(57)【要約】【課題】エア配管を構成する管部材の端部同士を連結する継手部に対してフールプルーフを行う。【解決手段】配管装置１０は、先頭管部材５の坑口側端部５ａと管部材４の切羽側端部４ａとを連結する継手部６と、先頭管部材５の外面に設けられて先頭管部材５の内圧によって駆動可能なエアシリンダ１１と、エアシリンダ１１の進退可能なロッド１２の先端部に設けられるカバー部材１４と、を備える。先頭管部材５の内圧が所定値を超えると、カバー部材１４が継手部６の少なくとも一部を外側から覆うようにロッド１２が進出可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の管部材の端部と第２の管部材の端部とを連結する継手部と、
前記第１の管部材の外面に設けられて前記第１の管部材の内圧によって駆動可能なエアシリンダと、
前記エアシリンダの進退可能なロッドの先端部に設けられるカバー部材と、
を備え、
前記第１の管部材の内圧が所定値を超えると、前記カバー部材が前記継手部の少なくとも一部を外側から覆うように前記ロッドが進出可能である、配管装置。
【請求項２】
前記ロッドが前記第１の管部材に沿って進退可能である、請求項１に記載の配管装置。
【請求項３】
前記第１の管部材及び前記第２の管部材がトンネル内に配置されており、
前記第１の管部材が前記第２の管部材よりも切羽側に位置する、請求項１又は請求項２に記載の配管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管装置に関し、詳しくは、エア配管（空気配管）に用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルなどのトンネルの施工では、高圧の圧縮空気がコンクリート吹付機や削孔機などのトンネル施工重機で用いられ得る（例えば、特許文献１に開示の吹付システム参照）。この圧縮空気については、例えば、トンネルの坑口側に設置されたコンプレッサ（圧縮機）によって圧縮（加圧）された空気が、トンネル内にて延在するエア配管を介して、トンネルの切羽側に配置されたトンネル施工重機まで供給され得る。このエア配管は、複数の管部材を直列に接続して構成されており、隣り合う管部材の端部同士には管継手が設けられ得る。この管継手の一例が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５５３０７号公報
【特許文献２】特開平１１−０３０３８０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、特許文献２に開示のような管継手が上述のエア配管に用いられている場合には、当該エア配管の内圧が非常に高い状態（例えば、上述のコンプレッサが運転している状態）であっても、作業員が誤って管継手のレバーを操作して管継手の分離作業を行う虞があり、危険であった。ゆえに、このような危険を未然に防ぐ対策が求められていた。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑み、エア配管を構成する管部材の端部同士を連結する継手部に対してフールプルーフを行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため本発明に係る配管装置は、第１の管部材の端部と第２の管部材の端部とを連結する継手部と、第１の管部材の外面に設けられて第１の管部材の内圧によって駆動可能なエアシリンダと、エアシリンダの進退可能なロッドの先端部に設けられるカバー部材と、を備える。本発明に係る配管装置では、第１の管部材の内圧が所定値を超えると、カバー部材が継手部の少なくとも一部を外側から覆うようにロッドが進出可能である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１の管部材の内圧が所定値を超えると、カバー部材が継手部の少なくとも一部を外側から覆うようにエアシリンダのロッドが進出可能である。ゆえに、第１の管部材の内圧が所定値を超えていれば、継手部の少なくとも一部がカバー部材によって自動的に覆われるので、作業員が継手部の分離作業を行おうとしても、カバー部材が邪魔となり、当該分離作業を行うことができない。従って、継手部に対して、簡素な構成でフールプルーフを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態における圧縮空気供給システムの概略構成を示す図である。
【図２】同上実施形態における配管装置の概略構成を示す図であり、エアシリンダの短縮状態（ロッドの退入状態）を示す。
【図３】同上実施形態における配管装置の概略構成を示す図であり、エアシリンダの伸長状態（ロッドの進出状態）を示す。
【図４】同上実施形態におけるエアシリンダの短縮状態（ロッドの退入状態）とエアシリンダの伸長状態（ロッドの進出状態）とを示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるエアシリンダの伸長状態（ロッドの進出状態）とエアシリンダの短縮状態（ロッドの退入状態）とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１実施形態における圧縮空気供給システム１を示す図である。図２及び図３は、本実施形態における配管装置１０の概略構成を示す図であり、図２は、エアシリンダ１１の短縮状態（ロッド１２の退入状態）を示し、図３は、エアシリンダ１１の伸長状態（ロッド１２の進出状態）を示す。ここにおいて、図２及び図３は、図１中の部分Ｐの部分拡大図に対応する。
【００１１】
圧縮空気供給システム１は、地山５０を掘削してトンネル５１を形成するトンネル施工において、トンネル５１内に配置されている。圧縮空気供給システム１は、コンプレッサ（圧縮機）２と、エア配管３とを含んで構成される。
コンプレッサ２は、その吸込口から吸い込んだ空気を圧縮（加圧）して、圧縮空気として吐出口からエア配管３内に吐出する。
【００１２】
エア配管３は、トンネル５１の内壁の近傍にて、トンネル５１の軸方向に沿って、トンネル５１の坑口５２側から切羽５３側に向かって延在している。エア配管３は、複数の管部材４と、先頭管部材５とにより構成されている。エア配管３（管部材４及び先頭管部材５）内を圧縮空気などの空気が流通可能である。
【００１３】
管部材４は両端開口の円筒状である。管部材４の長さは例えば数ｍ程度である。エア配管３では、複数の管部材４がトンネル５１の軸方向に沿って直列に接続されている。複数の管部材４のうち最も坑口５２側に位置する管部材４の坑口側端部はコンプレッサ２の吐出口に連結されている。複数の管部材４のうち最も切羽５３側に位置する管部材４の切羽側端部４ａは、継手部６を介して、先頭管部材５の坑口側端部５ａに連結されている。
【００１４】
先頭管部材５は、坑口側端部５ａが開口し、切羽側端部５ｂが閉口している円筒状である。先頭管部材５は管部材４よりも短い。先頭管部材５には、圧縮空気を取り出すための複数（本実施形態では２つ）の取出管７，８が設けられている。取出管７，８の各々の基端部７ａ，８ａが先頭管部材５に接続されている。取出管７，８の各々の先端部７ｂ，８ｂには、例えば可撓性を有するホース（図示せず）が接続可能である。このホースは、例えば、上述のコンクリート吹付機や削孔機などのトンネル施工重機の圧縮空気取込口に接続され得る。取出管７，８の各々の途中には、作業員が操作するレバー７ｃ，８ｃを有して取出管７，８を開閉する開閉弁７ｄ，８ｄが設けられている。
【００１５】
本実施形態では、先頭管部材５に設けられた取出管７，８の直径が互いに異なっている。また、本実施形態では、直径が小さい取出管８の開閉弁８ｄは、エア配管３（先頭管部材５）の残圧を抜くための圧抜き手段として機能し得る。
【００１６】
尚、本実施形態では、先頭管部材５に２つの取出管７，８が設けられているが、先頭管部材５に設けられる取出管の個数は２つに限らず任意である。すなわち、先頭管部材５に設けられる取出管の個数は、１つでもよいし、又は、３つ以上でもよい。
【００１７】
ここで、先頭管部材５が本発明の「第１の管部材」に対応する。また、複数の管部材４のうち最も切羽５３側に位置する管部材４が本発明の「第２の管部材」に対応する。継手部６は、先頭管部材５の坑口側端部５ａと管部材４の切羽側端部４ａとを連結する。
【００１８】
本実施形態では、継手部６がヴィクトリックジョイント（商品名）（日本ヴィクトリック株式会社製）を含んで構成されている。しかしながら、継手部６の構成はこれに限らない。
【００１９】
本実施形態では、配管装置１０は、前述の継手部６と、先頭管部材５の外面にブラケット１３を介して取り付けられて先頭管部材５の内圧によって駆動可能なエアシリンダ１１と、エアシリンダ１１の進退可能（進出・退入可能）なロッド１２の先端部に設けられるカバー部材１４と、を備える。ロッド１２は、先頭管部材５に沿って進退可能である。
【００２０】
本実施形態において、カバー部材１４は、エア配管３の延在方向に直交する断面での形状が半円状である半円筒状である。カバー部材１４は、継手部６のうちトンネル径方向内側の略半分を覆うことが可能である（図３参照）。尚、カバー部材１４は、継手部６の少なくとも一部を外側から覆うような形状に形成され得る。
【００２１】
配管装置１０は、エアシリンダ１１の第１室２１（図４及び図５参照）内と先頭管部材５内とを連通するためのエアホース１５を備える。
【００２２】
図４（Ａ）は、エアシリンダ１１の短縮状態（ロッド１２の退入状態）を示す図である。図４（Ｂ）は、エアシリンダ１１の伸長状態（ロッド１２の進出状態）を示す図である。ここで、図４（Ａ）及び（Ｂ）ではカバー部材１４の一部のみを図示している。
【００２３】
エアシリンダ（空気圧シリンダ）１１は単動シリンダである。エアシリンダ１１は、円筒状のシリンダチューブ１７と、蓋部材１８，１９と、ピストン２０と、前述のロッド（ピストンロッド）１２とを含んで構成される。
【００２４】
シリンダチューブ１７の一端側（本実施形態では切羽５３側）の開口部は蓋部材１８によって塞がれており、他端側（本実施形態では坑口５２側）の開口部は蓋部材１９によって塞がれている。ピストン２０はシリンダチューブ１７内に収容されている。ピストン２０はシリンダチューブ１７内をその軸方向に沿って往復動可能である。シリンダチューブ１７の内周面と、蓋部材１８の内面と、ピストン２０の一側の表面とによって、第１室２１が区画形成されている。シリンダチューブ１７の内周面と、蓋部材１９の内面と、ピストン２０の他側の表面とによって、第２室２２が区画形成されている。尚、エアシリンダ１１では、第１室２１と第２室２２との間で空気が流通しないように、ピストン２０とシリンダチューブ１７との間のシール性が確保されている。
【００２５】
蓋部材１９には、第２室２２の内外を連通する貫通孔２４が形成されている。この貫通孔２４の内径は、ロッド１２の外径よりも大きい。それゆえ、貫通孔２４の内周面とロッド１２の外周面との間に間隙が形成されており、この間隙を通って、第２室２２内に空気が流入可能であり、また、第２室２２内から空気が流出可能である。
【００２６】
蓋部材１８には、第１室２１の内外を連通する貫通孔２５が形成されている。第１室２１は、貫通孔２５を介して、エアホース１５の一端部に連通している。また、エアホース１５の他端部は、先頭管部材５に予め形成された貫通孔（図示せず）を介して、先頭管部材５内に連通している。ゆえに、エアシリンダ１１の第１室２１内は、貫通孔２５、エアホース１５、先頭管部材５の上述の貫通孔を介して、先頭管部材５内に連通している。それゆえ、エアシリンダ１１は、先頭管部材５（エア配管３）の内圧によって駆動可能である。換言すれば、エアシリンダ１１の作動（ロッド１２の作動）の駆動源が、先頭管部材５（エア配管３）の内圧であり得る。
【００２７】
本実施形態では、先頭管部材５（エア配管３）の内圧が所定値を超えると、エアシリンダ１１のロッド１２がエアシリンダ１１の蓋部材１９の貫通孔２４を通じて外方に進出するようになっている（図３及び図４（Ｂ）参照）。ここで本実施形態において、所定値とは、第２室２２内の圧力（例えば大気圧）に基づいて予め設定された閾値であり、例えば大気圧である。ゆえに、先頭管部材５（エア配管３）の内圧が所定値（例えば大気圧）を超えることでエアシリンダ１１の第１室２１の内圧が第２室２２の内圧（大気圧）を超えると、ピストン２０が第１室２１内の高圧空気（蓄圧状態の空気）によって第２室２２側に押されて、その結果、ロッド１２が進出する。このロッド１２の進出により、カバー部材１４が継手部６の少なくとも一部を覆う（図３及び図４（Ｂ）参照）。尚、本実施形態では、ロッド１２が坑口５２側に向かって進出する。
【００２８】
このときには、仮に作業員がカバー部材１４をエアシリンダ１１のシリンダチューブ１７に近づけるように（すなわち切羽５３側に向けて）押圧して、カバー部材１４を継手部６から離間させようとしても、エアシリンダ１１の第１室２１内に高圧空気が存在することにより、作業員による押圧力に対してエアシリンダ１１が抵抗する（反発する）ので、カバー部材１４を継手部６から離間させること（換言すれば継手部６を外部に露出させること）が難しい。ゆえに、先頭管部材５（エア配管３）の内圧が所定値（例えば大気圧）を超えているときに作業員が継手部６の分離作業を行おうとしても、カバー部材１４が邪魔となり、当該分離作業を行うことができない。従って、継手部６に対して、簡素な構成でフールプルーフを行うことができる。
【００２９】
ところで、トンネル５１の施工では、トンネル５１の掘削が進むに従い、エア配管３を延長する必要がある。このエア配管３の延長作業は、具体的には、以下の工程（Ａ）〜（Ｆ）を含む。
（Ａ）コンプレッサ２を停止する。
（Ｂ）エア配管３の圧抜きを行う。
（Ｃ）継手部６を分離して、既設の管部材４から先頭管部材５を離脱する。
（Ｄ）新たな管部材４の坑口側端部を、既設の管部材４の切羽側端部４ａに連結する。
（Ｅ）新たな管部材４の切羽側端部４ａと、先頭管部材５の坑口側端部５ａとを継手部６を介して連結する。
（Ｆ）コンプレッサ２の運転を開始する。
【００３０】
以下では、上記工程（Ａ）に先立って、取出管７に上述のホースが接続されているとして、エア配管３の延長作業の一例を説明する。
上記工程（Ａ）にてコンプレッサ２を停止した後、取出管７の開閉弁７ｄを閉弁して、上述のホースを取出管７から取り外す。このときに、配管装置１０は図３に示された状態であり、カバー部材１４が継手部６の少なくとも一部を覆っている。
【００３１】
次に、上記工程（Ｂ）では、取出管８の開閉弁８ｄを開弁して、エア配管３（先頭管部材５及び管部材４）の圧抜きを行う。尚、本実施形態では、エア配管３の圧抜きを取出管８の開閉弁８ｄを用いて行っているが、これに加えて、又は、これに代えて、コンプレッサ２の吐出口側に別途の圧抜き弁などの圧抜き手段を設けてそこで圧抜きを行うようにしてもよい。
【００３２】
この圧抜きが完了すると、先頭管部材５（エア配管３）の内圧が所定値以下（例えば大気圧）になるので、エアシリンダ１１の第１室２１の内圧と第２室２２の内圧と間の圧力差が大幅に減少する。ゆえに、作業員がカバー部材１４をエアシリンダ１１のシリンダチューブ１７に近づけるように（すなわち切羽５３側に向けて）押圧すると、ロッド１２がエアシリンダ１１の蓋部材１９の貫通孔２４を通じてシリンダチューブ１７内に向かって退入するので（図２及び図４（Ａ）参照）、作業員による押圧力で容易にカバー部材１４を継手部６から離間させること（換言すれば継手部６を外部に露出させること）ができる（図２参照）。
【００３３】
次に、上記工程（Ｃ）では継手部６を先頭管部材５及び既設の管部材４から分離して、先頭管部材５を既設の管部材４から離脱する。このときに、エアシリンダ１１、カバー部材１４、及びエアホース１５は先頭管部材５と一体化した状態である。
【００３４】
次に、上記工程（Ｄ）では、周知の継手手法を用いて、新たな管部材４の坑口側端部を、既設の管部材４の切羽側端部４ａに連結する。
次に、上記工程（Ｅ）では、新たな管部材４の切羽側端部４ａと、先頭管部材５の坑口側端部５ａとを継手部６を介して連結する。そして、取出管７，８の少なくとも一方に上述のホースを接続する。また、取出管７，８のうち上述のホースが接続されたものの開閉弁（開閉弁７ｄ，８ｄの少なくとも一方）を開弁する。
【００３５】
次に、上記工程（Ｆ）では、コンプレッサ２の運転を開始する。コンプレッサ２の運転によってコンプレッサ２から吐出された圧縮空気が、複数の管部材４を経て、先頭管部材５に供給されると、先頭管部材５（エア配管３）の内圧が所定値（例えば大気圧）を超えて、その結果、エアシリンダ１１のロッド１２が進出する（図３及び図４（Ｂ）参照）。このロッド１２の進出により、カバー部材１４が継手部６の少なくとも一部を覆う（図３参照）。
【００３６】
このようにして、エア配管３の延長作業（先頭管部材５の盛り替え作業）を行うことができる。
【００３７】
本実施形態によれば、配管装置１０は、先頭管部材５の坑口側端部５ａ（第１の管部材の端部）と管部材４の切羽側端部４ａ（第２の管部材の端部）とを連結する継手部６と、先頭管部材５の外面に設けられて先頭管部材５の内圧によって駆動可能なエアシリンダ１１と、エアシリンダ１１の進退可能なロッド１２の先端部に設けられるカバー部材１４と、を備える。先頭管部材５の内圧が所定値を超えると、カバー部材１４が継手部６の少なくとも一部を外側から覆うようにロッド１２が進出可能である（図３参照）。ゆえに、先頭管部材５の内圧が所定値を超えていれば、継手部６の少なくとも一部がカバー部材１４によって自動的に覆われるので、作業員が継手部６の分離作業を行おうとしても、カバー部材１４が邪魔となり、当該分離作業を行うことができない。従って、継手部６に対して、簡素な構成でフールプルーフを行うことができる。
【００３８】
また本実施形態によれば、エアシリンダ１１のロッド１２が先頭管部材５（第１の管部材）に沿って進退可能である。これにより、エアシリンダ１１を先頭管部材５に沿わせて配置することができるので、配管装置１０をコンパクトな構成とすることができる。
【００３９】
また本実施形態によれば、先頭管部材５（第１の管部材）及び管部材４（第２の管部材）がトンネル５１内に配置されており、先頭管部材５が管部材４よりも切羽５３側に位置する。ゆえに、トンネル５１の掘削の進行に伴ってエア配管３を延長するために先頭管部材５を盛り替える際に、エアシリンダ１１、カバー部材１４、及びエアホース１５を先頭管部材５と一体化した状態で移設することができるので、当該盛り替え作業を効率よく行うことができる。
【００４０】
また本実施形態によれば、先頭管部材５（第１の管部材）の内圧が高いとき（所定値を超えるとき）にカバー部材１４が継手部６の少なくとも一部を外側から覆うようにロッド１２が進出可能であり、先頭管部材５の内圧が低いとき（所定値以下であるとき）にカバー部材１４を継手部６から離間させるようにロッド１２を退入可能である（図２及び図３参照）。ゆえに、継手部６に対して、簡素な構成でフールプルーフを行うことができる。
【００４１】
図５（Ａ）は、本発明の第２実施形態におけるエアシリンダ１１の伸長状態（ロッド１２の進出状態）を示す図である。図５（Ｂ）は、エアシリンダ１１の短縮状態（ロッド１２の退入状態）を示す図である。ここで、図５（Ａ）及び（Ｂ）ではカバー部材１４の一部のみを図示している。
前述の第１実施形態と異なる点について説明する。
【００４２】
本実施形態では、エアシリンダ１１は、スプリングリターンタイプである。本実施形態において、エアシリンダ１１の第２室２２内には、ピストン２０を第１室２１側（切羽５３側）に付勢するばね部材３０が設けられている。ばね部材３０は、例えば圧縮コイルばねによって構成される。
【００４３】
エアシリンダ１１のロッド１２は、先頭管部材５（エア配管３）の内圧に応じて進退可能である。本実施形態では、先頭管部材５（エア配管３）の内圧が所定値を超えると、エアシリンダ１１のロッド１２がエアシリンダ１１の蓋部材１９の貫通孔２４を通じて外方に進出するようになっている。また、本実施形態では、先頭管部材５（エア配管３）の内圧が所定値以下になると、エアシリンダ１１のロッド１２がエアシリンダ１１の蓋部材１９の貫通孔２４を通じてシリンダチューブ１７内に向かって退入するようになっている。ここで本実施形態において、所定値とは、第２室２２内の圧力（例えば大気圧）と、ばね部材３０の付勢力とに基づいて予め設定された閾値であり、大気圧よりも高い値となり得る。
【００４４】
先頭管部材５（エア配管３）の内圧が所定値を超えることでエアシリンダ１１の第１室２１の内圧が上述の所定値を超えると、ピストン２０が、ばね部材３０の付勢力に抗しつつ、第１室２１内の高圧空気（蓄圧状態の空気）によって第２室２２側に押されて、その結果、ロッド１２が進出する（図３及び図５（Ａ）参照）。このロッド１２の進出により、カバー部材１４が継手部６の少なくとも一部を覆う（図３参照）。
【００４５】
先頭管部材５（エア配管３）の内圧が所定値以下になることでエアシリンダ１１の第１室２１の内圧が上述の所定値以下となると、ばね部材３０の付勢力により、ピストン２０が第１室２１側に押されて、その結果、ロッド１２が退入する（図２及び図５（Ｂ）参照）。このロッド１２の退入により、自動的に、カバー部材１４を継手部６から離間させること（換言すれば継手部６を外部に露出させること）ができる（図２参照）。
【００４６】
特に本実施形態によれば、先頭管部材５（第１の管部材）の内圧が高いとき（所定値を超えるとき）にロッド１２が進出することによってカバー部材１４が継手部６の少なくとも一部を外側から覆い（図３参照）、先頭管部材５の内圧が低いとき（所定値以下のとき）にロッド１２が退入することによってカバー部材１４が継手部６から離間する。ゆえに、エア配管３（先頭管部材５）の圧抜きが完了すると、自動的に、カバー部材１４が継手部６から離間して継手部６が外部に露出するので、継手部６の分離作業の手間を軽減することができる。
【００４７】
図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１  圧縮空気供給システム
２  コンプレッサ
３  エア配管
４  管部材（第２の管部材）
４ａ  切羽側端部
５  先頭管部材（第１の管部材）
５ａ  坑口側端部
５ｂ  切羽側端部
６  継手部
７，８  取出管
７ａ，８ａ  基端部
７ｂ，８ｂ  先端部
７ｃ，８ｃ  レバー
７ｄ，８ｄ  開閉弁
１０  配管装置
１１  エアシリンダ
１２  ロッド
１３  ブラケット
１４  カバー部材
１５  エアホース
１７  シリンダチューブ
１８，１９  蓋部材
２０  ピストン
２１  第１室
２２  第２室
２４，２５  貫通孔
３０  ばね部材
５０  地山
５１  トンネル
５２  坑口
５３  切羽
【図１】
2020051500.tif 000003
【図２】
2020051500.tif 000004
【図３】
2020051500.tif 000005
【図４】
2020051500.tif 000006
【図５】
2020051500.tif 000007