JP4381784B2 - 解体装置 - Google Patents

Description

この発明はワイヤソー装置を使用して切断対象物を切断して解体する解体装置に関する。

原子炉の廃止措置に伴う原子力プラントの解体方法が検討されている。本発明者らは、原子力プラントの熱交換器（蒸気発生器）の解体方法について実験を繰り返し、検討を行った。

原子力プラントの熱交換器は金属製容器内に多数の伝熱管を収容して構成されている。本発明者らは、まず、バンドソー装置を使用して熱交換器を輪切り状に切断して解体することを試みた。バンドソー装置は環状のバンドソー（帯鋸）を循環駆動して切断対象物を切断する機械である。実験では、直径６００ｍｍ、肉厚６．４ｍｍのＳＧＰ（配管用炭素鋼鋼管）で構成された胴体（円筒状容器）内に、多数本のＳＧＰ製の伝熱管を該胴体の軸に平行に束状に収容し固定した熱交換器（断面図を図７に示す。詳しい構造は後述する。）を原子力プラントの蒸気発生器に見立てて切断対象として使用した。バンドソーの刃を熱交換器の胴体の軸に対し直角に配して該胴体の外表面に押し当てて循環駆動したところ、途中までは切断できたが、切断が進みバンドソーが熱交換器内に深く食い込んでいくにつれて、切断された伝熱管の切断両端面がバンドソーの両側面に強く押し当たり、その摩擦力でバンドソーの走行が停止してしまい、切断を完遂することはできなかった。

次いで、別の方法として、バンドソー装置に代えてワイヤソー装置を使用して、上記熱交換器を上記同様に輪切り状に切断することを再度試みた。ワイヤソー装置は切断対象物に環状のワイヤソーを押圧当接し循環駆動して該切断対象物を切断する機械である。ワイヤソーは一般に環状の素線ワイヤにダイヤモンドビーズ（ダイヤモンド砥粒を固定した焼結体）を適宜の間隔で装着して構成されている。ワイヤソー装置による切断方法は遠隔操作で（つまりワイヤソー装置を切断対象物から離れた位置に配置して）切断対象物を切断でき、しかも、様々な形状や大きさの切断対象物に対応できる利点がある。従来、ワイヤソー装置を解体作業に適用する場合、その用途は主に鉄筋コンクリート切断用であり、金属製構造物の切断にはワイヤソー装置は不向きであると考えられていた。鉄筋コンクリート切断用に使用される既存のワイヤソー装置は、ワイヤ張力（ワイヤソーにかかる張力）が２０〜８０ｋｇｆ（平均３０〜４０ｋｇｆ）、ワイヤ循環速度（ワイヤソーが循環走行する速度）が１５〜３０ｍ／秒（平均２０〜２５ｍ／秒）で使用される。この既存のワイヤソー装置を使用して前述の熱交換器を輪切り状に切断することを試みたところ、ダイヤモンドビーズが熱交換器の容器表面を滑動（空回り）するだけで、切削が進行しなかった。また、仮に切削が進行するとしても、ワイヤ循環速度が高速なため、ワイヤ破断（素線ワイヤが切れてワイヤソーが切れること。）が生じるとワイヤソーが鞭を打つように大きく飛び跳ねるとともに、破断した箇所からダイヤモンドビーズ等が脱落して周囲に飛散するため非常に危険である。

そこで本発明者らは、熱交換器等の金属製構造物（金属を主材料として構成されている構造物）をワイヤソーを使用して切削し、解体できるようにした金属構造物の解体方法と金属構造物の解体装置を案出した。

この金属構造物の解体方法は、環状の素線ワイヤにダイヤモンド焼結体を装着したワイヤソーを使用し、前記ワイヤソーの一部を切断対象の金属製構造物に押圧当接させた状態で、該ワイヤソーを１００〜１８０ｋｇｆ、より好ましくは１３０〜１５０ｋｇｆの張力、および、３〜１０ｍ／秒、より好ましくは６〜８ｍ／秒の速度で循環駆動し、前記ワイヤソーと前記金属製構造物との当接部に冷却剤を注入して前記金属製構造物を切削し解体するものである。ダイヤモンド焼結体としては例えばインプリグネーテッド型ダイヤモンド焼結体を使用することができる。冷却剤としては例えば起泡剤で作られた気泡を使用することができる。前記ワイヤソーと前記金属製構造物との当接部にさらに研磨材を注入することもできる。研磨材は例えば前記気泡を注入する箇所のワイヤソー走行方向下流側位置で該気泡中に投入することができる。

この金属構造物の解体装置は、環状の素線ワイヤにダイヤモンド焼結体を装着したワイヤソーと、前記ワイヤソーの一部を切断対象の金属製構造物に押し当てた状態で、該ワイヤソーを１００〜１８０ｋｇｆ、より好ましくは１３０〜１５０ｋｇｆの張力、および、３〜１０ｍ／秒、より好ましくは６〜８ｍ／秒の速度で循環駆動するワイヤソー駆動装置と、前記ワイヤソーと前記金属製構造物との当接部に冷却剤を注入する冷却剤注入装置とを具備してなるものである。ダイヤモンド焼結体としては例えばインプリグネーテッド型ダイヤモンド焼結体を使用することができる。冷却剤注入装置としては例えば起泡剤で作られた気泡を冷却剤として注入するものを使用することができる。この解体装置は前記ワイヤソーと前記金属製構造物との当接部に研磨材を注入する研磨材注入装置をさらに具備することができる。研磨材注入装置は例えば前記冷却剤注入装置（気泡注入装置）が前記気泡を注入する箇所のワイヤソー走行方向下流側位置で研磨材を該気泡中に投入することができる。

金属製構造物は鉄筋コンクリートに比べて一般に硬いので、既存のワイヤソー装置ではダイヤモンド焼結体のダイヤモンド砥粒が金属製構造物の表面に食い込みにくく、このため切削が進行しにくい。これに対し、上記解体方法によれば、ワイヤ張力を前述した既存のワイヤソー装置での使用値｛２０〜８０ｋｇｆ（平均３０〜４０ｋｇｆ）｝に比べて十分に大きい値である１００〜１８０ｋｇｆ、より好ましくは１３０〜１５０ｋｇｆとしたので、ダイヤモンド焼結体を金属製構造物の表面に食い込ませることができ、これにより切削を進行させて切断を完遂することができる。一方、このような大きなワイヤ張力でワイヤソーを使用する場合には、ワイヤ循環速度を前述した既存のワイヤソー装置での使用値｛１５〜３０ｍ／秒（平均２０〜２５ｍ／秒）｝にすると、ダイヤモンド砥粒の発熱が激しく、約７００℃以上で炭化が始まり使用に耐えない。そこで、上記解体方法では、ワイヤ循環速度を既存のワイヤソー装置での使用値（１５〜３０ｍ／秒）に比べて十分に低い値である３〜１０ｍ／秒、より好ましくは６〜８ｍ／秒とすることにより、ダイヤモンド砥粒の発熱を抑制している。また、ワイヤ循環速度が低いので、万一ワイヤ破断が生じたとしてもワイヤソーが鞭を打つように跳ねたり、破断した箇所からダイヤモンドビーズ等が脱落して飛散するのを抑制することができ、安全性が高くなる。また、ワイヤソーによる切断対象物の切断作業では、ワイヤソーはその軸に対し直交する方向に微小振動しながら走行するので、切削によって形成される開口幅はワイヤソー幅（ダイヤモンド焼結体の直径）よりも幾分広くなる。このため、熱交換器を切断する場合であっても、切断された伝熱管の切断両端面がワイヤソー側面に強く押し当たってその摩擦力でワイヤソーの走行が停止するのを回避することができる。なお、ワイヤソー駆動装置はワイヤソーを上記の条件（ワイヤ張力およびワイヤ循環速度）で駆動するのに十分な出力を有するものを使用すればよい。冷却剤として、起泡剤で作られた気泡を使用すると、ワイヤソーの外周面に被覆されているゴムや樹脂による被覆材と金属製構造物の当接部の潤滑性が向上し、該被覆材の損傷を抑制できるため、ワイヤソーの耐久性が向上することが発明者らの実験で確かめられた。

ダイヤモンド焼結体としては、インプリグネーテッド型を使用することができる。インプリグネーテッド型ダイヤモンド焼結体はダイヤモンド砥粒をマトリックス中に混合させて焼結したもので、使用によってマトリックスが摩耗すると中から新しいダイヤモンド砥粒が表面に出現して切削を継続できるようにしたものである。マトリックスが摩耗して中から新しいダイヤモンド砥粒が表面に出現する作用をセルフシャープニング作用という。ワイヤソー装置による金属製構造物の切断では、ダイヤモンド砥粒が金属製構造物の表面に深く食い込むほど切削を効率よく行うことができる。この深い食い込みを実現するためには、マトリックス表面からのダイヤモンド砥粒の突出量が大きいことが必要である。冷却剤として、起泡剤で作られた気泡を使用すると、金属製構造物の切り屑の一部を起泡剤によってワイヤソーに付着したまま循環させることができる。このようにすると、ダイヤモンド焼結体が金属製構造物の表面を削っている際に、該ダイヤモンド焼結体に付着して循環している金属製構造物の切り屑がマトリックス表面を削って該マトリックス表面の摩耗（すなわちセルフシャープニング作用）を促進する。その結果、ダイヤモンド砥粒の突出量が大きくなり、金属製構造物を効率よく切削して、切断に要する時間を短縮することができる。このセルフシャープニング作用は、研磨材を併用することによりさらに増進させることができる。

この発明はワイヤソー装置を使用して切断対象物を切断して解体する解体装置を提供しようとするものである。

この発明は、レールを備えた台車と、前記レールに沿って移動自在に前記台車に搭載され、ワイヤソーを切断対象物に押圧当接して循環駆動し、該ワイヤソーの張力により引っ張られて前記台車上を前記レールに沿って移動するワイヤソー駆動装置と、前記台車と前記ワイヤソー駆動装置とに係り合うように配置された弾性部材とを具備し、前記ワイヤソー駆動装置が前記ワイヤソーの張力により引っ張られて前記レールに沿って移動すると、該ワイヤソー駆動装置の移動により前記弾性部材が弾性変形して弾性力を生じ、もって該ワイヤソー駆動装置は前記ワイヤソーの張力と前記弾性部材の弾性力が吊り合った位置で静止するように構成され前記台車に対する前記ワイヤソー駆動装置の移動方向と同じ方向の前記台車の位置によって前記ワイヤソーの張力を調整するものである。これによれば、台車の位置による弾性部材の弾性変形量によりワイヤソーの張力を調整することができる。また、ワイヤソーが切断対象物に噛み込んでその走行が急停止しワイヤソーに過大な張力が生じた場合には、該ワイヤソーの張力の増大に応じて弾性部材の弾性変形量が自動的に増大して該ワイヤソーの張力の増大を緩和するので、ワイヤソーの破断を防止することができる。前記弾性部材は例えばバネ式テンションゲージのバネで構成することができる。このようにすれば、テンションゲージはワイヤソーに対する張力付与と張力測定を併せて行うことができる。前記台車は自走可能とすることができる。

この発明の実施の形態を説明する。この実施の形態で示す解体装置は、レールを備えた台車と、前記レールに沿って移動自在に前記台車に搭載され、ワイヤソーを切断対象物（解体対象物。金属製構造物以外であっても可）に押圧当接して循環駆動し、該ワイヤソーの張力により引っ張られて前記台車上を前記レールに沿って移動するワイヤソー駆動装置と、前記台車と前記ワイヤソー駆動装置とに係り合うように配置された弾性部材とを具備し、前記ワイヤソー駆動装置が前記ワイヤソーの張力により引っ張られて前記レールに沿って移動すると、該ワイヤソー駆動装置の移動により前記弾性部材が弾性変形して弾性力を生じ、もって該ワイヤソー駆動装置は前記ワイヤソーの張力と前記弾性部材の弾性力が吊り合った位置で静止するように構成されているものである。これによれば、弾性部材の弾性変形量によりワイヤソーの張力を調整することができる。また、ワイヤソーが切断対象物に噛み込んでその走行が急停止しワイヤソーに過大な張力が生じた場合には、該ワイヤソーの張力の増大に応じて弾性部材の弾性変形量が自動的に増大して該ワイヤソーの張力の増大を緩和するので、ワイヤソーの破断を防止することができる。ワイヤソーの循環速度が遅いことも、ワイヤソーの破断防止に寄与している。前記弾性部材は例えばバネ式テンションゲージのバネで構成することができる。このようにすれば、テンションゲージはワイヤソーに対する張力付与と張力測定を併せて行うことができる。この解体装置は、前記台車に対する前記ワイヤソー駆動装置の移動方向と同じ方向の前記台車の位置によって前記ワイヤソーの張力を調整するようにすることができる。前記台車は自走可能とすることができる。以下の説明では、この解体装置を使用して、熱交換器を切断・解体する場合について説明する。ここでは発明者らが案出した上記金属構造物の解体方法を適用して切断・解体を行っている。

図１において、解体装置１０は台車１２上にワイヤソー駆動装置１４を搭載して構成されている。台車１２はゴム製無端軌道１６，１８を個別にモータ駆動｛共に正（前進）回転、もしくは共に逆（後進）回転、または一方を正回転し他方を逆回転｝することにより床２０上を任意の位置に移動できる。台車１２の上面にはその前後方向に沿って２本のレール２２，２４が敷設されている。ワイヤソー駆動装置１４は底面前後左右に金属製車輪２６，２８，３０，３２（いずれも非駆動輪）を具備し、左側前後の車輪２６，２８を左側のレール２２に乗せ、右側前後の車輪３０，３２を右側のレール２４に乗せた状態で、台車１２上に移動可能に載置されている。台車１２上には、ワイヤソー駆動装置１４の前後方向の移動を規制するためのストッパ（図示せず）が設けられている。これにより、ワイヤソー駆動装置１４はレール２２，２４に沿って台車１２の前後方向に所定距離（３０ｃｍ程度）移動できる。ワイヤソー駆動装置１４の側面にはテンションワイヤ連結部３１が形成されている。テンションワイヤ連結部３１にはテンションワイヤ３３の一端部が連結されている。テンションワイヤ３３の他端部にはテンションゲージ（バネ式テンションゲージ等）３５の作動ロッド３５ａが連結されている。テンションゲージ３５の本体部３５ｂは、台車１２の側面に形成されたテンションゲージ連結部３７に連結されている。これにより、ワイヤソー駆動装置１４と台車１２とは、テンションワイヤ３３およびテンションゲージ３５を介してに相互に連結されている。

ワイヤソー駆動装置１４は内部にエンジンまたはモータ（図示せず）を具備し、その動力を伝達装置（図示せず）を介して主プーリ３６に伝達して、主プーリ３６を回転駆動するように構成されている。主プーリ３６の回転軸はレール２２，２４の延在方向と直交しかつ水平に配されている。ワイヤソー駆動装置１４としては、例えばPellegrini Meccanica社（イタリアの会社）製の「TELEDIESEL SUPER TD100」（商標）を使用することができる。TELEDIESEL SUPER TD100は山から石材（主に大理石）を切り出すために設計されたワイヤソー駆動装置であり、既存の鉄筋コンクリート切断用ワイヤソー駆動装置に比べて低速・高張力での運転が可能である。TELEDIESEL SUPER TD100は１００馬力のディーゼルエンジンを動力源として具備し、その動力をトルクコンバータおよびシャフトドライブによる伝達機構を介して主プーリ３６に伝達して、主プーリ３６を回転駆動する。主プーリ３６には環状のワイヤソー３８が掛けられている。主プーリ３６はカバー３９内に収容されている。なお、TELEDIESEL SUPER TD100はモータ駆動される歯車（ピニオン）を底部に備え、山から石材を切り出すのに使用するときは、レール側面等にラックを形成したラックレールを地面に敷設し、ピニオンをラックに噛み合わせ、ピニオンをモータ駆動することにより、自走しかつワイヤソーに張力を与えるように構成されている。このTELEDIESEL SUPER TD100を図１のワイヤソー装置１４として使用する場合は、上記ピニオンによる自走機能を外して使用する。これにより、ワイヤソー駆動装置１４は外力（ワイヤソー３８の張力およびテンションゲージ３５の弾性力）により、レール２２，２４上を自由に移動できる。

解体装置１０の前方の床２０上には支持台４０，４２が固定されている。支持台４０，４２上には切断対象である熱交換器４４が横置きされている。熱交換器４４は該支持台４０，４２に連結固定されている。熱交換器４４の切断予定箇所は支持台４０，４２の間の箇所である。熱交換器４４は金属製の胴体（円筒状容器）４４ａ内に多数本の金属製の伝熱管４４ｂを胴体４４ａの軸Ｌに平行に束状に収容し固定して構成されている。熱交換器４４はその軸Ｌを解体装置１０の前後方向に対して直角方向に向けてかつ水平方向に配置した姿勢で支持台４０，４２上に固定支持されている。床２０上には、熱交換器４４を取り囲むようにして、鉄材等で強固に作られた支持枠４６が固定されている。支持枠４６には、その前側の支柱４６ａの上下位置にプーリ４８，５０が取り付けられ、後ろ側の支柱４６ｂの上下位置にプーリ５４，５２が取り付けられている。４個のプーリ４８，５０，５２，５４（いずれも非駆動プーリ）は熱交換器４４の軸Ｌに直交する１つの平面内に配置されている。各プーリ４８，５０，５２，５４の回転軸は熱交換器４４の軸Ｌとそれぞれ平行に配置されている。プーリ４８，５０の高さ位置は手動操作で支柱４６ａに沿って調整可能である。プーリ５２，５４の高さ位置は手動操作で支柱４６ａに沿って調整可能である。後述するように、熱交換器４４の切断作業においては、切断が進行するにつれて下側のプーリ５０，５２の高さ位置を手動操作で徐々に下げていく。なお、プーリ５０，５２の高さ位置を自動で調整するように構成することもできる。

ワイヤソー３８は主プーリ３６およびプーリ４８，５０，５２，５４にこれらの順序で掛け回され、プーリ５０，５２の間で熱交換器４４の外周面上面に当接する。このとき、ワイヤソー３８が配置される平面は、熱交換器４４の軸Ｌと直交する。ワイヤソー３８の張力調整は台車１２の前後方向位置の調整で行う。すなわち、台車１２を後進させると熱交換器４４の軸Ｌと台車１２との距離が離れてワイヤソー３８が張ってくる。その結果、ワイヤソー３８の張力によりワイヤソー駆動装置１４が台車１２に対しレール２２，２４に沿って相対的に前進方向に移動しようとする。しかし、ワイヤソー駆動装置１４の前進はテンションワイヤ３３により規制されるので、ワイヤソー３８の張力が増大する。ワイヤソー３８の張力はテンションワイヤ３３を介してテンションゲージ３５に伝達されるので、ワイヤソー３８の張力はテンションゲージ３５の指示で知ることができる。テンションゲージ３５の指示値が所望の適正値に達した位置で台車１２を停止させることによりワイヤソー３５の張力調整が完了する。ワイヤソー３８の張力が該適正値に調整された状態でワイヤソー３８を循環駆動することにより、熱交換器４４をいわゆる押切り切断型で切削し切断することができる。なお、ワイヤソー３８の張力調整操作は、手動で行うほか、自動で行うように構成する（例えば、ワイヤソー３８の張力を電気的に検出し、該張力が設定した適正値に一致するように台車１２の位置を自動制御する等）こともできる。

ワイヤソー３８の構成例を図２に示す。ワイヤソー３８は素線ワイヤ５８をその軸中心部に芯線として配置して構成されている。素線ワイヤ５８としては例えば航空機用ワイヤロープ規格（ＪＩＳ Ｇ ３５３５）に適合する、ロープ径４．７６ｍｍの高強度ワイヤロープ（破断強度２２００〜２５００ｋｇｆ）等の撚り線を使用することができる。素線ワイヤ５８は、その両端部を、別途用意した周知のジョイントスリーブ（長さ約２０ｍｍ、内径約５ｍｍの円筒状金属管）（図示せず）内に該ジョイントスリーブの両開口端から差し込んで突き合わせ、該ジョイントスリーブの両開口端部付近をかしめて圧着することにより、環状にすることができる。あるいは、素線ワイヤ５８の両端部を撚り合わせたり、溶着して環状にすることもできる。素線ワイヤ５８の両端部をジョイントスリーブに差し込んで圧着して環状にする方法によれば、ジョイントスリーブのかしめ圧力の調整により、ワイヤ端部がジョイントスリーブから抜けるときのワイヤ張力を設定することができる。これによれば、ワイヤ端部がジョイントスリーブから抜けるときのワイヤ張力を素線ワイヤ５８の破断強度よりも低い値（例えば８００〜９００ｋｇｆ）に設定すれば、ワイヤソーが切断対象物に噛み込んだ時等に素線ワイヤ５８が破断する前にワイヤ端部がジョイントスリーブから抜けることができるので、素線ワイヤ５８の破断を防止することができ、作業現場での復旧が容易になる。素線ワイヤ５８の外周にはリング状の台座（台金）６０およびコイルバネで構成される強化スプリング６２が交互に通されている。台座６０は素線ワイヤ５８に固定されている。台座６０の外周にはリング状のダイヤモンド焼結体（ダイヤモンドビーズ）６４が固定装着されている。このようにして、素線ワイヤ５８にはダイヤモンド焼結体６４が適宜の間隔（ピッチ）で装着されている。ワイヤソー３８の外周面は、ダイヤモンド焼結体６４の外周面を除く全体にゴムまたは樹脂による被覆材６６が含浸されて被覆されている。ダイヤモンド焼結体６４は金属マトリックス６３を構成する金属粉にダイヤモンド砥粒６５を混合し焼結したインプリグネーテッド型ダイヤモンドビーズで構成されている。ダイヤモンド焼結体６４の外径は例えば１０〜１１ｍｍ、長さは５〜７ｍｍである。ダイヤモンド焼結体６４の配置ピッチは例えば２５ｍｍ（ワイヤソー３８に１ｍ当たり４０個配置するピッチ）である。

図１において、ワイヤソー３８と熱交換器４４との当接部の上方には、その当接線に沿って、気泡を吐出する気泡吐出ノズル６８と、研磨材を吐出する研磨材吐出ノズル７０が、吐出口をそれぞれ下方に向けて複数組（図１の例ではワイヤソー３８の走行方向に沿って、当接部の入口端直前位置に１組、その下流側に２組の合計３組）配置されている（両吐出ノズル６８，７０の支持機構は図示せず）。各組は、気泡吐出ノズル６８がワイヤソー３８の走行方向上流側に配置され、研磨材吐出ノズル７０がワイヤソー３８の走行方向下流側に配置されている。各ノズル６８，７０の高さ位置は手動操作または自動操作で調整可能である（調整機構は図示せず）。後述するように、熱交換器４４の切断作業においては、切削が進行するにつれて各ノズル６８，７０の高さ位置を手動操作等で徐々に下げて、切削により形成された開口部に進入させていく。

気泡吐出ノズル６８に気泡を供給する気泡供給系統および研磨材吐出ノズル７０に研磨材を供給する研磨材供給系統の構成例を図３に示す。起泡剤タンク７２からは起泡剤７４が配管７６を介して送給される。起泡剤７４としては、例えばライオン株式会社製「リポラン２８００Ｌ」（特殊アニオン界面活性剤からなる起泡剤）等のフォームドリリング工法用起泡剤を使用することができる。コンプレッサ７８からは圧縮空気８０が配管８２を介して送給される。発泡装置８４は起泡剤７４に圧縮空気８０を混合して気泡８６を発生させる。発生した気泡８６は配管８８を介して各気泡吐出ノズル６８から吐出され、ワイヤソー３８と熱交換器４４との当接部に注入される。発泡装置８４は例えばフォームドリリング工法で使用される発泡装置と同様の構成のものを使用することができる。気泡８６はワイヤソー３８と熱交換器４４との当接部を冷却する作用を奏するので、別途水による冷却は不要である。

研磨材タンク９０からは研磨材９２が配管９４を介して送給される。研磨材９２としては、例えば市販のシリカ、アルミナ、レジノイド等の砥粒による研磨材（粒度番手は例えば＃６０〜＃８０）を使用することができる。コンプレッサ９６からは圧縮空気９８が配管１００を介して送給される。研磨材混合気流発生装置１０２は研磨材９２に圧縮空気９８を混合して研磨材混合気流１０４を作成する。作成された研磨材混合気流１０４は配管１０６を介して各研磨材吐出ノズル７０から吐出され、その上流側で吐出された気泡８６中に投入されて、ワイヤソー３８と熱交換器４４との当接部に注入される。研磨材混合気流発生装置１０２は例えばサンドブラスト処理で使用される研磨材混合気流発生装置と同様の構成のものを使用することができる。なお、研磨材吐出ノズル７０から吐出される研磨材混合気流１０４の吐出速度は、気泡８６が吹き飛ばされない程度の低速でよい。

図４は、熱交換器４４の切断作業時における気泡と研磨材の吐出状態を示す。気泡吐出ノズル６８からは気泡８６が吐出されて、走行しているワイヤソー３８に付着する。そのワイヤソー走行方向下流側位置で、研磨材吐出ノズル７０からは研磨材混合気流１０４が吐出されて、気泡８６中に投入される。これにより、ワイヤソー３８は研磨材９２を混入させた気泡８６が付着した状態で走行し、ダイヤモンド焼結体６４により熱交換器４４を切削して切断する。切削によるワイヤソー３８および熱交換器４４の発熱は気泡８６で冷却される。また、切削により発生した熱交換器４４の切り屑１０８の一部および研磨材９２の一部は起泡剤によってワイヤソー３８に付着したまま循環する（残りはワイヤソー３８から順次脱落する）。そして、ダイヤモンド焼結体６４の表面に付着した切り屑１０８と研磨材９２が、熱交換器４４とダイヤモンド焼結体６４との当接によりダイヤモンド焼結体６４の金属マトリックスの摩耗を促進する。その結果、ダイヤモンド砥粒の突出量が大きくなり、熱交換器４４を効率よく切削して、切断に要する時間を短縮することができる。

図５は気泡を使用した場合と使用しない場合の切削状態の違いを示すもので、ダイヤモンド焼結体６４と熱交換器４４との当接部を、ダイヤモンド焼結体６４の軸を通る平面で切断し拡大して示したものである。（ａ）は気泡を使用しない場合（水を冷却剤として使用した場合）、（ｂ）は気泡を使用した場合（冷却剤としての水は不使用）である。ワイヤソー３８が走行すると、ダイヤモンド砥粒６５の、金属マトリックス６３から突出している部分６５ａが熱交換器４４の表面を切削し、切り屑が発生する。（ａ）の気泡を使用しない場合は、切り屑はワイヤソー３８からほとんど脱落し、循環しない。これに対し、（ｂ）の気泡を使用する場合は、気泡を構成する起泡剤により切り屑の一部はワイヤソー３８に付着したまま循環する。そして、ダイヤモンド焼結体６４の表面に付着して循環してきた切り屑１０８（図４）が金属マトリックス６３と熱交換器４４の表面の間に強く挟まれて金属マトリックス６３の摩耗を促進する。その結果、ダイヤモンド砥粒６５の突出部６５ａの突出量が（ａ）の気泡を使用しない場合に比べて増大し、ダイヤモンド砥粒６５を熱交換器４４の表面に深く食い込ませて切削を効率よく行うことができる。

以上説明した図１の解体装置１０による熱交換器の解体作業の手順を図６を参照して説明する。図６の工程（ｉ）は切断開始時の状態である。ワイヤソー３８を主プーリ３６およびプーリ４８，５０，５２，５４に緩く掛け回し、プーリ５０，５２の間で熱交換器４４の外周面上面に当接させる。この状態でゴム製無端軌道１６，１８を共に後進駆動して台車１２を後進させると、ワイヤソー３８が張ってくる。テンションゲージ３５の指示を見て所望の適正値に近づいたら、ゴム製無端軌道１６，１８をインチング（寸動）駆動してワイヤソー３８の張力を該適正値に調整する。なお、この場合のワイヤソー３８の張力の適正値は１００〜１８０ｋｇｆ、より好ましくは１３０〜１５０ｋｇｆである。ワイヤソー３８の張力調整が完了したら、気泡吐出ノズル６８から気泡を吐出し、研磨材吐出ノズル７０から研磨材混合気流を吐出し、ワイヤソー３８を３〜１０ｍ／秒、より好ましくは６〜８ｍ／秒の速度で循環駆動して熱交換器４４の切断を開始する。なお、主プーリ３６の直径は例えば６０ｃｍ、８０ｃｍ等があり、直径８０ｃｍのものを使用した場合には、主プーリ３６の回転数を例えば１５０ｒｐｍに設定すれば、ワイヤソー３８の循環速度を６．２８ｍ／秒とすることができる。

図６の工程（ｉｉ）は熱交換器４４の切削が少し進んだ状態である。切削が進むにつれて、気泡吐出ノズル６８および研磨材吐出ノズル７０の高さ位置を手動操作等で徐々に下げて、切断した開口部に進入させていく。切削が進むにつれてワイヤソー３８が緩み、張力が低下するので、ゴム製無端軌道１６，１８を共に後進方向にインチング駆動してワイヤソー３８の張力を前記適正値に戻す。切断がさらに進んだら、図６の工程（ｉｉｉ）で示すように、台車１２の位置を少し前進させてワイヤソー３８の張りを緩ませ、下側のプーリ５０，５２の位置を手動操作で下げる。そして、ゴム製無端軌道１６，１８を共に後進方向にインチング駆動してワイヤソー３８の張力を前記適正値に調整して切削をさらに進め、必要に応じてプーリ５０，５２の位置を下げる操作を繰り返し、最終的に切断を完遂させる。熱交換器４４の軸方向の他の箇所についても切断を行う場合は、当該箇所について以上の工程を繰り返し行う。

なお、以上の実施の形態ではいわゆる押切り切断型で解体対象物を切断・解体する場合について説明したが、いわゆる引張り切断型で解体対象物を切断・解体する場合についてもこの発明を適用できるものと考えられる。また、前記実施の形態では冷却剤として起泡剤で作られた起泡を使用した場合について説明したが、水その他の冷却剤を使用することもできる。また、前記実施の形態では弾性部材をワイヤソーの張力によって伸張するように配置したが、ワイヤソーの張力によって圧縮するように配置することもできる。また、前記実施の形態では熱交換器を切断・解体する場合について説明したが、熱交換器以外の金属製構造物を切断・解体することもできる。また、ワイヤソー装置が自由に（フリーで）移動するレールは、鉄道用線路に使用されるいわゆるレール形状の鋼材を使用するほか、パイプを２本並べてレールとしたものや、台車上に２本のレール状溝を形成してレールとしたもの等様々なものを使用することができる。なお、前記実施の形態では解体対象物の切断作業をワイヤソー装置のみを使用して行う場合について説明したが、上記解体方法は切断作業の一部（例えば切り始めの部分あるいは切り終わりの部分）に他の切断方法（例えば手作業による切削等）を含むことを妨げるものではない。

図７の断面構造を有する熱交換器４４を切断対象として、図１の解体装置１０（総重量は４ｔ弱。ワイヤソー３８の構成は図２。起泡剤はリポラン２８００Ｌ）を使用して、ワイヤ張力を１５０ｋｇｆ、ワイヤ循環速度を８ｍ／秒に設定して、図６の手順で切断を試みた。なお、図７の熱交換器４４は胴体（円筒状容器）４４ａが直径６００ｍｍ、肉厚６．４ｍｍのＳＧＰ（配管用炭素鋼鋼管）で構成されている。胴体４４ａ内には鋼製の仕切板４４ｃ、４４ｄが固定されている。仕切板４４ｃ、４４ｄで囲まれた空間４５内にはＳＧＰ製の多数の伝熱管４４ｂが胴体４４ａの軸Ｌに平行に配置されている。伝熱管４４ｂは胴体４４ａの中心軸Ｌ上に配置された１本の太管（直径６５ｍｍ、肉厚４．５ｍｍ）４４ｂ−１と、伝熱管配置空間４５の外周付近に配置された１０本の中太管（直径２５ｍｍ、肉厚３．４ｍｍ）４４ｂ−２と、太管４４ｂ−１と中太管４４ｂ−２の間に配置された２１０本の細管（直径１０ｍｍ、肉厚２．３ｍｍ）で構成されている。実験の結果、プーリ５０，５２の位置調整操作に要する時間を含めて約４５分で熱交換器４４の切断を完遂することができた。また、水を冷却剤として使用した場合に比べて、ワイヤソー３８の外周面に被覆されている被覆材６６の損傷が極めて少なくて済んだ（実験によれば、水を冷却剤として使用した場合に比べて、同一切削条件で被覆材６６の摩滅量が１／１０程度であった。）。これは、起泡剤により作られた気泡８６が被覆材６６に対して滑り効果を生じるためと考えられる。このように、気泡８６の使用により、切断対象物に対する被覆材６６の潤滑性が向上して被覆材６６の損傷が大幅に抑制された結果、水を冷却剤として使用した場合に比べてワイヤソー３８の耐久性が飛躍的に向上した。したがって、１本のワイヤソー３８の使用可能時間が飛躍的に長くなり、その結果ワイヤソー３８の交換回数が減るため、切断作業の連続性が向上する効果が期待できる。なお、原子力プラントの蒸気発生器を構成する熱交換器についても、図１の解体装置を使用して切断・解体できるものと考えられる。

この発明の実施の形態を示す平面図および側面図である。 図１のワイヤソー３８の構成例を示す正面図および断面図である。 図１の気泡吐出ノズル６８に気泡を供給する気泡供給系統および研磨材吐出ノズル７０に研磨材を供給する研磨材供給系統の構成例を示す図である。 図１の熱交換器４４の切断作業時における気泡と研磨材の吐出状態を示す図である。 気泡を使用した場合と使用しない場合の切削状態の違いを示す図で、ダイヤモンド焼結体６４と熱交換器４４との当接部を、ダイヤモンド焼結体６４の軸を通る平面で切断し拡大して示した図である。 図１の解体装置による熱交換器の解体作業の手順を示す側面図である。 実験で使用した熱交換器の断面図である。

符号の説明

１０…解体装置、１４…ワイヤソー駆動装置、３８…ワイヤソー、４４…熱交換器（切断・解体対象の金属製構造物）、５８…素線ワイヤ、６４…インプリグネーテッド型ダイヤモンド焼結体、６８…気泡吐出ノズル（気泡注入装置、冷却剤注入装置）、７０…研磨材吐出ノズル（研磨材注入装置）、７４…起泡剤、８６…気泡、９２…研磨材、１０８…切り屑。

Claims (4)

1. レールを備えた台車と、
   前記レールに沿って移動自在に前記台車に搭載され、ワイヤソーを切断対象物に押圧当接して循環駆動し、該ワイヤソーの張力により引っ張られて前記台車上を前記レールに沿って移動するワイヤソー駆動装置と、
   前記台車と前記ワイヤソー駆動装置とに係り合うように配置された弾性部材とを具備し、
   前記ワイヤソー駆動装置が前記ワイヤソーの張力により引っ張られて前記レールに沿って移動すると、該ワイヤソー駆動装置の移動により前記弾性部材が弾性変形して弾性力を生じ、もって該ワイヤソー駆動装置は前記ワイヤソーの張力と前記弾性部材の弾性力が吊り合った位置で静止するように構成され、
   前記台車に対する前記ワイヤソー駆動装置の移動方向と同じ方向の前記台車の位置によって前記ワイヤソーの張力を調整する解体装置。
2. 前記弾性部材がバネ式テンションゲージのバネで構成されている請求項１記載の解体装置。
3. 前記台車が自走可能である請求項１または２記載の解体装置。
4. 前記切断対象物が金属製構造物である請求項１から３のいずれか１つに記載の解体装置。

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