JPH11281750A - 電磁誘導式パイプロケータの検知コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地下埋設管の埋設位置を電磁誘導式パイプロ
ケータで探査する際に、信号を地下埋設管に導くケーブ
ルからの磁場の影響を受けにくくする。 【解決手段】 （ａ）に示すように、検出器２０の探査
棒２２の先端に装着する検知コイル２１は、高さｈが小
さく、幅Ｗが大きい偏平な形状とする。（ｂ）に示すよ
うに、地下埋設管３２の上方の地表面３３に沿って検知
コイル２１を移動させると、扁平コイルからの信号出力
３５のような磁界の強度変化が得られる。高さｈが大き
な従来の検知コイルを用いると、（ｂ）に示すような従
来コイルからの信号出力３６のように、地下埋設管３２
の埋設位置および深さについての検出精度が劣化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ガス供給用の
配管など、地下埋設管の埋設位置を探査するために用い
る電磁誘導式パイプロケータの検知コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、一旦地下に埋設された都市ガ
ス供給管などの埋設位置を、地表面から改めて探索する
ために、電磁誘導式パイプロケータが使用されている。
地下埋設管は、埋設工事が行われた後で、時間経過とと
もに正確な埋設位置などが不明になる場合がある。ま
た、地盤変動などに伴って埋設位置が移動する場合もあ
る。埋設位置の付近で新たな掘削工事を行う場合なども
あり、その際に埋設管を破損させる恐れがある。また都
市ガスなどの供給管では、新たな顧客が都市ガスの利用
を開始するときに、新たに掘削して供給用の管路の分岐
部を設ける必要もある。

【０００３】図５は、従来からの電磁式パイプロケータ
で土壌１中に埋設されている地下埋設管２の位置を地表
面３から探査している状態を示す。このような探査法
は、２点法と呼ばれ、地下埋設管２に間隔をあけた２箇
所で接続して地下埋設管２に信号電流を流す。たとえば
地表面３に設けるプロテクタ４内でバルブ５などに１点
目の接続を行い、地下埋設管２から分岐して顧客に都市
ガスを供給する供給管６からガスメータ７に至る途中の
露出部に２点目の接続を行う。２つの接続点には２本の
ケーブル８の先端をそれぞれ電気的に接続し、２本のケ
ーブル８の基端は発信器９の出力端子に接続する。発信
器９は、たとえば２ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数帯域
中で、一定の周波数の交流信号を発生し、地下埋設管２
に信号電流を流す。

【０００４】地下埋設管２に信号電流が流れると、土壌
１および地表面３の上方の空間には信号電流に応じた磁
界が発生する。地表面３上で検出器１０を用い、地下埋
設管２から発生する磁界を検出して、地下埋設管２の埋
設位置を地表面３上から探査する。検出器１０は、検知
コイル１１と下端に検知コイル１１が装着される探査棒
１２とから成る。探査棒１２を保持して作業者が地表面
３上を移動すると、検知コイル１１に電気的に接続され
る信号線１３から受信器１４に入力される受信信号の強
度のピーク値が得られる位置の直下が地下埋設管２の埋
設位置であると検知される。

【０００５】図６は、図５に示すような電磁誘導式パイ
プロケータを用いて得られる磁界の強度分布の例を示
す。強度のピーク値が地下埋設管２の埋設位置に対応す
る。また地表面３から地下埋設管２までの深さＤは、磁
界強度がピーク値の８０％になる地点間の距離に等し
い。すなわち、図６に示すような磁界強度分布を計測す
れば、地下埋設管２の埋設位置と埋設深さＤとを探査す
ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電磁誘導式パイプロケ
ータを用いる地下埋設管２の位置探査では、地下埋設管
２のみに信号電流が流れていれば、図６に示すように埋
設位置および埋設深さを探査することができる。しかし
ながら、図５に示すように、地下埋設管２に信号電流を
流すためには、ケーブル８によって発信器９の出力を地
下埋設管２まで導く必要がある。ケーブル８にも地下埋
設管２と同程度の信号電流が流れ、その周囲には電磁界
が発生する。地下埋設管２の埋設深さは、たとえば１２
０ｃｍ程度である。ケーブル８から発生する電磁界が正
確な地下埋設管２の位置測定に影響を与えないようにす
るため、ケーブル８はなるべく地下埋設管２から離れた
場所にはわせるようにしている。しかしながら、狭い場
所で地下埋設管２の位置を探査しなければならない場合
には、地下埋設管２の推定される埋設位置とケーブル８
との距離を充分に取ることができない条件下で地下埋設
管２の位置を探査しなければならない場合がある。ケー
ブル８の磁気シールドは難しく、たとえ同軸ケーブルを
用いても、外側の網線にも漏れ電流が流れてしまい、結
局普通のケーブルと同様の磁界が発生する結果となり、
ケーブル８を同軸ケーブルに変えても、ケーブル８から
の磁界の軽減の効果は見込めないことが明らかとなって
いる。

【０００７】本発明の目的は、ケーブルから発生する磁
界の影響を少なくし、正確に地下埋設位置の探査を行う
ことができる電磁誘導式パイプロケータの検知コイルを
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、地下埋設管に
信号電流を流し、地表面での電磁界強度分布を計測し
て、地下埋設管の埋設位置を探査するための電磁誘導式
パイプロケータの検知コイルにおいて、高さが予め定め
る基準値以下である偏平な形状を有することを特徴とす
る電磁誘導式パイプロケータの検知コイルである。

【０００９】本発明に従えば、電磁誘導式パイプロケー
タで地下埋設管からの磁界を検出する検知コイルは、高
さが予め定める基準値以下である偏平な形状を有する。
地下埋設管に信号電流を供給するためのケーブルは、地
表面にはわせるので、検知コイルはケーブルから発生す
る磁界を水平方向から受ける。地下埋設管から発生する
磁界は、地表面で鉛直方向から受ける。検知コイルの形
状が扁平であるので、地表面に沿って検知コイルを移動
させるとき、地下埋設管の直上で鉛直方向に作用する磁
界を水平方向から作用するケーブルによる磁界の影響が
小さい状態で位置探査を行うことができる。検知コイル
の高さは予め定める基準値以下であるので、基準値をた
とえばケーブルが地下埋設管の埋設深さとして予想され
る深さよりも近い距離に存在する場合でも、測定誤差が
許容値以下となるように設定しておくことによって、ケ
ーブルから発生する磁界の影響を抑えて、正確な地下埋
設管の位置探査を行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
電磁誘導式パイプロケータの検知コイルの概略的な構
成、および検知する磁場の強度分布を従来の検知コイル
によって検知される磁界強度分布と比較して示す。図１
（ａ）に示すように、本実施形態の検出器２０は、偏平
な検知コイル２１を有する。検知コイル２１の高さｈ
は、たとえば０．５ｃｍである。検知コイル２１の幅Ｗ
は、たとえば１５〜２０ｃｍである。検知コイル２１
は、探査棒２２の下端に装着され、作業者が検知コイル
２１を地表面に接触させながら、地表面上を移動させる
ことができる。探査棒２２の上端からは、信号線２３で
検知コイル２１に誘起される電気的信号が、図５に示し
たような受信器１４と同等な受信器に入力され、検知す
る磁界の強度を計測することができる。

【００１１】図１（ｂ）に示すように、実際の電磁誘導
式パイプロケータによる土壌３１中の地下埋設管３２の
位置探査は、地表面３３で信号供給用のケーブル３４が
近接して配置されている条件下で行われることがある。
ケーブル３４には、地下埋設管３２と同様な信号電流が
流れる一方、地下埋設管３２までの距離は埋設深さ以下
にはならないのに対し、ケーブル３４に対しての距離は
より小さくなり得る。このため、扁平コイルからの信号
出力３５および従来コイルからの信号出力３６として示
すように、ケーブル３４の直上の位置の方が検知される
磁界強度は強くなる。ケーブル３４によって地下埋設管
３２に信号電流を供給する場合には、信号電流の向きは
地下埋設管３２とケーブル３４とで逆方向となる。この
ため、地下埋設管３２に流れる信号電流によって生じる
磁界の方向とケーブル３４に流れる信号電流によって生
じる磁界の方向とは逆方向となり、地下埋設管３２の埋
設位置の直上とケーブル３４の位置との中間付近で磁界
強度が小さくなる。

【００１２】図２は、図１（ｂ）に示す扁平コイルから
の信号出力３５や従来コイルからの信号出力３６のよう
に、磁界強度がケーブル３４と地下埋設管３２との間で
低下する理由を示す。図２（ａ）に示すように、信号電
流Ｉが流れると、その周囲の空間には信号電流Ｉの方向
に垂直な方向の磁場が同心円状に生じる。信号電流Ｉか
ら半径ｒ離れた位置での磁場の強さである磁束密度Ｂ
は、周囲の空間の透磁率をμ₀とすると、磁束密度Ｂは
次の第１式のように表される。

【００１３】

【数１】

【００１４】図１（ｂ）に示すように地下埋設管３２と
地表面３３上のケーブル３４とに信号電流が流れると、
たとえば空間の１点Ｐでは、地下埋設管３２に流れる信
号電流によって生じる磁束密度Ｂｐｉｐｅとケーブル３
４に流れる信号電流によって生じる磁束密度Ｂｃａｂｌ
ｅとが生じる。ケーブル３４の中心から点Ｐまでに至る
直線と、地表面３３の法線との成す角をθとし、地下埋
設管３２の中心と点Ｐとを結ぶ直線と地表面３３の法線
とを結ぶ直線の成す角をφとする。点Ｐにおいて発生す
る磁界の強さであるＢｃａｂｌｅは、点Ｐとケーブル３
４の中心とを結ぶ直線に垂直な方向に発生する。また地
下埋設管３２に基づく磁束密度Ｂｐｉｐｅは、点Ｐと地
下埋設管３２との間を結ぶ直線に垂直な方向に生じる。
点Ｐに生じる磁場の成分のうち、たとえば地表面３３に
平行なｘ方向の成分は、磁束密度ＢｃａｂｌｅとＢｐｉ
ｐｅとが合成されたものである。この合成の際には、次
の第２式従ってｘ方向の磁界の強さＢｘが求められる。

【００１５】 Ｂｘ＝Ｂｐｉｐｅ×ｃｏｓφ＋Ｂｃａｂｌｅ×ｃｏｓθ …（２） 点Ｐにおける磁場の強さは、ｘ方向の成分とそれに垂直
な方向の成分とを合成して得られる。本実施形態の検知
コイル２１は偏平な形状であるので、水平方向すなわち
ｘ方向の成分の検知感度に比較して、ｘに垂直な方向の
成分の検知感度は極めて低くなる。さらに、図１（ａ）
に示す高さｈが小さいので、検知コイル２１を地表面３
３上に接触させている状態では、図２（ｂ）に示す角度
θは９０°に近くなる。このため第２式でケーブル３４
に流れる信号電流によって発生する磁束密度Ｂｃａｂｌ
ｅに乗算するｃｏｓθの値が小さくなり、検知コイル２
１が検知する磁場の強さは、ケーブル３４を流れる信号
電流による磁場の影響を受けにくくなり、正確な位置検
知を行うことができる。なお地下埋設管３２とケーブル
３４とで信号電流の向きが違うときには、点Ｐに発生す
る磁場のｘ方向の成分の向きも逆方向となり、打消し合
う。これが、図１（ｂ）での扁平コイルからの信号出力
３５および従来コイルからの信号出力３６で、地下埋設
管３２の設置位置とケーブル３４の位置との間で磁場の
強度が低下している理由である。

【００１６】図３および図４は、図２（ｂ）に示すよう
に、ケーブル３４と地下埋設管３２との水平距離ａをパ
ラメータとし、コイルの高さｈに対する水平誤差および
深さ誤差の関係をそれぞれ示す。水平誤差および深さ誤
差は、第２式から次の第３式のように変形されるｘ方向
の磁場の強さから第４式の関数ｆ（ｘ）を計算し、図６
に示したような考え方で、位置と深さとを求め、元にな
ったａおよびｂの値との差をそれぞれ誤差として求めた
結果である。

【００１７】

【数２】

【００１８】図５に示す従来の検知コイル１１では、高
さが２ｃｍ以上あるのに対し、本実施形態の検知コイル
２１では、高さｈは０．５ｃｍ以下である。このため、
ケーブルと管の水平方向距離ａが１０ｃｍと接近してい
る場合であっても、図３および図４にそれぞれ示す水平
誤差および深さ誤差は、管深さ１２０ｃｍに対する２０
％以下である。すなわち管深さの２０％を基準値とすれ
ば、本実施形態の検知コイル２１は、基準値以下の高さ
を有する偏平な形状であるので、地下埋設管３２の探査
の際の誤差を小さく抑えることができることが判る。な
お本実施形態では、地下埋設管３２について、いわゆる
２点法で信号電流を流して埋設位置の探査を行っている
けれども、地下埋設管３２に信号を供給する方法とし
て、いわゆる１点法やダブル１点法、あるいは３点法な
ど、他の方法でも同様に、信号電流を供給するケーブル
からの磁場による誤差を低減することができる。また、
地下埋設管３２は導電性を有する金属管の場合ばかりで
はなく、電気絶縁性の合成樹脂管などであっても、ロケ
ーティングワイヤと称される導線が沿わせてあれば、同
様に埋設位置の探査を行うことができる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、検知コイ
ルの形状を扁平にして高さを基準値以下とするので、地
下埋設管に信号を供給するケーブルとの距離を充分に取
ることができないような狭い場所でも、誤差が小さい地
下埋設管の位置探査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の検知コイルおよび検知
される磁界強度分布を示す簡略化した断面図およびグラ
フである。

【図２】図１に示すようなグラフが得られる理由を、電
流と磁界との関係によって説明する図である。

【図３】検知コイルの高さと水平方向の誤差との関係を
ケーブルと管の水平方向距離をパラメータとして示すグ
ラフである。

【図４】コイルの高さと深さ方向の誤差との関係を、ケ
ーブルと管の水平方向距離をパラメータとして示すグラ
フである。

【図５】従来からの２点法による電磁誘導式パイプロケ
ータの使用状態を示す簡略化した断面図である。

【図６】図５の電磁誘導式パイプロケータで地下埋設管
２の埋設位置と埋設深さとを算出する考え方を示すグラ
フである。

【符号の説明】

２０ 検出器 ２１ 検知コイル ３１ 土壌 ３２ 地下埋設管 ３３ 地表面 ３４ ケーブル ３５ 扁平コイルからの信号出力 ３６ 従来コイルからの信号出力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下埋設管に信号電流を流し、地表面で
   の電磁界強度分布を計測して、地下埋設管の埋設位置を
   探査するための電磁誘導式パイプロケータの検知コイル
   において、 高さが予め定める基準値以下である偏平な形状を有する
   ことを特徴とする電磁誘導式パイプロケータの検知コイ
   ル。