JP4108707B2 - 取水装置 - Google Patents

Description

本発明は深井戸方式の取水装置に関する。

地下水または伏流水を取水する取水装置として従来から井戸装置が用いられている。

上記取水装置の一つとして深井戸方式によるものがある。この深井戸方式による従来の取水装置は、図７にその概要の断面図を示すように、地表（Ｇ．Ｌ）からオーガー等により掘削孔ａを掘削し、この掘削孔ａの内周壁面の崩壊を防ぐためベントナイト等の補強材ｂを塗着して補強し、予定の深度まで掘進したのち、掘削孔ａ内に、周面に多数の通水孔ｃを有するケーシングｄおよび帯水地層以外の部位に対応する位置には集水孔を有しないケーシングｅを順次接続して建て込む。

次にケーシングｄと掘削孔ａの内周壁面との間に砂利等の裏込め材ｆを充填し、帯水層より上部には粘土ｇ等を充填して上水が入り込まないように遮水する構造とされている。

上記のように構成される取水装置においては、地下水の流入を妨げないよう、揚水に先立って掘削孔ａの内周壁面に施されているベントナイトや粘土等の補強材ｂを洗浄して除去する必要があるが、十分な除去の成果が挙げられていない現状にある。

すなわちその理由としては、掘削孔ａの内周壁面の補強材ｂを除去するためにケーシングｄ内からその通水孔ｃを通じて圧力水または高圧空気を噴射し、その圧力により補強材ｂを剥離させて除去しようとするときケーシングｄと補強材ｂとの間に詰納されている裏込め材ｆ，ｆ…間の隙間を通過して補強材ｂに到達する時点ではその圧力が著しく弱められてしまい、帯水層の奥部まで付着含浸している補強材ｂを完全に排除することができないことによる。

またケーシングｄの通水孔ｃが不定形の砂利等の裏込め材ｆにより塞がれやすいので、通水孔ｃの開口率が実質上減少し、ケーシングｄ内から洗浄水や高圧空気を噴射させる際に大量噴射ができないことも不完全洗浄の原因となっている。

これらにより、以後ケーシングｄを通じて揚水を開始すると、掘削孔ａの内周壁面の深部に残存していた粘土や泥等が徐々に溶け出してこれらが内周壁面に近い位置にある裏込め材ｆ，ｆ…間の隙間に入り込んで固化し、目詰りを起こして集水能力を大きく減退させたり、集水不能の事態を招くことになる。

上記において、集水能力の減退や集水不能の事態を招いている最も大きな原因として、ケーシングｄ内に地下水を流入させるための小孔群、スリット群からなる通水孔ｃが土圧や水圧に耐え得る強度範囲内に開口率が定められる関係上、通水孔ｃ以外の部分は壁面（強度維持部分）として存在しており、それ故集水能力に限界があるばかりでなく、目詰りを起こしやすい要因となっている。

上記の点に着目しこれを改善することを目的として、本件出願人は先きに特許文献１に示される集水装置を提供した。

この特許文献１に示される集水装置は、ケーシングｄの外周面に対し所要の間隔を有せしめて通水性篭体を外嵌し、これによってケーシングｄの通水孔と篭体との間に空間を作り、また篭体の外周と掘削孔の内周壁面との間に裏込め材を充填するようにして裏込め材がケーシングの通水孔に接触しないようにしたものである。

これによりケーシングの通水孔が裏込め材によって塞がれることがなく、集水能力を持続させることができる。

しかしながら上記取水装置によっても、集水はケーシングの通水孔を通じてのみ行われるので図８に例示する種々の形態の通水孔ｃ以外の壁面ｈは依然として存在しており、そのため開口率には自ずと限界があることから集水能力もやはり限界が生じることは避けられないという問題を残していた。
特開２００５−１２０７３８号公報

本発明はこれに鑑み、ケーシングを通じて集水する集水部分の構成を抜本的に改め、目詰りを生じることなく補強材の洗浄除去と集水能力の増大を図り、集水量の大幅な向上を図ることを課題としてなされたものである。

上記課題を解決する手段として本発明は、地表から掘削された掘削孔内に建て込まれるケーシングを通じ集水して揚水する取水装置であって、中心孔を有する上部のフランジ環と、同じく中心孔を有する下部のフランジ環と、これらフランジ環の外周近傍位置間に環状配置して該フランジ環に固着された複数本の連結杆とで骨格筒が形成され、この骨格筒の前記連結杆群により構成される仮想円筒の外周に網体を嵌装して取水筒とされ、この取水筒をそのフランジ環により帯水層以外の地層部に位置するケーシング間に接続して構成されており、前記取水筒は、前記上下部のフランジ環の内周近傍位置間に複数本の内側連結杆を環状配置して該フランジ環に固着し、これら内側連結杆群により構成される仮想円筒の内周に内側網体を張装して前記外側の網体と内側網体との間に裏込め材充填用空間部が形成されており、前記上部フランジ環は、相互間に所要の間隔をおいて設けられる２枚のフランジ環で構成され、これらフランジ環を結合する結合部材の少くとも１本を中空結合材で構成して外側フランジ環の上面に中空結合材の上端が開口され、この中空結合材を通じて前記外側の網体と内側網体との間の裏込め材充填用空間部に裏込め材を充填するように構成されていることを特徴とする。

また、地表から掘削された掘削孔内に建て込まれるケーシングを通じ集水して揚水する取水装置であって、中心孔を有する上部のフランジ環と、同じく中心孔を有する下部のフランジ環と、これらフランジ環の外周近傍位置間に環状配置して該フランジ環に固着された複数本の連結杆とで骨格筒が形成され、この骨格筒の前記連結杆群により構成される仮想円筒の外周に網体を嵌装して取水筒とされ、この取水筒をそのフランジ環により帯水層以外の地層部に位置するケーシング間に接続して構成されており、前記取水筒の外周の網体と掘削孔の内周壁面との間に裏込め材が充填されており、前記裏込め材はプラスチックにより球体に形成され、その周面部に複数条の溝が形成されていることを特徴とする。

上記溝は、球体の一半部と他半部とで９０°位相を異らせて形成することが好ましく、また各溝の底部に小孔を形成して一半部の溝と他半部の溝を連通させる構成とすることが好ましい。

本発明によれば、上下部のフランジ環を複数本の連結杆により結合した骨格筒を設け、この骨格筒の連結杆により形成される仮想円筒の外周に網体を嵌装した構成の取水筒を用いるので、その骨格筒が外圧に対し強靱であると同時に従来のスクリーンのように壁面部分を有しないので殆んど網体の開口がフルに活用され、地下水の流入する流入域が９０％に近い値を得る構成とすることが可能となり、取水効率のよい取水筒となって集水能力を著しく増大させることができ、かつ目詰りを最小限度に抑えることができる。

また骨格筒の上下部のフランジ環によりパイプ状のケーシングにダイレクトに結合して接続することができるので、取水装置の施工時にも煩雑さがなく、高能率に施工することができる。

一方、上下部のフランジ環の内周近傍位置に複数本の内側連結杆を環状配置して結合し、これら連結杆により形成される仮想円筒の内周に内側網体を張装すれば、前記外側の網体と上記内側網体との間に裏込め材充填用空間部を作ることができ、これに裏込め材を充填することにより濾過機能を付加することができるので、土砂等が混入しない地下水を集水することができる。

また掘削孔の内周壁面に施される補強材の除去に際しても、大量の洗浄水や圧力空気を内周壁面に衝接させることができ、これにより内周壁面の深部に浸透している粘土や泥を完全に排除することができる。

前記取水筒と併用する裏込め材をプラスチックにより球状に形成し、かつその周面に多数条の溝を形成した構成とすれば、球形なるが故に相互間に大きな隙間が出来るので、裏込め材間の目詰りを生じにくく、そのうえ溝を通じて洗浄水や圧力空気の通路が確保され、一層目詰りを防ぐことができる。

図１は本発明による取水装置の概要を示し、図２は本発明における取水装置を構成する主要部である取水筒１の一実施形態の断面図を示している。

上記取水筒１は、図１に示すように地表（Ｇ．Ｌ）から掘削された掘削孔２に建て込まれるケーシング３に接続して組み込まれるもので、その構成は、図２〜図４に例示するように、中心孔４を有する上部フランジ環５と、同じく中心孔６を有する下部フランジ環７との各外周近傍位置間に環状配置された複数本の連結杆８，８…が該フランジ環５，７に固着されて剛体である骨格筒９が構成され、これら連結杆８，８…群で構成される仮想円筒の外周に網体１０が嵌装されて取水筒１が構成されている。

図示の実施形態では、前記連結杆８とは別に前記フランジ環５，７の中心孔に近い位置に複数本の内側連結杆１１，１１…が環状配置されて該フランジ環５，７に固着され、これら連結杆１１，１１…群で構成される仮想円筒の内周に内側網体１２が張装されて前記外側の網体１０と内側網体１２との間に裏込め材充填用空間部１３が形成され、これに裏込め材１４が充填されるようになっている。

また上部フランジ環５は、所要の間隔をおいて設けられる第１、第２の２枚のフランジ環５_１，５_２で構成され、これらフランジ環５_１，５_２を結合する結合材の少くとも１本が中空結合材１５とされており、この中空結合材１５の上端が第１フランジ環５_１の上面に開口され、下端が前記裏込め材充填用空間部１３に臨んで開口されていて、上端開口部１５ａから前記空間部１３内に裏込め材１４を投入するように構成されている。

上記取水筒１の実際の寸法例としては、軸方向長さが１０００ｍｍ、フランジ環５，７の外径が５４０ｍｍ、中心孔４，６の内径が３２０ｍｍ程度である。また連結杆８，１１の外径は２４ｍｍ、その本数は外側８本、内側８本の計１６本とされる。さらに網体１０，１２は、太さ２ｍｍのステンレス材で１２ｍｍ角に編成されたメッシュ材が用いられている。

なおこれらの寸法に関しては、取水装置の規模に応じ適宜選定される。

上記取水筒１に用いる裏込め材１４は、プラスチックにより多角球状乃至は球形に形成されるもので、その球体１６の周面には複数条の溝１７が形成されている。

図示の実施形態では、前記球体１６の一半部と他半部とにそれぞれ複数条の溝１７，１７が互に９０°位相を異ならせて形成され、その溝１７，１７の交差する部位の底部にはそれぞれ小孔１８が穿孔されていて溝１７，１７内が連通されている。

したがってこの裏込め材１４を空間部１３に充填したとき、裏込め材１４が同じ大きさであることと球形乃至多角球形を有していることにより裏込め材１４の相互間に大きな隙間が形成されること、およびいずれの方向からの水も裏込め材１４の溝１７，１７、小孔１８を通って流動することにより地下水の集水の妨げにならずして濾過機能を十分に果す。

また掘削孔２の内周壁面の補強材の洗浄に際しても、洗浄水や圧力空気の通過を妨げず、洗浄効果を高めることができる。

前記取水筒１の組み込みは、図１に示したように地中の帯水層１９の位置に取水筒１が位置するようケーシング３，３間に接続される。その接続にはフランジ環５，７の接続用ボルト孔２０，２０を用いてボルト結合される。

こうして組み込んだうちは、地下水は帯水層１９から掘削孔２内へ流入するが、その地下水は外側の網体１０、裏込め材１４、内側網体１２を通って取水筒内へ流入して貯溜され、ポンプにより適宜揚水される。

上記において、取水筒１は内部に骨格筒９の連結杆８，１１が存在するのみであるから、周面に壁面が全く存在しないに等しく、これにより開口率が実質上９０％近い高い値が得られ、集水能力が著しく高められる。

これは集水能力ばかりでなく、掘削孔２の内周壁面の補強材の洗浄除去に際しても、洗浄水や圧力空気の通過を良好とし、効率よく洗浄を行うことができる。

図５は取水筒１と掘削孔２の内周壁面との間に裏込め材１４を充填するようにした場合の一例を示すもので、この場合には取水筒１の下部フランジ環７の外径を大きくして裏込め材１４を受けるようにし、また取水筒１の内側網体１２は省略される。

本発明による取水装置の概要を示す図。 本発明における取水筒の一実施形態を示す断面図。 図２における取水筒の骨格をなす骨格筒の斜視図。 （Ａ）は骨格筒の平面図、（Ｂ）は正面図。 取水装置の他の実施形態を示す断面図。 本発明における裏込め材の一例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図。 従来の取水装置を示す断面図。 従来のケーシングの通水孔の種類を示す説明図。

符号の説明

１ 取水筒
２ 掘削孔
３ ケーシング
４，６ 中心孔
５（５_１，５_２） 上部フランジ環
７ 下部フランジ環
８ 連結杆
９ 骨格筒
１０ 網体
１１ 内側連結杆
１２ 内側網体
１３ 裏込め材充填用空間部
１４ 裏込め材
１５ 中空結合材
１６ 球体
１７ 溝
１８ 小孔
１９ 帯水層
２０ ボルト孔

Claims (3)

1. 地表から掘削された掘削孔内に建て込まれるケーシングを通じ集水して揚水する取水装置であって、
   中心孔を有する上部のフランジ環と、同じく中心孔を有する下部のフランジ環と、これらフランジ環の外周近傍位置間に環状配置して該フランジ環に固着された複数本の連結杆とで骨格筒が形成され、この骨格筒の前記連結杆群により構成される仮想円筒の外周に網体を嵌装して取水筒とされ、この取水筒をそのフランジ環により帯水層以外の地層部に位置するケーシング間に接続して構成されており、
   前記取水筒は、前記上下部のフランジ環の内周近傍位置間に複数本の内側連結杆を環状配置して該フランジ環に固着し、これら内側連結杆群により構成される仮想円筒の内周に内側網体を張装して前記外側の網体と内側網体との間に裏込め材充填用空間部が形成されており、
   前記上部フランジ環は、相互間に所要の間隔をおいて設けられる２枚のフランジ環で構成され、これらフランジ環を結合する結合部材の少くとも１本を中空結合材で構成して外側フランジ環の上面に中空結合材の上端が開口され、この中空結合材を通じて前記外側の網体と内側網体との間の裏込め材充填用空間部に裏込め材を充填するように構成されている
   ことを特徴とする取水装置。
2. 地表から掘削された掘削孔内に建て込まれるケーシングを通じ集水して揚水する取水装置であって、
   中心孔を有する上部のフランジ環と、同じく中心孔を有する下部のフランジ環と、これらフランジ環の外周近傍位置間に環状配置して該フランジ環に固着された複数本の連結杆とで骨格筒が形成され、この骨格筒の前記連結杆群により構成される仮想円筒の外周に網体を嵌装して取水筒とされ、この取水筒をそのフランジ環により帯水層以外の地層部に位置するケーシング間に接続して構成されており、
   前記取水筒の外周の網体と掘削孔の内周壁面との間に裏込め材が充填されており、
   前記裏込め材はプラスチックにより球体に形成され、その周面部に複数条の溝が形成されている
   ことを特徴とする取水装置。
3. 前記球体の一半部および他半部にそれぞれ複数条の溝が形成されており、一半部の溝と他半部の溝が９０°位相を異にされているとともに両溝の底部に小孔が各溝に対応して形成されている請求項２記載の取水装置。

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