JPH0351494A - 昇華性物体を高速飛翔体とする破壊工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ドライアイス等の昇華性物体を高速飛翔体
とする破壊工法に関するものである。

従来技術 例えば、老朽化したコンクリートビルの取り壊しには、
衝撃式ハンマや揺動分鋼等を備えた建機での機械的打撃
による破砕が一般になされている。

なおビルの要所に火薬を仕掛け、その炸裂による破砕も
一部で実用化されている。またトンネルや運河等の掘削
や開削は、削岩機を多数備えたジャンボー、全断面掘進
機，バックホー等の建機その他火薬の爆発エネルギー等
が広く使用されている。

更にコンクリート等の舗装道路の切断には、高速回転刃
を備えるエンジン力ツタが使用され、また各種工業製品
の研磨には、グリットブラストやサンドブラストが好適
に使用されている。

発明が解決しようとする課題 先に述べた破砕、掘削、切断、研磨等の態様を伴う破壊
工法の基本技術は、既に相当のレベルにまで到達してい
るため、これに新たに加えるべき画期的な開発は殆どな
く、周辺技術にのみ改良の余地が残されているのが現状
である。しかし個々の工法につき考察すると，コンクリ
ートビル等の破砕やトンネル掘削では、その破壊に費や
されるエネルギー（物理的な仕事量）と、その達成に要
するコストとの比（コストパフォーマンス）が一般に低
い。従って、更に経済的で効率の良い工法に対する業界
での潜在的なニーズはかなり高いものと考えられる。

また、所要の対象物をグリットブラスト等により吹付け
研磨すると、微細なグリットが周辺に飛散して作業環境
を大きく損なうことになる。そこで、このような環境条
件を劣化させることのないブラスト研磨工法が提案され
れば、その需要は充分に期待し得るものであるが、現状
ではこれに応えるものがなく、作業環境を他と密にシー
ルドすることで対応しているに過ぎない。

発明の目的 そこで本願の発明者等は、前述した従来技術に係る各種
の破壊工法に内在している改良が期待されている裸題に
鑑み、これを好適に解決する手段を求めて考察を進めた
結果，ドライアイスに代表される昇華性物体を飛翔体と
し、これを高速で飛翔させて所要の対象物に衝突させる
ことにより、その際に放出される大きな運動エネルギー
で有益な制御された破壊を行なわせることにつき想到す
るに至った。

すなわち、所要の物理的仕事を達戒するに要するコスト
の低減が図られ、しかも仕事達戒後には昇華して痕跡を
残さず、従って作業環境を汚染することのない画期的な
破壊工法を提案することが、本発明の主たる目的とする
ところである。

課題を解決するための手段 前記課題を克服し、所期の目的を好適に達或するため本
発明に係る破壊工法は、ドライアイス等の昇華性物体を
、窒素ガス等の高圧ガスの噴射圧力により高速で飛翔さ
せ、この高速飛翔体としての昇華性物体を所要の対象物
に衝突させることによって、前記対象物に破砕、掘削、
切断、研磨等の制御された有益破壊・加工現象を実現す
ることを特徴とする。

実施例 次に、本発明に係る昇華性物体を高速飛翔体とする破壊
工法につき、好適な実施例を挙げて以下説明する。そこ
で、先ず本発明の提案に直接関与する経済的な動機につ
き先ず述べれば、以下の通りである。

−３ー 我国では、年間約３０００万ｔの膨大な液化天然ガス（
ＬＮＧ）を輸入している。東南アジア等で産出される天
然ガスは、液化された状態でＬＮＧタンカーにより輸送
され、貯蔵基地で常温ガス状態に還元される。この還元
には海水が一般に使用されるが、その際に液化天然ガス
が保有している大量の冷熱は海水中に放出されていた。

そこで、前記冷熱を工業的に有効利用しようとする技術
が提案され、これにより所謂ＬＮＧ冷熱発電やドライア
イスの生産等が実施化されている。

ここでドライアイスに着眼すると、石油化学工業やアン
モニア工業では、その副産物として炭酸ガスが大量に発
生する。この炭酸ガスを、前述の如く液化天然ガスの還
元に際し放出される大きな冷熱により冷却固化させるこ
とによって、ドライアイスは工業的に大量生産がなされ
る。このように得られたドライアイスは、現在のところ
生鮮品等を冷却保存するための冷却剤としての用途が殆
どであって、それ以外にはこれといった独創的な用途は
見当らなかった。しかるに該ドライアイス４ の冷却用マーケット自体は小さいものであるから、現在
ではドライアイスの生産余力は充分あるのが実情である
。

ところで液化天然ガス（ＬＮＧ）産業では、副産物とし
て、前記冷熱を利用して大量の高圧窒素ガスが得られる
。そこで発明者等は，ドライアイスの生産余力が充分に
ある現状、ドライアイスが固体から直接気体に昇華する
特性を有している点、並びに液化天然ガス産業で大量の
高圧窒素ガスが副次生産される点等に総合的に着眼して
、ドライアイスを前記高圧窒素ガスで加速して高速飛翔
体とし、それの持つ大きな運動エネルギーにより、コン
クリートビル等の破砕、トンネルや溝の掘削や開削、各
種材料の切断、表面の研磨や錆落し等の作業に利用し得
る新たな破壊工法を提案したものである。

従って本発明の独創的な点は、第１に破砕、掘削、切断
、研磨等の物理的仕事を高速破壊現象の一環として捉え
、液化天然ガス産業等の副産物として低コストで生成さ
れるドライアイスを高速で飛翔させ、その高い運動エネ
ルギーにより、対象物に制御された高速破壊を惹き起こ
す新たな破壊工法が提供されることにある。また本発明
の第２の独創的な点は、ドライアイスの昇華特性を利用
していることにある。

すなわち破砕、掘削、切断、研磨等の各種仕事を達威し
た後に、前記ドライアイスは直接気化し消失してしまう
ので，ドライアイスの高速衝突により破砕乃至粉砕され
た対象物からは、純粋な破砕物・粉砕物だけが得られる
ことになる。トンネル掘削や物体切断の際にも、余分な
媒体物を運び出す必要もない。また前述したグリットブ
ラストやサンドブラストによる所要対象物の研磨に際し
ても，これらグリットやサンドに代えてドライアイスの
小片群を使用することにより、研磨作業を終えたドライ
アイス小片群は速やかに昇華する。

従って、サンドブラスト等のように作業環境を害したり
、使用後のサンドの後始末に難渋する等の問題が一挙に
解決される。

なお、ドライアイスを高速飛翔体として、破砕、掘削、
切断、研磨等の如き物理的仕事の達成に使用するには、
当該ドライアイスの機械的物性並びに波動特性は勿論、
対象物中での応力波伝播や干渉機構、更に対象物の動的
破壊機構や破壊強度を知る必要がある。これに関して発
明者等は、ドライアイスの物性、高速飛翔体衝突による
応力波の発生、伝播、干渉また応力波並びにその干渉に
よる破壊機構につき、系統立てて実験を行なうと共にそ
の結果を解析的に調査したところ、ドライアイスの高速
飛翔体は充分に破砕，掘削、切断、研磨等の実用的仕事
を問題なくなし得ることを確認した。

またドライアイスを高速飛翔体として破壊を行なうに際
しては、対象物に対し一度だけ衝突させる場合と、同一
対象物に対し二度、三度と重複的に衝突させる場合とが
当然考えられる。そして破砕、掘削、切断等の実用操作
には、重複的な衝突による衝撃の付与が極めて効果的で
ある。すなわち初回の衝撃は、対象物に主亀裂の発生、
進展を来させるだけでなく、無数の二次的な小亀裂や微
一７ 小亀裂を発生させる。二度目以降の重復的な衝撃は、こ
れら二次亀裂や微小亀裂を更に大きく進展させて破砕を
促進する。従って、二度の重複衝撃は一度だけの衝撃に
比べ、三倍四倍という大きな効果を産み出し、実用に際
して明らかに大きな利益である。

そこで、ドライアイスに代表される昇華性物体を高速飛
翔体として運動させるには、その駆動源として、窒素ガ
ス等の高圧不活性ガスの噴射圧力を利用するのが推奨さ
れる。殊に窒素ガスは、前述の如く液化天然ガス産業の
副産物として低コストで得られるから更に好適である。

すなわち、例えばドライアイスを円筒状に形成して飛翔
体とし、これを発射筒に装填した後、窒素ガス等の高圧
不活性ガスの噴射圧力を該飛翔体に作用させ、これを高
速で飛翔させるというものである。

この点に関し、今回発明者等は、昇華性飛翔体の発射に
使用される装置として、高圧ガス噴射機構を提案し、こ
れにつき本願と同日付けで特許出願を行なった。この装
置は、高圧ガスを密閉空間−８− 中に封じ込めている弁体を僅かに移動させてガス圧の一
部を該弁体に作用させるだけで、急速に弁体を全開して
高圧ガスを一挙に解放させ、その高いエネルギーを該飛
翔体の発射に有効に作用させ得る新規なガス噴射機構に
関するものである。また昇華性飛翔体の発射装置に使用
される該昇華性飛翔体の装填機構に関しても、本願と同
日付けで特許出願を行なっている。

次に、本発明に係る昇華性物体を高速飛翔体とする破壊
工法に関し、その具体的な応用例を列挙すれば、以下の
通りである。

■コンクリートビルや岩石の破砕・粉砕従来実施されて
いる火薬による爆破や破砕機による破砕に代り、クリー
ンで騒音の抑制された破壊工法が提供される。この破壊
工法に対する潜在需要は相当に広く見込まれ、従って大
きなマーケットが存在する。また被破砕物を建築骨材と
しての用途に供する際には、その破砕・粉砕時に使用し
たドライアイスは直ちに昇華するために，これら被破砕
物の篩分けが容易になされる。

■掘削・開削工法 地上障害物を避けて山腹や地下にトンネルを掘削したり
、水路を開削するのに、先に述べた如く削岩機、全断面
掘進機その他火薬等によるドリリング等の工法が採用さ
れている。これら在来の工法に代えて、ドライアイスの
高速飛翔体を使用すれば、長い距離であっても摩擦熱に
害されることなく長距離を掘削・開削することができる
。殊に細い径のトンネルを容易に掘削できるので、ガス
管、水道管、電線・電話ケーブル等の敷設に有効に応用
し得る。

■切削工法 高速飛翔体としてのドライアイスにおいて、その先端部
分に例えばセラミックスチップの如き超硬度の切削工具
片を一体化させておき、該ドライアイスを所要の対象物
に向けて高速で飛翔させる。

これにより前記切削工具片は、対象物を所要形状に切削
しつつ進行して、適切な切削加工がなされる。

また、ドライアイスの細粒子を高速飛翔体とす−　１１
　ー ることかでき、この場合は次の如き破壊工法が提案され
る。

■研磨・切断 例えば各挿王業製品を研磨するに際し、従来のグリッｉ
・プラス１・やサントブラストに代えて，ドライアイス
細粒子の高速飛翔体をブラストすることにより、周囲環
境を汚染することなく、かつ回収分離の手間を要するこ
となく、良好な研磨がなされる。またドライアイス細粒
子を、所要対象物の切断予定位置に沿って高速吹付けす
ることによって、その良好な切断が達成される。

■ドライアイス細粒子のスプレーによるフオトレジス１
・膜の削除 従来の溶液浸漬法にみられる如き、剥離剤による２次汚
染が防止される。

■ペンキ落し，錆落し，船腹のふしつぼ落し■磁性体用
フエライトの粉砕の他、ファインセラミックスの粉砕等
、従来のボールミルの代りとして使用できる。

以上の各破砕王法の何れにおいても、トライア−１２ イス飛翔体は、所要の仕事を達成した後に直接気化し消
失してしまうので，不純物の混入を有効に防止し得るも
のである。また、大量に製造されるドライアイスの拡販
にもつながると共に，コストの低減を実現し得る。

なお前記の実施例では、昇華性の高速飛翔体としてドラ
イアイスを使用する場合につき述べたが、これに限定さ
れるものではない。また使用される高圧ガスも、窒素ガ
ス以外に、人体に影響を与えることのないものであれば
，ヘリウム等の各種不活性ガス、その他水素ガス等を経
済的理由その他の要因に応じて種々選択使用が可能であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ドライアイス等の昇華性物体を、窒素ガス等の高圧ガ
   スの噴射圧力により高速で飛翔させ、この高速飛翔体と
   しての昇華性物体を所要の対象物に衝突させることによ
   って、前記対象物に破砕、掘削、切断、研磨等の制御さ
   れた有益破壊・加工現象を実現する ことを特徴とする昇華性物体を高速飛翔体とする破壊工
   法。