JPH04125223A - カプセル輸送設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、物体をカプセルにより液体輸送するカプセル
輸送設備に関するものである。

従来の技術 最近、大深度における地下空間の利用が（例えば、地下
鉄など）提案されている。この地下空間は地下６０〜１
００メートルの深さにもなり、地下空間を作るために、
掘削土砂を地上に運び出す必要がある。そして、このよ
うな地下空間は建造物の過密な大部会の地下に作られる
ため、掘削土砂の搬出施設は限られた面積にしか設ける
ことができず、したがって垂直に搬出することが考えら
れる。この場合、垂直式のベルトコンベヤかパケット式
コンベヤが使用されることが考えられる。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のようなコンベヤ方式によると、地下から
地上までの間でコンベヤ装置に故障が起こると、その修
理が非常に困難になるとともに、保守も容易に行うこと
ができないという問題があった。なお、掘削土砂をスラ
リー輸送で搬出することも考えられるが、搬出後の土砂
と水とを分離するのに高価な設備が必要となる。

そこで、本発明は上記課題を解消し得るカプセル輸送設
備を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、下部
液体タンクから上部液体タンクに物体輸送用カプセルを
液体輸送するカプセル上昇用輸送管およびカプセル下降
用輸送管を設けるとともに、上記カプセル下降用輸送管
とカプセル上昇用輸送管との下部同士を連通させたカプ
セル輸送設備である。

また、上記課題を解決するため、本発明の第２の手段は
、途中に圧送用ポンプを有して下部液体タンクから上部
液体タンクに物体輸送用カプセルを液体輸送するカプセ
ル輸送管を設け、上部液体タンク内と下部液体タンク内
とを接続する液体戻し管を設けるとともに、この液体戻
し管の下端部を上記圧送用ポンプの入口側に接続したカ
プセル輸送設備である。

さらに、上記課題を解決するため、本発明の第３の手段
は、上部位置から下部位置に物体輸送用カプセルを落下
輸送するカプセル輸送管を設けるとともに、このカプセ
ル輸送管の下端部にカプセルの落下制動用手段を設けた
カプセル輸送設備である。

作用 上記第１および第２の手段の構成によると、カプセルを
下部位置から上部位置に液体輸送するカプセル輸送管と
上部液体タンクとを連通させたので、上部液体タンク側
の圧力水頭を輸送用駆動装置である圧送用ポンプに作用
させることができ、したがってその駆動動力の低減化を
図ることができ、またカプセルの輸送は液体輸送管を介
して行われるので、例えばベルトコンベヤやパケット式
コンベヤなどに比べて、その保守点検が非常に簡単とな
る。

また、第３の手段の構成によると、カプセルをカプセル
輸送管により、単に落下案内させられるため、カプセル
の下部位置への搬入設備が非常に簡単なものとなる。

実施例 以下、本発明の実施例について説明するが、各実施例に
おいては、大深度の地下にトンネルを掘る場合に、その
掘削土砂を地下から地上にカプセル輸送するものについ
て説明する。

まず、本発明の第１の実施例を第１図に基づき説明する
。

地下側には、搬出側下部清水タンク（下部液体タンク）
１および搬入側下部清水タンク（下部液体タンク）２が
配置され、地上側には、搬出側上部清水タンク（上部液
体タンク）３および搬入側上部清水タンク（上部液体タ
ンク）４が配置されている。上記搬出側下部清水タンク
１と搬出側上部清水タンク３との間、および搬入側下部
清水タンク２と搬入側上部清水タンク４との間には、そ
れぞれカプセル輸送用のカプセル上昇用輸送管５および
カプセル下降用輸送管６が設けられている。

上記搬出側下部清水タンク１内には、カプセルＡをカプ
セル上昇用輸送管５内に供給するカプセル供給装置７が
配置されており、また搬入側下部清水タンク２内にはカ
プセル下降用輸送管θ内のカプセルＡを排出するカプセ
ル排出装置８が配置されている。上記カプセル供給装置
７およびカプセル排出装置８は回転式にされている。す
なわち、カプセル供給装置７およびカプセル排出装置８
は、鉛直軸心３回りで回転自在に支持されるとともに円
周に沿って複数個のカプセル収容室１１ａが形成され、
かつ円周上の任意のカプセル収容室１１ａが上記カプセ
ル上昇用輸送管５およびカプセル下降用輸送管６の途中
に入り込むようにされた円筒体１１と、この円筒体１１
を回転させて各カプセル収容室１１ａを１個づつカプセ
ル上昇用輸送管５およびカプセル下降用輸送管θ内に位
置させる回転駆動装置（図示せず）とから構成されてい
る。なお、各カプセル収容室１１ａの底部には、カプセ
ル上昇用輸送管５およびカプセル下降用輸道管６内に入
った際に輸送用液体である水が通過し得るように穴１２
がそれぞれ複数個づつ形成され、また円筒体１１とカプ
セル上昇用およびカプセル下降用輸送管５，６との間に
は、シール部材（例えば、エアーチューブ）１３が設け
られ、また各輸送管５，６の円筒体１１の挿入部の上下
、すなわち上記シール部材１３の上下位置には、搬出側
ゲート弁１４および搬入側ゲート弁１５がそれぞれ設け
られている。

次に、各清水タンク１〜４同土間の水配管系統について
説明する。

すなわち、カプセル上昇用およびカプセル下降用輸送管
５，６の上下のゲート弁１４．１５の上方および下方間
に両端部が接続されるとともに途中にそれぞれ開閉弁１
６．１７を有する搬出側および搬入側切換管１８．１９
が設けられるとともに、これら両切換管１８．１９同士
が途中に圧送用ポンプ２０を宵する下部接続管２１によ
り接続されている。また、搬出側上部清水タンク３と搬
入側上部清水タンク４とは、上部接続管２２により互い
に接続されている。なお、２３は途中に調整用ポンプ２
４を膏して搬出側下部清水タンク１内の水をカプセル上
昇用輸送管５内に戻すためのタンク内液面調整管である
。

さらに、地下の搬出側下部清水タンク１側および地上の
搬入側上部清水タンク４側には、カプセルＡをカプセル
供給装置７の円筒体１１に、およびカプセル下降用輸送
管θ内に投入するカプセル投入装置２５がそれぞれ配置
されている。また、地上の搬出側上部清水タンク３側お
よび地下の搬入側下部清水タンク２側には、カプセルＡ
を外部に取り出すカプセル取出装置２６がそれぞれ配置
されている。

次に、動作について説明する。

（１）ｌｆｆｆｌ削土砂を地下から地上に搬出する場合
まず、圧送用ポンプ２０が駆動されるとともに、各輸送
管５，６におけるゲート弁１４．１５が閉で、かつ各切
換管１８．１９における開閉弁１６゜１７が開にされて
いるとする。

この状態で、土砂が積み込まれたカプセルＡをカプセル
投入装置２５により、搬出側下部清水タンク１内のカプ
セル供給装置７のカプセル収容室１１ａに投入し、そし
て円筒体１１を回転させてそのカプセル収容室１１ａを
カプセル上昇用輸送管５内に位置させる。次に、カプセ
ル上昇用輸送管５における上下の搬出側ゲート弁１４を
開くとともに開閉弁１６を閉じる。すると、圧送用ポン
プ２０からの水は、カプセル上昇用輸送管５の底部に入
り、円筒体１１の穴１２を通ってカプセルＡを持ち上げ
るとともに地上側に向かって液体輸送する。そして、カ
プセルＡは搬出側上部清水タンク３内に上昇輸送された
後、カプセル取出装置２６により地上側に取り出される
。

■空のカプセルを地下に搬入する場合 まず、上記のように圧送用ポンプ２０が駆動されている
状態において、カプセル下降用輸送管６の上下の搬入側
ゲート弁１５を開くとともに搬入側切換管１９の開閉弁
１７を閉じる。この状態で、空のカプセル（但し、浮力
調整のため内部に水が注入されている）Ａを搬入側上部
清水タンク４側に設けられたカプセル投入装置２５によ
り、カプセル下降用輸送管６内に投入すれば、圧送用ポ
ンプ２０により循環される水によりカプセルＡは搬入側
下部清水タンク２内のカプセル排出装置８のカプセル収
容室１１ａ内に液体輸送される。カプセルＡがこのカプ
セル収容室１１ａ内に入ると、上下の搬入側ゲート弁１
５が閉じられ、そして円筒体１１が回転されて空のカプ
セルＡはカプセル下降用輸送管６から抜き出される。こ
の後、空のカプセルＡが、カプセル取出装置２６により
地下側に取り出され、掘削土砂の搬出に供される。

勿論、輸送用液体である水は、上下の接続管２１．２２
を介して圧送ポンプ２０により各清水タンク１〜４を循
環されている。

また、搬入側上部清水タンク４内の水の圧力水頭（ヘッ
ド圧）はカプセル下降用輸送管６および搬入側切換管１
９および下部接続管２１をを介して常に圧送用ポンプ２
０の入口側に作用しているので、圧送用ポンプ２０の駆
動動力の軽減を図ることができる。すなわち、圧送用ポ
ンプ２０の必要圧力は、水を循環させる際の圧力損失と
、カプセル搬送用動力としての圧力損失（カプセル自体
とその中身である土砂の浮力分が軽減されている）との
合計圧力となり、低動力で済む。

また、輸送管５，６の長さが例えば６０メートルである
場合、地下側の輸送管５，６のカプセル供給部および排
出部の圧力は（３ｋｇ　／　ｃｊとなるが、カプセルの
供給および排出時には、上下のゲート弁１４．１５が閉
じられるため、その作業は大気圧下で容易に行うことが
できる。

また、カプセル供給装置７およびカプセル排出装置８と
して、回転式のものが使用されているため、ゲート弁１
４．１５および開閉弁１６．１７を使用することにより
、例えば１０Ｗｃごとに連続してカプセルを輸送するこ
とができる。

また、使用されるカプセルの直径は、例えば使用される
輸送管５．６の内径の９０％程度とされ、カプセルの長
さはその直径の２倍程度とするのが適当であるが、輸送
管５，６にベンド部がある場合には、そのベント部が考
慮されるとともにそのハンドリングについても考慮され
る。なお、カプセルの直径は輸送に支障の無い限り、で
きるだけ輸送管５，６の内径に近づける方が有利であり
、例えば９５％程度が良い。

ここで、具体例について説明する。

例えば、直径が６００．■で長さが１２００−ｍ、カプ
セル重量が６８　ｋｇ　１輸送土砂重量が４７５ｋｇＮ
カプセルの上昇速度が１．０ｍ／５ｅｅ（カプセルの沈
降速度が０．４　ｍ　／　ｓｅｅであるので水の上昇速
度は１゜４ｍ／ｓｅｃとなる）であるとし、またカプセ
ル６台分の搬送用の圧力水頭が４３３０ｋｇ／♂、管内
損失が約１９０にに／♂とすると、正味必要動力は１９
ｋＷとなる。

なお、上記液面調整管２３は、循環する水が系外との間
で出入りが無い場合には不要であるが、例えば湧き水の
排出用として利用することができる。

次に、第２の実施例を第２図に基づき説明する。

上記第１の実施例においては、カプセル上昇用輸送管５
およびカプセル下降用輸送管６を垂直部だけで構成する
とともに、地下側の清水タンク１゜２内に、カプセル供
給装置７およびカプセル排出装置８をそれぞれ配置した
が、本第２の実施例においては、カプセル上昇用輸送管
５およびカプセル下降用輸送管６を垂直部と水平部とに
より構成するとともに、地下側の清水タンク１，２内に
は上記のようなカプセル供給装置７およびカプセル排出
装置８を設けない構成としたものである。

すなわち、カプセル上昇用輸送管５およびカプセル下降
用輸送管６を、それぞれ垂直部５ａ、６ａおよび水平部
５ｂ、Ｅ３ｂにより構成し、またそれぞれ地下側の清水
タンク１，２内における水平部５ｂ、６ｂの端部には、
カプセル供給口３１およびカプセル排出口３２が形成さ
れている。そして、上記カプセル上昇用輸送管５の水平
部５ｂ途中には第１および第２ゲート弁３３，３４が設
けられるとともにカプセル下降用輸送管６の水平部６ｂ
途中には第３および第４ゲート弁３５．３６が設けられ
ている。また、上記水平部５ｂの第１ゲート弁３３の下
流側と水平部６ｂの第３ゲート弁３５の上流側とが、途
中に主圧送用ポンプ３７およびその前後位置に第１．第
２開閉弁３８，３９を有する主接続管４０により接続さ
れている。

さらに、主接続管４０の主圧送用ポンプ３７より下流側
位置とカプセル上昇用輸送管５の第１．第２ゲート弁３
３．３４間位置とが、途中に第３開閉弁４１を有する第
１副接続管４２により接続されるとともに、主接続管４
０の主圧送用ポンプ３７より上流側位置とカプセル下降
用輸送管６の第３、第４ゲート弁３５．３６間位置とが
、途中に第４開閉弁４３を有する第２副接続管４４によ
り接続されている。そして、さらに途中に第１補助ポン
プ４５および第５開閉弁４６を有するカプセル上昇用補
助管４７が、カプセル上昇用輸送管５の第１．第２ゲー
ト弁３３．３４間と搬出側下部清水タンク１とに亘って
設けられ、また途中に第２補助ポンプ４８および第６開
閉弁４９を有するカプセル下降用補助管５０が、カプセ
ル下降用輸送管６の第３．第４ゲート弁３５．３６間と
搬入側下部清水タンク２とに亘って設けられている。

上記構成において、掘削土砂が積み込まれたカプセルＡ
を地下側から地上側に搬出する場合について説明する。

なお、第１．第２開閉弁３８．３９を開くとともに主圧
送用ポンプ３７を駆動して、カプセル下降用輸送管６内
の水が、矢印すで示すように、カプセル上昇用輸送管５
内に流れるようにしておく。

この状態で、掘削土砂が積み込まれたカプセルＡをカプ
セル上昇用輸送管５の水平部５ｂ端部のカプセル供給口
３１に投入し、そして第２ゲート弁３４および第５開閉
弁４６を開くとともに第１補助ポンプ４５を駆動する。

すると、カプセル供給口３１内のカプセルＡはカプセル
上昇用輸送管５内の両ゲート弁３３．３４間に送られる
。次に、第５開閉弁４６および第２ゲート弁３４を閉じ
た後、第１ゲート弁３３および第３開閉弁４１を開く。

もに第１ゲート弁３３を開く。すると、両ゲーｌ−弁３
３．３４間にあるカプセルＡはカプセル上昇用輸送管５
内を地上側の搬出側下部清水タンク１に向かって液体輸
送される。その後、引き続いてカプセルＡの搬出を行う
場合、第１ゲート弁３３を閑に、第２ゲート弁３４を開
にし、そしてカプセル上昇用補助管４７により、次のカ
プセルＡをカプセル上昇用輸送管５の水平部５ｂ内に持
ち込めばよい。

このように、上記第１の実施例と同様に、主圧送用ポン
プ３７には、地上側の搬入側上部清水タンク４からの圧
力水頭が加わっているため、主圧送用ポンプ３７の駆動
動力を軽減させることができる。

次に、空のカプセルＡを地上側から地下側に搬入する場
合、第２および第６開閉弁３８．４９を閉じるとともに
、第３ゲート弁３５および第４開閉弁４３を開き、そし
てカプセルＡをカプセル下降用輸送管６内に投入して、
カプセルＡを水平部６ｂの両ゲート弁３５．３６間まで
液体輸送させる。その後、第３ゲート弁３５および第４
開閉弁４３を閉じ、かつ第４ゲート弁３６および第６開
閉弁４９を開くとともに第２補助ポンプ４８を駆動させ
る。すると、両ゲート弁３５，３Ｅ３間のカプセルＡは
カプセル下降用補助管５０からの水によって搬入側下部
清水タンク２内の搬出口３２まで輸送される。その後、
カプセルＡをカプセル搬出口３２から搬入側下部清水タ
ンク２の外に取り出せばよい。

このように水平部５ｂ、Ｅ３ｂを設けたのは、実際の掘
削場所がカプセルの上昇用輸送管の設置場所と離れてい
る場合に対処するためである。すなわち、シールド工法
によって掘削する場合には、その掘削位置が時間ととも
に前進するため、このような場合に、単に水平部５ｂ、
８ｂを延ばすだけでよい。

なお、カプセルＡを搬出する際には、水平部５ｂでカプ
セルＡがカプセル上昇用輸送管５の内壁面に接触しない
ように、カプセル全体の重量が調整されている。例えば
、掘削土砂の充填量が調整されたり、またカプセルに浮
体が取り付けられる。

勿論、カプセルにガイド用の車輪を設けてもよい。

また、各輸送管５，６の垂直部５ａｙ６ａと水平部５ｂ
、８ｂとの屈曲部の曲率半径は、カプセルがスムースに
通過できるように、例えばカプセル全長の２０倍以上に
される。

次に、第３および第４の実施例について説明する。

上記第１および第２の実施例においては、カプセルの上
昇と下降とを同一の駆動方式すなわち液体輸送により行
うようにしたが、本第３および第４の実施例においては
、カプセルの上昇用だけに使用したものである。

すなわち、第３および第４の実施例においては、第３図
および第４図に示すように、第１および第２の実施例に
おける搬出側上部清水タンク３と、圧送用ポンプ２０お
よび主圧送用ポンプ３７とを、それぞれ液体戻し管６１
および６２により直接接続したものである。

この構成によると、掘削土砂が積み込まれたカプセルＡ
は、上記第１および第２の実施例において説明したよう
に、それぞれカプセル上昇用輸送管５を介して搬出側下
部清水タンク１から搬出側上部清水タンク３に液体輸送
される。また、輸送用の水は液体戻し管６１．６２によ
って搬出側下部清水タンク１内に戻される。

勿論、この場合にも、搬出側上部清水タンク３における
圧力水頭が圧送用ポンプ２０，３７の入口側に加わって
おり、その駆動動力の軽減化が図られている。

ところで、上記第１および第２の実施例においては、地
下側および地上側の各清水タンク１〜４をそれぞれ別個
に設けたが、勿論、地下側の清水タンク１，２内士また
は地上側の清水タンク３゜４内士を、それぞれ一体化さ
せてもよい。

次に、第５の実施例を第５図に基づき説明する。

上記第１および第２の実施例においては、カプセルの下
降を液体輸送により行うようにしたのに対して、本第５
の実施例においては、空気輸送、すなわち落下用輸送管
内を単に落下させるようにしたものである。

以下、この第５の実施例を第５図に基づき説明する。

第５図において、７１は地下側と地上側とに亘って鉛直
方向に配置されたカプセル落下用輸送管で、その下端部
には落下するカプセルに制動力を加える落下制動用手段
７２が設けられている。この落下制動用手段７２は、例
えば上下位置でかつ落下用輸送管７１の周囲の複数箇所
でそれぞれ配置された上部ベルト式ブレーキ装置７３お
よび下部ベルト式ブレーキ装置７４と、上部ブレーキ装
置７３の上方のカプセル落下用輸送管７１内面の所定高
さ（例えば１０メ一トル程度）に亘って植設され制動用
ブラシ７５とから構成されている。

なお、上記各ベルト式ブレーキ装置７３．７４のベルト
部は、カプセル落下用輸送管７１の内面より内側に突出
されている。

したがって、上記構成において、地上からカプセル落下
用輸送管７１内に投入された空のカプセルＡは重力によ
り速度を増しながら落下用輸送管７１内を落下するが、
時間が経つと空気抵抗により一定の速度となり、その状
態で落下する。そして、カプセル落下用輸送管７１の下
端部まで来ると、まずブラシ７５により速度が緩められ
た後、ゆっくり回転される上部ベルト式ブレーキ装置７
３のベルトにより減速され、そして下部ベルト式ブレー
キ・装置７４のベルトにより、さらに減速保持されると
ともに地下側のトロッコ７６上に降ろされ、所定位置ま
で運ばれる。

ところで、上記第５の実施例においては、落下制動用手
段７２として、制動用ブラシ７５と、ベルト式ブレーキ
装置７３．７４とを設けたが、例えば第６図に示すよう
に、下端部に制動用ブラシ７５が植設されたカプセル落
下用輸送管７１の底部に昇降自在な開閉蓋７７を設けた
ものでもよい。

すなわち、カプセルＡの落下時には、底部の開閉蓋７７
を閉じておく。したがって、落下するカプセルＡは、ま
ずブラシ７５でその速度が緩められた後、落下用輸送管
７１の底部に落下することになるが、底面が閉塞されて
いるため、クツション作用が生じ、カプセルＡにあまり
衝撃力が作用せずに開閉蓋７７上に落下する。なお、開
閉蓋７７自身は圧縮ばね７８により支持されているため
、より衝撃力が緩和される。そして、その後、開閉蓋７
７を、例えばパンタグラフ機構（シリンダー装置でもよ
い）７９介して下方に移動させて、カプセルＡを外部に
取り出せばよい。

また、第７図に示すように、上記の構成におけるカプセ
ルＡの制動用ブラシ７５の替わりに、カプセル落下用輸
送管７１の下端部７１ａを細くして、よりクツション降
下を高めるようにしてもよい。

さらに、上記各実施例においては、輸送物体として掘削
土砂について説明したが、勿論、これに限定されるもの
では無い。

発明の効果 以上のように本発明の構成によると、カプセルを下部位
置から上部位置に液体輸送するカプセル輸送管と上部液
体タンクとを連通させたので、上部液体タンク側の圧力
水頭を輸送用駆動装置である圧送用ポンプに作用させる
ことができ、したがってその駆動動力の低減化を図るこ
とができ、またカプセルの輸送は液体輸送管を介して行
われるので、例えばベルトコンベヤやパケット式コンペ
ヤなどに比へて、その保守点検が非常に簡単となる。

また、カプセルをカプセル輸送管により、単に落下案内
させるようにしているので、カプセルの下部位置への搬
入設備が非常に簡単な設備で済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略構成を示す断面図
、第２図は第２の実施例に概略構成を示す断面図、第３
図は第３の実施例の概略構成を示す断面図、第４図は第
４の実施例の概略構成を示す断面図、第５図は第５の実
施例の概略構成を示す断面図、第６図および第７図は第
５の実施例の変形例を示す要部概略構成を示す断面図で
ある。 １・・・・搬出側下部清水タンク、２・・・・搬入側下
部清水タンク、３・・・・搬出側上部清水タンク、４・
・・・搬入側上部清水タンク、５・・・・カプセル上昇
用輸送管、６・・・・カプセル下降用輸送管、７・・・
・カプセル供給装置、８・・・・カプセル排出装置、１
１・・・・円筒体、１１ａ・・・・カプセル収容室、１
２・・・・穴、１４・・・・搬出側ゲート弁、１５・・
・・搬入側ゲート弁、２０・・・・圧送用ポンプ、３１
・・・・カプセル供給口、３２・・・・カプセル搬出口
、３３〜３６・・・・ゲート弁、３７・・・・主圧送用
ポンプ、４０・・・・主接続管、４２．４４・・・・副
接続管、４５゜４８・・・・補助ポンプ、４７・・・・
カプセル上昇用補助管１．５０・・・・カプセル下降用
補助管、６１．６２・・・・液体戻し管、７１・・・・
カプセル落下用輸送管、７２・・・・落下制動用手段、
７３．７４・・・・ベルト式ブレーキ装置、７５・・・
・制動用ブラシ、７７・・・・開閉蓋。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下部液体タンクから上部液体タンクに物体輸送用カ
   プセルを液体輸送するカプセル上昇用輸送管およびカプ
   セル下降用輸送管を設けるとともに、上記カプセル下降
   用輸送管とカプセル上昇用輸送管との下部同士を連通さ
   せたたことを特徴とするカプセル輸送設備。 ２、途中に圧送用ポンプを有して下部液体タンクから上
   部液体タンクに物体輸送用カプセルを液体輸送するカプ
   セル輸送管を設け、上部液体タンク内と下部液体タンク
   内とを接続する液体戻し管を設けるとともに、この液体
   戻し管の下端部を上記圧送用ポンプの入口側に接続した
   ことを特徴とするカプセル輸送設備。 ３、上部位置から下部位置に物体輸送用カプセルを落下
   輸送するカプセル輸送管を設けるとともに、このカプセ
   ル輸送管の下端部にカプセルの落下制動用手段を設けた
   ことを特徴とするカプセル輸送設備。