特許 6852892 スクリュー回転体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6852892

(24)【登録日】2021年3月15日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】スクリュー回転体

(51)【国際特許分類】

   E21B 7/00 20060101AFI20210322BHJP

【ＦＩ】

   E21B7/00 E

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-93441(P2017-93441)

(22)【出願日】2017年5月9日

(65)【公開番号】特開2018-188898(P2018-188898A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2020年4月14日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、国立研究開発法人科学技術振興機構 イノベーションハブ構築支援事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】599011687

【氏名又は名称】学校法人 中央大学

(74)【代理人】

【識別番号】100141243

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 靖夫

(72)【発明者】

【氏名】中村 太郎

(72)【発明者】

【氏名】山田 泰之

(72)【発明者】

【氏名】藤原 杏実

(72)【発明者】

【氏名】井坂 恵太

(72)【発明者】

【氏名】中武 豊晴

(72)【発明者】

【氏名】只見 侃朗

【審査官】 東 芳隆

(56)【参考文献】

【文献】 実開平１−１３６５９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−２２６２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６９０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３７６９５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−１６０７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１６０７１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ ７／００−７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

連結部を介して折曲可能な回転軸と、
前記回転軸の軸方向に沿って螺旋状に延長する螺旋体と、
を備えたスクリュー回転体であって、
前記連結部の周囲の螺旋体が前記回転軸の周面と非固着とされ、撓み変形可能であることを特徴とするスクリュー回転体。

【請求項2】

前記連結部の周囲の螺旋体が板バネで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー回転体。

【請求項3】

前記回転軸及び前記螺旋体の先端側に掘削手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクリュー回転体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、折曲可能に構成されたスクリュー回転体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地盤等の掘削対象部を無人で掘削する掘削推進装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１６９０５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の掘削推進装置は、スクリュー回転体としてのアースオーガが直進して掘削する構成であり、アースオーガを曲進させることができなかった。
本発明は、折曲可能なスクリュー回転体を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するためのスクリュー回転体の構成として、連結部を介して折曲可能な回転軸と、回転軸の軸方向に沿って螺旋状に延長する螺旋体とを備えたスクリュー回転体であって、連結部の周囲の螺旋体が回転軸の周面と非固着とされ、撓み変形可能としたので、屈曲させた状態で回転可能なスクリュー回転体を提供できる。
また、連結部の周囲の螺旋体が板バネで構成されたので、屈曲した状態で回転軸を回転させたときの回転トルクの上昇を抑制でき、回転軸を駆動する駆動源の負荷を軽減できる。
また、回転軸及び螺旋体の先端側に掘削手段を備えたので、曲進可能なスクリュー回転体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】掘削推進装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】スクリュー回転体を示す図である。

【図3】螺旋羽根を示す図である。

【図4】筒状体を示す図である。

【図5】折曲装置の一例を示す図である。

【図6】推進ユニットの一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

図１に示すように、実施形態に係るスクリュー回転体を使用した掘削推進装置１は、掘削装置２と、推進装置３と、抽出装置４と、制御装置５とを備え、推進装置３で掘削装置２を推進させるとともに掘削装置２のスクリュー回転体２０で掘削対象部としての例えば地盤Ｅを掘削する。

【0008】

掘削装置２は、いわゆるアースオーガであり、スクリュー回転体２０と、スクリュー回転体２０を駆動する駆動源としてのモーター５１と、折曲自在に構成された筒状体（ケーシング）６と、筒状体６の先端に設けられたスカート部７とを備えて構成される。

【0009】

図２に示すようにスクリュー回転体２０は、回転軸２１と、回転軸２１に沿った方向に螺旋状に延長するように回転軸２１の周りに設けられた螺旋体としての螺旋羽根２２と、回転軸２１及び螺旋羽根２２の先端側に設けられた掘削手段としての掘削ビット２３とを備え、回転軸２１が折曲可能に構成されている。
即ち、スクリュー回転体２０は、回転軸２１に沿った方向に螺旋状に延長するように回転軸２１の周りに螺旋羽根２２が取付けられた構成であるスクリュー２４の先端に掘削ビット２３を備えた構成である。

【0010】

スクリュー２４は、回転軸に沿った方向に螺旋状に延長するように回転軸の周りに螺旋羽根が取付けられて構成された例えば１本のスクリュー（言い換えれば、回転軸が螺旋羽根の回転中心軸を形成する剛体により構成された１本のスクリュー）を、軸の長さが所定の長さとなるように複数に分割した複数の分割スクリュー２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを用いて構成される。

【0011】

つまり、スクリュー２４は、複数の分割スクリュー２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの回転軸の端部同士が軸連結部２６を介して連結され、先端側に位置する分割スクリュー２４Ａの先端に掘削ビット２３を備え、軸連結部２６が折曲自在に形成された構成である。

【0012】

スクリュー２４は、スクリュー２４の先端部を形成する分割スクリューとしての先端側スクリュー２４Ａと、スクリュー２４の中間部を形成する分割スクリューとしての１つ以上の中間側スクリュー２４Ｂと、スクリュー２４の後端部を形成する分割スクリューとしての後端側スクリュー２４Ｃとを備える。

【0013】

スクリュー２４は、例えば図２に示すように、先端側スクリュー２４Ａと、２つの中間側スクリュー２４Ｂと、後端側スクリュー２４Ｃと、先端側スクリュー２４Ａの後端と先端側に位置する中間側スクリュー２４Ｂの前端とを連結する軸連結部２６と、先端側に位置する中間側スクリュー２４Ｂの後端と後端側に位置する中間側スクリュー２４Ｂの前端とを連結する軸連結部２６と、後端側に位置する中間側スクリュー２４Ｂの後端と後端側スクリュー２４Ｃの前端とを連結する軸連結部２６とを備え、後端側スクリュー２４Ｃの後端とモーター５１の出力軸とがカップリング等の軸連結部材２７により連結されて構成される。

【0014】

スクリュー２４は、例えば合成樹脂等の非金属や金属等を素材とする剛体軸により形成された１本の回転軸を複数に分割した複数の分割回転軸（例えば図２に示すように先端側分割回転軸２１Ａ、２つの中間側分割回転軸２１Ｂ、後端側分割回転軸２１Ｃ）の端部同士が軸連結部２６を介して折曲可能、かつ回転力を伝達可能なように連結され、各分割回転軸の周りに分割回転軸に沿った方向に螺旋状に延長する例えば合成樹脂等の非金属や金属等を素材とする剛体により形成された螺旋羽根（例えば図２に示すように先端側螺旋羽根２２Ａ、２つの中間側螺旋羽根２２Ｂ、後端側螺旋羽根２２Ｃ）が取付けられている。先端側螺旋羽根２２Ａの後端側、２つの中間側螺旋羽根２２Ｂの先端側及び後端側、後端側螺旋羽根２２Ｃの先端側には、螺旋羽根２８ｂを取り付けるための取付部が設けられる。

【0015】

軸連結部２６は、上述した各分割回転軸の端部同士を折曲可能でかつ回転力を伝達可能に連結する例えば自在継手（ユニバーサルジョイント）により構成される。

【0016】

尚、スクリュー２４は、各軸連結部２６の周囲に何も設けない構成としても良い。しかしながら、このように各軸連結部２６の周囲に何も設けずに、各軸連結部２６の周囲において螺旋羽根が欠落した構成の場合、当該螺旋羽根が欠落した部分を掘削物としての例えば掘削土が通過する際に、スクリュー２４を回転させるためのトルクが上昇し、モーター５１の負荷が大きくなる可能性がある。
そこで、スクリュー２４は、各軸連結部２６の周囲に折曲可能な可撓性を有した螺旋部として、例えば板バネ製の螺旋羽根部２８を設けることで、螺旋羽根が欠落せずに連続する構成とすることが好ましい。当該螺旋羽根部２８は、例えば図２に示すように、軸連結部２６の軸の径とほぼ同径の円筒状に形成されて軸連結部２６の外周面を覆うゴム製の円筒体２８ａと、当該ゴム製の円筒体２８ａの外周面に対して所定の隙間、換言すれば非固着の状態で設けられた板バネ製の螺旋羽根２８ｂとを備える。

【0017】

図３（ａ）に示すように、螺旋羽根２８ｂは、例えば、ばね鋼を素材とする薄肉の板材をＣ字状に切り抜いて形成される。螺旋羽根２８ｂは、周方向の各端部ｔ１；ｔ２には、先端側螺旋羽根２２Ａ、２つの中間側螺旋羽根２２Ｂ、後端側螺旋羽根２２Ｃに取り付けるための取付部としての複数の貫通孔Ｈを備える。本実施形態における螺旋羽根２８ｂは、スクリュー２４の一ピッチ分に相当するように形成されている。即ち、螺旋羽根２８ｂは、一方の端部ｔ１を固定し、他方の端部ｔ２を一ピッチ分垂直方向に離間させて螺旋羽根２８ｂの内周を軸方向に平面視したときの直径が軸連結部２６の直径よりも大きな寸法に設定される。

【0018】

図３（ｂ）−１は、先端側スクリュー２４Ａを後端側から見た平面図、図３（ｂ）−２は、先端側スクリュー２４Ａに連結される中間側スクリュー２４Ｂを先端側から見た平面図を示している。先端側スクリュー２４Ａにおける先端側螺旋羽根２２Ａの後端側には、螺旋羽根２８ｂの一方の端部に設けられた貫通孔Ｈに対応する取付部としての貫通孔Ｆ、中間側先端側スクリュー２４Ｂにおける先端側螺旋羽根２２Ａの先端側には、螺旋羽根２８ｂの他方の端部に設けられた貫通孔Ｈに対応する取付部としての貫通孔Ｇが設けられている。螺旋羽根２８ｂは、スクリュー２４の一ピッチ分に相当するように形成されていることから、先端側スクリュー２４Ａと中間側スクリュー２４Ｂは、先端側螺旋羽根２２Ａの貫通孔Ｆと中間側螺旋羽根２２Ｂの貫通孔Ｇとが対向するように軸連結部２６により連結される。そして、螺旋羽根２８ｂは、軸連結部２６を覆うように一方の端部ｔ１の貫通孔Ｈを先端側螺旋羽根２２Ａの貫通孔Ｆに一致させてねじ止め固定した後に、他方の端部ｔ２を中間側スクリュー２４Ｂ方向に移動させて中間側螺旋羽根２２Ｂの貫通孔Ｇに一致させてねじ止め固定することで取り付けられる。このように取り付けられた螺旋羽根２８ｂは、一方の端部ｔ１を固定し、他方の端部ｔ２を一ピッチ分垂直方向に離間させて螺旋羽根２８ｂの内周を軸方向に平面視したときの直径が軸連結部２６の直径よりも大きな寸法に設定され、軸連結部２６の外周との間に所定の隙間Ｓを有して取り付けられる。なお、他の軸連結部２６においても同様に螺旋羽根２８ｂが取り付けられる。

【0019】

このように、螺旋羽根が欠落せずに連続するように構成されたスクリュー２４であれば、軸連結部２６の外側で板バネ製の螺旋羽根２８ｂが張力をもって変形可能であることにより掘削土が破砕され、回転軸２１に沿って連続して設けられた螺旋羽根により掘削土が連続してスムーズに後方に搬送されるようになるため、スクリュー２４を回転させるためのトルクの上昇を抑制でき、モーター５１の負荷を軽減できるようになる。

【0020】

また、螺旋羽根２８ｂが軸連結部２６と所定の隙間Ｓを有して非固着の状態で設けられているため、スクリュー２４が屈曲しても軸連結部２６に接触することなく、モーター５１の負荷を軽減することができる。また、軸連結部２６の外周面を覆うゴム製の円筒体２８ａを備えていることにより、軸連結部２６の折れ曲がりに追従できて、かつ、軸連結部２６への防塵効果も得られる。なお、螺旋羽根２８ｂは、軸連結部２６と接触しても良いが、軸と独立的に動作可能となっていれば良く、より好ましくは、非接触であることが好ましい。

【0021】

このように、スクリュー２４は、軸連結部２６を備えたことにより、モーター５１の回転力を後端側から先端側に伝達できるとともに、折れ曲がり可能に構成されている。即ち、スクリュー回転体２０は、地盤Ｅを掘削ビット２３により掘削しながら折れ曲がって進行可能であり、掘削ビット２３で掘削された掘削土が螺旋羽根２２の螺旋回転により後方に搬送されるように構成されている。

【0022】

上記スクリュー２４が内部に配置される筒状体６は、例えば合成樹脂等の非金属や金属等を素材とする剛体により形成された１つの円筒を複数に分割した複数の分割円筒を用いて構成される。即ち、筒状体６は、複数の分割円筒６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの端部同士が、折曲自在に形成された筒連結部６１を介して連結され、当該筒連結部６１で折曲可能に構成された円筒体６２と、制御装置５によって制御されて各筒連結部６１を折曲させる折曲装置６３とを備えた構成である。

【0023】

円筒体６２は、円筒体６２の先端部を形成する分割円筒としての先端側円筒６２Ａと、円筒体６２の中間部を形成する分割円筒としての１つ以上の中間側円筒６２Ｂと、円筒体６２の後端部を形成する分割円筒としての後端側円筒６２Ｃとを備える。なお、先端側円筒６２Ａ、中間側円筒６２Ｂ、後端側円筒６２Ｃの構成の詳細については後述する。

【0024】

図４に示すように、筒状体６は、先端側円筒６２Ａと、中間側円筒６２Ｂと、後端側円筒６２Ｃと、先端側円筒６２Ａの後端と中間側円筒６２Ｂの前端とを連結する筒連結部６１と、中間側円筒６２Ｂの後端と後端側円筒６２Ｃの前端とを連結する筒連結部６１とを備え、先端側円筒６２Ａの前端が筒連結部６１を介してスカート部７の後端と連結された構成である。図１に示すように、各筒連結部６１の外周側には、後述の折曲装置６３が配設されており、折曲装置６３の駆動により、筒連結部６１が独立して折曲することにより、全体を自在に折曲可能とされている。
尚、図示しないが、中間側円筒６２Ｂを２つ以上備える場合は、先端側に近い中間側円筒６２Ｂの後端と後端側に近い中間側円筒６２Ｂの前端とを筒連結部６１を介して連結し、かつ、当該筒連結部６１と対応する位置に折曲装置６３を配設すればよい。

【0025】

筒連結部６１の構成としては例えば可撓性を有する蛇腹状部材（例えばゴム製の蛇腹）等を用いるのが好適である。

【0026】

以下、折曲装置６３の一例を示す。
本例における折曲装置６３は、例えば図５に示す伸縮ユニット６３Ａにより構成される。伸縮ユニット６３Ａは、先端側円筒６２Ａ、中間側円筒６２Ｂ、後端側円筒６２Ｃにそれぞれ対応して設けられる後述の推進装置３を構成する推進ユニット８（図６等参照）が備えるフランジ６５；６５間に連結された伸縮体である。伸縮ユニット６３Ａ内には、空気等の流体を導入可能となっており、制御装置５が伸縮ユニット６３Ａに対する流体の給排量を制御することで、伸縮ユニット６３Ａが軸方向に伸縮し、筒連結部６１を自在に曲げることが可能となる（図５（ｂ）参照）。尚、伸縮ユニット６３Ａは、筒連結部６１の周囲に例えば等間隔に３箇所以上設けられ（好ましくは例えば筒連結部６１の中心軸を中心として筒連結部６１の周方向に９０度間隔で伸縮ユニット６３Ａを４箇所に設ける）、制御装置５で各伸縮ユニット６３Ａを制御することにより、筒連結部６１を全方位に曲げることが可能となる。図５に示すように、伸縮ユニット６３Ａは、両端の開口がそれぞれ蓋部材６３ａ，６３ａで閉塞された両端閉塞の筒状のゴム等の弾性体からなる伸縮体６３ｂと、伸縮体６３ｂの筒の中央側の外周を取り囲むように設けられて伸縮体６３ｂの膨張を制限するリング６３ｃとを備える。伸縮体６３ｂを構成する弾性体の内部には、軸方向に沿って延長する複数のカーボンロービング繊維等により形成された繊維層６３ｄが内挿されており、当該繊維層６３ｄの両端部は、弾性体と共に蓋部材６３ａ，６３ａによって拘束される。そして、このように構成された伸縮ユニット６３Ａの伸縮体６３ｂ内に、蓋部材６３ａに形成された図外の流体供給口及びゴムチューブ等の流路を介して流体が導入された場合、伸縮体６３ｂの膨張が繊維層６３ｄの拘束によって半径方向のみに規制される結果、その全体長が軸方向に収縮することとなる。一方、蓋部材６３ａに形成された図外の流体供給口及び流路を介して流体が排出された場合、伸縮体６３ｂの弾性力によってその全体長が伸長し、自然長に復帰する。複数のリング６３ｃは、伸縮体６３ｂの長さ方向に等しい間隔を隔てて複数個設けられており、伸縮体６３ｂの半径方向への膨張を抑制する。よって、その数は、使用環境に応じて適宜設定可能である。
なお、伸縮ユニット６３Ａの構成を、個別に形成された複数の伸縮体６３ｂを軸方向に連結した構成としてもよい。当該構成を採用する場合、各伸縮体６３ｂを上記蓋部材６３ａ，６３ａによって個々に閉塞する。そして、個々に閉塞された各伸縮体６３ｂ同士を軸方向に連結するとともに、各伸縮体６３ｂに個別に流体を給排可能なチューブ等を接続することにより、各伸縮体６３ｂを独立して伸長させることができる。そして、制御装置５によって給排対象とする伸縮体６３ｂ及び流体の給排量を制御することにより、筒連結部６１をより細かく全方位に曲げることが可能となる。なお、図示では省略しているが、フランジ６５の径方向外側には、図１に示すように折曲装置６３の外周側を覆う可撓性を有する防塵カバー６６が配置されている。

【0027】

スカート部７は、後端開口の直径が、円筒体６２の先端開口の直径と対応するように形成され、先端開口の直径が、後端開口の直径よりも大きい寸法に形成されて、かつ、スクリュー２４の螺旋羽根２２の先端の回転径よりも小さい寸法に形成された筒体により構成される。即ち、スカート部７の筒孔の直径は、後端開口側から先端開口側に向かうに従って徐々に漸増するように形成される。つまり、スカート部７の筒孔の内周面は、円錐台の外周面と対応した面に形成されている。

【0028】

図１に示すように、筒状体６及びスカート部７の筒孔を貫通して筒状体６の後端開口６ｅより後方に突出するスクリュー２４の後端に連結されたモーター５１が、モーター固定部５２に固定される。そして、当該モーター固定部５２が支持部５３を介して筒状体６の後端のフランジに連結されていることで、筒状体６の中心軸とスクリュー２４の中心軸とが一致して、かつ、スクリュー２４の先端側がスカート部７の先端開口７ｅよりも前方に位置するように、スクリュー２４が配置される。また、スクリュー２４の先端側がスカート部７の先端開口７ｅよりも前方に位置し、かつ、スクリュー２４の螺旋羽根２２の先端の回転径がスカート部７の先端開口７ｅの外周の直径よりも大きく形成されていることにより、既に掘削した掘削穴の内壁から掘削土が崩れて穴底側に落下した場合でも、当該崩れた掘削土がスクリュー２４により後方に搬送されるので、効率よく掘削することができる。

【0029】

尚、筒状体６の筒連結部６１及びスクリュー回転体２０の軸連結部２６は、筒状体６及びスクリュー回転体２０の中心軸と直交する同一平面上、又は、当該同一平面近傍位置に設けられることが好ましい。このようにすることで、筒連結部６１を曲げた場合に追従して曲がる軸連結部２６の追従性が良好になり、掘削装置２の進行方向制御を正確に行うことができるようになる。

【0030】

即ち、実施形態１の掘削装置２は、スクリュー回転体２０と、筒内にスクリュー回転体２０が設置された状態で折曲可能に構成された筒状体６と、スクリュー回転体２０の駆動源としてのモーター５１と、制御装置５とを備え、筒状体６は、複数の分割円筒６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの端部同士が折曲可能な筒連結部６１を介して連結されるとともに、筒連結部６１を折曲させる折曲装置６３を備え、スクリュー回転体２０は、回転軸２１が筒状体６の中心軸に沿って延長するように筒状体６の内側に配置され、制御装置５が、モーター５１を制御してスクリュー回転体２０の回転軸２１を回転させるとともに、折曲装置６３を制御して筒連結部６１を折曲させることにより、筒連結部６１の折れ曲がりに追従してスクリュー回転体２０の軸連結部２６が折れ曲がるように構成されたことにより、曲進掘削が可能な掘削装置２となる。

【0031】

図１に戻り、推進装置３について説明する。
推進装置３は、筒状体６の周囲に設けられた複数の推進ユニット８を備えて構成される。各推進ユニット８は、先端側円筒６２Ａ、中間側円筒６２Ｂ、後端側円筒６２Ｃの筒の外周面に配設される。

【0032】

図６は、推進ユニット８の一例を示す概略断面図である。なお、各推進ユニット８の構成は同様であるので、中間側円筒６２Ｂに配置された推進ユニット８を例として説明する。図６に示すように、推進ユニット８は、内周面側に前述のスクリュー２４を挿通可能な空間を有する略円筒状の中間側円筒６２Ｂの外周面側に配設される。推進ユニット８は、中間側円筒６２Ｂを取り囲むように軸方向に延長する円筒状の外郭筒８１Ａ；８１Ｂと、当該外郭筒８１Ａ；８１Ｂを互いに軸方向に連結すると共に外郭筒８１Ａ；８１Ｂの伸縮動作を許容する伸縮部８１Ｃと、外郭筒８１Ａ；８１Ｂの軸方向に渡って延長し、外郭筒８１Ａ；８１Ｂの周囲を取り囲む弾性膨張体８２とを備える。外郭筒８１Ａ；８１Ｂのそれぞれの一端側には、前述のフランジ６５が設けられている。伸縮部８１Ｃは、例えば、可撓性を有する部材により構成され、その軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状に形成される。伸縮部８１Ｃの両端部の内周面は、外郭筒８１Ａ；８１Ｂの両端部の外周面に液密かつ強固に固定される。弾性膨張体８２は、前述の伸縮体６３ｂと同様に内部に、軸方向に沿って延長する複数のカーボンロービング繊維等により形成された繊維層が内挿されており、当該繊維層の両端部は、弾性膨張体８２と共に外郭筒８１Ａ；８１Ｂの外周面に対して強固に固定される。当該構成により、推進ユニット８内には、外郭筒８１Ａ；８１Ｂと弾性膨張体８２との間に流体を導入可能な気室Ｓが形成される。気室Ｓ内には、制御装置５の制御によって、一方の外郭筒８１Ｂにおいてフランジ６５を貫通して気室Ｓに至る貫通孔として設けられた給排孔８３ａに図外のチューブ等の流路を接続することにより、油や空気等の流体が給排可能に構成される。気室Ｓ内に流体が導入されると、弾性膨張体８２は、前述の伸縮体６３ｂと同様に軸方向への伸長が規制されることによって、径方向に膨張（拡径）すると共に、伸縮部８１Ｃが縮められて軸方向に収縮した状態で図１に示す後述のランチャ３１や掘削孔の壁面と密に接することが可能となる。そして、拡径した状態から流体が排出されると、拡径した弾性膨張体８２が縮径すると共に軸方向に伸長する。このような、拡径及び収縮、縮径と伸長の動作が可能な推進ユニット８を複数備え、制御装置５によって拡径動作及び縮径動作がそれぞれの推進ユニット８に対して所定の周期で繰り返し実行されることにより、いずれかの推進ユニット８が拡径して外周面に接した状態において掘削に必要な反力が得られると共に、拡径した推進ユニットが縮径して外周面から離れた状態において掘削方向（図１では先端側）に伸長するため、蠕動運動による推進力を得ることができる。なお、スクリュー２４は、軸方向の長さが、上記推進装置３の蠕動運動による軸線方向の長さの変化を考慮して設定されている。

【0033】

なお、推進ユニット８を備えない掘削装置を用い、スクリュー回転体の回転軸を回転させるだけで地盤Ｅを掘り下げていく場合、掘り進めるに従って土圧が重力に勝って掘削装置による掘削が進まなくなる可能性がある。しかしながら、推進ユニット８を備えた掘削推進装置１を用いれば、推進ユニット８と壁との摩擦を利用した蠕動運動により掘削推進装置１が掘進するため、土圧に関係なく、曲進掘削が可能となる。

【0034】

図１において、３１は掘削装置の発進基地（ランチャ）であり、この発進基地（ランチャ３１）は、例えば先端開口縁が鋭利に形成された円筒体により構成される。

【0035】

また、図１に示すように、筒状体６の後端には、筒状体６の後端開口６ｅより後方に排出される掘削土を後方に導く排出路４１が連結される。そして、モーター固定部５２を筒状体６の後端に連結する支持部５３には、筒状体６の後端開口６ｅと排出路４１とを連通させる連通孔５４が形成されている。
従って、モーター５１を駆動してスクリュー２４を回転させることにより、スクリュー２４の先端の掘削ビット２３により掘削された掘削土がスクリュー２４の螺旋羽根２２の螺旋運動によって筒状体６の筒孔内の後方に搬送され、後端開口６ｅより排出され、かつ、連通孔５４を介して排出路４１に排出されるように構成されている。

【0036】

排出路４１の後方には図外の掘削土収容部が設けられる。即ち、抽出装置４は、少なくとも、連通孔５４を通過して後方に搬送されてくる掘削土を収容する掘削土収容部と、連通孔５４から当該掘削土収容部への掘削土の排出路４１とを備えた構成である。尚、掘削土収容部の大きさは、例えば調査に必要となる掘削土の量に応じて変更可能に構成される。
即ち、抽出装置４は、スクリュー回転体２０の掘削ビット２３により掘削されて螺旋羽根２２の螺旋回転により後方に搬送される掘削土を収容する掘削土収容部を備え、例えば当該掘削土収容部が排出路４１の後方に着脱可能に構成されている。
従って、スクリュー回転体２０の掘削ビット２３により掘削されて螺旋羽根２５の螺旋回転により後方に搬送される掘削土が掘削土収容部に収容され、掘削終了後、掘削土収容部を取り外して、掘削土を回収できるように構成されている。

【0037】

実施形態に係る掘削推進装置１は、例えば、海底下調査において使用される。この場合、実施形態１の掘削推進装置１を遠隔操縦して海底地盤を掘削する。また、本調査においては、土圧の関係から推進ユニット８に供給する流体を油とし、油圧によって拡径，縮径動作させることが好ましい。具体的には、まず、ランチャ３１内に掘削装置２及び推進装置３を備えた掘削推進装置１を海底に沈め、ランチャ３１の先端開口縁を海底地盤に突き刺す。そして、制御装置５により、モーター５１及び推進ユニット８を制御して掘削推進装置１を掘進させる。この場合、最初は、スクリュー２４の回転、及び、推進ユニット８とランチャ３１の内壁との摩擦を利用した蠕動運動によって、掘削装置２及び推進装置３が海底地盤を掘進し始める。そして、推進ユニット８が海底地盤を掘削した掘削孔内に入った場合には、スクリュー２４の回転、及び、推進ユニット８と掘削孔の内壁との摩擦を利用した蠕動運動によって掘削装置２、推進装置３及び抽出装置４が海底地盤をさらに掘進する。なお、蠕動運動を生じさせるには、図１に示す状態から先端側円筒６２Ａ、中間側円筒６２Ｂ、後端側円筒６２Ｃに配設された推進ユニット８を所定の周期で順次拡径，縮径動作させれば良い。また、掘削装置２の掘進方向を変更は、制御装置５により複数の実施形態を用いて示した折曲装置６３を制御して筒連結部６１を曲げ、当該筒連結部６１に追従させるように軸連結部２６を曲げることにより行われる。
そして、海底に沿って海底地盤中を掘進する作業を行った後に、掘削装置２及び推進装置３を海底に向けて曲げるように制御して、掘削装置２及び推進装置３を海底に戻し、かつ、掘削装置２、推進装置３及び抽出装置４を海面に浮上させて回収する。そして、抽出装置４の掘削土収容部に収容されている掘削土を採取して所望の調査を行う。

【0038】

上記実施形態に係る掘削推進装置１によれば、スクリュー回転体２０の周りに配置された筒状体６を曲げる構造として、制御装置５が筒状体６の折曲装置６３を制御して筒連結部６１を曲げることにより、スクリュー回転体２０の軸連結部２６も追従して曲がるように構成されているので、曲進掘削が可能となり、広い範囲の地盤調査等が可能となる。

【0039】

また、上記実施形態係るスクリュー回転体２０によれば、回転軸２１と、回転軸２１に沿った方向に螺旋状に延長するように回転軸２１の周りに設けられた螺旋体としての螺旋羽根２２と、回転軸２１及び螺旋羽根２２の先端側に設けられた掘削手段としての掘削ビット２３とを備え、回転軸２１が折曲可能に構成されたので、曲進可能なスクリュー回転体を得ることができる。

【0040】

また、上記実施形態に係る筒状体６によれば、複数の分割円筒６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの端部同士が、折曲可能な筒連結部６１を介して連結されるとともに、制御装置５によって制御され、筒連結部６１の少なくとも１つを折曲させる折曲装置６３を備え、制御装置５が折曲装置６３を制御することよって筒連結部６１が折曲するように構成されたので、制御装置５による制御で折曲可能でかつ折曲角度を調整可能な筒状体６を得ることができる。
そして、回転軸２１が筒状体６の中心軸に沿って延長するように当該筒状体の内側にスクリュー回転体２０が配置されて掘削装置２が構成されていることにより、曲進掘削が可能な掘削装置２を得ることができる。
即ち、折曲可能に構成された筒状体６内にスクリュー回転体２０を設置し、筒状体６の筒連結部６１を折り曲げるように制御することによって、スクリュー回転体２０の軸連結部２６を折り曲げて、曲進掘削を行う掘削方法が実現可能となった。
なお、上記例では、筒状体６を金属等の剛体により形成された複数の分割円筒６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを筒連結部６１で連結することにより、折曲可能な構成としたが、筒状体６を例えば可撓性を有するゴムやコイルばね等により構成し、筒連結部６１を省略した構成としてもよい。

【0041】

尚、上記実施形態では、筒状体６のすべての折曲装置６３を制御装置で制御する、即ち、筒状体６のすべての筒連結部６１をアクティブ構造にして制御により曲げる方式を例示したが、筒状体６の先頭側の筒連結部、即ち、先端側円筒６２Ａの前端とスカート部７の後端とを連結する先頭側の筒連結部６１を折曲させる折曲装置６３のみを制御装置５で制御して、先頭側の筒連結部６１以外の筒連結部６１は、先頭側の筒連結部６１の曲がりに追従して曲がるように構成してもよい。即ち、筒状体の先頭側の筒連結部６１のみを折曲装置６３を備えたアクティブ構造にして制御装置５の制御によって曲げるようにし、先頭側の筒連結部６１以外の筒連結部６１については、折曲装置６３を備えないパッシブ構造にして追従させる方式としてもよい。

【0042】

また、上記実施形態では、筒状体６の筒連結部６１をアクティブ構造にして制御により曲げる方式とするとともに、スクリュー回転体２０の軸連結部２６をパッシブ構造にして筒状体６の曲げに追従させる方式とした構成の掘削推進装置１を例示したが、スクリュー回転体２０の軸連結部２６をアクティブ構造にして制御により曲げる方式とするとともに、筒状体６の筒連結部６１をパッシブ構造にしてスクリュー回転体２０の曲げに追従させる方式とした構成の掘削推進装置１としてもよい。スクリュー回転体２０をアクティブ構造とする場合には、例えば図５で例示した折曲装置６３を中空状とした回転軸２１の内部に収容する構成とすれば良い。このような構成とすれば、筒状体６に設けられた折曲装置６３を省略でき、筒状体６をスクリュー回転体２０の折曲に対して追従させることができる。また、筒状体６及びスクリュー回転体２０の両方にいずれかの折曲装置６３を配設することにより、両構成をアクティブ構造とすることも可能である。

【0043】

また、スクリュー回転体２０は、軸連結部２６が、可撓性を有した材料、例えば、ゴム、あるいは、コイルばねなどの弾性体により形成された構成であってもよい。

【0044】

また、スクリュー回転体２０は、軸連結部２６を備えずに、回転軸のすべてが可撓性を有した材料、例えば、ゴム、あるいは、コイルばねなどの弾性体により形成されて、当該ゴムにより形成された回転軸、あるいは、コイルばねにより形成された回転軸の周りに螺旋体が設けられた構成であってもよい。

【0045】

また、筒状体６を剛体として形成すると共に、予め折曲された構成としてもよい。本実施形態に係るスクリュー回転体２０によれば、当該折曲された筒状体６に対しても配設できるため、スクリュー回転体２０の回転によって、筒状体６の折曲形状に沿って掘削することが可能となる。なお、当該構成を採用した場合、掘削の進路が筒状体６によって規定される。

【0046】

また、上述した筒状体６と、制御装置５と、筒状体６の各筒部（分割円筒６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ）の外周面に取付けられて筒部の中心軸に沿った方向に伸縮可能に構成された推進ユニット８（伸縮ユニット）とを備え、制御装置５が推進ユニット８の伸縮を制御することで、前記推進ユニット８が接触面との摩擦を利用した蠕動運動を行って移動するように構成された筒状移動体を得ることができる。例えば、本出願人による発明である特開２０１５−１５２１６９号公報に開示された管状移動体の代わりに上記構成からなる筒状移動体を用いれば、制御装置５により筒状体６の折曲装置６３を制御して筒連結部６１を折曲げることが可能となり、例えば、配管内検査等において管内の曲路をスムーズに移動させることが可能な筒状移動体を提供できる。即ち、制御装置５による制御で折曲可能でかつ折曲角度を調整可能な筒状体６を有して曲路をスムーズに移動させることが可能な筒状移動体を提供できる。

【0047】

また、筒部の数をさらに増大し、筒部の端部同士を連結する筒連結部６１毎に折曲装置６３を備えた構成とすることで、筒状体６の曲げ角度をより細かく調整可能な掘削装置、あるいは、管状移動体となり、曲進掘削、あるいは、曲進をスムーズに行える掘削装置、あるいは、管状移動体を提供できるようになる。

【0048】

また、上記実施形態おいては、直線状に延長するランチャ３１によって、掘削推進装置１の初期の掘進方向を設定するものとして説明したが、地盤に対するランチャ３１の傾斜角度を変更することや、ランチャ３１の形状を予め折曲された形状とし、任意の深さまで突き刺すことにより、任意の方向に向けて掘削を開始させることができる。

【符号の説明】

【0049】

２ 掘削装置、５ 制御装置、６ 筒状体、２０ スクリュー回転体、２１ 回転軸、
２２ 螺旋羽根（螺旋体）、２３ 掘削ビット（掘削手段）、２６ 軸連結部、
２８ 螺旋羽根部（螺旋部）、５１ モーター（駆動源）、６１ 筒連結部、
６３ 折曲装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】