JP6831552B2 - 更生管及び熱交換用チューブの設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設管内に更生管及び熱交換用チューブを設置する方法に関する。

下水管等の既設管は長年の使用により劣化し、その耐用年数は一般に約５０年とされているため、耐用年数を超えた既設管は年々増加しているため所定時期に補修を行うことが必要となる。

既設管補修方法として既設管の内面に更生管を設置する方法が知られている。この方法では、硬化性の管状ライニング材を既設管内に導入した後、ライニング材を既設管の内面に押圧した状態で硬化させる。これにより、既設管の内側に更生管が形成されることにより下水管が補修される。

近年では、既設管の内側に更生管を設置する際に、熱交換用のチューブを既設管内面と更生管との間に設置することが行われている（特許文献１）。熱交換用チューブに地上から水などの熱交換用媒体を流し、下水管内部の下水との間で熱交換し、ヒートポンプを介して融雪や路上凍結防止などに利用することができる。特許文献１では、更生管と熱交換用チューブの設置について、具体的な設置方法は提案されていない。

一方、特許文献２にも同様に、更生管と熱交換用チューブの設置について記載されており、この設置は、熱交換用チューブを既設管内に配置した後、更生管の材料となる管状ライニング材を既設管内に導入し、更生管を形成するという手順で行われる。

特開２００２−３４８９４２号公報 特表２００８−５２０９５３号公報

上記のようなライニング材及び熱交換用チューブ設置は、下水の流れを遮断して行うため、可能な限り効率的且つ短時間で行う必要がある。また、特許文献２の、ライニング材と熱交換用チューブマットを別々に設置する方法では、ライニング材の引き込みが難しいという問題があった。したがって、本発明の目的は、既設管の更生管と熱交換用チューブを効率的且つ短時間で設置することができる方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の更生管及び熱交換用チューブの設置方法は、
地中に設置された既設管内に、該既設管を補修するための更生管と、前記既設管内において熱交換用の媒体を流通させるための熱交換用チューブから構成された熱交換用チューブマットとを設置する方法であって、
前記更生管を形成するための硬化性のライニング材と前記熱交換用チューブマットとを地上に配置したベルトコンベア上に、前記熱交換チューブマット、その上に前記ライニング材の順で配置し、該ベルトコンベア上で互いに位置がずれないようにまとめて前記ライニング材と前記熱交換用チューブマットとの一体物を形成する一体化工程と、
前記ベルトコンベアで前記熱交換チューブマットと前記ライニング材の一体物を前記既設管に接続されたマンホールへ搬送する搬送工程と、
前記一体物を、前記熱交換用チューブマットが前記既設管と前記ライニング材との間に配置されるように、前記既設管内に導入する導入工程と、
前記ライニング材を前記既設管の内面側に押圧した状態で、前記ライニング材を硬化させることにより更生管を形成し、これによって前記熱交換用チューブマットを固定する固定工程と、を含むことを特徴とする。

この構成によれば、ライニング材と熱交換用チューブマットとが、別々に既設管内に導入されるのではなく、導入前に事前に地上のベルトコンベア上でまとめられて一体化されることで作業性が向上する。そして、ベルトコンベアによって両者を同時に既設管内に導入することができるので、施工作業を効率化及び短時間化することができる。また、ライニング材と熱交換用チューブマットを一体化することで、両者の互いの位置ズレが生じることがなくなるため、導入時の引き込み動作も容易となる。また、既設管内を流れる水と熱交換をするためには、既設管内の下方に熱交換用チューブマットを配置することが適切であるが、上記のように一体化することで、所望の位置から上下方向にも位置ズレを生じさせることなく、熱交換用チューブマットを設置することが可能となる。
また、重量の大きなライニング材と熱交換用チューブマットであるが、一体化工程後、導入工程の間もベルトコンベアで搬送しているので、導入するときのライニング材と熱交換用チューブマットの互いの位置ずれを防止することが可能となる。

請求項２に記載の更生管及び熱交換用チューブの設置方法は、
前記一体化は、前記ライニング材の前記熱交換用チューブマットに接する面、及び前記熱交換用チューブマットの前記ライニング材に接する面のうち一方又は両方に施した接着剤により接着することにより行うことを特徴とする。

この構成によれば、接着剤をライニング材及び／又は熱交換用チューブマットに施すのみで両者を一体化することができるので、導入作業の容易化が図られる。

本発明によれば、既設管の補修において、既設管用のライニング材と熱交換用チューブマットを効率的、短時間、高精度で設置することができる。そして、既設管の補修と同時に、熱交換用チューブを利用して路面などの融雪や凍結防止などに使用することができる。

熱交換用チューブマットの平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 ライニング材の斜視図（ａ）及び畳んだ状態の断面図（ｂ）である。 熱交換用チューブマットとライニング材の既設管への導入作業を示す説明図である。 熱交換用チューブマットとライニング材を一体化した状態の断面図である。 熱交換用チューブマットとライニング材が設置された状態を示す断面図である。 図５のＡ−Ａ´断面図である。 熱交換用チューブマットの他の例を示す断面図である。 本発明の方法の他の実施の形態を示す説明図である。 図８のＸ−Ｘ´断面図である。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に使用する熱交換用チューブから構成されるマットの一例を示す一部平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。図示されているように、熱交換用チューブマット１０は、５本の熱交換用チューブ１０ａ〜ｅから構成されており、各熱交換用チューブ１０ａ〜ｅは並列に配置されていて、熱交換用チューブマット１０は全体として長尺平板状となっている。

図１（ａ）に示されているように、熱交換用チューブマット１０の一端１０ｍでは、各熱交換用チューブ１０ａ〜ｅは曲線的に折り返されており、熱交換用チューブ１０ａ〜ｅ内に流入した媒体は、熱交換用チューブマット１０の一端１０ｍまで流れた後、流入した方向に戻るように構成されている。

熱交換用チューブ１０ａ〜ｅは可撓性を有するものが取扱性や既設管の内面に沿わせることができる点で好ましい。なお、熱交換用チューブ１０ａ〜ｅは断面円形のものを例示しているが、これに限られず断面角形など、熱交換用媒体を流通させることができればどのような形状でもよい。図示した例では、５本の熱交換用チューブから構成される熱交換用チューブマット１０を示しているが、５本に限らず、１本のみで構成してもよいし、５本以外の複数本で構成してもよく、流路及びチューブの数は、熱交換率などを考慮して適宜変更することができる。

各熱交換用チューブ１０ａ〜ｅは、必要に応じて連結具１５で互いに固定するか、あるいは接着剤で互いに接着することなどにより一体化されていることが好ましい。これにより、後で説明する既設管への導入作業時に取扱いが容易となる。

熱交換用チューブマット１０の長さ方向の長さは熱交換効率を考慮して適宜設定すればよく、特に限定されない。例えば、２５〜５０ｍである。熱交換用チューブ１０ａ〜ｅの材質は、所望の熱交換効率が得られれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等のプラスチック製のチューブや、鋼管やアルミニウム管などの金属製の管を使用することができる。

熱交換用チューブ１０ａ〜ｅから構成される流路の断面積は、熱交換効率により適宜設定することができるが、例えば、内径が１０〜２０ｍｍである。熱交換用チューブ１０ａ〜ｅを流れる熱交換用媒体は、特に限定されないが、例えば、水、あるいは水とアルコール又はエチレングリコールの混合物（不凍液）である。

次に、ライニング材について説明する。図２（ａ）は、ライニング材の一例を示す斜視図である。図示のように、ライニング材２０は、硬化性樹脂組成物を含む管状物２２、必要に応じてその管状物２２の内面及び外面を保護するために設けられるインナーフィルム２４及びアウターフィルム２６を有する。

ライニング材２０は、施工前の保管状態では、図２（ｂ）の断面図に示すように、畳んだ状態とされて平板状となっている。このように畳んだ状態で下水管内に導入される。

図３は、熱交換用チューブとライニング材を下水管の内側に導入する際の説明図である。図示のように、下水管１００は２つのマンホール１０２−１、１０２−２の間に配置されており、その２つのマンホール１０２−１、１０２−２と連通接続されている。熱交換用チューブマット１０とライニング材２０は、地上から一方のマンホール１０２−１を介して下水管１００に導入される。導入は、他方のマンホール１０２−２を介して牽引材３１で牽引することにより行うことができる。なお、作業時には下水管内にパッカー９０が配置されて下水の流れを堰き止めている。

本発明において特徴的なことは、熱交換用チューブマット１０とライニング材２０をまとめて一体化した後、下水管１００内に導入することである。本実施の形態では、ライニング材１０は、ライニング材用容器５０に畳んだ状態で保管されており、熱交換用チューブマット１０は、熱交換用チューブマット保持体５２に巻回した状態で保持されている。ライニング材２０と熱交換用チューブマット１０を一端から取出し、例えば、これらを結束バンドなどの結束材を使用して一定間隔で束ねる、あるいは接着剤で互いに接着するなどによりまとめて一体物とし、これを下水管１００内に引き込んで導入する。

図示中、符号２５は、必要に応じて、熱交換用チューブマット１０と下水管１００との間に配置されるスリップシートである。スリップシート２５は、熱交換用チューブ１０とライニング材２０との一体物３０を引き込みやすくするために配置される。スリップシート２５の配置は、例えば、一体物３０の導入前にマンホール１０２−１の底部に巻回した状態で配置しておき、一体物３０の導入と同時にスリップシート２５も一緒に引き込んで導入する方法が挙げられる。また、地上において、熱交換用チューブマット１０とライニング材２０とを一体化する際に、スリップシート２５も一緒に一体化してもよい。この場合には、スリップシート２５は、熱交換用チューブ１０のライニング材２０が配置される側とは反対側の面上に配置される。一体化は接着剤を施すことなどにより行うことができる。スリップシート２５は、例えば、プラスチック製（ポリエチレン）のシートからなり、シート表面には石鹸水などの滑剤が施されていることが好ましい。スリップシート２５の幅は、例えば、下水管１００の周長の４０〜６０％であり、厚さは、例えば、０．２〜０．５ｍｍである。

図４は、ライニング材２０と熱交換用チューブマット１０とを一体化した状態の断面図である。導入時には、図示しているように、熱交換用チューブマット１０が下側、ライニング材２０側上側とした状態とすることが、熱交換用チューブマット１０を既設管内の下側に配置できる点で有利である。

ライニング材２０と熱交換用チューブマット１０との一体化に接着剤を使用する場合には、ライニング材２０の熱交換用チューブマット１０と接する面、及び熱交換用チューブマット１０のライニング材２０に接する面のうち一方又は両方に接着剤を施すことが好ましい。

接着剤の使用は、スプレーにより接着剤を噴霧する方法や、両面テープを貼り付けるなどにより行うことができる。これによりライニング材２０と熱交換用チューブマット１０との互いに位置がずれることなく、所望とする既設管内の位置に難なく配置することができる。

図３に示しているように、本実施の形態では、ベルトコンベア５６を地上に配置して、熱交換用チューブマット１０とライニング材２０とをこの順でベルトコンベア５６上に配置し、ベルトコンベア５６を稼働させて熱交換用チューブマット１０とライニング材２０とを引き込まれている。上述した熱交換用チューブマット１０とライニング材２０との一体化はこのベルトコンベア５６上で行うことが作業性の点で好ましい。

ライニング材２０と熱交換用チューブマット１０の重量は重く、一体化工程後、導入工程の間に手作業で一体物を搬送すると余計な力が入ってライニング材２０と熱交換用チューブマット１０の互いの位置にズレが生じる場合がある。しかしならが、一体化後導入前にベルトコンベア５６で搬送することにより、導入するときのライニング材２０と熱交換用チューブマット１０の互いの位置ずれを防止することが可能となる

ライニング材２０と熱交換用チューブマット１０の導入は、熱交換用チューブマット１０が所望の位置に配置されるように位置を調整しながら行うことが好ましい。熱交換用チューブマット１０の配置位置は、図示した例では、熱交換用チューブマット１０の一端が、下水管１００の導入側とは反対側の端部１００ａよりも内側に位置することが好ましい。ライニング材２０と熱交換用チューブマット１０を下水管１００内に導入した後、所望の位置でライニング材２０及び熱交換用チューブマット１０を切断する。

次に、ライニング材２０の硬化作業について説明する。ライニング材２０の硬化作業は従来の方法で行えばよい。すなわち、図示していないが、まず、ライニング材２０を拡径するために、ライニング材２０の両端を閉塞部材で閉塞し、これにより形成されたライニング材内側の空間に密閉空間を形成する。次いで、この密閉空間に圧縮空気を供給し、ライニング材２０を畳まれた状態から断面円形の状態にするとともにライニング材を下水管の内面側に対して押圧する。

この押圧状態で、ライニング材２０の硬化作業を行う。硬化作業は、ライニング材２０が光硬化性の場合はライニング材２０に内側から光を照射し、ライニング材２０が熱硬化性の場合はライニング材２０を蒸気などで加熱する。硬化した後、ライニング材２０の管口処理を行う。この硬化作業により、熱交換用チューブマット１０がライニング材２０と下水管１００との間の位置で固定される。これにより更生管２０が形成される。

図５は、更生管及び熱交換用チューブマットが設置され、熱交換用チューブにホース１７−１、１７−２を接続した状態を示す断面図であり、図６は図５のＡ−Ａ´断面図である。図示のように、既設管１００内部の下方において、既設管１００と更生管２０との間に熱交換用チューブマット１０（１０ａ〜１０ｅ）が配置されている。熱交換用チューブマット１０の各熱交換用チューブ１０ａ〜ｅの延在方向は既設管１００の延在方向と同一である。

熱交換用チューブ１０ａ〜ｅは、その端部において、ホース１７−１、１７−２とそれぞれ接続されており、ホース１７−１、１７−２はマンホール内壁に添わせて固定されて地上に配置されたヒートポンプ６０と接続されている。例えば、ホース１７−１を介して、５本の熱交換用チューブ１０ａ〜１０ｅ（図示中１０−１）に熱交換用媒体が流入すると、下水管１００内で熱交換が行われた後、熱交換用媒体は反対側の５本１０ａ〜１０ｅからホース１７−２を介して、地上のヒートポンプに流入する。

以上により、本発明の設置方法が完了する。本発明では、ライニング材２０と熱交換用チューブマット１０とを同時に下水管内に導入するので、施工作業を効率化、短時間化、高精度化することができる。そして、下水管１００の補修を行えるとともに、熱交換用チューブマット１０を利用して得た下水熱を路面などの融雪や凍結防止などに使用することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図７（ａ）及び（ｂ）は、熱交換用チューブマットの他の例を示す断面図である。図７（ａ）に示されているように、熱交換用チューブマット８０は、それぞれのチューブは隣り合うチューブと壁部を共有している。このように熱交換用チューブマットは全体が一体成形されたものでもよい。

また、図７（ｂ）に示されているように、板状の部材の内部に熱交換用の流通路が形成されている構成を有する熱交換用チューブマット９０としてもよい。図７（ａ）及び（ｂ）の熱交換用チューブマットはいずれも可撓性を有する部材（プラスチック等）で形成されていることが好ましい。これにより、既設管の壁面の曲面に沿わせて隙間なく配置することが可能となる。

図８は、本発明の方法の他の例を示す説明図であり、図９は、図８のＸ−Ｘ´断面図である。図３〜６に示した実施の形態では、熱交換用チューブが１０ａ〜ｅが既設管内の途中で折り返している例を示したが、本実施の形態では、熱交換用チューブマット１０を下水管１００の長さ方向全体に亘って敷設し、他方のマンホール１０２−２内部において折り返す例を示している。

図９の断面図は、熱交換用チューブの折り返し構造を示す断面図である。図示のように、マンホール１０２−２の壁面に沿って集合ホース１９が設けられている。集合ホース１９は既設管１００内を通る水等の流れを妨げないように、上半分では断面視で既設管１００の周りに配置されている。一方、下半分では熱交換用チューブと接続されている。図示した例では、熱交換用チューブマット１０を構成する複数の熱交換用チューブのうち、半分のチューブ（図示した例ではチューブ１０ａ〜１０ｅ）を流れてきた熱交換用媒体は、ホース１９内部を流れた後、他方のチューブ１０ｆ〜１０ｋに流入するようになっている。この実施の形態では、熱交換用チューブマット１０が熱交換に十分な長さを有しているので、熱交換用媒体と既設管内部との熱交換を確実に行うことが可能である。

なお、本発明において、既設管は下水管に限らず、上水道管路、農業用水路、工業用水路などの既設管にも適用することができる。このような管路を流れる水の温度は一年を通して大きく変動することがなく、冬季では高温の熱源として、夏季では低温の熱源として活用することが可能である。

１０ 熱交換用チューブマット
１０ａ〜１０ｊ 熱交換用チューブ
２０ ライニング材
２２ 管状体
２４ インナーフィルム
２６ アウターフィルム
３０ 一体物
５０ ライニング材用容器
５２ 熱交換用チューブマット保持体
５６ ベルトコンベア
６０ ヒートポンプ
８０、９０ 熱交換用チューブマット

Claims (4)

1. 地中に設置された既設管内に、該既設管を補修するための更生管と、前記既設管内において熱交換用の媒体を流通させるための熱交換用チューブから構成された熱交換用チューブマットとを設置する方法であって、
   前記更生管を形成するための硬化性のライニング材と前記熱交換用チューブマットとを地上に配置したベルトコンベア上に、前記熱交換チューブマット、その上に前記ライニング材の順で配置し、該ベルトコンベア上で互いに位置がずれないようにまとめて前記ライニング材と前記熱交換用チューブマットとの一体物を形成する一体化工程と、
   前記ベルトコンベアで前記熱交換チューブマットと前記ライニング材の一体物を前記既設管に接続されたマンホールへ搬送する搬送工程と、
   前記一体物を、前記熱交換用チューブマットが前記既設管と前記ライニング材との間に配置されるように、前記既設管内に導入する導入工程と、
   前記ライニング材を前記既設管の内面側に押圧した状態で、前記ライニング材を硬化させることにより更生管を形成し、これによって前記熱交換用チューブマットを固定する固定工程と、を含むことを特徴とする更生管及び熱交換用チューブの設置方法。
2. 前記一体化は、前記ライニング材の前記熱交換用チューブマットに接する面、及び前記熱交換用チューブマットの前記ライニング材に接する面のうち一方又は両方に施した接着剤により接着することにより行う、請求項１に記載の設置方法。
3. 前記一体化工程において、前記熱交換用チューブマットの前記ライニング材が配置される側とは反対側の面上にスリップシートを配置して、該スリップシートを前記熱交換用チューブマットに一体化させる、請求項１又は２に記載の設置方法。
4. 前記導入工程において、前記熱交換用チューブマットは、隣り合う２つのマンホールの間に設置された前記既設管の長さ方向全体に亘って敷設され、
   前記熱交換用チューブマットは、一方のマンホールから他方のマンホールに熱交換用媒体を流す上流側の熱交換用チューブと、前記他方のマンホールから前記一方のマンホールに向かって前記熱交換用媒体を流す下流側の熱交換用チューブと、を有し、
   前記上流側の熱交換用チューブと前記下流側の熱交換用チューブとは、前記他方のマンホールの内壁面に沿って前記既設管の上方側を囲むように配置された集合ホースを介して接続される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の設置方法。

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