JP2003253991A - 掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 筒状をなす掘進機本体１の先端にカッタ
本体９が回転自在に設けられ、このカッタ本体９の前面
に掘削ビット１０が設けられるとともに、このカッタ本
体９の後方に、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、このチャ
ンバー４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３０が設けられた掘進機であ
る。掘進機本体１内には、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と、破砕領域
３０を経由せずにチャンバー４内の土砂を排出する第２
経路Ｌ２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１１ａ、１２
ａとが設けられている。

Description

【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４
８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４
５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。

【００１１】具体的に、上記切替手段としては、後述の
請求項２記載の発明のように、第１および第２の排泥管
を設け、これら排泥管に設けたバルブの開閉により一方
の排泥管を閉塞することによって排出経路を切り替える
形式のものが含まれる他、可動部材で一方の経路を物理
的に遮断することによって排出経路を切り替える形式の
ものも含まれる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、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。

【００１３】この請求項２に記載の発明によれば、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３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４に記載の発明は、請求項３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４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２
０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２
０の外周部とによって、両者間に形成される破砕領域３
０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１
９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１
３、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、１
２ａが取り付けられている。このうちバルブ１１ａ、１
２ａ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、１１
ａ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１
１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１３
ａ、１２ａを開状態とし、第１の排泥管１１のバルブ１
１ａ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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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ている
   ことを特徴とする掘進機。
2. 【請求項２】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
   を特徴とする請求項１に記載の掘進機。
3. 【請求項３】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２に記載の掘進機。
4. 【請求項４】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３に記載の掘進機。