JP3565170B2

JP3565170B2 - 破砕用パワープローブおよびその使用方法

Info

Publication number: JP3565170B2
Application number: JP2001033570A
Authority: JP
Inventors: 昇土屋; 宏中里
Original assignee: NHV Corp
Current assignee: NHV Corp
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP2002233783A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば岩石、コンクリート等の被破砕体の穴に満たした液体内でアーク放電を発生させて、液体を瞬時に気化させて衝撃波を発生させ、これによって被破砕体を破砕することに用いられる破砕用パワープローブおよびその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した状態の一例を示す断面図である。従来は通常は、例えば岩石、コンクリート等の被破砕体２に、例えばこの例のように斜め下向きに穴４を空け、この穴４に例えば水（より具体的には水道水）等の液体６を充満させた後に、当該穴４に破砕用パワープローブ１０を挿入して装着する。穴４は、下向きに空ける場合もある。
【０００３】
破砕用パワープローブ１０は、円柱状の中心導体１２の外周を絶縁体１４で覆い、この絶縁体１４の外周に外部導体１６を円筒状に設けて、両導体１２、１６を同軸状に配置し、かつ中心導体１２の先端に絶縁体１４から露出した露出部１３を設けた構造をしている。
【０００４】
そして上記のような状態で、高圧電源２２から、破砕用パワープローブ１０の中心導体１２と外部導体１６との間に高電圧を印加して、破砕用パワープローブ１０の先端部で、より具体的には中心導体１２の露出部１３と外部導体１６との間で、絶縁体１４の先端面１５に沿って、アーク放電１８を発生させる。このアーク放電１８によって、その周りの液体６は瞬時に気化膨張して衝撃波２０が発生し、この衝撃波２０による衝撃力によって被破砕体２を破砕することができる。
【０００５】
絶縁体１４の先端面１５は、この例では、円錐状の斜面にしている。そのようにすると、当該先端面１５に沿ってアーク放電１８が発生し、それと交差する方向に衝撃波２０が発生するので、破砕用パワープローブ１０の中心軸と交差する方向に衝撃波２０を発生させて、当該衝撃波２０を被破砕体２の破砕により効果的に利用することができる。
【０００６】
高圧電源２２は、例えば、コンデンサ２６、それに高電圧を充電する充電電源２４および出力スイッチ２８を備えている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の技術では、被破砕体２の穴４に通じているクラック（割れ目、裂け目）等がある場合、液体６の充満後で実際の破砕動作を行うまでの間に、穴４内の液体６が当該クラックから漏れて減少して、破砕用パワープローブ１０の先端でのアーク放電発生時の衝撃力が被破砕体２に十分に伝わらなくなることが起こり得る。これは、液体６が不足してそのレベル（液位）が低下すると、衝撃波２０を液体６の慣性によって閉じ込める作用が低下するので、衝撃力が低下するからである。極端な場合、液体６がアーク放電１８の発生部近くまで低下すると、単に液体６がしぶきを上げて飛び散るだけになる。
【０００８】
また、被破砕体２に水平方向あるいは上向きに穴４を空ける場合は、例えばトンネル内の天井等に穴４を空ける場合は、穴４から液体６が漏れ出るので、穴４内に液体６を保持しておくことができない。従って従来は、穴４の方向が斜め下方または下向きに限られていた。これによって、破砕動作を行うことのできる条件が制限されていた。
【０００９】
これに対しては、例えば図４に示すように、穴４に破砕用パワープローブ１０を装着した後に、穴４の入口付近を封止材３０で封止し、そしてこの封止材３０の一部を除去する等してその隙間を通して液体６を穴４内に充満させ、その後この液体６が漏れないように注意しながら当該隙間を塞ぐ、という方法も考えられるけれども、これでは手間がかかり作業性が悪い。しかも、作業の質を均一に保つことも難しく、液体６が漏れて不足する場合も起こり得る。
【００１０】
そこでこの発明は、破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した後に当該穴に液体を簡単に供給することができるようにして、作業性を向上させると共に、破砕動作を行うことのできる条件を拡大することを主たる目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る破砕用パワープローブは、前記中心導体の露出部に対向するものであって、前記中心導体の中心軸上に位置し前記外部導体に電気的に接続されている放電電極を設け、前記中心導体の内部に、外部から供給される液体を通してそれを前記露出部から放出する液体供給穴を設け、かつ当該液体供給穴の先の放出穴を、前記中心導体の露出部の根元付近に、前記中心導体の中心軸に対して放射状に設けていることを特徴としている。
【００１２】
この破砕用パワープローブによれば、それを被破砕体の穴に装着した後に、当該破砕用パワープローブの液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に供給することができるので、前述した封止材の隙間を通して液体を供給した後にその隙間を塞ぐという作業を行う場合に比べて、作業性が向上する。作業の質も問題にならない。
【００１３】
また、被破砕体の穴の向きがどの方向であっても、当該穴に破砕用パワープローブの液体供給穴を通して液体を供給することができるので、破砕動作を行うことのできる条件を拡大することができる。
【００１４】
また、破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着して液体を充満させた後においても、前記液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に簡単に補充することができるので、液体の不足に起因する衝撃力低下を簡単に防止することができる。
【００１５】
この発明に係る破砕用パワープローブの第１の使用方法は、請求項１記載の破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した後に、当該破砕用パワープローブの前記液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に供給することを特徴としている。
【００１６】
この破砕用パワープローブの使用方法によれば、破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した後に、破砕用パワープローブの液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に供給するので、請求項１記載の発明の上記作用効果と同様の作用効果を奏する。即ち、作業性が向上し、作業の質も問題にならない。また、破砕動作を行うことのできる条件を拡大することができる。更に、液体の不足に起因する衝撃力低下を簡単に防止することができる。
【００１７】
この発明に係る破砕用パワープローブの第２の使用方法は、請求項１記載の破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着し、かつ当該穴の入口付近を封止材で封止した後に、当該破砕用パワープローブの前記液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に供給して、被破砕体の穴に液体を充満させると共に、破砕動作を行うまで当該穴内の液体に正圧を加えておくことを特徴としている。
【００１８】
この破砕用パワープローブの使用方法によれば、上記第１の使用方法の作用効果と同様の作用効果を奏すると共に、更に次の作用効果を奏する。即ち、破砕動作を行うまで被破砕体の穴内の液体に正圧を加えておくので、仮に被破砕体の穴にクラック等があって液体が漏れても液体を自動的に補充することができる。従って、液体の不足に起因する衝撃力低下を簡単にかつ確実に防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係る破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した状態の一例を示す断面図である。図３および図４に示した例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該例との相違点を主に説明する。
【００２０】
この例の破砕用パワープローブ１０ａは、前述したような中心導体１２の内部に、外部から供給される前述したような液体６を通してそれを前記露出部１３から放出する液体供給穴３２を、中心導体１２の中心軸に沿って設けている。
【００２１】
中心導体１２には前述したように高圧電源２２から高電圧が印加されるので、液体供給穴３２には、この例のように絶縁配管３４を経由して液体６を供給するのが好ましい。絶縁配管３４は、例えばビニールホースから成る。絶縁配管３４の途中には、必要に応じてバルブを設けておいても良い。
【００２２】
液体供給穴３２の先の放出穴３３は、中心導体１２の露出部１３に設けている。この放出穴３３の位置、形状、数等は、アーク放電１８の発生およびそれによる衝撃波２０の発生にできるだけ影響を与えないものに、あるいはそれらから放出穴３３、液体供給穴３２更にはそれにつながる絶縁配管３４等ができるだけ影響を受けないものにするのが好ましい。
【００２３】
例えば、図１の例では、放出穴３３を中心導体１２の中心軸上に１個設けている。アーク放電１８は、絶縁体１４の先端面１５に沿って露出部１３の根元付近で発生するので、上記のような位置に放出穴３３を設けても、アーク放電１８の発生等に影響は及ぼさない。また放出穴３３がアーク放電１８の発生によって影響を受けることもない。しかも、衝撃波２０の発生箇所も放出穴３３から離れることになるので、液体供給穴３２および絶縁配管３４に伝わる衝撃波２０を小さくすることができる。放出穴３３の他の例は、図２を参照して後述する。
【００２４】
なお、液体供給穴３２は細いもので十分であるので、この液体供給穴３２を経由する衝撃力の抜け（圧力低下）は小さい。液体供給穴３２をより細くすれば衝撃力の抜けをより小さくすることができる。また、絶縁配管３４に衝撃力が伝わっても、通常は絶縁配管３４はビニールホース等から成り可撓性を有しているので、その衝撃力を吸収することができる。
【００２５】
この破砕用パワープローブ１０ａは、例えば次のようにして使用する。即ち、前述したような被破砕体２の穴４に挿入して装着した後に、当該破砕用パワープローブ１０ａの液体供給穴３２を通して液体６を穴４に供給して充満させる。穴４が斜め下向きまたは下向きの場合は、図３に示した従来例の場合と同様に、敢えて穴４の入口付近を封止材３０で封止しなくても良い。
【００２６】
穴４が水平方向（図１の例）または上向きの場合は、破砕用パワープローブ１０ａを当該穴４に挿入して装着し、かつ当該穴４の入口付近を封止材３０で封止した後に、破砕用パワープローブ１０ａの液体供給穴３２を通して液体６を穴４に供給して充満させる。
【００２７】
このとき、外部から液体６を供給する状態のままにして圧力をかけておいて、外部から供給する液体６によって、穴４内の液体６に、破砕動作を行うまでの間、正圧を加えておくのが好ましい。この正圧は、穴４からのクラック等による液体６の漏れを補える程度の正圧で良いので、若干の正圧で良い。例えば、通常の水道水の圧力程度で良い。即ち、液体６として水道水を用いてそれを絶縁配管３４および液体供給穴３２を経由して穴４に供給する状態のままにしておけば良い。
【００２８】
この発明によれば、破砕用パワープローブ１０ａを被破砕体２の穴４に装着した後に、破砕用パワープローブ１０ａの液体供給穴３２を通して液体６を被破砕体２の穴４に供給することができるので、前述した封止材３０の隙間を通して液体６を供給した後にその隙間を塞ぐという面倒な作業を行う場合に比べて、作業性が格段に向上する。作業の質も問題にならない。誰が行っても、同様の作業結果を得ることができる。
【００２９】
また、被破砕体２の穴４の向きがどの方向であっても、当該穴４に破砕用パワープローブ１０ａの液体供給穴３２を通して液体６を供給することができるので、破砕動作を行うことのできる条件を拡大することができる。
【００３０】
特に、被破砕体２の穴４が水平方向または上向きの場合は、前述したように従来技術では、当該穴４内に液体６を保持するのが困難であったけれども、この発明によれば上記のようにそれを簡単に行うことができるので、穴４が水平方向または上向きの場合にこの発明を適用すると効果はより顕著になる。
【００３１】
また、破砕用パワープローブ１０ａを被破砕体２の穴４に装着して液体６を充満させた後においても、液体供給穴３２を通して液体６を被破砕体２の穴４に簡単に補充することができるので、液体６の不足に起因する衝撃力低下を簡単に防止することができる。
【００３２】
また、上記のように、破砕用パワープローブ１０ａの液体供給穴３２を通して、破砕動作を行うまで被破砕体２の穴４内の液体６に正圧を加えておくと、仮に被破砕体２の穴４にクラック等があって液体６が漏れても、液体６を自動的に補充することができる。特別な検出機構とか制御機構を設ける必要はない。従って、液体６の不足に起因する衝撃力低下を簡単にかつ確実に防止することができる。
【００３３】
破砕用パワープローブ１０ａの先端部に、露出部１３に対向する放電電極３６を設けても良い。図２はその一例を示す。放電電極３６は、この例では、中心導体１２の中心軸上に位置しており、複数本（例えば３本）の支柱３８および複数個の（この例では３個の）接続金具４０を介して、外部導体１６の先端部に着脱可能に取り付けられ、かつ電気的に接続されている。なお、図２では、支柱３８が露出部１３の周りを塞いでいるかのように見えるかもしれないけれども、支柱３８は柱状であってそこを塞いではいない。従って、衝撃波２０は被破砕体２に支障なく伝わる。
【００３４】
このような放電電極３６を設けると、中心導体１２の露出部１３と当該放電電極３６との間で、中心導体１２の中心軸に沿ってアーク放電１８が発生し、それによって衝撃波２０が中心導体１２の中心軸に対して周囲に放射状に、しかも均一性良く発生するので、当該衝撃波２０を被破砕体２の破砕により一層効果的に利用することができる。
【００３５】
このような放電電極３６を設ける場合、液体供給穴３２の先の放出穴３３は、図１の例のようなものでも構わないけれども、それよりかはこの図２の例のように、中心導体１２の露出部１３の根元付近に、中心導体１２の中心軸に対して放射状に設ける方が好ましい。放出穴３３の数は、１個でも良いけれども複数個にする方がより好ましい。放出穴３３をこのような位置に設けると、放出穴３３はアーク放電１８の発生箇所とは関係のない全く別の所に位置することになるので、放出穴３３がアーク放電１８の発生等に影響を及ぼさない。また放出穴３３がアーク放電１８の発生によって影響を受けることもない。しかも、衝撃波２０の発生方向が放出穴３３に沿う方向になるので、液体供給穴３２および絶縁配管３４に伝わる衝撃波２０をより小さくすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
この発明は、上記のとおり構成されているので、次のような効果を奏する。
【００３７】
請求項１記載の破砕用パワープローブによれば、それを被破砕体の穴に装着した後に、当該破砕用パワープローブの液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に供給することができるので、前述した封止材の隙間を通して液体を供給した後にその隙間を塞ぐという作業を行う場合に比べて、作業性が向上する。作業の質も問題にならない。
【００３８】
また、被破砕体の穴の向きがどの方向であっても、当該穴に破砕用パワープローブの液体供給穴を通して液体を供給することができるので、破砕動作を行うことのできる条件を拡大することができる。
【００３９】
また、破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着して液体を充満させた後においても、前記液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に簡単に補充することができるので、液体の不足に起因する衝撃力低下を簡単に防止することができる。
更に、前記のような放電電極を設けているので、中心導体の露出部と当該放電電極との間で、中心導体の中心軸に沿ってアーク放電が発生し、それによって衝撃波が中心導体の中心軸に対して周囲に放射状に、しかも均一性良く発生するので、当該衝撃波を被破砕体の破砕により一層効果的に利用することができる。
かつ、液体供給穴の先の放出穴を前記のような位置に設けているので、放出穴はアーク放電の発生箇所とは関係のない全く別の所に位置することになり、放出穴がアーク放電の発生等に影響を及ぼさない。また放出穴がアーク放電の発生によって影響を受けることもない。しかも、衝撃波の発生方向が放出穴に沿う方向になるので、液体供給穴およびそれに接続される配管に伝わる衝撃波をより小さくすることができる。

【００４０】
請求項２記載の破砕用パワープローブの使用方法によれば、破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した後に、破砕用パワープローブの液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に供給するので、請求項１記載の発明の上記効果と同様の効果を奏する。即ち、作業性が向上し、作業の質も問題にならない。また、破砕動作を行うことのできる条件を拡大することができる。更に、液体の不足に起因する衝撃力低下を簡単に防止することができる。
【００４１】
請求項３記載の破砕用パワープローブの使用方法によれば、請求項２記載の発明の上記効果と同様の効果を奏すると共に、更に次の効果を奏する。即ち、破砕動作を行うまで被破砕体の穴内の液体に正圧を加えておくので、仮に被破砕体の穴にクラック等があって液体が漏れても液体を自動的に補充することができる。従って、液体の不足に起因する衝撃力低下を簡単にかつ確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した状態の一例を示す断面図である。
【図２】この発明に係る破砕用パワープローブの他の例の先端付近を拡大して示す断面図である。
【図３】従来の破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した状態の一例を示す断面図である。
【図４】従来の破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した状態の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
２被破砕体
４穴
６液体
１０ａ破砕用パワープローブ
１２中心導体
１３露出部
１４絶縁体
１６外部導体
１８アーク放電
２０衝撃波
３０封止材
３２液体供給穴

Claims

被破砕体の穴内の液体内でアーク放電を発生させて被破砕体を破砕することに用いられるものであって、中心導体の外周を絶縁体で覆い、この絶縁体の外周に外部導体を設けて、両導体を同軸状に配置し、かつ中心導体の先端に絶縁体から露出した露出部を設けた構成の破砕用パワープローブにおいて、
前記中心導体の露出部に対向するものであって、前記中心導体の中心軸上に位置し前記外部導体に電気的に接続されている放電電極を設け、
前記中心導体の内部に、外部から供給される液体を通してそれを前記露出部から放出する液体供給穴を設け、
かつ当該液体供給穴の先の放出穴を、前記中心導体の露出部の根元付近に、前記中心導体の中心軸に対して放射状に設けていることを特徴とする破砕用パワープローブ。
請求項１記載の破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着した後に、当該破砕用パワープローブの前記液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に供給することを特徴とする破砕用パワープローブの使用方法。
請求項１記載の破砕用パワープローブを被破砕体の穴に装着し、かつ当該穴の入口付近を封止材で封止した後に、当該破砕用パワープローブの前記液体供給穴を通して液体を被破砕体の穴に供給して、被破砕体の穴に液体を充満させると共に、破砕動作を行うまで当該穴内の液体に正圧を加えておくことを特徴とする破砕用パワープローブの使用方法。