特許 7381325 トンネル掘進機のセンターカッター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】トンネル掘進機のセンターカッター

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20231108BHJP

   E21D 9/12 20060101ALI20231108BHJP

   E21D 9/10 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

E21D9/087 A

E21D9/12 D

E21D9/10 K

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019230556

(22)【出願日】2019-12-20

(65)【公開番号】P2021098969

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-11-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000228811

【氏名又は名称】日本シビックコンサルタント株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】516308364

【氏名又は名称】ＪＩＭテクノロジー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000166432

【氏名又は名称】戸田建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001564

【氏名又は名称】フェリシテ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】大塚 孝義

(72)【発明者】

【氏名】近藤 紀夫

(72)【発明者】

【氏名】加島 豊

(72)【発明者】

【氏名】保苅 実

(72)【発明者】

【氏名】杉山 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 淳一

(72)【発明者】

【氏名】田中 孝

(72)【発明者】

【氏名】小林 修

(72)【発明者】

【氏名】中山 卓人

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２１１４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００８５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８３５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４２７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２４２０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３４６６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５２０３６１４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／０８７

Ｅ２１Ｄ ９／１２

Ｅ２１Ｄ ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マシン本体の前面に切羽室を介在して前記マシン本体の前面の中心から延びる回転筒を介してカッターヘッドが回動可能に設けられ、前記カッターヘッドの前面板の略中央にセンターカッター取付口が形成され、前記センターカッター取付口と前記カッターヘッドの後面板との間にセンターカッター取付部が設けられて、前記センターカッター取付部に複数のカッタービットが回転可能に取り付けられ、前記カッターヘッドの略中央で切羽を掘削する泥水式シールドマシン及び泥土圧式シールドマシンを含むトンネル掘進機のセンターカッターにおいて、
前記前面板の前記センターカッター取付口と前記後面板との間に前記センターカッター取付部の後部に掘削ズリを泥水又は作泥土材とともに取り込むためのズリ取り込みスペースを有するセンターカッター室が画成され、
前記カッターヘッドと前記センターカッター室と前記マシン本体との間に、前記カッターヘッドの前面側に泥水又は作泥土材を送り込み、前記センターカッターにより掘削する掘削ズリを泥水又は作泥土材とともに前記センターカッター取付口を通じて前記センターカッター室内に取り込ませ、前記センターカッター室から掘削ズリを泥水又は作泥土材とともに前記切羽室へ送り出すポンプ駆動の掘削ズリ導出路を備え、
前記センターカッター取付口と前記センターカッターとの間の掘削ズリの流入排出を促進する、
ことを特徴とするトンネル掘進機のセンターカッター。

【請求項2】

センターカッター取付部の少なくとも片側一方の側部にマシン本体側の大気圧に連通されるカッタービット交換作業室が画成され、前記センターカッター取付部に前記センターカッター取付部と前記カッタービット交換作業室との間でカッタービットを交換するためのカッタービット交換装置が設置され、前記カッタービット交換装置は、カッターヘッドの前面板のセンターカッター取付口から後面板に向けて略円筒状に形成される回動ガイドと、前記回動ガイド内に回動軸を介して回動可能に嵌合配置される回動体と、前記回動ガイド内で前記回動体を駆動する回動体駆動装置と、前記回動体の回動をロックする回動体ロック装置とを備えて構成され、センターカッター室は前記回動体の内部に画成される請求項１に記載のトンネル掘進機のセンターカッター。

【請求項3】

トンネル掘進機は泥水式シールドマシンとして構成され、センターカッター室に泥水とともに掘削ズリをズリ取り込みスペースから外部に排出するための排出口を有し、掘削ズリ導出路は、一端が前記センターカッター室の前記排出口に連結され、回転筒に通されて、他端がマシン本体側で前記回転筒の軸心上に配置される排泥配管と、一端が前記マシン本体側で前記回転筒の軸心上に配置されるスイベルジョイントを介して前記排泥配管の他端に連結される排泥中継管と、前記排泥中継管の他端に連結されるポンプと、前記ポンプに一端が連結され、他端が吐出口として前記マシン本体の前面に前記切羽室に向けて配置される排泥供給配管とを備えて構成され、前記センターカッター室に取り込まれた掘削ズリを泥水とともに前記切羽室に循環させる請求項１又は２に記載のトンネル掘進機のセンターカッター。

【請求項4】

トンネル掘進機は泥土圧式シールドマシンとして構成され、センターカッター室に作泥土材とともに掘削ズリをズリ取り込みスペースから外部に排出するための排出口を有し、掘削ズリ導出路は、一端が前記センターカッター室の前記排出口に連結され、他端が前記切羽室に連結される排泥配管と、マシン本体側に設置され、作泥土材を供給するポンプ駆動の作泥土材供給装置と、一端が前記作泥土材供給装置に連結され、他端が前記マシン本体側で回転筒の軸心上に配置されるスイベルジョイントに連結されるマシン本体側の作泥土材供給管と、一端が前記マシン本体側で前記スイベルジョイントを介して前記マシン本体側の作泥土材供給管の他端に連結され、他端側が前記回転筒、カッターヘッドを経由して、他端が吐出口として前記カッターヘッドの前面板に開口されるカッターヘッド側の作泥土材供給管と、一端が前記作泥土材供給装置に連結され、他端が前記マシン本体側で前記スイベルジョイントに連結されるマシン本体側の作泥土材送給管と、一端が前記マシン本体側で前記スイベルジョイントを介して前記マシン本体側の作泥土材送給管の他端に連結され、他端側が前記回転筒を経由して、他端が前記排泥配管の前記センターカッター室の排出口近傍に連結される排泥配管側の作泥土材送給管とを備えて構成され、前記カッターヘッドの前面側に作泥土材を供給するとともに、前記排泥配管に作泥土材を送給して、前記カッターヘッドで掘削された掘削ズリを作泥土材とともに前記センターカッター室に取り込み、前記排泥配管で作泥土材を混入させて、前記切羽室へ排出する請求項１又は２に記載のトンネル掘進機のセンターカッター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地中の岩盤や地盤を掘進する泥水式シールドマシンや泥土圧式シールドマシン、さらに長距離で地中深度や水深深度の大きな地盤を掘進する大口径のシールドマシンを含むトンネル掘進機のセンターカッターに関する。

【背景技術】

【0002】

この種のトンネル掘進機が特許文献１により提案されている。この文献１のトンネル掘進機は、シールドジャッキ（図示省略）により推進されるシールド本体（掘削機本体）と、シールド本体の前部に回転可能に装着され、前面に複数のカッタービットを有するカッターヘッドとを備える。

【0003】

シールド本体は全体が略円筒体をなし、その前部に切羽崩壊土圧を保持する隔壁が設けられて、この隔壁に軸受を介して旋回環・ギアがシールド本体軸心回りに回転可能に支持され、この旋回環・ギアに複数のカッターヘッド支持桁が前方に突設されて、これらのカッターヘッド支持桁の前端部に円形のカッターヘッドが取り付けられる。また、隔壁の後部の大気圧側には、カッターヘッドを回転駆動するカッター駆動装置が設置される。カッター駆動装置は、旋回環・ギアの背面に設けられたリングギアと、このリングギアに噛み合う複数の駆動ピニオンと、駆動ピニオンをそれぞれ回転駆動する複数の駆動モーターとにより構成される。

【0004】

かかるシールド本体前部のカッターヘッドの前面に複数のカッタービットが設けられる。この場合、カッターヘッドは、シールド本体の軸心上に配置される回転筒と、回転筒から半径方向に沿って延びる複数本のカッタースポークと、シールド本体の軸心を中心とする周方向に配設されて各カッタースポークを連結する外周リングとを備え、各カッタースポークの前面板に岩盤や礫を破砕するローラービットがそれぞれ半径方向に沿う半径軸回りに回転自在に配設され、各カッタースポークの両側部に複数のティースビットが配設されて構成される。また、各カッタースポーク内にはローラービットの交換作業を行うためのローラービット交換作業室が設けられ、回転筒内には、作業員が出入り可能な出入り室が設けられる。この出入り室は隔壁を貫通してシールド本体内の大気圧側からカッタースポーク内のローラービット交換作業室へローラービット交換作業室側の人孔を通じて出入り可能に連通される。

【0005】

また、この場合、カッターヘッドは、各カッタースポークの前面板に複数のローラービット取付口を有し、後面板に複数の排土口を有し、各ローラービット取付口と各排土口との間に複数のローラービット回転支持機構が設置され、各ローラービット回転支持機構の少なくとも片側一方にシールド本体側の大気圧に連通されるローラービット交換作業室が画成され、複数のローラービットがそれぞれ、各カッタースポーク内に各ローラービット回転支持機構を介してカッターヘッドの切削方向に回転可能にかつ着脱可能に取り付けられ、刃先の一部が各カッタースポークの前面板の各ローラービット取付口から突出される。

【0006】

このようにしてトンネル掘進機はカッターヘッドを地山の切羽に押し当て回動させながら切羽を掘削し、掘削ズリを排出しながら、シールドジャッキ（図示省略）により前進し、地山を推進するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１７－ ８５５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、この種のトンネル掘進機では、カッターヘッドの外周部から中間部までは各カッタースポーク間に開口部が大きく設けられ、各カッタースポークの両側部に複数のティースビットが設けられるので、カッターヘッドで掘削されたズリをカッターヘッドとマシン本体（の圧力隔壁）との間の切羽室へ取り込みやすい。さらに、カッターヘッドの外周部から中間部はカッタースポークの周速度が割合大きいので、掘削ズリが動きやすく、各ローラービット取付口からも取り込みやすく、各ローラービット取付口内の各ローラービット周辺にズリの固着が少ない。これに対して、カッターヘッドの略中央のローラービット取付口にセンターカッターとして岩盤掘削に適する複数のローラービットが一列に連接配置されて取り付けられるが、カッターヘッドの中央部は回転半径が小さく、カッタースポークが集中することもあって開口部が確保しにくいため、カッターヘッドの中央部から切羽室への掘削ズリの取り込みが困難である、という問題がある。さらに、カッターヘッドの中央部は円周方向の速度が小さく各ローラービット周辺の掘削ズリの動きが鈍いことから、各ローラービット取付口から掘削ズリが取り込みにくく、掘削ズリが固結しやすい、という問題がある。このようにローラービット取付口に掘削ズリが滞留し、これが固結して掘削ズリの取り込みができなくなると、ローラービットは回転不能となり、ローラービットが異常に摩耗したり、ローラービットに力が集中してローラービットの固定フレームが破壊されたりするなどの重大な事故に陥るおそれがあり、これらの課題を解決することが強く求められている。

【0009】

本発明は、このような従来の問題を解決するもので、この種のトンネル掘進機のセンターカッターにおいて、ローラービット取付口からズリを取り込みやすくし、ローラービット取付口で掘削ズリが固結しないようにして、カッターヘッド前面の中央部からカッターヘッド後方の切羽室へ掘削ズリを円滑かつ確実に排出すること、を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明は、
マシン本体の前面に切羽室を介在して前記マシン本体の前面の中心から延びる回転筒を介してカッターヘッドが回動可能に設けられ、前記カッターヘッドの前面板の略中央にセンターカッター取付口が形成され、前記センターカッター取付口と前記カッターヘッドの後面板との間にセンターカッター取付部が設けられて、前記センターカッター取付部に複数のカッタービットが回転可能に取り付けられ、前記カッターヘッドの略中央で切羽を掘削する泥水式シールドマシン及び泥土圧式シールドマシンを含むトンネル掘進機のセンターカッターにおいて、
前記前面板の前記センターカッター取付口と前記後面板との間に前記センターカッター取付部の後部に掘削ズリを泥水又は作泥土材とともに取り込むためのズリ取り込みスペースを有するセンターカッター室が画成され、
前記カッターヘッドと前記センターカッター室と前記マシン本体との間に、前記カッターヘッドの前面側に泥水又は作泥土材を送り込み、前記センターカッターにより掘削する掘削ズリを泥水又は作泥土材とともに前記センターカッター取付口を通じて前記センターカッター室内に取り込ませ、前記センターカッター室から掘削ズリを泥水又は作泥土材とともに前記切羽室へ送り出すポンプ駆動の掘削ズリ導出路を備え、
前記センターカッター取付口と前記センターカッターとの間の掘削ズリの流入排出を促進する、
ことを要旨とする。

【0011】

また、このセンターカッターは次のように具体化される。
（１）センターカッター取付部の少なくとも片側一方の側部にマシン本体側の大気圧に連通されるカッタービット交換作業室が画成され、前記センターカッター取付部に前記センターカッター取付部と前記カッタービット交換作業室との間でカッタービットを交換するためのカッタービット交換装置が設置され、前記カッタービット交換装置は、カッターヘッドの前面板のセンターカッター取付口から後面板に向けて略円筒状に形成される回動ガイドと、前記回動ガイド内に回動軸を介して回動可能に嵌合配置される回動体と、前記回動ガイド内で前記回動体を駆動する回動体駆動装置と、前記回動体の回動をロックする回動体ロック装置とを備えて構成され、センターカッター室は前記回動体の内部に画成される。
（２）トンネル掘進機は泥水式シールドマシンとして構成され、センターカッター室に泥水とともに掘削ズリをズリ取り込みスペースから外部に排出するための排出口を有し、掘削ズリ導出路は、一端が前記センターカッター室の前記排出口に連結され、回転筒に通されて、他端がマシン本体側で前記回転筒の軸心上に配置される排泥配管と、一端が前記マシン本体側で前記回転筒の軸心上に配置されるスイベルジョイントを介して前記排泥配管の他端に連結される排泥中継管と、前記排泥中継管の他端に連結されるポンプと、前記ポンプに一端が連結され、他端が吐出口として前記マシン本体の前面に前記切羽室に向けて配置される排泥供給配管とを備えて構成され、前記センターカッター室に取り込まれた掘削ズリを泥水とともに前記切羽室に循環させる。
（３）トンネル掘進機は泥土圧式シールドマシンとして構成され、センターカッター室に作泥土材とともに掘削ズリをズリ取り込みスペースから外部に排出するための排出口を有し、掘削ズリ導出路は、一端が前記センターカッター室の前記排出口に連結され、他端が前記切羽室に連結される排泥配管と、マシン本体側に設置され、作泥土材を供給するポンプ駆動の作泥土材供給装置と、一端が前記作泥土材供給装置に連結され、他端が前記マシン本体側で回転筒の軸心上に配置されるスイベルジョイントに連結されるマシン本体側の作泥土材供給管と、一端が前記マシン本体側で前記スイベルジョイントを介して前記マシン本体側の作泥土材供給管の他端に連結され、他端側が前記回転筒、カッターヘッドを経由して、他端が吐出口として前記カッターヘッドの前面板に開口されるカッターヘッド側の作泥土材供給管と、一端が前記作泥土材供給装置に連結され、他端が前記マシン本体側で前記スイベルジョイントに連結されるマシン本体側の作泥土材送給管と、一端が前記マシン本体側で前記スイベルジョイントを介して前記マシン本体側の作泥土材送給管の他端に連結され、他端側が前記回転筒を経由して、他端が前記排泥配管の前記センターカッター室の排出口近傍に連結される排泥配管側の作泥土材送給管とを備えて構成され、前記カッターヘッドの前面側に作泥土材を供給するとともに、前記排泥配管に作泥土材を送給して、前記カッターヘッドで掘削された掘削ズリを作泥土材とともに前記センターカッター室に取り込み、前記排泥配管で作泥土材を混入させて、前記切羽室へ排出する。

【発明の効果】

【0012】

本発明のセンターカッターでは、カッターヘッドのセンターカッター取付口と後面板との間にセンターカッター室を画成し、カッターヘッドとセンターカッター室とマシン本体との間に、カッターヘッドの前面側に泥水又は作泥土材を送り込み、センターカッターにより掘削する掘削ズリを泥水又は作泥土材とともにセンターカッター取付口を通じてセンターカッター室内に取り込ませ、センターカッター室から掘削ズリを泥水又は作泥土材とともに切羽室へ送り出すポンプ駆動の掘削ズリ導出路を設け、センターカッター取付口とセンターカッターとの間の掘削ズリの流入排出を促進するようにしたので、センターカッター取付口からズリを取り込みやすくし、センターカッター取付口で掘削ズリが固結しないようにして、カッターヘッド前面の中央部からカッターヘッド後方の切羽室へ掘削ズリを円滑かつ確実に排出することができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１、第２の実施の形態に例示するトンネル掘進機の前部側の内部構成を示す部分側面断面図

【図2】同トンネル掘進機の特にカッターヘッドの構成を示す正面図

【図3】本発明の第１の実施の形態におけるトンネル掘進機のセンターカッター及びその関連各部の構成を示す部分側面断面図

【図4】同トンネル掘進機のセンターカッター及びその関連各部の要部の構成を示す図

【図5】同トンネル掘進機のマシン本体内に備える一般的な排泥回路、及び地上に設置される一般的な排泥処理設備の概要を示す概略構成図

【図6】本発明の第２の実施の形態におけるトンネル掘進機のセンターカッター及びその関連各部の構成を示す部分側面断面図

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。

【0015】

図１、図２に実施の形態１、２に例示するトンネル掘進機の共通の構成を示している。
図１に示すように、トンネル掘進機Ｍは、シールドジャッキ（図示省略）により推進されるマシン本体（掘削機本体）Ｍ１０と、マシン本体Ｍ１０の前面に切羽室Ｓを介在してマシン本体Ｍ１０の前面の中心から延びる回転筒Ｍ１２を介して回動可能に装着され、前面に複数のカッタービットＣを有するカッターヘッドＭ１１とを備える。

【0016】

図１に示すように、マシン本体Ｍ１０は全体が略円筒体をなし、その前面に切羽崩壊土圧を保持する隔壁Ｍ１３が設けられて、この隔壁Ｍ１３に軸受（図示省略）を介して旋回環・ギアＭ１４がマシン本体Ｍ１０軸心回りに回転可能に支持され、この旋回環・ギアＭ１４に複数のカッターヘッド支持桁Ｍ１５が前方に突設されて、これらのカッターヘッド支持桁Ｍ１５の前端部に円形のカッターヘッドＭ１１が取り付けられる。また、隔壁Ｍ１３の後部の大気圧側には、カッターヘッドＭ１１を回転駆動するカッター駆動装置Ｍ１６が設置される。カッター駆動装置Ｍ１６は、旋回環・ギアＭ１４の背面に設けられたリングギア（図示省略）と、このリングギアに噛み合う複数の駆動ピニオンＭ１６１と、駆動ピニオンＭ１６１をそれぞれ回転駆動する複数の駆動モーターＭ１６２とにより構成される。

【0017】

図２に示すように、カッターヘッドＭ１１は、マシン本体Ｍ１０の前面軸心上に配置される回転筒Ｍ１２と、回転筒Ｍ１２から半径方向に沿って延びる複数本のカッタースポークＭ１７と、各カッタースポークＭ１７間の複数の開口部Ｍ１８と、マシン本体Ｍ１０の軸心を中心とする周方向に配設されて各カッタースポークＭ１７を連結する外周リングＭ１９とを備え、各カッタースポークＭ１７の前面板Ｍ１７１の略中央にセンターカッター取付口Ｍ２０、中間部にインナーカッター取付口Ｍ２１、外周端にゲージカッター取付口Ｍ２２を有し、後面板Ｍ１７２に複数の排土口Ｍ２３（図３、図６参照）を有し、これらセンターカッター取付口Ｍ２０、インナーカッター取付口Ｍ２１、ゲージカッター取付口Ｍ２２と各排土口Ｍ２３との間に複数のローラービット交換装置Ｅが設置され、岩盤や礫を破砕する複数のローラービットＣ１がそれぞれ、各カッタースポークＭ１７内に各カッタービット交換装置Ｅを介してカッターヘッドＭ１７の切削方向に回転可能にかつ着脱可能に取り付けられて、刃先の一部が各カッタースポークＭ１７の前面板Ｍ１７１の各取付口Ｍ２０、Ｍ２１、Ｍ２２から突出され、各カッタースポークＭ１７の両側部に複数のティースビットＣ２が配設されて構成される。

【0018】

また、図１に示すように、各カッタースポークＭ１７内には各カッタービット交換装置Ｅの少なくとも片側一方にカッタービットＣの交換作業を行うためのカッタービット交換作業室Ｒが設けられ、このカッタービット交換作業室Ｒとマシン本体Ｍ１０との間の回転筒Ｍ１２内にマシン本体Ｍ１０からカッタービット交換作業室Ｒへ作業員が出入り可能に通路室Ｍ１２０が設けられ、カッタービット交換作業室Ｒはマシン本体Ｍ１０側の大気圧に連通される。

【0019】

このようにしてトンネル掘進機ＭはカッターヘッドＭ１１を地山の切羽に押し当て回動させながら切羽を掘削し、掘削ズリをマシン本体Ｍの排出設備を通して排出しながら、シールドジャッキにより前進し、地中を掘進するようになっている。

【0020】

（実施の形態１）
図３に実施の形態１を示している。
図３に示すように、このトンネル掘進機Ｍは、センターカッター１及びその関連各部を除き、一般に知られている泥水式シールドマシンＭ１（以下、泥水式シールドマシンＭ１という。）として構成される。この泥水式シールドマシンＭ１は、既述のとおり、マシン本体Ｍ１０の前面に切羽室Ｓを介在してマシン本体Ｍ１０の前面の中心から延びる回転筒Ｍ１２を介してカッターヘッドＭ１１が回動可能に設けられる。

【0021】

この泥水式シールドマシンＭ１のセンターカッター１は、カッターヘッドＭ１１（カッタースポークＭ１７）の前面板Ｍ１７１の略中央にセンターカッター取付口Ｍ２０が形成され、このセンターカッター取付口Ｍ２０とカッターヘッドＭ１１（カッタースポークＭ１７）の後面板Ｍ１７２との間にセンターカッター取付部１０Ｆが設けられて、センターカッター取付部１０Ｆに複数のカッタービットＣが回転可能に取り付けられて構成され、カッターヘッドＭ１１の略中央で切羽を掘削するようになっている。

【0022】

このセンターカッター１では、前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０が直径方向に長い矩形状に形成され（図２参照）、また、センターカッター取付口Ｍ２０から見て後面板Ｍ１７２の上部側に排土口Ｍ２３（図３参照）が形成されて、前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０と後面板Ｍ１７２との間にセンターカッター取付部１０Ｆが設けられる。このセンターカッター取付部１０Ｆに複数のローラービットＣ１が同一軸上で回動可能に上下方向に連結されて取り付けられる。また、このセンターカッター１の場合、センターカッター取付部１０Ｆの少なくとも片側一方の側部に上下方向に複数のカッタービット交換作業室Ｒが画成され、それぞれ、泥水式シールドマシンＭ１のマシン本体Ｍ１０側の大気圧に連通される。

【0023】

ここでカッタービット交換装置Ｅは、図４に示すように、センターカッター取付部１０Ｆに設置されて、センターカッター取付部１０Ｆと各カッタービット交換作業室Ｒとの間でローラービットＣ１を交換する形式のもので、前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０から後面板Ｍ１７２に向けて略円筒状に形成される回動ガイドＥ１と、回動ガイドＥ１内に回動軸Ｅ２１を介して回動可能に嵌合配置される回動体Ｅ２と、回動ガイドＥ１内で回動体Ｅ２を駆動する回動体駆動装置Ｅ３（図３参照）と、回動体Ｅ２の回動をロックする回動体ロック装置Ｅ４（図３参照）と、一端がカッタービット交換装置Ｅに連結され、他端側が後面板Ｍ１７２の排土口Ｍ２３（図３参照）に通される排泥配管Ｅ５とを備えて構成される。

【0024】

回動ガイドＥ１は、カッタースポークＭ１７内で前面板Ｍ１７１側に、前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０の両側縁部を通り、円弧の一部が前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０から前方所定の範囲に突出されるカッタースポークＭ１７内の仮想円周に沿って略円筒状に形成され、内周面がガイド面Ｅ１０になっている。回動ガイドＥ１の上面、下面は上面部、下面部として閉塞され、その中心に軸受Ｅ１１（図１参照）が略円筒状に突出される。回動ガイドＥ１の後部には上下方向略中央に管孔Ｅ１２が形成される。回動ガイドＥ１の片側一方の側面部にはカッタービット交換口Ｅ１３が形成される。この場合、カッタービット交換口Ｅ１３は回動ガイドＥ１のカッタービット交換作業室Ｒ側の一方の側面部に各カッタービット交換作業室Ｒ毎にカッタービットＣを挿通可能に矩形状の開口として形成される。各カッタービット交換口Ｅ１３に蓋Ｅ１４が着脱可能に取り付けられる。蓋Ｅ１４はカッタービット交換口Ｅ１３に嵌合可能な矩形状の本体Ｅ１４ａと本体Ｅ１４ａの全周縁に段差を付けて延長されカッタービット交換口Ｅ１３の全周縁部に当接可能なフランジＥ１４ｂとからなり、一方の側面部に図示されないボルトにより締結されるようになっている。なお、この蓋Ｅ１４は、一方の側部がカッタービット交換口Ｅ１３の一方の側縁部にヒンジを介して取り付けられ、他方の側部、上下各部がボルト止めされてもよい。

【0025】

回動体Ｅ２は、回動ガイドＥ１内のガイド面Ｅ１０に嵌合可能に前面部Ｅ２２がカッタースポークＭ１７のセンターカッター取付口Ｍ２０に沿って配置可能に平坦面で頂面部及び底面部を有する中空の略円筒形形状に形成され、この略円筒形形状の頂面部、底面部の中心に回動ガイドＥ１の各軸受Ｅ１１に嵌合可能に回動軸Ｅ２１を、略円筒形形状の前面部Ｅ２２の平坦面に複数のローラービットＣ１の刃先を突出可能にかつ掘削ズリを取り込み可能な開口部Ｅ２２０を、後面部Ｅ２３で回動ガイドＥ１の管孔Ｅ１２に対応する位置に呑口Ｅ２４を、略円筒形形状の前面部Ｅ２２で頂面部と底面部との間に複数のローラービットＣ１を支持固定するカッタービット支持固定部Ｅ２５を、それぞれ有する。このようにして回動体Ｅ２は回動ガイドＥ１内に回動軸Ｅ２１を介して回動可能に嵌合配置される。

【0026】

また、この回動体Ｅ２においてカッタービット支持固定部Ｅ２５は、図３に示すように、略円筒形形状の前面部Ｅ２２で頂面部と底面部との間に形成され、ローラービットＣ１をカッタービット支持部材Ｅ２５１を介して支持固定するようになっている。ここでカッタービット支持部材Ｅ２５１は、特に図示しないが、ローラービットＣ１を回転可能に支持する支持部と、支持部の両端に断面角形のブロック状に形成される一対の固定部とからなる。カッタービット支持固定部Ｅ２５は、特に図示しないが、回動体Ｅ２の頂面部、底面部、及び頂面部と底面部との間に所定の間隔で設置される複数の軸受部の一部に設けられる。回動体Ｅ２の頂面部、底面部においては、カッタービット支持固定部Ｅ２５は、回動体Ｅ２の回動軸Ｅ２１の前側の内面にカッタービット支持部材Ｅ２５１の各固定部を嵌合可能に形成される断面角形の一対の溝と、カッタービット支持部材Ｅ２５１の各固定部と回動体Ｅ２の頂面部、底面部との間に締結されるボルトとからなる。また、複数の軸受部においては、カッタービット支持固定部Ｅ２５は、カッタービット支持部材Ｅ２５１の各固定部を嵌合可能に断面角形の穴が形成され、カッタービット支持部材Ｅ２５１の各固定部と軸受部との間にボルトが締結される。このようにしてローラービットＣ１が交換可能に構成される。

【0027】

回動体駆動装置Ｅ３は、図１に示すように、回動ガイドＥ１の上面部及び下面部に設置されて、回動ガイドＥ１の上面部及び下面部の軸受Ｅ１１に支持される回動体Ｅ２の回動軸Ｅ２１に作動連結され、回動体Ｅ２を駆動する。この場合、回動体駆動装置Ｅ３は、ウォームギアにより構成され、回動ガイドＥ１の上面部及び下面部に配置され、回動体Ｅ２の各回動軸Ｅ２１に同心的に取り付けられるウォームホイールと、回動ガイドＥ１の上面部及び下面部に軸受Ｅ１１に近接して設置され、ウォームホイールに噛合されるモーター駆動のウォームとからなる。なお、回動体駆動装置Ｅ３は、回動体Ｅ２の回転駆動が得られる限り、ウォームギアに代えて、レバーとジャッキの組み合わせなど他の既存の装置に変更可能である。

【0028】

回動体ロック装置Ｅ４は、図３に示すように、回動体Ｅ２がカッタービットＣの切羽面に平行な掘削反力を支持する装置で、回動体Ｅ２前面部Ｅ２２の開口部Ｅ２２０をセンターカッター取付口Ｍ２０に向けるカッタービット切削位置及び回動ガイドＥ１のカッタービット交換口Ｅ１３（図４参照）に向けるカッタービット交換位置で回動体Ｅ２の回動をロックする。この場合、回動体ロック装置Ｅ４は、回動体Ｅ２前面部Ｅ２２の平坦面の開口部Ｅ２２０を前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０に向けた位置及び回動ガイドＥ１のカッタービット交換口Ｅ１３に向けた位置毎に、回動ガイドＥ１と回動体Ｅ２との間に相互に連通可能に穿設されるロック孔と、回動ガイドＥ１上でロック孔に対して同心的に配置され、ロック孔に挿通可能にロック孔に嵌合可能なロック軸と、回動ガイドＥ１上でロック孔に対して同心的に又は近傍に設置され、ロック軸をロック孔に係合可能に進退駆動するロック軸駆動装置とからなる。この場合、ロック孔は、回動体Ｅ２前面部Ｅ２２の平坦面の開口部Ｅ２２０を前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０に向けた状態で、回動ガイドＥ１の上面部及び下面部の外周側所定の位置及び回動体Ｅ２の頂面部、底面部において回動ガイドＥ１の上面部、下面部の上記外周側所定の位置に対応する所定の位置と、回動体Ｅ２前面部Ｅ２２の平坦面の開口部Ｅ２２０を回動ガイドＥ１のカッタービット交換口Ｅ１３に向けた状態で、回動体Ｅ２の頂面部、底面部で回動ガイドＥ１の上面部、下面部の上記所定の位置に一致する位置とにそれぞれ、穿設される。ロック軸及びロック軸駆動装置に一対のスライドジャッキ（油圧ジャッキなど）が採用され、それぞれ、ロック軸駆動装置としてジャッキ本体が回動ガイドＥ１の上面部及び下面部に各ロック孔に対して同心的に設置され、ロック軸として作動ロッドが回動ガイドＥ１の上面部及び下面部の外側にロック孔に対して同心的に配置される。回動体ロック装置Ｅ４は、スライドジャッキと同じロック動作が得られる限り、他の既存の装置に変更可能である。

【0029】

排泥配管Ｅ５は、図３に示すように、後述する掘削ズリ導出路５の一部をなすもので、一端が回動ガイドＥ１後部の管孔Ｅ１２に連結され、他端側が後面板Ｍ１７２の排土口Ｍ２３に通されて回転筒Ｍ１２を介してマシン本体Ｍ１０側に延ばされる。

【0030】

なお、このカッタービット交換装置Ｅにおいては、図４に示すように、回動体Ｅ２前面部Ｅ２２及び／又はカッタースポーク前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０の周囲に配置され、回動体Ｅ２の回動により回動体Ｅ２の前面部Ｅ２２と回動ガイドＥ１との間に生じる間隙に流動性充填材を注入充填するための注入用の配管Ｃ６１と、回動ガイドＥ１のカッタービット交換口Ｅ１３の近傍及び／又はカッタービット交換口Ｅ１３を開閉する蓋Ｅ１４に挿着され、回動体Ｅ２の前面部Ｅ２２と回動ガイドＥ１との間に生じる間隙から流動性充填材を排出したり当該間隙に流動性充填材を注入充填したりするための排出・注入用の配管Ｅ６２とを併せて備え、回動体Ｅ２の回動により回動体Ｅ２の前面部Ｅ２２と回動ガイドＥ１との間に生じる間隙に向けて流動性充填材を注入充填できるようにしてある。

【0031】

このようにして複数のローラービットＣ１が回動体Ｅ２のカッタービット支持固定部Ｅ２５にカッタービット支持部材Ｅ２５１を介して刃先の一部を回動体Ｅ２前面部Ｅ２２の開口部Ｅ２２０から突出させて回動可能に取り付けられる。これらのローラービットＣ１で切削面を切削する際は、カッタースポークＭ１７内で回動体Ｅ２の前面部Ｅ２２をセンターカッター取付口Ｍ２０に配置し、センターカッター取付口Ｍ２０から各ローラービットＣ１（刃先の一部）を突出させる。これらのローラービットＣ１を交換する際は、回動体ロック装置Ｅ４をロック解除して回動体駆動装置Ｅ３を駆動し、回動体Ｅ２を回動することによって、各ローラービットＣ１を回動ガイドＥ１のカッタービット交換口Ｅ１３に向けるとともに、回動体Ｅ２の外周面で前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０及び回動ガイドＥ１後部の管孔Ｅ１２を遮断し、カッタービット交換口Ｅ１３から蓋Ｅ１４を外して、ローラービットＣ１をセンターカッター取付部１０Ｆとカッタービット交換作業室Ｒとの間で交換する。

【0032】

また、この泥水式シールドマシンＭ１は、図５に示すように、泥水輸送設備として、マシン本体Ｍ１０内に排泥回路２を備え、地上に排泥処理設備３を備える。

【0033】

マシン本体Ｍ１０内の排泥回路２は一般的に知られているもので、図５に示すように、排出口をマシン本体Ｍ１０の前面に臨ませる排泥管２０、排泥管２０に連結される排泥ポンプ２１、排泥ポンプ２１に配管２２を介して連結される伸縮管２３、伸縮管２３に配管２４を介して連結される排泥中継ポンプ２５、地上の排泥処理設備３の送泥ポンプ３９に配管２６を介して連結される伸縮管２７、伸縮管２７に連結され、吐出口をマシン本体１０の前面に臨ませる送泥管２８などで構成され、掘削土を坑外に連続的に排出する排泥機能と切羽水圧を一定に保つ制御機能を有する。ここで、排泥ポンプ２１、排泥中継ポンプ２５は掘削した土砂を地上の排泥処理設備３へ輸送するためのもので、特に排泥ポンプ２１は排泥制御する機能を併せ持ち、いずれも、一般に片吸い込み渦巻きポンプが用いられる。なお、排泥中継ポンプ２５は通常２００ｍ～４００ｍ毎に設けられる。

【0034】

地上の排泥処理設備３は一般的に知られているもので、図５に示すように、マシン本体Ｍ１０内の排泥中継ポンプ２５に配管３１を介して連結される一次処理槽３２、一次処理槽３２から２系統の配管３３、３４に分けられて、一次処理槽３２に一方の配管３３を介して連結される調整槽３５、一次処理槽３２に他方の配管３４を介して連結される排土設備３６、調整槽３５から２系統の配管３７、３８に分けられて、調整槽３５に一方の配管３７を介して連結される送泥ポンプ３９、調整槽３５に他方の配管３８を介して連結される二次処理槽４０、二次処理槽４０から２系統の配管４１、４２に分けられて、二次処理槽４０に一方の配管４１を介して連結される排土設備３６、二次処理槽４０に他方の配管４２を介して連結される三次処理槽４３、三次処理槽４３に配管４４を介して連結される排水設備４５などからなる。ここで送泥ポンプ３９は送泥流量及び切羽水圧を制御するためのもので、一般に片吸い込み渦巻きポンプが用いられ、電動機は可変速電動モーターが用いられる。

【0035】

かくして構成される泥水式シールドマシンＭ１は、図３を参照すると、切羽室Ｓに泥水を充満された状態で、カッターヘッドＭ１１を地山の切羽に押し当て回動させて切羽を掘削しながら、シールドジャッキにより前進し、地中を掘進していくが、この泥水式シールドマシンＭ１では、カッターヘッドＭ１１の前面板Ｍ１７１と切羽面との間に通常１００ｍｍ～１５０ｍｍ程度の間隙Ｓ１があり、この間隙Ｓ１と切羽室ＳがカッターヘッドＭ１１の開口部Ｍ１８を通じて連通されるので、この間隙Ｓ１に切羽室Ｓに充満された泥水が充満され、シールドマシンＭ１の掘進中は、カッターヘッドＭ１１により掘削された掘削ズリがカッターヘッドＭ１１の開口部Ｍ１８を通じて切羽室Ｓへ移動し泥水に混合される。この泥水に混合された掘削ズリはマシン本体Ｍ１０前面の排泥管２０により吸い込まれ、マシン本体Ｍ１０側の排泥回路２を経て、地上の排泥処理設備３まで輸送されて処理され、この排泥処理設備３から排泥回路２を通じて、マシン本体Ｍ１０前面の送泥管２８の吐出口から放出される。このようにして泥水が還流される。

【0036】

そして、この泥水式シールドマシンＭ１においては、図３に示すように、カッターヘッドＭ１１のセンターカッター取付口Ｍ２０と後面板Ｍ１７２との間にセンターカッター取付部１０Ｆの後部に掘削ズリを泥水とともに取り込むためのズリ取り込みスペース１０Ｒを有するセンターカッター室１０が画成される。また、カッターヘッドＭ１１とセンターカッター室１０とマシン本体Ｍ１０との間に、カッターヘッドＭ１１の前面側に泥水を送り込み、センターカッター１により掘削する掘削ズリを泥水とともにセンターカッター取付口Ｍ２０を通じてセンターカッター室１０内に取り込ませ、センターカッター室１０から掘削ズリを泥水とともに切羽室Ｓへ送り出すポンプ駆動の掘削ズリ導出路５を備える。

【0037】

センターカッター室１０は、既述の回動体Ｅ２の内部に画成される。図４に示すように、この場合、センターカッター室１０の前部側、この場合、回動体Ｅ２内部の回動軸Ｅ２１を含めて前部側が平面視長方形状の中空部で、この中空部がセンターカッター取付部１０Ｆになっている。このセンターカッター取付部１０Ｆに、既述のとおり、複数のローラービットＣ１が上下方向に連接して取り付けられる。また、センターカッター室１０の後部側、この場合、回動体Ｅ２内部の後部側が前部側の中空部に連通して平面視略逆台形の中空部で、この中空部がズリ取り込みスペース１０Ｒになっている。このセンターカッター室１０には泥水とともに掘削ズリをズリ取り込みスペース１０Ｒから外部に排出するための排出口１００が形成される。この場合、排出口１００は回動体Ｅ２後部の呑口Ｅ２４及び回動ガイドＥ１後部の管孔Ｅ１２により設けられる。この呑口Ｅ２４及び管孔Ｅ１２はセンターカッター室１０の軸方向に沿って長方形ないしは長円形に形成されることが好適である。

【0038】

図３に示すように、掘削ズリ導出路５は、一端がセンターカッター室１０の排出口１００に連結され、回転筒Ｍ１２に通されて、他端がマシン本体Ｍ１０側で回転筒Ｍ１２の軸心上に配置される排泥配管Ｅ５と、マシン本体Ｍ１０側で回転筒Ｍ１２の軸心上に配置されるスイベルジョイント５２を介して排泥配管Ｅ５の他端に一端が連結される排泥中継配管５３と、排泥中継配管５３の他端に連結される泥水ポンプ５４と、泥水ポンプ５４に一端が連結され、他端を吐出口としてマシン本体Ｍ１０の前面に臨ませる排泥供給配管５５とを備えて構成され、センターカッター室１０に取り込まれた掘削ズリを泥水とともに切羽室Ｓに循環させるようになっている。この場合、排泥配管Ｅ５はセンターカッター室１０の排出口１００から回動ガイドＥ１と後面板Ｍ１７２との間をカッタースポークＭ１７の径方向に配管されて回転筒Ｍ１２内に通され、回転筒Ｍ１２内で通路室Ｍ１２０の側壁内面にマシン本体Ｍ１０の縦断方向と平行に挿通されて、回転筒Ｍ１２の後部でこの後部に沿って回転筒Ｍ１２の回転軸心に向けて配管され、スイベルジョイント５２に連結される。スイベルジョイント５２はマシン本体Ｍ１０側で架台５２１に固定されて回転筒Ｍ１２の後部に回転筒Ｍ１２の回転軸心と同軸上に配置される。泥水ポンプ５４はマシン本体Ｍ１０内ないしは後続設備付近に設置されるのが好適である。泥水ポンプ５４は複数であってもよい。

【0039】

このようにしてセンターカッター取付口Ｍ２０とセンターカッター１との間の掘削ズリの流入排出を促進する。

【0040】

図３に泥水式シールドマシンＭ１の主たる泥水の流れとセンターカッター１による掘削ズリの流れを併せて示している。図３に示すように、泥水式シールドマシンＭ１は、切羽室Ｓに泥水が充満され、カッタースポークＭ１７の前面と切羽面との間の間隙Ｓ１に泥水が充満された状態で、カッターヘッドＭ１１を地山の切羽に押し当て回動させて切羽を掘削しながら、シールドジャッキにより前進し、地中を掘進していく。この泥水式シールドマシンＭ１の掘進時は、カッターヘッドＭ１１により掘削された掘削ズリがカッターヘッドＭ１１の前面と切羽面との間の間隙Ｓ１の泥水とともにカッターヘッドＭ１１の開口部Ｍ１８を通じて切羽室Ｓへ移動し切羽室Ｓの泥水に混合される。この掘進中、切羽を安定させ、掘削土を泥水循環させるため、泥水の流量管理と水圧管理を行いながら、掘削ズリ混じりの泥水がマシン本体Ｍ１０の排泥回路２を経由して地上の排泥処理設備３へ送られる。すなわち、図５を参照すると、この泥水に混合された掘削ズリはマシン本体Ｍ１０前面の排泥管２０により吸い込まれ、マシン本体Ｍ１０側の排泥回路２（排泥管２０、排泥ポンプ２１、配管２２、伸縮管２３、配管２４、排泥中継ポンプ２５、配管３１）を経て、地上の処理設備３（一次処理槽３２、一次処理槽３２から２系統の配管３３、３４に分けられて、一次処理槽３２に一方の配管３３を介して連結される調整槽３５、一次処理槽３２に他方の配管３４を介して連結される排土設備３６、調整槽３５から２系統の配管３７、３８に分けられて、調整槽３５に一方の配管３７を介して連結される送泥用のポンプ３９、調整槽３５に他方の配管３８を介して連結される二次処理槽４０、二次処理槽４０から２系統の配管４１、４２に分けられて、二次処理槽４０に一方の配管４１を介して連結される排土設備３６、二次処理槽４０に他方の配管４２を介して連結される三次処理槽４３、三次処理槽４３に配管４４を介して連結される排水設備４５）へ輸送されて排泥処理され、この排泥処理設備３から処理後の泥水は、排泥回路２（送泥ポンプ３９、配管２６、伸縮管２７、送泥管２８）を通じて加圧増速され、マシン本体Ｍ１０前面の送泥管２８の吐出口から切羽室Ｓに放出されて、切羽室Ｓの泥水に混入される。かくして泥水が循環される。

【0041】

これに併行して、カッターヘッドＭ１１の前面と切羽面との間の泥水がセンターカッター室１０へ流れ込み、センターカッター１により掘削されたズリはセンターカッター室１０に流れる泥水とともに掘削ズリ導出路５を経て切羽室Ｓに循環される。すなわち、この掘削ズリを混入された泥水は、センターカッター室１０の排出口１００（回動体Ｅ２の呑口Ｅ２４、回動ガイドＥ１の管孔Ｅ１２）を通って排泥配管Ｅ５、スイベルジョイント５２、排泥中継配管５３、泥水ポンプ５４、排泥供給配管５５を経由して、切羽室Ｓに強制循環される。なお、回動体Ｅ２の呑口Ｅ２４及び回動ガイドＥ１の管孔Ｅ１２をセンターカッター室１０の軸方向に沿って長方形ないしは長円形にすることで、センターカッター室１０から掘削混じりの泥水が排泥配管Ｅ５へ円滑に流れ込み、泥水の循環性能が高められる。この掘削ズリを含む泥水の強制循環により、センターカッター室１０内の掘削ズリは泥水とともに強制的に排出され、掘削ズリの滞留、固結が防止される。これにより、センターカッター１に想定外の負荷が作用するのを防止して、センターカッター１の掘削力が維持される。また、各ローラービットＣ１の長寿命化が可能になり、各ローラービットＣ１に異常な荷重が負荷することがない。

【0042】

以上説明したように、このセンターカッター１では、カッターヘッドＭ１１のセンターカッター取付口Ｍ２０と後面板Ｍ１７２との間にセンターカッター室１０を画成し、カッターヘッドＭ１１とセンターカッター室１０とマシン本体Ｍ１０との間に、カッターヘッドＭ１１の前面側に泥水を送り込み、センターカッター１により掘削する掘削ズリを泥水とともにセンターカッター取付口Ｍ２０を通じてセンターカッター室１０内に取り込ませ、センターカッター室１０から掘削ズリを泥水とともに切羽室Ｓへ送り出すポンプ駆動の掘削ズリ導出路５を設け、センターカッター取付口Ｍ２０とセンターカッター１との間の掘削ズリの流入排出を促進するようにしたので、センターカッター取付口Ｍ２０から掘削ズリを取り込みやすくし、センターカッター取付口Ｍ２０で掘削ズリを固結させないようにして、カッターヘッドＭ１１前面の中央部からカッターヘッドＭ１１後方の切羽室Ｓへ掘削ズリを円滑かつ確実に排出することができる。

【0043】

（実施の形態２）
図６に実施の形態２を示している。
図６に示すように、このトンネル掘進機Ｍは、センターカッター１及びその関連各部を除き、一般に知られている泥土圧式シールドマシンＭ２（以下、泥土圧式シールドマシンＭ２という。）として構成される。この泥土圧式シールドマシンＭ２は、既述のとおり、マシン本体Ｍ１０の前面に切羽室Ｓを介在してマシン本体Ｍ１０の前面の中心から延びる回転筒Ｍ１２を介してカッターヘッドＭ１１が回動可能に設けられる。

【0044】

この泥土圧式シールドマシンＭ２のセンターカッター１は、カッターヘッドＭ１１（カッタースポークＭ１７）の前面板Ｍ１７１の略中央にセンターカッター取付口Ｍ２０が形成され、このセンターカッター取付口Ｍ２０とカッターヘッドＭ１１の後面板Ｍ１７２との間にセンターカッター取付部１０Ｆが設けられて、センターカッター取付部１０Ｆに複数のローラーカッターＣ１が回転可能に取り付けられて構成され、カッターヘッドＭ１１の略中央で切羽を掘削するようになっている。

【0045】

このセンターカッター１では、前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０が直径方向に長い矩形状に形成され、また、後面板Ｍ１７２に排土口Ｍ２３が形成されて、前面板Ｍ１７１のセンターカッター取付口Ｍ２０と後面板Ｍ１７２との間にセンターカッター取付部１０Ｆが設けられる。このセンターカッター取付部１０Ｆに複数のローラービットＣ１が同一軸上で回動可能に上下方向に連結されて取り付けられる。また、このセンターカッター１の場合、センターカッター取付部１０Ｆの少なくとも片側一方の側部に上下方向に複数のカッタービット交換作業室Ｒが画成され、それぞれ、泥土圧式シールドマシンＭ２のマシン本体Ｍ１０側の大気圧に連通される。

【0046】

ここでカッタービット交換装置Ｅは、センターカッター室１０の排出口１００、排泥配管６１を除き、実施の形態１で例示したものと共通である。ここでは、カッタービット交換装置Ｅについて実施の形態１と重複する説明を省略する。センターカッター室１０の排出口１００、排泥配管６１については後述する。

【0047】

したがって、この泥土圧式シールドマシンＭ２においても、複数のローラービットＣ１が回動体Ｅ２のカッタービット支持固定部Ｅ２５にカッタービット支持部材Ｅ２５１（図３参照）を介して刃先の一部を回動体Ｅ２前面部Ｅ２２の開口部Ｅ２２０から突出させて回動可能に取り付けられる。これらのローラービットＣ１で切削面を切削する際は、カッタースポークＭ１７内で回動体Ｅ２の前面部Ｅ２２をセンターカッター取付口Ｍ２０に配置し、センターカッター取付口Ｍ２０から各ローラービットＣ１（刃先の一部）を突出させる。これらのローラービットＣ１を交換する際は、回動体ロック装置Ｅ４をロック解除して回動体駆動装置Ｅ３を駆動し、回動体Ｅ２を回動することによって、各ローラーカッターＣ１を回動ガイドＥ１のカッタービット交換口Ｅ１３（図４参照）に向けるとともに、回動体Ｅ２の外周面でセンターカッター取付口Ｍ２０及び後述のセンターカッター室１０の排出口１００を遮断し、カッタービット交換口Ｅ１３から蓋Ｅ１４を外して、ローラーカッターＣ１をセンターカッター取付部１０Ｆとカッタービット交換作業室Ｒとの間で交換する。

【0048】

また、この泥土圧式シールドマシンＭ２には、カッターヘッドＭ１１の前面側に作泥土材を供給するための作泥土材供給装置がマシン本体Ｍ１０とカッターヘッドＭ１１との間に設置され、カッターヘッドＭ１１の前面に作泥土材の吐出口が設けられる。なお、この泥土圧式シールドマシンＭ２では、この作泥土材供給装置は後述する掘削ズリ導出路６の一部をなす。この点は後述する。また、カッターヘッドＭ１１により掘削された土砂を切羽土圧を保持しつつ後部の大気圧側に排出するための排土装置２９がマシン本体Ｍ１０前面の隔壁Ｍ１３に形成される開口Ｍ１３０に接続されてマシン本体Ｍ１０側に設置される。なお、この排土装置２９はスクリューコンベアである。かくしてマシン本体Ｍ１０側から供給される作泥土材はカッターヘッドＭ１１前面の吐出口から吐出され、この作泥土材とカッターヘッドＭ１１により掘削された土砂が切羽室Ｓで撹拌混合されて、これが排土装置２９によりマシン本体Ｍ１０外に排出される。

【0049】

このような泥土圧式シールドマシンＭ２において、カッターヘッドＭ１１のセンターカッター取付口Ｍ２０と後面板Ｍ１７２との間にセンターカッター取付部１０Ｆの後部に掘削ズリを作泥土材とともに取り込むためのズリ取り込みスペース１０Ｒを有するセンターカッター室１０が画成される。また、カッターヘッドＭ１１とセンターカッター室１０とマシン本体Ｍ１０との間に、カッターヘッドＭ１１の前面側に作泥土材を送り込み、センターカッターＭ１１により掘削する掘削ズリを作泥土材とともにセンターカッター取付口Ｍ２０を通じてセンターカッター室１０内に取り込み、センターカッター室１０から掘削ズリを作泥土材とともに切羽室Ｓへ送り出すポンプ駆動の掘削ズリ導出路６を備える。

【0050】

センターカッター室１０は、実施の形態１と同様に、既述の回動体Ｅ２の内部に画成される。すなわち、センターカッター室１０の前部側、この場合、回動体Ｅ２内部の回動軸Ｅ２１（図１参照）を含めて前部側が平面視長方形状の中空部で、この中空部がセンターカッター取付部１０Ｆになっている。このセンターカッター取付部１０Ｆに、既述のとおり、複数のローラービットＣ１が同軸上で回動可能に上下方向に連接して取り付けられる。センターカッター室１０の後部側、この場合、回動体Ｅ２内部の後部側が前部側の中空部に連通する平面視略逆台形の中空部で、この中空部がズリ取り込みスペース１０Ｒになっている。このセンターカッター室１０に作泥土材とともに掘削ズリをズリ取り込みスペース１０Ｒから外部に排出するための排出口１００が形成される。この場合、センターカッター室１０に排出口１００が２箇所形成される。一方の排出口１００は回動体Ｅ２及び回動ガイドＥ１の後部の上部所定の位置を貫通して形成され、他方の排出口１００は回動体Ｅ２及び回動ガイドＥ１の後部の下部所定の位置を貫通して形成される。

【0051】

掘削ズリ導出路６は、一端がセンターカッター室１０の排出口１００に連結され、他端が切羽室Ｓに連結される排泥配管６１と、マシン本体Ｍ１０側に設置され、作泥土材を供給するポンプ駆動の作泥土材供給装置６２と、一端が作泥土材供給装置６２に連結され、他端がマシン本体Ｍ１０側で回転筒Ｍ１２の軸心上に配置されるスイベルジョイント６４に連結されるマシン本体Ｍ１０側の作泥土材供給管６３と、一端がマシン本体Ｍ１０側でスイベルジョイント６４を介してマシン本体Ｍ１０側の作泥土材供給管６３の他端に連結され、他端側が回転筒Ｍ１２、カッターヘッドＭ１１を経由して、他端が吐出口としてカッターヘッドＭ１１の前面板Ｍ１７１に開口されるカッターヘッドＭ１１側の作泥土材供給管６５と、一端が作泥土材供給装置６２に連結され、他端がマシン本体Ｍ１０側でスイベルジョイント６４に連結されるマシン本体Ｍ１０側の作泥土材送給管６６と、一端がマシン本体Ｍ１０側でスイベルジョイント６４を介してマシン本体Ｍ１０側の作泥土材送給管６６の他端に連結され、他端側が回転筒Ｍ１２を経由して、他端が排泥配管６１のセンターカッター室１０の排出口１００近傍に連結される排泥配管６１側の作泥土材送給管６７とを備えて構成され、カッターヘッドＭ１１の前面側に作泥土材を供給するとともに、排泥配管６１に作泥土材を送給して、カッターヘッドＭ１１で掘削された掘削ズリを作泥土材とともにセンターカッター室１０に取り込み、排泥配管６１で作泥土材を混入させて、切羽室Ｓへ排出するようになっている。

【0052】

この場合、２本の排泥配管６１はセンターカッター室１０の上下の各排出口１００に連結されて、切羽室Ｓに向けて異なる２方向に延びる。一方の排泥配管６１は一端がセンターカッター室１０の後部上部の排出口１００に連結され、回転筒Ｍ１２の片側一方側に向けて延び、他端が切羽室Ｓに連結されて開口され、他方の排泥配管６１は一端がセンターカッター室１０の後部下部の排出口１００に連結され、回転筒Ｍ１２の片側他方側に向けて延び、他端が切羽室Ｓに連結されて開口される。

【0053】

作泥土材供給装置６２は、マシン本体Ｍ１０側に設置される作泥土材タンク６２０と、作泥土材タンク６２０に配管６２１ａ、６２１ｂを介して連結される第１、第２のポンプ６２２、６２３とからなり、作泥土材タンク６２０の作泥土材を第１、第２のポンプ６２２、６２３の駆動により供給する。

【0054】

マシン本体Ｍ１０側の作泥土材供給管６３は、一端が第１のポンプ６２２に連結され、他端が分配器６３０（分配弁）に連結され、分配器６３０で２系統に分けられて、第１、第２の配管６３１、６３２とを有し、それぞれ、マシン本体Ｍ１０側で回転筒Ｍ１２の軸心上に配置されるスイベルジョイント６４に連結される。この場合、第２の配管６３２はスイベルジョイント６４の中央に通される。

【0055】

カッターヘッドＭ１１側の作泥土材供給管６５は、一端がマシン本体Ｍ１０側でスイベルジョイント６４を介してマシン本体Ｍ１０側の作泥土材供給管６３の第１の配管６３１に連結され、他端側が回転筒Ｍ１２内からカッターヘッドＭ１１内に通されて、他端（吐出口）がカッターヘッドＭ１１の前面板Ｍ１７１の外周側で開口される第１の配管６５１と、一端がマシン本体Ｍ１０側でスイベルジョイント６４を介してマシン本体Ｍ１０側の作泥土材供給管６３の第２の配管６３２に連結され、他端側が回転筒Ｍ１２内からカッターヘッドＭ１１内に通されて、他端（吐出口）がカッターヘッドＭ１１の前面板Ｍ１７１の中央付近でセンターカッター取付口Ｍ２０の近傍に開口される第２の配管６５２とからなり、作泥土材タンク６２０の作泥土材をカッターヘッドＭの前面板Ｍ１７１の外周側とセンター側で吐出する。

【0056】

マシン本体Ｍ１０側の作泥土材送給管６６は、一端が第２のポンプ６２３に連結され、他端が分配器（分配弁）６６０に連結され、分配器６６０で２系統に分けられて、第１、第２の配管６６１、６６２とを有し、それぞれ、マシン本体Ｍ側で回転筒Ｍ１２の軸心上に配置されるスイベルジョイント６４に連結される。

【0057】

カッターヘッドＭ１１側の作泥土材送給管６７は、一端がマシン本体Ｍ１０側でスイベルジョイント６４を介してマシン本体Ｍ１０側の作泥土材送給管６６の第１の配管６６１に連結され、他端側が回転筒Ｍ１２内にカッターヘッドＭ１１に向けて通されて、他端（吐出口）が上部側の排泥配管６１でセンターカッター室１０の排出口１００の近傍に連結されて開口される第１の配管６７１と、一端がマシン本体Ｍ１０側でスイベルジョイント６４を介してマシン本体Ｍ１０側の作泥土材送給管６６の第２の配管６６２に連結され、他端側が回転筒Ｍ１２内にカッターヘッドＭ１１に向けて通されて、他端（吐出口）が下部側の排泥配管６１でセンターカッター室１０の排出口１００の近傍に連結されて開口される第２の配管６７２とからなり、作泥土材タンク６２０の作泥土材を各排泥配管６１のセンターカッター室１０側の端部で各排泥配管６１内に吐出する。

【0058】

このようにしてセンターカッター室１０に取り込まれた掘削ズリを作泥土材とともに切羽室Ｓに循環させるようになっている。かくしてセンターカッター取付口Ｍ２０とセンターカッター１との間の掘削ズリの流入排出を促進する。

【0059】

図６に泥土圧式シールドマシンＭ２の作泥土材とセンターカッター１による掘削ズリの流れを併せて示している。

【0060】

図６に示すように、このシールドマシンＭ２では、マシン本体Ｍ１０側の作泥土材タンク６２０から第１のポンプ６２２により供給される作泥土材が作泥土材供給管６３、６５を通じてカッターヘッドＭ１１前面の吐出口から吐出され、この作泥土材とカッターヘッドＭ１１により掘削された土砂が切羽室Ｓで撹拌混合され、これが排土装置２９によりマシン本体Ｍ１０外に排出される。この場合、作泥土材タンク６２０の作泥土材は第１のポンプ６２２により圧送され、分配器６３０で第１、第２の配管６３１、６３２に分配される。第１の配管６３１の作泥土材はスイベルジョイント６４を通り、第１の配管６５１を経由して、カッターヘッドＭ１１の前面板Ｍ１７１の外周側の吐出口からカッターヘッドＭ１１の前面へ吐出される。第２の配管６３２の作泥土材はスイベルジョイント６４の中央を通り、第２の配管６５２を経由して、カッターヘッドＭ１１の前面板Ｍ１７１のセンターカッター１付近の吐出口からカッターヘッドＭ１１の前面へ吐出される。

【0061】

これと同時に、作泥土材タンク６２０の作泥土材は第２のポンプ６２３により圧送され、分配器６６０で第１、第２の配管６６１、６６２に分配される。第１の配管６６１の作泥土材はスイベルジョイント６４を通り、第１の配管６７１を経由して、一方の排泥配管６１のセンターカッター室１０の一方の排出口１００付近で吐出される。第２の配管６６２の作泥土材はスイベルジョイント６４を通り、第２の配管６７２を経由して、他方の排泥配管６１のセンターカッター室１０の他方の排出口１００付近で吐出される。これにより、センターカッター１で掘削された掘削ズリとセンターカッター１の前面に吐出された作泥土材が混合され、泥土になって、これがセンターカッター取付口Ｍ２０からセンターカッター室１０のズリ取り込みスペース１０Ｒへ円滑に取り込まれて各排泥口１００から排出される。そして、この泥土が各排泥配管６１に流れ込むと、ここでさらに作泥土材が供給されることにより、泥土の流動性が高められ、泥土が排出されやすくなる。この混合体である泥土はセンターカッター室１０の各排出口１００から各排泥配管６１を流れて、切羽室Ｓへ排出される。この泥土は切羽室Ｓの泥土と撹拌混合されて、排土装置２９からマシン本体Ｍ１０外へ排出される。このようにセンターカッター１で掘削されたズリはセンターカッター取付口Ｍ２０からセンターカッター室１０内へ流れる泥水や作泥土材に混入され、各排出口１００付近でさらに作泥土材が混入されて各排泥配管６１から流れ出るので、センターカッター取付口Ｍ２０に掘削ズリが滞留したり固結したりすることがない。これによって、センターカッター１の各ローラービットＣ１に過剰な力が作用することがなく、異常な摩耗もなく、センターカッター１による順調な掘進が可能となる。

【0062】

以上説明したように、このセンターカッター１では、カッターヘッドＭ１１のセンターカッター取付口Ｍ２０と後面板Ｍ１７２との間にセンターカッター室１０を画成し、カッターヘッドＭ１１とセンターカッター室１０とマシン本体Ｍ１０との間に、カッターヘッドＭ１１の前面側及び各排泥配管６１のセンターカッター室１０側の端部に作泥土材を送り込み、センターカッター１により掘削する掘削ズリを作泥土材とともにセンターカッター取付口Ｍ２０を通じてセンターカッター室１０内に取り込み、このセンターカッター室１０内の掘削ズリをさらに作泥土材とともに切羽室Ｓへ送り出すポンプ駆動の掘削ズリ導出路６を設け、センターカッター取付口Ｍ２０とセンターカッター１との間の掘削ズリの流入排出を促進するようにしたので、センターカッター取付口Ｍ２０からズリを取り込みやすくし、センターカッター取付口Ｍ２０で掘削ズリを固結させないようにして、カッターヘッドＭ１１前面の中央部からカッターヘッドＭ１１後方の切羽室Ｓへ掘削ズリを円滑かつ確実に排出することができる。

【0063】

なお、この実施の形態２では、作泥土材送給管が排泥配管のセンターカッター室の排出口近傍に連結されて、センターカッター室から排泥配管に流れる泥土に作泥土材を混入するようにしているが、この排泥配管に流れる泥土に圧縮空気、又は作泥土材及び圧縮空気を混入してもよく、このようにしても泥土の流れが促進され、センターカッター室の泥土を排泥配管を通じて切羽室へより円滑かつ確実に排出することができる。

【符号の説明】

【0064】

Ｍ トンネル掘進機
Ｍ１ 泥水式シールドマシン
Ｍ２ 泥土圧式シールドマシン
Ｍ１０ マシン本体（掘削機本体）
Ｍ１１ カッターヘッド
Ｍ１２ 回転筒
Ｍ１２０ 通路室
Ｍ１３ 隔壁
Ｍ１３０ 開口
Ｍ１４ 旋回環・ギア
Ｍ１５ カッターヘッド支持桁
Ｍ１６ カッター駆動装置
Ｍ１６１ 駆動ピニオン
Ｍ１６２ 駆動モーター
Ｍ１７ カッタースポーク
Ｍ１７１ 前面板
Ｍ１７２ 後面板
Ｍ１８ 開口部
Ｍ１９ 外周リング
Ｍ２０ センターカッター取付口
Ｍ２１ インナーカッター取付口
Ｍ２２ ゲージカッター取付口
Ｍ２３ 排土口
Ｓ 切羽室
Ｓ１ 間隙
Ｃ カッタービット
Ｃ１ ローラービット
Ｃ２ ティースビット
Ｒ カッタービット交換作業室
Ｅ カッタービット交換装置
Ｅ１ 回動ガイド
Ｅ１０ ガイド面
Ｅ１１ 軸受
Ｅ１２ 管孔
Ｅ１３ カッタービット交換口
Ｅ１４ 蓋
Ｅ１４ａ 本体
Ｅ１４ｂ フランジ
Ｅ２ 回動体
Ｅ２１ 回動軸
Ｅ２２ 前面部
Ｅ２２０ 開口部
Ｅ２３ 後面部
Ｅ２４ 呑口
Ｅ２５ カッタービット支持固定部
Ｅ２５１ カッタービット支持部材
Ｅ３ 回動体駆動装置
Ｅ４ 回動体ロック装置
Ｅ５ 排泥管
Ｅ６１ 配管
Ｅ６２ 配管
１ センターカッター
１０ センターカッター室
１０Ｆ センターカッター取付部
１０Ｒ ズリ取り込みスペース
１００ 排出口
２ 排泥回路
２０ 排泥管
２１ 排泥ポンプ
２２ 配管
２３ 伸縮管
２４ 配管
２５ 排泥中継ポンプ
２６ 配管
２７ 伸縮管
２８ 送泥管
２９ 排土装置（スクリューコンベア）
３ 排泥処理設備
３１ 配管
３２ 一次処理槽
３３ 配管
３４ 配管
３５ 調整槽
３６ 排土設備
３７ 配管
３８ 配管
３９ 送泥ポンプ
４０ 二次処理槽
４１ 配管
４２ 配管
４３ 三次処理槽
４４ 配管
４５ 排水設備
５ 掘削ズリ導出路
５２ スイベルジョイント
５２１ 架台
５３ 排泥中継配管
５４ 泥水ポンプ
５５ 排泥供給配管
６ 掘削ズリ導出路
６１ 排泥配管
６２ 作泥土材供給装置
６２０ 作泥土材タンク
６２１ａ、６２１ｂ 配管
６２２ ポンプ
６２３ ポンプ
６３ 作泥土材供給管
６３０ 分配器
６３１ 配管
６３２ 配管
６４ スイベルジョイント
６５ 作泥土材供給管
６５１ 配管
６５２ 配管
６６ 作泥土材送給管
６６０ 分配器
６６１ 配管
６６２ 配管
６７ 作泥土材送給管
６７１ 配管
６７２ 配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】