JP4716084B2 - ブラスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物のホーニング及び／又は除染を行うブラスト装置において、大型機器、例えば発電所設備の主タービンの動翼、静翼にブラスト媒体を投射してホーニング及び／又は除染を行うブラスト装置に関する。

大型機器、ここでは火力発電所や原子力発電所のタービンについて説明する。

火力発電所及び原子力発電所に設置される主タービンは、供給される蒸気の熱により長期間使用すると焼き付きを起こすため、原子力発電所の主タービンに関しては、その焼き付き部分にブラスト媒体を投射してホーニングと除染とを定期的に実施し、また、火力発電所の主タービンに関しては、その焼き付き部分にブラスト媒体を投射してホーニングを定期的に実施している。

このようなホーニングを行うブラスト作業は、特許文献１等に記載されているようなサンドブラスト工法により行われている。サンドブラスト工法とは、高速エアーで噴射したスチールグリット等のブラスト材を対象物に衝突させ、その衝撃力で対象物の表面をブラストする工法である。

サンドブラスト工法は、対象物に衝突したブラスト材が強力な力で跳ね返るため、作業者は鉄板等のプロテクタや防御ヘルメットを装着した重装備で作業する。また、跳ね返ったブラスト材やその粉塵の拡大飛散を防止するために、作業場は養生シートによって包囲されている。
特開平９−１０９０２９号公報

しかしながら、サンドブラスト工法により実施する従来のブラスト装置では、跳ね返ったブラスト材やその粉塵によって作業者の視界が劣悪となるために、均一なホーニングが困難で打ちむらが生じ、ブラスト過多の部分（オーバーブラスト）や繰り返し作業の必要部分（リブラスト）が発生するという問題があった。特に、主タービンは回転体であるために、不均一なホーニングを行うと回転バランスが崩れ発電に支障をきたすという欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、上記の問題を解消することにより対象物を均一にホーニングすることができるブラスト装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、対象物にブラスト媒体を投射して対象物をブラストするブラスト装置において、前記ブラスト媒体として、ブラスト材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体が使用され、前記対象物は、前記ブラスト媒体より大きい隙間を持つ床に載置されるとともに、床はホッパの上部開口部に設置され、前記ホッパには、ホッパに振動を与える加振手段が取り付けられ、前記ホッパに溜められた前記ブラスト媒体は、前記加振手段による前記ホッパの振動によってホッパの下部中央開口部に集められ、集められたブラスト媒体は、前記下部中央開口部に連結された回収手段によってホッパから回収され、前記対象物、前記床及び前記ホッパは、通気性のないシートによって包囲され、前記シートには、シートによって囲まれた作業場内のエアを排気するファンが取り付けられるとともに、ファンの排気口にはメッシュが設けられ、前記ファンは、前記作業場内の気圧を測定する第１の気圧計と、前記作業場外の気圧を測定する第２の気圧計との差圧に基づいて制御手段により前記作業場内を一定の負圧状態に維持するように駆動制御されていることを特徴としている。

本発明は、前記通気性のないシートで包囲されたブラストの囲み室において、前記ブラスト媒体の噴出時、ブラスト噴出圧と噴出空気量の少なくとも一方と連動して前記差圧が一定になるように前記ファンの回転数を前記制御手段によって制御することを特徴としている。

本発明は、前記シートは、二重に敷設されていることを特徴としている。

本発明は、従来のサンドブラスト工法に代えて、ブラスト材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体を使用したブラスト工法を採択したことを特徴している。このブラスト媒体を高圧エアによって対象物に投射し、対象物をホーニング及び／又は除染する。

このブラスト工法によれば、ブラスト媒体が対象物に衝突するとブラスト媒体が偏平になり、包含させた対象物に直接高速で衝突する。これにより、サンドブラスト工法と同様に、対象物をブラスト材によってブラストすることができる。また、通常では空中に漂うことになる粉塵が多孔質弾性体内に取り込まれてそのまま落下するので、粉塵飛散を防止できる。また、反発力も多孔質弾性体によって吸収されるため跳ね返りはなく、よって作業者の装備も軽くすむ。また、作業環境の視界も良好となるので、対象物を盲目的にブラストを行うことにより打ちむらが生じる従来の工法と比較して、対象物全体を均一にブラストすることができる。

本発明は、このようなブラスト工法の利点を生かしたブラスト装置の発明であり、このブラスト装置によれば、まず、ホッパの上部開口部に設置された床上に、対象物を載置する。次に、対象物にブラスト媒体を投射する。これにより、対象物に衝突して落下したブラスト媒体は、床の孔部を通過してホッパに溜まる。次に、ホッパに取り付けられた加振手段を駆動してホッパを振動させることにより、ホッパに溜まったブラスト媒体を、ホッパの下部中央開口部に集めていく。そして、集められたブラスト媒体を、下部中央開口部に連結された回収手段によってホッパから回収する。これにより、作業場が常にクリーンな状態に維持されるので、精度の高い作業が可能となる。

また、放射性物質により汚染された原子力発電所の例えば主タービンのホーニング及び除染を行う場合には、汚染が拡大するのを防止するために対象物、床及びホッパを通気性のないシートによって包囲している。そして、このシートには、シートによって囲まれた作業場内のエアを排気するフィルタ付きのファンが設けられている。このファンは、作業場内の気圧を測定する第１の気圧計と、作業場外の気圧を測定する第２の気圧計との差圧に基づいて制御手段により駆動制御されている。例えば、作業場内においてブラスト媒体を高圧エアとともに噴射すると、作業場内の気圧は上昇し、作業場内の汚染が漏出する虞がある。そこで、ファンを回転させることにより作業場内のエアを外部に排気し、作業場内の気圧を一定、好ましくは負圧状態に維持する。このとき、ファンにはフィルタが取り付けられているため、放射性汚染物質はフィルタにより捕集されるので、作業場内のエアを外部に排気しても問題はない。また、シートに換気ファンを設け、クリーンな外気を作業場に供給するようにしてもよい。

本発明は、通気性のないシートで包囲されたブラストの囲み室において、ブラスト媒体の噴出時、そのブラスト噴出圧と噴出空気量の少なくとも一方と連動して差圧が一定になるようにファンの回転数を制御手段によって制御する。

本発明は、前記通気性のないシートを二重に敷設したことを特徴としている。シートによって仕切られた作業場内において、除染が完了した対象物をシートからそのまま外部に搬出するのではなく、シートを二重に敷設することにより形成される内側シートと外側シートとの間の空間を除染確認作業場として利用することができる。これにより、この除染確認作業場で除染が完了したことを確認後、対象物を外部に搬出する。

本発明に係るブラスト装置によれば、ブラスト媒体として、ブラスト材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体を使用し、使用したブラスト媒体を床を介してホッパに溜めた後、回収するようにしたので、作業場を常にクリーンな状態に維持することができる。これにより、精度の高い作業が可能となり、対象物を均一にホーニングすることが可能となる。

以下添付図面に従って、本発明に係るブラスト装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、実施の形態のブラスト装置に適用されるスポンジ状多孔質弾性体ブラスト装置（以下、スポンジブラスト装置と称する）２０の全体を示した構造図である。まず、スポンジブラスト装置２０を用いたスポンジブラスト工法について説明すると、この工法で使用するブラスト媒体２６は、図２に示すように用途に応じて異なる材質（スチールグリット、アルミナ、スターライト、ユリア樹脂等）のブラスト材（ユリア樹脂の場合には研掃材ともいう）をスポンジ片２４に包含させたものであり、このブラスト媒体２６を高圧エアによって対象物の表面２８に投射し、表面２８の焼き付き部分等の不良部分をブラスト除去する工法である。

スポンジブラスト工法によれば、図２（Ａ）の如くブラスト媒体２６が対象物の表面２８に衝突すると、図２（Ｂ）の如くブラスト媒体２６が偏平になり、包含させたブラスト材２２、２２…が表面２８に直接高速で衝突する。これにより、サンドブラスト工法と同様に、図２（Ｃ）の如く表面２８をブラストすることができる。また、通常では空中に漂うことになる粉塵３２、３２…がスポンジ片２４の中に取り込まれてそのまま落下するので、粉塵飛散も防止することができる。また、反発力もスポンジ片２４によって確実に吸収されるため、ブラスト媒体２６の跳ね返りは発生しない。

したがって、図３の如くスポンジブラスト装置２０を取り扱う作業者３４の装備３６も軽くすむ。図３は、スポンジブラスト装置２０のノズル３８及びその近傍のホース３９を作業者３４が両手で把持し、対象物４０に向けてブラスト媒体２６を投射している図が示されている。この作業者３４は、サンドブラスト工法のようにプロテクタを全身に装備する必要はなく、また、ヘルメット４２についても、頭部、顔部全てを覆うフルフェイス型のヘルメットではなく、作業現場で使用する通常のヘルメットに透明アクリル板からなるフェイスプロテクタ４３が取り付けられたものが使用され、いたって軽量な装備３６となっている。これにより、装備の重量が軽くなるので、作業者３４の労力を大幅に軽減することができる。なお、対象物として放射性汚染物質を取り扱う場合には、図３に示した軽装備ではなく、防爆装備で作業を行う。

スポンジブラスト装置２０は図１の如く、スポンジブラスト供給装置５０、コンプレッサ５２、ノズル３８、吸引機５４、リサイクル分離機５６及びホッパ５８から構成されている。

スポンジブラスト供給装置５０には、コンプレッサ５２から高圧エアが供給されるとともに、ホッパ５８からブラスト媒体２６（図２参照）が供給される。このブラスト媒体２６は、コンプレッサ５２からの高圧エアによりホース３９を介してエア搬送されてノズル３８の先端から加工対象物４０に向けて高速で投射される。そして、ブラストに使用されたブラスト媒体２６は、粉塵３２、３２…（図２（Ｃ）参照）を取り込んだ状態でそのまま落下し、その落下位置近傍に設置された吸引口６０から吸引機５４に吸引され、リサイクル分離機５６に送り込まれる。

リサイクル分離機５６は、篩の目のサイズが大、中の２つの篩６２、６４が加振機６６上に積み重ねられて構成される。ブラスト媒体２６は、まず、目のサイズが大の篩６２に送り込まれ、加振機６６のバイブレータによって篩６２が加振されることにより、ここで大サイズのブラスト媒体２６が選別されて篩６２から取り出される。また、篩６２を通過したブラスト媒体２６は篩６４に落下し、同じくバイブレータによって加振されている篩６４によって中サイズのブラスト媒体２６が選別されて取り出される。篩６２、６４から取り去れた大、中サイズのブラスト媒体２６は、そのまま使用できるためホッパ５８に搬送される。また、篩６４を通過した細かいブラスト媒体２６は、再使用不能のため容器６８に溜められて廃棄される。なお、再使用可能なブラスト媒体２６は、全体の約９０％である。以上がスポンジブラスト装置２０の構成である。

図４は、スポンジブラスト装置２０を使用して、原子力発電所の主タービンを構成する静翼７０をホーニング及び除染するそのブラスト装置７２が示されている。

このブラスト装置７２は、内側シート７４と外側シート７６とからなる二重の通気性のないシート７８を有し、このシート７８によってグリンハウス（作業場）８０が形成されている。グリンハウス８０内には、静翼７０を支持する架台８２が設置されており、この架台８２は、静翼７０の円周部が載置されるＶ字状の支持体８４と、支持体８４が設置される床８６と、床８６を支持する柱部８８、８８…から構成される。

床８６の孔部は、図２に示したブラスト媒体２６が十分に通過する大きさに形成され、床８６の下方には、床８６を通過したブラスト媒体２６をためるホッパ９０が連結されている。すなわち、床８６は、ホッパ９０の上部開口部９２に設置されている。また、ホッパ９０には、ホッパ９０に振動を与えるバイブレータ（加振手段）９４が取り付けられている。このバイブレータ９４によってホッパ９０全体が振動されると、その振動によってホッパ９０に溜められたブラスト媒体２６が、ホッパ９０の傾斜面に沿って下部中央開口部９６に集めらる。下部中央開口部には、図１に示した吸引口（回収手段）６０が連結されており、これによって、下部中央開口部９６に集められたブラスト媒体２６はホッパ９０から回収される。

一方、シート７８の各々のシート７４、７６には、シート７４によって形成されたグリンハウス８０内のエアを排気するファン１００、１０２がそれぞれ設けられている。これらのファン１００、１０２は、グリンハウス８０内の気圧を測定する第１の気圧計１０４と、グリンハウス８０外の気圧を測定する第２の気圧計１０６との差圧に基づいて、差圧が一定になるように制御部１０８によって駆動制御されている。

例えば、グリンハウス８０内においてブラスト媒体２６を高圧エアとともに噴射すると、グリンハウス８０内の気圧は上昇し、グリンハウス８０内の汚染が漏出する虞がある。そこで、ファン１００、１０２を回転させることによりグリンハウス８０内のエアを外部に排気し、グリンハウス８０内の気圧を一定、好ましくは負圧状態に維持することができる。このとき、ファン１００、１０２にはプレフィルタ１１０及びＨＥＰＡフィルタ１１２が積層されて取り付けられているので、グリンハウス８０内の放射性汚染物質はこれらのフィルタ１１０、１１２によって捕集される。したがって、グリンハウス８０内のエアを外部に排気しても問題はない。また、シート７４、７６に換気ファンを設け、クリーンな外気をグリンハウス８０に供給するようにしてもよい。

また、図４のブラスト装置７２では、シート７８が内側シート７４と外側シート７６からなる二重のシートであるので、グリンハウス８０内において、除染が完了した対象物をシート７８からそのまま外部に搬出するのではなく、内側シート７４と外側シート７６との間の空間１１４を除染確認作業場として利用することができる。これにより、この除染確認作業場１１４で除染が完了したことを確認後、対象物を外部に搬出することができる。

次に、前記の如く構成されたブラスト装置７２の作用を説明する。

まず、床８６上に、静翼７０を図４の如く載置する。次に、スポンジブラスト装置２０を駆動し、静翼７０に向けてブラスト媒体２６を投射して、静翼７０のホーニング及び除染を開始する。

この作業時に静翼７０に衝突して落下したブラスト媒体２６は、床８６の孔部を通過してホッパ９０に溜まる。ホッパ９０はバイブレータ９４によって振動されているので、ホッパ９０に溜まったブラスト媒体２６は、ホッパ９０の下部中央開口部９６に集められていく。そして、集められたブラスト媒体２６は、下部中央開口部９６に連結された吸引口６０によって吸引され、ホッパ９０から回収される。

これにより、ブラスト装置７２によれば、グリンハウス８０が常にクリーンな状態に維持されるので、静翼７０のホーニング及び除染作業を精度よく実施できる。

図５は、放射性物質で汚染されない火力発電所の静翼７０Ａのブラスト装置１１６が示され、図４に示したブラスト装置７２と同一又は類似の部材については同一の符号を付してその説明は省略する。

図５に示すブラスト装置１１６は、汚染防止を目的とした通気性のないシートではなく簡便なメッシュシート１１８によってグリンハウス８０を形成している。ここで使用するメッシュシート１１８は、ブラスト媒体２６は粉塵と比較にならないほど大きいものなので、ブラスト媒体２６を通過させない大きさの目を備えた簡便なものが適用されている。ブラスト媒体２６を使用した静翼７０Ａのホーニング、及びブラスト媒体２６の回収方法は、図４に示したブラスト装置７２と同一なので、ここではその説明を省略する。

図６は、放射性物質によって汚染された複雑な形状の物品１２０を除染・研掃（洗浄）作業するグリンハウス１２２を示した説明図である。このような物品１２０として、タービンの高温ボルトを例示できる。この高温ボルトのねじ部分を含む全体をスポンジブラスト装置２０によってブラストし、除染・研掃する。

グリンハウス１２２は、二重のシート１２４、１２６によって包囲されて形成され、また、グリンハウス１２２内のエアを吸引し、グリンハウス１２２内の圧力をコントロールする吸引装置１２８がダクト１３０を介してグリンハウス１２２の近傍に設置されている。また、グリンハウス１２２内に位置するダクト１３０の吸引口１３２にはプレフィルタ１３４及びＨＥＰＡフィルタ１３６が積層して取り付けられてグリンハウス１２２内の放射性物質の漏れが防止されている。

なお、実施の形態では、多孔質弾性体としてスポンジを例示したが、これに限定されるものではなく、ゴムを発泡させた多孔質弾性体でも適用できる。

スポンジブラスト装置の全体構成図 スポンジブラストのメカニズムを説明した図 スポンジブラストの作業者装備を説明した図 原子力発電所の静翼をホーニング及び除染作業を行うためのブラスト装置の構造図 火力発電所の静翼をホーニング及び除染作業を行うためのブラスト装置の構造図 放射性汚染物質を除染・研掃作業するグリンハウスを示した説明図

符号の説明

２０…スポンジブラスト装置、２２…ブラスト材、２４…スポンジ片、２６…ブラスト媒体、２８…表面、３０…塗装面、３４…作業者、３６…装備、３８…ノズル、５０…スポンジブラスト供給装置、５２…コンプレッサ、５４…吸引機、５６…リサイクル分離機、５８…ホッパ、、７２…ブラスト装置、７４…内側シート、７６…外側シート、７８…シート、８０…グリンハウス、８２…架台、８６…床、９０…ホッパ、９２…上部開口部、９４…バイブレータ、９６…下部中央開口部、１００…ファン、１０２…ファン、１０４…第１の気圧計、１０６…第２の気圧計、１１０…プレフィルタ、１１２…ＨＥＰＡフィルタ、１１４…除染確認作業場、１１６…ブラスト装置、１１８…メッシュシート、１２２…グリンハウス、１２８…吸引装置

Claims (3)

1. 対象物にブラスト媒体を投射して対象物をブラストするブラスト装置において、
   前記ブラスト媒体として、ブラスト材が多孔質弾性体内に包含されたブラスト媒体が使用され、
   前記対象物は、前記ブラスト媒体より大きい隙間を持つ床に載置されるとともに、床はホッパの上部開口部に設置され、
   前記ホッパには、ホッパに振動を与える加振手段が取り付けられ、
   前記ホッパに溜められた前記ブラスト媒体は、前記加振手段による前記ホッパの振動によってホッパの下部中央開口部に集められ、集められたブラスト媒体は、前記下部中央開口部に連結された回収手段によってホッパから回収され、
   前記対象物、前記床及び前記ホッパは、通気性のないシートによって包囲され、
   前記シートには、シートによって囲まれた作業場内のエアを排気するファンが取り付けられるとともに、ファンの排気口にはメッシュが設けられ、
   前記ファンは、前記作業場内の気圧を測定する第１の気圧計と、前記作業場外の気圧を測定する第２の気圧計との差圧に基づいて制御手段により前記作業場内を一定の負圧状態に維持するように駆動制御されていることを特徴とするブラスト装置。
2. 前記通気性のないシートで包囲されたブラストの囲み室において、前記ブラスト媒体の噴出時、ブラスト噴出圧と噴出空気量の少なくとも一方と連動して前記差圧が一定になるように前記ファンの回転数を前記制御手段によって制御することを特徴とする請求項１に記載のブラスト装置。
3. 前記シートは、二重に敷設されていることを特徴とする請求項１に記載のブラスト装置。

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