JPH1088957A - 破砕装置及び破砕方法 - Google Patents
破砕装置及び破砕方法Info
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- JPH1088957A JPH1088957A JP26381296A JP26381296A JPH1088957A JP H1088957 A JPH1088957 A JP H1088957A JP 26381296 A JP26381296 A JP 26381296A JP 26381296 A JP26381296 A JP 26381296A JP H1088957 A JPH1088957 A JP H1088957A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 破砕対象物の表面から掘削及び破砕ができ、
かつ、１回の破砕で広範囲にわたって破砕可能な破砕装
置及び破砕方法を提供する。 【解決手段】 １対の正極２及び負極３からなる電極１
と、正極２と負極３間に接続された金属細線４と、高電
圧エネルギーを電極１に供給する高電圧発生装置１０と
を備え、前記高電圧エネルギーにより短時間で金属細線
４を溶融及び気化し、このときの衝撃波で破砕対象物を
破砕する破砕装置において、電極１の電極間距離及び前
記金属細線４に電流を流す回路のキャパシタンスとの間
で所定の関係を満たすインダクタンスを有するコイル１
３を、電極１と高電圧発生装置１０との間に設けること
により、コイル１３に発生する逆起電力によって前記衝
撃波エネルギーを増大させる。また、金属細線４を破砕
対象物の表面近傍に設置して衝撃波エネルギーを破砕対
象物の表面から投入する。
かつ、１回の破砕で広範囲にわたって破砕可能な破砕装
置及び破砕方法を提供する。 【解決手段】 １対の正極２及び負極３からなる電極１
と、正極２と負極３間に接続された金属細線４と、高電
圧エネルギーを電極１に供給する高電圧発生装置１０と
を備え、前記高電圧エネルギーにより短時間で金属細線
４を溶融及び気化し、このときの衝撃波で破砕対象物を
破砕する破砕装置において、電極１の電極間距離及び前
記金属細線４に電流を流す回路のキャパシタンスとの間
で所定の関係を満たすインダクタンスを有するコイル１
３を、電極１と高電圧発生装置１０との間に設けること
により、コイル１３に発生する逆起電力によって前記衝
撃波エネルギーを増大させる。また、金属細線４を破砕
対象物の表面近傍に設置して衝撃波エネルギーを破砕対
象物の表面から投入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極間の金属細線
に流す大電流による衝撃波エネルギーを用いた破砕装置
及び破砕方法に関する。
に流す大電流による衝撃波エネルギーを用いた破砕装置
及び破砕方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、岩盤やコンクリート等を電極間で
の電気エネルギーの放出により破砕する（以下、電気破
砕と呼ぶ）方法が、いくつか提案されている。例えば、
特開平４−２２２７９４号公報においては、ドリル等に
よって岩石等の固体絶縁物に穴を開け、この穴の中に粘
性の有る電解液（例えば、硫酸銅電解液）を入れた状態
で、この穴の中に電極を挿入し、この電極に高電圧パル
スを印加する方法を開示している。これにより、電極に
プラズマ放電が発生し、このとき放射される電気的エネ
ルギーが岩石を破砕して断片化している。そして、電極
の周囲の閉じ込められた領域の中を上記電解液で満た
し、プラズマ放電で発生した破壊力を増大させるように
している。また、特表昭６２−５０２７３３号公報に
は、岩石等に所定距離をおいて２個以上の異なる穴を開
け、各穴に電極を挿入し、異なる穴の電極間でプラズマ
放電させることにより、岩石等を破砕する方法が開示さ
れている。このとき、極めて短い時間でパルス状に高電
圧エネルギーが岩石に加えられることにより、破砕が行
われる。
の電気エネルギーの放出により破砕する（以下、電気破
砕と呼ぶ）方法が、いくつか提案されている。例えば、
特開平４−２２２７９４号公報においては、ドリル等に
よって岩石等の固体絶縁物に穴を開け、この穴の中に粘
性の有る電解液（例えば、硫酸銅電解液）を入れた状態
で、この穴の中に電極を挿入し、この電極に高電圧パル
スを印加する方法を開示している。これにより、電極に
プラズマ放電が発生し、このとき放射される電気的エネ
ルギーが岩石を破砕して断片化している。そして、電極
の周囲の閉じ込められた領域の中を上記電解液で満た
し、プラズマ放電で発生した破壊力を増大させるように
している。また、特表昭６２−５０２７３３号公報に
は、岩石等に所定距離をおいて２個以上の異なる穴を開
け、各穴に電極を挿入し、異なる穴の電極間でプラズマ
放電させることにより、岩石等を破砕する方法が開示さ
れている。このとき、極めて短い時間でパルス状に高電
圧エネルギーが岩石に加えられることにより、破砕が行
われる。
【０００３】また、特開平７−１４５６９８号公報に
は、電極間に金属細線を接続し、この電極と金属細線を
溶液が満たされた岩石中の穴の中に挿入して密封し、こ
の電極間に短時間で電流を流して金属細線が溶融し気化
したときに発生する衝撃波エネルギーによって、岩石等
を破砕する方法が開示されている。
は、電極間に金属細線を接続し、この電極と金属細線を
溶液が満たされた岩石中の穴の中に挿入して密封し、こ
の電極間に短時間で電流を流して金属細線が溶融し気化
したときに発生する衝撃波エネルギーによって、岩石等
を破砕する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示した従来の電気破砕では、いずれも、電極を挿入する
ための穴を予め別の手段（例えば、ドリルなど）により
開ける必要がある。このために、実際に電気破砕を行う
際は、穴開け用の手段と破砕用の装置を別々に準備しな
ければならないので、段取り替え等に工数を要し、作業
性があまり良くないという問題がある。また、特開平４
−２２２７９４号公報等による方法においては、電極間
の距離を大きくできず、せいぜい数cmが限度となってい
る。よって、広範囲にわたって破砕する場合は、狭い間
隔で幾つもの穴を開ける必要があり、このための作業に
時間を要していた。
示した従来の電気破砕では、いずれも、電極を挿入する
ための穴を予め別の手段（例えば、ドリルなど）により
開ける必要がある。このために、実際に電気破砕を行う
際は、穴開け用の手段と破砕用の装置を別々に準備しな
ければならないので、段取り替え等に工数を要し、作業
性があまり良くないという問題がある。また、特開平４
−２２２７９４号公報等による方法においては、電極間
の距離を大きくできず、せいぜい数cmが限度となってい
る。よって、広範囲にわたって破砕する場合は、狭い間
隔で幾つもの穴を開ける必要があり、このための作業に
時間を要していた。
【０００５】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、破砕対象物の表面から掘削及び破砕がで
き、かつ、１回の破砕で広範囲にわたって破砕可能な破
砕装置及び破砕方法を提供することを目的としている。
たものであり、破砕対象物の表面から掘削及び破砕がで
き、かつ、１回の破砕で広範囲にわたって破砕可能な破
砕装置及び破砕方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、１対の
正極２及び負極３からなる電極１と、正極２と負極３間
に接続された金属細線４と、高電圧エネルギーを電極１
に供給する高電圧発生装置１０とを備え、前記高電圧エ
ネルギーにより短時間で金属細線４を溶融及び気化し、
このときの衝撃波で破砕対象物を破砕する破砕装置にお
いて、前記電極１の電極間距離及び前記金属細線４に電
流を流す回路のキャパシタンスとの間で所定の関係を満
たすインダクタンスを有するコイル１３を、前記電極１
と高電圧発生装置１０との間に設けた構成としている。
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、１対の
正極２及び負極３からなる電極１と、正極２と負極３間
に接続された金属細線４と、高電圧エネルギーを電極１
に供給する高電圧発生装置１０とを備え、前記高電圧エ
ネルギーにより短時間で金属細線４を溶融及び気化し、
このときの衝撃波で破砕対象物を破砕する破砕装置にお
いて、前記電極１の電極間距離及び前記金属細線４に電
流を流す回路のキャパシタンスとの間で所定の関係を満
たすインダクタンスを有するコイル１３を、前記電極１
と高電圧発生装置１０との間に設けた構成としている。
【０００７】請求項１に記載の発明によると、高電圧発
生装置のコンデンサに蓄積された高電圧エネルギーが電
極間に供給されたとき、金属細線に大電流が流れてこの
金属細線が溶融し気化する。この気化現象により、衝撃
波が発生する。そして、金属細線を破砕対象物の表面近
傍に設置しているので、破砕対象物の表面から衝撃波エ
ネルギーが効率的に投入される。これによって、ドリル
等の他の掘削手段が無くても、破砕対象物の表面から掘
削及び破砕ができる。また、このとき、上記金属細線を
流れる電流が上記溶融により急激に減少するので、電極
と高電圧発生装置との間に設けたコイルに逆起電力が発
生して電極間電圧が増大する。そして、このコイルのイ
ンダクタンスは電極間距離とコンデンサのキャパシタン
スとの間で所定関係を満たすように設定されており、こ
れによって、上記電極間電圧と金属細線の上記電流との
積による出力パワーが大きくなり、破砕対象物に短時間
で大きな衝撃波エネルギーが投入される。したがって、
効率的に破砕が可能となる。
生装置のコンデンサに蓄積された高電圧エネルギーが電
極間に供給されたとき、金属細線に大電流が流れてこの
金属細線が溶融し気化する。この気化現象により、衝撃
波が発生する。そして、金属細線を破砕対象物の表面近
傍に設置しているので、破砕対象物の表面から衝撃波エ
ネルギーが効率的に投入される。これによって、ドリル
等の他の掘削手段が無くても、破砕対象物の表面から掘
削及び破砕ができる。また、このとき、上記金属細線を
流れる電流が上記溶融により急激に減少するので、電極
と高電圧発生装置との間に設けたコイルに逆起電力が発
生して電極間電圧が増大する。そして、このコイルのイ
ンダクタンスは電極間距離とコンデンサのキャパシタン
スとの間で所定関係を満たすように設定されており、こ
れによって、上記電極間電圧と金属細線の上記電流との
積による出力パワーが大きくなり、破砕対象物に短時間
で大きな衝撃波エネルギーが投入される。したがって、
効率的に破砕が可能となる。
【０００８】請求項２に記載の発明は、金属細線４が接
続された１対の正極２と負極３間に高電圧エネルギーを
供給し、この高電圧エネルギーにより短時間で金属細線
４を溶融及び気化し、このときの衝撃波で破砕対象物を
破砕する破砕方法において、前記金属細線４を破砕対象
物の表面近傍に設置して前記衝撃波エネルギーを破砕対
象物の表面から投入する方法としている。
続された１対の正極２と負極３間に高電圧エネルギーを
供給し、この高電圧エネルギーにより短時間で金属細線
４を溶融及び気化し、このときの衝撃波で破砕対象物を
破砕する破砕方法において、前記金属細線４を破砕対象
物の表面近傍に設置して前記衝撃波エネルギーを破砕対
象物の表面から投入する方法としている。
【０００９】請求項２に記載の発明によると、高電圧エ
ネルギーが電極（正極と負極からなる）に供給されたと
き、金属細線に大電流が流れてこの金属細線が溶融し気
化する。金属細線を破砕対象物の表面近傍に設けている
ので、上記気化現象により発生した衝撃波エネルギーが
破砕対象物に投入される量が多くなる。この結果、ドリ
ル等を使用せずに破砕対象物の表面から掘削及び破砕が
できるので、能率的な破砕が可能となる。
ネルギーが電極（正極と負極からなる）に供給されたと
き、金属細線に大電流が流れてこの金属細線が溶融し気
化する。金属細線を破砕対象物の表面近傍に設けている
ので、上記気化現象により発生した衝撃波エネルギーが
破砕対象物に投入される量が多くなる。この結果、ドリ
ル等を使用せずに破砕対象物の表面から掘削及び破砕が
できるので、能率的な破砕が可能となる。
【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の破砕方法において、前記破砕対象物の表面近傍及び前
記金属細線４を液体中に浸している。
の破砕方法において、前記破砕対象物の表面近傍及び前
記金属細線４を液体中に浸している。
【００１１】請求項３に記載の発明によると、破砕対象
物の表面近傍及び金属細線を液体（例えば、水や油等）
中に浸しているので、衝撃波に対する破砕対象物の表面
での音響インピーダンスの変化が小さくなる。したがっ
て、金属細線の溶融及び気化により発生した衝撃波エネ
ルギーが効率的に破砕対象物に投入され、能率的な破砕
が可能となる。
物の表面近傍及び金属細線を液体（例えば、水や油等）
中に浸しているので、衝撃波に対する破砕対象物の表面
での音響インピーダンスの変化が小さくなる。したがっ
て、金属細線の溶融及び気化により発生した衝撃波エネ
ルギーが効率的に破砕対象物に投入され、能率的な破砕
が可能となる。
【００１２】請求項４に記載の発明は、金属細線４が接
続された１対の正極２と負極３間に高電圧エネルギーを
供給し、この高電圧エネルギーにより短時間で金属細線
４を溶融及び気化し、このときの衝撃波で破砕対象物を
破砕する破砕方法において、前記正極２と負極３間の電
極間距離及び前記金属細線４に電流を流す回路のキャパ
シタンスとの間で所定の関係を満たすインダクタンスを
有するコイル１３を介して、前記正極２と負極３間に前
記高電圧エネルギーを供給し、前記金属細線４の溶融時
の電流減少により前記コイル１３に発生する逆起電力に
よって前記衝撃波エネルギーを増大させる方法としてい
る。
続された１対の正極２と負極３間に高電圧エネルギーを
供給し、この高電圧エネルギーにより短時間で金属細線
４を溶融及び気化し、このときの衝撃波で破砕対象物を
破砕する破砕方法において、前記正極２と負極３間の電
極間距離及び前記金属細線４に電流を流す回路のキャパ
シタンスとの間で所定の関係を満たすインダクタンスを
有するコイル１３を介して、前記正極２と負極３間に前
記高電圧エネルギーを供給し、前記金属細線４の溶融時
の電流減少により前記コイル１３に発生する逆起電力に
よって前記衝撃波エネルギーを増大させる方法としてい
る。
【００１３】請求項４に記載の発明によると、高電圧発
生装置から高電圧エネルギーがコイルを介して電極（正
極と負極からなる）に供給されたとき、金属細線に大電
流が流れてこの金属細線が溶融及び気化し、この気化現
象により衝撃波は発生する。このとき、上記金属細線を
流れる電流が上記溶融により急激に減少するので、前記
コイルに逆起電力が発生して電極間電圧が増加する。そ
して、このコイルのインダクタンスは電極間距離と上記
電流を流す回路のキャパシタンス（高電圧発生装置の出
力コンデンサ及び上記回路の浮遊容量等を含む）との間
で所定の関係を満たすように設定されており、これによ
って上記電極間電圧と金属細線の上記電流との積による
出力パワーが大きくなり、破砕対象物に短時間で大きな
衝撃波エネルギーが投入される。したがって、効率的に
破砕が可能となる。
生装置から高電圧エネルギーがコイルを介して電極（正
極と負極からなる）に供給されたとき、金属細線に大電
流が流れてこの金属細線が溶融及び気化し、この気化現
象により衝撃波は発生する。このとき、上記金属細線を
流れる電流が上記溶融により急激に減少するので、前記
コイルに逆起電力が発生して電極間電圧が増加する。そ
して、このコイルのインダクタンスは電極間距離と上記
電流を流す回路のキャパシタンス（高電圧発生装置の出
力コンデンサ及び上記回路の浮遊容量等を含む）との間
で所定の関係を満たすように設定されており、これによ
って上記電極間電圧と金属細線の上記電流との積による
出力パワーが大きくなり、破砕対象物に短時間で大きな
衝撃波エネルギーが投入される。したがって、効率的に
破砕が可能となる。
【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の破砕方法において、前記金属細線４を破砕対象物の表
面近傍に設置して前記衝撃波エネルギーを破砕対象物の
表面から投入する方法としている。
の破砕方法において、前記金属細線４を破砕対象物の表
面近傍に設置して前記衝撃波エネルギーを破砕対象物の
表面から投入する方法としている。
【００１５】請求項５に記載の発明によると、破砕対象
物の表面近傍に金属細線を設置するので、衝撃波が直接
破砕対象物に伝達される。よって、金属細線で発生する
衝撃波エネルギーが効率的に破砕対象物の表面から投入
される。したがって、能率的な破砕が可能となる。
物の表面近傍に金属細線を設置するので、衝撃波が直接
破砕対象物に伝達される。よって、金属細線で発生する
衝撃波エネルギーが効率的に破砕対象物の表面から投入
される。したがって、能率的な破砕が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、図１〜図４を参照しなが
ら、本発明に係わる破砕装置及び破砕方法の実施形態を
説明する。図１は、本発明に係わる破砕装置の基本的な
構成を示している。正極２と負極３からなる１対の電極
１の先端部には、正極２と負極３間を接続する金属細線
４が設けられている。この金属細線４は、例えば直径が
０．２mmで、銅やアルミニウム等の金属から構成されて
いるが、これらに限定されない。また、電極１は１対以
上設けてもよく、その場合は各電極１にそれぞれ金属細
線４が接続される。そして、この金属細線４は、破砕対
象物２０の表面近傍に設置されている。高電圧発生装置
１０は高電圧エネルギーを電極１に供給しており、チャ
ージ回路１１とコンデンサ１２とから構成されている。
コンデンサ１２はチャージ回路１１の出力段に並列に接
続されており、チャージ回路１１によって高電圧（例え
ば、１５KV）で所定量の電荷が蓄積される。コンデンサ
１２の両端子は高電圧発生装置１０の出力端子となって
おり、この負の出力端子は負極３に接続され、正の出力
端子はコイル１３の一端に接続されている。そして、コ
イル１３の他端はスイッチ手段１４を介して正極２に接
続されている。スイッチ手段１４は高電圧の大電流をス
イッチングしており、例えばサイリスタ等の半導体スイ
ッチング素子によって構成されている。
ら、本発明に係わる破砕装置及び破砕方法の実施形態を
説明する。図１は、本発明に係わる破砕装置の基本的な
構成を示している。正極２と負極３からなる１対の電極
１の先端部には、正極２と負極３間を接続する金属細線
４が設けられている。この金属細線４は、例えば直径が
０．２mmで、銅やアルミニウム等の金属から構成されて
いるが、これらに限定されない。また、電極１は１対以
上設けてもよく、その場合は各電極１にそれぞれ金属細
線４が接続される。そして、この金属細線４は、破砕対
象物２０の表面近傍に設置されている。高電圧発生装置
１０は高電圧エネルギーを電極１に供給しており、チャ
ージ回路１１とコンデンサ１２とから構成されている。
コンデンサ１２はチャージ回路１１の出力段に並列に接
続されており、チャージ回路１１によって高電圧（例え
ば、１５KV）で所定量の電荷が蓄積される。コンデンサ
１２の両端子は高電圧発生装置１０の出力端子となって
おり、この負の出力端子は負極３に接続され、正の出力
端子はコイル１３の一端に接続されている。そして、コ
イル１３の他端はスイッチ手段１４を介して正極２に接
続されている。スイッチ手段１４は高電圧の大電流をス
イッチングしており、例えばサイリスタ等の半導体スイ
ッチング素子によって構成されている。
【００１７】いま、高電圧発生装置１０のコンデンサ１
２に高電圧で電荷が蓄積されており、スイッチ手段１４
をオン（導通状態）にしたとする。このとき、上記電荷
がコイル１３及びスイッチ手段１４を経由して放電さ
れ、電流Ｉが電極１及び金属細線４に流れ、また、正極
２と負極３間に電極間電圧Ｖが生じる。図２及び図３
は、この電流Ｉと電極間電圧Ｖの波形例を示している。
ここで、図２及び図３における測定条件は、高電圧発生
装置１０の出力電圧を１５KV、コンデンサ１２のキャパ
シタンスＣを１４．９μＦ、及びコイル１３のインダク
タンスＬを０．７μＨとして、等しく設定されており、
正極２と負極３の電極間距離Ａのみが異なっている。こ
の電極間距離Ａは、図３の場合は６cm、図２の場合は
１．５cmに設定してある。また、同図において、横軸は
経過時間、縦軸は上記電流Ｉ又は電極間電圧Ｖを表して
いる。電流Ｉが徐々に増加して所定電流値以上になった
とき、金属細線４は溶融し気化する。このために、金属
細線４の周囲に衝撃波が発生する。このときの衝撃波エ
ネルギーが金属細線４近傍の破砕対象物２０の表面に伝
達され、破砕対象物２０が掘削及び破砕される。
２に高電圧で電荷が蓄積されており、スイッチ手段１４
をオン（導通状態）にしたとする。このとき、上記電荷
がコイル１３及びスイッチ手段１４を経由して放電さ
れ、電流Ｉが電極１及び金属細線４に流れ、また、正極
２と負極３間に電極間電圧Ｖが生じる。図２及び図３
は、この電流Ｉと電極間電圧Ｖの波形例を示している。
ここで、図２及び図３における測定条件は、高電圧発生
装置１０の出力電圧を１５KV、コンデンサ１２のキャパ
シタンスＣを１４．９μＦ、及びコイル１３のインダク
タンスＬを０．７μＨとして、等しく設定されており、
正極２と負極３の電極間距離Ａのみが異なっている。こ
の電極間距離Ａは、図３の場合は６cm、図２の場合は
１．５cmに設定してある。また、同図において、横軸は
経過時間、縦軸は上記電流Ｉ又は電極間電圧Ｖを表して
いる。電流Ｉが徐々に増加して所定電流値以上になった
とき、金属細線４は溶融し気化する。このために、金属
細線４の周囲に衝撃波が発生する。このときの衝撃波エ
ネルギーが金属細線４近傍の破砕対象物２０の表面に伝
達され、破砕対象物２０が掘削及び破砕される。
【００１８】そして、金属細線４の溶融に伴って電流Ｉ
の大きさは急激に減少して行くが、これによってコイル
１３に逆起電力が発生する。図２の場合には、電極間距
離Ａの大きさが図３の場合に比べて小さいので、電流Ｉ
がある程度緩やかに減少する。したがって、コイル１３
での逆起電力Ｅ1 は小さくなり、電極間電圧Ｖは余り大
きくならない。このとき、全体的に金属細線４の溶融及
び気化が時間的に緩やかに行われるので、発生する衝撃
波パワー小さくなる。一方、図３の場合には、図２の場
合に比べて電流Ｉが急激に減少するのでコイル１３での
逆起電力Ｅ2 は大きくなっている。これによって、電極
間電圧Ｖが大きく増加するので、金属細線４が溶融し気
化する期間に金属細線４に入力されるパワーＰが、数式
「Ｐ＝Ｖ×Ｉ」によって示されるように非常に増大す
る。しかも、金属細線４が溶融し気化する時間が非常に
短時間となるので、この入力パワーＰは図２の場合に比
べて非常に大きな衝撃波パワーに変換される。この結
果、破砕対象物２０の破砕量が多くなる。また、衝撃波
が無くなった後、スイッチ手段１４を開き、チャージ回
路１１によって再びコンデンサ１２を充電することがで
きる。
の大きさは急激に減少して行くが、これによってコイル
１３に逆起電力が発生する。図２の場合には、電極間距
離Ａの大きさが図３の場合に比べて小さいので、電流Ｉ
がある程度緩やかに減少する。したがって、コイル１３
での逆起電力Ｅ1 は小さくなり、電極間電圧Ｖは余り大
きくならない。このとき、全体的に金属細線４の溶融及
び気化が時間的に緩やかに行われるので、発生する衝撃
波パワー小さくなる。一方、図３の場合には、図２の場
合に比べて電流Ｉが急激に減少するのでコイル１３での
逆起電力Ｅ2 は大きくなっている。これによって、電極
間電圧Ｖが大きく増加するので、金属細線４が溶融し気
化する期間に金属細線４に入力されるパワーＰが、数式
「Ｐ＝Ｖ×Ｉ」によって示されるように非常に増大す
る。しかも、金属細線４が溶融し気化する時間が非常に
短時間となるので、この入力パワーＰは図２の場合に比
べて非常に大きな衝撃波パワーに変換される。この結
果、破砕対象物２０の破砕量が多くなる。また、衝撃波
が無くなった後、スイッチ手段１４を開き、チャージ回
路１１によって再びコンデンサ１２を充電することがで
きる。
【００１９】本発明者らは、数々の実験データに基づい
て、上記図３の場合の方が図２の場合よりも破砕量を多
くできることを確認している。このことは、次のように
説明される。高電圧発生装置１０の出力電圧の大きさ、
金属細線４に電流を流す回路全体のキャパシタンスＣ
（すなわち、コンデンサ１２と高電圧発生装置から金属
細線４に到るまでの回路の浮遊容量等とを含む）、コイ
ル１３のインダクタンスＬ、及び電極間距離Ａの大きさ
に対応して金属細線４に流れる電流Ｉの波形が決まり、
コイル１３での逆起電力Ｅは金属細線４が溶融し気化す
る際の電流Ｉの減少度合いにより決まることになる。し
たがって、上記各値が所定の関係を満たすように、すな
わち、マッチングするようにそれぞれを設定することに
よって、衝撃波エネルギーを効果的に破砕対象物に投入
することができる。例えば、電極間距離Ａに対応して上
記キャパシタンスＣ（コンデンサ１２の容量）及びイン
ダクタンスＬを選択したり、あるいは、キャパシタンス
Ｃ及びインダクタンスＬに対応して所定の電極間距離Ａ
に設定する等を行うことにより、マッチング可能とな
る。なお、本発明は前述の各設定値に限定されるもので
はなく、可能な限りにおいて設定値を変更できる。
て、上記図３の場合の方が図２の場合よりも破砕量を多
くできることを確認している。このことは、次のように
説明される。高電圧発生装置１０の出力電圧の大きさ、
金属細線４に電流を流す回路全体のキャパシタンスＣ
（すなわち、コンデンサ１２と高電圧発生装置から金属
細線４に到るまでの回路の浮遊容量等とを含む）、コイ
ル１３のインダクタンスＬ、及び電極間距離Ａの大きさ
に対応して金属細線４に流れる電流Ｉの波形が決まり、
コイル１３での逆起電力Ｅは金属細線４が溶融し気化す
る際の電流Ｉの減少度合いにより決まることになる。し
たがって、上記各値が所定の関係を満たすように、すな
わち、マッチングするようにそれぞれを設定することに
よって、衝撃波エネルギーを効果的に破砕対象物に投入
することができる。例えば、電極間距離Ａに対応して上
記キャパシタンスＣ（コンデンサ１２の容量）及びイン
ダクタンスＬを選択したり、あるいは、キャパシタンス
Ｃ及びインダクタンスＬに対応して所定の電極間距離Ａ
に設定する等を行うことにより、マッチング可能とな
る。なお、本発明は前述の各設定値に限定されるもので
はなく、可能な限りにおいて設定値を変更できる。
【００２０】図４は、岩石等を掘削及び破砕する例を示
している。図４において、電極１の先端には金属細線４
が接続され、電極１の正極２及び負極３は高電圧発生装
置１０に接続されている。同図では、高電圧発生装置１
０と電極１間の前述のコイル１３は省略して図示してい
ない。金属細線４は破砕対象物２０の岩石等の表面近傍
に設置されており、この金属細線４の周囲を囲むように
岩石上には保水手段８が設けられている。そして、保水
手段８に囲まれた岩石表面には例えば水や油等のような
液体９が満たされており、この液体９中に金属細線４が
浸されている。そして、この保水手段８には液体供給管
７を介してポンプ６から液体９が供給されるようになっ
ている。
している。図４において、電極１の先端には金属細線４
が接続され、電極１の正極２及び負極３は高電圧発生装
置１０に接続されている。同図では、高電圧発生装置１
０と電極１間の前述のコイル１３は省略して図示してい
ない。金属細線４は破砕対象物２０の岩石等の表面近傍
に設置されており、この金属細線４の周囲を囲むように
岩石上には保水手段８が設けられている。そして、保水
手段８に囲まれた岩石表面には例えば水や油等のような
液体９が満たされており、この液体９中に金属細線４が
浸されている。そして、この保水手段８には液体供給管
７を介してポンプ６から液体９が供給されるようになっ
ている。
【００２１】このような構成において、図４(1) に示す
ごとく、前述同様に高電圧発生装置１０から高電圧が電
極１に印加されると、金属細線４が流れる電流により溶
融及び気化し、金属細線４の周囲に衝撃波が発生する。
この後、図４(2) に示すごとく、この衝撃波エネルギー
は液体９から効率的に岩石中に投入され、これによって
岩石等が表面から掘削及び破砕される。また、このと
き、液体９の音響インピーダンスは空気等の気体よりも
岩石等の音響インピーダンスにさらに近いので、岩石表
面での衝撃波の反射は少なくなり、より効果的に衝撃波
エネルギーを岩石等の表面から投入できる。そして、従
来の放電エネルギーによる電気破砕よりも、電極間距離
を大きく設定することができるので、非常に広い範囲に
わたって岩石を掘削及び破砕可能となる。
ごとく、前述同様に高電圧発生装置１０から高電圧が電
極１に印加されると、金属細線４が流れる電流により溶
融及び気化し、金属細線４の周囲に衝撃波が発生する。
この後、図４(2) に示すごとく、この衝撃波エネルギー
は液体９から効率的に岩石中に投入され、これによって
岩石等が表面から掘削及び破砕される。また、このと
き、液体９の音響インピーダンスは空気等の気体よりも
岩石等の音響インピーダンスにさらに近いので、岩石表
面での衝撃波の反射は少なくなり、より効果的に衝撃波
エネルギーを岩石等の表面から投入できる。そして、従
来の放電エネルギーによる電気破砕よりも、電極間距離
を大きく設定することができるので、非常に広い範囲に
わたって岩石を掘削及び破砕可能となる。
【００２２】本実施形態で示したような破砕装置は、破
砕対象物をその表面から広範囲に掘削及び破砕できるの
で、広い分野への応用が可能となり、例えば、岩盤等を
任意の場所で任意の方向から掘削及び破砕する破砕装置
や、ビル等の解体作業等に応用することができる。ま
た、例えば瓶やガラス等の危険物の破砕においては、破
砕用の電極を遠隔操作することにより、安全な破砕作業
が可能となる。
砕対象物をその表面から広範囲に掘削及び破砕できるの
で、広い分野への応用が可能となり、例えば、岩盤等を
任意の場所で任意の方向から掘削及び破砕する破砕装置
や、ビル等の解体作業等に応用することができる。ま
た、例えば瓶やガラス等の危険物の破砕においては、破
砕用の電極を遠隔操作することにより、安全な破砕作業
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる破砕装置の基本的な構成を示
す。
す。
【図２】本発明の電極間の電流及び電圧の波形例を示
す。（電極間距離と各インピーダンスとのミスマッチン
グ時）
す。（電極間距離と各インピーダンスとのミスマッチン
グ時）
【図３】本発明の電極間の電流及び電圧の波形例を示
す。（電極間距離と各インピーダンスとのマッチング
時）
す。（電極間距離と各インピーダンスとのマッチング
時）
【図４】本発明に係わる破砕装置による岩石等の掘削、
破砕例を示す。
破砕例を示す。
１…電極、２…正極、３…負極、４…金属細線、６…ポ
ンプ、７…液体供給管、８…保水手段、９…液体、１０
…高電圧発生装置、１１…チャージ回路、１２…コンデ
ンサ、１３…コイル、１４…スイッチ手段、２０…破砕
対象物。
ンプ、７…液体供給管、８…保水手段、９…液体、１０
…高電圧発生装置、１１…チャージ回路、１２…コンデ
ンサ、１３…コイル、１４…スイッチ手段、２０…破砕
対象物。
Claims (5)
- 【請求項１】 １対の正極(2) 及び負極(3) からなる電
極(1) と、正極(2)と負極(3) 間に接続された金属細線
(4) と、高電圧エネルギーを電極(1) に供給する高電圧
発生装置(10)とを備え、前記高電圧エネルギーにより短
時間で金属細線(4) を溶融及び気化し、このときの衝撃
波で破砕対象物を破砕する破砕装置において、 前記電極(1) の電極間距離及び前記金属細線(4) に電流
を流す回路のキャパシタンスとの間で所定の関係を満た
すインダクタンスを有するコイル(13)を、前記電極(1)
と高電圧発生装置(10)との間に設けたことを特徴とする
破砕装置。 - 【請求項２】 金属細線(4) が接続された１対の正極
(2) と負極(3) 間に高電圧エネルギーを供給し、この高
電圧エネルギーにより短時間で金属細線(4) を溶融及び
気化し、このときの衝撃波で破砕対象物を破砕する破砕
方法において、 前記金属細線(4) を破砕対象物の表面近傍に設置して前
記衝撃波エネルギーを破砕対象物の表面から投入するこ
とを特徴とする破砕方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の破砕方法において、 前記破砕対象物の表面近傍及び前記金属細線(4) を液体
中に浸したことを特徴とする破砕方法。 - 【請求項４】 金属細線(4) が接続された１対の正極
(2) と負極(3) 間に高電圧エネルギーを供給し、この高
電圧エネルギーにより短時間で金属細線(4) を溶融及び
気化し、このときの衝撃波で破砕対象物を破砕する破砕
方法において、 前記正極(2) と負極(3) 間の電極間距離及び前記金属細
線(4) に電流を流す回路のキャパシタンスとの間で所定
の関係を満たすインダクタンスを有するコイル(13)を介
して、前記正極(2) と負極(3) 間に前記高電圧エネルギ
ーを供給し、前記金属細線(4) の溶融時の電流減少によ
り前記コイル(13)に発生する逆起電力によって前記衝撃
波エネルギーを増大させたことを特徴とする破砕方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の破砕方法において、 前記金属細線(4) を破砕対象物の表面近傍に設置して前
記衝撃波エネルギーを破砕対象物の表面から投入するこ
とを特徴とする破砕方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26381296A JPH1088957A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 破砕装置及び破砕方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26381296A JPH1088957A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 破砕装置及び破砕方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1088957A true JPH1088957A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17394591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26381296A Pending JPH1088957A (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 破砕装置及び破砕方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1088957A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010111965A (ko) * | 2000-06-14 | 2001-12-20 | 채재우 | 전기식 기폭 장치 및 방법 |
| CN102490275A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-13 | 福建溪石股份有限公司 | 一种石材凹坑毛面的加工方法 |
| US20170370155A1 (en) * | 2014-12-19 | 2017-12-28 | Ihc Holland Ie B.V. | Device and method for crushing rock by means of pulsed electric energy |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP26381296A patent/JPH1088957A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010111965A (ko) * | 2000-06-14 | 2001-12-20 | 채재우 | 전기식 기폭 장치 및 방법 |
| CN102490275A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-13 | 福建溪石股份有限公司 | 一种石材凹坑毛面的加工方法 |
| US20170370155A1 (en) * | 2014-12-19 | 2017-12-28 | Ihc Holland Ie B.V. | Device and method for crushing rock by means of pulsed electric energy |
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