(57)【要約】【課題】土砂中に埋まる遺跡や危険物等の埋設物を破壊することなく、この埋設物を覆う土砂を効率的に掘削できる土砂掘削方法、土砂掘削装置、および突出部材を提供すること。【解決手段】コンプレッサー１６から供給された圧縮空気により、ホッパー１４に蓄積されたドライアイス粒２２をドライアイス粒供給系１５を通じて噴射ガン５０に供給した状態とする。この状態で、噴射ガン５０の噴射ノズル５２に一体的に形成され、突出部材５３を構成するピン状の突起部を掘削対象となる土砂Ｇ１の表面にあてがい、この突起部の先端部で土砂Ｇ１を傷つけつつ、噴射ガン本体５１の引き金を引いて、噴射ノズル５２の噴射口から土砂Ｇ１の表面に形成された傷付部分に向かってドライアイス粒２２を噴射する。【選択図】      図２
2005200974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土砂中に埋まる埋設物を採掘するために、前記埋設物を覆っている土砂を掘削する土砂掘削方法であって、
前記掘削対象となる土砂の表面に向かってドライアイス粒を噴射することを特徴とする土砂掘削方法。
【請求項２】
請求項１に記載の土砂掘削方法において、
前記ドライアイス粒を断続的に噴射することを特徴とする土砂掘削方法。
【請求項３】
ドライアイス粒を供給するドライアイス粒供給装置と、
圧縮空気を生成するコンプレッサと、
このコンプレッサで生成された圧縮空気により、前記ドライアイス粒供給装置から供給されたドライアイス粒を、先端部分の噴射口から掘削対象となる土砂の表面に向けて噴射する噴射ノズルと、
この噴射ノズルにおける前記噴射口の周囲部分に設けられ、前記掘削対象となる土砂側へ突出する突出部材とを備えることを特徴とする土砂掘削装置。
【請求項４】
請求項３に記載の土砂掘削装置において、
前記突出部材は、前記噴射ノズルにおける前記噴射口の周囲部分に一体的に形成されていることを特徴とする土砂掘削装置。
【請求項５】
請求項３に記載の土砂掘削装置において、
前記突出部材は、前記噴射ノズルにおける前記噴射口の周囲部分に着脱自在に取りつけられていることを特徴とする土砂掘削装置。
【請求項６】
コンプレッサで生成された圧縮空気により、噴射ノズルの噴射口から掘削対象となる土砂の表面に向けてドライアイス粒を噴射して、土砂中に埋まる埋設物を覆う土砂を掘削するための土砂掘削装置に用いる突出部材であって、
前記噴射ノズルにおける前記噴射口の周囲部分に設けられ、前記掘削対象となる土砂側へ突出することを特徴とする土砂掘削装置用の突出部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土砂掘削方法、土砂掘削装置、および突出部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遺跡等の文化財や、不発弾や毒ガスを封入した瓶等の危険物を含むデリケートな埋設物を採掘する場合には、これらの埋設物を壊さないように注意しながら、スコップ等の道具を用いて周囲の土砂を手作業で掘削したり、パワーショベル等の機械式の掘削装置を用いて周囲の土砂を掘削していた。
しかしながら、手作業の場合には、埋設物を取り出すまでに膨大な時間と労力を要するため、土砂掘削作業が非効率的であった。また、掘削装置を用いた機械式の掘削方式で土砂を掘削する場合には、土砂掘削作業の効率化を図ることができるものの、埋設物を破壊してしまうおそれがあるため適していなかった。
【０００３】
そこで、特許文献１には、土砂等に圧縮空気をあてて土砂を突き崩し、この突き崩した土砂を吸引して、土砂掘削作業を行う空気式掘削方式の技術が開示されている。このような空気式掘削方式では、圧縮空気を土砂にあてて土砂掘削作業を行うので、手作業に比べて作業性が向上し、また、従来の掘削装置に比べて掘削力が弱いことから、埋設物を破壊しにくいという利点があった。
【特許文献１】特開平５−３９６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、空気式掘削方式では、空気を圧縮して掘削時の衝撃力を高めているものの、あくまで気体である空気を土砂表面に衝突させているため、比較的強固に固められた地盤（土砂）に対しては掘削力が小さすぎて十分な掘削力が得られず、必ずしも十分な作業性を確保できないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、土砂中に埋まる埋設物を破壊することなく、この埋設物を覆う土砂を効率的に掘削できる土砂掘削方法、土砂掘削装置、および突出部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、土砂中に埋まる埋設物を採掘するために、前記埋設物を覆っている土砂を掘削する土砂掘削方法であって、前記掘削対象となる土砂の表面に向かってドライアイス粒を噴射することを特徴とする。
本発明によれば、気体である空気を用いる空気式掘削方式に比べて、固体であるドライアイス粒を噴射衝突させるので、比較的硬い地盤であっても、この地盤を構成する土砂を効率よく掘削できる。
また、ドライアイス粒は、土砂に衝突した後に常温で昇華するため、例えば、水や砂、鉄粒等の洗浄材を土砂に衝突させて土砂を掘削する場合に比べて、洗浄材が残留しないため、土砂掘削作業のより一層の効率化を図ることができる。
さらに、ドライアイス粒は、比重が１．５６程度で比較的質量が小さいため機械式の掘削方式に比べて破壊力が小さいので、例えば、文化財や危険物等のデリケートな埋設物を壊すことなく採掘でき、このようなデリケートな埋設物の採掘に好適である。
【０００７】
このような土砂掘削方法において、前記掘削対象となる土砂の表面に向かって前記ドライアイス粒を断続的に噴射することが好ましい。この場合には、連続的に噴射することによる土砂凍結のおそれを回避でき、効率よく土砂を掘削できる。
【０００８】
本発明の土砂掘削装置は、ドライアイス粒を供給するドライアイス粒供給装置と、圧縮空気を生成するコンプレッサと、このコンプレッサで生成された圧縮空気により、前記ドライアイス粒供給装置から供給されたドライアイス粒を、先端部分の噴射口から掘削対象となる土砂の表面に向けて噴射する噴射ノズルと、この噴射ノズルにおける前記噴射口の周囲部分に設けられ、前記掘削対象となる土砂側へ突出する突出部材とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、噴射ノズルの噴射口の周囲部分に設けられた突出部材で掘削対象となる土砂の表面を突き崩して土砂表面に傷を付け、この傷付部分に固体であるドライアイス粒を噴射口から噴射することにより、比較的硬い地盤であっても、この地盤を構成する土砂を効率よく掘削できる。この際、噴射口の周囲部分に突出部材を設けたので、土砂表面の傷付け作業と、土砂表面へのドライアイス粒の噴射・衝突作業とを略同時に行うことができるので、土砂掘削作業の省人化と、より一層の効率化とを図ることができる。
また、ドライアイス粒は、比重が１．５６程度で比較的質量が小さいため機械式の掘削方式に比べて破壊力が小さいので、例えば、文化財や危険物等のデリケートな埋設物を壊すことなく採掘でき、当該土砂掘削装置は、このようなデリケートな埋設物の採掘に好適である。
さらに、突出部材は、あくまで、土砂の表面に小さな傷を付けるだけでよいので、例えば、その寸法を比較的小さく形成すること等により、例えば文化財や危険物等の埋設物の破壊を確実に防止できる。
【０００９】
ここで、前記突出部材は、前記噴射ノズルにおける前記噴射口の周囲部分に一体的に形成されている構成を採用できる。
このような構成によれば、予め、噴射ノズルに突出部材が一体的に形成されているので、土砂掘削装置を使用する前に、わざわざ突出部材を噴射ノズルに取りつける必要がないから、土砂掘削作業にかかる手間を軽減できる。
【００１０】
また、前記土砂掘削装置において、前記突出部材は、前記噴射ノズルにおける前記噴射口の周囲部分に着脱自在に取りつけられている構成を採用してもよい。
このような構成では、噴射ノズルに対して突出部材が着脱自在なので、形状や寸法等の異なる複数種類の突出部材を用意することにより、土砂の特性に応じてより適切な突出部材を選択できるため、土砂掘削作業を効率よく行うことができる。
【００１１】
本発明は、コンプレッサで生成された圧縮空気により、噴射ノズルの噴射口から掘削対象となる土砂の表面に向けてドライアイス粒を噴射して、土砂中に埋まる埋設物を覆う土砂を掘削するための土砂掘削装置に用いる突出部材であって、前記噴射ノズルにおける前記噴射口の周囲部分に設けられ、前記掘削対象となる土砂側へ突出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の土砂掘削方法、土砂掘削装置、および突出部材によれば、土砂中に埋まる埋設物を破壊することなく、この埋設物を覆う土砂を効率的に掘削できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る土砂掘削装置を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る土砂掘削装置を模式的に示す図である。
図１に示すように、土砂掘削装置１は、土砂Ｇ１を含む地盤Ｇ中に埋まる文化財や危険物等の比較的壊れやすいようなデリーケートな埋設物Ｂを採掘するために、この埋設物Ｂを覆う土砂Ｇ１を掘削する装置である。この土砂掘削装置１は、図１に示すように、液化炭酸ガスを貯蔵した液化炭酸ガスタンク１０と、液化炭酸ガスからドライアイス粒２２を製造するドライアイス製造装置（ペレタイザー）１２と、製造されたドライアイス粒２２を蓄積するホッパー１４と、圧縮空気を生成するコンプレッサ１６と、ドライアイス粒２２を土砂Ｇ１の表面に対して噴射する噴射ガン５０とを備えている。
【００１４】
液化炭酸ガスタンク１０は、貯蔵している液化炭酸ガスをドライアイス製造装置１２に液化炭酸ガス供給系１１を介して適宜供給する。
ドライアイス製造装置１２は、液化炭酸ガスタンク１０から供給された液化炭酸ガスを用いてドライアイス粒２２を製造する。ここで製造されるドライアイス粒２２は、例えば、比重が１．５６程度であって、直径３ｍｍ程度、長さ１０ｍｍ程度のサイズを有する、例えば円筒状等の所定の形状に成形されたドライアイスのペレットであり、製造されたドライアイス粒２２はドライアイス粒送給系１３を通じてホッパー１４に送給されてそこに蓄積される。
【００１５】
ホッパー１４に蓄積されたドライアイス粒２２は、ドライアイス粒供給系１５を通じて噴射ガン５０に逐次供給される。ドライアイス粒供給系１５には、コンプレッサ１６で生成された圧縮空気を供給する圧縮空気供給系１７が接続されていて、この圧縮空気供給系１７を通じて供給された圧縮空気はドライアイス粒供給系１５に導入されて、ホッパー１４のドライアイス粒２２は、その圧縮空気の圧力によって噴射ガン５０に向けて高速に送給される。ドライアイス粒供給系１５には、噴射ガン５０を引き回し易いフレキシブルなチューブやホース等が用いられる。噴射ガン５０に供給されたドライアイス粒２２は、噴射ガン５０の後述する噴射ノズルから、土砂Ｇ１の表面に向けて高速で噴射される。噴射されたドライアイス粒２２は、土砂Ｇ１の表面６に衝突して、その衝突の際の衝撃により土砂Ｇ１を掘削する。
なお、特許請求の範囲に記載のドライアイス粒供給装置は、ドライアイス粒送給系１３と、ホッパー１４と、ドライアイス粒供給系１５とを含んで構成されている。
【００１６】
噴射ガン５０は、図１に示すように、引き金（図示略）を引くことにより、図示しない噴射口を開放して圧縮空気とともにドライアイス粒２２を噴射させる噴射ガン本体５１と、この噴射ガン本体５１の先端部分に着脱自在に取りつけられる噴射ノズル５２と、この噴射ノズル５２の先端部分に一体的に形成され、掘削する際に、土砂Ｇ１側へ突出する突出部材５３とを備えている。
【００１７】
ここで、図２は、前記土砂掘削装置を構成する噴射ガン本体の先端部分に取りつけられる噴射ノズルおよび突出部材を示す拡大図であり、（Ａ）はその側面図、（Ｂ）はその正面図である。図２に示すように、噴射ノズル５２は、噴射ガン本体５１に接続される断面円形の接続部５４と、この接続部５４の前面５４Ａの略中央部分から垂直に延びる断面円形の円筒部５５とを備えている。この円筒部５５の先端部分５５Ａには、図２（Ｂ）に示すように、断面円形の噴射口５５Ｘが形成されている。
【００１８】
突出部材５３は、円筒部５５における噴射口５５Ｘの周囲部分に一体的に形成された基部５６と、この基部５６の前面５６Ａから、掘削対象となる土砂Ｇ１（図１）側へ突出する突起部５７とを備えている。基部５６は、図２（Ｂ）に示すように、例えば断面ドーナツ形として形成されている。突起部５７は、例えば、先端に向かって細くなるテーパを有する４本のピン状部材として構成され、その長さ寸法は、例えば１０ｍｍ程度と比較的小さな寸法で形成できる。これらのピン状の突起部５７は、例えば、基部５６の前面５６Ａにおいて、均等間隔で取りつけられている。
【００１９】
以上の土砂掘削装置１を用いて、以下の手順で土砂掘削作業が実施される。
まず、ドライアイス製造装置１２で製造されたドライアイス粒２２をドライアイス粒送給系１３を通じてホッパ１４に送給しておく。これにより、噴射ガン本体５１の引き金を引くと、圧縮空気供給系１７を通じて供給された圧縮空気によって、ホッパ１４に蓄積されたドライアイス粒２２がドライアイス粒供給系１５を通じて噴射ガン５０に高速に供給され、圧縮空気とともにドライアイス粒２２が噴射される状態となる。
この状態で、噴射ノズル５２に一体的に形成されたピン状の突起部５７を対象となる土砂Ｇ１の表面にあてがい、この突起部５７の先端部で土砂Ｇ１を傷つけつつ、噴射ガン本体５１の引き金を引いて、噴射ノズル５２の噴射口５５Ｘから土砂Ｇ１の表面に形成された傷付部分に向かってドライアイス粒２２を噴射する。この際、引き金を断続的に引いてドライアイス粒２２を断続的に噴射する。例えば、２５秒間の圧縮空気の噴射と、５秒間のドライアイス粒２２の噴射とを繰り返すように断続的にドライアイス粒２２を噴射する。なお、このようなドライアイス粒２２および圧縮空気の噴射切替えは、例えば、図示しない切り替えスイッチを操作して、ホッパ１４からドライアイス粒供給系１５へのドライアイス粒２２の供給をオン／オフすることにより可能となっている。また、ドライアイス粒２２および圧縮空気の各噴射時間は、環境温度等に応じて適宜選択すればよい。
これにより、土砂Ｇ１の傷付部分に固体のドライアイス粒２２が衝突し土砂Ｇ１が効果的に崩れていく。その後、同様にして周辺の土砂Ｇ１も掘削し、埋設物Ｂが出土するまで同様の作業を繰り返して、土砂掘削作業を終了する。
【００２０】
本実施形態の土砂掘削装置１においては、次のような効果がある。
(１)噴射ノズル５２の噴射口５５Ｘの周囲部分に設けられた突出部材５３の突起部５７で掘削対象となる土砂Ｇ１の表面を突き崩して土砂表面に傷を付け、この傷付部分に固体であるドライアイス粒２２を噴射口５５Ｘから噴射することにより、比較的硬い地盤Ｇであっても、この地盤Ｇを構成する土砂Ｇ１を効率よく掘削できる。
【００２１】
(２)ドライアイス粒２２は、比重が１．５６程度と比較的質量が小さく破壊力が小さいため、デリケートな埋設物Ｂを壊すことなく採掘でき、この土砂掘削装置１は、このようなデリケートな埋設物Ｂの採掘に好適である。
【００２２】
(３)ドライアイス粒２２は、土砂Ｇ１に衝突した後に常温で昇華するため、例えば、水や砂、鉄粒等の研磨材を土砂Ｇ１に衝突させて土砂Ｇ１を掘削する場合に比べて、研磨材が残留しないため、土砂掘削作業のより一層の効率化を図ることができる。
【００２３】
(４)噴射口５５Ｘの周囲部分に突出部材５３を形成したので、土砂Ｇ１の表面の傷付け作業と、土砂Ｇ１の表面へのドライアイス粒２２の噴射衝突作業とを略同時に行うことができるので、土砂掘削作業の省人化と、より一層の作業性の向上とを達成できる。
【００２４】
(５)噴射ノズル５２と突出部材５３とを一体的に形成したので、土砂掘削装置１を使用する前に、わざわざ突出部材５３を噴射ノズル５２に取りつける必要がないから、土砂掘削作業にかかる手間を軽減できる。
【００２５】
(６)突出部材５３の基部５６の前面５６Ａに突起部５７を均等に配置したので、掘削対象となる土砂Ｇ１を満遍なく崩すことができ、掘削作業の効率化を図ることができる。
【００２６】
(７)突出部材５３の突起部５７は、あくまで、土砂Ｇ１の表面に小さな傷を付けるだけの機能があればよいので、その長さ寸法を１０ｍｍ程度と比較的小さく形成すること等により、文化財や危険物等の埋設物Ｂの破壊を確実に防止できる。
【００２７】
(８)ドライアイス粒２２を断続的に噴射するようにしたので、連続的に噴射して土砂Ｇ１が凍結するおそれを回避でき、効率よく土砂Ｇ１を掘削できる。
【００２８】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。また、本発明は、前記実施形態の寸法や、形状、材質、数量等には限定されない。
例えば、前記実施形態において、突出部材５３を噴射ノズル５２に一体的に形成したが、これに限らず、基部５６を噴射ノズル５２に対して着脱自在の構成としてもよい。この場合には、噴射ノズル５２に対して突出部材５３が着脱自在なので、形状や寸法等の異なる複数種類の突出部材を用意することにより、土砂の特性に応じてより適切な突出部材を選択できるため、土砂掘削作業を効率よく行うことができるという利点がある。
また、ドライアイス粒２２の形状は、必ずしも円筒状に成形する必要はなく、どのような形状に成形されても構わない。
また、前記実施形態において、土砂掘削装置１を液化炭酸ガスタンク１０とドライアイス製造装置１２とを備えて構成したが、これに限らず、例えば、工場等の別の場所においてドライアイス粒２２を製造し、これを現場まで運搬して使用してもよい。
また、土砂を掘削して採掘する埋設物としては、文化財や危険物等の比較的壊れやすいようなデリーケートな埋設物には限定されない。
また、前記実施形態では、ドライアイス粒２２を断続的に噴射していたが、これに限らず、例えば、環境温度が高く土砂Ｇ１の凍結のおそれがない場合には、連続的に噴射してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る土砂掘削装置を模式的に示す図である。
【図２】前記土砂掘削装置を構成する噴射ガン本体の先端部分に取りつけられる噴射ノズルおよび突出部材を示す拡大図であり、（Ａ）はその側面図、（Ｂ）はその正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      土砂掘削装置
１０      液化炭酸ガスタンク
１１      液化炭酸ガス供給系
１２      ドライアイス製造装置
１３      ドライアイス粒供給装置を構成するドライアイス粒送給系
１４      ドライアイス粒供給装置を構成するホッパー
１５      ドライアイス粒供給装置を構成するドライアイス粒供給系
１６      コンプレッサ
１７      圧縮空気供給系
２２      ドライアイス粒
５０      噴射ガン
５１      噴射ガン本体
５２      噴射ノズル
５３      突出部材
５４      接続部
５４Ａ    前面
５５      円筒部
５５Ａ    先端部分
５５Ｘ    噴射口
５６      基部
５６Ａ    前面
５７      突起部
Ｂ      埋設物
Ｇ      地盤
Ｇ１    土砂
【図１】
2005200974.tif 000003
【図２】
2005200974.tif 000004