(57)【要約】【課題】検出対象の磁場に対する影響を抑制して、磁場の検出精度を高めることができる直流電圧変換器、それを備えた磁場発生装置および磁場検出装置、ならびにそれらを備えた地中探査システムを提供する。【解決手段】充電期間において、ダイオードＤ１２には順バイアス電圧が印加されることになるので、ダイオードＤ１２を介して、正供給線ＬＰから負供給線ＬＮに向けて充電電流Ｉｃ１が流れ、コンデンサＣ１２が充電される。放電期間において、ダイオードＤ１１は、活性化してオン状態になる。そのため、出力ノードＯＵＴ１には、コンデンサＣ１２の充電電圧を正供給線ＬＰの電位に重畳した電位が現れる。そして、コンデンサＣ１２の充電電圧が正供給線ＬＰの電位に重畳された電位に応じた放電電流Ｉｄ１が直流電圧変換器へ供給される。【選択図】図５
2008099432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサと、
第１の直流電位が印加される第１の供給線と、
第２の直流電位が印加される第２の供給線と、
前記コンデンサの一端と前記第１の供給線との間に介挿される第１のスイッチ部と、
前記コンデンサの前記一端と前記第２の供給線との間に介挿される第２のスイッチ部と、
前記コンデンサの他端に接続された出力ノードとを備え、
前記第１のスイッチ部および前記第２のスイッチ部は、互いに相補にオン／オフ動作するように構成され、
前記コンデンサは、前記第２のスイッチ部のオン状態において、前記第２の供給線と電気的に接続されて充電される一方、前記第１のスイッチ部のオン状態において、充電によって生じた電圧を第１の直流電位に重畳した重畳電位を前記出力ノードから出力するように構成される、直流電圧変換器。
【請求項２】
前記コンデンサの前記他端と前記出力ノードとの間に介挿され、前記第１のスイッチ部のオン状態において、前記コンデンサと前記出力ノードとの間に前記重畳電位に応じた電流が流れるように構成された第１のダイオードをさらに備える、請求項１に記載の直流電圧変換器。
【請求項３】
前記第１の供給線と前記コンデンサの前記他端との間に介挿され、前記第２のスイッチ部のオン状態において、前記第１の供給線と前記第２の供給線との間に前記コンデンサを充電するための電流が流れるように構成された第２のダイオードをさらに備える、請求項１または２に記載の直流電圧変換器。
【請求項４】
所定の周期に従って、前記第１および第２のスイッチ部を互いに相補にオン／オフ動作させるための相補の制御信号を生成する発振部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流電圧変換器。
【請求項５】
コイル部と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流電圧変換器と、
前記直流電圧変換器に前記第１および前記第２の直流電位を印加するための直流電源部と、
前記直流電圧変換器から出力される前記重畳電位を受けて駆動され、前記コイル部への交流電流の供給によって磁場を発生するための交流電流供給部とを備える、磁場発生装置。
【請求項６】
コイル部と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流電圧変換器と、
前記直流電圧変換器に前記第１および前記第２の直流電位を印加するための直流電源部と、
前記直流電圧変換器から出力される前記重畳電位を受けて駆動され、前記コイル部に誘起される交流電流に基づいて、前記コイル部と鎖交する磁場を検出するための検出部とを備える、磁場検出装置。
【請求項７】
一次磁場と、前記一次磁場の発生によって地中に生じる二次磁場とに基づいて、前記地中の地質情報を取得するための地中探査システムであって、
前記地中探査システムは、
前記一次磁場を発生するための磁場発生装置と、
前記二次磁場を検出するための磁場検出装置と、
前記磁場発生装置によって発生される磁場と、前記磁場検出装置によって検出される磁場とに基づいて、前記地質情報を取得するための解析装置とを備え、
前記磁場発生装置は、
コイル部と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流電圧変換器と、
前記直流電圧変換器に前記第１および前記第２の直流電位を印加するための直流電源部と、
前記直流電圧変換器から出力される前記重畳電位を受けて駆動され、前記コイル部への交流電流の供給によって磁場を発生するための交流電流供給部とを含み、
前記磁場検出装置は、
コイル部と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流電圧変換器と、
前記直流電圧変換器に前記第１および前記第２の直流電位を印加するための直流電源部と、
前記直流電圧変換器から出力される前記重畳電位を受けて駆動され、前記コイル部に誘起される交流電流に基づいて、前記コイル部と鎖交する磁場を検出するための検出部とを含む、地中探査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は直流電圧を変換して出力する直流電圧変換器に関し、特に電圧変換動作に伴う磁束の発生を抑制するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地層などの地中構造を把握して、地盤の地質調査を行なうために用いられる探査方法として、ＥＭ法（Electromagnetic Method；電磁法）が知られている。このＥＭ法は、一次磁場と、当該一次磁場の発生によって地中に生じる二次磁場とに基づいて、対象となる地中の地質情報を取得する。具体的には、一次磁場の印加によって地中には渦電流が生じ、この渦電流によって二次磁場が誘導される。このとき、二次磁場は、地中の抵抗率および誘電率に応じて、印加される一次磁場に対して、減衰および位相遅れを生じる。そのため、一次磁場と二次磁場とを比較することによって、地中の抵抗率および誘電率を検出し、当該検出結果に基づいて地中の地質情報を取得できる。
【０００３】
たとえば、特開２００３−３３７１７７号公報（特許文献１）には、このようなＥＭ法を用いた探査方法が開示されている。そして、特開２００３−３３７１７７号公報（特許文献１）には、ＥＭ法に従う探査方法に用いられる、一次磁場を発生するための磁場発生装置および二次磁場を検出するための磁場検出装置も開示されている。
【０００４】
ところで、このような磁場発生装置および磁場検出装置は、主として屋外で使用されるものであり、かつ高い機動性を確保する観点から、それらの駆動源は商用電源ではなく、ポータブルな蓄電池などが用いられる。また、経済性の観点などから、磁場発生装置および磁場検出装置の各々には、一種類の蓄電池が配置されるのが通常である。一方、磁場発生装置および磁場検出装置を構成する部品の各々は、その用途や動作原理などに応じて、さまざまな駆動電圧を要求する。そこで、蓄電池の放電電圧を所望の電圧に変換して供給するための直流電圧変換器が配置される。
【０００５】
このような直流電圧変換器の一例として、特開２０００−１２５５４６号公報（特許文献２）には、ノイズ低減時のスイッチング素子の電力損失および発熱が小さいＤＣ−ＤＣコンバータが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３３７１７７号公報
【特許文献２】特開２０００−１２５５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の直流電圧変換器は、上述の特開２０００−１２５５４６号公報（特許文献２）に開示されるように、インダクタ（もしくはトランス）における磁気エネルギーの蓄積および放出の繰返しによって、直流電圧の変換動作を実現していた。インダクタにおける磁気エネルギーの蓄積および放出は、インダクタに流す電流を制御することによって、インダクタに発生する磁束を時間的に変化させることで実現される。
【０００７】
一方、ＥＭ法において生じる二次磁場の強度は、極めて小さい。そのため、磁場発生装置または磁場検出装置に設けられる直流電圧変換器のインダクタで発生する磁束によって、検出すべき二次磁場が影響を受け、検出誤差が大きくなるといった問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出対象の磁場に対する影響を抑制して、磁場の検出精度を高めることができる直流電圧変換器、それを備えた磁場発生装置および磁場検出装置、ならびにそれらを備えた地中探査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、コンデンサと、第１の直流電位が印加される第１の供給線と、第２の直流電位が印加される第２の供給線と、コンデンサの一端と第１の供給線との間に介挿される第１のスイッチ部と、コンデンサの一端と第２の供給線との間に介挿される第２のスイッチ部と、コンデンサの他端に接続された出力ノードとを備える直流電圧変換器である。そして、第１のスイッチ部および第２のスイッチ部は、互いに相補にオン／オフ動作するように構成され、コンデンサは、第２のスイッチ部のオン状態において、第２の供給線と電気的に接続されて充電される一方、第１のスイッチ部のオン状態において、充電によって生じた電圧を第１の直流電位に重畳した重畳電位を出力ノードから出力するように構成される。
【００１０】
この発明によれば、第１および第２のスイッチ部のオン／オフ動作によって、コンデンサにおいて充電および放電が繰返される。そして、充電期間にコンデンサに蓄えられる電荷に応じた充電電圧が、放電期間において第１の直流電位に重畳されて出力される。すなわち、コンデンサに蓄えられる電荷を利用して電圧変換動作が実現されるため、インダクタが不要となる。これにより、インダクタからの磁束発生をなくすことができるので、検出対象の磁場に対する影響を抑制できる。よって、磁場の検出精度を高めることができる。
【００１１】
好ましくは、コンデンサの他端と出力ノードとの間に介挿され、第１のスイッチ部のオン状態において、コンデンサと出力ノードとの間に重畳電位に応じた電流が流れるように構成された第１のダイオードをさらに備える。
【００１２】
好ましくは、第１の供給線とコンデンサの他端との間に介挿され、第２のスイッチ部のオン状態において、第１の供給線と第２の供給線との間にコンデンサを充電するための電流が流れるように構成された第２のダイオードをさらに備える。
【００１３】
好ましくは、所定の周期に従って、第１および第２のスイッチ部を互いに相補にオン／オフ動作させるための相補の制御信号を生成する発振部をさらに備える。
【００１４】
また、この発明によれば、コイル部と、上記のいずれかに記載の直流電圧変換器と、直流電圧変換器に第１および第２の直流電位を印加するための直流電源部と、直流電圧変換器から出力される重畳電位を受けて駆動され、コイル部への交流電流の供給によって磁場を発生するための交流電流供給部とを備える磁場発生装置である。
【００１５】
さらに、この発明によれば、コイル部と、上記のいずれかに記載の直流電圧変換器と、直流電圧変換器に第１および第２の直流電位を印加するための直流電源部と、直流電圧変換器から出力される重畳電位を受けて駆動され、コイル部に誘起される交流電流に基づいて、コイル部と鎖交する磁場を検出するための検出部とを備える。
【００１６】
さらに、この発明によれば、一次磁場と、一次磁場の発生によって地中に生じる二次磁場とに基づいて、地中の地質情報を取得するための地中探査システムである。この発明に係る地中探査システムは、一次磁場を発生するための磁場発生装置と、二次磁場を検出するための磁場検出装置と、磁場発生装置によって発生される磁場と、磁場検出装置によって検出される磁場とに基づいて、地質情報を取得するための解析装置とを備える。そして、磁場発生装置は、コイル部と、上記のいずれかに記載の直流電圧変換器と、直流電圧変換器に第１および第２の直流電位を印加するための直流電源部と、直流電圧変換器から出力される重畳電位を受けて駆動され、コイル部への交流電流の供給によって磁場を発生するための交流電流供給部とを含む。さらに、磁場検出装置は、コイル部と、上記のいずれかの直流電圧変換器と、直流電圧変換器に第１および第２の直流電位を印加するための直流電源部と、直流電圧変換器から出力される重畳電位を受けて駆動され、コイル部に誘起される交流電流に基づいて、コイル部と鎖交する磁場を検出するための検出部とを含む。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、検出対象の磁場に対する影響を抑制して、磁場の検出精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態に従う地中探査システム１００の外観を示す模式図である。
【００２０】
図１を参照して、地中探査システム１００は、ＥＭ法によって対象となる地中ＧＲの地質情報を取得する。具体的には、地中探査システム１００は、地表から一次磁場ＭＦ１を発生するとともに、当該一次磁場ＭＦ１の発生によって地中ＧＲに生じる二次磁場ＭＦ２を検出して、地中ＧＲの地質情報を取得する。なお、地質情報には、土質変化の探査、地下水位の探査、および検出対象物ＯＢＪの探査、などが含まれる。本発明に係る地中探査システム１００は、主として地表から数ｍ程度の範囲における地中探査を目的とする。
【００２１】
より詳細には、地中探査システム１００は、磁場発生装置２と磁場検出装置８とを備える。そして、磁場発生装置２は、一次コイル４と、送信部６とを含み、磁場検出装置８は、二次コイル１０と、受信部１２とを含む。さらに、磁場発生装置２と、磁場検出装置８の二次コイル１０とが配置された架台枠３０が所望の探査方向に走査されるとともに、磁場発生装置２が連続的に一次磁場ＭＦ１を発生する。なお、架台枠３０の走査は、任意の駆動手段によって実現すればよい。
【００２２】
すると、一次磁場ＭＦ１の発生によって地中ＧＲに生じる二次磁場ＭＦ２は、磁場検出装置８の二次コイル１０と鎖交する。これにより、二次コイル１０には、二次磁場ＭＦ２に応じた交流電流が誘起され、当該交流電流が受信部１２に伝達される。そして、受信部１２が当該交流電流に基づいて、二次コイル１０と鎖交する二次磁場ＭＦ２を検出する。
【００２３】
さらに、後述する解析装置によって、一次磁場ＭＦ１と検出された二次磁場ＭＦ２とに基づいて、地中ＧＲの地質情報が取得される。
【００２４】
図２は、ＭＦ法の原理を説明するための模式図である。
図２を参照して、一次コイル４で発生される一次磁場ＭＦ１の多くは、地中ＧＲに侵入する。地中ＧＲでは、土質や埋設物などに対応する抵抗率および誘電率に応じて、一次磁場ＭＦ１によって渦電流Ｉｅｄが誘起される。そして、渦電流Ｉｅｄに伴って、二次磁場ＭＦ２が発生する。さらに、その二次磁場ＭＦ２の一部が二次コイル１０と鎖交することになる。
【００２５】
ここで、一次磁場ＭＦ１によって誘起される渦電流Ｉｅｄは、地中ＧＲの抵抗率および誘電率に応じて定まる一方、二次磁場ＭＦ２は、渦電流Ｉｅｄの時間的変化によって定まる。そのため、一次磁場ＭＦ１と二次磁場ＭＦ２との間の位相差および減衰率に基づいて、地中ＧＲの抵抗率および誘電率を検出することができる。すなわち、当該検出した抵抗率および誘電率から地中ＧＲの地質情報を取得できる。
【００２６】
図３は、この発明の実施の形態に従う地中探査システム１００の概略構成図である。
図３を参照して、地中探査システム１００は、磁場発生装置２と、磁場検出装置８と、解析装置３２と、表示装置３４とを備える。
【００２７】
上述したように、磁場発生装置２は、一次磁場を発生するとともに、磁場検出装置８を介して、当該一次磁場の発生情報（振幅および位相）を解析装置３２へ出力する。また、磁場検出装置８は、二次磁場ＭＦ２を検出するととも、当該検出した検出情報（振幅および位相）を解析装置３２へ出力する。
【００２８】
解析装置３２は、磁場発生装置２から与えられる一次磁場の発生情報と、二次磁場の検出情報とに基づいて、対象となる地中の地質情報を取得する。具体的には、一次磁場を基準として、二次磁場を同相成分と離相成分（直交成分）との分解し、それぞれの成分ごとに一次磁場と比較を行なう。なお、磁場発生装置２は、一次磁場を所定の周波数帯域（たとえば、０．１〜３００ＭＨｚ）の範囲で変化させることが望ましく、解析装置３２は、周波数領域においても、一次磁場と二次磁場との比較を行なう。そして、解析装置３２は、取得した地質情報を表示装置３４へ出力する。また、解析装置３２は、ユーザなどからの操作指令に応答して、磁場発生装置２および磁場検出装置８に所定の動作指令を与える。
【００２９】
表示装置３４は、解析装置３２から与えられる地質情報をユーザなどに対して表示する。一例として、表示装置３４は、探査対象の位置、すなわち架台枠３０の位置と対応付けた二次元座標上に、対応の地質情報を濃淡変化または色相変化などによって表示する。
【００３０】
そして、磁場発生装置２は、直流電源部ＢＡＴと、直流電圧変換器１４と、交流電流供給部１６と、一次コイル４とからなる。
【００３１】
直流電源部ＢＡＴは、一例として、化学電池からなる蓄電池からなり、直流電圧変換器１４へ直流電圧を供給する。
【００３２】
直流電圧変換器１４は、直流電源部ＢＡＴから供給される直流電圧を変換して、２つの直流電位（正電位Ｖｐおよび負電位Ｖｎ）を交流電流供給部１６へ供給する。直流電圧変換器１４の詳細については後述する。
【００３３】
交流電流供給部１６は、直流電圧変換器１４から供給される正電位Ｖｐおよび負電位Ｖｎを受けて駆動するように構成され、一次磁場を発生させるために、一次コイル４に交流電流を供給する。
【００３４】
一次コイル４は、交流電流供給部１６と電気的に接続され、供給される交流電流によって一次磁場を発生する。なお、一次コイル４は、発生した一次磁場が探査対象の地中に向けて放射されるように、配置される。
【００３５】
また、磁場検出装置８は、直流電源部ＢＡＴと、直流電圧変換器１４と、検出部１８と、二次コイル１０とからなる。
【００３６】
直流電源部ＢＡＴおよび直流電圧変換器１４については、上述したのでその説明は繰返さない。
【００３７】
検出部１８は、直流電圧変換器１４から供給される正電位Ｖｐおよび負電位Ｖｎを受けて駆動するように構成され、二次コイル１０に誘起される交流電流に基づいて、二次コイル１０と鎖交する二次磁場を検出する。そして、検出部１８は、その検出結果を解析装置３２へ出力する。
【００３８】
二次コイル１０は、検出部１８と電気的に接続され、鎖交する二次磁場によって交流電流を誘起する。なお、二次コイル１０は、地中で発生した二次磁場と効率的に鎖交するできるように、配置される。
【００３９】
図４は、直流電圧変換器１４の概略構成図である。
図４を参照して、直流電圧変換器１４は、入力ノードＩＮ１およびＩＮ２に直流電源部ＢＡＴからの直流電圧が供給されるとともに、生成した正電位Ｖｐおよび負電位Ｖｎをそれぞれ出力ノードＯＵＴ１およびＯＵＴ２から出力する。そして、直流電圧変換器１４は、正供給線ＬＰと、負供給線ＬＮと、発振部４０と、正電位生成部４２と、負電位生成部４４とを含む。
【００４０】
正供給線ＬＰは、入力ノードＩＮ１から直流電圧変換器１４の正電位が印加される。負供給線ＬＮは、入力ノードＩＮ２から直流電圧変換器１４の負電位が印加される。さらに、負供給線ＬＮは、ノードＮＤ２において、基準電位（接地電位）と電気的に接続される。直流電源部ＢＡＴの出力電圧をＶｂとすると、正供給線ＬＰの電位は、出力電圧Ｖｂに一致し、負供給線ＬＮの電位は、ゼロ（基準電位）となる。
【００４１】
発振部４０は、ノードＮＤ１において正供給線ＬＰと電気的に接続されるとともに、ノードＮＤ２において負供給線ＬＮと電気的に接続される。そして、発振部４０は、出力電圧Ｖｂを受けて駆動し、相補の制御信号Ｑおよび／Ｑを生成する。すなわち、制御信号Ｑおよび／Ｑは、オンまたはオフの２値信号であり、いずれの時点においても、一方の制御信号がオンとなり、かつ他方の制御信号がオフとなる関係を維持する。なお、発振部４０で消費される電流は比較的小さく、制御信号Ｑおよび／Ｑの生成過程において、磁場計測に影響を与えるような磁束を発生することはない。
【００４２】
正電位生成部４２は、正電位Ｖｐを生成するための回路であり、コンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３と、スイッチ部ＳＷ１１，ＳＷ１２と、ダイオードＤ１１，Ｄ１２とからなる。
【００４３】
コンデンサＣ１１は、正供給線ＬＰと負供給線ＬＮとの間に電気的に接続され、ノードＮＤ３の電位を安定化する。
【００４４】
コンデンサＣ１２は、ノードＮＤ４とノードＮＤ５との間に電気的に接続され、スイッチ部ＳＷ１１およびＳＷ１２のオン／オフ動作によって、充電および放電を繰返す。
【００４５】
スイッチ部ＳＷ１１は、ノードＮＤ４とノードＮＤ３との間に電気的に接続される。すなわち、スイッチ部ＳＷ１１は、コンデンサＣ１２の一端と正供給線ＬＰとの間に介挿される。そして、スイッチ部ＳＷ１１は、発振部４０から受けた制御信号Ｑに応じて、オン／オフ動作を行ない、コンデンサＣ１２と正供給線ＬＰとを電気的に断続させる。
【００４６】
スイッチ部ＳＷ１２は、ノードＮＤ４と負供給線ＬＮとの間に電気的に接続される。すなわち、スイッチ部ＳＷ１２は、コンデンサＣ１２の一端と負供給線ＬＮとの間に介挿される。そして、スイッチ部ＳＷ１２は、発振部４０から受けた制御信号／Ｑに応じて、オン／オフ動作を行ない、コンデンサＣ１２と負供給線ＬＮとを電気的に断続させる。
【００４７】
なお、スイッチ部ＳＷ１１およびＳＷ１２は、一例として、トランジスタなどのスイッチング素子で構成される。
【００４８】
ダイオードＤ１１は、ノードＮＤ５とノードＮＤ６との間に電気的に接続される。すなわち、ダイオードＤ１１は、コンデンサＣ１２の他端と出力ノードＯＵＴ１との間に介挿される。そして、ダイオードＤ１１は、コンデンサＣ１２から出力ノードＯＵＴ１への電流方向のみを許容する。
【００４９】
ダイオードＤ１２は、正供給線ＬＰとノードＮＤ５との間に電気的に接続される。すなわち、ダイオードＤ１２は、正供給線ＬＰとコンデンサＣ１２の他端との間に介挿される。そして、ダイオードＤ１２は、正供給線ＬＰからコンデンサＣ１２への電流方向のみを許容する。
【００５０】
コンデンサＣ１３は、ノードＮＤ６と負供給線ＬＮとの間に電気的に接続され、出力ノードＯＵＴ１から出力される正電位Ｖｐを安定化する。
【００５１】
負電位生成部４４は、負電位Ｖｎを生成するための回路であり、コンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３と、スイッチ部ＳＷ２１，ＳＷ２２と、ダイオードＤ２１，Ｄ２２とからなる。
【００５２】
コンデンサＣ２１は、正供給線ＬＰと負供給線ＬＮとの間に電気的に接続され、ノードＮＤ７の電位を安定化する。
【００５３】
コンデンサＣ２２は、ノードＮＤ８とノードＮＤ９との間に電気的に接続され、スイッチ部ＳＷ２１およびＳＷ２２のオン／オフ動作によって、充電および放電を繰返す。
【００５４】
スイッチ部ＳＷ２１は、ノードＮＤ８と負供給線ＬＮとの間に電気的に接続される。すなわち、スイッチ部ＳＷ２１は、コンデンサＣ２２の一端と負供給線ＬＮとの間に介挿される。そして、スイッチ部ＳＷ２１は、発振部４０から受けた制御信号／Ｑに応じて、オン／オフ動作を行ない、コンデンサＣ２２と負供給線ＬＮとを電気的に断続させる。
【００５５】
スイッチ部ＳＷ２２は、ノードＮＤ８とノードＮＤ７との間に電気的に接続される。すなわち、スイッチ部ＳＷ２２は、コンデンサＣ２２の一端と正供給線ＬＰとの間に介挿される。そして、スイッチ部ＳＷ２２は、発振部４０から受けた制御信号Ｑに応じて、オン／オフ動作を行ない、コンデンサＣ２２と正供給線ＬＰとを電気的に断続させる。
【００５６】
なお、スイッチ部ＳＷ２１およびＳＷ２２は、一例として、トランジスタなどのスイッチング素子で構成される。
【００５７】
ダイオードＤ２１は、ノードＮＤ９とノードＮＤ１０との間に電気的に接続される。すなわち、ダイオードＤ２１は、コンデンサＣ２２の他端と出力ノードＯＵＴ２との間に介挿される。そして、ダイオードＤ２１は、コンデンサＣ２２から出力ノードＯＵＴ２への電流方向のみを許容する。
【００５８】
ダイオードＤ２２は、負供給線ＬＮとノードＮＤ９との間に電気的に接続される。すなわち、ダイオードＤ２２は、負供給線ＬＮとコンデンサＣ２２の他端との間に介挿される。そして、ダイオードＤ２２は、コンデンサＣ２２から負供給線ＬＮへの電流方向のみを許容する。
【００５９】
コンデンサＣ２３は、ノードＮＤ１０と負供給線ＬＮとの間に電気的に接続され、出力ノードＯＵＴ２から出力される負電位Ｖｎを安定化する。
【００６０】
以下、図５および図６を用いて、正電位生成部４２および負電位生成部４４における正電位Ｖｐおよび負電位Ｖｎの生成動作について説明する。
【００６１】
図５は、正電位生成部４２における正電位Ｖｐの生成に係る動作を説明するための図である。
【００６２】
図５（ａ）は、コンデンサＣ１２の充電期間を示す図である。
図５（ｂ）は、コンデンサＣ１２の放電期間を示す図である。
【００６３】
図５（ａ）を参照して、スイッチ部ＳＷ１１がオフ状態となり、かつスイッチ部ＳＷ１２がオン状態となることで、コンデンサＣ１２が放電される。
【００６４】
スイッチ部ＳＷ１１がオフ状態となるので、ノードＮＤ３とノードＮＤ４との間は、遮断状態となり、何らの電流も流れない。
【００６５】
一方、スイッチ部ＳＷ１２がオン状態となるので、正供給線ＬＰと負供給線ＬＮとの間には、ダイオードＤ１２とコンデンサＣ１２とが直列に接続されることになる。ここで、ダイオードＤ１２には順バイアス電圧が印加されることになるので、ダイオードＤ１２は、活性化してオン状態になる。すると、ダイオードＤ１２を介して、正供給線ＬＰから負供給線ＬＮに向けて充電電流Ｉｃ１が流れる。この充電電流Ｉｃ１によって、コンデンサＣ１２は充電される。そして、コンデンサＣ１２に蓄積された電荷に応じて、コンデンサＣ１２には充電電圧Ｖｃ１が現れる。ここで、制御信号／Ｑのオン期間がコンデンサＣ１２の充電時間に比較して長く設定されることで、充電期間終了時のコンデンサＣ１２の充電電圧Ｖｃ１は、直流電源部ＢＡＴの出力電圧ＶｂからダイオードＤ１２の電圧降下分を減じた電圧にほぼ等しくなる。
【００６６】
なお、充電期間において、ノードＮＤ６の電位に比較して、ノードＮＤ５の電位がダイオードＤ１１のオン電圧以上に高ければ、ダイオードＤ１１は活性化してオン状態になる。すなわち、充電期間においては、コンデンサＣ１３の充電電圧は、直流電源部ＢＡＴの出力電圧ＶｂからダイオードＤ１２およびＤ１１の電圧降下分を減じた電圧以上に維持される。
【００６７】
図５（ｂ）を参照して、スイッチ部ＳＷ１１がオン状態となり、かつスイッチ部ＳＷ１２がオフ状態となることで、コンデンサＣ１２が放電される。
【００６８】
スイッチ部ＳＷ１２がオフ状態となるので、ノードＮＤ４と負供給線ＬＮとの間は、遮断状態となり、何らの電流も流れない。
【００６９】
一方、スイッチ部ＳＷ１１がオン状態となるので、正供給線ＬＰと出力ノードＯＵＴ１との間には、コンデンサＣ１２とダイオードＤ１１とが直列に接続されることになる。ここで、ダイオードＤ１１には順バイアス電圧が印加されることになるので、ダイオードＤ１１は、活性化してオン状態になる。そのため、出力ノードＯＵＴ１には、コンデンサＣ１２の充電電圧を正供給線ＬＰの電位に重畳した電位が現れる。すなわち、ダイオードＤ１１の電圧降下分を無視すれば、ノードＮＤ６の電位（もしくは、負供給線ＬＮとの間の電圧）は、直流電源部ＢＡＴの出力電圧ＶｂにコンデンサＣ１２の充電電圧Ｖｃ１を加えた電圧に等しくなる。
【００７０】
そして、ダイオードＤ１１を介して、正供給線ＬＰから出力ノードＯＵＴ１に向けて、コンデンサＣ１２の充電電圧が正供給線ＬＰの電位に重畳された電位に応じた放電電流Ｉｄ１が流れる。すなわち、この放電電流Ｉｄ１が外部負荷である直流電圧変換器１４へ供給される。
【００７１】
以上のような充電期間と放電期間とが交互に繰返されることで、電圧変換動作が実現され、直流電源部ＢＡＴの出力電圧Ｖｂが正電位Ｖｐまで昇圧される。なお、ダイオードＤ１１およびＤ１２の電圧降下分を無視すると、正電位Ｖｐは、出力電圧Ｖｂの約２倍まで昇圧される。
【００７２】
図６は、負電位生成部４４における負電位Ｖｎの生成に係る動作を説明するための図である。
【００７３】
図６（ａ）は、コンデンサＣ２２の充電期間を示す図である。
図６（ｂ）は、コンデンサＣ２２の放電期間を示す図である。
【００７４】
図６（ａ）を参照して、スイッチ部ＳＷ２１がオフ状態となり、かつスイッチ部ＳＷ２２がオン状態となることで、コンデンサＣ２２が放電される。
【００７５】
スイッチ部ＳＷ２１がオフ状態となるので、ノードＮＤ８と負供給線ＬＮとの間は、遮断状態となり、何らの電流も流れない。
【００７６】
一方、スイッチ部ＳＷ２２がオン状態となるので、正供給線ＬＰと負供給線ＬＮとの間には、ダイオードＤ２２とコンデンサＣ２２とが直列に接続されることになる。ここで、ダイオードＤ２２には順バイアス電圧が印加されることになるので、ダイオードＤ２２は、活性化してオン状態になる。すると、ダイオードＤ２２を介して、正供給線ＬＰから負供給線ＬＮに向けて充電電流Ｉｃ２が流れる。この充電電流Ｉｃ２によって、コンデンサＣ２２は充電される。そして、コンデンサＣ２２に蓄積された電荷に応じて、コンデンサＣ２２には充電電圧Ｖｃ２が現れる。ここで、制御信号Ｑのオン期間がコンデンサＣ２２の充電時間に比較して長く設定されることで、充電期間終了時のコンデンサＣ２２の充電電圧Ｖｃ２は、直流電源部ＢＡＴの出力電圧ＶｂからダイオードＤ２２の電圧降下分を減じた電圧にほぼ等しくなる。
【００７７】
なお、充電期間において、ノードＮＤ９の電位に比較して、ノードＮＤ１０の電位がダイオードＤ２１のオン電圧以上に高ければ、ダイオードＤ２１は活性化してオン状態になる。すなわち、充電期間においては、コンデンサＣ２３の充電電圧は、ダイオードＤ２１およびＤ２２の電圧降下分の合計電圧以下に抑制される。
【００７８】
図６（ｂ）を参照して、スイッチ部ＳＷ２１がオン状態となり、かつスイッチ部ＳＷ２２がオフ状態となることで、コンデンサＣ２２が放電される。
【００７９】
スイッチ部ＳＷ２２がオフ状態となるので、ノードＮＤ８とノードＮＤ７との間は、遮断状態となり、何らの電流も流れない。
【００８０】
一方、スイッチ部ＳＷ２１がオン状態となるので、負供給線ＬＮと出力ノードＯＵＴ２との間には、コンデンサＣ２２とダイオードＤ２１とが直列に接続されることになる。ここで、ダイオードＤ２１には順バイアス電圧が印加されることになるので、ダイオードＤ２１は、活性化してオン状態になる。そのため、出力ノードＯＵＴ２には、コンデンサＣ２２の充電電圧Ｖｃ２（負値）を負供給線ＬＮの電位に重畳した電位が現れる。すなわち、ダイオードＤ２１の電圧降下分を無視すれば、ノードＮＤ１０の電位（もしくは、負供給線ＬＮとの間の電圧）は、コンデンサ２２の充電電圧Ｖｃ２（負値）に等しくなる。
【００８１】
そして、ダイオードＤ２１を介して、出力ノードＯＵＴ２から負供給線ＬＮに向けて、コンデンサＣ２２の充電電圧が負供給線ＬＮの電位に重畳された電位に応じた放電電流Ｉｄ２が流れる。すなわち、この放電電流Ｉｄ２（負値）が外部負荷である直流電圧変換器１４へ供給される。
【００８２】
以上のような充電期間と放電期間とが交互に繰返されることで、電圧変換動作が実現され、直流電源部ＢＡＴの出力電圧Ｖｂから負電位Ｖｎが生成される。なお、ダイオードＤ２１およびＤ２２の電圧降下分を無視すると、負電位Ｖｎの絶対値は、出力電圧Ｖｂの絶対値と一致する。
【００８３】
なお、上述の説明においては、１つのコンデンサの充電電圧を正供給線ＬＰおよび負供給線に重畳して、それぞれ正電位Ｖｐおよび負電位Ｖｎを生成する構成について説明したが、さらに多段のコンデンサの充電電圧を重畳するように構成してもよい。すなわち、複数の正電位生成部４２ないし負電位生成部４４を直列に多段接続することで、より絶対値の大きな正電位Ｖｐもしくは負電位Ｖｎを生成することができる。
【００８４】
この発明の実施の形態では、正電位生成部４２において、コンデンサＣ１２が「コンデンサ」に相当し、正供給線ＬＰが「第１の供給線」に相当し、負供給線ＬＮが「第２の供給線」に相当し、スイッチ部ＳＷ１１が「第１のスイッチ部」に相当し、スイッチ部ＳＷ１２が「第２のスイッチ部」に相当し、出力ノードＯＵＴ１が「出力ノード」に相当し、ダイオードＤ１１が「第１のダイオード」に相当し、ダイオードＤ１２が「第２のダイオード」に相当する。また、負電位生成部４４において、コンデンサＣ２２が「コンデンサ」に相当し、負供給線ＬＮが「第１の供給線」に相当し、正供給線ＬＰが「第２の供給線」に相当し、スイッチ部ＳＷ２１が「第１のスイッチ部」に相当し、スイッチ部ＳＷ２２が「第２のスイッチ部」に相当し、出力ノードＯＵＴ２が「出力ノード」に相当し、ダイオードＤ２１が「第１のダイオード」に相当し、ダイオードＤ２２が「第２のダイオード」に相当する。
【００８５】
この発明の実施の形態によれば、スイッチ部ＳＷ１１およびＳＷ１２のオン／オフ動作によって、コンデンサＣ１２において充電および放電が繰返される。そして、充電期間にコンデンサＣ１２に蓄えられる電荷に応じた充電電圧Ｖｃ１が、放電期間において正供給線ＬＰの直流電位に重畳されて正電位Ｖｐとして出力される。また、スイッチ部ＳＷ２１およびＳＷ２２のオン／オフ動作によって、コンデンサＣ２２において充電および放電が繰返される。そして、充電期間にコンデンサＣ２２に蓄えられる電荷に応じた充電電圧Ｖｃ２が、放電期間において負供給線ＬＮの直流電位に重畳されて負電位Ｖｎとして出力される。すなわち、コンデンサＣ１２およびＣ２２に蓄えられる電荷を利用して電圧変換動作が実現されるため、インダクタが不要となる。これにより、インダクタからの磁束発生をなくすことができるので、検出対象の磁場に対する影響を抑制できる。よって、磁場の検出精度を高めることができる。
【００８６】
また、この発明の実施の形態によれば、直流電源部ＢＡＴから供給される出力電圧Ｖｂに対して、正側および負側のいずれの電位も生成することができる。よって、この発明に係る直流電圧変換器から、さまざまな装置に対して駆動電力を供給することができる。
【００８７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明の実施の形態に従う地中探査システムの外観を示す模式図である。
【図２】ＭＦ法の原理を説明するための模式図である。
【図３】この発明の実施の形態に従う地中探査システムの概略構成図である。
【図４】直流電圧変換器の概略構成図である。
【図５】正電位生成部における正電位の生成に係る動作を説明するための図である。
【図６】負電位生成部における負電位の生成に係る動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８９】
２  磁場発生装置、４  一次コイル、６  送信部、８  磁場検出装置、１０  二次コイル、１２  受信部、１４  直流電圧変換器、１６  交流電流供給部、１８  検出部、２２  コンデンサ、３０  架台枠、３２  解析装置、３４  表示装置、４０  発振部、４２  正電位生成部、４４  負電位生成部、１００  地中探査システム、ＢＡＴ  直流電源部、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３  コンデンサ、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２  ダイオード、ＧＲ  地中、Ｉｃ１，Ｉｃ２  充電電流、Ｉｄ１，Ｉｄ２  放電電流、Ｉｅｄ  渦電流、ＩＮ１，ＩＮ２  入力ノード、ＬＮ  負供給線、ＬＰ  正供給線、ＭＦ１  一次磁場、ＭＦ２  二次磁場、ＮＤ１〜ＮＤ１０  ノード、ＯＢＪ  検出対象物、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２  出力ノード、Ｑ，／Ｑ  制御信号、ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２  スイッチ部、Ｖｂ  出力電圧、Ｖｃ１，Ｖｃ２  充電電圧、Ｖｎ  負電位、Ｖｐ  正電位。
【図１】
2008099432.tif 000003
【図２】
2008099432.tif 000004
【図３】
2008099432.tif 000005
【図４】
2008099432.tif 000006
【図５】
2008099432.tif 000007
【図６】
2008099432.tif 000008