(57)【要約】【課題】チューブの配設スペースが小さく取れ、種々の流動物、流動物の流動抵抗等の変化に対応でき、チューブの寿命を延ばすことができる小型でシンプルな流動物の圧送力に優れる直線スクイーズ式圧送装置を提供すること。【解決手段】本発明の直線スクイーズ式圧送装置１は、チューブ７を挟んで配置され、チューブ７を挟圧する一対の挟圧手段９と、一対の挟圧手段９を保持し、ループ軌道１３上に搬送させる一対の搬送手段１１と、一対の搬送手段１１を同期させて圧送方向に駆動する駆動手段１５とを備えている。またループ軌道１３上には挟圧手段９をチューブ７に沿わせて直線的に移動させる直線搬送部３１が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ内に供給される土砂等の流動物をチューブ外方から扱きながら搬送するスクイーズ式の圧送装置であって、
前記圧送装置はチューブを挟んで対向する位置に配置され、チューブを挟圧する一対の挟圧手段と、一対の挟圧手段の各々を個別に保持し、該挟圧手段をループ軌道上に搬送させることによって圧送力を付与する一対の搬送手段と、一対の搬送手段の各々を同期させて圧送方向に駆動する駆動手段とを備え、このうち搬送手段におけるループ軌道上には挟圧手段をチューブに沿わせて直線的に移動させる直線搬送部が設けられていることを特徴とする直線スクイーズ式圧送装置。
【請求項２】
請求項１において、前記挟圧手段は前記搬送手段に対して遊転自在に取り付けられている挟圧ローラによって構成されていることを特徴とする直線スクイーズ式圧送装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記挟圧手段はチューブ内を流れる流動物の流動抵抗等の変化に応じて挟圧力を調整し得るように設けられていることを特徴とする直線スクイーズ式圧送装置。
【請求項４】
請求項３において、前記挟圧手段による挟圧力の調整は、前記搬送手段をチェーンコンベヤによって構成することによって奏されるチェーンの撓みを利用していることを特徴とする直線スクイーズ式圧送装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、前記挟圧手段は前記搬送手段におけるループ軌道上に複数個、等間隔で配置されていることを特徴とする直線スクイーズ式圧送装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、前記搬送手段におけるループ軌道は、チューブの長手方向に沿う長円形状に形成されていることを特徴とする直線スクイーズ式圧送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブ内に供給される土砂等の流動物をチューブ外方から扱きながら搬送するスクイーズ式の圧送装置に関するものであって、特にチューブを屈曲させることなく、直線的に伸張させた状態で流動物を圧送できるようにした直線スクイーズ式圧送装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
生コンクリートや土砂等の流動物を搬送する手段として従来からスクイーズ式の圧送装置が使用されている。具体的には図１１に示すように流動物Ｒを搬送するポンピングチューブ１０１をドラム１０２に沿わせてＵ字状に屈曲させ、当該屈曲部の内側に設けたポンピングローラ１０３によってポンピングチューブ１０１を押し潰しながら旋回移動させることによってポンピングチューブ１０１を扱いて流動物Ｒを押し出すようにしたスクイーズ式圧送ポンプ１００が使用されている。
【０００３】
しかし、このようなスクイーズ式圧送ポンプ１００では、ポンピングチューブ１０１をＵ字状に屈曲させて使用するためポンピングチューブ１０１の寿命が短くなるという問題が指摘されていた。またポンピングチューブ１０１をＵ字状に屈曲させるとポンピングチューブ１０１の配設スペースが大きくなる。従ってポンピングチューブ１０１の長さが長くなれば当該屈曲部も増えるから、膨大な配設スペースが必要となってしまう。
【０００４】
また、図１１に示すスクイーズ式圧送ポンプ１００にあっては、ポンピングローラ１０３を円軌道上に旋回させるという構成を採っているから流動物Ｒの搬送量を増そうとすれば、ポンピングローラ１０３の旋回半径を大きく採る必要があり、スクイーズ式圧送ポンプ１００が大型化してしまうという問題も生じていた。またポンピングローラ１０３はロータ１０４に対して旋回半径を固定した状態で設けられているためポンピングチューブ１０１に異物が混入したり、粒径の大きな土砂等が含まれる場合には流動抵抗が大きくなって円滑なポンピングローラ１０３の旋回が妨げられる場合もある。
【０００５】
また、上述のようにポンピングチューブ１０１をＵ字状に屈曲させる方式に代えて、ポンピングチューブ１０１を直線的に伸張させた状態で流動物Ｒを圧送できる方式のスクイーズ式の圧送ポンプも開発されている（下記特許文献１参照）。しかしこの方式の場合も流動物Ｒの搬送量を増大させようとすれば装置の大型化を招き、ポンピングローラ１０３の旋回軌道はガイドレールによって厳格に規制されているから流動物Ｒの流動抵抗が大きくなった場合には円滑なポンピングローラ１０３の旋回が妨げられる場合が生じ得る。
【０００６】
更に、これら従来の２方式に共通して言えることとして、ポンピングローラ１０３の対向する位置に設けられるドラム１０２あるいは受座は、固定状態で設けられており、壁面として作用しているから、ポンピングチューブ１０１の脈動等による動きに対しては摩擦接触することになる。従って、ドラム１０２や受座から受ける摩擦抵抗によってポンピングチューブ１０１が摩耗して寿命が短くなるという問題も生じていた。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２５６９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような背景技術及び背景技術が抱える問題点の存在を踏まえてなされたものであって、チューブの配設スペースが小さく取れ、種々の流動物、流動物の流動抵抗等の変化に対応でき、尚且つチューブの寿命を延ばすことができ、小型でシンプル、そして流動物の圧送力に優れる有用な直線スクイーズ式圧送装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様に係る直線スクイーズ式圧送装置は、チューブ内に供給される土砂等の流動物をチューブ外方から扱きながら搬送するスクイーズ式の圧送装置であって、前記圧送装置はチューブを挟んで対向する位置に配置され、チューブを挟圧する一対の挟圧手段と、一対の挟圧手段の各々を個別に保持し、該挟圧手段をループ軌道上に搬送させることによって圧送力を付与する一対の搬送手段と、一対の搬送手段の各々を同期させて圧送方向に駆動する駆動手段とを備え、このうち搬送手段におけるループ軌道上には挟圧手段をチューブに沿わせて直線的に移動させる直線搬送部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、チューブを屈曲させることなく直線的に伸張させた状態で流動物を圧送できるから、チューブの配設スペースが小さく取れ、チューブの寿命を延ばすことができる。また、一対の挟圧手段によってチューブを挟圧し、直線搬送部において扱きながらチューブ内の流動物を圧送するようにしたから、流動物の搬送量が大きくとれ、流動物の圧送力が向上する。また挟圧手段がチューブ表面に与える摩擦抵抗が軽減されるから、当該摩擦によるチューブ表、面の摩耗も防止される。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る直線スクイーズ式圧送装置は、第１の態様において、前記挟圧手段は前記搬送手段に対して遊転自在に取り付けられている挟圧ローラによって構成されていることを特徴とするものである。  
本発明の第２の態様によれば、チューブの挟圧開始時、挟圧移動時、離間時等において生ずる挟圧手段がチューブ表面に与える摩擦抵抗が軽減されるから当該摩擦によるチューブ表面の摩耗が防止される。
【００１２】
本発明の第３の態様に係る直線スクイーズ式圧送装置は、第１または第２の態様において、前記挟圧手段はチューブ内を流れる流動物の流動抵抗等の変化に応じて挟圧力を調整し得るように設けられていることを特徴とするものである。  
本発明の第３の態様によれば、チューブ内に異物が混入したり、粒径の大きな土砂等が含まれて流動抵抗が増大したとしても、適宜挟圧手段の挟圧力が調整されるため、円滑な挟圧手段の圧送方向への移動が確保される。
【００１３】
本発明の第４の態様に係る直線スクイーズ式圧送装置は、第３の態様において、前記挟圧手段による挟圧力の調整は、前記搬送手段をチェーンコンベヤによって構成することによって奏されるチェーンの撓みを利用していることを特徴とするものである。  
本発明の第４の態様によれば、挟圧手段の挟圧を妨げるような流動抵抗が生じた場合にはチェーンが撓むことによって挟持手段がチューブから離間する方向に移動するから、流動物の円滑な圧送を維持できる。またチェーンの撓みを利用することで挟圧手段による挟圧力の調整が簡単な構成で容易に行うことができる。
【００１４】
本発明の第５の態様に係る直線スクイーズ式圧送装置は、第１乃至第５のいずれか１つの態様において、前記挟圧手段は前記搬送手段におけるループ軌道上に複数個、等間隔で配置されていることを特徴とするものである。  
本発明の第５の態様によれば、個々の挟圧手段に掛かる流動物の移動抵抗が小さくなり、流動物の圧送効率が向上する。
【００１５】
本発明の第６の態様に係る直線スクイーズ式圧送装置は、第１乃至第６のいずれか１つの態様において、前記搬送手段におけるループ軌道は、チューブの長手方向に沿う長円形状に形成されていることを特徴とするものである。  
本発明の第６の態様によれば、搬送手段におけるループ軌道上に設けられる直線搬送部を長く設定できるから、流動物の圧送ストロークが長くなり、流動物の圧送力が大きくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、チューブを直線的に伸張させた状態で流動物を圧送することができるからチューブの配設スペースを小さくすることができ、チューブの寿命を延ばすことができる。また、挟圧手段の挟圧力を調整し得るようにすることにより、種々の流動物、流動物の流動抵抗等の変化に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本願発明に係る直線スクイーズ式圧送装置について下記の実施例を例にとって説明する。尚、以下の説明では、図１に示すようにシールドマシン等の掘進機によって掘削された流動物としての土砂Ｒを坑外に搬送する場合について説明する。図１は直線スクイーズ式圧送装置の使用状態を示す側断面図である。図２は挟圧開始時の直線スクイーズ式圧送装置を示す側断面図、図３は挟圧移動時の直線スクイーズ式圧送装置を示す側断面図である。また図４は図３中、Ａ−Ａ線で破断した状態を示す断面図である。
【００１８】
［実施例］
直線スクイーズ式圧送装置１は、シールドマシン３の後方において設けられているスクリューコンベヤ５の更に後方に取り付けられているチューブ７の適宜の位置に設けられる。一般にスクイーズ式の圧送装置は、生コンクリート等の搬送に使用されており、チューブ７内に供給される生コンクリートをチューブ７の外方から扱きながら搬送する方式の「チューブポンプ」と別称されている圧送装置である。そして本発明では、チューブ７の伸張状態を維持し、直線的に挟圧手段としての一対の挟圧ローラ９を挟圧移動させるようにした点、チューブ７を挟むようにしてその両側から圧送方向に移動する挟圧ローラ９を作用させるようにした点に特徴を有している。
【００１９】
具体的には、直線スクイーズ式圧送装置１は、チューブ７を挟んで対向する位置に配置され、チューブ７に当接し、直線チューブ７を挟圧する一対の挟圧ローラ９と、一対の挟圧ローラ９の各々を個別に保持し、該挟圧ローラ９をループ軌道１３上に搬送させることによって圧送力を付与する搬送手段としての一対のチェーンコンベヤ１１と、一対のチェーンコンベヤ１１を同期させて圧送方向に向けて駆動する駆動手段としての駆動モータ１５とを備えることによって構成されている。
【００２０】
チューブ７は、流動物としての土砂Ｒの搬送に適した柔軟性と機械的強度を備えた材料、例えば合成ゴム等によって形成される比較的軟質の管状部材である。挟圧ローラ９は、チューブ７を挟むようにその上下に一対に設けられており、上方に位置するものを上部挟圧ローラ１７、下方に位置するものを下部挟圧ローラ１９とする。そして、上部挟圧ローラ１７と下部挟圧ローラ１９とによって構成される挟圧ローラ９は、フレーム２１から水平方向に突出するように設けられている上方の一対の回転軸２３、２３同士、及び下方の一対の回転軸２５、２５同士の間に架け回された各チェーン２９に遊転自在に水平に支持されている。
【００２１】
また回転軸２３、２５には、図４に示すように上部挟圧ローラ１７と下部挟圧ローラ１９を左右から挟むように２枚のスプロケット２７が設けられている。また、スプロケット２７は、チューブ７の長手方向に沿うように離間して２組設けられており、これら２組のスプロケット２７間にチェーン２９が巻回されている。また、チェーン２９には等間隔に３対の挟圧ローラ９が設けられており、これら３対の挟圧ローラ９が順番にチューブ７に当接し、挟圧移動することによってチューブ７内の土砂Ｒ等が圧送されるようになっている。
【００２２】
チェーンコンベヤ１１は、上記回転軸２３、２５と、左右２枚、２組計４枚のスプロケット２７と、スプロケット２７間に巻回される２本のチェーン２９とによって構成されている。そしてチェーンコンベヤ１１におけるチェーン２９によって形成されるループ軌道１３は一例として長円形状をしており、そのうちチューブ７側の直線部分が挟圧ローラ９をチューブ７に沿わせて直線的に移動させる直線搬送部３１になっている。
【００２３】
また、チェーン２９は、土砂Ｒの流動抵抗等の変化に応じて挟圧ローラ９が所定の範囲内において移動し得るように張り調整されている。従って、チューブ７内に異物Ｇ等が混入したり、粒径の大きな土砂Ｒが供給されたような場合には、チェーン２９がチューブ７から離間する方向に撓み変形することで挟圧ローラ９が同方向に移動して挟圧力を幾分弱める。
【００２４】
駆動モータ１５は、図４に示すように上部挟圧ローラ１７が取り付けられている上方の回転軸２３に対して直列状態で出力軸が接続されている。また駆動モータ１５の出力軸の回転は図示を省略した適宜の駆動伝達手段を介して下方の回転軸２５にも伝達されている。そして、２つの回転軸２３、２５は土砂Ｒの圧送方向に沿うように互いに反対方向に同速度、同タイミングで回転するように同期が取られている。尚、チューブ７を挟んだ状態で下部挟圧ローラ１９の一部が上部挟圧ローラ１７の一部に当接し、従動回転する場合には、上記駆動伝達手段を省略することが可能である。
【００２５】
次に、このようにして構成される本発明の直線スクイーズ式圧送装置１の作動態様について説明する。シールドマシン３等の掘進機によって掘削された土砂Ｒは、スクリューコンベヤ５によって後部上方に向けて斜めに搬送されてチューブ７内に供給される。チューブ７内に供給された土砂Ｒは、図３に示すようにチューブ７の上下に設けられているチェーンコンベヤ１１におけるチェーン２９によって保持されている挟圧ローラ９によって挟圧され、直線搬送部３１での挟圧ローラ９の直線移動によって扱かれるようにして後方に向けて圧送される（図３参照）。
【００２６】
チェーンコンベヤ１１が所定の回転数回転すると、２対目の挟圧ローラ９がチューブ７に当接するようになり、上記と同様の作用によって後続の土砂Ｒは同じく後方に向けて圧送される。以下同様にして３対目の挟圧ローラ９、１対目の挟圧ローラ９、そして２対目の挟圧ローラ９の順でチューブ７に当接し、後続の土砂Ｒを次々と後方に向けて圧送して行く。
【００２７】
また掘削した土砂Ｒに大きな石の塊等異物Ｇが混入したり、粒径の大きな土砂Ｒが含まれているような場合には、チェーン２９がチューブ７から離間する方向に撓んで上部挟圧ローラ１７は上方に、下部挟圧ローラ１９は下方に移動して挟圧ローラ９の挟圧力を弱める。従ってチューブ７内の土砂Ｒは挟圧ローラ９によってその移動が妨げられることなく円滑に圧送される。
【００２８】
［他の実施例］
本願発明に係る直線スクイーズ式圧送装置１は、以上述べたような構成を基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。例えば、挟圧手段は挟圧ローラ９のようにチューブ７に対して転がり接触するものに限らず図５に示すように滑り接触する挟圧パッド３３のようなものであっても構わない。また搬送手段もチェーンコンベヤ１１に限らず、Ｖベルトをプーリ間に巻回したベルトドライブ式の搬送手段等、他の構成の搬送手段であってもよい。
【００２９】
また搬送手段におけるループ軌道１３は長円形状に限らず長方形状や長楕円形状等、他の形状であっても構わない。またループ軌道１３上の直線搬送部３１は厳密に解釈した場合の直線上である必要はなく曲率半径の大きな円弧状等、幾らか湾曲したものも含まれるように比較的寛容な意味で本明細書では使用するものである。
【００３０】
また図６に示すように、搬送手段におけるループ軌道１３を厳格に規制するガイドレール３５等を設けることも可能である。その場合には図示のような圧縮コイルバネ３７等の付勢手段を介して挟持手段を取り付けるようにし、土砂Ｒの流動抵抗等の変化に応じて圧縮コイルバネ３７が圧縮変形することで挟持手段の挟圧力を調整するようにすることも可能である。
【００３１】
また図７に示すように挟圧ローラ９の直線搬送部３１での移動を安定させるためにガイドレール３５を設けることも可能である。尚、図示の実施例では圧縮コイルバネ３７に支持される形でガイドレール３５を設けており、土砂Ｒの流動抵抗等の変化に応じて圧縮コイルバネ３７が圧縮変形し、上下のガイドレール３５間の間隔が自動的に調整されるようになっている。
【００３２】
更に図８〜図１０に示すような構造の直線スクイーズ式圧送装置１を採用することも可能である。この実施例では上記図７に示す実施例と同様、挟圧ローラ９の直線搬送部３１での移動を安定させるためにガイドレール３５が設けられている。しかし上方のガイドレール３５のみが圧縮コイルバネ３７によって支持され、可動状態で設けられているのに対して、下方のガイドレール３５は固定状態で設けられている点において両者は構造を異にしている。
【００３３】
以下、可動状態で設けられているガイドレール３５を可動ガイドレール３５Ａ、固定状態で設けられているガイドレール３５を固定ガイドレール３５Ｂとして図８〜図１０に示す直線スクイーズ式圧送装置１の具体的構造について説明する。本実施例では中央の径が両端の径より幾分大きな俵形をした挟圧ローラ９を使用している。挟圧ローラ９は軸受３９を介して挟圧ローラ９の中心を貫いている水平ロッド４１に対して自由に回転できる状態で取り付けられている。また挟圧ローラ９の両端には接するようにしてガイドローラ４３が軸受４５を介して水平ロッド４１に対して同じく自由に回転できる状態で取り付けられている。またガイドローラ４３の外方、水平ロッド４１の両端寄りの部位には、チェーン２９と連結するための連結金具４７が取り付けられており、この連結金具４７を通じて挟圧ローラ９はスプロケット２７間に巻回されているチェーン２９のループ軌道１３上を移動できるようになっている。
【００３４】
そして、下方の挟圧ローラ９は、固定枠体４９Ｂの上面に敷設されている固定ガイドレール３５Ｂによって上記ガイドローラ４３を介して下方は移動できない状態で支持されている。その意味で以下、下方の挟圧ローラ９を固定ローラ９Ｂという。一方、上方の挟圧ローラ９は可動枠体４９Ａの下面に取り付けられている可動ガイドレール３５Ａによって上記ガイドローラ４３を介して上方への移動が一見制限されているように見えるが可動枠体４９Ａの上方への移動に伴って上方に移動することができる。その意味で以下、上方の挟圧ローラ９を可動ローラ９Ａという。
【００３５】
即ち、固定枠体４９Ｂはフレーム２１の下部の幅方向内方において対向する側板間に水平に架け渡されるように固定状態で設けられており、固定枠体４９Ｂの上面に設けられる固定ガイドレール３５Ｂによって下方への移動が防止された形で固定ローラ９Ｂの両者のガイドローラ４３が転動自在に支持されている。一方、可動枠体４９Ａは、フレーム２１の上部の幅方向外方に向けて突出している支持ブラケット５１を利用して可動状態で設けられている。具体的には支持ブラケット５１には鉛直方向下方に延びる支持ロッド５３が設けられていて、可動枠体４９Ａの両端に設けられている摺動スリーブ５５が上記支持ロッド５３に対して摺動自在に外嵌めされることによって可動枠体４９Ａは上下に移動できるようになっている。尚、支持ブラケット５１と摺動スリーブ５５との間には支持ロッド５３に対して外嵌めされる圧縮コイルバネ３７が設けられている。
【００３６】
また、この実施例の場合には、駆動モータ１５の回転をダイレクトにスプロケット２７に伝えるのではなく駆動伝達手段を介在しており、駆動伝達手段として別途のチェーン５７を使用したチェーンドライブ機構５９を採用している。このチェーンドライブ機構５９は、図８に示すように駆動モータ１５の出力軸に取り付けられている駆動スプロケット６１と、２つの中継スプロケット６３、６５と、搬送方向下流側に位置する上下の２つのスプロケット２７の回転軸２３、２５の端部に設けられている２つの従動スプロケット６７、６９と、これらのスプロケット６１、６３、６５、６７、６９間に巻回される上記チェーン５７とによって構成されている。尚、チェーン５７は従動スプロケット６７に巻回する部位において巻回方向を内側に替えているが、これは既に前にも述べたように、回転軸２３、２５を反対方向に同速度、同タイミングで同期回転させるための構成である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願発明は、トンネル等の施工現場において掘削した土砂を搬送し抗外に排出したいような場合、より具体的にはチューブの配設スペースが小さくて済み、チューブの寿命を長くでき、尚且つ流動物の流動抵抗に対して影響を受けることなく効率良く流動物を圧送したい場合に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】直線スクイーズ式圧送装置の使用状態を示す側断面図である。
【図２】挟圧開始時の直線スクイーズ式圧送装置を示す側断面図である。
【図３】挟圧移動時の直線スクイーズ式圧送装置を示す側断面図である。
【図４】図３中、Ａ−Ａ線で破断した状態を示す断面図である。
【図５】直線スクイーズ式圧送装置における２種類の他の実施例を示す側断面図である。
【図６】同上、更に他の実施例を示す側断面図である。
【図７】同上、更に他の実施例を示す側断面図である。
【図８】同上、更に他の実施例を示す側断面図である。
【図９】図８中、Ｂ−Ｂ線で破断した状態を示す断面図である。
【図１０】図８中、Ｃ−Ｃ線で破断した状態を示す断面図である。
【図１１】従来のスクイーズ式の圧送装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  直線スクイーズ式圧送装置、３  シールドマシン、５  スクリューコンベヤ、
７  チューブ、９  挟圧ローラ（挟圧手段）、９Ａ  可動ローラ、９Ｂ  固定ローラ、
１１  チェーンコンベヤ（搬送手段）、１３  ループ軌道、１５  駆動モータ（駆動手段）、
１７  上部挟圧ローラ、１９  下部挟圧ローラ、２１  フレーム、２３  回転軸（上方の）、
２５  回転軸（下方の）、２７  スプロケット、２９  チェーン、３１  直線搬送部、
３３  挟圧パッド、３５  ガイドレール、３５Ａ  可動ガイドレール、
３５Ｂ  固定ガイドレール、３７  圧縮コイルバネ（付勢手段）、３９  軸受、
４１  水平ロッド、４３  ガイドローラ、４５  軸受、４７  連結金具、
４９Ａ  可動枠体、４９Ｂ  固定枠体、５１  支持ブラケット、５３  支持ロッド、
５５  摺動スリーブ、５７  チェーン、５９  チェーンドライブ機構、
６１  駆動スプロケット、６３  中継スプロケット、６５  中継スプロケット、
６７  従動スプロケット、６９  従動スプロケット、Ｒ  土砂（流動物）、Ｇ  異物
【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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