(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に穿孔されたボーリング孔に設置する計測部と，ボーリング孔の孔口に設置する記録部より構成される充電式地下埋設型地殻活動観測装置であって，
計測部は，密閉された容器内部に，地殻活動に伴う物理現象の変化をデジタルデータに変換する手段と，そのデータを保存する手段と，電源用の電気エネルギーを蓄える手段と，充電用の電源を供給する手段と，孔口に設置した記録部との間でデータや制御信号の送受信を行うデータ交換手段を備え，
記録部は，巻き上げが可能な複合ケーブルを有し，その先端に計測部に充電用の電源を供給する手段と，計測部との間で，データや制御信号の送受信を行うデータ交換手段を備え，
上記の充電用電源の受給と供給，及び，データや制御信号の送受信を行うデータ交換手段が電極を有し，これらの手段や電極がボーリング孔内で水に接触しないように絶縁性の液体で覆う手段を備え，
計測部と記録部がマイクロコンピューターやスケジューラーの制御によって一体として機能し，必要に応じて計測部と記録部を切り離すことができることを特徴とする，地殻活動に伴う物理現象の変化を観測する充電式地下埋設型地殻活動観測装置．
【請求項２】
記録部が電源用の電気エネルギーを蓄える手段と計測部より伝送されたデータを保存する手段を有し，記録部に電源を接続しなくても，地殻活動の観測を継続できることを特徴とする，請求項１に記載の充電式地下埋設型地殻活動観測装置．
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，ボーリング孔で使用する充電式地下埋設型地殻活動観測装置であって，地殻活動に伴う物理現象の変化を観測する装置に関する．
【従来の技術】
【０００２】
ボーリング孔に埋設して使用される地震計やひずみ計には，信号線や電源線で構成される複合ケーブルが結合されており，この複合ケーブルを介して，埋設された計器に電源が供給されたり，埋設された計器からの電気信号が記録計に入力される．
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
地震計やひずみ計をボーリング孔に埋設する場合，計器に結合された複合ケーブルが埋設作業の妨げになる．また，孔底に埋設されたこれらの計器を更新する場合，ボーリングを行ってこれらの計器を回収する必要があるが，計器に結合された複合ケーブルが妨げとなり，ボーリング用の機材を孔底まで降下させることができない．したがって，地震計やひずみ計を更新するためには，経費をかけてボーリング孔よりケーブルを取り除いたり，別途ボーリング孔を穿孔する必要がある．
【０００４】
本発明は上記問題点にかんがみなされたものであり，脱着が可能な複合ケーブルを有する充電式地下埋設型地殻活動観測装置を提供し，観測装置の計測部を簡単にボーリング孔に埋設できるようにし，埋設に伴う作業時間を短縮する．また，計測部を更新する場合，複合ケーブルを巻き揚げた状態でボーリング孔の孔底までボーリング機材を降下させ，埋設された計測部の回収を行って，孔底を再利用し，ボーリングの穿孔経費を節減する．
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載される本発明による，地殻活動に伴う物理現象の変化を観測する充電式地下埋設型地殻活動観測装置は，ボーリング孔に設置する計測部と孔口に設置する記録部より構成され，
計測部を構成する密閉した容器内部には，地殻活動に伴う物理現象の変化をデジタルデータに変換する手段と，そのデータを保存する手段と，電源用の電気エネルギーを蓄える手段と，充電用の電源を受給する手段と，孔口に設置した記録部との間でデータや制御信号の送受信を行うデータ交換手段を備える．
孔口に設置する記録部には，巻き揚げが可能な複合ケーブルの先端に，計測部に充電用の電源を供給する手段と，計測部との間でデータや制御信号の送受信を行うデータ交換手段を備える．
【０００６】
孔口に設置した記録部より，巻き揚げが可能な複合ケーブルの先端をボーリング孔に降ろし，孔内に設置した計測部に備えた絶縁性の液体内において，複合ケーブルの先端を計測部に接合し，電源用の電極を介して計測部の二次電池を充電したり，信号用の電極を介して計測部と記録部との間でデータや制御信号の送受信を行う．また，非接触の手段で計測部の電源用の二次電池を充電したり，非接触の手段で計測部と記録部との間でデータや制御信号の送受信を行う．
【０００７】
通常，計測部と記録部は一体として商用電源で作動させるが，記録部が電源用の電気エネルギーを蓄える手段とデータを保存する手段を備えていれば，定期的に充電を行うことで記録部に電源線を接続しなくても地殻活動に伴う物理現象の変化が観測できる．
【０００８】
【発明の作用効果】
本発明による充電式地下埋設型地殻活動観測装置であれば，埋設する計測部と記録部を切り離すことが可能である．ボーリング孔より複合ケーブルやワイヤーを巻き揚げた状態であれば，計測部の埋設作業が簡単になり，埋設に要する経費を軽減できる．
【０００９】
また，孔底に埋設した計測部を更新する場合でも，ボーリング孔から複合ケーブルやワイヤーを巻き揚げれば，ボーリング用の機材を孔底まで降下させることが可能で，計測部を埋設した場所のボーリングを行うことができ，埋設した計測部を回収できる．このため，ボーリング孔の孔底を再利用でき，ボーリング孔を新しく穿孔する経費が節約できる．
【００１０】
本発明による充電式地下埋設型地殻活動観測装置を埋設した場合，計測部と記録部を定期的に接合すれば，複合ケーブルを介して計測部の二次電池を充電できるし，計測部に保存したデータを孔口に設置した記録部に伝送できる．このため，複合ケーブルが接続されている従来の地殻活動観測装置と同様に，必要とする時間に，地殻活動に伴う物理現象の変化を観測できる．
【００１１】
一方，計測部と記録部との間で，データや制御信号の送受信を電磁波・可視線・紫外線・赤外線・超音波を介した非接触の手段で行えば，データや制御信号の送受信用ケーブルに非接触の部分があるため，ボーリング孔に埋設した計測部が落雷で故障しにくくなる．この場合，計測部に設けた絶縁性の液体の中で，これらの手段による送受信を行うと次のような効果がある．すなわち，これらの手段に用いる電子回路や電極が，絶縁性の液体で覆われボーリング孔内の水と接触しなくなる．そのため，データや制御信号の送受信用の電子回路が故障しにくくなり，長期間安定して作動する．
【００１２】
本発明による充電式地下埋設型地殻活動観測装置によれば，充電可能な二次電池を内蔵しており，電源用の電池を充電した後であれば，ボーリング孔から複合ケーブルを巻き揚げても地殻活動の観測が継続できる．そのため，本発明による観測装置を埋設したボーリング孔であれば，従来は難しかったボーリング孔の多目的利用が可能である．
【００１３】
すなわち，複合ケーブルやワイヤーを巻き揚げた状態であれば，複合ケーブルやワーヤーが妨げにならず，同じボーリング孔の内部で地下水の温度を測定したり水質を測定することができる．そして，地下水の温度や水質の測定等の作業が終了した後，複合ケーブルやワイヤーを降下させて地殻活動の観測を続ける．作業中の観測データが必要であれば，制御信号を送ることで，計測部のメモリーに保存したデータを孔口の記録部に送信する．
【００１４】
【発明の実施の形熊】
以下，本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する．
【００１５】
図１は，一実施例による充電式地下埋設型地殻活動観測装置の使用熊様図，図２は同装置の計測部１の構成図，図３は同装置の記録部２の使用実態図，をそれぞれ示している．
【００１６】
本実施例の計測部１は，図２で示すように電源としての二次電池１０と，電源を受給する手段を構成する電極２０と，物理現象の変化に対応したアナログ信号をデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換器３０とデータや制御信号の送受信をするデータ交換手段４０を構成する電極５０と，これらの電極２０や５０がボーリング孔内の水に接触しないように絶縁性の液体で覆う手段６０を備えている．
【００１７】
本実施例の記録部２は，巻き上げ可能な複合ケーブル１００を有しており，図３で示すように，その先端に，計測部１に充電用の電源を供給する電極７０，計測部１との間でデータや制御信号の送受信を行うデータ交換手段８０を構成する電極９０を先端に備え，ボーリング孔に降下させて使用する．
【００１８】
上記のように構成された充電式地下埋設型地殻活動観測装置をボーリング孔に埋設して地殻活動に伴う物理現象の変化を観測する方法を，図１を参照しつつ説明する．図１で示すように，図２の構成の計測部１をボーリング孔３に埋設し，孔口に設置した記録部２より複合ケーブル１００をボーリング孔に降ろし，計測部１と接合する．図１の実施例では，計測部１の上部に，絶縁性の液体で覆う手段６０として水より比重が大きい液体を満たした容器があり，その内部に電源の受給用の電極２０とデータや制御信号の送受信に使用する信号用の電極５０が設けてある．そして，これらの電極と，複合ケーブル１００の先端に設けた図３で示す構成の電源を供給する電極７０や信号用の電極９０を接合する．
【００１９】
図１，図２，図３で示した実施例によれば，記録部２よりボーリング孔に降ろしたケーブル１００の先端を計測部１に接合した場合，電源の受給用の電極２０と供給用の電極７０，および，データ交換手段を構成する電極５０と９０が，絶縁性の液体で覆う手段６０の内部で接合される．この構成であれば，絶縁性の液体より比重が小さい水は，電極２０，５０，７０，９０が接触する絶縁性の液体で覆われた部分へは浸透することなく，計測部１に電源の供給を行うことができる．また，図示してないマイクロコンピューターやスケジューラーの制御によって，計測部１と記録部２の間で，データや制御信号の送受信を行うことができ，地殻活動の観測を継続できる．この実施例によると，複合ケーブル１００を巻き揚げた状態で作業を行えば，計測部１の埋設は容易であるし，１を更新する場合も，ボーリング孔の孔底までボーリング用の機材を降下させることができ，孔底を再利用できる．
【００２０】
図４は，他の実施例による充電式地下埋設型地殻活動観測装置の構成図である．この例では，計測部１の内部にデータ交換手段としてコイル１１０を設ける．そして，計測部１の上方に絶縁性の液体を満たした容器を備え，その内部に電源の受給用の電極２０を設ける．また，孔口の記録部より降ろした複合ケーブル１００の先端には計測部１へ電源を供給する電極７０，および，データ交換手段８０としてコイル１２０を設ける．
【００２１】
図４の実施例によれば，計測部１の上部において，絶縁性の液体で覆われた状熊で電源を受給する手段を構成する電極２０と電源を供給する手段を構成する電極７０を接合し，計測部１の電源用の二次電池１０を充電する．一方，計測部１に設けたコイル１１０や複合ケーブル１００の先端に設けたコイル１２０を介して，物理現象の変化に対応したアナログ信号をデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換器３０によるデータを電磁波を用いるアンテナカップリング法で，図示してないマイクロコンピューターやスケジューラーの制御によって記録部２に送信する．この実施例の場合，複合ケーブル１００は電源線と信号線で構成されているが，計測部１と記録部２を接合する電極が少ないため，接合する部分の構成を簡単にできる．この実施例の場合も，前記した実施例と同様に複合ケーブル１００を巻き揚げれば，埋設等の作業が簡単になる．
【００２２】
図５は，他の実施例による充電式地下埋設型地殻活動観測装置の構成図である．この実施例では，図４の実施例と同様に，絶縁性の液体で覆う手段６０として計測部１の上方に絶縁性の液体を満たした容器を備え，その内部には電源の受給用の電極２０を設ける．また，孔口の記録部より同軸ケーブル１３０を降ろし，その先端に計測部１に電源を供給するための電極７０を設ける．そして，計測部１に設けた電源を受給するための手段を構成する電極２０と，電源を供給する手段を構成する電極７０を絶縁性の液体で覆う手段６０の内部で接合し，二次電池１０を充電する．この実施例の場合は，同じ同軸ケーブル１３０をデータ交換手段にも使用する．具体的には，計測部１に設けたコイル１１０，及び，コンデンサーを介して電源を受給する手段を構成する電極２０に接合したコイル１４０の２つのコイルをアンテナカップリングさせ，電磁波によってアナログ／デジタル変換器３０によるデータや制御信号の送受信をする．
【００２３】
この実施例の場合は，記録部２に接続された複合ケーブルに相当するものが，電源線と信号線を兼ねた同軸ケーブル１３０のみで構成されており，ケーブルを細くできる．ケーブルが細くなれば，ケーブルの巻き揚げが簡単になり，計測部１の埋設深度を深くできる．
【００２４】
図６は，他の実施例による充電式地下埋設型地殻活動観測装置の構成図である．この実施例では，データや制御信号の送受信を行う手段として超音波を用いるもので，図４の実施例で使用したコイル１１０の代わりに，計測部内部に超音波によるデータ交換手段１５０を設ける．また，孔口の記録部２よりボーリング孔に降下させた複合ケーブル１００の先端にもコイル１２０の代わりに，超音波によるデータ交換手段１６０を設ける．そして，データや制御信号の送受信を絶縁性の液体で覆う手段６０を介して超音波で行う．一方，絶縁性の液体が透明であれば，データの送受信をする手段を可視線・紫外線・赤外線等に変更してもよい．この実施例の場合も図４の実施例と同様に，電源を供給する手段を構成する電極２０や電源を充電する手段を構成する電極７０，二次電池１０やアナログ／デジタル変換器３０を備えている．
【００２５】
図７は，充電式地下埋設型地殻活動観測装置の使用態様図の他の例である．この実施例では，計測部１を埋設したボーリング孔３の上部の帯水層４にストレーナー５を設け，水温や水質を測定する例である．複合ケーブル１００を巻き揚げた状態でストレーナー５の近くで水温や水質を測定し，水温や水質の測定が終わったら複合ケーブル１００をボーリング孔に降ろし，継続して地殻活動に伴う物理現象の変化を観測する．
【００２６】
上述した本発明による充電式地下埋設型地殻活動観測装置を使用する実施例は，記録部がボーリング孔の孔口にある場合であったが，データを保存する手段と，電源用の電気エネルギーを蓄える手段を備えた記録部であれば，記録部をボーリング孔の内部に設置しても効果は同じである．この場合は必要に応じて記録部を引き揚げて，内部に保存したデータを取り出したり電源用の二次電池を充電する．その後，記録部をボーリング孔の内部に再設置して地殻活動に伴う物理現象の変化を観測する．
【００２７】
また，本発明による充電式地下埋設型地殻活動観測装置は，海底に穿孔されたボーリング孔においても使用可能である．防水対策を施した記録部であれば，記録部を海底に設置することができるが，この場合には，絶縁性の液体で記録部全体を覆う構成にするとよい．また，記録部の電源も充電可能な二次電池を用いると便利である．
【００２８】
本発明の実施例では，充電式地下埋設型地殻活動観測装置の電源に，充電可能な二次電池を使用する手段を用いたが，電源用の電気エネルギーを蓄える手段であれば，他の手段であっても本発明の課題を解決できる．例えば，スーパーコンデンサーと電圧レギュレーターを組み合わせ，電源を作成する方法がある．
【００２９】
本発明の実施例では，充電式地下埋設型地殻活動観測装置に使用する絶縁性の液体として比重が水より大きな液体の例を示したが，計測部１と複合ケーブル１００を接合する部分を構成する容器の形状を変えれば，比重が水より小さい液体が利用できる．
【００３０】
本発明の実施例では，電極を介して計測部の二次電池の充電を行う例を示したが，電磁波を利用すれば，非接触で二次電池を充電することができる．
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例による充電式地下埋設型地殻活動観測装置の使用実態図である．
【図２】埋設する計測部の一構成図である．
【図３】充電式地下埋設型地殻活動観測装置の記録部の一使用実態図である．
【図４】充電式地下埋設型地殻活動観測装置の計測部と記録部の一構成図である．
【図５】充電式地下埋設型地殻活動観測装置の計測部と記録部の他の構成図である．
【図６】充電式地下埋設型地殻活動観測装置の計測部と記録部の別の構成図である．
【図７】別の実施例による充電式地下埋設型地殻活動観測装置の使用実態図である．
【符号の説明】
１    充電式地下埋設型地殻活動観測装置の計測部
２    充電式地下埋設型地殻活動観測装置の記録部
３    ボーリング孔
４    帯水層
５    ストレーナー
１０    二次電池
２０    電極
３０    アナログ／デジタル変換器
４０    データ交換手段
５０    電極
６０    絶縁性の液体で覆う手段
７０    電極
８０    データ交換手段
９０    電極
１００    複合ケーブル
１１０    コイル
１２０    コイル
１３０    同軸ケーブル
１４０    コイル
１５０    超音波によるデータ交換手段
１６０    超音波によるデータ交換手段
【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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【図６】
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【図７】
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