(57)【要約】【課題】  周囲の雑音に紛れない音波を十分に広い範囲の水道管から発生させて、この水道管の埋設位置を探索する。【解決手段】  埋設位置が探索対象である水道管４に接続してこの水道管４から水道水を内部に導入して充満させる打撃印加部２に、駆動部によりハンマを所定の打撃力又は打撃周期で打ち付け、打撃印加部２内に充満した水道水に前記ハンマの打ち付け方向の衝撃を与えて水撃波15を発生させ、打撃印加部２から水道管４へ伝播される前記水撃波15が与える衝撃によって水道管４から衝撃音(音波)18を発生させ、この衝撃音18を探知することにより水道管４の埋設位置を探索する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設位置が探索対象である水道管に接続して該水道管から水道水を内部に導入して充満させる打撃印加部と、該打撃印加部に外部から打撃を加えるハンマと、該ハンマを打撃印加部に向けて打ち付ける駆動部とからなる水撃波発生装置。
【請求項２】
打撃印加部は、水道管に接続したアダプタ管路を介して接続してなる請求項１記載の水撃波発生装置。
【請求項３】
ハンマは、電磁的な駆動力を与える駆動部と一体となったソレノイドハンマである請求項１記載の水撃波発生装置。
【請求項４】
ハンマは、水道管に対する打撃印加部の接続方向から該打撃印加部に対して打ち付ける請求項１記載の水撃波発生装置。
【請求項５】
埋設位置が探索対象である水道管に接続して該水道管から水道水を内部に導入して充満させる打撃印加部に、駆動部によりハンマを所定の打撃力又は打撃周期で打ち付け、打撃印加部内に充満した水道水に前記ハンマの打ち付け方向の衝撃を与えて水撃波を発生させ、打撃印加部から水道管へ伝播される前記水撃波が与える衝撃によって水道管から衝撃音を発生させ、該衝撃音を探知することにより水道管の埋設位置を探索する水道管埋設位置探索方法。
【請求項６】
ハンマは、水道管に対する打撃印加部の接続方向から該打撃印加部に対して打ち付け、打撃印加部の延在方向に直交する波面を有する水撃波を発生させる請求項５記載の水道管埋設位置探索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道管の埋設位置をこの水道管から周囲に放射される衝撃音により探索するため、水道管内に充満する水道水に水撃波を発生さる水撃波発生装置と、これを用いた水道管埋設位置探索方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
水道管の埋設位置は、必ずしも特定されているものではなく、施工が古すぎて埋設位置が明確に特定できない場合や、地盤変動によって埋設位置がずれている場合が少なくない。このため、改修又は補修作業を実施するにあたっては、改めて水道管の埋設位置を特定する必要がある。こうした水道管の埋設位置を特定する技術としては、特許文献１、特許文献２及び特許文献３等が知られている。
【０００３】
特許文献１は、水道管をはじめとする埋設非金属管に200Hz以下の低周波振動を与え、この低周波振動の伝達を地表から探測して、前記埋設非金属管の位置を探知する方法についての先行技術である。特許文献２は、検査音を発生させる検査音発生機構と、検査対象の管内への送出方向を設定する検査音送出方向設定機構とからなる管検査装置についての先行技術である。検査音発生機構は、探索対象となる管に接続した管内に挿入するスピーカを例示している。特許文献３は、埋設管内で移動させる移動体から超音波を発信させ、埋設管の位置を検出する位置検出方法及びその装置についての先行技術である。音源である移動体が移動する点が、前記各先行技術と異なる。
【０００４】
【特許文献１】特開昭53-007356号公報（１〜２頁、図１）
【特許文献２】特開平11-271169号公報（３〜５頁、図１〜図７）
【特許文献３】特開2001-343465号公報（３〜６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、200Hz以下の低周波振動を直接水道管に与えることから、安定かつ特定される振動を探索すればよく、よりよく水道管の埋設位置を特定できそうに思える。しかし、連続的な低周波振動と周囲の雑音との区別が難しい上、水道管に与えられる低周波振動の伝達距離は思いのほか短く、埋設位置を特定できる水道管の範囲が狭い問題がある。
【０００６】
特許文献２は、スピーカからの連続的な検査音が周囲の雑音に紛れてしまわないように、一定リズムを有するリズム音やインパルス音等を具体的な検査音として例示している。しかし、スピーカを管内に挿入することから、水道管の場合、スピーカに防水対策が必要となり、その結果水道管内に伝播させる検査音が小さくなりがちで、埋設位置を特定できる水道管の範囲は狭くなる。特許文献３の場合、音源である移動体に防水性が必要で、更に水道水の圧力に対抗して移動できる動力源の確保が難しくなる。
【０００７】
水道管の埋設位置を特定するには、水道管から発する音波が周囲の雑音に紛れない音波であることが望まれる。また、現実的な施工を鑑みた場合、十分に広い範囲の水道管から前記音波が発せられることが望ましい。そこで、周囲の雑音に紛れない音波を十分に広い範囲の水道管から発するように、水道管に前記音波の発生源となる衝撃を水道管に与える装置を開発するため、検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
検討の結果開発したものが、埋設位置が探索対象である水道管に接続してこの水道管から水道水を内部に導入して充満させる打撃印加部と、この打撃印加部に外部から打撃を加えるハンマと、このハンマを打撃印加部に向けて打ち付ける駆動部とからなる水撃波発生装置である。本発明の水撃波発生装置は、水道水中に音波を送り込むのではなく、水道水中に水撃波を発生させる。これにより、水道管から発する衝撃音(音波)は、前記水撃波が水道管に与える衝撃として発生するようになる。水撃波の伝播は高速であり、また水道水自体に内在する波として伝播されるため、広範囲に拡散させることができる。
【０００９】
打撃印加部は、水道管に接続したアダプタ管路を介して接続してもよい。実際には、打撃印加部を直接水道管に接続することは難しく、通常水道管に接続してある止水栓にアダプタ管路を接続し、このアダプタ管路に打撃印加部を接続することになる。アダプタ管路は、樹脂製又は金属製パイプを用いることができるが、設置自由度を確保する観点からは可撓性のあるパイプが好ましい。
【００１０】
本発明に用いるハンマは、電磁的な駆動力を与える駆動部と一体となったソレノイドハンマが好ましい。駆動部は、電源と作動又は停止を操作するスイッチとを兼ね設けた構成にしてもよいが、ハンマによる打撃力及び打撃周期を調整する観点から、別体の制御部により電力及び制御信号の供給を図るとよい。本発明の水撃波発生装置は、打撃印加部に外部から打ち付けるハンマの打撃力に応じた衝撃を間接的に水道水に与え、水撃波を発生させる。水撃波は、できるだけ短い時間に大きな打撃力を打撃印加部に与えるほうが大きくなる。しかし、本発明の水撃波発生装置は、持ち運びを前提とするため、あまり大きな装置構成を採用できない。こうした観点から、小型化が可能で、正確な打撃を実現できるソレノイドハンマが本発明に適している。ソレノイドハンマの利用は、所定の打撃力又は打撃周期で打撃印加部に与えることができる利点がある。
【００１１】
水撃波は、ハンマを打撃印加部に打ち付ければ、打撃印加部内に充満した水道水に対して打撃力に応じた衝撃を加え、発生させることができる。しかし、広い範囲に水撃波を拡散させるためには、打撃印加部から水道管へと円滑に水撃波が伝播されることが望ましい。これから、ハンマは、水道管に対する打撃印加部の接続方向からこの打撃印加部に対して打ち付け、より好ましくは水道管の延在方向からハンマを打ち付けるとよい。実際には、上述したように、打撃印加部はアダプタ管路を介して水道管に接続するため、アダプタ管路に対する打撃印加部の接続方向からハンマを打ち付けるとよい。
【００１２】
本発明の水撃波発生装置を用いた水道管埋設位置探索方法は、次のようになる。すなわち、埋設位置が探索対象である水道管に接続してこの水道管から水道水を内部に導入して充満させる打撃印加部に、駆動部によりハンマを所定の打撃力又は打撃周期で打ち付け、打撃印加部内に充満した水道水に前記ハンマの打ち付け方向の衝撃を与えて水撃波を発生させ、打撃印加部から水道管へ伝播される前記水撃波が与える衝撃によって水道管から衝撃音を発生させ、この衝撃音を探知することにより水道管の埋設位置を探索する。
【００１３】
上記水道管埋設位置探索方法でも、ハンマは、水道管に対する打撃印加部の接続方向からこの打撃印加部に対して打ち付け、打撃印加部の延在方向に直交する波面を有する水撃波を発生させることが望ましい。これにより、水撃波の運動エネルギーは打撃印加部から水道管に向かう方向の成分が最も強くなり、損失少なく水撃波を水道管へ伝達することができる。水撃波により水道管から発せられる衝撃音の探知は、従来公知の各種探知器又は探知装置を用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、周囲の雑音に紛れない衝撃音(音波)を十分に広い範囲の水道管から発するように、水道管に前記衝撃音の発生源となる衝撃を水道管に与える装置を提供でき、広範囲にわたって容易に水道管の埋設位置を探索できるようになる。これは、従来見られる同種装置又は方法と異なり、本発明は水道管を満たす水自体の運動、すなわち水撃波を発生させ、この水撃波が水道管に与える衝撃によって発せられる衝撃音を検知するようにしたからである。
【００１５】
具体的には、本発明で用いる水撃波は、打撃印加部に所定の打撃力又は打撃周期で打ち付けるハンマにより発生させるため、周囲の雑音とは明らかに異なって検知しやすく、従来に比べて短時間かつ確度の高い水道管の探索を可能にする。また、打撃印加部は自動的に水撃波を発生させて水道管内へ伝達させるため、探知する作業者の好みに合わせて衝撃音の大きさ(音量及び周波数)、周期を設定できる利点があるほか、作業者は一人で水道管の探索ができるようになり、省人化の効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１はソレノイドハンマ１を備えた打撃印加部２の平面図、図２は同打撃印加部２の側面図であり、図３は同打撃印加部２を止水栓３に接続して水道管４の探索を実施している接続例を表した使用態様の概念図である。本例では、水道管４に対する打撃印加部２の接続部位として、最も簡易な止水栓３を挙げているが、止水栓に限らず、本発明の水撃波発生装置を水道管に接続できれば、接続部位は問わない。
【００１７】
本例の水撃波発生装置は、図３に見られるように、水道水に接する打撃印加部２と、電気系統を備えるソレノイドハンマ１の制御部５とを別体構成にしている。両者を一体に構成することもできるが、電気系統を水道水から保護するためには、本例のように別体構成にすることが望ましい。
【００１８】
制御部５は、ソレノイドハンマ１への電力及び制御信号を供給する。電力は、制御部５を介した商用又は家庭用電源からの供給でもよいし、制御部５に内蔵したバッテリ(乾電池を含む)からのものであってもよいが、持ち運びの利便性を考慮した場合、バッテリが好ましい。制御信号は、ソレノイドハンマ１の打撃力及び打撃周期を調節する信号である。この制御部５は、着脱自在な電気コード17(図３参照)で打撃印加部２に備えるソレノイドハンマ１と結ばれ、前記電気コード17を介して電力及び制御信号を供給する。
【００１９】
打撃印加部２は、図１及び図２に見られるように、水道管からの水道水を導入する金属製の被打撃管部６を内蔵した金属製ケース７からなる。この被打撃管部６は、一端に水道管又は止水栓３と接続した樹脂製のアダプタ管路14(図３参照)を接続する接続部８を設け、前記接続部８に対向する反対側を打撃面９とする中空円筒である。また、内部に水道水を充満させるため、被打撃管部６の途中に空気抜孔10を設けており、内部に空気を残すことなく水道水を充満させることができるようにしている。
【００２０】
ソレノイドハンマ１は、打撃印加部２に打撃を加えるハンマ11と、前記ハンマ11に電磁的な駆動力を与えるソレノイド本体(駆動部)12とが一体になった構成である。ハンマ11は、ソレノイド本体12から延びるロッド13先端に固着している。このソレノイドハンマ１は、制御部５により、打撃力及び打撃周期が制御される。ハンマ11は、水道管に対する打撃印加部２の接続方向から被打撃管部６の打撃面９に打ち付ける。これにより、水道水に対して打撃面９と平行な波面を有する水撃波15(図３参照)を発生させることができ、打撃印加部２からアダプタ管路14を通じて水道管４内へ水撃波15を少ない損失で伝達できる。
【００２１】
水撃波15は、打撃印加部２に対するハンマ11の打撃力により得られる衝撃に応じて発生させる。これから、水撃波15の大きさはハンマ11による打撃力、水撃波15の単位時間当たりの数はハンマ11の打撃周期に反比例する。ここで、打撃力を決定するハンマ11のストロークは、３mm〜10mm、好ましくは５mm〜７mmの範囲がよい。前記ストロークが３mmより短すぎると打撃力が不十分となり、水撃波15を発生させなくなる。また、前記ストロークが10mmより長すぎると、ストロークの分だけ金属製ケース７が大きくなり過ぎ、打撃印加部２の可搬性が低下する。前記ストロークにより得られる水撃波15は、およそ30ｍ〜40ｍの距離を伝達する。ハンマ11の打撃周期は、1/300分〜1/100分、好ましくは1/250分〜1/150分がよい。前記打撃周期が1/300分より短いと、前後の水撃波15による水道管４からの衝撃音を識別しにくくなり、前記打撃周期が1/100分より長すぎると、雑音に紛れやすく、これもまた水道管４からの衝撃音を識別しにくくする。
【００２２】
次に、本例の水撃波発生装置を用いた水道管埋設位置探索方法について、説明する。打撃管部２は、直接水道管４に接続してもよいが、図３に見られるように、可撓性のあるアダプタ管路14を介在させ、このアダプタ管路14を止水栓３に接続すると、打撃印加部２及び制御部５を地上に安定して設置できて都合がよい。
【００２３】
各部の接続は次の手順による。まず、打撃印加部２の接続部８にアダプタ管路14を接続し、このアダプタ管路14を止水栓３に接続する。アダプタ管路14と止水栓３との接続には、止水栓３の仕様に合わせた接続アダプタ16を用いるとよい。そして、打撃印加部２の空気抜孔10を開いた状態で止水栓３を開放すると、水道水が自身の圧力によってアダプタ管路14から打撃印加部２の被打撃管部６内へ流入する。
【００２４】
被打撃管部６内に水道水が充満し、かつ空気が残存しないことを確かめた上で空気抜孔10を閉じると、準備が完了する。打撃印加部２と制御部５とは、前記空気抜きに際して溢れた水道水を十分に拭き取ってから、電気コード17で接続する。そして、制御部５を作動させることで、制御部５から供給される電力に応じた打撃力で、同じく制御部５から供給される制御信号に従った打撃周期でソレノイドハンマ１が被打撃管部６の打撃面９に対してハンマ11を打ち付け始める。
【００２５】
打撃面９に対するハンマ11の打ち込みにより、被打撃管部６内に充満した水道水に対して打撃力が加えられ、この打撃力が水道水を物理的に動かして、水撃波15を発生させる。この水撃波15は、ハンマ11の打ち込み方向に従って被打撃管部６からアダプタ管路14を通じて止水栓３、そして水道管４へと伝達されている。水撃波15は、水道水の物理的な運動であるから、適宜水道管４に対して衝撃を加え、水道管４から周囲への衝撃音18を発生させる。後は、この衝撃音18を地上から音響探知機19を用いて探知すれば、水道管４の埋設位置を探索できる。
【００２６】
通常、本発明の水撃波15による水道管４からの衝撃音18は、音響探知機19により集音した各種音響から作業者自身の耳により選別する。これから、本発明を利用した水道管４の埋設位置の探索は、ある程度の技能を備えた者によることを前提とするが、従来の同種探索用の装置に比べ、一定した打撃力による一定周期の水撃波15による水道管４の衝撃音18は探知及び識別がしやすいため、結果として水道管４の埋設位置を容易かつ確度高く探索できるわけである。
【実施例】
【００２７】
本発明の水撃波発生装置による水道管埋設位置探索は、単に水撃波を発生させて水道管から衝撃音を発生させるだけでなく、ソレノイドハンマを利用した所定の打撃力及び打撃周期に従って水撃波を発生できることにより、大きく改善されている。こうしたソレノイドハンマ使用の効果を実証するため、上記図３に示した接続態様に基づき、作業者自身による打撃印加部に対するハンマの打ち付けと、ソレノイドハンマによる打撃印加部に対するハンマの打ち付けとの水道管埋設位置探索の相違について試験した。
【００２８】
具体的には、図４に見られるように、止水栓にアダプタ管路を介して打撃印加部を接続し、ブロック塀を挟んで延びるポリエチレン製給水管(PE給水管、20mm径)が鋳鉄製本管(CIP本管、200mm径)に直交関係に接続している水道管について、給水管及び本管それぞれの埋設位置を探索する。給水管は、止水栓から本管まで７ｍあり、ブロック塀は給水管を横断するように、止水栓から４ｍ、本管から３ｍの位置にある。
【００２９】
まず、比較例として、打撃印加部の被打撃管部を作業者自身がハンマで打撃し、この打撃に基づいて給水管及び本管から発せられる衝撃音を、音波探知機により探知を試みた。まず、(a)止水栓からブロック塀の範囲では、作業者によるハンマの打撃が強すぎるためか、水撃波による衝撃音と止水栓から給水管に伝わる打撃による振動とが混ざり、うまく衝撃音の識別ができなかった。(b)ブロック塀から本管までは、ブロック塀により給水管の振動が抑制されるためか、水撃波による衝撃音の識別が可能になった。(c)本管においては、確かに水撃波による衝撃音が確認できるものの、打撃周期が一定でないために、確信をもって本管からの衝撃音か否かの識別が難しくなった。
【００３０】
これに対し、実施例としてソレノイドハンマを用いた場合、(a)止水栓からブロック塀の範囲では、水撃波による衝撃音と止水栓から給水管に伝わる打撃による振動とが混ざるものの、水撃波による衝撃音は、ソレノイドハンマの一定の打撃周期に従って発生しているため、識別は十分できた。(b)ブロック塀から本管までは、もはや給水管の振動はほとんどなくなり、水撃波による衝撃音のみが容易に識別できた。これは、不必要に強い打撃力を要することなく、被打撃管部をハンマが打撃していることによるものと思われる。このため、(c)本管にあっても、水撃波のみが伝達され、打撃周期に応じた衝撃音が発せられるため、本管の埋設位置を容易に識別できた。
【００３１】
このように、ソレノイドハンマを用いた所定の打撃力及び打撃周期に従った水撃波の発生は、本発明における水撃波発生装置を用いた水道管埋設位置探索の精度を高める効果を有する。また、試験に利用した水道管は合成樹脂製(PE製)であったが、止水栓から遠く離れた本管での衝撃音の発生を確認できた。これは、水道管の振動ではなく、水道管内の水道水自身に水撃波を発生させ、この水撃波により水道管が発する衝撃音を探知する本発明の水道管探索方法の利点を証明することを意味する。
【００３２】
このほか、比較例ではハンマにより打撃印加部で打撃を加える作業者と衝撃音を探知する作業者の２名を要したが、実施例では打撃印加部は無人で自動的にハンマが繰り返し打撃を加えており、衝撃音を探知する作業者１人のみでよかった。これから、本発明を利用した水道管埋設位置探索方法は、少ない作業者で、短時間かつ確度高く水道管を探索できるものと考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ソレノイドハンマを備えた打撃印加部の平面図である。
【図２】同打撃印加部の側面図である。
【図３】同打撃印加部を止水栓に接続して水道管の探索を実施している接続例を表した使用態様の概念図である。
【図４】比較例及び実施例の試験構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ソレノイドハンマ
２  打撃印加部
３  止水栓
４  水道管
５  制御部
６  被打撃管部
７  金属製ケース
８  接続部
９  打撃面
10  空気抜孔
11  ハンマ
12  ソレノイド本体(駆動部)
13  ロッド
14  アダプタ管路
15  水撃波
16  接続アダプタ
17  電気コード
18  衝撃音
19  音響探知機
【図１】
2005062001.tif 000003
【図２】
2005062001.tif 000004
【図３】
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【図４】
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