(57)【要約】【課題】  帯水地層から地下水を取水する集水管の目詰りを防ぎ、取水量の増大を図ることを課題とする。【解決手段】  帯水地層に掘削された掘削孔３と、この掘削孔に挿入され周面に多数の集水孔９を有する集水管４と、この集水管の外周面に対し所要の間隙Ｍをおいて外嵌される通水性篭体５と、この篭体と前記掘削孔の内周壁面３ａとの間に充填される裏込め材６とを具有する構成としたことにある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯水地層に掘削された掘削孔と、この掘削孔に挿入され周面に多数の集水孔を有する集水管と、この集水管の外周面に対し所要の間隙をおいて外嵌される通水性篭体と、この篭体と前記掘削孔の内周壁面との間に充填される裏込め材とを具有することを特徴とする取水装置。
【請求項２】
前記通水性篭体は、前記集水管の外周面に対し所要の間隙をおいて外嵌される内側篭体と、前記掘削孔の内周壁面に対し少許の間隙をおいて挿入される外側篭体とで構成され、前記内側篭体と外側篭体との間が裏込め材充填空間とされていてこの空間内に裏込め材が充填されている請求項１記載の取水装置。
【請求項３】
前記通水性篭体の内側篭体と外側篭体との間に通水性仕切り篭を設け、この仕切り篭と内側篭体との間に粒径の大きい裏込め材が、前記仕切り篭と外側篭体との間には粒径の小さい裏込め材が充填されている請求項２記載の取水装置。
【請求項４】
前記裏込め材が、合成樹脂等により形成された人工球状体である請求項１〜３のいずれか１項記載の取水装置。
【請求項５】
前記裏込め材は、その直径方向に少なくとも１つの貫通孔を有している請求項４記載の取水装置。
【請求項６】
前記集水管は、環状配置された複数本の骨材の外周にリング状の部材が相互に所要の間隔をおいて溶接等により固着され、各リング状部材間の間隙がスリット状の集水孔とされたスクリーン管である請求項１〜５のいずれか１項記載の取水装置。
【請求項７】
前記集水管は、パイプ材の周面に多数の小孔が穿設された多孔管である請求項１〜５のいずれか１項記載の取水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は取水装置に係り、特に井戸方式による取水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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１１に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ｂの崩壊を防ぐためベントナイトや粘土水等の補強材により補強し、前記掘削孔ａ内に、周面に多数の通水孔ｃ，ｃ…を有する集水管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、次いで集水管ｄと掘削孔ａの内周壁面ｂとの間に砂利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した構造とされる。
【０００４】
上記のように構成された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ｂに施された粘土や泥水を除去する必要がある。
【０００５】
そのため前記集水管ｄの上部から洗浄用の水（または空気）を圧送してその集水孔ｃ，ｃ…から吹き出させ、その圧力により掘削孔ａの内周壁面ｂの粘土や泥水を取り除き、以後集水管ｄを通じポンプにより揚水することにより剥離粘土や泥水が吸出排除されるようになされている。
【０００６】
一方、前記砂利ｆは直径４〜９ｍｍ程度の玉砂利を用いることが望ましいが、近時玉砂利が不足しているため、不定形の砕石が使用されるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−１７３０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかして上記従来の取水装置では、砂利ｆが前述のように不定形状をなす砕石が用いられているため、砂利ｆ，ｆ…間の隙間が殆んど無い状態に詰ってしまい、集水管ｄを通じて圧力水を供給して掘削孔ａの内周壁面ｂに施されている粘土や泥を洗浄するとき前記内周壁面ｂに到達する圧力水の水量が極めて少なくなり、内周壁面ｂに付着含浸している粘土や泥水を完全に除去することができない。
【０００８】
その結果、集水管ｄを通じて揚水を開始すると、掘削孔ａの内周壁面ｂに残留していた粘土や泥が徐々に溶け出して砂利ｆ，ｆ…間の隙間に入り込み、元々少ない間隙がさらに埋められて目詰りを起こすことになり、集水能力の減退乃至は集水不能の事態を招くことになる。
【０００９】
またスクリーン構造の集水管ｄは、その周方向にスリット状に開口する集水孔ｃ部分の開口幅が一般に１．５〜３．０ｍｍ程度であり、この集水孔ｃは図１２に拡大して示すように不定形の砂利ｆによって塞がれやすく、実際の集水孔面積が大幅に減少してしまうので井戸内の水位の低下や揚水量の減少等の現象を招いている実情にある。
【００１０】
本発明は上記の点を解決することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、帯水地層に掘削された掘削孔と、この掘削孔に挿入され周面に多数の集水孔を有する集水管と、この集水管の外周面に対し所要の間隙をおいて外嵌される通水性篭体と、この篭体と前記掘削孔の内周壁面との間に充填される裏込め材とを具有する構成としたことにある。
【００１２】
上記通水性篭体は、前記集水管の外周面に対し所要の間隙をおいて外嵌される内側篭体と、前記掘削孔の内周壁面に対し少許の間隙をおいて挿入される外側篭体とで構成し、前記内側篭体と外側篭体との間を裏込め材充填空間としてこの空間内に裏込め材を充填する構造とすることが掘削孔の内周壁面の粘土類が裏込め材に直接接触せず、裏込め材間の間隙を詰らせないうえで好ましい（請求項２）。
【００１３】
前記通水性篭体の内側篭体と外側篭体との間に通水性仕切り篭を設け、この仕切り篭と内側篭体との間に粒径の大きい裏込め材を、前記仕切り篭と外側篭体との間には粒径の小さい裏込め材を仕分けして充填するようにすることができ、小径の裏込め材の充填層を濾過層として機能させるようにすることができる（請求項３）。
【００１４】
前記裏込め材は、従来の砕石に代え、人体に対し無害な材質の合成樹脂等により形成された人工球状体とすることができる。この球状体は必ずしも真球に限らず、楕円状球、長円状球等であってもよい（請求項４）。
【００１５】
また上記球状体の直径方向に少なくとも１つの貫通孔を形成して通水性を高めるようにすることができる（請求項５）。
【００１６】
前記集水管は、環状配置された複数本の骨材の外周にリング状の部材を相互に間隔をおいて固着し、各リング状部材間の間隙をスリット状の集水孔としたスクリーン構造のもの、あるいはパイプ材の周面に多数の小孔を穿設した多孔管構造のもののいずれであっても使用可能である（請求項６、７）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、掘削孔に挿入される集水管の外周部に所要の間隙をおいて通水性篭体を設け、この篭体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たので、裏込め材が集水管の集水孔に直接接触することがなく、集水管を通じて地下水を揚水するとき裏込め材が誘引されて集水孔を塞いでしまうことが防止され、半永久的に良好な集水を可能とすることができる。
【００１８】
またこれと共に集水管の周囲に形成される間隙による空間部分が集水ゾーンとなるので、集水管の集水孔の開口率が実質的に拡大され、集水能力を大幅に増大させることができる。
【００１９】
これらに関しては、竪型の深井戸、浅井戸構造はもちろん、放射型集水井（満州井戸）において帯水地層中に水平方向放射状に埋設される集水管としても当然同様な効果が得られる。
【００２０】
請求項２のように、前記通水性篭体を内側篭体と外側篭体との２重構造とし、これら内側篭体と外側篭体との間を裏込め材充填空間とすれば、裏込め材が掘削孔の内周壁面に対しても直接接触しないので内周壁面の粘土等が裏込め材間の間隙を塞いでしまうことが防止され、集水を一層良好に行なわせることができる。
【００２１】
また集水管と通水性篭体とを一体化し、かつその裏込め材充填空間に裏込め材を充填した状態として掘削孔内に建て込むことができるので、施工が容易であり、施工費を安価に抑えることができる。
【００２２】
請求項３のように、通水性篭体の裏込め材充填空間を通水性仕切り篭で区分し、内側篭体側に粒径の大きい裏込め材を、外側篭体側には粒径の小さい裏込め材を充填するようにすれば、小径の裏込め材層に濾過層の機能を持たせることができ、良質の水を取水することができる。
【００２３】
請求項４のように裏込め材を人工球状体で構成すれば、裏込め材同士の間に大きな空隙を保つことができるので、稼動前における掘削孔の内周壁面の洗浄時に圧力水（または圧縮空気）を内周壁面に良好に到達させることができ、また洗浄により除去された粘土類が裏込め材間に詰ることが抑制され、目詰りによる集水不良や水位の低下等が生じることを有効に防ぐことができる。
【００２４】
請求項５のように前記球状体からなる裏込め材の直径方向に貫通孔を形成すれば一層通水性を増し、集水能力を高めることに寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１、図３は本発明による取水装置を竪型構造の井戸（深井戸）に適用した場合の基本的実施形態の断面図を示すもので、地表（Ｇ．Ｌ）から帯水地層１（砂礫層）を経て砂質土層２に到達する掘削孔３と、この掘削孔３内に挿入される集水管４と、この集水管４の外周面に対し所要の間隙Ｍをおいて外嵌される通水性篭体５と、この篭体５と掘削孔３の内周壁面３ａとの間の裏込め材充填空間Ａに充填される裏込め材６とが基本構成とされる。
【００２６】
前記掘削孔３は、アースオーガー等の掘削機により計画深度まで削孔し、その内周壁面３ａは崩壊を防ぐため、ベントナイトあるいは濃い粘土水を塗着含浸させて補強がなされる。
【００２７】
前記集水管４は、図示の実施形態ではスクリーン管が用いられている。
【００２８】
この集水管４は、図２に一部を示すように、環状配置される複数本の骨材７，７…の外周に断面台形状のリング状部材８，８…がその断面幅広側を外側として相互に所要の間隙（１．５〜３．０ｍｍ）をおいて溶接等により固着され、この周方向の間隙がスリット状の集水孔９，９…とされている。これら各部材は耐久性の観点からステンレス鋼材が用いられる。
【００２９】
また前記集水管４は、単位長さに形成された単位管をネジ接手等により順次継ぎ足して構成されるが、帯水地層１に対応する位置におかれる部分に集水孔９を有する単位管を、そうでない位置におかれる単位管は無孔のもの（ケーシング）を接続するようにして構成される。
【００３０】
前記通水性篭体５は同じくステンレス鋼材により網状に構成され、その下端が前記集水管４の下部に一体的に結合されて集水管４の外周面との間に前記の間隙Ｍを保つように構成されている。
【００３１】
また上記通水性篭体５は単位長さに形成されたものをネジ接手等により順次継ぎ足して構成されるようになっている。なおこの通水性篭体５の構成部材としては、網目構造に限らず、パンチングメタルまたはエキスパンドメタル、その他の孔構造のものであっても使用可能である。
【００３２】
前記裏込め材６は、天然石を破砕した砕石であってもよいが、好ましくは人体に無害な材質の合成樹脂により人工的に形成しかつ前記篭体５の網目から逸脱しない大きさの球状体とされる。
【００３３】
このように構成される裏込め材６は必ずしも真球に限られるものではなく、楕円球状、長円球状など、周面が球面を有する形状であればよい。
【００３４】
また前記球状の裏込め材６は、図８にみられるようにその直径方向に貫通孔６ａが形成されており、裏込め材６，６…間の大きく空いた間隙はもとより、上記貫通孔６ａを通じて通水がなされるように形成されている。
【００３５】
上記取水装置の具体的な構築構成に関しては、例えば集水管４の単位管の長さを４ｍとしてその上下の接続部で順次地上で接続しながら建て込むようにし、通水性篭体５もこれと同長か或いは１／２長、１／４長等整数倍の関係として同じく上下の接続部で順次接続しながら集水管４と共に建て込むようにされる。
【００３６】
上記の接続手段についてはボルト等による結合手段が採用される。
【００３７】
したがって上記のように構成される実施形態によれば、揚水を開始する前段階において集水管４を通じ洗浄水を圧送して掘削孔３の内周壁面３ａに塗着含浸している粘土や泥を除去する作業を行なうとき、圧力水は集水管４の集水孔９，９…から噴射され、通水性篭体５の網目を通って裏込め材６，６…間の大きく空いている隙間および裏込め材６の貫通孔６ａを通って掘削孔３の内周壁面３ａに到達し、この内周壁面３ａに所定の圧力をもって衝撃を与え、内周壁面３ａに塗着含浸されている粘土類が除去される。
【００３８】
上記作業が終了したのち揚水工程に入るが、帯水地層１からの地下水は裏込め材６，６…間、通水性篭体５の網目を通過して図８に矢印で示すように間隙Ｍ内に流入し、次いで間隙Ｍ内に流入した地下水が集水管４の集水孔９，９…から集水管４内に入り、地上へポンプアップされる。
【００３９】
このとき集水管４と裏込め材６との間は通水性篭体５により仕切られているので、裏込め材６が集水管４の集水孔９，９…に接触することが皆無であり、集水孔９，９…の目詰りを起こすことがないうえ、前記間隙Ｍが集水管４の一部とみなすことができるので、集水孔９，９…の開口面積が実質１００％以上となり、集水能力を著しく増大することができる。
【００４０】
図４、図６、図７は本発明の最も好ましい実施形態を示すもので、前記通水性篭体５が、集水管４の外周に対し前述の間隙Ｍをおいて位置される内側篭体５Ａと、掘削孔３の内周壁面３ａに対し少許の間隙をおいて位置される外側篭体５Ｂとで構成され、この内側篭体５Ａと外側篭体５Ｂとの間が裏込め材充填空間Ａとされている。
【００４１】
これら内側篭体５Ａおよび外側篭体５Ｂの下端はその底部を構成する板材１０等により集水管４に一体的に結合されているとともに、内側篭体５Ａと外側篭体５Ｂとは適当本数の間隔保持部材１１により両篭体５Ａ，５Ｂ間の間隔が保持されている。
【００４２】
上記の実施形態によれば、前記内側篭体５Ａと外側篭体５Ｂとの間の裏込め材充填空間Ａ内に裏込め材６を充填した状態で掘削孔３内に一括して建て込むことができるので、施工を迅速かつ容易に行なうことができるとともに、掘削孔３の内周壁面３ａと裏込め材６，６…との間に外側篭体５Ｂが介在しているので、内周壁面３ａに塗着含浸している粘土類が裏込め材６，６…に直接接することがなく、この粘土類を確実に洗浄除去することができ、剥離除去された粘土類は一旦内側壁面３ａと外側篭体５Ｂとの間の間隙に入って溶解されたのちに裏込め材６，６…間に流れ込むので、裏込め材６，６…間の隙間を詰らせることを一層起きにくくすることができる。
【００４３】
図５は前記通水性篭体５の内側篭体５Ａと外側篭体５Ｂとの間にこれらと同様な構造の通水性仕切り篭５Ｃが置かれ、裏込め材充填空間Ａが２分されていて、内側篭体５Ａ側に粒径の大きい裏込め材６１が、外側篭体５Ｂ側には粒径の小さい裏込め材６２がそれぞれ充填されており、この小径の裏込め材６２による層が濾過層の機能を持つようになされたものである。この裏込め材６２は図８に例示している。
【００４４】
上記各実施形態は、いずれも竪型の深井戸に本発明を適用した場合のいくつかの代表的形態を示したものであるが、浅井戸であっても適用し得ることはもちろん、図９に略示的に水平断面を示す所謂満州井戸と称される放射型集水井の集水管４，４…に本発明を適用することができ、上記と同様な機能を発揮させることができる。
【００４５】
すなわち図１０にその１本の集水管部分を示すように、地表から所要深さに掘削された井筒１２から帯水地層１の位置にその井壁１２ａを貫通して放射方向に前述と同様な構成によって多数本の集水管４が埋設され、これら集水管４，４…を通じて掘削孔３内に集水し、この掘削孔３内に流入した地下水を揚水するようになされている。
【００４６】
上記の場合における取水装置においても、前記図１〜図８のいずれの形態を採用することができ、その効果についても同様であるので、これらの図と対応する部材にはこれと同一符号を付すに留め、詳細説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による取水装置の基本的実施形態を示す一部の断面図。
【図２】図１における集水管の構成を示す一部の斜視図。
【図３】図１の模式断面図。
【図４】同、他の好ましい形態の模式断面図。
【図５】同、さらに他の形態を示す模式断面図。
【図６】図４に示した実施形態における通水性篭体部分を取り出して示す拡大斜視図。
【図７】同、掘削孔内へ挿入した状態を示す斜視図。
【図８】同、一部の拡大説明図。
【図９】本発明の他の適用対象としての放射型集水井を示す平面図。
【図１０】図９における１本の集水管部分を示す断面図。
【図１１】従来の深井戸式取水装置を示す断面図。
【図１２】従来の取水装置の不具合い点を示す一部の拡大説明図。
【符号の説明】
【００４８】
１  帯水地層
３  掘削孔
４  集水管
５  通水性篭体
５Ａ  内側篭体
５Ｂ  外側篭体
５Ｃ  仕切り篭
６  裏込め材
７  骨材
８  リング状部材
９  集水孔
１２  井筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005120738.tif 000011
【図１０】
2005120738.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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