JP3096180B2 - ウォータージェット破砕工法 - Google Patents
ウォータージェット破砕工法Info
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- JP3096180B2 JP3096180B2 JP04322145A JP32214592A JP3096180B2 JP 3096180 B2 JP3096180 B2 JP 3096180B2 JP 04322145 A JP04322145 A JP 04322145A JP 32214592 A JP32214592 A JP 32214592A JP 3096180 B2 JP3096180 B2 JP 3096180B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ウォータージェット
破砕工法並びに該工法に使用するウォータージェット破
砕装置に関するものである。
破砕工法並びに該工法に使用するウォータージェット破
砕装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の土木建築におけるウォータージェ
ット工法としては、５０〜３００ＭPa（１メガパスカル
（ＭPa）≒１０kg／cm2 ）程度に加圧した超高圧水をノ
ズルから噴射して洗浄やコンクリートのはつり工事等に
適用されている超高圧ウォータージェット工法が知られ
ている。また、破砕対象物が硬岩や金属、セラミック等
の硬質材の場合には超高圧ウォータージェット工法によ
る破砕エネルギーでは破砕が不可能であるため、鉄筋コ
ンクリートや岩の破砕工事にはアブレイシブウォーター
ジェット工法（Abrasive Water Jet Method)が適用され
る。この工法は、超高圧水（２００〜２５０ＭPa程度）
に研磨材を混入してノズルから噴射し、岩等を線状に切
断するものである。
ット工法としては、５０〜３００ＭPa（１メガパスカル
（ＭPa）≒１０kg／cm2 ）程度に加圧した超高圧水をノ
ズルから噴射して洗浄やコンクリートのはつり工事等に
適用されている超高圧ウォータージェット工法が知られ
ている。また、破砕対象物が硬岩や金属、セラミック等
の硬質材の場合には超高圧ウォータージェット工法によ
る破砕エネルギーでは破砕が不可能であるため、鉄筋コ
ンクリートや岩の破砕工事にはアブレイシブウォーター
ジェット工法（Abrasive Water Jet Method)が適用され
る。この工法は、超高圧水（２００〜２５０ＭPa程度）
に研磨材を混入してノズルから噴射し、岩等を線状に切
断するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述した超高圧ウォー
タージェット工法は、硬岩等の硬質対象物に対しては破
砕エネルギーが不足であり、用途が洗浄等に限定され
る。また、施工時に発生する水の排水処理が必要であ
り、排水設備や処理の手間がかかる。一方、アブレイシ
ブウォータージェット工法は、岩等を線状に切断するこ
とができるが、大体積の対象物の破砕には不適当であ
る。また、施工時に発生する研磨材を含む泥水の処理が
必要であり、超高圧水に混入した研磨材によるノズルの
磨耗や、消耗される研磨材によって運転経費が増大する
という問題がある。
タージェット工法は、硬岩等の硬質対象物に対しては破
砕エネルギーが不足であり、用途が洗浄等に限定され
る。また、施工時に発生する水の排水処理が必要であ
り、排水設備や処理の手間がかかる。一方、アブレイシ
ブウォータージェット工法は、岩等を線状に切断するこ
とができるが、大体積の対象物の破砕には不適当であ
る。また、施工時に発生する研磨材を含む泥水の処理が
必要であり、超高圧水に混入した研磨材によるノズルの
磨耗や、消耗される研磨材によって運転経費が増大する
という問題がある。
【０００４】そこで、この発明は破砕性能を強化して破
砕工事の効率を向上し、且つ排水処理や運転経費の負担
を軽減するウォータージェット破砕工法並びにウォータ
ージェット破砕装置を提供することを目的とする。
砕工事の効率を向上し、且つ排水処理や運転経費の負担
を軽減するウォータージェット破砕工法並びにウォータ
ージェット破砕装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために提案されたものであり、高圧水発生装置
によって得られる高圧水に熱的処理を加えて対象物への
破砕力を増大させるようにしたウォータージェット破砕
工法に於て、前記高圧水は臨界圧力以上に加圧された高
圧水が用いられ、更に、該高圧水を高圧水加熱装置によ
って１００℃以上且つ臨界温度以下に加熱し、該高圧水
をノズルから対象物へ噴射するとき、該高圧水は気相と
液滴からなる二相流の状態で該対象物へ噴射されること
によって、該対象物を破砕するウォータージェット破砕
工法を提供するものである。
達成するために提案されたものであり、高圧水発生装置
によって得られる高圧水に熱的処理を加えて対象物への
破砕力を増大させるようにしたウォータージェット破砕
工法に於て、前記高圧水は臨界圧力以上に加圧された高
圧水が用いられ、更に、該高圧水を高圧水加熱装置によ
って１００℃以上且つ臨界温度以下に加熱し、該高圧水
をノズルから対象物へ噴射するとき、該高圧水は気相と
液滴からなる二相流の状態で該対象物へ噴射されること
によって、該対象物を破砕するウォータージェット破砕
工法を提供するものである。
【０００６】
【作用】水の臨界圧力は２２．１２ＭPaで臨界温度は３
７４．１５℃である。臨界圧力以上に加圧し、臨界温度
以下の状態では液相であり、この状態の水をノズルから
噴出させると、噴射した瞬間に大気圧下に開放されるた
め液体から気体となり、急激な体積膨張を起こして超音
速流れとなる。この際、噴流は気相と液滴の二相流とな
り破砕対象となる物体に機械的並びに熱的衝撃を与え、
更に、対象物体の種類によっては水熱反応による化学的
破壊力が加えられる。之等の機械的、熱的及び化学的破
壊力を岩やコンクリート等の対象物に与えることによ
り、大体積の対象物を破砕することができる。また、大
気中に放出された高温・高圧水は瞬間的に気化して処理
すべき排水が殆ど発生しない。
７４．１５℃である。臨界圧力以上に加圧し、臨界温度
以下の状態では液相であり、この状態の水をノズルから
噴出させると、噴射した瞬間に大気圧下に開放されるた
め液体から気体となり、急激な体積膨張を起こして超音
速流れとなる。この際、噴流は気相と液滴の二相流とな
り破砕対象となる物体に機械的並びに熱的衝撃を与え、
更に、対象物体の種類によっては水熱反応による化学的
破壊力が加えられる。之等の機械的、熱的及び化学的破
壊力を岩やコンクリート等の対象物に与えることによ
り、大体積の対象物を破砕することができる。また、大
気中に放出された高温・高圧水は瞬間的に気化して処理
すべき排水が殆ど発生しない。
【０００７】
【０００８】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図に従って詳述
する。図１はウォータージェット破砕工法の基本システ
ムの構成を示す概要図であり、超高圧ウォータージェッ
トポンプ１によって加圧（１００〜３００ＭPa程度）さ
れた超高圧水は、超高圧水加熱装置２により連続的に加
熱（１００〜３５０℃程度）され、ノズルヘッド３の先
端から噴射される。超高圧ウォータージェットポンプ１
と超高圧水加熱装置２との間には超高圧配管冷却装置４
を配設して超高圧ウォータージェットポンプ１と超高圧
配管冷却装置４とを超高圧配管５によって接続し、超高
圧配管冷却装置４と超高圧水加熱装置２及び超高圧水加
熱装置２とノズルヘッド３は夫々超高圧耐熱配管６，７
によって接続されている。
する。図１はウォータージェット破砕工法の基本システ
ムの構成を示す概要図であり、超高圧ウォータージェッ
トポンプ１によって加圧（１００〜３００ＭPa程度）さ
れた超高圧水は、超高圧水加熱装置２により連続的に加
熱（１００〜３５０℃程度）され、ノズルヘッド３の先
端から噴射される。超高圧ウォータージェットポンプ１
と超高圧水加熱装置２との間には超高圧配管冷却装置４
を配設して超高圧ウォータージェットポンプ１と超高圧
配管冷却装置４とを超高圧配管５によって接続し、超高
圧配管冷却装置４と超高圧水加熱装置２及び超高圧水加
熱装置２とノズルヘッド３は夫々超高圧耐熱配管６，７
によって接続されている。
【０００９】超高圧配管冷却装置４は、超高圧水加熱装
置２から超高圧耐熱配管６を通じて伝導される熱を冷却
し、超高圧ウォータージェットポンプ１が熱による悪影
響を受けないようにする。図２は、本発明のウォーター
ジェット破砕工法に用いられる破砕装置１１を示し、ク
ローラ走行形作業車輌１２のデッキ１３に上部旋回体１
４を設け、上部旋回体１４にブーム１５を上下回動自在
に枢着している。ブーム１５の先端部にはアーム１６を
枢着し、アーム１６の先端部にノズルヘッド３を枢着し
た多関節構造となっており、ノズルヘッド３の噴射方向
を垂直及び水平方向へ自由に移動できる。
置２から超高圧耐熱配管６を通じて伝導される熱を冷却
し、超高圧ウォータージェットポンプ１が熱による悪影
響を受けないようにする。図２は、本発明のウォーター
ジェット破砕工法に用いられる破砕装置１１を示し、ク
ローラ走行形作業車輌１２のデッキ１３に上部旋回体１
４を設け、上部旋回体１４にブーム１５を上下回動自在
に枢着している。ブーム１５の先端部にはアーム１６を
枢着し、アーム１６の先端部にノズルヘッド３を枢着し
た多関節構造となっており、ノズルヘッド３の噴射方向
を垂直及び水平方向へ自由に移動できる。
【００１０】アーム１６の上面には超高圧水加熱装置２
と超高圧配管冷却装置４を搭載し、ノズルヘッド３と超
高圧水加熱装置２及び超高圧水加熱装置２と超高圧配管
冷却装置４は夫々超高圧耐熱配管６，７によって接続し
ている。また、超高圧配管冷却装置４は超高圧ホース５
ａを介して超高圧ウォータージェットポンプ１に接続さ
れる。
と超高圧配管冷却装置４を搭載し、ノズルヘッド３と超
高圧水加熱装置２及び超高圧水加熱装置２と超高圧配管
冷却装置４は夫々超高圧耐熱配管６，７によって接続し
ている。また、超高圧配管冷却装置４は超高圧ホース５
ａを介して超高圧ウォータージェットポンプ１に接続さ
れる。
【００１１】超高圧ウォータージェットポンプ１は、水
をプランジャや増圧機によって加圧し、超高圧水（最大
圧力Ｐmax ≒４００ＭPa）を発生させる。超高圧水加熱
装置２は、超高圧ウォータージェットポンプ１によって
加圧された超高圧水を加熱（温度Ｔmax ≒３５０℃）す
る装置である。ノズルヘッド３はヘッド内に内径φ0.2
〜φ2.0 (mm)程度の水噴射ノズル１７が装着されてお
り、高温・高圧水を噴射するものである。また、超高圧
配管冷却装置４は配管を冷却し、超高圧水加熱装置２か
ら伝導される熱を冷却して超高圧ウォータージェットポ
ンプ１等の後方設備に伝わらないようにする装置であ
る。
をプランジャや増圧機によって加圧し、超高圧水（最大
圧力Ｐmax ≒４００ＭPa）を発生させる。超高圧水加熱
装置２は、超高圧ウォータージェットポンプ１によって
加圧された超高圧水を加熱（温度Ｔmax ≒３５０℃）す
る装置である。ノズルヘッド３はヘッド内に内径φ0.2
〜φ2.0 (mm)程度の水噴射ノズル１７が装着されてお
り、高温・高圧水を噴射するものである。また、超高圧
配管冷却装置４は配管を冷却し、超高圧水加熱装置２か
ら伝導される熱を冷却して超高圧ウォータージェットポ
ンプ１等の後方設備に伝わらないようにする装置であ
る。
【００１２】作業車輌１２は、監視操作盤１８へリモー
トコントロールケーブル１９を介して接続され、走行並
びに上部旋回体１４の旋回、ブーム１５、アーム１６及
びノズルヘッド３の回動と水噴射のオン／オフを遠隔操
縦することができる。また、作業車輌１２のデッキ１３
の前縁部近傍には電動パンヘッド２０，２０を介してモ
ニターカメラ２１，２１が搭載されており、ノズルヘッ
ド３の噴射方向と連動して垂直並びに水平方向へ回動す
るように制御し、対象物の状態が監視操作盤１８のＣＲ
Ｔ２２に表示される。
トコントロールケーブル１９を介して接続され、走行並
びに上部旋回体１４の旋回、ブーム１５、アーム１６及
びノズルヘッド３の回動と水噴射のオン／オフを遠隔操
縦することができる。また、作業車輌１２のデッキ１３
の前縁部近傍には電動パンヘッド２０，２０を介してモ
ニターカメラ２１，２１が搭載されており、ノズルヘッ
ド３の噴射方向と連動して垂直並びに水平方向へ回動す
るように制御し、対象物の状態が監視操作盤１８のＣＲ
Ｔ２２に表示される。
【００１３】例えば、地熱エネルギーの抽出方法として
地中の高温岩体に立坑を掘削し、立坑の周囲に縦溝を放
射状に配設する方法（特公平３−３９１４９号公報）等
において、当該ウォータージェット破砕装置１１を使用
することにより、安全且つ効率的に縦溝を掘削すること
が可能になる。尚、作業車輌１２の形状や駆動形式等は
上記一実施例に限定されるものではなく、遠隔操縦方法
も無線操縦とする等種々の改変ができ、この発明がそれ
らの改変されたものに及ぶことは当然である。
地中の高温岩体に立坑を掘削し、立坑の周囲に縦溝を放
射状に配設する方法（特公平３−３９１４９号公報）等
において、当該ウォータージェット破砕装置１１を使用
することにより、安全且つ効率的に縦溝を掘削すること
が可能になる。尚、作業車輌１２の形状や駆動形式等は
上記一実施例に限定されるものではなく、遠隔操縦方法
も無線操縦とする等種々の改変ができ、この発明がそれ
らの改変されたものに及ぶことは当然である。
【００１４】
【発明の効果】この発明は上記一実施例において詳述し
たように、水が水の臨界圧力（２２．１２MPa)以上で加
圧されて高圧水となり、更に、該高圧水が１００℃以上
で且つ、水の臨界温度（３７４．１５℃）以下に加熱さ
れる。従って、該高圧水は液相である。この状態の水を
ノズルから破砕対象物に噴射すれば、噴射された瞬間に
大気圧下に開放されるため液体から気体となり、急激な
体積膨張を起こして超音速流となる。このとき、噴流は
気相と液滴の二相流となり、破砕対象物に機械的並びに
熱的衝撃を与え、更に、破砕対象物の種類によっては水
熱反応による化学的破壊力が加えられる。之等の機械
的、熱的及び化学的破壊力を岩やコンクリート等の破砕
対象物に与えることにより、大体積の破砕対象物を破砕
することが可能となる。又、大気中に放出された高温、
高圧水は瞬間的に気化して処理すべき排水が殆ど生じな
い。
たように、水が水の臨界圧力（２２．１２MPa)以上で加
圧されて高圧水となり、更に、該高圧水が１００℃以上
で且つ、水の臨界温度（３７４．１５℃）以下に加熱さ
れる。従って、該高圧水は液相である。この状態の水を
ノズルから破砕対象物に噴射すれば、噴射された瞬間に
大気圧下に開放されるため液体から気体となり、急激な
体積膨張を起こして超音速流となる。このとき、噴流は
気相と液滴の二相流となり、破砕対象物に機械的並びに
熱的衝撃を与え、更に、破砕対象物の種類によっては水
熱反応による化学的破壊力が加えられる。之等の機械
的、熱的及び化学的破壊力を岩やコンクリート等の破砕
対象物に与えることにより、大体積の破砕対象物を破砕
することが可能となる。又、大気中に放出された高温、
高圧水は瞬間的に気化して処理すべき排水が殆ど生じな
い。
【図１】請求項１記載の発明を実施するための基本構成
を示す解説図。
を示す解説図。
【図２】本発明のウォータージェット破砕工法に用いら
れる装置を示す解説図。
れる装置を示す解説図。
１ 超高圧ウォータージェットポンプ ２ 超高圧水加熱装置 ３ ノズルヘッド ４ 超高圧配管冷却装置 ５ 超高圧配管 ５ａ 超高圧ホース ６，７ 超高圧耐熱配管 １１ ウォータージェット破砕装置 １２ 作業車輌 １３ デッキ １４ 上部旋回体 １５ ブーム １６ アーム １７ 水噴射ノズル １８ 監視操作盤 １９ リモートコントロールケーブル ２０ 電動パンヘッド ２１ モニターカメラ ２２ ＣＲＴ
フロントページの続き (72)発明者 時岡 眞裟人 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会 社 熊谷組 東京本社内 (72)発明者 関口 龍一 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会 社 熊谷組 東京本社内 (72)発明者 島崎 啓介 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会 社 熊谷組 東京本社内 (56)参考文献 実開 昭62−8100（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B02C 19/00 B02C 19/06 E21B 7/18 E21C 37/06 E21D 9/10
Claims (1)
- 【請求項１】 高圧水発生装置によって得られる高圧水
に熱的処理を加えて対象物への破砕力を増大させるよう
にしたウォータージェット破砕工法に於て、前記高圧水
は臨界圧力以上に加圧された高圧水が用いられ、更に、
該高圧水を高圧水加熱装置によって１００℃以上且つ臨
界温度以下に加熱し、該高圧水をノズルから対象物へ噴
射するとき、該高圧水は気相と液滴からなる二相流の状
態で該対象物へ噴射されることによって、該対象物を破
砕するウォータージェット破砕工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04322145A JP3096180B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | ウォータージェット破砕工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04322145A JP3096180B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | ウォータージェット破砕工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06170271A JPH06170271A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3096180B2 true JP3096180B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=18140434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04322145A Expired - Fee Related JP3096180B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | ウォータージェット破砕工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3096180B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2623706A4 (en) * | 2010-10-01 | 2016-08-10 | Korea Advanced Inst Sci & Tech | HOLLOW SYSTEM USING WATER JET, AND HOLLOWING METHOD USING THE SAME |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1060825A (ja) * | 1996-08-23 | 1998-03-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 橋の支承部のはつり方法および装置 |
| JP4613372B2 (ja) * | 1999-04-02 | 2011-01-19 | パナソニック株式会社 | ガラスパネルの分離方法と分離装置 |
| JP4548690B2 (ja) * | 2000-04-13 | 2010-09-22 | 嘉義 辻本 | 地下を掘削するための設備、及び地下掘削方法 |
| CN104475215B (zh) * | 2014-11-12 | 2016-08-31 | 中国水利水电第五工程局有限公司 | 一种堆石坝高标准过渡料的一体化生产工艺 |
| JP6496131B2 (ja) * | 2014-11-27 | 2019-04-03 | 鈴健興業株式会社 | 加工ユニット及び加工方法 |
| CN108380351A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-10 | 河南伯淼水处理有限公司 | 一种平行四边形连杆式水力破除装置 |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP04322145A patent/JP3096180B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2623706A4 (en) * | 2010-10-01 | 2016-08-10 | Korea Advanced Inst Sci & Tech | HOLLOW SYSTEM USING WATER JET, AND HOLLOWING METHOD USING THE SAME |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06170271A (ja) | 1994-06-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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