JP2019078424A - 無線非火薬着火具、無線非火薬破砕システム、及び、無線非火薬破砕方法 - Google Patents

Abstract

【課題】着火側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号を効率よく受け取ることができるとともに、小型化が可能な無線非火薬着火具を提供する。【解決手段】破砕対象物をテルミット反応によって破砕する無線非火薬着火具は、無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び着火信号を受け取る着火側受信アンテナと、前記着火側受信アンテナを介して、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記着火信号を受け取り、前記制御信号に対する応答信号を出力する着火側電子回路と、前記着火側電子回路からの前記応答信号を受け取って無線方式で送信し、かつ前記応答信号の周波数である応答周波数が、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下に設定されている、着火側送信アンテナと、前記着火信号に基づいて前記着火側電子回路から供給された前記駆動用のエネルギーを用いて前記非火薬破砕剤を着火させる着火部と、を有するように構成する。【選択図】図６

Description

本発明は、トンネルの掘削、建造物の解体等において、破砕対象物の破砕に使用する非火薬破砕剤が収納された薬筒に取り付ける無線非火薬着火具、当該無線非火薬着火具を用いた無線非火薬破砕システム、及び、当該無線非火薬着火具を用いた無線非火薬破砕方法に関する。

トンネルの掘削、建造物の解体等において、従来は火薬による発破技術が用いられていたが、環境への負荷の軽減、熟練発破技術者の激減から、非火薬発破技術への期待が高まっている。例えば、下記非特許文献１には、近年、老朽化した建造物の解体についての課題が記載されている。国内では高度経済成長期においてインフラ整備が急速に進んだが、そのコンクリート建造物が今後急速に老朽化し危険な状態になっていくことが予測されている。例えば、建設後５０年以上経過するコンクリート建造物の割合として、２０３２年には河川管理施設の約６２％、港湾岸壁施設の約５６％が相当する事態となる旨が予測されている。

このような非火薬発破技術への期待に対し、トンネルの掘削面、コンクリート建造物等の破砕対象物をテルミット反応を応用して破砕する非火薬発破技術が種々実用化されている。この非火薬発破技術には、テルミット反応によって生じた高温・高圧の水蒸気膨張圧を用いたものがある。例えば、ガンサイザー（日本工機株式会社、登録商標）の名称で市販されているもの等があり、破砕対象物に対して比較的ゆっくりとエネルギーを加えるため、火薬よりも安全性が高いとされている。このため、設計された破砕を有効に達成するためには、個々の非火薬破砕剤をシーケンシャルに遅延させながら着火する、いわゆる段発の技術が重要となっている。

そこで、個々の非火薬破砕剤に異なる着火時間にセットされた非火薬段発用イグナイターを装着したり、又は、着火操作機に設けられた遅延電子回路から有線により個々の非火薬破砕剤を着火する非火薬着火具に着火用電気エネルギーを所定時間遅延させつつ順次供給して段発を行う技術が種々提案されている。

例えば、下記特許文献１に記載された構造物の破砕システムでは、段発発破器に接続された分岐ボックスには、３組の出力端子が設けられている。そして、破砕対象物である杭のうち、その頭部に広がる破砕予定領域と、該破砕予定領域の下方に拡がる残置予定領域との境界に配置された非火薬破砕剤を着火する非火薬点火具には、３組の出力端子のうち、点火用電気エネルギーが最も早く送出される出力端子が接続されている旨が記載されている。

また、破砕予定領域に配置された火薬を点火する雷管には、３組の出力端子のうち、点火用電気エネルギーが最も遅く送出される出力端子が接続されている旨が記載されている。そして、段発発破器の発破スイッチを入れることによって、破砕予定領域と残置予定領域との境界が非火薬破砕剤によって破砕されて破断面が形成された後、雷管によって起爆された火薬によって破砕予定領域が破砕される旨が記載されている。

下記特許文献２に記載された携帯型液体噴射装置では、２つの噴射装置と、２つの噴射装置が装着される携帯可能な発射装置とから構成されている旨が記載されている。２つの噴射装置には、噴射物を押圧して噴射させるピストンと、ピストンを押圧するガス圧を発生する非火薬火工式ガス発生器等から構成されている旨が記載されている。そして、発射装置に設けられた１個のスイッチを押すと、スイッチ制御回路を介して、一方の噴射装置に通電し、非火薬火工式ガス発生器を発火させて、ピストンを押圧して噴射物を噴射する。そして、もう一度、スイッチを押すと、他方の噴射装置に通電し、非火薬火工式ガス発生器を発火させて、ピストンを押圧して噴射物を噴射する旨が記載されている。

下記特許文献３に記載された非火薬段発イグナイターでは、イグナイター管体内には、点火薬、着火中継薬、延期薬、及び、着火薬が充填され、点火薬内に電橋線が配置されている旨が記載されている。そして、発破器に蓄えられた電気エネルギーを電橋線で熱エネルギーに変え、電橋線近傍の点火薬が反応し発火する。そして、点火薬から着火中継薬を経て着火感度が鈍い延期薬に熱エネルギーが伝わり、所定延期秒時間（例えば、５０ｍｓｅｃ等）だけ延期された後、着火薬が燃焼して非火薬破砕剤に着火する旨が記載されている。

更に、上記の環境負荷対策と省人化の一層の進展のため、無線方式による発破技術が種々提案されている。例えば、下記特許文献４には、トンネルの掘削現場等において、掘削面である切羽面において掘削方向に向けて、例えば径が数［ｃｍ］、深さが数［ｍ］程度の装薬孔を複数穿孔する。そして、各装薬孔に無線で起爆させることができる無線起爆雷管と爆薬とを装填し、切羽面から離れた遠隔位置から、起爆操作機と起爆操作機側アンテナとを用いて制御信号及び起爆信号を無線で送信して爆破する発破技術が開示されている。

この無線起爆雷管は、円筒状にコイルを巻回した起爆側アンテナを備えている旨が記載されている。この起爆側アンテナは、円筒状の軸方向を装薬孔の軸方向に沿う方向に設定されて、装薬孔内に配置され、制御信号及び起爆信号の受信と応答信号の送信に使用される旨が記載されている。そして、起爆側アンテナは、制御信号とともに起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを受け取り、蓄電が完了した場合には、蓄電完了の応答信号を送信する旨が記載されている。その後、無線起爆雷管は、起爆側アンテナを介して起爆信号を受信すると起爆部に点火して起爆する旨が記載されている。

特開２０１６−５６５４５号公報 特開２０１１−９９５８４号公報 特開平９−１２４３８７号公報 特開２０１４−１３４２９８号公報

国土交通省、「平成２７年度 国土交通白書」、第２章第１節、２０１６年６月１０日公布

しかしながら、特許文献４に記載された無線起爆雷管では、起爆操作機は、切羽面から距離Ｌ１だけ離れた位置のトンネルの内壁に沿って複数回巻回された操作側アンテナを介して制御信号及び起爆信号を送信する。このため、操作側アンテナの中央近傍となる装薬孔に配置された無線起爆雷管の起爆側アンテナは、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び起爆信号を効率よく受け取ることができる。一方、操作側アンテナの中央部から離れた縁部の位置に配置された無線起爆雷管の起爆側アンテナは、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び起爆信号を効率よく受け取ることができない可能性がある。

また、特許文献１乃至特許文献３に記載された非火薬破砕剤に着火するために取り付けられる非火薬着火具に特許文献４に記載された起爆側アンテナを組み合わせて無線非火薬着火具を構成することが考えられる。そして、着火操作機から当該操作側アンテナを介して駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号を送信することが考えられる。しかしながら、このような無線非火薬着火具の着火側受信アンテナでは、当該操作側アンテナを介して送信された駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号を効率よく受け取ることができない可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、着火操作機側アンテナと無線非火薬着火具の着火側受信アンテナとの位置関係によらず、着火側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号を効率よく受け取ることができるとともに、応答信号の応答周波数の選定の自由度が高く、応答信号を効率良く送信することが可能であり、かつ、より小型化が可能な無線非火薬着火具、当該無線非火薬着火具を用いた無線非火薬破砕システム、及び、当該無線非火薬着火具を用いた無線非火薬破砕方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、破砕対象物をテルミット反応によって生じたガス膨張圧により破砕する非火薬破砕剤に着火する無線非火薬着火具であって、無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び着火信号を受け取る着火側受信アンテナと、前記着火側受信アンテナを介して、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記着火信号を受け取り、前記制御信号に対する応答信号を出力する着火側電子回路と、前記着火側電子回路からの前記応答信号を受け取って無線方式で送信し、かつ前記応答信号の周波数である応答周波数が、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下に設定されている、着火側送信アンテナと、前記着火信号に基づいて前記着火側電子回路から供給された前記駆動用のエネルギーを用いて前記非火薬破砕剤を着火させる着火部と、を有する、無線非火薬着火具である。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る無線非火薬着火具であって、前記着火側送信アンテナは、前記着火側受信アンテナの外部に突出した位置に配置され、且つ、前記着火側受信アンテナと接しない位置に設けられている、無線非火薬着火具である。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明又は第２の発明に係る無線非火薬着火具であって、前記着火側受信アンテナは、所定方向をＺ軸として、前記Ｚ軸回りかつ第１磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＺ軸用受信アンテナと、前記Ｚ軸に直交するＸ軸回りかつ第２磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＸ軸用受信アンテナと、前記Ｚ軸と前記Ｘ軸との双方に直交するＹ軸回りかつ第３磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＹ軸用受信アンテナと、を含んでいる、無線非火薬着火具である。

次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明乃至第３の発明のいずれか１つに係る無線非火薬着火具であって、前記無線非火薬着火具は、筒状ケースに収容され、所定長さを有する導電体で形成されて前記着火側送信アンテナからの送信を補い、かつ前記着火側送信アンテナに非接続とされている送信補助アンテナを有し、前記送信補助アンテナは、前記送信補助アンテナの一方端の側であって、前記筒状ケースの一部における外側または内側の少なくとも一方に取り付けられた誘導部と、前記送信補助アンテナの他方端の側であって、前記筒状ケースから離れるように延ばされたリード部と、を有する、無線非火薬着火具である。

次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明乃至第３の発明のいずれか１つに係る無線非火薬着火具と、前記無線非火薬着火具が取り付けられて、被破砕個所に穿孔された装薬孔に装填される前記非火薬破砕剤を収納した薬筒と、破砕個所あるいは破砕個所の外周に張り巡らされた着火操作機側送信アンテナと、前記着火操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、前記装薬孔から０ｍ〜１００ｍの位置に配置された着火操作機側受信アンテナと、前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記着火信号を前記無線非火薬着火具に受け渡し、無線方式で、前記応答信号を前記無線非火薬着火具から受信する、着火操作機と、を有する、無線非火薬破砕システムである。

次に、本発明の第６の発明は、上記第４の発明に係る無線非火薬着火具と、前記筒状ケースに前記無線非火薬着火具に対して反対側から収容されて、前記無線非火薬着火具が取り付けられ、被破砕個所に穿孔された装薬孔に装填されるとともに前記送信補助アンテナの前記他方端の側が前記装薬孔の開口部から垂れ下がるように前記装薬孔に装填される前記非火薬破砕剤を収納した薬筒と、破砕個所あるいは破砕個所の外周に張り巡らされた着火操作機側送信アンテナと、前記着火操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、前記装薬孔から０ｍ〜１００ｍの位置に配置された着火操作機側受信アンテナと、前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記着火信号を前記無線非火薬着火具に受け渡し、無線方式で、前記応答信号を前記無線非火薬着火具から受信する、着火操作機と、を有する、無線非火薬破砕システムである。

次に、本発明の第７の発明は、上記第１の発明乃至第３の発明のいずれか１つに係る無線非火薬着火具を用い、（ａ）被破砕個所に装薬孔を穿孔する装薬孔穿孔ステップと、（ｂ）前記非火薬破砕剤を収納した薬筒に前記無線非火薬着火具が取り付けられた非火薬ユニットを前記装薬孔穿孔ステップで穿孔された前記装薬孔に装填する装填ステップと、（ｃ）前記被破砕個所から第１所定距離だけ離れた位置に、着火操作機側送信アンテナをループ状に張る着火操作機側送信アンテナ設置ステップと、（ｄ）前記被破砕個所から第２所定距離だけ離れた位置に、着火操作機側受信アンテナを設置する着火操作機側受信アンテナ設置ステップと、（ｅ）着火操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる前記制御信号と前記駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、前記着火操作機側送信アンテナを介して、前記着火操作機から前記無線非火薬着火具に送信する電子回路準備開始送信ステップと、（ｆ）前記電子回路準備開始信号を、前記着火側受信アンテナを介して前記無線非火薬着火具にて受信し、前記無線非火薬着火具が、前記駆動用のエネルギーの充電及び前記着火側電子回路の駆動とを含む前記電子回路準備を開始し、前記電子回路準備が完了した場合に当該電子回路準備の完了を示す前記応答信号である電子回路準備完了信号を、前記応答周波数にて、前記着火側送信アンテナを介して、前記無線非火薬着火具から前記着火操作機に送信する電子回路準備完了応答ステップと、（ｇ）前記電子回路準備完了信号を、前記着火操作機側受信アンテナを介して前記着火操作機にて受信した後、前記着火操作機が、前記操作周波数にて、前記着火信号を、前記着火操作機側送信アンテナを介して、前記着火操作機から前記無線非火薬着火具に送信する着火信号送信ステップと、（ｈ）前記着火信号を、前記着火側受信アンテナを介して前記無線非火薬着火具にて受信し、前記無線非火薬着火具が、充電した前記駆動用のエネルギーを用いて、前記着火部によって前記非火薬破砕剤に着火する破砕ステップと、を有する、無線非火薬破砕方法である。

次に、本発明の第８の発明は、上記第４の発明に係る無線非火薬着火具を用い、（ａ）被破砕個所に装薬孔を穿孔する装薬孔穿孔ステップと、（ｂ）前記無線非火薬着火具が一方端の側に収容された前記筒状ケースの他方端の側に前記非火薬破砕剤を収納した薬筒を有する非火薬ユニットを、前記送信補助アンテナの前記他方端の側が前記装薬孔の開口部から垂れ下がるように前記装薬孔に装填する装填ステップと、（ｃ）前記被破砕個所から第１所定距離だけ離れた位置に、着火操作機側送信アンテナをループ状に張る着火操作機側送信アンテナ設置ステップと、（ｄ）前記被破砕個所から第２所定距離だけ離れた位置に、着火操作機側受信アンテナを設置する着火操作機側受信アンテナ設置ステップと、（ｅ）着火操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる前記制御信号と前記駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、前記着火操作機側送信アンテナを介して、前記着火操作機から前記無線非火薬着火具に送信する電子回路準備開始送信ステップと、（ｆ）前記電子回路準備開始信号を、前記送信補助アンテナと前記着火側受信アンテナを介して前記無線非火薬着火具にて受信し、前記無線非火薬着火具が、前記駆動用のエネルギーの充電及び前記着火側電子回路の駆動とを含む前記電子回路準備を開始し、前記電子回路準備が完了した場合に当該電子回路準備の完了を示す前記応答信号である電子回路準備完了信号を、前記応答周波数にて、前記送信補助アンテナと前記着火側送信アンテナを介して、前記無線非火薬着火具から前記着火操作機に送信する電子回路準備完了応答ステップと、（ｇ）前記電子回路準備完了信号を、前記着火操作機側受信アンテナを介して前記着火操作機にて受信した後、前記着火操作機が、前記操作周波数にて、前記着火信号を、前記着火操作機側送信アンテナを介して、前記着火操作機から前記無線非火薬着火具に送信する着火信号送信ステップと、（ｈ）前記着火信号を、前記送信補助アンテナと前記着火側受信アンテナを介して前記無線非火薬着火具にて受信し、前記無線非火薬着火具が、充電した前記駆動用のエネルギーを用いて、前記着火部によって前記非火薬破砕剤に着火する破砕ステップと、を有する、無線非火薬破砕方法である。

次に、本発明の第９の発明は、上記第７の発明または第８の発明に係る無線非火薬破砕方法であって、前記装填ステップにおいて、前記非火薬破砕剤を収納した１本の前記薬筒と１個の前記無線非火薬着火具とを有する前記非火薬ユニットを、前記装薬孔に装填する、あるいは、前記非火薬破砕剤を収納した１本の前記薬筒と１個の前記無線非火薬着火具とを有する前記非火薬ユニットを複数用意し、複数の前記非火薬ユニットを前記装薬孔に直列に装填し、それぞれの前記非火薬ユニットの間に、所定の空隙またはスペーサを設ける、無線非火薬破砕方法である。

第１の発明によれば、駆動用のエネルギー、制御信号、及び着火信号を受け取る着火側受信アンテナと、着火側電子回路からの応答信号を受け取って無線方式で送信する着火側送信アンテナとを有している。ここで、着火側受信アンテナと着火側送信アンテナを兼用にすると、使用する操作周波数の帯域と応答周波数の帯域によっては、アンテナが大型化してしまう可能性がある。

これに対して、受信専用の着火側受信アンテナと送信専用の着火側送信アンテナを別々とすることで、アンテナが大型化されることを回避できる。また、送信専用の着火側送信アンテナを有することによって、着火側受信アンテナに影響を与えることなく、応答周波数の選定の自由度が高い。また、応答信号の周波数を１００［ＭＨｚ］以上かつ１［ＧＨｚ］以下に設定することによって、着火側送信アンテナを、より小型化することができるとともに、効率良く応答信号を送信することができる。

第２の発明によれば、小型化した着火側送信アンテナを、無線非火薬着火具と一体化することができるので便利である。また、無線非火薬着火具と着火側送信アンテナを別体で構成して、別体アンテナ接続用の導電線で無線非火薬着火具と着火側送信アンテナとを接続した場合と比較して、無線非火薬着火具と着火側送信アンテナとを一体化した場合では、例えば、装薬孔に無線非火薬着火具を装填する際、別体アンテナ接続用の導電線の断線等を回避することができる。

第３の発明によれば、Ｚ軸用受信アンテナは、図５におけるＺ軸方向の磁界成分に対して効率良く駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる。Ｘ軸用受信アンテナは、図５におけるＸ軸方向の磁界成分に対して効率良く駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる。

Ｙ軸用受信アンテナは、図５におけるＹ軸方向の磁界成分に対して効率良く駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる。従って、着火側受信アンテナは、３つのアンテナを有するように構成される。これにより、１種類の着火側受信アンテナにて、切羽面におけるいずれの位置に穿孔された装薬孔であっても、より効率良く駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに、無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる無線非火薬着火具を実現することができる。

第４の発明によれば、例えば、無線非火薬着火具が装薬孔に装填された場合、装薬孔の奥に配置された着火側送信アンテナからの送信信号が岩盤に遮断されるような状況であっても、着火側送信アンテナからの送信信号を誘導部にて非接触で受信してリード部から送信することで、着火側送信アンテナからの送信を補うことができる。また、送信補助アンテナは着火側送信アンテナに接続されていないので、装薬孔に静電気や（周囲の高圧電線等からの）漏洩電流や（何らかの原因により地中を流れている）迷走電流があって、これらを送信補助アンテナが拾ってしまった場合であっても、着火側送信アンテナを介して着火側電子回路に伝わることを防止できる。

第５の発明によれば、切羽等の被破砕個所に穿孔された各装薬孔にて、より効率良く駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに、無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる無線非火薬着火具を用いた無線非火薬破砕システムを実現することができる。また、応答周波数の選定の自由度が高く、応答信号を効率良く送信することが可能であり、かつ、より小型化が可能な無線非火薬着火具を用いた無線非火薬破砕システムを実現することができる。

第６の発明によれば、第５の発明に対して、装薬孔の開口部から、例えば、送信信号の波長の１／４以上の長さの送信補助アンテナを垂れ下げることで、無線非火薬着火具からの応答信号を、さらに効率良く送信することができる無線非火薬破砕システムを実現することができる。

第７の発明によれば、切羽等の被破砕個所に穿孔された各装薬孔にて、より効率良く駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに、無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる無線非火薬着火具を用いた無線非火薬破砕方法を実現することができる。また、応答周波数の選定の自由度が高く、応答信号を効率良く送信することが可能であり、かつ、より小型化が可能な無線非火薬着火具を用いた無線非火薬破砕方法を実現することができる。

第８の発明によれば、第７の発明に対して、装薬孔の開口部から、例えば送信信号の波長の１／４以上の長さの送信補助アンテナを垂れ下げることで、無線非火薬着火具からの応答信号を、さらに効率良く送信することができる無線非火薬破砕方法を実現することができる。

第９の発明によれば、非火薬破砕剤を収納した１本の薬筒と１個の無線非火薬着火具とを有する非火薬ユニットを、通常では装薬孔に１つ装填する。なお、装薬孔が比較的長い場合では、複数の非火薬ユニットを装薬孔に直列に装填し、それぞれの非火薬ユニットの間に空隙またはスペーサを設けることで、複数の非火薬ユニットを、適切に同時点火することができる。

トンネル掘削現場における切羽等の被破砕個所を破砕するための、無線非火薬破砕システムの全体構成を説明する斜視図である。 図１におけるＩＩ部分の拡大図であり、切羽等の被破砕個所に穿孔した装薬孔に、無線非火薬着火具を用いた非火薬ユニットを装填した例を説明する図である。 着火操作機側送信アンテナの周囲に発生する磁界の方向の例を説明する図である。 図５に示す各装薬孔の位置と、着火操作機側送信アンテナの位置と、の関係を説明する図である。 各装薬孔の位置と、各位置におけるＺ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の磁界の大きさの例を説明する図である。 無線非火薬着火具の外観の例であって、着火側送信アンテナを着火側受信アンテナの外部に突出した位置に設けた例（その１）を説明する斜視図である。 無線非火薬着火具の外観の例であって、着火側送信アンテナを着火側受信アンテナの外部に突出した位置に設けた例（その２）を説明する斜視図である。 図６に示す無線非火薬着火具の分解斜視図である。 図８に示す着火側受信アンテナをＺ軸方向から見た図である。 図６に示す無線非火薬着火具の断面図である。 図１０に示す無線非火薬着火具に対して、制御部と着火部の収容構造が異なる無線非火薬着火具の例（その１）を説明する図である。 図１０に示す無線非火薬着火具に対して、制御部と着火部の収容構造が異なる無線非火薬着火具の例（その２）を説明する図である。 ベース筒体、筒状磁性体、Ｚ軸用筒状コイル、Ｘ軸用シート状コイル、Ｙ軸用シート状コイル、にて構成された着火側受信アンテナの例を説明する斜視図である。 図１３におけるベース筒体の外周面に筒状磁性体を巻回した状態を、ベース筒体の軸方向から見た図である。 Ｚ軸用筒状コイルを中央に配置した着火側受信アンテナの外観の例を説明する図である。 Ｚ軸用筒状コイルを端部（図１６の例では左端部）に配置した着火側受信アンテナの外観の例を説明する図である。 ベース筒体、筒状磁性体、Ｚ軸用筒状コイル、Ｘ軸用シート状コイル、にて構成された着火側受信アンテナの例を説明する斜視図である。 ベース筒体、筒状磁性体、Ｚ軸用筒状コイル、にて構成された着火側受信アンテナの例を説明する斜視図である。 ベース筒体、筒状磁性体、Ｙ軸用シート状コイル、にて構成された着火側受信アンテナの例を説明する斜視図である。 着火側送信アンテナの外観の例を説明する斜視図である。 Ｚ軸の周囲に導電線が巻回されたＺ軸用筒状コイルの斜視図である。 筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルであって、Ｘ軸の周囲に導電線が巻回されたＸ軸用シート状コイルの斜視図である。 筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルであって、Ｙ軸の周囲に導電線が巻回されたＹ軸用シート状コイルの斜視図である。 ２本の仮想軸のそれぞれの周囲に導電線を巻回したシート状コイルの例（１）を示す斜視図である。 ２本の仮想軸のそれぞれの周囲に導電線を巻回したシート状コイルの例（２）を示す斜視図である。 ２本の仮想軸のそれぞれの周囲に導電線を巻回したシート状コイルの例（３）を示す斜視図である。 無線非火薬着火具の構成を説明する回路ブロック図である。 制御部と着火側送信アンテナを一体化した制御ユニットの外観の例を説明する斜視図である。 図１２の断面図にて示す無線非火薬着火具の外観の例であって当該無線非火薬着火具に送信補助アンテナが取り付けられている例を説明する図である。 図２に対して、図２９に示す無線非火薬着火具を用いた非火薬ユニットを、装薬孔に装填した例を説明する断面図である。 図２９に対して、無線非火薬着火具への送信補助アンテナの取り付け状態の他の例（その１）を説明する図である。 図２９に対して、無線非火薬着火具への送信補助アンテナの取り付け状態の他の例（その２）を説明する図である。 図２９に対して、無線非火薬着火具への送信補助アンテナの取り付け状態の他の例（その３）を説明する図である。 他の無線非火薬破砕システムの全体構成の斜視図である。 装薬孔に１つの非火薬ユニットを装填した図２に対して、装薬孔に複数の非火薬ユニットを装填した例を説明する図である。 装薬孔に１つの非火薬ユニットを装填した図３０に対して、装薬孔に複数の非火薬ユニットを装填した例を説明する図である。 構造物の外壁に囲まれた空間内のコンクリート柱を破砕するための無線非火薬破砕システムの全体構成、及びコンクリート柱を破砕する前の状態を説明する斜視図である。 図３７のＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩ矢視断面図で、無線非火薬破砕システムの全体構成を説明する平面図である。 図３７に対して、構造物の外壁に囲まれた空間内のコンクリート柱を破砕した後の状態を説明する斜視図である。 図３７において着火操作機側送信アンテナを天井に配置した一例を示す図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明し、トンネルの掘削現場を例として説明する。なお、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸が記載されている場合、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸方向は鉛直上方を示し、Ｚ軸方向はトンネルの堀削方向（水平方向）とは反対方向（所定方向）を向く装薬孔４０の軸方向を示している。

●［無線非火薬破砕システム１の全体構成（図１）と、装薬孔４０への非火薬ユニット２０の装填状態（図２）］
図１に示すように、無線非火薬破砕システム１は、無線非火薬着火具１０（図２参照）が取り付けられて切羽面４１（被破砕個所であり、破砕対象物の一例である。）に穿孔された装薬孔４０に装填される非火薬破砕剤２０１が収納された非火薬ユニット２０（図２参照）と、着火操作機５０と、中継装置５１と、着火操作機側送信アンテナ６０と、着火操作機側受信アンテナ６５と、にて構成されている。

着火操作機５０は、装薬孔４０から離れた遠隔位置に配置されて、母線６２と中継装置５１と補助母線６１を介して着火操作機側送信アンテナ６０に電流を供給する。これにより、着火操作機側送信アンテナ６０の周囲に磁界が発生し、制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号等を含む）や着火信号が発信される。

従って、着火操作機５０は、着火操作機側送信アンテナ６０を介して無線方式で、着火側電子回路１２０（図２７参照）の駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号を、後述する着火側受信アンテナ１１（図２参照）を介して、無線非火薬着火具１０を構成している制御部１２（図２参照）及び着火部１４（図２参照）に受け渡す。磁界を発生させるために着火操作機側送信アンテナ６０に流れる電流の周波数、および制御信号及び着火信号の周波数である操作周波数は、例えば、１００［ｋＨｚ］以上５００［ｋＨｚ］以下に設定されている。操作周波数を５００［ｋＨｚ］より高くすると、トンネル内で定在波が発生しやすいので、あまり好ましくない。

着火操作機５０は、無線非火薬着火具１０の着火側送信アンテナ１８（図２参照）からの無線の応答信号を、着火操作機側受信アンテナ６５と着火操作機側受信アンテナ用ケーブル６６と中継装置５１と母線６２を介して受信する。無線非火薬着火具１０からの応答信号（電子回路準備完了信号に相当）の周波数である応答周波数は、例えば、１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下に設定されている。応答周波数を１［ＧＨｚ］より高く設定すると、岩盤を透過しにくいので、あまり好ましくない。応答周波数は５００［ｋＨｚ］以上であり、定在波は発生するが、応答信号の出力は、着火側電子回路１２０（図２７参照）の駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号の出力と比較して非常に小さい。そのため、この定在波によってトンネルが崩れる可能性は小さい。また、応答信号の出力は小さいが、応答信号を受信し易い位置に着火操作機側受信アンテナ６５を設置することもできる。

中継装置５１は、同調回路を有している。中継装置５１は、着火操作機５０と着火操作機側送信アンテナ６０との間、及び着火操作機５０と着火操作機側受信アンテナ６５との間、に設けられている。中継装置５１は、母線６２を介して着火操作機５０に接続されている。中継装置５１は、補助母線６１を介して着火操作機側送信アンテナ６０に接続されている。中継装置５１は、着火操作機側受信アンテナ用ケーブル６６を介して着火操作機側受信アンテナ６５に接続されている。中継装置５１は、着火操作機５０から無線非火薬着火具１０に向けて、着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号を受け渡す。この場合、着火操作機５０からの着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを含む制御信号及び着火信号が、補助母線６１を介して着火操作機側送信アンテナ６０に出力される。中継装置５１は、無線非火薬着火具１０から着火操作機５０に向けて送信された応答信号を、着火操作機側受信アンテナ６５と着火操作機側受信アンテナ用ケーブル６６を介して受け取って、着火操作機５０へと受け渡す。

着火操作機側送信アンテナ６０は、切羽面４１（装薬孔４０）の近傍であって、切羽面４１から、例えば、０〜１［ｍ］程度の距離Ｌ１（第１所定距離に相当）だけ離れた位置に設置される。例えば、図１中の距離Ｌ１を０［ｍ］にした場合の例を図３４に示す。この場合、着火操作機側送信アンテナ６０は、切羽あるいは切羽の外周に張り巡らされ、例えば、洞床４２、洞側壁４３、洞天井４４に沿ってループ状に張られている。

着火操作機側送信アンテナ６０は、図１に示すように、洞床４２、洞側壁４３、洞天井４４に沿ってループ状に３周等の複数周巻きされても良いし、図３４に示すように、１周だけ巻かれても良い。中継装置５１から切羽面４１までの距離Ｌ３は、例えば５０［ｍ］程度である。中継装置５１から着火操作機５０までの距離Ｌ４は、例えば、１００［ｍ］〜３００［ｍ］程度である。着火操作機側送信アンテナ６０と補助母線６１は、切羽面４１を破砕する毎に新たに張られる。

着火操作機側受信アンテナ６５は、例えば、ポール状のアンテナである。着火操作機側受信アンテナ６５は、切羽面４１（被破砕個所）から距離Ｌ２（第２所定距離に相当）、例えば、０〜１００［ｍ］離れた位置に配置されている。無線非火薬着火具１０から受信する応答信号の応答周波数は１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下である。そのため、着火操作機側受信アンテナ６５は、着火操作機側送信アンテナ６０とは大きく形状が異なり、ループ状に大きく巻回する必要は無い。着火操作機側受信アンテナ６５と着火操作機側受信アンテナ用ケーブル６６は、切羽面４１（被破砕個所）からの距離Ｌ２が、ある程度離れていれば、切羽面４１を破砕する毎に交換する必要はない。

図２に示すように、切羽面４１（被破砕個所）をテルミット反応によって生じた高温・高圧の水蒸気膨張圧（ガス膨張圧）により破砕する非火薬ユニット２０は、装薬孔４０に装填されている。装薬孔４０は、例えば径Ｄ１が５［ｃｍ］程度、深さＤ２が２［ｍ］程度に穿孔された孔であるが、この数値に限定されるものではない。そして、図２に示すように、装薬孔４０内には、１個の非火薬ユニット２０が装填され、粘土等の込め物２２にて蓋がされている。

図２に示すように、非火薬ユニット２０は、一端側が閉塞された有底筒状に形成されるプラスチック製の薬筒２０２と、薬筒２０２内に収納された非火薬破砕剤２０１と、薬筒２０２の他端側に取り付けられて他端側を閉塞する無線非火薬着火具１０と、から構成されている。非火薬破砕剤２０１は、テルミット反応によって高熱・高温（例えば、２０００℃〜３０００℃程度）の水蒸気膨張圧を発生するガス発生剤である。非火薬破砕剤２０１の組成物は、Ａｌ、ＣｕＯ、ＭｇＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ等で構成され、例えば、特開平１１−０２９３８９号公報に開示されている。

無線非火薬着火具１０は、略筒状の着火側受信アンテナ１１と、制御部１２と、着火部１４と、着火側送信アンテナ１８と、にて構成され、例えば制御部１２と着火部１４は、着火側受信アンテナ１１内に収容されている。また、略筒状の着火側受信アンテナ１１の内径は、薬筒２０２の外径よりも大きく形成されている。そして、薬筒２０２の他端側は、着火側受信アンテナ１１に挿通されて着火部１４が非火薬破砕剤２０１内に差し込まれ、着火側受信アンテナ１１と一体化されて非火薬ユニット２０を形成し、装薬孔４０に装填されている。また、着火側受信アンテナ１１の外径は、装薬孔４０の内径以下である。なお、図１２の例に示すように、着火部１４のみを着火側受信アンテナ１１内に収容し、制御部１２を着火側受信アンテナ１１の外に配置してもよい。

図２に示す表示装置７２は、作業者が無線非火薬着火具１０を識別可能な個体情報が表示されたものであり、ケーブル７１を介して無線非火薬着火具１０に取り付けられている。この個体情報は、例えば、着火信号を受信してから非火薬破砕剤２０１が着火されるまでの延期秒時間（０ｍｓｅｃ、２５ｍｓｅｃ、５０ｍｓｅｃ等）や識別番号等である。ケーブル７１の長さは、非火薬ユニット２０が装薬孔４０に装填された際に、表示装置７２が装薬孔４０の外に達することが可能な長さに設定されている。従って、図２に示すように、表示装置７２は、各非火薬ユニット２０が装薬孔４０に装填された場合、装薬孔４０の外に配置される。

図２に示すケーブル７１と表示装置７２は省略してもよい。また、本実施の形態の説明では、無線非火薬着火具１０にケーブル７１を介して表示装置７２を取り付けた例を説明したが、表示装置７２を無線非火薬着火具１０に直接取り付けてもよい。表示装置７２を無線非火薬着火具１０に直接取り付けた場合、作業者は、装薬孔４０に装填した後に表示装置７２を確認することはできないが、装薬孔４０に装填する際に表示装置７２を確認しながら装填することができる。

●［無線非火薬破砕方法（図１、図２）］
無線非火薬着火具１０（構造等の詳細は後述する）を用いた無線非火薬破砕方法の各ステップを、以下の（ａ）〜（ｈ）の各ステップ、及び図１と図２を用いて説明する。
（ａ）装薬孔穿孔ステップ。
（ｂ）装填ステップ。
（ｃ）着火操作機側送信アンテナ設置ステップ。
（ｄ）着火操作機側受信アンテナ設置ステップ。
（ｅ）電子回路準備開始送信ステップ。
（ｆ）電子回路準備完了応答ステップ。
（ｇ）着火信号送信ステップ。
（ｈ）破砕ステップ。

（ａ）装薬孔穿孔ステップでは、図１に示すように、切羽面４１（被破砕個所）に装薬孔４０を穿孔する。

（ｂ）装填ステップでは、図２に示すように、非火薬破砕剤２０１を収納した状態で無線非火薬着火具１０が取り付けられた薬筒２０２を（すなわち、非火薬ユニット２０を）切羽面４１側から装薬孔４０に装填する。

（ｃ）着火操作機側送信アンテナ設置ステップでは、図１に示すように、切羽面４１（被破砕個所）から第１所定距離（距離Ｌ１）だけ離れた位置に、着火操作機側送信アンテナ６０をループ状に張る。

（ｄ）着火操作機側受信アンテナ設置ステップでは、図１に示すように、切羽面４１（被破砕個所）から第２所定距離（距離Ｌ２）だけ離れた位置に、着火操作機側受信アンテナ６５を設置する。

（ｅ）電子回路準備開始送信ステップでは、着火操作機５０が、電子回路準備開始信号を、着火操作機側送信アンテナ６０を介して、着火操作機５０から無線非火薬着火具１０に送信する。電子回路準備開始信号は、１００［ｋＨｚ］以上５００［ｋＨｚ］以下の周波数（例えば、２００［ｋＨｚ］）である操作周波数を有し、電子回路準備を開始させる制御信号と着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーとを含む。

（ｆ）電子回路準備完了応答ステップでは、無線非火薬着火具１０が、電子回路準備開始信号を、着火側受信アンテナ１１を介して受信する。そして、無線非火薬着火具１０は、着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーの充電及び着火側電子回路１２０の駆動とを含む電子回路準備を開始する。上記の電子回路準備が完了した場合に、無線非火薬着火具１０は、当該電子回路準備の完了を示す応答信号である電子回路準備完了信号を、応答周波数にて、着火側送信アンテナ１８を介して、無線非火薬着火具１０から着火操作機５０に送信する。応答周波数は、１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下の周波数であって、例えば、３１５［ＭＨｚ］または４２９［ＭＨｚ］である。

（ｇ）着火信号送信ステップでは、着火操作機５０が、電子回路準備完了信号を、着火操作機側受信アンテナ６５を介して受信する。その後、着火操作機５０が、上記の操作周波数にて、着火信号を、着火操作機側送信アンテナ６０を介して、着火操作機５０から無線非火薬着火具１０に送信する。

（ｈ）破砕ステップでは、無線非火薬着火具１０が、着火信号を、着火側受信アンテナ１１を介して受信する。そして、無線非火薬着火具１０が、充電した着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを用いて、着火側電子回路１２０から着火部１４に着火して、非火薬破砕剤２０１に着火させる。

以降の説明において、無線非火薬着火具１０の各効果を説明する。効果の１つは、着火操作機５０側のアンテナ（着火操作機側送信アンテナ６０、着火操作機側受信アンテナ６５）と無線非火薬着火具１０側のアンテナ（着火側受信アンテナ１１、着火側送信アンテナ１８）の位置関係の影響によらず、より効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号を受け取ることができることである。他の効果の１つは、応答信号の応答周波数の選定の自由度が高く、応答信号を効率良く送信することができることである。他の効果の１つは、無線非火薬着火具１０をより小型化できることである。

●［着火操作機側送信アンテナ６０の周囲に発生する磁界の方向（図３〜図５）］
図３〜図５を参照して着火操作機側送信アンテナ６０の周囲に発生する磁界の方向等について説明する。図３は、図１から着火操作機側送信アンテナ６０のみを抽出した図である。図３において、着火操作機側送信アンテナ６０に実線の矢印の方向に電流が流れると、一点鎖線に示すような磁界が発生する。無線非火薬着火具１０の着火側受信アンテナ１１は、この磁界の方向を軸とした場合、当該軸の回りに導電線が巻回されている場合に、最も効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる。

図４は、図３をＩＶ方向から見た図である。装薬位置Ｐ２ｂは、巻回された着火操作機側送信アンテナ６０に対して、ほぼ中央に相当する切羽面４１の装薬孔４０の位置である。装薬位置Ｐ１ａは、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの左上方に位置する。装薬位置Ｐ１ｃは、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの右上方に位置する。装薬位置Ｐ１ｂは、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの上方に位置する。

装薬位置Ｐ２ａは、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの左方に位置する。装薬位置Ｐ２ｃは、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの右方に位置する。装薬位置Ｐ３ａは、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの左下方に位置する。装薬位置Ｐ３ｃは、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの右下方に位置する。装薬位置Ｐ３ｂは、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの下方に位置する。

図５は、図４に示す切羽面４１の装薬位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、装薬位置Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ、装薬位置Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃの各位置における、磁界（着火操作機側送信アンテナ６０の周囲に発生する磁界）の方向と大きさの例を示す。着火操作機側送信アンテナ６０のほぼ中央に相当する装薬位置Ｐ２ｂでは、磁界の成分はＺ軸方向のみである。そのため、Ｚ軸回りに導電線を巻回したアンテナで効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取ることができる。例えば、図８に示すＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体１１５によるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ）が該当する。

しかし、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部の近傍では、Ｚ軸方向の磁界の大きさが減少し、Ｘ軸方向の磁界やＹ軸方向の磁界の大きさが増大する。例えば、装薬位置Ｐ３ｃでは、Ｚ軸方向の磁界の大きさは装薬位置Ｐ２ｂよりも小さく、Ｘ軸方向の磁界とＹ軸方向の磁界の大きさがＺ軸方向の磁界の大きさよりも大きい。装薬位置Ｐ１ｂでは、Ｚ軸方向の磁界の大きさは装薬位置Ｐ２ｂよりも小さく、Ｙ軸方向の磁界の大きさがＺ軸方向の磁界の大きさよりも大きい。

従って、着火操作機側送信アンテナ６０の縁部の位置となる、装薬位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、装薬位置Ｐ２ａ、装薬位置Ｐ２ｃ、装薬位置Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃでは、Ｚ軸回りに導電線を巻回したアンテナのみでは、効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取るとともに無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができるとは限らない。例えば、図８に示すＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体１１５によるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ）のみだけでは、信号を効率良く受信することができるとは限らない。

そこで、以下に着火側受信アンテナ１１について説明する。着火側受信アンテナ１１は、例えば、切羽面４１におけるいずれの位置に穿孔された装薬孔４０に配置（装填）されても、より効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取ることができる。しかも、着火側受信アンテナ１１は、無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる。

着火側受信アンテナ１１が、無線非火薬着火具１０から着火操作機５０に向けて送信する応答信号の送信用のアンテナを兼ねる場合がある。この場合、応答周波数が１００［ＭＨｚ］未満であると、応答信号の到達距離が短く（例えば数［ｍ］程度）、あまり好ましくない。応答周波数が１［ＧＨｚ］よりも高いと、岩盤に吸収されやすく、あまり好ましくない。応答周波数は、１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下が好ましい。これにより、応答信号は、岩盤に吸収されにくく、適度な到達距離を得ることができる。

しかし、１００［ｋＨｚ］以上５００［ｋＨｚ］以下の操作周波数の制御信号（着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを含む）及び着火信号を効率良く受け取ることができる着火側受信アンテナ１１を、１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下の応答周波数の応答信号を効率良く送信できる着火側送信アンテナと兼用させようとした場合、アンテナのサイズが大型化して、図１及び図２に示す装薬孔４０内に装填できない可能性がある。

本願の発明者は、以下の（１）〜（３）をすべて満足する無線非火薬着火具を実現するために、着火側受信アンテナ１１と着火側送信アンテナ１８を別々のアンテナとして有する無線非火薬着火具１０（図６、図７）を発明した。
（１）着火操作機５０から、１００［ｋＨｚ］以上５００［ｋＨｚ］以下の操作周波数の制御信号及び着火信号（着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを含む）を効率良く受け取ることができる。
（２）着火操作機５０に、１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下の応答周波数の応答信号を効率良く送信できる。
（３）径が５［ｃｍ］程度、深さ（奥行き）が２［ｍ］程度の装薬孔４０に装填することが可能なサイズである。

●［無線非火薬着火具１０の構造（図６〜図１２）］
図６〜図１２を参照して無線非火薬着火具１０の構造について説明する。図６に示す例では、制御部１２が着火側受信アンテナ１１の外部に突出している。着火側送信アンテナ１８が、着火側受信アンテナ１１の外部で、且つ着火側受信アンテナ１１に接しない位置に設けられる。図７に示す例では、着火側送信アンテナ１８が、着火側受信アンテナ１１の外部に突出し、且つ着火側受信アンテナ１１に接しないように位置する。図８は、図６に示す無線非火薬着火具１０の分解斜視図を示している。

応答周波数を１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下に設定した場合、着火側送信アンテナ１８は、例えば、電子回路基板の平面上にプリントした数［ｃｍ］程度のアンテナにて実現することが可能である（図２０参照）。従って、着火側送信アンテナ１８を、図６に示す位置、又は、図７に示す位置に設けることが可能である。そのため、着火側送信アンテナ１８を無線非火薬着火具１０と一体化することが容易である。図６の例では、着火側送信アンテナ１８は、制御部１２と導電線にて接続、あるいは制御部１２と一体化（図２８参照）されている。図７の例では、着火側送信アンテナ１８は、制御部１２と導電線１１１にて接続されている。

無線非火薬着火具１０は、着火側受信アンテナ１１、着火側送信アンテナ１８、制御部１２、制御部１２に接続された着火部１４を有している。制御部１２は、着火側受信アンテナ１１及び着火側送信アンテナ１８に接続され、着火部１４を着火させる。制御部１２には、着火側電子回路１２０が収容されている（図１１、図１２参照）。図９は、図８における着火側受信アンテナ１１を図８中のＩＸ方向から見た図である。着火側受信アンテナ１１は、例えば、図１３に示すように、筒状のベース筒体１１４（例えば筒状のアクリル材）、筒状磁性体１１５、筒状コイル（Ｚ軸用筒状コイル１１９）及びシート状コイル１１７が同軸に配置されている。筒状磁性体１１５は、シート状の磁性体（例えばフェライト）から形成され、肉薄筒状である。筒状磁性体１１５は、ベース筒体１１４の外周に巻回される。

筒状コイル（Ｚ軸用筒状コイル１１９）とシート状コイル１１７（Ｘ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ）も筒状磁性体１１５の外周に設けられる。着火側受信アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙの３つが、Ｚ軸の方向に沿って並べられている。着火側受信アンテナ１１の形状は、肉薄円筒状であることが好ましいが、肉薄の筒状であればよく、軸方向（Ｚ軸方向）に直交する断面が、円、楕円、多角形等、どのような形状であってもよい。また、着火側受信アンテナ１１と制御部１２とは導電線１１１にて接続されている。

図１０は、図６に示す無線非火薬着火具１０の断面図を示している。制御部１２には着火部１４が固定され、制御部１２は着火側受信アンテナ１１の一方の開口部に固定されている。また制御部１２の一部は、着火側受信アンテナ１１から外部に突出している。着火側送信アンテナ１８が、突出した制御部１２の一部に設けられ、着火側受信アンテナ１１に接しないように位置している。着火側受信アンテナ１１と制御部１２との空隙には、非火薬破砕剤２０１が収納された薬筒２０２の他端側が挿入されることが好ましい。これにより、装薬孔４０の奥まで非火薬ユニット２０を配置できるので、破砕効果の向上を図ることができる。

着火部１４は、制御部１２から着火側受信アンテナ１１の他方の開口部の側に延びるように制御部１２に固定される。着火側受信アンテナ１１の他方の開口部から、非火薬破砕剤２０１が収納された薬筒２０２が着火側受信アンテナ１１内に挿通されると、挿通された薬筒２０２に収納された非火薬破砕剤２０１の先端部分に着火部１４が差し込まれ、非火薬ユニット２０が形成される。また、ベース筒体１１４の内径が薬筒２０２の外形よりも僅かに大きい径に形成されている場合には、例えば、薬筒２０２が着火側受信アンテナ１１内に挿通された状態で、着火側受信アンテナ１１の他方の開口部の周縁部に粘着テープ等を巻回することによって、薬筒２０２と無線非火薬着火具１０とを一体化することができる。

図１１は、着火側受信アンテナ１１内に、制御部１２と着火部１４とを収容させた、図１０とは異なる構成の無線非火薬着火具１０Ａの断面図である。図１１に示す例では、着火側受信アンテナ１１と筒状磁性体１１５とベース筒体１１４とが同軸に配置され、それぞれが筒状に形成されている。着火側受信アンテナ１１の一方の開口部に、着火部１４が固定された制御部１２が、例えば、接着剤１６１にて固定されている。制御部１２は、制御ケース１６２と着火側電子回路１２０（図２７中に符号１２０で示す部分の電子回路）と緩衝材１６３等を有している。着火側送信アンテナ１８は、着火側電子回路１２０と一体化されている（図２８の制御ユニット１３９を参照）。

図１１に示すように、制御部１２の一部は、着火側受信アンテナ１１から外部に突出している。着火側送信アンテナ１８が外部に突出している制御部１２の一部に設けられ、着火側受信アンテナ１１に接しないように位置している。着火部１４は制御部１２から着火側受信アンテナ１１の他方の開口部の側に延びるように固定される。非火薬破砕剤２０１を収納した薬筒２０２が、着火側受信アンテナ１１の他方の開口部から挿通されると、挿通された薬筒２０２の先端部分の非火薬破砕剤２０１内に着火部１４が差し込まれ、非火薬ユニット２０が形成される。

制御ケース１６２は、比較的強度が高く電波を通し易い樹脂等の材質で形成することができる。更に、制御ケース１６２と着火側電子回路１２０の間に緩衝材１６３を設けることもできる。これにより、隣接する装薬孔４０に配置された非火薬ユニット２０が高温・高圧の水蒸気膨張圧により切羽面４１を破砕する際に発生した衝撃波が、着火側電子回路１２０へ伝わる前に制御ケース１６２と緩衝材１６３で減衰される。かくして着火側電子回路１２０が損傷することが抑制される。

図１２に示すように、無線非火薬着火具１０Ｂは、図１０及び図１１の無線非火薬着火具１０、１０Ａとは異なる構成を有している。無線非火薬着火具１０Ｂは、着火側受信アンテナ１１内に収容された着火部１４と、着火側受信アンテナ１１の外に配置した制御部１２を有している。着火側受信アンテナ１１と筒状磁性体１１５とベース筒体１１４とが同軸に配置されている。これらを筒状の保護ケース１６５内に収容している。

保護ケース１６５は、着火部１４及び薬筒２０２から制御部１２を隔離する隔離壁１６６を有している。制御部１２は、隔離壁１６６を挟んで着火部１４と反対側に位置し、且つ着火側受信アンテナ１１内ではなく着火側受信アンテナ１１の外に配置されている。制御部１２は、保護ケース１６５の一方の開口部に嵌め込まれて固定されていてもよいし、保護ケース１６５の一方の開口部に接着剤等にて固定されていてもよい。制御部１２は、制御ケース１６２と着火側電子回路１２０と緩衝材１６３等を有している。

図１２に示すように、着火側送信アンテナ１８は着火側電子回路１２０と一体化されている（図２８の制御ユニット１３９を参照）。制御部１２は、着火側受信アンテナ１１から外部に突出している突出部を有している。着火側送信アンテナ１８は突出部に設けられ、且つ着火側受信アンテナ１１に接しないように位置している。図１１の例と同様に、着火部１４は制御部１２から着火側受信アンテナ１１の他方の開口部の側に延びるように制御部１２に固定される。非火薬破砕剤２０１を収納した薬筒２０２が、着火側受信アンテナ１１の他方の開口部から挿通されると、挿通された薬筒２０２の先端部分の非火薬破砕剤２０１内に着火部１４が差し込まれ、非火薬ユニット２０が形成される。

制御ケース１６２を比較的強度が高く電波を通し易い樹脂等の材料で形成する。これにより、隣接する装薬孔４０に配置された非火薬ユニット２０が高温・高圧の水蒸気膨張圧により切羽面４１を破砕する際に発生した衝撃波が、着火側電子回路１２０へ伝わる前に制御ケース１６２と緩衝材１６３で減衰される。その結果、着火側電子回路１２０が損傷しないようにすることもできる。制御ケース１６２の一部を着火側受信アンテナ１１の外に配置する。これにより、着火側電子回路１２０のサイズをベース筒体１１４の内径以上のサイズとすることが可能となり、着火側電子回路１２０のサイズの自由度が向上する。非火薬破砕剤２０１を収納した薬筒２０２を挿通する領域が拡大し、破砕効果の向上を図ることができる。

●［着火側受信アンテナ１１と着火側送信アンテナ１８の構造（図１３〜図２０）］
図１３〜図２０を参照して着火側受信アンテナ１１と着火側送信アンテナ１８の構造について説明する。図１３は、着火側受信アンテナ１１の分解斜視図である。着火側受信アンテナ１１は、無線方式で着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号を受け取るアンテナである。着火側受信アンテナ１１は、ベース筒体１１４と、筒状磁性体１１５と、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと、Ｚ軸用筒状コイル１１９と、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙとを含んでいる。ベース筒体１１４は省略することも可能である。

筒状磁性体１１５の材質は、磁性体の中でも比較的容易に磁極が消失したり反転したりする高透磁率の材料であって、例えば、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、フェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金、等が好ましく、本実施の形態では、フェライトを使用している。筒状磁性体１１５は、図１３に示すように、シート状に形成されており、ベース筒体１１４の外周面に巻回されて肉薄筒状である。

筒状磁性体１１５の巻回の端部は、図１４に示すように、オーバーラップすることなく、隙間１７２がほぼゼロとなるように巻回されていることが、より好ましい。しかし、図１３に示すように、筒状磁性体１１５の巻回の一方の端部が他方の端部と重なってオーバーラップ部１７１を有するように巻回されていても良い。あるいは、筒状磁性体１１５が二重、三重となるように巻回されていても良い。図１４に示す隙間１７２は、例えば１［ｍｍ］程度の微小隙間であれば許容範囲内であるが、隙間１７２が微小隙間よりも大きい隙間である場合は好ましくない。筒状磁性体１１５の軸であるアンテナ軸Ｊ１１は、図８及び図１３に示すように、Ｚ軸と平行、あるいはＺ軸である。

図１３に示すように、Ｚ軸用筒状コイル１１９とＸ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙは、ベース筒体１１４と筒状磁性体１１５と同軸となるように取り付けられる。これにより、着火側受信アンテナ１１が形成される。着火側受信アンテナ１１は、着火側受信アンテナ１１の軸であるアンテナ軸Ｊ１１が、装薬孔４０の軸方向（この場合、Ｚ軸方向）と一致するように装薬孔４０に装填される。図５におけるＺ軸方向の成分の磁界に対しては、Ｚ軸方向を導電線の巻回の軸とするＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体１１５とによって構成されるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ（図６、図７参照））にて効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる。

図５におけるＸ軸方向の成分の磁界に対しては、Ｘ軸方向を導電線の巻回の軸とするＸ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体１１５とによって構成されるＸ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘ（図６、図７参照））にて効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる。図５におけるＹ軸方向の成分の磁界に対しては、Ｙ軸方向を導電線の巻回の軸とするＹ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体１１５とによって構成されるＹ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙ（図６、図７参照））にて効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び着火信号を効率良く受信することができる。

図１３の着火側受信アンテナ１１は、ベース筒体１１４と、筒状磁性体１１５と、Ｚ軸用筒状コイル１１９と、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙを有している。しかし、着火側受信アンテナ１１は、ベース筒体１１４を有していなくてもよい。

図６及び図７に示すように、Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚと、Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘと、Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙと、の３つのアンテナは、Ｚ軸方向に沿って、重ならないようにいずれかの順序で並んでいる。Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚは、Ｚ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体１１５（第１磁性体に相当）を有している。Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘは、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体１１５（第２磁性体に相当）を有している。Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙは、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体１１５（第３磁性体に相当）を有している。第１磁性体、第２磁性体、第３磁性体は、別々に構成されていてもよいし、本実施の形態に示すように共通の磁性体として構成されていてもよい。

発明者による種々の実験の結果によれば、Ｚ軸用筒状コイル１１９を中央に配置することがより好ましい。即ち、Ｚ軸用筒状コイル１１９を、Ｘ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙに挟まれる位置に配置することがより好ましい。例えば、図１５に示すように、左側にＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ、中央にＺ軸用筒状コイル１１９、右側にＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ、となる順序で並べる。この並び方を（１１７Ｘ、１１９、１１７Ｙ）と記載する。

Ｚ軸用筒状コイル１１９が中央に配置された並び方には、図１５に示す（１１７Ｘ、１１９、１１７Ｙ）の順序の並び方と、図１５に示す状態からＺ軸回りに９０［°］回転させた（１１７Ｙ、１１９、１１７Ｘ）の順序の並び方がある。図１６に示すように、Ｚ軸用筒状コイル１１９を左端部に配置した（１１９、１１７Ｘ、１１７Ｙ）の順序の並び方や、図示省略するが、（１１９、１１７Ｙ、１１７Ｘ）、及びＺ軸用筒状コイル１１９を右端部に配置した（１１７Ｘ、１１７Ｙ、１１９）、（１１７Ｙ、１１７Ｘ、１１９）の順序の並び方としてもよい。

着火側受信アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状コイル１１９（筒状コイル）とＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ（シート状コイル）とＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ（シート状コイル）の３つのコイルと筒状磁性体１１５で構成することができる。これに代えて、着火側受信アンテナ１１は、筒状コイル、あるいはシート状コイル、の少なくとも１つのコイルと筒状磁性体で構成してもよい。その場合、図５に示す装薬位置Ｐ２ｃに対しては、図１７に示すように、Ｚ軸用筒状コイル１１９とＸ軸用シート状コイル１１７Ｘとベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで着火側受信アンテナ１１Ｃを構成してもよい。ベース筒体１１４は省略してもよい。

図５に示す装薬位置Ｐ２ｂに対しては、図１８の例に示すように、Ｚ軸用筒状コイル１１９とベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで着火側受信アンテナ１１Ａを構成してもよい。ベース筒体１１４は省略してもよい。図５に示す装薬位置Ｐ１ｂに対しては、図１９に示すように、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙとベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで着火側受信アンテナ１１Ｂを構成してもよい。ベース筒体１１４は省略してもよい。つまり、装薬孔４０の位置に応じて、その位置で（最も）磁界の成分が大きい方向を軸とするアンテナを設置することができる。この場合、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に限らず、その位置における磁界の方向にアンテナの導電線の巻回の軸を一致させると、より好ましい。

図１８及び図１９に示すように、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘとベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで着火側受信アンテナを構成してもよい。ベース筒体１１４は省略してもよい。図１７に示すように、Ｚ軸用筒状コイル１１９とＸ軸用シート状コイル１１７Ｘを、Ｚ軸用筒状コイル１１９とＹ軸用シート状コイル１１７Ｙに変更してもよい。あるいは、Ｘ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙに変更してもよい。このように、切羽面４１における装薬孔４０の位置毎に異なる着火側受信アンテナを選定することができる。その結果、切羽面４１に穿孔された各装薬孔４０にて、より効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び着火信号を受信することができる着火側受信アンテナを実現することができる。

次に図２０を用いて、着火側送信アンテナ１８の構造について説明する。着火側送信アンテナ１８は、応答周波数が１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下に設定され、着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け渡す必要がない。着火側送信アンテナ１８は、着火操作機５０に応答信号を送信するだけでよい。従って、数［ｃｍ］程度のサイズでよく、磁性体も必要としない。

着火側送信アンテナ１８は、絶縁体のシートまたは板状部材であるベース部１８１と、ベース部１８１の表面にプリント等された導電体のアンテナ部１８２と、アンテナ部１８２と制御部１２とを接続する導電線１１１等を有している。図２８に示すように、着火側電子回路１２０と着火側送信アンテナ１８とを一体化する場合、電子回路基板１２９上にアンテナ部１８２をプリントし、アンテナ部１８２を電子回路基板１２９上の配線パターン１５３で着火側電子回路１２０と接続することができる。

アンテナ部１８２と着火側電子回路１２０とを接続する導電線１１１（図２０参照）は、図２８の例では配線パターン１５３に置き換えられている。図２０に示すアンテナ部１８２は、開口部が対向する一対のＵ字型であるが、アンテナ部１８２の形状は特に限定しない。図２０の例では、ベース部１８１の表側の面と裏側の面とにアンテナ部１８２が設けられている。しかし、ベース部１８１の表側または裏側の少なくとも一方にアンテナ部１８２を設けるようにしてもよい。

●［Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙの構造（図２１〜図２６）］
図２１〜図２６には、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙの構造が示されている。以下の各コイルの説明では、筒状磁性体１１５の軸をＺ軸、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸との双方に直交する軸をＹ軸、として説明する。図２１にＺ軸用筒状コイル１１９の外観の例を示す。Ｚ軸用筒状コイル１１９は、Ｚ軸の周囲に導電線１１１が巻回されて筒状に形成された筒状コイルである。

図２１の筒状コイルは、筒体１１２上に導電線１１１を巻回して形成されている。これに代えて、筒体１１２を設けずに導電線１１１を巻回して筒状コイルを形成してもよい。図１８の分解斜視図の状態から、Ｚ軸用筒状コイル１１９（筒状コイルに相当）を、肉薄筒状とされた筒状磁性体１１５と同軸（この場合、Ｚ軸と同軸）となるように筒状磁性体１１５の外周面に設ける。これにより、図１８の全体が筒状になった着火側受信アンテナ１１Ａ（Ｚ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ））を構成することができる。

図２２は、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘの外観の例を示す。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘでは、図２４に示すように、平行な仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に導電線１１１が巻回されて、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれに直交するシート状としたコイル１１６として形成される。図２２に示すように、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢが同軸となるようにシート１１３を筒状にすることでシート状コイル１１７（Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ）が形成される。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、図２２に示すように、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢ（図２４参照）が、同軸となるように湾曲される。そして、同軸とされた仮想軸ＪＮＡとＪＮＢがＸ軸に平行となるように配置される。すなわち、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、Ｘ軸の周囲に巻回された導電線１１１を有している。

図２４に示すように、シート１１３上に導電線１１１を巻回してシート状としたコイルを形成してもよい。これに代えて、シート１１３を設けずに導電線１１１を巻回して、導電線１１１によってシート状としたコイルとしてもよい。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、図１９に示す筒状磁性体１１５の外周面に沿うように湾曲させることで筒状にすることができる。そして、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘを肉薄筒状とされた筒状磁性体１１５の外周面に設けることができる。

これにより、着火側受信アンテナ（Ｘ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナ））を構成することができる。このとき、Ｘ軸用シート状コイルは、筒状磁性体１１５の軸（Ｚ軸）に直交する軸（この場合、Ｘ軸）の周囲に導電線が巻回されている。導電線１１１は、図２４に示すように、シート１１３の上で仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に巻回されてもよい。これに代えて、導電線１１１は、図２５、図２６に示すように、シート１１３の上で仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に巻回されてもよい。

図２３は、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙの外観の例を示す。Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙでは、図２４に示すように、平行な仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に導電線１１１が巻回されて、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれに直交するシート状としたコイル１１６として形成される。図２３に示すように、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢが同軸となるようにシート１１３を筒状にすることでシート状コイル１１７（Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙ）が形成される。Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、図２３に示すように、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢ（図２４参照）が、同軸となるように湾曲される。そして、同軸とされた仮想軸ＪＮＡとＪＮＢがＹ軸に平行となるように配置されている。すなわち、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、Ｙ軸の周囲に導電線１１１が巻回されたシート状コイルである。

図２４に示すようにシート１１３上に導電線１１１を巻回してシートとした状コイルを形成しても良い。あるいは、シート１１３を設けずに導電線１１１を巻回して、導電線１１１によってシート状としたコイルとしてもよい。Ｙ軸用シート状コイル１１７（シート状コイル１１７に相当）を図１９に示す筒状磁性体１１５の外周面に沿うように湾曲させ、筒状磁性体１１５の外周面に設ける。これにより、図１９の全体が筒状である着火側受信アンテナ１１Ｂ（Ｙ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙ））を構成することができる。Ｙ軸用シート状コイルは、筒状磁性体１１５の軸（Ｚ軸）に直交する軸（この場合、Ｙ軸）の周囲に巻回されている導電線１１１を有している。

導電線１１１は、図２４に示すように、シート１１３の上で仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に巻回されてもよい。これに代えて、導電線１１１は、図２５、図２６に示すようにシート１１３の上で仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に巻回されてもよい。

Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘを、Ｚ軸回りに９０［°］旋回させたものがＹ軸用シート状コイル１１７Ｙである。Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙのそれぞれは、筒状磁性体１１５の外周面に設けられている場合のほうが、筒状磁性体１１５の内周面に設けられている場合よりも、より効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーと制御信号及び着火信号を受け取ることができる。

図２２、図２３等に示すように本実施の形態の説明では、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ及びＹ軸用シート状コイル１１７Ｙにおける導電線１１１の巻回を、矩形状に巻回している。しかし、巻回の形状は矩形状に限定されるものではなく、渦巻き状（らせん状）や種々の多角形状に巻回してもよい。また、種々の形状が混在するように巻回してもよい。またＺ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、作業者が手作業で導電線１１１を所定回数巻回して作成するようにしてもよい。

●［無線非火薬着火具１０の制御部１２内及び着火部１４内の回路（図２７）］
図２７に示す回路ブロック図を用いて、無線非火薬着火具１０の制御部１２内及び着火部１４内の回路（着火側電子回路１２０及び着火部１４の回路）について説明する。図２７は、図８に示す着火側受信アンテナ１１及び着火側送信アンテナ１８を含めた、制御部１２内に収容された着火側電子回路１２０、着火部１４の、それぞれの回路（ブロック図）を示している。

着火側受信アンテナ１１は、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体１１５によるＸ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘ）と、Ｚ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体１１５によるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ）と、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体１１５によるＹ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙ）と、にて構成されている。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、可変コンデンサ等にて構成された同調回路１２１を介して３軸合成回路１２４に接続されている。

同様に、Ｚ軸用筒状コイル１１９は、可変コンデンサ等にて構成された同調回路１２２を介して３軸合成回路１２４に接続されている。同様に、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、可変コンデンサ等にて構成された同調回路１２３を介して３軸合成回路１２４に接続されている。このように、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙ、のそれぞれは、導電線１１１が、同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれに接続されている。そして、同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれが、３軸合成回路１２４に接続されている。

着火側送信アンテナ１８は、導電体がプリント等されたアンテナ部１８２にて構成されている。アンテナ部１８２は、配線パターン１５３（または、導電線１１１）にて送信回路１３４に接続されている。ＣＰＵ１３１が応答信号を送信する場合、ＣＰＵ１３１からの応答信号は、変調回路１３３及び送信回路１３４を経由して配線パターン１５３（または、導電線１１１）を介して着火側送信アンテナ１８から送信される。

着火側電子回路１２０は、同調回路１２１、１２２、１２３、３軸合成回路１２４、ＣＰＵ１３１、検波・復調回路１２５、レギュレータ１２８、変調回路１３３、送信回路１３４、ＩＤ記憶装置１３２、電子回路駆動用蓄電装置１２７、着火用スイッチ回路１３８、整流回路１２６等にて構成されている。同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれは、対応するＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙ、の共振周波数を調整するための可変コンデンサ等にて構成されている。

３軸合成回路１２４は、Ｘ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘを構成するＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ）、Ｙ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙを構成するＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ）及びＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚを構成するＺ軸用筒状コイル１１９）から同調回路１２１、１２２、１２３を介して入力される着火側電子回路１２０の駆動用エネルギーや制御信号及び着火信号を合成し、経路１５１及び経路１５２に出力する。

経路１５１は、受信した制御信号や着火信号を取り込むルートである。経路１５２は、受け取ったエネルギーを整流、蓄電、定電圧化するルートである。そして、経路１５１及び検波・復調回路１２５を介して受信された無線の制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号等を含む）及び着火信号（着火実行信号）は、ＣＰＵ１３１に取り込まれる。経路１５２及びレギュレータ１２８（定電圧回路）を経由した着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーは、ＣＰＵ１３１等の電子回路の電源として使用されるとともに電子回路駆動用蓄電装置１２７に蓄電される。３軸合成回路１２４は、ＣＰＵ１３１から制御信号１５４が入力される。

ＩＤ記憶装置１３２には、無線非火薬着火具１０に固有の識別情報が記憶されている。ＣＰＵ１３１は、ＩＤ要求信号（制御信号）を受信すると、ＩＤ記憶装置１３２から読み出した識別情報を含む応答信号を送信する。ここでは、ＩＤ記憶装置１３２がＣＰＵ１３１とは別に構成されている例を示した。しかし、これに限定されるものではなく、ＩＤ記憶装置１３２がＣＰＵ１３１に内蔵されていてもよい。

ＣＰＵ１３１は、不図示のＲＡＭ、ＲＯＭ、タイマー等を有している。ＲＯＭには、着火信号を受信した時点から、着火用スイッチ回路１３８を開状態から短絡状態へとするための制御信号１５６を出力するまでの延期秒時間（段発の１段目に設定されている場合は、０ｍｓｅｃ、段発の２段目以降に設定されている場合は、２５ｍｓｅｃ、５０ｍｓｅｃ、・・・等）が記憶されている。

従って、ＣＰＵ１３１は、着火信号（着火実行信号）を受信すると、ＲＯＭから延期秒時間を読み出す。そして、ＣＰＵ１３１は、延期秒時間の経過するのを待った後、制御信号１５６にて、着火用スイッチ回路１３８を開状態から短絡状態へと制御して、電子回路駆動用蓄電装置１２７に蓄えたエネルギー（着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギー）を点火回路１４１に出力して非火薬破砕剤２０１に着火させる。これにより、着火操作機５０から着火操作機側送信アンテナ６０を介して着火信号を送信することによって、非火薬ユニット２０による段発を効果的に行い、破砕効率を向上させることができる。

着火部１４は、点火回路１４１、電橋線１４２、非火薬点火剤１４３、非火薬着火剤１４４等を有している。点火回路１４１は、着火用スイッチ回路１３８が短絡されると、電子回路駆動用蓄電装置１２７から電力（発火用のエネルギー）が供給されて、電橋線１４２に通電される。電橋線１４２は、例えば、白金−イリジュウム線等で形成されて、非火薬点火剤１４３内に配置されている。電橋線１４２は、通電された電気エネルギーを熱エネルギーに変え、電橋線１４２近傍の非火薬点火剤１４３に発火させる。

そして、発火した非火薬点火剤１４３から非火薬着火剤１４４へと伝火して、非火薬着火剤１４４が着火される。この結果、非火薬着火剤１４４が着火されると、図２に示す非火薬破砕剤２０１が着火され、テルミット反応によって高熱・高温（例えば、２０００℃〜３０００℃程度）の水蒸気膨張圧を発生する。ここで、非火薬点火剤１４３の組成物は、例えば、Ｃ₆Ｈ₃ＮＯ₄Ｐｂ、ＫＭｎＯ₄、Ｂ、ＢａＣｒ０₄等で構成されている。非火薬着火剤１４４の組成物は、例えば、Ａｌ、ＣｕＯ、Ｓ、Ｂ等で構成されている。

●［着火側電子回路１２０と着火側送信アンテナ１８とを一体化した例（図２８）］
図２８には、着火側電子回路１２０と着火側送信アンテナ１８とを一体化した例が示されている。着火側送信アンテナ１８は、数［ｃｍ］程度の導電体のアンテナ部１８２を、絶縁体にプリント等すればよいので、着火側電子回路１２０を構成する電子回路基板１２９上に、着火側送信アンテナ１８を形成することが可能である。従って、図２８の例に示すように、絶縁体の板状（あるいはシート状）の電子回路基板１２９の一部に、アンテナ部１８２をプリント等することが可能である。このため、着火側電子回路１２０と着火側送信アンテナ１８とを電子回路基板１２９上に一体化した制御ユニット１３９を構成することが可能であり、小型化、組み付け容易性、をより向上させることができる。

●［本発明の効果等］
本実施の形態にて説明した無線非火薬破砕システム１では、操作周波数を１００［ｋＨｚ］以上５００［ｋＨｚ］以下とする。無線非火薬着火具１０の着火側受信アンテナ１１（受信専用のアンテナ）は、効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに効率良く無線の制御信号及び着火信号を受信することができる。そのため、図１に示す着火操作機側送信アンテナ６０（送信専用のアンテナ）の巻き回数を、１回あるいは数回程度とすることができる。

着火操作機５０から操作周波数の電流を着火操作機側送信アンテナ６０に供給することで無線非火薬着火具１０の制御部１２（着火側電子回路１２０）に給電するとともに、着火部１４に着火させるために使用するエネルギーを蓄電させる。制御部１２への給電及び蓄電のために着火操作機側送信アンテナ６０に供給する電力は、数１０［Ｗ］〜数１００［Ｗ］程度の比較的小電力で行うことができる。さらに、操作周波数の電流に重畳された制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号等を含む）及び着火信号にて、無線非火薬着火具１０の制御を行う。

着火操作機側受信アンテナ６５（受信専用のアンテナ）を設ける。また、無線非火薬着火具１０から応答する応答信号の周波数を１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下に設定している。これにより、無線非火薬着火具１０の着火側送信アンテナ１８（送信専用のアンテナ）を、より小型にすることが可能である。着火側送信アンテナ１８は、より効率良く応答信号を送信可能である。応答信号の到達距離をより長く、例えば、５０［ｍ］程度にすることができる。

着火側受信アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体１１５によるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ）と、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体１１５によるＸ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘ）と、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体１１５によるＹ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙ）と、を有している。Ｚ軸用筒状コイル１１９は、Ｚ軸方向の磁界から効率よく着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーと無線の制御信号及び着火信号とを受け取ることができる。

Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、Ｘ軸方向の磁界から効率よく着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーと無線の制御信号及び着火信号とを受け取ることができる。Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、Ｙ軸方向の磁界から効率よく着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーと無線の制御信号及び着火信号とを受け取ることができる。このため、図１に示す切羽面４１におけるいずれの位置に穿孔された装薬孔４０であっても、より効率良く着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び着火信号を受信することができる。

図２に示すように、筒状の着火側受信アンテナ１１内に薬筒２０２を挿通して、薬筒２０２に収納された非火薬破砕剤２０１内に無線非火薬着火具１０の着火部１４が挿入され、非火薬ユニット２０が構成される。これにより、複数の装薬孔４０内のそれぞれに非火薬ユニット２０を装填しても、各非火薬ユニット２０に無線非火薬着火具１０が装着されているため、着火操作機５０から着火操作機側送信アンテナ６０を介して着火信号を送信することによって、各非火薬ユニット２０に確実に着火させて段発させることができ、破砕効率を向上させることができる。

着火側送信アンテナ１８を、着火側受信アンテナ１１の外部に突出した位置、且つ着火側受信アンテナ１１に接しない位置に設けている。また、無線非火薬着火具１０と着火側送信アンテナ１８を一体化している。そのため、導電線１１１にて接続した別体の着火側送信アンテナ１８を有する場合と比較して、装薬孔４０への装填が容易であるとともに、着火側送信アンテナ１８と無線非火薬着火具１０とを接続する導電線１１１の断線を適切に回避することができる。

更に、着火操作機５０は、着火操作機側受信アンテナ６５を介して全ての非火薬ユニット２０の着火側電子回路１２０のＣＰＵ１３１から電子回路準備完了信号を受信した場合は、各非火薬ユニット２０の着火側電子回路１２０のＣＰＵ１３１に対して順番に、着火信号を受信してから着火用スイッチ回路１３８への制御信号１５６を出力するまでの延期秒時間を、各無線非火薬着火具１０を識別する識別情報とともに送信するようにしてもよい。

一方、各非火薬ユニット２０の着火側電子回路１２０のＣＰＵ１３１は、受信した識別情報が、ＩＤ記憶装置１３２から読み出した識別情報と一致する場合は、受信した延期秒時間をＲＡＭに記憶するようにしてもよい。その後、着火操作機５０は、着火信号を送信するようにしてもよい。一方、各非火薬ユニット２０の着火側電子回路１２０のＣＰＵ１３１は、着火信号を受信した場合は、ＲＡＭから延期秒時間を読み出すようにしてもよい。

そして、各非火薬ユニット２０の着火側電子回路１２０のＣＰＵ１３１は、延期秒時間の経過するのを待った後、制御信号１５６にて、着火用スイッチ回路１３８を開状態から短絡状態へと制御して、電子回路駆動用蓄電装置１２７に蓄えたエネルギー（着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギー）を点火回路１４１に出力して非火薬破砕剤２０１に着火させるようにしてもよい。これにより、切羽面４１（被破砕個所）の地質（岩質）の状態に合わせて、装薬孔４０に装填された各無線非火薬着火具１０のそれぞれの延期秒時間を個別に設定することができ、非火薬ユニット２０による段発を更に効果的に行い、破砕効率を向上させることができる。

●［着火側送信アンテナ１８からの送信を補う送信補助アンテナ１９の追加（図２９〜図３３）］
図２９〜図３３を参照して着火側送信アンテナ１８からの送信を補う送信補助アンテナ１９について説明する。図２に示すように、無線非火薬着火具１０は、装薬孔４０の最も奥に装填される。従って、無線非火薬着火具１０からの応答信号を送信する着火側送信アンテナ１８も、装薬孔４０の奥深い位置となる。このため、装薬孔４０の周囲の岩盤の種類等によっては、着火側送信アンテナ１８からの送信信号が遮断されてしまい、送信信号を着火操作機側受信アンテナ６５に向けて効率良く送信できない可能性が考えられる。そこで、着火側送信アンテナ１８からの送信を補う送信補助アンテナ１９を無線非火薬着火具１０に追加することで、送信信号を着火操作機側受信アンテナ６５に効率良く送信できるようにする。

図２９は、図１２の断面図にて示す無線非火薬着火具１０Ｂに、送信補助アンテナ１９を追加した外観の例を示している。着火側電子回路１２０と、着火側受信アンテナ１１と、着火側送信アンテナ１８と、着火部１４と、を有する無線非火薬着火具１０Ｂは、筒状ケースである保護ケース１６５と制御ケース１６２に収容されている。保護ケース１６５と制御ケース１６２の形状は、円筒状に限定されず、筒状であればよい。制御ケース１６２のサイズは、着火側送信アンテナ１８を有する着火側電子回路１２０を保護して収容できるサイズであり、アンテナ軸Ｊ１１に直交する径は、図３０に示すように装薬孔４０内に装填可能な径に設定されている。

制御ケース１６２におけるアンテナ軸Ｊ１１に沿う長さは、着火側電子回路１２０を無駄なく収容可能な長さに設定されている。保護ケース１６５のサイズは、着火側受信アンテナ１１と着火部１４を保護して収容できるサイズである。保護ケース１６５のアンテナ軸Ｊ１１に直交する径は、着火側受信アンテナ１１を収容可能な径、かつ、図３０に示すように薬筒２０２の一部を収容可能な径、かつ、装薬孔４０内に装填可能な径、に設定されている。

保護ケース１６５におけるアンテナ軸Ｊ１１に沿う長さは、着火側受信アンテナ１１と着火部１４を無駄なく収容可能な長さ、かつ、図３０に示すように薬筒２０２の少なくとも一部を収容可能な長さに設定されている。制御ケース１６２の径（アンテナ軸Ｊ１１に直交する径）と、保護ケース１６５の径（アンテナ軸Ｊ１１に直交する径）は、一方の径のほうが他方の径よりも大きく設定されていてもよいし、同じであってもよい。制御ケース１６２の長さ（アンテナ軸Ｊ１１に沿う長さ）と、保護ケース１６５の長さ（アンテナ軸Ｊ１１に沿う長さ）は、一方の長さのほうが他方の長さよりも長く設定されていてもよいし、同じであってもよい。

そして、所定長さ（図３０に示す装薬孔４０の長さに応じて設定された長さ）を有する送信補助アンテナ１９が、着火側送信アンテナ１８に接続されることなく（着火側送信アンテナ１８と非接続とされて）無線非火薬着火具１０Ｂに取り付けられている。送信補助アンテナ１９は、金属やカーボン等の導電体で形成された誘導部１９１と、金属やカーボン等の導電体で形成されたリード部１９２と、にて所定長さとされ、接合部１９３にて誘導部１９１とリード部１９２とが接合されている。なお「所定長さ」は、図３０に示すように非火薬ユニット２０を装薬孔４０に装填した際、送信補助アンテナ１９の他方端の側（保護ケース１６５または制御ケース１６２に取り付けられる側とは反対の側）が、装薬孔４０の開口部４５に到達することが可能な長さ以上の長さに設定されている。

図２９に示すように、誘導部１９１は、送信補助アンテナ１９の一方端の側であって、着火側送信アンテナ１８に非接続とされて、保護ケース１６５や制御ケース１６２の一部における外側または内側の少なくとも一方に取り付けられている。誘導部１９１（送信補助アンテナ１９）と着火側送信アンテナ１８とは非接続であるが、誘導部１９１から着火側送信アンテナ１８までの最短部の距離は、できるだけ短いことが好ましい。

図２９に示すように、誘導部１９１は、例えば、保護ケース１６５の外側に貼り付けられている。誘導部１９１は、アンテナ軸Ｊ１１にほぼ平行となるように、保護ケース１６５の一端から他端まで延出している。この場合、誘導部１９１を、所定の厚さの銅箔やアルミニウム箔とすると、両面粘着テープ等にて容易に保護ケース１６５に貼り付けることができる。誘導部１９１は、着火側送信アンテナ１８から無線で送信された送信信号を、着火側送信アンテナ１８に対して非接触で受信し、受信した送信信号をリード部１９２に伝播する。

誘導部１９１は、保護ケース１６５の一端から他端までの長さを有している。しかし、誘導部１９１のアンテナ軸Ｊ１１に平行な軸方向の長さは、特に限定しない。誘導部１９１のアンテナ軸Ｊ１１まわりの周方向の幅は、着火側受信アンテナ１１を覆わないように、約１０［ｍｍ］程度以下に設定されている。

図２９に示すように、リード部１９２は、着火側送信アンテナ１８に非接続とされ、送信補助アンテナ１９の他方端から、保護ケース１６５や制御ケース１６２から離れるように延ばされている。絶縁体で被覆された導電線を有するリード部１９２が、接合部１９３にてハンダ等にて誘導部１９１に接合されて、保護ケース１６５や制御ケース１６２から離れるように延ばされている。

リード部１９２は、誘導部１９１から伝播された送信信号を、図３０における装薬孔４０の開口部４５からの垂れ下がり部１９４から、着火操作機側受信アンテナ６５に向けて送信する。この場合、垂れ下がり部１９４が実質的な送信アンテナとなる。図３０中の垂れ下がり部１９４の垂れ下がり長さＬ１９は、送信信号の波長の１／４以上の長さであることが好ましい。例えば、応答周波数が３１５［ＭＨｚ］の場合、波長λ＝３０万［ｋｍ／ｓ］／３１５［ＭＨｚ］＝約１［ｍ］であるので、この場合、垂れ下がり長さＬ１９を約２５［ｃｍ］以上とすることが好ましい。

図３０は、無線非火薬着火具１０を用いた非火薬ユニット２０を装薬孔４０に装填した状態を示す図２に対して、非火薬ユニット２０の無線非火薬着火具１０を図２９に示す無線非火薬着火具１０Ｂとした場合の状態を示している。送信補助アンテナ１９は、装薬孔４０の開口部４５から引き出され、垂れ下がり部１９４を有している。垂れ下がり長さＬ１９は、送信信号の波長の１／４以上とされていることが好ましい。

図２中のケーブル７１の代わりに送信補助アンテナ１９を利用して表示装置７２を取り付けることで、ケーブル７１を省略することができる。上述した（ｂ）装填ステップでは、図３０に示すように、無線非火薬着火具１０Ｂが取り付けられた薬筒２０２を（すなわち、非火薬ユニット２０を）切羽面４１側から装薬孔４０に装填する。非火薬ユニット２０は、送信補助アンテナ１９の他方端の側（リード部１９２の側）が装薬孔４０の開口部４５から垂れ下がるように装薬孔４０に装填される。なお、この場合の非火薬ユニット２０は、図３０に示すように、無線非火薬着火具１０Ｂが一方端の側に収容された保護ケース１６５（筒状ケース）と、非火薬破砕剤２０１を収納した薬筒２０２と、を有している。そして薬筒２０２の先端部は保護ケース１６５の他方端の側に収容されている。

送信補助アンテナ１９の誘導部１９１は、図２９に示す位置に設けられてもよいし、図３１〜図３３に示す位置に設けられてもよい。図３１に示す誘導部１９１は、アンテナ軸Ｊ１１にほぼ平行となるように、保護ケース１６５の一端から他端まで、及び制御ケース１６２の一端から他端まで取り付け（貼り付け）られている。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１に平行な軸方向の長さは、特に限定しない。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１まわりの周方向の幅は、着火側受信アンテナ１１を覆わないように、約１０［ｍｍ］程度以下に設定されている。

図３２に示す誘導部１９１は、アンテナ軸Ｊ１１にほぼ平行となるように、制御ケース１６２の一端から他端まで、誘導部１９１が取り付け（貼り付け）られている。尚、誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１に平行な軸方向の長さは、特に限定しない。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１まわりの周方向の幅は、特に限定しない。

図３３に示す誘導部１９１は、アンテナ軸Ｊ１１を周回するように、制御ケース１６２の周囲に巻回されて取り付けられている。尚、誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１まわりの周方向の長さは、特に限定しない。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１に平行な軸方向の幅は、特に限定しない。

誘導部１９１は、保護ケース１６５及び制御ケース１６２において、外側または内側の少なくとも一方に取り付けられていればよい。例えば、図２９において、誘導部１９１は、保護ケース１６５の一部における外側に取り付けられている。これに代えて、誘導部１９１は、保護ケース１６５の内側に取り付けられていてもよいし、誘導部１９１の一部が保護ケース１６５の内側で、残りが保護ケース１６５の外側に取り付けられていてもよい。

誘導部１９１とリード部１９２とを１本の連続した導電線で形成してもよい。この場合は接合部１９３が省略される。送信補助アンテナ１９は着火側送信アンテナ１８に接続されていないので、装薬孔４０に静電気や（周囲の高圧電線等からの）漏洩電流や（何らかの原因により地中を流れている）迷走電流があって、これらを送信補助アンテナ１９が拾ってしまった場合であっても、着火側送信アンテナ１８を介して着火側電子回路１２０に伝わることを防止できる。上記のように、誘導部１９１の例として種々の例が考えられるが、誘導部１９１の好ましい形態の例としては、図２９の例に示す誘導部１９１において、径が０．４［ｍｍ］程度の導線（銅線）を、保護ケース１６５の表面に接着剤等で貼り付けて形成した誘導部１９１が考えられる。

また、図３５に示すように、装薬孔４０内に、複数個（図３５に示す一例では、２個）の非火薬ユニット２０を、それぞれの間に合成樹脂製のスペーサ２５等を挟んで空隙を配して（またはスペーサ２５を省略して所定の空隙を配して）直列に装填し、粘土等の込め物２２にて蓋をするようにしてもよい。なお、各非火薬ユニット２０は、非火薬破砕剤２０１を収納した１本の薬筒２０２と１個の無線非火薬着火具１０とを有している。また、各非火薬ユニット２０が装薬孔４０に装填された場合、各非火薬ユニット２０にケーブル７１を介して取り付けられた表示装置７２が、装薬孔４０の外に配置されるようにしてもよい。これにより、作業者は、装薬孔４０内に、各非火薬ユニット２０を装填した後、それぞれの表示装置７２の確認をすることができる。また、深い装薬孔４０内に、複数の非火薬ユニット２０を装填しても、同時に着火させて段発をさせることができ、破砕効率を向上させることができる。

また、図３６に示すように、装薬孔４０内に、無線非火薬着火具１０Ｂに、着火側送信アンテナ１８に接続されることなく送信補助アンテナ１９が取り付けられた複数個（図３６に示す一例では、２個）の非火薬ユニット２０を、それぞれの間に合成樹脂製のスペーサ２５等を挟んで空隙を配して（またはスペーサ２５を省略して所定の空隙を配して）直列に装填し、粘土等の込め物２２にて蓋をするようにしてもよい。なお、各非火薬ユニット２０は、非火薬破砕剤２０１を収納した１本の薬筒２０２と１個の無線非火薬着火具１０Ｂとを有している。また、各非火薬ユニット２０が装薬孔４０に装填された場合、各非火薬ユニット２０の送信補助アンテナ１９は、装薬孔４０の開口部４５から引き出され、垂れ下がり部１９４を有している。それぞれの垂れ下がり長さＬ１９は、送信信号の波長の１／４以上とされていることが好ましい。

更に、装薬孔４０の外側に垂れ下がった各送信補助アンテナ１９を介して取り付けられた表示装置７２が、装薬孔４０の外に配置されるようにしてもよい。これにより、作業者は、装薬孔４０内に、各非火薬ユニット２０を装填した後、それぞれの表示装置７２の確認をすることができる。また、深い装薬孔４０内に、複数の非火薬ユニット２０を装填しても、着火側送信アンテナ１８からの送信を補うことができ、より確実に同時に着火させて段発をさせることができ、破砕効率を向上させることができる。

●［コンクリート構造物を破砕する場合の例（図３７〜図４０）］
非火薬ユニット２０は、上述したトンネルの切羽面の破砕以外にも、巨石の破砕や、コンクリート柱の切断（ビルのフロアの部分解体や橋の解体等）や、水中の巨石またはコンクリート構造物の破砕など、種々の破砕に使用することができる。例えば図３７〜図３９は、ビル等の構造物の外壁に囲まれた空間内のコンクリート柱を破砕する例を示しており、図３７は破砕前の状態の斜視図を示し、図３８は図３７においてＸＸＸＶＩＩＩ方向から見た図を示し、図３９は図３７に対して破砕後の状態の斜視図を示している。

図３７及び図３８に示すように、構造物２１０は、床面２４２、側壁面２４３、天井面２４４を有し、２本のコンクリート柱２２０が床面２４２から天井面２４４まで立設されている例を示している。またコンクリート柱２２０内には、複数の鉄筋２３０が埋め込まれている。なお鉄筋２３０は縦横に複数埋め込まれているが、図３７〜図３９では、縦方向に埋め込まれている２本のみを例として記載している。

図３７に示すように、無線非火薬破砕システム２０５は、図１に示した無線非火薬破砕システム１と同様に、着火操作機２５０、母線２６２、中継装置２５１、補助母線２６１、着火操作機側送信アンテナ２６０、着火操作機側受信アンテナ用ケーブル２６６、着火操作機側受信アンテナ２６５等を有している。例えば着火操作機側送信アンテナ２６０は、床面２４２、側壁面２４３、天井面２４４を利用して張られている。なお、無線非火薬破砕システム２０５の構成及び動作は、図１に示した無線非火薬破砕システム１と同様であるので説明を省略する。

またコンクリート柱２２０には、複数の装薬孔４０が穿孔されている。図３７の例では被破砕個所２４１における着火操作機側送信アンテナ２６０の側に２４個、着火操作機側送信アンテナ２６０とは反対側に２４個穿孔されている。そして各装薬孔４０には、非火薬ユニット２０が装填されている（図３８参照）。尚、非火薬ユニット２０の装填状態は、図２と同様である。また、各装薬孔４０内の鉄筋２３０は、装薬孔４０を穿孔する際に、切断される。また、鉄筋が非火薬ユニット２０の近傍に存在しても、着火操作機側送信アンテナ２６０から非火薬ユニット２０へ、着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーや制御信号を、無線で適切に受け渡すことができる。

図３９は、破砕直後の状態の例を示している。被破砕個所２４１のコンクリート部分は非火薬ユニット２０によって破砕され、鉄筋２３０の一部は破砕されずに残る場合があるが、予め主となる鉄筋を装薬孔４０の穿孔時に切断しておけば問題無い。

ここで、図４０に示すように、着火操作機側送信アンテナ２６０は、全てのコンクリート柱２２０の天井面２４４側の端部を囲むように、天井面２４４にループ状に２周等の複数周張ってもよいし、１周だけ巻かれるように張ってもよい。そして、着火操作機側送信アンテナ２６０は、天井面２４４に沿って側壁面２４３よりも外側に引き出されて、補助母線２６１を介して中継装置２５１に接続されるようにしてもよい。

これにより、鉄筋が非火薬ユニット２０の近傍に存在しても、着火操作機側送信アンテナ２６０から非火薬ユニット２０へ、着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーや制御信号を、無線で適切に受け渡すことができる。また、各コンクリート柱２２０が破砕されても、着火操作機側送信アンテナ２６０及び補助母線２６１がコンクリート破片で埋まることを防止でき、再使用が可能となる。

本発明の無線非火薬着火具１０、１０Ａ、１０Ｂ、無線非火薬破砕システム１、無線非火薬破砕方法は、本実施の形態にて説明した外観、構造、構成、形状、方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘにおける導電線の巻回の軸（筒状磁性体１１５の軸に直交する軸）は、Ｚ軸用筒状コイル１１９における導電線の巻回の軸（筒状磁性体１１５の軸）に直交している。また、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙにおける導電線の巻回の軸（筒状磁性体１１５の軸に直交する軸）は、Ｚ軸用筒状コイル１１９における導電線の巻回の軸（筒状磁性体１１５の軸）に直交しており、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘにおける導電線の巻回の軸に直交している。

本実施の形態の説明では、着火側受信アンテナ１１の磁性体として、シート状の筒状磁性体１１５を用い、着火側受信アンテナ１１のコイルとして、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙ、を用いた例を説明した。しかし、着火側受信アンテナ１１の磁性体の形状は、どのような形状であってもよいし、着火側受信アンテナ１１の形状も、どのような形状であってもよい。

つまり、Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚとしては、Ｚ軸回りかつ第１磁生体の周囲に導電線が巻回されていれば、第１磁生体の形状も、導電線を巻回したコイルの形状も、どのような形状であってもよい。同様に、Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘとしては、Ｘ軸回りかつ第２磁生体の周囲に導電線が巻回されていれば、第２磁生体の形状も、導電線を巻回したコイルの形状も、どのような形状であってもよい。同様に、Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙとしては、Ｙ軸回りかつ第３磁生体の周囲に導電線が巻回されていれば、第３磁生体の形状も、導電線を巻回したコイルの形状も、どのような形状であってもよい。

着火側送信アンテナ１８の形状は、図２０及び図２８の例に示すアンテナ部１８２の形状に限定されるものではなく、種々の形状とすることができる。

また本実施の形態にて説明した無線非火薬着火具１０、１０Ａ、１０Ｂ、無線非火薬破砕システム１、無線非火薬破砕方法は、トンネルの掘削現場に限定されず、コンクリート建造物（破砕対象物の一例である。）の破砕現場等の種々の現場における非火薬破砕剤２０１を用いた破砕に適用することが可能である。

また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

本実施の形態にて説明した着火側受信アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ）のみをＺ軸方向に沿って装薬孔４０に配置した従来のアンテナに対して、着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを、より「効率良く」受け取ることができるとともに、無線の制御信号及び着火信号を、より「効率良く」受信することができる。なお「効率良く」とは、従来のアンテナでは、例えば、図４の例に示す装薬位置Ｐ１ａ、Ｐ１ｃ、Ｐ３ａ、Ｐ３ｃ等の着火操作機側送信アンテナ６０の縁部では、着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを充分に受け取れない場合や、無線の制御信号及び着火信号を受信できない場合が、稀に発生した。

しかしながら、本実施の形態の着火側受信アンテナ１１では、発明者が何度も実験した結果、着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを充分に受け取れない場合や、無線の制御信号及び着火信号を受信できない場合が、一度も発生しなかった、という意味を含んでいる。つまり、本実施の形態にて説明した着火側受信アンテナ１１にて「効率良く受け取ることができる」「効率良く受信できる」とは、上記の従来のアンテナと比較して、着火側電子回路１２０の駆動用のエネルギーを「より確実に受け取ることが可能」であり、無線の制御信号及び着火信号を「より確実に受信することができる」、という意味を含んでいる。

添付の図面を参照して詳細に上述した種々の実施例は、本発明の代表例であって本発明を限定するものではない。詳細な説明は、本教示の様々な態様を作成、使用および／または実施するために、当業者に教示するものであって、本発明の範囲を限定するものではない。さらに、上述した各付加的な特徴および教示は、改良された無線非火薬着火具、無線非火薬破砕システム、及び、無線非火薬破砕方法を提供するため、別々に又は他の特徴および教示と一緒に適用および／または使用され得るものである。

１、２０５ 無線非火薬破砕システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ 無線非火薬着火具
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 着火側受信アンテナ
１１Ｘ Ｘ軸用受信アンテナ
１１Ｙ Ｙ軸用受信アンテナ
１１Ｚ Ｚ軸用受信アンテナ
１１１ 導電線
１１２ 筒体
１１３ シート
１１４ ベース筒体
１１５ 筒状磁性体（第１磁性体、第２磁性体、第３磁性体）
１１６ シート状としたコイル
１１７ シート状コイル
１１７Ｘ Ｘ軸用シート状コイル
１１７Ｙ Ｙ軸用シート状コイル
１１９ Ｚ軸用筒状コイル
１２ 制御部
１２０ 着火側電子回路
１２１、１２２、１２３ 同調回路
１２４ ３軸合成回路
１２５ 検波・復調回路
１２６ 整流回路
１２７ 電子回路駆動用蓄電装置
１２８ レギュレータ（定電圧回路）
１２９ 電子回路基板
１３１ ＣＰＵ
１３２ ＩＤ記憶装置
１３３ 変調回路
１３４ 送信回路
１３８ 着火用スイッチ回路
１３９ 制御ユニット
１４ 着火部
１４１ 点火回路
１４２ 電橋線
１４３ 非火薬点火剤
１４４ 非火薬着火剤
１５１、１５２ 経路
１５３ 配線パターン
１５４ 制御信号
１５６ 制御信号
１６１ 接着剤
１６２ 制御ケース
１６３ 緩衝材
１６５ 保護ケース（筒状ケース）
１６６ 隔離壁
１７１ オーバーラップ部
１７２ 隙間
１８ 着火側送信アンテナ
１８１ ベース部
１８２ アンテナ部
１９ 送信補助アンテナ
１９１ 誘導部
１９２ リード部
１９３ 接合部
１９４ 垂れ下がり部
２０ 非火薬ユニット
２０１ 非火薬破砕剤
２０２ 薬筒
２２ 込め物
４０ 装薬孔
４１ 切羽面（被破砕個所）
４２ 洞床
４３ 洞側壁
４４ 洞天井
４５ 開口部
５０、２５０ 着火操作機
５１、２５１ 中継装置
６０、２６０ 着火操作機側送信アンテナ
６１、２６１ 補助母線
６２、２６２ 母線
６５、２６５ 着火操作機側受信アンテナ
６６、２６６ 着火操作機側受信アンテナ用ケーブル
７１ ケーブル
７２ 表示装置
２１０ 構造物
２２０ コンクリート柱
２３０ 鉄筋
２４１ 被破砕個所
Ｄ１ 径
Ｄ２ 深さ
Ｊ１１ アンテナ軸
ＪＮＡ、ＪＮＢ 仮想軸
Ｌ１ 距離（第１所定距離）
Ｌ２ 距離（第２所定距離）
Ｌ３、Ｌ４ 距離
Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ、Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ 装薬位置

Claims (9)

1. 破砕対象物をテルミット反応によって生じたガス膨張圧により破砕する非火薬破砕剤に着火する無線非火薬着火具であって、
   無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び着火信号を受け取る着火側受信アンテナと、
   前記着火側受信アンテナを介して、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記着火信号を受け取り、前記制御信号に対する応答信号を出力する着火側電子回路と、
   前記着火側電子回路からの前記応答信号を受け取って無線方式で送信し、かつ前記応答信号の周波数である応答周波数が、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下に設定されている、着火側送信アンテナと、
   前記着火信号に基づいて前記着火側電子回路から供給された前記駆動用のエネルギーを用いて前記非火薬破砕剤を着火させる着火部と、を有する、
   無線非火薬着火具。
2. 請求項１に記載の無線非火薬着火具であって、
   前記着火側送信アンテナは、前記着火側受信アンテナの外部に突出した位置に配置され、且つ、前記着火側受信アンテナと接しない位置に設けられている、
   無線非火薬着火具。
3. 請求項１または２に記載の無線非火薬着火具であって、
   前記着火側受信アンテナは、
   所定方向をＺ軸として、前記Ｚ軸回りかつ第１磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＺ軸用受信アンテナと、
   前記Ｚ軸に直交するＸ軸回りかつ第２磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＸ軸用受信アンテナと、
   前記Ｚ軸と前記Ｘ軸との双方に直交するＹ軸回りかつ第３磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＹ軸用受信アンテナと、を含んでいる、
   無線非火薬着火具。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線非火薬着火具であって、
   前記無線非火薬着火具は、筒状ケースに収容され、所定長さを有する導電体で形成されて前記着火側送信アンテナからの送信を補い、かつ前記着火側送信アンテナに非接続とされている送信補助アンテナを有し、
   前記送信補助アンテナは、
   前記送信補助アンテナの一方端の側であって、前記筒状ケースの一部における外側または内側の少なくとも一方に取り付けられた誘導部と、
   前記送信補助アンテナの他方端の側であって、前記筒状ケースから離れるように延ばされたリード部と、を有する、
   無線非火薬着火具。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線非火薬着火具と、
   前記無線非火薬着火具が取り付けられて、被破砕個所に穿孔された装薬孔に装填される前記非火薬破砕剤を収納した薬筒と、
   破砕個所あるいは破砕個所の外周に張り巡らされた着火操作機側送信アンテナと、
   前記着火操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、前記装薬孔から０ｍ〜１００ｍの位置に配置された着火操作機側受信アンテナと、
   前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記着火信号を前記無線非火薬着火具に受け渡し、無線方式で、前記応答信号を前記無線非火薬着火具から受信する、着火操作機と、を有する、
   無線非火薬破砕システム。
6. 請求項４に記載の無線非火薬着火具と、
   前記筒状ケースに前記無線非火薬着火具に対して反対側から収容されて、前記無線非火薬着火具が取り付けられ、被破砕個所に穿孔された装薬孔に装填されるとともに前記送信補助アンテナの前記他方端の側が前記装薬孔の開口部から垂れ下がるように前記装薬孔に装填される前記非火薬破砕剤を収納した薬筒と、
   破砕個所あるいは破砕個所の外周に張り巡らされた着火操作機側送信アンテナと、
   前記着火操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、前記装薬孔から０ｍ〜１００ｍの位置に配置された着火操作機側受信アンテナと、
   前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記着火信号を前記無線非火薬着火具に受け渡し、無線方式で、前記応答信号を前記無線非火薬着火具から受信する、着火操作機と、を有する、
   無線非火薬破砕システム。
7. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線非火薬着火具を用い、
   （ａ）被破砕個所に装薬孔を穿孔する装薬孔穿孔ステップと、
   （ｂ）前記非火薬破砕剤を収納した薬筒に前記無線非火薬着火具が取り付けられた非火薬ユニットを前記装薬孔穿孔ステップで穿孔された前記装薬孔に装填する装填ステップと、
   （ｃ）前記被破砕個所から第１所定距離だけ離れた位置に、着火操作機側送信アンテナをループ状に張る着火操作機側送信アンテナ設置ステップと、
   （ｄ）前記被破砕個所から第２所定距離だけ離れた位置に、着火操作機側受信アンテナを設置する着火操作機側受信アンテナ設置ステップと、
   （ｅ）着火操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる前記制御信号と前記駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、前記着火操作機側送信アンテナを介して、前記着火操作機から前記無線非火薬着火具に送信する電子回路準備開始送信ステップと、
   （ｆ）前記電子回路準備開始信号を、前記着火側受信アンテナを介して前記無線非火薬着火具にて受信し、前記無線非火薬着火具が、前記駆動用のエネルギーの充電及び前記着火側電子回路の駆動とを含む前記電子回路準備を開始し、前記電子回路準備が完了した場合に当該電子回路準備の完了を示す前記応答信号である電子回路準備完了信号を、前記応答周波数にて、前記着火側送信アンテナを介して、前記無線非火薬着火具から前記着火操作機に送信する電子回路準備完了応答ステップと、
   （ｇ）前記電子回路準備完了信号を、前記着火操作機側受信アンテナを介して前記着火操作機にて受信した後、前記着火操作機が、前記操作周波数にて、前記着火信号を、前記着火操作機側送信アンテナを介して、前記着火操作機から前記無線非火薬着火具に送信する着火信号送信ステップと、
   （ｈ）前記着火信号を、前記着火側受信アンテナを介して前記無線非火薬着火具にて受信し、前記無線非火薬着火具が、充電した前記駆動用のエネルギーを用いて、前記着火部によって前記非火薬破砕剤に着火する破砕ステップと、を有する、
   無線非火薬破砕方法。
8. 請求項４に記載の無線非火薬着火具を用い、
   （ａ）被破砕個所に装薬孔を穿孔する装薬孔穿孔ステップと、
   （ｂ）前記無線非火薬着火具が一方端の側に収容された前記筒状ケースの他方端の側に前記非火薬破砕剤を収納した薬筒を有する非火薬ユニットを、前記送信補助アンテナの前記他方端の側が前記装薬孔の開口部から垂れ下がるように前記装薬孔に装填する装填ステップと、
   （ｃ）前記被破砕個所から第１所定距離だけ離れた位置に、着火操作機側送信アンテナをループ状に張る着火操作機側送信アンテナ設置ステップと、
   （ｄ）前記被破砕個所から第２所定距離だけ離れた位置に、着火操作機側受信アンテナを設置する着火操作機側受信アンテナ設置ステップと、
   （ｅ）着火操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる前記制御信号と前記駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、前記着火操作機側送信アンテナを介して、前記着火操作機から前記無線非火薬着火具に送信する電子回路準備開始送信ステップと、
   （ｆ）前記電子回路準備開始信号を、前記送信補助アンテナと前記着火側受信アンテナを介して前記無線非火薬着火具にて受信し、前記無線非火薬着火具が、前記駆動用のエネルギーの充電及び前記着火側電子回路の駆動とを含む前記電子回路準備を開始し、前記電子回路準備が完了した場合に当該電子回路準備の完了を示す前記応答信号である電子回路準備完了信号を、前記応答周波数にて、前記送信補助アンテナと前記着火側送信アンテナを介して、前記無線非火薬着火具から前記着火操作機に送信する電子回路準備完了応答ステップと、
   （ｇ）前記電子回路準備完了信号を、前記着火操作機側受信アンテナを介して前記着火操作機にて受信した後、前記着火操作機が、前記操作周波数にて、前記着火信号を、前記着火操作機側送信アンテナを介して、前記着火操作機から前記無線非火薬着火具に送信する着火信号送信ステップと、
   （ｈ）前記着火信号を、前記送信補助アンテナと前記着火側受信アンテナを介して前記無線非火薬着火具にて受信し、前記無線非火薬着火具が、充電した前記駆動用のエネルギーを用いて、前記着火部によって前記非火薬破砕剤に着火する破砕ステップと、を有する、
   無線非火薬破砕方法。
9. 請求項７または８に記載の無線非火薬破砕方法であって、
   前記装填ステップにおいて、
   前記非火薬破砕剤を収納した１本の前記薬筒と１個の前記無線非火薬着火具とを有する前記非火薬ユニットを、前記装薬孔に装填する、
   あるいは、
   前記非火薬破砕剤を収納した１本の前記薬筒と１個の前記無線非火薬着火具とを有する前記非火薬ユニットを複数用意し、複数の前記非火薬ユニットを前記装薬孔に直列に装填し、それぞれの前記非火薬ユニットの間に、所定の空隙またはスペーサを設ける、
   無線非火薬破砕方法。
   
   

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