(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-30
(54)【発明の名称】一体化された穿孔注入及び抽出のデバイス及び方法
(51)【国際特許分類】
E21D 11/00 20060101AFI20240723BHJP
B28D 1/14 20060101ALI20240723BHJP
B28D 7/02 20060101ALI20240723BHJP
B23B 51/00 20060101ALI20240723BHJP
【ＦＩ】
E21D11/00 A
B28D1/14
B28D7/02
B23B51/00 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023577308
(86)(22)【出願日】2022-07-14
(85)【翻訳文提出日】2024-01-31
(86)【国際出願番号】 GB2022051830
(87)【国際公開番号】W WO2023285831
(87)【国際公開日】2023-01-19
(31)【優先権主張番号】2110278.5
(32)【優先日】2021-07-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521437758
【氏名又は名称】ハイパートンネル アイピー リミティッド
(74)【代理人】
【識別番号】100091683
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179316
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 寛奈
(72)【発明者】
【氏名】ミークス，アラン
【テーマコード（参考）】
2D155
3C037
3C069
【Ｆターム（参考）】
2D155AA02
2D155AA07
2D155AA08
2D155JA02
3C037DD01
3C037FF08
3C069AA04
3C069BA09
3C069BB01
3C069BB03
3C069BC03
3C069CA00
3C069DA06
3C069DA07
3C069EA01
(57)【要約】
本発明は、一体化された穿孔及び注入デバイスを提供し、このデバイスは：長手方向のシャンク（７）であって、シャンク（７）における開口部である第１の端部からシャンク（７）の軸に沿ってシャンク（７）の第２の端部に向けて延びた内部通路を有する、シャンク（７）；シャンク（７）の、第１の端部の反対側における第２の端部に位置された、ドリルビット（３）；及び内部通路とシャンク（７）の外面との間で流体連通する、少なくとも１つの出口（９）、を備える。このようにデバイスは、基体の中に駆動され、次に流体を内部通路に沿って少なくとも１つの出口（９）を通過させることによって、初めにデバイスを取り出して別個の注入構成要素と取り替える必要なく、流体が基体の中に注入され得る。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一体化された穿孔及び注入デバイスであって、内部通路を有する長手方向のシャンクであって、前記内部通路は、前記シャンクの軸に沿って、前記シャンクにおける開口部である第１の端部から、前記シャンクの第２の端部に向けて延びた、シャンクと、
前記第１の端部の反対側における、前記シャンクの第２の端部に位置された、ドリルビットと、
前記内部通路及び前記シャンクの外面の間で流体連通した、少なくとも１つの出口と、
を備える、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項2】
前記ドリルビットは、第１の回転方向に切削するよう構成された、ブレードと、
螺旋形状を有する、前記シャンクにおける第２の溝と、を備え、
前記第２の溝は、前記ドリルビットから離され、かつ前記第１の回転方向に回されており、前記デバイスが前記第１の回転方向に回転されたときに、水などの物質がブレードに向けて引き出される、
請求項１に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項3】
前記第２の溝は、前記シャンクの第１の端部から離された、前記シャンクの溝部分に位置され、前記シャンクの前記溝部分は、前記シャンクの前記第１の端部における前記シャンクの径よりも実質的に大きい径を有する、請求項２に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項4】
前記内部通路内に弁をさらに備え、前記弁は、前記内部通路内における物質の通過を制御するよう構成される、請求項１～３の内いずれか一項に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項5】
前記ドリルビットから離されて前記シャンクに配設された封止部をさらに備え、前記封止部は、前記シャンクと、前記ドリルビットによって穴を開けられたチャネルとの間に、前記シャンクの周りの障壁を形成するよう構成される、請求項１～４の内いずれか一項に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項6】
前記封止部は、前記シャンクに壊れやすく接続される、請求項５に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項7】
前記シャンクは複数のシャンクセクションを備える、請求項１～６の内いずれか一項に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項8】
中に埋込ツール／技術をさらに備える、請求項１～７の内いずれか一項に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項9】
物質を基体の中に注入するためのシステムであって、請求項１～８のうちいずれか一項に記載のデバイスと、
前記デバイスを通して展開させるための、接近面と、
前記デバイスを前記接近面を通して基体の中に駆動して、物質を内部通路の中に注入するために、デバイスを展開させる装置と、
を備える、物質を基体の中に注入するためのシステム。
【請求項10】
物質を基体の中に注入する方法であって、請求項１～８の内いずれか一項に記載のデバイスを提供するステップと、
前記デバイスを基体の中に駆動するステップと、
物質を内部通路の中に注入するステップと、
を含む、物質を基体の中に注入する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、全体的に、一体化された穿孔及び注入デバイスと、材料を基体の中に注入する方法とに関し、他を排除するものではないが、トンネルの構築及び補修における利用を探るものである。
【背景技術】
【0002】
トンネル掘削など、地表面下の作業において、時として、例えばグラウト及びセメントを、亀裂、割れ目、及び空洞に適用するなど、周囲の地質を安定させる必要がある。グラウト注入ランス及びマンシェットチューブは、様々な状況においてグラウトを有利に配することで、良く知られている。これらのデバイスに共通するのは、延長に沿って穴が位置付けられた中空パイプである。可撓性スリーブは、任意選択でこれらの穴を覆い、物質が穴を介してパイプ／ランスに入ってくるのを防止し得る。このようなデバイスは、地質形成物または人工構造物（コンクリートなど）のワークピースの中に穴を開けられた、チャネルの中に挿入される。次にグラウトは、デバイスの中にポンプで圧送され、それによってグラウトは穴から出てワークピースの中に入る。
【発明の概要】
【0003】
本発明の第１の態様によると、一体化された穿孔及び注入デバイスが提供され、このデバイスは：長手方向のシャンクであって、このシャンクにおける開口部である第１の端部からシャンクの軸に沿ってシャンクの第２の端部に向けて延びた内部通路を有する、シャンク；第１の端部の反対側におけるシャンクの第２の端部に位置されたドリルビット；及び内部通路とシャンクの外面との間で流体連通する少なくとも１つの出口、を備える。
【0004】
このようにデバイスは、シャンクをその軸の周りに回転させることによって基体の中に駆動され、ドリルビットが前方の物質を掘り出すのを可能にし得る。一旦シャンクが所望の深さまで埋め込まれたら、初めにデバイスを取り出して別個の注入要素と取り替える必要なく、流体を内部通路に沿って少なくとも１つの出口を通過させることによって、基体の中に流体が注入され得る。
【0005】
長手方向のシャンクは、実質的に円筒形状で構成され得るが、いくつかの実施形態では、六角柱形状など、実質的に柱形状の、任意の他の形状で構成され得る。
【0006】
内部通路は、実質的に円筒形及び／または柱状とし得る。すなわち実質的に円形、方形、星形、三角形、六角形などの断面を有する。断面は内部通路の延長に沿って変化し得る。内部通路は、シャンクの第１の端部から接近され得る。内部通路は、シャンクの軸（例えば回転対称軸及び／または長手方向軸）に対して平行な軸（例えば回転対称軸及び／または長手方向軸）と共に方向付けられ得る。
【0007】
内部通路は、シャンクの第２の端部に到達する前に終端し得る。代替として、内部通路は、シャンクの第２の端部に到達し、及び／または内部通路は、例えばドリルビットなどによって第２の端部は蓋をされ得る。
【0008】
ドリルビットは、シャンクの第２の端部で形成され得る。すなわちシャンクはドリルビットを備え得る。代替として、ドリルビットはシャンクに装着され得る／装着可能とし得る。すなわちドリルビットは、シャンクの第２の端部に配設される。詳細には、ドリルビットは、シャンクに取り外し可能に装着可能とし得る。
【0009】
ドリルビットは、ドリルビットが中に駆動される物質を切削するための、少なくとも１つのブレード／エッジを備え、それはドリルビットの先端に隣接して配設され得る。ドリルビットは、１つのみ、２つ、またはそれより多くのブレードを備え得る。
【0010】
デバイスは、実質的に少なくとも１つのブレードから延びた、少なくとも１つの螺旋溝を備え、それはシャンクの少なくとも一部に沿って延び得る。これによって、内部切削プロセス中に作り出された削りくずを、効果的に除去することができる。この（これらの）溝は、少なくとも１つのブレードから１０～１５０ｍｍ、特に２０～１００ｍｍ、さらには２５～７０ｍｍ、例えば概ね３０ｍｍ、４０ｍｍ、または５０ｍｍ、延び得る。各ブレードには、それぞれ溝が設けられ得る。
【0011】
ブレードは、第１の回転方向（例えば時計回り）に切削するよう構成され得る。溝は、ブレードを第１の方向に対して反対の、第２の回転方向（例えば反時計回り）に回すことによって、ブレードから削りくずを引き出すよう構成され得る。
【0012】
デバイスは、螺旋形状を有する少なくとも１つの第２の溝を備え得る。第２の溝はシャンクに配設され、ブレード及び／またはドリルビットから離され得る。第２の溝は、ブレードを第１回転方向に回すことによって、ブレードに向けて（水などの）物質を引き出すよう構成され得る。デバイスは、１つのみ、２つ、またはそれより多くの第２の溝を備え得る。
【0013】
第２の溝は、シャンクの第１の端部から離された、シャンクの溝部分に位置され得る。シャンクの溝部分は、シャンクの第１の端部におけるシャンクの径よりも実質的に大きい径を有する。
【0014】
少なくとも１つの出口は、少なくとも１つの貫通穴及び／または少なくとも１つのノズルを備え得る。少なくとも１つの出口は、１つのみ、２つ、３つ、４つ、またはそれより多くの出口で構成され得る。
【0015】
出口は、内部通路からシャンクの外面まで延び得る。詳細には、この出口は、螺旋状溝（の１つ）、ドリルビット、ならびに／または、螺旋溝（の１つ）及び／もしくはドリルビットから離されたシャンクの一部、まで延び得る。出口は、内部通路の端部から、または各端部から離された内部通路の中間部分から、延び得る。このように、物質は、内部通路を通過させることによって、及び各出口を通って出すことによって、基体の中に展開させることができる。
【0016】
少なくとも１つの出口は、１つのみの出口、または例えば少なくとも２つ、少なくとも４つ、少なくとも６つ、または少なくとも１０の、複数の出口で構成され得る。出口は、シャンクの延長に沿って離され得る。出口は、シャンクの長手方向軸の周りに角度的に離され得る。
【0017】
各出口には可撓性スリーブが設けられ、穴を覆って、物質が穴を介して内部通路に入ってくるのを防止し得る。
【0018】
各出口には壊れやすい／埋め殺しの膜が設けられ、望ましくない物質が出口を通過するのを防止する。この膜は、所定の圧力で破れるように構成され得る。このように全ての膜を、同じ圧力で破れるよう構成することができる。または各膜を、個別の圧力で破れるよう構成することができる。このように物質を、他のものよりも先に領域の中に注入することができる。
【0019】
デバイスは、内部通路内に弁を備え得る。この弁は、内部通路内における物質の通過を制御するよう構成される。代替の装置において、デバイスは、このような弁を複数備え得る。
【0020】
詳細には、弁は一方向弁で構成され得る。この弁は、基体における物質が内部通路を通過するのを防止するよう構成され得る。このように、基礎地質に自然に存在する水は、デバイスが展開される箇所から入って来るのを防止され、直近に展開された化学物質が、この箇所の中に戻って来るのを防止することができる。代替または追加として、弁は、物質を内部通路を通して基体に搬送するよう構成され得る。このように、基礎地質に自然に存在する液体及び／もしくは水、ならびに／またはガスは、デバイスが展開される箇所の中に排出され得る。弁は、制御手段によって開閉され得るように作動可能とし得る、及び／または、その一方向を、制御手段によって逆転させ得る。
【0021】
弁は、シャトル弁で構成され得るが、他の形状の弁も想定される。
【0022】
デバイスは、シャンクに配設された封止部を備え得る。この封止部は、ドリルビットから離される。封止部は、シャンクの周りに障壁を形成するよう構成され得る。この障壁は、シャンクと、ドリルビットによって穴を開けられたチャネルとの間に拡張し得る。
【0023】
封止部は、シャンクから径方向外側に拡張し得る。封止部は、実質的にドリルビット及び／またはブレードよりも長い距離だけ、シャンクから径方向外側に拡張し得る。封止部は拡張する封止部とし得る。それによって、封止部がシャンクから径方向外側に拡張する程度は、最大範囲まで可変である。
【0024】
封止部は、ネジ山を、特にドリルビットによって穴を開けられたチャネルの周囲と係合するよう構成された、セルフタッピングのネジ山を、備え得る。
【0025】
封止部は、シャンクの第１の端部に位置され得る。封止部は、シャンクの外部に位置され得る。封止部は、シャンクに取り外し可能に装着され得る。
【0026】
このように、穴を開けられたチャネル内の物質は、デバイスを越えてチャネルを通して逃げるのを防止され得る。
【0027】
封止部は、シャンクに壊れやすく接続され得る。
【0028】
シャンクは、複数のシャンクセクションを備え得る。このようにシャンクは、複数のシャンクセクションを共に、例えば端部と端部とを接続することによって、形成され得る。隣接したシャンクセクションは、任意の好適な接続手段、特にネジ山によって、共に接続され得る。詳細には、隣接したシャンクセクションのネジ山は、シャンクの第１の端部が第１の回転方向に駆動されたときに係合するよう、構成され得る。
【0029】
例えば、第１のシャンクセクションは、シャンクの第２の端部、及び反対側の第１のシャンクセクション端部、を含み得る。同様に、第２のシャンクセクションは、シャンクの第１の端部、及び反対側の第２のシャンクセクション端部、を含み得る。第２のシャンクセクション端部は、減少した径であり、かつ第１のシャンクセクションの内部との係合を可能にする雄ネジを有し得る。この雄ネジは、セルフタッピングとし得る。代替として、第１のシャンクセクション端部は、雄ネジ山と嵌合できるよう構成された雌ネジ山を含み得る。
【0030】
このように、任意の延長のデバイスが、単に複数のシャンクセクションを共に接続することによって、形成され得る。例えば、デバイスは１００～５０００ｍｍの延長とし得る。少なくとも１つの出口は、任意のシャンクセクションに位置され得る。詳細には、複数の出口が存在する場合、出口は異なるシャンクセクションに位置され得る。
【0031】
シャンクセクションは、互いに解放可能に接続可能とし得るか、または任意の従来手段によって恒久的に接続可能とし得る。
【0032】
デバイスには、例えばネジドライバによってデバイスを回転させることが可能な、ネジ駆動部が第１の端部に設けられ得る。本出願との関連において、ネジドライバは単に、接続を介して任意の回転運動を与える、ネジ駆動部と係合するための任意のデバイスであり、手動器具または手持ち器具に限定するべきではない。
【0033】
ネジ駆動部は、中にネジドライバを挿入するためのソケットを備え得る。代替または追加として、ネジドライバは、中にネジ駆動部を受け入れるためのソケットを備え得る（スパナに受け入れられるボルトヘッドなど）。ネジ駆動部は、方形、六角形、星形、または任意の他の、従来形状の断面を備え得る。
【0034】
ネジ駆動部は、例えばシャンクセクションに関連した上述のようなネジ山を介して、シャンクに解放可能に接続され得る。
【0035】
デバイスは、任意の好適な材料で構成され得るが、好ましくはＡＢＳ、Ｎｙｌｏｎ６６（ＲＴＭ）、ガラスもしくは炭素繊維で補強された材料、Ｎｙｌｏｎ６（ＲＴＭ）、及び／またはＰＥＥＫなど、射出成形されたプラスチックから形成される。しかし材料は、例えばダイキャスティング（亜鉛またはアルミニウムなど）による構成材料としても企図される。いずれの場合も、ドリルビット、特にブレードは、従来の方法によって金属で構成され得る。
【0036】
デバイスのサイズは、その用途及び処理の物理的要求にのみ制限される。デバイスが地下地質に使用される場合、したがってグラウトがデバイスを通して注入される場合、内部通路は少なくとも６ｍｍの径を有することが望ましい。
【0037】
本発明の第２の態様によると、物質を基体の中に注入するためのシステムが提供され、このシステムは：第１の態様によるデバイス；デバイスを展開させるための接近面；及び接近面を貫通してデバイスを基体の中に駆動し、物質を内部通路の中に注入するための、デバイスを展開する装置、を備える。
【0038】
接近面は、例えば地下パイプ（ＨＤＰＥなど）のパイプの一部とし得る。しかし、いくつかの実施形態において、接近面は、単に基体の表面とし得る。
【0039】
デバイスを展開させる装置は、モータなどの、デバイスをその軸の周りで回転させる手段を備え得る。デバイスを展開させる装置は、デバイスを軸方向に押し込むための手段を備え得る。デバイスを展開させる装置は、物質を内部通路の中に注入するための手段を備え得る。
【0040】
デバイスを展開させる装置は、第２のシャンクセクションを、既に接近面を通して駆動されている第１のシャンクセクションに接続する手段を備え得る。このように、デバイスを展開させる装置は、限定された空間で使用することができる。
【0041】
デバイスを展開させる装置は、単一のユニットで構成されるか、または駆動ユニット及びそれぞれの注入ユニットで構成され得る。
【0042】
本発明の第３の態様によると、物質を基体の中に注入する方法が提供される。この方法は：第１の態様のデバイスを提供するステップ；このデバイスを基体の中に駆動するステップ；及び物質を内部通路の中に注入するステップ、を含む。
【0043】
例えばトンネル構築用途において、周囲の地質を安定させる（例えば地盤の固結）ために、セメント及びグラウトを使用することに加えて、この方法は、人工構造物（古代建築を含む）の構築及び補修において、（例えば水の流れを止めるためにＰＵ発泡体を注入することによって）目的とするグラウト注入、防水、及び漏洩を止めるために、ならびに（例えば高圧水を注入することによって）液圧破砕のために、利用され得る。
【0044】
第１の態様のデバイスは、展開後に多くは原位置に残されることになる、という点で埋め殺しであり、デバイスは中に埋込ツール／技術をさらに備え得る。これらは、（ガスまたは水の増大が構造を弱体化させ得る場合の）圧力解放弁、装薬、ＲＦＩＤ／ＮＦＣタグ、アクティブ／パッシブな位置デバイス、温度センサ、圧力センサ、運動／加速センサ、振動検討のための音響センサ、電気抵抗トモグラフィ発信器／検出器、及び／または、（例えばＬＡＮを介した）センサをワイヤレスデバイスに接続するためのメッシュノード、を含むことができる。
【0045】
注入される物質として、グラウト／セメント、及び／またはＰＵ発泡体の代替として、エポキシ、アクリル、ポリエステル、及びポリウレタン、が挙げられ得る。
【0046】
特定の例として、同様の方法でカメラが内部通路及び出口を通過して、内視鏡まで至る場合がある。
【0047】
本発明の、上記及び他の特性、特徴、及び利点は、本発明の原理を例として示す添付の図面を共に用いて、以下の詳細な説明から明確になろう。この説明は、例のためのみに与えられ、本発明の範囲を限定するものではない。以下で言及する参照図は、添付の図面を指す。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【発明を実施するための形態】
【0049】
本発明を、特定の図面に対して説明するが、本発明はそれらではなく、特許請求の範囲のみによって限定される。示される図面は概略に過ぎず、非限定である。各図面は、本発明の全ての特徴を含み得ず、したがって必ずしも本発明の実施形態であると考慮する必要はない。図面において、いくつかの要素のサイズは誇張され、例示目的のため、縮尺に則っていない場合がある。寸法及び相対的寸法は、本発明の実施に対して実際の縮小に対応していない。
【0050】
さらに、明細書及び特許請求の範囲における、第１の、第２の、第３の、等の用語は、類似の要素間を区別するために使用され、ランク付けまたは任意の他の方法における、時間的、空間的のいずれの順番も、必ずしも表わさない。このように使用される用語は、適切な状況下において交換可能であり、その動作は、本明細書で説明または例示する以外の順番も可能であることを、理解されたい。同様に、特定の順番で説明または請求する方法ステップは、異なる順番で動作することが、理解され得る。
【0051】
さらに、本明細書及び特許請求の範囲における、上、下、上方、下方などの用語は、説明目的で使用され、必ずしも相対的位置を表わすためのものではない。このように使用される用語は、適切な状況下において交換可能であり、その動作は、本明細書で説明または例示する以外の方向も可能であることを、理解されたい。
【0052】
特許請求の範囲において使用される用語「備えた、含んだ（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、その後に列挙される手段に限定されるように解釈するべきではなく、他の要素またはステップを排除しないことに、留意されたい。したがってそれは、記載された特徴、整数、ステップ、もしくは構成要素の存在を言及したように特定するよう解釈されるが、１つもしくは複数の他の特徴、整数、ステップ、もしくは構成要素、または、それらのグループの存在もしくは追加を、除外しないよう解釈するべきである。したがって、「手段Ａ及びＢを備えたデバイス」という表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみで構成されたデバイスに限定するべきではない。本発明に関して、単に、デバイスの関連の構成要素が、Ａ及びＢであることを意味する。
【0053】
同様に、本明細書で使用される用語「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」は、直接的な接続のみに限定されるものと解釈するべきではないことに、留意されたい。したがって、「デバイスＢに接続されたデバイスＡ」という表現の範囲は、デバイスＡの出力部がデバイスＢの入力部に直接的に接続されるデバイスまたはシステムに、限定するべきではない。それは、Ａの出力部とＢの入力部との間に経路が存在し、それは他のデバイスまたは手段を含む経路であってもよいことを意味する。「接続された」は、２つ以上の要素が、直接的に物理的な接触をしているか、もしくは電気的な接触をしているかのいずれか、または、２つ以上の要素が互いに直接接触していないが、やはり互いに協働もしくは相互作用していることを、意味し得る。例えば、ワイヤレス接続が企図される。
【0054】
この明細書全体の、「実施形態」または「態様」に対する参照は、実施形態または態様と共に説明した、特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態または態様に含まれることを意味する。したがって、「１つの実施形態において」、「実施形態において」、または「態様において」という、本明細書の全体で様々な位置に現出するフレーズは、同じ実施形態または態様の全てを必ずしも指しておらず、様々な実施形態または態様を指し得る。さらに、本発明の、任意の１つの実施形態または態様における、特定の特徴、構造、または特性は、任意の好適な方法で、本発明の、別の実施形態または態様の、任意の他の特定の特徴、構造、もしくは特性と組み合わされてよく、それは、１つまたは複数の実施形態もしくは態様において、本開示から当業者には明確となろう。
【0055】
同様に、説明において、本発明の様々な特徴は、本開示を簡素化し、様々な発明の態様の内、１つまたは複数を理解することを補助する目的で、時としてそれらを単一の実施形態、図面、または説明において共にグループ化されることを、理解されたい。しかし本開示の方法は、請求する発明が、各請求項に明示的に列挙されるよりも多くの特徴を必要とする意図を反映すると、解釈するべきではない。さらに、任意の個々の図面または態様の説明は、必ずしも本発明の実施形態であると考える必要はない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の態様は、上記で開示した単一の実施形態の、全ての特徴よりも少なくなる。したがって、「発明を実施するための形態」の後の「特許請求の範囲」は、ここで明示的にこの「発明を実施するための形態」に組み込まれ、各請求項は、本発明の別個の実施形態として、それ自体で自立する。
【0056】
さらに、本明細書で説明するいくつかの実施形態が、他の実施形態に含まれたいくつかの特徴を含む一方で、異なる実施形態における特徴の組み合わせは、本発明の範囲内であることを意味し、当業者には理解されるように、さらに別の実施形態を形成する。例えば、以下の特許請求の範囲において、任意の請求された実施形態を、任意の組み合わせで使用することができる。
【0057】
本明細書で提供される説明において、多くの特定の詳細が記載される。しかし、本発明の実施形態は、これら特定の詳細なしでも実施され得ることを理解されたい。他の例において、公知の方法、構造、及び技術は、この説明の理解を不明瞭にしないよう、詳細に示されていない。
【0058】
本発明の説明において、そうではないと記載されない限り、パラメータの許容範囲で、上限または下限における代替の値の開示は、それらの値の内、一方が他方よりもより好ましい表示と結合され、上記の代替の、より好ましいものとあまり好ましくないものとの間にある、上記のパラメートの各中間値は、上記のあまり好ましくない値に対して、かつ上記のあまり好ましくない値と上記の中間値との間にある各値に対しても、それ自体好ましいことを暗黙の表現として解釈される。
【0059】
用語「少なくとも１つの」の使用は、特定の状況において１つのみを意味し得る。用語「任意の」は、特定の状況において「全て」及び／または「各々」を意味し得る。
【0060】
次に本発明の原理を、例示的な特徴に関する少なくとも１枚の図面の詳細な説明によって説明する。他の配置が、基礎となるコンセプトまたは技術的教示から逸脱することなく、当業者の理解に従って構成され得ることは明確である。本発明は添付の特許請求の範囲の条件によってのみ限定される。
【0061】
図１は、先端１と、両側の２つの切削ブレード３と、シャンクの周りで先端１から離れるよう、回転切削ブレード３のそれぞれ一方から延びた、２つの螺旋状溝５と、を有するドリル要素の斜視図である。ブラインドのシャンク本体セクション７は、溝５以外に設けられる。それぞれの貫通穴９は、各溝５に配設され、かつ内部軸通路（図示せず）の中に延びる。
【0062】
ドリル要素は、その先端１を、ＨＤＰＥパイプの内面などの表面に対して設置して、この表面の中に押し込むことができる。ドリル要素が、その長手方向軸の周りに時計回りで回転すると、２つのブレード３は、表面の中を切削して削りくずを生成する。この削りくずは、溝５によってブレード３から引き出される。
【0063】
図２は、先端１の反対側における本体セクション７の端部に封止要素２１が装着された、図１のドリル要素の斜視図である。封止要素２１は、セルフタッピングの雄ネジ山２３を含み、それによってシャンク本体セクション７がブレード３によって形成された表面の穴を通過し、ネジ山２３はこの表面の中に切り込んで、封止要素２１をこの表面に係合かつ連結し、それによって封止部を形成して、望ましくない物質が穴を通過して出ることに対抗する。
【0064】
図３は、貫通穴９が接続された内部通路３１を示す、図２におけるドリル要素及び封止要素の、部分的な切り欠き図である。内部通路３１は、貫通穴９から開口端部に向けて戻る円形断面を有する。しかし、先端１の反対側における内部通路の端部において、内部通路３１は方形の内部断面３３を有し、それはドリル要素を回転させるためのネジ駆動部として作用することができる。内部通路３１は、封止要素２１を通して開口端部まで続き、そこで類似の方形の内部断面３５が、同じ目的のために存在する。
【0065】
ドリル要素及び封止要素２１は、雄ネジ山、及び中空の軸方向通路３９を有する連結部材３７、を介して接続される。ドリル要素及び封止要素２１の隣接部材における内部通路３１の内部の、対応した雌ネジ山は、互いに動作可能に係合する。
【0066】
封止要素２１の、連結部材３７と方形の内部断面３５との間は、内部通路３１の拡大部分４１、及び方形の内部断面３５に隣接した狭窄部４３である。拡大部分４１内には弁要素４５が配設され、それは、以下で図４及び図５を参照してより詳細に説明する。
【0067】
図４は、図２及び図３における穿孔構成要素及び封止要素の断面図である。弁要素４５は、拡大部分４１内で軸方向に自由に動き、特に内部ボア３１を通過する流体によって押されることが可能である。弁要素４５は、流体が内部通路３１を通って先端１に向かって移動するときに、流れ抜けるのを弁が可能にするように構成される。しかし、流体が先端から内部通路３１を通して移動しようとする場合、弁要素４５は狭窄部４３と係合して流れの通過を防止する。
【0068】
図５は、弁要素４５の斜視図であり、狭窄部４３と係合するための狭くて先が尖った端部５３を伴う中央コア５１を有することと、フローが通るのを効果的に封止することと、を示す。長手方向の３つのリブ５５は、中央コア５１が内部通路３１の内面と係合するのを防止し、かつ流体が流れ抜けるのを可能にする。長手方向のリブ５５は、それぞれの足部５７で終端する。足部５７は、連結部材３７に載るよう構成され、その一方で流体が流れ抜けるのを可能にする。
【0069】
図６は、図１の穿孔構成要素と共に使用するための、延長チューブの斜視図である。ドリル要素と同様、延長チューブはブラインドのシャンク本体セクション６１を有するが、それはドリル要素のブラインドのシャンク本体セクション７に対して、僅かに減少した径である。
【0070】
図における上端部には、第１の連結部６３が設けられ、それは上述の連結部材３７と同一形状の雄ネジ山を含む。このように、延長チューブは、図３に関して説明したように、連結部材３７に連結される同じ雌ネジ山を介して、ドリル要素に連結することができる。
【0071】
この図で確認できるように、段付き歯状部６５は第１の連結部を囲み、ドリル要素の対応した歯状部（図示せず）と係合して、一旦接続されると、延長チューブがドリル要素から緩むこと／外れること、を防止する。
【0072】
図における下端部には、第２の連結部６７が設けられ、それはドリル要素の対応した部分と同一である。すなわち延長チューブを回転させるためのネジ駆動部として作用できる方形の内部断面（図示せず）を含み、上述のように雄ネジ山を有する連結部材３７と協働して係合する雌ネジ山を含み、かつ、上記で言及した段差付き歯状部（図示せず）を含む。
【0073】
図７は、封止要素２１が装着された、図６の延長チューブの斜視図である。説明したように、第２の連結部６７は、ドリル要素の基部の連結部と同一である。このように、任意の延長チューブが、任意のドリル要素と任意の封止要素２１との間に挿置され得る。
【0074】
【0075】
【0076】
確認できるように、内部通路３１は、延長要素を通して、ドリル要素から封止要素２１まで延びる。
【0077】
全ての図において、貫通穴９は通路３１の先端部に示される。しかし、いくつかの代替の実施形態において、貫通穴９は、この先端から離されるか、またはこの先端のものに加えたものとし得る。
【0078】
図１０は、障壁１００３の背後から基体１００１の中に駆動された、代替のドリル要素の断面図である。図１１は、基体１００１の中に完全に駆動されたドリル要素の、類似の図を示す。内部通路、及びこの内部通路と流体連通した出口など、ドリル要素の様々な特徴部は、明確にするために図１０及び図１１から除かれている。しかし、これら及び他の特徴部を上述の方法で組み込むことができることを、理解されたい。
【0079】
基体１００１は、例えば岩石、砂、及び／または任意の他の典型的な地質で構成され得る。障壁１００３は、ＨＤＰＥパイプの壁で構成され得る。ドリル要素は、ＨＤＰＥパイプの内側から基体１００１の中に駆動され得る。詳細には、ドリル要素は、ドリル要素のシャンク１００５に接続されたデバイス（図示せず）によって駆動され得る。このデバイスは、長手方向軸１００７の周りにドリルを回転させるよう構成され得る。それによってドリルビット１００９は、最初に障壁１００３を貫通し、その後基体１００１の中に穴を開ける。詳細には、このような駆動デバイスは、ネジ駆動連結部１０１０によって連結され得る。
【0080】
ドリルビット１００９の背後における本体１０１３の中に形成された螺旋溝１０１１は、軸１００７に対して平行なドリルビットから、削りくずを引き離す。シャンク１００５は、ドリルビット１００９、及び螺旋溝１０１１が中に形成される本体１０１３、の両方に対して減少した径のものである。このように、削りくずは、ドリルビットによって穿孔された穴１０１５に集積し得る。
【0081】
シャンク１００５の周りには、封止デバイス１０１７が設けられる。この封止デバイス１０１７は、シャンクと同じ径の円形内部ボアと、ドリルビット１００９（及び／またはドリルビットによって形成された穴１０１５）と同じ径の外面と、を有する。外面には、任意選択で、障壁１００３の中に切り込んで障壁１００３と係合するよう構成された、セルフタッピングのネジ山１０１９が設けられる。フランジ１０２１は、ドリルビットに対して封止デバイス１０１７の反対側端部に設けられ、それによってフランジ１０２１は、基体１００１の反対側における障壁１００３の側部に当接するよう構成され、封止デバイス１０１７のさらなる回転を防止する。
【0082】
使用中、封止デバイス１０１７は、シャンク１００５に壊れやすく接続され、それによって封止デバイス１０１７は、駆動手段によって駆動されたときに、シャンク１００５と共に回転する。このように、封止デバイスには、障壁１００３の中に切り込むようセルフタッピングのネジ山１０１９のために、シャンク１００５を介して駆動手段からの十分なトルクが提供される。壊れやすい接続部１０２３は、フランジ１０２１が、障壁１００３の中へのさらなる係合が防止されるように障壁１００３に当接したときに、壊れやすい接続部１０２３が破れて、封止デバイス１０１７内におけるシャンク１００５の、さらなる回転及び軸方向運動を可能にするように構成される。壊れやすい接続部１０２３は、当技術分野でよく知られた、小さい接続片を備え得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2022-12-19
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一体化された穿孔及び注入デバイスであって、内部通路を有する長手方向のシャンクであって、前記内部通路は、前記シャンクの軸に沿って、前記シャンクにおける開口部である第１の端部から、前記シャンクの第２の端部に向けて延びた、シャンクと、
前記第１の端部の反対側における、前記シャンクの第２の端部に位置された、ドリルビットと、
前記内部通路及び前記シャンクの外面の間で流体連通した、少なくとも１つの出口と、
前記内部通路内で物質の通過を制御するよう構成された、前記内部通路内の弁と、
を備える、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項2】
前記ドリルビットは、第１の回転方向に切削するよう構成された、ブレードと、
螺旋形状を有する、前記シャンクにおける第２の溝と、を備え、
前記第２の溝は、前記ドリルビットから離され、かつ前記第１の回転方向に回されており、前記デバイスが前記第１の回転方向に回転されたときに、水などの物質がブレードに向けて引き出される、
請求項１に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項3】
前記第２の溝は、前記シャンクの第１の端部から離された、前記シャンクの溝部分に位置され、前記シャンクの前記溝部分は、前記シャンクの前記第１の端部における前記シャンクの径よりも実質的に大きい径を有する、請求項２に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項4】
前記ドリルビットから離されて前記シャンクに配設された封止部をさらに備え、前記封止部は、前記シャンクと、前記ドリルビットによって穴を開けられたチャネルとの間に、前記シャンクの周りの障壁を形成するよう構成される、請求項１～３の内いずれか一項に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項5】
前記封止部は、前記シャンクに壊れやすく接続される、請求項４に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項6】
前記シャンクは複数のシャンクセクションを備える、請求項１～５の内いずれか一項に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項7】
中に埋込ツール／技術をさらに備える、請求項１～６の内いずれか一項に記載の、一体化された穿孔及び注入デバイス。
【請求項8】
物質を基体の中に注入するためのシステムであって、請求項１～７のうちいずれか一項に記載のデバイスと、
前記デバイスを通して展開させるための、接近面と、
前記デバイスを前記接近面を通して基体の中に駆動して、物質を内部通路の中に注入するために、デバイスを展開させる装置と、
を備える、物質を基体の中に注入するためのシステム。
【請求項9】
物質を基体の中に注入する方法であって、請求項１～７の内いずれか一項に記載のデバイスを提供するステップと、
前記デバイスを基体の中に駆動するステップと、
物質を内部通路の中に注入するステップと、
を含む、物質を基体の中に注入する方法。
【国際調査報告】