JP7270966B2 - 注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物に生じた浮きやひび割れ等の対象物に対し、セメントスラリーを注入するための注入装置に関する。

従来、この種の注入装置として、エポキシ樹脂をコンクリートクラック等に注入する補強用注入材・充填材の混合注出装置が知られている（特許文献１参照）。
この混合注出装置は、フレームにそれぞれ支持した主剤タンクおよび硬化剤タンクと、主剤タンクにサクション側ホースを介して接続された主剤側のピストンポンプと、硬化剤にサクション側ホースを介して接続された硬化剤側のピストンポンプと、両ピストンポンプを同時に作動させる操作レバーと、一対の送出ホースを介して両ピストンポンプのデリベリー側に接続された混合部付きのノズルと、を備えている。両ピストンポンプは、それぞれ下端部をフレームに傾斜自在に取り付けられ、上端部でロッド連結ポイントを介して操作レバーに連結されている。また、操作レバーの先端部は、連結ピンを介してフレームにヒンジ連結されている。
連結ピンを中心に操作レバーを上下作動させ、各ピストンポンプのシリンダーに対しピストンを往復動させると、それぞれの送出ホースを介して主剤および硬化剤が混合部に供給され、ここで混合されてノズルから吐出される。

一方、特許文献１の「従来の技術」の欄には、エポキシ樹脂と硬化剤の混合物を注入する装置として、グリースポンプが用いられることが記載されている。そして、この種のグリースポンプの具体的な例として、レバー式グリースガンが知られている（特許文献２参照）。特許文献２の「従来の技術」の欄には、図４と共に典型的なレバー式グリースガンが記載されている。
このレバー式グリースガンは、注入物のチューブを収容する外筒と、外筒に取り付けられ、シリンダー室およびプランジャーを有するキャップと、キャップに取り付けられた注油口金と、キャップに揺動可能に取り付けられたリンクと、プランジャーおよびリンクにそれぞれ揺動可能に取り付けられたレバーと、を備えている。そして、キャップのシリンダー室とチューブ接続口とが連通し、且つシリンダー室と注油口金接続口とが連通している。また、注油口金接続口側の流路には、逆止弁が介設されている。
レバーを操作してプランジャーを引くと、チューブ内の注入物がシリンダー室に吸引され、続いてプランジャーを押すと、シリンダー室の注入物がチューブ接続口を介して注油口金から吐出される。

特開平１０－２８９１３号公報 実用新案登録第３０４６９４５号公報

このような、従来の混合注出装置やレバー式グリースガンでは、プランジャー（ピストン）がシリンダー内を往復動することで、注入物のポンプ作用が為される。一方、プランジャーの往復動は、レバー（操作レバー）の回動操作により行われる。このため、レバーを含むリンク機構により、レバー操作による回動運動がプランジャーの往復直線運動に変換される。このリンク機構において、特許文献１ではピストンポンプ（シリンダー）がフレームに対し傾動し、特許文献２ではレバーに連結されたリンクがキャップに対し揺動する。このため、往復直線運動するプランジャーは、シリンダー内において、往復動に同期するように微小に揺動することになる。
この微小な揺動は、注入物がエポキシ樹脂の場合には、エポキシ樹脂が潤滑剤として機能するため、問題とはならないが、注入物がセメントスラリーの場合には、シリンダーの往復動（摺動）が円滑に行われなくなる問題がある。
セメントスラリーは、主成分となる微粒子のセメントに水を混合したものであり、親水性があり、また硬化後は、熱膨張係数、強度、弾性係数等においてコンクリートと同等であり、しかも火災に強いため、エポキシ樹脂に対し優位性を有している。
注入物がセメントスラリーの場合には、微小な揺動に合わせてプランジャーとシリンダーとの間（特に、狭くなる先端部と基端部）にセメントスラリーの微粒子（セメントの微粒子）が噛み込む形となり、シリンダーの往復動（摺動）が円滑に行われなくなる問題があった。
この点、例えばプランジャーにＯリング等のシールリングを設ける構造において、シールリングとシリンダーとの間に上記微粒子の噛み込みが阻止できても、シールリング以外の部分とシリンダーとの間に微粒子が噛み込むと、シリンダーの往復動（摺動）の円滑さは損なわれることとなる。

本発明は、注入物がセメントスラリーであっても、ポンピングの円滑さが損なわれることのない注入装置を提供することを課題としている。

本発明の注入装置は、主成分となるセメントの微粒子と水とを混合して成るセメントスラリーを対象物に注入するための注入装置であって、シリンダー部に対し往復動するプランジャー部により、シリンダー部の周面に形成された吸込口から吸い込んだセメントスラリーを、シリンダー部の先端部に形成された吐出口から吐出する往復ポンプ部を備え、プランジャー部は、シリンダー部に対し非摺接状態で往復動するプランジャー本体と、プランジャー本体に形成した環状溝部に装着され、シリンダー部に対し摺接状態で往復動する環状シール部と、を有し、環状溝部は、軸方向に離間してプランジャー本体に形成された、先端側の第１環状溝と基端側の第２環状溝とを有し、環状シール部は、第１環状溝に装着され吸込口を含む領域において往復動する第１環状シールと、第２環状溝に装着され吸込口よりも基端側の領域で往復動する第２環状シールと、を有し、シリンダー部とプランジャー本体との間隙は、往復動に際し環状シール部が環状溝部から離脱しない範囲で、セメントの微粒子の最大粒子径０．０４ｍｍよりも大きいことを特徴とする。

この構成によれば、シリンダー部に対し往復動するプランジャー部は、シリンダー部に対し、プランジャー本体が非摺接状態となる一方、プランジャー本体に装着した環状シール部が摺接状態となる。そして、環状シール部が復動することで、吸込口からシリンダー部内にセメントスラリーが吸い込まれ（流入）、往動することで、シリンダー部内のセメントスラリーが吐出口から吐出される（流出）。この場合、非摺接状態となるシリンダー部とプランジャー本体との間隙が、往復動に際し環状シール部が環状溝部から離脱しない範囲で、セメントの微粒子の最大粒子径よりも大きいため、シリンダー部とプランジャー本体との間隙にセメントスラリーが侵入しても、この間隙にセメントの微粒子が噛み込む状態とはならない。したがって、プランジャー部を往復動させるポンピングにおいて、その円滑さが損なわれることがない。
また、先端側の第１環状シールにより、ポンプとしての機能が発揮される。また、基端側の第２環状シールより、非摺接状態となるプランジャー部とシリンダー部との基端側の間隙に対し、セメントスラリーの侵入が抑制される。これにより、ポンプ機能が損なわれることがなく、且つポンピングの円滑さが損なわれることがない。

この場合、第１環状シールおよび第２環状シールの各々は、断面方形に形成され、且つ硬度ショアＡ４５度～９０度のゴム材で構成されていることが好ましい。

この構成によれば、第１環状シールおよび第２環状シールが、適度な弾力性と硬度を有し、且つシリンダー部の内周面に付着したセメントスラリー（微粒子）を掻き出す形態とすることができるため、往復動する第１・第２各環状シールとシリンダー部の内周面との間において、セメントスラリー（微粒子）の噛み込みが抑制される。したがって、プランジャー部を往復動させるポンピングにおいて、摺動抵抗が低減され、この点でもポンピングの円滑さが損なわれることがない。

また、第１環状溝および第２環状溝の各々は、第１・第２各環状シールを支持する装着軸部と、軸方向において第１・第２各環状シールを挟持すると共に、摺動に伴う第１・第２各環状シールの径方向外周部における軸方向の変形を許容する一対の装着挟持部と、を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の注入装置。

この構成によれば、第１・第２各環状溝に装着した（保持した）第１・第２各環状シール材の径方向外周部を、摺動抵抗に応じて適宜変形させることができる。これにより、第１・第２各環状シールの摺動抵抗を低減することができると共に、第１・第２各環状シールの第１・第２各環状溝からの脱落を防止することができる。

一方、シリンダー部は、プランジャー本体に対応するシリンダー本体と、シリンダー本体の基端から軸方向に延長された直動ガイド部と、を有し、プランジャー部は、プランジャー本体の基端から軸方向に延長され、直動ガイド部に摺接する直動被ガイド部を、更に有していることが好ましい。

この構成によれば、シリンダー部に対するプランジャー部の往復動に際し、プランジャー部の直動被ガイド部がシリンダー部の直動ガイド部によりガイドされるため、シリンダー本体に対するプランジャー本体の直進性が精度良く維持される。これにより、ポンピンクにおいて、シリンダー本体内におけるプランジャー本体の微小な揺動（ブレ）が抑制される。したがって、この点でも、ポンピングの円滑さが損なわれることがない。

この場合、シリンダー本体の直動ガイド部側の基端部には、シリンダー本体の内部と外部とを連通する連通孔が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、基端側の第２環状シールからセメントスラリーが漏れても、これを連通孔からシリンダー本体の外部に排出することができ、直動ガイド部と直動被ガイド部との間隙にセメントスラリーが侵入するのを抑制することができる。
また、プランジャー本体と共に基端側の第２環状シールが往動すると、連通孔を介してシリンダー本体にエアーが流入し、復動すると、連通孔を介してシリンダー本体からエアーが流出する。すなわち、連通孔が通気口として機能する。このため、第２環状シールを設けることによるプランジャー本体の無駄な往復動負荷を軽減することができる。

実施形態に係る注入装置の側面視外観図である。 注入装置の要部の構造図である。 注入装置の要部の平面図である。 往復ポンプ部におけるシリンダー部の分解図（ａ）、およびプランジャー部の分解図（ｂ）である。 各環状シール廻りの拡大図であって、非往復動時の図（ａ）、往動時の図（ｂ）および復動時の図（ｃ）である。 第１・第２環状シール廻りの拡大図である。 変形例に係る環状シール廻り拡大図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る注入装置について説明する。この注入装置は、コンクリート構造物の「浮き」や「ひび割れ」等の対象物に、セメントスラリーを注入するためのものである。実際の施工では、この注入装置に、対象物（施工方法）別の注入ノズルを接続して用いられる。なお、セメントスラリーは、微粒子（超微粒子）のセメントと水とを混合したものであり、厳密には「ポリマーセメントスラリー」と称呼される。そして、「浮き」用のセメントスラリーは、液だれを考慮して粘性の高いものが用いられ、「ひび割れ」用のセメントスラリーは、浸透性を考慮して粘性の低いものが用いられる。

［実施形態］
図１は、実施形態に係る注入装置の側面視外観図であり、図２および図３は、それぞれ注入装置における要部の構造図および平面図である。これらの図に示すように、この注入装置１０は、手動式のものであり、セメントスラリーＳを加圧状態で貯留するスラリー貯留部１１と、スラリー貯留部１１が着脱自在に装着される往復ポンプ部１２と、往復ポンプ部１２を作動させるための操作レバー１４を有するポンピング機構部１３と、を備えている。

また、往復ポンプ部１２は、吸込口２２および吐出口２３を含むシリンダー部２１と、シリンダー部２１に対し往復動するプランジャー部２４と、吐出口２３に組み込んだ逆止弁２５と、を有している（図２参照）。操作レバー１４は、先端側でシリンダー部２１に回動自在に支持されると共に、プランジャー部２４に連結されており、操作レバー１４を手動で押し引き（ポンピング）することで、プランジャー部２４を往復動させ、ポンプ作用を奏する。

具体的には、プランジャー部２４が復動すると、吸込口２２を介してセメントスラリーＳがスラリー貯留部１１からシリンダー部２１に流入する（吸込）。続いて、プランジャー部２４が往動すると、吸込口２２が閉じ、その後シリンダー部２１のセメントスラリーＳが吐出口２３から流出する（吐出）。これを繰り返すことで、スラリー貯留部１１のセメントスラリーＳが、往復ポンプ部１２から吐出される。

なお、本実施形態は、スラリー貯留部１１においてセメントスラリーＳを直接貯留するタイプのものとしたが、セメントスラリーＳを貯留したチューブ（カートリッジ）を注入装置１０に装着するタイプのものであってもよい。また、ポンピング機構部１３は、モーター駆動やエアー駆動等の自動の者であってもよい。

シリンダー部２１の吐出口２３には、逆止弁２５を介して、対象物に応じた専用の注入ノズルＮが着脱可能に接続されるようになっている（図１参照）。ポンピングを繰り返すことにより、セメントスラリーＳが、往復ポンプ部１２を介して注入ノズルＮから吐出され、対象物に注入される。この場合の対象物は、コンクリート構造物の外壁等であり、注入装置１０は、例えばコンクリート打放し仕上げ、モルタル塗り仕上げ、タイル張り仕上げ等における、ひび割れ改修工法、欠損部改修工法、浮き改修工法（ピンニング工法、充填工法）等に、共通して用いられる。また、あと施工アンカー等において、下穴に、エポキシ樹脂（接着剤）に代えてセメントスラリーＳを注入する場合にも用いられる。

スラリー貯留部１１は、前側の太径筒部３２と後側の細径筒部３３とで一体に形成された筒体３１と、筒体３１内に組み込まれ、セメントスラリーＳを加圧する加圧機構部３４と、を有している。セメントスラリーＳは、太径筒部３２に貯留され、加圧機構部３４は、太径筒部３２の後端部から細径筒部３３に亘って内蔵されている。加圧機構部３４は、細径筒部３３から突出したハンドル３６と、ハンドル３６から延びるロッド３７と、ロッド３７の先端に取り付けたわん型パッキン３８と、わん型パッキン３８を前方に付勢する圧縮バネ３９と、を有している。

太径筒部３２の前端は開放されており、これに形成したリング状雄ネジ４１により、往復ポンプ部１２にネジ接合されている。詳細は後述するが、往復ポンプ部１２のシリンダー部２１には、太径筒部３２の軸心に位置して吸込口２２が形成されており、この吸込口２２を介して太径筒部３２（の内部）とシリンダー部２１（の内部）とが連通している（いずれも図２参照）。また、圧縮バネ３９は、太径筒部３２の内部において、わん型パッキン３８と太径筒部３２の内部後端との間に配設されている。圧縮バネ３９に抗してハンドル３６を後方に引くと、わん型パッキン３８が後退し、続いてハンドル３６を離すと、圧縮バネ３９によりわん型パッキン３８が前進する。

細径筒部３３には、軸方向に延びるストレート開口４３と、ストレート開口４３の後端に直角に連なるクランク開口４４とが形成されており、このストレート開口４３およびクランク開口４４から、ハンドル３６が操作可能に突出している（図１参照）。ストレート開口４３に臨むハンドル３６を、圧縮バネ３９に抗して後方に引き回動させてクランク開口４４に掛止めすることにより、わん型パッキン３８が最後端位置に移動する。この状態でスラリー貯留部１１を往復ポンプ部１２から外すことで、太径筒部３２へのセメントスラリーＳの充填が可能となる。

セメントスラリーＳを充填したら、スラリー貯留部１１を往復ポンプ部１２に装着する。続いて、ハンドル３６をクランク開口４４からストレート開口４３に移動させ、圧縮バネ３９によりわん型パッキン３８を介して、貯留されているセメントスラリーＳに圧力を加えた状態とする。ポンピングにより、スラリー貯留部１１のセメントスラリーＳが消費されてゆくと、その消費量分、圧縮バネ３９によりわん型パッキン３８が徐々に前進する。

［往復ポンプ部］
図２、図３および図４に示すように、往復ポンプ部１２は、吸込口２２を介してスラリー貯留部１１と連通するシリンダー部２１と、シリンダー部２１に対し往復動するプランジャー部２４と、シリンダー部２１の吐出口２３に組み込んだ逆止弁２５と、シリンダー部２１の背面側（スラリー貯留部１１側）に設けた筒体接合部２６と、を備えている。筒体接合部２６は、スラリー貯留部１１（太径筒部３２）の蓋体を兼ねるものであり、円形の蓋板部４６と、蓋板部４６の縁端から突出するリング状の接合部４７と、で一体に形成されている。

蓋板部４６に中心部には、シリンダー部２１の吸込口２２に連なる円孔４８が形成されている。また、接合部４７には、上記の太径筒部３２のリング状雄ネジ４１に螺合するリング状雌ネジ４９が形成されている。これにより、スラリー貯留部１１は、往復ポンプ部１２に相互に着脱自在に装着される。往復ポンプ部１２にスラリー貯留部１１を装着すると、円孔４８および吸込口２２を介して、シリンダー部２１とスラリー貯留部１１とが連通する。

シリンダー部２１は、シリンダーとして機能する内側が断面円形に形成され、外側が断面略方形に形成されている。筒体接合部２６に対しシリンダー部２１は、筒体接合部２６の径方向に延在し、溶着等により筒体接合部２６に一体的に固着されている。また、シリンダー部２１は、吸込口２２が形成されたシリンダー本体５１と、シリンダー本体５１から操作レバー１４側に延びる直動ガイド部５２と、を有している。シリンダー本体５１は、筒体接合部２６に対応する位置に配設される一方、直動ガイド部５２は、操作レバー１４を越えて延在している。なお、言うまでもないが、シリンダー本体５１と直動ガイド部５２とは、同軸上に配設されている。

シリンダー本体５１と直動ガイド部５２とは、一体に形成されており、シリンダー本体５１は、後述するプランジャー部２４のプランジャー本体７１に対応し、直動ガイド部５２は、後述するプランジャー部２４の直動被ガイド部７２に対応している。すなわち、シリンダー本体５１は、往復動するプランジャー本体７１と協働して実質上のポンプとして機能する一方、直動ガイド部５２は、直動被ガイド部７２（プランジャー部２４）の往復動をガイドし、プランジャー本体７１の直進性を担保している。

詳細は後述するが、外径において、プランジャー本体７１と直動被ガイド部７２とは、同径に形成されている。これに対し、内径において、シリンダー本体５１は、直動ガイド部５２よりも太径に形成されている。なお、シリンダー本体５１と直動ガイド部５２とが同径に形成される一方、直動被ガイド部７２よりもプランジャー本体７１が細径に形成されていてもよい。すなわち、直動ガイド部５２と直動被ガイド部７２との間隙（クリアランス）は極めて狭く、直動被ガイド部７２を精度良くガイドできる（がたつきがない）寸法となっている。一方、シリンダー本体５１とプランジャー本体７１との間隙（嵌め合い）は広く、シリンダー本体５１とプランジャー本体７１との間にセメントスラリーＳの微粒子が噛み込まない寸法となっている（詳細は後述する）。

言い換えれば、往復動に際し、直動ガイド部５２に対し直動被ガイド部７２が（潤滑油を介して）摺接し、プランジャー本体７１の直進性が担保されている。一方、往復動に際し、シリンダー本体５１に対しプランジャー本体７１は摺接することはなく、これに代えて後述する第１環状シール７３Ａおよび第２環状シール７３Ｂがプランジャー本体７１に摺接し、ポンプ機能を奏する。なお、請求項に言う環状シール部は、この第１環状シール７３Ａと第２環状シール７３Ｂとで構成されている。

また、第１環状シール７３Ａが摺接するシリンダー本体５１の内周面において、吸込口２２が臨む内周面部分が面取り形状に形成されている。すなわち、シリンダー本体５１の内周面側において、吸込口２２が形成された吸込口形成縁部５５が、環状に面取りされている。これにより、往復動する（先端側の）第１環状シール７３Ａは、この面取り形状により吸込口２２への引っ掛かりが抑制される。したがって、第１環状シール７３Ａの損傷が抑制されると共に、ポンピングの円滑さが損なわれることがない。

また、シリンダー本体５１の直動ガイド部５２側の基端部には、三方に位置して、シリンダー本体５１の内部と外部とを連通する３つの連通孔５７が設けられている（図２および図４（ｂ）参照）。プランジャー本体７１の基部側には第２環状シール７３Ｂが設けられており、この第２環状シール７３Ｂから直動ガイド部５２側にセメントスラリーＳが漏れても、これを適宜連通孔５７からシリンダー本体５１の外部に排出できるようになっている。また、連通孔５７は、往動動する第２環状シール７３Ｂにより拡大・縮小するシリンダー本体５１の内部空間の通気口としても機能している。

すなわち、シリンダー本体５１に３つの連通孔５７を設けることにより、直動ガイド部５２と直動被ガイド部７２との間隙にセメントスラリーＳが侵入するのを防止することができ、直動ガイド部５２に対する直動被ガイド部７２の円滑な往復動（ガイド）を可能にしている。また、シリンダー本体５１の内部空間を通気することにより、シリンダー本体５１に対するプランジャー本体７１の円滑な往復動を可能にしている。なお、連通孔５７の数は、１以上であれば任意である。

上述のように、直動ガイド部５２は操作レバー１４を越えて延在しており、後述するように、二股形状の操作レバー１４は、直動ガイド部５２の中間部を挟むように配設されている。そして、詳細は後述するが、操作レバー１４と直動被ガイド部７２との連結部は、直動被ガイド部７２を軸方向に直交する方向に貫通するガイドピン７４で構成されている。このため、直動ガイド部５２には、ガイドピン７４がスライド自在に係合すると共に軸方向に延びる一対の長孔５８が形成されている。

直動ガイド部５２にガイドされて往復動する直動被ガイド部７２は、ガイドピン７４を介して操作レバー１４により作動する。このため、直動被ガイド部７２から両側に突出したガイドピン７４は、直動ガイド部５２に形成された一対の長孔５８に沿って往復動する。これにより、操作レバー１４を、直動ガイド部５２の中間部に配設することが可能となっている。

図２および図４（ｂ）に示すように、シリンダー部２１（シリンダー本体５１）の吐出口２３には、接続アタッチメントを兼ねる逆止弁２５が取り付けられている。逆止弁２５の外周部には、シリンダー本体５１に接続されるシリンダー側雄ネジ部６１ａと、注入ノズルＮに接続されるノズル側雄ネジ部６１ｂと、これらの中間に位置する六角の工具掛け部６１ｃと、が形成されている。上述のように、注入ノズルＮは、対象物に応じて複数種のものが用意されており、本実施形態では、これら複数種の注入ノズルＮを接続できるように、ノズル側雄ネジ部６１ｂが異なる複数種の逆止弁２５が用意されている。なお、図１に示した注入ノズルＮは、ピンニング工法用（「浮き」用）のものである。

逆止弁２５の内部には、シリンダー本体５１に連なる吐出流路６３が形成されている。吐出流路６３には、逆止弁２５の弁体を構成する球体６４と、球体６４を付勢するコイルバネ６５と、コイルバネ６５を受けるリングネジ６６と、を有している。また、吐出流路６３の吸込口２２側には、逆止弁２５の弁座を構成する狭小部６３ａが形成されている。リングネジ６６は、コイルバネ６５を圧縮するようにノズル側雄ネジ部６１ｂの内側に螺合している。

リングネジ６６により圧縮されたコイルバネ６５は球体６４を付勢し、球体６４は狭小部６３ａに密接される。これにより、逆止弁２５は閉弁（閉塞）される。一方、プランジャー部２４が往動し、シリンダー部２１内の圧力が高まると、コイルバネ６５に抗して球体６４が狭小部６３ａから離れる。これにより、逆止弁２５は開弁（開放）され、シリンダー部２１内のセメントスラリーＳが、吐出流路６３を介してシリンダー部２１から吐出される。

このように、逆止弁２５は、プランジャー部２４の往動時以外は吐出流路６３を閉塞している。これにより、注入ノズルＮからのセメントスラリーＳの液だれが防止される。

一方、シリンダー部２１の基部側には、直動ガイド部５２から前方に延びる板状の支持片６８が設けられている（図２および図３参照）。詳細は後述するが、支持片６８はポンピング機構部１３の一部を構成しており、先端部で操作レバー１４を回動自在に支持し、基端部で直動ガイド部５２（シリンダー部２１）の側面（前面）に溶着等により取り付けられている。この支持片６８により、操作レバー１４の回動支点の位置と、操作レバー１４と直動被ガイド部７２（プランジャー部２４）との連結点の位置との離間距離、言い換えれば操作レバー１４の操作角度と、プランジャー部２４の往復動ストロークとが規制されるようになっている。

図２、図３および図４（ａ）に示すように、プランジャー部２４は、シリンダー本体５１に対し往復動するプランジャー本体７１と、直動ガイド部５２に対し往復動する直動被ガイド部７２と、プランジャー本体７１に取り付けられた第１環状シール７３Ａおよび第２環状シール７３Ｂと、を備えている。第１環状シール７３Ａおよび第２環状シール７３Ｂは、軸方向において相互に離間して配設されており、先端側の第１環状シール７３Ａは、吸込口２２を含む領域において往復動し、基端側の第２環状シール７３Ｂは、吸込口２２よりも基端側の領域において往復動する。なお、言うまでもないが、プランジャー本体７１と直動被ガイド部７２とは、同軸上に配設されている。

上述のように、直動ガイド部５２は、操作レバー１４を越えて延在しており、直動ガイド部５２に対応する直動被ガイド部７２も、操作レバー１４を越えて延在している。そして、直動被ガイド部７２の中間部には、操作レバー１４との連結部を構成するガイドピン７４が取り付けられている。すなわち、直動被ガイド部７２の中間部には、軸方向に直交するガイドピン７４用の貫通孔７５が形成されている。

プランジャー本体７１の先端部および基端部には、軸方向に相互に離間して第１環状溝７７Ａおよび第２環状溝７７Ｂが形成されており、第１環状溝７７Ａに第１環状シール７３Ａが、第２環状溝７７Ｂに第２環状シール７３Ｂが、それぞれ装着されている。第１・第２各環状溝７７Ａ，７７Ｂは、第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂを支持する装着軸部７８と、軸方向において第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂを挟持すると共に、摺動に伴う第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂの径方向外周部７３ａｂ（図５参照）における軸方向の変形を許容する一対の装着挟持部７９と、を有している。

この場合、プランジャー本体７１は、第１・第２各環状溝７７Ａ，７７Ｂを境に軸方向に３分割された構造になっており、第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂは、３分割された部材を組み上げる際に組み付けられるようになっている。なお、請求項に言う環状溝部は、第１環状溝７７Ａと第２環状溝７７Ｂとで構成されている。

具体的には、図４（ａ）に示すように、プランジャー本体７１は、別体で構成された先端部プランジャー８１、中間部プランジャー８２および基端部プランジャー８３を有している。基端部プランジャー８３は、直動被ガイド部７２と一体に形成されている。そして、中間部プランジャー８２は、第２環状シール７３Ｂを装着した状態で基端部プランジャー８３に螺合し、且つ先端部プランジャー８１は、第１環状シール７３Ａを装着した状態で中間部プランジャー８２に螺合している。

基端部プランジャー８３は、直動被ガイド部７２と一体に且つ同径に形成された本体長寸部８５と、本体長寸部８５の先端に一体に形成された（一方の）装着挟持部７９と、を有している。中間部プランジャー８２は、直動被ガイド部７２（本体長寸部８５）と同径に形成された本体短寸部８７と、本体短寸部８７の基端に一体に形成されたネジ付きの装着軸部７８および装着挟持部７９と、本体短寸部８７の先端に一体に形成された装着挟持部７９と、を有している。また、先端部プランジャー８１は、ネジ付きの装着軸部７８と、これに一体に形成された装着挟持部７９と、を有している。

基端部プランジャー８３に、第２環状シール７３Ｂおよび中間部プランジャー８２を組み込むと、第２環状シール７３Ｂは、装着軸部７８に軸支され且つ一対の装着挟持部７９により挟持された状態となる。同様に、中間部プランジャー８２に、第１環状シール７３Ａおよび先端部プランジャー８１を組み込むと、第１環状シール７３Ａは、装着軸部７８に軸支され且つ一対の装着挟持部７９により挟持された状態となる。

この場合、本体長寸部８５や本体短寸部８７に比して装着挟持部７９が細径に形成されているため、詳細は後述するが、第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂは、その径方向内周部７３ａａが一対の装着挟持部７９により挟持された状態で、径方向外周部７３ａｂが変形可能となる（図５参照）。なお、実施形態の第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂは、径方向の内側半部強（径方向内周部７３ａａ）が一対の装着挟持部７９により挟持され、外側半部弱（径方向外周部７３ａｂ）が変形可能となっている（図５参照）。

第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂは、硬度ショアＡ４５度～９０度のゴム材、例えばウレタンゴムで構成されている。すなわち、実施形態の第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂは、一般的なＯリングに比して硬度が高く変形し難いものとなっている。また、第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂは、往復動に際し、シリンダー部２１（シリンダー本体５１）の内周面に付着したセメントスラリーＳを掻き出し得るように断面方形に形成されている。すなわち、第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂは、シリンダー本体５１に摺接する際にセメントスラリーＳを掻き出すように進んで、シリンダー本体５１との間に極力セメントスラリーＳが噛み込まないような形状に形成されている。

図５に示すように、非往復動（非摺接）の状態において、一対の装着挟持部７９により挟持された第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂは、断面方形となる自由状態の形状を維持している（同図（ａ）参照）。この状態からプランジャー部２４が往動すると、摺動抵抗により第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂの径方向外周部７３ａｂが進行方向後方に反るようにわずかに変形する（同図（ｂ）参照）。同様に、プランジャー部２４が復動すると、摺動抵抗により第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂの径方向外周部７３ａｂが進行方向後方に反るようにわずかに変形する（同図（ｃ）参照）。

この変形により、径方向外周部７３ａｂの角部位が、シリンダー本体５１の内周面に強く摺接し、セメントスラリーＳを掻き出すように進む。これにより、シリンダー本体５１と摺動する第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂとの間において、セメントスラリーＳ（実質的には、セメントの微粒子）の噛み込みが抑制され、摺動抵抗が低減することとなる。

一方、図６に示すように、シリンダー本体５１と、本体長寸部８５および本体短寸部８７との間隙ｄ、すなわち、シリンダー本体５１とプランジャー本体７１との間隙ｄは、往復動に際し第１・第２各環状シール７３Ａ，７３Ｂが第１・第２各環状溝７７Ａ，７７Ｂから離脱しない範囲で、セメントの微粒子の最大粒子径よりも大きいものとなっている。

上述のように、セメントスラリーＳは、主成分となる微粒子（超微粒子）のセメントと水とを混合したものであり、実施形態のセメントの微粒子は、０．０２～０．０４ｍｍの粒子径のものが混在している。そこで、本実施形態におけるシリンダー本体５１とプランジャー本体７１との間隙ｄは、０．０５ｍｍ以上となるように設計されている（実施形態のものは、０．５ｍｍ程度）。したがって、シリンダー本体５１（本体長寸部８５および本体短寸部８７）とプランジャー本体７１との間隙ｄに、セメントスラリーＳが侵入しても、この間隙ｄにセメントの微粒子が噛み込む状態とはならず、プランジャー部２４の往復動が円滑に行われる。

図１、図２および図３に示すように、ポンピング機構部１３は、シリンダー部２１に設けた上記の支持片６８と、支軸７６を介して支持片６８に支持された操作レバー１４と、直動被ガイド部７２に取り付けられたガイドピン７４とを有している。操作レバー１４は、手持ち部分となる棒状のレバー本体９１と、レバー本体９１から先方に延び先端部で支持片６８に回動自在に軸支されたプランジャー作動部９２とで構成されている。そして、プランジャー作動部９２は、ガイドピン７４を両持ちで且つ延在方向にスライド自在に支持している。

レバー本体９１は、細径筒部３３の位置まで長く延びており、支軸７６を中心に押し引き回動（ポンピング）させることにより、プランジャー部２４を作動（往復動）させる。作業者は、一方の手で細径筒部３３を持って注入装置１０を保持し、他方の手でレバー本体９１を持ってポンピングを行う。

プランジャー作動部９２は、先端に向かって二股形状に形成されており、レバー本体９１が螺合する基部側のレバー取付け部９４と、レバー取付け部９４から先方に延びる板状の一対の出力片部９５と、で一体に形成されている（図３参照）。各出力片部９５には、延在方向に長い係合孔９６が形成されており、この一対の係合孔９６に対し、ガイドピン７４が両持ちで且つ延在方向にスライド自在に支持されている（図２参照）。これにより、操作レバー１４による回動運動がプランジャー部２４の往復運動に変換される。

すなわち、直動被ガイド部７２（プランジャー部２４）が直動ガイド部５２に案内されて往復動すると、直動被ガイド部７２に設けられたガイドピン７４は、直動ガイド部５２の一対の長孔５８に沿って往復動する。一方で、操作レバー１４を押し引き（往復回動）させると、操作レバー１４に支持されたガイドピン７４は、一対の係合孔９６に沿って相対的にスライドしながら往復動する（図２参照）。これにより、操作レバー１４は、直動ガイド部５２の中間部で、ガイドピン７４を介して往復の回動運動を往復の直線運動に変換しつつ直動被ガイド部７２に力（ポンピング力）を伝達する。

［変形例］
次に、図７を参照して、実施形態の変形例について簡単に説明する。この変形例では、第１環状シール７３Ａおよび第２環状シール７３Ｂに代えて、単一の環状シール７３（環状シール部）が設けられている。この変形例では、中間部プランジャー８２は省略され、プランジャー本体７１は、別体で構成された先端部プランジャー８１および基端部プランジャー８３を有している。すなわち先端部プランジャー８１は、環状シール７３を装着した状態で基端部プランジャー８３に螺合している。

そして、この場合も、シリンダー本体５１とプランジャー本体７１との間隙ｄは、往復動に際し環状シール７３が環状溝７７（環状溝部）から離脱しない範囲で、セメントの微粒子の最大粒子径よりも大きい０．０５ｍｍ以上となっている。したがって、シリンダー本体５１とプランジャー本体７１との間隙ｄに、セメントスラリーＳが侵入しても、この間隙ｄにセメントの微粒子が噛み込む状態とはならず、プランジャー部２４の往復動が円滑に行われる。

以上のように、実施形態の注入装置１０によれば、シリンダー本体５１とプランジャー本体５１との間隙ｄが、往復動に際し第１・第２環状シール７３Ａ，７３Ｂ（環状シール７３）が第１・第２環状溝７７Ａ，７７Ｂ（環状溝７７）から離脱しない範囲で、セメントの微粒子の最大粒子径よりも大きいものとなっている。このため、シリンダー本体５１とプランジャー本体７１との間隙ｄに侵入したセメントスラリーＳ（セメントの微粒子）は、シリンダー本体５１とプランジャー本体７１との間に噛み込むように作用することがない。また、摺動に際し、各環状シール７３Ａ，７３Ｂが適宜変形して摺動抵抗を低減する。したがって、プランジャー部２４を往復動させるポンピングにおいて、その円滑さが損なわれることがない。

また、直動被ガイド部７２の往復動が直動ガイド部５２によりガイドされるため、シリンダー本体５１に対するプランジャー本体７１の直進性が精度良く維持される。すなわち、第１・第２環状シール７３Ａ，７３Ｂは、ブレを生ずることなく直進する。このため、摺動時の各環状シール７３Ａ，７３Ｂの形状が安定し、この点でも、ポンピングの円滑さが損なわれることがない。

１０…注入装置、１１…スラリー貯留部、１２…往復ポンプ部、１３…ポンピング機構部、１４…操作レバー、２１…シリンダー部、２２…吸込口、２３…吐出口、２４…プランジャー部、５１…シリンダー本体、５２…直動ガイド部、５７…連通孔、７１…プランジャー本体、７２…直動被ガイド部、７３…環状シール、７３Ａ…第１環状シール、７３Ｂ…第２環状シール、７７…環状溝、７７Ａ…第１環状溝、７７Ｂ…第２環状溝、７８…装着軸部、７９…装着挟持部、８１…基端部プランジャー、８２…中間部プランジャー、８３…先端部プランジャー、Ｓ…セメントスラリー

Claims (5)

1. 主成分となるセメントの微粒子と水とを混合して成るセメントスラリーを対象物に注入するための注入装置であって、
   シリンダー部に対し往復動するプランジャー部により、前記シリンダー部の周面に形成された吸込口から吸い込んだ前記セメントスラリーを、前記シリンダー部の先端部に形成された吐出口から吐出する往復ポンプ部を備え、
   前記プランジャー部は、前記シリンダー部に対し非摺接状態で往復動するプランジャー本体と、前記プランジャー本体に形成した環状溝部に装着され、前記シリンダー部に対し摺接状態で往復動する環状シール部と、を有し、
   前記環状溝部は、軸方向に離間して前記プランジャー本体に形成された、先端側の第１環状溝と基端側の第２環状溝とを有し、
   前記環状シール部は、前記第１環状溝に装着され前記吸込口を含む領域において往復動する第１環状シールと、前記第２環状溝に装着され前記吸込口よりも基端側の領域で往復動する第２環状シールと、を有し、
   前記シリンダー部と前記プランジャー本体との間隙は、往復動に際し前記環状シール部が前記環状溝部から離脱しない範囲で、前記セメントの微粒子の最大粒子径０．０４ｍｍよりも大きいことを特徴とする注入装置。
2. 前記第１環状シールおよび前記第２環状シールの各々は、断面方形に形成され、且つ硬度ショアＡ４５度～９０度のゴム材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の注入装置。
3. 前記第１環状溝および前記第２環状溝の各々は、前記第１・第２各環状シールを支持する装着軸部と、軸方向において前記第１・第２各環状シールを挟持すると共に、摺動に伴う前記第１・第２各環状シールの径方向外周部における軸方向の変形を許容する一対の装着挟持部と、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の注入装置。
4. 前記シリンダー部は、前記プランジャー本体に対応するシリンダー本体と、前記シリンダー本体の基端から軸方向に延長された直動ガイド部と、を有し、
   前記プランジャー部は、前記プランジャー本体の基端から軸方向に延長され、前記直動ガイド部に摺接する直動被ガイド部を、更に有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の注入装置。
5. 前記シリンダー本体の前記直動ガイド部側の基端部には、前記シリンダー本体の内部と外部とを連通する連通孔が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の注入装置。

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