JP5303799B2 - 油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置 - Google Patents
油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は油圧用カプラーを利用して地下水試錐孔内の多重深度で深度別の地下水試料を容易に同時に採水することができるようにした地下水試料採水装置及び方法に関する。
一般的に地下水試料採取は、揚水機を動員し、サンプラーを地下水孔内に下ろし、地下水を孔内から直接採取する方法に区分することができる。揚水機を利用して地下水を採取する場合は、揚水率によって大量揚水後の試料採取方法（ｖｏｌｕｍｅ ｐｕｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ）と低速揚水後の試料採取方法（ｌｏｗ ｆｌｏｗ ｐｕｒｇｉｎｇ ａｎｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ）に区分され、前者の場合、揚水された多量の地下水処理と、大容量揚水による孔内地下水の撹乱、試料採取時における空気との接触、そして揮発性成分の損失などの問題点が指摘されている。低速揚水後の試料採取方法は、揚水による孔内地下水の撹乱と揚水後に処理すべき地下水量を最小化することはできたが、空気接触による水質変化と揮発性成分の損失などの問題点は依然として残る。特に、揚水機を利用して孔内の様々な深度の地下水試料を同時に採取するには多くの制約が伴い、地下水孔内の垂直的な水質分布の特性を把握するには相応しくない。
サンプラーを利用して地下水孔内で地下水試料を直接採取する場合、数多くの様々なサンプラーが常用化されており、個別サンプラーの特性を具体的に記述することは困難である。このうちＳｎａｐ ｓａｍｐｌｅｒ（ＰｒｏＨｙｄｒｏ、ＩＮＣ．）、Ｈｙｄｒａ Ｓｌｅｅｖｅ（ＧｅｏＩｎｓｉｇｈｔ）、Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｂａｇ、そして空気圧シリンダーを利用した地下水採水器（韓国特許第１０−０５５７４８１号）などは地下水孔内にサンプラーを多数展開して深度別の地下水試料採取を可能とし、揚水機を利用した地下水試料採取方法では困難な地下水の水質の垂直的な分布を把握するのに相応しいと評価されている。しかし、Ｓｎａｐ ｓａｍｐｌｅｒと Ｈｙｄｒａ Ｓｌｅｅｖｅの場合、孔内で展開することができるサンプラーの数と孔内の設置深度に制限があるとされ、空気圧シリンダーを利用した採水器の場合、展開することができるサンプラーの個数には制約されないが、試料瓶を真空化させる煩雑さがあり、真空試料瓶の材質によって孔内設置の深度に制約が伴う。Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｂａｇの場合、揮発性有機物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）分析用試料の採取にその使用が限られる。
これに対して、地下水孔内で展開することができるサンプラーの個数や、目的深度に制限されず、多様な分析目的に符合する地下水試料を多重深度で同時採水が可能な装置の開発が要求される。これと共に開発しようとするサンプラーは、地下水採水が行われる場所でサンプル瓶を密封して空気との接触による水質変化、揮発性有機物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）の損失防止、そして地下水試料を他の試料瓶に移さずに実験室に直接移送することができ、試料の運送過程での ２次汚染を防止する必要がある。
サンプラーを利用して地下水孔内で地下水試料を直接採取する場合、数多くの様々なサンプラーが常用化されており、個別サンプラーの特性を具体的に記述することは困難である。このうちＳｎａｐ ｓａｍｐｌｅｒ（ＰｒｏＨｙｄｒｏ、ＩＮＣ．）、Ｈｙｄｒａ Ｓｌｅｅｖｅ（ＧｅｏＩｎｓｉｇｈｔ）、Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｂａｇ、そして空気圧シリンダーを利用した地下水採水器（韓国特許第１０−０５５７４８１号）などは地下水孔内にサンプラーを多数展開して深度別の地下水試料採取を可能とし、揚水機を利用した地下水試料採取方法では困難な地下水の水質の垂直的な分布を把握するのに相応しいと評価されている。しかし、Ｓｎａｐ ｓａｍｐｌｅｒと Ｈｙｄｒａ Ｓｌｅｅｖｅの場合、孔内で展開することができるサンプラーの数と孔内の設置深度に制限があるとされ、空気圧シリンダーを利用した採水器の場合、展開することができるサンプラーの個数には制約されないが、試料瓶を真空化させる煩雑さがあり、真空試料瓶の材質によって孔内設置の深度に制約が伴う。Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｂａｇの場合、揮発性有機物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）分析用試料の採取にその使用が限られる。
これに対して、地下水孔内で展開することができるサンプラーの個数や、目的深度に制限されず、多様な分析目的に符合する地下水試料を多重深度で同時採水が可能な装置の開発が要求される。これと共に開発しようとするサンプラーは、地下水採水が行われる場所でサンプル瓶を密封して空気との接触による水質変化、揮発性有機物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）の損失防止、そして地下水試料を他の試料瓶に移さずに実験室に直接移送することができ、試料の運送過程での ２次汚染を防止する必要がある。
本発明は上記のような問題点を解決するために案出されたものであって、採水管の両端に油圧カプラーをそれぞれ設置し、昇降部材の作動を通じてカプラーを制御することで、地下水試料採水が容易になると同時に、採水管を多数連結し、一回きりの昇降部材の作動を通じて様々な目的深度の地下水試料を同時に採水することができるようにした油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置及び方法を提供することにある。
本発明は上記のような問題点を解決するための手段として、上、下端に第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）が一体型にそれぞれ連結される採水管（３０）と、上記第１プラグ（１１）が下端外部に突出するように採水管（３０）を内設する中心外管（５０）と、上記第１プラグ（１１）と着脱可能に結合される第１ソケット（１２）と、上記採水管（３０）の外部上端で第２ソケット（２１）と着脱可能に結合される第２プラグ（２２）と、上記第２プラグ（２２）に一端が連結され、採水管（３０）を上昇させる昇降部材（４０）とでなることを特徴とする。
また、上記採水管（３０）は上記採水管（３０）の上、下端に上記第２プラグ（２２）と第１ソケット（１２）をそれぞれ連結させて上記採水管（３０）の両端が開放されるようにした後、地下水試錐孔の目的深度に位置させることで、地下水試料が採水管（３０）に流入されるようにすることを特徴とする。
また、上記第１、２ソケット（１２、２１）は上記採水管（３０）が上昇する時に、外周縁に形成されたそれぞれのソケットカバー（１３）が上記中心外管（５０）の底面（α）と、中心外管の内部段差（β）にそれぞれ係止され下端に押されることで、上記第１ソケット（１２）は第１プラグ（１１）と分離し、上記第２ソケット（２１）は第２プラグ（２２）と分離し、上記採水管（３０）の両端が密閉されるようにすることを特徴とする。
また、上記第１ソケット（１２）は上記中心外管（５０）の下端に連結される下部外管（５１）に内設され、上記第１プラグ（１１）と分離する時に、上記下部外管（５１）内部に落下して紛失が防止されるようにすることを特徴とする。
また、多数の地下水試料採水器を連結手段（Ｗ）によって長手方向に連続して連結し、多重深度に位置させ、地下水試錐孔内で深度別に地下水を同時に採水することができるようにすることを特徴とする。
また、本発明は採水管（３０）の上、下端に設置された第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）に、第２プラグ（２２）と第１ソケット（１２）をそれぞれ連結して採水管（３０）の両端が開放されるようにする採水器結合段階（Ｓ１００）と、地下試錐孔内の目的深度まで多数の地下水試料採水器を展開させる段階（Ｓ２００）と、昇降部材（４０）を利用して採水管（３０）を上昇させることで、採水管（３０）の両端のカプラーソケットとプラグが分離して採水管（３０）が密閉される段階（Ｓ３００）と、上記地下水試料採水器を試錐孔外部に引き上げた後、採水器から採水管を分離させて地下水試料を確保する段階（Ｓ４００）、でなる油圧カプラーを利用した地下水試料採水方法を特徴とする。
また、上記採水管（３０）は上記採水管（３０）の上、下端に上記第２プラグ（２２）と第１ソケット（１２）をそれぞれ連結させて上記採水管（３０）の両端が開放されるようにした後、地下水試錐孔の目的深度に位置させることで、地下水試料が採水管（３０）に流入されるようにすることを特徴とする。
また、上記第１、２ソケット（１２、２１）は上記採水管（３０）が上昇する時に、外周縁に形成されたそれぞれのソケットカバー（１３）が上記中心外管（５０）の底面（α）と、中心外管の内部段差（β）にそれぞれ係止され下端に押されることで、上記第１ソケット（１２）は第１プラグ（１１）と分離し、上記第２ソケット（２１）は第２プラグ（２２）と分離し、上記採水管（３０）の両端が密閉されるようにすることを特徴とする。
また、上記第１ソケット（１２）は上記中心外管（５０）の下端に連結される下部外管（５１）に内設され、上記第１プラグ（１１）と分離する時に、上記下部外管（５１）内部に落下して紛失が防止されるようにすることを特徴とする。
また、多数の地下水試料採水器を連結手段（Ｗ）によって長手方向に連続して連結し、多重深度に位置させ、地下水試錐孔内で深度別に地下水を同時に採水することができるようにすることを特徴とする。
また、本発明は採水管（３０）の上、下端に設置された第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）に、第２プラグ（２２）と第１ソケット（１２）をそれぞれ連結して採水管（３０）の両端が開放されるようにする採水器結合段階（Ｓ１００）と、地下試錐孔内の目的深度まで多数の地下水試料採水器を展開させる段階（Ｓ２００）と、昇降部材（４０）を利用して採水管（３０）を上昇させることで、採水管（３０）の両端のカプラーソケットとプラグが分離して採水管（３０）が密閉される段階（Ｓ３００）と、上記地下水試料採水器を試錐孔外部に引き上げた後、採水器から採水管を分離させて地下水試料を確保する段階（Ｓ４００）、でなる油圧カプラーを利用した地下水試料採水方法を特徴とする。
以上で考察したように、本発明は地下水試料を保管する採水管が開放された状態で地下試錐孔の目的深度に設置されることによって、設置深度が深くなるにつれ増加する水圧によって採水管が変形または破損することを防止する効果がある。
また、本発明は多数の試料採水瓶を用意しなくても、一つの採水管と一回きりの昇降作動で多量の地下水試料を採水することができる効果がある。
また、本発明は多数の試料採水器を連結して展開した後、一回きりの昇降部材の作動で、多重深度の地下水試料を同時に採水することができる効果がある。
また、本発明は地下水試料が採取されるその地点ですぐに密封（Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｓｅａｌｅｄ）されるので、空気との接触による水質変化と揮発性有機物が損失せずに実験室への試料移送が可能であるという長所がある。
また、本発明での採水管は洗浄後の再使用が可能であり、経済的かつ環境にやさし側面がある。
また、本発明は多数の試料採水瓶を用意しなくても、一つの採水管と一回きりの昇降作動で多量の地下水試料を採水することができる効果がある。
また、本発明は多数の試料採水器を連結して展開した後、一回きりの昇降部材の作動で、多重深度の地下水試料を同時に採水することができる効果がある。
また、本発明は地下水試料が採取されるその地点ですぐに密封（Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｓｅａｌｅｄ）されるので、空気との接触による水質変化と揮発性有機物が損失せずに実験室への試料移送が可能であるという長所がある。
また、本発明での採水管は洗浄後の再使用が可能であり、経済的かつ環境にやさし側面がある。
本発明の様々な実施例を詳細に説明する前に、次の詳細な説明に記載されたり、図面に図示された構成要素の構成及び配列の詳細によりその応用が制限されるものではないことを注意されたい。本発明は他の実施例により具現されて実施することができ、多様な方法で行われる。また、装置または要素方向（例えば “前（ｆｒｏｎｔ）”、“後（ｂａｃｋ）”、“上（ｕｐ）”、“下（ｄｏｗｎ）”、“上（ｔｏｐ）”、“下（ｂｏｔｔｏｍ）”、“左（ｌｅｆｔ）”、“右（ｒｉｇｈｔ）”、“横（ｌａｔｅｒａｌ）”）などのような用語に関して、本願に使用された表現及び述語は単に本発明の説明を単純化するために使用され、関連する装置または要素が単純に特定の方向を有することを示したり意味するものではないことに注意されたい。また、“第１（ｆｉｒｓｔ）”、“第２（ｓｅｃｏｎｄ）”のような用語は説明のために本願及び添付の請求項に使用され、相対的な重要性または趣旨を示したり意味するものとして意図されない。
本発明は、上記の目的を達成するために、下記の特徴を有する。
以下、添付された図面を参照として、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。これに先立ち、本明細書及び請求の範囲に使用された用語や単語は、通常的あるいは字義的意味で限定して解釈されてはならず、発明者はその自身の発明を最も最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
したがって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点において、これらを代替することができる多様な均等物と変形例があることを理解されたい。
以下、図１ないし図８を参照して本発明の好ましい実施例による油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置及び方法を詳細に説明する。
図示したように、本発明による油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置及び方法は、採水管（３０）、第１プラグ（１１）、第１ソケット（１２）、第２ソケット（２１）、第２プラグ（２２）、昇降部材（４０）、下部外管（５１）を含む。
上記採水管（３０）は両端が開口した円形管体形状を有し、地下水を採水するために地下水試料採水器（１００）を地下水試錐孔（Ｈ）内の目的深度に位置させる時、上記採水管（３０）内部に地下水試料が流入されて保存される役割をする。
このような上記採水管（３０）の長さ及び直径は使用者の選択によって多様に製作され、上記採水管（３０）に採水される地下水試料の量を調節することができることは当然である。
また、地下水試錐孔内の多重深度に位置する採水管（３０）が腐食しないように、採水管（３０）にペイントなどの塗料を塗ったり、または多様なメッキを施したり、または腐食が防止される金属または合金材質で採水管（３０）を形成することもできる。
上記第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）は採水管（３０）の上、下端にそれぞれ一体型に連結され、上記第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）は油圧ホースなどの着脱に使用されるカプラー（Ｃｏｕｐｌｅｒ）を意味する。
上記カプラーとは、公知の技術からも分かるように、カプラーは供給バルブの役割をするプラグと、流入バルブの役割をするソケットの結合体でなる。
これを簡単に説明すると、プラグの一端には内部長手方向に挿入及び突出が可能なプラグピン（１５）が形成されており、上記ソケットの一端にも内部長手方向に挿入及び突出が可能なソケットピン（１６）が形成されている。
作動方法を考察すると、上記プラグの外周縁に形成されたソケットカバー（１３）を後端に引っ張りながらプラグをソケットに結合させると、結合時にプラグピン（１５）とソケットピン（１６）が触れ合ってそれぞれ反対方向に押されてソケットとプラグとの間の内部に連通する通路が形成され、プラグとソケットを分離するとプラグピン（１５）とソケットピン（１６）が突出して通路をふさぐようになり通路が閉鎖される。これは公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
上記中心外管（５０）は上、下端に第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）が一体型に連結された採水管（３０）が内設されるものであって、上記採水管（３０）を保護すると同時に、上記採水管（３０）が後述する昇降部材（４０）によって上昇する時に、第１プラグ（１１）と連結される第１ソケット（１２）及び第２プラグ（２２）と連結される第２ソケット（２１）の移動を制限する役割をするが、これは下記で詳細に説明する。
上記中心外管（５０）は外周縁の長手方向に多数の流入孔（５０’）が局部的に穿孔形成されて中心外管（５０）内部に地下水が流入されるようにし、両端が開口された円形管体形状を有する。
このような上記中心外管（５０）は採水管（３０）の第１プラグ（１１）が中心外管（５０）の下端外側に突出するように採水管（３０）を内設する。
すなわち、上記中心外管（５０）に内設された採水管（３０）の下端は第１プラグ（１１）だけが外部に突出した状態で採水管（３０）の下端が中心外管（５０）内部下端に支持される形態を有するようになり、上記第２ソケット（２１）が連結された採水管（３０）の上端は第２ソケット（２１）が中心外管（５０）の内部上端に支持される形態を有する。
この時、上記中心外管（５０）の上端側内周縁には採水管（３０）の第２ソケット（２１）が中心外管（５０）の上端部を通じて外部に外れないように段差（β）を突出形成し、上記第２ソケット（２１）が中心外管（５０）の内部段差（β）に上端が係止するようにする。
本発明ではかかる上記中心外管（５０）に、第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）を上、下端に形成する採水管（３０）を内設するため、上記中心外管（５０）の中段が分離及び結合が可能になるように構成した。
言い換えれば、上記採水管（３０）は中心外管（５０）内部で固定される形態を有するようになる。
上記下部外管（５１）は前述の中心外管（５０）の下端に延長結合されるものであり、中心外管（５０）の下端から外部に突出した第１プラグ（１１）に第１ソケット（１２）を対応結合した後、上記下部外管（５１）を中心外管（５０）に結合することで、上記第１プラグ（１１）と第１ソケット（１２）が下部外管（５１）内に位置する形態を有するようにする。
このような上記下部外管（５１）外周縁にも前述の中心外管（５０）のように多数の流入孔（５１’）を穿孔形成して下部外管（５１）内にも地下水が流入されるようにし、上記第１ソケット（１２）が第１プラグ（１１）と対応されて連通されると、開口された第１ソケット（１２）の他端、すなわち下部流入孔（１４）を通じて地下水が採水管（３０）の下端に流入されるようにするためのものである。
すなわち、上記第１プラグ（１１）に結合される第１ソケット（１２）は中心外管（５０）の底面に位置し、上記中心外管（５０）内部には流入しない形態になる。
以後、上記のように第１プラグ（１１）に第１ソケット（１２）が結合された状態で採水管（３０）が上昇するようになると、上記第１ソケット（１２）の外周縁に形成されたソケットカバー（１３）が中心外管（５０）の底面（α）に係止され下端に押され、これにより、上記第１ソケット（１２）は第１プラグ（１１）から分離して下部外管（５１）内に位置するようになり、上記下部外管（５１）は第１プラグ（１１）から分離する第１ソケット（１２）が紛失しないようにする役割を果たす。
また、上記下部外管（５１）の底面には連結環（６０）を形成し、本発明による地下水試料採水器を長手方向に多数連結する時に、ワイヤ（Ｗ）などで地下水試料採水器が互いに連結されるようにする。
上記昇降部材（４０）は中心外管（５０）外部上端に位置するが、上記採水管（３０）に結合されている第２ソケット（２１）と連結される第２プラグ（２２）と一体をなすものであって、上記第２プラグ（２２）の上端に一体に連結される形態を有する。
上記昇降部材（４０）の作動によって第２プラグ（２２）を上昇させると、上記第２プラグ（２２）と連結される採水管（３０）全体が上部に上昇するようになる。
さらに詳細に説明すると、上記昇降部材（４０）は第２プラグ（２２）の開口された他端に連結され、上記第２プラグ（２２）の開口された他端、すなわち上部流入孔（２３）に地下水が流入されるように、上記第２プラグ（２２）と昇降部材（４０）との間には連結管（４１）が形成されるようにし、上記連結管（４１）の外周縁には第２プラグ（２２）の他端に地下水が流入されるように多数の地下水流入孔（４２）が穿孔形成されるようにする。このような上記連結管（４１）の外部には中心外管（５０）と連結される上部外管（５２）が外設されるようにし、このような上記上部外管（５２）の外周縁にも多数の流入孔（５２’）を形成し、地下水試錐孔の目的深度に採水管（３０）が位置されている場合、試錐孔内の地下水が上部外管（５２）の流入孔（５２’）を通じて連結管（４１）の地下水流入孔（４２）に流動した後、地下水流入孔（４２）に流入された地下水が第２プラグ（２２）の上部流入孔（２３）を通じて第２プラグ（２２）と連結される第２ソケット（２１）を通過して採水管（３０）内部に流入されるようにする。
また、上記の昇降部材（４０）の外周縁には上記上部外管（５２）と連結される最上部外管（５３）が外設されるようにして上記昇降部材（４０）を保護するようにし、このような上記最上部外管（５３）の外周縁にも多数の流入孔（５３’）を形成し、地下水が最上部外管（５３）内に流入されるようにし、このような上記最上部外管（５３）の外側上端には連結環（６０）を形成し、本発明の地下水試料採水器を相互間連続して多数連結する時に使用されるようにする。
このような上記昇降部材（４０）としては油圧シリンダーが使用される油圧式、空圧シリンダーが使用される空圧式、電動シリンダーが使用される電気式などが使用され、これは上記採水管（３０）を上昇させようとする用途であれば使用者によって多様に変更適用が可能であることは当然である。
上記昇降部材（４０）は地上（Ｇ）と連結ライン（例えば、： ホース、Ｌ）によって連結されなければならず、上記地上にはコンプレッサー（または窒素ガス筒、Ｐ）などが具備され、空気圧を使用する場合、上記昇降部材（４０）の内部に空気または窒素ガスを注入し、上記昇降部材（４０）をなすシリンダー（４３）内部にピストン（４４）が上昇するようにすることは当然である。
以下では、上記のような構成及び構造を有する本発明の好ましい実施例の作用及び原理を説明する。
１． 採水管（３０）の上、下端に設置された第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）に、第２プラグ（２２）と第１ソケット（１２）をそれぞれ連結して採水管（３０）の両端が開放されるようにする段階（Ｓ１００）： まず、上、下端に第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）が一体に連結された採水管（３０）を中心外管（５０）に内設し、このような上記中心外管（５０）の下端外部で第１プラグ（１１）に第１ソケット（１２）を対応連結させて第１プラグ（１１）と第１ソケット（１２）が連通されて採水管（３０）の下端が開放されるようにし、上記第１プラグ（１１）と第１ソケット（１２）の外側に下部外管（５１）を挟んで中心外管（５０）に連結させる。
以後、上記採水管（３０）（さらに詳細には、中心外管（５０））の外部上端で中心外管（５０）に上部外管（５２）を結合させて第２プラグ（２２）を第２ソケット（２１）に対応連結させることで、第２ソケット（２１）と第２プラグ（２２）が連通されて採水管（３０）の上端が開放されるようにする。以後、上記昇降部材（４０）の外部で最上部外管（５３）を上部外管（５２）と連結結合する。
さらに、上記昇降部材（４０）のピストン（４４）はシリンダー（４３）外部に一定の長さ突出した状態を維持させる。これは追って採水管（３０）を目的深度に位置させた後、上記ピストン（４４）をシリンダー（４３）内部に引っ張って採水管（３０）が上昇するようにするためである。
２． 地下試錐孔内の目的深度まで多数の地下水試料採水器を展開させて地下水試料を採水する段階（Ｓ２００）：多数の試料採水器を地下試錐孔に展開させると、各採水器の採水管（３０）の上、下端は開口された状態であるため、目的深度に到着するまで上記採水管（３０）の下端、すなわち第１ソケット（１２）の下部流入孔（１４）側に地下水が流入され、採水管（３０）の上部、すなわち第２プラグ（２２）の上部流入孔（２３）に抜けて地下水が継続して採水管（３０）内部の長手方向に地下水が満たされた状態で流動するようになる。
３． 採水管（３０）の両端を密閉して地下水試料を採水管内に保存する段階（Ｓ３００）：上記昇降部材（４０）のピストン（４４）を引っ張ると、上記昇降部材（４０）と連結されている連結管（４１）及び第２プラグ（２２）が上昇するようになり、これは採水管（３０）全体を上昇させる結果をもたらすようになる。
上記昇降部材（４０）を利用して採水管（３０）を上昇させることで、第１、２ソケット（１２、２１）が中心外管（５０）の底面（α）と、内部上端部に形成された段差（β）にそれぞれ係止され下端に押されながら第１、２プラグ（１１、２２）と分離し、採水管（３０）の両端が密閉されて地下水試料を採水するようになる。
上記昇降部材（４０）が作動時に第１カプラー（１０）が先に、その次に第２カプラー（２０）が順次に分離するが、その時間差は微々たるものであり、ほぼ同時に行われると言える。上記第１、２ソケット（１２、２１）の分離によって、上記採水管（３０）の両端は密閉され、目的深度内の地下水試料を採水管（３０）に保管することができるようになる。
４． 上記地下水試料採水器を試錐孔外部に引き上げて地下水試料を確保する段階（Ｓ４００）：採水管（３０）に地下水試料が採水されれば、これを地上に引き上げた後、採水器（１００）から分離させた採水管（３０）を実験室に移送すれば良い。
さらに、本発明の地下水試料採水器は単一の使用以外に、多様な連結手段を通じて多数を連続して連結して使用することができ、地下水試料採水器の上、下端（最上部外管（５３）の上端、下部外管（５１）の下端）にそれぞれ形成された連結環（６０）のような連結手段（Ｃ）を利用して、上記連結環（６０）を多様な連結線（例えば、ワイヤ、Ｗ） などで連結して多数の地下水試料採水器を同時に使用可能にする。また、多数の地下水試料採水器を使用する時に、各地下水試料採水器が異なる目的深度に位置するようにするために、上記連結線（Ｗ）の長さを調節してこれを実現することができる。（勿論、相互間の連結環（６０）を直接連結して使用することもできる。）すなわち、地下水試料採水器を多数連続して連結して地下水試錐孔に位置させるようになると、各地下水試料採水器ごとに異なる目的深度内の地下水試料を採水することができるようになる。
また、上記中心外管（５０）の上、下端にそれぞれ連結される上部外管（５２）及び下部外管（５１）、上記上部外管（５２）に結合される最上部外管（５３）など、各外管の相互間結合は外管の端部外周縁に雌ネジ山または雄ネジ山を形成し、互いがネジ締結されるように結合されるようにしたが、これは相互間を連結及び分離することができる構造であれば使用者によって多様な形態で変形が可能である。
また、本発明の地下水試料採水器はその対象が地下水に限らず、地表水またはその他流体や気体を採取することにも適用可能である。
以上のように、本発明は限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と下記に記載する特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変更が可能であるのは勿論である。
以下、添付された図面を参照として、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。これに先立ち、本明細書及び請求の範囲に使用された用語や単語は、通常的あるいは字義的意味で限定して解釈されてはならず、発明者はその自身の発明を最も最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
したがって、本明細書に記載された実施例と図面に図示された構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点において、これらを代替することができる多様な均等物と変形例があることを理解されたい。
以下、図１ないし図８を参照して本発明の好ましい実施例による油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置及び方法を詳細に説明する。
図示したように、本発明による油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置及び方法は、採水管（３０）、第１プラグ（１１）、第１ソケット（１２）、第２ソケット（２１）、第２プラグ（２２）、昇降部材（４０）、下部外管（５１）を含む。
上記採水管（３０）は両端が開口した円形管体形状を有し、地下水を採水するために地下水試料採水器（１００）を地下水試錐孔（Ｈ）内の目的深度に位置させる時、上記採水管（３０）内部に地下水試料が流入されて保存される役割をする。
このような上記採水管（３０）の長さ及び直径は使用者の選択によって多様に製作され、上記採水管（３０）に採水される地下水試料の量を調節することができることは当然である。
また、地下水試錐孔内の多重深度に位置する採水管（３０）が腐食しないように、採水管（３０）にペイントなどの塗料を塗ったり、または多様なメッキを施したり、または腐食が防止される金属または合金材質で採水管（３０）を形成することもできる。
上記第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）は採水管（３０）の上、下端にそれぞれ一体型に連結され、上記第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）は油圧ホースなどの着脱に使用されるカプラー（Ｃｏｕｐｌｅｒ）を意味する。
上記カプラーとは、公知の技術からも分かるように、カプラーは供給バルブの役割をするプラグと、流入バルブの役割をするソケットの結合体でなる。
これを簡単に説明すると、プラグの一端には内部長手方向に挿入及び突出が可能なプラグピン（１５）が形成されており、上記ソケットの一端にも内部長手方向に挿入及び突出が可能なソケットピン（１６）が形成されている。
作動方法を考察すると、上記プラグの外周縁に形成されたソケットカバー（１３）を後端に引っ張りながらプラグをソケットに結合させると、結合時にプラグピン（１５）とソケットピン（１６）が触れ合ってそれぞれ反対方向に押されてソケットとプラグとの間の内部に連通する通路が形成され、プラグとソケットを分離するとプラグピン（１５）とソケットピン（１６）が突出して通路をふさぐようになり通路が閉鎖される。これは公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
上記中心外管（５０）は上、下端に第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）が一体型に連結された採水管（３０）が内設されるものであって、上記採水管（３０）を保護すると同時に、上記採水管（３０）が後述する昇降部材（４０）によって上昇する時に、第１プラグ（１１）と連結される第１ソケット（１２）及び第２プラグ（２２）と連結される第２ソケット（２１）の移動を制限する役割をするが、これは下記で詳細に説明する。
上記中心外管（５０）は外周縁の長手方向に多数の流入孔（５０’）が局部的に穿孔形成されて中心外管（５０）内部に地下水が流入されるようにし、両端が開口された円形管体形状を有する。
このような上記中心外管（５０）は採水管（３０）の第１プラグ（１１）が中心外管（５０）の下端外側に突出するように採水管（３０）を内設する。
すなわち、上記中心外管（５０）に内設された採水管（３０）の下端は第１プラグ（１１）だけが外部に突出した状態で採水管（３０）の下端が中心外管（５０）内部下端に支持される形態を有するようになり、上記第２ソケット（２１）が連結された採水管（３０）の上端は第２ソケット（２１）が中心外管（５０）の内部上端に支持される形態を有する。
この時、上記中心外管（５０）の上端側内周縁には採水管（３０）の第２ソケット（２１）が中心外管（５０）の上端部を通じて外部に外れないように段差（β）を突出形成し、上記第２ソケット（２１）が中心外管（５０）の内部段差（β）に上端が係止するようにする。
本発明ではかかる上記中心外管（５０）に、第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）を上、下端に形成する採水管（３０）を内設するため、上記中心外管（５０）の中段が分離及び結合が可能になるように構成した。
言い換えれば、上記採水管（３０）は中心外管（５０）内部で固定される形態を有するようになる。
上記下部外管（５１）は前述の中心外管（５０）の下端に延長結合されるものであり、中心外管（５０）の下端から外部に突出した第１プラグ（１１）に第１ソケット（１２）を対応結合した後、上記下部外管（５１）を中心外管（５０）に結合することで、上記第１プラグ（１１）と第１ソケット（１２）が下部外管（５１）内に位置する形態を有するようにする。
このような上記下部外管（５１）外周縁にも前述の中心外管（５０）のように多数の流入孔（５１’）を穿孔形成して下部外管（５１）内にも地下水が流入されるようにし、上記第１ソケット（１２）が第１プラグ（１１）と対応されて連通されると、開口された第１ソケット（１２）の他端、すなわち下部流入孔（１４）を通じて地下水が採水管（３０）の下端に流入されるようにするためのものである。
すなわち、上記第１プラグ（１１）に結合される第１ソケット（１２）は中心外管（５０）の底面に位置し、上記中心外管（５０）内部には流入しない形態になる。
以後、上記のように第１プラグ（１１）に第１ソケット（１２）が結合された状態で採水管（３０）が上昇するようになると、上記第１ソケット（１２）の外周縁に形成されたソケットカバー（１３）が中心外管（５０）の底面（α）に係止され下端に押され、これにより、上記第１ソケット（１２）は第１プラグ（１１）から分離して下部外管（５１）内に位置するようになり、上記下部外管（５１）は第１プラグ（１１）から分離する第１ソケット（１２）が紛失しないようにする役割を果たす。
また、上記下部外管（５１）の底面には連結環（６０）を形成し、本発明による地下水試料採水器を長手方向に多数連結する時に、ワイヤ（Ｗ）などで地下水試料採水器が互いに連結されるようにする。
上記昇降部材（４０）は中心外管（５０）外部上端に位置するが、上記採水管（３０）に結合されている第２ソケット（２１）と連結される第２プラグ（２２）と一体をなすものであって、上記第２プラグ（２２）の上端に一体に連結される形態を有する。
上記昇降部材（４０）の作動によって第２プラグ（２２）を上昇させると、上記第２プラグ（２２）と連結される採水管（３０）全体が上部に上昇するようになる。
さらに詳細に説明すると、上記昇降部材（４０）は第２プラグ（２２）の開口された他端に連結され、上記第２プラグ（２２）の開口された他端、すなわち上部流入孔（２３）に地下水が流入されるように、上記第２プラグ（２２）と昇降部材（４０）との間には連結管（４１）が形成されるようにし、上記連結管（４１）の外周縁には第２プラグ（２２）の他端に地下水が流入されるように多数の地下水流入孔（４２）が穿孔形成されるようにする。このような上記連結管（４１）の外部には中心外管（５０）と連結される上部外管（５２）が外設されるようにし、このような上記上部外管（５２）の外周縁にも多数の流入孔（５２’）を形成し、地下水試錐孔の目的深度に採水管（３０）が位置されている場合、試錐孔内の地下水が上部外管（５２）の流入孔（５２’）を通じて連結管（４１）の地下水流入孔（４２）に流動した後、地下水流入孔（４２）に流入された地下水が第２プラグ（２２）の上部流入孔（２３）を通じて第２プラグ（２２）と連結される第２ソケット（２１）を通過して採水管（３０）内部に流入されるようにする。
また、上記の昇降部材（４０）の外周縁には上記上部外管（５２）と連結される最上部外管（５３）が外設されるようにして上記昇降部材（４０）を保護するようにし、このような上記最上部外管（５３）の外周縁にも多数の流入孔（５３’）を形成し、地下水が最上部外管（５３）内に流入されるようにし、このような上記最上部外管（５３）の外側上端には連結環（６０）を形成し、本発明の地下水試料採水器を相互間連続して多数連結する時に使用されるようにする。
このような上記昇降部材（４０）としては油圧シリンダーが使用される油圧式、空圧シリンダーが使用される空圧式、電動シリンダーが使用される電気式などが使用され、これは上記採水管（３０）を上昇させようとする用途であれば使用者によって多様に変更適用が可能であることは当然である。
上記昇降部材（４０）は地上（Ｇ）と連結ライン（例えば、： ホース、Ｌ）によって連結されなければならず、上記地上にはコンプレッサー（または窒素ガス筒、Ｐ）などが具備され、空気圧を使用する場合、上記昇降部材（４０）の内部に空気または窒素ガスを注入し、上記昇降部材（４０）をなすシリンダー（４３）内部にピストン（４４）が上昇するようにすることは当然である。
以下では、上記のような構成及び構造を有する本発明の好ましい実施例の作用及び原理を説明する。
１． 採水管（３０）の上、下端に設置された第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）に、第２プラグ（２２）と第１ソケット（１２）をそれぞれ連結して採水管（３０）の両端が開放されるようにする段階（Ｓ１００）： まず、上、下端に第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）が一体に連結された採水管（３０）を中心外管（５０）に内設し、このような上記中心外管（５０）の下端外部で第１プラグ（１１）に第１ソケット（１２）を対応連結させて第１プラグ（１１）と第１ソケット（１２）が連通されて採水管（３０）の下端が開放されるようにし、上記第１プラグ（１１）と第１ソケット（１２）の外側に下部外管（５１）を挟んで中心外管（５０）に連結させる。
以後、上記採水管（３０）（さらに詳細には、中心外管（５０））の外部上端で中心外管（５０）に上部外管（５２）を結合させて第２プラグ（２２）を第２ソケット（２１）に対応連結させることで、第２ソケット（２１）と第２プラグ（２２）が連通されて採水管（３０）の上端が開放されるようにする。以後、上記昇降部材（４０）の外部で最上部外管（５３）を上部外管（５２）と連結結合する。
さらに、上記昇降部材（４０）のピストン（４４）はシリンダー（４３）外部に一定の長さ突出した状態を維持させる。これは追って採水管（３０）を目的深度に位置させた後、上記ピストン（４４）をシリンダー（４３）内部に引っ張って採水管（３０）が上昇するようにするためである。
２． 地下試錐孔内の目的深度まで多数の地下水試料採水器を展開させて地下水試料を採水する段階（Ｓ２００）：多数の試料採水器を地下試錐孔に展開させると、各採水器の採水管（３０）の上、下端は開口された状態であるため、目的深度に到着するまで上記採水管（３０）の下端、すなわち第１ソケット（１２）の下部流入孔（１４）側に地下水が流入され、採水管（３０）の上部、すなわち第２プラグ（２２）の上部流入孔（２３）に抜けて地下水が継続して採水管（３０）内部の長手方向に地下水が満たされた状態で流動するようになる。
３． 採水管（３０）の両端を密閉して地下水試料を採水管内に保存する段階（Ｓ３００）：上記昇降部材（４０）のピストン（４４）を引っ張ると、上記昇降部材（４０）と連結されている連結管（４１）及び第２プラグ（２２）が上昇するようになり、これは採水管（３０）全体を上昇させる結果をもたらすようになる。
上記昇降部材（４０）を利用して採水管（３０）を上昇させることで、第１、２ソケット（１２、２１）が中心外管（５０）の底面（α）と、内部上端部に形成された段差（β）にそれぞれ係止され下端に押されながら第１、２プラグ（１１、２２）と分離し、採水管（３０）の両端が密閉されて地下水試料を採水するようになる。
上記昇降部材（４０）が作動時に第１カプラー（１０）が先に、その次に第２カプラー（２０）が順次に分離するが、その時間差は微々たるものであり、ほぼ同時に行われると言える。上記第１、２ソケット（１２、２１）の分離によって、上記採水管（３０）の両端は密閉され、目的深度内の地下水試料を採水管（３０）に保管することができるようになる。
４． 上記地下水試料採水器を試錐孔外部に引き上げて地下水試料を確保する段階（Ｓ４００）：採水管（３０）に地下水試料が採水されれば、これを地上に引き上げた後、採水器（１００）から分離させた採水管（３０）を実験室に移送すれば良い。
さらに、本発明の地下水試料採水器は単一の使用以外に、多様な連結手段を通じて多数を連続して連結して使用することができ、地下水試料採水器の上、下端（最上部外管（５３）の上端、下部外管（５１）の下端）にそれぞれ形成された連結環（６０）のような連結手段（Ｃ）を利用して、上記連結環（６０）を多様な連結線（例えば、ワイヤ、Ｗ） などで連結して多数の地下水試料採水器を同時に使用可能にする。また、多数の地下水試料採水器を使用する時に、各地下水試料採水器が異なる目的深度に位置するようにするために、上記連結線（Ｗ）の長さを調節してこれを実現することができる。（勿論、相互間の連結環（６０）を直接連結して使用することもできる。）すなわち、地下水試料採水器を多数連続して連結して地下水試錐孔に位置させるようになると、各地下水試料採水器ごとに異なる目的深度内の地下水試料を採水することができるようになる。
また、上記中心外管（５０）の上、下端にそれぞれ連結される上部外管（５２）及び下部外管（５１）、上記上部外管（５２）に結合される最上部外管（５３）など、各外管の相互間結合は外管の端部外周縁に雌ネジ山または雄ネジ山を形成し、互いがネジ締結されるように結合されるようにしたが、これは相互間を連結及び分離することができる構造であれば使用者によって多様な形態で変形が可能である。
また、本発明の地下水試料採水器はその対象が地下水に限らず、地表水またはその他流体や気体を採取することにも適用可能である。
以上のように、本発明は限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と下記に記載する特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変更が可能であるのは勿論である。
１０： 第１カプラー
１１： 第１プラグ
１２： 第１ソケット
１３： ソケットカバー
１４： 下部流入孔
１５： プラグピン
１６： ソケットピン
２０： 第２カプラー
２１： 第２ソケット
２２： 第２プラグ
２３： 上部流入孔
３０： 採水管
４０： 昇降部材
４１： 連結管
４２： 地下水流入孔
４３： シリンダー
４４： ピストン
５０： 中心外管
５０’、５１’、５２’、５３’： 流入孔
５１： 下部外管
５２： 上部外管
５３： 最上部外管
６０： 連結環
Ｃ： 連結手段
Ｈ： 試錐孔
Ｌ： 連結ライン
Ｐ： ポンプ
Ｗ： ワイヤ
β： 段差
１１： 第１プラグ
１２： 第１ソケット
１３： ソケットカバー
１４： 下部流入孔
１５： プラグピン
１６： ソケットピン
２０： 第２カプラー
２１： 第２ソケット
２２： 第２プラグ
２３： 上部流入孔
３０： 採水管
４０： 昇降部材
４１： 連結管
４２： 地下水流入孔
４３： シリンダー
４４： ピストン
５０： 中心外管
５０’、５１’、５２’、５３’： 流入孔
５１： 下部外管
５２： 上部外管
５３： 最上部外管
６０： 連結環
Ｃ： 連結手段
Ｈ： 試錐孔
Ｌ： 連結ライン
Ｐ： ポンプ
Ｗ： ワイヤ
β： 段差
Claims (3)
- 上、下端に第２ソケット（２１）と第１プラグ（１１）が一体型にそれぞれ連結される採水管（３０）と、
前記第１プラグ（１１）が下端外部に突出するように採水管（３０）を内設する中心外管（５０）と、
前記第１プラグ（１１）と着脱可能に結合される第１ソケット（１２）と、
前記採水管（３０）の外部上端で第２ソケット（２１）と着脱可能に結合される第２プラグ（２２）と、
前記第２プラグ（２２）に一端が連結され、採水管（３０）を上昇させる昇降部材（４０）とでなり
前記採水管（３０）は前記採水管（３０）の上、下端に前記第２プラグ（２２）と第１ソケット（１２）をそれぞれ連結させて前記採水管（３０）の両端が開放されるようにした後、地下水試錐孔の目的深度に位置させることで、地下水試料が採水管（３０）に流入されるようにし、
前記第１、２ソケット（１２、２１）は前記採水管（３０）が上昇する時に、外周縁に形成されたそれぞれのソケットカバー（１３）が前記中心外管（５０）の底面（α）と、中心外管の内部段差（β）にそれぞれ係止され下端に押されることで、前記第１ソケット（１２）は第１プラグ（１１）と分離し、前記第２ソケット（２１）は第２プラグ（２２）と分離し、前記採水管（３０）の両端が密閉されるようにすることを特徴とする油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置。 - 前記第１ソケット（１２）は
前記中心外管（５０）の下端に連結される下部外管（５１）に内設され、
前記第１プラグ（１１）と分離する時に、前記下部外管（５１）内部に落下するようにすることで、紛失が防止されるようにすることを特徴とする第１項に記載の油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置。 - 多数の地下水試料採水器を連結手段（Ｗ）によって長手方向に連続して連結させることで、地下水試錐孔内で深度別の地下水を同時に採水することができるようにすることを特徴とする第１項ないし第２項に記載の油圧カプラーを利用した地下水試料採水装置。
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