JP6345015B2

JP6345015B2 - 管路内への診断装置挿入器具

Info

Publication number: JP6345015B2
Application number: JP2014149754A
Authority: JP
Inventors: 博昭近藤; 加藤　剛志; 剛志加藤
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: JP2016024114A

Description

本発明は、管路内への診断装置挿入器具に関する。液体を輸送する管路内へ、容易に挿入可能な診断装置挿入器具に関する。

従来から、水道管などの管路内にカメラなどの診断装置を挿入することが行われている。診断装置の挿入は、屈強な通信ケーブルを用いて、管路内の装置を押すことによって行われることが多い。しかしながらこの場合、押し込める距離が短いという問題があった。

これに対し、管路内の診断機器自体にプロペラ、エアジェットなどの駆動手段で推進力を持たせる手法も知られている。たとえば、特開平１０−２２１２５７号公報（特許文献１）に記載の管内検査装置は、水中を推進可能なロボットを用い、かつ、ケーブルの外面を浮力体で被覆することで、比重が実質的に１となるように構成されている。

特開平１０−２２１２５７号公報

特許文献１に記載の装置では、浮力を有効利用しているが、その技術的手段として、シースに収容されたケーブル本体とシース内壁との間の空間を、浮力体で充填している。したがって、ケーブル本体とシース内壁とは固定されている。このため、ケーブルの巻き取りおよび巻き出しが困難であり、巻き取られた状態においても静的疲労が大きい。

そこで、本発明の目的は、浮力を有効利用しながら、ケーブルの巻き取りおよび巻き出しが容易である、管路内への診断装置挿入器具を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討の結果、ケーブルを収容したチューブに気体相を設けてケーブル内壁に対しチューブを固定しない態様とすることによって、上記本発明の目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、以下の発明を含む。

（１）
本発明の管路内への診断装置挿入器具は、ケーブルと、保護チューブと、診断装置とを含む。ケーブルは、少なくとも１本設けられる。保護チューブは、ケーブルを収容する。保護チューブ内には、保護チューブとケーブルとの間に気体相が設けられる。さらに、保護チューブの軸方向に垂直な断面において、保護チューブの内部空間の断面積に対する気体相の断面積の割合は、３０％以上９５％以下である。

上記の構成とすることによって、気体相を効率的に設けることができるため浮力を有効利用可能である。気体相の当該断面積の割合が３０％以上であることによって、管路内でケーブルを浮かせ易くなり、管路内壁の下部へ保護チューブが接触しにくくなる。気体相の当該断面積の割合が９５％以下であることによって、管路内壁の上部へ保護チューブが接触しにくくなる。

さらに、保護チューブ内壁に対してケーブルが固定されないため自由にその相対的位置を変えることができる。したがって、ケーブルが保護チューブの中で軸方向および回転方向の想定位置を自在に変え、ケーブルの巻き取りおよび巻き出しが容易になる。

（２）
気体相は、管路内において保護チューブが外部から受ける圧力以上の圧力を有する気体で構成されてよい。

この場合、気体が保護チューブ内に圧入されているため、管路内の流体によって保護チューブが外部から圧力を受けても、保護チューブがつぶされないため、内部の気体相を良好に維持することができる。したがって、管路内の流体の流通を断つことなく使用可能である。

（３）
少なくとも１本のケーブルは、剛性ケーブルを含むことができる。
この場合、剛性ケーブルが芯となって、保護チューブ全体に耐屈曲性を付与することができる。このため、管内への押し込み挿入が容易であるため、長距離挿入も容易になる。

（４）
保護チューブは、管路への挿入口を止水するパッキンを摺動可能に貫通していてよい。
この場合、管路への挿入口を開放することなく、保護チューブの外周面でパッキンの貫通孔をシールしたまま診断装置の管内軸方向の位置を動かすことができる。したがって、圧力管路であっても好ましく適用される。

第１実施形態の診断装置挿入器具の一例を示す模式図である。図１の診断装置挿入器具のケーブル部の模式的断面図である。第２実施形態の診断装置挿入器具の一例を示す模式図である。ケーブル部の他の例の模式的断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付しており、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は基本的に繰り返さない。

［第１実施形態］
図１に、第１実施形態の診断装置挿入器具の一例を模式的に示す。図１に示す診断装置挿入器具１００は、診断装置１１０、ケーブル部１２０、およびリール部１３０を含む。診断装置挿入器具１００は、図１に示されるように水道用の配管９００に適用される。つまり、診断装置挿入器具１００は、配管９００の補修弁９１０の挿入口９１１から、不断水の状態で管路９２０内へ挿入され、管路９２０の漏水箇所９２９の位置を特定するために用いられる。

［診断装置］
診断装置挿入器具１００の診断装置１１０は、音響センサユニットであり、漏水箇所９２９の漏水音を検知する。この音響センサユニットにはカメラが搭載されていてよい。但し、音響診断に悪影響を及ぼす駆動機構を持たない。その他、レシーバユニット、ヘッドホン、パソコンなど、診断装置１１０の使用に付随する機器（図示せず）が、ケーブル部１２０の先に適宜接続されている。
診断装置１１０は、上述の他、当業者によって適宜選択可能な、診断内容に応じたセンサユニットで構成されてよい。その場合においても、診断装置１１０は、自走機構などの駆動機構を有さないものであってよい。

［ケーブル部］
ケーブル部１２０は、保護チューブ１２１、通信ケーブル１２２および剛性ケーブル１２５を含む。具体的には、図１中、円囲み部に一部切欠図として示されるように、保護チューブ１２１の中に、通信ケーブル１２２と剛性ケーブル１２５とが収容されている。図２に、ケーブル部１２０の軸方向に垂直な断面で切った場合の断面図を模式的に示す。なお、通信ケーブル１２２の断面の詳細は省略する。図２に示すように、保護チューブ１２１の内壁と、通信ケーブル１２２および剛性ケーブル１２５との間には気体相ＧＰが設けられている。

［気体相］
気体相ＧＰが設けられることにより、ケーブル部１２０全体として実質的に比重が１となるように中性浮力状態となる。具体的には、確保されるべき気体相ＧＰの量は、図２のように保護チューブ１２１の軸方向の断面で切断した場合に、保護チューブ１２１の内部空間の断面に対し、当該気体相の断面積の割合が３０％以上９５％以下、好ましくは３５％以上５０％以下である。気体相ＧＰの当該断面積の割合が上記下限値以上であることによって、図１に示したように、管路９２０内でケーブル部１２０を浮かせ易くなり、管路９２０内壁の下部へケーブル部１２０表面が接触しにくくなる。気体相ＧＰの当該断面積の割合が上記上限値以下であることによって、管路９２０内壁の上部へケーブル部１２０表面が接触しにくくなる。

気体相ＧＰが設けられることにより、さらに、保護チューブ１２１内壁に対して通信ケーブル１２２および剛性ケーブル１２５が固定されず、かつ、通信ケーブル１２２と剛性ケーブル１２５との間も互いに拘束されていないため、それらは自由にその相対的位置を変えることができる。つまり、通信ケーブル１２２および剛性ケーブル１２５は、それぞれに、保護チューブ１２１の中で軸方向および回転方向の想定位置を自在に変えることができる。

このため、ケーブル部１２０は、リール部１３０への巻取り作業時、巻取られた状態で静置される時、リール部１３０からの巻出し作業時のいずれにおいても、保護チューブ１２１内周壁面に、通信ケーブル１２２および剛性ケーブル１２５いずれの表面も引っ張られにくいため、保護チューブ１２１、通信ケーブル１２２および剛性ケーブル１２５のいずれにも不所望の負荷（特にねじれ方向の負荷）がかかりにくい。したがって、リール部１３０へのケーブル部１２０巻き取りおよびリール部１３０からのケーブル部１２０巻き出しが容易になる。さらに、各種ケーブルのねじれ、巻き癖などを防止することができる。加えて、最小巻き取り半径を小さくできることから、収納および輸送が容易になるという効果も奏する。

［保護チューブ］
ケーブル部１２０は、上述のとおり管路９２０内で中性浮力状態であるが、管路９２０を進行している時は、時折、管路９２０の内壁に接触しうる。このため、ケーブル部１２０の最外周部を構成する保護チューブ１２１は、外周表面の摩擦抵抗が小さくなるように構成されることが好ましい。これにより、管路９２０内の水質への悪影響を抑制することができる。

また、ケーブル部１２０は、上述のとおり内部に気体相ＧＰを有するため、特にリール部１３０へのケーブル部１２０巻き取りおよびリール部１３０からのケーブル部１２０巻き出しの時に、収容された通信ケーブル１２２および剛性ケーブル１２５が、保護チューブ１２１の内周壁に接触する。このため、保護チューブ１２１は、内周表面の摩擦抵抗も小さくなるように構成されることが好ましい。

上述の観点から、好ましい摩擦係数は０．３以下、さらに好ましくは０．２５以下である。摩擦係数は小さいほど好ましく、上記の摩擦係数の範囲に含まれる下限値は特に限定されないが、素材により、たとえば０．０４または０．０６であってよい。
より具体的には、保護チューブ１２１は、たとえばフッ素樹脂（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））およびポリエチレンから選択される材料で構成されることができる。

保護チューブ１２１の内径および外径（いずれも直径、以下において同様）は、確保すべき気体相ＧＰの体積、収容ケーブルが占める体積および密度、保護チューブ１２１の材質などにより適宜異なるため限定されるものではない。たとえば、内径が８ｍｍ以上２５ｍｍ以下、内径は外径の７５％以上９０％以下程度である。本実施形態では、内径１３ｍｍ、外径１６ｍｍである。

［通信ケーブル］
通信ケーブル１２２は、電力線通信ケーブル（ＰＬＣ）であることが好ましいが、別途独立した電給ケーブルが保護チューブ１２１内に収容されていてもよい。適切な体積の気体相ＧＰが確保される限りケーブルの数は問わないため、診断装置１１０の構成などに応じてさらに別のケーブルが収容されていてもよい。本発明においては、上述のとおり、ケーブル部１２０を、管路９２０内で中性浮力状態とするため、管路９２０内からの引張り操作を容易にするための抗張力ケーブルは必ずしも要しない。しかしながら、本発明は、抗張力ケーブルがさらに保護チューブ内に収容されていることも許容する。
複数のケーブルは互いに拘束されることなく独立し、それぞれに、保護チューブ１２１の中で軸方向および回転方向の想定位置を自在に変えることができる。

なお、仮に、通信ケーブル１２２表面に、保護などのための発泡体が被覆されていたとしても、当該発泡体の中に存在する複数の気泡はいずれも、本発明の気体相ＧＰには該当しない。

［剛性ケーブル］
剛性ケーブル１２５は、ケーブル部１２０全体に剛性を付与することによって、上述のように管路９２０内でケーブル部１２０が中性浮力状態であっても、管路９２０内で推進を容易にすることができる。
剛性ケーブルに１２５に求められる剛性は、たとえば曲げ剛性が３×１０^５Ｎ・ｍｍ^２以上７０×１０^５Ｎ・ｍｍ^２以下、好ましくは６×１０^５Ｎ・ｍｍ^２以上１５×１０^５Ｎ・ｍｍ^２以下である。上記下限値以上であることは、診断装置１１０の管路９２０内への押し込み操作を容易にする点で好ましい。上記上限値以下であることは、リール部１３０における巻取り半径が過大とならない点で好ましい。なお、上記曲げ剛性は、ＪＩＳＫ７２０３に準拠して得られる測定値である。

剛性ケーブル１２５は、たとえば、ロッド状繊維強化樹脂、ワイヤー（または樹脂層で被覆されたワイヤー）などの材料で構成されることができる。
剛性ケーブル１２５の外径は、所望の剛性が担保され、かつ他のケーブル類が占める体積との関係で、保護チューブ１２１の内部空間において所望の気体相ＧＰが確保される限り特に限定されるものではなく、剛性ケーブル１２５の密度等を考慮して管路９２０内でケーブル部１２０が中性浮力状態となることが可能となるよう、当業者が適宜決定することができる。たとえば、当該外径は４ｍｍ以上１１ｍｍ以下、本実施形態では６．５ｍｍである。

剛性ケーブル１２５の全長（すなわちケーブル部１２０の全長）は、たとえば５０ｍ以上６００ｍ以下、好ましくは１００ｍ以上３００ｍ以下である。全長が上記下限値以上であることにより、剛性ケーブル１２５の使用によってもたらされる本発明の効果（良好な押し込み操作性）の観点で有用性が高く、上記上限値以下であることにより、良好な押し込み操作性を維持しやすい。本実施形態では、剛性ケーブル１２５の全長は１５０ｍである。

［配管］
本発明の診断装置挿入器具１００によって、剛性ケーブル１２５により良好な押し込み容易性が得られるため、配管９００の補修弁９１０と、当該補修弁９１０に最も近い他の補修弁との距離は、比較的長いことが好ましい。たとえば、当該距離は５０ｍ以上６００ｍ以下、好ましくは１００ｍ以上３００ｍ以下である。全長が上記下限値以上であることにより、剛性ケーブル１２５の使用によってもたらされる本発明の効果（良好な押し込み操作性）の観点で有用性が高く、上記上限値以下であることにより、良好な押し込み操作性を維持しやすい。本実施形態では、補修弁間の距離は３００ｍである。

管路９２０の口径も、比較的大きいものが許容される。本発明の診断装置挿入器具１００は、診断装置１１０によって水中音を検知するため、検知能力が高い。したがって、漏水による事故の大きさのリスクの観点から漏水の早期発見の要請が高い大口径の管路９２０であることが好ましい。たとえば、管路９２０の口径は、φ１５０以上φ２０００以下、好ましくはφ４５０以上φ１２００以下である。

また、水流を利用せずに診断装置１１０を押し込むことができることから、管路９２０が大口径であり途中から枝管を有するものであったとしても、枝管を断水する必要はない。剛性ケーブル１２５によって診断装置１１０の推進方向を維持し、枝管に診断装置１１０が迷い込むことを防ぎ、本管である管路９２０内での移動を担保することができる。

本発明の診断装置挿入器具１００によって、診断装置１１０およびケーブル部１２０が管路９２０の内壁に接触しにくいため、内壁に錆などの水質汚濁の原因が発生しやすい材質で構成される管路９２０に積極的に適用することができる。たとえば、鋼、鋳鉄（青銅鋳物、黄銅鋳物、ネズミ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、可鍛鋳鉄など）が挙げられる。

［第２実施形態］
図３に、第２実施形態の診断装置挿入器具の一例を模式的に示す。以下の実施形態においては、主に第１実施形態と異なる点について説明し、同一点については説明を省略する。なお、図３においては、第１実施形態のリール部１３０を図示省略している。

図３に示す診断装置挿入器具１００ａは、圧力配管９００ａに適用される。圧力配管９００ａは、補修弁９１０ａの蓋に設けられた挿入口９１１ａにはパッキン２００が水密に装着されている。診断装置挿入器具１００ａのケーブル部１２０がパッキン２００を貫通し、パッキン２００は貫通孔２１０を水密に包囲している。この状態で、ケーブル部１２０は、貫通孔２１０を摺動することができる。これによって、管路９２０ａへの挿入口９１１ａを開放することなく、ケーブル部１２０の外周面（つまり保護チューブ１２１の外周面）でパッキン２００の貫通孔２１０をシールしたまま、診断装置１１０の管路９２０ａ軸方向の位置を動かすことができる。

さらに、本実施形態では、ケーブル部１２０がコンプレッサ１５０に接続されており、保護チューブ１２１（図２参照）内に気体が圧入されている。これにより気体相ＧＰ（図２参照）が、保護チューブ１２１が外部から受ける圧力（つまり、管路９２０ａの内圧）以上の圧力を有する気体で構成される。これによって、圧力配管９００ａの管路９２０ａ内であっても、保護チューブ１２１がつぶされることなく、所望の体積の気体相ＧＰを良好に維持することができる。したがって、圧力配管９００ａであっても診断装置挿入器具１００ａを不断水で使用することができる。この場合、保護チューブ１２１として、可撓性が比較的大きいもの、肉厚が比較的薄いものも広く用いることができる。

［変形例］
第２実施形態の図３に示したケーブル部１２０に接続されたコンプレッサ１５０は、第１実施形態においても適用することができる。つまり、気体相ＧＰ（図２参照）が、保護チューブ１２１が外部から受ける圧力（つまり、管路９２０の内圧）以上の圧力を有する気体で構成されるように、保護チューブ１２１内に気体が圧入されていてもよい。

図４は、ケーブル部１２０の変形例を軸方向に垂直な断面で切った場合の断面図を模式的に示す。図４に示すケーブル部１２０ｂにおいては、剛性ケーブル１２５ｂは通信ケーブル１２２の外周面を被覆する態様で設けられている。通信ケーブル１２２に加えて他のケーブルが収容されている場合、当該他のケーブルの少なくともいずれかの外周を被覆する態様で設けられてもよい。

本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨と範囲とから逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。さらに、本実施形態において述べられる作用および効果は一例であり、本発明を限定するものではない。

［実施形態および変形例における各部と請求項の各構成要素との対応関係］
実施形態および変形例における診断装置挿入器具１００，１００ａは、請求項における「管路内への診断装置挿入器具」に相当し、診断装置１１０は「診断装置」に相当し、保護チューブ１２１は「保護チューブ」に相当し、剛性ケーブル１２５，１２５ｂは「剛性ケーブル」に相当し、パッキン２００は「パッキン」に相当し、挿入口９１１ａは「挿入口」に相当し、管路９２０，９２０ａは「管路」に相当し、気体相ＧＰは「気体相」に相当する。

１００，１００ａ診断装置挿入器具
１１０診断装置
１２１保護チューブ
１２５，１２５ｂ剛性ケーブル
２００パッキン
９１１ａ挿入口
９２０，９２０ａ管路
ＧＰ気体相

Claims

少なくとも１本のケーブルと、
前記ケーブルを収容する保護チューブと、
前記ケーブルの先端に接続された診断装置と、を含み、
前記保護チューブの内部において、前記保護チューブと前記ケーブルとの間に気体相が設けられ、
前記保護チューブに対して前記ケーブルは固定されないものとし、
前記保護チューブの軸方向に垂直な断面において、前記保護チューブの内部空間の断面積に対する前記気体相の断面積の割合が３０％以上９５％以下である、管路内への診断装置挿入器具。
前記気体相が、管路内において前記保護チューブが外部から受ける圧力以上の圧力を有する気体で構成される、請求項１に記載の管路内への診断装置挿入器具。
前記少なくとも１本のケーブルが、剛性ケーブルを含む、請求項１または２に記載の管路内への診断装置挿入器具。
前記保護チューブが、管路への挿入口を止水するパッキンを摺動可能に貫通する、請求項１から３のいずれか１項に記載の管路内への診断装置挿入器具。