JP5425291B1 - ジャッキ - Google Patents

Abstract

【課題】 ジャッキの受圧面積が変化することを抑制する。
【解決手段】 ジャッキ（１）は、注入材の注入に伴って膨張するジャッキ本体（１０）と、所定方向でジャッキ本体を挟む位置に配置され、ジャッキ本体の膨張に伴って互いに離れる方向に変位する一対の支圧板（２１）とを有する。ジャッキ本体は、所定方向で対向する一対の平坦部（１２）と、一対の平坦部と接続され、一対の平坦部の間隔よりも所定方向に膨らんだ曲面部（１１）とを有する。各支圧板が、平坦部および曲面部に接触するとともに、各支圧板の外縁部が、所定方向における曲面部の頂点（１１ａ）と、曲面部および平坦部の接続点（１１ｂ）との間（頂点および接続点を除く）に位置している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、平坦な面を用いて荷重を受けながら、注入材の注入に伴う膨張によって揚力を発生させるジャッキに関する。

特許文献１には、フラットジャッキブロックの構造が記載されている。ここで、特許文献１では、ジャッキ本体の膨出部および樹脂モルタルブロックの間に剥離層を設け、ジャッキ本体に流体を注入してジャッキ本体を膨張させるときに、受圧面積の変化を抑制するようにしている。

特公昭４８−０１９６７１号公報 特開２００１−０９８５１４号公報 特開２００４−２６３４３０号公報 特開２００１−１３１９７５号公報

本発明は、特許文献１とは異なる手段によって、ジャッキにおける受圧面積の変化を抑制する技術を提供するものである。

本発明であるジャッキは、注入材の注入に伴って膨張するジャッキ本体と、所定方向においてジャッキ本体を挟んで対称に配置され、ジャッキ本体の膨張に伴って互いに離れる方向に変位する一対の支圧板と、を有する。ここで、ジャッキ本体および支圧板は、所定方向から見たときに円形に形成されている。また、ジャッキ本体は、所定方向で対向する一対の平坦部と、一対の平坦部と接続され、一対の平坦部の間隔よりも所定方向に膨らんだ曲面部と、を有する。

各支圧板は、平坦部および曲面部に接触している。また、各支圧板の外縁部の全体は、所定方向における曲面部の頂点と、曲面部および平坦部の接続点とを除く、頂点および接続点の間に位置している。

本発明のジャッキによれば、支圧板が、平坦部および曲面部に接触しているため、ジャッキ本体の膨張力（揚力）を支圧板に伝達させやすくすることができる。これに伴い、ジャッキ本体の一部において、意図しない膨張が発生してしまうことを防止できる。

また、支圧板の外縁部を、上述した頂点や接続点ではなく、頂点および接続点の間に位置させることにより、支圧板がジャッキ本体から離れにくくすることができ、構造物からの荷重を受けるジャッキの受圧面積を変化させにくくすることができる。ジャッキの受圧面積が変化しにくくなれば、ジャッキの揚力を一定の割合で変化させることができ、揚力によって構造物を変位させるときに、構造物の位置調整を容易に行うことができる。

各支圧板の外縁部は、曲面部の変曲点に位置させることができる。これにより、支圧板に対するジャッキ本体の膨張力の伝達をより効率良く行わせることができるとともに、受圧面積の変化を、より抑制させることができる。

各支圧板の外面と、曲面部の頂点とを、同一平面内に位置させることができる。また、各支圧板の外面を、曲面部の頂点よりも平坦部の側に位置させることができる。このように、支圧板の外面に位置を設定することにより、支圧板がジャッキ本体よりも所定方向に突出してしまうことを防止でき、ジャッキの大型化を抑制することができる。

フラットジャッキの上面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 ジャッキ本体の断面図である。 図２における領域Ｂの拡大図である。 ジャッキ本体を膨張させたときのジャッキ本体および支圧板の変化を示す図である。 第１の従来技術におけるフラットジャッキの一部を示す拡大図である。 第１の従来技術であるフラットジャッキにおいて、ジャッキ本体を膨張させたときのジャッキ本体および支圧板の変化を示す図である。 フラットジャッキにおける圧力および揚力の関係を示す図である。 第２の従来技術におけるフラットジャッキの一部を示す拡大図である。 本実施例のフラットジャッキを製造する方法を説明する図である。 本実施例のフラットジャッキを製造する他の方法を説明する図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本実施例であるフラットジャッキの上面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１および図２は、フラットジャッキ１に後述する注入材を注入する前の状態を示している。図１に示すように、フラットジャッキ１を上方又は下方から見たとき、フラットジャッキ１は、略円形に形成されている。

フラットジャッキ１は、ジャッキ本体１０および一対の支圧板２１を有する。ジャッキ本体１０は、図３に示すように、ジャッキ本体１０（フラットジャッキ１）の外周に沿ってリング状に形成された曲面部１１を有する。また、ジャッキ本体１０は、曲面部１１の内側において、一対の平坦部１２を有する。

図３は、図２に示す構造のうち、ジャッキ本体１０だけを示す図である。曲面部１１は、一対の平坦部１２と接続されている。ジャッキ本体１０に注入材を注入しない状態において、曲面部１１は、一対の平坦部１２に対して、図３の上下方向に膨らんでいる。言い換えれば、図３の上下方向における曲面部１１の間隔は、図３の上下方向における一対の平坦部１２の間隔よりも広がっている。

図３に示す曲面部１１の断面形状は、円形に沿った形状に形成されている。曲面部１１および平坦部１２によって、注入材を収容するスペース（密閉空間）が形成される。図１に示すように、ジャッキ本体１０の曲面部１１には、注入管３１および排出管３２がそれぞれ接続されている。

注入管３１は、ジャッキ本体１０の内部に注入材を注入するために用いられる。注入管３１の径は、図３の上下方向における曲面部１１の間隔（言い換えれば、ジャッキ本体１０の最大厚さ）よりも小さい。注入材は、硬化性を有する流体（硬化性流体という）であってもよいし、硬化性を有しない流体（非硬化性流体という）であってもよい。硬化性流体としては、例えば、セメントミルクや合成樹脂モルタルを用いることができる。また、非硬化性流体としては、例えば、油や水を用いることができる。

ジャッキ本体１０に注入材を注入するときには、注入材を加圧しながら注入することができる。具体的には、加圧ポンプを注入管３１に接続すれば、加圧ポンプで発生した圧力を用いて、注入材をジャッキ本体１０に注入することができる。加圧ポンプとしては、例えば、水圧を用いたポンプや、油圧を用いたポンプがある。

上述したように、注入管３１の径が曲面部１１の間隔よりも小さい構成では、注入材を加圧することにより、注入管３１の内部において注入材を移動させやすくすることができる。また、注入管３１が長くなったときには、注入材を加圧することにより、注入管３１を介してジャッキ本体１０の内部に注入材を注入しやすくすることができる。

排出管３２は、ジャッキ本体１０から注入材や気体を排出するために用いられる。排出管３２の径は、図３の上下方向における曲面部１１の間隔（言い換えれば、ジャッキ本体１０の最大厚さ）よりも小さい。

ジャッキ本体１０の内部に注入材を注入する前には、ジャッキ本体１０の内部に気体（空気など）が存在しているため、この気体をジャッキ本体１０の内部から排出させる必要がある。そこで、排出管３２を用いれば、ジャッキ本体１０の内部に注入材を注入することに伴って、ジャッキ本体１０の内部に存在する気体を排出管３２から排出させることができる。

また、ジャッキ本体１０の内部は、注入材で満たさなければならない。このため、排出管３２から注入材が排出されることを確認することにより、ジャッキ本体１０の内部が注入材で満たされていることを確認することができる。

ジャッキ本体１０は、金属などで形成することができる。ここで、ジャッキ本体１０の内部に注入材を注入すると、ジャッキ本体１０を膨張させることができる。曲面部１１や平坦部１２の板厚は、ジャッキ本体１０の膨張を許容することができる厚さに設定されている。

ジャッキ本体１０を膨張させるときには、例えば、排出管３２に設けられたストップバルブ（図示せず）を用いて、排出管３２の排出経路を塞げばよい。これにより、注入材が排出管３２から排出されず、ジャッキ本体１０の内部に注入材を注入し続けることができる。

ジャッキ本体１０の内部に注入材を注入し続ければ、ジャッキ本体１０を膨張させることができる。ジャッキ本体１０が膨張するとき、一対の平坦部１２は、互いに離れる方向に変位する。具体的には、図３の上下方向において、一対の平坦部１２が離れる。

本実施例では、曲面部１１に対して、注入管３１および排出管３２を図１に示す位置に接続しているが、これに限るものではない。曲面部１１に対する注入管３１の接続位置や、曲面部１１に対する排出管３２の接続位置は、適宜設定することができる。すなわち、注入管３１は、ジャッキ本体１０の内部に注入材を注入することができればよい。また、排出管３２は、ジャッキ本体１０の外部に気体や注入材を排出することができればよい。

フラットジャッキ１は、図２の上下方向において、ジャッキ本体１０を挟む位置に、一対の支圧板２１を有する。支圧板２１は、ジャッキ本体１０における曲面部１１および平坦部１２に接触している。また、支圧板２１は、例えば、モルタルで形成することができる。モルタルとしては、例えば、セメントモルタルを用いたり、合成樹脂を含んだ樹脂モルタルを用いたりすることができる。

各支圧板２１の内部には、金属製メッシュ２２が配置されている。金属製メッシュ２２は、ジャッキ本体１０の平坦部１２に沿った二次元平面内に配置されており、支圧板２１を補強するために用いられる。なお、支圧板２１を補強することができれば、いかなる構成であってもよく、金属製メッシュ２２を用いなくてもよい。例えば、支圧板２１の内部に、ガラスファイバを埋設することもできる。なお、金属製メッシュ２２などを省略して、支圧板２１を補強しなくてもよい。

支圧板２１の外縁部２１ａは、図２に示すように、曲面部１１の傾斜面上に位置している。ここで、支圧板２１の外縁部２１ａの位置について、図４を用いて具体的に説明する。図４は、図２に示す領域Ｂの拡大図である。

ジャッキ本体１０において、曲面部１１は、位置Ｐ１から位置Ｐ２に向かって徐々に広がっている。言い換えれば、図４又は図３の上下方向における曲面部１１の間隔（言い換えれば、ジャッキ本体１０の厚さ）は、位置Ｐ１から位置Ｐ２に向かって広がっている。
曲面部１１の間隔は、位置Ｐ１において最も狭くなっており、位置Ｐ１から位置Ｐ２に向かって連続的に広くなっている。

位置Ｐ１は、曲面部１１および平坦部１２の境界（接続点１０ａ）に相当する。位置Ｐ２は、曲面部１１の頂点１１ａに相当する。頂点１１ａは、図４の上下方向において、曲面部１１が最も突出している部分である。

ここで、位置Ｐ１と隣り合う曲面部１１の領域Ｒ１は、凹面を形成している。ここでいう凹面とは、ジャッキ本体１０の内部に向かって凸となる面である。位置Ｐ２を含む曲面部１１の領域Ｒ２は、凸面を形成している。ここでいう凸面とは、ジャッキ本体１０の外部に向かって凸となる面である。

位置Ｐ３は、曲面部１１の変曲点に相当する。すなわち、位置Ｐ３は、領域Ｒ１，Ｒ２の境界に相当する。支圧板２１の外縁部２１ａは、位置Ｐ３に位置している。

ジャッキ本体１０の内部に注入材を注入すると、ジャッキ本体１０が図５に示すように、膨張する。図５において、点線は、注入材を注入する前のジャッキ本体１０および支圧板２１の位置を示している。また、図５に示す実線は、注入材を注入した後におけるジャッキ本体１０および支圧板２１の位置を示している。

ジャッキ本体１０が膨張するとき、一対の平坦部１２が互いに離れる方向（図５の上下方向）に変位する。一対の平坦部１２が互いに離れることに伴い、一対の支圧板２１も、互いに離れる方向（図５の上下方向）に変位する。

本実施例によれば、ジャッキ本体１０が膨張するとき、支圧板２１およびジャッキ本体１０の接触面積を変化しにくくすることができる。ここで、従来のフラットジャッキの構造を図６に示す。図６に示す構造は、特許文献１に記載された構造（ただし、剥離層を除く）や、特許文献４に記載された構造に相当する。

図６に示すように、従来のフラットジャッキでは、支圧板２１の外縁部２１ａが位置Ｐ２まで形成されている。このような構成において、注入材の注入によってジャッキ本体１０を膨張させると、図７に示すように、ジャッキ本体１０が膨張し始めた段階から、支圧板２１の外縁部２１ａがジャッキ本体１０（特に、曲面部１１）から離れてしまう。

図７に示す点線は、注入材を注入する前におけるジャッキ本体１０および支圧板２１の位置を示している。また、図７に示す実線は、注入材を注入した後におけるジャッキ本体１０および支圧板２１の位置を示している。図７に示すように、ジャッキ本体１０が膨張するほど、支圧板２１およびジャッキ本体１０の接触面積が減少してしまう。

ここで、ジャッキ本体１０から離れた支圧板２１の一部は、ジャッキ本体１０からの膨張力を直接受けていないことになる。ジャッキ本体１０の膨張に伴う揚力は、図７の上方に働くため、ジャッキ本体１０から離れた支圧板２１の一部（外縁部２１ａを含む部分）には、ジャッキ本体１０の膨張力が伝達されなくなる。

すなわち、支圧板２１およびジャッキ本体１０の接触面積が減少することに応じて、フラットジャッキ１の受圧面積が低下してしまう。図６に示す状態において、領域Ｃ１は、フラットジャッキ１が構造物と接触し、構造物からの荷重を受ける受圧面積となる。ここで、領域Ｃ１は、支圧板２１における全面の領域となる。

一方、図７に示す状態では、領域Ｃ２がフラットジャッキ１の受圧面積となる。領域Ｃ２は、支圧板２１における一部の領域となり、支圧板２１およびジャッキ本体１０の接触面積が変化することに応じて、領域Ｃ２が変化する。このように、フラットジャッキ１の受圧面積が変化してしまうと、フラットジャッキ１によって発生する揚力も変化してしまう。

本実施例では、図４および図５を用いて説明したように、支圧板２１の外縁部２１ａ（位置Ｐ３）が位置Ｐ２よりも位置Ｐ１の側に位置しているため、ジャッキ本体１０が膨張しても、支圧板２１がジャッキ本体１０から離れにくくなる。このように、支圧板２１およびジャッキ本体１０を離れにくくすることにより、フラットジャッキ１の受圧面積が変化（減少）してしまうことを抑制できる。

これにより、ジャッキ本体１０を膨張させてフラットジャッキ１の揚力を発生させるときに、この揚力を一定の割合で増加させることができる。図８には、フラットジャッキ１の圧力と、フラットジャッキ１に発生する揚力との関係を示す。図８の横軸は、フラットジャッキ１の圧力を示し、図８の縦軸は、フラットジャッキ１の揚力を示す。

図８に示す点線は、図６に示す従来のフラットジャッキ１を用いたときの、圧力および揚力の関係を示す。また、図８に示す実線は、本実施例のフラットジャッキ１を用いたときの、圧力および揚力の関係を示す。

フラットジャッキ１の圧力が所定値Ｐｒよりも高くなると、従来および本実施例のフラットジャッキ１では、圧力および揚力の関係が線形性を有する。言い換えれば、フラットジャッキ１の圧力が所定値Ｐｒよりも高い場合には、フラットジャッキ１の圧力が上昇することに応じて、フラットジャッキ１の揚力も上昇する。そして、揚力は、一定の割合で増加することになる。

フラットジャッキ１の圧力が所定値Ｐｒよりも低いと、従来のフラットジャッキ１では、圧力および揚力の関係が非線形性を有する。上述したように、従来のフラットジャッキ１では、ジャッキ本体１０の膨張に応じて、ジャッキ本体１０および支圧板２１の接触面積が変化してしまうため、フラットジャッキ１における圧力および揚力の関係が線形性からずれてしまう。したがって、フラットジャッキ１の揚力を一定の割合で増加させることができなくなってしまう。

本実施例によれば、上述したように、ジャッキ本体１０および支圧板２１の接触面積が変化することを抑制できるため、フラットジャッキ１における圧力および揚力の関係に線形性を持たせることができる。すなわち、フラットジャッキ１の揚力を一定の割合で増加させることができる。

揚力の変化率を一定とすることにより、フラットジャッキ１の揚程量を容易に調節することができる。揚程量とは、揚力を発生させる方向において、フラットジャッキ１が膨張する量（いわゆるストローク）である。

一方、フラットジャッキ１の受圧面積が変化することを抑制するために、位置Ｐ１に支圧板２１の外縁部２１ａを位置させたり、位置Ｐ１に対して、位置Ｐ２とは反対側の位置に外縁部２１ａを位置させたりすることが考えられる。言い換えれば、図９に示すように、ジャッキ本体１０の平坦部１２だけに、支圧板２１を接触させることが考えられる。ここで、図９に示す構造は、特許文献２（図８参照）や特許文献３（図６参照）に開示された構造に相当する。

図９に示す構造では、支圧板２１がジャッキ本体１０の曲面部１１と接触していないため、ジャッキ本体１０の膨張によって、支圧板２１およびジャッキ本体１０の接触面積が減少してしまうことを抑制できると考えられる。

しかし、図９に示すように、位置Ｐ１などに支圧板２１の外縁部２１ａを位置させると、ジャッキ本体１０の一部において、意図しない膨張を発生させてしまうことがある。具体的には、図９に示すように、ジャッキ本体１０のうち、外縁部２１ａの外側に位置する部分（隅角部分）Ｄが膨張しやすくなってしまい、ジャッキ本体１０の膨張力（揚力）を支圧板２１に伝達しにくくなってしまう。

また、ジャッキ本体１０を膨張させた後に、収縮させるときには、図９に示す隅角部分Ｄにおいて、繰り返し応力が発生し、疲労破壊を発生させてしまうことがある。さらに、図９に示す構造では、図９の左右方向において、支圧板２１がずれやすくなってしまい、支圧板２１の中心を、フラットジャッキ１の中心に合わせにくくなってしまう。ここで、支圧板２１の中心や、フラットジャッキ１の中心とは、図１に示す平面内における中心である。

本実施例では、図４に示すように、支圧板２１の外縁部２１ａが位置Ｐ３に位置しているため、曲面部１１および支圧板２１の接触領域において、曲面部１１の膨張力を支圧板２１に伝達することができる。具体的には、位置Ｐ１，Ｐ３の間に位置する曲面部１１の領域（凹面）における膨張力を支圧板２１に伝達することができる。

これにより、図９に示すように、ジャッキ本体１０の隅角部分Ｄだけが膨張しやすくなってしまうことを抑制できる。したがって、ジャッキ本体１０の膨張力（揚力）を支圧板２１に効率良く伝達させることができる。また、本実施例では、図９に示す隅角部分Ｄを、支圧板２１によって押さえ付けることができるため、隅角部分Ｄの変形を拘束することができる。隅角部分Ｄの変形拘束を行うことにより、隅角部分Ｄに繰り返し応力が作用することを抑制できる。

また、本実施例によれば、支圧板２１の外面２１ｂ（図４参照）を、曲面部１１の頂点１１ａと同一平面内に設けたり、頂点１１ａよりも低い位置に設けたりすることができる。ここでいう外面２１ｂとは、支圧板２１が構造物と接触する面である。外面２１ｂを頂点１１ａよりも低い位置に設けることとは、頂点１１ａを含む平面に対して、外面２１ｂをジャッキ本体１０の平坦部１２の側に位置させることである。

上述したように、支圧板２１における外面２１ｂの位置を設定することにより、支圧板２１が、ジャッキ本体１０（特に、曲面部１１）よりも図４の上下方向に突出してしまうことを防止できる。これにより、フラットジャッキ１の高さ（図２の上下方向における最大長さ）は、ジャッキ本体１０（特に、曲面部１１）の高さに依存することになり、フラットジャッキ１の大型化を抑制することができる。

図６に示す従来のフラットジャッキ１では、支圧板２１の外縁部２１ａが位置Ｐ２に位置しているが、外縁部２１ａの強度を確保するためには、外縁部２１ａにも所定の厚さＨを持たせる必要がある。この場合には、厚さＨの分だけ、支圧板２１は、ジャッキ本体１０（特に、曲面部１１）よりも突出してしまい、フラットジャッキ１が大型化してしまう。

本実施例では、上述したように、曲面部１１の頂点１１ａと同一平面内又は、頂点１１ａよりも低い位置に支圧板２１の外面２１ｂを位置させることができるため、フラットジャッキ１の大型化を抑制することができる。

本実施例のフラットジャッキ１を製造する場合には、例えば、図１０に示すように、位置Ｐ３において、型枠４０を設置する。型枠４０は、曲面部１１に沿った形状（リング形状）に形成されている。型枠４０を設置した後、型枠４０の内側に、支圧板２１を形成する材料を充填することにより、ジャッキ本体１０の表面に支圧板２１を形成することができる。ここで、支圧板２１を形成する材料を充填するときに、金属製メッシュ２２を配置しておけば、支圧板２１の内部に金属製メッシュ２２を配置することができる。

支圧板２１の形成材料の充填量を予め決めておけば、支圧板２１の外面２１ｂを、曲面部１１の頂点１１ａと同一平面内又は、頂点１１ａよりも低い位置とすることができる。支圧板２１は、ジャッキ本体１０を挟む位置に配置されるため、一方の支圧板２１を形成した後に、他方の支圧板２１を形成することができる。

一方、本実施例のフラットジャッキ１を製造する他の方法について、図１１を用いて説明する。まず、図１１に示すように、曲面部１１の頂点１１ａまで、支圧板２１の形成材料を充填しておく。そして、位置Ｐ３および位置Ｐ２の間に位置する支圧板２１の形成材料を取り除くことにより、本実施例のフラットジャッキ１を製造することもできる。ここで、支圧板２１の形成材料が硬化する前に、型枠などを用いて、位置Ｐ３，Ｐ２の間に位置する支圧板２１の形成材料を取り除くことができる。

本実施例では、曲面部１１の変曲点に相当する位置Ｐ３に、支圧板２１の外縁部２１ａを位置させているが、これに限るものではない。具体的には、位置Ｐ１から位置Ｐ２の間に、支圧板２１の外縁部２１ａが位置していればよい。ただし、外縁部２１ａは、位置Ｐ１又は位置Ｐ２には位置させない。

支圧板２１の外縁部２１ａが位置Ｐ２よりも位置Ｐ１の側に位置していれば、上述したように、ジャッキ本体１０の膨張に伴って、支圧板２１およびジャッキ本体１０の接触面積が減少することを抑制できる。

また、支圧板２１の外縁部２１ａが位置Ｐ１よりも位置Ｐ２の側に位置していれば、ジャッキ本体１０（特に、曲面部１２）での膨張力を、支圧板２１に伝達しやすくなり、フラットジャッキ１において、効率良く揚力を発生させることができる。

１：フラットジャッキ、１０：ジャッキ本体、１１：曲面部、１１ａ：頂点、
１２：平坦部、２１：支圧板、２１ａ：外縁部、２２：金属製メッシュ、

Claims (4)

1. 注入材の注入に伴って膨張するジャッキ本体と、
   所定方向において前記ジャッキ本体を挟んで対称に配置され、前記ジャッキ本体の膨張に伴って互いに離れる方向に変位する一対の支圧板と、を有し、
   前記ジャッキ本体および前記支圧板は、前記所定方向から見たときに円形に形成されており、
   前記ジャッキ本体は、
   前記所定方向で対向する一対の平坦部と、
   前記一対の平坦部と接続され、前記一対の平坦部の間隔よりも前記所定方向に膨らんだ曲面部と、を有しており、
   前記各支圧板が、前記平坦部および前記曲面部に接触するとともに、前記各支圧板の外縁部の全体が、前記所定方向における前記曲面部の頂点と、前記曲面部および前記平坦部の接続点とを除く、前記頂点および前記接続点の間に位置していることを特徴とするジャッキ。
2. 前記各支圧板の前記外縁部は、前記曲面部の変曲点に位置していることを特徴とする請求項１に記載のジャッキ。
3. 前記各支圧板の外面および前記頂点は、同一平面内に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載のジャッキ。
4. 前記各支圧板の外面は、前記頂点よりも前記平坦部の側に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載のジャッキ。

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