JP2009097869A - 地震計設置装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えた地震計設置装置を実現する。
【解決手段】３つの突出部材１を備える地震計設置装置１００において、それら突出部材１のうち１つの突出部材１をばね部材３によって観測井Ｈの内壁面に向けて付勢し、他の２つの突出部材１が観測井Ｈの内壁面に当接するようにスペーサ４を介して所定量突出させて固定することにより、それら３つの突出部材１によるコストを抑えた簡易な構造の三点支持によって、地震計５０を内部に収容している装置本体１０を観測井Ｈ内に固定し、その地震計５０を観測井Ｈ内に設置することを可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、地中に地震計を設置する地震計設置装置に関する。

従来、地震計を地中に設置する際、所定の容器に入れた地震計を、観測地点に掘られた観測井の内壁面を構成するケーシングに対して固定する地震計固定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、この地震計固定装置はケーシング内において、地震計固定装置が備えるモータの駆動によって、複数（例えば、３つ）の固定部材を地震計の径方向外側へ放射状に突き出して、その固定部材をケーシングに突き当てるように突っ張り、地震計を地中のケーシング内に固定して設置するようになっている。
特開２００１−１３３５５８号公報

しかしながら、上記特許文献１の場合、地震計固定装置は、固定部材をモータ駆動により動作させる機構を備えるため、装置の構造が複雑になってしまい、製造コストが増大してしまうという問題があった。

本発明の目的は、コストを抑えた地震計設置装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
地中に形成された観測井内に地震計を設置する地震計設置装置であって、
前記地震計を内部に収容し、前記観測井に埋入される略円筒型の装置本体と、
前記装置本体における前記観測井の長さ方向に対する所定位置において、前記装置本体の軸心から径方向外側に向かい、それぞれ略１２０度間隔で突出する３つの突出部材と、
を備え、
前記突出部材のうち１つの突出部材は、前記観測井の内壁面に向けて弾性部材により付勢されて、前記装置本体の径方向に沿いその側面に移動可能に備えられ、他の２つの突出部材は、前記装置本体にその側面から所定量突出するように固定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の地震計設置装置において、
前記装置本体に固定されている２つの突出部材は、交換可能なスペーサを介して前記装置本体に取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、地震計設置装置は、３つの突出部材を備えており、それら突出部材のうちの１つの突出部材を弾性部材によって観測井の内壁面に向けて付勢し、他の２つの突出部材が観測井の内壁面に当接するように所定量突出させて固定しているので、それら３つの突出部材による三点支持によって、地震計を内部に収容している装置本体を観測井内に固定することができ、その地震計を観測井内に設置することができる。
特に、３つの突出部材は、略円筒型の装置本体における所定位置において、装置本体の軸心から径方向外側に向かってそれぞれ略同じ角度間隔（例えば、１２０度間隔）で突出しているので、それら３つの突出部材には均等に力が分散したり作用したりするようになるため、この３つの突出部材によって、地震計設置装置（装置本体）をバランスよく支持して好適に観測井内に固定することができる。

また、この地震計設置装置は、従来技術のようなモータ駆動などの複雑な機構を備えずに、突出部材と弾性部材とからなる簡易な構成であって、コストを抑えた構造によって、装置本体に収容する地震計を観測井に設置することができる。

従って、この地震計設置装置は、コストを抑えた構成で、地震計を観測井内に設置することができる地震計設置装置であるといえる。

以下、図を参照して、本発明に係る地震計設置装置の具体的な態様を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

地震計設置装置１００は、図１に示すように、略円筒形状を呈し、内部に地震計５０を収容する装置本体１０と、装置本体１０を地中に形成された観測井Ｈ（図４参照）内に固定するための３つの突出部材１をそれぞれ備える固定機構部２１、２２等を備えている。

装置本体１０は、図１に示すように、装置の下部をなす底面部１１と、底面部１１の上端側に取り付けられた円筒型の筒部１２と、筒部１２の上端側に取り付けられた上面部１３と、上面部１３の上端側に取り付けられた蓋部１４等を備えている。
なお、底面部１１と筒部１２、筒部１２と上面部１３、上面部１３と蓋部１４とは、それぞれボルトによって締結されている。また、各部間にはオーリングやパッキンなどが配されており、装置本体１０内の気密性が確保されている。

底面部１１の上面には、地震計５０が配設されており、その地震計５０の周囲を筒部１２が囲うように配置されている。
筒部１２は、装置本体１０内に地震計５０を収容する内部空間を確保し、収容した地震計５０が破損しないように保護する剛性を有している。
地震計５０は、例えば、東西（左右）方向（Ｘ方向）、南北（前後）方向（Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）の加速度、速度、変位等に基づいて、地震波に関する振動を検出するようになっている。なお、地震計５０の構成や動作は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。
そして、この装置本体１０における底面部１１には、第一の固定機構部２１が備えられている。この第一の固定機構部２１は、観測井Ｈの長さ方向に対する比較的深い位置において、装置本体１０（底面部１１）を観測井Ｈ内に固定するようになっている。

上面部１３には、地震計５０に接続する各種配線やケーブル等を装置本体１０内の気密性を保ちつつ挿通させるケーブルシール部１３ａや、装置本体１０内に充填されるガスの置換を行うためのガス置換口１３ｂ等が設けられている。
蓋部１４は、その内部に地震計５０が配設された地震計設置装置１００を観測井Ｈ（図４参照）内に挿入するように埋入する際に、クレーンなどによって保持されて支持される支持部１４ａを有している。
そして、この装置本体１０における上面部１３には、第二の固定機構部２２が備えられている。この第二の固定機構部２２は、観測井Ｈの長さ方向に対する比較的浅い位置において、装置本体１０（上面部１３）を観測井Ｈ内に固定するようになっている。

次に、地震計設置装置１００における固定機構部２１、２２について説明する。
なお、底面部１１に備えられている第一の固定機構部２１と、上面部１３に備えられている第二の固定機構部２２とは、その構成がほぼ同じであるので、ここでは図２に示す、第一の固定機構部２１を例に説明する。

固定機構部２１は、図２に示すように、底面部１１に形成された３つの凹部１１ｃに配設されている３つの突出部材１を備えている。
凹部１１ｃは、底面部１１の側面から、装置本体１０（底面部１１）の軸心Ｏに向かう方向（径方向）に形成された窪みである。
特に、３つの凹部１１ｃは、装置本体１０の軸心Ｏに垂直な同一平面内における底面部１１の側面に、その軸心Ｏを基準にして略同じ角度間隔に形成されており、より好ましくは１２０度間隔に形成されている。
そして、固定機構部２１は、３つの突出部材１のうち、底面部１１の凹部１１ｃに出没可能な突出部材１が配設されてなる可動脚部２１ａと、他の２つの突出部材１がスペーサ４を介して凹部１１ｃに配設されてなる固定脚部２１ｂ、２１ｂと、を有している。

可動脚部２１ａは、図２に示すように、底面部１１の凹部１１ｃ内に配される突出部材１と、突出部材１を支持する脚支持軸２と、突出部材１と凹部１１ｃの間に介挿される弾性部材であるばね部材３と、を備えている。

可動脚部２１ａの突出部材１は、例えば、そろばんの珠のような形状を呈する部材であり、底面部１１（装置本体１０）の径方向に沿って凹部１１ｃ内を移動可能に備えられている。なお、突出部材１には、脚支持軸２が挿通される貫通孔が形成されている。
可動脚部２１ａの脚支持軸２は、底面部１１（装置本体１０）の軸心Ｏに向かう径方向に沿って固定されている。そして、この脚支持軸２は、突出部材１の貫通孔を挿通して凹部１１ｃに固定されており、その突出部材１を脚支持軸２の軸方向に沿って移動可能に支持している。
ばね部材３は、例えば、コイルばねであって、突出部材１を、底面部１１の軸心Ｏから離間する方向に付勢している。そして、このばね部材３は、突出部材１が脚支持軸２の先端部２ａに当接する位置を限界に、突出部材１を底面部１１の径方向外側に向かって付勢している。

このように、可動脚部２１ａの突出部材１は、伸縮可能なばね部材３を介して底面部１１の凹部１１ｃ内に配されており、この突出部材１は、底面部１１の径方向外側に向けてばね部材３により付勢されている。
そして、図３に示すように、突出部材１は、脚支持軸２の先端部２ａに当接する位置まで、装置本体１０の側面から径方向の外側に突出することができ（図３（ａ）参照）、また、突出部材１は、ばね部材３が収縮する限界まで凹部１１ｃに没入される（図３（ｂ）参照）ようになっており、この突出部材１は、装置本体１０の側面に出没可能に備えられている。

固定脚部２１ｂは、図２に示すように、底面部１１の凹部１１ｃ内に配される突出部材１と、突出部材１を支持する脚支持軸２と、突出部材１と凹部１１ｃの間に介挿されるスペーサ４と、を備えている。

固定脚部２１ｂの突出部材１は、例えば、そろばんの珠のような形状を呈する部材であり、底面部１１の凹部１１ｃから所定量突出した状態に固定され備えられている。なお、突出部材１には、脚支持軸２が挿通される貫通孔が形成されている。
固定脚部２１ｂの脚支持軸２は、底面部１１（装置本体１０）の軸心Ｏに向かう径方向に沿って固定されている。そして、この脚支持軸２は、突出部材１の貫通孔を挿通するように凹部１１ｃに固定されており、その突出部材１が凹部１１ｃから底面部１１の径方向外側に向かって所定量突き出た状態に、突出部材１を支持して固定している。
スペーサ４は、突出部材１の貫通孔に連通する取付孔が形成されており、底面部１１の凹部１１ｃに、交換可能に備えられている。つまり、スペーサ４は、突出部材１とともに脚支持軸２によって凹部１１ｃに取り付けられている。

このように、固定脚部２１ｂの突出部材１は、交換可能なスペーサ４を介して底面部１１の凹部１１ｃ内に配されており、この突出部材１は、底面部１１の径方向外側に向けて突出されている。
そして、厚みの異なるスペーサ４に交換することによって、突出部材１の突出量を調整することができる。具体的には、厚いスペーサ４を用いることによって、突出部材１が装置本体１０の側面から径方向の外側に突出する量を増大させることができ、一方、薄いスペーサ４を用いることによって、突出部材１が装置本体１０の側面から径方向の外側に突出する量を減少させることができる。

そして、固定機構部２１における３つの脚支持軸２は、装置本体１０（底面部１１）の軸心Ｏに垂直な同一平面内において、その軸心Ｏから径方向外側に先端部２ａを向けるよう放射状に配設され、その軸心Ｏを基準にして略同じ角度間隔に備えられており、より好ましくは１２０度間隔に備えられている。
つまり、固定機構部２１における３つの突出部材１は、装置本体１０（底面部１１）の軸心Ｏから径方向外側に向かい、それぞれ略同じ角度間隔で突出しており、より好ましくは１２０度間隔に配置され、それぞれ径方向外側に突出している。

なお、可動脚部２１ａの突出部材１と、固定脚部２１ｂの突出部材１は、同一の部材であり、この突出部材１は、可動脚部２１ａと固定脚部２１ｂに共用可能になっている。
また、可動脚部２１ａの脚支持軸２と、固定脚部２１ｂの脚支持軸２も、同一の部材であり、この脚支持軸２は、可動脚部２１ａと固定脚部２１ｂに共用可能になっている。

また、固定機構部２２は、その突出部材１が上面部１３に形成された凹部１３ｃに備えられているという点以外は、固定機構部２１とその構成や動作はほぼ同一であるので、説明は省略する。

このように、各固定機構部２１、２２は、それぞれ１つの可動脚部（２１ａ）と２つの固定脚部（２１ｂ）を備え、それら固定機構部２１、２２は、突出部材１と脚支持軸２とばね部材３とスペーサ４とからなる簡易な構成を有しており、簡便な構造で装置本体１０（地震計設置装置１００）を観測井Ｈに固定可能としている。
そして、この固定機構部２１、２２は、従来のモータ駆動を利用する機構に比べて、コストを低減することが可能な、比較的シンプルな構造となっている。

次に、地震計設置装置１００を観測井Ｈに設置する際の固定機構部２１、２２の作用について説明する。

所望する観測地点において、地盤が略円柱状に掘削されて、地中に形成された観測井Ｈには、略円筒状のケーシングＣが観測井Ｈの内壁面を構成するように設けられている（図４参照）。なお、観測井ＨやケーシングＣの内径は、設置する地震計設置装置１００のサイズに応じたものとなっている。
また、地震計設置装置１００を観測井Ｈ（ケーシングＣ）内によりしっかりと固定することができるように、そのケーシングＣの内径サイズと、地震計設置装置１００の外径サイズに応じて、好適な厚みのスペーサ４や好適な伸縮性を有するばね部材３を選択する。そして、その好適なスペーサ４やばね部材３を介して、突出部材１を脚支持軸２によって凹部１１ｃ、１３ｃに取り付けるようにして、地震計設置装置１００の側面から各突出部材１が好適な突出量で突き出すように、固定機構部２１、２２の調整を行う。

なお、その固定機構部２１において、可動脚部２１ａの突出部材１が最も外側に突出した際の、その突出部材１の先端から軸心Ｏまでの径方向の長さは、ケーシングＣの内径よりも長くなるように調整されている。つまり、可動脚部２１ａの突出部材１が、ケーシングＣに突き当たった状態において、ばね部材３は伸びきっておらず、その可動脚部２１ａのばね部材３は常に突出部材１をケーシングＣの表面に弾性的に付勢した状態を維持している。また、固定脚部２１ｂの突出部材１の先端から軸心Ｏまでの径方向の長さは、ケーシングＣの内径とほぼ同じ長さに調整されている。
また、固定機構部２２においても同様の調整がなされている。

そして、地震計５０が収容された略円柱形状の地震計設置装置１００をクレーンで懸架するなど支持しつつ、その観測井Ｈ内にゆっくり下ろすように埋入する。
この観測井Ｈ内に埋入される地震計設置装置１００の固定機構部２１、２２において、各突出部材１は、好適な突出量で地震計設置装置１００の側面から突き出すように調整されているので、各突出部材１は、ケーシングＣに接触しつつ下降するようになっている。
そして、固定機構部２１の可動脚部２１ａの突出部材１は、ケーシングＣの表面の凹凸にならって出没しつつ、観測井Ｈ内を下降する。また、固定機構部２２においても同様に可動脚部の突出部材１は、ケーシングＣの表面の凹凸にならって出没しつつ、観測井Ｈ内を下降する。
これら固定機構部２１、２２の可動脚部の突出部材１が、ばね部材３の付勢力に応じて出没しつつ、各固定機構部２１、２２における３つの突出部材３がそれぞれケーシングＣに接触しながら、地震計設置装置１００が観測井Ｈ内を下降するので、地震計設置装置１００の姿勢を安定した状態に保ちつつ、地震計設置装置１００をスムーズに降下させることができる。

そして、地震計設置装置１００の底面部１１が観測井Ｈの底に到達することによって、この地震計設置装置１００が観測井Ｈ内に固定され、地震計５０が観測井Ｈ内に設置される。
つまり、地震計設置装置１００が観測井Ｈの底に到達した状態で、固定脚部（２１ｂ）の突出部材１はケーシングＣに当接しており、可動脚部（２１ａ）の突出部材１はケーシングＣに対して弾性的に付勢された状態となっており、各固定機構部２１、２２における３つの突出部材１が、地震計設置装置１００の径方向の外側に放射状に突き出て、それら突出部材１の先端がケーシングＣの表面に突き当たり押し付けられて、３つの突出部材１が３方向に突っ張るようになっている。そして、それら突出部材１を備える固定機構部２１、２２が、地震計５０を収容している地震計設置装置１００を観測井Ｈ内に固定するようになっており、その地震計設置装置１００によって地震計５０が観測井Ｈに設置されている。

ここで、地震計設置装置１００における固定機構部２１、２２のそれぞれにおいて、３つの突出部材１は、図４に示すように、装置本体１０（底面部１１）の軸心Ｏから径方向外側に向かって突出するように、それぞれ１２０度間隔に配置されているので、その３つの突出部材１には均等に力が分散したり作用したりするようになっており、３つの突出部材１は均等な力で地震計設置装置１００をバランスよく支持して好適に固定することが可能になっている。
特に、３つの突出部材１のうち、１つの突出部材１をばね部材３によって出没可能にしたことにより、そのばね部材３の伸縮力が比較的弱いばねであっても、可動脚部（２１ａ）の突出部材１がケーシングＣから離れないだけの力（ばね力、付勢力）があれば、地震計設置装置１００がケーシングＣ（観測井Ｈ）から離れてしまうことはないので、地震計５０を観測井Ｈ内に固定する目的を達することができる。

具体的には、ばね部材３のばね定数をｋ、地震計設置装置１００が観測井Ｈに設置された際のばね部材３の変位量をｘ、地震計５０を含めた地震計設置装置１００の質量をｍ、地震の加速度をαとしたとき、ばね定数（ｋ）と、ばね部材３の変位量である可動脚部（突出部材１）の変位量（ｘ）と、想定される地震の加速度（α）の関係は、ｋｘ＞ｍαの相関を保つ条件であればよい。
つまり、ばね部材３のばね定数（ｋ）と変位量（ｘ）が、ｋｘ＞ｍαの相関を保つようにすれば、地震計設置装置１００がケーシングＣ（観測井Ｈ）から離れてしまったり、地震計設置装置１００がばね部材３に由来する固有振動数で振動してしまったりすることを防ぐことができ、地震計５０を観測井Ｈ内に安定して固定し、設置することができる。
なお、変位量（ｘ）は、予めケーシングＣの内径と、地震計設置装置１００の外径との差分として算出することができる。

このように、地震計設置装置１００における各固定機構部２１、２２は、それぞれ１２０度の角度間隔で設置された３つの突出部材１を備えることによって、地震計設置装置１００が観測井Ｈ内でずれたり振動したりしないように３点でバランスよく支持して、その地震計設置装置１００を観測井Ｈ内にしっかりと固定することができる。

以上のように、地震計設置装置１００は、固定機構部２１と固定機構部２２のそれぞれにおいて、１つの可動脚部（２１ａ）の突出部材１と２つの固定脚部（２１ｂ）の突出部材１との三点支持によって、地震計５０を収容している地震計設置装置１００を観測井Ｈ内に固定することができ、地震計５０を好適に観測井Ｈ内に設置することができる。
つまり、地震計設置装置１００は、モータ駆動などの複雑な機構を備えずに、突出部材１と脚支持軸２とばね部材３とスペーサ４とからなる簡易な構成・構造であって、コストを抑えた固定機構部２１、２２によって、装置本体１０に収容する地震計５０を観測井Ｈに設置することができる。

特に、地震計設置装置１００の固定機構部２１、２２における突出部材１と脚支持軸２は、可動脚部（２１ａ）と固定脚部（２１ｂ）とにそれぞれ共用可能としているので、地震計設置装置１００における固定機構部２１、２２を構成する部品点数を低減することができ、その製造コストを抑えることができる。

従って、地震計設置装置１００は、コストを抑えた構成で、地震計５０を観測井Ｈに設置することができる地震計設置装置であるといえる。

なお、以上の実施の形態においては、地震計設置装置１００におけるばね部材３をコイルばねとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ばね部材３の変位量を少なく、より大きな付勢力を要するような場合には、サラばねを用いるようにすればよい。

また、以上の実施の形態においては、地震計設置装置１００の下部（底面部１１）に第一の固定機構部２１を備え、その上部（上面部１３）に第二の固定機構部２２を備える構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、地震計設置装置に、第一の固定機構部２１と第二の固定機構部２２の何れか一方を備えるようにしてもよい。つまり、地震計設置装置は、第一の固定機構部２１と第二の固定機構部２２の少なくとも一方を備えればよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明に係る地震計設置装置を示す縦断面図である。 図１のII−II線における横断面図である。 固定機構部の可動脚部を示す説明図であり、可動脚部の突出部材が凹部から突出した状態（ａ）と、突出部材が凹部に没入した状態（ｂ）を示している。 地震計設置装置を観測井に設置した状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 突出部材
２ 脚支持軸
３ ばね部材（弾性部材）
４ スペーサ
１０ 装置本体
１１ 底面部
１１ｃ 凹部
１２ 筒部
１３ 上面部
１３ｃ 凹部
１４ 蓋部
２１ 固定機構部
２１ａ 可動脚部
２１ｂ 固定脚部
２２ 固定機構部
５０ 地震計
１００ 地震計設置装置
Ｃ ケーシング
Ｈ 観測井
Ｏ 軸心

Claims (2)

1. 地中に形成された観測井内に地震計を設置する地震計設置装置であって、
   前記地震計を内部に収容し、前記観測井に埋入される略円筒型の装置本体と、
   前記装置本体における前記観測井の長さ方向に対する所定位置において、前記装置本体の軸心から径方向外側に向かい、それぞれ略１２０度間隔で突出する３つの突出部材と、
   を備え、
   前記突出部材のうち１つの突出部材は、前記観測井の内壁面に向けて弾性部材により付勢されて、前記装置本体の径方向に沿いその側面に移動可能に備えられ、他の２つの突出部材は、前記装置本体にその側面から所定量突出するように固定されていることを特徴とする地震計設置装置。
2. 前記装置本体に固定されている２つの突出部材は、交換可能なスペーサを介して前記装置本体に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の地震計設置装置。

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