(57)【要約】【課題】横移動するのに際して自由に往復移動しながら掘削する。【解決手段】掘削すべき地面２上に略垂直に立設して設けられる筒体状に形成した吸引筒２１内に、地面２に向けて圧縮空気を吹き付けて掘削する掘削ノズル２２を設け、その掘削ノズル２２から吹き出された圧縮空気で地面２の土砂を崩すと共に、上記吸引筒２１の下端より掘削土砂を吸引空気と共に吸い込んで掘削する土砂掘削吸引装置１において、上記吸引筒２１の下端に、その吸引筒２１と上記地面２間を覆うブラシ部材３１を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削すべき地面上に略垂直に立設して設けられる筒体状に形成した吸引筒内に、地面に向けて圧縮空気を吹き付けて掘削する掘削ノズルを設け、その掘削ノズルから吹き出された圧縮空気で地面の土砂を崩すと共に、上記吸引筒を横移動させながらその吸引筒の下端より掘削土砂を吸引空気と共に吸い込んで掘削する土砂掘削吸引装置において、上記吸引筒の外側にヘッダを設け、該ヘッダに圧縮空気を吹き出すための掘削ノズルを接続すると共に、その掘削ノズルを、上記吸引筒の断面中心まで延出してから垂下するように構成したことを特徴とする土砂掘削吸引装置。
【請求項２】
上記掘削ノズルが、上記ヘッダに接続され上記吸引筒の断面中心まで延出する延出部と、その延出部の先端に繋がる所定長さの垂直部とで構成された請求項１記載の土砂掘削吸引装置。
【請求項３】
掘削すべき地面上に略垂直に立設して設けられる筒体状に形成した吸引筒内に、地面に向けて圧縮空気を吹き付けて掘削する掘削ノズルを設け、その掘削ノズルから吹き出された圧縮空気で地面の土砂を崩すと共に、上記吸引筒を横移動させながらその吸引筒の下端より掘削土砂を吸引空気と共に吸い込んで掘削する土砂掘削吸引装置において、上記吸引筒の下部に外側に張り出す拡径部を形成し、その拡径部の外側の上記吸引筒の移動方向前後にヘッダをそれぞれ設け、各ヘッダに圧縮空気を吹き出すための掘削ノズルをそれぞれ接続すると共に、各掘削ノズルを、上記吸引筒内の拡径部まで延出してから垂下するように構成し、上記前後の各掘削ノズルを移動方向前方の掘削ノズルのみで圧縮空気の吹き付けを行うように構成したことを特徴とする土砂掘削吸引装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土砂中の埋設物を損傷することなく土砂を掘削する土砂掘削吸引装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土砂を掘削する装置としては、パワーショベルやオーガ等のように機械的に掘削するものが主に用いられているが、土砂中に埋設物がある場合には、埋設物を損傷しないで掘削するために、圧縮空気を利用した掘削方法が採用されている。
【０００３】
この掘削方法は、掘削ノズルを介して圧縮空気を土砂に吹き付けてその表面を崩した後、吸引ノズルを介して土砂を吸引して掘削する方法である。従来、掘削ノズルと吸引ノズルはそれぞれ独立して別々に設けられており、圧縮空気の吹き付けと土砂の吸引は別個に行わなければならないので効率が悪いものであった。特に、遠隔で操作を行わなければならない場合には、各ノズルに対して作動装置を設ける必要があり、作業効率及び操作性の悪化を招いていた。
【０００４】
そこで近年では、土砂に圧縮空気を吹き付けるための掘削ノズルと、土砂を吸引するための吸引ノズルとを一体的に設けた装置が用いられるようになってきている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１の装置は、吸引筒の内周縁部に設けられた掘削ノズルより圧縮空気を吹き付け、吸引筒の中心側より突き崩された土砂を吸引するようにしたことによって、地中深くへ土砂を掘り下げていくものである。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９０１７３３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、埋設物を発掘する場合等には、水平方向に均一的に土砂を掘削するために吸引筒を横移動させながら掘削することが求められる。しかし、上述の装置では、圧縮空気を地面に吹き付けるための掘削ノズルが吸引筒の内周縁部に設けられているため、移動方向後方の掘削ノズルから吹き出される圧縮空気は、無駄になってしまうといった問題があった。
【０００８】
そこで、吸引筒の内側で移動方向前方のみに掘削ノズルを設けることが考えられるが、これでは、横移動が一方向に限定されてしまうといった問題が新たに発生する。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであって、横移動するのに際して自由に往復移動しながら掘削ができる土砂掘削吸引装置を提供することを目的とする。
【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、請求項１の発明は、掘削すべき地面上に略垂直に立設して設けられる筒体状に形成した吸引筒内に、その地面に向けて圧縮空気を吹き付けて掘削する掘削ノズルを設け、その掘削ノズルから吹き出された圧縮空気で地面の土砂を崩すと共に、上記吸引筒を横移動させながらその吸引筒の下端より掘削土砂を吸引空気と共に吸い込んで掘削する土砂掘削吸引装置において、上記吸引筒の外側にヘッダを設け、該ヘッダに圧縮空気を吹き出すための掘削ノズルを接続すると共に、掘削ノズルを、上記吸引筒の断面中心まで延出してから垂下するように構成したものである。
【００１１】
請求項２の発明は、上記掘削ノズルが、上記ヘッダに接続され上記吸引筒の断面中心まで延出する延出部と、その延出部の先端に繋がる所定長さの垂直部とで構成されたものである。
【００１２】
請求項３の発明は、掘削すべき地面上に略垂直に立設して設けられる筒体状に形成した吸引筒内に、地面に向けて圧縮空気を吹き付けて掘削する掘削ノズルを設け、その掘削ノズルから吹き出された圧縮空気で地面の土砂を崩すと共に、上記吸引筒を横移動させながらその吸引筒の下端より掘削土砂を吸引空気と共に吸い込んで掘削する土砂掘削吸引装置において、上記吸引筒の下部に外側に張り出す拡径部を形成し、その拡径部の外側の上記吸引筒の移動方向前後にヘッダをそれぞれ設け、各ヘッダに圧縮空気を吹き出すための掘削ノズルをそれぞれ接続すると共に、各掘削ノズルを、上記吸引筒内の拡径部まで延出してから垂下するように構成し、上記前後の各掘削ノズルを移動方向前方の掘削ノズルのみで圧縮空気の吹き付けを行うように構成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図２に示すように、本実施の形態に係る土砂掘削吸引装置１は、地面２に臨んで設けられる空気掘削機本体３と、空気掘削機本体３で吸引された土砂と空気を分離させる土砂分離槽４と、その土砂分離槽４を通して空気掘削機本体３から空気を吸引する吸引装置５と、空気掘削機本体３に圧縮空気を供給するためのコンプレッサ６とを備えている。
【００１５】
空気掘削機本体３と土砂分離槽４、土砂分離槽４と吸引装置５はそれぞれ吸引ホース７を介して接続されている。空気掘削機本体３とコンプレッサ６は圧縮空気ホース８を介して接続されている。
【００１６】
吸引装置５は、土砂分離槽４からの空気中に残るダストを除去するフィルタ９と、空気掘削機本体３の先端から空気を吸引するためのブロワ１１とを備えている。フィルタ９の下部には、除去されたダストを排出するためのスクリュコンベヤ（図示せず）が設けられている。
【００１７】
図中、１２は、空気掘削機本体３や吸引ホース７の内部を洗浄するための洗浄水１６を溜める洗浄水回収槽を示す。洗浄水回収槽１２には、空気掘削機本体３に繋がる給水ホース１３が接続され、給水ホース１３の途中には洗浄水１６を空気掘削機本体３内に供給するためのポンプ１４が設けられている。洗浄水回収槽１２には、土砂分離槽４に繋がる回収ホース１５が接続されており、洗浄時に空気掘削機本体３と吸引ホース７の内部を流れた洗浄水１６を土砂分離槽４を通して回収するようになっている。
【００１８】
図１に示すように、空気掘削機本体３は、掘削すべき地面２上に略垂直に立設される筒体状に形成した吸引筒２１と、この吸引筒２１内に設けられ地面２に向けて圧縮空気を吹き付ける掘削ノズル２２とを備えている。空気掘削機本体３は、掘削ノズル２２から吹き出された圧縮空気で地面２の土砂を崩すと共に、吸引筒２１の下端より掘削土砂を吸引空気と共に吸い込んで掘削するようになっている。
【００１９】
吸引筒２１の下部２１ｂは、断面が例えば一辺約１００ｍｍの正方形状に形成されている。吸引筒２１の上端には、ねじ込み金具２３が設けられており、吸引筒２１はねじ込み金具２３を介して吸引ホース（図２参照）７に接続されている。なお、吸引筒２１の下部２１ｂは掘削する土砂に応じて形状を変えられるように、取替可能となっている。
【００２０】
ところで、本実施の形態は、吸引筒２１の側壁の外側にヘッダ２４を設け、このヘッダ２４に圧縮空気を吹き出すための掘削ノズル２２を接続すると共に、その掘削ノズル２２を、吸引筒２１の断面中心まで延出してから地面２に向かって垂下するように構成したことを特徴とする。
【００２１】
掘削ノズル２２は、ヘッダ２４に接続され吸引筒２１の断面中心まで延出する延出部２２ｂと、その延出部２２ｂの先端に繋がる所定長さの垂直部２２ｃとで構成されている。垂直部２２ｃの先端には、ノズルチップ２２ｄが設けられている。ノズルチップ２２ｄは、内径φ８ｍｍやφ１０ｍｍ程度のものが用いられ、掘削する土砂に応じて内径を変えられるように、取替可能となっている。
【００２２】
垂直部２２ｃは少なくともノズル径の５倍以上の長さとなっている。掘削ノズル２２の先端は、吸引筒２１の下端と略同等の高さになるように配置されている。
【００２３】
延出部２２ｂは、吸引筒２１の側壁を貫通して内部に挿入されている。延出部２２ｂは、ヘッダ２４と垂直部２２ｃ間を略直線状に結んでおり、ヘッダ２４から掘削ノズル２２先端までの長さが最短になるように構成されている。
【００２４】
掘削ノズル２２は複数（本実施の形態では３個）設けられており、複数の延出部２２ｂが、ヘッダ２４を介してコンプレッサ６から延びる圧縮空気ホース８に接続されている。各掘削ノズル２２は、吸引筒２１の内部でその内周面の一辺に対して平行になるように横方向に直線状に整列されている。ノズルチップ２２ｄは、地面２に対して垂直に圧縮空気を吹き付けるように真下に向いて設けられている。
【００２５】
吸引筒２１には、洗浄水（図２参照）１６の給水ホース１３が接続され、洗浄時に吸引筒２１の内部に洗浄水１６を供給するようになっている。給水ホース１３は、圧縮空気ホース８側にも延出して接続されており、掘削ノズル２２にも洗浄水１６を供給して洗浄するようになっている。給水ホース１３と圧縮空気ホース８間には電磁弁２５が設けられており、掘削ノズル２２への圧縮空気と洗浄水１６の供給を切り替えるようになっている。
【００２６】
吸引筒２１の側部には、マニプレータやパワーショベル等のアームの先端を接続するためのブラケット２６が設けられており、マニプレータやパワーショベルを移動させることによって、空気掘削機本体３を移動させるようになっている。本実施の形態では、空気掘削機本体３は、掘削ノズル２２の整列方向に対して直交する方向に横移動させる。
【００２７】
吸引筒２１の下端に、吸引筒２１と地面２間を覆うブラシ部材３１を設けられている。ブラシ部材３１は、カーボン等からなる線条体３２を所定の厚さになるように平面状に束ねて形成されている。線条体３２は、その上端を二枚のプレート３３で挟み込むことによって束ねられている。ブラシ部材３１は吸引筒２１の辺方向に分割して形成されている。具体的には、ブラシ部材３１は、吸引筒２１の一辺の長さ相当に形成され、吸引筒２１下端の外周四面にプレート３３を気密に当接させてボルト等を介して固定されている。
【００２８】
ブラシ部材３１は、高さが約１００ｍｍに形成されており、吸引筒２１の下端が地面から１００ｍｍの高さより若干低くなるように、すなわちブラシ部材３１の下端が常に地面２に接触するように、空気掘削機本体３が支持される。
【００２９】
ブラシ部材３１の外周側には、掘削して低下した土砂とブラシ部材３１の下端間の隙間を覆いつつ所定量の空気を通過させる延長被覆部材３４が上下移動自在に設けられている。
【００３０】
延長被覆部材３４は、吸引筒２１の辺方向に分割して形成されている。具体的には、延長被覆部材３４は、吸引筒２１の一辺の長さ相当に形成されて、吸引筒２１の４つの各面毎に設けられることとなる。
【００３１】
延長被覆部材３４は、例えば厚さ１０ｍｍ程度の天然ゴムのゴム板３５にて構成され、下端に縦方向に延びるスリット（図示せず）が所定ピッチで形成されている。ゴム板３５は、スリット間部分が適度に吸引筒２１の内側に捲れることによって、所定量の空気を吸引筒２１の内部に流れ込ませることができる。
【００３２】
ゴム板３５の上部にはこれを把持する把持部３７が形成され、その上部に上下方向に延びるロッド３８が設けられている。
【００３３】
吸引筒２１の側面には、ロッド３８が摺動自在に挿通する穴を有する把持部４１が設けられており、ロッド３８を上下移動自在に支持するようになっている。
【００３４】
ロッド３８の上部には、延長被覆部材３４を上下移動させるための伸縮シリンダ４５が設けられている。伸縮シリンダ４５は吸引筒２１の側面にブラケット４６を介して支持されている。吸引筒２１の各面に設けられた伸縮シリンダ４５はそれぞれ個別に伸縮可能であり、各延長被覆部材３４は個別に上下動自在となっている。
【００３５】
掘削ノズル２２に圧縮空気を送る圧縮空気ホース８には、ダイヤフラムバルブ４７が設けられており、このダイヤフラムバルブ４７の開閉時間を設定することによって、圧縮空気の吹き出し時間を調整するようになっている（例えば１ｓｅｃ毎に０．１ｓｅｃ吹き出す）。
【００３６】
上記構成の土砂掘削吸引装置１で、土砂を掘削するには、まず、延長被覆部材３４を上昇させて、延長被覆部材３４の下端とブラシ部材３１の下端とを同じ高さにしておき、ブラシ部材３１の下端が掘削すべき地面２に接するように空気掘削機本体３をマニプレータやパワーショベル等で移動させてセットする。
【００３７】
そして、吸引装置５及びコンプレッサ６を駆動させて、地面２の掘削を開始する。吸引筒２１の吸引流量は６０ｍ３／ｍｉｎで掘削ノズル２２の掘削圧力は０．７ＭＰａに設定されている。このとき、本実施の形態では、ヘッダ２４を吸引筒２１の外側に設けたことによって、吸引筒２１内の吸引断面の減少を最小限（掘削ノズル２２の断面のみ）に抑えることができるので、ヘッダ２４が吸引筒２１内部にある場合と比較して、吸引力の低下を大幅に抑えることができる。また、吸引された土砂が掘削ノズル２２等に当たって落下するのを最小限に抑えることができる。
【００３８】
さらに、ヘッダ２４と掘削ノズル２２の垂直部２２ｃを延出部２２ｂで略直線状に結んでいるので、ヘッダ２４と掘削ノズル２２先端間の距離を最短とすることができ、地面２に吹き付ける圧縮空気の圧力低下を最小限に抑えられる。
【００３９】
ブラシ部材３１は、吸引筒２１と地面２の隙間を覆いつつ所定量の空気を通過させるので、ブラシ部材３１が地面２に接していれば、効率的に土砂が吸引されることとなり、従来のように吸引筒２１と地面２との高さ調整をシビアに行わなくても吸引効率が低下することはなく、マニプレータやパワーショベル等の操作も簡単なものになる。さらに、掘削ノズル２２から吹き出された圧縮空気によって土砂が吸引筒２１の外部に吹き飛ばされるのをブラシ部材３１によって防止できるので、吸引効率が向上する。
【００４０】
また、ダイヤフラムバルブ４７によって掘削ノズル２２から圧縮空気は間欠的に吹き出されるので、吹き上げられた土砂が効率的に吸引筒２１から吸引される。これは、間欠的に吹き出すことによって、地面２表面から上方に巻き上がった土砂が周囲や下方に吹き飛ばされなることがなく、吸引筒２１の吸引口に近づくためである。
【００４１】
そして、マニプレータやパワーショベル等を作動させて、空気掘削機本体３を掘削ノズル２２の整列に対して直交する方向に横移動させる。このとき、掘削ノズル２２が進行方向に対して幅広に地面２を掘削するので、掘削残しが発生せず、地面２を均一的に掘削できる。また、掘削ノズル２２が吸引筒２１の内部に一体的に収容されているので、操作性が良く、遠隔操作であっても容易に作業を行うことができる。
【００４２】
掘削が進行すると、図１に示すように、横移動した後方に溝４８が形成されるので、ブラシ部材３１の下部には隙間が発生するが、ここで、その部分の延長被覆部材３４を下降させて隙間を塞ぐ。延長被覆部材３４は、下部にスリットが所定ピッチで設けられているので、隙間を塞ぎつつも、スリット間のゴム板３５が適度に捲れ、所定量の空気を吸引筒２１の内部に取り込むことができ、効率的な土砂の吸引が可能となる。
【００４３】
掘削が進行して、吸引筒２１がマニプレータまたはパワーショベルの移動端まで進むと、掘削した溝４８の幅分、吸引筒２１を進行方向の直交方向へとずらして、逆方向へと横移動を始める。このとき、本実施の形態によれば、掘削ノズル２２が吸引筒２１の断面中央に位置しているので、掘削時の横移動の方向性を有しない。従って、吸引筒２１を回転させなくても往復移動が可能となり、作業性が非常に向上する。また、掘削ノズル２２が吸引筒２１の断面中央に設けられたことによって、圧縮空気によって吹き飛ばされた土砂が吸引筒２１外部へと飛び出すことはない。
【００４４】
延長被覆部材３４は、横移動される方向の側面側にも設けられているので、逆方向へと移動しながら既に溝状に掘削された部分の横を掘削するときに、側面側に発生する隙間を塞ぐことができるので、常に効率的な土砂の吸引を行うことができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態では、延長被覆部材３４をゴム板３５で構成しているが、これに限られるものではなく、ブラシ部材や他の可撓性を有する材料で形成してもよい。
【００４６】
また、上記実施の形態では、吸引筒２１に固定されたブラシ部材３１の外側に延長被覆部材３４を設けているが、ブラシ部材自体を上下移動可能に設けて、延長被覆部材を設けない構造としてもよい。
【００４７】
さらに、延長被覆部材３４を上下移動させる伸縮シリンダ４５の代わりに、延長被覆部材３４を下方に付勢するバネ部材をロッド３８に設けて、延長被覆部材３４の下端が地面２に常に接するようにしてもよい。
【００４８】
また、延長被覆部材３４を、錘または自重により下降させ、地面２に追従させるようにしてもよい。
【００４９】
図３は、本発明に係る土砂掘削吸引装置の好適な他の実施の形態を示した側面図である。
【００５０】
本実施の形態では、吸引筒２１の下部２１ｂに、外側に張り出す拡径部５１が形成されている。拡径部５１は、吸引筒２１の移動方向前後両側に張り出している。その拡径部５１の外側の移動方向前後には、ヘッダ２４がそれぞれ設けられている。各ヘッダ２４には、圧縮空気を吹き出すための掘削ノズル２２がそれぞれ接続されている。各掘削ノズル２２は、吸引筒２１の側壁を貫通して吸引筒２１内の拡径部５１まで延出してから垂下するように構成されている。
【００５１】
掘削ノズル２２は、移動方向前方の掘削ノズル２２のみで圧縮空気の吹き付けを行うように構成されている。
【００５２】
本実施の形態によれば、掘削移動時には前方の掘削ノズル２２で圧縮空気の吹き付けを行うため、横移動の方向性を有することとなるが、移動方向前後に掘削ノズル２２を設けて、吹き付けの切替を行うので、吸引筒２１の往復移動が可能となる。
【００５３】
また、拡径部５１内に、掘削ノズル２２を設けたことによって、吸引筒２１の上部の吸引流路５２の延長線上には、障害物が無くなるため、土砂と掘削ノズル２２との干渉を低減させることができ、吸引効率が向上する。
【００５４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、横移動するのに際して自由に往復移動しながら掘削ができるといった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る土砂掘削吸引装置の空気掘削機本体を示した（ａ）は側面図、（ｂ）は一部断面側面図、（ｃ）は水平方向断面図である。
【図２】本発明に係る土砂掘削吸引装置を示した全体構成図である。
【図３】本発明に係る土砂掘削吸引装置の好適な他の実施の形態を示した側面図である。
【符号の説明】
１  土砂掘削吸引装置
２  地面
２１  吸引筒
２２  掘削ノズル
２２ｂ  延出部
２２ｃ  垂直部
２４  ヘッダ
５１  拡径部
【図１】
2004324357.tif 000003
【図２】
2004324357.tif 000004
【図３】
2004324357.tif 000005