横孔掘削装置
【課題】 障害物との干渉を回避するために穿孔方向を掘削途中で変更できる横孔掘削装置を提供する。
【解決手段】ほぼ水平に配設された掘削ドリル２と、該掘削ドリル２の根本側端部に連結された駆動装置３とを備えた横孔掘削装置１において、前記掘削ドリル２は、棒状のロッド本体４と、該ロッド本体４の外周に該ロッド本体４から分離して設けられたスプリングスクリュウ５からなり、前記ロッド本体４は前記スプリングスクリュウ５とともに弾性的に湾曲可能であり、前記駆動装置３は、前記スプリングスクリュウ５に回転を伝達し、前記ロッド本体４への回転伝達を遮断されたスクリュウ回転手段（モータ４５）を有する。
【解決手段】ほぼ水平に配設された掘削ドリル２と、該掘削ドリル２の根本側端部に連結された駆動装置３とを備えた横孔掘削装置１において、前記掘削ドリル２は、棒状のロッド本体４と、該ロッド本体４の外周に該ロッド本体４から分離して設けられたスプリングスクリュウ５からなり、前記ロッド本体４は前記スプリングスクリュウ５とともに弾性的に湾曲可能であり、前記駆動装置３は、前記スプリングスクリュウ５に回転を伝達し、前記ロッド本体４への回転伝達を遮断されたスクリュウ回転手段（モータ４５）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般住宅家庭用のガス、電気、水道等のパイプラインを宅地内に引き込むに先立ち、地中に略水平方向に配管用孔を形成するための横孔掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用のガスや水道の引込管を本管から分岐して宅地内に引き込む場合、例えば通路に沿って敷設されている本管の位置に立坑を設け、この立坑から宅地側に向けて掘削ドリルやオーガ等の穿孔装置により横孔を掘削する。この横孔に引込管を挿通し本管に接続する。引込管を接続する場合、引込管は、まず開口した横孔の宅地側端部で掘削ドリル等の先端に連結される。掘削ドリル等を戻すときに同時に引込管を宅地側から道路側へ引張り立坑内へ引き出す。立坑内に引出された引込管は本管に接続される。
【０００３】
このように、本管の立坑側から横孔を穿設することにより、宅地と道路間の地表のアスファルトの歩道や、側溝を破壊することなく宅地への配管工事が可能になり工事期間が短縮され作業が効率よくできる。
【０００４】
このような横孔を穿設するための従来の横孔掘削装置の掘削ドリルやオーガ等の穿孔手段は、先端の掘削手段用の刃部分の後部に排土用のスクリュウが一体形成されたものである。先端の刃部分はスクリュウと一体的に回転しながら地中を前進する。例えば排土用オーガスクリュウを備えた横孔掘削用の推進装置が特許文献１に記載されている。
【０００５】
その特許文献１に記載された装置は、先端の掘削用オーガビットとこれと一体のオーガスクリュウを同時に回転させながら前進するものであり、オーガスクリュウの外周に管部材を設け、この管部材に外接して埋設管を嵌め込み、オーガを前進させながら管部材とともに埋設管を地中に押し込む。
【０００６】
このオーガスクリュウは、螺旋状のスクリュウ翼が棒状の中心軸部の外周に一体に形成されたもので、中心軸部とスクリュウ翼は一体に回転する。この中心軸部の先端にオーガビットが固定される。従来のオーガスクリュウは剛体であり、定められた方向に直進する。特許文献１の装置では高さ方向の位置決め手段としてジャッキが用いられるが、一旦位置が定まると途中で方向を変えることはできない。
【０００７】
すなわち、従来の横孔掘削装置は、スクリュウが剛体であり、螺旋翼と中心軸部が一体で先端の掘削刃部分と共に全体が一体的に回転する。また、従来のスクリュウは剛体であるため、一定の方向に直進し、途中で曲がって進路を変えることはできない。
【０００８】
このため、従来の横孔掘削装置を用いた場合、掘削ドリルやオーガが地中を進行中に先端が既存の埋設管に当たると、方向変更ができないためそのまま前進して埋設管を破壊してしまう。
【０００９】
一方、家庭用引込管より幾分径の太いガス、石油、水道等のパイプラインを地中に敷設するに際しては、地上建築物が邪魔となり、埋設管を埋めるための溝や孔を開削できない場合がある。このような場合には、建物などの既設構造物下方の埋設予定部分の近傍に発進用立坑を掘り、立坑内に掘削装置を配置して立坑より地中略水平方向に孔を掘削し、このようにしてできた配管埋設用横孔に埋設管を押込むようにしている。
【００１０】
掘削装置は主として、前方の地層を掘削するオーガビットと、オーガビットによって掘削された土（以下、掘削土と呼ぶ）を後方に排出するためのオーガスクリュウと、このオーガスクリュウを回転させる回転手段とにより構成されている。また、このオーガビットに代わるものとしてその先端より高圧水を噴射することにより前方の土を流動化させ、泥状になった掘削土をオーガスクリュウによって後方に排出するボーリング装置も既に知られている。
【００１１】
また、掘削装置には、推進始端の拡大部・後方壁に反力板を設け、この中に埋設管を貫通させると共に、埋設管の後端に当てた推進板を、反力板より後方に延びる複数の棒状部材と螺合させ、推進板の移動によって埋設管を地中に推進させる簡易推進装置も提案されている。（例えば前述の特許文献１参照）。
【００１２】
ところで、上述したこれらの装置は、その先端のオーガビットや高圧水噴射ノズルを含め、全体が剛体として形成され、その穿孔方向は穿孔開始孔より直線状に延び、途中で曲がることはない。このため、仮に、地中穿孔過程において装置先端部が、掘削困難な障害物（例えば、既に埋設されているパイプライン、屈強な岩盤・石など）に当たるような場合には、穿孔作業を中断して再度新たな掘削経路を模索しなければならず、この場合、それまでの穿孔作業が全く無駄になってしまう。換言すれば、地中穿孔工事は、掘削やボーリングに先立ちその穿孔対象となる地中の内部の配管状況や岩盤等を綿密に調査した上で行わなければならず、ライフライン等が複雑化する昨今ではその調査自体も時間と手間を要し、調査精度自体もおのずと限界がある。
【００１３】
【特許文献１】特願平８−１６５８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような現状に鑑み、装置先端が上記障害物に当たるような場合でも、容易にその穿孔方向を変更でき、もって障害物との干渉を回避可能とした横孔掘削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ほぼ水平に配設された掘削ドリルと、該掘削ドリルの根本側端部に連結された駆動装置とを備えた横孔掘削装置において、前記掘削ドリルは、棒状のロッド本体と、該ロッド本体の外周に該ロッド本体から分離して設けられたスプリングスクリュウからなり、前記ロッド本体は前記スプリングスクリュウとともに弾性的に湾曲可能であり、前記駆動装置は、前記スプリングスクリュウに回転を伝達し、前記ロッド本体への回転伝達を遮断されたスクリュウ回転手段を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ロッド本体は、先端に水噴射ノズルを備えた先頭ロッドと、該先頭ロッドの後端に、掘削長さに応じた本数を着脱可能に連結した所定長の連結ロッドとにより構成され、前記各ロッドは、軸方向に沿って弾性材を介して連結された管部材からなり、前記先頭ロッドは、前記水噴射ノズルを装着したコーン状のヘッドを有し、該ヘッドにヘッド方向を変えるためのワイヤが連結されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記ロッド本体の内部に、前記水噴射ノズルに接続するホースと、前記ワイヤが挿通することを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記各ロッドは、外周部に各ロッドに対応した長さのスプリングスクリュウ、内部に各ロッドに対応した長さの前記ホース及びワイヤを有し、前記ロッド本体は、ロッド同士を連結するとともに、前記各ロッドが有するスプリングスクリュウ、ホース、ワイヤを連結して形成されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかの発明において、前記各ロッドの各管部材は、外周側の上下両側面に軸方向の溝が形成され、隣接する管部材同士を架け渡して前記溝に嵌合する板バネを装着し、該板バネにより、水平配置した各ロッドの上下方向の湾曲を可能にするとともに、隣接する管部材同士のねじれを防止したことを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項２〜５のいずれかの発明において、前記駆動装置は、前記掘削ドリルを水平方向に押圧する移動台と、該移動台上に固定した前記連結ロッドを接続するためのロッド結合管と、該ロッド結合管の外周にベアリングを介して装着された回転板と、該回転板に固定された前記スプリングスクリュウ結合用の連結スクリュウと、前記ワイヤを引張り操作するワイヤ操作装置と、前記モータと前記回転板とを連結する回転伝達手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項３〜６のいずれかの発明において、前記ホースに接続された高圧水ポンプを備え、前記水噴射ノズルから噴射された水を泥水溜りに回収し、回収した泥水を複数のフィルタを介して高圧水ポンプから前記水噴射ノズルに再供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、掘削ドリルの中心軸部を形成するロッド本体の外周にロッド本体から分離して弾性を有するスプリングスクリュウが設けられ、ロッド本体及びスプリングスクリュウは共に弾性的に湾曲可能であるため、掘削進行中に既存の埋設管に当たった場合に埋設管の曲面に沿って容易に進路変更でき、埋設管を破壊することがない。又、掘削ドリルの中心軸部であるロッド本体は回転せずその外周のスプリングスクリュウのみが回転して掘削及び排土作用を行うため、非回転のロッド本体内部を通して例えば水噴射用のホースや先頭部の方向変更用のワイヤ等を配設することができコンパクトな構成が得られる。又、消費電力の低減が図られる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、掘削ドリルの中心軸部を構成するロッド本体は、先頭ロッドとこれに連続する所定長の連結ロッドからなるため、掘削進行中に順次連結ロッドを継ぎ足して狭い立坑内から長い横孔を穿設できる。又、先頭ロッドに備わる水噴射ノズルから高圧水を噴射することにより土質を軟らかくして掘削することができ、掘削負荷抵抗が軽くなる。また、ヘッドに方向を変えるためのワイヤが連結されるため、ワイヤを引張ることによりヘッドを首振り動作させて進路を変更し既存埋設管を避けることができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、非回転のロッド本体内部に水噴射用のホースとヘッド方向変更用ワイヤが挿通するため、コンパクトな構成で信頼性の高い機能が得られる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、先頭ロッド及び連結ロッドは夫々各ロッドに対応した長さのスプリングスクリュウ、ホース及びワイヤを有するため、連結ロッドを継ぎ足す場合、連結ロッド端部の管部材同士と、スプリングスクリュウ同士と、ホース同士と、ワイヤ同士の４つの部材同士を連結することにより確実に連結ロッドを接続してロッド本体を順次長くすることができる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、管部材の上下両側面に形成された軸方向の溝内に板バネが装着されるため、この板バネによりロッドが上下方向に湾曲可能になって既存埋設管に当たったときに埋設管の上又は下に方向変更して埋設管を越えることができる。又、板バネにより、ロッドのねじれが防止されるため、上下の曲り方向が確実に保たれる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、掘削ドリルの最後尾の連結ロッドに接続されるロッド結合管の外周にベアリングを介して回転板を装着し、この回転板に連結ロッドのスプリングスクリュウを結合するための連結スクリュウを固定し、該回転板とモータを例えばチェーン等で連結することにより、ロッド結合管を固定したまま外周の連結スクリュウのみを回転駆動することができる。これにより、掘削ドリルのロッド本体を非回転状態で外周のスプリングスクリュウのみを回転することができる。この状態で移動台を押して掘削方向に移動させることにより掘削ドリルが地中を穿孔しながら前進する。この移動台上に先頭ロッドの方向変更用ワイヤの操作装置を載せ、高圧水のホースを高圧水ポンプに接続することにより掘削ドリルの駆動装置を移動台上にコンパクトに形成することができる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、先頭ロッドの水噴射ノズルから噴射された水は、掘削した土とともに泥水状態で横孔の穿孔開始開口端部に戻り、この泥水は立坑内の泥水溜りに回収される。この泥水は複数のフィルタを通して高圧水ポンプにより再び先頭ロッドの水噴射ノズルに供給され再循環する。これにより、泥水から土塊が除去され、ポンプ機能を劣化させることなく、限られた量の水を効率よく使用して土質を軟化させ掘削効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明の実施形態の基本構成図である。
横孔掘削装置１は、ほぼ水平に配置された掘削ドリル２と、この掘削ドリル２の根本側端部に連結された駆動装置３とにより構成される。掘削ドリル２は、棒状のロッド本体４と、このロッド本体４の外周にロッド本体表面から分離して装着されたスプリングスクリュウ５からなる。ロッド本体４は、先端に水噴射ノズル６を備えた先頭ロッド７と、この先頭ロッド７の後端に掘削長さに応じた本数を着脱可能に連結した一定長さの複数の連結ロッド８とにより構成される。
【００３０】
各連結ロッド８は、軸方向に沿って複数の（この例では３個ずつの）弾性材９を介して連結された４つの管部材１０からなる（図３参照）。
駆動装置３は、移動台１１に搭載され、矢印Ａのように水平方向に往復可能であり、掘削時に掘削ドリル２を地中に押圧して穿孔する。この駆動装置３は、高圧水ポンプ１２と水噴射ノズル６とを接続するためのホース接続手段１３と、先頭ロッド７の方向変更用ワイヤの操作手段１４と、最後尾の連結ロッド８を接続するロッド連結手段１５と、ロッド本体４を回転させることなくスプリングスクリュウ５のみを回転させるスクリュウ回転手段１６とを備える。
【００３１】
図２は、先頭ロッドの構成図である。
先頭ロッド７は、先端に水噴射ノズル６が装着されたコーン状のヘッド１７とその後方に各々弾性材９を介して接続された大径管部材１０ａ、中間管部材１０ｂ及び連結用管部材１０ｃとにより構成される。弾性材９はコイルスプリングからなり、両端部が夫々ヘッド１７及び管部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの端面に溶接して固定される。
【００３２】
ヘッド１７の端面の上下部分にヘッドの上下首振り動作用の押圧棒１８が備わる。押圧棒１８の後端部は、大径管部材１０ａ内に設けられたレバー１９の一端に連結される。レバー１９の他端にワイヤ２０が連結される。ワイヤ２０の端部に輪２０ａが形成される。
【００３３】
ワイヤ２０を後方に引張ることにより、レバー１９を介して押圧棒１８がヘッド１７の上部又は下部を押圧し、ヘッド１７を下方又は上方に向ける。レバー１９の軸１９ａの位置に応じたレバー比を適宜設定することにより小さな引張力でヘッド１７の向きを変えることができる。ワイヤ２０の引張力を解除すれば、弾性材９の弾性復帰力によりヘッド１７は中心方向を向く位置に戻る。レバー１９に復帰用スプリングを別途設けても良い。
２本の押圧棒１８同士は、図示したように、クロスして配設される。このようなクロス配置により、ヘッド１７の上下首振り動作による方向変更時に、押圧棒１８が管部材の内面に干渉することがなくなり、方向変更動作が支障なくできる。
【００３４】
水噴射ノズル６に高圧水供給用のホース２１が接続される。ホース２１の後端部には連結用のカプラ２１ａが備わる。
先頭ロッド７の外周にはスプリングスクリュウ５が装着される。先頭ロッド７の内部を挿通して前記ワイヤ２０及びホース２１が配設される。
【００３５】
スプリングスクリュウ５は大径管部材１０ａの部分で径が拡大している。このように先頭部分のスプリングスクリュウ５を拡径して形成することにより、後部に順次連結ロッド８(図３参照)を継ぎ足して地中を推進させるときに、掘削負荷抵抗はほとんど先頭の拡径部のスプリングスクリュウ５で担持され、後部に順次連結された連結ロッドのスプリングスクリュウ５の掘削負荷抵抗が軽減される。これにより、掘削長さが延びた場合でも、回転動力を上昇させることなくほぼ一定の小さな動力で安定して掘削作業を行うことができる。
【００３６】
図３は連結ロッドの構成図である。
連結ロッド８は、両端の連結用管部材１０ｃと２個の中間管部材１０ｂとからなり、管部材１０ｂ、１０ｂ間及び１０ｂ，１０ｃ間に前述の先頭ロッド７と同様に弾性材９が溶接固定される。連結ロッド８の外周にスプリングスクリュウ５が装着され、内部に２本のワイヤ２０及び１本のホース２１が挿通する。連結ロッド８の外形及びその外周のスプリングスクリュウ５の径は、先頭ロッド７(図２)の後端部の管部材１０ｃ及びその外周のスプリングスクリュウと同じである。
【００３７】
ホース２１の一方の端部にカプラ２１ａが備わる。ホース２１の他端部は切放し状態である。切放しのホース２１の端部を相手側のカプラに差し込むことによりホース同士が連結される。
このような連結ロッド８を先頭ロッド７に連結する場合及び連結ロッド８同士を連結する場合、２本のワイヤ２０と、ホース２１と、連結用管部材１０ｃとスプリングスクリュウ５とを夫々連結して連結ロッド８を順次継ぎ足す(図５参照)。
【００３８】
図４（Ａ）（Ｂ）は連結ロッドの上面図である。
（Ａ）に示すように、連結ロッド８の各管部材１０ｂ，１０ｃの上下両面（図は上面のみ)には軸方向の溝２２が位置を揃えて形成される。隣接する管部材１０ｃ，１０ｂ間及び１０ｂ，１０ｂ同士間を架け渡して溝２２内に板バネ２３が嵌め込まれる。板バネ２３の両端部は夫々ボルト２４を介して管部材１０ｂ，１０ｃに対してスライド可能に保持される。
【００３９】
このような板バネ２３を装着することにより、連結ロッド８は上下方向にのみ弾性材９の作用で湾曲可能になる。また、各管部材１０ｂ，１０ｃ同士のねじれが防止され各管部材の上下方向は常に一定の向きに保たれる。このような板バネ２３は先頭ロッド７にも設けられる。
（Ｂ）は板バネ２３の別の装着構造を示す。この例では、管部材１０ｂの端部上面に円周の一部に沿った円弧溝１１０を形成する。この円弧溝１１０に円弧状のカバー材１１１を装着し、溶接により円弧溝１１０の底面に固定する。このカバー材１１１と軸方向の溝２２の底面との間の隙間に板バネ２３を差し込んで両方の管部材１０ｂ間に架渡す。この後、板バネ２３の両端から若干距離を隔てた位置の溝２２の底面にネジ１１２を螺着させる。このネジ１１２が板バネ２３の抜け止め用のストッパとなる。
【００４０】
図５はロッド同士の連結構造を示す。
（Ａ）はワイヤ２０の連結構造を示す。ワイヤ２０の両端部に輪２０ａが形成される。輪２０ａ同士は、コイル状の連結リング２５により連結される。
（Ｂ）はホース２１の連結構造を示す。ホース２１の一方の端部に備わるカプラ２１ａに相手側のホース２１’の端部を差込むことにより、両ホース２１，２１’が連結される。
【００４１】
（Ｃ）は連結用管部材１０ｃ，１０ｃ同士の連結構造を示す。一方の管部材１０ｃは雄筒２６を有し、相手側の管部材１０ｃに雌筒２８が形成される。雄筒２６を雌筒２８に差込んだ後、円周方向に位置合わせされた状態でネジ孔３０を通して１本のボルト(不図示）により両管部材１０ｃ同士を固定する。
（Ｄ）はスプリングスクリュウ同士の連結構造を示す。連結すべきスプリングスクリュウ５，５の端部の２〜３巻きを相互に重ね合わせ、予め形成してある孔３１を通してコイルスプリング３２を介してリベットボルト３３を押し込む。リベットボルト３３の端部が反対側に突出したら、その端部に設けてある孔（不図示）にクリップピン３４を挿入して、スプリングスクリュウ５，５同士を固定する。このようなリベットボルト３３は例えば３ヶ所に設けられる。
【００４２】
以上の(Ａ）〜（Ｄ）のように４つの部材を連結することにより、連結ロッド８が順次継ぎ足される。なお、連結部材は図示した例に限らず、他の適当な方法で連結しても良い。
【００４３】
図６は駆動装置の構成図である。
掘削ドリル２（図１参照）の最後尾の連結ロッド８及びスプリングスクリュウ５に駆動装置が連結される。連結ロッド８のワイヤ２０、ホース２１、管部材１０ｃ及びスプリングスクリュウ５の連結構造は、前述の図５(Ａ）〜（Ｄ）の連結構造と同じである。
【００４４】
駆動装置３は、移動台１１上に搭載される。移動台１１は、ガイドレール３５上で矢印Ａのように水平に往復移動する。例えばガイドレール３５にラックギヤを形成し、これに噛み合うピニオンギヤを移動台１１に設けて移動台１１が往復動作するように構成しても良い。
【００４５】
移動台１１上に支持枠３６が固定され、この支持枠３６にロッド結合管３７がボルト３８により固定される。ロッド結合管３７は、前述の連結用管部材１０ｃと同様の構造で軸方向の長さを長くしたものである。このロッド連結管３７に最後尾連結ロッド８の管部材１０ｃが連結固定される。
連結ロッド８内を挿通する２本のワイヤ２０は、それぞれ図５（Ａ）の連結構造を介して操作レバー３９ａを有するワイヤ操作具３９に連結される。操作レバー３９ａの操作により２本のうち一方のワイヤ２０を引張って先頭ロッド７のヘッド１７(図２)の上下の向きを変える。
【００４６】
連結ロッド８のホース２１の端部に設けられたカプラ２１ａに、高圧水ポンプ１２に接続されたホース４０が連結される。
ロッド結合管３７の外周にベアリング４１を介して回転板４２が装着される。回転板４２に結合用スクリュウ４３が固定される。この結合用スクリュウ４３にスプリングスクリュウ５の後端部が図５（Ｄ）の連結構造を介して連結される。
【００４７】
移動台１１上にモータ４５が設置される。このモータ４５の出力軸に連結して駆動スプロケット４４が設けられる。回転板４２の外周に被駆動スプロケット４５が設けられる。駆動スプロケット４４と被駆動スプロケット４５はチェーン等の回転駆動伝達手段４７を介して連結される。なお、図ではスプロケット４４，４５同士が位置ずれして描いてあるが、実際には同じ位置に配設され、チェーンが架け渡される。
【００４８】
モータ４５が回転すると、チェーンで連結されたスプロケット４４，４５を介して回転板４２が回転する。ロッド結合管３７に対してはこの回転力はベアリング４１により遮断され、ロッド結合管３７は回転力を受けない。これにより回転板４２に連結されたスプリングスクリュウ５のみが回転し、連結ロッド８は回転しない。
【００４９】
以下、図面を参照して、本発明に係る横孔掘削装置の実施形態を更に説明する。図７は本発明の横孔掘削装置を穿孔対象となる工事現場に配置した実施形態の説明図である。
【００５０】
歩道Ｓを隔てて宅地用ピットＨＰと道路側ピットＲＰが地面鉛直方向に掘削される。歩道Ｓには、例えばＵ字型側溝ＵＧや路肩Ｌ字型側溝ＬＧが地表に露出して設けられている。本発明に係る横孔掘削装置５１は、駆動装置５２が道路側ピットＲＰの底ＰＢに配置され、ピット底ＰＢには更に、穿孔された孔（後述する）より排出される泥水を一時貯水するための泥水溜り５３が設けられる。Ａは車道である。駆動装置５２は、この道路側ピットＰＲより歩道Ｓを隔てて宅地用ピットＨＰへと伸びる孔を形成するために道路側ピットＰＲに配置されるものである。
【００５１】
駆動装置５２は、ギヤ付きレール５４（図６のガイドレール３５）の上に水平方向に移動可能に設置され、ギヤ付きレール５４は道路側ピットＲＰの底ＰＢに対し位置決め手段(例えば、ジャッキ等)５５を介して載置される。駆動装置５２は、ギヤ付きレール５４のラックギヤ５６と噛合するギヤ付車輪（ピニオン）５７を備えた台車５８と、台車５８上に載置されたモータ（回転手段）５９と、台車５８をギヤ付きレール５４に沿って水平方向に移動するため作業者によって回転されるハンドル６１とを有する。駆動装置５２はさらに、モータ５９の先端部に掘削ドリル６２を備える。
【００５２】
掘削ドリル６２は、その先端側に位置するパイプ状の先頭ロッド６３と、先頭ロッド６３の後端に接続されるパイプ状の連結ロッド６４と、これらロッド６３、６４を螺旋状に巻回するように形成されたスプリングスクリュウ６５とから構成される。連結ロッド６４の後端は、駆動装置５２に固定される。連結ロッド６４及びスプリングスクリュウ６５は、前述のように穿孔工事の進行に伴って順次、継ぎ足される。
【００５３】
図示するように、先頭ロッド６３はその先端側が円錐形のコーン状となっており、その周囲に位置するスプリングスクリュウ６５（部分）もロッド６３の外径に倣って、先端側に向かって徐々に縮径する。また、先頭ロッド６３はその先端に高圧水噴射ノズル６７を備えており、ノズル６７先端から前方に高圧水を噴射する。
【００５４】
高圧水は、例えば路上等に設置されたジェット噴射装置６８からホース６９を介してノズル６７に供給される。ホース６９は、駆動装置５２の内部を通り、さらにロッド６３、６４内部を通って噴射ノズル６７に接続される。
【００５５】
本装置５１による穿孔作動に伴い、形成中の孔より排出される泥水を回収する泥水溜り５３には、小型の水中ポンプ７０が設置される。泥水をろ過するため水中ポンプ７０にはフィルタ付き取水口７１が設けられる。ポンプ７０によってろ過された泥水はホース７２を介して、路上に設置された貯水タンク７３に供給される。尚、ホース７２の先端（貯水タンク７３側）に、さらにフィルタ７４が設けられる。このようにして回収された水は、更に、貯水タンク７３よりジェット噴射装置６８へホース７５を介して、ジェット噴射装置６８に供給される。給水ホース７５の入口にも泥水をろ過するためのフィルタ７６が設けられる。このように本発明の掘削装置１は、噴射ノズル６７から噴射された高圧水を回収してジェット噴射装置６８に供給し、再度ノズル６７に供給する水循環方式を採用している。これにより、掘削装置１の作動に伴う水の消費量を少なくすることができる。以上が、本発明による掘削装置１の構成である。尚、図７において、７７は穿孔作業に先立ち、先頭ロッド６３を地中へ円滑に導くためのロッド導入管、７８はロッド導入管７７の端部フランジ７７ａを道路側ピットＲＰの側壁に固定する固定ピンである。
【００５６】
掘削ドリル６２の具体的構造を以下、説明する。図８は、掘削ドリル６２よりスプリングスクリュウ６５を除いた先頭ロッド６３及び連結ロッド６４の外観図であって、本図は１本の先頭ロッド６３と、これに連続して直列接続される２本の連結ロッド６４を示している。しかしながら、前述したように連結ロッド６４は、それ自体穿孔長さに応じて次々と接続されるものであり、その数は本発明の特徴として限定されるものではない。
【００５７】
先頭ロッド６３及び連結ロッド６４は共に、複数の管部材８０と、管部材８０間に介装された複数の弾性材８１とから構成される。各弾性材８１は、その軸方向両端が管部材８０の端面に溶接される。さらに弾性材８１を挟んで隣接する２つの管部材８０同士は、板バネ（図４の板バネ２３）を介して連結される。前述のようにこの板バネは、弾性材８１の捩れを防止するために、また各ロッド６３、６４の横方向（図面に対し垂直方向）曲りを防止するために、弾性材８１を介した管部材８０同士の接続部１つにつき、管部材直径方向に対向して上下に２つ設けられる。
【００５８】
図９は、ロッド６３、６４における板バネ８２の装着部を拡大し、その上方から見た図である。コイルスプリングからなる弾性材８１を挟む２つの管部材８０には、その外周面８３上を管部材の長手方向に沿って延びる、板バネ８２収納のための溝８４が形成される。また、溝８４の底部８４ａには、後述するボルト受け入れのためのねじ孔（不図示）が端面８５より適当な距離をおいて形成される。他方、板バネ８２には、その両端部近傍にボルト挿通用長孔８６が形成される。管部材８０への板バネ固定のため、ボルト８７が板バネ８２のボルト挿通用長孔８６を介して、管部材８０のねじ穴にねじ込まれる。ボルト８７の頭部と板バネ８２との間に、ワッシャ８８が挟み込まれる。板バネ８２にボルト挿通用長孔８６を設けたこと、及びワッシャ８８を介在させた状態で板バネ８２を管部材８０に固定したことにより、板バネ８２は、管部材８０の溝８４内で管軸方向に若干のスライドが可能となり、これにより弾性材８１を介した管部材８０同士の接続部は、弾性材８１と板バネ８２の弾性をもって、図１０の（ａ）、（ｂ）に示すように矢印Ａ，Ｂ方向に撓むことが可能となる。
なお、板バネ保持構造は、図９の例に限らず、前述の図４（Ｂ）のように、板バネ２３の上から円弧状のカバー材１１１で覆って、板バネを溝２２内でスライド可能に保持してもよい。
【００５９】
図１１は、連結ロッド６４と、これより前方の先頭ロッド６３（又は、先行する連結ロッド６４）の接続部８９を示す断面図である。連結ロッド６４の先端の管部材８０ａには、その端部に管外径よりも小さい径の縮径部９０が形成される。連結ロッド６４と先頭ロッド６３の接続、或いは連結ロッド６４同士の接続にあたっては、この縮径部９０を、先頭ロッド６３（又は先行する連結ロッド６４）の最後端に位置する管部材８０ｂの内周面９１に形成された拡径部９２に挿入し、さらに拡径部９２に形成された孔９３にボルト９４を挿入し、連結ロッド６４の縮径部９０の外周面９５に押圧又は螺着する。これにより、１本のボルト９４を用いて、両管部材８０ａ，８０ｂ同士を円周方向に位置合せするとともに確実に結合できる。尚、図１１において９７は、連結ロッド６４の縮径部９０に形成されるネジ孔である。
【００６０】
図１２は、スプリングスクリュウ６５の先端部分を示している。本実施形態では、スプリングスクリュウ６５は、ロッド６３、６４毎に分割され、最終的にはこれらを直列状に接続してなる。スプリングスクリュウ６５は、先頭ロッド６３の周囲を螺旋状に巻回する先頭部分１０５と、後続の連結ロッド６４に対応しその周囲を螺旋状に巻回する１つ又はそれ以上の後続連結部分１０６とによって構成される。先頭部分１０５は、先頭ロッド６４の外形に倣い、その先端より後方に向かって徐々に拡径し大径管部材９８の周囲で最大となり、ここから管部材８０の周囲に向けて徐々に縮径する。他方、後続の連結部分１０６は、連結ロッド６４の最前方に位置する管部材８０ａ（図８参照）から最後方の管部材８０ｂにかけてその周囲を包囲するように螺旋状に延び、ロッド６４の外径に倣って略一定の外径を有して形成される。先頭部分１０５と後続の連結部分１０６は、前述の図５（Ｄ）で説明したように、双方の重ね合せ部分に周方向に形成された複数の孔（不図示）にボルト１０７を挿入固定することにより連結される。尚、図１２には示されないが、後続の連結部分１０６同士の連結も又、上記接続と同様にボルト（不図示）を用いて行われる。なお、ボルトを用いずに、前述の図５（Ｄ）クリップピンの差込みによる連結構造を用いれば、短時間で容易に連結作業ができる。
【００６１】
前述したように、スプリングスクリュウ６５は、その最後尾となる連結部分１０６の最後端が、駆動装置５２の出力側(例えば、回転盤)に接続され、モータ５９の駆動によりスプリングスクリュウ６５全体がロッド６３、６４周囲で回転する。スプリングスクリュウ６５は、高圧水噴射ノズル６７からの高圧水によって軟化された土（泥）を掘削するとともに掘削土をスクリュ自体の回転によってロッド６３、６４の後方に運搬する。
【００６２】
また、スプリングスクリュウの断面は、図１３に示すようにスクリュウ軸方向端面１０８ａ、１０８ｂが扁平化し、スクリュウ軸方向の厚さ寸法ａより径方向幅寸法ｂが大きくなるように形成される。これは、スプリングスクリュウ６５による掘削土の搬送機能を向上させる目的によるものである。先頭ロッド６３のヘッド９９の外周のスプリングスクリュウ６５には、その外周部分に鋸歯状の刻みを設けても良い。これにより掘削力が高まる。
【００６３】
以上のように構成される掘削装置５１の使用方法を、図７を参照して以下説明する。
まず、駆動装置５２を道路側ピットＲＰの底ＰＢに設置した状態において、ロッド導入管７７を穿孔対象となる道路側ピットＲＰの側壁に装着する。作業者（不図示）は、ロッド導入管７７の入口に対し、駆動装置５２の掘削ドリル６２の先端を合わせ、ハンドル６１を操作して台車５８をピットＲＰの側壁に向けて前進させる。これにより、掘削ドリル６２の先端はロッド導入管７７内に挿入され、未穿孔の土に当たる。このような状態で、作業者は台車５８上に載置されたモータ５９とジェット噴射装置６８を駆動開始させる。この結果、先頭ロッド６３のノズル７７から高圧水が勢いよく噴射され、前方の土が軟化し、スプリングスクリュウ６５で掘削される。掘削された土は高圧水と混合し、流状化（泥化）する。そして流状化した土は、スプリングスクリュウ６５によってロッド導入管７７内部からの入口側へと運搬され、最終的にはロッド導入管７７の入口から落下して、下方に配置された泥水溜り５３に溜められる。泥水溜り５３に溜められた泥水は、泥水溜り５３に設置されたポンプ７０を作動することによりろ過され、その後は前述したように、ホース７２、貯水タンク７３、ホース７５を経てジェット噴射装置６８に供給され、再利用される。
【００６４】
作業者は再びハンドル６１を操作して台車５８をさらに前進させる。ノズル６７からの高圧水の噴射は続行され、軟化した地中をスプリングスクリュウ６５が掘削しながら前進する。掘削土はスプリングスクリュウ６５により掘削穴から除去される。このようにして台車５８がレール５４上を前進し、レール前端近傍に位置するようになったら、ここで作業者は、駆動装置５２の作動（即ち、ノズル６７からの高圧水噴射とスプリングスクリュウ６５の回転）を一時中断し、ハンドル６１を操作して台車５８を元の位置に戻した後、掘削ドリル６２を一旦駆動装置５２から取り外す。尚、この際、前述したワイヤＷ及びホース６９も一時、駆動装置５２側から切り離される。次に新たな連結ロッド６４と、これに対応するスプリングスクリュウ６５を用意し、これらを先行する連結ロッド６４とスプリングスクリュウ６５の各後端に接続すると共に、新たなワイヤＷ及びホース６９も先行するワイヤＷ及びホース６９に接続し、これら継ぎ足された各部材の後端を、前述の図６で説明したように駆動装置側に接続する。これにより、掘削ドリル６２は継ぎ足された１本の連結ロッド６４分だけ全長を増し、それだけロッド導入管７７を通して地中を奥深く進行できることになる。穿孔作業は、以上のような工程を繰り返すことで、掘削ドリル６２の全長を順次増加させながらその先端を地中水平方向に推進させ、最終的に目的地点までの配管用通路を形成するものである。また、この穿孔過程において掘削ドリル先端が、更なる直進を妨げるような既設配管や障害物等に当たった場合には、ワイヤ操作具１０３を操作してヘッド９９を上・下いずれかの方向に傾斜させる。これにより、掘削ドリル６２の先端部は、障害物との衝突を回避して推進方向を変えることができ、またロッド６３、６４も、隣接する管部材８０の間に弾性材８１を有するため、ヘッド９９に追随して、その進行方向を変えることが可能となる。加えて、本実施形態の掘削ドリル６２は、先端部が仮に障害物に当たらずとも、意図的にワイヤ操作具１０３を操作することで、ヘッド９９の推進方向を上下方向に変えることができ、例えば図７に示すように、ヘッド９９先端が宅地用ピットＨＰ近傍まで来た状態において、その推進方向を上向きに変え、目的とする宅地用ピットＨＰと開通させることができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態によれば、先頭ロッド６３及び後続の連結ロッド６４及びこれらの周囲のスプリングスクリュウ６５は可撓性を有して形成されるために、既設配管等に当たったときに、自動的に又は作業現場側からの遠隔操作によって先頭ロッド６３の推進方向を変えることができ、これまでの直進穿孔工事の障害となっていた既設配管の破壊や障害物による工事中断、やり直しといった問題を回避できる。また、本実施形態による掘削装置は掘削のために一度使用した水を再度利用するため、コストや環境上にも有利である。更に、先頭ロッド６３の部分に最大径の管部材９６を有するため、後続の連結ロッド６４の移動が円滑であり、作業者による台車５８の移動の負担及びスプリングスクリュウ６５の抵抗が軽いという利点がある。
【００６６】
尚、図示した実施形態では、台車５８の移動や先頭ロッド６３の方向変更は全て人力によるものであったが、その他の駆動手段（例えば、モータやアクチュエータ）によってなされるようにしても良い。また本実施形態では、噴射された高圧水をろ過して再度使用する、所謂水循環式の穿孔装置であったが、環境上問題がない限りにおいて、一旦掘削に使用した水をそのまま廃棄するようにしても良い。また、本実施形態では、土質軟化用高圧水を使用したが、水以外の流体を使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、宅地への引込管用の横孔掘削装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明による実施形態の基本構成図。
【図２】先頭ロッドの構成図。
【図３】連結ロッドの構成図。
【図４】連結ロッドの上面図。
【図５】掘削ドリル構成部材の連結構造図。
【図６】駆動装置の構成図。
【図７】本発明による横孔掘削装置を掘削工事現場に設置した概略図。
【図８】本発明に係る先頭ロッドおよび連結ロッドの外観図。
【図９】図８に示す管部材同士の接続部を拡大して示す外観図。
【図１０】図８に示す連結ロッドの湾曲状態を示す説明図。
【図１１】図８に示す先頭ロッドと連結ロッドの接続部を示す断面図。
【図１２】本発明のスプリングスクリュウの部分的外観図。
【図１３】図１２に示すスプリングスクリュウの断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１：横孔掘削装置、２：掘削ドリル、３：駆動装置、４：ロッド本体：５：スプリングスクリュウ、６：水噴射ノズル、７：：先頭ロッド、８：連結ロッド、９：弾性材、１０：管部材、１０ａ：大径管部材、１０ｂ：中間管部材、１０ｃ：連結用管部材、１１：移動台、１２：高圧水ポンプ、１７：ヘッド、１８：押圧棒、１９：レバー、２０：ワイヤ、２０ａ：輪、２１：ホース、２１ａ：カプラ、２２：溝、２３：板バネ、２４：ボルト、２５：連結リング、２６：雄筒、１７：突起、２８：雌筒、２９：凹部、３０：孔、３１：孔、３２：コイルスプリング、３３：リベットボルト、３４：クリックピン、３５：ガイドレール、３６：支持棒、３７：ロッド結合管、３８：ボルト、３９：ワイヤ操作具、３９ａ：操作レバー、４０：ホース、４１：ベアリング、４２：回転板、４３：結合用スクリュウ、４４：駆動スプロケット、４５：被駆動スプロケット、４７：回転伝達手段、５１：横孔掘削装置、５２：駆動装置本体、５３：泥水溜り、５４：ギヤ付きレール（運搬手段）、５５：ジャッキ、５６：ラックギヤ、５７：ギヤ付車輪、５８：台車、５９：モータ、６１：ハンドル、６２：掘削ドリル、６３：先頭ロッド、６４：連結ロッド、６５：スプリングスクリュウ、６７：高圧水噴射ノズル、６８：ジェット噴射装置、６９：ホース、７０：水中ポンプ、７１：フィルタ付き取水口、７２：ホース、７３：貯水タンク、７４：フィルタ、７５：ホース、７６：フィルタ、７７：ロッド導入管、７８：ピン、８０，８０ａ，８０ｂ：管部材、８１：弾性材、８２：板バネ、８３：外周面、８４：溝、８５：端面、８６：ボルト挿通用長孔、８７：ボルト、８８：ワッシャ、８９：接続部、９０：縮径部、９１：内周面、９２：拡径部、９３：孔、９４：ボルト、９５：縮径部外周面、９７：ネジ孔、９８：大径管部材、９９：ヘッド、１０３：ワイヤ操作具、１０７：ボルト、１０８ａ,１０８ｂ：軸方向端面、Ｓ：歩道、ＨＰ：宅地用ピット、ＲＰ：道路側ピット、ＵＧ：Ｕ字型側溝、ＬＧ：Ｌ字型側溝、ＰＢ：ピット底、Ｗ：ワイヤ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般住宅家庭用のガス、電気、水道等のパイプラインを宅地内に引き込むに先立ち、地中に略水平方向に配管用孔を形成するための横孔掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用のガスや水道の引込管を本管から分岐して宅地内に引き込む場合、例えば通路に沿って敷設されている本管の位置に立坑を設け、この立坑から宅地側に向けて掘削ドリルやオーガ等の穿孔装置により横孔を掘削する。この横孔に引込管を挿通し本管に接続する。引込管を接続する場合、引込管は、まず開口した横孔の宅地側端部で掘削ドリル等の先端に連結される。掘削ドリル等を戻すときに同時に引込管を宅地側から道路側へ引張り立坑内へ引き出す。立坑内に引出された引込管は本管に接続される。
【０００３】
このように、本管の立坑側から横孔を穿設することにより、宅地と道路間の地表のアスファルトの歩道や、側溝を破壊することなく宅地への配管工事が可能になり工事期間が短縮され作業が効率よくできる。
【０００４】
このような横孔を穿設するための従来の横孔掘削装置の掘削ドリルやオーガ等の穿孔手段は、先端の掘削手段用の刃部分の後部に排土用のスクリュウが一体形成されたものである。先端の刃部分はスクリュウと一体的に回転しながら地中を前進する。例えば排土用オーガスクリュウを備えた横孔掘削用の推進装置が特許文献１に記載されている。
【０００５】
その特許文献１に記載された装置は、先端の掘削用オーガビットとこれと一体のオーガスクリュウを同時に回転させながら前進するものであり、オーガスクリュウの外周に管部材を設け、この管部材に外接して埋設管を嵌め込み、オーガを前進させながら管部材とともに埋設管を地中に押し込む。
【０００６】
このオーガスクリュウは、螺旋状のスクリュウ翼が棒状の中心軸部の外周に一体に形成されたもので、中心軸部とスクリュウ翼は一体に回転する。この中心軸部の先端にオーガビットが固定される。従来のオーガスクリュウは剛体であり、定められた方向に直進する。特許文献１の装置では高さ方向の位置決め手段としてジャッキが用いられるが、一旦位置が定まると途中で方向を変えることはできない。
【０００７】
すなわち、従来の横孔掘削装置は、スクリュウが剛体であり、螺旋翼と中心軸部が一体で先端の掘削刃部分と共に全体が一体的に回転する。また、従来のスクリュウは剛体であるため、一定の方向に直進し、途中で曲がって進路を変えることはできない。
【０００８】
このため、従来の横孔掘削装置を用いた場合、掘削ドリルやオーガが地中を進行中に先端が既存の埋設管に当たると、方向変更ができないためそのまま前進して埋設管を破壊してしまう。
【０００９】
一方、家庭用引込管より幾分径の太いガス、石油、水道等のパイプラインを地中に敷設するに際しては、地上建築物が邪魔となり、埋設管を埋めるための溝や孔を開削できない場合がある。このような場合には、建物などの既設構造物下方の埋設予定部分の近傍に発進用立坑を掘り、立坑内に掘削装置を配置して立坑より地中略水平方向に孔を掘削し、このようにしてできた配管埋設用横孔に埋設管を押込むようにしている。
【００１０】
掘削装置は主として、前方の地層を掘削するオーガビットと、オーガビットによって掘削された土（以下、掘削土と呼ぶ）を後方に排出するためのオーガスクリュウと、このオーガスクリュウを回転させる回転手段とにより構成されている。また、このオーガビットに代わるものとしてその先端より高圧水を噴射することにより前方の土を流動化させ、泥状になった掘削土をオーガスクリュウによって後方に排出するボーリング装置も既に知られている。
【００１１】
また、掘削装置には、推進始端の拡大部・後方壁に反力板を設け、この中に埋設管を貫通させると共に、埋設管の後端に当てた推進板を、反力板より後方に延びる複数の棒状部材と螺合させ、推進板の移動によって埋設管を地中に推進させる簡易推進装置も提案されている。（例えば前述の特許文献１参照）。
【００１２】
ところで、上述したこれらの装置は、その先端のオーガビットや高圧水噴射ノズルを含め、全体が剛体として形成され、その穿孔方向は穿孔開始孔より直線状に延び、途中で曲がることはない。このため、仮に、地中穿孔過程において装置先端部が、掘削困難な障害物（例えば、既に埋設されているパイプライン、屈強な岩盤・石など）に当たるような場合には、穿孔作業を中断して再度新たな掘削経路を模索しなければならず、この場合、それまでの穿孔作業が全く無駄になってしまう。換言すれば、地中穿孔工事は、掘削やボーリングに先立ちその穿孔対象となる地中の内部の配管状況や岩盤等を綿密に調査した上で行わなければならず、ライフライン等が複雑化する昨今ではその調査自体も時間と手間を要し、調査精度自体もおのずと限界がある。
【００１３】
【特許文献１】特願平８−１６５８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような現状に鑑み、装置先端が上記障害物に当たるような場合でも、容易にその穿孔方向を変更でき、もって障害物との干渉を回避可能とした横孔掘削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ほぼ水平に配設された掘削ドリルと、該掘削ドリルの根本側端部に連結された駆動装置とを備えた横孔掘削装置において、前記掘削ドリルは、棒状のロッド本体と、該ロッド本体の外周に該ロッド本体から分離して設けられたスプリングスクリュウからなり、前記ロッド本体は前記スプリングスクリュウとともに弾性的に湾曲可能であり、前記駆動装置は、前記スプリングスクリュウに回転を伝達し、前記ロッド本体への回転伝達を遮断されたスクリュウ回転手段を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ロッド本体は、先端に水噴射ノズルを備えた先頭ロッドと、該先頭ロッドの後端に、掘削長さに応じた本数を着脱可能に連結した所定長の連結ロッドとにより構成され、前記各ロッドは、軸方向に沿って弾性材を介して連結された管部材からなり、前記先頭ロッドは、前記水噴射ノズルを装着したコーン状のヘッドを有し、該ヘッドにヘッド方向を変えるためのワイヤが連結されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記ロッド本体の内部に、前記水噴射ノズルに接続するホースと、前記ワイヤが挿通することを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記各ロッドは、外周部に各ロッドに対応した長さのスプリングスクリュウ、内部に各ロッドに対応した長さの前記ホース及びワイヤを有し、前記ロッド本体は、ロッド同士を連結するとともに、前記各ロッドが有するスプリングスクリュウ、ホース、ワイヤを連結して形成されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかの発明において、前記各ロッドの各管部材は、外周側の上下両側面に軸方向の溝が形成され、隣接する管部材同士を架け渡して前記溝に嵌合する板バネを装着し、該板バネにより、水平配置した各ロッドの上下方向の湾曲を可能にするとともに、隣接する管部材同士のねじれを防止したことを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項２〜５のいずれかの発明において、前記駆動装置は、前記掘削ドリルを水平方向に押圧する移動台と、該移動台上に固定した前記連結ロッドを接続するためのロッド結合管と、該ロッド結合管の外周にベアリングを介して装着された回転板と、該回転板に固定された前記スプリングスクリュウ結合用の連結スクリュウと、前記ワイヤを引張り操作するワイヤ操作装置と、前記モータと前記回転板とを連結する回転伝達手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項３〜６のいずれかの発明において、前記ホースに接続された高圧水ポンプを備え、前記水噴射ノズルから噴射された水を泥水溜りに回収し、回収した泥水を複数のフィルタを介して高圧水ポンプから前記水噴射ノズルに再供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、掘削ドリルの中心軸部を形成するロッド本体の外周にロッド本体から分離して弾性を有するスプリングスクリュウが設けられ、ロッド本体及びスプリングスクリュウは共に弾性的に湾曲可能であるため、掘削進行中に既存の埋設管に当たった場合に埋設管の曲面に沿って容易に進路変更でき、埋設管を破壊することがない。又、掘削ドリルの中心軸部であるロッド本体は回転せずその外周のスプリングスクリュウのみが回転して掘削及び排土作用を行うため、非回転のロッド本体内部を通して例えば水噴射用のホースや先頭部の方向変更用のワイヤ等を配設することができコンパクトな構成が得られる。又、消費電力の低減が図られる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、掘削ドリルの中心軸部を構成するロッド本体は、先頭ロッドとこれに連続する所定長の連結ロッドからなるため、掘削進行中に順次連結ロッドを継ぎ足して狭い立坑内から長い横孔を穿設できる。又、先頭ロッドに備わる水噴射ノズルから高圧水を噴射することにより土質を軟らかくして掘削することができ、掘削負荷抵抗が軽くなる。また、ヘッドに方向を変えるためのワイヤが連結されるため、ワイヤを引張ることによりヘッドを首振り動作させて進路を変更し既存埋設管を避けることができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、非回転のロッド本体内部に水噴射用のホースとヘッド方向変更用ワイヤが挿通するため、コンパクトな構成で信頼性の高い機能が得られる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、先頭ロッド及び連結ロッドは夫々各ロッドに対応した長さのスプリングスクリュウ、ホース及びワイヤを有するため、連結ロッドを継ぎ足す場合、連結ロッド端部の管部材同士と、スプリングスクリュウ同士と、ホース同士と、ワイヤ同士の４つの部材同士を連結することにより確実に連結ロッドを接続してロッド本体を順次長くすることができる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、管部材の上下両側面に形成された軸方向の溝内に板バネが装着されるため、この板バネによりロッドが上下方向に湾曲可能になって既存埋設管に当たったときに埋設管の上又は下に方向変更して埋設管を越えることができる。又、板バネにより、ロッドのねじれが防止されるため、上下の曲り方向が確実に保たれる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、掘削ドリルの最後尾の連結ロッドに接続されるロッド結合管の外周にベアリングを介して回転板を装着し、この回転板に連結ロッドのスプリングスクリュウを結合するための連結スクリュウを固定し、該回転板とモータを例えばチェーン等で連結することにより、ロッド結合管を固定したまま外周の連結スクリュウのみを回転駆動することができる。これにより、掘削ドリルのロッド本体を非回転状態で外周のスプリングスクリュウのみを回転することができる。この状態で移動台を押して掘削方向に移動させることにより掘削ドリルが地中を穿孔しながら前進する。この移動台上に先頭ロッドの方向変更用ワイヤの操作装置を載せ、高圧水のホースを高圧水ポンプに接続することにより掘削ドリルの駆動装置を移動台上にコンパクトに形成することができる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、先頭ロッドの水噴射ノズルから噴射された水は、掘削した土とともに泥水状態で横孔の穿孔開始開口端部に戻り、この泥水は立坑内の泥水溜りに回収される。この泥水は複数のフィルタを通して高圧水ポンプにより再び先頭ロッドの水噴射ノズルに供給され再循環する。これにより、泥水から土塊が除去され、ポンプ機能を劣化させることなく、限られた量の水を効率よく使用して土質を軟化させ掘削効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明の実施形態の基本構成図である。
横孔掘削装置１は、ほぼ水平に配置された掘削ドリル２と、この掘削ドリル２の根本側端部に連結された駆動装置３とにより構成される。掘削ドリル２は、棒状のロッド本体４と、このロッド本体４の外周にロッド本体表面から分離して装着されたスプリングスクリュウ５からなる。ロッド本体４は、先端に水噴射ノズル６を備えた先頭ロッド７と、この先頭ロッド７の後端に掘削長さに応じた本数を着脱可能に連結した一定長さの複数の連結ロッド８とにより構成される。
【００３０】
各連結ロッド８は、軸方向に沿って複数の（この例では３個ずつの）弾性材９を介して連結された４つの管部材１０からなる（図３参照）。
駆動装置３は、移動台１１に搭載され、矢印Ａのように水平方向に往復可能であり、掘削時に掘削ドリル２を地中に押圧して穿孔する。この駆動装置３は、高圧水ポンプ１２と水噴射ノズル６とを接続するためのホース接続手段１３と、先頭ロッド７の方向変更用ワイヤの操作手段１４と、最後尾の連結ロッド８を接続するロッド連結手段１５と、ロッド本体４を回転させることなくスプリングスクリュウ５のみを回転させるスクリュウ回転手段１６とを備える。
【００３１】
図２は、先頭ロッドの構成図である。
先頭ロッド７は、先端に水噴射ノズル６が装着されたコーン状のヘッド１７とその後方に各々弾性材９を介して接続された大径管部材１０ａ、中間管部材１０ｂ及び連結用管部材１０ｃとにより構成される。弾性材９はコイルスプリングからなり、両端部が夫々ヘッド１７及び管部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの端面に溶接して固定される。
【００３２】
ヘッド１７の端面の上下部分にヘッドの上下首振り動作用の押圧棒１８が備わる。押圧棒１８の後端部は、大径管部材１０ａ内に設けられたレバー１９の一端に連結される。レバー１９の他端にワイヤ２０が連結される。ワイヤ２０の端部に輪２０ａが形成される。
【００３３】
ワイヤ２０を後方に引張ることにより、レバー１９を介して押圧棒１８がヘッド１７の上部又は下部を押圧し、ヘッド１７を下方又は上方に向ける。レバー１９の軸１９ａの位置に応じたレバー比を適宜設定することにより小さな引張力でヘッド１７の向きを変えることができる。ワイヤ２０の引張力を解除すれば、弾性材９の弾性復帰力によりヘッド１７は中心方向を向く位置に戻る。レバー１９に復帰用スプリングを別途設けても良い。
２本の押圧棒１８同士は、図示したように、クロスして配設される。このようなクロス配置により、ヘッド１７の上下首振り動作による方向変更時に、押圧棒１８が管部材の内面に干渉することがなくなり、方向変更動作が支障なくできる。
【００３４】
水噴射ノズル６に高圧水供給用のホース２１が接続される。ホース２１の後端部には連結用のカプラ２１ａが備わる。
先頭ロッド７の外周にはスプリングスクリュウ５が装着される。先頭ロッド７の内部を挿通して前記ワイヤ２０及びホース２１が配設される。
【００３５】
スプリングスクリュウ５は大径管部材１０ａの部分で径が拡大している。このように先頭部分のスプリングスクリュウ５を拡径して形成することにより、後部に順次連結ロッド８(図３参照)を継ぎ足して地中を推進させるときに、掘削負荷抵抗はほとんど先頭の拡径部のスプリングスクリュウ５で担持され、後部に順次連結された連結ロッドのスプリングスクリュウ５の掘削負荷抵抗が軽減される。これにより、掘削長さが延びた場合でも、回転動力を上昇させることなくほぼ一定の小さな動力で安定して掘削作業を行うことができる。
【００３６】
図３は連結ロッドの構成図である。
連結ロッド８は、両端の連結用管部材１０ｃと２個の中間管部材１０ｂとからなり、管部材１０ｂ、１０ｂ間及び１０ｂ，１０ｃ間に前述の先頭ロッド７と同様に弾性材９が溶接固定される。連結ロッド８の外周にスプリングスクリュウ５が装着され、内部に２本のワイヤ２０及び１本のホース２１が挿通する。連結ロッド８の外形及びその外周のスプリングスクリュウ５の径は、先頭ロッド７(図２)の後端部の管部材１０ｃ及びその外周のスプリングスクリュウと同じである。
【００３７】
ホース２１の一方の端部にカプラ２１ａが備わる。ホース２１の他端部は切放し状態である。切放しのホース２１の端部を相手側のカプラに差し込むことによりホース同士が連結される。
このような連結ロッド８を先頭ロッド７に連結する場合及び連結ロッド８同士を連結する場合、２本のワイヤ２０と、ホース２１と、連結用管部材１０ｃとスプリングスクリュウ５とを夫々連結して連結ロッド８を順次継ぎ足す(図５参照)。
【００３８】
図４（Ａ）（Ｂ）は連結ロッドの上面図である。
（Ａ）に示すように、連結ロッド８の各管部材１０ｂ，１０ｃの上下両面（図は上面のみ)には軸方向の溝２２が位置を揃えて形成される。隣接する管部材１０ｃ，１０ｂ間及び１０ｂ，１０ｂ同士間を架け渡して溝２２内に板バネ２３が嵌め込まれる。板バネ２３の両端部は夫々ボルト２４を介して管部材１０ｂ，１０ｃに対してスライド可能に保持される。
【００３９】
このような板バネ２３を装着することにより、連結ロッド８は上下方向にのみ弾性材９の作用で湾曲可能になる。また、各管部材１０ｂ，１０ｃ同士のねじれが防止され各管部材の上下方向は常に一定の向きに保たれる。このような板バネ２３は先頭ロッド７にも設けられる。
（Ｂ）は板バネ２３の別の装着構造を示す。この例では、管部材１０ｂの端部上面に円周の一部に沿った円弧溝１１０を形成する。この円弧溝１１０に円弧状のカバー材１１１を装着し、溶接により円弧溝１１０の底面に固定する。このカバー材１１１と軸方向の溝２２の底面との間の隙間に板バネ２３を差し込んで両方の管部材１０ｂ間に架渡す。この後、板バネ２３の両端から若干距離を隔てた位置の溝２２の底面にネジ１１２を螺着させる。このネジ１１２が板バネ２３の抜け止め用のストッパとなる。
【００４０】
図５はロッド同士の連結構造を示す。
（Ａ）はワイヤ２０の連結構造を示す。ワイヤ２０の両端部に輪２０ａが形成される。輪２０ａ同士は、コイル状の連結リング２５により連結される。
（Ｂ）はホース２１の連結構造を示す。ホース２１の一方の端部に備わるカプラ２１ａに相手側のホース２１’の端部を差込むことにより、両ホース２１，２１’が連結される。
【００４１】
（Ｃ）は連結用管部材１０ｃ，１０ｃ同士の連結構造を示す。一方の管部材１０ｃは雄筒２６を有し、相手側の管部材１０ｃに雌筒２８が形成される。雄筒２６を雌筒２８に差込んだ後、円周方向に位置合わせされた状態でネジ孔３０を通して１本のボルト(不図示）により両管部材１０ｃ同士を固定する。
（Ｄ）はスプリングスクリュウ同士の連結構造を示す。連結すべきスプリングスクリュウ５，５の端部の２〜３巻きを相互に重ね合わせ、予め形成してある孔３１を通してコイルスプリング３２を介してリベットボルト３３を押し込む。リベットボルト３３の端部が反対側に突出したら、その端部に設けてある孔（不図示）にクリップピン３４を挿入して、スプリングスクリュウ５，５同士を固定する。このようなリベットボルト３３は例えば３ヶ所に設けられる。
【００４２】
以上の(Ａ）〜（Ｄ）のように４つの部材を連結することにより、連結ロッド８が順次継ぎ足される。なお、連結部材は図示した例に限らず、他の適当な方法で連結しても良い。
【００４３】
図６は駆動装置の構成図である。
掘削ドリル２（図１参照）の最後尾の連結ロッド８及びスプリングスクリュウ５に駆動装置が連結される。連結ロッド８のワイヤ２０、ホース２１、管部材１０ｃ及びスプリングスクリュウ５の連結構造は、前述の図５(Ａ）〜（Ｄ）の連結構造と同じである。
【００４４】
駆動装置３は、移動台１１上に搭載される。移動台１１は、ガイドレール３５上で矢印Ａのように水平に往復移動する。例えばガイドレール３５にラックギヤを形成し、これに噛み合うピニオンギヤを移動台１１に設けて移動台１１が往復動作するように構成しても良い。
【００４５】
移動台１１上に支持枠３６が固定され、この支持枠３６にロッド結合管３７がボルト３８により固定される。ロッド結合管３７は、前述の連結用管部材１０ｃと同様の構造で軸方向の長さを長くしたものである。このロッド連結管３７に最後尾連結ロッド８の管部材１０ｃが連結固定される。
連結ロッド８内を挿通する２本のワイヤ２０は、それぞれ図５（Ａ）の連結構造を介して操作レバー３９ａを有するワイヤ操作具３９に連結される。操作レバー３９ａの操作により２本のうち一方のワイヤ２０を引張って先頭ロッド７のヘッド１７(図２)の上下の向きを変える。
【００４６】
連結ロッド８のホース２１の端部に設けられたカプラ２１ａに、高圧水ポンプ１２に接続されたホース４０が連結される。
ロッド結合管３７の外周にベアリング４１を介して回転板４２が装着される。回転板４２に結合用スクリュウ４３が固定される。この結合用スクリュウ４３にスプリングスクリュウ５の後端部が図５（Ｄ）の連結構造を介して連結される。
【００４７】
移動台１１上にモータ４５が設置される。このモータ４５の出力軸に連結して駆動スプロケット４４が設けられる。回転板４２の外周に被駆動スプロケット４５が設けられる。駆動スプロケット４４と被駆動スプロケット４５はチェーン等の回転駆動伝達手段４７を介して連結される。なお、図ではスプロケット４４，４５同士が位置ずれして描いてあるが、実際には同じ位置に配設され、チェーンが架け渡される。
【００４８】
モータ４５が回転すると、チェーンで連結されたスプロケット４４，４５を介して回転板４２が回転する。ロッド結合管３７に対してはこの回転力はベアリング４１により遮断され、ロッド結合管３７は回転力を受けない。これにより回転板４２に連結されたスプリングスクリュウ５のみが回転し、連結ロッド８は回転しない。
【００４９】
以下、図面を参照して、本発明に係る横孔掘削装置の実施形態を更に説明する。図７は本発明の横孔掘削装置を穿孔対象となる工事現場に配置した実施形態の説明図である。
【００５０】
歩道Ｓを隔てて宅地用ピットＨＰと道路側ピットＲＰが地面鉛直方向に掘削される。歩道Ｓには、例えばＵ字型側溝ＵＧや路肩Ｌ字型側溝ＬＧが地表に露出して設けられている。本発明に係る横孔掘削装置５１は、駆動装置５２が道路側ピットＲＰの底ＰＢに配置され、ピット底ＰＢには更に、穿孔された孔（後述する）より排出される泥水を一時貯水するための泥水溜り５３が設けられる。Ａは車道である。駆動装置５２は、この道路側ピットＰＲより歩道Ｓを隔てて宅地用ピットＨＰへと伸びる孔を形成するために道路側ピットＰＲに配置されるものである。
【００５１】
駆動装置５２は、ギヤ付きレール５４（図６のガイドレール３５）の上に水平方向に移動可能に設置され、ギヤ付きレール５４は道路側ピットＲＰの底ＰＢに対し位置決め手段(例えば、ジャッキ等)５５を介して載置される。駆動装置５２は、ギヤ付きレール５４のラックギヤ５６と噛合するギヤ付車輪（ピニオン）５７を備えた台車５８と、台車５８上に載置されたモータ（回転手段）５９と、台車５８をギヤ付きレール５４に沿って水平方向に移動するため作業者によって回転されるハンドル６１とを有する。駆動装置５２はさらに、モータ５９の先端部に掘削ドリル６２を備える。
【００５２】
掘削ドリル６２は、その先端側に位置するパイプ状の先頭ロッド６３と、先頭ロッド６３の後端に接続されるパイプ状の連結ロッド６４と、これらロッド６３、６４を螺旋状に巻回するように形成されたスプリングスクリュウ６５とから構成される。連結ロッド６４の後端は、駆動装置５２に固定される。連結ロッド６４及びスプリングスクリュウ６５は、前述のように穿孔工事の進行に伴って順次、継ぎ足される。
【００５３】
図示するように、先頭ロッド６３はその先端側が円錐形のコーン状となっており、その周囲に位置するスプリングスクリュウ６５（部分）もロッド６３の外径に倣って、先端側に向かって徐々に縮径する。また、先頭ロッド６３はその先端に高圧水噴射ノズル６７を備えており、ノズル６７先端から前方に高圧水を噴射する。
【００５４】
高圧水は、例えば路上等に設置されたジェット噴射装置６８からホース６９を介してノズル６７に供給される。ホース６９は、駆動装置５２の内部を通り、さらにロッド６３、６４内部を通って噴射ノズル６７に接続される。
【００５５】
本装置５１による穿孔作動に伴い、形成中の孔より排出される泥水を回収する泥水溜り５３には、小型の水中ポンプ７０が設置される。泥水をろ過するため水中ポンプ７０にはフィルタ付き取水口７１が設けられる。ポンプ７０によってろ過された泥水はホース７２を介して、路上に設置された貯水タンク７３に供給される。尚、ホース７２の先端（貯水タンク７３側）に、さらにフィルタ７４が設けられる。このようにして回収された水は、更に、貯水タンク７３よりジェット噴射装置６８へホース７５を介して、ジェット噴射装置６８に供給される。給水ホース７５の入口にも泥水をろ過するためのフィルタ７６が設けられる。このように本発明の掘削装置１は、噴射ノズル６７から噴射された高圧水を回収してジェット噴射装置６８に供給し、再度ノズル６７に供給する水循環方式を採用している。これにより、掘削装置１の作動に伴う水の消費量を少なくすることができる。以上が、本発明による掘削装置１の構成である。尚、図７において、７７は穿孔作業に先立ち、先頭ロッド６３を地中へ円滑に導くためのロッド導入管、７８はロッド導入管７７の端部フランジ７７ａを道路側ピットＲＰの側壁に固定する固定ピンである。
【００５６】
掘削ドリル６２の具体的構造を以下、説明する。図８は、掘削ドリル６２よりスプリングスクリュウ６５を除いた先頭ロッド６３及び連結ロッド６４の外観図であって、本図は１本の先頭ロッド６３と、これに連続して直列接続される２本の連結ロッド６４を示している。しかしながら、前述したように連結ロッド６４は、それ自体穿孔長さに応じて次々と接続されるものであり、その数は本発明の特徴として限定されるものではない。
【００５７】
先頭ロッド６３及び連結ロッド６４は共に、複数の管部材８０と、管部材８０間に介装された複数の弾性材８１とから構成される。各弾性材８１は、その軸方向両端が管部材８０の端面に溶接される。さらに弾性材８１を挟んで隣接する２つの管部材８０同士は、板バネ（図４の板バネ２３）を介して連結される。前述のようにこの板バネは、弾性材８１の捩れを防止するために、また各ロッド６３、６４の横方向（図面に対し垂直方向）曲りを防止するために、弾性材８１を介した管部材８０同士の接続部１つにつき、管部材直径方向に対向して上下に２つ設けられる。
【００５８】
図９は、ロッド６３、６４における板バネ８２の装着部を拡大し、その上方から見た図である。コイルスプリングからなる弾性材８１を挟む２つの管部材８０には、その外周面８３上を管部材の長手方向に沿って延びる、板バネ８２収納のための溝８４が形成される。また、溝８４の底部８４ａには、後述するボルト受け入れのためのねじ孔（不図示）が端面８５より適当な距離をおいて形成される。他方、板バネ８２には、その両端部近傍にボルト挿通用長孔８６が形成される。管部材８０への板バネ固定のため、ボルト８７が板バネ８２のボルト挿通用長孔８６を介して、管部材８０のねじ穴にねじ込まれる。ボルト８７の頭部と板バネ８２との間に、ワッシャ８８が挟み込まれる。板バネ８２にボルト挿通用長孔８６を設けたこと、及びワッシャ８８を介在させた状態で板バネ８２を管部材８０に固定したことにより、板バネ８２は、管部材８０の溝８４内で管軸方向に若干のスライドが可能となり、これにより弾性材８１を介した管部材８０同士の接続部は、弾性材８１と板バネ８２の弾性をもって、図１０の（ａ）、（ｂ）に示すように矢印Ａ，Ｂ方向に撓むことが可能となる。
なお、板バネ保持構造は、図９の例に限らず、前述の図４（Ｂ）のように、板バネ２３の上から円弧状のカバー材１１１で覆って、板バネを溝２２内でスライド可能に保持してもよい。
【００５９】
図１１は、連結ロッド６４と、これより前方の先頭ロッド６３（又は、先行する連結ロッド６４）の接続部８９を示す断面図である。連結ロッド６４の先端の管部材８０ａには、その端部に管外径よりも小さい径の縮径部９０が形成される。連結ロッド６４と先頭ロッド６３の接続、或いは連結ロッド６４同士の接続にあたっては、この縮径部９０を、先頭ロッド６３（又は先行する連結ロッド６４）の最後端に位置する管部材８０ｂの内周面９１に形成された拡径部９２に挿入し、さらに拡径部９２に形成された孔９３にボルト９４を挿入し、連結ロッド６４の縮径部９０の外周面９５に押圧又は螺着する。これにより、１本のボルト９４を用いて、両管部材８０ａ，８０ｂ同士を円周方向に位置合せするとともに確実に結合できる。尚、図１１において９７は、連結ロッド６４の縮径部９０に形成されるネジ孔である。
【００６０】
図１２は、スプリングスクリュウ６５の先端部分を示している。本実施形態では、スプリングスクリュウ６５は、ロッド６３、６４毎に分割され、最終的にはこれらを直列状に接続してなる。スプリングスクリュウ６５は、先頭ロッド６３の周囲を螺旋状に巻回する先頭部分１０５と、後続の連結ロッド６４に対応しその周囲を螺旋状に巻回する１つ又はそれ以上の後続連結部分１０６とによって構成される。先頭部分１０５は、先頭ロッド６４の外形に倣い、その先端より後方に向かって徐々に拡径し大径管部材９８の周囲で最大となり、ここから管部材８０の周囲に向けて徐々に縮径する。他方、後続の連結部分１０６は、連結ロッド６４の最前方に位置する管部材８０ａ（図８参照）から最後方の管部材８０ｂにかけてその周囲を包囲するように螺旋状に延び、ロッド６４の外径に倣って略一定の外径を有して形成される。先頭部分１０５と後続の連結部分１０６は、前述の図５（Ｄ）で説明したように、双方の重ね合せ部分に周方向に形成された複数の孔（不図示）にボルト１０７を挿入固定することにより連結される。尚、図１２には示されないが、後続の連結部分１０６同士の連結も又、上記接続と同様にボルト（不図示）を用いて行われる。なお、ボルトを用いずに、前述の図５（Ｄ）クリップピンの差込みによる連結構造を用いれば、短時間で容易に連結作業ができる。
【００６１】
前述したように、スプリングスクリュウ６５は、その最後尾となる連結部分１０６の最後端が、駆動装置５２の出力側(例えば、回転盤)に接続され、モータ５９の駆動によりスプリングスクリュウ６５全体がロッド６３、６４周囲で回転する。スプリングスクリュウ６５は、高圧水噴射ノズル６７からの高圧水によって軟化された土（泥）を掘削するとともに掘削土をスクリュ自体の回転によってロッド６３、６４の後方に運搬する。
【００６２】
また、スプリングスクリュウの断面は、図１３に示すようにスクリュウ軸方向端面１０８ａ、１０８ｂが扁平化し、スクリュウ軸方向の厚さ寸法ａより径方向幅寸法ｂが大きくなるように形成される。これは、スプリングスクリュウ６５による掘削土の搬送機能を向上させる目的によるものである。先頭ロッド６３のヘッド９９の外周のスプリングスクリュウ６５には、その外周部分に鋸歯状の刻みを設けても良い。これにより掘削力が高まる。
【００６３】
以上のように構成される掘削装置５１の使用方法を、図７を参照して以下説明する。
まず、駆動装置５２を道路側ピットＲＰの底ＰＢに設置した状態において、ロッド導入管７７を穿孔対象となる道路側ピットＲＰの側壁に装着する。作業者（不図示）は、ロッド導入管７７の入口に対し、駆動装置５２の掘削ドリル６２の先端を合わせ、ハンドル６１を操作して台車５８をピットＲＰの側壁に向けて前進させる。これにより、掘削ドリル６２の先端はロッド導入管７７内に挿入され、未穿孔の土に当たる。このような状態で、作業者は台車５８上に載置されたモータ５９とジェット噴射装置６８を駆動開始させる。この結果、先頭ロッド６３のノズル７７から高圧水が勢いよく噴射され、前方の土が軟化し、スプリングスクリュウ６５で掘削される。掘削された土は高圧水と混合し、流状化（泥化）する。そして流状化した土は、スプリングスクリュウ６５によってロッド導入管７７内部からの入口側へと運搬され、最終的にはロッド導入管７７の入口から落下して、下方に配置された泥水溜り５３に溜められる。泥水溜り５３に溜められた泥水は、泥水溜り５３に設置されたポンプ７０を作動することによりろ過され、その後は前述したように、ホース７２、貯水タンク７３、ホース７５を経てジェット噴射装置６８に供給され、再利用される。
【００６４】
作業者は再びハンドル６１を操作して台車５８をさらに前進させる。ノズル６７からの高圧水の噴射は続行され、軟化した地中をスプリングスクリュウ６５が掘削しながら前進する。掘削土はスプリングスクリュウ６５により掘削穴から除去される。このようにして台車５８がレール５４上を前進し、レール前端近傍に位置するようになったら、ここで作業者は、駆動装置５２の作動（即ち、ノズル６７からの高圧水噴射とスプリングスクリュウ６５の回転）を一時中断し、ハンドル６１を操作して台車５８を元の位置に戻した後、掘削ドリル６２を一旦駆動装置５２から取り外す。尚、この際、前述したワイヤＷ及びホース６９も一時、駆動装置５２側から切り離される。次に新たな連結ロッド６４と、これに対応するスプリングスクリュウ６５を用意し、これらを先行する連結ロッド６４とスプリングスクリュウ６５の各後端に接続すると共に、新たなワイヤＷ及びホース６９も先行するワイヤＷ及びホース６９に接続し、これら継ぎ足された各部材の後端を、前述の図６で説明したように駆動装置側に接続する。これにより、掘削ドリル６２は継ぎ足された１本の連結ロッド６４分だけ全長を増し、それだけロッド導入管７７を通して地中を奥深く進行できることになる。穿孔作業は、以上のような工程を繰り返すことで、掘削ドリル６２の全長を順次増加させながらその先端を地中水平方向に推進させ、最終的に目的地点までの配管用通路を形成するものである。また、この穿孔過程において掘削ドリル先端が、更なる直進を妨げるような既設配管や障害物等に当たった場合には、ワイヤ操作具１０３を操作してヘッド９９を上・下いずれかの方向に傾斜させる。これにより、掘削ドリル６２の先端部は、障害物との衝突を回避して推進方向を変えることができ、またロッド６３、６４も、隣接する管部材８０の間に弾性材８１を有するため、ヘッド９９に追随して、その進行方向を変えることが可能となる。加えて、本実施形態の掘削ドリル６２は、先端部が仮に障害物に当たらずとも、意図的にワイヤ操作具１０３を操作することで、ヘッド９９の推進方向を上下方向に変えることができ、例えば図７に示すように、ヘッド９９先端が宅地用ピットＨＰ近傍まで来た状態において、その推進方向を上向きに変え、目的とする宅地用ピットＨＰと開通させることができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態によれば、先頭ロッド６３及び後続の連結ロッド６４及びこれらの周囲のスプリングスクリュウ６５は可撓性を有して形成されるために、既設配管等に当たったときに、自動的に又は作業現場側からの遠隔操作によって先頭ロッド６３の推進方向を変えることができ、これまでの直進穿孔工事の障害となっていた既設配管の破壊や障害物による工事中断、やり直しといった問題を回避できる。また、本実施形態による掘削装置は掘削のために一度使用した水を再度利用するため、コストや環境上にも有利である。更に、先頭ロッド６３の部分に最大径の管部材９６を有するため、後続の連結ロッド６４の移動が円滑であり、作業者による台車５８の移動の負担及びスプリングスクリュウ６５の抵抗が軽いという利点がある。
【００６６】
尚、図示した実施形態では、台車５８の移動や先頭ロッド６３の方向変更は全て人力によるものであったが、その他の駆動手段（例えば、モータやアクチュエータ）によってなされるようにしても良い。また本実施形態では、噴射された高圧水をろ過して再度使用する、所謂水循環式の穿孔装置であったが、環境上問題がない限りにおいて、一旦掘削に使用した水をそのまま廃棄するようにしても良い。また、本実施形態では、土質軟化用高圧水を使用したが、水以外の流体を使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、宅地への引込管用の横孔掘削装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明による実施形態の基本構成図。
【図２】先頭ロッドの構成図。
【図３】連結ロッドの構成図。
【図４】連結ロッドの上面図。
【図５】掘削ドリル構成部材の連結構造図。
【図６】駆動装置の構成図。
【図７】本発明による横孔掘削装置を掘削工事現場に設置した概略図。
【図８】本発明に係る先頭ロッドおよび連結ロッドの外観図。
【図９】図８に示す管部材同士の接続部を拡大して示す外観図。
【図１０】図８に示す連結ロッドの湾曲状態を示す説明図。
【図１１】図８に示す先頭ロッドと連結ロッドの接続部を示す断面図。
【図１２】本発明のスプリングスクリュウの部分的外観図。
【図１３】図１２に示すスプリングスクリュウの断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１：横孔掘削装置、２：掘削ドリル、３：駆動装置、４：ロッド本体：５：スプリングスクリュウ、６：水噴射ノズル、７：：先頭ロッド、８：連結ロッド、９：弾性材、１０：管部材、１０ａ：大径管部材、１０ｂ：中間管部材、１０ｃ：連結用管部材、１１：移動台、１２：高圧水ポンプ、１７：ヘッド、１８：押圧棒、１９：レバー、２０：ワイヤ、２０ａ：輪、２１：ホース、２１ａ：カプラ、２２：溝、２３：板バネ、２４：ボルト、２５：連結リング、２６：雄筒、１７：突起、２８：雌筒、２９：凹部、３０：孔、３１：孔、３２：コイルスプリング、３３：リベットボルト、３４：クリックピン、３５：ガイドレール、３６：支持棒、３７：ロッド結合管、３８：ボルト、３９：ワイヤ操作具、３９ａ：操作レバー、４０：ホース、４１：ベアリング、４２：回転板、４３：結合用スクリュウ、４４：駆動スプロケット、４５：被駆動スプロケット、４７：回転伝達手段、５１：横孔掘削装置、５２：駆動装置本体、５３：泥水溜り、５４：ギヤ付きレール（運搬手段）、５５：ジャッキ、５６：ラックギヤ、５７：ギヤ付車輪、５８：台車、５９：モータ、６１：ハンドル、６２：掘削ドリル、６３：先頭ロッド、６４：連結ロッド、６５：スプリングスクリュウ、６７：高圧水噴射ノズル、６８：ジェット噴射装置、６９：ホース、７０：水中ポンプ、７１：フィルタ付き取水口、７２：ホース、７３：貯水タンク、７４：フィルタ、７５：ホース、７６：フィルタ、７７：ロッド導入管、７８：ピン、８０，８０ａ，８０ｂ：管部材、８１：弾性材、８２：板バネ、８３：外周面、８４：溝、８５：端面、８６：ボルト挿通用長孔、８７：ボルト、８８：ワッシャ、８９：接続部、９０：縮径部、９１：内周面、９２：拡径部、９３：孔、９４：ボルト、９５：縮径部外周面、９７：ネジ孔、９８：大径管部材、９９：ヘッド、１０３：ワイヤ操作具、１０７：ボルト、１０８ａ,１０８ｂ：軸方向端面、Ｓ：歩道、ＨＰ：宅地用ピット、ＲＰ：道路側ピット、ＵＧ：Ｕ字型側溝、ＬＧ：Ｌ字型側溝、ＰＢ：ピット底、Ｗ：ワイヤ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ水平に配設された掘削ドリルと、該掘削ドリルの根本側端部に連結された駆動装置とを備えた横孔掘削装置において、
前記掘削ドリルは、棒状のロッド本体と、該ロッド本体の外周に該ロッド本体から分離して設けられたスプリングスクリュウからなり、
前記ロッド本体は前記スプリングスクリュウとともに弾性的に湾曲可能であり、
前記駆動装置は、前記スプリングスクリュウに回転を伝達し、前記ロッド本体への回転伝達を遮断されたスクリュウ回転手段を有することを特徴とする横孔掘削装置。
【請求項２】
前記ロッド本体は、先端に水噴射ノズルを備えた先頭ロッドと、該先頭ロッドの後端に、掘削長さに応じた本数を着脱可能に連結した所定長の連結ロッドとにより構成され、前記各ロッドは、軸方向に沿って弾性材を介して連結された管部材からなり、前記先頭ロッドは、前記水噴射ノズルを装着したコーン状のヘッドを有し、該ヘッドにヘッド方向を変えるためのワイヤが連結されたことを特徴とする請求項１に記載の横孔掘削装置。
【請求項３】
前記ロッド本体の内部に、前記水噴射ノズルに接続するホースと、前記ワイヤが挿通することを特徴とする請求項２に記載の横孔掘削装置。
【請求項４】
前記各ロッドは、外周部に各ロッドに対応した長さのスプリングスクリュウ、内部に各ロッドに対応した長さの前記ホース及びワイヤを有し、前記ロッド本体は、ロッド同士を連結するとともに、前記各ロッドが有するスプリングスクリュウ、ホース、ワイヤを連結して形成されたことを特徴とする請求項３に記載の横孔掘削装置。
【請求項５】
前記各ロッドの各管部材は、外周側の上下両側面に軸方向の溝が形成され、隣接する管部材同士を架け渡して前記溝に嵌合する板バネを装着し、該板バネにより、水平配置した各ロッドの上下方向の湾曲を可能にするとともに、隣接する管部材同士のねじれを防止したことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の横孔掘削装置。
【請求項６】
前記駆動装置は、前記掘削ドリルを水平方向に押圧する移動台と、該移動台上に固定した前記連結ロッドを接続するためのロッド結合管と、該ロッド結合管の外周にベアリングを介して装着された回転板と、該回転板に固定された前記スプリングスクリュウ結合用の連結スクリュウと、前記ワイヤを引張り操作するワイヤ操作装置と、前記モータと前記回転板とを連結する回転伝達手段とを備えたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の横孔掘削装置。
【請求項７】
前記ホースに接続された高圧水ポンプを備え、前記水噴射ノズルから噴射された水を泥水溜りに回収し、回収した泥水を複数のフィルタを介して前記高圧水ポンプに戻し、該高圧水ポンプから前記水噴射ノズルに再供給することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の横孔掘削装置。
【請求項１】
ほぼ水平に配設された掘削ドリルと、該掘削ドリルの根本側端部に連結された駆動装置とを備えた横孔掘削装置において、
前記掘削ドリルは、棒状のロッド本体と、該ロッド本体の外周に該ロッド本体から分離して設けられたスプリングスクリュウからなり、
前記ロッド本体は前記スプリングスクリュウとともに弾性的に湾曲可能であり、
前記駆動装置は、前記スプリングスクリュウに回転を伝達し、前記ロッド本体への回転伝達を遮断されたスクリュウ回転手段を有することを特徴とする横孔掘削装置。
【請求項２】
前記ロッド本体は、先端に水噴射ノズルを備えた先頭ロッドと、該先頭ロッドの後端に、掘削長さに応じた本数を着脱可能に連結した所定長の連結ロッドとにより構成され、前記各ロッドは、軸方向に沿って弾性材を介して連結された管部材からなり、前記先頭ロッドは、前記水噴射ノズルを装着したコーン状のヘッドを有し、該ヘッドにヘッド方向を変えるためのワイヤが連結されたことを特徴とする請求項１に記載の横孔掘削装置。
【請求項３】
前記ロッド本体の内部に、前記水噴射ノズルに接続するホースと、前記ワイヤが挿通することを特徴とする請求項２に記載の横孔掘削装置。
【請求項４】
前記各ロッドは、外周部に各ロッドに対応した長さのスプリングスクリュウ、内部に各ロッドに対応した長さの前記ホース及びワイヤを有し、前記ロッド本体は、ロッド同士を連結するとともに、前記各ロッドが有するスプリングスクリュウ、ホース、ワイヤを連結して形成されたことを特徴とする請求項３に記載の横孔掘削装置。
【請求項５】
前記各ロッドの各管部材は、外周側の上下両側面に軸方向の溝が形成され、隣接する管部材同士を架け渡して前記溝に嵌合する板バネを装着し、該板バネにより、水平配置した各ロッドの上下方向の湾曲を可能にするとともに、隣接する管部材同士のねじれを防止したことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の横孔掘削装置。
【請求項６】
前記駆動装置は、前記掘削ドリルを水平方向に押圧する移動台と、該移動台上に固定した前記連結ロッドを接続するためのロッド結合管と、該ロッド結合管の外周にベアリングを介して装着された回転板と、該回転板に固定された前記スプリングスクリュウ結合用の連結スクリュウと、前記ワイヤを引張り操作するワイヤ操作装置と、前記モータと前記回転板とを連結する回転伝達手段とを備えたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の横孔掘削装置。
【請求項７】
前記ホースに接続された高圧水ポンプを備え、前記水噴射ノズルから噴射された水を泥水溜りに回収し、回収した泥水を複数のフィルタを介して前記高圧水ポンプに戻し、該高圧水ポンプから前記水噴射ノズルに再供給することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の横孔掘削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−３３６３１８（Ｐ２００６−３３６３１８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６２７２９（Ｐ２００５−１６２７２９）
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（５０２４２６５７７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２日（２００５．６．２）
【出願人】（５０２４２６５７７）
【Ｆターム（参考）】
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