(57)【要約】【課題】本発明は上記事情に鑑み、衝撃波を利用して埋設配管等の管壁の減肉状況を迅速かつ簡単に把握できる導管の劣化診断設備、導管の劣化診断方法を提供する。【解決手段】内部が液体によって満たされた導管の劣化を、衝撃波を利用して診断する方法であって、導管内と外部との間を連通する連通管１３を通して導管内の液体を外部に排出させている状態から、連通管１３内の液体の流れを遮断し、流れを遮断することによって発生する衝撃波を、導管の軸方向において互いに離間した位置で検出する。導管内から流出している液体の流れを遮断すれば、液体の流れが急に止められることによって、液体内に、急峻に圧力が変化する衝撃波を発生させることができる。よって、この衝撃波の到達時間のずれに基づいて算出される衝撃波の伝播速度も正確に把握することができるから、測定位置の間に存在する導管の劣化をより正確に診断することができる。【選択図】図１
2010230418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が液体によって満たされた導管の劣化を、衝撃波を利用して診断する方法であって、
前記導管内と外部との間を連通する連通管を通して該導管内の液体を外部に排出させている状態から、前記連通管内の液体の流れを遮断し、
流れを遮断することによって発生する衝撃波を、前記導管の軸方向において互いに離間した位置で検出する
ことを特徴とする導管の劣化診断方法。
【請求項２】
前記連通管内の液体の流れを遮断する前に、該導管内の液体の圧力変動を検出し、
該液体の圧力変動の振幅が所定の値以下になった後、前記連通管内の液体の流れを遮断する
ことを特徴とする請求項１記載の導管の劣化診断方法。
【請求項３】
前記連通管内の液体の流れを遮断する前に、前記連通管を通して外部に流出する液体の流量を調節する
ことを特徴とする請求項１または２記載の導管の劣化診断方法。
【請求項４】
前記導管が、埋設された水道管である
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の導管の劣化診断方法。
【請求項５】
前記導管について、その使用限界となる限界肉厚を決定し、
該限界肉厚の前記導管は破損しないが、該限界肉厚よりも薄い前記導管は破損し得る推定破損圧力の衝撃波を発生させる
ことを特徴とする請求項４記載の導管の劣化診断方法。
【請求項６】
内部が液体によって満たされた導管の劣化を、衝撃波を利用して診断するための設備であって、
前記導管内の液体に対して衝撃波を加える衝撃波発生手段と、
前記導管の軸方向において互いに離間するように配設された、該導管内の液体の圧力を測定する複数の圧力測定手段とを備えており、
前記衝撃波発生手段は、
前記導管内と外部との間を連通する連通管と、
該連通管に設けられ前記導管内と外部との間を連通遮断する連通遮断手段とを備えている
ことを特徴とする導管の劣化診断設備。
【請求項７】
前記衝撃波発生手段を制御する制御手段を備えており、
該制御手段は、
前記連通管を通して前記導管内の液体を外部に排出している状態において、前記複数の圧力測定手段が測定した液体の圧力に基づいて、診断開始の可否を判断する機能を有している
ことを特徴とする請求項６記載の導管の劣化診断設備。
【請求項８】
前記衝撃波発生手段は、
前記連通管を通して外部に流出する液体の流量を調節する流量調節手段を備えている
ことを特徴とする請求項６または７記載の導管の劣化診断設備。
【請求項９】
前記連通遮断手段が空気圧によって作動するバルブ装置であり、
該バルブ装置は、
液体通路を開閉する弁体と、該弁体の作動を制御するエアシリンダと、を備えたバルブ部と、
前記エアシリンダにおけるピストン側空気室と連通されたピストン側流路と、前記エアシリンダにおけるロッド側空気室と連通されたロッド側流路とを有し、両流路を高圧空気を供給する高圧空気源または大気解放された大気開放口に接続する作動空気供給部とを備えており、
前記バルブ部の弁体は、
前記エアシリンダのピストンの移動方向に沿って弁座に対して接近離間し、かつ、液体によって弁座に向かう方向に沿った付勢力が常時付与されるように設けられており、
前記作動空気供給部は、
前記２つの流路のうち、一の流路が前記高圧空気源に接続されると、他の流路が前記大気開放口に接続されるように接続を切り換えるものである
ことを特徴とする請求項６、７または８記載の導管の劣化診断設備。
【請求項１０】
前記導管が、埋設された水道管である
ことを特徴とする請求項６、７、８または９記載の導管の劣化診断設備。
【請求項１１】
前記衝撃波発生手段を制御する制御手段を備えており、
該制御手段は、
前記導管の使用限界となる限界肉厚と、該限界肉厚の前記導管は破損しないが該限界肉厚よりも薄い前記導管は破損し得る推定破損圧力と、を関連づけた発生衝撃波情報を記憶した発生衝撃波記憶手段を備えており、
該発生衝撃波情報に基づいて、所定の衝撃波が発生するように前記連通遮断手段を作動させる
ことを特徴とする請求項１０記載の導管の劣化診断設備。
【請求項１２】
流体の流れる流体流路を遮断連通するバルブ装置であって、
流体流路を開閉する弁体と、該弁体の作動を制御するエアシリンダと、を備えたバルブ部と、
前記エアシリンダにおけるピストン側空気室と連通されたピストン側流路と、前記エアシリンダにおけるロッド側空気室と連通されたロッド側流路とを有し、両流路を高圧空気を供給する高圧空気源または高圧空気源よりも低圧の低圧空気源に接続する作動空気供給部とを備えており、
前記バルブ部の弁体は、
前記エアシリンダのピストンの移動方向に沿って弁座に対して接近離間し、かつ、液体によって弁座に向かう方向に沿った付勢力が常時付与されるように設けられており、
前記作動空気供給部は、
前記２つの流路のうち、一の流路が前記高圧空気源に接続されると、他の流路が前記低圧空気源に接続されるように接続を切り換えるものである
ことを特徴とするバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導管の劣化診断設備に関する。水道管や油圧装置の油圧配管等の導管は、その内部を水や作動油等の液体が流れるため、長期間の使用による腐食等による劣化が発生する。かかる劣化の進行により管壁の肉厚が薄くなると、内部を流れる液体の圧力や外圧によって導管が破損してしまう可能性があるので、適宜管壁の肉厚や腐食状態を検査する必要がある。導管が露出している場合には、目視検査や超音波等を用いて上記のごとき欠陥を直接検査することができる。しかし、導管が地中等に埋設されている場合には、導管を直接検査することは困難である。
本発明は、かかる直接検査が困難な埋設管等の劣化を診断する導管の劣化診断設備、導管の劣化診断方法およびバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
埋設されている導管の劣化を診断する方法として、特許文献１記載の技術が開発されている。
この特許文献１には、地中に埋設されている水道管等の導管を検査する技術が開示されている。この技術では、導管内の液体に衝撃波を付加して、導管の管軸方向に離隔した２以上の測定点にてこの衝撃波の到達時刻をそれぞれ検出するようになっている。この検出値に基づいて衝撃波の伝播速度を算出し、この衝撃波の伝播速度と、導管の管種、導管の口径、導管の支持方法、上記液体の体積弾性係数等に基づき導管の平均管厚を算出している。そして、導管の性能劣化は、算出された導管の平均管厚に基づいて判定している。
【０００３】
ここで、水道管内の水に衝撃波を加えると、水中を伝播する間に衝撃波は減衰するが、加える衝撃波が弱い場合、測定点において水の圧力変動を検出しても、衝撃波による圧力変動と、衝撃波に起因しない水の圧力変動と、を区別することが難しくなる。すると、算出される衝撃波の伝播速度の精度が悪くなり、算出される導管の平均管厚の精度も悪くなるから、導管の性能劣化を予測する精度が低下してしまう。
【０００４】
しかるに、特許文献１には、衝撃波を発生する機器は取り付けが可能な消火栓・空気弁の位置にするとの記載はあるものの、衝撃波をどのようにして水道管内の水に付与するか、また、どの程度の衝撃波を付与するか等については全く記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３６１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、衝撃波を利用して埋設配管等の管壁の減肉状況を迅速かつ簡単に把握できる導管の劣化診断設備、導管の劣化診断方法を提供することを目的とする。
また、流体の流れる流路を急速に遮断しうるバルブ装置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】
【０００７】
（導管の劣化診断方法）
第１発明の導管の劣化診断方法は、内部が液体によって満たされた導管の劣化を、衝撃波を利用して診断する方法であって、前記導管内と外部との間を連通する連通管を通して該導管内の液体を外部に排出させている状態から、前記連通管内の液体の流れを遮断し、流れを遮断することによって発生する衝撃波を、前記導管の軸方向において互いに離間した位置で検出することを特徴とする。
第２発明の導管の劣化診断方法は、第１発明において、前記連通管内の液体の流れを遮断する前に、該導管内の液体の圧力変動を検出し、該液体の圧力変動の振幅が所定の値以下になった後、前記連通管内の液体の流れを遮断することを特徴とする。
第３発明の導管の劣化診断方法は、第１または第２発明において、前記連通管内の液体の流れを遮断する前に、前記連通管を通して外部に流出する液体の流量を調節することを特徴とする。
第４発明の導管の劣化診断方法は、第１、第２または第３発明において、前記導管が、埋設された水道管であることを特徴とする。
第５発明の導管の劣化診断方法は、第４発明において、前記導管について、その使用限界となる限界肉厚を決定し、該限界肉厚の前記導管は破損しないが、該限界肉厚よりも薄い前記導管は破損し得る推定破損圧力の衝撃波を発生させることを特徴とする。
（導管の劣化診断設備）
第６発明の導管の劣化診断設備は、内部が液体によって満たされた導管の劣化を、衝撃波を利用して診断するための設備であって、前記導管内の液体に対して衝撃波を加える衝撃波発生手段と、前記導管の軸方向において互いに離間するように配設された、該導管内の液体の圧力を測定する複数の圧力測定手段とを備えており、前記衝撃波発生手段は、前記導管内と外部との間を連通する連通管と、該連通管に設けられ前記導管内と外部との間を連通遮断する連通遮断手段とを備えていることを特徴とする。
第７発明の導管の劣化診断設備は、第６発明において、前記衝撃波発生手段を制御する制御手段を備えており、該制御手段は、前記連通管を通して前記導管内の液体を外部に排出している状態において、前記複数の圧力測定手段が測定した液体の圧力に基づいて、診断開始の可否を判断する機能を有していることを特徴とする。
第８発明の導管の劣化診断設備は、第６または第７発明において、前記衝撃波発生手段は、前記連通管を通して外部に流出する液体の流量を調節する流量調節手段を備えていることを特徴とする。
第９発明の導管の劣化診断設備は、第６、第７または第８発明において、前記連通遮断手段が空気圧によって作動するバルブ装置であり、該バルブ装置は、液体通路を開閉する弁体と、該弁体の作動を制御するエアシリンダと、を備えたバルブ部と、前記エアシリンダにおけるピストン側空気室と連通されたピストン側流路と、前記エアシリンダにおけるロッド側空気室と連通されたロッド側流路とを有し、両流路を、高圧空気を供給する高圧空気源または大気解放された大気開放口に接続する作動空気供給部とを備えており、前記バルブ部の弁体は、前記エアシリンダのピストンの移動方向に沿って弁座に対して接近離間し、かつ、液体によって弁座に向かう方向に沿った付勢力が常時付与されるように設けられており、前記作動空気供給部は、前記２つの流路のうち、一の流路が前記高圧空気源に接続されると、他の流路が前記大気開放口に接続されるように接続を切り換えるものであることを特徴とする。
第１０発明の導管の劣化診断設備は、第６、第７、第８または第９発明において、において、前記導管が、埋設された水道管であることを特徴とする。
第１１発明の導管の劣化診断設備は、第１０発明において、前記衝撃波発生手段を制御する制御手段を備えており、該制御手段は、前記導管の使用限界となる限界肉厚と、該限界肉厚の前記導管は破損しないが該限界肉厚よりも薄い前記導管は破損し得る推定破損圧力と、を関連づけた発生衝撃波情報を記憶した発生衝撃波記憶手段を備えており、該発生衝撃波情報に基づいて、所定の衝撃波が発生するように前記連通遮断手段を作動させることを特徴とする。
第１２発明のバルブ装置は、流体の流れる流体流路を遮断連通するバルブ装置であって、流体流路を開閉する弁体と、該弁体の作動を制御するエアシリンダと、を備えたバルブ部と、前記エアシリンダにおけるピストン側空気室と連通されたピストン側流路と、前記エアシリンダにおけるロッド側空気室と連通されたロッド側流路とを有し、両流路を高圧空気を供給する高圧空気源または高圧空気源よりも低圧の低圧空気源に接続する作動空気供給部とを備えており、前記バルブ部の弁体は、前記エアシリンダのピストンの移動方向に沿って弁座に対して接近離間し、かつ、液体によって弁座に向かう方向に沿った付勢力が常時付与されるように設けられており、前記作動空気供給部は、前記２つの流路のうち、一の流路が前記高圧空気源に接続されると、他の流路が前記低圧空気源に接続されるように接続を切り換えるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
（導管の劣化診断方法）
第１発明によれば、導管内から流出している液体の流れを遮断すれば、液体の流れが急に止められることによって、液体内に衝撃波を発生させることができる。この場合に発生する衝撃波は、その最大圧力が大きくまた圧力が急峻に変化するものであるので、検出位置における衝撃波の到達時間のずれを正確に把握することができる。すると、この衝撃波の到達時間のずれに基づいて算出される衝撃波の伝播速度も正確に把握することができるから、測定位置の間に存在する導管の劣化をより正確に診断することができる。
第２発明によれば、導管内の液体の圧力変動が少ない状態で測定を行うので、衝撃波の到達をより正確に検出できる。つまり、導管内の液体の圧力変動に起因する診断ミスの発生を防ぐことができる。
第３発明によれば、連通管を通って流出する液体の流量を調節することにより衝撃波の大きさを調整できる。
第４発明によれば、地中に埋まっていても欠陥診断ができるので、地面を掘り起こして検査する必要がなく、検査時間およびコストを大幅に低減できる。しかも、衝撃波の到達時間は、検出位置間に存在する欠陥を全て含んだ情報であるから、スポット的な検査に比べて、欠陥の見逃しを少なくすることができる。
第５発明によれば、発生させる衝撃波を大きくでき、しかも、劣化した水道管に与える負荷を低減することができる。
（導管の劣化診断設備）
第６発明によれば、衝撃波発生手段は、連通管を通して導管内から流出している液体の流れを遮断して導管内の液体に衝撃波を発生させるので、液体中に発生する衝撃波は、その最大圧力が大きく、また、その圧力も急峻に変化するものとなる。すると、圧力測定手段によって衝撃波の到達を正確に検出できるから、衝撃波の到達時間のずれを正確に把握することができる。よって、この衝撃波の到達時間のずれに基づいて算出される衝撃波の伝播速度も正確に把握することができるから、測定位置の間に存在する導管の劣化をより正確に診断することができる。
第７発明によれば、制御手段によって導管内の液体の状態が診断に適した状態か否かを判断するので、導管内の液体の圧力変動に起因する診断ミスの発生を防ぐことができる。
第８発明によれば、連通管を通って流出する液体の流量を調節することにより衝撃波の大きさを調整できる。
第９発明によれば、エアシリンダのピストン部材の前後に加わる圧力を高圧状態と大気圧状態との間で切り換えて弁体の移動を制御するから、迅速に弁体を移動させることができる。つまり、連通管内の液体の流れを迅速に遮断することができるから、導管内の液体中に発生する衝撃波の圧力を大きくできる。しかも、弁体には、液体によって弁座に向かう方向に沿った付勢力が常時付与されているから、流路を閉じるときには、弁体の移動をより一層速くすることができる。逆に、連通管内の液体の流れを開始するときには、液体から弁体に加わる付勢力が弁体の移動の抵抗となるので、弁体の移動が遅くなる。すると、流路を開いて連通管内の液体の流れを生じさせたときに、導管内の液体中に衝撃波が発生することを抑えることができる。
第１０発明によれば、地中に埋まっていても欠陥診断ができるので、地面を掘り起こして検査する必要がなく、検査時間およびコストを大幅に低減できる。しかも、衝撃波の到達時間は、検出位置間に存在する欠陥を全て含んだ情報であるから、スポット的な検査に比べて、欠陥の見逃しを少なくすることができる。
第１１発明によれば、発生させる衝撃波を大きくでき、しかも、劣化した水道管に与える負荷を低減することができる。
第１２発明によれば、エアシリンダのピストン部材の前後に加わる圧力を高圧状態と大気圧状態との間で切り換えて弁体の移動を制御するから、迅速に弁体を移動させることができ、流体流路内の流体の流れを迅速に遮断することができる。しかも、弁体には、液体によって弁座に向かう方向に沿った付勢力が常時付与されているから、流体流路を閉じるときには、弁体の移動をより一層速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の導管の劣化診断設備１の概略説明図である。
【図２】本実施形態の導管の劣化診断設備１によって劣化を診断する手順を示したフローチャートである。
【図３】衝撃波発生手段１０の連通管１３の概略説明図である。
【図４】衝撃波発生手段１０の概略回路図である。
【図５】連通遮断手段３０のバルブ部３１の概略断面図であって、（Ａ）は連通状態を示した図であり、（Ｂ）は遮断状態を示した図である。
【図６】減肉を把握する原理を説明する説明図であって、（Ａ）は圧力測定位置の説明図であり、（Ｂ）圧力検出手段によって検出される圧力波形の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の導管の劣化診断設備は、水道管や油圧装置の油圧配管等のように、導管の内部が水や作動油等の液体によって満たされた状態において、導管の劣化を診断するものである。例えば、本発明の導管の劣化診断設備によって、導管の劣化の一形態である減肉の発生状況を診断することができる。
【００１１】
（導管の減肉を把握する原理の説明）
まず、本発明の導管劣化診断方法において、導管の減肉を把握する原理を説明する。
本発明の導管の劣化診断方法では、導管内の液体に圧力変動を発生させて、その圧力波の伝播速度に基づいて導管の減肉を把握する。
【００１２】
水道管等の導管内が液体で満たされている状態で、液体内に衝撃波を加えると、衝撃波によって導管や液体に発生する圧力波は、導管の軸方向に沿って伝播する。このとき、導管内を圧力波が伝播する速度（以下、単に管内伝播速度という）は、液体と導管の両方の体積弾性係数を合成した合成体積弾性係数に応じた速度となる。
ここで、減肉等によって導管の管厚が変化すると、その断面では液体部分の面積と導管部分の面積の割合が変化するので、合成体積弾性係数も変化し、管内伝播速度も変化する。つまり、導管の管壁の厚さ（管厚）の変化は、管内伝播速度も変化させるのである。
したがって、ある時点（基準時）における管内伝播速度（基準管内伝播速度）を把握しておけば、現在の管内伝播速度と基準管内伝播速度とを比較することによって、導管の管厚の変化、つまり、減肉が生じているか否かを検出することができる。
【００１３】
例えば、図６（Ｂ）に示す波形の衝撃波を導管内の液体に加える。そして、衝撃波を加えた地点Ｐから導管Ｃの軸方向に沿って同じ方向に位置する２点（Ａ，Ｂ）において圧力変動を検出する図６（Ａ）。すると、２点（Ａ，Ｂ）間の距離Ｌに応じて、各点で圧力変動を検出する時間にズレができる。図６であれば、Ａ点で圧力波が立ち上がるタイミングとＢ点で圧力波が立ち上がるタイミングに、遅れ時間Δｔが生じる。この遅れ時間Δｔと２点（Ａ，Ｂ）間の距離Ｌによって、管内伝播速度Ａexpが求められる。そして、管内伝播速度Ａexpを用いれば、測定した２点（Ａ，Ｂ）間における、導管の平均的な管厚Ｔｈは、以下の数１で算出することができる。
なお、数１において、Ｄは導管の内径、Ｅは導管のヤング率、ρは液体の密度、Ａｗは液体中の音速、を示している。
【数１】
2010230418.tif 000003
【００１４】
ここで、基準時の状態に対して減肉が発生している導管では、減肉に起因して管内伝播速度Ａexpは遅くなる。すると、導管の内径Ｄが変化しないと仮定して現在の平均的な管厚Ｔｈを求めれば、現在の平均的な管厚Ｔｈは、基準時における平均的な管厚Ｔｈよりも小さくなる。つまり、管内伝播速度Ａexpの変化が分かれば、導管に減肉が発生していることが把握できるのである。
【００１５】
また、基準時の導管の内径Ｄが不明な場合でも、管厚−内径比Ｔｈ／Ｄから減肉の診断を行うことができる。つまり、減肉が生じれば、全体として管厚は薄くなり、導管の内径Ｄも大きくなるから、現在の管厚−内径比Ｔｈ／Ｄは基準時よりも小さくなる。つまり、基準状態の内径Ｄが不明でも、管内伝播速度Ａexpの変化が分かれば、管厚−内径比Ｔｈ／Ｄを用いて導管に減肉が発生していることを把握できるのである。
【００１６】
なお、導管が異なる材料からなる複数の層を有する管（多層管）の場合、導管のヤング率Ｅは一定値にはならない。しかし、多層管の場合でも、各層の厚さに基づいて算出される合成ヤング率を数１における導管のヤング率Ｅとして用いれば、平均的な管厚Ｔｈを算出できるので、減肉の診断を行うことは可能である。
例えば、２層構造の導管の場合、各層の厚さおよびヤング率を、それぞれＥ１，ｔ１（第１層）、Ｅ２，ｔ１（第２層）とすれば、以下の数２により、合成ヤング率を算出することができる。この合成ヤング率Ｅを用いれば、平均的な管厚Ｔｈを算出できる。
【数２】
2010230418.tif 000004
【００１７】
また、上記数２に示すように、合成ヤング率を算出するためには、各層の厚さおよび各層のヤング率が必要である。しかし、測定時における各層の厚さが不明な場合でも、いずれかの層で減肉が発生すれば、管内伝播速度Ａexpは遅くなり平均的な管厚Ｔｈは薄く算出されるので、減肉の有無を検出する上では問題は生じない。
【００１８】
（導管の劣化診断設備１の説明）
つぎに、本実施形態の導管の劣化診断設備１を説明する。
なお、以下では代表として、本実施形態の導管の劣化診断設備１を、水道管Ｃの劣化診断に用いる場合を説明するが、同様の設備方法により、油圧装置の配管等、その他の導管の診断も可能であるのは、いうまでもない。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の導管の劣化診断設備１（以下、単に診断設備１で示す）は、衝撃波発生手段１０と２つの圧力検出手段20A,20Bを備えている。
【００２０】
（衝撃波発生手段１０の説明）
図１に示すように、衝撃波発生手段１０は、水道管Ｃに設けられている消火栓FP1に取付けられるものである。この衝撃波発生手段１０は、消火栓FP1の吐出口に連結される連通管１３を備えており、消火栓FP1の開閉バルブを開けば、この連通管１３を通して、水を水道管Ｃから排出できるようになっている。
【００２１】
図３に示すように、連通管１３には、連通管１３内の流路を連通遮断する連通遮断手段３０のバルブ部３１が介装されている。連通遮断手段３０は、連通管１３内の流路が連通されている状態から、バルブ部３１によって、流路を急速に（例えば、0.0015秒以下の時間で）遮断して水道管Ｃ内に衝撃波を発生させるものである。
なお、連通管１３は、連通遮断手段３０とは別にバルブ13bが設けられており、このバルブ13bによって連通管１３内の流路を開閉したり、連通管１３内を流れる水の流量を調節したりすることができるようになっている。
【００２２】
また、連通管１３には、前記連通遮断手段３０と消火栓FP1との間に位置するように、上流側圧力検出手段20Aが介装されている。この上流側圧力検出手段20Aは、例えば、中高圧用高精度アンプ内蔵圧力センサ等の圧力センサであり、連通管１３内の圧力を検知し、検知した圧力に関するデータを発信する機能を有している。
【００２３】
この上流側圧力検出手段20Aの圧力センサは制御手段１１に電気的に接続されており、上流側圧力検出手段20Aが発信する圧力に関するデータ（圧力情報）は制御手段１１に入力されている。
この制御手段１１はGPS受信機を備えており、GPS衛星から送信される情報に基づいて圧力を測定した時間を解析する機能も有している。しかも、この解析した時間の情報（時刻情報）と圧力情報とを関連付けて上流側測定情報を作成し、この上流側測定情報を記憶する機能も有している。
【００２４】
そして、制御手段１１は、記憶している上流側測定情報と、後述する下流側圧力検出手段20Bから送信される下流側測定情報とを用いて、上述した水道管Ｃの減肉を把握する方法に基づいて、水道管Ｃの劣化を診断する機能も有している。
制御手段１１が備える水道管Ｃの劣化を診断する機能、また、この劣化診断機能に付随する機能の具体的な例として、以下のごとき機能を挙げることができる。
１）上流側測定情報および下流側測定情報に基づいて、上述した数１による水道管Ｃの管厚Ｔｈ（または管厚−内径比Ｔｈ／Ｄ）等を算出する機能
２）算出された管厚Ｔｈ等が所定の管厚Ｔｈを満たしているか否かを評価する機能
３）過去の測定で得られた管厚Ｔｈ（または管厚−内径比Ｔｈ／Ｄ）等のデータ（基準データ）を記憶しておき、この基準データに基づいて、今回得られた管厚Ｔｈ（または管厚−内径比Ｔｈ／Ｄ）等を評価する機能
４）上記２）、３）の評価による結果を作業者に提示する機能（例えば、○、×等の簡単な表示で作業者に提示する機能等）
【００２５】
（下流側圧力検出手段20Bの説明）
図１に示すように、下流側圧力検出手段20Bも、衝撃波発生手段１０と同様に、水道管Ｃに設けられている消火栓FP2に取り付けるものである。具体的には、衝撃波発生手段１０が取り付けられている消火栓FP1と、水道管Ｃを介して連通するように設けられた消火栓FP2に取り付けられるものである。
【００２６】
この下流側圧力検出手段20Bは、消火栓FP2の吐出口に連結される連結管２３を備えている。この連結管２３は、消火栓FP1の開閉バルブを開けば、内部を水で満たすことができるように構成されている。例えば、連結管２３は、管状の本体を有し、一端に消火栓FP2の吐出口に連結される取付部、他端にバルブ等を備えた構造とすることができる。かかる構造とすれば、消火栓FP2の開閉バルブおよび他端のバルブ等を開けば本体内部を水で満たすことができ、その状態で、他端のバルブ等だけを閉じれば、本体内部と水道管Ｃとを連通した状態とすることができる。
【００２７】
また、この連結管２３には、圧力センサ２２が取り付けられている。この圧力センサ２２は、上流側圧力検出手段20Aの圧力センサと同様に、連通管２３内の圧力を検知し、検知した圧力に関するデータを発信する機能を有している。
【００２８】
この圧力センサ２２は、制御手段２１と電気的に接続されており、圧力センサ２２が発信する圧力に関するデータ（圧力情報）は制御手段２１に入力されている。この制御手段２１は、入力された圧力センサ２２が発信する圧力情報を記憶する機能を有している。
また、制御手段２１は、衝撃波発生手段１０の制御手段１１と同様に、GPS受信機を備えており、GPS衛星から送信される情報に基づいて、圧力センサ２２が圧力を測定した時間を解析する機能も有している。しかも、この解析した時間の情報（時刻情報）と圧力情報とを関連付けて下流側測定情報を作成し、この下流側測定情報を記憶する機能も有している。
そして、制御手段２１は、通信回線や無線などのネットワークを介して、記憶している下流側測定情報衝撃波発生手段１０の制御手段１１に送信する機能も有している。また、圧力センサ２２から送信されている圧力情報を、ほぼリアルタイムで制御手段１１に送信する機能も有している。
【００２９】
以上のごとき構成であるから、本実施形態の診断設備１によれば、衝撃波発生手段１０および下流側圧力検出手段20Bを消火栓FP1,FP2に取り付ければ、連通遮断手段３０によって水道管Ｃ内の水に衝撃波を加えることができ、両圧力検出手段20A，20Bによって衝撃波に起因する水の圧力変動を検出できる。すると、制御手段１１は、両圧力検出手段20A，20Bが検出した衝撃波に起因する圧力変動に基づいて水道管Ｃの管厚Ｔｈ等を算出し評価するので、その評価結果に基づいて水道管Ｃに減肉が発生しているか否かを把握することができるのである。
【００３０】
（劣化診断検査の説明）
づぎに、本実施形態の導管の劣化診断設備１による水道管Ｃの劣化診断作業を、図２に基づいて説明する。
【００３１】
まず、検査を行う水道管Ｃと連通している消火栓FP1,FP2に、衝撃波発生手段１０の連通管１３および下流側圧力検出手段20Bの連結管２３をそれぞれ取り付ける。このとき、下流側圧力検出手段20Bでは連結管２３内を水で満たし、圧力センサ２２によって連結管２３内の圧力測定ができる状態にする。
同様に、衝撃波発生手段１０の連通管１３内も水で満たして、上流側圧力検出手段20Aの圧力センサによって連通管１３内の圧力測定ができる状態にする。
そして、連通管１３および連結管２３が止水しているか否かを確認し、排水している状態であれば、止水する。
【００３２】
つぎに、各圧力検出手段20A，20Bによって水道管Ｃ内の圧力変動を測定し、各消火栓FP1,FP2に加わっている水の圧力変動を測定する（Ｓ１）。このとき各圧力検出手段20A，20Bは、測定された圧力変動を止水時圧力変動として、それぞれ制御手段１１，２１に記憶する。
【００３３】
なお、止水時圧力変動は、消火栓FP1,FP2に衝撃波発生手段１０と圧力検出手段20Bを取り付け連通管１３および連結管２３の止水を確認してから、水道管Ｃ内が通常の状態に戻るまで待ってから測定を行う。
【００３４】
止水時圧力変動を測定すると、連通管１３のバルブ13bを開いて、連通管１３を通して水道管Ｃ内の水の外部への排水を開始する（Ｓ２）。
このとき、連通管１３内への水の流れが生じたことに起因して、水道管Ｃ内の水に脈動等の圧力変動が発生する。この状態で水道管Ｃ内の水に衝撃波を加えて劣化診断を行うと、上記脈動の影響により制御手段１１において算出される管厚Ｔｈ等に誤差が生じ、正確に評価できない可能性がある。
そこで、連通管１３内に水道管Ｃ内の水を流している状態で、各圧力検出手段20A，20Bによって水の圧力変動を測定して、脈動の影響を判定する。そして、上記脈動の影響がなくなった状態となってから、水道管Ｃ内の水に衝撃波を加える。
【００３５】
なお、上記脈動の影響がなくなった状態とは、例えば、各測定位置において、現在（測定時）の圧力変動幅と止水時圧力変動の圧力変動幅との差が所定の範囲内に収まった状態をあげることができる。
また、脈動の影響の判定は人が圧力値を確認して判断してもよいのであるが、制御手段１１に脈動判定機能を設けておくことが好ましい。そして、制御手段１１が連通遮断手段３０の作動も制御する場合には、脈動の影響がなくなると同時に衝撃波を発生させることも可能となるので、より好ましい。もちろん、脈動の影響がなくなったときに、そのことを検査員にインジケータ等で知らせるようにしたりしてもよい。
そして、脈動の影響の判定を所定の回数行っても、脈動の影響が無くならない場合には、測定を終了するようにしておけば、長期間水が排出されたままにならないので、排出する水の量を抑えことができる。すると、上水道であれば、貴重な水を無駄にしなくてよくなるし、また、油圧配管の検査を行う場合であれば、排出されたオイルを回収するタンク等を小さくすることができるので、作業性等を向上させることができる。
【００３６】
上記脈動の影響がなくなった状態となると、連通遮断手段３０によって水道管Ｃ内の水に衝撃波を加える（Ｓ３）。具体的には、連通遮断手段３０によって、連通管１３内の水の流れを急激に遮断して、連通管１３内の水に衝撃波を発生させる。すると、この衝撃波は、連通管１３から水道管Ｃに伝播し、水道管Ｃ内を軸方向に沿って伝播する。
【００３７】
連通管１３および水道管Ｃ内を衝撃波が伝播すると、その衝撃波は圧力検出手段20A，20Bによって水の圧力変動として検出される（Ｓ４）。ここで、衝撃波は、連通遮断手段３０によって連通管１３内の水の流れを急激に遮断して発生させているので、その圧力変動は急峻になり、かつ、衝撃波の圧力が大きくなる。すると、上流側圧力検出手段20Aの圧力センサおよび下流側圧力検出手段20Bの圧力センサ２１は、衝撃波に起因する圧力変動（つまり、衝撃波の到達）を確実に検出することができる。
【００３８】
衝撃波に起因する圧力変動が検出されると、衝撃波発生手段１０の制御手段１１では上流側測定情報が形成され、下流側圧力検出手段20Bの制御手段２１では、下流側測定情報が形成される。
そして、下流側測定情報は、下流側圧力検出手段20Bの制御手段２１から衝撃波発生手段１０の制御手段１１に送信され、上流側測定情報と下流側測定情報とに基づいて、水道管Ｃの劣化が診断される。
【００３９】
以上のごとき方法で診断を行えば、水道管Ｃ内に、急峻にかつ大きく圧力が変化する衝撃波を液体中に発生させることができる。このため、上流側圧力検出手段20Aおよび下流側圧力検出手段20Bが、衝撃波に起因する圧力変動を確実に検出することができるから、両圧力検出手段20A，20B間における衝撃波の到達時間のずれを正確に把握することができる。
すると、この衝撃波の到達時間のずれに基づいて算出される衝撃波の伝播速度や水道管Ｃの管厚を正確に把握することができるから、両圧力検出手段20A，20B間に存在する水道管Ｃの劣化をより正確に診断することができる。
【００４０】
しかも、衝撃波発生手段１０や下流側圧力検出手段20Bを取り付けたときに水道管Ｃ内に発生する脈動等が収まってから診断を開始するので、かかる脈動等のない状態、言い換えれば、水道管Ｃ内の水の圧力変動が少ない状態で測定を行うことができる。すると、上流側測定情報および下流側測定情報に含まれる圧力データから、衝撃波に起因する圧力変動を正確に検出できるので、両圧力検出手段20A，20Bの位置に衝撃波が到達したタイミングをより正確に検出できる。よって、衝撃波以外の要因で形成される水道管Ｃ内の水の圧力変動に起因する診断ミスの発生を防ぐことができる。
【００４１】
そして、本実施形態の劣化診断設備１を上述したような水道管Ｃの劣化診断に適用すれば、診断対象となる水道管Ｃが地中に埋まっていても、この水道管Ｃとつながっている消火栓等が地上に露出していれば劣化診断ができる。すると、水道管Ｃを露出させるために地面を掘り起こして検査する必要がないので、診断に要する時間および診断のためのコストを大幅に低減できる。しかも、本実施形態の劣化診断設備１による劣化診断の基礎データとなる衝撃波の到達時間は、両圧力検出手段20A，20B間に存在する劣化の影響が全て含まれた情報であるから、スポット的な検査に比べて、劣化の見逃しを少なくすることができる。
【００４２】
また、衝撃波の到達時間は、劣化以外にも、両圧力検出手段20A，20B間に存在する水道管Ｃにおけるその他の状態の影響も全て含まれた情報となる。すると、水道管Ｃにおけるその他の状態が常に変わらないものであれば、前回の検査で得られた管厚等と次の検査で得られた管厚等とを比較すれば、その他の状態の影響を受けることなく、減肉の発生を把握することができる。よって、水道管Ｃを定期的にメンテナンスする場合には、本実施形態の劣化診断設備１は有効である。
例えば、水道管Ｃでは分岐管が接続されている場合があるが、分岐部分では水道管Ｃの管壁の一部が欠けた状態となるから、その分岐部分は体積弾性率が大きくなり、衝撃波の到達時間に影響を与える。しかし、水道管Ｃの分岐部分は、その位置や開口面積等は常に一定であると考えられるから、衝撃波の到達時間に分岐部分が与える影響は常に同じものとなる。すると、かかる分岐部分が存在したとしても、前回の検査と次の検査における衝撃波の到達時間の差は減肉の発生に起因するものと判断できるので、本実施形態の劣化診断設備１によって減肉の発生を把握することができるのである。
【００４３】
（衝撃波の調整）
また、本実施形態の劣化診断設備１による劣化診断を行う場合、適切な診断を行うためには、両圧力検出手段20A，20B間の距離や、水道管Ｃの減肉状況によって発生させる衝撃波の大きさを調整する必要がある。
かかる衝撃波の調整は、連通管１３に流量調節手段13bを設け、この流量調節手段13bによって連通管１３中を流れる水の流量を調節することによって調整することができる。具体的にいえば、発生させる衝撃波を大きくするのであれば、連通管１３内を流れる水の流量を多くすればよく、逆に発生させる衝撃波を小さくするのであれば、連通管１３内を流れる水の流量を少なくすればよい。
【００４４】
ここで、衝撃波が大きくなるように流量を調節すれば、衝撃波による圧力変動を他の要因による圧力変動から区別し易くなる。すると、診断ミスの発生を防ぐことができるし、両圧力検出手段20A，20B間の距離が長くても診断が可能となる。
しかし、衝撃波が大きい場合、腐食が進行している水道管Ｃでは衝撃波によって管壁が破れて破損してしまう可能性がある。
【００４５】
そこで、交換が必要となる管厚（限界肉厚）以上の水道管Ｃでは破損しないが、この限界肉厚よりも管厚が薄くなった水道管Ｃでは破損が生じうる程度の衝撃波が発生するように、流量調節手段13bによって連通管１３を通って流出する水の流量を調節することが好ましい。
この場合、診断すべき水道管Ｃに対して、健全な水道管Ｃは損傷しない最大の衝撃波を加えることができるから、まだ交換を必要としない水道管Ｃを破損させることなく、衝撃波の到達時間を最も精度良く測定できるので、診断の効率を高めつつ、水道管Ｃに与える負荷を低減することができる。
なお、水道管Ｃを継続的に診断することで限界肉厚に近づいた水道管Ｃは交換対象と判断されるため、以降は診断対象から除外されることとなる。そのため、限界肉厚以下の水道管Ｃには運用上から衝撃波を与えることはない。したがって、診断により水道管Ｃに破損が生ずる問題は回避することができる。
【００４６】
（圧力検出手段について）
上記例では、上流側圧力検出手段20Aの圧力センサが衝撃波発生手段１０の制御手段１１に接続されている場合を説明したが、上流側圧力検出手段20Aを実質的に下流側圧力検出手段20Bと同等の構成としてもよい。この場合には、上流側圧力検出手段20Aの圧力センサが測定した圧力情報と時刻情報とが関連付けられた上流側測定情報が、上流側圧力検出手段20Aの制御手段に記憶され、衝撃波発生手段１０の制御手段１１に送信されることになる。
また、上記例では、圧力検出手段２０を２箇所設けた場合を説明したが、圧力検出手段２０は３箇所以上設けてもよい。この場合には、隣接する圧力検出手段２０間でそれぞれ管厚を算出することができるので、隣接する圧力検出手段２０間に存在する水道管Ｃについてそれぞれ劣化診断を行うことができる。
【００４７】
（ＧＰＳ機能の他の利用）
また、衝撃波発生手段１０の制御手段１１および下流側圧力検出手段20Bの制御手段２１がGPS情報に含まれる他の情報、例えば、測定位置の情報等を上記測定情報に記憶するようにしておけば、データ管理が容易になるので好ましい。
また、衝撃波発生手段１０の制御手段１１および下流側圧力検出手段20Bの制御手段２１が劣化診断を行う場所に関する情報も記憶する機能を有している場合には、各手段を設置する位置の特定が容易になるし、各手段を設置する消火栓を間違えるミスなどをなくすことができるので、好適である。
【００４８】
（連通遮断手段３０について）
つぎに、衝撃波発生手段１０の連通遮断手段３０について説明する。
図４に示すように、連通遮断手段３０は、バルブ部３１と、このバルブ部３１の作動を制御する作動空気供給部３５とを備えている。具体的には、バルブ部３１は、エアシリンダ３３によって弁体３２を作動させる構造を有するものであり、作動空気供給部３５は、バルブ部３１のエアシリンダ３３に供給する空気を制御するものである。
以下、バルブ部３１および作動空気供給部３５を詳細に説明する。
【００４９】
まず、バルブ部３１を説明する。
図５において、符号３２は、前記連通管１３に取り付けられる流路部を示している。この流路部３２は、その両端間（図５では左右端間）を貫通する、液体を流すための流路32fを備えている。この流路32f内には、流路32f内における液体の流れを規制するように弁座32sが設けられている。具体的には、弁座32sは、下方壁面（反エアシリンダ３３側）に立設した上流側壁部材と、上方壁面（エアシリンダ３３側）に立設した下流側壁部材とから構成されている。そして、上流側壁部材と上方壁面の間、両壁部材間、下流側壁部材と下方壁面の間の空間が流路32fを形成している。
【００５０】
前記下流側壁部材の先端は上方に向かって屈曲されており、この下流側壁部材の先端および上流側壁部材の先端より上方の空間に、弁体３４が配設されている。この弁体３４は、その下面が下流側壁部材の先端と上流側壁部材の先端の両方に接触すると、流路32fを閉塞することができるように構成されている。
【００５１】
一方、流路部３２の外方上面には、エアシリンダ３３が設けられている。このエアシリンダ３３は、ロッド33rを流路部３２に向けた状態でかつピストン33pの移動方向が流路部３２の上方壁面から両壁部材の先端に向かう方向と平行となるように配設されている。そして、ロッド33rの先端部は、流路部３２の上方壁面を貫通して流路32f内に配置されており、その先端部には、前記弁体３４が取り付けられている。
【００５２】
以上のごとき構造であるから、エアシリンダ３３のピストン33pを移動させれば、流路32f内の弁体３４を、弁座32s（両壁部材の先端）に対して接近離間させることができる。
よって、弁体３４を弁座32sに向けて移動させて、弁体３４の下面を両壁部材の先端に接触させれば、流路32fを閉塞させることができる。つまり、連通管１３が取り付けられている水道管Ｃと外部との間を遮断することができる（図５（Ｂ））。
逆に、弁体３４を弁座32sから離間する方向に移動させれば、流路32fに水が流れることを可能にできる（図５（Ａ））。つまり、連通管１３が取り付けられている水道管Ｃと外部との間を連通させることができる。
【００５３】
つぎに、作動空気供給部３５を説明する。
図４において、符号36aは、一端がエアシリンダ３３におけるロッド側空気室33aと連通された空気流路３６のロッド側流路を示しており、符号36bは、一端がエアシリンダ３３におけるピストン側空気室33bと連通された空気流路３６のピストン側流路を示している。
この空気流路３６におけるロッド側流路36aおよびピストン側流路36bは、いずれもその他端が流路切換弁３７に接続されている。この流路切換弁３７は、空気流路３６における一方の流路が高圧空気源であるエアタンク３９に接続されると、他の流路が流路切換弁３７の大気開放口に接続されるように接続を切り換えるものである。
具体的には、流路切換弁３７は、ロッド側流路36aがエアタンク３９に接続された状態では、ピストン側流路36bは大気開放口に接続され（遮断位置）、逆に、ピストン側流路36bがエアタンク３９に接続された状態では、ロッド側流路36aは大気開放口に接続される（連通位置）ように切り換えるものである。
【００５４】
以上のごとく、連通遮断手段３０では、エアシリンダ３３のピストン部材33pの前後に加わる圧力を高圧状態と大気圧状態との間で切り換えて弁体３４の移動を制御するから、迅速に弁体３４を移動させることができる。つまり、連通管１３内の水の流れを迅速に遮断することができるから、水道管Ｃ内の水中に発生する衝撃波の圧力を大きくできる。
【００５５】
しかも、バルブ部３１の流路部３２を連通管１３に取り付けるときに、水道管Ｃ側に流路部３２の右端が位置するように取り付ければ、弁体３４には、水によって弁座32sに向かう方向に沿った付勢力が常時付与される。すると、流路32fを閉じるときには、エアシリンダ３３が弁体３４を移動させる力に加えて、水からも弁体３４を弁座32sに向かって付勢する力が加わるので、弁体３４の移動をより一層速くすることができる。
【００５６】
逆に、連通管１３内の水の流れが遮断されている状態から、水の流れを開始させるときには、水から弁体３４に加わる付勢力が弁体３４の移動の抵抗となる。すると、弁体３４の移動が遅くなるから、水の流れを開始させたときに、水道管Ｃ内の水中に衝撃波が発生することを抑えることができる。
【００５７】
（バルブ装置のその他の使用）
なお、上記連通遮断手段３０を構成するバルブ装置は、流路部３２を流れる液体が、右から左に流れるときには、上記のごとく流路32f内における流体の流れを遮断するときに弁体３４が移動を速くでき、流路32f内における流体の流れを開始するときに弁体３４が移動を遅くできる。
一方、流路部３２を流れる液体が、左から右に流れるときには、弁体３４には流体によって弁座32sから離間する方向に沿った付勢力が常時付与される。すると、この場合には、流路32f内における流体の流れを開始するときに弁体３４が移動を速くでき、流路32f内における流体の流れを遮断するときに弁体３４が移動を遅くできる。
よって、連通遮断手段３０を構成するバルブ装置は、急速に流体の流れを遮断する場合に限らず、急速に流体の流れを開始する場合にも適用することができる。
【００５８】
また、上記例では、流路切換弁３７によって空気流路３６における流路をエアタンク３９と大気開放口との間で切り換えるようにしているが、エアシリンダ３３のピストン部材33pの前後に加わる圧力に差をつけることができればよい。例えば、大気開放口に代えて、高圧空気源よりも空気圧が低い低圧の空気源に接続するようにしてもよい。この場合、高圧空気源から供給される空気の圧力と、低圧の空気源から供給される空気の圧力との差を変化させれば、ピストン部材33pの移動速度を変えることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の導管の劣化診断設備は、水道管や油圧装置の油圧配管等のように、直接検査が困難な導管の劣化診断に適している。
【符号の説明】
【００６０】
１        導管の劣化診断設備
１０        衝撃波発生手段
１３        連通管
２０        圧力検出手段
３０        連通遮断手段
３１        バルブ部
３２ｓ      弁座
３３        エアシリンダ
３３ａ      ロッド側空気室
３３ｂ      ピストン側空気室
３４        弁体
３５        作動空気供給部  
３６ａ      ロッド側流路
３６ｂ      ピストン側流路
Ｃ        水道管
【図１】
2010230418.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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