(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に大径のフランジ部が形成され掘削孔に挿入される本体軸と、
前記本体軸の筒面に嵌合され一端部が前記フランジ部に規制される弾性材製の封止筒と、
前記封止筒の内側の前記本体軸に嵌合される筒状の案内部材と、
軸方向の位置が固定される状態で、前記封止筒を挟んで前記本体軸の他端側に移動自在に備えられ、前記封止筒を前記フランジ部側に押圧することで前記封止筒、及び、前記案内部材を拡径させる加圧筒と、
前記加圧筒の軸方向の位置を調整することで封止筒の拡径状況を調整する移動調整手段とを備えた
ことを特徴とする封止装置。
【請求項２】
請求項１に記載の封止装置において、
移動調整手段は、前記封止筒が嵌合された際に他端側に突出する状態で前記本体軸の他端側に形成された雄ねじ部であり、
前記加圧筒は、前記雄ねじ部に螺合する雌ねじが内周に形成されたナット部材であり、
前記本体軸に前記封止筒を嵌合させた状態で、前記ナット部材を前記雄ねじ部に螺合させることにより前記封止筒をフランジ側に押圧して加圧筒の軸方向の位置を調整する
ことを特徴とする封止装置。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載の封止装置において、
前記本体軸の前記フランジ部には、前記封止筒が当接する面に前記封止筒の端縁が嵌合して前記端縁の外径側への移動を規制する凹部が形成されている
ことを特徴とする封止装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の封止装置において、
前記加圧筒と前記封止筒の間に、前記封止筒の端縁が嵌合して前記封止筒の端縁の外径側への移動を規制するカラーを介在させた
ことを特徴とする封止装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の封止装置において、
前記本体軸には、前記掘削孔に配される機器と前記掘削孔の外部との接続を行う接続手段が貫通する貫通手段が備えられている
ことを特徴とする封止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤等に掘削された掘削孔を封止するための封止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高レベル放射性廃棄物を地下深部に処分する研究が実施されており、このための地下研究施設が国内でも２箇所に建設され、さらに炭鉱などの鉱山の地下を利用した研究も行われている。これらの研究では、岩盤性状調査や水質調査を行うためにボーリング掘削が実施され、掘削孔の内部を区画してシールすることが行われている。
【０００３】
掘削孔の内部を区画してシールすることで、シールされた区画の部位を外部と遮断した状態で岩盤の性状や地下水の水質等を調査することができる。岩盤性状調査の一例としては、岩盤中での炭酸ガス（ＣＯ２）の移動挙動を把握することにより、放射性の炭素（例えば、Ｃ１４）の拡散状況を調査することが実施されている。
【０００４】
掘削孔の内部を区画してシールするために、流体圧により膨張自在な膨張体を備えたパッカーが従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたパッカーは、筒体の外周に膨張体が嵌合されて構成され、筒体と膨張体の間に流体を供給することで膨張体を膨張させて掘削孔の内壁に密着させるものである。パッカーには地上からの配管を介して流体が供給管を通して供給される。
【０００５】
岩盤中での炭酸ガス（ＣＯ２）の移動挙動を把握する調査を実施する場合、掘削孔の先端部位の封止区画でＣＯ２を放出し、球状に拡がるＣＯ２の拡散状況を検証している。掘削孔は小径で長距離にわたり掘削されているため、流体を供給するパッカーを用いた場合、掘削孔の状態によっては封止が不十分になることが考えられる。ＣＯ２の拡散状況を検証する際に封止が不十分になると、ＣＯ２が掘削孔を通って入口部から外部に漏れ出ることがあり、ＣＯ２の拡がりが不均一になって球状の拡がりを検証することが不可能になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８０７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、簡単な構成で掘削孔の状態に拘わらず封止を確実に行うことができる封止装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の封止装置は、一端に大径のフランジ部が形成され掘削孔に挿入される本体軸と、前記本体軸の筒面に嵌合され一端部が前記フランジ部に規制される弾性材製の封止筒と、前記封止筒の内側の前記本体軸に嵌合される筒状の案内部材と、軸方向の位置が固定される状態で、前記封止筒を挟んで前記本体軸の他端側に移動自在に備えられ、前記封止筒を前記フランジ部側に押圧することで前記封止筒、及び、前記案内部材を拡径させる加圧筒と、前記加圧筒の軸方向の位置を調整することで封止筒の拡径状況を調整する移動調整手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る本発明では、一端部がフランジ部に規制された状態で封止筒を本体軸に嵌合し、本体軸を掘削孔に挿入した状態で、加圧筒により封止筒をフランジ側に移動させることで、封止筒が拡径して掘削孔の内面に密着する。移動調整手段により加圧筒の軸方向の位置を調整することで、封止筒の拡径状態を調整し、封止筒の掘削孔への密着を確実にする。このため、掘削孔の状態に拘わらず封止を確実に行うことができ、特に、掘削孔の入口部での封止を確実にしてガスの流出を阻止することが可能になる。
【００１０】
例えば、掘削孔の先端部位の封止区画でＣＯ２を放出し、球状に拡がるＣＯ２の拡散状況を検証してＣＯ２の移動挙動を調査する封止装置として適用することで、掘削孔の入口部でのＣＯ２の漏れを確実に阻止することができ、ＣＯ２の拡散の拡がりを球状に維持させてＣＯ２の移動挙動を正確に把握することが可能になる。
【００１１】
本発明の態様として、封止筒を軸方向に分割することができる。また、軸方向に押圧された際に均等に拡径する筒状の案内部材や、長尺部材が筒状に並ぶ案内部材を封止筒の内周側に介在させることができる。このように、封止筒を分割したり、案内部材を介在させることにより、封止筒を均等に拡径することができ、掘削孔への密封をより確実に行うことができる。
【００１２】
そして、請求項２に係る本発明の封止装置は、請求項１に記載の封止装置において、移動調整手段は、前記封止筒が嵌合された際に他端側に突出する状態で前記本体軸の他端側に形成された雄ねじ部であり、前記加圧筒は、前記雄ねじ部に螺合する雌ねじが内周に形成されたナット部材であり、前記本体軸に前記封止筒を嵌合させた状態で、前記ナット部材を前記雄ねじ部に螺合させることにより前記封止筒をフランジ側に押圧して加圧筒の軸方向の位置を調整することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る本発明では、加圧筒であるナット部材を雄ねじ部に螺合させて回転することで封止筒をフランジ側に押圧して拡径させることができる。このため、極めて簡単な構造で掘削孔の封止を確実に行うことができる。封止作業を容易にするため、ナット部材に着脱自在の把持手段を取り付けることで、人力により簡単にナット部材を回転させることができる。封止させた後に把持手段を外すことで、その後の作業の邪魔になることがない。
【００１４】
また、請求項３に係る本発明の封止装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の封止装置において、前記本体軸の前記フランジ部には、前記封止筒が当接する面に前記封止筒の端縁が嵌合して前記端縁の外径側への移動を規制する凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る本発明では、封止筒が拡径する際に端縁がフランジ部の凹部に嵌合して外径側への移動が規制され、端縁の位置がずれることなく封止筒が確実に拡径する。
【００１６】
また、請求項４にかかる本発明の封止装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の封止装置において、前記加圧筒と前記封止筒の間に、前記封止筒の端縁が嵌合して前記封止筒の端縁の外径側への移動を規制するカラーを介在させたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る本発明では、加圧筒による封止筒のフランジ側への移動は封止筒の端縁が嵌合するカラーを介して伝えられ、封止筒の端縁の外径側への移動が規制されて力が伝達される。このため、径に拘わらず封止筒を確実に拡径させることができる。
【００１８】
また、請求項５に係る本発明の封止装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の封止装置において、前記本体軸には、前記掘削孔に配される機器と前記掘削孔の外部との接続を行う接続手段が貫通する貫通手段が備えられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る本発明では、掘削孔に配される機器と掘削孔の外部との接続を行う接続手段を貫通手段により簡単に配することができる。例えば、封止装置を掘削孔の入口部に使用し、掘削孔の先端の封止区画から放出させるＣＯ２の搬送管を貫通手段に通すことで、ＣＯ２の搬送経路を容易に構築することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の封止装置は、簡単な構成で掘削孔に対する封止を確実に行うことが可能になる。特に、入口部の封止に適用して加圧筒を手動で操作することにより、簡単且つ確実に掘削孔の入口部の封止を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例に係る封止装置を設置した状態の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施例に係る封止装置の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施例に係る封止装置の外観図である。
【図４】本発明の一実施例に係る封止装置の側面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る封止装置の断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る封止装置の断面図である。
【図７】本発明の他の実施例に係る封止装置の分解斜視図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る封止装置の断面図である。
【図９】案内部材の斜視図である。
【図１０】案内部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には本発明の一実施例に係る封止装置を掘削孔の入口部に設置した状態の全体構成、図２には本発明の一実施例に係る封止装置を分解して説明する斜視、図３には本発明の一実施例に係る封止装置を組立てた状態の全体の外観、図４には本発明の一実施例に係る封止装置を組立てた状態の全体の側面視状況を示してある。また、図５、図６には本発明の一実施例に係る封止装置の断面を示してあり、図５は封止筒が膨張していない状態、図６は封止筒が膨張して掘削孔の内壁に密着している状態である。
【００２３】
図１に示すように、小径で長尺の掘削孔１の先端部位には先端封止装置２が備えられ、先端封止装置２は流体が供給されることにより膨張して掘削孔１の内壁面に密着される。先端封止装置２で封止された掘削孔１の先端区画には、例えば、ガス供給手段３からＣＯ２ガスが送られ、先端区画からＣＯ２ガスが岩盤に拡散する。先端区画には、例えば、圧力センサー等のモニタ手段や封止した区画内に注水を行うための注水手段が備えられることもある。
【００２４】
掘削孔１の入口部には本実施例の封止装置１０が配されている。封止装置１０には後述する貫通手段を通してガス供給手段３の配管３ａ（接続手段）が先端区画まで設置されている。封止装置１０は作業員が操作することにより後述する封止筒を拡径させ、封止筒を掘削孔１の内壁面に密着させる。作業員は密着の状態を目視確認しながら封止筒を拡径させるので、掘削孔１の状況に拘わらず封止筒の密着を確実に行うことができる。
【００２５】
図２から図６に基づいて本実施例の封止装置１０を具体的に説明する。
【００２６】
封止装置１０は、一端に大径のフランジ部１１が形成され掘削孔１に挿入される円柱状の本体軸１２を備えている。本体軸１２の他端側には移動調整手段としての雄ねじ部１３が形成され、フランジ部１１と雄ねじ部１３の間の筒部１４の筒面には円筒状の封止筒１５が嵌合している。封止筒１５はゴム製とされ（弾性材製）、封止筒１５の一端部がフランジ部１１に規制され、軸方向の位置が固定されている。封止筒１５が本体軸１２の筒部１４に嵌合された際、雄ねじ部１３は本体軸１２の他端側に突出する状態にされている。
【００２７】
本体軸１２のフランジ部１１の封止筒１５の端縁が当接する面には凹部１１ａが形成され、凹部１１ａには封止筒１５の端縁が嵌合するようになっている。封止筒１５の端縁が凹部１１ａに嵌合することで、端縁の外径側への移動が規制されるようになっている。
【００２８】
軸方向の位置が固定された状態の封止筒１５の雄ねじ部１３側には、端部押え用のカラー１６及び移動力伝達用のカラー１７が設けられている。カラー１６は封止筒１５に近い径に設定されて封止筒１５の端縁が嵌合し、カラー１６により封止筒１５の端縁の外径側への移動が規制される。移動力伝達用のカラー１７は軸方向の長さが長い筒状に形成され、端部押え用のカラー１６は軸方向の長さが短いリング状に形成されている。使用する封止筒１５の径が変更になった場合、それに合わせて端部押え用のカラー１６だけが交換される。
【００２９】
本体軸１２の雄ねじ部１３には、内周に雌ねじが形成されたナット部材１８（加圧筒）が螺合し、ナット部材１８を回動させることにより、カラー１７、カラー１６を介して封止筒１５がフランジ部１１との間に挟まれた状態に押圧される。封止筒１５がフランジ部１１側に押圧されることにより、封止筒１５が拡径して掘削孔１の内壁に密着される（図５参照）。ナット部材１８の回動状態を調整することで、即ち、ナット部材１８の軸方向の位置を調整することで、封止筒１５は所望の状態に拡径される。
【００３０】
本体軸１２の雄ねじ部１３とナット部材１８は硬さの異なる材質で形成されている。例えば、ナット部材１８が真鍮製で形成され、ナット部材１８に対し雄ねじ部１３が硬い材質で形成された状態にされている。これにより、屋外で操作した際にごみ等の異物が螺合部位に入り込んだ場合、ナット部材１８を回転させてもナット部材１８のねじ部が変形して回転が阻害されることがない。尚、ナット部材１８に対して雄ねじ部１３を硬い材質で形成することも可能である。
【００３１】
図３に示すように、ナット部材１８の回転操作を容易にするため、本体軸１２の他端（フランジ部１１の逆側）の軸部には操作補助棒２１がねじ結合され、ナット部材１８には操作棒２２がねじ結合されている。操作補助棒２１を支えとして操作棒２２によりナット部材１８を回転させることにより、本体軸１２の回転を規制した状態でナット部材１８を本体軸１２に対して容易に回転させることができる。
【００３２】
本体軸１２には配管用・配線用の管路孔２３（貫通手段）が形成され、本体軸１２の他端（フランジ部１１の逆側）の端面部には配管や配線を接続するための接続部材２４が設けられている。例えば、掘削孔１の先端の封止区画から放出させるＣＯ２の搬送管として管路孔２３を使用することで、掘削孔１の外部のガス供給手段３（図１参照）からＣＯ２放出部（機器）までのＣＯ２搬送の経路を容易に構築することができる。
【００３３】
掘削孔１の先端の封止区画に圧力センサー等の機器を配する場合、配線を管路孔２３に通すことで、機器と掘削孔１の外部とを接続する接続手段の経路を容易に構築することができる。
【００３４】
上述した封止装置１０により掘削孔１の入口部を封止する場合、本体軸１２の筒部１４に、封止筒１５、カラー１７、カラー１６を嵌合し、雄ねじ部１３にナット部材１８を螺合した状態の組立て体を準備する。接続部材２４を介してガス供給手段３（図１参照）からの配管を管路孔２３に接続する。また、本体軸１２に操作補助棒２１をねじ結合すると共に、ナット部材１８に操作棒２２をねじ結合する。
【００３５】
この状態で掘削孔１の入口部に組立て体を挿入する。
【００３６】
組立て体を掘削孔１に挿入した状態で（図５の状態）、操作補助棒２１を支えとして操作棒２２によりナット部材１８を回転させ、ナット部材１８を軸方向に移動させてカラー１７、カラー１６を介して封止筒１５を押圧する。ナット部材１８の移動により封止筒１５がフランジ部１１側に押圧され、封止筒１５が拡径して掘削孔１の内壁に密着される（図６の状態）。
【００３７】
封止筒１５の一端側の端縁はフランジ部１１の凹部１１ａに嵌合して外径側への移動が規制され、他端側の端縁はカラー１６により外径側への移動が規制されている。このため、封止筒１５が拡径する際に端縁の位置がずれることなく封止筒１５が確実に拡径する。
【００３８】
封止筒１５の掘削孔１の内面への密着の状態を目視しながら操作補助棒２１を支えとして操作棒２２によりナット部材１８を回転させ、ナット部材１８の軸方向の位置を調整する。これにより、封止筒１５の拡径状態が任意に調整され、封止筒１５の掘削孔１への密着が確実になり、掘削孔１の状態に拘わらず封止が確実になる。
【００３９】
封止筒１５を掘削孔１の内面に密着させた後、ねじ結合を解除して操作補助棒２１及び操作棒２２を取り外す。これにより、その後の操作に操作補助棒２１及び操作棒２２が邪魔になることがない。
【００４０】
操作補助棒２１及び操作棒２２を取り外した後、ガス供給手段３（図１参照）から掘削孔１の先端区画にＣＯ２ガスを供給し、先端区画からＣＯ２ガスを放出させる。これにより、ＣＯ２ガスが岩盤に拡散し、球状に拡がるＣＯ２の拡散状況を検証して（コア採取等）ＣＯ２ガスの移動挙動が把握される。
【００４１】
先端封止装置２の封止が十分に行われていない場合、拡散したＣＯ２ガスが掘削孔１を通って入口部側に移動する。掘削孔１の入口部は、ナット部材１８の回転操作により封止が確実に行われている封止装置１０で封止されているため、掘削孔１を移動したＣＯ２ガスが外部に漏れることがない。このため、球状に拡がるＣＯ２の拡散が乱されることがなく球状の拡がりが維持され、ＣＯ２ガスの移動挙動を正確に行うことができる。
【００４２】
上述した封止装置１０は、作業員の手動により、ナット部材１８を雄ねじ部１３に螺合させて回転することで封止筒１５をフランジ部１１側に押圧して拡径させるので、ナット部材１８を逆回転させない限り、自然には外れない機構となり、信頼性の高い極めて簡単な構造で、掘削孔１の入口部の封止を確実に行うことができる。
【００４３】
図７、図８に基づいて封止装置の他の実施例を説明する。
【００４４】
図７には本発明の他の実施例に係る封止装置の斜視状況を示してある。尚、図２から図６に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４５】
図７に示した封止装置は、封止筒１５が２重の筒で構成されている。即ち、図７に示すように、ゴム製の封止筒１５が内筒１５ａと外筒１５ｂで構成されている。封止筒１５を内筒１５ａと外筒１５ｂで構成したことにより、掘削孔１の径が変化しても（多少大きくなっても）外筒１５ｂにより対応することができる。また、筒を２重にしたことにより、均一な膨張を促進することができる。
【００４６】
図８には本発明の他の実施例に係る封止装置の断面を示してあり、図８（ａ）は封止筒が膨張していない状態、図８（ｂ）は封止筒が膨張して掘削孔の内壁に密着している状態である。尚、図２から図６に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４７】
図８に示した封止装置２６は、本体軸１２の筒部１４に嵌合される封止筒２７が軸方向に分割され、分割された封止筒２７の間にスペーサー２８が配された構成になっている。
【００４８】
図８（ａ）に示すように、掘削孔１の内部に組立て体（ガス供給手段３からの配管、操作補助棒２１、操作棒２２を省略した組立て体）を挿入し、ナット部材１８を回転させて軸方向に移動させる。カラー１７、カラー１６を介して封止筒２７がフランジ部１１側に押圧され、図８（ｂ）に示すように、分割された封止筒２７がそれぞれ拡径して掘削孔１の内壁に密着される。
【００４９】
図８に示した封止装置２６は、分割された封止筒２７がそれぞれ拡径して掘削孔１の内壁に密着されるので、軸方向の２箇所で封止筒２７が掘削孔１の内壁に密着する。このため、掘削孔１の形状に拘わらず封止装置２６を軸心部位に位置させることが可能になり、掘削孔１への密封をより確実に行うことができる。
【００５０】
図９、図１０に基づいて封止筒を均等に拡径させるための案内部材を説明する。
【００５１】
図９、図１０には案内部材の斜視を示してあり、それぞれ（ａ）は拡径前の状態、（ｂ）は拡径後の常態である。図示の案内部材は、封止筒１５もしくは封止筒２７の内側の本体軸１２の筒部１４に嵌合され、ナット部材１８の軸方向の移動により封止筒１５もしくは封止筒２７と共に拡径する部材である。
【００５２】
図９に示した案内部材３１は薄板金属製の筒状部材であり、封止筒１５もしくは封止筒２７と共に筒面３２が均等に拡径し（図９（ｂ）の状態）、周方向の全体で封止筒１５もしくは封止筒２７が均等に拡径する状態に補助する。これにより、封止筒１５もしくは封止筒２７の周面の全体を均等に拡径させることができる。
【００５３】
図１０に示した案内部材３５は薄板金属製の長尺の矩形部材３６が筒状に複数枚並べられた部材であり、封止筒１５もしくは封止筒２７と共に矩形部材３６がそれぞれ拡径し（図９（ｂ）の状態）、周方向の複数個所で封止筒１５もしくは封止筒２７が均等に拡径する状態に補助する。これにより、封止筒１５もしくは封止筒２７の周面を均等に拡径させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、地盤等に掘削された掘削孔を封止するための封止装置の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  掘削孔
２  先端封止装置
３  ガス供給手段
１０、２６  封止装置
１１  フランジ部
１２  本体軸
１３  雄ねじ部
１４  筒部
１５、２７  封止筒
１６、１７  カラー
１８  ナット部材
２１  操作補助棒
２２  操作棒
２３  管路孔
２４  溶接部材
２８  スペーサー
３１、３５  案内部材
３２  筒面
３６  矩形部材
【図１】
0005610516.tif 000002
【図２】
0005610516.tif 000003
【図３】
0005610516.tif 000004
【図４】
0005610516.tif 000005
【図５】
0005610516.tif 000006
【図６】
0005610516.tif 000007
【図７】
0005610516.tif 000008
【図８】
0005610516.tif 000009
【図９】
0005610516.tif 000010
【図１０】
0005610516.tif 000011