(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状の採水容器の基端部に上部バルブユニットが、先端部に下部バルブユニットがそれぞれ連結されており、前記上部バルブユニット及び下部バルブユニットの側面に、前記各バルブユニットに独立して内蔵された任意に設定可能なタイマーと駆動電源により開弁作動時間と閉弁作動時間を設定して開閉動作が制御される弁を備えた採水装置であって、前記下部バルブユニットの弁および前記上部バルブユニットの弁を閉じて密閉した採水容器を目的の水を採水する目的深度まで到達させて、前記下部バルブユニットのタイマーで予め設定した所定の開弁作動時間が経過した時点で前記下部バルブユニットの弁を開放した後、前記上部バルブユニットのタイマーで予め設定した所定の開弁作動時間が経過後に上部バルブユニットの弁を開放して前記採水容器の内部に溜まっていた空気を上部バルブユニットから比重差により押し出して目的深度の水を被圧不活性状態で採水容器内に置換して前記採水容器内に採水し、前記下部バルブユニットのタイマーで予め設定した所定の閉弁作動時間が経過した時点で前記下部バルブユニットの弁を閉鎖した後、前記上部バルブユニットのタイマーで予め設定した所定の閉弁作動時間が経過後に上部バルブユニットの弁を閉鎖して採水した採水容器を完全に密閉して地上に引き上げることを特徴とする採水装置。
【請求項２】
前記弁の開閉がその開閉動作についてモータに備えられた角度センサの回転角度による動作検出と、弁の開閉動作において生じる過電流を検知することにより、弁の開閉動作時刻および作動状況のデータを確認することを可能として目標水深において弁が正常に作動し採水が行われているか否かを正確に把握することを特徴とする請求項１記載の採水装置。
【請求項３】
前記上部バルブユニット及び下部バルブユニットに内蔵された制御基板により、弁の開閉動作時刻を記録す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤に掘削されたボーリング孔や井戸内から地下水を採水する採水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の地盤の掘削孔等から地下水を採水するための採水装置としては、例えば、特開２００６−１８８８５７号公報（特許文献１）に記載されているように、真空ポンプにより予め真空引きした採水容器を、掘削孔内の採水区間に挿入した後、真空を開放することによって、地下水を採水容器に取り込むことにより、地下水の被圧不活性状態を確実に保ちつつ、採水容器の全容積に余りなく採水することが可能な採水装置が知られている。
【０００３】
また、前記採水装置においては、地上に於いて採水容器内を真空にする段階において、真空状態とすることが出来なかった場合においても、採水容器を真空引きする前に、採水容器をアルゴンガスによりガス置換を行っているため、採取された地下水内の溶存ガスが採水容器内において反応することがなく、地下水の不活性状態を保つことができる採水装置が知られている。
【０００４】
さらに、特開２０１０−４８０２１号公報（特許文献２）においては、真空ポンプや、電気駆動の開閉弁を用いることのない、採水装置が記載されている。
【０００５】
この採水装置は、採水容器と連通する流路の開口部を有し、目標水深に到着した前記採水容器に、地上から錘を落下させ、前記採水装置の基端に前記錘を衝突させて、その力により前記採水容器の流路の開口部を閉鎖して、目標採水深度において被圧不活性状態で地下水の採水を行うものである。
【０００６】
しかしながら、採水構造において、前記特許文献1では、採水容器内を真空あるいは不活性ガスで充満させるとともに、採水深度で電気ケーブルを介した地上からの伝送操作により開閉弁を作動させて、地下水を被圧不活性状態で採取する。このため、地上にアクチュエータ制御部が設けられており、装置の構成が複雑、また制御信号の伝送に電気ケーブルが必要となり、作業上の制約となっている。
【０００７】
この点、例えば特許文献２に提示されている採水装置には、本体を採水深度に設置後、地上から別体の錘を投入して採水容器のバネを介して基部をスライドさせて採水する構造が示されており、地上の設備はワイヤーとウィンチのみで簡便であるが、特許文献２の採水装置は、本体のみで採水する機能を有していない。
【０００８】
また、前記特許文献１に提示されている採水装置は、採水容器の上部１箇所に採水孔が設けられている構造であり、本体を採水深度に設置後、地上からアクチュエータを伝送操作することにより、回転型モーターの回転に伴い装置内のプランジャー（ピストン形状）が直線運動して開閉弁を作動させて、被圧不活性状態の地下水を採水するものである。
【０００９】
しかしながら、この採水装置は、採水容器の上部１箇所にのみ採水孔が設置されている構造であるから、容器内の気体の排出と地下水流入が同一孔から行われることとなり、両者が撹拌混入する問題がある。
【００１０】
さらに、前記特許文献２の採水装置は、本体を採水深度に設置後、地上から別体の錘を投入して採水装置内のバネを介して基部をスライドさせて採水する構造であるため、地上の設備はワイヤーとウィンチのみで簡便であるが、別体の錘を採水容器の閉鎖手段として使用する構造は、１動作で弁の開放あるいは閉鎖のみしか行えない問題があるとともに、採水対象に移動するまで容器が開口端から連通して開放されていることから、採水対象以外の地下水が採水容器内に付着または取り込まれて混入する可能性があるという問題もある。
【００１１】
加えて、前記特許文献２の採水装置は、地上から別体の錘を投入して、採水する構造であるため、深部で使用した場合には錘が採水装置に到達したかを把握できない。このような動作不良の状態で地上に回収した場合、孔内で錘と採水装置が接触してスライド機構が対象深度と異なる深度で動作することが考えられ、対象深度で確実に採水を行ったかの信頼性を担保することが出来ないという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
前記課題を解決するための、本発明は、略円筒形状の採水容器の基端部に上部バルブユニットが、先端部に下部バルブユニットがそれぞれ連結されており、前記上部バルブユニット及び下部バルブユニットの側面に、前記各バルブユニットに独立して内蔵された任意に設定可能なタイマーと駆動電源により開弁作動時間と閉弁作動時間を設定して開閉動作が制御される弁を備えた採水装置であって、前記下部バルブユニットの弁および前記上部バルブユニットの弁を閉じて密閉した採水容器を目的の水を採水する目的深度まで到達させて、前記下部バルブユニットのタイマーで予め設定した所定の開弁作動時間が経過した時点で前記下部バルブユニットの弁を開放した後、前記上部バルブユニットのタイマーで予め設定した所定の開弁作動時間が経過後に上部バルブユニットの弁を開放して前記採水容器の内部に溜まっていた空気を上部バルブユニットから比重差により押し出して目的深度の水を被圧不活性状態で採水容器内に置換して前記採水容器内に採水し、前記下部バルブユニットのタイマーで予め設定した所定の閉弁作動時間が経過した時点で前記下部バルブユニットの弁を閉鎖した後、前記上部バルブユニットのタイマーで予め設定した所定の閉弁作動時間が経過後に上部バルブユニットの弁を閉鎖して採水した採水容器を完全に密閉して地上に引き上げることを特徴とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記従来の採水装置が有している問題点を解決するためになされたものであり、複雑な制御信号を送信するための電気ケーブルが不要であるとともに、地上における真空引き作業が不要であって、さらに、採水される水が空気や、他の深度の水と混合されることがなく、必要最低限の作業量で十分な量の地下水を被圧不活性状態で採水可能な採水装置を提供することを課題とする。
【００１４】
なお、本明細書において、被圧不活性状態とは、採水対象地下水の原位置の水圧を保った状態で、且つ空気と接触させない状態をいう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するためになされた本発明は、略円筒形状の採水容器の基端部に上部バルブユニットが、先端部に下部バルブユニットがそれぞれ連結されており、前記上部バルブユニット及び下部バルブユニットの側面に、前記各バルブユニットに独立して内蔵された任意に設定可能なタイマーと駆動電源により開閉動作が制御される弁を備えたことを特徴とする。
【００１６】
そして、前記上部バルブユニットと前記下部バルブユニットのタイマーは、別々に前記各弁の動作を制御するため、制御基板とともに各バルブユニットに内蔵される。
【００１７】
また、前記弁の開閉が角度センサの回転角度による制御と、弁の開閉動作において生じる過電流を検知することにより、水中の弁の動作状況を確認することが出来るため、目的の深度で適切に採水が行われたかを詳細に把握することが可能である。
【００１８】
さらに、前記採水容器の軸方向の両端部に手動式の弁が備えられているため、採水後に地上において採水容器を簡単に密閉するとともに、次の必要な採水作業に移行することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、バルブユニットに弁の開閉手段に必要な全ての機能を包含しているため、弁の開閉を行う電気ケーブルが不要で、採水装置を降下させるためのワイヤーとウィンチで採水を実施することが可能である。
【００２０】
そして、本発明では、弁が閉鎖状態の採水装置を、対象深度でタイマーを介した電動駆動により開放・閉鎖の２回の動作を自動的に作動させる構造であるため、対象深度までの移動時にその他の深度の水が混入するようなことがない。
【００２１】
また、本発明の採水装置は、採水容器とバルブユニットが別体として構成されるとともに、各バルブユニットにタイマーがそれぞれ独立に配置されていることから、下部バルブユニットの弁を開放後、上部バルブユニットの弁を開放する「時間差採水」を可能とした。ここで、時間差採水は、複雑な容器構造を用いずに空気と水の比重差のみで採水容器内を被圧不活性状態の水に置換する方法として非常に有効である。
【００２２】
さらに、バルブユニットに備えられた弁は、角度センサの回転角度による動作検出と、開閉時において生じる過電流を検出する２段階の検出手段を用いて弁の作動状況を確認する構造とするとともに、基板に弁が作動した時の時刻を記録する機能を付加したことにより、目的の採水深度において適切に採水が行われていることを担保することができる。
【００２３】
さらにまた、本発明の採水装置は、採水時の弁の開閉動作をタイマーにより制御可能としたことにより、作業時間の効率化が図れるとともに、全体の作業時間の短縮は作業コストの低減、さらに、本採水装置においては、採水装置の昇降基材の他に地上に制御装置等の付属の資材が不要であるためこの点についてもコストを削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態における採水装置の概略図。
【図２】本発明の実施の形態における採水方法の採水手順図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施の形態を示すものであり、採水装置１は、略円筒形状の縦長形状を有し、その軸線方向に向かって上部バルブユニット２と採水容器３と下部バルブユニット４から構成され、前記上部バルブユニット２および下部バルブユニット４には、それぞれ電池収納部２１、４１及び制御基板２２ａ、４２ａとタイマー２２ｂ、４２ｂを内蔵し、採水孔２５、４５の所定の位置に電動駆動式の弁２３、４３を備えるとともに、前記弁を駆動するための角度センサ付きモーター２４、４４が前記弁と基板の間に配置されている。
【００２７】
そして、水中に配置した際に地下水等を取り込むための弁２３、４３は、バルブユニット２、４の側面の所定の位置に設けられた、採水容器３の内部へと連通する採水孔２５、４５の開口部の所定の位置に配置されており、採水装置の軸方向に対して水平方向に正転・逆転することにより開閉する構造である。
【００２８】
また、バルブユニット２、４に備えられたタイマー２２ｂ、４２ｂは上部及び下部バルブユニット２、４において、開弁作動時間と閉弁作動時間を設定することができるため、上部と下部のバルブユニット２、４の開閉作動時間に任意の時間差を設け、採水容器３内の空気を比重差により確実に排除しながら被圧不活性状態において、目的の水を採水することができる。
【００２９】
さらに、バルブユニット２、４の弁２３、４３は、その開閉動作について、モーターに備えられた角度センサ（図示せず）の回転角度による動作検出と、弁２３、４３の開閉動作において生じる過電流を検出する２つの手段により弁２３、４３の作動状況を確認することが可能であるため、目標水深において弁２３、４３が正常に作動し採水が行われているか否かを正確に把握することができる。
【００３０】
そして、バルブユニット２、４に備えられている制御基板２２ａ、４２ａにおいては、弁２３、４３が開閉した時刻を記録することが可能であり、採水装置１を地上に回収後に、記録されている弁２３、４３の開閉動作時刻のデータを確認することで、採水作業プロセスの時刻と対比することができるため、採水の品質を担保するとともに精度を向上することが可能である。
【００３１】
さらにまた、前記採水容器３は、略中空円筒形状の筒体の軸方向の両端に手動式の開閉弁３１ａ、３１ｂを備え、上部バルブユニット２および下部バルブユニット４とねじにより連結される。
なお、図１においては、前記採水容器３は１個であるが、使用する場所や採水する量等によっては、ねじにより複数の採水容器３を連結して使用することも可能である。
【００３２】
次に採水方法について説明する。
【００３３】
本発明の実施の形態に係る採水装置よる採水は、図２に示した手段（１）〜（１０）の段階によって行われる。
【００３４】
まず、採水作業に入る前段階において、図２（１）に示すように、バルブユニット２、４をコンピュータａと接続し、採水する地点に合わせてバルブユニット２、４に内蔵されているタイマー２２ａ、４２ａを設定し弁２３、４３の開閉時間を調整する。初期状態においては、両バルブユニット２、４の弁２３、４３も閉鎖された状態である。
【００３５】
本実施の形態においては、弁２３、４３の開閉するタイマーの設定方法としては、例えば、
開放作動時間（分）：1、10、20、30、40、50、60、70、80、90
閉鎖作動時間（分）：0.5、5、10、15、20、25、30、35、40、45
ここで、閉鎖作動時間は、開放作動時間到達後からカウント開始するように設定した。なお、作動時間は、組込まれるプログラムを変更することにより調整可能である。
【００３６】
次に図２（２）に示すように、採水容器３の上下位置において、前記プログラムされたバルブユニット２、４を連結するとともに、上部バルブユニット２の基端２４にステンレスワイヤーｂを接続するとともに他方をウィンチｃに接続した状態で対象深度まで下降させる。
【００３７】
そして、図２（３）及び（４）に示すように採水容器３が目的深度まで到達した後、設定時間において下部バルブユニット４の弁４３が開放される。その後、所定時間の間（時間差は任意に設定可能）を設けて上部バルブユニット２の弁２３が開放される。これにより、採水容器３の内部に溜まっていた空気が上部バルブユニット２から比重差により押しだされるとともに、被圧不活性状態で採水容器３内に採水を行う。
【００３８】
続いて、図２（５）及び（６）に示すように、予め設定されている時間が経過すると下部バルブユニット４の弁４３が閉鎖されるとともに、一定時間経過後に上部バルブユニット２の弁２３も閉鎖され、採水容器３が完全に密閉される。
【００３９】
バルブユニット２、４における弁２３，４３の両方の閉鎖作動時間が経過した後、図２（７）、（８）に示すようにウィンチｃにより採水装置を地上に回収し、地上において採水容器３の上下端に備えられている弁３１ａ、３１ｂを閉鎖する。その後、回収された採水装置１は、図２（９）に示すように、ねじで連結されている上下のバルブユニット２、４を取り外すとともに、図２（１０）のように、それぞれのバルブユニット２、４をコンピュータと接続し弁２３、４３の開閉動作時刻および作動状況のデータを基盤から回収する。
【００４０】
以上のように、本発明に係る採水装置１においては、採水用の弁２３、４３の制御について、制御信号を伝送するための電気ケーブルを用いず、その代わりに予め弁の開閉をプログラムしたタイマー式の電動駆動式の開閉弁２３、４３を備えたことにより、信号伝達用の電気ケーブルや制御機器が不要となるため、採水装置１とウィンチｃで採水作業を実施できる。
【００４１】
また、バルブユニット２、４の弁２３、４３を閉鎖したままで採水装置１が採水深度に移動した後に弁２３、４３の開放、再び閉鎖という動作を行えるため、採水対象以外の地下水が混ざることがなく、採水対象である水を確実に採水することができる。
【００４２】
さらに、本採水装置１においては、採水容器３の上下位置に採水容器３を挟むようにバルブユニット２、４が接続されており、かつ上下位置のバルブユニット２・４のタイマー２２ａ、４２ａが独立していることから、下部バルブユニット４と上部バルブユニット２の弁２３、４３の動作を別々に設定することにより、「時間差採水」を可能とした。この時間差採水により、複雑な容器構造を用いずに、空気と水の比重差のみで採水容器内を被圧不活性状態の水を満たした状態で採水することができる。
【００４３】
加えて、図示していないが、採水容器３とバルブユニット２、４はねじで連結されているため、採水容器３の交換が容易であるとともに、採水容器３を一度に複数固連結して設置し、採水容器３のバリエーションとして、様々な容量の採水容器３を作成し採水環境に合わせて適宜選択できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  採水装置、２  上部バルブユニット、２１  電池収納部、２２ａ  制御基板、２２ｂ  タイマー、２３  弁、２４  角度センサ付きモーター、２５  採水孔、３  採水容器、３１ａ・３１ｂ  弁、４  下部バルブユニット、４１  電池収納部、４２ａ  制御基板、４２ｂ  タイマー、４３  弁、４４  角度センサ付きモーター、４５  採水孔
【図１】
0005997121.tif 000002
【図２】
0005997121.tif 000003