JP5622382B2 - 止水シートの溶着品質管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導の溶着により取り付けられる止水シートの溶着品質管理装置に関する。

従来、トンネルの一次覆工面に、電磁誘導の溶着によって止水シートを取付けることが行われている。止水シートを取り付ける際には、トンネルの覆工面に熱溶着ディスクを取り付け、熱溶着ディスクの表面側に止水シートを張設して配置する。この熱溶着ディスクは、例えば溶着材が表裏面に積層された発熱体がディスク本体の表面に積層されたものや、ディクス本体の表面に溶着材が塗布されたものである。そして、誘導加熱コイルを備える誘導加熱部を止水シートを介して熱溶着ディスクに押し当て、溶着材を溶融して熱溶着ディスクと止水シートを溶着することにより、止水シートが取り付けられる（特許文献１、２参照）。

特開平４−２９７６９９号公報 特開平６−２２１０９４号公報

ところで、トンネルの一次覆工面の止水シートは、アーチ状に大きな緩み無く固定するために、４０ｃｍ〜１ｍ程度のピッチで溶着して固定されると共に、覆工コンクリートを打設して覆われるものであることから、総取付強度としては覆工コンクリートが打設されるまでの間に止水シートが落下しない強度があれば良く、取付強度やその耐久性がさほど問題となることはない。そのため、熱溶着ディスクと止水シートの溶着の品質管理は問題視されることはなかった。しかしながら、廃棄物処分場などに止水シートを取り付ける場合には、数年から数十年の長期に亘って露出した状態で、所要の取付強度を保つことが求められるため、止水シートの各溶着箇所における溶着品質を確保することが重要となる。

他方で、電磁誘導により熱溶着ディスクと止水シートを溶着する際には、止水シートの表面から誘導加熱部の押当面を押し当て、所定時間通電するが、この通電時間は、止水シートの材質や厚さ、熱溶着ディスクの種類等に応じて、溶着箇所に所要のせん断強度や剥離強度が確保されるように施工要領書で指定される。そして、作業者は指定された通電時間を守るように経験や感覚に依って作業するだけであるため、各溶着箇所で止水シートと熱溶着ディスクが確実に溶着されたか確認することができなかった。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、止水シートの各溶着箇所における溶着品質を確認可能にして溶着品質を確保し、廃棄物処分場など設置環境の厳しい場所でも、止水シートの取付強度を長期に亘って確実に保持することを可能にする止水シートの溶着品質管理装置を提供することを目的とする。

本発明による止水シートの溶着品質管理装置は、電磁誘導により発熱する発熱体と溶着部を表面側に有する固定体が被取付面に間隔を開けて設けられると共に、前記固定体上に敷設され、前記発熱体が加熱されることにより前記固定体の各々の前記溶着部に溶着される止水シートの溶着品質管理装置であって、前記止水シートに押し当てられ、前記発熱体を発熱させる誘導加熱部と、前記誘導加熱部により発熱された前記止水シートの溶着箇所の温度を計測可能な温度センサーと、前記温度センサーの計測最高温度を取得し、前記固定体の各々に対応する前記計測最高温度を出力可能に記憶保持する管理部とを備えることを特徴とする。
前記構成では、発熱部分に対応する止水シートの温度を認識し、止水シートの各溶着箇所における溶着品質を確認可能して溶着品質を確保することが可能となる。従って、廃棄物処分場など設置環境の厳しい場所でも、止水シートの取付強度を長期に亘って確実に保持することができる。また、固定体の各々に対応する計測最高温度を保持することにより、溶着が必要な箇所で確実に溶着作業が行われたことを確認することが可能となる。また、管理部の記憶データを発注者等に溶着品質の管理記録として提出することが可能となる。

本発明による止水シートの溶着品質管理装置は、前記管理部が、所定の設定温度を記憶する記憶部と、前記計測最高温度が前記設定温度に到達しているかを判定し、到達している場合に到達判定情報を出力可能に前記記憶部に記憶保持させる判定部とを備えることを特徴とする。
前記構成では、到達判定情報を認識可能にし、溶着が必要な箇所で所要の取付強度を有する溶着が行われたことを容易に確認することができる。また、確実な溶着が行われたことを容易に認識可能な溶着品質管理記録を発注者等に提出することが可能となる。

本発明による止水シートの溶着品質管理装置は、前記誘導加熱部が、所定の設定温度を記憶する記憶部と、完了信号を出力する出力部と、前記温度センサーの計測温度を取得し、前記計測温度が前記所定設定温度に到達した時に前記出力部から完了信号を出力する出力制御部とを備えることを特徴とする。
前記構成では、溶着作業時に固定体と止水シートを確実に固着することができると共に、止水シートの溶融が進みすぎて弱体化した箇所が生ずることを防ぐことができる。また、溶着作業時に作業者の作業経験に関わらず一定した溶着品質を確保することが可能となる。

本発明による止水シートの溶着品質管理装置は、前記温度センサーは、前記誘導加熱部の前記止水シートに対する押当面に近接して設けられ、前記押当面の押し当てに伴って前記止水シートに押し当てられることを特徴とする。
前記構成では、誘導加熱部の押し当てに伴って温度センサーを止水シートに押し当てることが可能となり、溶着品質の確認作業を容易且つ確実に行うことができる。

本発明による止水シートの溶着品質管理装置を用いることにより、発熱部分に対応する止水シートの温度を認識し、止水シートの各溶着箇所における溶着品質を確認可能して溶着品質を確保することができる。従って、廃棄物処分場など設置環境の厳しい場所でも、止水シートの取付強度を長期に亘って確実に保持することができる。また、固定体の各々に対応する計測温度を保持することにより、溶着が必要な箇所で確実に溶着作業が行われたことを確認することが可能となる。また、管理部の記憶データを発注者等に溶着品質の管理記録として提出することが可能となる。

（ａ）は廃棄物処分場に止水シートを敷設した止水構造を示す縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ矢視の正面図。 止水シートの敷設を説明する縦断説明図。 （ａ）は固定体の縦断側面図、（ｂ）はその平面図。 実施形態の止水シートの溶着品質管理装置、及び固定体と止水シートとの溶着を説明する縦断説明図。 溶着品質管理記録を示す図。 （ａ）は変形例の固定体の縦断側面図、（ｂ）はその平面図。 （ａ）は変形例の固定体による溶着において溶着前の止水シート、発熱体、固定体の溶着部を示す部分拡大断面図、（ｂ）はその溶着後の状態を示す部分拡大断面図。 第１変形例の止水構造における固定体と止水シートとの溶着を説明する縦断説明図。 第２変形例の止水構造における固定体と止水シートとの溶着を説明する縦断説明図。

〔実施形態の止水シートの溶着品質管理装置〕
本発明による実施形態の止水シートの溶着品質管理装置について説明する。図１は廃棄物処分場に止水シートを敷設した止水構造を示す図、図２は止水シートの敷設を説明する図、図３は固定体の図、図４は実施形態の止水シートの溶着品質管理装置、及び固定体と止水シートとの溶着を説明する図である。

前提として、本実施形態の止水シートの溶着品質管理装置が用いられる廃棄物処分場の止水構造について説明する。図１に示す止水構造は、上面１０１、斜面１０２、底面１０３の地面を有する廃棄物処分場の凹領域に設置されるものであり、廃棄物処分場の斜面１０２に略一定のピッチなど間隔を開けて複数配設される熱溶着ディスクの固定体１０と、配設された複数の固定体１０上に敷設される止水シート２０とを備える。

固定体１０は、図３に示すように、円盤状のディスク本体１１と、ディスク本体１１の円周状の表面１１１に沿って設けられる発熱体１２と、ディスク本体１１の中央に表面１１１側から凹んで設けられる凹部１１２に取付けられる固定用アンカー１３とから構成される。ディスク本体１１は、表面側の溶着部に対応するものとしてディスク本体１１自体が溶着材で形成され、例えばポリエチレン等で形成されている。発熱体１２は、電磁誘導により発熱するアルミメッシュ等の金属製のメッシュである。

固定用アンカー１３は、図示省略する穴を有する基端の頭部１３１ｍ、先端の拡開部１３１ｎを有するスリーブ１３１と、前記穴からスリーブ１３１内に挿入されている打込ピン１３２とから構成される。固定用アンカー１３は、図１〜図４に示すように、凹部１１２に頭部１３１ｍを係合するようにして凹部１１２の穴に挿入して設けられ、ディスク本体１１の下面１１３を斜面１０２側にしてディスク本体１１を配置すると共に、スリーブ１３１を斜面１０２に埋め込み、打込ピン１３２を打ち込んで拡開部１３１ｎを拡開することにより、ディスク本体１１を斜面１０２に固定するようになっている。

止水シート２０は、図１に示すように、斜面１０２の天端部に対応する位置の上面１０１に係止溝１０４を形成し、係止溝１０４内に止水シート２０の上端部を埋め込んで固定し、止水シート２０を上から下に広げることにより、敷設される。止水シート２０には、例えば斜面１０２から底面１０３に亘る長大な止水シート２０が用いられ、斜面１０２に固定設置されている複数の固定体１０上に載置されるようにして敷設される。固定体１０上に載置された止水シート２０は、後述するように、溶着部に相当する各ディスク本体１１の表面１１１と、電磁誘導加熱により発熱体１２を発熱させて直接溶着される。

更に、斜面１０２上に斜面１０２に沿って不織布等からなる保護マット３０が設けられている。保護マット３０上にはディスク本体１１が配置され、固定用アンカー１３のスリーブ１３１と打込ピン１３２を保護マット３０に貫通させ、上記の如く固定用アンカー１３を斜面１０２に固定することにより、ディスク本体１１と斜面１０２に挟持されるようにして保護マット２０は敷設される。

上記止水構造を施工する際には、図１〜図３に示すように、先ず廃棄物処分場の斜面１０２に保護マット３０を敷設する。保護マット３０は、その上端部を係止溝１０４内に埋め込んで固定され、巻いてある保護マット３０を上から下に広げることにより、敷設される。次いで、固定体１０を被取付面に相当する斜面１０２に略一定の任意のピッチで縦横に設けるなど間隔を開けて配置することにより、複数の固定体１０を斜面１０２に間隔を開けて配置する。

その後、図２に示すように、配置した複数の固定体１０上に止水シート２０を敷設する。止水シート２０は、係止溝１０４内に上端部を埋め込んで固定し、巻いてある止水シート２０を上から下に広げることにより、敷設される。そして、図４に示すように本実施形態の止水シート２０の溶着品質管理装置を用いて各溶着箇所の溶着及びその品質管理を行う。

本実施形態の止水シート２０の溶着品質管理装置は、止水シート２０に押し当てられ、発熱体１２を発熱させる誘導加熱部５１と、コイルターミナル５２を介して誘導加熱部５１に電流を供給する電源部５３と、誘導加熱部５１の押当面に近接して設けられ、止水シート２０への押当面の押し当てに伴って止水シート２０に押し当てられて、誘導加熱部５１により発熱された止水シート２０の溶着箇所の温度を計測可能な温度センサー５４と、温度センサー５４の計測最高温度を取得し、固定体１０の各々に対応する計測最高温度を出力可能に記憶保持する管理部５５とを備え、誘導加熱部５１、温度センサー５４、管理部５５は接続コード等で接続されている。

誘導加熱部５１は、スイッチのＯＮ動作により内部の誘導加熱コイルに電流が流れるようになっている。また、本実施形態における誘導加熱部５１には、図示省略する、設定記憶されている制御プログラムに従って制御する出力制御部と、所定の設定温度等を記憶する記憶部と、音或いは光等の完了信号を出力する出力部等が設けられている。

誘導加熱部５１による溶着では、止水シート２０と固定体１０とが重なり合う部分における止水シート２０の上に誘導加熱部５１を配置し、誘導加熱部５１で発熱体１２を発熱させ、止水シート２０と固定体１０のディスク本体１１の表面１１１とを直接的に溶着する。そして、この溶着時において、誘導加熱部５１は、発熱された止水シート２０の溶着箇所の計測温度を温度センサー５４から取得し、その出力制御部は、取得した計測温度を記憶部の所定設定温度と対比して所定設定温度に到達したことを認識し、これに応じて音或いは光等の完了信号を出力部から出力する。

本実施形態の管理部５５は、図示省略する、所定の設定温度を記憶する記憶部と、温度センサー５４による計測最高温度を取得し、この計測最高温度が前記設定温度に到達しているかを判定し、到達している場合に到達判定情報を出力可能に前記記憶部に記憶保持させる判定部等を備える。そして、溶着時においては、管理部５５は、任意の溶着箇所における計測最高温度を温度センサー５４から取得し、前記溶着箇所に対応する計測最高温度を溶着品質管理記録の一部として出力可能に記憶保持すると共に、この計測最高温度が前記設定温度に到達しているかを判定し、到達している場合に到達判定情報を、前記溶着箇所の前記計測最高温度を対応させ、溶着品質管理記録の一部として出力可能に前記記憶部に記憶保持させる。

図５は溶着品質管理記録の例を示す図である。この溶着品質管理記録では、各固定体１０に対応して、止水シート２０の表面温度に計測した最高温度と、到達判定情報として「ＯＫ」の情報を記憶している。また、番号（Ｎｏ）は、溶着箇所の計測順の連番とし、連番で特定される溶着箇所の個数と実際の溶着箇所の個数を突合して、溶着箇所に漏れがないかを確認する構成、或いは誘電加熱部５１で溶着箇所の場所を特定する番号（Ｎｏ）を入力可能にし、その番号（Ｎｏ）を管理部５５が取得したものとし、溶着箇所に漏れがないかの確認と漏れがある場合にはその場所を即座に確認できる構成等とすることが可能である。

尚、図５のキャリブレーション実施は、その日の天候等に応じて、誘導加熱部５１の記憶部に設定される設定温度、管理部５５の記憶部に設定される設定温度を決定するための試験実施であり、この結果に応じて各記憶部に設定温度が入力され記憶される。

本実施形態の止水シート２０の溶着品質管理装置は、発熱された止水シート２０の溶着箇所の温度を品質記録で認識し、各溶着箇所における溶着品質を確認、確保することが可能となる。従って、廃棄物処分場のような設置環境の厳しい場所でも、止水シート２０の取付強度を長期に亘って確実に保持することができる。また、固定体１０の各々に対応する計測最高温度を保持することにより、溶着が必要な箇所で確実に溶着作業が行われたことを確認することが可能となる。また、管理部５５の記憶データを発注者等に溶着品質の管理記録として提出することが可能となる。

また、上記管理部５５の管理により、溶着が必要な箇所で所要の取付強度を有する溶着が行われたことを容易に確認することができる。また、確実な溶着が行われたことを容易に認識可能な溶着品質管理記録を発注者等に提出することが可能となる。また、上記誘導加熱部３１と温度センサー５４による連動処理により、溶着作業時に固定体１０と止水シート２０を確実に固着することができると共に、止水シート２０の溶融が進みすぎて弱体化した箇所が生ずることを防ぐことができる。また、溶着作業時に作業者の作業経験に関わらず一定した溶着品質を確保することが可能となる。また、温度センサー５４の押当面への近接配置により、誘導加熱部５１の押し当てに伴って温度センサー５４を止水シート２０に押し当てることが可能となり、溶着品質の確認作業を容易且つ確実に行うことができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明には、各発明や実施形態等の構成の他に、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものも含まれ、下記のような変形例も包含される。

例えば本発明の止水シートの溶着品質管理装置を用いる場合における固定体は、図３の固定体１０に限定されず適宜であり、例えば図６及び図７に示す例の固定体１０ａ等を用いてもよい。図６の固定体１０ａは、ディスク本体１１ａ、固定用アンカー１３ａは図３の固定体１０のディスク本体１１、固定用アンカー１３と同一構成であるが、固定体１０ａの表面側に設けられ、金属製メッシュで構成される発熱体１２ａがポリエチレン等の熱可塑性樹脂１４ａで被覆されている。固定体１０ａにより、溶着部であるディスク本体１１ａとシート２０とを溶着する際には、図７に示すように、電磁誘導加熱によって発熱体１２ａの周囲の熱可塑性樹脂１４ａが溶融し、熱可塑性樹脂１４ａが接着剤となってディスク本体１１ａと止水シート２０とが間接的に溶着される。

固定体１０ａを用いる場合には、電磁誘導によって熱可塑性樹脂１４ａが溶けて接着剤として機能するため、ディスク本体１１ａと止水シート２０が異素材など直接溶着しにくい場合でも、熱可塑性樹脂１４ａを介した間接的な溶着で確実に固着することができる。また、金属製の発熱体１２ａは露出すると腐食の危険に曝されるが、熱可塑性樹脂１４ａで被覆することにより、錆や腐食の危険性を長期に亘って除くことができる。

また、本発明の止水シートの溶着品質管理装置を用いる場合における止水構造は、廃棄物処分場の止水構造に限定されず、トンネルの覆工面など本発明を適用可能な範囲内の場所における止水構造であれば適宜である。また、止水構造は、上記実施形態に限定されず、例えば図８に示すように、斜面１０２に保護マット３０を敷設せずに、斜面１０２に固定体１０（又は固定体１０ａ）を直接敷設するものであり、その後に上記実施形態と同様に止水シート２０を敷設、溶着するものとしてもよい。

また、別の止水構造の例として、図８に示すように、斜面１０２に保護マット３０を直接敷設せずに、斜面１０２に複数の固定体１０（又は固定体１０ａ）を直接敷設し、更に、その固定体１０の上に保護マット３０を敷設し、その上に止水シート２０を敷設し、保護マット３０を介して止水シート２０と固定体１０のディスク本体１１の表面１１１とを溶着するものとしてもよい。この例では、止水シート２０及び保護マット３０と固定体１０（又は固定体１０ａ）とが重なり合う部分における止水シート２０の上に誘導加熱部５１を配置し、誘導加熱部５１で発熱体１２を発熱させ、止水シート２０と固定体１０のディスク本体１１の表面１１１とを保護マット３０を介して溶着する。尚、保護マット３０と止水シート２０を順次敷設する構成に代え、保護マット３０と止水シート２０が一体化した積層シートを敷設する構成としてもよい。

また、溶着部は、ディスク本体１１、１１ａを溶着材で形成して構成したが、固定体の表面側に設けられる溶着部であれば適宜であり、例えばディスク本体１１の表面に層状に設けられる溶着層等とすることも可能である。また、溶着部、止水シート２０、熱可塑性樹脂１４ａ、発熱体１２、１２ａ、保護マット３０の素材も、ポリエチレン以外に本発明に適用可能な範囲内で適宜である。また、固定体１０、１０ａの構成も本発明に適用可能な範囲内で適宜であり、又、固定体１０、１０ａを設ける間隔は、地形等に応じて略同一ピッチや若干の可変的なピッチで設けることが可能である。

また、誘導加熱部５１が、計測温度が所定設定温度に到達した時に完了信号を出力する構成に代えて、誘導加熱部５１に設定時間を記憶する記憶部とタイマーを設け、制御部が誘導加熱部５１の起動を認識してタイマーで時間を計測し、前記設定時間に到達した時に完了信号を出力する構成等とすることも可能である。

本発明は、例えば廃棄物処分場に止水シートを取り付けて敷設する際の溶着品質の管理に利用することができる。

１０、１０ａ…固定体 １１、１１ａ…ディスク本体 １１１…表面 １１２…凹部 １１３…下面 １２、１２ａ…発熱体 １３、１３ａ…固定用アンカー １３１…スリーブ １３１ｍ…頭部 １３１ｎ…拡開部 １３２…打込ピン １４ａ…熱可塑性樹脂 ２０…止水シート ３０…保護マット ５１…誘導加熱部 ５２…コイルターミナル ５３…電源部 ５４…温度センサー ５５…管理部 １０１…上面 １０２…斜面 １０３…底面 １０４…係止溝

Claims (3)

1. 発熱体と溶着部とを表面側に有する固定体が被取付面に間隔を開けて設けられると共に、前記固定体上に敷設され、前記発熱体が加熱されることにより前記固定体の各々の前記溶着部に溶着される止水シートの溶着品質管理装置であって、
   前記止水シートに押し当てられ、前記発熱体を発熱させる誘導加熱部と、
   前記誘導加熱部により発熱された前記止水シートの溶着箇所の温度を計測可能な温度センサーと、
   前記温度センサーの計測最高温度を取得し、前記固定体の各々に対応する前記計測最高温度を出力可能に記憶保持する管理部とを備え、
   前記温度センサーは、前記誘導加熱部の前記止水シートに対する押当面に近接して設けられ、
   前記押当面の押し当てに伴って前記止水シートに押し当てられることを特徴とする止水シートの溶着品質管理装置。
2. 前記管理部は、
   所定の設定温度を記憶する記憶部と、
   前記計測最高温度が前記設定温度に到達しているかを判定し、到達している場合に到達判定情報を出力可能に前記記憶部に記憶保持させる判定部と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の止水シートの溶着品質管理装置。
3. 前記誘導加熱部は、
   所定の設定温度を記憶する記憶部と、
   完了信号を出力する出力部と、
   前記温度センサーの計測温度を取得し、前記計測温度が前記所定設定温度に到達した時に前記出力部から完了信号を出力する出力制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の止水シートの溶着品質管理装置。

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