採水装置および採水方法
【課題】深度が深く孔径が小径の地下孔であっても孔内の水を攪乱させることなく正確にかつ緩やかな速度で採水する。
【解決手段】採水装置２は、本体３と索条５と制御装置２７とを備え、本体３は、ウエイト部６と、このウエイト部６に接続され採水空間が形成された貯水部９とを備えている。貯水部９には、採水確認電極１４が設けられる。本体３は、一端に採水口２０が形成され他端が第１の小型電磁弁２３を介して貯水部９に連通する採水管２１と、上端に開口Ｈ１が形成され下端が第２の小型電磁弁２４を介して貯水部９に連通する空気抜き管２５とを有している。制御装置２７は、地上に設置され、第１第２の小型電磁弁２３、２４を開閉動作させる。貯水部９にエアを密封して本体３を地下孔４内の所望の位置に吊り降ろして貯水部９に水を導入し、採水確認電極１４の動作を確認すると、貯水部９を密閉して本体３を吊り上げ回収するようになっている。
【解決手段】採水装置２は、本体３と索条５と制御装置２７とを備え、本体３は、ウエイト部６と、このウエイト部６に接続され採水空間が形成された貯水部９とを備えている。貯水部９には、採水確認電極１４が設けられる。本体３は、一端に採水口２０が形成され他端が第１の小型電磁弁２３を介して貯水部９に連通する採水管２１と、上端に開口Ｈ１が形成され下端が第２の小型電磁弁２４を介して貯水部９に連通する空気抜き管２５とを有している。制御装置２７は、地上に設置され、第１第２の小型電磁弁２３、２４を開閉動作させる。貯水部９にエアを密封して本体３を地下孔４内の所望の位置に吊り降ろして貯水部９に水を導入し、採水確認電極１４の動作を確認すると、貯水部９を密閉して本体３を吊り上げ回収するようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水の水質調査に利用される採水装置および採水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水質調査の現場では、採水にあたっては正確な深度で採水を行うだけでなく、ボーリング孔内の水を攪乱させないようにすることが求められる。実際には、ボーリングの現場は、ボーリング孔の地表面から地下水面まで例えば４５ｍ前後に達するような、地下水が比較的深い位置にあることがある。従来、図３の（Ａ）、（Ｂ）に示すような簡易な構造を有する地下水採水器２０２が知られている。この地下水採水器２０２は、有底中空円筒状の本体２０３を備え、この本体２０３の底部には、下側弁座２０４が形成される。本体２０３の上部には、上側弁座２０５が取り付けられるようになっている。上下の弁座２０４、２０５にはそれぞれ、同一中心上にほぼ同一径の弁孔２０４Ａ、２０５Ａが形成される。本体２０３には、縦軸２０６の両端にそれぞれ上下の弁孔２０４Ａ、２０５Ａを同時に開閉するパッキン２０７、２０８を備えた可動弁２０９が取り付けられるようになっている。本体２０３は、上端の吊り具２１０を介して索条２１１に接続され、ボーリング孔に吊り降ろされるようになっている。この地下水採水器２０２は、図３の（Ａ）に示すように、観測すべきボーリング孔内に吊り降ろし、観測井の中を下降させると、パッキン２０７が下降による上向きの流水圧を受けて可動弁２０９が本体２０３に対して相対的に上方に変位し、上下の弁孔２０４Ａ、２０５Ａが開き、内部に水を通しながら降下する。所定の採水深度に達すると、索条２１１により採水器２０２を吊り上げる。すると、パッキン２０８は下向きの流水圧を受けて可動弁２０９が本体２０３に対して相対的に下方変位し、両パッキン２０７、２０８が弁座２０４、２０５に着座し、上下の弁孔２０４Ａ、２０５Ａが閉じ、本体２０３内部に水が閉じ込められ、その状態で回収されるようになっている。また、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ゴム等により製造されたパッカー３０２を用いて採水対象となる採水層３０３の位置を限定する方法も知られている。
【０００３】
上記図３の（Ａ）、（Ｂ）に示す採水器２０２およびこの採水器２０２を用いた方法では、ボーリング孔内の水中を降下させる際に、採水器内の水が徐々に入れ替わるため、サンプルの上下混合が大きく、比較的薄い帯水層の地下水を正確に採水することが難しいという問題がある。また、上記図４のパッカー３０２を用いる方法では、図４の（Ｂ）に示すように、採水層の透水性が低い場合など、採水層からの浸出量より多くの地下水をポンプ等により無理に採水しようとするとパッカーの位置において漏水が発生する。
【０００４】
また、従来、地下孔内における任意の深さの地下水を採取する機器として、簡易地下水採水器（例えば、特許文献１参照）や、真空ポンプや水中ポンプを用いて採水する装置（例えば、特許文献２参照）、また、空気圧を信号として用いてピストンを作動させ、針を通じて真空チューブに採水する採取方法および採水器（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【特許文献１】特開２００２−５４３８２号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開平７−２２５１７８号公報（第２頁、図１）
【特許文献３】特公平１−３３６３５号公報（第２頁、第２図（Ａ）〜（Ｄ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の採水装置および採水方法では、例えば、簡易地下水採水器を用いて採水する場合、ボーリング孔内の水中を降下させる際に、採水器内の水が徐々に入れ替わるため、サンプルの上下混合が大きく、比較的薄い帯水層の地下水を正確に採水することが難しいという問題がある。また、例えば、真空ポンプや水中ポンプを用いて採水する装置では、深度が深いと揚程が不足するため、使用できないという問題がある。たとえ、使用可能な深度で利用するとしても、ホース内の死水部が大きくなるため、採水量が多くなり、小孔径のボーリング孔内では、孔内水を大きく乱してしまう虞がある。さらに、パッカーを用いて採水対象となる帯水層を限定することも可能であるが、その場合、対象は透水性が良好な帯水層に限られるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、深度が深く孔径が小径の地下孔であっても孔内の水を攪乱させることなく正確にかつ緩やかな速度で採水することができる採水装置とその方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の発明に係る採水装置は、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設け、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したものである。
【０００８】
上記第１の発明に係る採水装置では、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設け、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したことにより、地上で第１第２のバルブを開いて貯水部内に外気を導入してこれらバルブを閉じ、貯水部を気室とした本体を、昇降手段により地下孔の地下水中に吊り降ろし、所定の深さ位置で第１第２のバルブを開くと、貯水部内のエアが空気抜き通路を通じて外部に排出されるとともに、地下孔内の地下水が採水口から採水導入通路を通じて貯水部に導入される。貯水部内で水位が上昇し、センサが水を検知するとセンサから検知信号が制御手段に送出され、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じ込める。貯水部内に水が閉じ込められると、昇降手段により本体を地上に引き上げるようになっている。このため、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確に採水することができる。
【０００９】
また、請求項２に係る採水装置は、制御手段には、センサの動作の有無を表示する表示部を設けたものである。
【００１０】
請求項２に係る採水装置では、制御手段には、センサの動作の有無を表示する表示部を設けるようにしたので、地上で採水完了を確認することができる。
【００１１】
さらに、請求項３に係る採水装置は、採水導入通路には、採水口と第１のバルブとの間にフィルタ部が設けられ、空気抜き通路には、逆流防止弁が設けられるようにしたものである。
【００１２】
請求項３に係る採水装置では、採水導入通路には、採水口と第１のバルブとの間にフィルタ部が設けられ、空気抜き通路には、逆流防止弁が設けられるようにしたことにより、外部の地下水はフィルタ部を通過して貯水部内に導かれるので、採水されたサンプルは不純物が除かれより正確な水質を確保することができる。また、逆流防止弁により空気抜き通路に水が逆流することがない。
【００１３】
請求項４に係る採水装置は、制御手段は、センサからの検知信号に基づいて第１第２のバルブを閉じるようにしたものである。
【００１４】
請求項４に係る採水装置では、制御手段は、センサからの検知信号に基づいて第１第２のバルブを閉じるようにしたことにより、地上で制御手段でセンサの動作を確認すると、自動的に貯水部が閉じられるので、採水完了と同時に貯水部は外部から遮断され、いったん採水されたサンプルが混合されることがない。このため、採水を正確に行うことができる。
【００１５】
請求項５に係る採水装置は、本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置したものである。
【００１６】
請求項５に係る採水装置では、本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置したことにより、本体を昇降手段により吊り降ろして所望の深さ位置に導くのに、地上で表示装置により水質測定器による水深（水位）、電気伝導度（水質）、水温等のデータを逐次観測しながら所望の位置に本体を移動させることができる。このため、採水口の位置が所望の水深や帯水層にあるかどうか一目で確認することができ、正確な採水サンプルを得ることができるとともに、採水作業が効率化される。
【００１７】
請求項６に係る採水装置は、第１および第２のバルブをそれぞれ小型の電磁弁により構成したものである。
【００１８】
請求項６に係る採水装置では、第１および第２のバルブをそれぞれ小型の電磁弁により構成したことにより、本体の径を細くすることができ、例えば、直径５０mm程度の小径のボーリング孔であっても採水が可能となる。
【００１９】
本発明の第２の発明に係る採水方法は、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設けて構成するとともに、地上に設置され、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を設けて構成し、本体の貯水部内に外気を導入して制御手段により第１第２のバルブを閉じる第１のステップと、貯水部内にエアが閉じこめられた本体を、昇降手段により地下孔内の地下水中の所望の位置に吊り降ろし、制御手段により第１第２のバルブを開き、貯水部内のエアを外部に排出しつつ貯水部に水を導入する第２のステップと、センサの動作により貯水部内での採水完了とみなし、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じこめる第３のステップと、貯水部内に水が閉じこめられた本体を、昇降手段により地上に引き上げて回収する第４のステップとを有するようにしたものである。
【００２０】
本発明の第２の発明に係る採水方法では、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設けて構成するとともに、地上に設置され、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を設けて構成し、本体の貯水部内に外気を導入して制御手段により第１第２のバルブを閉じる第１のステップと、貯水部内にエアが閉じこめられた本体を、昇降手段により地下孔内の地下水中の所望の位置に吊り降ろし、制御手段により第１第２のバルブを開き、貯水部内のエアを外部に排出しつつ貯水部に水を導入する第２のステップと、センサの動作により貯水部内での採水完了とみなし、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じこめる第３のステップと、貯水部内に水が閉じこめられた本体を、昇降手段により地上に引き上げて回収する第４のステップとを有するようにしたことにより、第１のステップで、本体の貯水部にエアを密封して気室とし、第２のステップで、本体を所望の位置に吊り降ろして貯水部に水を導入し、第３のステップでセンサの動作に応じて制御手段により第１第２のバルブを閉じて貯水部を密閉し、第４のステップで本体を回収するようになっている。このため、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確にかつ効率よく採水することができる。
【００２１】
請求項８に係る採水方法は、本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置し、表示装置に表示されたデータに基づいて昇降手段の吊り降ろし位置を決定した後、採水を行うようにしたものである。
【００２２】
請求項８に係る採水方法では、本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置し、表示装置に表示されたデータに基づいて昇降手段の吊り降ろし位置を決定した後、採水を行うようにしたことにより、本体を昇降手段により吊り降ろして所望の深さ位置に導くのに、地上で表示装置により水質測定器による水深（水位）、電気伝導度（水質）、水温等のデータを逐次観測しながら所望の位置に本体を移動させることができる。このため、採水口の位置が所望の水深や帯水層にあるかどうか一目で確認することができ、採水口の位置の決定を迅速に行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る採水装置では、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設け、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したので、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確に採水することができる。
【００２４】
また、本発明に係る採水方法では、ウエイト部と、このウエイト部に接続され採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設けて構成するとともに、地上に設置され、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作の有無を表示するとともに、これら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段とを設けて構成し、本体の貯水部内に外気を導入して制御手段により第１第２のバルブを閉じる第１のステップと、貯水部内にエアが閉じこめられた本体を、昇降手段により地下孔内の地下水中の所望の位置に吊り降ろし、制御手段により第１第２のバルブを開き、貯水部内のエアを外部に排出しつつ貯水部に水を導入する第２のステップと、制御手段によりセンサの動作を確認すると、貯水部内での採水完了とみなし、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じこめる第３のステップと、貯水部内に水が閉じこめられた本体を、昇降手段により地上に引き上げて回収する第４のステップとを有するようにしているので、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確にかつ効率よく採水することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
深度の深い孔内であっても所望の位置で正確な採水を行うという目的を、採水装置には、採水の完了を検知するセンサを備えた貯水部と、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に、下端が貯水部にそれぞれ連通される空気抜き通路とを有する本体と、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段とを備えて構成するとともに、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したことにより実現した。
【実施例１】
【００２６】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は、本実施例に係る採水装置の構成図である。本実施例に係る採水装置２は、図１に示すように、本体３とこの本体３を地下孔４内に吊り降ろす索条（昇降手段）５とを備えている。本体３は、下側が円錐状に、上側が円筒状にそれぞれ形成されたウエイト部６と、このウエイト部６の上端に図示しないＯリングを介して螺合されたフィルタ部７と、このフィルタ部７の上端に接続部８を介して着脱自在に連結された貯水部９とを備えている。この貯水部９は外径４０mm、内径３４mmの有底筒状アクリルパイプにより構成され、交換可能となっている。貯水部９は上下の長さが異なる複数の種類からなり、長さに応じて採水量を１７０〜８５０mlの範囲で適宜選択できるようになっている。索条５は、図示しない制御装置からの指令信号に基づいて所定の長さ繰り出し可能な巻回装置（図示せず）により操作するようにしてもよい。
【００２７】
貯水部９上端には、内部に空間が形成されエアが密封された耐圧部１０が着脱可能に取り付けられる。耐圧部１０は、円板状の底蓋１１を備えている。この底蓋１１は貯水部９の上端開口を閉塞して取り付けられるようになっている。この底蓋１１には、水が出入りする水出入り口１２と、エアが出入りするエア出入り口１３と、採水の完了を検知するステンレス製の採水確認電極（センサ）１４とが設けられる。採水確認電極１４は、貯水部９内に水が導入されてレベルが上昇し上部に達すると、その水位を検出し、信号を外部に送出するようになっている。採水確認電極１４からの信号を採水完了の信号とみなすようにしている。
【００２８】
本体３には、ウエイト部６の下端に採水口２０が開口し、他端が水出入り口１２を介して貯水部９に連通する採水管（採水導入通路）２１が設けられる。この採水管２１は、採水口２０からフィルタ部７内部のディスポフィルタ２２に連通され、さらに、フィルタ部７から外部に導かれ、耐圧部１０に設けられた第１の小型電磁弁（第１のバルブ）２３を介して水出入り口１２に接続される。採水管２１は、内径２ｍｍ、外径４ｍｍに形成され、図示しないテープによりウエイト部６と貯水部９とに取り付けられる。水出入り口１２には、下端が貯水部９の下面に開口する導入管１５が設けられる。第１の小型電磁弁２３は外部からの制御信号により採水管２１の連通を遮断できるようになっている。
【００２９】
また、本体３には、下端がエア出入り口１３に接続され、耐圧部１０に設けられた第２の小型電磁弁（第２のバルブ）２４を介して上方に延び、上端開口Ｈ１が地下水または外気と連通する空気抜き管（空気抜き通路）２５が設けられる。空気抜き管２５の上端開口Ｈ１は、地下水中にあってもよいし、地上の外気に達していてもよい。この空気抜き管２５は、水の逆流を防止する逆流防止弁２６を備えている。空気抜き管２５は図示しないテープにより索条５に支持される。第２の小型電磁弁２４は外部からの制御信号により空気抜き管２５の連通を遮断できるようになっている。小型の電磁弁２３、２４を用いることにより、直径５０mm程度の小径のボーリング孔４でも採水可能な大きさに本体３をコンパクト化することができる。
【００３０】
ところで、耐圧部１０の採水確認電極１４と第１および第２の小型電磁弁２３、２４とはそれぞれ地上に配置された制御装置（制御手段）２７と電気的に接続される。制御装置２７は、電源２８と電気的に接続される。制御装置２７は、電源のオン・オフを行うとともに回す位置に応じて第１および第２の小型電磁弁２３、２４の開閉動作を行う制御スイッチ３０と、制御スイッチ３０がオンした際、点灯する電源灯３１とを備えている。制御装置２７には、採水確認電極１４が動作すると点灯する動作確認灯（表示部）２９が設けられる。採水確認電極１４の動作による検知信号は採水完了の信号とみなされ、動作確認灯２９の点灯は採水が完了したことを作業者に知らせるサインとなっている。制御装置２７は、制御スイッチ３０の押し回し位置に応じて第１および第２の小型電磁弁２３、２４をそれぞれ、あるいは同時に開閉動作させるようになっている。すなわち、地上で、本体３に採水を行う貯水部９がセットされると、貯水部９内部には外気が入っており、制御装置２７を動作させ、第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じると、貯水部９内には、エアが閉じ込められる。この本体３が地下孔４の地下水内に吊り降ろされた状態で、制御装置２７を動作させ、第１の小型電磁弁２３を開くと、採水管２１は貯水部９と外部の地下水とを連通するようになっている。また、本体３が地下水内にある状態で、制御装置２７を動作させ、第２の小型電磁弁２４を開くと、空気抜き管２５は貯水部９と地下水または外気のいずれか一方とを連通させ、貯水部９内のエアを外部に排出するようになっている。さらに、貯水部９内に水が満ちた状態で制御装置２７を動作させ、第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じると、採水サンプルとして採水された貯水部９内の水を閉じ込めるようになっている。
【００３１】
すなわち、この採水装置２では、採水の際、空気の浮力と水圧差を駆動力に利用する構造となっている。まず、本体３を索条５により地下孔４内に吊り降ろし採水位置で停止させて、次に、制御装置２７の動作により第１および第２の小型電磁弁２３、２４を開くと、貯水部９の中のエアには、水出入り口１２とエア出入り口１３との２つの方向から本体３の深度に対応した水圧がかかる。両電磁弁２３、２４を開にした直後、貯水部９の空気圧は水圧と平衡する。その後、貯水部９のエアは水中に置かれた空気と同じ状態となり浮力が生じる。この浮力によって貯水部９内のエアがエア出入り口１３、空気抜き管２５および逆流防止弁２６を通じて水中に抜けることにより、貯水部９内のエアが抜けた後の空間を補償するため、採水口２０から採水管２１、水出入り口１２および導入管１５を通じて地下水が導入されるようになっている。
【００３２】
次に、本発明の採水方法について、上記実施例に係る採水装置２の作用に基づいて説明する。まず初めに、地上で、本体３に、採水量が定められた所定のタイプの貯水部９をセットし、次に、貯水部９内部に不純物が付着していないのを確認すると、制御装置２７により第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じ、貯水部９の内部にエアを閉じ込める（第１のステップ）。次に、この本体３を索条５により地下孔４内に吊り降ろし、採水を行おうとする地下水の所定の深さ位置（予め決められた深さ位置）で停止させ、制御装置２７により第１および第２の小型電磁弁２３、２４を開き、貯水部９の内部のエアを空気抜き管２５で外部に抜きつつ、採水管２１を通じて水を貯水部９に導入する（第２のステップ）。このとき、採水される地下水はフィルタ部７のディスポフィルタ２２を介して貯水部９に導入されるので、不純物が取り除かれた地下水が採水サンプルとして採取される。また、空気抜き管２５の上端開口高さＨ１とエア出入り口１３の深さ位置との間の距離により水の導入速度を変えることができるので、所望の導入速度に応じて空気抜き管２５の上端開口高さＨ１を上下方向に調整するようになっている。そして、貯水部９内の水位が上昇し、水位が採水確認電極１４に達すると、採水確認電極１４は検知信号を制御装置２７に送出し、制御装置２７は、この検知信号に基づいて動作確認灯２９を点灯させるとともに、第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じる。こうして、貯水部９に水が満たされると、この水は貯水部９内に閉じ込められ、採水サンプルの採取が完了する（第３のステップ）。制御装置２７の動作確認灯２９が点灯すると、地上では、採水完了とみなし本体３を索条５により引き上げる。本体３が地上に回収されると、採水サンプルを収容した貯水部９は本体３から取り外され、作業は完了する（第４のステップ）。
【００３３】
このように、本実施例に係る採水装置２では、地上で第１第２の小型電磁弁２３、２４を開いて貯水部９内に外気を導入してこれら小型電磁弁２３、２４を閉じ、貯水部９を気室とした本体３を、索条５により地下孔４の地下水中に吊り降ろし、所定の深さ位置で第１第２の小型電磁弁２３、２４を開くと、貯水部内のエアが空気抜き管２５を通じて外部に排出されるとともに、地下孔４内の地下水が採水口２０から採水管２１を通じて貯水部９に導入される。貯水部９内で水位が上昇し、採水確認電極１４が水を検知すると採水確認電極１４から検知信号が制御装置２７に送出されて採水確認電極１４の動作が表示される。表示された採水確認電極１４の動作を確認すると、制御装置２７により第１第２の小型電磁弁２３、２４を閉じ、貯水部９内に水を閉じ込める。貯水部９内に水が閉じ込められると、索条５により本体３を地上に引き上げるようになっている。このため、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔４の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確に採水することができる。
【００３４】
また、本実施例に係る採水装置２を用いた採水方法では、第１のステップで、本体３の貯水部９にエアを密封して気室とし、第２のステップで、本体３を地下孔４内の所望の位置に吊り降ろして貯水部９に水を導入し、第３のステップで制御装置２７により採水確認電極１４の動作を確認すると、制御装置２７により第１第２の小型電磁弁２３、２４を閉じて貯水部９を密閉し、第４のステップで本体３を回収するようになっている。このため、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔４の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確にかつ効率よく採水することができる。
【００３５】
本実施例の構成に基づいて実機を製作し、実験したところ、地表から地下６５ｍ程度まで、水深２０ｍまでの、深い地下水位を持つ地下水の採水が実現できた。また、採水速度については、採水口２０の位置から空気抜き管２５の上端開口Ｈ１までの鉛直方向の距離ｈを、例えば、ｈ＝１６ｍの場合、採水速度は１．６７ｍｌ／ｓ、ｈ＝２０ｍの場合、採水速度は１．８９ｍｌ／ｓとなることが判明した。
【実施例２】
【００３６】
次に、上記実施例の変形例について、図２に基づいて説明する。変形例に係る採水装置１０２は、本体３の下方に水質ゾンデ（水質測定器）１３０を備え、採水管１２１の採水口１２０が水質ゾンデ１３０のセンサ部１３１近傍まで下方に延びている点で上記実施例と異なっているものの、この点を除き実質的に同じ構成を備えている。この水質ゾンデ１３０は地上に設置されたモニター装置（表示装置）１３２と電気的に接続される。水質ゾンデ１３０は、図示しない絶縁テープにより本体３側と連結される。水質ゾンデ１３０は市販されているもので、センサ部１３１により検知された水深（水位）、水質（電気伝導度）、温度（水温）などのデータをモニター装置１３２に送出するようになっている。モニター装置１３２は、水質ゾンデ１３０から送られてくる水深、水質、温度などの各種データをモニター画面を通じてリアルタイムで表示するようになっている。このため、本体３を索条５により地下孔４内に吊り降ろして所望の深さ位置に導くのに、地上でモニター装置１３２により水質ゾンデ１３０により検知された水深、水質、水温等のデータを逐次観測しながら所望の位置に本体３を移動させることができる。このため、採水口１２０の位置が所望の水深や帯水層にあるかどうか一目で確認することができ、正確な採水サンプルを得ることができるとともに、採水作業が効率化される。この変形例に係る採水装置１０２を用いた採水方法では、地上でモニター装置１３２により水質ゾンデ１３０により検知された水深、水質、水温等のデータを逐次観測しながら所望の位置に本体３を移動させることができるので、これらのデータに基づいて索条５の吊り降ろし位置を決定した後、採水を行うようにすることができる。このため、採水口１２０の位置が所望の水深や帯水層にあるかどうか一目で確認することができ、採水口１２０の位置の決定を迅速に行うことができる。
【００３７】
なお、上記各実施例に係る採水装置１０２では、制御装置２７は採水確認電極１４からの検知信号が送られてくると自動的に第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じるように構成されているがこれに限られるものではなく、動作確認灯２９が点灯されると、作業員が手動で第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じるようにしてもよい。また、上記各実施例では、ウエイト部６を設けているが、これに限られるものではなく、本体３の一部の重量を重くし、ウエイト部６の代わりとしてもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例に係る採水装置の構成図である。（実施例１）
【図２】図１の変形例に係る採水装置の構成図である。（実施例２）
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、従来の採水器を地下孔内に吊り降ろす状態を示す説明図および採水後、引き上げる状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、従来のパッカーを用いて採水対象となる帯水層を限定する際、採水層の透水性が良好な場合を示す説明図および透水層の透水性が低い場合を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
２ 採水装置
３ 本体
４ 地下孔
５ 索条（昇降手段）
９ 貯水部
１４ 採水確認電極（センサ）
２０ 採水口
２１ 採水管（採水導入通路）
２３ 第１の小型電磁弁（第１のバルブ）
２４ 第２の小型電磁弁（第２のバルブ）
２５ 空気抜き管（空気抜き通路）
２７ 制御装置（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水の水質調査に利用される採水装置および採水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水質調査の現場では、採水にあたっては正確な深度で採水を行うだけでなく、ボーリング孔内の水を攪乱させないようにすることが求められる。実際には、ボーリングの現場は、ボーリング孔の地表面から地下水面まで例えば４５ｍ前後に達するような、地下水が比較的深い位置にあることがある。従来、図３の（Ａ）、（Ｂ）に示すような簡易な構造を有する地下水採水器２０２が知られている。この地下水採水器２０２は、有底中空円筒状の本体２０３を備え、この本体２０３の底部には、下側弁座２０４が形成される。本体２０３の上部には、上側弁座２０５が取り付けられるようになっている。上下の弁座２０４、２０５にはそれぞれ、同一中心上にほぼ同一径の弁孔２０４Ａ、２０５Ａが形成される。本体２０３には、縦軸２０６の両端にそれぞれ上下の弁孔２０４Ａ、２０５Ａを同時に開閉するパッキン２０７、２０８を備えた可動弁２０９が取り付けられるようになっている。本体２０３は、上端の吊り具２１０を介して索条２１１に接続され、ボーリング孔に吊り降ろされるようになっている。この地下水採水器２０２は、図３の（Ａ）に示すように、観測すべきボーリング孔内に吊り降ろし、観測井の中を下降させると、パッキン２０７が下降による上向きの流水圧を受けて可動弁２０９が本体２０３に対して相対的に上方に変位し、上下の弁孔２０４Ａ、２０５Ａが開き、内部に水を通しながら降下する。所定の採水深度に達すると、索条２１１により採水器２０２を吊り上げる。すると、パッキン２０８は下向きの流水圧を受けて可動弁２０９が本体２０３に対して相対的に下方変位し、両パッキン２０７、２０８が弁座２０４、２０５に着座し、上下の弁孔２０４Ａ、２０５Ａが閉じ、本体２０３内部に水が閉じ込められ、その状態で回収されるようになっている。また、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ゴム等により製造されたパッカー３０２を用いて採水対象となる採水層３０３の位置を限定する方法も知られている。
【０００３】
上記図３の（Ａ）、（Ｂ）に示す採水器２０２およびこの採水器２０２を用いた方法では、ボーリング孔内の水中を降下させる際に、採水器内の水が徐々に入れ替わるため、サンプルの上下混合が大きく、比較的薄い帯水層の地下水を正確に採水することが難しいという問題がある。また、上記図４のパッカー３０２を用いる方法では、図４の（Ｂ）に示すように、採水層の透水性が低い場合など、採水層からの浸出量より多くの地下水をポンプ等により無理に採水しようとするとパッカーの位置において漏水が発生する。
【０００４】
また、従来、地下孔内における任意の深さの地下水を採取する機器として、簡易地下水採水器（例えば、特許文献１参照）や、真空ポンプや水中ポンプを用いて採水する装置（例えば、特許文献２参照）、また、空気圧を信号として用いてピストンを作動させ、針を通じて真空チューブに採水する採取方法および採水器（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【特許文献１】特開２００２−５４３８２号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開平７−２２５１７８号公報（第２頁、図１）
【特許文献３】特公平１−３３６３５号公報（第２頁、第２図（Ａ）〜（Ｄ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の採水装置および採水方法では、例えば、簡易地下水採水器を用いて採水する場合、ボーリング孔内の水中を降下させる際に、採水器内の水が徐々に入れ替わるため、サンプルの上下混合が大きく、比較的薄い帯水層の地下水を正確に採水することが難しいという問題がある。また、例えば、真空ポンプや水中ポンプを用いて採水する装置では、深度が深いと揚程が不足するため、使用できないという問題がある。たとえ、使用可能な深度で利用するとしても、ホース内の死水部が大きくなるため、採水量が多くなり、小孔径のボーリング孔内では、孔内水を大きく乱してしまう虞がある。さらに、パッカーを用いて採水対象となる帯水層を限定することも可能であるが、その場合、対象は透水性が良好な帯水層に限られるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、深度が深く孔径が小径の地下孔であっても孔内の水を攪乱させることなく正確にかつ緩やかな速度で採水することができる採水装置とその方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の発明に係る採水装置は、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設け、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したものである。
【０００８】
上記第１の発明に係る採水装置では、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設け、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したことにより、地上で第１第２のバルブを開いて貯水部内に外気を導入してこれらバルブを閉じ、貯水部を気室とした本体を、昇降手段により地下孔の地下水中に吊り降ろし、所定の深さ位置で第１第２のバルブを開くと、貯水部内のエアが空気抜き通路を通じて外部に排出されるとともに、地下孔内の地下水が採水口から採水導入通路を通じて貯水部に導入される。貯水部内で水位が上昇し、センサが水を検知するとセンサから検知信号が制御手段に送出され、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じ込める。貯水部内に水が閉じ込められると、昇降手段により本体を地上に引き上げるようになっている。このため、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確に採水することができる。
【０００９】
また、請求項２に係る採水装置は、制御手段には、センサの動作の有無を表示する表示部を設けたものである。
【００１０】
請求項２に係る採水装置では、制御手段には、センサの動作の有無を表示する表示部を設けるようにしたので、地上で採水完了を確認することができる。
【００１１】
さらに、請求項３に係る採水装置は、採水導入通路には、採水口と第１のバルブとの間にフィルタ部が設けられ、空気抜き通路には、逆流防止弁が設けられるようにしたものである。
【００１２】
請求項３に係る採水装置では、採水導入通路には、採水口と第１のバルブとの間にフィルタ部が設けられ、空気抜き通路には、逆流防止弁が設けられるようにしたことにより、外部の地下水はフィルタ部を通過して貯水部内に導かれるので、採水されたサンプルは不純物が除かれより正確な水質を確保することができる。また、逆流防止弁により空気抜き通路に水が逆流することがない。
【００１３】
請求項４に係る採水装置は、制御手段は、センサからの検知信号に基づいて第１第２のバルブを閉じるようにしたものである。
【００１４】
請求項４に係る採水装置では、制御手段は、センサからの検知信号に基づいて第１第２のバルブを閉じるようにしたことにより、地上で制御手段でセンサの動作を確認すると、自動的に貯水部が閉じられるので、採水完了と同時に貯水部は外部から遮断され、いったん採水されたサンプルが混合されることがない。このため、採水を正確に行うことができる。
【００１５】
請求項５に係る採水装置は、本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置したものである。
【００１６】
請求項５に係る採水装置では、本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置したことにより、本体を昇降手段により吊り降ろして所望の深さ位置に導くのに、地上で表示装置により水質測定器による水深（水位）、電気伝導度（水質）、水温等のデータを逐次観測しながら所望の位置に本体を移動させることができる。このため、採水口の位置が所望の水深や帯水層にあるかどうか一目で確認することができ、正確な採水サンプルを得ることができるとともに、採水作業が効率化される。
【００１７】
請求項６に係る採水装置は、第１および第２のバルブをそれぞれ小型の電磁弁により構成したものである。
【００１８】
請求項６に係る採水装置では、第１および第２のバルブをそれぞれ小型の電磁弁により構成したことにより、本体の径を細くすることができ、例えば、直径５０mm程度の小径のボーリング孔であっても採水が可能となる。
【００１９】
本発明の第２の発明に係る採水方法は、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設けて構成するとともに、地上に設置され、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を設けて構成し、本体の貯水部内に外気を導入して制御手段により第１第２のバルブを閉じる第１のステップと、貯水部内にエアが閉じこめられた本体を、昇降手段により地下孔内の地下水中の所望の位置に吊り降ろし、制御手段により第１第２のバルブを開き、貯水部内のエアを外部に排出しつつ貯水部に水を導入する第２のステップと、センサの動作により貯水部内での採水完了とみなし、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じこめる第３のステップと、貯水部内に水が閉じこめられた本体を、昇降手段により地上に引き上げて回収する第４のステップとを有するようにしたものである。
【００２０】
本発明の第２の発明に係る採水方法では、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設けて構成するとともに、地上に設置され、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を設けて構成し、本体の貯水部内に外気を導入して制御手段により第１第２のバルブを閉じる第１のステップと、貯水部内にエアが閉じこめられた本体を、昇降手段により地下孔内の地下水中の所望の位置に吊り降ろし、制御手段により第１第２のバルブを開き、貯水部内のエアを外部に排出しつつ貯水部に水を導入する第２のステップと、センサの動作により貯水部内での採水完了とみなし、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じこめる第３のステップと、貯水部内に水が閉じこめられた本体を、昇降手段により地上に引き上げて回収する第４のステップとを有するようにしたことにより、第１のステップで、本体の貯水部にエアを密封して気室とし、第２のステップで、本体を所望の位置に吊り降ろして貯水部に水を導入し、第３のステップでセンサの動作に応じて制御手段により第１第２のバルブを閉じて貯水部を密閉し、第４のステップで本体を回収するようになっている。このため、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確にかつ効率よく採水することができる。
【００２１】
請求項８に係る採水方法は、本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置し、表示装置に表示されたデータに基づいて昇降手段の吊り降ろし位置を決定した後、採水を行うようにしたものである。
【００２２】
請求項８に係る採水方法では、本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置し、表示装置に表示されたデータに基づいて昇降手段の吊り降ろし位置を決定した後、採水を行うようにしたことにより、本体を昇降手段により吊り降ろして所望の深さ位置に導くのに、地上で表示装置により水質測定器による水深（水位）、電気伝導度（水質）、水温等のデータを逐次観測しながら所望の位置に本体を移動させることができる。このため、採水口の位置が所望の水深や帯水層にあるかどうか一目で確認することができ、採水口の位置の決定を迅速に行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る採水装置では、採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設け、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したので、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確に採水することができる。
【００２４】
また、本発明に係る採水方法では、ウエイト部と、このウエイト部に接続され採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設けて構成するとともに、地上に設置され、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作の有無を表示するとともに、これら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段とを設けて構成し、本体の貯水部内に外気を導入して制御手段により第１第２のバルブを閉じる第１のステップと、貯水部内にエアが閉じこめられた本体を、昇降手段により地下孔内の地下水中の所望の位置に吊り降ろし、制御手段により第１第２のバルブを開き、貯水部内のエアを外部に排出しつつ貯水部に水を導入する第２のステップと、制御手段によりセンサの動作を確認すると、貯水部内での採水完了とみなし、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じこめる第３のステップと、貯水部内に水が閉じこめられた本体を、昇降手段により地上に引き上げて回収する第４のステップとを有するようにしているので、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確にかつ効率よく採水することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
深度の深い孔内であっても所望の位置で正確な採水を行うという目的を、採水装置には、採水の完了を検知するセンサを備えた貯水部と、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に、下端が貯水部にそれぞれ連通される空気抜き通路とを有する本体と、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段とを備えて構成するとともに、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したことにより実現した。
【実施例１】
【００２６】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は、本実施例に係る採水装置の構成図である。本実施例に係る採水装置２は、図１に示すように、本体３とこの本体３を地下孔４内に吊り降ろす索条（昇降手段）５とを備えている。本体３は、下側が円錐状に、上側が円筒状にそれぞれ形成されたウエイト部６と、このウエイト部６の上端に図示しないＯリングを介して螺合されたフィルタ部７と、このフィルタ部７の上端に接続部８を介して着脱自在に連結された貯水部９とを備えている。この貯水部９は外径４０mm、内径３４mmの有底筒状アクリルパイプにより構成され、交換可能となっている。貯水部９は上下の長さが異なる複数の種類からなり、長さに応じて採水量を１７０〜８５０mlの範囲で適宜選択できるようになっている。索条５は、図示しない制御装置からの指令信号に基づいて所定の長さ繰り出し可能な巻回装置（図示せず）により操作するようにしてもよい。
【００２７】
貯水部９上端には、内部に空間が形成されエアが密封された耐圧部１０が着脱可能に取り付けられる。耐圧部１０は、円板状の底蓋１１を備えている。この底蓋１１は貯水部９の上端開口を閉塞して取り付けられるようになっている。この底蓋１１には、水が出入りする水出入り口１２と、エアが出入りするエア出入り口１３と、採水の完了を検知するステンレス製の採水確認電極（センサ）１４とが設けられる。採水確認電極１４は、貯水部９内に水が導入されてレベルが上昇し上部に達すると、その水位を検出し、信号を外部に送出するようになっている。採水確認電極１４からの信号を採水完了の信号とみなすようにしている。
【００２８】
本体３には、ウエイト部６の下端に採水口２０が開口し、他端が水出入り口１２を介して貯水部９に連通する採水管（採水導入通路）２１が設けられる。この採水管２１は、採水口２０からフィルタ部７内部のディスポフィルタ２２に連通され、さらに、フィルタ部７から外部に導かれ、耐圧部１０に設けられた第１の小型電磁弁（第１のバルブ）２３を介して水出入り口１２に接続される。採水管２１は、内径２ｍｍ、外径４ｍｍに形成され、図示しないテープによりウエイト部６と貯水部９とに取り付けられる。水出入り口１２には、下端が貯水部９の下面に開口する導入管１５が設けられる。第１の小型電磁弁２３は外部からの制御信号により採水管２１の連通を遮断できるようになっている。
【００２９】
また、本体３には、下端がエア出入り口１３に接続され、耐圧部１０に設けられた第２の小型電磁弁（第２のバルブ）２４を介して上方に延び、上端開口Ｈ１が地下水または外気と連通する空気抜き管（空気抜き通路）２５が設けられる。空気抜き管２５の上端開口Ｈ１は、地下水中にあってもよいし、地上の外気に達していてもよい。この空気抜き管２５は、水の逆流を防止する逆流防止弁２６を備えている。空気抜き管２５は図示しないテープにより索条５に支持される。第２の小型電磁弁２４は外部からの制御信号により空気抜き管２５の連通を遮断できるようになっている。小型の電磁弁２３、２４を用いることにより、直径５０mm程度の小径のボーリング孔４でも採水可能な大きさに本体３をコンパクト化することができる。
【００３０】
ところで、耐圧部１０の採水確認電極１４と第１および第２の小型電磁弁２３、２４とはそれぞれ地上に配置された制御装置（制御手段）２７と電気的に接続される。制御装置２７は、電源２８と電気的に接続される。制御装置２７は、電源のオン・オフを行うとともに回す位置に応じて第１および第２の小型電磁弁２３、２４の開閉動作を行う制御スイッチ３０と、制御スイッチ３０がオンした際、点灯する電源灯３１とを備えている。制御装置２７には、採水確認電極１４が動作すると点灯する動作確認灯（表示部）２９が設けられる。採水確認電極１４の動作による検知信号は採水完了の信号とみなされ、動作確認灯２９の点灯は採水が完了したことを作業者に知らせるサインとなっている。制御装置２７は、制御スイッチ３０の押し回し位置に応じて第１および第２の小型電磁弁２３、２４をそれぞれ、あるいは同時に開閉動作させるようになっている。すなわち、地上で、本体３に採水を行う貯水部９がセットされると、貯水部９内部には外気が入っており、制御装置２７を動作させ、第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じると、貯水部９内には、エアが閉じ込められる。この本体３が地下孔４の地下水内に吊り降ろされた状態で、制御装置２７を動作させ、第１の小型電磁弁２３を開くと、採水管２１は貯水部９と外部の地下水とを連通するようになっている。また、本体３が地下水内にある状態で、制御装置２７を動作させ、第２の小型電磁弁２４を開くと、空気抜き管２５は貯水部９と地下水または外気のいずれか一方とを連通させ、貯水部９内のエアを外部に排出するようになっている。さらに、貯水部９内に水が満ちた状態で制御装置２７を動作させ、第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じると、採水サンプルとして採水された貯水部９内の水を閉じ込めるようになっている。
【００３１】
すなわち、この採水装置２では、採水の際、空気の浮力と水圧差を駆動力に利用する構造となっている。まず、本体３を索条５により地下孔４内に吊り降ろし採水位置で停止させて、次に、制御装置２７の動作により第１および第２の小型電磁弁２３、２４を開くと、貯水部９の中のエアには、水出入り口１２とエア出入り口１３との２つの方向から本体３の深度に対応した水圧がかかる。両電磁弁２３、２４を開にした直後、貯水部９の空気圧は水圧と平衡する。その後、貯水部９のエアは水中に置かれた空気と同じ状態となり浮力が生じる。この浮力によって貯水部９内のエアがエア出入り口１３、空気抜き管２５および逆流防止弁２６を通じて水中に抜けることにより、貯水部９内のエアが抜けた後の空間を補償するため、採水口２０から採水管２１、水出入り口１２および導入管１５を通じて地下水が導入されるようになっている。
【００３２】
次に、本発明の採水方法について、上記実施例に係る採水装置２の作用に基づいて説明する。まず初めに、地上で、本体３に、採水量が定められた所定のタイプの貯水部９をセットし、次に、貯水部９内部に不純物が付着していないのを確認すると、制御装置２７により第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じ、貯水部９の内部にエアを閉じ込める（第１のステップ）。次に、この本体３を索条５により地下孔４内に吊り降ろし、採水を行おうとする地下水の所定の深さ位置（予め決められた深さ位置）で停止させ、制御装置２７により第１および第２の小型電磁弁２３、２４を開き、貯水部９の内部のエアを空気抜き管２５で外部に抜きつつ、採水管２１を通じて水を貯水部９に導入する（第２のステップ）。このとき、採水される地下水はフィルタ部７のディスポフィルタ２２を介して貯水部９に導入されるので、不純物が取り除かれた地下水が採水サンプルとして採取される。また、空気抜き管２５の上端開口高さＨ１とエア出入り口１３の深さ位置との間の距離により水の導入速度を変えることができるので、所望の導入速度に応じて空気抜き管２５の上端開口高さＨ１を上下方向に調整するようになっている。そして、貯水部９内の水位が上昇し、水位が採水確認電極１４に達すると、採水確認電極１４は検知信号を制御装置２７に送出し、制御装置２７は、この検知信号に基づいて動作確認灯２９を点灯させるとともに、第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じる。こうして、貯水部９に水が満たされると、この水は貯水部９内に閉じ込められ、採水サンプルの採取が完了する（第３のステップ）。制御装置２７の動作確認灯２９が点灯すると、地上では、採水完了とみなし本体３を索条５により引き上げる。本体３が地上に回収されると、採水サンプルを収容した貯水部９は本体３から取り外され、作業は完了する（第４のステップ）。
【００３３】
このように、本実施例に係る採水装置２では、地上で第１第２の小型電磁弁２３、２４を開いて貯水部９内に外気を導入してこれら小型電磁弁２３、２４を閉じ、貯水部９を気室とした本体３を、索条５により地下孔４の地下水中に吊り降ろし、所定の深さ位置で第１第２の小型電磁弁２３、２４を開くと、貯水部内のエアが空気抜き管２５を通じて外部に排出されるとともに、地下孔４内の地下水が採水口２０から採水管２１を通じて貯水部９に導入される。貯水部９内で水位が上昇し、採水確認電極１４が水を検知すると採水確認電極１４から検知信号が制御装置２７に送出されて採水確認電極１４の動作が表示される。表示された採水確認電極１４の動作を確認すると、制御装置２７により第１第２の小型電磁弁２３、２４を閉じ、貯水部９内に水を閉じ込める。貯水部９内に水が閉じ込められると、索条５により本体３を地上に引き上げるようになっている。このため、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔４の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確に採水することができる。
【００３４】
また、本実施例に係る採水装置２を用いた採水方法では、第１のステップで、本体３の貯水部９にエアを密封して気室とし、第２のステップで、本体３を地下孔４内の所望の位置に吊り降ろして貯水部９に水を導入し、第３のステップで制御装置２７により採水確認電極１４の動作を確認すると、制御装置２７により第１第２の小型電磁弁２３、２４を閉じて貯水部９を密閉し、第４のステップで本体３を回収するようになっている。このため、地上で、採水の深さ位置や採水のタイミングをコントロールすることができ、たとえ地下孔４の深度が深くても孔内の水を攪乱させることなく正確にかつ効率よく採水することができる。
【００３５】
本実施例の構成に基づいて実機を製作し、実験したところ、地表から地下６５ｍ程度まで、水深２０ｍまでの、深い地下水位を持つ地下水の採水が実現できた。また、採水速度については、採水口２０の位置から空気抜き管２５の上端開口Ｈ１までの鉛直方向の距離ｈを、例えば、ｈ＝１６ｍの場合、採水速度は１．６７ｍｌ／ｓ、ｈ＝２０ｍの場合、採水速度は１．８９ｍｌ／ｓとなることが判明した。
【実施例２】
【００３６】
次に、上記実施例の変形例について、図２に基づいて説明する。変形例に係る採水装置１０２は、本体３の下方に水質ゾンデ（水質測定器）１３０を備え、採水管１２１の採水口１２０が水質ゾンデ１３０のセンサ部１３１近傍まで下方に延びている点で上記実施例と異なっているものの、この点を除き実質的に同じ構成を備えている。この水質ゾンデ１３０は地上に設置されたモニター装置（表示装置）１３２と電気的に接続される。水質ゾンデ１３０は、図示しない絶縁テープにより本体３側と連結される。水質ゾンデ１３０は市販されているもので、センサ部１３１により検知された水深（水位）、水質（電気伝導度）、温度（水温）などのデータをモニター装置１３２に送出するようになっている。モニター装置１３２は、水質ゾンデ１３０から送られてくる水深、水質、温度などの各種データをモニター画面を通じてリアルタイムで表示するようになっている。このため、本体３を索条５により地下孔４内に吊り降ろして所望の深さ位置に導くのに、地上でモニター装置１３２により水質ゾンデ１３０により検知された水深、水質、水温等のデータを逐次観測しながら所望の位置に本体３を移動させることができる。このため、採水口１２０の位置が所望の水深や帯水層にあるかどうか一目で確認することができ、正確な採水サンプルを得ることができるとともに、採水作業が効率化される。この変形例に係る採水装置１０２を用いた採水方法では、地上でモニター装置１３２により水質ゾンデ１３０により検知された水深、水質、水温等のデータを逐次観測しながら所望の位置に本体３を移動させることができるので、これらのデータに基づいて索条５の吊り降ろし位置を決定した後、採水を行うようにすることができる。このため、採水口１２０の位置が所望の水深や帯水層にあるかどうか一目で確認することができ、採水口１２０の位置の決定を迅速に行うことができる。
【００３７】
なお、上記各実施例に係る採水装置１０２では、制御装置２７は採水確認電極１４からの検知信号が送られてくると自動的に第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じるように構成されているがこれに限られるものではなく、動作確認灯２９が点灯されると、作業員が手動で第１および第２の小型電磁弁２３、２４を閉じるようにしてもよい。また、上記各実施例では、ウエイト部６を設けているが、これに限られるものではなく、本体３の一部の重量を重くし、ウエイト部６の代わりとしてもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例に係る採水装置の構成図である。（実施例１）
【図２】図１の変形例に係る採水装置の構成図である。（実施例２）
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、従来の採水器を地下孔内に吊り降ろす状態を示す説明図および採水後、引き上げる状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、従来のパッカーを用いて採水対象となる帯水層を限定する際、採水層の透水性が良好な場合を示す説明図および透水層の透水性が低い場合を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
２ 採水装置
３ 本体
４ 地下孔
５ 索条（昇降手段）
９ 貯水部
１４ 採水確認電極（センサ）
２０ 採水口
２１ 採水管（採水導入通路）
２３ 第１の小型電磁弁（第１のバルブ）
２４ 第２の小型電磁弁（第２のバルブ）
２５ 空気抜き管（空気抜き通路）
２７ 制御装置（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、
この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設け、
上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したことを特徴とする採水装置。
【請求項２】
制御手段には、センサの動作の有無を表示する表示部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の採水装置。
【請求項３】
採水導入通路には、採水口と第１のバルブとの間にフィルタ部が設けられ、空気抜き通路には、逆流防止弁が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の採水装置。
【請求項４】
制御手段は、センサからの検知信号に基づいて第１第２のバルブを閉じるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１に記載の採水装置。
【請求項５】
本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置したことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１に記載の採水装置。
【請求項６】
第１および第２のバルブをそれぞれ小型の電磁弁により構成したことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１に記載の採水装置。
【請求項７】
採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設けて構成するとともに、地上に設置され、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を設けて構成し、
本体の貯水部内に外気を導入して制御手段により第１第２のバルブを閉じる第１のステップと、
貯水部内にエアが閉じこめられた本体を、昇降手段により地下孔内の地下水中の所望の位置に吊り降ろし、制御手段により第１第２のバルブを開き、貯水部内のエアを外部に排出しつつ貯水部に水を導入する第２のステップと、
センサの動作により貯水部内での採水完了とみなし、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じこめる第３のステップと、
貯水部内に水が閉じこめられた本体を、昇降手段により地上に引き上げて回収する第４のステップとを有することを特徴とする採水方法。
【請求項８】
本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置し、表示装置に表示されたデータに基づいて昇降手段の吊り降ろし位置を決定した後、採水を行うことを特徴とする請求項７に記載の採水方法。
【請求項１】
採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、
この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設け、
上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を地上に設置したことを特徴とする採水装置。
【請求項２】
制御手段には、センサの動作の有無を表示する表示部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の採水装置。
【請求項３】
採水導入通路には、採水口と第１のバルブとの間にフィルタ部が設けられ、空気抜き通路には、逆流防止弁が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の採水装置。
【請求項４】
制御手段は、センサからの検知信号に基づいて第１第２のバルブを閉じるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１に記載の採水装置。
【請求項５】
本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置したことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１に記載の採水装置。
【請求項６】
第１および第２のバルブをそれぞれ小型の電磁弁により構成したことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１に記載の採水装置。
【請求項７】
採水空間が形成された貯水部と、貯水部の採水の完了を検知するセンサと、一端に採水口が形成され他端が第１のバルブを介して貯水部に連通される採水導入通路と、上端が外気に連通され下端が第２のバルブを介して貯水部に連通される空気抜き通路とを有する本体を備え、この本体を地下孔に昇降自在に吊り降ろす昇降手段を設けて構成するとともに、地上に設置され、上記センサと上記第１第２のバルブとにそれぞれ電気的に接続され、センサの動作に応じてこれら第１第２のバルブを開閉動作させる制御手段を設けて構成し、
本体の貯水部内に外気を導入して制御手段により第１第２のバルブを閉じる第１のステップと、
貯水部内にエアが閉じこめられた本体を、昇降手段により地下孔内の地下水中の所望の位置に吊り降ろし、制御手段により第１第２のバルブを開き、貯水部内のエアを外部に排出しつつ貯水部に水を導入する第２のステップと、
センサの動作により貯水部内での採水完了とみなし、制御手段により第１第２のバルブを閉じ、貯水部内に水を閉じこめる第３のステップと、
貯水部内に水が閉じこめられた本体を、昇降手段により地上に引き上げて回収する第４のステップとを有することを特徴とする採水方法。
【請求項８】
本体に、水質測定器を取り付けるとともに、この水質測定器と電気的に接続され、水質測定器から送出される計測データを表示する表示装置を地上に設置し、表示装置に表示されたデータに基づいて昇降手段の吊り降ろし位置を決定した後、採水を行うことを特徴とする請求項７に記載の採水方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２５５１３７（Ｐ２００７−２５５１３７Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８３３５３（Ｐ２００６−８３３５３）
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【Ｆターム（参考）】
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