JP2008018409A - 放電破砕方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の放電破砕方法によれば、破砕対象物に多数の孔を形成する必要があり、多数の孔を形成する作業が煩わしいという課題があった。
【解決手段】本発明による放電破砕方法は、破砕対象物（コンクリート版４）に貫通孔７を形成し、貫通孔内に放電部３０を備えた電線体３７Ｘと放電部を取り囲む圧力伝達媒体とを設け、電線体の一端を電源装置２の一方極に接続するとともに電線体の他端を電源装置の他方極に接続して放電部に電圧を印加して放電させることによって破砕対象物を破砕することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電によって破砕対象物を破砕する放電破砕方法に関する。

岩石、岩盤、コンクリート構造物などの破砕対象物を破砕するために放電破砕装置を用いた放電破砕方法が知られている（特許文献１；２参照）。
放電破砕装置５０Ａは、図５に示すように、パルスパワー源８０、発電機等の電源部８１、電極装置７０を備える。
パルスパワー源８０は、大容量のコンデンサ８２及びスイッチ８３，８４を備えた回路により形成される。図示しないが、パルスパワー源８０の回路は接地（アース）されている。
電源部８１は、コンデンサ８２の一方の極８２ｂに接続されるとともにコンデンサ８２の他方の極８２ａにスイッチ８３を介して接続される。
電極装置７０は、コンデンサ８２の一方の極８２ｂに接続された一方電極とコンデンサ８２の他方の極８２ａにスイッチ８４を介して接続された他方電極とこれら一方電極と他方電極とを絶縁する絶縁体とで形成される。例えば、＋電極のような一方電極としての棒状の内部導体７３と、内部導体７３の外周囲を被覆する筒状の絶縁体７４と、絶縁体７４の外周囲に設けられた−電極のような他方電極としての外部導体７５とにより構成される。即ち、電極装置７０は、内部導体７３と絶縁体７４と外部導体７５とが同軸状に配置された構成の同軸電極装置である。内部導体７３及び外部導体７５は、コネクタ７２及び接続ケーブル７１によりパルスパワー源８０に接続される。
外部導体７５は、内部導体７３の中心線に沿った方向に間隔を隔てて設けられた複数の浮遊電極７６を構成する。浮遊電極７６とは、電源側と電気的に絶縁された電極のことである。
絶縁体７４の先端７４ｔより突出して露出する内部導体７３の先端部により形成された先端電極７３ｔとこの先端電極７３ｔに最も近い浮遊電極７６である先端側浮遊電極７６ｔとの間で先端側放電ギャップ７７が形成され、互いに対向する浮遊電極７６同士の端部７６ｓと端部７６ｓとの間で中間側放電ギャップ７８が形成される。中間側放電ギャップ７８は複数形成される。
先端側放電ギャップ７７を隔てて配置された先端電極７３ｔと先端側浮遊電極７６ｔとによって放電部が形成される。中間側放電ギャップ７８を隔てて配置された浮遊電極７６と浮遊電極７６とによって放電部が形成される。即ち、電極装置は、複数の放電部を備える。
以上の構成の放電破砕装置５０Ａを用いた放電破砕方法を説明する。破砕対象物６０に孔６１を形成し、スイッチ８４及びスイッチ８３の非導通の状態で孔６１内に水などの電解液６３を注入してこの電解液６３中に電極装置７０の放電部を挿入する。スイッチ８３を導通してコンデンサ８２に電源部８１からの電荷を蓄積させる。そして、スイッチ８４を導通させて電極装置７０の放電部の電極に電圧を印加して放電させることによって破砕対象物６０を破砕する。
特開２００３−３１１１７５号公報 特開２００３−３２０２６８号公報

また、特許文献１；２に示された従来技術のように、破砕対象物６０に孔６１を形成して、孔６１内に電極装置７０の放電部を設置して放電させる方法では、破砕対象物６０に多数の孔６１を形成する必要があり、多数の孔６１を形成する作業が煩わしいという課題があった。

本発明による放電破砕方法は、破砕対象物に貫通孔を形成し、貫通孔内に放電部を備えた電線体と放電部を取り囲む圧力伝達媒体とを設け、電線体の一端を電源装置の一方極に接続するとともに電線体の他端を電源装置の他方極に接続して放電部に電圧を印加して放電させることによって破砕対象物を破砕することを特徴とする。
破砕物対象物に形成された上記貫通孔内あるいは当該貫通孔とは別の貫通孔内に、電線体に対して並列に接続された並列電線体の放電部及び放電部を取り囲む圧力伝達媒体を位置させ、電線体の放電部と並列電線体の放電部とに同時に電圧を印加したことも特徴とする。
貫通孔は、平板状の破砕対象物の面に沿って延長するよう形成されたことも特徴とする。

本発明によれば、破砕対象物に形成した貫通孔内に放電部を備えた電線体及び放電部を取り囲む圧力伝達媒体を位置させて放電するので、破砕対象物に形成する少数の貫通孔により破砕対象物を効率的に破砕できる。電極装置が電線体により形成されるので、電極装置を低価格とでき、経済的に有利な放電破砕方法を実現できる。また、破砕対象物の面に多数の孔を形成する場合に比べて作業を簡単にできる。また、放電部を取り囲むように圧力伝達媒体を設けたので、放電により生じた圧力が破砕対象物の貫通孔の内面に効率的に伝達され、破砕対象物を効率的に破砕できる。
電線体の放電部と電線体に対して並列に接続された並列電線体の放電部とで同時に放電するので、破砕対象物を効率的に破砕できる。
平板状の破砕対象物の面に沿って延長するよう貫通孔を形成したことで、貫通孔内に設置できる放電部の数を多くでき、破砕対象物を効率的に破砕できる。

最良の形態１
図１乃至図２は本発明の最良の形態１を示し、図１は放電破砕装置及び破砕対象物を示し、図２は放電破砕方法の工程を示す。

図１を参照し、放電破砕装置及び破砕対象物を説明する。
放電破砕装置１は、電源装置２、電極装置３を備える。
破砕対象物としての平板状のコンクリート版４は、例えば、縦の長さａが５００ｍｍ、横の長さｂが４００ｍｍ、厚さｄが１４０ｍｍである。貫通孔７は、縦５００ｍｍ、横４００ｍｍの表裏２つの面としての方形の面５；６に沿って延長するように形成され、一方の端面８から他方の端面９に貫通する。即ち、貫通孔７は、平板状のコンクリート版４の面としての面５；６に沿って延長するよう形成される。貫通孔７の径は例えば１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度に形成される。
本発明で定義する平板状とは、上述した厚さｄが、縦の長さａや横の長さｂよりも短い寸法の平板形状のことを言う。厚さｄは均一でも均一でなくともよい。

電源装置２は、パルスパワー源１６、昇圧部１７、電極接続部１８を備える。
パルスパワー源１６は、コンデンサ２０及びスイッチ２１，２２を備えた回路１９により形成される。図示しないが、パルスパワー源１６の回路１９は接地（アース）されている。
昇圧部１７は、コンデンサ２０の一方の極２３に接続されるとともにコンデンサ２０の他方の極２４にスイッチ２１を介して接続される。コンデンサ２０の容量は例えば２００μＦ（マイクロファラッド）である。
電極接続部１８は、パルスパワー源１６の筐体２５に設けられる。一方の電極接続部１８ａは、コンデンサ２０の一方の極２３に接続される。他方の電極接続部１８ｂは、コンデンサ２０の他方の極２４にスイッチ２２を介して接続される。
最良の形態では、スイッチ２２、スイッチ２１がともに非導通の状態で、例えば、図外の電源コードを経由して昇圧部１７に交流２００Ｖ電源が供給され、交流２００Ｖが昇圧部１７で直流２２ｋＶに昇圧される。そして、スイッチ２１を導通すると、コンデンサ２０に電荷が蓄積される。コンデンサ２０に電荷が蓄積された後に、スイッチ２２を導通すると、電極装置３の放電部３０の電極３５；３６間で放電を生じる。

放電用の電極装置３は、複数の放電部３０を備えた電線体３７Ｘ、コネクタ４０を備える。電線体３７Ｘを形成する電線３７は、例えば線径２ｍｍ〜３ｍｍ程度の銅線のような導体線の周囲がビニル樹脂などの樹脂で被覆された線径４ｍｍ〜５ｍｍ程度の、いわゆる被覆線により形成される。
放電部３０は、図１のＡ図（放電部３０の断面図）のように、放電ギャップとなる所定の間隔ｇを隔てて互いに対向するよう配置された一対の電極３５；３６と、一対の電極３５；３６を所定の間隔ｇを隔てて互いに対向する状態に維持する間隔維持材３１とにより形成される。一対の電極３５；３６は電線３７の端部により形成される。

電線体３７Ｘは、放電部３０を１つ以上、例えば、３つの放電部３０ａ；３０ｂ；３０ｃを備える。放電部３０ａは、一端にコネクタ４０Ａを備えた電線３７Ａの他端により形成された電極３５と電線３７Ｃの一端により形成された電極３６とが間隔維持材３１によって間隔ｇを隔てて互いに対向する状態に維持されて形成される。放電部３０ｂは、電線３７Ｃの他端により形成された電極３５と電線３７Ｄの一端により形成された電極３６とが間隔維持材３１によって間隔ｇを隔てて互いに対向する状態に維持されて形成される。放電部３０ｃは、電線３７Ｄの他端により形成された電極３５と他端にコネクタ４０Ｂを備えた電線３７ＡＢの一端により形成された電極３６とが間隔維持材３１によって間隔ｇを隔てて互いに対向する状態に維持されて形成される。

図２を参照し、放電破砕方法を説明する。図２（ａ）は貫通孔７内に電極装置３の放電部３０と放電部３０を取り囲む圧力伝達媒体としての非圧縮体４２とが設けられた状態の貫通孔７の部分を貫通孔７の延長方向に沿って切断した断面図、図２（ｂ）は放電破砕されたコンクリート版４を示す図である。まず、コンクリート版４の一方の端面８から他方の端面９に貫通する貫通孔７を形成する。貫通孔７は、コンクリートに孔を形成するための専用のドリルを用いて形成する。そして、例えば、電極装置３の電線体３７Ｘを貫通孔７に通し、電線体３７Ｘの放電部３０を貫通孔７内に位置させる。次に、貫通孔７の両端の開口１１Ａ；１１Ｂのうち、一方の開口１１Ａをパテなどの充填塞材４１により塞ぐ。そして、貫通孔７の他方の開口１１Ｂから貫通孔７内に、圧力伝達媒体としての非圧縮体４２を充填して、貫通孔７内の放電部３０を非圧縮体４２で取り囲む。即ち、貫通孔７内に設置された放電部３０の回りを非圧縮体４２で埋める。非圧縮体４２としては、水や水溶液のような電解液を用いる。非圧縮体４２の充填後、貫通孔７の他方の開口１１Ｂも充填塞材４１で塞ぐ。面５が上にくるように面６を地面などの設置部９９に向けてコンクリート版４を設置部９９に設置する。そして、電線体３７Ｘのコネクタ４０Ａを電源装置２の一方の電極接続部１８ａに接続するとともに、電線体３７Ｘのコネクタ４０Ｂを電源装置２の他方の電極接続部１８ｂに接続し、電源装置２を起動する。所定時間だけ電源装置２のスイッチ２２を非道通とするとともにスイッチ２１を導通してコンデンサ２０に電荷を蓄積させる。上記所定時間経過後にスイッチ２２を導通すると、電極装置３の複数の放電部３０の電極３５；３６に電圧が印加されて、放電部３０で放電を生じる。この放電によるエネルギーによって押圧された非圧縮体が貫通孔７の内面を押圧することによってコンクリート版４を破砕したり、放電によるエネルギーによって非圧縮体４２の一部が気化することで体積膨張して貫通孔７の内面を押圧することによってコンクリート版４を破砕する。即ち、放電の際に発生するエネルギーにより生じた圧力によってコンクリート版４が破砕される。
即ち、コンクリート版４の一方の端面８と他方の端面９とに跨って貫通する貫通孔７を形成し、貫通孔７内に電極装置３の放電部３０と放電部３０を取り囲む非圧縮体４２とを設け、放電の際に生じる圧力が貫通孔７外に漏れないように、放電部３０及び非圧縮体４２の設置された貫通孔７の両縁部１１Ａ；１１Ｂの開口を充填塞材４１により塞いだ状態で、放電部３０の電極３５；３６に電圧を印加して放電させることによってコンクリート版４を破砕する。

最良の形態１によれば、電線体３７Ｘの放電部３０は自由な数だけ簡単に形成でき、構成が簡単で、低コストな電極装置３を用いた放電破砕方法を実現できる。

最良の形態１によれば、放電部３０の設置された貫通孔７の両縁部１１Ａ；１１Ｂの開口をパテなどの充填塞材４１により塞ぐことによって、放電の際に発生するエネルギーによって生じた圧力が貫通孔７の外に漏れにくいように構成してから放電を行うので、放電の際に発生するエネルギーによって生じた圧力が貫通孔７の内面に加わるようになる。この内面に加わる圧力が、コンクリート版４のコンクリートを自由面となる側面４ｓ側に移動させる力となってコンクリートに伝わることにより、コンクリートにひび割れ（亀裂）Ｄが生じてコンクリート版４が破砕する。

また、厚さｄが縦の長さａや横の長さｂよりも短い寸法に形成された平板状のコンクリート版４を破砕対象物としたことで、厚さｄの短いコンクリート版４を電線３７による電極装置３の放電部３０での放電により破砕でき、電源装置２のコンデンサ２０の容量を小さくできて、電源装置２の省コスト化が図れる。

図５に示した従来の放電破砕方法でコンクリート版４を細かく破砕しようとする場合、図３（（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−Ａ断面図）に示すように、コンクリート版４に一方の面５から他方の面６の方向に延長する孔６１を多数形成した後に、適当な孔６１内に水と電極装置７０の放電部とを入れて放電させることによってコンクリート版４を破砕したり、孔６１を、一方の面５の縁部に近い側から１つずつ形成して行ってその孔６１内で放電を行わせてコンクリート版４の縁部側から順番に破砕していく必要がある。即ち、一方の面５に多数の孔６１を形成する必要があり、多数の孔６１を形成する作業が煩わしい。

一方、最良の形態１による放電破砕方法によれば、平板状のコンクリート版４の一方の端面８から他方の端面９に貫通する貫通孔７を形成し、貫通孔７内での放電により、コンクリート版４を効率的に細かく破砕でき、多数の孔６１を形成する場合に比べて作業を簡単にできる。
特に、コンクリート版４のような平板状の破砕対象物を破砕する場合は、貫通孔７内で放電を行わせることによって圧力を面５；６に伝達でき、コンクリート版４を効率的に細かく破砕できる。

また、図５に示した従来の放電破砕方法では、コンクリート版４の厚さ寸法が比較的小さい場合は、孔６１の深さ寸法ｔ（図３（ｂ）参照）も小さくなり、電極装置７０の放電部や非圧縮体を収納するための孔６１内の大きさも小さくなるので、電極装置７０の放電部が孔６１内に入らない場合は、コンクリート版４を破砕できなくなる。電極装置７０の放電部が孔６１内に入ったとしても孔６１内に入る電極装置７０の放電部の数が少なくなってしまって、１つ１つの孔６１内での放電により生じる圧力は小さくなるので、一方の面５に多数の孔６１を形成して、いくつかの個々の孔６１内で１回ずつ順番に放電を行わなければならず、多数の孔６１を形成する作業及び放電作業が煩わしくなる。

最良の形態２
図４に示すように、電線体３７Ｘと電線体３７Ｘに対して並列に接続された並列電線体３７Ｙとを備えた電極装置３を用いてもよい。電線体３７Ｘ及び並列電線体３７Ｙはともに複数の放電部３０を備える。電線体３７Ｘと並列電線体３７Ｙとは、接続コネクタのような電気接続具によって節３７Ｎ及び節３７Ｍで互いに並列接続される。節３７Ｎから節３７Ｍまでの電線体３７Ｘの長さと並列電線体３７Ｙの長さとが同じ長さとなるよう形成される。これにより、電線体３７Ｘの放電部３０と並列電線体３７Ｙの放電部３０とに同時放電を行わせることができる。即ち、並列放電による破砕方法を実現できる。
破砕対象物としてのコンクリート版４、あるいは、図４に示すような壁体４Ａに、電線体３７Ｘ用、並列電線体３７Ｙ用にそれぞれ個別に貫通孔７；７を形成し、電線体３７Ｘの放電部３０、並列電線体３７Ｙの放電部３０を上述のようにそれぞれの貫通孔７；７内に設置し、電線体３７Ｘ及び並列電線体３７Ｙに対して同時に電圧を印加することによって、破砕対象物を効率的に破砕できる。特に、ビル解体工事などにおいて解体対象のビル内に重機を搬入するとビルの強度によっては重機の重さで床４Ｂが崩落してしまうことがあるが、このような場合に重機を用いることなく、解体対象のビルの壁体４Ａを安全かつ効率的に破砕できる。

最良の形態３
破砕対象物が、縁の切れていないコンクリート構造体、例えば、道路や橋の床を形成する床版、既設建設物の床や壁などの場合、コンクリート構造体に形成した貫通孔７（以下、最良の形態３では放電孔という）の近傍に自由面を形成する図外の貫通孔（以下、最良の形態３では自由孔という）を設ける。自由孔と放電溝とは距離を隔てた場所に形成する。距離は、放電孔内での放電の際に発生するエネルギーによって生じた圧力が自由孔の自由面に及び得る距離に決める。
最良の形態３によれば、放電孔内での放電の際に発生するエネルギーによって生じた圧力が自由孔の自由面に及ぶことによってコンクリート構造体を効率的に破砕できる。

電線体３７Ｘの放電部３０、並列電線体３７Ｙの放電部３０を同一の貫通孔７内に設置して放電を行っても良い。
第１電線体３７Ｘ及び第２電線体３７Ｙに設ける放電部３０は、それぞれ４つ以上でも１つづつでもよい。
３つ以上の電線体を互いに並列接続してこれら３つ以上の電線体の放電部で同時に放電させるようにしてもよい。
間隔維持材３１としては、絶縁ビニル粘着テープ、締結バンドの他に、ゴムバンド、専用の接続具なども使用できる。
本発明の放電破砕方法によれば、橋や道路の床として使用された平板状の床版であって、鉄板のような非コンクリート部分とコンクリート部分とが互いに結合された床版のコンクリート部分、あるいは、平板状の鉄筋コンクリート版なども効率的に破砕できる。

放電破砕装置及び破砕対象物を示す図（最良の形態１）。 放電破砕方法の工程を示す図（最良の形態１）。 コンクリート版を従来の放電破砕方法で破砕する場合の孔の設け方を示す図。 並列放電による破砕方法を示す図（最良の形態２）。 従来の放電破砕装置及び破砕対象物を示す図。

符号の説明

１ 放電破砕装置、２ 電源装置、３ 電極装置、
４ コンクリート版（破砕対象物）、５ 一方の面（面）、
６ 他方の面（面）、７ 貫通孔、３０ 放電部、
３５；３６ 放電部の電極、３７Ｘ 電線体、３７Ｙ 並列電線体、
４２ 非圧縮体（圧力伝達媒体）。

Claims (3)

1. 破砕対象物に貫通孔を形成し、貫通孔内に放電部を備えた電線体と放電部を取り囲む圧力伝達媒体とを設け、電線体の一端を電源装置の一方極に接続するとともに電線体の他端を電源装置の他方極に接続して放電部に電圧を印加して放電させることによって破砕対象物を破砕することを特徴とする放電破砕方法。
2. 破砕物対象物に形成された上記貫通孔内あるいは当該貫通孔とは別の貫通孔内に、電線体に対して並列に接続された並列電線体の放電部及び放電部を取り囲む圧力伝達媒体を位置させ、電線体の放電部と並列電線体の放電部とに同時に電圧を印加したことを特徴とする請求項１に記載の放電破砕方法。
3. 貫通孔は、平板状の破砕対象物の面に沿って延長するよう形成されたことを特徴とする請求項１に記載の放電破砕方法。

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