(57)【要約】【課題】構成がコンパクトであるとともに、放射性物質の除染を簡便かつ確実に実施することができる除染装置を提供すること。【解決手段】本発明の除染装置１は、振動体３を超音波振動手段２により超音波振動させて除染作業を実施するに際し、除染対象と対向するように配置される振動体３を取り囲むように、先端４１１を除染対象に向けて配設される複数のブラシ毛４１をブラシ板４２に配設したブラシ部４とした構成であり、コンパクトでありながら、除染作業時に隣接するブラシ毛４１間に液体を保持することができるため、放射性物質の除染を簡便かつ確実に実施することが可能となり、例えば、土壌、屋根、壁、及び床等の除染作業に利用することができる。【選択図】図２
2014010041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除染対象に対して超音波振動により除染を実施する除染装置であって、
振動体と、
前記振動体を振動させる超音波振動手段と、
前記振動体を取り囲むように配設される複数のブラシ毛を含むブラシ部と、
を備えたことを特徴とする除染装置。
【請求項２】
前記振動体の近傍には、前記ブラシ毛が配設されていない空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の除染装置。
【請求項３】
さらに、液体を供給可能な液体供給部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の除染装置。
【請求項４】
前記超音波振動手段が、超音波発信器からの電気信号を機械的振動エネルギーに変換する振動子と、
前記振動子からの機械的振動エネルギーが伝達されるホーンと、
を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の除染装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除染装置に関する。さらに詳しくは、超音波振動を利用した除染装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
未曾有の大災害となった東日本大震災は、同時に、福島県を中心とした放射能汚染を引き起こすことになり、夥しい量の放射性物質が日本列島に広く飛散し、そのほとんどは雨や雪により地上に降り積もることとなった。このようにして地上に降り積もった放射性物質は、とりわけ土壌や落ち葉等に堆積、また、屋根、壁、及びコンクリート等の床等に沈着し、強い放射線を発し続けており、放射性物質による汚染を除去する除染作業が急務となっている。特に、長期間に渡って堆積ないし沈着した放射性物質の除染は、悪条件下の作業を強いられることになる。
【０００３】
土壌や屋根等の屋外における放射性物質の除染の方法としては、例えば、高圧水ジェット除染、あるいは高圧水の代わりにブラスト材等を吹き付けるブラスト除染や、ブラシやウエス等で拭き取る、いわゆるスクラビング方式による除染等が広く用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照。）。また、近年、超音波振動を利用した除染装置も提供されている（例えば、特許文献３を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−９４７９６号公報
【特許文献２】特開平９−１０５７９５号公報
【特許文献３】特開平９−２５７９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した特許文献に開示されるような従来の除染装置は、装置が大がかりになり、操作も面倒な場合が多かった。また、除染も必ずしもしっかりとなされるとはいえず、そのため、コンパクトな構成で、簡便かつ確実に除染がなされる手段の提供が望まれていた。
【０００６】
本発明の目的は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、構成がコンパクトであるとともに、放射性物質の除染を簡便かつ確実に実施することができる除染装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、本発明に係る除染装置は、除染対象に対して超音波振動により除染を実施する除染装置であって、振動体と、前記振動体を振動させる超音波振動手段と、前記振動体を取り囲むように配設される複数のブラシ毛を含むブラシ部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る除染装置は、前記した本発明において、前記振動体の近傍には、前記ブラシ毛が配設されていない空間が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る除染装置は、前記した本発明において、さらに、液体を供給可能な液体供給部を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る除染装置は、前記した本発明において、前記超音波振動手段が、超音波発信器からの電気信号を機械的振動エネルギーに変換する振動子と、前記振動子からの機械的振動エネルギーが伝達されるホーンと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る除染装置は、構成がコンパクトであるとともに、放射性物質の除染を簡便かつ確実に実施することが可能な除染装置となり、土壌、屋根、壁、及び床等の除染作業に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る除染装置の一態様を示した斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の除染装置を除染対象側から見た図である。
【図４】図２において、振動体の形状を変更した態様を示した断面図である。
【図５】図４の除染装置を除染対象側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る除染装置１の構成を図面に基づいて説明する。
【００１４】
（Ｉ）除染装置１の構成：
図１は、本発明に係る除染装置１の一態様を示した斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、をそれぞれ示す。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る除染装置１は、除染対象に対して超音波振動により除染を実施するものであり、図示しない超音波発信器からの電気信号を機械的振動エネルギーに変換する振動子２１と、振動子２１からの機械的振動エネルギーが伝達されるホーン２２とを超音波振動手段２として、かかるホーン２２からの機械的振動エネルギーが伝達されて振動する振動体３と、振動体３の周囲に配設されるブラシ毛４１を配設するブラシ板４２からなるブラシ部４と、を基本構成として備える。
【００１６】
超音波の発信源となる図示しない超音波発信器は、入力される５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの電気信号を、例えば、２０ｋＨｚや３５ｋＨｚ、あるいは４０ｋＨｚといった電気信号に変換・増幅するものである。超音波発信器に入力される電圧は、一般に１００〜２４０Ｖとされるが、超音波発信器により、例えば１ｋＶ程度まで増幅された状態で、振動子２１に入力・印加されることになる。
【００１７】
超音波発信器からの電気信号は、振動子２１に形成されている電極部２１２から、振動子２１に入力される。振動子２１は、超音波発信器からの電気信号を機械的振動エネルギーに変換するものであり、図示しないピエゾ圧電素子等の圧電素子を備える。
【００１８】
振動子カバー２１１に内蔵される略円柱形状の振動子２１が備える図示しないピエゾ圧電素子は、交流電圧の印加により寸法（厚さ）が変化する性質を有し、変化量は概ね数μｍレベルであるが、大きなパワーとなる。このようなピエゾ圧電素子としては、例えば、用いる周波数の半分の波長（１／２波長）で共振するように、複数の圧電セラミック板等が搭載されるもの等を使用することができ、交流電圧が印加され、印加のＯｎ／Ｏｆｆを繰り返すことにより、ピエゾ圧電素子に伸縮運動を発生させ、機械的振動エネルギーとなる。
【００１９】
図２に示すように、振動子２１とホーン２２は振動子２１に形成された凸部２１３をホーンの一端に形成された凹部２２３に嵌め込むことにより連結一体化されており、振動子２１から発生された機械的振動エネルギーは、ホーン２２に伝達されることになる。
【００２０】
共鳴体であるホーン２２は、本実施形態にあっては、図２に示すような略円柱形状からなり、例えば、アルミニウム合金やチタン合金、鉄ないし鉄合金等を構成材料として形成することができ、求められる強度、コスト、耐摩耗性、使用される周波数等により適宜決定することができる。ホーン２２に伝達された機械的振動エネルギーは、ホーン２２の内部において増幅あるいは減衰されて振動体３に伝達される。
【００２１】
除染対象と対向するようにして配置される振動体３は、凸部（ボス）３１をホーン２２の他端に形成された凹部２２４に嵌め込むことによりホーン２２と連結一体化されており、ホーン２２からの機械的振動エネルギーが伝達されることになる。かかる振動体３の機械的振動エネルギーが、液体等を媒体として除染対象に伝わり、放射性物質が堆積ないし沈着した除染対象から放射性物質を確実に除去することになる。かかる振動体３は、高硬度材料で構成されることが好ましく、例えば、ＳＵＳ４２０Ｊ２等のＳＵＳ（ステンレス）材料、真鍮等を構成材料として形成することができる。
【００２２】
なお、振動子２１は振動子カバー２１１に内蔵され、かかる振動子カバー２１１はホーン２２を内蔵するホーンシリンダ２２１とボルト５１で締められて一体化されている。また、ボルト５１の周囲にはシリンダカバー２２２が装着されている。また、ブラシ部４は、ブラシ毛４１とかかるブラシ毛４１を配設しているブラシ板４２からなるが、ブラシ板４２はホーン２２を内蔵するホーンシリンダ２２１とボルト５２で締められて一体化されている。このようにして超音波振動手段２を構成する各部材が一体化され、また、超音波振動手段２とブラシ部４が一体化されている。ホーン２２の上下の振動運動の負荷を軽減するため、シリンダカバー２２２の下にはネジ５３が介在される。
【００２３】
ブラシ板４２には、複数のブラシ毛４１が先端を除染対象に向くように配設され、ブラシ部４を構成している。振動体３を取り囲むように、ブラシ毛４１が先端４１１を除染対象に向けて配設されているので、除染作業時に隣接するブラシ毛４１間に液体を保持することができ、確実に除染が行われることになる。ブラシ毛４１は、例えば、ナイロン、ポリプロピレン、塩化ビニル等の合成樹脂や、鉄、ステンレス、鋼等の金属材料から構成されるようにすればよい。また、太さや長さ等のサイズや本数は、除染対象の状態等に応じて適宜決定すればよい。なお、振動体３の先端は、ブラシ毛４１の先端と面一（つらいち）とするか、除染対象側から見て振動体３の先端がブラシ毛の先端４１より引っ込むように形成してもよい。
【００２４】
図３は、図２の除染装置１を除染対象側から見た図である。図３に示すように、振動体３の近傍（概ね、振動体３の端から１．５ｃｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは０．５〜１．０ｃｍの範囲。）には、ブラシ毛４１を配設しないように空間Ｘが形成されている。このようにして振動体３の近傍にブラシ毛４１を配設しないことにより、振動体３の近傍に空間Ｘを形成することができ、超音波振動における媒体として必要な液体を、振動体３の近傍のかかる空間に保持することが可能となるため、超音波振動による除染作業を効率よく実施することができる。
【００２５】
本実施形態にあって、振動体３の形状は、図２に示すように、断面視でボタン形状とされており、このような形状として、除染対象との接触面を小さくすれば、除染対象が平坦でなく、適当な段差が形成されている面や、波打った状態の面（例えば、瓦屋根等）に適した形状となり、これらの表面形状を有する除染対象から効率よく放射性物質を除去することができる。
【００２６】
なお、振動体３の形状は、振動体３の超音波振動（機械的振動エネルギー）を効率よく除染対象に伝達できるように、除染対象の表面形状によって決定することができる。図４は、図２において、振動体３の形状を変更した態様を示した断面図であり、振動体３の形状を平坦として、図２に示した振動体３の形状より面積を大きくした態様を示している。また、図５は、図３と同様、図４の除染装置１を除染対象側から見た図である。図４及び図５に示した振動体３の形状は、除染対象が土壌や床等といった、比較的平坦な場合に適した形状である。
【００２７】
なお、本実施形態に係る除染装置１は、ブラシ板４２に液体供給部６となる孔が形成されている。液体供給部６は、液体タンクと連接されたホース（ともに図示せず）等を繋いで、液体タンクに溜められた所望の液体を、ホースを介して液体供給部６に流入させることにより除染対象に液体を供給可能とする。なお、除染時に使用可能な液体としては、水のほか、放射性物質の除染に通常用いられる液体を挙げることができ、例えば、界面活性剤やキレート剤を含んだ液体、洗剤等や、いわゆるＲＯ水（逆浸透（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜を通過させた水）を使用するようにしてもよい。
【００２８】
本実施形態に係る除染装置１を使用して除染作業を行うには、除染対象となる土壌、床、屋根等に、除染装置１の振動体３を除染対象と対向するようにして、図示しない超音波発生器を稼働させて電子信号を振動子２１に印加する。そして、振動子２１により電気信号を機械的振動エネルギーに変換して、かかる機械的振動エネルギーを振動子２１からホーン２２、ホーン２２から振動体３に伝達して、振動体３から超音波振動（機械的振動エネルギー）を媒体である液体を介して除染対象に断続的に伝えることにより、堆積・沈着した放射性物質を除染対象から除去し、媒体の液体に混ぜこむ。その後、放射性物質を含んだ汚れた液体を、ブラシ部４を構成するブラシ毛４１で除去するようにすればよい。
【００２９】
なお、本実施形態の構成にあっては、継ぎ手取付部７１がヒンジ７２を介してブラシ板４２に配設されている。継ぎ手取付部７１の挿入部７３に図示しない棒状の継ぎ手を挿入して、除染装置１を自在に動かして除染作業を実施することができる。
【００３０】
（II）本発明の効果：
以上説明した本実施形態に係る除染装置１は、振動体３を超音波振動手段２により超音波振動させて除染作業を実施するに際し、除染対象と対向するように配置される振動体３を取り囲むように、先端４１１を除染対象に向けて配設される複数のブラシ毛４１をブラシ板４２に配設したブラシ部４とした構成であり、コンパクトでありながら、除染作業時に隣接するブラシ毛４１間に液体を保持することができるため、放射性物質の除染を簡便かつ確実に実施することが可能となる。かかる除染装置１は、例えば、土壌、屋根、壁、及び床等の除染作業に利用することができる。
【００３１】
（III）実施形態の変形：
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記し
た実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる
範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。ま
た、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達
成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実
施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本
発明に含まれるものである。
【００３２】
例えば、前記した実施形態では、図１等に示すように、ブラシ板４１に液体供給部６である孔を形成し、除染対象に液体を供給可能とした構成を示して説明したが、液体供給部６を形成せずに、媒体となる液体をホース等で外部から直接供給するようにしてもよい。
【００３３】
また、前記した実施形態では、超音波振動手段２として、振動子２１とホーン２２を連接して、振動子２１による機械的振動エネルギーを直接ホーン２２に伝達する構成を示したが、振動子２１とホーン２２の間に図示しないブースターを介在させて、ブースターによって振動子２１から伝達される振幅を増減させて、かかるブースターで振幅を調整した機械的振動エネルギーをホーン２２に伝達するようにしてもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、土壌や屋根、床等の放射能汚染を除染する手段として有利に使用することができ、産業上の利用可能性が非常に高い。
【符号の説明】
【００３５】
１  ……  除染装置
２  ……  超音波振動手段
２１  ……  振動子
２１１  ……  振動子カバー
２１２  ……  電極部
２１３  ……  凸部
２２  ……  ホーン
２２１  ……  ホーンシリンダ
２２２  ……  シリンダカバー
２２３  ……  凹部
２２４  ……  凹部
３  ……  振動体
３１  ……  凸部
４  ……  ブラシ部
４１  ……  ブラシ毛
４１１  ……  ブラシ毛の先端
４２  ……  ブラシ配設板
５１  ……  ボルト
５２  ……  ボルト
５３  ……  バネ
６  ……  液体供給部（孔）
７１  ……  継ぎ手取付部
７２  ……  ヒンジ
７３  ……  挿入部
Ｘ  ……  空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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