(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌を掘削するドリルを含む推進体と、前記ドリルヘッドに設けられた探査用送信アンテナ及び探査用受信アンテナと、前記ドリルヘッドに内蔵され、前記探査用受信アンテナを介して受信する受信回路と、前記受信回路からの受信信号を所要の通りに処理するための信号処理装置と、を備えた非開削推進装置における信号伝送システムであって、
前記ドリルヘッドには、前記受信回路からの受信信号を通信するための通信回路が内蔵され、前記推進体の外部には伝送用送信アンテナが誘電体を介して取り付けられ、前記通信回路が通信用ケーブルを介して前記伝送用アンテナに接続されており、
前記信号処理装置には伝送用受信手段が設けられており、
前記通信回路からの通信信号は、前記伝送用送信アンテナ及び前記誘電体を介して前記推進体に伝送され、前記推進体を通してその端部から外部に送信され、前記伝送用受信手段を介して前記信号処理装置に伝送されることを特徴とする信号伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌中を掘進する推進体のドリルヘッドに内蔵された信号回路からの信号を外部の信号処理装置に伝送する信号伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガス管などの埋設物を埋設するのに、埋設用溝などを掘削することなく施工する非開削推進工法が提案され実用に供されている。このような非開削推進工法では非開削推進装置が用いられ、この非開削推進装置は、土壌を掘削するためのドリルヘッドと、ドリルヘッドを所定方向に回転駆動するとともに推進方向に駆動するための回転推進駆動手段と、ドリルヘッドと回転推進駆動手段との間に着脱自在に連結される接続パイプユニットとを備えている。このような非開削推進装置においては、回転推進駆動手段によりドリルヘッドが所定方向に回転されることによって、ドリルヘッドが土壌を掘削し、またこの回転推進駆動手段により推進方向に駆動されることによって、ドリルヘッドが推進方向に移動する。
【０００３】
推進体が推進する土壌中には各種の埋設物、例えば埋設ガス管、埋設水道管などが埋設されており、掘進するドリルヘッドがこの埋設物に当たってこれを破損させるおそれがある。
【０００４】
このようなことから、埋設物を探査するための探査装置が装備された非開削推進装置も提案されている。探査装置は、探査信号を送信する送信手段と、埋設物からの反射探査信号を受信する受信手段と、受信手段による受信信号を所要の通りに処理する画像処理装置を備え、送信手段及び受信手段がドリルヘッドに内蔵され、画像処理装置が、例えば、回転推進駆動手段が搭載された車両に設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の非開削推進装置においては、接続パイプユニットに伝送ケーブルが内蔵され、接続パイプユニットを着脱自在に連結すると、これらに内蔵された伝送ケーブルが接続され、ドリルヘッドの受信手段からの受信信号が伝送ケーブルを介して画像処理装置に伝送されるように構成されている。それ故に、各接続パイプユニットには伝送ケーブルを内蔵するとともに、接続するための接続端子を設けなければならず、その構成が複雑になるとともに、接続パイプユニットの接続端子間に土砂などの異物が侵入すると、受信信号の伝送不良の原因になる。
【０００６】
本発明の目的は、比較的簡単な構成でもって、ドリルヘッドに内蔵された信号回路からの信号を信号処理装置に確実に伝送することができる非開削推進装置における信号伝送システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、土壌を掘削するドリルを含む推進体と、前記ドリルヘッドに設けられた探査用送信アンテナ及び探査用受信アンテナと、前記ドリルヘッドに内蔵され、前記探査用受信アンテナを介して受信する受信回路と、前記受信回路からの受信信号を所要の通りに処理するための信号処理装置と、を備えた非開削推進装置における信号伝送システムであって、
前記ドリルヘッドには、前記受信回路からの受信信号を通信するための通信回路が内蔵され、前記推進体の外部には伝送用送信アンテナが誘電体を介して取り付けられ、前記通信回路が通信用ケーブルを介して前記伝送用アンテナに接続されており、
前記信号処理装置には伝送用受信手段が設けられており、
前記通信回路からの通信信号は、前記伝送用送信アンテナ及び前記誘電体を介して前記推進体に伝送され、前記推進体を通してその端部から外部に送信され、前記伝送用受信手段を介して前記信号処理装置に伝送されることを特徴とする。
【０００８】
本発明に従えば、ドリルヘッドに通信回路が内蔵され、推進体の外部に伝送用送信アンテナが取り付けられ、通信回路と伝送用送信アンテナとが通信用ケーブルを介して接続され、また信号処理装置には伝送用受信手段が設けられている。従って、探査用送信アンテナから送信された後に探査用受信アンテナを介して受信回路により受信された受信信号は、通信回路により通信信号に変換され、この通信信号が伝送用アンテナ及び推進体を介して送信され、この推進体の端部から外部に送信され、伝送用受信手段を介して信号処理装置に伝送される。このように推進体自体を介して通信信号を伝送し、その端部から外部に送信するので、推進体に（これを構成する例えば接続パイプユニットに）通信用ケーブルを設ける必要がなく、推進体の構成を簡単にすることができる。
また、伝送用アンテナが誘電体を介して推進体の外部に取り付けられているので、伝送用アンテナからの通信信号はこの誘電体を介して推進体に誘導され、誘電体を介して効率良く推進体に伝送することができ、通信信号の伝送効率を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う信号伝送システムの一実施形態を説明する。図１は、本発明に従う信号伝送システムを適用した非開削推進装置を用いた非開削工法を説明するための簡略図であり、図２は、図１の非開削推進装置におけるドリルヘッド及びその近傍を示す断面図であり、図３は、図１の非開削推進装置の伝送用送信アンテナ及びその近傍を示す部分拡大図であり、図４は、図１の非開削推進装置に適用した信号伝送システムを簡略的に示すブロック図である。
【００１３】
図１において、非開削工法に用いられる図示の非開削推進装置２は、土壌４内を掘削しながら推進する推進体６を備え、この推進体６は土壌中において可撓性を有している。推進体６は、推進本体８と、この推進本体８の先端部に設けられたドリルヘッド１０とを備え、推進本体８は、着脱自在に連結される接続パイプユニット１２から構成される。
【００１４】
推進体６は、回転推進駆動手段１４により推進される。回転推進駆動手段１４は例えば車両１６に搭載され、車両１６に搭載された状態で埋設工事を行う施工現場に運ばれる。回転推進駆動手段１４は、推進本体８を介してドリルヘッド１０を所定方向に回転駆動するとともに、例えば矢印１８で示す推進方向に推進し、回転推進駆動手段１４による回転駆動力及び押込み力によって、推進体６は土壌４中を推進方向に移動する。そして、推進体６が推進方向に移動するに伴って、推進体６の一部を構成する接続パイプユニット１２が着脱自在に連結されて継ぎ足され、このようにして推進体６による掘削が行われる。
【００１５】
非開削推進工法では、推進体６が上述したように掘削し、そのドリルヘッド１０が地上又は到達立坑に到達するまで推進される。そして、地上又は到達立坑まで到達すると、ドリルヘッド１０が取り外され、このドリルヘッド１０に代えて、例えばポリエチレン製埋設管（例えば埋設ガス管、埋設水道管など）が接続され、推進体６が車両１６側に引き戻される。このとき、推進体６を引き戻すことに伴って、その推進本体８から接続パイプユニット１２が取り外される。このようにして推進体６の全てを引き戻すと、埋設管が所要の通りに埋設され、かくして、非開削でもって埋設管を土壌４中に敷設することができる。
【００１６】
この非開削推進装置２には、土壌４中に埋設された埋設物２２（例えば、既設埋設管であって、既設ガス管、既設水道管など）を探査するための探査装置２４（図４参照）が設けられているとともに、探査信号を伝送するための信号伝送システム２６が適用されている。図２〜図４を参照して、図示の探査装置２４はレーダ波の如き電磁波を用いて埋設物２２を探査するものであり、パルス発生回路２８、送信回路３０、探査用送信アンテナ３２、探査用受信アンテナ３４、受信回路３６、変調用通信回路４０及び伝送用送信アンテナ４２を備え、これらが推進体６のドリルヘッド１０に装備されている。この形態では、パルス発生回路２８、送信回路３０、探査用送信アンテナ３２、探査用受信アンテナ３４、受信回路３６及び変調用通信回路４０がドリルヘッド１０に内蔵され、伝送用送信アンテナ４２がドリルヘッド１０の外部に配設されている。
【００１７】
主として図２を参照して、ドリルヘッド１０は細長い円筒状のヘッドハウジング４３を備え、このヘッドハウジング４３の先端部に平坦な傾斜部４４が設けられ、この傾斜部４４によって先細状に形成されている。この傾斜部４４の大部分は平板状の誘導体基板４５から構成され、この誘導体基板４５の内側に探査用送信アンテナ３２及び探査用受信アンテナ３４が配設されている。探査用送信アンテナ３２及び探査用受信アンテナ３４は、例えばボータイアンテナから構成される。
【００１８】
このヘッドハウジング４３内には電子・電源ユニット４６が搭載されている。電子・電源ユニット４６は円筒箱状のユニットハウジング４８を備え、このユニットハウジング４８内に、パルス発生回路２８、送信回路３０、受信回路３６、増幅回路３８及び変調用通信回路４０を構成する電子回路ユニット５０が内蔵されているとともに、これらに電力を供給するための電源ユニット（図示せず）が内蔵されている。ユニットハウジング４８の一端壁５１（図２において左端壁）にはコネクタ５３が取り付けられ、このコネクタ５３の一方の端子部５２が送信回路３０に接続されているとともに、リード線５６を介して探査用送信アンテナ３２に接続されており、従って、送信回路３０からの探査信号はこの端子部５２及びリード線５６を介して探査用送信アンテナ３２に送給され、この送信アンテナ３２から推進方向前方に送信される。また、コネクタ５３の他方の端子部５４が受信回路３６に接続されているとともに、リード線５８を介して探査用受信アンテナ３４に接続されており、従って、探査用受信アンテナ３４により受信した探査信号は、リード線５８及び他方の端子部５４を介して受信回路３６に送給される。
【００１９】
このような探査装置２４では、図４から理解されるように、パルス発生回路２８、送信回路３０、受信回路３６及び増幅回路３８がレーダ用回路６０を構成し、送信回路３０及び探査用送信アンテナ３２が探査用送信手段を構成し、探査用受信アンテナ３４及び受信回路３６が探査用受信手段を構成する。
【００２０】
この探査装置２４は、更に、伝送用送信アンテナ４２からの信号を受信するための伝送用受信手段、信号処理装置としての画像処理装置６２、印刷装置６４及びモニタ６６を備え、伝送用受信手段が伝送用受信アンテナ６８及び復調用通信回路７０から構成されている（図１も参照）。伝送用受信アンテナ６８はピックアップとして直接車両１６に接続するようにしてもよい。伝送用受信アンテナ６８は、推進体６側からの通信信号を受信し、復調用通信回路７０は伝送用受信アンテナ６８を介して受信した通信信号を復調し、画像処理装置６２は、復調した通信信号、即ち伝送された探査信号を所要の通りに画像処理して埋設物２２の探査処理信号を生成し、液晶表示装置の如きモニタ６６は、この探査処理信号の内容を画面に表示し、印刷装置６４はこの探査処理信号の内容を印刷する。
【００２１】
伝送用送信アンテナ４２に関連して、更に、次の通りに構成されている。ユニットハウジング４８の一端壁５１には接続端子７２が設けられ、この接続端子７２が電子回路ユニット５０の変調用通信回路４０に接続されている。伝送用送信アンテナ４２はヘッドハウジング４３の外面に取り付けられ、接続端子７２と伝送用送信アンテナ４２とが通信用ケーブル７４を介して接続されている。この形態では、ヘッドハウジング４３の外周面の一部には凹部７６が設けられ、この凹部７６に収容するように伝送用送信アンテナ４２が取り付けられている（図３参照）。このように凹部７６に収容することによって、土壌４中を掘進する際に、伝送用送信アンテナ４２が土壌に接触などすることが確実に回避され、伝送用送信アンテナ４２の寿命を長くすることができる。尚、この凹部７６は必ずしも設ける必要はなく、伝送用送信アンテナ４２を先細に突出する側（図２に示す側）の外周面に設けることによって、土壌との接触などを効果的に回避することができる。
【００２２】
伝送用送信アンテナ４２は、図３に示すように、テープ状の細長い銅箔などから形成することができる。このような伝送用送信アンテナ４２は、長さＬが１０ｃｍ、幅Ｗが１〜２ｍｍ程度の大きさの薄い銅箔から形成され、ヘッドハウジング４３の軸線方向（図３において左右方向）に直線状に延びている。伝送用送信アンテナ４２の一端部には接続部４２ａが設けられ、通信用ケーブル７４はヘッドハウジング４３の貫通孔を通してこの接続部４２ａに接続され、ヘッドハウジング４３の上記貫通孔は充填材などによって密封される。
【００２３】
この伝送用送信アンテナ４２は、誘電体７８（図２、図３参照）を介してヘッドハウジング４３に取り付けるのが望ましい。この誘電体７８は例えば合成樹脂材料でよく、例えば１〜３ｍｍ程度の合成樹脂層（例えば、固着用の接着剤でよい）を介して取り付けられる。このように誘電体７８を介して取り付けることによって、伝送用送信アンテナ４２から後述する如く送信された通信信号は、誘電体７８を介して推進体６（ドリルヘッド１０及び推進本体８）に誘導され、かく誘導された通信信号が推進体６を通して伝送される。
【００２４】
このことに関連して、ドリルヘッド１０のヘッドハウジング４３及び接続パイプユニット１２の接続パイプハウジング８０が例えばステンレス鋼から形成されているとともに、ドリルヘッド１０と接続パイプユニット１２を着脱自在に連結すると、ヘッドハウジング４３及び接続パイプハウジング８０が相互に接続され、また一対の接続パイプユニット１２を着脱自在に連結すると、それらの接続パイプハウジング８０が相互に接続される。
【００２５】
このように構成されているので、信号回路としての受信回路３６からの受信信号は、変調用通信回路４０で通信信号に変調され、変調された通信信号が、接続端子７２及び通信用ケーブル７４を介して伝送用送信アンテナ４２に送給され、この伝送用通信アンテナ４２から誘電体７８を介して推進体６のハウジング（ヘッドハウジング４３）に誘導され、推進体６（ヘッドハウジング４３及び接続パイプハウジング８０）を通して伝送されて外部に送信される。
【００２６】
この実施形態では、伝送用受信手段、モニタ６６などは、画像処理装置６２とともに例えば車両１６に又は移動自在なユニット装置８２に搭載され、例えば車両１６に搭載した場合、操作者は、モニタ６６を見ながらドリルヘッド１０が埋設物２２に衝突しないように推進体６を推進させることができ、例えばユニット装置８２に設けた場合、車両１６から離れた場所、例えばドリルヘッド１０の近傍において、モニタ６６を見ながら埋設物２２とドリルヘッド１０との位置関係を確認することができる。
【００２７】
次に、主として図２及び図４を参照して、上述した信号伝送システム２６を備えた探査装置２４の作用効果について説明する。この非開削推進装置２に装備された探査装置２４においては、パルス発生回路２８により生成されたパルス信号が送信回路３０に送られ、この送信回路３０はパルス信号に基づいて探査信号を生成し、探査信号が探査用送信アンテナ３２から推進方向に送信される。そして、この送信アンテナ３２から送信された後埋設物２２により反射された反射探査信号が、探査用受信アンテナ３４を介して受信回路３６に受信され、かく受信された受信信号が増幅回路３８で増幅された後に変調用通信回路４０に送給され、この通信回路４０により変調されて通信信号に変換される。
【００２８】
このように変調された通信信号は、通信用ケーブル７４を介して伝送用送信アンテナ４２に送給され、この伝送用送信アンテナ４２から誘電体７８を介して推進体６（ヘッドハウジング４３）に誘導され、接続パイプハウジング８０を介して伝送され、この接続パイプハウジングの端部（車両１６側の端部）から外部に送信される。探査用受信手段により受信した受信信号は、上述したように、推進体６のハウジング４３，８０を利用して伝送されるので、受信信号を伝送するための伝送用ケーブルを接続パイプユニット１２内に設ける必要はなく、従って、接続パイプユニット１２の構成が簡単になり、これによって、推進体６自体の構成を簡単にすることができる。
【００２９】
推進体６から送信された通信信号は、画像処理装置６２側に設けられた伝送用受信アンテナ６８に受信され、この受信アンテナ６８を介して復調用通信回路８０に送られ、復調用通信回路８０が変調された通信信号、即ち変調された探査信号を復調し、復調された探査信号が画像処理装置７２に送られて所要の通りに画像処理されてモニタ６６に表示される。従って、埋設物２２の埋設情報がモニタ６６に表示され、作業者はモニタ６６の表示内容を見ることによって、埋設物２２の埋設位置を知ることができる。
【００３０】
伝送用通信アンテナとしては、上述した構成に代えて、例えば図５、図６又は図７に示すように構成することもできる。図５は、伝送用送信アンテナの第１の変形形態を示しており、この第１の変形形態では、伝送用送信アンテナ４２Ａがワイヤ状の細長いものから構成され、上述したと略同様にして、ドリルヘッド１０のヘッドハウジング４３の外面に誘電体（図示せず）を介して取り付けられ、ヘッドハウジング４３の軸線方向に延びている。
【００３１】
図６は、伝送用送信アンテナの第２の変形形態を示しており、この第２の変形形態では、伝送用送信アンテナ４２Ｂがテープ状の細長いものから構成され、ドリルヘッド１０のヘッドハウジング４３の外面に誘電体（図示せず）を介し取り付けられ、ヘッドハウジング４３の外周面に螺旋状に巻かれて延びている。尚、この変形形態では、ヘッドハウジング４３の外周面に伝送用送信アンテナ４２Ｂを収容するための凹部を設けていないが、図１〜図４に示す実施形態のように、伝送用送信アンテナ４２Ｂを収容するための凹部を設けるようにしてもよい。また、伝送用送信アンテナ４２Ｂとして、図５に示すようなワイヤ状のものをヘッドハウジング４３の外周面に螺旋状に巻くようにしてもよい。
【００３２】
図７は、伝送用送信アンテナの第３の変形形態を示しており、この第３の変形形態では、伝送用送信アンテナ４２Ｂがテープ状の細長いものから構成され（図５に示すようなワイヤ状のものでもよい）、ドリルヘッド１０のヘッドハウジング４３の外面に誘電体（図示せず）を介し取り付けられ、ヘッドハウジング４３の外周面に渦巻き状に巻かれて延びている。尚、この変形形態でも、伝送用送信アンテナ４２Ｂを収容するための凹部を特に設けていないが、このような凹部を設けるようにしてもよい。
【００３３】
図５〜図７に示す伝送用送信アンテナ４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを用いた場合にも、上述したと同様に、変調用通信回路４０からの通信信号が伝送用送信アンテナ４２から誘電体７８を介して推進体６（ヘッドハウジング４３）に誘導され、この推進体６を介して伝送されて外部に送信され、第１の実施形態と同様に作用効果が達成される。
【００３４】
以上、本発明に従う信号伝送システムの一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。
【００３５】
例えば、上述した実施形態では、推進体６のドリルヘッド１０からの探査信号を画像処理装置７２に伝送するシステムに適用したが、このような探査信号の伝送に限定されず、その他の信号の伝送にも適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の信号伝送システムによれば、受信回路からの信号は通信回路により通信信号に変換され、この通信信号が伝送用送信アンテナ及び推進体を介してその端部から外部に送信され、伝送用受信手段を介して信号処理装置に伝送される。このように推進体自体を介して通信信号を伝送するので、推進体に（これを構成する例えば接続パイプユニットに）通信用ケーブルを設ける必要がなく、推進体の構成を簡単にすることができ、また伝送不良の発生も少なくすることができる。また、伝送用アンテナからの通信信号はこの誘電体を介して推進体に誘導されるので、誘電体を介して効率良く推進体に伝送することができ、通信信号の伝送効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う信号伝送システムを適用した非開削推進装置を用いた非開削工法を説明するための簡略図である。
【図２】図１の非開削推進装置におけるドリルヘッド及びその近傍を示す断面図である。
【図３】図１の非開削推進装置の伝送用送信アンテナ及びその近傍を示す部分拡大図である。
【図４】図１の非開削推進装置に適用した信号伝送システムを簡略的に示すブロック図である。
【図５】第１の変形形態の伝送用送信アンテナを適用した例を示す部分拡大図である。
【図６】第２の変形形態の伝送用送信アンテナを適用した例を示す部分拡大図である。
【図７】第３の変形形態の伝送用送信アンテナを適用した例を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
２  非開削推進装置
４  土壌
６  推進体
８  推進本体
１０  ドリルヘッド
１２  接続パイプユニット
１４  回転推進駆動手段
２２  埋設物
３２  探査用送信アンテナ
３４  探査用受信アンテナ
４０  変調用通信回路
４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ  伝送用送信アンテナ
４３  ヘッドハウジング
４６  電子・電源ユニット
５０  電子回路ユニット
６０  レーダ回路
６２  画像処理装置
６８  伝送用受信アンテナ
７０  復調用通信回路
７８  誘電体
８０  接続パイプハウジング
【図１】
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【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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【図７】
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