(57)【要約】【課題】配管を確実に閉止して切断することができるとともに、作業性にも優れる配管の密閉切断装置およびこれを用いた密閉切断方法を提供する。【解決手段】配管Ｐの圧縮箇所Ａを含んで配管の外周を気密的に覆うシールボックス１と、シールボックス１内において圧縮箇所を囲繞する加熱コイル３を備えた高周波誘導加熱装置と、シールボックス内に不活性ガスを導入させる不活性ガスの供給ライン７と、シールボックス内の酸素を排気させる排気ライン１１と、配管の圧縮箇所を間に挟んだ両側の外周を一体的に把持して固定する配管固定具１４と、高周波誘導加熱装置を制御して加熱コイル３によって圧縮箇所Ａを７００℃以上であって溶融温度以下の温度範囲に予熱した後に出力を上げて溶融温度以上まで昇温させる制御手段を有してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管の径方向に圧縮された箇所を高周波誘導加熱により溶封して切断する配管の密閉切断装置であって、
上記圧縮箇所を含んで上記配管の外周を気密的に覆うシールボックスと、このシールボックス内において上記圧縮箇所を囲繞する加熱コイルを備えた高周波誘導加熱装置と、上記シールボックス内に不活性ガスを導入させる不活性ガスの供給ラインと、上記シールボックス内の酸素を排気させる排気ラインと、上記配管の上記圧縮箇所を間に挟んだ両側の外周を一体的に把持して固定する配管固定具と、上記高周波誘導加熱装置を制御して上記加熱コイルによって上記圧縮箇所を７００℃以上であって溶融温度以下の温度範囲に予熱した後に出力を上げて溶融温度以上まで昇温させる制御手段とを有してなることを特徴とする配管の密閉切断装置。
【請求項２】
上記配管固定具は、上記配管に沿って配設されて上記圧縮箇所を間に挟んだ両側まで延出する連結部材と、この連結部材の両端部に立設された支持部材と、これら支持部材に固定されるとともに、上記配管の外周を一体的に把持するライナーとを備えてなり、
上記支持部材および上記ライナーは、それぞれ上記配管を挟持すべく分割され、締結手段によって連結されるとともに、上記ライナーは上記支持部材に対して位置調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配管の密閉切断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の配管の密閉切断装置を用いて、配管の径方向に圧縮された箇所を高周波誘導加熱により溶封して切断する配管の密閉切断方法であって、
上記排気ラインから上記シールボックス内の酸素を排気するとともに上記供給ラインを介して上記シールボックス内に上記不活性ガスを充填させ、次いで上記制御手段によって上記圧縮箇所を７００℃以上であって溶融温度以下の温度範囲に予熱した後に、上記高周波誘導加熱装置の出力を上げることにより溶融温度以上まで昇温させて上記圧縮箇所を溶封・溶断することを特徴とする配管の密閉切断方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の配管の密閉切断装置を用いて、配管の径方向に圧縮された箇所を高周波誘導加熱により溶封して切断する配管の密閉切断方法であって、
上記排気ラインから上記シールボックス内の酸素を排気するとともに上記供給ラインを介して上記シールボックス内に上記不活性ガスを充填させ、次いで上記制御手段によって上記圧縮箇所を７００℃以上であって溶融温度以下の温度範囲に予熱した後に、上記高周波誘導加熱装置の出力を上げることにより溶融温度まで昇温させて上記圧縮箇所を溶封し、さらに出力を上げて溶融温度以上まで昇温させて溶断することを特徴とする配管の密閉切断方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の配管の密閉切断装置を用いて、配管の径方向に圧縮された箇所を高周波誘導加熱により溶封して切断する配管の密閉切断方法であって、
上記排気ラインから上記シールボックス内の酸素を排気するとともに上記供給ラインを介して上記シールボックス内に上記不活性ガスを充填させ、次いで上記制御手段によって上記圧縮箇所を７００℃以上であって溶融温度以下の温度範囲に予熱した後に、上記高周波誘導加熱装置の出力を上げることにより溶封させる温度まで昇温させて６０秒以内に上記圧縮箇所を溶封し、さらに上記高周波誘導加熱装置の出力を上げて３０秒以内に上記圧縮箇所を溶断することを特徴とする配管の密閉切断方法。
【請求項６】
上記シールボックス内の圧力を大気圧より低く設定し、かつ上記配管内の圧力を上記シールボックス内の圧力以下に設定して上記溶断を行うことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の配管の密閉切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管に内包されている有害物質や有害微生物を外部に漏洩させることなく、当該配管を切断除去するための配管の密閉切断装置および密閉切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種プラントや製造設備における配管であって、内部に有害物質や有害微生物を含む配管をその老朽化等により切断除去する場合には、上記有害物質などを外部に漏洩させないように当該配管を切断する配管封止法が用いられている。
【０００３】
従来のこの種の配管封止法としては、配管の切断すべき箇所を高周波誘導加熱によって加熱し、次いで加熱した箇所を油圧シリンダを用いた押し金具によって押し潰して密着させた後に、密着箇所を鋸刃等を用いた一般的な機械的切断法を用いて切断する方法が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の配管封止法を用いた切断にあっては、密着部を機械的に切断する際に、切断しようとする箇所において配管が確実に密着しているか否か判別することが難しいために、密着していない箇所を切断したり、密着箇所を外して切断したりして配管の閉止状態を保持することが困難になるという問題点があった。
【０００５】
また、配管の閉止および切断に、高周波誘導加熱と油圧シリンダ等による閉止工程と、鋸刃等を用いた機械的な切断工程との２工程を要するために、作業が煩雑化するという問題点もあった。
【０００６】
加えて、鋸刃等による機械的な切断工程において発生する切粉に、有害物質や有害微生物が付着している可能性があるために、配管切断後に上記切粉をすべて回収する必要があり、特に飛散した微細な切粉の回収に多大の手間を要するという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、配管を確実に閉止して切断することができるとともに、作業性にも優れる配管の密閉切断装置およびこれを用いた密閉切断方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、配管の径方向に圧縮された箇所を高周波誘導加熱により溶封して切断する配管の密閉切断装置であって、上記圧縮箇所を含んで上記配管の外周を気密的に覆うシールボックスと、このシールボックス内において上記圧縮箇所を囲繞する加熱コイルを備えた高周波誘導加熱装置と、上記シールボックス内に不活性ガスを導入させる不活性ガスの供給ラインと、上記シールボックス内の酸素を排気させる排気ラインと、上記配管の上記圧縮箇所を間に挟んだ両側の外周を一体的に把持して固定する配管固定具と、上記高周波誘導加熱装置を制御して上記加熱コイルによって上記圧縮箇所を７００℃以上であって溶融温度以下の温度範囲に予熱した後に出力を上げて溶融温度以上まで昇温させる制御手段とを有してなることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記配管固定具は、上記配管に沿って配設されて上記圧縮箇所を間に挟んだ両側まで延出する連結部材と、この連結部材の両端部に立設された支持部材と、これら支持部材に固定されるとともに、上記配管の外周を一体的に把持するライナーとを備えてなり、上記支持部材および上記ライナーは、それぞれ上記配管を挟持すべく分割され、締結手段によって連結されるとともに、上記ライナーは上記支持部材に対して位置調整可能に設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の配管の密閉切断装置を用いて、配管の径方向に圧縮された箇所を高周波誘導加熱により溶封して切断する配管の密閉切断方法であって、上記排気ラインから上記シールボックス内の酸素を排気するとともに上記供給ラインを介して上記シールボックス内に上記不活性ガスを充填させ、次いで上記制御手段によって上記圧縮箇所を７００℃以上であって溶融温度以下の温度範囲に予熱した後に、上記高周波誘導加熱装置の出力を上げることにより溶融温度以上まで昇温させて上記圧縮箇所を溶封・溶断することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の配管の密閉切断装置を用いて、配管の径方向に圧縮された箇所を高周波誘導加熱により溶封して切断する配管の密閉切断方法であって、上記排気ラインから上記シールボックス内の酸素を排気するとともに上記供給ラインを介して上記シールボックス内に上記不活性ガスを充填させ、次いで上記制御手段によって上記圧縮箇所を７００℃以上であって溶融温度以下の温度範囲に予熱した後に、上記高周波誘導加熱装置の出力を上げることにより溶融温度まで昇温させて上記圧縮箇所を溶封し、さらに出力を上げて溶融温度以上まで昇温させて溶断することを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の配管の密閉切断装置を用いて、配管の径方向に圧縮された箇所を高周波誘導加熱により溶封して切断する配管の密閉切断方法であって、上記排気ラインから上記シールボックス内の酸素を排気するとともに上記供給ラインを介して上記シールボックス内に上記不活性ガスを充填させ、次いで上記制御手段によって上記圧縮箇所を７００℃以上であって溶融温度以下の温度範囲に予熱した後に、上記高周波誘導加熱装置の出力を上げることにより溶封させる温度まで昇温させて６０秒以内に上記圧縮箇所を溶封し、さらに上記高周波誘導加熱装置の出力を上げて３０秒以内に上記圧縮箇所を溶断することを特徴とするものである。
【００１３】
そして、請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれかに記載の発明において、上記シールボックス内の圧力を大気圧より低く設定し、かつ上記配管内の圧力を上記シールボックス内の圧力以下に設定して上記溶断を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１または２に記載の配管の密閉切断装置およびこれを用いた請求項３〜６のいずれかに記載の密閉切断方法によれば、圧縮箇所を７００℃〜溶融温度（融点）の範囲に予熱することにより、圧縮箇所における溶断箇所の温度差を小さくして均一に溶融させているために、溶封不良が生じることを防止することができる。
【００１５】
しかも、この種の高周波誘導加熱による溶断においては、原理上、溶断が開始されると当該溶断部の入熱量が減って以降の溶断に支障を来すおそれがあるのに対して、本発明においては、溶融温度まで昇温させて溶封するとともに、急速に溶断しているために、溶断不良も招くことなく確実に溶断することができる。
【００１６】
この際に、配管固定具によって、上記配管の圧縮箇所を間に挟んだ両側の外周を一体的に把持して固定しているために、配管施工時に配管に残留した応力によって、溶融の進行により機械的強度が低下した溶断箇所の両側に相対的なズレが生じて、切断部が破断されることによる溶封不良や、切断部が互いに接近することによる溶断不良が発生し、確実な溶封および溶断が妨げられることを防止することができる。
【００１７】
この結果、配管に内包されている有害物質や有害微生物を外部に漏洩させることなく、当該配管を切断すべき圧縮箇所において確実に閉止して切断することができる。しかも、高周波誘導加熱装置によって配管の閉止および切断を連続的に行うことができるために、作業の簡易化と効率化を図ることも可能になる。
【００１８】
また、溶断は、配管の金属が溶融して圧縮された配管の隙間が溶封された後、すぐに始まるため、溶封に長い時間を掛けると溶封が完了する前に溶断が行われる可能性がある。このため、請求項４に記載の発明のように、予熱後に高周波誘導加熱装置の出力を上げ、溶封させる温度まで昇温させて６０秒以内に圧縮箇所を溶封し、さらに上記高周波誘導加熱装置の出力を上げて３０秒以内に上記圧縮箇所を溶断することが好適である。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明によれば、配管内の圧力をシールボックス内の圧力以下に設定しているために、溶封時に、溶融した金属を円滑に圧縮箇所の内部隙間および周辺に導いて確実な溶封を行わせることができるとともに、シールボックス内の圧力を大気圧より低く設定しているために、溶断時に、万一配管内の有害物質等がシールボックス内に漏洩したとしても、シールボックスの外に排出されることを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る配管の密閉切断装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】配管の圧縮箇所と加熱コイルの配置を示す正面図である。
【図３】図１の配管固定具を示す正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】（ａ）は配管の溶封および切断箇所の断面写真であり、（ｂ）はこれを模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜図４は、本発明に係る配管の密閉切断装置の一実施形態を示すものである。
この密閉切断装置は、図２に示すように、切断すべき箇所が所定の幅寸法Ｌによって扁平帯板状に圧縮された配管Ｐを、高周波誘導加熱により溶封して切断するためのものであって、図１中符号１は、水平に配置された上記圧縮箇所Ａの前後の配管Ｐの外周を気密的に覆うシールボックスである。ちなみに、図１においては、シールボックスを一部断面視した平面図として示してある。
【００２２】
このシールボックス１は、配管Ｐの位置を境にして上下に２分割され、下側が配管Ｐに吊り下げられて設置されるとともに、その上部に上側が載置され、固定金物によって密閉されたもので、上側と下側との間および配管Ｐの貫通孔等にゴムパッキンやシリコンゴムシート等からなるシールが介装されることにより、内部が気密的に配設されるようになっている。
【００２３】
そして、この密閉切断装置においては、上記配管Ｐの圧縮箇所Ａを溶封して溶断するための高周波誘導加熱装置および冷却水循環装置５が設けられている。
この高周波誘導加熱装置は、移動可能となるようにキャスターを備えて床上に設置されたもので、図２に示すように圧縮箇所Ａを囲繞する加熱コイル３と、加熱コイル３に高周波電流を供給するための高周波電源装置４ａおよび整合トランス４ｂとから概略構成され、整合トランス４ｂがシールボックス１の側壁に設けられた加熱コイルリード部２にボルトを介して着脱自在に装着されたものである。また、冷却水循環装置５は、これら整合トランス４ｂおよび加熱コイル３に冷却水を循環供給して冷却するための装置である。
【００２４】
そして、この高周波誘導加熱装置には、加熱コイルへの出力の増加を段階的に制御することにより、先ず配管Ｐの圧縮箇所Ａを７００℃以上であって溶融温度（融点）以下の温度範囲に予熱し、次いで上記出力を上げることにより溶封させる温度まで昇温させて６０秒以内（より好ましくは３０秒以内）に上記圧縮箇所を溶封した後に、さらに上記出力を上げて加熱を強め、３０秒以内（より好ましくは１０秒以内）に圧縮箇所Ａを溶断する制御手段が組み込まれている。
【００２５】
なお、このような制御手段は、例えば圧縮箇所Ａ近傍の温度を検出する熱電対等の温度検出器と、当該温度検出器の出力信号に基づいて、加熱コイルの出力をプログラム制御する制御装置とを組み合わせて構成することができる。また、切断する配管Ｐの寸法諸元および材質から、予め各々の上記温度に達するまでの時間を設定しておき、予熱開始時刻からタイマーによって上記設定時間ごとに、所要の出力に切り換える構成を採用することもできる。
【００２６】
また、シールボックス１には、窒素ボンベ６に充填された窒素ガス（不活性ガス）を内部に導入させる供給ライン７が接続されており、この供給ライン７にはシールボックス１内の圧力と大気圧との差圧によってシールボックス１内を大気圧よりも低い圧力に保持する制御バルブ８が設けられている。さらに、シールボックス１には、内部の圧力を計測する圧力計９が設置されている。また、シールボックス１内における配管Ｐの溶断部の下方位置には、溶融金属を受け止める断熱材が敷設されたのろ受１０が設置されている。
【００２７】
他方、シールボックス１には、内部の酸素ガスをパージするための排気ライン１１が接続されており、当該排気ライン１１には、シールボックス１内を吸引するブロアーが接続されている。また、この排気ライン１１には、フィルタ１２および酸素濃度計１３が介装されている。そして、配管Ｐには、シールボックス１内において圧縮箇所Ａを間に挟んだ両側の外周を一体的に把持して固定する配管固定具１４が設けられている。
【００２８】
この配管固定具１４は、図３および図４に示すように、シールボックス内において配管Ｐに沿って配置される連結部材１５と、この連結部材１５の両端部に立設された補強材１６上に固定されて圧縮箇所Ａを間に挟んで配管Ｐの延在方向に対向する下部クランパー１７と、２本の調整ボルト１８によって下部クランパー１７に対して上下方向に位置調整可能に設けられた下部ライナー１９と、下部クランパー１７に２本のボルト２０によって着脱自在に設けられた上部クランパー２１と、この上部クランパー２１に固定されて下部ライナー１９と対を為す上部ライナー２２とから構成されたものである。なお、図中符号２３は、下部ライナー１９および上部ライナー２２の脱落防止用のボルトである。
【００２９】
ここで、上下部ライナー１９、２２には、対向して配管Ｐの外周を把持する円弧面が形成されており、上下部クランパー１７、２１には、上記円弧面よりも大径の円弧面が形成されている。そして、上下部ライナー１９、２２によって、配管Ｐを把持するライナーが構成され、上下部クランパー１７、２１によって、上下部ライナー１９、２２を保持する支持部材が構成されている。
【００３０】
次に、上記構成からなる配管の密閉切断装置を用いた本発明に係る密閉切断方法の一実施形態について説明する。
予め、シールボックス１を取り付ける前に、配管Ｐ内に窒素ガス（不活性ガス）を流入または封入させて、配管Ｐ中の酸素濃度を１％以下にした後、配管の切断すべき箇所を可搬式油圧圧縮装置等を用いて所定の幅寸法Ｌ（例えば、５０〜１５０ｍｍ）だけ扁平に圧縮する。
【００３１】
次いで、配管Ｐの上記圧縮箇所Ａの前後を囲むようにして、２分割されたシールボックス１の下側を配管Ｐに吊り下げて設置した後に、この圧縮箇所Ａを間に挟んだ両側に位置する配管Ｐの外周を、配管固定具４の上下部ライナー１９、２２によって挟持して、上下部クランパー１７、２１をボルト２０によって締め付けることにより当該配管固定具４を装着する。
【００３２】
次に、分割されている加熱コイル３を、配管Ｐの圧縮箇所Ａを囲繞するように配置して一体に組み立てる。
【００３３】
その後、シールボックス１の上側を被せて図示されない固定金具で一体化することにより、両者間に介装されたゴムパッキンやゴムシート等のシールや、一体化後に、シールボックスの配管挿通部と配管Ｐの外周にわたって巻回されたシリコンゴムシート等のシールによって、シールボックス１内が気密に保持される。
【００３４】
次いで、窒素ボンベ６内の窒素ガスを、供給ライン７からシールボックス１内に注入し、これと併行してブロアーにより排気ライン１１からシールボックス１内の酸素を排気し、酸素濃度計１３によって測定される酸素濃度が１％以下にするとともに、圧力計９の指示値によってシールボックス１内の圧力が配管Ｐの内圧以上であって、かつ大気圧よりも低いことを確認する。この際に、制御バルブ８の開度を制御することにより、シールボックス内１の圧力を調整する。
【００３５】
そして、シールボックス１内の圧力および酸素濃度が上記条件に保持された状態で、高周波誘導加熱装置の高周波電源装置４ａや冷却水循環装置５を作動させ、制御手段によって予め設定されたシーケンスに基づいて、先ず所定の出力で整合トランス４ｂを介して加熱コイル３に電流を流し、配管Ｐの圧縮箇所Ａに流れる高周波誘導電流により発生するジュール熱によって、上記圧縮箇所Ａの一部を７００℃以上であって配管Ｐの禁則の溶融温度以下の予熱温度に保持させる。ちなみに、上記配管Ｐがステンレス鋼（ＳＵＳ）である場合には、上記予熱温度は、約１０００℃が好適である。
【００３６】
次いで、上記予熱が完了した後に、出力を上げて配管Ｐの溶融温度（融点）付近（ステンレス鋼の場合は約１４００℃）まで加熱して６０秒以内に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、圧縮箇所Ａにおける配管Ｐ内の隙間Ｓに流入した溶融金属Ｍ1および溶断部に付着した溶融金属Ｍ2によって溶封する。この際に、通常配管Ｐの圧縮箇所Ａにおける内部の隙間Ｓが約３ｍｍ以下であって、かつ配管Ｐの内圧がシールボックス１内の圧力と同じか、それ以下であれば、溶融金属Ｍ1は隙間Ｓに流入して隙間Ｓを閉塞させる。
【００３７】
そして、上記溶封が完了した後に、さらに出力を上げると、余分な溶融金属が自重で落下することにより圧縮箇所Ａが３０秒以内に溶断される。このようにして圧縮箇所Ａにおける溶断が完了した後に、高周波誘導加熱装置の電源をオフにする。すると、シールボックス１内に流入する窒素ガスによって、溶断部の溶融金属Ｍ1、Ｍ2および自重でのろ受１０の断熱材上に落下した溶融金属が冷却されて凝固する。
【００３８】
このような配管Ｐの閉止状態および切断状態は、シールボックス１に形成された覗き窓（図示を略す。）から、溶断部における溶融金属Ｍ2の落下面Ｆによって確認することができる。
【００３９】
以上説明したように、上記構成からなる配管の密閉切断装置およびこれを用いた密閉切断方法によれば、圧縮箇所Ａを７００℃〜溶融温度（融点）の範囲に予熱することにより、圧縮箇所における溶断箇所の温度を均一にしたうえで、高周波誘導加熱装置の出力を上げて６０秒以内に圧縮箇所を溶封した後に、さらに上記出力を上げて３０秒以内に上記圧縮箇所を溶断しているために、溶封不良が生じることを防止して、確実に溶断することができる。
【００４０】
この際に、溶封および溶断時に、配管固定具１４によって配管Ｐの圧縮箇所Ａを間に挟んだ両側の外周を一体的に把持して固定しているために、配管施工時の残留応力によって、溶融が進行した際に、円滑な溶封および溶断を妨げるような溶断箇所の相対的なズレを生じるおそれがない。
【００４１】
しかも、配管Ｐ内の圧力をシールボックス１内の圧力以下に設定しているために、溶封時に、溶融金属Ｍ1を円滑に圧縮箇所Ａの内部隙間Ｓに導いて当該隙間Ｓを閉塞させることにより確実な溶封を行わせることができるとともに、シールボックス１内の圧力を大気圧より低く設定しているために、溶断時に、万一配管Ｐ内の有害物質等がシールボックス１内に漏洩したとしても、シールボックス１の外に排出されることを未然に防止することができる。
【００４２】
この結果、配管Ｐに内包されている有害物質や有害微生物を外部に漏洩させることなく、当該配管Ｐを切断すべき圧縮箇所Ａにおいて確実に閉止して切断することができる。しかも、高周波誘導加熱装置によって配管Ｐの閉止および切断を連続的に行うことができるために、作業の簡易化と効率化を図ることも可能になる。
【００４３】
加えて、溶断により配管Ｐから落下した溶融金属は、凝固時における溶融金属の表面張力により丸みを帯びた比較的大きな塊（約２ｍｍ以上）となり、溶断部の下方に落下しているために、簡単に拾い集めて回収することができるとともに、圧縮箇所Ａの溶融時、溶融金属の一部がヒュームとなって窒素ガスに同伴し、シールボックス１から排気ライン１１へと排出されるが、当該排気ライン１１に介装したフィルタ１２によって捕集されるために、配管Ｐから遊離した溶融金属については、全て容易に回収することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  シールボックス
３  加熱コイル
７  不活性ガスの供給ライン
１１  排気ライン
１４  配管固定具
１５  連結部材
１７  下部クランパー（支持部材）
１８  調整ボルト
１９  下部ライナー
２１  上部クランパー（支持部材）
２２  上部ライナー
【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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