JP6424602B2

JP6424602B2 - エアーブラスト切削装置

Info

Publication number: JP6424602B2
Application number: JP2014249987A
Authority: JP
Inventors: 拓雄森; 鈴木　健一郎; 健一郎鈴木; 暁土井
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2034-12-10
Also published as: JP2016107388A

Description

本発明は、主として高レベル放射性廃棄物が封入されてなるオーバーパックを回収する際に適用されるエアーブラスト切削装置に関する。

原子力発電所からの使用済み燃料を再処理することで生じる高レベル放射性廃棄物は、ガラス固化体、オーバーパック及び緩衝材からなる人工バリアに閉じ込められた状態で天然バリアである地下数百ｍの岩盤内に深地層処分することが予定されている。

深地層処分は、対象となる放射性物質の半減期がきわめて長いこともあって、１万年以上にわたる管理が必要とされているが、処分後にあらたな処理技術が確立され、あるいは処分地が変更になった場合には、高レベル放射性廃棄物を回収できるようにしてはどうかという提案がなされるようになってきた。

一方、従来においては、処分期間中に高レベル放射性廃棄物を回収することは想定されていないため、回収のためのあらたな技術開発が必要になってきた。

高レベル放射性廃棄物は、上述したようにオーバーパックに封入された状態で緩衝材に埋設されており、高レベル放射性廃棄物を回収するにあたっては、緩衝材からオーバーパックを取り出す必要があるが、緩衝材には、地下水の浸入があっても自ら膨潤することで止水性を発揮するベントナイトが選定されている。

これを受け、塩水によって、ベントナイトを膨潤させることなく該ベントナイトを崩壊除去する方法が提案されているが（特許文献１，非特許文献１）、同方法では、そのときに発生する大量のベントナイトスラリーを別途処理する必要があるとともに、何より、ベントナイトスラリーというあらたな放射性廃棄物が発生する事態を招く。

また、ドライアイスをブラスト材としてベントナイトに吹き付けることにより、該ベントナイトを粉砕除去する方法も提案されているが（非特許文献２）、同方法においては、オーバーパックの引上げに伴ってその周面にベントナイトから大きなせん断付着力が生じるのを回避すべく、オーバーパックを取り囲むベントナイトのうち、かなりの部分を粉砕除去せざるを得ず、結果として長時間の粉砕除去作業を余儀なくされる。

特開２０１０−００８３７５号公報

「廃棄体回収のための塩水を利用した緩衝材除去技術」、土木学会第６５回年次学術講演会（平成２２年９月）「アイスブラスト工法によるベントナイト系バリア除去に関する検討」、日本原子力学会春の年会予稿集（２００８年３月）

これらの問題を解決すべく、本出願人は、粒状体が圧縮空気とともに噴射ノズルを介して噴射されるように構成されてなる噴射機構と、噴射ノズルをその噴射方向とほぼ平行であって該噴射ノズルの材軸と離間する位置に延びる軸線の回りに回転又は回動させるとともに噴射方向に前進可能に構成されてなる駆動機構とを備えたエアーブラスト切削装置を提案しており、同装置によれば、噴射ノズルから噴射された粒状体及び圧縮空気が、上述の軸線を中心とした円に沿って切削対象物の表面を切削するため、該切削対象物に環状の切削溝を形成することができる。

そのため、オーバーパックを取り囲むベントナイトを切削対象物とし、上述の軸線をオーバーパックの材軸に合わせた状態で粒状体及び圧縮空気を噴射ノズルから噴射させつつ、該噴射ノズルを噴射方向に適宜前進させて切削溝の底面を掘り下げるようにすれば、ベントナイトは、環状の切削溝の内側に拡がる円柱状の領域と外側に拡がる領域とに分断されることとなり、かくして、上述の外側領域を残して内側領域だけをオーバーパックとともに取り出すことにより、ベントナイトに埋設されたオーバーパックを、何らせん断付着力を受けることなく、該ベントナイトから回収することが可能となる。

しかしながら、長期にわたってオーバーパックを人工バリアに貯蔵した場合、岩盤内のみずみちを介して地下水が緩衝材に浸入し、該緩衝材を構成するベントナイトが膨潤するところ、ベントナイトは、膨潤によって軟化するため、上述した切削が困難になるという問題を生じていた。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ベントナイトが膨潤軟化しても切削を可能にするエアーブラスト切削装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るエアーブラスト切削装置は請求項１に記載したように、粒状体が圧縮空気とともに噴射ノズルを介して切削対象物に噴射されるように構成されてなる噴射機構と、前記噴射ノズルをその噴射方向とほぼ平行であって該噴射ノズルの材軸と離間する位置に延びる軸線の回りに回転又は回動させるとともに噴射方向に前進可能に構成されてなる駆動機構と、前記切削対象物を加熱乾燥することで該切削対象物に浸入した地下水を蒸発させることができるようになっている加熱手段又は前記切削対象物を常温の送風温度で風乾燥することで該切削対象物に浸入した地下水を蒸発させることができるようになっている送風手段とを備えたものである。

また、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、前記加熱手段又は前記送風手段に対して前記噴射機構の作動開始を遅延可能に構成された制御手段を備えたものである。

また、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、前記駆動機構を、前記軸線に沿って配置される回転軸と、該回転軸に連結された第１の旋回アームと、該第１の旋回アームの先端に連結され前記噴射ノズル又は該噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持する第１の送り機構とで構成するとともに、前記加熱手段の加熱作用部位又は前記送風手段の空気吐出部位を前記噴射ノズルの近傍に位置決めしたものである。

また、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、前記第１の旋回アームと前記第１の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第１の送り機構の旋回半径が可変となるように連結したものである。

また、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、前記駆動機構を、前記軸線に沿って配置される回転軸と、該回転軸に互いに異なる角度位置となるように連結された第１の旋回アーム及び第２の旋回アームと、該第１の旋回アームの先端に連結され前記噴射ノズル又は該噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持する第１の送り機構と、前記第２の旋回アームの先端に連結され前記加熱手段の加熱作用部位若しくは前記送風手段の空気吐出部位が先端近傍に位置決めされた第２のロッドを前進自在に保持する第２の送り機構とで構成したものである。

また、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、前記第２のロッドを中空管で構成するとともに、該中空管の内部空間に前記加熱作用部位又は前記空気吐出部位から延びるケーブルホース類を挿通したものである。

また、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、前記第１の旋回アームと前記第１の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第１の送り機構の旋回半径が可変となるように連結するとともに、前記第２の旋回アームと前記第２の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第２の送り機構の旋回半径が可変となるように連結したものである。

また、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、前記加熱手段又は前記送風手段のうち、前記加熱手段が選択されるとともに、該加熱手段を、ヒータ本体と該ヒータ本体に接続された送風ホースと該送風ホースに接続され先端に吐出開口が形成された送風管とからなる温風ヒータで構成し、前記駆動機構を、前記軸線に沿って配置される回転軸と、該回転軸に互いに異なる角度位置となるように連結された第１の旋回アーム及び第３の旋回アームと、該第１の旋回アームの先端に連結され前記噴射ノズル又は該噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持する第１の送り機構と、前記第３の旋回アームの先端に連結され前記送風管を前進自在に保持する第３の送り機構とで構成したものである。

また、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、前記第１の旋回アームと前記第１の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第１の送り機構の旋回半径が可変となるように連結するとともに、前記第３の旋回アームと前記第３の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第３の送り機構の旋回半径が可変となるように連結したものである。

また、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、前記切削対象物を、高レベル放射性廃棄物が封入されてなるオーバーパックが埋設された緩衝材としたものである。

本発明に係るエアーブラスト切削装置においては、噴射ノズルをその噴射方向とほぼ平行であって該噴射ノズルの材軸と離間する位置に延びる軸線の回りに回転又は回動させるとともに噴射方向に前進可能に構成されてなる駆動機構と、切削対象物を加熱乾燥することで該切削対象物に浸入した地下水を蒸発させることができるようになっている加熱手段又は切削対象物を常温の送風温度で風乾燥することで該切削対象物に浸入した地下水を蒸発させることができるようになっている送風手段とを備えており、切削対象物を切削するにあたっては、粒状体及び圧縮空気の噴射に先だって、加熱手段又は送風手段を予め作動させる。

このようにすると、切削対象物は、水分で軟化しているがゆえに切削が困難な状態であっても、加熱手段の加熱乾燥作用又は送風手段の風乾燥作用によって水分が蒸発して硬化し、切削が可能な状態へと変化する。

切削対象物が切削可能な状態へと変化したならば、加熱手段又は送風手段の作動を継続させた状態で、噴射ノズルを上述の軸線回りに回転又は回動させながら、粒状体を圧縮空気とともに噴射ノズルから噴射するとともに、駆動機構を作動させて噴射ノズルを噴射方向に適宜前進させる。

このようにすると、粒状体及び圧縮空気は、上述の軸線を中心とした円に沿って切削対象物の表面を切削し、該切削対象物に環状の切削溝を形成するとともに、該切削対象物に形成された切削溝の底面が掘り下げられ、切削対象物は、環状の切削溝の内側に拡がる円柱状の領域（以下、内側領域）と外側に拡がる領域（以下、外側領域）とに分断される。

そのため、外側領域を残して内側領域だけを取り出すことにより、切削対象物に埋設された回収物を、何らせん断付着力を受けることなく、該切削対象物から回収することが可能となる。

加熱手段は、例えば温風ヒータ、ガスバーナー、赤外線ヒータなどで構成することが可能であり、送風手段は、例えば送風機で構成することが可能である。なお、送風される温度が常温である場合には送風手段に属し、温風、熱風といった常温よりも高い温度である場合には加熱手段に属するものとする。

回転軸は、電動モータの回転シャフトに減速機を介して連結したり、回転操作用ハンドルに連結したりすればよい。

［制御手段］
粒状体及び圧縮空気の噴射に先だって、加熱手段又は送風手段をどの程度の時間作動させるかは、切削対象物が水分蒸発による硬化によって切削可能となったかどうかを判断基準として適宜定めればよいが、前記加熱手段又は前記送風手段に対して前記噴射機構の作動開始を遅延可能に構成された制御手段を備えたならば、切削対象物の乾燥による硬化を待って確実に切削を開始することができる。

[駆動機構]
駆動機構は、軸線回りの回転又は回動と噴射方向の前進が可能である限り、その構成は任意であって、それらの駆動力をモータで行うか、人力で行うかも任意であるが、第１の構成例として、前記軸線に沿って配置される回転軸と、該回転軸に連結された第１の旋回アームと、該第１の旋回アームの先端に連結され前記噴射ノズル又は該噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持する第１の送り機構とで構成するとともに、前記加熱手段の加熱作用部位又は前記送風手段の空気吐出部位を前記噴射ノズルの近傍に位置決めした構成とすることが可能である。

かかる構成によれば、加熱作用部位や空気吐出部位が、切削対象物に形成される切削溝の予定箇所に常に対向配置されるため、加熱手段による加熱乾燥作用や送風手段による風乾燥作用は、切削予定箇所に集中することとなり、かくして切削箇所を効率よく乾燥させ、より早く硬化状態へと変化させることが可能となる。

また、駆動機構は、第２の構成例として、前記軸線に沿って配置される回転軸と、該回転軸に互いに異なる角度位置となるように連結された第１の旋回アーム及び第２の旋回アームと、該第１の旋回アームの先端に連結され前記噴射ノズル又は該噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持する第１の送り機構と、前記第２の旋回アームの先端に連結され前記加熱手段の加熱作用部位若しくは前記送風手段の空気吐出部位が先端近傍に位置決めされた第２のロッドを前進自在に保持する第２の送り機構とで構成することが可能である。

また、駆動機構は、上述した加熱手段又は送風手段のうち、加熱手段を選択するとともに、該加熱手段を、ヒータ本体と該ヒータ本体に接続された送風ホースと該送風ホースに接続され先端に吐出開口が形成された送風管とからなる温風ヒータで構成した上、第３の構成例として、前記軸線に沿って配置される回転軸と、該回転軸に互いに異なる角度位置となるように連結された第１の旋回アーム及び第３の旋回アームと、該第１の旋回アームの先端に連結され前記噴射ノズル又は該噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持する第１の送り機構と、前記第３の旋回アームの先端に連結され前記送風管を前進自在に保持する第３の送り機構とで構成することが可能である。

上記第２、第３の構成例に係る駆動機構によれば、第１の構成例による作用効果に加え、加熱手段や送風手段を並行して作動させる場合においては、加熱作用部位や空気吐出部位が粒状体及び圧縮空気の噴射位置から離隔されるため、粒状体及び圧縮空気の噴射によって、加熱乾燥作用や風乾燥作用が妨げられるおそれがなくなる。

加熱作用部位とは、切削対象物への直接的な作用部位という意味であって、温風ヒータであれば本体の吹出し口に接続されたダクトやホース又はそれらの先端に形成された吐出開口が該当し、ガスバーナーであればバーナー本体又はその火炎口が該当し、赤外線ヒータであれば、セラミック等で形成された発熱体又はその発熱面がそれぞれ該当する。

空気吐出部位も同様であって、送風機であれば、本体に接続されたホースやダクト又はそれらの先端に形成された吐出開口が該当する。

[第１の構成例に係る駆動機構]
第１の送り機構は、上述したように噴射ノズルを前進自在に保持するよう構成してもかまわないが、噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持するように構成した場合においては、第１のロッドの長さを適宜調整することで、切削溝が深い場合にも切削が可能となる。

なお、上記構成においては、加熱手段の加熱作用部位や送風手段の空気吐出部位は、噴射ノズルの近傍に位置決めされる限り、ロッドの先端近傍に位置決めされる構成でもよい。

噴射ノズルを第１のロッドに取り付ける構成は任意であって、例えばブラケットを介して噴射ノズルを第１のロッドの先端に取り付ける構成としてもかまわないが、かかる構成では、ブラケットと切削溝との干渉、あるいは噴射ノズルから延びる圧縮空気供給ホースや粒状体供給ホースと切削溝との干渉が懸念されるため、切削溝の幅を大きくせざるを得ない場合が生じる。

しかし、第１のロッドを中空管で構成するとともに、粒状体供給ホース及び圧縮空気供給ホースを、中空管の内部空間に挿通された状態で噴射ノズルに接続した構成とすれば、粒状体供給ホースや圧縮空気供給ホースが中空管の内部空間に収容されるため、該各ホースが切削溝と干渉するおそれがなくなる。

また、上記構成に代えて、噴射ノズルを、先端側に噴出口が形成され基端側に粒状体供給ホースと圧縮空気供給ホースとが接続された中空ロッド状噴射ノズルで構成するとともに、該中空ロッド状噴射ノズルを第１の送り機構に前進自在に保持させた構成を採用することも可能であり、かかる構成によれば、中空ロッド状噴射ノズルの長さを適宜調整することで、切削溝が深い場合にも切削が可能であるとともに、粒状体供給ホースや圧縮空気供給ホースが中空ロッド状噴射ノズルの基端側に接続されるため、該各ホースが切削溝と干渉するおそれもない。

第１の送り機構は、回転軸からの径方向の距離、すなわち旋回半径が固定されていてもかまわないが、該第１の送り機構の旋回半径が可変となるように、第１の旋回アームと第１の送り機構若しくは回転軸とを連結したならば、切削対象物に形成される切削溝の半径を任意の大きさに設定することができるため、回収物の大きさに関して高い汎用性を付与することが可能となる。

[第２の構成例に係る駆動機構]
第１の送り機構については既に述べたので省略する。

第２の送り機構は、加熱手段の加熱作用部位若しくは送風手段の空気吐出部位が先端近傍に位置決めされた第２のロッドを前進自在に保持するように構成してあるので、第２のロッドの長さを適宜調整することで、切削溝が深い場合にも切削が可能となる。

加熱作用部位や空気吐出部位を第２のロッドの先端近傍に位置決めするにあたっては、加熱手段を温風ヒータで構成するのであれば、その本体の吹出し口に接続されたダクトやホースの吐出開口が第２のロッドの先端近傍に位置決めされるように、ガスバーナーで構成するのであれば、そのバーナー本体を、その火炎口が第２のロッドの先端近傍に位置決めされるように、加熱手段を赤外線ヒータで構成するのであれば、セラミック等で形成された発熱体をその発熱面が第２のロッドの先端近傍に位置決めされるように、送風手段を送風機で構成するのであれば、その本体の吹出し口に接続されたダクトやホースの吐出開口が第２のロッドの先端近傍に位置決めされるように、それぞれ第２のロッドに取り付けるようにすればよい。

加熱作用部位や空気吐出部位を第２のロッドの先端近傍に位置決めする構成は任意であって、例えばブラケットを介して加熱作用部位や空気吐出部位を第２のロッドの先端近傍に位置決めする構成としてもかまわないが、かかる構成では、ブラケットと切削溝との干渉、又は加熱作用部位や空気吐出部位から延びるダクト、ホース、電力ケーブル、燃料ホースといったケーブルホース類と切削溝との干渉が懸念されるため、切削溝の幅を大きくせざるを得ない場合が生じる。

しかし、前記第２のロッドを中空管で構成するとともに、該中空管の内部空間に前記加熱作用部位又は前記空気吐出部位から延びるケーブルホース類を挿通した構成とすれば、ケーブルホース類が中空管の内部空間に収容されるため、それらが切削溝と干渉するおそれがなくなる。

中空管の内部空間にケーブルホース類を挿通するにあたっては、加熱手段が温風ヒータであれば、その本体の吹出し口に接続されたダクトやホースを、加熱手段がガスバーナーであれば、そのバーナー本体に接続された燃料ホースを、加熱手段が赤外線ヒータであれば、発熱体に接続された電力ケーブルを、送風手段が送風機であれば、その本体の吹出し口に接続されたダクトやホースを、それぞれ中空管の内部空間に挿通するようにすればよい。

第２の送り機構は、回転軸からの径方向の距離、すなわち旋回半径が固定されていてもかまわないが、該第２の送り機構の旋回半径が可変となるように、第２の旋回アームと第２の送り機構若しくは回転軸とを連結したならば、切削対象物に形成される切削溝の半径を任意の大きさに設定することができるため、回収物の大きさに関して高い汎用性を付与することが可能となる。

[第３の構成例に係る駆動機構]
第１の送り機構については既に述べたので省略する。

第３の送り機構は、上述した加熱手段又は送風手段のうち、加熱手段を選択するとともに、該加熱手段を、ヒータ本体と該ヒータ本体に接続された送風ホースと該送風ホースに接続され先端に吐出開口が形成された送風管とからなる温風ヒータで構成することを前提としたものであり、上述の送風管を前進自在に保持するように構成してあるので、該送風管の長さを適宜調整することで、切削溝が深い場合にも切削が可能となる。

第３の送り機構は、回転軸からの径方向の距離、すなわち旋回半径が固定されていてもかまわないが、該第３の送り機構の旋回半径が可変となるように、第３の旋回アームと第３の送り機構若しくは回転軸とを連結したならば、切削対象物に形成される切削溝の半径を任意の大きさに設定することができるため、回収物の大きさに関して高い汎用性を付与することが可能となる。

[切削対象物]
本発明に係るエアーブラスト切削装置は、所定の回収物をそれが埋設された切削対象物から取り出す場合にすべて適用することができるが、かかる切削対象物を、高レベル放射性廃棄物が封入されてなるオーバーパックが埋設された緩衝材とした用途が典型例となる。

第１の実施形態に係るエアーブラスト切削装置１の概略構成図。エアーブラスト切削装置１を用いて緩衝材２２に埋設されたオーバーパック２１を回収する様子を示した説明図。引き続きオーバーパック２１を回収する様子を示した説明図。変形例に係るエアーブラスト切削装置を示した概略構成図。第２の実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１の概略構成図。第３の実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１の概略構成図。

以下、本発明に係るエアーブラスト切削装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

[第１実施形態]
図１は、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置を示した図である。同図に示すように、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１は、噴射ノズル２を介して粒状体としてのドライアイスを圧縮空気とともに噴射する噴射機構３と、噴射ノズル２の噴射方向と平行であって該噴射ノズルの材軸と離間する位置に延びる軸線９の回りに噴射ノズル２が回動自在となりかつ該噴射方向に進退自在となるように該噴射ノズルを保持する駆動機構４とを備える。

噴射機構３は、ドライアイスを作製供給するドライアイス供給機５と圧縮空気を供給するコンプレッサー６とを備えており、粒状体供給ホースとしてのドライアイス供給ホース７を介してドライアイス供給機５を噴射ノズル２に接続するとともに、圧縮空気供給ホース８を介してコンプレッサー６を噴射ノズル２に接続することにより、該噴射ノズルからドライアイスを圧縮空気とともに噴射できるようになっている。

駆動機構４は、軸線９に沿って配置される回転軸１０と、該回転軸の一端に回転シャフトが連結されたモータ１１と、回転軸１０の他端に連結された第１の旋回アームとしての旋回アーム１２と、該旋回アームの先端に取り付けられた第１の送り機構としての送り機構１３とで概ね構成してある。モータ１１と回転軸１０との間には、必要に応じて図示しない減速機を適宜介在させるようにしてもかまわない。

ここで、噴射ノズル２は、中空管で構成された第１のロッドとしてのロッド１４の先端に取り付けてあり、送り機構１３は、ロッド１４を進退自在に保持するようになっているとともに、ドライアイス供給ホース７及び圧縮空気供給ホース８は、ロッド１４の内部空間に挿通された状態で噴射ノズル２に接続してある。

送り機構１３は、例えばロッド１４の周面にその材軸方向に沿ってラックギア（図示せず）を取り付けておき、該ラックギアに噛合するピニオンギアが回転軸に取り付けられたモータ（図示せず）を内蔵した構成とすることができる。

ロッド１４は、ドライアイス及び圧縮空気の噴射によって切削対象物に形成される切削溝の深さに応じて、その長さを適宜設定すればよい。

旋回アーム１２は、その基端側に長孔１５を形成してあるとともに、該長孔に回転軸１０の他端を挿通して締結ナット１６ａ，１６ｂで該旋回アームの基端側に狭着することにより、回転軸１０からの送り機構１３の径方向の距離、すなわち送り機構１３の旋回半径が可変となるように、該旋回アームを回転軸１０に連結できるように構成してある。

本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１は、切削対象物を加熱乾燥する加熱手段としての温風ヒータ１７を備えており、ヒータ本体１８とその吹出し口に接続された送風ホース１９とその先端に接続された送風管２０とで構成してある。

送風管２０は、温風の吹出し口となる先端の吐出開口が加熱作用部位として噴射ノズル２の近傍に位置決めされるように、該噴射ノズルに抱き合わせて取り付けてある。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１は、制御手段としての制御盤３１を備えており、温風ヒータ１７に対してドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始を遅延させることができるようになっている。

図２及び図３は、膨潤したベントナイトからなる緩衝材２２を切削対象物とし、該切削対象物を本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１で切削することによって、緩衝材２２に埋設されたオーバーパック２１を回収する様子を示したものである。

本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１を用いてオーバーパック２１を回収するには、まず図２に示すように、軸線９が緩衝材２２の表面に対してほぼ垂直になるように駆動機構４を位置決めする。なお、本実施形態では、オーバーパック２１は、その材軸が緩衝材２２の表面と直交するように該緩衝材に埋設してあるものとする。

また、オーバーパック２１を取り囲むように切削できるよう、送り機構１３の旋回位置を調整する。旋回位置の調整にあたっては、締結ナット１６ａ，１６ｂを緩めた後、旋回アーム１２と回転軸１０との連結位置を長孔１５の長さ範囲内で水平方向に適宜変更した後、所望の位置で締結ナット１６ａ，１６ｂを締め付けるようにすればよい。

次に、制御盤３１を操作することにより、温風ヒータ１７に対するドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始の遅延時間をセットする。遅延時間は、水分蒸発によって緩衝材２２が硬化するのに必要な時間として適宜設定すればよい。

次に、モータ１１を作動させて送風管２０を軸線９の回りに回動させつつ、温風ヒータ１７を作動させることにより、温風を送風管２０の先端に設けられた加熱作用部位としての吐出開口から吐出する。

このようにすると、送風管２０の吐出開口が、後工程で緩衝材２２に形成される切削溝の予定箇所に常に対向配置されるため、切削予定箇所には、温風ヒータ１７による加熱乾燥作用が集中する。

そのため、緩衝材２２の切削予定箇所は、水分で軟化しているがゆえに切削が困難な状態であっても、温風ヒータ１７の加熱乾燥作用によって水分が蒸発して硬化し、切削が可能な状態へとすみやかに変化する。

緩衝材２２の切削予定箇所が切削可能な状態へと変化したならば、制御盤３１からの作動開始信号に応答する形で、ドライアイス供給機５及びコンプレッサー６を作動させる。

このようにすると、噴射ノズル２がモータ１１によって軸線９の回りに回動しているため、噴射ノズル２から噴射されたドライアイス及び圧縮空気は、軸線９を中心とした円に沿って緩衝材２２の表面を切削し、緩衝材２２には、環状の切削溝２３が形成される。

また、切削溝２３の底面には、上述した温風ヒータ１７からの温風が継続して吹き付けられ、その加熱乾燥作用によって切削溝２３の底面が乾燥によって硬化するので、駆動機構４を作動させて噴射ノズル２を噴射方向に適宜前進させるようにすれば、切削溝２３の底面をさらに掘り下げることができる。

なお、送風管２０は、噴射ノズル２に抱き合わせるように取り付けてあるため、送風管２０も噴射ノズル２とともに前進し、送風管２０から吹き出された温風は、切削深さにかかわらず、切削溝２３の底面に常時作用し、よって温風による上述した硬化作用は、切削プロセスの全体にわたって確実に維持される。

モータ１１及び送り機構１３を作動させるにあたっては、切削溝２３の底面が周方向に沿って均等に掘り下げられるよう、例えば旋回アーム１２が３６０゜ごとに反転するようにモータ１１を作動させるとともに、その反転時にロッド１４が前進するように送り機構１３を作動させればよい。

このように切削溝２３の底面が掘り下げられると、緩衝材２２は図３に示すように、環状の切削溝２３の内側に拡がる円柱状の内側領域２４とその外側に拡がる外側領域２５とに分断される。

切削溝２３の底面が、オーバーパック２１の底部近傍位置に設けられた縁切り層２６に到達したならば、緩衝材２２の切削を終了する。

縁切り層２６は、オーバーパック２１を引き上げる際、緩衝材２２の付着による引張力がオーバーパック２１の底部に作用しないよう、オーバーパック２１の設置時に緩衝材２２に予め埋設されたものであり、例えば砂や鋼板で構成してある。

次に、外側領域２５を残して内側領域２４だけを取り出すことにより、緩衝材２２に埋設されたオーバーパック２１を回収する。

以上説明したように、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１によれば、温風ヒータ１７からの温風を、送風管２０の吐出開口を介して緩衝材２２の切削予定箇所及び切削溝２３の底面に継続的に吹き付けるようにしたので、切削予定箇所及び切削溝２３の底面は、温風の加熱乾燥作用によって水分が蒸発して硬化状態へと変化し、かくして膨潤軟化している緩衝材２２であっても切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１によれば、噴射ノズル２を軸線９の回りに回動させながら、該噴射ノズルからドライアイスを圧縮空気とともに噴射するとともに、送り機構１３を作動させることでロッド１４、ひいてはその先端に取り付けられた噴射ノズル２を前進させるようにしたので、緩衝材２２に環状の切削溝２３を形成するとともに該切削溝の底面を掘り下げることができる。

そのため、緩衝材２２を、円柱状の内側領域２４とその外側に拡がる外側領域２５とに分断することが可能となり、かくして外側領域２５を残して内側領域２４だけを取り出すことで、緩衝材２２に埋設されたオーバーパック２１を、何らせん断付着力を受けることなく、該緩衝材から回収することが可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１によれば、制御盤３１を用いて、ドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始を、温風ヒータ１７の作動開始よりも遅延させるようにしたので、緩衝材２２の切削予定箇所の乾燥による硬化を待って確実に切削を開始することができる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１によれば、噴射ノズル２をロッド１４の先端に取り付けた上、該ロッドが進退自在に保持されるように送り機構１３を構成したので、ロッド１４の長さを適宜調整することによって、切削溝２３が深い場合にも切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１によれば、送風管２０を、その先端の吐出開口が噴射ノズル２の近傍に位置決めされるように該噴射ノズルに取り付けるようにしたので、送り機構１３を適宜作動させることにより、加熱作用部位としての送風管２０の吐出開口を緩衝材２２の切削溝２３に常に対向配置することができる。

そのため、温風ヒータ１７による加熱乾燥作用は、切削箇所である環状の切削溝２３に集中することとなり、かくして緩衝材２２が膨潤軟化していても、切削溝２３の底面はすみやかに硬化状態へと変化し、よって継続した切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１によれば、ロッド１４を中空管で構成するとともに、ドライアイス供給ホース７及び圧縮空気供給ホース８を、ロッド１４の内部空間に挿通された状態で噴射ノズル２に接続するようにしたので、ドライアイス供給ホース７や圧縮空気供給ホース８が切削溝２３と干渉するおそれがなくなる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置１によれば、送り機構１３の旋回半径が可変となるように、旋回アーム１２と回転軸１０とを連結したので、緩衝材２２に形成される切削溝２３の半径を任意の大きさに設定することが可能となり、かくしてオーバーパック２１の大きさに関して高い汎用性を付与することができる。

本実施形態では、温風ヒータ１７に対し、噴射機構３を構成するドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始を制御盤３１で遅延させるように構成するとともに、該制御盤を、設定された遅延時間の経過によって噴射機構３の作動開始タイミングを決定するように構成したが、これに代えて、非接触型の水分計を緩衝材２２に対向させる形で送風管２０の先端に取り付けておき、該水分計による緩衝材２２の含水率計測結果に応じてドライアイス供給機５及びコンプレッサー６が作動を開始するように構成された制御手段とすることが可能である。非接触型の水分計は、市販の光学式水分計から適宜選択すればよい。

一方、温風ヒータ１７に対するドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始遅延を人為的に行うのであれば、制御手段を省略してもかまわない。

また、本実施形態では、加熱手段として温風ヒータを採用したが、これに代えて例えばガスバーナーや赤外線ヒータを採用することが可能であり、前者の構成では、バーナー本体を噴射ノズル２に取り付けるとともに、該バーナー本体に接続した燃料ホースをロッド１４に挿通した上、燃料容器に接続するようにすればよいし、後者の構成では、セラミック、カーボン等で形成された赤外線ヒータの発熱体を噴射ノズル２に取り付けて該発熱体に接続された電力ケーブルをロッド１４に挿通した上、電源装置に接続するようにすればよい。

また、本実施形態では、水分で軟化した切削対象物を硬化させるための手段として加熱手段を採用したが、これに代えて送風手段を採用することが可能であり、かかる構成においても、送風手段の風乾燥作用、すなわち常温空気の気流による乾燥によって切削対象物を硬化させることが可能である。

送風手段は、例えば送風機本体とその吹出し口に接続された送風ホースと該送風ホースの先端に接続された送風管とで構成すればよい。

この場合、送風管の先端に設けられた送風の吹出し口である吐出開口は、空気吐出部位となり、上述した実施形態の加熱作用部位と同様に機能する。

また、本実施形態では、送風管２０を噴射ノズル２に直接取り付けるようにしたが、加熱作用部位である送風管２０は、噴射ノズル２の近傍に位置決めされれば足りるものであって、噴射ノズル２に代えて、ロッド１４の先端近傍に取り付けるようにしてもかまわない。

また、本実施形態では、旋回アーム１２を回転軸１０に旋回半径調整自在に連結するようにしたが、送り機構１３の旋回半径が可変となるのであれば、回転軸１０に代えて、送り機構１３に旋回アーム１２を旋回半径調整自在に連結するようにしてもかまわない。

また、本実施形態及び変形例では、旋回アーム１２を回転軸１０又は送り機構１３に連結することで、送り機構１３の旋回半径が可変となるようにしたが、オーバーパック２１の形状が一定であるがゆえに、送り機構１３の旋回半径を可変にする必要がないのであれば、旋回アーム１２の各端を回転軸１０と送り機構１３にそれぞれ固定する形で連結してもかまわない。

また、本実施形態では、回転軸１０に旋回アーム１２を一つだけ取り付けるようにしたが、これに代えて、例えば回転軸１０に３本の旋回アーム１２を１２０゜間隔で取り付けるとともに、該各旋回アームの先端に送り機構１３、ロッド１４及び噴射ノズル２並びに送風管２０をそれぞれ設置し、旋回アーム１２が１２０゜ごとに逆方向に旋回するようにモータ１１を回動させるとともに、その反転時にロッド１４が前進するように送り機構１３を作動させる構成としてもよい。

また、本実施形態では、噴射ノズル２をロッド１４の先端に取り付けた上、該ロッドを送り機構１３で進退させるようにしたが、これに代えて図４に示すように、本発明の噴射ノズルを中空ロッド状噴射ノズル４１で構成して該中空ロッド状噴射ノズルが進退自在に保持されるように送り機構１３を構成するとともに、中空ロッド状噴射ノズル４１を、先端側に噴出口４２が形成され、基端側にドライアイス供給ホース７と圧縮空気供給ホース８とが接続されるように構成することが可能である。

かかる構成においても、上述の実施形態と同様、中空ロッド状噴射ノズル４１の長さを適宜調整することで、切削溝が深い場合にも切削が可能であるとともに、ドライアイス供給ホース７や圧縮空気供給ホース８が中空ロッド状噴射ノズル４１の基端側に接続されるため、該各ホースが切削溝２３と干渉するおそれもない。

なお、かかる変形例においては、送風管２０を、温風の吹出し口となる先端の吐出開口が加熱作用部位として噴出口４２の近傍に位置決めされるように、中空ロッド状噴射ノズル４１に取り付ければよい。

また、本実施形態では、オーバーパック２１の底部近傍位置に縁切り層２６が設けられていることを前提として説明したが、場合によっては縁切り層２６が設けられていなくてもかまわない。この場合においても、オーバーパック２１の周面に緩衝材２２からのせん断付着力が作用せず、よってオーバーパック２１を容易に引き上げることができる点は、上述の実施形態と同様である。

また、本実施形態では、オーバーパック２１が埋設された緩衝材２２を本発明の切削対象物としたが、本発明に係るエアーブラスト切削装置は、緩衝材２２に代えて、さまざまな物質を切削対象物とすることが可能である。

また、本実施形態では、旋回アーム１２をモータ１１の駆動力で旋回させるようにしたが、切削対象物に近づいても被爆その他のおそれがないのであれば、モータ１１に代えて操作ハンドルを回転軸１０に連結し、該操作ハンドルをオペレータが回すことで、旋回アーム１２を旋回させるようにしてもかまわない。送り機構１３も同様であり、該送り機構に内蔵されるモータに代えて、ロッド１４を昇降させるためのハンドルを備えるようにしてもよい。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

図５は、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置を示した図である。同図に示すように、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１は、噴射ノズル２を介してドライアイスを圧縮空気とともに噴射する噴射機構３と、噴射ノズル２の噴射方向と平行であって該噴射ノズルの材軸と離間する位置に延びる軸線９の回りに噴射ノズル２が回動自在となりかつ該噴射方向に進退自在となるように該噴射ノズルを保持する駆動機構４ａと、切削対象物を加熱乾燥で硬化させる加熱手段としての赤外線ヒータ５５とを備える。

駆動機構４ａは、軸線９に沿って配置される回転軸１０と、該回転軸の一端に回転シャフトが連結されたモータ１１と、回転軸１０の他端に互いに異なる角度位置となるように連結された第１の旋回アームとしての旋回アーム１２及び第２の旋回アームとしての旋回アーム１２ａと、旋回アーム１２の先端に取り付けられた送り機構１３と、旋回アーム１２ａの先端に取り付けられた第２の送り機構としての送り機構１３ａとで概ね構成してある。

ここで、第１実施形態で説明したように、噴射ノズル２は、中空管で構成されたロッド１４の先端に取り付けてあり、送り機構１３は、このロッド１４を進退自在に保持するように構成してあるが、詳細な説明はここでは省略する。

赤外線ヒータ５５は、セラミック、カーボン等で形成された発熱体５３と電力ケーブル５６を介して該発熱体と電気接続された電源５４とで構成してある。

ここで、発熱体５３は、中空管で構成された第２のロッドとしてのロッド５２の先端に取り付けてあり、送り機構１３ａは、ロッド５２を進退自在に保持するようになっているとともに、電力ケーブル５６は、ロッド５２の内部空間に挿通された状態で発熱体５３に接続してある。

送り機構１３ａは送り機構１３と同様、例えばロッド５２の周面にその材軸方向に沿ってラックギア（図示せず）を取り付けておき、該ラックギアに噛合するピニオンギアが回転軸に取り付けられたモータ（図示せず）を内蔵した構成とすることができる。

ロッド５２は、ドライアイス及び圧縮空気の噴射によって切削対象物に形成される切削溝の深さに応じて、その長さを適宜設定すればよい。

旋回アーム１２ａの基端側には切欠き開口５７を材軸方向に沿って形成してあり、該切欠き開口に旋回アーム１２の基端側が差し込まれた状態で、回転軸１０の他端を旋回アーム１２ａの基端側に形成された挿通孔（図示せず）と旋回アーム１２の基端側に形成された長孔１５に挿通した上、締結ナット１６ａ，１６ｂを用いて旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａを狭着することにより、回転軸１０からの送り機構１３及び送り機構１３ａの径方向の距離、すなわち送り機構１３及び送り機構１３ａの旋回半径が可変となるように、該各旋回アームを回転軸１０に連結できるように構成してある。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１は、制御手段としての制御盤３１を備えており、赤外線ヒータ５５に対してドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始を遅延させることができるようになっている。

本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１も第１実施形態と同様、膨潤したベントナイトからなる緩衝材２２を切削対象物としたものであって、該緩衝材に埋設されたオーバーパック２１を回収するにあたっては、まず図５に示すように、軸線９が緩衝材２２の表面に対してほぼ垂直になるように駆動機構４を位置決めする。

また、オーバーパック２１を取り囲むように切削できるよう、送り機構１３及び送り機構１３ａの旋回位置を調整する。旋回位置の調整にあたっては、締結ナット１６ａ，１６ｂを緩めた後、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａと回転軸１０との連結位置を切欠き開口５７の深さ及び長孔１５の長さ範囲で水平方向に適宜変更した後、所望の位置で締結ナット１６ａ，１６ｂを締め付けるようにすればよい。

なお、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａは、送り機構１３と送り機構１３ａの各旋回半径が同じになるように設定する。

また、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａは、任意の角度で回転軸１０に取り付けることが可能であるが、本実施形態では、図５に示すように互いに反対側となる角度位置、すなわち１８０゜隔てた角度位置で回転軸１０に取り付けるものとする。

次に、制御盤３１を操作することにより、赤外線ヒータ５５に対するドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始の遅延時間をセットする。遅延時間は、水分蒸発によって緩衝材２２が硬化するのに必要な時間として適宜設定すればよい。

次に、モータ１１を作動させてロッド５２を軸線９の回りに回動させつつ、赤外線ヒータ５５を作動させることにより、加熱作用部位としての発熱体５３の発熱面から赤外線を放射する。

このようにすると、発熱体５３の発熱面が、後工程で緩衝材２２に形成される切削溝の予定箇所に常に対向配置されるため、切削予定箇所には、赤外線ヒータ５５による加熱乾燥作用が集中する。

そのため、緩衝材２２の切削予定箇所は、水分で軟化しているがゆえに切削が困難な状態であっても、赤外線ヒータ５５の加熱乾燥作用によって水分が蒸発して硬化し、切削が可能な状態へとすみやかに変化する。

また、切削溝２３の底面には、上述した発熱体５３からの熱が継続して放射され、その加熱乾燥作用によって切削溝２３の底面が乾燥によって硬化するので、駆動機構４ａを作動させて噴射ノズル２を噴射方向に適宜前進させるようにすれば、切削溝２３の底面をさらに掘り下げることができる。

モータ１１、送り機構１３及び送り機構１３ａを作動させるにあたっては、切削溝２３の底面が周方向に沿って均等に掘り下げられかつ切削溝２３近傍が均等に加熱乾燥されるよう、例えば旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａが３６０゜ごとに反転するようにモータ１１を作動させるとともに、その反転時にロッド１４及びロッド５２が前進するように送り機構１３及び送り機構１３ａを作動させればよい。

なお、送り機構１３ａは、赤外線による加熱乾燥作用が切削溝２３近傍に確実に及ぶよう、送り機構１３と同じ送り速度で作動させるのが望ましい。

このように切削溝２３の底面が掘り下げられると、緩衝材２２は第１実施形態で説明したように（図３参照）、環状の切削溝２３の内側に拡がる円柱状の内側領域２４とその外側に拡がる外側領域２５とに分断されるので、以下、第１実施形態と同様の手順で、緩衝材２２に埋設されたオーバーパック２１を回収する。

以上説明したように、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１によれば、赤外線ヒータ５５を構成する発熱体５３からの放射熱を、緩衝材２２の切削予定箇所及び切削溝２３の底面に継続的に放射させるようにしたので、切削予定箇所及び切削溝２３の底面は、放射熱の加熱乾燥作用によって水分が蒸発して硬化状態へと変化し、かくして膨潤軟化している緩衝材２２であっても切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１によれば、噴射ノズル２を軸線９の回りに回動させながら、該噴射ノズルからドライアイスを圧縮空気とともに噴射するとともに、送り機構１３を作動させることでロッド１４、ひいてはその先端に取り付けられた噴射ノズル２を前進させるようにしたので、緩衝材２２に環状の切削溝２３を形成するとともに該切削溝の底面を掘り下げることができる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１によれば、制御盤３１を用いて、ドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始を、赤外線ヒータ５５の作動開始よりも遅延させるようにしたので、緩衝材２２の切削予定箇所の乾燥による硬化を待って確実に切削を開始することができる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１によれば、噴射ノズル２をロッド１４の先端に取り付けた上、該ロッドが進退自在に保持されるように送り機構１３を構成したので、ロッド１４の長さを適宜調整することによって、切削溝２３が深い場合にも切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１によれば、赤外線ヒータ５５の発熱体５３をロッド５２の先端に取り付けた上、該ロッドが進退自在に保持されるように送り機構１３ａを構成したので、ロッド５２の長さを適宜調整することによって、切削溝２３が深い場合にも切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１によれば、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａを、送り機構１３と送り機構１３ａの各旋回半径が同じになるように設定した上、発熱体５３をその発熱面がロッド５２の先端近傍に位置決めされるように該ロッドに取り付けるようにしたので、送り機構１３ａを適宜作動させることにより、加熱作用部位としての発熱体５３の発熱面を緩衝材２２の切削予定箇所あるいは切削溝２３に常に対向配置することができる。

そのため、赤外線ヒータ５５による加熱乾燥作用は、切削予定箇所や切削箇所である環状の切削溝２３に集中することとなり、かくして緩衝材２２が膨潤軟化していても、切削溝２３の底面はすみやかに硬化状態へと変化し、よって継続した切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１によれば、回転軸１０の他端に互いに異なる角度位置となるように旋回アーム１２と旋回アーム１２ａとをそれぞれ連結するとともに、旋回アーム１２の先端に送り機構１３を、旋回アーム１２ａの先端に送り機構１３ａをそれぞれ連結した上、送り機構１３には、噴射ノズル２が先端に取り付けられたロッド１４を保持させ、送り機構１３ａには、発熱体５３が先端に取り付けられたロッド５２を保持させるようにしたので、発熱体５３による赤外線の放射位置がドライアイスの噴射位置から離隔される。

そのため、発熱体５３による加熱乾燥作用が、ドライアイス及び圧縮空気の噴射によって妨げられるおそれがなくなる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１によれば、ロッド１４を中空管で構成した上、該ロッドの内部空間にドライアイス供給ホース７及び圧縮空気供給ホース８を挿通するとともに、ロッド５２を中空管で構成した上、該ロッドの内部空間に電力ケーブル５６を挿通するようにしたので、ドライアイス供給ホース７や圧縮空気供給ホース８、さらには電力ケーブル５６が切削溝２３と干渉するおそれがなくなる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置５１によれば、送り機構１３及び送り機構１３ａの旋回半径が可変となるように、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａと回転軸１０とをそれぞれ連結したので、緩衝材２２に形成される切削溝２３の半径を任意の大きさに設定することが可能となり、かくしてオーバーパック２１の大きさに関して高い汎用性を付与することができる。

本実施形態では、赤外線ヒータ５５に対し、噴射機構３を構成するドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始を制御盤３１で遅延させるように構成するとともに、該制御盤を、設定された遅延時間の経過によって噴射機構３の作動開始タイミングを決定するように構成したが、これに代えて、非接触型の水分計を緩衝材２２に対向させる形でロッド１４又はロッド５２の先端近傍に取り付けておき、該水分計による緩衝材２２の含水率計測結果に応じてドライアイス供給機５及びコンプレッサー６が作動を開始するように構成された制御手段とすることが可能である。非接触型の水分計は、市販の光学式水分計から適宜選択すればよい。

一方、赤外線ヒータ５５に対するドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始遅延を人為的に行うのであれば、制御手段を省略してもかまわない。

また、本実施形態では、加熱手段として赤外線ヒータを採用したが、これに代えて例えばガスバーナーや温風ヒータを採用することが可能であり、前者の構成では、バーナー本体をロッド５２の先端に取り付けるとともに、該バーナー本体に接続した燃料ホースをロッド５２に挿通した上、燃料容器に接続するようにすればよいし、後者の構成では、温風ヒータの吹出し口に接続されたダクトやホースをロッド５２に挿通した上、それらの吐出開口をロッド５２の先端近傍に位置決めするようにすればよい。

送風手段は、例えば送風機本体とその吹出し口に接続された送風ホースとで構成し、該送風ホースをロッド５２に挿通した上、その吐出開口をロッド５２の先端近傍に位置決めするようにすればよい。

この場合、送風ホースの先端に設けられた送風の吹出し口である吐出開口は、空気吐出部位となり、上述した実施形態の加熱作用部位と同様に機能する。

また、本実施形態では、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａを回転軸１０に旋回半径調整自在に連結するようにしたが、送り機構１３及び送り機構１３ａの旋回半径が可変となるのであれば、回転軸１０に代えて、送り機構１３に旋回アーム１２を旋回半径調整自在に連結するとともに、送り機構１３ａに旋回アーム１２ａを旋回半径調整自在に連結するようにしてもかまわない。

また、本実施形態及び変形例では、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａを回転軸１０又は送り機構１３及び送り機構１３ａに旋回半径調整自在に連結することで、送り機構１３及び送り機構１３ａの旋回半径がそれぞれ可変となるようにしたが、オーバーパック２１の形状が一定であるがゆえに、送り機構１３や送り機構１３ａの旋回半径を可変にする必要がないのであれば、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａの各端を回転軸１０と送り機構１３及び送り機構１３ａにそれぞれ固定する形で連結してもかまわない。

また、本実施形態では、噴射ノズル２をロッド１４の先端に取り付けた上、該ロッドを送り機構１３で進退させるようにしたが、これに代えて図４を用いて説明した第１実施形態の変形例、すなわち、本発明の噴射ノズルを中空ロッド状噴射ノズル４１を用いて構成することができるが、ここではその説明を省略する。

また、本実施形態では、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａをモータ１１の駆動力で旋回させるようにしたが、切削対象物に近づいても被爆その他のおそれがないのであれば、モータ１１に代えて操作ハンドルを回転軸１０に連結し、該操作ハンドルをオペレータが回すことで、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａを旋回させるようにしてもかまわない。送り機構１３及び送り機構１３ａも同様であり、該送り機構に内蔵されるモータに代えて、ロッド１４やロッド５２を昇降させるためのハンドルを備えるようにしてもよい。

[第３実施形態]
次に、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態あるいは第２実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

図６は、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置を示した図である。同図に示すように、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１は、噴射ノズル２を介してドライアイスを圧縮空気とともに噴射する噴射機構３と、噴射ノズル２の噴射方向と平行であって該噴射ノズルの材軸と離間する位置に延びる軸線９の回りに噴射ノズル２が回動自在となりかつ該噴射方向に進退自在となるように該噴射ノズルを保持する駆動機構４ｂと、切削対象物を加熱乾燥で硬化させる加熱手段としての温風ヒータ６２とを備える。

駆動機構４ｂは、軸線９に沿って配置される回転軸１０と、該回転軸の一端に回転シャフトが連結されたモータ１１と、回転軸１０の他端に互いに異なる角度位置となるように連結された第１の旋回アームとしての旋回アーム１２及び第３の旋回アームとしての旋回アーム１２ｂと、旋回アーム１２の先端に取り付けられた送り機構１３と、旋回アーム１２ｂの先端に取り付けられた第３の送り機構としての送り機構１３ｂとで概ね構成してある。

温風ヒータ６２は、ヒータ本体６０と該ヒータ本体に接続された送風ホース６３と該送風ホースに接続され先端に吐出開口６５が形成された送風管６４とで構成してある。

送り機構１３ｂは、旋回アーム１２ｂの先端に連結してあり、送風管６４を進退自在に保持するようになっている。

送り機構１３ｂは送り機構１３と同様、例えば送風管６４の周面にその材軸方向に沿ってラックギア（図示せず）を取り付けておき、該ラックギアに噛合するピニオンギアが回転軸に取り付けられたモータ（図示せず）を内蔵した構成とすることができる。

送風管６４は、ドライアイス及び圧縮空気の噴射によって切削対象物に形成される切削溝の深さに応じて、その長さを適宜設定すればよい。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１は、制御手段としての制御盤３１を備えており、温風ヒータ６２に対してドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始を遅延させることができるようになっている。

本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１も第１実施形態と同様、膨潤したベントナイトからなる緩衝材２２を切削対象物としたものであって、該緩衝材に埋設されたオーバーパック２１を回収するにあたっては、まず図６に示すように、軸線９が緩衝材２２の表面に対してほぼ垂直になるように駆動機構４を位置決めする。

また、オーバーパック２１を取り囲むように切削できるよう、送り機構１３及び送り機構１３ｂの旋回位置を調整する。なお、旋回位置の調整については第２実施形態と同様であり、旋回アーム１２と旋回アーム１２ｂとの関係も、旋回アーム１２と旋回アーム１２ａと同様であるので、いずれもその説明を省略する。

次に、制御盤３１を操作することにより、温風ヒータ６２に対するドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始の遅延時間をセットする。遅延時間は、水分蒸発によって緩衝材２２が硬化するのに必要な時間として適宜設定すればよい。

次に、モータ１１を作動させて送風管６４を軸線９の回りに回動させつつ、温風ヒータ６２を作動させることにより、送風管６４の先端に形成された加熱作用部位としての吐出開口６５から温風を吐出させる。

このようにすると、送風管６４の吐出開口６５が、後工程で緩衝材２２に形成される切削溝の予定箇所に常に対向配置されるため、切削予定箇所には、温風ヒータ６２による加熱乾燥作用が集中する。

そのため、緩衝材２２の切削予定箇所は、水分で軟化しているがゆえに切削が困難な状態であっても、温風ヒータ６２の加熱乾燥作用によって水分が蒸発して硬化し、切削が可能な状態へとすみやかに変化する。

また、切削溝２３の底面には、上述した温風が継続して吹き付けられており、その加熱乾燥作用によって切削溝２３の底面が乾燥によって硬化するので、駆動機構４ｂを作動させて噴射ノズル２を噴射方向に適宜前進させるようにすれば、切削溝２３の底面をさらに掘り下げることができる。

モータ１１、送り機構１３及び送り機構１３ｂを作動させるにあたっては、切削溝２３の底面が周方向に沿って均等に掘り下げられかつ切削溝２３近傍が均等に加熱乾燥されるよう、例えば旋回アーム１２及び旋回アーム１２ａが３６０゜ごとに反転するようにモータ１１を作動させるとともに、その反転時にロッド１４及びロッド５２が前進するように送り機構１３及び送り機構１３ｂを作動させればよい。

なお、送り機構１３ｂは、温風による加熱乾燥作用が切削溝２３近傍に確実に及ぶよう、送り機構１３と同じ送り速度で作動させるのが望ましい。

以上説明したように、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１によれば、温風ヒータ６２からの温風を、緩衝材２２の切削予定箇所及び切削溝２３の底面に継続的に吹き付けるようにしたので、切削予定箇所及び切削溝２３の底面は、温風による加熱乾燥作用によって水分が蒸発して硬化状態へと変化し、かくして膨潤軟化している緩衝材２２であっても切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１によれば、噴射ノズル２を軸線９の回りに回動させながら、該噴射ノズルからドライアイスを圧縮空気とともに噴射するとともに、送り機構１３を作動させることでロッド１４、ひいてはその先端に取り付けられた噴射ノズル２を前進させるようにしたので、緩衝材２２に環状の切削溝２３を形成するとともに該切削溝の底面を掘り下げることができる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１によれば、制御盤３１を用いて、ドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始を、温風ヒータ６２の作動開始よりも遅延させるようにしたので、緩衝材２２の切削予定箇所の乾燥による硬化を待って確実に切削を開始することができる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１によれば、噴射ノズル２をロッド１４の先端に取り付けた上、該ロッドが進退自在に保持されるように送り機構１３を構成したので、ロッド１４の長さを適宜調整することによって、切削溝２３が深い場合にも切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１によれば、温風ヒータ６２の送風管６４が進退自在に保持されるように送り機構１３ｂを構成したので、送風管６４の長さを適宜調整することによって、切削溝２３が深い場合にも切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１によれば、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ｂを、送り機構１３と送り機構１３ｂの各旋回半径が同じになるように設定したので、送り機構１３ｂを適宜作動させることにより、加熱作用部位としての送風管６４の吐出開口６５を緩衝材２２の切削予定箇所あるいは切削溝２３に常に対向配置することができる。

そのため、温風ヒータ６２による加熱乾燥作用は、切削予定箇所や切削箇所である環状の切削溝２３に集中することとなり、かくして緩衝材２２が膨潤軟化していても、切削溝２３の底面はすみやかに硬化状態へと変化し、よって継続した切削が可能となる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１によれば、回転軸１０の他端に互いに異なる角度位置となるように旋回アーム１２と旋回アーム１２ｂとをそれぞれ連結するとともに、旋回アーム１２の先端に送り機構１３を、旋回アーム１２ｂの先端に送り機構１３ｂをそれぞれ連結した上、送り機構１３には、噴射ノズル２が先端に取り付けられたロッド１４を保持させ、送り機構１３ｂには、温風ヒータ６２に接続された送風管６４を保持させるようにしたので、温風ヒータ６２による温風吐出位置がドライアイスの噴射位置から離隔される。

そのため、ドライアイス及び圧縮空気の噴射によって、温風による加熱乾燥作用が妨げられるおそれがなくなる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１によれば、ロッド１４を中空管で構成した上、該ロッドの内部空間にドライアイス供給ホース７及び圧縮空気供給ホース８を挿通したので、ドライアイス供給ホース７や圧縮空気供給ホース８が切削溝２３と干渉するおそれがなくなる。

また、本実施形態に係るエアーブラスト切削装置６１によれば、送り機構１３及び送り機構１３ｂの旋回半径が可変となるように、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ｂと回転軸１０とをそれぞれ連結したので、緩衝材２２に形成される切削溝２３の半径を任意の大きさに設定することが可能となり、かくしてオーバーパック２１の大きさに関して高い汎用性を付与することができる。

本実施形態では、温風ヒータ６２に対し、噴射機構３を構成するドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始を制御盤３１で遅延させるように構成するとともに、該制御盤を、設定された遅延時間の経過によって噴射機構３の作動開始タイミングを決定するように構成したが、これに代えて、非接触型の水分計を緩衝材２２に対向させる形でロッド１４又は送風管６４の先端近傍に取り付けておき、該水分計による緩衝材２２の含水率計測結果に応じてドライアイス供給機５及びコンプレッサー６が作動を開始するように構成された制御手段とすることが可能である。非接触型の水分計は、市販の光学式水分計から適宜選択すればよい。

一方、温風ヒータ６２に対するドライアイス供給機５及びコンプレッサー６の作動開始遅延を人為的に行うのであれば、制御手段を省略してもかまわない。

同変形例においては、送風機本体と該送風機本体に接続された送風ホースと該送風ホースに接続され先端に吐出開口が形成された送風管とで送風手段を構成した上、該送風ホースと送風管を、送風ホース６３、送風管６４でそれぞれ構成すればよい。

また、本実施形態では、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ｂを回転軸１０に旋回半径調整自在に連結するようにしたが、送り機構１３及び送り機構１３ｂの旋回半径が可変となるのであれば、回転軸１０に代えて、送り機構１３に旋回アーム１２を旋回半径調整自在に連結するとともに、送り機構１３ｂに旋回アーム１２ｂを旋回半径調整自在に連結するようにしてもかまわない。

また、本実施形態及び変形例では、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ｂを回転軸１０又は送り機構１３及び送り機構１３ｂに旋回半径調整自在に連結することで、送り機構１３及び送り機構１３ｂの旋回半径がそれぞれ可変となるようにしたが、オーバーパック２１の形状が一定であるがゆえに、送り機構１３や送り機構１３ｂの旋回半径を可変にする必要がないのであれば、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ｂの各端を回転軸１０と送り機構１３及び送り機構１３ｂにそれぞれ固定する形で連結してもかまわない。

また、本実施形態では、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ｂをモータ１１の駆動力で旋回させるようにしたが、切削対象物に近づいても被爆その他のおそれがないのであれば、モータ１１に代えて操作ハンドルを回転軸１０に連結し、該操作ハンドルをオペレータが回すことで、旋回アーム１２及び旋回アーム１２ｂを旋回させるようにしてもかまわない。送り機構１３及び送り機構１３ｂも同様であり、該送り機構に内蔵されるモータに代えて、ロッド１４や送風管６４を昇降させるためのハンドルを備えるようにしてもよい。

１，５１，６１エアーブラスト切削装置
２噴射ノズル
３噴射機構
４，４ａ，４ｂ駆動機構
９軸線
１０回転軸
１２旋回アーム（第１の旋回アーム）
１２ａ旋回アーム（第２の旋回アーム）
１２ｂ旋回アーム（第３の旋回アーム）
１３送り機構（第１の送り機構）
１３ａ送り機構（第２の送り機構）
１３ｂ送り機構（第３の送り機構）
１４ロッド（第１のロッド）
１７温風ヒータ（加熱手段）
２０送風管（加熱作用部位）
２１オーバーパック
２２緩衝材（切削対象物）
２３切削溝
３１制御盤（制御手段）
４１中空ロッド状噴射ノズル（噴射ノズル）
５２ロッド（第２のロッド）
５３発熱体（加熱作用部位）
５５赤外線ヒータ（加熱手段）
５６電力ケーブル（ケーブルホース類）
６２温風ヒータ（加熱手段）
６４送風管
６５吐出開口（加熱作用部位）

Claims

粒状体が圧縮空気とともに噴射ノズルを介して切削対象物に噴射されるように構成されてなる噴射機構と、前記噴射ノズルをその噴射方向とほぼ平行であって該噴射ノズルの材軸と離間する位置に延びる軸線の回りに回転又は回動させるとともに噴射方向に前進可能に構成されてなる駆動機構と、前記切削対象物を加熱乾燥することで該切削対象物に浸入した地下水を蒸発させることができるようになっている加熱手段又は前記切削対象物を常温の送風温度で風乾燥することで該切削対象物に浸入した地下水を蒸発させることができるようになっている送風手段とを備えたことを特徴とするエアーブラスト切削装置。
前記加熱手段又は前記送風手段に対して前記噴射機構の作動開始を遅延可能に構成された制御手段を備えた請求項１記載のエアーブラスト切削装置。
前記駆動機構を、前記軸線に沿って配置される回転軸と、該回転軸に連結された第１の旋回アームと、該第１の旋回アームの先端に連結され前記噴射ノズル又は該噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持する第１の送り機構とで構成するとともに、前記加熱手段の加熱作用部位又は前記送風手段の空気吐出部位を前記噴射ノズルの近傍に位置決めした請求項１又は請求項２記載のエアーブラスト切削装置。
前記第１の旋回アームと前記第１の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第１の送り機構の旋回半径が可変となるように連結した請求項３記載のエアーブラスト切削装置。
前記駆動機構を、前記軸線に沿って配置される回転軸と、該回転軸に互いに異なる角度位置となるように連結された第１の旋回アーム及び第２の旋回アームと、該第１の旋回アームの先端に連結され前記噴射ノズル又は該噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持する第１の送り機構と、前記第２の旋回アームの先端に連結され前記加熱手段の加熱作用部位若しくは前記送風手段の空気吐出部位が先端近傍に位置決めされた第２のロッドを前進自在に保持する第２の送り機構とで構成した請求項１又は請求項２記載のエアーブラスト切削装置。
前記第２のロッドを中空管で構成するとともに、該中空管の内部空間に前記加熱作用部位又は前記空気吐出部位から延びるケーブルホース類を挿通した請求項５記載のエアーブラスト切削装置。
前記第１の旋回アームと前記第１の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第１の送り機構の旋回半径が可変となるように連結するとともに、前記第２の旋回アームと前記第２の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第２の送り機構の旋回半径が可変となるように連結した請求項５又は請求項６記載のエアーブラスト切削装置。
前記加熱手段又は前記送風手段のうち、前記加熱手段が選択されるとともに、該加熱手段を、ヒータ本体と該ヒータ本体に接続された送風ホースと該送風ホースに接続され先端に吐出開口が形成された送風管とからなる温風ヒータで構成し、前記駆動機構を、前記軸線に沿って配置される回転軸と、該回転軸に互いに異なる角度位置となるように連結された第１の旋回アーム及び第３の旋回アームと、該第１の旋回アームの先端に連結され前記噴射ノズル又は該噴射ノズルが先端に取り付けられた第１のロッドを前進自在に保持する第１の送り機構と、前記第３の旋回アームの先端に連結され前記送風管を前進自在に保持する第３の送り機構とで構成した請求項１又は請求項２記載のエアーブラスト切削装置。
前記第１の旋回アームと前記第１の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第１の送り機構の旋回半径が可変となるように連結するとともに、前記第３の旋回アームと前記第３の送り機構若しくは前記回転軸とを、前記第３の送り機構の旋回半径が可変となるように連結した請求項８記載のエアーブラスト切削装置。
前記切削対象物を、高レベル放射性廃棄物が封入されてなるオーバーパックが埋設された緩衝材とした請求項１乃至請求項９のいずれか一記載のエアーブラスト切削装置。