JP7317378B2 - ライニング材を反転させる装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、管状のライニング材の一端を折り返して反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置及び方法に関する。

従来、地中に埋設された下水道管などの既設管が老朽化した場合に、既設管内面を、管状の柔軟な不織布からなる樹脂吸収材に硬化性樹脂を含浸したライニング材を用いてライニングし、既設管を更生することが行われている。

ライニング材は既設管に反転して挿入するか、引き込むことにより挿入される。ライニング材を反転して既設管に挿入する場合には、ライニング材反転装置が使用される。下記の特許文献１には、ライニング材をロール状に巻き取って密閉された収納容器に収納し、その一端を反転ノズルに折り返して取り付け、収納容器に圧縮空気を供給してライニング材を反転させる構成が記載されている。

下記特許文献２には、ライニング材の一端を折り返して反転チューブの一端に取り付け、ライニング材の他端を反転チューブの他端に取り付けられたシール開口部を通過させ、チューブ内に圧縮空気を供給してライニング材を反転させる構成が記載されている。

下記特許文献３には、反転ノズルとライニング材の入口と出口を備えたチャンバー内に、一定長さのライニング材を引き込んだ後、入口を密閉し、出口を開放して圧縮空気をチャンバー内に送りこみ、ライニング材を反転させる構成が記載されている。この構成では、一定長さのライニング材を反転させて既設管内に挿入した後、出口を密閉し、入口を開放して、チャンバー内に新たな一定長さのライニング材を引き込み、上述した動作を繰り返すことによりライニング材を既設管内に連続的に反転、挿入している。

特開２００６－２０５７２２号公報 米国特許第６３９０７９５号公報 特表２０１２－５１６２５１号公報

特許文献１の構成では、収納容器に収納されたライニング材だけしか反転できないので、反転できるライニング材の長さが限定される、という欠点があり、長いライニング材を反転したい場合には、その長さに応じて収納容器の収納容積を大きくする必要がある、という問題がある。

これに対して、特許文献２に記載された構成では、ライニング材の長さに限定されずライニング材を反転させることができる。しかし、特許文献２の構成では、ライニング材を反転させる圧縮空気がシール開口部から漏洩し、反転効率が劣化する。これを防止するために、シール開口部の密封性を高めると、ライニング材がシール開口部を通過しにくくなるので、空気圧を高める必要がある。しかし、空気圧を高めると、シール開口部からの漏洩がさらに進み、反転効率が悪くなるとともに、圧縮空気の漏洩による騒音が顕著になる、という問題がある。

一方、特許文献３の構成でも、ライニング材の引き込みと反転を交互に繰り返すことにより長さに限定されることなくライニング材を反転させることができる。しかし、特許文献３の構成では、一定長さだけのライニング材を引き込む機構が必要になるとともに、ライニング材の引き込みと反転の交互動作に同期してライニング材の入口と出口を交互に開放ないし密閉させることが必要になり、機械的負担とエネルギー損失が大きくなる、という問題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、ライニング材の反転空間を小さくできるとともに、ライニング材を反転させる圧縮気体の漏洩がなくライニング材の長さに限定されずライニング材を連続して反転させることが可能な反転装置及び方法を提供することを課題とする。

本発明（請求項１）は、
管状のライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置であって、
ライニング材が接触して通過できる開口を備えた開口部と、
ライニング材の一端が気密に取り付けられる反転ノズルを有し、非圧縮性の液体が前記開口を超える所定レベルまで満たされて該液体上部に気密な密閉空間が形成される反転容器と、
前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる圧縮気体源と、
前記反転容器に満たされる液体を貯蔵する液槽と、
前記圧縮気体の作用を受けて前記開口とライニング材間の隙間から反転容器の外部に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する給液機器と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明（請求項１０）は、
上記反転装置を用いてライニング材を反転させる方法であって、
ライニング材を開口部から反転ノズルに導いてライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付ける工程と、
反転容器に、前記開口部の開口を超える所定レベルまで非圧縮性の液体を満たし、液体上部に気密な密閉空間を形成する工程と、
前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる工程と、
前記圧縮気体の作用を受けて前記開口から反転装置外に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する工程と、
を有することを特徴とする。

本発明では、反転容器内には所定レベルの非圧縮性液体が満たされ、その液体上部にライニング材を反転させる気密な密閉空間が形成される。気密な密閉空間に圧縮気体が供給されてライニング材が反転されるとき、液体が圧縮気体の作用を受けて反転容器から流出しても、反転容器内に液体が補給されて、反転容器内には常に所定レベルの液体が満たされる。従って、気密な密閉空間に供給される圧縮気体は漏れることなく連続してライニング材の反転に利用でき、ライニング材の長さに限定されることなくライニング材を反転し続けることができる。また、反転容器は、ライニング材が挿入される開口部から反転ノズルまでのライニング材を収納するだけでよいので、その容積を顕著に減少させることができる。

ライニング材の反転装置の外観を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ線に沿った反転容器の断面斜視図である。 反転容器の側面図である。 反転容器の正面図である。 反転容器の背面図である。 ライニング材が反転されて既設管内に挿入される状態を示す説明図である。 開口部材の正面図である。 図７ａのＢ－Ｂ線に沿った開口部材の断面図である。 ライニング材の斜視図である。 ライニング材を扁平に折り畳み、図８ａのＣ－Ｃ線に沿って見たライニング材の断面図である。 ライニング材の終端に熱水ホースが接続される状態を示す説明図である。 反転容器内の液体が所定レベルに維持される状態を示す説明図である。 第１と第２開口部を備えた反転容器の斜視図である。 図１０のＤ－Ｄ線に沿った反転容器の断面図である。 図１１のＥ－Ｅ線に沿った第１開口部の断面図である。 開口が拡大した状態を示す第１開口部の断面図である。 第１開口部の開口部材を示す正面図である。 図１４ａのＧ－Ｇ線に沿った第１開口部の開口部材を示す断面図である。 図１１のＦ－Ｆ線に沿った第２開口部の断面図である。 開口が拡大した状態を示す第２開口部の断面図である。 第２開口部の開口部材を示す正面図である。 図１７ａのＨ－Ｈ線に沿った第２開口部の開口部材を示す断面図である。 ライニング材、連結具並びに熱水ホースが第１と第２開口部を通過する状態を示す説明図である。 ライニング材、連結具並びに熱水ホースが第１と第２開口部を通過する状態を示す説明図である。 液体が反転ノズルに流入されるまで満たされる状態を示した説明図である。 ライニング材が空圧と液圧により反転されて既設管内に挿入される状態を示した説明図である。 反転容器の他の実施例を示す斜視図である。 図２２の反転容器を用いてライニング材を反転させる状態を示す説明図である。

以下、添付図を参照して本発明の実施例を説明する。本発明は、老朽化した下水管などの地中に埋設された既設管を補修するライニング材を反転する場合に用いられるが、その他の管路を補修するライニング材を反転させる例にも適用できる。

図１～図６には、ライニング材を反転させる反転容器１を備えたライニング材の反転装置が図示されている。反転容器１は、金属製耐圧容器で中空の円柱部１０を備えている。反転容器１の上部には、側管１１を介して反転ノズル１２が取り付けられる。反転ノズル１２の取り付けは、反転ノズル１２のフランジ１２ａと側管１１のフランジ１１ａを、複数のボルトとナット（いずれも不図示）の固定手段で気密に連結することにより行われる。なお、各図でフランジあるいは円盤などに小さく描かれた円は、ボルトを通す穴を示している。

以下、２つの部材を、ボルトとナットの固定手段で気密に連結し固定することをボルト締め、あるいはボルト締めされる、という。気密な連結を確実にするために、パッキング部材を介在させることもある。ボルト締めされた２つの部材は、ボルトとナットの羅合を外すことにより分離されるので、２つの部材は、着脱自在に気密に連結されることも意味している。

反転容器１の側管１１と反対側には、側管１３が側管１１と逆方向に延びており、そのフランジ１３ａには、円盤１４がボルト締めされる。円盤１４には、後述する圧縮気体源から供給される気体を供給する気体供給口１５、反転作業終了後ライニング材を硬化させるための熱水を供給する熱水供給口１６、熱水を排出させる熱水排出口１７が取り付けられる。また、側管１３の下方には、後述する非圧縮性の液体を反転容器１内に供給する液体供給口１８が取り付けられる。

反転容器１の上部には、取付管２０を設けた円盤状のカバー２１が円柱部１０のフランジ１０ａにボルト締めされており、取付管２０のフランジ２０ａに円盤２２がボルト締めされる。

反転容器１の下部には、ライニング材が挿入でき、ライニング材が接触して通過する開口を備えた開口部２が設けられる。開口部２は、例えば、滑りが良好なＭＣナイロン、あるいは滑りが良好になるように研磨された金属（例えばステンレススチール）でできた開口部材３０を有する。開口部材３０には、図７ａ、図７ｂに図示したように、扁平にされたライニング材６０の断面形状に対応した幅ｗ１と高さｈ１の水平方向に延びるスリット状の開口３１が形成される。

ライニング材６０は、図８ａ、図８ｂに図示したように、管状の柔軟な不織布からなる樹脂吸収材６０ａに硬化性樹脂を含浸し、外表面を気密性のプラスチックフィルム６０ｂでコーティングしたライニング材である。不織布の材質としては、プラスチック繊維あるいはガラス繊維等が用いられ、硬化性樹脂としては不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは光硬化性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂を混合した樹脂が用いられる。樹脂吸収材６０ａは、一層でなく多層に形成される場合もある。

ライニング材６０を扁平にすると、図８ｂに図示したように、ライニング材６０の幅はｗ２、高さはｈ２となる。ライニング材６０が開口３１に接触して通過できるようにするために、開口３１の幅ｗ１はｗ２とほぼ同じかあるいは僅かにそれより大きくされ、また開口３１の高さｈ１はｈ２とほぼ同じかあるいは僅かにより大きく設定される。

図８ｃに示したように、ライニング材６０の終端は気密に封止された封止部６０ｃを形成している。このライニング材６０の封止部６０ｃには樹脂が含浸されていないので、封止部６０ｃの厚さはｈ２より小さくなっている。また、封止部６０ｃには、厚みがｈ２より小さな連結具６２を介して径がｈ２より小さな付属具が取り付けられる。このライニング材２０の終端に連結される小径の付属具は、ライニング材２０に熱硬化性樹脂が含浸されている場合は、該熱硬化性樹脂を硬化させる熱媒体を供給するホースであり、以下熱水ホースという。熱水ホース６３は多数の噴出孔を有し、ライニング材６０の反転にともなって既設管内に導かれ、噴出孔から噴出される熱水シャワーにより既設管内のライニング材６０の熱硬化性樹脂を硬化させる。

ライニング材６０がスリット状に水平に延びる開口３１を円滑に移動できるようにするために、図７ｂに示したように、通過するライニング材の厚さ方向に見みたときの開口３１の垂直方向上端及び下端は、ライニング材６０がその上端と下端と線接触して通過するように、ライニング材の方向に円弧状に湾曲した湾曲部３０ａとなっている。ライニング材６０はその外周が上端及び下端の湾曲部３０ａと線接触して開口３１を通過し、ライニング材６０と開口３１の接触面積は小さくなる。これにより、ライニング材６０は開口３１を円滑に通過できるようになる。

開口３１は、ライニング材の断面形状に対応した形状でライニング材６０が通過でき、ライニング材が通過するときライニング材の外表面（外周面）と接触するような形状に設計されるが、開口３１とそれを通過するライニング材６０との間には不可避的な隙間が生じる。反転容器１は、後述するように、非圧縮性の液体で満たされるので、液体に高い圧力が作用したとき、液体がこの隙間あるいは十分に接触していない部分を介して反転容器１から外部に流出する。この流出を防止して液体シール性を高めるために、開口３１は隙間を流れる液体の流路面積が可能な限り小さくなるような、つまり流路抵抗が大きくなるような形状にされる。このように、開口部材３０は、ライニング材を円滑に通過させる機能と同時に、液体が開口３１を介して漏れないようにするシール機能も備えており、シール部材とよぶこともできる。

開口部材は、一つでもよいが、シール性を高めるために、またライニング材６０の蛇行を防止するために、図７ｂに示したように、開口部材３０に隣接して反転容器１側に、開口部材３０と同形状の開口部材３０’が設けられる。開口部材３０’の開口３１’は、開口３１と同じ大きさで、開口３１に整合するように位置合わせされる。各開口部材３０、３０’には、ボルト挿入穴３０ｂ、３０ｂ’が複数設けられており、また、各開口部材３０、３０’を取り付けるための取付板３２には、同数のボルト挿入穴３２ａと中心に開口３１より大きな開口３２ｂが形成される。開口部材３０、３０’は、その開口３１、３１’と取付板３２の開口３２ｂが整合してライニング材が通過するように位置合わせされ、ボルト締めされる。

なお、ライニング材６０の封止部６０ｃ、連結具６２、熱水ホース６３は、いずれも厚さがｈ２より小さいので、開口部材３０、３０’の開口３１、３１’を通過することができる。また熱水ホース６３は柔軟な材質でできていて扁平になるので、ｈ２を幾分か超える径のものも使用することができる。

開口部２の取付板３２は、反転容器１内に延びる矩形状の導管３３のフランジ３３ａにボルト締めされ、ライニング材６０は開口部材３０、３０’、導管３３を通過して反転容器１内に導かれる。

図２、図４に図示したように、反転容器１の内部には、軸受２４、２４’で軸受されて自在回転するガイドローラー２５が設けられ、その下方に軸受２６、２６’で軸受されて自在回転するガイドローラー２７が設けられる。開口３１、３１’を通過するライニング材６０は、ガイドローラー２７、２５に導かれてその一端６０ｄが折り返されてバンド６１により反転ノズル１２に気密に取り付けられる（図６）。

反転容器１は、図１に示したように、垂直に立てられた状態で非圧縮性の液体４０、例えば水あるいは油圧機器に使用される作動油を貯蔵した液槽４１内に配置される。液槽４１内には、軸受４２、４２’で軸受されたガイドローラー４３が設けられ、ライニング材６０は、液槽４１内に導入された後、ガイドローラー４３で反転容器１の開口部２の方向に導かれる。また、液槽４１の下方部には、液槽内の液体４０を外部に排出する液体排出口４４が取り付けられる。

液槽４１の外部には、液体４０を反転容器１内に供給する給液機器、例えば給液ポンプ５０が配置される。給液ポンプ５０は、液体が水である場合は、市販されている給水ポンプが利用される。給液ポンプ５０は、その吐出口がパイプ５１、継手５２を介して反転容器１の液体供給口１８に接続され、吸入口がパイプ５３、継手５４を介して液槽４１の液体排出口４４に接続される。給液ポンプ５０は、モーター５５を駆動することにより、液槽４１内の液体４０を液体排出口４４、パイプ５３を介して汲み出し、吐出口からパイプ５１、液体供給口１８を介して液体を反転容器１内に供給する。

液槽４１の近傍には、圧縮気体、例えば、圧縮空気、圧縮炭酸ガスなどを供給する圧縮気体源が配置される。本実施例では、圧縮気体として圧縮空気を用いる例を説明するので、圧縮気体源としてエアコンプレッサー５６が用いられる。エアコンプレッサー５６は、パイプ５７、継手５８、気体供給口１５を介して反転容器１内の液体４０の上部に圧縮空気を供給する。気体供給口１５の上部には、気圧計５９が取り付けられており、供給される圧縮空気の気圧が測定される。なお、圧縮気体は、コンプレッサーで気体を圧縮するのではなく、圧縮された気体を貯蔵するタンク、ボンベなどからも供給できるので、圧縮気体源は、圧縮された気体を貯蔵するタンク、ボンベなども含むものである。

反転容器１には、反転容器１内の液体４０のレベルを計測する液面計４５が取り付けられる。図９は、例えば透明なアクリル樹脂からできたパイプ４５ａの形をした液面計４５を示す。パイプ４５ａの一端は反転容器１の上部に、また他端はその下部に、反転容器１内に連通するように、気密に取り付けられる。パイプ４５ａ内には、マグネットを取り付けたフロート４５ｂが設けられており、パイプ４５ａの外部には、磁気センサー４５ｃが取り付けられる。

反転容器１には、開口３１、３１’を超える所定レベル４０ａまで液体４０が満たされる。ライニングが開始されると、反転容器１の液体４０の上部に圧縮空気が供給され、この圧縮空気による気圧が液体４０に作用することにより液体４０が開口部２の開口とライニング材６０間の隙間を通って反転容器１から液槽４１に流出する。この流出により液体４０がレベル４０ａを下回ると、磁気センサー４５ｃによりその低下が検出され、駆動回路６５を介して液体がレベル４０ａよりΔｈ高いレベル４０ｂになるまでモーター５５が駆動される。液体がレベル４０ａを下回るごとに、モーター５５を駆動することにより反転容器１内の液体をほぼレベル４０ａに保ち、反転容器１をレベル４０ａの液体４０で満たすことができる。なお、液体レベルは、給液ポンプ５０の流量調整バルブを制御することによっても調整できる。また、液面計として、アース電極と検出電極間が液体に接触すると電流が流れて液体レベルを検出する電極式液面計を用いるようにしてもよい。

このように、給液ポンプ５０のモーター５５を液体のレベルに応じて自動的にオンオフさせるのではなく、作業者が液面計４５でレベルを監視し、液体がレベル４０ａより低下した場合は、モーター５５を所定時間駆動して液体をレベル４０ａに維持するようにしてもよい。あるいは液体の流出量（漏れ量）を推定して、給液ポンプ５０の流量調整バルブを調節し、流出分が補われるように、給液ポンプ５０を連続運転して、液体をほぼレベル４０ａに維持するようにしてもよい。

なお、液槽４１は、反転容器１内の液体４０がレベル４０ａに維持されているとき、レベル４０ａと同じかあるいはそれより低いレベル４０ｃの液体４０を液槽４１内に貯蔵できるような構造になっている。

次に、このように構成されたライニング材の反転装置の動作を説明する。反転容器１、液槽４１、給液ポンプ５０、エアコンプレッサー５６などは、図１に図示した状態で、作業トラック（不図示）の荷台に搭載されて現場に搬送され、作業トラックは、反転ノズル１２が、ライニングすべき既設管に連続するマンホール上にくるような位置に移動される。

開口部２の取付板３２、カバー２１（あるいは円盤２２）を取り外し、また必要に応じて円盤１４、反転ノズル１２を取り外し、図６に示したように、ライニング材６０を、ガイドローラー４３、２７、２５を介して反転ノズル１２に導き、その一端６０ｄを折り返してバンド６１で反転ノズル１２に気密に取り付ける。取り外した部材は元通りボルト締めすることにより気密状態にする。

なお、本発明では、ライニング材６０の長さに限定されず、連続してライニング材を反転し既設管内に挿入できるので、ライニング材を必要な長さだけロール状に巻き取って、あるいは折りたたんで収納容器に収納し、その収納容器を作業トラックに搭載するようにする。反転容器１などを搭載する作業トラックに搭載できない場合には、別の作業トラックに搭載するようにする。

続いて、液体４０を液槽４１内に供給し、給液ポンプ５０を駆動して開口部材３０、３０’の開口３１、３１’を超えるレベルまで液体４０を反転容器１に供給する。反転容器１内への液体供給は、給液ポンプ５０を駆動するか、それに加えて円盤２２を取り外して上部から液体４０を反転容器１内に供給することにより行われる。なお、予期しない液体４０の漏れにより、そのレベルが短時間に開口３１、３１’より低くなって圧縮空気が開口３１、３１’から漏れるのを防止するために、開口３１、３１’を充分超えるレベルまで液体４０を供給するのが好ましい。また、液体４０をあまり高いレベルまで供給すると、液体４０が反転ノズル１２内に流れ込む恐れがあるので、例えば、図６に示したように、開口３１、３１’の高さを充分超え、反転ノズル１２に液体が流れ込まない所定レベル４０ａまで、反転容器１に液体４０を供給する。

反転容器１の熱水供給口１６と熱水排水口１７は、ライニング材を反転する時は使用しないので、空気が漏れないように、キャップ１６ａ、１７ａで気密に閉鎖しておく（図６）。反転容器１でボルト締めされるところは気密になっており、ライニング材６０を反転ノズル１２に気密に取り付けた後は、反転容器１内は、気体空間と液体空間に分離され、液体４０より上部には気密な密閉空間が形成される。

この状態で、エアコンプレッサー５６を駆動し、反転容器１の気密な密閉空間に圧縮空気を供給する。図６で実線の矢印で示したように、圧縮空気が反転圧として反転ノズル１２に作用するので、反転ノズル１２に取り付けられたライニング材６０は、仮想線で示したように、反転容器１外に反転、排出され、マンホール６６を経て、屈曲管６９に案内されて下水管などの既設管６７内に挿入される。

例えば、外径２００ｍｍのライニング材を反転させる場合、図８ｂに示したように、ライニング材６０を扁平にすると、幅ｗ２は約２６５ｍｍ、高さ（厚み）ｈ２は約１０ｍｍになる。このようなライニング材６０に圧縮空気を作用させて反転させる場合に、扁平にされたライニング材６０が開口部２のスリット状開口３１、３１’を通過できるように、その幅ｗ１、高さｈ１は、扁平にされたライニング材の幅ｗ２、高さｈ２とほぼ同じか、あるいは僅かに大きくされる。例えば、圧縮空気圧が約０．７Ｍｐａの場合は、ライニング材６０は約３ｍ／分の速度で反転容器１から反転して既設管６７内に挿入される。なお、圧縮空気圧は、エアコンプレッサー５６の流量調整バルブを制御することにより所望の気圧に設定することができる。

ライニング材６０と開口部２の開口の間には、僅かな隙間が発生するので、圧縮空気が液体４０に作用することにより、液体４０が反転容器１から流出し、液体４０がレベル４０ａより低下する。液面がレベル４０ａを下回るごとに、給液ポンプ５０が所定時間駆動され、点線の矢印で示したように、液槽４１の液体４０が吸い出されて反転容器１内に補給されるので、反転容器１内の液体がほぼレベル４０ａに保たれるようになる。従って、圧縮空気を連続してライニング材の反転に利用でき、ライニング材の長さに限定されることなくライニング材を反転し続けることができる。また、開口から漏れるのは液体４０だけで、反転時流体が漏れることによる騒音が顕著に少なくなる。また、液体の潤滑性あるいは開口３１、３１’の湾曲部３２ａ、３２ａ’により、ライニング材６０が開口３１、３１’を通過するときの摩擦抵抗が低減される。また、ライニング材６０は液槽４１内で浮力を受けるので、重力で撓むことが少なくなり、円滑な移送が可能になる。

ライニング材６０の反転効率は、ライニング材６０が開口部２の開口を通過するときの円滑性と、液体４０がライニング材６０と該開口間の隙間から流出するのを防止するシール機能に依存する。開口部２の円滑性とシール機能は相反する機能で、円滑性を高めるために、例えば、開口を大きくすると、円滑性は高まるが、隙間が大きくなりシール機能が低下する。一方、開口を小さくすると、シール機能は向上するが円滑性が失われる。

本実施例では、円滑性を高めるために、開口部材３０、３０’の材質に、滑りが良好なＭＣナイロン、あるいは滑りが良好になるように研磨された金属（例えばステンレススチール）を使用している。また、開口３１、３１’に湾曲部３０ａ、３０ａ’を形成し、ライニング材６０の開口通過時の摩擦抵抗を少なくしている。

一方、シール機能を高めるために、開口部材３０だけでなく、開口部材３０’を設け、シール機能を２重にしている。また、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）やキサンタンガムなどの増粘剤を液体４０に添加して液体が隙間を通過するときの粘性抵抗を高めるようにしてもよい。なお、シール機能をダブルにすると、円滑性が失われるので、円滑性を重視する場合には、開口部材３０だけにする。

ライニング材６０の封止部６０ｃが開口３１、３１’を通過し、続く熱水ホース６３が開口３１、３１’を通過するときは、液漏れが多くなる。これは、給液ポンプ５０のパワーを増加させ、給液ポンプ５０からの供給量を多くして液面を維持するようにする。給液ポンプ５０のパワーを増大しても、液面を維持できない場合は、後述するように、熱水ホースの通過に適した開口を設けた開口部を設けるようにする。

また、圧縮空気の気圧が高いほど、反転速度が大きくなり、ライニング材６０の反転に好ましいが、圧縮度が大きいほど、開口３１、３１’の隙間からの液体４０の漏れ量が多くなる。そこで、液面計４５で液面を測定し、漏れ量が多い場合には、給液ポンプ５０による供給量を多くして液面を維持するようにする。 給液ポンプ５０のパワー不足により液面が維持できない場合には、エアコンプレッサー５６の圧縮度を調整するようにする。

すべての長さに渡ってライニング材６０が反転してライニングすべき既設管の全域に渡って挿入され、その終端に接続された熱水ホース６３の先端が既設管の先端からはみ出した段階で反転作業は終了する。

反転作業が終了すると、反転容器１内の液体４０の排水が行われ、開口部２がカバー（不図示）により気密に閉鎖される熱水ホース６３の終端を熱水供給口１６に導き、熱水源から熱水ホース６３内に熱水を供給する。なお、このときエアコンプレッサー５６から適度な圧縮空気を反転容器１内に供給して反転したライニング材６０を膨張させ、既設管の内壁面に押し当てておく。熱水ホース６３から熱水がライニング材６０に噴出され、ライニング材６０が硬化して、ライニング作業が終了する。

ライニング材に熱水ホースが接続されず、熱水ホースを用いないで、ランニング材を硬化させる場合には、熱水供給口１６から直接反転容器１内に熱水を供給し、反転されているライニング材６０内を熱水で満水させてライニング材を硬化させる。

上述したライニング材６０の封止部６０ｃ、連結具６２、熱水ホース６３は、いずれも開口部材３０、３０’の開口３１、３１’を通過することができるような形状であったが、封止部６０ｃ及び／又は連結具６２が、開口３１、３１’を通過することができない厚さ（高さ）を有するライニング材がある。また、熱水ホースが通過するとき、熱水ホースの径が小さく、開口３１、３１’からの液体漏れが多量になって給液ポンプ５０のパワーでは、その漏れを補いきれない場合がある。

図１０から図１９には、ライニング材の終端部あるいはそれに接続されたホースが開口を通過するときの上述した問題を解決した反転容器７０が図示されている。反転容器７０は、その開口部を除き、反転容器１と同様であるので、同じ部分には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

反転容器７０は、その下方部に、ライニング材を通過させる可変開口を備えた第１開口部７１と、ライニング材の終端部に接続された熱水ホースを通過させる可変開口を備えた第２開口部８１を有する。

図１２、図１３、図１４ａ、図１４ｂは、第１開口部７１の詳細な構成を示す。第１開口部７１は、開口部２の開口部材３０と同じ材質で同じ形状の開口部材７２を有する。開口部材３０が一体部材であるのに対して、開口部材７２は、図１４ａ、図１４ｂに図示したように、上下対称に２つの半体７２ａ、７２ｂに２分割されている。開口部材７２は、開口部材３０と同様に、扁平にされたライニング材６０の断面形状に対応した幅ｗ１と高さｈ１の水平方向に延びるスリット状の開口７３を有し、開口７３の垂直方向上端及び下端は、開口３１と同様に、ライニング材６０がその上端と下端と線接触して通過するように、円弧状に湾曲した湾曲部となっている。

開口部材７２は、一つでもよいが、シール性を高めるために、図１１に示したように、開口部材７２に隣接して反転容器１側に、開口部材７２と同形状の開口７３’を備えた開口部材７２’が設けられる。各開口７３、７３’は同形状で、各開口部材７２、７２’はそれぞれの開口７３、７３’が整合するように位置合わせされている。開口部材７２’は、図１４ｂに図示したように、開口部材７２と同様に、上下対称に２つの半体７２ａ’、７２ｂ’に２分割されており、開口部材７２、７２’を取り付ける開口７５を備えた取付板７４も、同様に上下対称に２つの半体７４ａ、７４ｂに２分割されている。開口部材７２、７２’の上の半体７２ａ、７２ａ’は取付板７４の上の半体７４ａに取り付けられ、また開口部材７２、７２’の下の半体７２ｂ、７２ｂ’は取付板７４の下の半体７４ｂに取り付けられる。

第１開口部７１は、反転容器７０に接続された導管９０に続く導管９１内に配置されており、第１開口部７１の上部には、ナット７６とボルト７７が配置される（図１１）。ナット７６の下方端は取付板７４の半体７４ａに固定されており、ボルト７７は、連結具９２を介してハンドル９３のロッド９４と結合される。このような構成で、ハンドル９３を回転させると、ボルト７７が回転してそのナット７６への侵入度が変化し、取付板７４の半体７４ａ並びに該半体７４ａに取り付けられた開口部材７２、７２’の半体７２ａ、７２ａ’（以下、第１開口部７１の上部という）がハンドル９３の回転に応じて垂直方向に上下する。

取付板７４の下の半体７４ｂは、導管９１に内挿される接続管９５の底部９５ａに固定されるか、あるいは自重により導管９１の底部に着座してガイド板で保持されるので、ハンドル９３を回転させて、ナット７６を上昇させると、第１開口部７１の上部は、図１１、図１２に示した位置から図１３に示した位置に上昇する。この上昇は、開口部材７２の半体７２ａが接続管９５の上端９５ｂに当接するまで行われ、図１３に示したように、開口部材７２、７２’の開口７３、７３’は垂直方向長さがｈ３に拡大される。開口７３、７３’の垂直方向の長さｈ３は、図１９に示したように、ライニング材６０と熱水ホース６３を連結する連結具６８の垂直方向長さより大きく、連結具６８が支障なく開口７３、７３’を通過できる長さになっている。なお、図示されていないが、第１開口部７１の上部の垂直方向移動が円滑に行うためのガイド板が導管９１内に配置されている。

図１５、図１６、図１７ａ、図１７ｂは、第２開口部８１の詳細な構成を示す。第２開口部８１は、第１開口部７１と同様に、上下対称に２つの半体８２ａ、８２ｂに２分割された幅ｗ３と高さｈ４の水平方向に延びるスリット状の開口８３を備えた開口部材８２を有し、開口８３は熱水ホース６３に接触して熱水ホース６３を通過させる大きさになっている。開口部材８２は、一つでもよいが、シール性を高めるために、図１７ｂに示したように、開口部材８２に隣接して開口部材８２と同形状の開口８３’を備えた開口部材８２’が設けられる。各開口８３、８３’は同形状で、各開口部材８２、８２’はそれぞれの開口８３、８３’が整合するように位置合わせされている。開口部材８２’は、開口部材８２と同様に、上下対称に２つの半体８２ａ’、８２ｂ’に２分割されている。開口部材８２、８２’の上の半体８２ａ、８２ａ’は、開口８５を備え同様に２分割された取付板８４の上の半体８４ａに取り付けられ、また開口部材８２、８２’の下の半体８２ｂ、８２ｂ’は取付板８４の下の半体８４ｂに取り付けられる。

第２開口部８１は、接続管９５に続く導管９６内に配置されており、第２開口部８１の上方部には、取付板８４の半体８４ａに固定されたナット８６とボルト８７が配置される（図１１）。ボルト８７は、連結具９２を介してハンドル９３のロッド９４と結合される。第１開口部７１と同様に、ハンドル９３を回転させると、取付板８４の半体８４ａ並びにそれに固定された開口部材８２、８２’の半体８２ａ、８２ａ’（以下、第２開口部８１の上部という）がハンドル９３の回転に応じて垂直方向に上下する。

取付板８４の下の半体８４ｂは、導管９６に内挿される導管９７の底部９７ａに固定されるか、あるいは自重により導管９６の底部に着座してガイド板で保持されるので、ハンドル９３を回転させて、ナット８６を上昇させると、第２開口部８１の上部は、図１１、図１５に示した位置から図１６に示した位置に上昇する。この上昇は、開口部材８２の半体８２ａが導管９７の上端９７ｂに当接するまで行われ、図１６に示したように、開口部材８２、８２’の開口８３、８３’は垂直方向長さがｈ５に拡大される。開口８３、８３’の垂直方向の長さｈ５は、図１８に示したように、ライニング材６０、熱水ホース６３、並びにこれらを連結する連結具６８の垂直方向長さより大きくなっている。なお、図示されていないが、第２開口部８１の上部の垂直方向移動を円滑に行うためのガイド板が導管９６内に配置されている。

図１８、図１９は、ライニング材６０の終端部並びに熱水ホース６３が第１と第２開口部７１、８１を通過するときの開口の変化を示した説明図である。ライニング材６０が第１と第２開口部７１、８１を通過するときは、図１８の上段に示したように、第１開口部７１の上部は下降して、ｈ１の開口７３、７３’となり、第２開口部８１の上部は、上昇してｈ５の開口８３、８３’となっている。この状態では、連結具６８は、第２開口部８１の開口８３、８３’を通過できるので、ライニング材６０は支障なく反転されていく。

一方、連結具６８は開口７３を通過できないので、連結具６８が図１８の下段に示した位置から図１９の上段に示す位置に達するまでに、作業者はハンドル９３を操作して第１開口部７１の上部を上昇させて、開口７３、７３’をｈ３になるまで拡大させ、また、第２開口部８１の上部を下降させ、開口８３、８３’をｈ４に縮小させる。このハンドル操作のタイミングは、ライニング材６０の反転速度と第１と第２開口部７１、８１間の距離に基づいて決められる。ハンドル９３は、図１１に示したように、液槽４１内の液面４０ｃより上部に位置するので、作業者はハンドル９３を困難なく操作することができる。

図１９の下段に示したように、連結具６８が第１開口部７１の開口７３、７３’を通過後は、開口７３、７３’、開口８３、８３’の大きさを変化させることなく、ライニング材６０の反転を続け、熱水ホース６３の先端が既設管の先端からはみ出した段階で反転作業を終了させる。開口８３、８３’は、図１７ａに示すように、幅ｗ３、高さｈ４の小さなスリット開口で、熱水ホース６３が柔軟な材質であることから扁平になって開口を通過することができるので、開口８３、８３’と熱水ホース６３との隙間は微小になる。従って、この隙間から液体の漏れ量は少なく、給液ポンプ５０のパワーを増大させることなく、反転容器７０内の液面を維持して反転作業を進めることができる。

このように、２つの開口部を設け、各開口部の開口を可変開口とすることにより、ライニング材の径あるいはライニング材の終端部（封止部及び／又は連結具）が異なる大きさの場合でも、確実なライニング材の反転が可能になる。

上述した実施例１では、ライニング材の長さに限定されることなく、ライニング材を反転させて既設管内に挿入することができる。しかし、既設管内に挿入するライニング材の全長が長くなると、ライニング材の既設管との摩擦抵抗が増大するとともに、反転に要する空気量が増大し、小型のエアコンプレッサーでは、容量不足で反転が困難になる。また、大型のエアコンプレッサーを用いて、対処しようとすると、反転暴走が起きやすくなる。

そこで、実施例２では、圧縮空気による反転圧に加えて、循環する液槽４１の液体４０をライニング材６０内に注入して液体４０の液圧による反転圧も利用してライニング材の反転を行うようにする。

図２０に図示したように、反転容器１内の液位が反転ノズル１２より高い液面４０ｄとなるように、制御し、液体４０を反転ノズル１２からオーバーフローさせて、液体４０をライニング材６０内に供給する。密閉された反転容器１内では、エアコンプレッサー５６を停止しても、液量が増加すると、液圧によるライニング材の反転を行うことができる。なお、液圧反転を行うときは、ライニング材６０内に供給された液量分液槽４１から液体４０が消費されるので、図２０で仮想線で示したように、液体を貯蔵したタンク車（不図示）から給液ポンプ５０’を用いて液体４０を補給し、液槽４１内に常時開口３１、３１’を超える液量が貯蔵されるようにする。また、給液ポンプ５０から供給される液量を調整する流量調整バルブ５０ａと、エアコンプレッサー５６からの圧縮空気の流量を調整する流量調整バルブ５６ａを設ける。

液圧反転は、空圧反転に比較して低速であるので、最初は、空圧反転を利用する。ライニング材６０を反転ノズル１２に導き、その一端を反転ノズル１２に取り付けたあと、流量調整バルブ５０ａを全開にして給液ポンプ５０を駆動し、反転容器１内の液面が反転ノズル１２より低いレベルになるように、液体４０を液槽４１内に供給する。この状態で、流量調整バルブ５６ａを全開にしてエアコンプレッサー５６を駆動する。圧縮空気が反転圧として反転ノズル１２に取り付けられたライニング材６０に作用するので、ライニング材６０は、マンホール６６を経て、屈曲管６９を介し既設管６７内に挿入される。

空圧によりライニング材６０が既設管６７の入口から所定長さ、例えば、数メートル挿入された後、一旦流量調整バルブ５６ａを閉じて空圧反転を中断する。流量調整バルブ５０ａを全開にしたまま、図２０に示したように、液体４０を反転ノズル１２からオーバーフローさせて、液圧反転を開始する。続いて、流量調整バルブ５６ａを開き、空圧反転を再開する。なお、液圧反転のための給液量、つまり液体４０のオーバーフロー量は、流量調整バルブ５０ａで行うので、図９に図示した液面レベル制御は中止するようにする。

空圧によるライニング材６０の反転速度は、流量調整バルブ５６ａで給気量を調整することにより制御することができる。ライニング材６０内への給水量が多くなりライニング材内の液位が上昇する場合には、流量調整バルブ５０ａで給水量を減少させ、一方反転速度が速くなってライニング材管内の液位が低下する場合は、流量調整バルブ５０ａで給水量を増加させる。

このように、流量調整バルブ５６ａの開度を調整して空圧による反転速度を調整するとともに、流量調整バルブ５０ａの開度を調整してライニング材６０内への給液量を調整することにより、図２１に示したように、ライニング材６０内の液位４０ｅが、地面を超え反転ノズル１２の下方端までの所定の高さＨ（例えば、Ｈ＝０から２ｍ）になるように、空圧反転と液圧反転を行う。なお、ライニング材内の液位４０ｅは、地上のライニング材６０の目視、触手、あるいは打音でその概略を把握することができる。

図２１から明らかなように、空圧反転に加えて液圧反転を行うと、空圧反転に必要な密閉空間が減少し、全長が長いライニング材であっても、小型のエアコンプレッサーで効果的にライニング材を反転させることができる。また、全長が長いライニング材を反転する場合でも、給液を行いながら反転が行われるので、ライニング材の管内抵抗を軽減させることができる。更に流量調整バルブ５０ａ、５６ａを用いて給液量、反転速度を簡単に調整できるので、反転操作が簡易化される。

すべての長さに渡ってライニング材６０が反転してライニングすべき既設管の全域に渡って挿入されると、反転操作を停止する。既に、ライニング材６０内には、液体４０が満たされているので、液体４０をボイラーを搭載した作業トラック（不図示）に導き、ボイラーで加熱、循環して、ライニング材６０を加熱、硬化させる。このように、反転終了と同時に熱硬化作業に移行できるので、時間短縮になるとともに、ライニング材６０の終端に、図８ｃに示したような、熱硬化のための熱水ホース６３を取る付ける必要がない、という効果が得られる。なお、ライニング材内に満たされる液量を、熱硬化に必要な量とするために、反転終了近くになったとき、ライニング材内の液面４０ｅが既設管６７の上端を少し超えるようなレベルになるように、給液量を調整するのが好ましい。

上述した実施例１、２では、反転容器１、７０は垂直に立てて液槽４１内に配置したが、反転容器を傾斜して液槽４１内に配置する例が、図２２、図２３に図示されている。各実施例と同一部分には、同一の符号が付され、その詳細は省略する。

図２２に示したように、反転容器１１０は、金属製で耐圧管として構成された円柱部１１１と円錐形の反転ノズル１１２を有する。反転ノズル１１２はそのフランジ１１２ａと円柱部１１１のフランジ１１１ａをボルト締めすることにより円柱部１１１に取り付けられる。また、円柱部１１１の底部にはフランジ１１１ｂが設けられており、このフランジ１１１ｂに、開口部材３０、３０’を取り付けた円盤１１４がボルト締めされる。開口部材３０、３０’、円盤１１４は開口部１１３を構成している。

図２３は、図２２に示す反転装置を用いてライニング材６０を反転させる状態を示している。反転容器１１０は、円柱部１１１の下方部が液槽４１の底部に、上方部が液槽４１の上部に当たるように、寝かせる状態で液槽４１内に斜めに配置される。

反転ノズル１１２を円柱部１１１から取り外し、ライニング材６０をガイドローラー１１４、１１５を介して液槽４１内に導き、開口部材３０、３０’の開口３１、３１’を通過させる。続いて、ライニング材６０の一端６０ｄを折り返してバンド６１を用いて反転ノズル１１２に気密に取り付け、反転ノズル１１２を円柱部１１１にボルト締めする。

続いて、液槽４１に液体４０を供給し、給液ポンプ５０を作動させ、反転容器１１０内の液体が開口３１、３１’を超える所定レベル４０ａになるまで反転容器１１０に液体４０を供給する。

続いて、エアコンプレッサー５６を作動して、液体４０の上部の気密な密閉空間に圧縮空気を供給してライニング材６０を反転し、マンホールを介して既設管内に挿入する。

圧縮気体が液体４０に作用して、液体４０が開口３１、３１’とランニング材６０間の隙間を介して流出し液面がレベル４０ａより低下すると、給液ポンプ５０が駆動されて、反転容器内の液体がレベル４０ａに維持される。液面計４５がレベル低下を検知しない液面計の場合には、流出分を反転容器１１０に戻すように、給液ポンプ５０のパワーを調整する。また、圧縮気圧が高すぎると、液体４０の流出量も多くなるので、気圧計５９で圧縮気圧を監視し、エアコンプレッサー５６のパワーを調節する。

ライニング材６０に接続された熱水ホースが既設管内に挿入されると、反転作業は終了する。反転容器１１０内には、所定レベル４０ａの液体が満たされるので、圧縮空気は、開口部１１３の開口３１、３１’から漏れることなく、連続してライニング材の反転に利用でき、ライニング材の長さに限定されることなくライニング材を反転し続けることができる。このような構成では、ライニング材６０は、反転容器１１０内ではガイドローラーを用いることなく、ほぼ直線的に無接触で反転ノズル１１２に導かれるので、ライニング材６０の移動が円滑になる。

なお、異なる径のライニング材を反転させる場合には、ライニング材の径に応じて異なる開口を備えた開口部に交換する。具体的には、開口部材３０、３０’とともに取付板３２、あるいは円盤１１４を取り外し、異なる径のライニング材が通過できる開口を有する開口部材を取り付けた取付板あるいは円盤と交換する。

また、上述した各実施例では、開口部の開口は、扁平にされたライニング材の幅と厚さに対応した寸法を有するスリット状の開口となっているが、ライニング材が挿入され通過でき、通過するライニング材との隙間が僅かであるような開口であればよく、通過するライニング材の断面形状に対応した形状にすることができる。例えば、一部が厚くなってライニング材が折り畳まれるような場合には、その折り畳まれた断面形状に対応した開口が形成された開口部材を用いるようにする。

また、上述した各実施例では、反転容器を液槽内に配置しているが、反転容器を液槽外部に配置するようにしてもよい。このとき、開口から漏れる液体は別途回収容器を用いて回収するようにする。この場合、液槽４１には、反転作業を終了するまでに開口から漏れると予想される液量を超える液体を貯蔵するか、あるいは回収した液体を給液ポンプで反転容器内に戻すようにしてもよい。

１ 反転容器
２ 開口部
１０ 円柱部
１２ 反転ノズル
１５ 気体供給口
１６ 熱水供給口
１７ 熱水排出口
１８ 液体供給口
３０ ３０’ 開口部材
３１ ３１’ 開口
４０ 液体
４１ 液槽
４４ 液体排出口
４５ 液面計
５０ 給液ポンプ
５６ エアコンプレッサー
５９ 気圧計
６０ ライニング材
６３ 熱水ホース
６６ マンホール
６７ 既設管
６８ 連結具
７０ 反転容器
７１ 第１開口部
７２、７２’ 開口部材
７３、７３’ 開口
７４ 取付板
７５ 開口
８１ 第２開口部
８２、８２’ 開口部材
８３、８３’ 開口
８４ 取付板
８５ 開口
１１０ 反転容器
１１２ 反転ノズル
１１３ 開口部

Claims (12)

1. 管状のライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付け、反転圧を反転ノズルに作用させてライニング材を反転させる装置であって、
   ライニング材が接触して通過できる開口を備えた開口部と、
   ライニング材の一端が気密に取り付けられる反転ノズルを有し、非圧縮性の液体が前記開口を超える所定レベルまで満たされて該液体上部に気密な密閉空間が形成される反転容器と、
   前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる圧縮気体源と、
   前記反転容器に満たされる液体を貯蔵する液槽と、
   前記圧縮気体の作用を受けて前記開口とライニング材間の隙間から反転容器の外部に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する給液機器と、
   を備えることを特徴とするライニング材を反転させる装置。
2. 前記反転容器は、前記開口から流出する液体が液槽内に流れ込むように、液槽内に配置され、前記給液機器は液槽内の液体を吸引して、吸引された液体を反転容器内に供給することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記反転容器内の液体レベルを測定する液面計が設けられ、測定されたレベルに基づいて液体が前記所定レベルに保たれるように、給液機器が作動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記開口部は、反転されるライニング材の径に応じて異なる開口を備えた開口部と交換可能に反転容器に取り付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記開口部の開口は、その大きさが可変な可変開口であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記開口部の開口は、扁平にされたライニング材の断面形状に対応したスリット状の開口であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記開口部の開口は、扁平にされたライニング材の厚さ方向の端部が、ライニング材外周面と線接触するように、ライニング材の方向に円弧状に湾曲していることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記開口部は、前記開口に隣接して反転容器側に、該開口に整合するように位置合わせされて配置された該開口と同形状の開口を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記開口部は、ライニング材が接触して通過する開口を備えた第１開口部と、ライニング材の終端に連結された付属具が接触して通過する開口を備えた第２開口部から構成され、第２開口部の開口は、ライニング材が通過するときは、該通過が可能になるように、拡大されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の装置を用いてライニング材を反転させる方法であって、
    ライニング材を開口部から反転ノズルに導いてライニング材の一端を反転ノズルに気密に取り付ける工程と、
    反転容器に、前記開口部の開口を超える所定レベルまで非圧縮性の液体を満たし、液体上部に気密な密閉空間を形成する工程と、
    前記気密な密閉空間に圧縮気体を供給し、反転ノズルに取り付けられたライニング材を反転容器外に反転、排出させる工程と、
    前記圧縮気体の作用を受けて前記開口から反転装置外に流出する液体を補って反転容器内の液体が前記所定レベルに保たれるように、液体を反転容器内に供給する工程と、
    を有することを特徴とするライニング材を反転させる方法。
11. 前記所定レベルは、液体が反転ノズルに流入しないレベルであり、圧縮気体による反転が行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記所定レベルは、液体が反転ノズルに流入するレベルであり、圧縮気体による反転の他に、流入した液体による反転が行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

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