JP6061734B2 - 発破時刻検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電気雷管を用いる発破の発破時刻を検出する装置に関する。
特許文献１は、電気雷管と断線検出回路と発破電源回路とを含む発破回路を開示している。特許文献１では、電気雷管が断線検出回路に接続されており、また、断線検出回路が発破電源回路に接続されている。断線検出回路は、電気雷管内の抵抗線等の断線を検出すると信号を生成する。特許文献１では、この生成された信号に基づいて電気雷管の起爆を検出している。
上述の断線検出回路を含む発破回路は、少量発破（例えば１本の電気雷管を用いる発破）にて用いられるので、電気雷管に供給される電力が比較的低電圧である。
一方、トンネル工事等の掘削発破（実発破）では、複数の電気雷管を起爆させるため、これら電気雷管に高電圧（例えば５００Ｖ〜１５００Ｖ）の電力が瞬時に供給され得る。
それゆえ、上述の断線検出回路については、実発破時に高電圧の電力が瞬時に供給されると破損するおそれがあるので、実発破での使用が難しい。
本発明は、このような実状に鑑み、実発破時に、簡素な構成で、発破時刻（例えば電気雷管の起爆時刻）を検出することを目的とする。
一方、トンネル工事等の掘削発破（実発破）では、複数の電気雷管を起爆させるため、これら電気雷管に高電圧（例えば５００Ｖ〜１５００Ｖ）の電力が瞬時に供給され得る。
それゆえ、上述の断線検出回路については、実発破時に高電圧の電力が瞬時に供給されると破損するおそれがあるので、実発破での使用が難しい。
本発明は、このような実状に鑑み、実発破時に、簡素な構成で、発破時刻（例えば電気雷管の起爆時刻）を検出することを目的とする。
そのため本発明に係る発破時刻検出装置は、電気雷管に接続される電線とは電気的に非接触な状態で、電線の電流を検出する電流検出部と、検出された前記電流に基づいて発破時刻を決定する発破時刻決定部と、決定された発破時刻に対応する信号を生成する信号生成部と、生成された前記信号を外部に出力する信号出力部と、を含んで構成される。ここで、前記信号は、前記電流の通電期間よりも長いパルス幅を含んで構成されるパルス信号である。
本発明によれば、電気雷管に接続される電線とは電気的に非接触な状態で、電線の電流が検出され、この検出された電流に基づいて、発破時刻が決定される。これにより、実発破時に、高電圧の電力が電気雷管に供給されても、簡素な構成で、上記電線の電流を検出し、この検出電流に基づいて発破時刻を決定することができる。
また本発明によれば、決定された発破時刻に対応する信号が生成され、この生成された信号が外部に出力される。これにより、高速な時間変化現象である上記電流の通電現象を、発破時刻に対応する信号に変換して、外部装置（例えば地質調査用の地盤振動計測装置等）に出力することができるので、外部装置にて、発破時刻を容易に把握することができる。
また本発明によれば、決定された発破時刻に対応する信号が生成され、この生成された信号が外部に出力される。これにより、高速な時間変化現象である上記電流の通電現象を、発破時刻に対応する信号に変換して、外部装置（例えば地質調査用の地盤振動計測装置等）に出力することができるので、外部装置にて、発破時刻を容易に把握することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
尚、以下の実施形態では、トンネル工事における掘削発破（実発破）を例にとって本発明に係る発破時刻検出装置の説明を行うが、発破の形態はこれに限らない。
尚、以下の実施形態では、トンネル工事における掘削発破（実発破）を例にとって本発明に係る発破時刻検出装置の説明を行うが、発破の形態はこれに限らない。
図１は、本発明の第１実施形態における発破回路の概略構成と、発破時刻検出装置の電気回路部とを示す。図２は、制御部用電源の電気回路部を示す。図３（ａ）は、発破電流の波形を示す。図３（ｂ）は、発破電流の波形と地盤振動の波形とを示す。
図１に示すように、発破回路１は、発破器２と、発破母線３と、複数の電気雷管４とを含んで構成される。尚、本実施形態では、電気雷管４として瞬発電気雷管を用いているが、電気雷管の種類はこれに限らない。
図１に示すように、発破回路１は、発破器２と、発破母線３と、複数の電気雷管４とを含んで構成される。尚、本実施形態では、電気雷管４として瞬発電気雷管を用いているが、電気雷管の種類はこれに限らない。
発破器２は、コンデンサ２１と、発破母線接続端子２２、２３と、点火スイッチ２４と、を含んで構成される。
コンデンサ２１には、図示しないバッテリからの直流電圧が図示しないＤＣ／ＤＣコンバータを介して昇圧されて蓄電される。
発破器２の発破母線接続端子２２、２３には、発破母線３を構成する１対の電線３１、３２の各々の一端が接続されている。
コンデンサ２１には、図示しないバッテリからの直流電圧が図示しないＤＣ／ＤＣコンバータを介して昇圧されて蓄電される。
発破器２の発破母線接続端子２２、２３には、発破母線３を構成する１対の電線３１、３２の各々の一端が接続されている。
複数の電気雷管４は、各々の脚線を介して直列に結線されており、直列に結線された複数の電気雷管４の両端の脚線４１、４２には、図示しない補助母線を介して、発破母線３の電線３１、３２の各々の他端が接続されている。すなわち、発破母線３（電線３１、３２）は、発破器２と電気雷管４とを電気接続している。
複数の電気雷管４は、各々が個別に爆薬（図示せず）に装着されている。これら爆薬については、トンネルの掘削面（鏡）に予め形成された爆薬挿入用の穴に挿入される。尚、本実施形態では、爆薬として、含水爆薬、ダイナマイト、カートリッジ爆薬、ＡＮＦＯ爆薬（硝安油剤爆薬）を使用することができる。
複数の電気雷管４は、各々が個別に爆薬（図示せず）に装着されている。これら爆薬については、トンネルの掘削面（鏡）に予め形成された爆薬挿入用の穴に挿入される。尚、本実施形態では、爆薬として、含水爆薬、ダイナマイト、カートリッジ爆薬、ＡＮＦＯ爆薬（硝安油剤爆薬）を使用することができる。
従って、発破器２の点火スイッチ２４を点火位置にすると、発破回路１にて発破電流が流れて、電気雷管４が起爆される。この電気雷管４の起爆によって爆薬が起爆されて爆発して、トンネルの掘削面が爆破される。このようにして、トンネル工事では発破掘削が行われる。ここで、爆破される対象である岩盤（地盤）が、本発明における「爆破対象物」に対応する。また、トンネルの掘削面が発振部となる。
発破時刻検出装置５０は、電流検出部５１、ダイオードブリッジ部５２、制御部５３、トランジスタ５４、５５、及び、制御部用電源５６（図２参照）を含んで構成される。
電流検出部５１は、発破母線３を流れる発破電流を、発破母線３とは電気的に非接触な状態で検出するものである。尚、図１では、発破母線３の電線３２とは電気的に非接触な状態で電線３２の電流を検出する例を示しているが、この他、電線３１とは電気的に非接触な状態で電線３１の電流を検出してもよい。
電流検出部５１は、磁気検出型の電流検出器であり、変流器（ＣＴ）を含んで構成される。電流検出部５１は、発破電流によって発破母線３の周囲に発生する磁場変化を検出することにより、発破電流を検出する。すなわち図１では、電流検出部５１が、電線３２を流れる電流によって発生する磁界（換言すれば、電線３２の電流通電時に発生する磁界）を検出することにより、電流を検出している。電流検出部５１は、発破回路１と電気的に隔絶されている。
電流検出部５１は、発破母線３を流れる発破電流を、発破母線３とは電気的に非接触な状態で検出するものである。尚、図１では、発破母線３の電線３２とは電気的に非接触な状態で電線３２の電流を検出する例を示しているが、この他、電線３１とは電気的に非接触な状態で電線３１の電流を検出してもよい。
電流検出部５１は、磁気検出型の電流検出器であり、変流器（ＣＴ）を含んで構成される。電流検出部５１は、発破電流によって発破母線３の周囲に発生する磁場変化を検出することにより、発破電流を検出する。すなわち図１では、電流検出部５１が、電線３２を流れる電流によって発生する磁界（換言すれば、電線３２の電流通電時に発生する磁界）を検出することにより、電流を検出している。電流検出部５１は、発破回路１と電気的に隔絶されている。
ところで、発破母線接続端子２２、２３に対して、発破母線３が必ずしも一定方向に接続されるとは限らない。すなわち、逆に接続される場合もあり得る。この対策として、発破時刻検出装置５０は、ダイオードブリッジ部５２を備えており、これにより、常に一定極性の発破電流に対応した電圧信号を、電流検出部５１から取得することができる。
ダイオードブリッジ部５２と制御部５３との間には、コンデンサ５７及び抵抗５８が介装されている。コンデンサ５７及び抵抗５８は、制御部５３の入力部に、ノイズや過大な電圧が入ることを防止する機能を有する。
ダイオードブリッジ部５２と制御部５３との間には、コンデンサ５７及び抵抗５８が介装されている。コンデンサ５７及び抵抗５８は、制御部５３の入力部に、ノイズや過大な電圧が入ることを防止する機能を有する。
制御部５３は、制御用ＩＣにより構成される。
制御部５３には、図２に示す制御部用電源５６から電力が供給される。制御部用電源５６は、電池５９と電源スイッチ６０とを含んで構成される。尚、制御部用電源５６については、動作状態を確認するために、パイロットＬＥＤ６１を設けておくことが好ましい。
制御部５３には、図２に示す制御部用電源５６から電力が供給される。制御部用電源５６は、電池５９と電源スイッチ６０とを含んで構成される。尚、制御部用電源５６については、動作状態を確認するために、パイロットＬＥＤ６１を設けておくことが好ましい。
図１に戻り、制御部５３は、発破時刻決定部７１と信号生成部７２とを備える。
発破時刻決定部７１は、内部時計（図示せず）を含んで構成される。発破時刻決定部７１は、電流検出部５１で検出された発破電流の立ち上がり（通電開始）を捉える。そして、この立ち上がりを捉えた時点での時刻を内部時計に基づいて発破電流の立ち上がり時刻ｔ０（図３（ａ）参照）として設定する。また、発破時刻決定部７１は、電流検出部５１で検出された発破電流の立ち下がりも捉えることが可能である。この立ち下がり時刻ｔ１（図３（ａ）参照）は、発破により電気雷管４の断線が発生した時刻に対応し得る。
発破時刻決定部７１は、内部時計（図示せず）を含んで構成される。発破時刻決定部７１は、電流検出部５１で検出された発破電流の立ち上がり（通電開始）を捉える。そして、この立ち上がりを捉えた時点での時刻を内部時計に基づいて発破電流の立ち上がり時刻ｔ０（図３（ａ）参照）として設定する。また、発破時刻決定部７１は、電流検出部５１で検出された発破電流の立ち下がりも捉えることが可能である。この立ち下がり時刻ｔ１（図３（ａ）参照）は、発破により電気雷管４の断線が発生した時刻に対応し得る。
発破時刻決定部７１では、設定された立ち上がり時刻ｔ０に基づいて、発破時刻を決定する。
ここで決定される発破時刻は、電気雷管４の起爆時刻であり得る。電気雷管４の起爆時刻としては、例えば電気雷管４の起爆完了時刻ｔ２（図３（ａ）参照）を挙げることができる。電気雷管４の起爆完了時刻ｔ２は、発破電流の立ち下がり時刻ｔ１より後にて電気雷管４の起爆が完了する時刻である。電気雷管４の起爆完了時刻ｔ２の決定に際して、発破時刻決定部７１では、立ち上がり時刻ｔ０に所定の遅れ時間α（図３（ａ）参照）を加算して、電気雷管４の起爆完了時刻ｔ２を算出する。
ここで決定される発破時刻は、電気雷管４の起爆時刻であり得る。電気雷管４の起爆時刻としては、例えば電気雷管４の起爆完了時刻ｔ２（図３（ａ）参照）を挙げることができる。電気雷管４の起爆完了時刻ｔ２は、発破電流の立ち下がり時刻ｔ１より後にて電気雷管４の起爆が完了する時刻である。電気雷管４の起爆完了時刻ｔ２の決定に際して、発破時刻決定部７１では、立ち上がり時刻ｔ０に所定の遅れ時間α（図３（ａ）参照）を加算して、電気雷管４の起爆完了時刻ｔ２を算出する。
または、発破時刻は、電気雷管４によって起爆される爆薬の起爆時刻であり得る。爆薬の起爆時刻としては、例えば、爆薬の起爆完了時刻ｔ３（図３（ａ）参照）を挙げることができる。爆薬の起爆完了時刻ｔ３は、電気雷管４の起爆完了時刻ｔ２より後にて爆薬の起爆が完了する時刻である。爆薬の起爆完了時刻ｔ３の決定に際して、発破時刻決定部７１では、立ち上がり時刻ｔ０に所定の遅れ時間β（図３（ａ）参照）を加算して、爆薬の起爆完了時刻ｔ３を算出する。
または、発破時刻は、電気雷管４によって起爆される爆薬により爆破される岩盤（発振部）の発振時刻ｔ４（図３（ａ）参照）であり得る。発振部の発振時刻ｔ４は、爆薬の起爆完了時刻ｔ３より後にて発振部が振動し始める時刻である。発振部の発振時刻ｔ４の決定に際して、発破時刻決定部７１では、立ち上がり時刻ｔ０に所定の遅れ時間γ（図３（ａ）参照）を加算して、発振部の発振時刻ｔ４を算出する。
ここで、所定の遅れ時間α、β、γについては、電気雷管４の特性、爆薬の特性等を考慮して、予め設定される。
または、発破時刻は、立ち上がり時刻ｔ０であり得る。
ここで、所定の遅れ時間α、β、γについては、電気雷管４の特性、爆薬の特性等を考慮して、予め設定される。
または、発破時刻は、立ち上がり時刻ｔ０であり得る。
信号生成部７２では、発破時刻決定部７１で決定された発破時刻に対応する信号として、例えばパルス信号を生成する。このパルス信号については、パルス信号の立ち上がり時刻が、発破時刻決定部７１で決定された発破時刻に対応している。また、パルス信号のパルス幅が、発破電流の通電期間（すなわち、図３（ａ）に示す立ち上がり時刻ｔ０から立ち下がり時刻ｔ１までの期間）よりも十分に長い。例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間が数百マイクロ秒程度であるのに対して、パルス幅は数秒程度である。尚、このパルス幅については、トランジスタ５４、５５から出力されるパルス信号を受信する外部装置（例えば地質調査用の地盤振動計測装置）の要求に応じて適宜設定される。
信号生成部７２は、発破時刻に対応する信号の生成時に、トランジスタ５４、５５の少なくとも一方を駆動する。
信号生成部７２は、発破時刻に対応する信号の生成時に、トランジスタ５４、５５の少なくとも一方を駆動する。
トランジスタ５４、５５は、信号生成部７２からの発破時刻に対応する信号（パルス信号）を増幅し、外部装置に必要な信号を供給する。ａ接点タイプの「短絡出力」を要求する外部装置であれば、オープンコレクタ回路が形成されたトランジスタ５４が用いられることが好ましい。また、数ボルト程度の「電圧出力」を要求する外部装置であれば、コレクタ抵抗６２によって調整した電圧をトランジスタ５５のコレクタに供給して、トランジスタ５５を用いることが好ましい。尚、トランジスタ５４、５５の他に、外部装置の台数に応じて、トランジスタを適宜増やしてもよい。尚、トランジスタ５４、５５により、本発明に係る「信号出力部」としての機能が実現される。
ここで、外部装置として地盤振動計測装置が用いられる場合には、地盤振動計測装置は、地盤振動検出部として、ジオホンや加速度センサ等を備え得る。ジオホンは、例えば、トンネル掘削予定線に沿った山の上（地表）に設置される。また、加速度センサは、例えば、トンネル内壁面に設置される。地盤振動計測装置では、トランジスタ５４、５５から出力されるパルス信号を受信して、発破時刻データを取得する。また、地盤振動検出部により地盤振動の波形データを取得する（図３（ｂ）参照）。これらデータに基づいて、地質の調査等が行われ得る。
発破時刻検出装置５０については、それを構成するダイオードブリッジ部５２、制御部５３、トランジスタ５４、５５等を、１つの箱状の筺体（図示せず）にコンパクトに収納することが可能である。それゆえ、トリガー信号整形機能（波形整形機能）付きの特殊なデジタルオシロスコープ等の、高価でデリケートな取扱いが要求される装置を用いることなく、防水・防塵等の対策が必要なトンネル内の環境下で、発破時刻を容易に検出することができる。
次に、本実施形態の効果について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）は分圧抵抗８１ａ、８１ｂを用いて発破器２の出力電圧を観測する例を示す。図４（ｂ）は、分流抵抗８２を用いて発破器の出力電圧を観測する例を示す。
図４（ａ）は分圧抵抗８１ａ、８１ｂを用いて発破器２の出力電圧を観測する例を示す。図４（ｂ）は、分流抵抗８２を用いて発破器の出力電圧を観測する例を示す。
図４（ａ）に示すように、分圧抵抗８１ａ、８１ｂや分圧器（高電圧プローブ）等で、発破器２の出力電圧を観測することにより、外部装置（図示せず）で発破時刻データを取得する場合には、観測対象が５００Ｖ〜１５００Ｖと極めて高電圧であることにより、外部装置が破損する可能性がある。この点、本実施形態によれば、発破回路１とは電気的に非接触な状態で発破電流が検出されるので、発破器２の出力電圧が極めて高電圧であっても、安定的に発破時刻データを取得することができる。
また、図４（ａ）に示すように、分圧抵抗８１ａ、８１ｂや分圧器（高電圧プローブ）等で、発破器２の出力電圧を観測することにより、外部装置で発破時刻データを取得する場合には、観測対象は、数マイクロ秒で波形が立ち上がる、数百マイクロ秒〜数ミリ秒の極めて高速な現象である（図３（ａ）、（ｂ）参照）。一方、仮に、外部装置が上述のような地盤振動計測装置である場合には、地盤振動検出部にて検出される地盤振動の波形は数百ミリ秒〜数秒の低速な現象である（図３（ｂ）参照）。それゆえ、外部装置にて、発破器２の出力電圧と、地盤振動の波形とを同時に観測する場合には、高速な現象と低速な現象との両方を観測する必要があり、この結果、外部装置が極めて高価になりかねない。この点、本実施形態によれば、トランジスタ５４、５５から出力されるパルス信号のパルス幅が外部装置の要求に応じて（例えば数秒程度に）適宜設定され得る。これにより、外部装置は、発破時刻データの取得に際して、発破回路１における通電現象を、地盤振動の波形と同等の低速な現象として処理することができるので、外部装置の高コスト化を抑制することができる。
また、図４（ａ）に示すように、分圧抵抗８１ａ、８１ｂや分圧器（高電圧プローブ）等で、発破器２の出力電圧を観測することにより、外部装置で発破時刻データを取得する場合には、外部装置が発破回路１に電気的に接触していることにより、外部装置からの漏電があると電気雷管４が不意に爆発するおそれがある。この点、本実施形態によれば、発破回路１とは電気的に非接触な状態で発破電流が検出されるので、発破時刻検出装置５０から発破回路１への漏電の発生を防ぐことができる。
図４（ｂ）に示すように、分流抵抗８２で発破器２の出力電圧を観測することにより、外部装置で発破時刻データを取得する場合には、観測対象が５００Ｖ〜１５００Ｖと極めて高電圧であることにより、外部装置が破損する可能性がある。この点、本実施形態によれば、発破回路１とは電気的に非接触な状態で発破電流が検出されるので、発破器２の出力電圧が極めて高電圧であっても、安定的に発破時刻データを取得することができる。
また、図４（ｂ）に示すように、分流抵抗８２で発破器２の出力電圧を観測することにより、外部装置で発破時刻データを取得する場合には、観測対象は、数マイクロ秒で波形が立ち上がる、数百マイクロ秒〜数ミリ秒の極めて高速な現象である（図３（ａ）、（ｂ）参照）。一方、仮に、外部装置が上述のような地盤振動計測装置である場合には、地盤振動検出部にて検出される地盤振動の波形は数百ミリ秒〜数秒の低速な現象である（図３（ｂ）参照）。それゆえ、外部装置にて、発破器２の出力電圧と、地盤振動の波形とを同時に観測する場合には、高速な現象と低速な現象との両方を観測する必要があり、この結果、外部装置が極めて高価になりかねない。この点、本実施形態によれば、トランジスタ５４、５５から出力されるパルス信号のパルス幅が外部装置の要求に応じて（例えば数秒程度に）適宜設定され得る。これにより、外部装置は、発破時刻データの取得に際して、発破回路１における通電現象を、地盤振動の波形と同等の低速な現象として処理することができるので、外部装置の高コスト化を抑制することができる。
また、図４（ｂ）に示すように、分流抵抗８２で発破器２の出力電圧を観測することにより、外部装置で発破時刻データを取得する場合には、外部装置が発破回路１に電気的に接触していることにより、外部装置からの漏電があると電気雷管４が不意に爆発するおそれがある。この点、本実施形態によれば、発破回路１とは電気的に非接触な状態で発破電流が検出されるので、発破時刻検出装置５０から発破回路１への漏電の発生を防ぐことができる。
本実施形態によれば、発破時刻検出装置５０は、電気雷管４に接続される電線３２とは電気的に非接触な状態で、電線３２の電流（発破電流）を検出する電流検出部５１と、検出された発破電流に基づいて発破時刻を決定する発破時刻決定部７１と、を含んで構成される。これにより、実発破時に、高電圧の電力が電気雷管４に供給されても、簡素な構成で、電線３２の電流を検出し、この検出電流に基づいて発破時刻を決定することができる。
また本実施形態によれば、発破時刻検出装置５０は、決定された発破時刻に対応する信号を生成する信号生成部７２と、生成された信号を外部に出力する信号出力部（トランジスタ５４、５５）と、を更に含んで構成される。これにより、高速な時間変化現象である発破電流の通電現象を、発破時刻に対応する信号に変換して、地盤振動計測装置等の外部装置に出力することができるので、外部装置にて、発破時刻を容易に把握することができる。
また本実施形態によれば、発破時刻検出装置５０は、決定された発破時刻に対応する信号を生成する信号生成部７２と、生成された信号を外部に出力する信号出力部（トランジスタ５４、５５）と、を更に含んで構成される。これにより、高速な時間変化現象である発破電流の通電現象を、発破時刻に対応する信号に変換して、地盤振動計測装置等の外部装置に出力することができるので、外部装置にて、発破時刻を容易に把握することができる。
また本実施形態によれば、発破時刻決定部７１は、発破電流の立ち上がり時刻ｔ０に基づいて発破時刻を決定する。これにより、発破状況によって発生時期にバラツキがある発破回路１の断線に依存することなく、発破時刻を精度よく把握することができる。
また本実施形態によれば、信号生成部７２にて生成される信号は、発破電流の通電期間（立ち上がり時刻ｔ０から立ち下がり時刻ｔ１までの期間）よりも長いパルス幅を含んで構成されるパルス信号である。これにより、外部装置が上述の地盤振動計測装置である場合には、発破時刻データの取得に際して、発破回路１における通電現象を、地盤振動の波形と同等の低速な現象として処理することができるので、外部装置の高コスト化を抑制することができる。
また本実施形態によれば、信号生成部７２にて生成される信号は、発破電流の通電期間（立ち上がり時刻ｔ０から立ち下がり時刻ｔ１までの期間）よりも長いパルス幅を含んで構成されるパルス信号である。これにより、外部装置が上述の地盤振動計測装置である場合には、発破時刻データの取得に際して、発破回路１における通電現象を、地盤振動の波形と同等の低速な現象として処理することができるので、外部装置の高コスト化を抑制することができる。
また本実施形態によれば、電流検出部５１は、電線３２を流れる発破電流によって発生する磁界を検出することにより、発破電流を検出する。これにより、電線３２とは電気的に非接触の状態で、発破電流を確実に検出することができる。
また本実施形態によれば、電流検出部５１は、変流器（ＣＴ）を含んで構成される。これにより、高価で取扱いが容易ではない、高速な応答が可能な電流プローブを用いることなく、発破電流を検出することができる。
また本実施形態によれば、発破時刻決定部７１にて決定される発破時刻は電気雷管４の起爆時刻（例えば起爆完了時刻ｔ２）である。これにより、発破電流の立ち上がり時刻ｔ０に基づいて電気雷管４の起爆時刻（例えば起爆完了時刻ｔ２）を容易に把握することができる。
また本実施形態によれば、電流検出部５１は、変流器（ＣＴ）を含んで構成される。これにより、高価で取扱いが容易ではない、高速な応答が可能な電流プローブを用いることなく、発破電流を検出することができる。
また本実施形態によれば、発破時刻決定部７１にて決定される発破時刻は電気雷管４の起爆時刻（例えば起爆完了時刻ｔ２）である。これにより、発破電流の立ち上がり時刻ｔ０に基づいて電気雷管４の起爆時刻（例えば起爆完了時刻ｔ２）を容易に把握することができる。
また本実施形態によれば、発破時刻決定部７１にて決定される発破時刻は、電気雷管４によって起爆される爆薬の起爆時刻（例えば起爆完了時刻ｔ３）である。これにより、発破電流の立ち上がり時刻ｔ０に基づいて爆薬の起爆時刻（例えば起爆完了時刻ｔ３）を容易に把握することができる。
また本実施形態によれば、発破時刻決定部７１にて決定される発破時刻は、電気雷管４によって起爆される爆薬により爆破される爆破対象物（岩盤）の発振時刻ｔ４である。これにより、発破電流の立ち上がり時刻ｔ０に基づいて爆破対象物の発振時刻ｔ４を容易に把握することができる。
また本実施形態によれば、発破母線３（電線３１、３２）は、電気雷管４と発破器２とを接続する。これにより、発破器２からの電力を発破母線３を介して電気雷管４に供給することができる。
また本実施形態によれば、発破時刻決定部７１にて決定される発破時刻は、電気雷管４によって起爆される爆薬により爆破される爆破対象物（岩盤）の発振時刻ｔ４である。これにより、発破電流の立ち上がり時刻ｔ０に基づいて爆破対象物の発振時刻ｔ４を容易に把握することができる。
また本実施形態によれば、発破母線３（電線３１、３２）は、電気雷管４と発破器２とを接続する。これにより、発破器２からの電力を発破母線３を介して電気雷管４に供給することができる。
図５は、本発明の第２実施形態における発破回路の概略構成と、発破時刻検出装置の電気回路部とを示す。図６は、本発明の第２実施形態の変形例における発破回路の概略構成と、発破時刻検出装置の電気回路部とを示す。尚、図５及び図６では、図示簡略化のため、発破回路１のうち、発破器２及び発破母線３のみを示している。また、図５及び図６では、図示簡略化のため、発破時刻検出装置５０のうち、本発明の「信号出力部」として機能する部分の図示を省略している。
図１に示した第１実施形態と異なる点について説明する。
図５に示すように、発破時刻検出装置５０には、図１に示した電流検出部５１及びダイオードブリッジ部５２の代わりとして、フォトカプラ１００が設けられている。フォトカプラ１００は、２つの発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂからなる発光部１０１と、フォトトランジスタ１０２からなる受光部とを含んで構成される。尚、受光部（フォトトランジスタ１０２）は、発破回路１及び発光部１０１（発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂ）と電気的に隔絶されている。換言すれば、受光部（フォトトランジスタ１０２）と、発破回路１及び発光部１０１（発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂ）とは、電気的に非接触な状態である。
コンデンサ５７、抵抗５８と、図示しない電源との間には、抵抗１０３が介装されている。
図５に示すように、発破時刻検出装置５０には、図１に示した電流検出部５１及びダイオードブリッジ部５２の代わりとして、フォトカプラ１００が設けられている。フォトカプラ１００は、２つの発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂからなる発光部１０１と、フォトトランジスタ１０２からなる受光部とを含んで構成される。尚、受光部（フォトトランジスタ１０２）は、発破回路１及び発光部１０１（発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂ）と電気的に隔絶されている。換言すれば、受光部（フォトトランジスタ１０２）と、発破回路１及び発光部１０１（発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂ）とは、電気的に非接触な状態である。
コンデンサ５７、抵抗５８と、図示しない電源との間には、抵抗１０３が介装されている。
電線３２には、分流用の抵抗１０４が挿入されている。抵抗１０４の両端には、発光素子である発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂが電気接続されている。
ここで、発破母線接続端子２２、２３に対して、発破母線３が必ずしも一定方向に接続されるとは限らない。すなわち、逆に接続される場合もあり得る。この対策として、発光部１０１では、発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂが互いに逆に接続されている。これにより、常に、発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂのいずれかの極性に一致する発破電流に対応した電流が、発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂのいずれかに供給される。
ここで、発破母線接続端子２２、２３に対して、発破母線３が必ずしも一定方向に接続されるとは限らない。すなわち、逆に接続される場合もあり得る。この対策として、発光部１０１では、発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂが互いに逆に接続されている。これにより、常に、発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂのいずれかの極性に一致する発破電流に対応した電流が、発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂのいずれかに供給される。
発破器２から発破回路１に発破電流が供給されると、発破電流に対応した電流により、発光部１０１（発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂのいずれか）が発光する。換言すれば、発光部１０１は、電線３２を流れる電流により発光する。すなわち、発光部１０１は、電線３２の電流通電時に発光する。この発光時に発光部１０１は光１０５をフォトトランジスタ１０２へ照射する。光１０５の照射を受けたフォトトランジスタ１０２は、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に瞬時に変化する。すると、図示しない電源、抵抗１０３、コンデンサ５７及び抵抗５８により、発破電流の通電開始に対応した信号が制御部５３に印加され、制御部５３では、この印加された信号に基づいて、第１実施形態と同様に、発破時刻に対応する信号を生成する。ここで、受光部であるフォトトランジスタ１０２が本発明の「電流検出部」として機能して、発光部１０１からの光１０５を受光することにより、電線３２を流れる電流を検出する。また、フォトトランジスタ１０２は、発破母線３を流れる発破電流を、発破母線３とは電気的に非接触な状態で検出する。尚、図５では、発破母線３の電線３２とは電気的に非接触な状態で電線３２の電流を検出する例を示しているが、この他、電線３１とは電気的に非接触な状態で電線３１の電流を検出してもよい。
また、フォトカプラ１００の発光部１０１については、図６に示す本実施形態の変形例のように、発破回路１に並列に電気接続されてもよい。この変形例では、抵抗１０４が、発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂに流れる電流を制限する分圧抵抗として機能する。この変形例においても、発破器２から発破回路１に発破電流が供給されると、発破電流に対応した電流により、発光部１０１（発光ダイオード１０１ａ、１０１ｂのいずれか）が発光する。すなわち、発光部１０１は、電線３２の電流通電時に発光する。この発光時に発光部１０１は光１０５をフォトトランジスタ１０２へ照射する。光１０５の照射を受けたフォトトランジスタ１０２は、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に瞬時に変化する。すると、図示しない電源、抵抗１０３、コンデンサ５７及び抵抗５８により、発破電流の通電開始に対応した信号が制御部５３に印加され、制御部５３では、この印加された信号に基づいて、第１実施形態と同様に、発破時刻に対応する信号を生成する。ここで、受光部であるフォトトランジスタ１０２が本発明の「電流検出部」として機能して、発光部１０１からの光１０５を受光することにより、発破電流を検出する。また、フォトトランジスタ１０２は、発破電流を、発破母線３とは電気的に非接触な状態で検出する。
特に本実施形態によれば、発破時刻検出装置５０は、電線３２に電気接続されて、電線３２の電流通電時に発光する発光部１０１を更に含んで構成される。受光部を構成するフォトトランジスタ（電流検出部）１０２は、発光部１０１からの光を受光することにより、発破電流を検出する。これにより、電線３２とは電気的に非接触の状態で発破電流を確実に検出することができる。
尚、本実施形態では、本発明の「電流検出部」として機能する受光部としてフォトトランジスタ１０２を用いて説明したが、受光部の構成はこれに限らず、例えば、受光部として、フォトダイオード等の受光素子を用いてもよい。
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
１ 発破回路
２ 発破器
３ 発破母線
４ 電気雷管
２１ コンデンサ
２２、２３ 発破母線接続端子
２４ 点火スイッチ
３１、３２ 電線
４１、４２ 脚線
５０ 発破時刻検出装置
５１ 電流検出部
５２ ダイオードブリッジ部
５３ 制御部
５４、５５ トランジスタ
５６ 制御部用電源
５７ コンデンサ
５８ 抵抗
５９ 電池
６０ 電源スイッチ
６１ パイロットＬＥＤ
６２ コレクタ抵抗
７１ 発破時刻決定部
７２ 信号生成部
８１ａ、８１ｂ 分圧抵抗
８２ 分流抵抗
１００ フォトカプラ
１０１ 発光部
１０１ａ、１０１ｂ 発光ダイオード
１０２ フォトトランジスタ
１０３、１０４ 抵抗
１０５ 光
２ 発破器
３ 発破母線
４ 電気雷管
２１ コンデンサ
２２、２３ 発破母線接続端子
２４ 点火スイッチ
３１、３２ 電線
４１、４２ 脚線
５０ 発破時刻検出装置
５１ 電流検出部
５２ ダイオードブリッジ部
５３ 制御部
５４、５５ トランジスタ
５６ 制御部用電源
５７ コンデンサ
５８ 抵抗
５９ 電池
６０ 電源スイッチ
６１ パイロットＬＥＤ
６２ コレクタ抵抗
７１ 発破時刻決定部
７２ 信号生成部
８１ａ、８１ｂ 分圧抵抗
８２ 分流抵抗
１００ フォトカプラ
１０１ 発光部
１０１ａ、１０１ｂ 発光ダイオード
１０２ フォトトランジスタ
１０３、１０４ 抵抗
１０５ 光
Claims (12)
- 電気雷管に接続される電線とは電気的に非接触な状態で、前記電線の電流を検出する電流検出部と、
検出された前記電流に基づいて発破時刻を決定する発破時刻決定部と、
決定された前記発破時刻に対応する信号を生成する信号生成部と、
生成された前記信号を外部に出力する信号出力部と、
を含んで構成され、
前記信号は、前記電流の通電期間よりも長いパルス幅を含んで構成されるパルス信号である、発破時刻検出装置。 - 前記発破時刻決定部は、前記電流の立ち上がり時刻に基づいて前記発破時刻を決定する、請求項１に記載の発破時刻検出装置。
- 前記発破時刻決定部は内部時計を含んで構成され、
前記発破時刻決定部は、前記電流検出部で検出された前記電流の立ち上がりを捉え、この立ち上がりを捉えた時点での時刻を前記内部時計に基づいて前記電流の立ち上がり時刻として設定する、請求項２に記載の発破時刻検出装置。 - 前記発破時刻決定部は、前記電流検出部で検出された前記電流の立ち下がりを捉えることが可能であり、
前記発破時刻は、前記電流の立ち下がり時刻よりも後の時刻である、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の発破時刻検出装置。 - 前記電流検出部は、前記電線を流れる電流によって発生する磁界を検出することにより、前記電流を検出する、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の発破時刻検出装置。
- 前記電線に電気接続されて、前記電線の電流通電時に発光する発光部を更に含んで構成され、
前記電流検出部は、前記発光部からの光を受光することにより、前記電流を検出する、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の発破時刻検出装置。 - 前記発破時刻は前記電気雷管の起爆時刻である、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の発破時刻検出装置。
- 前記発破時刻は、前記電気雷管によって起爆される爆薬の起爆時刻である、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の発破時刻検出装置。
- 前記発破時刻は、前記電気雷管によって起爆される爆薬により爆破される爆破対象物の発振時刻である、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の発破時刻検出装置。
- 前記電線は、前記電気雷管と発破器とを接続する、請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の発破時刻検出装置。
- 前記パルス信号の立ち上がり時刻が前記発破時刻に対応している、請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の発破時刻検出装置。
- 前記信号出力部は、前記パルス信号を、外部装置である地質調査用の地盤振動計測装置に出力する、請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の発破時刻検出装置。
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Family
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|---|---|---|---|
| JP2013042145A Active JP6061734B2 (ja) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | 発破時刻検出装置 |
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