JPH04277226A - 土壌の真空掘削装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空吸引力を利用して
土壌の掘削を行う真空掘削装置に関し、詳しくは、真空
吸引用ブロワの負圧吸引力とそのブロアからの排気ガス
圧とを共に利用して土壌面の空気破砕作用と吸引排土作
用とが効率的に遂行できるようにした土壌の真空掘削装
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
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】このため土中に埋設物が存在する土壌の掘
削にあたっては、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使用
されている。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い。このため、掘削作業
にあたって、次のような不便があった。すなわち従来の
真空掘削機を用いて、例えば、道路下等の土壌中に敷設
された配管類を、管路補修に際してその補修個所を地上
に露出するように土壌掘削する場合、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
要して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。このために土壌の掘削作業に多大の労力と
時間を要することから、上述の管路補修等の工事施工に
際し道路下等の土壌を掘削する際、その掘削に時間がか
かり、またその作業性も極めて悪く、掘削作業が工事施
工上の大きなネックになっていた。

【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
的に具有し、掘削作業を効率的に遂行できる土壌の掘削
方法及びその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、移動台車に、真空吸引用ブロワと、該ブロワ
の真空系路にフィルタ室を介して設置されブロワからの
負圧吸引力が作用する土砂収集室とを有し、土砂収集室
に接続されたバキュ―ムダクトを通して負圧吸引力によ
り土壌面より土砂を吸引収集する真空掘削装置において
、上記移動台車に、掘削対象の土壌面に直立して上下昇
降可能に支持された中空掘削筒を設置し、該掘削筒の中
空筒上部に前記バキュ―ムダクトの先端を接続して負圧
吸引力が掘削筒の中空筒内に作用する構成とすると共に
、一方、上記掘削筒には、土壌面に対向する下端筒口部
に、土壌面へ向けて圧力空気を噴気する噴気口を備え、
該噴気口を、前記移動台車に搭載した真空吸引用ブロワ
の排気系と接続してブロワからの排気を圧力空気として
噴気口より土壌面に吹き付けるように構成してなること
を特徴とする。

【０００８】

【作　　　　用】上述の構成によると、真空掘削装置に
具備される吸引用ブロワからの排気ガスが、掘削筒の下
端筒口部に設けた噴気口より土壌面へ向けて噴気され、
その噴気ガス圧により土壌面の空気破砕作用が得られる
から、土壌の突崩し作用と、破砕土砂の吸引排土作用と
が、土壌面に直立された中空掘削筒を介して同時的に進
行され土壌の掘削作業が能率的に遂行される。

【０００９】この場合、ブロワからの排気は、土壌面に
直立された掘削筒の下端筒口で区画された領域の土壌面
に限定して噴気され、その噴気によるガス圧が効率よく
土壌面の破砕作用に寄与することより小風量，低風圧の
空気流により土壌面の突き崩し作用が充分に得られ、ブ
ロワの排気ガス圧を利用した送風形態であっても空気圧
による土壌面の突き崩しが確実に行われる。

【００１０】しかも、土壌面の突き崩しに寄与される圧
力空気流は、ブロワの排気を利用することで、その圧力
空気流の噴気流量と、破砕土砂の吸引排土作用に寄与さ
れるブロワ吸引気流の吸気流量とが、標準状態の換算空
気量において相互にほぼ同量にバランスする構成となり
、この構成によって、掘削筒の下端筒口周りの周辺土壌
に噴気空気流が侵入する現象が起らなくなり、その周辺
土壌に与える悪影響を確実に抑制できると共に、掘削筒
の中空筒内に作用させる吸引気流の吸気流量が充分に得
られ、且つ流速がある程度以上に確保されるから、掘削
筒の中空筒内を通して吸引移送される土砂の排土作用も
円滑になり、掘削効率を最大に発揮できるようになる。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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、第２図に示すように上
記ラック２７ａに噛み合ピニオン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３
２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。

【００１６】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箇所に下方へ向けて開口されてあり、また掘削筒口
４０ａの下端外周縁には、所要巾を有する切削チップ４
６が上記噴気口４５と位相をずらして円周方向の４箇所
に下方へ突出して固定されている。そして図示の実施例
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を備え、この油圧モータ４８を前記
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、
これに噛み合うを駆動ギャ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
。

【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、本発明におい
てはその空気ホース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。上
記の構成により、噴気口４５から土壌面に向けて噴気さ
れる圧力空気の噴気流量と、真空吸引用ブロワ５から連
通管８→フイルタ室６→土砂収集室７→バキュ−ムダク
ト１５を経由して中空筒４２の内壁４２ａ内（土砂の吸
引通路）に作用する吸引上昇気流の吸気流量とが、標準
状態換算空気量において相互にほぼ同量にバランスする
よう構成されている。

【００１８】次に上述のように構成された掘削装置の使
用例および作用を説明する。掘削作業に際して、掘削し
ようとする場所にトラック１を移動し、まず掘削対象の
土壌面に対し、その上に掘削筒４０が直立するよう、ブ
―ム２０の端部に装備された支持架台２２を、左右一対
のアウトリガ―２９により土壌面に接地固定させる。こ
の状態では、ハンドル３６の操作により昇降体３５を、
昇降ガイド支柱２７の上昇位置に持ち上げ、これにより
掘削筒４０を上昇させてその下端部の掘削筒口４０ａが
土壌面レベルに接地する状態にセットする。このセット
時、掘削筒４０は、これを支持する中空筒４２，昇降体
３５等の自重により、その下端の掘削筒口４０ａが、土
壌面に対し、所要の押付け力を有しつつガイド支柱２７
に沿って自重降下する状態にある。上述の押付け力が重
量的に不足する場合は、別にウエイトを付加し、また土
壌の硬，軟により大きな押付け力を要する場合は、掘削
動作の進行時、必要に応じてハンドル３６を回動操作し
て掘削筒口４０ａを下降方向に押圧付勢させてもよい。

【００１９】上述のセット完了後、エンジン４を始動さ
せ、真空吸引用ブロワ５を作動させる同時に、油圧モー
タ４８をトラック１に装備された油圧系により駆動して
掘削筒４０を一方向または往復方向に減速回転させる。 これにより吸引用ブロワ５からの真空吸引力が、連通管
８→フイルタ室６→土砂収集室７→バキュ−ムダクト１
５→を介して掘削筒４０を回動支持する中空筒４２の筒
内（内壁４２ａの筒内・土砂吸引通路）に作用し、その
筒内に吸引上昇気流が生起する。一方、これと同時に吸
引用ブロワ５からの排気（圧力空気）がホース５１を介
して中空筒４２の、内壁４２ａと外壁４２ｂとの間に形
成された空気通路４３内に導入され、その圧力空気がこ
れに連通して開口された掘削筒口４０ａの噴気口４５よ
り噴気される。

【００２０】この際、上述の圧力空気は、掘削筒４０下
端の掘削筒口４０ａで区画された土壌面に対して噴気さ
れ、その圧力空気の噴気が、掘削対象の土壌面に限定し
て集中噴気されるから、空気圧が効率よく土壌面の破砕
作用に寄与し、空気圧により土壌面が突き崩される。ま
たこの場合、掘削筒４０はこれが円周方向に減速回転さ
れ、掘削筒口４０ａの下端外周縁に固定された切削チッ
プ４６が、土中に介在する石礫等を動かすように攪乱し
つつ回動しているから、この攪乱作用も相俟って、上述
の空気圧による土壌の突き崩しが効果的に行われる。そ
して、この空気破砕された土砂は、土壌面に噴気された
圧力空気流の反動により掘削筒口４０ａ内において浮動
し、この浮動過程で土砂の細粒化が助長されつつ、掘削
筒４０の中空筒４２内（内壁４２ａの筒内・土砂吸引通
路）に生起された負圧吸引力により即座に吸い上げられ
るように流動するから、中空筒４２の筒内を通して吸引
移送される土砂の流動がスム―ズに行なわれ、その破砕
土砂は中空筒４２内の上部よりバキュ―ムダクト１５を
通して土砂収集室７内に収集排土される。

【００２１】この結果、土壌面の突き崩し作用と、破砕
土砂の吸引排土作用とが、土壌面に直立された中空の掘
削筒４０を介して同時的に進行され、この進行に伴って
掘削筒４０は、昇降ガイド支柱２７に沿って順次下降し
、掘削筒口４０ａが土壌中に深く侵入することで所要深
さ穴が形成されるように掘削作業が行われる。この掘削
作業の進行時、掘削対象の土壌中にガス管，水道管等の
各種配管類が埋設されている場合、掘削筒４０は、これ
が昇降体３５を介してガイド支柱２７に自重または人力
で降下する構成であり、埋設物に当接すると下降が止ま
る構成であるので、埋設物を損傷，破壊する問題は起ら
ない。

【００２２】また掘削作業の進行時、上述のように圧力
空気は、掘削筒４０下端の掘削筒口４０ａで区画された
土壌面に対して噴気され、その圧力空気の噴気が、掘削
対象の土壌面に限定して集中噴気される構成であるから
、空気圧が効率よく土壌面の破砕作用に寄与することで
小風量，低風圧の空気流により土壌面の突き崩し作用が
確実に得られる上に、圧力空気が、掘削筒口４０ａ周り
の周辺土壌に侵入する現象も起らず、その周辺土壌に悪
影響を与える不都合も派生しない。特に上述の圧力空気
の噴気流量と、中空筒４２の筒内（内壁４２ａ内の土砂
吸引通路）に作用させる吸引上昇気流の吸気流量とを、
標準状態の換算空気量において相互にほぼ同量にバラン
スするよう構成されている場合、上述の掘削筒４０周り
の周辺土壌に圧力空気が侵入する現象が完全になくなり
、その周辺土壌に与える悪影響を確実に抑制できると共
に、掘削筒４０の中空筒４２内に作用させる吸引上昇気
流の吸気流量が充分に得られ、且つ流速がある程度以上
に確保されるから、中空筒４２内を通して吸引移送され
る土砂の排土作用が円滑になり、中空筒４２内の吸引通
路およびバキュ−ムダクト１５内に起りがちな土砂の詰
り等がなくなって、掘削効率を最大に発揮できるように
なる。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
、真空掘削装置に本来装備されている真空吸引用ブロワ
からの排気を利用して土壌面の破砕作用が具現され、土
壌の突き崩し作用と、破砕土砂の吸引排土作用とが、土
壌面に直立された中空掘削筒を介して同時的に進行され
る構成であるから、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より使用されてい
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。

【００２４】しかも土壌面の突き崩しに寄与されるブロ
ワからの排気は、土壌面に直立された中空の掘削筒を介
して、その下端筒口で区画された土壌面に限定して噴気
される構成であるから、その噴気による排気ガス圧が効
率よく土壌面の破砕作用に寄与することより小風量，低
風圧の排気ガス流により土壌面の突き崩し作用が充分に
得られ、ブロワからの排気ガス圧を利用した送風形態で
あっても空気圧による土壌面の突き崩しが確実に達成で
きる。

【００２５】さらに土壌面の突き崩しに寄与される圧力
空気は、ブロワからの排気を利用することで、その圧力
空気流の噴気流量と、破砕土砂の吸引排土作用に寄与さ
れるブロワ吸引気流の吸気流量とが、標準状態の換算空
気量において相互にほぼ同量にバランスする構成となり
、この構成によって、掘削筒の下端筒口周りの周辺土壌
に噴気空気流が侵入する現象が起らず、その周辺土壌に
与える悪影響を確実に抑制できると共に、掘削筒の中空
筒内に作用させる吸引気流の吸気流量が充分に得られ、
且つ流速がある程度以上に確保されるから、掘削筒の中
空筒内を通して吸引移送される土砂の排土作用も円滑に
なり、掘削効率を最大に発揮できる等の効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による真空掘削装置の一実施例を一部断
面して示した全体の側面図

【図２】上記土壌面の掘削部を拡大しその一部を断面で
示す側面図、

【図３】上記第２図のＡ−Ａ線に沿う断面図

【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、４２　　中空筒、４３　　空気通路、４５　　噴気
口、４６　　切削チップ、４８　　油圧モ―タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　移動台車に、真空吸引用ブロワと、該
   ブロワの真空系路にフィルタ室を介して設置されブロワ
   からの負圧吸引力が作用する土砂収集室とを有し、土砂
   収集室に接続されたバキュ―ムダクトを通して負圧吸引
   力により土壌面より土砂を吸引収集する真空掘削装置に
   おいて、上記移動台車に、掘削対象の土壌面に直立して
   上下昇降可能に支持された中空掘削筒を設置し、該掘削
   筒の中空筒上部に前記バキュ―ムダクトの先端を接続し
   て負圧吸引力が掘削筒の中空筒内に作用する構成とする
   と共に、一方、上記掘削筒には、土壌面に対向する下端
   筒口部に、土壌面へ向けて圧力空気を噴気する噴気口を
   備え、該噴気口を、前記移動台車に搭載した真空吸引用
   ブロワの排気系と接続してブロワからの排気を圧力空気
   として噴気口より土壌面に吹き付けるように構成してな
   ることを特徴とする土壌の真空掘削装置。