特許 7634383 小口径推進工法における推進方向制御用可変長型誘導アンテナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-13

(45)【発行日】2025-02-21

(54)【発明の名称】小口径推進工法における推進方向制御用可変長型誘導アンテナ

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/093 20060101AFI20250214BHJP

【ＦＩ】

E21D9/093 H

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021022845

(22)【出願日】2021-02-16

(65)【公開番号】P2022124922

(43)【公開日】2022-08-26

【審査請求日】2024-02-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000141060

【氏名又は名称】株式会社関電工

(73)【特許権者】

【識別番号】506343704

【氏名又は名称】株式会社トーメック

(74)【代理人】

【識別番号】100075410

【弁理士】

【氏名又は名称】藤沢 則昭

(74)【代理人】

【識別番号】100135541

【弁理士】

【氏名又は名称】藤沢 昭太郎

(72)【発明者】

【氏名】三角 久

(72)【発明者】

【氏名】大久保 実

(72)【発明者】

【氏名】内田 みつる

(72)【発明者】

【氏名】植野 進一

(72)【発明者】

【氏名】壁内 輝夫

(72)【発明者】

【氏名】菊地 健太

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０６５６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２７３３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０５０１８０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／００－９／１４

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地上の推進計画線上に配置され、地中を推進する推進ヘッドから発信する電磁波を受信する誘導アンテナにおいて、
脚体に支持された水平な固定用フレームに設けた左右のコイルの水平方向の幅を可変とした構成とし、
前記左右のコイルの水平方向の幅を可変とした構成は、固定用フレームの左右に、先端にコイルを設けたアームを、固定用フレームのフレーム前面に沿って回転自在に設け、各アームは、固定用フレームの両端から略水平に突出した位置から固定用フレームの内側上方まで回転かつ固定自在としたことを特徴とする、小口径推進工法における推進方向制御用可変長型誘導アンテナ。

【請求項2】

前記固定用フレームは上向きの断面コ字型の部材から成り、前記各アームの基端部は固定用フレームの前後板を貫通する軸に夫々取り付けられ、当該各軸を中心とした円弧上に、固定用フレームの前後板に複数対の貫通孔を設け、各アームが固定用フレームから折れ曲がった状態では、これらの複数対の貫通孔の一対に挿入した棒体により各アームはその位置で支持される構成としたことを特徴とする、請求項１に記載の小口径推進工法における推進方向制御用可変長型誘導アンテナ。

【請求項3】

地上の推進計画線上に配置され、地中を推進する推進ヘッドから発信する電磁波を受信する誘導アンテナにおいて、
脚体に支持された水平な固定用フレームに設けた左右のコイルの水平方向の幅を可変とした構成とし、
前記左右のコイルの水平方向の幅を可変とした構成は、前記固定用フレームを上向きのコ字型の部材とし、左右の各コイルは夫々アームに支持され、各アームの下部は前記固定用フレームの中に、当該固定用フレームの長手方向に沿って摺動自在に嵌められ、前記各コイルは固定用フレームの上端縁より突出し、前記固定用フレームの両端では前記各コイルは固定用フレームの両端から外方に突出可能な構成としたことを特徴とする、小口径推進工法における推進方向制御用可変長型誘導アンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、地中への小口径推進工法において、推進方向制御のための受信アンテナであって、可変長型の誘導アンテナ及び当該アンテナを用いた推進方向制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

小口径推進工法における推進ヘッドの方向制御のための水平方向の位置計測は、図９及び図１０に示すように、電磁誘導法の原理を利用し、推進ヘッド内の発信器の電磁波を地上の推進基線（推進計画線）上に直角に設置した誘導アンテナの左右の２つのコイルで受信して、電磁波の強弱から２つのコイルのどちらの側に発信源（推進ヘッド）があるのかを推定し、この結果に応じて推進ヘッドの推進方向を修正しながら推進する。従って、推進基線に対する誘導アンテナの向きが極めて重要になると共に、ヘッドの進行方向が２つのコイルの間から外れると測定できなくなる欠点がある。

【0003】

特許文献１のものも上記と同様の方法で推進方向の制御をおこなっているものであり、測定精度を向上させるため改良されたものである。

【0004】

この特許文献１のものは、地中を推進方向変更自在に推進可能な推進体の先端部に設けられてその長手方向に沿った軸芯を有する発信コイルから電磁波を発信し、地上に設けて当該電磁波を受信自在で、かつ、前記推進体の予定到達部までの推進計画線を含む鉛直面を中央に挟む左右2個を配置した一対の受信コイルを固定用フレームの左右に配し、当該固定用フレームは三脚を有する雲台の上に支持され、左右の受信コイルの軸芯が水平面となす俯角が変更自在で、かつ、任意の俯角に対して固定用フレームを固定可能な固定用フレームスタンドから成る推進方向制御用の受信装置である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平９－２７３３８５号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前記特許文献１のものを含め従来の装置及び方法では以下の問題点がある。測定精度がアバウトで分かりづらく、結果として精度が悪くなる。誘導アンテナによる位置の測定は、電磁誘導法の原理を利用しているものの、推進計画線からのずれ量を長さで示すものではなく、磁界強度の数値データで表示され、左右コイルのどちら側に発信源（推進ヘッド）があるかを示しているにとどまっている。

【0007】

加えて、左右コイルの磁界強度の差を小さくしても、必ずしもずれ量に比例しておらず、結果として精度が確保できないケースが多い。技術的には計画基線からのずれ量を長さで示すことは可能であるが、電磁誘導法は様々な要因により測定結果に誤差が生じるため、取り扱いの簡素化のため、このような測定結果を磁界強度で表示するようにしている。

【0008】

また、当該測定システムでは推進ヘッド内の発信器が左右のコイルの間から外れると測定不能となる構造となっている。この測定方法は、分かりやすい反面どれだけ外れてしまったか、全く予想できないため、短距離施工では到達位置の精度悪化及び不安定化につながっている。

【0009】

また、家屋側面の壁立ち上げ管路の施工に対応できない。当該誘導アンテナは全幅が１，１７２ｍｍであるため、家屋側面の壁立ち上げ管路の施工において壁からの最小離隔幅は５８６ｍｍと大きくなり、家屋側面の壁立ち上げ箇所の手前に推進ヘッドを到達させ、その後は開削して管路を埋めて接続する必要がある。

【0010】

そこで、この発明は上述の課題を解決するため、推進工法の推進方向制御に使用する誘導アンテナの左右のコイルの間隔を可変にして測定精度を上げると共に、前記左右のコイルの間隔を狭くすることにより、狭い空間での使用や家屋等の壁際への管路の到達施工にも使用できる誘導アンテナ及びこれを用いた推進方向制御方法を提供することを目的としたものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１の発明は、地上の推進計画線上に配置され、地中を推進する推進ヘッドから発信する電磁波を受信する誘導アンテナにおいて、脚体に支持された水平な固定用フレームに設けた左右のコイルの水平方向の幅を可変とした構成とし、前記左右のコイルの水平方向の幅を可変とした構成は、固定用フレームの左右に、先端にコイルを設けたアームを、固定用フレームのフレーム前面に沿って回転自在に設け、各アームは、固定用フレームの両端から略水平に突出した位置から固定用フレームの内側上方まで回転かつ固定自在とした、小口径推進工法における推進方向制御用可変長型誘導アンテナとした。

【0012】

また、請求項２の発明は、前記固定用フレームは上向きの断面コ字型の部材から成り、前記各アームの基端部は固定用フレームの前後板を貫通する軸に夫々取り付けられ、当該各軸を中心とした円弧上に、固定用フレームの前後板に複数対の貫通孔を設け、各アームが固定用フレームから折れ曲がった状態では、これらの複数対の貫通孔の一対に挿入した棒体により各アームはその位置で支持される構成とした、請求項１に記載の小口径推進工法における推進方向制御用可変長型誘導アンテナとした。

【0013】

また、請求項３の発明は、地上の推進計画線上に配置され、地中を推進する推進ヘッドから発信する電磁波を受信する誘導アンテナにおいて、脚体に支持された水平な固定用フレームに設けた左右のコイルの水平方向の幅を可変とした構成とし、
前記左右のコイルの水平方向の幅を可変とした構成は、前記固定用フレームを上向きのコ字型の部材とし、左右の各コイルは夫々アームに支持され、各アームの下部は前記固定用フレームの中に、当該固定用フレームの長手方向に沿って摺動自在に嵌められ、前記各コイルは固定用フレームの上端縁より突出し、前記固定用フレームの両端では前記各コイルは固定用フレームの両端から外方に突出可能な構成とした、小口径推進工法における推進方向制御用可変長型誘導アンテナとした。

【発明の効果】

【0017】

請求項１の発明によれば、左右のコイルの水平方向の幅を変えることにより受信する電磁波の強度の強い位置を探すことができ、より正確に発信源である推進ヘッドの位置を推定でき、推進方向制御の精度が上がる。また、左右のコイルの水平方向の幅を最大長よりやや短くした幅にして推進ヘッドの位置を検索すれば、その状態で推進ヘッドの位置が外れていれば、左右のコイルの幅を拡げて推進ヘッドに位置をとらえることができる。また一方で、左右のコイルの水平方向の幅を狭くしたままで使用すれば、従来適用できなかった住宅間の狭い空間での施工でも適用できる。

【0018】

さらに、家屋等の側面の壁に近接して管路を立ち上げる場合、左右のコイルを垂直に立ち上げるか内側に傾けてこれらのコイルの間隔を狭め、一方のコイルを壁に接近させることにより家屋等の壁の間際を到達地点として推進ヘッドを立ち上げることができる。

【0019】

また、請求項１及び２の発明によれば、固定用フレームの左右端に、コイルを先端に設けたアームを回転自在に設けた簡単な構造で、左右のコイルの水平方向の幅を可変できる。特に請求項２は、前記アームが固定用フレームに対して折れ曲がった位置で容易に固定できる。

【0020】

また、請求項３の発明によれば、固定用フレーム内に、左右の各コイルの支持体を嵌め、かつ、これらの各支持体が固定用フレームに沿って摺動、回転及び固定自在であるため、簡単な構造で左右のコイルの水平方向の幅を可変できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】この発明の実施の形態例１の可変長型誘導アンテナの正面図である。

【図2】この発明の実施の形態例１の可変長型誘導アンテナの左右のアームを垂直に立てた上部正面図である。

【図3】この発明の実施の形態例１の可変長型誘導アンテナの左右のアームを垂直に立てた上部一部縦断面側面図である。

【図4】この発明の実施の形態例１の可変長型誘導アンテナの左右のアームを斜め内側に傾けた状態の上部正面図である。

【図5】この発明の実施の形態例１の可変長型誘導アンテナの左右のアームを斜め外側に傾けた状態の上部正面図である。

【図6】この発明の実施の形態例１の可変長型誘導アンテナを使用した推進方向制御方法を示す側面図である。

【図7】この発明の実施の形態例２の可変長型誘導アンテナの正面図である。

【図8】この発明の実施の形態例２の可変長型誘導アンテナの上部一部縦断面図側面である。

【図9】従来から使用されている小口径推進工法における推進方向制御方法を示す縦断面イメージ図である。

【図10】従来から使用されている小口径推進工法における推進方向制御方法における推進ヘッドの位置計測イメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（実施の形態例１）
この発明の実施の形態例１の可変長型誘導アンテナＡを図１～図５に基づいて説明する。

【0024】

この可変長型誘導アンテナＡは、水平な固定用フレーム１が、三脚２ａから成る脚体２の上に支持されている。この固定用フレーム１は開口部が上に向いた断面コ字型の部材から構成されている。この固定用フレーム１の左右端部の前後板を貫通する各軸３にアーム４の一端が夫々取り付けられ、各アーム４は軸３を中心に回転自在となっている。

【0025】

これらの各アーム４の先端には電磁波を受信するコイル５が夫々設けられている。また、前記各軸３を中心に固定用フレーム１の前後板には貫通孔６が複数個設けられ、前記各アーム４の相応する位置にも一つの貫通孔（図示省略）が設けられている。これにより複数の貫通孔６の一つとアーム４の貫通孔の位置を合わせ、これらの貫通孔６にボルトを通し、ボルト端をナットで締め付ければ、各アーム４は固定される。なお、貫通孔に通すボルトに代えて、適宜の棒体を嵌めてもよい。さらに、上記の様に各アーム４に貫通孔を設けたが、各アーム４に貫通孔を設けず、固定用フレーム１の前後板の対の貫通孔６に棒体を通し、当該棒体にアーム４の一側を当接させて支持させる構成でも良い。

【0026】

従って、左右の各アーム４は前記固定用フレーム１に対して外方に水平に伸ばし（図１の状態）、この状態で固定することもできる。また、図２に示すように、各アーム４を固定用フレーム１に対して直角に曲げて固定することもできる。また、図４に示すように、左右の各アーム４を前記固定用フレーム１の内側に斜めに傾けて固定すれば、左右のコイル５の間の長さが最も短いものとなる。

【0027】

さらに、図５に示すように、左右のアーム４を前記固定用フレーム１の左右端部から外方斜め上方に傾けて固定することもできる等種々に位置を変えることにより、各アーム４の先端のアンテナ５の間隔幅が変えられる。

【0028】

次に図６はこの可変長型誘導アンテナＡを用いた推進方向制御方法を示す。

【0029】

発進立坑８内に設置した推進装置９により、先端に電磁波の発信器を具備した推進ヘッド１０及び後続の推進管を土中に推進させる。一方、前記発進立坑８から到達立坑１１までの推進基線上の地上の中間地点に可変長型誘導アンテナＡを設置する。その際、左右のアーム４を固定用フレーム１に対して直角に折り曲げて固定する。

【0030】

これにより、推進ヘッド１０が左右のコイル５の外側にずれた場合、左右のアーム４を外方に拡げることにより、推進ヘッド１０をとらえることができる。従って、その結果推進ヘッド１０の方向を修正できる。この様にして推進ヘッド１０の位置ずれの縮小を図る。

【0031】

また、前記中間地点から到達地点、すなわち到達立坑１１までの推進では、図６に示すように左右のアーム４を前記固定用フレーム１の内側に傾けるか、左右のアーム４を直角に折り曲げた状態の可変長型誘導アンテナＡ´で使用する。これにより推進基線から狭い範囲内で推進ヘッド１０を到達立坑１１に到達させることができる。

【0032】

この様にして可変長型誘導アンテナＡを用いることにより、左右のコイル５の間隔幅を変えたり狭めたりすることにより、受信した電磁波の強弱の差により、推進ヘッド１０の位置をより正確に探知することができる。

【0033】

（実施の形態例２）
次にこの発明の実施の形態例２の可変長型誘導アンテナＢを図７及び図８に基づいて説明する。

【0034】

この可変長型誘導アンテナＢは、水平な固定用フレーム１３が、三脚１４ａから成る脚体１４の上に支持されている。この固定用フレーム１３は開口部が上に向いた断面コ字型の部材から構成されている。この固定用フレーム１３の溝１３ａ内に板状のアーム１５の下端が摺動自在にはめられており、当該アーム１５の上端に電磁波受信用のコイル１６が固定されている。そしてこのコイル１６は前記固定用フレーム１３の上端より上方に位置している。

【0035】

これらのアーム１５及びコイル１６は、固定用フレームの左右位置に２つ設けられている。また、前記固定用フレーム１３の前面板及び背面板には、当該固定用フレーム１３の長手方向に長孔１７が夫々設けられている。そして、前記各アーム１５の一端には、前記各長孔１７に相応する位置に孔１８が設けられ、これらの長孔１７及び孔１８にボルト１９が貫通され、当該ボルト１９の端部に蝶ナット２０が螺着されている。

【0036】

これにより、各蝶ナット２０を緩めれば、各アーム１５は固定用フレーム１３の溝１３ａ内を摺動可能となり、蝶ナット２０を締め付ければ支持体１５は固定される。また、前記固定用フレーム１の前面板の長孔１７の縁に沿って目盛２１が設けられ、この目盛２１は固定用フレーム１３の中央点を中心に左右対称に目盛が付いている。

【0037】

また、図７の点線で示すように、前記左右のコイル１６は前記固定用フレーム１の両端では各アーム１５を横に倒し、前記固定用フレーム１の側方に左右のコイル１６を突出させ、固定することもできる。これにより、左右のコイル１６は前記固定用フレーム１３の左右幅より大きい間隔幅を得ることができる。

【0038】

この構成により、左右のコイル１６の間隔幅を容易に変更でき、これにより受信した電磁波の強い位置を把握でき、推進ヘッド１０の位置を的確に探知できる。

【0039】

なお、当該実施の形態例２の可変長型誘導アンテナＢでは、長孔１７と支持体１５の孔１８にボルト１９を通して蝶ナット２０で締め付けて支持体１５を固定しているが、各支持体１５が溝１３ａにぴったりと嵌っている構造であれば、これらの長孔１７等は不要であり、各支持体１５は溝内で摺動且つ固定自在としてもよい。

【0040】

また、前記固定用フレーム１３は、断面コ字型の部材でなく、一枚の板体でもよい。その場合、固定用フレーム１３の一つの長孔１７と各アーム１５の孔１８にボルト１９を通して、ボルト１９の端部を蝶ナット２０で締め付けてもよい。

【0041】

この発明の可変長型誘導アンテナは上記実施の形態例１及び２の構成に限定されるものではなく、左右のコイルの水平な間隔幅を変更できるならば、他の構成のものも含まれる。

【0042】

また、当該可変長型誘導アンテナＡ，Ｂによる推進方向制御方法は、図６のものに限らず、適宜の方法が適用できる。

【符号の説明】

【0043】

Ａ 可変長型誘導アンテナ
Ａ´ 可変長型誘導アンテナＡと同じもの
Ｂ 可変長型誘導アンテナ
１ 固定用フレーム ２ 脚体
２ａ 三脚 ３ 軸
４ アーム ５ コイル
６ 貫通孔
８ 発進立坑 ９ 推進装置
１０ 推進ヘッド １１ 到達立坑
１３ 固定用フレーム １３ａ 溝
１４ 脚体 １４ａ 三脚
１５ アーム １６ コイル
１７ 長孔 １８ 孔
１９ ボルト ２０ 蝶ナッド
２１ 目盛

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】