ニスキン採水器
Ringkasan topik
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塩化ビニル製の採水筒と蓋とからなり、上下の蓋をゴムチューブあるいは金属製のバネの弾性力で閉める機構となっています(図1)。採水器から試水を取り出すには採水筒の上部にある空気孔（エアベント）を開放し、採水筒の下部にある採水口（ペットコック）を押し込みます。上下蓋、空気孔（エアベント）および採水口（ペットコック）の詳細な構造をそれぞれ図2に示します。いずれもOリングをパッキンとして密閉性を保ち、別の海水が混入することのないようになっています。
図1 ニスキン採水器の構造
図2 ニスキン採水器 開口部の仕組み
a) 採水筒の上下の開口部にはOリングがはめ込まれており、このOリングと蓋とが密着することで密閉性が保たれます。 ｂ）空気孔にはT字状に穴がくり貫かれたねじ込み式のバルブ（エアベントバルブ）がはめ込まれており、これをねじ込むとOリングがつぶれてバルブの穴がふさがれます。反対にバルブをひねって緩めると採水筒内に空気が入ります。 c)採水口にはT字状にくり貫かれた貫通孔の開いたコック（ペットコック）が差し込まれており、コックを前後にスライドすることで採水口の開閉を行います。引き出した状態のときは2本のOリングによってコックの穴がふさがれます。コックを押し込むと穴が解放され、海水が流れ出てきます。コックをスライドさせるための持ち手となる円盤（プルディスク）には小さな穴が開いており、この穴の位置を採水筒から突出している金属の棒（ガイドピン）の位置に合わせないとコックを押し込めない構造となっていて誤って開放しづらくなっています。
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蓋を開けた状態の採水器をワイヤロープに取り付け、目的の深度まで下ろしてから蓋を閉めて採水します（図3）。
図3 ワイヤロープに固定されたニスキン採水器
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・採水器のセッティング
採水器をワイヤロープに取り付ける前に、採水器の蓋を開けた状態にしておきます（図4,図5）。また、採水口と空気孔が閉まっていることを確認します。
図4 蓋の開放とトリガーへのセット方法
a)上蓋を開けます。取っ手の内側にテグスを通し、その先端をトリガーピンに固定します。トリガーピンはプッシュロッドの上下の動きに合わせてスライドします。 b)下蓋を開けます。テグス先端のスナップフックを上蓋のテグスにひっかけます。 c)セット完了です。
図5 蓋を開けるときの注意点
蓋を開ける際に強い衝撃が加わると、採水筒のフチが欠けてしまって採水器の密閉性が損なわれる恐れがあります。ゴム（またはバネ）を伸ばす方向（上蓋であれば上方向）に引っ張ってから倒すようにすれば、衝撃を加えることなく蓋を開けることができます。
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・ワイヤロープへの取り付け
錘を吊り下げて張った状態にしたワイヤロープに、背面に装備された固定具（クランプ）で採水器を取り付けます（図6）。
図6 ワイヤロープへの固定方法
クランプボルトの溝にワイヤロープをはめ込み、蝶ナットを締め付けることで採水器を固定します。上部→下部の順に二か所で固定します。
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・蓋の閉鎖
ワイヤロープに沿わせて落下させた錘が採水器のトリガーに衝突することによって蓋が閉まります。ニスキン採水器のトリガーの仕組みを図7に示します。落下してきた錘によってプッシュロッドが押し下げられると、リリースピンが下方にスライドし、ピンに固定されていたナイロンテグスが外れて蓋が閉まります。トリガーを作動させる錘はメッセンジャーと呼ばれ、ワイヤロープに沿って脱落することなく落下させるための閉鎖機構をもっています（図8）。
図7 ニスキン採水器のトリガー機構
図8 メッセンジャー
a) ワイヤロープへの着脱を行う際の解放状態。 b)ワイヤロープに沿わせて落下させる際の閉鎖状態。
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・連装による多層採水
ワイヤロープに複数本の採水器を任意の間隔で装着（連装）することで一度の観測作業において複数層の海水試料を採取する方法があります（図９）。採水器のトリガーにはメッセンジャーをぶら下げることができるリリースピンがあり、トリガーの作動で採水器の蓋が閉鎖するのと同時に下層に向かってメッセンジャーを放つことが出来ます。そこで、メッセンジャーを装着した採水器を任意の間隔でワイヤロープにとりつければ、船上から「第一走者」となるメッセンジャーを送り出すだけで、リレーのように上層から下層に向けて順に採水器の蓋を閉じることができます。図９の例では、100 m間隔で3つの採水器を配置し、一番上層の採水器を100 m まで沈めてからメッセンジャーを投下すれば、100，200，300 m の海水をそれぞれ採取できます。
図9 採水器の連装による多層採水
a) 複数の採水器を任意の間隔でワイヤロープに取り付け、海中に降下させます。 b)それぞれの採水器は蓋を開けた状態にしておき、トリガーからメッセンジャーをぶら下げておきます。 c)上層からメッセンジャーが到達すると採水器の蓋が閉じ、それと同時に下層に向けてメッセンジャーが落下しはじめます。
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CTD採水システムは有線式のCTDと採水装置、採水器を組み合わせたもので、CTDの計測値をリアルタイムに収録・監視しながら希望する深度において正確に採水ができます。
採水装置には複数のトリガーが放射状に配置されており、採水器は採水装置を取り囲むように並べられます（その姿からロゼット式採水装置とも呼ばれます）。一回の観測で採水器と同じ数の異なる深度から採水することもできますし、同じ深度で複数の採水器の蓋を閉じれば、同じ層からより多くの海水試料を採取できます。
図10 CTD採水システムの構成と採水装置のトリガー機構
図11 海中に投入されるCTD採水システム（12L ニスキンX採水器 12本掛け）
CTD採水システムには、装備できる採水器の数により12掛け、24本掛け、36本掛けといった種類があります。採水器の数が多いほど採水できる層や海水の量を増やすことができますが、船舶の備えるクレーンやウィンチといった観測設備の能力によってその数は制限されます。
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・多筒採水装置へのセッティング
ワイヤ直付け方式と同様、海中に投入する前に採水器の蓋を開けておきます。蓋を固定するテグスは採水器自身のトリガー機構ではなく、多筒採水装置のトリガーにセットします（図12）。
図12 採水装置へのセッティング
a)上蓋に接続されたテグスの先端を採水装置のトリガーにひっかけて上蓋を開けた状態に固定します。 b)上蓋のテグスから分岐させて下方に伸ばしたテグス下端のスナップフックに、下蓋のリング状テグスをかけて下蓋を開けた状態に固定します。
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ニスキン採水器は採水筒の内部に金属製のバネあるいはゴムチューブが配置された構造です。この構造であると海水試料がバネあるいはチューブと接触してしまい、海水の分析値に影響を及ぼす成分が海水試料へ溶出してしまう可能性があります。そうした海水試料の汚染を解消するために考案されたのが「外バネ式ニスキン採水器（External Spring Niskin Bottle）」、通称「ニスキンX採水器」と呼ばれています。ニスキンX採水器の上下の蓋は採水筒の外側に配置された2本のバネとナイロンテグスとで接続され、蓋にはナイロンテグスを通すためのアーム状のガイドが付属しています（図13）。この構造を持つことによって採水器の筒の中で海水試料と接触するバネあるいはチューブは無くなりました。
図13 ニスキンX採水器の構造
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ニスキン採水器はワイヤロープなどに取り付けて単独で、あるいはCTD採水システムに組み込んで使用されます。採水筒に回転台が付属したタイプのものであれば、転倒温度計※を使用して採水時の深度と水温を計測することができます（図14）。
図14 ニスキン採水器における転倒温度計の動作
a)温度計枠を回転させて逆さにし、ナイロンテグスで固定します。 b)採水トリガーが作動するとナイロンテグスが外れ、ゴムチューブの弾性力によって回転台と共に温度計枠が180度回転します。
※ 転倒温度計
転倒させると切断点で水銀球部と水銀柱とが切断され、転倒時の水銀柱の長さが保存される特殊なガラス水銀温度計。水圧を受けない「防圧式」と水圧を受ける「被圧式」の指示値を比較することによって、転倒時の水深（正確には水圧）を割り出すことができます。
図15 転倒温度計
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