キャビ
WATE
RBULL
テー

３

日本道路公団

日本道

国土交
通省

METH
OD

道路維持作業車

日本

洗浄マル
チノズル

日 本

道 路

国土交通省

散 水車

日 本

道 路

日本高速
走行
洗浄車

道路公団

物

右に寄れ

国土交
国土交
通省
通省

ビームリ

国土交通省

国土交通省

広島
１２-

80

３
４

国土交
通省

右に寄れ

キャビ
テーMET

WATE
RBULL

語

WATER
BULLET
右に寄れ

国土交
通省

国土交通
省

洗浄幅

清掃

広島
１WATER
BULLE MET-80

道路維持作業車

清掃
中
日本道
路公団

３

広島
１-

80

３

道路維持作業車

清掃

HOD

国土交
通省

イラスト

川北義正

広島
１-

80

３

道路維持作
業車

ヤマモトロックマシン株式会社

１２

発

国土交
通省

清掃
中
道路維持作業車

キャビテーショントンネル灯具清掃車

開右に寄国土交通省

日本道路公団の高速道路調査会は、長年にわたってある課題を抱えていた。それは、高速道路のトンネル内に設置された灯具の清掃を効率的に行なえないか、というものだった。灯具とは、トン ネ ル 内 を 照 ら す 照 明 器 具 の こ と だ。 こ の 灯 具 を 覆 う ガ ラ ス カ
バーが、トンネル内を走行する車両の排ガス、土ぼこり、そのほかさまざまな付着物によって汚れてしまう。汚れがひどくなれば、照度も落ちる。そのため、定期的に清掃を行なわなければならなかった。
しかし、従来のトンネル灯具清掃は、特殊車両の荷台に取り付けた回転ブラシを使って清掃していた。これが問題をこじらせていた。回転ブラシを強く押し当てれば、灯具が変形してしまうこともある。場合によっては破損してしまうこともあった。だからといって回転ブラシの灯具への押しつけが弱ければ、清掃効果が出ない。清掃効果を出しながら進むためには、時速２キロ程度で走行する必要があった。しかし、時速２キロの走行では、一車線規制が必要となる。そうなれば、規制機材の設置、規制作業員が必要となってしまうのだ。これでは清掃のコストがかかりすぎる。
これを効率的に清掃できるように改善できないか、というのが日キロで清掃できないか

本道路公団の長年の課題だった。

時速た。それは、高速道路の最低速度である時速 キロで走行しながこの席で、これまで何度も取り上げられていた課題が話題になっがいた。

は、後にヤマモトロックマシン 株( の) 技術顧問となる川北義正

平成十六年 二( 〇〇四年 、)四月。幹事三十名からなる道路維持機械研究会の委員会が開催された。道路維持車両開発委員会に50でいた。たしかに清掃効果があり、時速は従来の倍、時速約 キ

ルカリ水にすることで、無公害のまま放流できるはずともくろん

炭酸ナトリウム=重曹を吹き付ける と) いう試験施工を行なった、という報告があった。重曹を包み込むようにして散水し、アし、それは 夢“ のまた夢 の” 話と、だれもが思い込んでいた。
トンネル灯具清掃について、ある幹事から、ソフトブラスト 重(ら、トンネル灯具の清掃ができないか、ということだった。しか50を感じていた幹事の川北は意を決して発言した。
「キャビテーション洗浄ならば、少ない水量で、しかも時速キロで走行しながら清掃することが可能かもしれません」

50

この日、かねてからキャビテーション洗浄という方法に可能性たときに起こる灰煙 状) 態で前方の視界を妨げてしまった。こちらが思った通りにはいかなかった。

できず、灰神楽 は( いかぐら︙火の気のある灰に水や湯をこぼしロでの施工が可能だった。しかし、重曹の飛散を回収することが20

一瞬、会場がどよめいた。本当にそんなことが可能なのか。こ興味深く見学する JH 関係者
走行しながら清掃試験デモ( 株 ) テクナム・YRM・及び関連会社参加

2004.05.31 委員会を YRM で開催

江戸川流域の一次貯水トンネルネル壁面洗浄イメージ図

れまで夢のまた夢といわれていた、灯具洗浄の限界を超えることができるのか。

発端となったひび割れ検査
キャビテーションという現象は、一般的にはよい印象がなかった。かつて造船関連企業に勤務していた川北は、船舶のスクリューのエッジ部分を壊食 か( いしょく し) てしまうキャビテーション現象を目にしていたからだ。スクリューの羽根の部分の滑らかさは失われ、エッジ部分は細かく虫食いにでもあったようにザラザラになってしまう。
水力発電などプロペラを使うシステムは、水とプロペラの間で水圧の変化が生じる。プロペラの背面に水が入るとき、水の負圧が作用し、沸騰した状態になる。するとプロペラの表面に微細な気泡が生じる。この気泡が破裂するとき、大きな衝撃波が生じ、金 属 製 の プ ロ ペ ラ さ え も 傷 つ け て し ま う の だ。 水 中 で の キ ャ ビテーション現象は、なくすべき悪者扱いだったのである。
その会議の少し前、別なプロジェクトで検討されたのがキャビテーション洗浄だった。これは、東京の海抜ゼロメートル地帯の冠水対策として講じられた地下トンネルの壁面検査のために考えられたものだった。
荒川と江戸川という大きな川が流れ込む東京東部の海抜ゼロメートル地帯は、二つの川の同時氾濫、高潮が発生すると、最大二百五十万人の浸水被害が想定されていた。こうした被害を食い止めるために建設されたのが大深度トンネル式調整池だ。これはゼロメートル地帯が集中豪雨に見舞われた際に、一時的に雨水をメートルに建設されたトン貯水するためのものだった。地下 50
ネルには、セグメントと呼ばれるコンクリート製の壁が使われていた。セグメントは、緩やかな曲面を描いたコンクリート製のパーツだ。その一つひとつを連結して、トンネルの円形壁をつくっていく。
メートルの水圧がかかる。そこのトンネルには、貯水時に 50して排水すると、今度は土圧がかかる。水圧は外側に膨らむ力がかかり、土圧は内側にしぼむ力がかかる。これが繰り返されると、セグメントにヘアークラック 微( 細な亀裂、ひび割れ が) 発生するおそれがあった。
微細なヘアークラックを検査するためには、汚水やほこりなどで覆われてしまったセグメントの表面を、水で洗い流しながら検査をする必要があった。少量の水で、表面の汚れを落とせないものか。そこで検討されたのが、キャビテーション洗浄だった。キャビテーション現象を活用すれば、少量の水で、しかも強力な効果で表面の汚れを洗い流すことができる。
その話を聞いていた川北は、キャビテーションのメカニズムを理解していたため、高速道路の灯具清掃にも使えるのではないか、と考えたのだった。

汚れを落とす要素とはキャビテーション洗浄ならば、少ない水量で、しかも時速 キ水温を ℃にして圧力をかけて放射すると、汚れが効果的に落汚れの分析と破損しない離隔なうことになった。

を落とすという効果を発揮する。これを実証するため、実験を行は洗剤は不要だ。キャビテーションという現象が、結果的に汚れたほうが汚れは落ちやすくなる。だが、キャビテーション洗浄にもう一つは温水、そして洗剤だ。こすったり、圧力をかけたりし一般的に、汚れを落とすには、三つの要素がある。一つは水圧、耐久試験を行なうことになった。

ン洗浄は本当に効果的なのか。それを確かめるため、清掃試験とだ。実用化するためには実験や試験が必要になる。キャビテーショとして採用できるかもしれない。その可能性がある、というだけもちろん、この段階では仮説にすぎない。新しい洗浄システム「水温は何度か」「洗剤は必要なのか」「高圧洗浄とどう違うのか」

委員たちの疑問、そして疑念は止まらない。

ション洗浄など、それまでの知見に対して説明をした。しかし、面に付着した汚れを洗い流しながら発見するためのキャビテーさ、海抜ゼロメートル地帯の貯水トンネルのヘアークラックを壁船のスクリューで起きるキャビテーション現象、その衝撃の強ため、川北が説明を求められたのはいうまでもない。

象を理解しているわけではなかった。もちろん、前例のない話の会議に列席していた三十名の委員や幹事は、キャビテーション現だが、この発言に対してすぐさま賛同を得られたわけではない。

う川北の発言は、根拠のないものではなかった。

ロで走行しながら、トンネル内の灯具を清掃することが可能とい50あっている。川北は、まずこの汚れの成分を分析することにした。

れが付着する。排ガス、土ぼこり、その他の付着物などが混じりトンネル内に設置された灯具のガラスカバーには、さまざまな汚ビテーション洗浄に活用することにした。

た。それは類似製品が日本になかったからだ。このシステムをキャいる高圧ボンプと高温高圧用のヒーターをドイツから輸入してい温水を噴射して汚れを落とすというものだった。これに使用してするドイツ製品があったからだ。これは車両を駐車して、壁面にちる、ということがわかったのは、マンションなどの壁面を清掃

80

2005 年 10 月 6 日・7 日 ( 米子道の玉田山トンネルで灯具のキャビテーション洗浄試験 )JH の高所作業車の荷台に、キャビテーション用の試験装置を搭載して試験施工を行った。

連続回転試験機により、擬似汚れをガラス板に塗布して離隔と清掃速度の関係を解明した。条件としては、時速 50km でウニモグのブラシ清掃による清掃回復率を同等以上とすることが求められた。

灯具ガラスに付着した汚れを濡れガーゼふき取り、清水で洗いだし、蒸発させた固形分を電子顕微鏡で観察し、汚れ成分を分析。
さらに、独自に各種の成分や糊を配合して、いわゆる 頑“ 固な汚れ を” 人工的につくったのだ。
この擬似的な頑固な汚れに対し、定量の温水をノズルから噴射できる装置を作製した。
しかし、ここにはもう一つの問題があった。噴射する温水の水圧をどの程度にすれば、汚れがしっかり落ちるのかを実験しなければならなかった。また水温も課題だった。低水温よりも高温水のほうが清掃効果は高いはずだ。基本的にはキャビテーションが発生しやすい 49
メガパスカルと ℃で行なうことにした。
ノズルは円盤状の容器内に設置し、その円盤が清掃中に車速をねに変化してしまう。灯具までの離隔が センチの場合もあれば、したトラックは少なからず蛇行する。すると、灯具との離隔がつ低ければ汚れは落ちない。しかも、キャビテーション装置を搭載水圧が強すぎれば、灯具が破損してしまう。かといって、水圧が閉する仕組みを作ったのである。

ラス板を配置した。温水を噴射するタイミングでシャッターが開での距離を１００ミリ刻みで６００ミリに擬似汚れを付着したガ再現できるように可変式に回転するようにした。さらに、対象ま80センチの場合もありうる。レーザー距離計により、まずトラッ

20

クと灯具との間に蛇行による誤差がどの程度生じるのかを測定した。
トンネル内を時速 キロで走行し、トンネル灯具のカラス面にた。一つは、従来の特装車のブラシで洗浄したときより、汚れ落キャビテーション現象を利用した洗浄には、二つの条件があっく立証しなければならなかったのである。

らこそ、失敗できなかった。そして、実現可能性を一点の曇りなない。「ほら見たことか」と、つぶやく声は聞きたくない。だかてしまったら、懐疑的であった委員や関係者から、批判されかね頓挫してしまうだろう。実験結果が実現にはほど遠い結果になっ可能性、フィージビリティスタディが思わしくなければ、計画はあったし、情熱でもあった。だれもが疑心暗鬼になるなか、実現させたい、という技術者としての思いがあった。それは意地でもして、なによりもこのキャビテーション洗浄をなんとしても成功

川北には、委員会の席上で発言してしまった責任があった。そくる。

るのかがわからなければ、キャビテーション洗浄の効果に関って動車だから、若干の蛇行は致し方がない。だが、どの程度蛇行す返した。走行中の蛇行量をレーザーで計測。人間が、運転する自隔の誤差が生じる。この点を明確にするため、実験と観察を繰りラックは人間が運転する。そのため、蛇行してしまい対象物に離ほ ど 難 し い プ ロ セ ス で は な か っ た が、 ト ン ネ ル 内 を 走 行 す る ト

キャビテーションを生じさせる温水を噴射する。一見すると、さ50としの効果が認められなければならないということ。二つ目は時回転試験機による清掃回復率の表

50

レザー計測計による離隔確認
停止状態での噴射確認
赤い点はレザー計測計のポイント
時速 40km での走行試験

( 図版 cap) 80℃になるとシャッターが自動開閉する

速キロで走行しながら、前記の効果を発揮できること。厳しい条件だった。
だからこそ、走行中の蛇行幅は、きわめて重要な指標だった。
灯具のガラス面までの離隔が センチで、一分間ほど噴射するとい。蛇行幅は、テストしてみると、平均してプラスマイナス セガラスが破損してしまう。離れすぎてしまうと洗浄力が上がらな10面やパッキン及び灯具のケーブルの耐久性を検証するため、連続り、 清 掃 効 果 を 見 る こ と が で き る。 こ の 装 置 は、 灯 具 の ガ ラ ス

験体の正面でシャッターが開閉するというものだった。これによの試験機に回転するバーの先端にノズルを装着し、清掃効果の試に清掃効果のデータを採取するために試作した。これは、円盤状連続回転試験機は、清掃速度と離隔を一定にすることで、定量的連続回転試験機での実証内で稼働する装置を作製することとなった。

験等は約一年続いた。このテストの結果を得て、実際のトンネルンチであることがわかった。この実験と破壊試験、電線の破損試

15三百回を耐久試験の基準とした。これは年 回で 年間程度噴射することを想定した回数だ。

20キロで走行しながらブラシ清掃による清掃よりも好成績をさらにいえば、蛇行運転した場合でも、対象まで センチ近づ収めることができた。

時速

連続回転試験機による疑似汚れ離隔と清掃速度の関係を解明。

15化はないことを実証した。
住宅などの壁面清掃などに使用する題のないレベルにならなければ、技術と管理運用面で、使えるシ車線に飛散しないか、ということが問題になったのだ。これが問一車線を走るキャビテーション洗浄車の噴射する洗浄水が、隣のて、期待通りの結果を得た。しかし新たな懸念が持ち上がった。

この装置の洗浄効果は、これまでの綿密な実験の積み重ねによっン車で、ヤマモトロックマシン 株( の) 本社工場で施工実験を行ない、その実験の結果を検証しつつ、修正、調整を行なっていった。

ト3 ン型のキャビテーショいても センチ程度離れても、キャビテーション洗浄の効果に変15ステムにはならない。この指摘をさらに実験を重ねることで解決。

平成 19 年 10 月 24 日東海北陸道での試験の状況
平成 18 年 9 月 29 日山形道での試験状況

55

後続の車両にも影響がないことを確認した。

大型万能車にキャビテーション装置を装着し実トンネルで試験施工

5050初号機の発注
こうした数々の要素試験を経て、実用化までに一年余。試作機の発注までにじつに一年半もの時間を要している。ここまでの実験、テストを繰り返したのは、さまざまな意見、よくいえば懸念などに、川北の指導でヤマモトロックマシン㈱が一つひとつ明確に回答するためであった。仮説を立て、実験装置を開発し、データを収集し、立証していく。立証された事実にもとづき、装置の開発、手法やシステムを構築していった。
しかし、その開発時間は、きわめて短いといえるかもしれない。
このような装置、システムの開発がわずか数年で実用化されるのは、きわめて短い開発期間といえるのではないだろうか。
そ の 後、 各 地 の ト ン ネ ル 内 の 走 行 で の 実 証 試 験 を 経 て、 平 成
十九年 二( 〇〇七 、)夏にようやく初号機の発注に至った。委員会の会議で川北がキャビテーション洗浄を提案してから実に三年の月日が流れていた。

世界初、ついに公開。実用化へ
時速 キロ以上で走行しながら、高速道路内のトンネル照明灯い。
了(マモトロックマシン㈱の名が連なっていることは言うまでもなのシステムだ。特許の共同出願されているが、その一社としてヤ

この技術、システムによるキャビテーション清掃車は、世界初ネクスコ中日本、ネクスコ東日本などへ導入、配備された。などが低減できた。まさに快挙であった。以降、ネクスコ西日本、ダウンにつながった。しかも、車線規制が不要になり、追突事故けではない。そこの関わる人員も削減できたため、大幅なコスト時間にまで短縮できるようになったのだ。短縮されたのは時間だた。それが、このキャビテーション清掃車の登場で、わずか五十たトンネルの清掃時間は、年間一千百時間という時間を要してい間は、驚異的に短縮されることになった。当時、八百十五カ所あっキャビテーション清掃車の完成で、トンネル内の灯具清掃の時してから、じつに四年もの歳月が流れていた。

レス発表となったこの日。初めて委員会の席上で衝撃的な提案をマスコミ発表となった平成二十 二( ００八 年) 、 八 月 四 日。 川北は、よろこびを隠し切れなかった。初号機が完成したあと、プれまで関係者の間で、 夢“ の夢 と” さ れ て い た こ と が、 遂 に 実 現したのだ。世界初のことだった。

具を洗浄できるキャビテーション洗浄車が、ついに完成した。こ50)

川北義正 ( かわきたよしまさ )１９４４年 ( 昭和１９年 ) ６月生まれ
神奈川県立横須賀工業高校造船科卒業

1963 年 三菱重工㈱横浜製作所

入社

艤装工作部・修繕部・鉄構技術部などに配属
定年退職後、道路維持機械の開発コンサルタントを始業
２００５年
現在に至る

ヤマモトロックマシン（株）技術顧問に就任

平成二十年八月五日 産経新聞

プロフィール

平成二十年八月十四日 朝日新聞

インタビューイー