(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなす掘進機本体の先端にカッタ本体が回転自在に設けられ、このカッタ本体の前面に掘削ビットが設けられるとともに、このカッタ本体の後方に、上記掘削ビットにより掘削された土砂が流入する空間となるチャンバーが設けられ、このチャンバーと連通する状態で、上記土砂に含まれる礫を破砕する破砕機構の破砕領域が設けられた掘進機において、
上記掘進機本体内には、上記破砕領域を経由して上記チャンバー内の土砂を排出する第１経路と、上記チャンバー内の土砂を上記破砕領域を経由せずに排出する第２経路と、これら両経路のいずれか一方に、上記土砂の排出経路を選択的に切替可能な切替手段とが設けられるとともに、
上記掘進機本体の内部には、当該掘進機本体の後方に土砂および泥水を排出するための第１および第２の排泥管と、上記チャンバー内に送水するための送水管と、上記破砕領域から上記第１の排泥管に向けて土砂および泥水を導くための第１の排出溝と、上記チャンバーから上記第２の排泥管に向けて土砂および泥水を導くための第２の排出溝とが設けられ、上記第１および第２の排泥管の各々には、上記切替手段を構成するバルブが取り付けられ、
上記チャンバー、上記破砕領域、上記第１の排出溝および上記第１の排泥管によって上記第１経路が形成される一方、上記チャンバー、上記第２の排出溝および上記第２の排泥管によって上記第２経路が形成されていることを特徴とする掘進機。
【請求項２】
上記掘進機の内部には回転駆動装置が設けられ、この回転駆動装置によって回転する主軸には、この主軸の回転を上記カッタ本体に伝達するとともに、このカッタ本体との間に上記チャンバーを形成する駆動輪が取り付けられ、
この駆動輪には、上記チャンバーから上記第２の排出溝に向けて土砂および泥水を通すための非破砕用通過口と、上記チャンバーから上記破砕領域に向けて土砂および泥水を通すための破砕用通過口とがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
上記駆動輪の外周部と対向する上記掘進機本体の内面側には破砕用ライナーが設けられ、この破砕用ライナーと上記駆動輪の外周部とにより上記破砕機構が構成されて両者間に上記破砕領域が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に破砕機構を備えた掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、掘削した土砂を破砕する破砕機構を内部に備えた掘進機が知られている。図７は、この種の従来の掘進機を示すもので、図中符号４０が円筒状の掘進機本体である。この掘進機本体４０の先端部には、前面に掘削ビット４２が固定された円板状のカッタ本体４１が設けられ、掘進機本体４０の内部には、カッタ本体４１を回転駆動するためのモータ４３が設けられている。
【０００３】
カッタ本体４１の裏面側には、このカッタ本体４１に向けて漸次小径となる破砕用コーン４５がカッタ本体４１の回転軸（図示省略）と一体的に設けられ、他方破砕用コーン４５と対向する掘進機本体４０の内面側には、カッタ本体４１に向けて漸次大径となる破砕用ライナー４４が一体に設けられている。これにより、破砕用コーン４５と破砕用ライナー４４との間には、チャンバー４６が形成され、これらの後方と隔壁４８との間に、チャンバー４６内に導入された土砂が流入する排出溝４９が形成されているとともに、この排出溝４９に排泥管５０が接続されている。
【０００４】
上記構成からなる従来の掘進機においては、モータ４３によってカッタ本体４１を回転駆動し、先端の掘削ビット４２によって地盤を掘削すると、掘削された土砂は、破砕用コーン４５と破砕用ライナー４４との間のチャンバー４６に送られる。そして、さらにチャンバー４６内を漸次狭隘となる後方に向けて順次送り込まれることにより、相対的に回転する破砕用コーン４５および破砕用ライナー４４間（破砕領域）において上記土砂に含まれる礫が破砕され、排出溝４９から排泥管５０で掘進機後方へ排出されるようになっている。
【０００５】
このような従来の掘進機によれば、それまでの排泥管において礫を破砕する掘進機と比較して、チャンバー４６内で礫の破砕を行っているので、効率良く礫層の掘削と、その排出を行うことができるとともに、上記排泥管の閉塞等の不具合を生じることがないといった利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年においては、工事費用の低減化を図る目的で、掘進距離が長くなる傾向にあり、その結果、掘進途中において土層が礫層から粘性土層に変わる施工や、逆に粘性土層から礫層に変わる施工が増加している。
【０００７】
ところが、上記従来の掘進機にあっては、掘削ビット４２により掘削されてチャンバー４６内に流入した土砂を、チャンバー４６内の漸次狭隘となる後方に向けて送り込む過程で、上記土砂に含まれる礫を破砕するようにしていたので、礫層においては円滑な掘削作業が行えるものの、例えば掘進機が粘性土層を通過する際には、掘削した土砂に含まれる粘性土が破砕用コーン４５や破砕用ライナー４４等に付着し、その付着した粘性土がチャンバー４６内の狭隘部分等を塞いで上記土砂の流れを妨げることがあった。その結果、施工性能が大幅に低下することとなり、そのため上記従来の掘進機では、粘性土層を通過する施工に対応することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、粘性土層を通過する施工において、粘性土の付着により破砕領域が閉塞することを防止することができ、これによって、施工性能の低下を防止することができる掘進機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、筒状をなす掘進機本体の先端にカッタ本体が回転自在に設けられ、このカッタ本体の前面に掘削ビットが設けられるとともに、このカッタ本体の後方に、上記掘削ビットにより掘削された土砂が流入する空間となるチャンバーが設けられ、このチャンバーと連通する状態で、上記土砂に含まれる礫を破砕する破砕機構の破砕領域が設けられた掘進機において、上記掘進機本体内には、上記破砕領域を経由して上記チャンバー内の土砂を排出する第１経路と、上記チャンバー内の土砂を上記破砕領域を経由せずに排出する第２経路と、これら両経路のいずれか一方に、上記土砂の排出経路を選択的に切替可能な切替手段とが設けられるとともに、上記掘進機本体の内部には、当該掘進機本体の後方に土砂および泥水を排出するための第１および第２の排泥管と、上記チャンバー内に送水するための送水管と、上記破砕領域から上記第１の排泥管に向けて土砂および泥水を導くための第１の排出溝と、上記チャンバーから上記第２の排泥管に向けて土砂および泥水を導くための第２の排出溝とが設けられ、上記第１および第２の排泥管の各々には、上記切替手段を構成するバルブが取り付けられ、上記チャンバー、上記破砕領域、上記第１の排出溝および上記第１の排泥管によって上記第１経路が形成される一方、上記チャンバー、上記第２の排出溝および上記第２の排泥管によって上記第２経路が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
この請求項１に記載の本発明に係る掘進機によれば、掘進機本体内に、破砕領域を経由してチャンバー内の土砂を排出する第１経路と、破砕領域を経由せずにチャンバー内の土砂を排出する第２経路とが設けられ、切替手段によって、それら両経路のいずれか一方に、上記土砂の排出経路を選択的に切替可能となっているので、礫層を通過する際に上記土砂の排出経路を第１経路に切り替えるようにすれば、上記土砂に含まれる礫を破砕領域で破砕してから排出することができ、粘性土層を通過する際に上記土砂の排出経路を第２経路に切り替えるようにすれば、破砕領域を通過させずに粘性土を円滑に排出することができる。
したがって、粘性土層を通過する施工において、粘性土の付着により破砕領域が閉塞することを防止することができ、これによって、施工性能の低下を防止することができる。
【００１３】
また、請求項１に記載の本発明に係る掘進機においては、切替手段を構成するバルブが第１および第２の排泥管の各々に取り付けられ、チャンバー、破砕領域、第１の排出溝および第１の排泥管によって第１経路が形成される一方、チャンバー、第２の排出溝および第２の排泥管によって第２経路が形成されているので、第１の排泥管のバルブを開状態とし、第２の排泥管のバルブを閉状態とした場合には、送水管から第１の排泥管に向けて泥水が流れることにより、チャンバー内の土砂が第１経路に沿って移動する。
一方、第２の排泥管のバルブを開状態とし、第１の排泥管のバルブを閉状態とした場合には、送水管から第２の排泥管に向けて泥水が流れることにより、チャンバー内の土砂が第２経路に沿って移動する。
したがって、第１の排泥管、第２の排泥管の各々のバルブを開閉する操作によって簡単に、チャンバー内の土砂の排出経路を第１経路および第２経路のいずれか一方に切り替えることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘進機において、上記掘進機の内部には回転駆動装置が設けられ、この回転駆動装置によって回転する主軸には、この主軸の回転を上記カッタ本体に伝達するとともに、このカッタ本体との間に上記チャンバーを形成する駆動輪が取り付けられ、この駆動輪には、上記チャンバーから上記第２の排出溝に向けて土砂および泥水を通すための非破砕用通過口と、上記チャンバーから上記破砕領域に向けて土砂および泥水を通すための破砕用通過口とがそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
この請求項２に記載の発明によれば、カッタ本体と駆動輪との間にチャンバーが形成され、このチャンバーから第２の排出溝に向けて土砂および泥水を通すための非破砕用通過口と、チャンバーから破砕領域に向けて土砂および泥水を通すための破砕用通過口とがそれぞれ駆動輪に設けられているので、例えば第１の排泥管のバルブを開状態とし、第２の排泥管のバルブを閉状態とした場合には、チャンバー内の土砂および泥水が破砕用通過口から破砕領域に流入し、この破砕領域で礫が破砕されてから第１の排出溝を経て第１の排泥管に導かれる。一方、第２の排泥管のバルブを開状態とし、第１の排泥管のバルブを閉状態とした場合には、チャンバー内の土砂および泥水が非破砕用通過口から第２の排出溝を経て第２の排泥管へと導かれる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の掘進機において、上記駆動輪の外周部と対向する上記掘進機本体の内面側には破砕用ライナーが設けられ、この破砕用ライナーと上記駆動輪の外周部とにより上記破砕機構が構成されて両者間に上記破砕領域が形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
この請求項３に記載の発明によれば、駆動輪の外周部と破砕用ライナーとの間に破砕領域が形成されるので、チャンバーから破砕領域に礫を導くのが容易となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜図６は、本発明に係る掘進機の一実施形態を示すもので、図中符号１が、円筒状をなす掘進機本体である。この掘進機本体１の先端部分には、隔壁２が設けられ、この隔壁２の後方面の中央部両側および上部中央に、それぞれ大容量の減速機付きモータ（回転駆動装置）３が取り付けられている。他方、隔壁２の前面側には、各モータ３の出力軸と噛み合う歯車を有する駆動部５が設けられ、この駆動部５の主軸６が、ケーシング７内に軸受７ａを介して回転自在に設けられている。ここで、ケーシング７は、基端部が隔壁２に固定されるとともに、駆動部５の前方に設けられた隔壁８によって支持されている。
【００１９】
そして、主軸６の先端には駆動輪２０が取り付けられ、この駆動輪２０の先端には、当該駆動輪２０と一体に回転自在な状態でカッタ本体９が設けられている。カッタ本体９の前面には、多数の掘削ビット１０が設けられ、このカッタ本体９と駆動輪２０との間には、掘削ビット１０により掘削された土砂が流入する空間となるチャンバー４が設けられている。
【００２０】
駆動輪２０は、図２および図５に示すように、主軸６に取り付けられる円筒状の取付部２１と、この取付部２１の前方に配置されてカッタ本体９の裏面側周縁部に連結される環状の連結部２２と、取付部２１の外周から放射状に延びて前方の連結部２２へと至る複数の略Ｌ字状のアーム２３と、各アーム２３の屈曲部分を通るように架設された第１リング２４と、この第１リング２４と連結部２２との間に設けられた第２リング２５とを一体に備える筒状の枠体である。
この駆動輪２０は、図１に示すように、その外周部がカッタ本体９に向けて漸次大径となるように形成されている。この駆動輪２０の外周部と対向する掘進機本体１の内面側には、カッタ本体９に向けて漸次大径となる破砕用ライナー１９が一体に設けられ、この破砕用ライナー１９と駆動輪２０の外周部とによって、両者間に形成される破砕領域３０に流入した礫を破砕する破砕機構が構成されている。
【００２１】
また、駆動輪２０の外周部には、直径方向に貫通する破砕用通過口２６が周方向に沿って等間隔に形成されている。この破砕用通過口２６は、チャンバー４から破砕領域３０に向けて土砂および泥水を通すための通過口である。また、駆動輪２０の後端部には、図２に示すように、軸方向に貫通する非破砕用通過口２７が各アーム２３の間にそれぞれ設けられている。この非破砕用通過口２７は、チャンバー４から第２の排出溝１７に向けて土砂および泥水を通すための通過口である。
【００２２】
駆動輪２０の後端と隔壁８との間には、図１および図３に示すように、上記非破砕用通過口２７を介してチャンバー４から送られてきた土砂および泥水を第２の排泥管１２に導くための第２の排出溝１７が設けられている。この第２の排出溝１７の外縁に沿って設けられた仕切壁１４の外周側であって、破砕用ライナー１９の後端面と隔壁８との間には、破砕領域３０から送られてきた土砂および泥水を第１の排泥管１１に導くための第１の排出溝１６が設けられている。つまり、図１に示すように、破砕領域３０を経由してチャンバー４内の土砂を排出する第１経路Ｌ１が、チャンバー４、破砕領域３０、第１の排出溝１６および第１の排泥管１１によって形成される一方、破砕領域３０を経由せずに上記土砂を排出する第２経路Ｌ２が、チャンバー４、第２の排出溝１７および第２の排泥管１２によって形成されている。
【００２３】
また、仕切壁１４の外周側には、第１の排出溝１６と仕切壁１５により隔てられた状態で、送水溝１８が設けられている。この送水溝１８には送水管１３が接続され、この送水管１３によって送られてきた泥水は、図１の矢印Ｄに示すように、破砕用ライナー１９の上部に設けられた貫通口１９ａを介してチャンバー４内に供給されるようになっている。
【００２４】
送水管１３、第１の排泥管１１、第２の排泥管１２は、図４に示すように、いずれも隔壁２の下端部を貫通する状態で設けられている。これら送水管１３、第１の排泥管１１、第２の排泥管１２の各々には、図６に示すように、それぞれバルブ１３ａ、１１ａ、１２ａが取り付けられている。このうちバルブ１１ａ、１２ａによって、チャンバー４内の土砂の排出経路を第１経路Ｌ１および第２経路Ｌ２のいずれか一方に切り替える切替手段が構成されている。また、図６に示すように、第１の排泥管１１と第２の排泥管１２とは各バルブ１１ａ、１２ａの下流側で合流してひとつの排泥管となり、この排泥管と送水管１３との間には、両者を互いに接続するバイパス管３１が架設されている。このバイパス管３１は、送水の開始時や終了時あるいは水流の切替時等に用いられ、推進時にはそのバルブ３１ａが閉状態とされる。
【００２５】
以上の構成からなる掘進機においては、モータ３によってカッタ本体９を回転駆動し、前面の掘削ビット１０によって地盤を掘削すると、掘削された土砂はチャンバー４内に流入する。
その際に、例えば、送水管１３と第１の排泥管１１の各々のバルブ１３ａ、１１ａが開状態で、第２の排泥管１２のバルブ１２ａが閉状態となっている場合には、送水管１３から第１の排泥管１１に向けて泥水が流れることにより、送水管１３→送水溝１８→チャンバー４→破砕領域３０→第１の排出溝１６→第１の排泥管１１という順路を辿る水流が掘進機本体１内に形成される。
その結果、チャンバー４内に流入した土砂は、上記水流に押し流されることによって、駆動輪２０の破砕用通過口２６から破砕領域３０に送り込まれ、その中に含まれる礫が、相対的に回転する破砕用ライナー１９と駆動輪２０との間で破砕されて、第１の排出溝１６から第１の排泥管１１によって掘進機後方へと排出される。つまり、この場合には、チャンバー４内に流入した土砂が第１経路Ｌ１を通って排出される。
【００２６】
一方、送水管１３と第２の排泥管１２の各々のバルブ１３ａ、１２ａが開状態で、第１の排泥管１１のバルブ１１ａが閉状態となっている場合には、送水管１３から第２の排泥管１２に向けて泥水が流れることにより、送水管１３→送水溝１８→チャンバー４→第２の排出溝１７→第２の排泥管１２という順路を辿る水流が掘進機本体１内に形成される。
その結果、この状態でチャンバー４内に流入した土砂は、上記水流に押し流されることによって、駆動輪２０の非破砕用通過口２７から第２の排出溝１７に流入して、第２の排泥管１２により掘進機後方へと排出される。つまり、この場合にはチャンバー４内に流入した土砂が第２経路Ｌ２を通って排出される。
【００２７】
このように、上記構成からなる掘進機によれば、礫層を通過する際に、送水管１３と第１の排泥管１１の各々のバルブ１３ａ、１１ａを開状態とし、第２の排泥管１２のバルブ１２ａを閉状態とすれば、これまで通り、土砂に含まれる礫を破砕領域３０で破砕してから排出することができる。また、粘性土層を通過する際に、送水管１３と第２の排泥管１２の各々のバルブ１３ａ、１２ａを開状態とし、第１の排泥管１１のバルブ１１ａを閉状態とすれば、チャンバー４内に流入した粘性土を非破砕用通過口２７から円滑に排出することができる。
したがって、粘性土層を通過する施工において、粘性土の付着により破砕領域３０が閉塞することを防止することができ、これによって、施工性能の低下を防止することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る掘進機によれば、礫層を通過する施工において、これまで通り、掘削した土砂に含まれる礫を破砕してから排出することができ、また、粘性土層を通過する施工においては、粘性土を円滑に排出することができ、粘性土の付着により破砕領域が閉塞することを防止することができる。したがって、掘進途中で粘性土層を通過するような長距離掘進に対しても当該掘進機を好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の掘進機の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線視断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線視断面図である。
【図５】図１の駆動輪を示す斜視図です。
【図６】土砂と泥水の流れ説明するための模式図である。
【図７】従来の掘進機を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    掘進機本体
３    モータ（回転駆動装置）
４    チャンバー
６    主軸
９    カッタ本体
１０  掘削ビット
１１  第１の排泥管
１２  第２の排泥管
１３  送水管
１１ａ、１２ａ  バルブ（切替手段）
１６  第１の排出溝
１７  第２の排出溝
１９  破砕用ライナー
２０  駆動輪
２６  破砕用通過口
２７  非破砕用通過口
３０  破砕領域
【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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