JP3462011B2 - 地下水の採水装置 - Google Patents

地下水の採水装置

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JP3462011B2
JP3462011B2 JP17143896A JP17143896A JP3462011B2 JP 3462011 B2 JP3462011 B2 JP 3462011B2 JP 17143896 A JP17143896 A JP 17143896A JP 17143896 A JP17143896 A JP 17143896A JP 3462011 B2 JP3462011 B2 JP 3462011B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボーリング孔を利
用して地下水を採取するための地下水の採水装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、環境に対する意識の高まりととも
に、各種廃棄物処分場周辺、製造事業所周辺、土木およ
び建築建設現場周辺などにおいて地盤環境調査が行われ
ることが多くなってきている。このような調査には、ま
すます精度が要求されるようになっており、例えば、地
盤環境調査において地下水を採取することが必要な場合
には、所望の深度における地下水を、その地盤本来の地
下水構造のまま、各種性状をなるべく変化させずに採取
することが必要となってきている。
【0003】従来、水質調査などのために地下水を採取
する場合には、採水対象深度に達するボーリング孔を削
孔し、そのボーリング孔内に採水装置を下ろして採水を
行う方法がとられることが多かった。図4は、そのよう
な採水装置の一例を示した図である。図中、符号34
は、該採水装置の外枠を構成する筒状ケーシングであ
り、30、31は筒状ケーシング34にそれぞれ設けら
れた入水口および排水口である。33は入水口30と排
水口31とを結ぶ流路であり、地下水がその中を自由に
貫流できるよう構成されている。また、採水管32は流
路33の一部として構成され、その上端および下端には
逆止弁36が設けられている。逆止弁36には油圧駆動
装置37が設けられ、また、採水管32上方には、ヒー
ター35が設けられている。
【0004】図4に示した採水装置で地下水を採取する
際には、まず、採水装置をボーリング孔内に緩やかに降
下させ、所望の深度に達した時点でヒーター35を熱す
る。すると、流路33を貫流する地下水がヒーター35
で部分的に加熱されることによって、図中矢印で示した
ような方向に上昇流が発生するとともに、入水口30か
ら採取したい地下水が採水管32に流入する。そこで、
採水管両端の逆止弁36を油圧駆動37で作動させ、地
下水を採水深度の水圧のまま閉じこめ採取する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の装置において
は、採水装置を緩やかに降下させたり、ヒーターによっ
て上昇流を発生させ下部入水口から採水を行うなどの工
夫がなされている。しかし、この装置により地下水の採
水を行った場合、所望深度の地下水を他の孔内水から隔
離していないために地盤本来の地下水構造が乱された状
態での採水とならざるを得なかった。また、ヒーターに
よる加熱によって地下水の水質が変化する可能性もあっ
た。
【0006】その他にも、逆止弁の駆動に油圧方式を採
用しているために、油圧駆動のジョイント部からの油の
漏洩、水質汚染などの恐れがあることや、採取した地下
水のサンプルを取り出すときにサンプルが空気に接触し
てしまうことなど、高精度が求められる調査において
は、信頼性に限界があった。さらに、地下水サンプルを
取り出したり計測したりする際にさまざまな手作業が必
要であることなど、現地における作業性にも問題があっ
た。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、所望の深度における地下水を、地盤本来の地下水構
造を乱さずに、また、各種性状をなるべく変化させずに
採取し、かつ、水質計測の簡便化を図ることのできる地
下水の採水装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の地下水の採水装
置は、上記課題を解決するために以下の手段を採用し
た。すなわち、請求項1記載の地下水の採水装置は、
下水の水質調査に際してアーマードケーブルにより懸架
されてボーリング孔内に挿入されることにより、ボーリ
ング孔内の地下水を採取するための地下水の採水装置で
あって、ボーリング孔内に挿入されてその採水孔部が採
水対象位置に配置される筒状ケーシングと、前記採水孔
部の上部および下部に位置して前記筒状ケーシングの外
側に装着されるパッカーと、地下水を前記採水孔部から
取り入れて地上まで揚水するためのポンプとを備えるこ
とを基本とする。
【0009】この地下水の採水装置は、前記筒状ケーシ
ングにおける前記採水孔部の上部および下部に設けられ
た前記パッカーが前記ボーリング孔内を閉塞することに
よって、所望深度の地下水を他の孔内地下水から隔離す
る。さらに、前記ポンプによって閉塞区間内の汚染水を
強制排除することで、その所望深度本来の地下水を前記
筒状ケーシングに設けられた採水孔から連続的に採取で
きるようにする。
【0010】そして、特に請求項1記載の地下水の採水
装置は、前記ポンプから地上に至るまでの地下水の流路
が設けられるとともに、その流路の一部が地下水を採取
するための採水管とされ、該採水管の上端および下端に
はピンチングユニットにより駆動されて該採水管の両端
開口を閉塞する止水弁が設けられ、前記ポンプは、ピス
トンの往復により地下水を前記採水管へ送り出しかつ該
採水管から採水用チューブを通して地上に揚水可能なポ
ンプユニットにより構成されていることを特徴とする。
したがってこの地下水の採水装置においては、所望深度
の地下水を連続的に採取できるのみならず、地下水を採
水管に封入して採取することもできる。また、前記流路
と前記採水管とを一体化することによって、地下水の採
取孔および地下水の流路にヒーターなど地下水の水質の
変化を促するような装置を特段備える必要がなくなる。
したがって、従来の装置に比べ、地下水の変質の可能性
を減少させることができる。
【0011】請求項2記載の地下水の採水装置は、請求
項1記載の地下水の採水装置において、前記パッカーが
水パッカーとして構成されていることを特徴とする。こ
の地下水の採水装置は、パッカーとして水パッカーを使
用することにより、従来用いられていたようなエアーパ
ッカーを使用した場合懸念される高圧ガスの透過によ
る地下水のガス汚染を防ぐ作用をする。
【0012】また、請求項3記載の地下水の採水装置
は、請求項1または2記載の地下水の採水装置におい
て、前記ポンプおよび前記止水弁の駆動が電動モータで
行われることを特徴とする。この地下水の採水装置にお
いては、前記ポンプおよび前記止水弁の駆動が電動モー
タで行われることにより、従来の油圧駆動方式に比し
て、水質汚染の可能性が防止されるとともに、操作性の
向上およびトラブル発生の予防を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態を
示す図であり、符号1は本発明において使用する地下水
の採水装置である。採水装置1は図1に示されるよう
に、ボーリング孔内に挿入される縦長筒状の装置であっ
て、その上部および下部に環状袋体からなる上パッカー
2および下パッカー3が装着され、中間部は筒状ケーシ
ング4、およびフレキシブルジョイント5から構成され
ている。筒状ケーシング4には、ポンプユニット6、流
路7、およびピンチングユニット9が内蔵されており、
ポンプユニット6およびピンチングユニット9に接続し
て電気回路10が設けられている。また、上パッカー2
および下パッカー3の間の筒状ケーシング4外面には、
採水口18が設けられている。上パッカー2および下パ
ッカー3はパッカー用チューブ11により連結され、ま
た、流路7は採水用チューブ42と連結され、これらの
採水用チューブ42とパッカー用チューブ11は採水装
置1の上方においてはアーマードケーブル17に沿って
配置されている。また、アーマードケーブル17には、
二芯電気ケーブル(図示せず)が内蔵されており、この
二芯電気ケーブルは電気回路10に接続されている。
【0014】図2はポンプユニット6の構造を拡大して
図示したものである。図中、符号12はモーター、13
は減速機、14はピストン、15はシリンダー、16は
逆止弁、18は採水孔、41はフィルターを表す。
【0015】図3(a)(b)はピンチングユニット9
の構造を拡大して図示したものである。ピンチングユニ
ット9は、採水管21および駆動部22から構成されて
いる。採水管21は、流路7の一部として構成されてお
り、両端には止水弁23が設けられている。止水弁23
は、駆動部22のモーター軸につながる軸座24a、軸
座24aに取り付けられた弁子25aともう一方の弁子
25bに駆動部22の運動を伝えるための軸26、軸座
24bと弁子25b、軸26に設けられたスプリング2
7、および採水管21の両端の台座28から構成され、
台座28には弁子25との密封のためoリング29が使
用されている。また、採水管21は図示しないもう一つ
の採水管とともに並列2系統とされており、これら2つ
の採水管は、二股ジョイント19により接続され、両採
水管中を貫流した地下水が合流して採水チューブ42で
地上に揚水されるように構成されている。
【0016】この採水装置1は、アーマードケーブル1
7で懸架されてボーリング孔内に挿入される。上パッカ
ー2の下方には、フレキシブルジョイント5が設けられ
ており、孔内で採水管8をスムーズに設置することが可
能である。なお、アーマードケーブル17には、強さお
よび耐久性に優れた素材を用いることが必要で、例えば
ステンレスワイヤーなどを用いることが好適である。
【0017】上パッカー2と下パッカー3はパッカー用
チューブ11によって連絡されており、地上からパッカ
ー用チューブ11を通じて水を供給することによって上
下パッカーを膨張させることができる。このことによっ
て、所望深度の地下水を上下パッカー間に閉塞するだけ
でなく、他の孔内水から所望深度の地下水を隔離するこ
とができる。
【0018】アーマードケーブル17に内蔵された二芯
電気ケーブルは電気回路10と接続されており、地上か
らの指示を受けてポンプユニット6およびピンチングユ
ニット9内に設置された止水弁23の駆動を行うことが
できる。ポンプユニット6および止水弁23の駆動は、
電流の電気極性を変換することにより、電気回路10を
共用して行われる。すなわち、ポンプユニット6動作中
には、駆動部22に設置された駆動用基盤のダイオード
の極性をプラスにし、止水弁23駆動用のモータには電
流が流れない状態にする。このとき、止水弁23はスプ
リング27の力によって押し上げられ、図3(a)のよ
うに開放状態となる。一方、止水の際には、ダイオード
の極性を逆にすることでポンプユニット6を停止させ、
同時に止水弁駆動用のモータを駆動させる。これによ
り、上方の弁子25aが押し下げられるとともに、下方
の弁子25bも軸6によって押し下げられ、図3(b)
のように上下の止水弁23によって採水管21の両端が
閉鎖された止水状態となる。
【0019】また、ポンプユニット6は以下に示すよう
な作用により作動する。まず、二芯電気ケーブルを通じ
て、モータ12を駆動させる。モータ12の回転は減速
機13によって調整され、ピストン14に伝えられる。
すると採水孔18から流入した地下水がフィルター41
を通じてシリンダー15内に吸入され、逆止弁16の作
用により排出される。排出された地下水は、流路7を通
じて採水管21へと送り出される。なお、本実施の形態
においては、シリンダー15は、ピストン14の往復そ
れぞれに対して地下水の吸引排出を行うことが可能であ
るため、流路7はシリンダー15各室から並列に2系統
とされており、その結果、採水管21も並列2系統とし
て構成されている。
【0020】次に、本発明の地下水の採水装置を用い
て、地下水の採取および地下水質の計測を行う際の手順
を述べる。まず、採水装置1をボーリング孔内に降下さ
せ、所望の深度に達したら、パッカー用チューブ11を
通じて上パッカー2および下パッカー3を膨張させ、ボ
ーリング孔を上下パッカーによって閉塞する。
【0021】つぎに、ポンプユニット6を上下パッカー
間に閉塞された地下水がその深度の地盤本来の水質にな
るまで十分に運転させる。揚水された地下水が、所望深
度本来の地下水になったと考えられた時点で、揚水され
た地下水について水質測定を行う。
【0022】その後、地上から電源の極性の変換を指示
し、ポンプユニット6の駆動を停止させる。すると瞬時
にピンチングユニット9の駆動部22が作動し、弁子2
5a、bを押し下げ採水管21の両端を閉鎖する。採水
管21の閉鎖後は、上パッカー2および下パッカー3の
水を抜いて、採水装置1をボーリング孔壁から開放し、
アーマードケーブル17、パッカー用チューブ11、お
よび採水用チューブ42を巻き取りながら、採水装置1
を引き上げる。
【0023】水質の測定の際には、ポンプユニット6に
よって揚水された地下水を大気と隔絶した状態で自動計
測することが可能なフローセルを、採水用チューブ42
に連結しておき、このフローセルにおいて計測を行うこ
とが好適である。このようにすることで、例えば、上記
の水質測定時において、上下パッカー間に閉鎖された地
下水が地盤本来の水質になったかどうかを自動計測で確
認できる。すなわち、地下水質の諸量の測定された値が
一定値となり、そのまま運転を続けても定常状態を示す
ようになったときに、その地盤本来の地下水構造による
地下水が採取されたと考えればよい。
【0024】水質測定は、基本的には、上記のように地
下水を水質計測専用のフローセル内に流入させ自動計測
で行えばよい。こうすることによって現地における作業
を簡略化することができ、また、連続採水が可能という
本採水装置の特徴を生かすことができる。ただし、どう
しても別に大がかりな装置が必要な測定で、かつ高精度
の要求されるものについては、採水装置1内に閉塞され
た地下水を測定に採用することが適当であると考えられ
る。さらに、本採水装置は地下水の連続採水が可能であ
ることから、水質測定に多量の地下水が必要な場合にも
適している。
【0025】以上で本発明における一実施形態を説明し
たが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、
他の装置を増設したり、構成を変化させたりすることも
可能である。例えば、上パッカー2と下パッカー3との
間に圧力センサーを増設し、水圧計測を行ってもよい。
また、この圧力センサーや、ポンプユニット6、フレキ
シブルジョイント5は上パッカー2の上方に設置するこ
とも可能であり、このことによりパッカー区間長の変更
を容易に行うことができる。
【0026】
【発明の効果】本発明の地下水の採水装置では、パッカ
ーとポンプとを同時に備えることにより採取したい地盤
本来の地下水を、他の孔内水を含むことなく、ポンプに
よって地上まで連続的に揚水して採取することができ
る。また、ポンプから地上に至るまでの地下水の流路
一部を採水管とし、その上端および下端にピンチングユ
ニットにより駆動される止水弁を設けたので、所望深度
の地下水を採水管に封入して採取することもできる。そ
して、ポンプと止水弁の駆動を電動モータで行うことに
よって、従来の地下水採水装置に見られたような、地下
水の変質および汚染の可能性を少なくしている。さらに
パッカーに水パッカーを使用することで、従来のエアー
パッカー使用時に懸念される高圧ガスの逸散による地下
水の汚染を防ぐことができる。このように本発明の地下
水の採水装置は、高精度かつ簡便な地下水の水質測定を
可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示すの地下水の採水装
置の断面図である。
【図2】 本発明における一実施形態の要部を拡大して
示した断面図である。
【図3】 本発明における一実施形態の要部を拡大して
示した断面図である。
【図4】 本発明の従来技術を説明するための、地下水
の採水装置の断面図である。
【符号の説明】
1 採水装置 2 上パッカー 3 下パッカー 4 筒状ケーシング 6 ポンプユニット 7 流路 9 ピンチングユニット 10 電気回路 12 ポンプユニットのモータ14 ピストン 17 アーマードケーブル 18 採水孔 21 採水管 22 ピンチングユニットの駆動部 23 止水弁42 採水用チューブ
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 和博 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目2 番20号 株式会社鶴見精機内 (56)参考文献 特開 平6−108450(JP,A) 特開 平7−62695(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21B 43/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地下水の水質調査に際してアーマードケ
    ーブルにより懸架されてボーリング孔内に挿入されるこ
    とにより、ボーリング孔内の地下水を採取するための地
    下水の採水装置であって、 ボーリング孔内に挿入されてその採水孔部が採水対象位
    置に配置される筒状ケーシングと、前記採水孔部の上部
    および下部に位置して前記筒状ケーシングの外側に装着
    されるパッカーと、地下水を前記採水孔部から取り入れ
    て地上まで揚水するためのポンプとを備え、前記ポンプから地上に至るまでの地下水の流路が設けら
    れるとともに、その流路の一部が地下水を採取するため
    の採水管とされ、該採水管の上端および下端にはピンチ
    ングユニットにより駆動されて該採水管の両端開口を閉
    塞する止水弁が設けられ、 前記ポンプは、ピストンの往復により地下水を前記採水
    管へ送り出しかつ該採水管から採水用チューブを通して
    地上に揚水可能なポンプユニットにより構成されている
    ことを特徴とする地下水の採水装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の地下水の採水装置におい
    て、前記パッカーが水パッカーとして構成されているこ
    とを特徴とする地下水の採水装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の地下水の採水装
    置において、前記ポンプおよび前記止水弁の駆動が電動
    モータで行われることを特徴とする地下水の採水装置。
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