JP2018044555A - 移送装置及び位置特定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管が導電性材料からなる場合であっても、配管内を移動する移動体から発せられる信号を配管の外側の受信器で受信できるようにする。【解決手段】移送装置１０が、継手部１６により連結された導電性の複数の管１２を有する配管１１と、配管１１内で配管１１の長手方向に移送されるとともに、所定信号を送信する移動体２０と、継手部１６近傍の配管１１の外側に設けられたアンテナ４３と、アンテナ４３に接続され、移動体２０によって送信された所定信号をアンテナ４３を介して受信する受信器４４ａと、を備え、継手部１６が管１２の端面同士の間に挟持された絶縁体１３を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ピグ等の移動体を配管の長手方向に移送する移送装置に関するとともに、その移動体の位置を特定する位置特定方法に関する。

従来、モルタル等の硬化性流動材料を配管により移送すると、硬化性流動材料が配管の内面に付着して固化することがある。そのため、配管の内面の付着物を除去するべく、ピグと呼ばれる移動体が用いられる。具体的には、移動体を配管に挿入して、高圧流体を配管に供給することによって移動体を圧送し、移動体により付着物を配管から剥離させる。ところが、移動体の圧送を継続していると、配管の内面に固着した硬化性流動材料によって移動体が配管に詰まることがある。その場合、配管内の移動体の位置を早急に特定して、移動体を配管から取り出さなければならない。

特許文献１には、移動体であるピグの位置を特定する技術が開示されている。具体的には、電磁波の送信器がピグに設けられ、ピグロケーターと呼ばれる受信器が配管の外側に設けられており、ピグとともに移動する送信器によって出力された電磁波を受信器によって検出することによってピグの位置を特定する。

特開２００１−２３５０８９号公報

ところで、配管が導電性材料からなる場合、電磁波が配管によって遮蔽されてしまう。そのため、送信器によって送信された電磁波が受信器に到達せず、受信器によりピグの位置を特定することができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、配管が導電性材料からなる場合であっても、配管内を移動する移動体から発せられる信号を配管の外側の受信器で受信できるようにすることである。

以上の課題を解決するべく、本発明は、継手部により連結された導電性の複数の管を有する配管と、前記配管内で前記配管の長手方向に移送されるとともに、所定の無線信号を送信する移動体と、前記継手部近傍の前記配管の外側に設けられたアンテナと、前記アンテナに接続され、前記移動体によって送信された前記所定信号を前記アンテナを介して受信する受信器と、を備え、前記継手部が前記管の端面同士の間に挟持された絶縁体を有することを特徴とする移送装置である。

また、本発明は、移動体を配管内で前記配管の長手方向に移送し、前記移動体から送信された所定の無線信号を、前記配管の外側に設けられたアンテナで受信することによって前記移動体の位置を特定する位置特定方法において、前記配管は継手部により連結された導電性の複数の管を有し、前記アンテナは前記継手部近傍の前記配管の外側に設けられ、前記継手部は前記管の端面同士の間に挟持された絶縁体を有することを特徴とする位置特定方法である。

本発明によれば、管の端面同士の間に絶縁体が挟持されることにより配管の継手部が構成されるので、移動体が継手部を通過する際には、移動体によって送信される信号のキャリア（電波）が絶縁体を通過して配管の外に漏れる。そのため、そのキャリアを配管の外側のアンテナで捕捉して、その信号を受信器で受信することができる。移動体から送信された信号を受信器により受信すれば、移動体の位置を特定することができる。

好ましくは、前記アンテナが、前記絶縁体を間に置いて前記絶縁体の両側の前記管の外側にそれぞれ設けられた一対のアンテナ素子を有する。

以上によれば、一対のアンテナ素子が絶縁体の両側の管の外側にそれぞれ設けられているので、移動体から送信された信号を受信しやすくなる。

前記移送装置が、前記継手部近傍の前記配管の外側に設けられた報知器と、前記受信器が前記所定信号を受信した場合に前記報知器を作動させる処理部と、を更に備える。

以上によれば、移動体が継手部を通過する際に移動体により送信された信号がアンテナを介して受信器に受信されると、報知器が処理部により作動するので、報知器の周囲の作業員に移動体の位置を知らしめることができる。

好ましくは、前記移送装置が、前記アンテナの近傍において前記配管の外側に設けられ、磁界を発生する磁界発生部を更に備え、前記移動体が、前記配管内で前記配管の長手方向に移送される移動体本体と、前記移動体本体に設けられ、所定信号を送信する送信器と、前記移動体本体に設けられた電源と、前記移動体本体に設けられ、磁界強度を電気信号に変換してその電気信号を出力する磁気センサと、前記移動体本体に設けられ、前記磁気センサによって出力される電気信号を入力し、前記磁気センサによって出力される電気信号のレベルが所定閾値を超える場合に前記電源から前記送信器に給電する検出部と、を有する。
好ましくは、前記検出部は、前記磁気センサによって出力される電気信号のレベルが前記所定閾値以下である状態が継続された場合に前記電源と前記送信器を遮断する。
好ましくは、前記位置特定方法において、前記移動体には磁気センサ、検出部、送信器及び電源が設けられ、前記アンテナの近傍において前記配管の外側に設けられた磁界発生部により磁界を発生させ、前記磁気センサにより前記移動体本体の周辺の磁界強度を検出し、前記移動体本体が前記磁界発生部に近づくことによって前記磁気センサにより検出された磁界強度が所定閾値を超えることを前記検出部により検出した場合に、前記検出部により前記電源から前記送信器に給電することによって前記送信器により前記所定の無線信号を送信し、前記移動体本体が前記磁界発生部に離れることによって前記磁気センサにより検出された磁界強度が前記所定閾値以下である状態が継続された場合に、前記検出部により前記電源と前記送信器を遮断する。

以上によれば、配管の長手方向に移送される移動体本体が磁気発生部から離れていれば、磁界発生部によって発生された磁界が磁気センサによって検出されず、磁気センサによって出力される電気信号のレベルが所定閾値以下と低いので、電源と送信器が遮断される。そのため、電源の消費電力を抑えることができ、電源の長寿命化を図ることができる。一方、移動体本体が磁気発生部に近づくと、磁界発生部によって発生された磁界が磁気センサによって検出されて、磁気センサによって出力される電気信号のレベルが所定閾値を超えるので、電源から送信器に給電されて、送信器が所定信号を送信するようになる。その信号がアンテナを介して受信器に受信されるので、移動体本体の位置を特定することができる。

好ましくは、前記絶縁体は前記管よりも透磁率が低い。

管の透磁率が高いと、磁界発生部により生じる磁界の磁束密度は管自体つまり管の厚肉部で高く、管の内側で低くなる。こうした場合でも、以上のように、管よりも透磁率の低い絶縁体が管の端面同士の間に挟持されているので、管の厚肉部の磁束が絶縁体を通じて管の内側にも漏れる。それゆえ、配管内の移動体に設けられた磁気センサによって磁界強度を検出することができる。よって、磁界を利用して送信器と電源との間の給電・遮断を行うことができ、電源の消費電力を抑えることができる。

好ましくは、前記移送装置が、少なくとも一周巻かれた第一ループと、前記第一ループに続くとともに前記第一ループと反対巻きに少なくとも一周巻かれた第二ループと、を有したケーブルを更に備え、前記第一ループと前記第二ループが前記配管の長手方向に並べられて前記配管に巻き付けられた状態であり、前記第一ループと前記第二ループの互いに近接する部分が前記磁界発生部としてコイル状に設けられている。
好ましくは、前記位置特定方法において、ケーブルを少なくとも一周巻くことで第一ループを形成し、前記ケーブルの前記第一ループに続く部位を前記第一ループと反対巻きに少なくとも一周巻くことで第二ループを形成し、前記第一ループと前記第二ループを前記配管の長手方向に並べて前記配管に巻き付けることによって、前記第一ループと前記第二ループの互いに近接する部分をコイル状の前記磁界発生部に形成する。

以上によれば、配管に巻き線を多重に巻き付けずに済み、配管の外側に簡単にコイル状の磁界発生部を形成することができる。

本発明によれば、絶縁体により配管が電気的に分離されるので、移動体によって送信される信号を絶縁体を介して受信器で受信することができ、それにより移動体の位置を特定することができる。

図１は、施工中のシールドトンネルに設けられたピグ移送装置を示した図である。 図２は、配管の継手部の断面図である。 図３は、ピグの断面図である。 図４は、配管の継手部の斜視図である。 図５は、アンテナの展開図である。 図６は、ピグ検出装置のブロック図である。 図７は、ピグに設けられた通信ユニットのブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

１． トンネル掘削工事について
図１は、トンネル掘削工事に用いるピグ移送装置１０を示した概略側面図である。

このピグ移送装置１０はトンネル掘削工事の際に利用される。トンネル掘削工事では、シールドマシン２によって切羽を掘削しつつ、シールドマシン２を逐次前進させ、シールドマシン２の後方にセグメント３を組み立ててセグメント３によりトンネルの内周面を覆工する。覆工の際には、組み立てたセグメント３と地盤との間に裏込材４を注入する。具体的には、坑口又は縦坑の外にモルタル供給機５を設置し、シールドマシン２のシールドテール部近傍に注入装置６を設置し、モルタル供給機５から注入装置６まで配管１１を配管した後、モルタル供給機５によってモルタル（Ａ液）を注入装置６に供給しつつ、別の配管によって水ガラス（Ｂ液）を注入装置６に供給する。こうして、注入装置６においてモルタルと水ガラスを混合し、その混合物（裏込材４）を注入装置６からセグメント３の裏側に注入する。

２． 清掃の概要
裏込材４の注入の中断後又は終了後に、ピグ移送装置１０を用いて、配管１１内に残留したモルタルを取り除いて、配管１１の詰まりを防止する。配管１１の清掃の際には、配管１１を注入装置６及びモルタル供給機５から切り離した上、配管１１の一端の開口にピグ（移動体）２０を嵌め込む。そして、配管１１の一端を圧送機３１に接続し、配管１１の他端を槽３２に接続する。その後、圧送機３１によって水等の高圧流体を配管１１に圧送し、高圧流体の圧力によりピグ２０を他端に向けて移送する。ピグ２０が配管１１の内面に圧接しているので、配管１１内面に付着したモルタルがピグ２０によって掻き取られて、押し流される。これにより、配管１１の内部が清掃される。本実施形態のピグ移送装置１０は移送中のピグ２０の位置を特定できるものであり、ピグ移送装置１０によるピグ２０の位置の特定について以下に詳述する。

３． ピグ移送装置について
ピグ移送装置１０は、配管１１、圧送機３１、槽３２、ピグ２０、複数の検出装置４０、複数の第一報知器５０、複数の第二報知器６０及び管理コンピュータ７０等を備える。

４． 配管及び継手部について
配管１１は、連結された複数の管１２を有する。管１２は導体且つ磁性体であり、例えば鋼管である。図２は配管１１の継手部１６の断面図である。隣り合う管１２の端面同士はこれらの間に非磁性の絶縁体１３を挟み込んだ上で突き合わせられて、ジョイント１４によってこれら管１２が接合された状態にある。ジョイント１４は、隣り合う管１２の端部に設けられたフランジ１５を外周側から挟み込むように拘束することで、これら管１２を接続した状態にするものである。ジョイント１４と管１２は電気的に絶縁されている。具体的には、ジョイント１４の表面には絶縁性の塗膜が形成されているとともに、ジョイント１４とフランジ１５との間に絶縁性の防水ゴムパッキン１７が挟み込まれ、このゴムパッキン１７によってジョイント１４の内周と管１２の外周との間にすき間１８が形成されている。
ジョイント１４は管１２に対して着脱可能であり、ジョイント１４を取り外してフランジ１５の拘束を解除することで、隣り合う管１２を切り離すことができる。

絶縁体１３は、例えばゴムシート、樹脂シート、セラミックシート、塗膜又はパッキンである。絶縁体１３は、管１２の端面の全周に亘って設けられている。管１２よりも電気抵抗率が高い絶縁体１３が隣り合う管１２の端面同士の間に挟持されているので、配管１１は絶縁体１３の部分に電気的抵抗率の不連続性（ギャップ）を有する。それゆえ、電波が絶縁体１３を通過して、電波をキャリアとした信号の送受を管１２の内側と外側との間で行うことができる。

５． ピグ
図３は、ピグ２０の断面図である。ピグ２０は、ピグ本体（移動体本体）２１と、ピグ本体２１に埋め込まれた通信ユニット２２と、を備える。ピグ本体２１は樹脂（例えば発泡ウレタン、ポリエチレン）又はゴム（例えば発泡ゴム）等からなり、弾性を有する。図３の例では、ピグ本体２１が砲弾型であるが、球型、楕円体型又はシリンドリカル型であってもよい。通信ユニット（ＲＦタグ）２２は樹脂２３等によってコーティングされた状態でピグ本体２１に埋め込まれている。

通信ユニット２２は、磁界をキャリアとした信号受信機能を有する。更に、通信ユニット２２は、通常時にオフ状態であり、磁界を検出することによってオン状態となるノーマリーオフ型の無線信号送信機能（電波をキャリアとする）を有する。通信ユニット２２については後に詳述する。

６． ピグ検出装置、第一報知器及び第二報知器
図１に示すように、複数のピグ検出装置４０は配管１１に沿って間隔を置いて配列されている。これらピグ検出装置４０は配管１１の継手部１６の周辺にそれぞれ配置されている。ピグ検出装置４０の筐体には第一報知器５０及び第二報知器６０が設けられている。第一報知器５０は灯具であり、第二報知器６０はスピーカーである。

ピグ検出装置４０は、配管１１の継手部１６内に磁界を生成して、磁界により通信ユニット２２を無線信号送信可能な状態に起動する。また、ピグ検出装置４０は、磁界をキャリアとして位置情報（ピグ検出装置４０に一意の識別情報）を送信する。また、ピグ検出装置４０は、無線通信可能な範囲内にあるピグ２０の通信ユニット２２によって送信された位置情報及びピグ２０の識別情報（電波をキャリアとする）を受信した場合に、第一報知器５０及び第二報知器６０を作動させるとともに、それらの情報を管理コンピュータ７０に送信する。

ピグ検出装置４０は、コイル（磁界発生部）４１、電磁誘導式の遠隔起動部４２、アンテナ４３及びリーダー４４等を備える。コイル４１は配管１１の継手部１６及びその周辺部において配管１１に巻回されている。このコイル４１が遠隔起動部４２に接続され、遠隔起動部４２がコイル４１に磁界を発生させることによってコイル４１近傍の通信ユニット２２（特に、後述の復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈ）を起動させる。アンテナ４３は配管１１の継手部１６及びその周辺部において配管１１の外面に設けられている。このアンテナ４３がリーダー４４に接続されている。このリーダー４４は、無線によりアンテナ４３近傍の通信ユニット２２から位置情報及び識別情報を読み取った場合に、第一報知器５０及び第二報知器６０を作動させるとともに、位置情報及び識別情報を管理コンピュータ７０に出力する。

図４を参照して、コイル４１及びアンテナ４３の設置状態について説明する。
アンテナ４３はアンテナ素子４３ａ及びアンテナ素子４３ｂを有し、これらアンテナ素子４３ａ，４３ｂはこれらの間に絶縁体１３を置いて並列されている。アンテナ素子４３ａは隣り合う管１２のうち一方の管１２の継手部１６近傍に巻かれた状態でその管１２の外面に貼着され、アンテナ素子４３ｂは他方の管１２の継手部１６近傍に巻かれた状態でその管１２の外面に貼着されている。ここで、継手部１６近傍に配されたアンテナ素子４３ａ，４３ｂと継手部１６との距離は、ピグ２０が継手部１６に位置している場合に、ピグ２０の通信ユニット２２によって放射される電波が絶縁体１３を介してアンテナ素子４３ａ，４３ｂに捕捉可能な範囲内である。
アンテナ素子４３ａ，４３ｂが管１２に巻かれる前の状態では、アンテナ素子４３ａ，４３ｂが帯状に形成されている。そして、アンテナ素子４３ａには面ファスナが設けられており、アンテナ素子４３ａを一部重ねるようにして管１２に巻いて、アンテナ素子４３ａの重なり合った部分を面ファスナによって結合する。アンテナ素子４３ｂについても同様である。面ファスナを用いたので、アンテナ素子４３ａ，４３ｂの着脱が容易となっている。

コイル４１はコイル素子４１ａ及びコイル素子４１ｂを有し、これらコイル素子４１ａ及びコイル素子４１ｂはこれらの間に絶縁体１３を置いて並列されている。コイル素子４１ａは隣り合う管１２のうち一方の管１２の継手部１６近傍に巻かれており、コイル素子４１ｂはコイル素子４１ａと同一の向きに他方の管１２の継手部１６近傍に巻かれている。ここで、継手部１６近傍に配されたコイル素子４１ａ，４１ｂと継手部１６との距離は、ピグ２０が継手部１６に位置している場合に、コイル素子４１ａ，４１ｂによって発生された磁界の強度がピグ２０の通信ユニット２２の後述の磁気センサ２２ｂが検出可能な範囲内である。

コイル素子４１ａ，４１ｂは１本のケーブル４１ｃの一部である。この１本のケーブル４１ｃは、遠隔起動部４２の一方の端子から遠隔起動部４２の他方の端子に向かって配線部４１ｅ、第一半巻き部４１ｆ、引込部４１ｇ、第二半巻き部４１ｈ、跨ぎ部４１ｉ、第三半巻き部４１ｊ、引込部４１ｋ、第四半巻き部４１ｍ、配線部４１ｎの順に連なったものである。
配線部４１ｅは、遠隔起動部４２の一方の端子から導出された状態にある。
第一半巻き部４１ｆは、配線部４１ｅから続くとともに、一方の管１２の継手部１６近傍に半巻きされた状態にある。この第一半巻き部４１ｆはコイル素子４１ａの一部である。
引込部４１ｇは、第一半巻き部４１ｆから続くとともに、継手部１６から離れた位置において一方の管１２に一巻きされて第一半巻き部４１ｆに折り返された状態にある。
第二半巻き部４１ｈは、引込部４１ｇから続くとともに、第一半巻き部４１ｆの巻きに続くように一方の管１２の継手部１６近傍に半巻きされた状態にある。この第二半巻き部４１ｈはコイル素子４１ａの一部であり、第二半巻き部４１ｈと第一半巻き部４１ｆが周方向に設けられることによってコイル素子４１ａが設けられている。
跨ぎ部４１ｉは、一方の管１２から他方の管１２へ継手部１６を跨ぐように第二半巻き部４１ｈから続いた状態にある。
第三半巻き部４１ｊは、跨ぎ部４１ｈから続くとともに、第一半巻き部４１ｆ及び第二半巻き部４１ｈと同一の向きに他方の管１２の継手部１６近傍に半巻きされた状態にある。この第三半巻き部４１ｊはコイル素子４１ｂの一部である。
引込部４１ｋは、第三半巻き部４１ｊから続くとともに、継手部１６から離れた位置において他方の管１２に一巻きされて第三半巻き部４１ｊに折り返された状態にある。
第四半巻き部４１ｍは、引込部４１ｋから続くとともに、第三半巻き部４１ｊの巻きに続くように他方の管１２の継手部１６近傍に半巻きされた状態にある。この第四半巻き部４１ｍはコイル素子４１ｂの一部であり、第四半巻き部４１ｍと第三半巻き部４１ｊが周方向に設けられることによってコイル素子４１ｂが設けられている。
配線部４１ｎは、第四半巻き部４１ｍから続いて、遠隔起動部４２の他方の端子にまで導かれている。なお、配線部４１ｎが遠隔起動部４２の他方の端子に接続され、配線部４１ｅが遠隔起動部４２の一方の端子に接続されるものとしてもよい。

ケーブル４１ｃの設置前の状態では、図５の展開図に示すように、ケーブル４１ｃの中間部、つまり、第一半巻き部４１ｆから第四半巻き部４１ｍまでの部分が８の字型に曲がった状態にある。具体的には、第一半巻き部４１ｆ、引込部４１ｇ及び第二半巻き部４１ｈが一重のループ４１ｐを形作っているとともに、第三半巻き部４１ｊ、引込部４１ｋ及び第四半巻き部４１ｍがループ４１ｐと逆巻きの一重のループ４１ｑを形作っており、跨ぎ部４１ｉがループ４１ｐとループ４１ｑを連接する。このケーブル４１ｃの設置の際には、跨ぎ部４１ｉを継手部１６に当てて、一方のループ４１ｐを一方の管１２に巻き付け、ループ４１ｑを他方の管１２に巻き付けることによって、継手部１６の両側にコイル素子４１ａ，４１ｂをそれぞれ形成する。第一半巻き部４１ｆと第二半巻き部４１ｈがそれぞれ半巻き状態で配管１１を取り囲んでおり、第三半巻き部４１ｊと第四半巻き部４１ｍについても同様であり、更に引込部４１ｋ，４１ｋが一巻きであるので、ケーブル４１ｃを配管１１から取り外しやすい。なお、ループ４１ｐ，４１ｑは２重巻き以上のループであってもよい。
アンテナ素子４３ａ，４３ｂ及びループ４１ｐ，４１ｑが管１２に巻かれる前の状態では、帯状のアンテナ素子４３ａが図５において配線部４１ｅと第一半巻き部４１ｆとの間に配置されるようにして跨ぎ部４１ｉに対して交差した状態で、且つ、帯状のアンテナ素子４３ｂが配線４１ｎと第三半巻き部４１ｊとの間に配置されるようにして跨ぎ部４１ｉに対して交差した状態で、アンテナ素子４３ａ，４３ｂがケーブル４１ｃに結束されて一体となっていてもよい。そうすると、アンテナ素子４３ａ，４３ｂとループ４１ｐ，４１ｑを一緒に管１２に巻き付けることができる。

なお、コイル素子４１ａ，４１ｂを別形態に変更してもよい。例えば、コイル素子４１ａが隣り合う管１２のうち一方の管１２の継手部１６近傍に多重に巻回されたものであり、コイル素子４１ｂがコイル素子４１ａと同一の向きに多重に巻回されたものであってもよい。

コイル素子４１ａ，４１ｂに電流が印加されると、コイル素子４１ａ，４１ｂの内側には同一向きの磁界が生成される。ここで、管１２が空気よりも透磁率の十分に高い磁性体であるため、管１２自体つまり管１２の厚肉部分には高密度の磁束が生成されるが、管１２の内部空間には磁束が殆ど生成されない。ところが、絶縁体１３が透磁率の低い非磁性体であるので、配管１１は絶縁体１３の部分に透磁率の不連続性（ギャップ）を有する。それゆえ、管１２自体つまり管１２の厚肉部分に生じる磁束線が絶縁体１３を通じて管１２の内部空間に漏れ、管１２の内部空間であっても絶縁体１３近傍には磁界が生成される。

以下、図６を参照して、ピグ検出装置４０の遠隔起動部４２及びリーダー４４について詳細に説明する。
遠隔起動部４２は電源回路４２ａ、オンオフ変調器４２ｂ及びメモリ４２ｃを有する。メモリ４２ｃには、ピグ検出装置４０の設置箇所を表す位置情報（ピグ検出装置４０に一意の識別情報）が記録されている。電源回路４２ａは、オンオフ変調器４２ｂに高周波電流を供給する。オンオフ変調器４２ｂは、メモリ４２ｃに記録された位置情報に基づいて、電源回路４２ａの高周波電流を位置情報となるパルスコードでオンオフ変調して、コイル４１に直列コンデンサで同調させて給電する。コイル４１はこれを高周波磁界として出力し、その高周波磁界はそれよりも低周波数でオンオフ変調されたものである。つまり、コイル４１及びオンオフ変調器４２ｂによって送信された信号はオンオフ変調信号である。

リーダー４４はＲＦ受信器４４ａ、処理部４４ｂ、インターフェース４４ｃ、駆動回路４４ｄ及び音源回路４４ｅを備える。
ＲＦ受信器４４ａは、復調回路、フィルタ回路及び増幅器等を有する。ＲＦ受信器４４ａは、通信ユニット２２によって送信された信号をアンテナ４３を介して受信し、その信号を復調する。ＲＦ受信器４４ａは、通信ユニット２２によって送信された信号の復調により得られた位置情報及び識別情報を処理部４４ｂに出力する。

処理部４４ｂは例えばプロセッサである。この処理部４４ｂは、位置情報と識別情報のどちらか一方又は両方をＲＦ受信器４４ａから入力した場合に、駆動回路４４ｄを駆動して駆動回路４４ｄにより第一報知器（灯具）５０を点灯又は点滅させる。更に、処理部４４ｂは、音源回路４４ｅを駆動して音源回路４４ｅにより第二報知器６０に音声を出力させる。更に、処理部４４ｂは、位置情報及び識別情報をインターフェース４４ｃを介して管理コンピュータ７０に転送する。

７． 通信ユニット
図７は、ピグ２０の内部に設けられた通信ユニット２２の構成を示したブロック図である。図７に示すように、通信ユニット２２は、電池（電源）２２ａ、磁気センサ２２ｂ、検出回路（検出部）２２ｃ、スイッチ２２ｄ、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ、ＲＦ送信器２２ｈ及び送信アンテナ２２ｊを備える。

メモリ２２ｇには、ピグ２０に一意の識別情報が記録されている。
電池２２ａが検出回路２２ｃに導通しており、検出回路２２ｃは電池２２ａにより常に給電されて動作している。
復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈから電池２２ａまでの電路にはスイッチ２２ｄが設けられており、電路がスイッチ２２ｄによって開閉される。スイッチ２２ｄによって電路が閉じられると、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈが電池２２ａにより給電されて動作する。一方、スイッチ２２ｄによって電路が開かれると、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈが電池２２ａから遮断されて停止する。スイッチ２２ｄがノーマリーオープン型（ノーマリーオフ型）のスイッチであり、通常時に復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈに電力が供給されないので、電池２２ａの長寿命化を図ることができる。

磁気センサ２２ｂは例えばコイル、ホール素子又は磁気抵抗効果素子である。磁気センサ２２ｂは、それに印加される周囲の磁界の強度を検出する。つまり、磁気センサ２２ｂは、検出する磁界強度を電気信号に変換することによって、検出強度を表す電気信号を検出回路２２ｃ及び復調器２２ｅに出力する。なお、ピグ２０が継手部１６の近傍に位置する場合、コイル４１によって出力された高周波磁界が磁気センサ２２ｂによって電気信号に変換され、これによりコイル４１及びオンオフ変調器４２ｂによって送信された信号が磁気センサ２２ｂに受信される。

検出回路２２ｃは、コイル４１及びオンオフ変調器４２ｂによって送信された信号が磁気センサ２２ｂに受信される場合にスイッチ２２ｄを閉じ、コイル４１及びオンオフ変調器４２ｂによって送信された信号が磁気センサ２２ｂに受信されない場合にスイッチ２２ｄを開く。具体的には、検出回路２２ｃは例えばコンパレータ及びラッチ等から構成されており、磁気センサ２２ｂの出力電気信号のレベルが所定閾値を超えた場合に検出回路２２ｃがスイッチ２２ｄを閉じてその状態を維持し、磁気センサ２２ｂの出力電気信号のレベルが所定閾値以下の状態が所定時間維持されたら検出回路２２ｃがスイッチ２２ｄを開く。なお、磁気センサ２２ｂの出力電気信号のレベルは、磁気センサ２２ｂによって検出される磁界強度を表す。

ピグ２０が継手部１６の近傍に位置すると、コイル４１によって出力された高周波磁界の強度が所定値よりも大きくなるので、その高周波磁界に基づく磁気センサ２２ｂの出力電気信号のレベルが所定閾値を超えるので、スイッチ２２ｄが検出回路２２ｃによって閉じられる。これにより、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈに給電される。

復調器２２ｅは、磁気センサ２２ｂから入力した電気信号を復調する。ピグ２０が継手部１６の近傍に位置する場合、コイル４１及びオンオフ変調器４２ｂによって送信されて磁気センサ２２ｂによって受信された信号（オンオフ変調信号）が復調器２２ｅによって復調されるので、復調により得られた位置情報が復調器２２ｅから制御部２２ｆに出力される。

制御部２２ｆは例えばプロセッサである。この制御部２２ｆは、位置情報を復調器２２ｅから入力した場合に、メモリ２２ｇから識別情報を読み取る。更に、制御部２２ｆは、位置情報及び識別情報をＲＦ送信器２２ｈに出力する。

ＲＦ送信器２２ｈは、制御部２２ｆから入力した位置情報及び識別情報をデジタルコードで変調して、その変調された信号を送信アンテナ２２ｊを介して送信する。ＲＦ送信器２２ｈによって送信された信号がリーダー４４のＲＦ受信器４４ａによって受信されるので、位置情報及び識別情報がピグ検出装置４０のリーダー４４により読み取られることになる。

８． 管理コンピュータ
図１に示すように、管理コンピュータ７０はＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードウェアインタフェース等を有するコンピュータである。この管理コンピュータ７０には、記憶部７１及び表示部７２が接続されている。記憶部７１は、半導体メモリ又はハードディスクドライブ等からなる記憶装置である。表示部７２は例えば液晶ディスプレイ装置である。この管理コンピュータ７０は、有線ネットワーク、無線ネットワーク或いは信号ケーブル等の情報伝送媒体を介してピグ検出装置４０と通信可能である。

管理コンピュータ７０は、各ピグ検出装置４０のリーダー４４の処理部４４ｂから位置情報及び識別情報を入力したら、位置情報及び識別情報を互いに対応づけて記憶部７１に記録する。更に、管理コンピュータ７０は、位置情報及び識別情報を入力した時刻を位置情報及び識別情報に対応づけて記憶部７１に記録する。また、管理コンピュータ７０は、位置情報を入力する毎に、その位置情報に基づいてピグ２０の現在位置を表す画像を識別情報とともに表示部７２に表示する。識別情報はピグ２０の一意のものであるので、表示部７２を見れば、どのピグ２０がどこを通過したかを認識することができる。

９． 使用方法及び動作
ピグ移送装置１０の使用方法について説明する。
まず、各継手部１６の近傍にアンテナ４３を設置する。つまり、絶縁体１３を挟んだ一対の管１２のうち一方の管１２の絶縁体１３近傍にアンテナ素子４３ａを巻き付けるように取り付け、他方の管１２の絶縁体１３近傍にアンテナ素子４３ｂを巻き付けるように取り付ける。

次に、各継手部１６の近傍にコイル４１を設置する。つまり、ケーブル４１ｃの８字型の中間部のうち跨ぎ部４１ｉを継手部１６に当てて、ループ４１ｐを一方の管１２に１周巻き付け、ループ４１ｑを他方の管１２に１周巻き付ける。こうすることで、第一半巻き部４１ｆ及び第二半巻き部４１ｈを一方の管１２の絶縁体１３近傍に巻き付け、第三半巻き部４１ｊ及び第四半巻き部４１ｍを巻き付ける。このような取付方法によれば、巻き線を多重に配管１１に巻き付けることなく、コイル素子４１ａ，４１ｂを簡単に設置することができる。

次に、各継手部１６の周辺に遠隔起動部４２、リーダー４４、第一報知器５０及び第二報知器６０を設置し、コイル４１を遠隔起動部４２に接続するとともに、アンテナ４３をリーダー４４に接続する。また、リーダー４４と管理コンピュータ７０をケーブルにより接続する。そして、リーダー４４、遠隔起動部４２及び管理コンピュータ７０を起動する。そうすると、コイル４１によって継手部１６近傍に磁界が発生して、信号がオンオフ変調器４２ｂ及びコイル４１によって変調されて送信される。また、リーダー４４がアンテナ４３を通じてピグ２０の通信ユニット２２と通信可能な状態になる。ここで、継手部１６において非磁性の絶縁体１３が管１２の端面同士の間に挟まれているので、絶縁体１３により磁気漏洩及び電波漏洩が生じる。

一方、配管１１を注入装置６及びモルタル供給機５から切り離す。そして、配管１１の一端の開口にピグ２０を嵌め込んだ後、配管１１の一端を圧送機３１に接続し、配管１１の他端を槽３２に接続する。

次に、圧送機３１によって高圧流体を配管１１に供給し、高圧流体の圧力によりピグ２０を他端に向けて移送する。そうすると、配管１１内のモルタルがピグ２０によって押し流される。

ピグ２０の移送中、ピグ２０が継手部１６を通過すると、その継手部１６の近傍に設置された第一報知器５０が点灯又は点滅するとともに、第二報知器６０から音声が出力される。また、現在のピグ２０の位置を表す画像が管理コンピュータ７０により表示部７２に表示される。これにより、作業員がピグ２０の位置を認識することができる。

ピグ２０が継手部１６を通過する際の動作について詳細に説明する。
継手部１６へのピグ２０の到達前では、ピグ２０から継手部１６までの距離が長いと、ピグ２０周辺の磁界が弱い。そのため、コイル４１及びオンオフ変調器４２ｂによって送信された信号が磁気センサ２２ｂに受信されず、磁気センサ２２ｂから検出回路２２ｃに出力される電気信号が非常に弱いので、スイッチ２２ｄがオフ状態である。従って、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈは動作していない。なお、電池２２ａから検出回路２２ｃに常に給電されているので、検出回路２２ｃは常に動作している。

ピグ２０が継手部１６に近づいて、ピグ２０が絶縁体１３の近傍に到達すると、ピグ２０周辺の磁界が強くなって、ピグ検出装置４０のコイル４１及びオンオフ変調器４２ｂによって送信された信号が磁気センサ２２ｂに受信される。そのため、磁気センサ２２ｂから検出回路２２ｃに出力される電気信号のレベルが所定閾値を超えて、スイッチ２２ｄが検出回路２２ｃによって閉じられる（オン状態にされる）。従って、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈに電力が供給されて、これらが動作する。その後、検出回路２２ｃはスイッチ２２ｄの閉状態を保持するので、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈへの電力供給が継続される。

そうすると、ピグ検出装置４０のコイル４１及びオンオフ変調器４２ｂから磁気センサ２２ｂに受信された信号（その信号は位置情報を表す）が復調器２２ｅによって復調される。復調により得られた位置情報が復調器２２ｅから制御部２２ｆに出力される。これにより、制御部２２ｆはメモリ２２ｇから識別情報を読み取って、位置情報及び識別情報をＲＦ送信器２２ｈに出力する。

位置情報及び識別情報がＲＦ送信器２２ｈに入力されると、ＲＦ送信器２２ｈがそれら位置情報及び識別情報に基づいて信号を変調して、その変調された信号を送信アンテナ２２ｊを介して送信する。その信号がアンテナ４３を介してＲＦ受信器４４ａに受信され、ＲＦ受信器４４ａによる信号の復調によって位置情報及び識別情報がＲＦ受信器４４ａから処理部４４ｂに出力される。そうすると、処理部４４ｂは、第一報知器（灯具）５０を点灯又は点滅させるとともに、第二報知器６０に音声を出力させる。更に、処理部４４ｂは、位置情報及び識別情報を管理コンピュータ７０に転送する。そして、管理コンピュータ７０は、位置情報、識別情報及びそれらの入力時刻を互いに対応づけて記憶部７１に記録する。また、管理コンピュータ７０は、その位置情報に基づいてピグ２０の現在位置を表す画像を識別情報とともに表示部７２に表示する。

ピグ２０が継手部１６を通過して継手部１６から離れると、ピグ２０周辺の磁界が弱くなって、ピグ検出装置４０のコイル４１及びオンオフ変調器４２ｂによって送信された信号が磁気センサ２２ｂに受信されなくなる。そうすると、磁気センサ２２ｂから検出回路２２ｃに出力される電気信号が所定閾値以下の状態が所定時間維持されるので、スイッチ２２ｄが検出回路２２ｃによって開かれる（オフ状態にされる）。従って、ピグ２０が下流側の次の継手部１６の近傍に移動するまでの間、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈに給電されない。よって、消費電力の削減を図れて、電池２２ａの長寿命化を図ることができる。

１０． 効果
以上の実施形態によれば、次のような効果を奏する。
（１） 隣り合う管１２の端面同士の間に絶縁体１３が挟持されているので、通信ユニット２２のＲＦ送信器２２ｈの出力が低くても、ＲＦ送信器２２ｈによってアンテナ２２ｊから放射された電波が絶縁体１３を通じて配管１１の外に伝播する。それゆえ、ピグ２０が継手部１６又はその近傍に位置した時には、ＲＦ送信器２２ｈによって送信された信号がアンテナ４３を介してＲＦ受信器４４ａに受信されるので、ピグ２０の位置を特定することができる。また、ＲＦ送信器２２ｈの出力が低いので、省電力化を図ることができる。

（２） 一対のアンテナ素子４３ａ，４３ｂが絶縁体１３の両側の管１２にそれぞれ設けられているので、ＲＦ送信器２２ｈによって送信された信号をアンテナ素子４３ａ，４３ｂを介してＲＦ受信器４４ａによって受信しやすい。具体的には、ピグ２０がアンテナ素子４３ａの内側を通過する時には、アンテナ２２ｊから放射された電波がアンテナ素子４３ａよりもアンテナ素子４３ｂに伝播しやすく、ピグ２０がアンテナ素子４３ｂの内側を通過する時には、アンテナ２２ｊから放射された電波がアンテナ素子４３ｂよりもアンテナ素子４３ａに伝播しやすいので、ＲＦ送信器２２ｈによって送信された信号がアンテナ素子４３ａ，４３ｂを介してＲＦ受信器４４ａによって受信する機会が２回ある。

（３） ピグ２０が継手部１６から離れている場合には、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈに給電されないので、電池２２ａの消耗を抑えることができる。一方、ピグ２０が継手部１６に近づいた場合には、磁気センサ２２ｂから検出回路２２ｃに出力される電気信号のレベルが一旦所定閾値を超えれば、その後に電気信号が所定閾値以下になっても、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈに給電された状態が維持される。そのため、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈが動作して、ＲＦ送信器２２ｈによって送信された信号がＲＦ受信器４４ａに受信され、これによりピグ２０の位置を特定することができる。

（４） ピグ２０が継手部１６に近づいた後に継手部１６から離れると、磁気センサ２２ｂから検出回路２２ｃに出力される電気信号のレベルが所定閾値以下の状態で所定時間維持されることで、復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈが電池２２ａから遮断される。よって、電池２２ａの消耗を抑えることができる。

（５） 隣り合う管１２の端面同士の間に非磁性の絶縁体１３が挟まれているので、管１２が磁性体であっても、コイル４１によって発生された磁界強度を磁気センサ２２ｂによって検出することができる。また、一対のコイル素子４１ａ，４１ｂが絶縁体１３の両側の管１２にそれぞれ設けられているので、継手部１６における配管１１内の磁界が強くなる。

（６） ピグ２０が配管１１に詰まった時には、ピグ２０を配管１１から取り出す必要がある。具体的には、最後に報知（点灯・点滅・音声出力）した報知器５０，６０に接続されたピグ検出装置４０（以下、最終検出済みピグ検出装置４０という）のコイル４１及びアンテナ４３を配管１１から取り外した上で、ジョイント１４を取り外して隣り合う管１２を切り離し、最終検出済みピグ検出装置４０から次の報知していない報知器５０，６０に接続されたピグ検出装置４０までの管１２からピグ２０を取り出す。上述したようにコイル４１及びアンテナ４３を配管１１から簡単に取り外せるので、早急にピグ２０を配管１１から取り出すことができる。その後のコイル４１及びアンテナ４３の再設置も容易に早く行える。

１１． 変形例
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に説明する変更点は、可能な限り組み合わせて適用してもよい。

（１） 上記実施形態では、通信ユニット２２がセミアクティブ型のＲＦタグであった。つまり、通信ユニット２２には電池２２ａが内蔵され、通信ユニット２２が継手部１６に近接した場合に、電池２２ａから復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈに供給されるようになっていた。それに対して、通信ユニット２２がアクティブ型又はパッシブ型のＲＦタグであってもよい。通信ユニット２２がアクティブ型のＲＦタグである場合、検出回路２２ｃ及びスイッチ２２ｄが設けられず、電池２２ａから復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈに常に電力が供給されてもよい。通信ユニット２２ａがパッシブ型のＲＦタグである場合、電池２２ａ及び検出回路２２ｃの代わりにコイルが通信ユニット２２に設けられ、通信ユニット２２が継手部１６に近接した場合に、通信ユニット２２のコイルがコイル４１により電磁誘電し、それにより生じた電力が復調器２２ｅ、制御部２２ｆ、メモリ２２ｇ及びＲＦ送信器２２ｈに供給される。

（２） 配管１１の管１２は、導電性を有する材料からなるのであれば、鋼管以外の管であってもよい。例えば、配管１１の管１２が銅製、アルミ製又はカーボン製であれば、非常に弱い反磁性の導電体であるので、ピグ２０の通信ユニット２２によって放射される電波が管１２の内側から外側に通過しにくいものの、絶縁体１３の内側から外側に通過してアンテナ素子４３ａ，４３ｂに受信される。

（３） 上記実施形態では、配管１１がトンネルに設けられているものであるが、配管１１の設置箇所はトンネルに限るものではない。例えば、配管１１が建物、構造物、屋外、水中等に設けられていてもよい。

１０…ピグ移送装置（移送装置）， １１…配管， １２…管， １３…絶縁体， ピグ２０（移動体）， ２１…ピグ本体（移動体本体）， ２２ｂ…磁気センサ， ２２ｃ…検出回路（検出部），４１…コイル（磁界発生部）， ４１ａ…コイル素子， ４１ｂ…コイル素子 ４１ｃ…ケーブル ４１ｐ…ループ（第一ループ）， ４１ｑ…ループ（第二ループ）， ４３…アンテナ， ４３ａ…アンテナ素子， ４３ｂ…アンテナ素子， ４４ａ…ＲＦ受信器（受信器）， ４４ｂ…処理部， ５０…第一報知器（報知器）， ６０…第二報知器（報知器）

Claims (10)

1. 継手部により連結された導電性の複数の管を有する配管と、
   前記配管内で前記配管の長手方向に移送されるとともに、所定の無線信号を送信する移動体と、
   前記継手部近傍の前記配管の外側に設けられたアンテナと、
   前記アンテナに接続され、前記移動体によって送信された前記所定信号を前記アンテナを介して受信する受信器と、を備え、
   前記継手部が前記管の端面同士の間に挟持された絶縁体を有することを特徴とする移送装置。
2. 前記アンテナが、前記絶縁体を間に置いて前記絶縁体の両側の前記管の外側にそれぞれ設けられた一対のアンテナ素子を有することを特徴とする請求項１に記載の移送装置。
3. 前記継手部近傍の前記配管の外側に設けられた報知器と、
   前記受信器が前記所定信号を受信した場合に前記報知器を作動させる処理部と、を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の移送装置。
4. 前記アンテナの近傍において前記配管の外側に設けられ、磁界を発生する磁界発生部を更に備え、
   前記移動体が、
   前記配管内で前記配管の長手方向に移送される移動体本体と、
   前記移動体本体に設けられ、所定信号を送信する送信器と、
   前記移動体本体に設けられた電源と、
   前記移動体本体に設けられ、磁界強度を電気信号に変換してその電気信号を出力する磁気センサと、
   前記移動体本体に設けられ、前記磁気センサによって出力される電気信号を入力し、前記磁気センサによって出力される電気信号のレベルが所定閾値を超える場合に前記電源から前記送信器に給電する検出部と、を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の移送装置。
5. 前記検出部は、前記磁気センサによって出力される電気信号のレベルが前記所定閾値以下である状態が継続された場合に前記電源と前記送信器を遮断することを特徴とする請求項４に記載の移送装置。
6. 前記絶縁体は前記管よりも透磁率が低いことを特徴とする請求項４又は５に記載の移送装置。
7. 少なくとも一周巻かれた第一ループと、前記第一ループに続くとともに前記第一ループと反対巻きに少なくとも一周巻かれた第二ループと、を有したケーブルを更に備え、
   前記第一ループと前記第二ループが前記配管の長手方向に並べられて前記配管に巻き付けられた状態であり、前記第一ループと前記第二ループの互いに近接する部分が前記磁界発生部としてコイル状に設けられていることを特徴とする請求項４から６の何れか一項に記載の移送装置。
8. 移動体を配管内で前記配管の長手方向に移送し、前記移動体から送信された所定の無線信号を、前記配管の外側に設けられたアンテナで受信することによって前記移動体の位置を特定する位置特定方法において、
   前記配管は継手部により連結された導電性の複数の管を有し、
   前記アンテナは前記継手部近傍の前記配管の外側に設けられ、
   前記継手部は前記管の端面同士の間に挟持された絶縁体を有することを特徴とする位置特定方法。
9. 前記移動体には磁気センサ、検出部、送信器及び電源が設けられ、
   前記アンテナの近傍において前記配管の外側に設けられた磁界発生部により磁界を発生させ、
   前記磁気センサにより前記移動体本体の周辺の磁界強度を検出し、
   前記移動体本体が前記磁界発生部に近づくことによって前記磁気センサにより検出された磁界強度が所定閾値を超えることを前記検出部により検出した場合に、前記検出部により前記電源から前記送信器に給電することによって前記送信器により前記所定の無線信号を送信し、
   前記移動体本体が前記磁界発生部に離れることによって前記磁気センサにより検出された磁界強度が前記所定閾値以下である状態が継続された場合に、前記検出部により前記電源と前記送信器を遮断することを特徴とする請求項８に記載の位置特定方法。
10. ケーブルを少なくとも一周巻くことで第一ループを形成し、前記ケーブルの前記第一ループに続く部位を前記第一ループと反対巻きに少なくとも一周巻くことで第二ループを形成し、前記第一ループと前記第二ループを前記配管の長手方向に並べて前記配管に巻き付けることによって、前記第一ループと前記第二ループの互いに近接する部分をコイル状の前記磁界発生部に形成することを特徴とする請求項９に記載の位置特定方法。

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