JP2925786B2 - 土壌の掘削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力空気を利用して土
壌面を空気破砕しつつ、その破砕土砂を真空吸引力によ
り吸い上げるように吸引排土する土壌の掘削装置に関
し、更に詳しくは、土壌面に直立した中空の掘削筒を介
してその下端の筒口より圧力空気を噴気させて土壌面の
空気破砕を行い、また掘削筒の中空筒内に負圧吸引力を
作用させて破砕土砂を吸引移送するように構成された土
壌の掘削装置において、掘削筒の回転により土壌を撹乱
する切削チップを備えて硬い土壌あるいは石礫等が混在
した土壌においても空気破砕作用と吸引排土作用とが効
率よく遂行できるようにした土壌の掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路下等の土壌掘削に際しては、通常、
その土中にガス配管，水道配管あるいはケ―ブル挿通管
路等の配管類が埋設されていることから、一般に知られ
ているショベル系掘削機のように機械力を利用してバケ
ットを土中に突き込む形式の掘削機では、その掘削作業
時に、土中に突き込まれるバケットが埋設物を押し潰し
て損傷したり、埋設物を掘り起して破壊する等の不都合
が起る。

【０００３】このような土中の埋設物を損傷，破壊しな
い掘削機として、従来、例えば特開昭５８−２２２２２
８号公報に記載された先行技術に示す真空掘削機が知ら
れている。この真空掘削機は、吸引用ブロワに連通され
たバキュ―ムホ―スの先端に土砂の吸込み口を備え、作
業者がそのホ―スの土砂吸込み口を、掘削しようとする
土壌面に対向させてブロワからの吸引力により土砂を吸
い上げるように掘削するものであり、このような真空掘
削機によれば、真空吸引力を利用して土砂を吸い上げる
ように掘削が進行されるから、土中に敷設されている埋
設物を損傷したり破壊する等の問題は起らない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来より知ら
れている真空掘削機は、ブロワからの真空吸引力により
土砂を吸い上げる機能のみであり、掘削しようとする土
壌面の破砕機能は有していなことから、掘削作業にあた
って、その掘削個所の土壌面を、別に用意した掘削棒な
どで作業者が事前に突き崩し土砂を予め吸引排土できる
状態に破砕しておく必要性がある。

【０００５】このため掘削作業に際し、別の作業者を要
するばかりでなく、土壌面を事前に突き崩す作業工程を
連繋させる不便があり、また、その土壌面の突き崩し作
業はこれを人力で行なう関係から大変な重労働を伴う
上、人力による土壌の突崩し作業には能力的にも限界が
あり多大の時間を要する。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑み、埋設
物を損傷，破壊しない真空掘削方式を前提としつつも、
土壌面の突き崩し機能と、土砂の吸引排土機能とを同時
的に効率よく遂行できると共に、掘削対象の土壌面が比
較的に硬く、あるいは石礫等が混在する土壌面の掘削に
際しても土壌の破砕効果が効率的に達成できる掘削装置
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】この目的を達成するた
め、本発明は、真空吸引用ブロワと、該ブロワの吸引経
路に連通して設けられる土砂収集室と、該土砂収集室に
バキュームダクトを介して連通される中空の掘削筒とを
有し、この中空掘削筒は、支持部材により中空軸線を土
壌面に直立して上下昇降可能に支持し、該掘削筒の下端
筒口より圧力空気を噴気させて土壌面を空気破砕しつ
つ、その破砕土砂をバキュームダクトに通じる掘削筒の
中空筒内に吸引して移送排土するように構成される土壌
の掘削装置において、上記中空の掘削筒は、その下端部
に筒径を大きくした掘削筒口を有し、該掘削筒口には、
下端円周部で該筒口と同一面に開口するとともにバキュ
ームダクトに連通する吸引部の外側に位置して形成さ
れ、送風源と連通して圧力空気を土壌面に噴気させる噴
気口と、下端円周縁より下方へ突出して土壌面を撹乱す
る切削チップとを備えると共に、掘削筒口を円周方向へ
回転させる手段とを備えてなり、且つ上記切削チップ
は、掘削筒口の下端円周部において半径方向の外周位置
とその内側位置の各円周上に所要個数を複列に配列して
設けていることを特徴としている。また、本発明は、上
記外周位置とその内側位置に設けられる複列の切削チッ
プが、互に位相の異なった位置に配置され、千鳥状に設
けられていることを特徴とする。更に外周位置とその内
側位置に設けられる複列の切削チップは、掘削筒の中空
筒軸線に対し偏心して回転する掘削筒口の下端円周部に
設けられ、掘削筒口の内部開口を、その上端は掘削筒の
中空筒内と連通し、下端の吸込口部は掘削筒口の偏心方
向に偏位して開口されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上述のように構成された掘削装置によると、土
壌面に直立された中空の掘削筒を介して、その掘削筒の
下端部に形成した掘削筒口の円周縁からは、該筒口で囲
まれた区画領域の土壌面に向けて圧力空気が噴気される
ことより、その空気圧により土壌面の空気破砕が図られ
る。またこの過程において、バキュームダクトに通じる
掘削筒の中空筒内を介して下端の掘削筒口には負圧吸引
力が作用することより、空気破砕された土砂は掘削筒口
の内部開口より中空筒内に吸い上げられ、その上端より
バキュームダクトを通して土砂収集室内に吸引排土され
る。特に、噴気口が掘削筒口の外周縁上に設けられてい
るので、噴気される圧力空気は、土壌を破粋するとその
まま破粋土砂を掘削筒口内に向け浮動させて吸引させる
ことができる。これにより、バキュームダクトに連通し
ている掘削筒口は、その周辺に何ら特別な閉塞空間を準
備することなく噴気口からの圧力空気の吹き出しを利用
するだけで吸引負圧を生起させて破粋土砂を吸引排除す
ることができる。この結果、土壌の突き崩し作用と、破
砕土砂の吸引排土作用とが、土壌面に直立された掘削筒
口を介して同時的に進行され、その進行につれて掘削筒
が土中に深く侵入することで所要深さの穴が形成される
ように土壌掘削が行われる。

【０００９】この土壌掘削時、掘削筒口の下端円周部に
は噴気口と併設して下方へ突出する切削チップが設けら
れ、且つ掘削筒口を形成した掘削筒は、これが筒軸を軸
線として円周方向へ回動しているので、上述の切削チッ
プが、土中に介在する石礫等を掘り出すように撹乱しつ
つ回動し、この撹乱作用も相俟って、比較的に硬い土壌
あるいは石礫等が混在した土壌においても空気圧による
土壌の突き崩し作用が極めて効果的に達成され、またそ
の破砕土砂は気流搬送に容易な細粒状態に突き崩すこと
ができる。特に、この場合、切削チップは、掘削筒口の
下端円周部においてその外周位置だけでなく、更にその
内側位置の円周上にも複列に設けられているので、切削
チップによる土砂撹乱作用は、掘削筒口で囲まれる領域
の全域に及び、土壌の破砕が効率よく行われる。更に、
複列の切削チップが、互に千鳥状に並んで配置されてい
るものにあっては、切削チップ同士の距離が離間してし
ているので互いに干渉せず、切削チップ間に石礫が挾ま
ることがない。また更に、複列の切削チップが設けられ
る掘削筒口及びその下端の吸込口部が掘削筒の中空筒軸
線に対し偏心して回転するものにあっては、掘削面積が
偏心量に応じて拡大される上に、吸込口部及び切削チッ
プが回転中心に対して公転するため、吸込の吸引面積及
び撹乱面積が広くなり、土壌の破砕効率が更に一段と向
上される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１において、１は真空掘削機の本体となる低
床型トラックで、前部には運転席２が装備され、またト
ラック１の車台３上には、エンジン４と、このエンジン
４により駆動される真空吸引用ブロワ５と、ブロワ５の
吸引経路上に設置された箱型のフィルタ室６と、これに
連通された土砂収集室７とが装備されており、これらの
構成は従来より公知のものである。

【００１１】上記真空吸引用ブロワ５は、その吸引経路
に接続された連通管８を介してフィルタ室６と連通され
ている。フィルタ室６は、仕切板６ｃによりその上部に
排気室６ａと、下部に吸引室６ｂとが上下に仕切られて
あり、上部に区画された排気室６ａに前記連通管８が連
通されている。仕切板６ｃには、下部の吸引室６ｂ内に
垂下して複数個の蛇腹状ホ−ス形状をなしたフィルタバ
ッグ９が吊設されており、このフィルタバッグ９はその
下端が支持板１０に接続固着され、支持板１０は引張コ
イルスプリング１１を介してフィルタ室６の底部壁面に
弾性的に支持されている。そしてフィルタ室６内の吸引
気流が、矢印に示すように支持板１０に設けた開口より
フィルタバッグ９内に入り、フィルタバッグ９の筒壁を
透過して上方の仕切板６ｃに設けた出口開口より上部排
気室６ａ内に流通する過程において気流中に混入する土
砂の細塵がフィルタ作用により除去される構成になって
おり、フィルタ室６の底部は、連通路１２を介して土砂
収集室７の上部に連通されている。

【００１２】土砂収集室７には、その後壁の高位置に土
砂の流入口７ａが開口され、これに可撓性を有するバキ
ュ−ムダクト１５が接続されている。上記土砂流入口７
ａに対向して収集室７内に、斜めに配置された衝突板１
３が、その一端を支点に上下動可能に弾性枢支されてい
て、この衝突板１３にバキュ−ムダクト１５を介して土
砂流入口７ａから吸引投入される土砂が衝突することに
より、比重の大きい土砂は下方に落下して収集室７内の
底部に溜り、軽い空気流は収集室７内の上部を迂回して
前記連通路１２からフィルタ室６の底部へ流通するよう
にしている。なお土砂収集室７の底部には、開閉操作で
きる扉１４を有し、これを開くことにより底部に溜る収
集土砂を外部に排出できるようにしている。

【００１３】本発明においては、上記トラック１の車台
３の後部に、左右方向へ延びる断面コ字形の連結金具１
８が装備され、この連結金具１８にヒッチピン１９を介
して前後方向に延びるブ−ム２０が連結される。上記ブ
−ム２０は、伸縮できるように外筒２０ａに対し内筒２
０ｂが進退可能に嵌挿されており、内筒２０ｂの端部に
は取付板２１が固設され、この取付板２１を介してブ−
ム２０の端部に、掘削装置の支持架台２２が着脱可能に
固着されている。上記支持架台２２は、上記取付板２１
に対して接合固着される取付板２３を備えた垂直フレ−
ム２４と、この垂直フレ−ム２４の上下端に取り付けた
支持部材２５，２６を介して垂直に立設された昇降ガイ
ド支柱２７と、垂直フレ−ム２４の下部に油圧シリンダ
機構２８を介して上下伸縮可能に装備した左右一対のア
ウトリガ−２９と、移動車輪３０とを有しており、油圧
シリンダ機構２８を伸長して左右一対のアウトリガ−２
９を土壌面に当接させることにより、支持架台２２がそ
の土壌面に接地固定できるようにしてある。

【００１４】上記支持架台２２に備える昇降ガイド支柱
２７は、角パイプ材からなる支柱の一側面にラック２７
ａが形成されてあり、ガイド支柱２７には、これに沿っ
て上下に昇降する昇降体３５が、図２に示すように上記
ラック２７ａに噛み合うピニオン３２と、これに対向し
て設けた一対のローラ３３，３４とにより支柱２７を挾
持して上下昇降するように支持されている。上記ピニオ
ン３２の軸にはその軸端に昇降用のハンドル３６が設け
られていて、このハンドル３６を回動することにより昇
降体３５をガイド支柱２７に沿って上昇，下降操作で
き、また図示していないが昇降体３５には上記ピニオン
３２の回動を規制するロック機構を備えていて上昇位置
の適所で昇降体３５を固定できるようにしている。上記
昇降体３５には、これに備えた固定具３５ａを介して掘
削筒４０の内部に挿通した中空筒４２が、その筒体軸線
を土壌面に直立するよう垂直に固定されている。上記中
空筒４２は、内壁４２ａと外壁４２ｂの二重壁になって
いて、両壁４２ａ，４２ｂの間に環状の空気通路４３が
形成され、また内壁４２ａの筒内は上下に延びる中空の
土砂吸引通路４２ｃとしてその上端に前記バキュ−ムダ
クト１５の先端が接続されている。

【００１５】上記中空筒４２に対し、その外側に、掘削
筒４０が回動可能に嵌合されてありこの掘削筒４０は中
空筒４２の軸線方向には抜け止めされ、その下端部には
筒径を大きくした大径の掘削筒口４０ａが形成されてい
る。この掘削筒口４０ａには、図２のＡ−Ａ矢視図であ
る図３に示すように、その下端内周縁に、前記空気通路
４３と連通する圧力空気の噴気口４５が円周方向の４個
所に下方に向けて開口されている。つまり、噴気口４５
は、図２及び図３から明らかなように、掘削開口４０ａ
において、バキュームダクト１５に連通する中空筒４２
の内壁４２ａ内側の空間よりも外側に位置し、いわゆ
る、掘削開口４０ａ都道一面で内壁４２ａ寄りも外側に
位置している。これにより、噴気口４５から噴気された
圧力空気は噴気口４５の内側で近接しているバキューム
ダクト１５側の吸引部（内部開口４０ｂ）に向け即座に
取り込まれることができるようになっている。また掘削
筒口４０ａの下端円周部には、その外周位置と、それよ
り内側位置の同心円上に位置して、所要巾を有する切削
チップ４６が、互いに位相をずらしていわゆる千鳥状に
計８個、下方に突出して固定されている。

【００１６】またこの実施例では、上記昇降体３５に、
支持金具４７を介して固定された油圧モータ４８と、ト
ルクリミッタ４８ａを備えている。この油圧モータ４８
は、前記トラック１に装備されている油圧系により駆動
して、油圧モータ４８の駆動軸に取付けたピニオンギャ
４９と、これに噛み合う駆動ギャ５０とを介して掘削筒
４０を円周方向の一方向または往復方向に減速回動させ
ている。またトルクリミッタ４８ａは、掘削中に掘削筒
口４０ａ又は切削チップ４６に過大な負荷が生じた時に
回転駆動力を空転させて、機器又は地中に埋設されてい
る配管類等の埋設物の損傷を防止する機能を有する。

【００１７】また前記中空筒４２の内壁４２ａと外壁４
２ｂとの間に形成した空気通路４３に連通して、中空筒
４２の上部に空気ホース５１が接続され、図示の実施例
ではその空気ホース５１の先端が、トラック１の車台３
に搭載された前記真空吸引用ブロワ５の排気系と接続さ
れて、ブロワ５からの排気を、ホース５１により空気通
路４３に導き、これを圧力空気として噴気口４５から土
壌面に噴気させるように送風手段が構成されている。こ
のとき、噴気口４５からの圧力空気は、土壌を破粋する
とその破粋土砂を直ちにバキュームダクト１５に連通す
る吸引部（内部開口４０ｂ）内に浮動させるので、吸引
部の周辺に特別な閉塞空間を改めて準備することなく吸
引部による破粋土砂の吸引排除が行われる。

【００１８】次に図４及び図４のＢ−Ｂ矢視図である図
５を参照して、本発明の第２実施例を説明する。この実
施例では、掘削筒口４０ａは、中空筒４２の軸心線に対
し偏心して支持されており、中空筒４２の回りを油圧モ
ータ４８の駆動により掘削筒４０が回転すると、掘削筒
４０と一体の掘削筒口４０ａが偏心回転するようになっ
ている。この偏心した掘削筒口４０ａの下端円周部に
は、図４及び図５から明らかなように、外周位置とその
内側位置の同心円上に切削チップ４６を有しており、更
に掘削筒口４０ａの内部開口４０ｂは、その上端開口が
土砂吸引通路４２ｃと連通しており、下端の吸込口部は
掘削筒口４０ａの偏心方向に偏位して開口されている。
従って掘削筒口４０ａが偏心回転すると、切削チップ４
６，内部開口４０ｂの下端吸込口部及び噴気口４５は、
いずれも回転軸心Ｃを中心として公転運動を行う。その
ためそれぞれの切削チップ４６及び噴気口４５は、異な
った回転半径で土壌を撹乱し、内部開口４０ｂの下端に
開口した吸込口部はそれ自身の開口断面積よりもはるか
に広い面積から土砂を吸引することができる。特に、内
部開口４０ｂに吸引される破粋土砂は、噴気口４５が内
部空間４０ｂの外側に位置している関係であるので、前
述した実施例と同様に、内部開口４０ｂの周辺に負圧化
生起用の閉塞空間を特別に準備することなく直ちに取り
込まれることになる。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による掘
削装置によれば、空気圧による土壌面の破砕（突き崩
し）機能と、真空力による破砕土砂の吸引排土機能と
が、土壌面に直立された掘削筒４０を介して同時的に進
行されるから、掘削対象の土壌中に存在する埋設物を損
傷，破壊しない掘削機として従来使用されていた真空掘
削機に比し、その掘削作業を極めて能率的に遂行でき
る。特に掘削筒４０には、掘削筒口４０ａの下端円周部
において外周位置とその内側位置の同心円上に、噴気口
４５と併設して下方へ突出する切削チップ４６が複列に
配列して設けられ、且つ掘削筒口４０ａを形成した掘削
筒４０は、これが筒軸を軸線として円周方向へ回動して
いるので、上述の切削チップ４６が、土中に介在する石
礫等を掘り出すように撹乱しつつ回動し、この撹乱作用
も相俟って、前述の空気圧による土壌の突き崩し作用が
極めて効果的に達成され、また撹乱作用により破砕土砂
は気流搬送に容易な細粒状態になるから、前述の土砂の
吸引排土作用も円滑化できる。しかも、噴気口が掘削筒
口の外周縁上に設けられているので、噴気される圧力空
気は、土壌を破粋するとそのまま破粋土砂を掘削筒口内
に向け浮動させて吸引させることができる。これによ
り、バキュームダクトに連通している掘削筒口は、その
周辺に何ら特別な閉塞空間を準備することなく噴気口か
らの圧力空気の吹き出しを利用するだけで吸引負圧を生
起させて破粋土砂を吸引排除することができる。特に上
述の切削チップ４６は、掘削筒口４０ａの下端円周部に
おいてその外周位置だけでなく、更にその内側位置の円
周上にも複列に設けられているので、切削チップ４６に
よる土砂撹乱作用は、掘削筒口４０ａの下端で囲まれる
領域の全域に及び、土壌の破砕が効率よく行うことがで
きる。更に、複列の切削チップ４６が、互に千鳥状に並
んで配置されているものにあっては、切削チップ同士の
距離が離間してしているので互いに干渉せず、切削チッ
プ４６間に石礫が挾まることがなく、また更に、複列の
切削チップ４６が設けられる掘削筒口４０ａ及びその下
端の吸込口部が掘削筒４０の中空筒軸線に対し偏心して
回転するものにあっては、掘削面積が偏心量に応じて拡
大される上に、吸込口部及び切削チップが回転中心に対
して公転するため、吸込の吸引面積及び撹乱面積が広く
なり、土壌の破砕効率が更に一段と向上できる利点が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による掘削装置の実施例を一部断面して
示した全体の側面図

【図２】土壌面の掘削装置を拡大しその一部を断面で示
す側面図

【図３】図２のＡ−Ａ矢視図

【図４】第２実施例における土壌掘削装置を拡大しその
一部を断面で示す側面図

【図５】図４のＢ−Ｂ矢視図

【符号の説明】

１ トラック ２ 運転席 ３ 車
台 ４ エンジン ５ ブロワ ６ フ
ィルタ室 ６ａ 上部の排気室 ６ｂ 下部の吸引室 ６ｃ
仕切板 ７ 土砂収集室 ７ａ 土砂流入口 ８ 連
通管 ９ フィルタバッグ １０ 支持板 １１
引張コイルスプリング １２ 通路 １３ 衝突板 １４
扉 １５ バキュ―ムダクト １８
連結金具 １９ ヒッチピン ２０ ブ―ム ２１，
２３ 取付板 ２２ 支持架台 ２４ 垂直フレ―ム ２７
昇降ガイド支柱 ２７ａ ラック ２８ 油圧シリンダ機構 ２９ アウトリガ― ３２ ピニオン ３３，
３４ ロ―ラ ３５ 昇降体 ３６ 昇降ハンドル ４０
掘削筒 ４０ａ 掘削筒口 ４０ｂ 内部開口 ４２
中空筒 ４２ｃ 土砂吸引通路 ４３ 空気通路 ４５
噴気口 ４６ 切削チップ ４８ 油圧モ―タ ４８ａ
トルクリミッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21B 7/18 E21B 7/00 E21B 10/60

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空吸引用ブロワと、該ブロワの吸引経
   路に連通して設けられる土砂収集室と、該土砂収集室に
   バキュームダクトを介して連通される中空の掘削筒とを
   有し、この中空掘削筒は、支持部材により中空軸線を土
   壌面に直立して上下昇降可能に支持し、該掘削筒の下端
   筒口より圧力空気を噴気させて土壌面を空気破砕しつ
   つ、その破砕土砂をバキュームダクトに通じる掘削筒の
   中空筒内に吸引して移送排土するように構成される土壌
   の掘削装置において、 上記中空の掘削筒は、その下端部に筒径を大きくした掘
   削筒口を有し、該掘削筒口には、下端円周部で該筒口と
   同一面に開口するとともにバキュームダクトに連通する
   吸引部の外側に位置して形成され、送風源と連通して圧
   力空気を土壌面に噴気させる噴気口と、下端円周縁より
   下方へ突出して土壌面を撹乱する切削チップとを備える
   と共に、掘削筒口を円周方向へ回転させる手段とを備え
   てなり、且つ上記切削チップは、掘削筒口の下端円周部
   において半径方向の外周位置とその内側位置の各円周上
   に所要個数を複列に配列して設けていることを特徴とす
   る土壌の掘削装置。
2. 【請求項２】 外周位置とその内側位置に設ける複列の
   切削チップは、互に位相が異なった位置に配置され、千
   鳥状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の
   土壌の掘削装置。
3. 【請求項３】 外周位置とその内側位置に設ける複列の
   切削チップは、掘削筒の中空筒軸線に対し偏心して回転
   する掘削筒口の下端円周部に設けられ、掘削筒口の内部
   開口を、その上端は掘削筒の中空筒内と連通し、下端の
   吸込口部は掘削筒口の偏心方向に偏位して開口されてい
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の土壌の掘削装
   置。