JP3863040B2 - 管内電力伝送システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状の管内を移動する検査装置等に非接触で電力を供給する管内電力伝送システムに係り、特に音波を利用して管内の遠距離にある検査装置等に電力を供給する管内電力伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に地中に埋設されたガス管等の内部検査は、管を地中に埋設した状態で行う必要があり、従来技術においては有線接続されたセンサ等の小型機器を管中に挿入し、小型機器を人手で押し入れる又は小型機器自身の駆動機構により管の奥に入り込んで内部の検査等を行い、このときの電力は小型機器内のバッテリ或いは前記有線によって供給されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術による管内の調査方法は、有線で小型機器に電力を供給しているため、有線ケーブルの取り回しが煩雑であったり、管内が折曲している場合は有線ケーブルの引っ掛かりや切断等の可能性があると言う不具合があった。
【０００４】
また非接触で遠隔地にある物体間で電力を伝送するシステムとしては、例えば高出力レーザ光線やマイクロ波を使用するものが提案されているが、本発明の対象となるガス管等において管が折曲している場合や、管の途中で管径が変化し送受信器の直進性を確保することが困難な場合、直線性のあるレーザ等を使用することができないと言う不具合もあった。
【０００５】
本発明の目的は、前記従来技術による不具合を除去することであり、有線ケーブルを用いることなく、非接触で遠隔場所にある小型機器に電力を供給することができる管内電力伝送システムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、地中に埋設されたガス管内において遠隔地にある物体間で電力の供給を行う管内電力伝送システムであって、可聴周波数の音波を発生して送信する音波送信部と、該音波送信部から発せられた音波を受信して電力に変換する小型機器とから成り、前記音波送信部が、可聴周波数の音波信号を発生する信号発生回路と、該信号発生回路により発生した音波信号を増幅する電力増幅回路と、該電力増幅回路で増幅した音波信号を入力として該音波信号に応じた５０Ｈｚ〜２００Ｈｚの可聴周波数の音波を発生し、且つ前記ガス管の内径を密閉する外形を有するスピーカとを備え、前記小型機器が、前記スピーカから発せられた可聴周波数の音波を受信し、該可聴周波数の音波を電気信号に変換して出力する受信用スピーカと、該受信用スピーカから出力された電気信号を全波整流して直流信号に整流する整流回路と、該直流電流を蓄電する蓄電用電池とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による管内電力伝送システムを図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態による管内電力伝送システムの全体構成の概略を説明するための図、図２は本実施形態による音波送信部を説明するための図、図３は本実施形態による音波受信回路を含む小型機器の一例を示す図、図４は前記音波受信回路の主な回路構成を示す図である。
【０００８】
本実施形態による管内電力伝送システムは、図１に示す如く、例えばガス管１を対象とした場合、該ガス管１の一方の端部に配置した音波送信部２と、管１内部に配置され、本実施形態による音波受信回路及びセンサを含む小型機器４とを備え、前記音波送信部２が管１の端部を密閉した状態で音波３を管内に発し、この音波を前記電子機器４の音波受信回路が受信して電力に変換して小型機器４の駆動源とするものである。
【０００９】
前記音波発生部２は、図２に示す如く、一定周波数、例えば１００Ｈｚの低周波信号ＣＷを発生する信号発生回路２１と、該信号発生回路２１からの１００Ｈｚの低周波信号ＣＷを例えば２０Ｗの直流信号に増幅する電力増幅回路２２と、該増幅回路２２により増幅された直流電流によってコーンと呼ばれる振動子を低周波で駆動することにより低周波の音波を発生するスピーカ２３とから構成される。
【００１０】
前記信号発生回路２１により発生する低周波信号の周波数は、周波数が低周波になるほどに管内での減衰が少ないために長距離の伝送ができるものの、スピーカの駆動効率が低下し、且つスピーカの口径にも影響され、更にスピーカのｆ₀以上にするために約５０〜２００Ｈｚの範囲を使用することができる。
【００１１】
また前記電力増幅回路２２は、入力した低周波信号を増幅する際、前記スピーカ２３の許容入力電力内に設定する必要があり、更にスピーカ２３の実質的な音波を発生する口径は、管１の内径とほぼ同じに設定し、スピーカ２３が管１の端部を隙間無く密着させる様に配置するのが好ましい。
【００１２】
他方、小型機器４は、図３に示す如く、前記管１内を伝播した音波３をコーンの振動として受信して電気信号に変換する受信用スピーカ４１と、該受信用スピーカ４１からの電気信号を電力に変換して蓄電する音波受信回路４２と、本小型機器４を管内において移動させるための駆動回路及び機構４５と、前記センサ４７及び駆動回路・機構４５を制御する制御回路４３を備え、前記音波受信回路４２で電気信号に変換した電力を用いて制御回路４３が駆動回路・機構４３及びセンサ４７を制御し、管１内の検査を行うように動作するものである。
【００１３】
前記音波受信回路４２は、図４に示す如く受信用スピーカのコーンの振動により発生した交流電気信号を変圧するトランス４００と、該変圧された交流電流を整流して直流電流に変換する全波整流回路４０１と、該直流電流を定電流に保つための定電流回路４０２と、この定電流化された電流を蓄電する充電用電池４０３と、該電池４０３からの出力を例えば３端子レギュレータにより電圧を安定化する電圧安定化回路４０４とを備え、±端子から直流電流を制御回路他に供給する様に構成されている。
【００１４】
前記全波整流回路４０１は、ダイオードブリッジ形が好ましく、充電用電池４０３はスーパーキャパシタでも良く、これらスピーカ４１を除く回路構成は、例えば２ｃｍ×４ｃｍ程度のプリント配線基板上に実装することができる。また前記受信用スピーカ４１は、音波の機械的振動波の減衰を少なくするために、振動するコーンを支持するコーンエッジのダンパーを極力少なくしたものが好ましい。
【００１５】
この様に構成された管内電力伝送システムは、図１に示した如く、音波送信部２のスピーカ２３が管１の一端を密閉する様に配置した状態で信号発生回路２１からの例えば１００Ｈｚの低周波信号を増幅回路２２により２０Ｗに増幅してスピーカ２３より音波として管１内に空気振動として伝播させ、この空気振動を遠隔距離にある小型機器４の受信用スピーカ４１が電気信号に変換し、この電気信号を音波受信回路４２が直流且つ安定化して蓄電用電池４０３に蓄電することによって、音波発生部２からの電力を音波としてスピーカ４１及び音波受信回路４２を持つ遠隔地の小型機器４に伝送することができる。
【００１６】
本実施形態による管内電力伝送システムは、ガス管等の地中に埋設された管内には外部からの雑音が極めて少なく、且つ密閉された空間であることを利用し、低周波の音波を伝播手段として用いることによって、非接触で遠隔距離且つ直線的位置関係にない場合であっても、電力を供給することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明による管内電力伝送システムは、音波送信部が低周波の音波を管内に発し、この音波による空気振動を音波受信回路で受信して電気信号に変換することによって、密閉された空間である管内で遠隔距離であっても非接触で電力を伝送することができ、特に周波数を５０Ｈｚ〜２００Ｈｚ、好ましくは１００Ｈｚの低周波信号とし、電力増幅回路の出力を５〜３０Ｗとしたことにより、電力伝送を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による管内電力伝送システムの全体構成の概略を説明するための図。
【図２】本実施形態による音波送信部を説明するための図。
【図３】本実施形態による音波受信回路を含む小型機器の一例を示す図。
【図４】前記音波受信回路の主な回路構成を示す図。
【符号の説明】
１：管，２：音波発生部，３：音波，４：小型機器，２１：信号発生回路，２２：電力増幅回路，２３：スピーカ，４１：受信用スピーカ，４２：音波受信回路，４３：制御回路，４５：駆動回路・機構，４７：センサ。

Claims (1)

1. 地中に埋設されたガス管内において遠隔地にある物体間で電力の供給を行う管内電力伝送システムであって、可聴周波数の音波を発生して送信する音波送信部と、該音波送信部から発せられた音波を受信して電力に変換する小型機器とから成り、
   前記音波送信部が、可聴周波数の音波信号を発生する信号発生回路と、該信号発生回路により発生した音波信号を増幅する電力増幅回路と、該電力増幅回路で増幅した音波信号を入力として該音波信号に応じた５０Ｈｚ〜２００Ｈｚの可聴周波数の音波を発生し、且つ前記ガス管の内径を密閉する外形を有するスピーカとを備え、
   前記小型機器が、前記スピーカから発せられた可聴周波数の音波を受信し、該可聴周波数の音波を電気信号に変換して出力する受信用スピーカと、該受信用スピーカから出力された電気信号を全波整流して直流信号に整流する整流回路と、該直流電流を蓄電する蓄電用電池とを備えることを特徴とする管内電力伝送システム。

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