(57)【要約】【課題】インナーロッドを接続する作業の煩雑さを解消し、ダウンザホールハンマーからの打撃力がアウターケーシング先端のケーシングシューに伝達されてしまうのを防止することが出来る二重管削孔装置の提供。【解決手段】地上側機械（２０）に接続されたインナーロッド（１３）及びアウターケーシング（１１）を有し、インナーロッド（１３）の先端には打撃力発生装置（１４）を介してパイロットビット（１５）が接続されており、パイロットビット（１５）の半径方向外方にはリングビット（１６）が配置され、パイロットビット（１５）の断面形状が多角形状（例えば六角形状）に形成され、リングビット（１６）の内壁面（ＩＳ）の断面形状はパイロットビット（１５）の断面形状と相補的な形状（多角形状：例えば六角形状）に形成されている。【選択図】図２
2016061107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上側機械に接続されたインナーロッド及びアウターケーシングを有し、インナーロッドの地中側にパイロットビットが接続されており、パイロットビットの半径方向外方にはリングビットが配置され、アウターケーシングの先端にはケーシングシューが接続され、パイロットビットの断面形状が多角形状に形成され、リングビットの内壁面の断面形状はパイロットビットの顔面形状と相補的な形状に形成されていることを特徴とする二重管削孔装置。
【請求項２】
パイロットビットには打撃力発生装置からの打撃力をリングビットに伝達する領域が形成されており、リングビット側面には凹部が形成されており、ケーンシングシューの地中側先端には半径方向内方に突出している係合部が形成されており、ケーシングシュー先端の係合部がリングビット側面の当該凹部に係合しており、リングビット側面凹部の軸方向寸法は、ケーシングシューの係合部の軸方向寸法に比較して大きい請求項１の二重管削孔装置。
【請求項３】
多角形状のパイロットビットの断面形状における角部は、スライム排出用スリットに重ならない位置に設けられている請求項２の二重管削孔装置。
【請求項４】
多角形状のパイロットビットの断面形状における角部は、スライム排出用スリットに重なる位置に設けられている請求項２の二重管削孔装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削・削孔するための二重管削孔装置であって、ダウンザホールハンマーを用いた技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のダウンザホールハンマーを用いた二重管削孔装置について、その先端部分を示す図１７を参照して説明する。
図１７において、ケーシング１１（アウターケーシング）の内側に図示しないインナーロッド１３が延在しており、図示しないインナーロッド１３の地中側先端にダウンザホールハンマー１４が接続されている。ダウンザホールハンマー１４の地中側先端部（図１７では左下側）はパイロットビット１５と接続されている。そしてパイロットビット１５の半径方向外側には、円環状のリングビット１６が設けられている。
パイロットビット１５は側面部に概略Ｌ字型の係合片１５Ａを設けており、該係合片１５Ａは、リングビット１６に形成された係合溝１６Ａに係合している。すなわち、パイロットビット１５とリングビット１６は、リングビット１６の係合溝１６Ａにパイロットビット１５の係合片１５Ａが係合することにより接続されている。
【０００３】
アウターケーシング１１の地中側端部（図１７では左下側端部）にはケーシングシュー１２が設けられ、ケーシングシュー１２先端（地中側端部：図１７では左下側端部）には半径方向内方に突出した係合用凸部１２Ａが形成されている。そして、ケーシングシュー１２先端の係合用凸部１２Ａはリングビット１６の環状溝１６Ｂに係合しており、以って、ケーシングシュー１２とリングビット１６は接続されている。
なお、図１７のリングビット１６において、環状溝１６Ｂは係合溝１６Ａよりも地中側（図１７では左下側）に形成されている。
【０００４】
地上側のボーリングマシン（図１７では図示せず）から、スイベルジョイント部（図１７では図示せず）を介して、インナーロッド１３に回転とスラスト（インナーロッドを長手方向地中側に送り込む動き）が供給される。インナーロッド１３に伝達された回転はパイロットビット１５に伝達され、さらにパイロットビット１５の係合片１５Ａとリングビット１６の係合溝１６Ａとの係合により、リングビット１６に伝達される。
そして、インナーロッド１３に伝達されたスラストは、ダウンザホールハンマー１４を介してパイロットビット１５に伝達され、さらにパイロットビット１５の係合片１５Ａとリングビット１６の係合溝１６Ａとの係合により、リングビット１６に伝達される。
ここでリングビット１６の環状溝１６Ｂとケーシングシュー１２の係合用凸部１２Ａとは係合しているので、リングビット１６に伝達されたスラストはケーシングシュー１２及びアウターケーシング１１にも伝達され、アウターケーシング１１はリングビット１６に連行されて地中側（図１７では左下側）へ押し込まれる。
【０００５】
ダウンザホールハンマー１４で生じた打撃力は、パイロットビット１５に伝達されると共に、打撃伝達部（図１７では図示せず）を介してリングビット１６に伝達される。
そして、パイロットビット１５とリングビット１６に伝達される回転力と打撃力とスラストにより、図１７で示す先端部分は地盤を掘削して進行する。
【０００６】
しかし、図１７を参照して説明した従来の二重管削孔装置において、例えば、地盤の掘削後、アンカー体を挿入するためにアウターケーシング１１のみを残存して、インナーロッド１３を地上側に抜き取る（抜管する）場合には、図１７で説明したように、パイロットビット１５の概略Ｌ字状の係合片１５Ａがリングビット１６の係合溝１６Ａと係合することにより、パイロットビット１５とリングビット１６が接続されているので、インナーロッド１３を地上側に引き上げるのみではパイロットビット１５の係合片１５Ａとリングビット１６の係合溝１６Ａとの係合状態が解除されず、インナーロッド１３を地上側に引き上げても、インナーロッド１３の地上側端部がアウターケーシング１１により包囲されていない状態にすることは出来ない。
図１７を参照して説明した従来の二重管削孔装置において、インナーロッド１３のみを地上側に抜き取るには、インナーロッド１３を地上側に引き上げることに先立って、インナーロッド１３を地中側に押し込み、リングビット１６の係合溝１６Ａが円周方向に延在している方向とは反対方向に回転して、パイロットビット１５の係合片１５Ａとリングビット１６の係合溝１６Ａとの係合状態が解除しなければならなかった。
【０００７】
上述した従来の二重管削孔装置におけるアウターケーシング１１、インナーロッド１３の接続について、図１８、図１９を参照して説明する。
ここで図１７を参照して説明した従来の二重管削孔装置では、アウターケーシング１１の接続箇所におけるネジ部の螺合／螺合解除方向は、インナーロッド１３の接続箇所におけるネジ部の螺合／螺合解除方向と逆方向にする必要がある。例えばインナーロッド１３の接続箇所におけるネジ部が右ネジであれば、アウターケーシング１１の接続箇所におけるネジ部は左ネジでなければならない。
【０００８】
図１８において、ボーリングマシン２０は右ネジのインナーロッド１３に係合して、インナーロッド１３を右ネジが締まる方向に回転することが出来る。しかし、ボーリングマシン２０を左ネジのアウターケーシング１１に係合して、（ボーリングマシン２０を）左ネジが締まる方向に回転することはできない。そのため、図１８で示すように、アウターケーシング１１はボーリングマシン２０には接続されておらず、アウターケーシング１１とインナーロッド１３の隙間（環状空間）はアウターケーシング１１の上端部で開放されている。
図１８において、符号ＳＬは、アウターケーシング１１とインナーロッド１３の間の環状空間の開放端から漏出するスライムを示している。また、符号α１はアウターケーシング１１固定用のクランプであり、符号α２はインナーロッド固定用のクランプであり、符号α３はアウターケーシング１１とインナーロッド１３の接続／切り離しの際に最終的な締め付け或いは切り離しをするクランプ（所謂「ブレーカー」）である。
【０００９】
掘削が進み、アウターケーシング１１とインナーロッド１３を接続するべき場合には、図１８の状態において、作業員Ｍ（図１９参照：図１８では図示せず）が二重管（アウターケーシング１１及びインナーロッド１３）を既に接続されている二重管上に配置する。そして、アウターケーシング１１を持ち上げてクランプα２でインナーロッド１３を保持し、ボーリングマシン２０のボックス２１を接続するべき新しいインナーロッド１３の地上側端部に螺合して、ボーリングマシン２０によりインナーロッド１３を時計方向（右ネジが締まる方向）に回転して、インナーロッド１３を接続する。
インナーロッド１３の接続が完了すると、クランプα２によるインナーロッド１３の保持を解除して、クランプα１によりアウターケーシング１１を保持する。
【００１０】
ここで上述した様に、インナーロッド１３を接続する（時計方向、右ネジが締まる方向に回転する）ことが出来るボーリングマシン２０では、アウターケーシング１１を接続する方向（反時計方向：左ネジが締まる方向）に回転することはできない。そのため、図１９で示すように、接続するべきアウターケーシング１１（図１９における上方のケーシング）を作業員Ｍが反時計方向（左ネジが締まる方向）に回転して、クランプα１で保持されているアウターケーシング１に接続する。そして最後に、クランプα３（ブレーカー）により、作業員Ｍにより回転され接続されたアウターケーシング１１を締め付ける。
この様に、従来の従来の二重管削孔装置では、掘削が進み二重管を接続する際には、作業員Ｍが接続するべきアウターケーシング１１を反時計方向（左ネジが締まる方向）に回転して、クランプα１で保持されているアウターケーシング１に接続しなければならなかった。そして作業員Ｍ及びブレーカーα３によるアウターケーシング１１の接続作業は、二重管削孔による掘削作業の労力、コストを増大させていた。
【００１１】
さらに、インナーロッド１３を接続する（時計方向、右ネジが締まる方向に回転する）ことが出来るボーリングマシン２０では、アウターケーシング１１を接続する方向（反時計方向：左ネジが締まる方向）に回転することはできないので、掘削後、地中のアウターケーシング１１を抜管するためには、掘削用のボーリングマシン２０とは逆方向に回転するボーリングマシンを用意しなければならない。そして、ボーリングマシンを二種類用意すること、作業の種類毎にボーリングマシンを入れ替えることは、二重管削孔装置による作業の労力、コストを増大させてしまう。
これに加えて、図１８、図１９で説明した様に、アウターケーシング１１はボーリングマシン２０には接続されないので、掘削の際に発生したスライムＳＬは、図１８で示すようにアウターケーシング１１とインナーロッド１３の間の環状空間の開放端から漏出して、作業現場の環境を悪化させてしまう。
【００１２】
また従来の二重管削孔装置においては、図１７で示すように、リングビット１６の環状溝１６Ｂとケーシングシュー１２の係合用凸部１２Ａとは係合しているため、ダウンザホールハンマー１４からの打撃力が、パイロッドビット１５、リングビット１６を介してアウターケーシング１１（或いは、アウターケーシング１１先端のケーシングシュー１２）に伝達されてしまう。
アウターケーシング１１にボーリングマシン２０から回転力及びスラストが伝達されてしまう場合において、ダウンザホールハンマー１４からの打撃力がアウターケーシング１１先端のケーシングシュー１２に伝達されてしまうと、当該ケーシングシュー１２を破損する恐れがあった。
そのため、ダウンザホールハンマー１４からの打撃力が、アウターケーシング１１先端のケーシングシュー１２に伝達されるのを防止することが従来から要請されていたが、図１７〜図１９で示す従来技術では、係る要請に応えることが出来なかった。
【００１３】
その他の従来技術として、外管を地中に残置すること無く、掘削用ボーリングマシン以外のボーリングマシン（外管後退用ボーリングマシン）を使用する必要がない二重管削孔装置が提案されている（特許文献１参照）。
係る二重管削孔装置（特許文献１）は有用であるが、上述したような問題、すなわち、インナーロッドを接続する度にインナーロッドを地中側に押し込み、リングビットの係合溝が円周方向に延在している方向とは反対方向に回転して、パイロットビットの係合片とリングビットの係合溝との係合状態を解除する操作を行わなければならないこと、ダウンザホールハンマーからの打撃力がアウターケーシング先端のケーシングシューに伝達されてしまうことを解決することは企図してはいない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１２−１４０８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、インナーロッドを接続する作業の煩雑さを解消し、ダウンザホールハンマーからの打撃力がアウターケーシング先端のケーシングシューに伝達されてしまうのを防止することが出来る二重管削孔装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の二重管削孔装置（１００）は、地上側機械（２０：ボーリングマシン）に接続されたインナーロッド（１３）及びアウターケーシング（１１：ケーシング）を有し、
インナーロッド（１３）の地中側にパイロットビット（１５）が接続されており、パイロットビット（１５）の半径方向外方にはリングビット（１６）が配置され、
アウターケーシング（１１）の先端にはケーシングシュー（１２）が接続され、
パイロットビット（１５）の断面形状が多角形状（例えば六角形状）に形成され、リングビット（１６）の内壁面（ＩＳ）の断面形状はパイロットビット（１５）の断面形状と相補的な形状（六角形状）に形成されていることを特徴としている。
ここで、「多角形状」と言う文言は、三角形以上の多角形状を全て包含する趣旨の文言である。
【００１７】
本発明の実施に際して、パイロットビット（１５）には打撃力発生装置（１４：ダウンザホールハンマー等）からの打撃力をリングビット（１６）に伝達する領域（β１、β２、γ１）が形成されており、
リングビット（１６）側面には凹部（１６Ｃ）が形成されており、ケーンシングシュー（１２）の地中側先端には半径方向内方に突出している係合部（１２Ｂ）が形成されており、ケーシングシュー（１２）先端の係合部（１２Ｂ）がリングビット（１６）側面の当該凹部（１６Ｃ）に係合しており、
リングビット（１６）側面凹部（１６Ｃ）の軸方向寸法（Ｌ１）は、ケーシングシュー（１２）の係合部（１２Ｂ）の軸方向寸法（Ｌ２）に比較して大きい（Ｌ１−Ｌ２＝δ：遊びδは打撃力伝達の際におけるリングビット（１６）の軸方向変位量（Ｌ３）よりも大きい）ことが好ましい。
【００１８】
この場合、多角形状（例えば六角形状）のパイロットビット（１５）の断面形状における角部（ＰＰ）は、スライム排出用スリット（ＲＲ）に重ならない位置に設けられているのが好ましい（図１〜図１５）。
或いは、多角形状（例えば六角形状）のパイロットビット（１５）の断面形状における角部（ＰＰ）は、スライム排出用スリット（ＲＲ）に重なる位置に設けられているのが好ましい（図１６）。
【発明の効果】
【００１９】
上述の構成を具備する本発明によれば、パイロットビット（１５）の断面形状が多角形状（例えば六角形状）に形成され、リングビット（１６）の内壁面（ＩＳ）の断面形状はパイロットビット（１５）の断面形状と相補的な形状（例えば六角形状の様な多角形状）に形成されているので、掘削時において、インナーロッド（１３）を回転してパイロットビット（１５）を回転すれば、パイロットビット（１５）の角部（ＰＰ）と、断面形状がパイロットビット（１５）と相補形状のリングビット（１６）内壁面（ＩＳ）の角部（ＰＰ−１）が当接して、リングビット（１６）が確実に回転する。
インナーロッド（１３）を地上側に引き上げるべき場合には、インナーロッド（１３）をそのまま地上側に引き上げれば、リングビット（１６）内壁面（ＩＳ）の断面形状はパイロットビット（１５）の断面形状（例えば六角形状の様な多角形状）と相補形状であるため、リングビット（１６）内壁面（ＩＳ）は何等干渉することはない。
【００２０】
本発明では、パイロットビット（１５）の断面形状とそれと相補形状であるリングビット（１６）内壁面（ＩＳ）は多角形状（例えば六角形状）となっているが、断面形状の角数が多過ぎるとパイロットビット（１５）からリングビット（１６）に回転力を伝達する際に、パイロットビット（１５）の角部（ＰＰ）と相補形状のリングビット（１６）内壁面の角部（ＰＰ−１）が当接せず、いわゆる「なめた」状態となってしまう恐れが存在する。また断面形状の角数が多過ぎると、パイロットビット（１５）とリングビット（１６）内壁面（ＩＳ）の加工が困難になる可能性が存在する。
一方、本発明において、パイロットビット断面形状とリングビット内壁面の断面形状の角数が小さ過ぎる場合には、パイロットビットの断面積が小さくなり、伝達出来る回転力、打撃力が小さくなってしまう恐れがある。
従って、本発明においては、パイロットビット（１５）からリングビット（１６）に回転力を伝達する際に、パイロットビット（１５）の角部（ＰＰ）と相補形状のリングビット（１６）内壁面の角部（ＰＰ−１）が確実に当接し、パイロットビット（１５）とリングビット（１６）内壁面（ＩＳ）の加工が困難にはならず、且つ、パイロットビットの断面積、伝達出来る回転力、打撃力が小さくならない様に、パイロットビット断面形状とリングビット内壁面の断面形状の角数を適切に決定する必要がある。当該断面形状が例えば六角形であれば、係る要請に応えることが出来る。
【００２１】
この場合、多角形状のパイロットビット（１５）の断面形状における角部（ＰＰ）をスライム排出用スリット（ＲＲ）に重なる位置に設ければ、スライム排出用スリット（ＲＲ）に重ならない位置に設けられている場合（図１〜図１５）に比較して、主導的な打撃力伝達領域（β２：図１６でハッチングを付して示す領域）が大きくなるので、打撃力伝達の点で好ましい。
ただし、多角形状のパイロットビット（１５）の断面形状における角部（ＰＰ）をスライム排出用スリット（ＲＲ）に重ならない位置に設けることも可能である（図１〜図１５）。
【００２２】
本発明によれば、インナーロッド（１３）とアウターケーシング（１１）の接続箇所におけるネジ部のネジ山を同一方向にすることが出来る（例えば、両方とも右ネジ）。そのため、ボーリングマシン（２０）をインナーロッド（１３）とアウターケーシング（１１）に接続することにより、作業員（Ｍ）の人手で回転する必要がなく、インナーロッド（１３）とアウターケーシング（１１）の接続をボーリングマシン（２０）により実行することが出来る。インナーロッド（１３）の接続もアウターケーシング（１１）の接続もボーリングマシン（２０）で回転することで行われ、例えばアウターケーシング（１１）を接続するために作業員（Ｍ）の人手により回転し、ブレーカー（α３）で最終的な締め付けを行う、という複雑な作業は不要となる。
また、インナーロッド（１３）とアウターケーシング（１１）の接続箇所におけるネジの向きを同一方向にすることが出来るので、掘削の際におけるボーリングマシン（２０）と、掘削完了後、アウターケーシング（１１）を取り外す際に用いられるボーリングマシンの二種類を用意する必要もない。
その結果、時計方向（右ネジが締まる方向）と反時計方向（左ネジが締まる方向）の双方に回転することが出来るが、高価で且つ構造が複雑なボーリングマシンは本発明では使用する必要がなく、従来の汎用タイプのボーリングマシン（例えば時計方向にのみロッド或いはケーシングを回転することができるボーリングマシン）を用いて、インナーロッド（１３）とアウターケーシング（１１）の接続／切り離しを行うことが出来る。換言すれば、アウターケーシング１１の接続箇所におけるネジ部の螺合／螺合解除方向と、インナーロッド１３の接続箇所におけるネジ部の螺合／螺合解除方向とが逆方向となっていることに起因する従来の二重管削孔装置における問題は、本発明により解消することが出来る。
【００２３】
そして本発明によれば、ボーリングマシン（２０）をインナーロッド（１３）とアウターケーシング（１１）に接続することが出来るので、ボーリングマシン（２０）にスライム排出系統配管を接続することにより、掘削中に生じたスライムを掘削作業現場周辺に撒き散らしてしまうことなく、スライム排出系統配管を介してスライム処理施設に搬送することが可能である。
そのため、二重管削孔装置による施工現場のスライムにより汚染されることを防止して、作業環境を改善することが出来る。
【００２４】
本発明において、リングビット（１６）側面には凹部（１６Ｃ）が形成されており、ケーンシングシュー（１２）の地中側先端には半径方向内方に突出している係合部（１２Ｂ）が形成されており、リングビット側面凹部（１６Ｃ）の軸方向寸法（Ｌケーシングシュー（１２）先端の係合部（１２Ｂ）がリングビット（１６）側面の当該凹部（１６Ｃ）に係合しており、リングビット側面凹部（１６Ｃ）の軸方向寸法（Ｌ１）は、ケーシングシュー（１２）の係合部（１２Ｂ）の軸方向寸法（Ｌ２）に比較して大きくなるように構成１）がケーシングシュー（１２）の係合部の軸方向寸法（Ｌ２）よりも大きい寸法に対応する隙間（遊びδ：δ＝Ｌ１−Ｌ２）は、打撃力発生装置（１４：例えば、ダウンザホールハンマー或いは地上側のドリフターであって打撃力発生機構を有するタイプ）からの打撃力伝達の際におけるリングビット（１６）の軸方向変位量（Ｌ３）よりも遙かに大きいので、パイロットビット（１５）、リングビット（１６）に打撃力が付加された場合に、係る遊び（δ）により当該打撃力はケーシングシュー（１２）には伝達されず、ケーシング（１１）にも伝達されない。
したがって、地上側のドリフター（図１）からケーシングに回転力と推進力が伝達されていても、打撃力発生装置からの打撃は遊び（δ）によりケーシング（１１）に伝達されないので、当該打撃力によりケーシングシュー（１２）が損傷することが防止される。
【００２５】
ここで従来技術において、インナーロッド及びアウターケーシングの双方に対して地中方向への移動と打撃の双方を付加し、地上側に打撃力発生装置を設けるタイプの二重管掘削工法（所謂「ＲＰＤ」工法）が存在する。しかし、その様な従来技術では、パイロットビットとリングビット（ケーシングビット）との間隔が大きい（例えば１０ｍｍ程度）。それと共に、インナーロッドの地中側先端部がアウターケーシング側と結合していないので、インナーロッドはボーリングマシン（２０）のスイベルジョイントによってのみ固定されており、そのため、ロッド回転による偏心量が大きい。
それに対して本発明によれば、パイロットビット（１５）の断面形状とそれと相補形状であるリングビット（１６）内壁面（ＩＳ）は多角形状（例えば六角形状）となっているので、パイロットビット（１５）の断面形状とそれと相補形状であるリングビット（１６）内壁面（ＩＳ）との隙間を小さく（例えば１ｍｍ程度）することが出来る。そして、ケーシングシュー（１２）先端の係合部（１２Ｂ）がリングビット（１６）側面の当該凹部（１６Ｃ）に係合しているので、インナーロッドはボーリングマシン（２０）のスイベルジョイントと、先端のパイロットビット（１５）及びリングビット（１６）により固定されることになるので、回転による偏心が少ない。そのため、本発明では上述した従来技術（所謂「ＲＰＤ」工法）に比較して、掘削における直進性が良好であり、孔曲がりの可能性が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二重管削孔装置の横断面図である。
【図２】第１実施形態の二重管削孔装置の先端部分の拡大断面図である。
【図３】第１実施形態で用いられるパイロットビットの横断面図である。
【図４】図３のパイロットビットにおけるＡ−Ａ´断面を示す図である。
【図５】図３のパイロットビットにおけるＢ−Ｂ´断面を示す図である。
【図６】図３のパイロットビットにおけるＣ−Ｃ´断面を示す図である。
【図７】第１実施形態で用いられるリングビットの横断面図である。
【図８】図７のリングビットにおけるＡ−Ａ´断面を示す図である。
【図９】図７のリングビットにおけるＢ−Ｂ´断面を示す図である。
【図１０】図７のリングビットにおけるＣ−Ｃ´断面を示す図である。
【図１１】第１実施形態に係る二重管削孔装置の掘削時を説明するための正面断面図である。
【図１２】第１実施形態に係る二重管削孔装置におけるインナーロッド及びアウターロッドの接続作業を示す正面断面図である。
【図１３】第１実施形態で用いられるケーシングシューの横断面図である。
【図１４】図３のパイロットビットにおいてリングビットへ打撃力を伝達する箇所を示す側面図である。
【図１５】図１４のパイロットビットにおける打撃力を伝達する箇所を示す断面図である。
【図１６】第２実施形態で用いられるパイロットビットにおいて、リングビットへ打撃力を伝達する箇所を示す断面図である。
【図１７】従来のダウンザホールハンマーを用いた二重管削孔装置の先端部を示す斜視図である。
【図１８】従来のダウンザホールハンマーを用いた二重管削孔装置を示す正面断面図である。
【図１９】図１８の二重管削孔装置におけるインナーロッド及びアウターロッドの接続作業を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図１５は、本発明の第１実施形態を示している。
最初に図１、図２を参照して、第１実施形態に係る二重管削孔装置１００について説明する。
図示の実施形態では、打撃力発生装置としてダウンザホールハンマー１４が用いられている。
図１（１）、（２）は、二重管削孔装置１００を示している。ここで、二重管削孔装置１００は中心軸方向に長い部材であるので、図１は地上側の構成を示す（１）と、地中側先端部の構成を示す（２）に分割して表現されている。
【００２８】
地上側の構成を示す図１（１）では、地上側機械（２０：ボーリングマシン）、スイベルジョイント３０、インナーロッド１３、アウターケーシング１１までを示している。スイベルジョイント３０は、ボーリングマシン２０の回転力や推進力をインナーロッド１３、アウターケーシング１１に伝達する機能をも有している。
一方、地中側の構成を示す図１（２）では、図１（１）のインナーロッド１３の地中側端部（図１（１）の右側）よりも地中側に連続する機器を示しており、インナーロッド１３より地中側に配置されるダウンザホールハンマー１４、パイロットビット１５、リングビット１６、アウターケーシング１１、ケーシングシュー１２を示している。
【００２９】
明確には図示されていないが、第１実施形態に係る二重管削孔装置１００では、アウターケーシング１１の接続箇所におけるネジ部の螺合／螺合解除方向と、インナーロッド１３の接続箇所におけるネジ部の螺合／螺合解除方向とは同一方向である。例えばインナーロッド１３の接続箇所におけるネジ部が右ネジであれば、アウターケーシング１１の接続箇所におけるネジ部も右ネジである。
アウターケーシング１１は図１（１）、（２）の双方で示されている。
なお、図１（１）、（２）では、図示の簡略化のため、インナーロッド１３及びアウターケーシング１１は、それぞれ１本ずつ接続された状態が表現されている。
【００３０】
図１（１）において、地上側機械（２０：ボーリングマシン）はインナーボックス２１を有しており、インナーボックス２１の雌ネジをインナーロッド１３の地上側端部（図１（１）では左端部）の雄ネジに螺合することにより、インナーロッド１３と係合し、インナーロッド１３に対して軸方向（図１（１）の矢印Ｆ方向）の動き（推進力：フィード）及び回転力（図１（１）の矢印Ｒ）を付加する。
そしてボーリングマシン２０はケーシングピン２２を有しており、ケーシングピン２２の雄ネジをアウターケーシング１１の地上側端部（図１（１）では左端部）の雌ネジに螺合することにより、アウターケーシング１１と結合し、アウターケーシング１１に対して軸方向（図１（１）の矢印Ｆ方向）の動き（推進力：フィード）及び回転力（図１（１）の矢印Ｒ）を付加している。
ボーリングマシン２０とアウターケーシング１１及びインナーロッド１３の間にはスイベルジョイント３０が介在し、スイベルジョイント３０はジョイント機能の他に、流体（水やエア）供給系としての構造と、掘削後のスライム排出系としての構造を有している。
【００３１】
図１（２）において、ダウンザホールハンマー１４は、その地上側端部（図１（２）では左側）は接続部材１４Ａを介してインナーロッド１３の地中側端部に接続されている。一方、ダウンザホールハンマー１４の地中側（図１（２）では右側）先端近傍はパイロットビット１５に接続され、パイロットビット１５はリングビット１６に接続される。
ダウンザホールハンマー１４は、パイロットビット１５及びリングビット１６に打撃力を付与する機能を有している。
インナーロッド１３、ダウンザホールハンマー１４、パイロットビット１５及びリングビット１６の半径方向外側には、アウターケーシング１１とケーシングシュー１２が配置されている。ケーシングシュー１２はアウターケーシング１１と接続されており、アウターケーシング１１の地中側端部付近に設けられている。
【００３２】
上述のように構成される二重管削孔装置１００での掘削に際しては、ボーリングマシン２０からインナーロッド１３、パイロットビット１５、リングビット１６に回転力と推進力が付与される。それと共に、ボーリングマシン２０からアウターケーシング１１に回転力と推進力が付与される。さらに、ダウンザホールハンマー１４から、パイロットビット１５及びリングビット１６に打撃力が付与される。
そして、パイロットビット１５及びリングビット１６は、回転力と打撃力により、地中を掘り進みながら掘削を行う。同時にアウターケーシング１１にも回転力と推進力が付与されて、地中側に進行する。
ここで、打撃力を発生するダウンザホールハンマー１４は、地中側先端近傍に位置しているため、打撃力の付与による騒音は地上側に到達するまでに減衰される。そのため、打撃力の付与による騒音で作業現場周辺の環境が悪化してしまうことが抑制される。
【００３３】
スイベルジョイント３０は、掘削液体（水またはエア：或いはダウンザホールハンマー１４の駆動流体）の供給機能と、掘削後のスライム排出機能を有している。
図１（１）及び（２）において、図示しない掘削流体源から供給される掘削流体は、スイベルジョイント３０の上面に設けた掘削流体取入口３１から供給され、スイベルジョイント内通路３２を介して、インナーロッド１３、ダウンザホールハンマー１４、パイロットビット１５に設けられた掘削流体通路（図示せず）を通過して、パイロットビット１５の先端部に設けられた掘削流体噴射口（図示せず）より掘削する地盤に向けて噴射される。
なお、前記掘削流体が掘削流体取入口３１から供給されてから、掘削流体噴射口より噴射されるまでの流れは、図１において矢印Ｗ１で示す。
上述した様に、掘削流体は掘削流体噴射口より地盤に向けて噴射される一方、ダウンザホールハンマー１４の駆動源（動力流体）としても用いられる。
【００３４】
掘削流体を噴射して地盤を掘削した際に発生したスライム（掘削した土砂、礫、掘削流体の混合流体）は、パイロットビット１５の先端部であってリングビット１６との境界付近に設けたスライム取入口（図示せず）から二重管削孔装置１００に流入し、パイロットビット１５に形成されるスライム排出用スリットＲＲ（図４〜図６参照）を通過し、ダウンザホールハンマー１４及びインナーロッド１３とアウターケーシング１１（一部ケーシングシュー１２）との間に形成されるスライム排出通路（図示せず）を通過する。
そして、スイベルジョイント内通路３３を経て、スイベルジョイント３０の上面に設けたスライム排出口３４から、二重管削孔装置１００の外に排出される。
【００３５】
図１において、スライムが前記スライム取入口から流入して、スライム排出口３４から排出されるまでの流れを、矢印Ｗ２で示す。
明示されていないが、スライム排出口３４から図示しないスライム保管装置に連通するスライム運搬配管（図示せず）を設ければ、二重管削孔装置１００の周辺の作業環境を良好に維持することが出来る。
【００３６】
二重管削孔装置１００の地中側先端部付近の詳細を示す図２において、ダウンザホールハンマー１４に接続しているパイロットビット１５（図３〜図６参照）が設けられ、パイロットビット１５の半径方向外方には、パイロットビット１５の地中側領域（図２では右側）を包囲するようにリングビット１６（図７〜図１０参照）が配置されている。
リングビット１６の半径方向外方にはケーシングシュー１２（図１３参照）が配置されており、図１を参照して上述した様に、ケーシングシュー１２は、アウターケーシング１１の地中側先端部近傍で、ネジ部１２Ｃによりアウターケーシング１１と接続されている。
リングビット１６側面には凹部１６Ｃが形成されており、ケーンシングシュー１２の地中側先端には半径方向内方に突出している係合部１２Ｂが形成されている。そして、ケーシングシュー１２先端の係合部１２Ｂはリングビット１６側面の当該凹部１６Ｃに係合しており、以って、リングビット１６とケーンシングシュー１２は係合されている。
【００３７】
ここで、リングビット１６側面の凹部１６Ｃの軸方向寸法Ｌ１は、ケーシングシュー１２の係合部１２Ｂの軸方向寸法Ｌ２に比較して大きく設定されている。
「Ｌ１−Ｌ２＝δ」とすれば、リングビット１６側面凹部１６Ｃはケーシングシュー１２の係合部１２Ｂに対して、軸方向寸法δの所謂「遊び」（本明細書では、係る遊びを「遊びδ」と表記する場合がある）を有している。
そして、遊びδは、ダウンザホールハンマー１４（図２では図示せず）からの打撃力伝達の際におけるリングビット１６の軸方向変位量Ｌ３よりも遙かに大きく設定されている。
【００３８】
パイロットビット１５の地中側の先端部（図２では右端部）には複数のチップ１５Ｂが設けられている。チップ１５Ｂは、パイロットビット１５が回転しつつ、ダウンザホールハンマー１４からの打撃力を伝達することによって、有効に土壌を掘削するために設けられている。
一方、リングビット１６の地中側の先端部（図２では右端部）にも、パイロットビット１５と同様なチップ１６Ｄが設けられている。このチップ１６Ｄも、掘削の際に、パイロットビット１５のチップ１５Ｂと協働して、土壌を効果的に掘削する作用を奏する。
【００３９】
第１実施形態で用いられるパイロットビット１５の断面形状が、図３〜図６で示されている。図３〜図６において、パイロットビット１５の側面にはスライム排出用スリットＲＲが、円周方向について等間隔に３箇所形成されている。
パイロットビット１５の先端付近の断面形状は図６（図３のＣ−Ｃ´断面図）に示されているが、パイロットビット１５の先端以外の部分（図３のＣ−Ｃ´よりも左側の部分）の断面形状は、図４、図５で示すように、スライム排出用スリットＲＲを除いて概略六角形状に形成されている。
一方、第１実施形態で用いられるリングビット１６の断面形状を示す図７〜図１０において、リングビット１６は、パイロットビット１５の半径方向外側に位置する内壁面ＩＳ（図８〜図１０）を備えている。リングビット１６の内壁面ＩＳの断面形状は、先端近傍（図１０参照：図７のＣ−Ｃ´断面）以外の部分（図７の断面Ｃ−Ｃ´よりも左側の部分）では、図８、図９で示すように、六角形状に形成されている。
【００４０】
換言すれば、パイロットビット１５の断面形状（図４、図５参照）と、リングビット１６内壁面ＩＳの断面形状（図８、図９参照）は、共に六角形状であり、いわゆる「相補」形状となっている。
パイロットビット１５の断面形状（図４、図５参照）と、リングビット１６内壁面ＩＳの断面形状（図８、図９参照）が共に六角形状で、相補形状となっているため、掘削時において、ボーリングマシン２０から付与された回転力により、インナーロッド１３が回転してパイロットビット１５が回転すれば、パイロットビット１５の角部ＰＰとリングビット１６内壁面ＩＳの角部ＰＰ−１が当接しているので、リングビット１６が確実に回転する。
【００４１】
第１実施形態に係る二重管削孔装置１００におけるインナーロッド１３及びアウターケーシング１１の接続、切り離しについて、図１１及び図１２を参照して説明する。
上述した様に、第１実施形態に係る二重管削孔装置では、アウターケーシング１１の接続箇所におけるネジ部の螺合／螺合解除方向と、インナーロッド１３の接続箇所におけるネジ部の螺合／螺合解除方向とは同一方向である。例えばインナーロッド１３の接続箇所におけるネジ部が右ネジであれば、アウターケーシング１１の接続箇所におけるネジ部も右ネジである。
【００４２】
図１１において、ボーリングマシン２０はアウターケーシング１１、インナーロッド１３の双方に係合して、アウターケーシング１１とインナーロッド１３を右ネジが締まる方向（時計方向）に回転することが出来る。
そしてアウターケーシング１１はボーリングマシン２０に接続されているため、図１１において、掘削中に発生したスライムＳＬ（図１８）が流れる環状空間（アウターケーシング１１とインナーロッド１３の間の環状空間）はボーリングマシン２０に連通している。上述した様に、係るスライムＳＬは、図１（１）で説明して様に、スイベルジョイント内通路３３を経て、スイベルジョイント３０の上面に設けたスライム排出口３４から、二重管削孔装置１００の外に排出される。そのため、掘削作業現場にスライムを撒き散らしてしまうことが無く、作業現場の環境が向上する。
【００４３】
掘削が進み、アウターケーシング１１とインナーロッド１３を接続するべき場合には、図１１の状態において、作業員Ｍ（図１９参照：図１１、図１２では図示せず）が接続されるべき新しい二重管（アウターケーシング１１及びインナーロッド１３）を既に接続されている二重管上に配置する。そして、作業員Ｍによりアウターケーシング１１を持ち上げてクランプα２でインナーロッド１３を保持し、ボーリングマシン２０のボックス２１を接続するべき新しいインナーロッド１３の地上側端部に螺合して、ボーリングマシン２０によりインナーロッド１３を時計方向（右ネジが締まる方向）に回転して、インナーロッド１３を接続する。
インナーロッド１３の接続が完了すると、クランプα２によるインナーロッド１３の保持を解除して、アウターケーシング１１を先行するアウターケーシング１１上に載置し、クランプα１によりアウターケーシング１１を保持する（図１２）。
【００４４】
そして、接続するべきアウターケーシング１１（図１２における上方のケーシング）をボーリングマシン２０により時計方向（右ネジが締まる方向）に回転して、クランプα１で保持されているアウターケーシング１に接続する。
図１２で示すアウターケーシング１１の接続の際に、作業員Ｍの人手により新しいケーシングを回転する必要は無く、そして、クランプα３（ブレーカー）により最終的に回転してアウターケーシング１１を締め付ける必要もない。
この様に、第１実施形態に係る二重管削孔装置では、掘削が進み二重管を接続する際には、ボーリングマシン２０によりアウターケーシング１１を接続することが出来るので、アウターケーシング１１の接続作業における労力、コストは、図１８、図１９を参照して説明した従来の二重管削孔装置における接続作業に比較して、大幅に減少する。
【００４５】
図示はしていないが、第１実施形態の二重管削孔装置では、インナーロッド１３を接続する方向とアウターケーシング１１を接続する方向が同一方向となるので、掘削後、地中のインナーロッド１３、アウターケーシング１１を抜管するためには、クランプα３（ブレーカー）を使用してネジを緩めれば良い。掘削用のボーリングマシン２０とは逆方向に回転するボーリングマシンを用意しなくても、インナーロッド１３、アウターケーシング１１を抜管することが出来る。
したがって、ボーリングマシンを二種類用意する必要はなく、作業の種類毎にボーリングマシンを入れ替える必要もない。
【００４６】
これに加えて、アウターケーシング１１に対して、インナーロッド１３を地上側に引き上げたい場合には、インナーロッド１３をそのまま地上側に引き上げれば良い。
リングビット１６内壁面ＩＳとパイロットビット１５の断面形状（六角形状）とは相補形状であるため、インナーロッド１３を地上側に引き上げる際に、パイロットビット１５がリングビット１６内壁面ＩＳと何等干渉することはなく、パイロットビット１５を接続したインナーロッド１３を容易に引き抜くことが出来るからである。
その後、再度、インナーロッド１１先端のパイロットビット１５を地中側に戻す場合には、パイロットビット１５をリングビット１６内壁面ＩＳ内に挿入すれば良い。
【００４７】
ここで、パイロットビット１５の断面形状とそれと相補形状であるリングビット１６内壁面ＩＳを六角形状にしたのは、次の様な理由による。
パイロットビット１５の断面形状とそれと相補形状であるリングビット１６内壁面ＩＳの断面形状を八角形以上の形状にすると、個々の角部における内角が１８０°に近い角度（大きな角度）となってしまうので、パイロットビット１５からリングビット１６に回転力を伝達する際に、パイロットビット１５の角部ＰＰと相補形状のリングビット１６内壁面ＩＳ７０の角部ＰＰ−１が滑ってしまい、いわゆる「なめた」状態となり、回転力を伝達し難くなってしまう。また、八角形以上の断面形状にすると、パイロットビット１５とリングビット１６内壁面ＩＳの加工が困難である。
一方、パイロットビット１５およびリングビット１６内壁面ＩＳの断面形状を三角形〜五角形にすると、パイロットビット１５の断面積が小さくなり、パイロットビット１５およびリングビット１６に伝達出来る回転力、打撃力が小さくなってしまう。
ただし、前記断面形状を六角形以外の多角形状（三角形以上の多角形状）にしても、図示の実施形態は実施可能である。
【００４８】
図１３において、ケーンシングシュー１２先端（地中側端部：図１３では右端部）には、半径方向内方に突出している係合部１２Ｂが形成されている。
図２で説明したように、リングビット１６の側面には凹部１６Ｃが形成されており、ケーシングシュー１２先端の係合部１２Ｂがリングビット１６側面の凹部１６Ｃに係合することにより、ケーシングシュー１２とリングビット１６が係合している。
なお、図１３で符号１２Ｃは、ケーシングシュー１２とアウターケーシング１１の結合のためのネジ部である。
【００４９】
図２を参照して上述したように、リングビット１６側面の凹部１６Ｃの軸方向寸法Ｌ１とケーシングシュー１２の係合部１２Ｂの軸方向寸法Ｌ２の差である遊びδは、ダウンザホールハンマー１４からの打撃力伝達の際におけるリングビット１６の軸方向変位量Ｌ３よりも遙かに大きい。そのため、ダウンザホールハンマー１４（図２では図示せず）からパイロットビット１５、リングビット１６に打撃力が付加された時に、係る遊びδが存在するため、当該打撃力はケーシングシュー１２には伝達されず、アウターケーシング１１にも伝達されない。
したがって、地上側のボーリングマシン２０（図１（１）参照）からアウターケーシング１１に回転力と推進力が伝達されていても、ダウンザホールハンマー１４からの打撃力は遊びδによりアウターケーシング１１に伝達されないため、当該打撃力によりアウターケーシング１１が損傷することが防止される。
【００５０】
ダウンザホールハンマー１４からパイロットビット１５に伝達された打撃力がリングビット１６に伝達される箇所が、図１４に示されている。図１４において、ハッチングを付した部分β１、γ１がリングビット１６に当接することにより、打撃力が付与される。
図１４で示すように、領域β１の軸方向の位置はパイロットビット１５の底部側であり、リングビット１６の地上側端部（図２の左側）となっている。
図１４から明らかなように、符号β１で示す領域（パイロットビット１５の底部側の領域）は、符号γ１で示す領域（パイロットビット１５の先端側の領域：打撃力伝達の副次的領域）に比較して大きく、打撃力伝達については主導的な役割を果す。
【００５１】
図１５は、図１〜図１４の第１実施形態における打撃伝達領域β１（パイロットビット１５における主導的な打撃力伝達領域β１：パイロットビット１５の底部側の領域）の平面上の位置を、ハッチングを付して示している。
上述したように、パイロットビット１５の断面形状は（スライム排出用スリットＲＲを除き）概略六角形状に形成されているので、図１５において、パイロットビット１５は六角形状で示されている。図１５において、パイロットビット１５の角部（六角形の角部）は、符号ＰＰで示されている。
図１５において、第１実施形態では、パイロットビット１５のスライム排出用スリットＲＲは、パイロットビット１５の角部ＰＰに重ならない位置に形成されている。
【００５２】
そして図１５において、パイロットビット１５に形成した打撃力伝達領域β１（パイロットビット１５における主導的な打撃力伝達領域β１：パイロットビット１５の底部側の領域）は、円周方向について等間隔に３箇所に形成されている。換言すれば、図１５において、３箇所の打撃力伝達領域β１は、パイロットビット１５における隣り合う角部ＰＰの間の領域であって、六角形におけるスライム排出用スリットＲＲが設けられていない辺に設けられている。
そして打撃力伝達領域β１は、半径方向外方に膨らんだ円弧状に形成される。
打撃力伝達領域β１（パイロットビット１５における主導的な打撃力伝達領域β１：パイロットビット１５の底部側の領域）を確保することにより、ダウンザホールハンマー１４で発生した打撃力が、パイロットビット１５を介してリングビット１６に確実に伝達される。
【００５３】
これに対して、図１６の第２実施形態では、パイロットビット１５の断面形状における６個の角部ＰＰの３箇所が、スライム排出用スリットＲＲと重複する様に構成されている。
そのため、図１６の第２実施形態では、パイロットビット１５における隣り合う角部ＰＰ間のすべての辺に打撃力伝達領域β２（図１６でハッチングを付して示す領域）が形成されており、打撃力伝達領域β２は半径方向外方に膨らんだ円弧状に形成されている。ただし、３箇所のスライム排出用スリットＲＲには、打撃力伝達領域β２は形成されていない。
図１６の第２実施形態では、パイロットビット１５の断面形状における角部ＰＰをスライム排出用スリットＲＲと重ね合わせる様に構成することにより、図１６における打撃力伝達領域β２が、図１５の領域β１に比較して遙かに大きな面積を有する様に構成される。
発明者の実験によれば、図１６における領域β２は、図１５の領域β１の約２倍となる。
【００５４】
ここで、図１４で示す打撃力伝達の副次的領域γ１については、図示されてはいないが、図１６の第２実施形態のほうが小さくなる。しかし、上述した通り、領域γ１（図１４）は打撃力伝達については副次的な役割である。
そして、打撃力伝達の主導的領域β１、β２と、副次的領域γ１との総和については、図１６の第２実施形態は、図１〜図１５の第１実施形態の約１．５倍になることが、発明者の実験で明らかになっている。
図１６の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１５の第１実施形態と同様である。
【００５５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では打撃力発生装置としてダウンザホールハンマーが図示されているが、地上側のドリフターであって打撃力発生機構を有するタイプのドリフターを打撃力発生装置として使用することも可能である。
また図示の実施形態では、断面形状が六角形のタイプのパイロットビット１５及びリングビット１６内壁面１Ｓが示されているが、パイロットビット１５及びリングビット１６内壁面１Ｓの断面形状を六角形以外の多角形状（三角形以上の多角形状）とすることも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１１・・・アウターケーシング
１２・・・ケーシングシュー
１２Ａ・・・係合用凸部
１２Ｂ・・・係合部
１２Ｃ・・・ネジ部
１３・・・インナーロッド
１４・・・ダウンザホールハンマー
１５・・・パイロットビット
１５Ａ・・・係合片
１５Ｂ・・・チップ
１６・・・リングビット
１６Ａ・・・係合溝
１６Ｂ・・・環状溝
１６Ｃ・・・凹部
１６Ｄ・・・チップ
２０・・・ボーリングマシン
２１・・・インナーボックス
２２・・・ケーシングピン
３０・・・スイベルジョイント
３１・・・掘削流体取入口
３２、３３・・・スイベルジョイント内通路
３４・・・スライム排出口
１００・・・二重管削孔装置
【図１】
2016061107.tif 000003
【図２】
2016061107.tif 000004
【図３】
2016061107.tif 000005
【図４】
2016061107.tif 000006
【図５】
2016061107.tif 000007
【図６】
2016061107.tif 000008
【図７】
2016061107.tif 000009
【図８】
2016061107.tif 000010
【図９】
2016061107.tif 000011
【図１０】
2016061107.tif 000012
【図１１】
2016061107.tif 000013
【図１２】
2016061107.tif 000014
【図１３】
2016061107.tif 000015
【図１４】
2016061107.tif 000016
【図１５】
2016061107.tif 000017
【図１６】
2016061107.tif 000018
【図１７】
2016061107.tif 000019
【図１８】
2016061107.tif 000020
【図１９】
2016061107.tif 000021