(57)【要約】  先端クリアランス調整機構を備えた場合であっても、大型化や重量増加を抑制することができるコア採取装置を提供する。  コア採取装置（１）は、先端にビットを有する外管（２）と、外管に供回りを規制して内挿された内管（３）と、内管の先端に取付けられたコア取込手段（４）と、外管の上端部に連結された外側支持体（５）と、外側支持体の内部に螺入されて内管の上端部に連結された内側支持体（６）と、外管に対して内管を軸方向（Ｘ）に進退移動させる進退操作部（１０）と、を備え、進退操作部は、内側支持体の周囲を囲み外側支持体の外側から回転操作可能なリング部材（１１）と、リング部材の回転を内側支持体に伝達するキー部材（１２）と、を有し、キー部材の軸方向の寸法が径方向の寸法以下に形成されている。
2016051459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる長尺円筒状で先端にビットを有する外管と、該外管に供回りを規制して内挿された内管と、前記外管と前記内管との間に形成されて掘削流体を通すための流体通路と、前記内管の先端に取付けられたコア取込手段と、を備えたコア採取装置であって、
前記外管の上端部に連結された外側支持体と、
前記外側支持体の内部に螺入されて前記内管の上端部に連結された内側支持体と、
前記内側支持体を回転させることで前記外管に対して前記内管を軸方向に進退移動させる進退操作部と、を備え、
前記進退操作部は、前記内側支持体の周囲を囲んで設けられて前記外側支持体の外側から回転操作可能なリング部材と、該リング部材の回転を前記内側支持体に伝達するキー部材と、を有して構成され、
前記キー部材の軸方向の寸法は、該キー部材の径方向の寸法以下に形成されていることを特徴とするコア採取装置。
【請求項２】
前記キー部材は、鋼球等からなる少なくとも１つの球体を有して構成され、該球体は、前記内側支持体の外周面及び前記リング部材の内周面のそれぞれに対して周方向に係止されるとともに、該内側支持体及び該リング部材の少なくとも一方に対して軸方向に転動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコア採取装置。
【請求項３】
前記内側支持体の外周面及び前記リング部材の内周面の一方には、前記球体を軸方向に沿って転動案内する溝部が形成され、他方には、前記球体を回転自在に保持する半球状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のコア採取装置。
【請求項４】
前記外側支持体は、軸方向下方に設けられて前記外管の上端部に連結される第一外側部材と、該第一外側部材よりも軸方向上方に設けられて前記内側支持体の上部に連結される第二外側部材と、を有して構成され、
前記内側支持体は、前記第一外側部材の内部に螺入されて該第一外側部材に対する回転により軸方向に移動可能に支持され、
前記リング部材は、前記第一外側部材の上端縁と前記第二外側部材の下端縁との間に挟持されることで回転不能に保持されるとともに、前記内側支持体に対する前記第二外側部材の連結を緩めることで回転操作可能に設けられ、
前記第一外側部材の上端縁は、径方向外側に向かって下方に傾斜した第一傾斜面を有して形成され、前記第二外側部材の下端縁は、径方向外側に向かって上方に傾斜した第二傾斜面を有して形成され、
前記リング部材の上下端縁には、それぞれ前記第一傾斜面及び前記第二傾斜面に面で当接可能な傾斜を有した傾斜当接面が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコア採取装置。
【請求項５】
前記第一外側部材の内周面と前記内側支持体の外周面との間には、第一シール材が介装され、前記第二外側部材の内周面と前記内側支持体の外周面との間には、第二シール材が介装されていることを特徴とする請求項４に記載のコア採取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア採取装置に関し、ビットを先端に有する外管と、外管の内部に供回りを規制するように設けられた内管と、外管と内管との間に形成された流体通路と、内管の先端に取付けられたコア取込手段と、を備えた二重管方式のコア採取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コア採取装置の一般的なものとしては、ビットを先端に有する外管と、外管の内部に供回りを規制するように設けられた内管と、外管と内管との間に形成された流体通路と、内管の先端に取付けられたコア取込手段と、を備えた二重管方式のコア採取装置（ダブルチューブコアバーレル）が知られている。二重管方式のコア採取装置において、外管先端のビットと、コア取込手段を構成するコアリフターケースと、によって流体通路の先端開口が形成され、この先端開口の高さ方向の幅（先端クリアランス）を調整するための先端クリアランス調整機構を有したコア採取装置が本件出願人により提案されている（特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載されたコア採取装置は、外管の上端部に連結されたスイベルヘッド組立体（外側支持体）と、内管の上端部に連結された支持軸体（内側支持体）と、を備え、その先端クリアランス調整機構は、スイベルヘッド組立体を構成するスリーブ材と、スリーブ材に対して支持軸体を進退可能に支持する進退手段と、支持軸体にキーを介して外嵌されて外部操作可能なスライドリングと、支持軸体の上端部に螺合して取り付けられるトップヘッドと、を有して構成されている。この先端クリアランス調整機構では、トップヘッドを緩めてからスライドリングを回転操作することで、キーを介して支持軸体を回転させるとともに、進退手段の雄ねじ部と雌ねじ部とによって支持軸体を軸方向に進退させ、この支持軸体の進退によって内管及びコア取込手段が軸方向に移動することにより、先端クリアランスが調整されるようになっている。【０００４】
以上のような先端クリアランス調整機構を有したコア採取装置では、硬岩の掘削地層を対象とした場合には、先端クリアランスを大きくして流体通路の先端開口からビットの内側（採取するコア側）に掘削流体を流通させ、これによりビットの摩擦による焼損が防止できる。一方、砂礫や粘土のように軟らかい軟岩層を対象とした場合には、コアが崩れやすく掘削流体によって流出しやすいために、先端クリアランスを小さくして流体通路の先端開口をできるだけ絞り、ビットの外側に掘削流体を排出することで、コアが掘削流体に曝されて洗い流されることが防止できる。従って、対象とする掘削地層の状況に応じて、先端クリアランスを適宜に調整することによって、硬岩層であるか軟岩層であるかに関わらず、いずれの場合も良好な状態のコアを採取することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３１６３０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、従来の先端クリアランス調整機構を備えたコア採取装置の場合、スライドリングやキーを設けたことによって、スイベルヘッド組立体が大型化し、その重量が増加してしまう。このため、先端クリアランス調整機構を備える場合であっても、大型化や重量増加を抑制することができるコア採取装置の開発が望まれていた。【０００７】
本発明は、先端クリアランス調整機構を備えた場合であっても、大型化や重量増加を抑制することができるコア採取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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明のコア採取装置は、軸方向に延びる長尺円筒状で先端にビットを有する外管と、該外管に供回りを規制して内挿された内管と、前記外管と前記内管との間に形成されて掘削流体を通すための流体通路と、前記内管の先端に取付けられたコア取込手段と、を備えたコア採取装置であって、前記外管の上端部に連結された外側支持体と、前記外側支持体の内部に螺入されて前記内管の上端部に連結された内側支持体と、前記内側支持体を回転させることで前記外管に対して前記内管を軸方向に進退移動させる進退操作部と、を備え、前記進退操作部は、前記内側支持体の周囲を囲んで設けられて前記外側支持体の外側から回転操作可能なリング部材と、該リング部材の回転を前記内側支持体に伝達するキー部材と、を有して構成され、前記キー部材の軸方向の寸法は、該キー部材の径方向の寸法以下に形成されていることを特徴とする。【０００９】
以上の本発明によれば、キー部材の軸方向の寸法が径方向の寸法以下に形成されているので、進退操作部の軸方向の寸法を小さくすることができ、外側支持体の小型化、軽量化を図ることができる。また、キー部材の軸方向の寸法が小さく抑えられていることで、キー部材と内側支持体及びリング部材との接触面積を少なくして摩擦抵抗を低減させることができ、進退操作部の操作を円滑化することができる。【００１０】
この際、本発明のコア採取装置では、前記キー部材は、鋼球等からなる少なくとも１つの球体を有して構成され、該球体は、前記内側支持体の外周面及び前記リング部材の内周面のそれぞれに対して周方向に係止されるとともに、該内側支持体及び該リング部材の少なくとも一方に対して軸方向に転動可能に設けられていることが好ましい。【００１１】
この構成によれば、キー部材が球体を有して構成され、球体が内側支持体の外周面及びリング部材の内周面のそれぞれに対して周方向に係止されるとともに、内側支持体及びリング部材の少なくとも一方に対して軸方向に転動可能に設けられているので、キー部材の摩擦抵抗をさらに低減させることができ、キー部材によってリング部材の回転操作力を内側支持体に円滑に伝達することができる。【００１２】
さらに、本発明のコア採取装置では、前記内側支持体の外周面及び前記リング部材の内周面の一方には、前記球体を軸方向に沿って転動案内する溝部が形成され、他方には、前記球体を回転自在に保持する半球状の凹部が形成されていることが好ましい。【００１３】
この構成によれば、内側支持体の外周面及びリング部材の内周面の一方には、球体を軸方向に沿って転動案内する溝部が形成され、他方には、球体を回転自在に保持する半球状の凹部が形成されているので、溝部によって球体を軸方向に案内しつつ、溝部と凹部とによって球体を周方向に係止し、リング部材の回転操作力を内側支持体に確実に伝達することができる。また、球体を保持する凹部が半球状であるので、この凹部を切削によって形成する際に、凹部の径に応じた切削刃を用いて少ない切削工程で加工することができるとともに、キー部材の軸方向寸法を超える無駄な範囲まで切削する必要がない。【００１４】
すなわち、例えば、従来のような角型キーに応じた凹みを形成する場合、キーの形状に応じた角型の凹部を形成しようとすると、形の異なる複数の切削刃を用い、細径の切削刃で角部を切削する必要があり、加工工数が増加してしまう。一方、角型の凹部の幅寸法に合わせた切削刃を用いて一度の切削で凹部を形成しようとすると、角型キーの長さを超える範囲まで切削する必要が生じ、加工手間が増えるとともに、必要以上に凹部が長くなるため、支持体の大型化を招いてしまう。これに対して、凹部が半球状に形成されていることで、加工工数を削減することができるとともに、球体を保持するために必要な最小限の大きさで凹部を形成することができ、支持体の小型化を促進させることができる。【００１５】
また、本発明のコア採取装置では、前記外側支持体は、軸方向下方に設けられて前記外管の上端部に連結される第一外側部材と、該第一外側部材よりも軸方向上方に設けられて前記内側支持体の上部に連結される第二外側部材と、を有して構成され、前記内側支持体は、前記第一外側部材の内部に螺入されて該第一外側部材に対する回転により軸方向に移動可能に支持され、前記リング部材は、前記第一外側部材の上端縁と前記第二外側部材の下端縁との間に挟持されることで回転不能に保持されるとともに、前記内側支持体に対する前記第二外側部材の連結を緩めることで回転操作可能に設けられ、前記第一外側部材の上端縁は、径方向外側に向かって下方に傾斜した第一傾斜面を有して形成され、前記第二外側部材の下端縁は、径方向外側に向かって上方に傾斜した第二傾斜面を有して形成され、前記リング部材の上下端縁には、それぞれ前記第一傾斜面及び前記第二傾斜面に面で当接可能な傾斜を有した傾斜当接面が形成されていることが好ましい。【００１６】
この構成によれば、リング部材を挟んで保持する第一外側部材の上端縁及び第二外側部材の下端縁にそれぞれ第一傾斜及び面第二傾斜面が形成され、リング部材の上下端縁に傾斜当接面が形成されているので、第一外側部材と第二外側部材とでリング部材を挟んで保持状態とした際に、互いの芯を合致させる方向への引き寄せ力が作用し、芯精度を向上させることができる。また、第一傾斜面及び第二傾斜面とリング部材の傾斜当接面との当接面積が大きくなることから、第二外側部材を締めてリング部材を保持した際の緩みを防止してねじ締結状態を良好に維持することができる。【００１７】
さらに、本発明のコア採取装置では、前記第一外側部材の内周面と前記内側支持体の外周面との間には、第一シール材が介装され、前記第二外側部材の内周面と前記内側支持体の外周面との間には、第二シール材が介装されていることが好ましい。【００１８】
この構成によれば、第一外側部材及び第二外側部材と内側支持体との間にそれぞれ第一シール材及び第二シール材が介装されているので、外側支持体と内側支持体との間への掘削流体の浸入を防止することができる。この際、第一外側部材及び第二外側部材に第一傾斜及び面第二傾斜面が形成され、リング部材に傾斜当接面が形成されていれば、第一外側部材及び第二外側部材の芯精度を向上させることができるので、第一シール材及び第二シール材の周方向に沿った押圧力を均等化することができ、シール性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のような本発明によれば、先端クリアランス調整機構を備えた場合であっても、進退操作部の軸方向の寸法を小さくすることができ、コア採取装置の大型化や重量増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るコア採取装置を示す断面図である。
【図２】前記コア採取装置の先端部を拡大して示す断面図である。
【図３】前記先端部の他の形態を拡大して示す断面図である。
【図４】前記コア採取装置のヘッド部分を拡大して示す断面図である。
【図５】前記ヘッド部分を示す分解斜視図である。
【図６】前記ヘッド部分の進退操作部の動作を説明する側面図である。
【図７】図６に続く前記進退操作部の動作を説明する側面図である。
【図８】図７に続く前記進退操作部の動作を説明する側面図である。
【図９】図８に続く前記進退操作部の動作を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施の形態にかかるコア採取装置を図１〜図９を用いて説明する。本実施形態のコア採取装置１は、図１に示すように、軸方向（図中に矢印Ｘで示す方向）に延びる長尺円筒状で先端にビットＢを有する外管２と、この外管２の基端部（上端部）から供回りを規制して内挿される内管３と、内管３の先端（下端）に取付けられるコア取込手段４と、外管２の基端部に連結されて図示しない回転駆動装置により回転駆動される外側支持体５と、外側支持体５の内部に螺入されて内管３を回転自在に支持する内側支持体６と、外管２に対して内管３を軸方向に進退移動させる進退操作部１０と、を備え、外管２と内管３との間に掘削流体を通すための流体通路Ｌが形成されたダブルチューブコアバーレルである。
【００２２】
外管２は、外側支持体５に連結される主外管２１と、この主外管２１の下端部に連結されるインプリリーマー２２と、このインプリリーマー２２の下端部に連結される副外管２３と、を備え、副外管２３の下端部にビットＢが螺合して固定されている。この外管２は、外側支持体５を介して地上の回転駆動装置にロッドを介して連結されることで、ビットＢが地盤を掘削して掘削孔を形成するとともに、インプリリーマー２２が孔壁を均して孔径を一定に保つことで、地盤内を掘進するようになっている。
【００２３】
内管３は、内側支持体６に連結される内管本体３１と、この内管本体３１の下端部に連結されるスリーブケース３２と、このスリーブケース３２の下側に連結されるインナーエクステンション３３と、を備え、インナーエクステンション３３の下端部にコア取込手段４が固定されている。この内管３は、内管本体３１の上端部が内側支持体６のベアリングリテーナー６２Ａ（後述）に連結されることで回転自在に支持され、これにより外管２の回転が内管３に伝達されず、内管３の供回りが規制されている。さらに、内管３は、進退操作部１０の操作によって外管２に対して軸方向Ｘに進退移動可能に支持されている。
【００２４】
インナーエクステンション３３には、図示しない筒状の樹脂フィルム等からなるスリーブが蛇腹状に折り畳まれて装着されており、コア取込手段４から内管３の内部に取り込んだコアをスリーブ内に収容し、このようにスリーブに収容した状態でコアを採取できるようになっている。
【００２５】
コア取込手段４は、図２に示す硬岩用のものと、図３に示す軟岩用のものと、が取り換え可能になっており、そのような地盤の硬さに応じてビットＢも交換される。図２に示す硬岩用のコア取込手段４は、インナーエクステンション３３の下端部に連結されるコアリフターケース４１と、このコアリフターケース４１に内装される略円環状のコアリフター４２と、を有して構成されている。図３に示す軟岩用のコア取込手段４は、インナーエクステンション３３の下端部に連結されるノンリフターケース４３やバスケットによって構成されている。このようなコア取込手段４は、進退操作部１０の操作によって内管３とともに軸方向Ｘに進退移動されるようになっている。
【００２６】
図２に示すように、硬岩層を掘削対象として硬岩掘削用のビットＢを用いる場合には、ビットＢの先端部内周の上端縁Ｂ１と、コアリフターケース４１の先端縁４１Ａと、の先端クリアランスＡを大きくして流体通路Ｌの先端開口Ｌ１を広く開口させ、この先端開口Ｌ１からビットＢの内側（採取するコア側）に掘削流体を流通させる。一方、図３に示すように、軟岩層を掘削対象として軟岩掘削用のビットＢを用いる場合には、ビットＢの先端部内周の上端縁Ｂ２と、ノンリフターケース４３の先端縁４３Ａと、の先端クリアランスＡを小さくして流体通路Ｌの先端開口Ｌ２を絞り、この先端開口Ｌ２からビットＢの内側へ掘削流体が流れにくくするとともに、ビットＢの開口部Ｂ３から外側に掘削流体を排出する。
【００２７】
また、掘削対象地盤としては、硬岩層や軟岩層のみならず、それらの互層や、中間的な硬さの地層など様々なものがあり、そのような地盤に応じてビットＢやコア取込手段４を適宜選択するとともに、先端クリアランスＡを調整することとなる。さらには、掘削開始前に調整した先端クリアランスＡによって掘削を実施しコアを採取してから、採取したコアの状態を確認することによって、再度先端クリアランスＡを微調整することもある。このように先端クリアランスＡの調整は、掘削対象地盤の状況に応じて頻繁に実施され、この先端クリアランスＡの調整作業を正確かつ迅速に実行することは、採取するコアの回収率向上ならびに掘削作業全体の作業効率向上の観点において重要である。
【００２８】
外側支持体５は、図４、５にも示すように、軸方向下方に設けられて外管２の上端部に連結される第一外側部材としてのボトムヘッド５１と、このボトムヘッド５１よりも軸方向上方に設けられて内側支持体６の上部に連結される第二外側部材としてのトップヘッド５２と、を有して構成されている。ボトムヘッド５１は、全体略円環状の部材であり、その下端側外周面に外管２の主外管２１が螺合して連結されている。トップヘッド５２は、内側支持体６の支持軸体６１（後述）に螺合されるとともに、図示しない地上の回転駆動装置にロッドを介して連結されることで、このトップヘッド５２を介してコア採取装置１に回転駆動力が伝達される。
【００２９】
内側支持体６は、外側支持体５のボトムヘッド５１に螺入される支持軸体６１と、この支持軸体６１の下端部に接続されて内管３を回転自在に支持する回転支持部６２と、を有して構成されている。支持軸体６１は、円筒状の軸体本体部６１Ａと、軸体本体部６１Ａから下方に延びて回転支持部６２を軸支する支軸部６１Ｂと、を有して形成され、軸体本体部６１Ａの内部には、掘削流体を流通させて流体通路Ｌに連通する空洞部６１Ｃが設けられている。軸体本体部６１Ａの下部には、その外周面とボトムヘッド５１の内周面とに密接する第一シール材としてのＯリング６３が設けられ、軸体本体部６１Ａの上部には、その外周面とトップヘッド５２の内周面とに密接する第二シール材としてのＯリング６４が設けられている。
【００３０】
回転支持部６２は、内管本体３１の上端部に連結されるベアリングリテーナー６２Ａと、このベアリングリテーナー６２Ａと支持軸体６１の支軸部６１Ｂとの間に設けられるベアリング６２Ｂと、ベアリング６２Ｂを支軸部６１Ｂに係止するボルト６２Ｃと、ベアリングリテーナー６２Ａと支軸部６１Ｂとの間のグリスを封止するオイルシール６２Ｄと、を有して構成されている。この回転支持部６２において、ベアリングリテーナー６２Ａがベアリング６２Ｂを介して支軸部６１Ｂに回転自在に支持されることで、ベアリングリテーナー６２Ａに連結された内管３は、支持軸体６１（内側支持体６）、外側支持体５及び外管２に対して供回りが規制された状態で支持されている。
【００３１】
進退操作部１０は、外側支持体５のボトムヘッド５１とトップヘッド５２との間に設けられるリング部材１１と、このリング部材１１の内側であって内側支持体６の支持軸体６１との間に設けられるキー部材としての複数（本実施形態において、４個）の鋼球（球体）１２と、を備え、ボトムヘッド５１と支持軸体６１とが互いに螺合する第一螺合部１３を含めて進退操作部１０が構成されている。また、トップヘッド５２と支持軸体６１とは第二螺合部１４によって互いに螺合されており、この第二螺合部１４を介してトップヘッド５２を下方に締めこむことによって、リング部材１１は、ボトムヘッド５１とトップヘッド５２との間に挟持されて回転不能に保持されるようになっている。
【００３２】
リング部材１１は、支持軸体６１の周囲を囲む円環状の部材であって、外側支持体５の外側から回転操作可能に設けられている。このリング部材１１の内周面には、軸方向Ｘに沿った４本の溝部１１Ａが形成され、これらの溝部１１Ａによって鋼球１２を転動案内可能に構成されている。鋼球１２は、支持軸体６１の周方向に沿って等間隔で設けられた半球状の凹部６１Ｄに回転自在に保持されている。このような進退操作部１０において、鋼球１２は、凹部６１Ｄによって支持軸体６１の周面に沿って移動不能に係止されるとともに、リング部材１１の溝部１１Ａによって周方向Ｒに係止されかつ軸方向Ｘに沿って転動可能に支持されている。従って、リング部材１１の回転が鋼球１２を介して支持軸体６１を回転させる操作力として伝達されるようになっている。
【００３３】
第一螺合部１３は、ボトムヘッド５１の内周面に形成されたねじ部１３Ａと、支持軸体６１の外周面に形成されたねじ部１３Ｂと、で構成され、これらのネジ部１３Ａ，１３Ｂ同士を螺合させることでボトムヘッド５１の内部に支持軸体６１が螺入されている。進退操作部１０の操作によって支持軸体６１が回転されることによって、ボトムヘッド５１に対して支持軸体６１（内側支持体６）が軸方向Ｘに沿って移動し、これによって、内管３及びコア取込手段４が外管２に対して軸方向Ｘに沿って進退移動され、先端クリアランスＡが調整できるようになっている。
【００３４】
第二螺合部１４は、トップヘッド５２の内周面に形成されたねじ部１４Ａと、支持軸体６１の外周面に形成されたねじ部１４Ｂと、で構成され、これらのネジ部１４Ａ，１４Ｂ同士を螺合させることで支持軸体６１の上端部にトップヘッド５２が取り付けられている。進退操作部１０の操作に際し、トップヘッド５２を回転させ、軸方向Ｘ上方へ移動させて緩めることで、リング部材１１が回転操作可能になり、トップヘッド５２を逆向きに回転させ、軸方向Ｘ下方へ移動させて締め込むことで、ボトムヘッド５１とトップヘッド５２との間にリング部材１１を挟持し、これによってリング部材１１を回転不能とするねじ締結状態が構成されるようになっている。
【００３５】
ボトムヘッド５１の上端縁には、径方向外側に向かって下方に傾斜した第一傾斜面５１Ａが形成され、トップヘッド５２の下端縁には、径方向外側に向かって上方に傾斜した第二傾斜面５２Ａが形成されている。リング部材１１の下端縁には、第一傾斜面５１Ａに当接可能な傾斜を有した第一傾斜当接面１１Ｂが形成され、リング部材１１の上端縁には、第二傾斜面５２Ａに当接可能な傾斜を有した第二傾斜当接面１１Ｃが形成されている。トップヘッド５２を締め込んでボトムヘッド５１とトップヘッド５２との間にリング部材１１を挟持したねじ締結状態において、第一傾斜面５１Ａと第一傾斜当接面１１Ｂとが面で当接し、第二傾斜面５２Ａと第二傾斜当接面１１Ｃとが面で当接するようになっている。
【００３６】
また、第一傾斜面５１Ａと第一傾斜当接面１１Ｂとが当接し、第二傾斜面５２Ａと第二傾斜当接面１１Ｃとが当接するねじ締結状態において、各傾斜面に沿って径方向に反力が作用することで、ボトムヘッド５１、トップヘッド５２及びリング部材１１が互いに軸中心Ｏに対して芯出しされるようになっている。従って、Ｏリング６３，６４に作用する押圧力が周方向で均等化され、止水性能を高めることができる。
【００３７】
次に、コア採取装置１における進退操作部１０による先端クリアランスＡの調整手順について、図６〜９も参照して説明する。ここで、先端クリアランスＡは、前述したように、掘削対象地盤の性質（硬さや地質等）、それに応じて選択するビットＢ及びコア取込手段４の種別、先に採取したコアの状態等に基づいて調整される。なお、図６〜９においては、硬岩用のビットＢ及びコア取込手段４を用いたコア採取装置１を例示するが、軟岩用のものを用いた場合であっても、同様の手順によって先端クリアランスＡが調整される。
【００３８】
先ず、図６に示すように、初期状態のコア採取装置１におけるトップヘッド５２を緩める方向に回転させ、トップヘッド５２をリング部材１１から離隔させる。この際、リング部材１１を適宜な工具で押えて回転を規制し、このリング部材１１及び鋼球１２によって支持軸体６１を係止し、トップヘッド５２と共に支持軸体６１が回転しないようにしておく。なお、初期状態において、先端クリアランスＡは、任意の大きさであり、その大きさが未知であっても構わない。
【００３９】
次に、図７に示すように、進退操作部１０のリング部材１１を進出方向に回転操作し、鋼球１２を介して支持軸体６１を回転させることで、内側支持体６及び内管３を外管２の先端方向に移動させる。この前進操作により、先端クリアランスＡが最小となる位置（以下、ゼロセット位置と記すことがある）までコア取込手段４を前進させる。この際、支持軸体６１が回転しつつ先端側に移動するのに伴い、トップヘッド５２も先端側に移動してリング部材１１との隙間が小さくなる。ゼロセット位置までコア取込手段４を前進させてリング部材１１の回転操作を停止したら、トップヘッド５２の第二傾斜面５２Ａがリング部材１１の第二傾斜当接面１１Ｃに当接するまで、トップヘッド５２を締める方向に回転させる。
【００４０】
なお、ゼロセット位置としては、ビットＢの先端部内周の上端縁Ｂ１とコアリフターケース４１の先端縁４１Ａ（又は、ビットＢの上端縁Ｂ２とノンリフターケース４３の先端縁４３Ａ）とが当接する位置（先端クリアランスＡがゼロ）が好ましい。すなわち、ゼロセット位置とは、コアリフターケース４１やノンリフターケース４３を先端側に最大限移動させた位置であり、それ以上は先端側に移動させることができない位置を意味し、先端クリアランスＡを調整する際の基準位置となる。
【００４１】
次に、図８に示すように、進退操作部１０のリング部材１１とトップヘッド５２とを当接させたままで、リング部材１１を後退方向に回転操作し、鋼球１２を介して支持軸体６１を回転させることで、内側支持体６及び内管３を外管２の基端方向に移動させる。この後退操作により、ゼロセット位置からコアリフターケース４１を後退させ、先端クリアランスＡ１を形成する。この先端クリアランスＡ１は、ボトムヘッド５１の上端縁（第一傾斜面５１Ａの外端縁）と、リング部材１１の下端縁（第一傾斜当接面１１Ｂの外端縁）との隙間Ａ１’と同一寸法となるため、リング部材１１を回転操作する作業者は、手元の隙間Ａ１’が設定した間隔寸法になることを確認することで、先端クリアランスＡ１を直接測定しなくても、調整作業を正確に実施することができるようになっている。
【００４２】
次に、図９に示すように、進退操作部１０のリング部材１１を先端方向にスライドさせ、その第一傾斜当接面１１Ｂとボトムヘッド５１の第一傾斜面５１Ａとを当接させてから、トップヘッド５２を締める方向に回転させ、その第二傾斜面５２Ａをリング部材１１の第二傾斜当接面１１Ｃに当接させて締め付ける。これにより、ボトムヘッド５１とトップヘッド５２との間にリング部材１１が回転不能に挟持されたねじ締結状態が構成される。このねじ締結状態において、支持軸体６１は、ボトムヘッド５１とトップヘッド５２の内部に第一螺合部１３及び第二螺合部１４によって螺合されているので、軸方向Ｘ及び周方向Ｒのいずれの方向にも移動不能に保持されることとなる。
【００４３】
以上のように、外側支持体５のボトムヘッド５１及びトップヘッド５２と、進退操作部１０のリング部材１１と、をねじ締結状態とすることで、支持軸体６１を介して内側支持体６、内管３及びコア取込手段４も外管２に対して移動不能となり、コアリフターケース４１とビットＢとの先端クリアランスＡ１が保持されるようになっている。これによりコア採取装置１における先端クリアランスＡの調整作業が完了する。
【００４４】
以上の本実施形態によれば、進退操作部１０におけるキー部材として、軸方向Ｘの寸法と径方向の寸法とが同一の鋼球１２が用いられているので、進退操作部１０の軸方向Ｘの寸法を小さくすることができ、コア採取装置１の小型化、軽量化を図ることができる。また、鋼球１２と支持軸体６１及びリング部材１１との接触面積を少なくして摩擦抵抗を低減させることができ、進退操作部１０の操作を円滑化することができる。さらに、鋼球１２が支持軸体６１の凹部６１Ｄに移動不能に係止されるとともに、リング部材１１の溝部１１Ａに周方向Ｒに係止されかつ軸方向Ｘに転動可能に設けられているので、鋼球１２の摩擦抵抗をさらに低減させ、鋼球１２を介してリング部材１１の回転操作力を支持軸体６１に円滑に伝達することができる。
【００４５】
外側支持体５がボトムヘッド５１及びトップヘッド５２を有し、これらの間にリング部材１１を挟んで保持する構造において、ボトムヘッド５１の第一傾斜面５１Ａとリング部材１１の第一傾斜当接面１１Ｂとが当接し、トップヘッド５２の第二傾斜面５２Ａとリング部材１１の第二傾斜当接面１１Ｃとが当接することで、ボトムヘッド５１、トップヘッド５２及びリング部材１１の芯を合致させる方向への引き寄せ力が作用し、芯精度を向上させることができる。また、ボトムヘッド５１及びトップヘッド５２の第一傾斜面５１Ａ及び第二傾斜面５２Ａと、リング部材１１の第一傾斜当接面１１Ｂ及び第二傾斜当接面１１Ｃと、の当接面積が大きくなることから、トップヘッド５２を締め込んでリング部材１１を保持した際の緩みを防止してねじ締結状態を良好に維持することができる。
【００４６】
ボトムヘッド５１と支持軸体６１との間に第一シール材としてのＯリング６３が介装され、トップヘッド５２と支持軸体６１との間に第二シール材としてのＯリング６４が介装されているので、外側支持体５と内側支持体６との間への掘削流体の浸入を防止することができる。この際、前述のように、ボトムヘッド５１、トップヘッド５２及びリング部材１１のねじ締結状態における芯精度が向上されていることで、Ｏリング６３，６４の周方向に沿った押圧力を均等化することができ、シール性能を向上させることができる。
【００４７】
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４８】
例えば、前記実施形態のコア採取装置１は、コア取込手段４がスリーブケース３２を介して内管３の先端に取り付けられていたが、これに限らず、スリーブケース３２を省略し、スリーブに収容しない状態のコアを採取するようにしてもよい。また、前記実施形態において、外管２の先端に固定されるビットＢとして、硬岩掘削用と軟岩掘削用の二種を例示したが、これらの二種に限らず、各種地盤に応じたビットが利用可能である。さらに、コア取込手段４としても、コアリフターケース４１及びコアリフター４２を有した硬岩用のものと、ノンリフターケース４３を有した軟岩用のものと、を例示したが、地盤に応じてシューやバスケットを有したものなど、各種形態のコア取込手段が利用可能である。
【００４９】
また、前記実施形態では、進退操作部１０がリング部材１１と鋼球（球体）１２とを有して構成されていたが、進退操作部のキー部材は、鋼球１２等の球体に限られず、例えば、立方体や直方体、その他各種立体形状を有したものであってもよく、キー部材の軸方向の寸法が径方向の寸法以下に形成されていればよい。また、前記実施形態では、支持軸体６１の外周面に形成された半球状の凹部６１Ｄに鋼球１２が回転自在に保持され、リング部材１１の内周面に形成された溝部１１Ａに鋼球１２が転動案内される構成を採用したが、キー部材は、支持軸体６１の外周面及びリング部材１１の内周面のそれぞれに対して周方向Ｒに係止されるとともに、支持軸体６１及びリング部材１１の少なくとも一方に対して軸方向Ｘに転動可能又は摺動可能に設けられていればよい。
【００５０】
さらに、前記実施形態では、キー部材としての鋼球１２が周方向Ｒに等間隔で４個設けられていたが、これに限らず、キー部材は、１個でもよいし、２個又は３個、あるいは５個以上であってもよい。また、キー部材は、内側支持体やリング部材と別体に構成されるものに限らず、内側支持体及びリング部材の少なくとも一方と一体に設けられるとともに、他方に対して周方向に係止され、かつ軸方向に摺動可能に設けられたものであってもよい。また、前記実施形態では、ボトムヘッド５１の第一傾斜面５１Ａとリング部材１１の第一傾斜当接面１１Ｂとが当接し、トップヘッド５２の第二傾斜面５２Ａとリング部材１１の第二傾斜当接面１１Ｃとが当接するように構成されていたが、これらの傾斜面や傾斜当接面が形成されずに、軸方向Ｘと直交する面同士によってボトムヘッド５１及びトップヘッド５２とリング部材１１とが当接する構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、硬さの異なる地盤を対象として良好なコアを採取することを目的としたダブルチューブ形式のコア採取装置に好適である。
【符号の説明】
【００５２】
１      コア採取装置
２      外管
３      内管
４      コア取込手段
５      外側支持体
６      内側支持体
１０    進退操作部
１１    リング部材
１１Ａ  溝部
１１Ｂ  第一傾斜当接面
１１Ｃ  第二傾斜当接面
１２    鋼球（球体、キー部材）
５１    ボトムヘッド（第一外側部材）
５１Ａ  第一傾斜面
５２    トップヘッド（第二外側部材）
５２Ａ  第二傾斜面
６１    支持軸体
６１Ｄ  凹部
６３    Ｏリング（第一シール材）
６４    Ｏリング（第二シール材）
Ａ      先端クリアランス
Ｂ      ビット
Ｌ      流体通路
Ｒ      周方向
Ｘ      軸方向
【図１】
2016051459.tif 000003
【図２】
2016051459.tif 000004
【図３】
2016051459.tif 000005
【図４】
2016051459.tif 000006
【図５】
2016051459.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016051459.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016051459.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月9日(2017.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明のコア採取装置は、軸方向に延びる長尺円筒状で先端にビットを有する外管と、該外管に供回りを規制して内挿された内管と、前記外管と前記内管との間に形成されて掘削流体を通すための流体通路と、前記内管の先端に取付けられたコア取込手段と、を備えたコア採取装置であって、前記外管の上端部に連結された外側支持体と、前記外側支持体の内部に螺入されて前記内管の上端部に連結された内側支持体と、前記内側支持体を回転させることで前記外管に対して前記内管を軸方向に進退移動させる進退操作部と、を備え、前記進退操作部は、前記内側支持体の周囲を囲んで設けられて前記外側支持体の外側から回転操作可能なリング部材と、該リング部材の回転を前記内側支持体に伝達するキー部材と、を有して構成され、前記キー部材は、鋼球等からなる少なくとも１つの球体を有して構成され、該球体は、前記内側支持体の外周面及び前記リング部材の内周面のそれぞれに対して周方向に係止されるとともに、該内側支持体及び該リング部材の少なくとも一方に対して軸方向に転動可能に設けられていることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、キー部材が球体を有して構成され、球体が内側支持体の外周面及びリング部材の内周面のそれぞれに対して周方向に係止されるとともに、内側支持体及びリング部材の少なくとも一方に対して軸方向に転動可能に設けられているので、キー部材の摩擦抵抗をさらに低減させることができ、キー部材によってリング部材の回転操作力を内側支持体に円滑に伝達することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる長尺円筒状で先端にビットを有する外管と、該外管に供回りを規制して内挿された内管と、前記外管と前記内管との間に形成されて掘削流体を通すための流体通路と、前記内管の先端に取付けられたコア取込手段と、を備えたコア採取装置であって、
前記外管の上端部に連結された外側支持体と、
前記外側支持体の内部に螺入されて前記内管の上端部に連結された内側支持体と、
前記内側支持体を回転させることで前記外管に対して前記内管を軸方向に進退移動させる進退操作部と、を備え、
前記進退操作部は、前記内側支持体の周囲を囲んで設けられて前記外側支持体の外側から回転操作可能なリング部材と、該リング部材の回転を前記内側支持体に伝達するキー部材と、を有して構成され、
前記キー部材は、鋼球等からなる少なくとも１つの球体を有して構成され、該球体は、前記内側支持体の外周面及び前記リング部材の内周面のそれぞれに対して周方向に係止されるとともに、該内側支持体及び該リング部材の少なくとも一方に対して軸方向に転動可能に設けられていることを特徴とするコア採取装置。
【請求項２】
前記内側支持体の外周面及び前記リング部材の内周面の一方には、前記球体を軸方向に沿って転動案内する溝部が形成され、他方には、前記球体を回転自在に保持する半球状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコア採取装置。
【請求項３】
前記外側支持体は、軸方向下方に設けられて前記外管の上端部に連結される第一外側部材と、該第一外側部材よりも軸方向上方に設けられて前記内側支持体の上部に連結される第二外側部材と、を有して構成され、
前記内側支持体は、前記第一外側部材の内部に螺入されて該第一外側部材に対する回転により軸方向に移動可能に支持され、
前記リング部材は、前記第一外側部材の上端縁と前記第二外側部材の下端縁との間に挟持されることで回転不能に保持されるとともに、前記内側支持体に対する前記第二外側部材の連結を緩めることで回転操作可能に設けられ、
前記第一外側部材の上端縁は、径方向外側に向かって下方に傾斜した第一傾斜面を有して形成され、前記第二外側部材の下端縁は、径方向外側に向かって上方に傾斜した第二傾斜面を有して形成され、
前記リング部材の上下端縁には、それぞれ前記第一傾斜面及び前記第二傾斜面に面で当接可能な傾斜を有した傾斜当接面が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコア採取装置。
【請求項４】
前記第一外側部材の内周面と前記内側支持体の外周面との間には、第一シール材が介装され、前記第二外側部材の内周面と前記内側支持体の外周面との間には、第二シール材が介装されていることを特徴とする請求項３に記載のコア採取装置。
【国際調査報告】
2016051459.tif 000012
2016051459.tif 000013
2016051459.tif 000014
2016051459.tif 000015