜出しが、吸込管に連結した可撓性の吸込ノズルを配水管の上流側の管頂方向に拡開し、吸込ノズルの曲折部に中間ノズルを配設したもので、管頂方向に広がる形状の吸込ノズルが、管底を流下する比重大、粒径大の砂等の懸濁物質を捕集して、管路全体の流体に均一に浮遊流動しながら流下する懸濁物質を、中間ノズルから吸引する。そして、懸濁物質を除去した分離水の配水管への返送の切替手段が、ノズル収納ケースの吐出口に接続した分水配管に開閉弁を介して抜出し配管を接合し、戻り配管に配設した開閉弁の前段に戻り分水配管を分岐して、戻り分水配管に開閉弁を配設して分水配管の開閉弁の前段に接続したものである。工事対象配水管近傍流域の緊急を要する配水管の、分岐管の設置状況に応じて接続が可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係わる管内濁質除去装置は、上記のように構成してあり、配水管に設けた止水弁と戻り分水配管の開閉弁を閉止して、分水配管と戻り配管の開閉弁を開放すれば、配水管の流水の流体を乱すことなく、吸引する流線が比較的滑らかに抜き出し配管と分水配管から配水管の流水を抜出すことができる。また、分水配管と戻り配管の開閉弁を閉止して、戻り分水配管の開閉弁を開放すれば、配水管の分岐管に立設した一つのノズル収納ケースで濁質除去処理と配水管への分離水の返送が可能となる。そして、管内濁質除去装置は砂の混入や錆の剥離が予想される工事対象配水管近傍流域の配水管に一時的に取り付けが可能となり、管内濁質除去装置を固定化する必要がなく、現地施工とメンテナンスが簡単で設置スペースの小さい管内濁質除去装置となる。消火栓を利用すれば、配水管の断水状態等の不測の事態が発生せずに、安定した水道水等の供給が行なわれ、ノズル収納ケースを取外すことなく、消火活動が行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明に係る管内濁質除去装置を図面に基づき詳述すると、図１は分岐管にノズル収納ケースを立設した管内濁質除去装置の要部縦断面図であって、上水、工業用水等の配水管１から分岐した消火栓等の分岐管２にボール弁３を介してノズル収納ケース４を着脱自在に立設してある。ノズル収納ケース４の上端部に接続口５とノズル収納ケース４の側壁に吐出口６が開口してあり、ノズル収納ケース４の接続口５に嵌着したシール部材７に吸込管８が摺動自在に吊設してある。ノズル収納ケース４から突設した吸込管８の後端部８ａに開閉弁９を介して抜出し配管１０の吸込側を接続し、ノズル収納ケース４の側壁の吐出口６に開閉弁１１を介して分水配管１２の一端を接続してある。ノズル収納ケース４に垂設した吸込管８の下端部に可撓性の吸込ノズル１３を連結して配水管１に垂下してある。なお、ノズル収納ケース４を分岐管２から取外す時には、分岐管２に設けたボール弁３を閉止すれば、給水に支障をきたすことなく取外しが可能となる。
【０００９】
図２は配水管に垂下した吸込ノズルの要部拡大図であって、吸込ノズル１３の配水管１への設置は、ノズル収納ケース４の接続口５に嵌着したシール部材７に吸込管８を摺動させて垂下し、吸込管８の下端に連結した可撓性の吸込ノズル１３を配水管１の上流側Ｈに曲折させながら配水管１の管底１ａを摺接させる。吸込ノズル１３は、上流流線（管中心線）Ｍに対し上流側Ｈの管頂１ｂの方向に広がる形状で開口してあり、吸込ノズル１３で管底１ａを流下する比重大、粒径大の砂等の濁質を捕集できる構造としてある。図２に示すように、配水管１の上流側Ｈに向かって曲折した吸込ノズル１３の湾曲面に中間ノズル１４が開口してあり、管路全体の流体に均一に浮遊しながら流下する懸濁物質の捕集が行える。なお、中間ノズル１４は配水管１の口径に応じて複数個配設してもよく、複数個の中間ノズル１４・・・を配設すれば、配水管１の流水に同伴されて流動する浮遊性物質の捕捉効果を高める。
【００１０】
図３は管内濁質除去装置のフローシートであって、ノズル収納ケース４の吐出口６に設けた開閉弁１１に接続した分水配管１２が開閉弁１５を介して抜出し配管１０に接合してあり、抜出し配管１０の後端部に濁質除去ユニット１６を配設してある。ノズル収納ケース４を立設した分岐管２の下流側近傍の配水管１に止水弁１７が配設してあり、配水管１の止水弁１７を閉止して、抜出し配管１０の前段の開閉弁９と分水配管１２の開閉弁１１、１５を開放すれば、配水管１の全水量の流水を抜出し配管１０と分水配管１２から抜き出して、濁質除去ユニット１６に供給できるようにしてある。管底１ａに摺接させた吸込ノズル１３から管底１ａを流下する比重大・粒径大の砂などの懸濁物質を捕集し、管路全体の流水に均一に流動する浮遊懸濁物質は、中間部を流動する懸濁物質を吸込ノズル１３の曲折部の中間ノズル１４に流入させて抜出し配管１０から抜出し、管頂１ｂ近傍を流動する懸濁物質をノズル収納ケース４に接続した分水配管１２から抜出す。吸込管８の吸込ノズル１３とノズル収納ケース４の吐出口６から配水管１の流水を抜き出せば、配水管１から抜出す水流の流線が滑らかとなり、配水管１を閉止する止水弁１７の近傍の死水ゾーンでの同伴濁質の堆積も減少する。緊急を要する配水管１を局部的に止水して強制循環を付与し、全水量の流水から懸濁物質が除去できる。配水管１の流水を分岐して抜出せば、抜出し配管１０と分水配管１２の管径が細くでき、屈曲が容易となりコンパクトな配管が実現できる。
【００１１】
図３に示すように、濁質除去ユニット１６に連結した戻り配管１８が開閉弁１９を介して下流側Ｌの配水管１に脱着可能に接続してあり、開閉弁１９を開放すれば懸濁物質を除去した分離水を配水管１に返送できるようにしてある。戻り配管１８に配設した開閉弁１９の前段に戻り分水配管２０が分岐してあり、戻り分水配管２０の開閉弁２１を介して分水配管１２の開閉弁１５の前段に接続してある。配水管１の止水弁１７を開放して、分水配管１２と戻り配管１８の開閉弁１５、１９を閉止し、戻り分水配管２０の開閉弁２１を開放すれば、濁質除去ユニット１６で懸濁物質を除去した分離水をノズル収納ケース４に流入させて、同じ分岐管２から配水管１に返送できる。分離水の戻り流れが配水管１を流下する水流を乱すことがなく、吸込ノズル１３の懸濁物質の吸引に影響を与えることもない。緊急を要する近傍流域の配水管１に設けた分岐管２の設置状況に応じて、一つの分岐管２に接続が可能となる。
【００１２】
図３に示すように、抜出し配管１０と戻り配管１８の間に配設した濁質除去ユニット１６は、配水管１の懸濁物質を含む流水を吸引する吸水ポンプ２２と、流水に含まれる浮遊物、錆、砂等の比較的大きい固形物を分離するストレーナ２３と、微細粒子を分離する膜装置２４が配設してある。膜装置２４を設置すれば、水道水に含まれる赤水等の原因となる微細な鉄錆の除去も可能となる。濁質除去ユニット１６の流路を切替える開閉弁２５、２６が配設してあり、ストレーナ２３と膜装置２４が目詰まりした時には、濁質除去ユニット１６に配設した自家発電機２７と制御盤２８で吸水ポンプ２２と開閉弁２５、２６を操作して逆洗する。捕集された濁質を洗浄する水量は、運転中はストレーナ２３での洗浄のみ必要で、従来の洗管作業の濁質とともに廃棄する水量に比べ、最小限の洗浄排水のみを排出するだけでよい。また、膜装置２４の洗浄においては、作業終了後に簡易洗浄程度でよい。
【００１３】
図２に示すように、吸込ノズル１３の吸引面積Ａは、配水管径の１／１５〜１／２０が最良となるが、吸引箇所が吸込ノズル１３と中間ノズル１４に増えるため、吸込ノズル１３での流量低下（流速低下）となり、吸引効果が損なわれる恐れがある。それを回避するため、吸込ノズル１３の吸引面積Ａ’と中間ノズル１４の吸引面積Ａ”の関係は下記のようになる。
Ａ：全体の吸引面積（概ね配水管径の１／１５〜１／２０）
Ａ’：先端ノズル部の吸引面積
Ａ”：１個当りのノズル中間穴の吸引面積
α：ノズル中間穴の個数（１または複数個）
Ａ＝（Ａ’＋αＡ”）（Ａ’＞αＡ”）
吸込ノズル１３の吸引面積Ａ’を中間ノズル１４の吸引面積αＡ”より大きくすれば、吸込ノズル１３での流量低下（流速低下）となる恐れはなく、配水管１の管底１ａを流下する比重大、粒径大の砂等の濁質も捕集できる。中間ノズル１４を設けることにより、配水管１の管断面積に対しノズル断面積Ａ＝（Ａ’＋αＡ”）が大きくなり、懸濁物質の流向変化に対応できる。吸引箇所が吸込ノズル１３と中間ノズル１４に分かれても、吸込ノズル１３での流速低下がなく、吸引効果を損なうことがない。配水管１の管断面積に対しノズル断面積が大きくなり、懸濁物質の流向変化に対応できる。
【００１４】
図３に示す管内濁質除去装置は、自動車の車台に積載して移動可能としてもよいもので、緊急の漏水工事や配水計画変更によるバルブ操作等、砂の混入や錆の剥離が予想される流域に移動して、配水管１の消火栓等の分岐管２に管内濁質除去装置を連結すれば、下流への濁質の流下を阻止し、水道水等の濁質問題を容易に軽減できる。特別な固定構造物を配置する必要がなく、現地施工とメンテナンスが簡単で設置スペースの小さい管内濁質除去装置となり、循環配管の循環用のポンプ動力量を抑えることもでき、経済的である。配水管１に配設した消火栓は分岐管２として利用できるもので、懸濁物質除去の機器類が配水管１に取付けられていないため、配水管１の断水状態等の不測の事態が発生せず、安定した水道水等の供給が行える。なお、ノズル収納ケース４に設けた開閉弁２９に消火ホースを装着して、開閉弁２９を開放し、吸込管８の後端部８ａの開閉弁９とノズル収納ケース４の吐出口６の開閉弁１１を閉止すれば、ノズル収納ケース４を取外すことなく消火活動が行なえる。消火栓を利用すれば、目詰まりにより、ケーキろ過が発生する可能性がある従来の埋設型ストレーナに比べ、圧力損失を抑えることができ、工事費用が発生せずに経済的である。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
この発明の管内濁質除去装置は上記のように構成してあり、配水管の流水を分岐して抜出せば、抜出し配管と分水配管の管径が細くでき、屈曲が容易となりコンパクトな配管が実現できる。上流側の配水管の流体を乱すことなく流水を滑らかに抜き出すことができ、配水管を閉止する止水弁の近傍の死水ゾーンでの同伴濁質の堆積も減少する。また、配水管の分岐管に立設した一つのノズル収納ケースで濁質除去処理と配水管への分離水の返送が可能となり、戻り流れが配水管を流下する水流を乱すことがなく、吸込ノズルと中間ノズルの懸濁物質の吸引に影響を与えることもない。そして、特別な固定構造物を配置する必要がなく、消火栓や工事対象配水管近傍に一時的に設置が可能となり、現地施工とメンテナンスが簡単で設置スペースの小さい管内濁質除去装置となる。ノズル収納ケースを取外すことなく、消火活動も行える。従って、住民からの苦情のあるポイント設置の他、配管工事箇所の下流側に一時的に設置が可能であり、上水や工業用水等の配水管の管内濁質除去装置に適するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る管内濁質除去装置の、配水管に配設した分岐管にノズル収納ケースを立設した管内濁質除去装置の要部縦断面図である。
【図２】同じく、配水管に垂下した吸込管の吸込ノズルの要部拡大図である。
【図３】同じく、管内濁質除去装置のフローシートである。
【符号の説明】
【００１７】
１    配水管
１ｂ  管頂
２    分岐管
４    ノズル収納ケース
５    接続口
６    吐出口
８    吸込管
８ａ  後端部
１０  抜出し配管
１２  分水配管
１３  吸込ノズル
１４  中間ノズル
１５、１９、２１  開閉弁
１６  濁質除去ユニット
１８  戻り配管
２０  戻り分水配管
Ｈ    上流側
Ｌ    下流側
【図１】
2008057200.tif 000003
【図２】
2008057200.tif 000004
【図３】
2008057200.tif 000005