(57)【要約】  ピグ探知システム（６）の発信器（４）は、永久磁石（１２）と、永久磁石（１２）の磁極面（１２ａ）が管（１）の中心軸線（１Ａ）に平行な回転中心線Ｌ１回りに周方向に移動するように永久磁石（１２）を回転させるモータ（１３１）を備えている。モータ（１３１）が回転すると発信器（４）からは回転中心線Ｌ１を中心として、回転中心線Ｌ１と直交する直交面Ａ上を回転する回転磁界が発生し、この回転磁界には管（１）の中心軸線１Ａと直交する直交面Ａ上を管（１）の外側に向かう磁界ベクトルＶ１が含まれている。磁界ベクトルＶ１に基づいて管（１）の外側からピグ（２）の位置を正確に特定できる。回転磁界は周波数成分を含んでいるので、周波数成分を利用して発信器（４）からの回転磁界と地磁気などの外乱磁界とを区別できる。
2012123993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内移動体が移動する管の外側から当該管内移動体の位置を検出するために、当該管内移動体に搭載される管内移動体探知用の発信器であって、
前記管内移動体が移動する管の中心軸線に平行な回転中心線を中心として、当該回転中心線に直交する直交面上を回転する前記回転磁界を発生させる回転磁界発生機構を備えていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項２】
請求項１において、
前記回転磁界発生機構は１０Ｈｚ以下の回転磁界を発生させることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項３】
請求項２において、
前記回転磁界発生機構は前記回転磁界の周波数を切り替える周波数制御部を備えていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項４】
請求項２において、
前記回転磁界発生機構は前記回転磁界の周波数を連続的に変化させる周波数制御部を備えていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項５】
請求項１において、
前記回転磁界発生機構は、永久磁石と、この永久磁石の磁極面が前記回転中心線の回りを周方向に移動するように当該永久磁石を回転させる回転駆動機構とを備えていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項６】
請求項５において、
前記回転駆動機構は、モータを備えており、
前記永久磁石は、前記モータの回転軸に取り付けられていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項７】
請求項５において、
前記回転駆動機構は、前記永久磁石を回転可能に支持するための軸受機構と、励磁により前記永久磁石を回転させる駆動コイルとを備えていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項８】
請求項５において、
前記回転磁界発生機構は、前記永久磁石の外周側に配置された第２の永久磁石と、この第２の永久磁石の磁極面が前記回転中心線と平行な第２の回転中心線回りを周方向に移動するように当該第２の永久磁石を回転可能に支持する第２の永久磁石用軸受機構とを備えており、
前記永久磁石が回転すると、前記第２の永久磁石が連れ回りすることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項９】
請求項１において、
前記回転磁界発生機構は、複数の電磁コイルと、前記複数の電磁コイルを所定の順番で励磁する励磁制御部とを備えており、
前記複数の電磁コイルは、各電磁コイルの軸線が前記回転中心線と直交して互いに異なる方向に延びるように配置されていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項１０】
位置検出用の回転磁界を発生する発信器が搭載されている管内移動体であって、
前記発信器は請求項１ないし９のうちのいずれかの項に記載の前記発信器であることを特徴とする管内移動体。
【請求項１１】
管内移動体に搭載されている発信器と、
前記管内移動体が移動する管の外側から前記発信器が発生する回転磁界を検出して当該管内移動体の位置を特定する探知器とを有し、
前記発信器は、請求項１ないし９のうちのいずかの項に記載の前記発信器であることを特徴とする管内移動体探知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管の内部を移動して管内洗浄などを行う管内移動体を管の外側から探知するために当該管内移動体に搭載される管内移動体探知用の発信器に関する。また、本発明は、当該発信器が搭載されている管内移動体、および、当該発信器から発生する回転磁界に基づき管内移動体の位置を正確に探知する管内移動体探知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場の敷地内に埋設された管の内部洗浄を行うために、管の内径にほぼ等しい外径寸法の管内移動体が使用されている。管内移動体を洗浄対象の管に挿入した後、管に流体を流し、流体の流体圧によって管内移動体を管の長さ方向に移動させる。これにより管内の残留物や管の内周壁に付着していた付着物が、管内移動体によって管の出口から排出される。このような管内移動体はピグと呼ばれている。【０００３】
管内移動体には発信器が搭載されている。管内移動体が管内の途中位置で停止してしまった場合などにおいて、発信器からの信号を探知器によって検出して、管内移動体の位置を特定している。発信器としては検出用の磁界を発生するものが知られており、特許文献１には、この形式の発信器を備えた管内移動体が開示されている。【０００４】
図５（ａ）、（ｂ）は、従来における検出用の磁界を発生する発信器を備えた管内移動体を示す説明図である。図５（ａ）に示すように、管内移動体１００は弾丸形状をしており、先細りとなっている側が移動方向Ｍ０の前側となる状態で管１０１に挿入される。発信器１０２は、鉄芯１０３および鉄芯１０３に巻き回したコイル１０４を備えた電磁コイル１０５と、電磁コイル１０５に一定周期のパルス電流を印加するためのパルス発生回路１０６と、パルス発生回路１０６を介して電磁コイル１０５に電力を供給する電池１０７およびスイッチ１０８とを備えている。発信器１０２は電磁コイル１０５の中心線Ｌ０が管内移動体１００の移動方向Ｍ０に沿う状態で管内移動体１００に搭載されている。管内移動体１００は、電磁コイル１０５の中心線Ｌ０が管１０１の中心軸線１０１Ａと平行となる姿勢を維持したまま、管１０１内を移動する。【０００５】
図５（ｂ）に示すように、地面１０９から数メートル離れた地中に水平に埋設された管１０１内で停止している管内移動体１００を探知する際には、磁気センサプローブ１１０ａを備えた探知器１１０を地上で埋設経路に沿って移動させる。探知器１１０は、電磁コイル１０５から周期的に発生している磁界（図中の二点鎖線）の磁界ベクトルを検出し、これにより、管内移動体１００の位置を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の管内移動体における発信器１０２は、電磁コイル１０５の磁極面１０５ａ（鉄芯１０３の端面）が管内移動体１００の移動方向Ｍ０を向くように、管内移動体１００に搭載されている。探知器１１０が発信器１０２からの最大磁界を検出したときに磁界ベクトルＶ０の方向は管１０１の中心軸線１０１Ａに一致する。磁界ベクトルＶ０の方向から管内における管内移動体１００の位置を検出するためには、発信器１０２が発生する磁界の磁力線ルートに関する知識や熟練が必要である。【０００８】
そこで、電磁コイル１０５の中心線Ｌ０を管内移動体１００の移動方向Ｍ０と直交する上下方向に沿うように発信器１０２を管内移動体１００に搭載し、電磁コイル１０５の磁極面１０５ａが常に地上側を向く状態としておくことが考えられる。このようにすれば、発信器１０２からの磁界の方向が管１０１の半径方向を向く。この結果、探知器１１０によって、電磁コイル１０５の磁極面１０５ａから地上に向かう磁界ベクトルを検出できるので、磁界ベクトルの方向に基づいて管内移動体１００の位置を管１０１の外側から精度よく特定できる。【０００９】
しかしながら、管内を移動する管内移動体１００はその周方向の向きが不定であるので、管内移動体１００に搭載した電磁コイル１０５の磁極面１０５ａを常に地上側を向く状態としておくことができない。電磁コイル１０５の磁極面１０５ａが地上側を向いていなければ、管内移動体１００の位置を正確に特定することができない。【００１０】
本発明の課題は、発信器から発生する位置検出用の磁界に基づき管内移動体の位置を管の外側から正確に特定可能な回転磁界を発生する管内移動体探知用の発信器を提案することにある。【００１１】
また、本発明の課題は、かかる新たな発信器が搭載された管内移動体、および当該管内移動体の位置を探知するための管内移動体探知システムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明は、管内移動体が移動する管の外側から当該管内移動体の位置を検出するために、当該管内移動体に搭載される管内移動体探知用の発信器であって、前記管内移動体が移動する管の中心軸線に平行な回転中心線を中心として、当該回転中心線に直交する直交面上を回転する前記回転磁界を発生させる回転磁界発生機構を備えていることを特徴としている。【００１３】
本発明において、前記回転磁界発生機構は１０Ｈｚ以下の回転磁界を発生させることが望ましい。超低周波の磁気信号の伝達距離は長いので、回転磁界の周波数を１０Ｈｚ以下としておけば、管内移動体の検出距離を長くすることができる。また、超低周波の磁気信号は、真空中、気体中、水中、地中、金属中のいずれの環境下でも伝達されるので、管の敷設環境に拘わらず管内移動体の位置を検出できる。【００１４】
本発明において、前記回転磁界発生機構は、前記回転磁界の周波数を切り替える周波数制御部を備えていることが望ましい。このようにすれば、管の敷設場所における外乱磁界によって特定の周波数の回転磁界の検出が困難な場合でも、他の周波数の回転磁界を検出して、管内移動体の位置を特定できる。【００１５】
本発明において、前記回転磁界発生機構は、前記回転磁界の周波数を連続的に変化させる周波数制御部を備えていることが望ましい。このようにすれば、管の敷設場所における外乱磁界によって特定の周波数の回転磁界の検出が困難な場合でも、他の周波数の回転磁界を検出して、管内移動体の位置を特定できる。【００１６】
本発明において、前記回転磁界発生機構は、永久磁石と、この永久磁石の磁極面が前記回転中心線の回りを周方向に移動するように当該永久磁石を回転させる回転駆動機構とを備えていることが望ましい。このようにすれば、磁力の強い永久磁石を用いることによって発信器からの磁界を強力なものとすることができる。コイルを励磁することによって磁界を発生させる場合と比較して、発信器からの磁界を強力なものとする場合の消費電力の増加を抑制できる。【００１７】
この場合において、発信器を簡単な構成にするために、前記回転駆動機構は、モータを備えており、前記永久磁石は前記モータの回転軸に取り付けられていることが望ましい。また、発信器をより簡単な構成にするために、前記回転駆動機構は、前記永久磁石を回転可能に支持するための軸受機構と、励磁により前記永久磁石を回転させる駆動コイルとを備えていることが望ましい。【００１８】
本発明において、前記回転磁界発生機構は、前記永久磁石の外周側に配置された第２の永久磁石と、この第２の永久磁石の磁極面が前記回転中心線と平行な第２の回転中心線回りを周方向に移動するように当該第２の永久磁石を回転可能に支持する第２の永久磁石用軸受機構軸受機構とを備えており、前記永久磁石が回転すると、前記第２の永久磁石が連れ回りすることが望ましい。【００１９】
このようにすれば、回転中心線に直交する直交面上に、回転中心線回りの回転磁界に加えて、第２の永久磁石による第２の回転中心線回りの回転磁界を発生させることができるので、発信器からの磁界を強力なものとすることができる。また、第２の永久磁石は永久磁石の回転に連れ回りするので、第２の永久磁石を回転させるために新たに回転駆動機構を設ける必要がない。よって、発信器からの磁界を強力なものとする場合の消費電力の増加を抑制できる。【００２０】
本発明において、永久磁石を用いないで回転磁界を発生させるために、前記回転磁界発生機構は、複数の電磁コイルと、前記複数の電磁コイルを所定の順番で励磁する励磁制御部とを備え、前記複数の電磁コイルは、各電磁コイルの軸線が前記回転中心線と直交して互いに異なる方向に延びるように配置されている。【００２１】
次に、本発明は、位置検出用の回転磁界を発生する発信器が搭載されている管内移動体であって、前記発信器は上記構成の発信器であることを特徴としている。【００２２】
また、本発明の管内移動体探知システムは、管内移動体に搭載されている発信器と、前記管内移動体が移動する管の外側から前記発信器が発生する回転磁界を検出して当該管内移動体の位置を特定する探知器とを有し、前記発信器は上記構成の発信器であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、発信器からは、管の中心軸線と平行な回転中心線を中心として、この回転中心線に直交する直交面上を回転する回転磁界が発生する。この回転磁界には管の中心軸線と直交する直交面上を管の外側に向かう磁界ベクトルが含まれているので、磁界ベクトルを探知器によって検出すれば、磁界ベクトルの方向に基づいて管の外側から管内移動体の位置を正確に特定できる。また、発信器が発生させる回転磁界は周波数成分を含んだ磁気信号なので、周波数成分を利用して発信器からの磁界と地磁気などの外乱磁界とを区別できる。すなわち、外乱磁界によるノイズを除去することが可能となるので、発信器からの磁界を感度良く検出できる。また、外乱磁界によるノイズを除去することが可能となるので、管内移動体の検出距離を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用した管内移動体探知システムおよび発信器を示す説明図である。
【図２】図１の発信器の変形例を示す説明図である。
【図３】管内移動体探知システムの発信器の別の例を示す説明図である。
【図４】管内移動体探知システムの発信器の更に別の例を示す説明図である。
【図５】従来例の管内移動体探知システムおよび発信器を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態に係るピグ探知システム（管内移動体探知システム）を説明する。
【００２６】
（全体構成）
図１（ａ）は本発明を適用したピグ探知システムを示す説明図であり、図１（ｂ）はピグ探知システムの発信器を示す説明図である。工場の敷地内等に敷設された管１の内部を洗浄するためのピグ（管内移動体）２は発泡ウレタンやゴムなどからなり、先端が先細りの弾丸形状をしている。管１の内部を洗浄する際には、管１の内径にほぼ等しい外径のピグ２を用意し、当該ピグ２をその先端側から管１に挿入し、管１に流体を流す。ピグ２は、流体の流体圧Ｆ１によって押されて、管１の内周面に沿って当該管１の軸線方向に移動する。管１の内壁に付着していた付着物などの残留物３は、ピグ２によって掻き取られながら移送され、ピグ２と共に管１の出口(不図示）から外部に排出される。
【００２７】
ピグ２には、当該ピグ２の位置を検出するための位置検出用の回転磁界を発生する発信器４が搭載されている。発信器４の回転磁界発生機構１０は、管１の中心軸線１Ａと直交する直交面Ａ上を回転する回転磁界を発生する。ピグ２が管１内で停止してしまった場合などには、管１の外に配置されている探知器５によって発信器４からの回転磁界を検出し、管１内におけるピグ２の位置を特定する。これら発信器４および探知器５によってピグ探知システム６が構成される。
【００２８】
（発信器）
発信器４は、図１（ｂ）に示すように、非磁性部材からなる密閉されたケース１１と、ケース１１に収納されている回転磁界発生機構１０を備えている。回転磁界発生機構１０は永久磁石１２と、永久磁石１２を回転させる回転駆動機構１３を備えている。回転駆動機構１３はモータ１３１と、モータ１３１を駆動制御することによって回転磁界の周波数を制御する周波数制御回路（周波数制御部）１３２と、周波数制御回路１３２を介してモータ１３１に電力を供給する電池１３３と、スイッチ１３４を備えている。
【００２９】
永久磁石１２は円柱形状をしており、その両端面が磁極面１２ａとなるように２極着磁されている。永久磁石１２は、その中心軸線方向の中央部において、モータ１３１の回転軸１３１ａの先端に固定されている。また、永久磁石１２は、その中心軸線が回転軸１３１ａの回転中心線Ｌ１に直交する姿勢で回転軸１３１ａに固定されている。モータ１３１が回転すると、永久磁石１２は磁極面１２ａが回転中心線Ｌ１を中心として回転する。
【００３０】
発信器４は、モータ１３１の回転軸１３１ａの回転中心線Ｌ１がピグ２の移動方向Ｍ１を向くように、ピグ２に搭載されている。ピグ２は、その回転中心線Ｌ１が管１の中心軸線１Ａと平行となる姿勢を維持したまま管１内を移動する。従って、モータ１３１が回転すると、発信器４からは、管１の中心軸線１Ａに平行な回転中心線Ｌ１を中心として、回転中心線Ｌ１（管１の中心軸線１Ａ）に直交する直交面Ａ上を回転する回転磁界が発生する。
【００３１】
周波数制御回路１３２は、モータ１３１の回転速度を制御することにより、回転磁界の周波数を設定する。周波数制御回路１３２は、永久磁石１２が１０回転／秒の回転速度で回転するようにモータ１３１を駆動制御しており、発信器４からは１０Ｈｚの回転磁界が発生する。電池１３３はリチウムイオン２次電池であり、発信器４がピグ２に搭載された状態のままで、外部から非接触で充電可能である。また、スイッチ１３４もピグ２に搭載された状態のままで、外部から非接触で遠隔操作できる。
【００３２】
（探知器）
探知器５は、図１（ａ）に示すように、コイル２１を備えた磁界センサプローブ２２と、コイル２１に磁界が鎖交したときに磁界の強度に比例して発生する誘導起電力に基づいて磁界を検出する磁界検出回路２３と、磁界検出回路２３からの出力に基づいて磁界の強さを表示する表示部２４を備えている。
【００３３】
コイル２１に発生する誘導起電力は、磁界(磁束）がコイル２１内を通過することにより発生するものである。従って、磁界センサプローブ２２は指向性を備えており、誘導起電力が発生した時点における磁界センサプローブ２２の方向が、検出した磁界の磁界ベクトルの方向を示すように構成されている。
【００３４】
磁界検出回路２３は、高次のバンドパスフィルタ２３１と信号増幅回路２３２を備えている。従って、探知器５は、周波数成分を含まない地磁気などの外乱磁界によるノイズを除去して、発信器４からの１０Ｈｚの周波数成分を含む磁気信号を感度良く検出できる。
【００３５】
（ピグ探知方法）
地面１ａから数メートル離れた地中に水平に埋設された管１内で停止したピグ２を探知する場合には、図１（ａ）に示すように、磁界センサプローブ２２を地面１ａに向ける。この状態で探知器５を地上で管１の埋設経路に沿って移動させ、発信器４からの回転磁界を検出してピグ２の位置を特定する。
【００３６】
発信器４から発生している回転磁界は、管１の中心軸線１Ａと平行な回転中心線Ｌ１を中心として、この回転中心線Ｌ１に直交する直交面Ａ上を回転する回転磁界である。回転磁界には、管１の中心軸線１Ａと直交する直交面Ａ上を管１の外側に向かう磁界ベクトルＶ１が含まれている。従って、磁界センサプローブ２２を地面１ａに向け、探知器５によって１０Ｈｚで強度が変化する磁界を検出すれば、発信器４の永久磁石１２の磁極面１２ａから地上に向かう磁界ベクトルＶ１を検出できる。この磁界ベクトルＶ１に基づいて管１の外側からピグ２の位置を精度よく特定できる。すなわち、探知器５によって最大強度の磁界が周期的に検出される時点では、磁界センサプローブ２２の向いている方向が永久磁石１２の磁極面１２ａから地上に向かう磁界ベクトルＶ１の方向に一致する。したがって、磁界センサプローブ２２の延長線上の管１内にピグ２が位置していることが分かる。
【００３７】
発信器４が発生する回転磁界は１０Ｈｚの超低周波の磁気信号である。探知器５は、１０Ｈｚ以外の磁気周波数成分を除去することにより、外乱磁界などのノイズに影響されずに、発信器４からの回転磁界を感度良く検出できる。よって、ピグ２の位置を精度よく特定でき、ピグ２の検出距離も長くなる。
【００３８】
さらに、発信器４が発生する回転磁界は超低周波の磁気信号であるので伝達距離が長い。従って、ピグ２を検出可能な検出距離が長い。また、超低周波の磁気信号は、真空中、気体中、水中、地中、金属中のいずれの環境下でも伝達するので、管１の敷設環境に拘わらず、ピグ２の位置を検出できる。
【００３９】
また、磁力の強い永久磁石１２を用いることによって発信器４からの磁界を強くすることができる。コイルを励磁することによって磁界を発生する場合と比較して、発信器４からの磁界を強力なものとする場合に必要な消費電力の増加を抑制できる。また、発信器４からの磁界を強力なものとする場合に、永久磁石１２を大型化する必要がないので、発信器４が大型化して重くなることもない。
【００４０】
（発信器の変形例）
上記の実施の形態において、周波数制御回路１３２は、発信器４からの回転磁界の周波数を切り替えるものとすることができる。
【００４１】
例えば、外部からの設定により、周波数制御回路１３２が、発信器４からの回転磁界の周波数を第１周波数および第１周波数よりも低い第２周波数のいずれか一方に選択的に切り替えるものとすることができる。より具体的には、周波数制御回路１３２が、モータの回転速度を１０回転／秒の第１速度と、これよりも遅い８回転／秒の第２速度の間で選択的に切り替えることにより、回転磁界の周波数を１０Ｈｚ（第１周波数）または８Ｈｚ（第２周波数）に切り替える。このようにすれば、管１の敷設場所における外乱磁界によって第１の周波数の磁気信号の検出が困難な場合でも、他方の周波数の磁気信号を検出して、ピグ２の位置を特定できる。
【００４２】
また、周波数制御回路１３２が、発信器４からの回転磁界の周波数を、第１周波数と第１周波数よりも低い第２周波数との間で所定時間が経過する毎に切り替えるようにすることができる。このようにしても、管１の敷設場所における外乱磁界によって一方の周波数の磁気信号の検出が困難な場合でも、他方の周波数の磁気信号を検出して、ピグ２の位置を特定できる。
【００４３】
或いは、周波数制御回路１３２が、発信器４からの回転磁界の周波数を、第１周波数と第１周波数との間で連続的に変化させてもよい。このようにすれば、発信器４からの磁気信号が連続的に変化するので、管１の敷設場所における外乱磁界によって特定の周波数の磁気信号の検出が困難な場合でも、他の周波数の磁気信号を検出して、ピグ２の位置を特定できる。
【００４４】
また、周波数制御回路１３２は、所定時間が経過する毎にモータ１３１の回転を停止させてもよい。このようにすれば、電池１３３の消耗を抑制できるので、発信器が動作可能な時間を延ばすことができる。この結果、ピグ２を稼動させる稼働時間を延ばすことができる。また、モータ１３１の回転が停止している状態でも永久磁石１２からは磁界が発生しているので、探知器５によって永久磁石１２からの磁界を検出することにより、管１の外側からピグ２の位置を特定することができる。
【００４５】
さらに、上記の実施の形態において、回転磁界発生機構が、永久磁石１２の外周側に回転中心線Ｌ１と平行な第２の回転中心線回りに回転可能に支持されている第２の永久磁石を備え、永久磁石１２が回転すると、第２の永久磁石が連れ回りするように構成してもよい。
【００４６】
図２は回転磁界発生機構に第２の永久磁石を備える変形例の発信器の説明図であり、ピグ２の内部を回転中心線Ｌ１の方向から見たものである。なお、変形例の発信器４Ａは上記の発信器４と同一の構成を備えているので、対応する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。変形例の発信器４Ａは、回転磁界発生機構１０Ａが、第２の永久磁石１４として、回転中心線Ｌ１回りに等角度間隔で配置された４つの永久磁石１４１〜１４４を備えている。各永久磁石１４１〜１４４は、その両端面が磁極面１４１ａ〜１４４ａとなるように２極着磁されており、回転中心線Ｌ１と直交する方向から見たときに重なる位置に配置されている。また、各永久磁石１４１〜１４４は、各軸受機構（第２の永久磁石用軸受機構）１５によって回転中心軸Ｌ１と平行な各回転中心線（第２の中心軸線）Ｌ１４１〜Ｌ１４４の回りを回転可能に支持されている。中心の永久磁石１２が回転中心軸Ｌ１を中心に矢印の方向に回転すると、各永久磁石１４１〜１４４は、各磁極面１４１ａ〜１４４ａが各回転中心線Ｌ１４１〜Ｌ１４４の回りを矢印で示す周方向に移動するように連れ回りする。
【００４７】
変形例の発信器４Ａによれば、回転中心線Ｌ１に直交する直交面Ａ上に、永久磁石１２による回転中心線Ｌ１回りの回転磁界と、各永久磁石１４１〜１４４による各回転中心線Ｌ１４１〜Ｌ１４４回りの回転磁界が発生する。この結果、発信器４Ａからの磁界が強力なものとなり、探知器５によって大きな磁界ベクトルを検出することが可能となる。また、永久磁石１２の外周側に配置された各永久磁石１４１〜１４４は永久磁石１２が回転すると連れ回りするので、各永久磁石１４１〜１４４を回転させるために新たに回転駆動機構を設ける必要がない。よって、発信器４Ａからの磁界を強力なものとする場合の消費電力の増加を抑制できる。
【００４８】
なお、永久磁石１２の外周に配置する第２の永久磁石１４の数は１つでもよく、５つ以上でもよい。
【００４９】
（発信器の別の例）
図３（ａ）は別の例の発信器の概略ブロック図であり、図３（ｂ）は本例の発信器の永久磁石、軸受機構および駆動コイルを取り出して示す斜視図であり、図３（ｃ）は駆動コイルへ印加する励磁電流のタイムチャートである。
【００５０】
本例の発信器７は上記の発信器４の代替として用いることが可能なものである。図３（ａ）に示すように、本例の発信器７は密閉された非磁性のケース３０と、ケース３０に収納された回転磁界発生機構３１を備えている。回転磁界発生機構３１は、永久磁石３２と、永久磁石３２を回転させる回転駆動機構３３を備えている。回転駆動機構３３は、永久磁石３２を回転可能に支持するための軸受機構３４（図３（ｂ）参照）と、励磁によって永久磁石３２を回転させる第１、第２駆動コイル３５、３６と、第１、第２駆動コイル３５、３６への励磁電流を制御することにより、回転磁界の周波数を制御する周波数制御回路（周波数制御部）３７と、この周波数制御回路３７を介して第１、第２駆動コイル３５、３６へ励磁電流を供給する電池３８と、スイッチ３９を備えている。電池３８はリチウムイオン２次電池であり、発信器７がピグ２に搭載された状態のままで、外部から非接触で充電可能となっている。また、スイッチ３９もピグ２に搭載された状態のままで、非接触で外部から操作可能となっている。
【００５１】
図３（ｂ）に示すように、永久磁石３２は直方体形状をしている。永久磁石３２において、ピグ２の移動方向Ｍ１に向いている一対の平行な端面には、それぞれ中央部分から突出する一対の支軸３４１が設けられている。また、永久磁石３２は２極着磁されており、永久磁石３２において支軸３４１が設けられた一対の平行な端面とは異なる２組の一対の平行な端面のうち、一方の組の一対の端面は磁極面３２ａとなっている。
【００５２】
一対の支軸３４１の軸端部は軸受３４２によって回転可能に支持されている。すなわち、永久磁石３２は、支軸３４１および軸受３４２から構成される軸受機構３４によって、支軸３４１の中心軸線を回転中心線Ｌ２として回転可能な状態で支持されている。本例では、各支軸３４１の軸端部が円錐形状のピボットとなっており、軸受３４２はベアリングを備えたピボット玉軸受となっている。ここで、発信器７は回転中心線Ｌ２がピグ２の移動方向Ｍ１に沿うようにしてピグ２に搭載されている。また、ピグ２は回転中心線Ｌ２が管１の中心軸線１Ａと平行となる姿勢を維持したまま管１内を移動する。
【００５３】
第１、第２駆動コイル３５、３６は矩形の空芯コイルであり、いずれもピグ２の移動方向Ｍ１と直交する方向に延びる平行な一対の第１コイル部分３５１、３６１と、ピグ２の移動方向Ｍ１に沿って延びる平行な一対の第２コイル部分３５２、３６２を備えている。第１、第２駆動コイル３５、３６は、それぞれの第１コイル部分３５１、３６１が中央で直交するように配置されており、第１、第２駆動コイル３５、３６の内側には永久磁石３２および軸受機構３４が配置されている。永久磁石３２の回転中心線Ｌ２は、各駆動コイル３５、３６の一対の第２コイル部分３５２、３６２の中間において、これら一対の第２コイル部分３５２、３６２と平行に延びている。
【００５４】
周波数制御回路３７は、第１、第２駆動コイル３５、３６を励磁するための励磁電流を発生させる励磁電流発生回路３７１と、発信器７が発生させる回転磁界の周波数を１０Ｈｚまたは８Ｈｚに設定する周波数設定回路３７２と、励磁電流発生回路３７１が発生させた励磁電流を所定のタイミングで第１駆動コイル３５に印加するための第１ドライブ回路３７３と、励磁電流発生回路３７１が発生させた励磁電流を第１ドライブ回路３７３とは異なる所定のタイミングで第２駆動コイル３６に印加するための第２ドライブ回路３７４を備えている。周波数設定回路３７２に対する設定は外部から非接触の状態で設定可能となっている。
【００５５】
ここで、周波数制御回路３７は、所謂、１相励磁を行うものであり、図３（ｃ）に示すように、第１駆動コイル３５への正方向の励磁電流Ｉ１、第２駆動コイル３６への正方向の励磁電流Ｉ２、第１駆動コイル３５への逆方向への励磁電流Ｉ３、第２駆動コイル３６への逆方向への励磁電流Ｉ４を、この順番で繰り返し印加する。この結果、永久磁石３２は、その磁極面３２ａが回転中心線Ｌ２の回りに周方向に移動するように、回転する。従って、発信器７からは、管１の中心軸線１Ａと平行な回転中心線Ｌ２を中心として、この回転中心線Ｌ２に直交する直交面Ａ上を回転する回転磁界が発生する。また、本例では、周波数設定回路３７２に対する回転磁界の周波数の設定により、周波数制御回路３７は永久磁石３２を１０回転／秒または８回転／秒で回転させる励磁電流を第１駆動コイルおよび第２駆動コイルに印加する。従って、発信器７からは、１０Ｈｚまたは８Ｈｚの回転磁界が発生する。
【００５６】
本例においても、発信器７からは、管１の中心軸線１Ａと平行な回転中心線Ｌ２を中心として、この回転中心線Ｌ２に直交する直交面Ａ上を回転する回転磁界が発生しており、この回転磁界には管１の中心軸線１Ａと直交する直交面Ａ上を管１の外側に向かう磁界ベクトルが含まれている。また、発信器７が発生させる回転磁界は１０Ｈｚ或いは８Ｈｚの超低周波の磁気信号となっている。さらに、永久磁石３２の磁界を利用して回転磁界を発生させている。従って、上記の発信器４に替えて本例の発信器７を用いた場合においても、上記の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができ、管１の外側からピグ２の位置を正確に特定できる。
【００５７】
また、本例の発信器７では、回転磁界の周波数を１０Ｈｚおよび８Ｈｚのいずれか一方に選択的に切り替え可能となっている。従って、管１の敷設場所における外乱磁界によって一方の周波数の磁気信号の検出が困難な場合でも、他方の周波数の磁気信号を検出して、ピグ２の位置を特定できる。
【００５８】
なお、永久磁石３２の外周側にホール素子などの磁気センサを配置して永久磁石３２のＮ極またはＳ極の回転中心線Ｌ２回りの角度位置を検出し、この角度位置に基づいて周波数制御回路３７が第１駆動コイル３５および第２駆動コイル３６への励磁電流の印加を制御するように構成してもよい。このようにすれば、第１駆動コイル３５および第２駆動コイル３６の励磁開始当初から永久磁石３２の回転を安定させることができる。
【００５９】
また、永久磁石３２を安定的に回転させるために、周波数制御回路３７によって、所謂、２相励磁を行ってもよい。ただし、消費電力を少なくする観点からは、上記の発信器７のとおり１相励磁を行うことが好ましい。
【００６０】
さらに、周波数設定回路３７２は、回転磁界の周波数を１０Ｈｚと８Ｈｚとの間で予め定めた所定時間が経過する毎に切り替えるものとしてもよい。このようにすれば、管１の敷設場所における外乱磁界によって一方の周波数の磁気信号の検出が困難な場合でも、他方の周波数の磁気信号を検出して、ピグ２の位置を特定できる。
【００６１】
或いは、周波数設定回路３７２は、回転磁界の周波数を１０Ｈｚと８Ｈｚとの間で連続的に変化させるものとしてもよい。このようにすれば、管１の敷設場所における外乱磁界によって特定の周波数の磁気信号の検出が困難な場合でも、他の周波数の磁気信号を検出して、ピグ２の位置を特定できる。
【００６２】
また、周波数設定回路３７２は、所定時間が経過する毎に永久磁石３２の回転を停止させてもよい。このようにすれば、電池３８の消耗を抑制できるので、発信器７が動作可能な時間を延ばすことができる。この結果、ピグ２を稼動させる稼働時間を延ばすことができる。また、永久磁石３２の回転が停止している状態でも磁界は発生しているので、探知器５によって永久磁石３２からの磁界を検出することによって管１の外側からピグ２の位置を特定することができる。
【００６３】
さらに、本例の発信器７においても、発信器４の変形例と同様に、回転磁界発生機構が永久磁石３２および駆動コイル３５の外周側に配置された第２の永久磁石と、この第２の永久磁石の磁極面が回転中心線Ｌ２と平行な第２の回転中心線回りを周方向に移動するように第２の永久磁石を回転可能に支持する第２の永久磁石用軸受機構とを備えており、永久磁石３２が回転すると、第２の永久磁石が連れ回りするように構成することができる。また、当該構成において、第２の永久磁石として１個の永久磁石を備えることもでき、複数の永久磁石を備えることもできる。このように構成すれば、回転中心線Ｌ２に直交する直交面Ａ上に、回転中心線回りの回転磁界と第２の回転中心線回りの回転磁界が発生するので、発信器からの磁界が強力になり、探知器５によって大きな磁界ベクトルを検出することができる。また、永久磁石３２の周りに配置された第２の永久磁石は永久磁石３２が回転すると連れ回りするので、第２の永久磁石を回転させるために新たに回転駆動機構を設ける必要がない。よって、発信器からの磁界を強力なものとする場合の消費電力の増加を抑制できる。
【００６４】
（発信器の更に別の例）
図４（ａ）は更に別の例の発信器の概略ブロック図であり、図４（ｂ）は本例の電磁コイルを取り出して示す斜視図であり、図４（ｃ）は電磁コイルへ印加する励磁電流のタイムチャートである。
【００６５】
本例の発信器８は上記の発信器４、７の代替として用いることが可能なものである。図４（ａ）に示すように、本例の発信器８は密閉された非磁性のケース４０と、このケース４０の内部に搭載された回転磁界発生機構４１を備えている。回転磁界発生機構４１は、第１、第２電磁コイル４２、４３と、これら第１、第２電磁コイル４２、４３への励磁電流を制御することにより、回転磁界の周波数を制御する周波数制御回路（励磁制御部、周波数制御部）４４と、この周波数制御回路４４を介して第１、第２電磁コイル４２、４３へ励磁電流を供給する電池４５と、スイッチ４６を備えている。電池４５はリチウムイオン２次電池であり、発信器８がピグ２に搭載された状態のままで、外部から非接触で充電可能となっている。また、スイッチ４６もピグ２に搭載された状態のままで、非接触で外部から操作可能となっている。
【００６６】
図４（ｂ）に示すように、第１、第２電磁コイル４２、４３は、十字形状の鉄芯４００に第１コイル４２１と第２コイル４３１が巻き回されることにより構成されている。より詳細には、鉄芯４００は９０°の角度間隔で放射状に延びる同一形状の４本の腕部４００ａ〜４００ｄを備えている。第１コイル４２１は、４本の腕部４００ａ〜４００ｄのうち１８０°の角度間隔を開けて同軸状に延びている一方の１対の腕部４００ａ、４００ｃに巻き回されており、これにより、第１電磁コイル４２が構成されている。また、第２コイル４３１は、４本の腕部４００ａ〜４００ｄのうち１８０°の角度間隔を開けて同軸状に延びている他方の１対の腕部４００ｂ、４００ｄに巻き回されており、これにより、第２電磁コイル４３が構成されている。
【００６７】
第１、第２電磁コイル４２、４３は、放射状の４本の腕部４００ａ〜４００ｄの中心を４本の腕部４００ａ〜４００ｄと直交する方向に延びる回転中心線Ｌ３が、ピグ２の移動方向Ｍ１に沿うようにしてピグ２に搭載されている。ピグ２は、回転中心線Ｌ３が管１の中心軸線１Ａと平行となる姿勢を維持したまま管１内を移動する。
【００６８】
周波数制御回路４４は、第１、第２電磁コイル４２、４３を励磁するための励磁電流を発生させる励磁電流発生回路４４１と、発信器７が発生させる回転磁界の周波数を１０Ｈｚまたは８Ｈｚに設定する周波数設定回路４４２と、励磁電流発生回路４４１が発生させた励磁電流を所定のタイミングで第１電磁コイル４２に印加するための第１ドライブ回路４４３と、励磁電流発生回路４４１が発生させた励磁電流を第１ドライブ回路４４３とは異なる所定のタイミングで第２電磁コイル４３に印加するための第２ドライブ回路４４４を備えている。周波数設定回路４４２に対する設定は外部から非接触の状態で設定可能となっている。
【００６９】
ここで、周波数制御回路４４は、図４（ｃ）に示すように、第１電磁コイル４２への正方向の励磁電流Ｉ１、第２電磁コイル４３への正方向の励磁電流Ｉ２、第１電磁コイル４２への逆方向への励磁電流Ｉ３、第２電磁コイル４３への逆方向への励磁電流Ｉ４を、この順番で繰り返し印加する。このような励磁によれば、励磁により発生する第１、第２電磁コイル４２、４３の磁極面４２ａ、４３ａ（Ｎ極およびＳ極）が、回転中心線Ｌ３の回りを周方向に移動する。この結果、発信器８からは、管１の中心軸線１Ａと平行な回転中心線Ｌ３を中心として、この回転中心線Ｌ３に直交する直交面Ａ上を回転する回転磁界が発生する。
【００７０】
本例では、周波数設定回路４４２に対する回転磁界の周波数の設定により、周波数制御回路４４は、磁極面４２ａ、４３ａを回転中心線回りに１０回転／秒または８回転／秒で移動させる励磁電流を第１電磁コイル４２および第２電磁コイル４３に印加する。従って、発信器８からは、１０Ｈｚまたは８Ｈｚの回転磁界が発生する。
【００７１】
本例においても、発信器８からは、管１の中心軸線１Ａと平行な回転中心線Ｌ３を中心として、この回転中心線Ｌ３に直交する直交面Ａ上を回転する回転磁界が発生しており、この回転磁界には管１の中心軸線１Ａと直交する直交面Ａ上を管１の外側に向かう磁界ベクトルが含まれている。また、発信器８が発生させる回転磁界は１０Ｈｚ或いは８Ｈｚの超低周波の磁気信号となっている。従って、上記の発信器４、７に替えて本例の発信器８を用いた場合においても、上記の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができ、管１の外側からピグ２の位置を正確に特定できる。
【００７２】
また、本例の発信器８では、回転磁界の周波数を１０Ｈｚおよび８Ｈｚのいずれか一方に選択的に切り替え可能となっている。従って、管１の敷設場所における外乱磁界によって一方の周波数の磁気信号の検出が困難な場合でも、他方の周波数の磁気信号を検出して、ピグ２の位置を特定できる。
【００７３】
さらに、本例の発信器８は、電気的な制御によって回転磁界を発生させているので、発信器８が発生させる回転磁界の周波数を正確に制御することができる。
【００７４】
なお、周波数設定回路４４２は、回転磁界の周波数を１０Ｈｚと８Ｈｚとの間で予め定めた所定時間が経過する毎に切り替えるものとしてもよい。このようにすれば、管１の敷設場所における外乱磁界によって一方の周波数の磁気信号の検出が困難な場合でも、他方の周波数の磁気信号を検出して、ピグ２の位置を特定できる。
【００７５】
また、周波数設定回路４４２は、回転磁界の周波数を１０Ｈｚと８Ｈｚとの間で連続的に変化させるものとしてもよい。このようにすれば、管１の敷設場所における外乱磁界によって特定の周波数の磁気信号の検出が困難な場合でも、他の周波数の磁気信号を検出して、ピグ２の位置を特定できる。
【００７６】
なお、本例の発信器８では２本の電磁コイル４２、４３により回転磁界を発生させているが、３本以上の電磁コイルを用いて回転磁界を発生させてもよい。
【００７７】
また、鉄芯４００を省略し、第１コイル４２１および第２コイル４３１を励磁することによって回転磁界を発生させるように構成してもよい。
【００７８】
（その他の実施の形態）
上記のピグ探知システム６では１台の探知器５を用いてピグ２の位置を特定しているが、複数台の探知器を用いてピグ２の位置を特定してもよい。このようにすれば、例えば、管１の埋設経路が不明であっても、各探知器５が検出した発信器４、７、８からの磁界の磁界ベクトルに基づいて、ピグ２の位置を正確に特定することができる。
【００７９】
また、上記のピグ探知システム６では探知器５によって発信器４、７、８が発生させる回転磁界の磁界ベクトルを検出しているが、発信器４が発生させる回転磁界の強度のみを検出する探知器を用いてピグ２の位置を特定してもよい。
【図１】
2012123993.tif 000003
【図２】
2012123993.tif 000004
【図３】
2012123993.tif 000005
【図４】
2012123993.tif 000006
【図５】
2012123993.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月10日(2011.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内移動体が移動する管の外側から当該管内移動体の位置を検出するために、当該管内移動体に搭載される管内移動体探知用の発信器であって、
前記管内移動体が移動する管の中心軸線に平行な回転中心線を中心として、当該回転中心線に直交する直交面上を回転する回転磁界を発生させる回転磁界発生機構を備えており、
前記回転磁界発生機構は、前記回転磁界の周波数を切り替える周波数制御部、または、前記回転磁界の周波数を連続的に変化させる周波数制御部を備えていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項２】
請求項１において、
前記回転磁界発生機構は、１０Ｈｚ以下の回転磁界を発生させることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項３】
請求項１において、
前記回転磁界発生機構は、永久磁石と、この永久磁石の磁極面が前記回転中心線の回りを周方向に移動するように当該永久磁石を回転させる回転駆動機構とを備えていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項４】
請求項３において、
前記回転駆動機構は、モータを備えており、
前記永久磁石は、前記モータの回転軸に取り付けられていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項５】
請求項３において、
前記回転駆動機構は、前記永久磁石を回転可能に支持するための軸受機構と、励磁により前記永久磁石を回転させる駆動コイルとを備えていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項６】
請求項３において、
前記回転磁界発生機構は、前記永久磁石の外周側に配置された第２の永久磁石と、この第２の永久磁石の磁極面が前記回転中心線と平行な第２の回転中心線回りを周方向に移動するように当該第２の永久磁石を回転可能に支持する第２の永久磁石用軸受機構とを備えており、
前記永久磁石が回転すると、前記第２の永久磁石が連れ回りすることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項７】
請求項１において、
前記回転磁界発生機構は、複数の電磁コイルと、前記複数の電磁コイルを所定の順番で励磁する励磁制御部とを備えており、
前記複数の電磁コイルは、各電磁コイルの軸線が前記回転中心線と直交して互いに異なる方向に延びるように配置されていることを特徴とする管内移動体探知用の発信器。
【請求項８】
位置検出用の回転磁界を発生する発信器が搭載されている管内移動体であって、
前記発信器は請求項１ないし７のうちのいずれかの項に記載の発信器であることを特徴とする管内移動体。
【請求項９】
管内移動体に搭載されている発信器と、
前記管内移動体が移動する管の外側から前記発信器が発生する回転磁界を検出して当該管内移動体の位置を特定する探知器とを有し、
前記発信器は、請求項１ないし７のうちのいずれかの項に記載の発信器であることを特徴とする管内移動体探知システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明は、管内移動体が移動する管の外側から当該管内移動体の位置を検出するために、当該管内移動体に搭載される管内移動体探知用の発信器であって、前記管内移動体が移動する管の中心軸線に平行な回転中心線を中心として、当該回転中心線に直交する直交面上を回転する前記回転磁界を発生させる回転磁界発生機構を備えており、当該回転磁界発生機構は、前記回転磁界の周波数を切り替える周波数制御部、または、前記回転磁界の周波数を連続的に変化させる周波数制御部を備えていることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明では、前記回転磁界発生機構は、前記回転磁界の周波数を切り替える周波数制御部、または、前記回転磁界の周波数を連続的に変化させる周波数制御部を備えている。従って、管の敷設場所における外乱磁界によって特定の周波数の回転磁界の検出が困難な場合でも、他の周波数の回転磁界を検出して、管内移動体の位置を特定できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明において、前記回転磁界発生機構は１０Ｈｚ以下の回転磁界を発生させることが望ましい。超低周波の磁気信号の伝達距離は長いので、回転磁界の周波数を１０Ｈｚ以下としておけば、管内移動体の検出距離を長くすることができる。また、超低周波の磁気信号は、真空中、気体中、水中、地中、金属中のいずれの環境下でも伝達されるので、管の敷設環境に拘わらず管内移動体の位置を検出できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2012123993.tif 000008
2012123993.tif 000009
2012123993.tif 000010
2012123993.tif 000011