JPH1082865A - 地中埋設管の位置探査法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な作業でもって地中に埋設された
埋設管の位置を確実に検出することができる地中埋設管
の位置探査法を提供すること。 【解決手段】 電気防食を行う地中埋設管３２の位置
を、交流電源３８を全波整流し平滑することなく供給す
る防食電流によって発生する電磁界６２、６４、６６を
地上から検知器７０で検出して、探査する。防食電流が
地中埋設管３２を通って流れると、地中埋設管３２から
その周囲に電磁界が発生するので、この電磁界を検出す
ることによって、発信器等を設ける必要なく地中埋設管
３２の位置を探査することができる。電力ケーブルが隣
接して埋設されている場合には、電源周波数と２倍の周
波数との両方の磁界の大きさを同時に検知し、２倍の周
波数の磁界のみを検出する位置を埋設管位置として識別
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に埋設された
管の位置を検出する地中埋設管の位置探査法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、都市ガスなどの供給用には地
中埋設管が使用されている。地中埋設管は、一端敷設さ
れたあとで長い年月にわたって使用される。埋設後、長
時間経過してから、埋設管近傍で地面を掘削する工事を
行うときなどでは、地中埋設管の正確な埋設位置を探査
する必要がある。

【０００３】従来、都市ガス供給用の鋼製管（以下「ガ
ス鋼管」と称する）等の導電性を有する地中埋設管の位
置探査は、たとえば、図６および図７に示すとおりに行
われている。図６および図７において、たとえばガス鋼
管２である地中埋設管は、地中４に埋設されている。こ
のガス鋼管２には、所定の間隔を置いてターミナル６が
接続されている。ターミナル６は地中４に掘られた穴８
に収容され、穴８の開口は蓋１０によって覆われてい
る。ターミナル６とガス鋼管２とは導線１２を介して接
続される。

【０００４】ガス鋼管２の埋設位置を探査するときに
は、蓋１０を外して穴８の上面を開放する。次いで、交
流波形を生成する発信器１２の片方の出力端子１４を導
線１６を介して図６および図７においてたとえば左側の
ターミナル６に電気的に接続し、発信器１２の他方の端
子１８を導線２０を介して図６および図７において右側
のターミナル６に電気的に接続する。このように導線１
６、２０を接続した状態において、発信器１２から交流
信号を検知信号として導線１６、２０に送給する。ガス
鋼管２には交流信号電流が流れるので、このガス鋼管２
の周囲に交流信号に対応して変化する磁場２２が発生
し、この磁場２２の変化を磁場検出装置２４で検出する
ことによって、ガス鋼管２の埋設位置を知ることができ
る。すなわち、ガス鋼管２に近づくと検出できる磁場の
強度が大きくなり、一方ガス鋼管２から離れると検出で
きる磁場の強度が小さくなる。それ故に、この距離の差
による磁場の変化を携帯表示装置２６を用いて調べるこ
とによって、ガス鋼管２の埋設位置を検知することがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上述した位置探査法には、次のとおりの解決すべき問題
が存在する。ガス鋼管を地中に埋設する際に所定の間隔
をおいてターミナルを埋設しなければならず、そのため
の作業が煩雑であるとともに、ターミナルを設置するた
めのコストがかかるという問題がある。また、位置探査
作業するには、ガス鋼管に専用の検知信号を送給するた
めの発信器を必要とし、さらにこの作業時には発信器の
出力端子を地中に配設されたターミナルに電気的に接続
しなければならず、そのための作業が煩雑である等の問
題が存在する。

【０００６】さらにまた、地中のガス鋼管に隣接して電
力ケーブル等が埋設されていると、電力ケーブル等を流
れる商用交流電流によって発生する電磁界に妨害されて
ガス鋼管の埋設位置の識別が困難となる可能性もある。
このような場合、従来は、商用交流電力の周波数である
５０Ｈｚや６０Ｈｚと高調波や低調波の関係にある周波
数の検知信号が送給可能な発信器を用いなければならな
い。

【０００７】本発明の目的は、比較的簡単な構成で、地
中に埋設された埋設管の位置を確実に検出することがで
きる地中埋設管の位置探査法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気防食を行
う地中埋設管の位置探査法であって、電気防食用の防食
電流として、交流電源を全波整流し平滑することなく地
中埋設管に供給し、防食電流によって地中埋設管から発
生する電磁界を地上から検出して、地中埋設管の位置を
探査することを特徴とする地中埋設管の位置探査法であ
る。 本発明に従えば、腐食防止のために電気防食用の防食電
流が地中埋設管に供給される。この防食電流は、交流電
流を全波整流したものであり、平滑化されることなく地
中埋設管に送給される。したがって、防食電源としては
整流回路を備えていれば、平滑回路は不要となり、比較
的低コストで電気防食を行うことができる。この防食電
流が地中埋設管を通って流れる際には、地中埋設管から
その周囲に電磁界が発生するので、この電磁界を地上か
ら検出することによって地中埋設管の位置を探査するこ
とができる。特に、この方法では、防食電流を利用する
ので、位置探査時に専用の検知信号を送給するための発
信器およびそれに関連するターミナル等を必要とせず、
その作業が容易であるとともに、埋設時のコストも低減
することができる。

【０００９】また本発明は、前記交流電源として商用電
源を使用し、商用電源の周波数およびその２倍の周波数
の電磁界を地上から同時に検知し，２倍の周波数の電磁
界のみが検知される位置を、地中埋設管の位置として識
別することを特徴とする。 本発明に従えば、電気防食用に全波整流する交流電源と
して商用電源を使用し、商用電源の周波数の電磁界とそ
の２倍の周波数の電磁界との両方を同時に地上から検知
し、２倍の周波数の電磁界のみが検知される位置を地中
埋設管の位置として識別する。地中埋設管には交流電源
を全波整流した電流が送給されるので、交流電源の２倍
の周波数交流成分が多く含まれる。地中埋設管の近くに
商用電源の電流が流れる電力ケーブルなどの導体があれ
ば、商用電源の波形の歪みによって、基本波とともに高
調波による電磁界が導体の周辺に発生する。このため、
高調波のうちの２倍の周波数の電磁界が地中埋設管の周
囲に発生する電磁界の周波数と一致して、地上から２倍
の周波数だけを検出する方法では地中埋設管の位置の識
別が困難となる。このような場合でも、商用電源の交流
電流によって発生する電磁界の周波数とその全波整流電
流によって発生する電磁界の周波数との違いを利用し
て、地中埋設管の位置を確実に識別することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態に
よる地中埋設管の位置探査のための構成を示す。図１に
おいて、位置を探査すべき埋設管３２は、地表３４から
たとえば１．５〜２ｍ程度の深さに埋設される。この埋
設管３２は、たとえばガスを供給するためのガス鋼管で
ある。長期にわたる地中での使用を可能とするため、電
気防食が施される。液体や気体などの流体を送給するた
めの他の種類の埋設管でも、防食電流が流れるものであ
れば、同様に本発明を適用することができる。なお、埋
設管３２がガス鋼管の場合には、その直径が１０〜６０
ｃｍ程度であり、また後述する防食電流が送給される埋
設管３２の１ブロック長さ、すなわち１つの電源から送
給される区間の長さは、約１０ｋｍ程度である。

【００１１】この埋設管３２には、防食電流供給手段３
６から防食電流が供給される。防食電流供給手段３６
は、交流電源３８と交流電源３８から供給される交流電
流を整流する整流手段４０とを含んでいる。交流電源３
８としては、たとえば５０Ｈｚや６０Ｈｚの周波数で実
効電圧が２００Ｖの商用電源を利用することができ、商
用電源を利用することによって専用の電源が不要とな
る。整流手段４０は、ブリッジ接続された４個のダイオ
ード４２から構成され、全波整流を行う。交流電源３８
と整流手段４０との間には、降圧トランス４４が介在さ
れている。トランス４４は、たとえば２００Ｖの電圧を
６０Ｖに降圧し、降圧した電圧を整流手段４０に送給す
る。また整流手段４０の一方の出力部は導線４６を介し
て埋設管３２に電気的に接続され、整流手段４２の他方
の出力部は導線４８およびそれに配設された可変抵抗５
０を介して地中に埋設された電極部材５２に電気的に接
続される。

【００１２】かく構成されているので、交流電源３８の
電圧は降圧トランス４４によって降圧され、降圧された
電圧電流は、整流手段４０によって図２に示すとおりに
全波整流され、元の正弦波の半分ずつが連続した山状波
形の電流が防食電流として平滑されることなく導線４８
を通して電極部材５２に送給される。導線４８を通して
供給される電流は、たとえば電圧が６０Ｖで電流が約３
０Ａ程度であり、周波数は２倍の成分が多くなって、基
本成分となる。

【００１３】防食電流供給手段３６からの防食電流がか
く供給されるので、電極部材５２が陽極電極として作用
し、埋設管３２が陰極電極として作用し、電極部材５２
から矢印５４、５６、５８で示すとおりに埋設管３２に
電流が流れる。かく電流が流れると、電極部材５２には
陰イオンが、一方埋設管３２には陽イオンが集まるよう
になり、埋設管３２の表面が防食電位となって腐食が防
止される。電極部材５２から埋設管３２に流れる電流に
ついては、電極部材５２に近い領域においては太い実線
の矢印５４で示すとおりにその電流量が多く、その領域
に対応する埋設管３２の部位には、電流密度でたとえば
１〜５ｍＡ／ｍ² 程度の電流が流れ、電極部材３２から
大きく離れた領域においては、細い実線の矢印５８で示
すとおりにその電流量が少なく、それに対応する埋設管
３２の部位には、電流密度でたとえば０〜１ｍＡ／ｍ²
程度の電流が流れ、それらの中間の領域に対応する埋設
管３２の部位には、上記電流密度の中間程度の大きさの
電流が流れる。

【００１４】本発明に従う埋設管の位置探査法では、埋
設管３２を通して電流が流れることによって発生する電
磁界を検出して、埋設管３２の位置を検出する。本実施
形態では、電磁界を検出するのに、検知コイル６８を含
む検出器７０が用いられる。検知コイル６８は、導線を
所定方向に巻付けて形成され、その両側が交流電圧検出
器７２に接続される。検知コイル６８は、磁界によって
発生する磁束の変化を検知し、磁界が大きく変化すると
検知コイル６８に発生する誘導起電力が大きくなり、一
方磁界の変化が小さいと検知コイル６８に発生する誘導
起電力が小さくなる。交流電圧検出器７２は、検知コイ
ル６８に発生する起電力の大きさを検出する。

【００１５】埋設管３２の埋設位置を検出する場合に
は、検出器７０の検知コイル６８を地表３４に添って移
動させればよい。かく検知コイル６８を移動させると、
埋設管３２には上述したとおりに全波整流された電流が
流れているので、検知コイル６８はこの埋設管３２の周
囲に発生する磁界を検知し、検知コイル６８には磁界の
変化に対応する誘導起電力が発生する。本実施形態で
は、埋設管３２に図２に示すような電流が流れると、検
知コイル６８には、図３に示すような起電力が発生す
る。すなわち、埋設管３２に発生する磁界は、埋設管３
２中を流れる電流の大きさに比例し、検知コイル６８に
発生する起電力は埋設管３２の周囲に生じる磁界量に比
例する。

【００１６】したがって、図１に示すように、地表３４
に沿って検知コイル６８を移動させ、検知コイル６８に
発生する起電力値の変動を交流電圧検出器７２によって
調べることによって、埋設管３２の埋設位置を検出する
ことができる。たとえば、検知コイル６８を図１の紙面
に垂直な方向に移動させる場合を想定すると、埋設管３
２から離れるに従って検知コイル６８に発生する起電力
が小さくなるので、埋設管３２の真上を通過するときに
検知コイル６８に発生する起電力が最も大きくなり、起
電力が大きくなるこの位置が埋設管３２が埋設された位
置となり、交流電圧検出器７２の出力を見ることによっ
て埋設管３２の位置を確実に検出することができる。

【００１７】本実施形態では、交流電源３８として商用
電源を利用しているので、関西地方の場合を考えると、
交流電源３８の周波数は６０Ｈｚとなり、全波整流され
平滑されずに電極部材５２に送給されて、埋設管３２を
通って流れる電流の基本成分の周波数は１２０Ｈｚとな
る。

【００１８】図４に示すように、埋設管３２が埋設され
ている位置７４に隣接する位置７６に、たとえば商用電
源の電力ケーブル７８が埋設されていると、電力ケーブ
ル７８からも磁界が発生し、検知コイル６８は、この電
力ケーブル７８からの磁界も検出するようになる。電力
ケーブル７８を流れる電流の周波数は６０Ｈｚであるの
で、埋設管３２を流れる全波整流された電流の基本波成
分の周波数の半分であり、それ故に、周波数の違いを利
用して周波数帯域フィルタなどを用いれば、電力ケーブ
ル７８から発生する磁界の変化と区別して埋設管３２か
ら発生する磁界の変化を検知コイル６８を用いて検出す
ることができる。

【００１９】一般に、商用電源の波形は完全な正弦波で
なく、幾分かの歪みを伴っており、この場合、その波形
の歪みによって高調波が発生し、この高調波成分の周波
数は６０Ｈｚの整数倍、すなわち１２０，１８０，２４
０，…Ｈｚ等となる。それ故に、埋設管３２に隣接して
電力ケーブル７８が埋設され、埋設管３２に流れる電流
が非常に小さくかつ電力ケーブル７８に流れる電流が大
きいなどの特殊な場合には、検知コイル６８は電力ケー
ブル７８からの磁界の変化を検知するようになり、特に
１２０Ｈｚの高調波成分による磁界の変化と埋設管３２
を流れる防食電流による磁界の変化とが同じ周波数とな
るので、周波数帯域フィルタなどを用いても、これらを
区別して検出することが困難となる。このような場合に
は、防食電流による磁界の変化を確実に検知するため
に、防食電流の周波数を、商用電源の周波数またはその
整数倍の周波数と区別できる周波数、たとえば１３０〜
１７０Ｈｚ程度にするのが望ましい。

【００２０】しかしながら、１３０〜１７０Ｈｚ程度の
周波数の防食電流を流すためには専用の交流電源が必要
になる。このような専用の交流電源を用いずに埋設管３
２を電力ケーブル７８と区別して識別できる方法が望ま
れる。

【００２１】図５は、本発明の実施の他の形態による地
中埋設管の位置探査の場合の磁界の大きさの検出値の変
化を示す。本発明によれば、商用電源の周波数の磁界と
２倍の周波数の磁界との両方の磁界の変化を同時に検知
している。図５では、図４に示すような埋設管３２に隣
接して電力ケーブル７８が埋設されている場所で、地表
３４に沿って埋設管３２に垂直な方向に水平に位置７４
および位置７６を経由して移動した場合の検出値の変化
が示される。図４に示すように埋設管３２と電力ケーブ
ル７８とが隣接している場合に、埋設管３２に防食電流
として全波整流された商用電源が送給されると、埋設管
３２を流れる防食電流による磁界と電力ケーブル７８を
流れる２倍の高調波成分による磁界とは同じ周波数とな
る。従って地上で検知される２倍の周波数の磁界の大き
さは、図５の曲線８０のように、埋設管３２が埋設され
ている位置７４と電力ケーブル７８が埋設されいる位置
７６との２箇所で極大値を示すように変化する。一方電
源周波数の磁界の大きさの検出値は、曲線８２に示すよ
うに電力ケーブル７８の埋設位置が最大となるように変
化する。電力ケーブル７８の埋設されている位置７６で
は、電源周波数と２倍の周波数との両方の電磁界が検出
されるが、埋設管３２の埋設されている位置７４では２
倍の周波数の電磁界のみが検出される。このようにし
て、２倍の周波数の電磁界のみを検出する位置７４に地
中埋設管が埋設されていることを、容易に識別すること
ができる。

【００２２】地中に埋設されている電力ケーブル７８に
限らず、地中埋設管３２の付近の空中に送電線がある場
合（図示せず）にも同様の方法で識別することができ
る。もし、埋設管３２の真上の空中に送電線があって、
２倍の周波数の電磁界のみを検知する位置を見出すこと
ができない場合には、磁界の大きさが最大になる地点で
前記検知器を上下させて磁界の大きさの変化を調べれ
ば、真上に送電線がある場合には測定位置が地上から高
くなるほど商用電源の周波数の磁界の大きさは大きくな
り、測定位置を下に下げるほど小さくなって、２倍の周
波数の磁界の大きさの変化とは異なる変化をするので、
上方に送電線があることを識別することができる。

【００２３】上述した方法によって埋設管の位置を検出
できるか否かを確認するために、本件発明者は次のよう
な実験を行っている。交流電源として２００Ｖの商用電
源を用い、この電源電圧を６０Ｖに降下させ、電流供給
手段から６０Ｖ−５０Ａの全波整流された電流を防食電
流として電極部材とガス鋼管との間に送給した。ガス鋼
管の埋設深さは２ｍであった。そして、ガス鋼管から発
生する磁界の変化を活線探知器によって検知したとこ
ろ、防食対象ガス鋼管の管末付近４００〜５００ｍの範
囲を除いて埋設されたガス鋼管の位置を正確に検出する
ことができた。このことから、電流供給手段に近いとこ
ろ、すなわち防食電流が大きいところではガス鋼管の埋
設位置を正確に検出できることが確認できた。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、電気防食用の防食電流
が地中埋設管に供給される。この防食電流は、交流電流
を全波整流したものであり、平滑化されることなく地中
埋設管に送給される。この防食電流が地中埋設管を通っ
て流れることによって、地中埋設管からその周囲に電磁
界が発生する。この電磁界を地上から検出することによ
って地中埋設管の位置を探査することができる。特に、
この方法では、防食電流を利用するので、位置探査時に
専用の検知信号を送給するための発信器およびそれに関
連するターミナル等を必要とせず、その作業が容易であ
るとともに、埋設時のコストも低減することができる。

【００２５】さらに本発明によれば、電力ケーブルの発
生する商用電源の周波数の電磁界と商用電源の周波数の
高調波である２倍の周波数の電磁界との両方の磁界の大
きさの変化を同時に地上から検出することによって、埋
設管の付近に電力ケーブルが埋設されている場合におい
ても、地中埋設管と電力ケーブルとを識別することが容
易に可能であるので、埋設管の位置を確実に探査するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う地中埋設管の位置探査法の一実施
形態を適用した位置探査装置の示す簡略化した断面図で
ある。

【図２】図１の位置探査装置における電流供給手段から
送給される防食電流の電流波形を示す波形図である。

【図３】図１の位置探査装置における検知コイルに発生
する誘導起電力の波形を示す波形図である。

【図４】地中埋設管に隣接して電力ケーブルが埋設され
ている場合の地中断面図である。

【図５】本発明の他の実施形態による地中埋設管の位置
探査における磁界の大きさの検出値の変化を示すグラフ
である。

【図６】従来の埋設管の位置探査法を説明するための簡
略説明図である。

【図７】従来の位置探査法を適用した場合における、発
信器が接続されるターミナルおよびその近傍を示す断面
図である。

【符号の説明】

２ ガス鋼管 ３２ 埋設管 ３６ 電流供給手段 ３８ 交流電源 ４０ 整流手段 ５２ 電極部材 ５４、５６、５８ 電流 ６２、６４、６６ 電磁界 ６８ 検知コイル ７０ 検出器 ７２ 交流電圧検出器 ７８ 電力ケーブル ８０ 商用電源周波数の２倍の周波数の磁界の大きさの
変化を示す曲線 ８２ 商用電源周波数の磁界の大きさの変化を示す曲線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気防食を行う地中埋設管の位置探査法
   であって、 電気防食用の防食電流として、交流電源を全波整流し平
   滑することなく地中埋設管に供給し、 防食電流によって地中埋設管から発生する電磁界を地上
   から検出して、地中埋設管の位置を探査することを特徴
   とする地中埋設管の位置探査法。
2. 【請求項２】 前記交流電源として商用電源を使用し、 商用電源の周波数およびその２倍の周波数の電磁界を地
   上から同時に検知し、２倍の周波数の電磁界のみが検知
   される位置を、地中埋設管の位置として識別することを
   特徴とする請求項１記載の地中埋設管の位置探査法。