(57)【要約】【課題】  従来、地盤の応力測定調査には、計測に大掛かりな装置を必要とし、一時的な計測データを得ることが出来るだけであり、長期や恒久的な地圧の観測、監視には大掛かりな設備の保全や電源や通信のための配線工事、電源設備等を要するために実現出来なかった。【解決手段】  自己発電を行い、地圧データを無線で送信するコンパクトな電源、配線不要の地圧計測装置を提供し、簡単に深さ方向の数箇所に配置して地域における長期の地盤監視を可能とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地圧に応じて変位する受圧板と、変位を利用して振動部材を励震させる加振手段と、上記加振された振動部材の機械エネルギーを電気エネルギーに変化させる発電手段と、発電された電荷に基づき地圧の情報を通報する通報手段とを有することを特徴とする電源、配線不要の地圧計測装置。
【請求項２】
上記加振手段は、可変部材の移動により可動する可動部分と打撃部を有する打撃部分により構成され、可変部材の移動により可動部分が可動し、可動部分の可動により打撃部で振動部材を打撃して振動部材が励震されることを特徴とする請求項１に記載の電源、配線不要の地圧計測装置。
【請求項３】
上記加振手段の可動部が可変部材の移動する方向に複数個配置され、圧力変化に応じた可変部材の移動により可変部材の先端部が段階的に可動部分と接触し、接触した当該の可動部分が可動し打撃部で振動部材を打撃して振動部材が励震されることにより発生圧力の値が判別されることを特徴とする請求項１に記載の電源、配線不要の地圧計測装置。
【請求項４】
上記加振手段が可変部材の移動する方向に配置され、圧力変化に応じた可変部材の移動により接触した加振手段の可動部分が接触の間可動続け、打撃部で振動部材を打撃する時間、回数により発生圧力の値が判別されることを特徴とする請求項１に記載の電源、配線不要の地圧計測装置。
【請求項５】
上記発電手段は、上記振動部材に固着され、上記振動部材の振動に伴う伸縮により電荷を発生する圧電素子または磁歪素子であることを特徴とする請求項１に記載の電源、配線不要の地圧計測装置。
【請求項６】
電源、配線不要の地圧計測装置を地表から深さ方向に複数個配置し、地圧の深さ分布を一時的のみならず長期に亘り測定可能なことを特徴とする地圧監視装置。
【請求項７】
上記請求項７に記載の地圧監視装置を地域に複数個配置し、そのデータ収集の基地を設け無線により地圧データの受信を行い、地形データと照合して地盤の監視や埋設した地圧監視装置の位置を地形の変化に応じて変更入力して継続的な地域全体の地盤監視を可能にすることを特徴とする地域地盤監視設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は地圧を計測し通報する電源、配線不要の地圧計測装置及び地盤監視設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、地盤の応力測定調査やトンネルまたは地下構造物建設に伴う地圧変化の測定には岩盤内に掘削したボウリング孔内に円盤状の土圧計を挿入して測定していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかしながら、計測には大掛かりな装置を必要とし、一時的な計測データを得ることが出来るだけであり、長期や恒久的な地圧の観測、監視には大掛かりな設備の保全や電源や通信のための配線工事、電源設備等を要するために実現出来なかった。【０００４】  また、土砂崩れや地盤沈下等の問題を解決する手段として、地域における地盤監視のためには、深さ方向の数箇所の計測行う観測点と、その観測点を地形の要所の複数設け、地表の移動と共に観測データの位置変更を行う必要があるが、観測点毎の電源供給及び通信のための配線工事が莫大となり実現がなされてない。【０００５】  この発明の目的は、電源や通信のための配線工事が不要でコンパクトな電源、配線不要の地圧計測装置を提供し、簡単に深さ方向の数箇所に配置して地域における長期の地盤監視を可能としょうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明に係わる電源、配線不要の地圧計測装置は請求項１に記載の様に、地圧による変位エネルギーにより機械的振動を作動する加振手段と機械的振動を電気エネルギーに変換する発電手段と、電気エネルギーが入力されたときに通信する通報手段からなり、地圧の変化を電源、通信配線なしで通報する。【０００７】  請求項２では、変位エネルギーにより機械的振動を作動する加振手段の構成であり、可変部材の移動により可動部分が可動し、可動部分の可動により打撃部で振動部材を打撃して振動部材を励震させる。【０００８】  請求項３では、発生応力の値を判別する手段である。
応力に比例して移動する可変部材の先端が移動方向に配置され複数個の可動部分に段階的に接触し、接触した当該の可動部分が可動し打撃部で振動部材を打撃する。
打撃した可動部分の位置と個数により可変部材の先端の位置が特定出来る。
可変部材の先端の移動量は、発生応力に比例しており発生圧力の値が判別出来る。【０００９】  請求項４では、発生応力の値を判別する手段である。
応力に比例して移動する可変部材の先端が移動方向に配置され可動部分に接触し、先端に続く可変部材に接触している間は可動部分が可動し打撃部で振動部材を打撃し続ける。
打撃した時間、回数により先端部の移動量が計算され、先端の移動量は発生応力に比例しており発生圧力の値が判別出来る。【００１０】  請求項５では、機械的振動を電気エネルギーに変換する発電手段である。
発電手段としての素子は、打撃、振動にて起電する圧電素子または磁歪素子である。【００１１】  請求項６では、地圧の深さ分布を測定する手段である。
電源、配線不要の地圧計測装置を深さ方向に任意の位置に設置することで地圧の深さ分布を一時的のみならず長期に亘り測定出来る。【００１２】  請求項７では、地域全体の地盤監視する手段である。
地圧監視装置を地域に複数個配置し、一箇所にデータ収集の基地を設け無線により地圧データの受信を行い、地形データと照合して地盤強度の監視を行う。
地盤は動いており、埋設した地圧監視装置の位置を地形の変化に応じて定期的に入力して継続的な地域全体の地盤監視を行う。
【発明の効果】
【００１３】  請求項１によれば、電源、配線不要の地圧計測装置の効果は、電池が備えられていなくても、地圧による変位エネルギーを電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーを利用して地圧に関わる信号を送ることが出来るので、電池の交換なども必要なく、管理を簡素化出来る。
また、給電や信号送電のための配線が必要なく、設置工事が簡単になる。【００１４】  請求項２によれば、地圧の変位エネルギーを利用して簡単に機械エネルギーを発生させる事が出来る。
電気エネルギーを発生させる為には振動部材を打撃、振動させる機械エネルギーが必要である。
可変部材の移動により、接触した可動部分が回転等を行い、回転により打撃部が容易に振動部材を打撃する。【００１５】  請求項３によれば、地圧の圧力変化に比例した可変部材の先端と複数個の可動部分の接触で振動部材を打撃し、無線にて接触を通報する。
接触した可動部が判明し、可動部の設置位置等により可変部材の先端位置が計算されて発生応力が容易に識別出来る。【００１６】  請求項４によれば、地圧の圧力変化に比例した可変部材と可動部分の接触で振動部材を打撃し、無線にて接触を通報する。
接触した間は打撃し続け無線で通報続ける。
通報時間や回数により可変部材の先端位置が計算されて発生応力が容易に識別出来る。【００１７】  請求項５発電によれば、コンパクトで安価に電気エネルギーを発生させることが出来る。【００１８】  請求項６によれば、地圧の深さ分布を計測するのに、大掛かりな装置を必要とせず、長期や恒久的な地圧の観測、監視するのに大掛かりな設備の保全や電源や通信のための配線工事、電源設備等が不要である。【００１９】  請求項７によれば、観測点毎の電源供給及び通信のための配線工事なしに、土砂崩れや地盤沈下等の問題を解決する手段として、地域における地盤監視の深さ方向の数箇所の計測行う観測点と、その観測点を地形の要所の複数設けることが出来る。
データ収集基地を設け、地表の移動と共に観測データの位置変更を行い、継続的な地域全体の地盤監視が可能である。
また、地圧の時間的変化を監視し、急激な変化等を監視することで地震予知にも利用出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施の形態１】
【００２０】  図１は、電源、配線不要の地圧計測装置の断面図である。
図２は、Ａ−Ａにおけるセクション図である。
請求項１に記載の地面に接する受圧板（１）があり、加振手段として摩擦車２（１４）、摩擦車１（１３）、回転板（１２）、板バネ（１１）、打撃部（１０）があり、発電手段の振動部材として、圧電素子（５）、振動板（４）があり、通信手段として、無線送信ユニット（７）、アンテナ（８）を配置している。
請求項２に記載の様に、圧力に応じた可変部材（９）の移動により摩擦車２（１４）が回転し、接する摩擦車１（１３）も回転する。
摩擦車１（１３）には回転板（１２）が取り付けられており、回転により板バネ（１１）に衝撃を与える。
この衝撃振動により先端の打撃部（１０）が振動部材を打撃して励振させる。
振動部材には、請求項５に記載のように圧電素子（５）が固着してあり振動に伴う伸縮により電荷を発生し、電力線（６）を通して無線送信ユニット（７）に電力が供給され無線通信がなされる。
なお、請求項３に記載の様に可変部材（９）の移動方向に可動部が２個設けてあり、可変部材（９）の移動により先端部が段階的に接触し可動し打撃部（１０）が振動部材を打撃して無線通信がなされる。
可変部材（９）は、受圧板（１）の移動に伴い移動するが、受圧板（１）はコイルバネ（３）により押してけられている。
地圧に応じた可変部材（９）の移動はコイルバネ（３）により制御されており、移動距離により地圧が計算出来る。
先端が接触し可動部が可動し振動部材を打撃し始めることで先端位置が特定出来るので、移動距離により地圧の値が判明できる。
【実施の形態２】
【００２１】  図３は、請求項４に記載の電源、配線不要の地圧計測装置の断面図である。
可動部が可変部材の移動する方向に１個配置され、圧力変化に応じた可変部材（９）の移動により接触した可動部分が接触の間可動し続け、打撃部（１０）で振動部材を打撃する。
可変部材（９）は、受圧板（１）の移動に伴い移動するが、受圧板（１）はコイルバネ（３）により押してけられている。
地圧に応じた可変部材（９）の移動はコイルバネ（３）により制御されており、移動距離により地圧が計算出来る。
打撃時間、通信回数により移動距離が推定されるので、発生圧力の値が判別される。
【実施の形態３】
【００２２】  図４は請求項６に記載の地圧監視装置の断面図であり、そのＡ−Ａセクションが図５である。
電源、配線不要の地圧計測装置（１９）を地表から深さ方向に複数個配置し、地圧の深さ分布を一時的のみならず長期に亘り測定可能なことを特徴とする。
地圧計測装置（１９）は支持材（２０）により設置し固着させる。
上部は固定部（２２）と蓋（２１）を設け保全する。
【実施の形態４】
【００２３】  図６は請求項７に記載の地域地盤監視設備の平面図である。
監視が必要なある地域（２５）の要点に地圧監視装置（２６）を配置して、そのデータ収集基地（２４）を設ける。
無線により地圧監視装置（２６）からの地圧データの受信を行い、地形データと照合して地盤強度の監視を行う。
地盤は動いており、埋設した地圧監視装置（２６）の位置を地形の変化に応じて定期的に入力して継続的な地域（２５）の全体的な地盤監視を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】  本発明の実施形態１における電源、配線不要の地圧計測装置の断面図
【図２】  本発明の実施形態１における電源、配線不要の地圧計測装置の断面図のＡ−Ａにおけるセクション図
【図３】  本発明の実施形態２に係わる請求項４に記載の電源、配線不要の地圧計測装置の断面図
【図４】  本発明の実施形態３に係わる請求項６に記載の地圧監視装置の断面図
【図５】  本発明の実施形態３に係わる請求項６に記載の地圧監視装置の断面図のＡ−Ａにおけるセクション図
【図６】  本発明の実施形態４に係わる請求項７に記載の地域地盤監視設備の平面図
【符号の説明】
【００２５】    １  受圧板
２  ホルダー
３  コイルバネ
４  振動板
５  圧電素子
６  電力線
７  無線送信ユニット
８  アンテナ
９  可変部材
１０  打撃部
１１  板バネ
１２  回転板
１３  摩擦車１
１４  摩擦車２
１５  固定足１
１６  固定足２
１７  回転軸１
１８  回転軸２
１９  地圧計測装置
２０  支持材
２１  蓋
２２  固定部
２３  地盤
２４  データ収集基地
２５  地域
２６  地圧監視装置
【図１】
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【図２】
2006126155.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006126155.tif 000006
【図５】
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【図６】
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