JPH047278Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は地下水を採取するための採水プローブ
に関する。更に詳述すると、本考案は大径の採水
井戸を掘削せずにボーリング孔等を利用して地下
水を採取できる採水プローブに関する。

（従来の技術） 地下水の滞留時間（年代）を調整するため、地
下水中に溶け込んでいる希ガスを分析することが
行なわれている。そして、この分析のため、所定
深度の地下水を原位置で採取し地上に引き上げる
ことが望まれる。

現在までに提案されている原位置地下水採水装
置の中で最も信頼性の高いものとしては、第４図
に示すような、採水井戸１０１そのものを多段パ
ツカー１０２とケーシング１０３を使用して二重
井戸構造とした上に採水プローブ１０４にもパツ
カー１０５を備えて所定深度の地下水だけを採取
しようとするものが挙げられる。この採水装置
は、採水井戸１０１の中に幾つものケーシングパ
ツカー１０２を利用してケーシング１０３を設置
して二重井戸構造とし、その内側にストレーナ付
採水用ケーシング（採水プローブ）１０４とこれ
を先端に取付けたケーブル１０６とを挿入し、巻
取器等によつてケーブル１０６を送り込みあるい
は巻取ることによつて、所望の深度における地下
水を採水し得るようにしたものである。ケーブル
１０６はフレキシブルホースや電線等を内部に収
納し、その先端に採水のためのケーシング１０４
を取付けており、ケーシング１０４を経て導入さ
れた地下水をフレキシブルホースを介して地上に
汲み上げるようにしている。採水用ケーシング１
０４は外側のケーシング１０２との間に採水器パ
ツカー１０５を設け、ストレーナを通つて流入す
る所定深度の地下水のみを採水するように設けら
れている。ケーシング１０２はスライド式の開閉
弁１０７を有し、任意の位置の地下水をケーシン
グ１０２内に流入させ得るように設けられてい
る。

また、第５図に示すように、パツカーを用いな
ない採水器もある。この採水器はケーシング２０
１内にフロート型の逆止弁２０２を内蔵したもの
で、ケーシング２０１の下端に入水口２０３を、
上半分の周面にストレーナ付排水口２０４を設
け、フロート型逆止弁２０２を押し上げてケーシ
ング２０１内に流入した地下水がケーシング上半
分の排水口２０４から抜け出る構造とされてい
る。この採水器は、採水後ケーシング全体を引き
上げる際に、逆止弁２０２及びその上端のピスト
ン弁２０５に加わる水圧によつて逆止弁２０２を
閉じ、ケーシング２０１内に地下水を閉じ込めて
採取する。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、第４図の採水器の場合、設備が
極めて大掛りであると共に井戸そのものも大口径
（例えばφ200mm）となり、既存のボーリング孔等
を利用して採水管することができないため、専用
の採水井戸を掘らなければならず、非常に経費の
かかるものとなる。しかも、この採水器ではパツ
カー１０２，１０５を膨らませるのに高圧のガス
圧力を用いるため、このガスがパツカー材を透過
して地下水に溶け込みガス汚染（Gas
Contamination）を招く。このため、溶存ガス分
析用の原位置での地下水（試料水）の採取には不
向きである。また、非加圧状態で地下水を採取す
るため、地上において採取地下水の水圧変動が起
こり、溶存ガスの気化散逸を防ぐことができな
い。

また、第５図の採水器の場合、パツカーを使用
しないため設備が簡単でガス汚染の虞もないが、
単にケーシングに収容するだけなので採取の際に
水圧の変動があり、地下水中の溶存ガスが気化し
散逸することを防ぐことができない。しかも、採
水器を降下させて行く際にスロート型逆止弁を水
の抵抗によつて押し上げながら地下水をケーシン
グ内に流入させるようにしているので、所定深度
の地下水を採取するためにはある程度の速度で降
下させなければならず、地下水構造の乱れを大き
くする虞がある。

本考案は、採取しようとする深度の地下水の水
質を乱さず、また水圧変動に伴う溶存ガスの気化
散逸を防いで地下水を採取できる採水プローブを
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本考案の地下水採
水プローブは、入水口とこれよりも上方に位置す
る排水口とを軸方向に離して設け内部を地下水が
貫流する流路を設けた筒状ケーシングと、このケ
ーシング内の前記流路の一部を構成する採水管
と、該採水管の両端開口を閉塞し該採水管内の地
下水を密封する止水弁と、この止水弁の開閉動を
地上からの指示に基づいて液圧で駆動する液圧駆
動機構と、前記採水管と排水口との間の前記流路
を加熱するヒータとから構成するようにしてい
る。

（作用） したがつて、採水プローブを採水孔内の採水深
度まで緩やかに降下させる場合、地下水は筒状ケ
ーシング内の流路を自由に貫流し、地下水構造の
乱れを小さく抑える。また、採水深度において、
加熱用ヒータによつて採水管の上方のケーシング
内流路を部分的に加熱させると、採水管の上端側
と下端側とでの水の密度が変わつて上昇流が起こ
り、採水プローブより下の採取したい深度の地下
水と入れ換えられる。そこで、採水管の両端の逆
止弁を作動させて採水管内の地下水を採水深度に
おける水圧のまま閉じ込め、取出し可能となる。

（実施例） 以下、本考案の構成を図面に示す実施例に基づ
いて詳細に説明する。

第１図Ａ，Ｂに本考案の採水プローブの構造の
概略を示す。この採水プローブ１は、内部を地下
水が貫流し得る流路９を形成した筒状ケーシング
２と、このケーシングの入水口７と排水口８に連
通する採水管３と、採水管の両端開口を開閉する
止水弁４と、この止水弁４の開閉動を地上からの
指示に基づいて液圧で駆動する液圧駆動機構５
と、採水管３と排水口８との間の流路９に設置さ
れる加熱用ヒータ６とから構成されている。

筒状ケーシング２は、軸方向に入水口７と排水
口８とを離して設け、内部を地下水が貫流し得る
構造とされている。例えば、入水口７はケーシン
グ２の先端に開口されており、排水口８は反対端
側寄りの周面に開口され、それらの間に内部流路
９が形成されている。内部流路９の一部は採水管
３によつて構成されており、その両端近傍の内部
流路は、止水弁４とその駆動機構５とを収め得る
広さに拡大されている。

入水口７部分の構造は、例えば第３図Ａに示す
ように、流路９及び弁座１５を形成する筒体１６
の中程を偏心させて細く絞り、ケーシング２との
間に空間を形成してその空間に油圧シリンダ１２
及び配管１１を収めて固定具１８でケーシング２
に直接固定させる一方、弁子１４部分だけを筒体
１６内の流路９に突出させるようにしている。ま
た、第３図Ｃに示すように、筒体１６内に油圧シ
リンダ１２と弁子１４及び配管１１を収め、固定
具１８で当該筒体１６にこれらを固定するように
しても良い。この場合、弁子１４、油圧シリンダ
１２及び配管１１が筒体１６内の流路９の中央に
配置可能であるため、地下水の流れがほぼストレ
ートとなり地下水構造を乱す虞が少ない。

ケーシング２の上部には止水弁４の駆動機構５
の駆動源たる加圧ポンプ１０が設けられている。
この加圧ポンプ１０は、高圧ガスパイプ２１を通
じてボーリング孔２２外から供給される高圧ガス
によつて作動し、止水弁４及び配管１１を含む密
閉型（クローズド）液圧回路の作動液体例えば油
を加圧するものである。例えば、第３図Ｂに具体
的に示すように、加圧ポンプ１０は、ピストン２
３によつて仕切られた一方の室に高圧ガス、他方
の室に駆動機構の作動液体を導入し、高圧ガスの
圧力によつてピストン２３を作動して作動液体を
加圧するように設けられている。ピストン２３
は、高圧ガスの圧力が解除されたとき、リターン
コイルスプリング２５によつて元の位置に戻る。
駆動機構５は加圧ポンプ１０に高圧ガスを供給す
ることによつてその圧力を回路内の作動油に加
え、採水管３の開口端部を閉じるように止水弁４
を作動させる。

止水弁４は、図示していないが弁子１４を元の
位置に戻すためのリターンコイルばねを内蔵した
油圧シリンダ１２と、この油圧シリンダ１２のピ
ストンロツド１３に取付けられた円錐形の弁子１
４と、採水管３の開口端に形成される弁座１５と
から成る。採水管３の両端の止水弁４の油圧シリ
ンダ１２と加圧ポンプ１０とは配管１１によつて
連結され、作動油が外に洩れないような密閉型油
圧回路を構成している。尚、止水弁４は流路９の
中央に設置され、流路９を塞がないようにステー
やその他の固定具１８等を使つてケーシング２あ
るいは筒体１６の一部に固定されている。

採水管３としては例えば焼なまし銅製チユーブ
の採用が好ましい。この採水管３は少なくとも採
水深度における水圧に耐えかつ漏水を起こさない
程度の機械的強度を有すと共に止水弁４との間に
密閉構造をとり得るように設けられている。例え
ば、採水管３と流路９の一部を構成する筒体１６
とはユニオン１９及び継手管２０を介して接続さ
れている。そして、弁座１５はケーシング２に固
定される筒体１６の一方の開口端に形成されてい
る。

前記採水管３と排水口８との間の流路９には加
熱用ヒータ６が設置されている。例えば第２図に
示すように流路９を構成するケーシング２の内壁
面にヒータ６を埋設したり、第３図Ｂに示すよう
に流路９をチユーブで形成してその周囲にヒータ
６を巻回するようにしている。このヒータ６は、
好ましくは上流に向かうに従つて発熱量が大きく
なるように、例えばヒータ６の設置間隔を上に向
かうほど密にしたり、発熱量の大きなヒータに変
えたりしている。これによつて、流路９内の地下
水に効率的に上昇流を生じさせるようにしてい
る。また、このヒータ６に変えてあるいは併用し
て他の上昇流付与機構を備えることもある。例え
ば、排水ポンプ、スクリユープロペラ、エゼクタ
を利用した排水機構等を併用ないし代用すること
も可能である。尚、採水プローブ１は高圧ガスパ
イプ２１によつて支持されている。

以上のように構成しているので、本考案の採水
プローブ１は次のようにして所望深度の地下水を
水質を乱すことなく、溶存ガスの気化散逸を防い
で採取することができる。

第１図Ａに示すように採水管３の両端を開放し
た状態で、採水プローブ１を所望深度まで高圧ガ
スパイプ２１を使つて吊り下げつつボーリング孔
２２内に緩やかに降下させる。このとき、地下水
は採水プローブ１内の流路９を自由に貫流するた
め地下水構造を乱すことがない。即ち、入水口７
から流入し、流路９及び採水管３を経て排水口８
から流出する。所定の深度に到達した後、採水管
３の出口近傍のヒータ６によりプローブ１内の流
路９の一部を加熱させることにより採水管３の上
下の水の密度を変え、その差に起因する流れを生
じさせて採水管３内の水を採水プローブ１の下の
所定深度の地下水と交換させる。例えば、10℃前
後の地下水を60℃程度に加熱すると、水の密度ρ
は0.9997→0.9832（ｇ／cm³）と変化し軽くなる。
このため採水管３内を上昇し排水口８から流出す
る上昇流が地下水に生じ、採水管下端より原位置
の地下水が採水管３内を貫流する。この水交換は
約10分程度で完了する。そこで、完了した段階で
地上より高圧ガスを送り、加圧ポンプ１０を駆動
させて液圧を以つて止水弁４を駆動させ、採水管
３の両端を密閉させる［第１図Ｂ参照］。弁４の
開閉は電気信号によつて地上で確認する。弁４が
閉じたことを確認した後、採水管３を止水弁４で
閉じたまま高圧ガスパイプ２１を巻き取つて採水
プローブ１を引き上げ、地下水を回収する。

（考案の効果） 以上の説明より明らかなように、本考案の採水
プローブは、地下水が貫流する採水管の両端開口
を液圧駆動の止水弁で閉じることによつて、採水
深度水圧を上回る圧力で加圧した状態のまま地下
水を地上に引き上げるようにしているので、水圧
変動による溶存ガスの気化散逸を防ぐことができ
ると共に作動流体による水質のガス汚染もない。
しかも、このプローブは、採水深度までの降下の
際に地下水が内部流路を自由に貫流させかつ採水
管の上方における加熱ヒータによる流路の加熱に
より生じる地下水の密度差に起因する上昇流によ
つて採水管内の水を交換するようにしているの
で、地下水構造の乱れを小さくして採水できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは本考案の採水プローブの一実施
例の概略構造図で、Ａは止水弁作動前の状態を、
Ｂは止水弁作動後の状態を夫々示す。第２図は第
１図の部拡大図である。第３図Ａは採水管と止
水弁部分の具体的構成の一実施例を示す中央縦断
面図、第３図Ｂは液体駆動源たる加圧ポンプと他
のヒータ装着例の具体的構成の一例を示す中央縦
断面図、第３図Ｃは入水口部分の他の実施例を示
す中央縦断面図である。第４図は従来のパツカー
方式の採水設備を示す説明図、第５図は従来パツ
カー無しの採水器を示す説明図である。 １……採水プローブ、２……筒状シリンダ、３
……採水管、４……止水弁、５……液圧駆動機
構、６……加熱用ヒータ、７……入水口、８……
排水口、９……流路、１０……加圧ポンプ、１１
……配管、１２……液圧シリンダ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入水口とこれよりも上方に位置する排水口とを
   軸方向に離して設け内部を地下水が貫流する流路
   を設けた筒状ケーシングと、このケーシング内の
   前記流路の一部を構成する採水管と、該採水管の
   両端開口を閉塞し該採水管内の地下水を密封する
   止水弁と、この止水弁の開閉動を地上からの指示
   に基づいて液圧で駆動する液圧駆動機構と、前記
   採水管と排水口との間の前記流路を加熱するヒー
   タとから成ることを特徴とする地下水採水プロー
   ブ。