JP2003001135A - 破砕装置用電極および破砕装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長寿命化を図ることができると共に、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
用電極および破砕装置を提供する。 【解決手段】 破砕装置用電極１は、中心軸に沿って延
在し、外周面を有する中心導電体１２と、中心導電体１
２の外周面上に配置された絶縁部材１３と、絶縁部材１
３を囲むように配置された外周導電体１５とを備える。
外周導電体１５は、第１の導電体１４ａと、この第１の
導電体１４ａとは中心軸の延びる方向において間隔を隔
てて配置された第２の導電体１４ｂとを含む。第１およ
び第２の導電体１４ａ、１４ｂはそれぞれ中心軸の延び
る方向における両端部を含み、第１および第２の導電体
の少なくともいずれか一方において、両端部の内の少な
くともいずれか一方の端部２９ａが金、銀、白金、イリ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、およびこ
れらの合金からなる群から選択される少なくとも１つを
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、岩石などを破壊
する破砕装置およびその破砕装置用電極に関し、より特
定的には、効率よく岩石などを破壊することができると
同時に、長寿命化を図ることが可能な破砕装置および破
砕装置用電極に関する。

【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２５は、従来の破砕装置
を示す模式図である。また、図２６は、図２５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２７
は、図２６に示した電極の先端部を示す部分拡大模式図
である。図２５〜２７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２５〜２７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がプラズマ状態にあり、
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】また、上述のような破砕方法において用い
られる同軸電極１０１は、岩石の破砕の際に大きな衝撃
を受け、さらにくり返し使用に耐え得るような高い耐久
性が要求される。しかし、従来の同軸電極１０１では、
電極材料として銅、黄銅または鋼などが用いられてい
た。そして、発明者が検討した結果、上述した従来の同
軸電極１０１では、たとえば正極の材料として銅や鋼な
ど上述の材料を用いる場合、同軸電極１０１に大電流を
投入して放電を発生させる際に、電極を構成する銅など
がこの放電に伴って部分的に蒸発することにより、電極
が損耗していた。

【００１２】このため、放電をある程度繰返すと、電極
の損耗が激しくなるため、同軸電極を新しい電極と交換
する必要があった。つまり、同軸電極の寿命が短くなっ
ていた。このように同軸電極の寿命が短いと、頻繁に同
軸電極を交換する必要があるため、破砕作業のランニン
グコストが上昇する。また、破砕作業自体も同軸電極の
交換作業のため中断するので、破砕作業の作業能率も低
下するという問題があった。

【００１３】また、放電により電極を構成する銅などが
蒸発するということは、同軸電極１０１に投入される電
力の一部が、電極を構成する銅などの蒸発や化学反応の
ために消費されることを意味する。この結果、同軸電極
１０１への投入電力のうち、岩石などの破砕に有効に利
用された電力量は相対的に小さくなる。つまり、破砕作
業において同軸電極１０１へ投入される電力を、岩石な
どの破砕に有効に利用できないという問題があった。

【００１４】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、長寿命
化を図ることができると共に、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および破砕
装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】発明者は、破砕装置用電
極の構造について検討するとともに、電極を構成する材
料として、さまざまな材料を用いて実験・研究を行な
い、本発明を完成するに至った。すなわち、破砕装置用
電極において複数の放電を発生させることにより、後述
するように破砕に利用されるエネルギーを大きくできる
ことを見出した。さらに、破砕装置用電極の電極の材料
として、銅や鋼をはじめ、銀、金、イリジウムやパラジ
ウムといった貴金属、銀タングステンといった合金など
を用いて破砕実験を行ない、電極の損耗状況および破砕
に有効に利用されている電力量を調査した。この結果、
金、銀や銀合金のような貴金属およびその合金を電極の
材料として用いた場合、電極の損耗が少なく、かつ、破
砕に利用される電力量が大きくなることを見出した。こ
れは、これら貴金属の標準電極電位が銅や鉄よりも高い
ことに起因していると考えられる。なお、標準電極電位
は、金において１．５Ｖ、銀において０．８Ｖ、銅にお
いて０．３Ｖ、鉄において−０．４Ｖである。このよう
に銅や鉄などより標準電極電位が高い金属としては、他
に白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）が挙げ
られる。また、これらの金属はいずれも高価であるた
め、コストと効果とを考え合わせると、電極を構成する
材料として銀を用いることが特に好ましいと考えられ
る。

【００１６】発明者のこ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、中心軸に沿
って延在し、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絶縁部材と、絶縁部材を囲むよ
うに配置された外周導電体とを備える。外周導電体は、
第１の導電体と、この第１の導電体とは中心軸の延びる
方向において間隔を隔てて配置された第２の導電体とを
含む。第１および第２の導電体はそれぞれ中心軸の延び
る方向における両端部を含み、第１および第２の導電体
の少なくともいずれか一方において、両端部の内の少な
くともいずれか一方の端部が金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、
白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、およ
びこれらの合金からなる群から選択される少なくとも１
つを含む。

【００１７】このようにすれば、破砕装置用電極に電流
が供給され、中心電極としての中心導電体と外周電極と
しての外周導電体との間に当該電流が流れる場合、中心
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の導電体との間においても、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。

【００１８】また、放電が発生する領域に対向する部分
である第１および第２の導電体の端部を構成する材料と
して、上述のように銀などの材料を用いることにより、
従来のように銅や鋼などの材料を用いる場合より、破砕
装置用電極での第１および第２の導電体の端部における
放電時の損耗を小さくすることができる。このため、破
砕装置用電極の長寿命化を図ることができる。この結
果、破砕作業のランニングコストを抑制することができ
ると共に、破砕装置における電極の交換頻度を従来より
少なくできるので、破砕作業の作業能率を向上させるこ
とができる。

【００１９】また、本発明によれば、破砕装置用電極に
投入される電力のうち、岩石などの破砕に有効に利用さ
れる電力量を従来より大きくできる。したがって、破砕
装置用電極に投入される電力を従来より有効に利用でき
る。

【００２０】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、中心導電体は放電を発生させる端部を含み、第１の
導電体は中心軸の延びる方向において端部側に配置さ
れ、中心軸の延びる方向における両端部と、この両端部
に挟まれた領域とを含むことが好ましい。第１の導電体
の両端部は、相対的に径の小さい部分を有することが好
ましく、第１の導電体の両端部に挟まれた領域は、相対
的に径の大きい部分を有することが好ましい。

【００２１】この場合、端部に位置する中心導電体と第
１の導電体との間で第１の放電が発生し、かつ、第１の
導電体と第２の導電体との間で第２の放電が発生するこ
とになる。つまり、第１の導電体を挟むようにして第１
および第２の放電が発生する。そして、第１の導電体の
両端部に挟まれた領域の径を相対的に大きくすることに
より、第１の放電が発生する領域と第２の放電が発生す
る領域とを、この相対的に径の大きい部分により隔離す
ることができる。この結果、第１の放電と第２の放電と
が互いに干渉し合うことを防止できる。このため、第１
および第２の放電によるアークが一体化することによ
り、放電部の数が減少することを防止できるので、放電
抵抗の低下を防止できる。したがって、破砕装置の能力
を確実に向上させることができる。

【００２２】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、第１および第２の導電体の少なくともいずれか一方
において突起部が形成されていることが好ましい。

【００２３】この場合、第１および第２の導電体におい
て突起部を形成することにより、電極に電流を供給した
際、この突起部に電荷を集中させる事ができる。このた
め、この突起部が形成された部分において優先的に放電
を発生させることができる。したがって、突起部の位置
を変更することにより、放電の発生する領域の位置を任
意に変更できる。

【００２４】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、突起部が、第１および第２の導電体のいずれか一方
に形成された第１の突起部と、第１および第２の導電体
の少なくともいずれか一方において、中心軸の周方向に
おける第１の突起部の位置とは異なる位置に形成された
第２の突起部とを含んでいてもよい。

【００２５】ここで、第１の放電と第２の放電とが、中
心軸の周方向においてほぼ同じ位置に発生する場合、第
１の放電におけるアークと第２の放電におけるアークと
がつながってしまう（一体化する）という現象が起きる
ことがある。このように第１および第２の放電のアーク
が一体化すると、結果的に破砕装置用電極において１つ
の放電しか発生していない状態と同様になり、破砕に利
用されるエネルギーが小さくなってしまう。

【００２６】しかし、本発明による破砕装置用電極によ
れば、第１の突起部と第２の突起部とが中心軸の周方向
において異なる位置に形成されているので、第１の突起
部が形成された部分で発生する１つの放電と、第２の突
起部が形成された部分で発生する他の放電とを、中心軸
の周方向において異なる位置にて発生させることができ
る。したがって、たとえば、破砕装置用電極の端部側に
位置する第１または第２の導電体において破砕装置用電
極の端部側に面する領域に第１の突起部を形成し、第２
の導電体において第１の導電体に面する領域に第２の突
起部を形成すれば、破砕装置用電極の端部側で発生する
第１の放電が上記１つの放電に対応し、第１の導電体と
第２の導電体との間で発生する第２の放電が上記他の放
電に対応する。この結果、中心軸の周方向において異な
る位置において、第１の放電と第２の放電とをそれぞれ
発生させることができる。この結果、第１の放電におけ
るアークと第２の放電におけるアークとがつながる（一
体化する）ことを防止できる。したがって、第１および
第２の放電におけるアークがつながることに起因して破
砕に利用されるエネルギーが小さくなることを防止でき
る。

【００２７】また、発明者は、破砕装置用電極における
放電現象について実験・研究を行ない、以下のような知
見を得た。すなわち、本発明による破砕装置用電極で
は、１つの破砕装置用電極において複数の放電を発生さ
せることにより、破砕に利用されるエネルギーを大きく
しているため、複数の放電を独立して発生させることが
必要である。そこで、発明者は、破砕装置用電極におけ
る放電現象を詳細に観察して、複数の放電を独立して安
定的に発生させるための条件を検討した。発明者の実験
によれば、破砕装置用電極においてたとえば第１および
第２の導電体間にて放電を発生させると、放電開始直後
は放電に伴って発生するアークは比較的小さいが、この
アークの大きさは時間と共に中心軸方向にある程度成長
する。そして、ある程度アークの大きさが大きくなる
と、その後はアークの大きさはほとんど変化しなくなっ
た。このように大きさの安定したアークの端部は、中心
軸に沿った方向において、第１および第２の導電体の端
部から約１０ｍｍ程度の長さだけ第１および第２の導電
体上に侵入した位置にまで到達していた。この第１およ
び第２の導電体の端部から第１および第２の導電体上に
アークが伸びた長さ（アーク延伸長さ）は、第１および
第２の導電体の中心軸方向の長さを充分大きくしておけ
ば、破砕に用いる電源の電圧や、破砕装置用電極の形状
・材質などを変更しても、ほとんど変化しなかった。

【００２８】一方、第１および第２の導電体の中心軸方
向の長さを１０ｍｍより小さくした場合、アーク延伸長
さは最大でも第１および第２の導電体の長さまでであ
り、アークは充分成長することができない。そして、こ
のような状態では、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）が、アークが充分成長
した場合より小さくなっていた。

【００２９】また、このように第１および第２の導電体
の中心軸方向の長さが１０ｍｍより小さいと、第１の放
電によるアークと第２の放電によるアークとが、中心軸
の周方向において近い位置に形成される場合、これらの
２つのアークが容易につながってしまう。この結果、や
はり破砕に利用されるエネルギーが小さくなるという問
題があった。

【００３０】このような発明者の知見に基づいて、上記
１の局面における破砕装置用電極では、中心軸が延びる
方向において、第１および第２の導電体の少なくともい
ずれか一方の長さが１０ｍｍ以上であることが好まし
い。

【００３１】この場合、放電のアークは中心軸に沿った
方向において充分大きくなることができるので、破砕に
利用されるエネルギーを充分大きくできる。

【００３２】また、上記１の局面における破砕装置用電
極では、中心軸が延びる方向において、第１および第２
の導電体の少なくともいずれか一方の長さが２０ｍｍ以
上であることがより好ましい。

【００３３】この場合、たとえば第１の導電体の中心軸
が延びる方向における長さを２０ｍｍ以上とすれば、こ
の第１の導電体の両端部で発生する２つのアークが中心
軸の周方向において近い位置に形成されても、これらの
２つのアークを独立した状態で十分成長させることがで
きる。すなわち、第１および第２の放電のアークの一体
化を確実に防止できると共に、アークを充分成長させる
ことにより破砕に利用されるエネルギーを大きくでき
る。

【００３４】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、外周導体が、第２の導電体とは中心軸の延びる方向
において間隔を隔てて配置された１つ以上の他の導電体
を含んでいてもよい。

【００３５】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、間隔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。

【００３６】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、他の導電体が中心軸の延びる方向における両端部を
含んでいてもよい。他の導電体において、両端部の内の
少なくともいずれか一方の端部が金、銀、白金、イリジ
ウム、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、およびこれ
らの合金からなる群から選択される少なくとも１つを含
んでいてもよい。

【００３７】この場合、放電が発生する領域に対向する
部分である他の導電体の端部を構成する材料として、上
述のように銀などの材料を用いることにより、破砕装置
用電極での他の導電体の端部における放電時の損耗を従
来より少なくすることができる。このため、破砕装置用
電極の長寿命化を図ることができる。この結果、破砕作
業のランニングコストを抑制することができると共に、
破砕装置における電極の交換頻度を従来より少なくでき
るので、破砕作業の作業能率を向上させることができ
る。

【００３８】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、第２の導電体および他の導電体から
なる群から選択される少なくとも１つにおいて突起部が
形成されていてもよい。

【００３９】この場合、電極に電流を供給した際、この
突起部に電荷を集中させる事ができる。このため、この
突起部が形成された部分において優先的に放電を発生さ
せることができる。したがって、突起部の位置を変更す
ることにより、放電の発生する領域の位置を任意に変更
できる。

【００４０】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、突起部が、中心軸が延びる方向とほぼ平行な方向に
突出していてもよい。

【００４１】この場合、第１および第２の導電体間での
中心軸が延びる方向における距離、または中心導電体と
第１および第２の導電体のいずれかとの間での中心軸が
延びる方向における距離を、局所的に小さくすることが
できる。このため、この突起部が形成された部分におい
て優先的に放電を発生させることができる。したがっ
て、突起部の位置を変更することにより、放電の発生す
る領域の位置を任意に変更できる。

【００４２】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、突起部が、中心軸の放射方向に突出していてもよ
い。

【００４３】この場合、中心軸の放射方向における第１
または第２の導電体の形状を、突起部の形成により不均
一なものとすることができるので、この突起部の位置を
変更することにより放電の発生領域を任意に変更でき
る。

【００４４】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、突起部が、第１の導電体、第２の導電体および他の
導電体からなる群から選択される１つに形成された第１
の突起部と、第１の導電体、第２の導電体および他の導
電体からなる群から選択される少なくとも１つにおい
て、中心軸の周方向における第１の突起部の位置とは異
なる位置に形成された第２の突起部とを含んでいてもよ
い。

【００４５】この場合、第１の突起部と第２の突起部と
が中心軸の周方向において異なる位置に形成されている
ので、第１の突起部が形成された部分で発生する１つの
放電と、第２の突起部が形成された部分で発生する他の
放電とを、中心軸の周方向において異なる位置にて発生
させることができる。したがって、１つの放電における
アークと他のの放電におけるアークとがつながる（一体
化する）ことを防止できる。この結果、１つの放電にお
けるアークと他の放電におけるアークとがつながること
に起因して破砕に利用されるエネルギーが小さくなるこ
とを防止できる。

【００４６】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、突起部が、金、銀、白金、イリジウム、ロジウム、
ルテニウム、パラジウム、およびこれらの合金からなる
群から選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。

【００４７】この場合、放電が発生する領域に対向する
部分である突起部を構成する材料として、上述のように
銀などの材料を用いることにより、この突起部における
放電時の損耗を従来より少なくすることができる。この
ため、破砕装置用電極の長寿命化を図ることができる。

【００４８】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、中心軸が延びる方向において、第１の導電体、第２
の導電体および他の導電体からなる群から選択される少
なくとも１つの長さが１０ｍｍ以上であることが好まし
い。

【００４９】この場合、長さが１０ｍｍ以上とされた第
１の導電体、第２の導電体および他の導電体のいずれか
において、放電のアークは中心軸に沿った方向において
充分大きくなることができる。このため、破砕に利用さ
れるエネルギーを充分大きくできる。

【００５０】また、上記１の局面における破砕装置用電
極では、中心軸が延びる方向において、第１の導電体、
第２の導電体および他の導電体からなる群から選択され
る少なくとも１つの長さが２０ｍｍ以上であることがよ
り好ましい。

【００５１】この場合、たとえば中心軸が延びる方向に
おける第２の導電体の長さを２０ｍｍ以上とすれば、こ
の第２の導電体の両端部で発生する２つのアークが中心
軸の周方向において近い位置に形成されても、第２の導
電体においてこれらの２つのアークを独立した状態で十
分成長させることができる。すなわち、第２の導電体な
どの両端に発生する２つのアークが一体化することを確
実に防止できると共に、アークを充分成長させることに
より破砕に利用されるエネルギーを大きくできる。

【００５２】上記１の局面における破砕装置用電極で
は、中心導電体が撚り線導体を含んでいてもよく、絶縁
部材は可撓性の材料を含んでいてもよい。

【００５３】ここで、岩石などの破砕作業においては、
電極に横方向からも衝撃が加えられる場合がある。この
ような場合、上記のような構成によりある程度の柔軟性
を備えた破砕装置用電極であれば、横方向からの衝撃を
電極の変形により吸収できるので、衝撃により電極が折
損するといった事故の発生を防止できる。したがって、
電極の長寿命化を図ることができる。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】

【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
明は繰り返さない。

【００５７】（実施の形態１）図１は、本発明による破
砕装置用電極およびその破砕装置用電極を用いた破砕装
置の実施の形態１における装置構成を説明するための模
式図である。図２は、図１に示した破砕装置用電極の先
端部を示す部分拡大模式図である。図３は、図１に示し
た破砕装置用電極の先端部を示す斜視拡大模式図であ
り、図４は、図２に示した破砕装置用電極の断面模式図
である。図１〜４を参照して、本発明による破砕装置用
電極および破砕装置の実施の形態１を説明する。

【００５８】図１〜４を参照して、本発明による破砕装
置は、同軸電極１とパルスパワー源６と電源９と同軸ケ
ーブル５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。破砕装置用電極である同軸電極
１はパルスパワー源６と同軸ケーブル５により接続され
ている。同軸電極１は、中心軸にそって延在する中心導
電体としての中心電極１２と、この中心電極１２の外周
面上に配置された絶縁部材としての絶縁体１３と、この
絶縁体１３の外周面上に配置された外周導電体としての
外周電極１５とを備える。中心電極１２は、銅からなる
中心ベース部３２と、中心ベース部３２の先端に設置さ
れ、銀からなる先端部３１とを含む。

【００５９】同軸電極１は、岩石などの破砕対象物２に
形成された下孔１０の内部に挿入されている。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。同
軸電極１の先端部１６では、中心電極１２の端部が突出
している。外周電極１５は、先端部１６側に位置する第
１の導電体としての外周電極部分１４ａと、この外周電
極部分１４ａと中心軸の延びる方向において間隔を隔て
て配置された第２の導電体としての外周電極部分１４ｂ
とを含む。

【００６０】外周電極部分１４ａは、銅からなるベース
部３０ａと、銀からなる端部２９ａとからなる。なお、
図１〜４に示したが異種電極部分１４ａでは、外周電極
部分１４ｂに対向する領域であるベース部３０ａの一方
の端部２９ａのみが銀により構成されているが、ベース
部３０ａの両端部を銀により構成してもよい。

【００６１】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同軸
電極１に導入されると、中心電極１２の端部と外周電極
部分１４ａとの間で第１の放電が発生し、アーク２０が
形成される。そして、外周電極部分１４ａと外周電極部
分１４ｂとの間においても放電が発生し、もう一つのア
ーク２０が形成される。中心電極１２を正極とした場
合、同軸電極１の先端側に形成されたアーク２０に対向
する外周電極部分１４ａのベース部３０ａにおける一方
端が負極となる一方、中心電極１２の先端部３１（図４
参照）は正極になる。そして、もう一つのアーク２０に
対向する領域では、外周電極部分１４ａの端部２９ａが
正極となり、外周電極部分１４ｂにおいてアーク２０に
対向する端部が負極となる。

【００６２】このようにすれば、破砕装置用電極として
の同軸電極１に電流が供給され、中心電極１２と外周電
極１５との間に当該電流が流れる場合、上述のように２
つのアーク２０を形成できる。つまり、従来の同軸電極
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、本発明による同軸電極１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。すでに述べたように、放電により消費されるエネル
ギーは（同軸電極１に供給される電流値の２乗）×（放
電抵抗）に比例するので、放電により消費されるエネル
ギー（つまり、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、破砕能力を増大さ
せることが可能な破砕装置用電極としての同軸電極１お
よび破砕装置を実現できる。

【００６３】また、放電が発生する領域に対向する部分
である端部２９ａを構成する材料として、上述のように
銀を用いることにより、外周電極部分１４ａを構成する
材料として銅や鋼などを用いる場合より、外周電極部分
１４ａにおける放電時の損耗を小さくすることができ
る。このため、同軸電極１の長寿命化を図ることができ
る。この結果、破砕作業のランニングコストを抑制する
ことができると共に、破砕装置における同軸電極１の交
換頻度を従来より少なくできるので、破砕作業の作業能
率を向上させることができる。

【００６４】また、図１〜４に示した破砕装置では、同
軸電極１に投入される電力のうち、岩石などの破砕に有
効に利用される電力量を従来より大きくできる。したが
って、同軸電極１に投入される電力を従来より有効に利
用できる。

【００６５】また、端部２９ａを構成する材料として、
銀以外のいわゆる貴金属、たとえば金、白金、イリジウ
ム、ロジウム、ルテニウム、パラジウムを用いてもよ
く、これら貴金属の合金を用いてもよい。この場合も、
端部２９ａの材料として銀を用いた場合と同様の効果を
得ることができる。ここで、たとえば貴金属の合金の例
としての銀合金を端部２９ａの材料として用いる場合、
この銀合金における銀以外の構成材料としては、銀のイ
オン化傾向と同等のイオン化傾向を有する材料、あるい
は銀よりもイオン化傾向の高い材料（標準電極電位の高
い材料）を用いることが好ましい。このような合金成分
として、たとえば白金、金などが挙げられる。

【００６６】また、銀を合金中の主要成分として（銀の
含有率を大きくして）、その他の材料の含有率を比較的
小さくするような場合には、ニッケル、マグネシウム、
銅などの銀よりイオン化傾向の低い材料を、銀合金の合
金成分として用いてもよい。なお、合金成分中の主要成
分を銀以外の貴金属（金、白金、イリジウム、ロジウ
ム、ルテニウム、パラジウムなど）にした場合でも、そ
の他の材料の含有率を比較的小さくするような場合に
は、ニッケルや銅などのイオン化傾向の低い材料をその
他の材料（合金成分）として用いてもよい。

【００６７】また、ここで銀合金とは、銀を主成分と
し、銀以外の合金成分として金属のみではなく、非金属
元素をも含む材料を包含する。また、主要成分が貴金属
の合金とは、貴金属を主成分として、貴金属以外の合金
成分として金属のみではなく、非金属元素をも含むもの
を包含する。たとえば、銀または貴金属以外の合金成分
として、酸化カドミウム、酸化スズなどを含む材料も本
発明における合金に含まれる。

【００６８】図５は、図１〜４に示した破砕装置用電極
の第１の変形例を示す部分拡大模式図である。図５を参
照して、図１〜４に示した破砕装置用電極の第１の変形
例を説明する。

【００６９】図５を参照して、破砕装置用電極である同
軸電極１は、基本的には図１〜４に示した同軸電極と同
様の構造を備える。ただし、図５に示した同軸電極で
は、外周電極１５が３つの外周電極部分１４ａ〜１４ｃ
を含む。外周電極部分１４ａ〜１４ｃは、それぞれ間隔
を隔てて配置されている。外周電極部分１４ｂは、外周
電極部分１４ａと同様の構造を備える。すなわち、外周
電極部分１４ｂは、銅からなるベース部３０ｂと、銀か
らなる端部２９ｂとからなる。

【００７０】この場合、図１〜４に示した同軸電極と同
様の効果を得られると共に、中心電極１２の端部と外周
電極部分１４ａとの間、外周電極部分１４ａと外周電極
部分１４ｂとの間、外周電極部分１４ｂと外周電極部分
１４ｃとの間という、３箇所で放電を発生させることが
できる。このため、放電抵抗をより高める事ができるの
で、放電により放出されるエネルギーをより大きくする
事ができる。この結果、破砕装置の能力をさらに向上さ
せることができる。

【００７１】また、外周電極部分１４ａ、１４ｂのそれ
ぞれが、銅からなるベース部３０ａ、３０ｂと、銀から
なる端部２９ａ、２９ｂとからなる。このため、放電が
発生する領域に対向する部分である端部２９ａ、２９ｂ
において、同軸電極１での放電発生時の損耗を従来より
少なくすることができる。このため、同軸電極１の長寿
命化を図ることができる。

【００７２】なお、外周電極部分の数をさらに増やし
て、放電の発生する個所の数を増加させてもよい。この
場合、さらに破砕装置の能力が向上する。

【００７３】図６は、図１〜４に示した破砕装置用電極
の第２の変形例を示す断面模式図である。図６を参照し
て、図１〜４に示した破砕装置用電極の第２の変形例を
説明する。

【００７４】図６を参照して、破砕装置用電極である同
軸電極１は、基本的には図１〜４に示した同軸電極と同
様の構造を備える。ただし、中心電極としてフレキシブ
ルな撚り線導体１７を用いる。撚り線導体１７は、撚り
線部３３と、この撚り線部３３の先端部に設置された銀
からなる先端部３１とからなる。また、絶縁体としてゴ
ム系の絶縁体やウレタンなどの、可撓性のある絶縁体１
８を用いている。

【００７５】ここで、岩石などの破砕作業において、本
発明のように同軸電極１の中心軸方向の複数箇所におい
て放電が発生すると、同軸電極１に横方向からも衝撃が
加えられる場合がある。このような場合、上記のように
ある程度の柔軟性を備える同軸電極１を用いれば、横方
向からの衝撃を同軸電極１の変形により吸収できる。こ
のため、この衝撃により同軸電極１が折損するといった
事故の発生を防止できる。したがって、図６に示した同
軸電極１では、図１〜４に示した同軸電極と同様の効果
を得られると同時に、同軸電極１のさらなる長寿命化を
図ることができる。

【００７６】（実施の形態２）図７は、本発明による破
砕装置用電極の実施の形態２を示す部分拡大模式図であ
る。図７を参照して、本発明による破砕装置用電極の実
施の形態２を説明する。

【００７７】図７を参照して、破砕装置用電極としての
同軸電極１は、基本的には図１〜４に示した同軸電極と
同様の構造を備えるが、外周電極部分１４ａの中央部に
おいて、外周方向に突出し、円周方向に延在する径方向
凸部１９が形成されている。

【００７８】この場合、すでに述べたように、同軸電極
１の端部に位置する中心電極１２の部分と第１の導電体
としての外周電極部分１４ａとの間で第１の放電（アー
ク２０）が発生し、かつ、外周電極部分１４ａと第２の
導電体としての外周電極部分１４ｂとの間で第２の放電
（アーク２０）が発生することになる。つまり、外周電
極部分１４ａを挟むようにして２つのアーク２０が発生
する。そして、外周電極部分１４ａにおいて中心軸の延
びる方向の両端部に挟まれた領域の径を相対的に大きく
して径方向凸部１９を形成することにより、第１の放電
が発生する領域と第２の放電が発生する領域とをこの径
方向凸部１９により隔離することができる。この結果、
第１および第２の放電によるアーク２０が一体化するこ
とを防止できる。これにより、放電部の数が減少するこ
とを防止できるので、放電抵抗の低下を防止できる。し
たがって、図７に示した同軸電極１では、図１〜４に示
した同軸電極と同様の効果を得られると共に、この同軸
電極１を用いた破砕装置の能力を確実に向上させること
ができる。

【００７９】（実施の形態３）図８は、本発明による破
砕装置用電極の実施の形態３を示す部分拡大模式図であ
る。図８を参照して、本発明による破砕装置用電極の実
施の形態３を説明する。

【００８０】図８を参照して、破砕装置用電極としての
同軸電極１は、基本的には図１〜４に示した同軸電極と
同様の構造を備えるが、外周電極部分１４ｂにおいて、
中心電極１２の中心軸が延びる方向とほぼ平行な方向に
突出する突起部としての凸部２１が形成されている。

【００８１】この場合、外周電極部分１４ｂにおいて突
起部としての凸部２１を形成することにより、同軸電極
１に電流を供給した際、外周電極部分１４ａと外周電極
部分１４ｂとの間の距離を局所的に小さくできるので、
この凸部２１に電荷を集中させる事ができる。このた
め、この凸部２１が形成された部分において優先的に放
電を発生させることができる。したがって、凸部２１の
位置を変更することにより、放電の発生する領域の位置
を任意に変更できる。

【００８２】なお、凸部２１は外周電極部分１４ａに形
成してもよいし、外周電極部分１４ａ、１４ｂの両方に
形成してもよい。さらに、凸部２１は、円周方向の複数
箇所に形成してもよい。また、凸部２１の形状は、外周
電極部分１４ａ、１４ｂの間の距離を局所的に小さくで
きるような形状であれば、図示したような三角形状以外
の形状であってもよい。

【００８３】さらに、外周電極部分１４ａにおいて、同
軸電極１の端部側（中心電極１２が露出する側）に凸部
を形成してもよい。この場合、この凸部の位置を変更す
ることにより、中心電極１２と外周電極部分１４ａとの
間において放電の発生する位置を変更できる。さらに、
凸部を中心電極１２の端部に形成しても、同様の効果を
得ることができる。

【００８４】（実施の形態４）図９は、本発明による破
砕装置用電極の実施の形態４を示す部分拡大模式図であ
る。また、図１０は、図９に示した破砕装置用電極の断
面模式図である。図９および１０を参照して、本発明に
よる破砕装置用電極の実施の形態３を説明する。

【００８５】図９および１０を参照して、破砕装置用電
極としての同軸電極１は、基本的には図１〜４に示した
同軸電極と同様の構造を備えるが、外周電極部分１４ａ
において中心電極１２の中心軸の放射方向に突出する突
起部３４ａが設置され、１４ｂにおいて中心電極１２の
中心軸の放射方向に突出する突起部２２ｂが設置されて
いる。突起部３４ａは銀からなる。

【００８６】導電体からなる突起部３４ａ、２２ｂに
は、図１０に示すようにそれぞれねじ穴２５ａ、２５ｂ
が形成されている。また、外周電極部分１４ａ、１４ｂ
において突起部３４ａ、２２ｂが設置される部分にはそ
れぞれねじ穴２４ａ、２４ｂが形成されている。ねじ穴
２５ａに挿入されたねじ２３ａが外周電極部分１４ａの
ねじ穴２４ａに挿入・固定されることにより、突起部３
４ａは外周電極部分１４ａに固定されている。また、ね
じ穴２５ｂに挿入されたねじ２３ｂが外周電極部分１４
ｂのねじ穴２４ｂに挿入・固定されることにより、突起
部２２ｂは外周電極部分１４ｂに固定されている。

【００８７】この場合、中心軸の放射方向における外周
電極部分１４ａ、１４ｂの形状を、突起部３４ａ、２２
ｂを配置することにより非円形とすることができるの
で、この突起部３４ａ、２２ｂの位置を変更することに
より放電の発生する領域（アークが形成される領域）の
位置を任意に変更できる。

【００８８】また、突起部３４ａの材料として銀を用い
ることにより、この突起部３４ａにおける放電時の損耗
を従来より少なくすることができる。

【００８９】ここで、突起部３４の材料としては、銀を
含む貴金属、たとえば金、銀、白金、イリジウム、ロジ
ウム、ルテニウム、パラジウム、およびこれらの合金を
用いてもよい。この場合、銀からなる突起部３４ａを用
いた場合と同様の効果を得ることができる。

【００９０】図１１は、図９および１０に示した破砕装
置用電極の第１の変形例を示す断面模式図であり、図１
０に対応する。図１１を参照して、図９および１０に示
した破砕装置用電極の第１の変形例を説明する。

【００９１】図１１を参照して、破砕装置用電極として
の同軸電極１は、基本的には図９および１０に示した同
軸電極１と同様の構造を備える。しかし、図１１に示し
た同軸電極１では、外周電極部分１４ａに銀からなる端
部２９ａが形成されていない。外周電極部分１４ａは銅
により形成され、突起部３４ａのみが銀により構成され
る。この場合も、図９および１０に示した同軸電極と同
様の効果を得ることができる。

【００９２】図１２は、図９および１０に示した破砕装
置用電極の第２の変形例を示す断面模式図であり、図１
０に対応する。図１２を参照して、図９および１０に示
した破砕装置用電極の第２の変形例を説明する。

【００９３】図１２を参照して、破砕装置用電極として
の同軸電極１は、基本的には図９および１０に示した同
軸電極１と同様の構造を備える。しかし、外周電極部分
１４ａ、１４ｂに設置された突起部３４ａ、２２ｂの端
部２６ａ、２６ｂが、それぞれ外周電極部分１４ａ、１
４ｂの側壁２７ａ、２７ｂより突出するように（つま
り、外周電極部分１４ａ、１４ｂの側壁２７ａ、２７ｂ
の間の距離より、突起部３４ａ、２２ｂの端部２６ａ、
２６ｂの側壁の間の距離の方が小さくなるように）設置
されている。

【００９４】このようにすれば、図９および１０に示し
た同軸電極による効果に加えて、図８に示した同軸電極
による効果も同時に得ることができる。

【００９５】図１３は、図９および１０に示した破砕装
置用電極の第３の変形例を示す断面模式図であり、図１
０に対応する。図１３を参照して、図９および１０に示
した破砕装置用電極の第３の変形例を説明する。

【００９６】図１３を参照して、破砕装置用電極として
の同軸電極１は、基本的には図１２に示した同軸電極１
と同様の構造を備える。しかし、図１３に示した同軸電
極１では、外周電極部分１４ａに銀からなる端部２９ａ
が形成されていない。外周電極部分１４ａは銅により形
成され、突起部３４ａのみが銀により構成される。この
場合も、図１２に示した同軸電極と同様の効果を得るこ
とができる。

【００９７】図１４は、図９および１０に示した破砕装
置用電極の第４の変形例を示す断面模式図であり、図１
０に対応する。図１４を参照して、図９および１０に示
した破砕装置用電極の第４の変形例を説明する。

【００９８】図１４を参照して、破砕装置用電極として
の同軸電極１は、基本的には図９および１０に示した同
軸電極１と同様の構造を備える。ただし、突起部２８ａ
は、外周電極部分１４ａの銀からなる端部２９ａの一部
が中心軸の放射方向に突出するように加工された部分で
ある。また、突起部２８ｂは外周電極部分１４ｂの一部
が中心軸の放射方向に突出するように加工された部分で
ある。すなわち、突起部２８ａ、２８ｂは、それぞれ外
周電極部分１４ａ、１４ｂと一体成形されている。この
場合、図９および１０に示した同軸電極と同様の効果を
得ることができる。

【００９９】図１５は、図９および１０に示した破砕装
置用電極の第５の変形例を示す部分拡大模式図であり、
図９に対応する。図１５を参照して、図９および１０に
示した破砕装置用電極の第５の変形例を説明する。

【０１００】図１３を参照して、破砕装置用電極として
の同軸電極１は、基本的には図９および１０に示した同
軸電極１と同様の構造を備える。ただし、図１３に示し
た同軸電極１では、中心電極１２の中心軸が延びる方向
とほぼ平行な方向に突出するように、外周電極部分１４
ａの両端部および外周電極部分１４ｂの一方端部に凸部
２１ａ〜２１ｃが形成されている。この凸部２１ａ〜２
１ｃは、それぞれ外周電極部分１４ａ、１４ｂを構成す
る材料と同様の材料により構成されている。すなわち、
凸部２１ａは、外周電極部分１４ａのベース部３０ａを
構成する材料である銅により構成され、凸部２１ｂは端
部２９ａを構成する材料である銀により構成されてい
る。なお、端部２９ａおよび凸部２１ｂの材料として
は、銀を含む貴金属、たとえば金、銀、白金、イリジウ
ム、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、およびこれら
の合金を用いてもよい。そして、凸部２１ｂ、２１ｃ
は、中心電極１２の中心軸の周方向における凸部２１ａ
の位置とは異なる位置に形成されている。このため、同
軸電極１に電流を供給した場合、中心電極１２と外周電
極部分１４ａとの間における放電（第１の放電）は、中
心電極１２と凸部２１ａとの間の領域において発生す
る。一方、外周電極部分１４ａと外周電極部分１４ｂと
の間の放電（第２の放電）は、凸部２１ｂ、２１ｃの間
の領域で発生する。したがって、第１の放電と第２の放
電とは、中心軸の周方向において異なる領域にて発生す
ることになる。

【０１０１】このようにすれば、第１の放電におけるア
ークと第２の放電におけるアークとがつながることを防
止できる。したがって、第１および第２の放電における
アークがつながることに起因して破砕に利用されるエネ
ルギーが小さくなることを防止できる。

【０１０２】（実施の形態５）図１６は、本発明による
破砕装置用電極の実施の形態５を示す斜視模式図であ
る。図１７は、図１６に示した破砕装置用電極の断面模
式図である。図１６および１７を参照して、本発明によ
る破砕装置用電極の実施の形態５を説明する。

【０１０３】図１６および１７を参照して、破砕装置用
電極である同軸電極１は、基本的には図１〜４に示した
同軸電極と同様の構造を備える。ただし、図１６および
１７に示した同軸電極１では、外周電極１５が４つの外
周電極部分１４ａ〜１４ｄを含む。外周電極部分１４ａ
〜１４ｃは、それぞれ銅からなるベース部３０ａと銀か
らなる端部２９ａ〜２９ｃとにより構成される。

【０１０４】外周電極部分１４ａ〜１４ｄは、それぞれ
間隔を隔てて配置されている。外周電極１４ａ〜１４ｃ
の中心軸方向での幅をそれぞれ幅Ｌ１〜Ｌ３とする。外
周電極１４ａ、１４ｂ間の間隔を距離Ｗ１、外周電極１
４ｂ、１４ｃ間の間隔を距離Ｗ２、外周電極１４ｃ、１
４ｄ間の間隔を距離Ｗ３とする。この場合、図１〜４に
示した同軸電極と同様の効果を得られると共に、中心電
極１２の端部と外周電極部分１４ａとの間、外周電極部
分１４ａと外周電極部分１４ｂとの間、外周電極部分１
４ｂと外周電極部分１４ｃとの間、外周電極部分１４ｃ
と外周電極部分１４ｄとの間という、４箇所で放電を発
生させることができる。このため、放電抵抗をより高め
る事ができるので、放電により放出されるエネルギーを
より大きくする事ができる。この結果、破砕装置の能力
をさらに向上させることができる。

【０１０５】図１８は、図１６および１７に示した破砕
装置用電極の実施の形態５の変形例を示す模式図であ
る。図１８を参照して、破砕装置用電極の実施の形態５
の変形例を説明する。

【０１０６】図１８を参照して、破砕装置用電極として
の同軸電極１は、基本的には図１６および１７に示した
同軸電極１と同様の構造を備える。しかし、図１８に示
した同軸電極１では、外周電極部分１４ａ〜１４ｃのそ
れぞれに凸部２１ａ〜２１ｄが形成されている。凸部２
１ｂ〜２１ｄは、それぞれ端部２９ａ〜２９ｃを構成す
る材料である銀により構成される。なお、端部２９ａ〜
２９ｃおよび凸部２１ｂ〜２１ｄの材料としては、銀を
含む貴金属、たとえば金、銀、白金、イリジウム、ロジ
ウム、ルテニウム、パラジウム、およびこれらの合金を
用いてもよい。また、凸部２１ａは、ベース部３０ａを
構成する材料である銅により構成される。凸部２１ａ〜
２１ｄは、中心電極１２の中心軸が延びる方向とほぼ平
行な方向に突出するように形成されている。凸部２１ａ
〜２１ｄは、中心電極１２の中心軸の周方向において互
いに異なる位置に形成されている。

【０１０７】中心電極１２の先端部と外周電極部分１４
ａとの間に発生する放電（第１の放電）は、凸部２１ａ
と中心電極１２との間の領域に発生する。外周電極部分
１４ａと外周電極部分１４ｂとの間に発生する放電（第
２の放電）は、凸部２１ｂと外周電極１４ｂとの間の領
域にて発生する。外周電極部分１４ｂと外周電極部分１
４ｃとの間に発生する放電（第３の放電）は、凸部２１
ｃと外周電極１４ｃとの間の領域にて発生する。外周電
極部分１４ｃと外周電極部分１４ｄとの間に発生する放
電（第４の放電）は、凸部２１ｄと外周電極１４ｄとの
間の領域にて発生する。

【０１０８】このように、突起部としての凸部２１ａ〜
２１ｄを形成することにより、この凸部２１ａ〜２１ｄ
に電荷を集中させることができるので、この凸部２１ａ
〜２１ｄが形成された部分の近傍においてそれぞれ第１
〜第４の放電を発生させることができる。このため、凸
部２１ａ〜２１ｄの位置を変更することにより、第１〜
第４の放電の発生位置を任意に変更できる。

【０１０９】また、図１８に示したように凸部２１ａ〜
２１ｄを配置することにより、同軸電極において発生す
る第１〜第４の放電は、中心電極１２の中心軸の周方向
において異なる位置に形成されることになる。このた
め、隣り合う放電のアーク同士がつながることを確実に
防止できる。

【０１１０】なお、図１８では、凸部２１ａ〜２１ｄは
中心電極１２の中心軸が延びる方向とほぼ平行な方向に
突出するように形成されているが、図９〜１４に示した
ように凸部２１ａ〜２１ｄを中心軸の放射方向に突出す
るように形成してもよい。この場合も、図１８に示した
同軸電極と同様の効果を得ることができる。

【０１１１】（実施の形態６）図１９は、本発明による
破砕装置用電極の実施の形態６を示す部分拡大模式図で
ある。図２０は、図１９に示した破砕装置用電極の断面
模式図である。図１９および２０を参照して、本発明に
よる破砕装置用電極の実施の形態６を説明する。

【０１１２】図１９および２０を参照して、破砕装置用
電極である同軸電極１は、基本的には図１〜４に示した
同軸電極と同様の構造を備えるが、外周電極部分３５、
１４ａ〜１４ｃの形状および構造が異なっている。すな
わち、図１９および２０に示した同軸電極１では、外周
電極部分３５、１４ａ、１４ｂの長さＬ１〜Ｌ３がそれ
ぞれ異なるように設定されている。このため、中心電極
１２の延びる方向において、中心電極１２、外周電極部
分３５、１４ａ、１４ｂの間に形成されるギャップの位
置が等間隔にはなっていない。

【０１１３】このように、図１９および２０に示した同
軸電極１では、図１〜４に示した同軸電極と同様の効果
を得られると共に、外周電極部分３５、１４ａ、１４ｂ
の長さＬ１〜Ｌ３を変更することによりギャップの位置
を変更できる。また、ギャップの幅Ｗ１〜Ｗ３も、外周
電極部分３５、１４ａ、１４ｂの配置を変更することに
より、任意に変更可能である。

【０１１４】この場合、破砕に大きなエネルギーが必要
な部分に対向する同軸電極の部分においては、短いピッ
チで複数のギャップを配置する一方、相対的に破砕に必
要なエネルギーが小さい領域に対向する同軸電極１の部
分においては、ギャップ間のピッチを広くして、ギャッ
プの数を少なくするといったことが可能になる。同軸電
極１に配置できるギャップの数には制限があることか
ら、このようにすれば数に限りがあるギャップを有効に
配置して、破砕対象物の条件に合わせて放電によるエネ
ルギーの発生場所やエネルギー密度を変更することがで
きる。

【０１１５】たとえば、破砕対象物に形成した下孔の底
部に近い領域に位置する同軸電極１の部分（同軸電極１
の先端部）では、隣接するギャップの間の距離を５０ｍ
ｍとする一方、下孔の上方に位置する同軸電極１の部分
では、隣接するギャップの間の距離を１００ｍｍ、２０
０ｍｍとだんだん広げるような構成とすることができる
（同軸電極１の先端部ではギャップを密に配置し、同軸
電極１の根元に向かうにしたがってギャップの密度を低
くしていくような構成とすることができる）。

【０１１６】また、中心電極１２が正極となる場合外周
電極部分３５において外周電極部分１４ａと対向する端
部、外周電極部部１４ａ、１４ｂの端部２９ａ、２９ｂ
それぞれが、ギャップにおいて発生するアークからみる
と正極として作用する。このような正極として作用する
部分を銀により構成することで、本発明の実施の形態１
と同様に電極における放電発生時の損耗を小さくでき
る。また、外周電極部分１４ａ、１４ｂのように、正極
としてアークに対向する端部２９ａ、２９ｂのみを銀に
より構成し、他の領域（ベース部３０ａ、３０ｂ）を、
比較的安価な銅などの導電体により構成することで、同
軸電極１の製造コストを削減できる。

【０１１７】また、外周電極部分３５は全体が銀により
構成される。これは、外周電極部分３５の長さＬ１が比
較的短いため、他の外周電極部分１４ａ、１４ｂのよう
に銅など安価な材料を用いたベース部３０ａ、３０ｂと
銀からなる端部２９ａ、２９ｂとを組合せた複雑な構造
とするよりも、全体を銀で一体成形した方が製造コスト
を削減できるからである（ベース部と端部とを組合わせ
た構造の外周電極部分１４ａ、１４ｂでは、高価な銀の
使用量を削減できるというメリットはあるものの、ベー
ス部と端部との接合部の機械加工など、加工に伴う製造
コストが発生するため、外周電極部分のサイズによって
は、銀で一体成形した方が総コストが小さくなる場合が
ある）。

【０１１８】図１９および２０に示したような同軸電極
の具体的な寸法の例としては、たとえば、ギャップの幅
Ｗ１〜Ｗ３を１０ｍｍ、外周電極部分３５の長さＬ１を
２０ｍｍ、外周電極部分１４ａの長さＬ２を４０ｍｍ、
外周電極部分１４ｂの長さＬ３を１００ｍｍとし、銀か
らなる端部２９ａ、２９ｂの長さＬＲ１、ＬＲ２を１０
ｍｍとすることができる。発明者の実験によれば、外周
電極部分１４ａ、１４ｂの端面から外周電極部分１４
ａ、１４ｂの外周表面上にアークが伸びる長さは、最大
でも１０ｍｍ程度であることから、銀からなる端部２９
ａ、２９ｂの長さＬＲ１、ＬＲ２は１０ｍｍ以上とする
ことが好ましい。

【０１１９】なお、外周電極部分３５、１４ａ、１４ｂ
を、銀の一体成形品とするか、銅などのベース部と銀か
らなる端部との２つの部材からなる複合品とするかは、
材料コストと加工コストとを合わせた総コストを考慮し
て決定することが好ましいが、便宜的に、外周電極部分
３５、１４ａ、１４ｂの長さＬ１〜Ｌ３によりその構造
を決定してもよい。たとえば、外周電極部分の長さＬ１
〜Ｌ３が２０ｍｍ以下である場合は、外周電極部分全体
を銀により構成し、長さＬ１〜Ｌ３が２０ｍｍを越える
場合は、ベース部と端部との複合品としてもよい。

【０１２０】図２１は、本発明による破砕装置用電極の
実施の形態６の変形例を示す部分拡大模式図である。図
２２は、図２１に示した破砕装置用電極の断面模式図で
ある。図２１および２２を参照して、本発明による破砕
装置用電極の実施の形態６の変形例を説明する。

【０１２１】図２１および２２を参照して、破砕装置用
電極である同軸電極１は、基本的には図１９および２０
に示した同軸電極と同様の構造を備えるが、外周電極部
分１４ａ、１４ｂの構造が異なる。すなわち、図２１お
よび２２に示した同軸電極１では、外周電極部分１４
ａ、１４ｂにおいて、ベース部３０ａ、３０ｂの両端
に、銀からなる端部２９ａ〜２９ｄが配置されている。
また、外周電極部分１４ｃにおいて、ベース部３０ｃの
一方端に銀からなる端部２９ｅが形成されている。

【０１２２】この場合、図１９および２０に示した同軸
電極と同様の効果を得られると同時に、外周電極部分１
４ａ〜１４ｃにおいて、アークと対向する領域をすべて
銀により構成される端部２９ａ〜２９ｅとすることがで
きるので、放電に伴う外周電極部分１４ａ〜１４ｃの損
耗をより少なくすることができる。

【０１２３】また、本発明の実施の形態１〜６における
外周電極１４ａ〜１４ｄの長さ（中心電極１２の中心軸
が延びる方向における長さ）は、１０ｍｍ以上であるこ
とが好ましい。このようにすれば、外周電極１４ａ〜１
４ｄの長さに制約されること無く、放電に伴って形成さ
れるアークが充分な大きさにまで成長できる。したがっ
て、破砕に利用されるエネルギーを大きくできる。

【０１２４】また、本発明の実施の形態１〜６における
外周電極部分１４ａ〜１４ｄの長さは２０ｍｍ以上であ
ってもよい。このようにすれば、中心電極１２の中心軸
の周方向において近い位置に２つの隣接する放電が発生
した場合であっても、この２つの放電によるアークがつ
ながることを確実に防止できる。

【０１２５】また、本発明の実施の形態１〜６における
外周電極部分１４ａ〜１４ｃを構成するベース部３０ａ
〜３０ｃの材料としては、銅ではなく鉄などの導電体を
用いてもよい。

【０１２６】

【実施例】発明者は、本発明の効果を確認するため、本
発明による破砕装置用電極を用いて放電実験を行なっ
た。この実験について、図２３および２４を参照して説
明する。

【０１２７】図２３は、実験に用いた破砕装置用電極を
示す模式図である。また、図２４は、実験において放電
が発生した状態を示す模式図である。

【０１２８】図２３を参照して、発明者が準備した破砕
装置用電極としての同軸電極１は、基本的に本発明の実
施の形態５による破砕装置用電極と同様の構造を備え
る。すなわち、同軸電極１は、中心電極１２と、この中
心電極１２の外周面上に配置された絶縁体１３と、この
絶縁体１３の外周面上に配置された外周電極部分１４ａ
〜１４ｄとを備える。外周電極部分１４ａ〜１４ｃは、
銅からなるベース部３０ａ〜３０ｃと、銀からなる端部
２９ａ〜２９ｃとから構成される。中心電極１２は中心
軸に沿って延在し、銅からなる中心ベース部３２と、銀
からなる先端部３１とにより構成される。中心電極１２
の直径は２０ｍｍである。絶縁体１３はＦＲＰ（Ｆｉｂ
ｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）から
なり、その厚みは１０ｍｍである。外周電極１５を構成
する外周電極部分１４ａ〜１４ｄの厚みは５ｍｍであ
る。したがって、同軸電極１の外径は５０ｍｍとなる。
外周電極部分１４ａ〜１４ｃの長さＬは２７ｍｍであ
り、銀からなる端部２９ａ〜２９ｃの長さＬＲは１０ｍ
ｍとした。また、外周電極１４ａ〜１４ｄの間の距離Ｗ
は１０ｍｍとした。そして、静電容量が２ｍＦのコンデ
ンサを１５ｋＶまで充電した後、回路インピーダンスが
３μＨであるケーブルを用いてこのコンデンサと上記同
軸電極１とを接続することにより、同軸電極１において
放電を発生させた。このとき、中心電極１２を正極とし
た。

【０１２９】図２４に示すように、放電開始直後は、外
周電極１４ａ〜１４ｄの間において比較的サイズの小さ
なアーク２０ａが発生する。そして、時間の経過と共に
アークのサイズは大きくなり、最終的に比較的サイズの
大きなアーク２０ｂが形成される。充分大きくなった
（成長した）アーク２０ｂでは、中心電極１２の中心軸
に沿った方向におけるアーク２０ｂ端部が外周電極部分
１４ａ〜１４ｄの端部から長さＬＡだけ内側にまで伸び
ていることが観察された。長さＬＡの値は約１０ｍｍ程
度であった。

【０１３０】そして、コンデンサの充電電圧を６〜１５
ｋＶの範囲で変化させた場合においても、アークの形成
状況はほとんど変化せず、長さＬＡの値はほぼ１０ｍｍ
であった。また、外周電極１４ａ〜１４ｄの間の距離Ｗ
を変化させた場合であっても、この長さＬＡはほとんど
変化しなかった。

【０１３１】このことから、外周電極１４ａ〜１４ｄの
幅Ｌが１０ｍｍ以上であれば、放電の際に充分成長した
大きなアーク２０ｂを形成できることがわかる（一方、
外周電極１４ａ〜１４ｄの幅Ｌを１０ｍｍ未満とした場
合、アークが充分成長することができないので、結果的
に破砕に利用されるエネルギー量が小さくなると考えら
れる。また、隣接するアークの位置によっては、隣接す
るアーク同士（例えば、外周電極１４ａ、１４ｂの間に
発生したアークと外周電極１４ｂ、１４ｃの間に発生し
たアーク）がつながってしまうといった現象が起きる可
能性もある。この場合も、やはり破砕に利用されるエネ
ルギー量が小さくなると考えられる）。

【０１３２】また、外周電極部分１４ａ〜１４ｄ上にお
いてアークが成長する長さＬＡが１０ｍｍ程度であるこ
とから、銀からなる端部２９ａの長さＬＲを１０ｍｍ以
上としておけば、外周電極部分においてアークと対向す
る領域を確実に銀により構成することができる。また、
中心電極１２を正極としているので、アーク２０ｂから
みて外周電極部分１４ａ〜１４ｃの端部２９ａ〜２９ｃ
が正極となる。そして、正極を構成する材料として銀な
どの貴金属を用いた場合に、電極の損耗を抑制する効果
が大きい。図２３および２４に示した同軸電極１では、
複数回の放電実験を繰返しても、特に端部２９ａ〜２９
ｃでの損耗は認められなかった。このように、図２３お
よび２４に示した同軸電極１では、外周電極部分の損耗
を抑制できることがわかる。また、端部２９ａ〜２９ｃ
を構成する材料として、銀に代えて金を用いても、同様
の効果を得ることができた。

【０１３３】なお、同軸電極１においては、図１８に示
したように中心電極１２の中心軸の周方向において互い
に異なる位置において、外周電極１４ａ〜１４ｄに凸部
２１ａ〜２１ｄを形成してもよい。このようにすれば、
中心電極１２の中心軸の周方向において異なる位置にア
ークを発生させることができる。したがって、外周電極
１４ａ〜１４ｃの幅Ｌが１０ｍｍ程度である場合でも、
隣接するアーク２０ｂ同士がつながることを確実に防止
できる。

【０１３４】また、実験で用いた同軸電極１のように、
外周電極１４ａ〜１４ｄの長さＬを２０ｍｍ以上にして
おけば、たとえ隣り合うアーク２０ｂが中心電極１２の
中心軸の周方向において近い位置に形成されても、アー
ク２０ｂ同士がつながることを確実に防止できる。

【０１３５】今回開示された実施の形態および実施例は
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。

【０１３６】

【発明の効果】本発明によれば、一つの破砕装置用電極
を用いて複数箇所にて放電を発生させることができるの
で、長寿命化を図ることができると共に、破砕に利用さ
れるエネルギーを大きくする事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による破砕装置用電極およびその破砕
装置用電極を用いた破砕装置の実施の形態１における装
置構成を説明するための模式図である。

【図２】 図１に示した破砕装置用電極の先端部を示す
部分拡大模式図である。

【図３】 図１に示した破砕装置用電極の先端部を示す
斜視拡大模式図である。

【図４】 図２に示した破砕装置用電極の断面模式図で
ある。

【図５】 図１〜４に示した破砕装置用電極の第１の変
形例を示す部分拡大模式図である。

【図６】 図１〜４に示した破砕装置用電極の第２の変
形例を示す断面模式図である。

【図７】 本発明による破砕装置用電極の実施の形態２
を示す部分拡大模式図である。

【図８】 本発明による破砕装置用電極の実施の形態３
を示す部分拡大模式図である。

【図９】 本発明による破砕装置用電極の実施の形態４
を示す部分拡大模式図である。

【図１０】 図９に示した破砕装置用電極の断面模式図
である。

【図１１】 図９および１０に示した破砕装置用電極の
第１の変形例を示す断面模式図である。

【図１２】 図９および１０に示した破砕装置用電極の
第２の変形例を示す断面模式図である。

【図１３】 図９および１０に示した破砕装置用電極の
第３の変形例を示す断面模式図である。

【図１４】 図９および１０に示した破砕装置用電極の
第４の変形例を示す断面模式図である。

【図１５】 図９および１０に示した破砕装置用電極の
第５の変形例を示す部分拡大模式図である。

【図１６】 本発明による破砕装置用電極の実施の形態
５を示す斜視模式図である。

【図１７】 図１６に示した破砕装置用電極の断面模式
図である。

【図１８】 図１６および１７に示した破砕装置用電極
の実施の形態５の変形例を示す模式図である。

【図１９】 本発明による破砕装置用電極の実施の形態
６を示す部分拡大模式図である。

【図２０】 図１９に示した破砕装置用電極の断面模式
図である。

【図２１】 本発明による破砕装置用電極の実施の形態
６の変形例を示す部分拡大模式図である。

【図２２】 図２１に示した破砕装置用電極の断面模式
図である。

【図２３】 実験に用いた破砕装置用電極を示す模式図
である。

【図２４】 実験において放電が発生した状態を示す模
式図である。

【図２５】 従来の破砕装置を示す模式図である。

【図２６】 図２５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２７】 図２６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 同軸電極、２ 破砕対象物、５ 同軸ケーブル、６
パルスパワー源、７スイッチ、８ コンデンサ、９
電源、１０ 下孔、１１ 水、１２ 中心電極、１３
絶縁体、１４ａ〜１４ｄ，３５ 外周電極部分、１５
外周電極、１６ 先端部、１８ 可撓性のある絶縁体、
１９ 径方向凸部、２０，２０ａ，２０ｂ アーク、２
１，２１ａ〜２１ｄ 凸部、２２ａ，２２ｂ，２８ａ，
２８ｂ，３４ 突起部、２３ａ，２３ｂ ねじ、２４
ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ ねじ穴、２６ａ，２６ｂ
端部、２７ａ，２７ｂ 側壁、２９ａ〜２９ｃ 端
部、３０ａ〜３０ｃ ベース部、３１ 先端部、３２
中心ベース部、３３ 撚り線部。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心軸に沿って延在し、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絶縁部材と、 前記絶縁部材を囲むように配置された外周導電体とを備
   え、 前記外周導電体は、 第１の導電体と、 前記第１の導電体とは前記中心軸の延びる方向において
   間隔を隔てて配置された第２の導電体とを含み、 前記第１および第２の導電体はそれぞれ前記中心軸の延
   びる方向における両端部を含み、 前記第１および第２の導電体の少なくともいずれか一方
   において、前記両端部の内の少なくともいずれか一方の
   端部が金、銀、白金、イリジウム、ロジウム、ルテニウ
   ム、パラジウム、およびこれらの合金からなる群から選
   択される少なくとも１つを含む、破砕装置用電極。
2. 【請求項２】 前記中心導電体は放電を発生させる端部
   を含み、 前記第１の導電体は前記中心軸の延びる方向において前
   記端部側に配置され、前記中心軸の延びる方向における
   両端部と、この両端部に挟まれた領域とを含み、 前記第１の導電体の両端部は、相対的に径の小さい部分
   を有し、 前記第１の導電体の前記両端部に挟まれた領域は、相対
   的に径の大きい部分を含む、請求項１に記載の破砕装置
   用電極。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の導電体の少なくと
   もいずれか一方において突起部が形成されている、請求
   項１に記載の破砕装置用電極。
4. 【請求項４】 前記突起部は、前記中心軸が延びる方向
   とほぼ平行な方向に突出する、請求項３に記載の破砕装
   置用電極。
5. 【請求項５】 前記突起部は、前記中心軸の放射方向に
   突出する、請求項３に記載の破砕装置用電極。
6. 【請求項６】 前記突起部は、 前記第１および第２の導電体のいずれか一方に形成され
   た第１の突起部と、 前記第１および第２の導電体の少なくともいずれか一方
   において、前記中心軸の周方向における前記第１の突起
   部の位置とは異なる位置に形成された第２の突起部とを
   含む、請求項３〜５のいずれか１項に記載の破砕装置用
   電極。
7. 【請求項７】 前記突起部は、金、銀、白金、イリジウ
   ム、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、およびこれら
   の合金からなる群から選択される少なくとも１つを含
   む、請求項３〜６のいずれか１項に記載の破砕装置用電
   極。
8. 【請求項８】 前記中心軸が延びる方向において、前記
   第１および第２の導電体の少なくともいずれか一方の長
   さが１０ｍｍ以上である、請求項１〜７のいずれか１項
   に記載の破砕装置用電極。
9. 【請求項９】 前記外周導体は、前記第２の導電体とは
   前記中心軸の延びる方向において間隔を隔てて配置され
   た１つ以上の他の導電体を含む、請求項１に記載の破砕
   装置用電極。
10. 【請求項１０】 前記他の導電体は前記中心軸の延びる
    方向における両端部を含み、 前記他の導電体において、前記両端部の内の少なくとも
    いずれか一方の端部が金、銀、白金、イリジウム、ロジ
    ウム、ルテニウム、パラジウム、およびこれらの合金か
    らなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項
    ９に記載の破砕装置用電極。
11. 【請求項１１】 前記第１の導電体、前記第２の導電体
    および前記他の導電体からなる群から選択される少なく
    とも１つにおいて突起部が形成されている、請求項９ま
    たは１０に記載の破砕装置用電極。
12. 【請求項１２】 前記突起部は、前記中心軸が延びる方
    向とほぼ平行な方向に突出する、請求項１１に記載の破
    砕装置用電極。
13. 【請求項１３】 前記突起部は、前記中心軸の放射方向
    に突出する、請求項１１に記載の破砕装置用電極。
14. 【請求項１４】 前記突起部は、 前記第１の導電体、第２の導電体および他の導電体から
    なる群から選択される１つに形成された第１の突起部
    と、 前記第１の導電体、第２の導電体および他の導電体から
    なる群から選択される少なくとも１つにおいて、前記中
    心軸の周方向における前記第１の突起部の位置とは異な
    る位置に形成された第２の突起部とを含む、請求項１１
    〜１３のいずれか１項に記載の破砕装置用電極。
15. 【請求項１５】 前記突起部は、金、銀、白金、イリジ
    ウム、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、およびこれ
    らの合金からなる群から選択される少なくとも１つを含
    む、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の破砕装置
    用電極。
16. 【請求項１６】 前記中心軸が延びる方向において、前
    記第１の導電体、第２の導電体および他の導電体からな
    る群から選択される少なくとも１つの長さが１０ｍｍ以
    上である、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の破砕
    装置用電極。
17. 【請求項１７】 前記中心導電体は撚り線導体を含み、 前記絶縁部材は可撓性の材料を含む、請求項１〜１６の
    いずれか１項に記載の破砕装置用電極。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１７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。