JP4485970B2 - パッカー - Google Patents

Description

本発明は、地中に形成されたボーリング孔内に挿入され、パッカー部を膨張させることによりボーリング孔内に閉塞空間を形成しつつ、この閉塞空間を介して地中にセメントミルク等の薬液を浸透させる等ために用いられるパッカーに係り、より詳しくは、確実にパッカー部を膨張可能としたことを特徴とするパッカーに関する。

従来から、ダム建設や巨大構造物の建築等の際には、地盤を強固にするため、地中にボーリング孔を形成し、このボーリング孔及びその周囲にセメントミルク等の薬液を圧入することが行われており、そのための装置としてパッカーが用いられている。

この薬液注入装置について説明すると、一般的にパッカーでは、内部に薬液を通過可能とした中空のロッドを有しているとともに、このロッドの任意の箇所にはラバー製のパッカー部が周設され、このパッカー部はロッドの外周方向に向けて膨張可能とされている。

そして、このパッカーをボーリング孔内に挿入した状態でパッカー部を膨張させ、これによりパッカー部の前方側に閉塞空間を形成し、その状態で、ロッド内を介してボーリング孔に薬液を注入して地盤改良を可能としている。

ここで、図６は、パッカー部に圧縮方向の圧力を加えることによりパッカー部を膨張させる方式のパッカー３１を説明するための概略断面図であり、この方式のパッカー３１では、中空のロッド３２を有しており、このロッド３２の内部を介して薬液等をボーリング孔内に注入可能としている。また、前記ロッドの先端部（図における右側）近傍には一対の座金３３ａ、３３ｂが周設されており、この一対の座金３３ａ、３３ｂは、先端側（図における右側）３３ｂがロッド３２に固着され、基端側（図における左側）３３ａはロッド３２に対して摺動可能とされている。そして、前記一対の座金３３間には、ラバー製のパッカー部３４が周設されている。更に、前記ロッド３２における基端側座金３３ａの基端側（図における左側）は、周囲にねじ切り加工が施されており、このねじ切り加工された部分の一部を収容する配置で、前記ロッド３２には、ガイドパイプ３５が、ロッド３２の長手方向への移動自在に摺設されている。

そして、この構成において、ガイドパイプ３５における反座金側の端部に当設するような配置においてロッド３２のねじ切り加工された部分にハンドル３６を螺合し、さらにこの状態でハンドル３６を締め付け方向に回していくと、ハンドル３６に押されながらガイドパイプ３５がロッド３２の先端側に移動していくとともに、このガイドパイプ３５に押されながら基端側座金３３ａもまたロッド３２の先端側に移動していく。そうすると、パッカー部３４がロッド３２の長手方向に向けて圧縮していき、これによりパッカー部３４をロッド３２の外周方向に膨張させることが可能となる。

しかしながら、このようなパッカー部に圧縮方向の圧力を加えることによりパッカー部を膨張させる方式では、パッカー部を大きく膨張させることが困難であるという問題点があるために、このような問題点を解決する方法として、エアー圧力によりパッカー部を膨張させる方法が提案されている。

ここで、図４は、このエアー圧力によりパッカー部を膨張させる方式のパッカー４１の構造を示す断面図であり、このパッカー４１では、本体部４２の外周側に、周方向全域に亘り凹部４３を形成し、この凹部４３内にラバー製のパッカー部４４を周設している。

そして、本体部４２には、先端部が前記パッカー部４４の内周側で開口とするとともに他端部は外部に連通させたエアー供給路４５を形成し、エアー供給路４５内に圧縮エアーを供給することにより、エアー圧力によってパッカー部４４を外周側へ膨張可能としている。

そのため、この方式のパッカーでは、前述したパッカー部を圧縮させて膨張させる方式と異なり、エアー圧及び供給量を大きくすることによりパッカー部を大きく膨張させることができるという利点がある。

しかしながら、エアー圧によりパッカー部を膨張させる方式では、パッカー部を大きく膨張させると、凹部４３とパッカー部４４との間に隙間が形成されてしまい、この隙間からエアーが漏れてしまうという問題点が指摘されている。

即ち、図５において、パッカー部４４の内周側に圧縮エアーを供給すると、（ａ）に示すように、パッカー部４４は、外周側に変形していき、これによりパッカー部４４が外周側へ張り出していく。

しかしながら、エアーの供給量を増加してパッカー部４４の膨張度合いを大きくしていくと、図５（ｂ）に示すように、パッカー部４４は、外周側に大きく張り出していくとともに、それに伴い幅寸法が縮小していき、これにより凹部４３の内壁とパッカー部４４との間に隙間４６が形成されてしまう。

そうすると、パッカー部４４の内周側に供給されている圧縮エアーは、この隙間４６を通って外部に漏れ出てしまい、これによりパッカー部４４の膨張を維持することができなくなってしまう。

そのために、このようなパッカーにおいては、パッカー部の膨張度合いが限られてしまうという問題点がある。

そこで、本発明は、エアー圧力によりパッカー部を膨張させる方式のパッカーにおいて、パッカー部を大きく膨張させた場合でもその膨張度合いを維持して確実にパッカー部を膨張させることが可能なパッカーを提供することを課題としている。

本発明のパッカーは、先端側の外径を大きくしてこの外径を大きくした部分を受け部とした、軸方向に向けて貫通孔が形成された略円柱形状の本体部と、
一側面が前記受け部の反先端側端面に当接する配置で、前記本体部の外周側に周設された、外周側へ膨張可能なパッカー部と、
前記本体部に形成された、一端が外部に連通するとともに他端部は前記パッカー部の内周側で開口とされたエアー供給路と、
前記パッカー部の外径とほぼ同じ外径の押圧部と、この押圧部よりも小さい外径とした嵌合部とで構成され、押圧部が前記パッカー部と当接する配置で、本体部の外周側に、本体部の軸方向へ向けて移動自在に周設された押圧部材と、
前記押圧部材の嵌合部が嵌合可能な嵌合凹部を備えて、前記押圧部材における嵌合部が嵌合凹部を密封するような形態で嵌合凹部内に挿入されて、前記本体部の外周側に周設された座金と、
前記嵌合凹部の奥部に放出口が位置する配置で形成された圧力媒体供給路と、を備えたことを特徴としている。

本発明のパッカーでは、本体部の外周側における任意の箇所に周方向全域に亘って嵌合凹部を形成するとともに、この嵌合凹部に少なくとも一部が嵌合する配置で、かつパッカー部の一側に当接する配置で、本体部に押圧部材を移動自在に周設しており、更に、嵌合凹部の奥部に放出口が位置する配置で圧力媒体供給路を形成しており、これにより、圧力媒体供給路より圧力媒体を供給することで押圧部材をパッカー部側へ移動させることを可能としている。

そのために、エアー供給路よりエアーを供給してパッカー部を膨張させるとともに、圧力媒体供給路より圧力媒体を供給することにより、パッカー部は、外周側へ膨張するとともに、押圧部材により押されて幅方向へ移動するため、パッカー部の周囲に隙間が形成されることを有効に防止することが可能となり、これにより、エアー漏れを防止してパッカー部の膨張を維持することができる。

本発明のパッカーでは、先端側の外径を大きくしてこの外径を大きくした部分を受け部とした、軸方向に向けて貫通孔が形成され、この貫通孔を介して閉塞空間内に薬液等を注入することを可能とした略円柱形状の本体部を備えており、この本体部における外周側には、一側面が前記受け部の反先端側端面に当接する配置で、外周側へ膨張可能としたパッカー部が周設されている。

また、前記本体部にはエアー供給路が形成されており、このエアー供給路は、その一端が外部に連通するとともに、他端部は、前記パッカー部の内周側で開口とされ、これにより、エアー供給路内にエアーを供給してパッカー部の内周側にエアーを供給することにより、エアー圧力でパッカー部を外周側へ膨張可能としている。

更に、本体部の外周側における任意の箇所には、嵌合凹部を備えた座金が周設されており、嵌合凹部の最奥部には、圧力媒体供給路の放出口が形成されている。

一方、本体部の外周には、本体部の軸方向へ移動自在にして、押圧部材が周設されており、この押圧部材は、前記パッカー部の外径とほぼ同じ外径の押圧部と、この押圧部よりも小さい外径とした嵌合部とで構成され、押圧部が前記パッカー部と当接する配置で、本体部の外周側に、本体部の軸方向へ向けて移動自在に周設され、この押圧部材における反パッカー部側は、前記嵌合凹部内に嵌合し、圧力媒体供給路にエアー、液体等の圧力媒体を供給して放出口より放出することにより、この圧力媒体の圧力によって押圧部材をパッカー部側へ移動自在としている。

ここで、前記パッカー部を、隣り合う配置で複数個、本体部の外周側に周設するとともに、パッカー部間には、中間座金を、本体部の軸方向へ移動自在に周設するとよく、これにより、より確実にボーリング孔内をシールすることができる。

本発明のパッカーの実施例について図面を参照にして説明すると、図１は、本実施例のパッカーの長手方向に沿った構造を示す断面図であり、図において１が本実施例のパッカーである。

そして、本実施例のパッカー１は、略円柱形状とした中空の本体部を備えている。即ち、図において２が本体部であり、この本体部２には、その軸方向に向けて貫通孔２０１が形成されており、この貫通孔２０１を介して、本体部の先端側へ薬液等を供給可能としている。なお、図においては、左側が先端部側、右側が基端部側である。

また、本体部２は、先端側の外径を大きくし、この外径を大きくした部分を受け部２０２としており、一側面が前記受け部２０２の側壁に当接する配置で、本体部２の外周側にはパッカー部３が周設されている。

ここで、前記パッカー部３について説明すると、本実施例において前記パッカー部３は、ラバー製のリング状としている。そして、このパッカー部３を、本体部２における外周側の一部に周設しており、その周設に際しては、本体部２の軸方向に向いた先端側の端面が前記受け部２０２の反先端側端面に当接する配置としている。なお、本実施例においては、図からも明らかなように、パッカー部３を本体部２に周設した際にパッカー部３の外径と受け部２０２の外径がほぼ同一になるようにしているが、必ずしもこのようにする必要はない。

次に、本体部２にはエアー供給路４が形成されており、このエアー供給路４は、その先端側が前記パッカー部３の内周側で開口とされており、基端側は、本体部２の基端側端面で開口とされて外部と連通している。そしてこの構成により、エアー供給路４を介して前記パッカー部３の内周側にエアーを供給することにより、パッカー部３に外周側への圧力を加え、それによりパッカー部３を外周側へ膨張可能にしている。

次に、本実施例においては、本体部２の外周側には、前記パッカー部３と隣り合う配置で押圧部材５が周設されている。そして、この押圧部材５は、本体部２の軸方向へ向けて移動自在とされており、また、この押圧部材５は、前記パッカー部３と当接するようにして本体部２に周設されている。

ここで、押圧部材５について説明すると、この押圧部材５は、前記パッカー部３の外径とほぼ同じ外径の押圧部５０１と、この押圧部５０１よりも小さい外径とした嵌合部５０２とで構成されており、押圧部５０１が前記パッカー部３と当接する配置とされている。

そして、本体部２の外周側には、前記嵌合部５０２が嵌合可能な嵌合凹部６０１を備えた座金６が周設されており、前記押圧部材５における嵌合部５０２は、嵌合凹部６０１を密封するような形態で嵌合凹部６０１内に挿入されている。なお、図において７はシール用のＯリングである。

次に、前記座金６には、本体部２の軸方向に向けて、貫通孔６０２が形成されており、この貫通孔６０２が圧力媒体供給路とされている。そして、この圧力媒体供給路６０２の一端は前記嵌合凹部６０１内で開口とされており、一方、他端は座金６の基端側端面で開口とされており、これにより、前記嵌合凹部６０１内に、圧縮エアー、液体等の圧力媒体を供給可能としている。

次に、このように構成される本実施例のパッカー１の作用について説明すると、図１の状態において、エアー供給路４を介して本体部２内にエアーを供給するとともに、圧力媒体供給路６０２を介して嵌合凹部６０１内にエアー、液体等の媒体を供給すると、図２に示すように、パッカー部３の内周側に供給されたエアーの圧力によって、パッカー部４が外周側へ膨張していく。

そして、それとともに、嵌合凹部６０１内にエアー等の圧力媒体が供給されることにより、この媒体の圧力によって押圧部材５がパッカー部３側へ移動していき、それによりパッカー部３の膨張を維持することができる。

即ち、前述したように、パッカー部３は、外周側への膨張に伴ってその幅方向の寸法が小さくなっていくために、何らの手当てをしない場合には、パッカー部の周囲に隙間が形成され（図５（ｂ）参照）、この隙間を通って、パッカー部の内周側に供給している圧縮エアーが漏れ出してしまい、これによりパッカー部の膨張を維持することができなくなってしまうが、この点、本実施例のパッカー１では、嵌合凹部６０１内にエアー等の圧力媒体を供給することにより、図２に示すように、この圧力媒体によって押圧部材５がパッカー部３側へ移動するため、パッカー部３の周囲に隙間が形成されることを有効に防止することができる。

このように、本実施例のパッカーでは、押圧部材を、パッカー部３に当接させつつ本体部２の外周側に移動自在に周設するとともに、この押圧部材５の嵌合部５０２が嵌合した嵌合凹部６０１を備え、更に嵌合凹部６０１内に圧力媒体を供給可能としているために、パッカー部３を膨張させつつ、嵌合凹部６０１内に圧力媒体を供給して押圧部材５をパッカー部３側へ移動することで、パッカー部３の周囲に隙間が形成されることを防止することができ、これにより、パッカー部３を大きく膨張させた場合でもその膨張を維持することが可能である。

なお、前述の実施例では、本体部２に貫通孔２０１を形成した場合について説明したが、この貫通孔は必ずしも必要なものではなく、これを備えない構成としてもよい。

次に、本発明のパッカーの他の実施例について説明すると、図３は本実施例のパッカーの長手方向に沿った構造を示す断面図であり、図において１１が本実施例のパッカーである。そして、本実施例のパッカー１１では、２個のパッカー部を備えた点を特徴としている。

即ち、図において３ａ、３ｂがパッカー部であり、本実施例のパッカー１１においては、本体部２の外周側において、隣り合う配置でパッカー部３ａ、３ｂを周設するとともに、この２個のパッカー部３ａ、３ｂの内周側でそれぞれ、エアー供給路４の先端を開口させており、パッカー３ａ、３ｂ間には、中間座金１２を、本体部２の軸方向へ移動自在に周設している。そして、これにより、押圧部材５により押圧された際に、２個のパッカー部３ａ、３ｂが中間座金１２とともに受け部２０２側へ移動することを可能としている。

従って、本実施例のパッカーでは、ボーリング孔等を隣り合う２箇所でシールすることができるため、より効果的にボーリング孔内に閉塞空間を形成することが可能である。

なお、本実施例のパッカー１１では、２個のパッカー部を隣り合う配置で備えるとともにこの２個のパッカー部間に中間座金を配置した点を特徴としており、その他の構造、作用等は前述の実施例１のパッカーと同様であるので、重複した説明は省略するとともに、同一部分には同一符号を付した。

本発明のパッカーでは、本体部に周設した押圧部材によってパッカー部を押圧してパッカー部の周に隙間が形成されることを防止可能としているため、エアー圧力によりパッカーを膨張させ、これにより掘削孔等の内部に閉塞空間を形成する機器の全般に適用可能である。

本発明のパッカーの実施例の構造を示す断面図である。 本発明のパッカーの実施例の作用を説明するための断面図である。 本発明のパッカーの他の実施例の構造を示す断面図である。 従来のパッカーを説明するための図である。 従来のパッカーの問題点を説明するための図である。 圧縮圧力によりパッカー部を膨張させるパッカーを説明するための図である。

符号の説明

１、１１ パッカー
２ 本体部
２０１ 貫通孔
２０２ 受け部
３ パッカー部
３ａ、３ｂ パッカー部
４ エアー供給路
５ 押圧部材
５０１ 押圧部
５０２ 嵌合部
６ 座金
６０１ 嵌合凹部
６０２ 圧力媒体供給路
７ Ｏリング
１２ 中間座金

Claims (2)

1. 先端側の外径を大きくしてこの外径を大きくした部分を受け部（２０２）とした、軸方向に向けて貫通孔（２０１）が形成された略円柱形状の本体部（２）と、
   一側面が前記受け部（２０２）の反先端側端面に当接する配置で、前記本体部（２）の外周側に周設された、外周側へ膨張可能なパッカー部（３）と、
   前記本体部（２）に形成された、一端が外部に連通するとともに他端部は前記パッカー部（３）の内周側で開口とされたエアー供給路（４）と、
   前記パッカー部（３）の外径とほぼ同じ外径の押圧部（５０１）と、この押圧部（５０１）よりも小さい外径とした嵌合部（５０２）とで構成され、押圧部（５０１）が前記パッカー部（３）と当接する配置で、本体部（２）の外周側に、本体部（２）の軸方向へ向けて移動自在に周設された押圧部材（５）と、
   前記押圧部材（５）の嵌合部（５０２）が嵌合可能な嵌合凹部（６０１）を備えて、前記押圧部材（５）における嵌合部（５０２）が嵌合凹部（６０１）を密封するような形態で嵌合凹部（６０１）内に挿入されて、前記本体部（２）の外周側に周設された座金（６）と、
   前記嵌合凹部（６０１）の奥部に放出口が位置する配置で形成された圧力媒体供給路（６０２）と、を備えたことを特徴とするパッカー。
2. 前記パッカー部（３）を、隣り合う配置で複数個、本体部（２）の外周側に周設するとともに、パッカー部（３）間には、中間座金（１２）を、本体部（２）の軸方向へ移動自在に周設したことを特徴とする請求項１に記載のパッカー。

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