(57)【要約】      （修正有）【課題】地すべり対策のため、地下水を抜き出す保孔管において、既設又は新設を問わず容易に設置可能で、鉄バクテリア汚泥の形成を阻害し、さらに長期間にわたり、メンテナンス不要な鉄バクテリア汚泥の形成を阻害する銅イオンの発生装置を提供する。【解決手段】地下水を抜き出す保孔管の管径より小さい銅管２で管の長さは加工・輸送及び使用する現場での容易化のため０．５ｍ〜２ｍに切断し、側面に多数の孔４を加工（以下有孔銅管という。）し、地下水の出入りが自由に可能なものとする。有孔銅管の内部には孔径より大きい黒鉛粒６（又は炭素粒又はコークス粒）及び銅粒５（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を、地下水の侵入・排出並びに銅管内の侵入した地下水の流れを阻害しない程度の空隙を持たせて封入する。また銅管の両端には連結のための継手金物３を具備する。【選択図】図２
0003189508.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
地下水を抜き出す保孔管８の管径より小さい銅管２において、銅管２の長さは加工・輸送及び使用する現場での容易化のため切断した銅管２の側面に多数の孔４を加工（以下有孔銅管という。）し、地下水の侵入・排出が自由に可能なものとし、前記有孔銅管の内部に、側面に加工した加工孔４の直径より大きい粒径よりなる、銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）５及び黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）６の混合物を地下水の侵入・排出及び銅管２内の流れを阻害しない程度の空隙を持たすように封入し、銅管の両端は連結のための継手金物を具備し、銅と黒鉛の電気化学ポテンシャル列を利用し、発生した銅イオンを地下水に溶出させ、地下水中の鉄バクテリアの殺菌を行うことにより、鉄汚泥の析出を阻害するための銅イオン発生装置。
【請求項２】
有孔銅管に封入する物質は加工した直径よりより大きい粒径よりなる、黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）とした、前記［請求項１］に示す銅イオン発生装置。
【請求項３】
有孔銅管に封入する物質は加工した直径よりより大きい粒径よりなる、銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）とした、前記［請求項１］に示す銅イオン発生装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、地下水中に常在する鉄バクテリアによって生成される鉄バクテリア汚泥の形成阻害体に係り、特に、銅と銅よりも電気化学ポテンシャル列の貴なる金属である２種の導電体が、互いに接触して配置され、地下水と接触して銅イオンを発生することにより、鉄バクテリアの増殖又は生存を抑制する銅イオン発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、地すべり対策における地下水排除工法においては、地表や集水井に保孔管を設置して地下水を集水・排水する水抜きボーリングが広く行われており、地すべり発生の抑制に効果をあげている。
しかし、施工後の時間経過に伴って保孔管において内部閉塞が起こり、地下水の排水が困難になるという課題があった。この閉塞の原因は、鉄バクテリア、藻類、植物体、硫黄細菌、動物プランクトン、土粒子などであり、生物活動によるものが主である。このうち、鉄バクテリアが原因であるものが８割を占めている。この鉄バクテリアは地下水に溶存する二価鉄イオンを三価鉄イオンへ、または二価マンガンイオンを四価マンガンイオンへ酸化し、その際に発生するエネルギーを利用して生存している。三価鉄イオンは水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）またはＦｅＯ（ＯＨ）・ｎＨ２ＯまたはＦｅ２Ｏ３、四価マンガンイオンは酸化マンガン（ＭｎＯ２）となって保孔管の内部に沈殿し、鉄バクテリア汚泥を形成する。その結果、保孔管の内部で閉塞が発生して地下水の排除機能が低下し、ひいては地すべりが発生する危険が高まることになる。
前記反応について、汚泥物質をＦｅ２Ｏ３とした場合を化学式で表すと、次のように示される。
２Ｆｅ（ＯＨ）２＋１／２  Ｏ２→２Ｈ２Ｏ  ＋  Ｆｅ２Ｏ３
すなわち、保孔管の鉄汚泥による閉塞には、２価の鉄イオン、酸素、鉄バクテリアのいずれもの存在が必要であり、これら原因要素のうち１つでも除外すれば、鉄バクテリア汚泥が形成されることはない。
そこで、このような課題を解決する目的で、酸素の除去または鉄バクテリアを殺菌することにより、バクテリア汚泥の形成を阻害することが可能となり、それを利用した保孔管の目詰まり防止に関する技術が開発されており、それに関してすでにいくつかの発明が開示されている。【０００３】  特許文献１には「土壁面の集水パイプ目詰まり防止装置」という名称で、集水パイプ内での生物増殖による目詰まりの防止装置に関する発明が開示されている。
以下、特許文献１に開示された発明について説明する。特許文献１に開示された土壁面の集水パイプ目詰まり防止装置に関する発明は、地下水孔に挿入配設したストレーナケーシンングなどの集水パイプの土壁面より突出する排水端部に、排水パイプを下方に向かって延設し、この排水パイプの下端部を土壁面若しくは土壁面近傍に設けた水槽部に水没配設するように構成して、集水パイプの土壁面より突出する部分の開口端が外気と触れないように構成したことを特徴とする。このような特徴を備えた集水目詰まり防止装置においては、集水パイプ内への外気の侵入が阻止されるため、集水パイプ内での増殖が防止され、鉄や他の元素を取り込んでバイオミネラルと称される鉱物を形成することが防止されるという作用を有する。したがって、集水パイプの目詰まりを生じにくくすると共に。メンテナンスがほとんど不要になるという効果を有する。【０００４】  次に、特許文献２には「浄化装置」という名称で、浴槽の残り湯を滅菌、浄化し再使用する浄化装置について発明が開示されている。【０００５】  特許文献Ｉに開示された発明は、電気化学ポテンシャル列の異なる起電力レベルを持つ少なくとも２種類の金属を、布又は炭クロスを介在させて配置してなる浄化体を、浴槽の底面及び側面のうち少なくとも一方に配置して湯内に浸漬することにより電気化学反応で抗菌又は抗菌効果を発揮し、金属は、酸化チタン、アルミニュウム、亜鉛、トタン（亜鉛メッキした鋼）、クロム、鉄又は鋼、ニッケル、黒鉛、すず、ブリキ（すずメッキした鋼）、真鍮、銅、ステンレス、銀、白金、金のうち異なる種類の金属であり、電気化学ポテンシャル列の起電力が低い金属の面積は、それより電気化学ポテンシャルが高い金属の面積より大きいことを特徴とする。
このような特徴を有する浄化装置においては、電気化学ポテンシャル列の異なる起電力レベルを持つ金属を組み合わせて水中に浸漬することで、電位差を有する金属間に電流及び静電気が発生するという作用を有する。従って、この電流及び静電気により、微生物を電気的、電気化学的に殺菌できるという効果を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９００９４号公報
【特許文献２】特許４８６８６１８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】    しかしながら、特許文献１に開示された発明においては、バクテリアが地下水中に溶存する酸素を利用してバイオミネラルを形成する場合もある。従って、排水パイプの下端部が水没状態にあったとしても、集水パイプにバイオミネラルが集積され、長時間経過後には、これによる目詰まりが発生する可能性がある。【０００８】  次に特許文献２に開示された発明においては、金属を布又は炭クロスを介在させて配置してなる浄化体を浴槽内に浸漬する。浴槽内は、通常水流がほとんどないため、布等を金属の支持体としていても特に問題はない。しかしながら、屋外で地下水の保孔管に用いる場合には、たとえ布等を筒状に形成した場合であっても、降雨による水流増加のため布等の剥離や、布の耐用年数が経過することが考えられ、長期的にメンテナンス不要であることを課題とする保孔管に対する利用には不向きである。【０００９】  本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、既設又は新設の地下水の抜出し用保孔管に容易に追加設置可能で、鉄バクテリア汚泥の形成を確実に阻害し、さらに長期的にメンテナンス不要な鉄バクテリア汚泥の形成を阻害する銅イオン発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  ある種の金属に殺菌作用があることは古くから経験的に知られている。しかし、金属になぜ殺菌作用があるかについては諸説あり、未だに明らかではない。一つの考え方として、細菌やカビの細胞基質に存在するタンパク質中の−ＳＨ基と金属イオンが固く結びつき、細胞の呼吸を阻害することにより殺菌するという説がある。これによれば、すべての金属イオンには殺菌作用があることになるが、一例として金属の薄板に細菌の塊を乗せてその状態を観察した実験によれば、殺菌力が強い順には、銅、銀、金、鉛、白金、ニッケル、アルミニウム、すず、亜鉛、鉄とされている。
金属イオンは殺菌剤としての効果が期待できるが、前述の原理で殺菌作用を示すとすれば、細菌やカビの細胞のみならず、人間や他の動物の細胞にも影響を与える。すなわち毒物として作用する可能性があることも考えに入れる必要がある。
殺菌剤に求められる条件は、
（１）殺菌効力が大きい
（２）人体及び環境に対して安全性が高い
（３）効果に必要に応じた持続性がある
などであるが、金属イオンを殺菌剤として用いる場合、特に（２）の点について問題となることが多い。【００１１】  本発明の発明者は金属イオンによる鉄バクテリア殺菌の研究から、０．１ｐｐｍ  以上の濃度の銅イオンの存在により鉄バクテリアを殺菌できるという知見を得ており、人体及び環境に対し安全性が高く、しかも効果が長期間持続する銅イオン発生装置の考案に至った。【００１２】  鉄バクテリアの増殖又は生存を抑制するために、請求項１記載の発明に係る銅イオン発生装置においては、地層内に埋設して地下水を誘導又は排水する既設又は新設の保孔管に排水出口端から挿入することが可能であり、地下水中に常在する鉄バクテリアが生成する鉄バクテリア汚泥の防止のため、電気化学ポテンシャル列による起電力レベルの異なる２種の導電体すなわち黒鉛と銅を接触させることで、前記物質のうち電気化学ポテンシャル電位の低い導電体である銅から地下水配管中の地下水との接触により鉄バクテリアの増殖又は生存を抑制する殺菌力が強い銅イオンが発生することを特徴とする。
すなわち、電気化学ポテンシャル列による起電力電位のもっとも高いとされている黒鉛と黒鉛よりも低い起電力電位の銅を地下水配管中の地下水と接触させることにより鉄バクテリアの増殖又は生存を抑制する銅イオンの濃度を制御しながら発生させることが可能とするものである。
このような構成の金属イオン発生装置において、「鉄バクテリア」とは、周囲の酸素を利用し、水中に溶存する鉄イオンを酸化し、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）３）またはＦｅＯ（ＯＨ）・ｎＨ２ＯまたはＦｅ２Ｏ３を形成するバクテリアをいう。
また「電気化学ポテンシャル列による電位差」とは、金属の照合電極（電極電位の一定した金属で、金属の電位はこの極の電位との電位差で表す）に対する電位をいう。
本考案は、かかる課題に鑑みてなされたものである。
【考案の効果】
【００１３】  本考案の請求項１記載の銅イオン発生装置によれば、発生した銅イオンにより鉄バクテリアを殺菌できるため、銅イオン発生装置を地すべり対策の目的のため、地層内にボーリングを行い、前記ボーリング孔に地下水を抜き出す保孔管を挿入し、さらに前記保孔管に銅イオン発生装置を挿入することにより、電気化学ポテンシャル列のもっとも高いとされている黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）及び銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を装填した有孔銅管が地下水配管中の地下水との接触により、地下水が有孔銅管に侵入し、黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）と銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）及び鉄イオンを含有する地下水との接触が行われ、鉄バクテリアの増殖又は生存を抑制する銅イオンが発生することとなる。【００１４】  銅イオンの濃度は黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）と銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を装填した、有孔銅管の表面積により決定することが可能であり、必要となる黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）と銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を装填した有孔銅管の長さを加減することで銅イオンの発生量を制御することが可能となり余分な銅イオンを発生することなく、鉄汚泥を発生する鉄バクテリアを殺菌することが可能となり、鉄バクテリアによる酸化鉄汚泥の発生は無くすこと乃至減少させることが可能となる。【００１５】  また、地層内にボーリングを行い、地下水を抜き出す保孔管は、既設のもの又は新設のものの差は問わずに使用することが可能である。
黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）と銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を装填した有孔銅管の長さは梱包・運搬及び設置現場における取扱いに簡易化を考え、０．５ｍ〜２ｍの短管とし、両端部に連結用の管継手が装備されている。【００１６】  現場での銅イオン発生装置すなわち黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）と銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を装填した有孔銅管の保孔管への挿入は、前記０．５ｍ〜２ｍの短管を逐次連結しながら行うことができ、所定の長さとすることができる。【００１７】  また、銅イオン発生装置すなわち黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）と銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を装填した有孔銅管を、保孔管の出口端部近傍でなく奥部にのみ設置する場合は、保孔管の出口端部近傍は黒鉛（ないし炭素又はコークス）を装填しない無孔銅管ないし、銅よりも電気化学ポテンシャル列の高い材質たとえばステンレス３０４ないしチタン製のパイプを前記銅イオン発生装置すなわち黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）と銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を装填した有孔銅管の保孔管に管端部に継ぎ足すことで可能である。【００１８】  本請求項１は黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）と銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を装填した有孔銅管であり、有孔銅管に地下水が進入、排出することで、排出した地下水に銅イオンが溶出されており、地下水に含有する水酸化第二鉄を三価の鉄にすることでエネルギーを確保し生命を持続している鉄バクテリアを殺菌することが可能となり、これによる鉄汚泥の堆積、ひいては地下水を抜き出す保孔管の閉塞を防止し、保孔管の清掃作業を無くす乃至軽減し、地すべり事故の防止を行うことが可能となる。【００１９】  本請求項２は黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）を装填した有孔銅管であり、有孔銅管に地下水が進入、排出することで、銅管の銅と黒鉛（ないし炭素）電気化学ポテンシャル列の差により、排出した地下水に銅イオンが溶出されており、地下水に含有する水酸化第二鉄を三価の鉄にすることでエネルギーを確保し生命を持続している鉄バクテリアを殺菌することが可能となり、これによる鉄汚泥の堆積、ひいては地下水を抜き出す保孔管の閉塞を防止し、保孔管の清掃作業を無くす乃至軽減し、地すべり事故の防止を行うことが可能となる。【００２０】  本請求項３は銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）を装填した有孔銅管であり、有孔銅管に地下水が進入、排出することで、銅と地下水に含有される金属ないし銅管素材そのものに含まれる微量の銅よりも高い電気化学ポテンシャルを有する金属との電気化学ポテンシャル列の差により、排出した地下水に銅イオンが溶出されることがあり、地下水に含有する水酸化第二鉄を三価の鉄にすることでエネルギーを確保し生命を持続している鉄バクテリアを殺菌することが可能となり、これによる鉄汚泥の堆積、ひいては地下水を抜き出す保孔管の閉塞を防止し、保孔管の清掃作業を無くす乃至軽減し、地すべり事故の防止を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る銅イオン発生装置を示す。
【図２】図１におけるＡ〜Ａ断面を示す。
【図３】図１におけるＢ〜Ｂ断面を示す。
【図３】銅イオン発生装置を同装置に付属した継ぎ手により、接続延長した状態を示す。
【図４】銅イオン発生装置の使用状態を示す。
【考案を実施するための形態】
【００２２】  以下本考案の実施の形態を示す図面に基づき説明する。
【００２３】図１は、本考案の銅イオン発生装置１の全体図である。銅イオン発生装置１の本体ケースの材質は銅製の銅管２よりなり、その銅管２の表面には無数の小径の加工孔４が貫通加工されており、これにより銅管２の外側と内側は貫通し、地下水の自由な進入・排出が可能な状態となっている。銅管２の両端部は継手金物３が取り付けられており、これにより銅管２を長手方向に接続できる構造となっている。一般に、地すべり対策を行うための地下水抜き出し保孔管８は、山地の中腹ないし山麓の地表から直接か、また垂直に掘削した直径３ｍ〜４ｍ程度の集水井から山側に仰角５度〜１０度で削孔された、直径６６ｍｍ〜１３０ｍｍ、長さ３０ｍ〜１００ｍのボーリング孔に挿入設置される。以上の現場条件を考慮し、運搬上の容易性、狭隘な場所での保孔管８内への挿入のため、銅管２の長さは０．５ｍ〜２ｍの短管とし、保孔管８内へ挿入時、逐次継ぎ足しながら、延長・挿入が可能である。保孔管８が挿入されるボーリング削孔による孔１０は必ずしも真直に削孔されているわけではなく、地層の性質により湾曲しながら削孔されており、その湾曲に沿って保孔管８は挿入されており、銅イオン発生装置１も保孔管８の湾曲に沿って挿入される必要がある。このため、銅イオン発生装置１の両端部の継ぎ手金物３を結合するカップリング７は自由に折れ曲がることができるフレキシブルなカップリングが好ましといえる。
【００２４】  図２は、図１に示す、銅イオン発生装置１の軸方向のＡ〜Ａ面図である。銅管２の両端には継手金物３が取り付けられており、銅管２の内側には銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）５、黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）６の混合物が互いに接触しながら且つ地下水が通過するに十分な隙間を確保した状態で装填されている。
【００２５】  図３は、図１に示す銅イオン発生装置１の軸に直角の方向のＢ〜Ｂ面図である。銅管２には軸に直角方向に多数の加工孔４が貫通して加工されており、地下水の侵入、排出が自由に行われる構造となっている。また内部には銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）５及び黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）６の混合物が互いに接触しながら且つ地下水が通過するに十分な隙間を確保した状態で装填されている。
【００２６】  図４は、図１の銅イオン発生装置１を端部の継手金物３の部分に、自由に折れ曲がることができるフレキシブルなカップリング７を装着して軸方向に継ぎ足し、延長したものである。
【００２７】  図５は地すべり対策を行うために設置された地下水抜き出し保孔管８内部に、図１の銅イオン発生装置１を両端部の継手金物３の部分に、自由に折れ曲がることができるフレキシブルなカップリング７を装着して軸方向に継ぎ足し、延長しながら挿入した状態を示し、地層に含まれる地下水は、ボーリング削孔による孔１０に滲み出たのち、保孔管８に侵入し、保孔管８内部を流れて地表に排出される途中において、該地下水の一部が銅イオン発生装置１の内部に侵入・排出、または銅イオン発生装置１の外表面と接触することで発生する銅イオンが保孔管８内部を流れる地下水に溶解していくことが可能となる。
【符号の説明】
【００２８】    １．      銅イオン発生装置
２．      銅管
３．      継手金物
４．      加工孔
５．      銅粒（ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク）
６．      黒鉛粒（ないし炭素粒又はコークス粒）
７．      カップリング
８．      保孔管
９．      擁壁
１０．      ボーリング削孔による孔
１１．      地表面
【図１】
0003189508.tif 000003
【図２】
0003189508.tif 000004
【図３】
0003189508.tif 000005
【図４】
0003189508.tif 000006
【図５】
0003189508.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月25日(2013.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
地下水を抜き出す保孔管（８）の管径より小さい銅管（２）において、加工・輸送及び使用する現場での容易化のため切断した銅管（２）の側面に多数の孔（４）を加工（以下有孔銅管という。）し、地下水の侵入・排出が自由に可能なものとし、前記有孔銅管の内部に、側面に加工した加工孔（４）の直径より大きい粒径よりなる、銅粒ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレーク（５）及び黒鉛粒ないし炭素粒又はコークス粒（６）の混合物を地下水の侵入・排出及び銅管（２）内の流れを阻害しない程度の空隙を持たすように封入し、銅管の両端は連結のための継手金物を具備し、銅と黒鉛の電気化学ポテンシャル列を利用し、発生した銅イオンを地下水に溶出させ、地下水中の鉄バクテリアの殺菌を行うことにより、鉄汚泥の析出を阻害するための銅イオン発生装置。
【請求項２】
有孔銅管に封入する物質は加工した直径より大きい粒径よりなる、黒鉛粒ないし炭素粒又はコークス粒とした、請求項１に示す銅イオン発生装置。
【請求項３】
有孔銅管に封入する物質は加工した直径より大きい粒径よりなる、銅粒ないし銅チップ又は切断した銅線又は銅フレークとした、請求項１に示す銅イオン発生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【図１】実施形態に係る銅イオン発生装置を示す。
【図２】図１におけるＡ〜Ａ断面を示す。
【図３】図１におけるＢ〜Ｂ断面を示す。
【図４】銅イオン発生装置を同装置に付属した継ぎ手により、接続延長した状態を示す。
【図５】銅イオン発生装置の使用状態を示す。