(57)【要約】【課題】試料中に掘屑が混入するのを防止した地質試料サンプラを提供する。【解決手段】地質試料サンプラを構成するコアビット３は、それぞれ円筒形の内側掘削面及び外側掘削面と、内側掘削面及び外側掘削面の各先端間を連続させる内向きに傾斜した環状の先端掘削面とを形成する刃先１３を有し、刃先は、内側掘削面及び先行して先端掘削面を形成する複数の先行チップ１７と、この先行チップ１７の後方にあって外側掘削面及び後行して先端掘削面を形成する複数の後行チップ１８との少なくとも２つのチップ群を有している。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外套管と、この外套管の先端部に接続されて回転打撃力により掘削するコアビットと、前記外套管からコアビットにかけてそれらの内周に組み込まれる試料採取管とを備えた地質試料サンプラであって、
前記コアビットは、それぞれ円筒形の内側掘削面及び外側掘削面と、内側掘削面及び外側掘削面の各先端間を連続させる内向きに傾斜した環状の先端掘削面とを形成する刃先を有し、
前記刃先は、前記内側掘削面及び先行して前記先端掘削面を形成する複数の先行チップと、この先行チップの後方にあって前記外側掘削面及び後行して前記先端掘削面を形成する複数の後行チップとの少なくとも２つのチップ群を有していることを特徴とする地質試料サンプラー。
【請求項２】
前記各チップが植設される前記コアビットのシャンクは、軸方向断面の先端が鋭角であり、前記先行チップの先端と前記シャンクの先端とは概ね同位置にあることを特徴とする請求項１記載の地質試料サンプラ。
【請求項３】
前記コアビットによる外側掘削面をなす円筒形の直径は、前記外套管の外径よりも大きく、前記コアビットの外周にはその先端から後端にかけて掘屑排出路が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の地質試料サンプラ。
【請求項４】
外套管と、この外套管の先端部に接続されて回転打撃力により掘削するコアビットと、前記外套管からコアビットにかけてそれらの内周に組み込まれる試料採取管とを備えた地質試料サンプラであって、
前記コアビットの内周に前記試料採取管の先端を受け入れる環状空所を有する段差が形成され、
前記試料採取管はその後端が前記外套管に相対回転自在に支持されていることを特徴とする地質試料サンプラ。
【請求項５】
前記環状空所は、前記段差が外向きに傾斜する段差面を持つことにより形成されていることを特徴とする請求項４記載の地質試料サンプラ。
【請求項６】
前記試料採取管の後端部にはリテーナが一体に嵌合され、このリテーナと外套管との間に転がり軸受が介在されていることを特徴とする請求項４又は５記載の地質試料サンプラ。
【請求項７】
前記リテーナには逆止弁を有する空気抜き孔が設けられていることを特徴とする請求項６記載の地質試料サンプラ。
【請求項８】
前記試料採取管の先端近くにおいて、該採取管の外周と前記コアビットの内周との間に、環状のシール部材が介在されていることを特徴とする請求項４，５，６又は７記載の地質試料サンプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地質試料サンプラに関し、さらに詳細には、ロータリパーカッションドリルの高速削孔性能を利用して、地質調査の作業効率・調査精度を高める如くしたサンプラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリーパーカッションドリルは、ビットに回転力及び打撃力を与えて掘削するドリルであるため、地層の種類を問わず高速削孔が可能なドリルとして知られている。他方、近年土壌汚染が社会問題化しており、その浄化対策の事前調査のために地質試料のサンプリングがなされている。
【０００３】
この地質試料サンプリングをロータリパーカッションドリルを使用して実施すれば、高速サンプリングが可能となり、土壌汚染調査費用の低減を図ることもできる。しかし、土壌汚染調査において、地質試料に化学的な乱れが生じると、正しい汚染の状態を把握することができない。したがって、高速サンプリングを実現するにあたり、そのサンプラは次のような要求を満足するものでなければならない。
【０００４】
（１）試料中に掘屑が混入しないものであること
（２）採取管への試料取り込みを迅速かつ抵抗なく行えること
（３）採取管にねじれが生ぜず、採取管内の試料の乱れが生じないこと
（４）採取管からの試料の脱落がないこと
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、試料中に掘屑が混入するのを防止した地質試料サンプラを提供することにある。
この発明の別の目的は、採取管への試料取り込みを迅速かつ抵抗なく行える地質試料サンプラを提供することを目的とする。
この発明のさらに別の目的は、採取管のねじれを防止し、採取管内の試料に乱れが生じるのを防止した地質試料サンプラを提供することを目的とする。
この発明のさらに別の目的は、採取管からの試料の脱落を防止した地質試料サンプラを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、外套管と、この外套管の先端部に接続されて回転打撃力により掘削するコアビットと、前記外套管からコアビットにかけてそれらの内周に組み込まれる試料採取管とを備えた地質試料サンプラであって、
前記コアビットは、それぞれ円筒形の内側掘削面及び外側掘削面と、内側掘削面及び外側掘削面の各先端間を連続させる内向きに傾斜した環状の先端掘削面とを形成する刃先を有し、
前記刃先は、前記内側掘削面及び先行して前記先端掘削面を形成する複数の先行チップと、この先行チップの後方にあって前記外側掘削面及び後行して前記先端掘削面を形成する複数の後行チップとの少なくとも２つのチップ群を有していることを特徴とする地質試料サンプラーにある。
【０００７】
より具体的には、前記各チップが植設される前記コアビットのシャンクは、軸方向断面の先端が鋭角であり、前記先行チップの先端と前記シャンクの先端とは概ね同位置にある。前記コアビットによる外側掘削面をなす円筒形の直径は、前記外套管の外径よりも大きく、前記コアビットの外周にはその先端から後端にかけて掘屑排出路が形成されている。
【０００８】
また、この発明は、外套管と、この外套管の先端部に接続されて回転打撃力により掘削するコアビットと、前記外套管からコアビットにかけてそれらの内周に組み込まれる試料採取管とを備えた地質試料サンプラであって、
前記コアビットの内周に前記試料採取管の先端を受け入れる環状空所を有する段差が形成され、
前記試料採取管はその後端が前記外套管に相対回転自在に支持されていることを特徴とする地質試料サンプラにある。
【０００９】
より具体的には、前記環状空所は、前記段差が外向きに傾斜する段差面を持つことにより形成されている。前記試料採取管の後端部にはリテーナが一体に嵌合され、このリテーナと外套管との間に転がり軸受が介在されている。前記リテーナには逆止弁を有する空気抜き孔が設けられている。前記試料採取管の先端近くにおいて、該採取管の外周と前記コアビットの内周との間に、環状のシール部材が介在されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明による地質試料サンプラの全体を示す軸方向断面図であり、図面の都合上Ａ−Ａ線で２分割して示されている。サンプラ１は外套管２と、コアビット３と、試料採取管４とを備えている。
【００１１】
外套管２はその先端部外周及び後端部内周にねじ５，６をそれぞれ有している。外套管２のこれら先端部外周及び後端部内周には、コアビット３及びロッドサブ７がそれぞれ螺着される。ロッドサブ７の後端部にはねじ８により図示しないロータリパーカッションドリルのドリルロッドが接続される。
【００１２】
図２はコアビットの正面図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図、図４は図２のＢ−Ｃ線断面図である。コアビット３のシャンク９は中空円筒形をなし、その内周面に外套管２のねじ５と螺着するねじ１０が設けられている。また、シャンク９の内周面にはねじ１０よりも先端側に段差１１が、さらにその先端側にも段差１２がそれぞれ設けられている。一方の段差１１にはシャンク９に螺着された外套管２の先端が当接する。他方の段差１２については後述する。
【００１３】
図５は、コアビット３の刃先１３により掘削されて地盤中に形成される掘削面を示す断面図である。すなわち、コアビット３の刃先１３は、掘削によりそれぞれ円筒形の内側掘削面１４及び外側掘削面１５と、内側掘削面１４及び外側掘削面１５の各先端間を連続させる先端掘削面１６を形成する。先端掘削面１６は内向きに傾斜した傾斜掘削面である。
【００１４】
このような掘削面１４，１５，１６を形成するために、刃先１３はそれぞれ複数の先行チップ１７と後行チップ１８との２つのチップ群を有している。先行チップ１７は図５に示した内側掘削面１４及び先端掘削面１６を先行して掘削するチップであり、シャンク９の先端に周方向に間隔を置いて植設されている。このシャンク９の軸方向断面の先端は鋭角であり、先行チップ１７の先端とシャンク９の先端とは概ね同位置にある（図３参照）。また、先行チップ１７の後方にある後行チップ１８は図５に示した外側掘削面１５及び後行して先端掘削面１６を形成するチップであり、シャンク９の先端に周方向に間隔を置いて植設されている。
【００１５】
先行チップ１７及び後行チップ１８は、いずれも、それらの刃先１９（図２参照）をなす先端角度は９０度以上１８０度未満である。また、先行チップ１７及び後行チップ１８によって形成される先端掘削面１６を含む円錐の先端角度αは７５度〜９０度である（図５参照）。
【００１６】
外側掘削面１５をなす円筒形の直径は、外套管２の外径よりも大きくなっている。そして、コアビット３にはその先端から後端まで延びる２つの掘屑排出路２０，２１が形成されている。掘屑排出路２０は先行チップ１７及び後行チップ１８間において、シャンク９の外周を先端から中間部まで切り欠くことによって形成されている。掘屑排出路２１は掘屑排出路２０，２０間において、、シャンク９の外周を先端から後端まで切り欠くことによって形成されている。チップ１７，１８によって切削された掘屑は、掘屑排出路２０，２１を順に通って又は掘屑排出路２１のみを通って、コアビット３の後端側に排出される。
【００１７】
試料採取管４は合成樹脂製の管である。この試料採取管４は外套管２からコアビット３にかけてそれらの内周に組み込まれている（図１参照）。図６は試料採取管４の先端部が組み込まれるコアビット３の先端を拡大して示す断面図である。前述した段差１２は外向きに傾斜する環状の段差面２２を有している。すなわち、段差１２は断面がＺ字形のものである。段差１２がこのような段差面２２を持つことにより、コアビット３の内周には環状空所２３が形成される。
【００１８】
試料採取管４の先端が段差面２２に接することなく、環状空所２３に受け入れられている。試料採取管４の先端近くにおいて、この採取管４の外周とコアビット３の内周との間には、環状のシール部材であるＯリング２４が介在されている。
【００１９】
再び図１を参照して、試料採取管４の後端部内周にはリテーナ２５が一体に嵌合している。試料採取管４から突出するリテーナ２５の後部は筒状部２６を形成している。リテーナ２５には中央に軸方向の孔２７と、筒状部２６に半径方向の孔２８とが設けられている。これらの孔２７，２８は空気抜き孔であり、孔２７には逆止弁２９が設けられている。
【００２０】
筒状部２６は、ねじ６により互いに一体とされたロッドサブ７の先端と外套管２との間に嵌合されている。そして、筒状部２６とロッドサブ７すなわちこれと一体となった外套管２との間には転がり軸受３０が介在されている。この転がり軸受３０により、筒状部２６は外套管２に対し相対回転自在であるが、軸方向には移動しないように支持されている。
【００２１】
次に上述の地質試料サンプラの作用について説明する。ロッドサブ７にロータリパーカッションドリルのドリルロッドが接続され、コアビット３に回転力と打撃力とが与えられる。これにより、コアビット３の先行チップ１７及び後行チップ１８は、図５に示した掘削面を形成するように地盤を掘削する。すなわち、先行チップ１７は内側掘削面１４を外周とする試料３１（図５参照）を切削成形し、この試料３１をコアビット３内に取り込む。また、後行チップ１８は、外側掘削面１５である掘削孔壁を形成する。
【００２２】
その際、先行チップ１７及び後行チップ１８によって形成される先端掘削面１６は内向きの環状傾斜面であるので、掘屑はコアビット３の外周側へ移動する傾向を付与される。この結果、掘屑はコアビット３内に侵入することなく、掘屑排出路２０，２１を通って外套管２と掘削孔壁との間に排出される。したがって、試料に掘屑が混入することがない。また、試料は掘屑によって圧密を受けることがないため、土壌汚染調査のためのサンプリングの場合、汚染地質試料に本来含まれていた地下空気や地下水を絞り出すことなく確保することができ、化学的精度の高い調査を行うことができる。
【００２３】
コアビット３内に取り込まれた試料は、試料採取管４内に侵入する。その際、試料の侵入によるピストン作用により逆止弁２９が開き、試料採取管４内の空気が押し出されるので、試料をスムーズに侵入させることが可能である。また、図６に示すように、試料採取管４の先端は段差１２の持つ環状空所２３に受け入れられているので、すなわち段差１２と試料採取管４の先端とはオーバーラップしているので、コアビット３内に取り込まれた試料はスムーズに試料採取管４内に移行する。
【００２４】
仮に、試料が採取管４の外周側に流動しようとしても、段差面２２と採取管４の先端との間にできる隙間はラビリンス機構のごとく機能し、試料が採取管４の外周側に流動しようとするのを阻止できる。また、仮に、試料が採取管４の外周側に流動したとしても、採取管４の外周とコアビット３の内周との間にはＯリング２４が配置されているので、試料が採取管４の外周に詰まることはない。したがって、転がり軸受３０による試料採取管４の外套管２に対する相対回転性は確保される。これにより、試料採取管４ののねじれを防止することができ、試料の乱れを防止することができる。
【００２５】
さらに、サンプラを地上に引き上げる際には、逆止弁２９が閉じて試料採取管４内の気密が確保されているので、試料が採取管４から脱落するのを防止することができる。このことにより、試料が揮発性物質に汚染された土壌である場合、大気への接触機会が低減でき、調査精度を高めることができる。
【００２６】
試料採取管４の先端を受け入れる環状空所２３は、上記実施形態に限らない。図７は、別の実施形態を示す断面図である。この実施形態では、段差１２の段差面２２に環状溝２３を形成し、これを環状空所としたものである。この実施形態によっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
上記各実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。例えば上記実施形態では刃先を先行チップと後行チップとの２つのチップ群で構成したが、先行チップと後行チップとの間に中間チップを設け３つのチップ群とする場合もあり得る。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、試料中に掘屑が混入することができる。
また、採取管への試料取り込みを迅速かつ抵抗なく行うことができる。さらに、採取管のねじれを防止し、採取管内の試料に乱れが生じるのを防止することができる。さらに、採取管からの試料の脱落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による地質試料サンプラの全体を示す軸方向断面図である。
【図２】コアビットの正面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｃ線断面図である。
【図５】コアビットの刃先により地盤中に形成される掘削面を示す断面図である。
【図６】試料採取管の先端部が組み込まれるコアビットの先端を拡大して示す断面図である。
【図７】別の実施形態を示す、図６と同様の図面である。
【符号の説明】
１：サンプラ
２：外套管
３：コアビット
４：試料採取管
７：ロッドサブ
９：シャンク
１２：段差
１３：刃先
１４：内側掘削面
１５：外側掘削面
１６：先端掘削面
１７：先行チップ
１８：後行チップ
１９：刃先
２０：掘屑排出路
２１：掘屑排出路
２２：段差面
２３：環状空所
２４：Ｏリング
２５：リテーナ
２６：筒状部
２７：軸方向の孔
２８：半径方向の孔
２９：逆止弁
３０：軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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