JPH0246911B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、坑井内に設置して、地中に伝わる振
動を検出するための振動検出器に関するもので、
特に、その振動検出器を坑井内の所定の位置に確
実に固定するための固定装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 近年、地熱開発の進展に伴つて、熱水、熱蒸気
等の地熱流体の生産量が地下破砕帯の存在に大き
く依存することが知られるようになり、地熱貯留
層としての地下亀裂の存在及びその挙動等を把握
することが重要となつてきている。そこで、その
ような地下亀裂を計測するために、岩盤の微小な
破壊に伴つて発生する地中の弾性波を検知するよ
うにしたアコーステイツクエミツシヨン法や微小
地震法等の開発が進められている。このような地
中の弾性波の検知は、また、落盤や斜面崩壊の予
知、予防にも有用なものとして注目を浴びてい
る。

ところで、このような地中の弾性波によつて地
下亀裂を計算しようとする場合、通常は、地下亀
裂が存在していると見られる場所の近傍に計測用
の坑井を掘削し、その坑井内に速度あるいは加速
度センサを内蔵した振動検出器を設置する。そし
て、地下亀裂の進展により放出される弾性波をそ
の振動検出器により測定し、解析することによ
り、地下亀裂の形状や活性度等をモニタリングす
る。

したがつて、その振動検出器は、地中の弾性波
を正確にとらえることができるようにするため
に、その坑井の坑壁面に強固に固定されるように
する必要がある。そこで、その振動検出器には、
その振動検出器のハウジングから外方に突出する
固定用アームからなる固定装置が設けられてい
る。

従来一般のそのような固定装置は、第４図に示
されているように、振動検出器０１のハウジング
０２に回転自在に支持された送りねじ０３にスラ
イダ０４を螺合させ、固定用アーム０５の基端を
そのスライダ０４に回動自在に連結するととも
に、その固定用アーム０５の中間部を、ハウジン
グ０２に設けられたピン０６によつて摺動自在に
支持するようにしたものであつた。

このような固定装置によれば、送りねじ０３を
回転駆動することによつて、スライダ０４がその
送りねじ０３に沿つて移動し、固定用アーム０５
が回動して、その先端が坑井０７の坑壁面０８に
係合する。それによつて、ハウジング０２が反対
側の坑壁面０８に圧着され、振動検出器０１が固
定される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような固定装置では、固定
用アーム０５の回動時、その先端は曲線状の軌跡
を描く。そのために、坑壁面０８に係合したとき
に、ハウジング０２にその軸線方向の力が加えら
れることになる。このような力は、振動検出器０
１を固定するためには不要のものであり、固定力
低下の大きな原因となる。

また、このような振動検出器０１においては、
坑壁面０８が湾曲しているような場合にも強力に
圧着されるようにするために、ハウジング０２の
両端部にそれぞれ固定機構を設けることも考えら
れているが、その場合、上述のような曲線軌跡を
描く固定用アーム０５では、両方をともに働かせ
ることは難しい。更に、坑壁面０８が軟弱で、固
定用アーム０５との係合部に崩落や変形が生じた
場合にも、その固定作用が働かなくなつてしまう
ことがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、固定用アームの先端
が、常に振動検出器のハウジングに垂直な直線軌
跡を描くようにすることによつて、振動検出器が
正確な位置で、しかも常に強力に、坑壁面に固定
されるようにすることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、スラ
イダが螺合される送りねじを振動検出器のハウジ
ングの軸線に平行に配置し、固定用アームの中点
とハウジング側の支点とを、固定用アームの２分
の１の長さを有する案内リンクによつて連結する
ようにしている。その案内リンクの支点は、固定
用アームがスライダに回動自在に連結される支軸
を含む送りねじに平行な面内に位置するようにさ
れている。

（作用） このように構成することにより、固定用アーム
と案内リンクとによつてスコツト・ラツセル式厳
正直線運動機構が形成されることになり、固定用
アームの先端は、スライダが送りねじに沿つて移
動するとき、常に送りねじに垂直、すなわちハウ
ジングの軸線に垂直な方向に運動するようにな
る。したがつて、坑壁面への固定動作によつて振
動検出器の位置がずれることはなくなり、また、
複数の固定機構を設けた場合、あるいは坑壁面に
崩落等が生じた場合などにも、各固定用アームに
よる固定作用を確実に働かせることができるよう
になる。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

図中、第１図は本発明による固定装置の一実施
例を示す振動検出器の要部の垂直断面図であり、
第２図はその水平断面図である。また、第３図
は、その固定装置を備えた振動検出器の全体構造
を示す要部切り欠き側面図である。

第３図から明らかなように、この振動検出器１
は上下方向に細長い円筒状形のハウジング２を有
しており、そのハウジング２の内部には、圧電素
子からなる複数個の加速度センサ３、増幅器４、
方位計５等が設けられている。また、そのハウジ
ング２内の上下両端部には、それぞれ固定機構
６，６が設けられている。そして、このハウジン
グ２は、ジヨイント７を介してケーブルヘツド８
に結合され、ケーブル９によつて懸吊されるよう
になつている。ケーブル９には、信号線及び電源
線が含まれており、センサ３等から発信される信
号を地上に送るとともに、必要な電力が地上から
供給されるようになつている。

第１図から明らかなように、固定機構６は、送
りねじ１０、スライダ１１、固定用アーム１２、
及び案内リンク１３によつて構成されている。送
りねじ１０は、ハウジング２の中心軸線上に設け
られ、その上下両端部がハウジング２によつて回
転自在に支持されている。そして、その送りねじ
１０は、直流ギヤモータ１４によつて回転駆動さ
れるようになつている。スライダ１１は、この送
りねじ１０に螺合された円筒ナツト状のもので、
送りねじ１０のまわりには回転することのないよ
うにされている。

第２図に示されているように、スライダ１１の
外周には、120゜の間隔を置いて一対のブラケツト
１５，１５が突設されている。そして、このブラ
ケツト１５に、送りねじ１０に対して垂直な水平
支軸１６が取り付けられている。固定用アーム１
２の基端は、この支軸１６によつて上下方向に回
動自在に支持されている。

ハウジング２には、固定用アーム１２が外方に
突出し得るスリツト状の長孔１７が設けられてい
る。そして、その長孔１７を固定用アーム１２が
貫通することによつて、送りねじ１０の回転に伴
つてスライダ１１が回転することのないようにさ
れている。固定用アーム１２の先端には、水平な
ピン１８によつて扇形状のつめ車１９が回転自在
に取り付けられている。このつめ車１９は偏心形
状のもので、その径、すなわちピン１８から外周
の歯面１９ａまでの距離が、上部は短く、下部ほ
ど長くなるようにされている。この実施例では、
このつめ車１９の歯面１９ａが、坑井２０の坑壁
面２１に係合する係合部とされている。その歯面
１９ａの歯は、振動検出器１の自重によつてより
強く係合するように、下方に向けて形成されてい
る。つめ車１９と固定用アーム１２との間には、
つめ車１９を下方に回動させる方向に付勢する弱
いばね２２が設けられている。また、固定用アー
ム１２には、つめ車１９の回動角度範囲を規制す
るストツパ２３，２３が設けられている。

固定用アーム１２には、その中点、すなわち支
軸１６からつめ車１９の支持点であるピン１８ま
でのちようど中央の位置に、水平なシエアピン２
４が設けられている。このピン２４には、案内リ
ンク１３の先端が回動自在に連結されている。そ
して、案内リンク１３の基端は、ハウジング２に
設けられた支点２５によつて回動自在に支持され
ている。この案内リンク１３の長さ、すなわちピ
ン２４から支点２５までの長さは、固定用アーム
１２の２分の１の長さ、すなわち支軸１６からピ
ン２４までの長さ、あるいはピン２４からピン１
８までの長さと等しくされている。また、支点２
５は、送りねじ１０に平行で支軸１６を含む面内
に、支軸１６から下方に離れて位置するようにさ
れている。こうして、固定用アーム１２は、送り
ねじ１０に対して傾斜するようにされている。

次に、このように構成された振動検出器の固定
装置の作用について説明する。

振動検出器１は、ウインチによつてケーブル９
を介して坑井２０内に吊り降ろされる。このと
き、スライダ１１は最も上方に位置させ、固定用
アーム１２がほとんどハウジング２内に収納され
るようにしておく。所定の位置に達すると、ウイ
ンチを停止し、地上からケーブル９を介して信号
を送つて、モータ１４を駆動する。モータ１４を
正転させると、送りねじ１０が正転して、スライ
ダ１１が送りねじ１０に沿つて下降する。する
と、固定用アーム１２が案内リンク１３によつて
相対的に押し上げられ、その先端がハウジング２
の外方に突出する。このとき、固定用アーム１２
と案内リンク１３とによつてスコツト・ラツセル
式厳正直線運動機構が構成され、支軸１６、支点
２５及びピン１８が常に直角三角形をなすように
なつているので、その固定用アーム１２の先端の
ピン１８によつて支持されたつめ車１９は、支軸
１６と支点２５とを結ぶ直線に垂直な方向、すな
わちハウジング２の軸線に垂直な方向に移動する
ことになる。

こうして固定用アーム１２の先端がハウジング
２の外方に突出し、つめ車１９が坑壁面２１と係
合する。この間において、振動検出器１の位置が
上下にずれることはない。

そして、坑壁面２１からの反力によつて、ハウ
ジング２は、固定用アーム１２の突出側とは反対
側の坑壁面２１に圧着される。この圧着力は、送
りねじ１０とスライダ１１との螺合によつて発生
されるものであるので、極めて強力なものとな
る。こうして、第２図に示されているように、振
動検出器１は、ハウジング２の坑壁面２１に対す
る圧着部と、２本の固定用アーム１２，１２の坑
壁面２１に対する係合部との計３点で、強固に固
定されるようになる。したがつて、いずれの方向
から伝えられる振動でも、確実かつ正確に検出さ
れるようになる。また、ハウジング２の上下両端
部にこのような固定機構６，６が設けられている
ことにより、坑井２０が湾曲しているような場合
にも、振動検出器１はその位置で確実に固定され
るようになる。坑井２０の径がハウジング２の上
部と下部とで異なつているような場合には、上下
のモータ１４，１４の駆動時間を異ならせ、スラ
イダ１１，１１の移動量を調整するようにすれば
よい。

坑井２０の坑壁面２１が軟弱な場合などには、
つめ車１９の歯車１９ａが係合する坑壁面２１部
分が変形したり崩落したりすることがある。その
ような場合には、振動検出器１の自重によつて、
つめ車１９の支持点であるピン１８に下向きの力
が加えられる。それによつて、歯面１９ａが坑壁
面２１に係合しているつめ車１９に、第１図で反
時計方向に回転させようとする力が加わる。すな
わち、その回転方向は、つめ車１９がより大径の
部分で坑壁面２１と係合する方向となる。したが
つて、その係合力が一層強められ、振動検出器１
の位置ずれが防止されるとともに、強力な固定力
が保持される。そして、つめ車１９の歯が下向き
に形成されているので、そのつめ車１９は、下方
への力を受けたときには、坑壁面２１と十分に係
合し、上方への力を受けたときには比較的容易に
回動するものとなる。

振動検出器１を引き上げるときには、モータ１
４を逆転させて、スライダ１１を送りねじ１０に
沿つて上昇させる。すると、固定用アーム１２が
引つ込められて、つめ車１９が坑壁面２１から離
れる。それによつて振動検出器１の固定が解か
れ、ケーブル９によつて引き上げることができる
ようになる。モータ１４の故障等のために固定用
アーム１２を回動させることができなくなつた場
合にも、ケーブル９を巻き上げれば、つめ車１９
が下方に回動するので、その固定が解かれる。つ
め車１９の回動によつても固定用アーム１２が坑
壁面２１に係合するようなときには、シエアピン
２４が折れ、その固定用アーム１２が下方に回動
する。したがつて、振動検出器１の引き上げが不
能となることはない。

つめ車１９を下方に回動させるように付勢する
ばね２２は、振動検出器１を坑井２０内に吊り降
ろすときに、つめ車１９が坑壁面２１と係合する
ことのないように、つめ車１９を引つ込めておく
ためのものであり、そのばね２２は小さいものよ
い。したがつて、その共振周波数は高く、そこに
蓄えられる力学的エネルギも小さいので、そのば
ね２２の存在によつて振動の検出に影響が及ぼさ
れることはない。

これに対して、固定用アーム１２をばねによつ
て外方に突出する方向に付勢しようとすると、そ
のばねは大型で、かつ強力なものとしなければな
らず、そのばねの共振が振動の測定に重大な影響
を及ぼすことになる。本発明では、そのような問
題も防止される。

なお、上記実施例においては、振動検出器１
を、下方に掘削された坑井２０内に設置するもの
としているが、本発明はこれに限られることはな
く、鉱内等に設けられる水平方向の坑井や上方に
向けて設けられた坑井内に設置される振動検出器
にも適用することができる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、振動検出器の固定用アームを、スコツト・ラ
ツセル式厳正直線運動機構によつて回動させるよ
うにしているので、その固定用アームの先端の坑
壁面に対する係合部は、常に振動検出器のハウジ
ングに垂直な方向に運動するようになり、その固
定用アームの先端が坑壁面と係合するときに振動
検出器を軸線方向に移動させる力が加えられるこ
とはなくなる。したがつて、複数本の固定用アー
ムを用いた場合にも、それぞれを坑壁面を確実に
係合させることができるようになり、坑井の形状
や坑壁面の剛性等にかかわりなく、振動検出器を
正確な位置で、しかも強固に固定することが可能
となる。それによつて、坑井内に設置される振動
検出器の測定精度が高められるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による振動検出器の固定装置
の一実施例を示す、振動検出器の要部の垂直断面
図、第２図は、第１図の−線による水平断面
図、第３図は、その振動検出器の全体構造を示す
要部切り欠き側面図、第４図は従来の固定装置の
一例を示す第１図と同様の垂直断面図である。 １……振動検出器、２……ハウジング、６……
固定機構、１０……送りねじ、１１……スライ
ダ、１２……固定用アーム、１３……案内リン
ク、１４……モータ、１６……支軸、１８……ピ
ン、１９……つめ車、１９ａ……歯面（係合部）、
２０……坑井、２１……坑壁面、２４……ピン
（固定用アームの中点）、２５……支点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 坑井の坑壁面に伝わる地中の弾性波を検出す
   るために、振動検出器をその坑壁面に剛性的に結
   合させる振動検出器の固定装置であつて； 坑井内に設置される振動検出器の細長いハウジ
   ング内にそのハウジングの軸線と平行に設けら
   れ、そのハウジングによつて回転自在に支持され
   る送りねじと、 その送りねじを回転駆動するモータと、 前記送りねじに螺合され、その送りねじの回転
   に伴つてその送りねじに沿つて移動するようにさ
   れているスライダと、 そのスライダに設けられた前記送りねじに対し
   て垂直な支軸に基端が回動自在に支持され、先端
   に前記坑井の坑壁面に係合し得る係合部が設けら
   れている、前記送りねじに対して傾斜した固定用
   アームと、 その固定用アームの２分の１の長さを有し、そ
   の固定用アームの中点と、前記ハウジングに設け
   られ前記支軸を含む前記送りねじに平行な面内に
   位置する支点とを連結する案内リンクと、 を備えてなる、坑井内に設置される振動検出器の
   固定装置。 ２ 前記固定用アームの係合部が、その固定用ア
   ームの先端に回転可能に支持された偏心つめ車の
   歯面によつて形成され、 そのつめ車が、前記振動検出器の自重によつ
   て、より大径部において前記坑壁面と係合する方
   向に回転する力を受けるように配設されている、 特許請求の範囲第１項記載の振動検出器の固定装
   置。 ３ 前記送りねじが前記ハウジングの軸線上に設
   けられ、 前記固定用アーム及び案内リンクが、そのハウ
   ジングの周方向に120゜の間隔を置いて２組設けら
   れていることを特徴とする、 特許請求の範囲第１項又は第２項記載の振動検出
   器の固定装置。 ４ 前記送りねじ、モータ、スライダ、固定用ア
   ーム、及び案内リンクからなる固定機構が、前記
   ハウジングの長手方向両端部にそれぞれ設けられ
   ていることを特徴とする、 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか記
   載の振動検出器の固定装置。