JP7165403B2

JP7165403B2 - 掘削装置

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Publication number: JP7165403B2
Application number: JP2019147641A
Authority: JP
Inventors: 昂英松崎
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Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2022-11-04
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Also published as: JP2021028443A

Description

本発明はビット装置に回転力と衝撃力を加えて掘削する掘削装置に関する。

従来、この種のものとして、ケーシングパイプの先端にケーシングシューを設け、このケーシングシューに掘削ビットを取り付けた掘削工具（例えば特許文献１）がある。この掘削工具では、掘削ビットがケーシングシューより径大に形成されているため、掘削ビットによりケーシングシューより大きな掘削孔を形成でき、ケーシングパイプをスムーズに挿入することができる。

しかし、掘削ビットが径大であるため、ケーシングパイプ内に沿って掘削ビットを回収できないという問題がある。

この問題に対して、衝撃力及び回転力を受けるデバイスの先端に長さ方向の連結孔を形成し、この連結孔内にビット装置の長さ方向基端に設けた連結軸を回動自在に挿入連結し、前記デバイスには、前記連結孔の内周面に回転伝達部を設け、この回転伝達部が係合する係合溝を前記連結軸の外周で該連結軸の長さ方向に形成し、前記回転伝達部が前記係合溝に沿って移動することにより前記ビット装置を前記デバイスに対して前進及び後退可能に設け、前記係合溝の基端に前記回転伝達部に係止する抜け止め部を設け、前記ビット装置を前記デバイスに対して後退することにより穿孔径を拡大する掘削装置（例えば特許文献２）がある。この前記掘削装置では、前記デバイスの外周に、デバイスの軸方向に沿って、掘削した土砂などの掘削物を埋設管上方に排出する３本の排出溝が等間隔に縦設されている。

上記掘削装置では、ビット装置を縮径することによりビット装置を回収することができる。しかし、ビット装置を拡径するために、デバイスの先端に放射方向に回動可能な拡大翼を設けるため、構造が複雑になり、高価になるという問題がある。このため家庭の庭等の井戸の掘削などで、大掛かりな装置を使用することができないと共に、安価な施工が望まれる現場には不向きな面がある。

また、掘削物が排出溝から直接に取り込まれるため、拡大翼を設けてケーシングパイプより大きな掘削孔を形成する掘削装置では問題はないが、ケーシングシューを直接打込む掘削装置の場合、掘削物を取り込む際の抵抗が大きくなることが予想される。

ところで、井戸や地下水の熱を家庭などで利用するための掘削は、家庭の庭などの狭い場所で行われるため、搬入や使用する装置に制約を受け易い。また、上記掘削装置のように空気とエアーを用いた掘削では、掘削した土砂がスライム状になって地上に排出されるため、狭い現場ではその処理が煩雑になる。

国際公開第２０１４／０８０９２０号特開２００６－１５２６０２号公報

そこで、本発明は、上記問題点を解決するものであり、ビット装置の回収が可能で、構造簡易にして安価に施工することができる掘削装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、ケーシングパイプと、このケーシングパイプの先端に設けた円筒形のケーシングシューと、前記ケーシングパイプ内に挿入され先端が前記ケーシングシューから突出するビット装置とを備え、前記ビット装置は衝撃力及び回転力を受け、前記ケーシングシューは前記ビット装置から前記衝撃力を受け、掘削により発生した掘削物を前記ケーシングパイプ内を通して地上に排出する掘削装置において、前記ケーシングシューの先端に、該ケーシングシューの内径が先端に向かって拡大する先端テーパー部を設け、前記先端テーパー部の前記ケーシングシューの先端における前記ケーシングシューの厚さ方向の寸法が、前記ケーシングシューの厚さの４／５以上に形成され、前記先端テーパー部の前記ケーシングシューの軸心に対する角度が４０度以上７０度以下であり、前記ケーシングシューの先端側外周が前記ケーシングパイプの外周より大きく、前記ビット装置を回転駆動して前記ケーシングパイプを地中に打込む駆動装置を備え、前記駆動装置は、前記ビット装置を回転する回転駆動装置と、この回転駆動装置を昇降する昇降装置とを備え、この昇降装置に前記回転駆動装置が着脱可能に設けられ、前記回転駆動装置は、前記ビット装置に回転力を伝達するロッドと、このロッドを回転する回転駆動手段と、前記ロッドに荷重を加えるウエイトとを備え、このウエイトは前記ロッドに着脱可能に設けられ、前記ロッドの途中にスラスト軸受が固定され、前記ウエイトは中央に前記ロッドを挿通する挿通孔が穿設されており、前記スラスト軸受上に複数の前記ウエイトが載置され、前記ウエイトの荷重が前記スラスト軸受を介して前記ロッドに加わると共に、前記ロッドが回転しても前記スラスト軸受により前記ウエイトが前記ロッドと一体に回転することが無いように構成し、前記昇降装置は、設置面に設置するベース部と、このベース部に着脱可能に立設された支柱と、手動式のウインチとを備え、前記ウインチにより巻取り繰出しされるワイヤーの先端側を前記回転駆動装置に着脱可能に接続すると共に、前記支柱の上部側に前記回転駆動装置を吊設し、前記ウインチの巻取り繰出しにより前記回転駆動装置を昇降することを特徴とする。

請求項２の発明は、前記ケーシングシューの先端側内面と前記ビット装置の外面との間に、前記掘削物を取り込む取込み口が周設されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、前記ケーシングパイプの基端に排出部材を設け、この排出部材は、前記ケーシングパイプの基端に接続する接続管と、この接続管に設けた排出口と、前記接続管の外側に間隔を置いて配置されたカバー部材と、前記接続管と前記カバー部材との間の上部開口を塞ぐ蓋体と、前記カバー部材の下部に設けたカバー排出口とを備えることを特徴とする。

請求項１の構成によれば、回転するビット装置が衝撃力を受けながら掘削を行い、ビット装置から衝撃力を受けてケーシングシューが打ち込まれ、掘削物がケーシングパイプ内を通って地上に排出され、打ち込まれるケーシングシューには、先端に向かって拡大する先端テーパー部が設けられているため、逆テーパーの場合より抵抗が少なく打ち込むことができると共に、掘削物をケーシングパイプの内部側に案内することができる。

また、請求項１の構成によれば、ケーシングパイプを抵抗少なく打ち込むことができる。

請求項２の構成によれば、周設した取込み口により掘削物をケーシングパイプの内部側にスムーズに案内し、掘削物をケーシングパイプ内を通して地上に排出することができる。

請求項３の構成によれば、掘削物がケーシングパイプに接続した接続管の排出口から排出され、その掘削物がカバー排出口から下向きに排出されるため、掘削物が広範囲に飛散することがない。

加えて、請求項１の構成によれば、回転駆動装置と昇降装置に分解し、この昇降装置をベース部と支柱に分解し、回転駆動装置をロッドとケーシングパイプとウエイトとビット装置に分解することができるため、搬入が容易となり、分解した部材を現場で組み立てることができる。そして、ウエイトによりビット装置に荷重を加えた状態で、回転駆動装置によりビット装置を回転しながら掘削を行い、この回転駆動装置を手動のウインチにより昇降することができ、ロッド及びケーシングパイプを継ぎ足す際は、ウインチにより回転駆動装置を所定高さまで上昇させることができる。

本発明の実施例１を示すビット装置の断面図である。同上、ケーシングシューの断面図である。同上、管路の説明図である。同上、一部を断面にした駆動装置の側面説明図である。同上、排出部材の断面図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規な掘削装置を採用することにより、従来にない掘削装置が得られ、その掘削装置について記述する。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。図１ないし図５は本発明の実施例１を示す。同図に示すように、掘削装置１は、鋼管などからなる最先端のケーシングパイプ２の先端に、円筒形のケーシングシュー３が溶着され、このケーシングシュー３には、ＳＣＭ４３５（炭素量0.33～0.38％程度のクロムモリブデン鋼）を高周波焼入れしたものなどを用いられ、ケーシングシュー３はケーシングパイプ２に比べえ降伏点，引張強さ及び許容応力度が大きい高強度なものである。

前記ケーシングシュー３は、図２に示すように、前記ケーシングパイプ２内に嵌入された基端側の薄肉部１１と、先端側に設けた肉厚部１２とを一体に有し、それら薄肉部１１と肉厚部１２の境目に外周段部１３が形成され、一方、内周は全長に渡って同一径に形成されている。

そして、前記外周段部１３と前記ケーシングパイプ２の先端とを溶接部１４により溶着することにより、最先端のケーシングパイプ２の先端にケーシングシュー３を固定している。また、前記肉厚部１２の外径Ｄはケーシングパイプ２の外径ｄより僅かに径大であり、該肉厚部１２の先端には、先端側に向かって拡大する先端テーパー部１５が形成されている。即ち、前記先端テーパー部１５は先端側に向かって拡径している。そして、前記薄肉部１１の後端が、基端側に向いた内周段部１６である。

前記先端テーパー部１５は、この例ではケーシングシュー３の軸心に対する角度θが４５度であり、角度θの範囲は４０度以上７０度以下程度あり、好ましくは４５度以上６０度以下である。また、ケーシングシュー３の厚さＴに対して、先端テーパー部１５を設ける部分の厚さｔは４／５以上、好ましくは９／１０以上である。尚、先端で先端テーパー部１５の残りの部分１５Ａは、厚さ方向と直交して形成されている。

前記ケーシングパイプ２内には、先端側からビット装置４とエアーハンマー７とが挿入され、前記ビット装置４はビット先端部５とデバイスたるビット基端部６とを備え、前記ビット先端部５の先端側が前記ケーシングシュー３の先端から突出する。前記エアーハンマー７には、前記ビット基端部６の基端のデバイス筒部２１が連結され、このデバイス筒部２１の外周にはスプライン溝２２が一体に形成され、前記エアーハンマー７の縦溝２３に前記スプライン溝２２が嵌合して該エアーハンマー７の回転が前記ビット基端部６に伝達されるようになっている。そして、ビット先端部５に対してエアーハンマー７のハンマーピストンが相対的に上下運動してエアーハンマー７が該ビット先端部５を打撃できるようになっている。

前記エアーハンマー７は圧縮空気などを動力源とする図示しないハンマーピストンを内蔵し、このハンマーピストンが前記ビット基端部６を殴打して衝撃力を伝達する。前記ビット基端部６の外周には、ビット基端部６の軸方向に沿って、掘削した土砂などが混じった掘削物をケーシングパイプ２の上方に排出する４本の排出溝２４，２４，２４，２４が、周方向等間隔に縦設されると共に、前記ケーシングシュー３の前記内周段部１６に係合する外周段部２５が周設され、この外周段部２５の基端側には先端側より大径な径大部２６が形成されている。そして、エアーハンマー７の打撃が前記ビット基端部６の外周段部２５からケーシングシュー３の内周段部１６に加えられる。

また、前記ビット先端部５の中央部２７の基端面２７Ａは、ビット基端部６に連結した状態で前記ビット基端部６の先端面に当接し、前記中央部２７の外周は前記排出溝２４の底部に対応している。尚、中央部２７は円柱状をなし、直径方向に対向する位置に平行な平面部２７Ｈ，２７Ｈが凹んで形成され、前記先端テーパー部１５は平面部２７Ｈに位置する。

このように中央部２７は、ケーシングシュー３内に挿入するビット基端部６の外周より小径であり、ケーシングシュー３の先端において中央部２７の外周とケーシングシュー３の内周との間に、掘削物を取り込む取込み口２８が全周に連続して開口している。そして、掘削物は、全周に開口した取込み口２８からケーシングシュー３内に入り、ケーシングパイプ２内を複数の排出溝２４，２４，２４，２４とエアーハンマー７の外側を通り、さらに、エアーハンマー７の上部のケーシングパイプ２を通って前記排出部材８１のカバー排出口たるカバー管排出口８６Ａから排出される。このように取込み口２８，排出溝２４，２４，２４，２４，エアーハンマー７の外側及びその上部のケーシングパイプ２により掘削物の排出路２９を構成している。

前記ビット基端部６の中心にはエアーハンマー７の通路（図示せず）に連通する通路３１が穿設され、この通路３１の先端側には径大な連結孔３２が形成され、この連結孔３２には雌螺子部３２Ａが形成されている。また、前記ビット先端部５の基端の連結軸３３には雄螺子部３３Ａが形成され、この連結軸３３を前記連結孔３２に螺合することにより、前記ビット基端部６に前記ビット先端部５が連結される。尚、前記雌螺子部３２Ａ及び雄螺子部３３Ａの螺合方向と逆方向にビット先端部５が回転して掘削が行われる。即ち、雌螺子部３２Ａと雄螺子部３３Ａは、ビット先端部５の掘削時の回転方向と同回転で締まる螺子になっている。

そして、前記平面部２７Ｈ，２７Ｈに工具を係合して、後述するように、ビット先端部５をビット基端部６に螺着することができる。また、平面部２７Ｈが凹んでいる分だけ前記取込み口２８の開口面積を大きくすることができる。

前記ビット先端部５の中心には、前記通路３１に連通する圧縮空気路３５が形成され、この圧縮空気路３５の先端に連通する４つの分岐通路３６，３６，３６，３６が前記ビット先端部５の先端頭部３７の先端面に開口し、その先端頭部３７はビット先端部５の中央部２７に比べて径大であって、且つ、前記先端頭部３７の外周は前記ケーシングシュー３の内径に比べて僅かに小さく、その先端頭部３７がケーシングシュー３内を挿通可能に構成し、掘削後はビット装置４を地上に引き抜くことができる。そして、前記ビット先端部５の先端頭部３７の先端面には超硬合金からなる複数のチップ３８が設けられる。

図４に示すように、前記掘削装置１は、前記ビット先端部５を回転駆動してケーシングパイプ２を地中に打込む駆動装置８を備え、この駆動装置８は地上の設置面１０に配置される。前記駆動装置８は、設置面１０に設置する平面略矩形のベース部４１と、このベース部４１の長さ方向一側（前側）で該ベース部４１の幅方向中央に形成された案内部４２と、前記ベース部４１の長さ方向中央側で該ベース部４１の幅方向中央に立設された支持部たる支柱４３とを備え、前記案内部４２は孔状をなし、この案内部４２に前記ケーシングパイプ２が挿通状態で案内される。

前記支柱４３は、前記ベース部４１に突設した支柱取付部４４に着脱自在に連結され、これら支柱取付部４４と支柱４３は着脱手段であるフランジ４６とボルト・ナット（図示せず）により着脱可能に接続される。また、前記支柱４３の上端に、前記ベース部４１の前側に突出する横杆部４７を設け、この横杆部４７の下方で前記支柱４３の下部側に取付部４８を前方に突出し、それら横杆部４７と取付部４８との間に縦方向のガイド杆４９を設けている。

前記駆動装置８は、前記ビット先端部５を回転駆動する回転駆動装置５１と、この回転駆動装置５１を昇降する昇降装置５２とを備える。

前記昇降装置５２は、前記横杆部４７の前端側に前記案内部４２に対応して前側定滑車５３を設け、前記横杆部４７と支柱４３との角部内側に中央側定滑車５４を設け、この中央側定滑車５４の下方で前記取付部４８の下方に、手動式のウインチ５５を設けている。

また、前記昇降装置５２は前記回転駆動装置５１の上部に設ける動滑車５６を備え、前記ウインチ５５により巻取り繰出しするワイヤー５７が、前記定滑車５４，５３に掛装され、そのワイヤー５７の先端側を前記動滑車５６に掛装し、この動滑車５６をワイヤー５７により吊り、そのワイヤー５７の先端を、前記横杆部４７側の固定部５８に着脱可能に固定する。

従って、ウインチ５５によりワイヤー５７を巻き取ると回転駆動装置５１が上昇し、ウインチ５５からワイヤー５７を繰り出すと、回転駆動装置５１が降下する。尚、ウインチ５５には、ワイヤー５７を巻き取るドラムの回転を規制する停止装置を設けることができる。

前記回転駆動装置５１はケーシング６１を備え、このケーシング６１内の上部には電動機たるモータ６２が設けられ、このモータ６２は１００Ｖの家庭用電源で駆動する回転駆動手段である。また、ケーシング６１内の下部にはスイベル６３が設けられ、前記モータ６２の回転軸とスイベル６３のスイベル回転軸６３Ａとがカップリング６４により連結されている。また、前記スイベル６３には、管路接続部６５が設けられ、この管路接続部６５に管路６６が着脱自在に接続され、図３に示すように、前記管路６６の上流にはコンプレッサー６７が接続されている。そして、前記管路６６から送られてきた空気や水が前記スイベル６３において前記スイベル回転軸６３Ａ内に送られるように構成している。

また、前記ケーシング６１には、回り止め昇降案内部材たるガイド腕部６８が設けられている。このガイド腕部６８には前記ガイド杆４９を挿通する案内部たるガイド筒部６８Ａと、このガイド筒部６８Ａをケーシング６１に着脱自在に固定するガイド取付部６８Ｂとが設けられ、ケーシング６１の昇降に伴ってガイド筒部６８Ａがガイド杆４９に沿って昇降し、そのガイド腕部６８によりケーシング６１の回り止めがなされる。尚、ボルト・ナット（図示せず）などにより、前記ガイド取付部６８Ｂにガイド筒部６８Ａが着脱自在に固定される。

前記スイベル回転軸６３Ａには接続筒状部材７１により中空なロッド７２が接続され、このロッド７２の途中にスラスト軸受７３が固定され、このスラスト軸受７３上に複数のウエイト７４が載置され、このウエイト７４はリング形をなし、その中央に前記ロッド７２を挿通する挿通孔７４Ａが穿設されている。従って、ウエイト７４の荷重がスラスト軸受７３を介してロッド７２に加わると共に、ロッド７２が回転してもスラスト軸受７３によりウエイト７４がロッド７２と一体に回転することが無い。

前記ロッド７２の下端には雄のテーパー螺子（図示せず）が設けられ、このテーパー螺子がビットサブ７Ａの雌螺子部に着脱自在に接続され、このビットサブ７Ａの下部に前記エアーハンマー７が一体に設けられている。尚、図４では、エアーハンマー７の内部機構
を図示省略し、エアーハンマー７の管状のボディを図示している。

そして、前記管路６６から供給された圧縮空気が、スイベル６３のスイベル回転軸６３Ａとロッド７２とビットサブ７Ａを通ってエアーハンマー７に送られ、これによりエアーハンマー７のハンマーピストンがビット先端部５を打撃し、さらに、圧縮空気はエアーハンマー７内から圧縮空気路３５と分岐通路３６，３６，３６，３６を通ってビット先端部５の先端から排出される。

前記ケーシングパイプ２の上端には、図５に示すように、掘削により発生した掘削物を排出する排出部材８１が設けられている。尚、掘削物は土砂などを含む。前記排出部材８１は前記ケーシングパイプ２の上端に接続する接続管８２を備え、この接続管８２は前記ケーシングパイプ２の雌の管用テーパー螺子２Ａに螺合する雄螺子部８２Ａを備え、その接続管８２の上部開口に、２枚の板材からなる蓋体８３を設けて塞ぐと共に、この蓋体８３の中央には前記ロッド７２を挿通する挿通孔８４が穿設されている。また、前記接続管８２には複数の排出口８５が貫通形成され、この例では略方形をなす排出口８５が周方向に等間隔で３箇所設けられている。

前記排出部材８１は、前記接続管８２の外周と間隔を置いたカバー部材たるカバー管８６を備え、このカバー管８６の上端は前記蓋体８３の下面に水密に固定され、前記接続管８２とカバー管８６の上部開口が前記蓋体８３により塞がれている。また、カバー管８６の下部には装着筒部たる径小部８７が設けられ、この径小部８７の下部側には抜け止め部８８が外側に膨出形成されている。そして、前記径小部８７に、合成樹脂などからなる伸縮管８９の上端を外嵌して固定している。尚、前記伸縮管８９は蛇腹状のものや螺旋状に形成した金属線材をチューブにより覆ったものなどが例示され、長さ方向に伸縮可能である。

この場合、ケーシングパイプ２を打ち込む前の状態で、前記伸縮管８９の下端と設置面１０との間に所定の間隔があるように伸縮管８９の長さを設定する。前記所定の間隔としては３００ミリ程度が例示される。また、前記蓋体８３には、一対の把持部９０，９０が設けられ、これら把持部９０，９０は、排出部材８１を持つ際や、排出部材８１のケーシングパイプ２への螺合作業などに用いられる。

従って、ケーシングパイプ２を打ち込み、ケーシングパイプ２の内周とエアーハンマー７の外周との間を通って地上に排出される掘削物は、ケーシングパイプ２の上端に接続した接続管８２の排出口８５から排出され、その掘削物がカバー管８６により伸縮管８９内へと流れ、伸縮管８９の下端から排出される。このためスライム状の掘削物が周囲に飛散することなく、略真下に排出することができる。また、ケーシングパイプ２が打ち込まれるに連れて、伸縮管８９を縮めることにより、掘削物をスムーズに排出することができる。尚、水を送ることや地下水が混ざることにより掘削物はスライム状となる。

前記ベース部４１の長さ方向他側には、水タンク９１が設けられ、この水タンク９１はウエイトとして作用し、ベース４１部が安定する。また、前記管路６６の途中と前記水タンク９１が水供給管路９２により接続され、水供給管路９２にはポンプ９３が設けられている。従って、コンプレッサー６７を駆動して管路６６に圧縮空気を送り、必要に応じてポンプ９３を駆動して管路６６に水タンク９１内に水を送ることにより、水を含んだ圧縮空気を前記スイベル６３に送ることができる。

次に、前記掘削装置１の搬入及び組立方法について説明する。ベース部４１と支柱４３を分離し、ワイヤー５７から動滑車５６を外し、また、固定部５８により回転駆動装置５１とガイド筒部６８Ａとを分離し、ベース部４１と支柱４３を別体で運搬できるようにす
る。また、回転駆動装置５１から管路６６を外し、スイベル回転軸６３Ａから接続筒状部材７１を取り外し、回転駆動装置５１を単独で運搬できるようにする。また、ロッド７２をビットサブ７Ａから取り外し、且つ、ロッド７２からウエイト７４を外し、ロッド７２とウエイト７４を別々に運搬できるようにする。尚、ガイド杆４９を支柱４３から着脱可能に構成してもよい。

さらに、ケーシングパイプ２の上端から排出部材８１を取り外し、ケーシングパイプ２内から、ビットサブ７Ａを一体に設けたエアーハンマー７と、ビット基端部６を一体に設けたビット先端部５を取り出し、それぞれ別個に運搬できるようにする。また、ビット先端部５と、該ビット先端部５と前記ビット基端部６とを現地で組み立てるようにしてもよい。

このように掘削装置１をそれぞれ部材に分解して、それら部材を、現場である家庭の庭などの近くに運搬車両により運搬し、運搬車両から一人又は複数人の人力で現場に搬入することができため、搬入のための重機が不要となる。

また、分解して搬入した部材を分解と逆の手順で人力により組み立てることができる。さらに、モータ６２の駆動やポンプ９３の駆動には家庭用電源を用いることができる。

次に、前記掘削装置１の使用方法につき説明する。図５に示すように、掘削装置１を組み立てた状態で、ウインチ５５を操作してワイヤー５７を緩め、複数のウエイト７４の荷重をビット先端部５に加える。そして、モータ６２を駆動し、このモータ６２の回転がロッド７２，エアーハンマー７及びビット基端部６によりビット先端部５に伝えられ、ビット基端部６と共にビット先端部５が回転し、また、コンプレッサー６７を駆動してスイベル６３に水を含んだ圧縮空気を供給し、これをビット先端部５の先端から噴射する。そうすると、ビット先端部５の回転による掘削が行われ、ケーシングパイプ２が地中に打ち込まれる。

この際、圧縮空気によりエアーハンマー７がビット先端部５を打撃し、ビット先端部５が回転しながら地中に打撃を加えて掘削孔が形成され、同時に、エアーハンマー７の打撃が前記外周段部２５からケーシングシュー３の内周段部１６に加えられ、先端テーパー部１５を設けたケーシングシュー３が地中に打ち込まれていく。

このような掘削を行うと、掘削した土砂や粘土が混じった掘削物が、ビット基端部６の排出溝２４に沿って上方に排出されるが、その掘削物は、ケーシングパイプ２の上端に接続した接続管８２の排出口８５から排出され、そのスライム状の掘削物がカバー管８６により伸縮管８９内へと流れ、伸縮管８９の下端から排出される。このため掘削物が周囲に飛散することなく、略真下に排出することができる。

そして、ケーシングパイプ２を打ち込んだら、ビットサブ７Ａからロッド７２を外し、その打ち込んだケーシングパイプ２から排出部材８１を取り外し、ウインチ５５を操作して回転駆動装置５１を所定位置に上昇させ、次にロッド７２と排出部材８１を取付けたケーシングパイプ２とを継ぎ足し、同様に回転駆動装置５１をセットして掘削を行う。

これを繰り返して所定深さの掘削が終了したら、ビット装置４を上方に引き上る。また、ケーシングパイプ２，２・・・を引き上げる場合は、ビット装置４を引き抜いた後、それらケーシングパイプ２，２・・・の中に埋設用パイプ（図示せず）を挿入してから、ケーシングパイプ２，２・・・を引き上げる。尚、掘削が井戸の場合は、埋設用パイプを多孔のものにすればストレーナーとなって地下水を集めることができる。

また、上述したように、ビット基端部６の外周段部２５がケーシングシュー３の内周段部１６に当接し、エアーハンマー７からの衝撃がケーシングシュー３へも伝達されて地中に挿入される。このような掘削において、ケーシングシュー３には、先端に向かって拡大する先端テーパー部１５が設けられているため、逆テーパーの場合より抵抗が少なく打ち込むことができると共に、掘削物をケーシングパイプ２の内部側に案内することができる。尚、逆テーパーの場合は、掘削物が外側に向かって案内されるため、掘削抵抗が大きくなる。また、僅かではあるが、ケーシングシュー３の外径Ｄがケーシングパイプ２の直径ｄより大きいため、ケーシングシュー３によりケーシングパイプ２の直径より大きな掘削孔が形成されるから、ケーシングパイプ２を打ち込む際の抵抗が小さくなる。

上述したように、上記掘削装置１を用いた掘削においては、エアーハンマー７の打撃力によって、デバイスたるビット基端部６に打撃力を与え、ビット先端部５により掘削を行い、同時に、デバイスたるビット基端部６の伝達段差たる外周段部２５によりケーシングシュー３の伝達段差たる内周段部１６に打撃を与え、ケーシングシュー３の先端部たる先端テーパー部１５で掘削をすると同時にケーシングパイプ２を降下させることができる。このようにエアーハンマー７の打撃によって、ビット先端部５とケーシングシュー３の両者に打撃を与え、両者を組み合わせた掘削を行うことができる。また、ケーシングシュー３よりビット先端部５の径が小さいので、ビット先端部５の回転トルクは小さくてよい。尚、ビット先端部５はケーシングシュー３内を挿通してケーシングシュー３の先端から突出可能である。

このように本実施例では、請求項１に対応して、ケーシングパイプ２と、このケーシングパイプ２の先端に設けた円筒形のケーシングシュー３と、ケーシングパイプ２内に挿入され先端がケーシングシュー３から突出するビット装置４とを備え、ビット装置４は衝撃力及び回転力を受け、ケーシングシュー３はビット装置４から前記衝撃力を受け、掘削により発生した掘削物をケーシングパイプ２内を通して地上に排出する掘削装置１において、ケーシングシュー３の先端に、ケーシングシュー３の内径が先端に向かって拡大する先端テーパー部１５を設けたから、回転するビット装置４が衝撃力を受けながら掘削を行い、ビット装置４から衝撃力を受けてケーシングシュー３が打ち込まれ、掘削物がケーシングパイプ２内を通って地上に排出され、打ち込まれるケーシングシュー３には、先端に向かって拡大する先端テーパー部１５が設けられているため、逆テーパーの場合より抵抗が少なく打ち込むことができると共に、掘削物をケーシングパイプ２の内部側に案内することができる。

また、このように本実施例では、請求項１に対応して、先端テーパー部１５のケーシングシュー３の先端におけるケーシングシュー３の厚さ方向の寸法が、ケーシングシュー３の厚さＴの４／５以上に形成され、先端テーパー部１５のケーシングシュー３の軸心に対する角度θが４０度以上７０度以下であり、ケーシングシュー３の先端側外周がケーシングパイプ２の外周より大きいから、ケーシングパイプ２を抵抗少なく打ち込むことができる。

また、このように本実施例では、請求項２に対応して、ケーシングシュー３の先端側内面とビット装置４の外面との間に、掘削物を取り込む取込み口２８が周設されているから、取込み口２８により掘削物をケーシングパイプ２の内部側にスムーズに案内し、掘削物をケーシングパイプ２内を通して地上に排出することができる。

また、このように本実施例では、請求項３に対応して、ケーシングパイプ２の基端に排出部材８１を設け、この排出部材８１は、ケーシングパイプ２の基端に接続する接続管８２と、この接続管８２に設けた排出口８５と、接続管８２の外側に間隔を置いて配置されたカバー部材たるカバー管８６と、接続管８２と前記カバー管８６との間の上部開口を塞ぐ蓋体８３と、カバー管８６の下部に設けたカバー管排出口８６Ａとを備えるから、掘削物がケーシングパイプ２に接続した接続管８２の排出口８５から排出され、その掘削物がカバー管排出口８６Ａから下向きに排出されるため、掘削物が広範囲に飛散することがない。

加えて、このように本実施例では、請求項１に対応して、ビット装置４を回転駆動してケーシングパイプ２を地中に打込む駆動装置８を備え、駆動装置８は、ビット装置４を回転する回転駆動装置５１と、この回転駆動装置５１を昇降する昇降装置５２とを備え、この昇降装置５２に回転駆動装置５１が着脱可能に設けられ、回転駆動装置５１は、ビット装置４に回転力を伝達するロッド７２と、このロッド７２を回転する回転駆動手段たるモータ６２と、ロッド７２に荷重を加えるウエイト７４とを備え、このウエイト７４はロッド７２に着脱可能に設けられ、ロッド７２の途中にスラスト軸受７３が固定され、ウエイト７４は中央にロッド７２を挿通する挿通孔７４Ａが穿設されており、スラスト軸受７３上に複数のウエイト７４が載置され、ウエイト７４の荷重がスラスト軸受７３を介してロッド７２に加わると共に、ロッド７２が回転してもスラスト軸受７３によりウエイト７４がロッド７２と一体に回転することが無いように構成し、昇降装置５２は、設置面１０に設置するベース部４１と、このベース部４１に着脱可能に立設された支柱４３と、手動式のウインチ５５とを備え、ウインチ５５により巻取り繰出しされるワイヤー５７の先端側を回転駆動装置５１に着脱可能に接続すると共に、支柱４３の上部側に回転駆動装置５１を吊設し、ウインチ５５の巻取り繰出しにより回転駆動装置５１を昇降するから、回転駆動装置５１と昇降装置５２に分解し、この昇降装置５２をベース部４１と支柱４３に分解し、回転駆動装置５１をロッド７２とケーシングパイプ２とウエイト７４とビット装置４に分解することができるため、搬入が容易となり、分解した部材を現場で組み立てることができる。そして、ウエイト７４によりビット装置４に荷重を加えた状態で、回転駆動装置５１によりビット装置４を回転しながら掘削を行い、この回転駆動装置５１を手動のウインチ５５により昇降することができ、ロッド７２及びケーシングパイプ２を継ぎ足す際は、ウインチ５５により回転駆動装置５１を所定高さまで上昇させることができる。

ケーシングシュー３の軸心に対する角度θが４０度以上７０度以下であり、角度θが４５度未満では掘削抵抗が大きくなり、角度θが７０度を超えると、ケーシングシュー３の最先端の強度が低下するため、上記範囲が好ましい。以下、実施例上の効果として、また、平面部２７Ｈが凹んでいる分だけ取込み口２８を大きくすることができる。さらに、ビット先端部５の中央部２７の外周は、ビット基端部６の排出溝２４の底部に対応するから、取込み口２８の内側である中央部２７の外周と排出溝２４の底部とに段差がなく、掘削物を取込み口２８から排出溝２４にスムーズに取り込むことができる。

回転駆動装置５１は、滑車５３，５４，５６とウインチ５５を組み合わせから、構造簡易となり、また、回転駆動手段として家庭用電源で駆動するモータ６２を用いたから、安価で構造簡易なものとなる。さらに、前記ケーシング６１には、回り止め昇降案内部材たるガイド腕部６８が設けられているから、簡易な構成でモータ６２を設けた回転駆動装置５１のケーシング６１の回り止め構造が得られ、しかも、案内部たるガイド筒部６８Ａと、このガイド筒部６８Ａをケーシング６１に着脱自在に固定するガイド取付部６８Ｂとを備えるから、ケーシング６１とガイド杆４９とに分解できる。また、ウエイト７４の荷重がスラスト軸受７３を介してロッド７２に加わると共に、ロッド７２が回転してもスラスト軸受７３によりウエイト７４が一体に回転することが無い。さらに、カバー管８６の径小部８７に、合成樹脂などからなる伸縮管８９の上端を固定したから、ケーシングパイプ２の打込みに対応して、伸縮管８９を縮小することができる。また、ベース部４１に、掘削に用いる水を入れた水タンク９１を載置することにより、ベース部４１が安定する。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、ビット先端部とビット基端部を螺合により一体化してビット装置を構成したが、ビット装置を一体成形してもよい。また、本発明の装置は、横方向への掘削にも用いることが可能であり、エアーハンマーも各種のタイプのものを用いることができる。

１掘削装置
２ケーシングパイプ
３ケーシングシュー
４ビット装置
７エアーハンマー
８駆動装置
１０設置面
１５先端テーパー部
４１ベース部
４３支柱
５１回転駆動装置
５２昇降装置
５５ウインチ
７２ロッド
７３スラスト軸受
７４ウエイト
７４Ａ挿通孔
８１排出部材
８２接続管
８３蓋体
８５排出口
８６カバー管（カバー部材）
８６Ａカバー管排出口（カバー排出口）
θ 角度

Claims

ケーシングパイプと、このケーシングパイプの先端に設けた円筒形のケーシングシューと、前記ケーシングパイプ内に挿入され先端が前記ケーシングシューから突出するビット装置とを備え、
前記ビット装置は衝撃力及び回転力を受け、前記ケーシングシューは前記ビット装置から前記衝撃力を受け、掘削により発生した掘削物を前記ケーシングパイプ内を通して地上に排出する掘削装置において、
前記ケーシングシューの先端に、該ケーシングシューの内径が先端に向かって拡大する先端テーパー部を設け、
前記先端テーパー部の前記ケーシングシューの先端における前記ケーシングシューの厚さ方向の寸法が、前記ケーシングシューの厚さの４／５以上に形成され、前記先端テーパー部の前記ケーシングシューの軸心に対する角度が４０度以上７０度以下であり、前記ケーシングシューの先端側外周が前記ケーシングパイプの外周より大きく、
前記ビット装置を回転駆動して前記ケーシングパイプを地中に打込む駆動装置を備え、
前記駆動装置は、前記ビット装置を回転する回転駆動装置と、この回転駆動装置を昇降する昇降装置とを備え、この昇降装置に前記回転駆動装置が着脱可能に設けられ、
前記回転駆動装置は、前記ビット装置に回転力を伝達するロッドと、このロッドを回転する回転駆動手段と、前記ロッドに荷重を加えるウエイトとを備え、このウエイトは前記ロッドに着脱可能に設けられ、
前記ロッドの途中にスラスト軸受が固定され、前記ウエイトは中央に前記ロッドを挿通する挿通孔が穿設されており、前記スラスト軸受上に複数の前記ウエイトが載置され、前記ウエイトの荷重が前記スラスト軸受を介して前記ロッドに加わると共に、前記ロッドが回転しても前記スラスト軸受により前記ウエイトが前記ロッドと一体に回転することが無いように構成し、
前記昇降装置は、設置面に設置するベース部と、このベース部に着脱可能に立設された支柱と、手動式のウインチとを備え、
前記ウインチにより巻取り繰出しされるワイヤーの先端側を前記回転駆動装置に着脱可能に接続すると共に、前記支柱の上部側に前記回転駆動装置を吊設し、前記ウインチの巻取り繰出しにより前記回転駆動装置を昇降することを特徴とする掘削装置。
前記ケーシングシューの先端側内面と前記ビット装置の外面との間に、前記掘削物を取り込む取込み口が周設されていることを特徴とする請求項１記載の掘削装置。
前記ケーシングパイプの基端に排出部材を設け、この排出部材は、前記ケーシングパイプの基端に接続する接続管と、この接続管に設けた排出口と、前記接続管の外側に間隔を置いて配置されたカバー部材と、前記接続管と前記カバー部材との間の上部開口を塞ぐ蓋体と、前記カバー部材の下部に設けたカバー排出口とを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の掘削装置。