JP2021110416A - 穿孔方法および穿孔システム、ならびに遮蔽空間位置特定方法および遮蔽空間位置特定システム - Google Patents

Abstract

【課題】光を透過しにくい、または透過しないライニング材が施された場合や、ライトヘッドを挿入することが困難な場合であっても、枝管開口部の位置を特定して穿孔すること。【解決手段】枝管１０２側から温熱源２より温熱を供給し、枝管開口部１０４を閉塞するライニング材１０３を加熱し、本管１０１内面の温度分布を検知することにより枝管開口部１０４の中心位置を特定し、特定された枝管開口部１０４の中心位置でライニング材１０３を穿孔する。【選択図】図１

Description

本発明は、本管に枝管が合流する下水道等の分岐管内にライニングを施した後の枝管開口部の穿孔方法および穿孔システム、ひいては第１空間と当該第１空間に隣接する第２空間との間に第１空間の内面を覆う遮蔽物が介在する場合に第１空間側から第２空間の位置を特定する遮蔽空間位置特定方法および遮蔽空間位置特定システムに関する。

従来、地中に埋設された下水道管等の既設管が老朽化した場合に、既設管を掘り出すことなく更正するため、既設管の内面に新たにライニングを施すライニング工法が知られている。ライニング工法では、新たなライニングにより本管へ繋がる既設の枝管の開口部が閉塞されてしまうため、ライニングを施した後、この枝管の開口部に穿孔作業を施す必要がある。

ところが、ライニングを施した後の枝管の開口部は上述のように閉塞されてしまっているため、穿孔位置の特定は容易ではない。図７はライトを使った従来の穿孔位置の特定方法を説明する断面図である。図７に示す穿孔位置の特定方法では、枝管１０２にライトヘッド１１０を挿入し、本管１０１の枝管開口部１０４を塞いでいるライニング材１０３を透過する光を本管１０１内に挿入したカメラ１２０により撮影することにより穿孔位置を特定する。

また、穿孔位置を特定する方法として、例えば特許文献１には、本管をライニングする前に、受信コイルとして構成されたマーカーを枝管開口部の中心または該中心より所定距離離間した位置に設置し、このマーカーの位置を発信コイルにより検出する方法が記載されている。

国際公開第２０１６／１６３１９１号

前述のライトを使った穿孔位置の特定方法では、図７（Ａ）に示すようにライトヘッド１１０がライニング材１０３に到達した状態においてはライトヘッド１１０の先端部分に光が集中し、図８（Ａ）に示すような画像がカメラ１２０により撮影される。そのため、図７（Ａ）に示すようにライトヘッド１１０が枝管１０２の中心にない場合であっても、この光が集中した位置を穿孔位置と誤って判断してしまう可能性がある。

そこで、この方法では、図７（Ｂ）に示すようにライトヘッド１１０の先端をライニング材１０３から少し離れた位置まで引き出して撮影する必要がある。これにより、カメラ１２０によって図８（Ｂ）に示すように枝管１０２の内側全体が撮影されるようになり、枝管１０２の中心位置を特定することが可能となるが、ライトの光量が落ちるため、ライニング材が光を透過しにくい場合や透過しない場合には適用することができない。また、この方法では、ライトヘッド１１０を挿入できない枝管の場合にも適用することができない。

一方、特許文献１に記載の方法では、ライニング前に受信コイルとして構成されたマーカーを設置する必要があり、施工コストが高くなるという問題がある。

そこで、本発明においては、光を透過しにくい、または透過しないライニング材が施された場合や、ライトヘッドを挿入することが困難な場合であっても、枝管開口部の位置を特定して穿孔することが可能な穿孔方法および穿孔システムを提供すること、ひいては第１空間と当該第１空間に隣接する第２空間との間に第１空間の内面を覆う遮蔽物が介在する場合に第１空間側から第２空間の位置を特定する遮蔽空間位置特定方法および遮蔽空間位置特定システムを提供することを目的とする。

本発明の穿孔方法は、本管に枝管が合流する分岐管内にライニングを施した後の枝管開口部の穿孔方法であって、枝管側から熱源より温熱または冷熱を供給し、枝管開口部を閉塞するライニング材を加熱または冷却すること、本管内面の温度分布を検知することにより枝管開口部の中心位置を特定すること、特定された枝管開口部の中心位置でライニング材を穿孔することを含むことを特徴とする。

本発明の穿孔システムは、本管に枝管が合流する分岐管内にライニングを施した後の枝管開口部を穿孔する穿孔システムであって、枝管側から温熱または冷熱を供給し、枝管開口部を閉塞するライニング材を加熱または冷却するための熱源と、本管内面の温度分布を検知する温度分布検知部と、温度分布検知部により特定される枝管開口部の中心位置でライニング材を穿孔する穿孔部とを含むものである。

これらの発明によれば、枝管側から熱源より温熱または冷熱を供給することで、枝管を通じてこの枝管の開口部を閉塞するライニング材が加熱または冷却される。これにより、この加熱または冷却された枝管開口部を閉塞するライニング材部分のみが本管内面の他の部分とは異なる温度分布となるので、本管内面の温度分布を検知することにより枝管開口部の中心位置が特定され、この特定された枝管開口部の中心位置でライニング材を穿孔することが可能となる。

本発明の遮蔽空間位置特定方法は、第１空間と当該第１空間に隣接する第２空間との間に第１空間の内面を覆う遮蔽物が介在する場合に第１空間側から遮蔽物により閉塞された第２空間の位置を特定する遮蔽位置特定方法であって、第１空間側または第２空間側から熱源より温熱または冷熱を供給して遮蔽物を加熱または冷却すること、第１空間内面の温度分布を検知することにより第２空間の位置を特定することを特徴とする。

本発明の遮蔽空間位置特定システムは、第１空間と当該第１空間に隣接する第２空間との間に第１空間の内面を覆う遮蔽物が介在する場合に第１空間側から遮蔽物により閉塞された第２空間の位置を特定する遮蔽位置特定装置であって、第１空間側または第２空間側から温熱または冷熱を供給して遮蔽物を加熱または冷却するための熱源と、第１空間内面の温度分布を検知する温度分布検知部と、温度分布検知部により検知した温度分布に基づいて第２空間の位置を特定する遮蔽位置特定部とを含むものである。

これらの発明によれば、第１空間側または第２空間側から熱源により温熱または冷熱を供給することで、第１空間の内面を覆う遮蔽物が加熱または冷却される。ここで、第２空間側から熱源により温熱または冷熱を供給した場合には、第２空間を閉塞する遮蔽物部分のみが加熱または冷却され、その周囲の遮蔽物部分とは異なる温度分布となるので、第１空間内面の温度分布を検出することにより第２空間の位置を特定することが可能となる。一方、第１空間側から熱源により温熱または冷熱を供給した場合には、遮蔽物の比熱と第２空間内の気体の比熱の差により、第２空間を閉塞する遮蔽物の中心部分とその周囲の遮蔽物部分とで異なる温度分布となるため、同様に、第１空間内面の温度分布を検知することにより、遮蔽物により閉塞された第２空間の位置を特定することが可能となる。

（１）枝管側から熱源より温熱または冷熱を供給し、枝管開口部を閉塞するライニング材を加熱または冷却し、本管内面の温度分布を検知することにより枝管開口部の中心位置を特定し、特定された枝管開口部の中心位置でライニング材を穿孔する構成によれば、枝管側からは熱源より温熱または冷熱を供給するだけで良く、光を透過しにくい、または透過しないライニング材が施された場合や、ライトヘッドを挿入することが困難な場合であっても、枝管開口部の位置を正確に特定して穿孔することが可能となる。

（２）第１空間と当該第１空間に隣接する第２空間との間に第１空間の内面を覆う遮蔽物が介在する場合に、第１空間側または第２空間側から熱源より温熱または冷熱を供給して遮蔽物を加熱または冷却し、第１空間内面の温度分布を検知することにより、遮蔽物により閉塞された第２空間の位置を特定することが可能となる。

本発明の実施の形態における穿孔システムの使用状態を示す概念図である。 遮蔽物の赤外線（熱線）透過イメージを示す説明図である。 遮蔽物によって閉塞された円形状の閉鎖空間の検出例を示す説明図である。 遮蔽物によって閉塞された角形状の閉鎖空間の検出例を示す説明図である。 本発明の実施の形態における遮蔽空間位置特定システムの説明図であって、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）の温度分布検知部により検知した温度分布を示すイメージ図である。 本発明の実施の形態における遮蔽空間位置特定システムの説明図であって、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）の温度分布検知部により検知した温度分布を示すイメージ図である。 ライトを使った従来の穿孔位置の特定方法を説明する概念図である。 （Ａ）は図７（Ａ）の状態におけるカメラ画像の例を示す図、（Ｂ）は図７（Ｂ）の状態におけるカメラ画像の例を示す図である。

図１は本発明の実施の形態における穿孔システムの使用状態を示す概念図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態における穿孔システムは、第１空間を形成する本管１０１に第２空間を形成する枝管１０２が合流する分岐管１００内にライニング材１０３によりライニングを施した際に、ライニング材１０３が遮蔽物となって閉塞された枝管開口部１０４を穿孔するものである。枝管開口部１０４は、枝管１０２が本管１０１へ繋がる開口部分である。

穿孔システムは、本管１０１内部に導入され、枝管開口部１０４を穿孔する削孔装置１と、枝管１０２側から温熱２Ａを供給し、枝管開口部１０４を閉塞するライニング材１０３を加熱するための熱源としての温熱源２と、本管１０１内部を走行するカメラ車３と、削孔装置１およびカメラ車３を制御する制御部４等から構成される。

削孔装置１は、その先端部に設けられ、ライニング後の枝管開口部１０４を穿孔する穿孔部１０を有する。穿孔部１０は、切削刃１０Ａと、油圧またはエアー等の圧力流体により切削刃１０Ａを回転駆動する切削モーター部１０Ｂ等から構成される。

また、削孔装置１は、穿孔部１０の後方に設けられ、穿孔部１０を穿孔装置本体の長手方向と直交する方向に移動させるリーチシリンダー部１１と、リーチシリンダー部１１のさらに後方に設けられ、穿孔部１０を削孔装置本体１４の長手方向に移動させるエクステンションシリンダーロッド１２Ａおよびエクステンションシリンダー１２と、穿孔部１０、リーチシリンダー部１１およびエクステンションシリンダーロッド１２Ａを一体的に回動させ、穿孔部１０を本管１０１の周方向にスイングさせる回動装置１３を内蔵した削孔装置本体１４と、削孔装置１を支持し、本管１０１内に沿って削孔装置１をスライドさせる一対のスライドボード１５と、穿孔作業時に削孔装置１を本管１０１内に固定するため削孔装置本体１４から上方に突出可能なアウトリガー１６等から構成される。

カメラ車３は、本管１０１内部を撮影する可視カメラ（図示せず。）および赤外線アレイセンサ３０を備える。赤外線アレイセンサ３０は、本管１０１内面の温度分布を検知する温度分布検知部である。

制御部４は、カメラ車３の走行を制御するとともに、可視カメラおよび赤外線アレイセンサ３０により撮影を行う。また、制御部４は、赤外線アレイセンサ３０により検知した温度分布に基づいて枝管１０２の位置を特定する遮蔽空間位置特定部を構成する。

次に、上記構成の穿孔システムを用いて、分岐管１００内にライニングを施した後の枝管開口部１０４を穿孔する手順について説明する。なお、分岐管１００は、例えば、鉄管やヒューム管等である。分岐管１００内に施されるライニング材１０３は、例えば、塩ビ管、タールエポキシ、モルタル、ゴム、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））、ポリエチレン、コンクリート、鉄やガラス繊維等である。

まず、温熱源２より枝管１０２内へ温熱を供給し、枝管開口部１０４を閉塞するライニング材１０３を加熱する。これにより、ライニング材１０３は、枝管開口部１０４を閉塞する部分のみが本管１０１内面の他の部分よりも高温となる。次に、本管１０１内でカメラ車３を走行させ、可視カメラにより本管１０１内面を撮影するとともに、赤外線アレイセンサ３０により本管１０１内面の温度分布を検知する。

このとき、赤外線アレイセンサ３０により本管１０１内面において周囲よりも特に高温となっている箇所を検知する。制御部４は、この赤外線アレイセンサ３０により検知した温度分布に基づいて枝管開口部１０４の位置を特定する。本管１０１内面において周囲よりも特に高温となっている箇所は、前述のように温熱源２より温熱２Ａを供給した枝管１０２が本管１０１に繋がる枝管開口部１０４の箇所であり、その中心位置がライニング材１０３を穿孔すべき枝管開口部１０４の中心位置である。

次に、削孔装置１をその前後でワイヤー（図示せず。）に連結し、削孔装置１をマンホール等から作業すべき分岐管１００の本管１０１内部に導入した後、地上に設けられた巻き取り装置（図示せず。）により削孔装置１を前後から引っ張って移動させる。そして、この枝管開口部１０４を検出した位置付近でアウトリガー１６を上方へ突出させて削孔装置１を固定し、穿孔部１０の切削刃１０Ａが本管１０１の長手方向の枝管開口部１０４の中心位置にくるよう、エクステンションシリンダーロッド１２Ａを駆動して穿孔部１０およびリーチシリンダー部１１を一体的に移動させる。

次に、切削刃１０Ａが本管１０１の周方向の枝管開口部１０４の中心位置にくるように、穿孔部１０、リーチシリンダー部１１およびエクステンションシリンダーロッド１２Ａを一体的にスイングさせる。最後に、切削刃１０Ａが本管１０１の径方向の所定の位置、すなわち枝管開口部１０４の穿孔位置にくるように、リーチシリンダー部１１により穿孔部１０を移動させ、削孔装置１の位置決めが完了する。

その後、穿孔部１０の切削モーター部１０Ｂへ圧力流体を供給して切削モーター部１０Ｂを駆動し、切削刃１０Ａを回転させることで、枝管開口部１０４の中心位置において枝管開口部１０４を閉塞しているライニング材１０３の穿孔作業が行われる。

以上のように、本実施形態における穿孔システムによれば、枝管１０２側から温熱源２より温熱２Ａを供給することで、枝管１０２を通じて枝管開口部１０４を閉塞するライニング材１０３が加熱され、本管１０１内面の他の部分とは異なる温度分布となるため、枝管開口部１０４の中心位置が特定され、この特定された枝管開口部１０４の中心位置でライニング材１０３を穿孔することが可能となる。

したがって、この穿孔システムによれば、枝管１０２側からは温熱源２より温熱２Ａを供給するだけで良く、光を透過しにくい、または透過しないライニング材が施されている場合や、ライトヘッドを挿入することが困難な場所であっても、枝管開口部１０４の位置を正確に特定して穿孔することが可能である。

図２は遮蔽物の赤外線（熱線）透過イメージを示す説明図である。図２に示すように、ライニング材のような単層または多層の遮蔽物２１が可視光２０を遮蔽する場合であっても、この遮蔽物２１を透過した赤外線２Ｂまたは伝導した伝導熱を赤外線アレイセンサ３０により検出することで、枝管開口部１０４の位置を正確に特定することができる。

図３は遮蔽物によって閉塞された円形状の閉鎖空間の検出例を示す図である。図３（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように円筒２２の開口部２２Ａが遮蔽物２１によって遮蔽され、同図（Ｂ）に示すように円形状の閉鎖空間２３が形成されているとする。この場合、閉鎖空間２３へ温熱源から温熱２Ａを供給し、遮蔽物２１の表面を赤外線アレイセンサ３０により検出すると、同図（Ｃ）に示すように、この遮蔽物２１を透過した赤外線または伝導した伝導熱により開口部２２Ａの形状および位置２４を特定することができる。

図４は遮蔽物によって閉塞された角形状の閉鎖空間の検出例を示す図である。図４（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように角筒２５の開口部２５Ａが遮蔽物２１によって遮蔽され、同図（Ｂ）に示すように円形状の閉鎖空間２６が形成されているとする。この場合、閉鎖空間２６へ温熱源から温熱２Ａを供給し、遮蔽物２１の表面を赤外線アレイセンサ３０により検出すると、同図（Ｃ）に示すように、この遮蔽物２１を透過した赤外線または伝導した伝導熱により開口部２５Ａの形状および位置２７を特定することができる。

なお、上記実施形態においては、熱源として、温熱を供給する温熱源２を使用し、枝管開口部１０４を閉塞するライニング材１０３を加熱する構成について説明したが、熱源として冷熱を供給する冷熱源を使用し、枝管開口部１０４を閉塞するライニング材１０３を冷却する構成とすることもできる。この場合、ライニング材１０３は、枝管開口部１０４を閉塞する部分のみが本管１０１内面の他の部分よりも低温となるので、赤外線アレイセンサ３０により本管１０１内面において周囲よりも特に低温となっている箇所を検知する。要するに、枝管開口部１０４を閉塞するライニング材１０３部分のみが本管１０１内面の他の部分とは異なる温度分布となるようにし、赤外線アレイセンサ３０により本管１０１内面の温度分布を検知すれば良い。

また、本管１０１内面の温度分布を検知する温度分布検知部としては、赤外線アレイセンサ３０に代えて赤外線カメラなどを用いることも可能である。要するに、周囲とは異なる温度に加熱または冷却された枝管開口部１０４の温度分布を検知できれば良い。

次に、上記穿孔システムを応用した遮蔽空間位置特定システムについて説明する。図５および図６は本発明の実施の形態における遮蔽空間位置特定システムの説明図であって、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）の温度分布検知部により検知した温度分布を示すイメージ図である。

図５（Ａ）に示す例では、第１空間５１と、この第１空間５１に隣接する第２空間５２との間に、第１空間５１の内面を覆う遮蔽物５３が介在する。遮蔽物５３は、例えば可視光を遮蔽する単層または多層の壁である。第１空間５１は遮蔽物５３の表側の空間である。第２空間５２は、例えば遮蔽物５３の裏側に埋設されたスイッチボックス５４内の空間である。このスイッチボックス５４には例えば配管５５が接続されているとする。この状態では、第１空間５１側から第２空間５２の位置は分からない。

本実施形態における遮蔽空間位置特定システムは、温熱または冷熱を供給する熱源５と、第１空間５１内面の温度分布を検知する赤外線アレイセンサ等の温度分布検知部６と、温度分布検知部６により検知した温度分布に基づいて第２空間５２の位置を特定する遮蔽空間位置特定部７とを有する。

本実施形態における遮蔽空間位置特定システムでは、配管５５を通じてスイッチボックス５４内に熱源２から温熱または冷熱を供給、すなわち第２空間５２側から温熱または冷熱を供給して遮蔽物５３を加熱または冷却する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、第２空間５２を閉塞する遮蔽物部分５６Ａのみが加熱または冷却され、その周囲の遮蔽物部分５６Ｂとは異なる温度分布となるので、温度分布検知部６により第１空間５１内面の温度分布を検知することにより、遮蔽物５３により閉塞された第２空間５２の位置を特定することができる。

一方、図６（Ａ）に示すように、第１空間５１側から熱源５により温熱または冷熱を供給した場合には、遮蔽物５３の比熱と第２空間５２内の気体（空気）の比熱の差により、図６（Ｂ）に示すように、第２空間５２を閉塞する遮蔽物５３の中心部分５７Ａとその周囲の遮蔽物部分５７Ｂとで異なる温度分布となる。したがって、温度分布検知部６により第１空間５１内面の温度分布を検知することにより、遮蔽物により閉塞された第２空間５２の位置を特定することができる。

本発明の穿孔方法および穿孔システムは、本管に枝管が合流する下水道等の分岐管内にライニングを施した後の枝管開口部の穿孔方法および穿孔システムとして有用であり、特に、光を透過しにくい、または透過しないライニング材が施された場合や、ライトヘッドを挿入することが困難な場合であっても、枝管開口部の位置を特定して穿孔することが可能な穿孔方法および穿孔システムとして好適である。

また、本発明の遮蔽空間位置特定方法および遮蔽空間位置特定システムは、第１空間と当該第１空間に隣接する第２空間との間に第１空間の内面を覆う遮蔽物が介在し、第２空間が遮蔽物により閉塞されている場合に第１空間側から第２空間の位置を特定する方法およびシステムとして有用である。

１ 削孔装置
２ 温熱源
２Ａ 温熱
３ カメラ車
４ 制御部
５ 熱源
６ 温度分布検知部
７ 遮蔽空間位置特定部
１０ 穿孔部
１０Ａ 切削刃
１０Ｂ 切削モーター部
１１ リーチシリンダー部
１２ エクステンションシリンダー
１２Ａ エクステンションシリンダーロッド
１３ 回動装置
１４ 削孔装置本体
１５ スライドボード
１６ アウトリガー
２０ 可視光
２１ 遮蔽物
２２ 円筒
２２Ａ，２５Ａ 開口部
２３，２６ 閉鎖空間
２５ 角筒
３０ 赤外線アレイセンサ
５１ 第１空間
５２ 第２空間
５３ 遮蔽物
５４ スイッチボックス
５５ 配管
１００ 分岐管
１０１ 本管
１０２ 枝管
１０３ ライニング材
１０４ 枝管開口部

Claims (5)

1. 第１空間と当該第１空間に隣接する第２空間との間に前記第１空間の内面を覆う遮蔽物が介在する場合に前記第１空間側から前記遮蔽物により閉塞された前記第２空間の位置を特定する遮蔽空間位置特定方法であって、
   前記第１空間側または前記第２空間側から熱源より温熱または冷熱を供給して前記遮蔽物を加熱または冷却すること、
   前記第１空間内面の温度分布を検知することにより前記第２空間の位置を特定すること
   を含む遮蔽空間位置特定方法。
2. 第１空間と当該第１空間に隣接する第２空間との間に前記第１空間の内面を覆う遮蔽物が介在する場合に前記第１空間側から前記遮蔽物により閉塞された第２空間の位置を特定する遮蔽空間位置特定システムであって、
   前記第１空間側または前記第２空間側から温熱または冷熱を供給して前記遮蔽物を加熱または冷却するための熱源と、
   前記第１空間内面の温度分布を検知する温度分布検知部と、
   前記温度分布検知部により検知した温度分布に基づいて前記第２空間の位置を特定する遮蔽空間位置特定部と
   を含む遮蔽空間位置特定システム。
3. 本管に枝管が合流する分岐管内にライニングを施した後の枝管開口部の穿孔方法であって、
   前記枝管側から熱源より温熱または冷熱を供給し、前記枝管開口部を閉塞するライニング材を加熱または冷却すること、
   前記本管内面の温度分布を検知することにより前記枝管開口部の中心位置を特定すること、
   前記特定された前記枝管開口部の中心位置で前記ライニング材を穿孔すること
   を含む穿孔方法。
4. 本管に枝管が合流する分岐管内にライニングを施した後の枝管開口部を穿孔する穿孔システムであって、
   前記枝管側から温熱または冷熱を供給し、前記枝管開口部を閉塞するライニング材を加熱または冷却するための熱源と、
   前記本管内面の温度分布を検知する温度分布検知部と、
   前記温度分布検知部により特定される前記枝管開口部の中心位置で前記ライニング材を穿孔する穿孔部と
   を含む穿孔システム。
5. 前記温度分布検知部は、赤外線アレイセンサである請求項４記載の穿孔システム。

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