JP5025404B2

JP5025404B2 - 管路補修ライニング材用の光照射装置、光照射システム及びこれら装置又はシステムを用いた光硬化方法

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Publication number: JP5025404B2
Application number: JP2007255278A
Authority: JP
Inventors: 伸吉大岡; 満良張; 敏明佐藤
Original assignee: 吉佳エンジニアリング株式会社
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP2009083251A

Description

本発明は、少なくとも光硬化性を有する未硬化の管路補修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管路補修ライニング材用の光照射装置、光照射システム及びこれら装置又はシステムを用いた光硬化方法に関するものである。

日本の下水管渠の総延長は約３６万kmと言われており、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。下水道管は長年使用すると、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、そのため、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。

そのような問題を解決するために、従来、種々の補修技術が採用されているが、その中で、ガラス繊維等のスリーブに未硬化樹脂を含浸させて作製した工場生産の管状ライニング材を補修対象の既設管に導入して、圧力空気等で既設管内壁に密着させ、そのまま、光（紫外線）硬化装置を用いて光を照射することにより硬化させて既設管中にいわゆる更生管（FRP新管）を形成する光硬化更生方法がよく知られている。

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。

特開平１１−１９８２３０号（特許第３００５２０８号）

しかし、この方法に使用されている光（紫外線）硬化装置は以下に示すような問題を有している。

（ｉ）光照射装置は、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、その連結体を既設管内で移動させるように構成されている。すなわち、例えば、定格電力１ｋＷのものを複数用いることになるので、光照射装置全体の大型化や消費電力の増大にもつながっている。

（ｉｉ）また、紫外線ランプは、消耗電力の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、点灯時には５００℃〜７００℃程度の高温になっている。この様なランプの発熱は、初期段階においてライニング材を光硬化のための適温まで加熱できるという点では有用である。しかし、ライニング材が適温に達した以降も昇温され、更に、光による硬化反応時に発生する反応熱によってライニング材の温度は必要以上に上昇する。その結果、硬化後のライニング材の製品品質に悪影響を与えるおそれもある。

（ｉｉｉ）更に、ライニング材が高温になることで、例えば、スチレンなどの樹脂成分が蒸発して気体となり管状ライニング材内に滞留し、それが火災の原因となるおそれもある。したがって、ライニング材内には、外部から冷風を常に供給して、換気と冷却を行う必要がある。更に、その場合、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、ランプの破損の原因になることもあった。

以上のような問題点から、本件出願人は、従来の水銀ランプやガリウムランプなどを用いた光照射装置の代わりに発光効率の高い紫外線LED（発光ダイオード）を用いた、特願２００６−３３２０２９号に係る技術を提案している。

紫外線ＬＥＤ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。また、紫外線ＬＥＤは、発光効率が高い反面、点灯時の温度は７０〜８０℃であり発熱量が少ない。そのため、初期段階において、ライニング材を光硬化のための適温（約３０℃〜５０℃）まで加熱するには時間がかかる。

したがって、本件出願人は、特願２００７−１１４７４９号にて、発光ダイオードを用いた光硬化方法、装置等における光硬化作業の迅速化を図るための技術を提案している。更に、本件発明においては、発光ダイオードを用いて、管状ライニング材の硬化作業をより効果的に行うと共に発光ダイオードを用いた光照射装置の改良を図っている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光ダイオードを用いて、より的確に管状ライニング材による既設管の更生を行うための管路補修ライニング材用の光照射装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る管路補修ライニング材用の光照射装置は、
補修対象である既設管の内壁に沿って導入された未硬化状態の管状ライニング材の内部から光を照射して前記管状ライニング材を硬化させる管路補修ライニング材用の光照射装置において、前記導入された管状ライニング材の内部に導入可能で且つ前記管状ライニング材内を管軸方向に移動可能な大きさと形状に構成された筒状の本体装置と、該本体装置の外表面に、外方に向けて光照射するように複数設けられ、少なくとも前記本体装置の周方向には等間隔に装着された発光ダイオードと、前記本体装置を前記導入された管状ライニング材内で管軸方向に走行させるための走行機構と、を備え、前記発光ダイオードの装着は、前記発光ダイオードを固定した板状体を前記本体装置の基本構造部に着脱可能に取り付けることによりなされたことを特徴とする。

この構成によれば、発光ダイオードを用いた場合の利点である小さい消費電力での光硬化作業が可能となり、また、光照射装置としての構造の簡略化や装置の長寿命化が図られる。更に加えて、ライニング材の内側からの光照射の均等化が達成され、発光ダイオードを用いたライニング材の光硬化の的確化が図られ、既設管の更生作業の適正化が達成される。
更に、予め板状体に発光ダイオードを装着しておき、その発光ダイオード装着済みの板状体を本体装置に装着することで、発光ダイオードの本体装置の外表面への設置が簡単に完了する。
また、発光ダイオードの装着個数を変えた板状体を複数種類準備しておくことにより、その板状体の選択装着により、本体装置による発光量を調整することも可能となる。

請求項２に係る管路補修ライニング材用の光照射装置は、
前記走行機構は、前記本体装置に設けられ、該本体装置をその中心軸が前記管状ライニング材の中心軸とほぼ同軸となる様に保持する脚部と、該脚部に設けられ、前記本体装置の保持位置を維持しつつ前記管状ライニング材の内壁上を走行する車輪と、を含むことを特徴とする。

この構成によれば、各発光ダイオードの発光位置から管状ライニング材の内壁までの距離を均等に保つことができる。また、本体装置の管状ライニング材内での移動は、牽引手段によって一方側へ引くか、前記車輪を回転させる駆動手段を備えた自走式の構成とすることも可能である。

請求項３に係る管路補修ライニング材用の光照射装置は、
前記本体装置は角柱状に構成され、前記発光ダイオードは、前記角柱状の本体装置の各側面壁に等間隔に配置されたことを特徴とする。この様な構成とすることにより、発光ダイオードを角柱状体の各側面に等間隔に設置することで、発光ダイオードの本体装置外表面への装着の容易化が図られている。

請求項４に係る管路補修ライニング材用の光照射装置は、
前記角柱形状の本体装置の各側面壁が、前記板状体にて構成されたことを特徴とする。この構成によれば、予め各板状体に発光ダイオードを装着しておき、その発光ダイオード装着済みの板状体を本体装置に装着することで、発光ダイオードの本体装置の外表面への設置が簡単に完了する。

また、発光ダイオードの装着個数を変えた板状体を複数種類準備しておくことにより、その板状体の選択装着により、本体装置による発光量を調整することも可能となる。

請求項５に係る管路補修ライニング材用の光照射装置は、
前記本体装置内への冷却用の空気を送り込む空気供給部を設け、前記光照射作業中に前記本体装置内に冷却空気を送り込むようにしたことを特徴とする。この構成によれば、本体装置内に送り込まれた冷却風により、発光ダイオードの温度上昇を効果的に抑制することができ、発光ダイオードの光照射性能の安定化や製品寿命の長期化を図ることができる。

請求項６に係る管路補修ライニング材用の光照射装置は、
前記空気供給部から送り込まれた冷却空気が、前記本体装置の側面壁の前記発光ダイオードが設置された箇所の近傍位置に当該側面壁を貫通するように形成された複数の貫通孔から外方へ流出させるようにしたことを特徴とする。この構成によれば、発光ダイオード設置箇所近くで冷却風を流出させるので、その部分の冷却をより的確に行うことができ、これにより、発光ダイオードの温度上昇をより効果的に抑制することができ、発光ダイオードの光照射性能の安定化や製品寿命の長期化を図ることができる。

請求項７に係る管路補修ライニング材用の光照射装置は、
前記発光ダイオードが、台座に固定され、該台座を前記本体装置に取り付けることによって前記本体装置外表面への設置がなされ、前記台座には、放熱用のフィンが形成されたことを特徴とする。この構成によれば、台座の放熱フィンの作用によって発光ダイオードの温度上昇が抑制され、発光ダイオードの熱による劣化の防止が図られる。

請求項８に係る管路補修ライニング材用の光照射装置システムは、
請求項１〜７の何れか１項に記載の光照射装置を複数連結し、該連結光照射装置の全体を牽引する牽引手段を設けたことを特徴とする。これにより、十分な発光ダイオードからの光量を確保することができ。発光ダイオードを用いた光硬化作業の機能を高めることができる。

請求項９に係る管路補修ライニング材用の光照射装置システムは、
請求項１〜７の何れか１項に記載の１つの光照射装置又は複数連結した光照射装置の光硬化作業時における進行方向前方に、予め上記管状ライニング材を昇温させるための予熱手段を前記光照射装置と一緒に走行するように連結し、該連結光照射装置の全体を牽引する牽引手段を設けてなることを特徴とする。

これにより、予熱手段により管状ライニング材を光硬化作業のための好適な温度まで昇温させておくことができる。したがって、加熱作用を奏することが困難な発光ダイオードによる光硬化を補完することができる。特に、寒冷期などにおける初期段階の管状ライニング材の昇温を別途行う必要がない。

請求項１０に係る管路補修ライニング材用の光照射装置システムは、
請求項１〜７の何れか１項に記載の１つの光照射装置又は複数連結した光照射装置の光硬化作業時における進行方向前方にメタルハライドランプを前記光照射装置と一緒に走行するように連結し、該連結光照射装置の全体を牽引する牽引手段を設けてなることを特徴とする。

メタルハライドランプは、例えば、水銀ランプ、ガリウムランプである。このメタルハライドランプの発光は、大部分は加熱効果をもたらすが、一部は光硬化作用をもたらす。したがって、メタルハライドランプの性能や容量を適宜選択することにより、作業環境の気温に合わせて、管状ライニング材を光硬化作業のための好適な温度まで迅速に昇温させ、それと共に光硬化を開始することができる。したがって、温度条件が整った状態で、更に一部光硬化が始まった状態で、後続の発光ダイオードによる光硬化作業が行われるので、光硬化が効率がよく行われ、例えば、寒冷期などにおける初期段階の管状ライニング材の光硬化開始を早め、効率のよい硬化作業が達成される。また、メタルハライドランプが光硬化の作用を一部負担するので、使用する発光ダイオードの数を減少させても所期の好ましい硬化状況をもたらすことができ、このことによって装置の価格を低減させることもできる。

請求項１１に係る管路補修ライニング材の光硬化方法は、
光硬化性と熱硬化性の両方の性質を有する樹脂が基材に含浸されて形成された光・熱混合ライニング材を前記請求項１から１０の光照射装置又は光照射装置システムを用いて硬化することを特徴とする。

光硬化性と熱硬化性の両方の性質を有するように一体に形成された光・熱混合ライニング材は、光照射によって比較的短時間で温度上昇が生じる傾向があるが、従来のランプに比し、低温で光照射を行うことのできる発光ダイオードによれば、光・熱混合ライニング材のより的確な硬化作業が可能となる。

すなわち、発光ダイオードによる紫外線発光により、光・熱混合ライニング材には光硬化作用が生じるが、発光ダイオードの光照射自体の熱によりライニング材の温度を上昇させることが回避される。したがって、発光ダイオードからの紫外線照射による光・熱混合ライニング材の硬化反応においては、その架橋時の反応熱のみが温度上昇の要因となる。したがって、不要なランプの発熱による過度の温度上昇を発生させることを防止しつつライニング材の硬化を行うことができる。なお、発光ダイオードによる光硬化反応が始まるとその反応熱の発生により、熱硬化作用が誘引され、管状ライニング材全体が良好に硬化される。

請求項１２に係る管路補修ライニング材の光硬化方法は、
内外の２層構造として形成され、内層は光硬化性の樹脂を含む光硬化層として、外層は熱硬化性の樹脂を含む熱硬化層として形成された光・熱２層ライニング材を前記請求項１から１０の光照射装置又は光照射装置システムを用いて硬化することを特徴とする。

この構成によれば、発光ダイオードにより、比較的低温状態での光照射が行われ、この光照射により光・熱２層ライニング材の内層の光硬化性樹脂の硬化が開始される。したがって、この際に生じる温度上昇は光硬化性樹脂の硬化の際の反応熱によるものとなり、従来のようなランプの発熱によるライニング材の温度上昇を回避することができ、温度コントロールが容易となる。その後は、外層の熱硬化性の樹脂を含む熱硬化層が内層の硬化による反応熱で硬化されるので、不要な加熱が生じることを防止することができる。したがって、発光ダイオードによる光・熱２層ライニング材の好適な硬化作業が可能となる。

本発明に係る管路補修ライニング材用の光照射装置によれば、発光ダイオードを用いる利点である小さい消費電力による光硬化作業をより的確に行うことが可能となる。すなわち、均等な硬化作用や、発光ダイオードの長寿命化が達成される。更に加えて、光照射装置としての構造の簡略化も達成され、既設管の更生作業の効率化や適正化に貢献することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態に係る管路補修ライニング材用の光照射装置について詳細に説明する。本実施の形態に係る光照射装置は、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に、この管状ライニング材を硬化させるために光照射を行う光照射装置１０を例として説明する。

すなわち、後述する図８や図９に示したように、補修対象の既設管である下水道本管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、下水道本管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、下水道本管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。この様な状況にある下水道本管１００内に設置された管状ライニング材に対する光照射を行うものである。

図１は、本発明の実施の形態に係る光照射装置１０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、筒状に形成された本体装置１２（本実施の形態では８角柱形状）の外表面に発光ダイオード１４を備えている。例えば、発光ダイオード１４は、１６個〜６４個設置されるが、本実施の形態では、８面の各面毎に４個ずつ合計３２個設置されている。各発光ダイオード１４は、本体装置１２から外方に向けて光を照射できるように８角柱の本体装置１２の外表面にネジなどの固定手段により取り付けられる。

また、発光ダイオード１４は、少なくとも本体装置１２の周方向には等間隔に配置されている。したがって、管状ライニング材の内側からの光照射の均等化が図られ、硬化後の品質の良好性が確保される。

なお、発光ダイオード１４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、発光ダイオードを用いた場合の利点である小さい消費電力での光硬化作業が達成されている。更に、光照射装置としての構造の簡略化や装置の長寿命化も達成される。

また、発光ダイオード１４は、可視光と紫外線領域にまたがる領域の波長３００〜４５０ｎｍの範囲内で管状ライニング材の光開始剤等の性質に合わせて波長調整されたものが用いられる。上記波長の範囲は、管状ライニング材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範囲に含めているものである。なお、この光照射装置１０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。

また、図２に示したように光照射装置１０は、管状ライニング材内を走行可能に構成されており、本体装置１２の両端部の中央部分の端部部材１２ａには、例えば、４本の脚１６が四方に突出形成されている。各脚１６の先端部には管状ライニング材内周面に接するように車輪１８が設けられ、本体装置１２は牽引により管状ライニング材内を走行できるように構成されている。図示していないが、脚１６は伸縮可能に構成され管状ライニング材の内径サイズに対して追従できる構成にするのが好適であり。また、管状ライニング材内周面を押圧するように伸長方向の付勢手段を内設することも可能である。

図３は、上記光照射装置１０を１個のみ用いて構成したシステムの概念図を示している。図示のように、光照射装置１０には前後端部に脚１６が設けられ、牽引方向前方側端部には、牽引用のケーブル２０が取り付けられている。また、光照射装置１０の後端側には、カメラ２２が取り付けられ、管状ライニング材の内部の撮影を行うことができるように構成されている。

図４及び図５は、光照射装置１０を好適に構成するための、構成用部材を示している。すなわち、８角柱の本体装置１２の８つの各側面を構成する板状体３０が示されており、この板状体３０を本体装置１２に固定することにより、本体装置１２の発光ダイオード１４付きの側面を構成するようにしたものである。

板状体３０には、長手方向（本体装置１２の軸方向）に等間隔に４つの発光ダイオード１４が固定されている。図上、２つの板状体３０−１と３０−２が示されているが、これは本体装置１２に固定される板状体３０の隣り合う設置状態を示している。すなわち、発光ダイオード１４の配置が、千鳥掛けになるように隣り合う板状体３０の設置が行われるものである。この様に板状体３０が８面に設置され、本体装置１２の外表面が形成される。この様に、発光ダイオード１４の本体装置１２の周方向の配置は常に等間隔とされる。本実施の形態では、軸方向にも等間隔の配置となっている。

また、本実施の形態の他の特徴的な事項は、各板状体３０の発光ダイオード１４の設置箇所周辺に貫通孔３４が多数形成されていることである。これは、本体装置１２全体を冷却するための１つの構成であり、本体装置１２内に冷却風を供給し、その冷却風をこの貫通孔３４から本体装置１２の外へ吹き出すことで板状体３０を冷却し、発光ダイオード１４の熱を板状体３０から放熱するようにしたものである。

図５は、板状体３０を側方から見た概略形状が示されている。図示のように、図上上面には、発光ダイオード１４の発光部が突出しており、下面側には放熱用の多数の突起３２が形成されている。これは、発光ダイオード１４の発光時に温度上昇が生じたときにこれを可及的に放熱して発光ダイオード１４を熱から保護せんとするものである。板状体３０の構成部材の材質には特に限定要件はないが、この様な放熱用突起３２の機能をより有効なものとするために、熱伝導性の良い部材にすることが好適である。

図６は、８枚の板状体３０−１〜３０−８が各側面に取り付けられて構成された本体装置１２が管内に導入されている状態の断面を概略的に示している。図示のように、各板状体３０は本体装置１２の基礎構成部材である枠体１３に例えば嵌合固定することなどで簡単に取り付け可能となっている。なお、脚部１６や車輪１８は破線にて概略的に示している。

冷却風の本体装置１２内への供給は、例えば、牽引用ケーブル２０を中空構造とし、別途設置した送風装置（図示せず）からこの牽引用ケーブル２０を介して本体装置１２内に送り込むことが可能である。牽引用ケーブル２０から本体装置１２内への冷却風の供給は本体装置１２内に牽引用ケーブル２０の連結部から直接流れ込むようにしても良いが、同図６に示されているように、本体装置１２内にも牽引用ケーブル２０と連通するパイプ３６を通し、このパイプ３６に設けた吹き出し口３６ａから本体装置１２内に冷風を吹き出すようにしても良い。中空構造の牽引用ケーブル２０に代えて、この牽引用ケーブルと共にたばねられた別途の送気管を用いてもよい。本体装置１２内に供給された冷却風は、上述の板状体３０の貫通孔３４から本体装置１２の外、すなわち、管状ライニング材内に吐き出され、更に、管状ライニング材の冷却の作用も奏することができる。

また、図７は、他のシステム構成例を示しており、光照射装置１０の進行方向前方に予熱手段としての発熱手段２４を設置した例が示されている。この発熱手段２４は、光照射装置１０の光硬化工程における進行方向の前方で予熱工程を行うための装置である。この発熱手段２４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、管状ライニング材に対する硬化作用のない発光手段を用いるのが好適である。

上述したように未硬化の管状ライニング材４０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１４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４０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１４による迅速な光硬化工程を達成することができるものである。

本実施の形態では、加熱用の発熱手段２４として赤外線を発光する赤外線式発熱体（赤外線ランプ（以下、発熱手段と同符号２４用いる））が用いられている。この赤外線ランプ２４は管状ライニング材４０を光硬化させる機能は奏しないが、管状ライニング材４０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。

この赤外線ランプ２４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２４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を発光ダイオード１４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。

また、他の実施形態では、発熱手段２４の箇所に従来の水銀ランプ、ガリウムランプなどのメタルハライドランプ（以下、発熱手段と同符号２４用いる）が配置される。このメタルハライドランプ２４は、熱を発生すると共に、光硬化に寄与する光も発生する。したがって、ライニング材はメタルハライドランプによってもたらされる熱によって適温まで昇温されると共に、硬化用として有効な光によって光硬化も開始される。その後の硬化は発光ダイオード１４に引き継がれるが、あらかじめ光硬化が開始されているので、硬化は好ましい温度条件下で迅速かつパワフルに行われる。そして、予備的光硬化が行われない場合に比較して、少ない数の発光ダイオード１４で目的の硬化結果を得ることができる。発光ダイオード１４の数を減少させることができれば、発光ダイオード１４を保持する装置を小型化することができ、低廉化などの経済的効果も得られる。

この様な、光照射装置１０と予熱用の発熱手段２４またはメタルハライドランプ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１４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。

また、この図７に示した発光ダイオード１４を装填した光照射装置１０と発熱手段２４は、連結間隔を調整できるように構成するのが好適である。例えば、伸縮可能な電動式油圧式シリンダを連結部材として設け、この油圧式シリンダ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することができる。この光照射装置１０と発熱手段２４との距離調整により、既設管（下水道本管１００）内の状況によって、発熱手段２４からの熱によって光照射装置１０の部分の温度が上がり過ぎる様な場合に両者の間の距離を遠ざけることが可能となる。したがって、光照射装置１０には温度測定部を設けておき、発熱手段２４による適切な予熱ができるように、発光ダイオード発光ダイオード１４近傍の温度をモニタしておくのが好適である。

次に、上記実施の形態に係る光照射装置１０の実際の使用状況を説明する。まず、図８は、このような下水管本管１００の補修作業を行う場合の管状ライニング材４０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４０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。

この管状ライニング材４０の構成は、ガラス繊維や不織布などの芯材に樹脂を含浸させて形成しており、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硬化用の開始剤と熱硬化用の開始剤の双方を混入し、混合型の光・熱硬化管状ライニング材４０として形成されている。また、未硬化の管状ライニング材４０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。なお、この管状ライニング材４０の光硬化開始剤と熱硬化開始剤の混合率は、例えば、全樹脂重量に対しそれぞれ０．５％〜３％、０．５％〜２％である。

また、上記管状ライニング材４０の引き込み動作は、マンホール２００側で収納部２０１に畳んだ状態で、あるいは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４０をマンホール３００側の地上部に設置された牽引手段３０１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。

牽引手段３０１に装着された引き込み用ロープ３０２が管状ライニング材４０の先端部４０ａに固定されており、この牽引用ロープ３０２を引っ張ることにより管状ライニング材４０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。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が適宜設置されている。

図９は、外層と内層の２層式の光・熱硬化型の管状ライニング材４０の下水道本管１００内への導入の他の動作例を示している。まず、外層である熱硬化型の管状ライニング材外層４０−２は上述の引き込み動作により又は、反転挿入により既に導入されている状態が示されている。そして、内層である光硬化型の管状ライニング材内層４０−１が反転挿入動作により、管状ライニング材外層４０−２内に導入されている状態が示されている。反転挿入は、管状ライニング材４０−１をそのまま引き込むのではなく、図示のように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導入方法である。なお、反転挿入は、加圧空気を反転する管状ライニング材内に吹き込むことにより、その圧力で押し込みつつ行われる。

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６００）が吹き込まれ、これにより管状ライニング材４０−１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。この加圧空気の気圧は、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、空気通路として地上からマンホールを通り下水道本管１００までに延びる覆い管７００が設けられ、管状ライニング材４０−１の導入は、ローラー１７−１，１７−２等を用いて、この覆い管７００の中を通して行われる。

上記管状ライニング材４０は、管状ライニング材４０−１と管状ライニング材４０−２との２層からなるものを予め工場生産しておき、それを現場へ運び、上述の引込み挿入または反転挿入によって下水道本管１００内へ挿入するようにしてもよい。

上述のような管状ライニング材４０の引き込み又は押し込み動作が終了した後、図示していないが、管状ライニング材４０の整形作業が行われる。この整形作業は、未硬化の管状ライニング材４０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様に拡径させるものである。この拡径は、例えば、材料導入装置７００を通し、未硬化の管状ライニング材４０内にマンホール２００側から整形用空気を吹き込むことによって行われる。管状ライニング材４０は整形用空気の圧力によって膨張せしめられ、下水道本管１００の内壁に密着した状態になる。なお、この状態は、整形用空気の継続供給により、後続の硬化作業の終了まで続けられる。

また、硬化作業中、管状ライニング材４０内の整形用空気の雰囲気温度が局部的に必要以上に上昇することがあり、その上昇を抑えるために、整形用空気の圧力を維持したままでマンホール３００側の端部のエンドパッカー９０に形成した空気排出口９１から一定量の高温空気を放出させ、管状ライニング材４０内で空気流を発生させる。

次に、図１０に基づいて、本発明の実施の形態に係る光照射装置１０を用いて管状ライニング材４０（本実施の形態では２層型の管状ライニング材４０−１，４０−２）を硬化させる作業について説明する。図示のように、本実施の形態では、光照射装置１０は２つ連結されており（１０−１、１０−２）、管状ライニング材４０内に設置されている。光照射装置１０−１、１０−２は、牽引用ケーブル２０によってマンホール２００側に徐々に引っぱり移動されており、本体装置１２の表面に設けられた発光ダイオード１４からは管状ライニング材４０の内側面に向けて光照射がなされている。

図１１は、光照射装置１０が２層型の管状ライニング材４０−１，４０−２内で光照射を行っている状態を概略断面にて示しており、図６で説明したように、牽引用ケーブル２０に連結され、本体装置１２内に挿通されたパイプ３６の吹き出し口３６ａからは冷却風が吹き出されている。この冷却風は、地上等に設置された図示していないポンプから供給されている。そして、この冷却風は、上記図４で説明したように、板状体３０に形成された貫通孔３４から管状ライニング材４０内に吹き出される。これにより、板状体３０の冷却が行われ、板状体３０に取り付けられた発光ダイオード１４の温度上昇が抑制される。なお、この時、板状体３０の内側面に形成された放熱用突起３２も板状体３０の冷却作用を助けている。

また、本実施の形態では、光照射により管状ライニング材４０を硬化させる光硬化工程が、発光ダイオード１４を用いて行われ、従来の紫外線ランプ等に比べ、非常に小さい消費電力での光硬化作業が可能となっている。また、光照射装置１０の全体構造の簡略化や装置の長寿命化が図られる。また、発光ダイオード１４の設置が本体装置１２の周方向に等間隔で行われているので、管状ライニング材４０の内側面に対する光照射量の均等化が達成されている。

上記図１１に示した実施の形態の場合、発光ダイオード１４の光照射により、まず管状ライニング材内層４０−１の硬化が生じる。そして、その光硬化作用の際に発熱が生じ、その熱によって管状ライニング材外層４０−２の熱硬化作用が発生する。したがって、発光ダイオード１４による小さい消費電力による光照射のみによって、２層の十分な厚みを有する管状ライニング材４０全体を効果的に硬化させることができる。また、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４０が必要以上の高温状態になることが回避されるので、劣化のない品質の優れた硬化管状ライニング材４０が形成される。更に、温度上昇による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。

図１２は、他の実施の形態を示しており、図示のように、上記図１０の実施の形態に係る光照射装置１０の前方に赤外線ランプ２４を設置した構成を取っている。これにより、上述した予熱工程を的確に確保することができ、迅速且つ的確な発光ダイオード１４による管状ライニング材４０の硬化作業が行われる。また、本実施の形態の場合、前方に赤外線ランプ２４が存在していることから、これらを牽引する牽引用ケーブル２０による冷却風の本体装置１２への供給は、赤外線ランプ２４の部分通過させるパイプ部を形成して行うことは困難である。したがって、赤外線ランプ２０４の部分迂回する送風通路を形成するか、図示したように、マンホール３００側から送風用チューブを通し、最後尾の本体装置１２へ供給できるようにすることも可能である。
図１３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４０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４０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４０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４０の厚さが薄くなってしまう現象が生じる。

そこで、ジャケット８０を管状ライニング材４０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４０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４０のはみ出し部が収納されている。

ジャケット８０は管状ライニング材４０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１０（本図面では光照射装置１０を２個用いたものが示されている）もこのジャケット８０内に移動させておくことができる。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４０の全域に対する良好な光照射を行うことが可能となる。

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１０の連結は複数の場合に限らず、１個の光照射装置２０を１個ずつの連結としても良い。また、光照射装置１０の進行方向後方部分に監視カメラ２２を設置して、管状ライニング材内部のモニタを可能としたり、管内温度・ライニング材内表面温度測定用温度センサー、一酸化炭素計測センサーを装着することも好適である。本体装置内へ送り込まれる冷却用の気体は、空気以外にも他の冷却作用のある気体、例えば窒素ガスを用いてもよい。

光照射装置を構成する本体装置の実施の形態を示す説明図である。光照射装置の実施の形態を示す説明図である。光照射装置を１機用いて構成した光照射システムの説明図である。実施の形態に係る本体装置を構成する板状体の構成を示す説明図である。図４に示した板状体の概略側面図である。管内に導入された光照射装置の状態を示す概略説明図である。光照射装置の前方に発熱手段を設置して構成した光照射システムの説明図である。管状ライニング材を補修対象の管内に導入する方法説明図である。管状ライニング材を補修対象の管内に導入する他の方法説明図である。２連結の光照射装置による管状ライニング材の硬化作業説明図である。光照射装置の２層型管状ライニング材内での動作を説明するため概略断面図である。２連結の光照射装置の前方に発熱手段を設けたシステムによる管状ライニング材の硬化作業説明図である。本実施の形態に係る光照射装置による光硬化作業を補助部材を用いて行う場合の例を示す作業説明図である。

符号の説明

１０光照射装置
１２本体装置
１４発光ダイオード
１６脚部
１８車輪
２０牽引用ケーブル
２４発熱手段（赤外線ランプ）
３０板状体
３４貫通孔
３６パイプ
３６ａ吹き出し口
４０管状ライニング材
４０−１管状ライニング材内層
４０−２管状ライニング材外層

Claims

補修対象である既設管の内壁に沿って導入された未硬化状態の管状ライニング材の内部から光を照射して前記管状ライニング材を硬化させる管路補修ライニング材用の光照射装置において、
前記導入された管状ライニング材の内部に導入可能で且つ前記管状ライニング材内を管軸方向に移動可能な大きさと形状に構成された筒状の本体装置と、
該本体装置の外表面に、外方に向けて光照射するように複数設けられ、少なくとも前記本体装置の周方向には等間隔に装着された発光ダイオードと、
前記本体装置を前記導入された管状ライニング材内で管軸方向に走行させるための走行機構と、
を備え、
前記発光ダイオードの装着は、
前記発光ダイオードを固定した板状体を前記本体装置の基本構造部に着脱可能に取り付けることによりなされたことを特徴とする管路補修ライニング材用の光照射装置。
前記走行機構は、
前記本体装置に設けられ、該本体装置をその中心軸が前記管状ライニング材の中心軸とほぼ同軸となる様に保持する脚部と、
該脚部に設けられ、前記本体装置の保持位置を維持しつつ前記管状ライニング材の内壁上を走行する車輪と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の管路補修ライニング材用の光照射装置。
前記本体装置は角柱状に構成され、
前記発光ダイオードは、前記角柱状の本体装置の各側面壁に等間隔に配置されたことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の管路補修ライニング材用の光照射装置。
前記本体装置の各側面壁は、前記板状体にて構成されたことを特徴とする請求項３に記載の管路補修ライニング材用の光照射装置。
前記本体装置内への冷却用の空気を送り込む空気供給部を設け、
前記光照射作業中に前記本体装置内に冷却空気を送り込むようにしたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の管路補修ライニング材用の光照射装置。
前記空気供給部から送り込まれた冷却空気は、
前記本体装置の側面壁の前記発光ダイオードが設置された箇所の近傍位置に当該側面壁を貫通するように形成された複数の貫通孔から外方へ流出させるようにしたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の管路補修ライニング材用の光照射装置。
前記発光ダイオードは、取付用の台座に固定され、該台座を前記本体装置に取り付けることによって設置され、前記台座には、放熱用のフィンが形成されたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の管路補修ライニング材用の光照射装置。
請求項１〜７の何れか１項に記載の１つの光照射装置又は複数連結した光照射装置と、
該１又は連結光照射装置の全体を牽引する牽引手段とを設けてなる管路補修ライニング材用の光照射装置システム。
請求項１〜７の何れか１項に記載の１つの光照射装置又は複数連結した光照射装置の光硬化作業時における進行方向前方に、予め前記管状ライニング材を昇温させるための予熱手段を前記光照射装置と一緒に走行するように連結し、
該連結光照射装置の全体を牽引する牽引手段を設けてなることを特徴とする管路補修ライニング材用の光照射装置システム。
請求項１〜７の何れか１項に記載の１つの光照射装置又は複数連結した光照射装置の光硬化作業時における進行方向前方にメタルハライドランプを前記光照射装置と一緒に走行するように連結し、
該連結光照射装置の全体を牽引する牽引手段を設けてなることを特徴とする管路補修ライニング材用の光照射装置システム。
光硬化性と熱硬化性の両方の性質を有する樹脂が基材に含浸されて形成された光・熱混合ライニング材を前記請求項１から１０の光照射装置又は光照射装置システムを用いて硬化することを特徴とする管路補修ライニング材の光硬化方法。
内外の２層構造として形成され、内層は光硬化性の樹脂を含む光硬化層として、外層は熱硬化性の樹脂を含む熱硬化層として形成された光・熱２層ライニング材を前記請求項１から１０の光照射装置又は光照射装置システムを用いて硬化することを特徴とする管路補修ライニング材の光硬化方法。