JP6184899B2 - コア採取装置 - Google Patents

Description

本発明は、地質調査に用いられるコア採取装置に関する。

ビットの磨耗や損傷を防止する従来のコア採取装置として、特許文献１には、地盤を掘削するためのビットを先端（下端）に有し、ボーリング装置のロッドの回転に伴って回転する外管と、外管内に挿入される内管と、を備え、外管と内管との間に設けられる流路を通じてビットに流体を供給し、ビットを流体で冷却しながら地盤を掘削しながらコアを内管内に採取するコア採取装置が開示されている。

しかしながら、上記コア採取装置を備えるボーリング装置は、ビットに流体を供給する装置を別途必要とするので、ビットを流体で冷却しない通常のボーリング装置に比べて大型になる。そのため、上記ボーリング装置は、容易に搬送できず、携帯化したボーリング装置のように各地に搬送して手軽にボーリングを行うことができなかった。また、ボーリング装置自体のコストやボーリング作業にかかるコストも通常のコア採取装置に比べてかなり高くなる。

特開２０００−２５７３６６号公報

そこで、本発明は、ビットを冷却することができるコア採取装置であって、ボーリング装置やボーリング作業にかかるコストを低減し、ボーリング装置の小型化を図ることができるコア採取装置を提供することを目的とする。

本発明のコア採取装置は、下端にビットを有する外管と、外管内において外管の軸と同軸に配される内管と、内管内に配され、流体が収容される収容空間を有し、内管の軸方向に収縮可能な流体容器と、ビットに通ずる流体の通路である流体通路と、を備え、流体容器の収容空間が流体通路に通じている。

本発明のコア採取装置は、流体を収容した流体容器を備えることにより、別途ビットに流体を供給する装置を用いることなくビットを冷却することができるので、ボーリング装置やボーリング作業にかかるコストを低く抑えつつビットの磨耗や損傷を防止でき、さらに従来のビットを冷却するボーリング装置に比べ、ボーリング装置を小型化することができる。ボーリング装置を小型化すれば、ボーリング装置を容易に搬送できるようになり、ボーリング装置を各地に運んで手軽にボーリングを行うことができる。

本発明の第一実施形態のコア採取装置を示す縦断面図である。 流体容器を取り外した状態のコア採取装置を示す縦断面図である。 流体容器を示す縦断面図である。 第一実施形態のコア採取装置の使用状況を示す縦断面図である。 本発明の第二実施形態のコア採取装置を示す縦断面図である。 第二実施形態のコア採取装置の使用状況を示す縦断面図である。

以下、本発明のコア採取装置の実施形態について説明する。図１および図２は、本発明の第一実施形態のコア採取装置を示す。本発明の第一実施形態のコア採取装置は、外管１１と、内管２１と、流体容器４１と、流体通路３１とを備えている。

外管１１は、管状であって、その上端が外管ヘッド１３に取り付けられている。外管１１の下端には、地盤Ｇを掘削するための環状のビット１５が取り付けられている。
外管ヘッド１３は、ボーリング装置のロッドＲに着脱自在に連結される。外管ヘッド１３がロッドＲに連結された状態において、外管ヘッド１３および外管１１はロッドＲの回転に伴って回転する。
外管ヘッド１３には、連結ロッド２５を介して内管ヘッド２３が吊り下げられた状態で連結されている。内管ヘッド２３と連結ロッド２５は、ベアリング（図示略）により連結されており、外管ヘッド１３の回転に伴って内管ヘッド２３および内管２１が回転しないようになっている。

内管２１は、管状であって、外管１１内に挿入されており、その上端が内管ヘッド２３に取り付けられている。内管２１は、その軸が外管１１の軸と同軸となるように外管１１内に配されている。内管２１内には、コアが採取される。
なお、内管２１内に、採取したコアを保護するスリーブや、採取したコアの落下を防ぐコアリフター等を備えてもよい。

流体通路３１は、流体Ｆが流れる通路であって、外管１１またはビット１５と内管２１との間に形成される空間と、外管ヘッド１３と内管ヘッド２３との間に形成される空間とを備えている。流体通路３１の流体Ｆは、ビット１５と内管２１の下端との間の開口から排出される。この流体Ｆの排出によりビットが冷却される。

流体容器４１は、内管２１内に挿入されている。流体容器４１は、図３に示すように、収容部本体４２と、口部４７とを備えている。収容部本体４２は、上壁４３と、底壁４４と、側壁４５とを備えており、その内部は流体Ｆを収容する収容空間４６となっている。収容部本体４２の側壁４５は蛇腹構造となっており、収容部本体４２は内管２１の軸方向に収縮可能である。収容部本体４２は、例えば、ビニールやポリウレタン等の合成樹脂等で形成することができる。
なお、収容部本体４２の収縮構造は、側壁４５の蛇腹構造に限定されるものではなく、内管２１の軸方向に収容部本体４２を収縮させられるものであればどのような構造であってもよい。
口部４７は、筒状であって、収容部本体４２の上壁４３の中央部から上方に向かって突出している。口部４７の内部は収容空間４６に接続している。
流体容器４１は、内管２１内で後述するコネクタ５３により口部４７が固定された状態において、収容部本体４２の底壁４４がビット１５の先端付近に位置するものが好ましい。

流体容器４１の収容空間４６に収容される流体Ｆとしては、例えば、水や、ゲル等の高粘性流体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。流体Ｆを高粘性流体とすれば、内管２１内に取り込まれるコアが流体Ｆでコーティングされるので、コアの乱れが抑えられ良質なコアを採取できる。

内管ヘッド２３には、上下に貫通する流通孔５１が設けられている。流通孔５１は、その下端から上方に向かって複数に分岐し、分岐した流通孔５１はそれぞれ流体通路３１に接続している。
流通孔５１の下部には、流体容器４１を内管ヘッド２３に固定するために固定部５３が設けられている。本実施形態では、固定部５３として、流体容器４１の口部４７を着脱自在に固定できるコネクタ５３が用いられている。固定部５３は、特に限定されるものではないが、ワンタッチで口部４７を着脱できるものが好ましい。このようにすると、固定部５３への流体容器４１の着脱が容易となる。
流体容器４１の口部４７が固定部５３に固定されると、流体容器４１の収容空間４６と流体通路３１とが流通孔５１を介して通じるようになる。
なお、流通孔５１および固定部５３は、内管ヘッド２３ではなく内管２１の周壁に設けてもよい。この場合、流体通路３１は、少なくとも外管１１またはビット１５と内管２１との間に設ければよい。

外管ヘッド１３の上部には、流体回収部６１が設けられている。流体回収部６１は、底壁６３と第一側壁６５と第二側壁６７とを備え、上部が開口しており、中央はロッドＲを通すために貫通している。流体回収部６１は、底壁６３と第一側壁６５と第二側壁６７に囲まれた空間内に流体Ｆを収容する。

以下に、本発明の第一実施形態のコア採取装置の使用方法について説明する。まず、コア採取装置の外管ヘッド１３をボーリング装置のロッドＲに連結する。また、内管２１内に流体容器４１を挿入し、口部４７をコネクタ５３に装着する。
そして、ボーリング装置によりロッドＲに回転力と下方に向かう並進力を付与し、外管１１を回転させながら下方に向かって地盤Ｇを略円柱状に掘削していくと、図４に示すように削り取られたコアが内管２１内に入り込み、流体容器４１がコアにより押し上げられて収縮し、流体容器４１の収容空間４６に収容された流体Ｆが流体通路３１に流れ込む。流体通路３１に流れ込んだ流体Ｆは、外管１１と内管２１の間を流下し、ビット１５と内管２１との間から排出される。排出された流体Ｆは、ビット１５および外管１１の外側を伝って上昇し、流体回収部６１内に流入する。
なお、コアの採取を複数回行う場合には、コアの採取ごとに流体容器４１を取り替えてコアの採取を行う。

以上に示した第一実施形態のコア採取装置は、流体Ｆを収容する流体容器４１を備えることにより、ビット１５に流体Ｆを供給する装置を用いることなくビット１５を冷却することができるので、ボーリング装置やボーリング作業にかかるコストを低く抑えつつビット１５の磨耗や損傷を防止でき、しかもボーリング装置の小型化を図ることもできる。ボーリング装置を小型化すれば、ボーリング装置を容易に搬送することができ、ボーリング装置を各地に運び込んで手軽にボーリングを行うことができる。
また、第一実施形態のコア採取装置は、流体回収部６１を備えることにより、コア採取装置から排出される流体Ｆを回収することができるので、採取されるコアの乱れが抑えられ、良質なコアを採取することができるとともに、流体Ｆによる地盤Ｇへの環境負荷を低減することができる。
また、流体容器４１は、内管２１内で口部４７がコネクタ５３により固定された状態において、収容部本体４２の底壁４４がビット１５の先端付近に位置するものであれば、内管２１内にコアが入り込んでからビット１５に流体Ｆが到達するまでの時間を短縮することができ、ビット１５に供給されるる流体Ｆの量も増加するので、より確実にビット１５の磨耗や損傷を防止することができる。

次に、本発明の第二実施形態のコア採取装置について説明する。図５は、本発明の第二実施形態のコア採取装置を示す。本発明の第二実施形態のコア採取装置は、第一実施形態のコア採取装置の構成に加え、内管２１内にコア調整部７１を備えている。

コア調整部７１は、少なくともコア調整部本体７３と、弾性部７５とにより構成されている。
コア調整部本体７３は、略円柱状であって、その径は、内管２１の内径より小さくなっている。コア調整部本体７３は、例えば、金属で形成したものや、中空の容器に重りを入れたものを用いることができる。
弾性部７５は、弾性体からなり、内管２１の内面にコア調整部７１を圧着させ、かつ、コア調整部７１が内管２１の内部において内管２１の軸方向に移動可能となるように、コア調整部本体７３の側周に設けられている。弾性体としては、例えば、ゴム等の天然樹脂またはシリコン等の合成樹脂等が挙げられる。
内管２１内にコア調整部７１を備えることにより、内管２１内に入ってくるコアに対し、コア調整部７１が抵抗となり、コアがコア調整部７１により押さえられる。
コア調整部７１は、ボーリング前の初期状態において、その下面がビット１５の先端と同じ高さとなるように配される。

流体容器４１の上下方向の長さは、特に限定されるものではないが、内管２１内でコネクタ５３により口部４７を固定した状態において、収容部本体４２の底壁４４がコア調整部７１の上面付近に位置する長さとすることが好ましい。

次に、本発明の実施形態のコア採取装置の使用方法について説明する。まず、コア採取装置の外管ヘッド１３をボーリング装置のロッドＲに連結する。また、内管２１に流体容器４１を挿入し、口部４７をコネクタ５３に装着する。さらに、コア調整部７１を、その下面がビット１５の先端付近の高さに位置するように内管２１内に配する。
そして、ボーリング装置によりロッドＲに回転力と下方に向かう並進力を付与し、外管１１を回転させながら下方に向かって地盤Ｇを略円柱状に掘削していくと、図６に示すように、略円柱状に削り取られたコアが内管２１内に入り込み、コア調整部７１がコアにより押し上げられて上昇していく。コア調整部７１の上昇に伴って、流体容器４１が収縮し、流体容器４１から流体通路３１に流体Ｆが流れ込む。流体通路３１に流れ込んだ流体Ｆは、外管１１と内管２１の間を流下し、ビット１５と内管２１との間から排出される。排出された流体Ｆは、ビット１５および外管１１の外側を伝って上昇し、流体回収部６１内に流入する。

第二実施形態のコア採取装置によると、第一実施形態のコア採取装置の効果に加え、コア調整部７１を備えることにより、内管２１内に入り込むコアが、コア調整部７１に押さえられるので、コアの乱れが抑制され、良質なコアを採取することができる。

なお、本発明のコア採取装置は、上記実施形態の構成に特に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内においてその構成を変更することができる。

１１ 外管
１３ 外管ヘッド
１５ ビット
２１ 内管
２３ 内管ヘッド
２５ 連結ロッド
３１ 流体通路
４１ 流体容器
４２ 収容部本体
４３ 上壁
４４ 底壁
４５ 側壁
４６ 収容空間
４７ 口部
５１ 流通孔
５３ コネクタ（固定部）
６１ 流体回収部
６３ 底壁
６５ 第一側壁
６７ 第二側壁
７１ コア調整部
７３ コア調整部本体
７５ 弾性部
Ｆ 流体
Ｇ 地盤
Ｒ ロッド

Claims (3)

1. 下端にビットを有する外管と、
   前記外管内において前記外管の軸と同軸に配される内管と、
   前記内管内に配され、流体が収容される収容空間を有し、前記内管の軸方向に収縮可能な流体容器と、
   流体の通路であって、前記ビットと前記内管の下端との間に流体を排出する開口を有する流体通路と、を備え、
   前記流体容器の前記収容空間が前記流体通路に通じており、流体は前記開口のみから排出されることを特徴とするコア採取装置。
2. 前記外管の上部に、上部が開口し、流体を収容する空間を有する流体回収部を備えることを特徴とする請求項１記載のコア採取装置。
3. 下端にビットを有する外管と、
   前記外管内において前記外管の軸と同軸に配される内管と、
   前記内管内に配され、流体が収容される収容空間を有し、前記内管の軸方向に収縮可能な流体容器と、
   前記ビットに通ずる流体の通路である流体通路と、を備え、
   前記流体容器の前記収容空間が前記流体通路に通じており、
   前記外管の上部に、上部が開口し、流体を収容する空間を有する流体回収部を備えることを特徴とするコア採取装置。