管体の充填方法および充填装置
【課題】管体を余すことなく閉塞できる管体の充填方法および充填装置を実現する。
【解決手段】本発明の充填方法は、一端２０ａが本管１０に接続され閉塞端２０ｂ側が閉塞された管体２０に、排気手段３５とセンサー手段３０とを挿入する挿入工程と、センサー手段３０で閉塞端２０ｂを検知する閉塞端検知工程と、排気手段３５をセンサー手段３０から分離して排気手段３５の端部３５ｂを閉塞端２０ｂに位置づける排気手段分離工程と、センサー手段３０を管体２０から退避させるセンサー退避工程と、本管１０と管体２０との接続部１１に型枠５０を設置して管内空間２０ｓを閉塞する型枠設置工程と、管内空間２０ｓを充填する充填工程とを有し、本発明の充填装置は、センサー手段３０と、排気手段３５と、着脱手段３７と、型枠５０と、充填手段６０と、第１および第２の管内作業手段４０Ａおよび４０Ｂとを有している。
【解決手段】本発明の充填方法は、一端２０ａが本管１０に接続され閉塞端２０ｂ側が閉塞された管体２０に、排気手段３５とセンサー手段３０とを挿入する挿入工程と、センサー手段３０で閉塞端２０ｂを検知する閉塞端検知工程と、排気手段３５をセンサー手段３０から分離して排気手段３５の端部３５ｂを閉塞端２０ｂに位置づける排気手段分離工程と、センサー手段３０を管体２０から退避させるセンサー退避工程と、本管１０と管体２０との接続部１１に型枠５０を設置して管内空間２０ｓを閉塞する型枠設置工程と、管内空間２０ｓを充填する充填工程とを有し、本発明の充填装置は、センサー手段３０と、排気手段３５と、着脱手段３７と、型枠５０と、充填手段６０と、第１および第２の管内作業手段４０Ａおよび４０Ｂとを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば下水道管に接続された取り付け管等の内部を充填するための、管体の充填方法および充填装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水道施設の本管には、事業所、ビルディングおよび家庭等から下水を排出するための取り付け管が多数接続されている。しかし、建築物の改築等にともなって下水排出経路が変更されたため、あるいは都市計画等によって下水路の新設または変更が生じたため、使用されなくなった取り付け管が多数存在する。こうした取り付け管の多くは、その断面概略構造を図１１に示すように、取り付け管２の一端２ａが本管１に接続されたまま、その他端側を閉塞する等して放置されており（以下、取り付け管の他端を閉塞端と表記する）、一端２ａから閉塞端２ｂにかけて、本管内空間１ｓと連通した取り付け管内空間２ｓ（以下、取り付け管内空間を管内空間と表記することがある）が形成されている。
【０００３】
そのため、閉塞端２ｂ側の土砂が雨水等とともに取り付け管２を通って本管１へと流出することがあり、こうした流出が長年にわたると、閉塞端２ｂ側の地中に空隙が形成されて、陥没の原因となるおそれがある。
【０００４】
そこで、遠隔操作される管内作業ロボット等を使用して、図１２に示すように、本管１の側から、本管１と取り付け管２との接続部１ｔを型枠３で閉塞した後、接続部１ｔから管内空間２ｓにシリカセメント等の充填材４を充填することで、取り付け管２への土砂の流入を防止する技術が提案された（特許文献１）。
【０００５】
しかし、管内空間２ｓに充填材４を充填すると、そこに充満した空気の圧力が高まるため、管内空間２ｓを充填材４で余すことなく閉塞できず、残存空間２ｓ’が形成される可能性がある。特に取り付け管２が長い場合には、比較的大きい残存空間２ｓ’が形成されて、そこへ土砂が流入する可能性がある。
【０００６】
そこで、接続部１ｔを型枠３で閉塞するときに、管内空間２ｓ側に袋体５および排気手段６を配設しておき、図１３に示すように、管内空間２ｓに充填する充填材４の浮力を利用して、管内空間２ｓに袋体５および排気手段６を誘導する技術が提案された（特許文献２）。
【０００７】
この技術によれば、袋体５とともに充填材４によって誘導された排気手段６が、袋体５と閉塞端２ｂとの間の空間に充満している空気を排気するから、残存空間２ｓ’を形成することなく、管内空間２ｓを充填材４で閉塞することができる（なお図１３中の５’は、管内空間２ｓにおいて、袋体５を所望の大きさに膨らませるための送気管である。）。
【０００８】
例えば、取り付け管２が比較的短く、そして直線的に埋設されている場合には、充填材４の浮力を利用して、袋体５と排気手段６を閉塞端２ｂまで比較的容易に誘導することができ、管内空間２ｓを充填材４で十分閉塞することができる。
【０００９】
しかし、取り付け管２の直径が較的径小さく（例えば１５０〜２００ｍｍ）、その長さが長い場合には（例えば４メーター）、袋体５を閉塞端２ｂまで容易に誘導することができない。また図１４に示すように、取り付け管２に屈曲部２ｃ（もしくは破損箇所がある等）がある場合には、屈曲部２において袋体５の挿入が阻まれる可能性がある。そうすると屈曲部２ｃと閉塞端２ｂとの間等に、残存空間２ｓ’が形成されて、管内空間２ｓを十分閉塞できないといった問題が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−０９１８６１号公報
【特許文献２】特許第４６５２４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は、上記問題を解消するため、取り付け管（管体）の一端から管内空間に排気手段を挿入し、この排気手段を取り付け管の閉塞端まで確実に到達させることができ、この排気手段によって管内空間に充満した空気を十分排出することで、管内空間を余すことなく充填材で充填（閉塞）できる管体の充填方法および充填装置の実現を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明にかかる管体（その一端が本管に接続され、その閉塞端が例えば土砂等によって埋設されて閉塞された、例えば下水道の取り付け管）の充填方法は、管体の一端から、管内空間に充満している空気を排気するための排気手段、およびセンサー手段を挿入する挿入工程を有しており、管内空間における排気手段の位置をセンサー手段で把握しつつ、センサー手段で管体の閉塞端を検知する閉塞端検知工程を実行することができる。
【００１３】
センサー手段としてテレビジョンカメラ（以下、カメラと表記することがある）等のイメージセンサーを使用すれば、管内空間の状態を映像モニタによって視覚的に把握することができる。従って、管体へのセンサー手段および排気手段の挿入を遠隔操作で容易に行うことができ、またそれらが閉塞端まで到達したこと等の把握も容易になる。
【００１４】
閉塞端検知工程の後、管体の閉塞端において、例えば遠隔操作によって排気手段をセンサー手段から分離することで排気手段の端部を管体の閉塞端に位置づける排気手段分離工程が実行される。その後、センサー手段を管体から退避させるセンサー退避工程が実行される。
【００１５】
また、本管と管体との接続部に型枠を設置することで、型枠が有する閉塞面で管体の一端を閉塞する型枠設置工程が実行されて、充填材を管内空間に充填したときに、本管と管体との接続部から充填材が流出することを防止する。ここで排気手段は、型枠を挿通する等して管内空間とその外部との間を連通している。
【００１６】
型枠設置工程の後、管内空間に充填材を充填する充填工程が実行される。この工程で充填材が管体の一端側から閉塞端へと充填されていくと、管内空間に充満していた空気が、管体の閉塞端に位置づけられた排気手段の端部から外部（本管内空間）へと排気される。従って、管体の閉塞端まで充填材を円滑に充填することができる。
【００１７】
ところで、充填材が管体の閉塞端まで充填されると、充填材は排気手段を経て管体外部へと流出し始める。そうすると、排気手段の本管側に充填材が流下するから、この流下を検知することで、管内空間の充填完了を検知することができる（充填完了検知工程）。
【００１８】
ここで、排気手段が光透過性素材で形成されたものであれば（例えば、略透明の素材で形成された排気管等であれば）、型枠近傍の本管側において、排気手段の色等の変化をセンサー手段によって監視することで、管内空間の充填が完了したことを検知することができる。なお充填完了を検知するセンサー手段は、管体から退避したセンサー手段（第１のセンサー手段）であってもよいし、それとは別のセンサー手段（第２のセンサー手段）であってもよい。
【００１９】
かかる管体の充填方法を実施するための充填装置は、管体の一端から管体に挿入されて管体の閉塞端を検出するためのセンサー手段と、センサー手段とともに管体の閉塞端に挿入される排気手段と、排気手段をセンサー手段に着脱自在に装着する着脱手段と、本管と管体との接続部に設置される型枠と、管内空間に充填する充填材を収容する充填手段と、センサー手段、排気手段および吸着装置を本管内から管体内に挿入するための第１の管内作業手段と、型枠および充填手段を本管内において搬送等するための第２の管内作業手段とを有している。
【００２０】
ここで、センサー手段は、例えばカメラ等のイメージセンサーであり、排気手段は、例えば光透過性を有する素材で形成された排気管であり、着脱手段は、例えば排気手段側が有する吸盤である。この吸盤は、排気管の端部に配設されて、排気管内の負圧でセンサー手段の筐体に吸着するようになっている。従って、排気管内の圧力を負圧から周囲の気圧へと変化させることで、吸盤をセンサー手段の筐体から分離することができる。確実な分離を実現するために、排気管内の圧力を周囲の気圧より若干高めにしてもよい。
【００２１】
型枠は、例えば本管と管体との接続部において、本管の内周の少なくとも一部に接して管体の一端を閉塞することができる閉塞面を有するものである。第１の管内作業手段は、本管内を走行等して、センサー手段、排気手段および吸着装置等を本管内から管体内に挿入することができる、例えば遠隔操作される管内作業ロボットである。第２の管内作業手段は、本管内を走行等して、型枠、排気手段および充填手段等を本管内において搬送等することができる、例えば遠隔操作される管内作業ロボットである。第１の管内作業手段と、第２の管内作業手段とは、別個の管内作業ロボットであってもよい。あるいは同一の管内作業ロボットが、第１の管内作業手段および第２の管内作業手段として機能するものであってもよい。
【００２２】
また第１の管内作業手段として機能する管内作業ロボットは、１台であってもよく、２台以上であってもよい（第２の管内作業手段についても同様）。なお管内作業ロボットは、排気手段に装着されるセンサー手段（第１のセンサー手段）とは別のセンサー手段（第２のセンサー手段）を有していてもよい。第２のセンサー手段は、管内作業ロボットが管内を走行するとき、あるいは型枠を本管と管体との接続部に設置するとき等に使用することができる。
【００２３】
充填手段は、例えば型枠を貫通した充填管を経由して充填材を管内空間に充填するものであり、典型的には充填材を収容する容器であり、容器から充填材を圧送するためのピストン、およびピストンを駆動する圧縮空気が圧送されるパイプ等を有するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
このように本発明にかかる管体の充填方法および充填装置によれば、管体が長い、または屈曲している等の場合であっても、管内空間に挿入した排気手段を閉塞端まで確実に到達されることができるから、排気手段によって管内空間に充満した空気を排出して、管内空間を余すことなく充填材で充填（閉塞）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にかかる管体の充填方法および充填装置の一実施例を説明するための管体の断面概略構造を示す図である。
【図２】本発明にかかる管体の充填において使用される管内作業ロボットの構成の一例を示す図である。
【図３】本発明にかかる管体の充填において使用されるセンサー手段および排気手段の概略外観構成の一例を示す図である。
【図４】本発明にかかる管体の充填において使用される型枠の一例の概略斜視図である。
【図５】図４に示す型枠を略円筒形状に折り曲げたときの概略斜視図である。
【図６】本発明にかかる管体の充填において使用される充填手段の一例の概略側面構成図である。
【図７】本発明にかかる管体の充填におけるセンサー手段と排気手段の挿入工程、および閉塞端検知工程を説明するための図である。
【図８】本発明にかかる管体の充填における充填工程を説明するための図である。
【図９】本発明にかかる管体の充填における充填完了検知工程を説明するための図である。
【図１０】本発明にかかる管体の充填装置における着脱手段の変形例の断面概略構成例を示す図である。
【図１１】下水道施設における、使用されなくなった取り付け管と、それが接続された本管の断面概略構造の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示す、使用されなくなった取り付け管を、従来の方法で充填したときの本管および取り付け管の断面概略構造の一例を示す図である。
【図１３】図１１に示す、使用されなくなった取り付け管を、他の従来の方法で充填したときの本管および取り付け管の断面概略構造の一例を示す図である。
【図１４】図１１に示す、使用されなくなった取り付け管が屈曲部を有したものである場合において、図１３に示す他の従来の方法で充填したときの、本管および取り付け管の断面概略構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明にかかる管体の充填方法および充填装置について説明する。
【実施例】
【００２７】
図１に示すように、本発明にかかる管体の充填方法によって充填される取り付け管２０は、その一端２０ａが本管１０と取り付け管２０の接続部１１において本管１０に接続され、その閉塞端２０ｂ側が土砂等によって閉塞されており、取り付け管２０の一端２０ａと閉塞端２０ｂとの間に形成された管内空間２０ｓが本管内空間１０ｓと連通している。充填は、図２（ａ）および（ｂ）に示す管内作業ロボットである第１の管内作業手段４０Ａおよび第２の管内作業手段４０Ｂ等を使用して行われる。
【００２８】
＜第１の管内作業手段、第１のセンサー手段、排気手段、着脱手段等＞
第１の管内作業手段４０Ａは、本体４１、機材搭載部４２、複数の駆動輪４３、および複数のローラー４４を有しており、さらに制御ケーブル４５が接続されて地上の作業員によって遠隔操作されて、本管１０の内部を自在に移動することはもとより、種々の作業を行うことができ、また第１のセンサー手段である子カメラ３０（図３（ａ））を、排気手段である排気管３５（図３（ｂ））とともに取り付け管２０に挿入することができる。
【００２９】
子カメラ３０は、筐体３０ａの前部に窓３０ｂを有し、窓３０ｂから入射した映像を電気信号に変換して、駆動ケーブル４６ａ（図２（ａ）参照）を経由して地上に伝送する。また子カメラ３０は、窓３０ｂの内側に例えば発光ダイオードによる投光器を有して、窓３０ｂの前方に光を照射することができる。なお子カメラ３０は、窓３０ｂにワイパーを備えてもよい。
【００３０】
排気管３５は、例えば、可撓性を有する略透明な素材で形成されており、その一端３５ａと他端（端部）３５ｂとの間には、螺旋形状の巻き癖が形成されていることが望ましい（その理由については後述する）。排気管３５の他端３５ｂは、着脱手段である吸盤３７によって子カメラ３０の筐体３０ａの側面に着脱自在に装着される。
【００３１】
第１の管内作業手段４０Ａのローラー４４は、子カメラ３０を制御するための駆動ケーブル４６ａを、第１の管内作業手段４０Ａの前後方向（図２（ａ）中のＸ方向）に移動自在に保持している。第１の管内作業手段４０Ａの前部に装着された駆動方向制御手段４６ｂは、遠隔操作で制御されて、適度な可撓性と剛性を有する駆動ケーブル４６ａの移動方向を上下左右に自在に制御することができる（駆動ケーブル４６ａおよび駆動方向制御手段４６ｂは子カメラ３０の遠隔操作手段４６を構成している。）。従って第１の管内作業手段４０Ａは、子カメラ３０および子カメラ３０に装着された排気管３５を、それらの移動方向を自在に制御しながら、取り付け管２０に挿入等することができる。
【００３２】
また第１の管内作業手段４０Ａは、その前部に配設された機材搭載部４２に、第２のセンサー手段である親カメラ３１（その構成は子カメラ３０と同一若しくは類似している）を装着している。親カメラ３１は、その撮像方向が遠隔操作されて、第１の管内作業手段４０Ａの走行前方を撮像できることはもとより、管内周壁方向（横方向）を撮像でき、さらには斜め後方も撮像できる。従って、第１の管内作業手段４０Ａの走行状況はもとより、その作業状況等の映像を地上に伝送することができる。
【００３３】
＜第２の管内作業手段、型枠、充填手段等＞
第２の管内作業手段４０Ｂは、第１の管内作業手段４０Ａと同様に構成され、型枠５０、充填手段６０および排気管３５等を搬送することができる（第２の管内作業手段４０Ｂも親カメラ３１（図示せず）を搭載している。）。
【００３４】
型枠５０（展開図を図４に示す）は、可撓性を有する略長方形状の閉塞面５１、および可撓性を有する２つのバンド５２を有している。閉塞面５１は、その一端部５１ａにおいて、２つのバンド５２の一端部５２ａを、図４中の矢印Ｙ方向に、それぞれ摺動自在に保持する摺動保持部５１ｃを有しており、その他端部５１ｂにおいて、２つのバンド５２の他端部５２ｂを、それぞれ係止する係止部５１ｄを有している。摺動保持部５１ｃおよび係止部５１ｄは、閉塞面５１の裏面５１ｒに配設されている。また閉塞面５１は、その略中央部に排気管挿通孔５３、および充填材注入孔５４を有しており（充填材注入孔５４は閉塞面５１を貫通している）、バンド５２には、一端部５２ａ側と他端部５２ｂ側との間にギヤ部５２ｇが形成されている。
【００３５】
型枠５０（図５）は、２つのバンド５２の他端部５２ｂを閉塞面５１の係止部５１ｄに係止した後に、閉塞面５１の裏面５１ｒが内面側になるように閉塞面５１および２つのバンド５２を曲げて、２つのバンド５２の一端部５２ａを摺動保持部５１ｃに挿入する（図４に示す型枠５０ではバンド５２のギヤ部５２ｇが相対するように挿入する）ことで組み上げられる。
【００３６】
かくして略円筒形状に折り曲げられた型枠５０は、第２の管内作業手段４０Ｂの機材搭載部４２を覆うようにして搭載され、また２つのバンド５２のギヤ部５２ｇが、機材搭載部４２が有する型枠駆動装置（図示せず）のギヤに噛み合わされる。この型枠駆動装置でバンド５２を駆動することで、略円筒形状に折り曲げられた型枠５０を縮径し、または拡径することができる。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように排気管３５は、閉塞面５１に挿通されて、その一端３５ａは、閉塞面５１の裏面５１ｒ側（型枠５０の内側）においてカプラー３２によって吸気管３６と着脱可能に連結され、その他端３５ｂ側は、閉塞面５１の表面５１ｓ側（型枠５０の外側）において吸盤３７によって子カメラ３０に着脱自在に装着され、排気管３５、吸気管３６、駆動テーブルにそって（平行）移動する。吸気管３６に連結された排気管３５は、ローラー４４によって、第２の管内作業手段４０Ｂの前後方向（図２（ｂ）中のＸ方向）に移動自在に保持され、また排気管３５に負圧を供給することで、吸盤３７を子カメラ３０に吸着させることができる。
【００３８】
充填手段６０（図６）は、充填材７０を収容する容器部６１および充填管６２を有しており、圧縮空気を供給する圧送管６３が接続された状態で第２の管内作業手段４０Ｂに搭載され、充填管６２が型枠５０の内側から充填材注入孔５４に連結される。かくして、充填手段６０は、圧縮空気によって作動するピストン（図示せず）で、充填材７０を充填管６２に送出することができる。なお充填手段６０は、充填管６２だけで構成されてもよく、この場合には、地上から圧送等された充填材７０が充填管６２を経由して充填材注入孔５４に供給される。
【００３９】
＜取り付け管の充填＞
取り付け管２０の充填に先立ち、遠隔操作された管内作業ロボット等によって、本管１０、接続部１１および取り付け管２０の内部状況の調査はもとより、それらの破損個所の補修を行っておくことが望ましい。
【００４０】
第１の管内作業手段４０Ａおよび第２の管内作業手段４０Ｂを本管内に進入させる際には、第１の管内作業手段４０Ａが子カメラ３０を駆動ケーブル４６ａの先端に装着し、また第２の管内作業手段４０Ｂが、本管１０の内径よりも縮径させた型枠５０、および充填手段６０を装着する。型枠５０は、閉塞面５１に排気管３５が挿通されており、排気管３５は、吸気管３６から負圧が加えられて、先端３５ｂに配設された吸盤３７が子カメラ３０に吸着している。
【００４１】
第１の管内作業手段４０Ａおよび第２の管内作業手段４０Ｂは、マンホール（図示せず）から本管１０内に搬入され、接続部１１近傍まで走行して、例えば接続部１１の下流側に第１の管内作業手段４０Ａが、上流側に第２の管内作業手段４０Ｂが位置づけられる（図１）。なお第１の管内作業手段４０Ａおよび第２の管内作業手段４０Ｂは、それぞれ別のマンホールから本管１０内に搬入される。
【００４２】
＜挿入工程＞
挿入工程は、次のように実行される。遠隔操作された第１の管内作業手段４０Ａが、接続部１１から、駆動ケーブル４６ａの先端に装着した子カメラ３０を排気管３５とともに取り付け管２０（例えば内径１５０ｍｍ〜２００ｍｍ、長さ４メーター）内に挿入する（図１）。より具体的には、第１の管内作業手段４０Ａが、ローラー４４を回転駆動することで、駆動ケーブル４６ａを前後方向に移動させ、また駆動方向制御手段４６ｂによって駆動ケーブル４６ａの移動方向を左右上下に制御することで、駆動ケーブル４６ａの移動を制御する。例えば、図１に示すように、取り付け管２０に屈曲部２０ｃ（もしくは破損箇所）があっても、作業員は、子カメラ３０の映像によって、屈曲部２０ｃにおける駆動ケーブル４６ａの通過に適した部位を知ることができる。
【００４３】
こうして子カメラ３０および排気管３５が、取り付け管２０に挿入される。このとき排気管３５が螺旋形状の巻き癖（取り付け管２０の内径よりもある程度大きい直径の巻き癖であることが望ましい）を有していれば、取り付け管２０に挿入された排気管３５は、拡径しようとして取り付け管２０の内周面２０ｄに接するから、取り付け管２０内から落下し難くなる。該挿入工程によれば、取り付け管２０が小径で長いものであっても、排気管３５の他端３５ｂおよび子カメラ３０を、取り付け管２０の閉塞端２０ｂまで到達させることができる。
【００４４】
なお子カメラ３０に替えて、例えば障害物の有無および障害物との距離を検知することができるセンサー手段等を使用してもよい。そうすれば、取り付け管２０内の障害個所等を避けつつ排気管３５を挿入することができる。
【００４５】
＜閉塞端検知工程＞
閉塞端検知工程は、次のように実行される。図１に示すように、取り付け管２０内に挿入された排気管３５が取り付け管２０の閉塞端２０ｂに到達したことを、作業員は、子カメラ３０から伝送された映像によって知ることができる。
【００４６】
＜排気手段分離工程＞
排気手段分離工程は、次のように実行される。閉塞端検知工程が実行された後、吸気管３６への負圧の供給を停止することで、または吸気管３６内の気圧が取り付け管２０内よりも若干高くなるようにすることで、吸盤３７を子カメラ３０から離脱させる。かくして排気管３５の他端３５ｂを取り付け管２０の閉塞端２０ｂに位置づけることができる。ここで排気管３５の他端３５ｂは吸盤３７を介して開口しているから、排気管３５の内部が管内空間２０ｓと連通したことになる。
【００４７】
＜センサー退避工程＞
センサー退避工程は、次のように実行される。排気手段分離工程が実行された後、駆動ケーブル４６ａの制御によって、駆動ケーブル４６ａおよび子カメラ３０が、接続部１１に向け退避し、さらに本管１０内へと退避する。このとき作業員は、子カメラ３０からの映像を監視することで、排気管３５の他端３５ｂが取り付け管２０の閉塞端２０ｂに正しく位置づけられていること、および駆動ケーブル４６ａおよび子カメラ３０の本管１０内への退避完了を知ることができる。なお、センサー退避工程が完了した後、第２の管内作業手段４０Ｂが接続部１１に移動できるように、必要に応じて、第１の管内作業手段４０Ａを接続部１１から離してもよい。
【００４８】
＜型枠設置工程＞
型枠設置工程は、次のように実行される。センサー退避工程が実行された後、図７に示すように、第２の管内作業手段４０Ｂが接続部１１へと移動する。このとき第２の管内作業手段４０Ｂに搭載した親カメラ３１によって、第２の管内作業手段４０Ｂと接続部１１との位置関係等を知ることができる（なおこの位置関係は、接続部１１近傍に停止している第１の管内作業手段４０Ａの親カメラ３１（または子カメラ３０）の映像によって知ることもできる。）。
【００４９】
接続部１１への第２の管内作業手段４０Ｂの移動が完了すると、機材搭載部４２を制御することで、型枠５０の閉塞面５１の中央領域を接続部１１の開口と相対する位置に位置づけことができる。さらに縮径していた型枠５０を拡径させることで、本管１０の内径まで型枠５０を拡径させて、型枠５０を本管１０の内周面１０ａにしっかりと位置づけることができ、また型枠５０の閉塞面５１によって接続部１１を塞ぐことができる（図７は、型枠５０が接続部１１を塞いだ状態を示している。）。
【００５０】
＜充填工程＞
充填工程は、次のように実行される。型枠設置工程が実行された後、例えば、接続部１１から第１の管内作業手段４０Ａが若干離れるように移動した後、第２の管内作業手段４０Ｂが接続部１１に近づく（図８）。
【００５１】
遠隔操作された第２の管内作業手段４０Ｂは、充填手段６０から、充填管６２および充填材注入孔５４を経由して、充填材７０（例えば泡モルタル）を管内空間２０ｓに充填する。管内空間２０ｓに充填された充填材７０の上面７０ｓは、充填が進むにつれて上昇する。すると管内空間２０ｓに充満していた空気が排気管３５の他端３５ｂを経由して管内空間２０ｓの外部へと排出される。
【００５２】
充填工程実行時に、排気管３５と吸気管３６とがカプラー３２によって連結されているときには、管内空間２０ｓに充満していた空気は吸気管３６を経由して、地上等に排出される。排気管３５と吸気管３６とが切り離されているときには（充填工程実行時にカプラー３２の連結が解除されているときには）、管内空間２０ｓに充満していた空気は排気管３５を経由して本管内空間１０ｓに排出される。いずれにしろ管内空間２０ｓの空気は、排気管３５を経由して排出される。充填材７０の充填中に圧縮されることはない。取り付け管２０の閉塞端２０ｂまで充填材７０を充填することができる。
【００５３】
かくして取り付け管２０を充填材７０によって充填した後、充填材７０を固化させることで、取り付け管２０の管内空間２０ｓを余すことなく閉塞することができる。
【００５４】
＜充填完了検知工程＞
取り付け管２０の管内空間２０ｓに余すことなく充填材７０が充填されたことを検知するための充填完了検知工程を図９で説明する。
【００５５】
先ず、排気管３５と吸気管３６とを連結していたカプラー３２の連結が解除されている場合について説明する。排気管３５は、その一端３５ａが型枠５０の近傍に位置している。取り付け管２０の管内空間２０ｓが余すことなく充填材７０によって充填されると、充填材７０が排気管３５の他端３５ｂに流入し排気管３５内を流下する。
【００５６】
この流下した充填材７０が排気管３５の一端３５ａ近傍に達したことを、または流下した充填材７０が排気管３５の一端３５ａから流出したことを、第２の管内作業手段４０Ｂのカメラによって検知することで、取り付け管２０の管内空間２０ｓに余すことなく充填材７０が充填されたことを検知することができる。第１の管内作業手段４０Ａの親カメラ３１が近傍にあるときには該カメラ３１によってかかる検知を行うこともできる。
【００５７】
次に、排気管３５と吸気管３６とを連結していたカプラー３２の連結が維持されている場合を図８を参照して説明する。充填材７０が、取り付け管２０の管内空間２０ｓに余すことなく充填されたときには、充填材７０が排気管３５を流下し始める。排気管３５の一端３５ａは、型枠５０の閉塞面５１の裏面５１ｒ側に位置しているから、排気管３５を流下した充填材７０の第２の管内作業手段４０Ｂによる作業を親カメラ３１によって検知することができる。
【００５８】
＜充填後＞
充填材７０の充填が完了し、充填材７０が固化した後に型枠５０を接続部１１から取り外す場合には、型枠５０は、第２の管内作業手段４０Ｂの機材搭載部４２によって縮径されたのち、本管１０の外部に搬出される。さらに管内作業ロボット等によって、接続部１１における充填材７０のバリの切削等の仕上げを行ってもよい。
【００５９】
＜変形例＞
図１０は着脱手段の変形例である。着脱手段３８に着脱自在に装着される排気管３５は、その他端３５ｂ近傍に複数の通気孔３５ｃが設けられており（通気孔３５ｃは、排気管３５の長さ方向および周面３５ｓの周回方向に複数設けられている）、排気管３５の他端３５ｂと通気孔３５ｃとの間の内部領域には、磁性体３５ｄが固着等されている。
【００６０】
着脱手段３８は、電磁石３９を内蔵した着脱手段本体３８ａ、および電気ケーブル３８ｂを有している（電気ケーブル３８ｂは着脱手段３８の本体３８ａを子カメラ３０に接続するとともに電磁石３９を駆動するケーブルである）。着脱手段本体３８ａは、排気管３５の内径より若干小さい直径を有する円筒形状をなしている。
【００６１】
接続ケーブル３８ｂを子カメラ３０に接続して、着脱手段本体３８ａを排気管３５の他端３５ｂ部に挿入し電磁石３９を駆動すれば、子カメラ３０に排気管３５の他端３５ｂを電磁的に連結することができる。こうして連結した子カメラ３０および排気管３５を挿入工程において取り付け管２０に挿入してもよい。そうすれば排気手段分離工程において、電磁石３９の駆動を停止することで、排気管３５を子カメラ３０から分離して、排気管３５の端部３５ｂを取り付け管２０の閉塞端２０ｂに位置づけることができる。ここで確実な分離を行うために、磁性体３５ｄとして帯磁したものを使用し、電磁石３９の駆動電流の極性を制御することで、電磁石３９と磁性体３５ｄとの吸着、反発を制御してもよい。
【００６２】
上述した本発明にかかる管体の充填方法および充填装置は、前記実施例に限定されるものではなく、それらの趣旨を変更することなく、適宜変形して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明にかかる管体の充填方法および充填装置は、工業的に使用することができるから、また商業的取引の対象とすることができるから、本発明は経済的価値を有して産業上利用することができる発明である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 本管
１１ （本管と管体との）接続部
２０ 取り付け管（管体）
２０ａ 取り付け管（管体）の一端
２０ｂ 取り付け管（管体）の閉塞端
２０ｓ 管内空間
３０ 子カメラ（センサー手段）
３５ 排気管（排気手段）
３５ａ 排気管（排気手段）の一端
３５ｂ 排気管（排気手段）の他端（端部）
３７ 吸盤（着脱手段）
４０Ａ 第１の管内作業手段
４０Ｂ 第２の管内作業手段
５０ 型枠
５１ 型枠の閉塞面
６０ 充填手段
７０ 充填材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば下水道管に接続された取り付け管等の内部を充填するための、管体の充填方法および充填装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水道施設の本管には、事業所、ビルディングおよび家庭等から下水を排出するための取り付け管が多数接続されている。しかし、建築物の改築等にともなって下水排出経路が変更されたため、あるいは都市計画等によって下水路の新設または変更が生じたため、使用されなくなった取り付け管が多数存在する。こうした取り付け管の多くは、その断面概略構造を図１１に示すように、取り付け管２の一端２ａが本管１に接続されたまま、その他端側を閉塞する等して放置されており（以下、取り付け管の他端を閉塞端と表記する）、一端２ａから閉塞端２ｂにかけて、本管内空間１ｓと連通した取り付け管内空間２ｓ（以下、取り付け管内空間を管内空間と表記することがある）が形成されている。
【０００３】
そのため、閉塞端２ｂ側の土砂が雨水等とともに取り付け管２を通って本管１へと流出することがあり、こうした流出が長年にわたると、閉塞端２ｂ側の地中に空隙が形成されて、陥没の原因となるおそれがある。
【０００４】
そこで、遠隔操作される管内作業ロボット等を使用して、図１２に示すように、本管１の側から、本管１と取り付け管２との接続部１ｔを型枠３で閉塞した後、接続部１ｔから管内空間２ｓにシリカセメント等の充填材４を充填することで、取り付け管２への土砂の流入を防止する技術が提案された（特許文献１）。
【０００５】
しかし、管内空間２ｓに充填材４を充填すると、そこに充満した空気の圧力が高まるため、管内空間２ｓを充填材４で余すことなく閉塞できず、残存空間２ｓ’が形成される可能性がある。特に取り付け管２が長い場合には、比較的大きい残存空間２ｓ’が形成されて、そこへ土砂が流入する可能性がある。
【０００６】
そこで、接続部１ｔを型枠３で閉塞するときに、管内空間２ｓ側に袋体５および排気手段６を配設しておき、図１３に示すように、管内空間２ｓに充填する充填材４の浮力を利用して、管内空間２ｓに袋体５および排気手段６を誘導する技術が提案された（特許文献２）。
【０００７】
この技術によれば、袋体５とともに充填材４によって誘導された排気手段６が、袋体５と閉塞端２ｂとの間の空間に充満している空気を排気するから、残存空間２ｓ’を形成することなく、管内空間２ｓを充填材４で閉塞することができる（なお図１３中の５’は、管内空間２ｓにおいて、袋体５を所望の大きさに膨らませるための送気管である。）。
【０００８】
例えば、取り付け管２が比較的短く、そして直線的に埋設されている場合には、充填材４の浮力を利用して、袋体５と排気手段６を閉塞端２ｂまで比較的容易に誘導することができ、管内空間２ｓを充填材４で十分閉塞することができる。
【０００９】
しかし、取り付け管２の直径が較的径小さく（例えば１５０〜２００ｍｍ）、その長さが長い場合には（例えば４メーター）、袋体５を閉塞端２ｂまで容易に誘導することができない。また図１４に示すように、取り付け管２に屈曲部２ｃ（もしくは破損箇所がある等）がある場合には、屈曲部２において袋体５の挿入が阻まれる可能性がある。そうすると屈曲部２ｃと閉塞端２ｂとの間等に、残存空間２ｓ’が形成されて、管内空間２ｓを十分閉塞できないといった問題が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−０９１８６１号公報
【特許文献２】特許第４６５２４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は、上記問題を解消するため、取り付け管（管体）の一端から管内空間に排気手段を挿入し、この排気手段を取り付け管の閉塞端まで確実に到達させることができ、この排気手段によって管内空間に充満した空気を十分排出することで、管内空間を余すことなく充填材で充填（閉塞）できる管体の充填方法および充填装置の実現を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明にかかる管体（その一端が本管に接続され、その閉塞端が例えば土砂等によって埋設されて閉塞された、例えば下水道の取り付け管）の充填方法は、管体の一端から、管内空間に充満している空気を排気するための排気手段、およびセンサー手段を挿入する挿入工程を有しており、管内空間における排気手段の位置をセンサー手段で把握しつつ、センサー手段で管体の閉塞端を検知する閉塞端検知工程を実行することができる。
【００１３】
センサー手段としてテレビジョンカメラ（以下、カメラと表記することがある）等のイメージセンサーを使用すれば、管内空間の状態を映像モニタによって視覚的に把握することができる。従って、管体へのセンサー手段および排気手段の挿入を遠隔操作で容易に行うことができ、またそれらが閉塞端まで到達したこと等の把握も容易になる。
【００１４】
閉塞端検知工程の後、管体の閉塞端において、例えば遠隔操作によって排気手段をセンサー手段から分離することで排気手段の端部を管体の閉塞端に位置づける排気手段分離工程が実行される。その後、センサー手段を管体から退避させるセンサー退避工程が実行される。
【００１５】
また、本管と管体との接続部に型枠を設置することで、型枠が有する閉塞面で管体の一端を閉塞する型枠設置工程が実行されて、充填材を管内空間に充填したときに、本管と管体との接続部から充填材が流出することを防止する。ここで排気手段は、型枠を挿通する等して管内空間とその外部との間を連通している。
【００１６】
型枠設置工程の後、管内空間に充填材を充填する充填工程が実行される。この工程で充填材が管体の一端側から閉塞端へと充填されていくと、管内空間に充満していた空気が、管体の閉塞端に位置づけられた排気手段の端部から外部（本管内空間）へと排気される。従って、管体の閉塞端まで充填材を円滑に充填することができる。
【００１７】
ところで、充填材が管体の閉塞端まで充填されると、充填材は排気手段を経て管体外部へと流出し始める。そうすると、排気手段の本管側に充填材が流下するから、この流下を検知することで、管内空間の充填完了を検知することができる（充填完了検知工程）。
【００１８】
ここで、排気手段が光透過性素材で形成されたものであれば（例えば、略透明の素材で形成された排気管等であれば）、型枠近傍の本管側において、排気手段の色等の変化をセンサー手段によって監視することで、管内空間の充填が完了したことを検知することができる。なお充填完了を検知するセンサー手段は、管体から退避したセンサー手段（第１のセンサー手段）であってもよいし、それとは別のセンサー手段（第２のセンサー手段）であってもよい。
【００１９】
かかる管体の充填方法を実施するための充填装置は、管体の一端から管体に挿入されて管体の閉塞端を検出するためのセンサー手段と、センサー手段とともに管体の閉塞端に挿入される排気手段と、排気手段をセンサー手段に着脱自在に装着する着脱手段と、本管と管体との接続部に設置される型枠と、管内空間に充填する充填材を収容する充填手段と、センサー手段、排気手段および吸着装置を本管内から管体内に挿入するための第１の管内作業手段と、型枠および充填手段を本管内において搬送等するための第２の管内作業手段とを有している。
【００２０】
ここで、センサー手段は、例えばカメラ等のイメージセンサーであり、排気手段は、例えば光透過性を有する素材で形成された排気管であり、着脱手段は、例えば排気手段側が有する吸盤である。この吸盤は、排気管の端部に配設されて、排気管内の負圧でセンサー手段の筐体に吸着するようになっている。従って、排気管内の圧力を負圧から周囲の気圧へと変化させることで、吸盤をセンサー手段の筐体から分離することができる。確実な分離を実現するために、排気管内の圧力を周囲の気圧より若干高めにしてもよい。
【００２１】
型枠は、例えば本管と管体との接続部において、本管の内周の少なくとも一部に接して管体の一端を閉塞することができる閉塞面を有するものである。第１の管内作業手段は、本管内を走行等して、センサー手段、排気手段および吸着装置等を本管内から管体内に挿入することができる、例えば遠隔操作される管内作業ロボットである。第２の管内作業手段は、本管内を走行等して、型枠、排気手段および充填手段等を本管内において搬送等することができる、例えば遠隔操作される管内作業ロボットである。第１の管内作業手段と、第２の管内作業手段とは、別個の管内作業ロボットであってもよい。あるいは同一の管内作業ロボットが、第１の管内作業手段および第２の管内作業手段として機能するものであってもよい。
【００２２】
また第１の管内作業手段として機能する管内作業ロボットは、１台であってもよく、２台以上であってもよい（第２の管内作業手段についても同様）。なお管内作業ロボットは、排気手段に装着されるセンサー手段（第１のセンサー手段）とは別のセンサー手段（第２のセンサー手段）を有していてもよい。第２のセンサー手段は、管内作業ロボットが管内を走行するとき、あるいは型枠を本管と管体との接続部に設置するとき等に使用することができる。
【００２３】
充填手段は、例えば型枠を貫通した充填管を経由して充填材を管内空間に充填するものであり、典型的には充填材を収容する容器であり、容器から充填材を圧送するためのピストン、およびピストンを駆動する圧縮空気が圧送されるパイプ等を有するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
このように本発明にかかる管体の充填方法および充填装置によれば、管体が長い、または屈曲している等の場合であっても、管内空間に挿入した排気手段を閉塞端まで確実に到達されることができるから、排気手段によって管内空間に充満した空気を排出して、管内空間を余すことなく充填材で充填（閉塞）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にかかる管体の充填方法および充填装置の一実施例を説明するための管体の断面概略構造を示す図である。
【図２】本発明にかかる管体の充填において使用される管内作業ロボットの構成の一例を示す図である。
【図３】本発明にかかる管体の充填において使用されるセンサー手段および排気手段の概略外観構成の一例を示す図である。
【図４】本発明にかかる管体の充填において使用される型枠の一例の概略斜視図である。
【図５】図４に示す型枠を略円筒形状に折り曲げたときの概略斜視図である。
【図６】本発明にかかる管体の充填において使用される充填手段の一例の概略側面構成図である。
【図７】本発明にかかる管体の充填におけるセンサー手段と排気手段の挿入工程、および閉塞端検知工程を説明するための図である。
【図８】本発明にかかる管体の充填における充填工程を説明するための図である。
【図９】本発明にかかる管体の充填における充填完了検知工程を説明するための図である。
【図１０】本発明にかかる管体の充填装置における着脱手段の変形例の断面概略構成例を示す図である。
【図１１】下水道施設における、使用されなくなった取り付け管と、それが接続された本管の断面概略構造の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示す、使用されなくなった取り付け管を、従来の方法で充填したときの本管および取り付け管の断面概略構造の一例を示す図である。
【図１３】図１１に示す、使用されなくなった取り付け管を、他の従来の方法で充填したときの本管および取り付け管の断面概略構造の一例を示す図である。
【図１４】図１１に示す、使用されなくなった取り付け管が屈曲部を有したものである場合において、図１３に示す他の従来の方法で充填したときの、本管および取り付け管の断面概略構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明にかかる管体の充填方法および充填装置について説明する。
【実施例】
【００２７】
図１に示すように、本発明にかかる管体の充填方法によって充填される取り付け管２０は、その一端２０ａが本管１０と取り付け管２０の接続部１１において本管１０に接続され、その閉塞端２０ｂ側が土砂等によって閉塞されており、取り付け管２０の一端２０ａと閉塞端２０ｂとの間に形成された管内空間２０ｓが本管内空間１０ｓと連通している。充填は、図２（ａ）および（ｂ）に示す管内作業ロボットである第１の管内作業手段４０Ａおよび第２の管内作業手段４０Ｂ等を使用して行われる。
【００２８】
＜第１の管内作業手段、第１のセンサー手段、排気手段、着脱手段等＞
第１の管内作業手段４０Ａは、本体４１、機材搭載部４２、複数の駆動輪４３、および複数のローラー４４を有しており、さらに制御ケーブル４５が接続されて地上の作業員によって遠隔操作されて、本管１０の内部を自在に移動することはもとより、種々の作業を行うことができ、また第１のセンサー手段である子カメラ３０（図３（ａ））を、排気手段である排気管３５（図３（ｂ））とともに取り付け管２０に挿入することができる。
【００２９】
子カメラ３０は、筐体３０ａの前部に窓３０ｂを有し、窓３０ｂから入射した映像を電気信号に変換して、駆動ケーブル４６ａ（図２（ａ）参照）を経由して地上に伝送する。また子カメラ３０は、窓３０ｂの内側に例えば発光ダイオードによる投光器を有して、窓３０ｂの前方に光を照射することができる。なお子カメラ３０は、窓３０ｂにワイパーを備えてもよい。
【００３０】
排気管３５は、例えば、可撓性を有する略透明な素材で形成されており、その一端３５ａと他端（端部）３５ｂとの間には、螺旋形状の巻き癖が形成されていることが望ましい（その理由については後述する）。排気管３５の他端３５ｂは、着脱手段である吸盤３７によって子カメラ３０の筐体３０ａの側面に着脱自在に装着される。
【００３１】
第１の管内作業手段４０Ａのローラー４４は、子カメラ３０を制御するための駆動ケーブル４６ａを、第１の管内作業手段４０Ａの前後方向（図２（ａ）中のＸ方向）に移動自在に保持している。第１の管内作業手段４０Ａの前部に装着された駆動方向制御手段４６ｂは、遠隔操作で制御されて、適度な可撓性と剛性を有する駆動ケーブル４６ａの移動方向を上下左右に自在に制御することができる（駆動ケーブル４６ａおよび駆動方向制御手段４６ｂは子カメラ３０の遠隔操作手段４６を構成している。）。従って第１の管内作業手段４０Ａは、子カメラ３０および子カメラ３０に装着された排気管３５を、それらの移動方向を自在に制御しながら、取り付け管２０に挿入等することができる。
【００３２】
また第１の管内作業手段４０Ａは、その前部に配設された機材搭載部４２に、第２のセンサー手段である親カメラ３１（その構成は子カメラ３０と同一若しくは類似している）を装着している。親カメラ３１は、その撮像方向が遠隔操作されて、第１の管内作業手段４０Ａの走行前方を撮像できることはもとより、管内周壁方向（横方向）を撮像でき、さらには斜め後方も撮像できる。従って、第１の管内作業手段４０Ａの走行状況はもとより、その作業状況等の映像を地上に伝送することができる。
【００３３】
＜第２の管内作業手段、型枠、充填手段等＞
第２の管内作業手段４０Ｂは、第１の管内作業手段４０Ａと同様に構成され、型枠５０、充填手段６０および排気管３５等を搬送することができる（第２の管内作業手段４０Ｂも親カメラ３１（図示せず）を搭載している。）。
【００３４】
型枠５０（展開図を図４に示す）は、可撓性を有する略長方形状の閉塞面５１、および可撓性を有する２つのバンド５２を有している。閉塞面５１は、その一端部５１ａにおいて、２つのバンド５２の一端部５２ａを、図４中の矢印Ｙ方向に、それぞれ摺動自在に保持する摺動保持部５１ｃを有しており、その他端部５１ｂにおいて、２つのバンド５２の他端部５２ｂを、それぞれ係止する係止部５１ｄを有している。摺動保持部５１ｃおよび係止部５１ｄは、閉塞面５１の裏面５１ｒに配設されている。また閉塞面５１は、その略中央部に排気管挿通孔５３、および充填材注入孔５４を有しており（充填材注入孔５４は閉塞面５１を貫通している）、バンド５２には、一端部５２ａ側と他端部５２ｂ側との間にギヤ部５２ｇが形成されている。
【００３５】
型枠５０（図５）は、２つのバンド５２の他端部５２ｂを閉塞面５１の係止部５１ｄに係止した後に、閉塞面５１の裏面５１ｒが内面側になるように閉塞面５１および２つのバンド５２を曲げて、２つのバンド５２の一端部５２ａを摺動保持部５１ｃに挿入する（図４に示す型枠５０ではバンド５２のギヤ部５２ｇが相対するように挿入する）ことで組み上げられる。
【００３６】
かくして略円筒形状に折り曲げられた型枠５０は、第２の管内作業手段４０Ｂの機材搭載部４２を覆うようにして搭載され、また２つのバンド５２のギヤ部５２ｇが、機材搭載部４２が有する型枠駆動装置（図示せず）のギヤに噛み合わされる。この型枠駆動装置でバンド５２を駆動することで、略円筒形状に折り曲げられた型枠５０を縮径し、または拡径することができる。
【００３７】
図２（ｂ）に示すように排気管３５は、閉塞面５１に挿通されて、その一端３５ａは、閉塞面５１の裏面５１ｒ側（型枠５０の内側）においてカプラー３２によって吸気管３６と着脱可能に連結され、その他端３５ｂ側は、閉塞面５１の表面５１ｓ側（型枠５０の外側）において吸盤３７によって子カメラ３０に着脱自在に装着され、排気管３５、吸気管３６、駆動テーブルにそって（平行）移動する。吸気管３６に連結された排気管３５は、ローラー４４によって、第２の管内作業手段４０Ｂの前後方向（図２（ｂ）中のＸ方向）に移動自在に保持され、また排気管３５に負圧を供給することで、吸盤３７を子カメラ３０に吸着させることができる。
【００３８】
充填手段６０（図６）は、充填材７０を収容する容器部６１および充填管６２を有しており、圧縮空気を供給する圧送管６３が接続された状態で第２の管内作業手段４０Ｂに搭載され、充填管６２が型枠５０の内側から充填材注入孔５４に連結される。かくして、充填手段６０は、圧縮空気によって作動するピストン（図示せず）で、充填材７０を充填管６２に送出することができる。なお充填手段６０は、充填管６２だけで構成されてもよく、この場合には、地上から圧送等された充填材７０が充填管６２を経由して充填材注入孔５４に供給される。
【００３９】
＜取り付け管の充填＞
取り付け管２０の充填に先立ち、遠隔操作された管内作業ロボット等によって、本管１０、接続部１１および取り付け管２０の内部状況の調査はもとより、それらの破損個所の補修を行っておくことが望ましい。
【００４０】
第１の管内作業手段４０Ａおよび第２の管内作業手段４０Ｂを本管内に進入させる際には、第１の管内作業手段４０Ａが子カメラ３０を駆動ケーブル４６ａの先端に装着し、また第２の管内作業手段４０Ｂが、本管１０の内径よりも縮径させた型枠５０、および充填手段６０を装着する。型枠５０は、閉塞面５１に排気管３５が挿通されており、排気管３５は、吸気管３６から負圧が加えられて、先端３５ｂに配設された吸盤３７が子カメラ３０に吸着している。
【００４１】
第１の管内作業手段４０Ａおよび第２の管内作業手段４０Ｂは、マンホール（図示せず）から本管１０内に搬入され、接続部１１近傍まで走行して、例えば接続部１１の下流側に第１の管内作業手段４０Ａが、上流側に第２の管内作業手段４０Ｂが位置づけられる（図１）。なお第１の管内作業手段４０Ａおよび第２の管内作業手段４０Ｂは、それぞれ別のマンホールから本管１０内に搬入される。
【００４２】
＜挿入工程＞
挿入工程は、次のように実行される。遠隔操作された第１の管内作業手段４０Ａが、接続部１１から、駆動ケーブル４６ａの先端に装着した子カメラ３０を排気管３５とともに取り付け管２０（例えば内径１５０ｍｍ〜２００ｍｍ、長さ４メーター）内に挿入する（図１）。より具体的には、第１の管内作業手段４０Ａが、ローラー４４を回転駆動することで、駆動ケーブル４６ａを前後方向に移動させ、また駆動方向制御手段４６ｂによって駆動ケーブル４６ａの移動方向を左右上下に制御することで、駆動ケーブル４６ａの移動を制御する。例えば、図１に示すように、取り付け管２０に屈曲部２０ｃ（もしくは破損箇所）があっても、作業員は、子カメラ３０の映像によって、屈曲部２０ｃにおける駆動ケーブル４６ａの通過に適した部位を知ることができる。
【００４３】
こうして子カメラ３０および排気管３５が、取り付け管２０に挿入される。このとき排気管３５が螺旋形状の巻き癖（取り付け管２０の内径よりもある程度大きい直径の巻き癖であることが望ましい）を有していれば、取り付け管２０に挿入された排気管３５は、拡径しようとして取り付け管２０の内周面２０ｄに接するから、取り付け管２０内から落下し難くなる。該挿入工程によれば、取り付け管２０が小径で長いものであっても、排気管３５の他端３５ｂおよび子カメラ３０を、取り付け管２０の閉塞端２０ｂまで到達させることができる。
【００４４】
なお子カメラ３０に替えて、例えば障害物の有無および障害物との距離を検知することができるセンサー手段等を使用してもよい。そうすれば、取り付け管２０内の障害個所等を避けつつ排気管３５を挿入することができる。
【００４５】
＜閉塞端検知工程＞
閉塞端検知工程は、次のように実行される。図１に示すように、取り付け管２０内に挿入された排気管３５が取り付け管２０の閉塞端２０ｂに到達したことを、作業員は、子カメラ３０から伝送された映像によって知ることができる。
【００４６】
＜排気手段分離工程＞
排気手段分離工程は、次のように実行される。閉塞端検知工程が実行された後、吸気管３６への負圧の供給を停止することで、または吸気管３６内の気圧が取り付け管２０内よりも若干高くなるようにすることで、吸盤３７を子カメラ３０から離脱させる。かくして排気管３５の他端３５ｂを取り付け管２０の閉塞端２０ｂに位置づけることができる。ここで排気管３５の他端３５ｂは吸盤３７を介して開口しているから、排気管３５の内部が管内空間２０ｓと連通したことになる。
【００４７】
＜センサー退避工程＞
センサー退避工程は、次のように実行される。排気手段分離工程が実行された後、駆動ケーブル４６ａの制御によって、駆動ケーブル４６ａおよび子カメラ３０が、接続部１１に向け退避し、さらに本管１０内へと退避する。このとき作業員は、子カメラ３０からの映像を監視することで、排気管３５の他端３５ｂが取り付け管２０の閉塞端２０ｂに正しく位置づけられていること、および駆動ケーブル４６ａおよび子カメラ３０の本管１０内への退避完了を知ることができる。なお、センサー退避工程が完了した後、第２の管内作業手段４０Ｂが接続部１１に移動できるように、必要に応じて、第１の管内作業手段４０Ａを接続部１１から離してもよい。
【００４８】
＜型枠設置工程＞
型枠設置工程は、次のように実行される。センサー退避工程が実行された後、図７に示すように、第２の管内作業手段４０Ｂが接続部１１へと移動する。このとき第２の管内作業手段４０Ｂに搭載した親カメラ３１によって、第２の管内作業手段４０Ｂと接続部１１との位置関係等を知ることができる（なおこの位置関係は、接続部１１近傍に停止している第１の管内作業手段４０Ａの親カメラ３１（または子カメラ３０）の映像によって知ることもできる。）。
【００４９】
接続部１１への第２の管内作業手段４０Ｂの移動が完了すると、機材搭載部４２を制御することで、型枠５０の閉塞面５１の中央領域を接続部１１の開口と相対する位置に位置づけことができる。さらに縮径していた型枠５０を拡径させることで、本管１０の内径まで型枠５０を拡径させて、型枠５０を本管１０の内周面１０ａにしっかりと位置づけることができ、また型枠５０の閉塞面５１によって接続部１１を塞ぐことができる（図７は、型枠５０が接続部１１を塞いだ状態を示している。）。
【００５０】
＜充填工程＞
充填工程は、次のように実行される。型枠設置工程が実行された後、例えば、接続部１１から第１の管内作業手段４０Ａが若干離れるように移動した後、第２の管内作業手段４０Ｂが接続部１１に近づく（図８）。
【００５１】
遠隔操作された第２の管内作業手段４０Ｂは、充填手段６０から、充填管６２および充填材注入孔５４を経由して、充填材７０（例えば泡モルタル）を管内空間２０ｓに充填する。管内空間２０ｓに充填された充填材７０の上面７０ｓは、充填が進むにつれて上昇する。すると管内空間２０ｓに充満していた空気が排気管３５の他端３５ｂを経由して管内空間２０ｓの外部へと排出される。
【００５２】
充填工程実行時に、排気管３５と吸気管３６とがカプラー３２によって連結されているときには、管内空間２０ｓに充満していた空気は吸気管３６を経由して、地上等に排出される。排気管３５と吸気管３６とが切り離されているときには（充填工程実行時にカプラー３２の連結が解除されているときには）、管内空間２０ｓに充満していた空気は排気管３５を経由して本管内空間１０ｓに排出される。いずれにしろ管内空間２０ｓの空気は、排気管３５を経由して排出される。充填材７０の充填中に圧縮されることはない。取り付け管２０の閉塞端２０ｂまで充填材７０を充填することができる。
【００５３】
かくして取り付け管２０を充填材７０によって充填した後、充填材７０を固化させることで、取り付け管２０の管内空間２０ｓを余すことなく閉塞することができる。
【００５４】
＜充填完了検知工程＞
取り付け管２０の管内空間２０ｓに余すことなく充填材７０が充填されたことを検知するための充填完了検知工程を図９で説明する。
【００５５】
先ず、排気管３５と吸気管３６とを連結していたカプラー３２の連結が解除されている場合について説明する。排気管３５は、その一端３５ａが型枠５０の近傍に位置している。取り付け管２０の管内空間２０ｓが余すことなく充填材７０によって充填されると、充填材７０が排気管３５の他端３５ｂに流入し排気管３５内を流下する。
【００５６】
この流下した充填材７０が排気管３５の一端３５ａ近傍に達したことを、または流下した充填材７０が排気管３５の一端３５ａから流出したことを、第２の管内作業手段４０Ｂのカメラによって検知することで、取り付け管２０の管内空間２０ｓに余すことなく充填材７０が充填されたことを検知することができる。第１の管内作業手段４０Ａの親カメラ３１が近傍にあるときには該カメラ３１によってかかる検知を行うこともできる。
【００５７】
次に、排気管３５と吸気管３６とを連結していたカプラー３２の連結が維持されている場合を図８を参照して説明する。充填材７０が、取り付け管２０の管内空間２０ｓに余すことなく充填されたときには、充填材７０が排気管３５を流下し始める。排気管３５の一端３５ａは、型枠５０の閉塞面５１の裏面５１ｒ側に位置しているから、排気管３５を流下した充填材７０の第２の管内作業手段４０Ｂによる作業を親カメラ３１によって検知することができる。
【００５８】
＜充填後＞
充填材７０の充填が完了し、充填材７０が固化した後に型枠５０を接続部１１から取り外す場合には、型枠５０は、第２の管内作業手段４０Ｂの機材搭載部４２によって縮径されたのち、本管１０の外部に搬出される。さらに管内作業ロボット等によって、接続部１１における充填材７０のバリの切削等の仕上げを行ってもよい。
【００５９】
＜変形例＞
図１０は着脱手段の変形例である。着脱手段３８に着脱自在に装着される排気管３５は、その他端３５ｂ近傍に複数の通気孔３５ｃが設けられており（通気孔３５ｃは、排気管３５の長さ方向および周面３５ｓの周回方向に複数設けられている）、排気管３５の他端３５ｂと通気孔３５ｃとの間の内部領域には、磁性体３５ｄが固着等されている。
【００６０】
着脱手段３８は、電磁石３９を内蔵した着脱手段本体３８ａ、および電気ケーブル３８ｂを有している（電気ケーブル３８ｂは着脱手段３８の本体３８ａを子カメラ３０に接続するとともに電磁石３９を駆動するケーブルである）。着脱手段本体３８ａは、排気管３５の内径より若干小さい直径を有する円筒形状をなしている。
【００６１】
接続ケーブル３８ｂを子カメラ３０に接続して、着脱手段本体３８ａを排気管３５の他端３５ｂ部に挿入し電磁石３９を駆動すれば、子カメラ３０に排気管３５の他端３５ｂを電磁的に連結することができる。こうして連結した子カメラ３０および排気管３５を挿入工程において取り付け管２０に挿入してもよい。そうすれば排気手段分離工程において、電磁石３９の駆動を停止することで、排気管３５を子カメラ３０から分離して、排気管３５の端部３５ｂを取り付け管２０の閉塞端２０ｂに位置づけることができる。ここで確実な分離を行うために、磁性体３５ｄとして帯磁したものを使用し、電磁石３９の駆動電流の極性を制御することで、電磁石３９と磁性体３５ｄとの吸着、反発を制御してもよい。
【００６２】
上述した本発明にかかる管体の充填方法および充填装置は、前記実施例に限定されるものではなく、それらの趣旨を変更することなく、適宜変形して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明にかかる管体の充填方法および充填装置は、工業的に使用することができるから、また商業的取引の対象とすることができるから、本発明は経済的価値を有して産業上利用することができる発明である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 本管
１１ （本管と管体との）接続部
２０ 取り付け管（管体）
２０ａ 取り付け管（管体）の一端
２０ｂ 取り付け管（管体）の閉塞端
２０ｓ 管内空間
３０ 子カメラ（センサー手段）
３５ 排気管（排気手段）
３５ａ 排気管（排気手段）の一端
３５ｂ 排気管（排気手段）の他端（端部）
３７ 吸盤（着脱手段）
４０Ａ 第１の管内作業手段
４０Ｂ 第２の管内作業手段
５０ 型枠
５１ 型枠の閉塞面
６０ 充填手段
７０ 充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その一端が本管に接続され、前記一端と相対する端部である閉塞端側が閉塞された管体の、前記一端から前記閉塞端にわたって形成された管内空間を充填する管体の充填方法であって、
前記管体の一端側から、センサー手段と前記管内空間に充満した空気を排気するための排気手段とを挿入する挿入工程と、
前記センサー手段で前記管体の閉塞端を検知する閉塞端検知工程と、
前記排気手段を前記センサー手段から分離して、前記排気手段の端部を前記管体の閉塞端に位置づける排気手段分離工程と、
前記センサー手段を前記管体から退避させるセンサー退避工程と、
前記本管と前記管体との接続部に型枠を設置して前記管内空間を型枠で閉塞する型枠設置工程と、
前記管内空間に充填材を充填する充填工程とを有することを特徴とする管体の充填方法。
【請求項２】
請求項１に記載の管体の充填方法において、
前記充填材が、前記排気手段の端部に流入したことを検知することで前記管内空間の充填完了を検知する充填完了検知工程を、更に有することを特徴とする管体の充填方法。
【請求項３】
前記センサー手段と前記排気手段とを、着脱手段によって着脱自在に装着することを特徴とする請求項１に記載の管体の充填方法。
【請求項４】
前記センサー手段として、テレビジョンカメラを使用することを特徴とする請求項１に記載の管体の充填方法。
【請求項５】
前記排気手段として、少なくともその一端側が略透明の素材で形成された排気手段を使用することを特徴とする請求項１に記載の管体の充填方法。
【請求項６】
前記型枠が閉塞面を有して、この閉塞面が、前記接続部において、前記本管の内周の少なくとも一部に接することで、前記接続部を閉塞することを特徴とする請求項１に記載の管体の充填方法。
【請求項７】
その一端が本管に接続され、前記一端と相対する端部である閉塞端側が埋設された管体の、前記一端から前記閉塞端にわたって形成された管内空間を充填する管体の充填装置であって、
前記管体の一端から前記管体に挿入されて前記管体の閉塞端を検出することができるセンサー手段と、
前記センサー手段とともに前記管体に挿入される排気手段と、
前記排気手段を前記センサー手段に着脱自在に装着する着脱手段と、
前記本管と前記管体との接続部に設置される型枠と、
充填管から、前記管内空間に充填する充填材を収容する充填手段と、
前記排気手段を装着した前記センサー手段を前記本管内から前記管体内に挿入するための第１の管内作業手段と、
前記型枠、前記排気手段および前記充填手段を本管内において搬送するための第２の管内作業手段とを有することを特徴とする管体の充填装置。
【請求項８】
前記センサー手段がテレビジョンカメラであることを特徴とする請求項７に記載の管体の充填装置。
【請求項９】
前記排気手段の少なくともその一端側が略透明の素材で形成された排気手段であることを特徴とする請求項７に記載の管体の充填装置。
【請求項１０】
前記型枠が、前記接続部において、前記本管の内周の少なくとも一部に接して前記接続部を閉塞するための閉塞面を有することを特徴とする請求項７に記載の管体の充填装置。
【請求項１】
その一端が本管に接続され、前記一端と相対する端部である閉塞端側が閉塞された管体の、前記一端から前記閉塞端にわたって形成された管内空間を充填する管体の充填方法であって、
前記管体の一端側から、センサー手段と前記管内空間に充満した空気を排気するための排気手段とを挿入する挿入工程と、
前記センサー手段で前記管体の閉塞端を検知する閉塞端検知工程と、
前記排気手段を前記センサー手段から分離して、前記排気手段の端部を前記管体の閉塞端に位置づける排気手段分離工程と、
前記センサー手段を前記管体から退避させるセンサー退避工程と、
前記本管と前記管体との接続部に型枠を設置して前記管内空間を型枠で閉塞する型枠設置工程と、
前記管内空間に充填材を充填する充填工程とを有することを特徴とする管体の充填方法。
【請求項２】
請求項１に記載の管体の充填方法において、
前記充填材が、前記排気手段の端部に流入したことを検知することで前記管内空間の充填完了を検知する充填完了検知工程を、更に有することを特徴とする管体の充填方法。
【請求項３】
前記センサー手段と前記排気手段とを、着脱手段によって着脱自在に装着することを特徴とする請求項１に記載の管体の充填方法。
【請求項４】
前記センサー手段として、テレビジョンカメラを使用することを特徴とする請求項１に記載の管体の充填方法。
【請求項５】
前記排気手段として、少なくともその一端側が略透明の素材で形成された排気手段を使用することを特徴とする請求項１に記載の管体の充填方法。
【請求項６】
前記型枠が閉塞面を有して、この閉塞面が、前記接続部において、前記本管の内周の少なくとも一部に接することで、前記接続部を閉塞することを特徴とする請求項１に記載の管体の充填方法。
【請求項７】
その一端が本管に接続され、前記一端と相対する端部である閉塞端側が埋設された管体の、前記一端から前記閉塞端にわたって形成された管内空間を充填する管体の充填装置であって、
前記管体の一端から前記管体に挿入されて前記管体の閉塞端を検出することができるセンサー手段と、
前記センサー手段とともに前記管体に挿入される排気手段と、
前記排気手段を前記センサー手段に着脱自在に装着する着脱手段と、
前記本管と前記管体との接続部に設置される型枠と、
充填管から、前記管内空間に充填する充填材を収容する充填手段と、
前記排気手段を装着した前記センサー手段を前記本管内から前記管体内に挿入するための第１の管内作業手段と、
前記型枠、前記排気手段および前記充填手段を本管内において搬送するための第２の管内作業手段とを有することを特徴とする管体の充填装置。
【請求項８】
前記センサー手段がテレビジョンカメラであることを特徴とする請求項７に記載の管体の充填装置。
【請求項９】
前記排気手段の少なくともその一端側が略透明の素材で形成された排気手段であることを特徴とする請求項７に記載の管体の充填装置。
【請求項１０】
前記型枠が、前記接続部において、前記本管の内周の少なくとも一部に接して前記接続部を閉塞するための閉塞面を有することを特徴とする請求項７に記載の管体の充填装置。
【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】
【公開番号】特開２０１３−１４８８５（Ｐ２０１３−１４８８５Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６６８９（Ｐ２０１１−１４６６８９）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（５０９３１２８１３）流域計画株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（５０９３１２８１３）流域計画株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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