(57)【要約】【課題】従来技術では、塩素処理による殺菌により無菌とした無菌水を掘削水に使用するものが有ったが、必然的に掘削水に塩素を含むこととなり、採取されたコアサンプルが塩素により影響を受けるという問題があった。【解決手段】本発明のコア採取加工システムは、原水を処理して無菌水を生成する無菌水生成部７００と、無菌水生成部７００で生成した無菌水から水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成部１００と、懸濁気泡水生成部１００で生成した懸濁気泡水を用いてコアを掘削して採取するコア採取装置８００と、コア採取装置で採取されたコアを加工するコア加工部９００とを備える。さらに、無菌水生成部７００は、原水をろ過して第２原水を生成する第１フィルタ７０１と、第１フィルタ７０１により生成された第２原水をろ過して無菌水を生成する、逆浸透膜製の第２フィルタ７０３と、第２フィルタ７０３を無菌水により洗浄する洗浄ライン７１０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を処理して無菌水を生成する無菌水生成工程と、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水から水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成工程と、前記懸濁気泡水生成工程で生成した前記懸濁気泡水を用いてコアを掘削して採取するコア採取工程と、前記コア採取工程で採取された前記コアを加工するコア加工工程とを備えるコア採取加工方法において、
前記無菌水生成工程は、
第１フィルタにより原水をろ過して第２原水を生成する第２原水生成工程と、
前記第２原水生成工程で生成された前記第２原水を、逆浸透膜製の第２フィルタによりろ過して前記無菌水を生成する無菌水生成工程と、
前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水により、前記第２フィルタを洗浄する洗浄工程とを備えることを特徴とするコア採取加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコア採取加工方法において、前記洗浄工程は、所定タイミングで前記第２フィルタを前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコア採取加工方法において、前記洗浄工程は、前記第２フィルタの上流側を前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のコア採取加工方法において、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成工程を経由することなく、前記コア採取工程又は前記コア加工工程に供給することを特徴とするコア採取加工方法。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のコア採取加工方法において、
前記懸濁気泡水生成工程は、
前記無菌水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第１気液混合工程と、
前記第１気液混合工程で生成した前記懸濁気泡水から気体を分離して無酸素水を生成する気液分離工程と、
前記気液分離工程に残留する酸素を含むガスを脱気により排除する脱気工程と、
前記気液分離工程で生成した前記無酸素水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第２気液混合工程とを備えることを特徴とするコア採取加工方法。
【請求項６】
請求項５に記載のコア採取加工方法において、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成工程の前記第１気液混合工程を経由することなく、前記懸濁気泡水生成工程の前記第２気液混合工程に供給することを特徴とするコア採取加工方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のコア採取加工方法において、
前記コア採取工程は、コア採取地層における採取された前記コアの状態に関する情報を、コア情報測定記憶手段により測定し記憶するコア情報測定記憶工程を備えることを特徴とするコア採取加工方法。
【請求項８】
請求項７記載のコア採取加工方法において、
前記コア情報測定記憶工程は、前記コアの深度、方位、傾斜、ｐＨの何れか一つ又はこれらの組合せを測定し記憶することを特徴とするコア採取加工方法。
【請求項９】
原水を処理して無菌水を生成する無菌水生成部と、前記無菌水生成部で生成した前記無菌水から水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成部と、前記懸濁気泡水生成部で生成した前記懸濁気泡水を用いてコアを掘削して採取するコア採取装置と、前記コア採取装置で採取された前記コアを加工するコア加工部とを備えるコア採取加工システムにおいて、
前記無菌水生成部は、
原水をろ過して第２原水を生成する第１フィルタと、
前記第１フィルタにより生成された前記第２原水をろ過して前記無菌水を生成する、逆浸透膜製の第２フィルタと、
前記第２フィルタを前記無菌水により洗浄する洗浄手段とを備えることを特徴とするコア採取加工システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のコア採取加工システムにおいて、前記洗浄手段は、所定タイミングで前記第２フィルタを前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工システム。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のコア採取加工システムにおいて、前記洗浄手段は、前記第２フィルタの上流側を前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工システム。
【請求項１２】
請求項９乃至１１の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、前記無菌水生成部で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成部を経由することなく、前記コア採取装置又は前記コア加工部に供給することを特徴とするコア採取加工システム。
【請求項１３】
請求項９乃至１１の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、
前記懸濁気泡水生成部は、
前記無菌水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第１気液混合槽と、
前記第１気液混合槽で生成した前記懸濁気泡水から気体を分離して無酸素水を生成する気液分離槽と、
前記気液分離槽に残留する酸素を含むガスを脱気により排除する脱気手段と、
前記気液分離槽で生成した前記無酸素水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第２気液混合槽とを備えることを特徴とするコア採取加工システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコア採取加工システムにおいて、前記無菌水生成部で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成部の前記第１気液混合槽を経由することなく、前記懸濁気泡水生成部の前記第２気液混合槽に供給することを特徴とするコア採取加工システム。
【請求項１５】
請求項９乃至１４の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、前記コア採取装置は、コア採取地層における採取された前記コアの状態に関する情報を、測定し記憶するコア情報測定記憶手段を備えることを特徴とするコア採取加工システム。
【請求項１６】
請求項１５記載のコア採取加工システムにおいて、
前記コア情報測定記憶手段は、前記コアの深度、方位、傾斜、ｐＨの何れか一つ又はこれらの組合せを測定し記憶することを特徴とするコア採取加工システム。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、
前記無菌無酸素水を掘削水に使用して採取した無菌無酸素コアを無酸素状態を保持しつつ円盤状に加工して供試体を調整し、
前記供試体を耐圧型・片手組立方式の体積拘束セル内の空間を二分するように、前記体積拘束セルに組込み、前記体積拘束セル内の一方の空間にはトレーサーを添加した後、
バルブ付Ｙ字型の分岐管を経由して、密閉型採水装置で採取され溶存ガスが共存した状態の原位置地下水を、前記体積拘束セル内の二分された前記空間のそれぞれを介して、前記供試体に対して同時に注入して、前記トレーサーの移動を検出することにより、
前記供試体に対する前記原位置地下水の拡散・透過・収着試験の実施を可能にすることを特徴とする試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地質調査又は水分地質調査用の清水掘によるコアの採取や調査ボーリング掘削に用いるコア採取ボーリングシステム及びコア採取ボーリング方法に関するものである。特に、採取されるコア、調査対象地層、ボーリング孔が、掘削水中の溶存酸素や細菌ビールスにより汚染されることを防止することにより、無菌・無酸素環境中でのコア採取と取扱・加工・貯蔵・輸送・試験を可能にするとともに、掘削水中の溶存酸素や細菌により汚染されたことのない孔壁・間隙水を保持した良質ボーリング孔形成を可能とするものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設の立地・設計における環境安全事前評価用のコア及び地下水としては、酸素汚染のない試料を採取する必要がある。
また、一般環境調査や土木調査においても、地下水汚染の原因とされるクローム、砒素、マンガン等は、酸化によって化合物（イオン）の形が異なってしまうため、酸素存在下において採取されたコアサンプルでは、高精度な環境調査を行うことができない。
さらに、地下微生物学的調査のための試料採取においても、嫌気性菌や好気性菌に対して、空気中の酸素が飽和し、しかも雑菌が除去されていない表層水を掘削水として使用する場合には、水中溶存酸素は生存環境中の存在比・栄養物質の酸化影響をもたらし、酸素存在下において採取されたコアサンプルでは、高精度な環境調査あるいは微生物調査を行うことができない。
【０００３】
ましてや現在まで世界的に行われてきたように、採取したコアサンプルを大気中で取扱い、その結果薬品等の添加や真空脱気により酸化的影響を除去・回復しようとする試みは、一旦コアサンプルに加えられた酸化的条件・経歴を無にできるものではなく、化学的汚染物質添加に相当し、生物学的には毒物を添加することに他ならない。
【０００４】
従来、地下深部の地質試料を効率よく採取するための第１の技術として、ワイヤライン工法がある。この工法では、表層水または水道水を掘削水に使用しボーリング用アウターチューブ先端の錘冠を冷却するとともに掘削水の流速を利用して掘削岩屑（以下スライム）を地上まで吹上げるとともに、アウターチューブ内に設けられ、アウターチューブとは独立に地上に吊り上げ回収する機構を有するインナーチューブに、得られたコア試料を収納するとともに効率よく地上に回収する機構を活用している。このワイヤライン工法には、ボーリング中に、インナーチューブ頂部に地上と電気的に連結するロッドとこれにより周期的に変動させるスクレーパとを付属せしめることにより、アウターチューブ先端の錘冠の掘進方向を変化させ掘進方向に変化を与えることが可能なコントロールボーリング工法があり、その発展的な技術として、方位計、深度計を内装するものもある。
【０００５】
第１の従来技術のワイヤライン工法では、掘削水として清水を使用すると、掘削に伴い発生するスライムを孔底から地表まで吹上げることにより除去する必要があるが、掘削水の送水圧と流量を大きくする必要があり、そのため孔壁損傷、孔底ボイリング、採取コア損傷を起しがちで高品質のコア採取やボーリング孔形成は困難であった。新第三系泥岩や破砕岩片を含む固結度の低い岩相では、ジャミングにより掘進が困難となる等の事故を起し、これらの事故を避けるために、泥水を使用せざるを得なかった。なお、ロータリーパーカッション工法や二重管工法でも、砂礫・破砕岩片・粘土を含む泥岩層等で清水掘りを試みることにより、ジャミング事故例が多数発生していた。
【０００６】
さらに清水掘では、掘進操作中コアの振動によるコア品質劣化を防止するための内蔵ビニルスリーブは、掘進に伴うスライムの排除が不充分であったために、使用不可能であった。一般にこのワイヤライン工法では、掘削水が空気中酸素で飽和されていることと、無菌化処理されていないことから（無菌的な飲料水を得るための水道法では、塩素等の薬材処理により、１ｍｌ中大腸菌にあっては検出されず、その他の一般最近にあっては７株以下であることが要求され、無菌的であるが、無菌化されていない）、掘進中に掘削水によって地下環境が汚染され、また得られるコアについても雑菌を含み添加塩素や溶存酸素を含む等から、極限環境中の微生物試験・地球化学試験・研究に耐えるものではなかった。また、前記のようなコントロールボーリングのインナーチューブの頂部に装着した導電性のロッドまたはケーブルの装着は、地上から１００ｍを超える深度では、孔底に対するインナーチューブ挿入の機動性を欠くとともに（実用上非常に高価であり、しかも泥水使用が必須）、ワイヤライン工法の欠点とされていた。
【０００７】
コアサンプルを低酸素環境下においてボーリング工法により採取するために、第２の従来技術として昇温脱酸素システムが考えられてきた。このシステムは、水を加熱して密封チャンバ内に供給し、密封チャンバの上部に位置する気層から気体を強制脱気することにより、一定の温度で一定量の液体に溶解する気体の量はその気体の圧力（分圧）に比例するというヘンリーの原則を利用して、水に懸濁または溶存する酸素を気相に追い出して低酸素水を作成し、この低酸素水をビット付きのロッド内へ圧送してコアサンプル周辺を低酸素環境にするというものである。
【０００８】
また、昇温脱気に伴い、瞬間減菌するという考え方も容易に考え付くことができた。第２の従来技術の昇温脱気による脱酸素システムでは、水温をある程度高めに上昇させないと、水中に溶存している酸素を十分に取り除くことができない。しかしこれを実現するためには、大量の水を、高めの水温になるように加熱するのに大量のエネルギーを必要とするため、コスト高になってしまう。また、昇温脱気に伴う瞬間減菌は、高温に保持する温度と時間が重要であるが、ボーリングのような連続的に大量の掘削水を必要とし、深度と岩相に応じて流量を変化・管理する工程では、掘削水の品質・工程管理は事実上（工学的・微生物学的に）現実的ではない。
【０００９】
さらに、密封チャンバ内から温水を下流側に送水ポンプで送る際に、送水ポンプの上流側で気泡を生じがちであるため、キャビテーションの問題が生じる。従って、これを防止するために送水ポンプを密封チャンバに対して相対的に低い位置に設置しなければならず、そのための設備設置にも追加の費用と時間が掛かるという問題がある。
【００１０】
また、第３の従来技術として、気液混合筒とサイクロン型気液分離器に清水と不活性ガスを潜らせた後、差圧弁によりガス放出する「気液混合筒・サイクロン気液分離器直結型」の無酸素水生成システム（以下サイクロン型無酸素水生成装置という）が提案されている。第３の従来技術のサイクロン型無酸素水生成工法では、掘削用水中酸素濃度の管理が優先するために、酸素除去用不活性ガス混合量が支配的要因となり、円滑な掘削に必要な懸濁気泡水中ガス量の調整が事実上困難である（二律背反）。
【００１１】
例えば、地質条件の変化や超深部掘進コア採取あるいは大口径コア採取のような幅広い掘削条件では掘削水調製条件を同時に管理することが困難であった。また、単一のサイクロン型装置で、懸濁気泡水中の不活性ガス混合比を任意に切替えて、掘削を実施することは到底できなかったので、本願出願人により特許文献１（特開２００４−３３２２０６号公報）として、上記サイクロン型装置を２組備えそれぞれのサイクロン型装置に不活性ガスを吹込み、第１の装置から第２の装置へ両者間の圧力差で懸濁気泡水を送水し、２段または、それ以上の装置を組合せることにより、水中酸素濃度を低下させた懸濁気泡水をボーリングマシンに送り、無酸素コア採取行うという方法が提案されている。
【００１２】
しかし、この方法では、任意の不活性ガス混合比が得にくいばかりか、装置が複雑になるため、プロセス制御が困難である。現実的には、深地下コア採取や大口径コア採取には、両者間の送水量と不活性ガス混合比を常時最適化することが困難であり、掘進条件変化に即座に対応しがたいという問題点がある。
【００１３】
微生物学的には、サイクロン型無酸素水生成工法は、酸素除去に有用であったとしても無菌水の連続生成には無力である。
第４の従来技術として、本出願人により出願された特許文献２（特開２００２−２９５１６９号公報）には、脱気清水と窒素とを界面活性剤とともに混合して掘削を行うことにより、無酸素でコアを採取するものである。第４の従来技術では、界面活性剤の使用を前提としているため、コアが界面活性剤で汚染されて高精度な環境調査を行うことができない上に、任意の不活性ガス混合比を得ることもできなかった。微生物学的には、本工法では、仮に酸素除去に有用であったとしても無菌水の連続生成には無力である。
【００１４】
第５の従来技術として、本出願人により出願された特許文献３（特開２００６−７０６１９号公報）には、不活性ガスを混入し瞬間混合を行うことにより連続的に無酸素懸濁気泡水を生成させ、引続き気液分離・脱気して無酸素清水を生成させ、再び掘削条件に適したガス/水比であってしかも無酸素の懸濁気泡水を生成させ、二重管型ボーリングマシンにより掘進を行い、無酸素雰囲気中で高品質コアを採取し、取扱・加工するものがある。第５の従来技術では、高品質の無酸素コアの収得とその無酸素雰囲気中における取扱と加工という点で優れてはいるが、ワイヤライン工法に比較して掘進速度が非常に小さく経費がかかり、地下１５０ｍ以深のオールコア採取に対して、現実的ではなかった。しかも掘削水について、細菌の除去等は一切考慮されていなかった。
【００１５】
第６の従来技術として、容器（バッチ式）に貯めた清水にアルゴン等の不活性ガスを吹込み、嫌気的清水として掘削用水として使用するものがある。第６の従来技術では、容器に貯めた清水に、不活性ガス気泡吹込みにより（空気中酸素の溶解に逆らって）溶存酸素を低減しようとする試みでしかなく、嫌気的清水（水中溶存酸素は最低でも１ｍｇ／ｌ、即ち１ｐｐｍ程度）という表現に留まっていて、無酸素水使用コア採取に適するような無酸素水（水中溶存酸素は０．１ｍｇ／ｌ未満、即ち０．１〜０．００５ｐｐｍ）を連続的に使用した掘進は出来なかった。しかも、従来工法では、採取コアについては、空気中において空気と共に、速やかにプラスチック容器に収納し排気ポンプで酸素を除くに留まり、無菌無酸素水中でのコア取扱い・加工はされたことがなかった。
【００１６】
第７の従来技術として、防災用飲料水生成装置（通常塩素ガス吹込みを前提としていた）を使用して無菌的な清水としてボーリング用原水として利用し、これに、前記第３の従来技術の容器中貯留清水にアルゴン等の不活性ガスを吹込み、無菌的・嫌気的清水として掘削用水として使用する方法が報告されている。第７の従来技術では、飲料用水の基準から、大腸菌の検出は０としつつも、一般細菌については、培養後、１ｍｌ中、７株以下としていて、無菌的ではあるが、厳格な意味では無菌・無ビールスとはいえず、塩素の吹込みの有無によらず極限状態の微生物学的研究や地化学的研究試験に適した無菌無酸素コア採取や地下水採取、ボーリング孔調製には適切な工法とはいえない。例えば、原子力分野の核種拡散試験におけるような、常温における短期的あるいは長期的な試験では、（掘削水中に混在する可能性がある腐敗菌等の増殖を考慮すると）適切な試料とはいい難かった。また、このような無菌的・嫌気的な掘削水を掘削水として使用したボーリングコアを酸素との接触に留意する事無く地上に持上げ、切断・粉砕等の作業の下に、薬剤処理した後に得られる試験研究データは、もはや空気に接触させなかった無菌無酸素試料を使用した試験結果と比較することが出来なかった。
【００１７】
第８の従来技術として、本願発明者の開発した技術に、医療用無菌水生成装置がある。この装置は活性炭と約５μｍの多孔フィルムを前置フィルタとして使用し第１原水中の汚濁をろ過するとともに塩素ガス吹込み第２原水を生成せしめ（通常の飲用水と同等の無菌的な清水となる）、さらにこの第２原水を順次複数の約０．０１μｍの多孔フィルム筒と接触・ろ過せしめることにより、細菌・ビールス・コロイドをろ過することにより、無菌水を連続的に生成する装置がある。第８の従来技術では、活性炭の使用による第１原水中の無機イオン除去が行われ、地化学的特性が変化するとともに、塩素吹込みにより殺菌能力のある清水が第２原水として供給されるという問題点があった。さらにこの装置では、第２原水側にろ過残の細菌・ビィールスの滞留が時間とともに増加、（多孔フィルム筒の）目詰まりによる短寿命化を避けるために、各多孔フィルム筒では接触水の一部を順次ろ過するに留め、ろ過残の清水は防災用飲料水として利用されるものであった。その結果、約２割強（約２２%）が無菌水として利用されるに留まるので、山岳・丘陵地のような第１原水が得がたいような地域や対応地層地下水利用のための新規井戸利用条件では、このような従来装置を使用し、無菌無酸素水による掘進と試料採取することは実質上不適切であった。
【００１８】
第９の従来技術として、固結度の低い砂質泥岩や風化粘土を含有する岩帯から得られる供試体では、円筒状〜円盤状供試体の体積を拘束し含水率を一定に保つためには、含有粘土鉱物に由来する膨潤圧を制圧する必要があり、世界的に供試体をステンレスブロック中にボルトナットで閉込めた状態で、開口率の小さいスリットを経由して拡散・透過・収着試験を実施するという精度の悪い試験が実施されていた。
【００１９】
第１０の従来技術として、本願発明者らの発明に係る密閉型地下水採取装置(特願２００５−０００７４９号)として、遠隔操作により容器のバルブを開閉し、孔内原位置(深度)において、水頭圧で被圧溶存ガスとともに地下水を密閉採取するという技術があるが、供試体に対し原位置で採取した地下水のセル内への注入に当たっては、これまでは常圧で操作を実施せざるを得ず、このため溶存ガス含有する原位置採取地下水と組成が異なる試験水を使用した拡散・透過・収着試験を実施していた。
【特許文献１】特開２００４−３３２２０６号公報
【特許文献２】特開２００２−２９５１６９号公報
【特許文献３】特開２００６−０７０６１９号公報
【特許文献４】特願２００５−０００７４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従来技術では、塩素処理による殺菌により無菌的とした無菌的清水を掘削水に使用するものが有ったが、必然的に掘削水に塩素を含むこととなり、採取されたコアサンプルが塩素により影響を受けるという問題があった。また、従来技術では、防災時の飲料水として５μｍ程度の多孔質膜又は管を使用した無菌的な清水を生成するシステムがあったが、それすらも無菌的にするためには塩素の吹込を必須としていた。
【００２１】
従って、本発明は、掘削水を化学的に殺菌することなく、無菌水を生成してこれを掘削水として用いることができるコア採取加工・試験方法及びそのシステムの提供を目的とする。
【００２２】
また、本発明は、無菌無酸素の懸濁気泡水を掘削水として用いて、ワイヤライン工法により、高品質コアの採取を可能とすることも目的とする。さらに、本発明は、このような掘削水を用いつつ、ワイヤライン工法において、ビニルスリーブを装着内蔵するコア採取加工方法又はそのシステムにおいて、固結度の低い泥岩・破砕帯でジャミングを避けつつ、しかも高品質コアの採取・無酸素環境中取扱・加工・試験を可能とすることも目的とする。
【００２３】
一方、従来技術では、コントロールボーリング工法の発展的な技術において、磁石等の方位計等を備えて、コアサンプルの採取位置における方位等を測定するものが有ったが、鉄分を含む地層中では正確な方位を測定できず、また、採取したコアサンプルを孔底から地上に引き上げる際に、コアサンプルを収容するインナーチューブが回転するため、孔底で採取された状態におけるコアサンプルの方位情報を正確に得ることはできなかった。
【００２４】
そこで、本発明は、孔底で採取された状態で、コアサンプルの情報状態を記録することができ、さらに、採取されたコアサンプルの方位情報を得ることができるコア採取加工方法及びそのシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明のコアの採取加工方法及びそのシステムは上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、原水を処理して無菌水を生成する無菌水生成工程と、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水から水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成工程と、前記懸濁気泡水生成工程で生成した前記懸濁気泡水を用いてコアを掘削して採取するコア採取工程と、前記コア採取工程で採取された前記コアを加工するコア加工工程とを備えるコア採取加工方法において、前記無菌水生成工程は、第１フィルタにより原水をろ過して第２原水を生成する第２原水生成工程と、前記第２原水生成工程で生成された前記第２原水を、逆浸透膜製の第２フィルタによりろ過して前記無菌水を生成する無菌水生成工程と、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水により、前記第２フィルタを洗浄する洗浄工程とを備えることを特徴とするコア採取加工方法である。
【００２６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のコア採取加工方法において、前記洗浄工程は、所定タイミングで前記第２フィルタを前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工方法である。
【００２７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のコア採取加工方法において、前記洗浄工程は、前記第２フィルタの上流側を前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工方法である。
【００２８】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載のコア採取加工方法において、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成工程を経由することなく、前記コア採取工程又は前記コア加工工程に供給することを特徴とするコア採取加工方法である。
【００２９】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載のコア採取加工方法において、前記懸濁気泡水生成工程は、前記無菌水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第１気液混合工程と、前記第１気液混合工程で生成した前記懸濁気泡水から気体を分離して無酸素水を生成する気液分離工程と、前記気液分離工程に残留する酸素を含むガスを脱気により排除する脱気工程と、前記気液分離工程で生成した前記無酸素水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第２気液混合工程とを備えることを特徴とするコア採取加工方法である。
【００３０】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のコア採取加工方法において、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成工程の前記第１気液混合工程を経由することなく、前記懸濁気泡水生成工程の前記第２気液混合工程に供給することを特徴とするコア採取加工方法である。
【００３１】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の何れか一項に記載のコア採取加工方法において、前記コア採取工程は、コア採取地層における採取された前記コアの状態に関する情報を、コア情報測定記憶手段により測定し記憶するコア情報測定記憶工程を備えることを特徴とするコア採取加工方法である。
【００３２】
請求項８に係る発明は、請求項７記載のコア採取加工方法において、前記コア情報測定記憶工程は、前記コアの深度、方位、傾斜、ｐＨの何れか一つ又はこれらの組合せを測定し記憶することを特徴とするコア採取加工方法である。
【００３３】
請求項９に係る発明は、原水を処理して無菌水を生成する無菌水生成部と、前記無菌水生成部で生成した前記無菌水から水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成部と、前記懸濁気泡水生成部で生成した前記懸濁気泡水を用いてコアを掘削して採取するコア採取装置と、前記コア採取装置で採取された前記コアを加工するコア加工部とを備えるコア採取加工システムにおいて、前記無菌水生成部は、原水をろ過して第２原水を生成する第１フィルタと、前記第１フィルタにより生成された前記第２原水をろ過して前記無菌水を生成する、逆浸透膜製の第２フィルタと、前記第２フィルタを前記無菌水により洗浄する洗浄手段とを備えることを特徴とするコア採取加工システムである。
【００３４】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載のコア採取加工システムにおいて、前記洗浄手段は、所定タイミングで前記第２フィルタを前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工システムである。
【００３５】
請求項１１に係る発明は、請求項９又は１０に記載のコア採取加工システムにおいて、前記洗浄手段は、前記第２フィルタの上流側を前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工システムである。
【００３６】
請求項１２に係る発明は、請求項９乃至１１の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、前記無菌水生成部で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成部を経由することなく、前記コア採取装置又は前記コア加工部に供給することを特徴とするコア採取加工システムである。
【００３７】
請求項１３に係る発明は、請求項９乃至１１の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、前記懸濁気泡水生成部は、前記無菌水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第１気液混合槽と、前記第１気液混合槽で生成した前記懸濁気泡水から気体を分離して無酸素水を生成する気液分離槽と、前記気液分離槽に残留する酸素を含むガスを脱気により排除する脱気手段と、前記気液分離槽で生成した前記無酸素水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第２気液混合槽とを備えることを特徴とするコア採取加工システムである。
【００３８】
請求項１４に係る発明は、請求項１３に記載のコア採取加工システムにおいて、前記無菌水生成部で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成部の前記第１気液混合槽を経由することなく、前記懸濁気泡水生成部の前記第２気液混合槽に供給することを特徴とするコア採取加工システムである。
【００３９】
請求項１５に係る発明は、請求項９乃至１４の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、前記コア採取装置は、コア採取地層における採取された前記コアの状態に関する情報を、測定し記憶するコア情報測定記憶手段を備えることを特徴とするコア採取加工システムである。
【００４０】
請求項１６に係る発明は、請求項１５記載のコア採取加工システムにおいて、
前記コア情報測定記憶手段は、前記コアの深度、方位、傾斜、ｐＨの何れか一つ又はこれらの組合せを測定し記憶することを特徴とするコア採取加工システムである。
【００４１】
請求項１７に係る発明は、請求項１乃至１６の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、前記無菌無酸素水を掘削水に使用して採取した無菌無酸素コアを無酸素状態を保持しつつ円盤状に加工して供試体を調整し、前記供試体を耐圧型・片手組立方式の体積拘束セル内の空間を二分するように、前記体積拘束セルに組込み、前記体積拘束セル内の一方の空間にはトレーサーを添加した後、バルブ付Ｙ字型の分岐管を経由して、密閉型採水装置で採取され溶存ガスが共存した状態の原位置地下水を、前記体積拘束セル内の二分された前記空間のそれぞれを介して、前記供試体に対して同時に注入して、前記トレーサーの移動を検出することにより、前記供試体に対する前記原位置地下水の拡散・透過・収着試験の実施を可能にすることを特徴とする試験方法である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、掘削水を化学的に殺菌することなく、無菌水を生成してこれを掘削水として用いることができる。また、このような無菌無酸素の懸濁気泡水を掘削水として用いれば、ワイヤライン工法により、高品質コアの採取が可能となる。さらに、本発明は、このような掘削水を用いつつ、ワイヤライン工法において、ビニルスリーブを装着内蔵するコア採取加工方法又はそのシステムにおいて、固結度の低い泥岩・破砕帯でジャミングを避けつつ、しかも高品質コアの採取と無菌無酸素雰囲気中のコア取扱・加工・試験が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明のコア採取加工方法及びそのシステムに係る実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明のコア採取加工方法及びそのシステムは、より詳細には、定方位型無菌・無酸素雰囲気中無菌無酸素コア採取、加工取扱システム（ＷＬ−ＡＬＣＳ：Wire Line Airless Core Sampling and Treatment System in Gerｍ free and Oxygen Free Condition）に関するものである。
【００４４】
〔全体システム〕
図１に本発明のコア採取加工システムの全体構成を示している。このコア採取加工システムは、（１）無菌無酸素懸濁気泡水生成システム２０００と、（２）コア採取システム８００と、（３）無菌無酸素コア採取バレル着脱・仮包装部９００と、（４）無菌無酸素コア加工・試験システム３０００と、（５）被圧溶存ガス含有間隙水の密閉型採水システム１０００と、（６）無菌無酸素コアを被圧溶存ガス含有間隙水とともに密閉する体積拘束耐圧型試験セル１１００とを含むことができる。
【００４５】
〔無菌無酸素懸濁気泡水生成システム〕
図２は本発明に係る無菌無酸素の懸濁気泡水生成システム２０００の全体構成を示す概略図である。無菌無酸素懸の濁気泡水生成システム２０００は、原水供給部１０１と、無菌水生成部７００と、懸濁気泡水生成部１００とから構成されている。
【００４６】
原水供給部１０１は、原水タンク１０２及び送水ポンプ１０４を備えている。原水タンク１０２中には、原水として地下水又は表層水、やむを得ない場合には水道水が貯留されており、原水タンク１０２は地下水の沈砂池としても使用される。原水タンク１０２に貯留された第１原水は、送水ポンプ１０４により給水管を介して、第１原水として無菌水生成部７００に供給される。
【００４７】
無菌水生成部７００には、第１原水中の汚濁や浮遊物を除去するために第１フィルタ７０１が設けられており、第１フィルタ７０１は、孔径５μｍ程度の多孔フィルタを内蔵して第１原水をろ過して、第２原水を生成する。
【００４８】
次いで、前記第２原水中に含有されている可能性のある微生物をろ過するために第２フィルタ７０３が設けられている。第２フィルタ７０３は、孔径が約０．０１μｍ相当の逆浸透膜を備えており、逆浸透膜の上流側で第２原水を浸透圧以上に加圧することによって、逆浸透膜により第２原水中に含まれるイオンや細菌、ビールス等が取り除かれることにより、逆浸透膜の下流側から無菌水が得られる。このようにして、逆浸透膜によって１ｍｌ当たりの検出大腸菌ゼロ及びその他の菌数ゼロであるような無菌水が連続的に生成され、この無菌水が第３原水として、無菌無酸素コア採取用原水に使用される。なお、このような無菌水の生成方法は、無菌化する以外には化学的変質を与えない点で、従来の生成方法とは大きく相違する。
【００４９】
次いで、無菌水生成部７００は、前記第３原水を一時的に貯留する無菌水バランス槽７０４と、無菌水バランス槽７０４中の無菌水を懸濁気泡水生成システム１００に圧送する送水ポンプ７０５とを備える。無菌水バランス槽７０４には、紫外線照射手段を設けることもできる。これにより、給水管の接続部等から無菌水バランス槽７０４内に誤混入した細菌の増殖を防止することもできる。
【００５０】
さらに、無菌水生成部７００は、第１フィルタ７０１を洗浄する半循環システム（自己洗浄システム）を備えている。半循環システムは、無菌水バランス槽７０４の無菌水を送水ポンプ７０５を介して第１フィルタ７０３の上流側に導く半循環ライン（自己洗浄ライン）７１０を備えている。半循環ライン７１０には、電磁弁７１２と、送水ポンプ７０５の下流側から第１フィルタ７０３の上流側に向かう無菌水の流れのみを可能とする逆止弁７１０が設けられている。なお、無菌液を第１フィルタ７０１の下流側から上流側に流す逆洗も可能であり、これによって、第１フィルタ７０１の上流側の膜表面上に形成された堆積物をはがし、膜性能を回復させることもできる。また、半循環システムは、所定時間毎に、例えば１時間毎に動作することができる。さらに、無菌水の供給を中断しても良い場合、例えば、掘削コア採取システム８００においてコアを採取したインナーチューブを孔底から地上まで吊り上げる際に、半循環システムを作動させることもできる。
【００５１】
次に、本発明の半循環システム付無菌水生成部７００の通常モード、半循環モードの動作を順に説明する。通常モードでは、原水タンク１０２から供給された地下水、又は、表層水やむを得ない場合の水道水は、第１フィルタ７０１内で、孔径５μ程度の多孔フィルタにより第１原水中の汚濁や浮遊物が除去され、第２フィルタ７０３内の約０．０１μｍ相当の逆浸透膜によりろ過され、１ｍｌ当たりの検出大腸菌ゼロ及びその他の菌数・バクテリア数がゼロであるような無菌水が第３原水（無菌無酸素コア採取用原水）として連続的に生成される。この無菌水は無菌水バランス槽７０４に貯留されて、適宜、懸濁不活性気泡水発生部１００（第１泡分散要素１４４付の第１気液混合槽１０８）に送られる。
【００５２】
次に、半循環モードでは、無菌水バランス槽７０４内に貯留された無菌水の一部は、図示しない制御部よって定間隔時間ごとに管理された電磁的な切換信号により、電磁弁１０６、電磁弁７０２を閉鎖する一方、電磁弁７１２、電磁弁７１４を開放した状態で、送水ポンプ７０５によって無菌水が送水される。この状態で、無菌水バランス槽７０４内の無菌水は、送水ポンプ７０５、逆止弁７１７を通って半循環ライン７１０を流れて、第２フィルタ７０３の上流側に導かれ、第２フィルタ７０３内の逆浸透膜を洗浄する。逆浸透膜を洗浄した水は、逆止弁７１３、電磁弁７１４が設けられた排水管から排水される。このようにして、前記第２フィルタ７０３に内蔵される逆浸透膜を定期的に第３原水である無菌水により洗浄される。これによって、第２フィルタ７０３内の逆浸透膜の交換期間の長期化が図れる。
【００５３】
半循環モードが完了すると、無菌水生成部７００は通常モードに復帰する。通常モードでは、電磁弁７１２、電磁弁７１４が閉鎖され、電磁弁１０６、電磁弁７０２が開放され、前記送水ポンプ７０５が、第３原水（無菌水）を貯留した無菌水バランス槽７０４から懸濁不活性気泡水発生部１００に第３原水を圧送する。
【００５４】
次に図２を参照して、懸濁気泡水生成部１００を具体的に説明する。懸濁気泡水生成部１００には、半循環システム付の無菌水生成部７００から、電磁弁１０６を通じて無菌水が第３原水として供給される。懸濁気泡水生成部１００内に供給された第３原水は、第１気液混合槽１０８に導かれる。
【００５５】
また、窒素やアルゴン等の不活性ガスが充填された不活性ガスボンベ１１０が、第１気液混合槽１０８の外部に配置されており、不活性ガスボンベ１１０は第１気液混合槽１０８にガス供給管で接続されている。第１気液混合槽１０８には、第３原水の供給と同時に不活性ガスボンベ１１０からガス供給管を介して、不活性ガスが連続的に一定混合比率で供給される。従って、第１気液混合槽１０８中では、以下に述べるように原水と不活性ガスとが高速混合・分散することにより、不活性ガスで懸濁した気泡水が生成する。
【００５６】
第１気液混合槽１０８の構造は、上下方向に延びる筒体内に泡分散要素１４４を配置したものであり、泡分散要素としては、ワイヤブラシやたわし等をブラシ状に配置するか、または金属たわしのような細長い金属片、任意の繊維片等を塊状にしたものを用いることができる。そして、第１気液混合槽１０８の下方から不活性ガスと原水とを混合した状態で供給すると、不活性ガスの大きな泡が泡分散要素１４４間を通過するときに、小さな泡に分裂する過程で生じる渦流等の撹拌効果により気体と水とが急速に混合して筒体上部から懸濁気泡水が得られる。
【００５７】
このような高速混合・分散によって、無菌水である第３原水中の酸素は不活性ガス気泡中に移動し（原理的には洗浄・抽出である）、第１気液混合槽１０８は無菌無酸素の懸濁気泡水を連続的に生成するとともに、この無菌無酸素懸濁気泡水は気液分離器１１２に給水管を介して送り込まれる。
【００５８】
気液分離器１１２内には、第１気液混合槽１０８から給水管を介して供給された懸濁気泡水が衝突して分散するように、その流路に対向するように衝突板１１４が配置されている。また、衝突板１１４は気液分離器１１２内の水面１１３より高い位置に配置されている。
【００５９】
さらに、気液分離器１１２内または後述のサイクロン式気液分離装置１５０内に貯留された懸濁気泡水から分離したガスを脱気するために、排気管を介して脱気ポンプ１１６が接続されている。脱気ポンプ１１６と気液分離器１１２との間の排気管には、電磁弁１１８が配置されており、気液分離器１１２内の圧力が制御可能である。なお、脱気ポンプ１１６に接続される排気管の吸気口は、水面より上方に配置されている。さらに、気液分離器１１２内には、その内部で生成された無酸素水を外部に供給するために、水面より下方に無酸素水供給口１２０が設けられている。
【００６０】
なお、この気液分離器１１２中の衝突板１１４に替えて、気液を分離するサイクロン式気液分離装置１５０を設けても良い。図３に示すように、サイクロン式気液分離装置１５０）は、第１気液混合槽１０８から給水管を介して懸濁気泡水が給水される円筒部１５１と、この円筒部１５１の下部と滑らかに接続される円錐部１５２と、円錐部１５２の下端に接続される管状部１５３から構成される。なお、サイクロン式気液分離装置１５０は脱気ポンプ（１１６）で脱気された気液混合器１１２中に配置されているため、サイクロン式気液分離装置１５０内の内部も脱気されている。
【００６１】
気泡水が給水管から円筒部１５１内面に供給されると、円筒部１５１内は給水管の断面積より十分に大きいため、気泡水は円筒部１５１内面に沿って一気に薄流層となり、懸濁気泡水中に含まれる気体は円筒部１５１内に放出され、気体を放出した無酸素水は円筒部１５１内面及び円錐部１５２内面をサイクロン状（螺旋状）に流れて管状部１５２に貯留され、管状部１５２の下端を介して気液分離器１１２内に貯留される。
【００６２】
従って、第１気液混合槽１０８から気液分離器１１２に送り込まれた懸濁気泡水は、気液分離器１１２内の衝突板１１４に衝突することにより、密閉空間内で微粒状に飛散し、不純物である酸素を含んだ不活性ガス気泡が懸濁気泡水から瞬時に分離される。又は、第１気液混合槽１０８内でサイクロン式気液分離装置１５０に送り込まれた懸濁気泡水は、瞬時に気液が分離される。次いで、分離したガスは脱気ポンプ１１６により気液分離器１１２の外に排気され、残った無酸素水が気液分離器１１２内に貯留される。さらに、この無酸素水は無酸素水供給口１２０を通じて、連続的に外部に供給される。
【００６３】
無酸素水供給口１２０は給水管を介して送水ポンプ１２２に接続されており、送水ポンプ１２２が無酸素水供給口１２０から無酸素水を吸引することにより、無酸素水が連続的に気液分離器１１２の外部に供給される。
【００６４】
気液分離器１１２で生成された無酸素水は、送水ポンプ１２２により給水管を介して、第２気液混合槽１２６に送り込まれる。なお、第２気液混合槽１２６の構造は前記第１気液混合槽１０８と同様のものである。
【００６５】
また、不活性ガスボンベ１２８が第２気液混合槽１２６の外部に配置されており、不活性ガスボンベ１２８は第２気液混合槽１２６にガス供給管で接続されている。第２気液混合槽１２６には、無酸素水の供給と同時に、不活性ガスボンベ１２８からガス供給管を介して、不活性ガスが連続的に一定混合比率となるように供給される。従って、第２気液混合槽１２６中は、無酸素水と不活性ガスとを高速混合・分散することにより、所定濃度の不活性ガスを含む懸濁気泡水を生成する。この懸濁気泡水は給水管を介して接続部Ａに送り込まれる。
【００６６】
また、第２気液混合槽１２６と接続部Ａとの間を接続する給水管には、無菌無酸素懸濁気泡水の水中酸素濃度（溶存酸素濃度）を測定するために、水中酸素濃度計１２４が接続されている。また、水中酸素濃度計１２４には電磁弁が接続されている。水中酸素濃度の測定は、無酸素水の品質管理上必要であり、従って以下の操作・効果を妨げないばかりか工程管理上も望ましい。なお、気液分離器１１２で生成される無酸素水は、溶存酸素濃度が完全に零である必要はなく、コアへの影響が無視できる程度に溶存酸素濃度が低下していれば良い。
【００６７】
なお、ボーリングを行う地層・深度・錐冠口径に応じて、円滑な掘進と高品質コア採取を可能にするために、無酸素水生成条件とは独立して任意の気液混合比率で（ボーリング機長の管理のもとで）、第２気液混合槽１２６の外部に備えた不活性ガスボンベ１２８から、不活性ガスを連続的に一定混合比率で送り、第２気液混合槽１２６中で高速混合・分散し、不活性ガスを懸濁した懸濁気泡水を生成して、接続部Ａを介して掘削コア採取システム８００、無菌無酸素水中コアバレル密封仮包装部９００、無菌無酸素雰囲気中コア取扱装置２００に送水することができる。
【００６８】
さらに、必要に応じて、気液分離器１１２で生成した無酸素水を、第２気液混合槽１２６を経由することなく給水管１３０を介して接続部Ａに導くことにより、掘削コア採取装置３００、密封仮包装部６００、コア取扱装置２００に送水することもできる。この場合には、図２において、送水ポンプ１２２から第２気液混合槽１２６に無酸素水を供給する給水管の電磁弁１２７が閉鎖され、第２気液混合槽１２６の下流側で給水管に設けられた電磁弁１４２も閉鎖される。
【００６９】
この状態で、給水管１３０に設けられた電磁弁１３２が開放され、気液分離器１１２から接続部Ａに送水ポンプ１２２を介して、直接無酸素水が供給される。この無酸素水は接続部Ａを介して掘削コア採取装置３００、密封仮包装部６００、コア取扱装置２００等に給水される。なお、ビニルスリーブ付ワイヤライン工法には懸濁気泡水が必須であるが、本発明の懸濁不活性気泡水発生部１００をダブルチューブ工法に用いる場合には、気泡のない無酸素水や無菌水の供給が有効となる。
【００７０】
また、必要に応じて、無菌水生成部７００で生成した無菌水を、第１気液混合槽１０８を経由することなく、給水管７２０、７３０を介して、第２気液混合槽１２６に送水することもできる。この場合には、図２において、送水ポンプ７０５から第１気液混合槽１０８に無菌水を供給する給水管の電磁弁１０６を閉鎖し、給水管７２０に設けられた電磁弁７１５と、給水管７３０に設けられた電磁弁１５１とが開放され、給水管７４０に設けられた電磁弁１５２が閉鎖されることにより、第２気液混合槽１２６に無菌水が供給される。
【００７１】
さらに、必要に応じて、無菌水生成部７００で生成した無菌水を、無菌水生成部１００を経由することなく、接続部Ａに導くことにより、掘削コア採取システム８００、密封仮包装部９００、コア取扱装置２００に送水することもできる。この場合には、図２において、送水ポンプ７０５から第１気液混合槽１０８に無菌水を供給する給水管の電磁弁１０６が閉鎖され、給水管７２０に設けられた電磁弁７１５が開放され、給水管７３０に設けられた電磁弁１５１が閉鎖され、第２気液混合槽１２６の下流側の電磁弁１４２も閉鎖され、給水管７４０に設けられた電磁弁１５２が開放されて、接続部Ａに無菌水が供給される。この無菌水は接続部Ａを介して掘削コア採取システム８００、密封仮包装部９００、コア取扱装置２００等に給水される。
【００７２】
次に、本発明の懸濁気泡水生成装置１００の動作を説明する。原水タンク１０２から供給された地下水、又は、表層水やむを得ない場合の水道水は、第１気液混合槽１０８内で、不活性ガスと混合することで、水中に泡として存在または溶存している酸素が押し出される（物理的には酸素が不活性ガスによって抽出される）ことによって、共に泡の状態の懸濁気泡水となる。この懸濁気泡水は衝突板１１４付きの気液分離器１１２に送られる。
【００７３】
第１気液混合槽１０８から気液分離器１１２内に供給された懸濁気泡水は気液分離器１１２内で衝突板１１４にあたり微粒として粉砕され、さらに急激に体積が膨張するので、混合水に懸濁または溶存している酸素等の気体が懸濁気泡水から分離され、自然にしかも高速で水中酸素濃度が無酸素状態の無酸素水となる。同時にこの気液分離器１１２は送・受水量の調節を行う緩衝作用をもたらす密閉空間の機能も有する。
【００７４】
その後、分離した気体は脱気ポンプ１１６によって気液分離器１１２の外部へ速やかに脱気される。また気体が分離した水は無酸素水となって、送水ポンプ１２２により第２気液混合槽１２６に供給され、任意量の不活性ガス気泡を混合することにより不活性ガスを懸濁した懸濁気泡水となって、掘削コア採取装置３００等に供給され、脱酸素環境下でコアをサンプリングするためのボーリングが可能となる。
【００７５】
上述のように、第１気液混合槽１０８と気液分離器１１２と第２気液混合槽１２６との組合せの下では、気液分離器１１２により無酸素水中の溶存酸素量を任意の濃度（事実上の無酸素状態）まで高速かつ効率良く低下できるために、掘進条件とは独立して、不活性ガス混合量を選定・管理することができ、さらに、第２気液混合槽１２６においてこの無酸素水を加工して、任意の不活性ガス混合比を有する清水乃至懸濁気泡水を生成することも可能となる。
【００７６】
なお、本発明の半循環式定時洗浄システム付の無菌水生成部７００において、第１原水中に溶存する（溶存酸素以外の）化学的成分の変動を避ける必要があれば、前置フィルタサブシステム（第１フィルタ７０１）の一部である活性炭フィルタの使用を省略し、ビールス除去効率はやや低下するが、第２フィルタ７０３として、上述の孔径０．０１μｍの多孔質相当の逆浸透膜を使用する代わりに、孔径０．０１μｍの多孔質膜または多孔質管を使用することもできる。
【００７７】
〔コア採取システム〕
図１に示した掘削コア採取システム８００は、図４（ａ）二重管式コア採取装置３００、図４（ｂ）三重管式コア採取装置３６１、または図５のビニルスリーブ付ワイヤライン式定方位コア採取装置８２０の何れかを備えている。なお、図１に示した掘削コア採取システム８００’は、掘削孔が鉛直方向でなく、傾斜方向に形成された場合を示すものであり、掘削孔が傾斜方向の場合にも本発明は適用可能である。
【００７８】
図４（ａ）に示す二重管式コア採取装置３８２では、アウターチューブ３４０と、アウターチューブ３４０の内側下端に設けられたインナーチューブ（二重管式）３８６と、インナーチューブ３８６の内側下端に設けられ、その内側にコアを収納することができる内蔵包装部３６１とを備えている。二重管式コア採取装置３８２の場合にはアウターチューブ３４０が回転部３４５に接続されており、該回転部３４５によりアウターチューブ３４０は回転駆動することができる。なお、内蔵包装部３６１は、採取されたコアを包装保護することができるものであり、内蔵包装部３６１としては、例えば、ビニルスリーブやアクリル管などを用いることができる。
【００７９】
掘削時には、懸濁気泡水を供給ポンプにより圧力をかけた状態で、掘削水供給ノズル３５５からロッド３８８内に供給する。図４（a）中、矢印で示すように、懸濁気泡水はロッド３８８の上端に接続された掘削水供給ノズル３５５を内蔵する回転部３４５からロッド３８８内に供給され、インナーチューブ３８６とアウターチューブ３４０の内壁との間を通った後、錐冠３３７を介してアウターチューブ３４０の外側へ回り込み、アウターチューブ３４０の外面に沿って上昇し、最終的にスライムとともに地上へ排出される。なお、掘削水供給ノズル３５５の給水管は、図２の接続部Ａと接続され、第２気液混合槽１２６で生成した懸濁気泡水、または、必要に応じ給水管１３０を介して気液分離器１１２で生成した無酸素水が供給される。
【００８０】
このため懸濁気泡水の自動スライム排除機能により円滑な掘進が可能となるとともに、図６に示すように錐冠３３７の先端部において適度の気泡が発生して、錐冠３３７を冷却する。また掘削とともに発生するスライムを気泡に付着させて排出することも可能となる。図６の拡大図に示すように、アウターチューブ３４０は、その先端部に（ボーリング孔底面に接するように）錐冠３３７を有しており、図６は懸濁気泡水を供給しているときの様子を示している。コアケースチューブ３４３内に設けられた内蔵包装部３６１は、採取されたコアを包装保存することができるものであり、内蔵包装部３６１としては、例えば、ビニルスリーブを用いることができる。さらに図２に示した第２気液混合槽１２６により、懸濁気泡水に含まれる不活性ガスの混合比を制御することが可能であるため、掘削深度に応じて適切な混合比で不活性ガスが混合された懸濁気泡水を錐冠先端に供給することが可能となる。不活性ガスの混合比を変更する理由は、掘削深度に応じて図４（ａ）に示す錐冠３３７先端部の雰囲気圧が異なるため、錐冠３３７先端部における適切な懸濁気泡発生条件とするためである。
【００８１】
なお、図４（ａ）に示すように、掘進に伴う表層水の孔内浸入による汚染や、軟岩の孔壁保護のために、必要に応じてケーシング３６５を地表から挿入する。
一方、図４（ｂ）に示す三重管式を適用した掘削コア採取装置３４２は、先端に錐冠３３７を有し回転可能なインナーチューブ（三重管式）３３９と、該インナーチューブ（三重管式）３３９の外側に位置し先端にアウターチューブ錐冠３３８を備えるアウターチューブ３４１と、インナーチューブ（三重管式）３３９の内側下端に設けられたコアケースチューブ３４３と、コアケースチューブ３４３の内側下端に設けられ、その内側にコアを収納することができる内蔵包装部３６１（図６参照）とを備えている。
【００８２】
さらに図４（ｂ）において、インナーチューブ（三重管式）３３９及びアウターチューブ３４１には回転部３４５が接続されており、該回転部３４５はインナーチューブ（三重管式）３３９及びアウターチューブ３４１を回転駆動する作用とともに、必要に応じて錐冠３３７、アウターチューブ付錐冠３３８に振動を付与する作用を併せ持つ。このような構造により錐冠３３７に振動を加えながらインナーチューブ（三重管式）３３９及びアウターチューブ３４１を回転駆動することができる。この場合、錐冠の回転数を変更する工程を備えるようにしてもよい。
【００８３】
従来、図４（ｂ）の方法でコアサンプリングしようとすると、振動によりコアの緩みや締固めが生じ、コア鑑定や物性試験のための良好なコアサンプルを入手することが困難であったが、本発明では上述したような懸濁気泡水をインナーチューブ（三重管式）３３９とアウターチューブ３４３との間から錐冠３３７に導入するため、懸濁気泡水の自動スライム排除機能によりコアの緩みや締固めが生じず、その結果、微粒分の流失や地質構造を反映した良好なコアサンプルを採取することが可能となる。
【００８４】
さらに図５にワイヤライン型コア採取方式を改良適用するビニルスリーブ付ワイヤライン型定方位コア採取装置８２０を示す。このコア採取装置８２０は、回転可能なアウターチューブ８０２の下方先端に錘冠 （ケーシング掘進方式）８１２を備え、アウターチューブ８０２内部下端に挿入設置されるインナーチューブ８０３を備える。インナーチューブ８０３は、ワイヤライン８０１によりインナーチューブ８０３の頂部に付属するキャップ８０６を通じて昇降可能であり、当該アウターチューブ８０２下端に設置される。インナーチューブ８０３内には、コアケースチューブ８０４と、深度定時測定記録部８０７と、方位傾斜定時測定記録部８０８と、多段に畳み込まれたビニルスリーブを収容するビニルスリーブ収納部８０９と、コア捻れチェツク用のビニルスリーブケース８１０と、方位固定型マーキングコアリフタ８１１とを備えている。なお、深度定時測定記録部８０７は、圧力検知手段を備えており、コアの掘削部では、掘削水（無菌無酸素懸濁気泡水）により水頭圧がかかっているため、この水頭圧を測定することにより、コアの採取深度が算出される。
【００８５】
さらに、前記方位固定型マーキングコアリフター８１１は、工業用ダイヤモンドマーカーを備えており、このマーカーでコアを引っ掻きつつ、コアを軸線方向に移動させることによりコアの長手方向（縦方向）に平行にマーキングを形成する。方位傾斜定時測定記録部８０８は、ジャイロコンパスによる定時測定記録機構及び定時撮影記録機構を備えている。方位傾斜定時測定記録部８０８は、ジャイロコンパスを用いることにより、掘削する地層が鉄を含んでいる場合であっても、地層の状況によらずに、正確な方位及び掘削孔（即ちインナーチューブ）の傾斜を測定することができる。
【００８６】
また、図５は無菌無酸素の懸濁気泡水を供給しているときの様子を示している。コアケース８０４内に設けられた内蔵包装部８０９は、前記方位固定型マーキングコアリフタ８１１により、インナーチューブ内の方向を示すマークが付与されたコアを前記コア捻れチェツク用ビニルスリーブ中に包装保存することができるものであり、内蔵包装部８０９としては、例えば方向指示ラインを付与したビニルスリーブを用いることができる。前記方向指示ラインを付与したビニルスリーブ（内蔵包装部８０９）に収納されたコアは、掘進終了時に方位傾斜定時測定記録部８０８に内蔵されたビニルスリーブの捻れを検出するための内蔵のＣＣＤカメラ等による記録撮影による確認が行われる。
【００８７】
なお、インナーチューブ８０３には、水頭圧計（深度計）、水質計、水温計、ｐＨメータからなる計測機器を備える。そして、これらの計測機器の計測データを予めインナーチューブ８０３投入前に設定された時刻に記録するために、インナーチューブ８０３にタイマーを内蔵させることもでき、このタイマーの信号に基き、所定時刻において各計測データを記録する電子回路も内蔵することができる。これによって、地上からの電気的指示等の交信不要となり、簡便かつ高能率な定方位ボーリング情報を取得することが可能となる。
【００８８】
また、インナーチューブ（ワイヤライン式）８０３及びアウターチューブ８０２には回転機構が接続されており、この回転機構はスイベルヘッド側に設けられている。回転機構はアウターチューブ８０２を回転駆動する作用とともに、必要に応じてアウターチューブ付錐冠８１２に振動を付与する作用を併せ持つ。このような構造により錐冠８１２に振動を加えながらアウターチューブ８０２を回転駆動することができる。この場合、錐冠８１２の回転数を変更する工程を備えるようにしてもよい。
【００８９】
従来、前記従来型三重管方式や従来型ワイヤライン方式の工法でコアサンプリングしようとすると、振動によりコアの緩みや締固めが生じ、コア鑑定や物性試験のための良好なコアサンプルを入手することが困難であり、特に硬岩に挟まれた微粒物質地層や破砕岩片を混在する地層ではその構造・岩相の鑑定が困難であったが、本発明では上述したような懸濁気泡水をインナーチューブ８０３とアウターチューブ８０２との間から錐冠８１２に導入するため、懸濁気泡水の自動スライム排除機能によりコアの緩みや締固めが生じず、その結果、微粒分の流失や地質構造を反映した良好なコアサンプルを採取することが可能となる。
【００９０】
図７（ａ）〜（ｄ）に、本発明のコア採取システム８００による定方位コア採取の操作手順を示す。図７（ａ）に示すように、インナーチューブ８０３の上端にはキャップが形成されており、キャップには把持部８０６が形成されている。また、インナーチューブ内部下端には、方位固定型マーキングリフタ８１１等の計測機器がビニルスリーブケース８１０とともにインナーチューブ８０３との相対的な位置を固定した方位で取付けられる。
【００９１】
無菌無酸素の懸濁気泡水生成装置１００で連続的に生成された無菌無酸素の懸濁気泡水は掘削水（掘削揚水）として接続部Ａを通じて、スイベルヘッド側から供給され、アウターチューブ８０２とインナーチューブ８０３の間を通り、アウターチューブ下端に接続された錘冠８１２の冷却を行なった後、発生するスライムを懸濁気泡が吸着する等の作用により浮力と緩やかな上昇流をもたらす等の作用による自動スライム排除機能により、アウターチューブと孔壁間を洗浄しつつケーシング３６５を通じて、スライムを緩やかに地表に排除する。
【００９２】
ワイヤライン工法に対して、初めて懸濁気泡（無菌無酸素）水による自動スライム排除機能を適用した結果、以下の理由により、コア中微粒物質流失防止とビニルスリーブによる振動防御による高品質コアの採取を実現した。
【００９３】
即ち、既存のワイヤライン工法による清水掘コア採取法では、スライムの真比重が清水よりも約２倍と大きいために清水によるスライム排除が不十分であり、大送水量・圧を適用せざるを得ず（仮に比重調整のために泥水を使用しても）、インナーチューブ中のコアに送水圧をかけざるを得ず、その結果微粒物質の流失・コア中含水比増加の連鎖をもたらし、高品質のコアを得ることが困難であった。また、コア保護のためのビニルスリーブ使用が不可能とされてきたが、本願発明者等は、種々検討を重ねた結果、懸濁気泡（無菌無酸素）水により、自動スライム排除機能により（インナーチューブ内ビニルスリーブ付近における混濁・滞留スライムの排除・清浄化により）、掘進に伴いインナーチューブ内に取込まれるコア上部が抵抗なくビニルスリーブに取込まれ、アウターチューブの回転とは独立して（インナーチューブの自由回転機能による）円滑化な送出しと捻れを生ずることなく、高品質コアをビニルスリーブ内に円滑に包装することに成功した。
【００９４】
一方、従来技術である二重管によるコア採取であっても、採取するコアの掘進中ビニルスリーブ包装に当たっては、アウターチューブに対してスリーブケースがインナーチューブとともにアウターチューブに対して相対的に自由回転するのでは、採取されるコア中に検出されるひび割れ、滑り面、残留地磁気等に関する方位・傾斜・深度（コントロールボーリングでは重要）の絶対的な（原位置地層中）方位傾斜深度の評価に関しては不向きであった。特に、在来型ワイヤライン式コア採取工法（泥水掘、アクリルケース使用）では、掘進中も電気信号送信用ケーブルを接続し続ける等、ワイヤライン工法におけるインナーチューブの高速交換の機能を損なうばかりか、スライムの排除のために泥水を使用せざるを得なかったばかりか、密着性の高いビニルスリーブの使用が不可能であった。なお、アクリルケースを使用する三重管方式では、破砕岩片・礫・微粒成分混在地層から採取されるコアは、コア自体にクリアランスがあるために、コア内の岩相構造が保持・復元不能であった。
【００９５】
このため、本発明では、図５に示す深度定時測定記録部８０７と方位傾斜定時測定記録部８０８と、捻れチェック用のビニルスリーブケース８１０と、ビニルスリーブ８０９、方位固定型マーキングコアリフタ８１１とを使用し、採取された高品位コアについて信頼性の高い定方位・傾斜・深度の測定を可能にするに至った。
【００９６】
図７（ａ）に示す掘削コア採取システム８００に設けられた吊上機構８５２から延びるワイヤ８５３の先端に接続されたオーバーショット８１３で把持部８０６を把持することで、インナーチューブ８０３を吊り下げる。このインナーチューブ８０３は、方位傾斜深度を記録するための深度提示測定記録部８０７と、方位傾斜定時測定記録部８０８と、包装部とを内蔵している。
【００９７】
吊り下げられたインナーチューブ８０３は、図７（ｂ）に示すようにアウターチューブ８０２内の孔底まで移動して、インナーチューブ８０３を孔底に設置することができる。図７（ｂ）内のアウターチューブ８０２内の孔底に設置されたインナーチューブ８０３の頂部にある把持部８０６からオーバーショット８１３の接続を切離して、ワイヤ８５３を吊上機構８５２により巻き上げて地表に一時的に回収する。
【００９８】
図７（ｃ）に示すようにアウターチューブ８０２による所定長掘進が終了した時点で、コアの入った包装部を備えたインナーチューブ８０３に対し、吊上機構８５２により、ワイヤ８５３（ワイヤライン８０１）の下端に取り付けられたオーバーショット８１３を吊り下げる。吊り下げられたオーバーショット８１３は、インナーチューブ８０３の頂部にある把持部８０６に衝突して、把持部８０６と接続される。そして、吊上機構８５２によりワイヤ８５３を巻き上げると、オーバーショット８１３は、インナーチューブ８０３内で包装収納されたコアとともに図７（ｃ）に示すように回収することができる。
【００９９】
方位・傾斜・深度を記録する第一の方法としては、図７（ｂ）に示すようにインナーチューブ８０３がアウターチューブ８０２内の孔底に設置された時点で、掘進に先立ち深度定時測定記録部８０７と方位傾斜定時測定記録部８０８とにより、インナーチューブ８０３の深度・方位傾斜を記録することが可能である。図７（ｄ）に示すようにインナーチューブ８０３を回収した時点で、深度定時測定記録部８０７と方位傾斜定時測定記録部８０８とから記録を読取り別途記録する。この時、深度定時測定記録部８０７又は方位傾斜定時測定記録部８０８の中に設けられたＣＣＤ等の撮影機により撮影された包装部８０９内部で観察されるスリーブ上部の方位確認情報を回収する。この操作は、インナーチューブ８０３の走向傾斜記録データとコアのインナーチューブとの相対位置に関する情報（実際にビニルスリーブに収納されるコアの方位固定型マーキングリフタ８１１）に関する確認を行い、その信頼性向上を図るものである。
【０１００】
方位・傾斜・深度を記録する第二の方法としては、図７（ｃ）に示すように掘進終了時、スイッチ付オーバーヘッド８１３’をインナーチューブ８０３の頂部で把持部８０６に接続した時点で、オーバーヘッド８１３’からインナーチューブ８０３に加えられる衝撃を検知し内蔵スイッチを作動させる。この内蔵スイッチの作動により、深度定時測定記録部８０７と方位傾斜定時測定記録部８０８が作動して、インナーチューブ８０３の深度・方位傾斜を記録することも可能である。
【０１０１】
この場合には、図７（ｄ）に示すようにインナーチューブ８０３を回収した時点で、深度定時測定記録部８０７と方位傾斜定時測定記録部８０８とから記録を読取り別途記録するとともに、深度定時測定記録部８０７と方位傾斜定時測定記録部８０８との中に設けられた撮影機により撮影された包装部８０９内部で観察されるスリーブ上部の方位確認情報を回収する。この操作は、インナーチューブ８０３の走向傾斜記録データとコアのインナーチューブとの相対位置に関する情報の確認を行い、その信頼性向上を図るものである。
【０１０２】
なお、第一の方位・傾斜・深度を記録する方法と、第二の方位・傾斜・深度を記録する方法とを組合わせることは、なんら差支えないばかりか、採取コアの掘進開始時と終了時のコア自体の走向傾斜深度の両者を記録するものとして、ボーリング孔の穴曲がり解析・地層構造解析にも役立つ情報を与える。
【０１０３】
また、図４（ａ）に示す二重管式を適用してコアサンプルを採取することもできる。まず従来の方法によりアウターチューブ３４０を回転させることにより錘冠３３７の掘削作用により所定深さの孔を掘削する。サンプリングする深さまで掘削したら、包装部３６１と、図４（ａ）には図示していないが、方位固定型マーキングコアリフタ８１１と、各種計測器等（深度定時測定記録部８０７、方位傾斜定時測定記録部８０８、捻れチェック用スリーブケース８１０）を備えたインナーチューブ３８６をアウターチューブ３４０内に入れ込み、ロッドを継ぎ足して、その上端に回転部３４５を接続する。
【０１０４】
この状態でインナーチューブ３８６を再び回転駆動させて更に深く掘削する。このとき懸濁気泡水に圧力を掛けた状態で泡水供給ノズル３５５からロッド３４０内に供給する。図４（ａ）中、矢印で示すように、懸濁気泡水はロッド３４０の上端に接続された泡水供給ノズル３５５からロッド３４０内に供給され、インナーチューブ３８６とロッド３４０の内壁との間を通った後、ビット３３７を介してロッド３４０の外側へ回り込み、ロッド３４０の外面に沿って上昇し、最終的に地上へ排出される。
【０１０５】
このため懸濁気泡水の潤滑性により円滑な掘進が可能となるとともに、図６に示すようにビット先端部において適度の気泡を発生して、ビットを冷却する。また掘削とともに発生するスライムを気泡に付着させて排出することも可能となる。なお、以上の掘削時には、作業性を向上させるためビット３３７に振動を付与するようにしてもよい。
【０１０６】
この掘削中に、インナーチューブ３４３内に備えられた包装部３６１内にはコアが入り込む。コアは、包装部３６１内に大気から隔離された状態で包装されて採取されるため、酸素に触れることはない。また懸濁気泡水は、コアに対して窒素等の不活性ガスにより泡が形成されているので、懸濁気泡水の存在によりコアが酸素汚染されることもない。
【０１０７】
次に図７（ｃ）に示すように、インナーチューブ８０３（図４（ａ）のインナーチューブ３８６に対応）の把持部８０６をワイヤ８５３の先端に設けられたオーバーショットのラッチで把持し、インナーチューブ８０３を吊り上げて包装部３６１内に採取されたコアを回収する。
【０１０８】
以上は二重管式に適用した場合の説明であるが、三重管式に適用した場合には、図４（ｂ）に示すように、懸濁気泡水はインナーロッド３３９の上端に接続された泡水供給ノズル３５５からインナーロッド３３９内へ圧入され、インナーチューブ３４３とインナーロッド３３９の内壁との間を通った後、錐冠３３７を介してインナーロッド３３９の外面とケーシング３４１の外面との間を通って上昇し、最終的に地上へ排出される。
【０１０９】
また、方位・傾斜・深度を記録する第一の方法は、図４（ａ）に示すビニルスリーブ付の二重管コア採取工法のみならず、通常はアクリルケースのみを使用していた三重管式のコア採取工法のインナーチューブにも組込み、懸濁気泡（無菌無酸素）水と併用することにより適用可能である。
【０１１０】
また、本願発明に係る定方位無菌無酸素水コア採取システム及びその方法は、図１に示すように、懸濁気泡水を掘削水とするビニルスリーブ付ワイヤライン型高品質無菌無酸素コア採取工法・ダブルコアチューブ型高品質無菌無酸素コア採取工法・ビニルスリーブ付ワイヤライン型無酸素コア採取工法、懸濁気泡水を掘削水とするビニルスリーブ付ワイヤライン型高品質コア採取工法のいずれにおいても鉛直掘進のみならず、傾斜掘進(コントロールボーリングにおいてすら)、水平掘進等の如何なる方向についても、本願発明に係るインナーチューブの取替えにより実施可能である。
【０１１１】
〔インナーチューブ取扱システム〕
図８に示すインナーチューブ取扱システム９００は、無菌無酸素水中でインナーチューブ（コアバレル）を仮密封してその後の取り扱いを可能とするものである。
【０１１２】
インナーチューブ取扱システム９００は、図１に示した掘削コア採取システム８００の一部であり、図７（ｄ）に示したコア採取工法の最終段階の地表付近で行われる操作である。
【０１１３】
インナーチューブ取扱システム９００は、インナーチューブ８０３を地表のデッキ９０９上に吊り上げ、接続部Ａから供給される無菌無酸素水中でビニルスリーブ９１２により仮密封するものである。その後、仮密封されたインナーチューブ８０３は、図１の無菌無酸素コア仮密封搬送工程９２０により搬送され、図１の無酸素コア加工・試験システム２００あるいは耐圧型体積拘束試験セル１１００における試験に供される。
【０１１４】
インナーチューブ取扱システム９００は、ワイヤライン工法に特有なシステムあって、アウターチューブ８０２上部にインナーチューブ取扱装置９１０を接合する。インナーチューブ取扱装置９１０に、接続部Ａから供給された無菌無酸素水を満たす。無菌無酸素水が満たされたインナーチューブ取扱装置９１０内で、一旦インナーチューブ８０３の上端に設けられたインナーチューブ支持棒９１１によりインナーチューブ８０３を無菌無酸素水面下に保持する。その後、無菌無酸素水の水面下で、インナーチューブ８０３の仮包装作業を進める。
【０１１５】
次に、採取されたコアを含むインナーチューブ８０３を孔底から吊り上げて、このインナーチューブ１０３を仮包装するまでを説明する。掘進操作終了時に、孔底側で、図８（ａ）に示すアウターチューブ８０２の上部に無菌無酸素水中インナーチューブ取扱装置９１０を装着する。
【０１１６】
地上側では、無菌無酸素水中でインナーチューブ取扱装置９１０内を潜らせる形で、図７で説明したように、オーバーショット８１３を地上側から孔底側に向かって降下させる。降下したオーバーショット８１３が、孔底側でインナーチューブ８０３の把持部８１４に接続すると、その衝撃が（２度目の）測定信号として働き、相対方位固定型の深度定時測定記録部８０７と相対方位固定型の方位傾斜測定記録部８０８とによる深度方位傾斜の測定が実施される。
【０１１７】
その後、図７で説明したように、インナーチューブ８０３は、把持部８１４とオーバーショット８1３を介して、ワイヤ８５３により孔底から引き上げられて、図８（ａ）のインナーチューブ取扱装置９１０の無菌無酸素水面下に移動して停止する。そして、無菌無酸素水面下で、把持部８１４にインナーチューブ支持棒９１１を貫通させることにより、インナーチューブ８０３をインナーチューブ支持棒９１１により無菌無酸素水中でインナーチューブ取扱装置９１０内に安定させる。この安定した状態で、オーバーショット８1３（およびワイヤ８５３）を把持部８１４から取り外し、無菌無酸素水面下で、把持部８１４に折畳んだ状態のビニルスリーブ９１２を上から被せ、把持部８１４に、ワイヤ８５３下端に装着した密封型ホイスティングスイベルを接続する。
【０１１８】
さらに無菌無酸素水面下で、折畳んだ状態のビニルスリーブ９１２の上部を当該密閉型ホイスティングスイベルに防水テープで密着固定した後、インナーチューブ支持棒９１１を把持部８１４から引抜く。次いで、図８（ｂ）に示すようにインナーチューブ８０３を無菌無酸素水面から徐々に引上げる。この時、水面下でインナーチューブ外面に沿ってビニルスリーブ９１２を気泡が入らないように注意しながら、ビニルスリーブ９１２を引下げてインナーチューブ８０３を覆い、無菌無酸素水中でビルスリーブ９１２の下端を結ぶことにより、無菌無酸素コアを包装部内に内蔵するインナーチューブ８０３を気密・水密保持状態を保った状態の仮包装作業を完了させる。この状態で、インナーチューブ８０３は、無菌無酸素コア仮密封搬送される。
【０１１９】
このようにインナーチューブ取扱システム９００によれば、従来行われていたようなデッキ下の大型の無酸素コア取扱システムにおけるような空中浮遊雑菌による汚染の危険性の高くしかも殺菌処理が困難な大型水槽を使用したりせず、あるいはデッキの下にまで設けられているケーシング上部にワイヤ強化チューブを接続しデッキ面まで無酸素水面を上昇させアーマーレンチと補助ワイヤでインナーチューブを無酸素水中で保持しつつ仮包装作業をするという大掛りで困難な作業を避けることができる。
【０１２０】
〔無菌無酸素コア加工システム〕
図１に示すように、無菌無酸素コア加工・試験システム３０００には、無菌無酸素環境中でコアを取扱い加工する手袋付無菌無酸素コア取扱いチューブ２００と、加工されたコアを被圧状態復元して保存する三次元加圧保存用セル４００と、手袋付無菌無酸素コア加工ボックス５００とが含まれる。これらに関しては、特許文献３（特開２００６−７０６１８号公報）に開示されたものを用いる。
【０１２１】
〔体積拘束試験システム〕
図１に示した体積拘束試験セル１１００について、図９乃至図１１を用いて説明する。この体積拘束試験セル１１００の側断面図を図９に示す。体積拘束試験セル１１００は、略円筒形状ステンレス製の第１容器１１０１ａ及び第２容器１１０１ｂと、第１容器１１０１ａ及び第２容器１１０１ｂの間に挟まれるステンレス製試料ホルダ１１０５とから構成される。(後述する第２の使用方法では、全体が耐圧であることが必要であるため、ステンレス製とした。)
第１容器１１０１ａは、その内部に地下水等の試験用水の出し入れを行う第１開口１１２０ａと、第１開口１１２０ａを覆う第１キャップ１１０２ａと、第１キャップ１１０２ａと第１開口１１２０aとの間を密閉する第１パッキン１１０３ａとを含む。
【０１２２】
また、第２容器１１０１ｂには、その内部に試験用水の出し入れを行う第２開口１１２０ｂと、第２開口１１２０ｂを覆う第２キャップ１１０２ｂと、第２キャップ１１０２ｂと第２開口１１２０ｂとの間を密閉する第２パッキン１１０３ｂとを含む。
【０１２３】
ステンレス製試料ホルダ１１０５は、円盤形状に加工されたコアサンプル１１１３をステンレス製焼結金属多孔質フィルター１１０６を両面で保持するために、一対のステンレス製フィルタ押え部材１１０４を備える。さらに、これらのステンレス製フィルタ押え部材１１０４の縁部は、第１容器１１０１ａ及び第２容器１１０１ｂにより両側面から押さえられている。ステンレス製フィルタ押え部材１１０４は円盤状であり、その両側面の縁部にＯリング１１０７を備えている。Ｏリング１１０７は、試料ホルダ１１０５や第１容器１１０１ａ又は第２容器１１０１ｂの側面の縁部に当接してこれらの間を密閉する。
【０１２４】
図１０に示すように、ステンレス製フィルタ押え部材１１０４は、焼結フィルタ押え板１１０４ａを備えている。図１１に示すように、焼結フィルタ押え板１１０４ａはステンレス製フィルタ押え部材１１０４と一体化した平面視Ｙ字形状であり、この形状は、ステンレス製焼結フィルタ１１０６を確実に押さえつつ、ステンレス製焼結フィルタ１１０６の開口面積を大きく保持するものである。本実施形態におけるステンレス製焼結フィルタ１１０６の開口面積は、ステンレス製焼結フィルタ押え板１１０４ａを用いることにより、９４．５％という高い値を確保することができた。
【０１２５】
また、第１容器１１０１ａ又は第２容器１１０１ｂのステンレス製試料ホルダ１１０５側に対向する側面には開口部が形成されており、第１容器１１０１ａ又は第２容器１１０１ｂからステンレス製試料ホルダ１１０５に向かって、液体が流通（拡散）可能となっている。本体固定ボルト１１０９は、第１容器１１０１ａや第２容器１１０１ｂを、試料ホルダ１１０５に固定するものである。焼結フィルタ押え付けボルト１１１０は、焼結フィルタ１１０６を試料１１１３に密着させる。補強板１１１１は第２容器１１０１ｂ側に一体化して設けられ、組立用補助ボルト１１１２によって第２容器１１０１ｂに仮固定された後、最終的に組立用ボルト１１０９を使用し組立てる。(組立用補助ボルト１１１２の上記説明、図１０中のボルト１１１２、符号説明中の組立用補助ボルト１１１２を省略しても良い)
このような、体積拘束試験セル１１００を用いた第１の試験方法を説明する。始めに、図１に示した手袋付無菌無酸素コア加工ボックス５００内で、円盤状に加工したコアサンプル１３（無菌無酸素供試体）を、耐圧型・片手組立方式の体積拘束耐圧複合セル１１００(２セル方式)中に、各パーツに備えられた組立案内嵌合凹凸を手掛に片手で組込む。次いで、原位置で密閉型地下水採取装置により原位置孔内水頭圧加圧状態で溶存ガスとともに採取した地下水を２分して、一方の地下水を第１容器１１０１ａに満たす。他方の地下水は、無菌無酸素雰囲気中で放射性トレーサーを溶解せしめて試験水として調整し、第２容器１１０１ｂに満たす。そして、放射性トレーサーの第２容器１１０１ｂから第１容器１１０１ａへの拡散・透過・収着試験を実施することができる。なお、原位置で採取した地下水は、主として礫層・断層破砕帯等を経由した原位置の孔内湧水である。(この場合には常圧操作であるので、試験セル１１１０ａ及び１１１０ｂ部分のみは、透明なアクリル製であっても良い。)
上記第１の試験方法を発展せしめた第２の試験方法を説明する。上記円盤状供試体を上記耐圧型・片手組立方式の体積拘束セル１１００内に組込んだ後、バルブ付Ｙ字型の分岐管を経由して、密閉型採水装置で採取して溶存ガスが共存した状態で、前記試験用セルに封入した供試体セットについて、前記と同様に拡散・透過・収着試験を実施する。(この場合には被加圧水を使用するので、試験セル１１１０ａ及び１１１０ｂ部分もまた、ステンレス製とする。)
さらに、第３の試験方法としては、同様操作により無菌無酸素雰囲気中で円盤状に加工した供試体をさらに粉砕調製した粉末供試体についても、無菌無酸素環境中で、焼結金属フィルターを隔離材としたバッチ式の収着・脱着・イオン交換容量試験、微生物試験に供することもできる。(この場合は常圧・加圧操作に応じて試験セル１１１０ａ及び１１１０ｂ部分は、ステンレス製と透明なアクリル製を選択する。)
第４の試験方法として、前記第３の試験方法において、体積拘束型耐圧セル１１００の変形として(１セル方式の体積拘束型耐圧セル)を使用し、同様に溶存ガス共存状態における拡散・透過・収着試験を実施することもできる。
【０１２６】
第５の試験方法として、さらにこれらを発展せしめ、前記いずれかの試験において、無菌無酸素粉末供試体をイオン交換水と混合・震盪・ろ過水(メンブランフィルタを用いたろ過又は遠心分離による上澄水)を半人造の地層水として使用することもできる。
【０１２７】
〔まとめ〕
本発明によれば、従来技術で困難であった掘削水中の微生物と溶存酸素濃度を実用上無菌無酸素にした掘削用水を懸濁気泡水として連続的に生成せしめ、地上から１００ｍ以深では効率的なコア採取が可能とされるワイヤラインオールコア採取工法において、これまでスライム排除が低劣であり、かつ操作中の機械的振動からコアを保護するための従来組込禁忌とされてきたビニルスリーブ組込を懸濁気泡水とワイヤライン工法の組合せにより可能とするという画期的な効果を収めた。さらにインナーチューブ中コアバレル頂部にタイマー作動の方位・深度計測・記録のためのシステムを組込むことにより、高速、定位置、高品質、無菌無酸素で、コア採取を可能ならしめた。
【０１２８】
本発明に係るコア採取システムの他の特徴は、同一掘進装置の使用において、掘削水生成システム中の要素機器を岩質・深度・地質構造等の必要に応じて交換することにより（例えば錘冠、ワイヤラインと二重管、定方位要因計測システム、掘削水としての清水・懸濁気泡水・泥水・界面活性剤添加の有無・ビニルスリーブ組込有無等）、表層掘削や、超深度掘削あるいは不均質地層掘削に即座に対応可能であるという点で威力を発揮する。また、本システムの他の特徴は、ワイヤライン工法におけるアウターチューブの頂部に、無菌無酸素環境中コア・コアバレル取扱・加工システムを組込むことにより、無菌・無酸素環境を維持しつつ仮包装・搬送・加工・三次元加圧保存・輸送を可能にするという特徴を有する。
【０１２９】
さらに、本発明に係る無菌無酸素水を掘削水に使用した高品質コア採取工法では、掘進時に形成するボーリング孔が掘削水に基く孔内環境汚染を一切排除するとともに、孔壁における微粒物質流失や緩み、構造変化がない良質のボーリング孔を形成するので、従来期待できなかった精密計測・孔間試験を可能にするという特徴を有する。
【０１３０】
また、本発明に係る無菌無酸素水を掘削水に使用し採取した高品質無菌無酸素コアを無酸素状態を保持しつつ円盤状に加工した供試体を上記耐圧型・片手組立方式の体積拘束セル１１００内に組込み、前記体積拘束型試験用セルの一方にはトレーサーを添加した後、バルブ付Ｙ字型の分岐管を経由して、密閉型採水装置で採取して溶存ガスが共存した状態で採取した原位置地下水を前記試験用セルに封入した供試体セットに対して同時に注入し、拡散・透過・収着試験を実施することを可能にするという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の懸濁気泡水コア採取ボーリングシステムの全体構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の無菌無酸素懸濁気泡水生成システムを示す構成図である。
【図３】サイクロン式気液分離装置を示す構成図である。
【図４】本発明の掘削コア採取システムに適用される（ａ）二重管式コア採取装置を示す縦断面図、（ｂ）三重管式コア採取装置を示す縦断面図である。
【図５】本発明のビニルスリーブ付ワイヤライン式定方位コア採取装置を示す縦断面図である。
【図６】本発明の掘削コア採取システムに用いる錐冠周辺の拡大図である。
【図７】本発明に用いるワイヤライン式コア採取工法を示す概念図であり、インナーチューブの（ａ）降下工程、（ｂ）定着工程、（ｃ）サンプリング工程（ｄ）回収工程を示す。
【図８】本発明のインナーチューブ取扱装置を示す断面図であり、ビニルスリーブの（ａ）展開前の状態、（ｂ）展開後の状態である。
【図９】本発明の体積拘束試験セルの側断面図である。
【図１０】図９の体積拘束試験セルに用いる第１容器及びフィルタ押え部材の平面図である。
【図１１】図９の体積拘束試験セルに用いるフィルタ押え部材の平面図である。
【符号の説明】
【０１３２】
Ａ      接続部（掘削水供給部）
１０００  密閉型採水システム
２０００  無菌無酸素懸濁気泡水生成システム
３０００  無菌無酸素コア加工・試験システム
１００  無菌無酸素懸濁気泡水生成装置（懸濁気泡水生成部、懸濁気泡水生成工程）
２００  無菌無酸素コア加工・取扱装置（コア加工部、コア加工工程）
４００  三次元加圧保存用セル
５００  手袋付無菌無酸素コア加工ボックス
７００  無菌水生成部（無菌水生成工程）
８００  コア採取システム（コア採取部、コア採取工程）
８２０  ビニルスリーブ付定方位型ワイヤライン式コア採取装置
９００  無菌無酸素水中コアバレル仮包装部
１１００  体積拘束試験セル
１０２  原水タンク
１０４  送水ポンプ
１０８  第１気液混合槽
１１０  不活性ガスボンベ
１１２  気液分離器
１１４  衝突材
１１６  脱気ポンプ
１２２  送水ポンプ
１２４  水中酸素濃度計
１２６  第２気液混合槽
１２８  不活性ガスボンベ
１４１  第１懸濁気泡水
１４２  第２懸濁気泡水
１４４  第１泡分散要素
１４５  第２泡分散要素
１５０  サイクロン式気液分離装置
３３７  錐冠
３３８  アウターチューブ
３３９  インナーチューブ（三重管式）
３４０  アウターチューブ（二重管式）
３４１  アウターチューブ（三重管式）
３４３  コアケースチューブ
３４５  回転部（スイベルヘッド）
３５５  掘削水供給ノズル
３６１  内蔵包装部（二重管式又は三重管式用ビニルスリーブ）
３８０  ケーシング
３８２  二重管式コア採取装置
３８６  インナーチューブ（二重管式又はワイヤライン式）
３８８  ロッド
８０１  ワイヤ
８０２  アウターチューブ
８０３  インナーチューブ
８０４  コアケースチューブ
８０５  孔壁
８０６  キャップ
８０７  深度定時測定記録部（コア情報測定記憶手段、コア情報測定記憶工程）
８０８  方位傾斜定時測定記録部（コア情報測定記憶手段、コア情報測定記憶工程）
８０９  包装部
８１０  捻れ検出用のビニルスリブケース
８１１  マーキングコアリフタ（コア情報測定記憶手段、コア情報測定記憶工程）
８１３  オーバーショット
８１４  把持部
１１０１ａ  第１容器
１１０１ｂ  第２容器
１１０４    フィルタ押え部材
１１０４ａ  フィルタ押え体
１１０５    試料ホルダ
１１０７    パッキン
１１１２    組立用補助ボルト
１１１３    コアサンプル
１１２０ａ  第１開口
１１２０ｂ  第２開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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