(57)【要約】      （修正有）【課題】専用の駆動源を用いない攪拌翼によって、カッタヘッドの中央部付近の掘削土砂を効果的に攪拌することが可能なトンネル掘進機を提供する。【解決手段】このトンネル掘進機１００は、中心軸線ＣＡ回りに回転して土砂を掘削するカッタヘッド１と、カッタヘッド１と、カッタヘッド１に対向する隔壁との間に形成されるチャンバと、チャンバ内でカッタヘッド１または隔壁に設けられ、チャンバ内に収容された掘削土砂を攪拌するための攪拌翼部１０とを備え、攪拌翼部１０は、中心軸線ＣＡと直交する面に沿って延びるように設けられ、掘削土砂にカッタヘッド１の半径方向への流動を与えるように半径方向に対して傾斜した一方傾斜面１１を含む。【選択図】図３
2020007734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線回りに回転して土砂を掘削するカッタヘッドと、
前記カッタヘッドと、前記カッタヘッドに対向する隔壁との間に形成されるチャンバと、
前記チャンバ内で前記カッタヘッドまたは前記隔壁に設けられ、前記チャンバ内に収容された掘削土砂を攪拌するための攪拌翼部とを備え、
前記攪拌翼部は、前記中心軸線と直交する面に沿って延びるように設けられ、掘削土砂に前記カッタヘッドの半径方向への流動を与えるように前記半径方向に対して傾斜した傾斜面を含む、トンネル掘進機。
【請求項２】
前記攪拌翼部は、少なくとも前記カッタヘッドの一方回転時に、前記チャンバ内の掘削土砂を前記半径方向の一方側に流動させるように傾斜した前記傾斜面を有する第１攪拌翼を含む、請求項１に記載のトンネル掘進機。
【請求項３】
前記攪拌翼部は、前記第１攪拌翼に加えて、少なくとも前記カッタヘッドの一方回転時に、前記チャンバ内の掘削土砂を前記半径方向の他方側に流動させるように傾斜した前記傾斜面を有する第２攪拌翼を含む、請求項２に記載のトンネル掘進機。
【請求項４】
前記攪拌翼部は、前記中心軸線と直交する面内で、前記半径方向に対して回転方向の一方側と他方側とにそれぞれ傾斜するように回動可能に設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のトンネル掘進機。
【請求項５】
前記攪拌翼部は、前記中心軸線回りに前記カッタヘッドと一体回転するように前記カッタヘッドの内面に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のトンネル掘進機。
【請求項６】
前記カッタヘッドは、前記半径方向に延びるスポーク部を含み、
前記攪拌翼部は、前記中心軸線の延びる方向から見て、前記スポーク部の形成領域内に収まるように前記スポーク部に設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のトンネル掘進機。
【請求項７】
前記攪拌翼部は、前記中心軸線に沿う軸方向における第１長さよりも、前記中心軸線と直交する面内における第２長さが大きくなるように形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のトンネル掘進機。
【請求項８】
前記攪拌翼部は、前記半径方向において前記カッタヘッドの中央部側の位置から外周部側の位置まで延びるように設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のトンネル掘進機。
【請求項９】
前記攪拌翼部は、翼表面が前記傾斜面となるように前記半径方向に対して傾斜した板状部材により形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のトンネル掘進機。
【請求項１０】
前記カッタヘッドの前記半径方向の中間部を支持し、前記カッタヘッドと共に回転するカッタコラムをさらに備え、
前記攪拌翼部は、前記半径方向において、前記カッタコラムよりも内周側および外周側に設けられている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のトンネル掘進機。
【請求項１１】
前記攪拌翼部は、前記カッタコラムから内周側および外周側にそれぞれ延びるように前記カッタコラムと一体的に設けられている、請求項１０に記載のトンネル掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘進機に関し、特に、チャンバ内の土砂を攪拌する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル掘進機においてチャンバ内の土砂を攪拌する構造が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
トンネル掘進機においては、掘削土砂をチャンバ内に取り込み充満させるとともに、掘削土砂を作泥材と混練させて塑性流動化させた泥土を形成し、チャンバ内に充満させた泥土圧（泥土の圧力）を切羽からの土圧および水圧に対抗させることが行われる。泥土圧を確保するために、チャンバ内の掘削土砂を十分に攪拌して塑性流動化させることが望まれる。
【０００４】
上記特許文献１では、カッタヘッドと隔壁との間に形成された圧力室（チャンバ）内で、カッタヘッドの後面に、放射線状に所定間隔を有して２個の第１混練翼が配置され、隔壁の前面で２個の第１混練翼の中間位置に第２混練翼が設けられたトンネル掘進機が開示されている。さらに、チャンバ内で隔壁の前面に、回転駆動されるアジテータが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１５３０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１には明示的な説明がないが、カッタヘッドの半径方向において、回転駆動されるアジテータが中央部に配置され、第１混練翼および第２混練翼が外周側の部分に設けられている。カッタヘッドの後面に設けられた第１混練翼は、カッタヘッドとともにチャンバ内で回転する。カッタヘッドの回転に伴う周方向の移動速度（周速）は回転半径に依存するため、周速の小さい中央部の掘削土砂は中央部に留まったまま周方向にゆっくりと流動するのみとなる。カッタヘッドとは別個に回転駆動されるアジテータを中央部に設けることにより、カッタヘッドの回転に依存せずに強制的に攪拌を行うことができる。
【０００７】
しかしながら、アジテータは、カッタヘッドとは別個に駆動源を設けて回転駆動する必要があるため、部品点数が増大するとともに装置構成が複雑化するという問題点がある。また、小口径のカッタヘッドでは、チャンバ内にアジテータの設置スペースを十分に確保できない場合もある。そのため、アジテータを設けずに済ますか、または、より小型低出力のアジテータを設けるだけで済むように、専用の駆動源を用いた強制的な攪拌機構を有しない攪拌翼（カッタヘッドまたは隔壁に設けられる攪拌翼）によっても、カッタヘッドの中央部付近の掘削土砂を効果的に攪拌できるようにすることが望まれている。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、専用の駆動源を用いない攪拌翼によって、カッタヘッドの中央部付近の掘削土砂を効果的に攪拌することが可能なトンネル掘進機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるトンネル掘進機は、中心軸線回りに回転して土砂を掘削するカッタヘッドと、カッタヘッドと、カッタヘッドに対向する隔壁との間に形成されるチャンバと、チャンバ内でカッタヘッドまたは隔壁に設けられ、チャンバ内に収容された掘削土砂を攪拌するための攪拌翼部とを備え、攪拌翼部は、中心軸線と直交する面に沿って延びるように設けられ、掘削土砂にカッタヘッドの半径方向への流動を与えるように半径方向に対して傾斜した傾斜面を含む。
【００１０】
この一の局面におけるトンネル掘進機では、上記のように構成することによって、中心軸線と直交する面内（カッタヘッドの回転面内）で、カッタヘッドの回転に伴ってチャンバ内の掘削土砂を周方向（回転方向）に流動させるだけでなく、攪拌翼部の傾斜面に沿って、チャンバ内の掘削土砂にカッタヘッドの半径方向への流動を与えることができる。つまり、中央部にアジテータを有しない構成の場合、カッタヘッドの回転を利用してチャンバ内を攪拌する場合には、カッタヘッドの回転によって掘削土砂に周方向（回転方向）の流動を与えるため、周速の小さい中央部の掘削土砂は中央部に留まったまま周方向にゆっくりと流動するのみとなる。これに対して、本発明の構成の場合、攪拌翼部の傾斜面に沿って掘削土砂にカッタヘッドの半径方向への流動を与えることによって、周速の小さい中央部にある掘削土砂をより周速の大きい外周部側へ移動させたり、外周部側の土砂を中央部側へ送り込んだりすることができるので、チャンバ内における掘削土砂の攪拌を促進することができる。以上により、アジテータを有しないかまたはアジテータを小型低出力化した場合にも、専用の駆動源を用いない攪拌翼（攪拌翼部）によって、カッタヘッドの中央部付近の掘削土砂を効果的に攪拌することができる。
【００１１】
上記一の局面によるトンネル掘進機において、好ましくは、攪拌翼部は、少なくともカッタヘッドの一方回転時に、チャンバ内の掘削土砂を半径方向の一方側に流動させるように傾斜した傾斜面を有する第１攪拌翼を含む。なお、本明細書において、一方回転は、時計方向または反時計方向のいずれかの方向であり、一方回転と他方回転とで回転方向が反対である。半径方向の一方側は、半径方向の中央側（中心軸線側）または外周側のいずれかの方向であり、一方側と他方側とで向きが反対である。このように構成すれば、カッタヘッドを一方回転させてトンネルを掘進する際に、第１攪拌翼によって、掘削土砂に半径方向の一方側への流動を与えて、チャンバ内の攪拌を促進することができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、攪拌翼部は、第１攪拌翼に加えて、少なくともカッタヘッドの一方回転時に、チャンバ内の掘削土砂を半径方向の他方側に流動させるように傾斜した傾斜面を有する第２攪拌翼を含む。このように構成すれば、カッタヘッドを一方回転させてトンネルを掘進する際に、第１攪拌翼と第２攪拌翼とによって、掘削土砂に半径方向の一方側への流動および他方側への流動をそれぞれ与えることができる。つまり、カッタヘッドを一方回転させることによって、チャンバ内の掘削土砂を半径方向の外周側へ送り出す流れと、掘削土砂を半径方向の中央側へ送り込む流れとの両方を形成することができる。その結果、カッタヘッドの中央部と外周部との間を移動する掘削土砂の流れを形成できるので、カッタヘッドの中央部付近の掘削土砂をより効果的に攪拌することができる。
【００１３】
上記一の局面によるトンネル掘進機において、好ましくは、攪拌翼部は、中心軸線と直交する面内で、半径方向に対して回転方向の一方側と他方側とにそれぞれ傾斜するように回動可能に設けられている。なお、本明細書において、「回動」および「回転」は、共に回転中心回りに角度を変化させることを表すが、「回動」は３６０度（１回転）以下の角度範囲での角度変化を表す概念であり、「回転」は３６０度（１回転）以上の角度変化（角度範囲の制約がない角度変化）を表す概念であるとする。このように構成すれば、掘削土砂を流動させる際に攪拌翼部の傾斜面に加わる反力を利用して、攪拌翼部を回動させることができる。攪拌翼部は、カッタヘッドを一方回転させれば反力によって他方側に傾斜し、カッタヘッドを他方回転させれば反力によって一方側に傾斜する。このように傾斜方向が変化するので、カッタヘッドの回転方向を反転させても、掘削土砂に半径方向の同じ側への流動を与え続けることができる。そのため、カッタヘッドを一方回転させる場合と他方回転させる場合とで、掘削土砂の攪拌性能の均一化を図ることができる。
【００１４】
上記一の局面によるトンネル掘進機において、好ましくは、攪拌翼部は、中心軸線回りにカッタヘッドと一体回転するようにカッタヘッドの内面に設けられている。このように構成すれば、掘削土砂にカッタヘッドの半径方向への流動を与える傾斜面を有する攪拌翼部をカッタヘッドとともに回転させて、チャンバ内の掘削土砂に半径方向の流動を強制的に付与することができる。これにより、たとえば攪拌翼部をチャンバ内に固定し、カッタヘッドの回転に伴い周方向（回転方向）に流動させた掘削土砂を傾斜面に当接させる場合よりも、より効果的に、掘削土砂に半径方向の流動を付与することができる。
【００１５】
上記一の局面によるトンネル掘進機において、好ましくは、カッタヘッドは、半径方向に延びるスポーク部を含み、攪拌翼部は、中心軸線の延びる方向から見て、スポーク部の形成領域内に収まるようにスポーク部に設けられている。ここで、スポーク部の形成領域の外側は、カッタヘッドによって掘削された土砂をチャンバ内に取り込むための通路となり得るので、攪拌翼部がスポーク部からはみ出すと、掘削土砂の取り込みの障壁になる可能性があるとともに、攪拌翼部に対する負荷が増大する可能性がある。そのため、スポーク部の形成領域内に収まるように攪拌翼部を設けることによって、攪拌翼部に傾斜面を設ける場合でも、攪拌翼部がスポーク部からはみ出ることによる影響を回避できる。
【００１６】
上記一の局面によるトンネル掘進機において、好ましくは、攪拌翼部は、中心軸線に沿う軸方向における第１長さよりも、中心軸線と直交する面内における第２長さが大きくなるように形成されている。このように構成すれば、中心軸線と直交する面内（カッタヘッドの回転面内）における第２長さを大きくできるので、掘削土砂に半径方向の流動を与える傾斜面の形成範囲を大きく確保できる。その結果、より効果的に、掘削土砂を攪拌することができる。
【００１７】
上記一の局面によるトンネル掘進機において、好ましくは、攪拌翼部は、半径方向においてカッタヘッドの中央部側の位置から外周部側の位置まで延びるように設けられている。なお、中央部側の位置とは、カッタヘッドの外周部（カッタヘッドの外周縁）よりも中央部（中心軸線）の方が近くなる位置であり、外周部側の位置とは、カッタヘッドの中央部（中心軸線）よりも外周部（カッタヘッドの外周縁）の方が近くなる位置である。このように構成すれば、攪拌翼部によって、チャンバ内の掘削土砂を、カッタヘッドの中央部側と外周部側との間の広い範囲で半径方向に流動させることができる。そのため、たとえば攪拌翼部が半径方向の中央部のみまたは外周部のみに設けられる場合と比べて、より一層効果的に、掘削土砂を攪拌することができる。
【００１８】
上記一の局面によるトンネル掘進機において、好ましくは、攪拌翼部は、翼表面が傾斜面となるように半径方向に対して傾斜した板状部材により形成されている。このように構成すれば、攪拌翼部を、極力単純な板状部材によって構成することができ、板状部材の表面によって攪拌翼部の傾斜面を構成することができる。これにより、装置構造を簡素化することができる。
【００１９】
上記一の局面によるトンネル掘進機において、好ましくは、カッタヘッドの半径方向の中間部を支持し、カッタヘッドと共に回転するカッタコラムをさらに備え、攪拌翼部は、半径方向において、カッタコラムよりも内周側および外周側に設けられている。このようにカッタコラムが設けられる場合、回転するカッタコラムの内側領域と外側領域とにチャンバ内が分断され、内側領域と外側領域との間で掘削土砂が流動し難くなる。そこで、傾斜面を有する攪拌翼部をカッタコラムよりも内周側および外周側に設けることによって、カッタコラムの内側領域の掘削土砂と外側領域の掘削土砂とにそれぞれ半径方向の流動を付与して、攪拌を促進することができる。
【００２０】
この場合、好ましくは、攪拌翼部は、カッタコラムから内周側および外周側にそれぞれ延びるようにカッタコラムと一体的に設けられている。なお、一体的に設けるとは、攪拌翼部を備えた形状となるようにカッタコラムを形成することのみならず、カッタコラムに対して攪拌翼部を構成する翼部材を取り付けて一体化することを含む広い概念である。このように構成すれば、カッタコラムを攪拌翼部の一部として利用して、カッタコラムの内側領域と外側領域とに亘って跨がるように攪拌翼部を設けることができる。これにより、カッタコラムの内側領域および外側領域での掘削土砂の攪拌を促進し、内側領域と外側領域との間での土砂の流動促進を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上記のように、専用の駆動源を用いない攪拌翼によって、カッタヘッドの中央部付近の掘削土砂を効果的に攪拌することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態によるセンターシャフト支持方式のトンネル掘進機の模式的な縦断面図である。
【図２】第１実施形態によるトンネル掘進機の模式的な正面図である。
【図３】カッタヘッドの内面を掘進方向後方側から見た模式図である。
【図４】第１実施形態におけるカッタヘッドの一方回転時（Ａ）および他方回転時（Ｂ）における掘削土砂の流動方向を示す図である。
【図５】第１実施形態の変形例におけるカッタヘッドの一方回転時（Ａ）および他方回転時（Ｂ）の掘削土砂の流動を示す図である。
【図６】第２実施形態の攪拌翼部を説明するための模式図である。
【図７】第２実施形態におけるカッタヘッドの一方回転時（Ａ）および他方回転時（Ｂ）における掘削土砂の流動方向を示す図である。
【図８】第２実施形態の変形例におけるカッタヘッドの一方回転時（Ａ）および他方回転時（Ｂ）の掘削土砂の流動を示す図である。
【図９】第３実施形態による中間支持方式のトンネル掘進機の模式的な縦断面図である。
【図１０】第３実施形態によるトンネル掘進機の模式的な正面図である。
【図１１】第３実施形態の攪拌翼部を説明するための模式図である。
【図１２】第３実施形態におけるカッタヘッドの一方回転時（Ａ）および他方回転時（Ｂ）における掘削土砂の流動方向を示す図である。
【図１３】第３実施形態の第１変形例におけるカッタヘッドの一方回転時（Ａ）および他方回転時（Ｂ）の掘削土砂の流動を示す図である。
【図１４】第３実施形態の第２変形例におけるカッタヘッドの一方回転時（Ａ）および他方回転時（Ｂ）の掘削土砂の流動を示す図である。
【図１５】攪拌翼部を隔壁に設けた変形例を示す図である。
【図１６】攪拌翼部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
［第１実施形態］
図１〜図４を参照して、第１実施形態によるトンネル掘進機１００について説明する。
【００２５】
（トンネル掘進機）
第１実施形態によるトンネル掘進機１００は、シールド工法によるトンネル施工に用いる掘進機であり、シールド掘進機、シールドマシンともよばれる。図１に示すように、トンネル掘進機１００は、中心軸線ＣＡ回りに回転して土砂を掘削するカッタヘッド１と、チャンバ２とを備えている。
【００２６】
カッタヘッド１は、円筒状の胴部３の一方端（掘進方向前面）に配置されている。胴部３は、トンネル掘進機１００の外周壁を構成する。カッタヘッド１は、掘進方向から見て円形形状（図２参照）を有し、回転して土砂を掘削する掘削面を構成する。トンネル掘進機１００は、カッタヘッド１を回転駆動するためのカッタ駆動部４を備えている。カッタ駆動部４は、たとえば１つまたは複数の油圧モータによって構成される。
【００２７】
チャンバ２は、カッタヘッド１と、カッタヘッド１に対向する隔壁５との間に形成された掘削土砂の貯留空間（圧力室）である。隔壁５は、円筒状の胴部３において掘進方向前方側（カッタヘッド１側）と後方側とを仕切るように形成されている。チャンバ２は、カッタヘッド１の内面１ｄ（後面）と、隔壁５の表面と、胴部３の内周面とによって区画されている。チャンバ２には、カッタヘッド１によって掘削された掘削土砂が貯留される。
【００２８】
第１実施形態のトンネル掘進機１００は、カッタヘッド１の支持方式としてセンターシャフト支持方式を採用した例を示している。センターシャフト支持方式では、カッタヘッド１は、中心軸線ＣＡを中心とするセンターシャフト６に取り付けられる。
【００２９】
センターシャフト６は、中空円筒状の軸であり、カッタヘッド１を支持し、かつ、カッタヘッド１と共に回転するように構成されている。センターシャフト６は、掘進方向の前方端部がカッタヘッド１の中心部に固定され、後方部分が隔壁５に設けられた軸受７によって回転可能に支持されている。センターシャフト６がカッタ駆動部４によって中心軸線ＣＡ回りに回転駆動されることにより、カッタヘッド１およびセンターシャフト６が一体的に回転される。
【００３０】
カッタヘッド１は、中心軸線ＣＡ周りに回転するように構成されている。図２に示すように、カッタヘッド１は、半径方向（Ｒ方向）に延びるスポーク部１ａを含む。スポーク部１ａは、周方向（回転方向）に等角度間隔で複数設けられており、中心軸線ＣＡを中心とした放射状に配置されている。図２の例では、８本のスポーク部１ａが約４５度の等角度間隔で配置されている。カッタヘッド１は、掘進方向前方（Ｘ１方向）の掘削面にカッタビット１ｂを有する。カッタビット１ｂは、複数の放射状のスポーク部１ａにそれぞれ複数取り付けられている。
【００３１】
図１に戻り、トンネル掘進機１００は、セグメントＳＧを押圧してカッタヘッド１を推進させるシールドジャッキ８と、セグメントＳＧを環状（リング状）に組み立てるエレクタ（図示せず）と、チャンバ２内の土砂を排出する排土装置９とを備えている。
【００３２】
トンネル掘進機１００は、カッタ駆動部４によりカッタヘッド１を中心軸線ＣＡ回りに回転させつつ、シールドジャッキ８により既設のセグメントリング（覆工体）を支持体として掘進方向への推進力を発生させることにより、地山の掘削を行う。カッタヘッド１により掘削された土砂は、チャンバ２内に導入され、たとえばスクリュコンベヤからなる排土装置９によってトンネル掘進機１００の後方に排出された後、ベルトコンベヤなどにより後方の坑口へ向けて搬送される。
【００３３】
所定距離の掘削が行われると、エレクタ（図示せず）によりセグメントＳＧが組み立てられて、所定距離分のセグメントリング（覆工体）が既設のセグメントリングの掘進方向先端部を延長するように追加構築される。このように、セグメントＳＧは、環状に組み立てられることによって、トンネル掘進機１００が構築するトンネルの壁面を構成する。トンネル掘進機１００は、掘削とセグメントＳＧの組み立てとを繰り返すことによりセグメントリングを構築しながら掘進する。
【００３４】
図１に例示したトンネル掘進機１００は、泥土圧式のトンネル掘進機１００の例を示している。泥土圧式のトンネル掘進機１００では、チャンバ２内に作泥材が注入されて掘削土砂と混合されることにより、掘削土砂が不透水性と塑性流動性を持つ泥土に変換される。掘削土砂（泥土）は、チャンバ２内に充満する。トンネル掘進機１００は、掘削土砂（泥土）をチャンバ２内に充満させた状態を維持してシールドジャッキ８の推力によりチャンバ２内に泥土圧を発生させることにより、地山側の圧力（切羽の土圧および地下水圧）に対抗させる。トンネル掘進機１００は、掘進量と排土量とのバランスによって圧力の平衡を図りながら掘進する。
【００３５】
以下では、トンネル掘進機１００の各方向について、中心軸線ＣＡに沿った方向を掘進方向とし、中心軸線ＣＡを中心とする半径方向（Ｒ方向）をトンネル掘進機１００の半径方向とする。図２に示す半径方向のうち、中心軸線ＣＡに向かうＲ１方向を中央側または一方側といい、カッタヘッド１の外周縁１ｃ（胴部３の内周面）に向かうＲ２方向を外周側または他方側という。また、中心軸線ＣＡ回りの回転方向（胴部３の内周に沿ったＣ方向）をトンネル掘進機１００の周方向とする。カッタヘッド１の回転方向（周方向）について、図３のようにカッタヘッド１の内面（後面）１ｄを掘進方向後方側から見た場合に、時計方向（Ｃ１方向）に回転する場合に一方回転といい、Ｃ１方向を周方向の一方側という。反時計方向（Ｃ２方向）に回転する場合に他方回転といい、Ｃ２方向を周方向の他方側という。
【００３６】
（攪拌翼部）
第１実施形態のトンネル掘進機１００は、チャンバ２内でカッタヘッド１または隔壁５に設けられ、チャンバ２内に収容された掘削土砂を攪拌するための攪拌翼部１０を備えている。図１では、攪拌翼部１０がカッタヘッド１に設けられている構成の例を示している。そして、図１の構成例では、カッタヘッド１に設けられた攪拌翼部１０の他に、隔壁５に固定攪拌翼２０が設けられている。攪拌翼部１０および固定攪拌翼２０は、チャンバ２内に収容された掘削土砂とチャンバ２内に注入された作泥材とを攪拌混合して泥土を形成する。なお、図１の構成例では、トンネル掘進機１００が、カッタ駆動部４と別個の駆動源により掘削土砂を強制的に攪拌するアジテータを備えない例を示している。
【００３７】
攪拌翼部１０は、中心軸線ＣＡ回りにカッタヘッド１と一体回転するようにカッタヘッド１の内面１ｄに設けられている。なお、本明細書においては、便宜的に、カッタヘッド１に設けられ、カッタヘッド１とともに中心軸線ＣＡ回りに一体回転する攪拌翼を回転翼といい、隔壁５に設けられ、カッタヘッド１が回転しても移動しない攪拌翼を固定翼という。第１実施形態の攪拌翼部１０は、回転翼として設けられている。一方、隔壁５に設けられた固定攪拌翼２０は、固定翼である。固定攪拌翼２０は、隔壁５からチャンバ２内へ掘進方向に延びるように設けられた柱状部材である。図示を省略するが、固定攪拌翼２０は、隔壁５において周方向に間隔を隔てて複数設けられている。たとえば、固定攪拌翼２０は、中心軸線ＣＡ回りの周方向に均等に分布するように、等角度間隔で設けられている。
【００３８】
図３に示すように、攪拌翼部１０は、中心軸線ＣＡと直交する面に沿って延びるように設けられ、掘削土砂にカッタヘッド１の半径方向（Ｒ方向）への流動を与えるように半径方向に対して傾斜した一方傾斜面１１を含む。すなわち、攪拌翼部１０は、カッタヘッド１の回転面（回転軌跡によって形成される面）と略平行に延びる。そして、攪拌翼部１０は、少なくとも一方傾斜面１１において、カッタヘッド１の半径方向に対して、回転方向の一方側（Ｃ１方向）または他方側（Ｃ２方向）に傾斜している。一方傾斜面１１は、中心軸線ＣＡと直交する面内における攪拌翼部１０の外表面である。
【００３９】
図３の構成例では、攪拌翼部１０は、翼表面が傾斜面（１１、１２）となるように半径方向に対して傾斜した板状部材により形成されている。攪拌翼部１０は、直線状に延びる板状部材によって形成されている。攪拌翼部１０として構成される板状部材自体が半径方向（Ｒ方向）に対して周方向に角度θだけ傾斜して設けられることにより、傾斜面（１１、１２）が板状部材の両側面によって構成されている。このように、攪拌翼部１０は、一方傾斜面１１および他方傾斜面１２を含んでいる。
【００４０】
一方傾斜面１１は、カッタヘッド１の一方回転時（Ｃ１方向回転時）に掘削土砂に半径方向の流動を付与するＣ１方向側の傾斜面であり、他方傾斜面１２は、カッタヘッド１の他方回転時（Ｃ２方向回転時）に掘削土砂に半径方向の流動を付与するＣ２方向側の傾斜面である。一方傾斜面１１および他方傾斜面１２は、半径方向に対して、周方向の同じ側に傾斜している。一方傾斜面１１および他方傾斜面１２は、特許請求の範囲の「傾斜面」の一例である。
【００４１】
攪拌翼部１０は、中心軸線ＣＡに沿う軸方向（掘進方向）における第１長さＬ１（図１参照）よりも、中心軸線ＣＡと直交する面内における第２長さＬ２が大きくなるように形成されている。ここで、第２長さＬ２は、中心軸線ＣＡと直交する面内における長手方向の長さであり、図３のような直線板状の攪拌翼部１０では、一端ＩＥと他端ＯＥとの間の長さである。第１実施形態では、第２長さＬ２は、第１長さＬ１（図１参照）よりも大きく、掘進方向におけるチャンバ２の幅Ｗ１（図１参照）以上である。第２長さＬ２は、たとえば固定攪拌翼２０の掘進方向長さＬ３（図１参照）よりも大きい。
【００４２】
また、攪拌翼部１０は、半径方向においてカッタヘッド１の中央部側の位置から外周部側の位置まで延びるように設けられている。つまり、攪拌翼部１０の中央（中心軸線）側の一端ＩＥは、カッタヘッド１の外周縁１ｃよりも中心軸線ＣＡに近い位置に配置されており、攪拌翼部１０の外周側の他端ＯＥは、中心軸線ＣＡよりもカッタヘッド１の外周縁１ｃに近い位置に配置されている。
【００４３】
第１実施形態では、攪拌翼部１０は、カッタヘッド１の内面１ｄにおいて、カッタヘッド１のスポーク部１ａに設けられ、スポーク部１ａに対して固定されている。図３の例では、複数（８本）のスポーク部１ａに対して、複数（４個）の攪拌翼部１０が設けられている。具体的には、４５度間隔で配置された８本のスポーク部１ａのうち、周方向に１本おきの間隔で１個の攪拌翼部１０が設けられている。そのため、４個の攪拌翼部１０は、周方向に約９０度間隔となるように設けられている。
【００４４】
それぞれの攪拌翼部１０は、中心軸線ＣＡの延びる方向から見て（図３参照）、スポーク部１ａの形成領域内に収まるようにスポーク部１ａに設けられている。つまり、攪拌翼部１０の一端ＩＥから他端ＯＥまでが、スポーク部１ａの幅Ｗ２の範囲内に収まっている。
【００４５】
以上のような４個の攪拌翼部１０は、一方傾斜面１１の傾斜方向に応じて第１攪拌翼１０ａと第２攪拌翼１０ｂとの２つに分類される。すなわち、第１実施形態では、攪拌翼部１０は、少なくともカッタヘッド１の一方回転時（Ｃ１方向回転時）に、チャンバ２内の掘削土砂を半径方向の一方側（中央側、Ｒ１方向側）に流動させるように傾斜した一方傾斜面１１ａを有する第１攪拌翼１０ａを含む。そして、攪拌翼部１０は、第１攪拌翼１０ａに加えて、少なくともカッタヘッド１の一方回転時に、チャンバ２内の掘削土砂を半径方向の他方側（外周側、Ｒ２方向側）に流動させるように傾斜した一方傾斜面１１ｂを有する第２攪拌翼１０ｂを含む。
【００４６】
図３の構成例では、４個の攪拌翼部１０のうち、２個が第１攪拌翼１０ａとして構成され、残りの２個が第２攪拌翼１０ｂとして構成されている。つまり、第１攪拌翼１０ａと第２攪拌翼１０ｂとが同数ずつ設けられている。また、第１攪拌翼１０ａと第２攪拌翼１０ｂとは、周方向に交互に並ぶように配置されている。２個の第１攪拌翼１０ａは、半径方向において中心軸線ＣＡを挟んで互いに対向する位置（反対側の位置）に配置されており、２個の第２攪拌翼１０ｂは、半径方向において中心軸線ＣＡを挟んで互いに対向する位置（反対側の位置）に配置されている。
【００４７】
第１攪拌翼１０ａは、他端ＯＥが半径方向に対してＣ１方向側へ傾斜した一方傾斜面１１ａおよび他方傾斜面１２ａを有する。第１攪拌翼１０ａの内周側の一端ＩＥは、中心軸線ＣＡに対して逸れた方向を向いている。図４（Ａ）のように、カッタヘッド１がＣ１方向へ回転する一方回転時には、第１攪拌翼１０ａがカッタヘッド１とともにＣ１方向に回転移動するため、チャンバ２内の掘削土砂が第１攪拌翼１０ａの一方傾斜面１１ａに対してＣ２方向へ向けて当接する。一方傾斜面１１ａが半径方向に対してＣ１方向側へ傾斜しているので、掘削土砂には、一方傾斜面１１ａに沿って半径方向内側（Ｒ１方向側）へ向かう分力が作用する。その結果、第１攪拌翼１０ａに押された掘削土砂が、一方傾斜面１１ａに沿って半径方向の一方側（Ｒ１方向側）へ流動する。図４では、傾斜面によって掘削土砂に付与される流動ＦＬを、破線の矢印で示している。
【００４８】
図３において、第２攪拌翼１０ｂは、第１攪拌翼１０ａとは逆に、他端ＯＥが半径方向に対してＣ２方向側へ傾斜した一方傾斜面１１ｂおよび他方傾斜面１２を有する。第２攪拌翼１０ｂの内周側の一端ＩＥは、中心軸線ＣＡに対して逸れた方向を向いている。図４（Ａ）のように、カッタヘッド１がＣ１方向へ回転する一方回転時には、第２攪拌翼１０ｂがカッタヘッド１とともにＣ１方向に回転移動するため、チャンバ２内の掘削土砂が第２攪拌翼１０ｂの一方傾斜面１１ｂに対してＣ２方向へ向けて当接する。一方傾斜面１１ｂが半径方向に対してＣ２方向側へ傾斜しているので、掘削土砂には、一方傾斜面１１ｂに沿って半径方向外側（Ｒ２方向側）へ向かう分力が作用する。その結果、第２攪拌翼１０ｂに押された掘削土砂が、一方傾斜面１１ｂに沿って半径方向の他方側（Ｒ２方向側）へ流動する。
【００４９】
このように、一方回転時に掘削土砂を半径方向中央側（Ｒ１方向側）へ流動させる第１攪拌翼１０ａと、掘削土砂を半径方向外周側（Ｒ２方向側）へ流動させる第２攪拌翼１０ｂとの両方を設ける事によって、チャンバ２内の掘削土砂には、半径方向中央側へ向かう流れと、半径方向外周側へ向かう流れとが形成される。
【００５０】
なお、カッタヘッド１の回転方向が反転すると、傾斜面による掘削土砂の半径方向への流動方向も反転する。すなわち、図４（Ｂ）のように、カッタヘッド１がＣ２方向へ回転する他方回転時には、第１攪拌翼１０ａの他方傾斜面１２ａに対して掘削土砂がＣ１方向へ向けて当接する。その結果、半径方向に対してＣ１方向側へ傾斜した他方傾斜面１２ａに沿って、掘削土砂が半径方向の他方側（Ｒ２方向側）へ流動する。また、第２攪拌翼１０ｂの他方傾斜面１２ｂについては、掘削土砂がＣ１方向へ向けて当接するので、半径方向に対してＣ２方向側へ傾斜した他方傾斜面１２ｂに沿って、掘削土砂が半径方向の一方側（Ｒ１方向側）へ流動する。
【００５１】
この場合も、第１攪拌翼１０ａおよび第２攪拌翼１０ｂが掘削土砂に付与する半径方向の流動方向がそれぞれ逆転する結果、チャンバ２内の掘削土砂には、半径方向中央側へ向かう流れと、半径方向外周側へ向かう流れとが形成される。
【００５２】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５３】
第１実施形態では、中心軸線ＣＡと直交する面に沿って延びるように設けられた攪拌翼部１０が、掘削土砂にカッタヘッド１の半径方向への流動ＦＬを与えるように半径方向に対して傾斜した傾斜面（１１、１２）を含むので、カッタヘッド１の回転に伴ってチャンバ２内の掘削土砂を周方向（Ｃ方向）に流動させるだけでなく、攪拌翼部１０の傾斜面（１１、１２）に沿って、チャンバ２内の掘削土砂にカッタヘッド１の半径方向（Ｒ方向）への流動を与えることができる。掘削土砂に半径方向（Ｒ方向）への流動を与えることによって、周速の小さい中央部にある掘削土砂をより周速の大きい外周部側へ移動させたり、外周部側の土砂を中央部側へ送り込んだりすることができるので、チャンバ２内における掘削土砂の攪拌を促進することができる。以上により、アジテータを有しないかまたはアジテータを小型低出力化した場合にも、専用の駆動源を用いない攪拌翼（攪拌翼部１０）によって、カッタヘッド１の中央部付近の掘削土砂を効果的に攪拌することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、上記のように、攪拌翼部１０が、少なくともカッタヘッド１の一方回転時（Ｃ１方向回転時）に、チャンバ２内の掘削土砂を半径方向の一方側（Ｒ１方向）に流動させるように傾斜した一方傾斜面１１ａを有する第１攪拌翼１０ａを含む。このように構成すれば、カッタヘッド１を一方回転させてトンネルを掘進する際に、第１攪拌翼１０ａによって、掘削土砂に半径方向の一方側への流動を与えて、チャンバ２内の攪拌を促進することができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、攪拌翼部１０が、第１攪拌翼１０ａに加えて、少なくともカッタヘッド１の一方回転（Ｃ１方向回転時）時に、チャンバ２内の掘削土砂を半径方向の他方側（Ｒ２方向）に流動させるように傾斜した一方傾斜面１１ｂを有する第２攪拌翼１０ｂを含む。このように構成すれば、カッタヘッド１を一方回転させてトンネルを掘進する際に、第１攪拌翼１０ａと第２攪拌翼１０ｂとによって、掘削土砂に半径方向の一方側（Ｒ１方向）への流動および他方側（Ｒ２方向）への流動をそれぞれ与えることができる。つまり、カッタヘッド１を一方回転させることによって、チャンバ２内の掘削土砂を半径方向の外周側へ送り出す流れと、掘削土砂を半径方向の中央側へ送り込む流れとの両方を形成することができる。その結果、カッタヘッド１の中央部と外周部との間を移動する掘削土砂の流れを形成できるので、カッタヘッド１の中央部付近の掘削土砂をより効果的に攪拌することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、攪拌翼部１０が、中心軸線ＣＡ回りにカッタヘッド１と一体回転するようにカッタヘッド１の内面１ｄに設けられている。このように構成すれば、掘削土砂にカッタヘッド１の半径方向への流動を与える傾斜面（１１、１２）を有する攪拌翼部１０をカッタヘッド１とともに回転させて、チャンバ２内の掘削土砂に半径方向の流動を強制的に付与することができる。これにより、たとえば攪拌翼部１０をチャンバ２内に固定し、カッタヘッド１の回転に伴い周方向（回転方向）に流動させた掘削土砂を傾斜面（１１、１２）に当接させる場合よりも、より効果的に、掘削土砂に半径方向の流動を付与することができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、上記のように、攪拌翼部１０が、中心軸線ＣＡの延びる方向から見て、スポーク部１ａの形成領域内（幅Ｗ２の範囲内）に収まるようにスポーク部１ａに設けられている。ここで、スポーク部１ａの形成領域の外側は、カッタヘッド１によって掘削された土砂をチャンバ２内に取り込むための通路となり得るので、攪拌翼部１０がスポーク部１ａからはみ出すと、掘削土砂の取り込みの障壁になる可能性があるとともに、攪拌翼部１０に対する負荷が増大する可能性がある。そのため、スポーク部１ａの形成領域内に収まるように攪拌翼部１０を設けることによって、攪拌翼部１０に傾斜面（１１、１２）を設ける場合でも、攪拌翼部１０がスポーク部１ａからはみ出ることによる影響を回避できる。
【００５８】
また、第１実施形態では、上記のように、攪拌翼部１０が、中心軸線ＣＡに沿う軸方向における第１長さＬ１（図１参照）よりも、中心軸線ＣＡと直交する面内における第２長さＬ２（図３参照）が大きくなるように形成されている。このように構成すれば、中心軸線ＣＡと直交する面内における第２長さＬ２を大きくできるので、掘削土砂に半径方向の流動を与える傾斜面（１１、１２）の形成範囲を大きく確保できる。その結果、より効果的に、掘削土砂を攪拌することができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、攪拌翼部１０が、半径方向においてカッタヘッド１の中央部側の位置から外周部側の位置まで延びるように設けられている。つまり、一端ＩＥが中央部側に配置され、他端ＯＥが外周部側に配置されている。このように構成すれば、攪拌翼部１０によって、チャンバ２内の掘削土砂を、カッタヘッド１の中央部側と外周部側との間の広い範囲で半径方向に流動させることができる。そのため、たとえば攪拌翼部１０が半径方向の中央部のみまたは外周部のみに設けられる場合と比べて、より一層効果的に、掘削土砂を攪拌することができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、攪拌翼部１０は、翼表面が傾斜面（１１、１２）となるように半径方向に対して傾斜した板状部材により形成されている。このように構成すれば、攪拌翼部１０を、極力単純な板状部材によって構成することができ、板状部材の表面によって攪拌翼部１０の傾斜面（１１、１２）を構成することができる。これにより、装置構造を簡素化することができる。
【００６１】
（第１実施形態の変形例）
図３および図４に示した例では、半径方向に対して他端ＯＥが周方向の一方側（Ｃ１方向側）に傾斜した第１攪拌翼１０ａと、半径方向に対して他端ＯＥが周方向の他方側（Ｃ２方向側）に傾斜した第２攪拌翼１０ｂとを設けた例を示したが、図５に示す変形例では、全ての攪拌翼部１０が第１攪拌翼１０ａにより構成されている。この場合、カッタヘッド１の一方回転時（図５（Ａ）参照）には、第１攪拌翼１０ａによって掘削土砂が半径方向内側に流動され、他方回転時（図５（Ｂ）参照）には、第１攪拌翼１０ａによって掘削土砂が半径方向外側に流動される。なお、図５とは逆に、全ての攪拌翼部１０が、第２攪拌翼１０ｂにより構成されていてもよい。
【００６２】
ここで、トンネル掘進機１００では、所定距離の掘進を行う毎に、カッタヘッド１の回転方向を反転させることが行われる。これは、カッタヘッド１を同一方向に回転させ続ける場合に、掘進時のカッタヘッド１の回転方向（ローリング方向）の反力によって生じるトンネルのねじれを抑制するためである。このように定期的にカッタヘッド１の回転方向が反転されることによって、全ての攪拌翼部１０が同じ側に傾斜している場合でも、回転方向が反転する度に攪拌翼部１０による掘削土砂の流動方向が半径方向の内側と外側とに反転するので、チャンバ２内における掘削土砂の効果的な攪拌が可能となる。
【００６３】
［第２実施形態］
次に、図６および図７を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、板状の攪拌翼部１０をカッタヘッド１に固定した上記第１実施形態とは異なり、板状の攪拌翼部１１０をカッタヘッド１に回動可能に設けた例について説明する。なお、第２実施形態において、攪拌翼部１１０を除くトンネル掘進機の装置構成は、上記第１実施形態と同様であるので同一の符号を用いるとともに説明を省略する。
【００６４】
第２実施形態では、図６に示すように、トンネル掘進機２００の攪拌翼部１１０は、中心軸線ＣＡと直交する面内で、半径方向に対して回転方向の一方側（Ｃ１方向）と他方側（Ｃ２方向）とにそれぞれ傾斜するように回動可能に設けられている。
【００６５】
具体的には、攪拌翼部１１０は、翼部材１１３と、翼部材１１３を回動可能に支持する回動支持部１１４と、翼部材１１３の回動範囲を規制するためのストッパ１１５とを含む。
【００６６】
翼部材１１３は、上記第１実施形態の攪拌翼部１１０と同様、第１長さＬ１および第２長さＬ２（図示省略）を有する直線状の板部材により構成されている。翼部材１１３の周方向の各側面によって、攪拌翼部１１０の一方傾斜面１１１および他方傾斜面１１２が構成されている。一方傾斜面１１１および他方傾斜面１１２は、特許請求の範囲の「傾斜面」の一例である。
【００６７】
回動支持部１１４は、翼部材１１３の一端ＩＥまたは他端ＯＥに設けられ、中心軸線ＣＡと直交する面内で翼部材１１３を回動可能に支持している。回動支持部１１４は、たとえばピン部材（軸部材）であり、翼部材１１３は、回動支持部１１４を中心に回動する。カッタヘッド１が回転すると、翼部材１１３には掘削土砂からの反力が作用する。これにより、翼部材１１３は、カッタヘッド１の回転時に、回動支持部１１４を中心としてカッタヘッド１の回転方向とは反対側に向けて回動するように設けられている。なお、回動支持部１１４は、翼部材１１３のその他の方向（すなわちＲ方向、Ｃ方向、掘進方向）へ移動不能となるように翼部材１１３を支持している。
【００６８】
ストッパ１１５は、翼部材１１３が間に配置されるように、回転方向（Ｃ方向）における翼部材１１３の両側にそれぞれ（一対）設けられている。これにより、翼部材１１３は、回動支持部１１４を中心として、両側のストッパ１１５に当接するまでの範囲で回動可能となっている。一対のストッパ１１５は、翼部材１１３の側面（一方傾斜面１１１または他方傾斜面１１２の一方）が半径方向に対して周方向の一方側（Ｃ１方向側）に傾斜する位置と、翼部材１１３の側面（一方傾斜面１１１または他方傾斜面１１２の他方）が半径方向に対して周方向の他方側（Ｃ２方向側）に傾斜する位置とにおいて、それぞれ翼部材１１３と当接して、それ以上翼部材１１３が回動しないように規制する。
【００６９】
これにより、第２実施形態の攪拌翼部１１０では、カッタヘッド１の回転方向に応じて一方傾斜面１１１および他方傾斜面１１２の傾斜方向を変化させ、カッタヘッド１の回転方向によらずに、半径方向の同じ側（Ｒ１方向側またはＲ２方向側のいずれか）へ掘削土砂を流動させるように構成されている。
【００７０】
第２実施形態においても、攪拌翼部１１０は複数設けられており、半径方向の一方側（Ｒ１方向側）への流動を付与する第１攪拌翼１１０ａと、半径方向の他方側（Ｒ２方向側）への流動を付与する第２攪拌翼１１０ｂとを含む。第１攪拌翼１１０ａおよび第２攪拌翼１１０ｂの数および配置は、上記第１実施形態と同様である。
【００７１】
第１攪拌翼１１０ａは、半径方向外側の他端ＯＥにおいて回動支持部１１４に支持されている。そのため、図７（Ａ）のようにカッタヘッド１の一方回転時には、第１攪拌翼１１０ａの一端ＩＥがＣ２方向に傾斜して、掘削土砂を半径方向の内側（Ｒ１方向側）へ流動させるように一方傾斜面１１１ａを傾斜させる。図７（Ｂ）のようにカッタヘッド１の他方回転時には、第１攪拌翼１１０ａの一端ＩＥがＣ１方向に傾斜して、掘削土砂を半径方向の内側（Ｒ１方向側）へ流動させるように他方傾斜面１１２ａを傾斜させる。
【００７２】
第２攪拌翼１１０ｂは、半径方向内側の一端ＩＥにおいて回動支持部１１４に支持されている。そのため、図７（Ａ）のようにカッタヘッド１の一方回転時には、第２攪拌翼１１０ｂの他端ＯＥがＣ２方向に傾斜して、掘削土砂を半径方向の外側（Ｒ２方向側）へ流動させるように一方傾斜面１１１ｂを傾斜させる。図７（Ｂ）のようにカッタヘッド１の他方回転時には、第２攪拌翼１１０ｂの他端ＯＥがＣ１方向に傾斜して、掘削土砂を半径方向の外側（Ｒ２方向側）へ流動させるように他方傾斜面１１２ｂを傾斜させる。
【００７３】
このように第２実施形態では、第１攪拌翼１１０ａおよび第２攪拌翼１１０ｂの各々が、カッタヘッド１の回転方向によらずに、半径方向の同じ側に掘削土砂を流動させるように構成されている。そして、第１攪拌翼１１０ａと第２攪拌翼１１０ｂとは、半径方向の反対側に掘削土砂を流動させるように構成されている。
【００７４】
第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７５】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７６】
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、カッタヘッド１の回転に伴って、攪拌翼部１１０の傾斜面（１１１、１１２）に沿って、チャンバ２内の掘削土砂にカッタヘッド１の半径方向への流動を与えることができる。そのため、周速の小さい中央部にある掘削土砂を周速の大きい外周部側へ移動させたり、外周部側の土砂を中央部側へ送り込んだりすることができるので、専用の駆動源を用いない攪拌翼（攪拌翼部１１０）によって、カッタヘッド１の中央部付近の掘削土砂を効果的に攪拌することができる。
【００７７】
また、第２実施形態では、上記のように、攪拌翼部１１０が、中心軸線ＣＡと直交する面内で、半径方向に対して回転方向の一方側（Ｃ１方向）と他方側（Ｃ２方向）とにそれぞれ傾斜するように回動可能に設けられている。このように構成すれば、掘削土砂を流動させる際に攪拌翼部１１０の一方傾斜面１１１または他方傾斜面１１２に加わる反力を利用して、攪拌翼部１１０を回動させることができる。攪拌翼部１１０は、カッタヘッド１を一方回転させれば反力によって他方側に傾斜し、カッタヘッド１を他方回転させれば反力によって一方側に傾斜する。このように傾斜方向が変化するので、カッタヘッド１の回転方向を反転させても、掘削土砂に半径方向の同じ側への流動を与え続けることができる。そのため、カッタヘッド１を一方回転させる場合と他方回転させる場合とで、掘削土砂の攪拌性能の均一化を図ることができる。
【００７８】
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７９】
（第２実施形態の変形例）
図６および図７に示した例では、掘削土砂を半径方向内側に流動させる第１攪拌翼１１０ａと、掘削土砂を半径方向外側に流動させる第２攪拌翼１１０ｂとを設けた例を示したが、図８に示す変形例では、全ての攪拌翼部１１０が、第１攪拌翼１１０ａにより構成されている。つまり、図８に示す変形例では、それぞれの第１攪拌翼１１０ａが、半径方向外側の他端ＯＥを中心に回動可能に構成されている。この場合、第１攪拌翼１１０ａの回動によってカッタヘッド１の一方回転時（図８（Ａ）参照）および他方回転時（図８（Ｂ）参照）の両方で、掘削土砂が半径方向内側に流動される。なお、図８とは逆に、全ての攪拌翼部１１０が、第２攪拌翼１１０ｂにより構成されていてもよい。
【００８０】
［第３実施形態］
次に、図９〜図１２を参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、センターシャフト支持方式を採用したトンネル掘進機１００の例を示した上記第１および第２実施形態とは異なり、カッタヘッド１の支持方式として中間支持方式を採用したトンネル掘進機３００の例について説明する。なお、第３実施形態において、上記第１および第２実施形態と同様の構成については同一の符号を用いるとともに説明を省略する。
【００８１】
図９に示す第３実施形態のトンネル掘進機３００は、カッタヘッド１の支持方式として中間支持方式を採用している。中間支持方式では、カッタヘッド１は、回転駆動される円環状の旋回台２０２に対して、中心軸線に沿って延びる脚部（カッタコラム２０１）によって取り付けられる。旋回台２０２は、隔壁５に設けられている。
【００８２】
カッタコラム２０１は、カッタヘッド１の半径方向（Ｒ方向）の中間部を支持し、カッタヘッド１と共に回転するように構成されている。カッタコラム２０１は、隔壁５側からカッタヘッド１までチャンバ２内を貫通するように掘進方向に延びる中空筒状の梁部材（ビーム）である。カッタコラム２０１は、掘進方向の前方端部がカッタヘッド１のスポーク部１ａに取り付けられ、後方端部が旋回台２０２に取り付けられている。
【００８３】
旋回台２０２は、掘進方向前側で複数（８本）のカッタコラム２０１を支持している。旋回台２０２は、中心軸線ＣＡ回りに回転可能なように、軸受２０３を介して隔壁５に支持されている。旋回台２０２と隔壁５との間は、シール部によってシールされている。
【００８４】
図１０に示すように、カッタコラム２０１は、中心軸線ＣＡから半径方向に所定距離隔てた位置に等角度間隔で配置されている。具体的には、カッタヘッド１において８本のスポーク部１ａが４５度間隔で設けられており、カッタコラム２０１は、それぞれのスポーク部１ａに１つずつ、合計８つ設けられている。したがって、カッタコラム２０１は、中心軸線ＣＡ回りに４５度の等角度間隔で配置されている。図１０の例では、カッタコラム２０１は、角柱形状を有する。
【００８５】
中間支持方式のトンネル掘進機３００では、カッタヘッド１、カッタコラム２０１および旋回台２０２がカッタ駆動部４によって一体的に回転（旋回）される。カッタヘッド１とカッタコラム２０１とが一体回転するため、図１１に示すように、カッタヘッド１の回転時にチャンバ２内には、回転するカッタコラム２０１による円環状の移動軌跡（破線参照）を境に半径方向の中央側の領域と外周側の領域とが形成される。カッタコラム２０１よりも半径方向中央側の領域では、周速が小さいことに加えて、カッタコラム２０１によってチャンバ２内の領域が分断されるため、半径方向中央部における掘削土砂が攪拌されにくくなる。
【００８６】
そこで、第３実施形態では、傾斜面（２１１、２１２）を有する攪拌翼部２１０が、スポーク部１ａの内面上であって、半径方向において、カッタコラム２０１よりも内周側および外周側に設けられている。
【００８７】
また、図１１の構成例では、攪拌翼部２１０は、カッタコラム２０１から内周側および外周側にそれぞれ延びるようにカッタコラム２０１と一体的に設けられている。具体的には、攪拌翼部２１０は、カッタコラム２０１に対して半径方向中央側の翼部材２１３と、半径方向外周側の翼部材２１４とを含む。中央側の翼部材２１３と、外周側の翼部材２１４とは、それぞれ、半径方向においてカッタコラム２０１に隣接するようにカッタコラム２０１に取り付けられている。これにより、第３実施形態の攪拌翼部２１０では、翼部材２１３と、カッタコラム２０１と、翼部材２１４と、によって、半径方向においてカッタヘッド１の中央部側の位置から外周部側の位置まで延びる１つの攪拌翼が構成されている。つまり、攪拌翼部２１０は、カッタコラム２０１よりも半径方向中央側の位置から、カッタコラム２０１よりも半径方向外周側の位置に亘って形成されている。
【００８８】
翼部材２１３および翼部材２１４は、三角形断面を有している。三角形断面を構成する３つの側面のうち、１つの側面がカッタコラム２０１の内周側（または外周側）の側面に沿って設けられ、他の１つの側面がスポーク部１ａに沿って設けられ、残りの１つの側面が、回転面内で、カッタヘッド１の半径方向に対して傾斜した傾斜面となっている。翼部材２１３および翼部材２１４のそれぞれの傾斜面によって、攪拌翼部２１０は、一方傾斜面２１１および他方傾斜面２１２を含んでいる。
【００８９】
図１１の構成例では、攪拌翼部２１０が、８つのカッタコラム２０１のうち、等角度間隔で配置された４つのカッタコラム２０１に対して設けられている。したがって、攪拌翼部２１０は、９０度間隔で４つ設けられている。そして、攪拌翼部２１０は、カッタヘッド１の一方回転時（Ｃ１方向回転時）に、チャンバ２内の掘削土砂を半径方向の一方側（中央側）に流動させるように傾斜した一方傾斜面２１１ａを有する第１攪拌翼２１０ａと、チャンバ２内の掘削土砂を半径方向の他方側（外周側）に流動させるように傾斜した一方傾斜面２１１ｂを有する第２攪拌翼２１０ｂと、を含んでいる。また、第１攪拌翼２１０ａの他方傾斜面２１２ａは、カッタヘッド１の他方回転時（Ｃ２方向回転時）に、掘削土砂を半径方向の他方側（外周側）に流動させるように構成され、第２攪拌翼２１０ｂの他方傾斜面２１２ｂは、他方回転時に、掘削土砂を半径方向の一方側（中央側）に流動させるように構成されている。
【００９０】
第１攪拌翼２１０ａおよび第２攪拌翼２１０ｂの数および配置位置は、上記第１および第２実施形態と同様である。第１攪拌翼２１０ａと第２攪拌翼２１０ｂとは、傾斜面の向きが異なる点を除いて同じ構成を有する。
【００９１】
このような構成により、図１２（Ａ）のように、カッタヘッド１の一方回転時に、第１攪拌翼２１０ａの一方傾斜面２１１ａによってカッタコラム２０１付近の掘削土砂が半径方向内側へ流動され、第２攪拌翼２１０ｂの一方傾斜面２１１ｂによってカッタコラム２０１付近の掘削土砂が半径方向外側へ流動される。
【００９２】
また、図１２（Ｂ）のように、カッタヘッド１の他方回転時に、第１攪拌翼２１０ａの他方傾斜面２１２ａによってカッタコラム２０１付近の掘削土砂が半径方向外側へ流動され、第２攪拌翼２１０ｂの他方傾斜面２１２ｂによってカッタコラム２０１付近の掘削土砂が半径方向内側へ流動される。
【００９３】
このように、周方向の移動速度の大きい外周側領域と周方向の移動速度の小さい中央側領域との間で掘削土砂の流動が生じることによって、チャンバ２内の掘削土砂が効果的に攪拌される。また、翼部材２１３および翼部材２１４に設けた傾斜面（一方傾斜面２１１または他方傾斜面２１２）によって掘削土砂が半径方向に流動することによって、カッタコラム２０１の側面に接触する掘削土砂も同じ方向に流動し易くなる。その結果、回転するカッタコラム２０１による円環状の移動軌跡を境界とする半径方向の中央側の領域と外周側の領域との間に跨がった掘削土砂の流動が促進される。
【００９４】
第３実施形態のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【００９５】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００９６】
第３実施形態では、上記第１および第２実施形態と同様に、カッタヘッド１の回転に伴って、攪拌翼部２１０の傾斜面（２１１、２１２）に沿って、チャンバ２内の掘削土砂にカッタヘッド１の半径方向への流動を与えることができる。そのため、周速の小さい中央部にある掘削土砂を周速の大きい外周部側へ移動させたり、外周部側の土砂を中央部側へ送り込んだりすることができるので、専用の駆動源を用いない攪拌翼（攪拌翼部２１０）によって、カッタヘッド１の中央部付近の掘削土砂を効果的に攪拌することができる。
【００９７】
また、第３実施形態では、上記のように、攪拌翼部２１０が、半径方向において、カッタコラム２０１よりも内周側および外周側に設けられている。このようにカッタコラム２０１が設けられる場合、回転するカッタコラム２０１の内側領域と外側領域とにチャンバ２内が分断され、内側領域と外側領域との間で掘削土砂が流動し難くなる。そこで、傾斜面（２１１、２１２）を有する攪拌翼部２１０をカッタコラム２０１よりも内周側および外周側に設けることによって、カッタコラム２０１の内側領域の掘削土砂と外側領域の掘削土砂とにそれぞれ半径方向の流動を付与して、攪拌を促進することができる。
【００９８】
また、第３実施形態では、上記のように、攪拌翼部２１０が、カッタコラム２０１から内周側および外周側にそれぞれ延びるようにカッタコラム２０１と一体的に設けられている。このように構成すれば、カッタコラム２０１を攪拌翼部２１０の一部として利用して、カッタコラム２０１の内側領域と外側領域とに亘って跨がるように攪拌翼部２１０を設けることができる。これにより、カッタコラム２０１の内側領域および外側領域での掘削土砂の攪拌を促進し、内側領域と外側領域との間での土砂の流動促進を図ることができる。
【００９９】
第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１００】
（第３実施形態の第１変形例）
図１１および図１２に示した例では、掘削土砂を半径方向内側に流動させる第１攪拌翼２１０ａと、掘削土砂を半径方向外側に流動させる第２攪拌翼２１０ｂとを設けた例を示したが、図１３に示す第１変形例では、全ての攪拌翼部２１０が、第１攪拌翼２１０ａにより構成されている。なお、図１３とは逆に、全ての攪拌翼部２１０が、第２攪拌翼２１０ｂにより構成されていてもよい。
【０１０１】
（第３実施形態の第２変形例）
図１４に示す第２変形例では、攪拌翼２１０ｃが、一方回転時に掘削土砂を半径方向内側に流動させる一方傾斜面２１５ａと、他方回転時に掘削土砂を半径方向内側に流動させる他方傾斜面２１５ｂとを備える。また、攪拌翼２１０ｃが、一方回転時に掘削土砂を半径方向外側に流動させる一方傾斜面２１６ａと、他方回転時に掘削土砂を半径方向外側に流動させる他方傾斜面２１６ｂとを備える。
【０１０２】
このように、図１４では、翼部材２１３および翼部材２１４の各々に、一方傾斜面（２１５ａまたは２１６ａ）と他方傾斜面（２１５ｂまたは２１６ｂ）との２つの傾斜面が設けられている。この場合、カッタヘッド１の一方回転時および他方回転時の両方で、掘削土砂を半径方向の中央側および外周側にそれぞれ流動させることができる。このため、攪拌翼２１０ｃは、一方回転時に掘削土砂を半径方向の中央側へ流動させる第１攪拌翼として機能すると同時に、一方回転時に掘削土砂を半径方向の外周側へ流動させる第２攪拌翼として機能する。
【０１０３】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【０１０４】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、４つの攪拌翼部１０（１１０、２１０）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、攪拌翼部が１個、２個、３個または５個以上設けられていてもよい。
【０１０５】
また、上記第１〜第３実施形態では、複数（４つ）の攪拌翼部１０（１１０、２１０）を、周方向に等角度間隔で配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の攪拌翼部を非等角度間隔となるように配置してもよい。また、それぞれの攪拌翼部は、３６０度を等分割するように配置されていなくてもよく、所定の角度範囲の領域にのみ攪拌翼部が設けられていてもよい。
【０１０６】
また、上記第１〜第３実施形態では、攪拌翼部１０（１１０、２１０）に、一方回転時（Ｃ１方向回転時）用の一方傾斜面１１（１１１、２１１）と、他方回転時（Ｃ２方向回転時）用の他方傾斜面１２（１１２、２１２）とをそれぞれ設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、攪拌翼部に、一方傾斜面のみを設けてもよいし、他方傾斜面のみを設けてもよい。たとえば図１１に示した第１攪拌翼２１０ａについて、翼部材２１４を設けずに、一方傾斜面２１１ａが形成された翼部材２１３のみを設けてもよい。
【０１０７】
また、上記第１〜第３実施形態では、攪拌翼部１０（１１０、２１０）を、カッタヘッド１と一体回転する回転翼としてカッタヘッド１に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１５に示すように、攪拌翼部３１０が隔壁５に設けられ、カッタヘッド１が回転しても移動しない固定翼として設けられてもよい。この場合、カッタヘッド１の回転に伴って周方向に移動する掘削土砂が、固定された攪拌翼部３１０の傾斜面に当接することによって、掘削土砂の半径方向の流動を発生させることができる。この場合にカッタヘッド１に回転攪拌翼３２０を設けてもよい。カッタヘッド１および隔壁５の両方に、それぞれ傾斜面を有する攪拌翼部を設けてもよい。
【０１０８】
また、上記第１および第２実施形態では、直線状の板部材によって攪拌翼部１０（１１０）を構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。攪拌翼部は、曲線状に湾曲してもよい。また、上記第３実施形態では、三角形断面の翼部材２１３、２１４により攪拌翼部２１０を構成した例を示したが、２つの板部材により翼部材を構成してもよい。つまり、攪拌翼部は、外表面において傾斜面が形成されていればよいので、中空構造でも中実構造でもよい。
【０１０９】
また、上記第１〜第３実施形態では、全体として１つの連続した翼表面を有するように攪拌翼部１０（１１０、２１０）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。図１６に示す変形例のように、複数の分離した翼部材４１２を所定間隔で並べて配置し、それらの翼部材４１２の全体として、傾斜した傾斜面４１１を有する攪拌翼部４１０を構成してもよい。図１６では、４つの矩形断面の翼部材４１２を半径方向に対して傾斜した方向に直線状に並べて配置することによって、４つの翼部材４１２の各側面が、全体として半径方向に対して傾斜した傾斜面４１１を構成している。このように、傾斜面４１１が完全に連続していなくても、掘削土砂を傾斜面４１１に沿って流動させることが可能な程度の小さな間隔だけ離間した複数部材によって傾斜面４１１を構成してもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１  カッタヘッド
１ａ  スポーク部
１ｄ  内面
２  チャンバ
５  隔壁
１０、１１０、２１０、３１０、４１０  攪拌翼部
１０ａ、１１０ａ、２１０ａ  第１攪拌翼
１０ｂ、１１０ｂ、２１０ｂ  第２攪拌翼
１１、１１ａ、１１ｂ、１１１、１１１ａ、１１１ｂ、２１１、２１１ａ、２１１ｂ、２１５ａ、２１６ａ  一方傾斜面（傾斜面）
１２、１２ａ、１２ｂ、１１２、１１２ａ、１１２ｂ、２１２、２１２ａ、２１２ｂ、２１５ｂ、２１６ｂ  他方傾斜面（傾斜面）
１００、２００、３００  トンネル掘進機
２０１  カッタコラム
４１１  傾斜面
ＣＡ  中心軸線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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