(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を埋設する縦孔内で緩衝材料を締固める装置であって、縦孔内に投入された緩衝材料を敷き均し、敷き均らした緩衝材料を上方から押し固め、かつ押し固めた緩衝材料を締め固めるための押圧手段と、該押圧手段と縦孔内周面とのクリアランスに入り込み縦孔内周面に残された緩衝材料を縦孔内周面から掻き落すための掻き落し手段と、前記押圧手段と前記掻き落し手段とを支持するために縦孔外部に設けられた支持手段とを備えることを特徴とする緩衝材締固め装置。
【請求項２】
前記押圧手段は、縦孔内で昇降、旋回、落下可能に設けられたブロック部材と、該ブロック部材に下端部が着脱可能に掛合し該ブロック部材を昇降させる昇降手段と、該ブロック部材を縦孔内で旋回させる旋回手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の緩衝材締固め装置。
【請求項３】
前記昇降手段の下端部と前記ブロック部材との掛合状態を解除するための手段が高さ調整自在に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の緩衝材締固め装置。
【請求項４】
前記掻き落し手段は、縦孔内周面に当接した状態で昇降、旋回可能に設けられたブレードと、該ブレードを昇降させる昇降手段と、該ブレードを縦孔内で旋回させる旋回手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の緩衝材締固め装置。
【請求項５】
前記緩衝材料を投入するため前記縦孔に挿脱自在に設けられた緩衝材導入手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の緩衝材締固め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、縦孔内に廃棄物を埋設するために用いられる装置に関し、更に詳しくは、廃棄物と縦孔との間に充填される緩衝材料を締固める装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外部に漏れ出ることが憚られる廃棄物、例えば、放射性廃棄物などを処分する施設として、縦孔を利用することが提案されている。この処分施設は、放射性廃棄物を容器に入れてセメント等で固め、これを縦孔の中央に設置し、この放射性廃棄物と縦孔との間を緩衝材で隙間なく埋めて、この緩衝材料を可能な限り均一に締め固め、これにより、たとえ地震時に縦孔が変形するようなことがあったとしても、緩衝材が縦孔に追従して変形し、隙間が生じることがないように計画されている。ここで、緩衝材としては、例えば、ベントナイト等の粘性土を含む材料を使用することが考えられている。
【０００３】
以上のような廃棄物の埋設工法は、例えば、直径１７００ｃｍ、深さ５００ｃｍ程度の縦孔を岩盤に形成し、当該縦孔に緩衝材料を投入して２０ｃｍ程度の層厚にする。次いで、縦孔内に作業員が降りて表面を均し、コテなどの器具により緩衝材料の部分押えを繰り返しながら全面を押える。この緩衝材料の押え工程の後に、さらに、タンピングランマーなどの振動式締固め器具で緩衝材料を締め固めれば、第一層の締め固め工程が終了する。
次に、第一層の緩衝材料の上に型枠を載置し、この型枠の周りに緩衝材料を投入し、これを上記と同様に締め固める。これら型枠載置工程や緩衝材料の締固め工程を所定回数繰り返した後に、型枠を抜き取り、ここに廃棄物の入った容器を埋め込む。容器の上にさらに緩衝材料を投入し、これを上記と同様に締め固めれば廃棄物の埋設作業は終了する。
【０００４】
なお、第一層の締め固め工程に引き続き、上記以外の工程を採用しても良く、例えば、締め固めた緩衝材料の上に型枠を載置せず、第一層と同様な作業を所定回数繰り返した後に、この締め固めた緩衝材料に縦孔を形成し、この縦孔に廃棄物の入った容器を埋め込み、この容器の上にさらに緩衝材料を投入し、これを上記と同様に締め固めることにより廃棄物容器を埋設することも可能である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記廃棄物の埋設工法においては、緩衝材料の表面を均す工程、緩衝材料の表面を押える工程、および緩衝材料を締め固める工程は全て作業員が実施しているので平坦さの精度や密度の均一性が低くなると共に、施工時間が長くなり、さらに、作業員の靴により緩衝材料が踏まれるため表面が不均一に締め固められるという欠点がある。
【０００６】
本発明の課題は、廃棄物を埋設する縦孔において、緩衝材料を比較的短い時間で高密度かつ均質な密度に締め固めることができる緩衝材締固め装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、廃棄物を埋設する縦孔内で緩衝材料を締固める装置であって、縦孔内に投入された緩衝材料を敷き均し、敷き均らした緩衝材料を上方から押し固め、かつ押し固めた緩衝材料を締め固めるための押圧手段と、該押圧手段と縦孔内周面とのクリアランスに入り込み縦孔内周面に残された緩衝材料を縦孔内周面から掻き落すための掻き落し手段と、前記押圧手段と前記掻き落し手段とを支持するために縦孔外部に設けられた支持手段とを備えることを特徴とする緩衝材締固め装置が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の緩衝材締固め装置において、前記押圧手段は、縦孔内で昇降、旋回、落下可能に設けられたブロック部材と、該ブロック部材に下端部が着脱可能に掛合し該ブロック部材を昇降させる昇降手段と、該ブロック部材を縦孔内で旋回させる旋回手段とを備えるように構成することができる。
【０００９】
本発明の緩衝材締固め装置において、前記ブロック部材と前記昇降手段の下端部との掛合状態を解除するための手段は、高さ調整自在に設けることが好ましい。
【００１０】
本発明の緩衝材締固め装置において、前記掻き落し手段は、縦孔内周面に当接した状態で旋回可能に設けられたブレードと、該ブレードを昇降させる昇降手段と、該ブレードを縦孔内で旋回させる旋回手段とを備えるように構成できる。
ここで、旋回手段は正逆両方向に回転可能なものを使用しても良く、この場合、ブレードも両方向に向けて配置することが好ましい。また、掻き落し手段を旋回させる旋回手段は、押圧手段を旋回させる旋回手段と同じものを使用するように構成しても良い。
【００１１】
本発明の緩衝材締固め装置には、縦孔間を移動可能にする走行手段を設けても良い。廃棄物処理のための縦孔を数多く地盤に設けた場合、緩衝材締固め装置を一の縦孔から他の縦孔へ効率良く移動するために走行手段を設けることが好ましく、この走行手段は、特に限定されるものではないが、例えば、複数の縦孔に沿って軌道を敷設し、この軌道を走行する滑車を前記支持手段に設けると共に、この滑車を駆動・制御する駆動・制御手段を設けて構成することができる。また、これ以外では、前記支持手段に車輪を設け、この車輪を駆動・制御する駆動・制御手段を設けるように構成しても良い。
【００１２】
本発明の緩衝材締固め装置では、前記縦孔の位置を認識するための手段を備え、該手段により前記押圧手段と前記掻き落し手段とが、あらかじめ設けた縦孔から外れることなく位置決めされるように構成しても良い。
さらに詳細に説明すれば、位置認識手段としては、ＣＣＤカメラなどの映像入力手段と、該ＣＣＤカメラの映像を画像処理して縦孔の輪郭線や中心点などを求める画像処理手段と、この画像処理手段及び映像入力手段を含む構成を制御するＣＰＵなどの制御部とを備えるように構成しても良く、この位置認識手段で得た縦孔の位置データにより前記走行手段を制御して緩衝材締固め装置を移動させれば、前記押圧手段と前記掻き落し手段を縦孔上に位置決めすることが可能になる。
【００１３】
本発明の緩衝材締固め装置では、前記緩衝材料を投入するための緩衝材導入手段を前記縦孔に挿脱自在に設けても良い。緩衝材導入手段としては、例えば、縦孔上方に配置されるホッパーと、このホッパーから縦孔内に延長する管体とを備えるように構成することが可能であり、この管体は撓曲可能なものを使用するか、あるいは伸縮可能なものを使用する。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の側面図であり、この緩衝材締固め装置１は、縦孔３０内に投入された緩衝材料を敷き均し、且つ敷き均らした緩衝材料を上方から押し固めるブロック部材２０と、緩衝材料の押し固め工程時にブロック部材２０と縦孔内周面とのクリアランスに入り込み縦孔内周面に残される緩衝材料を縦孔内周面から掻き落すためのスクレーパー２４ｃ，２４ｄと、ブロック部材２０とスクレーパー２４ｃ，２４ｄとを支持するために縦孔外部に設けられた支持フレーム１１とを備える。
【００１６】
ここで、前記支持フレーム１１は、図１及び図４に示したように、一対の支柱１１ｂを桁材１１ａで連結し、対向する桁材１１ａどうしを連結部材１１ｄで連結し、支柱１１ｂの下端に接地プレート１１ｃが固定され、この接地プレート１１ｃがアンカー（図示せず）により縦孔３０の外周に固定される。なお、図示はしないが、緩衝材締固め装置１自体を縦孔間で走行移動可能に構成する場合には、接地プレート１１ｃを設けず、支柱１１ｂの下端にタイヤや滑車などの車輪を枢着し、必要に応じて、この滑車が走行するレールを敷設する。
【００１７】
上記した支持フレーム１１の桁材１１ａの上には、ベアリングを介して旋回盤１５ａが回転可能に固定され、この旋回盤１５ａの外周にラック１５ｂが形成され、このラック１５ｂと噛み合うピニオン（図示せず）を備えたモーター１６が支持フレーム１１上に取り付けられており、この構成により、モーター１６が駆動するとピニオンからラック１５ｂを介して回転力が伝わり、旋回盤１５ａは所定方向に回転駆動される。
【００１８】
また旋回盤１５ａは中央に貫通孔を有し、この貫通孔に貫装された上方管１４がブラケットなどの取付け具により旋回盤１５ａに固定される。この上方管１４の内部には伸縮ジャッキ２６が挿設され、上端に固定されて吊下げられており、この伸縮ジャッキ２６の下端から出入するジャッキロッド２５の下端には、後述する着脱部４０が設けられる。
【００１９】
上方管１４の下端には下方管１９の上端が挿入され、この挿入部分にはガイドローラを含むガイド部材２７，２８が取り付けられ、これにより、下方管１９はその上端が上方管１４の内部に挿入した状態で上下動するように導かれる。この下方管１９の内部には前記ジャッキロッド２５が延びており、ジャッキロッド２５は着脱部４０を介して下方管下部１９ａを着脱自在に支持する。また下方管１９の下端には下方管下部１９ａが一体に連結され、この下方管下部１９ａにほぼ直交するようにブロック部材２０が連結されている。このブロック部材２０は、図５に示したように、下方管下部１９ａから両側に広がる扇状の平面形状を有し、下面は平らに形成されたものを使用する。
なお、下方管下部１９ａは省略することも可能であり、この場合、ブロック部材２０は下方管１９の下端に連結し、着脱部４０をブロック部材２０の上に形成する。
【００２０】
旋回盤１５ａには、さらに、ほぼ垂直方向に延びるスリーブ２４ｂが対向する２箇所に固定され、このスリーブ２４ｂにスクレーパー支持杆２４ａが摺動可能に挿通され、スクレーパー支持杆２４ａの下端にスクレーパー２４ｃ，２４ｄが固定され、スクレーパー支持杆２４ａの上端にワイヤー２２が接続され、このワイヤー２２はプーリー１２ａを介してウインチ２１に巻取り・巻出し自在に巻回されている。スクレーパー２４ｃ，２４ｄは、図５に示したように相互に逆方向に向けて設けられ、各スクレーパー２４ｃ，２４ｄにはブレード２４ｅが縦孔３０の内周面に当接するように設けられている。またプーリー１２ａはプーリー取付具１２ｂにより上方管１４の上端部に固定され、ウインチ２１は旋回盤１５ａに固定されている。
したがって、旋回盤１５ａが旋回操作されると、スクレーパー２４ｃ，２４ｄのブレード２４ｅは縦孔３０の内周面に当接した状態で旋回し、内周面に残置された緩衝材料を掻き落す。またウインチ２１が操作されると、ワイヤー２２は巻き取り、あるいは巻き出されて、スクレーパー支持杆２４ａはスリーブ２４ｂ内で上下に摺動し、スクレーパー２４ｃ，２４ｄは縦孔３０内で昇降される。
【００２１】
以上の構成において、下方管１９、下方管下部１９ａ及びブロック部材２０は一体に連結されているため、これらの部材は、着脱部４０における上下の掛合が解除されたとき、一緒に落下する。
着脱部４０について、さらに詳細に説明すれば、図３は着脱部４０を拡大して示した側面図であって、図２の断面からほぼ９０°程度回転した方向から見たものである。図３において、ジャッキロッド２５の下端には下方管１９内面に沿って転動するローラー４１ｂがブラケット４１ａを介して固定されており、このローラー４１ｂによりジャッキロッド２５は下方管１９内面に接触することなく上下動可能に導かれる。またジャッキロッド２５の下端にはキャッチブラケット４２が連結され、このキャッチブラケット４２にはリミット装置４３、フックピン４４、当接プレート４２ａが設けられている。
【００２２】
このフックピン４４はフック４８ａを着脱自在に掛合させるためのものである。リミット装置４３は、フック４８ａとフックピン４４の掛合と掛合解除を感知するためのセンサーであり、このリミット装置４３からの信号が図示しない制御部に送られることにより、フック４８ａとフックピン４４の掛合を感知した時には伸縮ジャッキ２６の伸張が停止し、両部材の掛合解除を感知した時には伸縮ジャッキ２６の収縮が停止するように制御される。当接プレート４２ａは、キャッチブラケット４２とフック取付ブラケット４５の衝突による損傷を防止するためのものである。
【００２３】
一方、下方管下部１９ａの上面にはフック取付ブラケット４５が固定され、フック取付ブラケット４５には、バネ４７と、当接プレート４５ａと、枢軸４６により枢着されたフック４８ａとが設けられている。
フック４８ａには、下方管１９の外部に突出するアーム４８ｂが一体に形成され、アーム４８ｂの先端にはローラー４８ｃが枢着されており、このローラー４８ｃに落下レベル調整部材１３ａの下端部１３ｃが突き当たることにより、フック４８ａとフックピン４４の掛合状態が解除される。バネ４７は、アーム４８ｂを上方に押し上げるように付勢する付勢手段であり、このバネ４７の力はアーム４８ｂからフック４８ａに伝わり、フック４８ａは常にフックピン４４に掛合する位置に押し戻される。当接プレート４５ａは、当接プレート４２ａと当接することにより、キャッチブラケット４２とフック取付ブラケット４５の衝突による損傷を防止するためのものである。
【００２４】
ここで、着脱部４０における着脱作用について説明する。
フック４８ａがフックピン４４に掛合した状態で伸縮ジャッキ２６が収縮すると、下方管１９、下方管下部１９ａ及びブロック部材２０は上方に引き上げられて、ローラー４８ｃが落下レベル調整部材１３ａの下端部１３ｃに突き当たる。これにより、アーム４８ｂが図３の二点鎖線のように押し下げられて、フック４８ａはフックピン４４から外れ、下方管１９、下方管下部１９ａ及びブロック部材２０は落下する。そして、このとき、フック４８ａとフックピン４４の掛合解除がリミット装置４３により感知され、この感知信号を受けて制御部は伸縮ジャッキ２６の収縮を停止する。
逆に、緩衝材料の上に落下した下方管１９、下方管下部１９ａ及びブロック部材２０を引き上げる場合には、伸縮ジャッキ２６を伸張してジャッキロッド２５を下方に伸ばす。これにより、ジャッキロッド２５下端のフックピン４４はフック４８ａに突き当たり、バネ４７の力に抗してフック４８ａを回動させ、さらに伸縮ジャッキ２６が伸張してフックピン４４が下方に通過してしまうと、フック４８ａはバネ４７に付勢されて初期位置に戻る。そして、フック４８ａが初期位置に戻ったことをリミット装置４３が感知すると、制御部は伸縮ジャッキ２６の伸張を停止する。
【００２５】
また緩衝材締固め装置１には、縦孔３０の内部に緩衝材料を投入するためのホッパー１８ａが取付部材１７により回動可能に固定され、ホッパー１８ａには撓曲可能な管体１８ｂが接続される。ホッパー１８ａを適宜回動させると共に、管体１８ｂを撓曲させることにより、管体１８ｂは縦孔３０から出し入れ可能になるものである。なお、管体は撓曲可能なものを使用する替わりに、伸縮可能なものを使用すれば、縦孔３０からの出し入れは自在に行うことが可能になる。
【００２６】
さらに、緩衝材締固め装置１には、棒状に形成された落下レベル調整部材１３ａが設けられており、これは旋回盤１５ａにほぼ垂直方向に設けられたスリーブ２４ｂに挿通され、このスリーブ２４ｂに設けられた止め具（図示せず）により所定高さで停止されるものである。また落下レベル調整部材１３ａの下端１３ｃにはボルトが螺合されており、このボルトを螺合調整することによりボルトの突出長さが適宜調整される。したがって、落下レベル調整部材１３ａを高さ調整する際には、最初に、落下レベル調整部材１３ａのスリーブ２４ｂにおける位置を固定することにより大雑把な高さを定め、次いで、下端１３ｃのボルトを螺合調整することにより微調整を行う。
なお、落緩衝材締固め装置１には、下レベル調整部材１３ａのスリーブ２４ｂにおける上下動と停止動作、および下端１３ｃのボルトの螺合動作を自動的に行うための手段を設けても良く、この自動化のための手段としては、例えば、落下レベル調整部材１３ａにロータリーエンコーダーを内蔵し、旋回盤１５ａにモーターを取り付けて、このモーターで落下レベル調整部材１３ａを自動昇降させる構成としても良い。
【００２７】
次に、緩衝材締固め装置１全体の動作について説明する。
緩衝材締固め装置１を所定の縦孔３０から他の縦孔３０に移動する場合には、ブロック部材２０、スクレーパー２４ｃ，２４ｄ、落下レベル調整部材１３ａ、管体１８ｂを縦孔３０から引き上げる。すなわち、ブロック部材２０は伸縮ジャッキ２６の収縮により上昇させ、スクレーパー２４ｃ，２４ｄはウインチ２１によるワイヤー２２の巻取りにより引き上げ、落下レベル調整部材１３ａ及び管体１８ｂは手動により引き上げる。
【００２８】
緩衝材締固め装置１を所定の縦孔３０のうえに設置したら、管体１８ｂを縦孔３０内に入れて、ベントナイト等を含む緩衝材料をホッパー１８ａから管体１８ｂを通して縦孔３０の底に投入する。この緩衝材料は最下層の層厚に応じた容量が投入される。次に、伸縮ジャッキ２６を伸張してブロック部材２０を縦孔３０内の所定深さまで降ろしたら、さらに、ブロック部材２０を徐々下降させながら、モーター１６を駆動させて旋回盤１５ａを回転あるいは回動させる。これにより、ブロック部材２０は、緩衝材料がほぼ同じ高さになるように敷き均す。また、この緩衝材料の敷均し工程では、この工程の途中でウインチ２１を操作してスクレーパー２４ｃ，２４ｄを緩衝材料の表面付近まで降ろし、スクレーパー２４ｃ，２４ｄをブロック部材２０と共に回転させることにより、縦孔３０の内周面に残置された緩衝材料を掻き落す。
【００２９】
緩衝材料の敷均しが終了したら、次に、ブロック部材２０により緩衝材料を押し固める工程を行う。この工程では、旋回盤１５ａの回転あるいは回動を停止した状態で、伸縮ジャッキ２６を伸張してブロック部材２０の下面で緩衝材料を押圧する。この押圧の後に、伸縮ジャッキ２６を収縮してブロック部材２０を引き上げ、旋回盤１５ａによりブロック部材２０を２０°程度回転させて、押圧されていない緩衝材料の上に位置をずらしてから、前記と同様にしてブロック部材２０の下面で緩衝材料を押圧する。以下、これらの動作を繰り返し、緩衝材料の全面をブロック部材２０により押し固める。
【００３０】
緩衝材料の全面を押し固めたら、次に、所定高さからブロック部材２０を落下させて緩衝材料を締め固める工程が実施される。この締め固め工程に先立ち、落下レベル調整部材１３ａの下端１３ｃの高さは、ブロック部材２０の落下高さに応じて適宜調整される。緩衝材料の締め固め工程では、伸縮ジャッキ２６が収縮してブロック部材２０が引き上げられ、落下レベル調整部材１３ａの下端１３ｃで定められた高さまでブロック部材２０が上昇すると、前記の如く、着脱部４０におけるフック４８ａとフックピン４４の掛合が解除され、下方管１９、下方管下部１９ａ及びブロック部材２０が一体となって緩衝材料の上に落下する。この落下により、緩衝材料はブロック部材２０の下面で締め固められる。ブロック部材２０の落下後、伸縮ジャッキ２６が伸張されると、着脱部４０におけるフック４８ａとフックピン４４は前記したように掛合される。そして、伸縮ジャッキ２６を収縮してブロック部材２０を引き上げると共に、旋回盤１５ａによりブロック部材２０を２０°程度回転させて、落下していない緩衝材料の上に位置をずらしてから、前記と同様にしてフック４８ａとフックピン４４の掛合が解除されて、再び、下方管１９、下方管下部１９ａ及びブロック部材２０は一体となって緩衝材料の上に落下する。以下、これらの動作を繰り返せば、緩衝材料の全面がブロック部材２０により締め固められ、緩衝材料の締め固め工程は終了する。
以下、必要に応じて、緩衝材料の投入工程から緩衝材料の締め固め工程までを繰り返せば、縦孔３０内の緩衝材料は、比較的短い時間で高密度かつ均質な密度に締め固めることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の緩衝材締固め装置は、支持手段により支持された押圧手段と掻き落し手段とを備え、押圧手段により縦孔内に投入された緩衝材料が敷き均され、敷き均らした緩衝材料が上方から押し固められ、且つ、押し固めた緩衝材料が締め固められ、さらに、押圧手段と縦孔内周面とのクリアランスに入り込み縦孔内周面に残される緩衝材料が掻き落し手段により縦孔内周面から掻き落されるので、縦孔内に投入される緩衝材料は、従来の作業員による手作業に比べて、格段に短時間で高密度かつ均質な密度に締め固めることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の緩衝材締固め装置の側面図である。
【図２】本発明の緩衝材締固め装置の縦断面図である。
【図３】ブロック部材におけるフック部分を拡大して示した側面図である。
【図４】図１におけるIＶ−IＶ線に沿った断面図である。
【図５】図１におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１  緩衝材締固め装置
１１  支持フレーム
１３  落下レベル調整部材
１５  旋回部
１６  モーター
１８  緩衝材料導入部
２０  ブロック部材
２１  ウインチ
２２  ワイヤー
２６  伸縮ジャッキ
２４ｃ，２４ｄ  スクレーパー
２６  伸縮ジャッキ
３０  縦孔
４０  ブロック着脱部
【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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