下水発電工法。
【課題】下水発電システムをパイプライン更生法を利用して簡易に施工できるようにし、また宅内マスから下水本管への取付管の接続に支障をきたすことのない下水発電システムを構築する。
【解決手段】外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電線を収容して既設下水管内に供給し、この供給されてくる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させたり、既設下水管路ＡにおけるマンホールＭ近傍の下水管部分に導電線コイル２００を設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させる。
【解決手段】外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電線を収容して既設下水管内に供給し、この供給されてくる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させたり、既設下水管路ＡにおけるマンホールＭ近傍の下水管部分に導電線コイル２００を設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水管を流れる汚水の電荷を利用して電力を発生させる下水発電工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水管路は全国に張り巡らされており、その汚水の流動をエネルギー資源として利用できればその技術的・経済的意義は極めて大である。
最近、その下水流をエネルギー資源に利用する下水発電システムが発表され、その実用化が企図されている（非特許文献１）。
【非特許文献１】水道産業新聞，第４０８９号，平成１６年８月１２日
【０００３】
その発電システムの原理は「下水が大量のプラス電荷を帯びており、この下水の流動に伴い発生する磁界が下水の流動変化に応じて変化し、下水管に設置したコイルに交鎖する磁界の変化でコイルに電力が発生される」とされている。
発表者の実験結果によると、電力量は下水管の長さやコイルの巻数に比例し、１ＫＷ〜２０ＫＷの電力が得られたと報告されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、下水管路に導電体のコイルを付設するには、下水性能上、下水管内径を確保して下水の流動性を保証することが不可欠である。
また、コイルを付設した下水本管では、下水本管に宅内マスからの取付管を接続する際、コイルが破断される危険性がある。
従って、単にコイルを下水管に付設するだけでは、前記下水発電システムの工業化は至難である。
老朽化した地中パイプラインを更生する方法として、製管工法、反転工法、形成工法等が開発され（非特許文献２）、その実績例は広地域に及んでいる。
【非特許文献２】農業用パイプライン更生，ＳＰＡ−Ａ工法技術資料，積水化学工業株式会社土木システム事業部，２０００年６月発行，ｐ５４〜５５
【０００５】
本発明の目的は、下水発電システムをパイプライン更生法を利用して簡易に施工できるようにすることにある。
本発明の他の目的は、宅内マスから下水本管への取付管の接続に支障をきたすことのない下水発電システムを構築することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る下水発電工法は、既設下水管の内面に導電線コイルを設置したのち、下水管内面に合成樹脂製更生内管を設け、この内管を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る下水発電工法は、既設下水管内面に外郭が密接される断面形状を記憶させた断面屈曲縮小合成樹脂管を導電線をコイル巻して前記下水管内に挿入し、この挿入した断面屈曲縮小合成樹脂管を加熱により原形状に復元し、この復元した合成樹脂管を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る下水発電工法は、外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電線を収容して既設下水管内に供給し、この供給されて
くる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする。
請求項４に係る下水発電工法は、請求項３の下水発電工法において、少なくとも一つの補強リブ間に導電線を固定するためのクリップを設け、少なくとも一つの補強リブ間に収容した導電線を該クリップで固定することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る下水発電工法は、外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電性補強材を収容して既設下水管内に供給し、この供給されてくる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電性補強材をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る下水発電工法は、外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材と導電線を担持させた合成樹脂製帯状材とを既設下水管内において螺旋状に接合して製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る下水発電工法は、既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分に導電線コイルを設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に係る下水発電工法は、既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分の内径を拡大し、この内面部分に導電線コイルを設置し、この部分に合成樹脂ライニングを施し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１３】
請求項９に係る下水発電工法は、老朽マンホールとそのマンホール近傍の下水管部分を取替え、その取替えた下水管部分に導電線コイルを設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に係る下水発電工法は、中心筒の外面に取付けた螺旋案内板が縦管内に支持されてなる高落差部分を備えた下水管路の前記中心筒内に導電線コイルを収容し、前記縦管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
現在、更生時期に近づいている下水管路は多数存在し、請求項１によれば更生と同時に下水発電システムを構築できてコスト的に有利である。特に、製管工法で更生すれば、その更生管内径を充分に大きくできるので下水性能もよく保持できる。
【００１６】
請求項２に係る下水発電工法では、断面屈曲縮小合成樹脂管を導電線をコイル巻して前記下水管内に挿入しているから、ライナー管の挿入が容易であり、良好な作業性を保証できる。
【００１７】
請求項３に係る下水発電工法よれば、製管工法を使用しているが、帯状材の補強リブ管空間をコイルの設置空間に利用しているので、帯状材の製管内径に影響を及ぼすことなくコイルを設置でき、通常の製管更生と同様に良好な下水性能を保証できる。
【００１８】
請求項４に係る下水発電工法によれば、製管更生中、クリップで導電線を安定に保持できるので、通常通り製管更生を円滑に施工できる。
【００１９】
請求項５に係る下水発電工法によれば、製管の補強材をコイルに利用できるので低コストで下水発電工法を構築できる。
【００２０】
請求項６に係る発電工法によれば、帯状材以外に接合材にもコイルを付設して全体のコイル巻数を増し発電量の増加を図ることができる。
【００２１】
請求項７に係る下水発電工法では、コイルを設置する長さ範囲が短いが、プラス電荷を帯びた下水の流動に基づく磁界に対しコイルに誘起される電力が磁界方向に対し同一巻回方向のコイルの巻数に比例するから、マンホール近傍の下水管部分の単位長さ当たりのコイル巻数を多くすることにより充分な電力を得ることができる。また、マンホール近傍の下水管部分のみにコイルを設置すればよいから、施工が容易である。更に、図８の（ハ）に示すようにマンホール近傍の宅地内汚水マスを取付け管で下水本管に接続する場合、その接続位置をマンホールから１０ｍ程度離れた下水本管箇所とすることができ、取付け管長さを通常の範囲にとどめ得、しかもマンホール近傍の下水本管部分のコイルを切断する畏れがないから、その接続工事も円滑に行うことができる。
【００２２】
請求項８に係る下水発電工法によれば、前記請求項７の効果に加え、マンホール近傍の下水管部分の内径をコイルの設置にもかかわらず既設下水管の内径に等しくすることができ、下水性能を良好に保持できる。
【００２３】
請求項９に係る下水発電工法によれば、老朽マンホールの更新設置時にマンホール近傍の下水管部分をコイル付き管に入れ替えればよく、老朽マンホールの更新施工を有効に利用して下水発電システムを構築できる。
【００２４】
請求項１０に係る下水発電工法では、高落差汚水流下管を備えた下水管路に対し、高落差汚水流下管内にコイルを収容するだけで下水発電システムを構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１−１〜図１−４は、本発明において使用する自走式製管機及びその製管機を使用したライニング施工法を示している。
図１−１の（イ）は管状体に形成される合成樹脂製帯状材Ｄの一例を示し、図１−１の（ロ）はその帯状材の相接する縁端部の接合状態を示している。
図１−１において、Ｄは帯状材（塩化ビニル樹脂やポリエチレン樹脂を主成分とするものを使用することが好ましい）であり、外面に一定の巾方向間隔を隔てて長手方向のＴ型リブを成形し、帯状材の一方の縁端側のＴ型リブの根元に雌型係止溝ｊを成形し、帯状材の他方の縁端側に雄型係止凸条ｊ’を成形してあり、図１−１の（ロ）に示すように、螺旋状にされた帯状材の相接する縁端部間が雌型係止溝ｊと雄型係止凸条ｊ’との嵌合により接合される。ｓはシール材であり、帯状材Ｄに貼してある。
【００２６】
図１−２は自走式製管機を示し、フレーム１の前後フレーム部材１１１，１１２間に所定の相互間隔で案内ローラ１３を軸支し、外面ローラ１２１と内面ローラ１２２とギャボックス１２４と油圧モータ２５等からなる接合機構部をフレーム１に付設した構成である。
図１−２において、１２３は油圧モータ１２５の固定配管と油圧ホース１２３１との間を連結するロータリジョイントである。
この接合機構部による帯状材の相接する縁端部間の接合過程は、図１−３に示す通りであり、外面ローラ１２１と内面ローラ１２２との間に油圧モータ１２５の駆動力で帯状材Ｄが螺旋状に送られ、雌型係止溝と雄型係止凸条との嵌合により接合された帯状材螺旋接合管状体に、最初の接合機構部に供給されてくる帯状材Ｄが嵌合接合されていく。
【００２７】
図１−４は上記の自走式製管機を使用したライニング施工法を示す説明図であり、Ａは
既設管を、Ｍは出発側マンホールを、Ｈは出発側マンホール上に配設した帯状材供給ドラムを、Ｂは前記した製管機を、Ｍ’は到達側マンホールを、Ｐは到達側マンホールＭ’上に配設した油圧ポンプを、１２３１は油圧ホースをそれぞれ示している。
図１−４中、製管機Ｂにおいて、図１−２に示す接合機構部２の外面ローラ２１及び内面ローラ２２が油圧モータ２５の駆動で同調回転され、これらのローラで帯状材Ｄが製管機Ｂの案内ローラ３上に送り込まれて螺旋状に巻回されていくと共にドラムＨから製管機Ｂに送られてくる帯状材Ｄの一方の縁端が図１−３により説明した通り、案内ローラ３，…に螺旋状に巻回接合された先の帯状材の他方の縁端に前記した嵌合接合構造で接合されていく。
この場合、油圧モータによる接合機構部の帯状材の送り速度とドラムからの帯状材の供給速度とが平衡され、その送り速度に平衡した速度で帯状材螺旋接合管状体が形成されていく。
【００２８】
図１−４において、帯状材螺旋接合管状体Ｅの出発マンホールＭ側は既設管Ａに実質的に固定されており、油圧モータにより前記接合機構部の外面ローラ及び内面ローラに加えられる駆動力が帯状材に伝達され、ライニングされた帯状材螺旋接合管状体がこの伝達力に対して固定であるために製管機が回転前進されていく。この場合、帯状材の送り速度をＶ、管状体の径をｒとすれば、製管機の回転速度が、ほぼＶ／２πｒで与えられ（帯状材の巻回方向がほぼ管周方向にあるため、巻回角を管周方向に対し０としてある）、前進速度が巻回角をθとしてＶsinθで与えられ、製管機が到達マンホールに達するとマンホー
ル間の一経間のライニング施工が実質上終了される。
【００２９】
請求項１に係る発電工法を前記の自走式製管機を使用して実施するには、まず、既設下水管の内面にエナメル線等の絶縁導電線をコイル状に設置する。エナメル線等の絶縁導電線とは、エナメル線等の絶縁導電線の多数本をバインド線や樹脂で固めたものも含まれる（以下、同じ）。
このコイルの設置には、下水管内径よりも大なる外径の螺旋状に加工した絶縁導電線を下水管内径よりも少なる外径のコイル束に弾性的に縮径し、この縮径コイル束の導電線一端を出発側マンホールの管路口に固定し、更に、縮径コイル束を導電線を繰り出しつつ到達側マンホールに向け移動させる方法を使用することができる。繰り出された導電線は下水管内面に弾性曲げ反力で押しつけられてコイル状に保持される。
このようにして下水管の内面に絶縁導電線をコイル状に設置したのち、前記図１−１に示した外面に一定の巾方向間隔を隔てて長手方向のＴ型リブを成形し、帯状材の一方の縁端側のＴ型リブの根元に雌型係止溝ｊを成形し、帯状材の他方の縁端側に雄型係止凸条ｊ’を成形してなる帯状材Ｄを出発側マンホールから製管機に供給し、下水管内で螺旋状に接合して製管しながら連続の合成樹脂製内管を延設していく。合成樹脂製内管と下水管内面との間にモルタル等のグラウト材を裏込めしつつ合成樹脂製内管を延設していくことができる。
【００３０】
現在、更生時期に近づいている下水管路は多数存在し、請求項１によれば更生と同時に下水発電システムを構築できてコスト的に有利である。特に製管工法で更生すれば、その更生管内径を充分に大きくできるので下水性能もよく保持できる。
【００３１】
請求項３に係る発電工法を前記製管機を使用して実施するには、図２に示すように合成樹脂製帯状材の外面の複数箇の補強リブの少なくとも一つの補強リブ間にエナメル線等の絶縁導電線２を収容したうえで、帯状材を出発側マンホールから製管機に送り、下水管内で螺旋状に接合して製管しながら連続の合成樹脂製内管を延設していく。
絶縁導電線を収容する補強リブ間の位置は、図１−３において、接合機構部の外面ローラ１２１の鍔が欠在する箇所とするか、または外面ローラ１２１の適当な鍔を省略して空間状態とした補強リブ間の位置とすることができる。
少なくとも一つの補強リブ間への絶縁導電線の収容に関しては、絶縁導電線を収容した帯状材を帯状材供給ドラムに巻回しておき、この帯状材を製管機に供給してもよいし、帯状材供給ドラムとは別に設けた絶縁導電線供給ドラムから繰り出した絶縁導電線を帯状材供給ドラムから繰り出した帯状材の所定の補強リブ間に収容しつつ製管機に供給するようにしてもよい。
【００３２】
請求項３に係る下水発電工法よれば、帯状材の補強リブ管空間をコイルの設置空間に利用しているので、帯状材の製管内径に影響を及ぼすことなくコイルを設置でき、通常の製管更生と同様に良好な下水性能を保証できる。
【００３３】
請求項４に係る下水発電工法においては、図３に示すように、少なくとも一つの補強リブ間に導電線を固定するためのクリップ２１を設け、少なくとも一つの補強間に収容した導電線２を該クリップ２１で弾性的に固定している。このクリップは帯状材の押出成形時に一体に設けてもよいし、クリップ部材を接着剤や融着等により後付けしてもよい。
請求項４に係る下水発電工法によれば、製管更生中、導電線を安定に保持できるので、通常通り製管更生を円滑に施工できる。
【００３４】
請求項５に係る下水発電工法を前記製管機を使用して実施するには、図４の（イ）に示すように合成樹脂製帯状材の外面の複数箇の補強リブの少なくとも一つの補強リブ間に導電性補強材２０を収容したうえで、帯状材を出発側マンホールから製管機に供給し、下水管内で螺旋状に接合して製管しながら連続の合成樹脂製内管を延設していく。
導電性補強材を収容する補強リブ間の位置は、図１−３において、接合機構部２の外面ローラ１２１の鍔が欠在する箇所とするか、または外面ローラ１２１の適当な鍔を省略して空間状態とした補強リブ間の位置とすることができる。
少なくとも一つの補強リブ間への導電性補強材の収容に関しては、補強材を収容した帯状材を帯状材供給ドラムに巻回しておき、この帯状材を製管機に供給してもよいし、帯状材供給ドラムとは別に設けた補強材供給ドラムから繰り出した補強材を帯状材供給ドラムから繰り出した帯状材の所定の補強リブ間に収容しつつ製管機に供給するようにしてもよい。
【００３５】
請求項５に係る下水発電工法によれば、帯状材の螺旋状製管に伴い導電性補強材が螺旋状に形成され補強材以外にコイルとしても機能するようになる。
【００３６】
請求項５に係る発電工法では、図４の（ロ）に示すように導電性補強材２０を絶縁導電線２に対するクリップとしても利用しコイルの巻数を増やすことができる。
前記導電性補強材の断面形状は、外圧に対する耐圧潰性を高め得る形状、従って、大なる断面二次モーメントの断面形状とされる。前記Ｗ型以外に例えば図４の（ハ）に示すＵ型とすることができる。
導電性補強材の内側に前記したモルタル等のグラウト材を回り込ませるために当該導電性補強材に孔を設けることもできる。
請求項５に係る下水発電工法によれば、製管の補強材をコイルに利用できるので低コストで下水発電工法を構築できる。
【００３７】
図５は請求項６に係る発電工法工法において使用する合成樹脂製帯状材Ｄと合成樹脂製接合材Ｄｏを示し、合成樹脂製帯状材Ｄは前記図１−１と同様に、例えば外面に一定の巾方向間隔を隔てて長手方向のＴ型リブを成形し、帯状材の一方の縁端側のＴ型リブの根元に雌型係止溝ｊを成形し、帯状材の他方の縁端側に雄型係止凸条ｊ’を成形してある。合成樹脂製接合材Ｄｏにおいては、一方の縁端側に前記帯状材Ｄの雌型係止溝ｊに嵌合される雄型係止凸条ｊｏ’を成形し、他方の縁端側に前記帯状材Ｄの雌型係止溝ｊ’に嵌合される雌型係止凸条ｊｏを成形し、中間部外面にエナメル線等の絶縁導電線２を担持させて
ある。
請求項６に係る下水発電工法を製管機を使用して実施するには、ドラムから出発側マンホールを経て前記合成樹脂製帯状材Ｄと合成樹脂製接合材Ｄｏを製管機に供給し、この供給されてくる両材を螺旋状に嵌合接合し製管して合成樹脂製ライニングを延設していく。絶縁導電線担持の接合材の螺旋化により導電線のコイルが形成される。
請求項６に係る発電工法を製管機を使用して実施するには、両材Ｄ，Ｄｏを互いに並列に嵌合接合してドラムに巻回しておき、これをドラムから出発側マンホールを経て製管機に供給し、この供給されてくる接合材嵌合帯状材を螺旋状に嵌合接合し製管して合成樹脂製ライニングを延設していくこともできる。
請求項６に係る発電工法によれば、帯状材以外に接合材にもコイルを付設して全体のコイル巻数を増し発電量の増加を図ることができる。
【００３８】
本発明において、製管機を使用する場合、製管機には自走式製管機の外、供給されてくる帯状材または帯状材と接合材とを下水管内に潜入した作業者の人力操作で螺旋状に嵌合接合していく人力製管機を使用することもできる。
【００３９】
図６の（イ）〜（ニ）は本発明において使用する形成ライナー工法及びライナー材を示している。
図６の（イ）に示すように、ライナー材Ｅにおいては、外径が下水管内径よりも大なる塩化ビニル樹脂やポリエチレン等の熱可塑性樹脂原管（点線で示されている）、好ましくは塩化ビニル樹脂原管をその原管形状を記憶させて屈曲縮小形状、例えばオメガ形に成形してある。この屈曲縮小成形温度はガラス転移温度Ｔｇ〜Ｔｇ＋４０℃の範囲とすることが好ましい。
その理由は、この温度範囲で屈曲縮小成形した塩化ビニル樹脂ライナー材を、この成形温度以上に加熱すると、分子鎖の凍結が解除され、残留ストレスが解放されて原形の円形断面に復元されるが、（Ｔｇ〜Ｔｇ＋４０℃）の温度領域でガラス領域からゴム領域への転移が生じ回復限界が高くなり、また復元速度が速くなり、復元温度を１００℃〜７０℃程度にでき、復元のための加熱媒体に低蒸気圧のスチームの使用が可能となるからである。
このライナー材を使用して既設管内面をライニングするには、図６の（ロ）に示すように、出発側マンホールＭよりライナー材Ｅを既設管内にウィンチＷで引込み、更に図６の（ハ）に示すように、ボイラーユニット車Ｕよりライナー材の内部に加熱蒸気を送り込んで加熱したライナー材Ｅを形状記憶効果により原形に復元させ、円形復元後、低圧の圧縮空気（０．５〜１．５kgf/cm2）を供給して図６の（ニ）に示すように、管内面に密着さ
せ、これにてライニングを終了する。
【００４０】
請求項１に係る発電工法を前記形成ライナー工法により実施するには、まず、既設下水管の内面にエナメル線等の絶縁導電線をコイル状に設置する。このコイルの設置には、下水管内径よりも大なる外径の螺旋状に加工した絶縁導電線を下水管内径よりも少なる外径のコイル束に弾性的に縮径し、この縮径コイル束の導電線一端を出発側マンホールの管路口に固定し、更に、縮径コイル束を導電線を繰り出しつつ到達側マンホールに向け移動させる方法を使用することができる。繰り出された導電線は下水管内面に弾性曲げ反力で押しつけられてコイル状に保持される。
このようにして下水管の内面に絶縁導電線をコイル状に設置したのち、図６の（ロ）〜（ニ）に示した手順で下水管内面に合成樹脂ライナーを施していけばよい。
【００４１】
請求項２に係る発電工法では、エナメル線等の導電線を緩く巻いたライナー材を出発側マンホールより既設下水管内にウィンチで引込み、更に図６の（ハ）に示すように、ボイラーユニット車Ｕより加熱蒸気をライナー材の内部に送り込んで加熱したライナー材を形状記憶効果により原形に復元させ、円形復元後、図６の（ニ）に示すように低圧の圧縮空
気（０．５〜１．５kgf/cm2）を供給して管内面に密着させている。
この場合、エナメル線等の導電線を予め緩く巻いたライナー材をドラムに巻取り、これを既設下水管内に引き込んでもよいし、ドラムよりマンホールの管路口に至る途中で絶縁導電線を巻きつけつつライナー材を既設下水管内に引き込んでもよい。
【００４２】
図７は、本発明において使用するホースライニング反転工法を示している。
図７において、Ｍは出発側マンホール、Ｈはホースライニング材Ｅを巻き付けたドラム、３１はドラムＨを包囲する気密カバー、３１０は気密カバー３１の空気吐出口、３２は気密カバー３１内に加圧空気を供給するためのコンプレッサである。
ホースライニング材Ｅの反転前の形態では、柔軟なシールホースの外面側に熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂含浸繊維層が存在する。熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂等を挙げることができるが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。繊維には、ガラス繊維やポリエステル不織布を使用できる。
反転工法を実施するには、反転前のホースライニング材Ｅをドラムから所定長さ引き出し、その先端を反転し硬化性樹脂含浸繊維層を内面側にしシールホースを外面側にして気密カバー３１の空気吐出口３１０に気密に結着し、次でコンプレッサ３３を駆動して空気を気密カバー３１内に吹き込んでホースライニング材Ｅを下水管内に反転挿入していく。
この反転挿入のもとでは硬化性樹脂含浸繊維層が内面側に在り、反転挿入後、加熱空気の供給またはランプ挿入による光照射で硬化性樹脂含浸繊維層を熱硬化または光硬化させていく。
【００４３】
請求項１に係る発電工法を前記反転工法により実施するには、まず、既設下水管の内面にエナメル線等の絶縁導電線をコイル状に設置する。このコイルの設置には、下水管内径よりも大なる外径の螺旋状に加工した絶縁導電線を下水管内径よりも少なる外径のコイル束に弾性的に縮径し、この縮径コイル束の導電線一端を出発側マンホールの管路口に固定し、更に、縮径コイル束を導電線を繰り出しつつ到達側マンホールに向け移動させる方法を使用することができる。繰り出された導電線は下水管内面に弾性曲げ反力で押しつけられてコイル状に保持される。
このようにして下水管の内面に絶縁導電線をコイル状に設置したのち、図７に示すように下水管内面をホースライニングしていけばよい。
【００４４】
請求項７に係る下水発電工法では、図８の（イ）に示すように、既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分の内面にエナメル線等の絶縁導電線のコイル２００を設置し、次で、図８の（ロ）に示すようにそのコイル２００の内面に前記した製管工法、反転工法、形成工法等により合成樹脂ライニングＥを施している。マンホール近傍の下水管部分はマンホールの管路口から１０ｍ以内とすることができる。
請求項７に係る下水発電工法では、コイル２００を設置する長さ範囲が短いが、プラス電荷を帯びた下水の流動に基づく磁界に対しコイル２００に誘起される電力が磁界方向に対し同一巻回方向のコイルの巻数に比例するから、マンホール近傍の下水管部分の単位長さ当たりのコイル巻数を多くすることにより充分な電力を得ることができる。また、マンホール近傍の下水管部分のみにコイルを設置すればよいから、施工が容易である。更に、図８の（ハ）に示すようにマンホール近傍の宅地内汚水マス４１を取付け管４で下水本管Ａに接続する場合、その接続位置をマンホールから１０ｍ程度離れた下水本管箇所とすることができ、取付け管４の長さを通常の範囲にとどめ得、しかもマンホール近傍の下水本管部分のコイル２０を切断する畏れがないから、その接続工事も円滑に行うことができる。
【００４５】
請求項７に係る下水発電工法は、前記した合成樹脂製帯状材の少なくとも一つの補強リブ間にエナメル線等の絶縁導電線または導電性補強材を収容し、この帯状材を既設マンホ
ール近傍の下水管部分に供給し螺旋状に製管することにより実施することもできる。
【００４６】
請求項８に係る下水発電工法では、図９の（イ）に示すように、既設のマンホール近傍Ｍの下水管部分ａ、例えばマンホール管路口から１０ｍ以内の下水管部分ａの内面を削るか、下水管部分ａを除去することにより内径を拡大し、図９の（ロ）に示すように、この拡大内郭部分にエナメル線等の絶縁導電線のコイル２００を設置し、次で、図９の（ハ）に示すように、そのコイル２００の内面に前記した製管工法、反転工法、形成工法等により合成樹脂ライニングＥを施している。
請求項８に係る下水発電工法によれば、前記請求項７の効果に加え、マンホール近傍の下水管部分の内径をコイルの設置にもかかわらず既設下水管の内径に等しくすることができ、下水性能を良好に保持できる。
【００４７】
請求項７または８に係る下水発電工法は、図１０に示すような波付け合成樹脂管ｅの谷に沿いエナメル線等の絶縁導電線２を巻付けたコイル付き合成樹脂管を既設マンホール近傍の下水管部分に挿入することにより実施することもできる。
【００４８】
図１１は請求項９に係る下水発電工法を示すための図面である。
図１１の（イ）は既設のマンホールＭ及びその両側の下水管Ａを示している。このマンホールＭは老朽のために取替え時期に達しており、請求項９に係る下水発電工法では、図１１の（ロ）に示すようにその老朽マンホールＭ及びマンホール近傍の下水管部分ａを開削除去し、次で、図１１の（ハ）に示すように、マンホールＭｏを新たに設置すると共にマンホール近傍の下水管設置予定部分にコイル２００設置の新規管Ｅを敷設している。このコイル設置管には、エナメル線等の絶縁導電線を巻付けた合成樹脂管、コンクリート管、ダクタイル管等のコイル付き管を使用できる。
請求項９に係る下水発電工法によれば、老朽マンホールの更新設置時にマンホール近傍の下水管部分をコイル付き管に入れ替えればよく、老朽マンホールの更新施工を有効に利用して下水発電システムを構築できる。
【００４９】
図１２は請求項１０に係る下水発電工法で使用する高落差汚水流下管を示している。
図１２において、５は縦管であり、上端側面に流入口５１を、下端側面に流出口５２をそれぞれ設け、管５内を導入部５３１、上部螺旋案内部５３２、中間案内部５３３及び下部螺旋案内部５３４に区画してある。５４は上部螺旋案内部５３２内に収容した螺旋案内部材であり、中心筒５４１の下半部外面に螺旋案内板５４２を取付け、この螺旋案内板５４２を上部螺旋案内部５３２に収容し、中心筒５４１を縦管上端の蓋５５に貫通支持してある。２０は中心筒５４１内に収容したエナメル線等の絶縁導電線のコイルである。５４３は下部螺旋案内部内に取付けた螺旋案内板である。
請求項１０に係る下水発電工法では、図１２に示する高落差汚水流下管を下水管路の途中に設けている。
例えば、マンホールの上流側管路口とマンホール底の下流側管路口との落差が大きいマンホールにおいて、マンホールの上流側管路口を高落差汚水流下管の流入口に連通し、高落差汚水流下管の流出口をマンホール底の下流側管路口に連通している。この場合、高落差汚水流下管内を流下する汚水の流れが螺旋方向であり、その螺旋流れにより発生する磁界が中心筒内のコイルに交鎖して電力が発生される。
請求項１０に係る下水発電工法では、高落差汚水流下管を備えた下水管路に対し、高落差汚水流下管内にコイルを収容するだけで下水発電システムを構築でき、施工が容易である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
下水発電システムにより得られる電力が数ＫＷ程度の弱電力でも、マンホール上の信号機や街灯の電源としての利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１−１】本発明において使用する製管工法で用いる合成樹脂製帯状材を示す図面である。
【図１−２】本発明において使用する製管工法で用いる自走式製管機を示す図面である。
【図１−３】前記自走式製管機の製管状態を示す図面である。
【図１−４】本発明において使用する製管工法を示す図面である。
【図２】請求項３に係る下水発電工法において使用する導電線収納帯状材を示す図面である。
【図３】請求項４に係る下水発電工法において使用する導電線収納帯状材を示す図面である。
【図４】請求項５に係る下水発電工法において使用する補強導電材収納帯状材および補強導電材を示す図面である。
【図５】請求項６に係る下水発電工法において使用する帯状材および導電線担持接合部材を示す図面である。
【図６】本発明において使用する形成工法と形成工法において使用するライナー材を示す図面である。
【図７】本発明において使用する反転工法を示す図面である。
【図８】請求項７に係る下水発電工法を示す図面である。
【図９】請求項８に係る下水発電工法を示す図面である。
【図１０】請求項７に係る下水発電工法において使用するコイル付設管を示す図面である。
【図１１】請求項９に係る下水発電工法を示す図面である。
【図１２】請求項１０に係る下水発電工法において使用する高落差下水流下管を示す図面である。
【符号の説明】
【００５２】
Ａ 既設下水管
Ｂ 製管機
Ｄ 帯状材
Ｄｏ 導電線担持接合材
Ｅ 内管またはライニング
２ 導電線
２０ 導電補強材
２１ クリップ
２００ コイル
５ 高落差下水流下管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水管を流れる汚水の電荷を利用して電力を発生させる下水発電工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水管路は全国に張り巡らされており、その汚水の流動をエネルギー資源として利用できればその技術的・経済的意義は極めて大である。
最近、その下水流をエネルギー資源に利用する下水発電システムが発表され、その実用化が企図されている（非特許文献１）。
【非特許文献１】水道産業新聞，第４０８９号，平成１６年８月１２日
【０００３】
その発電システムの原理は「下水が大量のプラス電荷を帯びており、この下水の流動に伴い発生する磁界が下水の流動変化に応じて変化し、下水管に設置したコイルに交鎖する磁界の変化でコイルに電力が発生される」とされている。
発表者の実験結果によると、電力量は下水管の長さやコイルの巻数に比例し、１ＫＷ〜２０ＫＷの電力が得られたと報告されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、下水管路に導電体のコイルを付設するには、下水性能上、下水管内径を確保して下水の流動性を保証することが不可欠である。
また、コイルを付設した下水本管では、下水本管に宅内マスからの取付管を接続する際、コイルが破断される危険性がある。
従って、単にコイルを下水管に付設するだけでは、前記下水発電システムの工業化は至難である。
老朽化した地中パイプラインを更生する方法として、製管工法、反転工法、形成工法等が開発され（非特許文献２）、その実績例は広地域に及んでいる。
【非特許文献２】農業用パイプライン更生，ＳＰＡ−Ａ工法技術資料，積水化学工業株式会社土木システム事業部，２０００年６月発行，ｐ５４〜５５
【０００５】
本発明の目的は、下水発電システムをパイプライン更生法を利用して簡易に施工できるようにすることにある。
本発明の他の目的は、宅内マスから下水本管への取付管の接続に支障をきたすことのない下水発電システムを構築することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る下水発電工法は、既設下水管の内面に導電線コイルを設置したのち、下水管内面に合成樹脂製更生内管を設け、この内管を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る下水発電工法は、既設下水管内面に外郭が密接される断面形状を記憶させた断面屈曲縮小合成樹脂管を導電線をコイル巻して前記下水管内に挿入し、この挿入した断面屈曲縮小合成樹脂管を加熱により原形状に復元し、この復元した合成樹脂管を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る下水発電工法は、外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電線を収容して既設下水管内に供給し、この供給されて
くる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする。
請求項４に係る下水発電工法は、請求項３の下水発電工法において、少なくとも一つの補強リブ間に導電線を固定するためのクリップを設け、少なくとも一つの補強リブ間に収容した導電線を該クリップで固定することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る下水発電工法は、外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電性補強材を収容して既設下水管内に供給し、この供給されてくる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電性補強材をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る下水発電工法は、外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材と導電線を担持させた合成樹脂製帯状材とを既設下水管内において螺旋状に接合して製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る下水発電工法は、既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分に導電線コイルを設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に係る下水発電工法は、既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分の内径を拡大し、この内面部分に導電線コイルを設置し、この部分に合成樹脂ライニングを施し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１３】
請求項９に係る下水発電工法は、老朽マンホールとそのマンホール近傍の下水管部分を取替え、その取替えた下水管部分に導電線コイルを設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に係る下水発電工法は、中心筒の外面に取付けた螺旋案内板が縦管内に支持されてなる高落差部分を備えた下水管路の前記中心筒内に導電線コイルを収容し、前記縦管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
現在、更生時期に近づいている下水管路は多数存在し、請求項１によれば更生と同時に下水発電システムを構築できてコスト的に有利である。特に、製管工法で更生すれば、その更生管内径を充分に大きくできるので下水性能もよく保持できる。
【００１６】
請求項２に係る下水発電工法では、断面屈曲縮小合成樹脂管を導電線をコイル巻して前記下水管内に挿入しているから、ライナー管の挿入が容易であり、良好な作業性を保証できる。
【００１７】
請求項３に係る下水発電工法よれば、製管工法を使用しているが、帯状材の補強リブ管空間をコイルの設置空間に利用しているので、帯状材の製管内径に影響を及ぼすことなくコイルを設置でき、通常の製管更生と同様に良好な下水性能を保証できる。
【００１８】
請求項４に係る下水発電工法によれば、製管更生中、クリップで導電線を安定に保持できるので、通常通り製管更生を円滑に施工できる。
【００１９】
請求項５に係る下水発電工法によれば、製管の補強材をコイルに利用できるので低コストで下水発電工法を構築できる。
【００２０】
請求項６に係る発電工法によれば、帯状材以外に接合材にもコイルを付設して全体のコイル巻数を増し発電量の増加を図ることができる。
【００２１】
請求項７に係る下水発電工法では、コイルを設置する長さ範囲が短いが、プラス電荷を帯びた下水の流動に基づく磁界に対しコイルに誘起される電力が磁界方向に対し同一巻回方向のコイルの巻数に比例するから、マンホール近傍の下水管部分の単位長さ当たりのコイル巻数を多くすることにより充分な電力を得ることができる。また、マンホール近傍の下水管部分のみにコイルを設置すればよいから、施工が容易である。更に、図８の（ハ）に示すようにマンホール近傍の宅地内汚水マスを取付け管で下水本管に接続する場合、その接続位置をマンホールから１０ｍ程度離れた下水本管箇所とすることができ、取付け管長さを通常の範囲にとどめ得、しかもマンホール近傍の下水本管部分のコイルを切断する畏れがないから、その接続工事も円滑に行うことができる。
【００２２】
請求項８に係る下水発電工法によれば、前記請求項７の効果に加え、マンホール近傍の下水管部分の内径をコイルの設置にもかかわらず既設下水管の内径に等しくすることができ、下水性能を良好に保持できる。
【００２３】
請求項９に係る下水発電工法によれば、老朽マンホールの更新設置時にマンホール近傍の下水管部分をコイル付き管に入れ替えればよく、老朽マンホールの更新施工を有効に利用して下水発電システムを構築できる。
【００２４】
請求項１０に係る下水発電工法では、高落差汚水流下管を備えた下水管路に対し、高落差汚水流下管内にコイルを収容するだけで下水発電システムを構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１−１〜図１−４は、本発明において使用する自走式製管機及びその製管機を使用したライニング施工法を示している。
図１−１の（イ）は管状体に形成される合成樹脂製帯状材Ｄの一例を示し、図１−１の（ロ）はその帯状材の相接する縁端部の接合状態を示している。
図１−１において、Ｄは帯状材（塩化ビニル樹脂やポリエチレン樹脂を主成分とするものを使用することが好ましい）であり、外面に一定の巾方向間隔を隔てて長手方向のＴ型リブを成形し、帯状材の一方の縁端側のＴ型リブの根元に雌型係止溝ｊを成形し、帯状材の他方の縁端側に雄型係止凸条ｊ’を成形してあり、図１−１の（ロ）に示すように、螺旋状にされた帯状材の相接する縁端部間が雌型係止溝ｊと雄型係止凸条ｊ’との嵌合により接合される。ｓはシール材であり、帯状材Ｄに貼してある。
【００２６】
図１−２は自走式製管機を示し、フレーム１の前後フレーム部材１１１，１１２間に所定の相互間隔で案内ローラ１３を軸支し、外面ローラ１２１と内面ローラ１２２とギャボックス１２４と油圧モータ２５等からなる接合機構部をフレーム１に付設した構成である。
図１−２において、１２３は油圧モータ１２５の固定配管と油圧ホース１２３１との間を連結するロータリジョイントである。
この接合機構部による帯状材の相接する縁端部間の接合過程は、図１−３に示す通りであり、外面ローラ１２１と内面ローラ１２２との間に油圧モータ１２５の駆動力で帯状材Ｄが螺旋状に送られ、雌型係止溝と雄型係止凸条との嵌合により接合された帯状材螺旋接合管状体に、最初の接合機構部に供給されてくる帯状材Ｄが嵌合接合されていく。
【００２７】
図１−４は上記の自走式製管機を使用したライニング施工法を示す説明図であり、Ａは
既設管を、Ｍは出発側マンホールを、Ｈは出発側マンホール上に配設した帯状材供給ドラムを、Ｂは前記した製管機を、Ｍ’は到達側マンホールを、Ｐは到達側マンホールＭ’上に配設した油圧ポンプを、１２３１は油圧ホースをそれぞれ示している。
図１−４中、製管機Ｂにおいて、図１−２に示す接合機構部２の外面ローラ２１及び内面ローラ２２が油圧モータ２５の駆動で同調回転され、これらのローラで帯状材Ｄが製管機Ｂの案内ローラ３上に送り込まれて螺旋状に巻回されていくと共にドラムＨから製管機Ｂに送られてくる帯状材Ｄの一方の縁端が図１−３により説明した通り、案内ローラ３，…に螺旋状に巻回接合された先の帯状材の他方の縁端に前記した嵌合接合構造で接合されていく。
この場合、油圧モータによる接合機構部の帯状材の送り速度とドラムからの帯状材の供給速度とが平衡され、その送り速度に平衡した速度で帯状材螺旋接合管状体が形成されていく。
【００２８】
図１−４において、帯状材螺旋接合管状体Ｅの出発マンホールＭ側は既設管Ａに実質的に固定されており、油圧モータにより前記接合機構部の外面ローラ及び内面ローラに加えられる駆動力が帯状材に伝達され、ライニングされた帯状材螺旋接合管状体がこの伝達力に対して固定であるために製管機が回転前進されていく。この場合、帯状材の送り速度をＶ、管状体の径をｒとすれば、製管機の回転速度が、ほぼＶ／２πｒで与えられ（帯状材の巻回方向がほぼ管周方向にあるため、巻回角を管周方向に対し０としてある）、前進速度が巻回角をθとしてＶsinθで与えられ、製管機が到達マンホールに達するとマンホー
ル間の一経間のライニング施工が実質上終了される。
【００２９】
請求項１に係る発電工法を前記の自走式製管機を使用して実施するには、まず、既設下水管の内面にエナメル線等の絶縁導電線をコイル状に設置する。エナメル線等の絶縁導電線とは、エナメル線等の絶縁導電線の多数本をバインド線や樹脂で固めたものも含まれる（以下、同じ）。
このコイルの設置には、下水管内径よりも大なる外径の螺旋状に加工した絶縁導電線を下水管内径よりも少なる外径のコイル束に弾性的に縮径し、この縮径コイル束の導電線一端を出発側マンホールの管路口に固定し、更に、縮径コイル束を導電線を繰り出しつつ到達側マンホールに向け移動させる方法を使用することができる。繰り出された導電線は下水管内面に弾性曲げ反力で押しつけられてコイル状に保持される。
このようにして下水管の内面に絶縁導電線をコイル状に設置したのち、前記図１−１に示した外面に一定の巾方向間隔を隔てて長手方向のＴ型リブを成形し、帯状材の一方の縁端側のＴ型リブの根元に雌型係止溝ｊを成形し、帯状材の他方の縁端側に雄型係止凸条ｊ’を成形してなる帯状材Ｄを出発側マンホールから製管機に供給し、下水管内で螺旋状に接合して製管しながら連続の合成樹脂製内管を延設していく。合成樹脂製内管と下水管内面との間にモルタル等のグラウト材を裏込めしつつ合成樹脂製内管を延設していくことができる。
【００３０】
現在、更生時期に近づいている下水管路は多数存在し、請求項１によれば更生と同時に下水発電システムを構築できてコスト的に有利である。特に製管工法で更生すれば、その更生管内径を充分に大きくできるので下水性能もよく保持できる。
【００３１】
請求項３に係る発電工法を前記製管機を使用して実施するには、図２に示すように合成樹脂製帯状材の外面の複数箇の補強リブの少なくとも一つの補強リブ間にエナメル線等の絶縁導電線２を収容したうえで、帯状材を出発側マンホールから製管機に送り、下水管内で螺旋状に接合して製管しながら連続の合成樹脂製内管を延設していく。
絶縁導電線を収容する補強リブ間の位置は、図１−３において、接合機構部の外面ローラ１２１の鍔が欠在する箇所とするか、または外面ローラ１２１の適当な鍔を省略して空間状態とした補強リブ間の位置とすることができる。
少なくとも一つの補強リブ間への絶縁導電線の収容に関しては、絶縁導電線を収容した帯状材を帯状材供給ドラムに巻回しておき、この帯状材を製管機に供給してもよいし、帯状材供給ドラムとは別に設けた絶縁導電線供給ドラムから繰り出した絶縁導電線を帯状材供給ドラムから繰り出した帯状材の所定の補強リブ間に収容しつつ製管機に供給するようにしてもよい。
【００３２】
請求項３に係る下水発電工法よれば、帯状材の補強リブ管空間をコイルの設置空間に利用しているので、帯状材の製管内径に影響を及ぼすことなくコイルを設置でき、通常の製管更生と同様に良好な下水性能を保証できる。
【００３３】
請求項４に係る下水発電工法においては、図３に示すように、少なくとも一つの補強リブ間に導電線を固定するためのクリップ２１を設け、少なくとも一つの補強間に収容した導電線２を該クリップ２１で弾性的に固定している。このクリップは帯状材の押出成形時に一体に設けてもよいし、クリップ部材を接着剤や融着等により後付けしてもよい。
請求項４に係る下水発電工法によれば、製管更生中、導電線を安定に保持できるので、通常通り製管更生を円滑に施工できる。
【００３４】
請求項５に係る下水発電工法を前記製管機を使用して実施するには、図４の（イ）に示すように合成樹脂製帯状材の外面の複数箇の補強リブの少なくとも一つの補強リブ間に導電性補強材２０を収容したうえで、帯状材を出発側マンホールから製管機に供給し、下水管内で螺旋状に接合して製管しながら連続の合成樹脂製内管を延設していく。
導電性補強材を収容する補強リブ間の位置は、図１−３において、接合機構部２の外面ローラ１２１の鍔が欠在する箇所とするか、または外面ローラ１２１の適当な鍔を省略して空間状態とした補強リブ間の位置とすることができる。
少なくとも一つの補強リブ間への導電性補強材の収容に関しては、補強材を収容した帯状材を帯状材供給ドラムに巻回しておき、この帯状材を製管機に供給してもよいし、帯状材供給ドラムとは別に設けた補強材供給ドラムから繰り出した補強材を帯状材供給ドラムから繰り出した帯状材の所定の補強リブ間に収容しつつ製管機に供給するようにしてもよい。
【００３５】
請求項５に係る下水発電工法によれば、帯状材の螺旋状製管に伴い導電性補強材が螺旋状に形成され補強材以外にコイルとしても機能するようになる。
【００３６】
請求項５に係る発電工法では、図４の（ロ）に示すように導電性補強材２０を絶縁導電線２に対するクリップとしても利用しコイルの巻数を増やすことができる。
前記導電性補強材の断面形状は、外圧に対する耐圧潰性を高め得る形状、従って、大なる断面二次モーメントの断面形状とされる。前記Ｗ型以外に例えば図４の（ハ）に示すＵ型とすることができる。
導電性補強材の内側に前記したモルタル等のグラウト材を回り込ませるために当該導電性補強材に孔を設けることもできる。
請求項５に係る下水発電工法によれば、製管の補強材をコイルに利用できるので低コストで下水発電工法を構築できる。
【００３７】
図５は請求項６に係る発電工法工法において使用する合成樹脂製帯状材Ｄと合成樹脂製接合材Ｄｏを示し、合成樹脂製帯状材Ｄは前記図１−１と同様に、例えば外面に一定の巾方向間隔を隔てて長手方向のＴ型リブを成形し、帯状材の一方の縁端側のＴ型リブの根元に雌型係止溝ｊを成形し、帯状材の他方の縁端側に雄型係止凸条ｊ’を成形してある。合成樹脂製接合材Ｄｏにおいては、一方の縁端側に前記帯状材Ｄの雌型係止溝ｊに嵌合される雄型係止凸条ｊｏ’を成形し、他方の縁端側に前記帯状材Ｄの雌型係止溝ｊ’に嵌合される雌型係止凸条ｊｏを成形し、中間部外面にエナメル線等の絶縁導電線２を担持させて
ある。
請求項６に係る下水発電工法を製管機を使用して実施するには、ドラムから出発側マンホールを経て前記合成樹脂製帯状材Ｄと合成樹脂製接合材Ｄｏを製管機に供給し、この供給されてくる両材を螺旋状に嵌合接合し製管して合成樹脂製ライニングを延設していく。絶縁導電線担持の接合材の螺旋化により導電線のコイルが形成される。
請求項６に係る発電工法を製管機を使用して実施するには、両材Ｄ，Ｄｏを互いに並列に嵌合接合してドラムに巻回しておき、これをドラムから出発側マンホールを経て製管機に供給し、この供給されてくる接合材嵌合帯状材を螺旋状に嵌合接合し製管して合成樹脂製ライニングを延設していくこともできる。
請求項６に係る発電工法によれば、帯状材以外に接合材にもコイルを付設して全体のコイル巻数を増し発電量の増加を図ることができる。
【００３８】
本発明において、製管機を使用する場合、製管機には自走式製管機の外、供給されてくる帯状材または帯状材と接合材とを下水管内に潜入した作業者の人力操作で螺旋状に嵌合接合していく人力製管機を使用することもできる。
【００３９】
図６の（イ）〜（ニ）は本発明において使用する形成ライナー工法及びライナー材を示している。
図６の（イ）に示すように、ライナー材Ｅにおいては、外径が下水管内径よりも大なる塩化ビニル樹脂やポリエチレン等の熱可塑性樹脂原管（点線で示されている）、好ましくは塩化ビニル樹脂原管をその原管形状を記憶させて屈曲縮小形状、例えばオメガ形に成形してある。この屈曲縮小成形温度はガラス転移温度Ｔｇ〜Ｔｇ＋４０℃の範囲とすることが好ましい。
その理由は、この温度範囲で屈曲縮小成形した塩化ビニル樹脂ライナー材を、この成形温度以上に加熱すると、分子鎖の凍結が解除され、残留ストレスが解放されて原形の円形断面に復元されるが、（Ｔｇ〜Ｔｇ＋４０℃）の温度領域でガラス領域からゴム領域への転移が生じ回復限界が高くなり、また復元速度が速くなり、復元温度を１００℃〜７０℃程度にでき、復元のための加熱媒体に低蒸気圧のスチームの使用が可能となるからである。
このライナー材を使用して既設管内面をライニングするには、図６の（ロ）に示すように、出発側マンホールＭよりライナー材Ｅを既設管内にウィンチＷで引込み、更に図６の（ハ）に示すように、ボイラーユニット車Ｕよりライナー材の内部に加熱蒸気を送り込んで加熱したライナー材Ｅを形状記憶効果により原形に復元させ、円形復元後、低圧の圧縮空気（０．５〜１．５kgf/cm2）を供給して図６の（ニ）に示すように、管内面に密着さ
せ、これにてライニングを終了する。
【００４０】
請求項１に係る発電工法を前記形成ライナー工法により実施するには、まず、既設下水管の内面にエナメル線等の絶縁導電線をコイル状に設置する。このコイルの設置には、下水管内径よりも大なる外径の螺旋状に加工した絶縁導電線を下水管内径よりも少なる外径のコイル束に弾性的に縮径し、この縮径コイル束の導電線一端を出発側マンホールの管路口に固定し、更に、縮径コイル束を導電線を繰り出しつつ到達側マンホールに向け移動させる方法を使用することができる。繰り出された導電線は下水管内面に弾性曲げ反力で押しつけられてコイル状に保持される。
このようにして下水管の内面に絶縁導電線をコイル状に設置したのち、図６の（ロ）〜（ニ）に示した手順で下水管内面に合成樹脂ライナーを施していけばよい。
【００４１】
請求項２に係る発電工法では、エナメル線等の導電線を緩く巻いたライナー材を出発側マンホールより既設下水管内にウィンチで引込み、更に図６の（ハ）に示すように、ボイラーユニット車Ｕより加熱蒸気をライナー材の内部に送り込んで加熱したライナー材を形状記憶効果により原形に復元させ、円形復元後、図６の（ニ）に示すように低圧の圧縮空
気（０．５〜１．５kgf/cm2）を供給して管内面に密着させている。
この場合、エナメル線等の導電線を予め緩く巻いたライナー材をドラムに巻取り、これを既設下水管内に引き込んでもよいし、ドラムよりマンホールの管路口に至る途中で絶縁導電線を巻きつけつつライナー材を既設下水管内に引き込んでもよい。
【００４２】
図７は、本発明において使用するホースライニング反転工法を示している。
図７において、Ｍは出発側マンホール、Ｈはホースライニング材Ｅを巻き付けたドラム、３１はドラムＨを包囲する気密カバー、３１０は気密カバー３１の空気吐出口、３２は気密カバー３１内に加圧空気を供給するためのコンプレッサである。
ホースライニング材Ｅの反転前の形態では、柔軟なシールホースの外面側に熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂含浸繊維層が存在する。熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂等を挙げることができるが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。繊維には、ガラス繊維やポリエステル不織布を使用できる。
反転工法を実施するには、反転前のホースライニング材Ｅをドラムから所定長さ引き出し、その先端を反転し硬化性樹脂含浸繊維層を内面側にしシールホースを外面側にして気密カバー３１の空気吐出口３１０に気密に結着し、次でコンプレッサ３３を駆動して空気を気密カバー３１内に吹き込んでホースライニング材Ｅを下水管内に反転挿入していく。
この反転挿入のもとでは硬化性樹脂含浸繊維層が内面側に在り、反転挿入後、加熱空気の供給またはランプ挿入による光照射で硬化性樹脂含浸繊維層を熱硬化または光硬化させていく。
【００４３】
請求項１に係る発電工法を前記反転工法により実施するには、まず、既設下水管の内面にエナメル線等の絶縁導電線をコイル状に設置する。このコイルの設置には、下水管内径よりも大なる外径の螺旋状に加工した絶縁導電線を下水管内径よりも少なる外径のコイル束に弾性的に縮径し、この縮径コイル束の導電線一端を出発側マンホールの管路口に固定し、更に、縮径コイル束を導電線を繰り出しつつ到達側マンホールに向け移動させる方法を使用することができる。繰り出された導電線は下水管内面に弾性曲げ反力で押しつけられてコイル状に保持される。
このようにして下水管の内面に絶縁導電線をコイル状に設置したのち、図７に示すように下水管内面をホースライニングしていけばよい。
【００４４】
請求項７に係る下水発電工法では、図８の（イ）に示すように、既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分の内面にエナメル線等の絶縁導電線のコイル２００を設置し、次で、図８の（ロ）に示すようにそのコイル２００の内面に前記した製管工法、反転工法、形成工法等により合成樹脂ライニングＥを施している。マンホール近傍の下水管部分はマンホールの管路口から１０ｍ以内とすることができる。
請求項７に係る下水発電工法では、コイル２００を設置する長さ範囲が短いが、プラス電荷を帯びた下水の流動に基づく磁界に対しコイル２００に誘起される電力が磁界方向に対し同一巻回方向のコイルの巻数に比例するから、マンホール近傍の下水管部分の単位長さ当たりのコイル巻数を多くすることにより充分な電力を得ることができる。また、マンホール近傍の下水管部分のみにコイルを設置すればよいから、施工が容易である。更に、図８の（ハ）に示すようにマンホール近傍の宅地内汚水マス４１を取付け管４で下水本管Ａに接続する場合、その接続位置をマンホールから１０ｍ程度離れた下水本管箇所とすることができ、取付け管４の長さを通常の範囲にとどめ得、しかもマンホール近傍の下水本管部分のコイル２０を切断する畏れがないから、その接続工事も円滑に行うことができる。
【００４５】
請求項７に係る下水発電工法は、前記した合成樹脂製帯状材の少なくとも一つの補強リブ間にエナメル線等の絶縁導電線または導電性補強材を収容し、この帯状材を既設マンホ
ール近傍の下水管部分に供給し螺旋状に製管することにより実施することもできる。
【００４６】
請求項８に係る下水発電工法では、図９の（イ）に示すように、既設のマンホール近傍Ｍの下水管部分ａ、例えばマンホール管路口から１０ｍ以内の下水管部分ａの内面を削るか、下水管部分ａを除去することにより内径を拡大し、図９の（ロ）に示すように、この拡大内郭部分にエナメル線等の絶縁導電線のコイル２００を設置し、次で、図９の（ハ）に示すように、そのコイル２００の内面に前記した製管工法、反転工法、形成工法等により合成樹脂ライニングＥを施している。
請求項８に係る下水発電工法によれば、前記請求項７の効果に加え、マンホール近傍の下水管部分の内径をコイルの設置にもかかわらず既設下水管の内径に等しくすることができ、下水性能を良好に保持できる。
【００４７】
請求項７または８に係る下水発電工法は、図１０に示すような波付け合成樹脂管ｅの谷に沿いエナメル線等の絶縁導電線２を巻付けたコイル付き合成樹脂管を既設マンホール近傍の下水管部分に挿入することにより実施することもできる。
【００４８】
図１１は請求項９に係る下水発電工法を示すための図面である。
図１１の（イ）は既設のマンホールＭ及びその両側の下水管Ａを示している。このマンホールＭは老朽のために取替え時期に達しており、請求項９に係る下水発電工法では、図１１の（ロ）に示すようにその老朽マンホールＭ及びマンホール近傍の下水管部分ａを開削除去し、次で、図１１の（ハ）に示すように、マンホールＭｏを新たに設置すると共にマンホール近傍の下水管設置予定部分にコイル２００設置の新規管Ｅを敷設している。このコイル設置管には、エナメル線等の絶縁導電線を巻付けた合成樹脂管、コンクリート管、ダクタイル管等のコイル付き管を使用できる。
請求項９に係る下水発電工法によれば、老朽マンホールの更新設置時にマンホール近傍の下水管部分をコイル付き管に入れ替えればよく、老朽マンホールの更新施工を有効に利用して下水発電システムを構築できる。
【００４９】
図１２は請求項１０に係る下水発電工法で使用する高落差汚水流下管を示している。
図１２において、５は縦管であり、上端側面に流入口５１を、下端側面に流出口５２をそれぞれ設け、管５内を導入部５３１、上部螺旋案内部５３２、中間案内部５３３及び下部螺旋案内部５３４に区画してある。５４は上部螺旋案内部５３２内に収容した螺旋案内部材であり、中心筒５４１の下半部外面に螺旋案内板５４２を取付け、この螺旋案内板５４２を上部螺旋案内部５３２に収容し、中心筒５４１を縦管上端の蓋５５に貫通支持してある。２０は中心筒５４１内に収容したエナメル線等の絶縁導電線のコイルである。５４３は下部螺旋案内部内に取付けた螺旋案内板である。
請求項１０に係る下水発電工法では、図１２に示する高落差汚水流下管を下水管路の途中に設けている。
例えば、マンホールの上流側管路口とマンホール底の下流側管路口との落差が大きいマンホールにおいて、マンホールの上流側管路口を高落差汚水流下管の流入口に連通し、高落差汚水流下管の流出口をマンホール底の下流側管路口に連通している。この場合、高落差汚水流下管内を流下する汚水の流れが螺旋方向であり、その螺旋流れにより発生する磁界が中心筒内のコイルに交鎖して電力が発生される。
請求項１０に係る下水発電工法では、高落差汚水流下管を備えた下水管路に対し、高落差汚水流下管内にコイルを収容するだけで下水発電システムを構築でき、施工が容易である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
下水発電システムにより得られる電力が数ＫＷ程度の弱電力でも、マンホール上の信号機や街灯の電源としての利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１−１】本発明において使用する製管工法で用いる合成樹脂製帯状材を示す図面である。
【図１−２】本発明において使用する製管工法で用いる自走式製管機を示す図面である。
【図１−３】前記自走式製管機の製管状態を示す図面である。
【図１−４】本発明において使用する製管工法を示す図面である。
【図２】請求項３に係る下水発電工法において使用する導電線収納帯状材を示す図面である。
【図３】請求項４に係る下水発電工法において使用する導電線収納帯状材を示す図面である。
【図４】請求項５に係る下水発電工法において使用する補強導電材収納帯状材および補強導電材を示す図面である。
【図５】請求項６に係る下水発電工法において使用する帯状材および導電線担持接合部材を示す図面である。
【図６】本発明において使用する形成工法と形成工法において使用するライナー材を示す図面である。
【図７】本発明において使用する反転工法を示す図面である。
【図８】請求項７に係る下水発電工法を示す図面である。
【図９】請求項８に係る下水発電工法を示す図面である。
【図１０】請求項７に係る下水発電工法において使用するコイル付設管を示す図面である。
【図１１】請求項９に係る下水発電工法を示す図面である。
【図１２】請求項１０に係る下水発電工法において使用する高落差下水流下管を示す図面である。
【符号の説明】
【００５２】
Ａ 既設下水管
Ｂ 製管機
Ｄ 帯状材
Ｄｏ 導電線担持接合材
Ｅ 内管またはライニング
２ 導電線
２０ 導電補強材
２１ クリップ
２００ コイル
５ 高落差下水流下管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設下水管の内面に導電線コイルを設置したのち、その下水管内面に合成樹脂製更生内管を設け、この内管を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項２】
既設下水管内面に外郭が密接される断面形状を記憶させた断面屈曲縮小合成樹脂管を導電線をコイル巻して前記下水管内に挿入し、この挿入した断面屈曲縮小合成樹脂管を加熱により原形状に復元し、この復元した合成樹脂管を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項３】
外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電線を収容して既設下水管内に供給し、この供給されてくる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項４】
少なくとも一つの補強リブ間に導電線を固定するためのクリップを設け、少なくとも一つの補強リブ間に収容した導電線を該クリップで固定することを特徴とする請求項３記載の下水発電工法。
【請求項５】
外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電性補強材を収容して既設下水管内に供給し、この供給されてくる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電性補強材をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項６】
外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材と導電線を担持させた合成樹脂製帯状材とを下水管内において螺旋状に接合して製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項７】
既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分に導電線コイルを設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項８】
既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分の内径を拡大し、この内面部分に導電線コイルを設置し、この部分に合成樹脂ライニングを施し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項９】
老朽マンホールとそのマンホール近傍の下水管部分を取替え、その取替えた下水管部分に導電線コイルを設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項１０】
中心筒の外面に取付けた螺旋案内板が縦管内に支持されてなる高落差部分を備えた下水管路の前記中心筒内に導電線コイルを収容し、前記縦管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項１】
既設下水管の内面に導電線コイルを設置したのち、その下水管内面に合成樹脂製更生内管を設け、この内管を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項２】
既設下水管内面に外郭が密接される断面形状を記憶させた断面屈曲縮小合成樹脂管を導電線をコイル巻して前記下水管内に挿入し、この挿入した断面屈曲縮小合成樹脂管を加熱により原形状に復元し、この復元した合成樹脂管を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項３】
外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電線を収容して既設下水管内に供給し、この供給されてくる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項４】
少なくとも一つの補強リブ間に導電線を固定するためのクリップを設け、少なくとも一つの補強リブ間に収容した導電線を該クリップで固定することを特徴とする請求項３記載の下水発電工法。
【請求項５】
外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材を少なくとも一つの補強リブ間に導電性補強材を収容して既設下水管内に供給し、この供給されてくる帯状材を螺旋状に製管すると共に前記導電性補強材をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項６】
外面に複数条の補強リブを有する合成樹脂製帯状材と導電線を担持させた合成樹脂製帯状材とを下水管内において螺旋状に接合して製管すると共に前記導電線をコイル状とし、この製管した管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項７】
既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分に導電線コイルを設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項８】
既設下水管路におけるマンホール近傍の下水管部分の内径を拡大し、この内面部分に導電線コイルを設置し、この部分に合成樹脂ライニングを施し、下水管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項９】
老朽マンホールとそのマンホール近傍の下水管部分を取替え、その取替えた下水管部分に導電線コイルを設置し、下水管内を流れる下水で前記導電線のコイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【請求項１０】
中心筒の外面に取付けた螺旋案内板が縦管内に支持されてなる高落差部分を備えた下水管路の前記中心筒内に導電線コイルを収容し、前記縦管内を流れる下水で前記導電線コイルに電力を発生させることを特徴とする下水発電工法。
【図１−１】
【図１−２】
【図１−３】
【図１−４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１−２】
【図１−３】
【図１−４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−９０００１（Ｐ２００６−９０００１Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７６０８４（Ｐ２００４−２７６０８４）
【出願日】平成１６年９月２２日（２００４．９．２２）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２２日（２００４．９．２２）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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