(57)【要約】      （修正有）【課題】最前段のテールシールが負担する差圧を低減することができるシールド掘進機を提供する。【解決手段】シールド掘進機は、胴体１３の軸方向に並ぶ少なくとも３つのテールシール４の間に形成された複数のシール室に充填材を供給する充填材供給装置５と、充填材供給装置５を制御する制御装置８を含む。胴体１３の後方のテールボイド３の圧力は第１圧力センサで検出され、最後方シール室５３の圧力は第２圧力センサ９５で検出され、最前方シール室５１の圧力は第３圧力センサ９２で検出される。制御装置８は、最後方シール室５３の圧力がテールボイド３の圧力よりも高くなるとともに、最前方シール室５１の圧力が最後方シール室５３の圧力以下となるように充填材供給装置５を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体の軸方向に並ぶ少なくとも３つのテールシールと、
前記少なくとも３つのテールシールの間に形成された複数のシール室に充填材を供給する、前記複数のシール室のそれぞれへの充填材の供給量を調整可能に構成された充填材供給装置と、
前記胴体の後方のテールボイドの圧力を検出する第１圧力センサと、
前記複数のシール室のうちの最も後方に位置する最後方シール室の圧力を検出する第２圧力センサと、
前記複数のシール室のうちの最も前方に位置する最前方シール室の圧力を検出する第３圧力センサと、
前記充填材供給装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第２圧力センサで検出される圧力が前記第１圧力センサで検出される圧力よりも高くなるとともに、前記第３圧力センサで検出される圧力が前記第２圧力センサで検出される圧力以下となるように前記充填材供給装置を制御する、シールド掘進機。
【請求項２】
前記少なくとも３つのテールシールは４つのテールシールを含み、前記複数のシール室は中間シール室を含み、
前記中間シール室の圧力を検出する第４圧力センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記第４圧力センサで検出される圧力が前記第２圧力センサで検出される圧力以下となるとともに、前記第３圧力センサで検出される圧力が前記第４圧力センサで検出される圧力以下となるように前記充填材供給装置を制御する、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
胴体の軸方向に並ぶ少なくとも４つのテールシールと、
前記少なくとも４つのテールシールの間に形成された複数のシール室に充填材を供給する、前記複数のシール室のそれぞれへの充填材の供給量を調整可能に構成された充填材供給装置と、
前記複数のシール室のうちの最も前方に位置する最前方シール室の圧力を検出する第１圧力センサと、
前記複数のシール室のうちの前方から２番目に位置する中間シール室の圧力を検出する第２圧力センサと、
前記充填材供給装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第１圧力センサで検出される圧力が前記第２圧力センサで検出される圧力以下となるように前記充填材供給装置を制御する、シールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シールド掘進機においては、胴体とセグメントの間をシールする複数のテールシールが胴体の内周面に取り付けられる。テールシールは、環状であり、胴体の軸方向に並んでいる。テールシールは、一般的にワイヤブラシである。
【０００３】
胴体内ではセグメントが組み立てられ、胴体の後方のテールボイド（地山とセグメントの間の隙間）には裏込材が注入される。テールシールは、裏込材あるいは地下水や泥水などが胴体内に侵入することを防止する役割を果たす。
【０００４】
テールシールの間に形成されるシール室には、充填材が充填されることもある。例えば、特許文献１には、３つのテールシールの間に形成された２つのシール室に充填材が充填されたシールド掘進機が開示されている。また、このシールド掘進機では、２つのシール室のうちの後方のシール室に充填される充填材の圧力がテールボイドの圧力以上に保たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０４４３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、３つのテールシールの間に形成された２つのシール室に充填材が充填される場合は、通常は、前方のシール室の圧力が後方のシール室の圧力よりも高くなるように、前方のシール室への充填材の供給量が調整される。しかしながら、このような構成では、前方のシール室の圧力と大気圧との差圧が大きくなるため、その差圧を負担する最前段のテールシールが反転するおそれがある。この傾向は、テールボイドの圧力が高くなる高深度掘削において特に顕著となる。
【０００７】
そこで、本発明は、最前段のテールシールが負担する差圧を低減することができるシールド掘進機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】
前記課題を解決するために、本発明の一つの側面からのシールド掘進機は、胴体の軸方向に並ぶ少なくとも３つのテールシールと、前記少なくとも３つのテールシールの間に形成された複数のシール室に充填材を供給する、前記複数のシール室のそれぞれへの充填材の供給量を調整可能に構成された充填材供給装置と、前記胴体の後方のテールボイドの圧力を検出する第１圧力センサと、前記複数のシール室のうちの最も後方に位置する最後方シール室の圧力を検出する第２圧力センサと、前記複数のシール室のうちの最も前方に位置する最前方シール室の圧力を検出する第３圧力センサと、前記充填材供給装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第２圧力センサで検出される圧力が前記第１圧力センサで検出される圧力よりも高くなるとともに、前記第３圧力センサで検出される圧力が前記第２圧力センサで検出される圧力以下となるように前記充填材供給装置を制御する、ことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、最前方シール室の圧力が最後方シール室の圧力（場合によっては、テールボイドの圧力）以下に保たれるので、最前段のテールシールが負担する差圧を低減することができる。これにより、最前段のテールシールが反転することを防止することができる。
【００１０】
前記少なくとも３つのテールシールは４つのテールシールを含み、前記複数のシール室は中間シール室を含み、上記のシールド掘進機は、前記中間シール室の圧力を検出する第４圧力センサをさらに備え、前記制御装置は、前記第４圧力センサで検出される圧力が前記第２圧力センサで検出される圧力以下となるとともに、前記第３圧力センサで検出される圧力が前記第４圧力センサで検出される圧力以下となるように前記充填材供給装置を制御してもよい。この構成によれば、テールシールの数が４つの場合に、３つのシール室の圧力を全て同じか前方に向かって徐々に低下させることができる。
【００１１】
また、本発明の別の側面からのシールド掘進機は、胴体の軸方向に並ぶ少なくとも４つのテールシールと、前記少なくとも４つのテールシールの間に形成された複数のシール室に充填材を供給する、前記複数のシール室のそれぞれへの充填材の供給量を調整可能に構成された充填材供給装置と、前記複数のシール室のうちの最も前方に位置する最前方シール室の圧力を検出する第１圧力センサと、前記複数のシール室のうちの前方から２番目に位置する中間シール室の圧力を検出する第２圧力センサと、前記充填材供給装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１圧力センサで検出される圧力が前記第２圧力センサで検出される圧力以下となるように前記充填材供給装置を制御する、ことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、最前方シール室の圧力が隣接する中間シール室の圧力以下に保たれるので、最前段のテールシールが負担する差圧を低減することができる。これにより、最前段のテールシールが反転することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、最前段のテールシールが負担する差圧を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の断面図である。
【図２】テールシール周りのシールド掘進機の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本発明の一実施形態に係るシールド掘進機１を示す。なお、シールド掘進機１の進行方向が前方、その反対方向が後方である。
【００１６】
シールド掘進機１は、地山を掘削するカッターヘッド１１と、カッターヘッド１１を回転可能に支持するバルクヘッド１２と、バルクヘッド１２の周縁部から後方に延びる筒状の胴体１３を含む。
【００１７】
胴体１３は、前方のスキンプレート１４と、後方のテールプレート１５を含む。スキンプレート１４の内周面には、胴体１３の内部で組み立てられたセグメント２を押圧してシールド掘進機１を前進させるための複数のシールドジャッキ１６が設けられている。スキンプレート１４は、中折れ機構を構成するために、前方スキンプレートと後方スキンプレートに分割されてもよい。
【００１８】
テールプレート１５の内周面には、少なくとも３つのテールシール４が取り付けられている。テールシール４は、胴体１３とセグメント２の間をシールする。本実施形態では、テールシール４の数が４つである。テールシール４は、環状であり、胴体１３の軸方向に並んでいる。テールシール４は、例えばワイヤブラシである。
【００１９】
図２に示すように、４つのテールシール４は、最前段テールシール４１、２つの中間テールシール４２，４３および最後段テールシール４４である。
【００２０】
４つのテールシール４の間には、３つのシール室が形成されている。３つのシール室は、最も前方に位置する最前方シール室５１と、最も後方に位置する最後方シール室５３と、中間に位置する中間シール室５２である。換言すれば、中間シール室５２は、前方から２番目に位置する、最前方シール室５２に隣接するシール室である。
【００２１】
最前方シール室５１、中間シール室５２および最後方シール室５３には、充填材が充填されている。充填材は、例えば、半固体のグリスである。グリスには、繊維が混合されてもよい。
【００２２】
充填材は、充填材供給装置５によって最前方シール室５１、中間シール室５２および最後方シール室５３へ供給される。充填材供給装置５は、最前方シール室５１、中間シール室５２および最後方シール室５３のそれぞれへの充填材の供給量を調整可能に構成されている。
【００２３】
本実施形態では、充填材供給装置５が２つのポンプ６１，７１を含む。ただし、充填材供給装置５の構成はこれに限られるものではなく、適宜変更可能である。
【００２４】
一方のポンプ６１は、供給路６２により最前方シール室５１と接続されているとともに、供給路６４により中間シール室５２と接続されている。供給路６２と供給路６４の上流側部分は互いに合流して共通の流路となっている。
【００２５】
他方のポンプ７１は、供給路７２により中間シール室５２と接続されているとともに、供給路７４により最後方シール室５３と接続されている。供給路７２と供給路７４の上流側部分は互いに合流して共通の流路となっている。また、ポンプ６１から延びる供給路６４とポンプ７１から延びる供給路７２の下流側部分は互いに合流して共通の流路となっている。
【００２６】
供給路６２，６４，７２，７４には開閉弁６３，６５，７３，７５がそれぞれ設けられている。これらの開閉弁６３，６５，７３，７５および上述したポンプ６１，７１は、制御装置８によって制御される。ただし、図２では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。
【００２７】
例えば、制御装置８は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤなどのストレージと、ＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
【００２８】
制御装置８は、バルクヘッド１２に設けられた圧力センサ９１および供給路６２，６４，７２，７４に設けられた圧力センサ９２〜９５と電気的に接続されている。
【００２９】
バルクヘッド１２の前方のカッター室の圧力Ｐｃは、胴体１３の後方のテールボイド３の圧力Ｐｖとほぼ等しい。従って、バルクヘッド１２に設けられた圧力センサ９１は、カッター室の圧力Ｐｃをテールボイド３の圧力Ｐｖとして検出する。ただし、圧力センサ９１は、テールボイド３の圧力Ｐｖを直接的に検出するために、テールプレート１５に設けられてもよい。
【００３０】
供給路６２に設けられた圧力センサ９２は、開閉弁６３の下流側に位置しており、最前方シール室５１の圧力Ｐ１を検出する。ただし、最前方シール室５１の圧力Ｐ１を検出する圧力センサ９２は、テールプレート１５に設けられてもよい。
【００３１】
供給路６４に設けられた圧力センサ９３は、開閉弁６５の下流側に位置しており、中間シール室５２の圧力Ｐ２を検出する。また、供給路７２に設けられた圧力センサ９４は、開閉弁７３の下流側に位置しており、中間シール室５２の圧力Ｐ２を検出する。ただし、圧力センサ９３，９４の代わりに、中間シール室５２の圧力Ｐ２を検出する圧力センサが１つだけテールプレート１５に設けられてもよい。
【００３２】
供給路７４に設けられた圧力センサ９５は、開閉弁７５の下流側に位置しており、最後方シール室５３の圧力Ｐ３を検出する。ただし、最前方シール室５１の圧力Ｐ１を検出する圧力センサ９２は、テールプレート１５に設けられてもよい。
【００３３】
制御装置８は、圧力センサ９１〜９５で検出される圧力Ｐｃ（Ｐｖ），Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３および大気圧Ｐａに基づいて、以下の関係が成立するように充填材供給装置５を制御する。
Ｐａ＜Ｐ１≦Ｐ２≦Ｐ３＞Ｐｃ
【００３４】
すなわち、最後方シール室５３に関しては、制御装置８は、最後方シール室５３の圧力Ｐ３がカッター室の圧力Ｐｃ（テールボイド３の圧力Ｐｖ）よりも高くなるようにポンプ７１を間欠的に稼働させ、ポンプ７１の稼働に合わせて開閉弁７５を開く。
【００３５】
ポンプ７１の間欠的な稼働に関し、制御装置８は、圧力センサ９５で検出される圧力が下限（＞Ｐｃ）を下回ったときに、ポンプ７１が所定量の充填材を吐出するだけポンプ７１を稼働させてもよい。あるいは、制御装置８は、圧力センサ９５で検出される圧力が下限を下回ったときに、圧力センサ９５で検出される圧力が上限に至るまでポンプ７１を稼働させてもよい。
【００３６】
中間シール室５２に関しては、制御装置８は、中間シール室５２の圧力Ｐ２が最後方シール室５３の圧力Ｐ３以下となるようにポンプ７１またはポンプ６１を間欠的に稼働させ、ポンプ７１の稼働に合わせて開閉弁７３を開き、ポンプ６１の稼働に合わせて開閉弁６５を開く。なお、ポンプ７１とポンプ６１のどちらを稼働させるかは、最後方シール室５３へ充填材を供給中か否かおよび最前方シール室５１へ充填材を供給中か否かによって決定される。あるいは、ポンプ７１とポンプ６１の双方を稼働させてもよい。
【００３７】
ポンプ７１またはポンプ６１の間欠的な稼働に関し、制御装置８は、圧力センサ９３または９４で検出される圧力が下限を下回ったときに、ポンプ７１が所定量の充填材を吐出するだけポンプ７１またはポンプ６１を稼働させてもよい。あるいは、制御装置８は、圧力センサ９３または９４で検出される圧力が下限を下回ったときに、圧力センサ９３または９４で検出される圧力が上限に至るまでポンプ７１またはポンプ６１を稼働させてもよい。
【００３８】
最前方シール室５１に関しては、制御装置８は、最前方シール室５１の圧力Ｐ１が大気圧Ｐａよりも高く、かつ、中間シール室５２の圧力Ｐ２以下となるようにポンプ６１を間欠的に稼働させ、ポンプ６１の稼働に合わせて開閉弁６３を開く。言うまでもないが、中間シール室５２の圧力Ｐ２が最後方シール室５３の圧力Ｐ３と等しいときは、最前方シール室５１の圧力Ｐ１は最後方シール室５３の圧力Ｐ３以下である。
【００３９】
ポンプ６１の間欠的な稼働に関し、制御装置８は、圧力センサ９２で検出される圧力が下限（＞Ｐａ）を下回ったときに、ポンプ６１が所定量の充填材を吐出するだけポンプ６１を稼働させてもよい。あるいは、制御装置８は、圧力センサ９２で検出される圧力が下限を下回ったときに、圧力センサ９２で検出される圧力が上限に至るまでポンプ６１を稼働させてもよい。
【００４０】
なお、最前方シール室５１の圧力Ｐ１は、大気圧Ｐａとカッター室の圧力Ｐｃ（テールボイド３の圧力Ｐｖ）の平均値（（Ｐａ＋Ｐｃ）／２）以上であることが望ましい。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態のシールド掘進機１では、最前方シール室５１の圧力Ｐ１が最後方シール室５３の圧力（場合によっては、テールボイド３の圧力Ｐｖ）以下に保たれるので、最前段テールシール４１が負担する差圧を低減することができる。これにより、最前段テールシール４１が反転することを防止することができる。
【００４２】
しかも、本実施形態では、Ｐ１≦Ｐ２≦Ｐ３の関係が成立するので、最前方シール室５１、中間シール室５２および最後方シール室５３の圧力を全て同じか前方に向かって徐々に低下させることができる。
【００４３】
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４４】
例えば、テールシール４の数が３つであって、テールシール４の間に形成されるシール室が最前方シール室５１および最後方シール室５３だけであってもよい。あるいは、テールシール４の数は５つ以上でもよい。
【００４５】
また、前記実施形態ではＰ１≦Ｐ２≦Ｐ３の関係が成立するように充填材供給装置５が制御されたが、充填材供給装置５は、Ｐ１≦Ｐ２≧Ｐ３の関係が成立するように制御されてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    シールド掘進機
１３  胴体
３    テールボイド
４    テールシール
５    充填材供給装置
５１  最前方シール室
５２  中間シール室
５３  最後方シール室
８    制御装置
９１〜９５  圧力センサ
【図１】
2020176439.tif 000003
【図２】
2020176439.tif 000004