JP7572932B2 - 切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、切断装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の切断装置が知られている。この切断装置は、切断対象物の周囲に巻き付けるようにワイヤーソー工具を配置し、ワイヤーソー工具を走行させながらラックピニオン機構によってワイヤーソー工具を付勢し引っ張ることによって切断対象物を切断するものである。

特開平5-256031号公報

この種の切断装置においては、切削屑の飛散を防止するために切断部に注水しながら行う湿式切断が一般的である。しかし、環境によっては水が使用できず乾式切断を行わざるを得ない場合がある。そこで、本発明は、ワイヤーソー工具で乾式切断を行う場合に切削屑の飛散を抑制する切断装置を提供することを目的とする。

本発明の切断装置は、一対のプーリを保持するフレームと、プーリ同士の間を走行するワイヤーソー工具と、プーリ同士の間を切断対象物が横切るようにフレームを切断対象物に対して相対的に移動させるフレーム駆動部と、切断対象物に対するフレームの移動に伴って切断対象物の表面上に被さるように移動しワイヤーソー工具で切断対象物に形成される切断溝を覆う養生シート部と、を備える。

また、養生シート部は、フレームの所定の部位同士を繋ぎ両持ちで垂れ下がるように設けられた可撓性の部材からなり、切断対象物に対するフレームの移動方向に平行且つワイヤーソー工具の軌道に沿った仮想平面に沿って存在する第１シート部を備え、第１シート部は、切断対象物に対するフレームの移動に伴って切断対象物の表面に接触し当該表面に沿って変形する、こととしてもよい。

また、養生シート部は、一端がフレームの所定の部位に固定され他端が切断対象物に対し位置固定された所定の懸垂ガイド部に引っ掛けられる可撓性の部材からなり、切断対象物に対するフレームの移動方向に平行且つワイヤーソー工具の軌道に沿った仮想平面に沿って存在する第２シート部を備え、第２シート部は、切断対象物に対するフレームの移動に伴って切断対象物の鉛直な表面に被さるように懸垂ガイド部から自重で垂れ下がる、こととしてもよい。

本発明の切断装置は、切断対象物の表面に沿って設けられたレール上を移動可能であり、ワイヤーソー工具の近傍に移動する集塵ダクトを更に備える、こととしてもよい。

本発明によれば、ワイヤーソー工具で乾式切断を行う場合に切削屑の飛散を抑制する切断装置を提供することができる。

実施形態の切断装置が適用される原子炉建屋の要部を示す断面図である。 第１実施形態の切断装置を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、切断対象物である切片の斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、切断装置により切片を切断する処理を簡略的に示す図である。 （ａ）は、切片の切断処理中における切断装置を示す斜視図であり、（ｂ）は、切片の切断処理の完了時点における切断装置を示す正面図である。 第２実施形態の切断装置を示す斜視図である。 切片の切断処理の完了時点における切断装置を示す正面図である。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しながら本発明に係る切断装置の第１実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態の切断装置が適用されるBWR型（沸騰水型）原子力発電所の原子炉建屋１０１の要部を示す断面図である。図２は本実施形態に係る切断装置１を示す斜視図である。図１に示されるように、原子炉建屋１０１は、平面視円形の原子炉圧力容器(RPV)１０３と、圧力容器１０３の周囲を囲む円筒状の熱遮蔽壁(RSW)１０５と、熱遮蔽壁１０５の周囲を更に囲む生体遮蔽体(BSW)１０７と、熱遮蔽壁１０５を支持するペデスタル(RPV)１０９と、を備えている。更に原子炉建屋１０１の天井には天井クレーン１１１が設けられている。

切断装置１は、この原子炉建屋１０１の廃止解体時において、熱遮蔽壁１０５の解体処理に用いられる。熱遮蔽壁１０５は、例えば、直径約７～８ｍ、高さ約１４ｍ、壁厚約０．７ｍといったサイズで鉛直な円筒状をなす構造物である。熱遮蔽壁１０５は、Ｉ型鋼と鋼板による鋼構造に遮蔽コンクリート又はモルタルを充填した構造をなすので、熱遮蔽壁１０５の切断にはコンクリートと鋼材とを同時に切断できる乾式ワイヤーソー工法が用いられる。

熱遮蔽壁１０５の解体では、熱遮蔽壁１０５の上端部が、所定の方法で水平に切断されてリング状の切片１２５（図３）として分断され、分断された切片１２５は、生体遮蔽体１０７の上面に設けられたオペレーションフロア１１５まで天井クレーン１１１を用いて吊り上げられ移動され、オペレーションフロア１１５において更に処理される。このような作業が繰り返されることで、熱遮蔽壁１０５は上部から下部まで例えば１０分割程度の切片１２５に分断され、各切片１２５がオペレーションフロア１１５で順次処理され、熱遮蔽壁１０５の解体が完了する。

オペレーションフロア１１５においては、各切片１２５は切断装置１を用いて例えば次のように処理される。図３（ａ），（ｂ）は、上記切片１２５の斜視図である。図３（ａ）に示されるように、リング状の切片１２５は、切断装置１を用いて周方向に直交する矩形断面１２５ａで切断される。このような切断が切断装置１により繰り返されることで、図３（ｂ）に示されるように、切片１２５が周方向に例えば１０分割程度の細断片１２７に分断され、細断片１２７の容器収納等の処理が行なわれる。

図４（ａ），（ｂ）は、切断装置１により切片１２５を切断する処理を簡略的に示す図である。図４に示されるように、切断装置１は、台座部３と当該台座部３に対して可動の可動切断部５と、を備えている。可動切断部５は、台座部３のヒンジ軸３ａに取り付けられ当該ヒンジ軸３ａを中心として鉛直面内で回動可能である。可動切断部５はヒンジ軸３ａの回転軸線に直交する平面に沿って存在する矩形状をなしており、当該矩形の１つの頂点が上記ヒンジ軸３ａに取り付けられている。また、可動切断部５は、上記矩形の３辺に沿って延びるコ字形のフレーム７と、上記矩形の残りの１辺に沿ってフレーム７に架け渡されたワイヤーソー工具９と、ワイヤーソー工具９を走行させるワイヤーソー駆動部１１（図２）と、を備えている。

切片１２５の外周面１２５ｂ側に可動切断部５が位置する状態でワイヤーソー工具９の回転範囲内に切片１２５が設置され、ワイヤーソー駆動部１１によりワイヤーソー工具９が走行する状態で可動切断部５が回転されることで、図４（ｂ）に示されるようにワイヤーソー工具９により外周面１２５ｂ側から切片１２５が切削されて切断溝１２５ｊが拡がっていき、最終的に切片１２５が矩形断面１２５ａ（図３（ａ））で切断される。なお、可動切断部５を台座部３に対して回動させる動力源は特に限定されないが、本実施形態の切断装置１では上記動力源として油圧シリンダ４１（図３）が採用されている。油圧シリンダ４１の両端がそれぞれ可動切断部５と台座部３とに接合され、この油圧シリンダ４１が伸縮することで可動切断部５が台座部３に対して回動する。油圧シリンダ４１は、後述する切削用プーリ１３Ｔ，１３Ｔ同士の間を切片１２５が横切るようにフレーム７を切片１２５に対して相対的に移動させるフレーム駆動部として機能する。

図２を参照しながら切断装置１の更に詳細な構成について説明する。以下では、図に示されるように、鉛直方向をＺ方向、ヒンジ軸３ａの回転軸線方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向の双方に直交する方向をＹ方向として、ＸＹＺを各部位の位置関係の説明に用いる場合がある。

可動切断部５の本体は例えば複数のＨ鋼や角パイプ等を組み合わせて構成されている。可動切断部５は本体に取り付けられた複数のプーリ１３を備えている。プーリ１３は、概ね可動切断部５の矩形外周に沿ってＹＺ平面に平行な同一平面内に配置されており、それぞれＸ方向の回転軸線回りに回転する。ワイヤーソー工具９は各プーリ１３に順次架け渡され、各プーリ１３を順次繋ぐ所定の周回軌道で無端状に延在している。前述のワイヤーソー駆動部１１は、複数のプーリ１３のうちの１つである駆動プーリ１３Ａと、駆動プーリ１３Ａに取り付けられたモータ１５と、を有している。モータ１５を駆動源として駆動プーリ１３Ａが回転されることで、ワイヤーソー工具９は各プーリ１３にガイドされながら所定の周回軌道で走行する。ワイヤーソー工具９の周回軌道は、矩形状の可動切断部５の概ね４辺に沿って存在している。

また、複数のプーリ１３には一対の切削用プーリ１３Ｔ，１３Ｔが含まれている。切削用プーリ１３Ｔ，１３Ｔは、コ字形のフレーム７の両端にそれぞれ設けられている。ワイヤーソー工具９の一部分は、上記の切削用プーリ１３Ｔ，１３Ｔ同士の間に架け渡され、前述したように切片１２５を切削する。このように切削用プーリ１３Ｔ，１３Ｔ同士の間に架け渡され切片１２５を切削するワイヤーソー工具９の部分を、以下では「切削部９ａ」と呼ぶ。

台座部３は例えば鋼板やＨ鋼等を組み合わせて構成されている。切断装置１の移動を容易にするために、台座部３には車輪が設けられてもよい。台座部３は切片１２５の設置位置の近傍で鉛直に立ち上がるガイドレール１９を有している。ガイドレール１９には集塵ダクト２１が取付けられ、集塵ダクト２１はガイドレール１９上を鉛直方向にスライド可能である。集塵ダクト２１は切削部９ａに沿う鉛直面内で切削部９ａの下方に位置するとともに、集塵ダクト２１の集塵口２１ａが切片１２５の鉛直な表面に対面する。切削部９ａによる切片１２５の切削中においては、集塵口２１ａが常に切削部９ａと交差する位置に位置するように、集塵ダクト２１がガイドレール１９上を移動する。そして、切削中において切削部９ａで発生する切削屑が集塵口２１ａから吸引され、集塵ダクト２１から更に送塵ダクト２１ｂを通じて後段の回収装置（図示せず）で回収される。

上記のような集塵ダクト２１の上下移動を可能にするために、フレーム７に駆動モータ２３が設けられ、駆動モータ２３は、ワイヤ２３ａ及びプーリ２３ｂ等を介して集塵ダクト２１に接続されている。駆動モータ２３がワイヤ２３ａを巻き取ることで集塵ダクト２１がガイドレール１９に沿って上昇し、駆動モータ２３がワイヤ２３ａを送り出すことで集塵ダクト２１が自重でガイドレール１９に沿って下降する。切削部９ａによる切片１２５の切削中においては、ヒンジ軸３ａを中心とする可動切断部５の回動に合わせて駆動モータ２３が別途制御されることで、前述したように集塵口２１ａが常に切削部９ａと交差する位置に位置するように、集塵ダクト２１がガイドレール１９上を移動する。

更に切断装置１は、切削部９ａの上方に配置された可撓性の第１養生シート２７及び第２養生シート２９を備えている。第１養生シート２７及び第２養生シート２９は例えばゴムシートである。切削部９ａ、第１養生シート２７及び第２養生シート２９は同一の鉛直面に沿って存在している。第１養生シート２７は、フレーム７の所定の部位同士を繋ぎ両持ちで垂れ下がるように設けられている。第１養生シート２７の両端がそれぞれフレーム７の別の部位に取り付けられ、中央部がガイドレール１９の上端に引っ掛けられ垂れ下がるように設置されている、第１養生シート２７はＸ方向に所定の幅をもつ長尺帯状をなしており、第１養生シート２７の長さは、切片１２５の矩形断面１２５ａ（図３（ａ））の高さと幅との和よりも長くされている。

第２養生シート２９は、第１養生シート２７の下方に位置し、ガイドレール１９の上端に引っ掛けられるように設置されている。第２養生シート２９の一端はワイヤ３１ａを介してプーリ３１に接続されており、第２養生シート２９の他端はガイドレール１９（懸垂ガイド部）の上端から当該ガイドレール１９と切片１２５との間に垂れ下がっている。なお、プーリ３１が省略されて第２養生シート２９の一端がワイヤ３１ａを介してフレーム７の一部位に直接接続されてもよい。第２養生シート２９はＸ方向に第１養生シート２７と同程度の幅をもつ長尺帯状をなしており、第２養生シート２９の長さは、切片１２５の矩形断面１２５ａ（図３（ａ））の高さに概ね等しい。なお、第１養生シート２７及び第２養生シート２９のＸ方向の幅は、切削部９ａによって切片１２５に形成される切断溝の幅よりも広く設定されている。

以上のような切断装置１の切断処理における動作について説明する。図５（ａ）に示されるように、切断装置１による切片１２５の切断処理では、台座部３上に切片１２５が載置され、切片１２５の外周面１２５ｂがガイドレール１９に近接して配置される。そして、ワイヤーソー駆動部１１によりワイヤーソー工具９が走行しながら、油圧シリンダ４１（フレーム駆動部）の駆動により可動切断部５が切片１２５側に回動していく。そうすると、図５（ａ）に示されるように、ワイヤーソー工具９の切削部９ａが切片１２５を切削しながら徐々に切片１２５内に喰い込んでいく。このとき、フレーム７の回動に伴って第１養生シート２７が自重により切片１２５の表面に接触し、徐々に当該表面に沿う形状に変形しながら被さっていく。特に、第１養生シート２７は切片１２５の上面１２５ｃと内周面１２５ｄとに被さっていく。

また、第２養生シート２９は自重でガイドレール１９の上端からずり落ちるように切片１２５の鉛直な外周面１２５ｂに沿って下方に移動し、当該外周面１２５ｂ上に被さっていく。なお、第２養生シート２９のこのような移動のために、プーリ３１の回転がヒンジ軸３ａを中心とする可動切断部５の回動に合わせてモータ等で別途制御されてもよい。更に前述したように、駆動モータ２３の制御によって、集塵ダクト２１が切削部９ａの位置に応じて下方に移動していく。そして最終的に、図５（ｂ）に示されるように、切削部９ａが切片１２５を完全に横切ったところで、切片１２５の切断が完了する。

ここで、切削部９ａ、第１養生シート２７及び第２養生シート２９は同一の鉛直面上に存在しており、すなわち、可動切断部５の回動軸線に直交する同一の仮想平面上に存在している。このような位置関係によれば、上記のように切片１２５の表面に被さる第１養生シート２７は、切削部９ａにより形成された切断溝１２５ｊ上に被さることになる。第２養生シート２９もまた、切削部９ａにより形成された切断溝１２５ｊ上に被さることになる。この構成によれば、切断処理中に、切片１２５の表面において切断溝１２５ｊが第１養生シート２７及び第２養生シート２９により塞がれるので、切削部９ａで発生する切削屑が切断溝１２５ｊを通過して切片１２５の外部に飛散することが抑制される。そうすると、切断溝１２５ｊ内に閉じ込められた切削屑が集塵ダクト２１から効率よく吸引され回収される。

上記のような作用効果を効率的に得るために、第１養生シート２７が確実に切片１２５の表面に沿って切断溝１２５ｊ上に被さる形状に変形し、切片１２５の表面で切断溝１２５ｊを隙間なく塞ぐことが好ましい。このため、第１養生シート２７の上面の長手方向全体に亘って、例えばケーブルベア（登録商標）やチェーンといったような一平面内で変形自在の資材が接合されていてもよい。また、第１養生シート２７がフレーム７の回動に伴って確実に切片１２５上に被さるためには、第１養生シート２７の両端の配置を調整する必要がある。このため、フレーム７には第１養生シート２７の両端部をそれぞれ取り付けるためのブラケット７ａ，７ｂ（図２等）が設けられている。ブラケット７ａ，７ｂの位置が予め適切に調整され、このブラケット７ａ，７ｂから両持ちで第１養生シート２７が垂れ下がるように設置されることで、第１養生シート２７がフレーム７の回動に伴って確実に切片１２５上に被さる。

通常の切断対象物の切断であれば、切削屑の飛散を防止するために切断部に注水しながら湿式切断を行うことも考えられる。しかしながら、原子炉建屋１０１の熱遮蔽壁１０５は放射化されているので、熱遮蔽壁１０５の湿式切断を行えば放射性汚染水が発生し当該汚染水の処理負担が大きい。従って、熱遮蔽壁１０５の切断では乾式切断を行うことが好ましい。乾式切断では切削屑が飛散しやすいという問題があり、特に、熱遮蔽壁１０５の切断にあっては放射性の切削屑が発生するので、切削屑の飛散防止の必要性が高い。これに対し、切断装置１によれば、前述のとおり第１養生シート２７及び第２養生シート２９の存在により切削屑が切片１２５の外部に飛散することが抑制されるので、切断装置１を覆う飛散防止の養生シートの設置を省略することも可能になる。また、広範囲に飛散した切断屑を回収するといった処理を省略することも可能になる。

〔第２実施形態〕
続いて、図６及び図７を参照しながら本発明に係る切断装置の第２実施形態について詳細に説明する。本実施形態の切断装置５１は、第１養生シート２７及び第２養生シート２９に代えて養生シート５３を備える点で切断装置１とは異なっている。切断装置５１のその他の構成については第１実施形態の切断装置１と同様であるので、同一又は同等の構成要素には図面で同一符号を付して重複する説明を省略する。

養生シート５３は、切削部９ａの上方に配置された可撓性のシートであり、例えばゴムシートである。切削部９ａと養生シート５３とは同一の鉛直面に沿って存在している。養生シート５３は、フレーム７の所定の部位同士を繋ぎ両持ちで垂れ下がるように設けられている。養生シート５３の一端部を取り付けるためのブラケット７ｂは、切断装置１（図２）と比較してフレーム７の低い位置に配置されている。フレーム７のワイヤーソー駆動部１１に近い側の位置にはフック部７ｃが設けられており、養生シート５３が切削部９ａと干渉しないように、養生シート５３の一部が折り畳まれるようにしてフック部７ｃに引っ掛けられている。養生シート５３はＸ方向に所定の幅をもつ長尺帯状をなしており、養生シート５３の長さは、切片１２５の矩形断面１２５ａ（図３（ａ））の高さの２倍と幅との和よりも長くされている。養生シート５３の上面の長手方向全体に亘って、例えばケーブルベア（登録商標）やチェーンといったような一平面内で変形自在の資材が接合されていてもよい。また、集塵ダクト２１の上部には、養生シート５３の上方を横切るようにＸ方向に突出したピン２１ｃが設けられている。

切断装置５１の切断処理における動作について説明する。切断処理では、第１実施形態の切断装置１と同様にして、台座部３上に切片１２５が載置され、ワイヤーソー工具９が走行しながら、可動切断部５が切片１２５側に回動していく。そして、ワイヤーソー工具９の切削部９ａが切片１２５を切削しながら徐々に切片１２５内に喰い込んでいく。このとき、フレーム７の回動に伴って養生シート５３はブラケット７ａから引き摺られるようにして切片１２５の上面１２５ｃ及び内周面１２５ｄに被さっていく。また、駆動モータ２３の制御による集塵ダクト２１の下降に伴ってピン２１ｃが養生シート５３を下方に押さえつけ、養生シート５３は切片１２５の外周面１２５ｂにも被さっていく。ここでは、養生シート５３のうちフック部７ｃに引っ掛けられていた部分がフック部７ｃから送り出されることで、十分な長さの養生シート５３が切片１２５の内周面１２５ｄ、上面１２５ｃ及び外周面１２５ｂに被さることになる。そして最終的に、図７に示されるように、切削部９ａが切片１２５を完全に横切ったところで、切片１２５の切断が完了する。

以上のような切断装置５１によれば、切片１２５の内周面１２５ｄ、上面１２５ｃ及び外周面１２５ｂにおいて養生シート５３が切断溝１２５ｊを塞ぐことにより、第１実施形態の切断装置１と同様の作用効果が得られる。

本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、変形例を構成することも可能である。各実施形態等の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。例えば、実施形態の切断装置１，５１では、可動切断部５が台座部３及び切片１２５に対して回動することにより切削部９ａが切片１２５を横切るようにしているが、可動切断部５が台座部３及び切片１２５に対して並進移動することにより切削部９ａが切片１２５を横切るようにしてもよい。例えば切削部９ａを切片１２５の上面１２５ｃに平行にして、可動切断部５が切片１２５の上面１２５ｃに直交する方向に並進移動するようにしてもよい。また例えば、切断装置１，５１は、原子炉建屋１０１の熱遮蔽壁１０５の切断には限られず、種々の切断対象物の切断に適用することができる。

１，５１…切断装置、７…フレーム、９…ワイヤーソー工具、１３Ｔ…切削用プーリ、１９…ガイドレール（レール）、２１…集塵ダクト、２７…第１養生シート（養生シート部、第１シート部）、２９…第２養生シート（養生シート部、第２シート部）、４１…油圧シリンダ（フレーム駆動部）、５３…養生シート（養生シート部）、１２５…切片（切断対象物）、１２５ｊ…切断溝。

Claims (4)

1. 一対のプーリを保持するフレームと、
   前記プーリ同士の間を走行するワイヤーソー工具と、
   前記プーリ同士の間を切断対象物が横切るように前記フレームを前記切断対象物に対して相対的に移動させるフレーム駆動部と、
   前記切断対象物に対する前記フレームの移動に伴って前記切断対象物の表面上に被さるように移動し前記ワイヤーソー工具で前記切断対象物に形成される切断溝を覆う養生シート部と、を備える、切断装置。
2. 前記養生シート部は、
   前記フレームの所定の部位同士を繋ぎ両持ちで垂れ下がるように設けられた可撓性の部材からなり、前記切断対象物に対するフレームの移動方向に平行且つ前記ワイヤーソー工具の軌道に沿った仮想平面に沿って存在する第１シート部を備え、
   前記第１シート部は、前記切断対象物に対する前記フレームの移動に伴って前記切断対象物の前記表面に接触し当該表面に沿って変形する、請求項１に記載の切断装置。
3. 前記養生シート部は、
   一端が前記フレームの所定の部位に固定され他端が前記切断対象物に対し位置固定された所定の懸垂ガイド部に引っ掛けられる可撓性の部材からなり、前記切断対象物に対するフレームの移動方向に平行且つ前記ワイヤーソー工具の軌道に沿った仮想平面に沿って存在する第２シート部を備え、
   前記第２シート部は、前記切断対象物に対する前記フレームの移動に伴って前記切断対象物の鉛直な表面に被さるように前記懸垂ガイド部から自重で垂れ下がる、請求項１又は２に記載の切断装置。
4. 前記切断対象物の近傍に設けられ前記切断対象物の表面に沿って位置するレール上を移動可能であり、前記ワイヤーソー工具の近傍に移動する集塵ダクトを更に備える、請求項１～３の何れか１項に記載の切断装置。

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