(57)【要約】【課題】掘削ロッド内に使用する電力を掘削中に生成して、外部からの供給を不要にできる。【解決手段】掘削ロッド１は、ロッド本体１０の下端１１ｂに、掘削ヘッド４０を連結して構成する。ロッド本体１０には、掘削土を破砕する撹拌バー１５を設けてあり、撹拌バー１５はロッド本体１０に対して回転自在な回転筒１６に撹拌羽根１７を突設して構成する。ロッド本体１０に杭穴壁を均す練り付けドラム２１を設けてある。撹拌バー１５は回転するロッド本体１０と、ロッド本体１０に追随しない回転筒１６の一方にコイル、他方に磁石を取り付けて発電手段とする。練り付けドラム２１は、側面を略水平方向に開放し、回転する回転羽根２９を設けて、発電手段とする。掘削ヘッド４０には掘削腕４６の揺動角度を計測するセンサが設けられ、電力消費手段とし発電手段に接続する。掘削ロッド１の回転に従い、発電手段で発電され、電力消費手段で消費される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のような要件を具備したことを特徴とする発電機能を持つ杭穴掘削ロッド
(1) ロッド本体は、上端をオーガに固定して使用し、前記ロッド本体の先端部に掘削ヘッドを連結した。
(2) 前記ロッド本体及び／又は前記掘削ヘッドに、電力消費手段及び／又は蓄電手段を設ける。
(3) 前記ロッド本体及び／又は前記掘削ヘッドに、発電手段を取り付けて、前記電力消費手段及び／又は蓄電手段と前記発電手段とを接続して、前記電力消費手段及び／又は蓄電手段に、前記発電機から電力を供給した。
【請求項２】
以下のような要件を具備したことを特徴とする請求項１記載の発電機能を持つ杭穴掘削ロッド。
(1) ロッド本体又は掘削ヘッドに蓄電手段を設ける。
(2) 発電機で供給される電力を、一旦蓄電手段に蓄電して、蓄電手段から電力消費手段に電力を供給する。
【請求項３】
発電手段及び／又は蓄電手段を、「掘削ヘッド」又は「掘削ヘッドを連結するロッド本体の下端部」に設ける請求項１又は２記載の発電機能を持つ杭穴掘削ロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の基礎を構築する際に、杭穴を掘削する杭穴掘削ロッドで、杭穴掘削ロッドに設けられた各種センサに、杭穴掘削ロッドに設けた発電手段から電力を供給する>発電機能を持つ杭穴掘削ロッドである。
【背景技術】
【０００２】
先端に掘削ヘッドを有する杭穴掘削ロッドは、掘削機（ベースマシン）のやぐらの上に、オーガを昇降自在に取り付け、オーガに杭穴掘削ロッドの上端部を取りつけ、オーガを回転することにより、掘削ヘッドを回転させて、杭穴を掘削していた。この場合、オーガは、エンジンやモータにより回転して、モータの場合には、掘削機に発電機を設置して、あるいは外部から電力を供給していた（特許文献１）。
【０００３】
また、昨今では、掘削中の掘削ヘッドが実際に作動しているか否かなど管理が必要とされてきた。そこで、本件では掘削ヘッドなどに設置したセンサで掘削ヘッドの作動状況を計測して、データを地上に送り、分析することとした。この場合のセンサ稼働用の電力は、オーガーヘッドへの電力と同じように供給され、例えば、掘削機上の発電機から掘削ロッド内にケーブルを這わせ、センサに至らせるなどが考えられる。
【０００４】
また、発電機の設置場所は、掘削機以外に、オーガに設ける場合（特許文献２）、アースドリルのリールベースに設ける場合（特許文献３）も提案された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２１７８号公報
【特許文献２】特開２００２−３７１７７９号公報
【特許文献３】特開平６−１０５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来技術では、掘削ロッドに取り付けたセンサなどに電力を供給するためには電力供給ケーブルを配線する必要があった。この場合、掘削ロッドは回転し、さらに通常掘削ロッドは１０ｍ程度の単位ロッドを連結して、５０ｍの杭穴を掘削するので、単位ロッドの連結に際して、電力供給ケーブルも電気的に連結する必要があり、掘削ロッドの構造が複雑化する問題点があった。
【０００７】
とりわけ、掘削ヘッドを、ヘッド本体に揺動する掘削腕を取り付けて構成した場合には、以下のような装置へ電力の供給が煩雑となっていた。  
・掘削ヘッドの掘削腕の揺動位置の位置センサや位置確認センサ
・掘削ヘッドの掘削腕の開閉を補助するモータ
・掘削ヘッドの掘削腕を稼働させるモータ
・掘削ヘッドの掘削腕の拡開掘削時の位置確認センサの地上へのデータ送信用の送信機
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電力消費手段を設けた掘削ロッドに、発電手段設けて、両手段を互いに接続したので、前記問題点を解決した。
【０００９】
即ちこの発明は、以下のような要件を具備したことを特徴とする発電機能を持つ杭穴掘削ロッドである。  
(1) ロッド本体は、上端をオーガに固定して使用し、前記ロッド本体の先端部に掘削ヘッドを連結した。  
(2) 前記ロッド本体及び／又は前記掘削ヘッドに、電力消費手段及び／又は蓄電手段を設ける。  
(3) 前記ロッド本体及び／又は前記掘削ヘッドに、発電手段を取り付けて、前記電力消費手段及び／又は蓄電手段と前記発電手段とを接続して、前記電力消費手段及び／又は蓄電手段に、前記発電機から電力を供給した。
【００１０】
また、前記において、以下のような要件を具備したことを特徴とする発電機能を持つ杭穴掘削ロッドである。  
(1) ロッド本体又は掘削ヘッドに蓄電手段を設ける。  
(2) 発電機で供給される電力を、一旦蓄電手段に蓄電して、蓄電手段から電力消費手段に電力を供給する。
【００１１】
また、前記において、発電手段及び／又は蓄電手段を、「掘削ヘッド」又は「掘削ヘッドを連結するロッド本体の下端部」に設ける発電機能を持つ杭穴掘削ロッドである。
【００１２】
前記における発電手段は、任意であり、掘削時に掘削ロッド（ロッド本体、掘削ヘッド）が回転するので、この回転を利用して発電をする。即ち、必ず回転する掘削ロッドに対して、相対的に、地面、杭穴壁、杭穴底は静止し、また杭穴内の掘削泥土も掘削ロッド回転に係わらず杭穴内を自由に移動できるので、この関係を利用して掘削ロッドに設けた各種回転軸をタービンの軸として発電する。
【００１３】
また、前記における電力消費手段は、掘削ロッドに通常設置される各種センサ、モータ、データ送信用増幅器など電気で駆動する各種器具を指す。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、掘削ロッド、即ちロッド本体、掘削ヘッドの両方又は一方に発電手段を設けて掘削ヘッドを初め掘削ロッド内で使用されるモータや各種センサ等の電力消費手段に電力を供給できる。従って、地上からの電力供給を不要として、ケーブル類を省略できる。よってロッド本体を連結しつつ深い杭穴を掘削する場合には、ロッド本体の連結合作業を簡略化して、作業効率を高めることができる。また、ロッド本体や掘削ヘッドのジョイント部分の構造を簡略化でける。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の掘削ロッドに連結する掘削ヘッドで、（ａ）はニュートラル状態の正面図、（ｂ）はニュートラル状態の底面図である。
【図２】同じくこの発明の掘削ロッドに連結する掘削ヘッドで、（ａ）はニュートラル状態の側面図、（ｂ）は正回転状態の側面図である。
【図３】同じくこの発明の掘削ロッドに連結する掘削ヘッドで、（ａ）は正回転状態の正面図、（ｂ）は正回転状態の底面図である。
【図４】この発明の実施例の掘削ロッドの正面図である。
【図５】この発明の発電手段で（ａ）は撹拌バーとロッド本体、（ｂ）（ｃ）は練り付けドラムとロッド本体、（ｄ）は練り付けドラムと杭穴の側壁、（ｅ）は掘削ロッドと地上  との関係で発電する場合の実施例を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（１）  掘削ロッド１は、ロッド本体１０の下端１１ｂに、掘削ヘッド４０を連結して構成する（図４）。ロッド本体１０には、掘削土を破砕する撹拌バー１５を設けてあり、撹拌バー１５はロッド本体１０に対して回転自在な回転筒１６に撹拌羽根１７を突設して構成する。ロッド本体１０には、杭穴壁を均す練り付けドラム２１を設けてある。
【００１７】
（２）  撹拌バー１５は回転するロッド本体１０と、ロッド本体１０に追随しない回転筒１６の一方にコイル、他方に磁石を取り付けて発電手段とする（図５（ａ））。  
練り付けドラム２１は、側面を略水平方向に開放し、自由に回転する回転羽根２９を設けて、「回転羽根２９」と「練り付けドラム２１の練り付け板２２など外枠の部材２５、２６及びロッド本体１０」との間に一方にコイル他方に磁石を設けて、発電手段とする（図５（ｂ）（ｃ））。  
また、地面６１に静止した「地面支持体３３」と回転する「ロッド本体１０」の一方に磁石、他方にコイルを設けて、発電手段とする（図５（ｅ）、図４）。  
また、掘削ヘッド４０のヘッド本体４１の下端部に、ロッド本体１０と軸を一致させて、支持回転体５６の基端部を軸方向に回転自在に取り付けて、先端部を下方に突出させて、発電手段とする（図３（ａ））。  
上記各発電手段は少なくとも１つ設ければ良く、下記（３）の電力消費手段の消費量に応じて適宜選択する。また、電力消費手段が掘削ヘッド４０に集中するので、この場合には、発電手段も掘削ヘッド４０又はロッド本体１０の下端部に設けることが望ましい。
【００１８】
（３）  掘削ヘッド４０は、ロッド本体の下端部１１ｂと連結するヘッド本体４１に掘削刃４７、４７を有する掘削腕４６を揺動自在に取り付けて構成する（図１、図４）。ヘッド本体４０と掘削腕４６との間に、掘削腕４６の揺動角度を計測して（現状の掘削径が分かる）、データを送信できるセンサ４９、４９ａ、５１、５１ａを設けて、電力消費手段とする（図１）。また掘削腕４６の揺動を案内するモータ５２を設けて、電力消費手段とする（図２）。  
ヘッド本体４１に、各センサ４９、４９ａ、５１、５１ａなどのデータをそのままあるいは増幅して地上に送るデータ送信機５３を内蔵し（図１（ａ）、図２）、データ送信機５３を電力消費手段とする。
【００１９】
（４）  掘削ヘッド４０とロッド本体１０の一方又は両方（例えば、掘削腕４６で掘削の際に衝撃が少ない部分）に、蓄電池５４を直脱自在に設ける（図１（ｂ）、図２（ｂ））。
【００２０】
（５）  各発電手段１５、２１、３３等と各蓄電池５４、５４を電気的に接続し、各蓄電池５４、５４と各電力消費手段４９、４９ａ、５２、５３とを電気的に接続すれば、掘削ロッド１により回転しながら掘削すれば、発電して、掘削に必要な電力を掘削ロッド１内でまかなうことができる。
【実施例１】
【００２１】
図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。
【００２２】
１．掘削ロッド１の構成
【００２３】
（１）  この発明の掘削ロッド１は、上端１１ａをオーガ（図示していない）に接続するロッド本体１０の下端１１ｂに、掘削ヘッド４０を連結して構成する（図４）。ロッド本体１０には、掘削土を破砕する撹拌バー１５、１５を上下で所定間隔を空けて複数形成する。また、杭穴壁を均す練り付けドラム２１、２１を上下で所定間隔を空けて複数形成する。  
撹拌バー１５、練り付けドラム２１は発電手段としても機能する。
【００２４】
（２）  ロッド本体１０に細径部１３を形成し、撹拌バー１５は、細径部１３に対して、同軸の回転筒１６を回転自在に取り付け、回転筒１６の外面に撹拌羽根１７、１７を直径状に（放射状で等間隔に）固定して構成する。回転筒１６の内面にコイル１８を取りつけ、コイル１８に対応する磁石１９をロッド本体１０の細径部１３に取り付ける。また、回転筒１６の上下の移動を規制する環状突起１４、１４を、ロッド本体１に形成する（図５（ａ））。  
この場合、掘削ロッド１の回転に従い磁石１９が回転するが、コイル１８を取り付けた回転筒１６は、この回転に拘束されず、掘削ロッド１の回転に従わないので、磁石１９とコイル１８との間で発電できる。  
なお、ここで、ロッド本体１０の細径部１３にコイル１８を設けて、回転筒１６に磁石１９を設けることもできる（図示していない）。
【００２５】
（３）  練り付けドラム２１は、外周に凸曲面に形成した練り付け面２３を有する練り付け板２２を上下固定板２５、２６で、ロッド本体１０に固定してなる。練り付けドラム１０の側面２４、２４を略水平方向に開放する。回転軸２７周りに放射状に突板２８、２８を固定してなる回転羽根２９を、回転軸２７を略水平にして、配置する、回転軸２７はロッド本体１０に対して放射状（略水平）に配置され、一端をロッド本体１０に軸止めし、他端を練り付け板２２の内面２３ａに軸止めする。回転軸２７に磁石又はコイルを設けて、練り付け板２２の内面２３ａ及びロッド本体１０の一方又は両方に、回転軸２７の磁石又はコイルに対応したコイル又は磁石を固定する（図５（ｂ））。  
この場合、掘削ロッド１の回転に従い、練り付けドラム２１、２１の間に位置する泥土が練り付けドラム２１の側面２４、２４を通過し、この際、回転羽根２９が回転して、前記（２）と同様に、磁石とコイルとで、電力を発生させる。
【００２６】
（４）  掘削ヘッド４０は、上端にロッド本体１０との連結部４２を有するヘッド本体４１に水平軸４５周りに揺動自在に掘削腕４６、４６を取り付けて構成する（図１）。ヘッド本体４１は上端にロッド本体１０との連結部を有する角筒状の上部と横方向に膨出した下部とからなり、下部の下面に固定掘削刃４３、４３を取り付けてある。  
掘削腕４６は、中間部をヘッド本体４１に近づく側に屈曲し、下部を外側に（ヘッド本体４１から離れる側）に屈曲して、下端に掘削刃４７、４７を外側に向けて固定してある。掘削腕４６は掘削刃４７、４７が受ける土圧により揺動するが、揺動を補助するモータ５２をヘッド本体４１内に設置して、水平軸４５に連結する。地上からの操作により補助モータ５２を回転させて、土圧に寄らなくても揺動腕４６、４６を揺動できるようになっている。従って、土圧による掘削腕４６、４６の揺動を、モータが補助して確実かつ素早く、掘削腕４６を所望の角度に設定できる。  
掘削腕４６の中間部でヘッド本体４１側の面に位置センサ４９を取り付けし、ヘッド本体４１の膨出部に位置センサ４９に対応する帯状の位置確認センサ４９ａを取り付ける。位置確認センサ４９ａは、掘削腕４６の揺動に従って、位置センサ４９が揺動する軌跡にそった、円弧で帯状に形成する（図１（ａ））。位置センサ４９が位置確認センサ４９ａ上のどこに位置しているかを発信できるようになっている。  
掘削腕４６の水平軸４５の上方に上突起４８を形成し、上突起４８のヘッド本体４１側の面に位置センサ５１を取り付けし、ヘッド本体４１の上端部に位置センサ５１に対応する帯状の位置確認センサ５１ａを取り付ける。位置確認センサ５１ａは、掘削腕４６の揺動に従って、位置センサ５１が揺動する軌跡にそった円弧で帯状に形成する（図１（ａ））。同様に、位置センサ５１が位置確認センサ５１ａ上のどこに位置しているかを発信できるようになっている。
【００２７】
（５）  また、ヘッド本体１の中間部に各センサ４９、４９ａ、５１、５１ａなどのデータをそのままあるいは増幅して地上に送るデータ送信機５３を内蔵する（図１（ａ）、図２）。データ送信機５３はヘッド本体４１及びロッド本体１０内を通したケーブルを介して、あるいは無線で地上にデータを送信できるようになっている。
【００２８】
２．掘削ロッド１の使用
【００２９】
（１）  この掘削ロッド１０は通常の掘削ロッドと同様に、ロッド本体１０を掘削機のオーガ（図示していない）に取り付けて、掘削ロッド１０を回転させて、掘削ヘッド４０の掘削刃４３、４７で地面を掘削して杭穴を形成する（図３参照、図４）。この際、土圧で掘削腕４６、４６が開くが、前記のように補助モータ５２を操作して、開きを案内することもできる。また、最大揺動角度を規制するストッパーにより、所定径の杭穴を掘削できる。また、この際、撹拌バー１５、１５により掘削土は破砕され細かく砕かれ、練り付けドラム２１、２１によって杭穴の側壁６２、６２に練り付けられ、杭穴の側壁６２が均される。
【００３０】
（２）  また、この際、同時に撹拌バー１５、１５、練り付けドラム２１、２１が発電手段として機能し、発電した電力が各センサ類４９、４９ａ、５１、５１ａに供給される。また、この際、掘削作業に影響を与えることはない。
【００３１】
３．他の実施例
【００３２】
（１）  前記実施例において、練り付けドラム２１の回転羽根２９は、回転軸２７を水平に配置したが、垂直に配置することもできる（図５（ｃ））。この場合、回転軸２７の一端を上固定板２５の内面に軸止めし、他端を下固定板２６の内面に軸止めする。
【００３３】
（２）  また、前記実施例において、練り付けドラム２１に回転羽根２９を設けて、回転する掘削ロッド１と回転から自由に存在する杭穴内の掘削土との関係により回転軸２７を回転したが、回転する掘削ロッド１と回転しない杭穴壁との間で回転させて発電することもできる（図５（ｄ））。例えば、回転軸２７と回転軸１７と共に回転するローラー３１を、回転軸２７を縦に配置して、回転軸２７を練り付け板の内面に軸止して、ローラー３１を練り付け面２３から外方に突出させて構成する（図５（ｄ））。この場合には、練り付け面２３が杭穴壁６２に沿って移動するに伴いローラー３１が杭穴壁６２に当たって回転し続けるので、同様に、磁石とコイルを設けて発電できる。  
また、ここで、回転軸２７を練り付け板２２に固定してローラー３１のみが回転する構造とすることもできる。
【００３４】
（３）  また、前記実施例において、ロッド本体１０に磁石を設置して、地面６２の杭穴開口付近に、コイルを形成した地面支持体３３を設置し、回転するロッド本体１０と静止した地面６１との関係で、発電することもできる（図５（ｅ）、図４）。また、ここで、コイルをロッド本体１０に設けて、地面支持体３３に磁石を設けることもできる。
【００３５】
（４）  また、前記実施例において、掘削ヘッド４０の下端に、ロッド本体１０と同軸に、支持回転体５６を取り付けて、発電手段とすることもできる（図３）。この場合、ヘッド本体４１の下端に保護筒体５７を固定し、保護筒体５７内に、支持回転体５６の基端部をスイベル状に回転自在に支持する。支持回転体５６の先端部は全体を尖られ又は複数の突起を形成し、固定掘削刃４３の先端よりも下方に突出させる（図３（ａ））。掘削ロッド１を回転した際に、支持回転体５６は杭穴底６３に突き刺さり回転せず、相対的に保護筒体５７が掘削ロッド４０と共に回転するので、前記同様にコイル及ぶ磁石を設ければ発電できる。
【００３６】
（５）  また、前記実施例にいて、掘削ロッド１（ロッド本体１０、掘削ヘッド４０）に蓄電地を設けて、各発電手段からの電力を、一旦、蓄電池に蓄えて蓄電池なら各センサやモータに電力を供給することもできる。蓄電池５４は例えば、掘削腕４６下端部でヘッド本体４１側に設置する（図１（ｂ）、図２（ｂ））。また、ヘッド本体４１内に設けることもできる（図示していない）。
【符号の説明】
【００３７】
１      掘削ロッド
１０    ロッド本体
１１ａ  ロッド本体の上端
１１ｂ  ロッド本体の下端
１３    ロッド本体の細径部
１４    環状突起
１５    撹拌バー
１６    撹拌バーの回転筒
１７    撹拌バーの撹拌羽根
１８    撹拌バーのコイル
１９    撹拌バーの磁石
２１    練り付けドラム
２２    練り付けドラムの練り付け板
２３    練り付け板の練り付け面
２３ａ  練り付け板の内面
２４    練り付けドラムの側面
２５    練り付けドラムの上固定板
２６    練り付けドラムの下固定板
２７    回転羽根の回転軸
２８    回転羽根の突板
２９    練り付けドラムの回転羽根
３１    練り付けドラムのローラー
３３    地面支持体
４０    掘削ヘッド
４１    掘削ヘッドのヘッド本体
４２    ヘッド本体の連結部
４３    ヘッド本体の固定掘削刃
４５    掘削ヘッドの水平軸
４６    掘削ヘッドの掘削腕
４７    掘削腕の掘削刃
４８    掘削腕の上突起
４９    掘削ヘッドの位置センサ
４９ａ  掘削ヘッドの位置確認センサ
５１    掘削ヘッドの位置センサ
５１ａ  掘削ヘッドの位置確認センサ
５２    補助モータ
５３    データ送信機
５４    蓄電池
５６    支持回転体
５７    保護筒体
５９    ストッパー
６１    地面
６２    杭穴の側壁
６３    杭穴の底
【図１】
2010229760.tif 000003
【図２】
2010229760.tif 000004
【図３】
2010229760.tif 000005
【図４】
2010229760.tif 000006
【図５】
2010229760.tif 000007