(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下施設の漏水を受けて発電する自己発電型漏水検知センサと、該自己発電型漏水検知センサからの発電電圧あるいは発生電流に基づいて漏水が生じたことを表示する表示装置とを具備するとともに、前記自己発電型漏水検知センサは、漏水を受ける容器を備え、該容器の内部には、イオン化傾向の異なる電極が対向して配置され、前記容器が漏水を受けると、該漏水が電解液として振る舞い、前記電極のイオン化傾向の差によって電池としての機能を有し、地下施設であるトンネルの目地部に前記自己発電型漏水検知センサを設置することを特徴とする地下施設の自己発電型漏水検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下施設の自己発電型漏水検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池は通常、二つの電極と、これらの電極に接する電解質から構成され、電極は電子伝導性を、電解質はイオン伝導性をもつ必要がある。液体の電解質は水などの極性溶媒に塩を溶解した溶液（電解液）とする場合が多い（下記非特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、供用中の鉄道駅や地下歩道などの地下施設で漏水が発生すると、利用者への滴水が問題となる。また、漏水は地下施設としてのトンネルなどの鉄筋コンクリート構造物では、鉄筋腐食やコンクリートの劣化などの変状を誘発する危険があり、長期間、対策を怠ると耐力低下につながる可能性がある。
【０００４】
そこで、電気的な手法を用いて漏水を検知するシステム（例えば、下記特許文献１参照）が構築されているが、これは常時、電気を必要とする手段である。そのため、メンテナンス周期が電源交換周期の影響を受けてしまう。また、測定データの情報をトンネル外部に伝達する手段を含んでいないため、その集約までを行うシステムとなっていない。
【０００５】
なお、後述する本発明とは異なるが、ボルタ電池と同様の化学反応を利用したセンサがあり、この反応を利用した水電池（例えば、下記特許文献２参照）に関する技術は多く存在している。しかし、これらは、電池としての技術であり、その性能向上を図るために、構造や材料を規定するものであり、漏水検知センサを有する漏水検知装置として使用する本発明とは異なるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９９０５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２２２３６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】渡辺正，片山靖  共著、「電池がわかる電気化学入門」，株式会社  オーム社、平成２３年７月２５日、ｐｐ．６−９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、鉄道駅や地下歩道などの地下施設での漏水は、利用者への影響が早い時期に顕在化するため、早期にその発生を検知する必要がある。また、地下施設としてのトンネル区間、特に、鉄道トンネルでは、維持管理作業の時間的制約からメンテナンス周期の長さが重要となるが、既存の手法は、搭載した電源の交換期間がその周期の制約となる場合が多い。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みて、検知対象である地下施設の漏水を検知することで起動することができる、地下施設の自己発電型漏水検知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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕地下施設の自己発電型漏水検知装置において、地下施設の漏水を受けて発電する自己発電型漏水検知センサと、この自己発電型漏水検知センサからの発電電圧あるいは発生電流に基づいて漏水が生じたことを表示する表示装置とを具備するとともに、前記自己発電型漏水検知センサは、漏水を受ける容器を備え、この容器の内部には、イオン化傾向の異なる電極が対向して配置され、前記容器が漏水を受けると、この漏水が電解液として振る舞い、前記電極のイオン化傾向の差によって電池としての機能を有し、地下施設であるトンネルの目地部に前記自己発電型漏水検知センサを設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検知対象である地下施設、特に、トンネルの漏水を検知することで起動する、地下施設の自己発電型漏水検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る地下施設の自己発電型漏水検知装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す地下施設の自己発電型漏水検知装置の取り付け状態を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す地下施設の自己発電型漏水検知装置の取り付け状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す地下施設の自己発電型漏水検知装置の取り付け状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の地下施設の自己発電型漏水検知装置は、地下施設の漏水を受けて発電する自己発電型漏水検知センサと、この自己発電型漏水検知センサからの発電電圧あるいは発生電流に基づいて漏水が生じたことを表示する表示装置とを具備するとともに、前記自己発電型漏水検知センサは、漏水を受ける容器を備え、この容器の内部には、イオン化傾向の異なる電極が対向して配置され、前記容器が漏水を受けると、この漏水が電解液として振る舞い、前記電極のイオン化傾向の差によって電池としての機能を有し、地下施設であるトンネルの目地部に前記自己発電型漏水検知センサを設置する。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る地下施設の自己発電型漏水検知装置の模式図である。ここでは地下施設としてトンネルを挙げて説明する。
【００１６】
この図において、１は地下施設としてのトンネル、２はトンネル１のひび割れ、３はひび割れ２より洩れる漏水、１１は自己発電型漏水検知センサ、１２は漏水３を溜める容器、１３，１４は容器１２の内部に配置されて漏水３を検知するイオン化傾向の異なる電極、１３Ａ，１４Ａは電極１３，１４のリード線、１５は表示装置である。
【００１７】
この自己発電型漏水検知センサ１１は、漏水３を受ける容器１２を備え、この容器１２の内部には、イオン化傾向の異なる電極１３と１４が対向して配置されている。そこで、容器１２が漏水３を受けると、その漏水３が電解液として振る舞い、電極１３と１４とのイオン化傾向の差によって電池としての機能を得る。本発明の自己発電型漏水検知装置は、イオン化傾向の異なる電極１３と１４が漏水３と接して電池として機能することで、これを電源として本発明の自己発電型漏水検知センサ１１が起動する。表示装置１５はリード線１３Ａ，１４Ａを介して電極１３，１４と接続されているので、自己発電型漏水検知センサ１１の起動と連動して、漏水３が生じていることを表示装置１５で表示する。特に、本発明では、トンネルなどの地下施設の漏水には、色々な化学物質が溶け込み、電池の電解液として好適である点に着目している。
【００１８】
このように、本発明によれば、検知の対象となる漏水が容器に溜まると、その漏水をボルタ電池（２個の異種金属の電極の一方又は両方を化学的に作用する溶液に浸した構成の電圧発生用の一次電池）の電解質溶液として自己発電を行うようにしたので、電源の交換周期に作用されず、トンネルのメンテナンス周期の長期化を図ることができる。特に、漏水が海岸地方の塩分を含んだ海水や山岳地方の酸性の温泉水であるような場合には、トンネルの鉄筋コンクリート構造物に対して、鉄筋腐食などの変状を誘発する危険があるのに対して、本発明の自己発電型漏水検知センサの電圧発生が顕著であり、その漏水の早期発見に寄与することができる。
【００１９】
次に、本発明に係る地下施設の自己発電型漏水検知センサの設置位置について説明する。
【００２０】
トンネルでは水密性に関して相対的な弱点箇所で漏水が生じる。それらを具体的に列挙すると、（１）ひび割れ部、（２）打設境界部（目地部）、（３）新設躯体と既設躯体の接合部（拡幅工事などが行われた箇所）、（４）シールドトンネルのセグメント継手部、（５）特に、上記で漏水のあとが認められる箇所などが挙げられる。このような漏水発生の危険性が高い箇所に予め本発明の自己発電型漏水検知装置を設置することで、漏水検知を行う。
【００２１】
また、防水シート周辺や導水樋では、漏水が集まることから、本発明の自己発電型漏水検知装置の設置候補箇所とすることが望ましい。例えば、防水シート下端に本発明の自己発電型漏水検知装置を設置することで、漏水発生を検知することができる。
【００２２】
次に、本発明に係る自己発電型漏水検知センサの設置時期について説明する。
【００２３】
本発明の自己発電型漏水検知センサの設置時期としては、以下の状況が考えられる。
【００２４】
（１）通常の維持管理業務の一環として、地下施設の施工完了後
（２）近接工事や地上条件の変化など、荷重バランスが変化すると考えられるとき
（３）周辺地山の圧密沈下に伴ってトンネルの変形などの発生が懸念されるとき
（４）地震時などの、変状の急激な進行やトンネル周辺環境の変化が予想されるとき
周辺に漏水箇所が多い区間では、漏水が確認されていないひび割れか目地部でも、今後、漏水が発生する危険性が高い。そのような区間では、通常の維持管理の一環として、本発明の自己発電型漏水検知センサを設置することが考えられる。また、感潮河川直下や海岸付近の漏水は塩分を含むため、地下施設の劣化を急激に進行させる。そのため、ひび割れが急激に進展して、漏水が発生する恐れがあるため、上記した弱点箇所へ事前に本発明の自己発電型漏水検知装置を設置するのが望ましい。
【００２５】
さらに、軟弱な粘土層に位置するトンネルでは、トンネル内部に地下水が流入することで周辺地山の圧密が促進される。それに伴ってトンネルの変形などの発生が懸念される。トンネルの変形が進行すると、既存クラックの進展や、新規クラックの発生で漏水が発生する危険が高まるので、事前に本発明の自己発電型漏水検知センサを設置することが望ましい。
【００２６】
また、地震等による強い作用によっても、覆工変形が進行した場合や、地下水位の変化が予想される場合にも、新たな漏水の発生が懸念されるため、事前に本発明の自己発電型漏水検知装置を設置するのが望ましい。
【００２７】
図２は本発明の第１実施例を示す地下施設の自己発電型漏水検知装置の取り付け状態を示す模式図である。ここでも、地下施設としてトンネルを挙げて説明する。
【００２８】
この実施例では、予め地下施設としてのトンネル２１内面の目視により、ひび割れ２２が発生している箇所に、図１に示した自己発電型漏水検知センサ２３を取り付けて、漏水が生じた場合には自己発電を行って、漏水の発生を表示装置２５で表示できるように構成している。なお、２４は水を溜める容器である。
【００２９】
図３は本発明の第２実施例を示す地下施設の自己発電型漏水検知装置の取り付け状態を示す模式図である。ここでも、地下施設としてトンネルを挙げて説明する。
【００３０】
この実施例では、トンネル３１がコンクリートブロック３３などを積み重ねて構成される場合には、トンネル３１のひび割れ３２からの漏水は、表面にできる継目の筋である目地部３４に生じ易いので、この目地部３４に自己発電型漏水検知センサ３５を取り付けて、漏水が生じた場合には自己発電を行って、漏水の発生を表示装置３６で検知できるように構成している。
【００３１】
図４は本発明の第３実施例を示す地下施設の自己発電型漏水検知装置の取り付け状態を示す模式図である。
【００３２】
この実施例では、トンネル４１のひび割れ４２からの漏水は、トンネル４１の内面に張られた防水シート４３の継ぎ目４４に流れ出す傾向があるので、この継ぎ目４４の防水シート４３下端に自己発電型漏水検知センサ４５を取り付けて、漏水が生じた場合には自己発電を行って、漏水が生じたことを表示装置（図示なし）で表示できるように構成している。
【００３３】
このように、適宜、トンネルからの漏水を自己発電型漏水検知センサで検知して、漏水が生じていることは迅速・的確に自己発電型漏水検知センサ自体に実装される表示装置で表示できるようにする。
【００３４】
更に、かかる表示装置に代えて、無線装置を取り付けて、遠隔の位置に配置された受信装置で受信して表示するようにしてもよい。
【００３５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の地下施設の自己発電型漏水検知装置は、検知対象である地下施設の漏水を検知することで起動することができる、地下施設の自己発電型漏水検知装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１，２１，３１，４１    トンネル（地下施設）
２，２２，３２，４２    トンネル（地下施設）のひび割れ
３    ひび割れより洩れる漏水
１１，２３，３５，４５    自己発電型漏水検知センサ
１２，２４    漏水を溜める容器
１３，１４    イオン化傾向の異なる電極
１３Ａ，１４Ａ    リード線
１５，２５，３６    表示装置
３３    コンクリートブロック
３４    目地部
４３    防水シート
４４    防水シートの継ぎ目
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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