JP2006043789A - 解体装置とそれに用いる解体作業用刃具 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ＰＣＢ含有機器などの危険物質で汚染された機器を、人が直接手を触れずに、また作業員が密閉度の高い防護服を着用して扱う必要がないよう、遠隔操作で、自動的に解体分解できる装置を提供する。
【解決手段】 切断角度が変更可能で、ドライな状態での切断を可能にした丸鋸（１２）（丸鋸）を有する切断ユニット（１５）を、上下、左右位置移動自在に設けてなり、前記切断ユニットにより切断する切断材を把持する、上下、左右位置移動が自在な把持具（２０）を有し、さらにＰＣＢ含有油機器を載置するテーブル（３）を有し、切断動作のオン・オフから把持具の動作まで、解体作業を遠隔操作により可能にした危険物汚染機器の解体装置。
【選択図】図１

Description

ＰＣＢ含有機器の解体装置及びそれに使用する解体作業用刃具に関する。

ＰＣＢはその優れた化学的安定性、高耐熱性、電気絶縁性が良好などの特性を有していることから、電機機器のトランス、コンデンサの絶縁油、蛍光灯の安定器あるいは熱媒体等に多量に使用されてきた。しかしながら、ＰＣＢの人体への有害性が明らかになり、１９７４年までに製造、輸入、開放系用途での使用が禁止された。また、１９９２年には廃ＰＣＢ、ＰＣＢを含む廃油およびＰＣＢ汚染物が廃棄物処理法に基づき、特別管理産業廃棄物に指定され、トランスをはじめ、ＰＣＢ含有機器類やＰＣＢ含有廃油の相当量が現在未処理の状態である。
さらに、「ポリ塩化ビフェニル廃棄物の適正な処理の推進に関する特別措置法」（２００１年７月１５日施行）により、ＰＣＢ、ＰＣＢを含む廃油などを１５年以内（２０１６年７月まで）に処理することが義務化された。
ＰＣＢの処理は、保有者自ら又は環境事業団若しくは廃棄物の処理及び清掃に関する法律（廃棄物処理法）に基づく許可を受けたポリ塩化ビフェニルに係る特別管理産業廃棄物処分業者に委託して、適正にポリ塩化ビフェニルを処分しなければならないとされ、現在その対応策が検討・開始している。
一方、ＰＣＢはポリ塩化ビフェニル化合物の総称であり、その分子内に保有する塩素の数やその位置の違いにより、理論的に２０９種の異性体が存在し、中でも、コプラナーＰＣＢと呼ばれるＰＣＢの毒性は極めて強く、ダイオキシン類として総称されるものの一つとされている。
ＰＣＢ含有機器類の解体作業に際して、容器等にわずかに付着しているＰＣＢが解体作業時に使用する工具・機器や解体条件（主に高温下）によって、コプラナーＰＣＢ（ダイオキシン類）が発生することが懸念されており、また、ＰＣＢ自体も空気中に拡散する性質を有しており、作業条件や使用する機器が制限されることもあり、作業員の作業環境を良好に保つことと解体作業の効率向上を両立させることが望まれている。
ＰＣＢ含有のトランスは、特許文献１の図９、図１０のような手順で解体されることが多い。また、特許文献１の００１５段落では切削速度を落とすことにより、ＰＣＢの酸化を防げることが、００２５段落では窒素ガスあるいは液体窒素で切削対象物を冷却することで、ＰＣＢの酸化を起こさずに切削速度を上げる方法が記載されている。
窒素は窒息性のガスであり、換気の悪い場所で多量に使用すると窒息の危険があり、液体窒素を多量に使用するにはその保管に専用の設備を必要とする。このことから、窒素を多量に使用するのは作業環境上あまり好ましくないといえる。
特開２００３−１０９８３４号公報

本発明は、ＰＣＢ含有機器などの危険物質で汚染された機器を人が直接手を触れずに、また作業員が密閉度の高い防護服を着用して扱う必要がないよう、遠隔操作で、自動的に解体分解できる装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、この切断分解の際に切削油や冷却媒体（水や不活性ガス等）を不要にした解体装置を提供することを目的とする（ＰＣＢを２２０℃以上に加熱するとダイオキシンの発生の懸念がある。）。
さらに本発明は上記の解体装置に用いることができる、切断部の温度の上昇をできるだけ抑え、切削油などの切断部分を冷却する冷却媒体のいらない、ドライな状態で危険物質含有機器の切断を可能にした丸鋸を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段は、以下のとおりである。
（１）切断角度が変更可能で、ドライな状態での切断を可能にしたメタルソーの丸鋸を有する切断ユニットを、上下、左右位置移動自在に設けてなり、前記切断ユニットにより切断する切断材を把持する、上下、左右位置移動が自在な把持具を有し、さらにＰＣＢ含有油機器を載置するテーブルを有し、切断動作のオン・オフから把持具の動作まで、解体作業を遠隔操作により可能にした危険物汚染機器の解体装置、及び、
（２）（１）項に記載の丸鋸で、切断部の切削溝の幅に対応して先端の全面を切れ刃とした第１の切削刃と、切削溝の幅に対して内側部分のみに切れ刃を設けた第２切削刃とを交互に外周に設けてなり、前記切削刃の前面端縁のスクイ角を−１０°〜＋１０°とし、第２の切削刃のスクイ角を−１０°〜＋１０°とし、ドライ切断を可能にした解体装置の切断ユニットに装着される丸鋸。

本発明の解体装置によればＰＣＢ含有機器を遠隔操作で、完全に自動解体できる。また本発明の丸鋸は、被切断物の温度上昇を防ぎ、かつ、作業効率が良い。

次に本発明の好ましい実施態様を図面に従って説明する。なお各図間において同符号は同じものを示す。
本発明の自動解体装置の一実施態様が、図１（Ａ）に正面図として、図１（Ｂ）に側面図として示される。
解体装置の切断機２０は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スライドレール１上にスライドテーブル２が設置され、その上にターンテーブル３が装備されている。このターンテーブル３上に解体する対象物（以下、被切断物ともいう。）を載せて作業を行う。
解体対象を大型トランス（変圧器）４を例として説明する。
大型トランス４は、内部にＰＣＢ油、ＰＣＢ含有油（以後ＰＣＢ油ということがある）が封入され、主に鉄芯と巻線からなるコアがＰＣＢ油に浸かった構造になっている。大型トランス４は、建屋に設置された、あるいは別置されたクレーン（図示しない）などでターンテーブル３上に載せられる。本発明の装置自体にクレーンを備えても良い。ターンテーブル３はトランス４等の被切断物を載せたまま３６０度旋回することができ、被切断物を吊り上げて移動する必要がなくなり、効率良く作業を行うことができる。
ターンテーブルは、被切断物の重量、旋回速度等により所望のものを選択することができる。
解体作業においてトランス内部のＰＣＢ油の抜き取りおよび洗浄剤による一次洗浄を行なった後、コアを抜き出す。これら一連の作業を本発明の装置上で行ってもよいし、予めそのような作業を行った後のトランス容器をターンテーブルに載せて解体作業を行っても良い。
トランス４の構成部品として、冷却フィンや冷却管などが備えられていることが多いが、それら構成部品は本発明の装置で解体する前に取り外しておき、トランス容器（ケース）の状態で解体作業を行うことが効率の点から好ましい。

刃具を備えた切断ユニット５は、昇降用クロスレール６に取りつけられた横方向スライドレール７および横方向スライドサドル８によって、クロスレール６上を左右に移動できる。図中９はクロスレール６を昇降させるための、フレーム１０上に設けた昇降用レールである。１１はスライドフレームである。切断ユニット５や昇降用クロスレール６は、電動で動作する。作業雰囲気が引火、爆発の危険があるときは防爆仕様の電動機等を使用することはいうまでもない。電動機の他に油圧や空気圧など所望する動力を用いることもできる。
次に本発明に用いる切断ユニットについて説明する。図１（Ａ）において、切断ユニット５は、刃具として、丸鋸１２で切断するものと、エンドミル１３を用いるものが取り付けられているが、切断ユニットは前記の２つに限定されることはなく、対象物を切断する際に切断ユニットの移動が問題にならなければ数を増やすこともできるし、丸鋸１２を用いた切断ユニット１つでもよい。また、切断ユニットの交換、切断ユニットに取りつける刃具の交換を行いながら切断を行うこともできる。切断ユニット、刃具（工具）の交換装置を本発明装置に設備しても良いし、本発明装置の近くに別設しても良い。

本発明においては丸鋸１２として用いられるＰＣＢ含有機器の切断に好適な丸鋸の好ましい１例を図２に正面図として示す。ここで丸鋸とは、金属材料を切断できる刃強度を有する鋸をいう。図示のように丸鋸１２は、刃部１３と固定、取付孔１４、１８を有してなる。刃部１３として好適な構造を図３〜図５に従って説明する。
図３は図の刃部１３のＣで示す部分を、外側から、中心方向に見た拡大平面図、図４は前記Ｃの部分の拡大正面図である。
図３に示すように刃部１３は２種類の切削刃１５（平面刃）、１６（突出刃）よりなる。矢印ａが丸鋸１２の回転方向である。また、２１は胴（円盤部）の厚さを示している。切削刃１５、１６は、図４に示すように、刃部１３の波形外周縁の、頂部１３ａの前面であって、低部１３ｂの後端縁に切れ刃１５ａ、１６ａを、その先端が露出させて設けられている。切削刃１５、１６は、丸鋸１２外周円と中心とを結ぶ線に対して、若干前傾させて設けることができるが、その取付角度θ_１（スクイ角）は、好ましくは−１０°〜＋１５°、さらに好ましくは−１０°〜＋１０°、より好ましくは０°〜＋１０°である。また、先端の切れ刃１５ａ、１６ａの先端縁も、丸鋸１２の外周縁を完全な円形と仮定したときの接線に対して、図４に示すように回転方向の後方に向かって、両者とも少し下がるように外径逃げ角を設けているのが好ましい。その逃げ角θ_２は、好ましくは５°〜１５°、より好ましくは８〜１２°である。
図５は、図４に設けた切削刃１５、１６の回転方向の前面から見た図面である。図中切れ刃１５ａは、上部先端全面が刃付きであり、切れ刃１６ａは、上部は両側を除いた内側約１／２〜１／３が刃付きである。なお、図中、２１は胴（円盤部）の厚さ、２２ａ、２２ｂは刃の厚さを示す。
本発明の切断機２０において図３、４及び５に示す切削刃１５、１６を交互に設けた丸鋸１２を用いることにより正面切断と側面切断を同時に、かつ、低トルクで、切断部分の温度上昇を抑さえて行うことができる。

従来の丸鋸の刃はＰＣＢ含有油機器解体切断を考慮した形状ではなかった。そのため被切断物と刃の部分の摩擦及び切削抵抗が大きく、切断部分の温度が上がりやすいものであった。切断部分の温度が上がると、ＰＣＢが蒸発したりダイオキシンが発生する可能性が高くなり、作業環境上好ましくない。
新しい本発明の丸鋸の刃具は従来の刃の構成に、回転（進行）方向と同じ軸線上に並ぶ刃を追加し、刃にかかる摩擦を減らすことができる。このため、切断時に刃および被切断物の温度上昇を抑制することができ、ＰＣＢの作業環境への飛散を防止すると共に、ダイオキシンの発生を抑制することができる。

本発明において丸鋸に採用する刃具の材質は、硬度、耐磨耗性とじん性の点から超硬合金が好ましいが、これに限定されるものではない。

次に、本発明の解体装置において切断ユニット５は、垂直切断時と水平切断時で、刃の向きを９０度変えるようにすることができる。この構造は通常使用されている公知の機構を採用することができる。この状態を模式的に図６（Ａ）、（Ｂ）に示す。
図６（Ａ）が垂直切断時、図６（Ｂ）が水平切断時である。図中１７が屈曲部である。この他に、無段階あるいは多段階で角度を変更できる機構を採用することもできる。

本発明の解体装置には、切断機と協同して作動する切断部の把持具を設けることができる。図７（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、把持具３０は、把持具スライドレール３１に取り付けられる。
把持具３０は図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、切断機２０の外側に設置される。同図に示されるように、把持具３０は、把持具スライドレール３１に取り付けられる。二本の支柱３２はレールの上に設置され、レール上を移動することができる。支柱の上に把持具スライドレール３１が設けられる。把持具３０はスライドレール３１上を左右に移動し、スライドレール上に設置された把持具昇降機３３で上下に動く。これらは電動で動作する。作業雰囲気が引火、爆発の危険があるときは防爆仕様の電動機等を使用することはいうまでもない。
電動機の他に油圧や空気圧など所望する動力を用いることもできる。

この把持具３０について斜視図、図８、側面図、図９に基づいてさらに詳細に説明する。
図８に示すように把持具３０は逆Ｕ字型に設置され、その片側にはシリンダ３４が備えられ、反対側には切断ユニットに装備された刃具（工具）が入る幅のスリット３５が設けられている。把持具にスリットを設けることで、把持具３０で最も強く固定されている部分を切断することができるので、切断時の安全性が高まる。
把持具３０を備えることで、被切断物３５を切断する際に発生する被切断物の振動の発生を抑えることができ、切断された部分が落下したり飛散したりしないので、安全に作業ができまた、刃具の損傷の発生も抑えることができる。
把持具３０に備えられるクランプシリンダ３４は、１個または複数であり、油圧で駆動する。油圧の他に、空気等のほかの流体を使用することもできる。把持具のスリット側の内側に突起部を設けたり、クランプシリンダを設けたりして、より多くの形状の部材をチャッキング（固定）することができるように構成しても良い。

次に本発明の解体装置による切断工程を図１０に従って説明する。同図において説明のため解体装置の構造は適宜省略してある。
被切断物の重量は、数十ｋｇから数ｔ、板厚２〜１５ｍｍにわたる。内部のＰＣＢ油の抜き出し一次洗浄を行ない、コアの抜き出しが終わったトランス容器（ケース）の切断を例にする。
まず、図１０（Ａ）に示すように被切断物３５をターンテーブルにクレーンを使用して載せ、ターンテーブルの下にあるスライドテーブルをクランプで固定する。
丸鋸１２の切断位置を制御装置（図示しない）に入力する。切断位置は、始点と終点を指示することで入力がなされる。
図１０（Ｂ）のように被切断物を水平方向に切断する。切断は刃の周速度１００ｍ／分程度であるが、これに制限されるものではなく板厚や作業性によって速さを調整することができる。
切断速度は３００ｍｍ／分から６００ｍｍ／分が選ばれるが、作業状況や被切断物により適宜調整することができる。
隅肉溶接部などを切断する場合、丸鋸の代わりにエンドミル（図１参照）を使用して作業を行う。
把持具を被切断物にセットする。把持具のセット位置は、切断して切り離される部分が安定して把持できる場所を選び、遠隔操作で把持位置を決定する。
なお、水平方向の切断時であっても、振動が発生するなど必要に応じて把持することができる。
水平方向の切断と把持具のセットが終了したら、図１０（Ｃ）に示すように切り離すために必要な垂直方向の切断を開始する。水平方向と垂直方向の切断が終了したときには、図１０（Ｄ）に示すように把持具に把持されたまま切断材（切り離し部分）３６を除去し、容器等（図示しない）に投入する。これにより、切り離した部分の重量が重くても安全に切断できる。
以後、同じ作業を繰り返し、被切断物の大きさが所定の大きさより小さくなるまで切断作業を行う。
容器（バスケット）に投入された、切り離された部分は、次の処理工程に送られる。具体的には、バスケットは、内寸、縦１５００ｍｍ、横１１００ｍｍ、深さ６００ｍｍで、その中に８００ｋｇまで切断した部材を投入し、次の工程に送ることができる。

以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明する。
図６に示した自動解体装置に、図２の切削刃を取り付け、トランスの切断を行った。
ＰＣＢ油の抜き取りと洗浄が終了し、内部のコアを抜き出した７５０ｋＶＡのトランス（タテ約２３００ｍｍ，ヨコ約８００ｍｍ，高さ約１５００ｍｍ，重量約１７４０ｋｇ，容器板厚６ｍｍ）を、クレーンを用いてターンテーブル上に設置した。
丸鋸は、第１切削刃の前面端縁の取付角度（スクイ角）０°、第２の切削刃のスクイ角０°、第１切削刃、第２切削刃の逃げ角θ_２８°である、直径５６０ｍｍ、厚さは、刃３．５ｍｍ、胴２．５ｍｍ、超硬合金製のものを使用した。
トランスを設置・固定したのち、水平方向に１回（１ヶ所）、垂直方向に２回（２ヶ所）の切断を行い、トランス容器を切断片に切り分けた。なお、切断時には切削油や冷却水、冷却用空気等は使用しなかった。
まずトランス容器片側の水平方向の切断を行うため、切断の始点と終点を切断機に入力した。
切断部分を決定後、自動的に切断が行われた。切断速度は４５０ｍｍ／分とした。
次に水平切断した面を垂直方向に切断し、トランス容器の切断片を切り出した。
垂直方向に切断した際に、切断片として容器から切り離される部分の中央付近を把持具でチャッキングして固定した。把持具は、油圧クランプを４つ備えるものを使用した。
切断の始点と終点を切断機に入力し、切断部分を決定後、自動的に切断が行われた。切断速度は３００ｍｍ／分とした。まず、切断片の垂直方向の一辺を切断した。残りの一辺も最初の辺の切断と同様に、切断の始点と終点を決定後、自動的に切断を行った。切断速度は同じ３００ｍｍ／分とした。
切断時に問題となるような刃具の振動等の発生は認められず、切断片を得ることができた。得られた切断片は、縦１３００ｍｍ、横９００ｍｍであった。
切断中にサーモグラフィー（熱画像）で切断部分や刃の部分の温度を測定したところ、３０〜５０℃の間であった。
一方、同じ切断片を得るために、通常の、Ａ社の丸鋸（スクイ角−１５°、ニゲ角８°）を使用し、切削油等を使用せず同じ条件・切断速度で切断を行った。このときサーモグラフィーで切断部分や刃の部分の温度を測定したところ、８０〜９５℃であった。また、切断時に火花の発生が観察された。

自動解体装置の一実施態様を示した図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 丸鋸の正面図である。 図２の丸鋸のＣの部分を外側から、中心方向に見た拡大平面図である。 図２のＣの部分の拡大正面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は丸鋸の切削刃１６、１５の回転方向の前面から見た図である。 切断機の切断ユニットの角度変更を示す模式図である。（Ａ）が垂直切断時、（Ｂ）が水平切断時を示す。 把持具を有する解体装置を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 把持具を説明する斜視図である。 把持具を説明する側面図である。 本発明の解体装置による切断工程を示した説明図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は各工程を示す。

符号の説明

１ スライドレール
２ スライドテーブル
３ ターンテーブル
４ 大型トランス（変圧器）
５ 切断ユニット
６ 昇降用クロスレール
７ 横方向スライドレール
８ 横方向スライドサドル
９ 昇降用レール
１０ フレーム
１１ スライドフレーム
１２ 丸鋸
１３ エンドミル
１５、１６ 切削刃
１５ａ、１６ａ 切れ刃
２０ 切断機
２１ 胴の厚さ
２２ａ，２２ｂ 刃の厚さ
３０ 把持具
３１ スライドレール
３２ 支柱

Claims (2)

1. 切断角度が変更可能で、ドライな状態での切断を可能にした丸鋸を有する切断ユニットを、上下、左右位置移動自在に設けてなり、前記切断ユニットにより切断する切断材を把持する、上下、左右位置移動が自在な把持具を有し、さらにＰＣＢ含有油機器を載置するテーブルを有し、切断動作のオン・オフから把持具の動作まで、解体作業を遠隔操作により可能にした危険物汚染機器の解体装置。
2. 請求項1に記載する丸鋸で、切断部の切削溝の幅に対応して先端の全面を切れ刃とした第１の切削刃と、切削溝の幅に対して内側部分のみに切れ刃を設けた第２切削刃とを交互に外周に設けてなり、前記切削刃の前面端縁のスクイ角を−１０°〜＋１０°とし、第２の切削刃のスクイ角を−１０°〜＋１０°とし、ドライ切断を可能にした解体装置の切断ユニットに装着される丸鋸。
   

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