JP2001280961A

JP2001280961A - 配管状況検出装置

Info

Publication number: JP2001280961A
Application number: JP2000095963A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Iwanaga; 哲哉岩永; Tsutomu Kairiku; 力海陸
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】道路を掘削することなく、地中に埋設された
ガスを輸送する管２の勾配などの配管状況を検出する。【解決手段】地上から地中埋設管２内に移動体６を押
し込んで挿入し、この移動体６の管内における管軸に沿
う押し込み長さを、管内位置センサ１４によって検出す
る。移動体６には、直交座標系の３つの各軸の傾斜角度
をそれぞれ検出する傾斜センサ６５〜６７が収納され
る。移動体６にはさらにテレビカメラ８が連結されても
よく、さらに湿度流れの方向、流速などを検出する手段
が取付けられてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば土壌など
の隠蔽場所に設置されたガスなどの流体を輸送する管の
勾配などの配管状況を、管を掘削することなく検出する
ための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば道路の地中に埋設されたガスを
輸送する管の勾配を知ることによって、その管内に水が
浸入したとき、その浸入した差し水の移動する方向およ
びその差し水が滞留する位置を推定することができる。
道路の直下に埋設された管の勾配は、道路の勾配とは必
ずしも一致していない。従来では、地中に埋設された管
の勾配を知るために、道路の路面を掘削し、管の勾配を
把握している。この道路の掘削のために多くの労力が必
要になるとともに、交通の障害になる。

【０００３】この問題を解決する先行技術は、特許２５
６６２８２である。この先行技術では、管内部を走行す
る管内検査カメラ装置に、傾斜角度センサと横転角セン
サとが搭載される。傾斜角センサは、管軸方向の傾きを
検出するために、センサが傾くと振り子の平衡点がず
れ、この平衡点から角度に相当する信号が検出器から発
生され、トルカにフィードバックされ、これによって振
り子が平衡点に押し戻され、このときトルカに流れる電
流は、入力傾斜角度の sin角度に比例し、電圧信号とし
て導出される。横転角センサも、傾斜角センサと同様な
上述の基本原理を有し、この横転角センサの出力電圧を
利用して、傾斜角センサの出力電圧の横転方向に傾いた
ときにおける誤差を補正するために用いられる。

【０００４】この先行技術では、振り子が用いられ、し
たがって傾斜角センサおよび横転角センサの構成が大形
化するという問題がある。したがって小径の管の配管状
況を検出することができない。またこの先行技術では、
振り子を用いて傾斜角および横転角を検出するので、そ
れらの角度がたとえば９０度以上傾斜すると、振り子が
その付近の部材に接触してしまい、角度の検出が不可能
になる。したがって先行技術では、測定可能な角度範囲
が±９０度に限定されてしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、土壌
などの隠蔽場所に埋設された管の勾配などの配管状況
を、その管を掘削することなしに、簡便に検出すること
ができるようにするとともに、前述の振り子を用いる先
行技術に比べて、３次元の広い角度範囲にわたって正確
に角度を検出することができるようにした配管状況検出
装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、管内を管軸に
沿って移動する移動体と、移動体に設けられ、直交座標
系の３つの各軸の傾斜角度をそれぞれ検出する傾斜セン
サとを含むことを特徴とする配管状況検出装置である。

【０００７】また本発明は、管内を管軸に沿って移動す
る移動体と、移動体に設けられ、直交座標系の３つの各
軸の傾斜角度をそれぞれ検出する傾斜センサと、移動体
の管内における管軸に沿う位置を検出する管内位置セン
サと、傾斜センサと管内位置センサとの各出力に応答
し、管の３次元の配管状況を演算する手段とを含むこと
を特徴とする配管状況検出装置である。

【０００８】本発明に従えば、たとえば道路などの土壌
中には、ガスまたは液体などの流体を輸送する管が埋設
されており、この管の勾配などの配管状況を検出するた
めに本発明が実施される。この管内には、移動体が移動
され、この移動体には、直交座標系の３つの各軸ｘ，
ｙ，ｚの傾斜角度θｘ，θｙ，θｚをそれぞれ検出する
傾斜センサが設けられる。したがって移動体のどのよう
な姿勢であっても、各軸毎の傾斜角度を、誤差を生じる
ことなく正確に検出することができ、前述の先行技術に
関連して述べた振り子を用いて角度を検出する構成の有
する問題点が解決され、あらゆる角度を高精度で、その
角度の範囲が３６０度にわたり、検出可能となる。

【０００９】移動体の管内における管軸に沿う位置は、
管内位置センサによって検出される。管内位置センサ
は、地上側の固定位置に設けられてもよく、また移動体
に設けられてもよい。こうして移動体の管軸に沿う位置
における傾斜センサの検出傾斜角度に基づいて、演算手
段は、管の３次元の配管状況を演算して求める。こうし
て隠蔽場所に設けられた管を、掘削して露出する必要な
しに、その管の勾配などの配管状況を、正確に把握する
ことが容易に可能になる。したがって管が道路直下に埋
設されている場合であっても、管の掘削のために大きな
労力を必要とせず、また交通障害を生じることなく、配
管状況の検出が可能である。移動体には、管の内面に接
触する車輪が設けられておらず、これによって移動体が
管内でその移動体の軸線まわりに転倒するおそれがな
く、正確な傾斜角度を測定することができるけれども、
本発明の考え方に従えば、移動体には、車輪が設けられ
ていてもよい。

【００１０】本発明は、演算手段は、管内位置センサの
出力に応答し、移動体が管軸に沿って予め定める距離だ
け移動するたびに、各傾斜センサの出力をストアするメ
モリと、メモリのストア内容に基づいて、３次元の配管
状況を作成する手段とを含むことを特徴とする。

【００１１】本発明に従えば、演算手段のメモリには、
管内位置センサによって、移動体が管軸に沿って予め定
める距離、たとえば１ｃｍずつ移動するたびに、傾斜セ
ンサの出力がストアされ、こうして得られたメモリのス
トア内容に基づき、配管状況を３次元で把握することが
できる。

【００１２】本発明は、移動体は、管軸に沿って管内に
挿入され、傾斜センサが取付けられる円筒状の移動体本
体と、移動体の両端部に着脱可能に設けられ、移動体本
体は軸線方向外方になるにつれて先細状に形成される端
部材とを含み、移動体本体と端部材とには、移動体本体
の軸線に沿って平行に延び、管内の流体が流れる通路が
全長にわたって形成され、前記通路内に、流体を物理的
または化学的な値を検出する検出手段が設けられること
を特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、移動体は、直円筒状の移
動体本体の両端部に一対の端部材が着脱可能に連結さ
れ、こうして構成される移動体の全長にわたって、管内
のガスまたは流体が流れる通路が形成され、この通路内
に、検出手段が設けられる。検出手段は、流体の物理的
または化学的な値を検出する構成を有し、たとえば管内
のガスの湿度、流れの方向、流速などを検出する構成を
有してもよい。

【００１４】本発明は、移動体には、押込み可能な可撓
性を有する線状体が連結され、管内位置センサは、線状
体の管内への挿入長さを検出することを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、移動体には、線状体が連
結され、この線状体をたとえば地上から管内に押し込む
ことによって、移動体を管内で押し込んで走行すること
ができ、またこの線状体を引っ張ることによっても、移
動体を管内で走行することができる。このような線状体
は、たとえば素線がコイル軸線方向に当接して形成され
たコイルから成ってもよく、可撓性および弾発性を有
し、押し込んで挿入する力を、伝達することができる構
成を有する。

【００１６】また、線状体は、ポリエチレンなどの合成
樹脂から成る可撓性を有する管であってもよく、可撓性
を有する繊維強化プラスチックから成る軸芯体を有する
管であってもよい。管内位置センサは、地上から管内に
押し込まれる挿入長さを検出し、これによって移動体、
したがって傾斜センサの管内の位置を検出することがで
きる。

【００１７】本発明は、移動体には、管内で作業を行う
管内作業手段が設けられることを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、管内作業手段が、移動体
に設けられる。この管内作業手段は、たとえばカメラで
あってもよく、たとえば移動体の押込み方向下流側、す
なわち前方には、工業用テレビカメラが取付けられ、管
内を撮像し、その管内の損傷個所、屈曲個所などを撮像
することができる。管内作業手段は、カメラのほかに、
排水作業手段であってもよく、この排水作業手段は、移
動体に設けられた吸引部を有し、この吸引部は管外に設
けられた吸引ポンプに可撓管を介して連結され、吸引部
によって管内に貯留している水を吸引して抽水する。ま
た管内作業手段は、管内のガスの成分をサンプリングし
て検出するガスサンプリング作業手段であってもよく、
さらに管内に堆積している堆積物を採取する堆積物サン
プリング作業手段であってもよく、さらに管内のガス漏
洩個所にシール剤を注入するシール剤注入作業手段であ
ってもよく、さらにそのほかの機能を有する作業手段で
あってもよい。さらに移動体には、これらの作業手段の
１種類だけが備えられるだけでなく、複数種類の作業手
段が備えられてもよい。

【００１９】本発明は、管は隠蔽場所に設けられてお
り、管の付近における隠蔽場所に設けられている物体に
関する３次元の物体情報を出力する情報出力手段が設け
られ、前記演算手段は、情報出力手段の出力に応答し、
前記配管状況を、前記物体情報と関連付けて導出するこ
とを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、情報出力手段が設けら
れ、地中または建物内部などの隠蔽場所に挿入された管
の付近における地中埋設物などの物体、たとえば建物お
よびそのほかの構造物などに関する３次元物体情報を表
す信号を出力する。この３次元の物体情報は、たとえば
地中埋設物などの物体の寸法形状、図面などを表す信号
であってもよい。このような情報出力手段は、たとえば
ＣＡＤ（Computer AidedDesign装置）、記憶装置および
入出力装置などを含んでもよい。このような３次元の物
体情報に、演算手段によって演算された配管状況が関連
付けられ、導出され、たとえば表示手段によって目視表
示され、またはプリンタなどによって記録紙に印字され
る。こうして地中などの隠蔽場所に挿入された管の配管
状況を、さらに詳細に把握することが容易に可能にな
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を示す断面図である。隠蔽場所である道路な
どの土壌１には、ガスまたは液体などの流体を輸送する
管２が埋設されている。この管２の配管状況を検出する
ために本発明が実施される。管２の配管状況を検出する
ために土壌１からは縦孔３が掘削され、作業孔４が案内
片５を介して管２内に、移動体６が管軸７に沿って押し
込まれて移動する。この移動体６には、押し込み方向下
流側（図１の左方）に、工業用テレビカメラ８が連結片
９を介して連結される。カメラ８は、管２の内面を撮像
する。移動体６には、押し込み方向上流側（図１の右
方）に、連結片１１を介して線状体１２が連結される。
連結片９，１１は、可撓性および弾発性を有し、自然状
態では直線状であり、したがって管２が屈曲している個
所においても、線状体１２によって押し込まれることに
よって、移動体６およびカメラ８が管２内を移動するこ
とができる。線状体１２は、可撓性、弾発性を有し、金
属製コイル素線がコイル軸線方向に当接して形成された
コイルであって、管２内に押し込まれるとき、圧縮され
ることなく、移動体６およびテレビカメラ８を、連結片
１１，９を介して管２内に押し込むことができる。連結
片９，１１は、線状体１２と同様な構成を有する。線状
体１２および連結片９，１１内には、可撓性を有する電
線であるケーブルが挿通される。

【００２２】線状体１２は、地上に設けられた押し込み
手段１３によって押し込まれる。この線状体１２の管２
内への挿入長さは、管内位置センサ１４によって検出さ
れる。管内位置センサ１４は、線状体１２の外周面に接
触して回転するローラと、そのローラの回転数を計数す
るカウンタとを含んで構成されてもよい。管内位置セン
サ１４は、押し込み手段１３に設けられる。

【００２３】図２は、移動体６の断面図である。移動体
６は、直円筒状の移動体本体１６と、この移動体本体１
６の両端部に着脱可能に設けられる端部材１７，１８と
を有する。移動体本体１６は、管２の管軸７に沿って挿
入される。端部材１７，１８は同一形状を有し、移動体
本体１６の軸線方向外方（図２の左方および図２の右
方）になるにつれて先細状に丸みをおびて湾曲した形状
に形成される。移動体本体１６の軸線方向両端部には、
端板３３，３４が螺着される。

【００２４】図３は、図２のセクションＩＩＩの拡大断
面図である。移動体本体１６の軸線方向一端部は、その
外周面１９よりも小径である取付け部２１が形成され
る。この取付け部２１には、端部材１７の取付け筒部２
２が外嵌される。

【００２５】ボルト２３は、端部材１７の取付け筒部２
２に形成されたボルト挿通孔２４を挿通し、移動体本体
１６の取付け部２１に形成されたねじ孔２５に着脱可能
に螺合される。このようなボルト２３は、移動体本体１
６の周方向に複数（たとえば４〜８）、設けられる。取
付け部２１には、その段差部と取付け筒部２２との間
で、リング状のシール部材２０が介在されて、気密性が
達成される。端部材１７は、取付け筒部２２に連なる湾
曲部２６と、この湾曲部２６に連なる連結部２７とを有
する。連結部２７には、連結片９が連結される。もう１
つの端部材１８もまた、上述の端部材１７と同様な構成
を有し、移動体本体１６の取付け部２８に外嵌する取付
け筒部２９と、湾曲部３０と、連結片１１に連結される
連結部３１とを含む。ボルト３２は、端部材１８の取付
け筒部２９を挿通し、移動体本体１６の取付け部２８の
ねじ孔に取外し可能に螺着される。そのほかの構成は、
前述の端部材１７に関連する構成と同様である。

【００２６】図４は、移動体本体１６の斜視図である。
移動体本体１６内には、端板３３，３４にわたって延び
る直円筒状の支持筒３５，３６の両端部が固定される。
これらの支持筒３５，３６は、管２内の輸送されるべき
ガスまたは液体などの流体が流れる通路３７，３８を形
成する。端板３３，３４には、これらの通路３７，３８
を形成する挿通孔３９，４０；４１，４２が形成され
る。さらに端板３３には１または複数（この実施の形態
ではたとえぱ３）のコネクタ４４，４５が取付けられ
る。移動体本体１６内には、センサユニット４８が固定
される。

【００２７】端部材１７には、支持筒３５に対応する連
結筒５１が形成される。また端部材１８には、支持筒３
５に対応する連結筒５２が形成される。こうして移動体
６の軸線方向全長にわたって、管内の流体の流れる通路
５３，３９，３７，４１，５４が形成される。もう１つ
の支持筒３６に関しても、端部材１７，１８において同
様な構成とされる。

【００２８】支持筒３５には、回転自在にプロペラ５５
が収納される。プロペラ５５の回転軸線は、支持筒３５
の軸線に平行である。管２内にたとえばガスが流れてい
るとき、このガスは、通路５３，３９，３７，４１，５
４を流れ、これによってプロペラ５５が回転駆動され
る。プロペラ５５の回転によって、回転計５６が、回転
速度および回転方向を表す電気信号を導出する。回転計
５６の出力は、端板３４に取付けられるコネクタ５８に
ライン６０を介して接続される。このコネクタ５８に端
部材１８側で接続されるケーブルを介して取出される。
支持筒３６内には、管２内を流れるガスの湿度、ガスの
濃度、ガスの温度およびガスの組成ならびにそのほかの
物理的および化学的な値を検出する手段が備えられてい
てもよい。

【００２９】端板３４にはまた、コネクタ４４，４５に
対応してコネクタ５９，６２が取付けられる。コネクタ
４４，５９がライン６１によって接続される。テレビカ
メラ８の可撓性電線は、連結片９および端部材１７内を
挿通し、コネクタ４４に着脱可能に接続される。こうし
てテレビカメラ８の電気信号は、コネクタ４４からライ
ン６１を経てコネクタ５９から、ケーブルを経て、取出
される。コネクタ５８，５９などに接続されるケーブル
は、連結片１１内から線状体１２内を経て、地上に設け
られたパーソナルコンピュータなどの処理回路６３に接
続される。コネクタ４５は、ラインを介してコネクタ６
２に接続される。こうしてコネクタ４５に与えられる電
気信号は、コネクタ６２を経て、さらにラインを介して
外部に取出され、またその逆方向に電気信号が送られ
る。

【００３０】図５は、図１〜図４に示される本発明の実
施の一形態の電気的構成を示すブロック図である。セン
サユニット４８内に設けられた傾斜センサ６５，６６，
６７の各出力は、遮断周波数１０Ｈｚであるノイズを遮
断するためのローパスフィルタ６８〜７０を経て、マル
チプレクサ７１によって順次的に切換えられ、処理回路
６３のアナログ／デジタル変換器７３に与えられてデジ
タル信号に変換される。ローパスフィルタ６８〜７０
は、移動体６が管２内に押し込まれるときに生じる衝撃
力に起因した大きな振幅を有するノイズを遮断するのに
役立つ。管内位置センサ１４の出力もまた、処理回路６
３に与えられる。管内位置センサ１４は、前述のように
線状体１２が、たとえばその長手方向に１ｃｍ進む毎
に、１パルスを発生する構成を有していてもよい。

【００３１】図６は、センサユニット４８の内部の構造
を示す斜視図である。センサユニット４８は前述のよう
に移動体本体１６に固定される。このセンサユニット４
８の剛性の基板７５には、直交座標系７６の３つの各軸
ｘ，ｙ，ｚの傾斜角度θｘ，θｙ，θｚをそれぞれ検出
する傾斜センサ６５，６６，６７がそれぞれ固定され
る。さらにこの基板７５には、これらの傾斜センサ６５
〜６７に電気的に接続されるＡＳＩＣ（Application Sp
ecific Integr ated Circuit）回路７７〜７９が搭載さ
れる。回路７７〜７９の出力およびそのほかの検出手段
などの出力は、たとえばコネクタ５９から可撓性ケーブ
ルを経て、連結片１１および線状体１２内を経て、導か
れる。

【００３２】図７は、傾斜センサ６５〜６７および管内
位置センサ１４の各出力が与えられる処理回路６３の動
作を説明するための図である。管内位置センサ１４は、
図７（１）に示されるように、予め定める管２内への移
動体６の挿入距離、たとえば前述の１ｃｍ毎に、１パル
スを導出し、このパルスが導出されるたびに、傾斜セン
サ６５，６６，６７の各出力が、図７（２）、図７
（３）および図７（４）にそれぞれ示されるように、ア
ナログ／デジタル変換器７３によってデジタル値に変換
されて、処理回路６３に備えられたメモリ８１に読込ま
れてストアされる。こうしてメモリ８１には、移動体６
が管２内を進むことによって、管内位置センサ１４の挿
入長さＬに対応して、傾斜センサ６５，６６，６７によ
って得られる傾斜角度θｘ，θｙ，θｚが、表１のよう
に、対応してストアされる。

【００３３】

【表１】

【００３４】図８は、処理回路６３の演算動作を説明す
るための図である。メモリ８１にストアされた管軸に沿
う位置である挿入長さＬに対応する傾斜角度θｘ，θ
ｙ，θｚの各組合わせデータ８３，８４，８５に基づ
き、管２の傾斜を表す３次元の配管状況８６を表す画像
を、演算して作成する。移動体６の管２内への挿入に先
立ち、地上では、移動体６を予め定める基準の姿勢とし
た状態で、傾斜センサ６５，６６，６７の各出力を得
て、初期値として設定し、これによって、移動体６が管
２内に挿入されて移動されるとき、これらの各傾斜セン
サ６５，６６，６７の各出力の較正を行うことができ
る。

【００３５】図９は、図７および図８に関連して述べた
処理回路６３の具体的な動作を示すフローチャートであ
る。ステップａ１からステップａ２に移り、移動体６が
管２内を、管内位置センサ１４によって検出される予め
定める距離１ｃｍだけ移動するたびに、次のステップａ
３では、傾斜センサ６５，６６，６７の出力が読込ま
れ、次のステップａ４ではメモリ８１にストアされる。
その後ステップａ５では、３次元の配管状況の演算を行
い、ステップａ６では、図８のように管２の配管状況の
画像８６を出力する。ステップａ７では一連の動作を終
了する。

【００３６】図１０は、処理回路６３によって得られる
管２の配管状況の一部を示す図である。このような図１
０に示される画像は、陰極線管または液晶などによって
実現されるモニタ表示手段８８によって目視表示され
る。管２ａは、３次元に屈曲または傾斜している状況
を、一見しただけで容易に把握することができる。さら
にテレビカメラ８の撮像結果に基づき、または管２の内
径を予め入力しておくことによって、その管２の画像２
ａに、厚み８９を付加して、表示手段８８によって表示
するようにしてもよい。

【００３７】処理回路６３にはまた、情報出力手段６２
が接続される。この情報出力手段は、管２の付近におけ
る地中埋設物に関する３次元の地中埋設物情報を出力し
て、処理回路６３に与える。地中埋設物は、たとえば建
物などの構造物であってもよく、そのほかの地中埋設物
であってもよい。３次元の地中埋設物情報は、そのよう
な地中埋設物の寸法形状および図面などのデータであ
る。このような情報出力手段は、ＣＡＤ装置、メモリお
よび入出力手段が組合わされて構成され、メモリには地
中埋設物情報がストアされ、ＣＡＤ装置の演算によっ
て、そのメモリからの地中埋設物情報が読出され、前述
の図９のステップａ５において処理回路６３は、演算さ
れた３次元の配管状況を、情報出力手段からの地中埋設
物情報と関連付け、次のステップａ６において出力し、
画像８６の表示が行われる。処理回路６３によって演算
された３次元の配管状況と、情報出力手段６２からの地
中埋設物情報との位置を正確に対応するために、処理回
路６３における演算された配管状況の座標系と、地中埋
設物情報の座標系とは、センサユニット４８の出力と管
内位置センサ１４との出力とによって決定される処理回
路６３における相対的な座標系を補正し、地中埋設物情
報の座標系と対応するように、処理回路６３において補
正演算される。

【００３８】図１１は、本発明のさらに他の実施の一部
の断面図である。この図１１に示される実施の形態で
は、図１〜図１０の実施の形態に類似し、対応する部分
には同一の参照符を付す。なお、図１１では、押し込み
手段１３および管内位置センサ１４は省略して記す。こ
の実施の形態では、前述のテレビカメラ８および連結片
９が省略される。移動体６が管２内を移動することによ
って、管２の配管状況を検出することができる。そのほ
かの構成と動作は、前述と同様である。

【００３９】図１２は、図１１に示される実施の形態に
おける移動体６の移動体本体１６と端部材１７ａとの一
部の構成を示す断面図である。この図１１および図１２
に示される実施例では、前述の連結片９が省略され、端
部材１７ａの先端部９０が閉塞され、管２内を円滑に移
動することができる。

【００４０】図１３は、本発明の実施のさらに他の形態
の断面図である。この実施の形態は、前述の図１〜図１
０の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照
符を付す。特にこの実施の形態では、管２は、たとえば
５ｃｍ未満の小さい内径、たとえば３ｃｍを有し、この
ような小径の管２の配管状況を検出することができるよ
うにするために、移動体９１〜９３が、連結片９４，９
５によって連結される。各移動体９１，９２，９３内に
は、前述の各傾斜センサ６５，６６，６７が個別的に収
納される。これによって移動体９１〜９３の各外形を小
形化することができるようになる。連結片９４，９５
は、前述の連結片９，１１と同様に可撓性および弾発性
を有し、管２内が屈曲していても、円滑に、移動体９
１，９２，９３およびテレビカメラ８が移動することが
できる。

【００４１】図１４は，本発明の実施のさらに他の形態
の断面図である。なお、図１４では、押し込み手段１３
および管内位置センサ１４を省略して記す。この実施の
形態は、図１３の実施の形態に類似するけれども、構成
の簡略化のためにテレビカメラ８が省略され、管２がさ
らに小径であっても、配管状況を検出することができる
ようにされる。そのほかの構成は、前述の図１〜図１３
の実施の形態に類似する。

【００４２】本発明は、管２が、土壌だけでなく、その
ほかの隠蔽場所に設けられている場合にも同様に実施す
ることができる。

【００４３】また本発明は、管内面から傾斜センサと管
内位置センサとから得られたデータに基づき、管の３次
元形状を検出することができるとともに、それらの測定
した情報を３次元に表示することができ、またこれらの
測定した情報に関係のデータを付加することによって、
前述の図１０に関連して述べたように、配管の立体形状
を選ぶこともまた可能である。さらにカメラ８の情報を
付加することによって、管２内の状況を把握し、また管
継手および前記管付近の管内面調査を行うこともまた可
能である。上述の実施の形態では、移動体本体１６およ
びカメラ８などは、管２内に押し込まれるようにして移
動されたけれども、本発明の実施の他の形態では、索条
によって引張るようにしてもよく、また無線で動作が制
御されるロボットに搭載されて管２内を走行するように
してもよく、そのほかの構成によって管２内を移動する
ようにしてもよい。

【００４４】上述の実施の形態では、カメラ８が管内作
業手段として用いられたけれども、本発明の実施の他の
形態では、そのほかの機能を有する管内作業手段が用い
られてもよい。管内作業手段は、たとえば、排水作業手
段であってもよく、この排水作業手段は、移動体に設け
られた吸引部を有し、この吸引部は管外に設けられた吸
引ポンプに可撓管を介して連結され、吸引部によって管
内に貯留している水を吸引して抽水する。また管内作業
手段は、管内のガスの組成をサンプリングして採取する
サンプリング手段であってもよく、管内の堆積物を採取
するサンプリング手段であってもよく、さらに管の漏洩
個所にシール剤を注入するシール剤注入手段であっても
よく、そのほかの機能を有する管内作業手段であっても
よい。管内作業手段は、単一種類だけ設けられてもよい
が、複数種類設けられてもよい。

【００４５】図１５は、傾斜センサ６５の構成を示す断
面図である。そのほかの傾斜センサ６６，６７もまた、
傾斜センサ６５と同様な構成を有する。

【００４６】図１５（１）はセンサ６５の断面図であ
り、図１５（２）はセンサ６５を切り欠いて示す斜視図
である。センサ６５は、片持ち支持される振り子１１５
と、振り子１１５の往復運動する方向（図１５（１）の
上下方向）に振り子１１５の両側で配置される一対の電
極１１６，１１７とを有する。振り子１１５は、振り子
本体１１８と、片持ち支持部分１１９とから成り、片持
ち支持部分１１９は取付け部１２０に連なる。振り子１
１５と取付け部１２０とは、導電性単結晶シリコンから
成る。振り子本体１１８に対向してスペーサ１２１が配
置される。電極１１６，１１７は扁平なガラス板１２
２，１２３に形成されており、これらの電極１１６，１
１７はアルミニウム製薄膜であり、たとえば蒸着などの
手法で形成される。ガラス板１２２，１２３は、導電性
単結晶シリコンから成る基板１２４，１２５にそれぞれ
固定されており、電極１１６，１１７はガラス板１２
２，１２３に形成された連結孔１２６，１２７を介して
基板１２４，１２５に電気的に接続される。こうしてセ
ンサ６５は、図１５（１）の対称面２８に関して対称に
構成される。

【００４７】片持ち支持部分１１９は、完全弾性体であ
るので、ヒステリシス、脆性およびクリープが生じな
い。取付け部１２０とガラス板１２２，１２３と基板１
２４，１２５は、二酸化シリコンを介して完全に融合
し、またスペーサ１２１も同様であり、こうして内部空
間１２９は気密状態であり、真空となっている。振り子
本体１１８と電極１１６，１１７との間の間隔ｄ１，ｄ
２は、自然状態、すなわち加速度が作用していない状態
では，２〜５μｍ程度であり、この実施例ではｄ１＝ｄ
２である。スペーサ１２１は、振り子１１５および取付
け部１２０と同一材料から成る。こうしてセンサ６５
は、たとえば縦２×横２×厚さ３ｍｍであって、微小な
形状に構成される。振り子１１５の厚さ方向（図１５
（１）の上下方向）をｘ方向とするとき、センサ６５は
基板７５にｘ方向が一致するように接着剤などによって
固定される。

【００４８】このようなセンサ６５は、長期間にわたっ
て特性が安定しており、また−４０〜＋１２５℃の広い
温度範囲で高精度で加速度を検出することができる。セ
ンサ６５は、面１２８に関して対称であり、したがって
熱膨張によっても、全体が均一に膨張するので、振り子
本体１１８と各電極１１６，１１７との容量の合成値は
変わらない。またセンサ６５は、たとえば４０００ｇ
（ｇは重力加速度）程度の過衝撃、すなわち過加速度に
よる振り子本体１１８の振れを、サンドイッチ状の電極
１１６，１１７、すなわちガラス板１２２，１２３で制
限するので、振り子本体１１８を支持する片持ち支持部
分１１９に過度のたわみ力が作用せず、したがって片持
ち支持部分１１９の破損を防止できる。さらに本実施例
の構成によれば、感度方向の選択性に優れている。すな
わち振り子１１５を含めてセンサ６５が図１５（１）の
上下方向に積層構造を形成しているので、図１５（１）
の上下方向には感度が優れており、図１５（１）の紙面
垂直方向の感度は極めて低くなる。

【００４９】さらに、振り子１１５および取付け部１２
０は、半導体エッチング技術によって微細な加工が容易
であり、センサ６５の自動化による大幅な製造工数の削
減によって、品質を安定化し、量産効果による低価格化
を実現できる。またシリコンウエハ技術でセンサ６５を
製造することができ、また温度係数が非常に低いので、
室温で調整して出荷することができ、これによって製造
工数を大幅に削減できる。またマイクロエッチング技術
を採用することができ、小型化が可能である。振り子１
１５と各電極１１６，１１７との間の容量をＣ１，Ｃ２
とするとき、振り子１１５に作用する重力に起因して、
これらの容量Ｃ１，Ｃ２が変化する。容量Ｃ１，Ｃ２を
たとえばブリッジなどの電気回路によって検出すること
によってセンサ６５の傾斜角度θｘを検出することがで
きる。このことはそのほかのセンサ６６，６７に関して
も同様である。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の本発明によれば、移動体を管
内に押し込み、索条で引張り、または駆動走行手段を備
えて自走する構成とされ、移動体が管内を管軸に沿って
このように移動するとき、傾斜センサは、直交座標系の
３つの各軸の傾斜角度をそれぞれ検出し、これによって
配管状況を、その管を掘削することなしに、簡便に検出
することができるようになる。傾斜センサは、たとえ
ば、半導体を用いた静電容量式加速度センサ、またはピ
エゾ素子を用いた圧電式加速度センサなどによって実現
され、３つの各軸の傾斜角度を検出するので、移動体の
３次元のあるゆる姿勢を検出することが、可能である。
またこのような傾斜センサは、小形に構成することがで
き、したがって小径の管に移動体を移動させて、配管状
況を検出することができるようになる。

【００５１】請求項２の本発明によれば、前述の傾斜セ
ンサを用いて、直交座標系の３つの各軸の傾斜角度をそ
れぞれ検出するだけでなく、さらに管内位置センサによ
って検出される移動体の管内における管軸に沿う位置に
対応して、管の３次元の配管状況が演算される。こうし
て管を、土壌などのような隠蔽場所から掘削して露出す
る必要なしに、管の３次元の配管状況を容易に把握する
ことができる。したがって管が道路直下に埋設されてい
る場合であっても、管の掘削による交通の障害を来すお
それが生じることはなく、またその配管状況の検出を簡
便に行うことができるようになる。

【００５２】請求項３の本発明によれば、管内位置セン
サによって移動体が管軸に沿って予め定める距離だけ移
動するたびに、傾斜センサの出力がメモリにストアさ
れ、このメモリのストア内容に基づいて配管状況が３次
元的に作成され、こうして管の長さ方向に沿う３次元の
配管状況の把握が容易にかつ自動的に行われる。

【００５３】請求項４の本発明によれば、移動体を構成
する移動体本体の両端部に端部材が着脱可能に設けら
れ、その移動体の全長にわたって管内のガスまたは液体
が流れる通路が形成され、この通路内に検出手段が設け
られ、この検出手段によって流体の物理的または化学的
な値が検出されるので、配管状況の把握と同時に、その
検出手段による物理的または化学的な流体の値を同時に
検出することができ、作業性が良好である。

【００５４】請求項５の本発明によれば、線状体をたと
えば地上から管内に押し込むことによって、移動体を管
内に走行させることができ、またこの線状体を引張るこ
とによっても、移動体を管内で押し込み時とは逆方向に
走行させることができ、管内位置センサは、管内に押し
込まれる線状体の挿入長さを検出し、これによって移動
体、したがって傾斜センサの管内の位置を検出すること
ができる。

【００５５】請求項６の本発明によれば、移動体には、
管内作業手段が設けられ、これによって移動体が挿入さ
れた管内で、希望する作業を、配管状況を考慮しなが
ら、行うことができ、作業を円滑に行うことができる。

【００５６】請求項７の本発明によれば、演算手段から
得られる前記配管状況を、情報出力手段からの物体情報
と関連付けて導出し、これによって地中埋設物などの物
体の３次元のデータとともに、配管状況を把握すること
が容易に可能になる。したがって管の掘削作業などを、
情報出力手段から得られる物体を損傷することなく、行
う作業などを、円滑に行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を示す断面
図である。

【図２】移動体６の断面図である。

【図３】図２のセクションＩＩＩの拡大断面図である。

【図４】移動体本体１６の斜視図である。

【図５】は図１〜図４に示される本発明の実施の一形態
の電気的構成を示すブロック図である。

【図６】センサユニットの内部の構造を示す斜視図であ
る。

【図７】傾斜センサ６５〜６７および管内位置センサ１
４の各出力が与えられる処理回路６３の動作を説明する
ための図である。

【図８】処理回路６３の演算動作を説明するための図で
ある。

【図９】図７および図８に関連して述べた処理回路６３
の具体的な動作を示すフローチャートである。

【図１０】処理回路６３によって得られる管２の配管状
況の一部を示す図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施の一部の断面図であ
る。

【図１２】図１１に示される実施の形態における移動体
６の移動体本体１６と端部材１７ａとの一部の構成を示
す断面図である。

【図１３】本発明の実施のさらに他の形態の断面図であ
る。

【図１４】本発明の実施のさらに他の形態の断面図であ
る。

【図１５】傾斜センサ６５の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１土壌２管３縦孔４作業孔６移動体７管軸８テレビカメラ９，１１連結片１２線状体１４管内位置センサ１７，１８端部材１９外周面２３，３２ボルト３３，３４端板３５，３６支持筒５１，５２連結筒５５プロペラ５６回転計６３処理回路６５〜６７傾斜センサ６８〜７０ローパスフィルタ７１マルチプレクサ７３アナログ／デジタル変換器７５基板８１メモリ８８表示手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管内を管軸に沿って移動する移動体と、移動体に設けられ、直交座標系の３つの各軸の傾斜角度
をそれぞれ検出する傾斜センサとを含むことを特徴とす
る配管状況検出装置。
【請求項２】管内を管軸に沿って移動する移動体と、移動体に設けられ、直交座標系の３つの各軸の傾斜角度
をそれぞれ検出する傾斜センサと、移動体の管内における管軸に沿う位置を検出する管内位
置センサと、傾斜センサと管内位置センサとの各出力に応答し、管の
３次元の配管状況を演算する手段とを含むことを特徴と
する配管状況検出装置。
【請求項３】演算手段は、管内位置センサの出力に応答し、移動体が管軸に沿って
予め定める距離だけ移動するたびに、各傾斜センサの出
力をストアするメモリと、メモリのストア内容に基づいて、３次元の配管状況を作
成する手段とを含むことを特徴とする請求項２記載の配
管状況検出装置。
【請求項４】移動体は、管軸に沿って管内に挿入され、傾斜センサが取付けられ
る円筒状の移動体本体と、移動体の両端部に着脱可能に設けられ、移動体本体は軸
線方向外方になるにつれて先細状に形成される端部材と
を含み、移動体本体と端部材とには、移動体本体の軸線に沿って
平行に延び、管内の流体が流れる通路が全長にわたって
形成され、前記通路内に、流体を物理的または化学的な値を検出す
る検出手段が設けられることを特徴とする請求項２また
は３記載の配管状況検出装置。
【請求項５】移動体には、押込み可能な可撓性を有す
る線状体が連結され、管内位置センサは、線状体の管内への挿入長さを検出す
ることを特徴とする請求項２〜４のうちの１つに記載の
配管状況検出装置。
【請求項６】移動体には、管内で作業を行う管内作業
手段が設けられることを特徴とする請求項１〜５のうち
の１つに記載の配管状況検出装置。
【請求項７】管は隠蔽場所に設けられており、管の付近における隠蔽場所に設けられている物体に関す
る３次元の物体情報を出力する情報出力手段が設けら
れ、前記演算手段は、情報出力手段の出力に応答し、前記配
管状況を、前記物体情報と関連付けて導出することを特
徴とする請求項２〜５のうちの１つに記載の配管状況検
出装置。