JPH05213599A - 浮力を利用した垂直搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 垂直搬送のエネルギーとして液体の浮力で上
昇力を確保し、空気抵抗による浮力で落下速度を制御す
ることにより、自然エネルギーによって高揚程大量搬送
を可能にすることを目的とする。 【構成】 液体の浮力を利用した浮上装置は、液体を充
満した立坑１の下部に隣接させた搬入坑から、遮蔽扉３
を開けて搬送カプセル５を立坑１内に押出すことにより
浮上させるように構成した。降下装置は、立坑２１の下
部に空気圧調整弁２６と着床版２４を設けて、搬送カプ
セル５を空気抵抗により落下速度を制御させて降下させ
るように構成した。搬送カプセル５は、筒体の外周に空
気抵抗を生じさせるリング状弾性体を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大深度トンネルや大深
度貯蔵施設等の大深度地下構造物の施工に適用する大深
度地下工事用の荷物を搬送するために、液体と空気の浮
力を利用して搬送する垂直搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】垂直搬送方法としては、電力やオイル等
の市販エネルギーを動力源としたモーターやエンジンに
より駆動するエレベーター方式、ワイヤー直吊り方式、
ラックレール方式等の垂直搬送装置を使用するものが知
られている。

【発明が解決しようとする課題】上記従来方式の垂直搬
送装置は、大深度地下構造物の建設工事のように高揚程
で大量搬送を必要とし、かつ長期間を要する工事の場合
には下記の問題がある。 １．従来方式の垂直搬送装置は全て市販エネルギーを使
用しており、エネルギーコストが莫大である。 ２．高揚程のためワイヤーを使用するエレベーター方式
やワイヤー直吊り方式では、ワイヤー径が太くなってワ
イヤーと関連部品の重量が大きくなるため搬送容量が制
約される。また数百米の深度となると機構上問題があ
る。 ３．ラックレール方式は、人荷エレベーター程度の搬送
装置はあるが、レールの強 度や搬送ゲージの機構上
の問題があるので高揚程大量の搬送に適合しない。４．
地中内で長期間を要する工事のため、搬送装置の腐食防
止や漏電対策等のメ ンテナンス作業及び費用が莫大
にかかり、経済的ではない。 本発明は前記問題を解決する為、垂直搬送のエネルギー
として水又は泥水の浮力で上昇力を確保し、空気抵抗に
よる浮力で落下速度を制御することによって、自然エネ
ルギーによって高揚程大量搬送を可能にすることを目的
とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明の浮力を利用した
垂直搬送装置のうち、浮上搬送する装置は、液体を充満
した浮上用立坑の下部に隣接して搬入坑を設け、搬入坑
と立坑との間に遮蔽扉を設けるとともに搬入坑の搬入口
に搬入扉を設け、立坑下部と搬入坑との間に液圧調整弁
を設けて、遮蔽扉と搬入扉との開閉を所定順序で作動し
て搬送カプセルを立坑の下部に押出すことにより液体の
浮力により搬送カプセルを立坑内で浮上させるように構
成した。長い立坑を所定の速度で浮上させるためには、
立坑内を複数の仕切扉で上下に数区分し、下から順に仕
切扉を開放することにより各区分ごとに搬送カプセルを
浮上させるようにする。降下用立坑内で搬送カプセルを
下降する装置は、降下用立坑の下部に隣接して搬出坑を
設け、立坑の下部に着床版を設けるとともに空気圧調整
弁を設けることにより、立坑内の空気抵抗を空気圧調整
弁で調整して搬送カプセルの落下速度を制御できるよう
にした。搬送カプセルは、筒体の外周壁にリング状弾性
体を設けてそれにより空気抵抗を生じやすくし、上部に
は吊下げ用のフック受けを設け、下部には移動用キャス
ターを設けた。

【０００６】

【作用】上記の浮力を利用した垂直搬送装置あるいは搬
送カプセルでは液体の浮力により荷物を収納した搬送カ
プセルを上昇し、また荷物を取出した空の搬送カプセル
を空気抵抗により落下速度を制御して下降させることが
でき、搬送カプセル内に搬送物を入れて搬送すれば市販
エネルギーを使用する必要がない。また、大重量の荷物
を液体の浮力で上昇させるとともに、荷物を取出した搬
送カプセルを落下速度を制御して降下させることによ
り、搬送カプセルを地下と地上との間で上昇下降の循環
をさせて効率よく搬送できる。

【０００７】

【実施例】本発明の浮力を利用した垂直搬送装置の実施
例を図面に基づき説明する。初めに、立坑内を液体の浮
力で浮上させる実施例を図１、２により説明する浮上用
の立坑１の下部に隣接して搬入坑２が設けられ、立坑１
内には水や泥水等の液体が充満され、立坑１の上端に横
取坑１ａが設けられている。立坑１の下部と搬入坑２と
の間に遮蔽扉３が設けられ、それは上下移動手段により
開閉されるようになっていて、閉じられた場合は、十分
に水密性が保たれるようになっている。搬入坑２の上部
搬入口には搬入扉４が設けられ、それはジャッキ４ａに
より開閉されるようになっていて、閉じ状態のときに水
密性よく密封できるようになっている。また搬入坑２内
に搬送カプセル５を立坑の下部へ移動させるための押出
手段６が設けられ、その押出し時に搬送カプセル５の外
壁に設けたローラ５ａが搬出坑側のガイド７に浮上する
ことなく案内されて、ローラ５ａがガイド７から離れる
と搬送カプセル５が液体の浮力で立坑１内を浮上するよ
うになっている。なお搬送カプセル５は、内部にズリ箱
などの荷物を収容できるようになっている。また押出手
段６は、伸縮リンクの先端に搬出扉６ａを設けた構成で
あって、搬出扉６ａの外周縁が搬入坑２の内壁と水密性
を保って移動される。また立坑１の下部と搬入坑２とは
液圧調整弁８を有する管路で連通され、液圧調整弁８は
電磁バルブ８ａにより開閉作動され、開にしたときに両
側の坑内を同一の液体圧力にバランスさせられるように
なっている。そして搬送カプセル５と収容荷物との全重
量が所定値以下か否かを図示を省略したセンサーで検出
し、以下のときのみに、電磁バルブ８ａを開作動できる
ようになっている。この場合、荷物が不足していると泥
水等を搬送カプセル５内に注入し、多いと荷物を減らし
て調整する。

【０００８】上記搬送用立坑での遮蔽扉３と搬入扉４と
押出手段６と液圧調整弁８とには、それぞれ図７に示さ
れる様に端末操作盤５１〜５４と各装置の作動位置を検
出するセンサーが設けられ、各端末操作盤が内装するコ
ンピュータが浮上操作盤５５のコンピュータに接続され
て以下の様に自動的に連続操作されるようになってお
り、浮上操作盤５５は自動運転制御装置５８の中央操作
盤５７のコンピュータと接続されて後記する他の操作盤
と関連操作されるようになっている。上記において、地
下の搬送カプセル５を上昇させる場合は、図３（ａ）に
示される様に遮蔽扉３を閉じた状態にし、搬入扉４を開
にして搬送カプセルを搬入坑２内に入れて搬入扉４を閉
じる。次いで液圧調整弁８を連通状態にして立坑内の液
体を搬入坑内に流入させて立坑下部と搬入坑内の液体圧
力をバランスさせ、図３（ｂ）、（ｃ）に示される様に
遮蔽扉３を開いて搬送カプセル５を押出手段６により立
坑の下部へ移動させる。搬送カプセル５はそのローラ５
ａがガイド７により案内されて浮上することなく立坑の
下部へ移動し、ローラ５ａがガイド７から外れると搬送
カプセル５は液体の浮力により立坑１内を上昇する。次
いで立坑１の上端の横取坑１ａから搬送カプセル５を取
出す。次いで、図３（ｄ）に示される様に遮蔽扉３を閉
じて押出扉６ａを戻し、図３（ｅ）に示されるように搬
入扉４を開放すれば再び搬送カプセル５を搬入坑２へ投
入できる。

【０００９】深い立坑１を均一な速度で浮上させるため
及び立坑１に働く水圧を低下させるため、立坑１の下か
ら上への数箇所に（例えば３０〜５０ｍ間隔に）立坑内
を上下に区分する仕切扉９が設けられ、各仕切扉９は開
閉手段９ａにより開閉可能になっている。仕切扉９には
上下を適宜連通する調圧窓１０が設けられ、この調圧窓
１０は仕切扉９を開閉作動する場合に上下圧力をバラン
スさせるためにジャッキ１０ａにより開放され、仕切扉
９の閉じ状態のときに調圧窓１０を閉じるようにした。
また立坑１内の仕切扉９で仕切られた各区間ごとに、搬
送カプセル５の上昇通過を検出する検知センサー１１が
設けられ、その検出信号により操作盤１２が調圧窓１０
の開閉と仕切扉９の開閉とを以下のように作動させるよ
うになっている。なおこの操作盤１２は図７に示される
ように中央操作盤５５に接続される。

【００１０】搬送カプセル５の浮上のために作用される
水圧は、各仕切扉の間ではそれぞれ同一となるようにす
るため、下から順に閉じ状態の仕切扉９の位置まで浮上
させ、搬送カプセル５が浮上通過を検知センサー１１が
検出するごとにその上位置の仕切扉９を開作動し、搬送
カプセル５が通過すると開放させた仕切扉９を閉じるよ
うにした。このように各仕切扉９ではさまれた各区間で
の水圧が同一となるようにして、各区間ごとに一定の浮
力で次々に搬送カプセル５を上昇させる。

【００１１】地上には図６に示されるように、浮上用立
坑１と降下用立坑２１の上部を連絡するようにレール４
１が支柱上に環状に設けられ、レール４１に案内されて
移動する吊下げ手段４２により、前記方法により立坑１
内を浮上させた搬送カプセル５を降下用立坑２１の入口
位置に搬送して降ろすようになっている。なお、地下か
ら搬送カプセル内に収容して浮上させたズリ箱等の荷物
は、レール４１の適所で搬送カプセル５から取出され。
搬送カプセル５は空の状態で立坑２１の位置へ搬送さ
れ、それを降ろしたのちに吊下げ手段４２は元に戻さ
れ、これら搬送は図７に示す地上操作盤７１により自動
的に行なわれ、それが内装するコンピュータは中央操作
盤５７に接続される。

【００１２】次ぎに空気抵抗の浮力で搬送カプセル５を
降下させる搬送装置の実施例を図４、５により説明す
る。降下用の立坑２１の下部に隣接して搬出坑２２が設
けられ、搬出坑２２の搬出口は搬出扉２３により機密性
を保って閉じることができ、開閉手段２３ａにより開閉
できるようになっている。立坑２１の下端には着床版２
４が設けられ、着床版２４は緩衝装置２５が設けられて
いて、搬送カプセル５が降下された場合に衝撃を緩衝で
きるようになっている。また立坑２１の下部に空気圧調
整弁２６が設けられ、搬送カプセル５が降下される場合
に、立坑２１内の空気圧力を適宜外部に逃がすことによ
り調圧して、降下速度を調整できるようになっている。
立坑２１の上端に搬送カプセル５を搬入して一時的に係
止するための係止捍２７ａを有する係止装置２７が設け
られ、係止装置２７は搬送カプセル５の荷重を測定する
荷重センサー２７ｂが設けられ、その検出信号に応じて
前記の空気圧調整弁２６の設定圧を調整をさせるように
なっている。また立坑２１の下部と搬出坑２２との間に
移行手段２８が設けられ、着床した搬送カプセル５を搬
出坑２２へ移動させられるようになっている。

【００１３】搬送カプセル５は、図５に示されるように
有底の円筒体の上面に荷物を出し入れするための開口が
設けられ、それは蓋２９により通常は閉じられ 開閉手
段２９ａにより開閉される。搬送カプセル５を円筒体に
形成したのは、立坑２１の断面円形に対応させたもので
あり、その形状に限定するものではない。また搬送カプ
セル５の外周に下方に向って拡がるゴムリング３０が取
付けられ、搬送カプセル５の降下時に空気抵抗が生じ易
くしてある。なお、搬送カプセル５のゴムリング３０の
位置での断面形状は、立坑２１の水平断面形状より若干
小さく形成され、ゴムリング３０はゴム以外の弾性体で
作成してもよい。また搬送カプセル５の上面にフック吊
下げ用の受け３１が設けられ、下部にはキャスター３２
が設けられる。

【００１４】上記降下用立坑２１での係止装置２７と搬
出扉２３と移行装置２８と空気圧調整弁２６とには、そ
れぞれ図７に示される様に端末操作盤６１〜６４と各装
置の作動位置を検出するセンサーが設けられ、各端末操
作盤が内装するコンピュータが降下操作盤６５のコンピ
ュータに接続されて以下のように自動的に連続操作され
るようになっており、降下操作盤６５は中央操作盤５７
のコンピュータと接続されて他の操作盤と関連操作され
るようになっている。なお搬送カプセル５の蓋２９の開
閉操作盤６６も、図７に示されるように中央操作盤５７
に接続されて自動的に開閉される。搬送カプセル５を降
下する場合、搬出扉２３を閉じた状態にして、一時的に
係止装置２７で係止した搬送カプセル５を、係止装置２
７の係止捍２７ａを外し作動することにより降下させ
る。この場合、立坑２１内の空気圧力は、予め空気圧調
整弁２６により調整され、空気抵抗によりゆっくりと降
下させて着床版２４に軟着床させる。次いで搬送カプセ
ル５を移行手段２８により着床版２４から搬出坑２２に
移動し、搬出坑の搬出扉２３を開いて搬出口から搬送カ
プセル５を搬出し、その後に搬出扉２３を閉じる。

【００１５】前記のように立坑２１内を下降させた搬送
カプセル５は、図６に示す地下の搬送装置で、浮上用立
坑１側へ搬送する。この場合、地下に、地上と同様のレ
ール４３が地下の天井部に設けられ、レール４３の吊下
げ手段４４により搬送カプセル５を吊下げて移動し、途
中の適所で搬送カプセル５を降ろして蓋２９を開け、内
部に掘削土砂を収容したズリ箱などを収容させ、それら
搬送は地下操作盤８１により自動的に操作され、そのコ
ンピュータも中央操作盤５７に接続される。そして再び
前記の浮上工程で搬送カプセル５を浮上させるようにな
っている。

【００１６】さらに浮上用立坑１に設けた液圧調整弁８
と、仕切扉９に設けた調圧窓１０と、降下用立坑２１に
設けた空気圧調整弁２６との稼動状態を監視するため、
それらをコンピュータ内装の中央監視盤９１に接続し、
中央監視盤９１を集中管理室に配置した。そして図７に
示すように中央監視盤９１と中央操作盤５７とを接続し
て、液圧調整弁８、調圧窓１０あるいは空気圧調整弁２
６が正常に稼動していないときは、前記各操作盤の操作
を中断するようにした。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、液体の浮力で上昇力を
確保し、空気抵抗による浮力で降下速度を制御すること
ができ、垂直搬送に自然エネルギーを主体として利用す
るので大幅な省エネルギー化を実現できる。また大深度
地下構造物の吸排気坑や人荷導入坑を立坑として利用す
ることによって、装置費用が廉価になるとともに、メン
テナンス作業や維持費が低減し、かつ立坑の内径に相当
する大量搬送を可能にする。また搬送カプセルの外周に
リング状弾性体を設けているので、降下用立坑内を降下
する場合に空気抵抗を受けて落下速度が制御され、着床
版に軟着床させることができる。さらに立坑内を仕切扉
で数区間に仕切って搬送カプセルを浮上させれば、ほぼ
均一な速度で深い立坑内を浮上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】搬送カプセルを浮力で上昇させる搬送装置の全
体説明図と仕切扉部分の平面図及び断面図と調圧窓の断
面図とである。

【図２】図１の立坑部分の下部を拡大した側面と平面の
説明図である。

【図３】搬送カプセルを搬入扉から搬入坑に投入して浮
上させるまでの工程を示す工程図である。

【図４】搬送カプセルを空気抵抗の浮力で降下させる搬
送装置の立坑の一部破断断面図と立坑下部の平面図であ
る。

【図５】搬送カプセルの平面図と側面図と断面図と部分
拡大図である。

【図６】搬送カプセルを地下と地上で循環搬送する説明
図と地上と地下での搬送装置の説明図である。

【図７】本発明の操作系統図である。

【符号の説明】

１ 立坑 ２ 搬入坑 ３ 遮蔽扉 ５ 搬送カプセル ８ 液圧調整弁 ９ 仕切扉 ２１ 立坑 ２２ 搬出坑 ２４ 着床版 ２６ 空気調圧弁 ２７ 係止装置 ５５ 浮上操作盤 ６５ 降下操作盤 ５７ 中央操作盤

【手続補正書】

【提出日】平成５年２月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水や泥水等の液体を充満した浮上用立坑
   と、立坑の下部に隣接して設けた搬入坑と、搬入坑の上
   部の搬入口を適宜開閉できるように構成した搬入扉と、
   立坑の下部と搬入坑との間を適宜開閉できるように構成
   した遮蔽扉と、立坑の下部と搬入坑との間を適宜連通す
   る液圧調整弁とを備え、搬入坑内に搬入した搬送カプセ
   ルを遮蔽扉を開放して立坑の下部に押出すことにより立
   坑内を液体の浮力で浮上させるように構成したことを特
   徴とする浮力を利用した垂直搬送装置。
2. 【請求項２】浮上用立坑内を数区間に仕切るために立坑
   の下から上への数箇所に設けた仕切扉と、各仕切扉に設
   けられる上下を連通させる調圧窓と、立坑の各区間に設
   けられて搬送カプセルの浮上通過を検出する検知センサ
   ーと、各検知センサーの検出信号に基づきそれぞれの仕
   切扉と調圧窓とを開閉制御する制御装置とを備えた請求
   項１に記載の浮力を利用した垂直搬送装置。
3. 【請求項３】上端に搬送カプセルの投入口を有し下部に
   隣接して搬出坑が設けられる降下用立坑と、立坑の投入
   口に設けられ搬送カプセルを係止状態から脱状態に切換
   えられるように構成した係止装置と、立坑の下端に搬送
   カプセルを軟着床させるために設けた着床版と、立坑の
   下部に設けられて立坑内の空気圧力を調整できるように
   した空気圧調整弁と、搬出坑の搬出口に開閉可能に設け
   た搬出扉とを備え、立坑内を上から下へ空気抵抗を作用
   させながら搬送カプセルを降下させて着床版に軟着床さ
   せるように構成したことを特徴とする浮力を利用した垂
   直搬送装置。
4. 【請求項４】有底の筒体の上端開口に封入扉を開閉手段
   により開閉可能に設け、筒体の上面外周部に吊下げ用フ
   ック受けを設け、筒体の底壁下面にキャスターを取付
   け、筒体の周壁には筒体の落下時に空気抵抗を生じさせ
   るリング状弾性体を設けたことを特徴とする浮力を利用
   した垂直搬送カプセル。