JP3473682B2 - 埋設物の検出素子及びこれを用いた検出装置 - Google Patents

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
ガス管、上水道管、下水道管、ケーブル管、光ファイバ
管などの各種の金属管や金属製物体などの埋設物、又は
岩石、岩盤、コンクリートなどを破砕又は爆破するため
に所定の場所に装填された破砕薬又は爆薬等の埋設物を
地上から検出するためにその埋設物とともに埋設される
埋設物の検出素子及びこれを用いた埋設物の検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の埋設した金属管は長期間使用さ
れた後、補修又は交換されることがある。このときの工
事に際しては地上から埋設した金属管の位置を正確に探
し当てて土砂などを掘り起す必要がある。従来、この金
属管検出用マーカーは円柱状のフェライトとこのフェラ
イトに巻かれたアンテナコイルとこのアンテナコイルの
両端に接続されたコンデンサにより構成される。アンテ
ナコイルとコンデンサは共振回路を形成し、フェライト
とアンテナコイルとコンデンサは絶縁性ケースに収容さ
れる。金属管検出用マーカーを金属管とともに金属管の
要所に埋設した後、後日工事の際に地上から専用の検出
装置を用いて特定周波数の電波を送信して共振回路を共
振させ、その共振した電波を受信することにより、マー
カーを検出し、当該金属管の位置を探知している。金属
管が鋳鉄管、鋼管などの磁性体である場合には、こうし
た管体の外面に上記金属管検出用マーカーを直接又は極
めて近い場所に取付けると、このマーカーの共振回路の
自己インダクタンスが変化してその共振周波数が変わっ
てしまい、かつコイルのＱ値が大きく低下して、正確に
マーカーを検出できなくなる。このため、上記マーカー
は上記金属管を検出するための使用に際して管の口径以
上に離して埋められる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、金属管から離
れた位置にマーカーを埋設する場合には、マーカーの埋
設位置やマーカーのコイルの軸線が作業者によってばら
つき、検出誤差を大きくなることがある。また埋設後に
他の工事が行われたときなどに、マーカーが破損した
り、マーカー自体が移動したりすることがあり、上記従
来の金属管検出用マーカーはこうした場合に金属管を検
出できない不具合があった。一方、埋設物が、岩石、岩
盤、コンクリートなどに穿たれた孔の中に装填された破
砕薬又は爆薬である場合には、破砕薬又は爆薬を発破さ
せた後で土砂、岩石などのずりを除去する作業の安全性
を確保するためにも、不発で残留する破砕薬又は爆薬を
正確に検出又は探知することが必要である。

【０００４】本発明の目的は、金属管などの埋設物に一
体的に取付けても共振周波数やコイルのＱ値が変化せ
ず、正確に金属体を検出し得る埋設物の検出素子及びこ
れを用いた検出装置を提供することにある。本発明の別
の目的は、当該金属体以外の物品の掘り起し工事が行わ
れたときにも破損や移動の恐れが殆どない埋設物の検出
素子及びこれを用いた検出装置を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、埋設物が破砕薬又は爆薬等で
ある場合における不発の破砕薬又は爆薬等を正確に検出
することができる埋設物の検出素子及びこれを用いた検
出装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図２及び図７（ａ）に示すように、埋設物２０とともに
地中に埋設され、磁芯となる磁性材１１とこの磁性材に
巻かれたアンテナコイル１２とこのアンテナコイルの両
端に接続されアンテナコイル１２とともに共振回路１０
ａ（図７）を形成するコンデンサ１３又は圧電共振子と
を備えた埋設物の検出素子１０であって、埋設物が金属
体であり、アンテナコイル１２の外周面が銅、銅合金又
はアルミニウムからなる電磁遮蔽材１４を介して金属体
２０の外面に対向して金属体２０の外面から２０ｍｍ以
内の至近距離で金属体２０に一体的に取付けられること
を特徴とする埋設物の検出素子である。アンテナコイル
１２の外周面を金属体２０の外面に対向して取付ける
と、コイル１２とコンデンサ１３又は圧電共振子からな
る共振回路が共振して放射する磁力線は磁性材１１の軸
方向を向く。この方向は金属体２０の外面とほぼ平行で
あって磁力線の多くは金属体２０を通過しないため、金
属体２０の材質が鋳鉄や鋼鉄などの強磁性体であっても
その影響を受けにくい。この結果、コイル１２の自己イ
ンダクタンスの変化は少ないので、共振回路の共振周波
数の変化は少なく、またコイル１２のＱ値の低下も少な
いので、共振周波数の共振の幅が鋭くなり、検出素子１
０の共振特性を向上できる。この場合、アンテナコイル
の両端に圧電共振子を接続すれば、コイル１２の自己イ
ンダクタンスが多少変化しても、共振周波数の変化は少
なくなる。特に、コイル１２の外周面と金属体２０の外
面との間に銅、銅合金又はアルミニウムからなる電磁遮
蔽材１４を介装するので、上記共振回路が放射する磁力
線はほとんど金属体２０を通過せず、マーカー２０の共
振特性はより向上する。

【０００６】請求項９に係る発明は、請求項１ないし８
のいずれかに係る発明であって、金属体２０が金属管で
あって、磁性材１１とアンテナコイル１２とコンデンサ
１３又は圧電共振子が絶縁性部材１６により被包され、
絶縁性部材１６の金属管２０に接する部分が凹面１６ａ
に形成された埋設物の検出素子である。絶縁性部材１６
の金属管２０に接する部分を凹面にすることにより、安
定した状態で検出素子１０を取付けることができる。請
求項１０に係る発明は、請求項１に係る発明であって、
金属体２０が金属管であって、磁性材１１とアンテナコ
イル１２とコンデンサ１３又は圧電共振子と電磁遮蔽材
１４が絶縁性部材１６により被包され、絶縁性部材１６
の電磁遮蔽材１４を被覆する部分が凹面１６ａに形成さ
れた埋設物の検出素子である。電磁遮蔽材１４を用いた
場合には、絶縁性部材１６の電磁遮蔽材の存在する面を
凹面１６ａにしておくことにより、誤った検出素子の取
付けを防止する。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【発明の実施の形態】(a) 埋設物の検出素子の用途 本発明の検出素子が検出する埋設物としては金属体、又
は岩石、岩盤、コンクリートなどを破砕又は爆破するた
めに所定の場所に装填された破砕薬又は爆薬が挙げられ
る。金属体としては、主としてガス管、上水道管、下水
道管、ケーブル管、光ファイバ管などの地中に埋設され
る各種の金属管が挙げられる。これらの金属管以外に
も、特殊な目的で地中や水底下に埋設され、後日回収す
る必要のある金属製物品を検出するためにも適用でき
る。金属管の材質としては、鉄管、鋳鉄管、銅又は銅合
金管、耐食又は耐熱合金管等の強磁性又は導電性の材料
を使用したものが挙げられる。

【００１１】(b) 埋設物の検出素子の構成 本発明のアンテナコイルの磁芯となる磁性材の形状は、
請求項１ないし１２及び請求項１６ないし１８に係る発
明では、中実の板状、円柱状、角柱状が採用され、また
請求項１３ないし１５に係る発明では、中空の筒状が採
用される。この筒状は複数の円弧状板片を集合して筒状
にしたものや、薄膜や箔で筒状にしたものでもよい。こ
の磁性材としては、軟磁性金属の薄膜又は薄板と絶縁
性薄膜とを交互に複数枚重ね合せた積層体又は表面が絶
縁された軟磁性金属の薄膜又は薄板を複数枚重ね合わせ
た積層体、軟磁性金属の粉末又はフレークとプラスチ
ックとの複合材、軟磁性金属の粉末又はフレークとフ
ェライトの粉末とプラスチックとの複合材、フェライ
トの粉末とプラスチックとの複合材、焼結フェライト
などが挙げられる。上記〜の中で周囲の温度により
透磁率が変化せず、共振回路とした場合に共振周波数が
変化しない軟磁性金属を磁性材として用いることが好ま
しく、共振周波数が高いときに渦電流を生じて共振特性
を低下させないように、その形状は薄膜、粉末又はフレ
ークが好ましい。

【００１２】上記の軟磁性金属薄膜は鉄系アモルファ
ス、コバルト系アモルファス、パーマロイ又はケイ素鋼
により形成された厚さ５〜２５０μｍの膜であり、絶縁
性薄膜は、ポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）等の厚さ５〜５０μｍの絶縁性樹脂フィルムであ
る。また絶縁性薄膜は絶縁紙でもよい。上記又はの
軟磁性金属の粉末には、カルボニル鉄粉又は還元鉄粉が
用いられ、軟磁性金属のフレークには、鉄、パーマロ
イ、アモルファス合金等をアトマイズ法により微細化し
て軟磁性金属の粉末を成形した後、この軟磁性金属の粉
末を機械的に扁平化して得られたフレークが用いられ
る。

【００１３】軟磁性金属とプラスチックの複合材の製法
としては、軟磁性金属の粉末又はフレークと、ナイロン
樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹
脂等のプラスチックの粉末との混合物を混練し、この混
練物をペレット化した後に射出成形して所定の形状とす
る方法が適当である。この場合、上記混合物の射出時に
磁性方向に磁場を掛け、軟磁性金属を整列させれば、検
出素子としての特性は更に向上する。また軟磁性金属の
粉末又はフレークとプラスチックの粉末との混合物をロ
ールで板状とした後に短冊に切断したり、圧縮成形した
り、或いは型に鋳込んだりして成形してもよい。上記い
ずれの方法においても、磁場を掛けて軟磁性金属を整列
させることにより特性は向上する。

【００１４】軟磁性金属が粉末である場合には、その直
径は０．１〜３０μｍの範囲内にあることが好ましく、
０．３〜５μｍの範囲内にあることが更に好ましい。軟
磁性金属がフレークである場合には、その厚さが０．１
〜１０μｍの範囲内にあることが好ましく、０．３〜５
μｍの範囲内にあることが更に好ましい。軟磁性金属の
粉末の直径が上記範囲より細かい場合は粉末が酸化し易
く、大きすぎると渦電流による損失が増大する問題が生
じる。プラスチックと軟磁性金属の混合比率は軟磁性金
属が１０〜９５重量％であることが好ましく、４０〜９
０重量％であることが更に好ましい。残部はプラスチッ
クである。軟磁性金属の含有率が上記範囲より少ないと
透磁率が低すぎる不具合があり、上記範囲を越えると軟
磁性金属同士が直接接して磁性材１１が導電性となるた
め損失が大きくなる不具合がある。

【００１５】軟磁性金属がＦｅ又はＦｅ−Ｃｏ合金の粉
末又はフレークである場合には、その粉末又はフレーク
が７４重量％以上８６重量％以下であって、プラスチッ
クが１４重量％以上２６重量％以下の複合材により磁性
材を形成することが好ましい。Ｆｅ又はＦｅ−Ｃｏ合金
が７４重量％を越えるとその磁性材は脆弱になり、８６
重量％未満であると、十分な磁気特性を得ることが困難
になる。また、この磁性材により柱状体からなる磁芯を
得るには、アンテナコイルの抵抗損失を低減させるた
め、その断面形状を矩形又は楕円形の柱状体にすること
が好ましく、この矩形又は楕円形の長辺と短辺の比が
１．２以上１６未満であることが更に好ましい。この比
が１．２未満又は１６以上であるとアンテナコイルの抵
抗損失が増大する。

【００１６】本発明の上記磁性材に巻かれるアンテナコ
イルは、導電性に優れた銅、銅合金（Ｃｕ−Ｃｒ，Ｃｕ
−Ｂｅ，Ｃｕ−Ｚｎ）、アルミニウム等の導線である。
この導線は絶縁皮膜で被覆しておくことが好ましい。柱
状体からなる磁芯にこれらの銅線を巻く際には、磁芯で
ある柱状体の全長に略均一に巻くことが好ましい。後述
するが、銅線を全長に略均一に巻くことにより検出装置
が検出素子を検出する際の距離が増加する。アンテナコ
イルの両端にはコンデンサ又は圧電共振子が接続され、
アンテナコイルとともに共振回路を構成する。コンデン
サとしては、チップコンデンサ、セラミックコンデン
サ、ペーパコンデンサ、電解コンデンサ等が用いられ、
圧電共振子としては圧電セラミック又は水晶が用いられ
る。

【００１７】本発明の電磁遮蔽材は、金属体が鉄や鋳鉄
のような強磁性材料からなる場合に、こうした金属体か
らの電磁気的影響を避けて、検出素子の共振回路の共振
特性をより向上させるために用いられる。このために電
磁遮蔽材は磁性材より広い面積を有することが必要であ
る。また電磁遮蔽材は金属体の表面、アンテナコイルの
外周面、磁性材の表面と僅かに間隔をあけて、これらと
直接接触しないように設置することが好ましい。更に電
磁遮蔽材は高純度のアルミニウム、高純度の銅又は銅合
金などの非磁性であって導電性を有する板材、薄膜であ
る。この電磁遮蔽材を用いた場合には、電磁遮蔽材があ
る状態で所定の共振周波数となるように磁性材及びアン
テナコイルの大きさ、コイル巻き数、コンデンサの容量
が選定される。この電磁遮蔽材をコイルの外周面と金属
体との間に介装すると、共振時に磁性材から出た磁力線
のうち金属体を通過しようとする磁力線は、高い導電性
を有する電磁遮蔽材上を通過する。この電磁遮蔽材は非
磁性であってかつ導電性を有するため、ヒステリシス損
が極めて少なく渦電流損失は殆ど発生しない。この結
果、金属体が強磁性体であっても共振回路に影響を及ぼ
さず、アンテナコイルが金属体と電磁気的に遮断される
ので、コイルの自己インダクタンスの変化及びＱ値の低
下を完全に防止できる。

【００１８】本発明の磁性材、アンテナコイル、コンデ
ンサ等は地中に埋設されることから、気密性及び水密性
に優れた絶縁性部材で被包されることが好ましい。絶縁
性部材は加工が容易で量産し易い、ポリプロピレン、ナ
イロン、ポリエステル、塩化ビニル、酢酸ビニル、ＡＢ
Ｓ、ポリエチレン、エポキシ樹脂などのプラスチックが
好ましい。磁性材、アンテナコイル、コンデンサ等をプ
ラスチックケースで密閉してもよいが、これらを鋳込む
ように射出成形したプラスチック体の方が長期間埋設し
た場合に耐久性がより向上し、電気的特性が変化せず好
ましい。金属体が磁性材料からなる場合で電磁遮蔽材を
設けないときには、アンテナコイルの外周面と金属体と
の外面との間隔が６０ｍｍ以上になるようにプラスチッ
ク体を射出成形することが好ましい。磁性材と金属体と
の間のプラスチックが電磁遮蔽材としての機能を果たす
からである。金属体が金属管の場合には、プラスチック
ケース又はプラスチック体の金属管に接する部分は凹面
にしておくことが安定して検出素子を取付けることがで
きるため好ましい。この凹面は金属管の口径が単一種類
の金属管に検出素子を取付ける場合には、金属管の外周
面と同じ曲率半径の湾曲面であることが検出素子を取付
たときに最も安定して好ましい。口径の異なる複数種類
の金属管に対して検出素子を取付ける場合には、その凹
面は形状を変えずに共通に使用できる、汎用性のある断
面Ｖ字型が好ましい。

【００１９】(c) 埋設物の検出素子の金属体への取付け
方法 請求項１に係る発明では、図１又は図２に示すようにア
ンテナコイル１２の外周面が金属体２０の外面に対向す
るようにして、検出素子１０は金属体２０に一体的に取
付けられる。検出素子を金属体の外面に接着剤で直接接
着してもよいし、ねじ等の螺合手段で取付けてもよい。
金属体が金属管の場合には、検出素子を金属管の外周面
に接触させた後、図１及び図２に示すように接着テープ
１９を検出素子１０の上から巡らせて一体化するか、検
出素子にベルト（図示せず）を設けてベルトを締付け固
定することにより一体化してもよい。或いは図示しない
が絶縁性部材の金属体に接する部分に強力な永久磁石を
固着しておいて、この磁力により接着してもよい。図３
に示すようにアンテナコイル１２の軸心方向Ｘを地上に
向ける場合には、金属管２０の側面に金属管の外周面の
接線に平行に検出素子１０を取付ける。即ち、アンテナ
コイル１２の軸心方向を金属管２０の軸心方向に垂直に
して配置する。図７の下部にこのときの等価回路（ａ）
を示す。また図４に示すようにアンテナコイル１２の軸
心方向Ｘを水平に向けて金属管２０の軸心方向に平行に
して配置する場合には、金属管２０の上面に検出素子１
０を取付ける。図３の方がより集中した磁力線（磁束）
が地上の検出装置に到来するため、より高精度に検出素
子１０を検出することができる。図３及び図４において
破線矢印は共振時に放射する磁力線を示す。

【００２０】請求項７に係る発明で電磁遮蔽材を用いた
場合には、電磁遮蔽材を金属体に直接対面するように検
出素子を取付ける必要があり、逆に取付けたときには共
振回路は電磁遮蔽材と金属体の間に挟まれて全く電波を
受けなくなり検出素子は作動しなくなる。金属体の外面
が平坦の場合には、絶縁性部材の電磁遮蔽材の存在する
面に識別用色材を塗布するか、刻印その他の識別表示を
しておく。金属体が金属管の場合には、上述した絶縁性
部材の電磁遮蔽材を被覆する部分を凹面にしておくと、
錯誤による検出素子の取付けを防ぐことができる。検出
素子のこうした取付け間違いを完全になくすためには、
検出素子の反対側の面に突起又は凸部（図示せず）を設
けるか、この面を湾曲凸面にして、安定して検出素子を
取付けられないようにしておくとよい。

【００２１】請求項１４に係る発明では、図５に示すよ
うに電磁遮蔽材１４で磁性材料からなる金属管２０の外
周面を覆った後、その上から磁性材１１で覆う。図６に
示すように電磁遮蔽材を用いない場合には、銅又は銅合
金のような非磁性材料からなる金属管２０の外周面を磁
性材１１で覆う。次いで磁性材１１に導線を巻いてアン
テナコイル１２を形成し、コイルの両端にコンデンサ１
３又は圧電共振子を接続する。図７の下部にその等価回
路（ｂ）を示す。検出素子のこの取付けは埋設現場で行
うよりも、金属管を製造又は加工する場所で行うことが
好ましい。例えば、金属管の外径に相応した内径を有す
る第１プラスチック管（図示せず）の外面に導電性でか
つ非磁性の薄膜又は金属箔の電磁遮蔽材を巻付けるか、
又は円筒状の電磁遮蔽材１４を嵌入し、次いで円筒体を
分割して形成された円弧状の複数の磁性材１１を絶縁膜
（図示せず）を介して電磁遮蔽材１４の外周面に配置し
て更に絶縁膜で覆った後、この上から導線を巻いてアン
テナコイル１２を形成し、コイルの両端にコンデンサ１
３を接続する。電磁遮蔽材１４と磁性材１１とアンテナ
コイル１２とコンデンサ１３を別の第２プラスチック管
１７で被覆して最初の第１プラスチック管と一体化する
ことにより、検出素子１０を作製する。検出素子を取付
けるときには、この検出素子を金属管の所定の部分に嵌
入し、接着剤や接着テープ（図示せず）などを使用して
金属管に固着する。図５及び図６において破線矢印は共
振時に放射する磁力線を示す。

【００２２】埋設物が破砕薬又は爆薬である請求項１６
に係る発明では、破砕薬又は爆薬が外装材を有する場合
には、その外装材に上述した方法により検出素子を取付
けて一体化することができる。その一体化が困難な場合
には、一体化させることなくその検出素子を破砕薬又は
爆薬とともに埋設しても良い。検出素子を破砕薬又は爆
薬に一体的に取付けない方法としては、図８に示すよう
に、アンテナコイル１２とこのコイルの両端に接続され
たコンデンサ１３又は圧電共振子とを有する検出素子１
０をアンテナコイル１２が破砕薬又は爆薬１５の一端に
破砕薬又は爆薬の軸心とアンテナコイルの軸心とを一致
させて配置する方法がある。この場合、アンテナコイル
１２の直径は破砕薬又は爆薬１５の直径と同一にする
か、それ以下にすることが検出素子１０のために特別に
穿孔の径を大きくしなくて済み、好ましい。

【００２３】(d) 検出素子の検出装置の構成 図７に示すように、検出装置はスタンド式であって、地
面に面する空芯ループアンテナ２４と、ポール２５と、
検出回路２６を内蔵する把持部２７を備える。検出回路
２６は、送信部２１と受信部２２と検出表示部２３を送
受信切換スイッチ２８とこれらを制御する制御部２９を
備える。アンテナ２６とスイッチ２８とはポール２７内
を通る伝送線３０で接続される。検出素子の共振回路の
共振周波数を金属体の種類毎に変えておき、即ちＡ型検
出素子は共振周波数ａとし、Ｂ型検出素子は共振周波数
ｂとし、Ｃ型検出素子は共振周波数ｃとしておき、検出
装置の制御部２９により、送信部２１から金属体の検出
目的に応じて、ａからｃまで周波数の電波を選択的に送
信して、所望の検出素子を検出するように構成すること
もできる。

【００２４】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 ＜実施例１＞厚さ２５μｍ、長さ１５０ｍｍ、幅２５ｍ
ｍの軟磁性アモルファス箔（アライドケミカル社製、商
品名：METAGLAS2714A）を９０枚用意し、この箔と絶縁
紙とを交互に重ね合わせて厚さ約５ｍｍ、長さ１５０ｍ
ｍ、幅２５ｍｍの積層体からなる磁性体を作製した。こ
の磁性体を磁芯として、磁性体の周囲に絶縁膜で被覆さ
れた太さ０．３ｍｍの銅線を２６０回巻いてアンテナコ
イルを形成した後、このコイルの両端に２１０ｐＦのチ
ップコンデンサを接続した。磁性体とアンテナコイルと
コンデンサを厚さ５ｍｍのポリプロピレン製ケースに入
れ、電磁遮蔽材を用いない検出素子を作製した。この検
出素子を外径１０１．３ｍｍ、内径９３．２ｍｍの鋼管
の側面に厚さ５５ｍｍのポリプロピレン製スペーサを介
して図３に示すように一体的に取付けた。

【００２５】＜実施例２＞実施例１と同じ磁性体を作製
し、この磁性体を磁芯として、磁性体の周囲を絶縁膜で
被覆された太さ０．３ｍｍの導線で２９０回巻いてアン
テナコイルを形成した後、このコイルの両端に実施例１
と同じチップコンデンサを接続した。電磁遮蔽材として
厚さ０．３ｍｍ、長さ２００ｍｍ、幅５０ｍｍの銅板を
用意した。磁性体とアンテナコイルとコンデンサと電磁
遮蔽材を厚さ５ｍｍのポリプロピレン製ケースに入れて
検出素子を作製した。この検出素子を電磁遮蔽材が鋼管
に対向するようにして、実施例１と同じ鋼管の側面に厚
さ３５ｍｍのポリプロピレン製スペーサを介して図３に
示すように一体的に取付けた。

【００２６】＜実施例３＞厚さ１５ｍｍのポリプロピレ
ン製スペーサを用いた以外は、実施例２と同じ検出素子
を実施例１と同じ鋼管の側面に実施例２と同様にして一
体的に取付けた。 ＜実施例４＞厚さ５ｍｍのポリプロピレン製スペーサを
用いた以外は、実施例２と同じ検出素子を実施例１と同
じ鋼管の側面に実施例２と同様にして一体的に取付け
た。 ＜実施例５＞ポリプロピレン製スペーサを用いずに、実
施例２と同じ検出素子を実施例１と同じ鋼管の側面に図
３に示すように直接密着させて一体的に取付けた。

【００２７】＜比較例１＞ポリプロピレン製スペーサを
用いずに、電磁遮蔽材を用いない実施例１と同じ検出素
子を実施例１と同じ鋼管の側面に実施例１と同様にして
一体的に取付けた。 ＜比較例２＞厚さ５ｍｍのポリプロピレン製スペーサを
用いた以外は、電磁遮蔽材を用いない実施例１と同じ検
出素子を実施例１と同じ鋼管の側面に実施例１と同様に
して一体的に取付けた。 ＜比較例３＞厚さ１５ｍｍのポリプロピレン製スペーサ
を用いた以外は、電磁遮蔽材を用いない実施例１と同じ
検出素子を実施例１と同じ鋼管の側面に実施例１と同様
にして一体的に取付けた。 ＜比較例４＞厚さ３５ｍｍのポリプロピレン製スペーサ
を用いた以外は、電磁遮蔽材を用いない実施例１と同じ
検出素子を実施例１と同じ鋼管の側面に実施例１と同様
にして一体的に取付けた。

【００２８】＜比較評価＞実施例１〜５及び比較例１〜
４の各検出素子を一体的に取付けた鋼管を地表から５０
ｃｍの深さのところに水平になるように地中に埋設し
た。埋設した各検出素子の直上の地面から各検出素子に
対して、検出装置から特定周波数の電波を送信し、共振
した反射電波が検出装置に到来するか否か調べた。その
結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１において、コイル外周面から鋼管まで
の距離は、ポリプロピレン製ケースの厚さ（５ｍｍ）と
ポリプロピレン製スペーサの厚さを加算した値である。
表１から明らかなように、従来鋼管の口径（１００ｍ
ｍ）以上離して埋設しないと、電磁遮蔽材を設けない検
出素子では検出装置は共振した反射電波を検出できない
事実が比較例１〜４で実証された。これに対して電磁遮
蔽材を設けない実施例１の検出素子は鋼管から６０ｍｍ
の至近距離に埋設しても、検出装置は共振した反射電波
を捉えることができた。また電磁遮蔽材を設けた実施例
２〜５の検出素子では鋼管から４０ｍｍ以下の更に至近
距離に埋設しても、検出装置は共振した反射電波を捉え
ることができた。

【００３１】＜実施例６＞外径２５ｍｍ、内径２３ｍｍ
の鋼管に電磁遮蔽材として厚さ０．１ｍｍの銅板を巻い
た。磁性材として厚さ２５μｍ、長さ１２００ｍｍ、幅
５０ｍｍの軟磁性アモルファス箔（アライドケミカル社
製、商品名：METAGLAS2605S-2）の表面にアクリル系塗
料を塗布して絶縁皮膜を形成したものを用意し、この絶
縁皮膜を形成した軟磁性アモルファス箔を銅板の上から
更に巻き付け、この磁性材の周囲に絶縁膜で被覆された
太さ０．２ｍｍの銅線を４２０回巻いてアンテナコイル
を形成した後、このコイルの両端に２１０ｐＦのチップ
コンデンサを接続して、検出素子を作製した。この検出
素子から５００ｍｍ離れた場所で検出装置から特定周波
数の電波を送信し、共振した反射電波が到来するか否か
調べたところ、検出装置は共振した反射電波を検出し
た。

【００３２】次に磁芯となる磁性材が複合材である場合
の実施例を比較例とともに説明する。＜実施例７＞７４
重量％のＦｅの粉末と２６重量％のプラスチックとの複
合材からなる磁性材を、厚さ１０ｍｍ、長さ１００ｍ
ｍ、幅１０ｍｍに形成して磁芯とし、図９に示すよう
に、この磁芯の略中央部の周囲に絶縁膜で被覆された太
さ０．３ｍｍの銅線を８６回互いの銅線が互いに接触又
は近接するように集中して巻いてアンテナコイルを形成
した。

【００３３】＜実施例８＞７８重量％のＦｅの粉末と２
２重量％のプラスチックとの複合材からなる磁性材を、
厚さ１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍに形成して
磁芯とし、図９に示すように、この磁芯の略中央部の周
囲に絶縁膜で被覆された太さ０．３ｍｍの銅線を７８回
互いの銅線が互いに接触又は近接するように集中して巻
いてアンテナコイルを形成した。 ＜実施例９＞８２重量％のＦｅの粉末と１８重量％のプ
ラスチックとの複合材からなる磁性材を、厚さ１０ｍ
ｍ、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍに形成して磁芯とし、
図９に示すように、この磁芯の略中央部の周囲に絶縁膜
で被覆された太さ０．３ｍｍの銅線を７２回互いの銅線
が互いに接触又は近接するように集中して巻いてアンテ
ナコイルを形成した。

【００３４】＜実施例１０＞８６重量％のＦｅの粉末と
１４重量％のプラスチックとの複合材からなる磁性材
を、厚さ１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍに形成
して磁芯とし、図９に示すように、この磁芯の略中央部
の周囲に絶縁膜で被覆された太さ０．３ｍｍの銅線を６
６回互いの銅線が互いに接触又は近接するように集中し
て巻いてアンテナコイルを形成した。 ＜実施例１１＞８２重量％のＦｅの粉末と１６重量％の
プラスチックとの複合材からなる磁性材を、厚さ９ｍ
ｍ、長さ１００ｍｍ、幅１１ｍｍに形成して磁芯とし、
図９に示すように、この磁芯の略中央部の周囲に絶縁膜
で被覆された太さ０．４ｍｍの銅線を６０回互いの銅線
が互いに接触又は近接するように集中して巻いてアンテ
ナコイルを形成した。

【００３５】＜実施例１２＞８２重量％のＦｅの粉末と
１６重量％のプラスチックとの複合材からなる磁性材
を、厚さ５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１５ｍｍに形成し
て磁芯とし、図９に示すように、この磁芯の略中央部の
周囲に絶縁膜で被覆された太さ０．４ｍｍの銅線を５６
回互いの銅線が互いに接触又は近接するように集中して
巻いてアンテナコイルを形成した。 ＜実施例１３＞８２重量％のＦｅの粉末と１６重量％の
プラスチックとの複合材からなる磁性材を、厚さ２．５
ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅２０ｍｍに形成して磁芯と
し、図９に示すように、この磁芯の略中央部の周囲に絶
縁膜で被覆された太さ０．４ｍｍの銅線を５２回互いの
銅線が互いに接触又は近接するように集中して巻いてア
ンテナコイルを形成した。

【００３６】＜実施例１４＞８２重量％のＦｅの粉末と
１６重量％のプラスチックとの複合材からなる磁性材
を、厚さ４ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅２５ｍｍに形成し
て磁芯とし、図９に示すように、この磁芯の略中央部の
周囲に絶縁膜で被覆された太さ０．４ｍｍの銅線を４６
回互いの銅線が互いに接触又は近接するように集中して
巻いてアンテナコイルを形成した。 ＜実施例１５＞８２重量％のＦｅの粉末と１６重量％の
プラスチックとの複合材からなる磁性材を、厚さ３．３
ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅３０ｍｍに形成して磁芯と
し、図９に示すように、この磁芯の略中央部の周囲に絶
縁膜で被覆された太さ０．４ｍｍの銅線を４４回互いの
銅線が互いに接触又は近接するように集中して巻いてア
ンテナコイルを形成した。

【００３７】＜実施例１６＞８２重量％のＦｅの粉末と
１６重量％のプラスチックとの複合材からなる磁性材
を、厚さ２．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅４０ｍｍに形
成して磁芯とし、図９に示すように、この磁芯の略中央
部の周囲に絶縁膜で被覆された太さ０．４ｍｍの銅線を
４０回互いの銅線が互いに接触又は近接するように集中
して巻いてアンテナコイルを形成した。 ＜実施例１７＞８２重量％のＦｅの粉末と１６重量％の
プラスチックとの複合材からなる磁性材を、厚さ２．５
ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅２０ｍｍに形成して磁芯と
し、図１０に示すように、この磁芯の周囲に絶縁膜で被
覆された太さ０．４ｍｍの銅線を６０回その銅線が均一
の間隔を有するように磁芯の全長に渡って巻いてアンテ
ナコイルを形成した。

【００３８】＜比較例５＞実施例７〜１０と同形同大の
フェライトからなる磁芯の略中央部の周囲に絶縁膜で被
覆された太さ０．３ｍｍの銅線を６０回互いの銅線が互
いに接触又は近接するように集中して巻いてアンテナコ
イルを形成した。 ＜比較例６＞７０重量％のＦｅの粉末と３０重量％のプ
ラスチックとの複合材からなる磁性材を、実施例７と同
形同大に形成して磁芯とし、図９に示すように、この磁
芯の略中央部の周囲に絶縁膜で被覆された太さ０．３ｍ
ｍの銅線を１０２回互いの銅線が互いに接触又は近接す
るように集中して巻いてアンテナコイルを形成した。 ＜比較例７＞９０重量％のＦｅの粉末と１０重量％のプ
ラスチックとの複合材からなる磁性材を、実施例７と同
形同大に形成して磁芯とし、図９に示すように、この磁
芯の略中央部の周囲に絶縁膜で被覆された太さ０．３ｍ
ｍの銅線を６２回互いの銅線が互いに接触又は近接する
ように集中して巻いてアンテナコイルを形成した。

【００３９】＜比較評価＞実施例７〜１７及び比較例６
〜７のアンテナコイルのＱ値を測定し、その後両端に水
晶からなる圧電共振子を接続して検出素子を作製した。
このように作製された各検出素子を基台上に水平に配置
し、コイルの軸心方向から特定周波数の電波を送信しな
がら検出装置を近づけ、共振した反射電波が検出装置に
最初に到来して作動する距離を調べた。その後、各検出
素子を半径が１００ｍｍの円盤に沿わすように押付けて
磁芯が破損するか否かを調べた。以上の結果を表２に示
す。

【００４０】

【表２】

【００４１】表２から明らかなように、実施例７〜１０
のアンテナコイルは曲率半径が１０ｍｍであっても破損
しないが、同形同大のフェライトからなる比較例５のア
ンテナコイルは破損している。このため、磁芯となる磁
性材を複合材により形成することによりその強度が向上
することが判る。また、実施例７〜１０及び比較例６及
び７は磁芯が同形同大であって、Ｆｅの重量％を異にす
るが、実施例７〜１０及び比較例６及び７のＱ値及び作
動距離の相違から、複合材のＦｅが占める割合が増加す
ることによりその特性は向上することが判る。しかし、
比較例６及び実施例７の結果から、Ｆｅが７４重量％未
満である比較例６の作動距離はＦｅが７４重量％の実施
例７に比較して著しく低下することが判る。一方、Ｆｅ
が８６重量％を越えている比較例７のアンテナコイルは
曲率半径が１０ｍｍで破損しており、磁芯の脆性が増加
していることが判る。

【００４２】また、実施例１０〜１６のアンテナコイル
は磁芯の断面における長辺と短辺の比を異にしている
が、この比率が１．２以上になると作動距離も１００ｃ
ｍを越えるようになり、比率８において最大値を示して
その後比率が１６で急激に低下している。このため磁芯
断面はある程度扁平していることが好ましいことが判
る。更に、実施例１３及び実施例１７は銅線の巻き方を
異にするが、銅線を集中して巻いた実施例１３の作動距
離は１１１ｃｍであるのに対して、銅線を均一に巻いた
実施例１７の作動距離は１２０ｃｍであった。このた
め、銅線は集中して巻くより均一に巻いた方が好ましい
ことが判る。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の埋設物の検
出素子は、アンテナコイルの外周面を金属管などの金属
体の外面に対向して埋設物に付設したので、埋設物に一
体的に取付けても共振周波数やコイルのＱ値が変化せ
ず、正確に埋設物を検出することができる。特にアンテ
ナコイルを電磁遮蔽材を介して埋設物の外面に対向する
ようにして検出素子を取付ければ、共振特性をより向上
できる。この結果、当該埋設物以外の物品の掘り起し工
事が行われたときにも、誤って検出素子が破損したり、
別の場所に移動したりする恐れが殆どなく、所定の時期
に検出素子を検出すれば、正確に検出することができ
る。

【００４４】特に、磁芯となる磁性材１１を７４重量％
以上８６重量％以下のＦｅ又はＦｅ−Ｃｏ合金の粉末又
はフレークと１４重量％以上２６重量％以下のプラスチ
ックとの複合材により形成すれば、埋設物が岩石、岩
盤、コンクリートなどに穿たれた孔の中に装填される破
砕薬又は爆薬等であって、検出素子がその破砕薬又は爆
薬等とともに装填されても、検出素子はその装填する作
業に対しても十分な強度を有し、不発であった場合の破
砕薬又は爆薬等を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電磁遮蔽材を用いた請求項４に係る検出素子の
金属体への取付け状況を示す断面図。

【図２】電磁遮蔽材を用いない請求項１に係る検出素子
の金属体への別の取付け状況を示す断面図。

【図３】図１に対応した検出素子の金属体への取付け状
況を示す斜視図。

【図４】図２に対応した検出素子の金属体への取付け状
況を示す斜視図。

【図５】電磁遮蔽材を用いた請求項１１に係る検出素子
の金属体への取付け状況を示す斜視図。

【図６】電磁遮蔽材を用いない請求項１０に係る検出素
子の金属体への取付け状況を示す斜視図。

【図７】本発明の埋設物検出装置の構成と検出素子の等
価回路を示す図。

【図８】その検出素子を埋設物である破砕薬又は爆薬と
ともに孔の中に装填された状態を示す図。

【図９】磁性材の略中央部に集中して巻かれたアンテナ
コイルの両端にコンデンサ又は圧電共振子が接続された
検出素子の斜視図。

【図１０】 磁性材の全長に渡って均一の間隔を有するよ
うに巻かれたアンテナコイルの両端にコンデンサ又は圧
電共振子が接続された検出素子の斜視図。

【符号の説明】 １０ 埋設物の検出素子 １０ａ 共振回路 １１ 磁性材（磁芯） １２ アンテナコイル １３ コンデンサ １４ 電磁遮蔽材 １５ 破砕薬又は爆薬 １６ 絶縁性部材 １６ａ 凹面 ２０ 金属体（金属管） ２１ 送信部 ２２ 受信部 ２３ 検出表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−259484（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−39483（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−75113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−38686（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−127254（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−97630（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 埋設物(20)とともに地中に埋設され、磁
   芯となる磁性材(11)とこの磁性材に巻かれたアンテナコ
   イル(12)とこのアンテナコイルの両端に接続され前記ア
   ンテナコイルとともに共振回路(10a)を形成するコンデ
   ンサ(13)又は圧電共振子とを備えた埋設物の検出素子(1
   0)であって、 前記埋設物が金属体であり、 前記アンテナコイル(12)の外周面が銅、銅合金又はアル
   ミニウムからなる電磁遮蔽材(14)を介して前記金属体(2
   0)の外面に対向して前記金属体(20)の外面から２０ｍｍ
   以内の至近距離で前記金属体(20)に一体的に取付けられ
   る埋設物の検出素子。
2. 【請求項２】 磁芯となる磁性材(11)が複数の軟磁性金
   属の薄膜又は薄板を積層して形成された請求項１記載の
   埋設物の検出素子。
3. 【請求項３】 磁芯となる磁性材(11)が軟磁性金属の粉
   末又はフェライトの粉末とプラスチックの複合材により
   形成された請求項１記載の埋設物の検出素子。
4. 【請求項４】 磁芯となる磁性材(11)が７４重量％以上
   ８６重量％以下のＦｅ又はＦｅ−Ｃｏ合金の粉末又はフ
   レークと１４重量％以上２６重量％以下のプラスチック
   との複合材により形成された請求項３記載の埋設物の検
   出素子。
5. 【請求項５】 磁芯が矩形又は楕円形の断面を有する柱
   状体であって、前記矩形又は楕円形の長辺と短辺の比が
   １．２以上１６未満である請求項３は４記載の埋設物の
   検出素子。
6. 【請求項６】 アンテナコイル(12)が柱状体の全長に略
   均一に巻かれた請求項５記載の埋設物の検出素子。
7. 【請求項７】 金属体(20)が金属管であって、アンテナ
   コイル(12)の軸心方向を前記金属管(20)の軸心方向に垂
   直にして配置される請求項１ないし６いずれか記載の埋
   設物の検出素子。
8. 【請求項８】 金属体(20)が金属管であって、アンテナ
   コイル(12)の軸心方向を前記金属管(20)の軸心方向に平
   行にして配置される請求項１ないし６いずれか記載の埋
   設物の検出素子。
9. 【請求項９】 金属体(20)が金属管であって、磁性材(1
   1)とアンテナコイル(12)とコンデンサ(13)又は圧電共振
   子が絶縁性部材(16)により被包され、前記絶縁性部材(1
   6)の前記金属管(20)に接する部分が凹面(16a)に形成さ
   れた請求項１ないし８いずれか記載の埋設物の検出素
   子。
10. 【請求項１０】 金属体(20)が金属管であって、磁性材
    (11)とアンテナコイル(12)とコンデンサ(13)又は圧電共
    振子と電磁遮蔽材(14)が絶縁性部材(16)により被包さ
    れ、前記絶縁性部材(16)の電磁遮蔽材(14)を被覆する部
    分が凹面(16a)に形成された請求項１記載の埋設物の検
    出素子。
11. 【請求項１１】 絶縁性部材(16)の金属管(20)に接する
    部分と反対側の部分又は絶縁性部材(16)の電磁遮蔽材(1
    4)を被覆する部分と反対側の部分が凸部又は凸面に形成
    された請求項１０記載の埋設物の検出素子。