JP4964015B2 - Photocuring method for photocurable lining material and photocuring system used for the method - Google Patents
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Description
本発明はライニング材の光硬化方法及び該方法に用いる光硬化システム、特に、硬化前の光硬化性樹脂ライニング材の内側から光照射を行いライニング材を硬化させる光硬化性のライニング材の光硬化方法及び該方法に用いる光硬化システムに関するものである。 The present invention relates to a photo-curing method for a lining material and a photo-curing system used for the method, and in particular, photo-curing of a photo-curable lining material that cures the lining material by irradiating light from the inside of the photo-curable resin lining material before curing. The present invention relates to a method and a photocuring system used in the method.
日本の下水道普及率は平均67%であり、都市部では、ほぼ100%に近い普及率である。したがって、下水管渠(かんきょ)の新設事業は一部地方を除いて殆ど無くなり、老朽管渠の維持管理が重要なものとなっている。下水管渠の総延長は約36万kmであり、そのうち耐用年数50年を越えた管渠は7000km以上となっている。また、今後年間数千kmずつ増加する見込みである。 The sewerage penetration rate in Japan is 67% on average, and in urban areas, it is close to 100%. Therefore, the construction of new sewer pipes has almost disappeared except in some areas, and the maintenance of old pipes has become important. The total length of sewage pipes is approximately 360,000 km, of which pipes that have exceeded the service life of 50 years are over 7000 km. In the future, it is expected to increase by several thousand kilometers per year.
一般に下水管渠などの地中に埋設される管については、設置からの年数の経過による様々な変形例えば、断面変形や接続部離脱、管体クラックなどの老朽化現象が現れる。この様な状況が生じると流下力が低下したり、管内への地下水の浸入による下水処理量が増えたりする問題が起こっている。 In general, pipes buried in the ground such as sewer pipes are subject to various deformations over the years since installation, such as cross-sectional deformation, connection disconnection, pipe cracks, and other aging phenomena. When such a situation occurs, there are problems that the flow force decreases and the amount of sewage treatment increases due to the infiltration of groundwater into the pipe.
この様な種々の事情から、既設管は所定の時期に何らかの補修が必要となるのが現状である。この既設管の補修技術として、地面を非開削のままで、既設管を更生させる方法、すなわち、まず、未硬化状態の光硬化性の管状ライニング材を圧縮空気によって反転させながら、或いは引き込みによって既設管内に導入する。この管状ライニング材は、ガラス繊維などの補強芯材に所定の樹脂を含浸させる等して工場にて成形されている。次いでライニング材の内側に圧縮空気を吹き込み、ライニング材外壁面を管路内壁面に密着させ、その後、そのライニング管の内側から光照射装置によって樹脂を硬化させ、管路内壁面に不透水性ライニング管を形成して既設管を更生する補修方法が知られている。 Under such various circumstances, the existing pipes need to be repaired at a predetermined time. As a repair technique for this existing pipe, a method of rehabilitating the existing pipe while leaving the ground unopened, that is, first of all, the existing photocurable tubular lining material is inverted by compressed air or by pulling in. Introduce into the tube. This tubular lining material is formed in a factory by impregnating a predetermined core with a reinforcing core material such as glass fiber. Next, compressed air is blown inside the lining material, the outer wall surface of the lining material is brought into close contact with the inner wall surface of the pipe, and then the resin is cured from the inner side of the lining pipe by a light irradiation device, and the impermeable lining is formed on the inner wall surface of the pipe A repair method is known in which a pipe is formed to rehabilitate an existing pipe.
例えば、特許文献1では、不飽和ポリエステル樹脂およびスチレンを含む紫外線硬化性樹脂層をアウターフィルムおよびインナーフィルムで内包してなる可撓性のスリーブ(管状ライニング材)を用い、既設管内にこれを導入し、既設管内壁に密着させ、紫外線照射装置をスリーブ内を移動させながら未硬化のスリーブに紫外線を照射して樹脂を硬化させる既設管のライニング方法が開示されている。そして、同特許文献1では、紫外線の照射による硬化過程の間に生じ得る火災の危険を排除した既設管のライニング方法ならびに該方法によるライニング作業の安全管理装置および紫外線照射用ライトトレインが開示されている。 For example, in Patent Document 1, a flexible sleeve (tubular lining material) formed by encapsulating an ultraviolet curable resin layer containing an unsaturated polyester resin and styrene with an outer film and an inner film is introduced into an existing pipe. An existing pipe lining method is disclosed in which an uncured sleeve is irradiated with ultraviolet rays while the ultraviolet ray irradiating device is moved in the sleeve while being in close contact with the existing pipe inner wall and the resin is cured. And in the said patent document 1, the lining method of the existing pipe which excluded the danger of the fire which may occur during the hardening process by ultraviolet irradiation, the safety management apparatus of the lining operation | work by this method, and the light train for ultraviolet irradiation are disclosed. Yes.
しかし、上述の特許文献1を初めとする、紫外線を照射する従来の光硬化装置には以下のような問題点がある。 However, conventional photocuring apparatuses that irradiate ultraviolet rays, including the above-mentioned Patent Document 1, have the following problems.
(i)光硬化装置は、紫外線を発光する水銀ランプなどのランプを多数(4〜6個)直列に連結し、その連結体を配管に沿って移動させるようになっている。この様な水銀ランプは、例えば、定格電力1kWのものが複数用いられているので消費電力大きくなり、また、紫外線ランプは寸法が大きいので光硬化装置も大型になる。 (I) The photocuring apparatus is configured to connect a large number (4 to 6) of lamps such as mercury lamps that emit ultraviolet light in series, and to move the connected body along the pipe. For example, a plurality of such mercury lamps with a rated power of 1 kW are used, so that the power consumption is large, and the ultraviolet lamp is large in size, so that the photocuring apparatus is also large.
(ii)また、紫外線ランプは、消耗電力に対する有効光線の発光効率が2割程度と低く、残り8割が熱として発散しており、しかも点灯時に500℃〜700℃程度の高温になる。この紫外線ランプの発熱は、ライニング材を適温まで加熱できるという点では有用であるが、その後、更に、硬化反応から発生した熱が加わり、ライニング材の温度は必要以上に上昇してしまう。その結果、ライニング材の良質性が保たれない状況が生じる場合があり、硬化作業の的確性に問題が生じる。 (Ii) In addition, the ultraviolet lamp has a low luminous efficiency of effective light with respect to the power consumption, as low as about 20%, the remaining 80% is dissipated as heat, and becomes high temperature of about 500 ° C. to 700 ° C. during lighting. Although the heat generated by the ultraviolet lamp is useful in that the lining material can be heated to an appropriate temperature, the heat generated from the curing reaction is further applied, and the temperature of the lining material rises more than necessary. As a result, there may be a situation where the quality of the lining material cannot be maintained, which causes a problem in the accuracy of the curing operation.
(iii)上記従来の光照射式のライニング方法では、管状ライニング材は、所定範囲の波長の光の照射を受けて硬化反応が始まるが、その反応については、光の照射を受ける表面の温度が、約30〜50℃となることが必要である。この温度に達していないと、硬化反応の進行は極めて遅く迅速な硬化作業は行い難い。しかし、一般的に地中に埋設された既設管の温度は15℃〜18℃程度であり、寒冷時には更に低く、また、寒冷時に地上から導入される管状ライニング材自体も更に低い温度となっている。この様な状況で既設管に接している管状ライニング材を効率よく硬化させるためには、管状ライニング材の表面温度を上述した適温にまでに上げなければならない。 (Iii) In the conventional light irradiation type lining method, the tubular lining material is irradiated with light of a predetermined wavelength range, and the curing reaction starts. , About 30 to 50 ° C. is necessary. If this temperature is not reached, the progress of the curing reaction is extremely slow and it is difficult to perform a rapid curing operation. However, the temperature of the existing pipes buried in the ground is generally about 15 ° C. to 18 ° C., which is lower when it is cold, and the tubular lining material itself introduced from the ground when it is cold is also lower. Yes. In order to efficiently cure the tubular lining material in contact with the existing pipe in such a situation, the surface temperature of the tubular lining material must be raised to the above-described appropriate temperature.
そこで、実際の施工では、硬化過程を速くするために、パワーの大きめの、すなわちワット数の大きい紫外線ランプが多く使用されている。これにより照射された強い光線が、まず材料に吸収され熱エネルギーとなって材料の温度上昇に寄与する。そして、材料温度が40〜50℃までに達すると、硬化反応が一気に始まる。しかし、上述のような大パワーの紫外線ランプの強い光線の照射により、管状ライニング材が短時間に昇温され、硬化反応の適温に達すると、その後、硬化反応が急激に進む。そして、硬化反応そのものは放熱反応であることから、硬化開始後はその反応熱と紫外線ランプの照射光線の強いエネルギーで管状ライニング材の温度が急激に高くなり、管径や光照射の出力にも依るが通常、光照射開始から2分〜5分後には、100から200℃まで上昇することがある。 Therefore, in actual construction, in order to speed up the curing process, an ultraviolet lamp having a large power, that is, a large wattage is often used. The intense light irradiated by this is first absorbed by the material and becomes thermal energy, which contributes to the temperature rise of the material. And when material temperature reaches to 40-50 degreeC, hardening reaction will start at a stretch. However, when the tubular lining material is heated in a short time by the irradiation of strong light from the high-power ultraviolet lamp as described above, and reaches the appropriate temperature for the curing reaction, the curing reaction proceeds rapidly thereafter. And since the curing reaction itself is a heat dissipation reaction, the temperature of the tubular lining material suddenly rises due to the heat of reaction and the strong energy of the irradiation light of the ultraviolet lamp after the start of curing. However, usually, the temperature may rise from 100 to 200 ° C. after 2 to 5 minutes from the start of light irradiation.
しかし、温度が150℃以上になると、硬化後の管状ライニング材の性能に悪影響を与えるおそれ、すなわち、強度が弱くなり、製品としての品質は低下するおそれがある。現状でのこの様な状況の回避手法、すなわち、管状ライニング材の過度の上昇を回避するための手法としては、管状ライニング材の内側面の温度を測定しつつ、照射時間を調整するという煩雑な制御を行っている。 However, when the temperature is 150 ° C. or higher, the performance of the tubular lining material after curing may be adversely affected, that is, the strength may be weakened, and the quality as a product may be deteriorated. As a technique for avoiding such a situation in the present situation, that is, a technique for avoiding an excessive rise in the tubular lining material, the irradiation time is adjusted while measuring the temperature of the inner surface of the tubular lining material. Control is in progress.
また、同時に、高温によって、例えばスチレンなどの樹脂成分が蒸発して気体となり、それが火災にならないように外部から冷風を常に供給して冷却する必要があり、そして、この冷風が高温のランプに当たり、ランプを急に冷やすため、ランプが破損し易くなる等の問題もあった。 At the same time, it is necessary to cool by constantly supplying cold air from the outside so that a resin component such as styrene evaporates into a gas due to a high temperature and does not cause a fire, and this cold air hits a high-temperature lamp. Further, since the lamp is cooled rapidly, there is a problem that the lamp is easily damaged.
この様な、従来のガリウムランプや水銀ランプなどの紫外線ランプの欠点を解消するため、光硬化のための光照射用の発光手段として、紫外線を照射可能な発光ダイオードを用いることが考えられる。発光ダイオードは発光効率が良く、例えば、5W〜20Wの消費電力で十分な発光パワーを得ることができる。また、構造が簡単であり、小型で振動にも強く、長寿命で故障の確率も低く、更にランニングコストが安い等、種々の利点がある。 In order to eliminate the drawbacks of conventional ultraviolet lamps such as gallium lamps and mercury lamps, it is conceivable to use a light emitting diode capable of irradiating ultraviolet rays as light emitting means for irradiating light for photocuring. The light emitting diode has good light emission efficiency. For example, sufficient light emission power can be obtained with power consumption of 5 W to 20 W. In addition, there are various advantages such as simple structure, small size, strong vibration, long life, low failure probability, and low running cost.
しかし、紫外線発光ダイオードは、発光効率が高い反面、点灯時の発熱温度が70〜80℃程度で、かつ他の物に対する加熱機能は極めて小さい。したがって、従来の紫外線ランプに比して発熱量の極めて少ない発光ダイオードでは、ライニング材を適温まで加熱することは非常に困難であり、結局、短い時間での硬化作業は期待できない。この様に、発光ダイオードを用いて、光硬化作業を行おうとする場合、光硬化の初期段階の準備を行うことに手間取り、円滑な管状ライニング材の円滑な光硬化を行うことが困難であると予想される。 However, although the ultraviolet light emitting diode has high luminous efficiency, the heat generation temperature at the time of lighting is about 70 to 80 ° C., and the heating function for other objects is extremely small. Therefore, it is very difficult to heat the lining material to an appropriate temperature with a light-emitting diode that generates an extremely small amount of heat as compared with a conventional ultraviolet lamp, and as a result, a curing operation in a short time cannot be expected. Thus, when performing light curing using a light emitting diode, it takes time to prepare for the initial stage of light curing, and it is difficult to perform smooth light curing of a smooth tubular lining material. is expected.
本発明は、この様な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、紫外線発光ダイオードの利点を生かすことができ、且つ硬化作業を迅速に行うことのできる光硬化性のライニング材の光硬化方法及び該方法に用いる光硬化システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a light-curable lining material that can take advantage of ultraviolet light-emitting diodes and can perform a curing operation quickly. It is providing the curing method and the photocuring system used for this method.
上記課題を解決するため請求項1に係る光硬化性ライニング材の光硬化方法は、
未硬化状態の光硬化性の管状ライニング材をその外側面が更生対象の既設管内壁に沿うように導入する管状ライニング材導入工程と、前記導入された管状ライニング材の内側からの光照射により管状ライニング材を硬化させる光硬化工程と、を含む光硬化性ライニング材の光硬化方法において、前記光硬化工程は、発光ダイオードを用いて行うものとし、該光硬化工程の前段の工程として、前記管状ライニング材が前記発光ダイオードの光照射による光硬化反応が良好となる温度状態まで前記管状ライニング材を昇温させるライニング材予熱工程を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a photocuring method for a photocurable lining material according to claim 1 is:
Tubular lining material introducing step of introducing an uncured photo-curing tubular lining material so that its outer surface is along the inner wall of the existing pipe to be rehabilitated, and light irradiation from the inside of the introduced tubular lining material A photo-curing process for curing a lining material, wherein the photo-curing process is performed using a light-emitting diode, and the tube is used as a step preceding the photo-curing process. The lining material includes a lining material preheating step of raising the temperature of the tubular lining material to a temperature state in which a photocuring reaction by light irradiation of the light emitting diode becomes favorable.
上記構成によれば、消費電力の低減化、光照射装置の小型化、過度な温度上昇によるライニング材の劣化の防止、更に、ライニング材の劣化を防止するための煩雑な照射制御の解消など、紫外線ランプを用いた場合には達成できなかった作用を得ることがでる。そして、紫外線照射発光ダイオードの場合の課題である硬化作業時間の長期化を予熱工程を光硬化工程の前段の動作として行うことで解消している。したがって、硬化作業時間の長期化を伴うことなく、発光ダイオードによる管状ライニング材の良好な硬化作業が確保される。 According to the above configuration, reduction of power consumption, downsizing of the light irradiation device, prevention of deterioration of the lining material due to excessive temperature rise, cancellation of complicated irradiation control for preventing deterioration of the lining material, etc. When an ultraviolet lamp is used, an effect that cannot be achieved can be obtained. And the prolongation of the curing operation time, which is a problem in the case of the ultraviolet irradiation light emitting diode, is solved by performing the preheating process as an operation preceding the photocuring process. Therefore, a good curing operation of the tubular lining material by the light emitting diode is ensured without increasing the curing operation time.
請求項2に係る光硬化性ライニング材の光硬化方法は、
前記光硬化工程が、前記管状ライニング材内を移動可能に構成され、前記管状ライニング材内壁全周に対して光照射を行うことができるように前記発光ダイオードを配置して有する移動式光照射手段を前記管状ライニング材内で移動させつつ行われ、前記ライニング材予熱工程が、前記移動式光照射手段の前記発光ダイオードの配置箇所より所定間隔を置いた進行方向前方位置に、前記管状ライニング材を加熱するための加熱部を設け、前記発光ダイオードによる光硬化工程の際に前記加熱部からの発熱により行うことを特徴とする。
The photocuring method of the photocurable lining material according to claim 2 is:
Mobile light irradiation means in which the light-curing step is configured to be movable in the tubular lining material, and the light emitting diodes are arranged so that light can be irradiated to the entire inner wall of the tubular lining material. In the tubular lining material, and the lining material preheating step is performed at a forward position in the advancing direction at a predetermined interval from the location of the light emitting diode of the movable light irradiation means. A heating unit for heating is provided, and the heating is performed by the heat generated from the heating unit in the photocuring process using the light emitting diode.
上記構成によれば、発光ダイオードによる光硬化作業の迅速化を図るための予熱工程が光硬化のための移動式光照射手段の移動動作中にその進行方向前方位置で同時に行われる。したがって、発光ダイオードによる光硬化作業の前に、別途予熱工程を独立した作業として行う必要がなく、効率的な予熱作業が可能であると共に、ライニング材の硬化作業全体の所要時間を長期化させるおそれもない。 According to the above configuration, the preheating step for speeding up the photocuring work by the light emitting diode is simultaneously performed at the forward position in the traveling direction during the moving operation of the mobile light irradiation means for photocuring. Therefore, it is not necessary to perform a separate preheating process as a separate operation before the light curing operation using the light-emitting diodes, so that an efficient preheating operation is possible and the time required for the entire lining material curing operation may be prolonged. Nor.
請求項3に係る光硬化性ライニング材の光硬化方法は、
未硬化状態の管状ライニング材をその外側面が前記更生対象の既設管内壁面に沿うように既設管内に導入するライニング材導入手段と、前記管状ライニング材の内部から光照射し該管状ライニング材を硬化させる硬化用発光部を有する光照射手段と、を含む光硬化性ライニング材の光硬化システムにおいて、前記光照射手段は、前記管状ライニング材内を移動可能に構成された移動本体と、該移動本体に前記管状ライニング材内壁の全周に光照射可能に設けられた発光ダイオードと、を有し、前記光照射手段の光硬化動作時における移動方向前方には、前記光照射手段に連結されて設けられ、前記移動動作の際に前記光照射手段と共に管状ライニング材内を移動可能に構成され、前記管状ライニング材内壁の前記光照射手段の光照射位置の前方領域を加熱する予熱手段を配置したことを特徴とする。
The photocuring method of the photocurable lining material according to claim 3 is:
A lining material introduction means for introducing an uncured tubular lining material into an existing pipe so that an outer surface thereof is along the inner wall surface of the existing pipe to be rehabilitated, and light irradiation from the inside of the tubular lining material to cure the tubular lining material A photo-curing system for a photo-curable lining material, comprising: a light-emitting unit having a light-emitting unit for curing, wherein the light-irradiating unit is configured to be movable in the tubular lining material; A light emitting diode provided on the entire circumference of the inner wall of the tubular lining material so as to be capable of irradiating light, and provided in front of the light irradiation means in the moving direction during the photocuring operation, connected to the light irradiation means. And is configured to be movable in the tubular lining material together with the light irradiation means during the moving operation, and before the light irradiation position of the light irradiation means on the inner wall of the tubular lining material. Characterized in that a preheating means for heating the region.
この構成によれば、上記請求項1又は2に係る光硬化方法の実施を簡単な構成で達成することができる。すなわち、発光ダイオードを備えた移動式の光照射手段と、これに加えて、光照射手段の進行方向前方で管状ライニング材を加熱する予熱手段を有しており、光照射手段の移動中に共に移動しつつ管状ライニング材の温度条件を発光ダイオードによる光硬化に適する温度に整えている。これにより、発光ダイオードによる光硬化作業の迅速化がシンプルな工程によって図られている。 According to this structure, implementation of the photocuring method according to the first or second aspect can be achieved with a simple structure. That is, it has a moving light irradiation means equipped with a light emitting diode, and in addition to this, a preheating means for heating the tubular lining material in the forward direction of the light irradiation means, both during the movement of the light irradiation means While moving, the temperature condition of the tubular lining material is adjusted to a temperature suitable for photocuring by a light emitting diode. Thereby, speeding-up of the photocuring operation by the light emitting diode is achieved by a simple process.
請求項4に係る光硬化性ライニング材の光硬化システムは、
前記光照射手段は、前記移動本体の外側面に前記管状ライニング材内壁の全周に対して光が照射されるように複数の発光ダイオードが配置されて装着されたことを特徴とする。この構成によれば、光照射手段には、管状ライニング材の内壁全周に光が照射されるように複数の発光ダイオードが設置されているので、光照射手段の移動中における管状ライニング材の全域の適切な硬化が確保される。
A photocuring system for a photocurable lining material according to
The light irradiation means is characterized in that a plurality of light emitting diodes are arranged and mounted on the outer surface of the movable body so that light is irradiated to the entire circumference of the inner wall of the tubular lining material. According to this configuration, since the light emitting means is provided with the plurality of light emitting diodes so that the entire inner wall of the tubular lining material is irradiated with light, the entire area of the tubular lining material during the movement of the light irradiating means. Proper curing of the is ensured.
請求項5に係る光硬化性ライニング材の光硬化システムは、
前記光照射手段の前記移動本体が、前記移動方向に伸長する所定長さの柱状体に構成され、前記発光ダイオードは所定間隔毎に該移動本体に外方に光照射可能に装着され、少なくとも該発光ダイオード装着部は、前記光硬化動作時の移動中に該移動方向に伸びる回転軸を中心に回転するように構成されたことを特徴とする。
A photocuring system for a photocurable lining material according to claim 5,
The moving main body of the light irradiating means is configured as a columnar body having a predetermined length extending in the moving direction, and the light emitting diode is mounted on the moving main body so as to be able to irradiate light outward at predetermined intervals. The light emitting diode mounting portion is configured to rotate around a rotation axis extending in the moving direction during movement during the photocuring operation.
この構成によれば、光照射手段の移動本体が、柱状に形成され、少なくとも、発光ダイオードの装着部は自動的に回転可能に構成されている。したがって、管状ライニング材内壁への光照射は、各発光ダイオードが円運動を行い、螺旋状の移動軌跡を描きつつ行われる。これにより、光照射はよりムラなく行われ、発光ダイオードの設置位置等の細かい配慮が不要となる。 According to this configuration, the moving main body of the light irradiation means is formed in a column shape, and at least the light emitting diode mounting portion is configured to be automatically rotatable. Therefore, light irradiation to the inner wall of the tubular lining material is performed while each light-emitting diode makes a circular motion and draws a spiral movement locus. Thereby, light irradiation is performed more uniformly, and detailed considerations, such as the installation position of a light emitting diode, become unnecessary.
請求項6に係る光硬化性ライニング材の光硬化システムは、
前記光照射手段及び/又は予熱手段が、牽引されることなく自動的に前記管状ライニング材内を移動可能とする自走手段を有することを特徴とする。この構成によれば、光照射手段や予熱手段を管状ライニング材内で牽引移動させるための牽引装置等の設置や牽引作業が不要となり、光硬化作業の簡易化が達成される。
A photocuring system for a photocurable lining material according to claim 6,
The light irradiation means and / or the preheating means include self-propelled means that can automatically move within the tubular lining material without being pulled. According to this configuration, it is not necessary to install a pulling device or the like for pulling and moving the light irradiation means and the preheating means within the tubular lining material, and simplification of the photocuring work is achieved.
本発明に係る光硬化性ライニング材の光硬化方法及び光硬化システムによれば、発光ダイオードを使用して光硬化を行う場合の課題である硬化作業時間の長期化を確実に解消し、発光ダイオードによる利点を十分に生かしたライニング材の硬化作業を行うことができる。すなわち、予熱工程を光硬化工程の前段の動作として行うことで、硬化作業時間の長期化を伴うことなく、発光ダイオードによる管状ライニング材の良好な硬化作業が確保される。これにより、消費電力や製造費用の低減化、装置の小型化、硬化作業時のライニング材の劣化の防止、更に、ライニング材の劣化防止のための制御の簡略化など、従来技術に対する種々の効果を発揮することができる。 According to the photocuring method and the photocuring system of the photocurable lining material according to the present invention, it is possible to reliably eliminate the prolonged curing work time, which is a problem when performing photocuring using a light emitting diode. The lining material can be hardened by taking full advantage of the above. That is, by performing the preheating step as an operation preceding the photocuring step, a good curing operation of the tubular lining material by the light emitting diode is ensured without increasing the curing operation time. As a result, various effects on conventional technologies such as reduction of power consumption and manufacturing cost, downsizing of equipment, prevention of deterioration of lining material during curing work, and simplification of control for preventing deterioration of lining material. Can be demonstrated.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、マンホール間の下水本管の補修を管状ライニング材を用いて行う場合を例として説明する。図1に示したように、補修対象の既設管である本管100は、いわゆるマンホールと呼ばれる縦坑200と300との間に形成されている。補修を行うに当たっては、前準備として、本管100の上流側をせき止めるため止水部材101がマンホール200の上流側に設置され、本管100の途中位置に存在する一般排水の導入路である桝400及び桝400から伸長する取付管500の上流側にも止水部材401が設置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where repair of a sewage main pipe between manholes is performed using a tubular lining material will be described as an example. As shown in FIG. 1, the
図1は、このような下水管本管100の補修作業における管状ライニング材10の導入工程の一例が示されている。図示のように、未硬化状態の管状ライニング材10は、未だ管形状に拡径した状態にはなく、やや平らな形状で下水道本管100内に引き込まれている。この引き込み動作は、マンホール200側で収納部12にローラーに巻回された状態で収納されている管状ライニング材10をマンホール300側の地上部に設置された牽引部14の牽引動作によって下水道本管100内に引き込むものである。
FIG. 1 shows an example of the process of introducing the
牽引部14に装着された引き込み用ロープ17が管状ライニング材10の先端部10aに固定されており、この牽引用ロープ16を引っ張ることにより管状ライニング材10がマンホール200側からマンホール300側へ下水道本管100を通って引き込まれていくものである。なお、この引き込み動作をより円滑なものとするために必要箇所にローラー16―1、16−2、16−3、16−4等が適宜設置されている。
A pulling
なお、管状ライニング材10は、例えば、ガラス繊維やフェルト(不織布)、もしくはその両方の組み合わせで形成されており、これに樹脂を含浸させている。含浸樹脂は、ビニエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の樹脂に光開始材を混入し、光で硬化できるものが用いられる。また、未硬化の管状ライニング材10の表面は粘着性を有しているため、他の物への付着を避けるため、管状ライニング材の表裏面には、アウターフィルム、インナーフィルムがそれぞれ被覆装着されている。
The
図2は、管状ライニング材10の下水道本管100内への導入の他の動作例を示しており、この導入法は、管状ライニング材10をそのまま引き込むのではなく、図示のように管状ライニング材10を先端側から反転させつつ下水道本管100内に押し込んでいく反転導入である。
FIG. 2 shows another example of the operation of introducing the
マンホール200から管状ライニング材10が2つのローラ17−1,17−2間を通って導入されており、マンホール200の近傍の地上に設置された図示しない管状ライニング材10の送り機構から順次送り出され、マンホール200を通って下水道本管100に挿入されている。なお、図示のように、下水道本管100の入り口開口部から、上記ローラ17、更に図示していない地上の管状ライニング材10の送り機構までは、覆い管600によって密閉カバーされている。そして、この覆い管600内から加圧空気(温風等)を下水道本管100内に吹き込むことにより、管状ライニング材10の反転押し込みが行われる。すなわち、図示のように反転して内側となる部分に押し込み用空気(矢印900)が吹き込まれ、これにより管状ライニング材10は反転しつつ徐々に本管100内に押し込まれていくものである。
The
反転挿入された管状ライニング材12は表裏逆になりながら挿入されて行くが、管状ライニング材10の内側に送られる加圧空気の気圧は、例えば、0.03〜0.07Mpa程度である。この加圧空気の送り込みのため、覆い管600は、下水道本管10のマンホール100側の開口部まで密閉設置されており、上記管状ライニング材10の導入は、この覆い管600の中を通して行われる。
The inverted tubular lining material 12 is inserted while being turned upside down. The pressure of the pressurized air sent to the inside of the
図3は、上述した図1及び図2の引き込み又は押し込み動作が終了した後の管状ライニング材10の整形作業を示してる。すなわち、未硬化の管状ライニング材10を下水道本管100の内壁にできるだけ密着するように沿わせる必要があり、このための拡径・整形作業を行っている。図示のように、本管100内に導入された未硬化の管状ライニング材10内に整形用空気(矢印700)を吹き込むことによって行われる。設置された管状ライニング材10の両端部には、必要な貫通孔の形成されたエンドパッカー18ー、18−2がそれぞれ取り付けられており、マンホール200側の端部のエンドパッカー18−1の空気導入口18aから空気を吹き込んでいる。この空気の吹き込みにより、管状ライニング材10内の圧力が上昇し、管状ライニング材10は下水道本管100の内壁に沿って整形されて行く。整形用空気700の吹き込みは、地上に配置したポンプ20を備える作業車両25などから空気供給管22を介して圧縮空気を送り込むことにより行われている。
FIG. 3 shows a shaping operation of the
なお、この管状ライニング材10の拡径による整形動作は、上述した図1の引き込み作業によって管状ライニング材10が設置された場合だけでなく、図2の反転押し込み動作によって管状ライニング材が本管100内に設置された場合にも行って良い。反転押し込み動作の場合、図1の引き込み作業の場合に比べ、既に管状ライニング材10がある程度管状に整形された状態となっているので、図2の整形用空気の吹き込み作業は必要に応じて行えば足りる。
The shaping operation by expanding the diameter of the
本発明方法において特徴的なことは、導入された管状ライニング材10の内側からの光照射により管状ライニング材10を硬化させる光硬化工程が、発光ダイオードを用いて行われ、かつ、この光硬化工程の前段の工程として、管状ライニング材10が発光ダイオードの光照射によって良好な光硬化反応を行うように適温状態まで管状ライニング材10を昇温させるライニング材予熱工程を行うことである。
What is characteristic in the method of the present invention is that the photocuring step of curing the
図4は、光硬化工程及び予熱工程を行うために好適な実施の形態に係る光硬化装置20及び予熱装置30を示している。図示のように、光硬化を行うための光照射部分は、従来の紫外線ランプではなく、柱状(或いは筒状)に形成された本体部の外表面に発光ダイオード22を備えた光照射装置20である。光照射装置20には、発光ダイオード22が複数個(例えば、20個〜60個)設置され、光照射装置20から外方に光を照射できるように構成されている。
FIG. 4 shows a
また、発光ダイオード22は、本実施の形態では、例えば、定格電力5〜20W程度のものが用いられ可視光と紫外線領域にまたがる領域の波長300〜450nmの光を発光できる用に調整されている。これは、管状ライニング材10の厚さが補修対象である既設管の構成や埋設深さ等の条件により3mm〜20mmの間で種々設定されることから、光の浸透力を確保するため400nm以下の波長の純粋な紫外線のみではなく、浸透性の良い可視光領域の光線まで含めているものである。なお、この光照射装置20は必要に応じ、長手方向に複数連結していわゆるランプトレインとして構成することも可能である。
In the present embodiment, for example, a
そして、特徴的なことは、この光照射装置20の光硬化工程における進行方向の前方部分に予熱工程を行うための予熱装置(30)として発熱手段を設けていることである。この発熱手段としては発光手段を用いることが可能であるが、その場合には、管状ライニング材10に対する硬化作用のない発光手段が用いられる。
And what is characteristic is that a heating means is provided as a preheating device (30) for performing a preheating step in the front portion of the
本実施の形態では、加熱用の発光部として、純粋な赤外線のみ(他の波長領域の光を含まない)を発光する赤外線式発熱体(赤外線ランプ30)(予熱装置と同符号30を用いる)が用いられている。この赤外線ランプ30は、ランプ本体部30aとそれをカバーするカバー部30bを有し、カバー部30bには、冷却用の開口部30cが複数設けられている。この赤外線ランプ30は管状ライニング材10の光硬化させる機能は奏しないが、管状ライニング材10を昇温させるには有効に機能する。ここでは、例えば、500W〜800Wのものが好適に用いられているが、管径などの条件によっては2000W程度のものを用いても良い。
In the present embodiment, an infrared heating element (infrared lamp 30) that emits only pure infrared light (not including light in other wavelength regions) as a light emitting unit for heating (uses the
この赤外線ランプ30を前方に設置したことにより、光の照射という光硬化のための手段と同じ手法により、かつ光硬化工程と同時進行で予熱工程を行うことが可能となっている。すなわち、赤外線ランプ30による光照射によって、硬化用の光照射前の段階で管状ライニング材10を発光ダイオード22による光硬化に適する温度まで昇温させておくことができる。大がかりな装置を付加することなく、前方に種類の異なるランプを追加設置するという簡単な構成の増加により、予熱工程を行うことができる。
By installing the
この様な、光照射装置20と予熱装置30を組み合わせた装置を用いることにより、消費電力が小さく、小型の光照射装置により、過度な温度上昇なくライニング材の品質の良好性を保った光硬化を行うことが可能である。そして、光硬化の前段として、且つ同時進行で予熱工程を行うことができ、発光ダイオード22を用いる場合の課題である硬化作業時間の長期化をなくすことができる。
By using such a device that combines the
また、この図4に示した発光ダイオード22を装填した光照射装置20と予熱装置30では、図示のように、光照射装置20と予熱装置30との連結間隔を調整できるように構成されている。本実施の形態では、管状ライニング材10内に導入された機構のみにより伸縮可能な電動式油圧式シリンダ32を設け、この油圧式シリンダ32を外部からの操作指示により、自動的に伸縮調整できるように構成している。これにより、光照射装置20と予熱装置30との距離を調整可能としているのは、既設管(下水道本管100)内の状況によっては、予熱装置30からの熱によって光照射装置20の部分の温度が上がりすぎることも考えられ、その様な場合に両者の間の距離を遠ざけることができるようにしたものである。したがって、光照射装置20には温度測定部を設けておき、適切な発光ができるように、発光ダイオード22近傍の温度をモニタしておくのが好適である。
Further, the
上記光照射装置20と予熱装置30との間の距離の調整は、上述の油圧シリンダの他にも種々の手段を用いることができ、図5に示したように、両者の連結をワイヤ34によって行い、このワイヤ34の巻き取り、巻き戻しを行う自動巻回手段36を光照射装置20と予熱装置30との間に設置することも可能である。
Various means other than the hydraulic cylinder described above can be used to adjust the distance between the
この様に組み合わせて構成された光照射装置20と予熱装置30は、管状ライニング材10内で、光硬化時の進行方向先端に取り付けられた牽引用ワイヤ800によって牽引移動されるものである。
The
光照射装置20及び予熱装置30の他の構成部分については、管状ライニング材10内における状態を示した図6に基づいて説明する。同図は、光硬化工程における管状ライニング材10内部の状態を示している。図示のように発光ダイオード22を装填した光照射装置20とその前段に設置された予熱装置30は、図3に示したように、拡径された未硬化状態の管状ライニング材10にマンホール200側からマンホール300側に向かって、下水道本管100内に予め引き込まれており、光硬化工程は、上述した牽引用ワイヤ800により、マンホール200側に牽引動作しつつ行われる。
Other components of the
光照射装置20及び予熱装置30は、管状ライニング材10内を移動可能な移動式装置(「ランプトレイン」)として構成されている。すなわち、硬化用発光部としての発光ダイオード22を装填した光照射装置20が二段連結とされ、その前方側に予熱装置としての赤外線ランプ30が連結されている。また、それぞれの部材の所定位置には、光照射装置20及び予熱装置30が管状ライニング材10内のセンターに位置するように保持しつつ移動可能にするため、脚部とその先端に車輪のついた公知の走行手段38がそれぞれ設けられている。
The
この実施の形態によれば、光照射の工程の事前の作業として別個独立して予熱工程を行う必要がなく、光照射装置20の牽引移動中に同時に予熱工程を行うことができ、工程の煩雑性は生じない。すなわち、上述したように未硬化の管状ライニング材10の光照射による硬化反応の適温は、一般的に40℃〜50℃であり、一方、発光時の温度が70℃程度の発光ダイオード22では、地中で冷えている下水道本管100に接している管状ライニング材10の温度を適温に上昇させることは容易ではないが、この予熱工程により発光ダイオード22による迅速な光硬化工程を達成することができる。
According to this embodiment, it is not necessary to perform the preheating process separately as a prior work of the light irradiation process, and the preheating process can be performed simultaneously during the pulling movement of the
また、重要なことは、迅速な光硬化工程を確保できるにもかかわらず、大きな出力の紫外線ランプを用いた時のように、管状ライニング材10が必要以上の高温状態になることが回避されるので、管状ライニング材10の劣化だけでなく、スチレン等の臭気性、可燃性を有するガスの発生や火災の発生の危険性を抑制することも可能である。
Moreover, it is important that the
図7は、光照射装置の他の構成例を示している。図示のように、本体部は、六角柱の柱状体の光照射装置70として構成され、その六つの各側面に発光ダイオード22が設置されている。この様に、光照射装置の構成は、その外表面に発光ダイオード22を適宜配置し管状ライニング材10内を照射できるものであれ場、種々の構成のものを用いることが可能である。
FIG. 7 shows another configuration example of the light irradiation device. As shown in the drawing, the main body portion is configured as a
また、図8は、光照射装置20を回転させつつ移動させるようにした実施の形態が示されている。すなわち、最後尾の光照射装置20の後段に、光照射装置20に対して回転力を加えるための回転駆動装置40を連結している。回転駆動装置40には、回転駆動手段42が装填されており、例えば、この回転駆動手段42によって回転される回転軸44が、各光照射装置20内に挿通固定されて構成されている。そして、この回転駆動手段42を外部からの操作指示によって、適切な速度で回転させるようにしている。そして、各光照射装置20の連結結合部23の部分には、ボールベアリングが装填され各光照射装置20が回転可能な構成となっている。
FIG. 8 shows an embodiment in which the
管状ライニング材10の内壁に対する光照射は、光照射装置20の表面に設置された発光ダイオード22によって、ムラなく均等に行わなければならず、そのためには発光ダイオード22の配置を適切に行わなければならない。しかし、本実施の形態のように、光照射装置20を回転させるようにすることによって、管状ライニング材10の内壁全周への均等な光照射を容易に得ることができる。この発光ダイオード22の回転動作と牽引用ワイヤ800による牽引移動動作とによって、各発光ダイオード22の移動軌跡は1つの直線ではなく、管状ライニング材10内を螺旋状に描かれる。したがって、ムラのない均等な光照射が確保される。
The light irradiation to the inner wall of the
更に、本実施の形態では、回転駆動装置40は自走可能な構成を有しており、走行用の駆動部43二より車輪45を回転駆動して、前方の光照射装置20や予熱装置30全体を押し移動させることのできる構成とされている。この場合、上述した光照射装置20や予熱装置30との間の間隔調整機構は、後方から押されてもその間隔を維持できる様な構造のものが用いられる。
Further, in the present embodiment, the
図9は、本発明に係る光硬化方法を行うに際して、作業の円滑化を図るための構成(ジャケット80)を付加した実施の形態を示している。下水道本管100の全体を補修する場合、下水道本管100に導入される管状ライニング材10は下水道本管100内全域を確実に網羅しなければならない。したがって、管状ライニング材10は下水道本管100の外のマンホール側にはみ出した状況が生じる。その場合、管状ライニング材10は、拡径用空気の導入時に大きく膨らんでしまい、下水道本管100の管口の部分の管状ライニング材10の厚さが薄くなってしまう現象が生じる。
FIG. 9 shows an embodiment in which a configuration (jacket 80) for facilitating the work is added when performing the photocuring method according to the present invention. When repairing the entire sewer main 100, the
そこで、ジャケット80を管状ライニング材10の両端に装着するものである。ジャケット80は、強化ガラス繊維などを主体として形成されており、マンホール内での管状ライニング材10の膨らみを防止することができる強度を備えている。ジャケット80を下水道本管100の両端内部に、その開口端部80a側が差し入れられて装着されており、このジャケット80内に管状ライニング材10のはみ出し部が収納されている。
Therefore, the
ジャケット80は管状ライニング材10内に導入される拡径用の加圧空気により、ある程度の形状保持力が生じており、光照射装置20(本図面では光照射装置1個用いたものが示されている)もこのジャケット80内に移動させてお躯ことができる。そして、そこから牽引移動させることによって、下水道本管100内の管状ライニング材10の全域に対する良好な光照射を行うことが可能となる。
The
本発明は、上記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、光照射装置20の連結は複数の場合に限られす、赤外線ランプ30と発光ダイオード22を装填した光照射装置20を1個ずつの連結としても良い。また、光照射装置と予熱装置との間の間隔を調整するための機構は、両者を連結しつつ、その連結手段の長さを調整することのできる公知の種々の技術を用いることが可能である。
The present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the invention. For example, the connection of the
10 管状ライニング材
20、70 光照射装置
22 発光ダイオード
30 予熱装置(赤外線ランプ)
34 間隔調整用のワイヤ
36 巻回装置
40 回転駆動装置
DESCRIPTION OF
34 Wire for adjusting the
Claims (6)
前記光硬化工程は、発光ダイオードを用いて行うものとし、
該光硬化工程の前段の工程として、前記管状ライニング材が前記発光ダイオードの光照射による光硬化反応が良好となる温度状態まで前記管状ライニング材を昇温させるライニング材予熱工程を含むことを特徴とする光硬化性ライニング材の光硬化方法。 Tubular lining material introducing step of introducing an uncured photo-curing tubular lining material so that its outer surface is along the inner wall of the existing pipe to be rehabilitated, and light irradiation from the inside of the introduced tubular lining material In a photocuring method of a photocurable lining material, including a photocuring step of curing the lining material,
The photocuring step is performed using a light emitting diode,
As a step preceding the photocuring step, the tubular lining material includes a lining material preheating step of raising the temperature of the tubular lining material to a temperature state in which a photocuring reaction due to light irradiation of the light emitting diode becomes favorable. A photocuring method for a photocurable lining material.
前記管状ライニング材内を移動可能に構成され、前記管状ライニング材内壁全周に対して光照射を行うことができるように前記発光ダイオードを配置して有する移動式光照射手段を前記管状ライニング材内で移動させつつ行われ、
前記ライニング材予熱工程は、
前記移動式光照射手段の前記発光ダイオードの配置箇所より所定間隔を置いた進行方向前方位置に、前記管状ライニング材を加熱するための加熱部を設け、前記発光ダイオードによる光硬化工程の際に前記加熱部からの発熱により行うことを特徴とする請求項1に記載の光硬化性ライニング材の光硬化方法。 The photocuring step includes
In the tubular lining material, there is provided movable light irradiating means arranged so as to be movable in the tubular lining material and having the light emitting diodes arranged so as to irradiate the entire inner wall of the tubular lining material. Is done while moving
The lining material preheating step
A heating unit for heating the tubular lining material is provided at a forward position in the advancing direction at a predetermined interval from an arrangement position of the light emitting diode of the movable light irradiation means, and the light curing step of the light curing by the light emitting diode The method for photocuring a photocurable lining material according to claim 1, wherein the photocuring method is performed by heat generation from a heating unit.
前記光照射手段は、
前記管状ライニング材内を移動可能に構成された移動本体と、
該移動本体に前記管状ライニング材内壁の全周に光照射可能に設けられた発光ダイオードと、を有し、
前記光照射手段の光硬化動作時における移動方向前方には、
前記光照射手段に連結されて設けられ、前記移動動作の際に前記光照射手段と共に管状ライニング材内を移動可能に構成され、前記管状ライニング材内壁の前記光照射手段の光照射位置の前方領域を加熱する予熱手段を配置したことを特徴とする光硬化性ライニング材の光硬化システム。 A lining material introducing means for introducing an uncured tubular lining material into an existing pipe so that an outer surface thereof is along the inner wall surface of the existing pipe to be rehabilitated, and curing the tubular lining material by irradiating light from the inside of the tubular lining material A photo-curing system for a photo-curable lining material, comprising:
The light irradiation means includes
A moving body configured to be movable in the tubular lining material;
A light emitting diode provided in the movable body so as to be capable of irradiating light on the entire circumference of the inner wall of the tubular lining material;
In the forward direction of movement during the light curing operation of the light irradiation means,
The front region of the light irradiation position of the light irradiating means on the inner wall of the tubular lining material provided to be connected to the light irradiating means and configured to be movable in the tubular lining material together with the light irradiating means during the moving operation. A photo-curing system for a photo-curing lining material, wherein preheating means for heating is disposed.
前記移動本体の外側面に前記管状ライニング材内壁の全周に対して光が照射されるように複数の発光ダイオードが配置されて装着されたことを特徴とする請求項3に記載の光硬化性ライニング材の光硬化システム。 The light irradiation means includes
4. The photo-curing property according to claim 3, wherein a plurality of light emitting diodes are arranged and mounted on the outer surface of the movable body so that light is irradiated to the entire circumference of the inner wall of the tubular lining material. Light curing system for lining materials.
前記移動方向に伸長する所定長さの柱状体に構成され、前記発光ダイオードは所定間隔毎に該移動本体に外方に光照射可能に装着され、少なくとも該発光ダイオード装着部は、前記光硬化動作時の移動中に該移動方向に伸びる回転軸を中心に回転するように構成されたことを特徴とする請求項3又は4の何れか1項に記載の光硬化性ライニング材の光硬化システム。 The moving body of the light irradiation means is
The light emitting diode is mounted on the moving main body so as to be able to irradiate light outward at predetermined intervals, and at least the light emitting diode mounting portion is configured to perform the light curing operation. 5. The photocuring system for a photocurable lining material according to claim 3, wherein the photocuring system is configured to rotate around a rotation axis extending in the moving direction during movement at the time.
請求項3から5の何れか1項に記載の光硬化性ライニング材の光硬化システム。 The light irradiation means and / or the preheating means include self-propelled means that can automatically move within the tubular lining material without being pulled.
The photocuring system of the photocurable lining material according to any one of claims 3 to 5.
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