(57)【要約】【課題】水平方向に移動しつつ土砂を効率的に吸引して掘削する。【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或いは下端にスリットが形成されたゴム板を設けた。【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、上記吸引筒の下端に、その吸引筒と上記地面間を覆うブラシ部材或いは下端にスリットが形成されたゴム板を設けたことを特徴とする土砂掘削吸引装置。
【請求項２】
上記ブラシ部材は、カーボン等からなる線条体を、所定の厚さで平面状に束ねて形成される請求項１記載の土砂掘削吸引装置。
【請求項３】
上記ブラシ部材は、吸引筒の下端外周に昇降自在に設けられる請求項１又は２記載の土砂掘削吸引装置。
【請求項４】
上記吸引筒内に、圧縮空気を地面に対して垂直に吹き付ける掘削ノズルが複数整列されて設けられる請求項１〜３いずれかに記載の土砂掘削吸引装置。
【請求項５】
上記吸引筒は、ショベルカー等の移動手段に取り付けられ、掘削ノズルの整列に対して直交する方向に横移動される請求項４記載の土砂掘削吸引装置。
【請求項６】
上記吸引筒には、横移動される方向の後方側のブラシ部材の後方に、上下移動可能に取り付けられた延長被覆部材が設けられる請求項５記載の土砂掘削吸引装置。
【請求項７】
上記吸引筒の横移動される方向の側面側に、上下移動可能に取り付けられた延長被覆部材が設けられる請求項６記載の土砂掘削吸引装置。
【請求項８】
上記吸引筒は断面四角形状に形成され、上記ブラシ部材は、上記吸引筒の辺方向に分割して形成され、分割されたブラシ部材がそれぞれ個別に昇降できるように構成された請求項１〜５いずれかに記載の土砂掘削吸引装置。
【請求項９】
上記吸引筒には、土砂と空気を分離する土砂分離槽が接続され、その土砂分離槽を通して吸引筒から空気を吸引する吸引装置に接続され、上記掘削ノズルは、圧縮空気を間欠的に吹き付けるように構成された請求項１〜８いずれかに記載の土砂掘削吸引装置。
【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、掘削ノズルを通して圧縮空気を土砂に吹き付けてその表面を崩した後、吸引筒を通して土砂を吸引して掘削する方法である。従来、掘削ノズルと吸引筒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筒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、筒状体の内周縁部より圧縮空気を吹き付け、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、吸引筒については、その吸引能力は吸引筒と土砂との間隔に大きく依存し、吸引能力を高めるには、上記間隔を小さくしなければ、吸引風量を増やしても対応できないことが判った。具体的には、吸引筒と土砂との間隔が狭い（２０ｍｍ程度）場合には、吸引空気は吸引筒と土砂間を流れるため、土砂表面の空気の流速は速く効率的に吸引されるが、吸引筒と土砂との間隔が広い（５０ｍｍ程度）場合には、吸引空気流は吸引筒の先端部に集中し、土砂表面の空気の流速は遅く吸引効率は低下してしまう。
【０００８】
上述の装置では、吸引筒を最初土砂表面に合わせても、土砂が吸引されると土砂平面が低下するため土砂と吸引筒の間隔が開き、吸引能力が低下してしまう。そこで、土砂の掘削に応じて吸引ノズルを降下させることも考えられるが、吸引筒と土砂との間隔を適度な長さ（２０ｍｍ程度）に保ちながら降下させるのは非常に困難である。
【０００９】
また、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していくことが求められる。しかし、上述の装置は、縦方向に穴を掘削するものであるため、水平方向に均一的に土砂を掘削するには、装置をセットして所定深さ掘削した後移動させて再度セットして掘削するといった作業を繰り返して行わなければならず、非常に多くの手間と時間を要するといった問題が発生する。
【００１０】
ここで仮に、上記装置を水平方向に移動させるとすると、移動方向後方では、溝状に形成された穴の底面の土砂と吸引筒との間隔が大きくなってしまい、この間隔から空気が吸引され土砂表面の空気の流れが殆どなくなってしまうため、吸引効率が低下してしまうという問題が発生する。
【００１１】
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、水平方向に移動させつつ土砂を効率的に吸引して掘削できる土砂掘削吸引装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、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、上記吸引筒の下端に、その吸引筒と上記地面間を覆うブラシ部材或いは下端にスリットが形成されたゴム板を設けた土砂掘削吸引装置である。
【００１３】
そして、上記ブラシ部材は、カーボン等からなる線条体を、所定の厚さで平面状に束ねて形成されるものが好ましい。
【００１４】
また、上記ブラシ部材は、吸引筒の下端外周に昇降自在に設けられるものが好ましい。
【００１５】
さらに、上記吸引筒内に、圧縮空気を地面に対して垂直に吹き付ける掘削ノズルが複数整列されて設けられるものが好ましい。
【００１６】
そして、上記吸引筒は、ショベルカー等の移動手段に取り付けられ、掘削ノズルの整列に対して直交する方向に横移動されるものが好ましい。
【００１７】
また、上記吸引筒には、横移動される方向の後方側のブラシ部材の後方に、上下移動可能に取り付けられた延長被覆部材が設けられるものが好ましい。
【００１８】
さらに、上記吸引筒の横移動される方向の側面側に、上下移動可能に取り付けられた延長被覆部材が設けられるものが好ましい。
【００１９】
また、上記吸引筒は断面四角形状に形成され、上記ブラシ部材は、上記吸引筒の辺方向に分割して形成され、分割されたブラシ部材がそれぞれ個別に昇降できるように構成されたものが好ましい。
【００２０】
さらに、上記吸引筒には、土砂と空気を分離する土砂分離槽が接続され、その土砂分離槽を通して吸引筒から空気を吸引する吸引装置に接続され、上記掘削ノズルは、圧縮空気を間欠的に吹き付けるように構成されたものが好ましい。
【００２１】
【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。
【００２２】
図３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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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３参照）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。なお、吸引筒２１の断面形状は四角形状に限られるものではなく、円形、楕円形或いは多角形状であってもよい。
【００２８】
掘削ノズル２２は、管部２２ｂと、その先端に取り付けられたノズルチップ２２ｃとで構成されている。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、複数の管部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。ヘッダ２４は、吸引筒２１の外側に設けられており、このヘッダ２４から分岐した複数の管部２２ｂがそれぞれ吸引筒２１の側壁を貫通して内部に挿入されている。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２２ｃ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。ノズルチップ２２ｃ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。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。
【００２９】
吸引筒２１には、洗浄水（図３参照）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。
【００３０】
吸引筒２１の側部には、ショベルカーやロボット等の移動手段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、ショベルカー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。
【００３１】
さて、本発明は、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を設けたことを特徴とする。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。なお、ブラシ部材３１は、地面２と吸引筒２１との隙間を覆うことができる形状であれば、四角形に限られるものではなく、円形、楕円形或いは多角形状を分割したものであってもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
ブラシ部材３１の外周側には、掘削よって低下した地面２の土砂とブラシ部材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。
【００３４】
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。
【００３５】
図２に示すように、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３６が所定ピッチで形成されている。ゴム板３５は高さが１３０〜１７０ｍｍ程度で、スリット３６が高さ３０〜４０ｍｍ程度、幅１〜４ｍｍ程度、ピッチ１０〜１５ｍｍ程度に形成されている。ゴム板３５は、スリット３６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。
【００３６】
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一対のロッド３８が形成されている。ロッド３８の上端にはストッパ３９が、ロッド３８間に架け渡されている。
【００３７】
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が取付ステー４３を介して設けられており、ロッド３８を上下移動自在に支持するようになっている。把持部４１の上部には、ロッド３８を含む延長被覆部材３４が下降したときにストッパ３９が当接するスペーサ４４が設けられている。
【００３８】
ストッパ３９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（図１参照）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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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をショベルカーで移動させてセットする。
【００４１】
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、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に接していれけば、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、ショベルカー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。
【００４２】
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余分な圧縮空気が吹き出されず、地面２表面から上方に巻き上がった土砂が余分な圧縮空気により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。
【００４３】
そして、ショベルカーを作動させて、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を広範囲に亘って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。
【００４４】
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３６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３６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。
【００４５】
この延長被覆部材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、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。
【００４６】
なお、上記実施の形態では、吸引筒２１の下端にブラシ部材３１を設けた構成を示したが、ブラシ部材３１の代わりに延長被覆部材３４と同様に下部にスリットが形成されたゴム板を設けてもよい。
【００４７】
また、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。
【００４８】
さらに、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。
【００４９】
また、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。
【００５０】
さらに、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。
【００５１】
このとき、延長被覆部材３４の下端に長手方向に延びるローラを設ければ、地面２を均すことができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、水平方向に移動しつつ土砂を効率的に吸引して掘削すること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の延長被覆部材を示した（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図３】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。
【符号の説明】
１  土砂掘削吸引装置
２  地面
４  土砂分離槽
５  吸引装置
２１  吸引筒
２２  掘削ノズル
３１  ブラシ部材
３２  線条体
３４  延長被覆部材
【図１】
2004324356.tif 000003
【図２】
2004324356.tif 000004
【図３】
2004324356.tif 000005