(57)【要約】【課題】高電圧パルス放電による効率の良いコンクリート破砕を行え、作業後の排水処理も簡易に行えるようにする。【解決手段】  放電電極の陽極端子１３＋と陰極端子１３−とを所定間隔をあけて取り付けた筒状容器１１を、その開放端に設けられたシール部材２０を介して、コンクリート表面１に密着させる。筒状容器１１内に水を満たすともに、水中に配置された陽極端子１３＋、陰極端子１３−間に印加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、端子間のコンクリート表面１を薄層状に破砕する高電圧パルス放電コンクリート破砕装置において、筒状容器１内に水を供給する給水系統３１と、破砕工程後に内部水を排水する排水系統３７とを有する配管系統と、筒状容器１１の上端に空気抜き孔３５とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電極の陽極端子と陰極端子とを所定間隔をあけて取り付けた筒状容器を、その開放端に設けられたシール部材を介して、コンクリート表面に密着させて、前記筒状容器内に水を満たすともに、水中に配置された前記陽極端子、陰極端子間に印加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、前記端子間のコンクリート表面を薄層状に破砕する高電圧パルス放電コンクリート破砕装置において、
前記筒状容器内に水を供給する給水系統と、破砕工程後に内部水を排水する排水系統とを有する配管系統と、前記筒状容器の上端に空気抜き孔とを備えたことを特徴とする高電圧パルス放電コンクリート破砕装置。
【請求項２】
前記給水系統から前記筒状容器内への給水時に前記空気抜き孔を開状態として容器内への給水を行うとともに、該空気抜き孔からのオーバーフローにより容器内の満水を確認することを特徴とする請求項１記載の高電圧パルス放電コンクリート破砕装置。
【請求項３】
前記筒状容器は、前記シール部材が収容された容器端面を前記コンクリート壁面に押圧して、前記筒状容器とコンクリート壁面との間の水密を保持するようにした請求項１または請求項２に記載の高電圧パルス放電コンクリート破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高電圧パルス放電コンクリート破砕装置に係り、高電圧のパルス放電によりコンクリート表面を所定範囲にわたり、効率よく破砕することができる高電圧パルス放電コンクリート破砕装置に関する。
【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陽極端子および陰極端子を接触させ、放電端子側に高電圧パルスを印加させ、陽極端子および陰極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。
【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の深さで薄層に割り、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、はつる等の用語をほぼ同義に用いている。
【０００４】
上述のように、高電圧パルス作用時に絶縁材料として用いることができる、上述の絶縁水を用いて、高電圧パルス放電でコンクリートの破砕作業を行うためには、絶縁水の絶縁性能が十分得られるように、コンクリート表面を所定の水深で覆うことが好ましい。特許文献２には、岩石の表面に、内部に陽極端子と陰極端子とが配設されている破砕ヘッドを密着し、その内部にポンプを介して絶縁流体を供給する技術が開示されている。
【０００５】
【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】
【０００６】
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。
【０００７】
一方、特許文献２では、破砕ヘッド内の絶縁流体を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。
【０００８】
ところが、コンクリート表面の所定の平面範囲を、所定の深さではつるようなコンクリート破砕作業では、はつりによる破砕を行う方向に電極端子を所定距離ずつ移動させていくので、特許文献２に示したような破砕ヘッドの他に流体加圧装置からの供給管を連結させた状態で、移動した位置において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、コンクリート表面の破砕作業の進行に連れて、破砕ヘッドの下面がすでにはつられ、欠けたコンクリート表面の部位に重なってしまう場合がある。この状態ではコンクリート表面と破砕ヘッドとの間に隙間が生じてしまい、内部の水等の絶縁物が流出してしまう。
【０００９】
これらの問題を解消するために、出願人は、すでにコンクリート表面の凹凸による絶縁水の漏水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を提案している。この装置は、はつり装置の底面のコンクリート表面に当接する部分に、シリコーン樹脂等のコンクリートの凹凸面に追従可能な材質のリング状の膨張部材を取り付け、この膨張部材の膨張時の押圧力を利用して、はつり装置のシール部材をコンクリート表面に押圧し、シール部材をコンクリート表面の凹凸部に密着させて、凹凸部からの装置内の絶縁水の漏水を防止するようにしたものである（特願２００６−２３８７５０参照）。
【００１０】
また、コンクリートはつり装置内に絶縁水を満たす際、その容器内にスポンジ状体を収容し、このスポンジ状体に吸水させることで容器内部に満たす絶縁水の容量を減じて、破砕装置の軽量化を図った提案も行っている（特願２００５−３４７５７８参照）。
【００１１】
ところで、提案した後者のコンクリートはつり装置では、水を満たす容器の開口部をコンクリート表面に密着させて、その容器内を水で満たしてコンクリート表面が完全に水で覆われた状態で破砕作業が行われる。このときスポンジ状体は容器内に満たした水を吸水した状態にあるが、スポンジ状体を構成する独立気泡内に包含された空気を完全に除去することができない。このため、容器内を水で満たしたときに、コンクリート表面にスポンジ状体内に包含された空気が回り込み、電極端子の表面や、筒状容器の上端に空気層ができてしまい、高電圧パルス放電が効率よくできないおそれがある。
【００１２】
また、通常、上述したはつり装置によるコンクリート表面の破砕は、コンクリート表面に対してはつり装置の位置をずらして行っていくが、その際、容器内に満たしていた水を一旦排水して装置の位置を変更する作業が必要となってくる。その際、内部の水を速やかに排水することが作業の効率化につながる。このとき、容器内にスポンジ状体を収容した装置では、スポンジ状体に吸水された水分が十分に排水できないおそれがある。
【００１３】
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、容器内に確実に水を供給するとともに、コンクリート表面の凹凸箇所から水が漏れるのを確実に防止し、内部を完全に水で満たした状態で、高電圧パルス放電による効率の良いコンクリート破砕を行え、作業後の排水処理も簡易に行えるようにした高電圧パルス放電コンクリート破砕装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は放電電極の陽極端子と陰極端子とを所定間隔をあけて取り付けた筒状容器を、その開放端に設けられたシール部材を介して、コンクリート表面に密着させて、前記筒状容器内に水を満たすともに、水中に配置された前記陽極端子、陰極端子間に印加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、前記端子間のコンクリート表面を薄層状に破砕する高電圧パルス放電コンクリート破砕装置において、前記筒状容器内に水を供給する給水系統と、破砕工程後に内部水を排水する排水系統とを有する配管系統と、前記筒状容器の上端に空気抜き孔とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
前記給水系統から前記筒状容器内への給水時に前記空気抜き孔を開状態として容器内への給水を行うとともに、該空気抜き孔からのオーバーフローにより容器内の満水を確認することが好ましい。
【００１６】
前記筒状容器は、前記シール部材が収容された容器端面を前記コンクリート壁面に押圧して、前記筒状容器とコンクリート壁面との間の水密を保持することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、装置に作用させる押圧力が小さくても、破砕装置の容器下端と凹凸状になったコンクリート表面との間に生じる隙間を確実に封止でき、装置のコンパクト化を図ることができ、前記容器内に貯水した絶縁水の漏水を確実に防止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】
【００１８】
以下、本発明の高電圧パルス放電コンクリート破砕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】
【００１９】
図１は、本発明の高電圧パルス放電コンクリート破砕装置（以下、破砕装置１０と記す。）をコンクリート壁面の破砕に適用した一実施例を、装置本体内の陽極端子、陰極端子（以下、＋,−を問わない場合、放電電極と記す。）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。同図に示したように、破砕装置１０の本体部は、はつり作業の対象となるコンクリート壁面１上に載置され水１２で満たされた筒状容器１１と、この筒状容器１１内で平行をなすように保持された２本の放電電極１３（１３＋，１３−）と、筒状容器１１内に水を供給する水供給排水経路から構成されている。
【００２０】
放電電極１３は、コンクリート壁面１の高電圧パルス破砕が可能な端子間距離が設定された状態で筒状容器１１の一部に支持されるように取り付けられている。本実施例では、放電電極１３は、端子先端１３ａを構成するφ５mmの銅線の周囲を高密度ポリエチレン樹脂被覆材１３ｂで絶縁被覆した、自立可能な棒状体から構成されている。なお、本実施例では、放電電極に生じる高電圧パルスの発生源として、公知の高電圧パルス発生装置５が用いられている。この高電圧パルス発生装置５は、約２００〜４００kVの範囲での適正電圧が設定可能な高電圧電源（図示せず）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（図示せず）とを備えている。
【００２１】
コンクリート破砕を行うには、公知の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２本の放電電極１３（陽極端子１３＋、陰極端子１３−）の先端１３ａを、コンクリート壁面１に所定の離れをあけて接触させ、一定の時間間隔をあけて発生させる高電圧パルスを陽極端子１３＋側からコンクリート壁面１に放電させ、このパルス電流を陰極端子１３−側までコンクリート内を導通させることで生じる衝撃力をコンクリート内に伝播させる。これにより、２本の放電電極１３＋，１３−間で、所定の幅、深さまでのコンクリート壁面１を薄い塊状に剥離して破砕させることができる。
【００２２】
この放電電極１３を収容する筒状容器１１の断面形状は、本発明では、図２（ａ）に示した容器断面形状は隅角部が丸められた略長方形状で、その一辺は、はつり範囲を規定する放電電極の本数及びその離隔距離に応じて決定することが好ましい。なお、後述するように、容器断面形状は、容器内の水の排水および容器内空気の排出が確実に行えるとともに、破砕時に水中を伝播した衝撃波による破損のおそれを最小限にするため、隅角部を丸面取りした長方形状（図２（ａ））に代えて、楕円形（図２（ｂ））、円形、長円形（図示せず）の各種断面形に設計することができる。
【００２３】
筒状容器１１は、上述した高電圧パルスの衝撃波に耐え、また容器の側方に作用する押圧力によっても変形が生じない強度を有する材料および寸法に設計されている。
【００２４】
筒状容器１１をコンクリート壁面１に密着させるシール構造２０について、図１を参照して説明する。このシール構造は、図１に示したように、筒状容器１１の端面に沿って形成された凹所内に収容されたシール部材が、コンクリート壁面１に側面が開放された筒状容器１１の一端を押圧した状態で十分変形してコンクリート壁面１に密着し、容器１１内の水１２が容器端面とコンクリート壁面１との接触面から漏れを生じないようになっている。すなわち、シール構造２０は、押圧力により変形するシール部材２２がコンクリート壁面１に確実に密着して水密性が保持される構造になっている。
【００２５】
シール部材２２の材質としては、コンクリート壁面１の凹凸に追従して変形可能な弾性成形部材として、ＰＶＡ樹脂等が用いられている。この他、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、各種軟質ゴム系エラストマー、ウレタン系エラストマー、硬質ウレタンゴムの他、独立気泡を有するスポンジ状の軟質発泡ポリエチレン樹脂等のように、シール部材２２と凹凸のあるコンクリート壁面１との間を閉塞可能な各種弾性材料を用いることができる。
【００２６】
筒状容器１１に接続された配管系統３０について、図１を参照して説明する。筒状容器１１内の底面には給水管３１が配管されている。この給水管３１によって、貯水タンク３２に貯留されている水１２は、破砕作業に先立ってポンプＰにより筒状容器１１内に満水まで供給される。その際、容器１１の上端には空気抜きパイプ３５が配管されており、この空気抜きパイプ３５から内部空気が排出されるとともに、最終的に供給水が噴出したら、容器内の満水が確認できるようになっている。そして、破砕作業後、筒状容器１１内のコンクリート破砕片が混ざった水１２は給水管３１と一部が同一の管部から切替弁３８を経て排水管３７から図示しない排水ピットに排水される。なお、この水は再度、貯水タンク３２に還流させてリサイクル利用することもできる。その際、コンクリート破砕片は還流水の経路中間に設けられたフィルタ（図示せず）で除去するものとする。
【００２７】
ここで、筒状容器１１内における給水工程〜破砕工程〜排水工程について、図１，図３を参照して説明する。
まず、破砕対象であるコンクリート壁面の所定位置に、破砕装置の筒状容器１１のシール構造を押圧し、コンクリート面に密着させた状態で固定保持する。放電電極は図１に示したように、コンクリート表面に接触した状態になる。ここで、給水ポンプを作動し、切替弁を給水方向として筒状容器１１内に給水する。このとき、図１，図３各図に示したように、筒状容器１１のシール構造の上端部には空気抜きパイプ３５が取り付けられている。この空気抜きパイプ３５は開閉弁３６を有し、図３（ａ）に示したように、給水時には開状態として、内部の空気が空気抜きパイプ３５を介して外部に排出される。給水が進んで容器内が満水になると、空気抜きパイプ３５から水がオーバーフローする（図３（ｂ））ので、給水管３１、空気抜きパイプ３５をともに閉状態として、放電電極１３に通電し、高電圧パルスによるコンクリート破砕を進行させる。破砕装置１０を据え付けた範囲でのはつり作業が完了するまで同位置での通電破砕を行う。その後、切替弁３８を排水側に切り替え、空気抜きパイプ３５を開放し、筒状容器１１内の破砕片が混入した水１２を排水管３７（給水管３１と一部同一管）を介して装置外に排出する。完全に排水された状態で、破砕装置１０の押圧を解き、次のはつり範囲に破砕装置１０を移動して、再度コンクリート壁面１に押圧させた状態での給水を行い、以下、破砕工程を繰り返すことで、順次コンクリート壁面のはつり作業を進行させることができる。
【００２８】
次に、押圧力の作用について、図１，図４を参照して簡単に説明する。図１に示したようにコンクリート壁面１のはつり作業を行っていくと、筒状容器１１の端面の一部がはつられて窪んだコンクリート壁面１の一部に位置する場合がある。コンクリート壁面１が図１に示したように平滑な壁面であれば、筒状容器１１に対して内水圧を上回る側圧で白抜き矢印方向にわずかな力で押圧すれば、シール構造２０はコンクリート壁面１に密着して漏水のおそれはない。しかし、コンクリート破砕が進行すると、壁面にはモルタルや骨材の破砕面や、骨材が抜け落ちた個所等が現れる。そのため、シール構造２０をこのはつり後のコンクリート壁面１に確実に密着させることが重要である。その場合には、十分な押圧力を有する押圧手段により、筒状容器１１への側方押圧力を増して、シール部材２２の端面を凹凸形状のあるコンクリート壁面１に倣って十分変形させて密着させている。押圧手段としては、バックホー等のブーム８の先端に押圧用アタッチメント２５等を取り付け、この押圧アタッチメント２５を、ブーム操作により筒状容器１１の背面側から所定の押圧力を作用させ、筒状容器１１とコンクリート壁面１との間のシール構造２０の密着を図ることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の高電圧パルス放電コンクリート破砕装置の構成を示した一部断面図。
【図２】図１に示した破砕装置の断面形状例を示した断面図。
【図３】破砕装置における容器への給水〜破砕〜排水工程を模式的に示した断面図。
【図４】破砕装置の押圧手段の一実施例を示した説明図。
【符号の説明】
【００３０】
１  コンクリート壁面
５  高電圧パルス発生装置
１０  破砕装置
１１  筒状容器
１２  水
１３  放電電極
２０  シール構造
２２  シール部材
２５  押圧アタッチメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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