JP4729686B2 - Pcb含有機器の解体装置 - Google Patents
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Description
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・開始されている。
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。
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PCB含有機器の切断材を把持する、上下、左右位置移動が自在な逆U字型の把持具を有し、前記逆U字型の把持具の一方側には前記切断材を固定するクランプシリンダが備えられ、前記逆U字型の把持具の一方側に対向する他方側には前記丸鋸が挿入されるスリットが設けられ、さらに前記PCB含有機器を載置するテーブルを有し、遠隔操作により前記把持具の前記切断材を把持する位置を決定するPCB含有機器の解体装置。
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PCB含有機器を載せて作業を行う。
以下、PCB含有機器として大型トランス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は大型トランス4を載せたまま360度旋回することができ、大型トランス4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3は、大型トランス4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。
解体作業において大型トランス4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大型トランス4のトランス容器をターンテーブル3に載せて解体作業を行っても良い。
大型トランス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、トランス容器の状態で解体作業を行うことが効率の点から好ましい。
次に本発明に用いる切断ユニット5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5は前記の2つに限定されることはなく、大型トランス4を切断する際に切断ユニット5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5は一つでもよい。また、切断ユニット5の交換、切断ユニット5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5、刃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。
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種類の第1の切削刃15(平面刃)、第2の切削刃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、符号21は胴(円盤部)の厚さを示している。第1、第2の切削刃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。第1、第2の切削刃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θ1(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θ2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に設けた第1、第2の切削刃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に示す第1、第2の切削刃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。
上記丸鋸12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、切断時に刃および切断部分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。
図6(A)が垂直切断時、図6(B)が水平切断時である。図中符号17で示す部分が屈曲部である。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。
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31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。
図8に示すように把持具30は逆U字型に設置され、その片側にはクランプシリンダ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が入る幅のスリット37が設けられている。把持具30にスリット37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、トランス容器35を切断する際に発生するトランス容器35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30のスリット37側の内側に突起部を設けたり、クランプシリンダ34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。
トランス容器35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35の切断を例にする。
まず、図10(A)に示すようにトランス容器35をターンテーブル3にクレーンを使用して載せ、ターンテーブル3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)のようにトランス容器35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、作業状況やトランス容器35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12の代わりにエンドミル13(図1参照)を使用して作業を行う。
把持具をトランス容器35にセットする。把持具30のセット位置は、切断して切り離される部分を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30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30に把持されたまま切断材の切り離した部分(切断片)36を除去し、容器等(図示しない)に投入する。これにより、切断片36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、トランス容器35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。
バスケットに投入された、切断片36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まで切断片36を投入し、次の工程に送ることができる。
図6に示した自動解体装置に、図2の切削刃を取り付け、大型トランスのトランス容器35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の大型トランスのトランス容器35(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3上に設置した。
丸鋸は、第1の切削刃のスクイ角が0°、第2の切削刃のスクイ角が0°、第1の切削刃、第2の切削刃の逃げ角θ2 が8°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。
トランス容器35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35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35片側の水平方向の切断を行うため、切断の始点と終点を制御装置に入力した。
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制御装置に入力し、切断位置を決定後、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。
2 スライドテーブル
3 ターンテーブル
4 大型トランス
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 (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PCB含有機器の切断材を把持する、上下、左右位置移動が自在な逆U字型の把持具を有し、前記逆U字型の把持具の一方側には前記切断材を固定するクランプシリンダが備えられ、前記逆U字型の把持具の一方側に対向する他方側には前記丸鋸が挿入されるスリットが設けられ、さらに前記PCB含有機器を載置するテーブルを有し、遠隔操作により前記把持具の前記切断材を把持する位置を決定するPCB含有機器の解体装置。
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