(57)【要約】【課題】  コンクリート表面をはつるコンクリートはつり装置において、高電圧パルス放電によるコンクリート破砕の際に生じる衝撃波によって容器が破損するのを防止する。【解決手段】  コンクリート表面１上に設置された筒状容器１１内に絶縁水１２を満たすとともに、筒状容器１１内に、複数本の放電電極１３，１３…を配設する。これら放電電極１３，１３…のうち、陽極電極１３＋の周囲に所定間隔をあけて他の陰極電極１３−を配置して陽極電極１３＋に付与される高電圧パルスをコンクリート表面１から内部に伝播させて、放電電極１３＋，１３−間のコンクリート表面１を薄層状にはつりとるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート表面上に設置された筒状容器内に絶縁水を満たすとともに、前記筒状容器内に、複数本の放電電極を配設し、該放電電極の陽極電極の周囲に所定間隔をあけて他の陰極電極を配置し、前記陽極電極に付与される高電圧パルスを前記コンクリート表面から内部に伝播させて、前記放電電極間のコンクリート表面を薄層状にはつりとることを特徴とするコンクリートはつり装置。
【請求項２】
前記筒状容器の下端周縁と前記コンクリート表面との間にシール部材を介装して前記絶縁水の漏水を防止することを特徴とする請求項１に記載のコンクリートはつり装置。
【請求項３】
コンクリート壁面に向けて押圧した状態で設置され絶縁水が満たされた筒状容器内に複数本の放電電極を所定間隔をあけて立設し、前記複数本の放電電極のうち、陽極電極の周囲に所定間隔をあけて他の陰極電極を配置し、前記陽極電極に付与される高電圧パルスを前記コンクリート表面から内部に伝播させて、前記放電電極間のコンクリート壁面を薄層状にはつりとることを特徴とするコンクリートはつり装置。
【請求項４】
前記陰極電極は、リング状体電極からなり、その中心位置に前記陽極電極が配置され、前記陰極電極のリング周縁と前記陽極電極の端子先端とが前記コンクリート表面ないし壁面に当接するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項３に記載のコンクリートはつり装置。
【請求項５】
前記筒状容器の先端周縁と前記コンクリート壁面との間にシール部材を介装して前記絶縁水の漏水を防止することを特徴とする請求項３に記載のコンクリートはつり装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンクリートはつり装置に係り、高電圧パルス放電によるコンクリート破砕の際に生じる衝撃波による容器の破損等を確実に防止できるようにしたコンクリートはつり装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高電圧パルス放電を利用した岩石やコンクリートの破砕工法が提案されている（特許文献１参照）。この種の高電圧パルス放電を利用したコンクリートの破砕作業は、たとえば絶縁流体で覆われたコンクリート表面に、所定の離れをもって配置された放電端子およびアース端子を接触させ、放電端子側に高電圧パルスを印加させ、放電端子およびアース端子が接触しているコンクリートの表面を所定範囲にわたり、破砕するものである。この高電圧パルス放電によってコンクリートを破砕する原理としては、通常は絶縁体として作用せず、高電圧パルスを作用させたときにあたかも絶縁体として作用する水（以下、本明細書では、常時は導体であるが、高電圧パルス作用時にあたかも絶縁体として用いる水を「絶縁水」と呼ぶ。）でコンクリート表面が満たされることにより、放電は微細な空気泡などを含有するコンクリート内部を通り、放電経路内部が高圧プラズマ化し、コンクリートが破砕されるメカニズムからなりたっているものである。
【０００３】
なお、本明細書では、大きな岩石やコンクリートを小割りのブロックに破砕させるような芯抜き破砕作業等に対して、特にコンクリートの表面の所定の範囲を数mm〜十数cmの範囲で薄層に割り、剥がすように破砕する作業を「はつり」と呼んでいる。したがって、本明細書では、破砕、はつり、破砕する、はつる等の語を、ほぼ同義に用いている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１９２８３号公報。
【特許文献２】特開平１１−２３６７９３号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、絶縁流体としてディーゼルオイル、水、海水、グリース、作動油等を用いて、立設された電極を破砕対象である岩石等の内部に向かって進行するように構成されている。そしてその破砕された空間内に絶縁流体を貯留させて、連続した破砕作業を行うようにしているが、特許文献２のように、破砕ヘッドを用いて絶縁流体に加圧して破砕対象物内に制御浸透させることは考慮していないので、破砕対象物の破砕の効率が悪いという問題があった。
【０００６】
一方、特許文献２では、破砕ヘッド内の絶縁流体に加圧することにより、破砕対象物内の所定深さまで絶縁流体を制御させながら浸透させるようになっている。このため、破砕対象物の内部の深い位置に放電経路を形成して破砕面を生じさせることができるので、効率の良い破砕作業が実現するとしている。
【０００７】
しかし、高電圧パルス破砕によるコンクリートはつりでは、コンクリート表面は、表面に当接された２本の放電電極の端子間の距離を長径とし、短径方向にわずかな幅を有する、破砕面が不規則なギザギザした形状からなる扁平な細長円形状に破砕される。したがって、コンクリート表面の所定の平面範囲をはつる作業では、はつり面を拡大していくために、放電電極の端子をわずかな量ずつ移動させて、次の高電圧パルス破砕を行う必要がある。また、特許文献２に示したような破砕ヘッドを用いた場合には、移動のたびに破砕ヘッドをコンクリート表面に密着させ、その破砕ヘッド内に絶縁流体を加圧供給する作業を連続して行う手順を繰り返さなければならない。このため、破砕作業がきわめて煩雑で非効率的になるという問題があった。
【０００８】
したがって、コンクリートはつり作業を効率よく行うためには、放電電極の端子の配置構造を改良することにより、１回の高電圧パルス破砕で行えるコンクリートのはつり面積を増加させることがはつり作業の効率化につながる。
【０００９】
ところで、筒状容器内に立設される放電電極の端子間距離Ｌと筒状容器内に貯水される水の水深Ｄとの好ましい関係は、出願人の既往の実験（放電電圧は４００ｋV，端子間距離２０〜２４０mmに対して、水深を１２〜２３０mmまで変化させ、両者の相関関係を求めた実験）により、端子間距離Ｌと水深Ｄとの間にはＤ＝＞１／２×Ｌなる関係が成り立てばコンクリート中を放電することが認められている。したがって、電極間距離を大きくして、１回でのコンクリートはつり作業を効率よく行うためには、放電電極間距離を十分とる必要があり、そのため、大きな底面積を有し、かつ所定の水深が確保できる貯水量が大容量となる筒状容器を用いる必要がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、高電圧パルスによるコンクリートはつり作業において、１回のコンクリートはつり作業において、比較的広い範囲のはつりが行えるようにして、はつり作業の効率化を確保でき、かつコンパクトな構造の装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明はコンクリート表面上に設置された筒状容器内に絶縁水を満たすとともに、前記筒状容器内に、複数本の放電電極を配設し、該放電電極の陽極電極の周囲に所定間隔をあけて他の陰極電極を配置し、前記陽極電極に付与される高電圧パルスを前記コンクリート表面から内部に伝播させて、前記放電電極間のコンクリート表面を薄層状にはつりとることを特徴とする。
【００１２】
このとき前記筒状容器の下端周縁と前記コンクリート表面との間にシール部材を介装して前記絶縁水の漏水を防止することが好ましい。
【００１３】
コンクリート壁面に対応可能なはつり装置として、コンクリート壁面に向けて押圧した状態で設置され絶縁水が満たされた筒状容器内に複数本の放電電極を所定間隔をあけて立設し、前記複数本の放電電極のうち、陽極電極の周囲に所定間隔をあけて他の陰極電極を配置し、前記陽極電極に付与される高電圧パルスを前記コンクリート表面から内部に伝播させて、前記放電電極間のコンクリート壁面を薄層状にはつりとることを特徴とする。
【００１４】
これらの装置において、前記陰極電極は、リング状体電極からなり、その中心位置に前記陽極電極が配置され、前記陰極電極のリング周縁と前記陽極電極の端子先端とが前記コンクリート表面ないし壁面に当接するようにすることが好ましい。
【００１５】
また、前記筒状容器の先端周縁と前記コンクリート壁面との間にシール部材を介装して前記絶縁水の漏水を防止することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１回の高電圧パルス破砕でコンクリート表面の広い範囲をはつることが可能となり、はつり作業の効率化を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のコンクリートはつり装置の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明のコンクリートはつり装置１０（以下、単にはつり装置１０と記す。）の一実施例を示している。図２は、その概略平面図を示している。図１では、はつり装置１０の本体部内の放電電極の設置状態をわかるように、装置の一部を断面で示した概略全体構成図である。図１に示したように、はつり装置１０の本体部は、はつり作業の対象となるコンクリート表面上に載置され水が満たされた筒状容器と、この筒状容器１１内に図示しないフレームに支持され収容された５本の放電電極１３Ａ〜１３Ｅが示されている。      
【００１９】
本実施例では、図２に示したように、５本の放電電極１３Ａ〜１３Ｅのうち、中央位置の１本が陽極電極１３Ａで、この陽極電極１３Ａを取り囲む４本の陰極電極１３Ｂ〜１３Ｅが装置外の高電圧パルス発生装置５に接続されている。すなわち、高電圧パルス発生装置５から導出された導線６が接続された１本の陽極電極１３Ａからの高電圧パルス電流は、その周囲に等距離をあけて配設された４本の陰極電極１３Ｂ〜１３Ｅとの間において、図１に模式的に示したように、コンクリート表面１から内部にかけて放電をさせ、このパルス電流を、４本の各陰極端子１３Ｂ〜１３Ｅ側までコンクリート内を導通させるようになっている。そして四方に向けて生じる衝撃力をコンクリート内に伝播させることで、中央の陽極電極１３Ａとその周囲の４本の放電電極１３Ｂ〜１３Ｅ間で、所定の幅の扁平な長円形状の破砕が生じる。さらに、この破砕と同時あるいはごくわずかに時間差をあけて起こる高電圧パルス破砕によるコンクリートの破砕範囲は、４本の陰極電極１３Ｂ〜１３Ｅで囲まれた略四角形形状の範囲にわたり、この範囲のコンクリート表面１を薄い塊状に剥離して破砕させることができる。なお、本実施例では、４本の放電電極１３Ｂ〜１３Ｅの下端位置に、略正方形状の枠体フレーム１４が取り付けられ、端子下端の位置保持が図られている。なお、本実施例では、放電電極１３Ａ〜１３Ｅはφ５mmの銅線の周囲を高密度ポリエチレン樹脂で絶縁被覆した自立可能な棒状体から構成されている。また公知の高電圧パルス発生装置５は、出力２００ｋV，４００ｋV程度の高電圧電源と、この高圧電源を所定のパルス電圧として対象に印加可能な電荷容量のコンデンサを備えている。
【００２０】
このとき、放電電極１３Ａ〜１３Ｅを収容する筒状容器１１の直径は、はつり範囲を規定する陽極電極と各陰極電極端子との端子間距離Ｌに応じて決定することができる。容器の高さは、上述したように、コンクリート側での破砕が確実に行われるように、絶縁体としての水１２が所定の水深Ｄだけ確保される際、放電電極１３間距離Ｌの１／２倍程度の水深を確保することができる程度の寸法にすることが好ましい。なお、本実施例の場合、図１に示したように陽極電極を挟んだ２本の陰極電極端子の距離は２Ｌであるが、各端子間距離Ｌを考慮すればよいので、水深Ｄは上述の関係を満たすように確保できればよい。      
【００２１】
一方、筒状容器１１の下端にはコンクリート表面１との密着性を高めるためのシール部材２０が固着されている。本実施例では、このシール部材２０として、コンクリート表面１の凹凸に追従して変形可能な材質を有する弾性成形部材としてシリコーン樹脂が用いられているが、たとえば自己接着性を示す非加硫ブチルゴム等の軟質合成ゴム、各種軟質ゴムエラストマー系、ウレタン系エラストマー、ゲル状を呈する軟質ウレタン樹脂等、筒状容器１１と、凹凸形状のあるコンクリート表面１との間の隙間を閉塞可能な各種材料を用いることができる。
【００２２】
また、筒状容器１１内には図示しない水供給管が配管されており、外部貯水容器内に貯留されている水１２が、破砕作業に先立って外部ポンプの稼働によって筒状容器１１内の所定水深まで供給される。そして、破砕作業後、筒状容器１１内に貯留され、コンクリート破砕片が混ざった水１２は再度、外部貯水容器に還流されるようになっている。
【００２３】
この筒状容器１１内に貯水される水１２は、通常の水道水をベースとし、所定割合の増粘剤が添加され、水の粘性がわずかに高めることが好ましい（以下、この水を粘性水１２と呼ぶ）。この結果、コンクリート表面１に接触する筒状容器１１の下端とコンクリートはつり面との隙間から粘性水１２の流出する量を低減できる。本実施例では、粘性水１２は、水道水に対して増粘剤を添加してＪロート流下時間が５〜１５秒になるように製造することが好ましい。
【００２４】
増粘剤としては、使用水道水に添加して容易に溶ける、セルロース系水溶性高分子、アクリル系高分子、植物性高分子材料等が好適である。なお、コンクリート表面１が平滑で、シール部材２０による水密性が十分確保できる状態であれば、増粘剤を添加することなく、通常の水道水を使用することができることはいうまでもない。
【実施例２】
【００２５】
図３は、他の実施例として、陰極電極端子１３−をリング状体とした構成からなるはつり装置１０の内部を示した断面図、図４は同平断面図である。実施例１に示したように、中央に位置する陽極電極端子１３Ａに対して、その周囲に複数本（実施例１では４本）の陰極電極端子を端子間距離Ｌで配設することで、陽極電極端子１３Ａと上述した各陰極電極端子１３Ｂ〜１３Ｅの間におけるコンクリートはつり効果が確認されたわけである。したがって、これら４本の陰極電極端子１３Ｂ〜１３Ｅを直径２Ｌからなるリング状体で置換して構成することで、陰極電極端子（以下、１３Ｒと記す。）を陽極電極端子１３Ａを中心として多数本に設定したのと同様の作用効果が期待できる。
【００２６】
本実施例では、陰極電極端子１３Ｒとして、図５（ａ）に示したような、底面フランジ１３ｆを有するステンレス製筒状体が用いられている。陽極電極端子１３Ａを中心位置とした所定位置のコンクリート面上に、底面フランジ１３ｆが図示しない固定治具によって仮固定されるようになっている。また、陰極電極端子１３Ｒの変形例としては、同図（ｂ）に示したように、溶接金網等を筒状とした加工品を用い、装置の軽量化を図ることもできる。
【実施例３】
【００２７】
ところで、上述のように、端子間距離Ｌと水深ＤとがＤ＝１／２×Ｌなる関係を確保するように、多数の陰極電極端子１３ｎ（ｎ＝１…ｉ）を配設すると、筒状容器１１の容積が大きくなり、貯水量も増し、水１２の給水排水にも時間を要するため、作業効率の低下につながる。そこで、放電電極１３の所定範囲を水１２で覆って絶縁領域を確保するという技術的思想を踏まえ、図６，図７に示したような実施例を考慮した。各筒状容器１１の高さは、各放電電極１３の表面を水深Ｄ分だけ浸漬できる程度に設定されており、直径は、貯水した筒状容器１１が確実に自立できる程度の直径程度に設計されている。図６は、従来の２本の放電電極１３＋、１３−から構成されたはつり装置１０を、図７は、図１に示した１本の陽極電極端子１３Ａと４本の陰極電極端子１３Ｂ〜１３Ｅとから構成されたはつり装置１０の変形例を示している。いずれのはつり装置１０においても、絶縁水としての水量は大幅に減少したにもかかわらず、高電圧パルス破砕の作用効果は、すべての放電電極１３の端子を収容した筒状容器１１の場合と同等のものが確認された。
【００２８】
図８〜図１０は、コンクリート壁面７のはつり作業にはつり装置１０を適用した例を示した説明図である。各図に示したように、図８には水密性を有する脱着可能な蓋部１５を有した筒状容器１１内には、上述した構成と同様の１本の陽極電極１３Ａと４本の陰極電極１３Ｂ〜１３Ｅが、図９にはリング状電極１３Ｒがほぼ水平状態を保持可能に収容されている。図１０にはそれぞれの放電電極１３＋、１３−とが独立した筒状容器１１内に収容され、それぞれの筒状容器１１に蓋部１５が設けられ、図示しない固定手段により、コンクリート壁面７に固定保持されている。
【００２９】
なお、図８〜図１０に示した各実施例では、筒状容器１１と蓋部１５とをコンクリート壁面７に固定する手段が開示されていないが、たとえば固定バンド（図示せず）を介してコンクリート壁面７に施工されたアンカー部（図示せず）に保持したり、図示しないブーム操作により各種作業が可能な重機のブーム先端アタッチメント上に設けられた架台上に筒状容器１１を載置固定し、ブーム操作により、対象となるコンクリート壁面７に適度な押圧力によって配置させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のコンクリートはつり装置の全体構成を示した一部断面図。
【図２】図１に示したはつり装置の平面形状を示した概略平面図。
【図３】はつり装置の他の実施例の全体構成を示した一部断面図。
【図４】図３に示したはつり装置の平面形状を示した概略平面図。
【図５】リング状陰極放電電極の実施例を示した斜視図。
【図６】他の発明のコンクリートはつり装置の一実施例を示した一部断面図、平面図。
【図７】図６に示したはつり装置の他の実施例を示した一部断面図、平面図。
【図８】はつり装置をコンクリート壁面に適用した一実施例を示した説明図。
【図９】はつり装置をコンクリート壁面に適用した他の実施例を示した説明図。
【図１０】はつり装置をコンクリート壁面に適用した他の実施例を示した説明図。
【符号の説明】
【００３１】
１  コンクリート表面
５  高電圧パルス発生装置
７  コンクリート壁面
１０  はつり装置
１１  筒状容器
１２  絶縁水（粘性水）
１３  放電電極
１３Ａ  陽極電極
１３Ｂ〜１３Ｅ  陰極電極
１３Ｒ  リング状陰極電極
２０  シール部材
【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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【図６】
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【図７】
2007152168.tif 000009
【図８】
2007152168.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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