JP3470985B2 - スライド式パッカ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、注入材用パイプを用い
て注入材を掘削孔の所定の深度まで充填する場合に用い
られるパッカに関し、特に、注入材用パイプの所定位置
に配置され且つ内部に流体を充填・排出する事により膨
張・収縮可能なゴムパッカと、該ゴムパッカの上流側端
部に固着し且つ注入材用パイプに固定されている上流側
ゴム固定金具と、ゴムパッカの下流側端部に固着し且つ
前記注入材用パイプに対して摺動可能な下流側ゴム固定
金具、とを含むスライド式パッカに関する。

【０００２】

【従来の技術】流体により膨張・収縮するタイプのパッ
カ、例えばエアパッカ、は図５で示す両端固定式パッカ
と、図６で示すようなスライド式パッカとに大別され
る。

【０００３】図５において、ボーリング孔（掘削孔）１
内には、両端固定式パッカ２を介装した注入材用パイプ
３が挿入され、該パイプ３によって掘削孔１内に注入材
（矢印Ａで示す）が充填される。パッカ２は、上流側
（図５においては右側）ゴム固定金具４と、下流側（図
５においては右側）ゴム固定金具５とにより、注入材用
パイプ３に対して固定されている。

【０００４】ここで、上流側ゴム固定金具４には連通路
６が穿孔されており、該連通路６を介してパッカ２内の
空間Ｉにエア（図５では矢印Ｂで示す）が供給され、或
いは該空間Ｉからエアが排出される。そして、パッカ２
の膨張させる場合にはエア（矢印Ｂ）を供給し、パッカ
２を収縮させる場合にはパッカ２内のエアを連通路６を
介して排出すれば良い。

【０００５】一方、図６で示すスライド式パッカにおい
ては、下流側ゴム固定金具５Ａはパイプ３に対して摺動
可能に構成されている。そして、パッカ２が収縮した状
態（図６において点線で示す状態）から、連通路６を介
してエアが供給されるとパッカ２は膨張して図６におい
て実線で示す状態となる。ここで、パッカ２がパイプ３
の半径方向（図６では上下方向）に膨張すると、パイプ
３の長手方向に関しては収縮する。しかし、下流側ゴム
固定金具５Ａはパイプ３に対して摺動可能であるため、
パッカ２がパイプ３の長手方向に収縮すると共に上流側
ゴム固定金具４側へ摺動移動する。そして、この様な摺
動移動の結果、膨張・収縮の際に該パッカの弾性が抵抗
として作用する事が防止され、両端固定式パッカに比較
して膨張・収縮に伴う変位が容易となる。また、その様
な膨張・収縮により発生する応力が小さくなるため、パ
ッカ３の寿命が向上する。

【０００６】この様に、スライド式パッカは両端固定式
パッカに比較して、製品寿命が長く、耐久性が良好であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スライド式パ
ッカを用いた場合において、注入材がパッカの下流端部
まで一杯に充填された場合には、注入材が固化した後に
パッカを収縮する際に、固化した注入材のために流側ゴ
ム固定金具（図６では符号５Ａで示す）がパッカ膨張前
の位置まで復元せず、バッカが膨張する以前の状態に戻
らなくなる事がある。そして、パッカが膨張前の状態に
復元しなければ、注入材固化後にパッカを回収する事が
出来なくなってしまう。

【０００８】この様な不都合は、特にゴムの高耐圧化が
要求される場合、例えば地中深くにパッカを配置して施
工する場合、に顕著となる。

【０００９】これに対して、パッカが膨張前の位置に復
元する復原力を大きくすれば対応する事が出来る。しか
し、その様な技術は未だに提案されていない。

【００１０】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、パッカの下流側端部付近にまで注
入材が充填された場合であっても、膨張前の状態へ容易
に復元する事が出来る様なスライド式パッカの提供を目
的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のスライド式パッ
カは、注入材用パイプの所定位置に配置され且つ内部に
流体を充填・排出する事により膨張・収縮可能なゴムパ
ッカと、該ゴムパッカの上流側端部に固着し且つ注入材
用パイプに固定されている上流側ゴム固定金具と、ゴム
パッカの下流側端部に固着し且つ前記注入材用パイプに
対して摺動可能な下流側ゴム固定金具、とを含むスライ
ド式パッカにおいて、下流側ゴム固定金具の外側表面に
はスライドパイプが固着されており、該スライドパイプ
の内部には前記注入材用パイプに固定されたプラグ用部
材が配置されており、該プラグ用部材と前記スライドパ
イプの内壁面とは相対的に摺動可能であり且つ注入材に
対してシールされており、注入材用パイプと下流側ゴム
固定金具とプラグ用部材とスライドパイプとにより環状
空間が構成されている。

【００１２】ここで、本発明において前記環状空間内に
エア、ガス、その他の作動流体が侵入、充填、排出する
場合には、前記下流側ゴム固定金具にはゴムパッカ内部
の空間と前記環状空間とを連通する連通路が形成されて
いるのが好ましい。

【００１３】また、前記環状空間は閉鎖空間であり、そ
の内部が真空状態に維持されている様に構成する事も好
ましい。この場合、前記環状空間が真空状態に維持され
るようにするため、下流側ゴム固定金具とプラグ部材と
は、注入材用パイプ或いはスライドパイプと摺動自在に
接触している箇所が、十分にシールされている必要があ
る。

【００１４】本発明の実施に際して、前記スライドパイ
プは注入材（例えばモルタル）が付着し難い材質であれ
ば、全て適用可能である。例えば、前記スライドパイプ
としては、所謂「スチールパイプ」や樹脂製パイプを用
いる事が出来る。そして、注入材の硬化後に再度のボー
リングが必要となった場合には掘削用機器により容易に
破壊される性質の材料で構成されているのが好ましい。

【００１５】

【作用】上述した様な構成を具備する本発明のスライド
式パッカを用いて施工する際には、エア、ガス、その他
の作動流体をゴムパッカ内部に充填して膨張せしめるこ
とにより、掘削孔をゴムパッカにより閉塞させる。その
結果、従来技術と同様に、膨張したゴムパッカよりも下
方の領域には注入材が注入されるが、ゴムパッカよりも
上方の領域における掘削孔には注入材が侵入しない。そ
して、前記プラグ用部材により前記スライドパイプの内
側に注入材が侵入する事も防止される。

【００１６】ゴムパッカの収縮に際して、ゴムパッカの
下流側端部に固着されている下流側ゴム固定金具は前記
注入材用パイプに対して摺動可能であり、下流側ゴム固
定金具に固着されている前記スライドパイプの内壁面は
前記プラグ用部材と相対的に摺動可能である。そのた
め、注入材がプラグ用部材近傍の箇所にまで充填されて
いても、下流側ゴム固定金具は下流側（注入材が充填さ
れている側）へ極めて容易に移動する事が可能であり、
ゴムパッカの収縮が妨げられる事もない。すなわち、下
流側ゴム固定金具が注入材充填側（下流側）へ移動して
も、注入材内部に侵入するのはスライドパイプの部分の
みであり、該スライドパイプはその他の部材に比較して
半径方向肉厚が極めて薄いので、充填された注入材中へ
極めて容易に侵入可能である。

【００１７】ここで、前記環状空間（注入材用パイプと
下流側ゴム固定金具とプラグ用部材とスライドパイプと
により構成される前記環状空間）は、下流側ゴム固定金
具がパッカ収縮と共に移動すれば圧縮される。しかし、
ゴムパッカ内部の空間と前記下流側ゴム固定金具とを連
通する連通路が形成されている場合には、当該連通路を
介して圧縮された作動流体（エア、ガス等）が環状空間
からゴムパッカ側に抜け出るので、環状空間内の作動流
体が圧縮される事が防止され、且つ、圧縮された作動流
体の反力或いは弾性反発力により下流側ゴム固定金具が
下流側（注入材充填側）へ移動するのを妨げられる事も
無くなる。

【００１８】一方、上述した連通路を設ける代わりに、
前記環状空間を閉鎖空間として構成し、該閉鎖空間の内
部が真空状態に維持される様に構成した場合には、ゴム
パッカ膨張時においては前記環状空間内の負圧により下
流側ゴム固定金具は常時下流側（注入材充填側）に付勢
されることとなり、好都合である。そして、ゴムパッカ
収縮の際に下流側ゴム固定金具が移動しても、環状空間
内には作動流体が存在しないので、圧縮による反力も存
在しない。

【００１９】

【実施例】以下、図１−４を参照して、本発明の実施例
について説明する。なお、図５、６で示すのと同一の部
材には同一の符号を付けて、重複説明を省略する。

【００２０】図１、２は本発明の第１実施例を示す。全
体を符号１０で示す本発明のスライド式パッカは、注入
材用パイプ３の所定位置に配置され且つ内部に流体（例
えばエア）を充填・排出する事により膨張・収縮可能な
ゴムパッカ２と、該ゴムパッカ２の上流側（矢印Ｕで示
す方向）端部に固着され且つ注入材用パイプ３に固定さ
れている上流側ゴム固定金具４と、ゴムパッカ２の下流
側（矢印Ｄで示す方向）端部に固着された下流側ゴム固
定金具１２、とを含んでいる。この下流側ゴム固定金具
１２は、例えばＯリングのような摺動手段１４により、
注入材用パイプ３に対して摺動可能に構成されている。

【００２１】この下流側ゴム固定金具１２の外側表面１
２Ｓには、スライドパイプ１６が固着されており、スラ
イドパイプ１６の内部（半径方向内側）にはプラグ用部
材１８が配置されている。プラグ用部材１８は注入材用
パイプ３の下流側端部に固定されており、例えばＯリン
グ２０のような摺動手段により、スライドパイプ１６の
内壁面１６Ｓに対して摺動可能に構成されている。そし
て、スライドパイプ１６の半径方向内側の空間は、プラ
グ用部材１８により、注入材に対してシールされてい
る。

【００２２】注入材用パイプ３と、下流側ゴム固定金具
１２と、プラグ用部材１８と、スライドパイプ１６とに
より、環状空間３０が構成されている。そして、下流側
ゴム固定金具１２には、ゴムパッカ２内部の空間Ｉと、
前記環状空間３０とを連通する連通路３２が形成されて
おり、ゴムパッカ２の内部空間Ｉから環状空間３０内
に、例えばエアの様な作動流体が侵入、充填、排出する
際の流路を構成する。

【００２３】図１、２の実施例の作動に際しては、図１
で示す状態（収縮状態）から、図示しない作動流体供給
配管（例えば上流側ゴム固定金具４を貫通して配置され
ている配管；図示せず）を介して、ゴムパッカ２の内部
空間に作動流体を供給すれば、図２で示す様にパッカ２
が膨張してボーリング孔１を閉塞する（膨張状態）。そ
の際に、下流側ゴム固定金具１２は注入材用パイプ３の
表面を摺動して上流側（矢印Ｕ側）へ移動する。この膨
張状態において、注入材用パイプ３により、ボーリング
孔１のスライド式パッカ１０より下流側（矢印Ｄ側）の
領域に、注入材を充填する（図示せず）。この際に、注
入された充填材は、プラグ用部材１８によりスライドパ
イプ１６内への侵入が阻止される。

【００２４】注入材充填作業が完了した後、図示しない
作動流体供給配管を介してパッカ２の内部空間Ｉから作
動流体を排出すると、パッカ２は収縮状態に戻る。そし
て、下流側ゴム固定金具１２が下流側Ｕ（注入材充填
側）に移動する際には、Ｏリング１４により注入材用パ
イプ３に対して摺動し、且つ、下流側ゴム固定金具１２
に固着されたスライドパイプ１６はプラグ用部材１８に
対して摺動するので、プラグ用部材１８を移動させる事
無く、下流側ゴム固定金具１４は下流側Ｕに向かって移
動するのである。

【００２５】ここで、図２の膨張状態において注入材が
プラグ用部材１８の近傍まで充填されたとしても、プラ
グ用部材１８が下流側Ｄ（注入材充填側）へ移動する事
無く、下流側ゴム固定金具１２が下流側Ｄへ移動してパ
ッカ２の収縮が行われるので、充填された注入材が下流
側ゴム固定金具１２と干渉してパッカ２の収縮を妨げる
事はない。充填された注入材の内部に侵入する可能性が
ある部材はスライドパイプ１６のみであるが、スライド
パイプ１６の肉厚寸法はその他の部材に比較して遥かに
薄いので、注入材の内部へ極めて容易に侵入出来る。そ
のため、従来技術のような問題、すなわち充填された注
入材の存在により下流側ゴム固定金具１２の移動が妨害
される事、は防止される。

【００２６】換言すれば、パッカ２が図２の状態から図
１の状態へ収縮する際に下流側ゴム固定金具１２は下流
側Ｄに移動するが、充填された注入材に当接して侵入す
るのは半径方向の肉厚寸法が小さいスライドパイプ１６
のみであり、注入材の存在により下流側ゴム固定金具１
２が流側Ｕへ移動するのを妨げられることは無い。

【００２７】下流側ゴム固定金具１２が下流側Ｄへ移動
すると、環状空間３０も縮小し、その内部の作動流体が
圧縮される。しかし、連通路３２を介して環状空間３０
内の作動流体はパッカ内部空間Ｉから図示しない配管系
を通って排出される。したがって、環状空間３０内の作
動流体が圧縮され、圧縮された作動流体の弾性反発力に
より下流側ゴム固定金具１２の下流側Ｄへの移動を妨げ
ることは、完全に防止されるのである。

【００２８】図３、４は、本発明の第２実施例を示して
いる。全体を符号４０で示す第２実施例に係るスライド
式パッカは、図１、２で示すスライド式パッカと概略同
一の構成を具備している。従って、図３、４において図
１、２と同一の部材には同一の符号を付してある。

【００２９】第２実施例においては、環状空間３０とパ
ッカ２の内部空間Ｉとを連通する連通路（図１、２にお
いて符号３０で示す流路）は設けられておらず、環状空
間３０は略々真空状態まで減圧されている。そして、環
状空間３０は、図示しないシール部材によって、気密状
態にシールされている。すなわち、この第２実施例にあ
っては、環状空間３０は閉鎖空間であり、その内部が真
空状態に維持されている様に構成されている。そして、
環状空間３０を真空状態に維持するため、下流側ゴム固
定金具１２と注入材用パイプ３とが摺動自在に接触して
いる箇所、プラグ部材１８とスライドパイプ１６とが摺
動自在に接触している箇所は、十分にシールされてい
る。

【００３０】図３で示す収縮状態から、図示しない作動
流体供給系によりパッカ２の内部空間Ｉに作動流体を供
給すれば、図４で示す膨張状態となる。その際に下流側
ゴム固定金具１２が上流側Ｕへ移動する事により、環状
空間３０は拡大される。ここで、前述した様に環状空間
３０は略々真空状態に減圧されているため、図４で示す
膨張状態になると下流側ゴム固定金具１２の上流側Ｕと
下流側Ｄとの圧力差（図４においては左右の圧力差）が
発生し、該圧力差により下流側ゴム固定金具１２は常時
下流側Ｄ（図４では右側）に付勢される。従って、パッ
カを収縮する際に下流側ゴム固定金具１２の下流側Ｄへ
の移動がより一層容易になる。

【００３１】その他の構成及び作用硬化については、第
１実施例と第２実施例との間に差異は存在しないので、
重複説明を省略する。

【００３２】なお、図示の実施例はあくまでも例示であ
り、本発明の技術的範囲を限定する趣旨のものではない
事を付記する。

【００３３】

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。 （１） パッカを膨張状態から収縮状態へ移行する際
に、下流側ゴム固定金具は注入材が充填されている側へ
極めて容易に移動する事が出来るので、ゴムパッカの収
縮が妨げられない。 （２） ゴムパッカ内部の空間と前記下流側ゴム固定金
具とを連通する連通路が形成されている場合には、当該
連通路を介して圧縮された作動流体が環状空間からゴム
パッカ側に抜け出るので、環状空間内で圧縮された作動
流体の反力或いは弾性反発力により下流側ゴム固定金具
の下流側への移動が妨げられる事は防止される。 （３） 前記環状空間を閉鎖空間として構成し、該閉鎖
空間の内部が真空状態に維持される様に構成した場合に
は、ゴムパッカ膨張時においては前記環状空間内の負圧
により下流側ゴム固定金具は常時注入材充填側に付勢さ
れる。そのため、下流側ゴム固定金具の下流側への移動
が更に容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の収縮状態を示す断面正面
図。

【図２】本発明の第１実施例の膨張状態を示す断面正面
図。

【図３】本発明の第２実施例の収縮状態を示す断面正面
図。

【図４】本発明の第２実施例の膨張状態を示す断面正面
図。

【図５】従来技術を示す断面正面図。

【図６】図５で示すのとは異なる従来技術の断面正面
図。

【符号の説明】

１・・・ボーリング孔（掘削孔） ２・・・両端固定式パッカ（ゴムパッカ） ３・・・注入材用パイプ Ａ・・・注入材 ４・・・上流側ゴム固定金具 ５、５Ａ、１２・・・下流側ゴム固定金具 ６、３２・・・連通路 Ｉ・・・パッカの内部空間 Ｂ・・・エア １０、４０・・・本発明のスライド式パッカ Ｕ・・・上流側 １２Ｓ・・・下流側ゴム固定金具の外側表面 １４、２０・・・摺動手段（Ｏリング） １６・・・スライドパイプ １６Ｓ・・・スライドパイプの外側表面 １８・・・プラグ用部材 ３０・・・環状空間

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入材用パイプの所定位置に配置され且
   つ内部に流体を充填・排出する事により膨張・収縮可能
   なゴムパッカと、該ゴムパッカの上流側端部に固着し且
   つ注入材用パイプに固定されている上流側ゴム固定金具
   と、ゴムパッカの下流側端部に固着し且つ前記注入材用
   パイプに対して摺動可能な下流側ゴム固定金具、とを含
   むスライド式パッカにおいて、下流側ゴム固定金具の外
   側表面にはスライドパイプが固着されており、該スライ
   ドパイプの内部には前記注入材用パイプに固定されたプ
   ラグ用部材が配置されており、該プラグ用部材と前記ス
   ライドパイプの内壁面とは相対的に摺動可能であり且つ
   注入材に対してシールされており、注入材用パイプと下
   流側ゴム固定金具とプラグ用部材とスライドパイプとに
   より環状空間が構成されている事を特徴とするスライド
   式パッカ。
2. 【請求項２】 前記下流側ゴム固定金具にはゴムパッカ
   内部の空間と前記環状空間とを連通する連通路が形成さ
   れている請求項１のスライド式パッカ。
3. 【請求項３】 前記環状空間は閉鎖空間であり、その内
   部が真空状態に維持されている請求項１のスライド式パ
   ッカ。