泥水シールド掘進機の圧力開放装置
【課題】 異常圧力時に、必要以上に泥水の流出をなくすこと。
【解決手段】 泥水シールド掘進機１０は、本体１２と、面板１４とを有し、本体１２の先端側には、面板１４の背面から所定の間隔を隔てるようにして、隔壁１６が設けられていて、チャンバ１８が隔成されている。チャンバ１８には、隔壁１６を貫通するようにして設置された送泥管２２と排泥管２０とが連通設置されている。掘進機１０には、緊急調圧弁３０で構成したチャンバ１８の圧力開放装置が設けられている。緊急調圧弁３０は、一端がチャンバ１８と連通し、他端が開放された泥水排水路３２に介装され、チャンバ１８内の圧力が急激に上昇する異常圧力（Ｐａｎ）時に開弁して、チャンバ１８内の泥水を排出するとともに、異常圧力（Ｐａｎ）が消失して、正常圧力（Ｐｎ）に復帰した時に閉弁して、泥水排水路３２を閉塞する機能を有している。
【解決手段】 泥水シールド掘進機１０は、本体１２と、面板１４とを有し、本体１２の先端側には、面板１４の背面から所定の間隔を隔てるようにして、隔壁１６が設けられていて、チャンバ１８が隔成されている。チャンバ１８には、隔壁１６を貫通するようにして設置された送泥管２２と排泥管２０とが連通設置されている。掘進機１０には、緊急調圧弁３０で構成したチャンバ１８の圧力開放装置が設けられている。緊急調圧弁３０は、一端がチャンバ１８と連通し、他端が開放された泥水排水路３２に介装され、チャンバ１８内の圧力が急激に上昇する異常圧力（Ｐａｎ）時に開弁して、チャンバ１８内の泥水を排出するとともに、異常圧力（Ｐａｎ）が消失して、正常圧力（Ｐｎ）に復帰した時に閉弁して、泥水排水路３２を閉塞する機能を有している。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、泥水シールド掘進機の圧力開放装置に関し、特に、掘進機のチャンバ内の圧力が異常に上昇した際の圧力抜き用の圧力開放装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】都市部およびその近傍で地下トンネルを構築する際に採用される工法として、シールド工法があり、この種の工法の一種として、泥水シールド工法が知られている。
【０００３】泥水シールド工法に用いられるシールド掘進機は、通常、掘進機本体の先端側に回転自在に支持された面板と、面板の背面側に隔壁を設けて隔成されたチャンバと、チャンバに連通する送泥管と排泥管とを備えている。
【０００４】このような泥水シールド掘進機では、面板で掘削した土砂を、チャンバ内に取り込み、チャンバ内に充満されている泥水とともに掘削土砂が、排泥管を介して外部に排出され、チャンバ内は、泥水を循環することにより、常時一定の圧力に保たれて、切羽が維持される。
【０００５】ところで、このように泥水シールド掘進機においては、例えば、何らかの原因で排泥管が詰まった場合などには、チャンバ内の圧力が急激に上昇して、異常圧力状態になることがある。
【０００６】異常圧力状態は、その間放置しておくと、掘進不能になることも予測されるので、従来は、このような異常圧力状態の対応策として、図８に示すような、緊急圧力抜き回路を設けていた。同図に示した緊急圧力抜き回路は、チャンバ１内と連通する経路２に、直列接続された電動弁３と破壊弁４とを備えている。
【０００７】このように構成した緊急圧力抜き回路では、チャンバ１内の圧力が設定圧力以上の異常圧力に上昇すると、破壊弁４が破壊されて、チャンバ１内の泥水を流出させて、チャンバ１内の圧力を下げる。
【０００８】そして、破壊弁４が破壊された後に、設定時間が経過すると、電動弁３が作動して、チャンバ１内から流出する泥水を止めるようになっている。しかしながら、従来のこのような異常圧力状態への対応策には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、図８に示した従来の対応策では、泥水が流出し、設定時間後に電動弁３を作動させる構成なので、必要以上に泥水が流出する恐れがあるし、必要以上に泥水が流出すると、チヤンバ１内の圧力が急激に下降する可能性があって、チャンバ１内の圧力が大きく変動して、最悪の場合には、切羽崩壊に繋がるという問題があった。
【００１０】本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、異常圧力時に、必要以上に泥水を流出させることがない泥水シールド掘進機の圧力開放装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、掘進機本体の先端側に回転自在に支持された面板と、前記面板の背面側に隔壁を設けて隔成されたチャンバと、前記チャンバに連通する送泥管と排泥管とを備えた泥水シールド掘進機において、一端が前記チャンバと連通し、他端が開放された泥水排水路内に介装され、前記チャンバ内の圧力が急激に上昇する異常圧力時に開弁して、前記チャンバ内の泥水を排出するとともに、前記異常圧力が消失して、正常圧力に復帰した時に閉弁して、前記泥水排水路を閉塞する緊急調圧弁を設けた。
【００１２】このように構成した泥水シールド掘進機の圧力開放装置によれば、一端がチャンバと連通し、他端が開放された泥水排水路内に介装され、チャンバ内の圧力が急激に上昇する異常圧力時に開弁して、チャンバ内の泥水を排出するとともに、異常圧力が消失して、正常圧力に復帰した時に閉弁して、泥水排水路を閉塞する緊急調圧弁を設けているので、異常圧力時に、必要以上に泥水をチャンバ内から流出させることがなくなる。
【００１３】前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路内に介装され、拡大，収縮自在なダイヤフラム弁体と、前記異常圧力よりも小さいく、かつ、前記正常圧力よりも大きな圧力を前記ダイヤフラム弁体に常時加える蓄圧器とを有し、正常圧力時に前記ダイヤフラム弁体が拡大して閉弁することにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ダイヤフラム弁体が収縮して開弁することにより前記泥水排水路を開放することができる。
【００１４】前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路に介装され、前記泥水排水路を開閉する上下移動自在なゲートと、前記ゲートの駆動部と、前記異常圧力よりも小さいく、かつ、前記正常圧力よりも大きな圧力を前記駆動部に常時伝達する蓄圧器とを備え、前記駆動部は、前記チャンバ内の圧力と前記蓄圧器との圧力を受けて、正常圧力時に前記ゲートを下方に移動させて閉弁させることにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ゲートを上方に移動させて開弁することにより前記泥水排水路を開放することができる。
【００１５】前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路内に介装され、前記泥水排水路を開閉する揺動移動自在なゲートと、前記ゲートの駆動部とを備え、前記駆動部は、前記チャンバ内の圧力を受けて、正常圧力時に前記ゲートを不動常態として閉弁させることにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ゲートを上方に揺動移動させて開弁することにより前記泥水排水路を開放することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３は、本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第１実施例を示している。
【００１７】同図に示した圧力開放装置は、図１にその全体構造の要部を示すの泥水シールド掘進機１０に適用されるものであって、図１に示した泥水シールド掘進機１０は、中空円筒状の掘進機本体１２と、この掘進機本体１２の先端側に回転自在に支持された面板１４とを有している。
【００１８】掘進機本体１２の先端側の内周面には、面板１４の背面から所定の間隔を隔てるようにして、隔壁１６が設けられていて、面板１４の背面側にチャンバ１８が隔成されている。
【００１９】チャンバ１８には、隔壁１６を貫通するようにして設置された送泥管２２と排泥管２０とが連通設置されている。送泥管２２は、地上側に設置される図示省略の作泥プラントから泥水をチャンバ１８内に送り込む。
【００２０】排泥管２０は、チャンバ１８内に充満している掘削土砂の含有泥水Ａを、地上側に設置される図示省略の泥水処理施設に排出する。掘進機本体１２内には、掘進の進行に伴って、その後方に順次組立られるセグメント２４に反力を取って、本体１２を前方に前進させるシールドジャッキ２６が設置されている。
【００２１】以上のような泥水シールド掘進機１０としての基本的な構成は、従来のこの種のマシンと同様であるが、本実施例の泥水シールド掘進機１０は、以下に説明する点に顕著な特徴がある。
【００２２】すなわち、本実施例の泥水シールド掘進機１０には、緊急調圧弁３０で構成したチャンバ１８の圧力開放装置が設けられていることである。図２および図３R>３に本実施例の緊急調圧弁３０の詳細を示している。
【００２３】緊急調圧弁３０は、一端がチャンバ１８と連通し、他端が開放された泥水排水路３２に介装され、チャンバ１８内の圧力が急激に上昇する異常圧力（Ｐａｎ）時に開弁して、チャンバ１８内の泥水を排出するとともに、異常圧力（Ｐａｎ）が消失して、正常圧力（Ｐｎ）に復帰した時に閉弁して、泥水排水路３２を閉塞する機能を有している。
【００２４】本実施例の緊急調圧弁３０は、泥水排水路３２の途中に設けられ、拡大，収縮自在なダイヤフラム弁体３４と、異常圧力（Ｐａｎ）よりも小さいく、かつ、正常圧力（Ｐｎ）よりも大きな圧力Ｐ１をダイヤフラム弁体３４に常時加える蓄圧器３６とを備えている。
【００２５】ダイヤフラム弁体３４は、可撓性の膜状のものであって、泥水排水路３２の内面に外周が固設されており、収縮状態で、中央部分に泥水排水路３２の上下流間を連通させる通路が形成されるとともに、拡大状態で、中央部分の連通がなくなり、泥水排水路３２を閉塞するようになっている。
【００２６】今ここで、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力をＰ２とすると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が正常圧力（Ｐｎ）の範囲内であれば、Ｐ１≧Ｐ２となり、圧力Ｐ１が常時加えられているダイヤフラム弁体３４は、図２に示すように、拡大して閉弁することにより、泥水排水路３２を閉塞する。
【００２７】泥水排水路３２が閉塞された状態では、泥水シールド掘進機１０は、正常な掘進作業が行われる。
【００２８】一方、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が、何らかの原因で正常圧力（Ｐｎ）を超えて異常圧力（Ｐａｎ）になると、Ｐ１<Ｐ２となって、圧力Ｐ１が常時加えられているダイヤフラム弁体３４は、図３に示すように、土砂含有泥水Ａの圧力を受けて、収縮して開弁することにより泥水排水路３２を開放する。
【００２９】このようにして泥水排水路３２が開放されると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａが外部に排出され、これによりチャンバ１８内の圧力Ｐ２が低下し、異常圧力（Ｐａｎ）以下の正常圧力（Ｐｎ）に復帰すると、図２に示す状態になって、泥水排水路３２を閉塞する。
【００３０】このように構成された緊急調圧弁３０を設置すると、異常圧力時に、必要以上に土砂含有泥水Ａをチャンバ１８内から流出させることが防止され、この結果、チヤンバ１８内の圧力が急激に下降する可能性が排除され、チャンバ１８内の圧力が大きく変動して、切羽崩壊に繋がる恐れを回避することができる。
【００３１】図４および図５は、本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第２施例を示しており、上記第１実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００３２】同図に示した実施例では、第１実施例と同様に、緊急調圧弁３０ａで構成したチャンバ１８の圧力開放装置が設けられており、緊急調圧弁３０ａは、一端がチャンバ１８と連通し、他端が開放された泥水排水路３２に介装され、チャンバ１８内の圧力が急激に上昇する異常圧力（Ｐａｎ）時に開弁して、チャンバ１８内の泥水を排出するとともに、異常圧力（Ｐａｎ）が消失して、正常圧力（Ｐｎ）に復帰した時に閉弁して、泥水排水路３２を閉塞する機能を有している。
【００３３】本実施例の緊急調圧弁３０ａは、泥水排水路３２に介装され、泥水排水路３２を開閉する上下移動自在なゲート４０と、ゲート４０の駆動部４２と、異常圧力（Ｐａｎ）よりも小さいく、かつ、正常圧力（Ｐｎ）よりも大きな圧力Ｐ１を駆動部４２に常時伝達する蓄圧器４４とを備えている。
【００３４】本実施例の場合、一端がチャンバ１８に連通する泥水排水路３２は、図４，５の紙面と直交する方向に延設されていて、紙面の背面方向にチャンバ１８が位置している。
【００３５】ゲート４０は、泥水排水路３２の直径よりも大きな平板状に形成されていて、泥水排水路３２と直交するように配置されている。駆動部４２は、一対の上ダンパ４２ａと、一対の下ダンパ４２ｂと、上，下ダンパ４２ａ，４２ｂ間に両端が挿入された一対のピストン４２ｃとを有している。
【００３６】一対の上ダンパ４２ａは、チャンバ１８と連接されていて、このダンパ４２ａには、チャンバ１８内の圧力Ｐ２が常時加えられている。下ダンパ４２ｂは、蓄圧器４４と連接されていて、蓄圧器４４の圧力Ｐ１が常時加えられている。
【００３７】ピストン４２ｃは、上下方向に対向配置された上，下ダンパ４２ａ，４２ｂにその前後端側が挿入されていて、これらのダンパ４２ａ，４２ｂ間の圧力差に応じて、上下方向に移動するようになっている。一対のピストン４２ｃは、連結ロッド４２ｄを介して、ゲート４０の両端に結合されている。
【００３８】チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力をＰ２とすると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が正常圧力（Ｐｎ）の範囲内であれば、Ｐ１≧Ｐ２となり、圧力Ｐ２と蓄圧器Ｐ１との圧力を受けている駆動部４２は、図４に示すように、ゲート４０を上方に移動させて閉弁させ、泥水排水路３２を閉塞する。
【００３９】一方、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が、異常圧力（Ｐａｎ）になると、Ｐ１<Ｐ２となって、圧力Ｐ２と蓄圧器Ｐ１との圧力を受けている駆動部４２は、図５に示すように、ゲート４０を下方に移動させて開弁させ、泥水排水路３２を開放する。
【００４０】そして、泥水排水路３２が開放されると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａが外部に排出され、これによりチャンバ１８内の圧力Ｐ２が低下し、異常圧力（Ｐａｎ）以下の正常圧力（Ｐｎ）に復帰すると、図４に示す状態になって、ゲート４0が泥水排水路３２を閉塞する。
【００４１】このように構成した緊急調圧弁３０ａを用いても上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００４２】図６および図７は、本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第３施例を示しており、上記第１実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００４３】同図に示した実施例では、第１実施例と同様に、緊急調圧弁３０ｂで構成したチャンバ１８の圧力開放装置が設けられており、緊急調圧弁３０ｂは、一端がチャンバ１８と連通し、他端が開放された泥水排水路３２に介装され、チャンバ１８内の圧力が急激に上昇する異常圧力（Ｐａｎ）時に開弁して、チャンバ１８内の泥水を排出するとともに、異常圧力（Ｐａｎ）が消失して、正常圧力（Ｐｎ）に復帰した時に閉弁して、泥水排水路３２を閉塞する機能を有している。
【００４４】本実施例の緊急調圧弁３０ｂは、泥水排水路３２に介装され、泥水排水路３２を開閉する揺動移動自在なゲート４６と、ゲート４６の駆動部４８とを備えている。
【００４５】ゲート４０は、泥水排水路３２を閉塞できる大きさで、その質量がｍ２の平板状に形成されていて、その一端が泥水排水路３２の内面に揺動自在に枢着されている。
【００４６】駆動部４８は、質量がm１の球体４８ａと、一端が球体４８ａに連結され他端がゲート４６の揺動端に連結されたチェーン４８ｂとを有している。
【００４７】球体４８ａは、泥水排水路３２の直径と同じ直径ｒを有し、排水路３２に立設された直立部３２ａの上端に設けられた拡大部３２ｂ内に収容されている。
【００４８】チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの比重をρとし、泥水排水路３２の直径をｒ（球体４８ａの直径と同じ）とすると、球体４８ａに作用している力は、ｍ１−２／３πｒ３×ρとなる。
【００４９】また、チャンバ１８内の泥水圧がＰ２とすると、泥水排水路３２中の圧力は、πｒ２／４×Ｐ２となる。
【００５０】ここで、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力が正常圧力（Ｐｎ）であれば、（ｍ１−２／３πｒ３×ρ）≧πｒ２／４×Ｐ２となり、駆動部４８の球体４８ａは、図６に示すように、上方に移動しないので、ゲート４６は、揺動移動しない閉弁状態にあって、泥水排水路３２を閉塞する。
【００５１】一方、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が、異常圧力（Ｐａｎ）になると、（ｍ１＋ｍ２−４／３πｒ３×ρ２）<πｒ２／４×Ｐ２となって、駆動部４８の球体４８ａが上方に移動して、図７に示すように、ゲート４８を上部側に向けて揺動移動させて開弁させ、泥水排水路３２を開放する。
【００５２】そして、泥水排水路３２が開放されると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａが外部に排出され、これによりチャンバ１８内の圧力Ｐ２が低下し、異常圧力（Ｐａｎ）以下の正常圧力（Ｐｎ）に復帰すると、図６に示す状態になって、ゲート４８が泥水排水路３２を閉塞する。
【００５３】このように構成した緊急調圧弁３０ｂを用いても上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置によれば、異常圧力時に、必要以上に泥水を流出させることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第１実施例を示す装置設置状態の説明図である。
【図２】図１の圧力開放装置の閉弁状態の拡大説明図である。
【図３】図１の圧力開放装置の開弁状態の拡大説明図である。
【図４】本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第２実施例を示す圧力開放装置の閉弁状態の拡大説明図である。
【図５】図４の圧力開放装置の開弁状態の拡大説明図である。
【図６】本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第３実施例を示す圧力開放装置の閉弁状態の拡大説明図である。
【図７】図６の圧力開放装置の開弁状態の拡大説明図である。
【図８】従来の圧力開放回路の説明図である。
【符号の説明】
１０ 泥水シールド掘進機
１２ 掘進機本体
１４ 面板
１６ 隔壁
１８ チャンバ
２０ 排泥管
２２ 送泥管
３０，３０ａ，３０ｂ 緊急調圧弁
３２ 泥水排水路
３４ ダイヤフラム弁体
３６ 蓄圧器
４０ ゲート
４２ 駆動部
４４ 蓄圧器
４６ ゲート
４８ 駆動部
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、泥水シールド掘進機の圧力開放装置に関し、特に、掘進機のチャンバ内の圧力が異常に上昇した際の圧力抜き用の圧力開放装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】都市部およびその近傍で地下トンネルを構築する際に採用される工法として、シールド工法があり、この種の工法の一種として、泥水シールド工法が知られている。
【０００３】泥水シールド工法に用いられるシールド掘進機は、通常、掘進機本体の先端側に回転自在に支持された面板と、面板の背面側に隔壁を設けて隔成されたチャンバと、チャンバに連通する送泥管と排泥管とを備えている。
【０００４】このような泥水シールド掘進機では、面板で掘削した土砂を、チャンバ内に取り込み、チャンバ内に充満されている泥水とともに掘削土砂が、排泥管を介して外部に排出され、チャンバ内は、泥水を循環することにより、常時一定の圧力に保たれて、切羽が維持される。
【０００５】ところで、このように泥水シールド掘進機においては、例えば、何らかの原因で排泥管が詰まった場合などには、チャンバ内の圧力が急激に上昇して、異常圧力状態になることがある。
【０００６】異常圧力状態は、その間放置しておくと、掘進不能になることも予測されるので、従来は、このような異常圧力状態の対応策として、図８に示すような、緊急圧力抜き回路を設けていた。同図に示した緊急圧力抜き回路は、チャンバ１内と連通する経路２に、直列接続された電動弁３と破壊弁４とを備えている。
【０００７】このように構成した緊急圧力抜き回路では、チャンバ１内の圧力が設定圧力以上の異常圧力に上昇すると、破壊弁４が破壊されて、チャンバ１内の泥水を流出させて、チャンバ１内の圧力を下げる。
【０００８】そして、破壊弁４が破壊された後に、設定時間が経過すると、電動弁３が作動して、チャンバ１内から流出する泥水を止めるようになっている。しかしながら、従来のこのような異常圧力状態への対応策には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、図８に示した従来の対応策では、泥水が流出し、設定時間後に電動弁３を作動させる構成なので、必要以上に泥水が流出する恐れがあるし、必要以上に泥水が流出すると、チヤンバ１内の圧力が急激に下降する可能性があって、チャンバ１内の圧力が大きく変動して、最悪の場合には、切羽崩壊に繋がるという問題があった。
【００１０】本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、異常圧力時に、必要以上に泥水を流出させることがない泥水シールド掘進機の圧力開放装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、掘進機本体の先端側に回転自在に支持された面板と、前記面板の背面側に隔壁を設けて隔成されたチャンバと、前記チャンバに連通する送泥管と排泥管とを備えた泥水シールド掘進機において、一端が前記チャンバと連通し、他端が開放された泥水排水路内に介装され、前記チャンバ内の圧力が急激に上昇する異常圧力時に開弁して、前記チャンバ内の泥水を排出するとともに、前記異常圧力が消失して、正常圧力に復帰した時に閉弁して、前記泥水排水路を閉塞する緊急調圧弁を設けた。
【００１２】このように構成した泥水シールド掘進機の圧力開放装置によれば、一端がチャンバと連通し、他端が開放された泥水排水路内に介装され、チャンバ内の圧力が急激に上昇する異常圧力時に開弁して、チャンバ内の泥水を排出するとともに、異常圧力が消失して、正常圧力に復帰した時に閉弁して、泥水排水路を閉塞する緊急調圧弁を設けているので、異常圧力時に、必要以上に泥水をチャンバ内から流出させることがなくなる。
【００１３】前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路内に介装され、拡大，収縮自在なダイヤフラム弁体と、前記異常圧力よりも小さいく、かつ、前記正常圧力よりも大きな圧力を前記ダイヤフラム弁体に常時加える蓄圧器とを有し、正常圧力時に前記ダイヤフラム弁体が拡大して閉弁することにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ダイヤフラム弁体が収縮して開弁することにより前記泥水排水路を開放することができる。
【００１４】前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路に介装され、前記泥水排水路を開閉する上下移動自在なゲートと、前記ゲートの駆動部と、前記異常圧力よりも小さいく、かつ、前記正常圧力よりも大きな圧力を前記駆動部に常時伝達する蓄圧器とを備え、前記駆動部は、前記チャンバ内の圧力と前記蓄圧器との圧力を受けて、正常圧力時に前記ゲートを下方に移動させて閉弁させることにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ゲートを上方に移動させて開弁することにより前記泥水排水路を開放することができる。
【００１５】前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路内に介装され、前記泥水排水路を開閉する揺動移動自在なゲートと、前記ゲートの駆動部とを備え、前記駆動部は、前記チャンバ内の圧力を受けて、正常圧力時に前記ゲートを不動常態として閉弁させることにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ゲートを上方に揺動移動させて開弁することにより前記泥水排水路を開放することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３は、本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第１実施例を示している。
【００１７】同図に示した圧力開放装置は、図１にその全体構造の要部を示すの泥水シールド掘進機１０に適用されるものであって、図１に示した泥水シールド掘進機１０は、中空円筒状の掘進機本体１２と、この掘進機本体１２の先端側に回転自在に支持された面板１４とを有している。
【００１８】掘進機本体１２の先端側の内周面には、面板１４の背面から所定の間隔を隔てるようにして、隔壁１６が設けられていて、面板１４の背面側にチャンバ１８が隔成されている。
【００１９】チャンバ１８には、隔壁１６を貫通するようにして設置された送泥管２２と排泥管２０とが連通設置されている。送泥管２２は、地上側に設置される図示省略の作泥プラントから泥水をチャンバ１８内に送り込む。
【００２０】排泥管２０は、チャンバ１８内に充満している掘削土砂の含有泥水Ａを、地上側に設置される図示省略の泥水処理施設に排出する。掘進機本体１２内には、掘進の進行に伴って、その後方に順次組立られるセグメント２４に反力を取って、本体１２を前方に前進させるシールドジャッキ２６が設置されている。
【００２１】以上のような泥水シールド掘進機１０としての基本的な構成は、従来のこの種のマシンと同様であるが、本実施例の泥水シールド掘進機１０は、以下に説明する点に顕著な特徴がある。
【００２２】すなわち、本実施例の泥水シールド掘進機１０には、緊急調圧弁３０で構成したチャンバ１８の圧力開放装置が設けられていることである。図２および図３R>３に本実施例の緊急調圧弁３０の詳細を示している。
【００２３】緊急調圧弁３０は、一端がチャンバ１８と連通し、他端が開放された泥水排水路３２に介装され、チャンバ１８内の圧力が急激に上昇する異常圧力（Ｐａｎ）時に開弁して、チャンバ１８内の泥水を排出するとともに、異常圧力（Ｐａｎ）が消失して、正常圧力（Ｐｎ）に復帰した時に閉弁して、泥水排水路３２を閉塞する機能を有している。
【００２４】本実施例の緊急調圧弁３０は、泥水排水路３２の途中に設けられ、拡大，収縮自在なダイヤフラム弁体３４と、異常圧力（Ｐａｎ）よりも小さいく、かつ、正常圧力（Ｐｎ）よりも大きな圧力Ｐ１をダイヤフラム弁体３４に常時加える蓄圧器３６とを備えている。
【００２５】ダイヤフラム弁体３４は、可撓性の膜状のものであって、泥水排水路３２の内面に外周が固設されており、収縮状態で、中央部分に泥水排水路３２の上下流間を連通させる通路が形成されるとともに、拡大状態で、中央部分の連通がなくなり、泥水排水路３２を閉塞するようになっている。
【００２６】今ここで、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力をＰ２とすると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が正常圧力（Ｐｎ）の範囲内であれば、Ｐ１≧Ｐ２となり、圧力Ｐ１が常時加えられているダイヤフラム弁体３４は、図２に示すように、拡大して閉弁することにより、泥水排水路３２を閉塞する。
【００２７】泥水排水路３２が閉塞された状態では、泥水シールド掘進機１０は、正常な掘進作業が行われる。
【００２８】一方、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が、何らかの原因で正常圧力（Ｐｎ）を超えて異常圧力（Ｐａｎ）になると、Ｐ１<Ｐ２となって、圧力Ｐ１が常時加えられているダイヤフラム弁体３４は、図３に示すように、土砂含有泥水Ａの圧力を受けて、収縮して開弁することにより泥水排水路３２を開放する。
【００２９】このようにして泥水排水路３２が開放されると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａが外部に排出され、これによりチャンバ１８内の圧力Ｐ２が低下し、異常圧力（Ｐａｎ）以下の正常圧力（Ｐｎ）に復帰すると、図２に示す状態になって、泥水排水路３２を閉塞する。
【００３０】このように構成された緊急調圧弁３０を設置すると、異常圧力時に、必要以上に土砂含有泥水Ａをチャンバ１８内から流出させることが防止され、この結果、チヤンバ１８内の圧力が急激に下降する可能性が排除され、チャンバ１８内の圧力が大きく変動して、切羽崩壊に繋がる恐れを回避することができる。
【００３１】図４および図５は、本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第２施例を示しており、上記第１実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００３２】同図に示した実施例では、第１実施例と同様に、緊急調圧弁３０ａで構成したチャンバ１８の圧力開放装置が設けられており、緊急調圧弁３０ａは、一端がチャンバ１８と連通し、他端が開放された泥水排水路３２に介装され、チャンバ１８内の圧力が急激に上昇する異常圧力（Ｐａｎ）時に開弁して、チャンバ１８内の泥水を排出するとともに、異常圧力（Ｐａｎ）が消失して、正常圧力（Ｐｎ）に復帰した時に閉弁して、泥水排水路３２を閉塞する機能を有している。
【００３３】本実施例の緊急調圧弁３０ａは、泥水排水路３２に介装され、泥水排水路３２を開閉する上下移動自在なゲート４０と、ゲート４０の駆動部４２と、異常圧力（Ｐａｎ）よりも小さいく、かつ、正常圧力（Ｐｎ）よりも大きな圧力Ｐ１を駆動部４２に常時伝達する蓄圧器４４とを備えている。
【００３４】本実施例の場合、一端がチャンバ１８に連通する泥水排水路３２は、図４，５の紙面と直交する方向に延設されていて、紙面の背面方向にチャンバ１８が位置している。
【００３５】ゲート４０は、泥水排水路３２の直径よりも大きな平板状に形成されていて、泥水排水路３２と直交するように配置されている。駆動部４２は、一対の上ダンパ４２ａと、一対の下ダンパ４２ｂと、上，下ダンパ４２ａ，４２ｂ間に両端が挿入された一対のピストン４２ｃとを有している。
【００３６】一対の上ダンパ４２ａは、チャンバ１８と連接されていて、このダンパ４２ａには、チャンバ１８内の圧力Ｐ２が常時加えられている。下ダンパ４２ｂは、蓄圧器４４と連接されていて、蓄圧器４４の圧力Ｐ１が常時加えられている。
【００３７】ピストン４２ｃは、上下方向に対向配置された上，下ダンパ４２ａ，４２ｂにその前後端側が挿入されていて、これらのダンパ４２ａ，４２ｂ間の圧力差に応じて、上下方向に移動するようになっている。一対のピストン４２ｃは、連結ロッド４２ｄを介して、ゲート４０の両端に結合されている。
【００３８】チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力をＰ２とすると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が正常圧力（Ｐｎ）の範囲内であれば、Ｐ１≧Ｐ２となり、圧力Ｐ２と蓄圧器Ｐ１との圧力を受けている駆動部４２は、図４に示すように、ゲート４０を上方に移動させて閉弁させ、泥水排水路３２を閉塞する。
【００３９】一方、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が、異常圧力（Ｐａｎ）になると、Ｐ１<Ｐ２となって、圧力Ｐ２と蓄圧器Ｐ１との圧力を受けている駆動部４２は、図５に示すように、ゲート４０を下方に移動させて開弁させ、泥水排水路３２を開放する。
【００４０】そして、泥水排水路３２が開放されると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａが外部に排出され、これによりチャンバ１８内の圧力Ｐ２が低下し、異常圧力（Ｐａｎ）以下の正常圧力（Ｐｎ）に復帰すると、図４に示す状態になって、ゲート４0が泥水排水路３２を閉塞する。
【００４１】このように構成した緊急調圧弁３０ａを用いても上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００４２】図６および図７は、本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第３施例を示しており、上記第１実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００４３】同図に示した実施例では、第１実施例と同様に、緊急調圧弁３０ｂで構成したチャンバ１８の圧力開放装置が設けられており、緊急調圧弁３０ｂは、一端がチャンバ１８と連通し、他端が開放された泥水排水路３２に介装され、チャンバ１８内の圧力が急激に上昇する異常圧力（Ｐａｎ）時に開弁して、チャンバ１８内の泥水を排出するとともに、異常圧力（Ｐａｎ）が消失して、正常圧力（Ｐｎ）に復帰した時に閉弁して、泥水排水路３２を閉塞する機能を有している。
【００４４】本実施例の緊急調圧弁３０ｂは、泥水排水路３２に介装され、泥水排水路３２を開閉する揺動移動自在なゲート４６と、ゲート４６の駆動部４８とを備えている。
【００４５】ゲート４０は、泥水排水路３２を閉塞できる大きさで、その質量がｍ２の平板状に形成されていて、その一端が泥水排水路３２の内面に揺動自在に枢着されている。
【００４６】駆動部４８は、質量がm１の球体４８ａと、一端が球体４８ａに連結され他端がゲート４６の揺動端に連結されたチェーン４８ｂとを有している。
【００４７】球体４８ａは、泥水排水路３２の直径と同じ直径ｒを有し、排水路３２に立設された直立部３２ａの上端に設けられた拡大部３２ｂ内に収容されている。
【００４８】チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの比重をρとし、泥水排水路３２の直径をｒ（球体４８ａの直径と同じ）とすると、球体４８ａに作用している力は、ｍ１−２／３πｒ３×ρとなる。
【００４９】また、チャンバ１８内の泥水圧がＰ２とすると、泥水排水路３２中の圧力は、πｒ２／４×Ｐ２となる。
【００５０】ここで、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力が正常圧力（Ｐｎ）であれば、（ｍ１−２／３πｒ３×ρ）≧πｒ２／４×Ｐ２となり、駆動部４８の球体４８ａは、図６に示すように、上方に移動しないので、ゲート４６は、揺動移動しない閉弁状態にあって、泥水排水路３２を閉塞する。
【００５１】一方、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａの圧力Ｐ２が、異常圧力（Ｐａｎ）になると、（ｍ１＋ｍ２−４／３πｒ３×ρ２）<πｒ２／４×Ｐ２となって、駆動部４８の球体４８ａが上方に移動して、図７に示すように、ゲート４８を上部側に向けて揺動移動させて開弁させ、泥水排水路３２を開放する。
【００５２】そして、泥水排水路３２が開放されると、チャンバ１８内の土砂含有泥水Ａが外部に排出され、これによりチャンバ１８内の圧力Ｐ２が低下し、異常圧力（Ｐａｎ）以下の正常圧力（Ｐｎ）に復帰すると、図６に示す状態になって、ゲート４８が泥水排水路３２を閉塞する。
【００５３】このように構成した緊急調圧弁３０ｂを用いても上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置によれば、異常圧力時に、必要以上に泥水を流出させることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第１実施例を示す装置設置状態の説明図である。
【図２】図１の圧力開放装置の閉弁状態の拡大説明図である。
【図３】図１の圧力開放装置の開弁状態の拡大説明図である。
【図４】本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第２実施例を示す圧力開放装置の閉弁状態の拡大説明図である。
【図５】図４の圧力開放装置の開弁状態の拡大説明図である。
【図６】本発明にかかる泥水シールド掘進機の圧力開放装置の第３実施例を示す圧力開放装置の閉弁状態の拡大説明図である。
【図７】図６の圧力開放装置の開弁状態の拡大説明図である。
【図８】従来の圧力開放回路の説明図である。
【符号の説明】
１０ 泥水シールド掘進機
１２ 掘進機本体
１４ 面板
１６ 隔壁
１８ チャンバ
２０ 排泥管
２２ 送泥管
３０，３０ａ，３０ｂ 緊急調圧弁
３２ 泥水排水路
３４ ダイヤフラム弁体
３６ 蓄圧器
４０ ゲート
４２ 駆動部
４４ 蓄圧器
４６ ゲート
４８ 駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】 掘進機本体の先端側に回転自在に支持された面板と、前記面板の背面側に隔壁を設けて隔成されたチャンバと、前記チャンバに連通する送泥管と排泥管とを備えた泥水シールド掘進機において、一端が前記チャンバと連通し、他端が開放された泥水排水路内に介装され、前記チャンバ内の圧力が急激に上昇する異常圧力時に開弁して、前記チャンバ内の泥水を排出するとともに、前記異常圧力が消失して、正常圧力に復帰した時に閉弁して、前記泥水排水路を閉塞する緊急調圧弁を設けたことを特徴とする泥水シールド掘進機の圧力開放装置。
【請求項２】 前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路内に介装され、拡大，収縮自在なダイヤフラム弁体と、前記異常圧力よりも小さいく、かつ、前記正常圧力よりも大きな圧力を前記ダイヤフラム弁体に常時加える蓄圧器とを有し、正常圧力時に前記ダイヤフラム弁体が拡大して閉弁することにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ダイヤフラム弁体が収縮して開弁することにより前記泥水排水路を開放することを特徴とする請求項１記載の泥水シールド掘進機の圧力開放装置。
【請求項３】 前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路に介装され、前記泥水排水路を開閉する上下移動自在なゲートと、前記ゲートの駆動部と、前記異常圧力よりも小さいく、かつ、前記正常圧力よりも大きな圧力を前記駆動部に常時伝達する蓄圧器とを備え、前記駆動部は、前記チャンバ内の圧力と前記蓄圧器との圧力を受けて、正常圧力時に前記ゲートを下方に移動させて閉弁させることにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ゲートを上方に移動させて開弁することにより前記泥水排水路を開放することを特徴とする請求項１記載の泥水シールド掘進機の圧力開放装置。
【請求項４】 前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路内に介装され、前記泥水排水路を開閉する揺動移動自在なゲートと、前記ゲートの駆動部とを備え、前記駆動部は、前記チャンバ内の圧力を受けて、正常圧力時に前記ゲートを不動常態として閉弁させることにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ゲートを上方に揺動移動させて開弁することにより前記泥水排水路を開放することを特徴とする請求項１記載の泥水シールド掘進機の圧力開放装置。
【請求項１】 掘進機本体の先端側に回転自在に支持された面板と、前記面板の背面側に隔壁を設けて隔成されたチャンバと、前記チャンバに連通する送泥管と排泥管とを備えた泥水シールド掘進機において、一端が前記チャンバと連通し、他端が開放された泥水排水路内に介装され、前記チャンバ内の圧力が急激に上昇する異常圧力時に開弁して、前記チャンバ内の泥水を排出するとともに、前記異常圧力が消失して、正常圧力に復帰した時に閉弁して、前記泥水排水路を閉塞する緊急調圧弁を設けたことを特徴とする泥水シールド掘進機の圧力開放装置。
【請求項２】 前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路内に介装され、拡大，収縮自在なダイヤフラム弁体と、前記異常圧力よりも小さいく、かつ、前記正常圧力よりも大きな圧力を前記ダイヤフラム弁体に常時加える蓄圧器とを有し、正常圧力時に前記ダイヤフラム弁体が拡大して閉弁することにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ダイヤフラム弁体が収縮して開弁することにより前記泥水排水路を開放することを特徴とする請求項１記載の泥水シールド掘進機の圧力開放装置。
【請求項３】 前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路に介装され、前記泥水排水路を開閉する上下移動自在なゲートと、前記ゲートの駆動部と、前記異常圧力よりも小さいく、かつ、前記正常圧力よりも大きな圧力を前記駆動部に常時伝達する蓄圧器とを備え、前記駆動部は、前記チャンバ内の圧力と前記蓄圧器との圧力を受けて、正常圧力時に前記ゲートを下方に移動させて閉弁させることにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ゲートを上方に移動させて開弁することにより前記泥水排水路を開放することを特徴とする請求項１記載の泥水シールド掘進機の圧力開放装置。
【請求項４】 前記緊急調圧弁は、前記泥水排水路内に介装され、前記泥水排水路を開閉する揺動移動自在なゲートと、前記ゲートの駆動部とを備え、前記駆動部は、前記チャンバ内の圧力を受けて、正常圧力時に前記ゲートを不動常態として閉弁させることにより、前記泥水排水路を閉塞するとともに、異常圧力時に前記ゲートを上方に揺動移動させて開弁することにより前記泥水排水路を開放することを特徴とする請求項１記載の泥水シールド掘進機の圧力開放装置。
【図２】
【図３】
【図８】
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図８】
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００２−３０９８８６（Ｐ２００２−３０９８８６Ａ）
【公開日】平成１４年１０月２３日（２００２．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−１１７０１７（Ｐ２００１−１１７０１７）
【出願日】平成１３年４月１６日（２００１．４．１６）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年１０月２３日（２００２．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年４月１６日（２００１．４．１６）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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