(57)【要約】【課題】井戸の損傷や井戸周辺の地盤沈下を回避可能な地下水酸化防止装置及び地下水酸化防止方法の提供。【解決手段】地下水酸化防止装置１は、井戸１０の上端を密閉する蓋体４０と、井戸１０の外部に配設され、井戸１０の内部と連通し、井戸１０の内部の気体５０を収容可能な容積を有する袋体６０とを備え、気体５０が、脱酸素剤４２により酸素成分を吸収された空気であって、井戸１０の内部における地下水２０の水位の変化に連動して、井戸１０の内部と袋体６０の内部とを往来することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
井戸の上端を密閉する蓋体と、
前記井戸の外部に配設され、前記井戸の内部と連通し、前記井戸の内部の気体を収容可能な容積を有する袋体とを備え、
前記気体が、脱酸素剤により酸素成分を吸収された空気、または不活性ガスであって、前記井戸の内部における地下水の水位の変化に連動して、前記井戸の内部と前記袋体の内部とを往来することを特徴とする地下水酸化防止装置。
【請求項２】
請求項１に記載の地下水酸化防止装置において、前記不活性ガスが窒素ガスであることを特徴とする地下水酸化防止装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の地下水酸化防止装置において、前記井戸の内部から発生するガスの臭気成分及び有害成分の少なくともいずれか一方を吸着する吸着剤を備えていることを特徴とする地下水酸化防止装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の地下水酸化防止装置において、前記井戸の外部に、前記井戸の内部に連通する開閉可能な開口部を有していることを特徴とする地下水酸化防止装置。
【請求項５】
井戸の上端を密閉する蓋体と、前記井戸の外部に配設され、前記井戸の内部と連通し、前記井戸の内部の気体を収容可能な容積を有する袋体と、を備えた地下水酸化防止装置を用いた地下水酸化防止方法であって、
前記気体を、脱酸素剤により酸素成分が吸収された空気、または不活性ガスにする工程と、
前記空気または前記不活性ガスにした前記気体を、前記井戸の内部における地下水の水位の変化に連動して、前記井戸の内部と前記袋体の内部とを往来させる工程とを有することを特徴とする地下水酸化防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水に含まれる鉄分の酸化を抑制する地下水酸化防止装置及びそれを用いた地下水酸化防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下水を汲み上げる揚水作業の支障となる、地下水に含まれる鉄分が酸化した酸化鉄の生成を抑制するために、揚水井戸（以下、井戸という）の上端を蓋体により密閉し、井戸の内部を外気から遮断することで、地下水への空気の混入を抑制したことを特徴とする地下水の揚水及び還元排水装置（以下、揚水装置という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４６２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記揚水装置は、井戸の内部が密閉されていることから、揚水により井戸の内部の地下水位が変化することで、井戸の内部の圧力が変化する。
このことから、上記揚水装置は、井戸の本体である揚水用保護管が、井戸の内部と外部との圧力差に起因して変形し、この変形が長期間継続したり繰り返されたりすることにより、塑性変形などの損傷につながる虞がある。
【０００５】
また、上記揚水装置は、揚水により井戸の内部の地下水位が下がることで、井戸の内部が負圧となることから、井戸周辺の地下水が井戸の内部に吸引される。
これにより、上記揚水装置は、過度な地下水の吸引で、井戸周辺を地盤沈下させる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる地下水酸化防止装置は、井戸の上端を密閉する蓋体と、前記井戸の外部に配設され、前記井戸の内部と連通し、前記井戸の内部の気体を収容可能な容積を有する袋体とを備え、前記気体が、脱酸素剤により酸素成分を吸収された空気、または不活性ガスであって、前記井戸の内部における地下水の水位の変化に連動して、前記井戸の内部と前記袋体の内部とを往来することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、地下水酸化防止装置は、井戸の内部と連通し、井戸の内部の気体を収容可能な容積を有する袋体が井戸の外部に配設されている。そして、地下水酸化防止装置は、井戸の内部の気体が、脱酸素剤により酸素成分を吸収された空気、または不活性ガスであって、井戸の内部における地下水の水位の変化に連動して、井戸の内部と袋体の内部とを往来する。
【０００９】
このことから、地下水酸化防止装置は、井戸の内部の気体が、脱酸素剤により酸素成分を吸収された空気、または不活性ガスであることにより、気体との接触における地下水の鉄分の酸化が抑制され、酸化鉄の生成を低減できる。
これにより、地下水酸化防止装置は、酸化鉄による揚水ポンプの閉塞障害を回避でき、安定的に連続稼動が可能となる。
【００１０】
この際、地下水酸化防止装置は、井戸の内部の気体が、井戸の内部における地下水の水位の変化に連動して、井戸の内部と袋体の内部とを往来する。
これにより、地下水酸化防止装置は、上記気体の体積変化が抑制され、井戸の内部の圧力に殆ど変化が生じないことから、従来の特許文献１の井戸のような、井戸の内部の圧力の変化に伴う揚水用保護管の損傷や井戸周辺の地盤沈下の虞を回避できる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例にかかる地下水酸化防止装置は、前記不活性ガスが窒素ガスであることが好ましい。
【００１２】
これによれば、地下水酸化防止装置は、不活性ガスが窒素ガスであることから、安全性が高く且つ安価な不活性ガスを、容易に入手することができる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例にかかる地下水酸化防止装置は、前記井戸の内部から発生するガスの臭気成分及び有害成分の少なくともいずれか一方を吸着する吸着剤を備えていることが好ましい。
【００１４】
これによれば、地下水酸化防止装置は、井戸の内部から発生するガスの臭気成分及び有害成分の少なくともいずれか一方を吸着する吸着剤を備えている。
このことから、地下水酸化防止装置は、吸着剤によって井戸の内部から発生するガスの臭気成分、有害成分を吸着することで、これらの成分の外部への漏洩を防止できる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例にかかる地下水酸化防止装置は、前記井戸の外部に、前記井戸の内部に連通する開閉可能な開口部を有していることが好ましい。
【００１６】
これによれば、地下水酸化防止装置は、井戸の外部に、井戸の内部に連通する開閉可能な開口部を有している。
このことから、地下水酸化防止装置は、例えば、開口部に酸素濃度計、ガス検知器などを挿入することにより、井戸の内部の酸素濃度の把握及び有害ガスなどの発生を検知できる。
これにより、地下水酸化防止装置は、井戸の内部の気体の維持管理が確実に行えるとともに、有害ガスなどの発生に伴う不具合を未然に回避できる。
【００１７】
［適用例５］本適用例にかかる地下水酸化防止方法は、井戸の上端を密閉する蓋体と、前記井戸の外部に配設され、前記井戸の内部と連通し、前記井戸の内部の気体を収容可能な容積を有する袋体と、を備えた地下水酸化防止装置を用いた地下水酸化防止方法であって、前記気体を、脱酸素剤により酸素成分が吸収された空気、または不活性ガスにする工程と、前記空気または前記不活性ガスにした前記気体を、前記井戸の内部における地下水の水位の変化に連動して、前記井戸の内部と前記袋体の内部とを往来させる工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、地下水酸化防止方法は、地下水酸化防止装置を用いて、井戸の内部の気体を、脱酸素剤により酸素成分が吸収された空気、または不活性ガスとし、井戸の内部における地下水の水位の変化に連動して、井戸の内部と袋体の内部とを往来させる。
このことから、地下水酸化防止方法は、適用例１と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態の地下水酸化防止装置の概略構成を示す模式断面図。
【図２】図１のＡ部の拡大断面図。
【図３】地下水酸化防止装置の動作を時系列的に説明する模式断面図。
【図４】第２の実施形態の地下水酸化防止装置の概略構成を示す要部模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、地下水酸化防止装置及び地下水酸化防止方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の地下水酸化防止装置の概略構成を示す模式断面図である。図２は、図１のＡ部の拡大断面図である。
【００２１】
図１、図２に示すように、地下水酸化防止装置１は、地中に掘られた井戸１０と、井戸１０の地下水２０を汲み上げる揚水ポンプ３０とに付加される形態で、井戸１０の上端を密閉する蓋体４０と、井戸１０の外部に配設され、井戸１０の内部と連通し、井戸１０の内部の気体５０を収容可能な容積を有する袋体６０とを備えている。
【００２２】
井戸１０は、地上側である上端が開口された略円筒状の揚水用保護管１１を備えている。揚水用保護管１１には、底部１２から地下水２０の自然水位近傍までの範囲に亘って、地下水が浸透する図示しない穴が形成されている。
これにより、地下水酸化防止装置１は、井戸１０の揚水用保護管１１内に、地下水２０が漸次浸透し貯留される。
【００２３】
揚水用保護管１１内には、複数の水位センサー１３，１４，１５が地下水２０の所定の水位に応じた位置に設置されている。
例えば、水位センサー１３は、地下水２０の揚水開始の水位の位置に設置され、水位センサー１４は、地下水２０の揚水停止の水位の位置に設置され、水位センサー１５は、地下水２０の揚水限界の水位の位置に設置されている。
地下水酸化防止装置１は、これらの各水位センサーが地下水２０の水位を検知することにより、揚水ポンプ３０による揚水を制御することが可能な構成となっている。
なお、これらの水位センサー１３，１４，１５は、設置されていなくてもよい。
【００２４】
揚水ポンプ３０は、揚水用保護管１１内の底部１２の近傍に配設されている。揚水ポンプ３０には、蓋体４０を貫通し、揚水された地下水２０を図示しない地上の処理設備などに導く揚水パイプ３１が接続されている。なお、蓋体４０の揚水パイプ３１の貫通部分は、隙間のないように密封されている。
【００２５】
井戸１０の上端を密閉する蓋体４０には、揚水パイプ３１用とは別の貫通穴が開けられ、井戸１０の内部と袋体６０の内部とを連通させる通気パイプ４１が配設されている。なお、蓋体４０の通気パイプ４１の貫通部分は、隙間のないように密封されている。
通気パイプ４１の途中には、脱酸素剤４２が収容されている脱酸素剤ユニット４３が取り付けられている。
脱酸素剤４２には、鉄粉などの鉄系の材料または有機系の材料が用いられている。
【００２６】
地下水酸化防止装置１は、蓋体４０により井戸１０の内部が外気と遮断され、井戸１０の内部の気体５０が、脱酸素剤４２の酸化反応によって酸素成分が吸収された空気となっている。なお、地下水酸化防止装置１は、気体５０が脱酸素剤４２を透過し、井戸１０の内部と袋体６０の内部とを往来可能な構成となっている。
【００２７】
通気パイプ４１の脱酸素剤ユニット４３と袋体６０との間には、可動蓋４４を備えた開閉可能な開口部４５が設けられている。
これにより、地下水酸化防止装置１は、可動蓋４４を開けて開口部４５に酸素濃度計、酸素検知剤、ガス検知器などを挿入することにより、気体５０の酸素濃度の把握及び有害ガスなどの発生を検知できる。
【００２８】
なお、可動蓋４４は、通常閉じられており、開口部４５からの井戸１０の内部の気体５０の漏洩及び井戸１０の内部への外気の侵入などを抑制している。
なお、開口部４５は、袋体６０に設けられていてもよく、蓋体４０と脱酸素剤ユニット４３との間に設けられていてもよい。また、開口部４５は、蓋体４０に設けられていてもよい。
【００２９】
袋体６０には、広範な環境下で酸素が透過しにくいアルミ蒸着フィルムなどが用いられている。
袋体６０は、井戸１０の内部の気体５０を収容可能な容積を有し、固定具６１で通気パイプ４１の先端部に気密に固定されている。なお、袋体６０は、井戸１０の地下水の水位が、揚水停止の位置にあるとき（井戸１０の内部の空間容積が略最大のとき）に取り付けられる。また、袋体６０の容積には、気体５０の膨張などを考慮して余裕を持たせておくことが好ましい。
なお、脱酸素剤４２、脱酸素剤ユニット４３及び袋体６０は、交換可能に構成されている。また、脱酸素剤４２は、袋体６０の内部に収容されていてもよい。
【００３０】
図１に示すように、地下水酸化防止装置１は、蓋体４０、通気パイプ４１、袋体６０などが地下部分に収容され、その上部が着脱可能な鉄板７０などにより地上面８０と同じ高さで覆われている。
なお、地下水酸化防止装置１は、蓋体４０、通気パイプ４１、袋体６０などが地上部分に配置されていてもよい。
【００３１】
ここで、地下水酸化防止装置１を用いた地下水酸化防止方法について、図２，図３を参照して説明する。
図３は、地下水酸化防止装置の動作を時系列的に説明する模式断面図である。なお、図３では、構成要素の一部を省略してある。
【００３２】
まず、図２に示すように、蓋体４０により密閉された井戸１０の内部の気体５０を、脱酸素剤４２を用いて酸素成分が吸収された空気にする。
これにより、気体５０と接触している地下水２０の鉄分は、殆ど酸化されなくなる。なお、図３（ａ）に示すように、地下水酸化防止装置１の袋体６０は、地下水２０の水位が揚水停止の位置にあるときに、つぶされた状態（内部に空気が殆どない状態）で取り付けられる。
【００３３】
ついで、気体５０を、地下水２０の水位の変化に連動して、井戸１０の内部と袋体６０の内部とを以下のようにして往来させる。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、井戸１０の内部に地下水２０が漸次浸透し、地下水２０の水位が矢印Ｂのように上昇するに連れて、井戸１０の内部の空間容積が次第に小さくなる。
このとき、井戸１０の空間容積に収まらない気体５０の一部が、井戸１０の内部から押し出され、矢印Ｃのように袋体６０の内部に移動する。
ついで、地下水２０の水位が揚水開始の位置に達すると、水位センサー１３が検知し、揚水ポンプ３０による揚水を開始する。
【００３５】
ついで、図３（ｃ）に示すように、揚水ポンプ３０による揚水で、地下水２０の水位が矢印Ｄのように下降するに連れて、井戸１０の内部の空間容積が次第に大きくなる。
このとき、袋体６０の内部に移動していた気体５０の一部が、袋体６０の内部から吸い出され、矢印Ｅのように井戸１０の内部に移動する。
ついで、図３（ａ）に戻って、地下水２０の水位が揚水停止の位置に達すると、水位センサー１４が検知し、揚水ポンプ３０による揚水を停止する。揚水の停止に伴い、井戸１０の内部の空間容積の変化がなくなることにより、気体５０の移動が停止する。
【００３６】
地下水酸化防止装置１は、上記の一連の動作を繰り返す。
これにより、地下水酸化防止装置１は、井戸１０の内部における地下水２０の水位の変化に連動して、気体５０が井戸１０の内部と袋体６０の内部とを往来する。
【００３７】
なお、地下水酸化防止装置１は、水位センサー１４が何らかの不具合で地下水２０を検知せず、地下水２０の水位が下降し続け揚水限界の位置に達すると、水位センサー１５が検知し、揚水ポンプ３０による揚水を停止する。
これにより、地下水酸化防止装置１は、地下水２０の水位が揚水ポンプ３０の揚水口まで下降して、揚水中に気体５０が混入することを回避している。
【００３８】
上述したように、第１の実施形態の地下水酸化防止装置１は、井戸１０の内部と連通し、井戸１０の内部の気体５０を収容可能な容積を有する袋体６０が井戸１０の外部に配設されている。
そして、地下水酸化防止装置１は、井戸１０の内部の気体５０が、脱酸素剤４２により酸素成分が吸収された空気であって、井戸１０の内部における地下水２０の水位の変化に連動して、井戸１０の内部と袋体６０の内部とを往来する。
【００３９】
このことから、地下水酸化防止装置１は、井戸１０の内部の気体５０が、脱酸素剤４２により酸素成分が吸収された空気であることにより、気体５０との接触における地下水２０の鉄分の酸化が抑制され、酸化鉄の生成を低減できる。
これにより、地下水酸化防止装置１は、酸化鉄による揚水ポンプ３０、揚水パイプ３１などの閉塞障害を回避でき、安定的に連続稼動することができる。
【００４０】
この際、地下水酸化防止装置１は、井戸１０の内部の気体５０が、揚水に伴う井戸１０の内部における地下水２０の水位の変化に連動して、井戸１０の内部と袋体６０の内部とを往来する。
これにより、地下水酸化防止装置１は、上記気体５０の体積変化が抑制され、井戸１０の内部の圧力に殆ど変化が生じないことから、従来の特許文献１の井戸のような、井戸１０の内部の圧力の変化に起因する揚水用保護管１１の損傷や井戸１０周辺の地盤沈下の虞を回避できる。
【００４１】
また、地下水酸化防止装置１は、井戸１０の外部の通気パイプ４１に、井戸１０の内部に連通している開閉可能な開口部４５を有している。
このことから、地下水酸化防止装置１は、開口部４５に酸素濃度計、酸素検知剤、ガス検知器などを挿入することにより、井戸１０の内部の気体５０の酸素濃度の把握及び有害ガスなどの発生を検知できる。
これにより、地下水酸化防止装置１は、脱酸素剤４２の交換時期を把握でき、気体５０の酸素濃度の維持管理が確実に行えるとともに、有害ガスの発生に伴う異臭、中毒、爆発などの不具合を未然に回避できる。
【００４２】
また、地下水酸化防止装置１は、揚水ポンプ３０の駆動以外の動力源が不要なことから、設備投資、稼動、維持管理などの費用を抑制できる。
また、地下水酸化防止装置１は、図１に示すように、蓋体４０、通気パイプ４１、袋体６０などが地下部分に収容され、その上部が着脱可能な鉄板７０などにより地上面８０と同じ高さで覆われている。
これにより、地下水酸化防止装置１は、地上部分のスペースを通路の一部、駐車場の一部にするなど有効に利用できる。
また、地下水酸化防止装置１は、構成が簡素なことから、狭隘な場所にも設置することができる。
【００４３】
また、地下水酸化防止方法は、地下水酸化防止装置１を用いて、井戸１０の内部の気体５０を、脱酸素剤４２により酸素成分が吸収された空気とし、気体５０を、井戸１０の内部における地下水２０の水位の変化に連動して、井戸１０の内部と袋体６０の内部とを往来させる。
これにより、地下水酸化防止方法は、気体５０との接触における地下水２０の鉄分の酸化が抑制され、酸化鉄の生成を低減できる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の地下水酸化防止装置の概略構成を示す要部模式断面図である。なお、第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４５】
図４に示すように、第２の実施形態の地下水酸化防止装置１０１は、第１の実施形態の地下水酸化防止装置１と比較して、井戸１０の内部の気体１５０の種類などが異なる。以下、この点を中心に説明する。
【００４６】
地下水酸化防止装置１０１は、井戸１０の内部の気体１５０が、不活性ガスとしての窒素ガスに置換されている。
地下水酸化防止装置１０１は、上端側の開口部が可動蓋１４６により開閉可能に構成されている注入パイプ１４７を、蓋体４０に備えている。
注入パイプ１４７は、上端が井戸１０の外部に露出し、下端が井戸１０の内部の地下水２０の近傍まで延在するように、蓋体４０に配設されている。なお、蓋体４０の注入パイプ１４７の貫通部分は、隙間のないように密封されている。
【００４７】
地下水酸化防止装置１０１は、注入パイプ１４７を介して窒素ガスが井戸１０の内部に注入され、気体１５０が窒素ガスに置換されている。
なお、袋体６０は、井戸１０の内部の気体１５０が窒素ガスに置換された後に、取り付けられることが好ましい。
なお、注入パイプ１４７の可動蓋１４６は、窒素ガスの注入時以外は閉じられ、気体１５０の漏洩及び外気の侵入を抑制している。
【００４８】
また、地下水酸化防止装置１０１は、通気パイプ４１の途中に、第１の実施形態の脱酸素剤４２に代えて、吸着剤１４２が収容されている吸着剤ユニット１４３が取り付けられている。
吸着剤１４２は、井戸１０の内部から発生する硫化水素ガス、塩化水素ガスなどのガスの臭気成分、有害成分である硫化水素、塩化水素などを吸着する。なお、吸着剤１４２としては、活性炭などが用いられている。
【００４９】
なお、地下水酸化防止装置１０１は、気体１５０が吸着剤１４２を透過し、井戸１０の内部と袋体６０の内部とを往来可能な構成となっている。
また、吸着剤１４２、吸着剤ユニット１４３は、交換可能に構成されている。なお、吸着剤１４２は、袋体６０の内部、蓋体４０の井戸１０側に備えられていてもよい。
【００５０】
なお、第２の実施形態の地下水酸化防止装置１０１の動作及びこれを用いた地下水酸化防止方法は、気体１５０の種類を除いて第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５１】
第２の実施形態では、第１の実施形態の効果に加えて以下の効果が奏される。
上述したように、第２の実施形態の地下水酸化防止装置１０１は、井戸１０の内部の気体１５０が、不活性ガスとしての窒素ガスに置換されている。
これにより、地下水酸化防止装置１０１は、不活性ガスが窒素ガスであることから、安全性が高く且つ安価な不活性ガスを、容易に入手することができる。
なお、気体１５０の漏洩などに伴う窒素ガスの補充は、開口部４５における酸素濃度のチェックにより、酸素濃度に応じて適宜行なわれる。
【００５２】
また、地下水酸化防止装置１０１は、通気パイプ４１の途中に、井戸１０の内部から発生する硫化水素ガス、塩化水素ガスなどのガスの臭気成分、有害成分である硫化水素、塩化水素などを吸着する吸着剤１４２が収容されている吸着剤ユニット１４３が取り付けられている。
これにより、地下水酸化防止装置１０１は、井戸１０の内部から発生するこれらのガスの臭気成分、有害成分の外部への漏洩を防止できる。
【００５３】
なお、地下水酸化防止装置１０１に用いられている不活性ガスは、窒素ガスに限定するものではなく、ヘリウムガス、アルゴンガスなどでもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…地下水酸化防止装置、１０…井戸、１１…揚水用保護管、１２…底部、１３，１４，１５…水位センサー、２０…地下水、３０…揚水ポンプ、３１…揚水パイプ、４０…蓋体、４１…通気パイプ、４２…脱酸素剤、４３…脱酸素剤ユニット、５０…井戸の内部の気体、６０…袋体、７０…鉄板、８０…地上面。
【図１】
2010189881.tif 000003
【図２】
2010189881.tif 000004
【図３】
2010189881.tif 000005
【図４】
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