JP2008249213A - 筒体の内面処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】煙突や煙道内面のアスベスト層やダイオキシン汚染部を安全かつ効果的に擦削除去するほか、各種配管も対象とし、清掃、研削、研磨などの処理も効果的に行う。
【解決手段】先端にブラシ等を装着しコイルバネ等で縮短しているローラチェーン等を回転盤の周縁に配設し、回転盤を筒体軸中心に回転させることで伸長させてブラシ等を筒体内面に摺動させる。回転盤を偶数段設けたがいに逆方向に回転させる。
【効果】擦削等の処理能力が著しく向上する。構成は比較的単純で汎用性あり取扱い容易。従来できなかった小径煙突内のアスベスト層除去も行える。筒体内周が真円でなくても、長さ方向に内径が変動していても、多少の凹凸があっても全面均一に処理できる。筒体への着脱が容易。コンクリートなど筒体本体の擦削を抑制してアスベスト層を除去できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼却炉や加熱炉の煙突や煙道の内壁面に形成されているアスベスト層やダイオキシン等の有害物による汚染部を擦削して除去するほか、各種筒体内面の清掃、研削、研磨などの処理を効果的に行うことのできる、筒体の内面処理方法および装置に関するものである。

焼却炉、加熱炉など各種炉において、煙突や煙道の内壁面は、表層が断熱材で形成されている。断熱材として、従来はほとんどの設備でアスベストが使用されていた。また、従来の炉では、操業中に発生したダイオキシンなどの有害物で内壁表層が汚染されているものもある。これら設備は稼動させることができない。解体もできないで放置されているものが多い。解体するには、事前にアスベスト層や汚染層を除去して、作業者の安全確保や解体時の有害物飛散防止を図る必要がある。そして、除去作業も同様に、作業者の安全が確保され、かつ有害物拡散が阻止されるものでなければならない。
また、煙突や煙道には煤などの付着物を除去するための清掃も必要である。清掃が必要な設備は、各種配管等にも及ぶ。

煙突など長尺な筒体の内面を処理する手段として、各種の技術が知られている。本発明に関連する技術として、管などの筒体内面を鎖でたたいて清浄化するものがある。例えば、特許文献１には、鉄管内において２個又はそれ以上のモータおよびこれに連動する鎖ないしは鎖状物を相互に逆回転させ、鎖ないしは鎖状物を内壁面に接触させることにより、内壁面の錆を除去する方法および装置が開示されている。

また、本発明者は特許文献２の技術を提案している。すなわち、円筒状構造物内に配設された複数のヘッドを内壁面の略垂直軸まわりに自転させ、かつ円筒軸まわりに公転させ、各ヘッドに保持させた剛毛の毛先を内壁面に圧接することで内壁面を擦削するか、同様にして切削刃で切削する技術である。各ヘッドを円筒軸方向２段に配設し、各段のヘッドを互いに逆方向に公転させるのが好ましいとしている。
特開昭５０−４４６６０号公報 特開２００４−１０８７１４号公報

焼却炉や加熱炉の煙突や煙道の内面表層を形成しているアスベスト層やダイオキシン等による汚染部を除去するにあたり、安全に、かつできるだけ簡易な手段で作業できることが望まれる。簡易な手段として特許文献１などに開示されているような、筒体内部で鎖を回転させて内面に打ち付けることも考えられるが、効果的ではない。

そこで本発明が解決しようとする課題は、焼却炉、加熱炉など各種炉において、煙突や煙道の内面表層に断熱材として形成されている有害なアスベスト層やダイオキシン等による汚染部を安全かつ効果的に除去するほか、各種配管などを含む筒体も対象とし、表層除去のほか清掃、研削、研磨などの処理を効果的に行うことである。

上記課題を解決するための本発明法は、弾性体を具備して縮短している伸縮体を回転盤の周縁に周方向等間隔に複数本配設し、各伸縮体の先端には処理具を装着し、回転盤を筒体軸中心に回転させることで各伸縮体を伸長させて各処理具を筒体内面に摺動させ、回転盤を筒体軸方向に移動させることを特徴とする筒体の内面処理方法である。

本発明法において、回転盤を回転軸方向に偶数段設け、各回転盤をたがいに逆方向に回転させることで、より優れた効果が発揮される。
そして、好ましい具体的手段は、伸縮体としてローラチェーンを使用し、ローラチェーンの各ローラ間に弾性体として引張りコイルバネを通し、該バネの一端のフックを回転盤側端部のローラに、他端のフックを処理具側端部のローラにそれぞれ掛渡すことでローラチェーンを縮短することである。

また、上記課題を解決するための本発明装置は、回転盤と、回転盤の周縁に周方向等間隔に配設された複数本の伸縮体と、各伸縮体に具備されて各伸縮体を縮短する弾性体と、各伸縮体の先端に装着された処理具と、回転盤を筒体内にて筒体軸中心に回転させる回転機構と、回転盤を筒体軸方向に移動させる移動機構からなり、弾性体は回転盤の非回転時には伸縮体を縮短し、回転時には伸長して処理具が筒体内面を摺動するように具備されていることを特徴とする筒体の内面処理装置である。

本発明装置において、回転盤を回転軸方向に偶数段設け、回転機構は各回転盤をたがいに逆方向に回転させる機構とすることで、より優れた効果が発揮される。
そして、好ましい具体的な手段は、伸縮体がローラチェーン、弾性体が引張りコイルバネであり、ローラチェーンの各ローラ間に引張りコイルバネを通し、該バネの一端のフックを回転盤側端部のローラに、他端のフックを処理具側端部のローラにそれぞれ掛渡すことでローラチェーンを縮短していることである。

本発明により、焼却炉や加熱炉など各種炉の煙突や煙道の内面に形成されているアスベスト断熱層やダイオキシン等による汚染部を、簡易な手段で安全かつきわめて効果的に擦削除去することができる。また、各種配管などの筒体内面についても、アスベスト等の表層除去のほか、清掃、研削、研磨などの処理を同様に行うことができる。装置構成は比較的単純で汎用性があり、取扱い容易である。従来技術ではなし得なかった小径煙突内のアスベスト層除去も行える。小型装置により、アスベスト層の内径が２２０ｍｍφの小径煙突についてもアスベスト除去が可能である。処理に際しては、筒体内部を無人化できるので作業者の安全が確保される。

本発明の最大の特徴は、ローラチェーン等の伸縮体にコイルバネ等の弾性体を具備させたことである。これにより、長尺のローラチェーン等が回転盤の非回転時には縮短していて、筒体への取付け取外しが容易なばかりでなく、回転時には伸長して、先端に装着したブラシ等の処理具による擦削等の筒体内面処理能力が著しく向上し、均一良好な処理が行えるという優れた効果が発揮される。
このため、筒体内周が真円でなくても、長さ方向に内径が多少変動していても、また多少の凹凸があっても全面均一に処理することができる。

また、内径が多少異なる筒体に対しても、部品交換なしで処理できる。そして、部品交換あるいは部品調整によってより広範囲な内径差の筒体を処理することができる。
さらに、回転盤を偶数段設け、各回転盤をたがいに逆方向に回転させることで、各回転盤は横ぶれが起こり難く安定操業できるとともに、筒体内面の同一箇所を複数回たがいに逆方向に摺動させることができ、擦削等のより優れた処理効果が発揮される。
アスベスト等の比較的軟質な表層を除去するにあたり、処理具としてワイヤブラシ等を使用することにより、コンクリートや鋼等の筒体本体の擦削を抑制して表層を擦削除去することができる。

図１〜図５に、処理具としてブラシ２、伸縮体としてローラチェーン３、弾性体としてコイルバネ８を使用した本発明例を示す。
図１(ａ)のように、回転盤１の周縁にローラチェーン３等の伸縮体を周方向等間隔に複数本配設している。この例では、可変長継手１３を用いて１２０°間隔に３本配設している。
各ローラチェーン３の先端には、ブラシ２等の処理具を装着している。そして、各ローラチェーン３は、図２，図３のように、コイルバネ８等の弾性体を具備し、回転盤１の非回転時には、図１(ｂ)，図３のように縮短している。図２，図３の例では、可変長継手１３を用いず、継手１４で回転盤１に取付けている。
この回転盤１を、図１(ａ)のように、筒体軸１２中心に回転させることで、各ローラチェーン３を伸長させて各ブラシ２を筒体１０内面に摺動させ、周方向の内面処理を行う。そして、回転軸１１の方向に移動させて筒体軸方向の内面処理を行う。

図２および図３は、ローラチェーン３にコイルバネ８を具備させた具体例である。図２は回転盤１の回転により伸長している状態の斜視図、図３は縮短している状態の平面図である。ローラチェーン３は、図２のように、各２枚の外プレート４と内プレート５をピン７で連結したもので、ピン７は２枚の内プレート５間のローラ６内を通している。
この例では、ローラチェーン３の先端に５個のブラシ２を連設している。コイルバネ８は、ローラチェーン３の各ローラ６の間に通し、バネの一端のフック９を回転盤１側端部のローラ６に、他端のフック９をブラシ２側端部のローラ６に、それぞれ掛渡している。コイルバネ８は引張りコイルバネである。回転盤１の非回転時には、図３および図１(ｂ)のように、ローラチェーン３はコイルバネ８に引張られてジグザグに縮短し、回転による遠心力がコイルバネ８の引張り力より大になると、図２および図１(ａ)のように伸長する。

ブラシ２の連設は、図２，図３の例では、ローラチェーン先端部の外プレート４と内プレート５合わせて５個それぞれにブラシを取付け、ピン７を連結部材として行っている。このほか、外プレート４にブラシを取付け、内プレート５およびピン７を連結部材としてもよい。また、内プレート５にブラシを取付け、外プレート４およびピン７を連結部材としてもよい。

回転盤１の非回転時には、図１(ｂ)のように、各ローラチェーン３は縮短しているので、筒体１０への装置の着脱作業が容易である。
筒体１０内で回転盤１を回転させると、図１(ａ)のように、先端にブラシ２を装着した各ローラチェーン３が伸長し、ブラシ２が筒体内面に圧接し摺動して、ブラッシングや擦削のような処理が行われる。
そして、回転盤１を回転軸１１の方向に移動させることで、筒体１０の長さ方向の内面処理が行われる。

回転盤１の回転により充分な遠心力が作用すると、図１(ａ)のように、ローラチェーン３の先端に取付けたブラシ２は所要数、本例では５個が全て筒体内面に圧接し、擦削等の処理能力が著しく向上する。コイルバネ８を取付けない場合は、後述実施例のように、回転数を最大にしても、ローラチェーン３側のブラシ２（No.５）が筒体内面に圧接しないのに対し、コイルバネ８を取付けた場合は同条件で全てのブラシ２が圧接し、充分な圧接力で摺動する。
このため、筒体１０の内周が真円でなくても、長さ方向に内径が変動していても、また多少の凹凸があっても、ブラシ２は所要の充分な圧接力で全面を摺動し、筒体内面を全面均一に処理することができる。

また、別の筒体１０を処理する場合、内径が多少異なるものに対しても、部品交換なしで処理できる。必要に応じて図１(ａ)および(ｂ)の可変長継手１３を調整することで、より広範囲な内径差の筒体を処理することができる。
可変長継手１３は、例えば図４のようになっている。調整バー１６と支持バー１７を連結片２０で連結し、調整バー１６にはスライドバー１５を入れ子式に取付けて、スライドバー１５の長さ方向に設けた複数の調整孔１８の何れかを調整バー１６とピン１９で固定することにより長さ可変にしている。調整バー１６と支持バー１７を、それぞれ連結片２１と継手１４で回転盤１に取付け、スライドバー１５の先端にローラチェーン３を取付けている。

回転盤１の周縁にローラチェーン３等の伸縮体を配設するには、可変長継手１３に替えて図２，図３のような継手１４を用いることもできる。
また、ローラチェーン３や可変長継手１３を回転盤１の周縁に直接取付けることもできる。例えば図５のように、回転盤１の周縁に溝２２を設けておき、溝２２内にローラチェーン３の内プレート５を嵌め込み、ボルト２４あるいはピンで止める。回転盤１の表面からボルトヘッド２５あるいはピンヘッドが出ないように、ヘッド穴２３を深めにしておくことで、回転盤１の表面を広く使える。可変長継手１３を取付けるときは、図４に示す調整バー１６および支持バー１７を溝２２内に嵌め込み、同様にする。

伸縮体としては、ローラチェーン３のほか、各種チェーンや鎖などを採用することもできる。また、図６のようなアンテナタイプとすることもできる。図６では、角チューブ２６，２７，２８を入れ子式に組み合わせたものが伸縮体である。これに、弾性体としてコイルバネ８を、先端の角チューブ２６と後端の角チューブ２８にそれぞれ設けたピン２９に掛渡している。３０はストッパで、中の角チューブ後端部外側と、外の角チューブ先端部内側とに設けた突起からなる。
先端の角チューブ２６にブラシ２等の処理具を装着し、後端の角チューブ２８を連結片２１および継手１４で回転盤１に取付けている。
ブラシ２は、ローラチェーンの内プレート５に取付け、外プレート４を連結部材として連設している。

弾性体としては、コイルバネ８のほか、ゴム製などの弾性ロープなどを採用することもできる。
処理態様としては、擦削のほか、様々なものが可能である。例えば、切削、研削、研磨、清掃などを行うことができ、各処理態様と対象筒体に適した処理具を採用することができる。

処理具として、擦削には、前述のように、アスベストのような比較的軟質な表面層を擦削除去する場合はブラシ２が好適で、金属ワイヤ、砥粒入り硬質プラスチックなどの剛毛製が好ましい。
比較的硬質な表面の擦削や切削には、このほか、粗砥石、粗砥粒を付着させた布紙や不織布等を採用できる。切削には、ブラシ２の剛毛に替え、剃刀の２枚刃のようにして単数または複数の刃を取り付けたものも採用できる。
研削や研磨には、細砥石、細砥粒を付着させた布紙や不織布等を採用できる。
清掃には、比較的軟毛のブラシや刷毛が使用できる。その場合、各種プラスチック、シュロ製等も含め、対象筒体に応じた適正なものを採用する。また、洗剤を付着させた布や不織布等も採用できる。

また、本発明において、回転盤１を回転軸１１の方向に偶数段設け、各回転盤１をたがいに逆方向に回転させることで、より優れた効果が発揮される。すなわち、各回転盤１は横ぶれが起こり難く、安定して操業できるとともに、筒体１内面の同一箇所を複数回たがいに逆方向に摺動させることができ、擦削等のより優れた処理効果が発揮される。
回転盤を２段に設けて、たがいに逆方向に回転させる機構の例を図７に示す。本例は、本発明者が先に提案している特願２００６−１１１６７３によるものである。

図７において、ドーナツ型回転盤３１，３２をたがいに平行に設け、間に３個の駆動輪３３を、両回転盤３１および３２に接触させて１２０°間隔で設けている。３個の各駆動輪３３の車軸は、両回転盤３１および３２に平行で、ギアボックス３４内にて回転軸１１と傘歯車で歯合して駆動される。ドーナツ型回転盤３１の上には３個の押え輪３５が、ドーナツ型回転盤３２の下には３個の押え輪３６が、それぞれ１２０°間隔で設けてある。押え輪３５の車軸は押え盤３７に、押え輪３６の車軸は押え盤３８に、それぞれ軸支され、非駆動で自在に回転する。各駆動輪３３および各押え輪３５，３６にはタイヤが装着されている。

押え盤３７の上方にはフランジ４０、押え盤３８の下方にはフランジ４１がそれぞれ配され、両者を３本の支柱４２で支持している。３本の支柱４２は、両フランジ４０，４１の面から見て正三角形の頂点の位置に配され、押え盤３７，３８およびギアボックス３４に穿設された３個の貫通孔を通し、ドーナツ型回転盤３１，３２の中空部を通している。フランジ４０と押え盤３７の間、およびフランジ４１と押え盤３８の間では、各支柱４２をスプリング４３に通して、押え盤３７をドーナツ型回転盤３１側に、押え盤３８をドーナツ型回転盤３２側にそれぞれ押し付けている。

回転軸１１は、フランジ４０および押え盤３７の中心部に穿設された貫通孔を通し、ドーナツ型回転盤３１の中空部を通し、ギアボックス３４内で傘歯車に固定されている。そして、モータ４４等の回転機構に接続されている。
ドーナツ型回転盤３１および３２の中空部には、内周に接して３個の回転輪３９が回転自在に設けてある。ドーナツ型回転盤３１内の回転輪３９は、軸を押え盤３７とギアボックス３４で支持し、ドーナツ型回転盤３２内の回転輪３９は、軸を押え盤３８とギアボックス３４で支持している。

回転軸１１を回転させると、３個の駆動輪３３が回転し、駆動輪３３に押し付けられているドーナツ型回転盤３１および３２が、たがいに逆方向に回転する。ドーナツ型回転盤３１を押えている押え輪３５、およびドーナツ型回転盤３２を押えている押え輪３６も、それぞれ回転する。このとき、両回転盤３１および３２は、回転輪３９によりセンタリングされる。押え盤３７，３８およびギアボックス３４は回転しない。

ドーナツ型回転盤３１および３２の外周縁に、図1〜図３に示すように、ブラシ２等の処理具を先端に装着したローラチェーン３等の伸縮体を、コイルバネ８等の弾性体を具備させて取付けることで、煙突内面のアスベスト層除去等の擦削処理等をより効果的に行うことができる。
処理作業に際しては、ブラシ等を取り付けた図7の装置をワイヤ等で筒体内に吊り、クレーンやウインチ等で上下移動させる。

２段に設けたドーナツ型回転盤３１，３２がたがいに逆方向に回転するので、両回転盤３１，３２は横ぶれが起こり難く、安定して操業できる。また、筒体１０内面の同一箇所を２回たがいに逆方向に摺動させることができ、擦削等のより優れた処理効果が発揮される。
また、ドーナツ型回転盤３１，３２を複数対連結することで、４段以上の各回転盤をたがいに逆方向に回転させることができる。

また、ローラチェーン３等をドーナツ型回転盤３１および３２の外周縁に取付ける際、図５のように、回転盤１周縁の溝２２内に嵌め込むことで、両回転盤３１，３２の外径を、駆動輪３３および押え輪３５，３６が作用する範囲で小さくできるので、装置小型化により、小径煙突等の小径筒体にも対応できる。

（１）煙突を想定した模型を使用して本発明の効果を検証した。
図７に示す装置のドーナツ型回転盤３１および３２の外周縁に、図２に示すように、ブラシ２を装着したローラチェーン３を継手１４により取付け、内径１５００ｍｍφの筒体内に宙吊りにして内面の擦削を行った。
ドーナツ型回転盤３１および３２の外周直径は２４０ｍｍφで、３本のローラチェーン３を１２０°間隔で取り付けた。回転は、図７のモータ４４の位置に市販の減速機付モータを取付けて行った。ローラチェーン３は外プレート４と内プレート５を合わせて２５個からなり、先端部の合わせて５個に硬鋼製ワイヤのブラシを装着してブラシ２とした。
本発明例として、ローラチェーン３に引張りコイルバネ８を、図２のように、ブラシ２側端部のローラ６と回転盤１側端部のローラ６の間に掛渡したものを使用し、比較例として、コイルバネ８なしのものを使用した。

ドーナツ型回転盤３１，３２の回転数を、減速機付モータの印加電圧を変えて変化させ、５個のブラシ２(No.１〜No.５)と煙突内面の接触状況を観察した。ブラシ２が確実に接触した部位は擦削された。表１に、モータ印加電圧および回転数とブラシ接触状況の関係をまとめて示す。
コイルバネ無の比較例では、印加電圧最大の６０Ｖで回転数を最大の７５ｒｐｍにしても、ローラチェーン側端部のNo.５ブラシが接触せず、擦削は不十分であった。これに対して、本発明例ではコイルバネの顕著な効果がみられ、印加電圧５０Ｖ，回転数６５ｒｐｍでもNo.１〜No.５の全ブラシが接触し、充分な擦削が得られた。

（２）実際の煙突について、内面のアスベスト層を擦削除去した。
煙突は、内径６５０ｍｍφのコンクリート製で、５０ｍｍ厚さのアスベスト層が形成されている。アスベスト層の内径は５５０ｍｍφである。図７のような装置のドーナツ型回転盤３１，３２に、図１のように可変長継手１３を使用してローラチェーン３を取付け、先端に５連の硬鋼製ワイヤブラシ２を装着した。回転は市販の減速機付モータで行い、装置をクレーンで上下移動させた。
作業終了後、煙突を縦割りして内面を観察した結果、アスベスト層は確実に除去されてコンクリート面が露出していた。コンクリート面の窪み内も除去されていた。コンクリート面にはブラシの跡は見られるものの、擦削は抑制されていることが明らかであった。

本発明を筒体内にセットした状態を示す平面図で、(ａ)は回転盤を回転させている状態例、(ｂ)は回転させていない状態例である。 本発明におけるローラチェーン取付け状態の例を示す斜視図である。 本発明におけるローラチェーン取付け状態の例を示す平面図である。 本発明におけるローラチェーン取付け状態の別の例を示す平面図である。 本発明におけるローラチェーン取付け状態の別の例を示す側面図である。 本発明における伸縮体の別の例を示す平面図である。 本発明における２段の回転盤の回転機構例を示す側面図である。

符号の説明

１：回転盤 ２：ブラシ
３：ローラチェーン ４：外プレート
５：内プレート ６：ローラ
７：ピン ８：コイルバネ
９：フック １０：筒体
１１：回転軸 １２：筒体軸
１３：可変長継手 １４：継手
１５：スライドバー １６：調整バー
１７：支持バー １８：調整孔
１９：ピン ２０，２１：連結片
２２：溝 ２３：ヘッド穴
２４：ボルト ２５：ボルトヘッド
２６，２７，２８：角チューブ ２９：ピン
３０：ストッパ ３１，３２：ドーナツ型回転盤
３３：駆動輪 ３４：ギアボックス
３５，３６：押え輪 ３７，３８：押え盤
３９：回転輪 ４０，４１：フランジ
４２：支柱 ４３：スプリング
４４：モータ

Claims (6)

1. 弾性体を具備して縮短している伸縮体を回転盤の周縁に周方向等間隔に複数本配設し、各伸縮体の先端には処理具を装着し、回転盤を筒体軸中心に回転させることで各伸縮体を伸長させて各処理具を筒体内面に摺動させ、回転盤を筒体軸方向に移動させることを特徴とする筒体の内面処理方法。
2. 回転盤を回転軸方向に偶数段設け、各回転盤をたがいに逆方向に回転させることを特徴とする請求項１に記載の筒体の内面処理方法。
3. 伸縮体としてローラチェーンを使用し、ローラチェーンの各ローラ間に弾性体として引張りコイルバネを通し、該バネの一端のフックを回転盤側端部のローラに、他端のフックを処理具側端部のローラにそれぞれ掛渡すことでローラチェーンを縮短することを特徴とする請求項１または２に記載の筒体の内面処理方法。
4. 回転盤と、回転盤の周縁に周方向等間隔に配設された複数本の伸縮体と、各伸縮体に具備されて各伸縮体を縮短する弾性体と、各伸縮体の先端に装着された処理具と、回転盤を筒体内にて筒体軸中心に回転させる回転機構と、回転盤を筒体軸方向に移動させる移動機構からなり、弾性体は回転盤の非回転時には伸縮体を縮短し、回転時には伸長して処理具が筒体内面を摺動するように具備されていることを特徴とする筒体の内面処理装置。
5. 回転盤を回転軸方向に偶数段設け、回転機構は各回転盤をたがいに逆方向に回転させる機構であることを特徴とする請求項４に記載の筒体の内面処理装置。
6. 伸縮体がローラチェーン、弾性体が引張りコイルバネであり、ローラチェーンの各ローラ間に引張りコイルバネを通し、該バネの一端のフックを回転盤側端部のローラに、他端のフックを処理具側端部のローラにそれぞれ掛渡すことでローラチェーンを縮短していることを特徴とする請求項４または５に記載の筒体の内面処理装置。