地中熱伝導率計測用のプローブ、地中熱伝導率計測装置及び地中熱伝導率計測方法
【課題】地中熱伝導率の計測において作業性を改善することができ、且つ、被計測地盤Ｇに穿設される孔及び計測装置のいずれの損傷も防止することができる地中熱伝導率計測用のプローブを提供する。
【解決手段】被計測地盤に穿設孔に挿入可能な発熱体センサ１０と支持体２０とを備え、発熱体センサは１０、土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシング１１と、土壌に熱を供給するヒータ１２と、土壌の温度を測定する温度測定器１３とを備え、支持体２０は、発熱ケーシング１０に連結される支持ケーシング２１を備え、支持ケーシング２１には、温度測定器１３により計測される温度を記憶する記憶手段２２と、ヒータ１２、温度測定器１３等を制御する制御手段２３と、前記ヒータ１２等に電力を供給する電力供給手段２４と、記憶手段２２に記憶された計測値を外部の情報処理装置２に出力する外部出力端子２５とを具備している。
【解決手段】被計測地盤に穿設孔に挿入可能な発熱体センサ１０と支持体２０とを備え、発熱体センサは１０、土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシング１１と、土壌に熱を供給するヒータ１２と、土壌の温度を測定する温度測定器１３とを備え、支持体２０は、発熱ケーシング１０に連結される支持ケーシング２１を備え、支持ケーシング２１には、温度測定器１３により計測される温度を記憶する記憶手段２２と、ヒータ１２、温度測定器１３等を制御する制御手段２３と、前記ヒータ１２等に電力を供給する電力供給手段２４と、記憶手段２２に記憶された計測値を外部の情報処理装置２に出力する外部出力端子２５とを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築、農業土木、電力等の様々な分野において地中熱伝導率計測に用いられるプローブ、地中熱伝導率計測装置及び地中熱伝導率計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に潜在する熱（以下、地中熱という）は、季節や天候による変化が少なく、年間を通じて温度が一定しており、地上との温度差を利用して熱エネルギーとして利用することが可能であり、従来から、地中熱を利用して建物の空調等を行う地中熱利用装置が開発されている。この種の地中熱利用装置を用いるにつき、当該地中熱利用装置の設置に先立って当該地中熱利用装置を埋設する土壌の有効熱伝導率（以下、単に土壌の熱伝導率という）を把握することは、地中熱利用装置の採用の可否を判断するための重要な指標となる。
【０００３】
また土壌の熱伝導率を測定することは、農業土木においては植物の生育環境を把握するため、電力分野においては、地中に埋設される電力ケーブルの送電容量を決定するために、重要である。
【０００４】
従来、土壌の熱伝導率を測定する装置としては、燃料タンクと灯油ボイラと電源を備えた加熱ユニットと、加熱ユニットで加熱された流体を地中内のパイプへ送るための循環ポンプと、流体の温度測定用の温度センサと、流体の流量測定用の流量計と、土壌の熱伝導率を求めるための演算手段と、演算結果をデータ転送する無線通信手段を備えた装置が提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、上記従来の装置では、地中熱伝導率の測定に際し、ボアホールを掘削し、実際に使用する地中熱交換器を設置した後に、熱伝導率を測定する必要があった。そのため、事前に地盤条件に合わせた地中熱交換器を設計することができなかった。また、従前の測定器に比べてコンパクトになっているが、加熱ユニット（循環ポンプ、灯油ボイラ、燃料タンク等を含む）、クッションタンク、計測装置を含めると、装置は大きくなり、現地でそれぞれを配管、配線する必要があった。更に、地中熱伝導率の測定には、通常、数時間以上の時間を必要としていた。
【０００５】
また他の測定装置として、先端側から土中に埋め込まれる探針本体と、探針本体に内蔵されたヒータ及び熱電対と、ヒータ及び熱電対の各端子を備えると共に探針本体の基端側に一体化された台座と、ヒータ端子に接続された加熱用電源と、熱電対端子に接続された温度測定部とを備え、該温度測定部に、設定値の入力手段と、この設定値と熱電対の測定温度とから土壌固有熱抵抗を演算する手段と、その演算結果を表示する表示手段とを設けた装置が提案されている（特許文献２参照）。
この装置では、ガイド棒を土壌中に打ち込んでガイド孔を形成し、そこに探針本体を打ち込んだ後、ヒータによって探針本体を加熱し、探針本体の温度を所定時間測定し、その測定結果により、土壌熱抵抗を演算する。
【０００６】
しかしながら、この装置では、加熱用電源や温度測定部と台座のヒータ端子や熱電対端子が有線で接続されている構成であるため、ガイド孔に探針本体を挿入する場合や、測定終了時に探針本体をガイド孔から引き抜く際に、有線の取り回しが煩雑となって各作業工程に時間が掛かることとなる。また、探針本体をガイド孔に出し入れする際に有線が当該孔の内壁に摺接すると、有線が損傷するおそれがあるばかりでなく、該内壁が崩れてガイド孔が荒らされてしまう問題があった。また、探針本体をガイド孔に捻じ入れようとすると、有線が巻き絡まってしまう問題もある。
【特許文献１】特開２００４−３０１７５０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、地中熱伝導率の計測において作業性を改善することができ、且つ、被計測地盤に穿設される孔及び計測装置のいずれの損傷も防止することができる地中熱伝導率計測用のプローブ、地中熱伝導率計測装置及び地中熱伝導率計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題解決のための技術的手段として、本願発明に係る地中熱伝導率計測用プローブは、
（１）被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、
前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密接可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測地盤下の土壌に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、
前記支持体は、前記発熱体センサの発熱ケーシングに連結される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の情報処理装置に出力する外部出力端子とが備えられている
ことを特徴としている。
本願発明のプローブにおいては、支持ケーシング内に記憶手段、制御手段、及び電力供給手段が配備されるので、地上に設置される本体装置等から電力供給を受ける必要も、当該本体装置に向けて計測値を出力する必要もない。このため、プローブは有線を介して本体装置に接続される必要はなく、プローブを孔に出し入れする際の孔の内壁の損傷や試験装置全体の損傷を抑制することができるばかりでなく、計測試験の作業性も向上するものとなる。
また、プローブ内に記憶手段を配備し、該記憶手段に記憶された情報（計測値）は外部出力端子を介して何時でも外部の情報処理装置に出力することができるため、このような情報処理装置を現位置にまで持ち込む必要もなく、これによっても計測試験の作業性の向上及び容易化が図られるものとなる。
【０００９】
（２）また、前記制御手段は、前記ヒータに一定電力及び一定電圧を供給する定電力供給手段を備えていることが好ましい。
これにより、ヒータを作動させている間においては、該ヒータから被計測土壌に向けて常に一定の熱量を供給させることができ、計測試験の精度を向上させることができる。
【００１０】
（３）また、前記電力供給手段は、前記温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する第１電力供給部と、前記ヒータに電力を供給する第２電力供給部とを備えていることが好ましい。
これにより、ヒータへの電力供給は独立した系統を構成するものとなり、且つ、ヒータへの電力供給を安定したものとすることができる。また、温度測定器、記憶手段及び制御手段は、僅かな電力により作動させることができるため、これら温度測定器、記憶手段及び制御手段には低電力を長期に亘って供給することが望ましい一方、ヒータは制御手段や温度測定器等よりもきわめて大きな電力供給を必要とするため、これらを別系統で設けることにより、電力供給の効率化が図られる。
【００１１】
（４）前記支持ケーシングは、穿設された孔と同径若しくは僅かに小さい外径を有する円柱又は円筒状に形成され、前記発熱ケーシングは、前記支持ケーシングよりも縮径された円柱又は円筒状に形成される発熱センサ部を備え、前記支持ケーシングは、前記発熱ケーシングに連結される一端部と反対側となる他端部が、前記孔の穿設時に当該孔に挿入されるロッドに接続可能に形成されていることが好ましい。
これにより、発熱センサ部を孔の底部に容易に突き刺すことが可能となり、該発熱センサ部の外面を土壌に密接させることができる。また、支持ケーシングを当該孔を穿設する際に用いられるロッドに連結することができる。したがって、当該本願発明のプローブを取り付けたロッドを孔に挿入することにより、当該プローブを容易に孔の底部に挿し入れることができる。
【００１２】
（５）前記ロッドは、スウェーデン式サウンディング試験に用いられるロッドであることが好ましい。
これにより、スウェーデン式サウンディング試験により被計測地盤に穿設される孔に本願発明のプローブを挿入することができる。この結果、スウェーデン式サウンディング試験に伴って当該被計測地盤下の地中の熱伝導率計測試験を行うことができ、当該計測試験をきわめて効率的に行うことができる。
【００１３】
（６）前記支持ケーシングは、前記発熱ケーシングに連結される第１ケースと、該第１ケースに同軸状に連結される第２ケースとを備え、前記第１ケースに前記記憶手段及び制御手段が収容され、前記第２ケースに前記電力供給手段と外部出力端子が収容されていることが好ましい。
これにより、第１ケースの短小化が図られ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１４】
（７）前記第２ケースには、前記電力供給手段を支持する（長尺状の）フレーム部材が収容されており、該フレーム部材は、一方の端部が前記第１ケースに螺合されると共に他方の端部に外部出力端子を備えていることが好ましい。
これにより、電力供給手段と外部出力端子はフレーム部材により支持されるものとなり、これら電力供給手段と外部出力端子の支持状態が安定したものとなる。また、第１ケースから第２ケースだけを取り外すことが可能であり、これによって電力供給手段や外部出力端子をフレーム部材を介して第１ケースに連結された状態で露出させることができる。この結果、電力供給手段を容易にメンテナンスすることができるばかりでなく、外部出力端子を容易に情報処理装置等に接続することができるものとなる。
また、第１ケースとフレーム部材とは螺合しているので、これらの接合面間にはほとんど隙間はなく、これら第１ケースとフレーム部材の間に土壌からの水分が浸入するおそれはない。
【００１５】
（８）前記第１ケースと第２ケースの連結部分は、前記第１ケースとフレーム部材との連結部分よりも発熱ケーシング側に設けられていることが好ましい。
これにより、発熱ケーシングを下端部として孔内にて支持ケーシングを起立させた場合であっても、第１ケースと第２ケースとの接続部分が第１ケースとフレーム部材との接続部分よりも下位に位置するものとなり、また、これら接続部分の間に所定の間隔が形成されることとなるので、第１ケースと第２ケースの間から水分が浸入する場合であっても、当該水分が第１ケースと支持フレームの接続部分に到達するおそれはなく、第１ケース内を略完全な防水状態に維持することができる。
【００１６】
（９）前記第１ケースと第２ケースの間には、シール部材が介在されていることが好ましい。
これにより、第１ケースと第２ケースの接続部分からケース内に向けての水分の浸入を防止することができる。
【００１７】
上記課題解決のための他の技術的手段として、本願発明に係る地中熱伝導率計測装置は、
（１０）被計測地盤に挿し入れるプローブと、該プローブとの間で情報の交換を行う情報処理装置とを備え、
前記プローブは、被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、
前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測地盤下の土壌に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、
前記支持体は、前記発熱体センサの発熱ケーシングに連結される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の前記情報処理装置に出力する外部出力端子とが備えられ、
前記情報処理装置は、前記ヒータから土壌に向けての単位時間あたりの熱供給量と、前記プローブ内の記憶手段に記憶されている計測値とに演算処理を施して前記発熱体センサ周囲の土壌の熱伝導率を取得するものであることを特徴としている。
本願発明に係る地中熱伝導率測定装置においては、プローブに記憶手段、制御手段、及び電力供給手段が配備されるので、地上に設置される情報処理装置に対してプローブは無線となり、計測試験の作業性を向上させることができる。
【００１８】
上記課題解決のためのさらに他の技術的手段として、本願発明に係る地中熱伝導率計測方法は、
（１１）被計測地盤に所定深さの孔を穿設し、
被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測体に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する前記土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、前記支持体は、前記発熱ケーシングに接続される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の情報処理装置に出力する外部出力端子とを備えているプローブを前記孔に挿入して当該孔の底部に発熱体センサを埋め込み、
該ヒータから単位時間当たり一定量の熱を放出させて発熱体センサ周囲の土壌を加熱すると共に前記温度測定器により当該土壌の温度を計測値として取得し、その後、
前記孔よりプローブを取り出して前記外部出力端子を情報処理装置に接続し、
該情報処理装置により前記ヒータから土壌に向けての単位時間あたりの熱供給量と、前記プローブ内の記憶手段に記憶されている計測値とに演算処理を施して前記発熱体センサ周囲の土壌の熱伝導率を取得する
ことを特徴としている。
これにより、発熱体センサにより温度を計測する工程と、発熱体より得られた計測値に基づいて土壌の熱伝導率を取得する工程とを別々に行うことができ、計測作業の効率化が図られる。
【００１９】
（１２）また、前記土壌の温度を計測値として取得した後、
前記プローブを前記孔から引き抜き、
当該孔をさらに深堀りした後、
前記プローブを再び当該孔の底部まで挿入して該底部に発熱体センサを埋め込み、その後、前記ヒータによる加熱と温度の計測とを行う
ことが好ましい。
これにより、各深さ位置での被計測土壌の熱伝導率を測定することができ、被計測地盤の深さ方向の熱伝導率の傾向を容易に把握することができる。
【００２０】
（１３）また、前記孔は、スウェーデン式サウンディング試験の実施に伴って穿設される孔であることが好ましい。
これにより、スウェーデン式サウンディング試験により被計測地盤に穿設される孔に本願発明のプローブを挿入することができる。この結果、スウェーデン式サウンディング試験に伴って当該被計測地盤下の地中の熱伝導率計測試験を行うことができ、当該計測試験をきわめて効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、地中熱伝導率の計測において作業性を改善することができ、且つ、被計測地盤に穿設される孔及び計測装置のいずれの損傷も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施した形態につき、図を用いて詳細に説明する。
＜全体構成＞
図１に示すように、本発明に係る地中熱伝導率計測装置は、地中熱測定端子となるプローブ１と、プローブ１により得られた情報から土壌の熱伝導率を取得する情報処理装置（パソコン）２とを備えている。プローブ１は、後で詳述するように、ヒータから土壌に向けて熱を供給した場合における土壌の温度に関するデータを取得し、パソコン２は、測定前に、データ収集開始時間、終了時間等の設定を行い、さらに、測定後にプローブ１で取得されたデータを回収し、プローブ１で取得されたデータと、必要に応じて他の設定データとから、線状熱源の理論（ケルビンの線源理論）に基づいて土壌の熱伝導率を算出する。本発明に係る地中熱伝導率計測装置では、プローブ１内に計測データを格納できるようにしたので、地中熱（土壌温度）測定中において、プローブ１を情報処理装置２に接続する必要がなく、よって、地中熱（土壌温度）測定中に機器の接続線等が支障になることはない。地中熱（土壌温度）測定終了後は、プローブ１から計測データを取り出して情報処理装置２に移し、情報処理装置２によって熱伝導率を計算する。
プローブ１内に記憶されたデータをプローブ１からどのようにして取り出し情報処理装置２に取り込むかは任意であるが、好ましくは、プローブ１に外部接続端子を設け、図１に示したように、接続ケーブル３を用いて情報処理装置２につないで、プローブ１内のデータを情報処理装置２に取り込み、熱伝導率の計算に供する。
以下、プローブ１と情報処理装置２ついて、詳述する。
【００２３】
＜プローブ＞
図２〜３に示すように、プローブ１は、被計測地盤Ｇに穿設された孔に挿入可能な発熱体センサ１０と、該発熱体センサ１０に連結される支持体２０とを備えている。
発熱体センサ１０は、被計測地盤Ｇ下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシング１１と、該発熱ケーシング１１の内部に収容されて被計測地盤Ｇ下の土壌に熱を供給するヒータ１２と、土壌に密接せしめられる発熱ケーシング１１の温度を測定し、よって発熱ケーシング１１周囲の土壌の温度を測定する温度測定器１３とを備えている。
発熱ケーシング１１は、地中に差し込まれるために強度があり、かつ周囲の土壌にヒータ１２の熱を伝えると共に土壌の熱を温度測定器１３での測定値に反映させるものであるので熱伝導性の高い材料から製作されることが好ましく、例えば銅やステンレス鋼等の金属から製作されている。また、発熱ケーシング１１は、また土壌中に挿入されていく一端側が土壌中に挿入されやすいように先細状に形成された所定長さの細径円筒状の発熱センサ部１４を有し、他端部は拡径されて端面が支持体２０と同径の基部１１ａとされている。ヒータ１２は、例えば電熱線コイルなどからなる所定長さの長尺状の電熱ヒータで、発熱ケーシング１１の発熱センサ部１４の内部に好ましくはその略全長にわたって長手方向に延びるように配設され、発熱センサ部１４をその略全長にわたって加熱可能な構造とされている。ヒータ１２は、発熱センサ部１４を例えば直径１２ｍｍ程度のステンレス鋼で製作した場合、数ワット程度の出力のものでよい。温度測定装置１３は、例えば白金測温抵抗体（Ｐｔ１００）を含む温度センサで、好ましくはそのセンサ素子を発熱センサ部１４の長手方向略中央部に位置させた状態で発熱ケーシング１１内に収容され、発熱ケーシング１１の発熱センサ部１４の長手方向略中央部の測定点の温度を計測し、計測結果を発熱ケーシング１１の基部１１ａから支持体２０に送る構造とされている。
【００２４】
支持体２０は、発熱ケーシング１１に接続された支持ケーシング２１を備えている。支持ケーシング２１は、発熱ケーシング１１の基部１１ａの端面と同径の円筒状に形成された第１ケース３１と、該第１ケース３１よりも若干縮径された第２ケース３２とを有し、後記するようにスウェーデン式サウンディング試験機の第１ロッドの先端に、スクリューポイントの代わりにプローブ１を取付けた場合、スクリューポイントで穿設された孔に支持ケーシング２１が嵌るように、スクリューポイントと同程度の長さと、スクリューポイントか又はスクリューポイントが取付けられているロッドと同じかそれよりも僅かに小さい外径を有する。第１ケース３１は、一端が発熱ケーシング１１の基部１１ａに、好ましくは発熱ケーシング１１の熱が支持ケーシング２１に伝導しないようにポリアセタール・コポリマー等からなる同径の断熱体３５を介して接続され、他端は、縮径されてその外面に雄ネジ部３１ａが、内面に雌ネジ部（図示せず）が形成されており、雄ネジ部３１ａの基部（図３中下端）にはＯリング等からなるシール部材３４が装着されている。
第２ケース３２は、第１ケース３１よりも若干縮径され、一端が開口し他端が閉塞された円筒体からなり、開口端部の内面には、第１ケース３１の雄ネジ部３１ａに螺合させられる雌ネジ部（図示せず）が形成され、第１ケース３１にシール部材３４を介して取外し自在に螺着される構造とされている。また、第２ケース３２の閉塞端には、スウェーデン式サウンディング試験機のロッドにスクリューポイントに代えてプローブ１を連結可能にする雌ネジ部を備えた連結部３６が形成されている。更に、第２ケース３２の内部には、第２ケース３２よりも縮径されたステンレス鋼製等の円筒体を部分的に切り欠いてフレーム状に形成し、その一端に第１ケース３１の雌ネジ部に螺合させられる雄ネジ部（図示せず）を設けたフレーム部材３３が、その雄ネジ部を第１ケース３１の雌ネジ部に螺合せしめて第１ケース３１に着脱自在に取付けられている。
尚、支持ケーシング２１（第１ケース３１及び第２ケース３２）は、各種部品を収容するための空間を内部に大きくとる必要があることから、ステンレス鋼製パイプ等の強度のある材料で製作される。
【００２５】
そして、第１ケース３１の内部には記憶手段２２と制御手段２３が収容され、第２ケース３２の内部には第１電力供給部２７と第２電力供給部２８とを含む電力供給手段２４が収容され、また記憶手段２２に記憶された計測値を外部の情報処理装置２に出力する外部出力端子２５が設けられている。
【００２６】
記憶手段２２は、第１ケース３１の内部に配されるリード線を介して温度測定器１３、制御手段２３に電気的に接続された各種メモリ等からなるもので、温度測定器１３による温度測定開始からの測定間隔毎の時間と温度、又は発熱量を記憶するものである。制御手段２３は、第１ケース３１の内部に配されるリード線を介してヒータ１２、温度測定器１３及び記憶手段２２に電気的に接続されたＣＰＵ等からなるもので、データ収集開始時間、データ収集終了時間、ヒータ通電開始時間、ヒータ通電終了時間、測定間隔等を制御するものであり、またヒータ１２に一定電力及び一定電圧を供給するための定電力供給手段２６が付設されている。第１電力供給部２７は、第１ケース３１に隣接して配され、例えばニッケル水素電池等のバッテリを含み、バッテリ自体を示していない図３から分かるように、フレーム部材３３に取付けられたバネ等の着脱機構３７ａを有する収容部３８ａに取り替え自在に収容されており、その収容部３８ａには、温度測定器１３、記憶手段２２、制御手段２３に各一端が接続されたリード線の各他端が接続され、温度測定器１３、記憶手段２２及び制御手段２３に電力を供給するようになっている。第２電力供給部２８は、例えばオキシライド電池等のバッテリを含み、第１電力供給部２７と同様に、フレーム部材３３に取付けられたバネ等の着脱機構３７ｂを有する収容部３８ｂに取り替え自在に収容されており、その収容部３８ｂには、ヒータ１２の端部に一端が接続され、第１ケース３１の内部に挿通せしめられたリード線の他端が接続され、ヒータ１２に電力を供給するようになっている。
外部出力端子２５は、プローブ１と情報処理装置２とを接続ケーブル３で接続するための端子で、プローブ１によるデータ計測中は使用されず、プローブ１の設定時又はプローブ１を地中から回収した時点で、プローブ１中の制御手段２３の制御データを設定したり、プローブ１中の記憶手段２２に記憶されたデータを情報処理装置２に回収する際に利用されるものである。
【００２７】
＜情報処理装置＞
図１に示す如く、情報処理装置２は、パソコン等から構成され、プローブ１から回収したデータに所定の演算処理を施し、プローブ１周囲の土壌の熱伝導率を算定するものであり、プローブ１から回収した土壌温度等のデータから土壌の熱伝導率を算定するためのプログラムが組み込まれている。
ここで、プローブ１で取得されたデータから土壌の熱伝導率を取得するには、線状熱源の理論（ケルビンの線源理論）を用いる。すなわち、プローブ１によって周囲の土壌に一定加熱を行うとき、その温度は以下の式で表される。
【数１】
ここで、
Ｔｆ：対数平均温度
ａ：土壌の熱拡散係数
Ｑ：投入熱量
ｒ０：センサ部半径
λ：土壌の有効熱伝導率
γ：オイラー数
Ｈ：ヒータ長
Ｒｂ：土壌の熱抵抗
ｔ：時間
Ｔｓｕｒ：地中温度
【００２８】
上式において、総熱抵抗は地盤の熱抵抗、自然対流等のプローブ周辺の様々な条件の影響を受けるが、Ｔｆとｌｎ(ｔ)には次の一次関係が成り立つことが判明している。
Ｔｆ＝ｋｌｎ(ｔ)＋ｍ ・・・・（２）
そして、対数平均温度Ｔｆと経過時間の対数ｌｎ(ｔ)の関係は、例えば図４のようになり、ある経過時間以降はＴｆの変化の傾きｋは略一定となる。このときの傾きから熱移動特性を判断できる。すなわち、土壌中の平均的な有効熱伝導率λは、加熱量Ｑ、ヒータ長Ｈ、傾きｋが分かれば、次式から求めることができる。
λ＝Ｑ／(４πｋＨ)
【００２９】
プローブ１の記憶手段２２には、上式に基づいて熱伝導率を計算するために必要なデータ、すなわち温度測定器１３による温度測定開始からの測定間隔毎の時間と温度、及び加熱量が記憶されており、これらのデータがプローブ１から情報処理装置２に移される。一方、情報処理装置２には、ヒータ１２からの単位時間当たりの熱供給量（投入熱量Ｑ）が記憶されており、プローブ１からの計測値と、該熱供給量から、熱伝導率が計算される。
この求められた有効熱伝導率λから、例えば地中熱利用への応用においては、採熱能力を予測することができ、建物の冷暖房や給湯を行う際に、対象となる規模の熱量を確保できる地中熱交換器の総延長を決定することができる。また地盤調査時に熱伝導率を測定すると、建物本体と地中熱利用による設備の着工前に、その土地に適した全体システムの設計を行うことができるため、設計精度の向上、信頼性の向上、コスト削減に寄与することとなる。
【００３０】
次に、図５〜７に基づいて、上記実施形態に係る地中熱伝導率計測装置を用いて地中熱伝導率を計測する方法について説明する。
地中熱伝導率の測定にあっては、被計測地盤Ｇに所定深さの孔を穿設するが、この孔は、地中熱伝導率の測定のために新たに穿設するのではなく、サウンディング調査の際に穿設される孔を利用するのが簡便である。
すなわち、戸建住宅向けの地盤調査法としてスウェーデン式サウンディング試験（日本工業規格ＪＩＳ Ａ１２２１）が広く採用されている。この試験は、図５に示すように、鉄製ロッドＲの先端にスクリューポイントＳを取り付け、それを地面に垂直に突き立てた後、スクリューポイントＳに荷重Ｗを与えていき、ロッドＲの地中への貫入度合いを記録し、スクリューポイントＳが地中に貫入しないときにはスクリューポイントＳに回転を与えて貫入させて回転数を記録し、規定の深度までの荷重量と回転数から地盤の軟弱性を調査するもので、その結果に基づいて地盤改良工事等が適宜なされる。本実施形態においては、このスウェーデン式サウンディング試験の実施により穿設された孔を利用して、地中熱伝導率を測定する。
【００３１】
図６のフロー図に示すように、先ず、プローブ１の設定を行うために、プローブ１を情報処理装置（以下、パソコンと言う）２に接続する（ステップ１）。すなわち、プローブ１の支持ケーシング２１の第２ケース３２を取外し、外部出力端子２５とパソコン２を接続ケーブル３でつなぐ。ついで、パソコン２を起動してプローブ設定用専用ソフトを立ち上げ、測定開始時間、測定継続時間（又は測定終了時間）、測定間隔を設定することにより、プローブ１の設定を行う（ステップ２）。プローブ１の設定が完了したところで、接続ケーブル３を取り外して第２ケース３２を支持ケーシング２１に装着してプローブ１を組み立てる（ステップ３）。
ついで、スウェーデン式サウンディング試験機のロッドＲにプローブ１を装着する（ステップ４）。装着は、ロッドＲからスクリューポイントＳを取り外して、プローブ１の連結部３６をロッドＲの先端に螺合させることにより、行う。
次に、試験機を操作し、サウンディング試験で掘削した深さまでプローブ１を挿入していく（ステップ５）。このとき、プローブ１の長さがスクリューポイントＳの長さと同程度に設計されている場合には、サウンディング試験機には、サウンディング試験の場合と同数のロッドＲを継ぎ足すが、長さが異なっている場合には、ロッド数を適宜調整する。
そして、プローブ１が掘削された深さまで達した時点で、プローブ１を土中に更に押し込み、発熱センサ部１４の外周面に土壌に密接させる（ステップ６）。図７は、プローブ１をスウェーデン式サウンディング試験機のロッドＲに装着し、掘削した位置までプローブ１を挿入し、発熱センサ部１４を土壌中に差し込んだ（埋め込んだ）状態を示している。
【００３２】
次に、プローブ１により所定のデータを計測するが、これは、プローブ１に収容された制御手段２３により自動的になされる。すなわち、プローブ１の発熱センサ部１４が土壌に密着した状態で、予め設定された所定時間経過するまで放置される（ステップ７−１）。これは、プローブ１の温度を地中の温度にならすためであり、例えば１０分程度である。所定時間が経過すると、ヒータが自動で起動せしめられ（ステップ７−２）、ヒータ１２の単位時間当たりの放熱量が記憶手段２２に格納される。次に、所定時間間隔ごとに温度が測定され、当該温度と当該温度を測定した時間がセットとして記憶手段に格納される（ステップ７−３）。そして、設定された所定時間が経過するまで、ステップ７−３のループが繰り返される（ステップ７−４）。
【００３３】
所定時間が経過した時点で、ロッドＲを引き抜いて、プローブ１を孔から取り出す（ステップ８）。ついで、ステップ１における場合と同様にして、プローブ１をパソコン２に接続し、記憶手段２２に格納されたデータをパソコン２中に回収する（ステップ９）。ついで、パソコン２によって、線源理論に従った演算処理をデータに施し、熱伝導率を算出する（ステップ１０）。
【００３４】
上記実施形態に係るプローブ及び地中熱伝導率計測装置及び計測方法によれば、以下のような様々な効果が得られる。
先ず、プローブ１の支持ケーシング２１の内部に記憶手段２２、制御手段２３、電力供給手段２４を収容したので、従来の如く地上に設置されていた本体装置等から電力供給を受ける必要も、当該本体装置に向けて計測値を出力する必要もない。このため、プローブ１は有線を介して本体装置に接続される必要はなく、プローブ１を孔に出し入れする際の孔の内壁の損傷や試験装置全体の損傷を抑制することができるばかりでなく、計測試験の作業性も向上するものとなる。また、プローブ１内に記憶手段２２を配備し、該記憶手段２２に記憶された情報（計測値）は外部出力端子２５を介して何時でも外部の情報処理装置２に出力することができるため、このような情報処理装置２を現位置にまで持ち込む必要もなく、これによっても計測試験の作業性の向上及び容易化が図られるものとなる。
【００３５】
また、制御手段２３には、ヒータ１２に一定電力及び電圧を供給する定電力供給手段２６を付設したので、ヒータ１２を作動させている間において、ヒータ１２から被計測土壌に向けて常に一定の熱量を供給させることができ、計測試験の精度の向上が図られる。更に、電力供給手段２４は、温度測定器１３、記憶手段２２及び制御手段２３に電力を供給する第１電力供給部２７と、ヒータ１２に電力を供給する第２電力供給部２８とを備えているが、これにより、ヒータ１２への電力供給は独立した系統を構成するものとなり、且つ、ヒータ１２への電力供給が安定したものとなる。また、温度測定器１３、記憶手段２２及び制御手段２３は、僅かな電力により作動させることができるため、これら機器には低電力を長期に亘って供給することが望ましい一方、ヒータ１２は制御手段２３や温度測定器１３等よりもきわめて大きな電力供給を必要とするため、これらを別系統で設けることにより、電力供給の効率化が図られる。
【００３６】
また、支持ケーシング２１は、穿設された孔と同径若しくは僅かに小さい外径を有する円柱又は円筒状に形成され、発熱ケーシング１１は、支持ケーシング２１よりも縮径された円柱又は円筒状に形成される発熱センサ部１４を備え、支持ケーシング２１は、発熱ケーシング１１に連結される一端部と反対側となる他端部が、孔の穿設時に当該孔に挿入されるロッドに接続可能に形成されているので、発熱センサ部１４を孔の底部に容易に突き刺すことが可能となり、発熱センサ部１４の外周面が土壌に密接するものとなる。また、支持ケーシング２１を孔の穿設時のロッドに連結することができる。したがって、プローブ１を取り付けたロッドを孔に挿入することにより、当該プローブ１を容易に孔の底部に挿し入れることができる。またロッドは、スウェーデン式サウンディング試験に用いられるロッドＲとすることができるので、スウェーデン式サウンディング試験により被計測地盤Ｇに穿設される孔にプローブ１を挿入可能となる。この結果、スウェーデン式サウンディング試験に伴って当該被計測地盤Ｇ下の地中の熱伝導率計測試験を行うことができ、当該計測試験をきわめて効率的に行うことができる。
【００３７】
更に、支持ケーシング２１は、発熱ケーシング１１に連結される第１ケース３１と、第１ケース３１に同軸状に連結される第２ケース３２とを備え、第１ケース３１に記憶手段２２及び制御手段２３を収容し、第２ケース３２に電力供給手段２４と外部出力端子２５を具備せしめたので、第１ケース３１の短小化が図られ、装置全体の小型化が図られる。また、第２ケース３２には、電力供給手段２４を支持する（長尺状の）フレーム部材３３を収容し、該フレーム部材３３の一方の端部に第１ケース３１を螺合させると共に他方の端部に外部出力端子２５を設けたので、電力供給手段２４と外部出力端子２５がフレーム部材３３により支持されるものとなり、電力供給手段２４と外部出力端子２５の支持状態の安定化が図られる。更に、第１ケース３１から第２ケース３２だけを取り外すことが可能であり、これによって電力供給手段２４や外部出力端子２５をフレーム部材３３を介して第１ケース３１側で露出させることができる。これにより、電力供給手段２４を容易にメンテナンスすることができるばかりでなく、外部出力端子２５を容易に情報処理装置２等に接続可能となる。また更に、第１ケース３１とフレーム部材３３とは螺合されているので、これらの接合面間にはほとんど隙間がなく、よってこれら第１ケース３１とフレーム部材３３の間に土壌からの水分が浸入するおそれはない。
【００３８】
また第１ケース３１と第２ケース３２の連結部分は、第１ケース３１とフレーム部材３３との連結部分よりも発熱ケーシング１１側に設けられているので、孔内にて支持ケーシング２１を起立させた場合であっても、第１ケース３１と第２ケース３２との接続部分が第１ケース３１とフレーム部材３３との接続部分よりも下位に位置するもとのなり、また、これら接続部分の間に所定の間隔が形成されることとなるので、万が一第１ケース３１と第２ケース３２の間から水分が浸入しても、当該水分が第１ケース３１とフレーム部材３３の接続部分に到達するおそれはなく、第１ケース３１内を略完全な防水状態に維持することができる。更に、第１ケース３１と第２ケース３２の間には、シール部材３４が介在されているので、第１ケース３１と第２ケース３２の接続部分からケース内に向けての水分の浸入が防止される。
【００３９】
また上記実施形態に係る地中熱伝導率計測装置によれば、プローブ１に記憶手段２２、制御手段２３、電力供給手段２４を収容しているので、地上に設置される情報処理装置２に対してプローブ１は無線となり、計測試験の作業性を向上させることができる。
更に、上記地中熱伝導率計測方法によれば、発熱体センサにより温度を計測する工程と、発熱体より得られた計測値に基づいて土壌の熱伝導率を取得する工程とを別々に行うことができるので、計測作業の効率化が図られる。また、土壌の温度を計測値として取得した後、プローブ１を孔から引き抜き、当該孔をさらに深堀りした後、プローブ１を再び当該孔の底部まで挿入して該底部に発熱体センサ１０を埋め込み、その後、ヒータ１２による加熱と温度の計測とを行うことにより、各深さ位置での被計測土壌の熱伝導率を測定することができ、被計測地盤Ｇの深さ方向の熱伝導率の傾向を容易に把握することができる。
また、孔として、スウェーデン式サウンディング試験の実施に伴って穿設される孔を利用すると、スウェーデン式サウンディング試験に伴って当該被計測地盤Ｇ下の地中の熱伝導率計測試験を行うことができ、当該計測試験の効率的な実施が可能となる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ヒータ１２は、長尺状に構成されたものを採用しているが、長尺状ではない複数のセグメントを発熱ケーシング１１の長手方向に間隔をあけて配置してもよいし、場合によっては、一セグメントを、発熱ケーシング１１の長手方向の所定位置に配し、その部分のみを直接加熱する構成のものであっても、発熱ケーシング１１の熱伝導性が高ければ、熱が発熱ケーシング１１全体に伝わり、発熱ケーシング１１の周囲の土壌を加熱することができるので、構わない。
また上記実施形態においては、プローブ１に外部出力端子２５を取り付け、接続ケーブル３を利用してプローブ１とパソコン２をつなぎ、データ設定、計測データ回収を行うようにしたが、プローブ１とパソコン２を無線によってつなぐようにしてもよいし、また記憶手段２２を構成するメモリをプローブ１から取外し容易なものとしておき、プローブ１による計測終了後に、プローブ１からそのメモリを取り外してパソコン２に装着し、データを回収するようにすることもできる。
更に、上記実施形態においては、発熱センサ部１４の一箇所の温度を温度測定器１３で測定するようにしたが、発熱センサ部１４の長さ方向の複数箇所の温度を測定し、その平均値を利用するようにしてもよい。
【００４１】
また地中熱伝導率計測方法についてみれば、次のような変形例が可能である。
先ず、第一の変形例は、前述の方法におけるステップ１〜８が完了したところ（ステップＩ）で、プローブ１をスクリューポイントＳに取り換えてスウェーデン式サウンディング試験機を操作し、更に孔を掘り進める（ステップＩＩ）。その後、当該孔について前述のステップ４〜８を実施する（ステップＩＩＩ）。このステップＩからＩＩＩを、所定深さまで繰り返す。
第二の変形例では、前述の方法におけるステップ１〜８が完了したところ（ステップＩ’）で、プローブ１をスクリューポイントＳに取り換えてスウェーデン式サウンディング試験機を操作し、更に孔を掘り進める（ステップＩＩ’）。その後、当該孔について上記のステップ１〜８を実施する（ステップＩＩＩ’）。このステップＩ’からＩＩＩ’を、所定深さまで繰り返す。
第一の変形例と第二の変形例の差異は、第一の変形例では、プローブ１の記憶手段２２に格納されたデータを、複数回の掘削・計測を繰り返している間は回収せず、よって、熱伝導率の計算は行わず、十分な掘削深さに達したところで、データを回収してまとめて熱伝導率を計算するのに対して、第二の変形例では、新たに掘削するたびに、データを回収して熱伝導率を計算している点にある。よって、第一の変形例と第二の変形例を組み合わせ、複数回の掘削毎に熱伝導率を計算していく第三の変形例も可能である。
【実施例】
【００４２】
本発明の効果を確認すべく、本願発明者らは、以下の実験を行った。
＜実施例＞
測定地は埼玉県さいたま市である。スウェーデン式サウンディング試験装置により地盤調査を行った後、先端の掘削部分を取り外して本発明に係るプローブを装着した。プローブには、予めデータ記録開始時間及び終了時間、ヒータ運転開始時間及び終了時間、測定間隔等を入力しておく。すなわち、プローブの外部出力端子とパソコンを接続ケーブルによって接続し、パソコンを操作して制御手段及び記憶手段に上述の必要なデータを入力しプローブの設定を行っておいた。この状態でスウェーデン式サウンディング試験装置を操作し、掘削が終了した深さまでプローブを挿入し、ついで発熱センサ部を未掘削部分に差し込んだ。
この状態で、設定された一定時間が経過すると、制御手段が作動してヒータが作動されて発熱ケーシングを加熱して周囲の土壌を加熱し、設定時間後にヒータが停止されると共に、温度測定装置により発熱ケーシングの温度が経時的に測定記録される。測定終了時間が経過したところで、プローブを抜き出し、プローブの外部出力端子とパソコンを接続ケーブルによって接続して、プローブ内に蓄積されたデータを回収すると同時に、パソコンでデータを解析し、線状熱源の理論に基づき、熱伝導率を計算取得した。このようにして得られた測定値によって作成した経時的温度を示すグラフを図８に、得られた熱伝導率と測定に要した時間を表１に示す。
【００４３】
＜比較例＞
実施例１と同じ敷地内において、特許文献１に記載の従来技術に相当する図９に示すシステムを設置した。先ず、直径１６５ｍｍ、杭長１０ｍの鋼管杭５０（旭化成建材(株)製ＥＺＡＥＴ）を埋設し、その中に直径１０ｍｍの熱交換器用配管５１を挿入し、空隙部分に水道水を充填した。地上部分にはヒータ５２、循環ポンプ５３、流量計５４、及び地中への入口と出口に温度センサ５５を設置し、各機器と杭中に挿入した熱交換用配管とを配管で接続し、配管の中に水を入れ、循環させた。温度、流量、時間をロガーに記録しながら一定時間ヒータを稼動させて循環運転をした後、データ収集機５６で取得したデータを解析して熱伝導率を求めた。その結果も表１に併せて示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１の結果から分かるように、特許文献１に記載の従来装置では、設置作業時間が３時間、測定時間が２日間も要したのに対して、本願発明の実施形態に係る地中熱伝導率計測装置では、設置作業時間が３０分、測定時間は僅か３０分と、極めて簡便に試験を行うことができた。また、本願発明の実施形態に係る地中熱伝導率計測装置により取得した測定値は、比較例と同様の結果を示し、比較例と同様の精度があることも確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る地中熱伝導率計測装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る地中熱伝導率計測用のプローブ全体を示す側面図である。
【図３】図２と同様の図で、支持ケーシングの第２ケースの内部も示す側面図である。
【図４】対数時間における平均土壌温度の分布の一例を示すグラフである。
【図５】スウェーデン式サウンディング試験機の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る地中熱伝導率計測方法のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る地中熱伝導率計測用のプローブをスウェーデン式サウンディング試験機に取付けて計測を行っている状態を示す概略図である。
【図８】本発明の実施例において得られた測定温度のグラフである。
【図９】従来の装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ プローブ
２ 情報処理装置（パソコン）
３ 接続ケーブル
１０ 発熱体センサ
１１ 発熱ケーシング
１１ａ 基部
１２ ヒータ
１３ 温度測定器
１４ 発熱センサ部
２０ 支持体
２１ 支持ケーシング
２２ 記憶手段
２３ 制御手段
２４ 電力供給手段
２５ 外部出力端子
２６ 定電力供給手段
２７ 第１電力供給部
２８ 第２電力供給部
３１ 第１ケース
３１ａ 雄ネジ部
３２ 第２ケース
３３ フレーム部材
３４ シール部材
３５ 断熱体
３６ 連結部
３７ 着脱機構
５０ 鋼管杭
５１ 熱交換器用配管
５２ ヒータ
５３ 循環ポンプ
５４ 流量計
５５ 温度センサ
５６ データ収集機
Ｓ スクリューポイント
Ｒ ロッド
Ｗ 荷重
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築、農業土木、電力等の様々な分野において地中熱伝導率計測に用いられるプローブ、地中熱伝導率計測装置及び地中熱伝導率計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に潜在する熱（以下、地中熱という）は、季節や天候による変化が少なく、年間を通じて温度が一定しており、地上との温度差を利用して熱エネルギーとして利用することが可能であり、従来から、地中熱を利用して建物の空調等を行う地中熱利用装置が開発されている。この種の地中熱利用装置を用いるにつき、当該地中熱利用装置の設置に先立って当該地中熱利用装置を埋設する土壌の有効熱伝導率（以下、単に土壌の熱伝導率という）を把握することは、地中熱利用装置の採用の可否を判断するための重要な指標となる。
【０００３】
また土壌の熱伝導率を測定することは、農業土木においては植物の生育環境を把握するため、電力分野においては、地中に埋設される電力ケーブルの送電容量を決定するために、重要である。
【０００４】
従来、土壌の熱伝導率を測定する装置としては、燃料タンクと灯油ボイラと電源を備えた加熱ユニットと、加熱ユニットで加熱された流体を地中内のパイプへ送るための循環ポンプと、流体の温度測定用の温度センサと、流体の流量測定用の流量計と、土壌の熱伝導率を求めるための演算手段と、演算結果をデータ転送する無線通信手段を備えた装置が提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、上記従来の装置では、地中熱伝導率の測定に際し、ボアホールを掘削し、実際に使用する地中熱交換器を設置した後に、熱伝導率を測定する必要があった。そのため、事前に地盤条件に合わせた地中熱交換器を設計することができなかった。また、従前の測定器に比べてコンパクトになっているが、加熱ユニット（循環ポンプ、灯油ボイラ、燃料タンク等を含む）、クッションタンク、計測装置を含めると、装置は大きくなり、現地でそれぞれを配管、配線する必要があった。更に、地中熱伝導率の測定には、通常、数時間以上の時間を必要としていた。
【０００５】
また他の測定装置として、先端側から土中に埋め込まれる探針本体と、探針本体に内蔵されたヒータ及び熱電対と、ヒータ及び熱電対の各端子を備えると共に探針本体の基端側に一体化された台座と、ヒータ端子に接続された加熱用電源と、熱電対端子に接続された温度測定部とを備え、該温度測定部に、設定値の入力手段と、この設定値と熱電対の測定温度とから土壌固有熱抵抗を演算する手段と、その演算結果を表示する表示手段とを設けた装置が提案されている（特許文献２参照）。
この装置では、ガイド棒を土壌中に打ち込んでガイド孔を形成し、そこに探針本体を打ち込んだ後、ヒータによって探針本体を加熱し、探針本体の温度を所定時間測定し、その測定結果により、土壌熱抵抗を演算する。
【０００６】
しかしながら、この装置では、加熱用電源や温度測定部と台座のヒータ端子や熱電対端子が有線で接続されている構成であるため、ガイド孔に探針本体を挿入する場合や、測定終了時に探針本体をガイド孔から引き抜く際に、有線の取り回しが煩雑となって各作業工程に時間が掛かることとなる。また、探針本体をガイド孔に出し入れする際に有線が当該孔の内壁に摺接すると、有線が損傷するおそれがあるばかりでなく、該内壁が崩れてガイド孔が荒らされてしまう問題があった。また、探針本体をガイド孔に捻じ入れようとすると、有線が巻き絡まってしまう問題もある。
【特許文献１】特開２００４−３０１７５０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、地中熱伝導率の計測において作業性を改善することができ、且つ、被計測地盤に穿設される孔及び計測装置のいずれの損傷も防止することができる地中熱伝導率計測用のプローブ、地中熱伝導率計測装置及び地中熱伝導率計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題解決のための技術的手段として、本願発明に係る地中熱伝導率計測用プローブは、
（１）被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、
前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密接可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測地盤下の土壌に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、
前記支持体は、前記発熱体センサの発熱ケーシングに連結される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の情報処理装置に出力する外部出力端子とが備えられている
ことを特徴としている。
本願発明のプローブにおいては、支持ケーシング内に記憶手段、制御手段、及び電力供給手段が配備されるので、地上に設置される本体装置等から電力供給を受ける必要も、当該本体装置に向けて計測値を出力する必要もない。このため、プローブは有線を介して本体装置に接続される必要はなく、プローブを孔に出し入れする際の孔の内壁の損傷や試験装置全体の損傷を抑制することができるばかりでなく、計測試験の作業性も向上するものとなる。
また、プローブ内に記憶手段を配備し、該記憶手段に記憶された情報（計測値）は外部出力端子を介して何時でも外部の情報処理装置に出力することができるため、このような情報処理装置を現位置にまで持ち込む必要もなく、これによっても計測試験の作業性の向上及び容易化が図られるものとなる。
【０００９】
（２）また、前記制御手段は、前記ヒータに一定電力及び一定電圧を供給する定電力供給手段を備えていることが好ましい。
これにより、ヒータを作動させている間においては、該ヒータから被計測土壌に向けて常に一定の熱量を供給させることができ、計測試験の精度を向上させることができる。
【００１０】
（３）また、前記電力供給手段は、前記温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する第１電力供給部と、前記ヒータに電力を供給する第２電力供給部とを備えていることが好ましい。
これにより、ヒータへの電力供給は独立した系統を構成するものとなり、且つ、ヒータへの電力供給を安定したものとすることができる。また、温度測定器、記憶手段及び制御手段は、僅かな電力により作動させることができるため、これら温度測定器、記憶手段及び制御手段には低電力を長期に亘って供給することが望ましい一方、ヒータは制御手段や温度測定器等よりもきわめて大きな電力供給を必要とするため、これらを別系統で設けることにより、電力供給の効率化が図られる。
【００１１】
（４）前記支持ケーシングは、穿設された孔と同径若しくは僅かに小さい外径を有する円柱又は円筒状に形成され、前記発熱ケーシングは、前記支持ケーシングよりも縮径された円柱又は円筒状に形成される発熱センサ部を備え、前記支持ケーシングは、前記発熱ケーシングに連結される一端部と反対側となる他端部が、前記孔の穿設時に当該孔に挿入されるロッドに接続可能に形成されていることが好ましい。
これにより、発熱センサ部を孔の底部に容易に突き刺すことが可能となり、該発熱センサ部の外面を土壌に密接させることができる。また、支持ケーシングを当該孔を穿設する際に用いられるロッドに連結することができる。したがって、当該本願発明のプローブを取り付けたロッドを孔に挿入することにより、当該プローブを容易に孔の底部に挿し入れることができる。
【００１２】
（５）前記ロッドは、スウェーデン式サウンディング試験に用いられるロッドであることが好ましい。
これにより、スウェーデン式サウンディング試験により被計測地盤に穿設される孔に本願発明のプローブを挿入することができる。この結果、スウェーデン式サウンディング試験に伴って当該被計測地盤下の地中の熱伝導率計測試験を行うことができ、当該計測試験をきわめて効率的に行うことができる。
【００１３】
（６）前記支持ケーシングは、前記発熱ケーシングに連結される第１ケースと、該第１ケースに同軸状に連結される第２ケースとを備え、前記第１ケースに前記記憶手段及び制御手段が収容され、前記第２ケースに前記電力供給手段と外部出力端子が収容されていることが好ましい。
これにより、第１ケースの短小化が図られ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１４】
（７）前記第２ケースには、前記電力供給手段を支持する（長尺状の）フレーム部材が収容されており、該フレーム部材は、一方の端部が前記第１ケースに螺合されると共に他方の端部に外部出力端子を備えていることが好ましい。
これにより、電力供給手段と外部出力端子はフレーム部材により支持されるものとなり、これら電力供給手段と外部出力端子の支持状態が安定したものとなる。また、第１ケースから第２ケースだけを取り外すことが可能であり、これによって電力供給手段や外部出力端子をフレーム部材を介して第１ケースに連結された状態で露出させることができる。この結果、電力供給手段を容易にメンテナンスすることができるばかりでなく、外部出力端子を容易に情報処理装置等に接続することができるものとなる。
また、第１ケースとフレーム部材とは螺合しているので、これらの接合面間にはほとんど隙間はなく、これら第１ケースとフレーム部材の間に土壌からの水分が浸入するおそれはない。
【００１５】
（８）前記第１ケースと第２ケースの連結部分は、前記第１ケースとフレーム部材との連結部分よりも発熱ケーシング側に設けられていることが好ましい。
これにより、発熱ケーシングを下端部として孔内にて支持ケーシングを起立させた場合であっても、第１ケースと第２ケースとの接続部分が第１ケースとフレーム部材との接続部分よりも下位に位置するものとなり、また、これら接続部分の間に所定の間隔が形成されることとなるので、第１ケースと第２ケースの間から水分が浸入する場合であっても、当該水分が第１ケースと支持フレームの接続部分に到達するおそれはなく、第１ケース内を略完全な防水状態に維持することができる。
【００１６】
（９）前記第１ケースと第２ケースの間には、シール部材が介在されていることが好ましい。
これにより、第１ケースと第２ケースの接続部分からケース内に向けての水分の浸入を防止することができる。
【００１７】
上記課題解決のための他の技術的手段として、本願発明に係る地中熱伝導率計測装置は、
（１０）被計測地盤に挿し入れるプローブと、該プローブとの間で情報の交換を行う情報処理装置とを備え、
前記プローブは、被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、
前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測地盤下の土壌に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、
前記支持体は、前記発熱体センサの発熱ケーシングに連結される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の前記情報処理装置に出力する外部出力端子とが備えられ、
前記情報処理装置は、前記ヒータから土壌に向けての単位時間あたりの熱供給量と、前記プローブ内の記憶手段に記憶されている計測値とに演算処理を施して前記発熱体センサ周囲の土壌の熱伝導率を取得するものであることを特徴としている。
本願発明に係る地中熱伝導率測定装置においては、プローブに記憶手段、制御手段、及び電力供給手段が配備されるので、地上に設置される情報処理装置に対してプローブは無線となり、計測試験の作業性を向上させることができる。
【００１８】
上記課題解決のためのさらに他の技術的手段として、本願発明に係る地中熱伝導率計測方法は、
（１１）被計測地盤に所定深さの孔を穿設し、
被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測体に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する前記土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、前記支持体は、前記発熱ケーシングに接続される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の情報処理装置に出力する外部出力端子とを備えているプローブを前記孔に挿入して当該孔の底部に発熱体センサを埋め込み、
該ヒータから単位時間当たり一定量の熱を放出させて発熱体センサ周囲の土壌を加熱すると共に前記温度測定器により当該土壌の温度を計測値として取得し、その後、
前記孔よりプローブを取り出して前記外部出力端子を情報処理装置に接続し、
該情報処理装置により前記ヒータから土壌に向けての単位時間あたりの熱供給量と、前記プローブ内の記憶手段に記憶されている計測値とに演算処理を施して前記発熱体センサ周囲の土壌の熱伝導率を取得する
ことを特徴としている。
これにより、発熱体センサにより温度を計測する工程と、発熱体より得られた計測値に基づいて土壌の熱伝導率を取得する工程とを別々に行うことができ、計測作業の効率化が図られる。
【００１９】
（１２）また、前記土壌の温度を計測値として取得した後、
前記プローブを前記孔から引き抜き、
当該孔をさらに深堀りした後、
前記プローブを再び当該孔の底部まで挿入して該底部に発熱体センサを埋め込み、その後、前記ヒータによる加熱と温度の計測とを行う
ことが好ましい。
これにより、各深さ位置での被計測土壌の熱伝導率を測定することができ、被計測地盤の深さ方向の熱伝導率の傾向を容易に把握することができる。
【００２０】
（１３）また、前記孔は、スウェーデン式サウンディング試験の実施に伴って穿設される孔であることが好ましい。
これにより、スウェーデン式サウンディング試験により被計測地盤に穿設される孔に本願発明のプローブを挿入することができる。この結果、スウェーデン式サウンディング試験に伴って当該被計測地盤下の地中の熱伝導率計測試験を行うことができ、当該計測試験をきわめて効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、地中熱伝導率の計測において作業性を改善することができ、且つ、被計測地盤に穿設される孔及び計測装置のいずれの損傷も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施した形態につき、図を用いて詳細に説明する。
＜全体構成＞
図１に示すように、本発明に係る地中熱伝導率計測装置は、地中熱測定端子となるプローブ１と、プローブ１により得られた情報から土壌の熱伝導率を取得する情報処理装置（パソコン）２とを備えている。プローブ１は、後で詳述するように、ヒータから土壌に向けて熱を供給した場合における土壌の温度に関するデータを取得し、パソコン２は、測定前に、データ収集開始時間、終了時間等の設定を行い、さらに、測定後にプローブ１で取得されたデータを回収し、プローブ１で取得されたデータと、必要に応じて他の設定データとから、線状熱源の理論（ケルビンの線源理論）に基づいて土壌の熱伝導率を算出する。本発明に係る地中熱伝導率計測装置では、プローブ１内に計測データを格納できるようにしたので、地中熱（土壌温度）測定中において、プローブ１を情報処理装置２に接続する必要がなく、よって、地中熱（土壌温度）測定中に機器の接続線等が支障になることはない。地中熱（土壌温度）測定終了後は、プローブ１から計測データを取り出して情報処理装置２に移し、情報処理装置２によって熱伝導率を計算する。
プローブ１内に記憶されたデータをプローブ１からどのようにして取り出し情報処理装置２に取り込むかは任意であるが、好ましくは、プローブ１に外部接続端子を設け、図１に示したように、接続ケーブル３を用いて情報処理装置２につないで、プローブ１内のデータを情報処理装置２に取り込み、熱伝導率の計算に供する。
以下、プローブ１と情報処理装置２ついて、詳述する。
【００２３】
＜プローブ＞
図２〜３に示すように、プローブ１は、被計測地盤Ｇに穿設された孔に挿入可能な発熱体センサ１０と、該発熱体センサ１０に連結される支持体２０とを備えている。
発熱体センサ１０は、被計測地盤Ｇ下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシング１１と、該発熱ケーシング１１の内部に収容されて被計測地盤Ｇ下の土壌に熱を供給するヒータ１２と、土壌に密接せしめられる発熱ケーシング１１の温度を測定し、よって発熱ケーシング１１周囲の土壌の温度を測定する温度測定器１３とを備えている。
発熱ケーシング１１は、地中に差し込まれるために強度があり、かつ周囲の土壌にヒータ１２の熱を伝えると共に土壌の熱を温度測定器１３での測定値に反映させるものであるので熱伝導性の高い材料から製作されることが好ましく、例えば銅やステンレス鋼等の金属から製作されている。また、発熱ケーシング１１は、また土壌中に挿入されていく一端側が土壌中に挿入されやすいように先細状に形成された所定長さの細径円筒状の発熱センサ部１４を有し、他端部は拡径されて端面が支持体２０と同径の基部１１ａとされている。ヒータ１２は、例えば電熱線コイルなどからなる所定長さの長尺状の電熱ヒータで、発熱ケーシング１１の発熱センサ部１４の内部に好ましくはその略全長にわたって長手方向に延びるように配設され、発熱センサ部１４をその略全長にわたって加熱可能な構造とされている。ヒータ１２は、発熱センサ部１４を例えば直径１２ｍｍ程度のステンレス鋼で製作した場合、数ワット程度の出力のものでよい。温度測定装置１３は、例えば白金測温抵抗体（Ｐｔ１００）を含む温度センサで、好ましくはそのセンサ素子を発熱センサ部１４の長手方向略中央部に位置させた状態で発熱ケーシング１１内に収容され、発熱ケーシング１１の発熱センサ部１４の長手方向略中央部の測定点の温度を計測し、計測結果を発熱ケーシング１１の基部１１ａから支持体２０に送る構造とされている。
【００２４】
支持体２０は、発熱ケーシング１１に接続された支持ケーシング２１を備えている。支持ケーシング２１は、発熱ケーシング１１の基部１１ａの端面と同径の円筒状に形成された第１ケース３１と、該第１ケース３１よりも若干縮径された第２ケース３２とを有し、後記するようにスウェーデン式サウンディング試験機の第１ロッドの先端に、スクリューポイントの代わりにプローブ１を取付けた場合、スクリューポイントで穿設された孔に支持ケーシング２１が嵌るように、スクリューポイントと同程度の長さと、スクリューポイントか又はスクリューポイントが取付けられているロッドと同じかそれよりも僅かに小さい外径を有する。第１ケース３１は、一端が発熱ケーシング１１の基部１１ａに、好ましくは発熱ケーシング１１の熱が支持ケーシング２１に伝導しないようにポリアセタール・コポリマー等からなる同径の断熱体３５を介して接続され、他端は、縮径されてその外面に雄ネジ部３１ａが、内面に雌ネジ部（図示せず）が形成されており、雄ネジ部３１ａの基部（図３中下端）にはＯリング等からなるシール部材３４が装着されている。
第２ケース３２は、第１ケース３１よりも若干縮径され、一端が開口し他端が閉塞された円筒体からなり、開口端部の内面には、第１ケース３１の雄ネジ部３１ａに螺合させられる雌ネジ部（図示せず）が形成され、第１ケース３１にシール部材３４を介して取外し自在に螺着される構造とされている。また、第２ケース３２の閉塞端には、スウェーデン式サウンディング試験機のロッドにスクリューポイントに代えてプローブ１を連結可能にする雌ネジ部を備えた連結部３６が形成されている。更に、第２ケース３２の内部には、第２ケース３２よりも縮径されたステンレス鋼製等の円筒体を部分的に切り欠いてフレーム状に形成し、その一端に第１ケース３１の雌ネジ部に螺合させられる雄ネジ部（図示せず）を設けたフレーム部材３３が、その雄ネジ部を第１ケース３１の雌ネジ部に螺合せしめて第１ケース３１に着脱自在に取付けられている。
尚、支持ケーシング２１（第１ケース３１及び第２ケース３２）は、各種部品を収容するための空間を内部に大きくとる必要があることから、ステンレス鋼製パイプ等の強度のある材料で製作される。
【００２５】
そして、第１ケース３１の内部には記憶手段２２と制御手段２３が収容され、第２ケース３２の内部には第１電力供給部２７と第２電力供給部２８とを含む電力供給手段２４が収容され、また記憶手段２２に記憶された計測値を外部の情報処理装置２に出力する外部出力端子２５が設けられている。
【００２６】
記憶手段２２は、第１ケース３１の内部に配されるリード線を介して温度測定器１３、制御手段２３に電気的に接続された各種メモリ等からなるもので、温度測定器１３による温度測定開始からの測定間隔毎の時間と温度、又は発熱量を記憶するものである。制御手段２３は、第１ケース３１の内部に配されるリード線を介してヒータ１２、温度測定器１３及び記憶手段２２に電気的に接続されたＣＰＵ等からなるもので、データ収集開始時間、データ収集終了時間、ヒータ通電開始時間、ヒータ通電終了時間、測定間隔等を制御するものであり、またヒータ１２に一定電力及び一定電圧を供給するための定電力供給手段２６が付設されている。第１電力供給部２７は、第１ケース３１に隣接して配され、例えばニッケル水素電池等のバッテリを含み、バッテリ自体を示していない図３から分かるように、フレーム部材３３に取付けられたバネ等の着脱機構３７ａを有する収容部３８ａに取り替え自在に収容されており、その収容部３８ａには、温度測定器１３、記憶手段２２、制御手段２３に各一端が接続されたリード線の各他端が接続され、温度測定器１３、記憶手段２２及び制御手段２３に電力を供給するようになっている。第２電力供給部２８は、例えばオキシライド電池等のバッテリを含み、第１電力供給部２７と同様に、フレーム部材３３に取付けられたバネ等の着脱機構３７ｂを有する収容部３８ｂに取り替え自在に収容されており、その収容部３８ｂには、ヒータ１２の端部に一端が接続され、第１ケース３１の内部に挿通せしめられたリード線の他端が接続され、ヒータ１２に電力を供給するようになっている。
外部出力端子２５は、プローブ１と情報処理装置２とを接続ケーブル３で接続するための端子で、プローブ１によるデータ計測中は使用されず、プローブ１の設定時又はプローブ１を地中から回収した時点で、プローブ１中の制御手段２３の制御データを設定したり、プローブ１中の記憶手段２２に記憶されたデータを情報処理装置２に回収する際に利用されるものである。
【００２７】
＜情報処理装置＞
図１に示す如く、情報処理装置２は、パソコン等から構成され、プローブ１から回収したデータに所定の演算処理を施し、プローブ１周囲の土壌の熱伝導率を算定するものであり、プローブ１から回収した土壌温度等のデータから土壌の熱伝導率を算定するためのプログラムが組み込まれている。
ここで、プローブ１で取得されたデータから土壌の熱伝導率を取得するには、線状熱源の理論（ケルビンの線源理論）を用いる。すなわち、プローブ１によって周囲の土壌に一定加熱を行うとき、その温度は以下の式で表される。
【数１】
ここで、
Ｔｆ：対数平均温度
ａ：土壌の熱拡散係数
Ｑ：投入熱量
ｒ０：センサ部半径
λ：土壌の有効熱伝導率
γ：オイラー数
Ｈ：ヒータ長
Ｒｂ：土壌の熱抵抗
ｔ：時間
Ｔｓｕｒ：地中温度
【００２８】
上式において、総熱抵抗は地盤の熱抵抗、自然対流等のプローブ周辺の様々な条件の影響を受けるが、Ｔｆとｌｎ(ｔ)には次の一次関係が成り立つことが判明している。
Ｔｆ＝ｋｌｎ(ｔ)＋ｍ ・・・・（２）
そして、対数平均温度Ｔｆと経過時間の対数ｌｎ(ｔ)の関係は、例えば図４のようになり、ある経過時間以降はＴｆの変化の傾きｋは略一定となる。このときの傾きから熱移動特性を判断できる。すなわち、土壌中の平均的な有効熱伝導率λは、加熱量Ｑ、ヒータ長Ｈ、傾きｋが分かれば、次式から求めることができる。
λ＝Ｑ／(４πｋＨ)
【００２９】
プローブ１の記憶手段２２には、上式に基づいて熱伝導率を計算するために必要なデータ、すなわち温度測定器１３による温度測定開始からの測定間隔毎の時間と温度、及び加熱量が記憶されており、これらのデータがプローブ１から情報処理装置２に移される。一方、情報処理装置２には、ヒータ１２からの単位時間当たりの熱供給量（投入熱量Ｑ）が記憶されており、プローブ１からの計測値と、該熱供給量から、熱伝導率が計算される。
この求められた有効熱伝導率λから、例えば地中熱利用への応用においては、採熱能力を予測することができ、建物の冷暖房や給湯を行う際に、対象となる規模の熱量を確保できる地中熱交換器の総延長を決定することができる。また地盤調査時に熱伝導率を測定すると、建物本体と地中熱利用による設備の着工前に、その土地に適した全体システムの設計を行うことができるため、設計精度の向上、信頼性の向上、コスト削減に寄与することとなる。
【００３０】
次に、図５〜７に基づいて、上記実施形態に係る地中熱伝導率計測装置を用いて地中熱伝導率を計測する方法について説明する。
地中熱伝導率の測定にあっては、被計測地盤Ｇに所定深さの孔を穿設するが、この孔は、地中熱伝導率の測定のために新たに穿設するのではなく、サウンディング調査の際に穿設される孔を利用するのが簡便である。
すなわち、戸建住宅向けの地盤調査法としてスウェーデン式サウンディング試験（日本工業規格ＪＩＳ Ａ１２２１）が広く採用されている。この試験は、図５に示すように、鉄製ロッドＲの先端にスクリューポイントＳを取り付け、それを地面に垂直に突き立てた後、スクリューポイントＳに荷重Ｗを与えていき、ロッドＲの地中への貫入度合いを記録し、スクリューポイントＳが地中に貫入しないときにはスクリューポイントＳに回転を与えて貫入させて回転数を記録し、規定の深度までの荷重量と回転数から地盤の軟弱性を調査するもので、その結果に基づいて地盤改良工事等が適宜なされる。本実施形態においては、このスウェーデン式サウンディング試験の実施により穿設された孔を利用して、地中熱伝導率を測定する。
【００３１】
図６のフロー図に示すように、先ず、プローブ１の設定を行うために、プローブ１を情報処理装置（以下、パソコンと言う）２に接続する（ステップ１）。すなわち、プローブ１の支持ケーシング２１の第２ケース３２を取外し、外部出力端子２５とパソコン２を接続ケーブル３でつなぐ。ついで、パソコン２を起動してプローブ設定用専用ソフトを立ち上げ、測定開始時間、測定継続時間（又は測定終了時間）、測定間隔を設定することにより、プローブ１の設定を行う（ステップ２）。プローブ１の設定が完了したところで、接続ケーブル３を取り外して第２ケース３２を支持ケーシング２１に装着してプローブ１を組み立てる（ステップ３）。
ついで、スウェーデン式サウンディング試験機のロッドＲにプローブ１を装着する（ステップ４）。装着は、ロッドＲからスクリューポイントＳを取り外して、プローブ１の連結部３６をロッドＲの先端に螺合させることにより、行う。
次に、試験機を操作し、サウンディング試験で掘削した深さまでプローブ１を挿入していく（ステップ５）。このとき、プローブ１の長さがスクリューポイントＳの長さと同程度に設計されている場合には、サウンディング試験機には、サウンディング試験の場合と同数のロッドＲを継ぎ足すが、長さが異なっている場合には、ロッド数を適宜調整する。
そして、プローブ１が掘削された深さまで達した時点で、プローブ１を土中に更に押し込み、発熱センサ部１４の外周面に土壌に密接させる（ステップ６）。図７は、プローブ１をスウェーデン式サウンディング試験機のロッドＲに装着し、掘削した位置までプローブ１を挿入し、発熱センサ部１４を土壌中に差し込んだ（埋め込んだ）状態を示している。
【００３２】
次に、プローブ１により所定のデータを計測するが、これは、プローブ１に収容された制御手段２３により自動的になされる。すなわち、プローブ１の発熱センサ部１４が土壌に密着した状態で、予め設定された所定時間経過するまで放置される（ステップ７−１）。これは、プローブ１の温度を地中の温度にならすためであり、例えば１０分程度である。所定時間が経過すると、ヒータが自動で起動せしめられ（ステップ７−２）、ヒータ１２の単位時間当たりの放熱量が記憶手段２２に格納される。次に、所定時間間隔ごとに温度が測定され、当該温度と当該温度を測定した時間がセットとして記憶手段に格納される（ステップ７−３）。そして、設定された所定時間が経過するまで、ステップ７−３のループが繰り返される（ステップ７−４）。
【００３３】
所定時間が経過した時点で、ロッドＲを引き抜いて、プローブ１を孔から取り出す（ステップ８）。ついで、ステップ１における場合と同様にして、プローブ１をパソコン２に接続し、記憶手段２２に格納されたデータをパソコン２中に回収する（ステップ９）。ついで、パソコン２によって、線源理論に従った演算処理をデータに施し、熱伝導率を算出する（ステップ１０）。
【００３４】
上記実施形態に係るプローブ及び地中熱伝導率計測装置及び計測方法によれば、以下のような様々な効果が得られる。
先ず、プローブ１の支持ケーシング２１の内部に記憶手段２２、制御手段２３、電力供給手段２４を収容したので、従来の如く地上に設置されていた本体装置等から電力供給を受ける必要も、当該本体装置に向けて計測値を出力する必要もない。このため、プローブ１は有線を介して本体装置に接続される必要はなく、プローブ１を孔に出し入れする際の孔の内壁の損傷や試験装置全体の損傷を抑制することができるばかりでなく、計測試験の作業性も向上するものとなる。また、プローブ１内に記憶手段２２を配備し、該記憶手段２２に記憶された情報（計測値）は外部出力端子２５を介して何時でも外部の情報処理装置２に出力することができるため、このような情報処理装置２を現位置にまで持ち込む必要もなく、これによっても計測試験の作業性の向上及び容易化が図られるものとなる。
【００３５】
また、制御手段２３には、ヒータ１２に一定電力及び電圧を供給する定電力供給手段２６を付設したので、ヒータ１２を作動させている間において、ヒータ１２から被計測土壌に向けて常に一定の熱量を供給させることができ、計測試験の精度の向上が図られる。更に、電力供給手段２４は、温度測定器１３、記憶手段２２及び制御手段２３に電力を供給する第１電力供給部２７と、ヒータ１２に電力を供給する第２電力供給部２８とを備えているが、これにより、ヒータ１２への電力供給は独立した系統を構成するものとなり、且つ、ヒータ１２への電力供給が安定したものとなる。また、温度測定器１３、記憶手段２２及び制御手段２３は、僅かな電力により作動させることができるため、これら機器には低電力を長期に亘って供給することが望ましい一方、ヒータ１２は制御手段２３や温度測定器１３等よりもきわめて大きな電力供給を必要とするため、これらを別系統で設けることにより、電力供給の効率化が図られる。
【００３６】
また、支持ケーシング２１は、穿設された孔と同径若しくは僅かに小さい外径を有する円柱又は円筒状に形成され、発熱ケーシング１１は、支持ケーシング２１よりも縮径された円柱又は円筒状に形成される発熱センサ部１４を備え、支持ケーシング２１は、発熱ケーシング１１に連結される一端部と反対側となる他端部が、孔の穿設時に当該孔に挿入されるロッドに接続可能に形成されているので、発熱センサ部１４を孔の底部に容易に突き刺すことが可能となり、発熱センサ部１４の外周面が土壌に密接するものとなる。また、支持ケーシング２１を孔の穿設時のロッドに連結することができる。したがって、プローブ１を取り付けたロッドを孔に挿入することにより、当該プローブ１を容易に孔の底部に挿し入れることができる。またロッドは、スウェーデン式サウンディング試験に用いられるロッドＲとすることができるので、スウェーデン式サウンディング試験により被計測地盤Ｇに穿設される孔にプローブ１を挿入可能となる。この結果、スウェーデン式サウンディング試験に伴って当該被計測地盤Ｇ下の地中の熱伝導率計測試験を行うことができ、当該計測試験をきわめて効率的に行うことができる。
【００３７】
更に、支持ケーシング２１は、発熱ケーシング１１に連結される第１ケース３１と、第１ケース３１に同軸状に連結される第２ケース３２とを備え、第１ケース３１に記憶手段２２及び制御手段２３を収容し、第２ケース３２に電力供給手段２４と外部出力端子２５を具備せしめたので、第１ケース３１の短小化が図られ、装置全体の小型化が図られる。また、第２ケース３２には、電力供給手段２４を支持する（長尺状の）フレーム部材３３を収容し、該フレーム部材３３の一方の端部に第１ケース３１を螺合させると共に他方の端部に外部出力端子２５を設けたので、電力供給手段２４と外部出力端子２５がフレーム部材３３により支持されるものとなり、電力供給手段２４と外部出力端子２５の支持状態の安定化が図られる。更に、第１ケース３１から第２ケース３２だけを取り外すことが可能であり、これによって電力供給手段２４や外部出力端子２５をフレーム部材３３を介して第１ケース３１側で露出させることができる。これにより、電力供給手段２４を容易にメンテナンスすることができるばかりでなく、外部出力端子２５を容易に情報処理装置２等に接続可能となる。また更に、第１ケース３１とフレーム部材３３とは螺合されているので、これらの接合面間にはほとんど隙間がなく、よってこれら第１ケース３１とフレーム部材３３の間に土壌からの水分が浸入するおそれはない。
【００３８】
また第１ケース３１と第２ケース３２の連結部分は、第１ケース３１とフレーム部材３３との連結部分よりも発熱ケーシング１１側に設けられているので、孔内にて支持ケーシング２１を起立させた場合であっても、第１ケース３１と第２ケース３２との接続部分が第１ケース３１とフレーム部材３３との接続部分よりも下位に位置するもとのなり、また、これら接続部分の間に所定の間隔が形成されることとなるので、万が一第１ケース３１と第２ケース３２の間から水分が浸入しても、当該水分が第１ケース３１とフレーム部材３３の接続部分に到達するおそれはなく、第１ケース３１内を略完全な防水状態に維持することができる。更に、第１ケース３１と第２ケース３２の間には、シール部材３４が介在されているので、第１ケース３１と第２ケース３２の接続部分からケース内に向けての水分の浸入が防止される。
【００３９】
また上記実施形態に係る地中熱伝導率計測装置によれば、プローブ１に記憶手段２２、制御手段２３、電力供給手段２４を収容しているので、地上に設置される情報処理装置２に対してプローブ１は無線となり、計測試験の作業性を向上させることができる。
更に、上記地中熱伝導率計測方法によれば、発熱体センサにより温度を計測する工程と、発熱体より得られた計測値に基づいて土壌の熱伝導率を取得する工程とを別々に行うことができるので、計測作業の効率化が図られる。また、土壌の温度を計測値として取得した後、プローブ１を孔から引き抜き、当該孔をさらに深堀りした後、プローブ１を再び当該孔の底部まで挿入して該底部に発熱体センサ１０を埋め込み、その後、ヒータ１２による加熱と温度の計測とを行うことにより、各深さ位置での被計測土壌の熱伝導率を測定することができ、被計測地盤Ｇの深さ方向の熱伝導率の傾向を容易に把握することができる。
また、孔として、スウェーデン式サウンディング試験の実施に伴って穿設される孔を利用すると、スウェーデン式サウンディング試験に伴って当該被計測地盤Ｇ下の地中の熱伝導率計測試験を行うことができ、当該計測試験の効率的な実施が可能となる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ヒータ１２は、長尺状に構成されたものを採用しているが、長尺状ではない複数のセグメントを発熱ケーシング１１の長手方向に間隔をあけて配置してもよいし、場合によっては、一セグメントを、発熱ケーシング１１の長手方向の所定位置に配し、その部分のみを直接加熱する構成のものであっても、発熱ケーシング１１の熱伝導性が高ければ、熱が発熱ケーシング１１全体に伝わり、発熱ケーシング１１の周囲の土壌を加熱することができるので、構わない。
また上記実施形態においては、プローブ１に外部出力端子２５を取り付け、接続ケーブル３を利用してプローブ１とパソコン２をつなぎ、データ設定、計測データ回収を行うようにしたが、プローブ１とパソコン２を無線によってつなぐようにしてもよいし、また記憶手段２２を構成するメモリをプローブ１から取外し容易なものとしておき、プローブ１による計測終了後に、プローブ１からそのメモリを取り外してパソコン２に装着し、データを回収するようにすることもできる。
更に、上記実施形態においては、発熱センサ部１４の一箇所の温度を温度測定器１３で測定するようにしたが、発熱センサ部１４の長さ方向の複数箇所の温度を測定し、その平均値を利用するようにしてもよい。
【００４１】
また地中熱伝導率計測方法についてみれば、次のような変形例が可能である。
先ず、第一の変形例は、前述の方法におけるステップ１〜８が完了したところ（ステップＩ）で、プローブ１をスクリューポイントＳに取り換えてスウェーデン式サウンディング試験機を操作し、更に孔を掘り進める（ステップＩＩ）。その後、当該孔について前述のステップ４〜８を実施する（ステップＩＩＩ）。このステップＩからＩＩＩを、所定深さまで繰り返す。
第二の変形例では、前述の方法におけるステップ１〜８が完了したところ（ステップＩ’）で、プローブ１をスクリューポイントＳに取り換えてスウェーデン式サウンディング試験機を操作し、更に孔を掘り進める（ステップＩＩ’）。その後、当該孔について上記のステップ１〜８を実施する（ステップＩＩＩ’）。このステップＩ’からＩＩＩ’を、所定深さまで繰り返す。
第一の変形例と第二の変形例の差異は、第一の変形例では、プローブ１の記憶手段２２に格納されたデータを、複数回の掘削・計測を繰り返している間は回収せず、よって、熱伝導率の計算は行わず、十分な掘削深さに達したところで、データを回収してまとめて熱伝導率を計算するのに対して、第二の変形例では、新たに掘削するたびに、データを回収して熱伝導率を計算している点にある。よって、第一の変形例と第二の変形例を組み合わせ、複数回の掘削毎に熱伝導率を計算していく第三の変形例も可能である。
【実施例】
【００４２】
本発明の効果を確認すべく、本願発明者らは、以下の実験を行った。
＜実施例＞
測定地は埼玉県さいたま市である。スウェーデン式サウンディング試験装置により地盤調査を行った後、先端の掘削部分を取り外して本発明に係るプローブを装着した。プローブには、予めデータ記録開始時間及び終了時間、ヒータ運転開始時間及び終了時間、測定間隔等を入力しておく。すなわち、プローブの外部出力端子とパソコンを接続ケーブルによって接続し、パソコンを操作して制御手段及び記憶手段に上述の必要なデータを入力しプローブの設定を行っておいた。この状態でスウェーデン式サウンディング試験装置を操作し、掘削が終了した深さまでプローブを挿入し、ついで発熱センサ部を未掘削部分に差し込んだ。
この状態で、設定された一定時間が経過すると、制御手段が作動してヒータが作動されて発熱ケーシングを加熱して周囲の土壌を加熱し、設定時間後にヒータが停止されると共に、温度測定装置により発熱ケーシングの温度が経時的に測定記録される。測定終了時間が経過したところで、プローブを抜き出し、プローブの外部出力端子とパソコンを接続ケーブルによって接続して、プローブ内に蓄積されたデータを回収すると同時に、パソコンでデータを解析し、線状熱源の理論に基づき、熱伝導率を計算取得した。このようにして得られた測定値によって作成した経時的温度を示すグラフを図８に、得られた熱伝導率と測定に要した時間を表１に示す。
【００４３】
＜比較例＞
実施例１と同じ敷地内において、特許文献１に記載の従来技術に相当する図９に示すシステムを設置した。先ず、直径１６５ｍｍ、杭長１０ｍの鋼管杭５０（旭化成建材(株)製ＥＺＡＥＴ）を埋設し、その中に直径１０ｍｍの熱交換器用配管５１を挿入し、空隙部分に水道水を充填した。地上部分にはヒータ５２、循環ポンプ５３、流量計５４、及び地中への入口と出口に温度センサ５５を設置し、各機器と杭中に挿入した熱交換用配管とを配管で接続し、配管の中に水を入れ、循環させた。温度、流量、時間をロガーに記録しながら一定時間ヒータを稼動させて循環運転をした後、データ収集機５６で取得したデータを解析して熱伝導率を求めた。その結果も表１に併せて示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１の結果から分かるように、特許文献１に記載の従来装置では、設置作業時間が３時間、測定時間が２日間も要したのに対して、本願発明の実施形態に係る地中熱伝導率計測装置では、設置作業時間が３０分、測定時間は僅か３０分と、極めて簡便に試験を行うことができた。また、本願発明の実施形態に係る地中熱伝導率計測装置により取得した測定値は、比較例と同様の結果を示し、比較例と同様の精度があることも確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る地中熱伝導率計測装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る地中熱伝導率計測用のプローブ全体を示す側面図である。
【図３】図２と同様の図で、支持ケーシングの第２ケースの内部も示す側面図である。
【図４】対数時間における平均土壌温度の分布の一例を示すグラフである。
【図５】スウェーデン式サウンディング試験機の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る地中熱伝導率計測方法のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る地中熱伝導率計測用のプローブをスウェーデン式サウンディング試験機に取付けて計測を行っている状態を示す概略図である。
【図８】本発明の実施例において得られた測定温度のグラフである。
【図９】従来の装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ プローブ
２ 情報処理装置（パソコン）
３ 接続ケーブル
１０ 発熱体センサ
１１ 発熱ケーシング
１１ａ 基部
１２ ヒータ
１３ 温度測定器
１４ 発熱センサ部
２０ 支持体
２１ 支持ケーシング
２２ 記憶手段
２３ 制御手段
２４ 電力供給手段
２５ 外部出力端子
２６ 定電力供給手段
２７ 第１電力供給部
２８ 第２電力供給部
３１ 第１ケース
３１ａ 雄ネジ部
３２ 第２ケース
３３ フレーム部材
３４ シール部材
３５ 断熱体
３６ 連結部
３７ 着脱機構
５０ 鋼管杭
５１ 熱交換器用配管
５２ ヒータ
５３ 循環ポンプ
５４ 流量計
５５ 温度センサ
５６ データ収集機
Ｓ スクリューポイント
Ｒ ロッド
Ｗ 荷重
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、
前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密接可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測地盤下の土壌に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、
前記支持体は、前記発熱体センサの発熱ケーシングに連結される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の情報処理装置に出力する外部出力端子とが備えられている
ことを特徴とする地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ヒータに一定電力及び一定電圧を供給する定電力供給手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項３】
前記電力供給手段は、前記温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する第１電力供給部と、前記ヒータに電力を供給する第２電力供給部とを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項４】
前記支持ケーシングは、前記穿設された孔と同径若しくは僅かに小さい外径を有する円柱又は円筒状に形成され、前記発熱ケーシングは、前記支持ケーシングよりも縮径された円柱又は円筒状に形成される発熱センサ部を備え、前記支持ケーシングは、前記発熱ケーシングに連結される一端部と反対側となる他端部が、前記孔の穿設時に当該孔に挿入されるロッドに接続可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項５】
前記ロッドは、スウェーデン式サウンディング試験に用いられるロッドであることを特徴とする請求項４に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項６】
前記支持ケーシングは、前記発熱ケーシングに連結される第１ケースと、該第１ケースに同軸状に連結される第２ケースとを備え、前記第１ケースに前記記憶手段及び制御手段が収容され、前記第２ケースに前記電力供給手段と外部出力端子が収容されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項７】
前記第２ケースには、前記電力供給手段を支持するフレーム部材が収容されており、該フレーム部材は、一方の端部が前記第１ケースに螺合されると共に他方の端部に前記外部出力端子を備えていることを特徴とする請求項６に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項８】
前記第１ケースと第２ケースの連結部分は、前記第１ケースとフレーム部材との連結部分よりも発熱ケーシング側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項９】
前記第１ケースと第２ケースの間には、シール部材が介在されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項１０】
被計測地盤に挿し入れるプローブと、該プローブとの間で情報の交換を行う情報処理装置とを備え、
前記プローブは、被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、
前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測地盤下の土壌に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、
前記支持体は、前記発熱体センサの発熱ケーシングに連結される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の前記情報処理装置に出力する外部出力端子とが備えられ、
前記情報処理装置は、前記ヒータから土壌に向けての単位時間あたりの熱供給量と、前記プローブ内の記憶手段に記憶されている計測値とに演算処理を施して前記発熱体センサ周囲の土壌の熱伝導率を取得可能に構成されている
ことを特徴とする地中熱伝導率計測装置。
【請求項１１】
被計測地盤に所定深さの孔を穿設し、
被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測体に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する前記土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、前記支持体は、前記発熱ケーシングに接続される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の情報処理装置に出力する外部出力端子とを備えているプローブを前記孔に挿入して当該孔の底部に発熱体センサを埋め込み、
該ヒータから単位時間当たり一定量の熱を放出させて発熱体センサ周囲の土壌を加熱すると共に前記温度測定器により当該土壌の温度を計測値として取得し、その後、
前記孔よりプローブを取り出して前記外部出力端子を情報処理装置に接続し、
該情報処理装置により前記ヒータから土壌に向けての単位時間あたりの熱供給量と、前記プローブ内の記憶手段に記憶されている計測値とに演算処理を施して前記発熱体センサ周囲の土壌の熱伝導率を取得する
ことを特徴とする地中熱伝導率計測方法。
【請求項１２】
前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を計測値として取得した後、
前記プローブを前記孔から引き抜き、
当該孔をさらに深堀りした後、
前記プローブを再び当該孔の底部まで挿入して該底部に発熱体センサを埋め込み、その後、前記ヒータによる土壌の加熱と温度の計測とを行う
ことを特徴とする請求項１１に記載の地中熱伝導率計測方法。
【請求項１３】
前記孔は、スウェーデン式サウンディング試験の実施に伴って穿設される孔であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の地中熱伝導率計測方法。
【請求項１】
被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、
前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密接可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測地盤下の土壌に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、
前記支持体は、前記発熱体センサの発熱ケーシングに連結される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の情報処理装置に出力する外部出力端子とが備えられている
ことを特徴とする地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ヒータに一定電力及び一定電圧を供給する定電力供給手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項３】
前記電力供給手段は、前記温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する第１電力供給部と、前記ヒータに電力を供給する第２電力供給部とを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項４】
前記支持ケーシングは、前記穿設された孔と同径若しくは僅かに小さい外径を有する円柱又は円筒状に形成され、前記発熱ケーシングは、前記支持ケーシングよりも縮径された円柱又は円筒状に形成される発熱センサ部を備え、前記支持ケーシングは、前記発熱ケーシングに連結される一端部と反対側となる他端部が、前記孔の穿設時に当該孔に挿入されるロッドに接続可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項５】
前記ロッドは、スウェーデン式サウンディング試験に用いられるロッドであることを特徴とする請求項４に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項６】
前記支持ケーシングは、前記発熱ケーシングに連結される第１ケースと、該第１ケースに同軸状に連結される第２ケースとを備え、前記第１ケースに前記記憶手段及び制御手段が収容され、前記第２ケースに前記電力供給手段と外部出力端子が収容されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項７】
前記第２ケースには、前記電力供給手段を支持するフレーム部材が収容されており、該フレーム部材は、一方の端部が前記第１ケースに螺合されると共に他方の端部に前記外部出力端子を備えていることを特徴とする請求項６に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項８】
前記第１ケースと第２ケースの連結部分は、前記第１ケースとフレーム部材との連結部分よりも発熱ケーシング側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項９】
前記第１ケースと第２ケースの間には、シール部材が介在されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の地中熱伝導率計測用のプローブ。
【請求項１０】
被計測地盤に挿し入れるプローブと、該プローブとの間で情報の交換を行う情報処理装置とを備え、
前記プローブは、被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、
前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測地盤下の土壌に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、
前記支持体は、前記発熱体センサの発熱ケーシングに連結される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の前記情報処理装置に出力する外部出力端子とが備えられ、
前記情報処理装置は、前記ヒータから土壌に向けての単位時間あたりの熱供給量と、前記プローブ内の記憶手段に記憶されている計測値とに演算処理を施して前記発熱体センサ周囲の土壌の熱伝導率を取得可能に構成されている
ことを特徴とする地中熱伝導率計測装置。
【請求項１１】
被計測地盤に所定深さの孔を穿設し、
被計測地盤に穿設された孔に挿入可能な発熱体センサと、該発熱体センサに連結される支持体とを備え、前記発熱体センサは、前記被計測地盤下の土壌に密着可能な外面を有する発熱ケーシングと、該発熱ケーシングに収容されて前記被計測体に熱を供給するヒータと、前記発熱ケーシングに密着する前記土壌の温度を測定する温度測定器とを備え、前記支持体は、前記発熱ケーシングに接続される支持ケーシングを備え、該支持ケーシングには、前記温度測定器により計測される温度を計測値として記憶する記憶手段と、前記ヒータ、温度測定器及び記憶手段を制御する制御手段と、前記ヒータ、温度測定器、記憶手段及び制御手段に電力を供給する電力供給手段と、前記記憶手段に記憶された計測値を外部の情報処理装置に出力する外部出力端子とを備えているプローブを前記孔に挿入して当該孔の底部に発熱体センサを埋め込み、
該ヒータから単位時間当たり一定量の熱を放出させて発熱体センサ周囲の土壌を加熱すると共に前記温度測定器により当該土壌の温度を計測値として取得し、その後、
前記孔よりプローブを取り出して前記外部出力端子を情報処理装置に接続し、
該情報処理装置により前記ヒータから土壌に向けての単位時間あたりの熱供給量と、前記プローブ内の記憶手段に記憶されている計測値とに演算処理を施して前記発熱体センサ周囲の土壌の熱伝導率を取得する
ことを特徴とする地中熱伝導率計測方法。
【請求項１２】
前記発熱ケーシングに密着する土壌の温度を計測値として取得した後、
前記プローブを前記孔から引き抜き、
当該孔をさらに深堀りした後、
前記プローブを再び当該孔の底部まで挿入して該底部に発熱体センサを埋め込み、その後、前記ヒータによる土壌の加熱と温度の計測とを行う
ことを特徴とする請求項１１に記載の地中熱伝導率計測方法。
【請求項１３】
前記孔は、スウェーデン式サウンディング試験の実施に伴って穿設される孔であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の地中熱伝導率計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１４５２０４（Ｐ２００９−１４５２０４Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２３０１２（Ｐ２００７−３２３０１２）
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（３０３０４６２４４）旭化成ホームズ株式会社 (703)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（３０３０４６２４４）旭化成ホームズ株式会社 (703)
【Ｆターム（参考）】
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