孔口昇降装置
【課題】試験装置を試錘孔内に挿入するための装置支持部材を昇降させながら尚且つ試錐孔から湧き出る地下水の孔外への流出を防止することを可能とする。
【解決手段】ケーシングパイプ６を昇降させる間はスライドパイプ３側の上シール部２のシール部材２ａとスライダガイドパイプ５側の下シール部４のシール部材４ａとの少なくとも一方が水密性を発揮して両シール部材２ａ，４ａが同時に水密性を発揮しない状態にはならないように制御されるようにした。
【解決手段】ケーシングパイプ６を昇降させる間はスライドパイプ３側の上シール部２のシール部材２ａとスライダガイドパイプ５側の下シール部４のシール部材４ａとの少なくとも一方が水密性を発揮して両シール部材２ａ，４ａが同時に水密性を発揮しない状態にはならないように制御されるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔口昇降装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、下端に固定された例えば水理試験装置や採水装置を試錘孔内に挿入するためのケーシングパイプやロッドを昇降させる際に用いて好適な孔口昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや坑道あるいは地上から穿たれたボーリング孔においても湧水を伴うボーリング孔を用いて実施される水理試験では、試験装置設置時に発生する地下水の湧水が間隙水圧の低下を引き起こして試験の長期化を引き起こす虞がある。また、自然環境保全に配慮した地下水保護の観点からも必要以上の湧水の流出は防止することが望まれると共に、健康や自然環境に悪影響を与える物質が混入している虞がある場合には特に試験中に湧き出る地下水の処理が問題になる。
【０００３】
試錐孔の開口部に設置され、掘削作業中などに地盤中のガスや石油が孔口から噴出した際に流体の孔外への流出を防止する従来の装置として暴噴防止装置がある（特許文献１）。この暴噴防止装置１００は、図６に示すように、海底掘削船１０１の吊り上げ装置１０２で昇降操作される掘削用のライザー管１０３の下端に取り付けられると共に、海底１０４の孔口に設けられたウエルヘッド１０８にコネクタ１０７が勘合した状態でライザー管１０３を通して海底１０４の掘削を行っている間に地盤中のガスや石油がライザー管１０３側に噴出することを防止するものである。このため、暴噴防止装置１００は、ガスや石油が噴出した際には装置内の管を切断して孔口を弁体等で閉じて孔口に装置の構成部材の一部が残される構造となっており、具体的には、暴噴防止装置１００のフレーム１０６にはライザー管１０３に接続されるジョイント１１１，ゴムにより孔を締め切る上部アニュラー１１２，切断時にウエルヘッド１０８側に残される下部アニュラー１１３，弁体が作動して孔を締め切ったりパイプを切断するラム部１１４及びコネクタ１０７が備えられ、コネクタ１０７とウエルヘッド１０８とが接続された状態で孔口からガスや石油が噴出した場合にはラム部１１４によってパイプが切断されてジョイント１１１及び上部アニュラー１１２と下部アニュラー１１３側とが切り離されると共に下部アニュラー１１３によって孔を締め切ることで海中への孔内の流体の流出が阻止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１３４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の暴噴防止装置１００では、孔口からのガスや石油の噴出が発生した場合にはライザー管１０３を切断して下部アニュラー１１３によって孔口を締め切って孔内の流体の流出を阻止することはできる一方で、ライザー管１０３を昇降させながら尚且つガスや石油の噴出を堰き止めることはできない。したがって、例えば水理試験装置や採水装置が下端に固定されたケーシングパイプやロッドを昇降させながら尚且つ試錐孔からの地下水の湧水を堰き止めることはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、下端に固定された例えば水理試験装置や採水装置を試錘孔内に挿入するためのケーシングパイプやロッドを昇降させながら尚且つ試錐孔から湧き出る地下水の孔外への流出を防止することができる孔口昇降装置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】
【０００７】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の孔口昇降装置は、試錐孔の孔口に設置されて試験装置が下端に取り付けられた装置支持部材を試錐孔内を昇降させる孔口昇降装置であって、装置支持部材の周囲を取り囲むと共に周壁同士が水密性を備えながら軸心方向に摺動可能に組み合わされている筒状のスライド部材及びスライダガイド部材を有し、装置支持部材とスライド部材との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材を備えるシール部をスライド部材が有すると共に装置支持部材とスライドガイド部材との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材を備えるシール部をスライドガイド部材が有し、装置支持部材を昇降させる間はスライド部材のシール部材とスライダガイド部材のシール部材との少なくとも一方が水密性を発揮して両シール部材が同時に水密性を発揮しない状態にはならないように制御されるようにしている。
【０００８】
したがって、この孔口昇降装置によると、装置支持部材を昇降させる間はスライド部材のシール部材とスライダガイド部材のシール部材との両方が同時に水密性を発揮しない状態にはならないようにしているので、装置支持部材を試錐孔内を昇降させながらも当該装置支持部材の周囲の間隙を封止して当該間隙の水密性が確保される。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の孔口昇降装置において、装置支持部材がケーシングパイプであると共に該ケーシングパイプを軸心方向に貫通するロッドを備え、ケーシングパイプとロッドとの間の間隙を、試錘孔内において採水区間を設定するために試験装置が備えるパッカーを拡張させるための配管として使うようにしている。この場合には、装置支持部材の周囲に配置すると当該周囲の間隙の水密性を阻害してしまうチューブや通信ケーブルを別途設けることなく、試錐孔内に挿入されたパッカーの操作をすることができる。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の孔口昇降装置において、装置支持部材がケーシングパイプであると共に該ケーシングパイプを軸心方向に貫通するロッドを備え、当該ロッドを、試験装置を作動させるためのトリガーとして使うようにしている。この場合には、装置支持部材の周囲に配置すると当該周囲の間隙の水密性を阻害してしまうチューブや通信ケーブルを別途設けることなく、試錐孔内に挿入された試験装置の操作をすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の孔口昇降装置によれば、装置支持部材を試錐孔内を昇降させながらも当該装置支持部材の周囲の間隙を封止して当該間隙の水密性を確保することができるので、試錐孔から湧き出る地下水の孔外への流出を防止し、良好な試験現場の保持や自然環境の保全を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の孔口昇降装置の概略構造を説明する縦断面図である。
【図２】実施形態の孔口昇降装置の採水装置の概略構造を説明する縦断面図である。
【図３】孔口昇降装置によるケーシングパイプの昇降の動作を説明する縦断面図である。
【図４】孔口昇降装置によるケーシングパイプの昇降の動作を説明する縦断面図である。
【図５】採水装置による試錐孔内の地下水の採取の動作を説明する縦断面図である。
【図６】従来の暴噴防止装置の全体構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１から図５に、本発明の孔口昇降装置の実施形態の一例を示す。なお、本実施形態では、地盤２０に穿たれた試錐孔２１の孔口部分に孔口基部２２が設置されており、当該孔口基部２２に孔口昇降装置１が取り付けられて用いられる場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明においては、孔口基部２２に取り付けられた状態を基準にして孔口昇降装置１の上下方向（即ち鉛直方向）及び水平方向を定義する。そして、孔口昇降装置１及び当該装置の構成部品並びに試錐孔２１及び孔口基部２２の軸心方向とは上下方向（即ち鉛直方向）であるものとする。
【００１５】
孔口基部２２は、試錐孔２１の孔口周囲の地盤２０の地表面に対して凹みとして形成されたコンクリート製の凹型枠体２２ａと、軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）に形成されて試錐孔２１と同心軸上に配置された外側ケーシングパイプ２２ｂ及び内側ケーシングパイプ２２ｃと、当該内側ケーシングパイプ２２ｃの上端に取り付けられたゲートバルブ２２ｄとを有する。そして、孔口基部２２は、外側ケーシングパイプ２２ｂ及び内側ケーシングパイプ２２ｃが凹型枠体２２ａを貫通して試錐孔２１に差し込まれ固定されて設置され、ゲートバルブ２２ｄを閉じた状態において試錐孔２１から湧き出る地下水が孔口から流出することを阻止する。また、ゲートバルブ２２ｄの上端には外周水平方向に張り出して取付フランジ２２ｅが形成される。
【００１６】
そして、本実施形態の孔口昇降装置１は、試錐孔２１の孔口に設置されて試験装置としての採水装置１０が下端に取り付けられた装置支持部材としてのケーシングパイプ６を試錐孔２１内を昇降させる孔口昇降装置であって、装置支持部材としてのケーシングパイプ６の周囲を取り囲むと共に周壁同士が水密性を備えながら軸心方向に摺動可能に組み合わされている筒状のスライドパイプ３及びスライダガイドパイプ５を有し、ケーシングパイプ６とスライドパイプ３との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材２ａを備える上シール部２を有すると共にケーシングパイプ６とスライドガイドパイプ５との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材４ａを備える下シール部４を有し、ケーシングパイプ６を昇降させる間はスライドパイプ３側の上シール部２のシール部材２ａとスライダガイドパイプ５側の下シール部４のシール部材４ａとの少なくとも一方が水密性を発揮して両シール部材２ａ，４ａが同時に水密性を発揮しない状態にはならないように制御されるようにしている。
【００１７】
孔口昇降装置１を構成する上シール部２とスライドパイプ３と下シール部４とスライダガイドパイプ５とは軸心方向の貫通孔をいずれも有する。そして、上シール部２とスライドパイプ３と下シール部４とスライダガイドパイプ５とが孔口昇降装置１として組み合わされた状態でこれらの貫通孔が全て連通して孔口昇降装置１としての軸心方向の貫通孔を形成する。そして、孔口昇降装置１としての軸心方向の貫通孔は孔口基部２２の軸心方向の貫通孔を介して試錐孔２１と連通する。
【００１８】
また、本実施形態では、採水装置１０が下端に取り付けられたケーシングパイプ６を孔口昇降装置１が昇降させる場合を例に挙げて説明する。また、本実施形態では、採水装置１０による採水操作を行うために採水装置１０と連結するロッド７がケーシングパイプ６の軸心方向の貫通孔を貫通して設けられる。なお、採水装置１０の予定深度（即ち、採水区間の深度）に合わせて必要な本数のケーシングパイプ６，ロッド７がそれぞれ連結される。また、ケーシングパイプ６及びロッド７は軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）であると共に、ロッド７の外周面とケーシングパイプ６の内周面との間には間隙が設けられる。
【００１９】
上シール部２並びに下シール部４としては、拡張と収縮との制御が可能な環状のシール部材２ａ，４ａを有する噴出防止装置（ＢＯＰ(：Ｂlowout Ｐreventer の略)とも呼ばれる）若しくは噴出防止装置と同様の機能を有するものが用いられる。
【００２０】
上シール部２及び下シール部４にはそれぞれ制御装置（図示省略）が接続されており、当該制御装置によってシール部材２ａとシール部材４ａとの拡張・収縮の制御が相互に独立に行われる。具体的には、シール部材２ａ，４ａに対し、ケーシングパイプ６（及びロッド７）を貫通させた状態で、拡張させることによってシール部２，４とケーシングパイプ６との間の水密性を確保して漏水を防止することと、収縮させることによってシール部２，４に対してケーシングパイプ６を自由に通過させることとの制御が相互に独立に行われる。
【００２１】
上シール部２の下端面には軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）のスライドパイプ３が取り付けられる。上シール部２とスライドパイプ３とは、例えばＯリングが両者の間に備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００２２】
下シール部４は、下端面と孔口基部２２の取付フランジ２２ｅの上端面とが接合されることによって孔口基部２２の上端に固定される。孔口基部２２と下シール部４とは、例えばＯリングが両者の間に備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００２３】
また、下シール部４の上端面には軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）のスライダガイドパイプ５が取り付けられる。下シール部４とスライダガイドパイプ５とは、例えばＯリングが両者の間に備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００２４】
スライダガイドパイプ５はスライドパイプ３の軸心方向の貫通孔に摺動可能に挿入される。スライダガイドパイプ５とスライドパイプ３とは、例えばＯリング若しくはアマゾンパッキンをスライドパイプ３の内周面の下端寄りの位置に取り付けてスライダガイドパイプ５の外周面との間に噛ませることによって摺動面における水密性が確保され漏水が防止された状態で組み合わされる。本実施形態では、スライドパイプ３の周壁の下端にアマゾンパッキンを備えた状態で下端側から締め込み用リングを嵌め付けることによってアマゾンパッキンをスライドパイプ３に取り付けるようにしている。
【００２５】
以上により、孔口基部２２に対して下シール部４及びスライダガイドパイプ５が固定され、これらに対して上シール部２及びスライドパイプ３が上下動可能に組み合わされる。
【００２６】
そして、これら上シール部２及びスライドパイプ３，下シール部４及びスライダガイドパイプ５，並びに孔口基部２２を上下方向に貫通する態様でケーシングパイプ６とその下端に取り付けられた採水装置１０が試錐孔２１内に挿入される。なお、ケーシングパイプ６と採水装置１０とが試錐孔２１内に挿入される際には孔口基部２２のゲートバルブ２２ｄが開けられる。また、ロッド７はケーシングパイプ６及び採水装置１０を予定深度に設置した後にケーシングパイプ６内へ挿入して設置する。
【００２７】
次に、本実施形態における採水装置１０は、図２に示すように、ケーシングパイプ６の下端に取り付けられたプッシュロッドシリンダ１３と、ロッド７の下端に取り付けられてプッシュロッドシリンダ１３内部に配置されるロッド先端パイプ１１及びその下端に取り付けられたプッシュロッド１２と、プッシュロッドシリンダ１３内部の下部に取り付けられたメインバルブ１４及びスプリング１５と、プッシュロッドシリンダ１３の下端に取り付けられて流体通過孔１３ｃと連通する誘導パイプ１７と、当該誘導パイプ１７の周面に取り付けられた上パッカー１６Ａと、当該上パッカー１６Ａの下方に配設された下パッカー１６Ｂと、両パッカー１６Ａ，１６Ｂの間に設けられて誘導パイプ１７の下端と接合するストレーナ１９とを有する。
【００２８】
なお、ケーシングパイプ６の下端部とプッシュロッドシリンダ１３の上端部，ロッド７の下端部とロッド先端パイプ１１の上端部とは、それぞれ、例えばＯリングが備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００２９】
ロッド先端パイプ１１は軸心方向の貫通孔を有する短身の筒状（本実施形態では円筒状）に形成されて上端部がロッド７の下端部に取り付けられる。
【００３０】
プッシュロッド１２は、径の大きさが軸心方向区間によって異なるものの軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）に形成される。そして、プッシュロッド１２は、軸心方向中間部分の径が小さい中間部１２ｃと、当該中間部１２ｃよりも径が大きい上側部分のロッド受部１２ａ及び下側部分のロッドヘッド部１２ｂとからなる。また、ロッドヘッド部１２ｂの下端面には下端開口部１２ｄが形成されている。
【００３１】
プッシュロッド１２の上側部分であるロッド受部１２ａにはロッド先端パイプ１１の下端部が嵌め合わされ得る（言い換えると、ロッド先端パイプ１１の外周面とロッド受部１２ａの内周面とは摺動可能であって両者は着脱自在である）。そして、ロッド先端パイプ１１とロッド受部１２ａとは、例えばＯリングが備え付けられることによって嵌め合わされた部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で嵌め合わされる。
【００３２】
プッシュロッドシリンダ１３は、径の大きさが軸心方向区間によって異なるものの軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）に形成され、ロッド先端パイプ１１及びプッシュロッド１２のロッド受部１２ａを収容する上部シリンダ中空部１３ａとプッシュロッド１２のロッドヘッド部１２ｂを収容する下部シリンダ中空部１３ｂとを内部に有する。また、プッシュロッドシリンダ１３の下端には下方に延出する管状の流体通過孔１３ｃが形成される。
【００３３】
そして、プッシュロッドシリンダ１３の内周面のうち上部シリンダ中空部１３ａと下部シリンダ中空部１３ｂとの境界部分にあたる帯状の部分１３ｄが、プッシュロッド１２の中間部１２ｃの外周面と、例えばＯリングが備え付けられることによって水密性が確保され漏水が防止された状態で摺動可能に接している。これにより、プッシュロッドシリンダ１３に対してプッシュロッド１２は軸心方向に摺動可能でありながら上部シリンダ中空部１３ａと下部シリンダ中空部１３ｂとの間で流体の流出入はない。
【００３４】
なお、上部シリンダ中空部１３ａの周面とロッド先端パイプ１１及びプッシュロッド１２のロッド受部１２ａの外周面との間には間隙が設けられる。そして、当該間隙はロッド７とケーシングパイプ６との間の間隙と連通する。
【００３５】
メインバルブ１４は、上側の径が大きく下側の径が小さい錐形に形成されて軸心方向に配置され、プッシュロッドシリンダ１３の下端に形成された流体通過孔１３ｃに取り付けられる。
【００３６】
そして、プッシュロッド１２のロッドヘッド部１２ｂが下部シリンダ中空部１３ｂの最上部に位置したときに、メインバルブ１４の上端寄りの部分がプッシュロッド１２の下端開口部１２ｄに嵌め合わさる。このとき、両者の接合部分に例えばＯリングが備え付けられることによって水密性が確保され、メインバルブ１４の上端寄りの部分が下端開口部１２ｄに嵌った状態では、下端開口部１２ｄにおける流体の流出入はない。
【００３７】
また、メインバルブ１４には、プッシュロッドシリンダ１３の流体通過孔１３ｃに向けての下端面開口と下部シリンダ中空部１３ｂに向けての側面開口とを有して流体通過孔１３ｃと下部シリンダ中空部１３ｂとを連通する流体流路１４ａが形成されている。
【００３８】
スプリング１５は、軸心位置にメインバルブ１４を貫通させる態様で配置され（言い換えると、メインバルブ１４の周囲に配置され）、プッシュロッド１２とプッシュロッドシリンダ１３との間に介されてプッシュロッドシリンダ１３に対してプッシュロッド１２を押し上げる弾性力を発揮する。
【００３９】
プッシュロッドシリンダ１３の下端には軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）の誘導パイプ１７が取り付けられ、当該誘導パイプ１７の下端部に軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）のストレーナ１９が取り付けられる。また、ストレーナ１９の下端には採水装置１０のヘッドが取り付けられ、当該ヘッドの周囲に下パッカー１６Ｂが取り付けられる。
【００４０】
以上の構成により、下部シリンダ中空部１３ｂと流体流路１４ａと流体通過孔１３ｃと誘導パイプ１７の貫通孔とストレーナ１９の貫通孔とが連通することになり、ストレーナ１９を通過させて取り込まれた試錐孔２１内の流体が下部シリンダ中空部１３ｂに誘導される。
【００４１】
また、本実施形態の採水装置１０には、プッシュロッドシリンダ１３の上部シリンダ中空部１３ａと上パッカー１６Ａとの間に第一のパッカー用配管１８Ａが設けられると共に、上パッカー１６Ａと下パッカー１６Ｂとの間に第二のパッカー用配管１８Ｂが設けられる。
【００４２】
さらに、採水装置１０を予定深度に設置した状態において、ポートが設けられたケーシングパイプ６が最上端のケーシングパイプ６として継ぎ足され、ケーシングパイプ６とロッド７との上端が水密性が確保された状態で塞がれる。
【００４３】
これにより、地上に設置された例えばコンプレッサを作動させ、ケーシングパイプ６のポートを通してロッド７の外周面とケーシングパイプ６の内周面との間の間隙〜ロッド先端パイプ１１及びプッシュロッド１２のロッド受部１２ａの外周面とプッシュロッドシリンダ１３の上部シリンダ中空部１３ａの周面との間の間隙〜第一のパッカー用配管１８Ａを経由させて上パッカー１６Ａ内に流体を送り込むことができると共に、第二のパッカー用配管１８Ｂを更に経由させて下パッカー１６Ｂ内にも流体を送り込むことができる。すなわち、地上からの操作によって上パッカー１６Ａ及び下パッカー１６Ｂを拡張させて試錐孔２１内の任意の深度に両パッカー１６Ａ，１６Ｂによって閉鎖された採水区間が設定される。
【００４４】
上述の構成を有する孔口昇降装置１によるケーシングパイプ６の昇降の動作を図３及び図４を用いて以下に説明する。なお、図３及び図４において、孔口昇降装置１並びにケーシングパイプ６は、それぞれの動作の障害にならないように適切な態様で架台やクレーンなど（図示していない）によって支えられている。
【００４５】
また、以下の説明においては、シール部２，４のシール部材２ａ，４ａが拡張してケーシングパイプ６との間で水密性が確保され漏水が防止されている状態のことをシール部がＯＮ状態であると呼び、シール部材２ａ，４ａが収縮してケーシングパイプ６がシール部２，４の区間を自由に通過することができる状態のことをシール部がＯＦＦ状態であると呼ぶ。
【００４６】
まず、ケーシングパイプ６を試錐孔２１内に降下させる場合の孔口昇降装置１の動作について説明する。
【００４７】
ここでの説明は、ゲートバルブ２２ｄが開かれて孔口基部２２に採水装置１０が挿入されていると共に、上シール部２及び下シール部４が共にＯＮ状態であって採水装置１０が下端に取り付けられたケーシングパイプ６を保持している状態からはじめる（図３（Ａ））。なお、この状態では、下シール部４がＯＮ状態であって水密性が確保されているので、試錐孔２１から湧き出る地下水が地上に流出することはない。
【００４８】
降下動作としては、ケーシングパイプ６の上端部に別のケーシングパイプ６を継ぎ足す（同（Ｂ））。なお、ケーシングパイプ６同士は、例えばＯリングが両者の間に備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００４９】
次に、上シール部２が、ＯＦＦ状態にされると共に引き上げられ（同（Ｃ））、引き上げられた位置においてＯＮ状態にされる（同（Ｄ））。なお、上シール部２が引き上げられる際には上シール部２の下端に取り付けられたスライドパイプ３も一緒に引き上げられ、このとき、スライドパイプ３とスライダガイドパイプ５との摺動面における水密性が確保された状態でスライドパイプ３がスライダガイドパイプ５に対して摺動する。
【００５０】
次に、下シール部４がＯＦＦ状態にされる（図４（Ａ））。このとき、下シール部４のシール部材４ａによってこれまで止水されていた地下水（即ち、試錐孔２１における湧水）が下シール部４を通過して上シール部２の位置までケーシングパイプ６とスライドパイプ３・スライダガイドパイプ５との間の間隙に進入する。しかしながら、この状態においては上シール部２がＯＮ状態であって水密性が確保されているので、試錐孔２１から湧き出る地下水が地上に流出することはない。
【００５１】
次に、上シール部２が押し下げられる（同（Ｂ））。なお、上シール部２が押し下げられる際にはスライドパイプ３も一緒に押し下げられ、このとき、両者の摺動面における水密性が確保された状態でスライドパイプ３がスライダガイドパイプ５に対して摺動する。また、このとき、上シール部２はＯＮ状態であるので、上シール部２に保持されているケーシングパイプ６も一緒に押し下げられ、上シール部２とケーシングパイプ６との間で水密性が確保されているので上シール部２の位置までケーシングパイプ６とスライドパイプ３・スライダガイドパイプ５との間に進入した地下水は漏水することなく試錐孔２１内に押し戻される。
【００５２】
次に、上シール部２がＯＮ状態にされる（同（Ｃ））。この状態は図３（Ａ）の状態と同じであり、以降は、最下端のケーシングパイプ６に取り付けられた採水装置１０が予定深度に達するまでケーシングパイプ６を継ぎ足しながら図３及び図４の手順を繰り返す。
【００５３】
また、ケーシングパイプ６を試錐孔２１内から上昇させる（言い換えると、引き上げる）場合は、図４（Ｃ）の状態から同（Ｂ）→（Ａ）→ 図３（Ｄ）→（Ｃ）→（Ｂ）→（Ａ）（これで、図４（Ｃ）の状態に戻る）の動作を繰り返す。
【００５４】
ここで、ケーシングパイプ６を引き上げる場合には、図４（Ａ）の状態では上シール部２の位置までケーシングパイプ６とスライドパイプ３・スライダガイドパイプ５との間に地下水が進入しているので、地下水が進入している状態のまま図３（Ｃ）→（Ｂ）の動作に進むと地下水が流出してしまうことになる。そこで、上シール部２若しくはスライドパイプ３の上端寄りの位置にポートを設け、当該ポートを介して図４（Ａ）の状態の時に地上に設置された例えばコンプレッサを作動させて空気を注入することによってケーシングパイプ６とスライドパイプ３・スライダガイドパイプ５との間の地下水を試錐孔２１内に押し戻してから以降の動作に進むようにすることが望ましい。
【００５５】
続いて、上述の構成を有する採水装置１０による試錐孔２１内の地下水の採取の動作を図５を用いて以下に説明する。
【００５６】
試錐孔２１内の予定深度までケーシングパイプ６の下端に取り付けられた採水装置１０を降下させた後に、下端に先端パイプ１１を取り付けたロッド７の上端に別のロッド７を継ぎ足しながらケーシングパイプ６内に挿入し、図５（Ａ）に示すように、プッシュロッド１２のロッド受部１２ａの上方位置まで先端パイプ１１を進入させる。なお、図５（Ａ）には図示していないが、試錐孔２１内を移動させる際には両パッカー１６Ａ，１６Ｂには圧力をかけずに収縮させておく。
【００５７】
このとき、プッシュロッド１２のロッドヘッド部１２ｂはスプリング１５の弾性力によって下部シリンダ中空部１３ｂの最上部まで押し上げられていると共に、メインバルブ１４の上端寄りの部分とプッシュロッド１２の下端開口部１２ｄとが嵌め合わされている。そして、この状態では、ストレーナ１９から取り込まれた試錐孔２１内の地下水は、下部シリンダ中空部１３ｂまでは進入することができるものの、下端開口部１２ｄがメインバルブ１４の上端寄りの部分によって塞がれているのでプッシュロッド１２内に進入することはできない。
【００５８】
そして、地上からロッド７が更に押し下げられ、図５（Ｂ）に示すように、ロッド先端パイプ１１の下端部分がプッシュロッド１２のロッド受部１２ａに嵌められる。この状態で、地上に設置された例えばコンプレッサを作動させてケーシングパイプ６とロッド７との間の間隙に圧力がかけられ、第一のパッカー用配管１８Ａ及び第二のパッカー用配管１８Ｂも介して圧力がかけられて上パッカー１６Ａ及び下パッカー１６Ｂが拡張させられる。これにより、試錐孔２１内の予定深度に両パッカー１６Ａ，１６Ｂによって閉鎖された採水区間が設定される。
【００５９】
なお、両パッカー１６Ａ，１６Ｂを拡張させる際には、圧力をかける前に、両パッカー１６Ａ，１６Ｂを拡張させるために圧力をかける空間（具体的には例えば両パッカー１６Ａ，１６Ｂの内部やロッド７の外周面とケーシングパイプ６の内周面との間の間隙など）を水で満たしておくようにしても良い。ロッド７とケーシングパイプ６との間の間隙を圧力をかける前に水で満たしておくようにすることにより、パッカー拡張圧力のうち水頭分を差し引くことができるので必要とされる圧力を小さくすることができる。
【００６０】
次に、地上からロッド７が更に押し下げられるとプッシュロッド１２が押し下げられて下端開口部１２ｄがメインバルブ１４の上端寄りの部分から下方にずれる（同（Ｃ））。そして、メインバルブ１４は下側の方が径が小さい錐形であるので、メインバルブ１４が下端開口部１２ｄを塞ぐことができなくなり、下端開口部１２ｄとメインバルブ１４との間に生じた隙間を通過して試錐孔２１内の地下水がプッシュロッド１２内に進入する。
【００６１】
プッシュロッド１２内に進入した地下水は、ロッド７の貫通孔内に流れ込み、地上まで連結された複数のロッド７の貫通孔を経由して地上で回収される。
【００６２】
そして、必要な量の地下水が採水された時点でロッド７が押し上げられると、プッシュロッド１２のロッドヘッド部１２ｂがスプリング１５の弾性力によって下部シリンダ中空部１３ｂの最上部まで押し上げられる（同（Ｂ））。このとき、下端開口部１２ｄがメインバルブ１４の上端寄りの部分に位置するようになって下端開口部１２ｄが塞がれる。これによって、試錐孔２１内の地下水はプッシュロッド１２内に進入することができなくなる。
【００６３】
上述のように、本実施形態の採水装置１０によれば、採水するための導水パイプとメインバルブを作動させるためのトリガーとの役割をケーシングパイプ６内のロッド７に持たせると共に、採水区間を設定する上下パッカーを作動させるためのチャンバー(配管)の役割をケーシングパイプ６とロッド７との間の間隙に持たせるようにしているので、通常はケーシングの外側に這わせるパッカー拡張用及びバルブ制御用の圧力チューブや通信ケーブルを用いないようにすることができ、これによって試錐孔内の地下水の流出を防ぐための上下シール部２，４を備える構造が可能になっている。
【００６４】
以上のように構成された本発明の孔口昇降装置によれば、装置支持部材としてのケーシングパイプ６を昇降させる間はスライドパイプ３側のシール部材２ａとスライダガイドパイプ５側のシール部材４ａとの両方が同時に水密性を発揮しない状態にはならないようにしているので、装置支持部材を試錐孔２１内を昇降させながらも装置支持部材の周囲の間隙を封止して水密性を確保することができ、試錐孔２１内の地下水の孔外への流出を防止することができる。
【００６５】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、ケーシングパイプ６の下端に採水装置１０が取り付けられて当該採水装置１０を試錐孔２１内の予定深度まで降下させる装置として用いられる場合を例に挙げて説明したが、ケーシングパイプ６は本発明の孔口昇降装置が昇降させる対象物の一例であり、また、採水装置１０は本発明の孔口昇降装置が昇降させる対象物の下端に取り付けられる物の一例に過ぎない。すなわち、本発明の孔口昇降装置が昇降させる物は本実施形態のケーシングパイプ６には限られないし、また、昇降させる対象物の下端に取り付けられる物は本実施形態の採水装置１０には限られない。
【符号の説明】
【００６６】
１ 孔口昇降装置
２ 上シール部
３ スライドパイプ
４ 下シール部
５ スライダガイドパイプ
６ ケーシングパイプ
７ ロッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔口昇降装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、下端に固定された例えば水理試験装置や採水装置を試錘孔内に挿入するためのケーシングパイプやロッドを昇降させる際に用いて好適な孔口昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや坑道あるいは地上から穿たれたボーリング孔においても湧水を伴うボーリング孔を用いて実施される水理試験では、試験装置設置時に発生する地下水の湧水が間隙水圧の低下を引き起こして試験の長期化を引き起こす虞がある。また、自然環境保全に配慮した地下水保護の観点からも必要以上の湧水の流出は防止することが望まれると共に、健康や自然環境に悪影響を与える物質が混入している虞がある場合には特に試験中に湧き出る地下水の処理が問題になる。
【０００３】
試錐孔の開口部に設置され、掘削作業中などに地盤中のガスや石油が孔口から噴出した際に流体の孔外への流出を防止する従来の装置として暴噴防止装置がある（特許文献１）。この暴噴防止装置１００は、図６に示すように、海底掘削船１０１の吊り上げ装置１０２で昇降操作される掘削用のライザー管１０３の下端に取り付けられると共に、海底１０４の孔口に設けられたウエルヘッド１０８にコネクタ１０７が勘合した状態でライザー管１０３を通して海底１０４の掘削を行っている間に地盤中のガスや石油がライザー管１０３側に噴出することを防止するものである。このため、暴噴防止装置１００は、ガスや石油が噴出した際には装置内の管を切断して孔口を弁体等で閉じて孔口に装置の構成部材の一部が残される構造となっており、具体的には、暴噴防止装置１００のフレーム１０６にはライザー管１０３に接続されるジョイント１１１，ゴムにより孔を締め切る上部アニュラー１１２，切断時にウエルヘッド１０８側に残される下部アニュラー１１３，弁体が作動して孔を締め切ったりパイプを切断するラム部１１４及びコネクタ１０７が備えられ、コネクタ１０７とウエルヘッド１０８とが接続された状態で孔口からガスや石油が噴出した場合にはラム部１１４によってパイプが切断されてジョイント１１１及び上部アニュラー１１２と下部アニュラー１１３側とが切り離されると共に下部アニュラー１１３によって孔を締め切ることで海中への孔内の流体の流出が阻止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１３４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の暴噴防止装置１００では、孔口からのガスや石油の噴出が発生した場合にはライザー管１０３を切断して下部アニュラー１１３によって孔口を締め切って孔内の流体の流出を阻止することはできる一方で、ライザー管１０３を昇降させながら尚且つガスや石油の噴出を堰き止めることはできない。したがって、例えば水理試験装置や採水装置が下端に固定されたケーシングパイプやロッドを昇降させながら尚且つ試錐孔からの地下水の湧水を堰き止めることはできない。
【０００６】
そこで、本発明は、下端に固定された例えば水理試験装置や採水装置を試錘孔内に挿入するためのケーシングパイプやロッドを昇降させながら尚且つ試錐孔から湧き出る地下水の孔外への流出を防止することができる孔口昇降装置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】
【０００７】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の孔口昇降装置は、試錐孔の孔口に設置されて試験装置が下端に取り付けられた装置支持部材を試錐孔内を昇降させる孔口昇降装置であって、装置支持部材の周囲を取り囲むと共に周壁同士が水密性を備えながら軸心方向に摺動可能に組み合わされている筒状のスライド部材及びスライダガイド部材を有し、装置支持部材とスライド部材との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材を備えるシール部をスライド部材が有すると共に装置支持部材とスライドガイド部材との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材を備えるシール部をスライドガイド部材が有し、装置支持部材を昇降させる間はスライド部材のシール部材とスライダガイド部材のシール部材との少なくとも一方が水密性を発揮して両シール部材が同時に水密性を発揮しない状態にはならないように制御されるようにしている。
【０００８】
したがって、この孔口昇降装置によると、装置支持部材を昇降させる間はスライド部材のシール部材とスライダガイド部材のシール部材との両方が同時に水密性を発揮しない状態にはならないようにしているので、装置支持部材を試錐孔内を昇降させながらも当該装置支持部材の周囲の間隙を封止して当該間隙の水密性が確保される。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の孔口昇降装置において、装置支持部材がケーシングパイプであると共に該ケーシングパイプを軸心方向に貫通するロッドを備え、ケーシングパイプとロッドとの間の間隙を、試錘孔内において採水区間を設定するために試験装置が備えるパッカーを拡張させるための配管として使うようにしている。この場合には、装置支持部材の周囲に配置すると当該周囲の間隙の水密性を阻害してしまうチューブや通信ケーブルを別途設けることなく、試錐孔内に挿入されたパッカーの操作をすることができる。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の孔口昇降装置において、装置支持部材がケーシングパイプであると共に該ケーシングパイプを軸心方向に貫通するロッドを備え、当該ロッドを、試験装置を作動させるためのトリガーとして使うようにしている。この場合には、装置支持部材の周囲に配置すると当該周囲の間隙の水密性を阻害してしまうチューブや通信ケーブルを別途設けることなく、試錐孔内に挿入された試験装置の操作をすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の孔口昇降装置によれば、装置支持部材を試錐孔内を昇降させながらも当該装置支持部材の周囲の間隙を封止して当該間隙の水密性を確保することができるので、試錐孔から湧き出る地下水の孔外への流出を防止し、良好な試験現場の保持や自然環境の保全を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の孔口昇降装置の概略構造を説明する縦断面図である。
【図２】実施形態の孔口昇降装置の採水装置の概略構造を説明する縦断面図である。
【図３】孔口昇降装置によるケーシングパイプの昇降の動作を説明する縦断面図である。
【図４】孔口昇降装置によるケーシングパイプの昇降の動作を説明する縦断面図である。
【図５】採水装置による試錐孔内の地下水の採取の動作を説明する縦断面図である。
【図６】従来の暴噴防止装置の全体構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１から図５に、本発明の孔口昇降装置の実施形態の一例を示す。なお、本実施形態では、地盤２０に穿たれた試錐孔２１の孔口部分に孔口基部２２が設置されており、当該孔口基部２２に孔口昇降装置１が取り付けられて用いられる場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明においては、孔口基部２２に取り付けられた状態を基準にして孔口昇降装置１の上下方向（即ち鉛直方向）及び水平方向を定義する。そして、孔口昇降装置１及び当該装置の構成部品並びに試錐孔２１及び孔口基部２２の軸心方向とは上下方向（即ち鉛直方向）であるものとする。
【００１５】
孔口基部２２は、試錐孔２１の孔口周囲の地盤２０の地表面に対して凹みとして形成されたコンクリート製の凹型枠体２２ａと、軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）に形成されて試錐孔２１と同心軸上に配置された外側ケーシングパイプ２２ｂ及び内側ケーシングパイプ２２ｃと、当該内側ケーシングパイプ２２ｃの上端に取り付けられたゲートバルブ２２ｄとを有する。そして、孔口基部２２は、外側ケーシングパイプ２２ｂ及び内側ケーシングパイプ２２ｃが凹型枠体２２ａを貫通して試錐孔２１に差し込まれ固定されて設置され、ゲートバルブ２２ｄを閉じた状態において試錐孔２１から湧き出る地下水が孔口から流出することを阻止する。また、ゲートバルブ２２ｄの上端には外周水平方向に張り出して取付フランジ２２ｅが形成される。
【００１６】
そして、本実施形態の孔口昇降装置１は、試錐孔２１の孔口に設置されて試験装置としての採水装置１０が下端に取り付けられた装置支持部材としてのケーシングパイプ６を試錐孔２１内を昇降させる孔口昇降装置であって、装置支持部材としてのケーシングパイプ６の周囲を取り囲むと共に周壁同士が水密性を備えながら軸心方向に摺動可能に組み合わされている筒状のスライドパイプ３及びスライダガイドパイプ５を有し、ケーシングパイプ６とスライドパイプ３との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材２ａを備える上シール部２を有すると共にケーシングパイプ６とスライドガイドパイプ５との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材４ａを備える下シール部４を有し、ケーシングパイプ６を昇降させる間はスライドパイプ３側の上シール部２のシール部材２ａとスライダガイドパイプ５側の下シール部４のシール部材４ａとの少なくとも一方が水密性を発揮して両シール部材２ａ，４ａが同時に水密性を発揮しない状態にはならないように制御されるようにしている。
【００１７】
孔口昇降装置１を構成する上シール部２とスライドパイプ３と下シール部４とスライダガイドパイプ５とは軸心方向の貫通孔をいずれも有する。そして、上シール部２とスライドパイプ３と下シール部４とスライダガイドパイプ５とが孔口昇降装置１として組み合わされた状態でこれらの貫通孔が全て連通して孔口昇降装置１としての軸心方向の貫通孔を形成する。そして、孔口昇降装置１としての軸心方向の貫通孔は孔口基部２２の軸心方向の貫通孔を介して試錐孔２１と連通する。
【００１８】
また、本実施形態では、採水装置１０が下端に取り付けられたケーシングパイプ６を孔口昇降装置１が昇降させる場合を例に挙げて説明する。また、本実施形態では、採水装置１０による採水操作を行うために採水装置１０と連結するロッド７がケーシングパイプ６の軸心方向の貫通孔を貫通して設けられる。なお、採水装置１０の予定深度（即ち、採水区間の深度）に合わせて必要な本数のケーシングパイプ６，ロッド７がそれぞれ連結される。また、ケーシングパイプ６及びロッド７は軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）であると共に、ロッド７の外周面とケーシングパイプ６の内周面との間には間隙が設けられる。
【００１９】
上シール部２並びに下シール部４としては、拡張と収縮との制御が可能な環状のシール部材２ａ，４ａを有する噴出防止装置（ＢＯＰ(：Ｂlowout Ｐreventer の略)とも呼ばれる）若しくは噴出防止装置と同様の機能を有するものが用いられる。
【００２０】
上シール部２及び下シール部４にはそれぞれ制御装置（図示省略）が接続されており、当該制御装置によってシール部材２ａとシール部材４ａとの拡張・収縮の制御が相互に独立に行われる。具体的には、シール部材２ａ，４ａに対し、ケーシングパイプ６（及びロッド７）を貫通させた状態で、拡張させることによってシール部２，４とケーシングパイプ６との間の水密性を確保して漏水を防止することと、収縮させることによってシール部２，４に対してケーシングパイプ６を自由に通過させることとの制御が相互に独立に行われる。
【００２１】
上シール部２の下端面には軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）のスライドパイプ３が取り付けられる。上シール部２とスライドパイプ３とは、例えばＯリングが両者の間に備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００２２】
下シール部４は、下端面と孔口基部２２の取付フランジ２２ｅの上端面とが接合されることによって孔口基部２２の上端に固定される。孔口基部２２と下シール部４とは、例えばＯリングが両者の間に備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００２３】
また、下シール部４の上端面には軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）のスライダガイドパイプ５が取り付けられる。下シール部４とスライダガイドパイプ５とは、例えばＯリングが両者の間に備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００２４】
スライダガイドパイプ５はスライドパイプ３の軸心方向の貫通孔に摺動可能に挿入される。スライダガイドパイプ５とスライドパイプ３とは、例えばＯリング若しくはアマゾンパッキンをスライドパイプ３の内周面の下端寄りの位置に取り付けてスライダガイドパイプ５の外周面との間に噛ませることによって摺動面における水密性が確保され漏水が防止された状態で組み合わされる。本実施形態では、スライドパイプ３の周壁の下端にアマゾンパッキンを備えた状態で下端側から締め込み用リングを嵌め付けることによってアマゾンパッキンをスライドパイプ３に取り付けるようにしている。
【００２５】
以上により、孔口基部２２に対して下シール部４及びスライダガイドパイプ５が固定され、これらに対して上シール部２及びスライドパイプ３が上下動可能に組み合わされる。
【００２６】
そして、これら上シール部２及びスライドパイプ３，下シール部４及びスライダガイドパイプ５，並びに孔口基部２２を上下方向に貫通する態様でケーシングパイプ６とその下端に取り付けられた採水装置１０が試錐孔２１内に挿入される。なお、ケーシングパイプ６と採水装置１０とが試錐孔２１内に挿入される際には孔口基部２２のゲートバルブ２２ｄが開けられる。また、ロッド７はケーシングパイプ６及び採水装置１０を予定深度に設置した後にケーシングパイプ６内へ挿入して設置する。
【００２７】
次に、本実施形態における採水装置１０は、図２に示すように、ケーシングパイプ６の下端に取り付けられたプッシュロッドシリンダ１３と、ロッド７の下端に取り付けられてプッシュロッドシリンダ１３内部に配置されるロッド先端パイプ１１及びその下端に取り付けられたプッシュロッド１２と、プッシュロッドシリンダ１３内部の下部に取り付けられたメインバルブ１４及びスプリング１５と、プッシュロッドシリンダ１３の下端に取り付けられて流体通過孔１３ｃと連通する誘導パイプ１７と、当該誘導パイプ１７の周面に取り付けられた上パッカー１６Ａと、当該上パッカー１６Ａの下方に配設された下パッカー１６Ｂと、両パッカー１６Ａ，１６Ｂの間に設けられて誘導パイプ１７の下端と接合するストレーナ１９とを有する。
【００２８】
なお、ケーシングパイプ６の下端部とプッシュロッドシリンダ１３の上端部，ロッド７の下端部とロッド先端パイプ１１の上端部とは、それぞれ、例えばＯリングが備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００２９】
ロッド先端パイプ１１は軸心方向の貫通孔を有する短身の筒状（本実施形態では円筒状）に形成されて上端部がロッド７の下端部に取り付けられる。
【００３０】
プッシュロッド１２は、径の大きさが軸心方向区間によって異なるものの軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）に形成される。そして、プッシュロッド１２は、軸心方向中間部分の径が小さい中間部１２ｃと、当該中間部１２ｃよりも径が大きい上側部分のロッド受部１２ａ及び下側部分のロッドヘッド部１２ｂとからなる。また、ロッドヘッド部１２ｂの下端面には下端開口部１２ｄが形成されている。
【００３１】
プッシュロッド１２の上側部分であるロッド受部１２ａにはロッド先端パイプ１１の下端部が嵌め合わされ得る（言い換えると、ロッド先端パイプ１１の外周面とロッド受部１２ａの内周面とは摺動可能であって両者は着脱自在である）。そして、ロッド先端パイプ１１とロッド受部１２ａとは、例えばＯリングが備え付けられることによって嵌め合わされた部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で嵌め合わされる。
【００３２】
プッシュロッドシリンダ１３は、径の大きさが軸心方向区間によって異なるものの軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）に形成され、ロッド先端パイプ１１及びプッシュロッド１２のロッド受部１２ａを収容する上部シリンダ中空部１３ａとプッシュロッド１２のロッドヘッド部１２ｂを収容する下部シリンダ中空部１３ｂとを内部に有する。また、プッシュロッドシリンダ１３の下端には下方に延出する管状の流体通過孔１３ｃが形成される。
【００３３】
そして、プッシュロッドシリンダ１３の内周面のうち上部シリンダ中空部１３ａと下部シリンダ中空部１３ｂとの境界部分にあたる帯状の部分１３ｄが、プッシュロッド１２の中間部１２ｃの外周面と、例えばＯリングが備え付けられることによって水密性が確保され漏水が防止された状態で摺動可能に接している。これにより、プッシュロッドシリンダ１３に対してプッシュロッド１２は軸心方向に摺動可能でありながら上部シリンダ中空部１３ａと下部シリンダ中空部１３ｂとの間で流体の流出入はない。
【００３４】
なお、上部シリンダ中空部１３ａの周面とロッド先端パイプ１１及びプッシュロッド１２のロッド受部１２ａの外周面との間には間隙が設けられる。そして、当該間隙はロッド７とケーシングパイプ６との間の間隙と連通する。
【００３５】
メインバルブ１４は、上側の径が大きく下側の径が小さい錐形に形成されて軸心方向に配置され、プッシュロッドシリンダ１３の下端に形成された流体通過孔１３ｃに取り付けられる。
【００３６】
そして、プッシュロッド１２のロッドヘッド部１２ｂが下部シリンダ中空部１３ｂの最上部に位置したときに、メインバルブ１４の上端寄りの部分がプッシュロッド１２の下端開口部１２ｄに嵌め合わさる。このとき、両者の接合部分に例えばＯリングが備え付けられることによって水密性が確保され、メインバルブ１４の上端寄りの部分が下端開口部１２ｄに嵌った状態では、下端開口部１２ｄにおける流体の流出入はない。
【００３７】
また、メインバルブ１４には、プッシュロッドシリンダ１３の流体通過孔１３ｃに向けての下端面開口と下部シリンダ中空部１３ｂに向けての側面開口とを有して流体通過孔１３ｃと下部シリンダ中空部１３ｂとを連通する流体流路１４ａが形成されている。
【００３８】
スプリング１５は、軸心位置にメインバルブ１４を貫通させる態様で配置され（言い換えると、メインバルブ１４の周囲に配置され）、プッシュロッド１２とプッシュロッドシリンダ１３との間に介されてプッシュロッドシリンダ１３に対してプッシュロッド１２を押し上げる弾性力を発揮する。
【００３９】
プッシュロッドシリンダ１３の下端には軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）の誘導パイプ１７が取り付けられ、当該誘導パイプ１７の下端部に軸心方向の貫通孔を有する筒状（本実施形態では円筒状）のストレーナ１９が取り付けられる。また、ストレーナ１９の下端には採水装置１０のヘッドが取り付けられ、当該ヘッドの周囲に下パッカー１６Ｂが取り付けられる。
【００４０】
以上の構成により、下部シリンダ中空部１３ｂと流体流路１４ａと流体通過孔１３ｃと誘導パイプ１７の貫通孔とストレーナ１９の貫通孔とが連通することになり、ストレーナ１９を通過させて取り込まれた試錐孔２１内の流体が下部シリンダ中空部１３ｂに誘導される。
【００４１】
また、本実施形態の採水装置１０には、プッシュロッドシリンダ１３の上部シリンダ中空部１３ａと上パッカー１６Ａとの間に第一のパッカー用配管１８Ａが設けられると共に、上パッカー１６Ａと下パッカー１６Ｂとの間に第二のパッカー用配管１８Ｂが設けられる。
【００４２】
さらに、採水装置１０を予定深度に設置した状態において、ポートが設けられたケーシングパイプ６が最上端のケーシングパイプ６として継ぎ足され、ケーシングパイプ６とロッド７との上端が水密性が確保された状態で塞がれる。
【００４３】
これにより、地上に設置された例えばコンプレッサを作動させ、ケーシングパイプ６のポートを通してロッド７の外周面とケーシングパイプ６の内周面との間の間隙〜ロッド先端パイプ１１及びプッシュロッド１２のロッド受部１２ａの外周面とプッシュロッドシリンダ１３の上部シリンダ中空部１３ａの周面との間の間隙〜第一のパッカー用配管１８Ａを経由させて上パッカー１６Ａ内に流体を送り込むことができると共に、第二のパッカー用配管１８Ｂを更に経由させて下パッカー１６Ｂ内にも流体を送り込むことができる。すなわち、地上からの操作によって上パッカー１６Ａ及び下パッカー１６Ｂを拡張させて試錐孔２１内の任意の深度に両パッカー１６Ａ，１６Ｂによって閉鎖された採水区間が設定される。
【００４４】
上述の構成を有する孔口昇降装置１によるケーシングパイプ６の昇降の動作を図３及び図４を用いて以下に説明する。なお、図３及び図４において、孔口昇降装置１並びにケーシングパイプ６は、それぞれの動作の障害にならないように適切な態様で架台やクレーンなど（図示していない）によって支えられている。
【００４５】
また、以下の説明においては、シール部２，４のシール部材２ａ，４ａが拡張してケーシングパイプ６との間で水密性が確保され漏水が防止されている状態のことをシール部がＯＮ状態であると呼び、シール部材２ａ，４ａが収縮してケーシングパイプ６がシール部２，４の区間を自由に通過することができる状態のことをシール部がＯＦＦ状態であると呼ぶ。
【００４６】
まず、ケーシングパイプ６を試錐孔２１内に降下させる場合の孔口昇降装置１の動作について説明する。
【００４７】
ここでの説明は、ゲートバルブ２２ｄが開かれて孔口基部２２に採水装置１０が挿入されていると共に、上シール部２及び下シール部４が共にＯＮ状態であって採水装置１０が下端に取り付けられたケーシングパイプ６を保持している状態からはじめる（図３（Ａ））。なお、この状態では、下シール部４がＯＮ状態であって水密性が確保されているので、試錐孔２１から湧き出る地下水が地上に流出することはない。
【００４８】
降下動作としては、ケーシングパイプ６の上端部に別のケーシングパイプ６を継ぎ足す（同（Ｂ））。なお、ケーシングパイプ６同士は、例えばＯリングが両者の間に備え付けられることによって接合部分における水密性が確保され漏水が防止された状態で結合される。
【００４９】
次に、上シール部２が、ＯＦＦ状態にされると共に引き上げられ（同（Ｃ））、引き上げられた位置においてＯＮ状態にされる（同（Ｄ））。なお、上シール部２が引き上げられる際には上シール部２の下端に取り付けられたスライドパイプ３も一緒に引き上げられ、このとき、スライドパイプ３とスライダガイドパイプ５との摺動面における水密性が確保された状態でスライドパイプ３がスライダガイドパイプ５に対して摺動する。
【００５０】
次に、下シール部４がＯＦＦ状態にされる（図４（Ａ））。このとき、下シール部４のシール部材４ａによってこれまで止水されていた地下水（即ち、試錐孔２１における湧水）が下シール部４を通過して上シール部２の位置までケーシングパイプ６とスライドパイプ３・スライダガイドパイプ５との間の間隙に進入する。しかしながら、この状態においては上シール部２がＯＮ状態であって水密性が確保されているので、試錐孔２１から湧き出る地下水が地上に流出することはない。
【００５１】
次に、上シール部２が押し下げられる（同（Ｂ））。なお、上シール部２が押し下げられる際にはスライドパイプ３も一緒に押し下げられ、このとき、両者の摺動面における水密性が確保された状態でスライドパイプ３がスライダガイドパイプ５に対して摺動する。また、このとき、上シール部２はＯＮ状態であるので、上シール部２に保持されているケーシングパイプ６も一緒に押し下げられ、上シール部２とケーシングパイプ６との間で水密性が確保されているので上シール部２の位置までケーシングパイプ６とスライドパイプ３・スライダガイドパイプ５との間に進入した地下水は漏水することなく試錐孔２１内に押し戻される。
【００５２】
次に、上シール部２がＯＮ状態にされる（同（Ｃ））。この状態は図３（Ａ）の状態と同じであり、以降は、最下端のケーシングパイプ６に取り付けられた採水装置１０が予定深度に達するまでケーシングパイプ６を継ぎ足しながら図３及び図４の手順を繰り返す。
【００５３】
また、ケーシングパイプ６を試錐孔２１内から上昇させる（言い換えると、引き上げる）場合は、図４（Ｃ）の状態から同（Ｂ）→（Ａ）→ 図３（Ｄ）→（Ｃ）→（Ｂ）→（Ａ）（これで、図４（Ｃ）の状態に戻る）の動作を繰り返す。
【００５４】
ここで、ケーシングパイプ６を引き上げる場合には、図４（Ａ）の状態では上シール部２の位置までケーシングパイプ６とスライドパイプ３・スライダガイドパイプ５との間に地下水が進入しているので、地下水が進入している状態のまま図３（Ｃ）→（Ｂ）の動作に進むと地下水が流出してしまうことになる。そこで、上シール部２若しくはスライドパイプ３の上端寄りの位置にポートを設け、当該ポートを介して図４（Ａ）の状態の時に地上に設置された例えばコンプレッサを作動させて空気を注入することによってケーシングパイプ６とスライドパイプ３・スライダガイドパイプ５との間の地下水を試錐孔２１内に押し戻してから以降の動作に進むようにすることが望ましい。
【００５５】
続いて、上述の構成を有する採水装置１０による試錐孔２１内の地下水の採取の動作を図５を用いて以下に説明する。
【００５６】
試錐孔２１内の予定深度までケーシングパイプ６の下端に取り付けられた採水装置１０を降下させた後に、下端に先端パイプ１１を取り付けたロッド７の上端に別のロッド７を継ぎ足しながらケーシングパイプ６内に挿入し、図５（Ａ）に示すように、プッシュロッド１２のロッド受部１２ａの上方位置まで先端パイプ１１を進入させる。なお、図５（Ａ）には図示していないが、試錐孔２１内を移動させる際には両パッカー１６Ａ，１６Ｂには圧力をかけずに収縮させておく。
【００５７】
このとき、プッシュロッド１２のロッドヘッド部１２ｂはスプリング１５の弾性力によって下部シリンダ中空部１３ｂの最上部まで押し上げられていると共に、メインバルブ１４の上端寄りの部分とプッシュロッド１２の下端開口部１２ｄとが嵌め合わされている。そして、この状態では、ストレーナ１９から取り込まれた試錐孔２１内の地下水は、下部シリンダ中空部１３ｂまでは進入することができるものの、下端開口部１２ｄがメインバルブ１４の上端寄りの部分によって塞がれているのでプッシュロッド１２内に進入することはできない。
【００５８】
そして、地上からロッド７が更に押し下げられ、図５（Ｂ）に示すように、ロッド先端パイプ１１の下端部分がプッシュロッド１２のロッド受部１２ａに嵌められる。この状態で、地上に設置された例えばコンプレッサを作動させてケーシングパイプ６とロッド７との間の間隙に圧力がかけられ、第一のパッカー用配管１８Ａ及び第二のパッカー用配管１８Ｂも介して圧力がかけられて上パッカー１６Ａ及び下パッカー１６Ｂが拡張させられる。これにより、試錐孔２１内の予定深度に両パッカー１６Ａ，１６Ｂによって閉鎖された採水区間が設定される。
【００５９】
なお、両パッカー１６Ａ，１６Ｂを拡張させる際には、圧力をかける前に、両パッカー１６Ａ，１６Ｂを拡張させるために圧力をかける空間（具体的には例えば両パッカー１６Ａ，１６Ｂの内部やロッド７の外周面とケーシングパイプ６の内周面との間の間隙など）を水で満たしておくようにしても良い。ロッド７とケーシングパイプ６との間の間隙を圧力をかける前に水で満たしておくようにすることにより、パッカー拡張圧力のうち水頭分を差し引くことができるので必要とされる圧力を小さくすることができる。
【００６０】
次に、地上からロッド７が更に押し下げられるとプッシュロッド１２が押し下げられて下端開口部１２ｄがメインバルブ１４の上端寄りの部分から下方にずれる（同（Ｃ））。そして、メインバルブ１４は下側の方が径が小さい錐形であるので、メインバルブ１４が下端開口部１２ｄを塞ぐことができなくなり、下端開口部１２ｄとメインバルブ１４との間に生じた隙間を通過して試錐孔２１内の地下水がプッシュロッド１２内に進入する。
【００６１】
プッシュロッド１２内に進入した地下水は、ロッド７の貫通孔内に流れ込み、地上まで連結された複数のロッド７の貫通孔を経由して地上で回収される。
【００６２】
そして、必要な量の地下水が採水された時点でロッド７が押し上げられると、プッシュロッド１２のロッドヘッド部１２ｂがスプリング１５の弾性力によって下部シリンダ中空部１３ｂの最上部まで押し上げられる（同（Ｂ））。このとき、下端開口部１２ｄがメインバルブ１４の上端寄りの部分に位置するようになって下端開口部１２ｄが塞がれる。これによって、試錐孔２１内の地下水はプッシュロッド１２内に進入することができなくなる。
【００６３】
上述のように、本実施形態の採水装置１０によれば、採水するための導水パイプとメインバルブを作動させるためのトリガーとの役割をケーシングパイプ６内のロッド７に持たせると共に、採水区間を設定する上下パッカーを作動させるためのチャンバー(配管)の役割をケーシングパイプ６とロッド７との間の間隙に持たせるようにしているので、通常はケーシングの外側に這わせるパッカー拡張用及びバルブ制御用の圧力チューブや通信ケーブルを用いないようにすることができ、これによって試錐孔内の地下水の流出を防ぐための上下シール部２，４を備える構造が可能になっている。
【００６４】
以上のように構成された本発明の孔口昇降装置によれば、装置支持部材としてのケーシングパイプ６を昇降させる間はスライドパイプ３側のシール部材２ａとスライダガイドパイプ５側のシール部材４ａとの両方が同時に水密性を発揮しない状態にはならないようにしているので、装置支持部材を試錐孔２１内を昇降させながらも装置支持部材の周囲の間隙を封止して水密性を確保することができ、試錐孔２１内の地下水の孔外への流出を防止することができる。
【００６５】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、ケーシングパイプ６の下端に採水装置１０が取り付けられて当該採水装置１０を試錐孔２１内の予定深度まで降下させる装置として用いられる場合を例に挙げて説明したが、ケーシングパイプ６は本発明の孔口昇降装置が昇降させる対象物の一例であり、また、採水装置１０は本発明の孔口昇降装置が昇降させる対象物の下端に取り付けられる物の一例に過ぎない。すなわち、本発明の孔口昇降装置が昇降させる物は本実施形態のケーシングパイプ６には限られないし、また、昇降させる対象物の下端に取り付けられる物は本実施形態の採水装置１０には限られない。
【符号の説明】
【００６６】
１ 孔口昇降装置
２ 上シール部
３ スライドパイプ
４ 下シール部
５ スライダガイドパイプ
６ ケーシングパイプ
７ ロッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試錐孔の孔口に設置されて試験装置が下端に取り付けられた装置支持部材を前記試錐孔内を昇降させる孔口昇降装置であって、前記装置支持部材の周囲を取り囲むと共に周壁同士が水密性を備えながら軸心方向に摺動可能に組み合わされている筒状のスライド部材及びスライダガイド部材を有し、前記装置支持部材と前記スライド部材との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材を備えるシール部を前記スライド部材が有すると共に前記装置支持部材と前記スライドガイド部材との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材を備えるシール部を前記スライドガイド部材が有し、前記装置支持部材を昇降させる間は前記スライド部材のシール部材と前記スライダガイド部材のシール部材との少なくとも一方が水密性を発揮して両シール部材が同時に水密性を発揮しない状態にはならないように制御されることを特徴とする孔口昇降装置。
【請求項２】
前記装置支持部材がケーシングパイプであると共に該ケーシングパイプを軸心方向に貫通するロッドを備え、前記ケーシングパイプと前記ロッドとの間の間隙を、前記試錘孔内において採水区間を設定するために前記試験装置が備えるパッカーを拡張させるための配管として使うことを特徴とする請求項１記載の孔口昇降装置。
【請求項３】
前記装置支持部材がケーシングパイプであると共に該ケーシングパイプを軸心方向に貫通するロッドを備え、当該ロッドを、前記試験装置を作動させるためのトリガーとして使うことを特徴とする請求項１記載の孔口昇降装置。
【請求項１】
試錐孔の孔口に設置されて試験装置が下端に取り付けられた装置支持部材を前記試錐孔内を昇降させる孔口昇降装置であって、前記装置支持部材の周囲を取り囲むと共に周壁同士が水密性を備えながら軸心方向に摺動可能に組み合わされている筒状のスライド部材及びスライダガイド部材を有し、前記装置支持部材と前記スライド部材との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材を備えるシール部を前記スライド部材が有すると共に前記装置支持部材と前記スライドガイド部材との間の間隙に対して水密性を発揮する状態と発揮しない状態との制御が可能であるシール部材を備えるシール部を前記スライドガイド部材が有し、前記装置支持部材を昇降させる間は前記スライド部材のシール部材と前記スライダガイド部材のシール部材との少なくとも一方が水密性を発揮して両シール部材が同時に水密性を発揮しない状態にはならないように制御されることを特徴とする孔口昇降装置。
【請求項２】
前記装置支持部材がケーシングパイプであると共に該ケーシングパイプを軸心方向に貫通するロッドを備え、前記ケーシングパイプと前記ロッドとの間の間隙を、前記試錘孔内において採水区間を設定するために前記試験装置が備えるパッカーを拡張させるための配管として使うことを特徴とする請求項１記載の孔口昇降装置。
【請求項３】
前記装置支持部材がケーシングパイプであると共に該ケーシングパイプを軸心方向に貫通するロッドを備え、当該ロッドを、前記試験装置を作動させるためのトリガーとして使うことを特徴とする請求項１記載の孔口昇降装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２６８８０（Ｐ２０１１−２６８８０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７５０４３（Ｐ２００９−１７５０４３）
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、経済産業省、地層処分技術調査等委託費（地層処分共通技術調査：岩盤中地下水移行評価技術高度化開発）委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、経済産業省、地層処分技術調査等委託費（地層処分共通技術調査：岩盤中地下水移行評価技術高度化開発）委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
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