地表電位検出用の集電車輪、塗膜損傷位置の探査装置、および地表の電位検出方法
【課題】地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表の電位を連続した範囲にわたって確実に検出すること。
【解決手段】車輪軸Ｏ方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部１１と、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士の間に挟み込まれるとともにゴム円環部１１の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部１２と、を備え、地表Ｇの電位差分布を測定する測定装置１に装着され、該測定装置１が地表Ｇ上を走行するときに地表Ｇ上を転動し、ゴム円環部１１の外周面が地表Ｇに接触することで地表Ｇの電位を検出する車輪であって、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士において互いに向かい合う面、および中間環部１２の外周面で画成される環状空間１８には、導電性媒体１９が充填されている地表電位検出用の集電車輪１０を提供する。
【解決手段】車輪軸Ｏ方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部１１と、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士の間に挟み込まれるとともにゴム円環部１１の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部１２と、を備え、地表Ｇの電位差分布を測定する測定装置１に装着され、該測定装置１が地表Ｇ上を走行するときに地表Ｇ上を転動し、ゴム円環部１１の外周面が地表Ｇに接触することで地表Ｇの電位を検出する車輪であって、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士において互いに向かい合う面、および中間環部１２の外周面で画成される環状空間１８には、導電性媒体１９が充填されている地表電位検出用の集電車輪１０を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、地中に埋設されたガス導管などの塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を地上から電気的に探査する塗膜損傷位置の探査装置に装着される地表電位検出用の集電車輪、塗膜損傷位置の探査装置、および地表の電位検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地中に埋設された塗覆装鋼管の上方の地表上を走行しながら地表の電位差分布を測定し、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する塗膜損傷位置の探査装置が知られている。この探査装置には、地表電位検出用の集電車輪が２つ装着され、これら２つの集電車輪が検出した地表の電位から地表の電位差分布を測定している。
ここで、この種の地表電位検出用の集電車輪として、例えば下記特許文献１に示されるような、車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、車輪軸方向で隣り合うゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともにゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備える構成が知られている。この集電車輪は、探査装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する。この際、ゴム円環体の外周面が、地表上の凹凸形状に合わせて弾性変形して地表に接触し続けることで、地表上の電位を連続した範囲にわたって検出し続けることができる。
これにより、前記探査装置は、地表の電位差分布を測定することが可能になり、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置の探査を高精度に行うことができる。
ところで前記探査装置は、例えば、塗覆装鋼管の一種であるガス導管などが埋設された一般道路や私有地など、多様に舗装された地表上を走行する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２４９０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の地表電位検出用の集電車輪では、例えば砂利道など、凹凸が多い地表上で電位の検出を行うときに、探査装置の走行速度を高くすると、地表の電位を連続した範囲にわたって検出できなくなるおそれがあった。すなわち、例えば、ゴム円環部が地表上の小石などの障害物に乗り上げたときに、ゴム円環体の外周面が、地表上の凹凸形状に合わせて弾性変形する前に、集電車輪がその地点を通過してしまうおそれがあった。この場合、ゴム円環部の外周面と地表との間に大きな隙間が生じることで、ゴム円環部と地表との間の接触抵抗が大きくなり、地表の電位を検出できない可能性があった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる地表電位検出用の集電車輪、塗膜損傷位置の探査装置、および地表の電位検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る地表電位検出用の集電車輪は、車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪であって、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間には、導電性媒体が充填されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る地表の電位検出方法は、車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪を用いて地表の電位を検出する地表の電位検出方法であって、前記集電車輪が地表上を転動するときに、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間に、導電性媒体を充填することを特徴とする。
【０００８】
これらの発明においては、この集電車輪が地表上を転動するときに、地表からゴム円環部に径方向の内側に向けた力が加えられることで、ゴム円環部の外周側部分が、径方向に圧縮され車輪軸方向に拡幅変形させられて、この外周側部分に拡幅部が形成される。これにより、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の外側に充填されている部分が、拡幅部によって径方向の外側に向けて押し込まれることとなる。
【０００９】
したがって、この集電車輪が地表上を転動するときに、例えば、ゴム円環部が地表上の障害物に乗り上げ、ゴム円環部の外周面と地表との間に大きな隙間が生じてしまった場合であっても、導電性媒体を環状空間から流出させて前記隙間に介在させることが可能になり、ゴム円環部と地表との間の接触抵抗が大きくなるのを抑制することができる。これにより、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。
【００１０】
また、前述のようにゴム円環部の外周側部分に前記拡幅部が形成されるので、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の内側に充填されている部分は、径方向の外側に向けた移動が前記拡幅部によって規制されることとなる。これにより、環状空間から導電性媒体が過度に流出するのを抑制することができる。
【００１１】
なお、ゴム円環部のうち、車輪軸方向の両端に位置する外ゴム円環部を壁面の一部として画成される環状空間に導電性媒体が充填されている場合には、前述の作用効果が顕著に奏功されることとなる。すなわち、外ゴム円環部は、地表上の障害物に乗り上げた場合だけでなく、例えば、測定装置の荷重が車輪軸方向の片側に偏ってしまった場合等にも地表から離間することがあるため、この外ゴム円環部の外周面と地表との間には隙間が生じ易くなっている。
【００１２】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪では、前記導電性媒体は、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂であっても良い。
【００１３】
この場合、導電性媒体が、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂なので、ゴム円環部と地表との間の隙間に介在したときに、この導電性媒体に含まれる電解質水溶液を介して、ゴム円環部と地表との間を確実に電気的に接続することが可能になり、ゴム円環部と地表との間の接触抵抗が大きくなるのを確実に抑制することができる。
【００１４】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪では、前記環状空間に前記導電性媒体を供給する供給手段を備えていても良い。
【００１５】
この場合、前記供給手段を備えているので、環状空間から流出した分だけ、新たな導電性媒体を環状空間に供給することが可能になり、前述の作用効果を長期間にわたって確実に奏功させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪では、前記ゴム円環部の硬度Ｈｓは、６５以上７５以下であっても良い。
【００１７】
この場合、ゴム円環部の硬度（ＪＩＳ−Ａゴム硬度）Ｈｓが、６５以上７５以下となっているので、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。
すなわち、ゴム円環部の硬度Ｈｓが６５よりも小さいと、ゴム円環部に地表から径方向の内側に向けた力が加えられたときに、前記拡幅部が大きくなりすぎて、車輪軸方向で互いに隣り合うゴム円環部に形成された前記拡幅部同士が接触するおそれがある。この場合、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の内側に充填されている部分における径方向の外側に向けた移動が、過度に規制されるため、環状空間から導電性媒体が流出しにくくなり、導電性媒体を前記隙間に介在させることができない可能性がある。一方、ゴム円環部の硬度Ｈｓが７５よりも大きいと、前記拡幅部が形成されず、環状空間から導電性媒体が過度に流出するおそれがある。
【００１８】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪では、前記導電性媒体の粘度は、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっていても良い。
【００１９】
この場合、導電性媒体の粘度が、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっているので、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。
すなわち、導電性媒体の粘度が１０００ｍＰａ・ｓより小さい場合、導電性媒体が、環状空間から地表上に過度に流出するおそれがある。一方、導電性媒体の粘度が２０００ｍＰａ・ｓより大きい場合、導電性媒体が環状空間から流出しにくくなり、導電性媒体を前記隙間に介在させることができないおそれがある。
【００２０】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪は、車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪であって、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間に、導電性媒体を供給する供給手段を備えていることを特徴とする。
【００２１】
この発明においては、この集電車両が地表上を転動する前に、予め環状空間に導電性媒体を充填しておく。すると、この集電車輪が地表上を転動するときに、地表からゴム円環部に径方向の内側に向けた力が加えられることで、ゴム円環部の外周側部分が、径方向に圧縮され車輪軸方向に拡幅変形させられ、この外周側部分に拡幅部が形成される。これにより、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の外側に充填されている部分が、拡幅部によって径方向の外側に向けて押し込まれることとなる。
【００２２】
したがって、この集電車輪が地表上を転動するときに、例えば、ゴム円環部が地表上の障害物に乗り上げ、ゴム円環部の外周面と地表との間に大きな隙間が生じてしまった場合であっても、導電性媒体を環状空間から流出させて前記隙間に介在させることが可能になり、ゴム円環部と地表との間の接触抵抗が大きくなるのを抑制することができる。これにより、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。
【００２３】
また、前述のようにゴム円環部の外周側部分に前記拡幅部が形成されるので、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の内側に充填されている部分は、径方向の外側に向けた移動が前記拡幅部によって規制されることとなる。これにより、環状空間から導電性媒体が過度に流出するのを抑制することができる。
【００２４】
なお、供給手段によって、ゴム円環部のうち、車輪軸方向の両端に位置する外ゴム円環部を壁面の一部として画成される環状空間に導電性媒体が供給される場合には、前述の作用効果が顕著に奏功されることとなる。すなわち、外ゴム円環部は、地表上の障害物に乗り上げた場合だけでなく、例えば、測定装置の荷重が車輪軸方向の片側に偏ってしまった場合等にも地表から離間することがあるため、この外ゴム円環部の外周面と地表との間には隙間が生じ易くなっている。
【００２５】
また、本発明に係る塗膜損傷位置の探査装置は、地中に埋設された塗覆装鋼管の上方の地表上を走行しながら地表の電位差分布を測定し、この電位差分布に基づいて前記塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する塗膜損傷位置の探査装置であって、前記本発明に係る地表電位検出用の集電車輪が複数装着されていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、前記本発明に係る地表電位検出用の集電車輪が複数装着されているので、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表上の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。これにより、地表の電位差分布を測定することが可能になり、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置の探査を高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗膜損傷位置の探査車を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す探査車を構成する地表電位検出用の集電車輪の正面図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ断面矢視図である。
【図４】図２に示す集電車輪の作用を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る塗膜損傷位置の探査車（塗膜損傷位置の探査装置、測定装置）を説明する。
図１に示すように、塗膜損傷位置の探査車１（以下、単に探査車１という）は、車台２と、この車台２を支持するとともに地表Ｇの電位を検出する一対の地表電位検出用の集電車輪１０（以下、単に集電車輪１０という）と、これらの集電車輪１０内に挿通されるとともに集電車輪１０をその車輪軸Ｏ回りに回転可能に支持する一対の車軸部３と、車台２の底面に取り付けられるとともに一対の車軸部３を各別に支持する一対の軸支持部４と、一対の集電車輪１０が検出した地表Ｇの電位に基づいて地表Ｇの電位差分布を測定する測定部５と、を備えている。
【００３０】
一対の軸支持部４は、当該探査車１の走行方向に間隔をあけて配設されている。図２に示すように、軸支持部４は、上下方向に沿って延びる回転軸回りに回転可能に支持された上板部４ａと、上板部４ａの両側端から下方に向けて延びる一対の側板部４ｂと、を備え、全体として下方に向けて開口する正面視コ字状になるように、金属材料で形成されている。
【００３１】
なお図示の例では、車台２の底面には、絶縁板６が取り付けられ、この絶縁板６は、軸支持部４の上板部４ａに連結された縦軸７を前記回転軸回りに回転可能に支持している。これにより、軸支持部４の上板部４ａは、これらの絶縁板６および縦軸７を介して車台２と電気的に絶縁された状態で、かつ前記回転軸回りに回転可能に支持されている。
また、軸支持部４の側板部４ｂと測定部５とは、仲介配線８を介して電気的に接続されている。そして、一対の側板部４ｂ間に車軸部３が配置されており、車軸部３の両端は、これら一対の側板部４ｂに各別に固定されている。
測定部５は、例えばロックインアンプを備えていても良い。
【００３２】
集電車輪１０は、車輪軸Ｏ方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部１１、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士の間に挟み込まれる金属円環部（中間環部）１２、および金属円環部１２内に嵌合されるとともに車輪軸Ｏ方向の両側に開口するドラム部１３を有する車輪本体１４と、車輪本体１４を車輪軸Ｏ方向の両外側から挟み込む一対の外環部１５と、これらの外環部１５内に嵌合された状態で各別に固定されるとともに車軸部３に外嵌する一対の軸受部１６と、車輪本体１４および一対の外環部１５を車輪軸Ｏ方向の両外側から挟持する複数の挟持手段１７と、を備えている。
なお、これらのゴム円環部１１、金属円環部１２、ドラム部１３、外環部１５および軸受部１６それぞれの中心軸は、いずれ共通軸上に位置している。以下では、この共通軸を車輪軸Ｏといい、この車輪軸Ｏに直交する方向を径方向といい、この車輪軸Ｏに周回する方向を周方向という。
【００３３】
ゴム円環部１１は、車輪軸Ｏ方向に間隔をあけて３つ以上（図示の例では６つ）配置されている。また、ゴム円環部１１の硬度（ＪＩＳ−Ａゴム硬度）Ｈｓは、６５以上７５以下となっている。さらに、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士の間の間隔は、例えば２ｍｍ以上８ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍとなっている。
【００３４】
金属円環部１２は、例えば銅板に金メッキ処理が施されることで形成され、車輪軸Ｏ方向に複数（図示の例では５つ）配置されている。図３に示すように、金属円環部１２は、ゴム円環部１１の外周面よりも径方向の内側に位置し、つまり、金属円環部１２の外径は、ゴム円環部１１の外径よりも小さくなっている。また金属円環部１２の内径は、ゴム円環部１１の内径よりも小さくなっており、金属円環部１２の内周面には、周方向に間隔をあけて複数の溝部１２ａが形成されている。この溝部１２ａは、図２に示すように、各金属円環部１２の内周面において共通の周方向部分に形成されており、これらの溝部１２ａ内には、ドラム部１３の外周面に車輪軸Ｏ方向に沿って延設されたスペーサ部１３ａが嵌合されている。
【００３５】
ドラム部１３は、金属材料（例えばアルミニウム等）で形成されるとともに、その外周面が金属円環部１２の内周面に接触している。これにより、ドラム部１３を介して、複数の金属円環部１２が互いに電気的に接続されている。
ドラム部１３の車輪軸Ｏ方向の両端に位置する側壁部１３ｂの表面は、ゴム円環部１１のうち、車輪軸Ｏ方向の両端に位置する外ゴム円環部１１Ａにおいて車輪軸Ｏ方向の外側を向く面と、面一となっている。
【００３６】
外環部１５の外径は、ゴム円環部１１の外径よりも小さく、かつ金属円環部１２の外径よりも大きくなっており、ボルトによりドラム部１３の側壁部１３ｂに固定されている。
挟持手段１７は、ゴム円環部１１、金属円環部１２および外環部１５それぞれの共通の周方向部分に形成された貫通孔１７ａに挿通されるとともに一端部に頭部を有するボルト１７ｃと、このボルト１７ｃの他端部に螺着されたナット１７ｄと、を備え、周方向に間隔をあけて複数配設されている。これにより、ゴム円環部１１および金属円環部１２それぞれの表面が互いに車輪軸Ｏ方向に強固に押し付けられ、ゴム円環部１１と金属円環部１２との間の接触抵抗が低減されている。
【００３７】
そして本実施形態では、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士において互いに向かい合う面、および金属円環部１２の外周面で画成される環状空間１８には、導電性媒体１９が充填されている。図示の例では、導電性媒体１９は、全ての環状空間１８にその全周にわたって充填されているとともに、導電性媒体１９の導電率は、ゴム円環部１１の導電率よりも高くなっている。
【００３８】
導電性媒体１９は、探査車１が地表Ｇ上を走行してこの集電車輪１０が地表Ｇ上を転動するときに、遠心力により環状空間１８から外部に向けて飛散しない程度の粘性を具備しており、導電性媒体１９の粘度は、例えば、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっている。
導電性媒体１９は、例えば、電解質水溶液を吸水してゲル状をなす吸水性樹脂となっている。前記電解質水溶液としては、例えば、塩化ナトリウム水溶液などが挙げられ、前記吸水性樹脂としては、例えば、ビニルアルコール・アクリル酸塩共重合体が挙げられる。
【００３９】
また本実施形態では、この集電車輪１０は、環状空間１８に導電性媒体１９を供給する供給手段２０を備えている。供給手段２０は、ドラム部１３内に取り付けられるとともに、ゴム円環部１１に各別に形成されかつ環状空間１８に開口する供給路２１を通して、環状空間１８に導電性媒体１９を供給する。供給路２１は、周方向に間隔をあけて複数形成されており、供給手段２０は、周方向に間隔をあけた複数箇所から環状空間１８に導電性媒体１９を供給する。
【００４０】
図示の例では、供給手段２０は、ドラム部１３に着脱可能に取り付けられるとともに導電性媒体１９が収容されたタンク部２０ａと、タンク部２０ａと供給路２１とを連通する連通配管２０ｂと、連通配管２０ｂに配設されたバルブ部２０ｃと、タンク部２０ａ内の導電性媒体１９を連通配管２０ｂに圧送するポンプ部２０ｄと、バルブ部２０ｃおよびポンプ部２０ｄを制御する制御部２０ｅと、を備えている。
【００４１】
次に、以上のように構成された探査車１を用いて、地中に埋設された塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する方法について説明する。
まず、塗覆装鋼管と地中の接地局との間に交流電圧を印加して鋼管に電流を流す。
また、例えば車台２を走行方向に向けて押す等して、探査車１に、塗覆装鋼管の上方の地表Ｇ上を走行させる。この際、集電車輪１０は、地表Ｇ上を転動しながら、地表Ｇの電位を電気信号として検出する。
【００４２】
集電車輪１０が検出した電気信号は、金属円環部１２、ドラム部１３、軸受部１６、車軸部３、軸支持部４、および仲介配線８を介して測定部５に送出される。測定部５は、各集電車輪１０から送出された電気信号に基づいて、これらの集電車輪１０が接触している地表Ｇ間の電位差を測定する。したがって、探査車１に地表Ｇ上を走行させ続けることで、測定部５は、各集電車輪１０が接触している地表Ｇ間の電位差を測定し続けることが可能になり、塗覆装鋼管の上方の地表Ｇにおける電位差分布を測定することができる。そして測定部５は、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する。
【００４３】
ここで図４に示すように、この集電車輪１０が地表Ｇ上を転動するときに、地表Ｇからゴム円環部１１に径方向の内側に向けた力が加えられることで、ゴム円環部１１の外周側部分が、径方向に圧縮され車輪軸Ｏ方向に拡幅変形させられ、この外周側部分に拡幅部１１Ｂが形成される。これにより、導電性媒体１９のうち、環状空間１８において前記拡幅部１１Ｂよりも径方向の外側に充填されている部分が、拡幅部１１Ｂによって径方向の外側に向けて押し込まれることとなる。
したがって、この集電車輪１０が地表Ｇ上を転動するときに、例えば、ゴム円環部１１が地表Ｇ上の障害物に乗り上げ、ゴム円環部１１の外周面と地表Ｇとの間に大きな隙間が生じてしまった場合であっても、導電性媒体１９を環状空間１８から流出させて前記隙間に介在させることができる。
【００４４】
また本実施形態では、この際、環状空間１８から流出した分だけ、供給手段２０によって、新たな導電性媒体１９を環状空間１８に供給する。図示の例では、制御部２０ｅによって、ポンプ部２０ｄおよびバルブ部２０ｃを制御することで、供給量を調整しながら、環状空間１８に導電性媒体１９を供給する。なおこの際、導電性媒体１９の供給量を、環状空間１８から流出した分よりも多く供給して、導電性媒体１９を環状空間１８に充溢させても良い。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る探査車１に装着された集電車輪１０によれば、この集電車輪１０が地表Ｇ上を転動するときに、ゴム円環部１１の外周面と地表Ｇとの間に生じた隙間に導電性媒体１９を介在させることが可能になり、ゴム円環部１１と地表Ｇとの間の接触抵抗が大きくなるのを抑制することができる。これにより、地表Ｇ上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表Ｇの電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。
【００４６】
また、前述のようにゴム円環部１１の外周側部分に前記拡幅部１１Ｂが形成されるので、導電性媒体１９のうち、環状空間１８において前記拡幅部１１Ｂよりも径方向の内側に充填されている部分は、径方向の外側に向けた移動が前記拡幅部１１Ｂによって規制されることとなり、導電性媒体１９が環状空間１８から地表Ｇ上に過度に流出するのを抑制することができる。
【００４７】
また本実施形態のように、ゴム円環部１１のうち、外ゴム円環部１１Ａを壁面の一部として画成される環状空間１８に導電性媒体１９が充填されている場合には、前述の作用効果が顕著に奏功されることとなる。すなわち、外ゴム円環部１１Ａは、地表Ｇ上の障害物に乗り上げた場合だけでなく、例えば、探査車１の荷重が車輪軸Ｏ方向の片側に偏ってしまった場合等にも地表Ｇから離間することがあるため、この外ゴム円環部１１Ａの外周面と地表Ｇとの間には隙間が生じ易くなっている。
【００４８】
また、導電性媒体１９の粘度が、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっているので、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。
すなわち、導電性媒体１９の粘度が１０００ｍＰａ・ｓより小さい場合、導電性媒体１９が、環状空間１８から流出し易く地表Ｇ上に過度に流出するおそれがある。一方、導電性媒体１９の粘度が２０００ｍＰａ・ｓより大きい場合、導電性媒体１９が環状空間１８から流出しにくくなり、導電性媒体１９を前記隙間に介在させることができないおそれがある。
【００４９】
また、ゴム円環部１１の硬度Ｈｓが、６５以上７５以下となっているので、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。
すなわち、ゴム円環部１１の硬度Ｈｓが６５よりも小さいと、ゴム円環部１１に地表Ｇから径方向の内側に向けた力が加えられたときに、前記拡幅部１１Ｂが大きくなりすぎて、車輪軸Ｏ方向で互いに隣り合うゴム円環部１１に形成された前記拡幅部１１Ｂ同士が接触するおそれがある。この場合、導電性媒体１９のうち、環状空間１８において前記拡幅部１１Ｂよりも径方向の内側に充填されている部分における径方向の外側に向けた移動が、過度に規制されるため、環状空間１８から導電性媒体１９が流出しにくくなり、導電性媒体１９を前記隙間に介在させることができない可能性がある。一方、ゴム円環部１１の硬度Ｈｓが７５よりも大きいと、前記拡幅部１１Ｂが形成されず、環状空間１８から導電性媒体１９が過度に流出するおそれがある。
【００５０】
また、導電性媒体１９が、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂なので、ゴム円環部１１と地表Ｇとの間の隙間に介在したときに、この導電性媒体１９に含まれる電解質水溶液を介して、ゴム円環部１１と地表Ｇとの間を確実に電気的に接続することが可能になり、ゴム円環部１１と地表Ｇとの間の接触抵抗が大きくなるのを確実に抑制することができる。
【００５１】
また、前記供給手段２０を備えているので、環状空間１８から流出した分だけ、新たな導電性媒体１９を環状空間１８に供給することが可能になり、前述の作用効果を長期間にわたって確実に奏功させることができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る探査車１によれば、前記集電車輪１０が複数装着されているので、地表Ｇ上の凹凸形状や探査車１の走行速度によらず、地表Ｇ上の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。これにより、地表Ｇの電位差分布を測定することが可能になり、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置の探査を高精度に行うことができる。
【００５３】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、集電車輪１０は、スペーサ部１３ａ、外環部１５、挟持手段１７を備えていなくても良い。
また、前記実施形態では、集電車輪１０は、車軸部３に回転可能に支持されるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、集電車輪１０が車軸部３に固定されるとともに、車軸部３が軸支持部４に車輪軸Ｏ回りに回転可能に支持されていても良い。
【００５４】
また、前記実施形態では、金属円環部１２が、車軸方向に複数配置されているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、２つのゴム円環部１１の間に１つの金属円環部１２が挟み込まれた構成であっても良い。
さらに、前記実施形態では、複数の金属円環部１２は、ドラム部１３を介して互いに電気的に接続されているものとしたが、これに限られるものではなく、例えば、導電性の高い金などで形成された導線によって互いに連結されることで、互いに電気的に接続されていても良い。
さらにまた、前記実施形態では、中間環部として金属円環部１２を採用したが、中間環部は金属材料で形成されていなくても良い。さらに、中間環部は、環状であれば、円環状でなくても良い。
【００５５】
また、集電車輪１０が供給手段２０を備えている場合、環状空間１８には予め導電性媒体１９が充填されていなくても良い。この場合、例えば、探査車１が走行を開始する前に、供給手段２０により環状空間１８に導電性媒体１９を充填し、その後、探査車１を走行させれば良い。
さらに、供給手段２０はなくても良い。この場合、探査車１を走行させるときに、作業者が環状空間１８に導電性媒体１９を供給しても良い。
さらにまた、探査車１が、供給手段２０を備えていて良い。この場合例えば、供給手段は、環状空間１８に導電性媒体１９を各別に供給する供給管を備えていても良い。
【００５６】
また、前記実施形態では、導電性媒体１９は、ゴム円環部１１よりも導電性が高くなっているものとしたが、これに限られるものではない。
さらに、前記実施形態では、導電性媒体１９は、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂であるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、単なる水を吸水した吸水性樹脂であったり、ゲル状の導電性高分子などであったりしても良い。
【００５７】
また、前記実施形態では、探査車１に一対の集電車輪１０が備えられているものとしたが、これに限られるものではなく、３つ以上の集電車輪１０が備えられていても良い。さらに例えば、探査車１に、この集電車輪１０とは異なる走行専用の車輪を備えさせ、探査車１を走行させるものの地表Ｇの電位を検出する必要がない際に、これらの集電車輪１０を上昇させるような構成としても良い。
【００５８】
また、前記実施形態では、塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する探査車１に装着された集電車輪１０について説明したが、地表Ｇの電位差分布を測定する測定装置に装着される集電車輪１０であれば、これに限られるものではない。
【００５９】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
Ｇ 地表
Ｏ 車輪軸
１ 塗膜損傷位置の探査車（塗膜損傷位置の探査装置、測定装置）
１０ 集電車輪
１１ ゴム円環部
１２ 金属円環部（中間環部）
１８ 環状空間
１９ 導電性媒体
２０ 供給手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、地中に埋設されたガス導管などの塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を地上から電気的に探査する塗膜損傷位置の探査装置に装着される地表電位検出用の集電車輪、塗膜損傷位置の探査装置、および地表の電位検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地中に埋設された塗覆装鋼管の上方の地表上を走行しながら地表の電位差分布を測定し、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する塗膜損傷位置の探査装置が知られている。この探査装置には、地表電位検出用の集電車輪が２つ装着され、これら２つの集電車輪が検出した地表の電位から地表の電位差分布を測定している。
ここで、この種の地表電位検出用の集電車輪として、例えば下記特許文献１に示されるような、車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、車輪軸方向で隣り合うゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともにゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備える構成が知られている。この集電車輪は、探査装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する。この際、ゴム円環体の外周面が、地表上の凹凸形状に合わせて弾性変形して地表に接触し続けることで、地表上の電位を連続した範囲にわたって検出し続けることができる。
これにより、前記探査装置は、地表の電位差分布を測定することが可能になり、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置の探査を高精度に行うことができる。
ところで前記探査装置は、例えば、塗覆装鋼管の一種であるガス導管などが埋設された一般道路や私有地など、多様に舗装された地表上を走行する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２４９０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の地表電位検出用の集電車輪では、例えば砂利道など、凹凸が多い地表上で電位の検出を行うときに、探査装置の走行速度を高くすると、地表の電位を連続した範囲にわたって検出できなくなるおそれがあった。すなわち、例えば、ゴム円環部が地表上の小石などの障害物に乗り上げたときに、ゴム円環体の外周面が、地表上の凹凸形状に合わせて弾性変形する前に、集電車輪がその地点を通過してしまうおそれがあった。この場合、ゴム円環部の外周面と地表との間に大きな隙間が生じることで、ゴム円環部と地表との間の接触抵抗が大きくなり、地表の電位を検出できない可能性があった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる地表電位検出用の集電車輪、塗膜損傷位置の探査装置、および地表の電位検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る地表電位検出用の集電車輪は、車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪であって、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間には、導電性媒体が充填されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る地表の電位検出方法は、車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪を用いて地表の電位を検出する地表の電位検出方法であって、前記集電車輪が地表上を転動するときに、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間に、導電性媒体を充填することを特徴とする。
【０００８】
これらの発明においては、この集電車輪が地表上を転動するときに、地表からゴム円環部に径方向の内側に向けた力が加えられることで、ゴム円環部の外周側部分が、径方向に圧縮され車輪軸方向に拡幅変形させられて、この外周側部分に拡幅部が形成される。これにより、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の外側に充填されている部分が、拡幅部によって径方向の外側に向けて押し込まれることとなる。
【０００９】
したがって、この集電車輪が地表上を転動するときに、例えば、ゴム円環部が地表上の障害物に乗り上げ、ゴム円環部の外周面と地表との間に大きな隙間が生じてしまった場合であっても、導電性媒体を環状空間から流出させて前記隙間に介在させることが可能になり、ゴム円環部と地表との間の接触抵抗が大きくなるのを抑制することができる。これにより、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。
【００１０】
また、前述のようにゴム円環部の外周側部分に前記拡幅部が形成されるので、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の内側に充填されている部分は、径方向の外側に向けた移動が前記拡幅部によって規制されることとなる。これにより、環状空間から導電性媒体が過度に流出するのを抑制することができる。
【００１１】
なお、ゴム円環部のうち、車輪軸方向の両端に位置する外ゴム円環部を壁面の一部として画成される環状空間に導電性媒体が充填されている場合には、前述の作用効果が顕著に奏功されることとなる。すなわち、外ゴム円環部は、地表上の障害物に乗り上げた場合だけでなく、例えば、測定装置の荷重が車輪軸方向の片側に偏ってしまった場合等にも地表から離間することがあるため、この外ゴム円環部の外周面と地表との間には隙間が生じ易くなっている。
【００１２】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪では、前記導電性媒体は、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂であっても良い。
【００１３】
この場合、導電性媒体が、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂なので、ゴム円環部と地表との間の隙間に介在したときに、この導電性媒体に含まれる電解質水溶液を介して、ゴム円環部と地表との間を確実に電気的に接続することが可能になり、ゴム円環部と地表との間の接触抵抗が大きくなるのを確実に抑制することができる。
【００１４】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪では、前記環状空間に前記導電性媒体を供給する供給手段を備えていても良い。
【００１５】
この場合、前記供給手段を備えているので、環状空間から流出した分だけ、新たな導電性媒体を環状空間に供給することが可能になり、前述の作用効果を長期間にわたって確実に奏功させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪では、前記ゴム円環部の硬度Ｈｓは、６５以上７５以下であっても良い。
【００１７】
この場合、ゴム円環部の硬度（ＪＩＳ−Ａゴム硬度）Ｈｓが、６５以上７５以下となっているので、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。
すなわち、ゴム円環部の硬度Ｈｓが６５よりも小さいと、ゴム円環部に地表から径方向の内側に向けた力が加えられたときに、前記拡幅部が大きくなりすぎて、車輪軸方向で互いに隣り合うゴム円環部に形成された前記拡幅部同士が接触するおそれがある。この場合、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の内側に充填されている部分における径方向の外側に向けた移動が、過度に規制されるため、環状空間から導電性媒体が流出しにくくなり、導電性媒体を前記隙間に介在させることができない可能性がある。一方、ゴム円環部の硬度Ｈｓが７５よりも大きいと、前記拡幅部が形成されず、環状空間から導電性媒体が過度に流出するおそれがある。
【００１８】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪では、前記導電性媒体の粘度は、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっていても良い。
【００１９】
この場合、導電性媒体の粘度が、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっているので、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。
すなわち、導電性媒体の粘度が１０００ｍＰａ・ｓより小さい場合、導電性媒体が、環状空間から地表上に過度に流出するおそれがある。一方、導電性媒体の粘度が２０００ｍＰａ・ｓより大きい場合、導電性媒体が環状空間から流出しにくくなり、導電性媒体を前記隙間に介在させることができないおそれがある。
【００２０】
また、本発明に係る地表電位検出用の集電車輪は、車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪であって、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間に、導電性媒体を供給する供給手段を備えていることを特徴とする。
【００２１】
この発明においては、この集電車両が地表上を転動する前に、予め環状空間に導電性媒体を充填しておく。すると、この集電車輪が地表上を転動するときに、地表からゴム円環部に径方向の内側に向けた力が加えられることで、ゴム円環部の外周側部分が、径方向に圧縮され車輪軸方向に拡幅変形させられ、この外周側部分に拡幅部が形成される。これにより、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の外側に充填されている部分が、拡幅部によって径方向の外側に向けて押し込まれることとなる。
【００２２】
したがって、この集電車輪が地表上を転動するときに、例えば、ゴム円環部が地表上の障害物に乗り上げ、ゴム円環部の外周面と地表との間に大きな隙間が生じてしまった場合であっても、導電性媒体を環状空間から流出させて前記隙間に介在させることが可能になり、ゴム円環部と地表との間の接触抵抗が大きくなるのを抑制することができる。これにより、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。
【００２３】
また、前述のようにゴム円環部の外周側部分に前記拡幅部が形成されるので、導電性媒体のうち、環状空間において前記拡幅部よりも径方向の内側に充填されている部分は、径方向の外側に向けた移動が前記拡幅部によって規制されることとなる。これにより、環状空間から導電性媒体が過度に流出するのを抑制することができる。
【００２４】
なお、供給手段によって、ゴム円環部のうち、車輪軸方向の両端に位置する外ゴム円環部を壁面の一部として画成される環状空間に導電性媒体が供給される場合には、前述の作用効果が顕著に奏功されることとなる。すなわち、外ゴム円環部は、地表上の障害物に乗り上げた場合だけでなく、例えば、測定装置の荷重が車輪軸方向の片側に偏ってしまった場合等にも地表から離間することがあるため、この外ゴム円環部の外周面と地表との間には隙間が生じ易くなっている。
【００２５】
また、本発明に係る塗膜損傷位置の探査装置は、地中に埋設された塗覆装鋼管の上方の地表上を走行しながら地表の電位差分布を測定し、この電位差分布に基づいて前記塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する塗膜損傷位置の探査装置であって、前記本発明に係る地表電位検出用の集電車輪が複数装着されていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、前記本発明に係る地表電位検出用の集電車輪が複数装着されているので、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表上の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。これにより、地表の電位差分布を測定することが可能になり、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置の探査を高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、地表上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗膜損傷位置の探査車を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す探査車を構成する地表電位検出用の集電車輪の正面図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ断面矢視図である。
【図４】図２に示す集電車輪の作用を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る塗膜損傷位置の探査車（塗膜損傷位置の探査装置、測定装置）を説明する。
図１に示すように、塗膜損傷位置の探査車１（以下、単に探査車１という）は、車台２と、この車台２を支持するとともに地表Ｇの電位を検出する一対の地表電位検出用の集電車輪１０（以下、単に集電車輪１０という）と、これらの集電車輪１０内に挿通されるとともに集電車輪１０をその車輪軸Ｏ回りに回転可能に支持する一対の車軸部３と、車台２の底面に取り付けられるとともに一対の車軸部３を各別に支持する一対の軸支持部４と、一対の集電車輪１０が検出した地表Ｇの電位に基づいて地表Ｇの電位差分布を測定する測定部５と、を備えている。
【００３０】
一対の軸支持部４は、当該探査車１の走行方向に間隔をあけて配設されている。図２に示すように、軸支持部４は、上下方向に沿って延びる回転軸回りに回転可能に支持された上板部４ａと、上板部４ａの両側端から下方に向けて延びる一対の側板部４ｂと、を備え、全体として下方に向けて開口する正面視コ字状になるように、金属材料で形成されている。
【００３１】
なお図示の例では、車台２の底面には、絶縁板６が取り付けられ、この絶縁板６は、軸支持部４の上板部４ａに連結された縦軸７を前記回転軸回りに回転可能に支持している。これにより、軸支持部４の上板部４ａは、これらの絶縁板６および縦軸７を介して車台２と電気的に絶縁された状態で、かつ前記回転軸回りに回転可能に支持されている。
また、軸支持部４の側板部４ｂと測定部５とは、仲介配線８を介して電気的に接続されている。そして、一対の側板部４ｂ間に車軸部３が配置されており、車軸部３の両端は、これら一対の側板部４ｂに各別に固定されている。
測定部５は、例えばロックインアンプを備えていても良い。
【００３２】
集電車輪１０は、車輪軸Ｏ方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部１１、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士の間に挟み込まれる金属円環部（中間環部）１２、および金属円環部１２内に嵌合されるとともに車輪軸Ｏ方向の両側に開口するドラム部１３を有する車輪本体１４と、車輪本体１４を車輪軸Ｏ方向の両外側から挟み込む一対の外環部１５と、これらの外環部１５内に嵌合された状態で各別に固定されるとともに車軸部３に外嵌する一対の軸受部１６と、車輪本体１４および一対の外環部１５を車輪軸Ｏ方向の両外側から挟持する複数の挟持手段１７と、を備えている。
なお、これらのゴム円環部１１、金属円環部１２、ドラム部１３、外環部１５および軸受部１６それぞれの中心軸は、いずれ共通軸上に位置している。以下では、この共通軸を車輪軸Ｏといい、この車輪軸Ｏに直交する方向を径方向といい、この車輪軸Ｏに周回する方向を周方向という。
【００３３】
ゴム円環部１１は、車輪軸Ｏ方向に間隔をあけて３つ以上（図示の例では６つ）配置されている。また、ゴム円環部１１の硬度（ＪＩＳ−Ａゴム硬度）Ｈｓは、６５以上７５以下となっている。さらに、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士の間の間隔は、例えば２ｍｍ以上８ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍとなっている。
【００３４】
金属円環部１２は、例えば銅板に金メッキ処理が施されることで形成され、車輪軸Ｏ方向に複数（図示の例では５つ）配置されている。図３に示すように、金属円環部１２は、ゴム円環部１１の外周面よりも径方向の内側に位置し、つまり、金属円環部１２の外径は、ゴム円環部１１の外径よりも小さくなっている。また金属円環部１２の内径は、ゴム円環部１１の内径よりも小さくなっており、金属円環部１２の内周面には、周方向に間隔をあけて複数の溝部１２ａが形成されている。この溝部１２ａは、図２に示すように、各金属円環部１２の内周面において共通の周方向部分に形成されており、これらの溝部１２ａ内には、ドラム部１３の外周面に車輪軸Ｏ方向に沿って延設されたスペーサ部１３ａが嵌合されている。
【００３５】
ドラム部１３は、金属材料（例えばアルミニウム等）で形成されるとともに、その外周面が金属円環部１２の内周面に接触している。これにより、ドラム部１３を介して、複数の金属円環部１２が互いに電気的に接続されている。
ドラム部１３の車輪軸Ｏ方向の両端に位置する側壁部１３ｂの表面は、ゴム円環部１１のうち、車輪軸Ｏ方向の両端に位置する外ゴム円環部１１Ａにおいて車輪軸Ｏ方向の外側を向く面と、面一となっている。
【００３６】
外環部１５の外径は、ゴム円環部１１の外径よりも小さく、かつ金属円環部１２の外径よりも大きくなっており、ボルトによりドラム部１３の側壁部１３ｂに固定されている。
挟持手段１７は、ゴム円環部１１、金属円環部１２および外環部１５それぞれの共通の周方向部分に形成された貫通孔１７ａに挿通されるとともに一端部に頭部を有するボルト１７ｃと、このボルト１７ｃの他端部に螺着されたナット１７ｄと、を備え、周方向に間隔をあけて複数配設されている。これにより、ゴム円環部１１および金属円環部１２それぞれの表面が互いに車輪軸Ｏ方向に強固に押し付けられ、ゴム円環部１１と金属円環部１２との間の接触抵抗が低減されている。
【００３７】
そして本実施形態では、車輪軸Ｏ方向で隣り合うゴム円環部１１同士において互いに向かい合う面、および金属円環部１２の外周面で画成される環状空間１８には、導電性媒体１９が充填されている。図示の例では、導電性媒体１９は、全ての環状空間１８にその全周にわたって充填されているとともに、導電性媒体１９の導電率は、ゴム円環部１１の導電率よりも高くなっている。
【００３８】
導電性媒体１９は、探査車１が地表Ｇ上を走行してこの集電車輪１０が地表Ｇ上を転動するときに、遠心力により環状空間１８から外部に向けて飛散しない程度の粘性を具備しており、導電性媒体１９の粘度は、例えば、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっている。
導電性媒体１９は、例えば、電解質水溶液を吸水してゲル状をなす吸水性樹脂となっている。前記電解質水溶液としては、例えば、塩化ナトリウム水溶液などが挙げられ、前記吸水性樹脂としては、例えば、ビニルアルコール・アクリル酸塩共重合体が挙げられる。
【００３９】
また本実施形態では、この集電車輪１０は、環状空間１８に導電性媒体１９を供給する供給手段２０を備えている。供給手段２０は、ドラム部１３内に取り付けられるとともに、ゴム円環部１１に各別に形成されかつ環状空間１８に開口する供給路２１を通して、環状空間１８に導電性媒体１９を供給する。供給路２１は、周方向に間隔をあけて複数形成されており、供給手段２０は、周方向に間隔をあけた複数箇所から環状空間１８に導電性媒体１９を供給する。
【００４０】
図示の例では、供給手段２０は、ドラム部１３に着脱可能に取り付けられるとともに導電性媒体１９が収容されたタンク部２０ａと、タンク部２０ａと供給路２１とを連通する連通配管２０ｂと、連通配管２０ｂに配設されたバルブ部２０ｃと、タンク部２０ａ内の導電性媒体１９を連通配管２０ｂに圧送するポンプ部２０ｄと、バルブ部２０ｃおよびポンプ部２０ｄを制御する制御部２０ｅと、を備えている。
【００４１】
次に、以上のように構成された探査車１を用いて、地中に埋設された塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する方法について説明する。
まず、塗覆装鋼管と地中の接地局との間に交流電圧を印加して鋼管に電流を流す。
また、例えば車台２を走行方向に向けて押す等して、探査車１に、塗覆装鋼管の上方の地表Ｇ上を走行させる。この際、集電車輪１０は、地表Ｇ上を転動しながら、地表Ｇの電位を電気信号として検出する。
【００４２】
集電車輪１０が検出した電気信号は、金属円環部１２、ドラム部１３、軸受部１６、車軸部３、軸支持部４、および仲介配線８を介して測定部５に送出される。測定部５は、各集電車輪１０から送出された電気信号に基づいて、これらの集電車輪１０が接触している地表Ｇ間の電位差を測定する。したがって、探査車１に地表Ｇ上を走行させ続けることで、測定部５は、各集電車輪１０が接触している地表Ｇ間の電位差を測定し続けることが可能になり、塗覆装鋼管の上方の地表Ｇにおける電位差分布を測定することができる。そして測定部５は、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する。
【００４３】
ここで図４に示すように、この集電車輪１０が地表Ｇ上を転動するときに、地表Ｇからゴム円環部１１に径方向の内側に向けた力が加えられることで、ゴム円環部１１の外周側部分が、径方向に圧縮され車輪軸Ｏ方向に拡幅変形させられ、この外周側部分に拡幅部１１Ｂが形成される。これにより、導電性媒体１９のうち、環状空間１８において前記拡幅部１１Ｂよりも径方向の外側に充填されている部分が、拡幅部１１Ｂによって径方向の外側に向けて押し込まれることとなる。
したがって、この集電車輪１０が地表Ｇ上を転動するときに、例えば、ゴム円環部１１が地表Ｇ上の障害物に乗り上げ、ゴム円環部１１の外周面と地表Ｇとの間に大きな隙間が生じてしまった場合であっても、導電性媒体１９を環状空間１８から流出させて前記隙間に介在させることができる。
【００４４】
また本実施形態では、この際、環状空間１８から流出した分だけ、供給手段２０によって、新たな導電性媒体１９を環状空間１８に供給する。図示の例では、制御部２０ｅによって、ポンプ部２０ｄおよびバルブ部２０ｃを制御することで、供給量を調整しながら、環状空間１８に導電性媒体１９を供給する。なおこの際、導電性媒体１９の供給量を、環状空間１８から流出した分よりも多く供給して、導電性媒体１９を環状空間１８に充溢させても良い。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る探査車１に装着された集電車輪１０によれば、この集電車輪１０が地表Ｇ上を転動するときに、ゴム円環部１１の外周面と地表Ｇとの間に生じた隙間に導電性媒体１９を介在させることが可能になり、ゴム円環部１１と地表Ｇとの間の接触抵抗が大きくなるのを抑制することができる。これにより、地表Ｇ上の凹凸形状や測定装置の走行速度によらず、地表Ｇの電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。
【００４６】
また、前述のようにゴム円環部１１の外周側部分に前記拡幅部１１Ｂが形成されるので、導電性媒体１９のうち、環状空間１８において前記拡幅部１１Ｂよりも径方向の内側に充填されている部分は、径方向の外側に向けた移動が前記拡幅部１１Ｂによって規制されることとなり、導電性媒体１９が環状空間１８から地表Ｇ上に過度に流出するのを抑制することができる。
【００４７】
また本実施形態のように、ゴム円環部１１のうち、外ゴム円環部１１Ａを壁面の一部として画成される環状空間１８に導電性媒体１９が充填されている場合には、前述の作用効果が顕著に奏功されることとなる。すなわち、外ゴム円環部１１Ａは、地表Ｇ上の障害物に乗り上げた場合だけでなく、例えば、探査車１の荷重が車輪軸Ｏ方向の片側に偏ってしまった場合等にも地表Ｇから離間することがあるため、この外ゴム円環部１１Ａの外周面と地表Ｇとの間には隙間が生じ易くなっている。
【００４８】
また、導電性媒体１９の粘度が、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっているので、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。
すなわち、導電性媒体１９の粘度が１０００ｍＰａ・ｓより小さい場合、導電性媒体１９が、環状空間１８から流出し易く地表Ｇ上に過度に流出するおそれがある。一方、導電性媒体１９の粘度が２０００ｍＰａ・ｓより大きい場合、導電性媒体１９が環状空間１８から流出しにくくなり、導電性媒体１９を前記隙間に介在させることができないおそれがある。
【００４９】
また、ゴム円環部１１の硬度Ｈｓが、６５以上７５以下となっているので、前述の作用効果を確実に奏功させることができる。
すなわち、ゴム円環部１１の硬度Ｈｓが６５よりも小さいと、ゴム円環部１１に地表Ｇから径方向の内側に向けた力が加えられたときに、前記拡幅部１１Ｂが大きくなりすぎて、車輪軸Ｏ方向で互いに隣り合うゴム円環部１１に形成された前記拡幅部１１Ｂ同士が接触するおそれがある。この場合、導電性媒体１９のうち、環状空間１８において前記拡幅部１１Ｂよりも径方向の内側に充填されている部分における径方向の外側に向けた移動が、過度に規制されるため、環状空間１８から導電性媒体１９が流出しにくくなり、導電性媒体１９を前記隙間に介在させることができない可能性がある。一方、ゴム円環部１１の硬度Ｈｓが７５よりも大きいと、前記拡幅部１１Ｂが形成されず、環状空間１８から導電性媒体１９が過度に流出するおそれがある。
【００５０】
また、導電性媒体１９が、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂なので、ゴム円環部１１と地表Ｇとの間の隙間に介在したときに、この導電性媒体１９に含まれる電解質水溶液を介して、ゴム円環部１１と地表Ｇとの間を確実に電気的に接続することが可能になり、ゴム円環部１１と地表Ｇとの間の接触抵抗が大きくなるのを確実に抑制することができる。
【００５１】
また、前記供給手段２０を備えているので、環状空間１８から流出した分だけ、新たな導電性媒体１９を環状空間１８に供給することが可能になり、前述の作用効果を長期間にわたって確実に奏功させることができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る探査車１によれば、前記集電車輪１０が複数装着されているので、地表Ｇ上の凹凸形状や探査車１の走行速度によらず、地表Ｇ上の電位を連続した範囲にわたって確実に検出することができる。これにより、地表Ｇの電位差分布を測定することが可能になり、この電位差分布に基づいて塗覆装鋼管の塗膜損傷位置の探査を高精度に行うことができる。
【００５３】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、集電車輪１０は、スペーサ部１３ａ、外環部１５、挟持手段１７を備えていなくても良い。
また、前記実施形態では、集電車輪１０は、車軸部３に回転可能に支持されるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、集電車輪１０が車軸部３に固定されるとともに、車軸部３が軸支持部４に車輪軸Ｏ回りに回転可能に支持されていても良い。
【００５４】
また、前記実施形態では、金属円環部１２が、車軸方向に複数配置されているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、２つのゴム円環部１１の間に１つの金属円環部１２が挟み込まれた構成であっても良い。
さらに、前記実施形態では、複数の金属円環部１２は、ドラム部１３を介して互いに電気的に接続されているものとしたが、これに限られるものではなく、例えば、導電性の高い金などで形成された導線によって互いに連結されることで、互いに電気的に接続されていても良い。
さらにまた、前記実施形態では、中間環部として金属円環部１２を採用したが、中間環部は金属材料で形成されていなくても良い。さらに、中間環部は、環状であれば、円環状でなくても良い。
【００５５】
また、集電車輪１０が供給手段２０を備えている場合、環状空間１８には予め導電性媒体１９が充填されていなくても良い。この場合、例えば、探査車１が走行を開始する前に、供給手段２０により環状空間１８に導電性媒体１９を充填し、その後、探査車１を走行させれば良い。
さらに、供給手段２０はなくても良い。この場合、探査車１を走行させるときに、作業者が環状空間１８に導電性媒体１９を供給しても良い。
さらにまた、探査車１が、供給手段２０を備えていて良い。この場合例えば、供給手段は、環状空間１８に導電性媒体１９を各別に供給する供給管を備えていても良い。
【００５６】
また、前記実施形態では、導電性媒体１９は、ゴム円環部１１よりも導電性が高くなっているものとしたが、これに限られるものではない。
さらに、前記実施形態では、導電性媒体１９は、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂であるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、単なる水を吸水した吸水性樹脂であったり、ゲル状の導電性高分子などであったりしても良い。
【００５７】
また、前記実施形態では、探査車１に一対の集電車輪１０が備えられているものとしたが、これに限られるものではなく、３つ以上の集電車輪１０が備えられていても良い。さらに例えば、探査車１に、この集電車輪１０とは異なる走行専用の車輪を備えさせ、探査車１を走行させるものの地表Ｇの電位を検出する必要がない際に、これらの集電車輪１０を上昇させるような構成としても良い。
【００５８】
また、前記実施形態では、塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する探査車１に装着された集電車輪１０について説明したが、地表Ｇの電位差分布を測定する測定装置に装着される集電車輪１０であれば、これに限られるものではない。
【００５９】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
Ｇ 地表
Ｏ 車輪軸
１ 塗膜損傷位置の探査車（塗膜損傷位置の探査装置、測定装置）
１０ 集電車輪
１１ ゴム円環部
１２ 金属円環部（中間環部）
１８ 環状空間
１９ 導電性媒体
２０ 供給手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、
地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪であって、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間には、導電性媒体が充填されていることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項２】
請求項１記載の地表電位検出用の集電車輪であって、
前記導電性媒体は、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂であることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の地表電位検出用の集電車輪であって、
前記環状空間に前記導電性媒体を供給する供給手段を備えていることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の地表電位検出用の集電車輪であって、
前記ゴム円環部の硬度Ｈｓは、６５以上７５以下であることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の地表電位検出用の集電車輪であって、
前記導電性媒体の粘度は、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっていることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項６】
車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、
地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪であって、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間に、導電性媒体を供給する供給手段を備えていることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項７】
地中に埋設された塗覆装鋼管の上方の地表上を走行しながら地表の電位差分布を測定し、この電位差分布に基づいて前記塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する塗膜損傷位置の探査装置であって、
請求項１から６のいずれか１項に記載の地表電位検出用の集電車輪が複数装着されていることを特徴とする塗膜損傷位置の探査装置。
【請求項８】
車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、
地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪を用いて地表の電位を検出する地表の電位検出方法であって、
前記集電車輪が地表上を転動するときに、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間に、導電性媒体を充填することを特徴とする地表の電位検出方法。
【請求項１】
車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、
地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪であって、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間には、導電性媒体が充填されていることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項２】
請求項１記載の地表電位検出用の集電車輪であって、
前記導電性媒体は、電解質水溶液を吸水した吸水性樹脂であることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の地表電位検出用の集電車輪であって、
前記環状空間に前記導電性媒体を供給する供給手段を備えていることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の地表電位検出用の集電車輪であって、
前記ゴム円環部の硬度Ｈｓは、６５以上７５以下であることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の地表電位検出用の集電車輪であって、
前記導電性媒体の粘度は、１０００ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下となっていることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項６】
車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、
地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪であって、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間に、導電性媒体を供給する供給手段を備えていることを特徴とする地表電位検出用の集電車輪。
【請求項７】
地中に埋設された塗覆装鋼管の上方の地表上を走行しながら地表の電位差分布を測定し、この電位差分布に基づいて前記塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を探査する塗膜損傷位置の探査装置であって、
請求項１から６のいずれか１項に記載の地表電位検出用の集電車輪が複数装着されていることを特徴とする塗膜損傷位置の探査装置。
【請求項８】
車輪軸方向に互いに間隔をあけて複数配置された導電性のゴム円環部と、
車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士の間に挟み込まれるとともに前記ゴム円環部の外周面よりも径方向の内側に位置する中間環部と、を備え、
地表の電位差分布を測定する測定装置に装着され、該測定装置が地表上を走行するときに地表上を転動し、前記ゴム円環部の外周面が地表に接触することで地表の電位を検出する地表電位検出用の集電車輪を用いて地表の電位を検出する地表の電位検出方法であって、
前記集電車輪が地表上を転動するときに、車輪軸方向で隣り合う前記ゴム円環部同士において互いに向かい合う面、および前記中間環部の外周面で画成される環状空間に、導電性媒体を充填することを特徴とする地表の電位検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１４５２５６（Ｐ２０１１−１４５２５６Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８２２５（Ｐ２０１０−８２２５）
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（５００１７１８１１）日鉄パイプライン株式会社 (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（５００１７１８１１）日鉄パイプライン株式会社 (34)
【Ｆターム（参考）】
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