JP2002361112A - 破砕装置用電極、破砕装置および破砕方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 破砕に利用されるエネルギーを大きくする事
が可能な破砕装置用電極、破砕装置およびそれらを用い
た破砕方法を提供する。 【解決手段】 破砕装置用電極１は、ある方向に延在す
る一方線状導電体３と、一方線状導電体３の延びる方向
と同じ方向に延在し、一方線状導電体と誘電体を介して
対向する他方線状導電体４、５ａ〜５ｃとを備える。他
方線状導電体４、５ａ〜５ｃは、第１の導電体５ａと、
第１の導電体５ａとは一方線状導電体３の延びる方向に
おいて間隙を隔てて配置された第２の導電体５ｂとを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、破砕装置用電
極、破砕装置および破砕方法に関し、より特定的には、
効率よく岩石などを破壊することが可能な破砕装置用電
極、破砕装置および破砕方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】岩石などを破壊するための従来の破砕方
法としては、たとえば特開平４−２２２７９４号公報に
開示されているものがある。図１８は、従来の破砕装置
を示す模式図である。また、図１９は、図１８に示した
破砕装置の基本的な構成を示す模式図であり、図２０
は、図１９に示した電極の先端部を示す部分拡大模式図
である。図１８〜２０を参照して、上記特開平４−２２
２７９４号公報に開示された破砕方法を実施するための
破砕装置の構造および動作について説明する。

【０００３】図１８〜２０を参照して、まず、従来の破
砕装置の構造を簡単に説明する。パルスパワー源１０６
は、コンデンサ１０８、スイッチ１０７などを含む回路
からなっている。このパルスパワー源１０６には電源１
０９が接続されている。パルスパワー源１０６の回路、
この回路を含む筐体および破砕装置を搭載する車体は接
地されている。

【０００４】岩石などを破壊するための破壊電極として
の同軸電極１０１は、パルスパワー源１０６と同軸ケー
ブル１０５によって接続されている。同軸電極１０１の
先端には、中心電極１１２と、この中心電極１１２の外
周側に絶縁体１１３を介して位置する外周電極１１５と
が配置されている。中心電極１１２と外周電極１１５と
の一方は接地され、他方にはパルスパワー源１０６のス
イッチ１０７が閉じられたときにコンデンサ１０８に蓄
えられた電荷が導かれる。

【０００５】次に従来の破砕方法を説明する。破壊対象
となる岩石などに、ドリルなどを用いてあらかじめ下孔
１１０を形成する。この下孔１１０の中に水１１１など
の電解液を注入する。この下孔１１０に同軸電極１０１
を挿入する。

【０００６】そして、電源１０９で電荷を発生させ、こ
の電荷をコンデンサ１０８に蓄積する。ただし、コンデ
ンサ１０８の片側の極は接地されている。

【０００７】コンデンサ１０８に十分に電荷が蓄積され
た後にスイッチ１０７を閉じることによって、同軸ケー
ブル１０５を介して同軸電極１０１に電荷が供給され
る。そして、同軸電極１０１の先端において、中心電極
１１２と外周電極１１５との間に電位差が生じることに
より放電が起こる。このとき、同軸電極１０１の先端付
近の電解液が放電エネルギーによってプラズマ化するこ
とにより、圧力波が発生する。この圧力波により、同軸
電極１０１の周囲の岩石などを破壊する。

【０００８】上記特開平４−２２２７９４号公報では、
岩石などの破砕の際には、１マイクロ秒あたり少なくと
も１００ＭＷの割合で、少なくとも３ＧＷのピーク値の
パワーが破砕すべき物質の閉じ込めた領域の電解液の中
に浸漬された同軸電極１０１の２電極間（中心電極１１
２と外周電極１１５との間）を横切って得られるまで、
電気エネルギーを同軸電極１０１に供給するとしてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の破砕装
置においては、以下のような問題があった。すなわち、
中心電極１１２と外周電極１１５との間の放電によりア
ークが形成される領域で電解液の一部がプラズマ状態に
なり、この領域の温度は同軸電極１０１に供給される電
流値により大きく変化する。つまり、電流値が大きくな
ればアークが形成されている領域の温度はより高温とな
る。一方、アークが形成されている領域の温度が高温に
なるほど、放電抵抗は低下することが知られている。こ
こで、同軸電極１０１の放電により消費されるエネルギ
ーは、同軸電極１０１に供給される電流値の２乗×放電
抵抗に比例する。

【００１０】したがって、同軸電極１０１の放電により
消費されるエネルギー（破砕に利用されるエネルギー）
を大きくするために、同軸電極１０１に供給される電流
値を大きくしても、電流値の増大に伴って放電抵抗が小
さくなる。したがって、単純に上記電流値を大きくする
だけでは、同軸電極１０１の放電により消費されるエネ
ルギーを十分大きくすることは難しかった。このため、
従来の破砕装置では破砕に利用されるエネルギーを大き
くして効率よく破砕を行なうことが困難であった。

【００１１】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の目的は、破砕に
利用されるエネルギーを大きくする事が可能な破砕装置
用電極、破砕装置およびそれらを用いた破砕方法を提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記課題を解
決するため、同軸電極であって、外周電極を分割した複
数の外周電極部分を、中心電極の周囲に絶縁体を介して
配置し、この複数の外周電極部分が互いに間隙を介して
配置された破砕装置用電極を提案している。このような
破砕装置用電極であれば、外周電極部分の間に位置する
複数の間隙において、放電を発生させることができるの
で、放電が起きる個所の数を増加させることができる。
この結果、放電抵抗を増加させることができるので、破
砕に利用されるエネルギーを従来より大きくできる。

【００１３】しかし、発明者がさらに研究を進めた結
果、上述のような同軸電極以外の形状の電極において
も、複数の放電を発生させることができれば同様の効果
を得られることがわかった。

【００１４】発明者の上記のような知見に基づいて、こ
の発明の１の局面における破砕装置用電極は、ある方向
に延在する一方線状導電体と、一方線状導電体の延びる
方向と同じ方向に延在し、一方線状導電体と誘電体を介
して対向する他方線状導電体とを備える。他方線状導電
体は、第１の導電体と、第１の導電体とは一方線状導電
体の延びる方向において間隙を隔てて配置された第２の
導電体とを含む。

【００１５】このようにすれば、破砕装置用電極に電流
が供給され、一方線状導電体と他方線状導電体との間に
当該電流が流れる場合、一方線状導電体において破砕装
置用電極の端部に位置する部分と、この端部側に配置さ
れた第１および第２の導電体のいずれかとの間にいおて
第１の放電が発生する。そして、第１の導電体と第２の
導電体との間に位置する間隙において、第２の放電が発
生する。つまり、従来の電極においては端部の１箇所に
おいてのみ放電が起きていたのに対して、本発明による
電極では少なくとも２箇所において放電が起きる。この
ように放電が起きる個所の数を増加させることにより、
電流値を一定にした場合において、従来より放電抵抗を
増加させることができる。この放電により消費されるエ
ネルギー（破砕に利用されるエネルギー）は電極に供給
される電流値の２乗×放電抵抗に比例するので、破砕に
利用されるエネルギーを従来より確実に大きくできる。
したがって、破砕装置の能力（破砕能力）を増大させる
事ができる。

【００１６】また、上記第１および第２の導電体は、他
方線状導電体を複数個所において切断・分割することに
より、容易に作成できる。このため、たとえば同軸電極
の外周電極を分割するような場合より、簡単な加工で本
発明による破砕装置用電極を実現できる。したがって、
破砕装置用電極の製造工程を単純化できることから、破
砕装置用電極の製造コストが上昇することを防止でき
る。

【００１７】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、第１の導電体を覆うように形成された第１の被覆部
材と、第２の導電体を覆うように形成された第２の被覆
部材とを備えていてもよい。第１および第２の被覆部材
の少なくともいずれか一方では、間隙側の領域において
第１の導電体または第２の導電体の表面を露出させる開
口部が形成されていてもよい。この開口部の面積は６０
ｍｍ²未満であることが好ましい。

【００１８】この場合、第１または第２の導電体が間隙
に対向する領域において露出する面積（露出面積）を６
０ｍｍ²未満とすることができる。そして、破砕装置用
電極に投入する電力エネルギーが一定の場合において、
このように露出面積を比較的小さくすることにより、大
きな破砕力を発生させることができる。なお、露出面積
は６０ｍｍ²未満であれば、十分な破砕力を得ることが
できるが、露出面積は２２ｍｍ²以下であることがより
好ましく、さらに好ましくは、露出面積は１４ｍｍ²以
下である。

【００１９】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、他方線状導電体が第２の導電体とは一方線状導電体
の延びる方向において間隙を隔てて配置された１つ以上
の他の導電体を含むことが好ましい。

【００２０】この場合、第２の導電体と他の導電体との
間で第３の放電を発生させることができる。また、他の
導電体が、間隙を隔てて形成された複数の導電体を含ん
でいれば、さらに第４、第５の放電を発生させることが
できる。この結果、放電抵抗をより高めることができる
ので、破砕に利用されるエネルギーをより大きくするこ
とができる。

【００２１】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、他の導電体を覆うように形成された他の被覆部材を
備えていてもよい。他の被覆部材では、間隙側の領域に
おいて他の導電体の表面を露出させる他の開口部が形成
されていてもよく、他の開口部の面積は６０ｍｍ²未満
であることが好ましい。

【００２２】この場合、他の導電体が間隙に対向する領
域において露出する露出面積を６０ｍｍ²未満とするこ
とができる。そして、破砕装置用電極に投入する電力エ
ネルギーが一定の場合において、このように露出面積を
比較的小さくすることにより、破砕装置用電極において
大きな破砕力を発生させることができる。なお、露出面
積は２２ｍｍ²以下であることがより好ましく、さらに
好ましくは、露出面積は１４ｍｍ²以下である。

【００２３】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、一方線状導電体が、第３の導電体と、第３の導電体
とは一方線状導電体の延びる方向において間隙を隔てて
配置された第４の導電体とを含んでいてもよい。

【００２４】この場合、第３の導電体と第４の導電体と
の間の間隙において、さらに別の放電を発生させること
ができる。この結果、放電の発生する個所の数をさらに
増やすことができる。したがって、放電抵抗をより高め
ることができるので、破砕に利用されるエネルギーをよ
り大きくすることができる。

【００２５】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、第３の導電体を覆うように形成された第３の被覆部
材と、第４の導電体を覆うように形成された第４の被覆
部材とを備えていてもよい。第３および第４の被覆部材
の少なくともいずれか一方では、間隙側の領域において
第３の導電体または第４の導電体の表面を露出させる開
口部が形成されていてもよく、開口部の面積は６０ｍｍ
²未満であることが好ましい。

【００２６】この場合、第３または第４の導電体が間隙
に対向する領域において露出する露出面積を６０ｍｍ²
未満とすることができる。そして、破砕装置用電極に投
入する電力エネルギーが一定の場合において、このよう
に露出面積を比較的小さくすることにより、大きな破砕
力を発生させることができる。なお、露出面積は６０ｍ
ｍ²未満であれば十分な破砕力を得ることができるが、
露出面積は２２ｍｍ²以下であることがより好ましく、
さらに好ましくは、露出面積は１４ｍｍ²以下である。

【００２７】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、一方線状導電体が第４の導電体とは一方線状導電体
の延びる方向において間隙を隔てて配置された１つ以上
の別の導電体を含むことが好ましい。

【００２８】この場合、第４の導電体と別の導電体との
間でさらに別の放電を発生させることができる。また、
上記別の導電体が、間隙を隔てて形成された複数の導電
体を含んでいれば、さらに多くの放電を発生させること
ができる。この結果、放電抵抗をより高めることができ
るので、破砕に利用されるエネルギーをより大きくする
ことができる。

【００２９】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、別の導電体を覆うように形成された別の被覆部材を
備えていてもよい。別の被覆部材では、間隙側の領域に
おいて別の導電体の表面を露出させる別の開口部が形成
されていてもよく、別の開口部の面積は６０ｍｍ²未満
であることが好ましい。

【００３０】この場合、別の導電体が間隙に対向する領
域において露出する露出面積を６０ｍｍ²未満とするこ
とができる。そして、破砕装置用電極に投入する電力エ
ネルギーが一定の場合において、このように露出面積を
比較的小さくすることにより、大きな破砕力を発生させ
ることができる。なお、露出面積は６０ｍｍ²未満であ
れば十分な破砕力を得ることができるが、露出面積を２
２ｍｍ²以下とすることがより好ましく、さらに好まし
くは、露出面積は１４ｍｍ²以下である。

【００３１】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、一方線状導電体の延びる方向において、第１の導電
体と第２の導電体との間の間隙の位置が第３の導電体と
第４の導電体との間の間隙の位置と異なることが好まし
い。

【００３２】ここで、一方線状導電体の延びる方向にお
いて、第１の導電体と第２の導電体との間の間隙の位置
が第３の導電体と第４の導電体との間の間隙の位置とほ
ぼ等しい場合、破砕装置用電極に電流を供給すると、上
記間隙が位置する部分にて一方線状導電体と他方線状導
電体とが短絡することがある。このような短絡が発生す
ると、破砕装置用電極の先端部にまで電流が流れないこ
とになる。この結果、破砕装置用電極において、短絡が
発生した間隙より先端側の領域では放電が発生しないの
で、放電の発生する個所の数が減少する。この結果、放
電抵抗が小さくなるので破砕に利用されるエネルギーが
小さくなってしまう。しかし、上述のように第１の導電
体と第２の導電体との間の間隙の位置が第３の導電体と
第４の導電体との間の間隙の位置と異なるようにしてお
けば、この間隙において一方線状導電体と他方線状導電
体とが短絡することを防止できる。その結果、放電の発
生個所の数が減少することを防止できるので、破砕に用
いられるエネルギーを確実に大きくすることができる。

【００３３】上記１の局面における破砕装置用電極は、
一方線状導電体と他方線状導電体とを接続する固定部材
をさらに備えることが好ましい。

【００３４】ここで、破砕装置用電極に電流を供給する
と、一方線状導電体と他方線状導電体とには、それぞれ
逆方向に電流が流れる。この結果、一方線状導電体と他
方線状導電体とには、互いに離れる方向の力が作用す
る。しかし、固定部材の強度を充分大きくしておけば、
一方導電線と他方導電線との相対的な位置を固定でき
る。この結果、上記力により破砕装置用電極の構造が変
化する（一方線状電極と他方線状電極とが、互いに離れ
ることにより、破砕装置用電極が変形する）ことを防止
できる。

【００３５】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、破砕装置用電極において放電を発生させることによ
り破砕装置用電極の周囲に配置された破砕対象物を破砕
する前後において、一方線状導電体と他方線状導電体と
を固定部材により保持することが可能なように、固定部
材の強度が決定されていてもよい。

【００３６】この場合、破砕工程の前後において確実に
一方線状導電体と他方線状導電体とを固定部材により所
定の位置に保持できる。このため、破砕装置用電極が破
砕工程により変形することを防止できるので、破砕装置
用電極を繰返して使用することが可能になる。

【００３７】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、破砕装置用電極において放電を発生させることによ
り破砕装置用電極の周囲に配置された破砕対象物を破砕
する工程を実施する前では前記一方線状導電体と前記他
方線状導電体とを前記固定部材により保持することがで
きるとともに、破砕対象物を破砕するように破砕装置用
電極において放電を発生させることにより、一方線状導
電体と他方線状導電体とを固定部材により保持すること
ができなくなるように、固定部材の強度が決定されてい
てもよい。

【００３８】この場合、破砕工程を実施すると、一方線
状導電体と他方線状導電体とに電流を流すことにより発
生するの電磁力を受けることにより、一方線状導電体お
よび他方線状導電体は互いに離れる方向に飛散する。こ
のとき、一方線状導電体と他方線状導電体とを飛散させ
る力は、破砕装置用電極に供給される電力エネルギーの
大きさにもよるが、条件によっては単位長さ当たり数十
トンといったオーダーになる。このような大きな力で一
方線状導電体と他方線状導電体とが飛散するので、この
飛散した一方線状導電体および他方線状導電体が破砕対
象物に衝突することによっても破砕対象物を破壊でき
る。したがって、同じ電力エネルギーを用いた場合、破
砕対象物をより大規模に破砕することができる。

【００３９】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、一方線状導電体と他方線状導電体とが撚り合わせら
れていてもよい。

【００４０】この場合、上述のような固定部材を特に設
けなくても、一方線状導電体と他方線状導電体とを互い
に固定することができる。したがって、破砕装置用電極
の構造を簡略化できる。

【００４１】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、他方線状導電体が第１および第２の他方線状導電体
を含んでいてもよい。第１の他方線状導電体は、第５の
導電体と、第５の導電体とは一方線状導電体の延びる方
向において間隙を隔てて配置された第６の導電体とを含
んでいてもよい。第２の他方線状導電体は、第７の導電
体と、第７の導電体とは一方線状導電体の延びる方向に
おいて間隙を隔てて配置された第８の導電体とを含んで
いてもよい。

【００４２】この場合、破砕装置用電極において、一方
線状導電体から上記第１の他方線状導電体に電流が流れ
る第１の回路と、一方線状導電体から上記第２の他方線
状導電体に電流が流れる第２の回路とを構成することが
できる。この結果、第１の他方線状導電体における間隙
で放電を発生させることができると同時に、第２の他方
線状導電体における間隙においても放電を発生させるこ
とができる。したがって、放電の発生する個所の数をよ
り増やすことができるので、破砕に用いられるエネルギ
ーをより大きくすることができる。

【００４３】上記１の局面における破砕装置用電極は、
中心軸に沿って延在するとともに外周面を有する中心導
電体と、中心導電体の外周面上に配置された誘電体と、
誘電体を囲むように配置された外周導電体とを含む同軸
ケーブルをさらに備えていてもよい。一方線状導電体は
中心導電体と接続されていてもよく、他方線状導電体は
外周導電体と接続されていてもよい。

【００４４】この場合、破砕を行なう位置まで、中心導
電体、誘電体および外周導電体を含むいわゆる同軸ケー
ブルをつかって、電力を移送できる。同軸ケーブルはそ
のインダクタンスが通常の平行２線などより小さいた
め、電極に伝送する電力のロスを少なくできる。

【００４５】また、同軸ケーブルは単位長さあたりのイ
ンダクタンスが小さいため、電源と破砕装置用電極とを
接続する接続ケーブルとしてこの同軸ケーブルを利用す
れば、破砕装置の回路において許容できるインダクタン
スの範囲内で、接続ケーブルの長さを十分長くする事が
できる。このため、破砕作業の作業性を向上させること
ができる。

【００４６】この発明の別の局面における破砕装置は、
上記１の局面における破砕装置用電極を備える。

【００４７】このようにすれば、破砕能力の高い破砕装
置を容易に得ることができる。上記別の局面における破
砕装置は破砕装置用電極を複数備えることが好ましい。

【００４８】この場合、破砕対象物に複数の下孔を形成
し、この複数の下孔に上記破砕装置用電極をそれぞれ挿
入した状態で破砕装置用電極に電流を投入すれば、破砕
対象物のより広い範囲を一度に破砕することができる。

【００４９】また、破砕対象物において、たとえば所定
の切断線上に整列するように複数の下孔を配置する場合
を考える。この下孔に破砕装置用電極を挿入して、上述
のように放電を発生させることで、上記切断線に沿って
破砕対象物を破断することができる。また、下孔の位置
を変更することにより、破砕対象物を破断する切断線の
位置を任意に変更できる。

【００５０】上記別の局面における破砕装置は、正極端
子と負極端子とを有する電源と、電源の正極端子と負極
端子とのいずれか一方に接続された一方端部と、電源の
正極端子と負極端子とのいずれか他方に接続された他方
端部とを有する導電線とを備えていてもよい。導電線に
は、上記破砕装置用電極が複数形成されていてもよい。

【００５１】この場合、たとえば導電線の一部を折り曲
げ、この折り曲げ部の先端部を切断すれば本発明の破砕
装置用電極における一方線状導電線と他方線状導電線と
を容易に形成できる。また、この折り曲げ部に位置する
導電線の所定の個所を切断することにより、間隙を隔て
て配置される第１および第２の導電体を容易に形成でき
る。このため、上記導電線に対して比較的簡単な加工を
行なうことにより、本発明による破砕装置用電極を実現
できる。

【００５２】また、上記のような加工を、導電線の複数
の個所にて行なうことにより、破砕装置用電極を複数備
える破砕装置を簡単に実現できる。

【００５３】上記別の局面における破砕装置は、正極端
子と負極端子とを有する電源と、電源に接続され、互い
に平行に延びるように固定された一方導電線と他方導電
線とを含む並行導電線とを備えていてもよい。電源の正
極端子および負極端子のいずれか一方に一方導電線が接
続され、電源の正極端子と負極端子とのいずれか他方に
他方導電線が接続されていてもよい。並行導電線には、
上記破砕装置用電極が複数形成されていてもよい。

【００５４】この場合、一方導電線と他方導電線とに電
源から電流を供給すれば、この並行導電線の先端部にお
いて、一方導電線と他方導電線との間の間隙に放電が発
生することにより、一方導電線と他方導電線とを電源か
ら供給された電流が流れることになる。そして、他方導
電線の所定の個所を切断・除去することにより、第１の
導電体と、この第１の導電体と間隙を介して配置される
第２の導電体を容易に実現できる。つまり、上記他方導
電線に対して比較的簡単な加工を行なうことにより、本
発明による破砕装置用電極を実現できる。

【００５５】また、上記のような加工を、他方導電線、
あるいは一方導電線の複数の個所にて行なうことによ
り、破砕装置用電極を複数備える破砕装置を簡単に実現
できる。

【００５６】この発明の他の局面における破砕方法は、
上記別の局面における破砕装置を用いた破砕方法であっ
て、破砕対象物に複数の下穴を形成する工程と、複数の
下穴のそれぞれに破砕装置用電極を挿入する工程と、複
数の破砕装置用電極にほぼ同時に電流を供給することに
より、破砕装置用電極において同時に放電を発生させて
破砕対象物を破砕する工程とを備える。

【００５７】この場合、破砕対象物のより広い範囲を一
度に効率よく破砕することができる。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一ま
たは相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明
は繰返さない。

【００５９】（実施の形態１）図１は、本発明による電
極およびその電極を用いた破砕装置の実施の形態１を説
明するための模式図である。図２は、図１に示した電極
の先端部を示す模式図である。図３は、図１に示した電
極の先端部を示す斜視模式図である。図４は、図１に示
した電極の先端部を示す断面模式図である。図１〜４を
参照して、本発明による電極および破砕装置の実施の形
態１を説明する。

【００６０】図１〜４を参照して、本発明による破砕装
置は、破砕装置用電極である電極１とパルスパワー源６
と電源９とを備える。パルスパワー源６はコンデンサ
８、スイッチ７などを含む回路からなる。パルスパワー
源６には電源９が接続されている。パルスパワー源６の
回路は接地されている。パルスパワー源６に接続された
電極１を構成する一方ケーブル３、他方ケーブル４、ケ
ーブル部分５ａ〜５ｃは、導電体１４を絶縁体１３で被
覆した単芯絶縁電線を用いて構成される。絶縁体１３と
しては、プラスチック、ゴム、ビニール、絶縁性の樹脂
などの誘電体を用いることができる。また、導電体１４
としては、銅、銀、アルミニウム、鉄などの電気導電性
を有する金属を用いることができる。

【００６１】電極１は、ある方向に延在する一方ケーブ
ル３と、この一方線状導電体としての一方ケーブル３が
延びる方向と同じ方向に延在する他方ケーブル４および
ケーブル部分５ａ〜５ｃと、この一方ケーブル３と他方
ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜５ｃとを固定する
ための固定部材１２ａ〜１２ｈとを備える。固定部材１
２ａ〜１２ｈを構成する材料としては、電極１において
放電を発生させることにより破砕対象物２を破砕する工
程の前後において、一方ケーブル３と他方ケーブル４お
よびケーブル部分５ａ〜５ｃとを固定部材１２ａ〜１２
ｈにより保持することが可能なように、充分大きな強度
を有する材料が選択されている。固定部材１２ａ〜１２
ｈの材料としては、たとえばガラスなどの繊維を用いた
強化繊維テープ、フッ素樹脂などを用いた絶縁体を含む
絶縁テープ、金属線や金属テープなどを用いることがで
きる。なお、金属線や金属テープについては、絶縁体を
被覆したものを用いることが好ましい。

【００６２】他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜
５ｃが他方線状導電体に対応する。図１〜４からもわか
るように、一方ケーブル３の端部では、一方ケーブル３
の延びる方向と同じ方向に延びるように第１の導電体と
してのケーブル部分５ａが配置されている。一方ケーブ
ル３の端部とケーブル部分５ａの端部との間にはギャッ
プ１７ａが形成される。また、ケーブル部分５ａ〜５ｃ
は、それぞれ互いにギャップ１７ｂ、１７ｃを介して対
向するように配置されている。ケーブル部分５ｂが第２
の導電体に対応する。また、他の導電体としてのケーブ
ル部分５ｃは、他方ケーブル４とギャップ１７ｄを介し
て対向するように配置されている。

【００６３】一方ケーブル３の延びる方向に対して垂直
な方向において、一方ケーブル３を構成する導電体１４
の断面積を６０ｍｍ²未満とすることが好ましい。ま
た、他方ケーブル４の延びる方向に対して垂直な方向に
おいて、他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜５ｃ
を構成する導電体１４の断面積を６０ｍｍ²未満とする
ことが好ましい。このようにすれば、ギャップ１７ａ〜
１７ｄに対向する領域における導電体１４の露出面積
（放電面積）を６０ｍｍ²未満とすることができる。そ
して、この場合、電極１に投入した電力量に対して充分
大きな破砕力を得ることができる。また、ギャップ１７
ａ〜１７ｄに対向する領域における導電体１４の露出面
積を２２ｍｍ²以下とすることがより好ましい。また、
ギャップ１７ａ〜１７ｄに対向する領域での導電体１４
の露出面積を１４ｍｍ²以下とすることがより好まし
い。

【００６４】電極１は、図１に示すように岩石などの破
砕対象物２に形成された下孔１０の内部に挿入される。
下孔１０の内部には電解液としての水１１が配置されて
いる。

【００６５】そして、パルスパワー源６のスイッチ７が
閉じられたときに、コンデンサ８に蓄えられた電荷が電
極１に導入されると、一方ケーブル３の端部とケーブル
部分５ａとの間に位置するギャップ１７ａにおいて第１
の放電が発生し、アーク１８ａが形成される。また、ケ
ーブル部分５ａとケーブル部分５ｂとの間に位置するギ
ャップ１７ｂにおいても第２の放電が発生し、アーク１
８ｂが形成される。また、同様にケーブル部分５ｂとケ
ーブル部分５ｃとの間に位置するギャップ１７ｃにおい
ても放電が発生し、アーク１８ｃが形成される。さら
に、ケーブル部分５ｃと他方ケーブル４との間に位置す
るギャップ１７ｄにおいて放電が発生し、アーク１８ｄ
が形成される。このようにアーク１８ａ〜１８ｄが形成
された領域では、電解液としての水１１が放電エネルギ
ーによってプラズマ化することにより、圧力波が発生す
る。この圧力波により、電極１の周囲の破砕対象物２を
破壊することができる。

【００６６】このように、従来の電極においては端部の
１箇所においてのみ放電が起きていたのに対して、本発
明による電極１では間隙としてのギャップ１７ａ〜１７
ｄという複数の領域において放電が起きる。また、ケー
ブル部分５ａ〜５ｃと同様の構造を有する他のケーブル
部分を、ケーブル部分５ａ〜５ｃとギャップを介して配
置すれば、電極において放電が発生する領域の数をさら
に増加させることができる。このように放電が起きる個
所の数を増加させることにより、電流値を一定にした場
合において、従来より放電抵抗を増加させることができ
る。この放電により消費されるエネルギー（破砕に利用
されるエネルギー）は電極１に供給される電流値の２乗
×放電抵抗に比例するので、破砕に利用されるエネルギ
ーを従来より確実に大きくできる。したがって、破砕装
置の能力（破砕能力）を増大させる事ができる。

【００６７】また、第１、第２の導電体および他の導電
体としてのケーブル部分５ａ〜５ｃは、他方ケーブル４
を複数個所において切断・分割することにより、容易に
作成できる。このため、たとえば同軸電極の外周電極を
分割するような場合より、簡単な加工で本発明による破
砕装置用電極である電極１およびこの電極１を用いた破
砕装置を実現できる。したがって、電極１の製造工程を
単純化できることから、電極１の製造コストが上昇する
ことを防止できる。

【００６８】また、電極１に電流を供給すると、一方線
状導電体としての一方ケーブル３と他方線状導電体とし
ての他方ケーブル４、ケーブル部分５ａ〜５ｃとには、
それぞれ逆方向に電流が流れる。この結果、一方ケーブ
ル３と他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜５ｃと
には、互いに離れる方向の力が作用する。しかし、固定
部材１２ａ〜１２ｈの強度を充分大きくしているので、
一方ケーブル３と他方ケーブル４およびケーブル部分５
ａ〜５ｃとの相対的な位置を固定できる。この結果、破
砕工程を実施した後において、上記力により電極１の構
造が変化することを防止できる。したがって、電極１を
繰返し使用することができる。

【００６９】（実施の形態２）図５は、本発明による破
砕装置の実施の形態２において用いられる電極を示す斜
視模式図である。図５は図３に対応し、破砕装置に設置
される電極を示している。また、図６は、図５の線分Ｖ
Ｉ−ＶＩにおける断面を示す断面模式図である。図５お
よび６を参照して、本発明による破砕装置の実施の形態
２を説明する。

【００７０】図５および６を参照して、本発明による破
砕装置の実施の形態２は、基本的には本発明による破砕
装置の実施の形態１と同様の構造を備えるが、電極１の
構造が異なる。すなわち、本発明による破砕装置の実施
の形態２においては、一方ケーブル３が延びる方向と同
じ方向に延びるように、直列に配置され、第１の他方線
状導電体としてのケーブル部分５ａ〜５ｃと、このケー
ブル部分５ａ〜５ｃが配置された領域とは異なる領域に
おいて、一方ケーブル３が延びる方向と同じ方向に延び
るようにケーブル部分１５ａ〜１５ｃが配置されてい
る。第２の他方線状導電体としてのケーブル部分１５ａ
〜１５ｃは、ギャップ１７ｆ、１７ｇを介して直列に配
置されている。ケーブル部分５ａ〜５ｃとケーブル部分
１５ａ〜１５ｃとは、一方ケーブル３を介して対向する
ように配置されている。すなわち、ケーブル部分５ａ〜
５ｃとケーブル部分１５ａ〜１５ｃとは並列に配置され
ている。ケーブル部分１５ａ〜１５ｃは、ケーブル部分
５ａ〜５ｃおよび一方ケーブル３と同様に導電体１４の
周囲を絶縁体１３が囲むように配置された単芯絶縁電線
により構成されている。一方ケーブル３と、ケーブル部
分５ａ〜５ｃ、１５ａ〜１５ｃとは固定部材１２ａ〜１
２ｆにより互いに固定されている。また、一方ケーブル
３と同じ方向に延びるように他方ケーブル４が配置さ
れ、この一方ケーブル３と他方ケーブル４とは固定部材
１２ｇ、１２ｈにより互いに固定されている。

【００７１】図５および６に示した電極１に電流を投入
することにより、一方線状導電体としての一方ケーブル
３からケーブル部分５ａ〜５ｃを介して他方ケーブル４
に電流が流れる第１の回路と、一方ケーブル３からケー
ブル部分１５ａ〜１５ｃを介して他方ケーブル４に電流
が流れる第２の回路とを構成することができる。この結
果、第１の回路に存在する間隙としてのギャップ１７ａ
〜１７ｄにおいて放電を発生させることができると同時
に、第２の回路に存在する間隙としてのギャップ１７ｅ
〜１７ｈにおいても放電を発生させることができる。し
たがって、放電の発生する個所の数を図１〜４に示した
電極１より増やすことができるので、図１〜４に示した
破砕装置と同様の効果を得られるとともに、破砕に用い
られるエネルギーをより大きくすることができる。

【００７２】また、一方ケーブル３の延びる方向に対し
て垂直な方向において、一方ケーブル３を構成する導電
体１４の断面積を６０ｍｍ²未満とすることが好まし
い。一方ケーブル３の延びる方向に対して垂直な方向に
おいて、他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜５
ｃ、１５ａ〜１５ｃを構成する導電体１４の断面積を６
０ｍｍ²未満とすることが好ましい。このようにすれ
ば、ギャップ１７ａ〜１７ｈに対向する領域における導
電体１４の露出面積（放電面積）を６０ｍｍ²未満とす
ることができる。そして、この場合、電極１に投入した
電力量に対して充分大きな破砕力を得ることができる。
また、ギャップ１７ａ〜１７ｈに対向する領域における
導電体１４の露出面積を２２ｍｍ²以下とすることがよ
り好ましい。また、ギャップ１７ａ〜１７ｈに対向する
領域での導電体１４の露出面積を１４ｍｍ²以下とする
ことがより好ましい。

【００７３】図７は、図５および６に示した破砕装置の
実施の形態２の変形例を説明するための断面模式図であ
る。図７は図６に対応する。図７を参照して、本発明に
よる破砕装置の実施の形態２の変形例を説明する。

【００７４】図７を参照して、本発明による破砕装置の
実施の形態２の変形例は、基本的には図５および６に示
した破砕装置と同様の構造を備えるが、一方ケーブル３
に対するケーブル部分５ａ〜５ｃ、１５ａ〜１５ｃの配
置が異なる。すなわち、図５および６に示した破砕装置
の電極においては、一方ケーブル３の中心点１６ａと、
ケーブル部分５ａ〜５ｃの中心点１６ｂとケーブル部分
１５ａ〜１５ｃの中心点１６ｃとはほぼ直線状に配置さ
れた状態になっている。一方、図７に示した破砕装置の
電極においては、一方ケーブル３の中心点１６ａから見
た場合に、ケーブル部分５ａ〜５ｃの中心点１６ｂとケ
ーブル部分１５ａ〜１５ｃの中心点１６ｃとが角度θを
なすように配置されている。

【００７５】そして、角度θを変更することにより、電
極１において一方ケーブル３の延びる方向に対して垂直
な面内での、放電の発生する領域の位置を任意に変更で
きる。この結果、破砕対象物２において、下孔１０から
見て任意の方向に、破砕のエネルギーを集中させること
が可能になる。

【００７６】（実施の形態３）図８は、本発明による破
砕装置の実施の形態３を説明するための斜視模式図であ
る。図８は図３に対応し、破砕装置の電極１を示してい
る。図８を参照して、本発明による破砕装置の実施の形
態３を説明する。

【００７７】図８を参照して、本発明による破砕装置の
実施の形態３は基本的には図１〜４に示した破砕装置と
同様の構造を備えるが、電極１の構造が異なっている。
すなわち、図８に示した破砕装置の電極１は、一方ケー
ブル３と、他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜５
ｄとが互いに撚り合わされた形状となっている。そし
て、一方ケーブル３と他方ケーブル４およびケーブル部
分５ａ〜５ｄとは、固定部材１２ａ〜１２ｍにより互い
にその配置が固定されている。

【００７８】電極１に電流を供給した場合、一方ケーブ
ル３の端部とケーブル部分５ａの端部との間のギャップ
１７ａにおいて放電が発生し、アークが形成される。ま
た、ケーブル部分５ａ〜５ｄおよび他方ケーブル４の間
に形成されるギャップ１７ｂ〜１７ｅにおいても、放電
が発生することによりアークが形成される。このよう
に、放電を発生させる個所の数を増加させることができ
るので、本発明の実施の形態１における破砕装置と同様
の効果を得ることができる。

【００７９】また、図８に示した電極１には固定部材１
２ａ〜１２ｍを設けているが、このような固定部材１２
ａ〜１２ｍを特に設けなくてもよい。図８に示した電極
１では、一方ケーブル３と他方線状導電体としての他方
ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜５ｄとを撚り合わ
せることにより互いに固定することができる。この場
合、電極１の構造を簡略化できる。

【００８０】また、一方ケーブル３の延びる方向に対し
て垂直な方向において、一方ケーブル３を構成する導電
体１４の断面積を６０ｍｍ²未満とすることが好まし
い。また、他方ケーブル４の延びる方向に対して垂直な
方向において、他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ
〜５ｄを構成する導電体１４の断面積を６０ｍｍ²未満
とすることが好ましい。このようにすれば、ギャップ１
７ａ〜１７ｅに対向する領域における導電体１４の露出
面積を６０ｍｍ²未満とすることができる。そして、こ
の場合、電極１に投入した電力量に対して充分大きな破
砕力を得ることができる。また、ギャップ１７ａ〜１７
ｅに対向する領域における導電体１４の露出面積を２２
ｍｍ²以下とすることがより好ましい。また、ギャップ
１７ａ〜１７ｅに対向する領域での導電体１４の露出面
積を１４ｍｍ²以下とすることがより好ましい。

【００８１】（実施の形態４）図９は、本発明による破
砕装置の実施の形態４を説明するための斜視模式図であ
る。図９は図３に対応し、破砕装置の電極１を示してい
る。図１０は、図９に示した破砕装置の電極の先端部を
示す断面模式図である。図１０は図４に対応する。図９
および１０を参照して、本発明による破砕装置の実施の
形態４を説明する。

【００８２】図９および１０を参照して、本発明による
破砕装置の実施の形態４は、基本的には図１〜４に示し
た破砕装置と同様の構造を備えるが、電極１の構造が異
なる。すなわち、電極１においては、一方ケーブル３の
複数箇所が切断されることにより、第１、第２の導電体
および別の導電体としてのケーブル部分１９ａ〜１９ｃ
が形成されている。ケーブル部分１９ａ〜１９ｃの間に
はギャップ１７ｅ、１７ｆが形成される。ケーブル部分
１９ｃと一方ケーブル３との間にはギャップ１７ｇが形
成されている。そして、一方ケーブル３、ケーブル部分
５ａ〜５ｃ、１９ａ〜１９ｃおよび他方ケーブル４はそ
れぞれ互いに固定部材１２ａ〜１２ｈにより固定されて
いる。

【００８３】図９および１０に示した電極１に電流を供
給する場合、ギャップ１７ａ〜１７ｄに加えてギャップ
１７ｅ〜１７ｇにおいても放電を発生させることにより
アークを形成することができる。このように、放電を発
生させる個所の数を増加させることができるので、本発
明の実施の形態１における破砕装置よりさらに破砕に利
用されるエネルギーを大きくすることができる。

【００８４】また、一方ケーブル３、ケーブル部分１９
ａ〜１９ｃの間に形成されるギャップ１７ｅ〜１７ｇの
位置は、この一方ケーブル３が延びる方向において、他
方ケーブル４、ケーブル部分５ａ〜５ｃの間に形成され
るギャップ１７ｂ〜１７ｄの位置とは異なっている。

【００８５】ここで、一方ケーブル３の延びる方向にお
いて、たとえばギャップ１７ｃの位置がギャップ１７ｆ
の位置とほぼ等しい場合を考える。この場合、電極１に
電流を供給すると、ギャップ１７ｃとギャップ１７ｆと
が近接していることからケーブル部分５ｃとケーブル部
分１９ｃとが短絡することがある。このような短絡が発
生すると、電極１の先端部（つまり、ケーブル部分５
ａ、５ｂ、１９ａ、１９ｂ）にまで電流が流れないこと
になる。この結果、電極１において、短絡が発生したギ
ャップ１７ｃ、１７ｆより先端側のギャップ１７ａ、１
７ｂ、１７ｅでは放電が発生しないので、放電の発生す
る個所の数が減少する。この結果、放電抵抗が小さくな
るので破砕に利用されるエネルギーが小さくなってしま
う。しかし、上述のようにギャップ１７ｂ〜１７ｄの位
置がギャップ１７ｅ〜１７ｇの位置と異なるようにして
おけば、このギャップ１７ｂ〜１７ｇにおいてケーブル
部分５ｂ、５ｃ、１９ｂ、１９ｃが短絡することを防止
できる。その結果、放電の発生個所の数が減少すること
を防止できるので、破砕に用いられるエネルギーを確実
に大きくすることができる。

【００８６】また、一方ケーブル３の延びる方向に対し
て垂直な方向において、一方ケーブル３およびケーブル
部分１９ａ〜１９ｃを構成する導電体１４の断面積を６
０ｍｍ²未満とすることが好ましい。また、他方ケーブ
ル４の延びる方向に対して垂直な方向において、他方ケ
ーブル４およびケーブル部分５ａ〜５ｃを構成する導電
体１４の断面積を６０ｍｍ²未満とすることが好まし
い。このようにすれば、ギャップ１７ａ〜１７ｇに対向
する領域における導電体１４の露出面積を６０ｍｍ²未
満とすることができる。この場合、電極１に投入した電
力量に対して充分大きな破砕力を得ることができる。ま
た、ギャップ１７ａ〜１７ｇに対向する領域における導
電体１４の露出面積を２２ｍｍ²以下とすることがより
好ましい。また、ギャップ１７ａ〜１７ｇに対向する領
域での導電体１４の露出面積を１４ｍｍ²以下とするこ
とがより好ましい。

【００８７】（実施の形態５）図１１は、本発明による
破砕装置の実施の形態５を説明するための斜視模式図で
ある。図１１は図３に対応し、破砕装置の電極を示す。
図１１を参照して、本発明による破砕装置の実施の形態
５を説明する。

【００８８】図１１を参照して、本発明による破砕装置
の実施の形態５は、基本的には図１〜４に示した破砕装
置と同様の構成を備える。ただし、図１１に示すよう
に、電極１の構造が異なる。すなわち、本発明による破
砕装置の実施の形態５においては、電極１を構成する一
方ケーブル３と他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ
〜５ｃを保持するため、図１〜４に示した破砕装置にお
ける固定部材よりも強度の低い保持部材２０ａ〜２０ｈ
を用いている。

【００８９】図１１に示した破砕装置では、図１〜４に
示した破砕装置と同様の効果を得ることができる。ま
た、電極１にパルスパワー源６から電流を投入すること
により、ギャップ１７ａ〜１７ｄにおいてアークが発生
する際には、一方ケーブル３の導電体１４中を流れる電
流の方向と、他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜
５ｃの導電体１４中を流れる電流の方向とは逆方向にな
る。この結果、一方ケーブル３と、他方ケーブル４およ
びケーブル部分５ａ〜５ｃとの間には互いに離れる方向
の力が作用する。このとき、たとえば導電体１４の直径
が数ｍｍ、電極１に投入される電流の電流値が数百ｋＡ
というレベルである場合を考えると、この一方ケーブル
３および他方ケーブル４、ケーブル部分５ａ〜５ｃに対
して作用する力はこの電極１の長さ１ｍ当たり数１０ト
ンというレベルに達する。

【００９０】そこで、このような大きな力が作用したと
きに一方ケーブル３、他方ケーブル４およびケーブル部
分５ａ〜５ｃがこの力によって互いに離れる方向に飛散
できるように、比較的弱い強度を有する材料により保持
部材２０ａ〜２０ｈを構成する。この結果、電極１に電
流を投入してギャップ１７ａ〜１７ｄにおいて放電を発
生させた際には、この放電による圧力波によって破砕対
象物を破砕することができるとともに、一方ケーブル
３、他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜５ｃが飛
散することになる。そして、飛散した一方ケーブル３、
他方ケーブル４およびケーブル部分５ａ〜５ｃが破砕対
象物に衝突することにより、破砕対象物を破壊すること
ができる。つまり、飛散した一方ケーブル３、他方ケー
ブル４およびケーブル部分５ａ〜５ｃが破砕対象物に衝
突する衝撃力を、破砕対象物を破砕するための力として
利用することができる。

【００９１】（実施の形態６）図１２は、本発明による
破砕装置の実施の形態６を説明するための模式図であ
る。図１２を参照して、本発明による破砕装置の実施の
形態６を説明する。

【００９２】図１２を参照して、本発明による破砕装置
の実施の形態６は、基本的には図１〜４に示した破砕装
置と同様の構造を備える。ただし、図１２に示した破砕
装置では、図１〜４に示した電極を構成する単芯絶縁電
線を用いて、電気的に直列に接続された電極１ａ〜１ｄ
を形成している。すなわち、パルスパワー源６（図１参
照）に接続された単芯絶縁電線であるケーブル２１が、
破砕対象物２に形成された下孔１０ａの内部にまで延在
するように配置されている。破砕対象物２には、複数の
下孔１０ａ〜１０ｄが形成されている。そして、このケ
ーブル２１が延びる方向と同じ方向に延在するように、
ケーブル部分２２ａ〜２２ｄがギャップ１７ｂ〜１７ｄ
を介して配置されている。また、ケーブル２１の先端部
とケーブル部分２２ａとの間にもギャップ１７ａが形成
されている。

【００９３】ケーブル２１とケーブル部分２２ａ〜２２
ｄとは、図示していないが図１〜４に示した破砕装置に
おける電極１と同様に固定部材によって互いに固定され
ている。このケーブル２１とケーブル部分２２ａ〜２２
ｄとにより第１の電極１ａが構成されている。ケーブル
部分２２ａ〜２２ｄは、ケーブル２１を折り曲げた後、
の所定の位置（ギャップ１７ａ〜１７ｄが位置する領
域）を切断することにより容易に形成できる。

【００９４】また、この第１の電極１ａを構成するケー
ブル部分２２ｄの終端２４は、別の下孔１０ｂの内部に
まで延在するように配置されている。そして、下孔１０
ｂの内部において、ケーブル部分２２ｄが延びる方向と
同じ方向に延びるように、ケーブル部分２２ｅ〜２２ｈ
がギャップ１７ｅ〜１７ｈを介して配置されている。こ
のケーブル部分２２ｄ〜２２ｈによって第２の電極１ｂ
が構成される。

【００９５】そして、下孔１０ｃ、１０ｄの内部に配置
するように、第１および第２の電極１ａ、１ｂと同様の
構造を備える第３および第４の電極１ｃ、１ｄが配置さ
れている。第３の電極１ｃは、ケーブル部分２２ｈ〜２
２ｍにより構成される。ケーブル部分２２ｈ〜２２ｍ
は、ギャップ１７ｉ〜１７ｋ、１７ｍを介して配置され
る。また、ケーブル部分２２ｉ〜２２ｍは、ケーブル部
分２２ｈの延びる方向と同じ方向に延びるように直線状
に配置されている。

【００９６】また、第４の電極１ｄは、ケーブル部分２
２ｍ〜２２ｒからなる。ケーブル部分２２ｍ〜２２ｒ
は、ギャップ１７ｎ〜１９ｑを介して互いに間隔を隔て
て配置されている。また、ケーブル部分２２ｍ〜２２ｒ
は、ケーブル部分２２ｍが延びる方向と同じ方向に直線
状に配置されている。

【００９７】このように複数の電極１ａ〜１ｄをそれぞ
れ下孔１０ａ〜１０ｄの内部に挿入するとともに、下孔
１０ａ〜１０ｄの内部に媒体である電解液としての水１
１を配置する。そして、ケーブル２１およびケーブル部
分２２ｒが接続されたパルスパワー源（図示せず）か
ら、電極１ａ〜１ｄに電力を供給する。このようにすれ
ば、ギャップ１７ａ〜１７ｋ、１７ｍ〜１７ｑにおいて
ほぼ同時に放電を発生させることができる。この放電に
起因する圧力波により、破砕対象物２を破壊することが
できる。また、ケーブル２１およびケーブル部分２２ａ
〜２２ｒを構成する単芯絶縁電線を構成する導電線の断
面積は、６０ｍｍ²未満とすることが好ましい。このよ
うにすれば、ギャップ１７ａ〜１７ｋ、１７ｍ〜１７ｑ
に対向するケーブル２１およびケーブル部分２２ａ〜２
２ｒにおいて単芯絶縁電線を構成する導電線の露出面積
を６０ｍｍ²未満とすることができる。また、ギャップ
１７ａ〜１７ｋ、１７ｍ〜１７ｑに対向するケーブル２
１およびケーブル部分２２ａ〜２２ｒの上記導電線の露
出面積を２２ｍｍ²以下とすることがより好ましく、さ
らに、上記導電線の露出面積を１４ｍｍ²以下とするこ
とがより好ましい。

【００９８】このように、複数の電極１ａ〜１ｄを配置
することにより、破砕対象物２のより広い範囲を一度に
効率よく破砕することができる。

【００９９】また、電極１ａ〜１ｄでは、本発明の実施
の形態１における破砕装置の電極と同様に、複数のギャ
ップ１７ａ〜１７ｋ、１７ｍ〜１７ｑが形成されている
ので、破砕に利用されるエネルギーを従来より大きくす
ることができる。

【０１００】また、破砕対象物２において、所定の切断
線（破壊しようとする領域）上に整列するように複数の
下孔１０ａ〜１０ｄを配置する場合を考える。この下孔
１０ａ〜１０ｄに電極１ａ〜１ｄをそれぞれ挿入して、
上述のように放電を発生させることで、上記切断線に沿
って破砕対象物２を破断することができる。また、下孔
１０ａ〜１０ｄの位置を変更することにより、破砕対象
物２を破断する切断線（破断面）の位置を任意に変更で
きる。

【０１０１】（実施の形態７）図１３は、本発明による
破砕装置の実施の形態７を説明するための模式図であ
る。図１３を参照して、本発明による破砕装置の実施の
形態７を説明する。

【０１０２】図１３を参照して、破砕装置は基本的には
図１２に示した破砕装置と同様の構造を備えるが、電極
１ａ〜１ｄの構造が図１２に示した破砕装置と異なる。
すなわち、図１２に示した破砕装置では、単芯絶縁電線
を用いて電極１ａ〜１ｃを構成したが、図１３に示した
破砕装置では、２本の導電線が互いに平行に延びるよう
に絶縁体で固定された並行２軸導電線を用いて電極１ａ
〜１ｄを構成する。

【０１０３】電極１ａ〜１ｄは、以下のようにして形成
することができる。すなわち、並行２軸導電線を構成す
る２本の導電線のうち、一方の導電線の所定の場所を切
断、削除することにより、ギャップ１７ｂ〜１７ｑを形
成する。このようにすれば、２本の並行して延びる導電
線のうちの一方を、ケーブル部分２２ａ〜２２ｋ、２２
ｍ〜２２ｑに分割することができる。一方、２本の導電
線のうちの他方の導電線であるケーブル２１は、途中で
切断されることなく先端部（ケーブル部分２２ａが位置
する領域）にまで延在するように配置される。

【０１０４】そして、この並行２軸導電線を下孔１０ａ
〜１０ｄの内部に配置することが可能なように適宜折り
曲げることにより、図１３に示すように複数の電極１ａ
〜１ｄを備える破砕装置を容易に実現できる。すなわ
ち、ケーブル２１の先端部とケーブル部分２２ａ〜２２
ｄとが電極１ａを構成する。ケーブル２１の一部である
ケーブル部分２３ｃとケーブル部分２２ｄ〜２２ｈとが
電極１ｂを構成する。ケーブル２１の一部であるケーブ
ル部分２３ｂとケーブル部分２２ｈ〜２２ｋ、２２ｍが
電極１ｃを構成する。ケーブル２１の一部であるケーブ
ル部分２３ａとケーブル部分２２ｍ〜２２ｑが電極１ｄ
を構成する。このように、並行２軸導電線を用いること
により、比較的簡単な加工により本発明の電極１ａ〜１
ｄおよび破砕装置を実現できる。また、並行２軸導電線
の一方または他方の導電線において、任意の位置を切断
・除去することにより、任意の位置に、また任意の数だ
け電極を形成することができる。

【０１０５】なお、並行２軸導電線を構成するケーブル
２１およびケーブル部分２２ａ〜２２ｑにおける導電線
の断面積は、６０ｍｍ²未満とすることが好ましい。こ
のようにすれば、ギャップ１７ａ〜１７ｋ、１７ｍ〜１
７ｑに対向するケーブル２１およびケーブル部分２２ａ
〜２２ｑにおいて導電体としての上記導電線の露出面積
を６０ｍｍ²未満とすることができる。また、ギャップ
１７ａ〜１７ｋ、１７ｍ〜１７ｑに対向するケーブル２
１およびケーブル部分２２ａ〜２２ｑの上記導電線の露
出面積を２２ｍｍ²以下とすることがより好ましく、さ
らに、上記導電線の露出面積を１４ｍｍ²以下とするこ
とがより好ましい。

【０１０６】そして、下孔１０ａ〜１０ｄの内部に水１
１を配置した後、本発明による破砕装置における破砕方
法と同様にパルスパワー源からケーブル２１およびケー
ブル部分２２ｑを介して電極１ａ〜１ｄに電流を供給す
ることにより、ギャップ１７ａ〜１７ｋ、１７ｍ〜１７
ｑにおいて放電を発生させる。この結果、図１２に示し
た破砕装置を用いた場合と同様の効果を得ることができ
る。

【０１０７】なお、上述した本発明による破砕装置の実
施の形態６および７においては、本発明の実施の形態１
による破砕装置における電極１と同じ構造の電極を用い
ているが、本発明による破砕装置の実施の形態２〜５に
示した電極を適用してもよい。

【０１０８】（実施の形態８）図１４は、本発明による
破砕装置の実施の形態８を説明するための模式図であ
る。図１４は図１に対応する。図１４を参照して、破砕
装置を説明する。

【０１０９】図１４を参照して、破砕装置は図１に示し
た破砕装置と同様の構造を備えるが、電極１とパルスパ
ワー源６との接続部が異なる。すなわち、図１４に示し
た破砕装置では、電極１とパルスパワー源６との接続に
同軸ケーブル２９を用いている。同軸ケーブル２９は、
中心導電体２６と、この中心導電体２６の外周面上に配
置された絶縁体２７と、絶縁体上において、中心導電体
２６と絶縁体２７とを囲むように配置された外周導電体
２８とを備える。同軸ケーブル２９の一方端部では、中
心導電体２６に電極１の一方ケーブル３が接続され、外
周導電体２８に他方ケーブル４が接続されている。同軸
ケーブル２９の他方端部は、パルスパワー源６に接続さ
れている。

【０１１０】このようにすれば、パルスパワー源６から
破砕地点までの大部分を同軸ケーブル２９により電力を
移送できる。同軸ケーブル２９はインダクタンスが小さ
く、およそ１ｍあたり０．１μＨである。したがって、
電力の移送ロスを小さくできる。

【０１１１】そして、破砕地点まで同軸ケーブル２９に
より電力を移送した後は、本発明の実施の形態１〜７に
示したような平行２線を用いた電極１と同軸ケーブル２
９とを接続して、この平行２線を用いた電極１により破
砕を行なう。

【０１１２】一方ケーブル３および他方ケーブル４など
の平行２線を用いた電極では、ケーブルの一部を切断、
除去するといった簡単な加工により複数のギャップを容
易に形成することができる。しかし、このような平行２
線は１ｍあたりのインダクタンスが約１μＨであり、同
軸ケーブル２９と比べるとインダクタンスが大きい。し
たがって、パルスパワー源６から破砕地点までの長い距
離に平行２線を敷設すると、破砕装置における全回路イ
ンダクタンスが大きくなってしまう。この結果、パルス
波形がなまってしまい、電極１に速い立ち上りの電力を
投入することが難しくなる。

【０１１３】そこで、図１４に示すように、破砕地点ま
では同軸ケーブル２９にて電力を移送し、破砕地点近傍
で平行２線からなる電極１にこの同軸ケーブル２９を接
続した破砕装置の構成を用いれば、破砕装置の全回路イ
ンダクタンスを小さくする事ができるとともに、容易に
加工可能な電極１を備える破砕装置を実現できる。

【０１１４】たとえば、破砕装置の全回路インダクタン
スを２μＨに設定する場合、パルスパワー源６から全経
路を平行２線で構成すると、この平行２線の長さを２ｍ
以下にしなければならない。しかし、平行２線の部分を
１ｍとし、この平行２線に同軸ケーブルを１０ｍ接続す
れば、全回路インダクタンスを同じにしたまま、ケーブ
ルの長さを５倍以上に延長することができる。この結
果、ケーブルのとりまわしなど、破砕作業の作業性を向
上させることができる。なお、平行２線で１０ｍのケー
ブル長とした場合、インダクタンスは２０μＨとなる。

【０１１５】図１４に示した破砕装置の効果を確認する
ため、破砕装置の等価回路を図１５に示すような回路と
仮定して、ケーブルのインダクタンスに対応するインダ
クタンスの値を２μＨおよび２０μＨと変更した状態
で、それぞれ回路に流れる電流の波形をシミュレーショ
ンにより求めた。図１５は、破砕装置の等価回路図であ
る。シミュレーション結果を図１６に示す。なお、シミ
ュレーションには一般的なシミュレーションソフト（た
とえばＯｒＣＡＤ，Ｉｎｃ（Ｒ）社製のＰＳｐｉｃｅ
（Ｒ）などのシミュレーションソフトウェア）を用い
た。

【０１１６】図１６は、図１５に示した回路での電流波
形をシミュレーションした結果を示すグラフである。図
１６を参照して、回路のインダクタンスが２０μＨとな
った場合は、回路のインダクタンスが２μＨである場合
と比較して、電流値のピーク値が約半分になり、また、
電流値のピークに到達するまでの時間が約３倍程度とな
っている。すなわち、インダクタンスが２０μＨと大き
くなると、電極に速い立ち上がりの電力投入をすること
は困難である事がわかる。

【０１１７】本発明のように、薬物の化学反応に依存せ
ず放電に起因する圧力波を利用する破砕システムにおい
ては、電極に対して速い立ち上がりの電力投入を行なう
事は必要不可欠である。したがって、本発明のような放
電に起因する圧力波を利用する破砕装置において、図１
４に示したような装置構成は特に効果が大きい。

【０１１８】なお、図１４に示した、電極１とパルスパ
ワー源６との接続に同軸ケーブル２９を適用する構成
を、本発明の実施の形態１〜７に適用する事もできる。
この場合も、同様の効果を得ることができる。

【０１１９】

【実施例】本願発明の効果を確認するため、２００ＭＰ
ａ級の岩石を産出する採石場において、流紋岩の転石を
用いて破砕実験を行なった。図１７を参照して、破砕実
験について説明する。なお、図１７は、破砕実験を説明
するための模式図である。

【０１２０】図１７に示すように、実験では、まず破砕
対象物２としての上記転石に下孔１０を形成した。転石
の体積は約１ｍ³である。下孔１０の内径Ｄは７５ｍｍ
であり、深さは５００ｍｍである。そして、直径の異な
る単芯被覆導電線を用いて、本発明の実施の形態１に示
したような電極を形成した。電極１では、単芯被覆導電
線の４箇所を切断・除去することにより、ギャップを４
箇所形成した。なお、このようなギャップを形成するこ
とにより、電極１は単芯被覆導電線からなる一方ケーブ
ル３と、他方ケーブル４とケーブル部分５ａ〜５ｃとか
ら構成されることになる。なお、単芯被覆導電線は導電
体１４の外周を絶縁体１３が覆った構造となっている。
このような形状の電極を、直径の異なる単芯被覆導電線
を用いて４種類作成した。

【０１２１】そして、それぞれの電極の試料を下孔１０
に挿入した後、下孔１０中に電解液としての水１１を配
置した。そして、電極１に所定の電流を供給することに
より転石の破砕実験を行なった。実験では、電極１に全
回路インダクタンスが２μＨ、回路抵抗が２０ｍΩの伝
送線路を経て、静電容量が２μＦのコンデンサバンクを
接続した。そして、コンデンサバンクへの充電電圧を変
更した状態で、転石の破砕状態を比較した。実験結果
を、表１に示す。

【０１２２】

【表１】

【０１２３】表１からわかるように、導電線の導電体部
分の断面積が１００ｍｍ²である電極（端面２５におけ
る導電体１４の露出面積が１００ｍｍ²である電極）を
用いた場合、電極での電気抵抗は小さいにも関わらず、
また、コンデンサ８での充電電圧を１６ｋＶとし、電極
に印加したエネルギーを２５６ｋＪという比較的大きな
値にしたにも関わらず、転石を完全に破壊することがで
きず、クラックが少し発生する程度であった。これは、
断面積が６０ｍｍ²の電極においても同様であった。

【０１２４】一方、導電線の導電体部分の断面積が２２
ｍｍ²である電極を用いた場合、コンデンサ８での充電
電圧を１３ｋＶとし、電極に印加したエネルギーの値を
１６９ｋＪという比較的小さな値としても、転石をばら
ばらに破砕することができた。さらに、断面積１４ｍｍ
²の電極を用いても同様の結果であった。なお、上記実
験においては、転石ごとのばらつきの影響を無くすため
に、それぞれの電極ごとに３回破砕実験を行なったが、
いずれの実験においても同様の結果を得た。

【０１２５】このように、電極の導電体の断面積、つま
りギャップにおける導電体の露出面積が小さい方が、よ
り少ないエネルギーで大きな破砕力を得ることができ
る。つまり、電極に印可するエネルギーが等しい場合、
ギャップでの導電体の露出面積が小さい方が、大きな破
砕力を得ることができることがわかる。また、上記実験
より、導電体の露出面積（放電面積）が２２ｍｍ2以下
であれば、十分な破砕力を得ることができることがわか
る。

【０１２６】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例
ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れることが意図される。

【０１２７】

【発明の効果】このように、本発明によれば、導電線を
部分的に切断・除去するというような簡単な加工によ
り、破砕に利用されるエネルギーを大きくする事が可能
な破砕装置用電極、この破砕装置用電極を用いた破砕装
置およびそれらを用いた破砕方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による電極およびその電極を用いた破
砕装置の実施の形態１を説明するための模式図である。

【図２】 図１に示した電極の先端部を示す模式図であ
る。

【図３】 図１に示した電極の先端部を示す斜視模式図
である。

【図４】 図１に示した電極の先端部を示す断面模式図
である。

【図５】 本発明による破砕装置の実施の形態２におい
て用いられる電極を示す斜視模式図である。

【図６】 図５の線分ＶＩ−ＶＩにおける断面を示す断
面模式図である。

【図７】 図５および６に示した破砕装置の実施の形態
２の変形例を説明するための断面模式図である。

【図８】 本発明による破砕装置の実施の形態３を説明
するための斜視模式図である。

【図９】 本発明による破砕装置の実施の形態４を説明
するための斜視模式図である。

【図１０】 図９に示した破砕装置の電極の先端部を示
す断面模式図である。

【図１１】 本発明による破砕装置の実施の形態５を説
明するための斜視模式図である。

【図１２】 本発明による破砕装置の実施の形態６を説
明するための模式図である。

【図１３】 本発明による破砕装置の実施の形態７を説
明するための模式図である。

【図１４】 本発明による破砕装置の実施の形態８を説
明するための模式図である。

【図１５】 破砕装置の等価回路図である。

【図１６】 図１５に示した回路での電流波形をシミュ
レーションした結果を示すグラフである。

【図１７】 破砕実験を説明するための模式図である。

【図１８】 従来の破砕装置を示す模式図である。

【図１９】 図１８に示した破砕装置の基本的な構成を
示す模式図である。

【図２０】 図１９に示した電極の先端部を示す部分拡
大模式図である。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｄ 電極、２ 破砕対象物、３ 一方ケー
ブル、４ 他方ケーブル、５ａ〜５ｄ，１５ａ〜１５
ｃ，１９ａ〜１９ｃ，２２ａ〜２２ｋ，２２ｍ〜２２
ｒ，２３ａ〜２３ｃ ケーブル部分、６ パルスパワー
源、７ スイッチ、８ コンデンサ、９ 電源、１０，
１０ａ〜１０ｄ 下孔、１１ 水、１２ａ〜１２ｋ 固
定部材、１３ 絶縁体、１４ 導電体、１６ａ〜１６ｃ
中心点、１７ａ〜１７ｋ，１７ｍ〜１７ｑ ギャッ
プ、１８ａ〜１８ｄ アーク、２０ａ〜２０ｈ 保持部
材、２１ ケーブル、２４ 終端、２５ 端面、２６
中心導電体、２７ 絶縁体、２８ 外周導電体、２９
同軸ケーブル。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある方向に延在する一方線状導電体と、 前記一方線状導電体の延びる方向と同じ方向に延在し、
   前記一方線状導電体と誘電体を介して対向する他方線状
   導電体とを備え、 前記他方線状導電体は、 第１の導電体と、 前記第１の導電体とは前記一方線状導電体の延びる方向
   において間隙を隔てて配置された第２の導電体とを含
   む、破砕装置用電極。
2. 【請求項２】 前記第１の導電体を覆うように形成され
   た第１の被覆部材と、 前記第２の導電体を覆うように形成された第２の被覆部
   材とを備え、 前記第１および第２の被覆部材の少なくともいずれか一
   方では、前記間隙側の領域において前記第１の導電体ま
   たは前記第２の導電体の表面を露出させる開口部が形成
   され、 前記開口部の面積は６０ｍｍ²未満である、請求項１に
   記載の破砕装置用電極。
3. 【請求項３】 前記他方線状導電体は、前記第２の導電
   体とは前記一方線状導電体の延びる方向において間隙を
   隔てて配置された１つ以上の他の導電体を含む、請求項
   １または２に記載の破砕装置用電極。
4. 【請求項４】 前記他の導電体を覆うように形成された
   他の被覆部材を備え、 前記他の被覆部材では、前記間隙側の領域において前記
   他の導電体の表面を露出させる他の開口部が形成され、 前記他の開口部の面積は６０ｍｍ²未満である、請求項
   ３に記載の破砕装置用電極。
5. 【請求項５】 前記一方線状導電体は、 第３の導電体と、 前記第３の導電体とは前記一方線状導電体の延びる方向
   において間隙を隔てて配置された第４の導電体とを含
   む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の破砕装置用電
   極。
6. 【請求項６】 前記第３の導電体を覆うように形成され
   た第３の被覆部材と、 前記第４の導電体を覆うように形成された第４の被覆部
   材とを備え、 前記第３および第４の被覆部材の少なくともいずれか一
   方では、前記間隙側の領域において前記第３の導電体ま
   たは前記第４の導電体の表面を露出させる開口部が形成
   され、 前記開口部の面積は６０ｍｍ²未満である、請求項５に
   記載の破砕装置用電極。
7. 【請求項７】 前記一方線状導電体は、前記第４の導電
   体とは前記一方線状導電体の延びる方向において間隙を
   隔てて配置された１つ以上の別の導電体を含む、請求項
   ５または６に記載の破砕装置用電極。
8. 【請求項８】 前記別の導電体を覆うように形成された
   別の被覆部材を備え、 前記別の被覆部材では、前記間隙側の領域において前記
   別の導電体の表面を露出させる別の開口部が形成され、 前記別の開口部の面積は６０ｍｍ²未満である、請求項
   ７に記載の破砕装置用電極。
9. 【請求項９】 前記一方線状導電体の延びる方向におい
   て、前記第１の導電体と前記第２の導電体との間の前記
   間隙の位置は、前記第３の導電体と前記第４の導電体と
   の間の前記間隙の位置と異なる、請求項５〜８のいずれ
   か１項に記載の破砕装置用電極。
10. 【請求項１０】 前記一方線状導電体と前記他方線状導
    電体とを接続する固定部材をさらに備える、請求項１〜
    ９のいずれか１項に記載の破砕装置用電極。
11. 【請求項１１】 前記破砕装置用電極において放電を発
    生させることにより、前記破砕装置用電極の周囲に配置
    された破砕対象物を破砕した前後において、前記一方線
    状導電体と前記他方線状導電体とを前記固定部材により
    保持することが可能なように、前記固定部材の強度が決
    定されている、請求項１０に記載の破砕装置用電極。
12. 【請求項１２】 前記破砕装置用電極において放電を発
    生させることにより前記破砕装置用電極の周囲に配置さ
    れた破砕対象物を破砕する工程を実施する前では前記一
    方線状導電体と前記他方線状導電体とを前記固定部材に
    より保持することができるとともに、前記破砕対象物を
    破砕するように前記破砕装置用電極において放電を発生
    させることにより、前記一方線状導電体と前記他方線状
    導電体とを前記固定部材により保持することができなく
    なるように、前記固定部材の強度が決定されている、請
    求項１０に記載の破砕装置用電極。
13. 【請求項１３】 前記一方線状導電体と前記他方線状導
    電体とが撚り合わせられている、請求項１〜１２のいず
    れか１項に記載の破砕装置用電極。
14. 【請求項１４】 前記他方線状導電体は、第１および第
    ２の他方線状導電体を含み、 前記第１の他方線状導電体は、 第５の導電体と、 前記第５の導電体とは前記一方線状導電体の延びる方向
    において間隙を隔てて配置された第６の導電体とを含
    み、 前記第２の他方線状導電体は、 第７の導電体と、 前記第７の導電体とは前記一方線状導電体の延びる方向
    において間隙を隔てて配置された第８の導電体とを含
    む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の破砕装置用
    電極。
15. 【請求項１５】 中心軸に沿って延在するとともに、外
    周面を有する中心導電体と、前記中心導電体の外周面上
    に配置された誘電体と、前記誘電体を囲むように配置さ
    れた外周導電体とを含む同軸ケーブルをさらに備え、 前記一方線状導電体は前記中心導電体と接続され、 前記他方線状導電体は前記外周導電体と接続される、請
    求項１〜１４のいずれか１項に記載の破砕装置用電極。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１５のいずれか１項に記載
    の破砕装置用電極を備える破砕装置。
17. 【請求項１７】 前記破砕装置用電極を複数備える、請
    求項１６に記載の破砕装置。
18. 【請求項１８】 正極端子と負極端子とを有する電源
    と、 前記電源の正極端子と負極端子とのいずれか一方に接続
    された一方端部と、前記電源の正極端子と負極端子との
    いずれか他方に接続された他方端部とを有する導電線と
    を備え、 前記導電線には、前記破砕装置用電極が複数形成されて
    いる、請求項１６に記載の破砕装置。
19. 【請求項１９】 正極端子と負極端子とを有する電源
    と、 前記電源に接続され、互いに平行に延びるように固定さ
    れた一方導電線と他方導電線とを含む並行導電線とを備
    え、 前記電源の正極端子および負極端子のいずれか一方に一
    方導電線が接続され、 前記電源の正極端子と負極端子とのいずれか他方に他方
    導電線が接続され、 前記並行導電線には、前記破砕装置用電極が複数形成さ
    れている、請求項１６に記載の破砕装置。
20. 【請求項２０】 請求項１７〜１９のいずれか１項に記
    載の破砕装置を用いた破砕方法であって、 破砕対象物に複数の下穴を形成する工程と、 前記複数の下穴のそれぞれに、前記破砕装置用電極を挿
    入する工程と、 前記複数の破砕装置用電極にほぼ同時に電流を供給する
    ことにより、前記破砕装置用電極において同時に放電を
    発生させて破砕対象物を破砕する工程とを備える、破砕
    方法。