(57)【要約】【課題】  埋設された導管の正確な埋設位置の検出を可能にする作業効率の良い位置検出装置および位置検出方法を提供する。【解決手段】  埋設された長尺物１０から磁界を発生させて当該長尺物１０の位置を検出する位置検出装置であって、前記長尺物１０の第１部位１１に取り付けられ、第１交流電圧を印加する第１電圧印加手段６１と、前記長尺物１０の第２部位１１に取り付けられ、第２交流電圧を印加する第２電圧印加手段６２とを備え、前記第１交流電圧および前記第２交流電圧は、周波数が同一で相手側に対して位相差を有する。【選択図】  図１
2006162420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設された導電性の長尺物から磁界を発生させて、前記磁界の発生位置を検出することで、当該長尺物の位置を検出するための位置検出装置であって、
前記長尺物の第１部位に取り付けられ、第１交流電圧を印加する第１電圧印加手段と、
前記長尺物の第２部位に取り付けられ、第２交流電圧を印加する第２電圧印加手段と
を備え、
前記第１交流電圧および前記第２交流電圧は、周波数が同一で相手側に対して位相差を有する位置検出装置。
【請求項２】
前記位相差が４５度〜３１５度の範囲内である請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記位相差を設定するための基準信号を発生する基準信号発生手段を備えた請求項１または２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記基準信号発生手段と、前記第１電圧印加手段および前記第２電圧印加手段の少なくとも１つとを無線によって通信可能に構成してある請求項３に記載に位置検出装置。
【請求項５】
前記第１電圧印加手段および前記第２電圧印加手段は、前記位相差を設定するための時間信号を出力するクロック手段を有している請求項１または２に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記長尺物は導管である請求項１〜５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
埋設された導電性の長尺物の位置を検出する位置検出方法であって、
前記長尺物の任意の２点に、周波数が同一で相手側に対して位相差を有する第１交流電圧と第２交流電圧とをそれぞれ印加する電圧印加ステップと、
前記長尺物からの磁界の発生位置を検出する磁界検出ステップと
を包含する位置検出方法。
【請求項８】
前記位相差を設定する位相差設定ステップを包含する請求項７に記載の位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設状態にある導電性の長尺物の位置を検出する位置検出装置および位置検出方法に関する。より詳細には、本発明は、地中や壁部に埋設された、ガス等の導管の位置を検出する位置検出装置および位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺物の一つであるガス等の導管は、地中や建物の壁部に埋設されて使用される場合が多い。このような導管の修理や交換作業を行う場合、その埋設位置を正確に検出することが必要である。
【０００３】
埋設された長尺物（導管）の位置を検出するための従来技術として、磁界の検出による埋設位置検出方法があった（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１の方法によれば、長尺物である埋設管に電流発生手段を接続し、この埋設管に電流を流すことによって当該埋設管から磁界を発生させ、発生した磁界を磁気検出手段によって検出している。このような特許文献１の方法は、埋設された導管の一箇所に電気的接続箇所を設ける、いわゆる一点検出法である。
【０００４】
また、埋設された長尺物の任意の二点に交流電圧装置を接続して電位差を付与することにより、その二点間に電流を流し、それによって発生する磁界の発生位置を検出して長尺物の埋設位置を検出する、いわゆる二点検出法もあった（例えば、特許文献２を参照。）。特許文献２の方法では、交流発生器と受信用コイルとを有する電磁誘導型探査装置を使用している。この電磁誘導型探査装置は、図７に示すように、地中に埋設されているが、具体的な埋設位置が不明である金属製の長尺物（導管）の２つの部位に交流発生器の２つの出力端子を導電性の配線を使用して直接接続するものである。その結果、交流発生器の一方の端子から、上記配線、上記長尺物、および上記配線を通って、交流発生器の他方の出力端子に至る閉ループが形成される。ここで、交流発生器から所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）の交流電流を出力した場合、長尺物の周囲に矢印で示す交流磁界が発生する。このとき、受信用コイルを有する探査装置で地表面を走査すると、長尺物により形成される交流磁界によって上記受信用コイルに発生する誘導電流の大きさに変化が現れる。受信用コイルと長尺物との間の距離が短いほど、誘導電流が大きく測定される（長尺物の真上で測定した場合に最も大きな誘導電流が観測される）ことから、地表面を走査した場合に観測されるその誘導電流の大きさの分布を見ることで、長尺物の埋設位置を知ることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２９５０号公報
【特許文献２】特開平４−２４０５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１のような一点検出法では、長尺物に流れる電流が漏洩し易いため、電流管を十分に大きくすることができず、その結果、周囲に発生する磁界の強度が小さくなって、長尺物の埋設位置の検出が困難になるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に示される二点検出法においても次のような幾つかの問題があった。例えば、二点検出法では、検出可能な範囲は長尺物に電圧を印加する電極の二点間であって、配線が可能な範囲に限定されていた。このため、検査対象が広範囲にわたる場合では、電極の位置を変えて繰り返し磁界検出を行う等、大きな手間が掛かっていた。また、交流発生器の２つの出力端子が接続される長尺物の２つの部位の離間距離が大きい場合には、それらの接続用に非常に長い配線が必要であり、埋設された長尺物の探査を行う度に長い配線を引き回さなければならず、探査作業の作業効率が悪いものになっていた。
【０００８】
一方、ビル等の建築物の壁、床、天井などによって隠蔽された長尺物の位置を探査する場合は、地中に埋設された場合と異なり、他の階を跨いで長尺物が配置されている場合もある。そのような場合では、階を隔てる天井や床が障害となるため、交流発生器と長尺物とを接続することは略不可能であった。また、長尺物が他の階を跨いでいない場合であっても、交流発生器の２つの出力端子が接続される２つの部位が別々の部屋に存在すると、部屋を隔てる壁が障害となっていた。このように、従来の二点検出法では、配線を引き回して交流発生器と長尺物とを直接接続できることが要件であった。
【０００９】
さらに別の問題として、従来の二点検出法では、配線からの漏洩磁界が導管を流れる電流と同じ周波数成分を有していること等に起因して、埋設管の位置検出を阻害するノイズが生成し易くなり、このため、正確な位置検出が困難になる傾向があった。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、埋設された長尺物の正確な埋設位置の検出を可能にする作業効率の良い位置検出装置および位置検出方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る位置検出装置の特徴構成は、埋設された導電性の長尺物から磁界を発生させて、前記磁界の発生位置を検出することで、当該長尺物の位置を検出するための位置検出装置であって、前記長尺物の第１部位に取り付けられ、第１交流電圧を印加する第１電圧印加手段と、前記長尺物の第２部位に取り付けられ、第２交流電圧を印加する第２電圧印加手段とを備え、前記第１交流電圧および前記第２交流電圧は、周波数が同一で相手側に対して位相差を有する点にある。
【００１２】
本構成の位置検出装置においては、埋設された導電性の長尺物の第１部位に第１電圧印加手段を、第２部位に第２電圧印加手段をそれぞれ取り付けており、各部位にかかる交流電圧は周波数が同一で相手側に対して位相差を有しているので、前記長尺物には前記位相差によって電位差が発生し、電流を流すことができる。そして、この長尺物を流れる電流によって磁界が発生するので、長尺物の位置を正確に検出することが可能となる。さらに、本発明では、第１部位および第２部位のそれぞれに対して、第１電圧印加手段および第２電圧印加手段を取り付ける構成とすることができるので、２つの部位を必ずしも配線で接続する必要がなく、例えば、第１部位と第２部位とが非常に離れた状態であっても、配線を短くすることが可能となる。このため、埋設された長尺物の位置検出を行う際のノイズの発生が低減され、さらには位置検出装置を使用する際の作業効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の位置検出装置では、前記位相差を４５度〜３１５度の範囲内とすることが好ましい。
【００１４】
本構成の位置検出装置において、第１交流電圧と第２交流電圧との位相差を４５度〜３１５度の範囲内にすると、第１部位と第２部位との電位差を、交流電圧の所定の周期毎に比較的大きくすることができる。これにより、長尺物から発生する磁界を周期的に大きくすることができるので、長尺物の位置の検出が容易になる。
【００１５】
本発明の位置検出装置では、前記位相差を設定するための基準信号を発生する基準信号発生手段を備えることが好ましい。
【００１６】
本構成の位置検出装置においては、基準信号発生手段が発生させた基準信号に対する、第１交流電圧および第２交流電圧の位相の進行または遅延を一定に設定することができるので、位相差が常に一定に維持され、安定した磁界の検出を行うことが可能となる。
【００１７】
本発明の位置検出装置では、前記基準信号発生手段と、前記第１電圧印加手段および前記第２電圧印加手段の少なくとも１つとを無線によって通信可能に構成することが好ましい。
【００１８】
本構成の位置検出装置においては、配線の一部を無線化することにより配線の長さを十分に短くしているので、埋設された長尺物の位置検出を行う際のノイズの発生を低減することができる。また、無線化により位置検出装置の設置および取扱いが容易になるので、位置検出の作業効率を向上させることができる。
【００１９】
本発明の位置検出装置では、前記第１電圧印加手段および前記第２電圧印加手段は、前記位相差を設定するための時間信号を出力するクロック手段を有することも可能である。
【００２０】
本構成の位置検出装置においては、第１電圧印加手段および第２電圧印加手段が有するクロック手段が位相差を設定するための時間信号を出力し、第１交流電圧と第２交流電圧との位相差を一定に設定することができるので、位相差が常に一定に維持され、安定した磁界の検出を行うことが可能となる。
【００２１】
本発明の位置検出装置では、前記長尺物は導管であることも可能である。
【００２２】
本構成の位置検出装置においては、特に、埋設状態にある導管の検出に適用することが可能であり、埋設導管の位置検出を正確かつ容易にすることができる。
【００２３】
本発明に係る位置検出方法の特徴構成は、埋設された導電性の長尺物の位置を検出する位置検出方法であって、前記長尺物の任意の２点に、周波数が同一で相手側に対して位相差を有する第１交流電圧と第２交流電圧とをそれぞれ印加する電圧印加ステップと、前記長尺物からの磁界の発生位置を検出する磁界検出ステップとを包含する点にある。
【００２４】
本構成の位置検出方法においては、埋設された導電性の長尺物の任意の２点に、周波数が同一で相手側に対して位相差を有する第１交流電圧と第２交流電圧とをそれぞれ印加しているので、前記長尺物には位相差による電位差が発生し、電流を流すことができる。そして、この長尺物を流れる電流によって磁界が発生するので、長尺物の位置を正確に検出することが可能となる。さらに、本発明では、長尺物の任意の２点に対して、別々に第１交流電圧と第２交流電圧とを印加することができるので、２つの部位を必ずしも配線で接続する必要がなく、例えば、第１部位と第２部位とが非常に離れた状態であっても、配線を短くすることが可能となる。このため、埋設された長尺物の位置検出を行う際のノイズの発生が低減され、さらには位置検出方法を実施する際の作業効率を向上させることができる。
【００２５】
本発明の位置検出方法では、前記位相差を設定する位相差設定ステップを包含することも可能である。
【００２６】
本構成の位置検出方法においては、位相差設定ステップを行うことにより、第１交流電圧と第２交流電圧との位相差を一定に設定することができるので、位相差が常に一定に維持され、安定した磁界の検出を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による長尺物１０の位置を検出する位置検出装置１００の構成を示す概略図である。この位置検出装置１００によれば、埋設されている長尺物１０に電流を流して磁界を発生させ、この磁界の発生位置を検出することで、長尺物１０の埋設位置を検出することができる。検出対象である長尺物１０の代表例としては、ガス管、水道管等の導管が挙げられる。
【００２９】
位置検出装置１００は、交流電圧を発生させる第１発信器３１および第２発信器３２を有している。第１発信器３１には、交流電圧を増幅する第１電力増幅器２１が接続されている。そして、第１発信器３１および第１電力増幅器２１は、地中に埋設された長尺物１０の第１部位１１に第１交流電圧を印加する第１電圧印加手段６１として機能する。同様に、第２発信器３２には、交流電圧を増幅する第２電力増幅器２２が接続されている。第２発信器３２および第２電力増幅器２２は、長尺物１０の第２部位１２に第２交流電圧を印加する第２電圧印加手段６２として機能する。第１交流電圧および第２交流電圧の周波数は、１Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲内の任意の固定値として選択される。周波数が１Ｈｚより低いと安定した磁界検出が困難になり、周波数が１ＭＨｚより高いと長尺物１０へ電流が流れ難くなるため、上記範囲内とすることが好ましい。
【００３０】
また、第１電圧印加手段６１および第２電圧印加手段６２はそれぞれ独立に、第１接地電極６３および第２接地電極６４によって接地される。その結果、これらの基準電位は地面を±０Ｖとして、長尺物１０の第１部位１１および第２部位１２への独立した電圧印加が可能となる。第１発信器３１および第２発信器３２から発生した交流電圧は、第１電力増幅器２１および第２電力増幅器２２によって増幅され、第１交流電圧および第２交流電圧として、第１部位１１および第２部位１２に印加される。
【００３１】
本実施形態の位置検出装置１００の特徴の一つは、第１電圧印加手段６１が印加する第１交流電圧、および第２電圧印加手段６２が印加する第２交流電圧が、周波数が実質的に同一で相手側に対して位相差を有していることである。周波数が同一である２つの交流電圧において、所定の位相差を設定すれば、長尺物１０の第１部位１１と第２部位１２との間に電位差が発生する。このとき、第１電圧印加手段６１、第１部位１１、長尺物１０、第２部位１２、第２電圧印加手段６２、第２接地電極６４、地面、および第１接地電極６３によって電気回路が形成されているので、長尺物１０に電流が流れる。そして、この電流による磁気作用によって、長尺物１０からは磁界が発生する。この磁界は、磁界検出装置４２で検出される。具体的には、磁界検出装置４２を地表面に沿って前後左右に動かす。この操作によって長尺物１０からの磁界が検出され、長尺物１０の位置を求めることができる。
【００３２】
上記位相差は、４５度〜３１５度の範囲内で任意に設定することができるが、好ましくは、９０度〜２７０度の範囲内であり、より好ましくは、１３５度〜２２５度の範囲内であり、最も好ましくは、２つの位相が正反対の関係となる１８０度である。位相差が４５度〜３１５度の範囲内であれば、第１部位と第２部位との電位差を、交流電圧の所定の周期毎に比較的大きくすることができる。また、位相差を９０度〜２７０度の範囲内、さらには１３５度〜２２５度の範囲内とすることで、所定の周期毎に現れる第１部位と第２部位との電位差がより明瞭となる。そして、位相差が１８０度であれば、第１部位と第２部位との電位差が、交流電圧の２分の１周期毎に最大になり、これにより、長尺物１０から発生する磁界を周期的に大きくすることができる。そして、磁界の強度が大きくなれば、磁界検出装置４２による長尺物１０の位置の検出をより容易に行うことが可能となる。
【００３３】
上記位相差を発現させるための具体的手段として、位置検出装置１００には、必要に応じて、第３発信器３３が設けられる。この第３発信器３３は、位相差を設定するための基準信号を発生する基準信号発生手段として機能する。これにより、第３発信器３３から発信される基準信号と、第１発信器３１および第２発信器３２からそれぞれ発信される交流電圧との同期をとることが可能となる。同期のとり方としては、例えば、図示しない制御手段等が各発信器の動作タイミングを調整するようにしてもよいし、位置検出装置１００のオペレータがタイミングを計って各発信器を操作するようにしてもよい。
【００３４】
このように各発信器間で同期をとれば、第３発信器３３から発信された基準信号の位相を基準として、第１電圧印加手段６１によって印加される第１交流電圧の位相および第２電圧印加手段６２によって印加される第２交流電圧の位相を、所定の角度だけ進行または遅延させることも可能となる。そして、位相の進行幅または遅延幅を一定に設定しさえすれば、第１交流電圧と第２交流電圧との位相差を常に一定に維持することが容易となるので、より安定した磁界の検出を行うことが可能となる。
【００３５】
その他、第１実施形態による位置検出装置１００の特徴として、この位置検出装置１００は、長尺物１０の第１部位１１および第２部位１２のそれぞれに対して、第１電圧印加手段６１および第２電圧印加手段６２を取り付ける構成であるが、この２つの部位は必ずしも配線で接続する必要がないということが挙げられる。第１部位１１と第２部位１２とを配線で接続しない構成とした場合、従来技術による装置よりも配線を短くすることが可能となる。これにより、埋設された長尺物１０の位置検出を行う際のノイズの発生が低減される。さらに、このような短い配線は、位置検出装置１００を使用する際の作業効率を向上させることができるという利点もある。
【００３６】
なお、第３発信器３３と、第１発信器３１および第２発信器３２との接続線には、交流電流ではなく基準信号のみが流れるので、これがノイズの発生要因になることはない。
【００３７】
＜実施例＞
次に、位置検出装置１００による実施例について、図２の検出結果を参照して説明する。図２では、下から順に、（ｄ）第３発信器３３からの基準信号、（ｃ）第１電圧印加手段６１によって長尺物１０の第１部位１１に印加された第１交流電圧の波形、（ｂ）第２電圧印加手段６２によって長尺物１０の第２部位１２に印加された第２交流電圧の波形、および（ａ）磁界検出装置４２で検出した磁界の波形が示されている。なお、この実施例では、各波形の信号を、各部と接続したメモリハイコーダ５０によって記録している。
【００３８】
本実施例では、基準信号の発生時期と、第１交流電圧および第２交流電圧の発生時期との同期が取られている。そして、第１交流電圧と第２交流電圧との位相差は、最も好適となる１８０度に設定されている。このような条件の下で、長尺物１０から発生する磁界を検出したところ、磁界の波形は、図２（ａ）のように、交流電圧の周期の二分の一毎にピークを示した。この磁界のピーク強度は、磁界検出に十分な大きさであった。
【００３９】
＜比較例＞
比較例として、図３に示すような、従来の一点検出法による装置に模した位置検出装置２００を用いて、上記実施例と同様の磁界検出を行った。この位置検出装置２００では、第２電圧印加手段６２と長尺物１０の第２部位１２との接続ケーブルを外し、長尺物１０への交流電圧の印加は、第１電圧印加手段６１のみで行うように構成している。これ以外の構成は、上記実施例で用いた位置検出装置１００と同様としている。
【００４０】
図４は、図３の位置検出装置２００による比較例の結果である。図４では、下から順に、（ｃ）第３発信器３３からの基準信号、（ｂ）第１電圧印加手段６１によって長尺物１０の第１部位１１に印加された第１交流電圧の波形、および（ａ）磁界検出装置４２で検出した磁界の波形が示されている。本比較例の条件の下で、長尺物１０から発生する磁界を検出したところ、磁界の波形は、図４（ａ）のようにノイズが混入した不明瞭なものとなり、地中の埋設された長尺物１０の位置を検出することは不可能であった。
【００４１】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態による長尺物１０の位置を検出する位置検出装置３００の構成を示す概略図である。本実施形態の位置検出装置３００では、位相差を設定するための基準信号を発生する第３発信器３３と、交流電圧を発生する第１電圧印加手段６１および第２電圧印加手段６２とを無線によって通信可能に構成している。その他の構成については、第１実施形態の位置検出装置１００と同様である。
【００４２】
このように、配線の一部を無線化することで、位置検出装置３００に用いる配線の長さを十分に短くすることができる。これにより、埋設された長尺物１０の位置検出を行う際のノイズの発生が低減される。また、位置検出装置３００の設置もより容易になるので、位置検出の作業効率をさらに向上させることができる。なお、本実施形態では、第３発信器３３と、第１電圧印加手段６１および第２電圧印加手段６２との間を無線通信可能としたが、このような態様には限られない。例えば、第３発信器３３の機能を、第１電圧印加手段６１または第２電圧印加手段６２のいずれか一方に備えさせ、第１電圧印加手段６１と第２電圧印加手段６２とを直接無線通信可能にする構成や、図示しない制御手段と各発信器とを無線通信可能とする構成もあり得る。また、第３発信器３３と無線通信可能であるのは、第１電圧印加手段６１および第２電圧印加手段６２の少なくとも１つであればよい。
【００４３】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態による長尺物１０の位置を検出する位置検出装置４００の構成を示す概略図である。本実施形態の位置検出装置４００では、第３発信器３３を設けておらず、代わりに第１電圧印加手段６１および第２電圧印加手段６２にそれぞれ、第１クロック手段７１および第２クロック手段７２を設けている。その他の構成については、第１実施形態の位置検出装置１００と同様である。
【００４４】
第１クロック手段７１および第２クロック手段７２は、位相差を設定するための時間信号をそれぞれ、第１電圧印加手段６１および第２電圧印加手段６２に出力するものである。この時間信号により、第１交流電圧と第２交流電圧との位相差を一定に設定することができる。例えば、第１クロック手段７１および第２クロック手段７２が、同時間に時間信号を発信し、これらの時間信号から所定の時間経過後に第１発信器３１および第２発信器３２が交流電圧を発生させるようにすれば、位相差が一定に維持された２つの交流電圧を実現することができる。このようにして、本実施形態の位置検出装置４００においても、安定した磁界の検出を行うことが可能となる。
【００４５】
なお、第１発信器３１および第２発信器３２が水晶振動子を有するものである場合は、各クロック手段からの時間信号と水晶振動子の振動タイミングとの同期を取ることで、上記作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の位置検出装置および位置検出方法は、種々の分野において利用可能である。本明細書において説明してきた、地下に埋設されたガス管や上下水道管等の導管の位置検出の他、例えば、地下や壁面に隠蔽された電線や通信線等の位置検出においても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態による長尺物の位置を検出する位置検出装置の構成を示す概略図
【図２】第１実施形態の位置検出装置による実施例の結果を示すグラフ
【図３】比較例で用いた位置検出装置の構成を示す概略図
【図４】比較例の位置検出装置による結果を示すグラフ
【図５】本発明の第２実施形態による長尺物の位置を検出する位置検出装置の構成を示す概略図
【図６】本発明の第３実施形態による長尺物の位置を検出する位置検出装置の構成を示す概略図
【図７】従来の電磁誘導型探査装置の構成を示す概略図
【符号の説明】
【００４８】
１０  長尺物
１１  第１部位
１２  第２部位
３３  第３発信器
６１  第１電圧印加手段
６２  第２電圧印加手段
７１  第１クロック手段
７２  第２クロック手段
１００  位置検出装置
３００  位置検出装置
４００  位置検出装置
【図１】
2006162420.tif 000003
【図２】
2006162420.tif 000004
【図３】
2006162420.tif 000005
【図４】
2006162420.tif 000006
【図５】
2006162420.tif 000007
【図６】
2006162420.tif 000008
【図７】
2006162420.tif 000009