(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシールドフレームの前部に設けられた隔壁と、該隔壁に設けられ回転駆動されるカッタと、該カッタと上記隔壁との間に区画形成された土砂取込室とを備えたシールド掘進機の排土装置であって、
上記カッタの背面部に、混練翼を上記隔壁の近傍まで延出させて設け、上記隔壁に、当該隔壁の一部を窪ませた凹部を上下方向に細長く形成し、該凹部の下部に、排土口を設け、該排土口に、スクリューコンベヤの螺旋翼を貫通させ、該螺旋翼を、上記隔壁近傍まで延出させ、
上記スクリューコンベヤの直径を上記凹部に嵌る寸法とし、上記スクリューコンベヤを上記凹部の下部に配置し、上記スクリューコンベヤ上方の上記凹部内に土砂を混練するための混練手段を上記混練翼と干渉しないように設けたことを特徴とするシールド掘進機の排土装置。
【請求項２】
上記凹部は、上方から上記排土口に向かって掘進方向後方にスロープ状に形成された底板を有する請求項１記載のシールド掘進機の排土装置。
【請求項３】
上記カッタを横方向に複数並設し、上記凹部をこれら各カッタ間に配置した請求項１又は２記載のシールド掘進機の排土装置。
【請求項４】
上記カッタを縦方向に複数並設し、上記凹部を下部のカッタの両脇に配置した請求項１又は２記載のシールド掘進機の排土装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排土性能の向上を図ったシールド掘進機の排土装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に示すように、シールド掘進機は、一般に、筒状のシールドフレーム１の前部に設けられた隔壁２と、隔壁２に設けられて回転駆動されるカッタ３と、カッタ３と隔壁２との間に区画形成された土砂取込室４とを備えている。
【０００３】
この種のシールド掘進機（土圧式または泥土圧式）の排土装置として、隔壁２にスクリューコンベヤ５を設け、カッタ３の背面部に混練翼６を隔壁２の近傍まで延出させて複数設けたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この排土装置によれば、各混練翼６が隔壁２の近傍まで延出されているため、土砂取込室４内の全領域の土砂を攪拌して泥土化（流動化）でき、スクリューコンベヤ５により排土し易くなる。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭６１−２５８７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記排土装置の場合、スクリューコンベヤ５の螺旋翼７を、隔壁２より前方に突出させることができない。カッタ３の混練翼６と干渉してしまうからである。このため、スクリューコンベヤ５の土砂取込性が不十分となり、排土性能が制限される。
【０００７】
他方、図１２に示すように、スクリューコンベヤ５の螺旋翼７を隔壁２より前方に突出させた場合には、上記干渉を避けるため、混練翼６の長さを短くしなければならない。このため、土砂取込室４内に攪拌不可能領域８が生じ、その領域８にてリング状に土砂が固着し、排土性能が低下する。
【０００８】
すなわち、図１１に示すように、土砂取込室４内の土砂の混練性を優先するとスクリューコンベヤ５の土砂取込性が不十分となり、図１２に示すように、スクリューコンベヤ５の土砂取込性を優先すると土砂取込室４内の土砂の攪拌性が低下し、いずれの場合であっても排土性能が不十分となる。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、土砂取込室内の土砂の攪拌性を高めると共に、スクリューコンベヤの土砂取込性を高め、排土性能の向上を図ったシールド掘進機の排土装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、筒状のシールドフレームの前部に設けられた隔壁と、該隔壁に設けられ回転駆動されるカッタと、該カッタと上記隔壁との間に区画形成された土砂取込室とを備えたシールド掘進機の排土装置であって、上記カッタの背面部に、混練翼を上記隔壁の近傍まで延出させて設け、上記隔壁に、当該隔壁の一部を窪ませた凹部を上下方向に細長く形成し、該凹部の下部に、排土口を設け、該排土口に、スクリューコンベヤの螺旋翼を貫通させ、該螺旋翼を、上記隔壁近傍まで延出させ、上記スクリューコンベヤの直径を上記凹部に嵌る寸法とし、上記スクリューコンベヤを上記凹部の下部に配置し、上記スクリューコンベヤ上方の上記凹部内に土砂を混練するための混練手段を上記混練翼と干渉しないように設けたものである。
【００１１】
本発明によれば、土砂取込室内の土砂は、カッタ背面部に隔壁の近傍まで延出して設けられた混練翼により、カッタの回転に伴って全体的に攪拌されて泥土化される。泥土化された土砂は、切羽の土圧等により、隔壁に設けられた凹部に導かれる。凹部内に導かれた土砂は、凹部内に設けられた混練手段によって再び泥土化されるため、凹部内にて固着することはなく、切羽の土圧等により、凹部の排土口に設けられたスクリューコンベヤから、排土される。ここで、スクリューコンベヤは、その螺旋翼が排土口を貫通して前方に延出されているので、土砂取込性が高まる。また、上記螺旋翼は、その延出長さが上記隔壁近傍までの長さなので、上記混練翼と干渉しない。
また、上記凹部が上下方向に細長く形成され、この凹部の下部に上記スクリューコンベヤが配置され、このスクリューコンベヤの上方の凹部内に上記混練手段を配置したので、この混練手段によって流動化された凹部内の土砂は、重力の作用によって上記凹部に沿って下方の排土口に効率よく導かれ、しかも、この排土口に設けられたスクリューコンベヤの直径が上記凹部に嵌る寸法となっているので、このスクリューコンベヤによって効率よく排土される。
【００１２】
また、上記凹部は、上方から上記排土口に向かって掘進方向後方にスロープ状に形成された底板を有するものであってもよい。こうすれば、上記凹部内の土砂が上記底板に沿って効率よく排土口に案内される。
【００１３】
また、上記カッタを横方向に複数並設し、上記凹部をこれら各カッタ間に配置してもよい。
【００１４】
また、上記カッタを縦方向に複数並設し、上記凹部を下部のカッタの両脇に配置してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１６】
図１に本実施形態に係る排土装置を備えたシールド掘進機（土圧式または泥土圧式、以下同じ）の側断面図を示し、図２に上記シールド掘進機の正面図を示す。
【００１７】
図示するように、このシールド掘進機は、断面が略横長矩形状に成形された筒状のシールドフレーム１を有する。シールドフレーム１の前部には、内部を前後に仕切る隔壁２が設けられている。隔壁２は、シールドフレーム１を当該隔壁２の前方のフード部１ａと後方の本体部１ｂとに分ける。
【００１８】
隔壁２には、モータ９によって回転駆動されるカッタ３が、左右一対設けられている。すなわち、各カッタ３は、その回転軸１０が隔壁２に軸支されており、モータ９によって回転駆動される。カッタ３と隔壁２との間には、カッタ３と隔壁２とフード部１ａとによって、土砂取込室４が区画形成されている。
【００１９】
カッタ３の背面部には、当該カッタ３の回転に伴って土砂取込室４内の土砂を混練する混練翼６が、隔壁２の近傍まで延出させて複数取り付けられている。各混練翼６は、カッタ３の回転に伴う回転軌跡が同芯円となるように、取付位置が径方向にずらされており、土砂取込室４の全領域の土砂を攪拌する。
【００２０】
隔壁２には、土砂取込室４内に作泥剤（ベントナイト等）を注入する公知の作泥剤注入装置（図示せず）が設けられている。なお、作泥剤注入装置は、地山の土質が上記混練翼６の攪拌のみによって泥土化し易い土質の場合には省略でき、泥土化し難い土質の場合に設けられる。
【００２１】
隔壁２には、土砂取込室４内にて混練翼６で攪拌されて泥土化（流動化）した土砂を導くため、当該隔壁２の一部を窪ませて凹部１１が設けられている。凹部１１は、図例では、図２に示すように正面から見て各カッタ３、３の中間部に位置し、図１に示すように側面から見て下部が後方に傾斜して形成されている。
【００２２】
即ち、凹部１１は、上部が隔壁２に取り付けられ下部が後方へ傾斜された長方形状の底板１２と、底板１２と隔壁２との隙間を塞ぐように三角形状に成形された側板１３とを有し、正面から見て隔壁２の中央部に位置する。底板１２には、スクリューコンベヤ１４が接続される排土口１５が設けられている。
【００２３】
スクリューコンベヤ１４は、円筒状のコンベヤケーシング１６と、ケーシング１６内に収容されて回転駆動される螺旋翼１７とを有する。螺旋翼１７は、排土口１５を前後に貫通する螺旋翼延出部１７ａを有する。延出部１７ａは、混練翼６との干渉を避けるため、隔壁２よりも前方に突出しない長さに設定される。但し、混練翼６と干渉しなければ、隔壁２よりも多少前方に突出しても構わない。
【００２４】
コンベヤケーシング１６は、排土口１５から隔壁２の近傍まで延出された筒状のケーシング延出部１６ａを有する。延出部１６ａは、混練翼６と干渉しなければ、隔壁２よりも多少前方に突出しても構わない。延出部１６ａには、その上半分を開口させて土砂取込口１９が設けられている。なお、ケーシング延出部１６ａは、省略してもよい。この場合、排土口１５から螺旋翼延出部１７ａのみが前方に突出する。
【００２５】
凹部１１には、当該凹部１１内の土砂を混練する混練手段２０が設けられている。混練手段２０は、底板１２に軸支されたアジテータ翼２１と、アジテータ翼２１を回転させるモータ２２とを有する。アジテータ翼２１は、混練翼６との干渉を避けるため、隔壁２よりも前方に突出しないように成形されている。但し、混練翼６と干渉しなければ、隔壁２よりも多少前方に突出しても構わない。
【００２６】
アジテータ翼２１は、スクリューコンベヤ１４の土砂取込口１９の上方に配置されている。アジテータ翼２１によって攪拌して泥土化・流動化した土砂を、重力の作用によって下方の土砂取込口１９に導くためである。なお、アジテータ翼２１の回転駆動源は、カッタ３の駆動モータ９を兼用していもよい。
【００２８】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２９】
図１及び図２に示すように、切羽の土砂は、回転するカッタ３の切羽側面に設けられたビットによって切削され、土砂取込室４に取り込まれる。土砂取込室４内の土砂は、カッタ３の背面部に設けられた混練翼６により、カッタ３の回転に伴って攪拌されて泥土化（流動化）される。ここで、各混練翼６は、隔壁２の近傍まで延出されており、回転軌跡が同心円となるように径方向にずらされているので、土砂取込室４内の土砂を全体的に満遍なく攪拌し、泥土化する。
【００３０】
混練翼６によって泥土化された土砂取込室４内の土砂は、切羽の土圧・水圧等により、隔壁２に設けられた凹部１１に導かれる。凹部１１内に導かれた土砂は、アジテータ翼２１によって再び攪拌されて泥土化されるため、凹部１１内にて固着することはなく、切羽の土圧・水圧等により、スクリューコンベヤ１４の土砂取込口１９に導かれ、排土される。
【００３１】
すなわち、この排土装置によれば、土砂取込室４内の土砂は混練翼６によって全体的に攪拌され、混練翼６が届かない凹部１１内の土砂はアジテータ翼２１によって攪拌されるため、全体として土砂の高い流動性を確保でき、土砂取込室４及び凹部１１内における土砂の固着・堆積を防止できる。なお、アジテータ翼２１は、その回転中に隔壁２より前方に突出しないように成形されているので混練翼６と干渉することはない。
【００３２】
その後、凹部１１内の土砂は、スクリューコンベヤ１４によって排土される。
ここで、スクリューコンベヤ１４は、その螺旋翼１７の延出部１７ａが底板１２に設けられた排土口１５を貫通して凹部１１内に延出されているので、凹部１１内の土砂に対して高い土砂取込性を発揮する。なお、螺旋翼延出部１７ａは、その延出長さが上記隔壁２より後方までの長さに設定されているので、混練翼６と干渉することはない。
【００３３】
このように、本実施形態に係る排土装置によれば、カッタ３の背面部に設けた混練翼６を隔壁２の近傍まで延出しているので、土砂取込室４内の土砂の攪拌性を高めてスムーズに凹部１１内に導くことができ、凹部１１に接続したスクリューコンベヤ１４の螺旋翼１７の延出部１７ａを底板１２より前方に突出させているので、凹部１１内の土砂の取込性が高められる。すなわち、土砂取込室４内の土砂の攪拌性を高めることと、スクリューコンベヤ１４の土砂取込性を高めることとを両立できるので、排土性能の向上を図ることができる。
【００３４】
また、スクリューコンベヤ１４のケーシング延出部１６ａの外径が凹部１１の左右側板１３、１３の間に嵌る寸法に設定されており、そのケーシング延出部１６ａの上半分が開口されて土砂取込口１９となっていると共に、取込口１９に向けてスロープ状に底板１２を設けているので、凹部１１が土砂を取込口１９に案内するガイド溝として機能し、底板１２で案内された土砂が効率よく取込口１９に取り込まれる。
【００３５】
また、アジテータ翼２１がスクリューコンベヤ１４の土砂取込口１９の上方に配置されているので、アジテータ翼２１で攪拌されて流動化した凹部１１内の土砂が、重力の作用によって下方の土砂取込口１９に取り込まれ、排土効率が向上する。なお、アジテータ翼２１は、図１０に示すように底板１２に直角に装着してもよい。
【００３６】
別の実施形態を図３乃至図５に示す。
【００３７】
図３は、本発明に係る排土装置をカッタ３が横に３個並設された３連シールド掘進機（４連以上でもよい）に適用した例を示すものである。この場合、上記凹部１１を各カッタ３同士の中間部に配置する。なお、その他の部品は前実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図４は、本発明に係る排土装置をカッタ３が縦に２個並設された２連シールド掘進機（３連以上でもよい）に適用した例を示すものである。この場合、上記凹部１１を下部カッタ３の両側部に配置する。なお、その他の部品は前実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図５は、本発明に係る排土装置をカッタ３が１個の単心シールド掘進機に適用した例を示すものである。この場合、上記凹部１１をカッタ３の両側部（又は片側でもよい）に配置する。なお、その他の部品は前実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
これらの実施形態にて、凹部１１をカッタ３の脇部に配置する理由は、凹部１１に設けられるアジテータ翼２１の取付スペースを確保するためである。すなわち、凹部１１をカッタ３の真下に配置すると、スクリューコンベヤ１４とカッタ３との間に寸法的にアジテータ翼２１を配置できないことが多い。
【００４１】
更に別の実施形態を図６に示す。
【００４２】
図６は、本発明に係る排土装置をカッタ３が１個の比較的大口径の単心シールド掘進機に適用した例を示すものである。この場合、図５のタイプよりも大口径なので、上記凹部１１をカッタ３の真下に配置しても、スクリューコンベヤ１４とカッタ３との間にアジテータ翼２１を配置できる。
【００４３】
なお、図６では、凹部１１を１個設けた構成としたが、凹部１１を２個３個と横に繋げて並設し、各凹部１１にそれぞれスクリューコンベヤ１４を設け、その上方に複数のアジテータ翼２１を設けてもよい。大口径である切羽面積に見合った排土能力を確保するためである。
【００４４】
参考形態を図７及び図８に示す。
【００４５】
図７はこの参考形態に係る排土装置を備えたシールド掘進機の側断面図を示し、図８は上記シールド掘進機の正面図を示すものである。図示するように、この参考形態は、凹部１１を横幅が広い直方体状に窪ませて成形した点が、図１及び図２に示す前記実施形態と異なる。
【００４６】
上記凹部１１には、前記実施形態と同様のスクリューコンベヤ１４（２本以上でもよい）が配置されており、その上方には、前記実施形態と同様の混練手段２０（アジテータ翼２１等）が２個（３個以上でもよい）配置されている。なお、その他の部品は前実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
別の参考形態を図９に示す。
【００４８】
図示するように、この参考形態は、凹部１１を横幅が広い直方体状に窪ませて成形し、カッタ３の真下に配置した点が、図５に示す前記実施形態と異なる。凹部１１の中央には、前記実施形態と同様のスクリューコンベヤ１４が配置されている。
【００４９】
また、凹部１１には、スクリューコンベヤ１４の両脇に、前記実施形態と同様の混練手段２０（アジテータ翼２１等）がそれぞれ配置されている。この構成であっても、凹部１１に導かれた土砂が各アジテータ翼２１で攪拌されて泥土化（流動化）するため、スクリューコンベヤ１４によって排土され易くなる。
【００５０】
なお、この参考形態においては、土砂取込性を考慮すると、図１に示すスクリューコンベヤ１４のケーシング延出部１６ａを省略し、螺旋翼延出部１７ａのみを排土口１５から前方に突出させることが好ましい。また、図７及び図８の参考形態においても、上記ケーシング延出部１６ａを省略してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシールド掘進機の排土装置によれば、土砂取込室内の土砂の攪拌性を高めることと、スクリューコンベヤの土砂取込性を高めることとを両立できるので、排土性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る排土装置を備えたシールド掘進機の側断面図である。
【図２】  上記シールド掘進機の正面図である。
【図３】  別の実施形態を示す正面図である。
【図４】  別の実施形態を示す正面図である。
【図５】  別の実施形態を示す正面図である。
【図６】  別の実施形態を示す正面図である。
【図７】  参考形態を示す側断面図である。
【図８】  図７の参考形態の正面図である。
【図９】  別の参考形態を示す正面図である。
【図１０】  別の実施形態を示す側面図である。
【図１１】  従来例を示す側断面図である。
【図１２】  別の従来例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１  シールドフレーム
２  隔壁
３  カッタ
４  土砂取込室
６  混練翼
１１  凹部
１４  スクリューコンベヤ
１５  排土口
１６  コンベヤケーシング
１６ａ  ケーシング延出部
１７  螺旋翼
１７ａ  螺旋翼延出部
１９  土砂取込口
２０  混練手段
【図１】
0003695440.tif 000002
【図２】
0003695440.tif 000003
【図３】
0003695440.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003695440.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003695440.tif 000008
【図８】
0003695440.tif 000009
【図９】
0003695440.tif 000010
【図１０】
0003695440.tif 000011
【図１１】
0003695440.tif 000012
【図１２】
0003695440.tif 000013