JP3530030B2 - 管推進機用土砂圧送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、埋設管内に設置さ
れ掘削土砂を埋設管外に排出する排土管と、掘削土砂を
取り込むためのシリンダ及びこのシリンダに取り込んだ
掘削土砂を排土管に押し込んで圧送するための土砂圧送
用のピストンを有する土砂圧送ポンプと、土砂圧送ポン
プを油圧で駆動するための油圧駆動装置とを備えた管推
進機用土砂圧送装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】人が入れないような小口径の管を地中に
埋設する工法として、管推進工法と称する工法が従来か
ら一般に知られている。この管推進工法は、カッタヘッ
ドを有する先導体の後方にヒューム管等で構成した埋設
管を順次連結し、これら先導体の後方に連結される埋設
管を発進立坑内に設置した元押しジャッキで推進しなが
ら前方の地山を先導体で掘削して、各埋設管を順次地中
に押し込んで埋設して行く工法である。また、こうした
管推進工法の実施に使用する機械を管推進機と称する。
この管推進機には、掘削土砂を地上に排出するために土
砂圧送装置を設けている。この管推進機用土砂圧送装置
は、大別すると、埋設管内に設置され掘削土砂を埋設管
外に排出する排土管と、掘削土砂をシリンダに取り込ん
でから排土管内にピストンで押し込んで圧送する土砂圧
送ポンプと称するポンプと、土砂圧送ポンプを油圧で駆
動するための油圧駆動装置とからなる。 【０００３】管推進機用土砂圧送装置は、種々の構造の
ものがあり、従来から知られているが、その典型的なも
のは、例えば、特開昭５９ー５１１７１号公報に示され
ている。そこで、以下に、この公報に記載されている管
推進機用土砂圧送装置の概要を説明する。この管推進機
用土砂圧送装置は、圧送パイプと称する排土管が埋設管
内に設置され、その排土管内に土砂圧送ポンプを設置す
るようにしたものである。埋設管には、これを仕切って
掘削土砂を溜めるための土砂タンクを設けているととも
に、排土管には、土砂供給口を形成して、土砂タンクに
溜めた掘削土砂がその土砂供給口を通じて排土管内に供
給されるようにしている。また、排土管には、その後端
部に、これと同じ内径のケーシングを接続するように設
置、固定している。 【０００４】土砂圧送ポンプは、掘削土砂を取り込むた
めの外側シリンダと、この外側シリンダに取り込んだ掘
削土砂を排土管に押し込んで圧送するための土砂圧送用
のピストンとを備えている。外側シリンダは、排土管と
ケーシングの内部に摺動可能に嵌挿され、後端部に取り
付けた外側シリンダ押進用のピストンで前進、後退させ
得るようにしている。そして、後退時には、排土管の土
砂供給口を開いて土砂タンク内の掘削土砂を排土管内に
供給し、前進時には、排土管内に供給した掘削土砂を取
り込めるようにしている。土砂圧送用のピストンは、そ
のピストンロッドの働きをする内側シリンダの前端部に
取り付けられて、この内側シリンダとともに外側シリン
ダの内部に摺動可能に嵌挿され、内側シリンダの後端部
に取り付けた内側シリンダ押進用のピストンで前進、後
退させ得るようにしている。そして、前進時には、外側
シリンダがその内部に取り込んだ掘削土砂を排土管に押
し込んで圧送できるようにしている。 【０００５】前記公報に記載の管推進機用土砂圧送装置
は、このような構造を備えているので、いま、外側シリ
ンダと内側シリンダをともに後退させると、土砂タンク
内の掘削土砂が土砂供給口を通じて排土管内に供給され
る。こうした状態において、外側シリンダ押進用のピス
トンを駆動して外側シリンダを前進させると、排土管内
の掘削土砂を外側シリンダ内に取り込むことができ、次
いで、内側シリンダ押進用のピストンを駆動することに
より、内側シリンダを前進させて土砂圧送用のピストン
を前進させると、外側シリンダ内に取り込んだ掘削土砂
を土砂圧送用のピストンにより排土管に押し込んで圧送
することができる。こうした状態において、外側シリン
ダを後退させ、次いで、土砂圧送用のピストンを後退さ
せると、これらを原位置に復帰させることができるの
で、同様の動作を繰返し、こうした動作を何度も反復し
て掘削土砂を地上に圧送する。なお、以上説明した土砂
圧送装置の詳細については、前記公報を参照されたい。 【０００６】こうした外側シリンダ及び土砂圧送用のピ
ストンの前進、後退動作を順を追って行えるようにする
ため、土砂圧送ポンプには、種々の流体圧室、流体圧通
路、弁等を設けるとともに、圧油を供給し、又は排出す
るための一対のポートを設けている。この一対のポート
は、その一方に圧油を供給し、他方から圧油を排出する
ようにしたときに、外側シリンダ押進用のピストンや内
側シリンダ押進用のピストンを前進させて外側シリンダ
や土砂圧送用のピストンを前進させ、他方に圧油を供給
し、一方から圧油を排出するように圧油の流路を切り換
えたときに、同様にして外側シリンダや土砂圧送用のピ
ストンを後退させる。管推進機用土砂圧送装置では、こ
うした圧油の流路の切換による外側シリンダや土砂圧送
用のピストンの前進、後退駆動を油圧で行うため、油圧
駆動装置を設けている。この油圧駆動装置は、前記特開
昭５９ー５１１７１号公報には明示されていないので、
その要点を図２に基づいて以下に説明する。 【０００７】図２は、従来の管推進機用土砂圧送装置の
油圧駆動装置の油圧回路を概略的に示す油圧回路図であ
る。図２において、１は土砂圧送ポンプを構成する土砂
圧送用のピストンを前進、後退させるための、前記公報
記載の内側シリンダ押進用のピストン及びその周辺を模
式的に示した土砂圧送ピストン駆動用シリンダ、２は制
御手段からの電気信号により所定ポートを開閉して土砂
圧送ピストン駆動用シリンダを前進、後退させたりその
前進、後退を停止させたりするように圧油の流れを切り
換えることのできる電磁式の方向切換弁、３は土砂圧送
ピストン駆動用シリンダ１のピストンロッド、４は土砂
圧送ポンプの駆動源としての圧油を供給する圧油供給用
ホース、５は土砂圧送ポンプに供給された圧油を排出す
る圧油排出用ホース、４ａは方向切換弁２の切換に応じ
て土砂圧送ピストン駆動用シリンダ１のロッド側に圧油
を供給したりそのロッド側の圧油を排出したりする圧油
給排用ホース、５ａは方向切換弁２の切換に応じて土砂
圧送ピストン駆動用シリンダ１のボトム側に圧油を供給
したりそのボトム側の圧油を排出したりする圧油給排用
ホース、６は圧油供給用ホース４に接続される油圧発生
源としての油圧発生用ポンプ、７は圧油排出用ホース５
に接続されて圧油を戻すタンクである。従来の管推進機
用土砂圧送装置では、図２に示すように、土砂圧送ポン
プは先導体側に配置し、方向切換弁２は、油圧発生用ポ
ンプ６及びタンク７とともに地上側に配置している。 【０００８】土砂圧送ピストン駆動用シリンダ１のピス
トンロッド３には、図示していない土砂圧送用のピスト
ンが取り付けられて、土砂圧送ピストン駆動用シリンダ
１の駆動により土砂圧送用のピストンが前進、後退する
ようになっている。この土砂圧送ピストン駆動用シリン
ダ１のピストンロッド３は、前記公報記載の内側シリン
ダを省略して図示したものである。方向切換弁２は、ス
プールの作動位置が三つある４ポート３位置の電磁式の
方向切換弁であり、土砂圧送ポンプの制御手段から左側
及び右側の信号受け部の一方に電気信号が出力され、左
側及び右側の信号受け部に電気信号を出力されたとき、
それぞれ左位置及び右位置に切り換えられ、それ以外の
ときは中立位置を保持する。 【０００９】そして、左位置に切り換えられたとき、圧
油供給用ホース４の圧油を圧油給排用ホース５ａを通じ
て土砂圧送ピストン駆動用シリンダ１のボトム側に供給
するとともに同シリンダ１のロッド側に供給された圧油
を圧油給排用ホース４ａを通じて圧油排出用ホース５に
排出してピストンロッド３を前進させ、右位置に切り換
えられたとき、圧油供給用ホース４の圧油を圧油給排用
ホース４ａを通じて土砂圧送ピストン駆動用シリンダ１
のロッド側に供給するとともに同シリンダ１のボトム側
に供給された圧油を圧油給排用ホース５ａを通じて圧油
排出用ホース５に排出してピストンロッド３を後退させ
る。また、中立位置においては、図示のとおり、圧油供
給用ホース４を圧油排出用ホース５に接続して、油圧発
生用ポンプ６から圧油供給用ホース４に送られた圧油を
圧油排出用ホース５を通じてタンク７に戻す。 【００１０】したがって、土砂圧送ポンプの制御手段か
ら左側の信号受け部に電気信号が出力されて方向切換弁
２が左位置に切り換えられると、圧油供給用ホース４及
び圧油排出用ホース５の接続油路がそれぞれ圧油給排用
ホース５ａ及び圧油給排用ホース４ａに切り換えられる
ことにより、ピストンロッド３を前進させて土砂圧送用
のピストンを前進させ、方向切換弁２が右位置に切り換
えられると、圧油供給用ホース４及び圧油排出用ホース
５の接続油路がそれぞれ圧油給排用ホース４ａ及び圧油
給排用ホース５ａに切り換えられることにより、ピスト
ンロッド３を後退させて土砂圧送用のピストンを後退さ
せる。また、図示はしていないが、土砂圧送用のピスト
ンとともに前記公報記載の外側シリンダも、こうした方
向切換弁２の切換操作で圧油供給用ホース４及び圧油排
出用ホース５の接続油路を切り換えることにより、前
進、後退させ得るようになっていることから、前述した
ように、外側シリンダと土砂圧送用のピストンとが前
進、後退しながら互いに協働して、掘削土砂を排土管を
通じて地上に圧送することができる。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】ところで、圧油給排用
ホース等のホースは、可撓性を有しているため、圧油を
方向切換弁の操作で土砂圧送ポンプに供給する際に体積
が膨張し、土砂圧送ポンプは、圧油給排用ホースが膨張
した後に初めて作動する。そして、圧油給排用ホース
は、管推進機の掘進が進展するにつれて、１００ｍ、２
００ｍとかなりの長さ繰り出されて行き、その膨張によ
る体積変化が累積されて大きくなるため、土砂圧送ポン
プは、地上側に配置している方向切換弁を切り換えてか
ら、かなりの時間の遅れをもって作動することとなる。
土砂圧送ポンプは、圧油供給用ホースや圧油排出用ホー
スの接続油路を方向切換弁で切り換えて駆動することか
ら、土砂圧送ポンプを安定した状態（シリンダがストロ
ークエンドに達したときに即座に切り換わる状態、換言
すると土砂圧送ポンプで連続した排土が行える状態）で
駆動するのが困難となる。 【００１２】本発明は、従来の技術にみられるこうした
問題を解消しようとするものであって、その技術課題
は、土砂圧送ポンプの作動に遅れが生じない管推進機用
土砂圧送装置を提供することにある。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明のこうした技術課
題は、埋設管内に設置され掘削土砂を埋設管外に排出す
る排土管と、掘削土砂を取り込むためのシリンダ及びこ
のシリンダに取り込んだ掘削土砂を排土管に押し込んで
圧送するための土砂圧送用のピストンを有する土砂圧送
ポンプと、土砂圧送ポンプの駆動源としての油圧発生用
ポンプからの圧油を供給する圧油供給用ホース及び土砂
圧送ポンプに供給された圧油を排出する圧油排出用ホー
スと、圧油供給用ホース及び圧油排出用ホースの接続油
路を切り換えて土砂圧送ポンプの駆動を制御する方向切
換弁とを備えた管推進機用土砂圧送装置において、「圧
油供給用ホースを可撓性を有するように形成するととも
に、土砂圧送ポンプの駆動を制御する方向切換弁を管推
進機の先導体側に配置し、さらに、圧油供給用ホースに
設けて方向切換弁の上流側の油圧を保持することのでき
る圧力保持手段を、油圧発生用ポンプから方向切換弁近
傍まで圧油供給用ホースを膨張させることができるよう
に管推進機の先導体側で方向切換弁の入口側に配置し
た」ことにより達成される。 【００１４】本発明の管推進機用土砂圧送装置は、この
よう技術手段を採用しているので、方向切換弁の上流側
の油圧を圧力保持手段で保持することにより、油圧発生
用ポンプから方向切換弁近傍までの圧油供給用ホースを
常に膨張させておくことができ、方向切換弁が切り換え
られたとき、方向切換弁の上流側の油圧は、圧力が立ち
上がった状態で直ちにその出口側に流れる。そして、こ
れら方向切換弁や圧力保持手段は、共に管推進機の先導
体側に配置するようにしていて土砂圧送ポンプの近くに
配置しているため、その方向切換弁の出口側に流れた圧
油は、時間遅れが生じることなく土砂圧送ポンプに供給
され、従来の管推進機用土砂圧送装置のように供給用ホ
ースの膨張に起因して土砂圧送ポンプの作動に遅れが生
じるようなことはない。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、本発明が実際上どのように
具体化されるのかを示す具体化例を図１に基づいて説明
することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。
図１は、本発明の具体化例の管推進機用土砂圧送装置に
おける油圧駆動装置の油圧回路を概略的に示す油圧回路
図である。図１において、図２と同一の符号を付けた部
分は、これらの図面と同等の部分を表しているので、説
明の重複を避けるため詳述しない。 【００１６】本発明の具体化例の管推進機用土砂圧送装
置は、前述した従来の装置と同様、埋設管内に設置され
掘削土砂を埋設管外に排出する排土管と、掘削土砂を取
り込むための外側シリンダ及びこの外側シリンダに取り
込んだ掘削土砂を排土管に押し込んで圧送するための土
砂圧送用のピストンを有する土砂圧送ポンプと、土砂圧
送ポンプの駆動源としての圧油を供給する圧油供給用ホ
ース４及び土砂圧送ポンプに供給された圧油を排出する
圧油排出用ホース５と、圧油供給用ホース４及び圧油排
出用ホース５の接続油路を切り換えて土砂圧送ポンプの
駆動を制御する方向切換弁２とを備えている。また、土
砂圧送用のピストンは、前述した従来の装置と同様、土
砂圧送ピストン駆動用シリンダ１により前進、後退させ
るようにしている。 【００１７】そこで、本発明の具体化例の管推進機用土
砂圧送装置の特徴的な技術内容について説明すると、本
具体化例の管推進機用土砂圧送装置は、土砂圧送ポンプ
の作動に遅れが生じない管推進機用土砂圧送装置を得る
ため、圧油供給用ホース４における方向切換弁２の入口
側に特にシーケンスバルブ８を設け、従来地上側に設け
ていた方向切換弁２を管推進機の先導体内に配置すると
ともに、シーケンスバルブ８も管推進機の先導体内に配
置するようにした点に特徴がある。方向切換弁２をこの
ように管推進機の先導体内に配置する結果、管推進機の
掘進が進展したとき、従来の装置とは逆に、可撓性のホ
ースのうちの圧油供給用ホース４及び圧油排出用ホース
５の方が繰り出されれて行き、圧油給排用ホース４ａ，
４ｂは、一定の長さを保持することとなる。シーケンス
バルブ８は、その入口側の油圧を検出してその油圧の検
出値が予め設定した所定の設定圧力に達したときに、図
１において左位置に切り換えられて、圧油供給用ホース
４の圧油をシーケンスバルブ８の入口側から出口側に通
過させ、そうでないときには、右位置を保持して圧油供
給用ホース４内の圧油の流れを遮断する。したがって、
シーケンスバルブ８の設定圧力を、圧油供給用ホース４
を膨張させ得る圧力値に設定すれば、方向切換弁の上流
側の油圧をその圧力値に保持して圧油供給用ホース４を
常に膨張させておくことができる。 【００１８】本発明の具体化例の管推進機用土砂圧送装
置は、方向切換弁２の入口側に設けたシーケンスバルブ
８の設定圧力をこうした圧力値に設定しているので、方
向切換弁２の上流側の油圧をシーケンスバルブ８で設定
圧力に保持することにより、油圧発生用ポンプ６から方
向切換弁２の近傍までの圧油供給用ホース４を常に膨張
させておくことができ、方向切換弁２が切り換えられた
とき、方向切換弁２の上流側の油圧は、圧力が立ち上が
った状態において、直ちにその出口側に流すことができ
る。そして、従来地上側に設けていた方向切換弁２を管
推進機の先導体内に配置するとともに、シーケンスバル
ブ８も管推進機の先導体内に配置するようにしていて、
その何れも土砂圧送ポンプの近くに配置しているため、
方向切換弁２の出口側に流れた圧油は、時間遅れが生じ
ることなく土砂圧送ポンプに供給され、従来の管推進機
用土砂圧送装置のように圧油供給用ホース４の膨張に起
因して土砂圧送ポンプの作動に遅れが生じるようなこと
はない。シーケンスバルブ８は、要するに、油圧発生用
ポンプ６から方向切換弁２の近傍までの圧油供給用ホー
ス４を膨張させるように方向切換弁２の上流側の油圧を
保持することのできる圧力保持手段であれば、リリーフ
バルブ等他の機器であってもよいが、本具体化例の管推
進機用土砂圧送装置では、こうした圧力保持手段に特に
シーケンスバルブ８を用いたので、圧油供給ラインの油
圧を一定にすることができる。 【００１９】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、埋設管内に設置され掘削土砂を埋設管外に排出する
排土管と、掘削土砂を取り込むためのシリンダ及びこの
シリンダに取り込んだ掘削土砂を排土管に押し込んで圧
送するための土砂圧送用のピストンを有する土砂圧送ポ
ンプと、土砂圧送ポンプの駆動源としての油圧発生用ポ
ンプからの圧油を供給する圧油供給用ホース及び土砂圧
送ポンプに供給された圧油を排出する圧油排出用ホース
と、圧油供給用ホース及び圧油排出用ホースの接続油路
を切り換えて土砂圧送ポンプの駆動を制御する方向切換
弁とを備えた管推進機用土砂圧送装置において、「圧油
供給用ホースを可撓性を有するように形成するととも
に、土砂圧送ポンプの駆動を制御する方向切換弁を管推
進機の先導体側に配置し、さらに、圧油供給用ホースに
設けて方向切換弁の上流側の油圧を保持することのでき
る圧力保持手段を、油圧発生用ポンプから方向切換弁近
傍まで圧油供給用ホースを膨張させることができるよう
に管推進機の先導体側で方向切換弁の入口側に配置し
た」ので、本発明によれば、土砂圧送ポンプの作動に遅
れが生じない管推進機用土砂圧送装置が得られる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の具体化例の管推進機用土砂圧送装置に
おける油圧駆動装置の油圧回路を概略的に示す油圧回路
図である。 【図２】従来の管推進機用土砂圧送装置の油圧駆動装置
の油圧回路を概略的に示す油圧回路図である。 【符号の説明】 １ 土砂圧送ピストン駆動用シリンダ ２ 方向切換弁 ３ ピストンロッド ４ 圧油供給用ホース ５ 圧油排出用ホース ４ａ，５ａ 圧油給排用ホース ６ 油圧発生用ポンプ ７ タンク ８ シーケンスバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森谷 秀樹 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 田中 実 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−42490（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−15898（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/12

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 埋設管内に設置され掘削土砂を埋設管外
   に排出する排土管と、掘削土砂を取り込むためのシリン
   ダ及びこのシリンダに取り込んだ掘削土砂を排土管に押
   し込んで圧送するための土砂圧送用のピストンを有する
   土砂圧送ポンプと、土砂圧送ポンプの駆動源としての油
   圧発生用ポンプからの圧油を供給する圧油供給用ホース
   及び土砂圧送ポンプに供給された圧油を排出する圧油排
   出用ホースと、圧油供給用ホース及び圧油排出用ホース
   の接続油路を切り換えて土砂圧送ポンプの駆動を制御す
   る方向切換弁とを備えた管推進機用土砂圧送装置におい
   て、圧油供給用ホースを可撓性を有するように形成する
   とともに、土砂圧送ポンプの駆動を制御する方向切換弁
   を管推進機の先導体側に配置し、さらに、圧油供給用ホ
   ースに設けて方向切換弁の上流側の油圧を保持すること
   のできる圧力保持手段を、油圧発生用ポンプから方向切
   換弁近傍まで圧油供給用ホースを膨張させることができ
   るように管推進機の先導体側で方向切換弁の入口側に配
   置したことを特徴とする管推進機用土砂圧送装置。