JPH11350871A - シール装置及びトンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削機において、狭隘部からの内部
への流体の浸入を確実に防止すると共に破損時の交換を
容易とする。 【解決手段】 掘削機本体１１と回転体１２との間の狭
隘部にシール装置２７，３０を前後に配設して２段式の
シール機能を設けると共に、シール装置３０を支持部４
１とチューブ４２とで構成し、支持部４１を位置決め用
ピース４６を基準として固定ピース４４により隔壁２９
に密着固定してシール面Ｓ₁ を形成すると共に、流体給
排管４３からチューブ部４２内へエアを供給して膨張す
ることで回転体１２の外周面に圧接してシール面Ｓ₂ を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対のシール面が
互いに対向して形成された狭隘部に設けられるシール装
置、並びにこのシール装置が適用されたトンネル掘削機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤を掘削するシールド掘削機は、円筒
形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転自在なカッタヘ
ッドが回転自在に装着される一方、後部には円周方向に
複数のシールドジャッキが並設されると共に、セグメン
トエレクタ装置が装着されて構成されている。このシー
ルド掘削機を用いてトンネルを掘削形成する場合、カッ
タヘッドを回転させながら、シールドジャッキを伸長し
て既設のセグメントへの押し付け反力によって掘削機本
体を前進させることで、前方の地盤を掘削する。そし
て、掘削土砂を外部に排出すると共に、セグメントエレ
クタ装置によってセグメントをトンネル壁面に組付けて
所定長さのトンネルを構築していく。

【０００３】近年、掘削形成するトンネルは長距離化の
傾向にあり、シールド掘削機による掘削作業中にカッタ
ヘッドに装着されたカッタビットが摩耗してしまうこと
がある。このカッタビットが摩耗すると、岩盤の掘削効
率が低下してしまうので、掘削作業を停止して磨耗した
カッタビットを交換しなければならない。上述した従来
のシールド掘削機にあっては、まず、カッタビットを交
換するシールド掘削機の前方の地点の地盤を薬液の注入
や凍結などにより固化改良し、この地盤改良地点までト
ンネル掘削機を掘進させる。ここで、シールド掘削機を
停止してチャンバ室内の掘削土砂を全て排出し、作業者
がこのチャンバ室内に入ってカッタビットの交換作業、
即ち、磨耗したカッタビットを取り外して新しいカッタ
ビットを取付けている。

【０００４】ところが、このシールド掘削機におけるカ
ッタビットの交換作業にあっては、地盤の改良を行うた
めに使用する薬液などに費用がかかって不経済であると
共に、作業時間が長くかかってしまい作業性が良くな
い。また、作業者はチャンバ室内の狭い空間で作業を行
うことなり、不自由な作業となって作業者にかかる負担
が大きくなってしまうという問題がある。そこで、カッ
タヘッドを掘削機本体内に移動して、掘削機本体内でカ
ッタビットの交換作業を行うようにしたものが提案され
ている。

【０００５】図１１に従来のシールド掘削機の断面、図
１２に従来のシールド掘削機に適用されたシール部材の
断面を示す。

【０００６】従来のシールド掘削機において、図１１及
び図１２に示すように、円筒形状の掘削機本体101内に
は中空の回転体102が位置し、この回転体102は上下の支
持軸103が軸受104に支持されることで、掘進方向に対し
てほぼ直交する回転軸線Ｏをもって回転自在となってい
る。この回転体102の前部には外周部に複数の伸縮カッ
タ105を有する円板状のカッタヘッド106が回転自在に支
持され、駆動モータ107によって回転可能となってい
る。そして、掘削機本体101の前部には斜めに支持板108
が固定され、内周面にシール部材109が装着されてお
り、このシール部材109は回転体102の外周面に密接して
いる。また、回転体102は後端部には作業者が出入りす
る開閉扉110が設けられると共に、掘削機本体101に固定
された隔壁111にも作業者が出入りする開閉扉112が設け
られている。

【０００７】なお、回転体102は、掘削機本体101に装備
された図示しない回転駆動機構によって回転可能であ
り、伸縮カッタ105をカッタヘッド106内に収納した状態
で、回転軸線Ｏをもって水平回動することができる。ま
た、掘削機本体101の後部には図示しない複数のシール
ドジャッキが配設されると共に、エレクタ装置が装備さ
れている。

【０００８】従って、カッタヘッド106から伸縮カッタ1
05を外方に突出した状態で、駆動モータ107によってカ
ッタヘッド106を回転しながら、シールドジャッキを伸
長することで、カッタヘッド106に取付けられた図示し
ない多数のカッタビットによって前方の地盤を掘削し、
掘削機本体101とほぼ同径のトンネルを掘削することが
できる。

【０００９】そして、長期間にわたるトンネル掘削作業
によりカッタビットが磨耗すると、カッタヘッド106の
回転を停止してから、伸縮カッタ105をカッタヘッド106
内に収納し、回転駆動機構によって回転体102をほぼ１
８０度回動することで、カッタヘッド106を掘削機本体1
01内で後方に移動することができ、作業者は開閉扉111
を開けてカッタビットの交換作業を行うことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カッタヘッ
ド106が回転して前方の地盤を掘削するが、スラリー状
の掘削土砂は図示しない排泥管によって外部に排出され
るようになっており、この掘削土砂が掘削機本体101内
に入り込まないようにシール部材109が設けられてい
る。このシール部材109は、図１２に示すように、ゴム
の弾性体によって形成され、取付部109aと中空部109bと
からなり、この中空部109bには配管121が接続されて中
空部109bが膨張するようになっている。そして、シール
部材109は前後一対の押え板122によって支持板108に固
定されることで、膨張した中空部109bが回転体102の外
周面に圧接してシール面Ｓとなり、掘削機本体101内へ
のスラリー状の掘削土砂の浸入を防止している。

【００１１】ところが、掘削作業時に、掘削機本体101
内に作用するスラリー状の掘削土砂の外圧Ｐ₀ は予想以
上に大きく、図１３に示すように、掘削土砂の外圧Ｐ₀
によってシール部材109の中空部109bが押されて変形
し、この繰返の変形によりシール部材109が破損してし
まうことがある。このシール部材109が破損してしまう
と、掘削機本体101内へ掘削土砂が浸入してしまうため
に、シール部材109を早期に交換しなければならない。
しかし、シール部材109には常時外圧Ｐ₀ が作用してい
るために交換が困難であった。

【００１２】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、狭隘部からの内部への流体の浸入を確実に防止
すると共に破損時の交換を容易としたシール装置、並び
に、カッタビットの交換作業を容易に且つ安全に行うこ
とができる一方で、掘削機本体内への掘削土砂のの浸入
を確実に防止すると共に破損時の交換作業を容易とした
トンネル掘削機を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明のシール装置は、一対のシール面が
互いに対向して形成された狭隘部に設けられるシール装
置において、流体を供給することで膨張変形可能なチュ
ーブシールと、一端部が該チューブシールに連結されて
流体を供給可能な流体供給管とを具えたことを特徴とす
るものである。

【００１４】また、請求項２の発明のシール装置では、
前記チューブシールは、支持部とチューブ部とから構成
され、該支持部は固定ピースによって前記一方のシール
面に密着して固定される一方、前記チューブ部は内部に
流体が供給されることで膨張して前記他方のシール面に
摺動自在に圧接することを特徴としている。

【００１５】また、請求項３の発明のシール装置では、
前記固定ピースは、外圧方向に対する前記チューブ部の
後方に位置することを特徴としている。

【００１６】また、請求項４の発明のシール装置では、
前記一方のシール面には位置決め用ピースが固定され、
前記支持部が該位置決め用ピースに当接して位置決めが
なされることを特徴としている。

【００１７】また、請求項５の発明のシール装置では、
前記一対のシール面には外圧方向に対して間隔が狭くな
るように対向する傾斜面を有する支持ブロックがそれぞ
れ固定され、前記チューブシールは前記内部に流体が供
給されることで膨張して前記一対の傾斜面に圧接するこ
とを特徴としている。

【００１８】また、請求項６記載のシール装置では、前
記一対のシール面に圧接する前記チューブシールの圧接
面には凹凸部が形成されていることを特徴としている。

【００１９】また、請求項７の発明のシール装置では、
前記チューブシールは、シール本体と、シール本体から
一体に延出された一対のリップ部と、該一対のリップ部
の先端部を連結する薄膜部とで構成され、前記シール本
体と一対のリップ部と薄膜部とで形成された中空部に流
体が供給されることで、前記薄膜部が破断して前記一対
のリップ部が前記一対のシール面にそれぞれ圧接するこ
とを特徴としている。

【００２０】更に、請求項８の発明のトンネル掘削機
は、筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推
進ジャッキと、前記掘削機本体内に掘進方向に対してほ
ぼ直交する回転軸線をもって回動自在に支持された中空
の回転体と、該回転体に掘進方向に沿った回転軸線で回
転自在に支持されて前記掘削機本体の前方に突出可能で
あると共に該回転体内に収納可能なカッタヘッドと、該
カッタヘッドの前面部に装着された多数のカッタビット
と、前記カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動
手段と、前記掘削機本体の支持プレートと前記回転体の
外周面との狭隘部に挿脱自在であって流体を供給するこ
とで膨張変形可能してシールの圧接するチューブシール
と、一端部が該チューブシールに連結されて流体を供給
可能な流体供給管とを具えたことを特徴とするものであ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２２】図１に本発明の第１実施形態に係るシール
装置を適用したシールド掘削機の概略断面、図２に本実
施形態のシール装置の装着状態を表す概略、図３にシー
ル装置の装着状態におけるシール面の圧力分布を表す概
略、図４に本実施形態のシール装置の装着前の状態を表
す概略を示す。

【００２３】本実施形態のシールド掘削機において、図
１に示すように、円筒形状をなす掘削機本体１１には掘
進方向に対してほぼ直交する回転軸線Ｏをもって中空の
回転体１２が回動自在となるように、一体に形成された
上下の回動軸１３が掘削機本体１１の支持筒１４に軸受
１５に介して支持されている。この回転体１２の内には
円筒形状をなす移動体１６が掘進方向に沿って移動自在
に嵌合しており、この移動体１６は回転体１２内に複数
配設されたスライドジャッキ１７によって前後に移動す
ることができる。そして、この移動体１６の前部には円
筒体１８が回転自在に取付けられ、この円筒体１８には
円板状のカッタヘッド１９が固定され、このカッタヘッ
ド１９には油圧ジャッキ２０によって出没自在な伸縮カ
ッタ２１が装着されており、カッタヘッド１９と伸縮カ
ッタ２１の前面部に多数のカッタビット２２が取付けら
れている。そして、カッタヘッド１９と一体の円筒体１
８の後部にはリングギヤ２３が固定され、このリングギ
ヤ２３には移動体１６に装着された駆動モータ２４の駆
動ギヤ２５が噛み合っている。

【００２４】従って、スライドジャッキ１７を伸長して
移動体１６を前進し、且つ、油圧ジャッキ２０を伸長し
て伸縮カッタ２１が外方に突出すると、カッタヘッド１
９は掘削機本体１１の前方に位置し、この状態で、駆動
モータ２４を駆動すると、駆動ギヤ２５及びリングギヤ
２４を介して円筒体１８が回転し、この円筒体１８と一
体のカッタヘッド１９が回転することで、各カッタビッ
ト２２によって前方の地盤を掘削し、掘削機本体１１と
ほぼ同径のトンネルを掘削することができる。

【００２５】また、掘削機本体１１の前部には斜めに支
持板２６が固定され、内周面にシール部材２７が装着さ
れている。このシール部材２７はゴムの弾性体によって
形成され、図示しない配管が接続される中空部を有して
おり、このエアの供給によって膨張した中空部が回転体
１２の外周面に圧接してシールし、チャンバ２８から掘
削機本体１１内へのスラリー状の掘削土砂の浸入を防止
している。一方、掘削機本体１１の後部には隔壁２９が
固定され、内周面にシール部材３０が装着されている。
そして、回転体１２の後端部には作業者が出入りする開
口部３１及び開閉扉３２が設けられると共に、隔壁２９
にも作業者が出入りする開口部３３及び開閉扉３４が設
けられており、シール部材３０は狭隘部となる隔壁２９
と回転体１２との間に位置し、各開口部３１，３３側へ
のスラリー状の掘削土砂の浸入を防止している。

【００２６】このシール部材３０は、図２に示すよう
に、流体、例えば、エアを供給することで膨張変形可能
なチューブシールであって、支持部４１とチューブ部４
２とから構成され、チューブ部４２に一端部が図示しな
いエア給排源に連結された金属製の流体給排管４３が連
結されている。そして、シール部材３０の支持部４１が
固定ピース４４によって一方のシール面Ｓ₁ となる隔壁
２９の内面に密着して保持され、この固定ピース４４が
ボルト４５によって固定される一方、チューブ部４２は
内部に流体給排管４３からエアが供給されることで膨張
し、他方のシール面Ｓ₂ となる回転体１２の外周面に摺
動自在に圧接する。また、シール部材３０を装着する隔
壁２９の内面には予め位置決め用ピース４６が固定され
ており、支持部４１の前面部とチューブ部４２の下面部
がこの位置決め用ピース４６に当接することで、シール
部材３０の位置決めがなされるようになっている。更
に、固定ピース４４はチューブ部４２の後方に位置する
縦壁部４７を有しており、外圧Ｐ₀ に対してチューブ部
４２の後方移動を阻止している。

【００２７】なお、図１に示すように、回転体１２は掘
削機本体１１に装備された図示しない回転駆動機構によ
って回転可能であり、伸縮カッタ２１をカッタヘッド１
９内に収納した状態で、回転軸線Ｏをもって水平回動す
ることができる。また、掘削機本体１１の後部には周方
向に沿って複数のシールドジャッキ３５が並設されると
共に、既設トンネルの内壁面にセグメント３６を組み付
けるエレクタ装置３７が装備されている。

【００２８】ここで、上述した本実施形態のシールド掘
削機によるトンネルを掘削作業について説明する。図１
に示すように、スライドジャッキ１７を伸長して移動体
１６を前進させ、且つ、油圧ジャッキ２０を伸長して伸
縮カッタ２１を外方に突出させることで、カッタヘッド
１９を掘削機本体１１の前方に位置させる。この状態
で、まず、駆動モータ２４によりカッタヘッド１９を回
転させながら、複数のシールドジャッキ３５を伸長し、
既設のセグメントＳへの押し付け反力によって掘削機本
体を構成する掘削機本体１１を前進させると、各カッタ
ビット２２が前方の地盤を破砕してトンネルを掘削す
る。そして、カッタビット２２によって掘削された土砂
はチャンバ２８内に取り込まれ、供給された水と共に図
示しない排泥管を通って外部に排出される。次に、シー
ルドジャッキ３５の何れか一つを縮み方向に作動して既
設のセグメント３６との間に空所を形成し、エレクタ装
置３７によってこの空所に新しいセグメント３６を装着
する。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネル
を掘削形成していく。

【００２９】このシールド掘削機によるトンネルを掘削
作業時に、チャンバ２８内に取り込まれたスラリー状の
掘削土砂が掘削機本体１１内に浸入しないようにシール
装置２７，３０が機能している。即ち、シール装置２７
は、膨張した中空部が回転体１２の外周面に圧接してシ
ールし、掘削土砂の外圧を直接受けながら内部への掘削
土砂の浸入を阻止している。また、シール装置３０は隔
壁２９と回転体１２との間に位置し、各回転体１２の開
口部３１及び隔壁２９（掘削機本体１１）の３３側への
掘削土砂の浸入を阻止している。

【００３０】つまり、シール装置３０では、図３に示す
ように、位置決め用ピース４６に支持部４１の前面部と
チューブ部４２の下面部が密着した状態で、支持部４１
が固定ピース４４により隔壁２９の内面に密着して固定
されて一方のシール面Ｓ₁ が形成されると共に、流体給
排管４３からチューブ部４２内にエアが供給されること
で膨張し、回転体１２の外周面に圧接して他方のシール
面Ｓ₂ が形成されている。従って、シール装置３０の支
持部４１からシール面Ｓ₁ に対して圧接力Ｐ_fが作用す
ると共に、チューブ部４２からシール面Ｓ₂ に対して圧
接力Ｐ_m が作用しており、掘削土砂の外圧Ｐ₀ がシール
装置３０に作用しても十分なシール性を確保することが
できる。そして、シール装置３０に外圧Ｐ₀ が作用する
と、チューブ部４２は位置決め用ピース４６に圧力Ｆ_r
が作用すると共に、固定ピース４４の縦壁部４７に圧力
Ｆ₀ が作用することとなり、チューブ部４２の後方移動
を阻止し、変形による破損を防止できる。

【００３１】そして、このシール装置３０の装着時や交
換時には、図４に示すように、シール装置３０を、チュ
ーブ部４２内から流体給排管４３を通してエアを排出し
た潰して折り畳んだ状態とすることで、容易に隔壁２９
と回転体１２との間の狭隘部に挿入あるいは取出を行う
ことができる。そして、挿入後にチューブ部４２内に流
体給排管４３を通してエアを供給することで、十分なシ
ール性を確保できる。

【００３２】なお、シールド掘削機による長期間継続し
た掘削作業により各カッタビット２２が磨耗すると、カ
ッタヘッド１９の回転及びシールドジャッキ３５の駆動
を停止し、各開閉扉３２，３４を閉める。そして、油圧
ジャッキ２０を収縮することで伸縮カッタ２１をカッタ
ヘッド１９内に収納してから、スライドジャッキ１７を
収縮することで移動体１６を後退させ、カッタヘッド２
５を回転体１２内に収納する。そして、回転駆動機構に
よって回転体１２を１８０度回動し、カッタヘッド１９
を掘削機本体１１内で掘進方向後方に向け、カッタビッ
ト２２の摩耗状況の検査や交換を行う。

【００３３】このように本実施形態のシールド掘削機に
あっては、掘削機本体１１と回転体１２との間にシール
装置２７，３０を前後に配設したことで、２段式のシー
ル機能を有することとなり、シール性能を向上できる。
しかも、シール装置３０を支持部４１とチューブ４２と
で構成し、支持部４１を位置決め用ピース４６を基準と
して固定ピース４４により隔壁２９に密着固定してシー
ル面Ｓ₁ を形成されると共に、流体給排管４３からチュ
ーブ部４２内へエアを供給して膨張することで回転体１
２の外周面に圧接してシール面Ｓ₂ を形成したことで、
シール性能を向上できると共に、シール装置３０に掘削
土砂が直接作用しないために寿命が長くなり、装着や交
換が容易となる。

【００３４】図５に本発明の第２実施形態に係るシール
装置の装着前の状態を表す概略、図６に本実施形態のシ
ール装置の装着状態におけるシール面の圧力分布を表す
概略を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと
同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複す
る説明は省略する。

【００３５】図５及び図６に示すように、本実施形態の
シール装置５０は前述したシール部材３０と同じ位置に
装着されるものであり、つまり、図示しないシールド掘
削機の狭隘部となる隔壁２９と回転体１２との間に位置
し、後方へのスラリー状の掘削土砂の浸入を阻止するも
のである。

【００３６】このシール装置５０はエアを供給すること
で膨張変形可能なチューブシールであって、基端部から
先端部が厚くなるような偏平断面形状をなし、基端部に
一端部が図示しないエア給排源に連結された金属製の流
体給排管５１が連結されている。一方のシール面Ｓ₁ と
なる隔壁２９の内面と、他方のシール面Ｓ₂ となる回転
体１２の外周面には、それぞれ支持ブロック５２，５３
が固定されており、この支持ブロック５２，５３は外圧
Ｐ₀ 方向に対して間隔が狭くなるように対向する傾斜面
５２ａ，５３ａが形成されている。

【００３７】従って、シール装置５０の装着時や交換時
には、図５に示すように、シール装置５０を、内部から
流体給排管５１を通してエアを排出した潰して折り畳ん
だ状態として、容易に隔壁２９と回転体１２との間の狭
隘部に、支持ブロック５２，５３の間を通して挿入する
ことができる。そして、挿入後に所定の位置で、図６に
示すように、内部に流体給排管５１を通してエアを供給
することで、シール装置５０を膨張して上面及び下面を
シール面Ｓ₁ ，Ｓ₂ に圧接することで、シール性が確実
に確保できる。即ち、シール装置５０はシール面Ｓ₁ に
対して圧接力Ｐ ₁ が作用すると共にシール面Ｓ₂ に対し
て圧接力Ｐ₂ が作用しており、掘削土砂の外圧Ｐ₀ がシ
ール装置５０に作用しても、シール装置５０が各傾斜面
５２ａ，５３ａに押しつけられて後方移動が阻止される
こととなり、変形による破損を防止して十分なシール性
を確保することができる。

【００３８】図７に本発明の第３実施形態に係るシール
装置の装着前の状態を表す概略、図８に本実施形態のシ
ール装置の装着状態におけるシール面の圧力分布を表す
概略を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと
同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複す
る説明は省略する。

【００３９】図７及び図８に示すように、本実施形態の
シール装置６０はエアを供給することで膨張変形可能な
チューブシールであって、基端部から先端部が厚くなる
ような偏平断面形状をなし、基端部に一端部が図示しな
いエア給排源に連結された金属製の流体給排管６１が連
結されている。そして、このシール装置６０の上面部及
び下面部には凹凸部６２，６３が形成されている。一方
のシール面Ｓ₁ は隔壁２９の内面に形成され、他方のシ
ール面Ｓ₂ は回転体１２の外周面に形成され、シール面
Ｓ₂ には支持ブロック６４が固定され、外圧Ｐ₀ 方向に
対して間隔が狭くなるような傾斜面６４ａが形成されて
いる。

【００４０】従って、シール装置６０の装着時や交換時
には、図７に示すように、シール装置６０を、内部から
流体給排管６１を通してエアを排出した潰して折り畳ん
だ状態として、容易に隔壁２９と回転体１２との間の狭
隘部に、回転体１２の外周面と支持ブロック６４の間を
通して挿入することができる。そして、挿入後に所定の
位置で、図８に示すように、内部に流体給排管６１を通
してエアを供給することで、シール装置６０が膨張して
上下の各凹凸部６２，６３をシール面Ｓ₁ ，Ｓ ₂ に圧接
することで、シール性を確実に確保できる。即ち、シー
ル装置６０はシール面Ｓ₁ に対して圧接力Ｐ₁ が作用す
ると共にシール面Ｓ₂ に対して圧接力Ｐ ₂ が作用してお
り、掘削土砂の外圧Ｐ₀ がシール装置６０に作用して
も、シール装置６０が傾斜面６４ａに押しつけられて後
方移動が阻止されることとなり、変形による破損を防止
して十分なシール性を確保することができる。

【００４１】図９に本発明の第４実施形態に係るシール
装置の装着前の状態を表す概略、図１０に本実施形態の
シール装置の装着状態におけるシール面の圧力分布を表
す概略を示す。なお、前述した実施形態で説明したもの
と同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複
する説明は省略する。

【００４２】図９及び図１０に示すように、本実施形態
のシール装置７０はエアを供給することで膨張変形可能
なチューブシールであって、一端部が図示しないエア給
排源に連結された金属製の流体給排管７１が連結されて
シール本体７２と、このシール本体７２から一体に延出
された上下一対のリップ部７３，７４と、この一対のリ
ップ部７３，７４の先端部を連結する薄膜部７５とで構
成されている。そして一方のシール面Ｓ₁ となる隔壁２
９の内面と、他方のシール面Ｓ₂ となる回転体１２の外
周面には、それぞれ支持ブロック７６，７７が固定され
ている。

【００４３】従って、シール装置７０の装着時や交換時
には、図９に示すように、シール装置７０を容易に隔壁
２９と回転体１２との間の狭隘部に、支持ブロック７
６，７７の間を通して挿入することができる。そして、
挿入後に所定の位置で、図１０に示すように、内部に流
体給排管７１を通してエアを供給することで、シール装
置７０を膨張させると、エア圧力により薄膜部７５が破
断して破断片７５ａ，７５ｂとなり、シール面Ｓ₁ ，Ｓ
₂ に圧接することで、シール性が確実に確保できる。即
ち、シール装置７０のリップ部７３はシール面Ｓ₁ に対
して圧接力Ｐ₁ が作用すると共にシール面Ｓ₂ に対して
圧接力Ｐ₂ が作用しており、掘削土砂の外圧Ｐ₀ がシー
ル装置７０に作用しても、シール装置７０が各支持ブロ
ック７６，７７に押しつけられて後方移動が阻止される
こととなり、変形による破損を防止して十分なシール性
を確保することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明のシール装置によれば、一対のシ
ール面が互いに対向して形成された狭隘部に設け、流体
を供給することで膨張変形可能なチューブシールと、一
端部がこのチューブシールに連結されて流体を供給可能
な流体供給管とより構成したので、流体の排出状態でチ
ューブシールを容易に狭隘部へ挿入することができると
共に、狭隘部への挿入状態で流体供給管を用いて流体を
供給することで容易にシール面を確保することができ、
狭隘部からの内部への流体の浸入を確実に防止して信頼
性の向上を図ることができると共に、破損時の交換を容
易とすることができる。

【００４５】また、請求項２の発明のシール装置によれ
ば、前記チューブシールを支持部とチューブ部とから構
成し、支持部を固定ピースにより一方のシール面に密着
して固定する一方、チューブ部を内部に流体が供給する
ことで膨張して他方のシール面に摺動自在に圧接するよ
うにしたので、狭隘部への装着作業を容易に且つ確実に
行うことができる。

【００４６】また、請求項３の発明のシール装置によれ
ば、固定ピースを外圧方向に対してチューブ部の後方に
位置するようにしたので、チューブ部の後方移動を阻止
して変形による破損を防止することができ、寿命を延長
することができる。

【００４７】また、請求項４の発明のシール装置によれ
ば、一方のシール面に位置決め用ピースを固定し、支持
部がこの位置決め用ピースに当接して位置決めがなされ
るようにしたので、装着を容易に行うことができると共
に、適正位置に装着することができる。

【００４８】また、請求項５の発明のシール装置によれ
ば、一対のシール面に外圧方向に対して間隔が狭くなる
ように対向する傾斜面を有する支持ブロックを固定し、
チューブシールを内部に流体が供給されることで膨張し
てこの各傾斜面に圧接するようにしたので、各シール面
への圧接を確実にした信頼性の向上を図ることができる
と共に、後方移動を阻止して変形による破損を防止する
ことができる。

【００４９】また、請求項６記載のシール装置によれ
ば、一対のシール面に圧接するチューブシールの圧接面
に凹凸部を形成したので、凹凸部が変形して各シール面
へ確実に圧接することとなり、信頼性の向上を図ること
ができる。

【００５０】また、請求項７の発明のシール装置によれ
ば、チューブシールを、シール本体と、このシール本体
から一体に延出された一対のリップ部と、この各リップ
部の先端部を連結する薄膜部とで構成し、シール本体と
一対のリップ部と薄膜部とで形成された中空部に流体を
供給することで、薄膜部を破断して各リップ部を一対の
シール面にそれぞれ圧接するようにしたので、狭隘部へ
の挿入性及び装着性を簡素化することができると共に、
各シール面への圧接を確実にして信頼性の向上を図るこ
とができる。

【００５１】更に、請求項８の発明のトンネル掘削機に
よれば、筒状の掘削機本体を推進ジャッキによって前進
可能とすると共に、掘削機本体内に中空の回転体を回動
自在に支持し、この回転体に掘削機本体の前方に突出可
能であると共に回転体内に収納可能なカッタヘッドを回
転自在に支持して、カッタヘッドの前面部に多数のカッ
タビットを装着し、掘削機本体の支持プレートと回転体
の外周面との狭隘部に流体を供給することで膨張変形可
能してシールの圧接するチューブシールを挿脱自在と
し、このチューブシールに流体を供給可能な流体供給管
を連結したので、流体の排出状態でチューブシールを容
易に狭隘部へ挿入することができると共に、狭隘部への
挿入状態で流体供給管を用いて流体を供給することで容
易にシール面を確保することができ、カッタビットの交
換作業を容易に且つ安全に行うことができる一方で、狭
隘部からの内部への流体の浸入を確実に防止して信頼性
の向上を図ることができると共に、破損時の交換作業を
容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るシール装置を適用
したシールド掘削機の概略断面図である。

【図２】本実施形態のシール装置の装着状態を表す概略
図である。

【図３】シール装置の装着状態におけるシール面の圧力
分布を表す概略図である。

【図４】本実施形態のシール装置の装着前の状態を表す
概略図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係るシール装置の装着
前の状態を表す概略図である。

【図６】本実施形態のシール装置の装着状態におけるシ
ール面の圧力分布を表す概略図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係るシール装置の装着
前の状態を表す概略図である。

【図８】本実施形態のシール装置の装着状態におけるシ
ール面の圧力分布を表す概略図である。

【図９】本発明の第４実施形態に係るシール装置の装着
前の状態を表す概略図である。

【図１０】本実施形態のシール装置の装着状態における
シール面の圧力分布を表す概略図である。

【図１１】従来のシールド掘削機の断面図である。

【図１２】従来のシールド掘削機に適用されたシール部
材の断面図である。

【図１３】従来のシール部材の変形状態を表す断面図で
ある。

【符号の説明】

１１ 掘削機本体 １２ 回転体 １３ 回動軸 １９ カッタヘッド ２２ カッタビット ２４ 駆動モータ（カッタヘッド駆動手段） ２７ シール部材 ２９ 隔壁 ３０ シール装置（チューブシール） ３６ シールドジャッキ（推進ジャッキ） ４１ 支持部 ４２ チューブ部 ４３ 流体給排管 ４４ 固定ピース ４６ 位置決め用ピース ４７ 縦壁部 ５０ シール装置（チューブシール） ５１ 流体給排管 ５２，５３ 支持ブロック ６０ シール装置（チューブシール） ６１ 流体給排管 ６２，６３ 凹凸部 ６４ 支持ブロック ７０ シール装置（チューブシール） ７１ 流体給排管 ７２ シール本体 ７３，７４ リップ部 ７５ 薄膜部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のシール面が互いに対向して形成さ
   れた狭隘部に設けられるシール装置において、流体を供
   給することで膨張変形可能なチューブシールと、一端部
   が該チューブシールに連結されて流体を供給可能な流体
   供給管とを具えたことを特徴とするシール装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシール装置において、前
   記チューブシールは、支持部とチューブ部とから構成さ
   れ、該支持部は固定ピースによって前記一方のシール面
   に密着して固定される一方、前記チューブ部は内部に流
   体が供給されることで膨張して前記他方のシール面に摺
   動自在に圧接することを特徴とするシール装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のシール装置において、前
   記固定ピースは、外圧方向に対する前記チューブ部の後
   方に位置することを特徴とするシール装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載のシール装置において、前
   記一方のシール面には位置決め用ピースが固定され、前
   記支持部が該位置決め用ピースに当接して位置決めがな
   されることを特徴とするシール装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のシール装置において、前
   記一対のシール面には外圧方向に対して間隔が狭くなる
   ように対向する傾斜面を有する支持ブロックがそれぞれ
   固定され、前記チューブシールは前記内部に流体が供給
   されることで膨張して前記一対の傾斜面に圧接すること
   を特徴とするシール装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載のシール装置において、前
   記一対のシール面に圧接する前記チューブシールの圧接
   面には凹凸部が形成されていることを特徴とするシール
   装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載のシール装置において、前
   記チューブシールは、シール本体と、シール本体から一
   体に延出された一対のリップ部と、該一対のリップ部の
   先端部を連結する薄膜部とで構成され、前記シール本体
   と一対のリップ部と薄膜部とで形成された中空部に流体
   が供給されることで、前記薄膜部が破断して前記一対の
   リップ部が前記一対のシール面にそれぞれ圧接すること
   を特徴とするシール装置。
8. 【請求項８】 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前
   進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体内に掘進方向
   に対してほぼ直交する回転軸線をもって回動自在に支持
   された中空の回転体と、該回転体に掘進方向に沿った回
   転軸線で回転自在に支持されて前記掘削機本体の前方に
   突出可能であると共に該回転体内に収納可能なカッタヘ
   ッドと、該カッタヘッドの前面部に装着された多数のカ
   ッタビットと、前記カッタヘッドを駆動回転するカッタ
   ヘッド駆動手段と、前記掘削機本体の支持プレートと前
   記回転体の外周面との狭隘部に挿脱自在であって流体を
   供給することで膨張変形可能してシールの圧接するチュ
   ーブシールと、一端部が該チューブシールに連結されて
   流体を供給可能な流体供給管とを具えたことを特徴とす
   るトンネル掘削機。