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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023122164
(43)【公開日】2023-09-01
(54)【発明の名称】摩耗管理システム及び摩耗管理方法
(51)【国際特許分類】
E21D 9/06 20060101AFI20230825BHJP
E21D 9/087 20060101ALI20230825BHJP
【ＦＩ】
E21D9/06 302Z
E21D9/087 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022025677
(22)【出願日】2022-02-22
(71)【出願人】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(71)【出願人】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】福井 類
(72)【発明者】
【氏名】大前 慶恵
【テーマコード（参考）】
2D054
【Ｆターム（参考）】
2D054AC02
2D054BA03
2D054GA17
2D054GA60
2D054GA81
2D054GA92
(57)【要約】
【課題】トンネル掘削機のカッタヘッドに設けられている掘削具に係る摩耗管理の運用性及び信頼性を高めることである。
【解決手段】
トンネル掘削機に設けた掘削具の摩耗状態を管理する摩耗管理システムであって、
前記トンネル掘削機による地山掘削に伴って発生する掘削土砂の周囲空気質を監視する空気質監視装置と、前記掘削具の摩耗量に応じて、前記掘削土砂に向けて有機溶剤を含む検知材料を放出する検知材料放出機構と、を備え、前記空気質監視装置は、前記掘削土砂の周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する気中濃度測定手段と、該気中濃度測定手段で取得した濃度測定値を連続的に取得する濃度取得手段と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】
トンネル掘削機に設けた掘削具の摩耗状態を管理する摩耗管理システムであって、
前記トンネル掘削機による地山掘削に伴って発生する掘削土砂の周囲空気質を監視する空気質監視装置と、前記掘削具の摩耗量に応じて、前記掘削土砂に向けて有機溶剤を含む検知材料を放出する検知材料放出機構と、を備え、前記空気質監視装置は、前記掘削土砂の周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する気中濃度測定手段と、該気中濃度測定手段で取得した濃度測定値を連続的に取得する濃度取得手段と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル掘削機に設けた掘削具の摩耗状態を管理する摩耗管理システムであって、
前記トンネル掘削機による地山掘削に伴って発生する掘削土砂の周囲空気質を監視する空気質監視装置と、
前記掘削具の摩耗量に応じて、前記掘削土砂に向けて有機溶剤を含む検知材料を放出する検知材料放出機構と、を備え、
前記空気質監視装置は、
前記掘削土砂の周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する気中濃度測定手段と、
該気中濃度測定手段で取得した濃度測定値を連続的に取得する濃度取得手段と、
を備えることを特徴とする摩耗管理システム。
前記トンネル掘削機による地山掘削に伴って発生する掘削土砂の周囲空気質を監視する空気質監視装置と、
前記掘削具の摩耗量に応じて、前記掘削土砂に向けて有機溶剤を含む検知材料を放出する検知材料放出機構と、を備え、
前記空気質監視装置は、
前記掘削土砂の周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する気中濃度測定手段と、
該気中濃度測定手段で取得した濃度測定値を連続的に取得する濃度取得手段と、
を備えることを特徴とする摩耗管理システム。
【請求項2】
請求項１に記載の摩耗管理システムにおいて、
前記濃度取得手段は、
前記揮発性有機化合物の濃度測定値と、あらかじめ設定した前記揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度の判定閾値とに基づいて、前記検知材料が放出されたか否かを判定する放出判定部と、
該放出判定部で前記検知材料が放出されたと判定した場合に、警報を出力する警報出力部と、
を備えることを特徴とする摩耗管理システム。
前記濃度取得手段は、
前記揮発性有機化合物の濃度測定値と、あらかじめ設定した前記揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度の判定閾値とに基づいて、前記検知材料が放出されたか否かを判定する放出判定部と、
該放出判定部で前記検知材料が放出されたと判定した場合に、警報を出力する警報出力部と、
を備えることを特徴とする摩耗管理システム。
【請求項3】
請求項１または２に記載の摩耗管理システムであって、
前記検知材料放出機構が、複数の検知材料放出部を備え、
複数の該検知材料放出部は、前記掘削具の内部であって該掘削具の先端から深さ位置をずらして設けられていることを特徴とする摩耗管理システム。
前記検知材料放出機構が、複数の検知材料放出部を備え、
複数の該検知材料放出部は、前記掘削具の内部であって該掘削具の先端から深さ位置をずらして設けられていることを特徴とする摩耗管理システム。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載の摩耗管理システムにおいて、
前記検知材料に、香料が含まれていることを特徴とする摩耗管理システム。
前記検知材料に、香料が含まれていることを特徴とする摩耗管理システム。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか１項に記載の摩耗管理システムを用いた掘削具の摩耗管理方法であって、
前記トンネル掘削機による地山掘削に伴って発生する掘削土砂の、周囲空気に含まれる前記揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する工程と、
測定した濃度測定値を連続的に取得する工程と、
を備えることを特徴とする掘削具の摩耗管理方法。
前記トンネル掘削機による地山掘削に伴って発生する掘削土砂の、周囲空気に含まれる前記揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する工程と、
測定した濃度測定値を連続的に取得する工程と、
を備えることを特徴とする掘削具の摩耗管理方法。
【請求項6】
請求項５に記載の掘削具の摩耗管理方法において、
前記濃度測定値と、あらかじめ設定した前記判定閾値とに基づいて、前記検知材料が放出されたか否かを判定する工程と、
前記検知材料が放出されたと判定した場合に、警報を出力する工程と
を備えることを特徴とする掘削具の摩耗管理方法。
前記濃度測定値と、あらかじめ設定した前記判定閾値とに基づいて、前記検知材料が放出されたか否かを判定する工程と、
前記検知材料が放出されたと判定した場合に、警報を出力する工程と
を備えることを特徴とする掘削具の摩耗管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル掘削機のカッタヘッドに設けられている掘削具の摩耗状態を管理する摩耗管理システム及び掘削具の摩耗管理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、トンネル工事では、シールド掘進機やＴＢＭなどのトンネル掘削機を用いる場合が多い。トンネル掘削機の先端には、超硬合金を埋め込んだカッタビットが装備されたカッタヘッドが設けられており、このカッタヘッドを回転させながらカッタビットで地山を切削し、掘削していく。ところが、カッタビットは摩耗することから、施工管理とともに摩耗管理が必要となる。
【0003】
このような中、例えば特許文献１では、作業者に摩耗限界を報知することの可能な掘削装置用ディスクカッタが開示されている。具体的には、超硬チップを頂部外周に植設した台金の所定カ所に、臭い粒子が飛散する発臭剤を埋設しておく。これにより、埋設箇所まで台金がすり減ると、発臭剤の臭い粒子が飛散して掘削装置の運転席に達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】実公平６－７１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の方法によれば、掘削装置の運転手は運転席に居ながら嗅覚で、カッタヘッドに近づくことなく安全に、超硬チップが摩耗限界を超えたことを検知することができる。ところが、作業員の嗅覚には個人差があるため、判断基準が曖昧になりやすい。また、工事期間中、掘削装置の運転手が常時、発臭剤の匂いを注力するけることは困難であり、摩耗管理の運用性にも課題を生じていた。
【0006】
これに対応するべく、運転席に臭気センサーを設置することも考えられるが、掘削土砂の匂いや機械作業油の匂いなどが混在する環境下において、発臭剤のみを検知する技術は確立されておらず、摩耗検知の信頼性に課題がある。
【0007】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、トンネル掘削機のカッタヘッドに設けられている掘削具に係る摩耗管理の運用性及び信頼性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
かかる目的を達成するため本発明の摩耗管理システムは、トンネル掘削機に設けた掘削具の摩耗状態を管理する摩耗管理システムであって、前記トンネル掘削機による地山掘削に伴って発生する掘削土砂の周囲空気質を監視する空気質監視装置と、前記掘削具の摩耗量に応じて、前記掘削土砂に向けて有機溶剤を含む検知材料を放出する検知材料放出機構と、を備え、前記空気質監視装置は、前記掘削土砂の周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する気中濃度測定手段と、該気中濃度測定手段で取得した濃度測定値を連続的に取得する濃度取得手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
本発明の摩耗管理システムは、前記濃度取得手段は、前記揮発性有機化合物の濃度測定値と、あらかじめ設定した前記揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度の判定閾値とに基づいて、前記検知材料が放出されたか否かを判定する放出判定部と、該放出判定部で前記検知材料が放出されたと判定した場合に、警報を出力する警報出力部と、を備えることを特徴とする。
【0010】
本発明の摩耗管理システムは、前記検知材料放出機構が、複数の検知材料放出部を備え、複数の該検知材料放出部は、前記掘削具の内部であって該掘削具の先端から深さ位置をずらして設けられていることを特徴とする。
【0011】
本発明の摩耗管理システムは、前記検知材料に、香料が含まれていることを特徴とする。
【0012】
本発明の掘削具の摩耗管理方法は、本発明の摩耗管理システムを用いた掘削具の摩耗管理方法であって、前記トンネル掘削機による地山掘削に伴って発生する掘削土砂の、周囲空気に含まれる前記揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する工程と、測定した濃度測定値を連続的に取得する工程と、を備えることを特徴とする。
【0013】
本発明の掘削具の摩耗管理方法は、前記濃度測定値と、あらかじめ設定した前記判定閾値とに基づいて、前記検知材料が放出されたか否かを判定する工程と、前記検知材料が放出されたと判定した場合に、警報を出力する工程と、を備えることを特徴とする。
【0014】
本発明の摩耗管理システム及び掘削具の摩耗管理方法によれば、空気質監視装置を利用して、トンネル掘削機による地山掘削に伴って発生する掘削土砂の周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を常時モニタリングできる。また、濃度測定値の時系列データを取得し、その変動を捉えて検知材料放出機構から有機溶剤を含む検知材料が放出されたことを検知できる。これにより、作業者は、揮発性有機物の臭気に常時注意を払うことなく、濃度測定値の時系列データに変動が生じた場合に、掘削土砂の周辺空気から揮発性有機物の臭気を確認すればよい。また、検知材料に香料を含有させた場合には、香料の香気を確認すればよい。
【0015】
さらに、嗅覚で揮発性有機物の臭気や香料の香気を確認する際には、濃度測定値の時系列データを検知の支援情報として利用できる。これにより、掘削土砂の匂いや機械作業油の匂いなどが混在する環境下にあっても、掘削土砂に向けて検知材料が放出されたか否かを検知することで掘削具の摩耗状態を管理する摩耗管理の、信頼性及び運用性を高めることが可能となる。
【0016】
また、掘削土砂に向けて検知材料が放出されたか否かを判定する放出判定部を備えることで、作業員が嗅覚で確認する場合と比較して、安定した精度で検知材料の放出を判別できる。また、放出判定部で、検出材料が放出したと判定した場合に、警報を報知する警報出力部を備えことで、作業員は、警報の報知を受けたのちに、最終確認作業として、掘削土砂の近傍で揮発性有機物の臭気や香料の香気を確認すればよく、摩耗管理の運用性をより一層高めることができる。加えて、トンネル掘削機のオペレーターや工事事務所の作業員などに対して迅速に掘削具の摩耗状況を伝達でき、摩耗管理の効率化を図ることが可能となる。
【0017】
また、複数の検知材料放出部を、掘削具の先端から深さ位置をずらして設けると、掘削具の摩耗状態を段階的に把握することも可能となる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、掘削土砂の周囲空気質を監視する空気質監視装置を用いることにより、掘削具の摩耗により検知材料放出機構から掘削土砂に向けて有機溶剤を含む検知材料が放出されたことを、臭気ではなく、掘削土砂の周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度から検知するため、掘削具の摩耗状態を管理する摩耗管理に、高い信頼性及び運用性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施の形態における摩耗管理システムを示す図である。
【図2】本発明の実施の形態におけるトンネル掘削機のカッタヘッド、及び検知材料放出機構（検知材料供給部をカッタビットに設けた場合）を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態におけるトンネル坑内及び発進立坑を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態における検知材料放出機構（検知材料供給部をカッタスポークに設けた場合）を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態における摩耗管理システムを構成する濃度取得手段の構成を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態における掘削具に係る摩耗管理を流れを示す図である。
【図7】本発明の実施の形態における掘削土砂の周辺空気から測定した揮発性有機物の濃度測定値を時系列にプロットしたグラフである。
【図8】本発明の実施の形態における検知材料放出機構の他の事例（カッタビット内の２カ所に検知材料放出部を設けた場合）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
【0021】
摩耗管理システムの詳細を説明するに先立ち、トンネル掘削機、及びトンネル掘削機の地山掘削により発生する掘削土砂を搬出するベルトコンベヤについて、その概略を説明する。トンネル掘削機は、シールド掘進機やＴＢＭなどいずれでもよいが、本実施の形態では、スポーク型のカッタヘッドを備えるシールド掘進機を事例に挙げ、概略を説明する。
【0022】
≪≪シールド掘進機１０≫≫
シールド掘進機１０は、図１で示すように、カッタ駆動部１１と、背面にカッタ駆動部１１を備え、前面が切羽Ａに対向するカッタヘッド１２と、カッタヘッド１２の背面側に位置するシールド本体１３とを備える。カッタヘッド１２には、カッタビット（掘削具）１４が装着され、シールド本体１３には、掘削土砂Ｓを貯留するチャンバー１５と、チャンバー１５内の掘削土砂Ｓを排出するスクリュコンベヤ１６と、を備えている。
シールド掘進機１０は、図１で示すように、カッタ駆動部１１と、背面にカッタ駆動部１１を備え、前面が切羽Ａに対向するカッタヘッド１２と、カッタヘッド１２の背面側に位置するシールド本体１３とを備える。カッタヘッド１２には、カッタビット（掘削具）１４が装着され、シールド本体１３には、掘削土砂Ｓを貯留するチャンバー１５と、チャンバー１５内の掘削土砂Ｓを排出するスクリュコンベヤ１６と、を備えている。
【0023】
カッタヘッド１２は、切羽Ａ側から見て図２（ａ）で示すように、円形状に形成されているとともに、中心軸から放射状に延びる複数のカッタスポーク１２１を有する。カッタスポーク１２１には、切羽Ａと対向する面に、金属製の掘削具であるカッタビット１４が複数装着されている。カッタビット１４は、図２（ｂ）で示すように、母材１４１の先端１４１Ｂ側に複数のチップ１４２が固定され、基端１４１Ａはカッタスポーク１２１に対して、溶接もしくは着脱可能な態様で装着される。
【0024】
カッタビット１４のチップ１４２は、切羽Ａを掘削する機能を有し、その硬度は母材１４１の硬度より高い。このような構成を有するカッタビット１４は、トンネル軸線方向の断面が、図１で示すように、切羽Ａに向かうにつれて薄肉となるよう楔形に形成されている。これにより、カッタヘッド１２が切羽Ａに押し当てられた状態で、カッタ駆動部１１を介して中心軸周りに回転することで、地山を掘削していく。
【0025】
チャンバー１５は、シールド掘進機１０の地山掘削により連続的に発生する掘削土砂Ｓが取り込まれる空間であり、カッタヘッド１２と、シールド本体１３の前方側（切羽Ａ側）に位置する筒状外郭であるフード部１３１と、隔壁１３２とにより仕切られている。隔壁１３２にはスクリュコンベヤ１６が接続されており、このスクリュコンベヤ１６によりチャンバー１５に取り込まれた掘削土砂Ｓは、トンネルＴ内に排出される。
【0026】
≪≪ベルトコンベヤ２０≫≫
ベルトコンベヤ２０は、図１及び図３で示すように、スクリュコンベヤ１６によりトンネルＴ内に排出された掘削土砂Ｓを、発進立坑Ｈに向けて搬送する設備であり、テール部２１がスクリュコンベヤ１６の排出口近傍に配置されている。また、ベルトコンベヤ２０のヘッド部２２は、発進立坑Ｈの近傍に配置されている。これにより、スクリュコンベヤ１６からベルトコンベヤ２０に投下された掘削土砂Ｓは、発進立坑Ｈ近傍まで搬送されたのち、ずり鋼車３０に積み込まれて、発進立坑Ｈを経由して、例えば地上に設けた土砂ピットＰに貯留される。
ベルトコンベヤ２０は、図１及び図３で示すように、スクリュコンベヤ１６によりトンネルＴ内に排出された掘削土砂Ｓを、発進立坑Ｈに向けて搬送する設備であり、テール部２１がスクリュコンベヤ１６の排出口近傍に配置されている。また、ベルトコンベヤ２０のヘッド部２２は、発進立坑Ｈの近傍に配置されている。これにより、スクリュコンベヤ１６からベルトコンベヤ２０に投下された掘削土砂Ｓは、発進立坑Ｈ近傍まで搬送されたのち、ずり鋼車３０に積み込まれて、発進立坑Ｈを経由して、例えば地上に設けた土砂ピットＰに貯留される。
【0027】
≪≪摩耗管理システム４０≫≫
摩耗管理システム４０は、上記のシールド掘進機１０でトンネル施工を進行させつつ、カッタビット１４の摩耗状態を管理するシステムであり、図１で示すように、検知材料放出機構５０と空気質監視装置６０とを備える。
摩耗管理システム４０は、上記のシールド掘進機１０でトンネル施工を進行させつつ、カッタビット１４の摩耗状態を管理するシステムであり、図１で示すように、検知材料放出機構５０と空気質監視装置６０とを備える。
【0028】
≪検知材料放出機構５０≫
検知材料放出機構５０は、図１で示すように、カッタビット１４の内部に設けられた検知材料放出部５１を有し、カッタビット１４が摩耗してこの検知材料放出部５１が露出した際、掘削土砂Ｓに向けて香料入り検知材料Ｏ(Ｆ)を放出する。このような機能を有していれば、その構成はいずれでもよい。
検知材料放出機構５０は、図１で示すように、カッタビット１４の内部に設けられた検知材料放出部５１を有し、カッタビット１４が摩耗してこの検知材料放出部５１が露出した際、掘削土砂Ｓに向けて香料入り検知材料Ｏ(Ｆ)を放出する。このような機能を有していれば、その構成はいずれでもよい。
【0029】
例えば、図２（ｂ）では、カッタビット１４に設けた検知材料放出部５１と、同じくカッタビット１４に設けたピストン型の検知材料供給部５２と、検知材料供給部５２と検知材料放出部５１とを接続する流路５３と、を備える検知材料放出機構５０を例示している。ピストン型の検知材料供給部５２は、シールド掘進機１による掘削外径が小さく、香料入り検知材料Ｏ(Ｆ)の搭載量が少量でよい場合に適している。
【0030】
また、図４（ａ）及び（ｂ）では、カッタビット１４に設けた検知材料放出部５１と、カッタスポーク１２１に設けたアキュムレータ型の検知材料供給部５４と、検知材料供給部５４と検知材料放出部５１とを接続する供給管５５と、を備える検知材料放出機構５０を例示している。アキュムレータ型の検知材料供給部５４は、シールド掘進機１による掘削外径が大きく、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の搭載量が大量に必要となる場合に適している。
【0031】
これらの検知材料放出機構５０については概略を後述するが、いずれも香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が、検知材料供給部５２、５４に充填されている。また、いずれも検知材料放出部５１が、図２（ｂ）で示すように、カッタビット１４を構成する母材１４１の内部であって、先端１４１Ｂから検知したい摩耗量に応じた長さ（摩耗検知量Ｌ１）だけ後退した深さ位置に、設けられている。なお、図２（ｂ）及び図４（ａ）及び（ｂ）で例示した検知材料放出機構５０の詳細は、特願２０２１－０１７４０４号に譲る。
【0032】
≪香料入り検知材料Ｏ(ｆ)及び検知材料Ｏ≫
香料入り検知材料Ｏ(ｆ)は、有機溶剤を主材とする検知材料Ｏに、香料を添加したものである。検知材料Ｏは、有機溶剤を主材とする液体であればいずれを採用してもよく、例えば、香料ｆを溶解する際に広く一般に用いられるエタノールを採用することができる。なお、有機溶剤は、揮発した際、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に分類されるものだけでなく、高揮発性有機化合物（ＶＶＯＣ）に分類されるものも含む。
香料入り検知材料Ｏ(ｆ)は、有機溶剤を主材とする検知材料Ｏに、香料を添加したものである。検知材料Ｏは、有機溶剤を主材とする液体であればいずれを採用してもよく、例えば、香料ｆを溶解する際に広く一般に用いられるエタノールを採用することができる。なお、有機溶剤は、揮発した際、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に分類されるものだけでなく、高揮発性有機化合物（ＶＶＯＣ）に分類されるものも含む。
【0033】
本実施の形態では、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)を検知材料放出機構５０に採用しているが、香料を含まない検知材料Ｏそのものを、採用してもよい。これは、後述する空気質監視装置６０により、掘削土砂の周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定するものであって、香料を検知するのではないことによる。そして、香料は、作業員の確認作業用として採用するものであるから、嗅覚で検知しやすい材料であれば、いずれを採用してもよい。また、作業員の確認作業を考慮する場合には、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)に替えて、例えば着色剤などを含有させた検知材料Ｏを採用してもよい。
【0034】
≪≪空気質監視装置６０≫≫
空気質監視装置６０は、地山掘削に伴って発生する掘削土砂Ｓの周囲空気質を監視する装置であり、図１で示すように、気中濃度測定手段６１と濃度取得手段６２とを備える。気中濃度測定手段６１は、掘削土砂Ｓの周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する。また、濃度取得手段６２は、気中濃度測定手段６１で取得した濃度測定値を連続的に取得する。また、取得した濃度測定値に基づいて、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたか否かを判定する。さらには、放出されたと判定した場合に、警報を報知する。
空気質監視装置６０は、地山掘削に伴って発生する掘削土砂Ｓの周囲空気質を監視する装置であり、図１で示すように、気中濃度測定手段６１と濃度取得手段６２とを備える。気中濃度測定手段６１は、掘削土砂Ｓの周囲空気に含まれる揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度を測定する。また、濃度取得手段６２は、気中濃度測定手段６１で取得した濃度測定値を連続的に取得する。また、取得した濃度測定値に基づいて、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたか否かを判定する。さらには、放出されたと判定した場合に、警報を報知する。
【0035】
≪≪気中濃度測定手段６１≫≫
気中濃度測定手段６１は、図１で示すように、空気汚染測定器６１１と支持架台６１２とにより構成されている。空気汚染測定器６１１は、揮発性有機物の濃度を測定可能な機器であればいずれでもよく、ＶＯＣ測定器やＴＶＯＣ測定器を例示することができる。なお、ＶＯＣ測定器は、トルエン、ベンゼン、フロン類、ジクロロメタンなどの揮発性有機物の気中濃度を測定する測定器であり、ＴＶＯＣ測定器は、総揮発性有機化合物濃度を測定する測定器である。また、有機材料にエタノールを採用している場合には、ガス分析器などを採用することも可能である。
気中濃度測定手段６１は、図１で示すように、空気汚染測定器６１１と支持架台６１２とにより構成されている。空気汚染測定器６１１は、揮発性有機物の濃度を測定可能な機器であればいずれでもよく、ＶＯＣ測定器やＴＶＯＣ測定器を例示することができる。なお、ＶＯＣ測定器は、トルエン、ベンゼン、フロン類、ジクロロメタンなどの揮発性有機物の気中濃度を測定する測定器であり、ＴＶＯＣ測定器は、総揮発性有機化合物濃度を測定する測定器である。また、有機材料にエタノールを採用している場合には、ガス分析器などを採用することも可能である。
【0036】
このような気中濃度測定手段６１は、掘削土砂Ｓに近接する位置であればいずれに設置してもよい。例えば、図１で示すような、スクリュコンベヤ１６の排出口近傍や、図３で示すような、ベルトコンベヤ２０におけるずり鋼車３０への投下位置近傍などが好ましい。これらの位置は、掘削土砂Ｓに放出された香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が拡散しやすく、空気汚染測定器６１１で揮発性有機化合物を精度よく捉えることができる。
【0037】
特に、スクリュコンベヤ１６の排出口近傍に設置すると、シールド掘進機１０の地山掘削により発生して間もない掘削土砂Ｓの周辺空気質を観測できる。したがって、カッタビット１４の摩耗が摩耗検知量Ｌ１を超えた場合に、初期の段階で掘削土砂Ｓから放出される揮発性有機化合物を捉えることができる。これにより、カッタビット１４の摩耗が進行することに起因してカッタヘッド１２やシールド本体１３が損傷する、といった現象を回避することも可能となる。
【0038】
支持架台６１２は、ベルトコンベヤ２０を跨ぐように設置され、上記の空気汚染測定器６１１を支持する架台である。その形状は何ら限定されるものではなく、また、トンネルＴ内にこれらを支持可能な装備がある場合には、支持架台６１２を省略してもよい。
【0039】
≪濃度取得手段６２≫≫
濃度取得手段６２は、図５で示すように、入力部６２１、演算処理部６２２、及び出力部６２３を備える装置であればいずれでもよく、パソコンやノートＰＣ、タブレット端末などを採用することができる。
濃度取得手段６２は、図５で示すように、入力部６２１、演算処理部６２２、及び出力部６２３を備える装置であればいずれでもよく、パソコンやノートＰＣ、タブレット端末などを採用することができる。
【0040】
入力部６２１は、空気汚染測定器６１１と無線または有線で接続され、空気汚染測定器６１１で測定した濃度測定値を連続的に受信する。図示を省略するが、キーボードやマウス、スキャナなどの入力装置と接続し、これらに入力された情報を受信する構成としてもよい。
【0041】
出力部６２３は、データ出力部６２３１と警報出力部６２３２とを備える。データ出力部６２３１は、入力部６２１を介して取得した濃度測定値や、演算処理部６２２で処理した処理データなどの情報を、表示装置６２４に出力する。また、警報出力部６２３２は、後述する演算処理部６２２の放出判定部６２２２にて、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたと判定した場合に、警報情報を表示装置６２４に出力する。
【0042】
表示装置６２４は、出力部６２３と無線または有線で接続されたディスプレイやプリンタ、シールド掘進機１のモニター画面など、いずれでもよい。また、警報出力部６２３２から出力する警報情報は、表示装置６２４に出力するだけでなく、スピーカーなど音声で報知可能な出力装置に出力する構成としてもよい。
【0043】
さらに、作業員が携帯する携帯端末や工事事務所に設置されている管理用パソコンなどの端末装置６２５と濃度取得手段６２とを、通信ネットワークを介して相互にデータ送信可能としてもよい。こうすると、この端末装置６２５から入力部６２１を介して濃度取得手段６２に情報を入力する、もしくは濃度取得手段６２から出力部６２３を介して情報を端末装置６２５に出力できる。なお。通信ネットワークとしては、インターネット、専用通信回線等いずれにより構築されるものであってもよい。
【0044】
演算処理部６２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部を備え、濃度取得手段６２の動作を制御する。このような演算処理部６２２は、少なくとも濃度取得部６２２１と、放出判定部６２２２とを備える。
【0045】
濃度取得部６２２１は、空気汚染測定器６１１で測定した濃度測定値を、連続的に取得する。すると、図７及び図８で示すような濃度測定値の時系列データを取得できる。詳細は、後述する掘削具の摩耗管理方法で説明する。
【0046】
放出判定部６２２２は、濃度取得部６２２１で取得した濃度測定値と、あらかじめ設定した揮発性有機化合物の気中濃度もしくは総揮発性有機化合物濃度の判定閾値とに基づいて、検知材料放出機構５０から香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたか否かを判定する。具体的には、濃度測定値とあらかじめ設定した判定閾値とを比較し、濃度測定値が判定閾値を超えた場合に、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出された、と判定する。判定閾値の決定方法は、掘削具の摩耗管理方法と併せて説明する。
【0047】
≪≪掘削具の摩耗管理方法≫≫
上記の摩耗管理システム１００を用いて、カッタビット４の摩耗状態を検知する手順を、図５で示す濃度取得手段６２の構成図、及び図６の摩耗管理の流れを参照しつつ、以下に説明する。なお、本実施の形態では、空気汚染測定器６１１にＴＶＯＣ測定器を採用し、掘削土砂Ｓの周囲空気に含まれる総揮発性有機化合物濃度を測定する場合を事例に挙げる。
上記の摩耗管理システム１００を用いて、カッタビット４の摩耗状態を検知する手順を、図５で示す濃度取得手段６２の構成図、及び図６の摩耗管理の流れを参照しつつ、以下に説明する。なお、本実施の形態では、空気汚染測定器６１１にＴＶＯＣ測定器を採用し、掘削土砂Ｓの周囲空気に含まれる総揮発性有機化合物濃度を測定する場合を事例に挙げる。
【0048】
≪≪香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の搭載：ＳＴＥＰ１≫≫
まず、シールド掘進機１による掘削外径を考慮して香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の搭載量を決定する。また、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の搭載量に応じて、シールド掘進機１０に設ける検知材料放出機構５０の構造を、適宜選択する。
まず、シールド掘進機１による掘削外径を考慮して香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の搭載量を決定する。また、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の搭載量に応じて、シールド掘進機１０に設ける検知材料放出機構５０の構造を、適宜選択する。
【0049】
前述したように、搭載量が少量の場合には、図２（ｂ）で示すような、ピストン型の検知材料供給部５２をカッタビット１４に設ける検知材料放出機構５０を採用し、必要量の香料入り検知材料Ｏ(ｆ)を搭載する。一方、搭載量が多量に必要となる場合には、図４（ａ）及び（ｂ）で示すような、アキュムレータ型の検知材料供給部５４をカッタスポーク１２１に設ける検知材料放出機構５０を採用し、必要量の検知材料を搭載する。
【0050】
≪≪搭載量が少量の場合≫≫
検知材料放出機構５０は、図２（ｂ）で示すように、検知材料放出部５１と、検知材料供給部５２と、これらを接続する流路５３とを備える。流路５３は、検知材料放出部５１と接続する側の流路径を小径とし、検知材料供給部５２と接続する側の流路径を大径に形成している。また、流路５３は、外気と連通する連通部５３１が２カ所に設けられているともに、連通部５３１を塞ぐことの可能なプラグ５３２、５３３が母材１４１に着脱可能に設けられている。
検知材料放出機構５０は、図２（ｂ）で示すように、検知材料放出部５１と、検知材料供給部５２と、これらを接続する流路５３とを備える。流路５３は、検知材料放出部５１と接続する側の流路径を小径とし、検知材料供給部５２と接続する側の流路径を大径に形成している。また、流路５３は、外気と連通する連通部５３１が２カ所に設けられているともに、連通部５３１を塞ぐことの可能なプラグ５３２、５３３が母材１４１に着脱可能に設けられている。
【0051】
検知材料供給部５２は、母材１４１内で流路５３と直交するようにして並列配置された２つの中空部５２１と、中空部５２１中に配置されたピストン５２２を備える。中空部５２１はそれぞれ、ピストン５２２を境界として香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の貯蔵部５２１Ａと加圧部５２１Ｂに区分され、貯蔵部５２１Ａが流路５３と連通している。
【0052】
加圧部５２１Ｂは、コイルバネ５２３が収納される空間であり、コイルバネ５２３を挿入するための開口が形成されている。この開口はネジ５２４により開閉自在となっており、開口を介して加圧部５２１Ｂにコイルバネ５２３を挿入したのち、ネジ５２４を母材１４１に取り付けて開口を塞ぐ。すると、コイルバネ５２３は、一端部がネジ５２４と当接し、他端部がピストン５２２と当接する態様となる。
【0053】
これにより、コイルバネ５２３は、自身の復元力を用いてピストン５２２を付勢することに伴って、貯蔵部５２１Ａに貯蔵された香料入り検知材料Ｏ(ｆ)を加圧する。なお、図２（ｂ）では、図面上方のコイルバネ５２３は伸長した状態を示し、図面下方のコイルバネ５２３は収縮した状態を示している。
【0054】
上記の構成を有する検知材料供給部５２に設けた貯蔵部５２１Ａに香料入り検知材料Ｏ(ｆ)を搭載する手順は、次のとおりである。まず、流路５３と外気との連通部５３１を塞ぐプラグ５３２、５３３を母材１４１から取り外す。また、加圧部５２１Ｂから、ネジ５２４及びコイルバネ５２３を取り外す。次に、中空部５２１にピストン５２２を挿入した状態で、貯蔵部５２１Ａ及び流路５３を香料入り検知材料Ｏ(ｆ)で満たす。
【0055】
その後、プラグ５３２、５３３を母材１４１に取り付け、流路５３及び連通部５３１を密閉する。こののち、加圧部５２１Ｂにコイルバネ５２３を挿入し、ネジ５２４を母材１４１に装着する。これにより、コイルバネ５２３が、ネジ５２４とピストン５２２との間で収縮した状態で保持され、貯蔵部５２１Ａに貯蔵された香料入り検知材料Ｏ(ｆ)は、コイルバネ５２３によって加圧された状態で搭載される。
【0056】
≪≪搭載量が大量の場合≫≫
検知材料放出機構５０は、図４（ａ）で示すように、検知材料放出部５１と、検知材料供給部５４と、これらを接続する供給管５５とを備える。検知材料供給部５４は、供給管５５との接続部５４１Ａを有する筐体５４１と、伸縮可能な袋状部材を有する加圧部５４２とを有する。加圧部５４２の内部には、圧縮ガスＧが充填される。また、加圧部５４２の外方には、筐体５４１の内周面に規定される貯蔵部５４３を有する。
検知材料放出機構５０は、図４（ａ）で示すように、検知材料放出部５１と、検知材料供給部５４と、これらを接続する供給管５５とを備える。検知材料供給部５４は、供給管５５との接続部５４１Ａを有する筐体５４１と、伸縮可能な袋状部材を有する加圧部５４２とを有する。加圧部５４２の内部には、圧縮ガスＧが充填される。また、加圧部５４２の外方には、筐体５４１の内周面に規定される貯蔵部５４３を有する。
【0057】
したがって、貯蔵部５４３に必要量の香料入り検知材料Ｏ(ｆ)を注入する。すると、注入された香料入り検知材料Ｏ(ｆ)は、加圧部５４２によって加圧された状態で搭載されることとなる。したがって、カッタビット１４の摩耗が進行し、検知材料放出部５１が露出すると、加圧部５４２は圧力にしたがって拡大し、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)は筐体５４１の外部へ排出される。こののち、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)は供給管５５を介してカッタビット１４へ供給されて、検知材料放出部５１から放出されることとなる。
【0058】
≪≪地山の掘削開始：ＳＴＥＰ２≫≫
香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の搭載作業と同時に、もしくはこれと前後して図１で示すように、空気汚染測定器６１１を所定の位置に配置する。こののち、シールド掘進機１０の運転を開始し、地山を掘削する。
香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の搭載作業と同時に、もしくはこれと前後して図１で示すように、空気汚染測定器６１１を所定の位置に配置する。こののち、シールド掘進機１０の運転を開始し、地山を掘削する。
【0059】
≪≪判定閾値の設定：ＳＴＥＰ３≫≫
シールド掘進機１０の運転を開始すると、図１で示すように、掘削土砂Ｓがチャンバー１５及びスクリュコンベヤ１６を介してトンネルＴ内に取り込まれる。この掘削土砂Ｓを、カッタビット１４の摩耗が生じていない初期掘削の段階で採取し、採取した掘削土砂Ｓを用いて、上述した放出判定部６２２２で香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたか否か、を判定する際に用いる判定閾値を設定する。
シールド掘進機１０の運転を開始すると、図１で示すように、掘削土砂Ｓがチャンバー１５及びスクリュコンベヤ１６を介してトンネルＴ内に取り込まれる。この掘削土砂Ｓを、カッタビット１４の摩耗が生じていない初期掘削の段階で採取し、採取した掘削土砂Ｓを用いて、上述した放出判定部６２２２で香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたか否か、を判定する際に用いる判定閾値を設定する。
【0060】
まず、採取した掘削土砂Ｓに、検知材料放出機構５０に搭載した香料入り検知材料Ｏ(ｆ)もしくはこれに含まれている検知材料Ｏを混入し、試料を作成する。次に、試料の周囲空気を空気汚染測定器６１１で測定し、総揮発性有機化合物濃度を取得することにより、濃度測定値の変化を観測する。この観測結果に基づいて、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたか否かを判定するにあたり、最適な気中濃度を判定閾値に設定する。
【0061】
判定閾値の決定にあたっては、測定条件（掘削土砂Ｓと空気汚染測定器６１１との距離、温度環境や空気の流れなど）を考慮して、最適な判定閾値を決定すると良い。また、決定した判定閾値は、入力部６２１を介して濃度取得手段６２に入力し、演算処理部６２２に格納しておく。
【0062】
≪≪濃度測定値の取得及び時系列データを作成：ＳＴＥＰ４≫≫
ＳＴＥＰ３の判定閾値の設定作業と並行して、もしくはこれと前後して、空気汚染測定器６１１で掘削土砂Ｓの周囲空気に含まれる揮発性有機物の気中濃度を連続的に測定する。また、揮発性有機物の濃度測定値は取得するごとに、これを濃度取得手段６２に送信する。
ＳＴＥＰ３の判定閾値の設定作業と並行して、もしくはこれと前後して、空気汚染測定器６１１で掘削土砂Ｓの周囲空気に含まれる揮発性有機物の気中濃度を連続的に測定する。また、揮発性有機物の濃度測定値は取得するごとに、これを濃度取得手段６２に送信する。
【0063】
入力部６２１を介して濃度測定値が濃度取得手段６２に入力されると、演算処理部６２２は濃度取得部６２２１の指令を受けて、濃度測定値を蓄積し時系列データを作成する。時系列データは、演算処理部６２２の記憶領域に格納してもよいし、濃度測定値が算出されることに、表示装置６２４に出力してもよい。
【0064】
表示装置６２４に出力する方法はいずれでもよいが、例えば、図７（ａ）及び（ｂ）では、縦軸に濃度を取るとともに横軸に時間を取ったグラフに、濃度測定値を逐次プロットする事例を示している。
【0065】
≪≪濃度測定値の時系列データの事例≫≫
図７（ａ）は、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)として、香料にバニリンを採用するとともに、有機溶剤にエタノールを採用した場合の、総揮発性有機化合物濃度の時系列データを示すグラフである。つまり、図４（ｂ）で示すように、カッタビット１４の摩耗が進行して検知材料放出部５１が露出し、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出された状態である。
図７（ａ）は、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)として、香料にバニリンを採用するとともに、有機溶剤にエタノールを採用した場合の、総揮発性有機化合物濃度の時系列データを示すグラフである。つまり、図４（ｂ）で示すように、カッタビット１４の摩耗が進行して検知材料放出部５１が露出し、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出された状態である。
【0066】
図７（ａ）のグラフを見ると、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたことにより、０．１ｍｇ/ｍ3にも満たなかった濃度測定値が、１０分を過ぎたあたりから急上昇している様子がわかる。また、１５分から２０分程度で０．２ｍｇ/ｍ3まで上昇したのち、濃度測定値の上昇が収まっており、揮発性有機物の拡散が収束している様子も見て取れる。
【0067】
また、図７（ｂ）は、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)として、香料にメントールを採用するとともに有機溶剤にエタノールを採用した場合の、総揮発性有機化合物濃度の時系列データを示すグラフである。図７（ｂ）を見ると、当初０．１ｍｇ/ｍ3に満たなかった濃度測定値が１０分を過ぎたあたりから急上昇し、２０分後には０．３５ｍｇ/ｍ3程度まで上昇するなど、揮発性有機化合物が拡散している様子がわかる。
【0068】
このように、空気汚染測定器６１１を採用すると、掘削土砂Ｓの匂いや機械作業油の匂いなどが混在する環境下にあっても、掘削土砂Ｓの周囲空気中に拡散される揮発性有機化合物を精度よく捉えて、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたことを検知で来る。また、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)にいずれの香料ｆを採用しても、これらが測定に影響を及ぼすことはない。
【0069】
≪検知材料Ｏが放出されたか否かの判別：ＳＴＥＰ５≫
濃度取得部６２２１において濃度測定値が取得されると、演算処理部６２２は放出判定部６２２２の指令を受けて、濃度測定値に基づいて香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたか否かを判定する。
濃度取得部６２２１において濃度測定値が取得されると、演算処理部６２２は放出判定部６２２２の指令を受けて、濃度測定値に基づいて香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたか否かを判定する。
【0070】
具体的には、連続的に取得される濃度測定値とＳＴＥＰ２で決定した判定閾値とを比較し、濃度測定値の数値が判定閾値より高い場合に、検知材料放出機構５０から香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出された、と判定する。
【0071】
≪摩耗量の把握：ＳＴＥＰ６≫
放出判定部６２２２において、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出された、と判定した場合、演算処理部６２２は警報出力部６２３２を介して表示装置６２４に、警告メッセージを発報する。
放出判定部６２２２において、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出された、と判定した場合、演算処理部６２２は警報出力部６２３２を介して表示装置６２４に、警告メッセージを発報する。
【0072】
作業員は、表示装置６２４で警告メッセージを受信したのち、ベルトコンベヤ上の掘削土砂Ｓやずり鋼車３０に積み込まれた掘削土砂Ｓの近傍で、揮発性有機化合物の臭気もしくは香料ｆの香気を確認し、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたことを確認する。カッタビット１４の摩耗量が摩耗検知量Ｌ１に到達したものと判断できる場合には、シールド掘進機１０の掘削作業を一時中断し、カッタビット１４を交換するなど適宜対応すればよい。
【0073】
本発明によれば、作業員は、警報の報知を受けたのちに、最終確認作業として掘削土砂Ｓの近傍で揮発性有機物の臭気や香料の香気を嗅覚で確認すればよい。したがって、掘削土砂Ｓに常時注意を払う手間を省略でき、摩耗管理の運用性を高めることができる。また、シールド掘進機１０のオペレーターや工事事務所の作業員などに対して迅速に、カッタビット１４の摩耗状況を伝達でき、摩耗管理の効率化を図ることが可能となる。
【0074】
さらに、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が放出されたことを放出判定部６２２２で判定することで、作業員が嗅覚で確認する場合と比較して、安定した精度で香料入り検知材料Ｏ(ｆ)の放出を判別できる。加えて、作業員は、警報の報知を受ける前であっても、濃度測定値の時系列データを支援情報として利用し、例えば、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)が大量に放出される予兆、つまり、カッタビット１４の摩耗量が摩耗検知量Ｌ１に到達する予兆を捉えることもできる。
【0075】
本発明の摩耗管理システム及び掘削具の摩耗管理方法は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【0076】
≪≪段階的にカッタビットの摩耗状態を管理する方法≫≫
また、本実施の形態では、カッタビット１４の摩耗量が摩耗検知量Ｌ１に到達した場合に、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)を放出して摩耗を検知する場合を事例に挙げた。しかし、これに限定するものではなく、カッタビット１４の摩耗状態を段階的に検知し、管理する構成としてもよい。
また、本実施の形態では、カッタビット１４の摩耗量が摩耗検知量Ｌ１に到達した場合に、香料入り検知材料Ｏ(ｆ)を放出して摩耗を検知する場合を事例に挙げた。しかし、これに限定するものではなく、カッタビット１４の摩耗状態を段階的に検知し、管理する構成としてもよい。
【0077】
例えば、図８（ａ）及び（ｂ）で示すように、検知材料放出機構５０には、検知材料放出部５１と検知材料供給部５４とこれらを連結する供給管５５の組み合わせが２組設けられている。
【0078】
このうち、一方の検知材料放出部５１は、カッタビット１４の内部であって先端１４１Ｂから摩耗検知量Ｌ１だけ後退した深さ位置に、また、他方の検知材料放出部５１は、先端１４１Ｂから摩耗検知量Ｌ２だけ後退した深さ位置に設けられている。また、各々に接続されている検知材料供給部５４には、それぞれ異なる香料ｆ１、ｆ２を含有した香料入り検知材料Ｏ(ｆ１)、Ｏ(ｆ２)が搭載されている。
【0079】
これにより、カッタビット１４が摩耗検知量Ｌ１、摩耗検知量Ｌ２と摩耗するごとに、放出される香料入り検知材料Ｏ(ｆ１)、Ｏ(ｆ２)を空気質監視装置６０で検知し、摩耗が進行する様子を段階的に管理することができる。なお、図８では、カッタビット１４の摩耗状態を、摩耗検知量Ｌ１、摩耗検知量Ｌ２の２段階で管理する場合を事例に挙げたが、その数量は２段階に限定されるものではない。
【0080】
また、上記のカッタビット１４の内部であって先端１４１Ｂから深さの異なる位置に設ける検知材料放出部５１は、必ずしも同一のカッタビット１４に設けなくてもよく、カッタヘッド１２に設けた異なるカッタビット１４に設ける構成としてもよい。
【0081】
さらに、本実施の形態では、複数の検知材料放出部５１ごとに香料ｆの異なる香料入り検知材料Ｏ(ｆ１)、Ｏ(ｆ２)を採用した。これは、作業者が表示装置６２４で警告メッセージを受信したのち、掘削土砂Ｓを嗅覚で確認することを考慮したものである。したがって、必ずしも香料ｆを変えなくてもよく、さらには、香料を含まない検知材料Ｏそのものを採用してもよい。
【符号の説明】
【0082】
１０ シールド掘進機（トンネル掘削機）
１１ カッタ駆動部
１２ カッタヘッド
１２１ カッタスポーク
１３ シールド本体
１３１ フード部
１３２ 隔壁
１４ カッタビット（掘削具）
１４１ 母材
１４１Ａ 基端
１４１Ｂ 先端
１４２ チップ
１５ チャンバー
１６ スクリュコンベヤ
２０ ベルトコンベヤ
２１ テール部
２２ ヘッド部
３０ ずり鋼車
４０ 摩耗管理システム
５０ 検知材料放出機構
５１ 検知材料放出部
５２ 検知材料供給部（ピストン型）
５２１ 中空部
５２１Ａ 貯蔵部
５２１Ｂ 加圧部
５２２ ピストン
５２３ コイルバネ
５２４ ネジ
５３ 流路
５３１ 連通部
５３２ プラグ
５３３ プラグ
５４ 検知材料供給部（アキュムレータ型）
５４１ 筐体
５４１Ａ 接続部
５４２ 加圧部
５４３ 貯蔵部
５５ 供給管
６０ 空気質監視装置
６１ 気中濃度測定手段
６１１ 空気汚染測定器
６１２ 支持架台
６２ 濃度取得手段
６２１ 入力部
６２２ 演算処理部
６２２１ 濃度取得部
６２２２ 放出判定部
６２３ 出力部
６２３１ データ出力部
６２３２ 警報出力部
６２４ 表示装置
６２５ 端末装置
Ｈ 発進立坑
Ｔ トンネル
Ｐ 土砂ピット
Ｇ 圧縮ガス
Ａ 切羽
Ｏ(ｆ) 香料入り検知材料
Ｏ(ｆ１) 香料入り検知材料
Ｏ(ｆ２) 香料入り検知材料
ｆ 香料
ｆ１ 香料
ｆ２ 香料
１１ カッタ駆動部
１２ カッタヘッド
１２１ カッタスポーク
１３ シールド本体
１３１ フード部
１３２ 隔壁
１４ カッタビット（掘削具）
１４１ 母材
１４１Ａ 基端
１４１Ｂ 先端
１４２ チップ
１５ チャンバー
１６ スクリュコンベヤ
２０ ベルトコンベヤ
２１ テール部
２２ ヘッド部
３０ ずり鋼車
４０ 摩耗管理システム
５０ 検知材料放出機構
５１ 検知材料放出部
５２ 検知材料供給部（ピストン型）
５２１ 中空部
５２１Ａ 貯蔵部
５２１Ｂ 加圧部
５２２ ピストン
５２３ コイルバネ
５２４ ネジ
５３ 流路
５３１ 連通部
５３２ プラグ
５３３ プラグ
５４ 検知材料供給部（アキュムレータ型）
５４１ 筐体
５４１Ａ 接続部
５４２ 加圧部
５４３ 貯蔵部
５５ 供給管
６０ 空気質監視装置
６１ 気中濃度測定手段
６１１ 空気汚染測定器
６１２ 支持架台
６２ 濃度取得手段
６２１ 入力部
６２２ 演算処理部
６２２１ 濃度取得部
６２２２ 放出判定部
６２３ 出力部
６２３１ データ出力部
６２３２ 警報出力部
６２４ 表示装置
６２５ 端末装置
Ｈ 発進立坑
Ｔ トンネル
Ｐ 土砂ピット
Ｇ 圧縮ガス
Ａ 切羽
Ｏ(ｆ) 香料入り検知材料
Ｏ(ｆ１) 香料入り検知材料
Ｏ(ｆ２) 香料入り検知材料
ｆ 香料
ｆ１ 香料
ｆ２ 香料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
