(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定深さまで掘削した穿孔内にストレーナ付きパイプが挿入され、該ストレーナ付きパイプと前記穿孔の孔壁との間にフィルタ材が充填されてなる井戸に適用される揚水ポンプ装置であって、
前記ストレーナ付きパイプ内に設置されるポンプと、該ポンプより鉛直上方に設けられて地上に達する長さを有し、該ポンプより揚水された地下水を地上へ排出する揚水管と、該揚水管の地上部から分岐されて前記フィルタ材内に配置されるリターンパイプと、該リターンパイプに取り付けられて前記ポンプにより揚水した地下水の一部を前記孔壁に向けて噴射するノズルと、を備えることを特徴とする井戸の揚水ポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載の井戸の揚水ポンプ装置において、前記リターンパイプの前記揚水管との取り付け部付近には、前記ノズルから地下水の一部を噴射させるか否かの切り替えを行うバルブが設けられていることを特徴とする井戸の揚水ポンプ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の井戸の揚水ポンプ装置において、前記リターンパイプは揚水管の地上部から前記孔壁に沿って、揚水管と平行で鉛直下方向へ直線状に配置されていることを特徴とする井戸の揚水ポンプ装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の井戸の揚水ポンプ装置において、前記リターンパイプは前記孔壁に沿って螺旋を形成しながら鉛直下方向へ配置されていることを特徴とする井戸の揚水ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、井戸より地下水を揚水するための井戸の揚水ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に従来の掘削工事現場などに設置する井戸の詳細を示す。符号５１は井戸、５２はストレーナ付きパイプ、５３はストレーナ、５４はフィルタ材、５５は穿孔、５６は孔壁を示す。従来、深井戸工法では所定深さまで掘削した穿孔５５にストレーナ付きパイプ５２を挿入して井戸５１を形成するとともに、孔壁５６と該ストレーナ付きパイプ５２の間隙にフィルタ材５４を充填する。
【０００３】
ここで、ストレーナ付きパイプ５２は、鋼管等の材質により形成されたパイプの先端もしくは途中にストレーナ５３が設けられた集水管である。該ストレーナ５３は、スクリーン（網状のもの）で形成された筒体であり、地下水５９を前記ストレーナ付きパイプ５２内へ集水する際にゴミや砂等の吸い込みを阻止する機能を有するものである。
【０００４】
また、該ストレーナ付きパイプ５２と孔壁５６の間隙部に充填される前記フィルタ材５４は、地下水５９が井戸５１へ集まる際に該地下水５９の流速が大きくなり細砂等の細粒分５７を巻き込むことがあるため、これらをあらかじめ該フィルタ材５４に付着させて前記ストレーナ５３の目詰まりを防ぐ役割を果たすものである。
【０００５】
地盤中の地下水５９は、該フィルタ材５４を通過するとともに、さらにストレーナを通過することでゴミや細砂等が除かれて井戸内に集水され、ポンプにより地上に排水される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の工法では、掘削の際に孔壁５６に泥膜５８が生じるため、井戸５１の集水効率が低下しやすいだけでなく、地下水５９が井戸内へ流入する際には、井戸付近における地下水の流速が大きくなるとともに、地下水５９の流れが井戸５１への一方向となるため、孔壁５６周辺に地盤の細粒分５７が蓄積され、地盤の透水性が低下しやすい。これにより、地盤が本来有する透水性に見合った揚水量が確保できないことから、必要な水位高さが得られるまで井戸の本数を増加する必要が生じていた。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、形成した井戸が地盤の本来有する透水性に見合った揚水量を確保できる井戸の揚水ポンプ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の井戸の揚水ポンプ装置は、所定深さまで掘削した穿孔内にストレーナ付きパイプが挿入され、該ストレーナ付きパイプと前記穿孔の孔壁との間にフィルタ材が充填されてなる井戸に適用される揚水ポンプ装置であって、前記ストレーナ付きパイプ内に設置されるポンプと、該ポンプより鉛直上方に設けられて地上に達する長さを有し、該ポンプより揚水された地下水を地上へ排出する揚水管と、該揚水管の地上部から分岐されて前記フィルタ材内に配置されるリターンパイプと、該リターンパイプに取り付けられて前記ポンプにより揚水した地下水の一部を前記孔壁に向けて噴射するノズルと、を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の井戸の揚水ポンプ装置は、前記リターンパイプの前記揚水管との取り付け部付近には、前記ノズルから地下水の一部を噴射させるか否かの切り替えを行うバルブが設けられていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の井戸の揚水ポンプ装置は、前記リターンパイプは揚水管の地上部から前記孔壁に沿って、揚水管と平行で鉛直下方向へ直線状に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の井戸の揚水ポンプ装置は、前記リターンパイプは前記孔壁に沿って螺旋を形成しながら鉛直下方向へ配置されていることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施形態を示す。符号１は井戸、２はストレーナ付きパイプ、３はストレーナ、４はフィルタ材、５は穿孔、６は孔壁を示している。図１より明らかなように、井戸１は、所定深さまで掘削した穿孔５にストレーナ付きパイプ２を挿入し、孔壁６と該ストレーナ付きパイプ２の間隙にフィルタ材４を充填してなるもので、ストレーナ付きパイプ２やフィルタ材４は従来より用いられているものと同様である。
【００１４】
地下水９を排水する原理も従来の深井戸工法の場合と同様で、地盤中の地下水９は、井戸１に向かって徐々に流速を早めて細粒分７を巻き込みながら井戸１付近に集まり、フィルタ材４により該細粒分７を除かれて前記ストレーナ３を通過し、井戸１内に集水され、揚水ポンプ装置１０により揚水され地上へ排水される。
【００１５】
該揚水ポンプ装置１０は、ポンプ１１と、該ポンプ１１により揚水される地下水９を排水する揚水管１２と、該揚水管１２に取り付けられて揚水した地下水９の一部を井戸１の外周面へ噴射するリターンパイプ１３と、該リターンパイプ１３の先端部に取り付けられたノズル１５と、により構成される。
【００１６】
揚水ポンプ装置１０に装備されている前記ポンプ１１は、従来より利用されているものと同様のものであり、該ポンプ１１の鉛直上方には排水口１７が地上に達する長さを有する揚水管１２が設けられている。鋼管等の材質よりなる該揚水管１２の地上部分には、揚水管１２から分岐するようにリターンパイプ１３が取り付けられて、掘削孔壁６に沿って配置できるよう、鉛直下方向に前記ストレーナ付きパイプ２と一定の距離を隔てつつ平行に延伸している。該リターンパイプ１３は、前記揚水管１２と同じく鋼管等の材質からなるものであるが、揚水管１２に比べて断面積が極小さいものであり、その長さは、前記揚水管１２との取り付け部から前記ストレーナ付きパイプ２におけるストレーナ３を有している深さ範囲に位置する程度の長さを有するものである。
【００１７】
なお、該リターンパイプ１３は、掘削孔壁６に沿って配置できるものであれば良く、弾性力を有する変形自在なゴム管等の材質によるものでも良い。
【００１８】
また、該リターンパイプ１３の先端部にはノズル１５が設けられている。該ノズル１５は、高圧水を噴射するものであり、リターンパイプ１３を配置する際には、該ノズル１５が井戸１の孔壁６から井戸１の外周面に噴射するように設置する。該ノズル１５は井戸１の外周面に向かってジェット噴水することにより、井戸１周辺に蓄積した細粒分７の蓄積箇所を破壊するとともに、井戸１の掘削時に掘削孔壁６に生成された泥膜８を破壊する。
【００１９】
さらに、該リターンパイプ１３には前記揚水管との取り付け部にバルブ１４が設けられており、該バルブ１４を開閉することでジェット噴水するか否かの切り替えを行う。前記ノズル１５によるジェット噴水は、ポンプ１１によって揚水されることで生じる前記揚水管１２内の地下水９の水圧を利用するもので、新たな動力を用いるものではない。
【００２０】
次に本発明の施工方法を示す。まず、比較的深くまで透水性地層１６を有する所定の位置を泥水工法等により所定深さまで掘削し、掘削した穿孔５に掘削断面より断面積の小さい前記ストレーナ付きパイプ２を挿入する。次に、ストレーナ付きパイプ２の内部で、所望深さに前記ポンプ１１を挿入し、揚水管１２の排水口１７が地上に位置するように前記揚水ポンプ装置１０を配置したのち、前記リターンパイプ１３を前記ストレーナ付きパイプ２と平行で、かつ前記孔壁６に這うように取り付けるとともに、ストレーナ付きパイプ２のストレーナ３が位置する深さ範囲内に前記ノズル１５が位置するように配置する。その後、該ストレーナ付きパイプ２と孔壁６の間隙に前記フィルタ材４を充填する。このとき、該ノズル１５は孔壁６から井戸１外周面に噴射する方向に設置する。
【００２１】
前記ポンプ１１により揚水された地下水９は、揚水管１２より地上に排水される。排水が始まったところで集水効率を高めるため、前記バルブ１４を開栓し、揚水管１２より地上に排水される地下水９の一部をリターンパイプ１３を介して、前記ノズル１５より前記孔壁６から井戸１の外周面にジェット噴水し、井戸の掘削時に生じた孔壁の泥膜を破壊する。
【００２２】
その後、前記バルブ１４を閉栓して排水を継続するが、継続排水作業を行うと、井戸１の外周面に細粒分７が蓄積されて井戸の集水量に減少傾向が現れ始める。そこで、再度前記バルブ１４を開栓し、再度井戸の外周面にジェット噴水を行い、井戸１の周辺に蓄積された細粒分７を破壊する。
【００２３】
なお、前記リターンパイプを前記揚水管１２に数本取り付けて、孔壁６より井戸１の外周面である複数の方向に向けてジェット噴水を行うと、より多くの箇所に蓄積された細粒分７を破壊することができ、井戸１の集水効果はより一層高まることとなる。（図１（ａ）参照）
【００２４】
さらに、前記リターンパイプ１３をあらかじめ孔壁６に沿うよう螺旋状に形成するとともに、該リターンパイプ１３の先端だけでなく、途中部分数カ所に井戸１の外周面に向けてノズル１５を取り付けることにより、前記揚水管１２に該リターンパイプ１３を１本取り付けるのみで前記井戸１の外周面のあらゆる方向へジェット噴水を行うことが可能となる。（図１（ｂ）参照）
【００２５】
一方、井戸内に設置する前記ポンプ１１は揚水量に比べて十分な能力を有するものとし、揚水の一部を地盤へ戻しても揚水作業に支障のないものを適用することとする。
【００２６】
上記構成によれば、前記揚水ポンプ装置１０に前記リターンパイプ１３が装備されて、井戸１の外周面で所望位置にジェット噴水が行えることにより、穿孔５の掘削時に形成される泥膜８を破壊できるとともに、井戸１の揚水継続により蓄積された細砂のような細粒分７も洗い出され、透水性が向上し井戸１半径を拡大した場合と同等の集水効果を得ることが可能である。
【００２７】
さらに、図１（ａ）に矢印で示しているように、ノズル１５からの水噴射により井戸１周辺の水の流れが１方向で無くなるため、井戸１の外周面における細粒分７の蓄積を防ぐことも可能となり、前記フィルタ材４や前記ストレーナ３の汚れも低減することが可能となる。
【００２８】
また、１本あたりの井戸１の集水効果が高まるため、必要な地下水位を得るための井戸１の本数を従来より減じることも可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１記載の井戸の揚水ポンプ装置は、所定深さまで掘削した穿孔内にストレーナ付きパイプが挿入され、該ストレーナ付きパイプと前記穿孔の孔壁との間にフィルタ材が充填されてなる井戸に適用される揚水ポンプ装置であって、前記ストレーナ付きパイプ内に設置されるポンプと、該ポンプより鉛直上方に設けられて地上に達する長さを有し、該ポンプより揚水された地下水を地上へ排出する揚水管と、該揚水管の地上部から分岐されて前記フィルタ材内に配置されるリターンパイプと、該リターンパイプに取り付けられて前記ポンプにより揚水した地下水の一部を前記孔壁に向けて噴射するノズルと、を備えたものであって、フィルタ材内に設置したノズルから孔壁に向けて水を噴射することにより、井戸周辺の水の流れが１方向で無くなるため、井戸の外周面における細粒分の蓄積を防ぐとともに、前記フィルタ材の汚れも低減でき、井戸の集水効果を高めることが可能となる。 また、穿孔の掘削時に形成される泥膜が破壊できるとともに、井戸の揚水継続により蓄積された細粒分が洗い出され、透水性が向上し井戸半径を拡大した場合と同等の集水効果を得ることが可能となる。
【００３１】
請求項２記載の井戸の揚水ポンプ装置によれば、前記該リターンパイプの前記揚水管との取り付け部付近には、前記ノズルから地下水の一部を噴射させるか否かの切り替えを行うバルブが設けられていることから、必要に応じてジェット噴水を連続的、もしくは断続的に噴出することが可能となる。
【００３２】
請求項３記載の井戸の揚水ポンプ装置によれば、前記リターンパイプは揚水管の地上部から井戸の掘削孔壁に沿って、揚水管と平行で鉛直下方向へ直線状に配置されていることから、該リターンパイプの先端にノズルを設けることにより、簡略な設備で新たな動力を用いることなく、井戸の外周面へジェット噴水を行うことが可能となる。
【００３３】
請求項４記載の井戸の揚水ポンプ装置によれば、前記リターンパイプは井戸の掘削孔壁に沿って螺旋を形成しながら鉛直下方向へ配置されていることから、１本のリターンパイプに先端だけでなく途中の複数箇所にノズルを設けることにより、井戸の外周面であらゆる所望位置に一斉にジェット噴射を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るリターンパイプを装備した井戸の揚水ポンプ装置の詳細を示した図である。
【図２】  従来の揚水ポンプ装置の詳細を示した図である。
【符号の説明】
１  井戸
２  ストレーナ付きパイプ
３  ストレーナ
４  フィルタ材
５  穿孔
６  孔壁
７  細粒分
８  泥膜
９  地下水
１０  ポンプ装置
１１  ポンプ
１２  揚水管
１３  リターンパイプ
１４  バルブ
１５  ノズル
１６  透水性地層
１７  排水口
５１  井戸
５２  ストレーナ付きパイプ
５３  ストレーナ
５４  フィルタ材
５５  穿孔
５６  孔壁
５７  細粒分
５８  泥膜
５９  地下水
【図１】
0004521626.tif 000002
0004521626.tif 000003
【図２】
0004521626.tif 000004