(57)【要約】【課題】本発明は、簡易な構成で、設備や器具の粉粒体の付着のおそれのある部位に容易に設置し又は取り外しすることが可能な粉粒体付着抑制材、並びにこれを備えるシールド式トンネル掘削機、土砂運搬用容器、及び土砂貯蔵用容器を提供する。【解決手段】土砂付着抑制シート１０は、土砂が接触する側の表面層２０と設備や器具等に貼付する側の背面層３０とから構成され、具体的には、表面側に複数の凸部２２が形成された熱可塑性樹脂層２１０と、熱可塑性樹脂層２１０の上面を覆うように設けられたシリコン硬化樹脂層２２０と、熱可塑性樹脂層２１０の下面に設けられ、粘着剤又は接着剤により形成される粘着層２３０と、粘着層２３０の下面に剥離可能に貼着される剥離シート２４０とから構成されるトレールエス２００の剥離シート２４０を剥がし粘着層２３０を露呈させ、粘着層２３０をマグネットシート３０の表面に沿わせながら貼付することにより作製される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体の付着を抑制する粉粒体付着抑制材であって、
表面に複数の凸部を有するシート状或いは板状の表面部材と、
前記表面部材の背面に設けられ、磁力を有するシート又は板材と、からなることを特徴とする粉粒体付着抑制材。
【請求項２】
前記凸部は、略半球形を有することを特徴とする請求項１に記載の粉粒体付着抑制材。
【請求項３】
前記略半球の直径及び前記凸部間の間隔は、前記表面部材に接触する前記粉粒体の粒径よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項２に記載の粉粒体付着抑制材。
【請求項４】
前記表面部材の表面は、シリコン硬化樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の粉粒体付着抑制材。
【請求項５】
請求項１〜４のうち何れかに記載の粉粒体付着抑制材を、シールドチャンバーの内面に設けたことを特徴とするシールド式トンネル掘削機。
【請求項６】
請求項１〜４のうち何れかに記載の粉粒体付着抑制材を、土砂と接触する内面に設けたことを特徴とする土砂運搬用容器。
【請求項７】
請求項１〜４のうち何れかに記載の粉粒体付着抑制材を、土砂と接触する内面に設けたことを特徴とする土砂貯蔵用容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体の付着を抑制するための構造を、設備の所定部位に設けるにあたり、特に容易に設置又は取り外しすることが可能な粉粒体付着抑制材、並びにこれを備えるシールド式トンネル掘削機、土砂運搬用容器、及び土砂貯蔵用容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、土砂を運搬したり一次的に貯蔵したりするにあたって、設備又は器具の土砂と接触する面を凹凸形状にすることで、当該面に土砂が付着することを抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１には、雪や土を掘削する樹脂製のすくい部の表面に、多数の微細な凹凸を設けたすくい具が開示されている。これは、多数の微細な凹凸を有する表面では、雪や土砂は、表面に面接触ではなく、散在する多数の凸部に点接触することから表面との付着が抑制され、また凹部に空気や水分が入り込みやすいので付着した場合でも取れ易くしたものである。
【特許文献１】実用新案登録第３０７０２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トンネル工事を行う際においても、トンネル工事に使用されるシールド式トンネル掘削機、又は掘削土砂の搬送や貯蔵用の設備等の各部位に、掘削土砂が付着して、掘削や運搬の作業効率を低下させることがあるため、土砂の付着のおそれのある部位について土砂の付着を抑制する処置を講じたい場合がある。
【０００５】
しかしながら、トンネル工事に使用されるような大型設備の場合、土砂の付着のおそれのある部位は、特許文献１に記載されるような成形が容易な樹脂からなるものでなく、その殆どが直接凹凸加工を施すことに手間やコストを要する金属からなる。さらに、既存の設備の土砂の付着のおそれのある部位の表面に、後から上記のような凹凸構造を施したい場合もある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、設備や器具の粉粒体の付着のおそれのある部位に容易に設置し又は取り外しすることが可能な粉粒体付着抑制材、並びにこれを備えるシールド式トンネル掘削機、土砂運搬用容器、及び土砂貯蔵用容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、粉粒体の付着を抑制する粉粒体付着抑制材であって、
表面に複数の凸部を有するシート状或いは板状の表面部材と、
前記表面部材の背面に設けられ、磁力を有するシート又は板材と、からなることを特徴とする（第１の発明）。
【０００８】
本発明の粉粒体付着抑制材によれば、設備や器具の粉粒体の付着のおそれのある部位が鉄等の磁石と引き合う材質からなるものであれば、背面の磁力を有するシート又は板材をその部位の表面に接触させることで、簡単に貼付することができる。すなわち、後からでも設備や器具の粉粒体の付着のおそれのある部位に、簡単に凹凸構造を設けることができ、その部位における粉粒体の付着を抑制することができる。
【０００９】
また、粉粒体付着抑制材を取り外す場合にも、貼付が磁力によってなされるので、粉粒体付着抑制材を設置部位から引き離すことで、特別な道具や材料を用いることなく簡単に取り外すことができ、また、取り外した後もそのまま再利用できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記凸部は、略半球形を有することを特徴とする。  
本発明の粉粒体付着抑制材によれば、その表面の粉粒体と接触する部位となる凸部が略半球形を有することにより、粉粒体とその半球形の表面とは点で接触することになるので、粉粒体が表面に付着するのを抑制できる。
【００１１】
また、例えば粉粒体と接触する表面が平坦な面である場合では、その表面が粉粒体との接触が繰り返されて傷つくことにより表面が粗くなり、粉粒体と表面との摩擦の増大等により粉粒体が表面に付着しやすくなってしまうが、本発明の粉粒体付着抑制材によれば、その表面と粉粒体とは点で接触する構成であるので、表面に多少傷が生じても、粉粒体の付着抑制効果は持続する。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、前記略半球の直径及び前記凸部間の間隔は、前記表面部材に接触する前記粉粒体の粒径よりも小さく形成されていることを特徴とする。  
本発明の粉粒体付着抑制材によれば、凸部の略半球の直径及び凸部間の間隔が、表面部材に接触のおそれのある粉粒体の粒径よりも小さく形成されていることにより、粉粒体が凸部間の隙間に入り込んで目詰まりを起こすことはないので、粉粒体が表面に付着するのを抑制できる。
【００１３】
第４の発明は、第１〜３の何れかの発明において、前記表面部材の表面は、シリコン硬化樹脂からなることを特徴とする。  
本発明の粉粒体付着抑制材によれば、表面部材がシリコン硬化樹脂からなることにより、表面が良好な滑り性を有するとともに、シルトや粘土質の土砂等が付着した場合において良好な剥離性を有するので、土砂の付着を効果的に抑制できる。
【００１４】
第５の発明は、シールド式トンネル掘削機であって、第１〜４の発明うち何れかに記載の粉粒体付着抑制材を、シールドチャンバーの内面に設けたことを特徴とする。  
本発明のシールド式トンネル掘削機によれば、粉粒体付着抑制材がシールドチャンバー内面に設けられていることにより、シールドチャンバー内で土砂が付着して目詰まりを起こし、チャンバーから排出不良となることにより掘削効率が低下することを防止できる。
【００１５】
第６の発明は、土砂運搬用容器であって、第１〜４の発明のうち何れかに記載の粉粒体付着抑制材を、土砂と接触する内面に設けたことを特徴とする。  
本発明の土砂運搬用容器によれば、粉粒体付着抑制材が土砂と接触する容器内面に設けられていることにより、容器に土砂を出し入れするにあたり、土砂が容器の内面に残存されにくくなるので、効率良く土砂を搬送することができる。
【００１６】
第７の発明は、土砂貯蔵用容器であって、第１〜４の発明のうち何れかに記載の粉粒体付着抑制材を、土砂と接触する内面に設けたことを特徴とする。  
本発明の土砂貯蔵用容器よれば、土砂付着抑制材が容器内面に設けられていることにより、土砂を土砂貯蔵用容器下部から土砂運搬車等へ搬出するにあたり、土砂がホッパーの内面を円滑に滑り落ちることから、ホッパー内における土砂のアーチアクション等による目詰まりを回避できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な構成で、設備や器具の粉粒体の付着のおそれのある部位に容易に設置し又は取り外しすることが可能な粉粒体付着抑制材、並びにこれを備えるシールド式トンネル掘削機、土砂運搬用容器、及び土砂貯蔵用容器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。  
図１は、本実施形態に係る土砂付着抑制シート１０の断面図であり、図２は、図１で示した土砂付着抑制シート１０の上面斜視図である。
【００１９】
図１に示すように、土砂付着抑制シート１０は、土砂が接触する側の表面層２０と、設備や器具等に貼付する側の背面層３０とから構成される。
【００２０】
表面層２０は、表面に半球状の凸部２２が、所定の間隔を隔てて複数形成されており、例えば、図２に示すようにその凸部２２は千鳥状に配列されている。これら凸部２２の半球の直径及び隣接する凸部２２の間隔は、表面に接触する土砂の粒径以下に設定することが好ましい。例えば、粒径が０．５ｍｍ〜５．００ｍｍ程度の砂礫であれば、半球の球径は、その砂礫の粒径以下の０．２〜０．３ｍｍ程度に設定する。このような構造により、土砂と凸部２２の半球形の表面とは点で接触することになることから、土砂が表面に付着しにくい。また、土砂が凸部２２間の隙間に入り込んで目詰まりを起こすことはない。
【００２１】
また、例えば土砂と接触する表面が平坦な面である場合では、その表面が土砂との接触が繰り返されて傷つくことにより表面が粗くなり、土砂と表面との摩擦の増大等により粉粒体が表面に付着しやすくなってしまうが、土砂付着抑制シート１０の表面と土砂とは点で接触する構成であるので、表面に多少傷が生じても、土砂の付着抑制効果は持続する。
【００２２】
この表面層２０には、例えば、本出願人の一であるシーアイマテックス株式会社から販売されるトレールエス（登録商標）２００を用いることができる。トレールエス２００は、表面側に複数の凸部２２が形成された熱可塑性樹脂層２１０と、熱可塑性樹脂層２１０の上面を覆うように設けられたシリコン硬化樹脂層２２０と、熱可塑性樹脂層２１０の下面に設けられ、粘着剤又は接着剤により形成される粘着層と、粘着層２３０の下面に剥離可能に貼着される剥離シート２４０から構成されるものである（図１右側参照）。
【００２３】
ここで、土砂と接触するのはシリコン硬化樹脂層２２０となる。シリコン硬化樹脂層２２０は、表面が良好な滑り性を有するとともに、シルトや粘土質の土砂等が付着した場合において良好な剥離性を有するので、土砂の付着を効果的に抑制できる。
【００２４】
背面層３０は、磁力を有するシートになっており、例えば、フェライト系ラバーマグネット製のシート（以下、マグネットシートという）を用いることができる。
【００２５】
すなわち、図１の中央〜右側に示すように、土砂付着抑制シート１０は、トレールエス２００の剥離シート２４０を剥がし粘着層２３０を露呈させ、粘着層２３０をマグネットシート３０の表面に沿わせながら貼付することにより作製される。
【００２６】
以上のようにして作製された土砂付着抑制シート１０によれば、土砂付着を抑制したい部位が鉄等の磁石と引き合う材質からなるものである場合に、その背面層３０のマグネットシート３０を接触させることにより、簡単に貼付することができる。すなわち、後からでも設備の土砂の付着のおそれのある部位に、簡単に凹凸構造を設けることができ、その部位における土砂の付着を抑制することができる。
【００２７】
また、土砂付着抑制シート１０を取り外す場合にも、貼付が磁力によってなされるので、土砂抑制材を設置部位から引き離すことで、特別な道具や材料を用いることなく簡単に取り外すことができ、また、取り外した後もそのまま再利用できる。
【００２８】
なお、本実施形態係る土砂付着抑制シート１０では、土砂付着抑制シート１０の背面層３０に、マグネットシート３０を用いたが、これに限らず、板状の磁石又は帯磁させた金属板を用いてもよい。
【００２９】
また、本実施形態の土砂付着抑制シート１０は、マグネットシート３０の表面にトレールエス２００を貼付する構成としたが、これに限らず、例えば、マグネットシート３０の表面に、矩形状の凹凸を有するエンボス加工がなされたシリコン硬化樹脂層２２０のシートを貼付したものや、予め多数の凸部２２を有する表面を備えるマグネットシート３０の表面に、シリコン硬化樹脂層２２０の被覆を施したものとしてもよい。すなわち、土砂の接触する表面が複数の凸部２２を有し、その背面が磁力を有するシート又は板状の素材からなるものであれば、どのような構成でもよい。
【００３０】
次に、この土砂付着抑制シート１０の適用例について説明する。  
図３は、土砂付着抑制シート１０のシールド式トンネル掘削機４０への設置状況を示し、同図（ａ）はシールド式トンネル掘削機４０の先端部の縦断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３１】
図３に示すように、シールド式トンネル掘削機４０には、掘削した土砂を切羽周辺から排土するにあたり、掘削された土砂を排出するための経路が設けられている。すなわち、掘削土砂は、切羽に接するカッターヘッド４２の背後のシールドチャンバー４４内に取り込められ、シールドチャンバー４４内に取りこめられた土砂は、固定翼４３と攪拌翼４６とにより攪拌されながらシールドチャンバー４４内下方に移動し、スクリューコンベアー４８により掘削機先端部から排土されるようになっている。
【００３２】
しかし、掘削される土砂の粒径が特にシルトや粘土のように小さい場合には、シールドチャンバー４４内で土砂が目詰まりしてしまうことがある。
【００３３】
特に、カッターヘッド４２の回転軸４７周辺であるバルクヘッド４９の部分は周速度が遅いので、土砂が充分に攪拌されにくく、よく目詰まりしやすい。そして、一旦目詰まりが生じてしまうと、その目詰まりを解消するために、シールドチャンバー４４内にホースを差し込んで、水等を噴射させて目詰まり部を洗浄しなければならず、掘削作業が中断されてしまう。
【００３４】
そのため、この目詰まりの生じやすいバルクヘッド４９の部分に土砂付着抑制シート１０を設置する。具体的には、例えば、シールドチャンバー４４内の後方側の障壁４５壁面に、カッターヘッド４２の回転軸４７の位置から、カッターヘッド４２径の半分程度の領域に土砂付着抑制シート１０を貼付する（同図（ｂ）参照）。
【００３５】
このように、シールド式トンネル掘削機４０よれば、土砂付着抑制シート１０がシールドチャンバー４４内に設けられていることにより、シールドチャンバー４４内で土砂が付着して目詰まりを起こし、チャンバー４４から排出不良となることにより掘削効率が低下することを防止できる。
【００３６】
図４は、土砂付着抑制シート１０のズリトロ車５０への設置状況を示し、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図である。
【００３７】
図４に示すように、ズリトロ車５０は、貨車５２の上に箱状容器５４を備え、トンネル掘削によって発生したずり（土砂や岩屑）を運搬するものである。このズリトロ車５０は、箱状容器５４内に土砂を積み下ろしする際に、箱状容器５４の下部内面の領域に土砂が付着しやすい。そのため、この領域に土砂付着抑制シート１０を貼付する。
【００３８】
このように、本実施形態のズリトロ車５０によれば、土砂付着抑制シート１０が土砂を入れる容器の内面に設けられていることにより、土砂を入れる容器に入れられた土砂を容器から搬出するにあたり、土砂が容器の内面に残存されにくくなるので、効率良く土砂を搬送することができる
図５は、土砂付着抑制シート１０の土砂ホッパー６０への設置状況を示す縦断面図である。
【００３９】
図５に示すように土砂ホッパー６０とは、土砂やセメント材料等の一時貯蔵するための漏斗状の容器６２であるとともに、搬送機械等への土砂やセメント材料等を搬入する供給装置である。土砂ホッパー６０は、例えば、その漏斗状の容器６２の下方の開閉ゲート６４を開閉することにより、貯蔵する土砂等をダンプトラック６６に供給する。ここで土砂を貯蔵する容器６２は、下方に向かうにつれて先細る形状を有する。したがって、土砂が漏斗形状の傾斜面を下部へ滑らないと、土砂がアーチアクション構造を形成してしまい、土砂が容器６２下方へ落下しない現象が生じる。
【００４０】
そのため、図中に示すように容器６２の漏斗状領域の内面に土砂付着抑制シート１０を貼付する。
【００４１】
本実施形態の土砂ホッパー６０がこのような構成であることにより、土砂が土砂ホッパー６０の内面を円滑に滑り落ちることから、ホッパー内における土砂のアーチアクション等による目詰まりを回避できる。
【００４２】
なお、上述のように本実施形態では、土砂付着抑制シート１０を、シールド式トンネル掘削機４０、ズリトロ車５０、及び土砂ホッパー６０に適用する例を説明したが、これに限らず、土砂の付着のおそれのある部位が鉄やニッケル等の磁石と引き合う材質からなるものであれば、どのような設備や器具でも設置してもよい（例えば、バケットコンベアのバケットの内面）。
【００４３】
また、本実施形態では、土砂付着抑制シート１０は、土砂の付着するおそれのある部位を、土砂の付着を抑制する目的として、諸設備に設置する適用例を示したが、これに限らず、例えば、医薬品、食品、材料等の粉粒状を有するものが接触することにより付着が生じるような部位であれば、その適用が可能である。
【００４４】
次に、本実施形態に係る土砂付着抑制シート１０の滑り性能試験を実施したので、その結果について説明する。  
図６は、土砂付着抑制シート１０の滑り性能を検討するための試験を説明するための概要図である。
【００４５】
図６に示すように、水平状態にあるＡ４サイズの金属板７０（鉄板、ステンレス板）の上に、円柱形の試験試料７２を載置し、金属板７０を徐々に傾けたときの滑り出しの角度θを測定した。なお、具体的には、試験試料７２として土丹を用いた。また、鉄板の表面に各種試験シート７４を貼付し、同様の試験を行ったときの滑り出しの角度θを測定した。
【００４６】
なお、試験シート７４には、本実施形態に係る土砂付着抑制シート１０、超高分子ポリエチレンシート、硬質合成ゴム板（商品名：アサヒクッキングカット（アサヒゴム株式会社製））、及びテフロン（登録商標）板を用いた。
【００４７】
試験試料７２には、サイズがφ７５ｍｍ×高さ２５ｍｍの円柱形であって、１６０ｇの重量のものを用いた。なお、試験時における試験試料７２の含水率は、８０℃の温度で４８時間オーブンによる乾燥を実施した後の重量計測により、２８％であった。
【００４８】
図７は、各試験板における滑り出しの傾斜角度θをまとめた表である。  
図７に示すように、試験板１及び２のように金属板７０が直接試験試料７２に接触する場合と比べて、試験板３〜６のように試験シート７４を貼付した方が、滑り出し傾斜角度θが小さい。特に、鉄板に、土砂付着抑制シート１０、超高分子ポリエチレンシート、又はテフロン板を貼付した試験板３、試験板４、又は試験板６は、滑り出し傾斜角度θが３０°以下になり、滑り性能が優れている。
【００４９】
なお、試験試料７２の滑り始める傾斜角度θは、試験試料７２の試験板を接する面の表面から滲出する水分によって変動する。すなわち、土砂付着抑制シート１０、超高分子ポリエチレンシート、及びテフロン板の滑り性能は同程度であると考える。
【００５０】
このように、土砂付着抑制シート１０の滑り性能試験の結果により、土砂が金属と直接接触する場合に比べて、本実施形態に係る土砂付着抑制シート１０の良好な滑り性能が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態に係る土砂付着抑制シート１０の断面図である。
【図２】図１で示した土砂付着抑制シート１０の上面斜視図である。
【図３】土砂付着抑制シート１０のシールド式トンネル掘削機４０への設置状況を示し、同図（ａ）はシールド式トンネル掘削機４０の先端部の縦断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】土砂付着抑制シート１０のズリトロ車５０への設置状況を示し、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図である。
【図５】土砂付着抑制シート１０の土砂ホッパー６０への設置状況を示す縦断面図である。
【図６】土砂付着抑制シート１０の滑り性能を検討するための試験を説明するための概要図である。
【図７】各試験板における滑り出しの傾斜角度θをまとめた表である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  土砂付着抑制シート                ２０  表面層
２２  凸部                              ３０  背面層（マグネットシート）
４０  シールド式トンネル掘削機          ４２  カッターヘッド
４３  固定翼                            ４４  シールドチャンバー
４５  障壁                              ４６  攪拌翼
４７  回転軸                            ４８  スクリューコンベアー
４９  バルクヘッド                      ５０  ズリトロ車
５２  貨車                              ５４  箱状容器
６０  土砂ホッパー                      ６２  漏斗状容器
６４  開閉ゲート                        ６６  ダンプトラック
７０  金属板                            ７２  試験試料
７４  試験シート                        ２００  トレールエス
２１０  熱可塑性樹脂層                ２２０  シリコン硬化樹脂層
２３０  粘着層                        ２４０  剥離シート
θ  滑り出し傾斜角度
【図１】
2009035983.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009035983.tif 000005
【図４】
2009035983.tif 000006
【図５】
2009035983.tif 000007
【図６】
2009035983.tif 000008
【図７】
2009035983.tif 000009