(57)【要約】【課題】試錐孔内の所望する深度と区間に存在する流体を容易に採取することができ、採取に所要される時間と労力を画期的に節減させる流体採取装置を開示する。【解決手段】本発明に係る流体採取装置は、試錐孔に挿入されて試錐孔内の流体を採取する装置であり、試錐孔の内面に選択的に密着する第１パッカーおよび第２パッカーと、このそれぞれに膨張流体を供給する第１供給管および第２供給管と、第１パッカーと第２パッカーとの間の採取空間に存在する流体を外部に案内する案内管とを備え、第２供給管が第２パッカーと共に試錐孔の長手方向に沿って移動するように構成され、第１供給管と連通しない別の流路を形成する。【選択図】図３
2010126978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試錐孔に挿入されて前記試錐孔内の流体を採取するための流体採取装置であって、
前記試錐孔の内面に選択的に密着する第１パッカーと、
前記第１パッカーの内部と連通して前記第１パッカー内部に膨張流体を供給する第１供給管と、
前記第１パッカーと離隔した状態で備えられ、前記試錐孔の内面に選択的に密着する第２パッカーと、
前記第２パッカーの内部と連通した形態で結合されて前記第２パッカー内部に膨張流体を供給し、前記第２パッカーと共に前記試錐孔の長手方向に沿って移動する第２供給管と、
前記第１パッカーと前記第２パッカーとの間の採取空間と連通し、前記試錐孔の外側に延長形成されて前記採取空間に存在する流体を外部に案内する案内管と、
を備えて構成されることを特徴とする流体採取装置。
【請求項２】
前記第１パッカーは、前記第２パッカーの上部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の流体採取装置。
【請求項３】
前記第２供給管は前記第１パッカーを貫通し、前記第１供給管と連通しない別の流路を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の流体採取装置。
【請求項４】
前記第２供給管は、前記案内管の内側に備えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体採取装置。
【請求項５】
前記第１パッカー上には、前記試錐孔の長手方向に沿って形成されて前記案内管と連結し、内側に前記第２供給管を収容する空間を提供するパッカー連結管が備えられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体採取装置。
【請求項６】
前記パッカー連結管と前記案内管との間には、シーリングされた状態で前記パッカー連結管と前記案内管とを相互結合させるシーリング結合部が備えられることを特徴とする請求項５に記載の流体採取装置。
【請求項７】
前記第２パッカーと結合し、前記第１パッカーを貫通して前記第２パッカーと共に前記試錐孔の長手方向に沿って移動する支持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体採取装置。
【請求項８】
前記支持部材は、
ワイヤ形態であることを特徴とする請求項７に記載の流体採取装置。
【請求項９】
前記支持部材は、
前記案内管の内側に備えられることを特徴とする請求項７又は８に記載の流体採取装置。
【請求項１０】
前記支持部材は、
前記案内管の外側に備えられ、前記第１パッカーを貫通することを特徴とする請求項７又は８に記載の流体採取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体採取装置に関し、より詳細には、試錐孔内の所望する深度と区間に存在する流体を容易に採取することができ、採取に所要される時間と労力を画期的に節減させる流体採取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、試錐孔内の結晶質岩盤で関心となる媒質の水理特性を調査するための現場水理試験および地化学分析を実行しており、このような試験および分析のための地下水試料を採取するために地下水採取装置が用いられている。
【０００３】
図１および図２を参照しながら、従来の一般的な地下水採取装置の構成について説明すれば次のとおりとなる。ここで、図１は、従来の地下水採取装置でパッカーが膨脹する前の状態を示す図である。また、図２は、従来の地下水採取装置でパッカーが膨張流体によって膨張して試錐孔内面に密着した状態を示す構成図である。
【０００４】
従来の地下水Ｗ採取装置は、上部と下部に備えられた上部パッカー１０および下部パッカー３０と、パッカーに膨張流体を供給して流圧を加える供給管２０、４０と、パッカー１０、３０を連結する連結管６０と、パッカー１０、３０の間の採取空間に存在する地下水Ｗを試錐孔Ｈ外部に案内する案内管５０とで構成される。
【０００５】
ここで、１対のパッカーは、図２に示すように、供給管２０、４０を介して流体が供給され、外側に膨脹しながら試錐孔Ｈの内面に密着し、試錐孔Ｈ内でパッカー１０、３０間の関心領域を水理的に隔離させるようになる。
【０００６】
また、供給管２０、４０は、上部パッカー１０に膨張流体を供給する上部供給管２０と、上部供給管２０と連通して下部パッカー３０に膨張流体を供給する下部供給管４０とで構成される。
【０００７】
したがって、上部供給管２０を介して上部パッカー１０に膨張流体を供給するようになれば、これと連通した下部供給管４０内にも膨張流体が流動して下部パッカー３０に膨張流体が供給される。すなわち、上部供給管２０に膨張流体を供給することによって上部パッカー１０と下部パッカー３０を同時に膨張させ、試錐孔Ｈ内面に密着させるようにする。
【０００８】
一方、連結管６０には、パッカー１０、３０によって隔離した採取空間に存在する地下水Ｗを流入するための流入ホール６２が形成されている。また、パッカー１０、３０間を連結する連結管６０は、複数のセグメントが組立式で相互結合され、パッカー１０、３０間の間隔を維持する。したがって、パッカー１０、３０間を連結する連結管６０のセグメント数を調節することで、試錐孔Ｈ内の所望する深度区間内の地下水Ｗを採取することができる。
【０００９】
しかしながら、上述した従来の地下水採取装置は、深度区間を調節するためにパッカー間の間隔を変化させるためには、試錐孔内に挿入装着された地下水採取装置を地上に引き上げた後にセグメント数を調節して連結管の長さを調節し、その後再び試錐孔に挿入しなければならない。
【００１０】
したがって、地下水の採取深度区間を調節するためには多くの時間と労力が費やされるという問題点があった。
【００１１】
また、パッカーは共に膨張して共に収縮するため、一定区間内における地下水採取のみが可能であり、特定水位以上の地下水または特定推移以下の地下水を採取するという単一パッカーの役割を兼ねることができないという問題点があった。
【００１２】
さらに、連結管が複数のセグメントの結合によってなされ、連結管の長さはセグメントの数によって段階的に調節が可能であるため、パッカー間の間隔を多様に変化させることに限界があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するために案出されたものであって、試錐孔内の採取深度および区間を容易に変更することができる流体採取装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、試錐孔内の採取深度区間を地上で容易に調節することができ、採取に所要される時間と労力を画期的に節減させる流体採取装置を提供することを他の目的とする。
【００１５】
また、本発明は、試錐孔内の地下水を一方向にのみ水理的に分離することができ、単一パッカーとしての役割も実行することができる流体採取装置を提供することをさらに他の目的とする。
【００１６】
さらに、本発明は、採取深度区間を連続的に調節することができ、必要に応じて採取深度区間を多様に変化させることができる流体採取装置を提供することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した目的を達成して従来技術の問題点を解決するために、本発明は、試錐孔に挿入されて前記試錐孔内の流体を採取するための流体採取装置であって、前記試錐孔の内面に選択的に密着する第１パッカー（ｐａｃｋｅｒ）と、前記第１パッカーの内部と連通して前記第１パッカー内部に膨張流体を供給する第１供給管と、前記第１パッカーと離隔した状態で備えられ、前記試錐孔の内面に選択的に密着する第２パッカー（ｐａｃｋｅｒ）と、前記第２パッカーの内部と連通した形態で結合されて前記第２パッカー内部に膨張流体を供給し、前記第２パッカーと共に前記試錐孔の長手方向に沿って移動する第２供給管と、前記第１パッカーと前記第２パッカーとの間の採取空間と連通し、前記試錐孔の外側に延長形成されて前記採取空間に存在する流体を外部に案内する案内管とを備えて構成される。ここで、前記第１パッカーは、前記第２パッカーの上部に配置することができる。
【００１８】
一方、前記第２供給管は前記第１パッカーを貫通し、前記第１供給管と連通しない別の流路を形成することが好ましい。
【００１９】
また、前記第２供給管は、前記案内管の内側に備えることができる。また、前記第１パッカー上には、前記試錐孔の長手方向に沿って形成されて前記案内管と連結し、内側に前記第２供給管を収容する空間を提供するパッカー連結管を備えることができる。
【００２０】
ここで、前記パッカー連結管と前記案内管との間には、シーリングされた状態で前記パッカー連結管と前記案内管とを相互結合させるシーリング結合部を備えることが好ましい。
【００２１】
これと共に、前記第２パッカーと結合され、前記第１パッカーを貫通して前記第２パッカーと共に前記試錐孔の長手方向に沿って移動する支持部材を備えることが好ましい。ここで、前記支持部材は、ワイヤ形態となり得る。
【００２２】
また、前記支持部材は、前記案内管の内側に備えられたり前記案内管の外側に備えられたりし、前記第１パッカーを貫通するように構成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
上述した構成を有する本発明に係る流体採取装置には、次のような効果がある。
【００２４】
第１に、採取装置を試錐孔内に挿入した状態でパッカー間の間隔を調節することができ、採取深度区間の調節に所要される時間と労力を顕著に減らすことができるという利点がある。
【００２５】
すなわち、第２供給管を上下方向に移動させることで、これと連結した第２パッカーの位置を自由に決めることができ、地上で容易にパッカー間の間隔を調節できるようになる。
【００２６】
したがって、試錐孔内の所望する深度と区間で水理試験を実行することができ、地下水採取が可能となる。
【００２７】
特に、第２パッカーの上下移動のための支持部材を備えることで、簡単な方式によってパッカーの間隔調節が可能となる。
【００２８】
第２に、第１パッカーと第２パッカーに膨張流体を供給する供給管を互いに連通しない独立した流路で形成して第１パッカーと第２パッカーの膨張程度を独立的に調節することで、試錐孔内の地下水を一方向にのみ水理的に分離することができ、単一パッカーとしての役割も果たすことができるという利点がある。
【００２９】
これにより、試錐孔内で一定水位以上または一定水位以下の地下水を選択的に採取することができ、より多様な形態の水理試験が可能となる。
【００３０】
第３に、従来のように複数のセグメントによってパッカー間の間隔を調節するのではなく、第２供給管の移動によってパッカー間の間隔を連続的に調節することができるため、必要に応じて採取深度区間を多様に変化させることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の目的が具体的に実現される本発明の好ましい実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。本実施形態の説明において、同じ構成に対しては同じ名称および同じ符号が用いられ、これに係る付加的な説明は省略する。
【００３２】
図３および図４を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る流体採取装置の構成について説明すれば次のとおりである。ここで、図３は、本実施形態に係る地下水採取装置でパッカーが膨脹する前の状態を示す構成図である。また、図４は、本実施形態に係る地下水採取装置でパッカーが膨張流体によって膨張して試錐孔内面に密着した状態を示す構成図である。
【００３３】
本実施形態に係る流体採取装置は、試錐孔Ｈに挿入されて試錐孔Ｈ内に存在する流体を採取するための装置であり、大きく第１パッカー１１０と、第１供給管１２０と、第２パッカー１３０と、第２供給管１４０と、案内管１５０とを備えて構成される。
【００３４】
ここで、本実施形態に係る採取装置の対象は多様な流体であり得る。以下では、採取対象となる流体の一例として、試錐孔Ｈ内に存在する地下水Ｗを例示して説明する。
【００３５】
第１パッカー１１０は、膨張流体が供給されて体積が大きくなりながら、試錐孔Ｈの内面に選択的に密着する構成要素である。
【００３６】
また、第１供給管１２０は、第１パッカー１１０に膨張流体を供給する。これにより、第１パッカー１１０が膨脹する。
【００３７】
第２パッカー１３０は、第１パッカー１１０と所定間隔だけ離隔した状態で備えられ、上述した第１パッカー１１０と類似して膨張流体が供給されて体積が大きくなりながら、試錐孔Ｈの内面に選択的に密着する。また、第２パッカー１３０は、第２供給管１４０によって膨張流体が供給される。
【００３８】
一方、本実施形態では、第１パッカー１１０が第２パッカー１３０の上部になる形態で構成される。
【００３９】
ここで、上述した第１供給管１２０と第２供給管１４０は、従来とは異なり、それぞれが連通せずに別の流路を形成する。このように、第１供給管１２０と第２供給管１４０とが互いに独立した流路を形成することで、第１パッカー１１０と第２パッカー１３０の膨張程度を独立的に調節できるようになる。
【００４０】
案内管１５０は、第１パッカー１１０と第２パッカー１３０の膨張によって水理的に分離した採取空間と連通し、試錐孔Ｈの外側に延長形成されて採取空間に存在する流体を外部に案内する。
【００４１】
本実施形態では、具体的に、第１パッカー１１０上において、試錐孔Ｈの長手方向に沿って形成されて案内管１５０と連結したパッカー連結管１１２が備えられる。このようなパッカー連結管１１２は、案内管１５０と結合する形態で構成される。
【００４２】
したがって、採取空間に存在する地下水Ｗは、パッカー連結管１１２の下部に形成されたホールによってパッカー連結管１１２の内側に流入し、流入された地下水Ｗは、パッカー連結管１１２を経由して案内管１５０側に流動するようになる。
【００４３】
本実施形態では、パッカー連結管１１２と案内管１５０との間には、パッカー連結管１１２と案内管１５０をシーリングした状態で相互結合させるシーリング結合部１１４が備えられ、漏水することなく採取空間内の地下水Ｗがパッカー連結管１１２と案内管１５０に沿って外部に流動するようにする。
【００４４】
また、本実施形態では、図３および図４に示すように、第２供給管１４０が上述した案内管１５０の内側に備えられる。
【００４５】
一方、本発明に係る地下水採取装置は、第２パッカー１３０と結合して第１パッカー１１０を貫通し、第２パッカー１３０と共に試錐孔Ｈの長手方向に沿って移動する支持部材１７０を備えることが好ましい。
【００４６】
支持部材１７０の形態には制限がないが、第２パッカー１３０を引き上げるために適切な引き上げ強度を有するものが好ましく、例えば一定強度を有するワイヤ形態を適用することができる。
【００４７】
もちろん、第２供給管１４０が第２パッカー１３０の上昇による抵抗力に堪えることができる程度の十分な強度を有しているのであれば、別の支持部材１７０は不必要である。しかしながら、第２供給管１４０は最小限の強度を有するようにして、支持部材１７０がこれを補助して第２パッカー１３０の上昇による抵抗力を支持するようにすることで、本採取装置において第２供給管１４０の強度をあえて増加させなくても良いという長所がある。
【００４８】
一方、図に示してはいないが、採取空間の流体を外部にポンピングするために強制吸入力を発生させるポンプを備えることができる。
【００４９】
図５ａおよび図５ｂを参照しながら、上述した構成を有する流体採取装置の作動過程について説明すれば次のとおりとなる。
【００５０】
上述したように、第１供給管１２０と第２供給管１４０は、それぞれが互いに独立した流路を形成し、第１パッカー１１０と第２パッカー１３０に膨張流体を供給する。
【００５１】
したがって、採取装置を試錐孔Ｈ内に挿入した状態で第１パッカー１１０と第２パッカー１３０との間の間隔を調節するためには、図５ａに示すように、第１パッカー１１０が試錐孔Ｈの内面に密着した状態で第２パッカー１３０を移動させる。
【００５２】
このとき、第２パッカー１３０の移動は、第２パッカー１３０に連結して地上に延長された支持部材１７０および第２供給管１４０を上部に引き上げることによってなされる。
【００５３】
これとは反対に、第２パッカー１３０を下部に移動させるときには、反対に支持部材１７０と第２供給管１４０の張力を解除し、第２パッカー１３０が自重によって下がるようにする。
【００５４】
また、第２パッカー１３０の円滑な移動のために、第２パッカー１３０内の膨張流体を第２供給管１４０を介して排出させた後に第２パッカー１３０を移動させる。
【００５５】
このように、第２パッカー１３０を所望する位置に移動させた後には、図５ｂに示すように、第２供給管１４０を介して第２パッカー１３０内に膨張流体を供給し、第２パッカー１３０が試錐孔Ｈの内面に密着されるようにする。
【００５６】
このように、本実施形態に係る流体採取装置は、パッカー間の間隔を調節するために採取装置を地上に引き上げて作業する従来の方式とは異なり、試錐孔Ｈ内に採取装置が挿入された状態で地上から支持部材１７０と第２供給管１４０とを移動させることによって、第２パッカー１３０の位置を自由に決めることができるようになる。
【００５７】
また、第２パッカー１３０の膨張を第１パッカー１１０と独立的に制御することにより、試錐孔Ｈ内の地下水（Ｗ）を一方向にのみ水理的に分離することができ、単一パッカーとしての役割も果たすことができる。
【００５８】
図６を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る流体採取装置の構成について説明すれば次のとおりである。
【００５９】
本実施形態に係る流体採取装置は、上述した第１実施形態と類似して第１パッカー２１０と、第１供給管１２０と、第２パッカー１３０と、第２供給管２４０と、案内管１５０とを備えて構成される。また、第１供給管１２０と第２供給管２４０とが互いに連通せずに別の流路を形成することで、第１パッカー２１０と第２パッカー１３０の膨張を独立的に制御することができる。
【００６０】
ただし、本実施形態は、上述した第１実施形態とは異なり、第２供給管２４０が案内管１５０内には備えられずに案内管１５０の外側に別途備えられ、第２パッカー１３０の内部と連通結合して第１パッカー２１０を貫通して地上に延長される。
【００６１】
このとき、第２供給管２４０は、第１パッカー２１０の膨張流体が外部に流出しないように第１パッカー２１０と連通せず、第１パッカー２１０との関係において相対的な運動が可能なように構成される。
【００６２】
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の流体採取装置を示す構成図である。
【図２】図１の流体採取装置でパッカーが膨脹して試錐孔内面に密着した形態を示す構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る流体採取装置を示す構成図である。
【図４】図３の流体採取装置でパッカーが膨脹して試錐孔内面に密着した形態を示す構成図である。
【図５ａ】パッカーを移動させて流体の採取区間を調節する過程を順次に示す第１の構成図である。
【図５ｂ】パッカーを移動させて流体の採取区間を調節する過程を順次に示す第２の構成図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る流体採取装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１０：第１パッカー
１１２：パッカー連結管
１１４：シーリング結合部
１２０：第１供給管
１３０：第２パッカー
１４０：第２供給管
１５０：案内管
１７０：支持部材
Ｈ：試錐孔
Ｗ：地下水
【図１】
2010126978.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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