特開 2024-108059 気泡生成装置および掘削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108059

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】気泡生成装置および掘削装置

(51)【国際特許分類】

   E21B 21/14 20060101AFI20240802BHJP

【ＦＩ】

E21B21/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012328

(22)【出願日】2023-01-30

(71)【出願人】

【識別番号】399089677

【氏名又は名称】ハイテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100190702

【弁理士】

【氏名又は名称】筧田 博章

(72)【発明者】

【氏名】小宮 国盛

(57)【要約】

【課題】
従来の技術に比べ、より一層むらなく均一である極めて良質な気泡を生成できる気泡生成装置およびこれを備える掘削装置を提供することを目的とする。
【解決手段】

気泡を放出しながら地盤の掘削を行う掘削装置に前記気泡を生成して供給するための気泡生成装置であって、流体の流路となる搬送路と、液体に気泡剤を混合した気泡液を前記搬送路に送る気泡液供給部と、気泡液を起泡させ、気泡を生成する起泡部と、起泡部の下流において搬送路に設けられ、流体が透過可能なメッシュまたは複数の透過孔を含む攪拌部と、を備える気泡生成装置。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気泡を放出しながら地盤の掘削を行う掘削装置に前記気泡を生成して供給するための気泡生成装置であって、
流体の流路となる搬送路と、
液体に気泡剤を混合した気泡液を前記搬送路に送る気泡液供給部と、
前記気泡液を起泡させ、気泡を生成する起泡部と、
前記起泡部の下流において前記搬送路に設けられ、流体が透過可能なメッシュまたは複数の透過孔を含む攪拌部と、
を備える気泡生成装置。

【請求項2】

前記攪拌部は、流体が透過可能であって、前記メッシュの網目または前記透過孔の横断面より横断面が大きい貫通部を備える請求項１記載の気泡生成装置。

【請求項3】

気泡を放出しながら地盤を掘削する掘削装置であって、
請求項１または２記載の気泡生成装置を備える掘削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気泡生成装置およびこれを備える掘削装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

地盤の掘削を行う掘削装置に用いられる気泡を生成するための装置であって、気泡液または気泡を攪拌翼により攪拌する攪拌部を搬送路に備える気泡生成装置が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特願２０２０－５３３１６２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願の発明者は、研究開発を進めた結果、上記気泡生成装置に比べ、より一層むらなく均一で極めて良質な気泡を生成できる気泡生成装置を発明するに至った。

【0005】

本発明は、従来の技術に比べ、より一層むらなく均一で極めて良質な気泡を生成できる気泡生成装置およびこれを備える掘削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】

【0006】

気泡生成装置は、気泡を放出しながら地盤の掘削を行う掘削装置に前記気泡を生成して供給するためのものであって、流体の流路となる搬送路と、液体に気泡剤を混合した気泡液を前記搬送路に送る気泡液供給部と、気泡液を起泡させ、気泡を生成する起泡部と、起泡部の下流において搬送路に設けられ、流体が透過可能なメッシュまたは複数の透過孔を含む攪拌部と、を備える。

【0007】

攪拌部は、流体が透過可能であって、メッシュの網目または透過孔の横断面より横断面が大きい貫通部を備えてもよい。

【0008】

掘削装置は、気泡を放出しながら地盤を掘削する装置であって、上記気泡生成装置を備える。

【発明の効果】

【0009】

気泡生成装置によると、従来の技術に比べ、より一層むらなく均一で極めて良質な気泡を生成できる。また、気泡生成装置を備える掘削装置は、従来の技術に比べ、極めて良好に地盤の掘削屑を地上に排出させることができる。また、気泡生成装置を備える掘削装置が、地盤のコアを採取するボーリング装置である場合には、従来の技術に比べ、極めて高品質なコアを採取することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態の気泡生成装置およびボーリング装置を示す概要図である。

【図2】攪拌部を示す縦断面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。

【図4】攪拌部の別の態様を示す縦断面図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の気泡生成装置１の実施形態について図面を用いて説明する。気泡生成装置１は、図１に示すように、搬送路４０と、気泡液供給部１０と、起泡部５０と、攪拌部６０とを備えている。

【0012】

搬送路４０は、流体の流路である。本実施形態では、搬送路４０は、管路となっており、その内部において流体が流れる。なお、流体には、液体や気泡が含まれる。

【0013】

気泡液供給部１０は、搬送路４０において、液体に気泡剤を混合した気泡液を送る装置である。本実施形態では、気泡液供給部１０は、図１に示すように、液体供給源１１と、搬送部１３と、開閉部１５と、気泡剤供給部２０と、添加剤供給部３０とを備えている。

【0014】

液体供給源１１は、本実施形態では、液体を収容可能な容器である。液体供給源１１には、例えば水などの液体が収容されている。液体供給源１１には、搬送路４０の上流端側が接続している。搬送部１３は、搬送路４０を通じて液体供給源１１内の液体を下流側に搬送させるためのものである。本実施形態では、搬送部１３は、ポンプで構成されており、搬送路４０に備えられている。開閉部１５は、搬送路４０を開閉して搬送路４０の下流側への液体の供給または供給停止を行うためのものである。本実施形態では、開閉部１５は、バルブであり、搬送路４０に備えられている。

【0015】

気泡剤供給部２０は、液体に気泡剤を供給（混合）するためのものである。本実施形態では、気泡剤供給部２０は、気泡剤容器２１と、供給路２３と、開閉部２５と、を備えている。気泡剤容器２１は、気泡剤を収容可能な容器であり、搬送路４０の上方に位置している。気泡剤容器２１には、気泡の基となる材料である気泡剤が収容されている。本実施形態では、気泡剤は、界面活性剤などにより構成される。供給路２３は、気泡剤を搬送路４０に送るための流路である。供給路２３は、上下方向に延びる管状のものであり、気泡剤容器２１と搬送路４０に接続している。開閉部２５は、供給路２３内を開閉して搬送路４０への気泡剤の供給量を調節するためのものである。本実施形態では、開閉部２５は、バルブ（例えば逆止弁）であり、供給路２３に備えられている。

【0016】

添加剤供給部３０は、液体に添加剤を供給（混合）するためのものである。本実施形態では、添加剤供給部３０は、添加剤容器３１と、供給路３３と、開閉部３５と、を備えている。添加剤容器３１は、添加剤を収容可能な容器であり、搬送路４０の上方に位置している。添加剤容器３１には、気泡の性質を調整する添加剤が収容されている。本実施形態では、添加剤は、気泡の粘性等を上げるベントナイトまたはベントナイト泥水などにより構成されている。供給路３３は、添加剤を搬送路４０に送るための流路である。供給路３３は、上下方向に延びる管状のものであり、添加剤容器３１と搬送路４０に接続している。開閉部３５は、供給路３３内を開閉して搬送路４０への添加剤の供給量を調節するためのものである。本実施形態では、開閉部３５は、バルブ（例えば逆止弁）であり、供給路３３に備えられている。

【0017】

気泡液供給部１０は、液体供給源１１の液体を搬送路４０を通じてその下流側に搬送するとともに、気泡剤供給部２０から気泡剤を搬送路４０の液体に供給し、添加剤供給部３０から添加剤を搬送路４０の液体に供給することにより、気泡液を生成する。生成された気泡液は、搬送路４０の下流側に搬送される。

【0018】

なお、気泡液供給部１０の各構成および搬送路４０は、上記機能を奏するものであればどのようなものであってもよい。また、液体供給源１１は、水道、河川または池等であってもよい。また、気泡液供給部１０は、添加剤供給部３０を備えないものであってもよい。また、気泡液供給部１０は、液体供給源１１にあらかじめ液体に気泡剤またはこれに添加剤を加えたものを貯留するものであってもよい。この場合、気泡液供給部１０または添加剤供給部３０は不要である。

【0019】

起泡部５０は、気泡液を起泡させ、気泡を生成するためのものである。本実施形態では、起泡部５０は、図１に示すように、起泡装置５１と、供給路５３とを備えている。起泡装置５１は、コンプレッサーで構成されており、圧縮空気を生成し、圧縮空気を供給路５３に送り出す。供給路５３は、圧縮空気を搬送路４０に送るための流路である。供給路５３は、管状のものであり、起泡装置５１と搬送路４０に接続している。本実施形態では、供給路５３は、後述する攪拌部６０の上流側において搬送路４０に接続している。起泡部５０は、圧縮空気を生成し、起泡路を介して搬送路４０の気泡液に圧縮空気を送ることにより、搬送路４０を流れる気泡液を起泡して、気泡を生成する。

【0020】

攪拌部６０は、起泡部５０の下流において搬送路４０に設けられ、流体が透過可能なメッシュ６４または複数の透過孔を含んでいる。本実施形態では、攪拌部６０は、図２および図３に示すように、枠部６２と、メッシュ６４とを備えている。枠部６２は、円管状であり、外径が搬送路４０の内径以下になっている。枠部６２は、搬送路４０と軸が同軸になるように、起泡部５０が搬送路４０に接続する部分の下流において搬送路４０内に固定されている。メッシュ６４は、枠部６２内において枠部６２の軸方向に間隔をあけて、複数、ここでは３つ設けられている。各メッシュ６４は、搬送路４０の軸方向に略直交している。気泡が攪拌部６０（メッシュ６４）を透過すると、気泡が攪拌され、むらなく均一になる。

【0021】

なお、メッシュ６４は、枠部６２に１つだけ設けられていてもよい。枠部６２は搬送路４０内に固定されてもよいし、攪拌部６０が搬送路４０の軸方向（長手方向）において搬送路４０内を移動可能であってもよい。攪拌部６０が搬送路４０内を移動可能である場合には、攪拌部６０の下流において、攪拌部６０の下流側への移動を規制する移動規制部が搬送路４０内に設けられる。攪拌部６０は、搬送路４０に複数設けられてもよい。

【0022】

攪拌部６０の別の態様は、図４および図５に示すように、流体が透過可能であって、メッシュ６４の網目または透過孔の横断面より横断面が大きい孔である貫通部６６を備える。ここでは、貫通部６６は、上記攪拌部６０のメッシュ６４に複数設けられているものとする。各貫通部６６は、枠部６２の軸方向においてメッシュ６４を貫通している。各貫通部６６は、横断面が円形であり、横断面がメッシュ６４の網目より大きいものとなっている。

【0023】

なお、貫通部６６の数は、特に限定されるものではなく、１つであってもよいし、複数であってもよい。

【0024】

攪拌部６０は、メッシュ６４の代わりに複数の透過孔を含む場合、枠部６２は円柱状であって、搬送路４０と軸が同軸になるように、起泡部５０が搬送路４０に接続する部分の下流において搬送路４０内に設けられる。各透過孔は枠部６２の軸（搬送路４０の軸）と平行に枠部６２を貫通している。複数の透過孔は、枠部６２の軸方向から見てメッシュ状に配される。また、この場合において、枠部６２の軸方向において枠部６２を貫通する貫通部６６を１または複数備えてもよい。貫通部６６の横断面は、透過孔の横断面より大きいものとする。

【0025】

気泡生成装置１において、液体として、川や池の水を用いる場合、水に不純物が含まれるため、不純物によりメッシュ６４や透過孔が詰まり、気泡を下流に送れなくなってしまう可能性がある。これに対し、攪拌部６０に貫通部６６を備えることにより、不純物が貫通部６６を通過するので、メッシュ６４や透過孔を詰まり難くすることができる。

【0026】

上記気泡生成装置１は、気泡を放出しながら地盤Ｇを掘削する掘削装置１００に接続して用いられる。気泡生成装置１の使用方法を説明するにあたり、ここでは掘削装置１００は、気泡を放出しながら地盤Ｇを掘削し、地盤Ｇからコアサンプルを採取するボーリング装置１００であるものとする。

【0027】

ボーリング装置１００は、図１に示すように、ボーリング装置本体１０１と、ロッド１０３と、コアバーレル１０７とを備えている。ボーリング装置本体１０１は、ロッド１０３を支持してその軸方向に進退駆動させるとともに、その軸を中心として回転駆動させる。ロッド１０３は、直管状のものであり、その内部は気泡を含む流体の流路となっている。ロッド１０３の後端（上端）には、スイベル１０５が備えられている。ロッド１０３の先端（下端）にはコアバーレル１０７が連結している。コアバーレル１０７は、その先端に地盤Ｇを掘削するためのビット１０９を備えており、ビット１０９により地盤Ｇからくり抜かれたコアをその内部に採取する。また、コアバーレル１０７は、その内部がロッド１０３の内部と接続しており、ロッド１０３側から供給される気泡をその先端から掘削孔Ｄ内に放出する。

【0028】

気泡生成装置１は、ホース１１０等の流路の一端を搬送路４０の下流端に接続し、ホース１１０の他端をロッド１０３のスイベル１０５に接続することにより、ボーリング装置１００に接続される。

【0029】

ボーリング装置１００による地盤Ｇの掘削およびコアの採取の際、気泡生成装置１の気泡液供給部１０は、液体供給源１１の液体を、搬送路４０を通じて下流側に搬送し、気泡剤供給部２０および添加剤供給部３０により搬送路４０の液体に気泡剤と添加剤を混入させて気泡液を生成する。また、起泡部５０は、気泡液を起泡し、気泡を生成する。生成された気泡は、攪拌部６０に送られ、攪拌部６０により攪拌される。攪拌部６０で攪拌された気泡は、ホース１１０を介してロッド１０３およびコアバーレル１０７に供給され、コアバーレル１０７の先端から掘削孔Ｄ内に放出される。コアバーレル１０７から放出される気泡は、掘削された土砂とともに掘削孔Ｄ内を上昇し、地上に排出される。

【0030】

気泡生成装置１によると、流体が透過可能なメッシュ６４または複数の透過孔を含む攪拌部６０を備えることにより、従来の気泡生成装置に比べ、気泡をむらなく均一にし、極めて良質な気泡を生成することができる。また、気泡生成装置１を備える掘削装置１００は、従来の掘削装置に比べ、より良好に地盤Ｇの掘削屑を地上に排出させることができる。また、気泡生成装置１を備える掘削装置１００が、地盤Ｇのコアを採取するボーリング装置１００である場合には、従来のボーリング装置に比べ、高品質なコアを採取することができる。

【0031】

また、気泡生成装置１によると、流体が透過可能であって、メッシュ６４の網目または透過孔の横断面より横断面が大きい貫通部６６を攪拌部６０に備えることにより、液体に含まれる不純物によるメッシュ６４や透過孔の詰まりを軽減または防止することができる。

【0032】

本発明は、上記実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0033】

１ 気泡生成装置
１０ 気泡液供給部
１１ 液体供給源
１３ 搬送部
１５ 開閉部
２０ 気泡剤供給部
２１ 気泡剤容器
２３ 供給路
２５ 開閉部
３０ 添加剤供給部
３１ 添加剤容器
３３ 供給路
３５ 開閉部
４０ 搬送路
５０ 起泡部
５１ 起泡装置
５３ 供給路
６０ 攪拌部
６２ 枠部
６４ メッシュ
６６ 貫通部
１００ ボーリング装置（掘削装置）
１０１ ボーリング装置本体
１０３ ロッド
１０５ スイベル
１０７ コアバーレル
１０９ ビット
１１０ ホース
Ｄ 掘削孔
Ｇ 地盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】