JP2017049209A - 設置物固定機構 - Google Patents

Abstract

【課題】動作信頼性が高くかつ低価格に実現可能な設置物固定機構を提供する。【解決手段】地中に埋設され水で満たされた外部容器内に設置される地震計等の設置物に搭載され、設置物を外部容器内に固定する設置物固定機構であって、一部が当該設置物の底部より外部容器の底に向けて突出しているように設けられ、当該設置物が外部容器内を自重により沈降し、突出した部分が当該外部容器の底に到達して沈降を停止すると、引き続き沈降する設置物本体との相対的位置関係の変化に従い当該設置物の内部に押し込まれる着底検出手段と、着底検出手段が押し込まれることにより、設置物の周囲の水を設置物の内部空間に導入する水導入孔と、設置物の内部に設けられ、内部空間に導入された水の水深相当の圧力により移動し一部が当該設置物の外部に突出して外部容器の内側壁を押圧することにより当該設置物を外部容器内に固定する固定手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、地中に埋設された容器内に設置する物を固定するための設置物固定機構に関する。

地震計などの設置物２０が地中１０に設置される場合、図２(a)に示すように地中１０に予め埋設され水１１で満たされた外部容器１２（ケーシング）内に、図２(b)に示すように挿入され、外部容器１２の底まで自重により沈降後、外部容器１２内に固定される。設置物２０は、自身を外部容器１２内に固定するための設置物固定機構３０を搭載する。設置物固定機構３０は、駆動手段３３及び固定手段３４を備える。

設置物固定機構３０による設置物２０の固定は、設置物２０が外部容器１２の底に着底したことが所定の方法により検出された後に次のように行われる。自動的に又は外部からの操作によりモータ等の駆動手段３３を駆動し、図３(b)に示すように固定手段３４を設置物２０の外部に突出させ、外部容器１２の内壁に押し付ける。例えば、外部容器１２及び設置物２０が円筒形である場合、設置物２０の中心軸に対し等角度間隔で固定手段３４を複数突出させて押し付けるとよい。これにより、多方向からの均等な外部容器１２内壁の反発力により設置物２０を中心軸上に、安定的に固定することができる。

設置物２０の着底を検出する方法のひとつとして、設置物２０に搭載される着底検出手段３１を利用する方法が挙げられる。着底検出手段３１は、設置物２０の下部に、一部が設置物２０の底部から突出するように設けられ、設置物２０が外部容器１２内を沈降し、突出部分が外部容器１２の底に到達して沈降を終了すると（図３(a)の状態）、引き続き沈降する設置物２０本体との相対的位置関係の変化に従い設置物２０の内部に押し込まれる（図３(b)の状態）。これにより、設置物２０に着底検出手段３１が押し込まれたことを検出するセンサを設けておくことで、設置物２０が着底したことを検出することができる。着底検出手段３１の形状は、例えば図２(b)に示すような逆Ｔ字型が好適である。

着底検出手段３１の突出部分が外部容器１２の底に到達するまでの間、着底検出手段３１が押し込まれないように、設置物２０本体と着底検出手段３１との間にばね３２を挿入するとよい。ばね３２は、着底検出手段３１が着底するまでは着底検出手段３１が押し込まれないよう伸びた状態を維持し、着底検出手段３１が着底して押し込まれるとともに縮み、縮みきったところで設置物２０本体も着底するように構成する。

以上で説明したような、設置物を外部容器に固定する方法が、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００１−１３３５５８号公報

従来の方法の場合、設置物２０がモータ等の駆動手段３３を実装する必要があるため、給電が必要であり、また、モータや駆動用の配線に不具合が生じると、固定できなくなったり、逆に固定状態を解除できずに引き上げられなくなったりする恐れがある。

本発明の目的は、動作信頼性が高く、かつ、低価格に実現可能な設置物固定機構を提供することを目的とする。

本発明の設置物固定機構は、地中に埋設され水で満たされた外部容器内に設置される地震計などの設置物に搭載され、設置物を外部容器内に固定する設置物固定機構であって、着底検出手段、水導入孔、及び固定手段を備える。着底検出手段は、一部が当該設置物本体の底部より外部容器の底に向けて突出しているように設けられ、当該設置物が外部容器内を自重により沈降し、突出した部分が当該外部容器の底に到達して沈降を停止すると、引き続き沈降する設置物本体との相対的位置関係の変化に従い当該設置物の内部に押し込まれる。水導入孔は、着底検出手段が押し込まれることにより、設置物の周囲の水を設置物の内部空間に導入する。固定手段は、設置物の内部に設けられ、内部空間に導入された水の水深相当の圧力により移動し一部が当該設置物の外部に突出して外部容器の内側壁を押圧することにより当該設置物を外部容器内に固定する。

本発明においては、固定手段の駆動を、設置物の外部から設置物の内部空間に導入された水の水深相当の圧力により行うため、機械式でありながら給電が不要であり、かつ、モータや配線も不要である。そのため、動作の確実性が向上し、かつ、低価格化を実現することができる。また、既存の着底検出機能を、固定手段を突出させるスイッチとして利用するため、固定手段を突出させるための別途の制御や操作が不要となる。

水導入孔は、設置物本体に設けられ、水が満たされた外部に通じる第１導入孔と、着底検出手段に設けられ、内部空間に通じる第２導入孔と、から構成し、第１導入孔が、着底検出手段が押し込まれていない状態では塞がれ、着底検出手段が押し込まれることにより第２導入孔と連通して、水深相当の圧力により水が設置物の内部空間に導入されるように構成するとよい。

設置物の固定状態を安定させるため、固定手段は複数設けるとよい。

ばねを設置物本体と着底検出手段との間に伸びた状態で設け、着底検出手段が押し込まれることにより縮むように構成してもよい。これにより、沈降中に着底検出手段が押し込まれてしまうことを防ぐことができる。また、設置物を引き上げる際の引き上げ力の軽減に資する。

本発明の設置物固定機構を説明する図である。 地中への外部容器の埋設態様、外部容器への設置物の挿入態様、及び従来の設置物の構成例を説明する図である。 従来の設置物固定機構を説明する図である。

図１(a)に本発明の設置物固定機構４０の構成例を示す。本発明の設置物固定機構４０は、地中１０に埋設され水１１で満たされた外部容器１２内に設置される地震計などの設置物２０に搭載され、設置物２０を外部容器１２内に固定するためのものである。設置物固定機構４０は、着底検出手段４１、水導入孔４２、及び固定手段４３を備える。

着底検出手段４１は、一部が設置物２０本体の底部より外部容器１２の底に向けて突出しているように設けられる。例えば、図１(a)に示すように、一部が設置物２０本体の内部に挿入され、その他の一部が設置物２０本体の底部から外部容器１２の底に向けて突出するように設ける。設置物２０が外部容器１２内を自重により沈降し、突出した部分が外部容器１２の底に到達して沈降を停止すると（図１(a)の状態）、引き続き沈降する設置物２０本体との相対的位置関係の変化に従い設置物２０の内部に押し込まれる（図１(b)の状態）。着底検出手段４１の形状は、例えば図１(a)に示すような逆Ｔ字型が好適である。

着底検出手段４１の突出部分が外部容器１２の底に到達するまでの間に水圧で押し込まれないように設置物２０本体と着底検出手段４１との間にばね３２を挿入するとよい。ばね３２は、着底検出手段４１が着底するまでは着底検出手段４１が水圧で押し込まれないよう伸びた状態を維持し、着底検出手段４１が着底して設置物２０の自重により着底検出手段４１が設置物２０の内部に押し込まれるとともに縮み、縮みきったところで設置物２０本体も着底するように設計したものを適用するとよい。また、ばね３２を挿入することは、後述するように設置物２０を外部容器１２から引き上げる際の引き上げ力の軽減にも資する。

水導入孔４２は、着底検出手段４１が押し込まれることにより、設置物２０の周囲の水１１を設置物２０の内部空間４４に導入する。

水導入孔４２は具体的には、例えば、設置物２０本体に設けられ、水１１が満たされた外部に通じる第１導入孔４２ａと、着底検出手段４１に設けられ内部空間４４に通じる第２導入孔４２ｂと、から構成される。第１導入孔４２ａが、着底検出手段４１が押し込まれていない状態では図１(a)に示すように塞がれ、着底検出手段４１が押し込まれることにより図１(b)に示すように第２導入孔４２ｂと連通して、水深相当の圧力により水１１を設置物２０の内部空間４４に導入するように構成するとよい。

固定手段４３は、設置物２０の内部に設けられ、内部空間４４に導入された水の水深相当の圧力により、図１(b)に示すように移動し一部が設置物２０の外部に突出して外部容器の内側壁を押圧することにより、設置物２０を外部容器内に固定する。

固定手段４３による押圧力は、固定手段４３が水１１を受圧する面のうち、押圧力を発生させる部分の面積Ａに依存し、この面積が広ければ広いほど押圧力が大きくなる。しかし、固定手段４３は設置物２０の空きスペースに設けられるものであるため、その範囲内で面積を適切に設計して必要な押圧力Ｆ_Ｎを確保する必要がある。

固定手段４３の水１１を受圧する面及び押圧に係る突起部の断面が共に円形で、図１(b)に示すようにそれぞれの直径がＤ、ｄであるとすると、押圧力を発生させる部分の面積Ａは、水１１を受圧する面の面積から押圧に係る突起部の断面積を差し引いた値、すなわちＡ＝（π／４）・（Ｄ^２−ｄ^２）である。また、水深相当の圧力がＰ_ｗであるとき、押圧力Ｆ＝Ａ・Ｐ_ｗとなる。そのため、Ｆ≧Ｆ_Ｎとなるように各パラメータ値を設計すればよい。例えば、Ｐ_ｗ＝１０ｋｇｆ／ｃｍ^２（水深１００ｍ）、ｄ＝１ｃｍ、Ｆ_Ｎ＝６０ｋｇｆ（モータ式の固定手段の押圧力相当）であるとすると、Ｄ≧２．９４ｃｍというように求めることができる。

設置物２０を外部容器内に安定的に固定するには、固定手段４３を複数設けるとよい。例えば、外部容器１２及び設置物２０が円筒形である場合、設置物２０の中心軸に対し等角度間隔で固定手段４３を複数突出させることで、多方向から均等に及ぼされる外部容器１２内側壁の反発力により、設置物２０を中心軸上に安定的に固定することができる。特に３個以上を等角度間隔で突出させて固定するとより安定性が高まる。

本発明の設置物固定機構４０により設置物２０を固定した場合、設置物２０の固定状態の解除は、外部容器１２の外から設置物２０本体に接続された引き上げ用のロープなどで引き上げることにより行う。このとき、設置物２０本体と着底検出手段４１との間にばね３２を設けておくことで固定状態の解除が容易になる。設置物２０本体を引き上げると、ばね３２の圧縮状態が緩和されて設置物２０本体と着底検出手段４１との相対的位置が変化する。相対的位置の変化により、やがて第１導入孔４２ａと第２導入孔４２ｂとの連通が失われ、固定手段４３に水深相当の水圧が印加されなくなる。これにより、固定手段４３による外部容器１２内側壁への押圧力が低下し、よって設置物２０の固定状態が解除される。

本発明の設置物固定機構は、固定手段の駆動を、設置物の周囲から設置物の内部空間に導入された水の水深相当の圧力により行うため、機械式でありながら給電が不要であり、かつ、モータや配線も不要である。そのため、動作の確実性が向上し、かつ、低価格化を実現することができる。また、既存の着底検出機能を、固定手段を突出させるスイッチとして利用するため、固定手段を突出させるための別途の制御や操作が不要となる。

本発明の設置物固定機構の構成は、本発明において表現されている技術的思想の範囲内で適宜変更が可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含む。

１０…地中
１１…水
１２…外部容器
２０…設置物
３０、４０…設置物固定機構
３１、４１…着底検出手段
３２…ばね
３３…駆動手段
３４、４３…固定手段
４２…水導入孔
４２ａ…第１導入孔
４２ｂ…第２導入孔
４４…内部空間

Claims (5)

1. 地中に埋設され水で満たされた外部容器内への設置物に搭載され、前記設置物を前記外部容器内に固定する設置物固定機構であって、
   一部が前記設置物本体の底部より前記外部容器の底に向けて突出しているように設けられ、前記設置物が前記外部容器内を自重により沈降し、突出した部分が前記外部容器の底に到達して沈降を停止すると、引き続き沈降する前記設置物本体との相対的位置関係の変化に従い前記設置物の内部に押し込まれる着底検出手段と、
   前記着底検出手段が押し込まれることにより、前記水を前記設置物の内部空間に導入する水導入孔と、
   前記設置物の内部に設けられ、前記内部空間に導入された前記水の水深相当の圧力により移動し一部が前記設置物の外部に突出して前記外部容器の内側壁を押圧することにより前記設置物を前記外部容器内に固定する固定手段と、
   を備える設置物固定機構。
2. 前記水導入孔は、前記設置物の本体に設けられ、前記水が満たされた外部に通じる第１導入孔と、前記着底検出手段に設けられ、前記内部空間に通じる第２導入孔と、から構成され、
   前記第１導入孔は、前記着底検出手段が押し込まれていない状態では塞がれ、前記着底検出手段が押し込まれることにより、前記第２導入孔と連通し、水深相当の前記水の圧力により前記水を前記設置物の前記内部空間に導入する
   ことを特徴とする請求項１に記載の設置物固定機構。
3. 前記固定手段は複数設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の設置物固定機構。
4. 前記設置物本体と前記着底検出手段との間に伸びた状態で設けられ、前記着底検出手段が押し込まれることにより縮む、ばねを更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の設置物固定機構。
5. 前記設置物は地震計であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の設置物固定機構。

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