JPH06170271A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH06170271A JPH06170271A JP32214592A JP32214592A JPH06170271A JP H06170271 A JPH06170271 A JP H06170271A JP 32214592 A JP32214592 A JP 32214592A JP 32214592 A JP32214592 A JP 32214592A JP H06170271 A JPH06170271 A JP H06170271A
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Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウォータージェットの破砕力を強化して岩盤
等の効率的な破砕処理を可能にするとともに、排水量を
低下させて作業効率を向上する。 【構成】 超高圧ウォータージェットポンプ１で臨界圧
力以上の１００〜３００ＭPa程度に加圧した水を超高圧
水加熱装置２で臨界温度以下の１００〜３５０℃程度に
加熱する。この高温・高圧水をノズルヘッド３から噴射
して破砕対象物に機械的並びに熱的衝撃を与えて破砕す
る。超高圧水加熱装置２から超高圧耐熱配管６を通じて
後続設備へ伝導される熱は超高圧配管冷却装置４によっ
て冷却される。ノズルヘッド３から噴出した高温・高圧
水は瞬間的に気化し、排水処理すべき水が殆ど生じな
い。
等の効率的な破砕処理を可能にするとともに、排水量を
低下させて作業効率を向上する。 【構成】 超高圧ウォータージェットポンプ１で臨界圧
力以上の１００〜３００ＭPa程度に加圧した水を超高圧
水加熱装置２で臨界温度以下の１００〜３５０℃程度に
加熱する。この高温・高圧水をノズルヘッド３から噴射
して破砕対象物に機械的並びに熱的衝撃を与えて破砕す
る。超高圧水加熱装置２から超高圧耐熱配管６を通じて
後続設備へ伝導される熱は超高圧配管冷却装置４によっ
て冷却される。ノズルヘッド３から噴出した高温・高圧
水は瞬間的に気化し、排水処理すべき水が殆ど生じな
い。
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するものであり、水を臨界圧力以上
に加圧し、更に、１００℃以上且つ臨界温度以下に加熱
し、前記水をノズルから対象物へ噴射して対象物を破砕
するウォータージェット破砕工法、並びに作業車輌に垂
直並びに水平方向へ回動自在なアームと、超高圧水加熱
装置を設け、前記アームに水噴射ノズルを装着し、前記
水噴射ノズルと前記超高圧水加熱装置及び超高圧水加熱
装置と超高圧ウォータージェットポンプとを夫々配管接
続し、前記超高圧ウォータージェットポンプと超高圧水
加熱装置との間の配管を冷却する配管冷却装置を設ける
とともに、当該作業車輌に遠隔操縦装置を設け、走行並
びに前記アームの操作及び水噴射を遠隔操作できるよう
にしたウォータージェット工法に使用するウォータージ
ェット破砕装置を提供するものである。
達成するために提案するものであり、水を臨界圧力以上
に加圧し、更に、１００℃以上且つ臨界温度以下に加熱
し、前記水をノズルから対象物へ噴射して対象物を破砕
するウォータージェット破砕工法、並びに作業車輌に垂
直並びに水平方向へ回動自在なアームと、超高圧水加熱
装置を設け、前記アームに水噴射ノズルを装着し、前記
水噴射ノズルと前記超高圧水加熱装置及び超高圧水加熱
装置と超高圧ウォータージェットポンプとを夫々配管接
続し、前記超高圧ウォータージェットポンプと超高圧水
加熱装置との間の配管を冷却する配管冷却装置を設ける
とともに、当該作業車輌に遠隔操縦装置を設け、走行並
びに前記アームの操作及び水噴射を遠隔操作できるよう
にしたウォータージェット工法に使用するウォータージ
ェット破砕装置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】請求項２記載のウォータージェット破砕装
置は、装置の移動及び噴射方向の操作等を全て遠隔操作
することができ、危険を冒すことなく大規模な破砕工事
を実施できる。
置は、装置の移動及び噴射方向の操作等を全て遠隔操作
することができ、危険を冒すことなく大規模な破砕工事
を実施できる。
【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、請求項２記載のウォ
ータージェット破砕装置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１４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、請求項２記載のウォ
ータージェット破砕装置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１４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、高温・高圧の水を噴射するので噴出した水
が急激な体積膨張により気化し、速度エネルギーの増
加、噴流の気相と液滴の二相流化、及び水熱反応によっ
て破砕効果が著しく増大する。また、大気中に噴出した
水は瞬間的に気化するため、破砕時に水が殆ど排出され
ず排水処理が極めて容易になる。また、アブレイシブウ
ォータージェット工法とは異なり、研磨材を使用しない
ので水噴射ノズル等の磨耗や研磨材の消費等による運転
経費を削減できる等諸種の効果を発揮する。
したように、高温・高圧の水を噴射するので噴出した水
が急激な体積膨張により気化し、速度エネルギーの増
加、噴流の気相と液滴の二相流化、及び水熱反応によっ
て破砕効果が著しく増大する。また、大気中に噴出した
水は瞬間的に気化するため、破砕時に水が殆ど排出され
ず排水処理が極めて容易になる。また、アブレイシブウ
ォータージェット工法とは異なり、研磨材を使用しない
ので水噴射ノズル等の磨耗や研磨材の消費等による運転
経費を削減できる等諸種の効果を発揮する。
【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】請求項２記載のウォータージェット破砕装置を
示す解説図。
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
Claims (2)
- 【請求項１】 水を臨界圧力以上に加圧し、更に、１０
０℃以上且つ臨界温度以下に加熱し、前記水をノズルか
ら対象物へ噴射して対象物を破砕するウォータージェッ
ト破砕工法。 - 【請求項２】 作業車輌に垂直並びに水平方向へ回動自
在なアームと、超高圧水加熱装置を設け、前記アームに
水噴射ノズルを装着し、前記水噴射ノズルと前記超高圧
水加熱装置及び超高圧水加熱装置と超高圧ウォータージ
ェットポンプとを夫々配管接続し、前記超高圧ウォータ
ージェットポンプと超高圧水加熱装置との間の配管を冷
却する配管冷却装置を設けるとともに、当該作業車輌に
遠隔操縦装置を設け、走行並びに前記アームの操作及び
水噴射を遠隔操作できるようにした請求項１記載のウォ
ータージェット工法に使用するウォータージェット破砕
装置。
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 true JPH06170271A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3096180B2 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 (7)
| 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 |
| JP2000294143A (ja) * | 1999-04-02 | 2000-10-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 陰極線管と映像表示パネルの分離方法と切削方法と分離装置 |
| JP2006219814A (ja) * | 2000-04-13 | 2006-08-24 | Yoshinori Tsujimoto | 地下を掘削するための設備 |
| JP2014505183A (ja) * | 2010-10-01 | 2014-02-27 | カイスト | ウォータージェットを用いた掘削システム及びこれを用いた掘削方法 |
| CN104475215A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-04-01 | 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 |
| JP2016102309A (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 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
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