JPH10292644A - 破壊装置および破壊方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被破壊物を破壊する際に、破壊用物質の膨張
力はできるだけ長く働かせて被破壊物に十分な破壊力を
与える。 【解決手段】 被破壊物４に対向する面を放物形断面の
衝撃力反射面６に形成した破壊容器５の焦点位置に金属
細線２を配置し、電機エネルギー回路から短時間に電気
エネルギーを金属細線２に供給し、金属細線２の溶融蒸
発により、破壊用物質３を介して被破壊物に到達する直
接衝撃波と、衝撃力反射面６に反射して非破壊物４に到
達する反射衝撃波と時間をずらせて発生させ、反射衝撃
波をその伝達距離により到達のタイミングを半径方向で
わずかづつずらせ、直接衝撃波と反射衝撃波と時間差
と、反射衝撃波のタイミングのずれとにより、衝撃力が
被破壊物４の表面に働く時間を持続させ、被破壊物４に
十分な破壊力を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、破壊用物質の膨張
力を用いて被破壊物を破壊する破壊装置および破壊方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリート構造物や岩石などの
被破壊物を、破壊用物質の膨張力を用いて破壊するよう
にした破壊装置がある。

【０００３】この種の破壊装置は、電極どうしを金属細
線を介して接続するとともにこの電極を、筒状の破壊容
器内に充填した水などの破壊用物質に浸漬し、電極に、
金属細線に対して電気エネルギーを供給するためのエネ
ルギー供給回路を接続して成る。

【０００４】このような破壊装置を用いて岩盤などの被
破壊物を破壊するには、被破壊物に装着孔を形成し、こ
の装着孔に破壊容器を装着し、エネルギー供給回路に設
けたコンデンサーに充電蓄積した電気エネルギーを、短
時間で金属細線に放電供給する。このようにすることに
より、金属細線が急激に溶融蒸発するとともに破壊用物
質が急激に気化して膨張し、その膨張力が装着孔の孔壁
面に働き、被破壊物を破壊するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、被破壊物を
破壊する際には、破壊用物質の膨張力はできるだけ長く
働かせるのがよいが、上記破壊装置では、破壊容器は筒
状であるので、破壊用物質の膨張力のほとんどは、破壊
容器の半径方向にいっきに働く。このため、破壊用物質
の膨張力は持続しにくく、被破壊物に十分な衝撃力を与
えられないことがあった。

【０００６】そこで本発明は、上記課題を解決し得る破
壊装置および破壊方法の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１記載の破壊装置補は、被破壊物との
間に破壊用物質を保持する破壊容器と、破壊容器内で破
壊用物質に浸漬される金属細線と、この金属細線に電気
エネルギーを供給するための電気エネルギー供給回路と
を備え、この電気エネルギー供給回路から金属細線に電
気エネルギーを短時間で供給して、金属細線を急激に溶
融蒸発させることによりその時の膨張力で被破壊物を破
壊させる破壊装置であって、破壊容器は、外周部が被破
壊物に当接されて固定されるとともに、被破壊物に対向
する面が凹状湾曲形断面の衝撃力反射面に形成されたも
のである。

【０００８】また、本発明の請求項４記載の破壊方法
は、被破壊物に当接する側が開放されるとともに被破壊
物に対向する凹状湾曲形断面の衝撃力反射面が形成され
た破壊容器内に、破壊用物質を充填しさらにこの破壊用
物質中に金属細線を浸漬配置し、この金属細線に電気エ
ネルギー供給回路から電気エネルギーを短時間で供給し
て金属細線を急激に溶融蒸発させ、その際の膨張力によ
る衝撃波を破壊用物質を介して被破壊物に到達させて破
壊し、さらにその衝撃波を衝撃力反射面で反射させて僅
かの時間遅らせて被破壊物に到達させ破壊するものであ
る。

【０００９】上記破壊方法および装置によれば、破壊容
器に湾曲状断面の衝撃力反射面を形成することにより、
金属細線から衝撃力反射面を介して被破壊物に伝達され
る反射衝撃波を、直接伝達される直接衝撃波に比べてわ
ずかに遅らせることにができ、衝撃波が被破壊面に働く
時間を継続させることができる。したがって、被破壊物
を効果的に破砕することができる。

【００１０】また、請求項２記載の破壊装置は、上記構
成の衝撃力反射面が半楕円形断面に形成され、金属細線
がその一方の焦点位置近傍に配置され、被破壊物が他方
の焦点位置近傍に配置されたものである。

【００１１】上記構成によれば、一方の焦点近傍から発
生した衝撃波は、楕円形断面の衝撃力反射面に当たって
反射し他方の焦点近傍を通過するため、この反射衝撃波
を被破壊物の狭い範囲に集中させることができる。した
がって、直接衝撃波と衝撃波の時間のずれと、衝撃波の
集中とにより、被破壊物を効果的に破壊することができ
る。

【００１２】また、請求項３記載の破壊装置は、上記構
成に加えて、衝撃力反射面が放物形断面に形成され、金
属細線がその焦点位置近傍に配置されたものである。上
記構成によれば、被破壊物に対向する衝撃力反射面が放
物面に形成されていることにより、金属細線の溶融蒸発
による衝撃波が衝撃力反射面を介して被破壊物に到達す
る伝達距離が破壊容器の半径方向外側ほどわずかづつ長
くなる。このため、反射衝撃波はタイミングがずれて被
破壊物に到達する。したがって、直接衝撃波と反射衝撃
波との時間のずれと、反射衝撃波のタイミングのずれと
により、衝撃波が被破壊物の表面に働く時間が持続さ
れ、被破壊物に十分な衝撃力を与えることができる。

【００１３】

【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。まず、本発明の第１の実施の形態
に係る破壊装置を、図１と図３，図４に基づいて説明す
ると、この破壊装置１は、金属細線（例えばＣｕが用い
られる）２を急激に溶融蒸発させ、その際の膨張力が衝
撃波となり、破壊容器５内に充填された破壊用物質（衝
撃力を減衰させることなく伝達できる物質で、たとえば
水やゼリー状物質）３を介して被破壊物４に伝達され破
壊するものである。

【００１４】破壊容器５は、被破壊物４に当接する側が
開放されるとともに被破壊物４に対向する衝撃力反射面
６が放物形断面に形成されている。また、破壊容器５の
先端突部に形成した挿通孔に、取付け部材７を介して一
対の電極８が取付けられ、これら電極８の先端部同士が
前記金属細線２によって接続され、この金属細線２は、
放物面６の焦点位置またはその近傍に配置されている。
なお、破壊容器５は、図３に示すように、正面視が円
形のおわん型であってもよいし、また図４に示すよう
に、正面視が長方形のかまぼこ型であってもよい。この
かまぼこ形の場合には、複数本の金属細線２が配設され
る。

【００１５】また電極８には、図示しない電気エネルギ
ー供給回路が接続され、この電気エネルギー供給回路か
ら電極８を介して金属細線２に電気エネルギーが供給さ
れるよう構成されている。

【００１６】さらに各図の仮想線で示すように、破壊容
器５は、被破壊物４に向けて押圧固定されて衝撃力を支
持するためのたとえば油圧シリンダなどからなる反力受
けである押圧手段１０が設けられている。

【００１７】次に、上記構成の破壊装置１を用いた破壊
方法を説明する。破壊容器５に、先端部同士を金属細線
２で接続した電極８を取付け部材７を介して取付け、電
極８に電気エネルギー供給回路を接続する。そして、破
壊容器５の開放側の外周部端面を被破壊物４に当接さ
せ、破壊容器５内に破壊用物質３を充填して金属細線２
を破壊用物質３中に浸漬させる。次に、押圧手段１０を
駆動して破壊容器５を被破壊物４に向けて押圧し固定す
る。

【００１８】このような状態で電気エネルギー供給回路
から、電極８を介して金属細線２に電気エネルギーを短
時間で供給する。そうすると、金属細線２が急激に溶融
蒸発して膨張力が発生し、この衝撃波が破壊用物質３を
介して被破壊物４に伝達される。またその衝撃波の一部
が放物形の衝撃力反射面６に反射されて被破壊物４に伝
達され、被破壊物４が破壊される。

【００１９】この時、金属細線２は放物面６の焦点に配
置しているので、図中の矢線ａ，ｂ，ｃ，ｄ（図２の
ａ，ｂ，ｃ，ｄの各グラフに相当する）で示すように、
金属細線２の反射衝撃波ｂ，ｃ，ｄが互いに平行に伝達
されるとともに、その伝達距離が半径方向外側ほど少し
ずつ長くなり、この結果、衝撃波の伝わるタイミングが
僅かずつずれる。したがって、金属細線２から破壊用物
質４を介して被破壊物４に直接伝達される直接衝撃波ａ
の到達後、僅かの時間経過後に反射衝撃波ｂ，ｃ，ｄが
到達し、しかもこの反射衝撃波ｂ，ｃ，ｄはタイミング
のずれた状態で到達する。このように、衝撃波ａ，ｂ，
ｃ，ｄが被破壊物４の表面に時間の幅を持って働くこと
により、従来のように瞬時に衝撃波が作用するのに比べ
て、被破壊物４をより効果的に破壊することができる。
なお、図２のグラフ図の横軸は、金属細線２が溶融蒸発
した時点からの経過時間を示し、縦軸はその際の衝撃力
を示すものである。

【００２０】上記第１の実施の形態によれば、被破壊物
４に対向する面が放物形断面の衝撃力反射面６に形成さ
れた破壊容器５に破壊用物質を充填し、金属細線２を放
物面６の焦点に配置し、この金属細線２に電気エネルギ
ーを短時間で供給することにより、被破壊物４を破壊す
るようにしたので、金属細線２が溶融蒸発する際に破壊
用物質３を介して直接被破壊物４に伝達される直接衝撃
波力と、衝撃力反射面６で反射されて被非破壊物４に伝
達される反射衝撃波とが、僅かの時間のずれて被破壊物
の表面に到達し、さらに反射衝撃波は、その伝達距離に
よりタイミングがずれて到達することから、衝撃力が被
破壊物４の表面に働く時間を持続させることができ、そ
の持続力により被破壊物４に十分な衝撃力を与えること
ができる。

【００２１】図５，図６は破壊装置の第２の実施の形態
を示し、第１の実施の形態と同一部材には同一記号を付
して説明は省略する。すなわち、破壊容器１５の衝撃力
反射面１６を略半楕円断面に形成したものである。楕円
形は、図６に示すように、２つの焦点Ｆ１，Ｆ２から点
Ｐまでの距離の和、Ｐ，Ｆ１＋Ｐ，Ｆ２が等しい軌跡で
あるが、この楕円軌跡の法線は、∠Ｆ１，Ｐ，Ｆ２の二
等分線上にあり、一方の焦点Ｆ１から発射された衝撃波
が楕円面に衝突すると、他方の焦点Ｆ２に向って進む。
したがって、たとえば一方の焦点Ｆ１近傍に金属細線２
を配置することにより、他方の焦点Ｆ２が被破壊物４の
表面にある場合には、その焦点Ｆ２に反射衝撃波を集中
して到達させることができ、また被破壊物４の表面近傍
に焦点Ｆ２がある場合には、反射衝撃波を狭い範囲Ｒに
集めることができる。

【００２２】したがって、金属細線２が溶融蒸発して発
生した衝撃波は、破壊用物質３を介して被破壊物４に到
達する直接衝撃波力と、破壊用物質３中を伝達されて衝
撃力反射面１６で反射され被非破壊物４に到達する反射
衝撃波とが、僅かの時間のずれて被破壊物４の表面に到
達し、さらに反射衝撃波は被破壊物４の表面の狭い範囲
に集中することから、衝撃力が被破壊物４の表面に働く
時間を持続させるとともに働く範囲を集中させることが
でき、被破壊物４に十分な衝撃力を与えることができ
る。

【００２３】上記第１，第２の実施の形態では、直接衝
撃波と反射衝撃波の時間のずれのほかに、反射衝撃波の
タイミングのずれおよび到達範囲の集中を副次的作用と
してあげたが、直接衝撃波と反射衝撃波の時間のずれの
みの作用効果に着目する場合には、図７に示す第３の実
施の形態のように、第２の実施の形態において、焦点Ｆ
１，Ｆ２から離れた位置に金属細線２および被破壊物４
を配置してもよい。また衝撃力反射面６，１６は、放物
形断面や半楕円形断面に限るものではなく、図８に示す
第４の実施の形態ように、半円形断面の衝撃力反射面２
６を有する破壊容器２５をであってもよいし、また衝撃
力が集中しやすいコーナー部のない凹状湾曲断面であれ
ば、衝撃波を良好に反射変向することができる。第２〜
第４の実施の形態における破壊容器１５，２５の全体形
状は、図３のおわん形や、図４のかまぼこ形である。

【００２４】なお、上記実施の形態では、破壊容器５を
薄肉状に構成しているが、図５，図７に示すように、そ
の外周部に配置された圧力支持体９と一体に形成しても
よい。

【００２５】また、本発明の実施の形態における破壊容
器５は、被破壊物４に当接する側が開放されており、開
放側を被破壊物４に当接させて使用するので、従来のよ
うに、被破壊物４に破壊容器５の装着孔を形成する必要
がなく、従って被破壊物４の破壊のための作業時間を短
縮することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上に述べたごとく請求項１および４記
載の破壊装置および方法によれば、破壊方法および装置
によれば、破壊容器に湾曲状断面の衝撃力反射面を形成
することにより、金属細線から衝撃力反射面を介して被
破壊物に伝達される反射衝撃波を、直接伝達される直接
衝撃波に比べてわずかに遅らせることにができ、衝撃波
が被破壊面に働く時間を継続させることができる。した
がって、被破壊物を効果的に破砕することができる。

【００２７】また請求項２記載の破壊装置よれば、一方
の焦点近傍から発生した衝撃波は、楕円形断面の衝撃力
反射面に当たって反射し他方の焦点近傍を通過するた
め、この反射衝撃波を被破壊物の狭い範囲に集中させる
ことができる。したがって、直接衝撃波と衝撃波の時間
のずれと、衝撃波の集中とにより、被破壊物を効果的に
破壊することができる。

【００２８】さらに請求項３記載の破壊装置によれば、
被破壊物に対向する衝撃力反射面が放物面に形成されて
いることにより、金属細線の溶融蒸発による衝撃波が衝
撃力反射面を介して被破壊物に到達する伝達距離が破壊
容器の半径方向外側ほどわずかづつ長くなる。このた
め、反射衝撃波はタイミングがずれて被破壊物に到達す
る。したがって、直接衝撃波と反射衝撃波との時間のず
れと、反射衝撃波のタイミングのずれとにより、衝撃波
が被破壊物の表面に働く時間が持続され、被破壊物に十
分な衝撃力を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る破壊装置の第１の実施の形態を示
し、使用状態を示す断面図である。

【図２】同破壊装置における衝撃波と経過時間の関係を
示すグラフ図である。

【図３】同破壊装置の破壊容器の一形態を示す斜視図で
ある。

【図４】同破壊装置の破壊容器の他の形態を示す斜視図
である。

【図５】本発明に係る破壊装置の第２の実施の形態を示
し、使用状態を示す断面図である。

【図６】同第２の実施の形態の原理を示す説明図であ
る。

【図７】本発明に係る破壊装置の第３の実施の形態を示
し、使用状態を示す断面図である。

【図８】本発明に係る破壊装置の第４の実施の形態を示
し、使用状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 破壊装置 ２ 金属細線 ３ 破壊用物質 ４ 被破壊物 ５，１５，２５ 破壊容器 ６，１６，２６ 放物面 ７ 取付け部材 ８ 電極 ９ 圧力支持体 １０ 押圧手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉越 大介 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 佐々木 加津也 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 井上 鉄也 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 加藤 剛 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被破壊物との間に破壊用物質を保持する破
   壊容器と、破壊容器内で破壊用物質に浸漬される金属細
   線と、この金属細線に電気エネルギーを供給するための
   電気エネルギー供給回路とを備え、この電気エネルギー
   供給回路から金属細線に電気エネルギーを短時間で供給
   して、金属細線を急激に溶融蒸発させることによりその
   時の膨張力で被破壊物を破壊させる破壊装置であって、 破壊容器は、外周部が被破壊物に当接されて固定される
   とともに、被破壊物に対向する面が凹状湾曲形断面の衝
   撃力反射面に形成されたことを特徴とする破壊装置。
2. 【請求項２】衝撃力反射面が半楕円形断面に形成され、
   金属細線がその一方の焦点位置近傍に配置され、被破壊
   物が他方の焦点位置近傍に配置されたことを特徴とする
   請求項１記載の破壊装置。
3. 【請求項３】衝撃力反射面が放物形断面に形成され、金
   属細線がその焦点位置近傍に配置されたことを特徴とす
   る請求項１記載の破壊装置。
4. 【請求項４】被破壊物に当接する側が開放されるととも
   に被破壊物に対向する凹状湾曲形断面の衝撃力反射面が
   形成された破壊容器内に、破壊用物質を充填しさらにこ
   の破壊用物質中に金属細線を浸漬配置し、 この金属細線に電気エネルギー供給回路から電気エネル
   ギーを短時間で供給して金属細線を急激に溶融蒸発さ
   せ、その際の膨張力による衝撃波を破壊用物質を介して
   被破壊物荷到達させて破壊し、 さらにその衝撃波を衝撃力反射面で反射させて僅かの時
   間遅れで被破壊物に到達させ破壊することを特徴とする
   破壊方法。