JP7000943B2 - カバー構造体及び流体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、カバー構造体及び流体噴射装置に関するものである。

例えば、特許文献１には、構造体の表面に付着した放射性物質等の付着物を除去するために、水等の流体を処理対象物の表面に噴射する流体噴射装置が開示されている。また、近年においては、水に換えて液体窒素を噴射することによって、処理対象物の加工や洗浄を行う流体噴射装置も開示されている。

特開２０１３－１１３５９３号公報 米国特許第７３１０９５５号明細書

ところで、特に放射性物質の除去を行う場合等には、除去された物質が周囲に拡散することを防止するために、流体の噴射スポットを囲うようなシュラウドを設けることが好ましい。一方で、上述のような流体噴射装置によって処理対象物に流体を噴射した場合には、主に流体が直接噴射される局所的な領域にて流体による処理が行われる。このため、処理対象物の表面の広い範囲にて処理を行う場合には、流体の噴射スポットを処理対象物の表面に沿って移動させる必要がある。

しかしながら、噴射スポットを移動させるために噴射ユニットを移動させると、噴射ユニットの移動に伴ってシュラウドも移動される。この結果、シュラウドと処理対象物との間に大きな隙間が発生し、シュラウド内の物質がシュラウドの外部に漏出することが考えられる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、噴射ユニットから処理対象物に流体を噴射する場合に、広範囲に流体を噴射可能としかつ流体や処理対象物から除去された物質の外部への漏出を抑止することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、カバー構造体であって、処理対象物の表面に噴射される流体を噴射する噴射ユニットを囲うと共に上記噴射ユニットが挿通される挿通開口部を有する囲壁と、上記噴射ユニットを上記囲壁の上記挿通開口部内で移動可能としかつ上記囲壁の上記挿通開口部を閉塞する閉塞部材とを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記噴射ユニットから噴射された上記流体が通過する上記囲壁の噴射側開口の縁部に設けられ、上記処理対象物の表面に吸着可能な吸盤部を備えるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記囲壁が、外部から上記囲壁の内部に外気を吸入する吸気口と、上記噴射ユニットを挟んで上記吸気口と反対側に配置されると共に上記囲壁の内部から外部に気体を排気する排気口とを有するという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１～第３いずれかの発明において、上記噴射ユニットから噴射される上記流体の噴出経路を囲み、上記噴射ユニットに固定されて上記噴射ユニットと共に上記囲壁に対して移動可能とされた内側シュラウドを備えるという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１～第４いずれかの発明において、上記噴射ユニットを移動させる移動装置を備えるという構成を採用する。

第６の発明は、処理対象物の表面に噴射される流体を噴射する噴射ユニットを備える流体噴射装置であって、上記第１～第５いずれかの発明であるカバー構造体を備えるという構成を採用する。

第７の発明は、上記第６の発明において、上記囲壁の内部から外部に気体を排気する排気装置を備えるという構成を採用する。

第８の発明は、上記第６または第７の発明において、上記流体として液体窒素を上記噴射ユニットに供給する液体窒素供給部を備えるという構成を採用する。

本発明によれば、囲壁に噴射ユニットが挿通される挿通開口部が設けられ、この挿通開口部が、噴射ユニットを上記囲壁の挿通開口部内で移動可能とする閉塞部材によって閉塞されている。このため、本発明によれば、噴射ユニットを挿通開口部内で移動させることができ、広範囲に流体を噴射することができる。さらに、本発明によれば、囲壁と閉塞部材とで流体が噴射される領域が覆われるため、流体や処理対象物から除去された物質が外部に漏出することを抑止できる。したがって、本発明によれば、噴射ユニットから処理対象物に流体を噴射する場合に、広範囲に流体を噴射可能としかつ流体や処理対象物から除去された物質の外部への漏出を抑止することが可能となる。

本発明の一実施形態におけるカバーユニットの模式的な断面図を含む除染装置の模式図である。 本発明の一実施形態におけるカバーユニットの外観斜視図である。 本発明の一実施形態におけるカバーユニットの噴射ユニットが移動される様子を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るカバー構造体及び流体噴射装置の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のカバーユニット３（カバー構造体）の模式的な断面図を含む除染装置１（液体窒素噴射装置）の模式図である。この図に示すように、除染装置１は、液体窒素噴射システム２と、カバーユニット３と、第１回収ユニット４と、第２回収ユニット５とを備えている。

液体窒素噴射システム２は、噴射ユニット２ａと、液体窒素供給部２ｂとを備えている。噴射ユニット２ａは、略棒状の部位であり、液体窒素供給部２ｂから内部流路に供給された液体窒素を先端から噴射する。液体窒素を噴射する場合における噴射ユニット２ａの姿勢は任意であるが、ここでは説明の便宜上、噴射ユニット２ａの長手方向（延伸する方向）を鉛直方向と称し、この鉛直方向と直交する方向を水平方向と称する。このような噴射ユニット２ａは、液体窒素を噴射する先端部が除染対象物Ｘ（処理対象物）の表面に対向配置された状態で、液体窒素供給部２ｂから供給された液体窒素を除染対象物Ｘの表面に向けて噴射する。また、噴射ユニット２ａは、カバーユニット３の後述するステージ装置３ｄによって水平方向に移動可能とされ、カバーユニット３の後述する外側シュラウド３ｂに対して相対的に移動可能とさている。液体窒素供給部２ｂは、噴射ユニット２ａの後端と接続されており、液体窒素を予め定められた圧力まで昇圧して噴射ユニット２ａに供給する。

カバーユニット３は、内側シュラウド３ａと、外側シュラウド３ｂ（囲壁）と、柔軟性閉塞部材３ｃと、ステージ装置３ｄ（移動装置）と、吸盤部３ｅとを備えている。内側シュラウド３ａは、噴射ユニット２ａから噴射される液体窒素の噴射方向に向けて開口された容器状の部位であり、噴射ユニット２ａの先端部に固定されている。この内側シュラウド３ａは、噴射ユニット２ａから噴射される液体窒素の噴出経路を囲んでいる。このような内側シュラウド３ａは、液体窒素が噴射されることによって除染対象物Ｘから剥離した放射性物質が内側シュラウド３ａの外側に拡散することを抑止する。また、本実施形態において内側シュラウド３ａは、ステージ装置３ｄによって移動される噴射ユニット２ａと共に外側シュラウド３ｂに対して移動可能とされている。

図２は、カバーユニット３の外観斜視図である。この図に示すように、外側シュラウド３ｂは、鉛直方向から見て矩形状とされている。この外側シュラウド３ｂは、鉛直方向における両端が開放端とされた枠状形状とされている。図１に示すように、これら両方の開放端のうち一方側は、噴射ユニット２ａが挿通される挿通開口部３ｂ１とされている。また、開放端の他方側は、噴射ユニット２ａの先端から噴射された液体窒素が通過する噴射側開口部３ｂ２とされている。このような外側シュラウド３ｂは、噴射ユニット２ａを水平方向において外側から囲っており、ステージ装置３ｄを内包かつ支持している。上述の噴射ユニット２ａは、ステージ装置３ｄによって、外側シュラウド３ｂの挿通開口部３ｂ１内で移動可能とされている。つまり、外側シュラウド３ｂは、噴射ユニット２ａの移動可能範囲を囲うように配置されている。

また、外側シュラウド３ｂは、外部から外側シュラウド３ｂの内部に外気を吸入する吸気口３ｂ３と、外側シュラウド３ｂの内部から外部に内部気体を排気する排気口３ｂ４とを有している。排気口３ｂ４には、第２回収ユニット５が接続されている。また、排気口３ｂ４は、鉛直方向と沿った方向から見て噴射ユニット２ａを挟んで吸気口３ｂ３と反対側に設けられている。このように、排気口３ｂ４を吸気口３ｂ３と反対側に配置することによって、外側シュラウド３ｂの内部にて、噴射ユニット２ａを通過して吸気口３ｂ３から排気口３ｂ４に向かう気流を形成することができる。

このような外側シュラウド３ｂは、噴射ユニット２ａの移動範囲すなわち内側シュラウド３ａの移動範囲を囲うように配置されており、内側シュラウド３ａ内部から漏出した放射性物質を、柔軟性閉塞部材３ｃと共に外部空間に漏出することを防止する。

柔軟性閉塞部材３ｃは、噴射ユニット２ａを外側シュラウド３ｂの挿通開口部３ｂ１内で移動可能としかつ外側シュラウド３ｂの挿通開口部３ｂ１を閉塞する部材であり、噴射ユニット２ａの移動に追従するように柔軟性のある部材によって形成されている。この柔軟性閉塞部材３ｃは、鉛直方向から見た中央部が外側シュラウド３ｂから遠ざかる方向に膨出すると共に当該中央部に噴射ユニット２ａが通過する貫通孔３ｃ１が設けられている。また、柔軟性閉塞部材３ｃの縁部は、外側シュラウド３ｂの挿通開口部３ｂ１の縁部に固定されている。このような柔軟性閉塞部材３ｃは、図２に示すように、外側シュラウド３ｂの内部が外部から見て露出しないように、外側シュラウド３ｂの内側の全体を被覆している。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、噴射ユニット２ａが移動される様子を示す模式図である。これらの図に示すように、噴射ユニット２ａが移動されると、柔軟性閉塞部材３ｃは、外側シュラウド３ｂの挿通開口部３ｂ１を閉塞したままで、噴射ユニット２ａの移動に追従して変形する。

ステージ装置３ｄは、噴射ユニット２ａを移動させるための装置であり、例えば遠隔操作の指令に基づいて噴射ユニット２ａを移動させる。本実施形態において、ステージ装置３ｄはいわゆるＸＹステージ装置であり、噴射ユニット２ａを外側シュラウド３ｂに囲われた領域内で任意の位置に水平移動させる。

吸盤部３ｅは、外側シュラウド３ｂの噴射された液体窒素が通過する噴射側開口部３ｂ２の縁部の全域に設けられている。この吸盤部３ｅは、除染対象物Ｘの表面に鉛直方向から押し付けられることによって、除染対象物Ｘの表面に吸着可能とされている。このような吸盤部３ｅは、噴射ユニット２ａから液体窒素を噴射する場合の反力や、ステージ装置３ｄによる噴射ユニット２ａの移動によって、外側シュラウド３ｂが除染対象物Ｘに対して移動することを規制する。

第１回収ユニット４は、吸引ホース４ａと、回収部４ｂとを備えている。吸引ホース４ａは、内側シュラウド３ａに接続されており、内側シュラウド３ａの内部と回収部４ｂとを連通させる柔軟性を有するホースである。この吸引ホース４ａは、柔軟性閉塞部材３ｃの中央部に設けられた貫通孔を通過することによって柔軟性閉塞部材３ｃを貫通している。回収部４ｂは、吸引ホース４ａを介して吸引する内側シュラウド３ａの内部気体に含まれる粉塵を回収するものである。この回収部４ｂは、内側シュラウド３ａの内部の気体を排気すると共に粉塵を捕捉する集塵機４ｂ１（排気装置）等を備えている。

第２回収ユニット５は、吸引ホース５ａと、回収部５ｂとを備えている。吸引ホース５ａは、外側シュラウド３ｂの排気口３ｂ４と接続されており、外側シュラウド３ｂの内部と回収部５ｂとを連通させるホースである。回収部５ｂは、吸引ホース５ａを介して吸引する外側シュラウド３ｂの内部気体に含まれる粉塵を回収するものである。この回収部５ｂは、外側シュラウド３ｂの内部の気体を排気すると共に粉塵を捕捉する集塵機５ｂ１（排気装置）等を備えている。

このような構成の除染装置１によって除染対象物Ｘの除染を行う場合には、まずカバーユニット３の吸盤部３ｅを除染対象物Ｘの表面に吸着させる。これによって、外側シュラウド３ｂが除染対象物Ｘに対して固定される。このように外側シュラウド３ｂが固定された状態でステージ装置３ｄによって噴射ユニット２ａを水平方向に移動させながら、噴射ユニット２ａの先端から液体窒素を除染対象物Ｘの表面に噴射する。

液体窒素が除染対象物Ｘに噴射されると、液体窒素の気化膨張力によって除染対象物Ｘの表面に付着した放射性物質が除染対象物Ｘから剥離される。剥離された放射性物質は、気化した液体窒素と共に第１回収ユニット４によって内側シュラウド３ａの内部から回収される。

このような第１回収ユニット４の回収によって多くの放射性物質が回収されるが、一部の放射性物質が内側シュラウド３ａの外側に漏出する場合がある。このように内側シュラウド３ａの外側に漏出した放射性物質は、第２回収ユニット５によって外側シュラウド３ｂの内部から空気等と共に回収される。

以上のような本実施形態の除染装置１及び除染装置１が備えるカバーユニット３によれば、外側シュラウド３ｂに噴射ユニット２ａが挿通される挿通開口部３ｂ１が設けられ、この挿通開口部３ｂ１が、噴射ユニット２ａを外側シュラウド３ｂの挿通開口部３ｂ１内で移動可能とする柔軟性閉塞部材３ｃによって閉塞されている。このため、カバーユニット３によれば、噴射ユニット２ａを挿通開口部３ｂ１内で移動させることができ、広範囲に液体窒素を噴射することができる。さらに、カバーユニット３によれば、外側シュラウド３ｂと柔軟性閉塞部材３ｃとで液体窒素が噴射される領域が覆われるため、液体窒素や除染対象物Ｘから除去された物質が外部に漏出することを抑止できる。したがって、カバーユニット３によれば、噴射ユニット２ａから除染対象物Ｘに液体窒素を噴射する場合に、広範囲に液体窒素を噴射可能としかつ液体窒素や除染対象物Ｘから除去された物質の外部への漏出を抑止することが可能となる。

また、本実施形態においてカバーユニット３は、噴射ユニット２ａから噴射された液体窒素が通過する外側シュラウド３ｂの噴射側開口部３ｂ２の縁部に設けられ、除染対象物Ｘの表面に吸着可能な吸盤部３ｅを備えている。このため、噴射ユニット２ａから液体窒素を噴射する場合の反力や、ステージ装置３ｄによる噴射ユニット２ａの移動によって、外側シュラウド３ｂが除染対象物Ｘに対して移動することを規制することができる。したがって、外側シュラウド３ｂと除染対象物Ｘの表面との間に隙間が形成されることを防止し、外側シュラウド３ｂから放射性物質が漏出することをより確実に防止することが可能となる。

また、本実施形態においてカバーユニット３は、外側シュラウド３ｂが、外部から外側シュラウド３ｂの内部に外気を吸入する吸気口３ｂ３と、噴射ユニット２ａを挟んで吸気口３ｂ３と反対側に配置されると共に外側シュラウド３ｂの内部から外部に気体を排気する排気口３ｂ４とを有している。このように、排気口３ｂ４を吸気口３ｂ３と反対側に配置することによって、外側シュラウド３ｂの内部にて、噴射ユニット２ａを通過して吸気口３ｂ３から排気口３ｂ４に向かう気流を形成することができる。したがって、外側シュラウド３ｂの内部の物質をより確実に第２回収ユニット５に回収させることが可能となる。

また、本実施形態においてカバーユニット３は、噴射ユニット２ａから噴射される液体窒素の噴出経路を囲み、噴射ユニット２ａに固定されて噴射ユニット２ａと共に外側シュラウド３ｂに対して移動可能とされた内側シュラウド３ａを備えている。このような内側シュラウド３ａを備えることによって、除染対象物Ｘから剥離された放射性物質の多くを内側シュラウド３ａで捉えることができ、より確実に放射性物質が漏出することを防止することが可能となる。

また、本実施形態においてカバーユニット３は、噴射ユニット２ａを移動させるステージ装置３ｄを備えている。このため、作業員が直接的に噴射ユニット２ａを移動させなくても、遠隔操作にて噴射ユニット２ａを移動させることが可能となる。

また、本実施形態において除染装置１は、外側シュラウド３ｂの内部から外部に気体を排気する集塵機５ｂ１を備えている。このため、気化した液体窒素や剥離された放射性物質が外側シュラウド３ｂの内部に滞留することを防止し、除染処理を長期に渡って連続的に行うことが可能となる。

また、本実施形態において除染装置１は、液体窒素を噴射ユニット２ａに供給する液体窒素供給部２ｂを備えている。このため、液体窒素を噴射することで除染することができる。このような液体窒素は、噴射後に気化するため、噴射ユニット２ａから噴射した流体が除染装置１の周囲に残存することを防止することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、第２回収ユニット５の吸引ホース５ａを外側シュラウド３ｂの側壁に接続する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第２回収ユニット５の吸引ホース５ａを柔軟性閉塞部材３ｃに設置するようにしても良い。このように柔軟性閉塞部材３ｃに吸引ホース５ａを設置することによって、外側シュラウド３ｂの側方に吸引ホース５ａが突出して接続されることを防ぐことができ、外側シュラウド３ｂから側方に突出する部位をなくすことができる。このため、外側シュラウド３ｂを障害物の近くまで近づけて配置することができ、狭い箇所にて除染処理を行うことが可能となる。

また、上記実施形態においては、柔軟性閉塞部材３ｃによって外側シュラウド３ｂの挿通開口部３ｂ１を閉塞する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、噴射ユニット２ａを移動可能に閉塞する閉塞部材を採用することが可能とである。例えば、両端の各々が巻き出し及び巻き取り可能なロールに接続された帯状部材に噴射ユニット２ａを貫通させ、この帯状部材を閉塞部材として用いることも可能である。

また、上記実施形態においては、内側シュラウド３ａと外側シュラウド３ｂとの２つのシュラウドを備える構成について説明した。しかしながら、これら２つのシュラウドのうち、内側シュラウド３ａを設けない構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、液体窒素を噴射ユニット２ａから噴射する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、水等の液体、窒素ガス等の気体、研磨剤等の粉体を噴射ユニット２ａから噴射する構成を採用することも可能である。つまり、噴射ユニット２ａから噴射可能な流体には、液体の他、気体や粉体も含まれる。

また、上記実施形態においては、流体を噴射することによって除染を行う構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、液体窒素を噴射してコンクリート構造物の表面をはつり加工等する構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、ステージ装置３ｄによって噴射ユニット２ａが移動可能な構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ロボットアーム等を用いて噴射ユニット２ａを移動させる構成を採用することも可能である。さらに、ステージ装置３ｄやロボットアーム等の移動装置の他に、先端部を処理対象物に向けたまま噴射ユニット２ａを鉛直方向と平行な軸心を中心として旋回させる機構を備えても良い。

また、上記実施形態において、外側シュラウド３ｂの内部の気流の流れを調整するために、外側シュラウド３ｂの内部に補助ガスを供給する補助ガス供給部を備えるようにしても良い。例えば、補助ガス供給部によって、外側シュラウド３ｂ内に旋回流を形成するようにしても良い。

また、上記実施形態においては、外側シュラウド３ｂが吸気口３ｂ３と排気口３ｂ４とを１つずつ備える構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。外側シュラウド３ｂが吸気口３ｂ３と排気口３ｂ４を複数備える構成を採用することも可能である。

１……除染装置（液体噴射装置）
２……液体窒素噴射システム
２ａ……噴射ユニット
２ｂ……液体窒素供給部
３……カバーユニット（カバー構造体）
３ａ……内側シュラウド
３ｂ……外側シュラウド（囲壁）
３ｂ１……挿通開口部
３ｂ２……噴射側開口部
３ｂ３……吸気口
３ｂ４……排気口
３ｃ……柔軟性閉塞部材（閉塞部材）
３ｃ１……貫通孔
３ｄ……ステージ装置（移動装置）
３ｅ……吸盤部
４……第１回収ユニット
４ａ……吸引ホース
４ｂ……回収部
４ｂ１……集塵機
５……第２回収ユニット
５ａ……吸引ホース
５ｂ……回収部
５ｂ１……集塵機（排気装置）
Ｘ……除染対象物（処理対象物）

Claims (7)

1. 処理対象物の表面に噴射される流体を噴射する噴射ユニットを囲うと共に前記噴射ユニットが挿通される挿通開口部を有する囲壁と、
   前記噴射ユニットを前記囲壁の前記挿通開口部内で移動可能としかつ前記囲壁の前記挿通開口部を閉塞する閉塞部材と
   を備え、
   前記噴射ユニットから噴射された前記流体が通過する前記囲壁の噴射側開口の縁部に設けられ、前記処理対象物の表面に吸着可能な吸盤部を備える
   ことを特徴とするカバー構造体。
2. 前記囲壁は、外部から前記囲壁の内部に外気を吸入する吸気口と、前記噴射ユニットを挟んで前記吸気口と反対側に配置されると共に前記囲壁の内部から外部に気体を排気する排気口とを有することを特徴とする請求項１記載のカバー構造体。
3. 前記噴射ユニットから噴射される前記流体の噴出経路を囲み、前記噴射ユニットに固定されて前記噴射ユニットと共に前記囲壁に対して移動可能とされた内側シュラウドを備えることを特徴とする請求項１または２記載のカバー構造体。
4. 前記噴射ユニットを移動させる移動装置を備えることを特徴とする請求項１～３いずれか一項に記載のカバー構造体。
5. 処理対象物の表面に噴射される流体を噴射する噴射ユニットを備える流体噴射装置であって、
   請求項１～４いずれか一項に記載のカバー構造体を備えることを特徴とする流体噴射装置。
6. 前記囲壁の内部から外部に気体を排気する排気装置を備えることを特徴とする請求項５記載の流体噴射装置。
7. 前記流体として液体窒素を前記噴射ユニットに供給する液体窒素供給部を備えることを特徴とする請求項５または６記載の流体噴射装置。

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