JP3251468B2 - 礫破砕装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、礫を破砕する礫破砕
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド工法に用いられるシール
ド掘進機としては、地盤を掘削するカッター板と、カッ
ター板により掘削された土砂が溜まるチャンバーと、上
記チャンバー内の土砂を排出する排土用スクリューコン
ベアとを備えたものがある。上記シールド掘進機は、排
土用スクリューコンベアから排出された掘削土砂を圧送
ポンプを用いてトンネルの後方に排出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記シール
ド掘進機では、掘削する地盤が砂や粘土だけでなく礫を
含む層をなしているとき、掘削された土砂に含まれる礫
により圧送ポンプが閉塞されるという欠点がある。

【０００４】そこで、本願出願人は、最近、土砂に含ま
れる礫を破砕する礫破砕装置をシールド掘進機に用い
て、この礫破砕装置により礫を細かく破砕することによ
って、圧送ポンプの閉塞を防止するようにした。

【０００５】ところが、掘削された土砂に礫が含まれて
いない場合や礫の粒径が細かい場合には、礫を破砕せず
単に土砂を排出すればよいにも係わらず、礫破砕装置の
土砂排出量を増やすことができないため、シールド掘進
機の掘削能力が制限されるという問題がある。また、上
記礫破砕装置の土砂排出量よりも掘削土砂の量が多い
と、排土用スクリューコンベア等が詰まったり破損した
りする可能性がある。

【０００６】そこで、この発明の目的は、土砂の礫の有
無および粒径に応じて土砂排出量を調整できる礫破砕装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の礫破砕装置は、土砂溜り室と、上記土砂
溜り室に向かって拡径で、かつ上記土砂溜り室と内周側
が連通する漏斗形状のフードと、上記フードの内周側に
配置され、かつその両端を支持され、上記フードに対し
て移動自在な回転軸と、上記回転軸によって回転させら
れ、上記土砂溜り室に向かって縮径で、かつ上記フード
との間に礫破砕室を形成すると共に、上記回転軸の回転
により礫を破砕するコーンと、上記土砂溜りの室内にそ
の一端が上記コーンの先端に隣接した状態で配設され、
かつ上記回転軸によって回転させられ、上記土砂溜り室
内の土砂を上記礫破砕室に送り出すスクリュー羽根と、
上記フードに対して上記コーンを上記回転軸の軸方向に
移動させて、上記フードと上記コーンとの間の排出開口
を調整するコーン移動機構とを備えたことを特徴として
いる。

【０００８】また、請求項２の礫破砕装置は、土砂溜り
室と、上記土砂溜り室に向かって拡径で、かつ上記土砂
溜り室と内周側が連通すると共に、上記土砂溜り室に対
して移動自在な漏斗形状のフードと、上記フードの内周
側に配置され、かつその両端を支持された回転軸と、上
記回転軸によって回転させられ、上記土砂溜り室に向か
って縮径で、かつ上記フードとの間に礫破砕室を形成す
ると共に、上記回転軸の回転により礫を破砕するコーン
と、上記土砂溜りの室内にその一端が上記コーンの先端
に隣接した状態で配設され、かつ上記回転軸によって回
転させられ、上記土砂溜り室内の土砂を上記礫破砕室に
送り出すスクリュー羽根と、上記コーンに対して上記フ
ードを上記回転軸の軸方向に移動させて、上記フードと
上記コーンとの間の排出開口を調整するフード移動機構
とを備えたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】上記請求項１の礫破砕装置によれば、上記土砂
溜り室に入った土砂は、土砂溜り室に向かって拡径の漏
斗形状のフードと土砂溜り室に向かって縮径のコーンと
の間に形成された礫破砕室に、上記土砂溜りの室内にそ
の一端が上記コーンの先端に隣接した状態で配設され、
上記スクリュー羽根により送り出される。そして、上記
回転軸によって上記コーンを回転させることによって、
礫を破砕する。例えば、断面を略楕円形状としたコーン
を回転させると、フードとコーンとの間の隙間が拡縮す
るので、土砂溜り室からの土砂に含まれる大粒径の礫が
フードとコーンとの間に挟まれて破砕されると共に、徐
々に礫破砕室の狭い隙間に送られて、細かく破砕され
る。そして、掘削土砂内の礫の有無や粒径に応じて、上
記コーン移動機構によりフードに対してコーンを回転軸
の軸方向に移動させることによって、フードとコーンと
間の排出開口すなわち礫破砕室の排出開口を調整する。
したがって、泥土圧シールド工法のシールド掘進機等に
おいて、排土用スクリューコンベアにより運び出された
掘削土砂を圧送ポンプにより外部に圧送する際に、この
礫破砕装置により掘削土砂に含まれる大粒径の礫を破砕
することによって、圧送ポンプ等が礫により閉塞される
のを防ぐと共に、掘削土砂に礫が含まれていない場合や
掘削土砂に含まれる礫が圧送ポンプ等を閉塞させない大
きさである場合には、コーン移動機構によって礫破砕室
の排出開口を広げて、掘削土砂をスムーズに排出でき
る。

【００１０】また、上記スクリュー羽根により、上記土
砂溜り室内の土砂を上記礫破砕室に容易に送り出すこと
ができ、スクリュー羽根の回転速度を変えることによっ
て送り出す土砂の量を調整できる。

【００１１】また、上記請求項２の礫破砕装置によれ
ば、上記土砂溜り室に入った土砂は、土砂溜り室に向か
って拡径の漏斗形状のフードと土砂溜り室に向かって縮
径のコーンとの間に形成された礫破砕室に、上記土砂溜
りの室内にその一端が上記コーンの先端に隣接した状態
で配設され、上記スクリュー羽根により送り出される。
そして、上記回転軸によって上記コーンを回転させるこ
とによって、礫を破砕する。例えば、断面を略楕円形状
としたコーンを回転させると、フードとコーンとの間の
隙間が拡縮するので、土砂溜り室からの土砂に含まれる
大粒径の礫がフードとコーンとの間に挟まれて破砕され
ると共に、徐々に礫破砕室の狭い隙間に送られて、細か
く破砕される。そして、掘削土砂内の礫の有無や粒径に
応じて、上記フード移動機構によりコーンに対してフー
ドを回転軸の軸方向に移動させることによって、フード
とコーンと間の排出開口すなわち礫破砕室の排出開口を
調整する。したがって、泥土圧シールド工法のシールド
掘進機等において、排土用スクリューコンベアにより運
び出された掘削土砂を圧送ポンプにより外部に圧送する
際に、この礫破砕装置により掘削土砂に含まれる大粒径
の礫を破砕することによって、圧送ポンプ等が礫により
閉塞されるのを防ぐと共に、掘削土砂に礫が含まれてい
ない場合や掘削土砂に含まれる礫が圧送ポンプ等を閉塞
させない大きさである場合には、フード移動機構によっ
て礫破砕室の排出開口を広げて、掘削土砂をスムーズに
排出できる。

【００１２】また、上記スクリュー羽根により、上記土
砂溜り室内の土砂を上記礫破砕室に容易に送り出すこと
ができ、スクリュー羽根の回転速度を変えることによっ
て送り出す土砂の量を調整できる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の礫破砕装置およびシールド
掘進機を実施例により詳細に説明する。

【００１４】（第１実施例） 図１はこの発明の第１実施例の礫破砕装置が用いられた
シールド掘進機の断面図であり、１は略円筒形状のスキ
ンプレート、８は上記スキンプレート１の内部にその断
面方向に設けた隔壁、２は上記スキンプレート１の前端
に取り付けられ、電動機１１により回転駆動されるカッ
ター板、３は上記カッター板２と上記隔壁８とで囲ま
れ、上記カッター板２により掘削された土砂で満たされ
るチャンバー、４は上記スキンプレート１内に支持部材
１２によって、上記隔壁８に設けた取込口４aをチャン
バー３内下側に突出させ、後方に向かって徐々に高くな
るように取り付けられた上記排土用スクリューコンベ
ア、５は上記排土用スクリューコンベア４の排出口４b
側に取り付けられ、排土用スクリューコンベア４でチャ
ンバー３から運び出された土砂に含まれる礫を破砕する
礫破砕装置、６は上記礫破砕装置５の排出口から排出さ
れた土砂を圧送するピストン式の圧送ポンプである。上
記カッター板２により掘削された土砂は、チャンバー
３,排土用スクリューコンベア４,礫破砕装置５,圧送ポ
ンプ６および排泥管７を介してトンネル外部に排出され
る。上記排土用スクリューコンベア４は、土砂を運搬す
るスクリュー１３とそのスクリュー１３を回転駆動する
電動機１４とを備えている。

【００１５】図２は上記礫破砕装置５の断面図を示して
おり、この礫破砕装置５は、上側に流入開口２１が形成
され、土砂溜り室２２を内部に形成する第１円筒部２０
を有している。上記第１円筒部２０の一端にリングプレ
ート２５を固定し、そのリングプレート２５の内部に第
１円筒部２０より長尺の回転軸１０の一端を回転自在に
支持している。また、上記第１円筒部２０の内部におけ
る回転軸１０の部分に送出機構としてのスクリュー羽根
２３を設けている。そして、上記排土用スクリューコン
ベア４の排出口４bからの土砂は、第１円筒部２０の流
入開口２１を通って土砂溜り室２２に流入する。さら
に、上記スクリュー羽根２３によって、土砂溜り室２２
の土砂が送り出される。

【００１６】また、上記第１円筒部２０の他端に、第１
円筒部２０と外周が略同径で、かつ内周が第１円筒部２
０に向かって拡径の漏斗形状のフード３０の一端を固定
すると共に、フード３０の内周における回転軸１０の部
分に、回転軸１０と軸中心が一致するように、第１円筒
部２０に向かって縮径の断面略楕円形状のコーン３１を
固定して、フード３０とコーン３１との間に礫破砕室３
２を形成している。なお、上記コーン３１の外周には、
母線方向に伸びる線状の突起３６,３６,…を周方向に所
定の間隔をあけて肉盛溶接により形成すると共に、フー
ド３０の内周に、母線方向に伸びる線状の突起(図示せ
ず)を周方向に所定の間隔をあけて肉盛溶接により形成
している。また、上記コーン３１には、図３に示すよう
に、断面略Ｔ字形状の破砕ブレード３５を固定してい
る。

【００１７】また、上記フード３０の第１円筒部２０と
反対の側の一端に、フード３０と外周が略同径で、回転
軸１０が内部を貫通する第２円筒部４０を固定してい
る。上記第２円筒部４０のフード３０と反対の側の一端
近傍の内周に、回転軸１０が貫通するリングプレート４
５を固定し、そのリングプレート４５の内周に、コーン
３１側に向かって延び、回転軸１０を回転自在に支持す
る円筒形状の軸受４２を固定している。上記軸受４２の
外周のまわりに所定間隔毎に、第２円筒部４０およびリ
ングプレート４５との間に軸受補強リブ４３を設ける共
に、軸受４２の軸受補強リブ４３の反対側の外周に軸受
補強リブ４４を設けている。上記リングプレート４５に
対して軸受４２と反対の側の回転軸１０の外周にスプラ
イン１０aを形成している。上記回転軸１０のスプライ
ン１０aにスパーギヤ５０の内歯が噛合すると共に、上
記スパーギヤ５０の外歯に４つのピニオンギヤ５１,５
１,…(図２では二つのみ示す)が噛合している。上記ピ
ニオンギヤ５１,５１,…は、電動機５２,５２,…(図２
では二つのみ示す)により夫々回転駆動され、スパーギ
ヤ５０とスプライン１０aを介して回転軸１０を回転さ
せる。また、上記第２円筒部４０の下側には、フード３
０とコーン３１との隙間から排出された土砂を圧送ポン
プ６に流れ出すように流出開口４１を形成している。

【００１８】なお、上記回転軸１０は、軸受４２とリン
グプレート２５によって軸方向に移動自在に支持されて
いる。また、上記礫破砕装置５は、回転軸１０の第１円
筒部２０側の一端に、回転軸１０と共にコーン３１とス
クリュー羽根２３を軸方向に移動させるコーン移動機構
としてのスライドジャッキ５５を備えている。さらに、
上記スクリュー羽根２３が設けられた回転軸１０には、
送水管６０と回転軸１０の中心部に穿った通路(図示せ
ず)を介して外部から送られてきた水を排出する排出口
２４を設けて、掘削する地盤が粘土層を含む場合、土砂
溜り室２２や礫破砕室３２が粘土により詰まらないよう
に、土砂溜り室２２内に排出口２４から水を供給して、
粘土を軟らかくする。上記スクリュー羽根２３は土砂を
礫破砕室３２へ送り出すものであるから、リボンスクリ
ューでもよく、さらにジャッキで押し出すようにしても
よい。また、上記コーン３１の断面形状は楕円形,卵形
でもよく、要は回転中心から外周面までの寸法が一定し
なければよい。

【００１９】上記構成のシールド掘進機は次のように動
作する。まず、このシールド掘進機は、図示しないジャ
ッキによってトンネル前方に推進される。

【００２０】そして、上記シールド掘進機を前方に推進
しながら、電動機１１によりカッター板２を回転させて
前方の地盤を掘削する。上記カッター板２により掘削さ
れた土砂がチャンバー３内に溜まり、電動機１４により
排土用スクリューコンベア４のスクリュー１３を回転駆
動して、チャンバー３内の土砂を取込口４aから取り込
んで後方に運び、排土口４bから排出する。上記排土用
スクリューコンベア４の排土口４bから排出された土砂
は、礫破砕装置５の土砂溜り室２２内に入る。

【００２１】次に、上記礫破砕装置５において、電動機
５２,５２,…により回転軸１０と共にスクリュー羽根２
３とコーン３１とが回転し、スクリュー羽根２３によっ
て土砂溜り室２２の土砂は、フード３０とコーン３１と
の間の礫破砕室３２に送り出される。そして、上記コー
ン３１の回転運動によって、フード３０の内周面とコー
ン３１の外周面との間の礫破砕室３２の半径方向の寸法
が拡縮し、土砂に含まれる大粒径の礫は、破砕ブレード
３５で旋回させられつつ、破砕ブレード３５とフード３
０の内周面およびコーン３１の外周面に挟まれ、フード
３０に対するコーン３１の半径方向の揺動により小粒径
の礫に破砕される。さらに、小粒径の礫を含む土砂は、
礫破砕室３２の狭い側に送られて、小粒径の礫が細かく
破砕される。なお、上記コーン３１の断面Ｔ形状の破砕
ブレード３５によって、礫破砕室３２内に入り込んだ礫
の土砂溜り室２２への飛び出しを防止している。また、
上記フード３０の内周面とコーン３１の外周面に線状の
突起を設けて、効果的に礫を破砕するようにしている。

【００２２】そして、細かく破砕された礫を含む土砂
は、第２円筒部４０の流出開口４１から圧送ポンプ６に
流れ出し、圧送ポンプ６により排泥管７を介してトンネ
ル外部に排出される。また、上記コーン３１に破砕ブレ
ード３５を備えたので、コーン３１と共に破砕ブレード
３５を回転させることによって、上記土砂溜り室２２か
ら送り出された土砂を礫破砕室３２内で取り込みなが
ら、フード３０の内周面とコーン３１の外周面および破
砕ブレード３５に礫を挟さんで、礫を破砕しやすくして
いる。

【００２３】こうして、上記礫破砕装置５によって、土
砂に含まれる礫により圧送ポンプ６が閉塞されるのを防
止する。また、上記圧送ポンプ６で送り出す前に、礫除
去装置等により掘削土砂内の礫を除去する作業が必要な
いので、礫を含む土砂を連続して排出することが可能に
なり、掘削作業の効率が向上する。

【００２４】また、掘削土砂に含まれる礫の有無または
粒径に応じて、回転軸１０をスライドジャッキ５５によ
り軸方向にスライドさせて、フード３０の内周面とコー
ン３１の外周面との隙間を拡縮する。すなわち、掘削土
砂に礫が無い場合または圧送ポンプ５が詰まらない程度
に礫の粒径が細かい場合、回転軸１０と共にコーン３１
を軸方向にスライドジャッキ５５側にスライドさせて、
フード３０の内周面とコーン３１の外周面との隙間を広
くすることによって、礫破砕室３２の排出開口を大きく
し、礫破砕室３２を土砂が通過しやすいようにする。上
記隙間の拡縮は、コーン３１を流出開口４１側へスライ
ドさせてもよい。

【００２５】したがって、上記礫破砕装置５によって、
土砂に含まれる礫により圧送ポンプ６が閉塞されるのを
防止すると共に、土砂に礫が含まれていないか、土砂に
含まれる礫が十分に細かい場合、スライドジャッキ５５
によって礫破砕室３２の排出開口を広げて、土砂をスム
ーズに排出することができる。

【００２６】（第２実施例） 図４はこの発明の第２実施例の礫破砕装置１００の断面
図であり、第１実施例の礫破砕装置５と同一の構成部
は、同一参照番号を付して説明を省略する。この礫破砕
装置１００は、第１円筒部２０,フード３０および第２
円筒部４０を有しており、第１円筒部２０の一端に固定
されたリングプレート２５の内周に第１回転軸１０１の
一端を回転自在に支持している。さらに、上記第１回転
軸１０１の第１円筒部２０と反対側のスプライン１０１
aにギヤ１１０を移動自在に外嵌し、そのギヤ１１０に
電動機１１２により回転駆動されるピニオンギヤ１１１
が噛合している。そして、上記第１円筒部２０の内周の
第１回転軸１０１に送出機構としてのスクリュー羽根１
２３を設けている。上記第１回転軸１０１の他端を断面
略楕円形状のコーン１３１の貫通穴１３１aの内周に回
転自在に嵌合している。なお、上記コーン１３１の外周
には、母線方向に伸びる線状の突起(図示せず)を周方向
に所定の間隔をあけて肉盛溶接により形成している。

【００２７】上記コーン１３１の貫通穴１３１aの内周
に、第１回転軸１０１と反対の側から第２回転軸１０２
を嵌合して固定している。上記第２円筒部４０のフード
３０と反対の側の一端近傍の内周に第２回転軸１０２が
貫通するリングプレート４５を固定し、リングプレート
４５の内周からコーン１３１側に向かって延び、第２回
転軸１０２を回転自在に支持する円筒形状の軸受１４２
を設けている。上記リングプレート４５に対して軸受１
４２と反対の側の第２回転軸１０２の外周にスプライン
１０２aを形成している。さらに、上記第２回転軸１０
２のスプライン１０２a側の一端から軸方向外向に伸び
る小径部１０２bを設けて、その小径部１０２b近傍の略
水平方向に所定の間隔をあけて対向する位置に、小径部
１０２bを介して第２回転軸１０２と第１回転軸１０１
とを一体的に軸方向にスライドさせるコーン移動機構と
しての二つのスライドジャッキ１５０,１５０(図４では
一つのみを示す)を配設している。

【００２８】また、上記スクリュー羽根１２３が設けら
れた第１回転軸１０１には、送水管１６０と第１回転軸
１０１の通路(図示せず)を介して外部から送られてきた
水を排出する排出口１２４を設けて、掘削する地盤が粘
土層を含む場合、土砂溜り室２２や礫破砕室が粘土によ
り詰まらないように、土砂溜り室２２内に排出口１２４
から水を供給して、粘土を軟らかくする。

【００２９】上記構成の礫破砕装置１００おいて、電動
機１１２により第１回転軸１０１と共にスクリュー羽根
１２３が回転駆動され、スクリュー羽根１２３によって
土砂溜り室２２の土砂は、フード３０とコーン１３１と
の間の礫破砕室１３２に送り出される。一方、上記第２
回転軸１０２と共にコーン１３１が電動機５２,５２,…
により回転駆動され、コーン３１の回転運動によって、
第１実施例と同様にして大粒径の礫を細かく破砕する
(ただし、図２に示す破砕ブレード３５の作用を除く)。

【００３０】また、上記第１回転軸１０１は電動機１１
２により回転駆動され、第２回転軸１０２は電動機５
２,５２,…により回転駆動されるので、第１回転軸１０
１と第２回転軸１０２を夫々異なる回転速度で回転させ
ることができる。したがって、第１回転軸１０１に形成
されたスクリュー羽根１２３による土砂の送り量と第２
回転軸１０２に固定されたコーン１３２とフード３０と
の間の礫破砕室１３２により礫が破砕される土砂の量と
が異なる場合、夫々を適宜な回転速度に調整することに
よって、礫破砕室１３２に送り出す土砂の量と礫破砕室
１３２で処理される土砂の量を略一致させて、効率よく
礫を破砕する。

【００３１】こうして、上記礫破砕装置１００によっ
て、土砂に含まれる礫により圧送ポンプ等が閉塞される
のを防止する。また、上記圧送ポンプで送り出す前に、
礫除去装置等により掘削土砂内の礫を除去する作業が必
要ないので、礫を含む土砂を連続して排出することが可
能になり、掘削作業の効率が向上する。

【００３２】また、掘削土砂に含まれる礫の有無または
粒径に応じて、第２回転軸１０２をスライドジャッキ１
５０,１５０により軸方向にスライドさせて、フード３
０の内周面とコーン１３１の外周面との隙間を拡縮す
る。すなわち、掘削土砂に礫が無い場合または圧送ポン
プ５が詰まらない程度に礫の粒径が細かい場合、第２回
転軸１０２と共にコーン１３１を軸方向にスクリュー羽
根１２３側にスライドさせて、フード３０の内周面とコ
ーン１３１の外周面との隙間を広くすることによって、
礫破砕室１３２の排出開口を大きくし、礫破砕室１３２
を土砂が通過しやすいようにする。上記ではコーン１３
１をスクリュー羽根１２３側にスライドさせる場合につ
いて述べたが、軸受１４２の長さを短くして、コーン１
３１をスライドジャッキ１５０側へスライドさせるよう
にしてもよく、さらに上記ではコーン１３１とスクリュ
ー羽根１２３とを一体的にスライドさせたが、第１回転
軸１０１のコーン１３１の貫通穴１３１aの嵌合を、回
転自在,スライド自在に嵌合することによって、コーン
１３１のみをスライドさせることもできる。この場合、
スプライン１０１aは必要でない。

【００３３】したがって、上記礫破砕装置１００によっ
て、土砂に含まれる礫により圧送ポンプ６(図１に示す)
が閉塞されるのを防止すると共に、土砂に礫が含まれて
いないか、土砂に含まれる礫が十分に細かい場合、スラ
イドジャッキ１５０によって礫破砕室１３２の排出開口
を広げて、土砂をスムーズに排出することができる。

【００３４】（第３実施例） 図５はこの発明の第３実施例の礫破砕装置２００の断面
図であり、第２実施例の礫破砕装置１００と同一の構成
部は、同一参照番号を付して説明を省略する。この礫破
砕装置２００は、第１回転軸２０１を円筒形状とし、そ
の第１回転軸２０１の内周に、第２回転軸２０２の大径
部２０２aから伸びる小径部２０２bを回転自在に貫通し
支持している。そして、上記第１回転軸２０１に送出機
構としてのスクリュー羽根２２３を形成している。ま
た、上記第２回転軸２０２の大径部２０２aの小径部２
０２b近傍の一端に断面略楕円形状のコーン２３１を嵌
合して固定している。なお、上記コーン２３１の外周に
は、母線方向に伸びる線状の突起１３６,１３６,…を周
方向に所定の間隔をあけて肉盛溶接により形成してい
る。

【００３５】また、上記コーン２３１には、送水管２６
０と第２回転軸２０２の小径部２０２bの通路(図示せ
ず)を介して外部から送られてきた水を排出する排出口
２２４を設けて、掘削する地盤が粘土層を含む場合、土
砂溜り室２２や礫破砕室２３２が粘土により詰まらない
ように、礫破砕室２３２内に排出口２２４から水を供給
して、粘土を軟らかくする。

【００３６】上記構成の礫破砕装置２００おいて、電動
機１１２により第１回転軸２０１と共にスクリュー羽根
２２３が回転駆動され、スクリュー羽根２２３によって
土砂溜り室２２の土砂は、フード３０とコーン２３１と
の間の礫破砕室２３２に送り出される。一方、上記第２
回転軸２０２と共にコーン２３１が電動機５２,５２,…
により回転駆動され、コーン２３１の回転運動によっ
て、第１実施例と同様にして大粒径の礫を細かく破砕す
る(ただし、図２に示す破砕ブレード３５の作用を除
く)。

【００３７】また、上記第１回転軸２０１は電動機１１
２により回転駆動され、第２回転軸２０２は電動機５
２,５２,…により回転駆動されるので、第１回転軸２０
１と第２回転軸２０２を夫々異なる回転速度で回転させ
ることができる。したがって、第１回転軸２０１に形成
されたスクリュー羽根２２３による土砂の送り量と第２
回転軸２０２に固定されたコーン２３２とフード３０に
より礫が破砕される土砂の量とが異なる場合、夫々を適
宜な回転速度に調整することによって、礫破砕室２３２
に送り出す土砂の量と礫破砕室２３２で処理される土砂
の量を略一致させて、効率よく礫を破砕する。

【００３８】また、上記円筒形状の第１回転軸２０１の
内周に第２回転軸２０２の小径部２０２bを回転自在に
支持することによって、第２回転軸２０２は、軸受２４
２で支持される一方、第１回転軸２０１により支持され
るので、ラジアル方向の剛性が高くなる。一方、一端が
リングプレート２５で支持された第１回転軸２０１は、
内周の第２回転軸２０２の小径部２０２bで全体が支持
されることになるので、ラジアル方向の剛性が高くな
る。このように、上記第１回転軸２０１と第２回転軸２
０２は、どちらも片持支持とならないので、礫の破砕等
の動作に対して十分な強度を備えている。

【００３９】こうして、上記礫破砕装置２００によっ
て、土砂に含まれる礫により圧送ポンプ等が閉塞される
のを防止する。また、上記圧送ポンプで送り出す前に、
礫除去装置等により掘削土砂内の礫を除去する作業が必
要ないので、礫を含む土砂を連続して排出することが可
能になり、掘削作業の効率が向上する。

【００４０】また、掘削土砂に含まれる礫の有無または
粒径に応じて、第２回転軸２０２をコーン移動機構とし
てのスライドジャッキ１５０,１５０により軸方向にス
ライドさせて、フード３０の内周面とコーン２３１の外
周面との隙間を拡縮する。この場合、上記第２回転軸２
０２の小径部２０２bが第１回転軸２０１内を貫通させ
ると共に第２回転軸２０２の軸受２４２を短くしている
ので、第２回転軸２０２のスライドはスライドジャッキ
１５０側へ移動させる。なお、上記第１回転軸２０１の
端部にスプラインを設けることによって、第１,第２回
転軸２０１,２０２を一体的に左右にスライドさせるこ
ともできる。すなわち、掘削土砂に礫が無い場合または
圧送ポンプ５(図１に示す)が詰まらない程度に礫の粒径
が細かい場合、第２回転軸２０２と共にコーン２３１を
軸方向にスライドジャッキ１５０側にスライドさせて、
フード３０の内周面とコーン２３１の外周面との隙間を
広くすることによって、礫破砕室２３２の排出開口を大
きくし、礫破砕室２３２を土砂が通過しやすいようにす
る。

【００４１】したがって、上記礫破砕装置２００によっ
て、土砂に含まれる礫により圧送ポンプ６(図１に示す)
が閉塞されるのを防止すると共に、土砂に礫が含まれて
いないか、土砂に含まれる礫が十分に細かい場合、スラ
イドジャッキ１５０によって礫破砕室２３２の排出開口
を広げて、土砂をスムーズに排出することができる。

【００４２】（第４実施例） 図６はこの発明の第４実施例の礫破砕装置３００の断面
図を示しており、この礫破砕装置３００は、上側に流入
開口３２１が形成され、土砂溜り室３２２を内周側に形
成する第１円筒部３２０を有しており、第１円筒部３２
０の一端にリングプレート３２５を固定し、そのリング
プレート３２５の内周に円筒形状の第１回転軸３０１の
一端を回転自在に支持している。さらに、上記第１回転
軸３０１のリングプレート３２５に対して土砂溜り室３
２２と反対の側の一端にギヤ３１０を外嵌し、そのギヤ
３１０に電動機３１２により回転駆動されるピニオンギ
ヤ３１１が噛合している。そして、上記第１回転軸３０
１に送出機構としてのスクリュー羽根３２３を形成して
いる。

【００４３】また、上記第１円筒部３２０のリングプレ
ート３２５と反対の側の内周に、その内周と外周が摺接
する円筒部材３３４を配置している。上記円筒部材３３
４の土砂溜り室３２２と反対の側の一端に、第１円筒部
３２０と外周が略同径で、かつ内周が第１円筒部３２０
に向かって拡径の漏斗形状のフード３３０を固定すると
共に、フード３３０の内周側に対向する第２回転軸３０
２の大径部３０２aに、第２回転軸３０２と軸中心が一
致するように断面略楕円形状のコーン３３１を固定して
いる。なお、上記コーン３３１の外周には、母線方向に
伸びる線状の突起３３６,３３６,…を周方向に所定の間
隔をあけて肉盛溶接により形成すると共に、フード３０
の内周に、母線方向に伸びる線状の突起(図示せず)を周
方向に所定の間隔をあけて肉盛溶接により形成してい
る。さらに、上記フード３３０の円筒部材３３４と反対
の側の一端に、フード３３０と外周が略同径の円筒部材
３３５をフランジ３３５aで固定している。

【００４４】そして、上記円筒部材３３５の外周面が内
周面に摺接する第２円筒部３４０を第１円筒部３２０に
図示しない固定部材を用いて固定している。すなわち、
上記第１円筒部３２０と第２円筒部３４０との間に、フ
ード３３０,円筒部材３３４,３３５が軸方向スライド自
在に取り付けられ、フード３３０はその漏斗形状の軸方
向に移動自在にしているのである。上記第２円筒部３４
０のフード３３０と反対の側の一端近傍の内周にリング
プレート３４５を固定し、そのリングプレート３４５の
内周に、コーン３１側に向かって延び、第２回転軸３０
２を回転自在に支持する円筒形状の軸受３４２を固定し
ている。

【００４５】上記軸受３４２に回転自在に支持された第
２回転軸３０２の大径部３０２aはリングプレート３４
５を貫通している。上記第２回転軸３０２の大径部３０
２aの小径部３０２bと反対の側の一端にスパーギヤ３５
０を外嵌すると共に、上記スパーギヤ３５０の外歯に４
つのピニオンギヤ３５１,３５１,…(図６では二つのみ
示す)が噛合している。上記ピニオンギヤ３５１,３５
１,…は、電動機３５２,３５２,…(図２では二つのみ示
す)により夫々回転駆動され、ピニオンギヤ３５１,３５
１,…およびスパーギヤ３５０を介して第２回転軸３０
２を回転させる。また、上記第２円筒部３４０の下側に
は、フード３３０とコーン３３１との隙間から排出され
る土砂を圧送ポンプ６(図１に示す)に流れ出すように流
出開口３４１を形成している。

【００４６】また、上記第２円筒部３４０の外周には、
上記円筒部材３３４,フード３３０および円筒部材３３
５を軸方向にスライドさせるフード移動機構としての複
数のスライドジャッキ３４５,３４５,…(図６では一つ
のみを示す)を配設している。

【００４７】上記構成の礫破砕装置３００において、電
動機３１２により第１回転軸３０１と共にスクリュー羽
根３２３が回転し、スクリュー羽根３２３によって土砂
溜り室３２２の土砂は、フード３３０とコーン３３１と
の間の礫破砕室３３２に送り出される。そして、上記電
動機３５２,３５２,…により第２回転軸３０２と共にコ
ーン３３１が回転し、コーン３３１の回転運動によっ
て、フード３３０の内周面とコーン３３１の外周面との
間の礫破砕室３３２の半径方向の寸法が拡縮し、土砂に
含まれる大粒径の礫は、フード３３０の内周面とコーン
３３１の外周面に挟まれ、フード３３０に対するコーン
３３１の半径方向の揺動により小粒径の礫に破砕され
る。さらに、小粒径の礫を含む土砂は、礫破砕室３３２
の狭い側に送られて、小粒径の礫が細かく破砕される。
こうして、細かく破砕された礫を含む土砂は、第２円筒
部３４０の流出開口３４１から排出される。

【００４８】また、上記第１回転軸３０１は電動機３１
２により回転駆動され、第２回転軸３０２は電動機３５
２,３５２,…により回転駆動されるので、第１回転軸３
０１と第２回転軸３０２を夫々異なる回転速度で回転さ
せることができる。したがって、上記スクリュー羽根３
２３による土砂の送り量と上記礫破砕室３３２により礫
が破砕される土砂の量とが異なる場合、第１回転軸３０
１と第２回転軸３０２を適宜な回転速度に夫々調整する
ことによって、礫破砕室３３２に送り出す土砂の量と礫
破砕室３３２で処理される土砂の量を略一致させて、効
率よく礫を破砕する。

【００４９】また、上記円筒形状の第１回転軸３０１の
内周に第２回転軸３０２の小径部３０２bを回転自在に
貫通,支持することによって、第２回転軸３０２は、軸
受３４２で支持される一方、第１回転軸３０１により支
持されるので、ラジアル方向の剛性が高くなる。一方、
一端がリングプレート３２５で支持された第１回転軸３
０１は、内周の第２回転軸３０２で全体が支持されるこ
とになるので、ラジアル方向の剛性が高くなる。このよ
うに、上記第１回転軸３０１と第２回転軸３０２はどち
らも片持支持とならないので、礫の破砕等の動作に対し
て十分な強度を備えている。

【００５０】こうして、上記礫破砕装置３００によっ
て、土砂に含まれる礫により圧送ポンプ６(図１に示す)
等が閉塞されるのを防止する。また、上記圧送ポンプ６
で送り出す前に、礫除去装置等により掘削土砂内の礫を
除去する作業が必要ないので、礫を含む土砂を連続して
排出することが可能になり、掘削作業の効率が向上す
る。

【００５１】また、掘削土砂に含まれる礫の有無または
粒径に応じて、フード３３０をスライドジャッキ３４
５,３４５,…により軸方向にスライドさせて、フード３
３０の内周面とコーン３３１の外周面との隙間を拡縮す
る。すなわち、掘削土砂に礫が無い場合または圧送ポン
プ等が詰まらない程度に礫の粒径が細かい場合、フード
３３０を軸方向に第２円筒部３４０側にスライドさせ
て、フード３３０の内周面とコーン３３１の外周面との
隙間を広くすることによって、礫破砕室３３２の排出開
口を大きくし、礫破砕室３３２を土砂が通過しやすいよ
うにする。なお、上記フード３３０のスライド方向はコ
ーン３３１に対して前後どちらでもよい。

【００５２】したがって、上記礫破砕装置３００によっ
て、土砂に含まれる礫により圧送ポンプ６(図１に示す)
が閉塞されるのを防止すると共に、土砂に礫が含まれて
いないか、土砂に含まれる礫が十分に細かい場合、スラ
イドジャッキ３４５,３４５,…によって礫破砕室３３２
の排出開口を広げて、土砂をスムーズに排出することが
できる。

【００５３】上記第１〜第４実施例では、礫破砕装置５
(１００,２００,３００)をシールド掘進機に用いたが、
これに限らず、礫破砕装置を他の機械に適用してもよ
い。

【００５４】また、上記第１〜第４実施例では、送出機
構としてスクリュー羽根２３(１２３,２２３,３２３)を
用いたが、これに限らず、ピストン等を用いた送出機構
でもよい。

【００５５】また、上記第１〜第４実施例では、断面略
楕円形状のコーン３１(１３１,２３１,３３１)を回転軸
１０(１０２,２０２,３０２)に軸中心が一致するように
固定したが、コーンの形状や回転軸への固定はこれに限
らず、例えば断面略円形状のコーンを回転軸に偏心させ
て固定し、コーンの回転によりフードとコーンとの隙間
が拡縮して、礫を破砕するものであればよい。

【００５６】また、上記第３,第４実施例では、スクリ
ュー羽根２２３(３２３)が形成された第１回転軸２０１
(３０１)を円筒形状とし、その第１回転軸２０１(３０
１)の内周にコーンが固定された第２回転軸２０２(３０
２)を回転自在に支持したが、コーンが固定された第２
回転軸を円筒形状とし、その第２回転軸の内周にスクリ
ュー羽根が形成された第１回転軸を回転自在に支持して
もよい。

【００５７】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の礫破砕装置は、土砂溜り室に向かって拡径で土砂溜
り室と内周側が連通する漏斗形状のフードと、土砂溜り
室に向かって縮径のコーンとによって礫破砕室を形成
し、上記回転軸によって回転させられたスクリュー羽根
により土砂溜り室内の土砂を礫破砕室に送り出し、上記
フードの内周側に配置され、かつ両端が支持された回転
軸によりコーンを回転させて、そのコーンの回転による
礫破砕室の拡縮により土砂に含まれる礫を細かく破砕す
ると共に、コーン移動機構によりコーンを回転軸の軸方
向に移動させて、フードとコーンとの間の排出開口を調
整するものである。

【００５８】したがって、請求項１の発明の礫破砕装置
によれば、例えば泥土圧シールド工法のシールド掘進機
において、排土用スクリューコンベアからの掘削土砂を
圧送ポンプによって外部に圧送する際、この礫破砕装置
により掘削土砂に含まれる大粒径の礫を破砕することに
よって、圧送ポンプ等が礫により閉塞されるのを防止す
る。そして、掘削土砂内の礫の有無や粒径に応じて、上
記コーン移動機構によりコーンを回転軸の軸方向に移動
させることによって、フードとコーンとの間の礫破砕室
の排出開口を広げたり狭めたりして、土砂排出量を調整
する。したがって、掘削土砂に礫が含まれていない場合
や掘削土砂に含まれる礫が圧送ポンプ等を閉塞させない
程度に細かい場合には、コーン移動機構によって礫破砕
室の排出開口を広げて、掘削土砂をスムーズに排出する
ことができる。

【００５９】また、上記スクリュー羽根により、上記土
砂溜り室内の土砂を上記礫破砕室に容易に送り出すこと
ができる。また、上記スクリュー羽根の回転速度を変え
ることによって、送り出す土砂の量を所望の量に調整す
ることができる。

【００６０】また、請求項２の発明の礫破砕装置は、土
砂溜り室に向かって拡径で土砂溜り室と内周側が連通す
る漏斗形状のフードと、土砂溜り室に向かって縮径のコ
ーンとによって礫破砕室を形成し、上記回転軸によって
回転させられたスクリュー羽根により土砂溜り室内の土
砂を礫破砕室に送り出し、上記フードの内周側に配置さ
れ、かつ両端が支持された回転軸によりコーンを回転さ
せて、礫破砕室の拡縮により土砂に含まれる礫を細かく
破砕すると共に、フード移動機構により土砂溜り室に対
してフードを軸方向に移動させ、フードとコーンとの間
の排出開口を調整するものである。

【００６１】したがって、請求項２の発明の礫破砕装置
によれば、例えば泥土圧シールド工法のシールド掘進機
において、排土用スクリューコンベアからの掘削土砂を
圧送ポンプによって外部に圧送する際に、この礫破砕装
置により掘削土砂に含まれる大粒径の礫を破砕すること
によって、圧送ポンプ等が礫により閉塞されるのを防止
する。そして、掘削土砂内の礫の有無や粒径に応じて、
上記フードをフード移動機構により軸方向に移動させる
ことによって、フードとコーンとの間の礫破砕室の排出
開口を広げたり狭めたりして、土砂排出量を調整する。
したがって、掘削土砂に礫が含まれていない場合や掘削
土砂に含まれる礫が圧送ポンプ等を閉塞させない程度に
細かい場合には、フード移動機構によって礫破砕室の排
出開口を広げて、掘削土砂をスムーズに排出することが
できる。

【００６２】また、上記スクリュー羽根により、上記土
砂溜り室内の土砂を上記礫破砕室に容易に送り出すこと
ができる。また、上記スクリュー羽根の回転速度を変え
ることによって、送り出す土砂の量を所望の量に調整す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の第１実施例の礫破砕装置を
用いたシールド掘進機の断面図である。

【図２】 図２は上記礫破砕装置の断面図である。

【図３】 図３は図２のIII−III線から見た図である。

【図４】 図４はこの発明の第２実施例の礫破砕装置の
断面図である。

【図５】 図５はこの発明の第３実施例の礫破砕装置の
断面図である。

【図６】 図６はこの発明の第４実施例の礫破砕装置の
断面図である。

【符号の説明】

１…スキンプレート、２…カッター板、３…チャンバ
ー、４…排土用スクリューコンベア、５…礫破砕装置、
６…圧送ポンプ、７…排泥管、１０…回転軸、２０…第
１円筒部、２１…流入開口、２２…土砂溜り室、２３…
スクリュー羽根、３０…フード、３１…コーン、３５…
破砕ブレード、４０…第２円筒部、４１…流出開口、５
０…スパーギヤ、５１…ピニオンギヤ、５２…電動機、
５５…スライドジャッキ、６０…送水管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−185792（ＪＰ，Ｕ) 特公 平２−60379（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−2160（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平２−43877（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/12 E21D 9/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土砂溜り室と、 上記土砂溜り室に向かって拡径で、かつ上記土砂溜り室
   と内周側が連通する漏斗形状のフードと、 上記フードの内周側に配置され、かつその両端を支持さ
   れ、上記フードに対して移動自在な回転軸と、 上記回転軸によって回転させられ、上記土砂溜り室に向
   かって縮径で、かつ上記フードとの間に礫破砕室を形成
   すると共に、上記回転軸の回転により礫を破砕するコー
   ンと、 上記土砂溜りの室内にその一端が上記コーンの先端に隣
   接した状態で配設され、かつ上記回転軸によって回転さ
   せられ、上記土砂溜り室内の土砂を上記礫破砕室に送り
   出すスクリュー羽根と、 上記フードに対して上記コーンを上記回転軸の軸方向に
   移動させて、上記フードと上記コーンとの間の排出開口
   を調整するコーン移動機構とを備えたことを特徴とする
   礫破砕装置。
2. 【請求項２】 土砂溜り室と、 上記土砂溜り室に向かって拡径で、かつ上記土砂溜り室
   と内周側が連通すると共に、上記土砂溜り室に対して移
   動自在な漏斗形状のフードと、 上記フードの内周側に配置され、かつその両端を支持さ
   れた回転軸と、 上記回転軸によって回転させられ、上記土砂溜り室に向
   かって縮径で、かつ上記フードとの間に礫破砕室を形成
   すると共に、上記回転軸の回転により礫を破砕するコー
   ンと、 上記土砂溜りの室内にその一端が上記コーンの先端に隣
   接した状態で配設され、かつ上記回転軸によって回転さ
   せられ、上記土砂溜り室内の土砂を上記礫破砕室に送り
   出すスクリュー羽根と、 上記コーンに対して上記フードを上記回転軸の軸方向に
   移動させて、上記フードと上記コーンとの間の排出開口
   を調整するフード移動機構とを備えたことを特徴とする
   礫破砕装置。