共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 南極ドームふじ第3期氷床深層掘削にかかる技術開発
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 国立極地研究所
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 川村賢二

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 中澤文男 国立極地研究所 助教

2

 津滝俊 国立極地研究所 助教

3

 本山秀明 国立極地研究所 教授

4

 古崎睦 旭川工業高等専門学校 教授

5

 宮原盛厚 （株）アノウィ 代表取締役

6

 小林明雄 九州オリンピア工業（株） 第2技術課課長

7

 吉瀬也寸志 九州オリンピア工業（株） 製造部次長

8

 大谷昌央 九州オリンピア工業（株） 第3技術課課長

9

 加藤一登 九州オリンピア工業（株） 第3技術課

10

 的場澄人 北大低温研

11

 飯塚芳徳 北大低温研

12

 森章一 北大低温研

13

 佐藤陽亮 北大低温研

研究目的 　第3期南極ドームふじ氷床深層掘削に用いる新型ドリルの電装部や通信系の開発・試験、また、氷床底面付近の氷や岩盤の採取、掘削孔の検層観測といった、深層氷床コア掘削にかかる技術開発と問題解決を目的とする。深層ドリルは一度に約4mのコアが掘削可能な仕様となっており、これを操作するための電装系、通信系については、温度や方位、姿勢等の多数の計測項目を3000mのウインチケーブルを通じて地上でモニタするため、大電流とノイズの中での通信のほか、作業性と信頼性を高めたフレーム等の開発が必要となる。検層機への方位センサーや掘削孔カメラ等の組込、底面付近における砂礫混じりの氷掘削、岩盤掘削などに係る開発も目的としている。
　　
研究内容・成果 　第3期ドーム深層ドリル用の新電装系の開発を中心とした活動を以下のように行った。
　電装系開発従事者によるオンライン会議「電装系技術開発会合」を7回開催し、電装系開発の状況確認と方針決定を行いながら、各機関（北大低温研、極地研、ロボティスタ、九州オリンピア）における作業や調整等を進めた。その他、より広範囲の分担者を含めた対面会合と実地試験等を以下の通り実施した。
・令和5/4/20「DF3掘削機の電装系開発作業についての打合せ」（＠極地研）において、電装系開発・準備（電装系班）の流れや進め方等について検討した。
・令和5/7/26-28「DF3電装系・掘削系総合訓練」（＠九州オリンピア工業）において、ケーブルインピーダンス測定や操作盤〜地上PCインターフェイス装置の動作確認、地上PCモニタプログラムの改良点検討などを実施した。
・令和5/8/10「DF3検層機に関する打合せ」（＠極地研）において、検層機のカメラ耐圧室設計関連について確認と意見交換を行なった。
・令和5/10/18-20「DF3電装系に関する試験」（＠九州オリンピア工業）において、信号電力重畳システムの動作確認、地上 PC でのモニタプログラム動作確認、および各種ドリル内センサーの較正を行い、併せて今後の開発方針や計画を確認した。
・令和6/3/13-15「DF3電装系および岩盤掘削に関する試験」（＠九州オリンピア工業）において、電装系初号機の総合試験、姿勢較正プログラムの動作試験、および岩盤掘削の開発状況を確認した。

　具体的な成果として以下が挙げられる。
○ドリル耐圧室内フレーム筐体（ベースプレート・ガイドリング）の材質・寸法の再検討、設計、製作
○ドリル搭載の各種電子回路の設計（ニッケル水素電池定電流充電回路、PT100温度測定回路、差動トランス変位測定回路、絶縁型電圧/電流測定回路、ロータリーエンコーダ回転数測定回路や電池電圧、圧力計、ほか）
○ドリル搭載の電子回路基板のレイアウトおよび製作
　・電池電源系ユニット基板：DF3_DrillPC_BATTER_ASSY（電池電源系）
　・センサー系ユニット基板：DF3_DrillPC_LVDT_ASSY（差動トランス系）
　・センサー系ユニット基板：DF3_DrillPC_MotorStatus_ASSY（ドリルモーター情報系）
　・センサー系ユニット基板：DF3_DrillPC_Pt100_ASSY（Pt100温度計測系）
○ドリル搭載コンピューター（Drill_DHU）の設計・製作
○地上支援装置（Drill_GSE）の設計・製作
○電力分離装置（Drill_PDIV）の設計・製作
○ドリルモーター用ノイズフィルタの設計・製作
○高速度通信回路の試作および試験
○音声多重通信回路の試作および試験
　　
成果となる論文・学会発表等