(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に有害物質が内蔵された砲弾の長手方向に対応する所定方向に沿って所定間隔で噴射する複数のウォータジェットを砲弾の径方向に沿って移動させて砲弾に当てることにより、当該砲弾を長手方向に複数箇所で輪切りにし、その後各輪切りにされた部分を洗浄する砲弾解体方法を実現するために使用されるウォータジェットノズルであって、ノズル本体と、ノズル本体に、砲弾の長手方向に対応する所定方向に沿って所定間隔を開けて配置された複数備えられたウォータジェット噴射弁とを有しており、ウォータジェットノズルが砲弾に対してその径方向に相対移動されるように構成されるウォータジェットノズルにおいて、
上記ウォータジェット噴射弁は、上記所定間隔を小さくすべく上記所定方向に直交する方向に沿って複数列に配置されており、隣り合う列に属し且つ隣り合うウォータジェット噴射弁は、それぞれのウォータジェットが上記所定方向に沿う仮想線と交わるように所定角度だけ傾斜されていることを特徴とするウォータジェットノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
この発明は、砲弾、特に遺棄化学兵器等のウォータジェットを利用した解体方法に使用するためのウォータジェットノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、世界中に遺棄化学兵器等を含む砲弾が残存しており、これを安全かつ迅速に処理することが求められている。一般に砲弾は火薬が内蔵されているため、不用意に破壊することはきわめて危険である。そのため、従来では、ウォータジェットを利用して砲弾を切断・解体する方法が提案されている（特開平８−１３６２００号公報参照）。このウォータジェットを利用すれば、切断時の熱の発生、切断面に生じる応力が小さく、また、粉塵や有毒なガスの発生を防止することができるので、好ましい解体作業を行うことができる。
【０００３】
すなわち、従来のウォータジェットを利用した解体方法は、高圧の水をウォータジェットノズルから噴出させ、これを砲弾に当てることにより砲弾を切断し、その後、砲弾内部を洗浄するという作業を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、処理すべき砲弾の数はきわめて多いため、一つの砲弾の解体作業に要する時間をできるだけ短くしたいという要請がある。しかし、従来の解体作業は、砲弾の所定部（たとえば頭部等）を切断し、その後にその切断部から水を注入して内部を洗浄するという工程であるから、一つの砲弾の解体作業を迅速に行うことができない。
【０００５】
そこで、本発明は、砲弾の解体作業をより迅速に行って大量に遺棄された砲弾の処理を迅速に進めるためのウォータジェットノズルを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）    上記目的を達成するため本願発明者は、砲弾を複数の輪切り状態にすれば、その後の洗浄作業がより簡単になる点に着目した。しかも、かかる輪切りに時間を要するとすれば結局解体作業を迅速に行えないため、砲弾を一気に複数の輪切りにすれば迅速な解体作業を行うことができると考えた。
【０００７】
(2) そこで、本願に係る砲弾解体方法は、内部に有害物質が内蔵された砲弾を解体するための方法であって、砲弾の長手方向に対応する所定方向に沿って所定間隔で噴射する複数のウォータジェットを砲弾の径方向に沿って移動させて砲弾に当てることにより、当該砲弾を長手方向に複数箇所で輪切りにし、その後各輪切りにされた部分を洗浄するものである。
【０００８】
この方法によれば、複数のウォータジェットにより砲弾を輪切りにするから、１回の切断作業で砲弾を複数にスライスすることができる。これにより、砲弾内部の有害物質の洗浄作業がきわめて容易になる。
【０００９】
(3) また、上記方法を実現するための本願に係るウォータジェットノズルは、ノズル本体と、ノズル本体に、砲弾の長手方向に対応する所定方向に沿って所定間隔を開けて配置された複数備えられたウォータジェット噴射弁とを有しており、ウォータジェットノズルが砲弾に対してその径方向に相対移動されるように構成される。
【００１０】
この構成によれば、ノズル本体にウォータジェット噴射弁を複数備えたので、単一のウォータジェットノズルから複数のウォータジェットを噴射することができる。また、各ウォータジェット噴射弁は、砲弾の長手方向に対応する所定方向に沿って所定間隔をあけて配置して、ウォータジェットノズルを砲弾の径方向に移動させることにより、上記所定間隔の寸法で砲弾を輪切りにすることができる。これにより、砲弾を一気に複数の輪切りにすることができ、その後の砲弾内部の有害物質の洗浄作業がきわめて容易になる。
【００１２】
さらに、上記ウォータジェット噴射弁を、上記所定間隔を小さくすべく上記所定方向に直交する方向に沿って複数列に配置し、さらに、隣り合う列に属し且つ隣り合うウォータジェット噴射弁を、それぞれのウォータジェットが上記所定方向に沿う仮想線と交わるように所定角度だけ傾斜させている。
【００１３】
この構成によれば、まず、ウォータジェット噴射弁を上記所定方向に直交する方向に沿って複数列に配置することにより、上記所定間隔（すなわち砲弾の輪切りの幅寸法）を十分小さくすることができる。より詳しく説明すると、単一列にウォータジェット噴射弁を並設すると、ウォータジェットの間隔、すなわち砲弾の輪切りの幅寸法をウォータジェット噴射弁の外形寸法よりも小さくすることができない。しかし、上述のように複数列に配置することにより、ウォータジェットの間隔を小さくすることができることから、砲弾の輪切りの幅寸法を十分小さくすることができる。これにより、砲弾内部の有害物質の洗浄作業が一層容易にる。
【００１４】
また、隣り合う列に属し且つ隣り合うウォータジェット噴射弁を、各ウォータジェットが上記所定方向に沿う仮想線と交わるように所定角度だけ傾斜させることにより、ウォータジェットによる砲弾の切り口を、砲弾の長手方向に沿う稜線に沿って上記所定間隔ごとに形成することができる。これにより、ウォータジェットノズルによる１回の切断作業で砲弾を一気に輪切りにすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るウォータジェット切断装置の構成を模式的に示す図である。
【００１７】
図１を参照して、このウォータジェット切断装置１０は、高圧の水を噴射してワーク１１に当てることにより、水の噴流によってワーク１１を切断するものである。ウォータジェット切断装置１０の概略構成について説明すると、このウォータジェット切断装置１０は、高圧水発生部１２と、高圧水をウォータジェットとして噴射するウォータジェットノズル１３と、高圧水に研磨剤を添加するための研磨剤供給部１４と、図示していないが、ウォータジェットノズル１３をワーク１１に対して相対移動させる移動機構と、ワーク１１を支持するためのステージ１５と、噴射された高圧の水を受けて排出する排水部１６とを備えている。なお、ウォータジェットノズル１３は、ノズルヘッドと呼称される場合もある。
【００１８】
本実施形態では、このウォータジェットノズル１３は、特にワーク１１としての砲弾（以下、ワーク１１を特に「砲弾１１」という。）を切断し解体する作業に使用される。この砲弾１１は、主として戦争等に使用されなかった残余の未使用砲弾である。この砲弾１１は、通常金属製のケーシングを備え、火薬や場合によっては化学薬品等が内蔵されている。そして、本実施形態の特徴とするところは、上記ウォータジェットノズル１３が複数のウォータジェットを噴射することができるようになっており、これにより、１回の切断作業によって砲弾１１を複数に切断（輪切り）することができるようになっている点である。以下、詳しく説明する。
【００１９】
上記高圧水発生部１２，研磨剤供給部１４および排水部１６は、従来のウォータジェット切断装置に採用されているものと同様の構成であるため、その詳しい説明は省略する。なお、研磨剤供給部１４は、高圧水に研磨剤（たとえば、ガーネットサンドや鉄粉等）を添加して切断力を向上させるためのものであり、ワーク１１が金属製のものであっても確実に切断することができるようになっている。
【００２０】
次に、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視図であり、図３は図２におけるＢ−Ｂ矢視図である。これらの図を参照してウォータジェットノズル１３について詳しく説明する。
【００２１】
ウォータジェットノズル１３は、ノズル本体１７と、複数のウォータジェット噴射弁（以下、単に「噴射弁」という。）１８とを備えており、複数の噴射弁１８がノズル本体１７と共にユニットとして構成されている。なお、この噴射弁１８は、ミキシングチャンバ１８と呼称される場合もある。
【００２２】
ノズル本体１７は、たとえばステンレス鋼等により構成することができ、本実施形態では矩形のブロック状に形成されている。ノズル本体１７には、複数（噴射弁１８の数と同数）の噴射弁取付孔１９が設けられている。そして、図１に示すように、各噴射弁取付孔１９に噴射弁１８が挿入され固定されている。
【００２３】
噴射弁取付孔１９は、図２および図３に示すように、切断される砲弾１１の長手方向（所定方向）に沿って複数（本実施形態では１８個）設けられている。
【００２４】
ここで、各噴射弁１８は、従来からウォータジェット切断装置に使用されているものと同様の構成であって、図１に示すように、基端部２３に高圧水が導かれ、先端部２４から噴射されるようになっている。また、各噴射弁１８には、それぞれ独立して高圧水および研磨剤が供給されるようになっており、各噴射弁１８から一定の安定した高圧水が独立して噴射されるようになっている。なお、上記先端部２４は、アブレイシブノズル２４と呼称される場合もある。
【００２５】
したがって、上記各噴射弁取付孔１９にそれぞれ噴射弁１８が固定されることにより、噴射弁列が形成されている。また、本実施形態では、この噴射弁列は、切断される砲弾１１の径方向（上記所定方向に直交する方向）に沿って３列に形成されている。これにより、各噴射弁１８によって、第１噴射弁列２０，第２噴射弁列２１および第３噴射弁列２２が構成されている。そして、各噴射弁列２０，２１，２２に属する噴射弁１８は同数であり、隣り合う噴射弁１８同士の間隔（ピッチｐ）は一定である。なお、本実施形態では、このピッチｐは、３０ｍｍに設定されている。もっとも、このピッチｐは、３０ｍｍに限定されるものではなく、適宜設計変更することができる。
【００２６】
各噴射弁列２０，２１，２２は、図３に示すように切断される砲弾１１の長手方向に沿って所定距離だけずらされている。すなわち、第１噴射弁列２０に対して第２噴射弁列２１が距離ｓだけずらされており、また、第２噴射弁列２１に対して第３噴射弁列２２が距離ｓだけずらされている。なお、この距離ｓは、本実施形態では１０ｍｍに設定されている。もっとも、この距離ｓは、１０ｍｍに限定されるものではなく、所要の寸法に設計変更することができる。
【００２７】
次に、図４は図２におけるＣ−Ｃ矢視図である。
【００２８】
同図に示すように、各噴射弁列２０，２１，２２に属する噴射弁（同図においては、特に、第１噴射弁列２０に属する噴射弁に参照符号１８１を、第２噴射弁列２１に属する噴射弁に参照符号１８２を、第３噴射弁列２２に属する噴射弁に参照符号１８３を付している。）１８１，１８２，１８３は、相対角度θを有して配置されている。すなわち、隣り合う噴射弁列に属し、且つ隣り合う噴射弁同士（噴射弁１８１と噴射弁１８２および噴射弁１８２と噴射弁１８３）は、それらのウォータジェットが角度θを有して交差するように配置されている。そして、これらウォータジェットは、切断される砲弾１１の長手方向の軸Ｔ（上記所定方向の軸）に沿う仮想線の軸Ｋと交わるようになっている。なお、図３に示すように、各噴射弁列２０，２１，２２は、上記所定方向にｓだけずらされているから、ウォータジェット同士が衝突することはない。なお、この角度θは、好ましくは２５度であり、通常０〜４５度に設定することができる。
【００２９】
次に、このウォータジェット切断装置１０を用いた砲弾１１の解体作業の要領について説明する。
【００３０】
まず、図１を参照して、砲弾１１をステージ１５上に載置し固定する。このとき、上記移動機構によってウォータジェットノズル１３が移動されており、砲弾１１とウォータジェットノズル１３とは、図４に示す位置関係にある。
【００３１】
次いで、高圧水発生部１２および研磨剤供給部１４を作動させ、研磨剤入りの高圧水（ウォータジェット）を噴射した後、移動装置を作動させる。これにより、ウォータジェットノズル１３が図４において右側に移動され、各ウォータジェットによって砲弾１１が径方向に切断されることになる。
【００３２】
このとき、ウォータジェットノズル１３は、噴射弁１８を複数備えているので、単一のウォータジェットノズル１３から複数のウォータジェットを噴射することができる。これにより、砲弾１１を複数の輪切りにすることができる。その後、切断された砲弾１１は、内部の有害物質を洗浄する作業が行われるが、輪切りにされているから、当該洗浄作業がきわめて容易である。
【００３３】
このように本実施形態によれば、複数のウォータジェットにより砲弾１１を輪切りにするから、１回の切断作業、すなわち上記移動機構によるウォータジェットノズル１３の１回の移動動作で、砲弾１１を複数にスライスすることができ、これにより、砲弾１１内部の有害物質の洗浄作業がきわめて容易になる。したがって、砲弾１１の解体・洗浄作業が簡単かつ迅速に行うことができ、その結果、大量の砲弾１１を迅速に処理することができる。
【００３４】
特に、本実施形態では、図２に示すように、各噴射弁１８が砲弾１１の長手方向に沿って所定間隔ｓをあけて配置されているから、砲弾１１を所定の幅寸法ｓでスライスすることができる。これにより、その後の洗浄作業がより簡単かつ迅速に行うことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、図３に示すように、各噴射弁１８を整列されて第１〜第３噴射弁列２０，２１，２２を構成しているから、上記寸法ｓ（すなわち砲弾１１の輪切りの幅寸法）を十分小さくすることができる。すなわち、噴射弁１８を単一列に形成すると、噴射弁１８を単に並設することになり、これでは、ウォータジェットの間隔を噴射弁１８の外形寸法よりも小さくすることはできない。しかし、本実施形態のように複数の噴射弁列２０，２１，２２を形成すると、ウォータジェットの間隔ｓを小さくすることができることから、砲弾１１の輪切りの幅寸法を十分小さくすることができる。その結果、砲弾１１内部の有害物質の洗浄作業が一層容易になる。
【００３６】
さらに本実施形態では、図４に示すように、噴射弁１８１，１８２，１８３を角度θだけ傾斜させて配置したので、各ウォータジェットは、軸Ｋを通過することになる。このことはすなわち、各ウォータジェットによる砲弾１１の切り口を、砲弾１１の長手方向に沿う稜線に沿って上記寸法ｓごとに形成することができる。これにより、ウォータジェットノズル１３による１回の切断作業で砲弾１１を一気に良好に輪切りにすることができるという利点がある。加えて、上記角度θは、図４に示すように、噴射弁１８２を基準として対象に形成されている。
【００３７】
なお、本実施形態では、３列の噴射弁列２０，２１，２２を形成するように噴射弁１８を配置したが、短列に配置することも可能であることは言うまでもない。そして、噴射弁１８を短列に配置した場合は、上記角度θは問題とならない。
【００３８】
また、２列または４列の噴射弁列、あるいはそれ以上の複数の噴射弁列を形成するように噴射弁１８を配置することも可能である。そして、２列の噴射弁列を形成した場合は、上記角度θは０〜４５度に設定することができ、４列の噴射弁列を形成した場合は、上記角度θは、０〜２５度に設定することができる。特に、４列の噴射弁列を形成した場合は、噴射弁１８同士の間隔（ピッチｐ）を３０ｍｍに設定すれば、ウォータジェットの間隔（寸法ｓ）を７．５ｍｍにすることができる。これにより、砲弾１１をさらに薄くスライスすることができ、洗浄作業を迅速に行うことが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本願発明によれば、ウォータジェットノズルによる１回の砲弾切断作業によって砲弾を複数の輪切りにすることができるから、砲弾内部の有害物質の洗浄作業が簡単かつ迅速に行うことができ、その結果、大量の砲弾を迅速に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るウォータジェット切断装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】図２におけるＣ−Ｃ矢視図である。
【符号の説明】
１０  ウォータジェット切断装置
１１  砲弾
１２  高圧水発生装置
１３  ウォータジェットノズル
１４  研磨剤供給部
１５  ステージ
１６  排水部
１７  ノズル本体
１８  噴射弁
１９  噴射弁取付孔
２０  第１噴射弁列
２１  第２噴射弁列
２２  第３噴射弁列
２３  基端部
２４  先端部
Ｋ  仮想線の軸
Ｔ  砲弾の長手方向の軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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