(57)【要約】【目的】 水底、特に海底から湧出する非海水（淡水、温泉水、鉱泉水など）の存在を効率的に発見探査するための新規な手法を提案するものである。【構成】 直進するレーザー光を感知し得る範囲での所定間隔をおいて正対させたレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を水中に設置し、レーザー光受光関係の変化を検知することで所定間隔範囲内におけるレーザー光を屈折させる物質の有無を判断させることを特徴とするレーザー光の直進性を利用した水中探査方法。【選択図】   図１
2007178350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直進するレーザー光を感知し得る範囲での所定間隔をおいて正対させたレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を水中に設置し、レーザー光受光関係の変化を検知することで所定間隔範囲内におけるレーザー光を屈折させる物質の境界面の有無を判断させることを特徴とするレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【請求項２】
所定間隔をおいて正対させたレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を海水中に設置しレーザー光を屈折させる物質として所定範囲内の海水中淡水塊を想定し、レーザー光受光関係の変化に基づいて海底から湧出する淡水の有無を探査させることを特徴とする請求項１に記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【請求項３】
水面上に配置せしめた相対的位置関係確定手段により水中のレーザー光発射装置とレーザー光受光装置との正対関係を維持しながらレーザー光受光関係に変化を探査することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【請求項４】
水面上に配置せしめた相対的位置関係確定手段として別個一対のレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を用いることを特徴とした請求項３に記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【請求項５】
相対的位置関係確定手段としてレーザー光発射装置とレーザー光受光装置との正対的位置関係を、所定間隔をおいて物理的に固定する固定手段を用いることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか1つに記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【請求項６】
物理的固定手段としてその両端部にレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を取付けることができる所定長さを有する直線的なバー部材を利用することを特徴とする請求項５に記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底、特に海底から湧出する非海水（淡水、温泉水、鉱泉水など）の存在を効率的に発見探査するための新規な手法を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
地上において地下水源が湧出する箇所（泉など）が存在するように、海底においてもその地下水源としての淡水や温泉水、鉱泉水などが非海水資源として直接湧出している箇所が散在していることが知られている。
すなわち、図２にあるように、地表河川の流水（淡水の）は河口部において海水とそのまま混じり合うことになるが、地表降雨などによる地下水脈がそのまま海底下にまで連なっている場合もあり、これは淡水のままで海底下に帯水層（淡水の）として存在することになる。このような淡水を包蔵する帯水層から地形などの条件により上記の湧出が発生すると考えられる。つまり、海底下における非透水性地層１０、１０に挟み込まれた透水性地層１１に蓄積された陸上における降雨や河川水、地下水として供給される淡水層から、その裂目１２や海底崖部１３のような露出箇所より淡水塊として湧出し、海水との比重差により略垂直状に浮き上がるのである。
このような非海水資源の湧出箇所は海底にあるために発見が困難であり、偶然に発見されるか、または、せいぜいサンプル的に採取された海中水を分析することで探査することが行われているのみである。
【特許文献１】特開２０００−２４８８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記したように、地上に降り注いだ雨水などが地中に滲み込み地下水源となり、海底まで連続する帯水層の中を通り、大陸棚などの海底地下においても豊富な淡水資源として存在していることは確実な事実である。
そして、そのような海底地下の水源から地上における湧き水と同様の淡水湧出が所々で見出されることも経験的には知られている。
【０００４】
しかしながら、上記のような海底からの淡水湧出は海の底での現象であることから偶然に発見されることはあっても海底を組織的に探査して網羅的に見つけ出すことはできず、したがって、有効な淡水湧出資源として利用されるようなこともなされてきていない。
また、特許文献は海底から資源を海水と共にくみ上げるシステムについて述べているが、海底湧出淡水塊の有効利用についてはなんら述べられていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記したような課題を解決して海底からの淡水湧出資源を最大限に有効利用するためにその海底での湧出箇所を効果的に探査する方法を開発したものであり、すなわち、レーザー光線の直進性と密度の異なる媒体境界面での屈折現象を利用して海中の淡水湧出箇所を適切に見つける手法を確立したものであり、具体的には以下の如くである。
【０００６】
（１）  直進するレーザー光を感知し得る範囲での所定間隔をおいて正対させたレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を水中に設置し、レーザー光受光関係の変化を検知することで所定間隔範囲内におけるレーザー光を屈折させる物質の境界面の有無を判断させることを特徴とするレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【０００７】
（２） 所定間隔をおいて正対させたレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を海水中に設置しレーザー光を屈折させる物質として所定範囲内の海水中淡水塊の境界面の存在を想定し、レーザー光受光関係の変化に基づいて海底から湧出する淡水の有無を探査させることを特徴とする前記（１）項に記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【０００８】
（３） 水面上に配置せしめた相対的位置関係確定手段により水中のレーザー光発射装置とレーザー光受光装置との正対関係を維持しながらレーザー光受光関係に変化を探査することを特徴とする前記（１）項又は（２）項に記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【０００９】
（４）水面上に配置せしめた相対的位置関係確定手段として別個一対のレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を用いることを特徴とした前記（３）項に記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【００１０】
（５）相対的位置関係確定手段としてレーザー光発射装置とレーザー光受光装置との正対的位置関係を、所定間隔をおいて物理的に固定する固定手段を用いることを特徴とする前記（１）項〜（４）項の何れか1つに記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【００１１】
（６）物理的固定手段としてその両端部にレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を取付けることができる所定長さを有する直線的なバー部材を利用することを特徴とする前記（５）項に記載のレーザー光の直進性と異質水との境界に生じる屈折性を利用した水中探査方法。
【発明の効果】
【００１２】
直進するレーザー光を感知し得る範囲での所定間隔をおいて正対させたレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を水中に設置し、レーザー光受光関係の屈折による変化を検知することで所定間隔範囲内におけるレーザー光を屈折させる物質の有無を判断させることにより、水中で所定間隔をおいたレーザー光発射装置と受光装置の間にレーザー光を屈折させる物質が有るか無いかを簡単且つ素早く判断することができるようになる。
つまり、レーザー光線は空気中や水中といった透過性の媒体中において極めて正確に直進する性質を有するが、例えば、空中から水中又はその逆のように異なる性質の媒体の境界面を通過する際には直進できなくなることが知られている。
また、同じ水中であっても海水と淡水とではその性質が異なることから、両者の境界面を通過するレーザー光線は屈折して直進性を損なうことが理解できる。
本発明は、このようなレーザー光線の性質を応用するものである。
【００１３】
所定間隔をおいて正対させたレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を海水中に設置しレーザー光を屈折させる物質として所定範囲内の海水中淡水塊を想定し、レーザー光受光関係の変化に基づいて海底から湧出する淡水の有無を探査させることで、上記のように単なる海水中であれば正確に直進するレーザー光線が淡水塊との境界において屈折することになり、その結果当然届くべき受光装置に達しなくなるので、このことによりレーザー光発射装置とレーザー光受光装置の間に淡水塊が存在する可能性を推定することができるようになる。
【００１４】
水面上に配置せしめた相対的位置関係確定手段により水中のレーザー光発射装置とレーザー光受光装置との正対関係を維持しながらレーザー光受光関係に変化を探査することで、本発明を実現するために不可欠なレーザー光発射装置とレーザー光受光装置との間の正対関係をより管理し易い水面上で行い、水中探査の精度を高めることが可能となる。
【００１５】
水面上に配置せしめた相対的位置関係確定手段として別個一対のレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を用いることで、他の相対的位置確定手段よりもより自由度を持ちながらしかも簡単且つ素早いレーザー光発射装置とレーザー光受光装置との間の正対関係を確立・維持しまた管理することが可能となる。
【００１６】
相対的位置関係確定手段としてレーザー光発射装置とレーザー光受光装置との正対的位置関係を、所定間隔をおいて物理的に固定する固定手段を用いることにより、例えば、海底に設置固定した複数のポール材の間における水中探査として本発明を実施することができるようになる。
【００１７】
物理的固定手段としてその両端部にレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を取付けることができる所定長さを有する直線的なバー部材を利用することで、例えば、直線的に伸ばした物理的アーム部の両端にレーザー光発射装置とレーザー光受光装置を正対して取付けるように、固定的な間隔における本発明の水中探査を簡単に実施することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
上記したような本発明のより具体的な実施形態の若干例を添付図面などを利用しながら以下において説明する。
【００１９】
すなわち、図１は本発明により水中探査を実行するために用いる一対のレーザー光発射装置１とレーザー光受光装置２の１例を模式図的に説明するものである。つまり、各装置１、２は海水面３の上方に相対的位置確定手段４を備え、水面下にレーザー光発射部１ａとレーザー光受光部２ａを備えたバー状基体５により構成される。
【００２０】
相対的位置確定手段４を機能させて、海水面上で両装置１、２間の位置関係を正確に正対するように確立・維持するように管理すると、バー状基体５を介して取付けられた海水面下のレーザー光発射部１ａとレーザー光受光部２ａも相互に正確な正対関係を採るようになる。したがって、発射されたレーザー光線６は間に何らかの障害がない限りは海水中を直進して受光部２ａに到達するのである。
【００２１】
海底７から湧出する淡水８は、海水よりも比重が軽いため、図示のようにそのまま垂直に湧き上がり、海流や湧出量などにも左右されるが、一般には容易に海水と混じり合うことは少ない。したがって、海底からの湧出場所さえ正確に探査することができれば、淡水資源として有効利用することが可能であると理解される。
【００２２】
また、海水中を直進するレーザー光線６は、比重の軽い淡水塊部を通過する際にその境界部９において屈折してしまうことが理解される。この境界部９は、種々の条件から実際にはゆらゆらと揺らいだ状態のものであると理解されるが、いずれにしてもこの部分でレーザー光線６の直進性が失われ、本来到達するはずの受光部２ａに届かなくなることは明白である。
【００２３】
したがって、正確に正対関係を維持するように管理された両装置１、２の間でレーザー光線６の到達がされないとすれば、所定距離の間に直進性を妨げる存在があると理解され、両装置１、２間の所定間隔を徐々に狭めながら測定を重ねることでその障害場所を正確に特定することが可能なのである。そして、その障害が海底からの淡水湧出によるものであれば、従来は容易に特定することができなかったこのような淡水湧出箇所を確実に見つけることができるのである。
【００２４】
また、両装置１、２の所定間隔は正確な正対関係が維持できれば任意の幅で採ることができ、数ｍ〜数百ｍ又はそれ以上であっても技術的に不可能ではなく、したがって、相当な広範囲においても網羅的な探査を短期間で実施することが可能である。つまり、両装置１、２間で相対的位置確定手段４を用いて正確な正対関係を確認し合いながら海水中のレーザー光線６の到達の有無を測定することで、両装置間１、２にレーザー光線６の直進性を妨げる物があるか否かを一義的の確定することができるので、淡水湧出などが見出されない範囲を幅広く把握することができるのである。
【００２５】
仮にレーザー光線６の直進性が何らかの理由で妨げられている箇所を見出したとすれば、その際には両装置１、２間の距離を狭めてその箇所の正確な位置を特定し、その原因を確認することも容易であり、所定エリアの全域を網羅した調査によって海底からの淡水湧出塊を見落としなく発見することが可能となるものである。
【００２６】
本発明についての基本的構成関係は上記したとおりであるが、その応用としては以下のようなものが考えられる。
一対のレーザー光発射装置１とレーザー光受光装置２については、様々な制御装置を使用して両装置間の相対的な位置関係を厳密にコントロールすることが不可能ではないので、両装置を海上に浮かばせながら本発明を実行させることもできる。つまり、適宜な深度にレーザー光発射部１aとレーザー光受光部２ａを配置しながら、相対的位置確定手段４を機能させて両装置間でレーザー光線６を屈折させる淡水塊などの存在を検知させることができるのである。
【００２７】
また、両装置の少なくとも１つを海底に構築するやぐらのように固着させることも勿論可能である。この場合には両装置間の相対的な位置関係を正確にコントロールすることがより容易になると理解できる。もちろん、比較的簡易に構築し移動等も可能であれば、両装置共にやぐら状に海底に構築して淡水塊の探査を行うことも有効である。
【００２８】
さらに、両装置１、２間の相対的位置関係を正確にコントロールするための相対的位置関係確定手段４は、直線状に延ばされた物理的アーム部を利用することでも実用可能のものとすることができる。
すなわち、たとえば、船の左右両舷側から一直線状に物理的アーム部を延び出させるようにして、その両端側にそれぞれレーザー光発射装置１とレーザー光受光装置２を正対関係が維持されるように正確に取付けておけばそれで足りることになるのである。
【００２９】
この物理的アーム部は船の両舷側から水中（海中）に入れて、アームの届く範囲内であれば所望の深度や幅を持たせて本発明の探査を行うことが可能である。このような物理的アーム部を利用する場合でも、水深および両装置間の幅ともに数十メートルとした探査を実際に行うことができ、船に取付けた状態であることから移動しながら広範囲をスピーディに探査させることが可能なものと思われる。
【００３０】
また、レーザー光受光部２ａに関しても、必ずしもピンポイントの１点でレーザー光発射装置１からのレーザー光線６を受光する必要はなく、前後左右方向に適宜な幅を持ったものとして構わない。
このように若干の幅を持たせた探査とすることで、誤探査のおそれを低減すると共に条項能力の幅の範囲内において探査された対象物の屈折率などを推定することもでき、そこから探査された対象物の性質等に関する情報を得る可能性もあるのである。
【００３１】
上記のようにして得られた海底における淡水塊の湧出箇所マップは、このような淡水塊の湧出箇所近辺に多くの魚類等が集まる事実があることから、漁業資源の有効活用のためのデータとして利用することもできるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明したような本発明によるときは、海底から湧出する資源としての淡水塊などを従来手法と比較すれば飛躍的に容易かつスピーディーに探査することができるようになり、しかも相当に広範囲な海底領域においても洩れなく確実に湧出する淡水塊などを探査することができるようになるものである。
【００３３】
したがって、本発明によれば、従来はまったく資源として利用されることの無かった海底から湧出する淡水塊資源などを飲料用や工業用をはじめとして様々の目的に利用することができるようになるので、この分野の資源開発を活発化させ多くの需要に応えることで産業の活性化を図ることができるものとして、大きな産業上の利用可能性を有するものであると理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の探査方法の原理を模式図的に示した説明図である。
【図２】海底における淡水資源の湧出関係について説明した図面である。
【符号の説明】
【００３５】
１  レーザー光発射装置
１ａ  レーザー光発射部
２  レーザー光受光装置
２ａ  レーザー光受光部
３  海水面
４  相対的位置確定手段
５  バー状基体
６  レーザー光線
７  海底
８  淡水塊
９  境界部
１０  非透水性地層
１１  透水性地層
１２  裂目部
１３  海底崖部
【図１】
2007178350.tif 000003
【図２】
2007178350.tif 000004