(57)【要約】【課題】  本発明の目的、埋設金属管を通過するような迷走電流などの影響を十分に排除し、埋設金属管の塗覆装の損傷を正確に検知することができる技術を提供する点にある。【解決手段】  地中Ｇに埋設される金属製の埋設金属管１に電気信号を供給し、埋設金属管１における２地点の電位と電流値との少なくとも一方の値から、２地点間における埋設金属管１の塗覆装２の損傷を検知する埋設金属管１の塗覆装損傷検知方法において、埋設金属管１の電気的な末端側を、インピーダンス素子３２を介して接地する。【選択図】        図１
2006242712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の塗覆装が施され地中に埋設される金属製の埋設金属管に電気信号を供給し、前記埋設金属管における２地点の電位と電流値との少なくとも一方の値から、前記２地点間における前記塗覆装の損傷を検知する埋設金属管の塗覆装損傷検知方法であって、
前記埋設金属管において前記電気信号の供給部に対して前記２地点を挟んで反対側である電気的な末端側を、インピーダンス素子を介して接地することを特徴とする埋設金属管の塗覆装損傷検知方法。
【請求項２】
前記インピーダンス素子が有するインピーダンス値を、前記埋設金属管の接地インピーダンス値以上とすることを特徴とする請求項１に記載の埋設金属管の塗覆装損傷検知方法。
【請求項３】
前記埋設金属管の電気的な両端側を、前記インピーダンス素子を介して接地することを特徴とする請求項１又は２に記載の埋設金属管の塗覆装損傷検知方法。
【請求項４】
前記電気信号が交流電気信号であり、前記インピーダンス素子がコンデンサであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の埋設金属管の塗覆装損傷検知方法。
【請求項５】
前記電気信号が交流電気信号であり、前記インピーダンス素子が前記交流電気信号に対して共振するＬＣ共振回路であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の埋設金属管の塗覆装損傷検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性の塗覆装が施され地中に埋設される金属製の埋設金属管に電気信号を供給し、前記埋設金属管における２地点の電位と電流値との少なくとも一方の値から、前記２地点間における前記塗覆装の損傷を検知する埋設金属管の塗覆装損傷検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ガスや上水などを輸送するために地中に埋設される金属製の埋設金属管には、防食等の目的から、合成樹脂等からなる絶縁性の塗覆装が施される。
このような埋設金属管の塗覆装が、重機の衝突などにより損傷すると、その損傷箇所において埋設金属管の腐食が進行し、埋設金属管の破損や内部を流通するガスや水の漏洩等の問題が発生する。よって、このような埋設金属管の塗覆装の損傷は早期に発見し修復することが望まれる。
【０００３】
そこで、従来の埋設金属管の塗覆装損傷検知方法として、埋設金属管に対して交流電気信号を供給し、その埋設金属管の長手方向に沿って互いに異なる位置に設置された２地点で測定した電位や電流値を用いて、例えば２地点の夫々において同一時刻に測定した電流値の差分を求める形態で、埋設金属管を通過するような迷走電流などを排除しつつ、その電流値の差分の大きさから、２地点間における埋設金属管の塗覆装の損傷を検知する方法が知られている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ８４／０４１６６号公報
【特許文献２】特開平１０−３８８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の埋設金属管の塗覆装損傷検知方法では、他の管などに対して絶縁状態で接続される埋設金属管の電気的な末端に近い地点ほど、その地点で測定される電流値が迷走電流などの影響をあまり受けていない小さいものとなって、２地点における電流値の差分を求めても、迷走電流などの影響を十分排除できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、埋設金属管を通過するような迷走電流などの影響を十分に排除し、埋設金属管の塗覆装の損傷を正確に検知することができる技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る埋設金属管の塗覆装損傷検知方法は、絶縁性の塗覆装が施され地中に埋設される金属製の埋設金属管に電気信号を供給し、前記埋設金属管における２地点の電位と電流値との少なくとも一方の値から、前記２地点間における前記塗覆装の損傷を検知する埋設金属管の塗覆装損傷検知方法であって、その第１特徴構成は、前記埋設金属管において前記電気信号の供給部に対して前記２地点を挟んで反対側である電気的な末端側を、インピーダンス素子を介して接地する点にある。
【０００８】
上記第１特徴構成によれば、他の管などに対して絶縁状態とされる埋設金属管の電気的な末端側に近い地点でも、その埋設金属管の末端側がインピーダンス素子を介して接地されているので、その地点で測定される電流値を迷走電流などの影響を適切に受けた十分に大きいものとすることができる。よって、埋設金属管の末端側と電気信号の供給部との間の２地点において測定された電位や電流値の値を用いて、迷走電流などの影響を十分に排除し、埋設金属管の塗覆装の損傷を正確に検知することができる。
【０００９】
本発明に係る埋設金属管の塗覆装損傷検知方法の第２特徴構成は、前記インピーダンス素子が有するインピーダンス値を、前記埋設金属管の接地インピーダンス値以上とする点にある。
【００１０】
上記第２特徴構成によれば、埋設金属管の末端側を接地するためのインピーダンス素子が有するインピーダンス値を、埋設金属管の接地インピーダンス値以上とすることにより、埋設金属管に電気信号を印加するための電流容量を低く抑えることができる。
【００１１】
本発明に係る埋設金属管の塗覆装損傷検知方法の第３特徴構成は、前記埋設金属管の電気的な両端側を、前記インピーダンス素子を介して接地する点にある。
【００１２】
上記第３特徴構成によれば、埋設金属管の末端側を、インピーダンス素子を介して接地するにあたり、他の管などに対して絶縁状態で接続される埋設金属管の電気的な両端側を、インピーダンス素子を介して接地しても構わない。
即ち、埋設金属管の両端側を、インピーダンス素子を介して接地すると、電位や電流値を測定する２地点の両方が埋設金属管の両端側に近い場合でも、その両端側がインピーダンス素子を介して接地されているので、夫々の両端側に近い２地点で測定される電流値を十分に大きいものとして、迷走電流などの影響を十分に排除し、埋設金属管の塗覆装の損傷を正確に検知することができる。
【００１３】
本発明に係る埋設金属管の塗覆装損傷検知方法の第４特徴構成は、前記電気信号が交流電気信号であり、前記インピーダンス素子がコンデンサである点にある。
【００１４】
上記第４特徴構成によれば、埋設金属管の末端側を接地するためのインピーダンス素子をコンデンサとすることで、埋設金属管に対して防食のための直流電流が印加されている場合に、埋設金属管の末端側において、その直流電流が不要に流出することを抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る埋設金属管の塗覆装損傷検知方法の第５特徴構成は、前記電気信号が交流電気信号であり、前記インピーダンス素子が前記交流電気信号に対して共振するＬＣ共振回路である点にある。
【００１６】
上記第５特徴構成によれば、埋設金属管の末端側を接地するためのインピーダンス素子を交流電気信号の周波数と一致して共振するＬＣ共振回路とすることで、その埋設金属管の末端側において、埋設金属管の末端側に供給した交流電気信号の周波数以外の電流が不要に流出入することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
尚、図１は、本発明に係る埋設金属管の塗覆装損傷検知方法（以下、本検知方法と呼ぶ。）の実施状態を示す図であり、図２は、その実施状態の等価回路図である。
【００１８】
図１に示すように、地中Ｇに埋設される鉄鋼製などの金属製の埋設金属管１は、合成樹脂等からなる絶縁性の塗覆装２が施されて防食されている。
尚、図示は省略するが、埋設金属管１には、防食のための直流電流が印加されている。
【００１９】
このような埋設金属管１は、その塗覆装２が損傷すると、その損傷箇所３において、埋設金属管１の腐食が進行し、埋設金属管１の破損や内部を流通するガスや水の漏洩等の問題が発生する場合がある。
【００２０】
そこで、本検知方法では、損傷検知用の電気信号としての交流電気信号を発信する信号発生装置１０により、埋設金属管１に電気的に接続された接続端子１１と地中Ｇに電気的に接続された接地電極１３との間に例えば周波数が１５Ｈｚの交流電気信号を印加する形態で、埋設金属管１に対して交流電気信号を供給する。
【００２１】
更に、周囲の地中Ｇを基準とした埋設金属管１の２地点における電位Ｖ１，Ｖ２が、例えば地中Ｇに電気的に接続された接地電極１５，１８に接続された接続端子１６，１９の電位として、接続端子１６，１９と接地電極１５，１８との間に設けられた電位計１７，２０により測定される。
【００２２】
一方、埋設金属管１を流れる２地点における電流値Ｉ１，Ｉ２が、その埋設金属管１に交流電気信号が流れることにより発生する磁界を検出するコイルセンサ２１，２２により測定される。
【００２３】
上記のように埋設金属管１に交流電気信号を供給すると、埋設金属管１と地中Ｇとの間に介在する塗覆装２がコンデンサとして作用して、塗覆装２中に交流電気信号に対する変位電流が流れる。そして、塗覆装２の損傷箇所３においては、地中Ｇに対する電流の流出入が発生し、損傷箇所３以外における接地インピーダンス値Ｚ２（例えば１７０Ω）に対して、損傷箇所３の接地インピーダンス値Ｚ１（例えば３０Ω）は低下する。
【００２４】
よって、損傷箇所３の上流側（信号発生装置１０により交流電気信号が供給される側）では、電流値Ｉ１が大きくなり、下流側（信号発生装置１０により交流電気信号が供給される側に対して反対側）では電流値Ｉ２が小さくなる。
また、信号発生装置１０と埋設金属管１側の接続端子１１との間には、信号発生装置１０から発生する交流電気信号の周波数及び電圧の値に応じた適切なインダクタンス値を有するコイル１２を直列に接続しているので、電流値Ｉ１の増加から、埋設金属管１の電位は低下することとなる。
【００２５】
そして、このように測定した２地点における電位と電流値との少なくとも一方の値を用いて、２地点間における埋設金属管１の塗覆装２の損傷箇所３の有無やその程度等を検知することができ、その具体的手法について、上述した特許文献１に記載の内容に基づき、以下に説明を加える。
【００２６】
埋設金属管１の電位をＶ、損傷箇所３の損傷形状を半径ｒの円形、損傷箇所３の土壌比抵抗をρ、損傷箇所３において埋設金属管１へ流出入する電流値をｉとすると、それらは下記の［数１］に示す関係を有する。
【００２７】
【数１】
2006242712.tif 000003
【００２８】
尚、ここで、ｋは比例定数である。
次に、上記［数１］において、周囲の地中Ｇを基準とした埋設金属管１の２地点における電位Ｖ１，Ｖ２の平均を電位Ｖに代入すると共に、埋設金属管１を流れる２地点における電流値Ｉ１，Ｉ２の差を電流値ｉに代入すると、下記の［数２］に示す式が得られる。
【００２９】
【数２】
2006242712.tif 000004
【００３０】
よって、ｋρを定数としてｒ’＝ｒ／ｋρとすれば、下記の［数３］に示す式が得られる。
【００３１】
【数３】
2006242712.tif 000005
【００３２】
従って、上記ｒ’の値の大きさが、損傷箇所３の大きさを示すものとなる。
なお、実用的には、地中Ｇにおける土壌比抵抗の緩やかな変動に比べ、機械的な破損としての現象である塗覆装２の損傷は、短時間に変化するものであるため、上記ｒ’の値の直前３０秒間の移動平均値に対する差分により損傷の状態を検知することができる。
【００３３】
更に、本検知方法では、埋設金属管１において、交流電気信号が供給される供給部である接続端子１１に対して、電位Ｖ１，Ｖ２及び電流Ｉ１，Ｉ２を測定する２地点を挟んで反対側（図１において左側）にある電気的な末端側を、インピーダンス素子を介して接地しており、具体的には、埋設金属管１の末端側に電気的に接続された接続端子３０と地中Ｇに電気的に接続された接地電極３１とを、インピーダンス素子としてコンデンサ３２を介して接続している。尚、上記埋設金属管１の電気的な末端とは、他の管などに対して絶縁状態で接続される埋設金属管１の端部を示す。
【００３４】
このように埋設金属管１の末端側がコンデンサ３２を介して接地されているので、その末端側で測定される電流値Ｉ２が、末端側でない部分で測定される電流値Ｉ１と同様に、迷走電流などの影響を適切に受けた十分に大きいものとなる。
よって、２地点において測定された電流値Ｉ１，Ｉ２の差分が、迷走電流などの影響が十分に排除されたものとなるので、埋設金属管１の塗覆装２の損傷を正確に検知することができる。
【００３５】
また、上記コンデンサ３２は、そのインピーダンス値が埋設金属管１の損傷箇所３の接地インピーダンス値Ｚ１以上に設定されるように、適切な電気容量（例えば１５０μＦ）を有し、このことで、コンデンサ３２を通じて電流が不要に流出入することが抑制されて、埋設金属管１に電気信号を印加するための信号発生装置１０の電流容量が低く抑えられる。
【００３６】
尚、本実施形態では、上記インピーダンス素子としてコンデンサ３２を設けたが、別に、インピーダンス素子として、信号発生装置１０が供給する交流電気信号の周波数と一致して共振するＬＣ共振回路を設け、埋設金属管１の末端に供給した交流電気信号の周波数以外の電流が、そのＬＣ共振回路を通じて不要に流出入することを防止するように構成するなど、別のインピーダンス素子を用いても構わない。
また、上記実施形態では、埋設金属管１の一方の末端側をインピーダンス素子としてのコンデンサ３２を介して接地したが、埋設金属管１の電気的な両端側を、当該インピーダンス素子を介して接地して、その両端に近い２地点で測定される電流値を十分に大きいものとすることができる。
更に、上記実施形態では、埋設金属管１に電気信号としての交流電気信号を供給したが、別に、埋設金属管１に直流電気信号などの別の電気信号を供給しても構わない。尚、上記埋設金属管１の電気的な両端とは、他の管などに対して絶縁状態で接続される埋設金属管１の両端部を示す。
【００３７】
〔実験例〕
次に、実施例として、これまで説明してきた本検知方法により、実際の埋設金属管の塗覆装の損傷を検知した実験結果について説明する。
【００３８】
一方、上記の実施例による効果を比較するための比較例として、従来の検知方法により、実際の埋設金属管の塗覆装の損傷を検知した実験結果についてもあわせて説明する。
この比較例の検知方法としては、図５の従来の埋設金属管の塗覆装損傷検知方法の実施状態、及び、図６のその実施状態の等価回路に示すように、これまで説明してきた本検知方法から埋設金属管１の末端側に設けられたコンデンサ３２を削除した方法を採用している。
【００３９】
図３は、実施例の検知方法により測定された電位及び電流値の変化状態を示すグラフ図であり、一方、図７は、比較例の検知方法により測定された電位及び電流値の変化状態を示すグラフ図である。ここで、図３及び図７において、（ａ）は、損傷箇所３の上流側（信号発生装置１０により交流電気信号が供給される側）の測定値、（ｂ）は、損傷箇所３の下流側（信号発生装置１０により交流電気信号が供給される側に対して反対側）の測定値である。
図４は、実施例の検知方法において電位及び電流値を用いて得た検知結果を示す図であり、一方、図８は、比較例の検知方法において電位及び電流値を用いて得た検知結果を示す図である。ここで、図４及び図８において、（ａ）は、損傷箇所３の大きさを示す値として上述した［数３］の式で得たｒ’の値であり、（ｂ）は、上記ｒ’の値の直前３０秒間の移動平均値に対する差分を示している。尚、図３〜図８において、横軸は3：00〜24：00までの時間帯における秒単位の時間である。
尚、本実験例では、上記時間帯において埋設金属管１の塗覆装２の損傷が発生していないものとしている。
【００４０】
実施例の検知方法では、図３（ａ）に示す上流側の地点で測定された電流値、及び、図３（ｂ）に示す下流側の地点で測定された電流値の夫々が、比較的大きい値を示しており、特に、下流側の地点で測定された電流値が、上流側の地点で測定された電流値と同様に、十分に大きい値を示し、迷走電流などの影響によるスパイク状のノイズも確認することができる。
そして、図４（ａ）に示すように、上記［数３］の式で得たｒ’の値が安定しており、図４（ｂ）に示すように、そのｒ’の値の直前３０秒間の移動平均値に対する差分についても、ノイズ成分の影響が十分に排除された極めて小さい値（最大値で０．０１６）となっている。よって、この実施例の検知結果は、塗覆装２の損傷が発生しているか否かの判断指標として好適に利用することができる。
ちなみに、この実験例では、埋設金属管１の塗覆装２の損傷が発生していないものとしたが、例えば、図４（ｂ）に示すｒ’の値の直前３０秒間の移動平均値に対する差分が急激に増加した場合には、埋設金属管１の塗覆装２の損傷が発生したと判断することができる。
【００４１】
一方、比較例の検知方法では、埋設金属管１の末端側をインピーダンス素子を介して接地していないために、図７（ａ）に示す上流側の地点で測定された電流値、及び、図７（ｂ）に示す下流側の地点で測定された電流値の夫々が、比較的小さい値となり、特に、下流側の地点で測定された電流値が、上流側の地点で測定された電流値とは異なって、非常に小さい値となり、迷走電流などの影響についても殆ど確認することができない。
そして、図８（ａ）に示すように、上記［数３］の式で得たｒ’の値は不安定な状態となって、図８（ｂ）に示すように、そのｒ’の値の直前３０秒間の移動平均値に対する差分についても、ノイズ成分の影響が十分に排除されないで大きい値（最大値で０．１０９）となっている。よって、この比較例の検知結果は、塗覆装２の損傷が発生しているか否かの判断指標として利用することは困難となる。
【００４２】
上記の実験結果により、実施例の検知方法は、比較例と比較して、ノイズ成分による影響を約７分の１程度に低減することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る埋設金属管の塗覆装損傷検知方法は、埋設金属管を通過するような迷走電流などの影響を十分に排除し、埋設金属管の塗覆装の損傷を正確に検知することができる検知方法として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る埋設金属管の塗覆装損傷検知方法の実施状態を示す図
【図２】図１に示す実施状態の等価回路図
【図３】実施例の検知方法により測定された電位及び電流値の変化状態を示すグラフ図
【図４】実施例の検知方法において電位及び電流値を用いて得た検知結果を示す図
【図５】従来の埋設金属管の塗覆装損傷検知方法の実施状態を示す図
【図６】図２に示す実施状態の等価回路図
【図７】比較例の検知方法により測定された電位及び電流値の変化状態を示すグラフ図
【図８】比較例の検知方法において電位及び電流値を用いて得た検知結果を示す図
【符号の説明】
【００４５】
１：埋設金属管
２：塗覆装
３：損傷箇所
１０：信号発生装置
３２：コンデンサ（インピーダンス素子）
Ｇ：地中
Ｖ１，Ｖ２：電位
Ｉ１，Ｉ２：電流値
【図１】
2006242712.tif 000006
【図２】
2006242712.tif 000007
【図３】
2006242712.tif 000008
【図４】
2006242712.tif 000009
【図５】
2006242712.tif 000010
【図６】
2006242712.tif 000011
【図７】
2006242712.tif 000012
【図８】
2006242712.tif 000013