ボーリングマシンの発電機構及びそれを用いた計測機構
【課題】 大深度の場合であっても、各種計測機器に電力を継続的に供給する。
【解決手段】本発明に係るボーリングマシンの発電機構１は、ボーリングロッド２内にタービン３を配置するとともに、該タービンに対向するようにボーリングロッド２にコイル４を埋設してある。タービン３は、ロータ２１の周縁で環状溝８に案内されながら、ボーリングロッド２の材軸廻りに回転できるようになっている。タービンブレード２２は、ボーリングロッド２の中空空間６を流下する泥水の流れを受けて、タービン３全体がボーリングロッド２の回転方向とは逆方向に回転するように、ボーリングロッド２の材軸に対する傾斜角度を調整してある。磁石２３は、９０゜ごとに計４つがロータ２１から放射方向に向けて突設してあるとともに、該磁石に対向するように、同じく９０゜ごとに計４つのコイル４が環状溝８の背後においてボーリングロッド２に埋設してある。
【解決手段】本発明に係るボーリングマシンの発電機構１は、ボーリングロッド２内にタービン３を配置するとともに、該タービンに対向するようにボーリングロッド２にコイル４を埋設してある。タービン３は、ロータ２１の周縁で環状溝８に案内されながら、ボーリングロッド２の材軸廻りに回転できるようになっている。タービンブレード２２は、ボーリングロッド２の中空空間６を流下する泥水の流れを受けて、タービン３全体がボーリングロッド２の回転方向とは逆方向に回転するように、ボーリングロッド２の材軸に対する傾斜角度を調整してある。磁石２３は、９０゜ごとに計４つがロータ２１から放射方向に向けて突設してあるとともに、該磁石に対向するように、同じく９０゜ごとに計４つのコイル４が環状溝８の背後においてボーリングロッド２に埋設してある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として大深度掘削を行うボーリングマシンの発電機構及びそれを用いた計測機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボーリング工事は、地質調査や地下資源探査あるいは土壌汚染調査といったさまざまな目的で行われており、使用されるボーリングマシンも、目的や用途あるいは掘削深度によってさまざまなものが開発されている。
【０００３】
最近では、孔曲がりを計測するための傾斜計をはじめ、掘削中にさまざまなデータを計測する計測機器がボーリングロッドの下端近傍に装備されるとともに、計測されたデータを地上に送信するシステムも開発されている。
【０００４】
ここで、これらの計測機器を作動させるにあたっては、バッテリーで駆動させるほか、ボーリングロッド内を流れる泥水の流れを利用した発電機器をボーリングロッド内に内蔵する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５０９１９号公報
【特許文献２】特開平７−２９４６５８号公報
【特許文献３】特開平５−０９４８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バッテリーによる電力供給の場合、充電容量に応じて作動時間が制限されるため、大深度掘削には適さない。
【０００７】
また、内蔵された発電機器による電力供給の場合、ロッド径がある程度大きくないと発電機器をボーリングロッド内に装備することは困難であるとともに、コア採取を目的としたボーリングの場合には、コアを随時抜き取るためのコアバーレルのインナーチューブをボーリングロッド内で昇降自在としなければならない関係上、ボーリングロッド内に内蔵することがそもそも難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、大深度の場合であっても、各種計測機器に電力を継続的に供給可能なボーリングマシンの発電機構及びそれを用いた計測機構を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、大深度かつコア削孔の場合であっても、各種計測機器に電力を継続的に供給可能なボーリングマシンの発電機構及びそれを用いた計測機構を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は請求項１に記載したように、ボーリングロッド内の泥水流によって該ボーリングロッドの材軸廻りに回転自在となるように該ボーリングロッド内にタービンを配置するとともに、該タービンに磁石を取り付け、前記ボーリングロッドと前記タービンとの相対回転に伴って前記磁石による誘導電流が励起されるように前記ボーリングロッドにコイルを配置したものである。
【００１１】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記ボーリングロッドの内面に環状溝を形成して該環状溝の背後に前記コイルを位置決めするとともに、前記タービンを、その周縁が前記環状溝に案内されるように環状に形成したものである。
【００１２】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記ボーリングロッド内に昇降自在に配置されるコア採取手段のくびれ箇所に前記タービンを取り付けたものである。
【００１３】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記コア採取手段を本体と該本体から延びる軸部と該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雌部に着脱自在に連結される雄部とで構成するとともに、前記軸部を前記コア採取手段のくびれ箇所としたものである。
【００１４】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記コア採取手段を本体と該本体から延びる軸部と該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雄部に着脱自在に連結される雌部とで構成するとともに、前記軸部を前記コア採取手段のくびれ箇所としたものである。
【００１５】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記ボーリングロッドの少なくとも一部を非磁性材で形成するとともに該非磁性材に前記コイルを埋設したものである。
【００１６】
また、本発明に係るボーリングマシンの計測機構は請求項６に記載したように、請求項１乃至請求項５のいずれか一記載のボーリングロッドにＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を配置するとともに、該ＡＣ−ＤＣ変換器を介して前記コイルを前記計測機器に電気接続したものである。
【００１７】
本発明に係るボーリングマシンの発電機構においては、ボーリングロッドの中空空間に泥水を送り込みながら該ボーリングロッドを回転させることで、孔壁を泥水で保護しつつ、ボーリングロッドの先端に取り付けられたビットで地盤を穿孔していくが、ボーリングロッド内を流れる泥水は、その泥水流によってタービンを回転させる。
【００１８】
したがって、タービンがボーリングロッドと相対回転するように、すなわち互いに逆方向又は速度差を持った同一方向に回転するよう構成しておくことにより、ボーリングロッド側に配置されたコイルには、タービンに取り付けられた磁石によって誘導電流が励起され、かくして上述のコイルから交流電力を取り出すことが可能となる。
【００１９】
また、磁石が取り付けられたタービンをボーリングロッドの中空空間に配置し、該磁石によって誘導電流が励起されるコイルをボーリングロッド側にそれぞれ設けるようにしたので、発電機構全体をボーリングロッドに内蔵する場合に比べ、より小さなロッド径にも適用が可能となる。
【００２０】
本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、コアを採取しないボーリング、いわゆるノンコア削孔にはもちろん、コアを採取するコアボーリングにも適用が可能である。
【００２１】
すなわち、ノンコア削孔の場合においては例えば、ボーリングロッドの内面に環状溝を形成して該環状溝の奥に上述のコイルを位置決めし、タービンを、その周縁が環状溝に案内されるように環状に形成して構成することができる。
【００２２】
また、コアボーリングの場合においては例えば、ボーリングロッド内に昇降自在に配置されるコア採取手段のくびれ箇所にタービンを取り付けるようにすればよい。
【００２３】
コア採取手段のくびれ箇所は、ボーリングロッドの内面と干渉しないようにタービンを配置することができるのであれば、先端近傍、中央近傍、下端近傍といったコア採取手段の任意位置に設けることが可能である。例えばコア採取手段の本体から上方に延びる軸部をコア採取手段のくびれ箇所とすることができる。なお、コア採取手段にタービンを取り付けるようにすれば、コア採取手段を地上に吊り上げたときにタービンを保守点検することができる。
【００２４】
本発明でいうボーリングロッドは、いわゆるコアバーレルのアウターチューブを含む概念で用いるものとする。すなわち、コア削孔に用いられるコアバーレルは一般的には、下端にビットが設けられたアウターチューブと、該アウターチューブ内に昇降自在に配置されるインナーチューブと、該インナーチューブを昇降させるためのオーバーショットとで構成してあるとともに、アウターチューブをその上端でボーリングロッドの下端に連結することで該ボーリングロッドと一体化できるようになっており、かかる構成によって、ボーリングロッドに一体化されたアウターチューブが該ボーリングロッドとともに回転し、アウターチューブ下端に設けられたビットで地盤を掘削できるようになっているが、本発明は、コア削孔のみならず、ノンコア削孔にも適用することができる技術思想であるため、技術用語の整合性と理解容易性の観点で、ボーリングロッドに一体化して用いられるアウターチューブもボーリングロッドの一部と考えるとともに、該アウターチューブ内に昇降自在に配置されるインナーチューブは、本発明に係るコア採取手段の概念に包摂されるものとする。
【００２５】
コイルは、ボーリングロッドとタービンとが相対回転する際、磁石による誘導電流が励起されるようにボーリングロッドに配置すればよいが、ボーリングロッドの少なくとも一部を非磁性材で形成するとともに該非磁性材にコイルを埋設したならば、コイルにおける誘導電流の励起作用にコイル周辺の磁性材が影響を及ぼす懸念がなくなる。
【００２６】
上述したように、コイルからは交流電力が出力されるが、ボーリングロッドにＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を埋設するとともに、該ＡＣ−ＤＣ変換器を介してコイルを計測機器に電気接続したならば、バッテリーを用いた場合のように、時間制限を懸念することなく計測を続けることが可能となり、大深度掘削に最適な計測機構となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１を示した略図であり、(a)はボーリングロッドの材軸を含む縦断面図、(b)は該材軸に直交するＡ−Ａ線に沿った横断面図。
【図２】タービン３を示した部分斜視図。
【図３】ボーリングマシンの発電機構１を用いた計測機構３１の縦断面図。
【図４】同じくブロック図。
【図５】第２実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１を示した略図であり、(a)はボーリングロッドの材軸を含む縦断面図、(b)は該材軸に直交するＢ−Ｂ線に沿った横断面図。
【図６】ボーリングマシンの発電機構５１を用いた計測機構８１のブロック図。
【図７】変形例に係るボーリングマシンの発電機構を示した略図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係るボーリングマシンの発電機構及びそれを用いた計測機構の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構を、ボーリングロッドの材軸を含む縦断面と該材軸に直交する横断面で示した略図である。これらの図に示すように、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１は、ボーリングロッド２内にタービン３を配置するとともに、該タービンに対向するようにボーリングロッド２にコイル４を埋設してある。
【００３０】
ボーリングロッド２は、中空空間６を有する円形鋼管で構成してあり、その上端で地上に設置されたボーリング機械（図示せず）に回転自在に保持されているとともに、その下端にはボーリングビット（図示せず）を取り付けてあり、ボーリング機械からの回転駆動力をボーリングビットに伝達させることにより、地盤を鉛直下方に穿孔できるようになっている。
【００３１】
また、ボーリングロッド２は、地上に設置された圧送ポンプ（図示せず）からの泥水を中空空間６を介して鉛直下方に送り込むことができるようになっている。ここで、ボーリングロッド２の中空空間６を流下した泥水は、ボーリングビットに形成された水溝からボーリングロッド２の外側に流出し、該ボーリングロッドの外周面と孔壁との隙間に流入することによって、掘削孔の孔壁を保護する役割を果たすとともに、地上で回収された後、再びボーリングロッド２内に送り込まれて循環使用される。
【００３２】
タービン３は、その一部を斜視図で示した図２でよくわかるように、開放側が放射方向（径方向）を向くように形成されたコの字断面をなす環状のロータ２１と、開放側とは反対の側であってロータ２１の全体中心方向に向けて突設されたタービンブレード２２と、ロータ２１の開放側において放射方向に向けて突設された磁石２３とからなる。
【００３３】
ロータ２１は、その周縁がボーリングロッド２の内面に形成された環状溝８に嵌り込むようにその外径寸法を定めてあるとともに、環状溝８の天井面に取り付けられた軸受７ａと該軸受に対向する底面位置に取り付けられた軸受７ｂの間に挟持してあり、かかる構成により、タービン３は、ロータ２１の周縁で環状溝８に案内されながら、ボーリングロッド２の材軸廻りに回転できるようになっている。
【００３４】
タービンブレード２２は、ボーリングロッド２の中空空間６を流下する泥水の流れを受けて、タービン３全体がボーリングロッド２の回転方向（図１(b)では時計廻り）とは逆方向（図１(b)では反時計廻り）に回転するように、ボーリングロッド２の材軸に対する傾斜角度θ（図２参照）を調整してある。
【００３５】
磁石２３は、９０゜ごとに計４つがロータ２１から放射方向に向けて突設してあるとともに、該磁石に対向するように、同じく９０゜ごとに計４つのコイル４が環状溝８の背後においてボーリングロッド２に埋設してある。
【００３６】
ここで、ボーリングロッド２のうち、環状溝８の背後を非磁性材５で形成するとともに、該非磁性材にコイル４を埋設することで、磁石２３による磁束がコイル４の周辺で乱されることがないように構成してある。
【００３７】
本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１においては、ボーリングロッド２の中空空間６に泥水を送り込みながら、該ボーリングロッドを回転させることで、孔壁を泥水で保護しつつ、ボーリングロッド２の先端に取り付けられたボーリングビットで地盤を穿孔していくが、タービン３は、ボーリングロッド２内を流れる泥水の流れによって、該ボーリングロッドとは逆方向に回転する。
【００３８】
そのため、ボーリングロッド２側に配置されたコイル４には、タービン３を構成するロータ２１に取り付けられた磁石２３によって誘導電流が励起される。
【００３９】
図３は、ボーリングマシンの計測機構３１を示した縦断面図、図４はそのブロック図である。
【００４０】
これらの図でわかるように、計測機構３１は、ボーリングマシンの発電機構１と、ボーリングロッド２に埋設されたＡＣ−ＤＣ変換器３２と、同じくボーリングロッド２に埋設された計測機器である傾斜計３３とで構成してあるとともに、傾斜計３３は、ＡＣ−ＤＣ変換器３２を介してコイル４に電気接続してあり、ボーリングロッド２に対して相対回転するタービン３の磁石２３によってコイル４に励起された誘導電流を該コイルから交流電力として取り出し、これをＡＣ−ＤＣ変換器３２で直流に変換した後、傾斜計３３に電力供給できるようになっている。
【００４１】
ＡＣ−ＤＣ変換器３２は、例えばスイッチング電源で構成することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１及びそれを用いた計測機構３１によれば、ボーリングロッド２の中空空間６を流れる泥水によってタービン３が回転し、該タービンに取り付けられた磁石２３によってボーリングロッド２側に配置されたコイル４に誘導電流が励起されるので、かかるコイル４から交流電力を取り出すことが可能となる。
【００４３】
したがって、バッテリーの充電容量に応じた作動時間の制約を受けることなく、傾斜計３３による計測を継続的に行うことができるとともに、バッテリー充電のためにボーリングロッド２を引き抜く必要がないので、掘削効率に何ら影響を及ぼさない。
【００４４】
そのため、掘削深度が大きいボーリング工事の場合には、きわめて有効な電力供給手段となる。
【００４５】
また、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１によれば、タービン３をボーリングロッド２の中空空間６に配置するとともに、該タービンに取り付けられた磁石２３によって誘導電流が励起されるように、コイル４をボーリングロッド２の側に配置するようにしたので、発電機構全体をボーリングロッドに内蔵する場合に比べ、より小さなロッド径にも適用が可能となる。
【００４６】
本実施形態では、計測機器を傾斜計３３とする例を挙げたが、かかる傾斜計３３に代えて、ボーリングロッドの下端近傍に装備される任意の計測機器に適用することが可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、傾斜計３３をボーリングロッド２に埋設するようにしたが、計測機器が例えば薄型であるためにボーリングロッドの内面に取り付けることができるようになっているものであれば、必ずしも計測機器をボーリングロッドに埋設する必要はない。
【００４８】
また、本実施形態では、ＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を別体で構成した例を説明したが、これに代えて両者が一体に構成されたものを用いるようにしてもかまわない。
【００４９】
また、本実施形態では、コイル４周辺の磁性材が磁石２３からの磁束に影響を与えることがないように、換言すれば、コイル４における誘導電流の励起作用にコイル周辺の磁性材が影響を及ぼさないように、ボーリングロッド２に非磁性材５で形成された領域を設け、該領域内にコイル４を埋設するようにしたが、上述した影響を懸念する必要がない場合には、非磁性材５を省略し、ボーリングロッドに直接埋設するようにしてもかまわない。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るボーリングマシンの発電機構を説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
図５は、第２実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１を、ボーリングロッドとしてのアウターチューブ２ａの材軸を含む縦断面と該材軸に直交する横断面で示した略図である。これらの図に示すように、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１は、アウターチューブ２ａ内にタービン５３を配置するとともに、該タービンに対向するようにアウターチューブ２ａにコイル５４を埋設してある。
【００５２】
タービン５３は、ホイール６１と、該ホイールの放射方向に向けて突設されたタービンブレード６２と、同じくホイール６１の放射方向に向けて突設された磁石６３とからなる。
【００５３】
ここで、アウターチューブ２ａは、該アウターチューブ内に昇降自在に配置されるコア採取手段としてのインナーチューブ７１及び該インナーチューブを昇降させるためのオーバーショット（図示せず）とともにコアバーレルを構成する。
【００５４】
インナーチューブ７１は、本体７２、該本体から上方に延びる軸部７３及び該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雌部に着脱自在に連結される雄部７４とで構成されてなり、上述したホイール６１は、タービン５３がアウターチューブ２ａの材軸廻りに回転自在となるように、くびれ箇所であるインナーチューブ７１の軸部７３に取り付けてある。
【００５５】
軸部７３は、雄部７４をオーバーショット下端の雌部に連結する操作において、タービン５３が干渉しないよう、その長さを適宜定める。
【００５６】
タービンブレード６２は、タービンブレード２２と同様、アウターチューブ２ａの中空空間６を流下する泥水の流れを受けて、タービン５３全体がアウターチューブ２ａの回転方向（図５(b)では時計廻り）とは逆方向（図１(b)では反時計廻り）に回転するように、アウターチューブ２ａの材軸に対する傾斜角度を調整してある。
【００５７】
磁石６３は、９０゜ごとに計４つがホイール６１から放射方向に向けて突設してあるとともに、該磁石に対向するように、同じく９０゜ごとに計４つのコイル５４がアウターチューブ２ａに埋設してある。
【００５８】
ここで、インナーチューブ７１は、掘削時においては、図示しない係合機構によってアウターチューブ２ａの所定位置に保持されるが、その掘削保持位置においてタービン５３と対向する領域のアウターチューブ２ａには非磁性材５を設けてあるとともに、該非磁性材にコイル５４を埋設することで、磁石６３による磁束がコイル５４の周辺で乱されることがないように構成してある。
【００５９】
本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１においては、アウターチューブ２ａの中空空間６に泥水を送り込みながら、該アウターチューブをその上端で連結されたボーリングロッド２とともに回転させることで、孔壁を泥水で保護しつつ、アウターチューブ２ａの先端に取り付けられたボーリングビットで地盤を穿孔していくが、タービン５３は、アウターチューブ２ａ内を流れる泥水の流れによって、該アウターチューブとは逆方向に回転する。
【００６０】
そのため、アウターチューブ２ａ側に配置されたコイル５４には、タービン５３を構成するホイール６１に取り付けられた磁石６３によって誘導電流が励起される。
【００６１】
図６は、ボーリングマシンの計測機構８１を示したブロック図である。同図でわかるように、計測機構８１は、ボーリングマシンの発電機構５１と、アウターチューブ２ａに埋設されたＡＣ−ＤＣ変換器３２と、同じくアウターチューブ２ａに埋設された計測機器である傾斜計３３とで構成してあるとともに、傾斜計３３は、ＡＣ−ＤＣ変換器３２を介してコイル５４に電気接続してあり、アウターチューブ２ａに対して相対回転するタービン５３の磁石６３によってコイル５４に励起された誘導電流を該コイルから交流電力として取り出し、これをＡＣ−ＤＣ変換器３２で直流に変換した後、傾斜計３３に電力供給できるようになっている。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１及びそれを用いた計測機構８１によれば、アウターチューブ２ａの中空空間６を流れる泥水によってタービン５３が回転し、該タービンに取り付けられた磁石６３によってアウターチューブ２ａ側に配置されたコイル５４に誘導電流が励起されるので、かかるコイル５４から交流電力を取り出すことが可能となる。
【００６３】
したがって、バッテリーの充電容量に応じた作動時間の制約を受けることなく、傾斜計３３による計測を継続的に行うことができるとともに、バッテリー充電のためにインナーチューブ７１を吊り上げる必要がないので、掘削効率には何ら影響を及ぼさない。
【００６４】
そのため、掘削深度が大きいボーリング工事の場合には、きわめて有効な電力供給手段となる。
【００６５】
また、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１によれば、タービン５３をアウターチューブ２ａの中空空間６に配置するとともに、該タービンに取り付けられた磁石６３によって誘導電流が励起されるように、コイル５４をアウターチューブ２ａの側に配置するようにしたので、発電機構の構成要素が分散配置されることとなり、比較的ロッド径が小さな場合にも適用が可能となる。
【００６６】
また、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１によれば、タービン５３のホイール６１をインナーチューブ７１に取り付けるようにしたので、インナーチューブ７１を地上に吊り上げる際、該インナーチューブとともにタービン５３を吊り上げることができる。
【００６７】
そのため、ボーリング工事の掘削効率に何ら影響を及ぼすことなく、タービン５３を保守点検することが可能となる。
【００６８】
本実施形態では、計測機器を傾斜計３３とする例を挙げたが、かかる傾斜計３３に代えて、ボーリングロッドあるいはアウターチューブの下端近傍に装備される任意の計測機器に適用することが可能である。
【００６９】
また、本実施形態では、傾斜計３３をアウターチューブ２ａに埋設するようにしたが、計測機器が例えば薄型であるためにアウターチューブの内面に取り付けることができるようになっているものであれば、必ずしも計測機器をアウターチューブに埋設する必要はない。
【００７０】
また、本実施形態では、ＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を別体で構成した例を説明したが、これに代えて両者が一体に構成されたものを用いるようにしてもかまわない。
【００７１】
また、本実施形態では、コイル５４周辺の磁性材が磁石６３からの磁束に影響を与えることがないように、換言すれば、コイル５４における誘導電流の励起作用にコイル周辺の磁性材が影響を及ぼさないように、アウターチューブ２ａに非磁性材５で形成された領域を設け、該領域内にコイル５４を埋設するようにしたが、上述した影響を懸念する必要がないのであれば、非磁性材５を省略し、アウターチューブに直接埋設するようにしてもかまわない。
【００７２】
また、本実施形態では、インナーチューブ７１を、本体７２、該本体から上方に延びる軸部７３及び該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雌部に着脱自在に連結される雄部７４とで構成した場合を説明したが、インナーチューブとオーバーショットとの雄雌構造が上述の実施形態と逆になっていてもかまわない。
【００７３】
図７は、変形例に係るボーリングマシンの発電機構を示したものであり、上述の実施形態と同様、アウターチューブ２ａ内にタービン５３を配置するとともに、該タービンに対向するようにアウターチューブ２ａにコイル５４を埋設してあり、アウターチューブ２ａは、該アウターチューブ内に昇降自在に配置されるコア採取手段としてのインナーチューブ９１及び該インナーチューブを昇降させるためのオーバーショット（図示せず）とともにコアバーレルを構成するが、本変形例に係るインナーチューブ９１は、本体９２、該本体から上方に延びる軸部９３及び該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雄部に着脱自在に連結される雌部９６ａ，９６ａとを備えており、タービン５３のホイール６１は、該タービンがアウターチューブ２ａの材軸廻りに回転自在となるように、くびれ箇所であるインナーチューブ９１の軸部９３に取り付けてある。
【００７４】
ここで、雌部９６ａ，９６ａは、オーバーショットの雄部に係合自在に構成してあり、コア採取中においては、アウターチューブ２ａに対してインナーチューブ９１が押し込まれることがないよう、ラッチプレート９５ａ，９５ａの先端がアウターチューブ２ａの内周面に形成された係合溝に係止されているが、オーバーショットを用いてインナーチューブ９１を吊り上げる際には、該オーバーショットの雄部と雌部９６ａ，９６ａとの係合動作に連動してラッチプレート９５ａ，９５ａが閉じ、該ラッチプレートの先端がアウターチューブ２ａの内周面に形成された係合溝から外れるようになっている。
【００７５】
また、本実施形態では、アウターチューブ、インナーチューブ及びオーバーショットからなるコアバーレルを用いてコア削孔を行う場合を説明したが、コア削孔は、かかる構成のコアバーレルを用いた場合に限定されるものではなく、コア採取手段をボーリングロッド内に昇降自在に配置するすべての場合に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１，５１ ボーリングマシンの発電機構
２ ボーリングロッド
２ａ アウターチューブ（ボーリングロッド）
３，５３ タービン
４，５４ コイル
５ 非磁性材
６ ボーリングロッド又はアウターチューブの中空空間
８ 環状溝
２３，６３ 磁石
３１，８１ ボーリングマシンの計測機構
３２ ＡＣ−ＤＣ変換器
３３ 傾斜計（計測機器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として大深度掘削を行うボーリングマシンの発電機構及びそれを用いた計測機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボーリング工事は、地質調査や地下資源探査あるいは土壌汚染調査といったさまざまな目的で行われており、使用されるボーリングマシンも、目的や用途あるいは掘削深度によってさまざまなものが開発されている。
【０００３】
最近では、孔曲がりを計測するための傾斜計をはじめ、掘削中にさまざまなデータを計測する計測機器がボーリングロッドの下端近傍に装備されるとともに、計測されたデータを地上に送信するシステムも開発されている。
【０００４】
ここで、これらの計測機器を作動させるにあたっては、バッテリーで駆動させるほか、ボーリングロッド内を流れる泥水の流れを利用した発電機器をボーリングロッド内に内蔵する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５０９１９号公報
【特許文献２】特開平７−２９４６５８号公報
【特許文献３】特開平５−０９４８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、バッテリーによる電力供給の場合、充電容量に応じて作動時間が制限されるため、大深度掘削には適さない。
【０００７】
また、内蔵された発電機器による電力供給の場合、ロッド径がある程度大きくないと発電機器をボーリングロッド内に装備することは困難であるとともに、コア採取を目的としたボーリングの場合には、コアを随時抜き取るためのコアバーレルのインナーチューブをボーリングロッド内で昇降自在としなければならない関係上、ボーリングロッド内に内蔵することがそもそも難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、大深度の場合であっても、各種計測機器に電力を継続的に供給可能なボーリングマシンの発電機構及びそれを用いた計測機構を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、大深度かつコア削孔の場合であっても、各種計測機器に電力を継続的に供給可能なボーリングマシンの発電機構及びそれを用いた計測機構を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は請求項１に記載したように、ボーリングロッド内の泥水流によって該ボーリングロッドの材軸廻りに回転自在となるように該ボーリングロッド内にタービンを配置するとともに、該タービンに磁石を取り付け、前記ボーリングロッドと前記タービンとの相対回転に伴って前記磁石による誘導電流が励起されるように前記ボーリングロッドにコイルを配置したものである。
【００１１】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記ボーリングロッドの内面に環状溝を形成して該環状溝の背後に前記コイルを位置決めするとともに、前記タービンを、その周縁が前記環状溝に案内されるように環状に形成したものである。
【００１２】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記ボーリングロッド内に昇降自在に配置されるコア採取手段のくびれ箇所に前記タービンを取り付けたものである。
【００１３】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記コア採取手段を本体と該本体から延びる軸部と該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雌部に着脱自在に連結される雄部とで構成するとともに、前記軸部を前記コア採取手段のくびれ箇所としたものである。
【００１４】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記コア採取手段を本体と該本体から延びる軸部と該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雄部に着脱自在に連結される雌部とで構成するとともに、前記軸部を前記コア採取手段のくびれ箇所としたものである。
【００１５】
また、本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、前記ボーリングロッドの少なくとも一部を非磁性材で形成するとともに該非磁性材に前記コイルを埋設したものである。
【００１６】
また、本発明に係るボーリングマシンの計測機構は請求項６に記載したように、請求項１乃至請求項５のいずれか一記載のボーリングロッドにＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を配置するとともに、該ＡＣ−ＤＣ変換器を介して前記コイルを前記計測機器に電気接続したものである。
【００１７】
本発明に係るボーリングマシンの発電機構においては、ボーリングロッドの中空空間に泥水を送り込みながら該ボーリングロッドを回転させることで、孔壁を泥水で保護しつつ、ボーリングロッドの先端に取り付けられたビットで地盤を穿孔していくが、ボーリングロッド内を流れる泥水は、その泥水流によってタービンを回転させる。
【００１８】
したがって、タービンがボーリングロッドと相対回転するように、すなわち互いに逆方向又は速度差を持った同一方向に回転するよう構成しておくことにより、ボーリングロッド側に配置されたコイルには、タービンに取り付けられた磁石によって誘導電流が励起され、かくして上述のコイルから交流電力を取り出すことが可能となる。
【００１９】
また、磁石が取り付けられたタービンをボーリングロッドの中空空間に配置し、該磁石によって誘導電流が励起されるコイルをボーリングロッド側にそれぞれ設けるようにしたので、発電機構全体をボーリングロッドに内蔵する場合に比べ、より小さなロッド径にも適用が可能となる。
【００２０】
本発明に係るボーリングマシンの発電機構は、コアを採取しないボーリング、いわゆるノンコア削孔にはもちろん、コアを採取するコアボーリングにも適用が可能である。
【００２１】
すなわち、ノンコア削孔の場合においては例えば、ボーリングロッドの内面に環状溝を形成して該環状溝の奥に上述のコイルを位置決めし、タービンを、その周縁が環状溝に案内されるように環状に形成して構成することができる。
【００２２】
また、コアボーリングの場合においては例えば、ボーリングロッド内に昇降自在に配置されるコア採取手段のくびれ箇所にタービンを取り付けるようにすればよい。
【００２３】
コア採取手段のくびれ箇所は、ボーリングロッドの内面と干渉しないようにタービンを配置することができるのであれば、先端近傍、中央近傍、下端近傍といったコア採取手段の任意位置に設けることが可能である。例えばコア採取手段の本体から上方に延びる軸部をコア採取手段のくびれ箇所とすることができる。なお、コア採取手段にタービンを取り付けるようにすれば、コア採取手段を地上に吊り上げたときにタービンを保守点検することができる。
【００２４】
本発明でいうボーリングロッドは、いわゆるコアバーレルのアウターチューブを含む概念で用いるものとする。すなわち、コア削孔に用いられるコアバーレルは一般的には、下端にビットが設けられたアウターチューブと、該アウターチューブ内に昇降自在に配置されるインナーチューブと、該インナーチューブを昇降させるためのオーバーショットとで構成してあるとともに、アウターチューブをその上端でボーリングロッドの下端に連結することで該ボーリングロッドと一体化できるようになっており、かかる構成によって、ボーリングロッドに一体化されたアウターチューブが該ボーリングロッドとともに回転し、アウターチューブ下端に設けられたビットで地盤を掘削できるようになっているが、本発明は、コア削孔のみならず、ノンコア削孔にも適用することができる技術思想であるため、技術用語の整合性と理解容易性の観点で、ボーリングロッドに一体化して用いられるアウターチューブもボーリングロッドの一部と考えるとともに、該アウターチューブ内に昇降自在に配置されるインナーチューブは、本発明に係るコア採取手段の概念に包摂されるものとする。
【００２５】
コイルは、ボーリングロッドとタービンとが相対回転する際、磁石による誘導電流が励起されるようにボーリングロッドに配置すればよいが、ボーリングロッドの少なくとも一部を非磁性材で形成するとともに該非磁性材にコイルを埋設したならば、コイルにおける誘導電流の励起作用にコイル周辺の磁性材が影響を及ぼす懸念がなくなる。
【００２６】
上述したように、コイルからは交流電力が出力されるが、ボーリングロッドにＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を埋設するとともに、該ＡＣ−ＤＣ変換器を介してコイルを計測機器に電気接続したならば、バッテリーを用いた場合のように、時間制限を懸念することなく計測を続けることが可能となり、大深度掘削に最適な計測機構となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１を示した略図であり、(a)はボーリングロッドの材軸を含む縦断面図、(b)は該材軸に直交するＡ−Ａ線に沿った横断面図。
【図２】タービン３を示した部分斜視図。
【図３】ボーリングマシンの発電機構１を用いた計測機構３１の縦断面図。
【図４】同じくブロック図。
【図５】第２実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１を示した略図であり、(a)はボーリングロッドの材軸を含む縦断面図、(b)は該材軸に直交するＢ−Ｂ線に沿った横断面図。
【図６】ボーリングマシンの発電機構５１を用いた計測機構８１のブロック図。
【図７】変形例に係るボーリングマシンの発電機構を示した略図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係るボーリングマシンの発電機構及びそれを用いた計測機構の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構を、ボーリングロッドの材軸を含む縦断面と該材軸に直交する横断面で示した略図である。これらの図に示すように、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１は、ボーリングロッド２内にタービン３を配置するとともに、該タービンに対向するようにボーリングロッド２にコイル４を埋設してある。
【００３０】
ボーリングロッド２は、中空空間６を有する円形鋼管で構成してあり、その上端で地上に設置されたボーリング機械（図示せず）に回転自在に保持されているとともに、その下端にはボーリングビット（図示せず）を取り付けてあり、ボーリング機械からの回転駆動力をボーリングビットに伝達させることにより、地盤を鉛直下方に穿孔できるようになっている。
【００３１】
また、ボーリングロッド２は、地上に設置された圧送ポンプ（図示せず）からの泥水を中空空間６を介して鉛直下方に送り込むことができるようになっている。ここで、ボーリングロッド２の中空空間６を流下した泥水は、ボーリングビットに形成された水溝からボーリングロッド２の外側に流出し、該ボーリングロッドの外周面と孔壁との隙間に流入することによって、掘削孔の孔壁を保護する役割を果たすとともに、地上で回収された後、再びボーリングロッド２内に送り込まれて循環使用される。
【００３２】
タービン３は、その一部を斜視図で示した図２でよくわかるように、開放側が放射方向（径方向）を向くように形成されたコの字断面をなす環状のロータ２１と、開放側とは反対の側であってロータ２１の全体中心方向に向けて突設されたタービンブレード２２と、ロータ２１の開放側において放射方向に向けて突設された磁石２３とからなる。
【００３３】
ロータ２１は、その周縁がボーリングロッド２の内面に形成された環状溝８に嵌り込むようにその外径寸法を定めてあるとともに、環状溝８の天井面に取り付けられた軸受７ａと該軸受に対向する底面位置に取り付けられた軸受７ｂの間に挟持してあり、かかる構成により、タービン３は、ロータ２１の周縁で環状溝８に案内されながら、ボーリングロッド２の材軸廻りに回転できるようになっている。
【００３４】
タービンブレード２２は、ボーリングロッド２の中空空間６を流下する泥水の流れを受けて、タービン３全体がボーリングロッド２の回転方向（図１(b)では時計廻り）とは逆方向（図１(b)では反時計廻り）に回転するように、ボーリングロッド２の材軸に対する傾斜角度θ（図２参照）を調整してある。
【００３５】
磁石２３は、９０゜ごとに計４つがロータ２１から放射方向に向けて突設してあるとともに、該磁石に対向するように、同じく９０゜ごとに計４つのコイル４が環状溝８の背後においてボーリングロッド２に埋設してある。
【００３６】
ここで、ボーリングロッド２のうち、環状溝８の背後を非磁性材５で形成するとともに、該非磁性材にコイル４を埋設することで、磁石２３による磁束がコイル４の周辺で乱されることがないように構成してある。
【００３７】
本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１においては、ボーリングロッド２の中空空間６に泥水を送り込みながら、該ボーリングロッドを回転させることで、孔壁を泥水で保護しつつ、ボーリングロッド２の先端に取り付けられたボーリングビットで地盤を穿孔していくが、タービン３は、ボーリングロッド２内を流れる泥水の流れによって、該ボーリングロッドとは逆方向に回転する。
【００３８】
そのため、ボーリングロッド２側に配置されたコイル４には、タービン３を構成するロータ２１に取り付けられた磁石２３によって誘導電流が励起される。
【００３９】
図３は、ボーリングマシンの計測機構３１を示した縦断面図、図４はそのブロック図である。
【００４０】
これらの図でわかるように、計測機構３１は、ボーリングマシンの発電機構１と、ボーリングロッド２に埋設されたＡＣ−ＤＣ変換器３２と、同じくボーリングロッド２に埋設された計測機器である傾斜計３３とで構成してあるとともに、傾斜計３３は、ＡＣ−ＤＣ変換器３２を介してコイル４に電気接続してあり、ボーリングロッド２に対して相対回転するタービン３の磁石２３によってコイル４に励起された誘導電流を該コイルから交流電力として取り出し、これをＡＣ−ＤＣ変換器３２で直流に変換した後、傾斜計３３に電力供給できるようになっている。
【００４１】
ＡＣ−ＤＣ変換器３２は、例えばスイッチング電源で構成することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１及びそれを用いた計測機構３１によれば、ボーリングロッド２の中空空間６を流れる泥水によってタービン３が回転し、該タービンに取り付けられた磁石２３によってボーリングロッド２側に配置されたコイル４に誘導電流が励起されるので、かかるコイル４から交流電力を取り出すことが可能となる。
【００４３】
したがって、バッテリーの充電容量に応じた作動時間の制約を受けることなく、傾斜計３３による計測を継続的に行うことができるとともに、バッテリー充電のためにボーリングロッド２を引き抜く必要がないので、掘削効率に何ら影響を及ぼさない。
【００４４】
そのため、掘削深度が大きいボーリング工事の場合には、きわめて有効な電力供給手段となる。
【００４５】
また、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構１によれば、タービン３をボーリングロッド２の中空空間６に配置するとともに、該タービンに取り付けられた磁石２３によって誘導電流が励起されるように、コイル４をボーリングロッド２の側に配置するようにしたので、発電機構全体をボーリングロッドに内蔵する場合に比べ、より小さなロッド径にも適用が可能となる。
【００４６】
本実施形態では、計測機器を傾斜計３３とする例を挙げたが、かかる傾斜計３３に代えて、ボーリングロッドの下端近傍に装備される任意の計測機器に適用することが可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、傾斜計３３をボーリングロッド２に埋設するようにしたが、計測機器が例えば薄型であるためにボーリングロッドの内面に取り付けることができるようになっているものであれば、必ずしも計測機器をボーリングロッドに埋設する必要はない。
【００４８】
また、本実施形態では、ＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を別体で構成した例を説明したが、これに代えて両者が一体に構成されたものを用いるようにしてもかまわない。
【００４９】
また、本実施形態では、コイル４周辺の磁性材が磁石２３からの磁束に影響を与えることがないように、換言すれば、コイル４における誘導電流の励起作用にコイル周辺の磁性材が影響を及ぼさないように、ボーリングロッド２に非磁性材５で形成された領域を設け、該領域内にコイル４を埋設するようにしたが、上述した影響を懸念する必要がない場合には、非磁性材５を省略し、ボーリングロッドに直接埋設するようにしてもかまわない。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るボーリングマシンの発電機構を説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
図５は、第２実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１を、ボーリングロッドとしてのアウターチューブ２ａの材軸を含む縦断面と該材軸に直交する横断面で示した略図である。これらの図に示すように、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１は、アウターチューブ２ａ内にタービン５３を配置するとともに、該タービンに対向するようにアウターチューブ２ａにコイル５４を埋設してある。
【００５２】
タービン５３は、ホイール６１と、該ホイールの放射方向に向けて突設されたタービンブレード６２と、同じくホイール６１の放射方向に向けて突設された磁石６３とからなる。
【００５３】
ここで、アウターチューブ２ａは、該アウターチューブ内に昇降自在に配置されるコア採取手段としてのインナーチューブ７１及び該インナーチューブを昇降させるためのオーバーショット（図示せず）とともにコアバーレルを構成する。
【００５４】
インナーチューブ７１は、本体７２、該本体から上方に延びる軸部７３及び該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雌部に着脱自在に連結される雄部７４とで構成されてなり、上述したホイール６１は、タービン５３がアウターチューブ２ａの材軸廻りに回転自在となるように、くびれ箇所であるインナーチューブ７１の軸部７３に取り付けてある。
【００５５】
軸部７３は、雄部７４をオーバーショット下端の雌部に連結する操作において、タービン５３が干渉しないよう、その長さを適宜定める。
【００５６】
タービンブレード６２は、タービンブレード２２と同様、アウターチューブ２ａの中空空間６を流下する泥水の流れを受けて、タービン５３全体がアウターチューブ２ａの回転方向（図５(b)では時計廻り）とは逆方向（図１(b)では反時計廻り）に回転するように、アウターチューブ２ａの材軸に対する傾斜角度を調整してある。
【００５７】
磁石６３は、９０゜ごとに計４つがホイール６１から放射方向に向けて突設してあるとともに、該磁石に対向するように、同じく９０゜ごとに計４つのコイル５４がアウターチューブ２ａに埋設してある。
【００５８】
ここで、インナーチューブ７１は、掘削時においては、図示しない係合機構によってアウターチューブ２ａの所定位置に保持されるが、その掘削保持位置においてタービン５３と対向する領域のアウターチューブ２ａには非磁性材５を設けてあるとともに、該非磁性材にコイル５４を埋設することで、磁石６３による磁束がコイル５４の周辺で乱されることがないように構成してある。
【００５９】
本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１においては、アウターチューブ２ａの中空空間６に泥水を送り込みながら、該アウターチューブをその上端で連結されたボーリングロッド２とともに回転させることで、孔壁を泥水で保護しつつ、アウターチューブ２ａの先端に取り付けられたボーリングビットで地盤を穿孔していくが、タービン５３は、アウターチューブ２ａ内を流れる泥水の流れによって、該アウターチューブとは逆方向に回転する。
【００６０】
そのため、アウターチューブ２ａ側に配置されたコイル５４には、タービン５３を構成するホイール６１に取り付けられた磁石６３によって誘導電流が励起される。
【００６１】
図６は、ボーリングマシンの計測機構８１を示したブロック図である。同図でわかるように、計測機構８１は、ボーリングマシンの発電機構５１と、アウターチューブ２ａに埋設されたＡＣ−ＤＣ変換器３２と、同じくアウターチューブ２ａに埋設された計測機器である傾斜計３３とで構成してあるとともに、傾斜計３３は、ＡＣ−ＤＣ変換器３２を介してコイル５４に電気接続してあり、アウターチューブ２ａに対して相対回転するタービン５３の磁石６３によってコイル５４に励起された誘導電流を該コイルから交流電力として取り出し、これをＡＣ−ＤＣ変換器３２で直流に変換した後、傾斜計３３に電力供給できるようになっている。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１及びそれを用いた計測機構８１によれば、アウターチューブ２ａの中空空間６を流れる泥水によってタービン５３が回転し、該タービンに取り付けられた磁石６３によってアウターチューブ２ａ側に配置されたコイル５４に誘導電流が励起されるので、かかるコイル５４から交流電力を取り出すことが可能となる。
【００６３】
したがって、バッテリーの充電容量に応じた作動時間の制約を受けることなく、傾斜計３３による計測を継続的に行うことができるとともに、バッテリー充電のためにインナーチューブ７１を吊り上げる必要がないので、掘削効率には何ら影響を及ぼさない。
【００６４】
そのため、掘削深度が大きいボーリング工事の場合には、きわめて有効な電力供給手段となる。
【００６５】
また、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１によれば、タービン５３をアウターチューブ２ａの中空空間６に配置するとともに、該タービンに取り付けられた磁石６３によって誘導電流が励起されるように、コイル５４をアウターチューブ２ａの側に配置するようにしたので、発電機構の構成要素が分散配置されることとなり、比較的ロッド径が小さな場合にも適用が可能となる。
【００６６】
また、本実施形態に係るボーリングマシンの発電機構５１によれば、タービン５３のホイール６１をインナーチューブ７１に取り付けるようにしたので、インナーチューブ７１を地上に吊り上げる際、該インナーチューブとともにタービン５３を吊り上げることができる。
【００６７】
そのため、ボーリング工事の掘削効率に何ら影響を及ぼすことなく、タービン５３を保守点検することが可能となる。
【００６８】
本実施形態では、計測機器を傾斜計３３とする例を挙げたが、かかる傾斜計３３に代えて、ボーリングロッドあるいはアウターチューブの下端近傍に装備される任意の計測機器に適用することが可能である。
【００６９】
また、本実施形態では、傾斜計３３をアウターチューブ２ａに埋設するようにしたが、計測機器が例えば薄型であるためにアウターチューブの内面に取り付けることができるようになっているものであれば、必ずしも計測機器をアウターチューブに埋設する必要はない。
【００７０】
また、本実施形態では、ＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を別体で構成した例を説明したが、これに代えて両者が一体に構成されたものを用いるようにしてもかまわない。
【００７１】
また、本実施形態では、コイル５４周辺の磁性材が磁石６３からの磁束に影響を与えることがないように、換言すれば、コイル５４における誘導電流の励起作用にコイル周辺の磁性材が影響を及ぼさないように、アウターチューブ２ａに非磁性材５で形成された領域を設け、該領域内にコイル５４を埋設するようにしたが、上述した影響を懸念する必要がないのであれば、非磁性材５を省略し、アウターチューブに直接埋設するようにしてもかまわない。
【００７２】
また、本実施形態では、インナーチューブ７１を、本体７２、該本体から上方に延びる軸部７３及び該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雌部に着脱自在に連結される雄部７４とで構成した場合を説明したが、インナーチューブとオーバーショットとの雄雌構造が上述の実施形態と逆になっていてもかまわない。
【００７３】
図７は、変形例に係るボーリングマシンの発電機構を示したものであり、上述の実施形態と同様、アウターチューブ２ａ内にタービン５３を配置するとともに、該タービンに対向するようにアウターチューブ２ａにコイル５４を埋設してあり、アウターチューブ２ａは、該アウターチューブ内に昇降自在に配置されるコア採取手段としてのインナーチューブ９１及び該インナーチューブを昇降させるためのオーバーショット（図示せず）とともにコアバーレルを構成するが、本変形例に係るインナーチューブ９１は、本体９２、該本体から上方に延びる軸部９３及び該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雄部に着脱自在に連結される雌部９６ａ，９６ａとを備えており、タービン５３のホイール６１は、該タービンがアウターチューブ２ａの材軸廻りに回転自在となるように、くびれ箇所であるインナーチューブ９１の軸部９３に取り付けてある。
【００７４】
ここで、雌部９６ａ，９６ａは、オーバーショットの雄部に係合自在に構成してあり、コア採取中においては、アウターチューブ２ａに対してインナーチューブ９１が押し込まれることがないよう、ラッチプレート９５ａ，９５ａの先端がアウターチューブ２ａの内周面に形成された係合溝に係止されているが、オーバーショットを用いてインナーチューブ９１を吊り上げる際には、該オーバーショットの雄部と雌部９６ａ，９６ａとの係合動作に連動してラッチプレート９５ａ，９５ａが閉じ、該ラッチプレートの先端がアウターチューブ２ａの内周面に形成された係合溝から外れるようになっている。
【００７５】
また、本実施形態では、アウターチューブ、インナーチューブ及びオーバーショットからなるコアバーレルを用いてコア削孔を行う場合を説明したが、コア削孔は、かかる構成のコアバーレルを用いた場合に限定されるものではなく、コア採取手段をボーリングロッド内に昇降自在に配置するすべての場合に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１，５１ ボーリングマシンの発電機構
２ ボーリングロッド
２ａ アウターチューブ（ボーリングロッド）
３，５３ タービン
４，５４ コイル
５ 非磁性材
６ ボーリングロッド又はアウターチューブの中空空間
８ 環状溝
２３，６３ 磁石
３１，８１ ボーリングマシンの計測機構
３２ ＡＣ−ＤＣ変換器
３３ 傾斜計（計測機器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーリングロッド内の泥水流によって該ボーリングロッドの材軸廻りに回転自在となるように該ボーリングロッド内にタービンを配置するとともに、該タービンに磁石を取り付け、前記ボーリングロッドと前記タービンとの相対回転に伴って前記磁石による誘導電流が励起されるように前記ボーリングロッドにコイルを配置したことを特徴とするボーリングマシンの発電機構。
【請求項２】
前記ボーリングロッドの内面に環状溝を形成して該環状溝の背後に前記コイルを位置決めするとともに、前記タービンを、その周縁が前記環状溝に案内されるように環状に形成した請求項１記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項３】
前記ボーリングロッド内に昇降自在に配置されるコア採取手段のくびれ箇所に前記タービンを取り付けた請求項１記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項４】
前記コア採取手段を本体と該本体から延びる軸部と該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雌部に着脱自在に連結される雄部とで構成するとともに、前記軸部を前記コア採取手段のくびれ箇所とした請求項３記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項５】
前記コア採取手段を本体と該本体から延びる軸部と該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雄部に着脱自在に連結される雌部とで構成するとともに、前記軸部を前記コア採取手段のくびれ箇所とした請求項３記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項６】
前記ボーリングロッドの少なくとも一部を非磁性材で形成するとともに該非磁性材に前記コイルを埋設した請求項１記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一記載のボーリングロッドにＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を配置するとともに、該ＡＣ−ＤＣ変換器を介して前記コイルを前記計測機器に電気接続したことを特徴するボーリングマシンの計測機構。
【請求項１】
ボーリングロッド内の泥水流によって該ボーリングロッドの材軸廻りに回転自在となるように該ボーリングロッド内にタービンを配置するとともに、該タービンに磁石を取り付け、前記ボーリングロッドと前記タービンとの相対回転に伴って前記磁石による誘導電流が励起されるように前記ボーリングロッドにコイルを配置したことを特徴とするボーリングマシンの発電機構。
【請求項２】
前記ボーリングロッドの内面に環状溝を形成して該環状溝の背後に前記コイルを位置決めするとともに、前記タービンを、その周縁が前記環状溝に案内されるように環状に形成した請求項１記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項３】
前記ボーリングロッド内に昇降自在に配置されるコア採取手段のくびれ箇所に前記タービンを取り付けた請求項１記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項４】
前記コア採取手段を本体と該本体から延びる軸部と該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雌部に着脱自在に連結される雄部とで構成するとともに、前記軸部を前記コア採取手段のくびれ箇所とした請求項３記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項５】
前記コア採取手段を本体と該本体から延びる軸部と該軸部の先端に設けられオーバーショットの下端に設けられた雄部に着脱自在に連結される雌部とで構成するとともに、前記軸部を前記コア採取手段のくびれ箇所とした請求項３記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項６】
前記ボーリングロッドの少なくとも一部を非磁性材で形成するとともに該非磁性材に前記コイルを埋設した請求項１記載のボーリングマシンの発電機構。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一記載のボーリングロッドにＡＣ−ＤＣ変換器及び計測機器を配置するとともに、該ＡＣ−ＤＣ変換器を介して前記コイルを前記計測機器に電気接続したことを特徴するボーリングマシンの計測機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６２６８８（Ｐ２０１２−６２６８８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７７８５（Ｐ２０１０−２０７７８５）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
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