JP4476972B2 - 井戸用集水管 - Google Patents

Description

本願発明は、内部に地下水を貯留する井戸用集水管の分野に属し、特に揚水による貯留量の減少を集水機能の向上により抑制可能な井戸用集水管に関する。

従来より、地下水の利用方法の一つとして井戸を設置する方法が用いられてきた。この井戸の一般的な構造としては、地下水の豊富な土中の帯水層を探索してボーリングし、このボーリング孔の周縁を通水可能な部材によりケーシングしたり、またはボーリング孔の内部に通水口を側面に開設した集水管又は取水管を配設するものであった。

かかる集水管９は、主に図３に示す構成である。すなわち、地中に立設状に埋設すると共に帯水層Ｌに下部側が到達する管体であって、特に下部側の側面に地下水を通水可能とする通水口９１を開設しており、必要により有底構成としている。集水管９の内部に貯留した地下水Ｗは、必要により管体の内部に配置した揚水管７１を介して揚水ポンプ７により揚水されていた。

また、集水機能を向上させたのものとして、例えば、特許文献１には、地中に埋設した本管となる井筒の胴部分から水平放射状に小径に形成した複数の多孔を有する取水管を配設する構成のものが開示されている。特に、この取水管には各々高圧エアー等を放出する噴射ノズルが取水管の周囲の洗滌や目詰まり防止のために配設されていることが大きな特徴となっている。

特許文献２に開示された集水管は、二つの環体を円周状に沿って配列した芯材で接続して円筒体の呈を成し、この円筒体の外周に線材を僅かな間隙をもって螺旋状に巻いて成る外管を構成し、この外管内により小径な同一構成の内管を配設すると共に、外管と内管の間に砂利を充填して成る構成である。
特開２０００−９６６３４号公報（第２頁、第１図） 特開平８−１５８４１８号公報（第３―５頁、第１図）

しかしながら、特許文献１の取水管を配置した井筒は、地下に埋設した井筒の胴囲に取水管の複数を水平かつ放射方向に配置する構成であるため、その設置には井筒周囲の掘削が必要であり、さらにその構造も複雑であることから製作や配置のためのイニシャルコストが嵩む問題があった。また、取水管に高圧管を配置して高圧エアー及び高圧水を必要部位に噴射させているため、ランニングコストも嵩む問題があった。

特許文献２の集水管は、線材を周囲に巻回して成る外管に同構造の内管を挿入し、これらの間隙に砂利を充填する複雑な構成であるため、製作コストが嵩むばかりでなく、単位長さの重量もあるために設置の取扱性も悪いものであった。

そこで、本願発明は、上記課題の解決を目的とするものであり、簡易な構造でありながら集水機能及び設置のための取扱性が向上した井戸用集水管を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本願発明にかかる井戸用集水管１（以下、「本集水管」と略称する。）は、以下のように構成している。

すなわち、側面に１又は複数の透水口（２３）を開設して立設状に地中埋設した外管（２）と、該外管（２）の内部に離隔空間（４）を持って配設すると共に、１又は複数の通水口（３２）を側面に開設して内部を大気圧とした内管（３）と、から成り、該内管（３）の外周壁と、上記外管（２）の内周壁と、及び上端部を封止して区画した上記離隔空間（４）を大気圧より減圧したことを特徴としている。
なお、上記内管（３）は外管（２）の内部に複数配置することも可能である。

本集水管（１）の好ましい構成は、鋼管から成る外管（２）の内部に外管（２）より小径の同様に鋼管から成る内管（３）を、同軸二重管構造を成すように配設すると共に、外管（２）の側周囲の一部に網体（２２）を配設して透水口（２３）を開設し、内管（３）の側面に複数の通水口（３２）を放射状にかつ多段状に開設する構成である。また、外管（２）と内管（３）の下端部を一体的に封止すると共に、内管（３）の通水口（３２）の開設位置を側面の下端付近に設定する構成である。

本集水管（１）は上記構成により、外管（２）と内管（３）とがなす離隔空間（４）に帯水層（Ｌ）から集水した地下水（Ｗ）が一時的に貯留することとなり、内管（３）の貯留量が揚水されて減少した場合には、水圧の平衡化作用により通水口（３２）を介して適宜に離隔空間（４）に貯留した地下水（Ｗ）が内管（３）に補充されることとなる。

本集水管（１）のより好ましい構成は、外管（２）と内管（３）とがなす離隔空間（４）を、例えば、減圧ポンプ（８）等を接続して大気圧より減圧する構成である。この減圧中又は減圧後の一定時間は、離隔空間（４）が大気圧より減圧された、いわゆる負圧状態となるため帯水層（Ｌ）からの地下水（Ｗ）の集水機能が向上することとなり、離隔空間（４）により多くの地下水（Ｗ）を予め貯留することが可能となる。

なお、上述した括弧付き符号は、発明の構成の理解を得るために図面符号を参考に付記したものであり、この図面上の形態に限定するものではない。

本集水管は、上記の構成であるため、以下の効果を奏する。
すなわち、外管の内部に内管を配設したいわゆる同軸二重管（又は多重管）構造であるため、内管に貯留した地下水を揚水しても、外管と内管との離隔空間に予め貯留する地下水が水圧差の平衡化作用により内管側に通水口を介して流入、言わば補充される。これは、内管側の揚水による貯留量減少の抑制が可能となる上、離隔空間から内管側へ地下水が急激に流入した場合には、離隔空間の上端部側を封止しているため、離隔空間が若干の負圧状態となり帯水層からの集水機能も向上する。

また、離隔空間を大気圧より減圧した場合には、上述した負圧状態がさらに顕著となるため、帯水層からの集水機能がさらに向上することとなる。

加えて、本集水管の構成は鋼管の同軸二重管（又は多重管）構造と簡易であるために製作が容易であり、重量は嵩張らないために設置のための取扱性も簡便であり、イニシャルコストを抑制できる効果を発揮する。

以下に、本集水管の最良の実施形態例について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本集水管の外観を示す一部切り欠き斜視図であり、図２は本集水管の作用を示す縦断面図である。

本集水管１は、所定径の鋼管を地中に立設状に埋設すると共に地上面Ｇに上端部を露出させた外管２の内部に、外管２より小径の鋼管から成る内管３を同軸二重管構造と成るように配設して構成している。

また、本集水管１は、内管３の外周壁が外管２の内周壁とは所定の離隔距離をもって位置し、離隔空間４を形成している。

さらに、本集水管１の地上に露出した上端部は、地上面Ｇの水平方向に拡径したフランジ部２１、３１同士が上下方向で所定空間を成しつつ封止状態となる封止部５を形成している。一方、本集水管１の下端部は、外管２の下端面の全面を覆う大きさの底板６を配置しており、外管２と内管３の両方の下端部を連結状態を成しつつ一体的に封止している。

本集水管１は上記の構成により、その内部に離隔空間４と封止部５が連通状態となる閉空間を形成している。封止部５は、減圧管８１を介して地上面Ｇに配置した減圧ポンプ８と接続が可能であり、必要により離隔空間４を大気圧より減圧することを可能としている。

外管２は、その下端部の側面の全周に渡って網体２２を配設している。この網体２２の配設によって、外管２の側面には複数の透水口２３が開設されることなる。この透水口２３を介して帯水層Ｌの地下水Ｗが外管２の内部である離隔空間４に透水することとなる。内管３の下端部の側面には、複数の孔を放射状にかつ多段状に開孔した通水口３２を開設している。この通水口３２を介して離隔空間４に貯留した地下水Ｗが内管３の内部に流入することとなる。

なお、外管２の透水口２３の開設位置は、本実施形態例の開設位置に限定するものではなく、帯水層Ｌに適合させた位置に適宜に変更することが可能である。一方、内管３の通水口３２の開設位置は、離隔空間４に貯留する地下水Ｗの流入を得る又は促進するため、内管３の下端付近とすることが望ましいものである。
［作用］

上記構成の本集水管１は、予め探索した帯水層Ｌに到達するボーリング孔に立設状態でかつ封止部５を地上面に露出するように配置しており、以下のように作用する。

帯水層Ｌの地下水Ｗは、外管２の透水口２３を介して離隔空間４に透水して貯留する（矢印ａ）。そして、離隔空間４の地下水Ｗは内管３の内部に通水口３２を介して流入して貯留する（矢印ｂ）。この状態において、離隔空間４と内管３に貯留する地下水Ｗには水圧を平衡化する作用が生じるため、両者の液面が略同じ高さとなって安定状態となる。

上記の液面が略同じ高さの状態において、揚水ポンプ７を稼動させて、内管３に貯留した地下水Ｗをその内部に配置した揚水管７１を介して揚水する。この揚水により内管３の地下水Ｗの貯留量が減ると、離隔空間４に貯留した地下水Ｗとでは水圧差が生じる。離隔空間４に貯留した地下水Ｗは、一定時間を要するが水圧差を平衡化する作用が生じるために、内管側へ通水口３２を介して流入することとなる（矢印ｂ）。この流入作用に連動し、貯留量が減少した離隔空間４には前記と同様の水圧差を平衡化する作用と上端部の封止による負圧作用が相俟って、帯水層Ｌから透水口２３を介して一定の時間を要しつつも地下水Ｗが透水することとなる（矢印ａ）。

また、離隔空間４に連通する封止部５に接続した減圧ポンプ８を稼動させた場合には、離隔空間４の内部が大気圧より減圧されて若干の負圧状態となり、離隔空間４への帯水層Ｌからの集水機能が向上する。この集水機能の向上により、離隔空間４の地下水Ｗの貯留量が増加することとなり、内管３の地下水Ｗの貯留量の減少を遅滞なく補充可能となる。

ところで、本集水管１及び従来構造の集水管と同構造となる外管２のみを、同じ帯水層Ｌに設置して同量の地下水Ｗを揚水して比較した場合、水位が４％〜８％程度高くなる実験結果を得た。すなわち、本集水管１は、内管３の地下水Ｗを揚水しても離隔空間４及び帯水層Ｌからの補充が従来構造の集水管１より向上していることが確認された。

本集水管の外観を示す一部切り欠き斜視図である。 本集水管の作用を示す縦断面図である。 従来例の集水管の概略を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 本集水管
２ 外管
２１ フランジ部
２２ 網体
２３ 透水口
３ 内管
３１ フランジ部
３２ 通水口
４ 離隔空間
５ 封止部
６ 底板
７ 揚水ポンプ
７１ 揚水管
８ 減圧ポンプ
８１ 減圧管
９ 集水管（従来例の）
９１ 通水口
Ｇ 地上面
Ｌ 帯水層
Ｗ 地下水

Claims (5)

1. 側面に１又は複数の透水口（２３）を開設して立設状に地中埋設した外管（２）と、
   該外管（２）の内部に離隔空間（４）を持って配設すると共に、１又は複数の通水口（３２）を側面に開設して内部を大気圧とした内管（３）と、
   から成り、
   該内管（３）の外周壁と、上記外管（２）の内周壁と、及び上端部を封止して区画した上記離隔空間（４）を大気圧より減圧したことを特徴とする井戸用集水管。
2. 外管（２）内部での内管（３）の配設を、略同軸上としたことを特徴とする請求項１記載の井戸用集水管。
3. 外管（２）と内管（３）との下端部を封止したことを特徴とする請求項１、又は２記載の井戸用集水管。
4. 内管（３）の通水口（３２）の開設位置を、内管（３）の下端付近としたことを特徴とする請求項１、２、又は３記載の井戸用集水管。
5. 減圧手段が減圧ポンプであることを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の井戸用集水管。

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