JP6519396B2 - Manhole cover anticorrosion system - Google Patents
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Description
本発明は、マンホール蓋防食システムに関する。 The present invention relates to a manhole cover anticorrosion system.
下水道内に流れる汚水から、ガスが発生することが知られている。このガスには、硫化水素等の腐食性ガスが含まれる。腐食性ガスは、マンホール内の金属構成物、特にマンホール蓋の腐食を促進し、機械的強度が低下させる。腐食で機械的強度が低下すると、マンホールの蓋が崩壊・崩落する恐れがあり、歩行者や自動車に危険にさらされるという問題がある。そのため、マンホール蓋をマンホール内で発生する腐食性ガスから防食することは、安全性を向上させるだけでなく、マンホールシステムの保守費用を低く抑えることができ、経済的にも極めて有効である。 It is known that gas is generated from the sewage flowing into the sewer. This gas contains corrosive gas such as hydrogen sulfide. Corrosive gases promote the corrosion of metal constituents in the manhole, in particular the manhole lid, and reduce the mechanical strength. If the mechanical strength decreases due to corrosion, the lid of the manhole may collapse and fall, and there is a problem that it may be exposed to pedestrians and vehicles. Therefore, corrosion protection of the manhole cover from the corrosive gas generated in the manhole can not only improve the safety but also reduce the maintenance cost of the manhole system, which is extremely economically effective.
マンホール蓋等の金属の腐食は、金属が酸化されることで生じる。例えば、硫化水素ガスによる腐食であれば、硫化水素が正イオンである水素イオンと、負イオンである硫黄イオンに電離し、硫黄イオンが金属（ここでは鉄）と化学反応することで発生する。 Corrosion of metal such as manhole cover is caused by oxidation of metal. For example, in the case of corrosion by hydrogen sulfide gas, hydrogen sulfide is ionized into hydrogen ions that are positive ions and sulfur ions that are negative ions, and sulfur ions are generated by chemical reaction with metal (here, iron).
そこで、地中に設けられた金属配管に負電圧を印加し、金属配管の電位を大地（アース）に対して負電位にすることにより、負イオンである腐食性ガスの成分が金属と化学反応するのを低減することが知られている。このような技術は、電気防食（カソード防食）と称される。 Therefore, by applying a negative voltage to the metal piping provided in the ground and setting the potential of the metal piping to a negative potential with respect to the earth (earth), the component of the corrosive gas that is the negative ion reacts with the metal chemically. It is known to reduce Such a technique is called cathodic protection.
環境中の腐食性は一般に腐食性ガス濃度、湿度、温度に依存することが知られており、腐食性ガス濃度、湿度、温度が高くなるほど腐食性も高くなり、カソード防食で対象物に印加する電圧、すなわち対象物の負電位の絶対値も高くなる。しかし、必要以上の電位で電気防食を行った場合、過防食となり、防食対象物に水素脆性割れが発生し、むしろ機械的強度を低下させるという新たな問題を生じる。 It is known that the corrosiveness in the environment generally depends on the corrosive gas concentration, humidity and temperature, and the higher the corrosive gas concentration, humidity and temperature, the higher the corrosiveness, and the object is applied by cathodic protection. The voltage, ie the absolute value of the negative potential of the object, also increases. However, if the corrosion protection is performed at a potential higher than necessary, the corrosion resistance is overcorrosion, hydrogen embrittlement cracking occurs in the corrosion protection object, and a new problem of decreasing the mechanical strength occurs.
マンホール蓋が配置される環境は、マンホールごとに異なり、季節、時間で変化する。そのため、複数のマンホール蓋のカソード防食の電位を一律に同じにし、その電位を時間的にも保持した場合、多くのマンホール蓋が過防食されるだけでなく、カソード防食のための電力が無駄に消費されるという事態が生じる。 The environment in which the manhole cover is placed varies from manhole to mandatory and changes with time. Therefore, if the potentials for cathodic protection of a plurality of manhole covers are uniformly made the same, and the potentials are also kept temporally, not only many manhole covers are over-corroded, but the power for cathodic protection is wasted It happens that it is consumed.
実施形態によれば、マンホール蓋が置かれた環境状況に応じた適切なカソード防食を可能にしたマンホール蓋防食システムが実現される。 According to the embodiment, a manhole cover anticorrosion system is realized that enables appropriate cathodic protection according to the environment where the manhole cover is placed.
第１の態様のマンホール蓋防食システムは、カソード防食用電源と、環境センサと、制御回路と、を有する。カソード防食用電源は、マンホール蓋に電圧を印加し、電圧印加によるマンホール蓋の電位レベルを変更可能である。環境センサは、マンホール蓋を腐食させるマンホール内の環境を検出する。制御回路は、マンホール蓋の電位が、環境センサが検出したマンホール内の環境に応じた腐食を防止する電位レベルになるように、カソード防食用電源を制御する。 The manhole cover anticorrosion system of the first aspect comprises a cathode anticorrosion power supply, an environmental sensor, and a control circuit. The cathodic protection power supply applies a voltage to the manhole cover and can change the potential level of the manhole cover by voltage application. An environmental sensor detects the environment in the manhole which corrodes a manhole cover. The control circuit controls the cathodic protection power supply such that the potential of the manhole cover is at a potential level that prevents corrosion according to the environment in the manhole detected by the environment sensor.
実施形態によれば、環境状況に応じた適切なマンホール蓋のカソード防食が実現される。 According to the embodiment, appropriate cathodic protection of the manhole cover is realized according to the environmental conditions.
図１は、実施形態のマンホール蓋防食システムの概略構成を示す図である。
実施形態のマンホール蓋防食システムは、カソード防食用電源２１と、環境センサ２２と、コントローラ部（制御回路）２３と、を有する。カソード防食用電源２１は、マンホール蓋１１を形成する金属部分に電圧を印加し、印加する電圧を変更可能である。これにより、マンホール蓋１１の電位レベルが変更可能である。
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a manhole cover anticorrosion system of the embodiment.
The manhole cover anticorrosion system of the embodiment includes a cathode
環境センサ２２は、マンホール蓋１１が設けられる付近のマンホール内の環境を検出し、例えば、ガスセンサ２２Ａ、温度センサ２２Ｂ、湿度センサ２２Ｃと、を有する。ここでは、ガスセンサ２２Ａとして硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度を検出するセンサを示したが、これに限定されず、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、メタンガス等のマンホール蓋１１を腐食させるガスの濃度を検出するセンサであってもよい。また、ガスセンサ２２Ａは、１個のセンサに限定されず、異なる種類の腐食性ガスを検出する異なる種類のセンサを複数個有してもよい。ガスセンサの検出原理は各種あり、各種ガスの濃度を検出するガスセンサが実用化され市販されている。実施形態では、どのようなガスセンサを使用してもよいが、マンホールに設置することを考慮すると半導体式、電気化学式のセンサが望ましく、測定可能範囲、電力、競合するガス種等の仕様が異なるため、設置環境によって使い分けることが望ましい。ここでは、ガスセンサ２２Ａとして、マンホール蓋を腐食するゲイン物質として広く知られている硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度を検出するＨ２Ｓセンサを搭載した場合を例として説明する。
The
コントローラ部２３は、ガスセンサ２２Ａ、温度センサ２２Ｂおよび湿度センサ２２Ｃからマンホール内の硫化水素濃度、温度および湿度のデータを受け取る。コントローラ部２３は、受け取った硫化水素濃度、温度および湿度のデータから、マンホール内の環境が、マンホール蓋１１の腐食性を促進する環境であるかどうか、また腐食性の高さを判断する。さらに、コントローラ部２３は、判断結果に基づいて、カソード防食用電源２１がマンホール蓋１１に印加するカソード電圧を制御する。これにより、マンホール蓋１１のアースに対する電位が変化する。
The
例えば、マンホール内のＨ２Ｓガス濃度が２ｐｐｍ、相対湿度８０％、温度３０℃である環境は、マンホール蓋１１の腐食を促進する。そのため、コントローラ部２３は、カソード防食用電源２１が絶対値の大きな負電圧をマンホール蓋１１に印加するように制御する。これにより、マンホール蓋１１の電位は、絶対値が大きな負電位となり、腐食が低減される。一方、Ｈ２Ｓガス濃度が０ｐｐｍ、相対湿度９０％。温度２５℃である場合、相対湿度が高くても、ガスは発生していないため、マンホール蓋１１の腐食の進行は小さい。よって、このような場合には、コントローラ部２３は、カソード防食用電源２１のマンホール蓋１１への電圧印加を停止するように制御する。より詳細には、コントローラ部２３は、これらのデータからマンホール内環境の腐食性の高さを判断し、カソード防食用電源２１に、環境に適したマンホール蓋１１の電位を指示する防食電源制御信号を送る。これにより、マンホール蓋１１の電位は０Ｖになり、過防食は発生せず、カソード防食用電源２１における電力の消費が抑えられる。
For example, the environment in which the H 2 S gas concentration in the manhole is 2 ppm, the relative humidity is 80%, and the temperature is 30 ° C. promotes the corrosion of the
どのような条件のとき、どの程度電圧を印加して防食の強さを調整するのかも含めて、システム動作前に初期条件として設定するようにすることが望ましい。その初期条件設定は、例えば次のような値の入力よることが考えられる。
(kH2S, ktemp, khumid, Hth, V)
この式の５つの設定値のうち、はじめの３つは、後述するカソード電圧算出式K×Vの関数Kの係数である。また、Hth（％）は湿度が腐食に影響する場合の閾値であり、一般に50％RH程度であり、これ以下の湿度の場合は、腐食を促進させない湿度である。Vはカソード電圧電源の供給電圧の最大値と各係数を考慮して設定する。
Under what conditions, it is desirable to set as an initial condition before the system operation including how much voltage is applied to adjust the degree of corrosion protection. The initial condition setting can be considered, for example, by inputting the following values.
(k H2S, k temp, k humid, H th, V)
The first three of the five set values in this equation are coefficients of the function K of a cathode voltage calculation equation K × V described later. Further, H th (%) is a threshold value when humidity affects corrosion, and is generally about 50% RH, and is a humidity below which the corrosion is not promoted. V is set in consideration of the maximum value of the supply voltage of the cathode voltage power supply and each coefficient.
図２は、実施形態のマンホール蓋防食システムの動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１１で、システムをオン（ＯＮ）する。
ステップＳ１２で、上記の初期条件設定(kH2S, ktemp, khumid, Hth, V)を入力する。
ステップＳ１３で、硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度Ｃｐｐｍ、温度Ｔ℃、湿度Ｈ％を測定する。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the manhole cover anticorrosion system of the embodiment.
At step S11, the system is turned on.
In step S12, the above-described initial condition settings (k H2S , k temp , k humid , H th , V) are input.
In step S13, hydrogen sulfide (H2S) concentration C ppm, temperature T ° C., and humidity H% are measured.
ステップＳ１４で、初期条件設定(kH2S, ktemp, khumid, Hth)および測定した硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度Ｃｐｐｍ、温度Ｔ℃、湿度Ｈ％から、腐食を促進させる具合を示す値Ｋを計算する。Ｋは、例えば、次の式で計算する。 In step S14, from the initial condition settings (k H2 S , k temp , k humid , H th ) and the measured hydrogen sulfide (H 2 S) concentration C ppm, temperature T ° C., humidity H%, a value K indicating the degree of promoting corrosion is K calculate. K is calculated, for example, by the following equation.
Ｋ＝(kH2S×Ｃ）×（ktemp×Ｔ）×｛khumid×（Ｈ−Hth）｝
この式によれば、湿度Ｈ％が閾値Hthより低ければ、Ｋ＝０となる。また、硫化水素が存在しないＣｐｐｍ＝０、および温度が０℃以下の環境でもＫ＝０となる。Ｋ＝０の環境は、腐食を促進しない環境である。
K = (k H2S × C) × (k temp × T) × {k humid × (H-H th)}
According to this equation, if the humidity H% is lower than the threshold H th , then K = 0. In addition, Cppm = 0 where hydrogen sulfide does not exist, and K = 0 also in an environment where the temperature is 0 ° C. or less. The environment of K = 0 is an environment which does not promote corrosion.
ステップＳ１５で、計算したＫがゼロでないか判定し、Ｋ＝０であればステップＳ１６に進み、Ｋ≠０であればステップＳ１７に進む。 In step S15, it is determined whether the calculated K is not zero. If K = 0, the process proceeds to step S16, and if K ≠ 0, the process proceeds to step S17.
ステップＳ１６で、カソード防食用電源２１をオフ（ＯＦＦ）し、ステップＳ１３に戻る。上記のように、Ｋ＝０の環境は、腐食を促進しない環境であり、マンホール蓋１１を負電位する防食を行う必要は無い。カソード防食用電源２１をオフすることにより、過防食が防止でき、カソード防食用電源２１の消費電力を低減できる。
In step S16, the cathode
ステップＳ１７で、初期条件設定(V)および計算したＫに基づいて、カソード防食用電源２１が出力電圧＝Ｋ×Ｖを出力するように制御する。これにより、硫化水素濃度、温度および湿度が高い腐食を大きく促進する環境の場合には、マンホール蓋１１は絶対値の大きな負電位に設定され、高いレベルの防食が行われる。この時、カソード防食用電源２１の消費電力は大きくなる。これに対して、硫化水素濃度、温度および湿度があまり高くないが、ある程度腐食を促進する環境の場合には、マンホール蓋１１は絶対値の小さな負電位に設定され、低いレベルの防食が行われる。この時、カソード防食用電源２１の消費電力は比較的小さくなる。
In step S17, based on the initial condition setting (V) and the calculated K, the cathode
以上の通り、ステップＳ１６およびＳ１７で、検出された環境に適した防食が行われる。
ステップＳ１８で、システムをオフするかの信号が入力されているか検出し、オフの指示がなければステップＳ１３に戻り、オフの指示があればステップＳ１９に進む。
ステップＳ１９で、システムをオフする。
As described above, in steps S16 and S17, corrosion protection suitable for the detected environment is performed.
In step S18, it is detected whether a signal to turn off the system is input or not. If there is no instruction to turn off, the process returns to step S13. If there is an instruction to turn off, the process proceeds to step S19.
At step S19, the system is turned off.
図３は、実施形態のマンホール蓋防食システムにおいて、検出された環境データの変動に対するカソード防食用電源の出力する負電圧の変化例を模式的に示すタイムチャートである。上から順に、硫化水素濃度、温度、湿度およびカソード防食用電源の出力電圧が示される。 FIG. 3 is a time chart schematically showing an example of change of negative voltage output from the power supply for cathodic protection with respect to fluctuation of detected environmental data in the manhole cover anticorrosion system of the embodiment. From the top, the hydrogen sulfide concentration, temperature, humidity and output voltage of the power supply for cathodic protection are shown.
カソード防食用電源の出力電圧（負電圧）は、硫化水素濃度が高くなると高くなるが、湿度が低い時にはたとえ硫化水素濃度が高くても低くなる。また、前半では温度が低いため、硫化水素濃度が高く且つ湿度が高い時でも、出力電圧はあまり高くないが、後半で温度が高くなると同じような硫化水素濃度および湿度であっても、出力電圧は一層高くなる。 The output voltage (negative voltage) of the cathodic protection power supply increases as the hydrogen sulfide concentration increases, but decreases when the humidity is low, even if the hydrogen sulfide concentration is high. Also, because the temperature is low in the first half, even if the concentration of hydrogen sulfide is high and the humidity is high, the output voltage is not very high, but the output voltage is the same even if the concentration and humidity of hydrogen sulfide are the same as the temperature is high in the second half. Becomes even higher.
実施形態のマンホール蓋防食システムは、図１に示すような概略構成を有するが、実際の配置については各種の変形例が可能である。以下、これらの配置例について説明する。 The manhole cover anticorrosion system of the embodiment has a schematic configuration as shown in FIG. 1, but various modifications are possible for the actual arrangement. Hereinafter, these arrangement examples will be described.
図４は、カソード防食用電源、環境センサおよびコントローラ部（制御回路）の、マンホール蓋に対する配置例を示す図であり、（Ａ）がこれらを駆動装置としてまとめて配置した例を、（Ｂ）がカソード防食用電源と他の部分を別々に配置した例を示す。 FIG. 4 is a view showing an arrangement example of a cathode anticorrosion power supply, an environment sensor and a controller unit (control circuit) with respect to a manhole cover, and an example in which (A) arranges them collectively as a driving device is shown in FIG. Shows an example in which the cathodic protection power source and the other parts are separately disposed.
図４の（Ａ）の例では、カソード防食用電源２１、環境センサ２２（ガス（Ｈ２Ｓ）センサ２２Ａ、温度センサ２２Ｂ、湿度センサ２２Ｃ）およびコントローラ部２３を、駆動装置３０内に一体に配置する。マンホール蓋１１はマンホール１０に対して絶縁されている。例えば、マンホール蓋１１を受けるマンホール１０の受け部がコンクリート製などであれば、マンホール１０に対して絶縁されているといえる。また、一般的なマンホール１０の受け部が金属製の場合でも、マンホール蓋１１と受け部を含めた金属部分が、マンホール１０の他の大部分から絶縁されていればよい。このような場合は、受け部を含めてマンホール蓋と称するものとする。
In the example of FIG. 4A, the cathode
なお、受け部を含めてマンホール１０全体が金属製で、他のマンホールと電気的に接続されており、マンホール蓋１１が他のマンホールと電気的に接続される場合は、本実施形態の対象外である。
If the
カソード防食用電源２１のカソードは、マンホール蓋１１を形成する金属に電気的に接続され、マンホール１０とは絶縁されている。カソード防食用電源２１のアノードはアース源に接続されている。アース源は、例えば、地中に埋められ、マンホール蓋１１から絶縁された大きな金属部材であることが望ましい。
The cathode of the cathodic
図４の（Ａ）では、駆動装置３０は、マンホール１０内のマンホール蓋１１から離れた位置に設けられているが、マンホール蓋１１の下面に設けることも可能である。この場合、駆動装置３０は、マンホール蓋１１とは絶縁された状態で、アース源に接続される。
In FIG. 4A, the
図４の（Ｂ）に示すように、環境センサ２２とコントローラ部２３を一体に配置し、カソード防食用電源２１と離れて配置することも可能である。この場合、いずれか一方に電源を設け、他方に電源を供給する配線を設ける必要がある。また、コントローラ部２３からの制御信号をカソード防食用電源２１に伝送する配線を設ける必要があり、この配線は光ファイバ等で実現することも可能である。
As shown to (B) of FIG. 4, it is also possible to arrange | position the
図５は、図４の（Ａ）の駆動装置の配置および配線の例を示す図である。
図５の（Ａ）は、駆動装置３０をマンホール蓋１１の下面に設け、駆動装置３０のカソード防食用電源２１のアノードを、地中のアース源に接続する配線４０を設ける例を示す。カソード防食用電源２１のカソードは、近接しているマンホール蓋１１の金属部分に接続される。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the arrangement and wiring of the drive device of FIG.
FIG. 5A shows an example in which the
図５の（Ｂ）は、駆動装置３０をマンホール蓋１１の下面に設け、駆動装置３０のカソード防食用電源２１のアノードを、地表付近のアース源に接続する配線４１を設ける例を示す。カソード防食用電源２１のカソードは、近接しているマンホール蓋１１の金属部分に接続される。
FIG. 5B shows an example in which the
図５の（Ｃ）は、駆動装置３０をマンホール１０内に設け、カソード防食用電源２１のカソードをマンホール蓋１１の金属部分に接続する配線４２と、カソード防食用電源２１のアノードを、地中のアース源に接続する配線４３を設ける例を示す。
In FIG. 5C, the
図５の（Ｄ）は、駆動装置３０を、マンホール蓋１１およびマンホール１０内以外の場所に設ける例を示す。この場合、カソード防食用電源２１のカソードをマンホール蓋１１の金属部分に接続する配線４４と、カソード防食用電源２１のアノードを、地中のアース源に接続する配線４５を設ける。
FIG. 5D shows an example in which the
図５において、配線４３および４５は、固定された駆動装置３０とアース源間の配線であり、単に電線を配置するだけで実現できる。また。マンホール蓋１１の受け部が金属製であれば、配線４２および４４は、固定された駆動装置３０と受け部間の配線であり、単に電線を配置するだけで実現できる。
In FIG. 5, the
しかし、配線４０および４１、さらにマンホール蓋１１と受け部とが絶縁されている場合の配線４２および４４は、マンホール蓋１１が取り外しされるため、固定配線では実現できない。そこで、これらの配線を可撓性のある電線で実現することが考えられるが、マンホール蓋の着脱を難しくするという問題がある。次に、このような問題を解消するマンホール蓋１１と受け部との間の配線方法について説明する。
However, the
図６は、マンホール蓋とマンホールの受け部との間の配線方法を説明する図であり、（Ａ）は駆動装置がマンホール蓋に設けられる場合を、（Ｂ）は駆動装置がマンホール内に設けられる場合を示す。 FIG. 6 is a diagram for explaining the wiring method between the manhole cover and the receiving part of the manhole, in which (A) shows the case where the drive is provided on the manhole cover and (B) shows the drive provided in the manhole Show the case where
図６の（Ａ）に示すように、カソード防食用電源２１、環境センサ２２（ガスセンサ２２Ａ、温度センサ２２Ｂ、湿度センサ２２Ｃを含む）およびコントローラ部２３を有する駆動装置３０を、マンホール蓋１１の下面に配置する。環境センサ２２は、マンホール１０の内部に面し、マンホール１０の内部の環境を検出できるようにする。駆動装置３０は、電源回路５０を含む。電源回路５０は、電池または発電機能を有する二次電池を有し、カソード防食用電源２１、環境センサ２２およびコントローラ部２３に電力を供給する。電源回路５０については、後述する。
As shown in FIG. 6A, the
マンホール蓋１１の下面に絶縁層５１を設け、駆動装置３０は、絶縁層５１を介してマンホール蓋１１に取り付けられる。マンホール蓋１１の表面が絶縁性の被覆層を生成するように塗装されている時には、この被覆層を利用することも可能である。カソード防食用電源２１のカソードは、絶縁層５１を突き破ってマンホール蓋１１の金属部分に電気的に接触させる。カソード防食用電源２１のアノードは、絶縁層５１上の配線５２により、受け部と対向する電極５４に電気的に接続される。配線５２は絶縁層５３で被覆される。例えば、配線部分の絶縁層５１、配線５２および絶縁層５３を被覆電線で実現してもよい。
The insulating layer 51 is provided on the lower surface of the
マンホール１０の受け部には、アース源に電気的に接続される電極５５が設けられる。マンホール蓋１１を受け部に挿入する時、マンホール蓋１１の電極５４とマンホール１０の受け部の電極５５が接触するように位置合わせして配置すれば、カソード防食用電源２１のアノードがアース源に電気的に接続された状態になる。
The receiving portion of the
図６の（Ｂ）に示すように、駆動装置３０をマンホール１０の内部に配置する場合には、マンホール蓋１１の受け部と対向する部分に電極６１を設け、受け部に電極６２を設ける。電極６１は、マンホール蓋１１の金属部分に電気的に接続され、電極６２は、カソード防食用電源２１のカソードに電気的に接続される。電極６２とカソード防食用電源２１のカソードとの間の配線は、被覆電線で実現してもよい。マンホール蓋１１を受け部に挿入する時、マンホール蓋１１の電極６１とマンホール１０の受け部の電極６２が接触するように位置合わせして配置すれば、カソード防食用電源２１のカソードがマンホール蓋１１の金属部分に電気的に接続された状態になる。
As shown in FIG. 6B, when the
ここで、マンホール蓋１１を負電位にするのに必要な電力を検討する。
電気防食に必要な電流は1m2の面積あたり10mA程度である。マンホール蓋の直径を0.6mとすると、マンホールの面積は0.3×0.3×3.14=0.28m2である。よって、マンホールを防食するのに必要な電流は2.8mAになる。地面の抵抗は（接地抵抗値）はせいぜい2000Ω・ｍ（湿地や畑などはこれよりも低抵抗、一方、岩盤は高抵抗であるが、岩盤にはマンホールを作ることはない）であることが知られている。マンホール蓋１１とアース源の間の抵抗は、マンホール蓋１１の周囲との合成抵抗であり、仮に200Ω程度と見積もる。この条件で防食に必要な電流2.8mAを流すとすると、印加する電圧ＶはV=200×0.0028＝0.56Ｖとなる。このとき消費電力Ｗ(w)は、W=0.56×0.0028=1.6mWとなる。このシステムが消費する電力は、実際には、前述した防食に必要とする電力に加えて、制御のための電力が必要となるが、その電力も同じ程度とすることができる。よって、防食システムの電力は小さいものでも可能である。
Here, the power required to set the
The current required for cathodic protection is about 10 mA per 1 m 2 area. Assuming that the diameter of the manhole cover is 0.6 m, the area of the manhole is 0.3 × 0.3 × 3.14 = 0.28 m 2 . Therefore, the current required to corrode the manhole is 2.8 mA. Ground resistance (ground resistance value) is at most 2000 Ω · m (wetlands and fields have lower resistance than this, while rock has high resistance but does not make manholes in rock) Are known. The resistance between the
図６の電源回路５０が一次電池または二次電池を有し、上記の電力を電池から供給する場合、電池の供給可能な電力により、電池交換無しで実施形態のマンホール蓋防食システムを動作させることができる期間が決定される。 When the power supply circuit 50 of FIG. 6 has a primary battery or a secondary battery and supplies the above power from the battery, the manhole cover anticorrosion system of the embodiment is operated without battery replacement by the power that can be supplied from the battery. Period is determined.
電源回路５０は、環境発電素子を電力源とする発電機能を付加した二次電池を有してもよい。発電機能は、例えば10cm×10cm程度の汎用小型太陽光発電モジュールで実現される。図５の（Ａ）および（Ｂ）に示すように駆動装置３０をマンホール蓋１１に設ける場合、汎用小型太陽光発電モジュールをマンホール蓋１１の上面に設け、発電した電力を電源回路５０に供給する。また、駆動装置３０をマンホール１０側に設ける場合には、汎用小型太陽光発電モジュールをマンホール１０の近傍の地表に設け、発電した電力を電源回路５０に供給する。
The power supply circuit 50 may have a secondary battery to which a power generation function using an energy harvesting element as a power source is added. The power generation function is realized by, for example, a general-purpose small-sized solar power generation module of about 10 cm × 10 cm. When the
また、晴天の日中または夜間に、マンホール蓋１１の表面温度とマンホール１０内の温度差は非常に大きくなるので、電源回路５０に設けた熱電変換素子で、マンホール蓋１１とマンホール１０内の温度差を利用して発電することも可能である。
In addition, since the surface temperature of the
以上、マンホールごとにマンホール蓋の腐食を促進する環境を検出し、検出した環境に応じてマンホール蓋に印加する負電圧を変化させてマンホール蓋を防食するシステムを説明した。 In the above, the system which detects the environment which accelerates | stimulates the corrosion of a manhole cover for every manhole, and changes the negative voltage applied to a manhole cover according to the detected environment, and corrosion-controls a manhole cover was demonstrated.
一般に、多数のマンホールは、横方向に伸びる管を介して相互に接続されており、マンホール内環境は相互に影響し合う。そこで、実施形態の駆動装置（コントローラ部）が検出したそれぞれのマンホールの内部環境データを収集し、広いエリア内の複数のマンホールの内部環境データを収集し、解析することにより、各種の対策に役立てることができる。例えば、下水道のマンホールで、あるマンホール付近からの特定物質の流入により硫化水素が発生した場合、データ収集によりエリア内での硫化水素の発生状況の広がりを的確に知り、対策することが可能である。 Generally, a large number of manholes are connected to one another via laterally extending tubes, and the manhole environment mutually influences each other. Therefore, the internal environment data of each manhole detected by the drive device (controller unit) according to the embodiment is collected, and the internal environment data of a plurality of manholes in a wide area is collected and analyzed to use for various measures. be able to. For example, when hydrogen sulfide is generated due to the inflow of a specific substance from the vicinity of a manhole in a sewer manhole, it is possible to accurately know the spread of the generation status of hydrogen sulfide in the area by data collection and take measures. .
次に、実施形態の駆動装置（コントローラ部）が設けられている複数のマンホールの環境情報を収集するシステムについて説明する。 Next, a system for collecting environmental information of a plurality of manholes provided with the drive device (controller unit) of the embodiment will be described.
図７は、複数のマンホールの環境情報を収集するシステムの有線ネットワーク網の例を示す図である。
図７の（Ａ）は、駆動装置３０（またはコントローラ部２３）が送受信回路を有し、データを収集するサーバ７０に有線で通信可能に接続されている有線ネットワーク網の構成例を示す。図７の（Ａ）では、各駆動装置３０（またはコントローラ部２３）は、サーバ７０に直接通信可能に接続されている。各駆動装置３０（またはコントローラ部２３）は、サーバ７０からのデータ送信要求に応じて、その時点で検出した環境データをサーバ７０に送信する。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a wired network of a system for collecting environmental information of a plurality of manholes.
FIG. 7A shows a configuration example of a wired network in which the drive device 30 (or the controller unit 23) has a transmission / reception circuit and is communicably connected to the
図７の（Ｂ）は、サーバ７０に直接通信可能に接続された複数の中継装置７１が設けられ、複数の駆動装置３０（またはコントローラ部２３）が中継装置７１に接続されることが、図７の（Ａ）と異なる。駆動装置３０（またはコントローラ部２３）の一部を、中継装置７１として使用してもよい。１つの中継装置７１に接続される複数の駆動装置３０（またはコントローラ部２３）は、その中継装置７１の近傍に配置されたものである。
In FIG. 7B, a plurality of
中継装置７１は、サーバ７０からのデータ送信要求に応じて、接続される駆動装置３０（またはコントローラ部２３）にデータ送信要求を送出する。これに応じて各駆動装置３０（またはコントローラ部２３）は、その時点で検出した環境データを中継装置７１に送信し、中継装置７１は、複数の駆動装置３０（またはコントローラ部２３）からのデータをサーバ７０に送信する。中継装置７１が駆動装置３０（またはコントローラ部２３）であれば、それが検出した環境データも含めて送信する。
The
図８は、複数のマンホールの環境情報を収集するシステムの無線ネットワーク網の例を示す図である。
図８の無線ネットワーク網は、サーバ７０にネット回線７４を介して接続された複数の第１無線中継器７２と、それぞれの第１無線中継器７２と近距離無線通信する複数の第２無線中継器７３と、を設ける。第２無線中継器７３には中継装置７１が接続され、複数の駆動装置３０（またはコントローラ部２３）が中継装置７１に接続される。言い換えれば、図８の無線ネットワーク網は、図７の（Ｂ）の有線ネットワーク網において、中継装置７１が、第２無線中継器７３、第１無線中継器７２およびネット回線７４を介して、サーバ７０と通信可能にしたものである。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a wireless network of a system for collecting environmental information of a plurality of manholes.
The wireless network shown in FIG. 8 includes a plurality of first wireless relays 72 connected to a
以上説明したように、実施形態によれば、マンホール蓋内面に設置したセンサでマンホール内環境の腐食性の高さを検出し、それに応じて、マンホール蓋のカソード防食の電圧を調整して防食を行う。これにより、マンホール内のように腐食強度が大きく変動する環境でも、過防食を起こすことなく防食することができ、また、低消費電力化が実現できる。 As described above, according to the embodiment, the sensor installed on the inner surface of the manhole cover detects the corrosive height of the environment in the manhole, and accordingly, the voltage of the cathodic protection of the manhole cover is adjusted to prevent corrosion. Do. As a result, even in an environment where the corrosion strength largely fluctuates as in a manhole, corrosion can be prevented without causing overcorrosion, and low power consumption can be realized.
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものである。特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。 The embodiments have been described above, but all the examples and conditions described herein are for the purpose of assisting the understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology. The examples and conditions specifically described are not intended to limit the scope of the invention, and the construction of such examples in the specification does not show the advantages and disadvantages of the invention. While the embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions, and alterations can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
１０ マンホール
１１ マンホール蓋
２１ カソード防食用電源
２２ 環境センサ
２２Ａ ガス（Ｈ２Ｓ）センサ
２２Ｂ 温度センサ
２２Ｃ 湿度センサ
２３ コントローラ部（制御回路）
10
Claims (10)
前記マンホール蓋を腐食させるマンホール内の環境を検出する環境センサと、
前記マンホール蓋の電位が、前記環境センサが検出したマンホール内の環境に応じた腐食を防止する電位レベルになるように、前記カソード防食用電源を制御する制御回路と、を有することを特徴とするマンホール蓋防食システム。 A cathode anticorrosion power supply capable of applying a voltage to a manhole cover and changing a potential level of the manhole cover by applying a voltage;
An environmental sensor that detects an environment in a manhole that corrodes the manhole cover;
A control circuit for controlling the cathode anticorrosion power supply such that the potential of the manhole cover becomes a potential level that prevents corrosion according to the environment in the manhole detected by the environment sensor. Manhole cover anticorrosion system.
前記カソード防食用電源のカソードは、前記マンホール蓋を形成する金属に電気的に接続され、
前記カソード防食用電源のアノードは、前記マンホール蓋から絶縁されて、前記マンホール穴付近のアース源に電気的に接続される請求項１に記載のマンホール蓋防食システム。 The drive device having the cathode anticorrosion power supply, the environment sensor, and the control circuit is provided on the lower surface of the manhole cover facing a manhole hole,
The cathode of the cathodic protection power supply is electrically connected to the metal forming the manhole cover,
The manhole cover anticorrosion system according to claim 1, wherein an anode of the cathodic protection power source is insulated from the manhole cover and electrically connected to an earth source near the manhole hole.
前記マンホール蓋を前記マンホール穴に嵌めた時に、前記アース電極に接触するように前記マンホール蓋に設けられたマンホール蓋電極と、を有し、
前記カソード防食用電源のカソードは、前記マンホール蓋から絶縁されて、前記マンホール蓋電極に電気的に接続される請求項２に記載のマンホール蓋防食システム。 An earth electrode provided at a portion of the manhole hole that receives the manhole cover and electrically connected to an earth source;
And a manhole lid electrode provided on the manhole lid so as to contact the earth electrode when the manhole lid is fitted in the manhole hole,
The manhole cover anticorrosion system according to claim 2, wherein a cathode of the cathodic protection power supply is insulated from the manhole cover and electrically connected to the manhole cover electrode.
前記カソード防食用電源のカソードと前記マンホール蓋を形成する金属の間を電気的に接続するカソード配線を有し、
前記カソード防食用電源のアノードは、前記マンホール穴付近のアース源に電気的に接続される請求項１に記載のマンホール蓋防食システム。 The cathode anticorrosion power supply is provided near a manhole hole,
A cathode wire electrically connecting between a cathode of the cathodic protection power source and a metal forming the manhole cover;
The manhole cover anticorrosion system according to claim 1, wherein an anode of the cathodic protection power source is electrically connected to an earth source near the manhole hole.
前記マンホール蓋を受け、前記マンホール蓋と電気的に接続される前記マンホール穴の金属製の受け部に電気的に接続される請求項４に記載のマンホール蓋防食システム。 The cathode wiring is
The manhole cover anticorrosion system according to claim 4, which receives the manhole cover and is electrically connected to a metal receiving portion of the manhole hole electrically connected to the manhole cover.
前記複数の駆動装置から各マンホールの環境状況を収集するサーバと、を有し、
前記制御回路は、前記サーバと通信する通信機能を有し、前記サーバに検出した環境状況を送信する請求項１から９のいずれか１項に記載のマンホール蓋防食システム。 The manhole cover anticorrosion system is provided corresponding to a plurality of sets of manhole and manhole cover, and a plurality of drive devices each having the cathode anticorrosion power supply, the environment sensor, and the control circuit;
A server that collects environmental conditions of each manhole from the plurality of drive devices;
The manhole cover anticorrosion system according to any one of claims 1 to 9, wherein the control circuit has a communication function of communicating with the server, and transmits the detected environmental status to the server.
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