JPS6047986B2 - 高〜低圧液体中における試料の採取方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、井戸や湖沼、海等の所望深度における試
料液体を採取する方法とそれに使用する装置に関するも
のである。

井戸や湖沼、海等においてかなり深い部分の水質や含
有物質の調査をする場合、従来までは所要深度における
液圧に抗し得る機械的強度に形成された気密性圧力容器
を使用していたが、深度が増し、５００〜１０００ｍあ
るいはそれ以上の深度における試料液体を採取する必要
のある時には、その機械的強度を付与するための技術な
らびに材料の点で非常に困難な課題に直面するばかりで
はなく、経済的にも極めて高価なものとなつてしまい、
実用性に乏しいものであらた。

この発明は、それら従前のものの諸欠点に対処すべく開
発研究を継続してきたものであつて、以下においてその
成果を具体的に説明するものである。

即ち、従前までのこの種の採取方法が試料採取部分とし
て予め試料採取装置内部に試料採取空間を構成しておき
、試料液体採取層までその空間を維持した状態で到達さ
せるものであつたから、深度が増すに従つて増大する液
圧は該装置の空間を構成する部材の外表面側たけから強
大な押圧外力として作用することとなり、したがつて、
その構成部材な強大な押圧外力に充分に耐え得るだけの
曲げ応力を有するものでなければならず、しかも、構成
部材相互の接合構造においても強度ならびに気密性の点
で相当に高度な設計を必要とすることになつていた。

そこで、この発明では、それら従前のもののように予め
試料採取装置に試料採取空間を内蔵させる方法から脱却
し、所定試料液体採取層において試料液体を採取するま
ては該装置を構成する各部材の全表面に実質的に略均等
に液圧が分布するようにし、試料液体を採取すべき位置
においてその液圧分布状況を変えることなく区画室を構
成するようにして、各構成部材が負担する液圧を単に各
構成部材の有する圧縮応力のみて処理させようとするも
のてあつて、まず、第１過程において、対．向面相互を
互いに当接させて物理的に接触した状態の少くとも一対
の滑動区画体１，１″を両端が実質的に開放状に等しい
筒状の外筒体２内部に収容して成る夫々が密実な素材に
より形成された試料採取装置Ｘを、所望する液体中に次
第に沈降さ．”せて所定の試料液体採取層に位置させる
。

この過程においては、該装置の各構成部材１，１″ない
し２は各構成部材相互が当接する面を除いた各面が直接
周辺の液体に接触した状態となつて略均等に液圧を受け
、更に、相互に当接する各構成部材くの当接面も夫々物
理的に接触した状態となつていて実質的に空間に相当す
る部分が存在しないことから、各構成部材の圧縮応力相
互が平衡して恰も一体の構成部材におけるような応力分
布となり、したがつて、この部分においても先の直に液
体に接触した面と同様に略均等に液圧を受けた状態と考
えることができ、該装置を構成する各部材１，１″ない
し２はこの全表面に実質的に略均等な受圧状態となつて
、平衡した外力を各構成部材の圧縮応力でのみ対抗すれ
ば足りるものとなる。この第１過程により所定位置に止
め置かれた状態で、続いて、第２過程では、格筒体２に
収容された滑動区画体１，１″の中、何れか一方を外筒
ノ体２の軸線方向に平行移動させ、この平行移動の過程
て同時的に（即ち、空間部を形成することなく）周辺の
試料液体Ｗを平行移動させた滑動区画体１および元の位
置のままにある滑動区画体１″、更には、その周辺の外
筒体２の内壁面て囲・まれた区画室３に動入させる。こ
の際の各構成部材１，１″ないし２への受圧状況は、滑
動区画体１が平行移動を開始すると同時に、それまで浸
入する余地のなかつた周辺試料液体採取層の液体Ｗが、
例えば、外筒体２に設けられた貫通孔４から″動入する
こととなる結果、動入した試料液体Ｗも周辺の液体ｗと
全く同一の液圧を有していることから、この過程におけ
る各構成部材１，１″ないし２への液圧の分布状況は先
の第１過程と全く同様に略均等なものとなる。こうして
、区画室３内に試料液体Ｗを動入したまま、先の試料液
体ｗの浸入箇所となつた部分を第３過程で隠蔽し、試料
液体Ｗを実質的に区画室３内に封入状態とする。

この過程においても区画室３内に実質的に封入された状
態の試料液体Ｗは周辺液体Ｗと全く同一の液圧のままで
あるから、各構成部材１，１″ないし２への液圧分布状
況は先の第１ないし２過程と同様な状態が継続されてい
る。この第３過程を終了した後、第４過程で該装置Ｘを
引き上げれば、区画室３内に所定層の試料液体Ｗを封入
したまま該装置Ｘが回収され、試料液体Ｗを採取するこ
とができるものである。

この際の液圧分布状況は、該装置が次第に引き上げられ
る過程で周辺液体Ｗは減圧状態となり、区画室３に封入
された試料液体Ｗの液圧と差異を生ずることとなるが、
この差圧は区画室３を形成する滑動区画体１，１″ない
し外筒体２に夫々均等に加圧され、滑動区画体１，１″
の係止手段あるいは外筒体２の形状を適宜選択すること
により十分に対応可能である。

そして、一部の試料液体Ｗはこの過程の圧力関係で実質
的に封入状態の区画室３から外方に漏出することも考え
られるが、この際においても区画室３から外方への一方
通行だけに止まることから区画室３内へ所望しない層に
おける液体の混入は完全に防止することができ、試料液
体Ｗの価値を下げることはない。なお、上記第１ないし
４過程による試料の採取方法においては、該装置Ｘを所
望する液体Ｗ中を沈降、上昇させる手段、ならびに、滑
動区画体１，１″の平行移動手段、更には、区画室３内
に試料液体Ｗを動入し、隠蔽する手段は夫々従来までの
妥当な技術的手段を選択しさえすれば十分に実施可能て
あつて特別の手段に限定されるものではない。次に、こ
の高〜低圧液体中における試料の採取方法に使用する最
も基本的な装置について説示すれば、第２ないし３図に
示されたように、実質的に両端が開放状に等しい筒状に
形成された外筒体２の所要箇所に、該外筒体２の内外に
通じる貫通孔４を少くとも１個形成する。

（２個以上形成する場合には外筒体５の軸線に直交する
断面上に位置するようにしなければならない。）そして
、この外筒体２の内部に同外筒体の内部空間を実質的に
区画し、しかも、該外筒体２の内壁面に沿つて密着した
状態で滑動自在となる滑動区画体１，１″を少くとも一
対嵌挿し、それら一対の滑動区画体１，１″の各対向面
を互いに当接させ、両面全面が物理的に接触した状態と
なつて実質的に両者間に間隙を生じないようにする。（
図面では表現上間隙を有するが如きに示されている。）
そして、このような関係に滑動区画体１，１″を組み合
わせたまま、外筒体２の軸線に沿つて最初に平行移動す
る滑動区画体１によつて先の外筒体２に設けられた貫通
孔４を隠蔽するような位置関係となるように、この滑動
区画体群１，１″と外筒体２との位置を決定すると共に
、滑動区画体１が所定距離平行移動した後、他の滑動区
画体１″が先の滑動区画体１と該所定間隔を維持したま
ま平行移動を行い、その結果この遅れて作動する作動す
る滑動区画体１″によつて先の外筒体２に設けられた貫
通孔４を隠蔽できるように滑動区画体１，１″相互の平
行移動を規制するようにした試料採取装置てある。なお
、２１は滑動区画体群１，１″を外筒体２内に収容した
際に、先に作動する滑動区画体１によつて正確に貫通孔
４を隠蔽することができるように案内をする外筒体２に
一体に形成された案内用隔壁であり、２２は後発の滑動
区画体１″が作動した後において正確に貫通孔４を隠蔽
するようにする規制用隔壁である。

そして、これら滑動区画体１，１″の規制された関係の
平行移動を可能ならしめているのが、一端側が駆動源Ｍ
に連動され、他端側にストッパー１２を有するようにし
て滑動区画体１の上下に一体的に形成されたシャフト１
１である。また、駆動源Ｍに例示されたものは、交流モ
ーターｍを内部に空間を形成させないようにして完全に
低粘性絶縁オイルＩに浸漬し、周辺を内外圧連絡膜Ｂで
包囲した高圧用のシールを必要としない駆動源の一例で
あつて、この装置には最も適した駆動源であるが、特に
この例に限定されるものではなく、用途に応じてあらゆ
る駆動源の採用が可能であることは勿論である。

更にまた、図中２３は最初に平行移動する滑動区画体１
が所定距離移動する際に排斥する外筒体２内に混入した
液体Ｗ″の逃げ孔を示したものであつて、このような逃
げ孔を適宜箇所に設けて実質的に外筒体２の両端を開放
状に等しい状態としても良いし、図上では省略した外筒
体２の上端部を実際に開放したものとしても良く、その
技術的解決手段は適宜選択可能てある。

また、図示はされていないが、外筒体２の下端側で案内
用隔壁２１の下面近傍にも液体面へ投入時に封入される
可能性のある空気を排出し、しかも、外筒体２の沈降時
の液体Ｗの移動を容易にして抵抗を少からしめる適当な
逃け孔を形成するようにすること、更には、区画室３に
相当する箇所の外筒体２に試料液体Ｗを取り出すための
栓付取り出し孔を設けるようにすることも夫々必要に応
じて当然採用し得る技術的手段である。

上記のような構成から成る試料採取装置Ｘをこの発明の
試料採取方法に従つて説明したものが第〔４図以後に示
されている。

第４図は、該装置をこの発明の試料採取方法における第
２過程から第３過程初期に及んだ時点で捕えた状況を図
示したもので、第２過程で最初に作動する滑動区画体１
を駆動源Ｍに連動したシヤフト１１の作動によつて上昇
させることにより外筒体２の軸線に沿つて平行移動させ
た結果、シャフト１１の下端側に取着されたストッパー
１２が他の滑動区画体１″に当接して該滑動区画体１″
を先の滑動区画体１と所定間隔に保持したまま平行移動
を開始し始めたところである。

この過程では、各滑動区画体１，１″ないし外筒体２に
よつて区画された区画室３に貫通孔４を通じて試料液体
Ｗが矢印で示すような動きで既に満されており、各構成
部材１，１″ないし２等には先に説明したとおりの受圧
状態が実現されていて、各構成部材はその圧縮応力のみ
によつて形状を通常と同様な状態に維持している。

第５図では、この発明の試料採取方法の第３過程を終了
した時点以後の該装置の状態を図示したもので、各滑動
区画体１，１″が所定の間隔を置いて平行移動した結果
、後発の（図面では下方の）滑動区画体１″が貫通孔４
を隠蔽し、破線で図示された区画室３内の試料液体Ｗは
実質的に封入状態となる。

この状態でも各構成部材の受圧状況は既に説明したとお
り各面全面に略均等に液圧が分布し各構成部材の圧縮応
力と平衡した状態となつている。

こうして該装置Ｘを回収すれぱ所望する層における試料
液体Ｗが採取されるものである。なお、上記までの実施
例では滑動区画体が一対のものによつて説示したが、そ
れ以上の対から成るものとし、各深度毎に段階的に作動
させるようにするものもほとんど同様の機構を多段式に
形成することによつて実現することができるものであ．
る。

また、対をなす滑動区画体の一方（即ち、後発のもので
図面では下方のもの）を外筒体２と一体に形成した固定
されたものとし、貫通孔４はその他の適当な手段、例え
ば、逆止弁等を利用して隠蔽するようにしたものもこの
発明の試料採取方法に包含される。

更にまた、図示はされていないが、外筒体２と滑動区画
体１，１″との密着接触手段は、両者の間にピストリン
グ様の中間部材等を介することにより更に一段と両者の
密着精度を高めるようにして実施すれば、より効率よく
試料液体の採取が可能となるものである。

叙述のとおり、この発明の高〜低圧液体中における試料
の採取方法ならびにその装置によれば、密実で圧縮強度
に優れた素材てあれは鋼材に限らずその他の素材のもの
によつても実施可能なものであり、しかも、特に材厚の
大きいものを採用することもなく、その構成も極めて簡
単なものであることから、従前のものに比較して製造な
らびに取り扱い作業性が簡便なものであり、更に特に重
要な効果として、現状において考えられるあらゆる深度
における試料液体の採取が実質的に可能となることを挙
げておかなければならない。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明による試料採取方法ならびに−それに
使用する装置を説明するための代表的な実施例の一つを
示したもので、第１図は、試料採取方法の各過程を順次
図示したもの、第２ないし３図は、その試料採取方法に
使用する装置の一部を省略した断面図ならびに同装置の
使用態様を示した説明図、第４ないし５図は、同装置の
作動過程を示したものの一部を省略した断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記第１ないし４過程により所望する高〜低圧液体
   中における試料液体を採取する過程において、少くとも
   第１ないし３過程における試料採取装置の各構成部材個
   々の全表面に実質的に液体圧力が略均等に分布するよう
   にした高〜低圧液体中における試料の採取方法。 第１過程 対向面相互を互いに当接させた関係にある少くとも一対
   の滑動区画体と、同滑動区画体を収容し、且つ、その両
   端側を開枚状に等しくした筒状の外筒体とを夫々密実な
   素材により形成した試料採取装置を所望する液体中に次
   第に沈降させ、この沈降過程において常に外筒体内外に
   液体が接触する如くして所定の試料液体採取層に位置さ
   せる。 第２過程 第１過程において所定深度に位置させられた試料採取装
   置の少くとも１個の滑動区画体を外筒体の軸線方向に所
   定距離だけ平行移動させることにより、滑動区画体相互
   ならびに外筒体によつて構成される区画室内に試料液体
   採取層における液体を動入する。 第３過程 試料液体を区画室に収容したまま所定距離離反した状態
   で一対の滑動区画体を平行移動させることにより、試料
   液体を実質的に区画室内に封入状態とする。 第４過程 試料液体を実質的に区画室内に封入状態としたまま、該
   試料採取装置を引き上げて区画室内の試料液体を採取す
   る。 ２ 実質的に両端が開放状に等しい筒状に形成された外
   筒体の所要箇所に、該外筒体内外に通じる貫通孔を少く
   とも１個形成すると共に、前記外筒体内部には同外筒体
   の内部空間を実質的に区画し、しかも、該外筒体内壁面
   に沿つて滑動自在な滑動区画体を少くとも一対各対向面
   を互いに当接させて嵌挿して成る試料採取装置において
   、最初に作動させる滑動区画体が前記貫通孔を隠蔽する
   ように一連の滑動区画体の位置を規制して配設すると共
   に、一連の滑動区画体相互が、最初に作動する滑動区画
   体に後れて順次所定間隔置きに連動して平行移動する如
   く連結させて形成された特許請求の範囲第１項に記載さ
   れた高〜低圧液体中における試料の採取方法に使用する
   試料採取装置。