JP3710657B2 - 漏水検出システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂または合成ゴムシートあるいはアスファルトなどの絶縁性遮水膜を敷設して造成された管理型終末処分場等における漏水検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、遮水膜を用いた人工的な管理型終末処分場においては、漏水が発生すると地下水汚染や公害問題等が発生するため、定期的に遮水膜の点検を行い、遮水膜に破損が生じていれば漏水箇所を検出して適当な補修を行う必要がある。
【０００３】
このような遮水膜の漏水発生位置を検出するために、図３及び図４に示すような検出方式が採用されている。この検出方式では、処分場内に配置した電極２１と、処分場外の遠地点に配置した電極２２との間に直流電源２３により直流電圧を印加しておく。そして、遮水膜１０の上側に等間隔で配置した電圧印加用の複数の点電極２４を電極セレクタ２５にて順次選択しつつ、処分場外の別の遠地点２６からの電位を電位差計２７で測定することにより処分場内の電位分布を測定し、遮水膜１０の漏水周辺に発生する電位異常を検出することで漏水位置を検出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この検出方式では、遮水膜１０に複数の漏水箇所が存在する場合、それぞれの漏水の相互作用により、明確に個々の漏水を分離（区別）して検出することができないという問題があった。
また、自然電位による直流電流成分や電磁波の影響である高調波電流成分等のノイズ成分が測定電流に含まれるため、測定精度も低いという欠点があった。
【０００５】
よって、本発明の課題は、遮水膜に複数の漏水箇所が存在しても確実に分離して検出することができ、さらにノイズ成分を除去して漏水発生位置検出のための測定精度を向上させることができる技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る漏水検出システムは、敷設された遮水膜の上側又は下側の何れか一方に所定の間隔で配置された電圧印加用の複数の点電極と、遮水膜の上側又は下側の何れか他方に配置された電流検出用の線状電極と、交流電源と、複数の点電極の少なくとも一つを選択して交流電源の一方に接続し、他の点電極の全てを交流電源の他方に接続する選択接続手段と、交流電源の一方に接続された点電極と線状電極との間に流れる電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路の出力を受けて検波を行ない、印加電圧と同相の電流のみ抽出する位相検波回路とを含む構成とした。
【０００７】
このような構成によれば、複数の点電極のうち一つだけ選択して電圧を印加した場合、その印加電極周辺以外は遮水膜上下とも同電位となり、漏水が存在しても電流は流れない。また、一つだけ選択された印加電極周辺に漏水が存在する場合に限り電流が測定される。したがって、複数の漏水箇所が遮水膜に存在しても、漏水どうしの相互作用に影響されにくく、それぞれを確実に分離して検出することが可能となる。
また、遮水膜の静電容量成分の影響による同一波長で位相が異なる電流成分や自然電位による直流成分や電磁波の影響による高調波電流成分を位相検波回路によって除去し、高精度の測定が可能となる。
【０００８】
交流電源としては、発振器からの正弦波交流電圧を増幅して出力する電力増幅回路を含む構成とすることが好ましい。このように構成すれば、電極周辺での電気二重層による影響が少なく、遮水膜の静電容量の影響で生ずる位相のずれた電流や自然電位の影響や電磁波の影響による高調波電流を位相検波回路により効果的に除去することが可能になる。
【０００９】
線状電極については、導電性線材を平行に所定の間隔で複数並べた線電極群からなり、各線電極の端部が電気的に接続されて電流検出回路に接続されている構成とすることもできる。このように構成すれば、線状電極の構成が簡易になり、施工も容易になる。。
【００１０】
また、この線状電極は、導電性の金属箔や金属網等で面状に構成することもできる。このように構成すれば、線状電極配置を実質的に密にすることができるので、遮水膜の漏水に基づく電流検出精度がさらに向上する。
【００１１】
また、点電極としては、導電性線材を環状、放射状、又はそれらを組合せた形状に配置して点電極領域を拡大した構成とすることもできる。このように構成すれば、点電極周辺の電場の制御範囲が大きくなる利点がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明を管理型廃棄物処分場に適用した実施の形態を部分断面で示した概略構成図であり、図２は平面的に示した概略構成図である。
【００１３】
この図１及び図２に示すように、遮水膜（しゃ水シート）１０の上に、電圧印加用の複数の点電極１が所定の間隔で配置されている。遮水膜１０の下には、電流検出用の線状電極２が配置されている。
【００１４】
電極セレクタには、複数の点電極１のうちの少なくとも一つを選択すると残りの点電極１は全て共通に接続する機能を持つ電極セレクタ３０が用いられている。
【００１５】
発振器８１で作り出された信号波形は電力増幅回路８２で電力増幅され、交流電源として用いられる。この交流電源となる電力増幅回路８２と、点電極１との間は、電極セレクタ３０により、次のように接続される。
【００１６】
即ち、図２に示すように、点電極１においては、電極セレクタ３０で選択された少なくとも一つの点電極１が電力増幅回路８２の出力側の一方（α）に接続され、残りの点電極１は全て電力増幅回路８２の出力側の他方（β）に直接接続される。
【００１７】
そして、線状電極２は、電流検出回路８３を介して電力増幅回路８２の出力側の他方に接続される。これにより、電流検出回路８３は、電力増幅回路８２の一方に接続された点電極１と、他方に接続された線状電極２との間に流れる電流を検出することができるように配線されている。電流検出回路８３と電力増幅回路８２との間には位相検波回路８４が設けられている。この位相検波回路８４は、電流検出回路８３の出力を受けて検波を行ない、印加電圧と同相の電流のみ抽出する機能を有する。
【００１８】
本実施の形態では、点電極１の配置については従来と基本的にほぼ同様の構成としているが、遮水膜１０の下側に、点電極１の直下を通らないように配慮した電流検出用の線状電極２を配置している。
【００１９】
その結果、遮水膜１０上の複数の点電極１のうち一つだけ選択して電圧を印加した場合、その印加電極周辺以外は遮水膜１０の上下とも同電位となり、漏水が存在しても電流は流れない。また、一つだけ選択された印加電極周辺に漏水が存在する場合に限り電流が測定される。したがって、複数の漏水箇所が遮水膜１０に存在しても、漏水どうしの相互作用に影響されにくく、それぞれを確実に分離して検出することが可能となる。
【００２０】
位相検波回路８４は、電力増幅回路８２から出力される交流電圧波形と同相電流成分のみ抽出することで、遮水膜の静電容量成分の影響による同一波長で位相が異なる電流成分や自然電位による直流成分や電磁波の影響による高調波電流成分等を除去し、遮水膜１０の漏水部分に流れる電流のみ測定可能にする。このように、位相検波回路８４により印加電圧に同期した位相で電流検出回路８３の位相検波を行い、その位相検波出力は、例えばＡ／Ｄコンバータでディジタル信号に変換され、パソコンのようなコンピュータ（何れも図示せず）に与えられ、画像表示される。
【００２１】
なお、線状電極２の構成としては、遮水膜１０の下側に一様に分布していればどのような配置形態でも構わないが、設備費や施工コスト等の点を考慮した場合、図２に示すような例を挙げることができる。
【００２２】
この図２に示す例では、導電性線材２ａを平行に所定の間隔で複数並べた線電極群とし、各線電極の端部を同じく導電性線材２ｂで電気的に接続して電流検出回路８３に接続した構成としている。このように構成すれば、線状電極２の構成が簡易になり、施工も容易になる。。
【００２３】
他の例として、この線状電極２を、導電性の金属箔や金属網等で面状に構成することもできる。このように構成すれば、線状電極２の配置を実質的に密にすることができるので、遮水膜１０の漏水に基づく電流検出精度をさらに向上させることができる。
【００２４】
このような構成において、遮水膜１０に破損が無い場合、遮水膜１０の上側において選択された点電極１と、遮水膜１０の下側の線状電極２との間に流れる電流は遮水膜１０の容量成分を流れる電流となるため、電流の絶対値は小さい値となり、且つ電力増幅回路８２による印加電圧の位相に対しては進み位相となる。一方、遮水膜１０に破損が生じると、破損箇所の上側において選択された点電極１と線状電極２間には電流が流れ易い。このことから、選択された点電極１が破損箇所に近い場合には電流の絶対値は大きくなり、且つ印加電圧の位相に近づく傾向を示す。このことから、それぞれの点電極１について線状電極２との間の電流を順次測定することにより遮水膜１０の破損箇所を検出することが可能になる。
【００２５】
漏水発生位置の検出方法については、電極セレクタ３０によって、印加電極となる点電極１を一つ選択し、電流検出用の線状電極２との間に流れる電流を測定するようにしているが、点電極１を二つ以上選択し、例えば正方形の四つの角に相当する隣接する４つを選択し、測定対象領域を面で測定しても良い。さらに、遮水膜１０上の全ての点電極１と、全ての線状電極２間に電圧を印加し、この間に流れる電流の大きさを測定することにより、遮水膜１０の漏水の有無を判断する測定方法を採用することもできる。
【００２６】
本実施の形態における特筆的な効果は、遮水膜１０の上下に配置した電極のうち一つだけ極性が異なりその他の電極電位が同電位となることから生まれる。即ち、遮水膜１０に漏水が存在しても、遮水膜１０の上下が同電位であれば電流が流れることはないし、遮水膜１０の点電極の極性が異なる一つの電極周辺に漏水が存在する条件でのみ漏水を経由して流れる電流が測定される。したがって、複数の漏水に対して非常に分解能が高い測定が可能となる。
【００２７】
また、発振器８１で作成した正弦波交流電圧を使用するため、従来例で示した測定方式と比較して、電極周辺での電気二重層による影響が少なく、遮水膜の静電容量の影響で生ずる位相のずれた電流や自然電位の影響、電磁波の影響による高調波電流等は位相検波回路８４により除去できる。
【００２８】
なお、点電極１については、従来と同様に複数の金属板をそれぞれの点電極１として用いることもできるが、金属板による点電極の場合、コストや補修等の面を勘案すると大きな表面積の金属板を用いるわけにもゆかないので、電極周辺の電場の制御範囲が限定される弱点がある。
【００２９】
そこで、この点電極１についても、裸導線等の導電性線材を利用して、例えば平面四角形や円形などの環状に形成したり、十字状やＹ字状などの放射状に形成したり、それらを組み合わせた形状として配置することが好ましい。このように構成すれば、点電極周辺の電場の制御範囲を大きくし、しかも低コストでこれを実現できるメリットがある。
【００３０】
また、上記実施の形態では、点電極１を遮水膜１０の上側に配置し、線上電極２を遮水膜１０の下側に配置した例を示したが、点電極１を遮水膜１０の下側に配置し、線上電極２を遮水膜１０の上側に配置した構成としても良い。このような構成としても、漏水検出システムとして上記実施の形態で説明した作用効果とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００３１】
また、上記実施の形態では、管理型終末処理場に適用した場合に好適な例を述べたが、水槽、貯水池等の遮水膜を対象として適用することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、遮水膜の上側又は下側の何れか一方に電圧印加用の複数の点電極を配置するのに加えて遮水膜の上側又は下側の何れか他方に電流検出用の線状電極を配置したシステムとすることで、遮水膜に複数の漏水箇所が存在しても確実に分離して検出することができ、さらにノイズ成分を除去して漏水発生位置検出のための測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る漏水検出システムを部分断面示した概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る漏水検出システムを部分平面で示した概略構成図である。
【図３】従来の漏水検出システムを部分断面で示した概略構成図である。
【図４】従来の漏水検出システムを部分平面で示した概略構成図である。
【符号の説明】
１ 点電極（電圧印加用電極）
２ 線状電極（電流検出用電極）
２ａ 導電性線材
２ｂ 導電性線材
１０ 遮水膜（遮水シート）
３０ 電極セレクタ
８１ 発振器
８２ 電力増幅回路（交流電源）
８３ 電流検出回路
８４ 位相検波回路

Claims (5)

1. 敷設された遮水膜の上側又は下側の何れか一方に所定の間隔で配置された電圧印加用の複数の点電極と、
   前記遮水膜の上側又は下側の何れか他方に配置された電流検出用の線状電極と、
   交流電源と、
   前記複数の点電極の少なくとも一つを選択して交流電源の一方に接続し、他の点電極の全てを交流電源の他方に接続する選択接続手段と、
   前記交流電源の一方に接続された点電極と前記線状電極との間に遮水膜を介して流れる電流を検出するための電流検出回路と、
   前記電流検出回路の出力を受けて検波を行ない、印加電圧と同相の電流のみ抽出する位相検波回路と
   を含む、漏水検出システムであって、
   前記線状電極は、前記点電極の直下又は直上を通らないように配置されていることを特徴とする漏水検出システム。
2. 前記交流電源は、発振器からの正弦波交流電圧を増幅して出力する電力増幅回路を含む、請求項１記載の漏水検出システム。
3. 前記線状電極は、導電性線材を平行に所定の間隔で複数並べた線電極群からなり、
   各線電極の端部が電気的に接続されて前記電流検出回路に接続されている、
   請求項１又は２記載の漏水検出システム。
4. 前記線状電極が、導電性の金属箔や金属網等で面状に構成さている、
   請求項１又は２記載の漏水検出システム。
5. 前記点電極は、導電性線材を環状、放射状、又はそれらを組合せた形状に配置して点電極領域を拡大してある、請求項１記載の漏水検出システム。

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