JP2008086948A - 高圧水噴射装置及び高圧水噴流による処理回収システム - Google Patents

Abstract

【課題】高圧水噴流でアスベスト剥離除去、洗浄、はつり、切削、切断、破砕、穿孔等の処理を行う際、従来のような煩雑な段取りなしに処理を簡単迅速に行え、使用水が周囲に飛散することなく、使用水をほぼ１００％回収でき、漏水を確実に解消でき、比較的小型で簡易なノズル装置で水や処理物をほぼ完全に回収できる高圧水噴射装置・処理回収システムを提供する。
【解決手段】高圧水噴射装置は、ノズル10と、ケーシング11と、開口部12を回転変位させて高圧水噴流の通過と遮断を選択的に行う遮蔽板13と、遮蔽板の開口部12を通過位置と遮断位置に変位させるロータリーソレノイド14と、処理対象物までの距離を検出する超音波送受信器とからなり、処理対象物が無いことを検出すると、開口部を遮断位置に変位させてノズルからの高圧水噴流を遮断し、処理後のアスベスト等・使用水を液体サイクロンとターボ型ファンによる吸引回収装置に送り、アスベスト等を回収する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウォータージェットを処理対象物に噴射して、剥離、洗浄、はつり、切削、切断、破砕、または穿孔などの処理を行う高圧水噴射装置、この高圧水噴射装置による処理と処理後の高圧水を回収する高圧水噴流による処理回収システムに関するものであり、特にアスベスト等の除去と回収に有効である。

ウォータージェット(高圧水噴流)は、資源、建設、原子力、医学などの分野で、コンクリート、土、岩石、鋼材、各種材料の洗浄、はつり、切削、破砕などに広く利用され、成果を収めている。例えば特許文献１には、コンクリート類あるいは金属類などに対して、剥離、はつり、切削、切断などの処理を行うに際し、従来のような煩雑な段取りや密着固定を必要とせずにウォータージェットによる剥離、はつり、切削、切断などの処理を簡単に迅速に行うことができると共に、使用した水が周囲に飛散することがなく、使用した水をほぼ１００％回収することができ、漏水を確実に解消することのできるウォータージェットによる処理システムおよび処理方法が提案されている。

この特許文献１の発明は、ノズルと、ケーシングと、負圧で自動的に開閉する遮蔽板を有する水噴射・回収装置を備えた処理装置と、ノズルへ高圧水を供給する高圧ポンプを備えた高圧ポンプユニットと、モータで駆動されるターボファンと吸引された水と処理物を回収するタンクを備えた吸引回収装置を使用し、ケーシング先端をコンクリート等の表面に押し当て、ノズルからの水噴流でコンクリート等の表面を処理し、使用した水と処理物をターボファンで吸引してタンクに回収するものである。

一方、アスベスト(石綿)は、建築物等の天井や壁面等に吹き付けられ、耐火材、断熱材、防音材、吸音材等として用いられてきたが、劣化や損傷などにより飛散すると、健康に対する影響が懸念されることから、アスベストの飛散防止対策が必要とされている。アスベストの飛散防止対策には、壁や鉄骨などからアスベストを剥離し除去する方法、表面固化処理により封じ込める方法、シートや木材等で囲い込んで飛散を防ぐ方法がある。

アスベストを剥離し除去する方法においては、従来、ビニールシート等で作業場所全体を覆い、内部を換気装置などで大気圧よりも低い圧力に保ち、アスベストに水などを浸透させ、作業者がケレン棒などの除去工具を用いて削り取っていたが、手作業であるため作業効率が悪く、作業者に十分な防塵対策を施す必要がある等から、ウォータージェットを用いてアスベストの剥離除去を行うことが提案されている(例えば特許文献２、３)。

特許文献２の発明は、アスベストに高圧噴流水発生装置のノズルから高水圧の噴流水を吹き付けてアスベストを吹き飛ばして剥離させる方法において、噴射角度を30〜45度、ノズルとアスベストの距離を20〜30ｃｍとし、圧力50〜100ＭＰa、水量5〜10リットル／minの噴流水を用い、アスベストを剥離落下させるものである。特許文献３の発明は、アスベストの剥離回収方法であり、建物内をシート等の遮蔽物で囲んで閉鎖空間を形成し、この閉鎖空間内部を負圧状態とし、高圧噴流水発生装置のノズルから高水圧の噴流水を吹き付けてアスベストを吹き飛ばして剥離落下させ、落下した含水アスベストを真空掃除機で回収するものである。

特開２００４−２９９０４２号公報 特開平１１−２００６３９号公報 特開平０９−２７９８６１号公報

前述した特許文献２、３のウォータージェットを用いてアスベストの剥離除去を行う方法の場合、ビニールシート等を負圧の閉鎖空間を形成するため、施工のための段取りが非常に煩雑なものとなる。また、段取りを簡単にすると、かなりの漏水が見られ、また床面に水が落下するため水の回収も難しい。さらに、作業員は防護マスクや防護服など十分な防塵対策が必要となり、またアスベストを完全に回収するのも難しい。

また、特許文献１の水噴射・回収装置では、遮蔽板を負圧で自動的に開閉する方式であるため、遮蔽板を確実に開閉させ、水を完全に回収できるようにすることが望まれている。また、アスベスト等を完全に回収できる吸引回収装置も望まれている。

本発明は、ウォータージェットにより剥離、洗浄、はつり、切削、切断、破砕、または穿孔などの処理を行う際、従来のような煩雑な段取りを必要とせずにウォータージェットによる処理を簡単に迅速に行うことができると共に、使用した水が周囲に飛散することがなく、使用した水をほぼ１００％回収することができ、漏水を確実に解消することができ、しかも比較的小型で簡易なノズル装置により水をほぼ完全に回収することができ、さらにアスベスト等の処理物をほぼ完全に回収することができる高圧水噴射装置及び高圧水噴流による処理回収システムを提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、高圧水を処理対象物に噴射して、剥離、洗浄、はつり、切削、切断、破砕、または穿孔などの処理を行う高圧水噴射装置であり、高圧水を噴射するノズルと、このノズルが内部に配置されるケーシングと、このケーシング内における前記ノズルの前方に配置され、ノズルからの高圧水噴流を通過させる開口部を変位（回転変位や直線変位）させることにより高圧水噴流の通過と遮断を選択的に行う遮蔽板と、この遮蔽板に接続され、前記開口部を通過位置と遮断位置に変位させるアクチュエータ（ロータリーソレノイドやリニアソレノイド等）と、ケーシングに設けられ、処理対象物までの距離を検出する検出器（超音波送受信器、レーザー距離計など）とを有し、前記検出器により処理対象物が無いことを検出すると、前記開口部を遮断位置に変位させてノズルからの高圧水噴流を遮断するように構成されていることを特徴とする高圧水噴射装置である。

本発明の高圧水噴射装置は、例えば図２、図３に示すように、円板や傾斜板の遮蔽板の開口部から高圧水噴流を噴射させてアスベスト除去等の処理を行い、処理が進行してアスベスト等の処理対象物が無くなると、これを検出器が検出し、遮蔽板を回転または直線移動させ、開口部を回転変位または直線変位させて、高圧水噴流を遮断するものである。このような施工を繰り返すことにより、所定範囲を処理する。本装置は、遮蔽板を負圧で自動的に開閉する方式と比べて、遮蔽板を処理対象物の有無に応じて確実に開閉させることができ、無駄な処理を無くすことができ、また周囲への水の飛散を防止できると共に水をほぼ１００％回収することが可能となる。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の高圧水噴射装置において、ケーシングには、処理後の高圧水及び遮断された高圧水を回収する回収管が接続されていることを特徴とする特徴とする高圧水噴射装置である。

例えば図２、図３に示すように、ケーシングの開口先端にゴムパッキン等を設け、これを処理対象物の表面に押し当ててケーシング先端部に密閉空間を形成し、剥離除去されたアスベスト片等の処理物・使用水を回収管を介して回収することにより、アスベスト等を周囲に飛散させることなく、ほぼ１００％回収することが可能となる。

本発明の請求項３に係る発明は、高圧水を処理対象物に噴射して、剥離、洗浄、はつり、切削、切断、破砕、または穿孔などの処理を行い、処理後の高圧水を回収する高圧水噴流による処理回収システムであり、請求項２に記載の高圧水噴射装置と、この高圧噴射装置のノズルに高圧水を供給する高圧ポンプユニットと、前記高圧水噴射装置の回収管に接続され、固体と液体を分離するサイクロンと、このサイクロンに接続され、ターボ型ファンにより吸引を行うと共に固体と液体の分離を行う吸引回収装置とを備えていることを特徴とする高圧水噴流による処理回収システムである。

例えば図１に示すように、本発明の高圧水噴射装置を作業者が手に持って、あるいは走行台車や走行ロボット等に装備させ、アスベストの剥離除去等の処理を手動や自動で行い、液体サイクロンと、ターボ型ファンによる吸引回収装置の組み合わせで、アスベスト片等の処理物をほぼ１００％除去回収するものである。液体サイクロンでは、比較的粗粒の粉塵が捕集され、吸引回収装置では、例えば小型サイクロン・フィルターを用いることにより、比較的微粒の粉塵が捕集され、アスベスト等の処理物をほぼ完全に分離回収することができる。ターボ型ファンを用いることにより、大型の真空ポンプと比べて、装置の小型化・簡素化を図ることができ、機動性も良好なものとなる。

なお、本発明は、アスベストの剥離除去のほかに、錆や塗装などの剥離除去、焼却炉解体における炉内表面にダイオキシンが含まれているようなコンクリートのはつり、原子炉施設や原子力潜水艦等のコンクリートや鉄板等の表面除染、原子力発電所の解体における原子炉のような高レベルの部分の除洗、既設コンクリート構造物のリフォームに伴う壁の切断・撤去など広い範囲にわたって適用することができる。

本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。

(1) 本発明の高圧水噴射装置は、円板や傾斜板の遮蔽板の開口部から高圧水噴流を噴射させてアスベスト除去等の処理を行い、処理が進行してアスベスト等の処理対象物が無くなると、これを検出器が検出し、遮蔽板を回転または直線移動させ、開口部を回転変位または直線変位させて、高圧水噴流を遮断するようにしたため、従来のような煩雑な段取りを必要とせずにウォータージェットによる処理を簡単に迅速に行うことができると共に、遮蔽板を負圧で自動的に開閉する方式と比べて、遮蔽板を処理対象物の有無に応じて確実に開閉させることができ、無駄な処理を無くすことができ、また周囲への水の飛散を防止できると共に水をほぼ１００％回収することが可能となる。

(2) また、高圧水噴射装置は、比較的小型で簡易なノズル装置により水をほぼ完全に回収することができ、さらに機動性があり、種々の処理に容易に対応することができる。

(3) 本発明の処理回収システムは、前記の高圧水噴射装置を用い、液体サイクロンと、ターボ型ファンによる吸引回収装置の組み合わせにより径の大きいものから小さいものへと段階的に分離するので、アスベスト片等の処理物を確実に分離捕集することができ、ほぼ１００％除去回収することができる。これにより、作業者への危険性は極めて少ないものとすることができる。

（4）また、ターボ型ファンを用いることにより、大型の真空ポンプと比べて、装置の小型化・簡素化を図ることができ、またシステム全体が比較的小型で汎用性のある機材で構成することができ、機動性も良好なものとなる。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、アスベストの剥離除去、回収に適用した例である。図１は、本発明に係るアスベスト除去回収システムの一例を示す概略図である。図２は、本発明に係る高圧水噴射装置の一例を示す断面図である。図３は、高圧水噴射装置の検出器と検出方法を示す正面図と概略図である。図４は、本発明に係る高圧水噴射装置の他の例を示す断面図である。図５は、本発明で用いるノズルの例を示す断面図である。

図１において、本発明に係るアスベスト除去回収システムは、主として、高圧水噴射装置１と、超高圧ポンプユニット２と、給水タンク３と、サイクロン４と、ターボ型ファンによる吸引回収装置５と、貯水タンク６と、システムコントローラー７などから構成されている。以下、主要な装置について詳述する。

（1）高圧水噴射装置１
この装置は、建物等の天井や壁面等に吹き付けられたアスベストＡをウォータージェットにより剥離除去して回収するものであり、後に詳述するように、使用水をほぼ１００％回収することができ、現在一般に使用されているようなブルーシート等を広範囲に展開する必要がない。このような高圧水噴射装置１を作業員が手に持って移動させ、あるいは走行装置や走行ロボット等に搭載し、壁面や床面や天井面に真空圧等で吸着走行させる。

この高圧水噴射装置１は、図２、図３に示すように、高圧水を噴射するノズル１０と、このノズル１０が内部に配置される円筒形のケーシング１１と、このケーシング内におけるノズル１０の前方に配置され、ノズル１０からのウォータージェットＪを通過させる開口部１２を回転変位させることによりウォータージェットＪの通過と遮断を選択的に行う円板の遮蔽板１３と、この遮蔽板１３に接続され、開口部１２を通過位置と遮断位置に回転変位させるアクチュエータとしてのロータリーソレノイド１４と、ケーシング１１の内部または外部に設けられ、処理対象物のアスベストＡを検出する超音波送受信器１５と、ケーシング１１に接続され、処理後の使用水・アスベスト片を回収する回収管１６−１及び遮断された高圧水を回収する回収管１６−２から構成されている。

ノズル１０はケーシング１１の中心軸から偏心させて配置され、中心軸にロータリーソレノイド１４が配置され、いずれも隔壁板１７に取り付けられる。遮蔽板１３の開口部１２はノズル１０の位置に対応させて設けられ、ロータリーソレノイド１４により角度を少しずらすだけでウォータージェットＪを遮断することができる（図３参照）。また、遮蔽板１３はロータリーソレノイド１４の出力軸にナット１８により取付けられ、さらに遮蔽板１３の処理対象物側のケーシング１１の内面に設けたリング状の突起１９に外周部を回転自在に当接させ、ウォータージェットの高圧に対して軸方向に移動しないように支持する。

遮蔽板１３は隔壁でもあり、この遮蔽板１３の処理対象物側に回収管１６−１が配置され、遮蔽板１３と隔壁板１７の間に回収管１６−２が配置される。ケーシング１１の開口先端部分には、リング状のゴムパッキン２０が設けられ、アスベストＡの表面に押し付けることにより、遮蔽板１３との間に密閉空間が形成され、ウォータージェットＪにより剥離されたアスベスト片及び使用水が回収管１６−１により回収される。遮蔽板１３を回転変位させ、開口部１２をずらすことによりウォータージェットＪが遮断され、高圧水が回収管１６−２により回収される。

超音波送受信器１５は、処理対象物までの距離を測定し、処理対象物の有無を検出するものであり、処理が進行してアスベストＡが無くなった場合、あるいは壁面・床面・天井面等自体が無い場合、ロータリーソレノイド１４により遮蔽板１３を回転変位させてウォータージェットを遮断し、噴射直後の高圧水を直ちに回収し、水が周囲に飛散しないようにする。この超音波送受信器１５は、一例として、図３に示すように、左右一対で配置し、２つの超音波送受信器１５で施工距離を設定し、アスベストＡが無くなると、ウォータージェットＪが遮断されるようにする。このような施工を繰り返すことにより、所定範囲のアスベストＡを剥離除去する。なお、この検出器は超音波に限らず、レーザー距離計などの非接触式センサー、さらに検出ロッドの移動などによる接触式センサーでもよい。

また、遮蔽板１３は、図４に示すように、直線移動させて開口部１２を直線変位させてもよい。この場合、遮蔽板１３をノズル１０の前方に傾斜させて配置し、リニアソレノイドで直線移動させる。処理後の使用水・アスベスト片、遮断された高圧水は回収管１６で回収される。なお、遮蔽板のアクチュエータは、ソレノイドに限らず、超音波モータ等でもよい。

なお、ノズル１０は、種々の構造のものを用いることができる。例えば、図５に示す構造のノズルを用いる。また、アスベストの除去には、１０μｍから５０μｍ程度の空気バブルを水と一緒に噴射して、その噴流のもつ衝撃力とキャビテーション効果を併用する方法を採用することもできる。ウォータージェットの吐出圧力、流量は、通常は５ＭＰａから２５０ＭＰａ、１０リットル／minから５０リットル／min程度である。アスベストの除去には、通常は５０ＭＰａでアスベストの付着力が大きくても１００ＭＰａを上回ることはない。

(2) 超高圧ポンプユニット２
前記ノズルへ高圧水を供給する高圧ポンプ３０を備えており（図１）、この高圧ポンプ３０は、回転運動をプランジャ等の往復動に変えて水を加圧する、高圧作動に適した往復ポンプ（例えばプランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、ブースターポンプ等）を使用する。対象とする機械の物性と施工の目的によって、ウォータージェットの圧力・流量が異なる。また、施工時の機動性、現場への搬入・撤去の場合の利便性などを考慮して高圧ポンプの形式・仕様を決めることになる。この場合は、圧力は、５０〜２５０ＭＰａ、流量は、２０リットル／minから４０リットル／min程度で、形式はプランジャータイプが適している。

（3）サイクロン３
気体処理用の乾式サイクロンに対して、液体から固体粒子を分離する液体サイクロンを用いる。液体サイクロンは、遠心分離機の一種であり、流入する液体の旋回力により生ずる遠心力を利用して分離を行う装置である。より小さなサイクロンをより高流速で運転する程、微細粒子が捕集できる。実用的には数μｍ程度である。

図１に示すように、回収管１６からのアスベスト片及び使用水がサイクロン３の上部入口から投入され、下降旋回流により粗粒・液体が下部出口から排出され、粗粒がタンク３１に回収され、液体は貯水タンク６へ送られる。また、上昇旋回流により微粒・液体が上部出口から排出され、次のターボ型ファンによる吸引回収装置５へ排出される。

（4） 吸引回収装置５
モータで駆動されるターボ型ファン３２と、微細なアスベスト片及び使用水を回収する小型サイクロン・ＨＥＰＡ（高性能）フィルター・タンク３３等を備えている。ターボ型ファンは羽根車の回転運動によって気体・液体を輸送する機械であり、容積型送風機に比べ、大流量・低吐出圧力の領域に適している。軸流式・斜流式・遠心式に分けられるが、本実施形態では軸流式を用いている。ターボ型ファン３２の吸引により、サイクロン３からの微細なアスベスト片・処理水が流入し、微細なアスベスト片がサイクロンとＨＥＰＡフィルターにより捕捉される。分離された処理水は貯水タンク６へ送られる。

(5) その他の装置
給水タンク３は、高圧ポンプ３０へ給水する装置である。貯水タンク６では、水を貯留する装置であり、貯留された水は下水道等へ放水される。これらの装置は一般に利用されているものである。

(6) システムコントローラー７
このシステムを運転制御するものであり、先ず高圧ポンプ３０を運転して高圧水噴射装置１のノズル１０からウォータージェットを噴射してアスベストの剥離除去の処理を行う。これと同時に、ターボ型ファン３２のモータを駆動して、サイクロン３、吸引回収装置４において、アスベスト片を回収処理する。

除去回収したアスベストにフロン分解物を混合し、７００°Ｃに加熱することにより、無害化できる。

なお、以上の図示例は、本発明の一実施形態であり、このような実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。また、以上はアスベストの剥離除去に適用した場合について説明したが、これに限らず、錆や塗装などの剥離除去、焼却炉解体における炉内表面にダイオキシンが含まれているようなコンクリートのはつり、原子炉施設や原子力潜水艦等のコンクリートや鉄板等の表面除染、原子力発電所の解体における原子炉のような高レベルの部分の除洗、既設コンクリート構造物のリフォームに伴う壁の切断・撤去などにも適用できることはいうまでもない。

本発明に係るアスベスト除去回収システムの一例を示す概略図である。 本発明に係る高圧水噴射装置の一例を示す断面図である。 高圧水噴射装置の検出器と検出方法を示す（ａ）、（ｂ）は正面図、（ｃ）は概略図である。 本発明に係る高圧水噴射装置の他の例を示す断面図である。 本発明で用いるノズルの例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ…アスベスト（処理対象物）
Ｊ…ウォータージェット（高圧水噴流）
１……高圧水噴射装置
２……超高圧ポンプユニット
３……給水タンク
４……サイクロン
５……ターボ型ファンによる吸引回収装置
６……貯水タンク
７……システムコントローラー
１０……ノズル
１１……ケーシング
１２……開口部
１３……遮蔽板
１４……ロータリーソレノイド（アクチュエーター）
１５……超音波送受信器（検出器）
１６……回収管
１７……隔壁板
１８……ナット
１９……突起
２０……ゴムパッキン
３０……高圧ポンプ
３１……タンク
３２……ターボ型ファン
３３……小型サイクロン・ＨＥＰＡ（高性能）フィルター・タンク

Claims (3)

1. 高圧水を処理対象物に噴射して、剥離、洗浄、はつり、切削、切断、破砕、または穿孔などの処理を行う高圧水噴射装置であり、
   高圧水を噴射するノズルと、このノズルが内部に配置されるケーシングと、このケーシング内における前記ノズルの前方に配置され、ノズルからの高圧水噴流を通過させる開口部を変位させることにより高圧水噴流の通過と遮断を選択的に行う遮蔽板と、この遮蔽板に接続され、前記開口部を通過位置と遮断位置に変位させるアクチュエータと、ケーシングに設けられ、処理対象物までの距離を検出する検出器とを有し、前記検出器により処理対象物が無いことを検出すると、前記開口部を遮断位置に変位させてノズルからの高圧水噴流を遮断するように構成されていることを特徴とする高圧水噴射装置。
2. 請求項１に記載の高圧水噴射装置において、ケーシングには、処理後の高圧水及び遮断された高圧水を回収する回収管が接続されていることを特徴とする特徴とする高圧水噴射装置。
3. 高圧水を処理対象物に噴射して、剥離、洗浄、はつり、切削、切断、破砕、または穿孔などの処理を行い、処理後の高圧水を回収する高圧水噴流による処理回収システムであり、
   請求項２に記載の高圧水噴射装置と、この高圧噴射装置のノズルに高圧水を供給する高圧ポンプユニットと、前記高圧水噴射装置の回収管に接続され、固体と液体を分離するサイクロンと、このサイクロンに接続され、ターボ型ファンにより吸引を行うと共に固体と液体の分離を行う吸引回収装置とを備えていることを特徴とする高圧水噴流による処理回収システム。

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