特許ウォッチ

公開番号2025131189
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2024028774
出願日2024-02-28
発明の名称高圧水ジェットポンプ
出願人株式会社ワイビーエム
代理人弁理士法人よつ葉国際特許事務所,個人,個人
主分類E02D 7/24 20060101AFI20250902BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】プランジャーポンプ本体の吐出口から吐出される高圧水の一部を安定に連続的に取り出すことができ、これにより高圧水の吐出圧および吐出流量について通常の運転モードから所望のレベルまで一様に減少したより低圧側にシフトした新たな運転モードを創出すること。
【解決手段】吐出管17に対し余水管15に直接または間接的に連通するバイパス管81を交差して接続する。バイパス管81の先端開口に高圧水をジェット水流JWの形態で噴射させる高圧水ジェット噴射部83を接続する。高圧水ジェット噴射部83は、円筒壁面84abを有するジェット水流衝突部84の内部に配置して、ジェット水流JWが円筒壁面84abにおいて反射を繰り返し、これにより反射水流が多重的に衝突し合いながら、自己の有するエネルギー(ヘッド)を安定かつ迅速に消費されるようにする。エネルギーを消費した水流は余水管15に流れるようにする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
吸い込んだ水を昇圧して杭材が地中に貫入し易くするための高圧水を生成するプランジャー（５）と、
前記高圧水の圧力が設定圧力を超える場合に圧力超過分に相当する余剰高圧水を逃がして前記高圧水の圧力を設定圧力以下にする安全弁（１４）と、
前記高圧水を外部へ吐出するための吐出口（１７ａ）と、
前記高圧水を前記安全弁（１４）から前記吐出口（１７ａ）へ移送する吐出管（１７）と、
前記余剰高圧水に相当する余水を外部へ排水するための余水口（１５ａ）と、
前記余水を前記安全弁（１４）から前記余水口（１５ａ）へ移送する余水管（１５）と、
前記プランジャー（５）に動力を供給するエンジン本体（３０）とを備えた高圧水ジェットポンプ（１００）であって、
前記吐出管（１７）は、前記余水管（１５）に直接または間接的に連通するバイパス管（８１）が交差して接続され、
前記バイパス管（８１）は、前記高圧水を通過／遮断する開閉弁（８２）と、
「前記バイパス管（８１）の内径（φＤ１）より小さい内径に縮径した部位を有する」噴射器（８３ａ）によって、前記高圧水をジェット水流（ＪＷ）の形態で噴射させる高圧水ジェット噴射部（８３）を有し、
前記高圧水ジェット噴射部（８３）は「前記噴射器（８３ａ）の出口の流路断面積（πＤ２
２
/４）より大きい流路断面積（πｒ
２
、Ｌ
２
）を有する」壁面（８４ａｂ、８４ａｂ’）を備えたジェット水流衝突部（８４、８４’）に接続されている
ことを特徴とする高圧水ジェットポンプ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の高圧水ジェットポンプにおいて、
前記ジェット水流衝突部（８４）はＴ形継手（８４ａ）を有し、そのＴ形継手（８４ａ）の直管部分（８４ｂ、８４ｃ）に前記余水管（１５）が接続されている
ことを特徴とする高圧水ジェットポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の高圧水ジェットポンプにおいて、
前記ジェット水流衝突部（８４’）はＬ形継手を有し、そのＬ形継手の前記高圧水ジェット噴射部（８３）が接続されていない他のポートには「前記ジェット水流（ＪＷ）による前記壁面（８４ａｂ、８４ａｂ’）での繰り返し反射により沈静化された」低圧水を前記余水管（１５）に流す合流管（１５’）が接続されている
ことを特徴とする高圧水ジェットポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載の高圧水ジェットポンプにおいて、
前記高圧水ジェット噴射部（８３）は、ジェット水流を噴射する噴射器（８３ａ）と、該噴射器（８３ａ）を前記ジェット水流衝突部（８４）の内部に配置するための外周下部に雄ねじ部（８３ｂｂ）と内周上部に雌ねじ部（８３ｂｃ）をそれぞれ有する噴射器ねじ込み用継手（８３ｂ）と、該噴射器ねじ込み用継手（８３ｂ）に前記バイパス管（８１）を接続するための外周下部に雄ねじ部（８３ｃａ）を有するバイパス管用継手（８３ｃ）とから構成される
ことを特徴とする高圧水ジェットポンプ。
【請求項５】
請求項１に記載の高圧水ジェットポンプにおいて、
前記開閉弁（８２）は電気信号によって開閉可能に構成された電磁弁である
ことを特徴とする高圧水ジェットポンプ。
【請求項６】
請求項１に記載の高圧水ジェットポンプにおいて、
前記開閉弁（８２）は開度が可変である
ことを特徴とする高圧水ジェットポンプ。
【請求項７】
請求項１に記載の高圧水ジェットポンプにおいて、
前記余水口（１５ａ）から排水される余水は、水源又は水タンクに戻されるように構成されている
ことを特徴とする高圧水ジェットポンプ。
【請求項８】
請求項１に記載の高圧水ジェットポンプにおいて、
前記開閉弁（８２）は前記高圧水をジェット水流（ＪＷ）の形態で噴射させることができるように構成され、前記高圧水ジェット噴射部（８３）が省略されている
ことを特徴とする高圧水ジェットポンプ。
【請求項９】
請求項１に記載の高圧水ジェットポンプにおいて、
前記ジェット水流衝突部（８４）は、前記ジェット水流（ＪＷ）が該ジェット水流衝突部（８４）の長手方向の中心軸（Ｃ）に平行となるように取り付けられている
ことを特徴とする高圧水ジェットポンプ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は高圧水ジェットポンプに関し、より詳細には、プランジャーポンプ本体の吐出口から吐出される高圧水の一部を安定に連続的に取り出すことができ、これにより高圧水の吐出圧および吐出流量について通常の運転モードから所望のレベルまで一様に減少したより低圧側にシフトした新たな運転モードを創出することが可能であり、これによりアイドリング回転数時の吐出流量を安定に低下させることが可能となり且つ定格吐出流量の大きいプランジャーポンプをウォータジェット併用圧入工法等において使用することが可能となる汎用性に優れた高圧水ジェットポンプに関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
護岸工事等の止水手段として用いられる矢板その他の杭材を地中に打ち込む工法として、圧入機と高圧水によって杭材を地中に打ち込むウォータジェット併用圧入工法が広く知られている（例えば、非特許文献１を参照。）。ウォータジェット併用圧入工法においては、高圧水を圧送する高圧水ジェットポンプが使用されている。高圧水ジェットポンプは、吐出ラインの先端に設けられた噴射ノズルから高圧水をジェット水流（高圧ジェット水）の形態で地盤に噴射して杭材に対する地中の貫入抵抗を低減させ、これにより圧入機が杭材を地中に圧入し易くなるようにしている。
【０００３】
図１４に示されるように、高圧水ジェットポンプは、高圧水を供給するポンプ本体と、ポンプ本体に回転動力を供給するエンジンとから構成されている。ポンプ本体については少ない吐出流量で高い吐出圧が要求されるため、容積・往復式のプランジャーポンプが多くの場合使用されている。また、エンジン本体については低回転で高いトルクを発生させることが可能であり、簡易な機構で維持費の安い過給器付きディーゼルエンジンが多くの場合使用されている。
【０００４】
エンジン側（クラッチ部）のエンジン出力軸とポンプ本体側の入力軸が軸結合手段（カップリング又はプーリ）によって結合されている。エンジンの回転数を変化させることにより、ポンプ本体の吐出圧及び吐出流量を変化させることが可能となる。エンジン回転数は、ポンプ本体の操作盤又はリモコンによって手動又は遠隔操作されることになる。
【０００５】
一般にポンプ吐出口には外部から可撓性のある吐出ライン（ホース配管）が接続され、吐出ラインは杭材の先端近傍まで配設されている。また、吐出ラインの先端には噴射ノズルが接続され高圧ジェット水を地中に向かって噴射している。同様にポンプ吸込口には外部から可撓性のある吸込ライン（ホース配管）が接続され、吸込ラインは水タンクに接続されている。水タンクの水源については、護岸工事の場合は河川の水や海水をポンプによって汲み上げ、河川・海から離れた陸上工事の場合は散水車にて水を運搬し水タンクへの給水を行っている。
【０００６】
また、ポンプ吐出口と吐出ブロックとの間には安全弁が設けられ、高圧水の圧力が安全弁の設定圧を超える場合に安全弁が開いてポンプ余水管に連通し、設定圧を超える超過圧力分に相当する余剰高圧水が余水ライン（ホース配管）を通って水タンクに戻されるようになっている。
【０００７】
図１５は、従来の高圧水ジェットポンプの「エンジン回転数とその回転数におけるポンプ本体の吐出圧」、及び「エンジン回転数とその回転数におけるポンプ本体の吐出流量」の各相関特性の一例をそれぞれ示すグラフである。横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）を表し、縦軸は吐出圧（ＭＰａ）と吐出流量（Ｌ／ｍｉｎ）をそれぞれ表している。図１５（ａ）中の”Ｐｎ”については常用最大吐出圧（ＭＰａ）を表し、図１５（ｂ）中の”Ｆｎ”は常用最大吐出流量（Ｌ／ｍｉｎ）を表している。図１６は、ポンプ本体における吐出圧と吐出流量との間の相関特性の一例を示すグラフである。
【０００８】
図１５（ａ）に示されるように、高圧水ジェットポンプはエンジン回転数が１８００（ｒｐｍ）において最大吐出圧Ｐｎ＋５（ＭＰａ）を取ることができる。しかし、ウォータジェット併用圧入工法で使用されるポンプ吐出圧の常用圧力範囲は、例えばＰｎ-3.25～Ｐｎ（ＭＰａ）であり、その場合のエンジン回転数の常用回転数範囲は１１００～１３５０（ｒｐｍ）となる。従って、常用最大吐出圧Ｐｎ（ＭＰａ）を超える圧力範囲、並びに１３５０（ｒｐｍ）を超えるエンジンの回転数範囲は使用されないことになる。
【０００９】
同様に、図１５（ｂ）に示されるように、高圧水ジェットポンプはエンジン回転数が１８００（ｒｐｍ）において最大吐出流量Ｆｎ＋５３（Ｌ／ｍｉｎ）を取ることができるが、ウォータジェット併用圧入工法で使用されるポンプ吐出流量の常用流量範囲は、例えばＦｎ-43～Ｆｎ（Ｌ／ｍｉｎ）である。従って、常用最大吐出流量Ｆｎ（Ｌ／ｍｉｎ）を超える流量範囲、並びに１３５０（ｒｐｍ）を超えるエンジンの回転数範囲は使用されないことになる。
【００１０】
図１６に示されるように、従来の高圧水ジェットポンプの吐出圧と吐出流量は殆どリニアな関係を有し、常用最大吐出圧Ｐｎ（ＭＰａ）を超える圧力範囲、並びに常用最大吐出流量Ｆｎ（Ｌ／ｍｉｎ）を超える流量範囲は使用されないことになる。
（【００１１】以降は省略されています）

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