(57)【要約】【課題】土砂シールの保護に対するグリス量の過不足を抑制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、カッタードラムと掘進機本体の間の隙間であって少なくとも１つの土砂シールを含む土砂シール部の前方に位置する隙間にグリスを供給するグリス供給装置と、隙間へのグリスの供給量がシールド掘進機の運転状況に応じて変化するようにグリス供給装置を制御する制御装置と、を備える。【選択図】図２
2020105703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタードラムと掘進機本体の間の隙間であって少なくとも１つの土砂シールを含む土砂シール部の前方に位置する隙間にグリスを供給するグリス供給装置と、
前記隙間へのグリスの供給量がシールド掘進機の運転状況に応じて変化するように前記グリス供給装置を制御する制御装置と、
を備える、シールド掘進機。
【請求項２】
前記シールド掘進機の運転状況は、カッターチャンバー内の切羽圧と、カッターヘッドの回転数と、シールド掘進機の掘進速度の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記隙間へのグリス以外の異物の侵入を検出する異物検出センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記異物検出センサが異物の侵入を検出したときに前記隙間へのグリスの供給量を増大し、前記異物検出センサが異物の侵入を検出しなくなるまでグリスの供給量を増大した状態を維持するように、前記グリス供給装置を制御する、請求項１または２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記グリスは、稠度が３５０以下のハードグリスである、請求項１〜３の何れか一項に記載のシールド掘進機。
【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、カッターヘッドに取り付けられたカッタードラムと掘進機本体との間が少なくとも１つの土砂シールを含む土砂シール部によってシールされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６２４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、土砂シールを土砂（泥水式の場合は泥水中の土砂）から保護するという観点からは、土砂シール部の前方に位置する、カッタードラムと掘進機本体の間の隙間にグリスを充填することが考えられる。しかしながら、その隙間へ一定の供給量でグリスを供給した場合には、グリス量が土砂シールの保護に不足したり過剰になったりする。
【０００５】
そこで、本発明は、土砂シールの保護に対するグリス量の過不足を抑制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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明のシールド掘進機は、カッタードラムと掘進機本体の間の隙間であって少なくとも１つの土砂シールを含む土砂シール部の前方に位置する隙間にグリスを供給するグリス供給装置と、前記隙間へのグリスの供給量がシールド掘進機の運転状況に応じて変化するように前記グリス供給装置を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、土砂シール部の前方の隙間へのグリスの供給量がシールド掘進機の運転状況に応じて変化するので、土砂シールの保護に対するグリス量の過不足を抑制することができる。
【０００８】
例えば、前記シールド掘進機の運転状況は、カッターチャンバー内の切羽圧と、カッターヘッドの回転数と、シールド掘進機の掘進速度の少なくとも１つを含んでもよい。
【０００９】
上記のシールド掘進機は、前記隙間へのグリス以外の異物の侵入を検出する異物検出センサをさらに備え、前記制御装置は、前記異物検出センサが異物の侵入を検出したときに前記隙間へのグリスの供給量を増大し、前記異物検出センサが異物の侵入を検出しなくなるまでグリスの供給量を増大した状態を維持するように、前記グリス供給装置を制御してもよい。この構成によれば、たとえ土砂シール部の前方の隙間に異物（例えば、土砂または泥水）が侵入したとしても、その異物が土砂シールに悪影響を及ぼす前に、グリスによって異物をその隙間から押し出すことができる。
【００１０】
前記グリスは、稠度が３５０以下のハードグリスであってもよい。この構成によれば、稠度が３５５〜３８５程度のノーマルグリスに比べて、より長い時間、土砂シール部の前方の隙間にグリスを滞留させることができる。
【００１１】
ここで、「稠度」とは、日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ  ２２２０で規定される方法によって測定される、グリスの温度が２５℃であるときのグリスの硬さおよび流動性を表す指標である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、土砂シールの保護に対するグリス量の過不足を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の一部の断面図である。
【図２】図１の一部の拡大図にグリス供給装置および制御装置を加えた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。本実施形態では、シールド掘進機１がローラーカッター式であるが、シールド掘進機１はカッタービット式であってもよい。あるいは、シールド掘進機１は、ローラーカッターおよびカッタービットの双方を含んでもよい。
【００１５】
具体的に、シールド掘進機１は、カッターヘッド２と、カッターヘッド２を回転可能に支持する掘進機本体３を含む。
【００１６】
カッターヘッド２は、環状の板であるカッターヘッドフランジ２１を含む。カッターヘッドフランジ２１の前面には、カッターヘッドフランジ２１の中心（掘進機本体３の中心でもある）から放射状に配置された複数のカッターフレーム２２が取り付けられており、これらのカッターフレーム２２に、ローラーカッター２３が支持されている。
【００１７】
一方、カッターヘッドフランジ２１の裏面には、筒状のカッタードラム２４が取り付けられている。カッタードラム２４は、図略の旋回ベアリングを介して掘進機本体３に回転可能に支持されている。
【００１８】
掘進機本体３は、カッタードラム２４を収容する筒状の胴部３１を含む。胴部３１とカッタードラム２４の外周面との間は、外側土砂シール部１１によってシールされている。
【００１９】
また、掘進機本体３は、カッターヘッドフランジ２１の内側開口を閉塞するバルクヘッド３２と、バルクヘッド３２の周縁部から後方に延びる周壁３３を含む。周壁３３とカッタードラム２４の内周面との間は、内側土砂シール部１２によってシールされている。
【００２０】
バルクヘッド３２とカッターヘッド２との間には、カッターチャンバー２０が形成されている。つまり、バルクヘッド３２は、カッターチャンバー２０に面する。カッターチャンバー２０内には、カッターヘッド２により掘削された土砂が流入する。
【００２１】
図２に示すように、外側土砂シール部１１および内側土砂シール部１２のそれぞれは、カッタードラム２４の軸方向に並ぶ複数の土砂シール４を含む。図例では土砂シール４の数が４つであるが、土砂シール４の数は２つまたは３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。あるいは、外側土砂シール部１１および内側土砂シール部１２のそれぞれは、土砂シール４を１つだけ含んでもよい。
【００２２】
本実施形態では、土砂シール４がシール押え５によってカッタードラム２４に取り付けられている（詳細な構造の図示は省略）。ただし、本実施形態とは逆に土砂シール４がシール押え５によって胴部３１および周壁３３に取り付けられてもよい。
【００２３】
カッタードラム２４の外周面と掘進機本体３の胴部３１との間であって外側土砂シール部１１の前方には、隙間１３が形成されている。この隙間１３は、カッターヘッドフランジ２１の裏面と胴部３１の前端面との間の絞り部１５を介して掘進機本体３の外側空間と連通している。絞り部１５は、図２に示すように幅の狭い断面直線状の流路であってもよいし、複数回折れ曲がる断面ラビリンス状の流路であってもよい。
【００２４】
同様に、カッタードラム２４の内周面と掘進機本体３の周壁３３との間であって内側土砂シール部１２の前方には、隙間１４が形成されている。この隙間１４は、カッターヘッドフランジ２１の内側端面とバルクヘッド３２の端面との間の絞り部１６を介してカッターチャンバー２０と連通している。絞り部１６は、図２に示すように幅の狭い断面直線状の流路であってもよいし、複数回折れ曲がる断面ラビリンス状の流路であってもよい。
【００２５】
外側土砂シール部１１の前方に位置する隙間１３および内側土砂シール部１２の前方に位置する隙間１４には、グリス供給装置６によってグリスが供給される。グリスは、稠度が３５５〜３８５程度のノーマルグリスであってもよいが、稠度が３５０以下のハードグリスであることが望ましい。ハードグリスであれば、ノーマルグリスに比べて、より長い時間、隙間１３，１４にグリスを滞留させることができるからである。
【００２６】
より詳しくは、グリス供給装置６は、グリスを貯留するタンク６１（例えば、ドラム缶またはペール缶）と、吸入ライン６２によりタンク６１と接続されたポンプ６３を含む。ポンプ６３は、吐出ライン６４，６５により隙間１３，１４とそれぞれ接続されている。例えば、吐出ライン６４，６５は、掘進機本体３の胴部３１および周壁３３に設けられた流路、およびその流路と連通する配管などにより構成される。
【００２７】
外側土砂シール部１１と内側土砂シール部１２のそれぞれにおいて、隣り合う土砂シール４の間にはグリス室が形成されている。これらのグリス室にも図略のポンプからグリスが供給される。グリス室に供給されるグリスは、ノーマルグリスである。なお、最も後方に位置する土砂シール４とその前方の土砂シール４との間には、グリス室ではなくオイル室が形成され、このオイル室の圧力が所定圧力に保たれるようにオイル室にオイルが供給されてもよい。
【００２８】
グリス供給装置６のポンプ６３は、制御装置７により制御される。ポンプ６３は連続的に稼働し、その回転数が制御装置７により制御されてもよい。あるいは、ポンプ６３は間欠的に稼働し、その稼働時間が制御装置７により制御されてもよい。
【００２９】
例えば、制御装置７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。
【００３０】
具体的に、制御装置７は、隙間１３，１４へのグリスの供給量がシールド掘進機１の運転状況に応じて変化するようにポンプ６３を制御する。本実施形態では、その運転状況が、カッターチャンバー２０内の切羽圧と、カッターヘッド２の回転数と、シールド掘進機１の掘進速度を含む。ただし、グリス供給装置６の制御に使用される運転状況は、カッターチャンバー２０内の切羽圧と、カッターヘッド２の回転数と、シールド掘進機１の掘進速度の少なくとも１つを含めばよい。
【００３１】
カッターチャンバー２０内の切羽圧は、バルクヘッド３２に設けられた切羽圧センサ８２により検出され、カッターヘッド２の回転数は、カッタードラム２４に設けられた回転数センサ８１により検出される。これらのセンサ８１，８２は、制御装置７と電気的に接続されている。
【００３２】
なお、カッターチャンバー２０内の切羽圧はカッターヘッド２のカッターフレーム２２間の空間の圧力とほぼ等しいため、切羽圧センサ８２は、カッターチャンバー２０内の切羽圧としてカッターフレーム２２間の空間の圧力を検出するようにカッターフレーム２２に設けられてもよい。また、カッタードラム２４を回転させる図略の油圧モータに回転数センサ８１が設けられ、その回転数センサ８１で検出された油圧モータの回転数が制御装置７によってカッターヘッド２の回転数に変換されてもよい。
【００３３】
制御装置７は、カッターチャンバー２０内の切羽圧が高くなるほど隙間１３，１４へのグリスの供給量が多くなるようにポンプ６３を制御する。また、制御装置７は、カッターヘッド２の回転数が大きくなるほど隙間１３，１４へのグリスの供給量が多くなるようにポンプ６３を制御する。
【００３４】
また、制御装置７には、掘進速度センサ８３も電気的に接続されている。掘進速度センサ８３は、例えば、図略のシールドジャッキ（掘進機本体３を前進させるジャッキ）のストローク量を検出するストロークセンサである。制御装置７は、掘進速度センサ８３の検出結果から、シールド掘進機１の掘進速度を算出する。掘進速度の単位は、例えば、ｍ／ｈまたはｍ／日である。そして、制御装置７は、シールド掘進機１の掘進速度が速くなるほど隙間１３，１４へのグリスの供給量が多くなるようにポンプ６３を制御する。
【００３５】
さらに、本実施形態では、制御装置７が異物検出センサ８４，８５とも電気的に接続されている。異物検出センサ８４，８５は、隙間１３，１４へのグリス以外の異物（土砂や泥水など）の侵入をそれぞれ検出する。例えば、泥土式圧式シールド工法の場合、異物検出センサ８４，８５のそれぞれは、隙間（１３または１４）に充填されたグリスの画像を撮像し、その画像を分析することによってその隙間への土砂の侵入の有無を判定してもよい。あるいは、泥土圧式シールド工法では土砂にアルカリ性の加泥剤が注入されるため、異物検出センサ８４，８５のそれぞれはＰＨ検出センサであってもよい。また、泥水式シールド工法の場合、異物検出センサ８４，８５のそれぞれは水検出センサであってもよい。
【００３６】
そして、制御装置７は、土砂検出センサ８４，８５の一方または双方が異物の侵入を検出したときに隙間１３，１４へのグリスの供給量を増大し、その土砂検出センサ（８４および／または８５）が異物の侵入を検出しなくなるまでグリスの供給量を増大した状態を維持するように、ポンプ６３を制御する。すなわち、異物検出センサ（８４および／または８５）が異物の侵入を検出しなくなったときには、隙間１３，１４へのグリスの供給量が減少される。
【００３７】
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、外側土砂シール部１１および内側土砂シール部１２の前方の隙間１３，１４へのグリスの供給量がシールド掘進機１の運転状況に応じて変化するので、土砂シール４の保護に対するグリス量の過不足を抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、制御装置７が異物検出センサ８４，８５の検出結果に基づいた制御を行うので、たとえ外側土砂シール部１１および内側土砂シール部１２の前方の隙間１３，１４に異物（例えば、土砂または泥水）が侵入したとしても、その異物が土砂シール４に悪影響を及ぼす前に、グリスによって異物をその隙間１３，１４から押し出すことができる。
【００３９】
（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。
【００４０】
例えば、前記実施形態では、ポンプ６３が制御装置７により制御されたが、ポンプ６３は一定の回転数で連続的に稼働し、吐出ライン６４，６５のそれぞれに流量制御弁が設けられてもよい。この場合、制御装置７は、それらの流量制御弁を、隙間１３，１４のそれぞれへのグリスの供給量がシールド掘進機１の運転状況に応じて変化するように制御する。
【００４１】
また、異物検出センサ８４，８５が省略され、制御装置７がシールド掘進機１の運転状況に基づく制御のみを行ってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１    シールド掘進機
１１，１２  土砂シール部
２    カッターヘッド
２０  カッターチャンバー
２４  カッタードラム
３    掘進機本体
４    土砂シール
６    グリス供給装置
７    制御装置
８４，８５  異物検出センサ
【図１】
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【図２】
2020105703.tif 000004