ワイヤーライン掘削装置
【課題】ワイヤライン掘削装置において、アウター部からインナー部への回転駆動力の伝動部を、インナー部の投下時に一度の試行で確実に嵌合させる。
【解決手段】ワイヤライン掘削装置1において、アウター部4は、内周面にアウターチューブの回転をインナー部5に伝達する回転伝動部4Dを備え、インナー部5は、アウターチューブ4Bの回転伝動部4Dによりアウターチューブの回転を伝達される回転従動部5Dを備え、回転伝動部4Dは、大径の嵌合上部4D1と小径の嵌合下部4D2とを具備する一方、回転従動部5Dの外周面は、回転伝動部4Dの嵌合上部4D1及び嵌合下部4D2とそれぞれ嵌合する嵌合上部5D1と嵌合下部5D2とを具備し、互いに当接する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面(4D31、5D31)と３つの鉛直嵌合面(4D32,5D32)とを交互に配置して形成されている。
【解決手段】ワイヤライン掘削装置1において、アウター部4は、内周面にアウターチューブの回転をインナー部5に伝達する回転伝動部4Dを備え、インナー部5は、アウターチューブ4Bの回転伝動部4Dによりアウターチューブの回転を伝達される回転従動部5Dを備え、回転伝動部4Dは、大径の嵌合上部4D1と小径の嵌合下部4D2とを具備する一方、回転従動部5Dの外周面は、回転伝動部4Dの嵌合上部4D1及び嵌合下部4D2とそれぞれ嵌合する嵌合上部5D1と嵌合下部5D2とを具備し、互いに当接する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面(4D31、5D31)と３つの鉛直嵌合面(4D32,5D32)とを交互に配置して形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試錐(ボーリング)工法の一つであるワイヤーライン工法に用いる掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤーライン掘削装置は、下端に掘削ビットをもつアウターチューブと、コアを採取するインナーチューブとを備える。その掘削工法は、アウターチューブにより回転掘削を行い、コアを採取したインナーチューブだけを、ワイヤロープで孔底から吊りあげてコアを除いた後、空になったインナーチューブを再び、孔底に戻すことを繰り返しながら掘進する工法である。掘削効率およびコア採取率は、それ以前の工法に比べて格段に優れている。
【０００３】
図５及び図６は、特許文献１に開示されたワイヤーライン掘削装置の概略構成図である。図５は全体図であり、図６(ａ)は要部の斜視展開図であり、図６(ｂ)は要部の断面図である。なお、図５においては、網掛け部分は断面を、それ以外は側面を示している（後述する各図においても同様）。特許文献１のワイヤーライン掘削装置は、軟弱地層からもコアを確実に回収するべくそれ以前の技術を改良したものである。
【０００４】
ワイヤライン掘削装置１０１は、装置本体部１０２とワイヤライン部１０３とから構成されている。装置本体部１０２は、アウター部１０４とインナー部１０５とを有する。円筒状のアウター部１０４は、掘削孔のほぼ全長に亘って設置され試錐力(回転駆動力)の伝動鋼管であるロッド（図示せず）と、ロッドの下方に連結されたアウターチューブ１０４Ｂと、アウターチューブ１０４Ｂの下端に装着された掘削ビット１０４ｃとを備えている。ロッドとアウターチューブ１０４Ｂは、ロッキングカップリング１０４Ａにより連結されている。アウターチューブ１０４Ｂの上端部に設けたアダプターカップリング１０４Ｇは、インナー部１０５のラッチ部１０５Ｂが開いたときの固定装置である。アウターチューブ１０４Ｂの中間部には、回転伝動部１０４Ｄが形成されている。
【０００５】
一方、インナー部１０５は、アウターチューブ１０４Ｂ内に配置され、上端の吊り金具１０５Ａと、吊り金具の下端に連結されたラッチ部１０５Ｂと、ラッチ部１０５Ｂの下端に連結された送水ジョイント１０５Ｇと、送水ジョイント１０５Ｇの下端に連結された、回転従動部１０５Ｄと、回転従動部の下端に連結された円筒状のインナーコアチューブ１０５Ｃと、インナーコアチューブの下端に装着された掘削ビット１０５Ｅとを備えている。ラッチ部１０５Ｂが、アウターチューブ１０４Ｂに形成された切り欠きに係合することにより、インナー部１０５がアウター部１０４内で所定の位置に支持される。
【０００６】
さらに、ワイヤーライン部１０３は、ワイヤライン１０３Ａと、ワイヤラインの下端に連結されたオーバーショットアッセンブリ１０３Ｂと、オーバーショットアッセンブリの下端に連結されたリフティングドック１０３Ｃとから構成されている。リフティングドック１０３Ｃは、インナー部１０５の吊り金具１０５Ａと係合する。ワイヤライン部１０３を上方に引き上げることにより、インナー部１０５のラッチ部１０５Ｂがアウターチューブ１０４Ｂから離脱し、インナー部１０５を地表まで吊り上げるよう構成されている。
【０００７】
アウター部１０４とインナー部１０５との間には、通水用間隙が設けられている。図６(ａ)に示すように、送水ジョイント１０５Ｇの外周面には間隙調整用又は振れ止め用のランディング１０５が装着されている。この部分では通水用間隙が遮断されている。従って、通水を確保するために、送水ジョイント１０５においてランディング１０５Ｆより上方に設けた入水口１０５Ｇ１から水を入水させ、送水ジョイント１０５の内部に設けた通水路１０５Ｇ２を経由して、ランディング１０５Ｆの下方に設けた出水口１０５Ｇ３から再び間隙へ出水するよう構成されている。ワイヤライン掘削装置における水の流れを、黒矢印で示している（後述する各図においても同様）。
【０００８】
特許文献１のワイヤライン掘削装置は、アウター部の回転駆動力をインナー部へ伝動するように構成されている。アウターチューブ１０４Ｂの一部に形成された回転伝動部１０４Ｄは、図６(ａ)の下部(アウターチューブの背面側の半部のみを示す)に示すように、回転伝動部１０４Ｄの内周面には、周方向に複数(偶数個)の伝動突条１０４Ｄ１が所定の幅及び間隔で配置されている。各伝動突条１０４Ｄ１は軸方向に所定の長さで延在しており、隣り合う伝動突条１０４Ｄ１の間には、スプライン嵌合溝１０４Ｄ２とスプライン通水溝１０４Ｄ３が交互に形成されている。一方、インナー部の回転従動部１０５Ｄの外周面には、周方向に複数(伝動突条１０４Ｄ１の半数)の従動突条１０５Ｄ１が所定の幅及び間隔で配置されている。従動突条１０５Ｄ１は、アウターチューブのスプライン嵌合溝１０４Ｄ２内に嵌合する。図６(ｂ)の断面図に示すように、スプライン嵌合溝１０４Ｄ２と従動突条１０５Ｄ１が嵌合することにより試錐力がアウター部からインナー部へ伝動する。同時に、スプライン通水溝１０４Ｄ３により通水路が確保されている。
【０００９】
特許文献１のワイヤライン掘削装置は、図５に示すように、インナーコアチューブ１０５Ｃの下端がアウターチューブ１０４Ｂの下端より突出しており、掘削ビット１０５Ｑを装着している。ロッドの回転駆動力は、アウター部１０４の掘削ビット１０４Ｃに作用すると同時に、アウター部１０４からインナー部１０５へ回転駆動力が伝動することにより、インナー部１０５の掘削ビット１０５Ｑにも作用する。インナー部の掘削ビット１０５Ｑは、アウター部の掘削ビット１０４Ｃよりも先行するため、インナーコアチューブ１０５Ｃに収容可能な大きさのコアをコアリフター１０５Ｉにより確実に採取することができる。また、チューブ間隙を通過してアウターチューブ１０４Ｂの下端から噴出する水によりコアが吹き飛ばされることなく採取できる。これは特に軟弱地層において有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１９６２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１のワイヤライン掘削装置には、以下のように改善すべき点がある。
図６に示したアウター部からインナー部への回転駆動力の伝動部は、双方の突条(伝動突条１０４Ｄ１と従動突条１０５Ｄ１)の噛み合いによる。しかしながら、これらの突条は、鉛直方向に平行な長方形の板状であるので、ワイヤーライン部１０３により吊られたインナー部１０５をアウター部１０４内に投下したとき、インナー部の従動突条１０５Ｄ１が、アウター部の隣り合う２つの伝動突条１０４Ｄ１の間のスプライン嵌合溝１０４Ｄ２に、一度の試行で確実に入るとは限らない。このため、双方を嵌合させるまでに何度か試行を繰り返さなければならない場合もある。何度も試行を繰り返すことは、作業を遅延させることになる。また、従動突条１０５Ｄ１の下端が伝動突条１０４Ｄ１の上端に衝突する回数が増すため、損傷し易くなる。
【００１２】
以上の現状に鑑み、本発明は、ワイヤライン掘削装置において、アウター部からインナー部への回転駆動力の伝動部を、インナー部の投下時に一度の試行で確実に嵌合させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するべく本発明は、以下の構成を提供する。括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付する。
【００１４】
本発明によるワイヤライン掘削装置は、装置本体部(2)とワイヤライン部(3)とから構成され、前記装置本体部(2)は、下端に掘削ビット(4C)を具備する円筒状のアウター部(4)と、該ワイヤライン部(3)により該アウター部(4)内に投下設置されかつ吊り上げられ下方部分にコア回収用チューブ(5C)を具備するインナー部(5)とを有する。
（ａ）前記アウター部(4)は、回転駆動されるロッドと、ロッドの下端に連結され該ロッドと共に回転するアウターチューブ(4B)と、前記アウターチューブ(4B)の内周面に形成され該アウターチューブの回転を前記インナー部(5)に伝達する回転伝動部(4D)と、を備える。
（ｂ）前記インナー部(5)は、その外周面に前記アウターチューブ(4B)の回転伝動部(4D)から回転を伝達される回転従動部(5D)と、を備える。
（ｃ）前記回転伝動部(4D)は、相対的に大きい内径の円筒部分をもつ嵌合上部(4D1)と相対的に小さい内径の円筒部分をもつ嵌合下部(4D2)とを具備し、前記回転従動部(5D)は、前記回転伝動部(4D)の嵌合上部(4D1)及び嵌合下部(4D2)とそれぞれ嵌合可能な嵌合上部(5D1)と嵌合下部(5D2)とを具備し、かつ、前記回転伝動部(4D)の嵌合下部(4D2)と前記回転従動部(5D)の嵌合上部(5D1)とが互いに当接する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面(4D31、5D31)と３つの鉛直嵌合面(4D32,5D32)とを周方向に交互に配置して形成されている。
【００１５】
上記ワイヤライン掘削装置の好適な形態においては、前記回転従動部(5D)の前記３つの螺旋状嵌合面(5D31)の最下点のうち１つの最下点には、他の２つの最下点よりも下方に突出する案内凸部(5D33)が形成されている一方、前記回転伝動部(4D)の前記３つの螺旋状嵌合面(4D31)の最下点の全てに、該案内凸部(5D33)を受容可能な案内凹部(4D33)が形成されている。
【００１６】
上記ワイヤライン掘削装置の好適な形態においては、前記回転伝動部(4D)及び前記回転従動部(5D)の各々の前記螺旋状嵌合面(4D31、5D31)は、径方向外側が高く径方向内側が低くなるように傾斜している。
【００１７】
上記ワイヤライン掘削装置の好適な形態においては、前記インナー部(5)の前記回転従動部(5D)の上方にて、前記アウター部との間の通水用間隙(6)から前記インナー部(5)の内部へと水を入水させるために形成された入水口(5G21,5G22)と、前記入水口(5G21,5G22)と連通して前記回転従動部(5D)を軸方向に貫通して下方へ送水するための通水路(5D5)とを備えている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるワイヤライン掘削装置は、アウター部からインナー部へ回転駆動力を伝達するための回転伝動部と回転従動部とを備えている。回転伝動部と回転従動部は、互いに嵌合する大径の嵌合上部と小径の嵌合下部とをそれぞれ具備する。さらに、回転伝動部の嵌合下部と回転従動部の嵌合上部とが互いに当接する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面と３つの鉛直嵌合面とを周方向に交互に配置して形成されている。アウター部が回転するとき、回転伝動部の鉛直嵌合面が、回転従動部の鉛直嵌合面を押すことにより、インナー部の回転従動部が回転する。
【００１９】
好適な形態においては、回転従動部の３つの螺旋状嵌合面の最下点のうち１つの最下点には、他の２つの最下点よりも下方に突出する案内凸部が形成されている。一方、回転伝動部の３つの螺旋状嵌合面の最下点の全てに、案内凹部が形成されている。これにより、インナー部をアウター部内に投下したとき、先ず、回転従動部の案内凸部が、回転伝動部の３つの螺旋状嵌合面のうちの１つにおける任意の位置に衝突する。衝突後、案内凸部は、衝突した螺旋状嵌合面の傾斜に沿って下方に移動する。この案内凸部の移動に伴ってインナー部は軸周りに回転しつつ下降する。案内凸部は、最終的にその最下点に位置する案内凹部内に受容される。このようにして、インナー部をアウター部内に投下したとき、アウター部の回転伝動部とインナー部の回転従動部とが、一度の投下で確実に正しい位置に嵌合することができる。
【００２０】
回転伝動部及び回転従動部の各々の螺旋状嵌合面は、径方向外側が高く、径方向内側が低くなるように傾斜していることが好ましい。これにより、インナー部を投下したときの衝撃に対して縁部が破損し難くなる。
【００２１】
回転従動部の上方には、通水用間隙からインナー部の内部に水を入水させる入水口が形成され、この入水口と連通する通水路が、回転従動部を軸方向に貫通している。回転伝動部と回転従動部の嵌合部分においては、アウター部とインナー部の間の通水用間隙が閉塞されている。そこで、この嵌合部分の上方において水をインナー部内に入水させ、回転従動部の内部の通過させることで、上方から送られる水を下方へ送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるワイヤライン掘削装置１の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】図１に示したワイヤライン掘削装置の主要部を詳細に示す図である。
【図３】回転伝動部４Ｄと回転従動部５Ｄの嵌合部分の正面（ａ）及び背面（ｂ）を詳細に示した図である。
【図４】（ａ１）は、送水ジョイント部５Ｈの斜視図であり、（ａ２）は（ａ１）のＡ断面図であり、（ｂ１）は、チェックバルブ部５Ｊの斜視図であり、（ｂ２）は（ｂ１）の断面図である。（ｃ）は、送水ジョイント部５Ｈとチェックバルブ部５Ｊの連結後の斜視図である。
【図５】従来のワイヤーライン掘削装置の概略全体構成図である。
【図６】従来のワイヤーライン掘削装置の要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。本発明によるワイヤライン掘削装置は、地質調査等のために地層からコアを採取する試錐すなわちボーリングを行うための装置である。
【００２４】
図１は、本発明によるワイヤライン掘削装置１の一実施例を概略的に示す全体構成図である。図１の実施例は、従来技術の図５と同様に比較的軟弱な地層に適用される装置である。
【００２５】
図１を参照して、概略構成を説明する。ワイヤライン掘削装置１は、装置本体部２とワイヤライン部３とから構成されている。装置本体部２は、円筒状のアウター部４と、アウター部の内部空間に設置されるインナー部５とから構成されている。ワイヤライン部３は、アウター部４内にインナー部５を投下設置し、そして吊り上げるために用いられ、従来技術の図５のものと同様である。
【００２６】
アウター部４は、地上から掘削位置の近傍まで延在するロッド（図示せず）と、ロッドの下端に連結され掘削機能を有するアウターチューブ４Ｂとを備える。ロッドとアウターチューブの間にはロッキングカップリング４Ａが設けられる。ロッドは、地上に設置された駆動装置により回転駆動され、アウターチューブ４Ｂもロッドと共に回転する。アウターチューブ４Ｂの下端には、掘削ビット４Ｃが装着されている。これらの構成要素については、従来技術の図５のものと同様である。
【００２７】
アウターチューブ４Ｂの内周面の一部には、アウターチューブ４Ｂの回転をインナー部５に伝達するための回転伝動部４Ｄが形成されている。
【００２８】
インナー部５は、最上部の吊り金具５Ａ及びラッチ部５Ｂを具備し、これらの構成要素は、従来技術の図５のものと同様である。アウターチューブ４Ｂの上端部に設けたアダプターカップリング４Ｇは、インナー部５のラッチ部５Ｂが開いたときの固定装置である。
【００２９】
インナー部５のラッチ部５Ｂの下方には、アウターチューブ４Ｂの回転伝動部４Ｄと嵌合する回転従動部５Ｄが連結されている。これにより、アウター部４からインナー部５へ回転駆動力が伝達される。回転伝動部４Ｄと回転従動部５Ｄが嵌合することにより、この部分における通水用間隙は閉塞されている。これらの回転伝動部４Ｄ及び回転従動部５Ｄは、本発明の特徴的な構成である。
【００３０】
回転従動部５Ｄよりも下方には、送水ジョイント部５Ｈ、チェックバルブ部Ｊ及びインナーコアチューブ５Ｃが連結されている。インナーコアチューブ５Ｃの下端には、掘削ビット５Ｑが装着され、下端近傍にはコアリフター５Ｉが装着されている。インナーコアチューブ５Ｃの下端は、アウター部４の掘削ビット４Ｃよりも下方に突出している。
【００３１】
インナー部５の回転従動部５Ｄに伝達された回転は、送水ジョイント部５Ｈ及びチェックバルブ部５Ｊを介してインナーコアチューブ５Ｃに伝達される。インナーコアチューブ５Ｃは、アウターチューブ４Ｂと共に回転し、掘削ビット５Ｑにより地層を掘削してコアを回収する。この場合、アウター部４の掘削ビット４Ｃは、補助的な掘削機能を担う。
【００３２】
図１の実施例のワイヤライン掘削装置１において、回転従動部５Ｄより下方部分に連結された送水ジョイント部５、チェックバルブ部Ｊ及びインナーコアチューブ５Ｃについては、一例であり、適用する地層に応じてこれら以外の構成としてもよい。例えば、インナーコアチューブ５Ｃとは異なるタイプのコア回収用チューブを連結してもよい。
【００３３】
図２は、図１に示したワイヤライン掘削装置における本発明の主要部であり、アウター部からインナー部へ回転を伝達する部分を詳細に示す図である。
【００３４】
アウターチューブ４Ｂ内にインナー部が設置されたとき、アウターチューブ４Ｂとの間に所定の通水用間隙６が設けられる。掘削時にはアウター部の上端からポンプにより内部空間に水が送り込まれ、その水は通水用間隙６を通過する。
【００３５】
インナー部において軸方向に配置された各部品同士は、基本的に螺合により連結されており、螺合された部品同士は、軸周りの回転を伝達可能である。インナー部のラッチ部５Ｂの下端には、ランディング部５Ｆが連結されている。ランディング部５Ｆは、略円柱状であり外周に間隙調整用又は振れ止め用のランディング５Ｆ２を装着されている。ランディング部５Ｆは、通水用間隙６を確保するために縦方向に複数の通水溝５Ｆ１を形成されている。上方からの水は、ランディング５Ｆ２の内側の通水溝５Ｆ１を通り、下方へ流れる。
【００３６】
ランディング部５Ｆの下端には、入水部５Ｇが連結されている。入水部５Ｇの下端に回転従動部５Ｄが配置される。この実施例では、入水部５Ｇと回転従動部５Ｄが一体部品として形成されている。図示しないが、別の実施例として、入水部５Ｇと回転従動部５Ｄを別個の部品として螺合させてもよい。入水部５Ｇの外径は、回転従動部５Ｄの外径よりも小さい。入水部５Ｇに形成された複数の入水口５Ｇ２１、５Ｇ２２は、回転従動部５Ｄの内部空間である通水路５Ｄ５に連通している。通水路５Ｄ５は、回転従動部５Ｄを軸方向に貫通している。上方からの水は、入水口５Ｇ２１、５Ｇ２２からインナー部の内部に入り、回転従動部５Ｄの通水路５Ｄ５を通過して下方へ流れる。入水口５Ｇ２２は、長時間掘削を行った場合にこの周囲の通水用間隙６に溜まった沈殿物を水とともに取込むことにより、沈殿物を取り除く働きがある。
【００３７】
円筒状のアウターチューブ４Ｂの内周面には、回転伝動部４Ｄが形成されている。回転伝動部４Ｄは、相対的に大きい内径の円筒部分をもつ嵌合上部４Ｄ１と、相対的に小さい内径の円筒部分をもつ嵌合下部４Ｄ２とを具備する。一方、回転伝動部４Ｄと同じ高さ位置において、円筒状のインナー部の外周面には、回転従動部５Ｄが形成されている。回転従動部５Ｄもまた、相対的に大きい外径ｄ１の円筒部分をもつ嵌合上部５Ｄ１と、相対的に小さい外径ｄ２の円筒部分をもつ嵌合下部５Ｄ２とを具備する。回転伝動部４Ｄの嵌合上部４Ｄ１及び嵌合下部４Ｄ２は、回転従動部５Ｄの嵌合上部５Ｄ１及び嵌合下部５Ｄ２とそれぞれ嵌合可能である。すなわち、嵌合状態においては、嵌合上部４Ｄ１の内周面と嵌合上部５Ｄ１の外周面が当接し、嵌合下部４Ｄ２の内周面と嵌合下部５Ｄ２の外周面とが当接する。また、嵌合状態においては、回転伝動部４Ｄの嵌合下部４Ｄ２の上向きの螺旋状嵌合面４Ｄ３１の上に、回転従動部５Ｄの嵌合上部５Ｄ１の下向きの螺旋状嵌合面５Ｄ３１が載置される。
【００３８】
一実施例として、回転従動部５Ｄの嵌合上部５Ｄ１の円筒部分の外径ｄ１は100mmであり、一方、この部分に嵌合する回転伝動部４Ｄの嵌合上部４Ｄ１の円筒部分の内径は103.2mmである。また、回転従動部５Ｄの嵌合下部５Ｄ２の円筒部分の外径ｄ２は88.9mmであり、一方、この部分に嵌合する回転伝動部４Ｄの嵌合下部４Ｄ２の円筒部分の内径は91mmである。このように、回転伝動部４Ｄの内周面と回転従動部５Ｄの外周面の径寸法には、インナー部が円滑に入り込みかつ抜け出すための適度な遊びを設けている。
【００３９】
回転伝動部４Ｄと回転従動部５Ｄとが嵌合する箇所では、通水用間隙６が閉塞されるため、通水用間隙６を水が流れることができない。従って、回転従動部５Ｄの通水路５Ｄ５は、上方からの水を下方へ通過させる迂回路となっている。
【００４０】
回転従動部５Ｄの下端には、送水ジョイント部５Ｈが連結される。送水ジョイント部５Ｈは、円筒状であり、内部空間である通水路５Ｈ３は、回転従動部５Ｄの通水路５Ｄ５と連通している。送水ジョイント部５Ｈの下端にチェックバルブ部５Ｊが連結されることにより、送水ジョイント部５Ｈの底面開口は閉鎖される。通水路５Ｈ３から複数の出水口５Ｈ２が円筒壁を貫通して通水用間隙６へ開口している。上方からの水は、通水路５Ｄ５及び通水路５Ｈ３を経由して、出水口５Ｈ２から再び通水用間隙６へと出る。
【００４１】
図３は、アウター部の回転伝動部４Ｄとインナー部の回転従動部５Ｄの嵌合部分を詳細に示した図である。（ａ）の上図は、回転従動部５Ｄの正面側から視た斜視図であり、下図は、回転伝動部４Ｄの背面側の半部の斜視図である。（ｂ）の上図は、回転従動部５Ｄの背面側から視た斜視図であり、下図は、回転伝動部４Ｄの正面側の半部の斜視図である。白抜き矢印は、回転従動部５Ｄが回転伝動部４Ｄに対して上方から嵌合する動きを示している。
【００４２】
回転伝動部４Ｄにおける嵌合上部４Ｄ１と嵌合下部４Ｄ２との境界を形成する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面４Ｄ３１と、隣り合う螺旋状嵌合面４Ｄ３１の最上点と最下点を接続する３つの鉛直嵌合面４Ｄ３２とを、周方向に交互に配置して形成されている。一方、回転従動部５Ｄにおける嵌合上部５Ｄ１と嵌合下部５Ｄ２との境界を形成する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面５Ｄ３１と、隣り合う螺旋状嵌合面５Ｄ３１の最上点と最下点を接続する３つの鉛直嵌合面５Ｄ３２とを、周方向に交互に配置して形成されている。
【００４３】
図３中には、回転方向が矢印で示されている。回転伝動部４Ｄの鉛直嵌合面４Ｄ３２は回転方向を向いており、回転従動部５Ｄの鉛直嵌合面５Ｄ３２は回転方向と逆方向を向いている。斯かる構成において、回転伝動部４Ｄが矢印のように回転すると、回転伝動部４Ｄの鉛直嵌合面４Ｄ３２が、回転従動部５Ｄの鉛直嵌合面５Ｄ３２を押すことにより、回転従動部５Ｄが回転する。
【００４４】
なお、双方の螺旋状嵌合面４Ｄ３１、５Ｄ３１は、径方向外側が高く、径方向内側が低くなるように傾斜していることが好ましい。これは、インナー部を投下したときの衝撃に対して縁部を破損し難くするためである。
【００４５】
さらに、回転従動部５Ｄの３つの螺旋状嵌合面５Ｄ３１の最下点のうち１つの最下点には、他の２つの最下点よりも下方に突出する案内凸部５Ｄ３３が形成されている。一方、回転伝動部４Ｄの３つの螺旋状嵌合面４Ｄ３１の最下点の全てに、案内凹部４Ｄ３３が形成されている。ここで、図３（ａ）下図の白矢印を参照する。インナー部をアウター部内に投下したとき、先ず、回転従動部５Ｄの案内凸部５Ｄ３３が、回転伝動部４Ｄの３つの螺旋状嵌合面４Ｄ３１うちの１つにおける任意の位置に衝突する。衝突後、案内凸部５Ｄ３３は、衝突した螺旋状嵌合面４Ｄ３１の傾斜に沿って下方に移動する。この案内凸部５Ｄ３３の移動に伴ってインナー部は軸周りに回転しつつ下降する。案内凸部５Ｄ３３は、最終的にその最下点に位置する案内凹部４Ｄ３３内に受容される。このようにして、インナー部をアウター部内に投下したとき、アウター部の回転伝動部４Ｄとインナー部の回転従動部５Ｄとが、一度の投下で確実に正しい位置に嵌合することができる。
【００４６】
このように、アウター部からインナー部への回転伝達においては、螺旋状嵌合面と鉛直嵌合面とを組み合わせることが、最適である。例えば、螺旋状嵌合面のみで構成すると、アウター部の回転力が鉛直方向の過大な力に変換され、インナー部が浮き上がるように働くため、好ましくない。また、鉛直嵌合面のみで構成すると、上述の従来技術で述べたように、インナー部を投下したときに一度で正しい位置に嵌合させることが困難である。
【００４７】
図４（ａ１）は、送水ジョイント部５Ｈの斜視図であり、（ａ２）は（ａ１）のＡ断面図である。図４（ｂ１）は、チェックバルブ部５Ｊの斜視図であり、（ｂ２）は（ｂ１）の断面図である。図４（ｃ）は、送水ジョイント部５Ｈとチェックバルブ部５Ｊの連結後の斜視図である。
【００４８】
チェックバルブ部５Ｊは、図１のインナーコアチューブ５Ｃの内部空間の上端に開口した入水口５Ｊ２と、この入水口５Ｊ２に設置されたボール弁５Ｊ１を具備する。チェックバルブ部５Ｊの内部には、入水口５Ｊ２と連通して水平方向に延びる通水路５Ｊ３が形成され、通水路５Ｊ３は、通水用間隙に開口している。チェックバルブ部５Ｊは、インナーコアチューブ５Ｃの内部空間から水を入水させ通水用間隙へと水を誘導し、出水させる。これにより、インナーコアチューブ５Ｃにコアを円滑に収容できる。チェックバルブ部５Ｊの下部外周の螺子部５Ｊ４にインナーコアチューブ５Ｃが連結される。
【符号の説明】
【００４９】
１：ワイヤライン掘削装置
２：装置本体部
３：ワイヤライン部
３Ａ：ワイヤライン
３Ｂ：オーバーショットアッセンブリ
３Ｃ：リフティングドック
４：アウター部
４Ａ：ロッキングカップリング
４Ｂ：アウターチューブ
４Ｃ：掘削ビット
４Ｄ：回転伝動部
４Ｇ：アダプターカップリング
５：インナー部
５Ａ：吊り金具
５Ｂ：ラッチ部
５Ｃ：インナーコアチューブ
５Ｄ：回転従動部
５Ｆ：ランディング部
５Ｇ：入水部
５Ｈ：送水ジョイント部
５Ｊ：チェックバルブ部
５Ｉ：コアリフター
５Ｑ：掘削ビット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試錐(ボーリング)工法の一つであるワイヤーライン工法に用いる掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤーライン掘削装置は、下端に掘削ビットをもつアウターチューブと、コアを採取するインナーチューブとを備える。その掘削工法は、アウターチューブにより回転掘削を行い、コアを採取したインナーチューブだけを、ワイヤロープで孔底から吊りあげてコアを除いた後、空になったインナーチューブを再び、孔底に戻すことを繰り返しながら掘進する工法である。掘削効率およびコア採取率は、それ以前の工法に比べて格段に優れている。
【０００３】
図５及び図６は、特許文献１に開示されたワイヤーライン掘削装置の概略構成図である。図５は全体図であり、図６(ａ)は要部の斜視展開図であり、図６(ｂ)は要部の断面図である。なお、図５においては、網掛け部分は断面を、それ以外は側面を示している（後述する各図においても同様）。特許文献１のワイヤーライン掘削装置は、軟弱地層からもコアを確実に回収するべくそれ以前の技術を改良したものである。
【０００４】
ワイヤライン掘削装置１０１は、装置本体部１０２とワイヤライン部１０３とから構成されている。装置本体部１０２は、アウター部１０４とインナー部１０５とを有する。円筒状のアウター部１０４は、掘削孔のほぼ全長に亘って設置され試錐力(回転駆動力)の伝動鋼管であるロッド（図示せず）と、ロッドの下方に連結されたアウターチューブ１０４Ｂと、アウターチューブ１０４Ｂの下端に装着された掘削ビット１０４ｃとを備えている。ロッドとアウターチューブ１０４Ｂは、ロッキングカップリング１０４Ａにより連結されている。アウターチューブ１０４Ｂの上端部に設けたアダプターカップリング１０４Ｇは、インナー部１０５のラッチ部１０５Ｂが開いたときの固定装置である。アウターチューブ１０４Ｂの中間部には、回転伝動部１０４Ｄが形成されている。
【０００５】
一方、インナー部１０５は、アウターチューブ１０４Ｂ内に配置され、上端の吊り金具１０５Ａと、吊り金具の下端に連結されたラッチ部１０５Ｂと、ラッチ部１０５Ｂの下端に連結された送水ジョイント１０５Ｇと、送水ジョイント１０５Ｇの下端に連結された、回転従動部１０５Ｄと、回転従動部の下端に連結された円筒状のインナーコアチューブ１０５Ｃと、インナーコアチューブの下端に装着された掘削ビット１０５Ｅとを備えている。ラッチ部１０５Ｂが、アウターチューブ１０４Ｂに形成された切り欠きに係合することにより、インナー部１０５がアウター部１０４内で所定の位置に支持される。
【０００６】
さらに、ワイヤーライン部１０３は、ワイヤライン１０３Ａと、ワイヤラインの下端に連結されたオーバーショットアッセンブリ１０３Ｂと、オーバーショットアッセンブリの下端に連結されたリフティングドック１０３Ｃとから構成されている。リフティングドック１０３Ｃは、インナー部１０５の吊り金具１０５Ａと係合する。ワイヤライン部１０３を上方に引き上げることにより、インナー部１０５のラッチ部１０５Ｂがアウターチューブ１０４Ｂから離脱し、インナー部１０５を地表まで吊り上げるよう構成されている。
【０００７】
アウター部１０４とインナー部１０５との間には、通水用間隙が設けられている。図６(ａ)に示すように、送水ジョイント１０５Ｇの外周面には間隙調整用又は振れ止め用のランディング１０５が装着されている。この部分では通水用間隙が遮断されている。従って、通水を確保するために、送水ジョイント１０５においてランディング１０５Ｆより上方に設けた入水口１０５Ｇ１から水を入水させ、送水ジョイント１０５の内部に設けた通水路１０５Ｇ２を経由して、ランディング１０５Ｆの下方に設けた出水口１０５Ｇ３から再び間隙へ出水するよう構成されている。ワイヤライン掘削装置における水の流れを、黒矢印で示している（後述する各図においても同様）。
【０００８】
特許文献１のワイヤライン掘削装置は、アウター部の回転駆動力をインナー部へ伝動するように構成されている。アウターチューブ１０４Ｂの一部に形成された回転伝動部１０４Ｄは、図６(ａ)の下部(アウターチューブの背面側の半部のみを示す)に示すように、回転伝動部１０４Ｄの内周面には、周方向に複数(偶数個)の伝動突条１０４Ｄ１が所定の幅及び間隔で配置されている。各伝動突条１０４Ｄ１は軸方向に所定の長さで延在しており、隣り合う伝動突条１０４Ｄ１の間には、スプライン嵌合溝１０４Ｄ２とスプライン通水溝１０４Ｄ３が交互に形成されている。一方、インナー部の回転従動部１０５Ｄの外周面には、周方向に複数(伝動突条１０４Ｄ１の半数)の従動突条１０５Ｄ１が所定の幅及び間隔で配置されている。従動突条１０５Ｄ１は、アウターチューブのスプライン嵌合溝１０４Ｄ２内に嵌合する。図６(ｂ)の断面図に示すように、スプライン嵌合溝１０４Ｄ２と従動突条１０５Ｄ１が嵌合することにより試錐力がアウター部からインナー部へ伝動する。同時に、スプライン通水溝１０４Ｄ３により通水路が確保されている。
【０００９】
特許文献１のワイヤライン掘削装置は、図５に示すように、インナーコアチューブ１０５Ｃの下端がアウターチューブ１０４Ｂの下端より突出しており、掘削ビット１０５Ｑを装着している。ロッドの回転駆動力は、アウター部１０４の掘削ビット１０４Ｃに作用すると同時に、アウター部１０４からインナー部１０５へ回転駆動力が伝動することにより、インナー部１０５の掘削ビット１０５Ｑにも作用する。インナー部の掘削ビット１０５Ｑは、アウター部の掘削ビット１０４Ｃよりも先行するため、インナーコアチューブ１０５Ｃに収容可能な大きさのコアをコアリフター１０５Ｉにより確実に採取することができる。また、チューブ間隙を通過してアウターチューブ１０４Ｂの下端から噴出する水によりコアが吹き飛ばされることなく採取できる。これは特に軟弱地層において有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１９６２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１のワイヤライン掘削装置には、以下のように改善すべき点がある。
図６に示したアウター部からインナー部への回転駆動力の伝動部は、双方の突条(伝動突条１０４Ｄ１と従動突条１０５Ｄ１)の噛み合いによる。しかしながら、これらの突条は、鉛直方向に平行な長方形の板状であるので、ワイヤーライン部１０３により吊られたインナー部１０５をアウター部１０４内に投下したとき、インナー部の従動突条１０５Ｄ１が、アウター部の隣り合う２つの伝動突条１０４Ｄ１の間のスプライン嵌合溝１０４Ｄ２に、一度の試行で確実に入るとは限らない。このため、双方を嵌合させるまでに何度か試行を繰り返さなければならない場合もある。何度も試行を繰り返すことは、作業を遅延させることになる。また、従動突条１０５Ｄ１の下端が伝動突条１０４Ｄ１の上端に衝突する回数が増すため、損傷し易くなる。
【００１２】
以上の現状に鑑み、本発明は、ワイヤライン掘削装置において、アウター部からインナー部への回転駆動力の伝動部を、インナー部の投下時に一度の試行で確実に嵌合させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するべく本発明は、以下の構成を提供する。括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付する。
【００１４】
本発明によるワイヤライン掘削装置は、装置本体部(2)とワイヤライン部(3)とから構成され、前記装置本体部(2)は、下端に掘削ビット(4C)を具備する円筒状のアウター部(4)と、該ワイヤライン部(3)により該アウター部(4)内に投下設置されかつ吊り上げられ下方部分にコア回収用チューブ(5C)を具備するインナー部(5)とを有する。
（ａ）前記アウター部(4)は、回転駆動されるロッドと、ロッドの下端に連結され該ロッドと共に回転するアウターチューブ(4B)と、前記アウターチューブ(4B)の内周面に形成され該アウターチューブの回転を前記インナー部(5)に伝達する回転伝動部(4D)と、を備える。
（ｂ）前記インナー部(5)は、その外周面に前記アウターチューブ(4B)の回転伝動部(4D)から回転を伝達される回転従動部(5D)と、を備える。
（ｃ）前記回転伝動部(4D)は、相対的に大きい内径の円筒部分をもつ嵌合上部(4D1)と相対的に小さい内径の円筒部分をもつ嵌合下部(4D2)とを具備し、前記回転従動部(5D)は、前記回転伝動部(4D)の嵌合上部(4D1)及び嵌合下部(4D2)とそれぞれ嵌合可能な嵌合上部(5D1)と嵌合下部(5D2)とを具備し、かつ、前記回転伝動部(4D)の嵌合下部(4D2)と前記回転従動部(5D)の嵌合上部(5D1)とが互いに当接する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面(4D31、5D31)と３つの鉛直嵌合面(4D32,5D32)とを周方向に交互に配置して形成されている。
【００１５】
上記ワイヤライン掘削装置の好適な形態においては、前記回転従動部(5D)の前記３つの螺旋状嵌合面(5D31)の最下点のうち１つの最下点には、他の２つの最下点よりも下方に突出する案内凸部(5D33)が形成されている一方、前記回転伝動部(4D)の前記３つの螺旋状嵌合面(4D31)の最下点の全てに、該案内凸部(5D33)を受容可能な案内凹部(4D33)が形成されている。
【００１６】
上記ワイヤライン掘削装置の好適な形態においては、前記回転伝動部(4D)及び前記回転従動部(5D)の各々の前記螺旋状嵌合面(4D31、5D31)は、径方向外側が高く径方向内側が低くなるように傾斜している。
【００１７】
上記ワイヤライン掘削装置の好適な形態においては、前記インナー部(5)の前記回転従動部(5D)の上方にて、前記アウター部との間の通水用間隙(6)から前記インナー部(5)の内部へと水を入水させるために形成された入水口(5G21,5G22)と、前記入水口(5G21,5G22)と連通して前記回転従動部(5D)を軸方向に貫通して下方へ送水するための通水路(5D5)とを備えている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるワイヤライン掘削装置は、アウター部からインナー部へ回転駆動力を伝達するための回転伝動部と回転従動部とを備えている。回転伝動部と回転従動部は、互いに嵌合する大径の嵌合上部と小径の嵌合下部とをそれぞれ具備する。さらに、回転伝動部の嵌合下部と回転従動部の嵌合上部とが互いに当接する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面と３つの鉛直嵌合面とを周方向に交互に配置して形成されている。アウター部が回転するとき、回転伝動部の鉛直嵌合面が、回転従動部の鉛直嵌合面を押すことにより、インナー部の回転従動部が回転する。
【００１９】
好適な形態においては、回転従動部の３つの螺旋状嵌合面の最下点のうち１つの最下点には、他の２つの最下点よりも下方に突出する案内凸部が形成されている。一方、回転伝動部の３つの螺旋状嵌合面の最下点の全てに、案内凹部が形成されている。これにより、インナー部をアウター部内に投下したとき、先ず、回転従動部の案内凸部が、回転伝動部の３つの螺旋状嵌合面のうちの１つにおける任意の位置に衝突する。衝突後、案内凸部は、衝突した螺旋状嵌合面の傾斜に沿って下方に移動する。この案内凸部の移動に伴ってインナー部は軸周りに回転しつつ下降する。案内凸部は、最終的にその最下点に位置する案内凹部内に受容される。このようにして、インナー部をアウター部内に投下したとき、アウター部の回転伝動部とインナー部の回転従動部とが、一度の投下で確実に正しい位置に嵌合することができる。
【００２０】
回転伝動部及び回転従動部の各々の螺旋状嵌合面は、径方向外側が高く、径方向内側が低くなるように傾斜していることが好ましい。これにより、インナー部を投下したときの衝撃に対して縁部が破損し難くなる。
【００２１】
回転従動部の上方には、通水用間隙からインナー部の内部に水を入水させる入水口が形成され、この入水口と連通する通水路が、回転従動部を軸方向に貫通している。回転伝動部と回転従動部の嵌合部分においては、アウター部とインナー部の間の通水用間隙が閉塞されている。そこで、この嵌合部分の上方において水をインナー部内に入水させ、回転従動部の内部の通過させることで、上方から送られる水を下方へ送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるワイヤライン掘削装置１の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】図１に示したワイヤライン掘削装置の主要部を詳細に示す図である。
【図３】回転伝動部４Ｄと回転従動部５Ｄの嵌合部分の正面（ａ）及び背面（ｂ）を詳細に示した図である。
【図４】（ａ１）は、送水ジョイント部５Ｈの斜視図であり、（ａ２）は（ａ１）のＡ断面図であり、（ｂ１）は、チェックバルブ部５Ｊの斜視図であり、（ｂ２）は（ｂ１）の断面図である。（ｃ）は、送水ジョイント部５Ｈとチェックバルブ部５Ｊの連結後の斜視図である。
【図５】従来のワイヤーライン掘削装置の概略全体構成図である。
【図６】従来のワイヤーライン掘削装置の要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。本発明によるワイヤライン掘削装置は、地質調査等のために地層からコアを採取する試錐すなわちボーリングを行うための装置である。
【００２４】
図１は、本発明によるワイヤライン掘削装置１の一実施例を概略的に示す全体構成図である。図１の実施例は、従来技術の図５と同様に比較的軟弱な地層に適用される装置である。
【００２５】
図１を参照して、概略構成を説明する。ワイヤライン掘削装置１は、装置本体部２とワイヤライン部３とから構成されている。装置本体部２は、円筒状のアウター部４と、アウター部の内部空間に設置されるインナー部５とから構成されている。ワイヤライン部３は、アウター部４内にインナー部５を投下設置し、そして吊り上げるために用いられ、従来技術の図５のものと同様である。
【００２６】
アウター部４は、地上から掘削位置の近傍まで延在するロッド（図示せず）と、ロッドの下端に連結され掘削機能を有するアウターチューブ４Ｂとを備える。ロッドとアウターチューブの間にはロッキングカップリング４Ａが設けられる。ロッドは、地上に設置された駆動装置により回転駆動され、アウターチューブ４Ｂもロッドと共に回転する。アウターチューブ４Ｂの下端には、掘削ビット４Ｃが装着されている。これらの構成要素については、従来技術の図５のものと同様である。
【００２７】
アウターチューブ４Ｂの内周面の一部には、アウターチューブ４Ｂの回転をインナー部５に伝達するための回転伝動部４Ｄが形成されている。
【００２８】
インナー部５は、最上部の吊り金具５Ａ及びラッチ部５Ｂを具備し、これらの構成要素は、従来技術の図５のものと同様である。アウターチューブ４Ｂの上端部に設けたアダプターカップリング４Ｇは、インナー部５のラッチ部５Ｂが開いたときの固定装置である。
【００２９】
インナー部５のラッチ部５Ｂの下方には、アウターチューブ４Ｂの回転伝動部４Ｄと嵌合する回転従動部５Ｄが連結されている。これにより、アウター部４からインナー部５へ回転駆動力が伝達される。回転伝動部４Ｄと回転従動部５Ｄが嵌合することにより、この部分における通水用間隙は閉塞されている。これらの回転伝動部４Ｄ及び回転従動部５Ｄは、本発明の特徴的な構成である。
【００３０】
回転従動部５Ｄよりも下方には、送水ジョイント部５Ｈ、チェックバルブ部Ｊ及びインナーコアチューブ５Ｃが連結されている。インナーコアチューブ５Ｃの下端には、掘削ビット５Ｑが装着され、下端近傍にはコアリフター５Ｉが装着されている。インナーコアチューブ５Ｃの下端は、アウター部４の掘削ビット４Ｃよりも下方に突出している。
【００３１】
インナー部５の回転従動部５Ｄに伝達された回転は、送水ジョイント部５Ｈ及びチェックバルブ部５Ｊを介してインナーコアチューブ５Ｃに伝達される。インナーコアチューブ５Ｃは、アウターチューブ４Ｂと共に回転し、掘削ビット５Ｑにより地層を掘削してコアを回収する。この場合、アウター部４の掘削ビット４Ｃは、補助的な掘削機能を担う。
【００３２】
図１の実施例のワイヤライン掘削装置１において、回転従動部５Ｄより下方部分に連結された送水ジョイント部５、チェックバルブ部Ｊ及びインナーコアチューブ５Ｃについては、一例であり、適用する地層に応じてこれら以外の構成としてもよい。例えば、インナーコアチューブ５Ｃとは異なるタイプのコア回収用チューブを連結してもよい。
【００３３】
図２は、図１に示したワイヤライン掘削装置における本発明の主要部であり、アウター部からインナー部へ回転を伝達する部分を詳細に示す図である。
【００３４】
アウターチューブ４Ｂ内にインナー部が設置されたとき、アウターチューブ４Ｂとの間に所定の通水用間隙６が設けられる。掘削時にはアウター部の上端からポンプにより内部空間に水が送り込まれ、その水は通水用間隙６を通過する。
【００３５】
インナー部において軸方向に配置された各部品同士は、基本的に螺合により連結されており、螺合された部品同士は、軸周りの回転を伝達可能である。インナー部のラッチ部５Ｂの下端には、ランディング部５Ｆが連結されている。ランディング部５Ｆは、略円柱状であり外周に間隙調整用又は振れ止め用のランディング５Ｆ２を装着されている。ランディング部５Ｆは、通水用間隙６を確保するために縦方向に複数の通水溝５Ｆ１を形成されている。上方からの水は、ランディング５Ｆ２の内側の通水溝５Ｆ１を通り、下方へ流れる。
【００３６】
ランディング部５Ｆの下端には、入水部５Ｇが連結されている。入水部５Ｇの下端に回転従動部５Ｄが配置される。この実施例では、入水部５Ｇと回転従動部５Ｄが一体部品として形成されている。図示しないが、別の実施例として、入水部５Ｇと回転従動部５Ｄを別個の部品として螺合させてもよい。入水部５Ｇの外径は、回転従動部５Ｄの外径よりも小さい。入水部５Ｇに形成された複数の入水口５Ｇ２１、５Ｇ２２は、回転従動部５Ｄの内部空間である通水路５Ｄ５に連通している。通水路５Ｄ５は、回転従動部５Ｄを軸方向に貫通している。上方からの水は、入水口５Ｇ２１、５Ｇ２２からインナー部の内部に入り、回転従動部５Ｄの通水路５Ｄ５を通過して下方へ流れる。入水口５Ｇ２２は、長時間掘削を行った場合にこの周囲の通水用間隙６に溜まった沈殿物を水とともに取込むことにより、沈殿物を取り除く働きがある。
【００３７】
円筒状のアウターチューブ４Ｂの内周面には、回転伝動部４Ｄが形成されている。回転伝動部４Ｄは、相対的に大きい内径の円筒部分をもつ嵌合上部４Ｄ１と、相対的に小さい内径の円筒部分をもつ嵌合下部４Ｄ２とを具備する。一方、回転伝動部４Ｄと同じ高さ位置において、円筒状のインナー部の外周面には、回転従動部５Ｄが形成されている。回転従動部５Ｄもまた、相対的に大きい外径ｄ１の円筒部分をもつ嵌合上部５Ｄ１と、相対的に小さい外径ｄ２の円筒部分をもつ嵌合下部５Ｄ２とを具備する。回転伝動部４Ｄの嵌合上部４Ｄ１及び嵌合下部４Ｄ２は、回転従動部５Ｄの嵌合上部５Ｄ１及び嵌合下部５Ｄ２とそれぞれ嵌合可能である。すなわち、嵌合状態においては、嵌合上部４Ｄ１の内周面と嵌合上部５Ｄ１の外周面が当接し、嵌合下部４Ｄ２の内周面と嵌合下部５Ｄ２の外周面とが当接する。また、嵌合状態においては、回転伝動部４Ｄの嵌合下部４Ｄ２の上向きの螺旋状嵌合面４Ｄ３１の上に、回転従動部５Ｄの嵌合上部５Ｄ１の下向きの螺旋状嵌合面５Ｄ３１が載置される。
【００３８】
一実施例として、回転従動部５Ｄの嵌合上部５Ｄ１の円筒部分の外径ｄ１は100mmであり、一方、この部分に嵌合する回転伝動部４Ｄの嵌合上部４Ｄ１の円筒部分の内径は103.2mmである。また、回転従動部５Ｄの嵌合下部５Ｄ２の円筒部分の外径ｄ２は88.9mmであり、一方、この部分に嵌合する回転伝動部４Ｄの嵌合下部４Ｄ２の円筒部分の内径は91mmである。このように、回転伝動部４Ｄの内周面と回転従動部５Ｄの外周面の径寸法には、インナー部が円滑に入り込みかつ抜け出すための適度な遊びを設けている。
【００３９】
回転伝動部４Ｄと回転従動部５Ｄとが嵌合する箇所では、通水用間隙６が閉塞されるため、通水用間隙６を水が流れることができない。従って、回転従動部５Ｄの通水路５Ｄ５は、上方からの水を下方へ通過させる迂回路となっている。
【００４０】
回転従動部５Ｄの下端には、送水ジョイント部５Ｈが連結される。送水ジョイント部５Ｈは、円筒状であり、内部空間である通水路５Ｈ３は、回転従動部５Ｄの通水路５Ｄ５と連通している。送水ジョイント部５Ｈの下端にチェックバルブ部５Ｊが連結されることにより、送水ジョイント部５Ｈの底面開口は閉鎖される。通水路５Ｈ３から複数の出水口５Ｈ２が円筒壁を貫通して通水用間隙６へ開口している。上方からの水は、通水路５Ｄ５及び通水路５Ｈ３を経由して、出水口５Ｈ２から再び通水用間隙６へと出る。
【００４１】
図３は、アウター部の回転伝動部４Ｄとインナー部の回転従動部５Ｄの嵌合部分を詳細に示した図である。（ａ）の上図は、回転従動部５Ｄの正面側から視た斜視図であり、下図は、回転伝動部４Ｄの背面側の半部の斜視図である。（ｂ）の上図は、回転従動部５Ｄの背面側から視た斜視図であり、下図は、回転伝動部４Ｄの正面側の半部の斜視図である。白抜き矢印は、回転従動部５Ｄが回転伝動部４Ｄに対して上方から嵌合する動きを示している。
【００４２】
回転伝動部４Ｄにおける嵌合上部４Ｄ１と嵌合下部４Ｄ２との境界を形成する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面４Ｄ３１と、隣り合う螺旋状嵌合面４Ｄ３１の最上点と最下点を接続する３つの鉛直嵌合面４Ｄ３２とを、周方向に交互に配置して形成されている。一方、回転従動部５Ｄにおける嵌合上部５Ｄ１と嵌合下部５Ｄ２との境界を形成する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面５Ｄ３１と、隣り合う螺旋状嵌合面５Ｄ３１の最上点と最下点を接続する３つの鉛直嵌合面５Ｄ３２とを、周方向に交互に配置して形成されている。
【００４３】
図３中には、回転方向が矢印で示されている。回転伝動部４Ｄの鉛直嵌合面４Ｄ３２は回転方向を向いており、回転従動部５Ｄの鉛直嵌合面５Ｄ３２は回転方向と逆方向を向いている。斯かる構成において、回転伝動部４Ｄが矢印のように回転すると、回転伝動部４Ｄの鉛直嵌合面４Ｄ３２が、回転従動部５Ｄの鉛直嵌合面５Ｄ３２を押すことにより、回転従動部５Ｄが回転する。
【００４４】
なお、双方の螺旋状嵌合面４Ｄ３１、５Ｄ３１は、径方向外側が高く、径方向内側が低くなるように傾斜していることが好ましい。これは、インナー部を投下したときの衝撃に対して縁部を破損し難くするためである。
【００４５】
さらに、回転従動部５Ｄの３つの螺旋状嵌合面５Ｄ３１の最下点のうち１つの最下点には、他の２つの最下点よりも下方に突出する案内凸部５Ｄ３３が形成されている。一方、回転伝動部４Ｄの３つの螺旋状嵌合面４Ｄ３１の最下点の全てに、案内凹部４Ｄ３３が形成されている。ここで、図３（ａ）下図の白矢印を参照する。インナー部をアウター部内に投下したとき、先ず、回転従動部５Ｄの案内凸部５Ｄ３３が、回転伝動部４Ｄの３つの螺旋状嵌合面４Ｄ３１うちの１つにおける任意の位置に衝突する。衝突後、案内凸部５Ｄ３３は、衝突した螺旋状嵌合面４Ｄ３１の傾斜に沿って下方に移動する。この案内凸部５Ｄ３３の移動に伴ってインナー部は軸周りに回転しつつ下降する。案内凸部５Ｄ３３は、最終的にその最下点に位置する案内凹部４Ｄ３３内に受容される。このようにして、インナー部をアウター部内に投下したとき、アウター部の回転伝動部４Ｄとインナー部の回転従動部５Ｄとが、一度の投下で確実に正しい位置に嵌合することができる。
【００４６】
このように、アウター部からインナー部への回転伝達においては、螺旋状嵌合面と鉛直嵌合面とを組み合わせることが、最適である。例えば、螺旋状嵌合面のみで構成すると、アウター部の回転力が鉛直方向の過大な力に変換され、インナー部が浮き上がるように働くため、好ましくない。また、鉛直嵌合面のみで構成すると、上述の従来技術で述べたように、インナー部を投下したときに一度で正しい位置に嵌合させることが困難である。
【００４７】
図４（ａ１）は、送水ジョイント部５Ｈの斜視図であり、（ａ２）は（ａ１）のＡ断面図である。図４（ｂ１）は、チェックバルブ部５Ｊの斜視図であり、（ｂ２）は（ｂ１）の断面図である。図４（ｃ）は、送水ジョイント部５Ｈとチェックバルブ部５Ｊの連結後の斜視図である。
【００４８】
チェックバルブ部５Ｊは、図１のインナーコアチューブ５Ｃの内部空間の上端に開口した入水口５Ｊ２と、この入水口５Ｊ２に設置されたボール弁５Ｊ１を具備する。チェックバルブ部５Ｊの内部には、入水口５Ｊ２と連通して水平方向に延びる通水路５Ｊ３が形成され、通水路５Ｊ３は、通水用間隙に開口している。チェックバルブ部５Ｊは、インナーコアチューブ５Ｃの内部空間から水を入水させ通水用間隙へと水を誘導し、出水させる。これにより、インナーコアチューブ５Ｃにコアを円滑に収容できる。チェックバルブ部５Ｊの下部外周の螺子部５Ｊ４にインナーコアチューブ５Ｃが連結される。
【符号の説明】
【００４９】
１：ワイヤライン掘削装置
２：装置本体部
３：ワイヤライン部
３Ａ：ワイヤライン
３Ｂ：オーバーショットアッセンブリ
３Ｃ：リフティングドック
４：アウター部
４Ａ：ロッキングカップリング
４Ｂ：アウターチューブ
４Ｃ：掘削ビット
４Ｄ：回転伝動部
４Ｇ：アダプターカップリング
５：インナー部
５Ａ：吊り金具
５Ｂ：ラッチ部
５Ｃ：インナーコアチューブ
５Ｄ：回転従動部
５Ｆ：ランディング部
５Ｇ：入水部
５Ｈ：送水ジョイント部
５Ｊ：チェックバルブ部
５Ｉ：コアリフター
５Ｑ：掘削ビット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体部(2)とワイヤライン部(3)とから構成され、前記装置本体部(2)は、下端に掘削ビット(4C)を具備する円筒状のアウター部(4)と、該ワイヤライン部(3)により該アウター部(4)内に投下設置されかつ吊り上げられ下方部分にコア回収用チューブ(5C)を具備するインナー部(5)とを有するワイヤライン掘削装置(1)において、
（ａ）前記アウター部(4)は、回転駆動されるロッドと、ロッドの下端に連結され該ロッドと共に回転するアウターチューブ(4B)と、前記アウターチューブ(4B)の内周面に形成され該アウターチューブの回転を前記インナー部(5)に伝達する回転伝動部(4D)と、を備え、
（ｂ）前記インナー部(5)は、その外周面に前記アウターチューブ(4B)の回転伝動部(4D)から回転を伝達される回転従動部(5D)と、を備え、
（ｃ）前記回転伝動部(4D)は、相対的に大きい内径の円筒部分をもつ嵌合上部(4D1)と相対的に小さい内径の円筒部分をもつ嵌合下部(4D2)とを具備し、前記回転従動部(5D)は、前記回転伝動部(4D)の嵌合上部(4D1)及び嵌合下部(4D2)とそれぞれ嵌合可能な嵌合上部(5D1)と嵌合下部(5D2)とを具備し、かつ、前記回転伝動部(4D)の嵌合下部(4D2)と前記回転従動部(5D)の嵌合上部(5D1)とが互いに当接する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面(4D31、5D31)と３つの鉛直嵌合面(4D32,5D32)とを周方向に交互に配置して形成されていることを特徴とするワイヤライン掘削装置。
【請求項２】
前記回転従動部(5D)の前記３つの螺旋状嵌合面(5D31)の最下点のうち１つの最下点には、他の２つの最下点よりも下方に突出する案内凸部(5D33)が形成されている一方、前記回転伝動部(4D)の前記３つの螺旋状嵌合面(4D31)の最下点の全てに、該案内凸部(5D33)を受容可能な案内凹部(4D33)が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤライン掘削装置。
【請求項３】
前記回転伝動部(4D)及び前記回転従動部(5D)の各々の前記螺旋状嵌合面(4D31、5D31)は、径方向外側が高く径方向内側が低くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤライン掘削装置。
【請求項４】
前記インナー部(5)の前記回転従動部(5D)の上方にて、前記アウター部との間の通水用間隙(6)から前記インナー部(5)の内部へと水を入水させるために形成された入水口(5G21,5G22)と、
前記入水口(5G21,5G22)と連通して前記回転従動部(5D)を軸方向に貫通して下方へ送水するための通水路(5D5)とを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤライン掘削装置。
【請求項１】
装置本体部(2)とワイヤライン部(3)とから構成され、前記装置本体部(2)は、下端に掘削ビット(4C)を具備する円筒状のアウター部(4)と、該ワイヤライン部(3)により該アウター部(4)内に投下設置されかつ吊り上げられ下方部分にコア回収用チューブ(5C)を具備するインナー部(5)とを有するワイヤライン掘削装置(1)において、
（ａ）前記アウター部(4)は、回転駆動されるロッドと、ロッドの下端に連結され該ロッドと共に回転するアウターチューブ(4B)と、前記アウターチューブ(4B)の内周面に形成され該アウターチューブの回転を前記インナー部(5)に伝達する回転伝動部(4D)と、を備え、
（ｂ）前記インナー部(5)は、その外周面に前記アウターチューブ(4B)の回転伝動部(4D)から回転を伝達される回転従動部(5D)と、を備え、
（ｃ）前記回転伝動部(4D)は、相対的に大きい内径の円筒部分をもつ嵌合上部(4D1)と相対的に小さい内径の円筒部分をもつ嵌合下部(4D2)とを具備し、前記回転従動部(5D)は、前記回転伝動部(4D)の嵌合上部(4D1)及び嵌合下部(4D2)とそれぞれ嵌合可能な嵌合上部(5D1)と嵌合下部(5D2)とを具備し、かつ、前記回転伝動部(4D)の嵌合下部(4D2)と前記回転従動部(5D)の嵌合上部(5D1)とが互いに当接する嵌合面は、３つの螺旋状嵌合面(4D31、5D31)と３つの鉛直嵌合面(4D32,5D32)とを周方向に交互に配置して形成されていることを特徴とするワイヤライン掘削装置。
【請求項２】
前記回転従動部(5D)の前記３つの螺旋状嵌合面(5D31)の最下点のうち１つの最下点には、他の２つの最下点よりも下方に突出する案内凸部(5D33)が形成されている一方、前記回転伝動部(4D)の前記３つの螺旋状嵌合面(4D31)の最下点の全てに、該案内凸部(5D33)を受容可能な案内凹部(4D33)が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤライン掘削装置。
【請求項３】
前記回転伝動部(4D)及び前記回転従動部(5D)の各々の前記螺旋状嵌合面(4D31、5D31)は、径方向外側が高く径方向内側が低くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤライン掘削装置。
【請求項４】
前記インナー部(5)の前記回転従動部(5D)の上方にて、前記アウター部との間の通水用間隙(6)から前記インナー部(5)の内部へと水を入水させるために形成された入水口(5G21,5G22)と、
前記入水口(5G21,5G22)と連通して前記回転従動部(5D)を軸方向に貫通して下方へ送水するための通水路(5D5)とを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤライン掘削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１９０６３２（Ｐ２０１１−１９０６３２Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５８７２１（Ｐ２０１０−５８７２１）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（５０９０４４０９５）アーストラストエンジニアリング株式会社 (4)
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（５０９０４４０９５）アーストラストエンジニアリング株式会社 (4)
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