(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管と、管の外周面を囲むように設けられた伸縮可能な筒体の両端が管の外周面に密着状態に取り付けられて管の外周面との間に密封された流体収容空間を形成したパッカーと、管の内周面と外周面とに貫通して流体収容空間と管の内部とを繋ぐ孔と、管の外周面に設けられて孔を塞ぐとともに管の内部及び孔を経由した流体の圧力を受けて管の内部と流体収容空間とを繋ぐ流体流路を形成する逆止弁と、流体収容空間内に設けられた吸水膨張材と、パッカーを形成する筒体の両端が取り付けられた位置よりも管の端部側に設けられて管の外周面を取り囲むように管の外周面に取り付けられた嵌合筒体とを備え、管の外周面から嵌合筒体の外周面までの長さである嵌合筒体の突出長さが、管の外周面より突出する萎んだ状態のパッカーの突出長さよりも長いことを特徴とするパッカー装置。  
【請求項２】
流体収容空間内に管の外周を囲む筒状体を備え、筒状体が吸水膨張材により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパッカー装置。
【請求項３】
流体収容空間内に管の外周を囲む筒状体を備え、筒状体に吸水膨張材を付着させたことを特徴とする請求項１に記載のパッカー装置。  
【請求項４】
内周面と外周面とに貫通する孔を複数備えた有孔外管と、有孔外管の両端に設けられた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパッカー装置と、内周面と外周面とに貫通する孔を複数備えた有孔部が有孔外管の内側に位置するように設置された内管と、内管の筒中央に設けられた有孔部を挟んだ内管の一端と他端とにそれぞれ設けられた内側パッカーとを備えたことを特徴とする二重管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡単な構成のパッカー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
注入管と、注入管の外周面を囲むように設けられたパッカーと、パッカー内に流体を給排するための流体給排管とを備えたパッカー装置が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６６２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のパッカー装置によれば、注入管の外に流体給排管を設けるため、地山に形成された坑（孔）の内壁と注入管との間に隙間を形成してその隙間に流体給排管を挿入しなくてはならない。この流体給排管の挿入作業を容易にするため、地山に形成された坑の内壁と注入管との間の隙間を大きくすれば、パッカーと坑の内壁との間に隙間が生じ易くなり、注入対象物を目的の場所に正確に注入できない場合がある。また、地山に形成された坑の内壁と注入管との間の隙間に流体給排管を挿入したり、流体給排管を隙間から取り出したりする作業、流体給排管の取り回し等の繁雑な作業が必要となる。これらの作業は、パッカーの数が多くなるほど大変になるといった問題点があった。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、坑の内壁と注入管のような管との間の隙間に流体給排管のような管を設置する必要のない簡単な構成のパッカー装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るパッカー装置は、管と、管の外周面を囲むように設けられた伸縮可能な筒体の両端が管の外周面に密着状態に取り付けられて管の外周面との間に密封された流体収容空間を形成したパッカーと、管の内周面と外周面とに貫通して流体収容空間と管の内部とを繋ぐ孔と、管の外周面に設けられて孔を塞ぐとともに管の内部及び孔を経由した流体の圧力を受けて管の内部と流体収容空間とを繋ぐ流体流路を形成する逆止弁と、流体収容空間内に設けられた吸水膨張材と、パッカーを形成する筒体の両端が取り付けられた位置よりも管の端部側に設けられて管の外周面を取り囲むように管の外周面に取り付けられた嵌合筒体とを備え、管の外周面から嵌合筒体の外周面までの長さである嵌合筒体の突出長さが、管の外周面より突出する萎んだ状態のパッカーの突出長さよりも長いことを特徴とする。  
流体収容空間内に管の外周を囲む筒状体を備え、筒状体が吸水膨張材により形成されたことも特徴とする。
流体収容空間内に管の外周を囲む筒状体を備え、筒状体に吸水膨張材を付着させたことも特徴とする。  
本発明に係る二重管装置は、内周面と外周面とに貫通する孔を複数備えた有孔外管と、有孔外管の両端に設けられた上記パッカー装置と、内周面と外周面とに貫通する孔を複数備えた有孔部が有孔外管の内側に位置するように設置された内管と、内管の筒中央に設けられた有孔部を挟んだ内管の一端と他端とにそれぞれ設けられた内側パッカーとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のパッカー装置によれば、管をパッカーに対する流体供給路及び地山への注入対象物供給路として使用できるため、坑の内壁と管との間の隙間に流体給排管のような管を設置する必要のない簡単な構成のパッカー装置を実現できるとともに、流体収容空間内に吸水膨張材を備えたことで、パッカーの流体収容空間内に流入した水が吸水膨張材に吸収されるので、流体収容空間外への水漏れが少なくなり、吸水膨張材が膨張してパッカーが膨らんだ形状を長期的に保持できる形状保持効果の高いパッカー装置が得られ、さらに、管に外周面を取り囲むように管の外周面に取り付けられた嵌合筒体が、パッカーを形成する筒体の両端が取り付けられた位置よりも管の端部側に設けられ、管の外周面から嵌合筒体の外周面までの長さである嵌合筒体の突出長さを、管の外周面より突出する萎んだ状態のパッカーの突出長さよりも長くしたので、坑に対してパッカー装置を出し入れする際に、嵌合筒体がパッカー保護体として機能して、坑の内壁とパッカーとの接触を少なくでき、パッカーの損傷を少なくできる。
流体収容空間内に管の外周を囲む筒状体を備え、筒状体が吸水膨張材により形成されたり、筒状体に吸水膨張材を付着させたことにより、流体収容空間内の管の周囲に吸水膨張材がバランス良く配置された構成とでき、坑の内壁との間に隙間の生じにくいパッカーが得られる。  
本発明の二重管装置によれば、坑内の任意の位置に集中的に注入対象物を注入できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
最良の形態１
図１乃至図３は本発明の最良の形態１を示し、図１はパッカー装置を管の中心軸に沿って切断した断面を示し、図２はパッカー装置の使用方法を示し、図３は逆止弁を管の外周面側から見た平面図である。
【０００７】
図１を参照し、パッカー装置の構成を説明する。
パッカー装置１は、管２、パッカー３、孔４、逆止弁５を備える。
管２は、可撓性材料としての例えばポリエチレンにより形成された管である。
パッカー３は、管２の外周面６を囲むように設けられた筒体７の両方の端部（両端）８；８が管２の外周面６に取り付けられたことによって、筒体７と管２の外周面６との間に流体収容空間９が形成された構成である。パッカーを形成する筒体７は、ゴムのような伸縮可能な材料により形成された内筒体１１と、内筒体を保護するために不織布などにより形成された外筒体１２とを備えた二重筒構造体からなる。
【０００８】
管２の外周面６において、管２の中心軸２Ｃに沿った方向に所定間隔隔てた２箇所に、自己融着性絶縁テープ１５が管２の外周面６に巻き付くように管２の外周面６に貼り付けられる。この管２の外周面６に貼り付けられた自己融着性絶縁テープ１５の表面と内筒体１１の両端部の内面とが密着状態となるように、内筒体１１の端部が、当該端部の外周面に巻き付けられたリングバンド１６によって自己融着性絶縁テープ１５の表面に押し付けられる。外筒体１２の端部がリングバンド１６を覆い、外筒体１２の端部におけるリングバンド１６の両側に位置する部分と自己融着性絶縁テープ１５の表面とが密着状態となるように、外筒体１２の端部が、端部の外周面に巻き付けられた結束バンド１７；１７によって自己融着性絶縁テープ１５の表面に押し付けられる。このように自己融着性絶縁テープ１５、リングバンド１６及び結束バンド１７；１７によって、筒体７の両方の端部８；８が管２の外周面６に取り付けられて形成されたパッカー３は、流体収容空間９の密封性が確保され、流体収容空間９内に流入される流体によって膨らんで地山２０に形成された坑２１の内壁２２（図２参照）と密に接触するものである。
【０００９】
孔４は、管２の内周面２５と外周面６とに貫通して流体収容空間９と管２の内部２６とを繋ぐ。
逆止弁５は、管２の外周面６に設けられて孔４を塞ぐとともに管２の内部２６及び孔４を経由する流体の圧力を受けて管２の内部２６と流体収容空間９とを繋ぐ流体流路２７（図２（ｂ）参照）を形成する。
図３に示すように、逆止弁５は、例えば、孔４を塞ぐように管２の外周面６に設けられた矩形ゴム板３１と、矩形ゴム板３１が規定の位置から位置ずれしないように矩形ゴム板３１の両方の端部３２；３２を管２の外周面６に押し付けて管２の外周面６に固定する固定バンド３３；３３とにより形成される。矩形ゴム板３１における管２の外周面６と接触する一方の面３４（図１参照）には、孔４を塞いだ状態で孔４内に嵌り込む突起３５が形成され、この突起３５が孔４内に嵌り込んだ状態となることで流体収容空間９が密閉状態に維持される。
【００１０】
図１に示すように、流体収容空間９内には吸水膨張材としての吸水ポリマー４１が設けられる。つまり、吸水ポリマー４１の粒を所定量（例えば１２０ｇ）だけ予め流体収容空間９内に入れておくことによって、水が逆止弁５を経由して管２の内部２６から流体収容空間９内に流入した場合に、水が吸水ポリマー４１に吸収されるので、流体収容空間９外への水漏れが少なくなり、吸水ポリマー４１が膨張してパッカー３が膨らんだ形状を長期的に保持できる形状保持効果の高いパッカー装置１が得られる。
【００１１】
管２の外周面６においてパッカー３を形成する筒体７の両方の端部８；８が取り付けられた位置よりも管２の端部２９；２９側に位置する部位には、例えば合成樹脂製の嵌合筒体４５が管２の外周面６を取り囲むように管２の外周面６に取り付けられる。図２（ａ）に示すように、管２の外周面６から嵌合筒体４５の外周面４６までの長さである嵌合筒体４５の突出長さａは、パッカー３が萎んでいる状態において管２の外周面６より突出するパッカー３の突出長さｂよりも長い。これにより、地山２０を掘削して形成した坑２１に対してパッカー装置１を出し入れする際に、嵌合筒体４５がパッカー保護体として機能して、坑２１の内壁２２とパッカー３との接触を少なくでき、パッカー３の損傷を少なくできる。また、嵌合筒体４５が管接続具として利用される場合には、嵌合筒体４５の一端部の内周面４７と管２の一端部の外周面６とが互いに溶着などの接着手法にて結合され、嵌合筒体４５の他端部の内側には、パッカー装置１に接続される供給管４８の一端側の外周面４９が嵌め込まれて、嵌合筒体４５の他端部の内周面４７と供給管４８の一端部の外周面４９とが互いに結合されることにより、パッカー装置１と供給管４８とが嵌合筒体４５により接続される。
【００１２】
嵌合筒体４５と供給管４８との結合を強固にするためには、例えば、嵌合筒体４５の他端部の外周面４６に図外のねじ部を形成しておくとともに、供給管４８が貫通する径の孔を有して上記ねじ部に対応するねじ部を備えた図外の蓋を用意しておき、供給管４８の一端部を蓋の孔に貫通させて供給管４８の一端部の外周面４９と蓋の孔縁とを接着剤などで結合しておき、そして、蓋のねじ部を嵌合筒体４５の他端部の外周面４６に形成されたねじ部に螺着すればよい。
【００１３】
次に図２を参照し、パッカー装置１の使用方法を説明する。例えば、坑２１の底２３側から地山２０に、地山補強のための薬液を注入したり、油汚染浄化のための微生物を注入する場合、例えば、パッカー装置１の管接続具として機能する一方の嵌合筒体４５に供給管４８の一端を接続して、供給管４８の図外の他端を図外の流体供給源に接続する。また、パッカー装置１の先端１ｔに位置する他方の嵌合筒体４５の一端開口４５ａ又は管２の一端開口２ａを蓋３９などで閉塞しておく。そして、図２（ａ）のように、パッカー装置１を坑２１の底２３側まで挿入し、流体供給源から供給管４８経由で管２内に水を供給する。これにより、図２（ｂ）のように、管２内に供給された水の圧力（流体圧）によって逆止弁５が押されて逆止弁５と管２の外周面６との間に流体流路２７となる隙間が生じ、この流体流路２７を経由した水が流体収容空間９内に流入する。図２（ｃ）のように、流体収容空間９内に流入した水が吸水ポリマー４１に吸水されることによって吸水ポリマー４１が膨張し、パッカー３が膨らんで、パッカー３の外表面３６と坑２１の内壁２２とが密に接触することにより、パッカー３と坑２１の底２３との間に密閉された閉塞坑内空間４０が形成される。その後、図外の棒などで蓋３９を突いたりして蓋３９を外し、供給管４８及び管２経由で供給される微生物や薬液等の注入対象物を他方の嵌合筒体４５の一端開口４５ａ又は管２の一端開口２ａを介して閉塞坑内空間４０内に注入することによって、注入対象物が閉塞坑内空間４０に接する坑２１の内壁２２から地山２０に注入されることになる。供給管４８及び管２の内側に注入対象物を供給するための図外の注入管を挿入して、注入管の先端で蓋３９を突いたりして蓋３９を外した後に当該注入管の先端開口を介して閉塞坑内空間４０に注入対象物を注入してもよい。
注入対象物の注入終了後、供給管４８を他方の嵌合筒体４５から取り外してパッカー装置１を坑２１内に残してもよいし、パッカー装置１を坑２１より引き出して回収してもよい。尚、パッカー装置１を坑２１より引き出して回収する場合、パッカー３の内筒体１１がゴムのような伸縮可能な材料により形成されているので、パッカー装置１を強制的に坑口まで引っ張って坑２１より引き出すことが可能である。
【００１４】
最良の形態１によれば、管２をパッカー３に対する流体供給路及び地山への注入対象物供給路として使用できるため、坑２１の内壁２２と管２との間の隙間に流体給排管のような管を設置する必要のない簡単な構成のパッカー装置１を得ることができる。
【００１５】
最良の形態２
図４、図５（ａ）に示すように、流体収容空間９内に管２の外周を囲む筒状体５１を設け、この筒状体５１が吸水ポリマー４１により形成された構成とした。
【００１６】
最良の形態３
図５（ｂ）に示すように、流体収容空間９内に管２の外周を囲む筒状体５２を設けるとともに、この筒状体５２に吸水ポリマー４１を付着させた構成とした。この筒状体５２は、例えば、不織布や水溶性の紙などにより形成される。
【００１７】
最良の形態２；３によれば、流体収容空間９内の管２の周囲に吸水ポリマー４１がバランス良く配置された構成となるので、流体収容空間９の下部に吸水ポリマー４１が集中してしまうようなことを防止でき、パッカー３を径方向にバランスよく膨らませることができるようになる。つまり、パッカー３が偏って膨らむのを防止できて、坑２１の内壁２２との間に隙間の生じにくいパッカー３を提供できる。
【００１８】
最良の形態４
図６を参照し、坑２１内の任意の位置に集中的に注入対象物を注入するための二重管装置６０の構成を説明する。
二重管装置６０は、有孔外管６１と、上記パッカー装置１と、有孔部６２を備えた内管６３と、内側パッカー６４とを備える。
有孔外管６１は、内周面６６と外周面６７とに貫通する孔６８を複数備えた構成である。有孔外管６１の両方の端部６９；６９には、上記パッカー装置１の管２が延長するように接続される。つまり、管接続具としての嵌合筒体４５により有孔外管６１の端部６９と管２の端部２９とが結合される。内管６３は、有孔外管６１の内側に位置するように設置される。内管６３の中心軸に沿った方向の一端７１は閉塞され、内管６３の中心軸に沿った方向の他端７２と注入対象物供給管７３とが接続される。有孔部６２は、内管６３の内周面と外周面とに貫通する複数の孔７５により形成され、内管６３の筒中央に設けられる。内側パッカー６４は、内管６３の筒中央に設けられた有孔部６２を挟んだ内管の一端７１側と他端７２側とにそれぞれ設けられる。図外の流体給排装置に一端が接続された図外の流体給排管の他端が内側パッカー６４に接続され、特許文献１に開示されたような給排機構によって内側パッカー６４内に対する流体の給排が行われる。
【００１９】
図７を参照し、二重管装置６０の使用方法を説明する。図７（ａ）のように、互いに繋がれた有孔外管６１と２つのパッカー装置１；１とを備えた二重管装置６０の外側構成部を流体供給管７８の先端に取り付けて二重管装置６０を坑２１内の目的位置まで挿入する。内管６３を流体供給管７８、有孔外管６１内を通して一方のパッカー装置１の管２の内側まで挿入し、孔４を挟んで孔４の両側に内管６３の先端に位置する一方の内側パッカー６４と他方の内側パッカー６４とが位置されるように内側パッカー６４の位置を位置決めした後、図外の流体給排装置から両方の内側パッカー６４の内側に流体を供給する。これにより、内管６３の有孔部６２の両側の管２の内周面２５と内側パッカー６４とが接触し、孔４の近傍付近の管２の内部空間が両方の内側パッカー６４により閉塞された密閉空間８１が形成される。よって、流体供給源からの水が内管６３、有孔部６２、密閉空間８１、孔４を経由し、水の圧力によって一方のパッカー装置１の逆止弁５が押されて逆止弁５と管２の外周面６７との間に流体流路２７となる隙間が生じ（図２（ｂ）参照）、この流体流路２７を経由した水が逆止弁５を経由して流体収容空間９内に流入する。以上により、流体収容空間９に流入した水が吸水ポリマー４１に吸水されることによって吸水ポリマー４１が膨張し、パッカー３が膨らんで、パッカー３の外表面３６と坑２１の内壁２２とが密に接触する。
図７（ｂ）に示すように、他方のパッカー装置１のパッカー３も一方のパッカー装置１のパッカー３を膨らませた方法と同じ方法によって膨らませてパッカー３の外表面３６と坑２１の内壁２２とを密に接触させる。即ち、図７（ａ）の状態から内側パッカー６４内の流体を図外の流体給排装置によって排出して内側パッカー６４を萎ませて、図７（ｂ）のように、内側パッカー６４を他方のパッカー装置１の内側に移動した後に、一方のパッカー装置１のパッカー３を膨らませた方法と同じ方法で他方のパッカー装置１のパッカー３を膨らませる。
両方のパッカー装置１；１のパッカー３；３を膨らませることによって、両方のパッカー装置１のパッカー３と有孔外管６１と坑２１の内壁２２とで区画された閉塞坑内空間８０が形成される。この閉塞坑内空間８０に微生物や薬液などの注入対象物を供給するために、図７（ｃ）に示すように、有孔外管６１の内側に内管６３の有孔部６２を位置させ、内管６３の両側の内側パッカー６４；６４を膨らませて、有孔外管６１の内側と有孔外管６１の両側に繋がれた管２の内側との流通を遮断する。その後、注入対象物供給管７３を経由して内管６３内に微生物や薬液などの注入対象物が供給されることによって、注入対象物が、有孔部６２の孔７５及び有孔外管６１の孔６８を経由して閉塞坑内空間８０内に供給されて、注入対象物がこの閉塞坑内空間８０に接する坑２１の内壁２２から地山２０に注入される。
注入対象物の注入終了後、内側パッカー６４；６４を萎ませて内管６３を坑口まで引き上げる。また、流体供給管７８を他方の嵌合筒体４５から取り外して坑口まで引き上げることにより、パッカー装置１；１を坑２１内に残してもよいし、パッカー装置１；１を坑２１より引き出して回収してもよい。尚、パッカー装置１を坑２１より引き出して回収する場合、パッカー３の内筒体１１がゴムのような伸縮可能な材料により形成されているので、パッカー装置１；１を強制的に坑口まで引っ張って坑２１より引き出すことが可能である。
【００２０】
最良の形態４の二重管装置６０を用いることによって、坑２１内の任意の位置に集中的に注入対象物を注入できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
パッカー３を形成する筒体７をゴムで形成された筒体のみで形成してもよい。流体収容空間９内に供給する流体としては、水の他に、セメントミルク、ＣＢセメント（セメントとベントナイトとを混合したもの）、空気などを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】パッカー装置の断面図（最良の形態１）。
【図２】パッカー装置の使用方法を示す図（最良の形態１）。
【図３】逆止弁の平面図（最良の形態１）。
【図４】パッカー装置の断面図（最良の形態２）。
【図５】（ａ）は図４のＡ−Ａ断面図（最良の形態２）、（ｂ）は図４のＡ−Ａ断面相当図（最良の形態３）。
【図６】二重管装置の断面図（最良の形態４）。
【図７】二重管装置の使用方法を示す図（最良の形態４）。
【符号の説明】
【００２３】
１  パッカー装置、２  管、３  パッカー、４  孔、５  逆止弁、
６  管の外周面、７  筒体、８  端部、９  流体収容空間、２７  流体流路、
４１  吸水ポリマー、４５  嵌合筒体、５１  筒状体、６０  二重管装置
６１  有孔外管、６２  有孔部、６３  内管、６４  内側パッカー
６８  有孔外管の孔、７１  内管の一端、７２  内管の他端
７５  有孔部の孔、ａ  嵌合筒体の突出長さ、ｂ  パッカーの突出長さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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