特許 7193794 管路内面の夾雑物除去方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-13

(45)【発行日】2022-12-21

(54)【発明の名称】管路内面の夾雑物除去方法

(51)【国際特許分類】

   E03B 7/09 20060101AFI20221214BHJP

   B08B 9/055 20060101ALI20221214BHJP

【ＦＩ】

E03B7/09

B08B9/055 551

B08B9/055 552

B08B9/055 553

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018047866

(22)【出願日】2018-03-15

(65)【公開番号】P2018155092

(43)【公開日】2018-10-04

【審査請求日】2021-02-22

(31)【優先権主張番号】P 2017050119

(32)【優先日】2017-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(73)【特許権者】

【識別番号】506046470

【氏名又は名称】日本水機調査株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100112575

【弁理士】

【氏名又は名称】田川 孝由

(74)【代理人】

【識別番号】100167380

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 隆

(72)【発明者】

【氏名】霜村 潤

(72)【発明者】

【氏名】道浦 吉貞

(72)【発明者】

【氏名】平田 祥一

(72)【発明者】

【氏名】硲 昌也

(72)【発明者】

【氏名】藤本 光伸

(72)【発明者】

【氏名】山本 政和

【審査官】遠藤 邦喜

(56)【参考文献】

【文献】特許第６２３２６５０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平０８－０６６６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０５００５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５１８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２００４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１８９９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０２２９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０７２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０４０７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１２６３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０６１９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６４９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２４５３００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０３Ｂ ７／０９

Ｂ０８Ｂ ９／０５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管路（Ａ）の一部からその管路内径以上の径のピグ（２０）を前記管路（Ａ）内に投入し、その管路（Ａ）の一部から前記管路（Ａ）内に流体を圧送して、前記管路（Ａ）の長さ方向に前記ピグ（２０）を走行させ、そのピグ（２０）の走行に伴い、前記ピグ（２０）と前記管路（Ａ）内面との摩擦によって前記管路（Ａ）内の夾雑物（ａ、ａ’）を剥離して押し進め、前記管路（Ａ）の他部から前記ピグ（２０）及び剥離した前記夾雑物（ａ、ａ’）を取り出す管路内面の夾雑物除去方法であって、
上記複数のピグ（２０Ｙ、２０Ｂ、２０Ｗ）を、先行きのピグが上記管路の他部に至る前に上記一部から後行きのピグを前記管路（Ａ）に投入して連続的に走行させるとともに、先行きのピグ及び後行きのピグを独立して自由に走行させ、かつ前記ピグ（２０）の硬度を、先行きのピグ（２０）より後行きのピグ（２０）を硬くするとともに、ピグ（２０）の透水率は、先行きのピグ（２０）を後行きのピグ（２０）より高くしたことを特徴とする管路内面の夾雑物除去方法。

【請求項2】

上記ピグ（２０）の径が、先行きのピグ（２０）より後行きのピグ（２０）が大きいことを特徴とする請求項１に記載の管路内面の夾雑物除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、上水道、農業用水、工業用水等の流体管路内面（内部）の夾雑物の除去方法及びその方法に使用する装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の管路、例えば、上水道、農業用水、工業用水等の水管路は、長時間の共用年数を経過すると、その内面（内部）に、水質由来の析出物が付着したり、取水の際に混入した砂等の固形物が堆積したりして、水（流体）の通過断面積が減少したり、管路の機能診断を行う際の観察の支障となる場合がある。以下、その析出物や固形物等を「夾雑物」という。

【0003】

このような夾雑物が堆積・付着した管路は水などの流体の流れが悪くなることにより出水不足となり、所要の流量を流すことができなくなるとともに、堆積及び付着した夾雑物からの濁質異物流出により水質悪化の原因となる。このため、従来から、その管路内の夾雑物を除去する方法が発案されている。例えば、管路の一部（投入口）からピグを管路内に投入し、その管路の一部から管路内に流体（水）を圧送して管路の長さ方向に前記ピグを走行させ、その走行に伴う、ピグと管路内面との摩擦によって管路内の夾雑物を剥離して押し進め、管路の他部（排出口）からピグ及び剥離した夾雑物を流体と共に取り出す管路内面の夾雑物を除去する方法がある（特許文献１、２参照）。
従来の管路内面の夾雑物除去方法は、径の異なる複数のピグを用意し、その径の小さいピグから少しずつ径の大きいピグを管路に順々に投入し、夾雑物を徐々に除去するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－２００４６５号公報

【文献】特開２００９－１８９９１０号公報

【文献】特開２００９－２２９１８号公報

【文献】特開２０１６－１０７２４７号公報

【文献】特許第６２３２６５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来において、各ピグの管路への投入は、その投入されたピグが管路の他部から取り出された（回収した）後、つぎのピグを投入している。これは、ピグが夾雑物の除去を完了したか否かを確認するためである。このとき、所要量の圧送流体を送り込んでもピグが管路他部に至らない場合（ピグが管路内に詰まった場合）、後押しのピグを投入してそのピグによって先行きのピグを押し出すようにもしている（特許文献１段落００２１等参照）。
この一のピグの管路一部から他部に至る毎に（一通過毎に）、流体の圧送を繰り返すのは、流体の無駄であるとともに、ピグの挿入毎に、そのための装置を設置し直すのに多くの時間がかかり、夾雑物を除去する管路の休止時間（断水時間）も長くなるため、その管路を敷設した地域の社会生活に大きな影響が出ている。

【0006】

この発明は、以上の実状の下、夾雑物の除去時間を短くするとともに圧送流体の使用量を少なくすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を達成するため、この発明は、先行きのピグが上記管路の他部に至る前に後行きのピグを投入して連続的に走行させることとしたのである。すなわち、この夾雑物除去方法を「連球法」と称し、この連球法は、通常の洗浄方法が１回の洗浄に１つのピグを投入して回収し、その投入・回収作用におけるピグの直径等を変えて複数回繰り返すのに対し、管路内に所定の間隔（距離）を空けて複数のボールを順々に投入してそれぞれ独立し自由に走行させて夾雑物を除去することとしたのである。
先行きのピグが管路内にある時に、後行きのピグが管路に投入されて流体によって押されれば、前後のピグ間の流体を介して先行きのピグが押されて夾雑物の除去を行いながら進行（走行）して取り出し部（他部）に至る。このとき、特許文献３図１に示されるように、清掃具（ピグ）を連結せず、各ピグを独立して自由に管路内を走行させるので、各ピグは他のピグの動向に関係なく夾雑物の除去作用を行い、効率の良い除去作用が行われる。また、何らかの事情によって、先行きのピグが管路内に留まっていても、後行きのピグに押されて一緒に取り出し部に至る。
このように、ピグを連続的に投入すれば（連球法によれば）、その各ピグで夾雑物の除去を行うことができ、各ピグの一通過毎に除去作用を行う場合に比べれば、作業時間も短くなるとともに、ピグ走行用流体量も少なくなる。また、ピグの挿入は同一作業の繰り返しのため、その同一作業を連続して繰り返せば、そのピグの挿入装置の設置時間も短くなり、さらに洗管中の断水時間の大幅な短縮もできる。

【0008】

この発明の具体的な構成としては、管路の一部からピグを管路内に投入し、その管路の一部から管路内に流体を圧送して管路の長さ方向にピグを走行させ、そのピグの走行に伴い、ピグと管路内面との摩擦によって管路内の夾雑物を剥離して押し進め、管路の他部から前記ピグ及び剥離した夾雑物を取り出す管路内面の夾雑物除去方法であって、前記複数のピグを、先行きのピグが管路の他部に至る前に前記一部から後行きのピグを連続的に走行させるとともに、先行きのピグ及び後行きのピグを独立して自由に走行させる構成を採用することができる。
このとき、「連球法」には、管路内に、２つ以上のピグがあれば、その態様が含まれ、当然に、全てのピグが管路内に位置する態様も含まれる。但し、ピグが管路内に詰まって、後押し用のピグを投入する態様は含まれない。連球法によるピグの管路への投入方法は、一のピグを管路に投入してその管路途中で停止させ、つぎのピグを投入する動作を繰り返したり、複数の投入機で連続して投入したりすることができる（図１２参照）。
上記ピグの管路内の走行は、管路の一部から管路内に流体を圧送する手段に代えて、洗浄区間を独立させずに、上流から下流に流体の流れがある箇所では、その流れにより、ピグを走行させることができる（管路内に元々存在する流体によってピグを走行させることができる）。

【0009】

この構成において、上記ピグの硬度を、先行きのピグより後行きのピグが硬いものとしたり、先行きのピグの径より後行きのピグの径を大きくしたり、その両者を採用したりすることができる。一方、その逆に、上記ピグの硬度を、先行きのピグより後行きのピグが柔らかいものとしたり、先行きのピグの径より後行きのピグの径を小さくしたり、その両者を採用したりすることもできる。この硬度や径、及びそれらの異なるピグの投入順序は、管路の状態等に基づく洗浄効果の向上や時間短縮等を図れるように、実験や実操業に基づき適宜に設定する。

【0010】

通常、ピグの硬度が高くなれば、同一径の場合、剥離効果が高まる。透水性が高ければ、ピグを通り過ぎた流水によってピグ進行方向前方の夾雑物をほぐして移動し易くなる効果がある。このため、最初は、透水性の高いピグを投入し、徐々に、透水性が低くても弾性定数の高いピグを投入することが好ましい。
いずれにしても、先行きのピグと後行きのピグは、密度、透水率、弾性定数（弾性係数）を異ならせることが好ましい。また、管路内径とピグ径の比は、１：１．０～１．５が好ましい。さらに、管路の材質に応じてピグの硬さも変更することが好ましい。
このように、投入するピグの硬度を徐々に高く（硬く）したり、径を徐々に大きくしたり等することによって、夾雑物の円滑な除去を行うことができる。ここでいう硬度はアスカーゴム硬度計Ｃ型で計った場合の硬度を言う。その硬度は弾性定数に影響する。
以上のピグの密度、透水率、弾性定数を異ならせることは、各ピグが独立して自由に走行するため、その異ならせたことに基づく機能を有効に発揮する。

【0011】

なお、管路内のピグの走行は、そのピグの投入部からの流体流入によって行えば、例え
ば、複数の投入機と、流体圧送用ポンプとを有し、各投入機は、切替弁を介して管路及び
ポンプにそれぞれ接続されており、切替弁によって管路及びポンプに各投入機を個別かつ
選択的に接続する構成を採用すれば、装置全体の小型化が図れるが、特許文献５のように、導管からの流体流入によってその管路内のピグの走行を行うようにすることもできる。

【発明の効果】

【0012】

この発明は、以上のように、先行きのピグが管路の他部（取り出し部）に至る前に後行きのピグを投入して連続的に走行させるとともに、先行きのピグ及び後行きのピグを独立して自由に走行させることとしたので、夾雑物の除去作業時間の短縮を図り得るとともに、圧送流体の量を少なくできるため、作業効率の向上を図るとともに作業コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】この発明に係る管路内の夾雑物除去方法を実施するための実験管路図であり、（ａ）は概略図、（ｂ）は分岐部の拡大図

【図2】同夾雑物除去方法の一実施形態に使用するピグ（ＰＣボール）の各例図

【図3】ピグの透水率の測定説明図

【図4】ピグの弾性定数の測定説明図

【図5】連球洗浄模式図を示し、（ａ）は管路内に夾雑物が無い場合、（ｂ）は同夾雑物を介在した場合

【図6】同夾雑物除去方法の一実施形態の管路の断面図

【図7】ピグの摩擦力の測定説明図

【図8】ピグの密度測定結果説明図

【図9】ピグの弾性定数測定結果説明図

【図10】ピグの他の透水試験説明図

【図11】ピグの透水率測定結果説明図

【図12】他の実施形態の要部管路図

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１に示す実験管路を製作し、この管路Ａにおいて、管路内の夾雑物の除去作用を実験した。その管路はパイプ材料からなり、そのパイプ１は、内部が観察できるよう透明の塩化ビニル製（呼び径：φ100、外径：１１４ｍｍ、内径：１０４ｍｍ、厚さ：５ｍｍ）を用い、ランチャー（投入機）Ｌ及びキャッチャー（受け取り機）Ｃの他、約２０ｍ間隔で分岐部（分岐１～４）を設置した。
ランチャーＬとキャッチャーＣには圧力計（アナログ４ａ及びデジタル４ｂ）を設置し、圧力の監視及びデータ採取を行うとともに、キャッチャーＣに流量計５を設置して、これを基に管内流速の設定を行った。管路長等は図示及び下記表１のとおりである。図中、６はポンプ、７は水槽である。

【0015】

【表1】

【0016】

ランチャーＬ及びキャッチャーＣは、特許文献４などに開示されている従来周知のものであって、後述のピグ２０を管路内に投入し得るとともに、管路から取り出し得るものである。
分岐部（分岐１～４）１０は、図１（ｂ）に示すように、Ｔ字管１１をパイプ１の間に介設し、その一口に単管１２を接続し、その単管１２の上端をフランジや蓋によって閉塞したものであり、その蓋を外すことによってピグ２０を投入したり、取り出したり、洗浄距離を変えたり、万一、管路が閉塞した場合のピグ２０等の排出口としたりした。

【0017】

ピグ２０は、図２に示す、軟質ウレタン樹脂の発泡体からなる球状をしたものであって、表２に示す、ソフトタイプ２０Ｙ（図２（ａ）、表１のＮｏ１～５）、ハードタイプ２０Ｂ（同図（ｂ）、同表のＮｏ６～１０）、中空タイプ２０Ｃ（同図（ｃ）、同表のＮｏ１１～１２）、成型品タイプ２０Ｗ（同図（ｄ）、同表のＮｏ１３）を製作した。以下、これらのピグ２０Ｙ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｗの総称符号を「２０」とする。

【0018】

ソフトタイプ２０Ｙ、ハードタイプ２０Ｂは無垢（中実）の連続気泡、中空タイプ２０Ｃは、ハードタイプ２０Ｂを二つ割りにしてその中を切り取って（中空２１を形成して）接合したものであり、成型品タイプ２０Ｗは金型成形であり、他の２０Ｙ、２０Ｂ（Ｃ）は、発泡後、切削整形して球状とした。表２中の「呼び径」の列のＹ、Ｂ、Ｃ、Ｗにつづく数字は「呼び径」、例えば、「Ｙ－１１０」は「ソフトタイプ２０Ｙで呼び径：１１０」を示す。
この実験では、ソフトタイプ２０Ｙを黄色に着色し、成型品タイプ２０Ｗを白色に着色し、ハードタイプ２０Ｂ、中空タイプ２０Ｃを黒色に着色した。また、ソフトタイプ２０Ｙのアスカーゴム硬度計Ｃ型で計った硬度は２～５、ハードタイプ２０Ｂの同硬度は１０～２０であった。

【0019】

【表2】

【0020】

また、ソフトタイプＹ－１１０、ハードタイプＢ－１１０について、常温体積及び乾燥質量から密度を求めた結果を表３に示す。その数値は、各々２回の測定の平均値を示し、常温とは実験場所の空気調和をしていない時の温度を言い、乾燥質量とは、同じく、その実験場所の空気調和をしていない大気中における実験前の質量を言う。この実験時の温度：１５℃、湿度：６０％であった。
この結果から、ソフトタイプＹ－１１０は、見かけ密度：０．０５（ｇ／ｃｍ^３）程度、ハードタイプＢ－１１０は、同０．０８（ｇ／ｃｍ^３）程度である。

【0021】

【表3】

【0022】

さらに、ソフトタイプＹ－１１０、ハードタイプＢ－１１０について、透水率を求め、その結果を表４に示す。その透水率は、図３に示すように、φ１０４透明ＶＰ（塩化ビニル）管（パイプ１）にピグ２０を両者の間から水ｗが通過しないように嵌め込み、矢印のようにピグ２０を透過した水の透水率（ｃｍ／s）＝透過水体積（ｃｍ^３）／（通過断面積（ｃｍ^２）×通過時間（ｓ））で求めた。

【0023】

【表4】

【0024】

また、ソフトタイプＹ－１１０、ハードタイプＢ－１１０について、弾性定数を求め、その結果を表５に示す。その弾性定数は、図４に示すように、上皿秤Ｈにピグ２０を載せ、板を介して荷重Ｎをかけて、自然状態からの直径が、７０％（ｗ_７０）及び５０％（ｗ_５０）に圧縮するために必要な荷重（Ｎ）を求めた。このとき、自然状態からの圧縮直径ｄが７０％の場合の荷重を「ｗ_７０」、同５０％の場合の荷重を７０％時点からの増加分「ｗ_５０－ｗ_７０」とし、その弾性定数（Ｎ／ｃｍ）は、＝荷重（Ｎ）／区間変位（ｃｍ）で求めた。その区間変位は、各々、圧縮率３０％の場合は自然直径～７０％圧縮直径間、圧縮率５０％の場合は自然直径～５０％圧縮直径間の距離とした。表５中の「圧縮直径ｄ」の左列は「自然直径に対する圧縮直径の割合％」、右列は「圧縮直径」をそれぞれ示す。

【0025】

【表5】

【0026】

この各ピグ２０を、上記管路Ａに投入した際の「対管内径比」、ランチャーＬへの「押込み圧力（水圧）」、管路Ａ内にピグ２０を移動させるための「始動圧力」、「定常圧力（始動から排出までの水圧）」及び「排出圧力」を表６に示す。

【0027】

【表6】

【0028】

この実験結果によると、押込み圧力は、ピグ（ＰＣボール）２０が中実の場合、硬さの差による違いはほとんどないが、直径の影響が顕著であり（Ｎｏ１、２と３～５）、管内径との比が１．５を超えるφ１５０辺りから急激に上昇する（Ｎｏ３～５、Ｎｏ８～１０）。一方の中空タイプ（Ｎｏ１１、１２）は、φ１５０であってもさほど押込み圧力が上昇することはない。
始動圧力及び定常圧力については、始動圧力がハードタイプのφ１５０以上（Ｎｏ８～１０）で高くなる傾向がある以外はほぼ０．０１～０．０３ＭＰａと一定である。
排出圧力は、一連の圧力変動の中で最も高くなる傾向があり、０．３ＭＰａ以上となると、水撃圧による管路の振動、軋みが感じられた。

【0029】

つぎに、上記管路Ａにおいて、無負荷（ピグ２０の入っていない）状態で、同一ポンプ圧力：０．３ＭＰａ、吐出量：１９．８ｍ^３／ｈ（流速：０．７ｍ／ｓ）の条件下の、各ピグ２０の各区間（スタート位置Ｓ（ランチャーＬ）→分岐１等）の移動時間及び移動速度を表７に示す。なお、ポンプの吐出圧及び流量は、上水道における洗浄作業の実績値から決定した。

【0030】

【表7】

【0031】

この実験結果によると、同一圧力、同一流量の設定の下では、ソフトタイプ２０Ｙ（Ｎｏ１～５）とハードタイプ２０Ｂ（Ｎｏ６～１０）の速度差が顕著であり、同一径を比較した場合、ハードタイプ２０Ｂの速度はソフトタイプ２０Ｙの８０～８５％程度となる。
中空タイプ２０Ｃ（Ｎｏ１１、１２）については、φ１２０（Ｎｏ１１）ではソフトタイプ２０Ｙとハードタイプ２０Ｂの中間的値、φ１５０（Ｎｏ１２）はハードタイプ２０Ｂと同等となっている。

【0032】

さらに、ポンプ６の作動を上記表７の実験と同様に設定し、先行きのピグ２０が管路Ａの他部（キャッチャーＣ）に至る前に後行きのピグ２０を連続的に走行させるとともに、先行きピグ２０及び後行きのピグ２０を独立して自由に同時に走行させる実験（「連球法」実験）の結果を表８及び図５（ａ）に示す。
この表の各実験Ｎｏ１～６において、ピグ２０を投入した順番、種類とともに、発射（投入）時及び到達時のピグ２０の位置（ランチャーＬからの距離）、相互の間隔を示し、図５（ａ）にそれらの模式図を示す。その図５（ａ）中、灰色丸のピグがソフトタイプ２０Ｙ、黒色丸のピグがハードタイプ２０Ｂである。下記図５（ｂ）も同様である。
このとき、ピグ２０は、ランチャーＬから１投目を投入後、ポンプ６を作動させて所定距離を先送りして停止させ、以後、同様の手順で２投目以降を投入した。予定数のピグ２０が投入し終わったら（管路Ａ内に全てのピグ２０が位置する状態、好ましくは、分岐１まで、又は分岐２までに位置する状態で）、ポンプ６を再作動させて各ピグ２０を一斉に移動させ、１投目がキャッチャーＣ直下のエルボに到着した時点でピグ２０を停止させた（水の圧入を停止させた状態）。測定項目は、投入直後のピグ２０の位置、２投目以降との間隔、及び１投目のピグ２０がキャッチャーＣ直下のエルボに到達した時点での移動距離、２投目以降との間隔、並びに移動時間である。

【0033】

【表8】

【0034】

この実験結果から、同一硬さであれば（実験Ｎｏ１～３）、８０ｍの移動の間に複数のピグ２０の相対位置が変化する割合は１５％以内であり、かつ距離が縮まる方向である。一方、ソフトタイプ２０Ｙとハードタイプ２０Ｂを一緒に送った場合は（実験Ｎｏ４～６）、ハードタイプ２０Ｂが遅れる傾向にあり、ソフトタイプ２０Ｙとハードタイプ２０Ｂの走行距離からハードタイプ２０Ｂが８５～９０％の速度差で移動しているとみられ、これは上記表７の基礎実験の傾向と整合している。

【0035】

つぎに、管路Ａ内に、夾雑物ａ、ａ’がある状態で連球法にてピグ２０を通過させ、洗浄性の確認とピグ２０の挙動を確認した。このとき、夾雑物の投入量は図６に示すように、夾雑物ａ、ａ’が管路Ａ（パイプ１）内径の１／４かつ長さが１００ｍ堆積した状態を想定し、その体積から砂ａ及びシルト混じり粘土ａ’の比重又は密度を乗じて算出した質量とした。なお、砂（硅砂５号）ａのかさ比重は１．５６、現場採取土（シルト混じり粘土）ａ’については、過去に行った同種の土壌の分析結果から密度２．８１（ｇ／ｃｍ^３）、含水比１２０％の単位体積当たりの質量１．４１（ｋｇ／ｃｍ^３）を用いた。
ピグ２０の投入種類及び順番については、上水道での経験と応用実験の結果から１投目：Ｙ-１２０→２投目：Ｂ-１５０の順とし、現場採取土ａ’については３投目としてＹ-１８０を追加した。すなわち、管路に投入するピグ２０の径及び硬度を順々に大きくかつ硬くした。その結果を表９及び図５（ｂ）に示し、前者が同実験Ｎｏ１、後者が同実験Ｎｏ２である。

【0036】

【表9】

【0037】

砂ａは、１投目のピグ２０ＹがランチャーＬから１ｍほど進んだところで停滞してしまった。このため、圧力を０．３ＭＰａから０．４ＭＰａに上げると前記停滞した１投目のピグ２０Ｙは徐々に動き始め、そのピグ２０Ｙを通り抜けた水流が堆積した砂ａの上部を押し流す作用が強まると、速度を上げて砂ａを押し始め、最終的にキャッチャーＣまで運んだ。ただし、１投目だけでは、管底部に残留分が確認でき、それらが２投目（ピグ２０Ｂ）で除去される様子も確認できた。
その連球法での洗浄途中の様子から、１投目で押し残した残留分を、２投目、３投目（現場採取土ａ’のみ）が搬送、除去していることが確認できた。この実験Ｎｏ２では３投目にソフトタイプ２０Ｙを使用した。このことから、管路Ａの状況に応じて、ソフトタイプ２０Ｙとハードタイプ２０Ｂの硬度や径の異なるピグ２０を適宜に選択して投入したり、最終はソフトタイプ２０Ｙによって仕上げ洗浄したりすれば、円滑な夾雑物ａ、ａ’の除去ができることが推測できる。

【0038】

以上の実験結果から以下の考察を行った。
１．基礎実験（ピグ（ＰＣボール）２０）の基本的な挙動の確認
「ランチャーＬの押込み圧力、始動圧力、定常圧力及びキャッチャーＣの排出圧力の確認」
ランチャーＬの押込み圧力がピグ２０の直径に影響を受けるのは、ランチャーＬのなかでは、非圧縮状態のピグ２０を管路Ａ（パイプ１）内径まで縮径する必要があるためで、中実タイプ２０Ｙ，２０Ｂでは管路Ａ（パイプ１）の直径に応じた押込み圧力が必要となるのは当然の結果であると考える。また、中空タイプ２０Ｃは、口径の小さい投入口から大径の管路洗浄を可能とするために試行されたタイプで、押込み圧力、排出圧力は中実タイプ２０Ｙ，２０Ｂより低く抑えられることが確認できたが、一方で反発力の低下に伴う洗浄性への影響については別途検証を要するものと考えるが、洗浄力は低下すると考える。
始動圧力、定常圧力は、ほぼ、どのタイプでも変わりなく、ハードタイプ２０Ｂのφ１５０以上のもので始動圧力がやや高まるのみであった。これもピグ２０Ｂの硬さが弾性定数に基づく反発力として現れたものであり、その傾向が数値的に把握できたことは有意である。
排出圧力については、移動していたピグ２０が管路Ａ（パイプ１）より小さい口径を通過しようとして一時的に管路Ａが閉塞状態となるため、水撃圧が発生しているようである。
管路Ａの口径や管路長が大きくなると、その作用も増大する可能性があり、排出圧力の管理が重要な要素であると考える。

【0039】

２．同一圧力下での移動速度の確認
実用的な条件設定であるポンプ圧力：０．３ＭＰａ、管内流速：０．７ｍ／ｓの下で種類の異なるピグ２０を送ると、ピグ口径（直径）の影響よりも、硬さの影響が大きく出ることが分かる。ソフトタイプ２０Ｙはほぼ無負荷時の流速と等しい速度で移動する一方で、ハードタイプ２０Ｂはその８５～９０％程度の速度となる。

【0040】

参考として、今回使用したピグ２０について、φ１０４透明ＶＰ（塩化ビニル）管（パイプ１）における接触面積と静止摩擦力、動摩擦力を測定した結果を表１０に示す。その測定方法は図７の方法による。このとき、静止摩擦力Ｎは、荷重Ｆをピグ２０にのみに加えたとき、動き出す瞬間のはかりＤの値、動摩擦力Ｎはおよそ３０ｍｍ/ｓで移動中の値を読んだ。Ｌはピグ２０の接触長さである。

【0041】

【表10】

【0042】

この実験結果から、動摩擦力については、φ１５０のハードタイプ２０Ｂはソフトタイプ２０Ｙの約２倍となることが判った。また、ハードタイプ２０Ｂの速度低下の原因は、おそらく動摩擦力の差によるものであると考えるが、一部に、製造方法の差による透水率の違いなども考えられる。

【0043】

連球法における挙動については、
第１投目のピグが約２０ｍほど先行した状態から、キャッチャーＣまで移動する間の、各ピグ２０Ｙ、２０Ｂの位置関係に着目した。すなわち約８０～８５ｍを移動する間の相互間隔の変化については、同一硬さであれば、その間隔は縮まる傾向にあるが、短縮代はもとの間隔の１０～１５％程度である。
これにハードタイプ２０Ｂが加わると、ソフトタイプ２０Ｙに比べさらに１５％程度遅れながら移動し、最終的にハードタイプ２０Ｂの後ろにソフトタイプ２０Ｙを入れる場合は当初距離の２５～３０％程度間隔が縮まると考えなければならない。
このことから、ソフトタイプ２０Ｙ→ハードタイプ２０Ｂを順々に投入するのが好ましいことが分かる（図５（ａ）参照）。

【0044】

夾雑物除去実験（砂及び現場採取土）においては、
管路内への夾雑物の投入量は、図６に示すように、砂(硅砂５号)ａ、現場採取土（シルト混じり粘土）ａ’とも３００ｋｇを投入した。砂ａについては、ポンプ圧力を０．４ＭＰａまで上昇して排出することができたが、排出時間も１６分と夾雑物のない状態とくらべて５倍を要した。管路Ａへの圧力の影響や、模擬管路の内面状況が理想的であることを鑑みると、０．３ＭＰａ以下での運用が実用上の限界条件と考える。
一方、現場採取土ａ’については、ポンプ圧０．３ＭＰａで全量排出でき、２投目、３投目が各々積み残した夾雑物を回収しながら搬送していく様子が確認できた。
洗浄性については、当初粘着性のあるシルト混じり粘土ａ’のほうが悪いと予測していたが、砂ａに比べて良好であった。これは、模擬管路の内面状態が良好なことや細粒分が多く見かけの比重が軽いことに加え、充填してから間がなく圧密されずに浮遊状態の粒子が多く存在していることも影響しているのではないかと考える。
この実験結果から、洗浄性は、「粘土混じりシルトａ’」→「砂ａ」→「石」の順に悪くなるといえる。
「連球法」の効果については、夾雑物ａ、ａ’を投入した状態（表８のＮｏ３の時間：４分２２秒）と夾雑物がない状態（表８のＮｏ１の時間：３分２４秒）とをくらべると、１分程度時間は遅くなるが、３回ボール（ピグ）を個々に通過させる場合に比べると、水量も時間も短縮できる。
今回の実験結果から、連球法と単純に３回洗浄との時間及び水量を比較すると表１１のようになり、連球法が優れていることが理解できる。

【0045】

【表11】

【0046】

さらに、このＰＣボール（ピグ）２０の密度、弾性定数（弾性率、弾性係数）及び透水率が使用に耐え得るかを検証するために、各径のＰＣボール２０に、図２（ａ）、（ｂ）に示す軟質ウレタン樹脂の発泡体からなる球状をした無垢のソフトタイプ及びハードタイプを用い、「密度」、「透水率」、「弾性定数」を各々以下の方法で測定した。

【0047】

「密度の測定」
各ＰＣボール２０について、上記と同様に、実外径（直径）ｄ（ｍｍ）から求めた体積（ｃｍ^３）の計算結果と質量ｍ（ｇ）を用い、下記式（１）により、密度ρ（ｇ／ｃｍ^３）を算出した。
ρ＝ｍ／Ｖ ・・・・・・（１）
その結果を表１２、図８に示す。
この図８及び表１２によると、ソフトタイプが０．０５９［ｇ／ｃｍ^３］、０．０５８［ｇ／ｃｍ^３］程度、ハードタイプが０．０９９［ｇ／ｃｍ^３］、０．０９１［ｇ／ｃｍ^３］程度となっており、後者が前者に対し、密度が約１．６倍と高い。

【0048】

【表12】

【0049】

「弾性定数］
上記図４において、上皿秤Ｈに代えて偏平状体重計を採用し、上記弾性定数の測定と同様に、その体重計の上面（載置面）にピグ２０を載せ、板を介して荷重Ｎをかけて、自然状態からの直径が、７０％（ｗ_７０）及び５０％（ｗ_５０）に圧縮するために必要な荷重（Ｎ）を求めた。
その測定結果を表１３、図９に示す。その表１３中の「圧縮直径ｄ」の左列は「自然直径に対する圧縮直径の割合％」、右列は「圧縮直径」をそれぞれ示す。
この表１３及び図９によると、ハードタイプの弾性定数（弾性係数）がソフトタイプより、１．２～１．５倍高くなって硬いことが分かる。

【0050】

【表13】

【0051】

「透水率］
図１０に示す装置によって測定した。その装置は、１００ｍｍφの塩化ビニル管３１の両端面にゴム輪３２を固定するとともに、ゴム板３３を宛がい、ゴム輪３２を間にして前記ゴム板３３と押し輪３４をボルト・ナット３５で締め付けることによって管３１内を止水する。その管３１内に金網３６で塞いだ７５ｍｍφの塩化ビニル管３７を同軸に設け、前記管３１内にＰＣボール２０を装填する。管３１の一方には、複数のバルブ３８ａ、３８ｂ、３８ｃを設けたホース３８、３８を介して水Ｗを流入可能とすると共に、管３１の他方からは、バルブ３８ｄを設けたホース３８を介してポリタンク３９に前記水Ｗを流入可能とする。図中、３８ｅは水圧計である。

【0052】

この透水性試験装置において、まず、図中、一番左のバルブ３８ａとその直線上にあるバルブ３８ｂを開き、管３１内を満水とする。つぎに、出口側（右側）のバルブ３８ｄを開き、管３１内及びＰＣボール２０内のエアを抜き抜き取った後、一番左のバルブ３８ａを一旦閉じ、出口側のホース３８をポリタンク３９の中に入れる。
この状態において、一番左のバルブ３８ａを開けると共に、ストップウォッチでその開放時からの経過時間を計測しつつ、ポリタンク３９に１０Ｌの水が入ったら、バルブ３８ａとストップウォッチを止める。
この作用の後、蓋４０を開け、ボール２０のサイズ・種類を変更し、上記の作用を繰り返して、各ＰＣボール２０の透水率を測定した。その測定結果を表１４、図１１に示す。

【0053】

【表14】

【0054】

この透水率実験の結果によると、図１１に示すように、ハードタイプのボール２０Ｂの方がソフトタイプのボール２０Ｙに比べて透水率が高いことが分かる。このため、ソフトタイプのボール２０Ｙがハードタイプのボール２０Ｂに比べて水圧を受けやすいことが理解でき、最初の夾雑物除去には好ましいことが分かる。すなわち、ソフトタイプのボール２０Ｙで最初の夾雑物除去を行い、続いて、ハードタイプのボール２０Ｂで除去し残った夾雑物除去を行うことが好ましいことが分かる。
また、透水率が変化すると、ボール２０を押す力が変わってくるため、管３１内の進行速度が変化しやすいと言える。管３１に対してＰＣボール２０が大きくなると、ボールにできるシワが大きくなり、透水率に影響が出やすかった。

【0055】

以上の実験から、連球法による洗浄が優れていることを確認でき、これによって、既設管路の洗浄を円滑に行い得ることが確認できる。この管路内の夾雑物の除去は、従来と同様に、その除去のみならず、管路の機能診断を行う前に行ったり、その除去の後に、前記機能診断を行ったりする場合がある。
その連球法による洗浄は、上水道のみならず、農業用パイプライン（農業用水管路）、化学工場の薬品ライン等の他の流体管路に採用し得ることは言うまでもない。
なお、連球法によって複数のピグ２０を連続して管路に投入する場合は、ランチャーＬを複数用意することが好ましい。例えば、図１２に示す態様とし、回路切替弁８によって両ランチャーＬ、Ｌを管路Ａ及びポンプ６に交互に（個別かつ選択的に）接続してピグ２０を投入する。
ピグ２０は球状に限らず、特許文献１図７、図１２等に記載の銃弾状等と任意である。また、ピグ２０の外周面には慣性を高める、シリコーンゴム等のコーティングをすることが好ましい。

【0056】

なお、上記実施形態は、管路が塩化ビニル製であったため、ソフトタイプ２０Ｙ（黄色）→ハードタイプ２９Ｂ（黒色）→ソフトタイプ２０Ｙ（黄色）の順で投入したが、管路の材質によって適宜に変更することは勿論であり、例えば、内面モルタルライニングのダクタイル鋳鉄管にあっては、ソフトタイプ２０Ｙ（黄色）→ソフトタイプ２０Ｙ（黄色）→ハードタイプ２９Ｂ（黒色）の順で投入する。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0057】

Ｃ キャッチャー
Ｌ ランチャー
１ パイプ
４ 圧力計
５ 流量計
２０、２０Ｙ、２０Ｂ、２０Ｗ ピグ（ＰＣボール）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】