(57)【要約】【課題】海中に投棄した廃棄物が海中を降下して海底に衝突するときの衝撃力を判定するために利用できる衝撃力測定装置を提供する。【解決手段】廃棄物の予定投棄区域で引き上げ用の紐７１を接続した衝撃力測定装置１を海中に投棄する。衝撃力測定装置１が海底に到達し停止したら、引き上げ用の紐７１で衝撃力測定装置１を引き上げ、衝撃力測定装置１に設けておいた衝撃測定用３軸加速度センサ、位置情報用３軸加速度センサ、３軸ジャイロセンサの計測出力が時系列に記録されているメモリカードを抜き取り、別に準備したコンピュータシステムを使用して、衝撃力測定装置１から海底に加わる衝撃力や衝撃力測定装置１の海底到達位置などの情報を導き出す。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海中に投入されて海底に衝突したときの衝撃力を計測する衝撃力測定装置であって、
密封されたケースと、このケースが海中に投入されて海底に衝突した時の衝撃力を計測する衝撃測定用加速度センサと、海中に投入されたケースの位置を計測するための位置情報センサと、を備えたことを特徴とする衝撃力測定装置。
【請求項２】
前記位置情報センサは、前記ケースの加速度を検出するための位置情報用加速度センサと、前記ケースの角速度を計測するジャイロセンサと、を有していることを特徴とする請求項１記載の衝撃力測定装置。
【請求項３】
前記衝撃測定用加速度センサ、前記位置情報用加速度センサ及び前記ジャイロセンサのそれぞれの出力を記録する記憶手段を前記ケース内に有している、ことを特徴とする請求項２記載の衝撃力測定装置。
【請求項４】
取り外し可能なフロートを有している、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の衝撃力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は海中に投入されて海底に衝突したときの衝撃力を計測する衝撃力測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の一般家庭や事業所からの廃棄物の排出量は膨大なものであり、すべての廃棄物を陸上の処理場で処理することは不可能となっている。したがって、例えば特許文献１に記載されているように、廃棄物を海洋に投棄し、海底に堆積させるといった処理方法が開発されている。廃棄物を海洋に投棄する場合には、海洋汚染をできるだけ防止するために廃棄物や廃棄物から滲みだす汚水が投棄区域にとどまるような対策を施しておく必要があるが、特許文献１では、投棄区域を仕切壁によって囲むとともに、投棄区域の水位を周囲の海水位よりも低く保って、廃棄物だけでなく廃棄物から滲み出す汚水が周囲の海水に流れ出ないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−８８４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された廃棄物の処分方法では、海水伝いに廃棄物や廃棄物から滲み出す汚水が周囲の海水に流れ出るのを有効に防止できるが、廃棄物による海洋汚染は廃棄物が堆積する海底を通じても発生する。したがって、廃棄物の投棄区域の海底には、遮水シートを敷設するか、あるいは廃棄物から滲みだす汚水が浸み込むのを阻止する粘土層（沖積粘土層）が形成されている必要がある。不透水性地層（厚さが５ｍ以上、透水係数が１００ｎｍ／秒（＝１×１０−５ｃｍ／秒）以下の地層もしくはルギオン値１以下の岩盤又はこれと同等以上の遮水効力を有する地層）であればシートなどの遮水工を必要としないので、海底の粘土層は有効利用が可能である。ところで、海底に遮水シートを敷設するのは大変な手間がかかるし、遮水シートのメンテナンスや交換の問題もある。そこで、粘土層の有効利用を推進していくこととなるが、海底に粘土層が形成されていても、投棄された廃棄物が海底に衝突するときの衝撃力により、長い年月の間には粘土層にひび割れなどの損傷が発生する可能性がある。粘土層にひび割れなどが生じれば、廃棄物から滲み出た汚水が海底に滲み込んで海洋汚染や地下水の汚染を引き起こすこととなる。
【０００５】
したがって、廃棄物の投棄区域として利用しようとする場合には、当該区域にどのような粘土層があるかを調査し確認するだけでなく、廃棄物の投棄により粘土層にどれだけの衝撃力が加わるかを測定する必要がある。
【０００６】
そこで本発明は、海中に投棄された廃棄物が海中を降下して海底に衝突するときの衝撃力を判定するために利用できる衝撃力測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するための本発明の衝撃力測定装置は、海中に投入されて海底に衝突したときの衝撃力を計測する衝撃力測定装置であって、密封されたケースと、このケースが海中に投入されて海底に衝突した時の加速度を計測する衝撃測定用加速度センサと、海中に投入されたケースの位置を計測するための位置情報センサと、を備えたものである。衝撃測定用加速度センサによって計測された加速度から、ケースが海底に衝突したときの海底からケースに加わる衝撃力、したがって、ケースから海底に加わる衝撃力を導き出すことができる。このケースを廃棄物として捉えれば、実際に廃棄物が海中に投入されたときに海底に加わる衝撃力を予測して判定することができる。
【０００８】
海底の粘土層の厚みや強度は場所によって変化するので、粘土層に損傷が生じないように投棄区域を設定するには、予定投棄区域の粘土層の厚みの分布とともに、投棄された廃棄物が海底のどの位置でどの程度の衝撃力を加えるかに関する情報も必要となる。ところが、海水に投棄された衝撃力測定装置は海水の流れによって流されて投棄位置とは異なる位置で海底に到達するので、衝撃力測定装置が海底に到達するまでに投棄位置からどこまで流され、海底のどの位置に到達したかを決定しなければならない。したがって、衝撃力測定装置は、海中に投入されたケースの位置を計測するための位置情報センサを有していることが必要である。
【０００９】
位置情報センサは、ケースの加速度又は海中でのケースの加速度を検出する位置情報用加速度センサとすることができるが、加速度センサのみによってはケースの正確な位置を検出することは困難である。したがって、位置情報センサとしては、ケースの加速度を検出するための位置情報用加速度センサと、ケースの角速度を検出するジャイロセンサとを有していることが好ましい。
【００１０】
衝撃測定用加速度センサ、位置情報用加速度センサ及びジャイロセンサのそれぞれの出力を記録する記憶手段をケース内に有し、海底に衝突した衝撃力測定装置を引き上げてから、記憶手段に記録されている各センサ出力を取り出して衝撃力や海底到達位置を導き出せるようにしておくのが好ましい。
【００１１】
衝撃力測定装置が重すぎて、測定結果から廃棄物を投棄したときの予測を有効に行うことが困難な場合には、衝撃力測定装置にフロートを取り付けて海中に投入するのが好ましい。フロートは、異なる大きさのフロートを取り付けたり、フロートを取り付けないで計測を行ったりする場合のために、取り外しが可能なように構成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の衝撃力測定装置を用いれば、海洋又は海中に廃棄物を投棄した場合に海底の粘土層が受ける影響を詳細に判定して予測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る衝撃力測定装置の全体図である。
【図２】衝撃力測定装置の分解斜視図である。
【図３】衝撃力測定装置の構成を示す図である。
【図４】衝撃力測定装置の使用方法を説明する図である。
【図５】密度調整用フロートを取り付けた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る衝撃力測定装置の全体図、図２は衝撃力測定装置の分解斜視図である。
【００１６】
衝撃力測定装置１は、長さ方向一端（上端）及び他端（下端）で開口する金属製の筒状ケース３と、このケース3の一端側開口を密封的に閉塞する一方の蓋５と、ケース３の他端側開口を密封的に閉塞する他方の蓋７と、を備えている。
【００１７】
一方の蓋５は、ディスク状の蓋本体９と、この蓋本体９の上面に形成された凹部１１に嵌め付けられる補助蓋１３と、を有し、蓋本体９の凹部１１の底部は支持操作部１７を形成している。支持操作部１７は、制御用ボード１９及びバッテリ２１の上端部を支え、メモリカード２３が差し込まれたカード差込口（図示せず）を有している。また、支持操作部１７上にはバッテリ２１に接続された電源部材２５が配置されている。支持操作部１７の上面には計測開始スイッチ２７及び計測停止スイッチ２９が設けられ、電源部材２５の上面には電源スイッチ３１及び電源ランプ３３が設けられている。補助蓋１３は、嵌め付け部３５の外端部に取り付け用フランジ３７を有していて、嵌め付け部３５が蓋本体９の上面に形成された凹部１１内に嵌り込み、取り付け用フランジ３７が蓋本体９の一端側環状端面にボルト３９で固定されるようにして蓋本体９に取り外し可能に取り付けられている。補助蓋１３の中央には透明材製ののぞき窓４１が設けられていて、こののぞき窓４１から電源ランプ３３の点灯の有無を確認できる。なお、制御用ボード１９及びバッテリ２１の下端部はインターフェースボード４３に接続されている。
【００１８】
このような構成の一方の蓋５は、制御用ボード１９及びバッテリ２１がケース３内に収容され、蓋本体９の外周がケース３の一端側環状端面にボルト４５で固定されるようにしてケース３に取り外し可能に取り付けられている。なお、図２中符号４７はケース３内の温度を計測する温度センサ、符号４９はバッテリ２１の電圧を計測する電源電圧センサである。
【００１９】
他方の蓋７は、円盤体５１にこの円盤体５１よりも小径の搭載部５３を設けることにより形成され、この搭載部５３の先端面には、衝撃測定用３軸加速度センサ５５、位置情報用３軸加速度センサ５７及び３軸ジャイロセンサ５９が設けられていて、搭載部５３がケース３の他方の開口内に入り込むようにして、この円盤体５１の外周をケース３の他方の環状端面にボルト６１で固定することにより、ケース３の他方の開口を密封的に閉塞している。搭載部５３の先端面に設けられた衝撃測定用３軸加速度センサ５５、位置情報用３軸加速度センサ５７及び３軸ジャイロセンサ５９はインターフェースボード４３に接続され、このインターフェースボード４３を介して制御用ボード１９に接続されている。
【００２０】
図３は衝撃力測定装置１の構成を示す図である。
【００２１】
電源部材２５の電源スイッチ３１をオンにして衝撃力測定装置１にバッテリ２１から電力を供給しておき、計測開始スイッチ２７をオンすると、制御用ボード１９に搭載された制御部６３から衝撃測定用３軸加速度センサ５５、位置情報用３軸加速度センサ５７、３軸ジャイロセンサ５９、温度センサ４７及び電源電圧センサ４９に計測開始信号が送られ、衝撃測定用３軸加速度センサ５５、位置情報用３軸加速度センサ５７、３軸ジャイロセンサ５９、温度センサ４７及び電源電圧センサ４９はそれぞれ、この計測開始信号を受けて計測を開始する。それぞれのセンサ４７、４９、５５、５７、５９の計測出力は、制御用ボード１９に搭載された、シグナルコンディショナ６５付きのＡ／Ｄコンバータ６７を介して、メモリカード２３（カードインターフェース６９を介して制御部６３に接続されている）に時系列データとして記録される。
【００２２】
衝撃測定用３軸加速度センサ５５は±５０Ｇ以内の計測範囲を有する高加速度センサであり、衝撃力測定装置１が海中に投入されるときから、海中を降下して海底と衝突し、かつ、引き上げられるまでの３軸方向の加速度をそれぞれ計測するが、海底と衝突したときの加速度を計測することを主目的としている。位置情報用３軸加速度センサ５７は±３Ｇ以内の計測範囲を有する低加速度センサであり、衝撃力測定装置１が海中に投入されるときから、海中を降下して海底と衝突し、かつ、引き上げられるまでの３軸方向の加速度をそれぞれ計測するが、衝撃力測定装置１が海中に投入されるときから、海中を降下して海底と衝突し、停止するまでの加速度を計測することを主目的としている。また、３軸ジャイロセンサ５９は±１０００度／秒以内の計測範囲を有し、衝撃力測定装置１が海中に投入されるときから、海中を降下して海底と衝突し、かつ、引き上げられるまでの３軸方向の角速度を計測する。衝撃力測定装置１が海底と衝突したときの加速度は急激に上昇するとともに急激に下降するので、加速度が急激に上昇し急激に下降する時点を衝突時と捉えることができる。そして、衝撃力測定装置１の衝突時の加速度により衝撃力測定装置１に加わる衝撃力、すなわち海底に加わる衝撃力を算出することができる。また、位置情報用３軸加速度センサ５７により計測される、例えば衝撃力測定装置１の座標における、３軸方向の３つの加速度と、３軸ジャイロセンサ５９により計測される、例えば衝撃力測定装置１の座標における、３軸回りの３つの角速度とにより衝撃力測定装置１の移動位置を時系列に算出することができ、あるいは、位置情報用３軸加速度センサ５７により計測される３軸方向の３つの加速度と、３軸ジャイロセンサ５９により計測されるヨー角、ロール角及びピッチ角とにより衝撃力測定装置１の移動位置を時系列に算出することができ、位置情報用３軸加速度センサ５７及び３軸ジャイロセンサ５９の計測結果により把握された海底との衝突時における衝撃力測定装置１の位置や位置情報用３軸加速度センサ５７及び３軸ジャイロセンサ５９の計測結果により把握された海底での停止時における衝撃力測定装置１の位置を算出することができる。例えば、３軸加速度センサの検出した加速度に、３軸ジャイロセンサの検出したヨー角、ピッチ角及びロール角を用いて衝撃力測定装置１の移動した位置を特定する。
【００２３】
図４は衝撃力測定装置１の使用方法を説明する図である。
【００２４】
廃棄物の予定投棄区域に調査船６９を停留させ、この調査船６９から引き上げ用の紐７１を接続した衝撃力測定装置１を海中に投棄する。投棄の際には、補助蓋１３を取り外し、電源部材２５の電源スイッチ３１をオンにするとともに計測開始スイッチ２７をオンにし、補助蓋１３を再び取り付ける。位置情報用３軸加速度センサ５７及び３軸ジャイロセンサ５９の計測結果から算出される位置情報は、例えばこの投棄位置を基準とすることとなる。衝撃力測定装置１が海底に到達し停止したら、引き上げ用の紐７１で衝撃力測定装置１を調査船６９に引き上げる。そして、補助蓋１３を取り外し、計測停止スイッチ２９をオンにして又は押してから電源部材２５の電源スイッチ３１をオフにする。それから、電源部材２５を取り外し、メモリカード２３を抜き出す。抜き出したメモリカード２３には、衝撃測定用３軸加速度センサ５５、位置情報用３軸加速度センサ５７、３軸ジャイロセンサ５９、温度センサ４７及び電源電圧センサ４９の計測出力が時系列に記録されているので、別に準備したコンピュータシステムにこのメモリカード２３を差し込んで記録されている時系列計測データを表示したり、時系列計測データから必要なデータ又は情報を算出したりして、衝撃力測定装置１から海底に加わる衝撃力や衝撃力測定装置１の海底到達位置などの情報を確保する。
【００２５】
なお、実際に廃棄物を投棄する際の態様に近づくように、衝撃力測定装置１を砂や砂利とともに予定投棄区域に投入してもよい。また、衝撃力測定装置１が投棄を予定している廃棄物に比べて密度の大きいものである場合には、図５に示すように、例えば発泡ウレタン製の密度調整用フロート７３を衝撃力測定装置１に取り付けてもよい。取り付けは、密度調整用フロート７３に取り付け孔７５を形成しておき、この取り付け孔７５に衝撃力測定装置１を通すことにより行うことができる。密度調整用フロート７３が容易に外れないように、取り付け孔７５は内面が弾性材製であり、かつ、衝撃力測定装置１よりも小径であることが好ましい。密度調整用フロート７３は、半球体の突部側を切断した外形（図５ａ）や球体の両側を切断した外形（図５ｂ）を有することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の衝撃力測定装置は例えば廃棄物の予定投棄区域などで使用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１                                      衝撃力測定装置
３                                      ケース
５５                                    衝撃測定用３軸加速度センサ
５７                                    位置情報用３軸加速度センサ
５９                                    ３軸ジャイロセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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