JP3514658B2 - 放電衝撃破壊装置 - Google Patents
放電衝撃破壊装置Info
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- JP3514658B2 JP3514658B2 JP11152599A JP11152599A JP3514658B2 JP 3514658 B2 JP3514658 B2 JP 3514658B2 JP 11152599 A JP11152599 A JP 11152599A JP 11152599 A JP11152599 A JP 11152599A JP 3514658 B2 JP3514658 B2 JP 3514658B2
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- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、岩石やコンクリー
トの破砕に使用される放電衝撃破壊装置に関するもので
ある。
トの破砕に使用される放電衝撃破壊装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来の放電衝撃破壊装置の一例を、図５
の概略構成ブロック図により説明する。放電衝撃破壊装
置１は、破壊用物質（たとえば水などの液体、またはゲ
ル状物質）が充填された筒状容器２と、この筒状容器２
内に挿入された一対の電極３と、これら両電極３の先端
部に接続された金属細線４と、この金属細線４に放電す
るコンデンサ５と、このコンデンサ５に充電する直流高
電圧電源６を備え、コンデンサ５の一端と直流高電圧電
源６のプラス端子間に抵抗７を接続し、前記コンデンサ
５の一端を放電スイッチ８と出力プラス端子９を介して
一方の電極３に接続し、さらにコンデンサ５の他端を直
流高電圧電源６のマイナス端子に接続し、さらに出力マ
イナス端子10を介して他方の電極３に接続し、また入力
端子11，12を介して商用電源を直流高電圧電源６へ供給
するように構成されている。
の概略構成ブロック図により説明する。放電衝撃破壊装
置１は、破壊用物質（たとえば水などの液体、またはゲ
ル状物質）が充填された筒状容器２と、この筒状容器２
内に挿入された一対の電極３と、これら両電極３の先端
部に接続された金属細線４と、この金属細線４に放電す
るコンデンサ５と、このコンデンサ５に充電する直流高
電圧電源６を備え、コンデンサ５の一端と直流高電圧電
源６のプラス端子間に抵抗７を接続し、前記コンデンサ
５の一端を放電スイッチ８と出力プラス端子９を介して
一方の電極３に接続し、さらにコンデンサ５の他端を直
流高電圧電源６のマイナス端子に接続し、さらに出力マ
イナス端子10を介して他方の電極３に接続し、また入力
端子11，12を介して商用電源を直流高電圧電源６へ供給
するように構成されている。
【０００３】また、筒状容器２は被破壊物（例えば、岩
盤など）13に形成された設置用穴14内に挿入される。ま
た両電極３と、出力プラス端子９および出力マイナス端
子10間はそれぞれ、放電出力ケーブル15により接続され
ている。
盤など）13に形成された設置用穴14内に挿入される。ま
た両電極３と、出力プラス端子９および出力マイナス端
子10間はそれぞれ、放電出力ケーブル15により接続され
ている。
【０００４】また上記直流高電圧電源６と抵抗７とコン
デンサ５と放電スイッチ８と入力端子11，12と出力プラ
ス端子９および出力マイナス端子10は、筐体17に収納さ
れており、作業員の安全性を図るとともに絶縁の容易さ
により、出力マイナス端子10を筐体17に接続し、筐体17
を接地している。上記放電衝撃破壊装置１の構成によ
り、コンデンサ５に高電圧エネルギーを蓄積し、これを
放電スイッチ８によって電極３を介して金属細線４に瞬
時的にエネルギーを供給すると、金属細線４は溶融気化
し、この溶融気化により容器２の破壊用物質は瞬間的に
蒸発気化し、その膨張による衝撃力により、被破壊物13
が破壊される。また、上記２本のケーブル１５に代え
て、同軸ケーブルの心線とシールド線を用いて、ケーブ
ル１本で済まし、シールド線をマイナスとし、筐体１７
を介してアースすることも考えられる。
デンサ５と放電スイッチ８と入力端子11，12と出力プラ
ス端子９および出力マイナス端子10は、筐体17に収納さ
れており、作業員の安全性を図るとともに絶縁の容易さ
により、出力マイナス端子10を筐体17に接続し、筐体17
を接地している。上記放電衝撃破壊装置１の構成によ
り、コンデンサ５に高電圧エネルギーを蓄積し、これを
放電スイッチ８によって電極３を介して金属細線４に瞬
時的にエネルギーを供給すると、金属細線４は溶融気化
し、この溶融気化により容器２の破壊用物質は瞬間的に
蒸発気化し、その膨張による衝撃力により、被破壊物13
が破壊される。また、上記２本のケーブル１５に代え
て、同軸ケーブルの心線とシールド線を用いて、ケーブ
ル１本で済まし、シールド線をマイナスとし、筐体１７
を介してアースすることも考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の放電衝
撃破壊装置１の構成によると、被破壊物13中において、
プラスからマイナスに流れる放電電流は、必ずしも、放
電出力ケーブル15を介して出力マイナス端子10へ流れ
ず、大地（アース）を介して電源６へ戻るものがあり、
いわゆる迷走電流（回路以外の経路を流れる電流）ｍが
発生する。この大地を流れる迷走電流ｍにより、計器に
悪影響を及ぼすとともに、強度によっては付近の雷管付
き発破を誘爆させる恐れがあった。
撃破壊装置１の構成によると、被破壊物13中において、
プラスからマイナスに流れる放電電流は、必ずしも、放
電出力ケーブル15を介して出力マイナス端子10へ流れ
ず、大地（アース）を介して電源６へ戻るものがあり、
いわゆる迷走電流（回路以外の経路を流れる電流）ｍが
発生する。この大地を流れる迷走電流ｍにより、計器に
悪影響を及ぼすとともに、強度によっては付近の雷管付
き発破を誘爆させる恐れがあった。
【０００６】また放電衝撃破壊装置１を車両などにより
現地を移動させるため、図６に示すように、車両18のス
テージ19で作業する必要がでてくる。この場合、ステー
ジ19は筐体17と接続するが、ステージ19自体が浮いてい
るため、破線で示すようにアースを取る必要がある。こ
の場合、アース棒20などによりアースを取ることが、場
所的に非常に困難もしくは不可能なところがある。そこ
で、アースを取らない場合、装置１の作業員はステージ
19上におり、マイナス電位と同電位となり、安全である
が、他の作業員がステージ19に触れると、フローティン
グ状態のマイナス電位がかかり危険な状態となる恐れが
あった。
現地を移動させるため、図６に示すように、車両18のス
テージ19で作業する必要がでてくる。この場合、ステー
ジ19は筐体17と接続するが、ステージ19自体が浮いてい
るため、破線で示すようにアースを取る必要がある。こ
の場合、アース棒20などによりアースを取ることが、場
所的に非常に困難もしくは不可能なところがある。そこ
で、アースを取らない場合、装置１の作業員はステージ
19上におり、マイナス電位と同電位となり、安全である
が、他の作業員がステージ19に触れると、フローティン
グ状態のマイナス電位がかかり危険な状態となる恐れが
あった。
【０００７】また放電出力ケーブル15に使用される同軸
ケーブルでは、マイナス電位（アース）となるシールド
線は耐圧が無いに等しく、アースが取れないと作業員に
危険が及ぶ恐れがあった。そこで、本発明のうち請求項
１記載の発明は、迷走電流の発生を防止でき、作業員の
安全を確保できる放電衝撃破壊装置を提供することを目
的としたものである。
ケーブルでは、マイナス電位（アース）となるシールド
線は耐圧が無いに等しく、アースが取れないと作業員に
危険が及ぶ恐れがあった。そこで、本発明のうち請求項
１記載の発明は、迷走電流の発生を防止でき、作業員の
安全を確保できる放電衝撃破壊装置を提供することを目
的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうち請求項１記載の発明は、コンデン
サと、このコンデンサに充電する直流高電圧電源と、コ
ンデンサに蓄積された高電圧エネルギーを放電する放電
スイッチなどからなる充放電回路を筐体内に設け、前記
コンデンサに蓄積された高電圧エネルギーを、前記筐体
からケーブルを介して、金属細線または電気良導体また
はギャップを有する一対の電極に瞬時的に供給し、衝撃
力を得る装置であって、前記充放電回路を、筐体および
アースから完全に絶縁し、前記ケーブルのプラス出力側
ケーブルとマイナス出力側ケーブルをそれぞれ単独の耐
圧ケーブルにより構成したことを特徴とするものであ
る。
ために、本発明のうち請求項１記載の発明は、コンデン
サと、このコンデンサに充電する直流高電圧電源と、コ
ンデンサに蓄積された高電圧エネルギーを放電する放電
スイッチなどからなる充放電回路を筐体内に設け、前記
コンデンサに蓄積された高電圧エネルギーを、前記筐体
からケーブルを介して、金属細線または電気良導体また
はギャップを有する一対の電極に瞬時的に供給し、衝撃
力を得る装置であって、前記充放電回路を、筐体および
アースから完全に絶縁し、前記ケーブルのプラス出力側
ケーブルとマイナス出力側ケーブルをそれぞれ単独の耐
圧ケーブルにより構成したことを特徴とするものであ
る。
【０００９】上記構成によれば、充放電回路を筐体から
完全に絶縁することにより、金属細線または電気良導体
から、あるいは電極から地中に放電された電流はケーブ
ルにしか流れず、迷走電流の発生が防止され、またケー
ブルを耐圧ケーブルとすることによりエネルギー放電時
の耐圧に耐えることができ、作業員の安全を図ることが
できる。
完全に絶縁することにより、金属細線または電気良導体
から、あるいは電極から地中に放電された電流はケーブ
ルにしか流れず、迷走電流の発生が防止され、またケー
ブルを耐圧ケーブルとすることによりエネルギー放電時
の耐圧に耐えることができ、作業員の安全を図ることが
できる。
【００１０】また請求項２に記載の発明は、請求項１記
載の発明であって、プラス出力側ケーブルとマイナス出
力側ケーブルを接して固定し平行線状態としたことを特
徴とするものである。上記構成によれば、２本のケーブ
ルのループ（コイル）形成、弛みやバラツキによるケー
ブルインダクタンスの変化が防止され、放電現象を一定
に維持することが可能となる。
載の発明であって、プラス出力側ケーブルとマイナス出
力側ケーブルを接して固定し平行線状態としたことを特
徴とするものである。上記構成によれば、２本のケーブ
ルのループ（コイル）形成、弛みやバラツキによるケー
ブルインダクタンスの変化が防止され、放電現象を一定
に維持することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、従来例の図５と同一の構成
には同一の符号を付して説明を省略する。図１に本発明
の実施の形態における放電衝撃破壊装置の回路構成図で
ある。図１に示すように、出力マイナス端子10と筐体17
との接続を外し、出力プラス端子９と一方の電極３を接
続する放電出力ケーブル21と、出力マイナス端子10と他
方の電極３を接続する放電出力ケーブル22を別々に単独
で設け、図２に示すように、テープ23により、これら２
本のケーブル21，22を接して固定し平行線状態とし、ド
ラム24に巻いて、筒状容器２までの長さを調整可能とし
ている。
に基づいて説明する。なお、従来例の図５と同一の構成
には同一の符号を付して説明を省略する。図１に本発明
の実施の形態における放電衝撃破壊装置の回路構成図で
ある。図１に示すように、出力マイナス端子10と筐体17
との接続を外し、出力プラス端子９と一方の電極３を接
続する放電出力ケーブル21と、出力マイナス端子10と他
方の電極３を接続する放電出力ケーブル22を別々に単独
で設け、図２に示すように、テープ23により、これら２
本のケーブル21，22を接して固定し平行線状態とし、ド
ラム24に巻いて、筒状容器２までの長さを調整可能とし
ている。
【００１２】放電衝撃破壊装置１の放電回路は、図３に
示す等価回路となり、主として、充放電コンデンサＣ，
放電ケーブル抵抗Ｒ，放電ケーブルインダクタンスＬに
より放電条件は決定される。大きなパワーを得るために
は、過渡現象条件により放電を行い、このときの放電電
流ｉは、式（１）により表される。
示す等価回路となり、主として、充放電コンデンサＣ，
放電ケーブル抵抗Ｒ，放電ケーブルインダクタンスＬに
より放電条件は決定される。大きなパワーを得るために
は、過渡現象条件により放電を行い、このときの放電電
流ｉは、式（１）により表される。
【００１３】
【数１】
式（１）からわかるように、放電電流ｉは充放電コンデ
ンサＣ，放電ケーブル抵抗Ｒ，放電ケーブルインダクタ
ンスＬに依存する。充放電コンデンサＣは一定、放電ケ
ーブル抵抗Ｒは２本のケーブル21，22の長さが一定であ
り、一定であることから、放電ケーブルインダクタンス
Ｌを一定にすることができれば、一定の放電電流を安定
して得ることができる。
ンサＣ，放電ケーブル抵抗Ｒ，放電ケーブルインダクタ
ンスＬに依存する。充放電コンデンサＣは一定、放電ケ
ーブル抵抗Ｒは２本のケーブル21，22の長さが一定であ
り、一定であることから、放電ケーブルインダクタンス
Ｌを一定にすることができれば、一定の放電電流を安定
して得ることができる。
【００１４】放電ケーブルインダクタンスＬを一定に維
持するには、上記の如く２本のケーブル21，22を接して
固定し平行線状態にすればよい。これにより、ケーブル
間隔のバラツキや一方のケーブルの弛みやループがなく
なり、放電ケーブルインダクタンスＬは、２本のケーブ
ル21，22を逆方向に電流が流れることにより、インダク
タンス形成を打ち消し、よってインダクタンスＬはケー
ブル自身のインダクタンスより変化しなくなる。
持するには、上記の如く２本のケーブル21，22を接して
固定し平行線状態にすればよい。これにより、ケーブル
間隔のバラツキや一方のケーブルの弛みやループがなく
なり、放電ケーブルインダクタンスＬは、２本のケーブ
ル21，22を逆方向に電流が流れることにより、インダク
タンス形成を打ち消し、よってインダクタンスＬはケー
ブル自身のインダクタンスより変化しなくなる。
【００１５】以下、上記構成における作用を説明する。
装置１の筐体17を設置して、筐体１のアースを取る。次
に、筒状容器２を被破壊物（例えば、岩盤など）13に形
成された設置用穴14内に挿入する。そして、放電出力ケ
ーブル21，22をドラム24により引き出して長さを調整
し、両電極３と、出力プラス端子９および出力マイナス
端子10間を、それぞれ放電出力ケーブル21，22により接
続する。次に、入力端子11，12に商用電源を接続する。
そして、被破壊物13の周りの安全を確認して、放電スイ
ッチ８をオンとする。すると、コンデンサ５に蓄積され
た高電圧エネルギーは、金属細線４に瞬時的にエネルギ
ーを供給され、金属細線４は溶融気化し、この溶融気化
により容器２の破壊用物質は瞬間的に蒸発気化し、その
膨張による衝撃力により、被破壊物13が破壊される。
装置１の筐体17を設置して、筐体１のアースを取る。次
に、筒状容器２を被破壊物（例えば、岩盤など）13に形
成された設置用穴14内に挿入する。そして、放電出力ケ
ーブル21，22をドラム24により引き出して長さを調整
し、両電極３と、出力プラス端子９および出力マイナス
端子10間を、それぞれ放電出力ケーブル21，22により接
続する。次に、入力端子11，12に商用電源を接続する。
そして、被破壊物13の周りの安全を確認して、放電スイ
ッチ８をオンとする。すると、コンデンサ５に蓄積され
た高電圧エネルギーは、金属細線４に瞬時的にエネルギ
ーを供給され、金属細線４は溶融気化し、この溶融気化
により容器２の破壊用物質は瞬間的に蒸発気化し、その
膨張による衝撃力により、被破壊物13が破壊される。
【００１６】このように、被破壊物13を破壊できるとと
もに、充放電回路を筐体17から完全に絶縁することによ
り、金属細線４から地中に放電された電流はケーブル22
にしか流れず、よって迷走電流ｍの発生を防止すること
ができ、迷走電流ｍによる計器への悪影響および雷管付
き発破の誘爆の恐れを解消することができる。またケー
ブル21，22を耐圧ケーブルとしたことにより、エネルギ
ー放電時の耐圧に耐えることができ、作業員の安全を図
ることができる。
もに、充放電回路を筐体17から完全に絶縁することによ
り、金属細線４から地中に放電された電流はケーブル22
にしか流れず、よって迷走電流ｍの発生を防止すること
ができ、迷走電流ｍによる計器への悪影響および雷管付
き発破の誘爆の恐れを解消することができる。またケー
ブル21，22を耐圧ケーブルとしたことにより、エネルギ
ー放電時の耐圧に耐えることができ、作業員の安全を図
ることができる。
【００１７】また２本のケーブル21，22を接して固定し
平行線状態としたことにより、２本のケーブルのバラツ
キによるケーブルインダクタンスＬの変化を防止でき、
一定の放電電流を安定して得ることができる。またケー
ブル21，22をドラム24に巻いて持ち運ぶことができ、さ
らにドラム24に巻いた状態で放電を行うことができ、作
業性を向上させることができる。
平行線状態としたことにより、２本のケーブルのバラツ
キによるケーブルインダクタンスＬの変化を防止でき、
一定の放電電流を安定して得ることができる。またケー
ブル21，22をドラム24に巻いて持ち運ぶことができ、さ
らにドラム24に巻いた状態で放電を行うことができ、作
業性を向上させることができる。
【００１８】Ｃ＝５００μＦ，Ｖｃ＝２ｋＶにおいて、
１本あたり４０ｍの放電出力ケーブル21，22を、ループ
させずに真っ直ぐ配線した場合と直径１ｍのドラム24に
巻いた場合において、金属細線４を用いた放電電流Ｉｐ
の計測結果を図４に示す。放電電流Ｉｐはいずれの場合
も同じ波形を示し、電流値もほぼ同じであった。なお、
本実施の形態では、金属細線４に高電圧エネルギーを瞬
時的に供給しているが、金属細線４の代わりに電気良導
体を使用してもよく、または金属細線４を無くして電極
３間のギャップに高電圧エネルギーを瞬時的に供給して
放電を起こし衝撃力を得るようにしてもよい。
１本あたり４０ｍの放電出力ケーブル21，22を、ループ
させずに真っ直ぐ配線した場合と直径１ｍのドラム24に
巻いた場合において、金属細線４を用いた放電電流Ｉｐ
の計測結果を図４に示す。放電電流Ｉｐはいずれの場合
も同じ波形を示し、電流値もほぼ同じであった。なお、
本実施の形態では、金属細線４に高電圧エネルギーを瞬
時的に供給しているが、金属細線４の代わりに電気良導
体を使用してもよく、または金属細線４を無くして電極
３間のギャップに高電圧エネルギーを瞬時的に供給して
放電を起こし衝撃力を得るようにしてもよい。
【００１９】また、本実施の形態では、ケーブル21，22
の固定をテープ23により行っているが、バンドやインシ
ロックを使用して固定するようにしてもよい。
の固定をテープ23により行っているが、バンドやインシ
ロックを使用して固定するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、充放
電回路を筐体から完全に絶縁することにより、金属細線
または電気良導体から、あるいは電極から地中に放電さ
れた電流はケーブルにしか流れず、よって迷走電流の発
生を防止することができ、またケーブルを耐圧ケーブル
としたことにより、エネルギー放電時の耐圧に耐えるこ
とができ、作業員の安全を図ることができる。
電回路を筐体から完全に絶縁することにより、金属細線
または電気良導体から、あるいは電極から地中に放電さ
れた電流はケーブルにしか流れず、よって迷走電流の発
生を防止することができ、またケーブルを耐圧ケーブル
としたことにより、エネルギー放電時の耐圧に耐えるこ
とができ、作業員の安全を図ることができる。
【図１】本発明の実施の形態における放電衝撃破壊装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図２】同放電衝撃破壊装置のケーブルの要部平面図で
ある。
ある。
【図３】同放電衝撃破壊装置の放電回路の等価回路図で
ある。
ある。
【図４】同放電衝撃破壊装置の放電電流の特性図であ
る。
る。
【図５】従来の放電衝撃破壊装置の回路構成図である。
【図６】従来の放電衝撃破壊装置の課題の説明図であ
る。
る。
１ 放電衝撃破壊装置
２ 筒状容器
３ 電極
４ 金属細線
５ コンデンサ
６ 直流高電圧電源
７ 抵抗
８ 放電スイッチ
９ 出力プラス端子
10 出力マイナス端子
11，12 入力端子
13 被破壊物
14 設置用穴
17 筐体
21，22 放電出力ケーブル
23 テープ
24 ドラム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
E21C 37/18
F42D 3/04
F42B 3/12
Claims (2)
- 【請求項１】 コンデンサと、このコンデンサに充電す
る直流高電圧電源と、コンデンサに蓄積された高電圧エ
ネルギーを放電する放電スイッチなどからなる充放電回
路を筐体内に設け、前記コンデンサに蓄積された高電圧
エネルギーを、前記筐体からケーブルを介して、金属細
線または電気良導体またはギャップを有する一対の電極
に瞬時的に供給し、衝撃力を得る装置であって、 前記充放電回路を、筐体およびアースから完全に絶縁
し、前記ケーブルのプラス出力側ケーブルとマイナス出
力側ケーブルをそれぞれ単独の耐圧ケーブルにより構成
したことを特徴とする放電衝撃破壊装置。 - 【請求項２】 プラス出力側ケーブルとマイナス出力側
ケーブルを接して固定し平行線状態としたことを特徴と
する請求項１記載の放電衝撃破壊装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11152599A JP3514658B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 放電衝撃破壊装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11152599A JP3514658B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 放電衝撃破壊装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000303771A JP2000303771A (ja) | 2000-10-31 |
| JP3514658B2 true JP3514658B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=14563552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11152599A Expired - Fee Related JP3514658B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 放電衝撃破壊装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3514658B2 (ja) |
-
1999
- 1999-04-20 JP JP11152599A patent/JP3514658B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000303771A (ja) | 2000-10-31 |
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