(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端及び側面に開口部を有する筒状の本体と、
該筒状の本体の前端側内部に回転可能に設置され、前端を前記複数の開口部に対向可能に構成されたシール体と、
該シール体の内部に収納されて、該シール体から独立して発進可能な子機と、
前記本体における前記シール体設置部の後方に開閉又は着脱可能に設けられた第１隔壁と、を備え、
前記シール体は、
前端に開口を有し、後端に開閉又は着脱可能な第２隔壁を有する筒状の内殻と、
該内殻の外周面に設けられ、前記シール体の前端を前記本体の前端開口部に対向させた状態で前記本体の内周壁に沿うように形成された第１凸面部と、該第１凸面部と交差状に配置され前記シール体の前端を前記本体の側面開口部に対向させた状態で前記本体の内壁に沿うように形成された第２凸面部とからなる外殻と、から構成され、
前記本体の内周壁には、径方向に膨張及び収縮して、前記第１凸面部又は前記第２凸面部に接触及び離隔可能なパッキンとを備えたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記パッキンは、本体内周壁に代えて、前記外殻に設けられていることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は掘進方向を急角度に変換して連続掘進できるシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機によってトンネルを掘進する場合に、施工線形上の制約等から直進した後に掘進方向を直角方向等の急角度に屈曲した方向に転換したい場合がある。しかし、一般的なシールド掘進機は円筒状をしており、このようなシールド掘進機の方向転換は長い筒体の位置を除々にずらしながら行う必要があり、直角方向等の急角度の方向転換は困難である。
そこで、掘進方向を直角に転換できるシールド掘進機が例えば特開平４−１４０３９６号公報に開示されている。
【０００３】
図７は上記公報に示された掘削室回転型シールド掘進機の平面断面図である。図において、１はシールド掘進機の本体であり、円筒状の前端及び図中左側方にそれぞれ開口部１ａ（図８参照）及び１ｂが設けられている。３は本体１の前端部に配置され、本体１の中心軸ｚ１と直交する軸ｚ２を中心として回転可能に設置された球体シール体である。球体シール体３の内部には前端に掘削カッタ１６を有する子機１５が収容されており、子機１５の掘削カッタ１６は、図７に示す状態においては、本体１の掘削カッタの一部を構成している。
また、シール体３の外殻の一部は複数の取り外し可能なセグメント３ａによって構成されている。さらに、シール体３の後部側には開口部３ｂが設けられており、本体１側から自由に出入りができるようになっている。
２１は本体１の前端部に設置され、球体シール体３の回転時に連続的に接触可能な止水パッキンである。この止水パッキン２１によって、シール体３と本体１との間がシールされ、地山側の地下水が本体１側に侵入するのが防止されている。
【０００４】
上記のように構成された従来のシールド掘進機において、掘進方向を９０度転換する場合には、子機１５をシール体３内に一旦収容してシール体３を軸ｚ２を中心に９０度時計回りに回転させて掘削カッタ１６を本体１の開口部１ｂに位置させる。そして、図８に示すように、シール体３の外殻を構成するセグメント３ａを取り外して、本体１との連通口を形成する。この状態で子機１５をシール体３から発進させて新たなトンネルを構築するのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成された従来の直角連続掘進機においては、止水パッキン２１をシール体３に接触させた状態でシール体３を回転させるために、シール体３の外殻を球面状に形成する必要があるが、球面状の外殻を製作するには多額の費用がかかるという問題があった。
また、球体シール体３は回転時に止水パッキン９と連続接触しているため、単に球面であればよいというのではなく、外径の精度や面の精度をよくする必要があり、精度管理の工数がかかってしまう。
さらに、複数のセグメント３ａが取り付けられた部分もシール体３の回転時に止水パッキン９と接触するので、セグメント３ａ相互間の継ぎ目の段差や目違いをなくす必要があり、この点も製作コストを高くする原因となっていた。
さらにまた、止水パッキン２１は球体シール体３の回転時に連続的に接触しているいるため、シール体３の回転抵抗が大きくなるという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、製作コストを低く抑えることができると共に、シール体の回転もスムーズにできるシールド掘進機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシールド掘進機は、前端及び側面に開口部を有する筒状の本体と、該筒状の本体の前端側内部に回転可能に設置され、前端を前記複数の開口部に対向可能に構成されたシール体と、該シール体の内部に収納されて、該シール体から独立して発進可能な子機と、前記本体における前記シール体設置部の後方に開閉又は着脱可能に設けられた第１隔壁と、を備え、
前記シール体は、前端に開口を有し、後端に開閉又は着脱可能な第２隔壁を有する筒状の内殻と、該内殻の外周面に設けられ、前記シール体の前端を前記本体の前端開口部に対向させた状態で前記本体の内周壁に沿うように形成された第１凸面部と、該第１凸面部と交差状に配置され前記シール体の前端を前記本体の側面開口部に対向させた状態で前記本体の内壁に沿うように形成された第２凸面部とからなる外殻と、から構成され、
前記本体の内周壁には、径方向に膨張及び収縮して、前記第１凸面部又は前記第２凸面部に接触及び離隔可能なパッキンとを備えたものである。
【０００８】
また、前記パッキンを、本体内周壁に代えて、前記外殻に設けたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態のシールド掘進機の一部断面を含む平面図である。図において、従来例を示した図７及び図８と同一部分又は対応する部分には同一符号を付している。
１はシールド掘進機の本体であり（本体１に関する部分は断面図で示している）、前端及び図中左側方にそれぞれ開口部１ａ及び１ｂが設けられた円筒状の筒体から構成されている。３は本体１の前端部に配置され、本体１の中心軸ｘ１と直交する軸ｘ２を中心として回転可能に設置された円筒状のシール体である（シール体３に関する部分は平面図で示している）。図２は図１からシール体３のみを分離して示した説明図、図３は図２の矢視Ａ−Ａ図である。ただし、後述するように止水パッキン１１は本体１側に設置されているが、説明の都合上図２及び図３には止水パッキン１１を記載している。
【００１０】
図２及び図３に基づいてシール体３の構成について説明する。シール体３は円筒状の内殻４と、内殻４の外周にたすき掛け状に設置された外殻６とを備えている。外殻６は、上下部に直線部を有し、互いに９０度ずらした状態で交差させて配置された２本のリング６ａ，６ｂと、これら２本のリング６ａ，６ｂと内殻４との隙間に、該隙間を閉塞すると共に前記リング６ａ，６ｂを内殻４に固定する支持部６ｃとによって構成されている。したがって、内殻４の外周面には外周がほぼ円形の面部がたすき掛け状に形成されていることになる。
【００１１】
７は内殻４のほぼ中央部に設けられた内殻４の回転軸であり、その上下端部は、図３に示すように軸受け８によって回転可能に支持されている。なお、内殻４における左側後端部から左側面中央部にかけての部位は、分割撤去できる複数のブロック４ａによって形成されている。９は内殻４の後端部に設けられた開閉もしくは着脱可能な隔壁である。
【００１２】
再び図１について、１１は本体１の内部における、シール体３の収容部の内壁部に斜め方向全周に亘って設置された止水パッキンである。この止水パッキン１１は、図１に示すようにシール体３が前方を向いている状態においては、リング６ａの外周に当接するように配置されている。そして、この止水パッキンによって、リング６ａと本体１の内壁との間がシールされ、地山側の地下水が本体１側へ侵入するのが防止されている。
【００１３】
図４は図２において丸で囲んだＢ部の拡大図である。図４に基づいて、止水パッキン１１の詳細を説明する。止水パッキン１１は、図４に示すように、本体１の内周壁に設置された２本のガイド部材１１ａ，１１ｂによって形成される溝部１２の内部に、水が封入されたチューブ１１ｃを設置した構造である。そして、チューブ１１ｃは可撓性を有するゴムなどによって形成され、チューブ１１ｃ内の水の量を増やすとチューブ１１ｃはガイド部材１１ａ，１１ｂに沿って本体１の内周方向に膨張して、図４の二点鎖線で示すように外殻６のリング６ａに当接する。
一方、チューブ１１ｃ内の水の量を減らすと、図４の実線で示すように、チューブ１１ｃは溝部１２側に縮退してリング６ａとの間に隙間ができるようになっている。
なお、チューブ１１ｃへの水の送水及び排水は図示しないポンプ等によって行う。
【００１４】
再び図１について、１５はシール体３の内部に収容され、前端に掘削カッタ１６を備えた子機である。子機１５はシール体３内で前後方向に移動できるように構成されている。１７は本体１の前端部の外周側に設置された掘削カッタであり、該掘削カッタ１７と子機１５の掘削カッタ１６によって本体１の掘削カッタが構成される。
１８は本体１の内部における、シール体３の収容部のすぐ後ろの部分に開閉もしくは着脱可能に設けられた隔壁である。
【００１５】
次に、上記のように構成された本実施の形態のシールド掘進機において、掘進方向を９０度転換する場合の動作について説明する。
シールド掘進機が直角掘進する箇所に到達すると、図１に示すように、子機１５をシール体３内に収容すると共に、シール体３の後部及び本体１の内壁部にそれぞれ隔壁９及び隔壁１８を設置する（隔壁９，１８が開閉可能な構造の場合には、閉止する。）。次に、チューブ１１ｃ内の水を排出してチューブ１１ｃを、図４に示すように、リング６ａから離隔させ、この状態でシール体３を、図５に示すように回転軸７を中心として時計回りの方向に回転させる。このとき、チューブ１１ｃとリング６ａとの間には隙間があるので、リング６ａは図４の二点鎖線で示すような軌跡を描くことになり、止水パッキン１１と干渉することなくスムーズに回転する。なお、本体１の内壁とリング６ａとの間に隙間が生ずると、該隙間から地下水が本体１側に流入することになるが、この流入する地下水は隔壁９，１８によってシール体３及び本体１の内部に侵入するのを阻止される。
【００１６】
シール体３をほぼ９０度回転させると、シール体３の先端部が本体１の側方の開口部１ｂに位置する（図６参照）。このとき外殻６のリング６ｂが止水パッキン１１に対向する位置に配置されることになり、この状態で止水パッキン１１のチューブ１１ｃ内に充水してチューブ１１ｃを膨張させ、リング６ｂに接触させることによって止水部を再形成する。
この状態で隔壁９，１８を取り外し（隔壁が開閉可能な構成の場合には、開放し）、さらに内殻４の複数のブロック４ａを撤去する。これによって、シール体３と本体１側とが連通する。この状態で子機１５を発進すれば、直角方向のトンネルを構築することができる。
【００１７】
なお、上記実施の形態においては、止水パッキン１１を本体１の内壁側に取り付けた例を示したが、シール体３の外殻６のリング６ａ，６ｂに取り付けてもよい。
また、上記実施の形態においては、チューブ１１ｃ内に水を入れる例を示したが、水以外、例えば不凍液や油などの他の液体であってもよい。また、液体に代えて空気などの気体であってもよい。
【００１８】
さらに、上記実施の形態においては、シール体３を９０度回転させる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、シール体３の形状又は本体１の形状等を工夫することによって、シール体３を９０度未満又は９０度を越えて回転させることも可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、パッキンを膨張させることによって本体の内周壁とシール体の外周部との間をシールすることができ、またパッキンを収縮させることによって本体の内周部とシール体との間に隙間を設けることができる。
したがって、パッキンを収縮させて外殻との間に隙間を形成した状態でシール体を回転させることによって、シール体の回転時にはパッキンが外殻に接触しなくなる。このため、シール体の外殻を球面状に形成する必要がなくなり、シール体の製作が容易になり、コストを低く抑えることができる。
また、シール体の外周面も球面状に製作する必要がなく高精度を要求されないので、この面でもコストを低く抑えることができる。さらに、シール体の回転時にパッキンの抵抗がなくシール体をスムーズに回転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の一部断面を含む平面図である。
【図２】図１に示した一実施の形態の部分説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】止水パッキンの断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態の動作説明図である。
【図７】従来のシールド掘進機の平面断面図である。
【図８】従来のシールド掘進機の動作説明図である。
【符号の説明】
１  本体
１ａ，１ｂ  開口部
３  シール体
４  内殻
６  外殻
９，１８  隔壁
１１  止水パッキン
１５  子機
【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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【図８】
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