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【発明の名称】 放電破砕方法
【発明者】 【氏名】垣内 幸雄

【氏名】石口 真実

【氏名】平林 守

【氏名】宇野 定雄

【要約】 【課題】従来の放電破砕方法によれば、破砕対象物に多数の孔を形成する必要があり、多数の孔を形成する作業が煩わしいという課題があった。

【構成】本発明による放電破砕方法は、破砕対象物(コンクリート版4)に貫通孔7を形成し、貫通孔内に放電部30を備えた電線体37Xと放電部を取り囲む圧力伝達媒体とを設け、電線体の一端を電源装置2の一方極に接続するとともに電線体の他端を電源装置の他方極に接続して放電部に電圧を印加して放電させることによって破砕対象物を破砕することを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
破砕対象物に貫通孔を形成し、貫通孔内に放電部を備えた電線体と放電部を取り囲む圧力伝達媒体とを設け、電線体の一端を電源装置の一方極に接続するとともに電線体の他端を電源装置の他方極に接続して放電部に電圧を印加して放電させることによって破砕対象物を破砕することを特徴とする放電破砕方法。
【請求項2】
破砕物対象物に形成された上記貫通孔内あるいは当該貫通孔とは別の貫通孔内に、電線体に対して並列に接続された並列電線体の放電部及び放電部を取り囲む圧力伝達媒体を位置させ、電線体の放電部と並列電線体の放電部とに同時に電圧を印加したことを特徴とする請求項1に記載の放電破砕方法。
【請求項3】
貫通孔は、平板状の破砕対象物の面に沿って延長するよう形成されたことを特徴とする請求項1に記載の放電破砕方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、放電によって破砕対象物を破砕する放電破砕方法に関する。
【背景技術】
【0002】
岩石、岩盤、コンクリート構造物などの破砕対象物を破砕するために放電破砕装置を用いた放電破砕方法が知られている(特許文献1;2参照)。
放電破砕装置50Aは、図5に示すように、パルスパワー源80、発電機等の電源部81、電極装置70を備える。
パルスパワー源80は、大容量のコンデンサ82及びスイッチ83,84を備えた回路により形成される。図示しないが、パルスパワー源80の回路は接地(アース)されている。
電源部81は、コンデンサ82の一方の極82bに接続されるとともにコンデンサ82の他方の極82aにスイッチ83を介して接続される。
電極装置70は、コンデンサ82の一方の極82bに接続された一方電極とコンデンサ82の他方の極82aにスイッチ84を介して接続された他方電極とこれら一方電極と他方電極とを絶縁する絶縁体とで形成される。例えば、+電極のような一方電極としての棒状の内部導体73と、内部導体73の外周囲を被覆する筒状の絶縁体74と、絶縁体74の外周囲に設けられた−電極のような他方電極としての外部導体75とにより構成される。即ち、電極装置70は、内部導体73と絶縁体74と外部導体75とが同軸状に配置された構成の同軸電極装置である。内部導体73及び外部導体75は、コネクタ72及び接続ケーブル71によりパルスパワー源80に接続される。
外部導体75は、内部導体73の中心線に沿った方向に間隔を隔てて設けられた複数の浮遊電極76を構成する。浮遊電極76とは、電源側と電気的に絶縁された電極のことである。
絶縁体74の先端74tより突出して露出する内部導体73の先端部により形成された先端電極73tとこの先端電極73tに最も近い浮遊電極76である先端側浮遊電極76tとの間で先端側放電ギャップ77が形成され、互いに対向する浮遊電極76同士の端部76sと端部76sとの間で中間側放電ギャップ78が形成される。中間側放電ギャップ78は複数形成される。
先端側放電ギャップ77を隔てて配置された先端電極73tと先端側浮遊電極76tとによって放電部が形成される。中間側放電ギャップ78を隔てて配置された浮遊電極76と浮遊電極76とによって放電部が形成される。即ち、電極装置は、複数の放電部を備える。
以上の構成の放電破砕装置50Aを用いた放電破砕方法を説明する。破砕対象物60に孔61を形成し、スイッチ84及びスイッチ83の非導通の状態で孔61内に水などの電解液63を注入してこの電解液63中に電極装置70の放電部を挿入する。スイッチ83を導通してコンデンサ82に電源部81からの電荷を蓄積させる。そして、スイッチ84を導通させて電極装置70の放電部の電極に電圧を印加して放電させることによって破砕対象物60を破砕する。
【特許文献1】特開2003−311175号公報
【特許文献2】特開2003−320268号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
また、特許文献1;2に示された従来技術のように、破砕対象物60に孔61を形成して、孔61内に電極装置70の放電部を設置して放電させる方法では、破砕対象物60に多数の孔61を形成する必要があり、多数の孔61を形成する作業が煩わしいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明による放電破砕方法は、破砕対象物に貫通孔を形成し、貫通孔内に放電部を備えた電線体と放電部を取り囲む圧力伝達媒体とを設け、電線体の一端を電源装置の一方極に接続するとともに電線体の他端を電源装置の他方極に接続して放電部に電圧を印加して放電させることによって破砕対象物を破砕することを特徴とする。
破砕物対象物に形成された上記貫通孔内あるいは当該貫通孔とは別の貫通孔内に、電線体に対して並列に接続された並列電線体の放電部及び放電部を取り囲む圧力伝達媒体を位置させ、電線体の放電部と並列電線体の放電部とに同時に電圧を印加したことも特徴とする。
貫通孔は、平板状の破砕対象物の面に沿って延長するよう形成されたことも特徴とする。
【発明の効果】
【0005】
本発明によれば、破砕対象物に形成した貫通孔内に放電部を備えた電線体及び放電部を取り囲む圧力伝達媒体を位置させて放電するので、破砕対象物に形成する少数の貫通孔により破砕対象物を効率的に破砕できる。電極装置が電線体により形成されるので、電極装置を低価格とでき、経済的に有利な放電破砕方法を実現できる。また、破砕対象物の面に多数の孔を形成する場合に比べて作業を簡単にできる。また、放電部を取り囲むように圧力伝達媒体を設けたので、放電により生じた圧力が破砕対象物の貫通孔の内面に効率的に伝達され、破砕対象物を効率的に破砕できる。
電線体の放電部と電線体に対して並列に接続された並列電線体の放電部とで同時に放電するので、破砕対象物を効率的に破砕できる。
平板状の破砕対象物の面に沿って延長するよう貫通孔を形成したことで、貫通孔内に設置できる放電部の数を多くでき、破砕対象物を効率的に破砕できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
最良の形態1
図1乃至図2は本発明の最良の形態1を示し、図1は放電破砕装置及び破砕対象物を示し、図2は放電破砕方法の工程を示す。
【0007】
図1を参照し、放電破砕装置及び破砕対象物を説明する。
放電破砕装置1は、電源装置2、電極装置3を備える。
破砕対象物としての平板状のコンクリート版4は、例えば、縦の長さaが500mm、横の長さbが400mm、厚さdが140mmである。貫通孔7は、縦500mm、横400mmの表裏2つの面としての方形の面5;6に沿って延長するように形成され、一方の端面8から他方の端面9に貫通する。即ち、貫通孔7は、平板状のコンクリート版4の面としての面5;6に沿って延長するよう形成される。貫通孔7の径は例えば10mm〜15mm程度に形成される。
本発明で定義する平板状とは、上述した厚さdが、縦の長さaや横の長さbよりも短い寸法の平板形状のことを言う。厚さdは均一でも均一でなくともよい。
【0008】
電源装置2は、パルスパワー源16、昇圧部17、電極接続部18を備える。
パルスパワー源16は、コンデンサ20及びスイッチ21,22を備えた回路19により形成される。図示しないが、パルスパワー源16の回路19は接地(アース)されている。
昇圧部17は、コンデンサ20の一方の極23に接続されるとともにコンデンサ20の他方の極24にスイッチ21を介して接続される。コンデンサ20の容量は例えば200μF(マイクロファラッド)である。
電極接続部18は、パルスパワー源16の筐体25に設けられる。一方の電極接続部18aは、コンデンサ20の一方の極23に接続される。他方の電極接続部18bは、コンデンサ20の他方の極24にスイッチ22を介して接続される。
最良の形態では、スイッチ22、スイッチ21がともに非導通の状態で、例えば、図外の電源コードを経由して昇圧部17に交流200V電源が供給され、交流200Vが昇圧部17で直流22kVに昇圧される。そして、スイッチ21を導通すると、コンデンサ20に電荷が蓄積される。コンデンサ20に電荷が蓄積された後に、スイッチ22を導通すると、電極装置3の放電部30の電極35;36間で放電を生じる。
【0009】
放電用の電極装置3は、複数の放電部30を備えた電線体37X、コネクタ40を備える。電線体37Xを形成する電線37は、例えば線径2mm〜3mm程度の銅線のような導体線の周囲がビニル樹脂などの樹脂で被覆された線径4mm〜5mm程度の、いわゆる被覆線により形成される。
放電部30は、図1のA図(放電部30の断面図)のように、放電ギャップとなる所定の間隔gを隔てて互いに対向するよう配置された一対の電極35;36と、一対の電極35;36を所定の間隔gを隔てて互いに対向する状態に維持する間隔維持材31とにより形成される。一対の電極35;36は電線37の端部により形成される。
【0010】
電線体37Xは、放電部30を1つ以上、例えば、3つの放電部30a;30b;30cを備える。放電部30aは、一端にコネクタ40Aを備えた電線37Aの他端により形成された電極35と電線37Cの一端により形成された電極36とが間隔維持材31によって間隔gを隔てて互いに対向する状態に維持されて形成される。放電部30bは、電線37Cの他端により形成された電極35と電線37Dの一端により形成された電極36とが間隔維持材31によって間隔gを隔てて互いに対向する状態に維持されて形成される。放電部30cは、電線37Dの他端により形成された電極35と他端にコネクタ40Bを備えた電線37ABの一端により形成された電極36とが間隔維持材31によって間隔gを隔てて互いに対向する状態に維持されて形成される。
【0011】
図2を参照し、放電破砕方法を説明する。図2(a)は貫通孔7内に電極装置3の放電部30と放電部30を取り囲む圧力伝達媒体としての非圧縮体42とが設けられた状態の貫通孔7の部分を貫通孔7の延長方向に沿って切断した断面図、図2(b)は放電破砕されたコンクリート版4を示す図である。まず、コンクリート版4の一方の端面8から他方の端面9に貫通する貫通孔7を形成する。貫通孔7は、コンクリートに孔を形成するための専用のドリルを用いて形成する。そして、例えば、電極装置3の電線体37Xを貫通孔7に通し、電線体37Xの放電部30を貫通孔7内に位置させる。次に、貫通孔7の両端の開口11A;11Bのうち、一方の開口11Aをパテなどの充填塞材41により塞ぐ。そして、貫通孔7の他方の開口11Bから貫通孔7内に、圧力伝達媒体としての非圧縮体42を充填して、貫通孔7内の放電部30を非圧縮体42で取り囲む。即ち、貫通孔7内に設置された放電部30の回りを非圧縮体42で埋める。非圧縮体42としては、水や水溶液のような電解液を用いる。非圧縮体42の充填後、貫通孔7の他方の開口11Bも充填塞材41で塞ぐ。面5が上にくるように面6を地面などの設置部99に向けてコンクリート版4を設置部99に設置する。そして、電線体37Xのコネクタ40Aを電源装置2の一方の電極接続部18aに接続するとともに、電線体37Xのコネクタ40Bを電源装置2の他方の電極接続部18bに接続し、電源装置2を起動する。所定時間だけ電源装置2のスイッチ22を非道通とするとともにスイッチ21を導通してコンデンサ20に電荷を蓄積させる。上記所定時間経過後にスイッチ22を導通すると、電極装置3の複数の放電部30の電極35;36に電圧が印加されて、放電部30で放電を生じる。この放電によるエネルギーによって押圧された非圧縮体が貫通孔7の内面を押圧することによってコンクリート版4を破砕したり、放電によるエネルギーによって非圧縮体42の一部が気化することで体積膨張して貫通孔7の内面を押圧することによってコンクリート版4を破砕する。即ち、放電の際に発生するエネルギーにより生じた圧力によってコンクリート版4が破砕される。
即ち、コンクリート版4の一方の端面8と他方の端面9とに跨って貫通する貫通孔7を形成し、貫通孔7内に電極装置3の放電部30と放電部30を取り囲む非圧縮体42とを設け、放電の際に生じる圧力が貫通孔7外に漏れないように、放電部30及び非圧縮体42の設置された貫通孔7の両縁部11A;11Bの開口を充填塞材41により塞いだ状態で、放電部30の電極35;36に電圧を印加して放電させることによってコンクリート版4を破砕する。
【0012】
最良の形態1によれば、電線体37Xの放電部30は自由な数だけ簡単に形成でき、構成が簡単で、低コストな電極装置3を用いた放電破砕方法を実現できる。
【0013】
最良の形態1によれば、放電部30の設置された貫通孔7の両縁部11A;11Bの開口をパテなどの充填塞材41により塞ぐことによって、放電の際に発生するエネルギーによって生じた圧力が貫通孔7の外に漏れにくいように構成してから放電を行うので、放電の際に発生するエネルギーによって生じた圧力が貫通孔7の内面に加わるようになる。この内面に加わる圧力が、コンクリート版4のコンクリートを自由面となる側面4s側に移動させる力となってコンクリートに伝わることにより、コンクリートにひび割れ(亀裂)Dが生じてコンクリート版4が破砕する。
【0014】
また、厚さdが縦の長さaや横の長さbよりも短い寸法に形成された平板状のコンクリート版4を破砕対象物としたことで、厚さdの短いコンクリート版4を電線37による電極装置3の放電部30での放電により破砕でき、電源装置2のコンデンサ20の容量を小さくできて、電源装置2の省コスト化が図れる。
【0015】
図5に示した従来の放電破砕方法でコンクリート版4を細かく破砕しようとする場合、図3((a)図は平面図、(b)図は(a)図のA−A断面図)に示すように、コンクリート版4に一方の面5から他方の面6の方向に延長する孔61を多数形成した後に、適当な孔61内に水と電極装置70の放電部とを入れて放電させることによってコンクリート版4を破砕したり、孔61を、一方の面5の縁部に近い側から1つずつ形成して行ってその孔61内で放電を行わせてコンクリート版4の縁部側から順番に破砕していく必要がある。即ち、一方の面5に多数の孔61を形成する必要があり、多数の孔61を形成する作業が煩わしい。
【0016】
一方、最良の形態1による放電破砕方法によれば、平板状のコンクリート版4の一方の端面8から他方の端面9に貫通する貫通孔7を形成し、貫通孔7内での放電により、コンクリート版4を効率的に細かく破砕でき、多数の孔61を形成する場合に比べて作業を簡単にできる。
特に、コンクリート版4のような平板状の破砕対象物を破砕する場合は、貫通孔7内で放電を行わせることによって圧力を面5;6に伝達でき、コンクリート版4を効率的に細かく破砕できる。
【0017】
また、図5に示した従来の放電破砕方法では、コンクリート版4の厚さ寸法が比較的小さい場合は、孔61の深さ寸法t(図3(b)参照)も小さくなり、電極装置70の放電部や非圧縮体を収納するための孔61内の大きさも小さくなるので、電極装置70の放電部が孔61内に入らない場合は、コンクリート版4を破砕できなくなる。電極装置70の放電部が孔61内に入ったとしても孔61内に入る電極装置70の放電部の数が少なくなってしまって、1つ1つの孔61内での放電により生じる圧力は小さくなるので、一方の面5に多数の孔61を形成して、いくつかの個々の孔61内で1回ずつ順番に放電を行わなければならず、多数の孔61を形成する作業及び放電作業が煩わしくなる。
【0018】
最良の形態2
図4に示すように、電線体37Xと電線体37Xに対して並列に接続された並列電線体37Yとを備えた電極装置3を用いてもよい。電線体37X及び並列電線体37Yはともに複数の放電部30を備える。電線体37Xと並列電線体37Yとは、接続コネクタのような電気接続具によって節37N及び節37Mで互いに並列接続される。節37Nから節37Mまでの電線体37Xの長さと並列電線体37Yの長さとが同じ長さとなるよう形成される。これにより、電線体37Xの放電部30と並列電線体37Yの放電部30とに同時放電を行わせることができる。即ち、並列放電による破砕方法を実現できる。
破砕対象物としてのコンクリート版4、あるいは、図4に示すような壁体4Aに、電線体37X用、並列電線体37Y用にそれぞれ個別に貫通孔7;7を形成し、電線体37Xの放電部30、並列電線体37Yの放電部30を上述のようにそれぞれの貫通孔7;7内に設置し、電線体37X及び並列電線体37Yに対して同時に電圧を印加することによって、破砕対象物を効率的に破砕できる。特に、ビル解体工事などにおいて解体対象のビル内に重機を搬入するとビルの強度によっては重機の重さで床4Bが崩落してしまうことがあるが、このような場合に重機を用いることなく、解体対象のビルの壁体4Aを安全かつ効率的に破砕できる。
【0019】
最良の形態3
破砕対象物が、縁の切れていないコンクリート構造体、例えば、道路や橋の床を形成する床版、既設建設物の床や壁などの場合、コンクリート構造体に形成した貫通孔7(以下、最良の形態3では放電孔という)の近傍に自由面を形成する図外の貫通孔(以下、最良の形態3では自由孔という)を設ける。自由孔と放電溝とは距離を隔てた場所に形成する。距離は、放電孔内での放電の際に発生するエネルギーによって生じた圧力が自由孔の自由面に及び得る距離に決める。
最良の形態3によれば、放電孔内での放電の際に発生するエネルギーによって生じた圧力が自由孔の自由面に及ぶことによってコンクリート構造体を効率的に破砕できる。
【産業上の利用可能性】
【0020】
電線体37Xの放電部30、並列電線体37Yの放電部30を同一の貫通孔7内に設置して放電を行っても良い。
第1電線体37X及び第2電線体37Yに設ける放電部30は、それぞれ4つ以上でも1つづつでもよい。
3つ以上の電線体を互いに並列接続してこれら3つ以上の電線体の放電部で同時に放電させるようにしてもよい。
間隔維持材31としては、絶縁ビニル粘着テープ、締結バンドの他に、ゴムバンド、専用の接続具なども使用できる。
本発明の放電破砕方法によれば、橋や道路の床として使用された平板状の床版であって、鉄板のような非コンクリート部分とコンクリート部分とが互いに結合された床版のコンクリート部分、あるいは、平板状の鉄筋コンクリート版なども効率的に破砕できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】放電破砕装置及び破砕対象物を示す図(最良の形態1)。
【図2】放電破砕方法の工程を示す図(最良の形態1)。
【図3】コンクリート版を従来の放電破砕方法で破砕する場合の孔の設け方を示す図。
【図4】並列放電による破砕方法を示す図(最良の形態2)。
【図5】従来の放電破砕装置及び破砕対象物を示す図。
【符号の説明】
【0022】
1 放電破砕装置、2 電源装置、3 電極装置、
4 コンクリート版(破砕対象物)、5 一方の面(面)、
6 他方の面(面)、7 貫通孔、30 放電部、
35;36 放電部の電極、37X 電線体、37Y 並列電線体、
42 非圧縮体(圧力伝達媒体)。
【出願人】 【識別番号】000001317
【氏名又は名称】株式会社熊谷組
【識別番号】502281127
【氏名又は名称】株式会社ファテック
【出願日】 平成18年7月14日(2006.7.14)
【代理人】 【識別番号】100080296
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 純一


【公開番号】 特開2008−18409(P2008−18409A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−194797(P2006−194797)