(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタスポークを中心部から複数放射状に設けたカッタヘッドをカッタ駆動装置で回転駆動して地山を掘削し得るようにシールド本体前部に設置し、カッタスポークの内部に作業室を形成するとともに、このカッタスポークの作業室からカッタビットをカッタスポークに交換可能に取り付け得るようにしたシールド掘進機において、カッタスポークの作業室内に圧縮空気を供給できるようにするとともに、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の内側に通じる機内側出入口と気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の外側寄りに位置する機外側出入口と通行可能な内部空間とを有しシールド本体の中心部に配置する中心部密閉室を設け、カッタスポークの作業室と連絡可能な連絡口と中心部密閉室の機外側出入口と連絡可能な連絡口と通行可能な内部空間とを有する筒状体をシールド本体の中心部に回転可能に設置し、この筒状体の各連絡口をそれぞれカッタスポークの作業室と中心部密閉室の機外側出入口とに連絡させて、中心部密閉室を筒状体を介してカッタスポークの作業室に気密に連絡できるように構成したことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
カッタスポークを中心部から複数放射状に設けたカッタヘッドをカッタ駆動装置で回転駆動して地山を掘削し得るようにシールド本体前部に設置し、カッタスポークの内部に作業室を形成するとともに、このカッタスポークの作業室からカッタビットをカッタスポークに交換可能に取り付け得るようにしたシールド掘進機において、カッタスポークの作業室内に圧縮空気を供給できるようにするとともに、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の内側に通じる機内側出入口と気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の外側寄りに位置する機外側出入口と通行可能な内部空間とを有しシールド本体の周辺部に配置する周辺部密閉室を設けてこの周辺部密閉室を前後方向に移動できるように設置するとともに、周辺部密閉室の機外側出入口と連絡可能な作業室の出入り口をカッタスポークに設け、カッタヘッドを回転させることによりこの作業室の出入り口を周辺部密閉室の機外側出入口に位置合わせして周辺部密閉室を前方に移動したときに、周辺部密閉室の機外側出入口を作業室の出入り口に連絡できるようにして、周辺部密閉室をカッタスポークの作業室に気密に連絡できるように構成したことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項３】
カッタスポークを中心部から複数放射状に設けたカッタヘッドをカッタ駆動装置で回転駆動して地山を掘削し得るようにシールド本体前部に設置し、カッタスポークの内部に作業室を形成するとともに、このカッタスポークの作業室からカッタビットをカッタスポークに交換可能に取り付け得るようにしたシールド掘進機において、カッタスポークの作業室内に圧縮空気を供給できるようにするとともに、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の内側に通じる機内側出入口と気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の外側寄りに位置する機外側出入口と通行可能な内部空間とを有しシールド本体の中心部に配置する中心部密閉室とシールド本体の周辺部に配置する周辺部密閉室とを設け、中心部密閉室を設ける場合、カッタスポークの作業室と連絡可能な連絡口と中心部密閉室の機外側出入口と連絡可能な連絡口と通行可能な内部空間とを有する筒状体をシールド本体の中心部に回転可能に設置し、この筒状体の各連絡口をそれぞれカッタスポークの作業室と中心部密閉室の機外側出入口とに連絡させて、中心部密閉室を筒状体を介してカッタスポークの作業室に気密に連絡できるように構成し、周辺部密閉室を設置する場合、周辺部密閉室を前後方向に移動できるように設置するとともに、周辺部密閉室の機外側出入口と連絡可能な作業室の出入り口をカッタスポークに設け、カッタヘッドを回転させることによりこの作業室の出入り口を周辺部密閉室の機外側出入口に位置合わせして周辺部密閉室を前方に移動したときに、周辺部密閉室の機外側出入口を作業室の出入り口に連絡できるようにして、周辺部密閉室をカッタスポークの作業室に気密に連絡できるように構成したことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項４】
筒状体をカッタヘッド側に向かって径が小さくなるように形成したことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
カッタ駆動装置を電動機と減速機とで構成し、カッタ駆動装置でカッタヘッドを回転駆動して地山を掘削し得るようにするとともに、油圧モータと減速機とで構成したカッタ微速回転用駆動装置を別途設け、カッタ微速回転用駆動装置でカッタヘッドを回転させることにより作業室の出入り口を周辺部密閉室の機外側出入口に位置合わせし得るようにしたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カッタヘッドを構成するカッタスポークの内部に作業室を形成するとともに、このカッタスポークの作業室からカッタビットをカッタスポークに交換可能に取り付け得るようにしたシールド掘進機に関するもので、特に大口径のシールド掘進機に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機では、カッタヘッドで地山を掘削する過程においてカッタビットが摩耗又は損傷しないようにカッタビットに超硬チップを用いてカッタビットの耐摩耗性を向上させるようにしている。しかしながら、掘進時に硬質の地山に遭遇したり掘進距離が長くなったりすると、カッタビットの摩耗量が実用上の限界値を超え、場合によっては破損することもあるため、掘進中にカッタビットの交換をすることが必要になる。そのカッタビットの交換をする場合、通常、地山の崩落や湧水の防止等の安全対策を切羽周辺に施した後、作業員が切羽に出てカッタビットの交換作業を行っていた。こうした方法によるカッタビットの交換作業は、多大の時間と経費を要するだけでなく、シールド掘進機外の切羽で行わなければならないため、必ずしも安全に行えるとは限らない。
【０００３】
こうしたことから、特に、カッタヘッドを大型のカッタスポークで構成した大口径のシールド掘進機において、カッタスポークの内部にカッタビットを交換するための作業室を形成するようにした技術が従来開発されている。この種の技術として、例えば特開平２ー２２５７９５号公報に記載の技術を挙げることができる。この従来の技術は、カッタスポークを中心部から放射状に設けたカッタヘッドを有するシールド掘進機において、カッタスポークを中空状に形成してその内部に作業室を形成するとともに、この作業室に機内から出入りできるようにするための通路を設けたものである。そして、カッタビットをカッタスポークにその作業室から交換できるように取り付けるようにし、カッタビットを交換する際には、作業員が機内からカッタスポークの作業室に入ってカッタビットの交換作業を行えるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の技術は、カッタビットの交換作業をカッタスポークの作業室で行えば、支障なく安全に行えるとの認識のもとに考えられたものであるが、実際上はカッタビットの交換時に重大な問題が生じる。この点について述べると、この種の従来の技術では、カッタビットの交換時にカッタスポークの作業室でカッタビットの着脱が行えるようにするため、カッタビットのシャンクを挿入するためのシャンク挿入孔をカッタスポークに設けてシャンクをそのシャンク挿入孔に挿入してカッタビットを固定するようにしている。そして、カッタビットの交換時には、カッタビットをシャンク挿入孔からカッタスポークの作業室内に抜き取ったり、新しいカッタビットをその作業室内からシャンク挿入孔に挿入して取り付けたりすることができるようにしている。そのため、カッタビットの交換時において、古いカッタビットを抜き取ってから新しいカッタビットをシャンク挿入孔に挿入するまでの間にシャンク挿入孔を通じて切羽周辺の水や土砂が浸入してカッタビットの交換作業に支障をもたらし、場合によっては、作業員が危険にさらされる危惧もある。
【０００５】
本発明は、従来の技術にみられるこうした問題を解決するために創作されたものであって、その技術課題は、カッタビットの交換作業をカッタスポークの作業室で行う場合に作業室内への水や土砂の浸入を確実に防止してその交換作業を安全かつ支障なく行えるシールド掘進機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のこうした技術課題は、
カッタスポークを中心部から複数放射状に設けたカッタヘッドをカッタ駆動装置で回転駆動して地山を掘削し得るようにシールド本体前部に設置し、カッタスポークの内部に作業室を形成するとともに、このカッタスポークの作業室からカッタビットをカッタスポークに交換可能に取り付け得るようにしたシールド掘進機において、次の１）乃至３）の手段を採用したことにより達成される。
１）カッタスポークの作業室内に圧縮空気を供給できるようにするとともに、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の内側に通じる機内側出入口と気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の外側寄りに位置する機外側出入口と通行可能な内部空間とを有しシールド本体の中心部に配置する中心部密閉室を設け、カッタスポークの作業室と連絡可能な連絡口と中心部密閉室の機外側出入口と連絡可能な連絡口と通行可能な内部空間とを有する筒状体をシールド本体の中心部に回転可能に設置し、この筒状体の各連絡口をそれぞれカッタスポークの作業室と中心部密閉室の機外側出入口とに連絡させて、中心部密閉室を筒状体を介してカッタスポークの作業室に気密に連絡できるように構成する。
２）カッタスポークの作業室内に圧縮空気を供給できるようにするとともに、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の内側に通じる機内側出入口と気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の外側寄りに位置する機外側出入口と通行可能な内部空間とを有しシールド本体の周辺部に配置する周辺部密閉室を設けてこの周辺部密閉室を前後方向に移動できるように設置するとともに、周辺部密閉室の機外側出入口と連絡可能な作業室の出入り口をカッタスポークに設け、カッタヘッドを回転させることによりこの作業室の出入り口を周辺部密閉室の機外側出入口に位置合わせして周辺部密閉室を前方に移動したときに、周辺部密閉室の機外側出入口を作業室の出入り口に連絡できるようにして、周辺部密閉室をカッタスポークの作業室に気密に連絡できるように構成する。
３）カッタスポークの作業室内に圧縮空気を供給できるようにするとともに、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の内側に通じる機内側出入口と気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体の外側寄りに位置する機外側出入口と通行可能な内部空間とを有しシールド本体の中心部に配置する中心部密閉室とシールド本体の周辺部に配置する周辺部密閉室とを設け、中心部密閉室を設ける場合、カッタスポークの作業室と連絡可能な連絡口と中心部密閉室の機外側出入口と連絡可能な連絡口と通行可能な内部空間とを有する筒状体をシールド本体の中心部に回転可能に設置し、この筒状体の各連絡口をそれぞれカッタスポークの作業室と中心部密閉室の機外側出入口とに連絡させて、中心部密閉室を筒状体を介してカッタスポークの作業室に気密に連絡できるように構成し、周辺部密閉室を設置する場合、周辺部密閉室を前後方向に移動できるように設置するとともに、周辺部密閉室の機外側出入口と連絡可能な作業室の出入り口をカッタスポークに設け、カッタヘッドを回転させることによりこの作業室の出入り口を周辺部密閉室の機外側出入口に位置合わせして周辺部密閉室を前方に移動したときに、周辺部密閉室の機外側出入口を作業室の出入り口に連絡できるようにして、周辺部密閉室をカッタスポークの作業室に気密に連絡できるように構成する。
【０００７】
本発明のシールド掘進機は、このように構成しているので、カッタビットの交換作業をカッタスポークの作業室で行おうとする場合において、カッタスポークの作業室内に水や土砂が浸入する危惧のあるときには、密閉室が連絡された状態にあるカッタスポークの作業室に圧縮空気を供給してその作業室内の気圧を高める。すなわち、前記１）の手段を採用したシールド掘進機においては、中心部密閉室が筒状体を介して連絡されているカッタスポークの作業室に圧縮空気を供給し、前記２）の手段を採用したシールド掘進機では、カッタヘッドを回転させることにより作業室の出入り口を周辺部密閉室の機外側出入口に位置合わせして周辺部密閉室を前方に移動し、こうして密閉室を連絡したカッタスポークの作業室に圧縮空気を供給して、その作業室内の気圧を高める。また、前記３）の手段を採用したシールド掘進機においては、中心部密閉室が筒状体を介して連絡されている中心部密閉室や前記の方法により周辺部密閉室を連絡したカッタスポークの作業室に圧縮空気を供給してその作業室内の気圧を高める。一方、作業員は、中心部密閉室及び周辺部密閉室の何れについても、密閉室の機内側出入口の開閉装置を操作することによりその機内側出入口を開放してシールド本体内から入室し、しかる後、これを閉鎖する。この間、密閉室の機外側出入口が閉鎖されていて、カッタスポークの作業室は、大気と遮断されているので、このように密閉室の機内側出入口を一時開放しても、作業室の気圧が低下することはない。
【０００８】
次いで、中心部密閉室及び周辺部密閉室の何れについても、密閉室の内部空間を通過後、今度は、機外側出入口の開閉装置を操作することによりその機外側出入口を開放して通過し、しかる後、機外側出入口を閉鎖してからカッタスポークの作業室に向かう。この間、カッタスポークの作業室が一時的に密閉室に通じるが、この密閉室は、機内側出入口が閉鎖されていて大気とは遮断されているので、カッタスポークの作業室の気圧は実質上低下することがない。このように、カッタスポークの作業室の気圧は、圧縮空気の供給により高められており、また、その作業室へ作業員が入るまでの間に実質上低下するようなこともないので、カッタビットの交換作業時に水や土砂がカッタスポークのシャンク挿入孔を通じてカッタスポークの作業室へ浸入するのを確実に防止することができてその交換作業を安全かつ支障なく行うことがでる。したがって、前記１）の手段、前記２）の手段及び前記３）の手段を採用した何れのシールド掘進機によっても、カッタビットの交換作業をカッタスポークの作業室で行う場合に作業室内への水や土砂の浸入を確実に防止してその交換作業を安全かつ支障なく行える。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１、図２及び図３に基づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発明の具体化例のシールド掘進機の縦断面図、図２は図１のシールド掘進機の矢印Ａ−Ａ方向からみた矢視図、図３は、図１のシールド掘進機の要部の縦断面図である。
【００１０】
１はシールド掘進機の胴体をなすシールド本体、１−１，１−２はこのシールド本体１の前部を機外から遮断する隔壁としてのバルクヘッドで、１−１はバルクヘッドの中央部をなす中央部バルクヘッド、１−２はバルクヘッドの周辺部をなす周辺部バルクヘッドであり、これらのバルクヘッド１−１，１−２の前方には、掘削土砂を取り込んで充満させ土圧をたてるためのチャンバＣが形成されている。シールド本体１内にはその周方向に適宜の間隔を置いて複数本のシールドジャッキ１５が設置されている。また、シールド本体１の後部では、セグメント１６が組み立てられてシールド掘進機で掘削した地下坑を覆工する。シールド本体１は、この組み立てられたセグメント１６で反力をとりながらシールドジャッキ１５により推進される。
【００１１】
２はシールド本体１の前部のバルクヘッド１−１，１−２に回転可能に支承され切羽を掘削するカッタヘッド、２−１はこのカッタヘッド２を形成するカッタスポーク、２−２はこのカッタスポーク２−１に取り付けられカッタヘッド２の中心部と外周部との中間を支持する支持部材としての中間ビーム、３−１はカッタスポーク２−１に固着され普通の硬さの地山を掘削するカッタビット（ティースビット）、３−２はカッタスポーク２−１に固着され切羽を先掘りするカッタビット（先行ビット）、４はバルクヘッド１−１，１−２に取り付けられ中間ビーム２−２を旋回可能に支持するカッタ支持軸受としての旋回ベアリング、５はカッタヘッド２を回転駆動するための原動機とその原動機の回転を減速するための減速機とで構成されカッタヘッド２を減速して回転駆動するカッタ駆動装置であり、ここに示す例では、原動機として電動機を用いている。
【００１２】
カッタヘッド２は、その中心部をなすボスとその外周部を形成するリング状の外周部フレームとを複数のカッタスポーク２−１で放射状に連結することにより骨格が形成される。各カッタスポーク２−１には、図２に示すように多数のカッタビット３−１，３−２が固着されており、前述したように、シールド掘進機の掘進中にその何れかが摩耗又は損傷したときには新しいカッタビットに交換される。中間ビーム２−２は、複数本設けられ、ここに示す例では、各カッタスポーク２−１に対応して設けている。これらの各中間ビーム２−２は、それぞれ、一端部がカッタスポーク２−１に取り付けられ、他端部が旋回ベアリング４に取り付けられて、カッタヘッド２を回転可能に支持する。以上は、通常のシールド掘進機が備えている一般的な構造である。
【００１３】
次に、本発明に直接関連する技術内容について説明する。２−３は通行可能な内部空間を有しシールド本体１の中心部に回転可能に設置されたセンタドラム、６はカッタビット３−１，３−２の交換時にカッタヘッド２を所望の位置に回転させる、後に詳述するカッタ微速回転用の油圧モータ、７−１，７−２は圧力容器と通行可能な内部空間を有する筒状体で形成される密閉室で、７−１はシールド本体１の中心部に配置された中心部密閉室、７−２はシールド本体１の周辺部に配置された周辺部密閉室、８はカッタスポーク２−１の内部に形成されカッタビット３−１，３−２の交換作業をするための通路や作業スペースとなる作業室、９はセンタドラム２−３の内部に形成され作業室８へ出入りするための通路となるセンタドラム内スペースである。
【００１４】
カッタスポーク２−１の作業室８は、図示していない圧縮機や配管により、必要に応じて、センタドラム２−３や密閉室７−１，７−２を通じて室内に圧縮空気を供給できるように構成しており、この点で従来の技術における作業室とは基本的に異なる。中心部密閉室７−１は、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体１の内側に通じる機内側出入口１１ａを圧力容器の部分に有するとともに、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体１の外側寄りすなわちチャンバＣ寄りに位置する機外側出入口１１ｂを筒状体の部分に有する。同様にして、周辺部密閉室７−２も、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体１の内側に通じる機内側出入口１２ａと、気密に閉鎖できる開閉装置で開閉されシールド本体１の外側寄りに位置する機外側出入口１２ｂとを有しており、中心部密閉室７−１と周辺部密閉室７−２とは、それ自体の構造に基本的な差はない。これらの密閉室７−１，７−２は、何れも、カッタスポーク２−１の作業室８に気密に連絡できるように構成しているが、そのための具体的構造は異なる。そこで、密閉室７−１，７−２を作業室８に気密に連絡できるように構成するためのそれぞれの構造について述べる。
【００１５】
まず、中心部密閉室７−１について述べると、中心部密閉室７−１は、センタドラム２−３を介して作業室８に気密に連絡できるようにしている。このセンタドラム２−３は、中心部密閉室７−１の機外側出入口１１ｂと連絡可能な連絡口９ａと、各々のカッタスポーク２−１の作業室８と連絡可能な他端部の連絡口９ｂとを有し、筒状体をなしている。
【００１６】
センタドラム２−３は、一端部を中心部密閉室７−１の機外側出入口１１ｂに接続し、他端部をカッタヘッド２に取り付けて作業室８に接続している。それゆえ、センタドラム２−３及び中心部密閉室７−１は、カッタヘッド２と共に回転する。図１に示す例では、この筒状体のセンタドラム２−３を、特に、カッタヘッド２側に向かって径が小さくなるように略円錐状に形成しているが、円筒状のものでもよい。カッタヘッド２で掘削される土砂は、隣接するカッタスポーク２−１の間隙からチャンバＣ内に流入して取り込まれるが、図１に示す例のようにセンタドラム２−３をカッタヘッド２側に向かって小径にすることにより、チャンバーＣ内への掘削土砂の流入路を、センタドラム２−３を円筒状に形成した場合に比べて塞がないようにすることができるため、チャンバーＣ内への掘削土砂の流れを相対的に良好にすることができる。
【００１７】
周辺部密閉室７−２について述べると、周辺部密閉室７−２は、前後方向に移動できるように設置することにより、直接、カッタスポーク２−１の作業室８に気密に連絡できるようにしている。そのため、図３に示すように、周辺部密閉室７−２の筒状体の部分を周辺部バルクヘッド１−２に対して摺動できるように設置するとともに、周辺部バルクヘッド１−２の摺動部に土砂浸入防止用のシール１４を取り付けている。また、図示していない油圧ジャッキで周辺部密閉室７−２を前後方向に駆動できるようにしているとともに、周辺部密閉室７−２の機外側出入口１２ｂと連絡可能な作業室８の出入り口１３をカッタスポーク２−１に設けて、周辺部密閉室７−２を前方に移動したときに、その前端をカッタスポーク２−１に気密に接触させて機外側出入口１２ｂを作業室８の出入り口１３に連絡できるようにしている。図には、こうした周辺部密閉室７−２を一つ設けた例しか示していないが、適宜のカッタスポーク２−１に対応して複数設けるようにしてもよい。
【００１８】
作業室８の出入り口１３は、シールド掘進機の掘進中に水や土砂が作業室８内に浸入しないように、図示していない開閉装置で閉鎖できるようにしており、機外側出入口１２ｂを連絡した後に開放する。周辺部密閉室７−２を前方に移動して機外側出入口１２ｂを作業室８の出入り口１３に連絡する場合、カッタヘッド２を回転させることによりその出入り口１３を周辺部密閉室７−２の機外側出入口１１ｂに位置合わせする。その位置合わせをするとき、地山を掘削時に用いる電動機によるカッタ駆動装置５によりカッタヘッド２を回転させて位置合わせをすることもできるが、図１に示す例では、特に油圧モータと減速機とで構成したカッタ微速回転用駆動装置６を別途設け、カッタ微速回転用駆動装置６でカッタヘッド２を微速回転させることにより位置合わせできるようにしている。
【００１９】
カッタスポーク２−１内に作業室８を形成できるような大口径のシールド掘進機では、効率の良さから電動機でカッタヘッドを回転するのが一般的であるが、電動機は、ブレーキにより定位置で停止させるのが困難であること、低速回転に不適であること等の特性をもつことから、前記の位置合わせ時にカッタヘッド２を正確に位置決めして停止させることが難しい。これに対し、油圧モータは、圧油の供給量を調整することにより微速回転を容易に行うことができ、慣性力も電動機に比べてはるかに小さいため、カッタヘッド２を正確に位置決めして停止させることができる。こうしたことから、電動機を用いたカッタ駆動装置５で地山を効率的に掘削できるようにするほか、油圧モータを用いたカッタ微速回転用駆動装置６を別途設け、このカッタ微速回転用駆動装置６でカッタヘッド２を回転させて位置決めすることにより作業室８の出入り口１３を周辺部密閉室７−２の機外側出入口１２ｂに容易かつ正確に位置合わせできるようにしている。
【００２０】
本発明のシールド掘進機は、このように構成しているので、カッタビット３−１，３−２の交換作業をカッタスポーク２−１の作業室８で行おうとするときには、カッタ微速回転用駆動装置６でカッタヘッド２を回転させて作業室８の出入り口１３を周辺部密閉室７−２の機外側出入口１２ｂに位置合わせした後、周辺部密閉室７−２を油圧ジャッキで前方に移動して、中心部密閉室７−１と同様に作業室８に気密に連絡する。しかる後、作業員は、中心部密閉室７−１及び周辺部密閉室７−２の所望の側を通じてカッタスポーク２−１の作業室８に入る。その場合、特に、作業室８内に水や土砂が浸入する危惧のあるときには、作業室８に圧縮空気を供給してその作業室８内の気圧を高める。そして、例えば、中心部密閉室７−１の側から作業室８に入るときには、作業員は、中心部密閉室７−１の機内側出入口１１ａの開閉装置を操作することによりその機内側出入口１１ａを開放してシールド本体１内から入室し、しかる後、これを閉鎖する。この間、中心部密閉室７−１の機外側出入口１１ｂが閉鎖されていて、カッタスポーク２−１の作業室８は、大気と遮断されているので、このように機内側出入口１１ａを一時開放しても、作業室８の気圧が低下することはない。
【００２１】
次いで、中心部密閉室７−１を作業室８と同じ気圧になるように加圧して、作業員がこの中心部密閉室７−１の内部空間を通過した後、今度は、機外側出入口１１ｂの開閉装置を操作することによりその機外側出入口１１ｂを開放して通過し、しかる後、機外側出入口１１ｂを閉鎖してからセンタドラム２−３を通ってカッタスポーク２−１の作業室８に入る。この間、その作業室８が一時的に中心部密閉室７−１に通じるが、この中心部密閉室７−１は、機内側出入口１１ａが閉鎖されていて大気とは遮断されているので、作業室８の気圧は実質上低下することがない。このように、カッタスポーク２−１の作業室８の気圧は、圧縮空気の供給により高められており、また、その作業室８へ作業員が入るまでの間に実質上低下するようなこともないので、カッタビット３−１，３−２の交換作業時に水や土砂がカッタスポーク２−１のシャンク挿入孔を通じてカッタスポーク２−１の作業室８へ浸入するのを確実に防止することができてその交換作業を安全かつ支障なく行うことができる。
【００２２】
一方、周辺部密閉室７−２の側からカッタスポーク２−１の作業室８に入るときには、作業員は、周辺部密閉室７−２に、その機内側出入口１２ａを開放して入室し、これを閉鎖する。次いで、周辺部密閉室７−２を作業室８と同じ気圧になるように加圧し、作業員は、この周辺部密閉室７−２の内部空間を通った後、周辺部密閉室７−２の機外側出入口１２ｂと作業室８の出入り口１３を開放して通過し、作業室８に入った後、機外側出入口１２ｂを閉鎖する。したがって、周辺部密閉室７−２の側から作業室８に入るときにも、中心部密閉室７−１の側から入るときと同様の作用効果を奏することができる。
【００２３】
以上、カッタスポーク２−１の作業室８でカッタビット３−１，３−２の交換作業を行う場合に作業室８内に水や土砂が浸入する危惧のあるときの作用効果について述べたが、こうした危惧のないときには、中心部密閉室７−１の出入口１１ａ，１１ｂと周辺部密閉室７−２の出入口１２ａ，１２ｂや作業室８の出入り口１３を開放してカッタビット３−１，３−２の交換作業を行う。そうすると、各密閉室７−１，７−２の出入口１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３を換気孔に利用して作業室８内の空気を循環させ、作業室８内の換気を円滑に行うことができる。また、このように二つの密閉室７−１，７−２を設けて出入口を二系統にしているため、不測の事態により緊急避難を要する場合でも、これら二系統の出入口を選択的に利用して避難することができて非常に安全である。
【００２４】
ところで、シールド掘進機は、カッタヘッド２の支持方式から大別すると、カッタヘッド２の中心部を回転駆動軸としてのセンタシャフトで支持するタイプのセンタシャフト支持方式のシールド掘進機と、カッタヘッド２をセンターシャフトで支持しないでその外周部や中間部をカッタ支持部材で支持するタイプの非センターシャフト支持方式のシールド掘進機とに大別することができる。また、非センターシャフト支持方式のシールド掘進機についは、カッタヘッド２の外周部をシールド本体１より若干小径の円筒体で支持する周辺支持タイプのシールド掘進機、カッタヘッド２の外周部付近を複数の外周ビームで支持する外周ビーム支持タイプのシールド掘進機、カッタヘッド２の中心部と外周部との中間部を複数の中間ビーム２−２で支持する中間ビーム支持タイプのシールド掘進機を挙げることができる。
【００２５】
図に示すシールド掘進機は、カッタヘッド２を複数の中間ビーム２−２で支持する中間ビーム支持タイプにしているため、密閉室として中心部密閉室７−１と周辺部密閉室７−２の二つの密閉室を設けることができるが、シールド掘進機をセンタシャフト支持方式にした場合には、密閉室をシールド本体１の中心部に設けることはできない。こうした場合に本発明を実施するときには、シールド本体１の中心部以外の部位すなわちシールド本体１の周辺部に配置する周辺部密閉室７−２だけを設置して、前述した構造により前後方向に移動できるようにすればよい。こうした方法を採用した場合、周辺部密閉室７−２と作業室８との間を他の通路部材を介さずに直接連絡するように構成できるため、これらの室７−２，８を連絡するための構造を簡素化することができる。
【００２６】
また、非センターシャフト支持方式のシールド掘進機でも、周辺支持タイプや外周ビーム支持タイプのシールド掘進機では、中心部密閉室７−１と周辺部密閉室７−２の二つの密閉室を設けることが一般的には困難であり、そのときには、前述した構造によりセンタドラム２−３を設けて中心部密閉室７−１だけを設置するようにすればよい。こうした方法を採用した場合、中心部密閉室７−１をカッタスポーク２−１の作業室８に常時連絡するように構成できるため、これら中心部密閉室７−１と作業室８とを連絡するための移動機構を要せずに中心部密閉室７−１を作業室８に連絡することができて、全体の構造をシンプルにすることができるとともに関連設備の設置に必要なスペースを小さくすることができる。また、カッタビット３−１，３−２の交換作業の際に、中心部密閉室７−１と作業室８とを連絡するための中心部密閉室７−１の移動操作も要せず、その交換作業の便もよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のシールド掘進機は、特許請求の範囲の請求項１乃至３に記載の構成を採用しているので、カッタビットの交換作業をカッタスポークの作業室で行う場合に作業室内への水や土砂の浸入を確実に防止してその交換作業を安全かつ支障なく行える。
【００２８】
こうした優れた効果を発揮できることに加え、特に、特許請求の範囲の請求項１に記載の構成を採用したシールド掘進機では、密閉室をシールド本体の中心部に配置してカッタスポークの作業室に常時連絡するように構成しているため、これら密閉室と作業室とを連絡するための移動機構を要せずに密閉室を作業室に連絡することができて、全体の構造をシンプルにすることができるとともに関連設備の設置に必要なスペースを小さくすることができる。また、カッタビットの交換作業の際に、密閉室と作業室とを連絡するための密閉室の移動操作も要せず、その交換作業の便もよい。特に、特許請求の範囲の請求項２に記載の構成を採用したシールド掘進機では、密閉室をシールド本体の中心部以外の部位に配置しなければならない場合でも、このシールド本体の中心部以外の部位すなわちシールド本体の周辺部に配置する周辺部密閉室を前後方向に移動できるように設置することにより、周辺部密閉室と作業室との間を他の通路部材を介さずに直接連絡するように構成できるため、これらの室を連絡するための構造を簡素化することができる。
【００２９】
特に、特許請求の範囲の請求項３に記載の構成を採用したシールド掘進機では、中心部密閉室と周辺部密閉室の二つの密閉室を設けているため、カッタスポークの作業室内に水や土砂が浸入する危惧のない場合に各密閉室の機内側出入口や機外側出入口を開放することにより、これらの各密閉室の各出入口を換気孔に利用してカッタスポークの作業室内の空気を循環させ、作業室内の換気を円滑に行うことができる。また、このように二つの密閉室を設けて出入口を二系統にしているため、不測の事態により緊急避難を要する場合でも、これら二系統の出入口を選択的に利用して避難することができて非常に安全である。
【００３０】
特許請求の範囲の請求項１又は請求項３に記載の構成を採用したシールド掘進機を具体化する場合、特に、特許請求の範囲の請求項４に記載のように具体化すれば、筒状体をカッタヘッド側で小径とすることにより、チャンバー内への掘削土砂の流入路を、筒状体を円筒状に形成した場合に比べて塞がないようにすることができるため、チャンバー内への掘削土砂の流れを相対的に良好にすることができる。特許請求の範囲の請求項２又は請求項３に記載の構成を採用したシールド掘進機を具体化する場合、特に、特許請求の範囲の請求項５に記載のように具体化すれば、電動機を用いたカッタ駆動装置で地山を効率的に掘削できるほか、別途設けた油圧モータを用いたカッタ微速回転用駆動装置によりカッタヘッドを回転させて位置決めすることができるため、周辺部密閉室を作業室に連絡する場合において作業室の出入り口を周辺部密閉室の機外側出入口に位置合わせするときに、容易かつ正確に位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体化例のシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】図１のシールド掘進機の矢印Ａ−Ａ方向からみた矢視図である。
【図３】図１のシールド掘進機の要部の縦断面図である。
【符号の説明】
１    シールド本体
１−１  中央部バルクヘッド
１−２  周辺部バルクヘッド
２    カッタヘッド
２−１  カッタスポーク
２−２  中間ビーム
２−３  センタドラム
３−１  カッタビット（ティースビット）
３−２  カッタビット（先行ビット）
４    旋回リング（カッタ支持軸受）
５    カッタ駆動装置
６    カッタ微速回転用の油圧モータ
７−１  中心部密閉室
７−２  周辺部密閉室
８    カッタスポークの作業室
９    センタードラム内スペース
１０    作業者
１１ａ  中心部密閉室の機内側出入口
１１ｂ  中心部密閉室の機外側出入口
１２ａ  周辺部密閉室の機内側出入口
１２ｂ  周辺部密閉室の機外側出入口
１３    作業室の出入口
１４    土砂浸入防止用のシール
１５    シールドジャッキ
Ｃ    チャンバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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