内張り材の硬化状態検査方法、及び、下水道管の更生方法
【課題】本発明は、下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法、及び、この方法を用いた下水道管の更生方法を提供することを目的とする。
【解決手段】内張り材１に接触させることなく、超音波を発信可能な超音波発信用探触子１０を配置する。また、内張り材１に接触させることなく、超音波発信用探触子１０から離れた位置に、超音波を受信可能な超音波受信用探触子２０を配置する。超音波発信用探触子１０から内張り材１に向かって発信した超音波のエコーを超音波受信用探触子２０で検出する。そして、超音波受信用探触子２０で検出したエコーの波形に基づいて内張り材１の硬化状態を推定する。
【解決手段】内張り材１に接触させることなく、超音波を発信可能な超音波発信用探触子１０を配置する。また、内張り材１に接触させることなく、超音波発信用探触子１０から離れた位置に、超音波を受信可能な超音波受信用探触子２０を配置する。超音波発信用探触子１０から内張り材１に向かって発信した超音波のエコーを超音波受信用探触子２０で検出する。そして、超音波受信用探触子２０で検出したエコーの波形に基づいて内張り材１の硬化状態を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法、及び、この方法を用いた下水道管の更生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道管、ガス導管などの主として地中に埋設された配管は、長期間に亘って利用されることで、例えば腐食ガスや地盤沈下等、様々な要因により劣化する。このような劣化した配管を修復する方法として、いわゆる更生工法という工法がある。この工法は例えば劣化した配管内部に硬化性樹脂等を含む内張り材（例えばＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic））を挿入し、熱や光等でこの樹脂を硬化させ、配管内面を所定の厚さを有する内張り材で被覆したり、新たなパイプを形成したりすることで配管を更生するものである。
このような更生工法により更生された配管（更生管）においては、施工後の品質管理として、例えば、更生管の内張り材の厚さを検査する検査装置、検査方法が検討されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３９２５４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
硬化性樹脂を含む内張り材を用いた更生工法においては、施工後に内張り材に含まれる硬化性樹脂が十分に硬化していない場合は、未硬化部分において劣化しやすくなったり、外圧によって更生管内面に膨れが発生したりする等、更生管の品質が悪化する虞がある。そのため、硬化性樹脂の硬化状態を把握することが重要になる。特に、下水道管においては、硬化性樹脂を硬化させる際に、部分的に水溜り等がある場合は、適切な温度まで加熱できずに未硬化の部分が生じ易く問題となる。
しかしながら、特許文献１に記載されているように、更生管の内張り材の厚さを検査する方法については従来から検討されているものの、内張り材に含まれる硬化性樹脂の硬化状態を把握するための検査方法についての検討はほとんどなされておらず、確立した検査方法がないのが現状である。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法、及び、この方法を用いた下水道管の更生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明は、下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法、及び、下水道管の更生方法に関する。
そして、本発明に係る内張り材の硬化状態検査方法、及び、下水道管の更生方法は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の内張り材の硬化状態検査方法、及び、下水道管の更生方法は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る内張り材の硬化状態検査方法における第１の特徴は、下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法であって、超音波を発信可能な超音波発信用探触子を、前記内張り材に接触させることなく配置するとともに、超音波を受信可能な超音波受信用探触子を、前記超音波発信用探触子から離れた位置に、前記内張り材に接触させることなく配置し、前記超音波発信用探触子から前記内張り材に向かって超音波を発信し、当該超音波の前記内張り材内部を透過したエコーを前記超音波受信用探触子で受信し、前記超音波受信用探触子で受信したエコーの波形に基づいて前記内張り材の硬化状態を推定することである。
【０００８】
この構成によると、内張り材における、超音波発信用探触子から発信した超音波のエコーが透過して超音波受信用探触子に伝達される経路に未硬化部分が存在する場合は、超音波受信用探触子により、未硬化部分が存在しない場合とは異なるエコーの波形が検出される。これにより、内張り材における未硬化部分の有無を確認することができる。
また、内張り材に超音波発信用探触子及び超音波受信用探触子を接触させることなく未硬化部分の有無を確認することができるとともに、超音波が透過する所定の範囲を一度に検査できるので検査の作業効率を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る内張り材の硬化状態検査方法における第２の特徴は、前記超音波発信用探触子と前記超音波受信用探触子とが、筒状に形成される前記内張り材の周方向において離れて配置されるとともに、前記内張り材の筒軸方向において同位置に配置されていることである。
【００１０】
この構成によると、超音波発信用探触子から発信された超音波が内張り材に入射する位置と、筒軸方向において同位置にある内張り材の部分に未硬化部分が存在する場合は、未硬化部分が存在しない場合とは顕著に異なるエコーの波形が検出される。これにより、内張り材における未硬化部分の有無を確実に確認することができる。
【００１１】
また、本発明に係る内張り材の硬化状態検査方法における第３の特徴は、前記超音波発信用探触子と前記超音波受信用探触子とが、長手状に形成される前記内張り材の長手方向において離れて配置されるとともに、前記内張り材の長手方向と平行に延びる同一軸線上に配置されていることである。
【００１２】
この構成によると、超音波発信用探触子から発信された超音波が内張り材に入射する位置から内張り材の長手方向と平行に超音波受信用探触子の位置まで延びる部分に未硬化部分が存在する場合は、未硬化部分が存在しない場合とは顕著に異なるエコーの波形が検出される。これにより、内張り材における未硬化部分の有無を確実に確認することができる。
【００１３】
また、本発明に係る下水道管の更生方法の特徴は、下水道管の内部に、加熱することにより硬化する未硬化の硬化性樹脂を含む内張り材を挿入し、当該内張り材を硬化させることにより、下水道管を更生する方法において、前記第１の特徴乃至第３の特徴のいずれかの特徴を有する硬化状態検査方法を用いて、当該内張り材の硬化状態を検査しながら、加熱流体を前記内張り材の内面側に供給して未硬化の前記内張り材を加熱するとともに、前記硬化状態の検査結果に基づいて前記内張り材の加熱条件を制御することを特徴とする下水道管の更生方法。
【００１４】
この構成によると、内張り材の硬化状態を把握しながら、内張り材を加熱して硬化することができるため、内張り材が完全に硬化された後、すぐに加熱工程を終了させることができる。また、従来では加熱工程を一度終了し、内張り材の端部を開放しないと未硬化部分の検出が困難であったが、この構成では予め定められた所定時間の加熱工程後に、未硬化部分が検出された場合は、そのまま追加加熱を行って、未硬化部分が残留しないようにすることができる。また、加熱時間の経過により変化する内張り材の硬化状態に適した加熱条件で内張り材の加熱を行うことも可能である。これにより、未硬化の内張り材を加熱硬化する工程を効率よく行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
（検査対象について）
図１は、内張り材１が内部に配置された下水道管２を模式的に示す図である。内張り材１は、本発明の硬化状態検査方法による検査対象である。この内張り材１は、例えば、反転工法、形成工法等の下水道管の更生工法を用いて、下水道管２の内面に配されている。尚、内張り材が下水道管内面に接着されて配置される場合もあれば、内張り材が下水道管内面に接着されていない状態で配置される場合もある。
【００１７】
ここで、反転工法とは、例えば熱硬化性樹脂を含むホース材料を下水道管内に反転加圧させながら挿入し、下水道管内で加圧状態のまま樹脂を加熱することで、下水道管の内面に当該ホース材料を張り付ける、又は、新たなパイプを形成する工法である。また、形成工法とは、例えば熱硬化性樹脂を含むホース材料を下水道管内に引き込み、空気と蒸気とで当該ホース材料を拡張・加熱し、下水道管の内面に当該ホース材料を張り付ける、又は、新たなパイプを形成する工法である。尚、これらの更生工法において、例えば、紫外線硬化樹脂等の光硬化樹脂を含むホース材料を用いた場合は、紫外線等の光を照射することにより当該樹脂を硬化させてホース材料を下水道管の内面に張り付けたり、パイプを形成したりすることも可能である。
【００１８】
この内張り材１は、例えば、増粘させた硬化性樹脂液と繊維材とからなるシート（ＳＭＣ）や、長繊維材に熱硬化性樹脂液を含浸させた材料により構成される。熱硬化性樹脂として、例えば、約８０℃で所定時間加熱することにより硬化する不飽和ポリエステル樹脂が用いられている。また、内張り材１に含まれる繊維材として、例えば、グラスファイバが用いられている。
【００１９】
尚、本発明の硬化状態検査方法を用いれば、熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂が用いられている場合に限らず、エポキシ樹脂等、他の熱硬化性樹脂が用いられている場合であっても、内張り材の硬化状態を検査することができる。また、内張り材１の繊維材として、グラスファイバが用いられている場合に限らず炭素繊維や、アラミド繊維などが用いられている場合であっても、内張り材の硬化状態を検査することができる。更に、内張り材１が光硬化樹脂を含み、光照射により硬化されている場合であっても、その硬化状態を検査することができる。
【００２０】
（検査方法）
以下、本発明の実施形態に係る内張り材の硬化状態検査方法について具体的に説明する。
図２は、本発明を実施するために用いる検査装置を設置した状態を示す模式図である。
図２に示すように、検査装置は、超音波発信用探触子１０と、超音波受信用探触子２０と、これらがケーブルを介して接続される検査装置本体（図示せず）と、を有する。検査対象となる内張り材１は、外径が約３００ｍｍ、厚さが約５ｍｍとなるように形成したものである。
【００２１】
超音波発信用探触子１０は、内張り材１に対向する端面から内張り材１の内面におけるＡ１位置（図２〜図４参照。以下、超音波放射位置Ａ１と称する）に向かって超音波を発信するように設置される。尚、超音波発信用探触子１０は、当該超音波が発信される端面が内張り材１の内面から約２０ｍｍ離れるように設置されている。
【００２２】
超音波受信用探触子２０は、超音波を受信可能な端面を内張り材１の内面に向けて設置されている。これにより、内張り材１側から当該端面に入射する超音波を受信することができる。尚、超音波受信用探触子２０は、超音波放射位置Ａ１から内張り材１の内部に入ってそのまま通過し、内張り材１の内面におけるＢ１位置（図２〜図４参照。以下、超音波受信位置Ｂ１と称する）から超音波受信用探触子２０の当該端面に向かって進む超音波を少なくとも受信可能に設置されている。
【００２３】
そして、検査装置は、超音波受信用探触子２０で受信した超音波のエコーの振幅、及び、超音波発信用探触子１０により超音波を発信してから超音波受信用探触子２０で当該超音波のエコーを受信するまでの時間（以下、伝播時間と称する）を測定することができる。尚、測定したエコーの波形等は、図示しない表示装置等に表示され、作業者が当該エコー波形等を確認可能となっている。
【００２４】
本実施形態においては、円筒軸方向（円筒中心軸Ｃと平行な方向）における超音波放射位置Ａ１から超音波受信位置Ｂ１までの間の内張り材１における、円筒中心軸Ｃ及び超音波放射位置Ａ１を含む平面による内張り材１の断面であって、超音波放射位置Ａ１を含む断面（後述する図４においてＳ１で示す断面部分。以下、測定断面Ｓ１と称する）に未硬化部分が含まれるか否かを確認することができる。尚、以下に示すように、当該測定断面Ｓ１に未硬化部分を有さない場合（完全に硬化した状態）の測定結果と比較することで、未硬化部分の有無を確認する。
【００２５】
図３は、測定状況を内張り材の円筒軸方向における超音波発信用探触子１０側から見た模式図であり、図４は、図３におけるＹ−Ｙ’断面矢視図（円筒中心軸Ｃ及び超音波放射位置Ａ１を含む平面による断面模式図）である。
【００２６】
図３に示すように、超音波発信用探触子１０は、円筒軸方向から見たときに円筒中心軸Ｃから半径方向外側に向かう方向に超音波を発信できるように設置される。また、図４に示すように、超音波発信用探触子１０は、超音波の発信方向（図中矢印で示す）が超音波受信用探触子２０側を向くように、且つ、超音波の発信方向と円筒軸方向との傾きθ１が約４５°になるように配置される。また、超音波放射位置Ａ１と超音波受信位置Ｂ１との間隔Ｌが、例えば、約８０ｍｍとなるように超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが配置される。
【００２７】
また、超音波受信用探触子２０は、円筒軸方向から見たときに超音波発信用探触子１０と略重なる位置に設置される。また、図４に示すように、超音波受信用探触子２０は、超音波を受信可能な端部を超音波発信用探触子１０側に向け、且つ、超音波受信位置Ｂ１から超音波受信用探触子２０に向かう方向（図中矢印で示す方向）と円筒軸方向との傾きθ２が、θ１と略同じ（約４５°）になるように配置される。
【００２８】
図５は、図４におけるＸ１で示す部分が未硬化である場合に、超音波受信用探触子２０が超音波発信用探触子１０から受信する超音波のエコーの波形を示す図である。また、図６は、内張り材１が全ての位置において完全に硬化している場合に超音波受信用探触子２０が超音波発信用探触子１０から受信する超音波のエコーの波形を示す図である。
【００２９】
図５及び図６において、横軸は超音波の伝播時間（μｓ）、縦軸は超音波受信用探触子２０により受信されたエコーの振幅電圧値（Ｖ）である。当該測定結果は、周波数２００ｋＨｚの超音波を超音波発信用探触子１０から発信して測定を行ったものである。
【００３０】
図５及び図６に示すように、未硬化部分の有無にかかわらず、伝播時間が５０μｓ以下の領域においては、略同程度の振幅を有する波形Ｗ１（第１波形Ｗ１）が測定されている。その後、振幅が小さくなり、伝播時間が２００μｓを経過すると振幅が増加している。特に、２００〜３００μｓの領域に比較的振幅が大きい波形Ｗ２（第２波形Ｗ２）が測定される。尚、当該第２波形Ｗ２は、第１回目の透過波の波形を含んでいる。
当該第２波形Ｗ２の振幅、及び、第２波形Ｗ２が観測された後に観測される波形の振幅は、図５と図６とで異なっている。即ち、未硬化部分を含む場合（図５）は、未硬化部分を含まない場合（図６）に比べ、当該第２波形Ｗ２の振幅、及び、第２波形Ｗ２が観測された後に観測される波形の振幅が小さくなっている。
【００３１】
前記測定断面Ｓ１に未硬化部分を含む場合は、当該測定断面Ｓ１に未硬化部分を含まない場合に比べて、当該第２波形Ｗ２の振幅、及び、第２波形Ｗ２が観測された後に観測される波形の振幅が小さくなる。これにより、当該測定断面Ｓ１における未硬化部分の有無を確認することができる。
【００３２】
尚、本実施形態においては、２００ｋＨｚで測定した場合を示したがこの場合に限らず、超音波発信用探触子１０の種類を変更することで、発信される超音波の周波数を適宜変更して測定することが可能である。尚、２００ｋＨｚで測定したこの例では、第２波形Ｗ２の波形がより見易く、未硬化部分の有無の確認が容易である。
【００３３】
次に、図７〜図１０に、硬化条件の異なる４つの内張り材について、上述した実施形態と同様に、超音波発信用探触子１０及び超音波受信用探触子２０を配置して、超音波受信用探触子２０により超音波発信用探触子１０から発信された超音波のエコーを測定した結果を示す。
【００３４】
図７は、７０℃で４時間加熱した内張り材の測定結果である。
図８は、図７に示す内張り材と同じ条件で加熱した内張り材を更に、８０℃で１時間加熱したときの測定結果である。
図９は、図７に示す内張り材と同じ条件で加熱した内張り材を更に、８０℃で４時間加熱したときの測定結果である。
図１０は、完全に硬化させた内張り材の測定結果である。
尚、図７〜図９に測定結果を示す内張り材は、いずれも未硬化部分を含んでおり、完全硬化には至っていないものである。
【００３５】
図７〜図１０に示すように、加熱時間が長い内張り材ほど、伝播時間が１３０〜２５０μｓ程度の領域で測定されている第２波形Ｗ２の振幅が大きくなっている。即ち、より硬化度合いが高い内張り材ほど、第２波形Ｗ２の振幅が大きいといえる。そして、図１０に示すように、完全に硬化させた内張り材の第２波形Ｗ２の振幅が最も大きくなっている。このように、第２波形Ｗ２の振幅の大きさにより、硬化度合いを推定することも可能である。
【００３６】
以上、説明したように、本実施形態に係る内張り材の硬化状態検査方法においては、超音波を発信するための超音波発信用探触子１０を、内張り材１の内面に接触させることなく配置するとともに、超音波を受信するための超音波受信用探触子２０を、超音波発信用探触子１０から離れた位置に、内張り材１の内面に接触させることなく配置し、超音波発信用探触子１０から内張り材１に向かって発信した超音波のエコーを超音波受信用探触子２０で検出し、超音波受信用探触子２０で検出したエコーの波形に基づいて内張り材１の硬化状態を推定する。
【００３７】
この構成によると、内張り材１における、超音波発信用探触子１０から発信した超音波のエコーが通過して超音波受信用探触子２０に伝達される経路に未硬化部分が存在する場合は、超音波受信用探触子２０により、未硬化部分が存在しない場合よりも、振幅の小さいエコーの波形が検出される。これにより、内張り材１における未硬化部分の有無を確認することができる。
また、内張り材１に超音波発信用探触子１０及び超音波受信用探触子２０を接触させることなく未硬化部分の有無を確認することができるので作業性がよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが、長手状に形成される内張り材１の長手方向において離れて配置されるとともに、内張り材１の長手方向と平行に延びる同一軸線上に配置されている。更に具体的には、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが、円筒軸方向を長手方向とする内張り材１の当該円筒軸方向において離れて配置されるとともに、内張り材１の円周方向において同位置に配置されている。
【００３９】
この構成によると、超音波発信用探触子１０から発信された超音波が内張り材１に入射する位置である超音波放射位置Ａ１から円筒軸方向と平行に超音波受信用探触子２０の位置まで延びる測定断面Ｓ１に未硬化部分を含む場合は、未硬化部分が存在しない場合とは顕著に異なるエコーの波形が検出される。これにより、内張り材１における未硬化部分の有無を確実に確認することができる。
【００４０】
尚、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０との間を、内張り材１の円筒軸方向において遮るように、遮断部材を設置することができる。これにより、測定ノイズを低減することができる。
【００４１】
次に、上記実施形態とは異なる方法で、内張り材の硬化状態を検査した実験結果について説明する。この方法では、内張り材１の外側から超音波を放射し、当該内張り材１の外側で当該超音波を受信することにより、内張り材１における未硬化部分の有無を確認可能である。
【００４２】
図１１は、内張り材１の円筒軸方向から見た超音波発信用探触子１０及び超音波受信用探触子２０の配置位置を示す模式図である。尚、内張り材１の外側に下水道管２が配置されていない状態で検査を行った。
【００４３】
図１１に示すように、超音波発信用探触子１０は、内張り材１に対向する端面から超音波を発信できるように設置されている。尚、超音波発信用探触子１０は、内張り材１の外周面における所定位置Ａ２（以下、超音波放射位置Ａ２と称する）に向かって超音波が発信されるように設置されている。そして、超音波発信用探触子１０は、超音波を発信する方向が、円筒軸方向に対して垂直な方向となるように設置される。また、超音波発信用探触子１０は、円筒軸方向から見たときに、円筒中心軸Ｃに向かって超音波が発信されるように、即ち、超音波放射位置Ａ２における内張り材１の円筒外周面の接線方向と超音波の発信方向が直交するように設置される。
【００４４】
また、超音波受信用探触子２０は、円筒軸方向において超音波発信用探触子１０と略同位置に配置される。そして、当該超音波受信用探触子２０は、超音波を受信可能な端面を内張り材１の円筒中心軸Ｃに向けて設置されている。これにより、内張り材１側から当該端面に入射する超音波を受信することができる。尚、超音波受信用探触子２０は、内張り材１の外周面におけるＢ２位置（以下、超音波受信位置Ｂ２と称する）から超音波受信用探触子２０に向かって進む超音波を少なくとも受信可能に設置されている。尚、超音波受信位置Ｂ２が、円筒中心軸Ｃを中心として、超音波放射位置Ａ２から円周方向に約９０°離れた位置となるように、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが設置されている。
【００４５】
本実施形態においては、内張り材１における超音波放射位置Ａ２を含む円筒中心軸Ｃに垂直な断面（以下、測定断面Ｓ２と称する）に未硬化部分が含まれるか否かを確認することができる。尚、以下に示すように、当該測定断面Ｓ２に未硬化部分を有さない場合の測定結果と比較することで、未硬化部分の有無を確認する。
【００４６】
図１２は、図１１におけるＸ２で示す部分が未硬化である場合に、超音波受信用探触子２０が超音波発信用探触子１０から受信する超音波のエコーの波形を示す図である。また、図１３は、内張り材が全ての位置において完全に硬化している場合に超音波受信用探触子２０が超音波発信用探触子１０から受信する超音波のエコーの波形を示す図である。
【００４７】
図１２及び図１３において、横軸は超音波の伝播時間（μｓ）、縦軸は超音波受信用探触子２０により受信されたエコーの振幅電圧値（Ｖ）である。当該測定結果は、周波数２００ｋＨｚの超音波を超音波発信用探触子１０から発信して測定を行ったものである。
【００４８】
図１２及び図１３に示すように、未硬化部分の有無にかかわらず、伝播時間が１５０μｓ以下の領域においては、略同程度の振幅を有する波形（第１波形Ｗ１）が測定されている。その後、振幅が小さくなり、伝播時間が約３００μｓを経過すると振幅が増加している。特に、３００〜４５０μｓの領域に比較的振幅が大きい波形（第２波形Ｗ２）が測定される。４５０μｓを経過すると振幅が小さくなり、５５０μｓを超えると、５５０〜７５０μｓの領域に比較的振幅が大きい波形（第３波形Ｗ３）が測定される。
【００４９】
当該第３波形Ｗ３の振幅は、図１２と図１３とで大きく異なっている。即ち、未硬化部分を含む場合（図１２）は、未硬化部分を含まない場合（図１３）に比べ、当該第３波形Ｗ３の振幅が小さくなっている。尚、当該第３波形Ｗ３以降は、図１１に二点鎖線で示す経路Ｉ、経路ＩＩ（内張り材１の内部）を透過してきた複数の波形が重なりあっており、図１２、図１３とも振幅は大きく、それらの差ははっきりしなくなっている。
【００５０】
このように、前記測定断面Ｓ２に未硬化部分を含む場合は、当該測定断面Ｓ２に未硬化部分を含まない場合に比べて、当該第３波形Ｗ３の振幅が小さくなる。これにより、当該測定断面Ｓ２における未硬化部分の有無を確認することができる。
【００５１】
尚、上記の方法に示したように、超音波受信位置Ｂ２が、円筒中心軸Ｃを中心として、超音波放射位置Ａ２から円周方向に約９０°離れた位置となるように、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが設置されることにより、特にエコーのピークが見易くなる。
【００５２】
この実験例においては、内張り材１の外側から超音波を放射した場合について説明したが、同様に、内張り材１の内側から超音波を放射した場合も、内張り材１の内部を透過する波は、図１１の場合と差は無いことから、測定断面Ｓ２に未硬化部分を含む場合は、当該測定断面Ｓ２に未硬化部分を含まない場合に比べて、超音波受信用探触子２０で受信されるエコーの振幅が小さくなると推察できる。
【００５３】
即ち、図１４に示すように、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とを、内張り材１の内周側において内張り材１の円周方向において離れた位置であって、内張り材１の円筒軸方向において同位置となるように配置して、超音波発信用探触子１０からの超音波を超音波受信用探触子２０で検出することにより、未硬化部分の有無を確認することが可能である。つまり、内張り材１における、超音波発信用探触子１０からの超音波が放射される超音波放射位置を含む円筒中心軸Ｃに垂直な断面に未硬化部分が含まれるか否かを確認することができる。この場合、内張り材１の断面Ｓ２を長手方向に連続して測定することが容易であり、特に内張り材１が長い場合には好適である。
【００５４】
次に、上記内張り材の硬化状態検査方法を用いた下水道管の更生方法について、図１５を用いて説明する。
まず、熱硬化性樹脂を含むホース材料３（未硬化の内張り材）を下水道管２内に引き込む。尚、地上には、当該空気圧縮機４と、ボイラ５と、当該空気圧縮機４及びボイラ５とが接続され、蒸気及び空気を混合できる混合装置６と、が設けられる。そして、当該混合装置６からホース６ａを介してホース材料３内に空気と蒸気とが供給される。これにより、ホース材料３を拡張・加熱し、下水道管２の内面に当該ホース材料３を張り付ける。または、新たなパイプを形成する。ホース材料３が拡張した状態を、図１５に示している。尚、ホース材料３における、蒸気等供給するホース６ａ側の端部とは逆側の端部からホース材料３内に挿入されるホース７ａは、地上の消音消煙装置７に接続される。
【００５５】
図１５に示すように、ホース材料３の内側には、検査装置１００が挿入される。当該検査装置１００は、図２で説明した構成の検査装置における超音波発信用探触子１０と、超音波受信用探触子２０と、ホース材料３の内部を傷付けず、スムーズに移動可能なゴム製の車輪等の走行手段（図示せず）を備えた検査装置本体とが、一体的に形成されたものである。即ち、検査装置１００においては、超音波発信用探触子１０がホース材料３の内面に接触することなく配置され、超音波発信用探触子１０から円筒軸方向において離れた位置に、超音波受信用探触子２０がホース材料３の内面に接触することなく配置され、超音波発信用探触子１０からホース材料３に向かって発信した超音波のエコーを超音波受信用探触子２０で検出可能となっている。尚、検査装置本体は、地上に設けられた表示装置８と無線又は有線により接続されている。これにより、ホース材料３の硬化状態の検査結果（超音波受信用探触子２０で検出したエコーの波形等）を表示装置８に表示させることができる。
【００５６】
検査装置１００には、ホース材料３の両端に向かってそれぞれ延びる一対のワイヤーロープ１０１・１０１の一端が接続されている。そして、当該ワイヤーロープ１０１・１０１の他端は、ホース材料３内で当該ホース材料３の円筒軸方向と略平行に延びるとともに、当該ホース材料３の端部から外側に延出し、地上に設けられたウインチ等の牽引装置９・９に接続されている。従って、牽引装置９でワイヤーロープ１０１の引き込み及び引き出しを行うことで、検査装置１００をホース材料３の円筒軸方向へ移動させることが可能である。
【００５７】
これにより、空気及び蒸気等からなる高温の流体をホース材料３の内面側に供給して未硬化の前記内張り材を加熱している最中に、検査装置１００をホース材料３の円筒軸方向へ移動させて、ホース材料３の円筒軸方向全域にわたって当該ホース材料３の硬化状態を検査することが可能である。検査結果は、ホース材料３の外側に設けられた表示装置８で確認することができる。作業者は、表示装置８に表示されたホース材料３の硬化状態の検査結果に基づいて、例えば、ホース材料３が全域にわたって完全に硬化した場合は、空気圧縮機４、ボイラ５、混合装置６等を制御して、加熱を停止する。尚、表示装置８に表示された検査結果に基づいて、空気圧縮機４、ボイラ５、混合装置６等を制御して、ホース材料３内に供給する空気及び蒸気の温度、当該空気及び蒸気の供給量等の加熱条件を調整してもよい。
【００５８】
このように、本実施形態に係る下水道管の更生方法は、下水道管２の内部に、加熱することにより硬化する未硬化のホース材料３を挿入し、ホース材料３を硬化させることにより、下水道管２を更生する方法（下水道管２の内面を被覆する方法）であって、検査装置１００を用いて、ホース材料３の硬化状態を検査しながら、加熱流体としての空気及び蒸気をホース材料３の内面側に供給して未硬化のホース材料３を加熱する。そして、ホース材料３の硬化状態の検査結果に基づいて、ホース材料３の加熱条件を制御するものである。
【００５９】
この構成によると、ホース材料３の硬化状態を把握しながら、ホース材料３を加熱して硬化することができるため、ホース材料３が完全に硬化された後、すぐに加熱工程を終了させることができる。また、予め定められた所定時間の加熱工程後に、未硬化部分が検出された場合は、追加加熱を行って、未硬化部分が残留しないようにすることができる。また、時間の経過により変化するホース材料３の硬化状態に適した加熱条件でホース材料３の加熱を行うことも可能である。これにより、未硬化の内張り材を加熱硬化する工程を効率よく行うことが可能となる。
【００６０】
尚、検査装置１００を、図１４で説明した構成の検査装置に変更して実施してもよい。即ち、検査装置１００を、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とを、内張り材１の内周側において内張り材１の円周方向において離れた位置であって、内張り材１の円筒軸方向において同位置となるように配置して、超音波発信用探触子１０からの超音波を超音波受信用探触子２０で検出することにより、未硬化部分の有無を確認できる検査装置に変更して実施してもよい。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【００６２】
例えば、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とを、内張り材１の長手方向と平行に延びる同一軸線上に配置して長手方向に測定する場合や、内張り材１の円筒軸方向において同位置となるように配置して円周方向に測定する場合に限定されない。例えば、測定方向が長手方向、円周方向以外に、斜め方向となるように構成してもよい。具体的には、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが、筒状に形成される内張り材１の筒軸方向において離れて配置されるとともに、周方向において異なる位置（即ち、筒軸方向から見て異なる位置）に配置されるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】内張り材が内部に配置された下水道管を模式的に示す図である。
【図２】本発明を実施するために用いる検査装置を設置した状態を示す模式図である。
【図３】測定状況を内張り材の円筒軸方向から見た模式図である。
【図４】図３におけるＹ−Ｙ’断面矢視図である。
【図５】未硬化部を有する場合のエコーの波形を示す図である。
【図６】完全に硬化している場合のエコーの波形を示す図である。
【図７】７０℃で４時間加熱した内張り材の測定結果である。
【図８】図７に示す内張り材と同じ条件で加熱した内張り材を更に、８０℃で１時間加熱したときの測定結果である。
【図９】図７に示す内張り材と同じ条件で加熱した内張り材を更に、８０℃で４時間加熱したときの測定結果である。
【図１０】完全に硬化させた内張り材の測定結果である。
【図１１】内張り材の円筒軸方向から見た超音波発信用探触子及び超音波受信用探触子の配置位置を示す模式図である。
【図１２】未硬化部分を有する場合のエコーの波形を示す図である。
【図１３】完全に硬化している場合のエコーの波形を示す図である。
【図１４】他の実施形態を示す模式図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る下水道管の更生方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 内張り材
２ 下水道管
３ ホース材料（内張り材）
１０ 超音波発信用探触子
２０ 超音波受信用探触子
１００ 検査装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法、及び、この方法を用いた下水道管の更生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道管、ガス導管などの主として地中に埋設された配管は、長期間に亘って利用されることで、例えば腐食ガスや地盤沈下等、様々な要因により劣化する。このような劣化した配管を修復する方法として、いわゆる更生工法という工法がある。この工法は例えば劣化した配管内部に硬化性樹脂等を含む内張り材（例えばＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic））を挿入し、熱や光等でこの樹脂を硬化させ、配管内面を所定の厚さを有する内張り材で被覆したり、新たなパイプを形成したりすることで配管を更生するものである。
このような更生工法により更生された配管（更生管）においては、施工後の品質管理として、例えば、更生管の内張り材の厚さを検査する検査装置、検査方法が検討されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３９２５４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
硬化性樹脂を含む内張り材を用いた更生工法においては、施工後に内張り材に含まれる硬化性樹脂が十分に硬化していない場合は、未硬化部分において劣化しやすくなったり、外圧によって更生管内面に膨れが発生したりする等、更生管の品質が悪化する虞がある。そのため、硬化性樹脂の硬化状態を把握することが重要になる。特に、下水道管においては、硬化性樹脂を硬化させる際に、部分的に水溜り等がある場合は、適切な温度まで加熱できずに未硬化の部分が生じ易く問題となる。
しかしながら、特許文献１に記載されているように、更生管の内張り材の厚さを検査する方法については従来から検討されているものの、内張り材に含まれる硬化性樹脂の硬化状態を把握するための検査方法についての検討はほとんどなされておらず、確立した検査方法がないのが現状である。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法、及び、この方法を用いた下水道管の更生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明は、下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法、及び、下水道管の更生方法に関する。
そして、本発明に係る内張り材の硬化状態検査方法、及び、下水道管の更生方法は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の内張り材の硬化状態検査方法、及び、下水道管の更生方法は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る内張り材の硬化状態検査方法における第１の特徴は、下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法であって、超音波を発信可能な超音波発信用探触子を、前記内張り材に接触させることなく配置するとともに、超音波を受信可能な超音波受信用探触子を、前記超音波発信用探触子から離れた位置に、前記内張り材に接触させることなく配置し、前記超音波発信用探触子から前記内張り材に向かって超音波を発信し、当該超音波の前記内張り材内部を透過したエコーを前記超音波受信用探触子で受信し、前記超音波受信用探触子で受信したエコーの波形に基づいて前記内張り材の硬化状態を推定することである。
【０００８】
この構成によると、内張り材における、超音波発信用探触子から発信した超音波のエコーが透過して超音波受信用探触子に伝達される経路に未硬化部分が存在する場合は、超音波受信用探触子により、未硬化部分が存在しない場合とは異なるエコーの波形が検出される。これにより、内張り材における未硬化部分の有無を確認することができる。
また、内張り材に超音波発信用探触子及び超音波受信用探触子を接触させることなく未硬化部分の有無を確認することができるとともに、超音波が透過する所定の範囲を一度に検査できるので検査の作業効率を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る内張り材の硬化状態検査方法における第２の特徴は、前記超音波発信用探触子と前記超音波受信用探触子とが、筒状に形成される前記内張り材の周方向において離れて配置されるとともに、前記内張り材の筒軸方向において同位置に配置されていることである。
【００１０】
この構成によると、超音波発信用探触子から発信された超音波が内張り材に入射する位置と、筒軸方向において同位置にある内張り材の部分に未硬化部分が存在する場合は、未硬化部分が存在しない場合とは顕著に異なるエコーの波形が検出される。これにより、内張り材における未硬化部分の有無を確実に確認することができる。
【００１１】
また、本発明に係る内張り材の硬化状態検査方法における第３の特徴は、前記超音波発信用探触子と前記超音波受信用探触子とが、長手状に形成される前記内張り材の長手方向において離れて配置されるとともに、前記内張り材の長手方向と平行に延びる同一軸線上に配置されていることである。
【００１２】
この構成によると、超音波発信用探触子から発信された超音波が内張り材に入射する位置から内張り材の長手方向と平行に超音波受信用探触子の位置まで延びる部分に未硬化部分が存在する場合は、未硬化部分が存在しない場合とは顕著に異なるエコーの波形が検出される。これにより、内張り材における未硬化部分の有無を確実に確認することができる。
【００１３】
また、本発明に係る下水道管の更生方法の特徴は、下水道管の内部に、加熱することにより硬化する未硬化の硬化性樹脂を含む内張り材を挿入し、当該内張り材を硬化させることにより、下水道管を更生する方法において、前記第１の特徴乃至第３の特徴のいずれかの特徴を有する硬化状態検査方法を用いて、当該内張り材の硬化状態を検査しながら、加熱流体を前記内張り材の内面側に供給して未硬化の前記内張り材を加熱するとともに、前記硬化状態の検査結果に基づいて前記内張り材の加熱条件を制御することを特徴とする下水道管の更生方法。
【００１４】
この構成によると、内張り材の硬化状態を把握しながら、内張り材を加熱して硬化することができるため、内張り材が完全に硬化された後、すぐに加熱工程を終了させることができる。また、従来では加熱工程を一度終了し、内張り材の端部を開放しないと未硬化部分の検出が困難であったが、この構成では予め定められた所定時間の加熱工程後に、未硬化部分が検出された場合は、そのまま追加加熱を行って、未硬化部分が残留しないようにすることができる。また、加熱時間の経過により変化する内張り材の硬化状態に適した加熱条件で内張り材の加熱を行うことも可能である。これにより、未硬化の内張り材を加熱硬化する工程を効率よく行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
（検査対象について）
図１は、内張り材１が内部に配置された下水道管２を模式的に示す図である。内張り材１は、本発明の硬化状態検査方法による検査対象である。この内張り材１は、例えば、反転工法、形成工法等の下水道管の更生工法を用いて、下水道管２の内面に配されている。尚、内張り材が下水道管内面に接着されて配置される場合もあれば、内張り材が下水道管内面に接着されていない状態で配置される場合もある。
【００１７】
ここで、反転工法とは、例えば熱硬化性樹脂を含むホース材料を下水道管内に反転加圧させながら挿入し、下水道管内で加圧状態のまま樹脂を加熱することで、下水道管の内面に当該ホース材料を張り付ける、又は、新たなパイプを形成する工法である。また、形成工法とは、例えば熱硬化性樹脂を含むホース材料を下水道管内に引き込み、空気と蒸気とで当該ホース材料を拡張・加熱し、下水道管の内面に当該ホース材料を張り付ける、又は、新たなパイプを形成する工法である。尚、これらの更生工法において、例えば、紫外線硬化樹脂等の光硬化樹脂を含むホース材料を用いた場合は、紫外線等の光を照射することにより当該樹脂を硬化させてホース材料を下水道管の内面に張り付けたり、パイプを形成したりすることも可能である。
【００１８】
この内張り材１は、例えば、増粘させた硬化性樹脂液と繊維材とからなるシート（ＳＭＣ）や、長繊維材に熱硬化性樹脂液を含浸させた材料により構成される。熱硬化性樹脂として、例えば、約８０℃で所定時間加熱することにより硬化する不飽和ポリエステル樹脂が用いられている。また、内張り材１に含まれる繊維材として、例えば、グラスファイバが用いられている。
【００１９】
尚、本発明の硬化状態検査方法を用いれば、熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂が用いられている場合に限らず、エポキシ樹脂等、他の熱硬化性樹脂が用いられている場合であっても、内張り材の硬化状態を検査することができる。また、内張り材１の繊維材として、グラスファイバが用いられている場合に限らず炭素繊維や、アラミド繊維などが用いられている場合であっても、内張り材の硬化状態を検査することができる。更に、内張り材１が光硬化樹脂を含み、光照射により硬化されている場合であっても、その硬化状態を検査することができる。
【００２０】
（検査方法）
以下、本発明の実施形態に係る内張り材の硬化状態検査方法について具体的に説明する。
図２は、本発明を実施するために用いる検査装置を設置した状態を示す模式図である。
図２に示すように、検査装置は、超音波発信用探触子１０と、超音波受信用探触子２０と、これらがケーブルを介して接続される検査装置本体（図示せず）と、を有する。検査対象となる内張り材１は、外径が約３００ｍｍ、厚さが約５ｍｍとなるように形成したものである。
【００２１】
超音波発信用探触子１０は、内張り材１に対向する端面から内張り材１の内面におけるＡ１位置（図２〜図４参照。以下、超音波放射位置Ａ１と称する）に向かって超音波を発信するように設置される。尚、超音波発信用探触子１０は、当該超音波が発信される端面が内張り材１の内面から約２０ｍｍ離れるように設置されている。
【００２２】
超音波受信用探触子２０は、超音波を受信可能な端面を内張り材１の内面に向けて設置されている。これにより、内張り材１側から当該端面に入射する超音波を受信することができる。尚、超音波受信用探触子２０は、超音波放射位置Ａ１から内張り材１の内部に入ってそのまま通過し、内張り材１の内面におけるＢ１位置（図２〜図４参照。以下、超音波受信位置Ｂ１と称する）から超音波受信用探触子２０の当該端面に向かって進む超音波を少なくとも受信可能に設置されている。
【００２３】
そして、検査装置は、超音波受信用探触子２０で受信した超音波のエコーの振幅、及び、超音波発信用探触子１０により超音波を発信してから超音波受信用探触子２０で当該超音波のエコーを受信するまでの時間（以下、伝播時間と称する）を測定することができる。尚、測定したエコーの波形等は、図示しない表示装置等に表示され、作業者が当該エコー波形等を確認可能となっている。
【００２４】
本実施形態においては、円筒軸方向（円筒中心軸Ｃと平行な方向）における超音波放射位置Ａ１から超音波受信位置Ｂ１までの間の内張り材１における、円筒中心軸Ｃ及び超音波放射位置Ａ１を含む平面による内張り材１の断面であって、超音波放射位置Ａ１を含む断面（後述する図４においてＳ１で示す断面部分。以下、測定断面Ｓ１と称する）に未硬化部分が含まれるか否かを確認することができる。尚、以下に示すように、当該測定断面Ｓ１に未硬化部分を有さない場合（完全に硬化した状態）の測定結果と比較することで、未硬化部分の有無を確認する。
【００２５】
図３は、測定状況を内張り材の円筒軸方向における超音波発信用探触子１０側から見た模式図であり、図４は、図３におけるＹ−Ｙ’断面矢視図（円筒中心軸Ｃ及び超音波放射位置Ａ１を含む平面による断面模式図）である。
【００２６】
図３に示すように、超音波発信用探触子１０は、円筒軸方向から見たときに円筒中心軸Ｃから半径方向外側に向かう方向に超音波を発信できるように設置される。また、図４に示すように、超音波発信用探触子１０は、超音波の発信方向（図中矢印で示す）が超音波受信用探触子２０側を向くように、且つ、超音波の発信方向と円筒軸方向との傾きθ１が約４５°になるように配置される。また、超音波放射位置Ａ１と超音波受信位置Ｂ１との間隔Ｌが、例えば、約８０ｍｍとなるように超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが配置される。
【００２７】
また、超音波受信用探触子２０は、円筒軸方向から見たときに超音波発信用探触子１０と略重なる位置に設置される。また、図４に示すように、超音波受信用探触子２０は、超音波を受信可能な端部を超音波発信用探触子１０側に向け、且つ、超音波受信位置Ｂ１から超音波受信用探触子２０に向かう方向（図中矢印で示す方向）と円筒軸方向との傾きθ２が、θ１と略同じ（約４５°）になるように配置される。
【００２８】
図５は、図４におけるＸ１で示す部分が未硬化である場合に、超音波受信用探触子２０が超音波発信用探触子１０から受信する超音波のエコーの波形を示す図である。また、図６は、内張り材１が全ての位置において完全に硬化している場合に超音波受信用探触子２０が超音波発信用探触子１０から受信する超音波のエコーの波形を示す図である。
【００２９】
図５及び図６において、横軸は超音波の伝播時間（μｓ）、縦軸は超音波受信用探触子２０により受信されたエコーの振幅電圧値（Ｖ）である。当該測定結果は、周波数２００ｋＨｚの超音波を超音波発信用探触子１０から発信して測定を行ったものである。
【００３０】
図５及び図６に示すように、未硬化部分の有無にかかわらず、伝播時間が５０μｓ以下の領域においては、略同程度の振幅を有する波形Ｗ１（第１波形Ｗ１）が測定されている。その後、振幅が小さくなり、伝播時間が２００μｓを経過すると振幅が増加している。特に、２００〜３００μｓの領域に比較的振幅が大きい波形Ｗ２（第２波形Ｗ２）が測定される。尚、当該第２波形Ｗ２は、第１回目の透過波の波形を含んでいる。
当該第２波形Ｗ２の振幅、及び、第２波形Ｗ２が観測された後に観測される波形の振幅は、図５と図６とで異なっている。即ち、未硬化部分を含む場合（図５）は、未硬化部分を含まない場合（図６）に比べ、当該第２波形Ｗ２の振幅、及び、第２波形Ｗ２が観測された後に観測される波形の振幅が小さくなっている。
【００３１】
前記測定断面Ｓ１に未硬化部分を含む場合は、当該測定断面Ｓ１に未硬化部分を含まない場合に比べて、当該第２波形Ｗ２の振幅、及び、第２波形Ｗ２が観測された後に観測される波形の振幅が小さくなる。これにより、当該測定断面Ｓ１における未硬化部分の有無を確認することができる。
【００３２】
尚、本実施形態においては、２００ｋＨｚで測定した場合を示したがこの場合に限らず、超音波発信用探触子１０の種類を変更することで、発信される超音波の周波数を適宜変更して測定することが可能である。尚、２００ｋＨｚで測定したこの例では、第２波形Ｗ２の波形がより見易く、未硬化部分の有無の確認が容易である。
【００３３】
次に、図７〜図１０に、硬化条件の異なる４つの内張り材について、上述した実施形態と同様に、超音波発信用探触子１０及び超音波受信用探触子２０を配置して、超音波受信用探触子２０により超音波発信用探触子１０から発信された超音波のエコーを測定した結果を示す。
【００３４】
図７は、７０℃で４時間加熱した内張り材の測定結果である。
図８は、図７に示す内張り材と同じ条件で加熱した内張り材を更に、８０℃で１時間加熱したときの測定結果である。
図９は、図７に示す内張り材と同じ条件で加熱した内張り材を更に、８０℃で４時間加熱したときの測定結果である。
図１０は、完全に硬化させた内張り材の測定結果である。
尚、図７〜図９に測定結果を示す内張り材は、いずれも未硬化部分を含んでおり、完全硬化には至っていないものである。
【００３５】
図７〜図１０に示すように、加熱時間が長い内張り材ほど、伝播時間が１３０〜２５０μｓ程度の領域で測定されている第２波形Ｗ２の振幅が大きくなっている。即ち、より硬化度合いが高い内張り材ほど、第２波形Ｗ２の振幅が大きいといえる。そして、図１０に示すように、完全に硬化させた内張り材の第２波形Ｗ２の振幅が最も大きくなっている。このように、第２波形Ｗ２の振幅の大きさにより、硬化度合いを推定することも可能である。
【００３６】
以上、説明したように、本実施形態に係る内張り材の硬化状態検査方法においては、超音波を発信するための超音波発信用探触子１０を、内張り材１の内面に接触させることなく配置するとともに、超音波を受信するための超音波受信用探触子２０を、超音波発信用探触子１０から離れた位置に、内張り材１の内面に接触させることなく配置し、超音波発信用探触子１０から内張り材１に向かって発信した超音波のエコーを超音波受信用探触子２０で検出し、超音波受信用探触子２０で検出したエコーの波形に基づいて内張り材１の硬化状態を推定する。
【００３７】
この構成によると、内張り材１における、超音波発信用探触子１０から発信した超音波のエコーが通過して超音波受信用探触子２０に伝達される経路に未硬化部分が存在する場合は、超音波受信用探触子２０により、未硬化部分が存在しない場合よりも、振幅の小さいエコーの波形が検出される。これにより、内張り材１における未硬化部分の有無を確認することができる。
また、内張り材１に超音波発信用探触子１０及び超音波受信用探触子２０を接触させることなく未硬化部分の有無を確認することができるので作業性がよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが、長手状に形成される内張り材１の長手方向において離れて配置されるとともに、内張り材１の長手方向と平行に延びる同一軸線上に配置されている。更に具体的には、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが、円筒軸方向を長手方向とする内張り材１の当該円筒軸方向において離れて配置されるとともに、内張り材１の円周方向において同位置に配置されている。
【００３９】
この構成によると、超音波発信用探触子１０から発信された超音波が内張り材１に入射する位置である超音波放射位置Ａ１から円筒軸方向と平行に超音波受信用探触子２０の位置まで延びる測定断面Ｓ１に未硬化部分を含む場合は、未硬化部分が存在しない場合とは顕著に異なるエコーの波形が検出される。これにより、内張り材１における未硬化部分の有無を確実に確認することができる。
【００４０】
尚、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０との間を、内張り材１の円筒軸方向において遮るように、遮断部材を設置することができる。これにより、測定ノイズを低減することができる。
【００４１】
次に、上記実施形態とは異なる方法で、内張り材の硬化状態を検査した実験結果について説明する。この方法では、内張り材１の外側から超音波を放射し、当該内張り材１の外側で当該超音波を受信することにより、内張り材１における未硬化部分の有無を確認可能である。
【００４２】
図１１は、内張り材１の円筒軸方向から見た超音波発信用探触子１０及び超音波受信用探触子２０の配置位置を示す模式図である。尚、内張り材１の外側に下水道管２が配置されていない状態で検査を行った。
【００４３】
図１１に示すように、超音波発信用探触子１０は、内張り材１に対向する端面から超音波を発信できるように設置されている。尚、超音波発信用探触子１０は、内張り材１の外周面における所定位置Ａ２（以下、超音波放射位置Ａ２と称する）に向かって超音波が発信されるように設置されている。そして、超音波発信用探触子１０は、超音波を発信する方向が、円筒軸方向に対して垂直な方向となるように設置される。また、超音波発信用探触子１０は、円筒軸方向から見たときに、円筒中心軸Ｃに向かって超音波が発信されるように、即ち、超音波放射位置Ａ２における内張り材１の円筒外周面の接線方向と超音波の発信方向が直交するように設置される。
【００４４】
また、超音波受信用探触子２０は、円筒軸方向において超音波発信用探触子１０と略同位置に配置される。そして、当該超音波受信用探触子２０は、超音波を受信可能な端面を内張り材１の円筒中心軸Ｃに向けて設置されている。これにより、内張り材１側から当該端面に入射する超音波を受信することができる。尚、超音波受信用探触子２０は、内張り材１の外周面におけるＢ２位置（以下、超音波受信位置Ｂ２と称する）から超音波受信用探触子２０に向かって進む超音波を少なくとも受信可能に設置されている。尚、超音波受信位置Ｂ２が、円筒中心軸Ｃを中心として、超音波放射位置Ａ２から円周方向に約９０°離れた位置となるように、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが設置されている。
【００４５】
本実施形態においては、内張り材１における超音波放射位置Ａ２を含む円筒中心軸Ｃに垂直な断面（以下、測定断面Ｓ２と称する）に未硬化部分が含まれるか否かを確認することができる。尚、以下に示すように、当該測定断面Ｓ２に未硬化部分を有さない場合の測定結果と比較することで、未硬化部分の有無を確認する。
【００４６】
図１２は、図１１におけるＸ２で示す部分が未硬化である場合に、超音波受信用探触子２０が超音波発信用探触子１０から受信する超音波のエコーの波形を示す図である。また、図１３は、内張り材が全ての位置において完全に硬化している場合に超音波受信用探触子２０が超音波発信用探触子１０から受信する超音波のエコーの波形を示す図である。
【００４７】
図１２及び図１３において、横軸は超音波の伝播時間（μｓ）、縦軸は超音波受信用探触子２０により受信されたエコーの振幅電圧値（Ｖ）である。当該測定結果は、周波数２００ｋＨｚの超音波を超音波発信用探触子１０から発信して測定を行ったものである。
【００４８】
図１２及び図１３に示すように、未硬化部分の有無にかかわらず、伝播時間が１５０μｓ以下の領域においては、略同程度の振幅を有する波形（第１波形Ｗ１）が測定されている。その後、振幅が小さくなり、伝播時間が約３００μｓを経過すると振幅が増加している。特に、３００〜４５０μｓの領域に比較的振幅が大きい波形（第２波形Ｗ２）が測定される。４５０μｓを経過すると振幅が小さくなり、５５０μｓを超えると、５５０〜７５０μｓの領域に比較的振幅が大きい波形（第３波形Ｗ３）が測定される。
【００４９】
当該第３波形Ｗ３の振幅は、図１２と図１３とで大きく異なっている。即ち、未硬化部分を含む場合（図１２）は、未硬化部分を含まない場合（図１３）に比べ、当該第３波形Ｗ３の振幅が小さくなっている。尚、当該第３波形Ｗ３以降は、図１１に二点鎖線で示す経路Ｉ、経路ＩＩ（内張り材１の内部）を透過してきた複数の波形が重なりあっており、図１２、図１３とも振幅は大きく、それらの差ははっきりしなくなっている。
【００５０】
このように、前記測定断面Ｓ２に未硬化部分を含む場合は、当該測定断面Ｓ２に未硬化部分を含まない場合に比べて、当該第３波形Ｗ３の振幅が小さくなる。これにより、当該測定断面Ｓ２における未硬化部分の有無を確認することができる。
【００５１】
尚、上記の方法に示したように、超音波受信位置Ｂ２が、円筒中心軸Ｃを中心として、超音波放射位置Ａ２から円周方向に約９０°離れた位置となるように、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが設置されることにより、特にエコーのピークが見易くなる。
【００５２】
この実験例においては、内張り材１の外側から超音波を放射した場合について説明したが、同様に、内張り材１の内側から超音波を放射した場合も、内張り材１の内部を透過する波は、図１１の場合と差は無いことから、測定断面Ｓ２に未硬化部分を含む場合は、当該測定断面Ｓ２に未硬化部分を含まない場合に比べて、超音波受信用探触子２０で受信されるエコーの振幅が小さくなると推察できる。
【００５３】
即ち、図１４に示すように、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とを、内張り材１の内周側において内張り材１の円周方向において離れた位置であって、内張り材１の円筒軸方向において同位置となるように配置して、超音波発信用探触子１０からの超音波を超音波受信用探触子２０で検出することにより、未硬化部分の有無を確認することが可能である。つまり、内張り材１における、超音波発信用探触子１０からの超音波が放射される超音波放射位置を含む円筒中心軸Ｃに垂直な断面に未硬化部分が含まれるか否かを確認することができる。この場合、内張り材１の断面Ｓ２を長手方向に連続して測定することが容易であり、特に内張り材１が長い場合には好適である。
【００５４】
次に、上記内張り材の硬化状態検査方法を用いた下水道管の更生方法について、図１５を用いて説明する。
まず、熱硬化性樹脂を含むホース材料３（未硬化の内張り材）を下水道管２内に引き込む。尚、地上には、当該空気圧縮機４と、ボイラ５と、当該空気圧縮機４及びボイラ５とが接続され、蒸気及び空気を混合できる混合装置６と、が設けられる。そして、当該混合装置６からホース６ａを介してホース材料３内に空気と蒸気とが供給される。これにより、ホース材料３を拡張・加熱し、下水道管２の内面に当該ホース材料３を張り付ける。または、新たなパイプを形成する。ホース材料３が拡張した状態を、図１５に示している。尚、ホース材料３における、蒸気等供給するホース６ａ側の端部とは逆側の端部からホース材料３内に挿入されるホース７ａは、地上の消音消煙装置７に接続される。
【００５５】
図１５に示すように、ホース材料３の内側には、検査装置１００が挿入される。当該検査装置１００は、図２で説明した構成の検査装置における超音波発信用探触子１０と、超音波受信用探触子２０と、ホース材料３の内部を傷付けず、スムーズに移動可能なゴム製の車輪等の走行手段（図示せず）を備えた検査装置本体とが、一体的に形成されたものである。即ち、検査装置１００においては、超音波発信用探触子１０がホース材料３の内面に接触することなく配置され、超音波発信用探触子１０から円筒軸方向において離れた位置に、超音波受信用探触子２０がホース材料３の内面に接触することなく配置され、超音波発信用探触子１０からホース材料３に向かって発信した超音波のエコーを超音波受信用探触子２０で検出可能となっている。尚、検査装置本体は、地上に設けられた表示装置８と無線又は有線により接続されている。これにより、ホース材料３の硬化状態の検査結果（超音波受信用探触子２０で検出したエコーの波形等）を表示装置８に表示させることができる。
【００５６】
検査装置１００には、ホース材料３の両端に向かってそれぞれ延びる一対のワイヤーロープ１０１・１０１の一端が接続されている。そして、当該ワイヤーロープ１０１・１０１の他端は、ホース材料３内で当該ホース材料３の円筒軸方向と略平行に延びるとともに、当該ホース材料３の端部から外側に延出し、地上に設けられたウインチ等の牽引装置９・９に接続されている。従って、牽引装置９でワイヤーロープ１０１の引き込み及び引き出しを行うことで、検査装置１００をホース材料３の円筒軸方向へ移動させることが可能である。
【００５７】
これにより、空気及び蒸気等からなる高温の流体をホース材料３の内面側に供給して未硬化の前記内張り材を加熱している最中に、検査装置１００をホース材料３の円筒軸方向へ移動させて、ホース材料３の円筒軸方向全域にわたって当該ホース材料３の硬化状態を検査することが可能である。検査結果は、ホース材料３の外側に設けられた表示装置８で確認することができる。作業者は、表示装置８に表示されたホース材料３の硬化状態の検査結果に基づいて、例えば、ホース材料３が全域にわたって完全に硬化した場合は、空気圧縮機４、ボイラ５、混合装置６等を制御して、加熱を停止する。尚、表示装置８に表示された検査結果に基づいて、空気圧縮機４、ボイラ５、混合装置６等を制御して、ホース材料３内に供給する空気及び蒸気の温度、当該空気及び蒸気の供給量等の加熱条件を調整してもよい。
【００５８】
このように、本実施形態に係る下水道管の更生方法は、下水道管２の内部に、加熱することにより硬化する未硬化のホース材料３を挿入し、ホース材料３を硬化させることにより、下水道管２を更生する方法（下水道管２の内面を被覆する方法）であって、検査装置１００を用いて、ホース材料３の硬化状態を検査しながら、加熱流体としての空気及び蒸気をホース材料３の内面側に供給して未硬化のホース材料３を加熱する。そして、ホース材料３の硬化状態の検査結果に基づいて、ホース材料３の加熱条件を制御するものである。
【００５９】
この構成によると、ホース材料３の硬化状態を把握しながら、ホース材料３を加熱して硬化することができるため、ホース材料３が完全に硬化された後、すぐに加熱工程を終了させることができる。また、予め定められた所定時間の加熱工程後に、未硬化部分が検出された場合は、追加加熱を行って、未硬化部分が残留しないようにすることができる。また、時間の経過により変化するホース材料３の硬化状態に適した加熱条件でホース材料３の加熱を行うことも可能である。これにより、未硬化の内張り材を加熱硬化する工程を効率よく行うことが可能となる。
【００６０】
尚、検査装置１００を、図１４で説明した構成の検査装置に変更して実施してもよい。即ち、検査装置１００を、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とを、内張り材１の内周側において内張り材１の円周方向において離れた位置であって、内張り材１の円筒軸方向において同位置となるように配置して、超音波発信用探触子１０からの超音波を超音波受信用探触子２０で検出することにより、未硬化部分の有無を確認できる検査装置に変更して実施してもよい。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。
【００６２】
例えば、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とを、内張り材１の長手方向と平行に延びる同一軸線上に配置して長手方向に測定する場合や、内張り材１の円筒軸方向において同位置となるように配置して円周方向に測定する場合に限定されない。例えば、測定方向が長手方向、円周方向以外に、斜め方向となるように構成してもよい。具体的には、超音波発信用探触子１０と超音波受信用探触子２０とが、筒状に形成される内張り材１の筒軸方向において離れて配置されるとともに、周方向において異なる位置（即ち、筒軸方向から見て異なる位置）に配置されるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】内張り材が内部に配置された下水道管を模式的に示す図である。
【図２】本発明を実施するために用いる検査装置を設置した状態を示す模式図である。
【図３】測定状況を内張り材の円筒軸方向から見た模式図である。
【図４】図３におけるＹ−Ｙ’断面矢視図である。
【図５】未硬化部を有する場合のエコーの波形を示す図である。
【図６】完全に硬化している場合のエコーの波形を示す図である。
【図７】７０℃で４時間加熱した内張り材の測定結果である。
【図８】図７に示す内張り材と同じ条件で加熱した内張り材を更に、８０℃で１時間加熱したときの測定結果である。
【図９】図７に示す内張り材と同じ条件で加熱した内張り材を更に、８０℃で４時間加熱したときの測定結果である。
【図１０】完全に硬化させた内張り材の測定結果である。
【図１１】内張り材の円筒軸方向から見た超音波発信用探触子及び超音波受信用探触子の配置位置を示す模式図である。
【図１２】未硬化部分を有する場合のエコーの波形を示す図である。
【図１３】完全に硬化している場合のエコーの波形を示す図である。
【図１４】他の実施形態を示す模式図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る下水道管の更生方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 内張り材
２ 下水道管
３ ホース材料（内張り材）
１０ 超音波発信用探触子
２０ 超音波受信用探触子
１００ 検査装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法であって、
超音波を発信可能な超音波発信用探触子を、前記内張り材に接触させることなく配置するとともに、超音波を受信可能な超音波受信用探触子を、前記超音波発信用探触子から離れた位置に、前記内張り材に接触させることなく配置し、
前記超音波発信用探触子から前記内張り材に向かって超音波を発信し、当該超音波の前記内張り材内部を透過したエコーを前記超音波受信用探触子で受信し、
前記超音波受信用探触子で受信したエコーの波形に基づいて前記内張り材の硬化状態を推定することを特徴とする内張り材の硬化状態検査方法。
【請求項２】
前記超音波発信用探触子と前記超音波受信用探触子とが、筒状に形成される前記内張り材の周方向において離れて配置されるとともに、前記内張り材の筒軸方向において同位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内張り材の硬化状態検査方法。
【請求項３】
前記超音波発信用探触子と前記超音波受信用探触子とが、長手状に形成される前記内張り材の長手方向において離れて配置されるとともに、前記内張り材の長手方向と平行に延びる同一軸線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内張り材の硬化状態検査方法。
【請求項４】
下水道管の内部に、加熱することにより硬化する未硬化の硬化性樹脂を含む内張り材を挿入し、当該内張り材を硬化させることにより、下水道管を更生する方法において、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の硬化状態検査方法を用いて、当該内張り材の硬化状態を検査しながら、加熱流体を前記内張り材の内面側に供給して未硬化の前記内張り材を加熱するとともに、前記硬化状態の検査結果に基づいて前記内張り材の加熱条件を制御することを特徴とする下水道管の更生方法。
【請求項１】
下水道管の内部に配置された硬化性樹脂を含む内張り材の硬化状態を検査するための硬化状態検査方法であって、
超音波を発信可能な超音波発信用探触子を、前記内張り材に接触させることなく配置するとともに、超音波を受信可能な超音波受信用探触子を、前記超音波発信用探触子から離れた位置に、前記内張り材に接触させることなく配置し、
前記超音波発信用探触子から前記内張り材に向かって超音波を発信し、当該超音波の前記内張り材内部を透過したエコーを前記超音波受信用探触子で受信し、
前記超音波受信用探触子で受信したエコーの波形に基づいて前記内張り材の硬化状態を推定することを特徴とする内張り材の硬化状態検査方法。
【請求項２】
前記超音波発信用探触子と前記超音波受信用探触子とが、筒状に形成される前記内張り材の周方向において離れて配置されるとともに、前記内張り材の筒軸方向において同位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内張り材の硬化状態検査方法。
【請求項３】
前記超音波発信用探触子と前記超音波受信用探触子とが、長手状に形成される前記内張り材の長手方向において離れて配置されるとともに、前記内張り材の長手方向と平行に延びる同一軸線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内張り材の硬化状態検査方法。
【請求項４】
下水道管の内部に、加熱することにより硬化する未硬化の硬化性樹脂を含む内張り材を挿入し、当該内張り材を硬化させることにより、下水道管を更生する方法において、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の硬化状態検査方法を用いて、当該内張り材の硬化状態を検査しながら、加熱流体を前記内張り材の内面側に供給して未硬化の前記内張り材を加熱するとともに、前記硬化状態の検査結果に基づいて前記内張り材の加熱条件を制御することを特徴とする下水道管の更生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−２５０７５５（Ｐ２００９−２５０７５５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９８２７４（Ｐ２００８−９８２７４）
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]