JP2006002533A - スパイラルフローを用いたパラシュートによる管路の診断保全方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 管路内の現状を完全な形で把握する診断保全方法において、常にパラシュート体を膨らんだ状態に安定維持して、カメラを安定させ正確な映像を得ることができ、カメラ体が管内底面に当たったりすることもなくカメラ自体の保全に役立ち、さらに、カメラに接続する電線に過大な張力がかからず、断線の危険をも防止すること。
【解決手段】圧縮気流の供給により生成させたスパイラルフローにより、ワイヤロープ体先端に取付けたパラシュート体の前面部に装着したCCDカメラを観察部に用いて診断を行う。
【選択図】図１

Description

この出願の発明はスパイラルフローを用いたパラシュートによる管路の診断保全の方法に関するものである。さらに詳しくはこの発明は管路内の現状を乱すことなく完全な形で把握診断することと、管路内が汚染物や固形物などにより閉塞状態にある部分を開削する効率的で安定した新しい管路の診断方法と保全方法により、診断保全を強化することのできる管路の診断方法と保全方法に関するものである。

従来より、管路の維持保全のための現状把握には各種調査診断を行ない、その診断結果に基づいてそれぞれ保全の為の対策を講じてきたところである。このような管路の診断保全のための方法として、この出願の発明者らは、流体としてのスパイラルフローを用いたパラシュートの移動とパラシュートに装着した光学観察装置による診断、そしてその結果に基づく保全の方法を開発した（特許文献１）。

この新しい方法はその精度と効率性等において優れたものであることが実証されている。

ただ、このスパイラルフローを用いた診断においては、パラシュートの進行方向後方にCCDカメラ等の観察装置を配置していることから、前方を走るパラシュートが現状を乱すことがあり、正確な現状把握に課題が生じていた。

現在伏設されているパイプラインの多くは、長期にわたり保全対策が講じられていないものがあり、部分的に汚泥物や錆などの付着により半閉塞状況となっている管もある。こうした半閉塞状況の管はパラシュートで押しても送通できない場合や、除去が困難な場合もあり、こうした除去困難な部分的な半閉塞部をどうして取り除くか、取除く対策が課題となっている。

管路内の診断や閉塞部打開の為には空気圧をより強力にすることによって、各種装置の効率アップが可能となる。しかし、管路内へのスパイラルフローを用いたパラシュート送通においては、スパイラルフロー発生装置や管径によって、その空気圧力には限界が生ずることから、パラシュートに伝わる力にも限界が生じているのが現状である。こうした現状を打開するためにも空気圧のパワーアップが課題となっている。

具体的には、パラシュート後方にCCDカメラを装着する従来の方法においては、（１）パラシュートのスピードにより後方のカメラが上下に動き、安定しないことから、映像そのものがぶれる、（２）パラシュートが前方にあるため、前方の映像が遮られ、遠景が映らない、（３）パラシュートがカメラより先方にあるため、パラシュートが汚泥物を除去するなど現状を乱し、正確な現状を映像に残すことが出来ない、（４）パラシュートがCCDカメラを結束する電線を引張ることになって、結束電線に張力がかかり、カメラ体に障害を与えたり、断線の原因となるなど、カメラ体の耐用に支障をきたすなどの課題や欠点があった。

また、管路については長期間にわたり、その保全が行われていないケースが多く、管内に固形物や錆が残り、パラシュートの送通をも阻止する事態が発生するものであった。

さらに、スパイラルフローによるパラシュートの送通については、スパイラルフロー発生装置と管径によって空気圧にも限界があり、現実には管内に突起物や固形物付着などにより、パラシュートの送通が困難と成り、一時的に空気圧の強化が必要である。又、パラシュート前面部にカメラや電動ブラシを装着することは、パラシュート自体を重くすることになるなど問題を残すものである。
特許第３４２５１１２号公報

以上から、この出願の発明が解決しようとする課題は、発明者らが開発したスパイラルフローを用いた方法の問題点を解消してさらに発展させ、管路の傷や汚染状況を完全な形で把握し、現状を保全することや、管路の閉塞部分を開削し、送通や通水の改善を図ることのできる、新しい管路の診断保全方法を提供することである。

この出願の発明は、上記の課題を解決するために、CCDカメラをパラシュート体前面部に装着し、映像の安定とカメラこの出願の体への障害を防止する方法を提供し、これにより、カメラの動き安定させ映像のぶれを防止し、パラシュートによる映像遮断を回避し、現状を乱すことなく正確に映像に反映でき、結束電線に掛る張力を回避できるので、カメラ体の耐用が向上できる。

さらに、この出願の発明は、スパイラルフロー発生装置後方に圧縮気流（バックアップフロー）を送る装置を新たに配置する方法を提供し、パラシュートを安定して保持する支援システムとしてスパイラルフローと圧縮空気流の併用による推進力の強化し、これによって、システムを完全なものとする。

また、この出願の発明は、パラシュート前面部に電動ブラシを装着し、パラシュートを前後させ、小刻みに除去する方法を提供し、これにより管内に固形物や錆が残らないようにし、パラシュートの送通を容易にする。

要するに、この出願の発明は、管路内の現状把握と診断工程、さらには管路の閉塞部分を切り開き送通や通水の改善を図る方法であって、スパイラルフローにより、ロープ体先端に取付けたパラシュート体の前面部（先端）部に装着した観察部により、管路の現状保全や診断を行うと共に、パラシュート体前面部に固形物除去装置を配置し、閉塞部分を切開き送通、通水の改善を図るものである。

以上、この出願の発明によれば、パラシュートの前面部に取付けることによって、常にパラシュート体を膨らんだ状態に安定維持して、カメラを安定させ正確な映像を得ることができる。また、この取付け方法によって、カメラ体が管内底面に当たったりすることもなくカメラ自体の保全に役立ち、さらに、カメラに接続する電線に過大な張力がかからないので、断線の危険を防止することもできる。

また、この出願の発明は、パラシュート前面部に、先端をブラシ状の鋭利なものとした電動ブラシを配置することによって、管路内の断面積が半減した状態であっても、この電動ブラシを前後させて叩きながら、管路内を開削し推進することができる。

さらに、この出願の発明は、圧縮空気をスパイラル発生装置の後方から23〜25度の角度で送ることにより、最も効率が良く送風して、スパイラルフローを強力にバックアップする送風を可能とし、パラシュート前面部にカメラや電動ブラシを装着することによりパラシュートの自重を増すことに伴って、パラシュートの膨らみや、自在な動作を阻止するケースがあったとしても、これに対応することができる。

この出願の発明においては、スパイラルフローの特徴である、常にパラシュート体を膨らんだ状態に安定維持する効果を最大限に活用し、カメラを安定させ正確な映像を得るためには、パラシュートの進行・スピードが変わってもカメラ自体が安定することが必要であることから、種々研究検討した結果、この条件を満足させるカメラの配置は、パラシュートの前面部に取付けることであることが判明した。この取付け方法によってカメラ体が管内底面に当たったりすることもなくカメラ自体の保全にも役立つ上に、カメラに接続する電線に過大な張力がかからず、断線の危険も防止出来る効果もある。

既設パイプラインの多くは、長期間利用され、汚れや錆が発生し、管路内の断面積が半減しているケースも見られるため、布製のパラシュートではスパイラルフローを加圧してもこの部分を通過出来ないケースがみられる。

こうした状況にあって、この出願の発明では、先端をブラシ状の鋭利なものを前後させて叩きながら、管路内を開削することによって一層良好に推進することが出来ることが判明した。このことから、この出願の発明はパラシュート前面部に電動ブラシを配置することが新たな提案でもある。

しかしパラシュート前面部にカメラや電動ブラシを装着することによりパラシュートの自重を増すため、パラシュートの膨らみや、自在な動作を阻止するケースもあるため、スパイラルフローを強力にバックアップすることが必要であり、圧縮空気をスパイラル発生装置の前後で送る実験を繰返した結果、 後方から23〜25度の角度で圧縮空気を送ることが、最も効率が良い方法であることが判明したため、バックアップフローの方法とその装置について提案する。

（実施例１）
この出願の発明のカメラ4をパラシュート前面部２Ｆに配置した場合を、先行技術のカメラをに配置した場合と比較するため、次ぎの観点から比較実験をした。

（１）曲管やたるみ管内で視界の変化
（２）パラシュートの進行速度やCCDカメラの動き
（３）カメラに与える衝撃
曲管やたるみ管内で視界の変化に関する比較実験では、傾斜管においては、図１（ａ）に示すように、この出願の発明のカメラ4をパラシュート前面部２Ｆに配置した場合には、図６（ａ）に示すような先行技術のカメラ4を配置した場合に比較して、視野が広く、管のたるみ状況などの把握ができるものであった。

曲管において、図１（ｂ）に示すように、この出願の発明のカメラ4をパラシュート前面部２Ｆに配置した場合には、図６（ｂ）に示すような先行技術のカメラ4をに配置した場合に比較して、曲管部の状況がよく把握できるものであった。

直管内においては、図１（ｃ）に示すように、この出願の発明のカメラ4をパラシュート前面部２Ｆに配置した場合には、図６（ｃ）に示すような先行技術のカメラ4を配置した場合に比較して、後方Ｒに配置した場合には、パラシュート2が膨らんでも引っ張らなければカメラ4は底面に降下し、パラシュート2の速度によりカメラ4が上下動し、同時にパラシュート2の側面が現状を乱すものであったが、パラシュート前面部２Ｆに配置した場合には、パラシュート2が膨らんでいる限り、カメラ4は中心位置に維持されるものであった。

現場実験として、農業用ダムの用水導水管 延長150m 径500mmの管で実験
した。その結果においても、カメラ4をパラシュート前面部２Ｆに配置した場合には、現状を乱すことなく曲管部の接続状況や、たるみ部分での水溜まりなどが明確に把握することが出来るものであった。

ただし、実験時のカメラ・ワイヤー重量については、前面部配置カメラ4の重さを0.5 kg、150mのワイヤーの重さを10.0 kgとした。
（実施例２）
図２（ａ）に示すように、モータ６駆動の電動ブラシ5を、パラシュート前面部２Ｆに配置したこの出願の発明の場合を、先行技術の除去用ブラシをに装着した場合と比較するための比較実験をした。

後方に装着した先行技術の除去用ブラシ5では、管内面に固めの固形物又は錆（以下固形物Ｃで代表する）が形成されたときには、管内面に形成の固めの固形物Ｃ等がパラシュート2の送通を阻むケースが多いものであった。従って、パラシュート2に除去用ブラシ5を装着してあったとしても、後方Ｒに装着した先行技術の除去用ブラシ5では汚物や錆などの附着物Ｃの除去効果が少なかった。これに対し、この出願の発明のこの除去装置は、図２（ａ）に示すような構造を有し、まずパラシュート2を送通させるためにパラシュート前面部２Ｆに電動ブラシ5による除去装置を装着させ、操作する方法である。詳細には、その除去装置は小型モーター6の先端に針金状ブラシ、又はプラスチック状ブラシを装着させて回転させるものであって、前記ブラシ5を回転させながらパラシュート2を前後させ、小刻みに管路1ａ内面に形成された固めの固形物Ｃ除去し進む方法である。

パラシュート2表面に凸凹状又は表面が粗い布を張り付けて前後させ、これによって附着物Ｃを除去する方法である。

なお、汚物及び付着物Ｃの除去を改善するために次ぎの方法を採用することができる。

パラシュート2は先端が細く、スパイラルフローＦＳの圧力によって進行が可能と考えられるが、大口径からある程度の口径以下になると、空気圧がはね返ることが判明した。したがって、この場合には、管路１a内が固形物Ｃなどにより断面が狭小になる。断面が狭小になれば、その場合には、閉塞部を拡大する必要がある。

上記において、先端が細いパラシュートが、スパイラルフローの圧力によって進行が許容される口径を検証するため、図２（b）に示すような実験装置を用いて 技術的に送通可能な口径（断面積）を求める実験を行った。この場合、管路内径を、図示の寸法条件、この出願の流内径１００ｍｍΦに対して、分流内径７５ｍｍΦ、５０ｍｍΦ、２５ｍｍΦとして行った。

上記実験の結果、この出願の管に続く次段の管径が、この出願の管の管径に対して3/4から1/2までは送通可能であるが、1/4以下になると実質的に送通が不可となるものであった。
（実施例３）
スパイラルフローFSを用いた管路保全システムにより、大口径管路を送通させる場合、あるいは管内の固形附着物Cを除去する場合などには、管路１a内をパラシュート2で円滑に流下させることが困難であることから、バックアップが必要であり、このため、スパイラルフローFSの推進力を強化するため圧縮空気L流併用による手法を検討するために、図３(a)に示す推進力強化装置を使用して次ぎの実験を行った。

図３(a)において、スパイラルフロー発生装置７から伸びる自在ホース71の先端は、パラシュート2を送通させるパイプ1に差し込んだ状態で、ホース固定チューブ72に圧縮空気Lを送気膨張することにより固定される。スパイラルフロー発生装置７の上流側にバックアップフロー発生装置8が接続される。バックアップフロー発生装置8において、バックアップフローFBはその流れの角度が２３度として図示される。

図３(a)に示す推進力強化装置において、バックアップフロー発生装置8はスパイラルフローFSを後方から支援するシステムであることや、ワイヤ3の挿通に支障をきたさないことが重要であることから、スパイラルフロー発生装置7の後方に接続される。

この場合、バックアップフローFBは管1に対し斜角で圧縮気流Lを送ることが必要であり、その角度によって加圧力やスパイラルフローFSへの影響力が異なることから種々検討した。その結果、最も効率の良い角度は25〜23゜であることが判明したため、23゜を圧縮気流の注入角度とした。

ここで、パワーアップの方法は、次の通りである。

スパイラルフローFSの牽引力をバックアップするために、圧縮気流Lを同時に加えることにより、牽引アップの可能性について大口径管（φ600mm）内に突起物を付けて送通させる実験を行った。スパイラルフローFSのみを用いた場合、牽引力のピークはφ600mm内で35 kg程度が限界となり、バックアップのため圧縮気流（バックアップフロー）を後方から送風する方式とした。

なお、スパイラルフローFSについては発生装置7の管径100mmから120mm程度をピークにその効果が低下することから、この装置を利用してコンプレッサー圧力を上げても牽引力には限界があることが実証済みである。

スパイラルフローFSとバックアップフローFBとしての圧縮気流Lとの流れ方を実験から考察すると次のようであった。

両気流の流れの性質を検証するため、管1内にビニールテープの吹流し9を押入して、夫々の流れ方を観察した。その結果、スパイラルフローFSのみによるときは、図３（b）に示すように、ビニールテープの吹き流れは絡み合うことなくさざ波状に流れるものであった。

一方、圧縮気流（バックアップフローBF）のみによるバックアップフローは、図７（a）に示すように、ビニールの吹流し9が下流に進むにつれて波が乱れビニールが絡み合い、管1の底に沈んだ状態となることが判明した。したがって圧縮気流BFのみでは乱流となり、管1の中心に集中しないためパラシュート2を正確に送通しないことが判明した。

これに対して、スパイラルフローFSとバックアップフローFBの組合せて送風したとき、両フローによる場合の流れ方は、図４に示すように、スパイラルフローFSの後方から圧縮気流のバックアップフローFBを送ったときには、スパイラルフローFSはその流れ状態が崩れること無く、外周から加圧された形でビニールテープの吹き流れがさざ波状に流れることが判明した。すなわち、すべてのバックアップフローBFとしての圧縮気流がスパイラルフローFSに巻き込まれ加圧されることになる。
スパイラルフローFSとバックアップフローFBの併用による牽引力について、管径とパラシュート口径をパラメータとして、スパイラルフローのみの場合との比較をしたところ、次の表１に示される実験値が得られた。

上記の実験結果から、スパイラルフローFSに圧縮空気（バックアップフローFB）を重ねることによって、大きく加圧されることが判明した。

なお、φ600mmの管内にφ500、450、400、250mmの口径の異なるパラシュートを押入しても、それぞれパラシュートの口径断面積に比した牽引力が得られることが判明した。

管内の一部分（6m区内）を満水にし、パラシュートで押出した時、末端に立てた管内の水位の上昇程度を観測するため、図５に示す装置を用いて、管内水の押し上げ実験をした。

ただし、ワイヤーロープは、カメラなしの条件で使用した。

実験の結果は、表2の通りであった。

上記表2から、スパイラルフローFSとバックアップフローFBを比較するとスパイラルがバックアップフローFB より2割増の値となるものであった。

実際、管径200mm内に圧送するパラシュート2はスパイラルフローFSのみで60kgを押し上げ、更にバックアップフローFBを加圧すると132kgを押し上げる程の大きな力があることが判明した。

この出願の発明のカメラをパラシュート前面部に配置した場合のたるみ管内で視界の変化に関する比較実験の形態を示し、図１（ａ）は傾斜管のときの状況を、図１（ｂ）は曲管部のときの状況を、図１（ｃ）は直管のときの状況を示す図である。 電動ブラシを、パラシュートの前面部に配置したこの出願の発明の概要を示す図であり、（ａ）は汚物及び付着物の除去方法を改善するに当たって、その使用方法を説明するための概要図であり、（ｂ）は、その場合において、技術的に送通可能な口径を求める実験を説明するための図である。 スパイラルフローをバックアップする方法を説明するための図であり、（ａ）はバックアップフロー発生装置の概要図であり、（ｂ）はスパイラルフローのみを適用した場合の吹流しの状態を模式的に示す図であり、（ｃ）はスパイラルフローを適用した場合の、パラシュートの状態を示す図である。 スパイラルフローとバックアップフローを組み合わせたときの流れを模式的に示す概要図である。 管内の一部分（6m区内）を満水にしてパラシュートで押出した時、末端に立てた管内の水位の上昇程度を観測するための実験装置の概要図である。 図１との対比で、従来のカメラをパラシュート後方に配置した場合のたるみ管内で視界の変化に関する比較実験の形態を示し、図６（ａ）は傾斜管のときの状況を、図６（ｂ）は曲管部のときの状況を、図６（ｃ）は直管のときの状況を示す図である。 スパイラルフローをバックアップする方法との対比でバックアップフローのみを適用した場合を説明するための図であり、（ａ）はバックアップフローのみを適用した場合の吹流しの状態を模式的に示す図であり、（ｂ）はバックアップフローを適用した場合の、パラシュートの状態を示す図である。

符号の説明

１ パイプ
１ａ 管路
２ パラシュート
F パラシュート前面部
R パラシュート後方
３ ワイヤロープ
４ ＣＣＤカメラ
５ ブラシ
６ 小型モータ
７ スパウラルフロー発生装置
７１ 自在ホース
７２ ホース固定チューブ
８ バックアップフロー発生装置+
９ ビニールテープ吹流し
１０ 水
Ｃ 付着物
ＦＳ スパイラルフロー
ＦＢ バックアップフロー
Ｌ 圧縮空気

Claims (7)

1. ロープ体先端に取付けたパラシュート体が、パラシュートの進行・スピードに拘らず常にスパイラルフローにより膨らんだ状態に安定維持されるパラシュート体の前面部中央にCCDカメラを装着し、圧縮気流の供給により生成させたスパイラルフローにより、ロープ体先端に取付けたパラシュート体の前面部中央に装着したCCDカメラを観察部に用い、CCDカメラを安定した位置で診断可能とした工程を含むことを特徴とする管路診断保全方法。
2. 請求項１において、スパイラルフロー発生装置の後方に圧縮空気送風装置を配置して管路内でパラシュート体の送通牽引力を強化し、スパイラルフローを強力にバックアップすることにより、パラシュート前面に装着したCCDカメラを安定的に操作可能としたことを特徴とする管路診断保全方法。
3. 請求項２において、スパイラルフロー発生装置の後方から23〜25度の角度で送ることにより、パラシュート体の送通牽引力を強化したことを特徴とする管路診断保全方法。
4. ロープ体先端に取付けたパラシュート体が、パラシュートの進行・スピードに拘らず常にスパイラルフローにより膨らんだ状態に安定維持されるパラシュート体の前面部中央に電動ブラシを装着し、圧縮気流の供給により生成させたスパイラルフローにより、パラシュート体を小刻みに前後させながら、ロープ体先端に取付けたパラシュート体の前面部中央に装着した電動ブラシを用い、汚泥固形物、錆等による管路内の閉塞部分を開削する工程を含むことを特徴とする管路の保全方法。
5. 請求項４において、スパイラルフロー発生装置の後方に圧縮空気送風装置を配置して管路内でパラシュート体の送通牽引力を強化し、スパイラルフローを強力にバックアップすることにより、パラシュート前面に装着した電動ブラシを安定的に操作可能としたことを特徴とする管路の保全方法。
6. 請求項５において、スパイラルフロー発生装置の後方から23〜25度の角度で送ることにより、パラシュート体の送通牽引力を強化したことを特徴とする管路の保全方法。
7. スパイラルフロー発生装置の後方に圧縮空気送風装置を配置して管路内でパラシュート体の送通牽引力を強化し、スパイラルフローを強力にバックアップすることにより、パラシュート前面に装着したCCDカメラ及び電動ブラシを安定的に操作可能とした工程含むことを特徴とする管路診断保全方法。

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