(57)【要約】【課題】  液体中で浮力を利用して荷物を上下へ搬送する垂直搬送システムにおいて、より効率よく液体で満たされた搬送管内に搬送カプセルを搬出入する。【解決手段】  液体が入れられたタンク１０と、タンク１０上面に設けられ搬送カプセル１の挿入孔１３を有する蓋１１と、蓋１１下面から液面下に至る螺旋形状のガイド３０と、ガイド３０直下に設けられ、液体に浮かぶ搬送カプセル１を上下に摺動自在に支持した状態でガイド３０に沿って水平方向に回動する回動支持具２１とを備えるカプセル挿入装置である。タンク１０内に浮かぶ搬送カプセル１を支持した回動支持具２１がガイド３０に沿って回動することにより、ガイド３０下面に搬送カプセル１上端を当接させながらガイド３０に沿って搬送カプセル１を回動させ、液体より比重の小さい搬送カプセル１を容易に液面下に挿入することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体が入れられたタンクと、前記タンク上面に設けられ挿入孔を有する蓋と、前記蓋下面から液面下に至る螺旋形状のガイドと、前記ガイド直下に設けられ、液体に浮かぶ搬送カプセルを液面下で上下に摺動自在に支持した状態で前記ガイドに沿って水平方向に回動する回動支持具とを備えることを特徴とするカプセル挿入装置。
【請求項２】
前記回動支持具は前記ガイドに沿って等間隔に複数設けられることを特徴とする請求項１に記載のカプセル挿入装置。
【請求項３】
前記ガイド上端の直上の前記蓋上面に設けられる挿入バルブと、前記蓋上面に設けられる接続バルブと、前記蓋を貫通して上端が前記接続バルブ下端に接続され、下端が前記ガイド下端に接続された延長管とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のカプセル挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立坑や建築物内で液体中で浮力を利用して鉛直方向に荷物を搬送する搬送システムにおいて、液体よりも比重の小さい搬送カプセルを液体中に挿入するカプセル挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大深度の地下構造物を施工する際に荷物を鉛直方向に搬送する方法として、液体中で浮力を利用して荷物を上へ搬送し、空気抵抗を利用して降下速度を制御して荷物を下へ搬送する無動力垂直搬送システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
液体中で浮力を利用して荷物を上へ搬送する方法について説明する。例えば図３に示すように、水が満たされた立坑６１の下部に隣接して搬入坑６２が設けられている。
【０００４】
まず図６（ａ）に示すように、立坑６１と搬入坑６２との間の遮蔽扉６３を閉じた状態で搬入坑６２の上部に設けられた搬入扉６４を開け、荷物を入れた搬送カプセル６５を搬入坑６２に搬入する。次に図６（ｂ）に示すように、搬入扉６４を閉じ、管路６６を通じて立坑６１内から搬入坑６２内へ水を流入させる。立坑６１と搬入坑６２の内部水圧が等しくなったら、搬入扉６４を開け、図６（ｃ）に示すように、押出扉６７により搬送カプセル６５を搬入孔６２内の水ごと立坑６１内へ押し出す。搬送カプセル６５は搬入坑６２内ではガイド６８により浮かないように案内されるが、立坑６１内に至るとガイド６８から外れて上昇し、立坑６１の上部で取り出される。その後遮蔽扉６３を閉じ、押出扉６７を引き戻し、搬入扉６４を開けて再び搬送カプセル６５を搬入坑６２内に搬入する。
【特許文献１】特開平５−２１３５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した方法では、搬送カプセルとともに搬入坑内の水を押し出してから、水のない搬入坑内に搬送カプセルを搬入するため、搬入坑内の水を立坑内に押し出すためにエネルギーが必要となる。また搬送カプセルを連続して搬送することができなかった。
【０００６】
本発明の課題は、液体中で浮力を利用して荷物を上下へ搬送する垂直搬送システムにおいて、より効率よく液体で満たされた搬送管内に搬送カプセルを挿入することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、カプセル挿入装置であって、図１または図２に示すように、内部に液体が入れられたタンク１０と、前記タンク１０上面に設けられ挿入孔１３を有する蓋１１と、前記蓋１１下面から液面下に至る螺旋形状のガイド３０と、前記ガイド３０直下に設けられ、液体に浮かぶ搬送カプセル１を液面下で上下に摺動自在に支持した状態で前記ガイド３０に沿って水平方向に回動する回動支持具（回動筒２１）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、挿入孔１３より挿入されタンク１０内の液体に浮かぶ搬送カプセル１の側面を回動支持具２１が上下に摺動自在に支持した状態でガイド３０に沿って水平方向に回動することにより、タンク１０の蓋１１下面から液面下に螺旋状に至るガイド３０の下面に搬送カプセル１の上端を当接させながらガイド３０に沿って搬送カプセル１を回動させ、液体より比重の小さい搬送カプセル１を容易に液面下に挿入することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカプセル挿入装置において、前記回動支持具２１は前記ガイド３０に沿って等間隔に複数設けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、回動支持具２１がガイド３０に沿って複数設けられているので、複数の搬送カプセル１を上下に摺動自在に支持してガイド３０に沿って回動させることができ、連続して液面下に挿入することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のカプセル挿入装置において、前記ガイド３０上端の直上の前記蓋１１上面に設けられる挿入バルブ４１と、前記蓋１１上面に設けられる接続バルブ４２と、前記蓋１１を貫通して上端が前記接続バルブ４２下端に接続され、下端が前記ガイド３０下端に接続された延長管４３とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、液体の満たされた搬送管５０の下端に接続バルブ４２を接続し、接続バルブ４２を閉じた状態で挿入バルブ４１から搬送カプセル１をタンク１０内に挿入し、ガイド３０に沿って液面下に挿入された搬送カプセル１を、液体で満たされた延長管４３内に入れ、挿入バルブ４１を閉じてから接続バルブ４２を開くことで、搬送管５０内からの液体の逆流を防ぎ、搬送カプセル１を容易にかつ連続して搬送管５０内に挿入することができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、挿入孔より挿入されタンク内の液体に浮かぶ搬送カプセルの側面を回動支持具が上下に摺動自在に支持した状態でガイドに沿って水平方向に回動することにより、タンクの蓋下面から液面下に螺旋状に至るガイドの下面に搬送カプセルの上端を当接させながらガイドに沿って搬送カプセルを回動させ、液体より比重の小さい搬送カプセルを容易に液面下に挿入することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることに加えて、回動支持具がガイドに沿って複数設けられているので、複数の搬送カプセルを上下に摺動自在に支持してガイドに沿って回動させることができ、連続して液面下に挿入することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明と同様の効果が得られることに加えて、液体の満たされた搬送管の下端に接続バルブを接続し、挿入バルブから搬送カプセルをタンク内に挿入し、ガイドに沿って液面下に挿入された搬送カプセルを、液体で満たされた延長管内に入れ、挿入バルブを閉じてから接続バルブを開くことで、搬送管内からの液体の逆流を防ぎ、搬送カプセルを容易にかつ連続して搬送管内に挿入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態例について詳細に述べる。図１は、液体中で浮力を利用して荷物を上下へ搬送する垂直搬送システムの搬送管５０の下部に設けられたカプセル挿入装置を示す平面図であり、図２はその立面図である。カプセル挿入装置は、タンク１０と、軸１５と、回動筒２１と、下部支持円板２２と、上部支持円板２３と、ガイド３０と、挿入バルブ４１と、接続バルブ４２と、延長管４３とからなる。
【００１７】
タンク１０内部には液体が入れられている。軸１５はタンク１０の蓋１１及び底１２の中心を貫通し、タンクの蓋１１及び底１２に水平方向に回転自在に取り付けられている。なお軸１５とタンク１０との間はＯリング等で水密に取り付けられている。
【００１８】
軸１５の上端には軸１５を回転させる回転手段１６が設けられている。ここで回転手段１６としては、手動で回転させるハンドルを用いることができるが、モーター、内燃機関や外燃機関等により駆動する回転手段１６としてもよい。
【００１９】
下部支持円板２２及び上部支持円板２３はその中央部分を貫通させて軸１５に取り付けられている。下部支持円板２２及び上部支持円板２３はタンク１０内の液面下に配置される。
【００２０】
下部支持円板２２上面には、その外周に沿って等間隔に回動筒２１の下端が接合されている。
【００２１】
上部支持円板２３にはその外周に沿って等間隔に、回動筒２１の内径と同一半径の穴２４が空けられている。上部支持円板２３下面には、各回動筒２１がその上端開口の縁と各穴２４の縁とを一致させて接合されている。
【００２２】
回動筒２１は鉛直に設けられており、その内径は搬送カプセル１の外径よりもわずかに大きい。回動筒２１の長さは、後述する延長管４３と回動筒２１との距離を搬送カプセル１の長さから引いた長さと同程度、あるいはそれよりも長い。
【００２３】
タンク１０の蓋１１には、上部支持円板２３のいずれか２つの穴２４、２４の真上に相当する位置に、穴２４と同径の挿入孔１３、及び後述する延長管４３の外径と等しい内径を有する接続孔１４が空いている。
【００２４】
蓋１１の上面には、挿入孔１３、接続孔１４と同一内径の挿入バルブ４１及び接続バルブ４２が、その下端開口の縁をそれぞれ挿入孔１３、接続孔１４の縁と一致させ、蓋１１にボルト等で接合されている。接続バルブ４２の上端には、同一内径の搬送管５０の下端が接続されている。搬送管５０内はタンク１０内の液体と同じ液体で満たされている。
【００２５】
また、蓋１１の上面には、リリーフバルブ１９が設けられている。リリーフバルブ１９は、タンク１０内の圧力が設定圧力よりも異常上昇した場合に開弁し、また設定圧力以下になると閉弁する。リリーフバルブ１９を設けることで、タンク１０内の異常圧力上昇を防ぐことができる。
【００２６】
なお蓋１１と挿入バルブ４１または接続バルブ４２との間、及び接続バルブ４２と搬送管５０との間はＯリング等で水密に取り付けられている。
【００２７】
蓋１１の下面には、接続孔１４の内径と同一外径の延長管４３が、接続孔１４で蓋１１を貫通し、接続バルブ４２に接続されている。延長管４３の下端は液面下にあり、延長管４３内部は液体で満たされている。
延長管４３の下端にはガイド３０の下端が接合されている。また、タンク１０の蓋１１の上面の挿入孔１３の縁には、ガイド３０の上端が接合されている。
【００２８】
ガイド３０は、上部支持円板２３とほぼ等しい半径の環板を、その円周の一部で半径方向に切断した形状をしている。ガイド３０は挿入孔１３から延長管４３の下端まで一巻き螺旋状に伸びている。またガイドの上下端には、挿入孔１３の半径、及び延長管４３の内径と同径の穴３１、３１がその接合部に空いている。
【００２９】
タンク１０の側壁には、注液バルブ１７、排液バルブ１８が設けられている。注液バルブ１７、排液バルブ１８は、タンク１０内の液面が延長管４３下端よりも上に位置するように液量を調整する。
【００３０】
次に、カプセル挿入装置から搬送カプセル１を搬送管５０内へ搬送する方法について説明する。なお搬送カプセル１は内部に荷物等を収容することができ、荷物等を収容した状態で液体よりも比重が小さくなるように荷物量があらかじめ調整されている。
【００３１】
まず、接続バルブ４２を閉じた状態で、挿入バルブ４１を開くとともに排液バルブ１８を開けてタンク１０内の液体を排液し、タンク１０内の液面を下げる。次に排液バルブ１８を閉じ、挿入バルブ４１から搬送カプセル１を挿入孔１３からタンク１０内に挿入する。すると搬送カプセル１は下部が回動筒２１内に挿入された状態でタンク１０内の液体に浮かぶ（図３（ａ））。このとき搬送カプセル１の上端はガイド３０下面よりも下側にある。
【００３２】
次に、回転手段１６により回動筒２１を回転させる。すると回動筒２１とともに搬送カプセル１が動き、搬送カプセル１上端が螺旋状に下がるガイド３０下面に当接する（図３（ｂ））。
【００３３】
さらに回動筒２１を回転させると、搬送カプセル１上端がガイド３０下面に沿って押し下げられ、搬送カプセル１全体が液面よりも下がる（図４（ｃ））。さらに回動筒２１を回転させて搬送カプセル１を押し下げ、搬送カプセル１が延長管４３の真下に来る（図４（ｄ））と、搬送カプセル１は浮力により上昇して延長管４３内に入る。
【００３４】
搬送カプセル１が延長管４３内に入ったら、注液バルブ１７からタンク１０に注液して液面をタンク１０の蓋１１下面に至るまで上昇させ、タンク１０内に空気が残らないようにする。次いで挿入バルブ４１を閉じるとともに接続バルブ４２を開く。なお搬送管５０内の液体がタンク１０内に逆流することを防止するため、接続バルブ４２を開く時は常に挿入バルブ４１を閉じた状態にしておく。接続バルブ４２を開くと、搬送カプセル１は接続バルブ４２を通り抜けて搬送管５０内をさらに上昇する。
【００３５】
搬送カプセル１を搬送管５０に送出したら、接続バルブ４２を閉じ、挿入バルブ４１を開くとともに排液バルブ１８を開けてタンク１０内の液を排液し、タンク１０内の液面を下げる。
【００３６】
上記操作を回動筒２１の位置が挿入孔１３及び延長管４３の位置と一致するごとに行う。このようにして、搬送カプセル１を連続して搬送管５０内に挿入することができる。また、搬送カプセル１とともに液体を搬出することもなく、無駄なエネルギーを使用しない。
【００３７】
なお、図５のように、回動筒２１の内径を若干大きくするとともに、回動筒２１の内径よりもわずかに小さい外径、及び搬送カプセル１よりもわずかに大きい内径を有する案内筒２５と、案内筒２５を持ち上げるスプリング２６とを、回動筒２１の内部に設けてもよい。
【００３８】
案内筒２５は、スプリング２６に持ち上げられた状態では、その上端が蓋１１付近にあるが、ガイド３０下面に当接すると回動筒２１の回動に伴って押し下げられる。案内筒２５と挿入孔１３の位置が一致した時に搬送カプセル１を挿入することで、より容易に搬送カプセル１を回動筒２１に挿入することができる。
【００３９】
なお、本発明のカプセル挿入装置は、搬送カプセル１を上から下へ搬送する場合には、カプセルの取り出し装置として使用することができる。この場合、挿入バルブ４１は取り出しバルブとして機能する。
【００４０】
以下、搬送カプセル１を上から下へ搬送する場合の搬送カプセル１の取り出し方法について説明する。搬送カプセル１を上から下へ搬送する場合には、搬送カプセル１の比重をタンク１０及び搬送管５０内部の液体よりも比重を大きくすればよい。
【００４１】
搬送カプセル１が搬送管５０を下がってきたら、まず挿入バルブ４１を開いた状態で、注液バルブ１７からタンク１０に注液して液面をタンク１０の蓋１１下面に至るまで上昇させ、タンク１０内に空気が残らないようにする。次いで挿入バルブ４１を閉じるとともに接続バルブ４２を開く。この状態で開いた接続バルブ４２から搬送カプセル１がタンク１０内に入る。タンク１０に入った搬送カプセル１は、延長管４３に入り、延長管４３の真下の回動筒２１内部に沈む。搬送カプセル１がタンク１０内に入ったら、接続バルブ４２を閉じ、挿入バルブ４１を開くとともに、排液バルブ１８を開けてタンク１０内の液を排液してタンク１０内の液面を下げる。
【００４２】
搬送カプセル１の入った回動筒２１が挿入バルブ４１の真下に来たら、開いた挿入バルブ４１から図示しない吊り具で搬送カプセル１を吊り上げる。案内筒２５及びスプリング２６がある場合には、より確実にカプセル１を回動筒２１から挿入バルブ４１へ移動させることができる。また回動筒２１は複数設けられているので、搬送カプセル１を連続して取り出すことができる。
【００４３】
このように、本発明のカプセル挿入装置によれば、搬送カプセル１を上へ搬送する時は搬送管５０の下部で連続して搬入することができるとともに、搬送カプセルを下へ搬送する時は、カプセル取り出し装置としても使用することができる。
【００４４】
なお、以上の実施の形態においては、回動筒を下部支持円板及び上部支持円板により上下端を支持する構造としたが、ガイドに沿って回動させる構造であればよく、例えば１つの支持円板により各回動筒の中央部を支持する構造としてもよいし、あるいは軸から放射状に突出する支持腕により各回動筒を支持する構造としてもよい。
【００４５】
また、回動筒の断面形状も円形以外に六角形や三角形などの多角形形状にする等任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のカプセル挿入装置の実施の形態例を示す平面図である。
【図２】本発明のカプセル挿入装置の実施の形態例を示す立面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明のカプセル挿入装置により搬送カプセルが液中に挿入される様子を示す模式図である。
【図４】（ｃ）、（ｄ）は本発明のカプセル挿入装置により搬送カプセルが液中に挿入される様子を示す模式図である。
【図５】本発明のカプセル挿入装置の実施の形態例を示す立面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は従来のカプセル挿入装置により搬送カプセルが液中に挿入される様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  搬送カプセル
１０   タンク
１１   蓋
１３   挿入孔
２１    回動支持具
２１   回動筒
３０   ガイド
４１   挿入バルブ
４２    接続バルブ
４３   延長管
５０   搬送管
【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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