土壌汚染調査用サンプラー

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【発明の名称】土壌汚染調査用サンプラー【出願人】【識別番号】503363954 【氏名又は名称】細野隆幸【住所又は居所】北海道札幌市北区あいの里１条４丁目３番１４号【出願人】【識別番号】503363965 【氏名又は名称】小林正拓【住所又は居所】北海道札幌市南区北ノ沢７丁目４－１３【代理人】【弁理士】【識別番号】100104330 【氏名又は名称】杉山誠二【発明者】【氏名】細野隆幸【住所又は居所】北海道札幌市北区あいの里１条４丁目３番１４号【要約】【課題】先端部に給水しても土砂の流出のおそれがない土壌汚染調査用サンプラーを提供することである。【解決手段】外管と、外管の上端にねじ接合された第１ヘッドと、外管の下端にねじ接合されたビットと、外管の内面との間に第１空間が形成されるように外管内に配置された第１内管と、第１内管の内面との間に第２空間が形成されるように第１内管内に配置され、採取しようとする試料が収容される第２内管と、第２内管の下端とビットとの間に配置され、第２内管の内部と第２空間との連通を遮断するシール材と、第２内管の上端にねじ接合され、第１ヘッドの下端に回動可能に取り付けられた第２ヘッドと、第１ヘッドにねじ接合された中空のボーリングロッドと、第１ヘッドの上端に連結された１又は複数のホースとを備えている土壌汚染調査用サンプラー。【特許請求の範囲】【請求項１】土壌汚染調査用サンプラーであって、外管と、前記外管の上端にねじ接合された第１ヘッドと、前記外管の下端にねじ接合されたリング状のビットと、前記外管の内面との間に第１空間が形成されるように前記外管内に配置された第１内管と、前記第１内管の内面との間に第２空間が形成されるように前記第１内管内に配置され、採取しようとする試料が収容される第２内管と、前記第２内管の下端と前記ビットとの間に配置され、前記第２内管の内部と前記第２空間との連通を遮断するシール材と、前記第２内管の上端にねじ接合され、前記第１ヘッドの下端に回動可能に取り付けられた第２ヘッドと、前記第１ヘッドにねじ接合された中空のボーリングロッドと、前記第１ヘッドの上端に連結された１又は複数のホースとを備え、前記ボーリングロッドが、前記第１ヘッドに設けられた第１貫通孔を介して前記第２空間と連通し、前記第２空間が、前記第１内管の下端に設けられた開口を介して前記第１空間と連通し、前記第１空間が、前記第１ヘッドに設けられた第１貫通孔を介して前記ホースと連通しており、ボーリング時に前記ボーリングロッドから供給された水が、前記第１貫通孔、前記第２空間、前記開口、前記第１空間、前記第２貫通孔、及び前記ホースを介して回収されるように構成されていることを特徴とするサンプラー。【請求項２】前記ビットの開口及び前記第２内管の下端に嵌め込まれた栓を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のサンプラー。【請求項３】前記ビットの外周に、複数のメタルチップ即ち突起が配置され、隣接する前記突起の間に切り込み即ち溝がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のサンプラー。【請求項４】前記ホースから回収される水を受けるためのリング状の第１回収水受け容器を更に備え、前記第１回収水受け容器が、中央の開口に前記ボーリングロッド及び前記ホースを通した状態で地上に置かれ、前記ホースの端部が、前記第１回収水受け容器内に入れられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のサンプラー。【請求項５】前記ホースから回収される水を受けるためのリング状の第２回収水受け容器を更に備え、前記第２回収水受け容器が、中央の開口に前記ボーリングロッド及び前記ホースを通した状態で地上において前記ボーリングロッドに回動可能に取り付けられており、前記ホースの端部が、前記第２回収水受け容器内に入れられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のサンプラー。【請求項６】前記第２内管の内部に配置され、筒状のビニル袋がだぶつかせた状態で被せられた円筒形のインナーエクステンションと、前記袋の上端を保持するためのチューブリングとを更に備えていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のサンプラー。【請求項７】掘進時に一定深さよりも深い箇所に前記栓が下降するのを防止する栓固定手段を更に備え、前記栓固定手段が、上端が地上の櫓に固定され、下端が前記栓に固定された小ロッドを有し、前記小ロッドが、前記ボーリングロッド内を通り、前記第１ヘッド及び前記第２ヘッドを貫通して前記栓まで延びていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のサンプラー。【発明の詳細な説明】【技術分野】本発明は、土壌汚染や地下水汚染を調査するための試料を採取するための土壌汚染調査用サンプラーに関する。【背景技術】昨今、土壌汚染が社会問題化している。土壌汚染の問題は、昭和４０年代までは主として重金属による農用地汚染に関するものが大半を占めていたが、近年は、むしろ市街地における土壌汚染が問題となっており、２００３年より土壌汚染対策法も施行されている。土壌汚染を調査するには、調査しようとする土壌のコアリング（試料採取）を行って分析する必要がある。このようなコアリングを行う器具として、サンプラーが広く知られている。サンプラーは一般的に、その先端部が焼きつかないように、先端部に給水しつつ地盤を掘進するようになっている。【発明の開示】【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先端部に給水すると、採取しようとする土砂の一部が流出するおそれがある。一方、給水せずにコアリングを行うと、サンプラーを回転させながら掘進させるので、サンプラーの先端部に熱が発生し、その熱により、採取しようとする土砂の性状に影響が及ぼされる可能性がある。本発明は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、先端部に給水しても土砂の流出のおそれがない土壌汚染調査用サンプラーを提供することを目的としている。【課題を解決するための手段】本願請求項１に記載の土壌汚染調査用サンプラーは、外管と、前記外管の上端にねじ接合された第１ヘッドと、前記外管の下端にねじ接合されたリング状のビットと、前記外管の内面との間に第１空間が形成されるように前記外管内に配置された第１内管と、前記第１内管の内面との間に第２空間が形成されるように前記第１内管内に配置され、採取しようとする試料が収容される第２内管と、前記第２内管の下端と前記ビットとの間に配置され、前記第２内管の内部と前記第２空間との連通を遮断するシール材と、前記第２内管の上端にねじ接合され、前記第１ヘッドの下端に回動可能に取り付けられた第２ヘッドと、前記第１ヘッドにねじ接合された中空のボーリングロッドと、前記第１ヘッドの上端に連結された１又は複数のホースとを備え、前記ボーリングロッドが、前記第１ヘッドに設けられた第１貫通孔を介して前記第２空間と連通し、前記第２空間が、前記第１内管の下端に設けられた開口を介して前記第１空間と連通し、前記第１空間が、前記第１ヘッドに設けられた第１貫通孔を介して前記ホースと連通しており、ボーリング時に前記ボーリングロッドから供給された水が、前記第１貫通孔、前記第２空間、前記開口、前記第１空間、前記第２貫通孔、及び前記ホースを介して回収されるように構成されていることを特徴とするものである。本願請求項２に記載の土壌汚染調査用サンプラーは、前記請求項１のサンプラーにおいて、前記ビットの開口及び前記第２内管の下端に嵌め込まれた栓を更に備えていることを特徴とするものである。本願請求項３に記載の土壌汚染調査用サンプラーは、前記請求項１又は２のサンプラーにおいて、前記ビットの外周に、複数のメタルチップ即ち突起が配置され、隣接する前記突起の間に切り込み即ち溝がそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。本願請求項４に記載の土壌汚染調査用サンプラーは、前記請求項１から請求項３までのいずれか１項のサンプラーにおいて、前記ホースから回収される水を受けるためのリング状の第１回収水受け容器を更に備え、前記第１回収水受け容器が、中央の開口に前記ボーリングロッド及び前記ホースを通した状態で地上に置かれ、前記ホースの端部が、前記第１回収水受け容器内に入れられていることを特徴とするものである。本願請求項５に記載の土壌汚染調査用サンプラーは、前記請求項１から請求項３までのいずれか１項のサンプラーにおいて、前記ホースから回収される水を受けるためのリング状の第２回収水受け容器を更に備え、前記第２回収水受け容器が、中央の開口に前記ボーリングロッド及び前記ホースを通した状態で地上において前記ボーリングロッドに回動可能に取り付けられており、前記ホースの端部が、前記第２回収水受け容器内に入れられていることを特徴とするものである。本願請求項６に記載の土壌汚染調査用サンプラーは、前記請求項１から請求項５までのいずれか１項のサンプラーにおいて、前記第２内管の内部に配置され、筒状のビニル袋がだぶつかせた状態で被せられた円筒形のインナーエクステンションと、前記袋の上端を保持するためのチューブリングとを更に備えていることを特徴とするものである。本願請求項７に記載の土壌汚染調査用サンプラーは、前記請求項１から請求項６までのいずれか１項のサンプラーにおいて、掘進時に一定深さよりも深い箇所に前記栓が下降するのを防止する栓固定手段を更に備え、前記栓固定手段が、上端が地上の櫓に固定され、下端が前記栓に固定された小ロッドを有し、前記小ロッドが、前記ボーリングロッド内を通り、前記第１ヘッド及び前記第２ヘッドを貫通して前記栓まで延びていることを特徴とするものである。【発明の効果】本発明により、給水による土砂の流出と発熱による土砂の性状の変化という２つの問題点を解決した土壌汚染調査用サンプラーが提供される。また、本発明のサンプラーにおいて、ビットの外周にメタルチップ及び切り込みを設けることにより、スライムの逃げ道が形成され、効率的にサンプリングが可能になる。また、本発明のサンプラーにおいて、回収水受け容器を設けることにより、効率的な回収水処理を行うことが可能になる。さらに、ビニル袋が被せられたインナーエクステンションを配置することにより、試料を袋内に収容することが可能になり、作業の効率化を図ることができる。【発明を実施するための最良の形態】次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る土壌汚染調査用サンプラーについて詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る土壌汚染調査用サンプラーの長さ方向断面図である。図１において全体として参照符号１０で示される本発明の土壌汚染調査用サンプラーは、外管１２と、外管１２の上端にねじ接合された第１ヘッド１４と、外管１２の下端にねじ接合されたビット１６とを備えており、ビット１６は、全体としてリング状の形状を有している。土壌汚染調査用サンプラー１０は又、外管１２の内面との間に第１空間１８が形成されるように外管１２内に配置された第１内管２０と、第１内管２０の内面との間に第２空間２２が形成されるように第１内管２０内に配置された第２内管２４とを備えている。第２内管２４の内部は、後述するように、試料が収容される空間となる。第１内管２０は、上端が第１ヘッド１４にねじ接合され、下端がビット１６の上面に接触しているが、第１内管２０の下端（先端）には、第１空間１８と第２空間２２とを連通させるための開口２０ａが設けられている。第２内管２４は、上端が第２ヘッド２６にねじ接合され、下端がビット１６の上面に接触している。第２内管２４の先端には、第２内管２４の内部と第２空間２２が連通しないように、シール材（例えば、Ｏリング）２４ａが配置されている。第２ヘッド２６は、ベアリング２８を介して、第１ヘッド１４の下端に回動可能に取り付けられている。これにより、サンプリング時に外管１２および第１内管２０は回転するが、第２内管２４は回転しないようになっている。第１ヘッド１４の上端には、中空のボーリングロッド３０がねじ接合されており、ボーリングロッド３０は、第１ヘッド１４に設けられた第１貫通孔１４ａを介して、第２空間２２と連通している。また、第１ヘッド１４の上端の外周には、１又は複数本（図１では２本）のホース３２が取り付けられており、ホース３２は、第１ヘッド１４に設けられた第２貫通孔１４ｂを介して、第１空間１８と連通している。全体としてリング状のビット１６の開口１６ａ及び第２内管２４の下端（先端）には、栓３４が嵌め込まれている。図１に示される栓３４は、下端３４ａの径よりも上端３４ｂの径が大きい側面視で逆台形状の形状を有しており、ゴムやコルク等の弾力性材料で形成されている。第２内管２４の内部は、上述のように、試料が収容される空間となるが、第２内管２４の上端にねじ接合されている第２ヘッド２６には、第２内管２４の内部を密封するための密封手段３６が設けられている。密封手段３６は、図２に最も良く示されるように、第２ヘッド２６の内部の側に配置された小孔の第１孔３６ａと、第２ヘッド２６の外部の側に配置され、第１孔３６ａと連通する大径の第２孔３６ｂと、第２孔３６ｂの径とほぼ同じ径を有し、第２孔３６ｂ内に配置されたボール３６ｃと、第２孔３６ｂの外端に設けられ、ボール３６ｃが第２孔３６ｂから脱落するのを防止するためのストッパ３６ｄとを有している。第２内管２４の下端に栓３４を嵌め込み、上端に密封手段３６を設けたことにより、採取試料が水の影響に曝されることがなくなる。すなわち、ボーリングロッド３０を介して第２空間２２内に給水されるが、第２空間２２内の水圧が密封手段３６のボール３６ｃに作用して第１孔３６ａがボール３６ｃで塞がれ、更に栓３４が逆台形状の形状を有しているので、第２空間２２からの水が採取試料にまで至ることはない。また、栓３４を設けたことにより、採取しようとする試料が地下水位以下にある場合であっても、揮発性成分等の余分な成分が試料に混入するおそれを排除することができる。図４は、外管１２の下端にねじ接合されるビット１６を示した拡大図である。好ましくは、ビット１６の外周には、複数（図２では、４個）のメタルチップ即ち突起１６ｂ、及び、隣接する突起１６ｂの間にそれぞれ配置された切り込み即ち溝１６ｃが設けられている。突起１６ｂ及び溝１６ｃは、ボーリング時においてスライムの逃げ道となる。図５（ａ）は、ホース３２の上端に配置される第１回収水受け部３８を示した図である。詳細には後述するように、ボーリングの際にボーリングロッド３０を介してサンプラー１０内に供給された水は、ホース３２を介して地上に回収されるが、リング状の第１回収水受け容器３８（図５（ｂ）参照）を、ボーリングロッド３０及びホース３２を中央の開口に通した状態で地上に配置しておき、ホース３２の上端を第１回収水受け容器３８内に入れておくことにより、地上に戻された水を第１回収水受け容器３８で受けることができる。第１回収水受け容器３８は、管３８ａを介して貯水タンク（図示せず）に接続されており、貯水タンクに循環ポンプを配置することにより、ボーリングに使用する水を循環させることができる。図５（ｃ）は、第２回収水受け容器４０を示した図である。リング状の第２回収水受け容器４０は、ボーリングロッド３０及びホース３２を中央の開口に通した状態で、地上においてベアリング４０ａによってボーリングロッド１０に回動可能に取り付けられており、ホース３２の上端が第２回収水受け容器４０内に入れられている。第２回収水受け容器４０も、第１回収水受け容器３８と同様に、管４０ｂを介して貯水タンク（図示せず）に接続されており、貯水タンクに循環ポンプを配置することにより、ボーリングに使用する水を循環させることができる。次に、図３を参照しつつ、以上のように構成された土壌汚染調査用サンプラー１０の使用について説明する。まず準備段階として、土壌汚染調査用サンプラー１０にエアハンマー（図示せず）を接合するとともに、地上に設置されたボーリングマシン（図示せず）のスピンドルによってボーリングロッド３０を支持する。次いで、ボーリングロッド３０を介して土壌汚染調査用サンプラー１０に給水しつつ、サンプラー１０を回転させる（なお、第２ヘッド２６が第１ヘッド１４に回動可能に取り付けられているため、外管１２、ビット１６、及び第１内管２０が回転しても、第２内管２４は回転しない）。すると、サンプラー１０は、ビット１６によって地盤を掘進し、採取しようとする試料が栓３４を押して第２内管２４内に徐々に進入する（図３（ｂ）参照）。その際、ボーリングロッド３０を介して供給されている水は、第２空間２２を通ってビット１６の上部に至りビット１６を冷却した後、ホース３２を介して地上に回収されるので、回転に伴う熱の発生により試料に影響が及ぶことが回避されるとともに、第２内管２４内には水が進入しないので、試料が流出することもない。本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。例えば、前記実施の形態において、第２内管２４の内部に、筒状の透明なビニル袋がだぶつかせた状態で被せられた円筒形のインナーエクステンション４２を収容してもよい。インナーエクステンション４２を第２内管２４の内部に収容することにより、コアリングに際して試料を袋の中に収容することができる。図６において参照符号４４は、袋の上端を保持するためのチューブリングを示している。なお、袋内に試料を採取することについては、本発明者の開発した特許（第３０５３５８８号）において詳細に説明されている。また、前記実施の形態では、栓３４が側面視で逆台形状を有するように形作られているが、例えば、図７に示されるように、円柱形の栓本体にＯリングを装着したものを用いてもよい。このような場合には、栓本体を鋼のような非弾力性材料で形成してもよい。図８は、本発明の別の実施の形態に係る土壌汚染調査用サンプラーを示した図である。図８に示される土壌汚染調査用サンプラー１０は、サンプラーの掘進時に栓３４と第２内管２４の内面との間に小砂利等が挟まって栓３４が第２内管２４内を円滑に上昇しない事態が生ずるのを回避するため、一定深さよりも深い箇所に栓３４が下降するのを防止する栓固定手段を備えている点を除いて、図１に示される土壌汚染調査用サンプラー１０と実質的に同一の構成を有している。すなわち、栓固定手段は、上端が地上の櫓に固定され、下端が栓３４に固定された小ロッド４６を有しており、小ロッド４６は、ボーリングロッド３０内を通り、第１ヘッド１４及び第２ヘッド２６を貫通して栓３４まで延びている。なお、図８において参照符号４８は、ベアリングを示しており、サンプラー１０の掘進時に小ロッド４６が回転しても第２内管２４は回転しないようになっている。また、櫓の頂部に取り付けられたチェーンブロックの長さを調整することにより、栓３４の下降可能深さを微調整することができるようになっている。図９は、栓固定手段を備えたサンプラー１０を用いてコアリングを行っている状態を示した一連の図である。図９から容易に理解されるように、サンプラー１０が下降するにつれて、栓３４及び小ロッド４６が一種のピストンのような役割を果たすことが分かる。【図面の簡単な説明】【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る土壌汚染調査用サンプラーの長さ方向断面図である。【図２】図１のサンプラーの第２ヘッドに設けられる密封手段の拡大図である。【図３】本発明の土壌汚染調査用サンプラーを用いてコアリングを行っている状態を示した一連の図である。【図４】図４（ａ）は図１のサンプラーに取り付けられるビットの側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の底面図である。【図５】図５（ａ）はホースの上端に配置される第１回収水受け容器を示した図、図５（ｂ）は第１回収水受け容器の斜視図、図５（ｃ）は第２回収水受け容器を示した図である。【図６】インナーエクステンションを備えた土壌汚染調査用サンプラーの変形例を示した長さ方向断面図である。【図７】第２内管の下端に嵌め込まれる栓を変形例を示した斜視図である。【図８】本発明の別の実施の形態に係る土壌汚染調査用サンプラーの長さ方向断面図である。【図９】図８のサンプラーを用いてコアリングを行っている状態を示した一連の図である。【符号の説明】１０土壌汚染調査用サンプラー１２外管１４第１ヘッド１６ビット１８第１空間２０第１内管２２第２空間２４第２内管２６第２ヘッド２８ベアリング３０ボーリングロッド３２ホース３４栓３６密封手段３８、４０回収水受け容器４２インナーエクステンション４４チューブリング４６小ロッド４８ベアリング
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
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