JP2017023915A - 目詰まり対策システム、及び、目詰まり対策方法 - Google Patents

Abstract

【課題】井戸内に設けられたストレーナーに関し、低コストで保守作業が容易な目詰まり対策システム、及び、目詰まり対策方法を提供する。
【解決手段】目詰まり対策システム１は、井戸２外において電磁化水を発生させる電磁化水発生装置７と、一端側が井戸２内に挿入され、電磁化水を井戸２内に注入する注入管６と、電磁化水を注入管６に圧送するポンプ８と、を備える。電磁化水は、目詰まり物質及びその原因物質のイオン化や微粒化を促すため、ストレーナー４に付着した目詰まり物質を除去したり、ストレーナー４が目詰まりしないように防止したりすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、目詰まり対策システム、及び、目詰まり対策方法に関する。

従来、地滑り地の排水、土壌汚染地域の汚染除去、造成時の地盤改良、水封トンネルの水封ボーリング等において、地盤中の地下水を汲み上げたり、注水したりすることが行われている。そこでは、井戸を設置するべくボーリング孔が掘削され、その孔壁には、孔内と孔周辺地盤との間を地下水が行き来するための通り道として、ストレーナーが挿入されて設けられる。

ストレーナーは、時間の経過に伴い目詰まりが生じ、地下水の行き来が徐々に阻害されてくる。目詰まり対策としては電磁化水を用いる方法が知られており、例えば特許文献１では、ストレーナーの外周面に沿ってコイル状導電部を巻き付け、これに電流を流して磁界を発生させることによって、井戸水を電磁化水としている。

特開２０１０−２２１１３７号公報

しかしながら、上記方法では、ストレーナーにコイル状導電部を巻き付けているため、高コストであり、保守作業が容易でない。

そこで本発明は、井戸内に設けられたストレーナーに関し、低コストで保守作業が容易な目詰まり対策システム、及び、目詰まり対策方法を提供することを目的とする。

本発明は、注水又は揚水が行われる井戸の孔壁に沿って設けられたストレーナーを対象とする目詰まり対策システムであって、井戸外において電磁化水を発生させる電磁化水発生装置と、一端側が井戸内に挿入され、電磁化水を井戸内に注入する注入管と、電磁化水を注入管に圧送するポンプと、を備える。

また、本発明は、注水又は揚水が行われる井戸の孔壁に沿って設けられたストレーナーを対象とする目詰まり対策方法であって、井戸外で発生させた電磁化水を井戸内に注入する、目詰まり対策方法を提供する。

この目詰まり対策システム及び目詰まり対策方法における電磁化水は、目詰まり物質及びその原因物質のイオン化や微粒化を促すため、ストレーナーに付着した目詰まり物質を除去したり、ストレーナーが目詰まりしないように防止したりすることができる。また、井戸外で発生させた電磁化水を井戸内に注入する方式であるため、低コストで保守作業が容易である。

ここで、注入管は、一端側に、井戸内の井戸水を撹拌する撹拌手段を有することが好ましい。これによれば、電磁化水を注入した井戸水を十分に撹拌することができる。

また、注入管は、一端側に分岐による複数の先端部を有することが好ましい。これによれば、電磁化水の注入が効率よく行われ、且つ、井戸水の均一撹拌にも資する。

また、注入管の一端側の先端部は、電磁化水がストレーナーの表面に対して垂直となる向きに注入されるように配置されていることが好ましい。これによれば、注入される電磁化水の水流がストレーナーの表面に直接当たることになるため、ストレーナーの目詰まりが物理的に除去されることも期待できる。

本発明の目詰まり対策システムは、井戸内の井戸水を井戸外に排出するための排出管を更に備えることが好ましい。これによれば、目詰まりの原因となる物質を井戸外に排出することができるため、目詰まりの防止効果が一層高まる。

本発明の目詰まり対策システムは、排出管により排出する水量を求めるための水位計を更に備えることが好ましい。これによれば、排出管を使用する時機を知ることができるため、井戸に対する本来の注水又は電磁化水の注入によって井戸の水位が高まりすぎることを防止することができる。

本発明の目詰まり対策システムは、ストレーナーの目詰まりの兆候を捉えるための監視手段を更に備えることが好ましい。これによれば、電磁化水を注入すべき時機を適切に判断することができる。

本発明によれば、井戸内に設けられたストレーナーに関し、低コストで保守作業が容易な目詰まり対策システム、及び、目詰まり対策方法を提供することができる。

本発明の一実施形態の目詰まり対策システムの概要を示す図である。 井戸内の拡大図である。 注入管の他の態様を示す図である。 注入管の他の態様を示す図である。 注入管の他の態様を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本明細書において「目詰まり対策」とは、井戸内の孔壁に設けられたストレーナーに付着した目詰まり物質を除去すること、及び、目詰まりしないように防止することを指す。「電磁化水」とは、例えば特許第４０８９９４９号公報に開示されている電磁界発生装置と周波数信号発生装置とによって生じた電界及び磁界に曝された水をいう。

図１に示されたとおり、本実施形態の目詰まり対策システム１は、地上部から順に透水層１０１、不透水層１０２、透水層１０３、不透水層１０４が積層された地盤において設けられた井戸２を対象としている。井戸２は、地下水を擁する地盤を掘削して不透水層１０４内にまで達するボーリング孔を形成し、その孔壁の崩落を防ぐための円筒状の板３を、孔壁に沿うように挿入して成っている。透水層１０３における孔壁には特に、板３に代えて、貫通孔を有する板構造や網目構造からなる円筒状のストレーナー４が設けられている。井戸水は、ストレーナー４を介して透水層１０３との出入りをする。

井戸２は、例えばリチャージ工法に用いられる井戸であり、注水井戸としても揚水井戸としても利用することができるものである。井戸２の深さは例えば１０ｍ〜１５ｍであり、ストレーナー４は、深さ７ｍ〜１２ｍ付近に設けられる。なお、図１では井戸２本来の注水及び揚水のために使用する管の図示を省略している。

目詰まり対策システム１は、地上部で発生させた電磁化水を井戸２内へ注入する。地上部には、水源として水が蓄えられた水槽５が設けられており、水槽５に接続された注入管６は、その一端が井戸２内に挿入されて、井戸水内に端部が開口している。なお、水槽５に蓄える水は、例えば上水でよい。

地上部における注入管６には、電磁化水を発生させる電磁化水発生装置７が取り付けられている。電磁化水発生装置７は、特許第４０８９９４９号公報に開示されているとおり、電磁界発生装置７１と周波数信号発生装置７２とを含むものである。電磁界発生装置７１を注入管６の周壁を巻くように取付け、周波数信号発生装置７２で水質に対応させて調整した周波数の電磁界を発生させることで、注入管６内を流れる水を電磁化水とすることができるものである。

注入管６のうち、電磁化水発生装置７よりも上流の部分、すなわち電磁化水発生装置７と水槽５との間には、水槽５内の水を注入管６に圧送するためのポンプ８が設置されている。ポンプ８は注入管６内に水を圧送することができるものであれば、特に制限なく使用することができる。

目詰まり対策システム１は、井戸２内の井戸水を井戸２外に排出するための排出管９を備えている。排出管９の一端は井戸２内に挿入されて井戸水内に開口し、他端は地上部に設置された水処理施設１０に案内されている。地上部における排出管９のうち、水処理施設１０に案内される前段部分には、排出管９内に井戸水を汲み上げるためのポンプ１１が設置されている。

井戸２内には水位計１２が設置されており、水位計１２からは、水位計１２が取得した水位データを伝達するための配線１３がポンプ１１に接続されている。ポンプ１１は、当該水位データに基づいて駆動が制御される。

図２に示されたとおり、井戸２内に挿入された注入管６の端部には、電磁化水を噴出する方向に向って先細りとされたノズル（撹拌手段；先端部）６ａが取り付けられている。ここでは、ノズル６ａは鉛直方向下向きに電磁化水が噴出されるように向けられている。他方、排出管９は、端部が注入管６の端部よりも上方に位置するように配置されている。

次に、目詰まり対策システム１の運用方法及び効果について説明する。ストレーナー４の目詰まりを除去又は防止しようとするとき、ポンプ８を駆動し、水槽５内の水を井戸２内に注入する。同時に、電磁化水発生装置７を駆動させ、注入管６内を流れる水を電磁化水に変化させる。このとき、電磁化水へ変化させる効率、及び、電磁化水の寿命を長くする観点から、注入管６内が常に満水になるように（空気を含まないように）ポンプ８の駆動を制御することが好ましい。

電磁化水はポンプ８による圧送によって注入管６を通じて井戸２内に入り、ノズル６ａから井戸水内に噴出する（図２の白抜き矢印参照）。ノズル６ａは先細り形状とされているため、そこで流速が速まり、その勢いによって井戸水が撹拌される。ポンプ８の圧力は、井戸水が均一に撹拌されるのに十分な程度の圧力に設定することが好ましい。

ストレーナー４の目詰まり物質又はストレーナー４に付着していない目詰まり原因物質としては、鉄、カルシウム、マグネシウム等に起因する金属塩が知られている。地上部における電磁化水発生装置７で発生させた電磁化水は、井戸２内においても電磁化水の性質が持続しており、注入された電磁化水にこれらの金属塩が触れると、金属がイオン化して溶解し、又は、微粒化して沈殿し、ストレーナー４の目詰まりが除去され、又は付着が防止される。電磁化水が曝された周波数によってイオン化又は微粒化する金属種が異なることが知られている（例えば特許第４０８９９４９号公報参照）ことから、周波数信号発生装置７２では、対象とする金属種を定めてこれに対応する周波数を設定する。

目詰まり対策システム１は、井戸２外で発生させた電磁化水を井戸内に注入する方式であるため、ストレーナー４自体に電磁化水発生装置７を取り付ける必要がなく、低コストで保守作業も容易である。なお、電磁化水の注入は、連続的であっても断続的であってもよい。

注入された電磁化水は、井戸水を撹拌しながら井戸２内を巡って、対象とされた金属塩に作用する。ここで、排出管９は、端部が注入管６の端部よりも上方に位置するように配置されているため、ノズル６ａから噴出された電磁化水が排出管９の端部に短絡するように直接向うことなく、一旦は井戸水の撹拌のために供される。

水位計１２は、電磁化水の注入によって増してゆく水位をモニタリングしている。水位計１２は、水位が所定の閾値を超えたら、ポンプ１１を駆動して、井戸水を排出管９によって地上部へ引き上げ（図２の白抜き矢印参照）、水処理施設１０へと送る。すなわち、水位計１２は排出管９により排出する水量を求めて、そのデータを配線１３を通じてポンプ１１に伝達する。こうして排出管９を使用する時機と排出すべき水量を知ることができるため、井戸２に対する本来の注水又は電磁化水の注入によって井戸２の水位が高まりすぎることを防止することができる。なお、この水位のモニタリングとポンプの駆動は、自動化していてもよく、人力で行ってもよい。

また、排出管９によって、ストレーナー４から除去された目詰まり物質や目詰まりの原因となる物質を井戸２外に排出することができるため、ストレーナー４への再付着の防止等、目詰まりの防止効果が一層高まる。また、排出管９による井戸水の排出によって、新たな電磁化水を受け入れる容積を井戸２内に確保することができる。

水処理施設１０では、排出された井戸水に含まれる金属イオン等を回収する。水は、注入用の水として再利用することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

ここで、注入管６に関し、他の態様について説明する。注入管６は、井戸内に挿入された端部が分岐によって複数の先端部を有する態様であってもよい。図３には、端部が三本に分岐し、それぞれの先端にノズル６ａが取り付けられた注入管６が示されている。これによれば、井戸２への電磁化水の注入が効率よく行われ、且つ、井戸水の均一撹拌にも資する。

また、注入管６は、その先端部が、電磁化水がストレーナー４の表面に対して垂直となる向きに注入されるように配置された態様であってもよい。図４には、端部が二本に分岐し、且つ、それぞれの先端に取り付けられたノズル６ａがストレーナー４の表面に対して垂直に向けられた様子が示されている。これによれば、注入される電磁化水の水流がストレーナー４の表面に直接当たることになるため、ストレーナー４の目詰まりが物理的に除去されることも期待できる。

また、注入管６は、図５に示されたとおり、端部が配置される高さ位置としては、ストレーナー４の上端よりも高い位置としてもよい。この場合、ストレーナー４の深さ方向の全領域に対して電磁化水の水流を直接行き渡らせることができる。

また、注入管６の端部に取り付けるノズル６ａとしては、ポンプ８による電磁化水の噴出力によって周囲の井戸水（ノズルから噴出する電磁化水の体積の約３〜５倍量）を当該ノズル６ａの側面に設けられた孔から吸込み、合わせて噴出する機構を有するものであってもよい。この場合、注入管６から供給された電磁化水よりも多量の井戸水を巻き込みながら同時に噴出させることができるため、井戸内の撹拌効率が高い。

また、目詰まり対策システム１としては、ストレーナー４の目詰まりの兆候を捉えるための監視装置（監視手段）を備えた態様としてもよい。例えば、水位計１２が、監視装置を兼ねることができる。例えば、井戸２が注水井戸である場合において、注水によって高くなった水位が元の位置まで下がるのに通常よりも長時間を要する場合、及び、井戸２が揚水井戸である場合において、揚水して低くなった水位が元の位置まで上がるのに通常よりも長時間を要する場合は、目詰まりの兆候が現れていると判断することができる。また、監視装置としては、井戸２内にカメラを設置してストレーナー４の表面を直接観察してもよい。こうした監視装置による監視によって、電磁化水を注入すべき時機を適切に判断することができる。

また、目詰まり対策システム１としては、注入管６が電磁界発生装置７１を取り付けた部分よりも下流（井戸２側）において分岐し、電磁界発生装置７１の上流側に合流する周回構造を有していてもよい。これによれば、ポンプ８で圧送される電磁化水の一部が電磁界発生装置７１が取り付けられた部分を何度も通過することによって、電磁化水の作用を増強させることができる。

また、上記実施形態では、目詰まり対策システム１を一つの井戸に適用する態様を示したが、注入管６を電磁界発生装置７１よりも下流部分で分岐させてその端部を別の井戸内に導くことにより、複数の井戸に同時に適用することもできる。

また、上記実施形態では、井戸２のボーリング孔が鉛直方向に延びている態様を示したが、目詰まり対策システム１は、ボーリング孔が斜め方向や水平方向に延びる井戸に対しても適用可能である。

また、上記実施形態では、井戸２が設けられている地盤が地上部から順に透水層１０１、不透水層１０２、透水層１０３、不透水層１０４が積層された地盤である態様を示したが、地下水を擁する地盤であれば、井戸２は他の地盤構成に設けられていてもよい。

１…目詰まり対策システム、２…井戸、４…ストレーナー、６…注入管、６ａ…ノズル（撹拌手段、先端部）、７…電磁化水発生装置、８…ポンプ、９…排出管、１２…水位計。

Claims (8)

1. 注水又は揚水が行われる井戸の孔壁に沿って設けられたストレーナーを対象とする目詰まり対策システムであって、
   前記井戸外において電磁化水を発生させる電磁化水発生装置と、
   一端側が前記井戸内に挿入され、前記電磁化水を前記井戸内に注入する注入管と、
   前記電磁化水を前記注入管に圧送するポンプと、を備える目詰まり対策システム。
2. 前記注入管は、前記一端側に、前記井戸内の井戸水を撹拌する撹拌手段を有する、請求項１記載の目詰まり対策システム。
3. 前記注入管は、前記一端側に分岐による複数の先端部を有する、請求項１又は２記載の目詰まり対策システム。
4. 前記注入管の前記一端側の先端部は、前記電磁化水が前記ストレーナーの表面に対して垂直となる向きに注入されるように配置されている、請求項１〜３のいずれか一項記載の目詰まり対策システム。
5. 前記井戸内の井戸水を前記井戸外に排出するための排出管を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項記載の目詰まり対策システム。
6. 前記排出管により排出する水量を求めるための水位計を更に備える、請求項５記載の目詰まり対策システム。
7. 前記ストレーナーの目詰まりの兆候を捉えるための監視手段を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項記載の目詰まり対策システム。
8. 注水又は揚水が行われる井戸の孔壁に沿って設けられたストレーナーを対象とする目詰まり対策方法であって、
   前記井戸外で発生させた電磁化水を前記井戸内に注入する、目詰まり対策方法。

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