JP2003239296A

JP2003239296A - 揚水装置及び地下水位低下装置

Info

Publication number: JP2003239296A
Application number: JP2002033721A
Authority: JP
Inventors: Mokichi Takahashi; 茂吉高橋
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Asahi Techno Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Asahi Techno Co Ltd
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: JP3645862B2

Abstract

(57)【要約】【課題】既存の設備に変更を加えることなく適用でき、
効率的で利便性の高い揚水装置、地下水位低下装置を提
供する。【解決手段】真空ポンプ１１と、集水容器７と、揚水ポ
ンプ６と、揚水ポンプに接続する排水管４とを備え、集
水容器の上端は遮蔽され、前記集水容器の下端は開口さ
れ、前記集水容器の側壁により囲まれる内部空間は前記
真空ポンプにより排気可能にされ、前記揚水ポンプは前
記集水容器内に収納されてなる構成とし、揚水ポンプ６
とともに集水管７を井戸内で上下に移動させて使用可能
とした。また集水容器７と井戸側管（１，２，３）の内
壁との間に隙間ａを設け、隙間ａ内で空気と水を分離す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、揚水装置及び地下
水位低下装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】土木、建築の基礎工、地下鉄、地下街な
ど地下での作業の安全性、経済性は地下水対策の良否に
大きく左右される。従来、地下水対策として、地下水が
流入するのを遮水壁で防止する止水工、或いは地下水を
地上に排水することによって地下水位を低下させる地下
水位低下方法が知られている。

【０００３】前記地下水位低下方法は、釜場排水工法、
ディープウエル工法等に代表される重力排水工法とウエ
ルポイント工法等に代表される強制排水工法とに大別さ
れる。前記ディープウエル工法は、図３に示すように、
地下水を内部に通すストレーナ部１００を有する管１０
１を土中に挿入し、この管１０１にシャフトタイプのボ
アホールポンプ（図示省略）を取り付け、自然水位と井
戸内水位との水頭差を利用して排水する工法である。そ
の集水能力は、一般にはその重力差の大小により左右さ
れる。従って、ディープウエル工法では、ストレーナ部
１００を目的の地下水位より出来るだけ下方に配置する
方が有効である。

【０００４】前記ウエルポイント工法は、ウエルポイン
トと呼ばれる集水部を先端に有するパイプを地中に打ち
込んだ後、集水部内に配設させたポンプで地下水を吸引
させて地下水位の低下を図るものである。また、前記デ
ィープウエル工法において、バキューム装置を備え、強
制排水させることにより、地下水位の更なる低下を図っ
たバキュームディープウエル工法も知られている。

【０００５】ところで、前記バキュームディープウエル
工法の場合、図４に示すように、地下水位が、ストレー
ナ部１１０の上端部よりも下に下がると、ストレーナ部
１１０を通って井戸内に地下水と一緒に空気も流入する
こととなる。また地下水位が、ストレーナ部１１０の上
端部よりも下に下がらなくても、砂と砂の間を通って水
と混合した空気がストレーナ部１１０の外側まで導か
れ、内部の低圧による吸引力によってストレーナ部１１
０を通って井戸内に地下水と一緒に流入することがあ
る。ストレーナ部１１０を通って井戸内に空気が流入す
ると、バキューム効果が減殺される。そして、水位が更
に低下すればするほど、バキューム効果が低下してしま
うという問題点があった。

【０００６】すなわち、以上のバキュームディープウエ
ル工法では、周囲の地盤側から管１０２の中の低圧領域
に空気が侵入することができる深さの範囲（以下、通気
可能範囲という。）がストレーナ部の長さにより決定さ
れていた。すなわち、ストレーナ部１１０の長さが、通
気可能範囲の長さに等しい。通気可能範囲の上端はスト
レーナ部１１０の上端と一致する。そのため、通気可能
範囲の上端の位置を下げることとストレーナ部１１０の
上端の位置を下げることは同値であった。すなわち、管
１０２全体の長さに対し、ストレーナ部１１０を相対的
に短くすれば、通気可能範囲の上端が相対的に低い位置
に変更されることとなる。上述のように地盤内の空気が
管１０２内に侵入してしまうと、管１０２内外の気圧差
が小さくなってしまい、真空集水効果（バキューム効
果）が弱くなるという問題がある。したがって、通気可
能範囲はできるだけ低い（深い）位置に設けたほうが、
地下水位が低下する過程で、バキューム効果を長期に維
持することができ有利である。一方、通気可能範囲をで
きるだけ低い（深い）位置に設けるためにストレーナ部
１１０を短くすると集水面積（この集水面積は、ストレ
ーナ部１１０の側面積に相当する。）が縮小されて、集
水能力が減殺されるという問題がある。ストレーナ部１
１０はある程度長く設けたほうが集水面積が広くなるの
で、集水能力を高めることができ有利である。

【０００７】バキュームディープウエル工法のように、
水中ポンプ等の揚水手段により強制的に地下水を排出す
る場合には、管１０２内外の気圧差に基づく真空吸引力
は、管１０２内で水を持ち上げる、すなわち、揚水する
ことよりも、管１０２の周囲の地盤中の地下水を管１０
２の方へ引き寄せ集めることに使われる。管１０２内に
導かれた水は水中ポンプにより揚水されるので、管１０
２内で真空吸引力に相反する方向の重力が加わる水柱が
長く（高く）形成されることはない。したがって、管１
０２内外の気圧差の大部分は、管１０２内の水柱に加わ
る重力と平衡することなく、管１０２の周囲に対して吸
引力を発生させる。このように、管１０２内の地下水の
揚水を水中ポンプにより行う場合は、強力な吸引力を持
って地盤中の地下水が単位時間あたり大量に集められ
る。地盤中の地下水を引き寄せる吸引力が強力であれば
あるほど、ストレーナ部１１０を長く設けて集水面積を
広くとることが強く要請される。例えば以上のような事
情により、集水能力を高めるためにストレーナ部１１０
を長くするということが要請されるのである。

【０００８】特開2000-27170号公報には、以上のような
ストレーナ部１１０の長さと通気可能範囲との従属性を
解き、集水面積を縮小する（ストレーナ部１１０を短く
する）ことなく、より低水位になるまで真空集水効果を
維持することを目的の一つとする地下水位低下装置（以
下、従来技術イとする。）が開示されている。

【０００９】図５に従来技術イの地下水位低下装置を地
盤に配置した状態の地盤の断面図を示す。図５に示すよ
うに従来技術イの地下水位低下装置は、ケーシング管９
２と、ケーシング管９２の下端に接続されたストレーナ
管（ストレーナ部）９３とが地盤に埋設され、ストレー
ナ管９３の外周に形成されるフィルタ層Ｂからストレー
ナ管９３内に流入した地下水を水中ポンプ９７により強
制的に地上に排出することにより地下水位を低下させる
ものである。そして、内筒管９６がストレーナ管９３内
に、ストレーナ管９３の内壁から所定間隔離間して配置
される。内筒管９６にはストレーナ管９３の上端より低
位置に通水孔９６ａが穿設されている。ストレーナ管９
３と内筒管９６との間に隙間ａが設けられ、地下水位が
ストレーナ管９３の上端よりも下で通水孔９６ａよりも
上に位置する場合に、内筒管９６内への空気の侵入が阻
止されるように前記内筒管とケーシング管９２とが繋が
れている。

【００１０】従来技術イによれば、隙間ａ内で空気と水
とを分離することができる。すなわち、水は下に、空気
は上に移動して分離する。ストレーナ管９３と内筒管９
６との間の隙間ａ内で空気と水とが分離されるので、隙
間ａ内で明確な水面（以下「隙間内水面」という。）が
現れる。この隙間内水面が内筒管９６の外周部に設けら
れた通水孔９６ａより上にあれば、通水孔９６ａは水面
下にあり、隙間内水面上に存在する空気が通水孔を通る
ことはない。したがって本発明によれば、通気可能範囲
はストレーナ管の長さによっては決定されず、通水孔９
６ａの位置によって決定される。通気可能範囲の上端の
位置は通水孔９６ａの上端の位置と一致する。そのた
め、通気可能範囲をより低位置に変更するために、スト
レーナ管９３の上端をより低位置に変更することは無い
し、反対に、ストレーナ管９３の上端をより高位置に変
更するために、通気可能範囲をより高位置に変更するこ
とも無い。すなわちストレーナ管９３の長さと通気可能
範囲との従属性が解かれたので、ストレーナ管の長さ
（集水面積）を大きくとった上で、通気可能範囲をより
低位置に設置することが可能となった。よって従来技術
イによれば、集水面積を縮小することなく、より低水位
になるまで真空集水効果を維持することができる、すな
わち、広い集水面積かつ高い真空吸引力を持続して集水
することができるという効果がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の従来技
術イにあっても次ぎにような課題がった。第一に、内筒
管が地盤に埋設されるケーシング管に接続されるので、
既存のディープウエル工法の設備に対し適用する際には
設計・施工の変更が必要となり、負担が増大し得る。第
二に、ケーシング管内の比較的大きな空間を真空引きし
なければならない。第三に、内筒管は地盤に埋設される
ケーシング管に固定されるので、井戸毎に必要となり、
撤去して異なる井戸に使い回すことは難しい。また、水
位の変化に追随させることも困難である。

【００１２】本発明は以上の従来技術における問題に鑑
みてなされたものであって、既存の設備に変更を加える
ことなく適用でき、効率的で利便性の高い揚水装置、地
下水位低下装置を提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、
真空ポンプ１１と、集水口を有する集水容器７と、揚水
ポンプ６と、前記揚水ポンプに接続する排水管４とを備
え、前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排
気可能にされ、前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収
納されてなることを特徴とする揚水装置である。

【００１４】前記集水容器は管状に（集水容器の側壁全
体を筒状に）形成される場合がある。この場合、以下の
説明で集水容器を集水管と呼ぶ場合がある。集水容器の
水平断面は、円形の他、多角形形状に形成しても良い。
井戸に挿入する場合は、集水容器の側壁全体を円筒状に
形成することが好ましい。請求項１記載の発明によれ
ば、井戸とは独立な揚水装置であるので、既設の井戸に
挿入し、必要に応じて井戸内を上下に移動させ、使用後
は引き上げて撤去することができる。したがって、既存
のディープウエル工法の設備に変更を加えることなく適
用することができる。また、井戸側ケーシング管内の比
較的大きな空間を真空引きしなければならないというこ
ともない。集水容器の容積を井戸側ケーシング管のそれ
に対して小さく設計することができるので、その結果、
真空引きすべき容積が小さくなるため、効率的に真空度
を上げることができる。さらに、揚水ポンプとともに、
簡単に集水容器を撤去でき、他の井戸に使用することが
できる。また請求項１記載の発明によれば、集水容器の
内部空間は真空ポンプにより排気可能にされているの
で、集水容器の集水口を着水した上で真空ポンプにより
排気すれば、集水口は水により遮蔽されているので、集
水容器の内部空間が真空に保持される。そして、真空吸
引力により集水口から水を吸引する。この吸引力は、特
に井戸周囲の地層に含まれる地下水を集水するために有
効に使われる。揚水ポンプが、前記集水容器内に配置さ
れているので、集水容器の真空吸引力により集められた
水を揚水ポンプにより汲み上げることができる。その揚
水は排水管により地上等へ導かれ排出される。集水容器
の集水口が水面下に沈んでいる限りは、集水容器の内部
空間に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空を
保持することができる。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、例えば図１に示すように、前記集水口が集
水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側
壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設
けられた切欠部７ａとから構成されてなることを特徴と
する。

【００１６】集水口として集水容器の下端に設けられた
開口部が水面上に現れる場合は、集水容器の内部空間に
空気が侵入し、集水容器内の真空度が低下する。集水容
器の下端の開口部が集水容器の側壁に対して垂直に切ら
れたのものであると、開口部は水平に位置するので、集
水容器の下端の開口部が水面上に現れる場合は、開口部
全体が水面上に現れてしまい、開口部全体が空気の侵入
口となる。そのため、空気は一気に集水容器内に侵入し
てしまい、集水容器内部と外部の気圧が平衡し真空によ
る吸水能力は失われるおそれがある。低下した分の真空
度は真空ポンプにより回復することができるが、集水容
器内に侵入した空気量が多量であるほど、真空度を回復
するために集水容器内から排出すべき空気量が多量とな
るので、損失が大きいこととなる。しかし請求項２記載
の発明によれば、集水容器の下端が開口され、前記集水
口が集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容
器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側
壁に設けられた切欠部とから構成されているため、揚水
の進行により集水容器周囲の水面が次第に低下する過程
において、切欠部の上端に集水容器周囲の水面が差し掛
かった時、比較的微量の空気が集水容器内に侵入する。
集水容器内に空気が侵入すれば、真空ポンプ等に設けら
れた計器により集水容器内の真空度の低下を検出でき
る。集水容器内の真空度の低下が検出されたら、さらな
る空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量
を調整したり、集水容器を降下させたりして更なる空気
の侵入を制限し、それにより集水容器内の真空を維持す
ることができる。したがって請求項２記載の発明によれ
ば、不意に、集水容器の下端の開口部全体が水面上に現
れ、空気が一気に集水容器内に侵入し、集水容器内部と
外部の気圧が平衡して真空が失われることを防止するこ
とができ、真空ポンプによって比較的微量の空気を排出
することにより低下した分の真空度を回復することがで
きるので、長期にわたり真空吸引力による集水能力を継
続的に発揮することができ、下端の開口部により大量に
集水することができる。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、例えば図２に示すように、駆動装置１６を
備え、前記集水容器７が前記駆動装置により地盤Aに対
して上下動可能にされてなることを特徴とする。

【００１８】したがって請求項３記載の発明によれば、
集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装
置により上昇・降下させることができるので、集水容器
及び集水容器に収納された揚水ポンプを変化する水位に
迅速に追随させることができる。例えば、水面付近の汚
染物質等の除去を効率良く行うことができる。

【００１９】請求項４記載の発明は、例えば図１に示す
ように、地盤に埋設され、地下水を内部に流入させるこ
とが可能なストレーナ部２を有する管（以下「井戸側
管」という。）と、真空ポンプ１１と、集水口を有する
集水容器７と、揚水ポンプ６と、前記揚水ポンプに接続
する排水管４とを備え、前記集水容器は、前記井戸側管
の内壁との間に隙間を設けて前記井戸側管内に配置さ
れ、前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排
気可能にされ、前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収
納されてなることを特徴とする地下水位低下装置であ
る。

【００２０】請求項４記載の発明によれば、真空ポンプ
と、集水容器と、揚水ポンプと、前記揚水ポンプに接続
する排水管とからなる揚水装置部分は、井戸側管とは独
立の構成であり、井戸側管に固定されるわけではないの
で、井戸側管に挿入し、必要に応じて井戸側管内を上下
に移動させ、使用後は引き上げて撤去することができ
る。したがって、既存のディープウエル工法の井戸側管
に変更を加えることなく適用することができる。また、
井戸側管内の比較的大きな空間を真空引きしなければな
らないということもない。集水容器の容積を井戸側管の
それに対して小さく設計することができるので、真空引
きすべき容積が小さくなり、効率的に真空度を上げるこ
とができる。さらに、揚水装置部分は、複数の井戸で使
い回すことができる。また請求項４記載の発明によれ
ば、集水容器は、井戸側管の内壁との間に隙間を設けて
井戸側管内に配置されているので、次のようになる。地
盤粒子間の地下水には、幾分か空気が混合している。地
盤中の地下水とその地下水に混合した空気はストレーナ
部を通って井戸側管内に流入し、水と空気に分離する。
井戸側管の内壁と集水容器との間の隙間が設けられてい
るので、集水容器に到達する前に、かかる隙間にて水と
空気は分離し、隙間内に明確な水面が形成される。この
隙間内の水面より集水容器の集水口が下にあれば、集水
容器内に空気が侵入することはなく、集水容器内の真空
を保持することができる。集水容器は、井戸側管内で上
下動可能であるから、井戸の底まで降下することがで
き、ストレーナ部の上端より地下水位が低下しても、依
然として真空吸引力を発揮し、地下水を集水することが
できる。

【００２１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、例えば図１に示すように、前記集水口が集
水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容器の側
壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側壁に設
けられた切欠部７ａとから構成されてなることを特徴と
する。

【００２２】集水口として集水容器の下端に設けられた
開口部が水面上に現れる場合は、集水容器の内部空間に
空気が侵入し、集水容器内の真空度が低下する。集水容
器の下端の開口部が集水容器の側壁に対して垂直に切ら
れたのものであると、開口部は水平に位置するので、集
水容器の下端の開口部が水面上に現れる場合は、開口部
全体が水面上に現れてしまい、開口部全体が空気の侵入
口となる。そのため、空気は一気に集水容器内に侵入し
てしまい、集水容器内部と外部の気圧とが平衡し真空に
よる吸水能力は失われるおそれがある。真空ポンプによ
り低下した分の真空度は回復することができるが、集水
容器内に侵入した空気量が多量であるほど、真空度を回
復のために集水容器内から排出すべき空気量が多量とな
るので、損失が大きいこととなる。しかし請求項５記載
の発明によれば、集水容器の下端が開口され、前記集水
口が集水容器の下端に設けられた開口部と、前記集水容
器の側壁下端から切り込まれた態様で前記集水容器の側
壁に設けられた切欠部とから構成されているため、揚水
の進行により集水容器周囲の水面が次第に低下する過程
において、切欠部の上端に集水容器周囲の水面が差し掛
かった時、比較的微量の空気が集水容器内に侵入する。
集水容器内に空気が侵入すれば、真空ポンプ等に設けら
れた計器により集水容器内の真空度の低下を検出でき
る。集水容器内の真空度の低下が検出されたら、さらな
る空気の侵入を制限するため、揚水ポンプによる揚水量
を調整したり、集水容器を降下させたりして更なる空気
に侵入を制限し、それにより集水容器内の真空度の低下
を抑えることができる。したがって請求項５記載の発明
によれば、不意に、集水容器の下端の開口部全体が水面
上に現れ、空気が一気に集水容器内に侵入し、集水容器
内部と外部の気圧が平衡して真空が失われることを防止
することができ、真空ポンプによって比較的微量の空気
を排出することにより低下した分の真空度を回復するこ
とができるので、長期にわたり真空吸引力による集水能
力を継続的に発揮することができ、下端の開口部により
大量に集水することができる。

【００２３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、例えば図２に示すように、駆動装置１６を
備え、前記集水容器７が前記駆動装置により前記井戸側
管１，２，３に対して上下動可能にされてなることを特
徴とする。

【００２４】したがって請求項６記載の発明によれば、
集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを駆動装
置により上昇・降下させることができるので、集水容器
及び集水容器に収納された揚水ポンプを変化する水位に
迅速に追随させることができる。例えば、水面付近の汚
染物質等の除去を効率良く行うことができる。

【発明の実施の形態】〔第１の実施形態〕以下に本発明
の一実施形態（第１の実施形態）につき図１を参照して
説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を
限定するものではない。

【００２５】図１は本発明の第１の実施形態の揚水装置
及び地下水位低下装置を示す模式図である。図１に示す
ように本実施形態の揚水装置２０は、真空ポンプ１１
と、集水容器としての集水管７と、揚水ポンプ６と、排
水管４と、ゲートバルブ５と、吸気用ホース１０とを備
える。本実施形態の地下水揚水装置は、地盤Ａに埋設さ
れたケーシング管２、ケーシング管１の下端に設けられ
たストレーナ管２、及び、ストレーナ管２の下端に設け
られた砂溜まり管３と、揚水装置２０とを備える。図１
においてＢはフィルタ層である。

【００２６】ケーシング管１は、例えば、鋼管から出来
ている。ケーシング管１は、例えば、１ロット＝３．０
ｍ毎に分割された分割体（例えば、鋼管）を連結したも
のから構成しても良い。ストレーナ管２は、例えば、外
形が円筒状のものであって、その外周に所定の間隔で隙
間を形成するように鋼線が巻かれたものからなり、該隙
間から地下水を内部に流入させることが出来るようにな
っている。ストレーナ管２の下端は、砂溜まり管３に接
合されている。ケーシング管１とストレーナ管２と砂溜
まり管３は連接され、一つの井戸側管を形成し、ストレ
ーナ管２はストレーナ部を構成する。この井戸側管の外
周には、砂利などが充填されたフィルタ層Ｂが設けられ
ている。ストレーナ部は、鋼管の外周部に小孔を多数設
けることで構成しても良い。

【００２７】集水管７は、例えば、鋼管等の非透水性の
ものから出来ていて、上端は遮蔽され、下端が開口され
たものである。集水管７は、その開口された下端の端面
から切り込まれた切欠部７ａを側部に有する。この下端
の開口部と切欠部７ａとにより集水口が構成される。集
水管７の上端遮蔽部材のほぼ中央には、排水管４が貫通
している。集水管７の内側に位置する排水管４の下端に
は揚水ポンプ６が接続されている。揚水ポンプ６は、例
えば、ポンプ本体とモータ部が一体化されたものであ
る。排水管４は、地上まで延設されており、地上の部分
にゲートバルブ５が設けられている。揚水ポンプ６は、
集水管７の側壁との間に隙間を設けて集水管７内に配置
されている。揚水ポンプ６の吸込み口６ａは、集水管７
の切欠部７ａの上端よりもさらに高い位置にあるが、切
欠部７ａの上端よりも低い位置に位置させても良い。ま
た、集水管７の上端には、地上の真空ポンプから延設さ
れた吸気用ホース１０が接続される。集水管７の内部空
間は吸気用ホース１０を介して真空ポンプ１１に連通
し、真空ポンプ１１により排気可能である。

【００２８】集水管７は井戸に固定されるものではな
く、井戸とは独立して設けられたものであり、ケーシン
グ管１やストレーナ管２の内壁との間に隙間ａを設けて
配置され、揚水ポンプ６とともに上下に移設可能であ
る。集水管７と揚水ポンプ６は吊り下げて支持された
り、井戸内の地下水に浸水した際には、浮力により支持
される場合がある。

【００２９】次に、地下水揚水装置により地下水位を低
下させる動作につき説明する。まず、一体的に組み立て
られた集水管７と揚水ポンプ６とを、井戸内に挿入し、
降下させ、井戸内の地下水に浸水させる。その際、少な
くとも切欠部７ａが完全に水面下に沈むようにする。そ
の上で、真空ポンプ１１を作動させ、集水管７内の空気
を吸引する。集水管７内は外部の空気から遮断されてい
るから、集水管７内の気圧は次第に低下する。すなわち
真空度が増す。次に、揚水ポンプ６を作動させた上で、
ゲートバルブ５を開き、揚水を開始する。揚水は、排水
管４により地上に導かれる。

【００３０】揚水の進行に伴い、次第に地下水位が低下
していく。揚水開示時点で集水管７を比較的浅い位置に
設置していた場合は、隙間ａ内に形成された水面９が切
欠部７ａの上端より下に低下する前に、集水管７をさら
に深い位置に降下させる。それに伴って揚水ポンプ６も
降下する。隙間ａ内の水面９が切欠部７ａに差し掛かっ
たか否かは、集水管７内の気圧の変化により検出するこ
とができる。なぜなら、水面９が切欠部７ａに差し掛か
って、切欠部７ａを通して空気が集水管７内に侵入した
場合、集水管７内の気圧が瞬間的に変化する特異な挙動
を見せるからである。その気圧の挙動は真空ポンプ１１
等に設けられた計器により検出することができる。その
ような挙動が検出される前に、集水管７を井戸の底まで
降下させてもよい。集水管７の下端が井戸の底に着いた
場合において、集水管７内の真空度の低下が検出された
ら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプに
よる揚水量を弱め、隙間ａ内の水面９を上昇させる。そ
れにより集水管７内の真空度の低下を抑えることができ
る。すなわち、集水管７内の気圧が変化し隙間ａ内の水
面９が切欠部７ａに差し掛かったことが検知できたら、
ゲートバルブ５を操作して揚水ポンプ６の単位時間あた
りの揚水量（吐出量）を下げ、切欠部７ａの隙間内水面
９より上の部分の大きさを調整し、集水管７内に侵入す
る単位時間あたりの空気量を制御することができる。こ
こで、切欠部７ａの隙間内水面９より上の部分の大きさ
を調整することには、再び隙間内水面９を切欠部７ａの
上端より上に上昇させることも含まれる。その場合、再
び集水管７内への空気の侵入はストップされる。このよ
うな制御により、集水管７内に侵入する空気量を制限
し、集水管７内外の気圧差を維持することができる。一
方、集水管７内の水面８が揚水ポンプ６の吸込み口６ａ
より上にあれば、揚水を継続することができる。

【００３１】以上のように揚水ポンプ６により強制的に
地下水を排出する場合には、集水管７内に導かれた水は
揚水ポンプ６により揚水される。したがって、集水管７
内外の気圧差に基づく真空吸引力は、水を持ち上げる、
すなわち、揚水することよりも、井戸の周囲の地盤中の
地下水を井戸の方へ引き寄せ集めることに専ら使われ
る。すなわち、集水管７内外の気圧差の大部分は、井戸
の周囲に対して吸引力を発生させる。このように、真空
集水力と、揚水ポンプとの協働により広範囲からの集水
と大深度からの揚水が可能となる。

【００３２】〔第２の実施形態〕次に図２を参照して他
の実施形態（第２の実施形態）について説明する。図
２は本発明の第２の実施形態の揚水装置及び地下水位低
下装置を示す模式図である。

【００３３】本実施形態は、第1の実施形態と同様の構
成であるが、以下の点で構成が異なる。図２に示すよう
に、本実施形態の地下水位低下装置は揚水装置２１を備
える。揚水装置２１の集水管７はロープ１４により吊り
下げられて支持される。また、集水管７を上下動させる
ための駆動装置として巻揚げ装置（ウィンチ）１６を備
える。ロープ１４の地上側の一端は巻揚げ装置１６に巻
回されている。ケーシング管１の中心の直上には滑車１
５が固定されており、巻揚げ装置１６から延出するロー
プ１４は滑車１５を介してケーシング管１内に下垂し、
集水管７の上端に結合された留金１７に接続されてい
る。巻揚げ装置１６によりロープ１４を巻回したり延出
させたりすることにより、集水管７及び集水管７内に内
装されている揚水ポンプ６は、井戸内を上下に移動す
る。この上下動の妨げとならないように、排水管１２及
び吸気用ホース１３を十分な長さとするとともに、ゴ
ム、ビニール等の可撓性のある材料から構成するとよ
い。ローブ１４の代わりに軸を集水管７に結合し、その
軸を駆動装置により上下に動かしても良い。軸とする場
合は集水管７に加わる浮力によらず集水管７を強制的に
水中に沈ませることができる。

【００３４】次に、本実施形態の地下水揚水装置による
汚染物質の回収動作につき説明する。まず、巻揚げ装置
１６によりロープ１４を延出させて、ロープ１４の下端
に吊り下げられている集水管７と揚水ポンプ６とを下降
させて、井戸内に挿入し、集水管７の下端を井戸内の地
下水に着水させる。その上で、真空ポンプ１１を作動さ
せ、集水管７内の空気を吸引する。集水管７の下端の切
欠部７aを含めた集水口が完全に浸水していない場合
は、水面上の揮発性有機化合物を含む汚染ガスを吸引す
る。水面上の揮発性有機化合物を含む汚染ガスは集水管
７内に集められ、吸気用ホース１３を介して地上へ回収
される。また、揚水ポンプ６を作動させてゲートバルブ
５を開き、表層のオイル１８、エマルジョン化した地下
水１９等を含む汚染水を汲み上げる。地下水表層の汚染
水は、集水管７内に集められ、揚水ポンプ６により汲み
上げられ排水管４を介して地上へ回収される。回収され
た汚染ガス及び汚染水はそれぞれ浄化装置（図示せず）
に送られ浄化処理される。

【００３５】汚染ガス及び汚染水を効率良く汲み上げる
ためには、図２に示すように、汚染物質の多い地下水表
層部に集水管７の下端の集水口を位置させることが必要
である。揚水の進行に伴い、次第に地下水位が低下して
いく中で、隙間ａ内の水面９が切欠部７ａに差し掛かっ
たか否かは、集水管７内の気圧の上昇により検出するこ
とができる。このことを利用し、集水管７内の気圧の上
昇が検出されたら、巻揚げ装置１６を操作して集水管７
をさらに下降させて、集水管７の下端の切欠部７aを含
めた集水口が完全に水面上に浮上しないように制御し、
集水管７の下端の集水口を汚染物質の多い地下水表層部
に位置させるように制御する。また、集水管７が汚染物
質の少ない比較的深い部分まで下降してしまった場合
は、汲み上げられる汚染水の量の低下が見られる。この
ことを利用し、汚染水の量の低下が検出されたら、巻揚
げ装置１６を操作して集水管７を上昇させて、集水管７
の下端の集水口を汚染物質の多い地下水表層部に位置さ
せるように制御する。

【００３６】以上のように集水管７の下端の集水口を汚
染物質の多い地下水表層部に位置させるように制御する
ことにより、汚染水及び汚染ガスを効率良く回収するこ
とができる。また上述したように、真空集水力と、揚水
ポンプとの協働により広範囲からの集水と大深度からの
揚水が可能であるので、広範囲の汚染物質の回収が可能
である。

【００３７】

【発明の効果】上述したように請求項１記載の発明によ
れば、井戸とは独立な揚水装置であるので、既設の井戸
に挿入し、必要に応じて井戸内を上下に移動させ、使用
後は引き上げて撤去することができるという効果があ
る。したがって、既存のディープウエル工法の設備に変
更を加えることなく適用することができるという効果が
ある。また、井戸側ケーシング管内の比較的大きな空間
を真空引きしなければならないということもない。集水
容器の容積を井戸側ケーシング管のそれに対して小さく
設計することができるので、その結果、真空引きすべき
容積が小さくなるため、効率的に真空度を上げることが
できるという効果がある。さらに、揚水ポンプととも
に、簡単に集水容器を撤去でき、他の井戸に使用するこ
とができるという効果がある。また、集水容器の内部空
間は真空ポンプにより排気可能にされているので、集水
容器の集水口を着水した上で真空ポンプにより排気すれ
ば、集水口は水により遮蔽されているので、集水容器の
内部空間が真空に保持される。そして、真空吸引力によ
り集水口から水を吸引する。この吸引力は、特に井戸周
囲の地層に含まれる地下水を集水するために有効に使わ
れる。揚水ポンプが、前記集水容器内に配置されている
ので、集水容器の真空吸引力により集められた水を揚水
ポンプにより汲み上げることができる。その揚水は排水
管により地上等へ導かれ排出される。集水容器の集水口
が水面下に沈んでいる限りは、集水容器の内部空間に空
気が侵入することはなく、集水容器内の真空を保持する
ことができるという効果がある。

【００３８】上述したように請求項２又は請求項５記載
の発明によれば、集水容器の側壁下端から切り込まれた
態様で形成された切欠部が集水容器の側壁に設けられて
いるため、揚水の進行により集水容器周囲の水面が次第
に低下する過程において、切欠部の上端に集水容器周囲
の水面が差し掛かった時、比較的微量の空気が集水容器
内に侵入する。集水容器内に空気が侵入すれば、真空ポ
ンプ等に設けられた計器により集水容器内の真空度の低
下を検出できる。集水容器内の真空度の低下が検出され
たら、さらなる空気の侵入を制限するため、揚水ポンプ
による揚水量を調整したり、集水容器を降下させたりし
て更なる空気の侵入を制限し、それにより集水容器内の
真空を維持することができるという効果がある。

【００３９】上述したように請求項４記載の発明によれ
ば、真空ポンプと、集水容器と、揚水ポンプと、前記揚
水ポンプに接続する排水管とからなる揚水装置部分は、
井戸側管とは独立の構成であり、井戸側管に固定される
わけではないので、井戸側管に挿入し、必要に応じて井
戸側管内を上下に移動させ、使用後は引き上げて撤去す
ることができるという効果がある。したがって、既存の
ディープウエル工法の井戸側管に変更を加えることなく
適用することができるという効果がある。また、井戸側
管内の比較的大きな空間を真空引きしなければならない
ということもない。集水容器の容積を井戸側管のそれに
対して小さく設計することができるので、真空引きすべ
き容積が小さくなり、効率的に真空度を上げることがで
きるという効果がある。さらに、揚水装置部分は、複数
の井戸で使い回すことができるという効果がある。また
請求項４記載の発明によれば、集水容器は、井戸側管の
内壁との間に隙間を設けて井戸側管内に配置されている
ので、かかる隙間にて水と空気は分離し、隙間内に明確
な水面が形成される。この隙間内の水面より集水容器の
集水口が下にあれば、集水容器内に空気が侵入すること
はなく、集水容器内の真空を保持することができるとい
う効果がある。集水容器は、井戸側管内で上下動可能で
あるから、井戸の底まで降下することができ、ストレー
ナ部の上端より地下水位が低下しても、依然として真空
吸引力を発揮し、地下水を集水することができるという
効果がある。

【００４０】また請求項３又は請求項６記載の発明によ
れば、集水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを
駆動装置により上昇・降下させることができるので、集
水容器及び集水容器に収納された揚水ポンプを変化する
水位に迅速に追随させることができる。例えば、水面付
近の汚染物質等の除去を効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の揚水装置及び地下水
位低下装置を示す模式図である。

【図２】本発明の第２の実施形態の揚水装置及び地下水
位低下装置を示す模式図である。

【図３】従来のディープウエル工法を説明するための地
盤断面図である。

【図４】従来のバキュームディープウエル工法を説明す
るための地盤断面図である。

【図５】従来技術イの地下水位低下装置を地盤に配置し
た状態の地盤の断面図である。

【符号の説明】

１ケーシング管２ストレーナ管（ストレーナ部）３砂溜まり管４，１２排水管５ゲートバルブ６揚水ポンプ７集水管（集水容器）７ａ切欠部１０，１３吸気用ホース１１真空ポンプ２０，２１揚水装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０４Ｄ 13/12 Ｆ０４Ｄ 13/12 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空ポンプと、集水口を有する集水容器
と、揚水ポンプと、前記揚水ポンプに接続する排水管と
を備え、前記集水容器の内部空間は前記真空ポンプによ
り排気可能にされ、前記揚水ポンプは、前記集水容器内
に収納されてなることを特徴とする揚水装置。
【請求項２】前記集水口が集水容器の下端に設けられ
た開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた
態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構
成されてなることを特徴とする請求項１に記載の揚水装
置。
【請求項３】駆動装置を備え、前記集水容器が前記駆
動装置により地盤に対して上下動可能にされてなること
を特徴とする請求項２記載の揚水装置。
【請求項４】地盤に埋設され、地下水を内部に流入さ
せることが可能なストレーナ部を有する管（以下「井戸
側管」という。）と、真空ポンプと、集水口を有する集
水容器と、揚水ポンプと、前記揚水ポンプに接続する排
水管とを備え、前記集水容器は、前記井戸側管の内壁と
の間に隙間を設けて前記井戸側管内に配置され、前記集
水容器の内部空間は前記真空ポンプにより排気可能にさ
れ、前記揚水ポンプは、前記集水容器内に収納されてな
ることを特徴とする地下水位低下装置。
【請求項５】前記集水口が集水容器の下端に設けられ
た開口部と、前記集水容器の側壁下端から切り込まれた
態様で前記集水容器の側壁に設けられた切欠部とから構
成されてなることを特徴とする請求項４に記載の地下水
位低下装置。
【請求項６】駆動装置を備え、前記集水容器が前記駆
動装置により前記井戸側管に対して上下動可能にされて
なることを特徴とする請求項５記載の地下水位低下装
置。