(57)【要約】【課題】埋設パイプラインに発生した電磁誘導電圧を容易かつ効果的に低減することが可能な、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法及び低減装置を提供する。【解決手段】本発明によれば、磁束密度を測定する手段を用いて送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出し、磁束密度測定手段からの出力信号を用いて、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数および位相を検出し、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有する検出信号１４７を発生させ、検出信号に所定の位相差を付加することで、位相を調整した相殺信号１４９を埋設パイプラインに設けられた誘導起電力発生手段１１０に印加することで、埋設パイプラインに誘導起電力を発生させて、送電線あるいは交流式電気鉄道に起因する電磁誘導電圧、更には、管対地交流電位を低減する埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法及び低減装置が提供される。【選択図】図１
2008132880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因して埋設パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法であって：
磁束密度を検出する手段を設け、前記送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出し、
前記磁束密度の検出信号を用いて、前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数および位相を検出し、
前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有する検出信号を発生させ、
前記検出信号に所定の位相差を付加して、位相を調整した相殺信号を前記埋設パイプラインに設けられた誘導起電力発生手段に印加することで、前記埋設パイプラインに誘導起電力を発生させて、前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧を低減することを特徴とする、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法。
【請求項２】
送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因して埋設パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法であって：
前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数および位相を検出し、
前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有する検出信号を発生させ、
前記検出信号に所定の位相差を付加して、位相を調整した相殺信号を、前記埋設パイプラインに沿って、当該埋設パイプラインと前記送電線あるいは交流式電気鉄道とが並行している範囲に設けられた誘導起電力発生用導体に印加することで、前記埋設パイプラインに誘導起電力を発生させて、前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧を低減することを特徴とする、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法。
【請求項３】
磁束密度を検出する手段を設け、前記送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出し、
前記磁束密度の検出信号の周波数および位相を調整することを特徴とする、請求項２に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法。
【請求項４】
少なくとも２以上の前記磁束密度を検出する手段を設け、
前記少なくとも２以上の磁束密度を検出する手段からの検出信号を合成して用いることを特徴とする、請求項１または３に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法。
【請求項５】
少なくとも２以上の電位測定手段を前記埋設パイプラインに設け、任意の２つの前記電位測定手段間での交流電位差信号を測定し、
測定された前記交流電位差信号を用いて、前記検出信号の周波数および位相を調整することを特徴とする、請求項２に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法。
【請求項６】
前記埋設パイプラインと、前記埋設パイプラインが埋設されている大地と、の間の交流電位を測定する電位測定手段を設けて、前記埋設パイプラインと前記大地との交流電位差信号を測定し、
測定された前記交流電位差信号を用いて、前記検出信号の周波数および位相を調整することを特徴とする、請求項２に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法。
【請求項７】
前記電磁誘導電圧に起因して前記埋設パイプラインを流れる交流電流を測定する電流測定手段を前記埋設パイプラインに設け、
前記電流測定手段により測定される交流電流を用いて、前記検出信号の周波数および位相を調整することを特徴とする、請求項２に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法。
【請求項８】
前記相殺信号の振幅を更に調整することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法。
【請求項９】
送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因して埋設パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置であって：
前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数と位相とを検出する検出器と、
前記検出器が検出した検出信号の位相を調整することで、前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有し、当該送電線あるいは交流式電気鉄道に起因する前記電磁誘導電圧を相殺する相殺信号を発生する相殺信号発生器と、
前記相殺信号が印加されることで、前記埋設パイプラインに誘導起電力を発生させる誘導起電力発生器と、
を備え、
前記検出器は、前記送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出する磁気センサであることを特徴とする、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項１０】
送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因して埋設パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置であって：
前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数と位相とを検出する検出器と、
前記検出器が検出した検出信号の位相を調整することで、前記送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有し、当該送電線あるいは交流式電気鉄道に起因する前記電磁誘導電圧を相殺する相殺信号を発生する相殺信号発生器と、
前記相殺信号が印加されることで、前記埋設パイプラインに誘導起電力を発生させる誘導起電力発生器と、
を備え、
前記誘導起電力発生器は、前記埋設パイプラインに沿って、当該埋設パイプラインと前記送電線あるいは交流式電気鉄道とが並行している範囲に設けられた、誘導起電力発生用導体であることを特徴とする、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項１１】
前記検出器は、前記送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出する磁気センサであることを特徴とする、請求項１０に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項１２】
前記検出器として、少なくとも２以上の磁気センサを用い、
前記少なくとも２以上の磁気センサからの検出信号を合成して用いることを特徴とする、請求項９または１１に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項１３】
前記検出器は、前記埋設パイプラインにおける任意の２点間の電位差を測定する電位差測定器であることを特徴とする、請求項１０に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項１４】
前記検出器は、前記埋設パイプラインの大地に対する電位を測定する電位差測定器であることを特徴とする、請求項１０に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項１５】
前記検出器は、前記埋設パイプラインに生じる電磁誘導電圧に起因する交流電流を測定する電流測定器であることを特徴とする、請求項１０に記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項１６】
前記相殺信号の振幅を調整する振幅調整器を更に備えることを特徴とする、請求項９〜１５のいずれかに記載の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法および埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス、石油、上水、工業用水、海水等の輸送手段として、パイプラインが多く敷設されている。多くのパイプラインは、地中に埋設して敷設されているが、パイプラインの一部が用地の制約等により、送電線あるいは交流式電気鉄道に近接して埋設される場合がある。
【０００３】
鋼製パイプライン等のようなパイプラインが、送電線あるいは交流式電気鉄道に近接して、かつ、送電線あるいは交流式電気鉄道と並行して埋設されると、送電線あるいは交流式電気鉄道から電磁誘導を受けることとなる。特に、送電線に大きな交流電流が流れている場合には、送電線から１００〜２００ｍ程度離して埋設されたパイプラインでも、電磁誘導を受けることとなる。
【０００４】
パイプラインに近接して、並行した送電線あるいは交流式電気鉄道が存在すると、パイプラインには、以下に示す式１で表される電磁誘導電圧Ｅが、パイプラインの延長方向に沿って発生する。
【０００５】
【数１】
2008132880.tif 000003
ここで、ｊは虚数単位、ωは送電線あるいは交流式電気鉄道を流れる交流電流の角周波数、Ｍは送電線あるいは交流式電気鉄道とパイプラインとの相互インダクタンス、Ｉは送電線あるいは交流式電気鉄道を流れる交流電流、ｌはパイプラインと送電線あるいは交流式電気鉄道とが並行している距離である。
【０００６】
上記の式１から明らかなように、送電線あるいは交流式電気鉄道を流れる交流電流Ｉが大きいほど、また、パイプラインが送電線あるいは交流式電気鉄道と並行する距離ｌが長いほど、パイプラインに発生する電磁誘導電圧Ｅは大きくなる。
【０００７】
ここで、パイプラインの軸方向に発生した電磁誘導電圧Ｅは、パイプラインの大地に対する交流電位（管対地交流電位）を発生させる。管対地交流電位が高いレベルまで上昇すると、現場作業の際に作業者が感電したり、パイプラインが交流腐食によって腐食したりするといった、種々の障害が懸念される。したがって、管対地交流電位を低減する必要がある。
【０００８】
埋設パイプラインに生じる電磁誘導に関して、特許文献１では、埋設パイプラインに生じている常時誘導電圧を測定する方法について開示している。特許文献１に記載された測定方法は、送電線の電磁誘導範囲を通過して埋設されたパイプラインに対して、電磁誘導範囲の両端の通過点寄りに接地体を１個以上設け、両端の通過点内の電磁誘導電圧を測定するものである。
【０００９】
また、特許文献２では、埋設パイプラインに生じている管対地交流電位を低減する方法について開示している。図１４は、特許文献２に記載のパイプラインの管対地交流電位低減方法を説明するための模式図である。
【００１０】
特許文献２に記載の方法は、図１４に示したように、送電線７が張られた送電鉄塔５に近接した大地３中に、パイプライン１が埋設されている場合において、パイプライン１に接地体９、１１を設け、この接地体９、１１間に交流電流１３を流すことで、パイプライン１に生じた管対地交流電位を低減する方法である。
【００１１】
また、特許文献３では、媒質と媒質中に設けられたパイプラインとの間に生じた交流電圧を相殺する装置について開示している。図１５は、特許文献３に記載の装置を説明するための模式図である。
【００１２】
特許文献３に記載の装置は、図１５に示したように、媒質、例えば大地３中に埋設されたパイプライン１と平行となるように、大地３上に測定用導体１５を設置して、測定用導体１５の対地電圧を測定し、得られた電圧信号を増幅器１７により増幅した上で、振幅測定器１９および位相測定器２１を用いて振幅と位相とを測定する。測定した振幅と位相とに基づいて、制御器２３は、測定用導体１５が測定した対地電圧と逆位相の電圧を変圧器２５に印加し、パイプライン１に生じた電磁誘導電圧、更に管対地交流電位を低減する。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−２０１４００号公報
【特許文献２】特開平９−２９２１００号公報
【特許文献３】米国特許第５５４１４５９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記の特許文献２に記載された管対地交流電位低減方法では、パイプライン１に接地体９、１１を設けても、設置箇所数が不十分であったり、十分低い接地抵抗が得られない場合は、充分に管対地交流電位を低減することができない。また、接地体９、１１を設けた箇所の管対地交流電位が低減しても、他の接地体を設けていない箇所において、管対地交流電位が低減しないか、あるいは、増加する現象が起きることがあり、結果的に多くの接地体を設けなければならない場合がある。したがって、特許文献２に記載された方法で、全てのパイプライン埋設区間にわたって管対地交流電位を低減させることは、多大な労力を要するという問題があった。
【００１５】
他方、上記の特許文献３に記載された電磁誘導電圧低減装置では、接地体を使用しないため上記の問題は生じないものの、充分な強度を持つ測定用導体１５の対地電圧を得るためには、電磁誘導電圧を低減したいパイプライン１と平行に、出来る限り長い測定用導体１５を準備する必要がある。しかし、パイプライン上に他の構造物がある等、地上の状況によっては、測定用導体１５を敷設するのが困難となり、測定用導体１５から測定するのに十分な強度の信号を得ることができない場合があるという問題があった。
【００１６】
さらに、誘導起電力を発生させるための手段として変圧器を用いた場合、１台の変圧器を設置しただけでは、管対地交流電位をパイプライン全体にわたり低減することができないため、複数の変圧器を設置し、それぞれの変圧器を制御しなければならないという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、パイプラインに発生している電磁誘導電圧を容易かつ効果的に低減することが可能な、新規かつ改良された埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法および埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因して埋設パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法であって、磁束密度を検出する手段を設け、前記送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出し、磁束密度の検出信号を用いて、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数および位相を検出し、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有する検出信号を発生させ、検出信号に所定の位相差を付加して、位相を調整した相殺信号を埋設パイプラインに設けられた誘導起電力発生手段に印加することで、埋設パイプラインに誘導起電力を発生させて、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧を低減する埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法が提供される。
【００１９】
かかる構成によれば、特許文献２に記載された接地体を設ける必要が無く、更に、特許文献３に記載された電磁誘導電圧低減装置における、パイプライン１と平行に、長い測定用導体１５を準備することなく、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有する検出信号を得ることが可能となる。当該検出信号に対して所定の位相差を付加することで生成した相殺信号が、誘導起電力発生手段に印加され、誘導起電力発生手段によって、パイプラインに、送電線あるいは交流式電気鉄道による電磁誘導電圧とは別の誘導起電力が発生する。誘導起電力発生手段によって発生した誘導起電力と、送電線あるいは交流式電気鉄道による電磁誘導電圧とが互いに打ち消しあうことで、パイプラインに発生している電磁誘導電圧を低減することが可能となる。これにより、パイプラインに発生している管対地交流電位を低減することが可能となる。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によれば、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因して埋設パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法であって、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数および位相を検出し、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有する検出信号を発生させ、検出信号に所定の位相差を付加して、位相を調整した相殺信号を、埋設パイプラインに沿って、当該埋設パイプラインと送電線あるいは交流式電気鉄道とが並行している範囲に設けられた誘導起電力発生用導体に印加することで、埋設パイプラインに誘導起電力を発生させて、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧を低減する埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法が提供される。
【００２１】
かかる構成によれば、特許文献２に記載された接地体を設ける必要が無く、更に、特許文献３に記載された電磁誘導電圧低減装置における複数の変圧器を設置し、それぞれの変圧器を制御することなく、送電線あるいは交流式電気鉄道と並行している区間の埋設パイプラインに誘導起電力を発生させることが可能となる。従って、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有し、かつ、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に対して所定の位相差を有する相殺信号が、誘導起電力発生用導体に印加され、誘導起電力発生用導体によって、パイプラインに、送電線あるいは交流式電気鉄道による電磁誘導電圧とは別の誘導起電力が発生する。誘導起電力発生手段によって発生した誘導起電力と、送電線あるいは交流式電気鉄道による電磁誘導電圧とが互いに打ち消しあうことで、パイプラインに発生している電磁誘導電圧を低減することが可能となる。これにより、誘導起電力発生用導体が並行している範囲のパイプラインに生じている管対地交流電位を、低減することが可能となる。
【００２２】
なお、上記の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法において、磁束密度を検出する手段を設け、送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出し、磁束密度を検出する手段から検出した検出信号の周波数および位相を調整することで相殺信号を生成してもよい。かかる構成によれば、磁気センサは、送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出することで、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数や位相に関する情報を、検出信号から間接的に得る。得られた周波数や位相に関する情報に基づいて検出信号の周波数および位相を調整し、相殺信号を生成することにより、相殺信号が、パイプラインに発生した電磁誘導電圧と同一の周波数を有し、かつ、電磁誘導電圧に対して所定の位相差を有するように調整することが可能である。
【００２３】
少なくとも２以上の磁束密度を検出する手段を設け、各々の磁束密度を検出する手段について、異なる方向成分の磁束密度を検出するようにし、これらの磁束密度検出手段からの検出信号を合成して用いるようにしてもよい。指向性のある磁束密度検出手段を用いる場合、磁束密度検出手段と磁束との角度により、磁束密度検出手段の検出信号は大きく変化する。従って、磁束の方向が不明な場合、１つのみの磁束密度検出手段を用いただけでは、磁束密度検出手段と磁束との角度によっては十分大きい検出信号を得ることが出来ない場合がある。そのため、かかる構成によれば、１つのみの磁束密度検出手段を用いただけでは検出することが困難な送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を、異なる角度で検出することができ、より大きな検出信号を得ることができる。特に、３つの磁束密度検出手段を、他の磁束密度検出手段に対して９０度の角度となるように用いることで、磁束密度の３軸成分それぞれを、各個別の磁束密度検出手段で検出することが可能であり、これらを合成した信号を検出信号として用いてもよい。
【００２４】
少なくとも２以上の電位測定手段を埋設パイプラインに設け、任意の２つの電位測定手段間での電位差信号を測定し、測定された電位差信号を検出信号として用いて、検出信号の周波数および位相を調整して相殺信号を生成してもよい。かかる構成によれば、２つの電位測定手段は、パイプラインにおける任意の２点間の電位差信号を測定することで、送電線あるいは交流式電気鉄道を流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧の周波数と位相に関する情報を得る。得られた周波数や位相に関する情報に基づいて検出信号の周波数および位相を調整し相殺信号を生成することで、相殺信号が、パイプラインに発生した電磁誘導電圧と同一の周波数を有し、かつ、電磁誘導電圧に対して所定の位相差を有するように調整することが可能である。
【００２５】
埋設パイプラインおよび埋設パイプラインが埋設されている大地との間の電位を測定する電位測定手段を設けて、埋設パイプラインと大地との電位差信号を測定し、測定された電位差信号を検出信号として用いて、検出信号の周波数および位相を調整して相殺信号を生成してもよい。かかる構成によれば、電位測定手段は、埋設パイプラインの管対地電位を測定することで、埋設パイプラインに発生している電磁誘導電圧の周波数と位相に関する情報を得る。得られた周波数や位相に関する情報に基づいて検出信号の周波数および位相を調整し相殺信号を生成することで、相殺信号が、パイプラインに発生した電磁誘導電圧と同一の周波数を有し、かつ、電磁誘導電圧に対して所定の位相差を有するように調整することが可能である。
【００２６】
電磁誘導電圧に起因して埋設パイプラインを流れる交流電流を測定する電流測定手段を埋設パイプラインに設け、電流測定手段により測定される交流電流を用いて、相殺信号の周波数および位相を調整してもよい。かかる構成によれば、電流測定手段は、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧によって埋設パイプラインを流れる交流電流の周波数と位相を測定する。得られた交流電流と同一の周波数および位相を有するように、相殺信号の周波数および位相を調整することが可能である。
【００２７】
また、相殺信号の振幅を更に調整するようにしてもよい。かかる構成によれば、相殺信号の振幅を任意の振幅とすることができる。相殺信号の振幅を調整することで、相殺信号の振幅を、パイプラインに生じる電磁誘導電圧を効果的に低減または相殺するような振幅とすることが可能となる。
【００２８】
上記課題を解決するために、本発明の第３の観点によれば、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因して埋設パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置であって、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数と位相とを検出する検出器と、検出器が検出した検出信号の位相を調整することで、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有し、当該送電線あるいは交流式電気鉄道に起因する電磁誘導電圧を相殺する相殺信号を発生する相殺信号発生器と、相殺信号が印加されることで、埋設パイプラインに誘導起電力を発生させる誘導起電力発生器と、を備え、上記の検出器は、送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出する磁気センサであることを特徴とする埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置が提供される。
【００２９】
かかる構成によれば、検出器である磁気センサは、送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出することで、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数と位相とを測定し、信号発生器は、磁気センサが検出した検出信号の位相を調整することで、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有する相殺信号を発生し、誘導起電力発生器は、位相が調整された相殺信号が印加されることで、埋設パイプラインに誘導起電力を発生させる。かかる誘導起電力が埋設パイプラインに発生すると、埋設パイプラインに生じた電磁誘導電圧と、誘導起電力発生器によって発生した誘導起電力とが打ち消しあい、電磁誘導電圧を低減し、かつ、管対地交流電位を低減することが可能となる。
【００３０】
上記課題を解決するために、本発明の第４の観点によれば、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因して埋設パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置であって、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数と位相とを検出する検出器と、検出器が検出した検出信号の位相を調整することで、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有し、当該送電線あるいは交流式電気鉄道に起因する電磁誘導電圧を相殺する相殺信号を発生する相殺信号発生器と、相殺信号が印加されることで、埋設パイプラインに誘導起電力を発生させる誘導起電力発生器と、を備え、上記の誘導起電力発生器は、埋設パイプラインに沿って、当該埋設パイプラインと送電線あるいは交流式電気鉄道とが並行している範囲に設けられた、誘導起電力発生用導体であることを特徴とする、埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置が提供される。
【００３１】
かかる構成によれば、検出器は、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数と位相とを測定し、信号発生器は、検出器が検出した検出信号の位相を調整することで、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有する相殺信号を発生し、誘導起電力発生器である誘導起電力発生用導体は、位相が調整された相殺信号が印加されることで、埋設パイプラインに誘導起電力を発生させる。かかる誘導起電力が埋設パイプラインに発生すると、埋設パイプラインに生じた電磁誘導電圧と、誘導起電力発生器によって発生した誘導起電力とが打ち消しあい、誘導起電力発生用導体が並行している範囲の電磁誘導電圧を低減することが可能となる。これにより、パイプラインに生じている管対地交流電位を、低減することが可能となる。
【００３２】
ここで、上記の検出器は、磁気センサであっても良い。かかる構成によれば、検出器である磁気センサは、送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を検出することで、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流の周波数と位相とを測定し、信号発生器は、磁気センサが検出した検出信号の位相を調整することで、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流と同一の周波数を有する相殺信号を発生し、誘導起電力発生器である誘導起電力発生用導体は、位相が調整された相殺信号が印加されることで、埋設パイプラインに誘導起電力を発生させる。かかる誘導起電力が埋設パイプラインに発生すると、埋設パイプラインに生じた電磁誘導電圧と、誘導起電力発生器によって発生した誘導起電力とが打ち消しあい、電磁誘導電圧を低減し、且つ、管対地交流電位を低減することが可能となる。
【００３３】
上記の磁気センサを少なくとも２以上用い、各々の磁気センサがそれぞれ違う方向を向くようにし、これらの磁気センサからの検出信号を合成して用いるようにしてもよい。指向性のある磁気センサを用いる場合、磁気センサと磁束との角度により磁気センサの検出信号は大きく変化する。従って、磁束の方向が不明な場合、１つのみの磁気センサを用いただけでは、磁気センサと磁束との角度によっては十分大きい検出信号を得ることが出来ない場合がある。そのため、かかる構成によれば、１つのみの磁気センサを用いただけでは検出することが困難な送電線あるいは交流式電気鉄道から発生する磁束密度を異なる角度で検出することができ、より大きな検出信号を得ることができる。特に、３つの磁気センサを、他の磁気センサに対して９０度の角度となるように用いることで、磁束密度の３軸成分それぞれを、各個別の磁気センサで検出することが可能であり、これらを合成した信号を検出信号として用いてもよい。
【００３４】
上記の検出器は、埋設パイプラインにおける任意の２点間の電位差を測定する電位差測定器であってもよい。かかる構成によれば、電位差測定器は、当該電位差測定器が設けられた埋設パイプラインの地点間の電位差を測定する。得られた電位差信号を解析することで、送電線あるいは交流式電気鉄道を流れる交流電流に起因して埋設パイプラインに発生した電磁誘導電圧信号の周波数および位相に関する情報を得ることができる。
【００３５】
上記の検出器は、埋設パイプラインの大地に対する電位を測定する電位差測定器であってもよい。かかる構成によれば、電位差測定器は、大地に対する埋設パイプラインの電位差を測定する。得られた電位差信号を解析することで、送電線あるいは交流式電気鉄道を流れる電流に起因して埋設パイプラインに発生した電磁誘導電圧信号の周波数および位相に関する情報を得ることができる。
【００３６】
上記の検出器は、埋設パイプラインに生じる電磁誘導電圧に起因する交流電流を測定する電流測定器であってもよい。かかる構成によれば、電流測定器は、送電線あるいは交流式電気鉄道に流れる交流電流に起因して埋設パイプラインを流れる交流電流を測定する。得られた交流電流信号を解析することで、交流電流の周波数と位相に関する情報を得ることができる。
【００３７】
上記の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置は、相殺信号の振幅を調整する振幅調整器を更に備えてもよい。かかる構成によれば、振幅調整器は、相殺信号の振幅を任意の値に調整する。相殺信号の振幅を調整することで、パイプラインに生じる電磁誘導電圧を効果的に低減または相殺することができる。
【００３８】
また、上記の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置は、検出器で検出された検出信号を増幅する増幅器を更に備えてもよい。かかる構成によれば、増幅器は、検出器が検出した送電線あるいは交流式電気鉄道を流れる交流電流に関する検出信号を増幅する。その結果、検出された検出信号が微弱であっても、任意の強度まで信号強度を変更することが可能となる。
【００３９】
上記の埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置は、検出器で検出された検出信号から所定の周波数より大きな周波数成分を除去するローパスフィルタを更に備えてもよく、検出器で検出された検出信号から所定の周波数成分のみを抽出するバンドパスフィルタを更に備えてもよい。かかる構成によれば、ローパスフィルタは、検出器で検出された検出信号から、所定の周波数より大きな周波数成分を除去し、所定の周波数以下の周波数成分のみを抽出し、バンドパスフィルタは、検出器で検出された検出信号から、所定の周波数成分のみを抽出する。その結果、検出器で検出された検出信号に混在しているノイズ成分を、除去することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、パイプラインに発生している電磁誘導電圧を容易かつ効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００４２】
なお、以下に示す本発明の各実施形態においては、パイプラインが送電線の近傍に埋設されている場合について説明するが、本発明が以下の場合に限定されるわけではなく、パイプラインが交流式電気鉄道の近傍に埋設されている場合についても同様であることは、言うまでもない。
【００４３】
なお、以下に示す本発明の各実施形態において、検出器から出力される出力信号を「検出信号」と称し、検出信号を位相調整したもの、または、位相調整および振幅調整したものを「相殺信号」と称することとする。
【００４４】
（第１の実施形態）
以下に、図１〜図７を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法および埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置について、説明する。図１は、本実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置を説明するための模式図である。図２Ａは、本実施形態に係る誘導起電力発生用導体を説明するための斜視図である。図２Ｂは、本実施形態に係る誘導起電力発生用導体を説明するための断面図である。図３Ａは、本実施形態に係る誘導起電力発生用導体として、大地を帰路とした回路を有する誘導起電力発生用導体を説明するための斜視図である。図３Ｂは、本実施形態に係る誘導起電力発生用導体として、大地を帰路とした回路を有する誘導起電力発生用導体を説明するための断面図である。図４Ａは、本実施形態に係る誘導起電力発生用導体として、複数回往復する回路を有する誘導起電力発生用導体を説明するための斜視図である。図４Ｂは、本実施形態に係る誘導起電力発生用導体として、複数回往復する回路を有する誘導起電力発生用導体を説明するための断面図である。図５は、本実施形態に係る変圧器を説明するための斜視図である。図６は、本実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置における信号の流れを説明するためのブロック図である。図７は、送電線中を流れる交流電流に起因して生じる電磁誘導電圧、変圧器による誘導起電力、および相殺後の電圧の波形を説明するためのグラフ図である。
【００４５】
本実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置（以下、電磁誘導電圧低減装置と略記する。）１００は、図１に示すように、送電鉄塔５間に張られている送電線７中を流れる交流電流に起因して、大地３中に、送電線７と略平行に埋設されたパイプライン１（図１中のＰ１〜Ｐ２地点間で送電線７と並行しているものとする。）に生じる電磁誘導電圧を低減する装置である。
【００４６】
本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００は、図１に示すように、誘導起電力発生器１１０と、相殺信号発生器１３０と、検出器１５０とを備える。
【００４７】
（誘導起電力発生器１１０）
誘導起電力発生器１１０は、送電線７を流れる交流電流に起因した電磁誘導電圧が発生しているパイプライン１に、電磁誘導電圧を低減・相殺するための誘導起電力を発生させる装置である。この誘導起電力発生器１１０として、例えば、パイプライン１に沿って設置される誘導起電力発生用導体や、励磁コイルを用いた変圧器等がある。
【００４８】
以下では、まず、誘導起電力発生器１１０の一例である誘導起電力発生用導体について、図２Ａ〜図４Ｂを参照しながら、詳細に説明する。
【００４９】
誘導起電力発生用導体１１１は、誘導起電力を発生することで、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧を打ち消す役割を果たす。図２Ａに、誘導起電力発生用導体１１１の一例を示す。誘導起電力発生用導体１１１は、例えば、銅線などのケーブルや、鉄板などの構造物などからなる。送電線７とパイプライン１が並行している範囲に、パイプライン１に沿って、パイプライン１の軸を中心にして往復するように、誘導起電力発生用導体１１１を設ける。誘導起電力発生用導体１１１に、発信器１１７を用いて、所定範囲の周波数および位相を有する交流電圧を印加すると、誘導起電力発生用導体１１１に交流電流１１３、１１４が流れる。その結果、誘導起電力発生用導体１１１の周囲に、交流磁界１１５、１１６が発生する。
【００５０】
図２Ｂに、図２Ａをパイプライン１の軸方向に対して直交する方向で切断した断面図を示す。図２Ｂに示したように、誘導起電力発生用導体１１１を流れる往路の交流電流１１３から発生する交流磁界１１５の向きと、復路の交流電流１１４から発生する交流磁界１１６の向きとは、互いに逆となるため、パイプライン１には、往路の交流磁界１１５と、復路の交流磁界１１６とが加算された（重ね合わされた）磁界が、パイプライン１の軸方向に対して直交する方向に発生する。これらの交流磁界が時間的に変化することにより、パイプライン１の軸方向に沿って、誘導起電力１２１が発生する。このとき、送電線７の影響によりパイプライン１に発生した電磁誘導電圧１１９を打ち消す誘導起電力１２１を発生させるように、誘導起電力発生用導体１１１に交流電流１１３、１１４を流すことで、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９、更には、管対地交流電位を低減することができる。
【００５１】
ここで、誘導起電力発生用導体１１１に流す交流電流１１３および１１４、すなわち、誘導起電力発生用導体１１１に印加する交流電圧の大きさを調整することで、パイプライン１に生じる誘導起電力１２１の大きさ等を変化させることが可能である。これにより、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９、更には、管対地交流電位を、効果的に低減することが可能となる。
【００５２】
誘導起電力発生用導体１１１を、パイプライン１に密着して設置することも可能である。しかし、パイプライン１に密着して設置する場合には、誘導起電力発生用導体１１１とパイプライン１との間に絶縁材を挿入するなど、誘導起電力発生用導体１１１とパイプライン１とを、電気的に絶縁する必要がある。
【００５３】
図３Ａには、誘導起電力発生用導体１１１の一端と、発信器１１７の出力側の他端とを接地１２３して、大地を帰路とする交流電流１１３を流す例を示す。図３Ｂに、図３Ａをパイプライン１の軸方向に対して直交する方向で切断した断面図を示す。図３Ｂに示したように、誘導起電力発生用導体１１１を流れる交流電流１１３から発生する交流磁界１１５が、パイプライン１の軸方向に対して直交する方向に発生する。送電線７の影響によりパイプライン１に発生した電磁誘導電圧１１９を打ち消す誘導起電力１２１を発生させるように、誘導起電力発生用導体１１１に交流電流１１３を流すことで、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を低減することができる。この場合は、誘導起電力発生用導体１１１をパイプライン１に沿って往復して設置する必要がなく、設置する誘導起電力発生用導体１１１の長さを、例えば約半分にすることが可能である。
【００５４】
図４Ａおよび図４Ｂには、誘導起電力発生用導体１１１をパイプライン１の周囲に複数回往復させる例を示す。図示の例では、誘導起電力発生用導体１１１を、パイプライン１の周囲に、例えば２往復させている。誘導起電力発生用導体１１１を２往復往復させることにより、誘導起電力発生用導体１１１から発生する交流磁界が増加し、パイプライン１に、誘導起電力発生用導体１１１を１往復させたものに比べて約２倍の誘導起電力１２１を発生させることが可能である。
【００５５】
なお、上記のいずれの例においても、誘導起電力発生用導体１１１に流す交流電流１１３の大きさ、誘導起電力発生用導体１１１の長さ、あるいは、誘導起電力発生用導体１１１とパイプライン１との間隔を調整することで、パイプライン１に生じる誘導起電力１２１の大きさを変化させることが可能である。
【００５６】
続いて、誘導起電力発生器１１０の他の例として、励磁コイルを用いた変圧器１２５について、図５を参照しながら、詳細に説明する。変圧器１２５は、誘導起電力を発生することで、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧を打ち消す役割を果たす。
【００５７】
変圧器１２５は、貫通孔１２７が形成された複数枚の略円形状の電磁鋼板が重ね合わされた層構造を有し、この電磁鋼板が鉄心１２６として機能する。層構造を有することにより、鉄心１２６の中に生じる渦状の電流と鉄心１２６に起因する、発熱によるエネルギーの損失（渦電流損）を小さくすることが可能である。変圧器１２５を構成する電磁鋼板としては、例えばケイ素鋼板を用いることができる。鉄心１２６には、巻線１２８が何重にも巻き付けられており、巻線１２８の両端には、交流電圧を巻線１２８に印加することが可能な発信器１１７を取り付けることができる。巻線１２８は、例えば、エナメル線、ホルマール線または銅線などを使用することができる。
【００５８】
また、変圧器１２５は、鉄心１２６を例えば円弧状に２つ以上に分割できる構造を有しても良い。鉄心１２６を円弧状に分割できる構造を有することにより、この円弧を組み合わせて、パイプライン１を囲むように変圧器１２５を設置することが可能である。
【００５９】
変圧器１２５の略中央に設けられた貫通孔１２７に、電磁誘導電圧を低減しようとするパイプライン１を通すことで、パイプライン１に誘導起電力を発生させることができる。パイプライン１に誘導起電力が発生する理由については、以下に述べる。変圧器１２５に設けられる貫通孔１２７の径の大きさは、電磁誘導電圧を低減しようとするパイプライン１の径の大きさに応じて、適宜設計することが可能である。
【００６０】
なお、図５においては、変圧器１２５の形状は、略円形状であるが、鉄心１２６を構成する電磁鋼板の形状は、円形状に限定されるわけではなく、例えば略四角形状であってもよい。また、変圧器１２５に形成される貫通孔１２７の形状についても、略円形状に限定されるわけではなく、例えば略四角形状であってもよい。
【００６１】
巻線１２８の両端に発信器１１７が取り付けられ、巻線１２８に所定範囲の周波数および位相を有する交流電圧が印加されると、巻線１２８に励磁電流が流れ、鉄心１２６の中に、円周方向に沿って磁束φが生じる。このφが時間的に変化することにより。貫通孔１２７を貫いているパイプライン１に、誘導起電力が発生する。巻線１２８に印加する交流電圧の大きさを調整することで、パイプライン１に生じる誘導起電力の大きさ等を変化させることが可能である。
【００６２】
ここで、変圧器１２５については、変圧器１２５を設置した箇所において局所的に誘導起電力１２１を発生させる。そのため、送電線７とパイプライン１が並行している距離が短く、パイプライン１の局所的な範囲で電磁誘導電圧１１９が生じている場合には、変圧器１２５を設置して局所的な電磁誘導電圧１１９を低減することが効果的且つ効率的である。
【００６３】
一方、誘導起電力発生用導体１１１については、誘導起電力発生用導体１１１を設置した範囲の全体に渡り、誘導起電力１２１を発生させる。そのため、送電線７とパイプライン１が並行している距離が長く、パイプライン１の広い範囲で電磁誘導電圧１１９が生じている場合には、例えば、誘導起電力発生用導体１１１として軽量で且つ費用が安価なケーブルを使用し、これをパイプライン１に沿って設置して広範囲に渡る電磁誘導電圧１１９を低減することが効果的且つ効率的である。
【００６４】
（相殺信号発生器１３０）
続いて、相殺信号発生器１３０について、説明する。相殺信号発生器１３０は、検出器１５０にて検出した所定の周波数を有する交流電圧信号である検出信号に任意の位相を付加することで相殺信号を発生させ、パイプライン１に設置された誘導起電力発生器１１０に対して、発生した相殺信号を印加する装置である。ここで、位相を付加するとは、相殺信号発生装置１３０で発生した相殺信号に対して、相殺信号の位相を進めたり、または遅らせたりすることを意味する。付加する位相差は、電磁誘導電圧低減装置１００の使用者が任意の値に決定することが可能である。
【００６５】
次に、図６を参照しながら、本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００を詳細に説明する。前述のように、本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００は、誘導起電力を発生する誘導起電力発生器１１０と、相殺信号１４９を発生する相殺信号発生器１３０と、検出器１５０と、を備える。
【００６６】
送電線７を流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧（図２中の１１９）の周波数は、商用周波数と同期しており、東日本では５０Ｈｚ、西日本では６０Ｈｚである。しかしながら、この電磁誘導電圧１１９の周波数は正確には一定ではなく、発電所の発電機の出力および需要家の負荷に対応して、わずかながら変動している。そのため、送電線７を流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧１１９に誘導起電力発生器１１０による誘導起電力１２１を正確に同期させるためには、送電線７に起因する電磁誘導電圧１１９と完全に同期した信号を検出し、この信号に連動した信号を誘導起電力発生器１１０に印加する必要がある。
【００６７】
そこで、送電線を流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧１１９と完全に連動した信号を、検出器１５０により検出する。検出器１５０により検出した検出信号１４７は、相殺信号発生器１３０に入力される。なお、検出器１５０については、以下で改めて詳細に説明する。
【００６８】
相殺信号発生器１３０は、図６に示したように、検出器１５０にて検出した検出信号１４７の位相を調整するための、位相調整器１３１を備える。この位相調整器１３１により検出信号１４７の位相を調整して、送電線７の影響によりパイプライン１に発生した電磁誘導電圧１１９と、誘導起電力発生器１１０が発生する誘導起電力１２１との位相差が１８０度となるような位相を有する相殺信号１４９を生成する。
【００６９】
検出器１５０が検出した検出信号１４７は、必要に応じて増幅器１４１で増幅され、更に、ローパスフィルタ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：ＬＰＦ）１４３によって高調波を除去した後に、位相調整器１３１に入力される。ここで、ＬＰＦ１４３が除去する高調波とは、検出信号に含まれている商用周波数（例えば、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）よりも大きな周波数を有する信号（例えば、１００Ｈｚ以上の周波数を有する信号）を意味する。また、ＬＰＦ１４３を用いることで、ノイズを除去することも可能となる。
【００７０】
また、ＬＰＦ１４３の代わりにバンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）を用いて、検出信号１４７に含まれている商用周波数（例えば、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）のみを抽出することも可能である。
【００７１】
相殺信号発生器１３０は、その他、例えば、発電機１３３と、整流器１３５と、電力増幅器１３７と、出力変圧器１３９と、振幅調整器１４５とを備える。発電機１３３により生成した交流電力は、整流器１３５によって整流され、電力増幅器１３７に供給される。
【００７２】
位相調整器１３１によって位相調整された信号は、電力増幅器１３７により必要な大きさまで増幅され、出力変圧器１３９を介して、誘導起電力発生器１１０へと供給される。このとき、振幅調整器１４５を用いて、パイプライン１に誘起される誘導起電力と電磁誘導電圧とが打ち消しあうように、相殺信号１４９の振幅を適宜調整する。
【００７３】
ここで、図７を参照しながら、本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００が、埋設パイプライン１に生じた電磁誘導電圧を低減する方法について説明する。
【００７４】
パイプライン１と並行した送電線７を流れる交流電流に起因する電磁誘導により、図１のＰ１地点とＰ２地点の間に電磁誘導電圧１１９が発生している。この状態で、誘導起電力発生器１１０によって、極性が電磁誘導電圧１１９に対して１８０度の位相差を持つ誘導起電力１２１をパイプライン１に発生させることで、送電線７からの電磁誘導電圧１１９を低減させることができる。
【００７５】
ここで、送電線７を流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧１１９をＥｐとする。図７には、横軸を時間、縦軸を電圧としたときの送電線７からの電磁誘導電圧Ｅｐの波形が示されている。
【００７６】
この状態で、パイプライン１にＥｐとの位相差が１８０度（π）となる誘導起電力Ｅｃ１２１を誘導起電力発生器１１０によって発生させ、パイプライン１に重畳させると、パイプライン１のＰ１とＰ２の間の電圧は相殺され、波形１２３となって現れる。この相殺された電圧ΔＥは、以下に示す式２で表される。
【００７７】
ΔＥ＝Ｅｐ−Ｅｃ  ・・・（式２）
【００７８】
ここで、誘導起電力発生器１１０による誘導起電力１２１の大きさを、送電線７による電磁誘導電圧１１９と同じ大きさ、すなわち、
Ｅｃ＝Ｅｐ  ・・・（式３）
とすると、相殺された電圧は、
ΔＥ＝０  ・・・（式４）
となる。すなわち、送電線７を流れる交流電流に起因する電磁誘導の影響を、除去することが可能となり、パイプライン１に発生した管対地交流電位を除去することが可能となる。
【００７９】
このように、パイプライン１に対して、誘導起電力発生器１１０により、送電線７からの電磁誘導電圧１１９と１８０度の位相差を持つ誘導起電力１２１を発生させることにより、送電線７からの電磁誘導電圧を低減させることができ、オシロスコープ等を見ながら誘導起電力発生器１１０による起電力Ｅｃの大きさを調整することで、送電線７による電磁誘導電圧Ｅｐを相殺することができる。
【００８０】
図７から明らかなように、誘導起電力発生器１１０による誘導起電力１２１によって、送電線７からの電磁誘導電圧１１９をうまく相殺させるためには、誘導起電力発生器１１０による起電力１２１が送電線７からの電磁誘導電圧１１９と同一の周波数を有しており、かつ、誘導起電力発生器１１０による起電力１２１と送電線７からの電磁誘導電圧１１９との位相差が、１８０度になっている必要がある。そのため、送電線７による電磁誘導電圧と同一の周波数を有し、かつ、電磁誘導電圧１１９と誘導起電力１２１との位相差が１８０度となるような相殺信号１４９を、誘導起電力発生器１１０に入力する必要がある。
【００８１】
（検出器１５０）
続いて、検出器１５０について、詳細に説明する。誘導起電力発生器１１０に送電線７による電磁誘導電圧１１９と１８０度の位相差を持つ誘導起電力１２１を発生させるためには、検出器１５０により、電磁誘導電圧１１９と連動する信号を検出する必要がある。信号の種類として、例えば、送電線７からの磁束密度、パイプライン１における任意の２点間の電位差、パイプライン１と大地３との間の電位差、またはパイプライン１の管内電流の４種類が挙げられる。これら４種類の信号は、いずれも電磁誘導電圧１１９と同一の周波数を有している。これらいずれかの信号を、相殺信号発生器１３０に検出信号１４７として入力する。
【００８２】
上記の４種類の信号の測定方法について、以下に例を示しながら説明を行う。
【００８３】
図８は、図１に示した検出器１５０として、磁束密度測定手段のひとつである磁気センサ１５１を用いた場合を説明する模式図である。磁気センサ１５１は、送電線７から発生した磁界の強度（磁束密度）を、例えば、探りコイルやホール素子等を利用して計測する装置である。この磁気センサ１５１を用いることで、送電線７から発生した磁束密度や周波数だけでなく、位相に関する情報も得ることが可能である。磁気センサ１５１は、送電線７とパイプライン１の間であれば、どの位置に設置してもよいが、送電線７に近い位置に設置することで、正確でノイズの少ない測定値を得ることができる。なお、本実施形態では、磁束密度測定手段の例として磁気センサを用いた場合について説明するが、本実施形態に係る磁束密度測定手段は、磁気センサに限定されるわけではなく、磁束密度を測定することが可能な測定方法、測定機器等であれば、いずれも使用することが可能である。
【００８４】
磁気センサ１５１が測定した磁束密度、周波数および位相に関する信号は、図８に示したように、相殺信号発生器１３０に入力される。相殺信号発生器１３０において、磁気センサ１５１が測定した検出信号１４７は、図６に示したように、例えば、増幅器１４１およびＬＰＦ１４３を介して、位相調整器１３１に入力される。パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺できるように、位相調整器１３１にて、検出信号１４７に所定の位相差を付加し、電磁誘導電圧に対して１８０度の位相差を持つ誘導起電力１２１を誘導起電力発生器１１０に発生させるように、位相を調整する。相殺信号発生器１３０から、位相が調整された相殺信号１４９が誘導起電力発生器１１０に印加されることにより、誘導起電力発生器１１０に磁束が発生する。この磁束に起因してパイプライン１に発生する誘導起電力１２１は、送電線７により発生した電磁誘導電圧１１９と同一の周波数を有し、かつ、電磁誘導電圧１１９に対して１８０度の位相差を持つ信号であるため、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺することができる。これにより、パイプライン１に発生している管対地交流電位を低減することができる。
【００８５】
ここで、上記の磁気センサ１５１として、指向性を有する磁気センサを使用してもよく、また、無指向性の磁気センサを使用してもよい。さらに、検出器１５０として使用する磁気センサの個数は１つでもよく、２以上であってもよい。特に、３つの磁気センサを他の磁気センサに対して９０度の角度となるように使用し、送電線７からの磁束密度の３軸成分を同時に検出することで、より大きな検出信号を得ることが可能となる。
【００８６】
ここで、前述のように、パイプライン１に発生する送電線７からの電磁誘導電圧１１９は、送電線７から発生する磁界に依存するため、送電線７の電力量が変動すると、送電線７から発生する磁界の振幅が変動する。磁界の振幅の変動に応じて、検出器１５０から出力される検出信号１４７の振幅、相殺信号発生器１３０における電力増幅器１３７に入力される位相調整された検出信号１４７の振幅、さらに、誘導起電力発生器１１０へ印加される相殺信号１４９の振幅も変動することとなる。そのため、検出器１５０、振幅調整器１４１、電力増幅器１３７、出力変圧器１３９などの入出力特性が線形増幅するものを使用すれば、電磁誘導電圧１１９の振幅の変動に応じて誘導起電力１２１の振幅が変化し、効果的に電磁誘導電圧１１９を相殺することができるという利点を有する。
【００８７】
図９は、図１に示した検出器１５０として、パイプライン１における任意の２点間の電位差を測定するための電位測定手段を設けた場合を説明するための模式図である。パイプライン１には、前述のように、パイプライン１の軸方向に沿って、送電線７を流れる交流電流に起因する電磁誘導電圧１１９が発生している。この電磁誘導電圧１１９を測定するために、電位測定手段として、例えば導線１５３を、パイプライン１の任意の２点に設置する。パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を直接測定することで、この電磁誘導電圧１１９を低減または相殺するために必要な、電磁誘導電圧１１９の周波数や位相等に関する情報を得ることが可能となる。なお、導線１５３を設置する位置については、パイプライン１が送電線７と並行している部分の両端、すなわち、図１におけるＰ１地点とＰ２地点に限定されるわけではなく、検出信号１４７として充分な大きさの信号が得られるのであれば、電位差を測定するための地点は限定されない。
【００８８】
導線１５３により得られた管対管交流電位に関する信号は、図９に示したように、相殺信号発生器１３０に入力される。相殺信号発生器１３０において、管対管交流電位の検出信号１４７は、図６に示したように、例えば、増幅器１４１およびＬＰＦ１４３を介して、位相調整器１３１に入力される。パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺できるように、位相調整器１３１にて、検出信号１４７に所定の位相差を付加し、電磁誘導電圧１１９に対して１８０度の位相差を持つ誘導起電力１２１を誘導起電力発生器１１０に発生させるように、位相を調整する。相殺信号発生器１３０から、位相が調整された相殺信号１４９が誘導起電力発生器１１０に印加されることにより、誘導起電力発生器１１０の周囲に磁束が発生する。この磁束に起因してパイプライン１に発生する誘導起電力１２１は、送電線７により発生した電磁誘導電圧１１９と同一の周波数を有し、かつ、電磁誘導電圧１１９に対して１８０度の位相差を持つ信号であるため、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺することができる。これにより、パイプライン１に発生している管対地交流電位を低減することができる。
【００８９】
図１０は、図１に示した検出器１５０として、パイプライン１とパイプライン１が埋設された大地３との電位差、すなわち、管対地交流電位を測定する電位測定手段を設けた場合を説明するための模式図である。図１０から明らかなように、パイプライン１が埋設されている大地３に基準電極１５５を設け、パイプライン１には導線１５３を設置する。送電線７を流れる交流電流に起因してパイプライン１には電磁誘導電圧１１９が発生しているため、パイプライン１が埋設されている大地３とパイプライン１との間には、電位差が発生することとなる。この管対地電圧に関する信号は、パイプライン１に発生した電磁誘導電圧１１９の信号と連動しているため、管対地交流電位の周波数や位相を測定し、得られた信号に基づいて印加する相殺信号１４９の位相等を調整することが可能である。
【００９０】
導線１５３および基準電極１５５により得られた管対地交流電位に関する信号は、図１０に示したように、相殺信号発生器１３０に入力される。相殺信号発生器１３０において、管対地交流電位の検出信号１４７は、図６に示したように、例えば増幅器１４１およびＬＰＦ１４３を介して位相調整器１３１に入力される。パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺できるように、位相調整器１３１にて、検出信号１４７に所定の位相差を付加し、電磁誘導電圧１１９に対して１８０度の位相差を持つ誘導起電力１２１を誘導起電力発生器１１０に発生させるように、位相を調整する。相殺信号発生器１３０から、位相が調整された相殺信号１４９が誘導起電力発生器１１０に印加されることにより、誘導起電力発生器１１０の周囲に磁束が発生する。この磁束に起因してパイプライン１に発生する誘導起電力１２１は、送電線７により発生した電磁誘導電圧１１９と同一の周波数を有し、かつ、電磁誘導電圧１１９に対して１８０度の位相差を持つ信号であるため、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺することができる。これにより、パイプライン１に発生している管対地交流電位を低減することができる。
【００９１】
図１１は、図１に示した検出器１５０として、電流センサ１５７を用いた場合を説明するための模式図である。パイプライン１に電磁誘導電圧１１９が発生することにより、パイプライン１には、管内電流として交流電流が流れている。この管内電流は、電磁誘導電圧１１９の周波数や位相等と連動しているため、この管内電流の検出信号１４７の位相等を調整し、誘導起電力発生器１１０に相殺信号１４０を印加することが可能である。なお、電流センサ１５７としては、交流電流を測定できるものであれば、既存のものを使用することが可能である。また、検出信号１４７として充分な大きさの信号が得られるのであれば、電流センサ１５７を設置する位置は任意の位置に設置することが可能である。
【００９２】
電流センサ１５７により得られた管内電流に関する信号は、図１１に示したように、相殺信号発生器１３０に入力される。相殺信号発生器１３０において、管内電流の検出信号１４７は、図６に示したように、例えば増幅器１４１およびＬＰＦ１４３を介して位相調整器１３１に入力される。パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺できるように、位相調整器１３１にて、検出信号１４７に所定の位相差を付加し、電磁誘導電圧１１９に対して１８０度の位相差を持つ誘導起電力１２１を誘導起電力発生器１１０に発生させるように、位相を調整する。相殺信号発生器１３０から、位相が調整された相殺信号１４９が誘導起電力発生器１１０に印加されることにより、誘導起電力発生器１１０の周囲に磁束が発生する。この磁束に起因してパイプライン１に発生する誘導起電力１２１は、送電線７により発生した電磁誘導電圧１１９と同一の周波数を有し、かつ、電磁誘導電圧１１９に対して１８０度の位相差を持つ信号であるため、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺することができる。これにより、パイプライン１に発生している管対地交流電位を低減することができる。
【００９３】
以上のように、図８〜図１１を参照しながら、様々な検出器を用いた場合について説明したが、これらの検出器は、送電線７を流れる交流電流に起因する磁界（磁束密度）を直接測定するもの（磁気センサ１５１）と、発生した磁界に基づく電気的物性（例えば、管対管交流電位、管対地交流電位、管内交流電流等）を測定するものとに大別される。
【００９４】
図９〜図１１に示したような、発生した磁界に基づく電気的物性を測定する検出器においては、本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００が機能することによって、検出器が測定している管対管交流電位、管対地交流電位、または管内交流電流等が減少していくこととなる。そのため、本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００を安定に制御するためには、測定した信号強度の増幅や、測定した信号からのノイズ除去が重要となる。
【００９５】
一方、図８に示したような、発生した磁界（磁束密度）を直接測定する検出器（例えば、磁気センサ１５１等）においては、本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００が機能することによっても、発生している磁界そのものは減少しない。そのため、常に一定の強度の信号を検知することが可能であり、本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００を安定に制御することが可能となる。
【００９６】
なお、上記の４種類の信号の測定方法においては、誘導起電力発生器１１０として、誘導起電力発生用導体１１１を使用してもよく、また、励磁コイルなどの変圧器１２５を用いてもよい。どちらの誘導起電力発生器１１０を使用するかについては、パイプライン１の設置状況等に応じて適宜選択することが可能である。
【００９７】
（第２の実施形態）
続いて、図１２および図１３を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置２００および埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法について、詳細に説明する。図１２は、本実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置２００における信号の流れを説明するためのブロック図である。図１３は、本実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置２００を説明するための模式図である。
【００９８】
本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置２００は、図１２に示したように、例えば、誘導起電力発生器２１０と、相殺信号発生器２３０と、検出器２５０と、振幅調整用検出器３１０とを備える。
【００９９】
上記の誘導起電力発生器２１０、相殺信号発生器２３０および検出器２５０に関しては、本発明の第１の実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００に用いたものと、それぞれ同一の機能を有し、同様な効果を奏するものであるため、詳細な説明は省略する。
【０１００】
振幅調整用検出器３１０は、誘導起電力発生器２１０による誘導起電力１２１が誘起された後のパイプライン１の電気的物性値（例えば、管対管交流電位、管対地交流電位、管内交流電流等）を検出し、相殺信号発生器２３０に出力する装置である。相殺信号発生器２３０にて、誘導起電力発生器２１０による誘導起電力１２１がパイプライン１に誘起され、電磁誘導電圧１１９と誘導起電力発生器２１０による誘導起電力１２１とが打ち消しあった後の電位が０となるように、振幅調整用検出器３１０からの出力信号に基づいて、相殺信号２４９の振幅を適宜調整する。振幅調整用検出器３１０としては、本発明の第１の実施形態における図９〜図１１で説明したような、管対地交流電位を測定するために設置する導線等の電位測定手段や、電流センサを使用することが可能である。
【０１０１】
なお、図１２において、相殺信号発生器２３０における振幅調整器２４５と振幅調整用検出器３１０との間に、必要に応じて、図６に示したような増幅器やＬＰＦを設置してもよい。かかる増幅器やＬＰＦを設置することで、検出した信号の強度を増幅したり、検出した信号からノイズ成分を除去したりすることが可能となるため、本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置２００の制御を、正確かつ効率的に行うことが可能である。
【０１０２】
図１３は、検出器２５０として磁気センサ２５１を用い、相殺信号発生器２３０に接続される振幅調整用検出器３１０として、基準電極３１１と導線３１３を用いた場合の模式図である。図１３に示した電磁誘導電圧低減装置２００において、磁気センサ２５１は、送電線７中を流れる交流電流によって発生した磁界（磁束密度）を測定し、送電線７に流れる交流電流の周波数および位相等に関する信号を検出する。磁気センサ２７１からの出力信号は、検出信号２４７として相殺信号発生器２３０に入力され、相殺信号発生器２３０における位相調整器２３１は、この検出信号２４７の位相を調整する。位相が調整された相殺信号２４９は、誘導起電力発生器２１０に印加され、誘導起電力発生器２１０は、パイプライン１に誘導起電力１２１を発生させる。誘導起電力発生器２１０による誘導起電力１２１は、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９と互いに打ち消しあうことで、電磁誘導電圧１１９を低減させる。これにより、パイプライン１に発生している管対地交流電位を低減することができる。
【０１０３】
続いて、基準電極３１１は、誘導起電力発生器２１０による誘導起電力によって低減した後の、パイプライン１の管対地交流電位を測定し、得られた信号を、相殺信号発生器２３０へと出力する。相殺信号発生器２３０は、パイプライン１の管対地電圧信号に基づいて、相殺信号２４９の振幅を調整し、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺するために最も効率の良い振幅とする。このようにして振幅が調整された相殺信号２４９は、再び誘導起電力発生器２１０に印加され、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を相殺することとなる。
【０１０４】
このように、相殺後の電磁誘導電圧を測定する振幅調整用検出器３１０を更に設けることで、パイプライン１に生じている電磁誘導電圧１１９に関する情報をフィードバックしつつ、本実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置２００を制御することが可能となる。その結果、容易かつ効果的に、パイプラインに発生している電磁誘導電圧１１９を相殺することが可能となる。
【０１０５】
以上説明したように、本発明の各実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減方法および埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置１００、２００は、送電線７を流れる交流電流と連動している信号（例えば、送電線７の周囲に発生している磁界、パイプライン１の管対管交流電位、パイプライン１の管対地交流電位、またはパイプライン１を流れる管内交流電流等）を測定し、測定した信号１４７，２４７と同一の周波数を有し、かつ、測定した信号に対して１８０度の位相差を有する信号１４９、２４９を誘導起電力発生器１１０、２１０に印加することで、誘導起電力発生器１１０、２１０によってパイプライン１に誘導起電力１２１を発生させ、パイプライン１に発生している電磁誘導電圧１１９を低減もしくは相殺するものである。本発明の各実施形態に係る電磁誘導電圧低減装置１００、２００を用いることで、送電線７と並行しているパイプライン１の全ての区間において、電磁誘導電圧を容易かつ効果的に低減もしくは相殺することができる。これにより、パイプライン１の全ての区間において、管対地交流電位を低減し、作業者の感電や、パイプラインの交流腐食等を防止することができる。
【０１０６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０７】
例えば、上述した各実施形態においては、パイプライン１に設置する誘導起電力発生器１１０、２１０の数が１つの場合について説明したが、パイプライン１が送電線７と並行する区間に複数設けても良い。
【０１０８】
また、上述した各実施形態においては、送電線７を流れる交流電流に同期した信号を検出器によって測定する場合について説明したが、送電線７を流れる交流電流を直接測定し、交流電流の周波数、振幅、位相等に関する情報を得てもよい。
【０１０９】
さらに、上述した各実施形態においては、相殺信号発生器１３０、２３０にローパスフィルタが設けられている場合について説明したが、ローパスフィルタの代わりにバンドパスフィルタを用いたり、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを組み合わせて用いたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置を説明するための模式図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係る誘導起電力発生用導体を説明するための斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る誘導起電力発生用導体を説明するための断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態に係る誘導起電力発生用導体として、大地を帰路とした回路を有する誘導起電力発生用導体を説明するための斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る誘導起電力発生用導体として、大地を帰路とした回路を有する誘導起電力発生用導体を説明するための断面図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態に係る誘導起電力発生用導体として、複数回往復する回路を有する誘導起電力発生用導体を説明するための斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る誘導起電力発生用導体として、複数回往復する回路を有する誘導起電力発生用導体を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る変圧器を説明するための斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置における信号の流れを説明するためのブロック図である。
【図７】送電線中を流れる交流電流に起因して生じる電磁誘導電圧、変圧器による誘導起電力、および相殺後の電圧の波形を説明するためのグラフ図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置における検出器として磁気センサを用いた場合を説明するための模式図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置における検出器としてパイプラインにおける任意の２点間の電位差を測定するための電位測定手段を設けた場合を説明するための模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置における検出器としてパイプラインとパイプラインが埋設された大地との電位差、すなわち、管対地交流電位を測定する電位測定手段を設けた場合を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置における検出器として電流センサを用いた場合を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置における信号の流れを説明するためのブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る埋設パイプラインの電磁誘導電圧低減装置を説明するための模式図である。
【図１４】従来のパイプラインの電磁誘導電圧低減方法を説明するための模式図である。
【図１５】従来の媒質中に設けられたパイプラインの電磁誘導電圧を低減する装置を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１    パイプライン
３    大地
５    送電鉄塔
７    送電線
１００，２００    電磁誘導電圧低減装置
１１０，２１０    誘導起電力発生器
１１１    誘導起電力発生用導体
１１３，１１４    誘導起電力発生用導体を流れる交流電流
１１５，１１６    誘導起電力発生用導体を流れる交流電流により発生する磁界
１１７    発信器
１１９    送電線による電磁誘導電圧
１２１    誘導起電力発生器による誘導起電力
１２２    低減後のパイプラインの電位差
１２５    変圧器
１２６    鉄心
１２７    貫通孔
１２８    巻線
１３０，２３０    相殺信号発生器
１３１，２３１    位相調整器
１３３    発電機
１３５    整流器
１３７    電力増幅器
１３９    出力変圧器
１４１    増幅器
１４３    ローパスフィルタ
１４５    振幅調整器
１５０，２５０    検出器
１５１，２５１    磁気センサ
１５３，３１３    導線
１５５，３１１    基準電極
１５７  電流センサ
３１０    振幅調整用検出器
【図１】
2008132880.tif 000004
【図２Ａ】
2008132880.tif 000005
【図２Ｂ】
2008132880.tif 000006
【図３Ａ】
2008132880.tif 000007
【図３Ｂ】
2008132880.tif 000008
【図４Ａ】
2008132880.tif 000009
【図４Ｂ】
2008132880.tif 000010
【図５】
2008132880.tif 000011
【図６】
2008132880.tif 000012
【図７】
2008132880.tif 000013
【図８】
2008132880.tif 000014
【図９】
2008132880.tif 000015
【図１０】
2008132880.tif 000016
【図１１】
2008132880.tif 000017
【図１２】
2008132880.tif 000018
【図１３】
2008132880.tif 000019
【図１４】
2008132880.tif 000020
【図１５】
2008132880.tif 000021