(57)【要約】【構成】本発明は、中空式自動ドリルロックボルトを利用する鉱業分野、土木工学分野、トンネル掘削分野や建設分野で使用する中空ロックボルトおよび中空注入バーを使用対象とした注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムに関する。バルブ作用システムを複数の流路で構成し、それぞれが長手方向の一つかそれ以上の一方向流れバルブを有する。本発明によれば、連続的か同時的のいずれかの状態で、中空ロックボルトやその他の中空長尺部材に１種かそれ以上の流体をポンプ圧送でき、別な流路の流体を交差汚染することもなく、対応しない流路への逆流もない。例えば、本発明は、自動ドリルロックボルトを据え付けるために使用できる。ドリル作業サイクル時に中空ボルトにドリル用流体を最初にポンプ圧送し、次に、２成分化学的樹脂またはセメントグラウトを中空ボルトにポンプ圧送して、ボルトを掘りぬいた穴に固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動ドリルロックボルト、ロックボルト、ケーブルボルトまたは中空注入バーを使用対象とした注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステム（バルブ作用システムと呼ぶ）において、
複数の流路を有し、
上記流路の少なくとも一つが、長手方向の所定位置に少なくとも一つの一方向バルブを有し、
上記流路にそって流体が、他の流路の流体に対して交差汚染することなく流れ、
上記流路の少なくとも一つが、連続的または同時に、これら流路にそって流れる１種かそれ以上の流体の流れに対応し、
中空バー、中空ボルトまたは中空注入スリーブの実質的な内部に上記流路を閉じ込め、そして
上記中空バー、中空ボルトまたは中空注入スリーブと外部注入装置との間に相対回転がない場合と、そして上記中空バー、中空ボルトまたは中空注入スリーブと外部注入装置との間に相対回転がある場合の両者において、上記中空バー、中空ボルトまたは中空注入スリーブ内部の上記流路が、外部注入装置の流路に対して液圧接続するとともに、液圧シールすることを特徴とするバルブ作用システム。
【請求項２】
上記流路の側面境界が任意の手段によって形成でき、例えば、一つかそれ以上の個別部品または成分によって形成した請求項１に記載のバルブ作用システム。
【請求項３】
上記流路の入口端部および出口端部が例えば開位置にあり、上記流路の長さ方向の途中に一つかそれ以上の一方向バルブを設けた請求項２に記載のバルブ作用システム。
【請求項４】
上記流路の形状が任意形状で、長さが任意長さであり、そして横断面積が任意横断面積である請求項３に記載のバルブ作用システム。
【請求項５】
流体を上記流路にそって一方向に流すが、上記流路にそって反対方向には流さない一つかそれ以上の一方向バルブを上記流路に設けた請求項４に記載のバルブ作用システム。
【請求項６】
バルブ作用システムの上記バルブが、流体圧力によって開き、そして任意の手段によって閉じる一方向流れバルブである請求項５に記載のバルブ作用システム。
【請求項７】
中空バー、中空ボルトまたは中空注入スリーブの実質的な内部に上記流路が閉じ込められ、そして外部注入装置内にも部分的に閉じ込められている請求項６に記載のバルブ作用システム。
【請求項８】
上記流路が、連続的か同時的のいずれかで、単一流れまたは複数流れに対応できる請求項１〜７のいずれか１項に記載のバルブ作用システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のボルトまたはバー内部の流路作用/バルブ作用装置（バルブ作用装置と呼ぶ）であって、好ましくはプラスチック製であり、中空式自動ドリルロックボルトに挿入できるものであるが、他の材質で、任意の中空バー、中空ボルトまたは中空注入スリーブに挿入できるように構成したバルブ作用装置。
【請求項１０】
外部注入ノズルの全部または一部がバルブ作用装置内部に、あるいはバルブ作用装置の外部に嵌合するように、外部注入ノズルの全部または一部に対応し、かつ外部注入ノズルの全部または一部を液圧シールする請求項９に記載のバルブ作用装置。
【請求項１１】
主に、端面が円形の一体化部品からなり、バルブ作用装置内に、あるいはバルブ作用装置の外に嵌合する注入ノズルが、対応する円形の端面を有し、上記注入ノズルがバルブ作用装置に対して液圧シールを形成し、バルブ作用装置と注入ノズルとの間に回転運動がある状態でも、バルブ作用装置と注入ノズルとの間に液圧シールを維持できる請求項１０に記載のバルブ作用装置。
【請求項１２】
主に、２つかそれ以上の実質的に管状の部品からなり、これらが嵌合して少なくとも２つの個別流路を形成する請求項１１に記載のバルブ作用装置。
【請求項１３】
注入ノズルが上記バルブ作用装置から引き出されている間、この注入ノズルを実質的に拭き処理して浄化処理する請求項１２に記載のバルブ作用装置。
【請求項１４】
バルブ作用装置の一方向バルブが、スカートバルブまたはフラップバルブである請求項１３に記載のバルブ作用装置。
【請求項１５】
上記バルブ装置の一つかそれ以上の流路を水または空気によって洗い流す請求項１〜１４のいずれか１項に記載のバルブ作用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体としては、バルブまたは流路に関し、具体的には、流体の流れを制御するバルブおよび流路に関する。より特定すれば、本発明は、中空の掘削ロッド、中空のロックボルトまたは中空の自動ドリルロックボルトに流れる流体の流れを配向・制御する注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、鉱業分野やトンネル掘削分野では、中空管、中空ドリルロッド、中空ロックボルトや中空自動ドリルロックボルトに水などの流体、空気、セメントグラウトや樹脂をポンプ圧送している。中空ドリルロッドによる穴の掘りぬき作業時に出る砕石などの屑を除去するためによく利用されているのは水または空気である。また、破壊され、細分化され、脆弱した岩盤や地盤を安定化するために、通常、セメントグラウトや樹脂を中空の注入ロッドの中心孔にポンプ圧送している。さらに、セメントグラウトや樹脂を中空ロックボルトや中空の自動ドリルロックボルトに通常ポンプ圧送して、これらロックボルトを岩盤や土壌に固定している。一端にドリル作用先端をもつ中空式自動ドリルロックボルトの一例は、ＰＣＴ／ＡＵ９１／００５０３に開示されている。
【０００３】
中空式ドリルロッドまたは中空式ロックボルトは、管、パイプや肉厚の中空バーを始めとする任意の好適な中空バーから構成することができ、例えば鋼製であるが、ファイバーグラス、プラスチックファイバーやカーボンファイバーで構成することもできる。
【０００４】
上記のいずれの分野でも、流体を中空バーに圧送する場合、通常、中空バーと流体ポンプ圧送システムとの間にシール手段を設ける。例えば、ドリルロッドを利用してドリル作業を行っている場合には、水または空気のいずれかを利用する流体ポンプ圧送システムをドリル装置に適用する。
【０００５】
シール手段としては、簡単なものを使用でき、ドリル装置のドリルチャック内部の係合ねじにねじ込むことができる、中空バー、中空式ドリルロッドや中空式ロックボルトの端部に設けたネジ山であればよい。あるいは、中空バーの端部かドリルチャック内部に設けるＯ−リングなども使用可能である。Ｏ−リングは、流体が中空バーに圧送されている間、流体の漏れを防止するもので、構成が簡単で、コストが低く、その上効果が実証されているこの分野における流体シール方法である。
【０００６】
ドリル分野の一部では、２種類の流体を中空バーに同時圧送する場合がある。例えば、水と空気がその例であり、ドリル作業時に細かい“ミスト”の形で使用して、水の使用容積を最小に抑えることができる。あるいは、２種類の流体の中空バーへの使用時期をずらしてもよい。例えば、ドリル作業サイクルに水を使用して掘りぬいた孔から岩石などを洗い流し、次にセメントグラウトを同じ中空バーにポンプ圧送し、掘りぬいた穴にセメントグラウトを充填し、中空バーをこの穴に固定する。
【０００７】
土木分野やトンネル掘削分野でこの作業を行う場合、一端にねじを設けた中空バー、中空式ドリルロッドまたは中空式ロックボルトの端部をドリルチャックにねじ込んでから、ドリル作業サイクル時に中空バーを回す。ドリル装置の回転作用によって、中空バーとドリルチャックとの間に噛み合ったねじを締めつけ、ドリル作業サイクル時に使用される流体をシールする。ドリル作業サイクルが完了したなら、ドリルチャックから中空バーを取り外し、グラウトホースに取り付けたねじ金具を中空バーの端部にねじ込む。例えば、中空バーの端部にこのねじ金具を手動で締め付けて、流体シールを形成し、次にセメントグラウト、樹脂またはその他の化学的固定流体を中空バーにポンプ圧送し、これを流し込み、掘りぬいた穴に充填する。掘りぬいた穴にセメントグラウトまたはその他の固定流体がいっぱいに充填したなら、ねじ金具を中空バーから取り外す。
【０００８】
このように、鉱業分野、土木分野およびトンネル分野では、ねじ山またはＯ−リングを使用することが、中空バー、中空式ドリルロッドまたは中空式ロックボルトに流体をポンプ圧送するさいのシールの最頻用形態である。
【０００９】
ねじ山の着脱は面倒な作業であり、セメントグラウトホースおよび金具を使用する場合、例えば、手動で行う。これは時間を要する作用であり、グラウト作業の自動化には対応できない。
【００１０】
さらに、中空バーへのポンプ圧送時の液体のシールにねじ山またはＯ−リングを使用することは、主にシール自体からの漏れを防止することを対象とするもので、ドリルチャック内部または中空バー内部いずれかの流体の流れを配向・制御することを対象としていない。
【００１１】
自動ドリルロックボルトの具体例の場合、例えば、“ドリル用流体”として知られている水、または空気、または水および空気をロックボルトにポンプ圧送し、屑などをドリル作業時に取り除き、穴を掘りぬく。自動ドリルロックボルトの一例は、ＰＣＴ/ＡＵ２００６/００１７７５に開示されている。シール装置を利用して、ドリル装置とボルトとの間にドリル用流体が漏れ出すことを防止する。穴を掘りぬき、すべての屑などを穴から取り除いたなら、次にドリル用流体のポンプ圧送を停止する。この後、例えば、固定用流体として知られているセメントグラウト、樹脂またはその他の化学的流体をボルトにポンプ圧送して、穴を充填し、ボルトを穴に十分に封入する。そして固定用流体が硬化し、ボルトを穴に固定する。例えば、従来のシステムの場合、自動ドリルロックボルトの端部に個別に取り付け、またこれから個別に取り外す必要のある各ホース及び金具を介して、ドリル用流体および固定用流体を自動ドリルロックボルトにポンプ圧送するが、これは、例えば、手動で行っている。
【００１２】
さらに、２成分化学的樹脂を中空バーに、中空ボルトに、あるいは中空式自動ドリルロックボルトにポンプ圧送する場合、この２成分化学的樹脂は、例えば、（マスチック成分として知られている）硬化性成分および（触媒成分として知られている）硬化成分からなる。例えば、マスチック成分が触媒成分に接触すると、樹脂の硬化が開始する。そして、樹脂が６０秒足らずで、例えば３０秒足らずで硬化する。この場合、マスチック成分を触媒成分から完全に分離しておく必要があることは当然であり、樹脂のこれら２成分をドリル装置に、そしてドリル装置のドリルチャックにポンプ圧送する。さもなければ、樹脂が硬化し、ドリルチャックの詰まりの原因になる。さらに、注入ノズルをドリルチャックに取り付け、中空ボルトに２成分樹脂を注入する場合も、化学的樹脂の２成分、即ちマスチック成分および触媒成分をこの注入ノズルの直後で、あるいは真上で分離しておく必要がある。さもなければ、硬化が早すぎる時点で生じるため、注入ノズルの故障の原因になる。
【００１３】
さらに、注入ノズルからの流出時に、マスチック成分および触媒成分内部のポンプ圧送圧力が均等でない場合、マスチック成分または触媒成分のいずれかが逆流し、対応しない流路に流れ込む恐れがあり、注入ノズルの故障の原因になる。本発明の一方向バルブ作用流路システムを備えていない、自動ドリルロックボルトに使用する注入装置の場合、故障が発生しやすい。このような注入装置の一例は、ＡＵ１９９９５９３４０Ａ１に開示されている。
【００１４】
より具体的には、注入ノズルを利用して、同時にあるいは連続的に中空バーに一種かそれ以上の流体をポンプ圧送する場合、この中空バーに異なる流体をポンプ圧送するために中空バーの端部に異なる金具をねじ込むことなく、あるいは取り外すことなく中空バーに一種かそれ以上の流体をポンプ圧送するために上記の一つの注入ノズルを利用できる点で有利である。ところが、ＡＵ１９９９５９３４０Ａ１に開示されている樹脂注入システムは、故障を発生しやすい。本発明者は、液体樹脂のマスチック成分および液体樹脂の触媒成分を注入装置の端部付近で直ちに合流させた場合には、既に硬化した樹脂によって注入装置の詰まりが発生しやすいことを見出した。硬化樹脂による注入装置の詰まりを防止するためには、樹脂のマスチック成分と樹脂の触媒成分が注入装置から出るさいにこれらを完全に分離しておき、そしてボルトの端部内部のそれぞれ対応する流路にそってこれら成分が流れるように設定することが必要である。この場合、マスチック成分および触媒成分は、ボルト内部のそれぞれ対応する流路にそって流れ、注入装置の端部から遠く離れたある点で合流混合する。実用上、注入装置端部とマスチック成分および触媒成分が合流混合する点と間の距離は短く設定することができ、例えば限定するわけではないが、５ｍｍ〜５０ｍｍに設定することができる。
【００１５】
さらに、本発明者は、２種かそれ以上の流体を同時にあるいは連続的に中空バーにポンプ圧送する場合、１種かそれ以上の流体が逆流し別な方向に流れ、本来別な流体に使用されるはずの流路に混入することを防止する必要が多く、および/または２種かそれ以上の流体の混合が早すぎる時点で生じることを防止する必要が多いことを見出した。さらに、２種かそれ以上の流体を同時に中空バーにポンプ圧送する場合、各流体のポンプ圧送圧力が均等にならず、この結果逆流が発生することがあり、また各流体が対応しない流路に流れることがある。従って、液体樹脂が対応しない流路に逆流することを防止する一方向バルブ作用システムを用意しておくことが必要であり、例えば、これはボルト内部の各流路にそって別々な一方向バルブを設けることにより実現することができる。
【００１６】
さらに、各個別な流路および一方向バルブを注入装置のみに使用すると、２成分液体樹脂の硬化作用によって注入装置の端部に詰まりが発生することがある。例えば、ＷＯ２００６０４２５３０には、２つの個別なバルブをもつ２つの個別な流路を備えた注入ヘッドが開示されている。この場合、これら流路は、中空バーまたは中空ボルトの端部に挿入される接続部で一本の流路に合流する。ところが、この文献には、接続部による上記一本の流路は、使用後に洗い流す必要があり、さもなければ２成分液体樹脂が中空ボルトにつながる流路で硬化するため、次の中空ボルトに注入装置が使用できなくなることが記載されている。
【００１７】
従って、中空式自動ドリルロックボルトに対応できる注入密封式流路/バルブ作用システムは、以下の作用効果がある。
・  ドリル作業時にボルトを回転できる。
・  ドリル作業から出る屑などを水または空気で洗い流せる。
・  液体樹脂マスチック成分および液体樹脂触媒成分をボルト内部に注入し、これでくりぬいた穴を充填する。
・  ２つの液体成分を混合、硬化させてボルトを掘りぬいた穴に固定できる。
・  中空式自動ドリルロックボルトの端部にナットを締めつけることができる。
・  中空式自動ドリルロックボルトから注入装置を取り外すことができる。
これらは全て、液体樹脂が、注入装置の対応しない流路に逆流すること、または、注入装置のいかなるパーツの汚染や詰まりを起こすことなく実現することができ、ボルトから取り外した後、注入装置の完全なクリーン状態を維持できるため、次の中空式自動ドリルロックボルトに取り付けることが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＡＵ９１／００５０３
【特許文献２】ＰＣＴ/ＡＵ２００６/００１７７５
【特許文献３】ＡＵ１９９９５９３４０Ａ１
【特許文献４】ＷＯ２００６０４２５３０
【００１９】
さらに別な作用効果は、一つかそれ以上の流路を備えた固定注入装置と、注入装置を挿入あるいは連結した回転ボルトとの間に一つかそれ以上の液圧シールを維持できる点である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、以上説明してきた従来システムの問題を解決した注入作用、シール作用、流路作用およびバルブ作用を兼備した手段に関する。即ち、本発明は、逆流および汚染を発生せずに、１種かそれ以上の流体を同時にまたは連続的に中空バー、中空ドリルロッドまたは中空ロックボルト内にポンプ圧送でき、注入装置の詰まりを引き起こさずにボルト内部の樹脂を硬化でき、しかもボルトから取り外した後、注入装置の完全なクリーン状態を維持できるため、次のボルトに注入装置を取り付けることができる注入作用、シール作用、流路作用およびバルブ作用を兼備した手段に関する。
【００２１】
この場合、個別のホースおよび金具を手動で切り替えて異なる流体を中空バーにポンプ圧送し、そして中空バー内部のこれら流体の流れを配向・制御する上記問題を解決する改良機構または装置が必要である。さらに、個別の流路に一方向バルブを追加して、化学的樹脂の流れを制御して、化学的樹脂、グラウトやその他の固定用流体が逆流したり、あるいは対応しない流路に流れたり、あるいはこれらの早すぎる時点での混合硬化を防止する必要がある。
【００２２】
即ち、本発明者が開発したものは、中空バー、中空ドリルロッド、中空ロックボルトまたは中空式自動ドリルロックボルトの端部内に実質的に、あるいは外部注入装置内に部分的に装着できるため、上記問題を解決できる上に、早すぎる時点での混合、逆流または漏れを起こさずに、１種かそれ以上の流体を中空バー、中空ドリルロッド、中空ボルトまたは中空式自動ドリルロックボルト内にポンプ圧送できるため、最小の手作業で、しかも注入装置やドリルチャックの故障を起こさずにこれらバー、ロッドまたはボルトを装着できる注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムである。
【００２３】
さらに、本発明による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムによれば、ドリル作業時ボルトの回転状態で、水を中空式自動ドリルロックボルト内にポンプ圧送でき、次に、シール作用またはバルブ作用システムに変更を加えることなく、グラウト作業サイクル時に樹脂またはセメントグラウトをポンプ圧送できる。本発明の注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムは、中空式自動ドリルロックボルトが例えば５００ｒｐｍの速度で回転している状態で、液圧シールできる機能だけでなく、グラウト作業サイクル時に、個別の２成分樹脂、化学材料またはグラウトを液圧シールし、分離しておくことができる。即ち、従来技術の場合に必要であった、ドリル作業サイクル時とグラウト作業サイクル時との間でボルト端部の金具を切り替える必要はない。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
即ち、本発明は、自動ドリルロックボルトを利用する鉱業分野、土木工学分野、トンネル掘削分野や建設分野で使用する中空式の長尺部材を利用する注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステム（以下“バルブ作用システム”という）において、バルブ作用システムを複数の流路で構成し、これら流路のうち少なくとも一つが、その長さ方向の所定の点に少なくとも一つの流れバルブを有するバルブ作用システムを提供するものである。この流れバルブとしては、例えば、一方向流れバルブを使用することができる。
【００２５】
本発明流路を用いれば、別な流路の流体を交差汚染することなく流体を流路にそって流すことができ、これら流路のうち少なくとも一つで連続的にまたは同時にこれにそって流れる１種かそれ以上の流体の流れに対処できる。さらに、本発明流路は、例えば、中空バーまたは中空ボルト内に実質的に閉じ込めることができ、また中空バーまたは中空ボルトを液圧シールする外部注入装置内に部分的に閉じ込めることもできる。
【００２６】
また、中空バーと注入装置との間に相対的回転がない場合、およびドリル作業サイクル時中空バーと注入装置との間に相対的回転がある場合の両者において、中空バーまたは中空ボルト内の流路は、注入装置内の流路と液圧接続するとともに、液圧シールされる。
【００２７】
上記流路の側面境界については、任意の手段によって形成でき、例えば、一つかそれ以上の個別部品または成分によって形成することができる。上記流路の入口端部および出口端部が例えば開位置にある状態で、上記流路の長さ方向の途中に一つかそれ以上の一方向バルブを設けることができる。上記流路の長さは、異なる長さに設定でき、横断面積も異なる面積に設定することができる。
【００２８】
注入装置内の流路は、注入装置の端部を超えて延長するため、注入装置の個別流路にそって流れる流体が、中空バーまたは中空ボルト内の個別流路にそって連続的に流れ、注入装置の端部を通り過ぎるまで合流することはない。従って、これら流体が、注入装置の端部で混合することがなく、また硬化することもないため、注入装置の端部開口の詰まりは生じない。
【００２９】
中空長尺部材内の流路はシールを有し、このシールが外部注入ノズル内に閉じ込められた流路に対して液圧シールを構成する。
【００３０】
上記流路が一つかそれ以上の一方向バルブを有し、これらバルブによって流体が流路にそって一方向に流れるが、流路にそって反対方向に流れないようにするのが好適である。
【００３１】
連続的か、あるいは同時のいずれかの状態で、上記流路が単独または複数の流体の流れに対応できるようにするのが好適である。
【００３２】
実際上は、中空ボルトまたは中空バー内部の上記流路/バルブ作用装置（バルブ作用装置と呼ぶ）はプラスチック製であるのが好ましく、また少なくとも一つの内部流路および一方向バルブを有するプラスチック製の円筒形部材、および別な一方向バルブを備えた少なくとも一つの外部流路で構成するのが好ましい。この場合、一つの流体が内部流路にポンプ圧送され、もう一つの流体が外部流路にポンプ圧送される。
【００３３】
自動ドリルロックボルトのドリル装置への挿入時、自動ドリルロックボルト内に実質的に閉じ込まれたバルブ作用システムが、ドリル装置内部の注入ノズルと嵌め合いシールを形成するようにするのが好ましい。こうすると、注入ノズルと中空ボルトの流路との間に液圧シールが形成する。ドリル作業サイクル時に中空ボルトが回転している間、またはグラウト作業サイクル時に中空ボルトが静止している間、液圧シールが働く。注入ノズルを介して自動ドリルロックボルトに、およびバルブ作用システムを介して対応する流路に、水、空気、樹脂、セメントグラウトやその他の流体をポンプ圧送することができ、しかも逆流が発生することもなく、あるいは対応しない流路に流れることもなく、流体が早すぎる時点で混合することもなく、そして他の故障も発生しない。
【００３４】
中空ボルトから注入ノズルが引き出された場合に、プラスチック製のバルブ作用システムが注入ノズルを実質的に拭きとり処理し、これを浄化処理するのが好ましい。
【００３５】
限定するわけではないが、バルブ作用システムを一つの自動ドリルロックボルトを据え付けるためにのみ使用するのが好ましい。
【００３６】
限定するわけではないが、バルブ作用システムについては、２つの個別流路をもつのが好ましい。なお、流路数は３以上でもよい。
【００３７】
実際上、バルブ作用装置が、実質的に、一つかそれ以上のプラスチック製円筒体からなり、注入装置の円形断面に対して密着し、液圧シールを形成する一つかそれ以上の円形プラスチックスカートバルブまたはフラップバルブをこの円筒体に設けるのが好ましい。流体がある一方向に流れる時にこれらスカートバルブまたはフラップバルブが開き、そして流体が反対方向に流れる時に閉じる。
【００３８】
中空バーまたは中空ボルト内のバルブ作用装置の回転状態でも、このバルブ作用装置が静止注入装置に対して液圧シールとして作用するのが特に好ましい。
【００３９】
少なくとも一つの流路内のバルブによって複数の流体がこの流路にそって連続的に流れ、樹脂注入後またはグラウト注入後に洗浄用流体で当該流路を洗い流すことが特に好ましい。
【００４０】
当業者ならば、一つかそれ以上の流体の流れを使用対象とする中空式自動ドリルロックボルト、中空ロックボルト、中空注入管やその他の装置に、本発明の各実施態様を適用できることが理解できるはずである。
【００４１】
本明細書全体を通して、特に断らない限り、“からなる”、“構成する”などは、明示された要素、数値または工程、要素群、数値群または工程群を包含するものであるが、他の要素、数値または工程または要素群、数値群または工程群を排除するものではない。
【００４２】
本明細書に含まれる文献名、作用、材質、装置、部品などは、本発明を例示するものに過ぎない。即ち、これらのすべてまたは任意の一部は、従来技術の要部を構成するものではなく、あるいは本願の優先権主張日以前にオーストラリアで存在していた、本発明に該当する分野における常識を構成するものではない。
【００４３】
本発明の理解を容易にするため、以下、本発明の好ましい実施態様を添付図面について説明する。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の好ましい実施態様では、ホースや接続具やその他のグラウト作業システムを別に用意する必要がないため、手作業のかなりの部分を省略できるだけでなく、作業員の負傷も防止できる。本発明は、自動または半自動ドリル装置を利用する、ドリル作業/樹脂注入/セメントグラウト自動ドリルロックボルトの自動化を可能にするものである。
【００４５】
本発明の好ましい実施態様では、２種かそれ以上の成分からなる化学的樹脂またはグラウトを中空バー、中空ボルトまたは中空式自動ドリルロックボルトに注入し、送り込むことができ、しかも早すぎる時点での混合もなく、また逆流もないため、故障などが発生することもない。
【００４６】
本発明の特に好ましい実施態様では、固定用流体の少なくとも一部を水溶性とすることができるため、一方向バルブを介して流路に流すことができ、そしてこの場合に、洗浄水を別な一方向バルブを介して同じ流路にポンプ圧送できるため、水溶性の固定用流体を水で洗い流すことができる。
【００４７】
本発明の好ましい実施態様では、バルブ作用/流路装置およびこれに使用する一方向バルブをプラスチック製としているが、適当な任意の材質で構成してもよい。バルブ作用/流路装置は、例えば、２つかそれ以上の実質的に管状の構成部品を一体化して構成することができる。
【００４８】
本発明の好ましい実施態様では、使用する一方向バルブのうち一部は、フラップバルブまたはスカートバルブである。これらフラップバルブまたはスカートバルブは、流体の流れによって開閉し、円形注入装置または円形バーをシールする。
【００４９】
本発明の特に好ましい実施態様では、少なくとも一つの中心円形バーまたは円形管を使用するため、少なくとも一つのフラップバルブまたはスカートバルブでこのバーまたは管の外面をシールできる。
【００５０】
本発明の特に好ましい実施態様では、注入装置を中空バーから一部引き出した状態でも、バー/バルブ装置を液圧シールできるように、スカートバルブ、シールおよび注入装置すべてを設計する。
【００５１】
本発明の特に好ましい実施態様では、中空バーにねじによって着脱できる中空注入スリーブ内部に流路の一部または全部を閉じ込めることができる。
【００５２】
なお、本発明の場合、ドリル回転方向が右手方向か左手方向にある中空バー、中空ボルト、または中空式自動ドリルロックボルトに水、空気または水/空気をポンプ圧送し、これらに流すことができる。また、２つかそれ以上の成分からなる化学的樹脂またはグラウトを中空バー、中空ボルト、または中空式自動ドリルロックボルトに注入し、これらに流すことができるが、ドリルチャックから中空バーまたは中空ボルトを取り外す必要もなく、また対応しない流路にそって流体が逆流することもない。さらに本発明の場合、注入装置を中空バーまたは中空ボルトから取り外し水を流すことで、水溶性の化学的樹脂またはグラウトを中空バーまたは中空ボルトから洗い流すことができる。さらに本発明の場合、注入装置を中空バーまたは中空ボルトから取り外している間、注入装置の円形管形材または円形バー形材をスカートバルブ、リップシールまたはＯリングによって拭きとり処理し、浄化処理できる。またさらに、Ｏリングシールによって注入スリーブまたはバー内部にバルブ作用装置を装着保持できる。
【００５３】
当業者ならば、広く上位概念で説明してきた本発明の精神または範囲から逸脱することなく、以上具体的な実施態様について説明してきた発明に多くの変形、変更を加えることができることを理解できるはずである。従って、以上の説明してきた実施態様は、あらゆる点で例示的なもので、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】自動ドリルロックボルトとともに使用する本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、一方向バルブが閉位置にある状態を示すものである。
【図２】自動ドリルロックボルトとともに使用する本発明の別な好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、一方向バルブが開位置にある状態を示すものである。
【図３】図２と同じ本発明の実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であるが、一方向バルブは閉位置にある。
【図４】図２と同じ実施態様の要部を構成するバルブ作用装置を示す概略断面図である。
【図５】自動ドリルロックボルトとともに使用する本発明の好ましい実施態様における、図４に示したバルブ作用装置の概略断面図である。
【図６】自動ドリルロックボルトとともに使用する本発明の好ましい実施態様における、図５に示したバルブ作用装置の立体図である。
【図７】自動ドリルロックボルトとともに使用する本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、２つの一方向バルブが閉位置にある状態を示すものである。
【図８】自動ドリルロックボルトとともに使用する、図７に示した本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、２つの一方向バルブが開位置にある状態を示すものである。
【図９】自動ドリルロックボルトとともに使用する本発明の別な好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、２つの一方向バルブが閉位置にある状態を示すものである。
【図１０】自動ドリルロックボルトとともに使用する、図９に示した本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、２つの一方向バルブが開位置にある状態示す。
【図１１】自動ドリルロックボルトとともに使用する本発明の別な好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、閉位置にある複数の一方向バルブを示す図である。
【図１２】自動ドリルロックボルトとともに使用する、図１１に示した本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、一方向バルブを開位置に設定し、水の流れを可能にし、マスチック及び触媒の流れを可能にする一方向バルブを閉位置に設定した状態を示す図である。
【図１３】自動ドリルロックボルトとともに使用する、図１１に示した本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、マスチックおよび触媒の流れを可能にする開位置に一方向バルブを設定した状態、および水の流れを可能にする一方向バルブを閉位置に設定した状態を示す図である。
【図１４】自動ドリルロックボルトとともに使用する、図１１に示した本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、注入装置を中空バーまたはボルトから一部取り出し（ただし、注入装置は、依然としてシールで液圧シールされている）、一方向バルブを中空バーまたはボルト内に設定した状態を示す図である。
【図１５】自動ドリルロックボルトとともに使用する、図１１に示した本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略断面図であり、注入装置を中空バーまたはボルトから完全に取り出した状態を示す図である。
【図１６】自動ドリルロックボルトとともに使用する、図１１に示した本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略等角断面図であり、中空バーまたはボルトの端部にねじで固定した注入装置スリーブ内にバルブ作用/流路作用システムの一部を閉じ込めた状態を示す図である。
【図１７】自動ドリルロックボルトとともに使用する、図１１に示した本発明の好ましい実施態様による注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムを示す概略等角断面図であり、中空バーまたはボルトの端部にねじで固定した注入装置スリーブ内にバルブ作用/流路作用システムの一部を閉じ込めた状態、および注入装置を中空バーまたはボルトから完全に取り外した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本明細書では、“バー”、“中空バー”、“中空ドリルバー”、”中空ロックボルト”、“中空式自動ドリルロックボルト”、“中空長尺部材”、“中空注入管”、“管”や“パイプ”などの用語を使用するが、本発明は、自動ドリルロックボルトを始めとする任意の中空長尺部材を含むあらゆる変形例、変更例を包含するものである。
【００５６】
本明細書では、“注入ノズル”、“ノズル”、“注入装置”や“外部注入装置”などの用語を使用するが、本発明は、１種かそれ以上の流体の流れを分離できる一つかそれ以上の流路をもつことができる一つかそれ以上の注入ノズルのあらゆる変形例、変更例を包含するものである。
【００５７】
本明細書では、“注入スリーブ”や“スリーブ”などの用語を使用するが、本発明は、外部注入装置に対応でき、これをシールできる注入スリーブのあらゆる変形例、変更例を包含するものである。また、注入スリーブには、一つかそれ以上の流路、一つかそれ以上の一方向流れバルブ、および一つかそれ以上のシールを設けることができる。
【００５８】
本明細書では、“シール”や“シール装置”などの用語を使用するが、本発明は、流体を液圧シールして流体漏れや流体の対応しない方向への流れを食い止めることができるねじ山、Ｏリング、フラップ、バルブやその他の装置を含むシールのあらゆる変形例、変更例を包含するものである。
【００５９】
本明細書では、“バルブ”、“一方向バルブ”や“一方向流れバルブ”などの用語を使用するが、本発明は、流体の流れを制御・配向できる一方向流れバルブやその他の装置のあらゆる変形例、変更例を包含するものである。
【００６０】
本明細書では、“フラップバルブ”や“スカートバルブ”などの用語を使用するが、本発明は、流体のある方向の流れによって開き、流体の反対方向の流れによって閉じる一方向バルブのあらゆる変形例、変更例を包含するものである。
【００６１】
本明細書では、“流路”などの用語を使用するが、本発明は、任意形状の管、パイプやあらゆる形の穴または孔、貫通孔や貫通流路を形成できる構成成分からなる集合体、および流体を閉じ込め、流体を流すことができるその他の部材並びにこれら部材からなる集合体などを含む流路のあらゆる変形例、変更例を包含するものである。なお、流路は、ドリル回転作業時に形成してもよく、またドリル回転作業時以外に形成してもよい。
【００６２】
本明細書では、“バルブ作用システム”や“バルブ作用/流路作用システム”などの用語を使用するが、本発明は、複数の構成部品によって形成できる注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステムや、このシステムのあらゆる変形例、変更例を包含するものである。
【００６３】
本明細書では、“バルブ作用装置”や“バルブ作用/流路装置”などの用語を使用するが、本発明は、少なくとも一つの流路および少なくとも一つの一方向バルブを有し、プラスチック管および一方向バルブの集合体によって構成できるバルブ作用/流路作用装置を始めとして、この装置のあらゆる変形例、変更例を含み、任意のプロセスによって形成できるあらゆる変形例、変更例を包含するものである。
【００６４】
添付図面については、統一性を図るために、同じ部材、部品は同じ参照符号で示す。
【００６５】
図１〜図１７に示す好ましい実施態様は、注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステム（“バルブ作用システム”と呼ぶ）であり、注入装置２とバー１との間で回転運動を行い、注入装置２の流路とバー１の流路との間に液圧シールを維持する。例えば、バー１が、固定注入装置２の周りで回転する。
【００６６】
図１に示した注入作用、シール作用、バルブ作用および流路作用を兼備したシステム（“バルブ作用システム”と呼ぶ）の一つの実施態様は、単独または複数のシール３によって外部注入ノズル２を液圧シールできる中空長尺バー１を有し、この外部注入ノズル２には、一つかそれ以上の個別流路７、８を配設することができる。中空長尺バー１は、バルブ作用/流路作用装置４に対応できる中心孔１２をもつ。バルブ/流路装置４は、参照符号１０で示すようにその内部に、あるいは参照符号１１で示すようにその周囲に１種かそれ以上の個別の流路を有する。バルブ/流路装置４は、その内部あるいは周囲に少なくとも一つのバルブ１３を有する。このバルブ１３は、ばね１４またはその他の手段によって動作することが可能である。
【００６７】
運転時、注入ノズル２が、中空バー１の端部上に、あるいは端部内に嵌合し、注入ノズル２の少なくとも一つの流路７が、バルブ/流路装置４の流路１０に液圧接続する。注入ノズル２に配設したもう一つの流路８も、中空バー１の内部のバルブ/流路装置４の内部または周囲で流路１１と液圧接続する。
【００６８】
図２は、バルブ作用システムのもう一つの実施態様を示す断面図である。ここでの注入ノズル２は、個別の流路７、８、９を３つもつ。図２に示す状態では、バルブ１３が開位置にあるため、流体が流路７からバルブ/流路装置４の流路１０に流れ、このバルブ/流路装置４を通って中空バー１の中心流路１２に流入する。図２に示すように、流路８からの流体は、バルブ/流路装置４の流路１０に流入し、バルブ/流路装置４を通って中空バー１の中心流路１２に流入する。さらに図２に示すように、注入ノズル２の流路９は、流路１１に液圧接続し、この流路１１は、この場合、中空バー１の中心孔１２に接続する。流路９、１１は、流路７、８、１０とは別な流路である。
【００６９】
図３は、バルブ作用システムの断面図である。バルブ１３はばね１４によって閉位置にあるため、流体が流路７に逆流することはない。
【００７０】
図４は、ばね１４によって動作するバルブ１３を有するバルブ/流路装置４を示す断面図である。
【００７１】
図５は、バルブ１３、内部流路１０およびもう一つの内部流路１１を備えた、図４に示すバルブ/流路装置４の端面図である。
【００７２】
図６は、バルブ１３、内部流路１０およびもう一つの内部流路１１を備えた、図４、５に示すバルブ/流路装置４を示す立体図である。
【００７３】
図７は、バルブ作用システムのもう一つの実施態様を示す断面図である。注入ノズル２は、バルブ/流路装置４内部の、あるいは周囲の流路１０、１１に液圧接続する２つの個別流路７、８を有する。このバルブ/流路装置４の内部バルブ１３は、図７に示す閉位置にある。図７に示すように、バルブ/流路装置４の外部バルブ１５も閉位置にある。
【００７４】
図８は、図７と同じ実施態様を示す断面図である。なお、バルブ１３、１５は開位置にあるため、流体は流路７から流路１０に流れ、これを通過して中空バー１の中心孔１２に流れ込む。また、流体は流路８から流路１１に流れ、これを通過して中空バー１の中心孔１２に流れ込む。図８に示すように、バルブ/流路装置４は、中空バー１内部の溝１６に嵌合する、バルブ/流路装置４上の位置決め凸部１７によって中空バー１内部の所定位置に保持されている。
【００７５】
図９は、バルブ作用システムのもう一つの実施態様を示す断面図である。注入ノズル２は、バルブ/流路装置４内部の、あるいは周囲の流路１０、１１に液圧接続する２つの個別流路７、８を有する。バルブ/流路装置４の内部バルブ１３は、内部ばね１４によって動作する。このバルブ１３は、図９では閉位置にある。また、図９に示すように、バルブ/流路装置４は、外部バルブ１５を有する。この外部バルブ１５も閉位置にある。
【００７６】
図１０は、図９と同じ実施態様を示す断面図である。なお、バルブ１３、１５は開位置にあるため、流体は流路７から流路１０に流れ、これを通過して中空バー１の中心孔１２に流れ込む。また、流体は流路８から流路１１に流れ、これを通過して中空バー１の中心孔１２に流れ込む。
【００７７】
図１１は、バルブ作用システムの別な好ましい実施態様を示す断面図である。中空バー１に注入ノズル２を実質的に挿入し、中空バー１の内部で液圧シール３、２３によってこれを液圧シールする。シール３、２３は端部が円形（図示省略）で、注入装置２の円形部分をシールする。注入ノズルは、２つの内部流路２４、２５を有し、これら流路は、２つの一方向バルブ１９、２０によって流路８に接続されている。また、この注入ノズルは別な内部流路２６を有し、流路２６は一方向バルブ１８によって流路７に接続されている。中空バー１内には、３つの一方向バルブ１５、１３、２２を有するバルブ作用装置４を閉じ込める。バルブ１５、１３、２２としては、注入装置２の円形部分に密着する円形プラスチック製のフラップバルブまたはスカートバルブが好適である。注入装置２は、バルブ１３、２２をシールする円形中心バー２１を有する。この実施態様では、バルブ作用装置４は、部材２９によって分離保持された２つの管状形材から構成した２つの流路１０、１１を有する。図１１に示すように、注入ノズル２は、それぞれ流路１０、１１に液圧接続する２つの個別流路７、８を有する。注入ノズル２の２つの個別流路７、８にも、長さ方向にそって一つかそれ以上の一方向バルブ１８、１９、２０を配設することができる。一方向バルブ１８、１９、２０としては、一方向流れバルブであれば任意の形式のものが使用できるが、ばね負荷式バルブ（図示省略）が好ましい。また、図１１に示すように、注入ノズル２の流路８は２つの一方向バルブ１９、２０を有する。なお、これらバルブは閉位置にあるが、開位置状態では、２つの異なる流体が、流路２４、２５から流路８に流入する。例えば、バルブ１９は、流路２４からの液体圧力によって開き、バルブ２０は、流路２５からの流体圧力によって開き、またバルブ１８は、流路２６からの流体圧力によって開く。また、図１１に示すように、閉位置にあるバルブ/流路装置４の一方向バルブ１５によって、流路８は流路１１に液圧接続されている。また、図１１に示すように、閉位置にあるバルブ/流路装置４の２つの一方向バルブ１３、２２によって流路７は流路１０に液圧接続されている。また、図１１に示すように、バルブ/流路装置４は、中空バー１の端部に挿入されているため、シール３によって中空バー１から脱落することはない。
【００７８】
図１２は、図１１と同じ実施態様を示す断面図である。なお、バルブ１３、２２、１８はすべて閉位置にあるため、どちらの方向からも流路７に流体が流れる込むことはない。バルブ１９も閉位置にあり、流体がバルブ１９に逆流し、流出することはない。バルブ２０、１５は、開位置にあるため、流体がバルブ２０を通って流路８に流入し、そしてバルブ１５を通って流路１１に流入し、次に中空バー１の中心孔１２に流れ込む。例えば、図１２は、水がバルブ２０を介して流路８にポンプ圧送され、次に水圧によりバルブ１５が開き、水が流路１１を通って中空バー１の中心孔１２に流入するドリル作業サイクル時のバルブ構成を示す図である。バルブ１３、２２が閉位置にあるため、水が流路７に逆流することはない。
【００７９】
図１３は、図１１と同じ実施態様を示す断面図である。なお、バルブ１８、１３、２２は開位置にあるため、流体は流路７を通って流路１０に流れ込み、中空バー１の中心孔１２に流入する。バルブ１９、１５も開位置にあるため、流体が流路８を通って流路１１に流れ込み、中空バー１の中心孔１２に流入する。バルブ２０が閉位置にあるため、流体が２０から逆流することはない。例えば、図１３には、樹脂の第１成分、例えば水不溶性成分Ａを流路７、１０にポンプ圧送してこれらに流し、そして樹脂の第２成分、例えば、水溶性成分Ｂを流路８、１１にポンプ圧送してこれらに流す樹脂ポンプ圧送作業サイクル時のバルブ構成を示す。バルブ１５により、第１成分Ａが、第２成分Ｂの流路である流路８に逆流することはない。バルブ１３、２２により、第２成分Ｂが、第１成分Ａの流路である流路７に逆流することはない。
【００８０】
図１４は、図１１と同じ実施態様を示す断面図である。なお、注入ノズル２は、中空バー１から一部抜き出され、またバルブ/流路装置４からも一部抜き出されているが、シール３、２３によって、注入ノズル２は、中空バー１との液圧シール状態、およびバルブ/流路装置４との液圧シール状態を依然として維持している。
【００８１】
図１５は、図１１と同じ実施態様を示す断面図である。なお、注入ノズル２は、完全に抜き出されているため、バルブ/流路装置４および中空バー１に対して液圧シーリング状態にない。流路７のバルブ１８が閉位置にあり、流路８のバルブ１９も閉位置にある。流路８のバルブ２０は開位置にある。例えば、図１５は、バルブ２０に水をポンプ圧送してこれに流し、樹脂の第２成分Ｂを流路８から洗い流す水洗作業時のバルブ構成を示す図である。樹脂の第２成分Ｂは水によって流路８から洗い流され、この洗浄水は、流路７の前面付近に残留している、あるいは中心バー２１上に残留している樹脂の残留成分Ａと混合する。樹脂成分Ｂが樹脂成分Ａと急速混合すると、水流が両樹脂成分Ａ、Ｂを注入ノズル２から洗い流す。図１５にも示すように、洗浄水（図示省略）が流路８から流出すると、洗浄水の一部がバルブ/流路装置４の端部を洗浄/浄化処理する。さらに、注入装置が中空バー１から引き出されると、シール３が流路８の外面を拭き処理、これを浄化処理するとともに、過剰の樹脂がある場合にはこれを除去する。同様に、シール２３とスカートバルト１５が、流路７の外面を拭き処理、これを浄化処理するとともに、過剰の樹脂がある場合にはこれを除去する。さらに、スカートバルブ１３、２２が中心バー２１の外面を拭き処理、これを浄化処理するとともに、過剰の樹脂がある場合にはこれを除去する。
【００８２】
図１６は、図１１と同じ実施態様を示す断面図である。なお、バルブ作用装置４はすべてねじ２８、溶接（図示省略）あるいはその他の適当な手段によって、中空バー１に取り付けられる中空注入スリーブ２７内に閉じ込められる。
【００８３】
図１７は、図１１と同じ実施態様を示す概略等角断面図である。なお、注入装置２は、注入スリーブ２７から完全に引き出されている。図１７に示すように、バルブ作用装置４は、中空注入スリーブ２７内に完全に閉じ込められ、そしてバルブ作用装置４の内外管は、部材２９によって分離保持されている。また、図１７に示すように、バルブ１５、１３、２２は円形のスカートバルブであり、シール２３は円形リップシールであり、またシール３はＯリングである。バルブ１５、１３、２２、シール２３、およびシール３はすべて端面が円形（図示省略）であるため、端面が同様に円形（図示省略）である注入装置２の周りで回転でき、依然として液圧シールを維持できる。また、図１７に示すように、注入装置２は、流路２６から流路７への流体の流れ、および流路２４、２５から流路８への流体の流れを制御する一方向バルブ１９、２０、１８をもつ内部流路２４、２５、２６を有する。さらに、図１７に示すように、バルブ作用装置４は、Ｏリング３によって注入スリーブ２７内部に保持される。
【符号の説明】
【００８４】
１：中空バー
２：注入装置、注入ノズル
４：バルブ作用/流路装置
７、８、９、１１：流路
１０：内部流路
１２：中心孔、中心流路
１３、１５：一方向バルブ
１４：ばね
１７：位置決め凸部
【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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【図８】
2012503117.tif 000010
【図９】
2012503117.tif 000011
【図１０】
2012503117.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2012503117.tif 000014
【図１３】
2012503117.tif 000015
【図１４】
2012503117.tif 000016
【図１５】
2012503117.tif 000017
【図１６】
2012503117.tif 000018
【図１７】
2012503117.tif 000019
【国際調査報告】
2012503117.tif 000020
2012503117.tif 000021
2012503117.tif 000022