JPH109799A

JPH109799A - 耐衝撃性電子式遅延電気雷管

Info

Publication number: JPH109799A
Application number: JP15709496A
Authority: JP
Inventors: Midori Sakamoto; 緑坂元; Masaaki Nishi; 政明西; Takeshi Murashita; 剛村下
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1998-01-16
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JP3877237B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐衝撃性の高い安全な電子式遅延電気雷管を
提供する。【解決手段】エネルギー蓄積手段を有する電子タイマ
ー部と雷管部をからなる電子式遅延電気雷管の電子タイ
マー部を耐衝撃を有する筒内に収容し、該筒内の空隙部
分を粘弾性物質で満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】破壊対象に複数の爆薬体を装
薬し、これらを順次起爆する発破作業において用いら
れ、起爆遅延時間を高精度に制御するための電子式遅延
電気雷管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発破器から供給された電気信号を
受け、電気エネルギーをエネルギー蓄積手段に蓄積し、
該蓄積エネルギーにより動作し、所望の遅延時間の後に
スイッチングを行う電子式遅延電気雷管が知られてい
る。これらの技術が開示されている公報として、例え
ば、ＵＳＰ４４４５４３５、ＤＥ３９４２８４２、特開
平５ー７９７９７号公報等がある。これらの公報には、
水晶振動子を用いた極めて起爆時間精度の高いものが提
案されている。また、起爆時間精度は落ちるが、特開昭
５８ー８３２００、特開昭６２ー９１７９９号等のよう
に、ＣＲ回路、ＣＲ発振回路を用いた電子タイマー部を
有した電子式遅延電気雷管も提案されている。

【０００３】一方、これらの電子式遅延電気雷管は、耐
衝撃性が重要な要素となる。なぜなら、衝撃により、電
子タイマー部が破損すると、不発が発生するためであ
る。このため、電子タイマー部を衝撃から保護する構造
が重要となるが、従来、これらに関する技術として、例
えば、特開昭５７ー３５２９８、特開昭６３ー２９０３
９８、実開昭６４ー３１３９８、特開６２ー１５３６９
９号等が知られている。これらの公報では、電子タイマ
ー部を雷管管体に挿入し、エポキシやエポキシとエラス
トマーの配合品で封止する構造やポリスチレン、ポリエ
チレン等の熱可塑性樹脂で注型密封する構造、又はＯー
リングで基板をケースに固定する構造、更には電子タイ
マー部を直接、プラスチックケースに挿入し、ケースと
電子タイマー部の間に空隙部を有する構造等が開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
技術では、孔間が接近するような発破パターンでは、電
子タイマー部が破損するため雷管部に起爆エネルギーが
送られず、結果として雷管部が不発で残る可能性が依然
としてあった。特に、トンネル掘削のため発破作業を行
う場合において、心抜き部分のＶカットと呼ばれる破砕
工法においては、破砕効果を上げるために隣接孔の孔底
は近接するように穿孔され、孔底間が２０ｃｍ以下にな
ることも少なくない。さらに言えば、削孔精度のばらつ
きによりＶカット以外の孔でも孔尻が近接する可能性は
大きい。このような場合等においては、電子式遅延電気
雷管が極めて大きな爆発衝撃を受けるため、前述の技術
では、電子タイマー部の破損又は異常は免れず、結果と
して雷管部が不発として残る可能性が大きい。

【０００５】従って、電子タイマー部の耐衝撃性をさら
に上げることは、電子式遅延電気雷管の重要課題であっ
た。本発明は、かかる問題に対して、より耐衝撃性の高
い安全な電子式遅延電気雷管を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる問
題に対して鋭意検討した結果、衝撃に対して耐力のある
筒内に収容し、且つ電子タイマー部と筒壁との間隙に粘
弾性物質を充填することにより、電子タイマー部の耐衝
撃性が大きく向上することを見いだし、本発明を完成さ
せるに至った。

【０００７】即ち、本発明の一つは、エネルギー蓄積手
段を有する電子タイマー部と雷管部をからなる電子式遅
延電気雷管であって、該電子タイマー部が耐衝撃を有す
る筒内に収容され、該筒内の空隙部分が、粘弾性物質で
満たされていることを特徴とする耐衝撃性電子式遅延電
気雷管である。また、第二の態様は、エネルギー蓄積手
段を有する電子タイマー部と雷管部をからなる電子式遅
延電気雷管であって、該電子タイマー部が耐衝撃を有す
る筒内に収容され、該エネルギー蓄積手段の周囲のみ
が、針入度１０〜１００のゲル状物質、又は発泡性樹脂
の保護剤で覆われており、且つ該電子タイマー部と該筒
内の空隙部分が粘弾性物質で満たされていることを特徴
とする耐衝撃性電子式遅延電気雷管である。

【０００８】本発明によれば、電子タイマー部の耐衝撃
性が向上するため、より孔間が近い状況下でも使用でき
る。一般に、電子式遅延電気雷管が岩盤中で受ける衝撃
は、水孔のように周囲から均質に衝撃圧を受ける場合と
一方向から受ける場合が考えられる。岩盤中では、電子
式遅延電気雷管及び爆薬の周囲が常に均質な媒体で覆わ
れていることは少ないので、多くの場合、爆源方向から
の一方向衝撃を受ける。その衝撃は、爆源の薬量と岩盤
の状況によってもことなるが、２０ｃｍの距離で、圧力
にして３０MPa〜70MPa、数万〜数十万Ｇの加速度に達す
る。

【０００９】こうした激烈な一方向衝撃下で電子タイマ
ー部を保護するためには、少なくとも次の４つの条件が
必要である。まず第一に、電子部品および基板を保護す
る筒には、圧壊に対して変形しない構造が必要である。
用いる材料の弾性率は少なくとも１０００ｋｇ／ｍｍ²
以上であることが好ましく、例えば、鉄、銅、真鍮等の
金属、ＦＲＰ等が上げられるが、加工性、及び材質の均
質性の面から円筒状の金属がよい。また、筒の厚みは、
筒の材料又は形状によってもことなるが、雷管が殉爆す
る領域までもたせる必要があることから、静水圧で３０
ＭＰａ以上の圧力に耐え得るように設計する事が肝要で
ある。筒の外径は１０〜３０ｍｍが適当であり、筒の厚
みは、０．５〜２ｍｍは必要である。また、筒の円周方
向又は長手方向にリブを設けると耐性が向上するので更
に良い。

【００１０】第二は、電子タイマー部を構成する電子部
品を基板に固定することである。前述の如く近接孔で
は、数万〜数１０万Ｇの加速度が発生することから、電
子部品をハンダで固定しただけでは、脱落してしまう。
従って、基板と電子部品は、樹脂等の固定剤で一体化す
る事が必要である。かかる衝撃下で電子部品を固定する
には、ＪＩＳ−ＡショアーＡ硬度で１０以上の硬度が必
要である。硬度１０未満、すなわち針入度で硬度を評価
するゲル領域に入ると、基板と素子の一体化効果が弱く
なり、素子が基板より脱落してしまうからである。

【００１１】第三は、電子タイマー部とケースとの衝突
を防ぐ事である。従来技術に示すようなプラスチックケ
ース内に電子タイマーをフリーに配置させる構造では、
第一のケースの圧壊による原因と第三のケースとの衝突
による衝撃によって、電子タイマー部は破損に至る。特
に一方向から衝撃を受けた場合、電子タイマー部の自由
度が高いと、電子タイマーがケースに衝突し電子タイマ
ー部は２倍近くの衝撃を受ける事になる。従って、本発
明では電子タイマー部が筒体に衝突しないように、介在
物すなわち充填物を設けることが肝要である。

【００１２】第四は、充填物の選定である。第二、第三
の理由により、筒と電子タイマー部の間隙には充填物を
配置する必要があるが、充填物は、粘弾性のあることが
重要である。従って、弾性率の低い柔らかい材質がよ
い。弾性率が大きい（１００ｋｇ／ｍｍ²以上）場合に
は、筒に加わった衝撃が、そのまま電子部品に伝わり、
素子が破損することがあり好ましくない。硬度として
は、ＪＩＳーショアーＡ硬度で９０以下が好ましい。し
かし、硬度が低すぎると、第二、第三の理由により問題
が生じるので、最適な硬度は、ショアーＡ硬度で１０〜
９０の領域である。好ましい材質としては、例えば、シ
リコンゴム、ウレタンゴム、シリコンゲル、ウレタンゲ
ル等が挙げられる。

【００１３】更に、水孔のように、電子遅延式電気雷管
が水という非圧縮性の均質な媒体で覆われている状態で
は、全周から水中衝撃波を受ける。特に切り立った水中
衝撃波は、筒、充填物を透過して電子部品に到達するた
め、衝撃感度の弱い電子部品は影響を受ける。本発明の
電子タイマー部の場合、その影響を最も受けやすい電子
部品は、エネルギー蓄積手段を構成する発火用コンデン
サ及び水晶振動子である。

【００１４】コンデンサの中でもアルミ電解コンデンサ
が特に弱い。電解コンデンサには、高い衝撃が加わる
と、貯まっている電荷を自己放電する現象が見られる。
発火用コンデンサには、雷管部を発火するのに必要なエ
ネルギーが保持されていることより、自己放電により電
荷が失われると不発が発生することになる。また、水晶
振動子は、その振動モードにより、衝撃破壊レベルはこ
となるが、構造的に他の電子素子に比べて、耐衝撃性は
低い。４MHzのＡＴ振動子で破壊レベルで７０００〜１
００００Ｇである。しかし、水晶振動子の場合は、ＣＲ
回路との併用により、精度は落ちるが、水晶破損後、Ｃ
Ｒ回路に切り替える回路が考案されており（ＷＯ９５／
０４２５３号）、発振手段の耐衝撃性を上げることは可
能である。従って、コンデンサの耐衝撃性を上げること
が重要である。

【００１５】そのためには、コンデンサに到達する衝撃
波を抑える必要があり、その手段として、部品の周囲に
保護材を配置する。この保護材によってコンデンサの周
囲に低密度の領域を作る。具体的には、コンデンサの周
囲に、発泡性の樹脂を配置する。発泡性樹脂としては、
ポリエチレンフォーム、ウレタンフォーム、ＰＶＣフォ
ーム、ポリエチレンフォーム等が挙げられ、その発泡倍
率は数倍から数十倍が適当である。これらの発泡性樹脂
によれば、少なくとも０．０１ｇ／ｃｍ³〜０．２０ｇ
／ｃｍ³程度の低密度層を構成することができる。

【００１６】別法として、コンデンサの周囲に、ゲル等
の粘性の高い物質層を設け、前記の電子タイマー部とケ
ースの衝突を防ぐための粘弾性充填層とを合わせて２層
構造にする。２層構造の構成は、前記のゲル状物質層の
全周囲を前記の充填材を覆ってもよく、コンデンサのリ
ード線を除く本体が、他の部品と離れて配置される場合
には、他の部品のみ前記充填剤で充填し、コンデンサ本
体の周囲を前記ゲル状物質で充填する構成でもよい。ゲ
ルとしては、前述のシリコンゲル、ウレタンゲル等が適
当であり、針入度で１０〜１００が適当である。針入度
は、ＪＩＳＫ−２２２０に調度試験法として規定されて
おり、総重量９．３８ｇ、１／４コーンの針を使用して
いる。

【００１７】さらに、粘弾性物質に気泡剤を添加した物
質を前記の保護材としてもよい。また、この気泡材配合
粘弾性物質によれば、電子タイマー部と容器の空隙を埋
める充填剤としても効果があり、前記の保護材と充填剤
の２層構造を構成しなくてもよい。粘弾性物質に気泡材
を添加した例としては、ＪＩＳショアーＡ硬度１０〜９
０のシリコンゴム、ウレタンゴム等の粘弾性物質に粒径
１０〜１５０ミクロン程度のシラスマイクロバルーン
（ＳＭＢ）やガラスマイクロバルーン（ＧＭＢ）等を添
加したものが良い。添加量は、体積比で１０〜５０％が
適当である。添加量１０％未満では、衝撃波緩衝力が小
さく、５０％より大きくなると、粘弾性への影響が大き
くなり、また、製造時も流動性が悪くなるので好ましく
ない。

【００１８】前記の構造においては、例えば、外径１０
φ１６ｍｍＬのコンデンサの場合、保護材の厚みは０．
５〜５ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍであり、長さは１０
〜１５ｍｍ程度で、コンデンサの外筒のみを覆うのが良
い。また、コンデンサは、筒に対して並行に設置するの
が好ましい。更に、水中でスラリー爆薬を親ダイとして
使う場合、衝撃を受けた時、爆薬中に存在する雷管に
は、周囲の水中衝撃波の数倍の圧力を受ける。従って、
電子タイマー部は、爆薬内に入れないようにすることが
好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施例について説明する。図１に本発明の耐衝撃電子式
遅延電気雷管の一実施例を示す。電子タイマー部１は、
金属製の円筒管６を含んだケース２に収納されており、
雷管部３を有したキャップ４と嵌合部１５で結合されて
いる。電子タイマー部１と金属製円筒管６との間隙に
は、粘弾性物質５が充填されている。

【００２０】詳述すると、電子タイマー部１は、発火用
コンデンサ９と水晶振動子８とＩＣを含む電子素子から
構成され、これらの電子部品は、全て基板７に表面実装
される。コンデンサ９の側面の周囲には、コンデンサ周
囲保護材１０を配置した。保護材１０は、密度０．０６
８ｇ／ｃｍ³（ＪＩＳＫ６７６７）、発泡倍率１５倍の
ポリエチレンフォームで構成した。

【００２１】基板７はガラスエポキシ製で、その入力側
には発破器（図示せず）に接続された脚線１１が、キャ
ップ４を通して接続され、その出力側は、雷管ストッパ
ー１３を通して雷管部３の脚線１２が接続されている。
脚線１１、１２及び発火用コンデンサ９、水晶振動子８
等のディスクリート部品は、基板７を貫通して半田付け
される。更に、金属製円筒管の両端部には、ケースとキ
ャップの一部が中ブタ部１６、１７を構成しており、金
属製円筒管６が、爆発衝撃により圧壊するのを防止して
いる。中ブタ部と円筒管６との嵌合長は最低３ｍｍ必要
である。また、ケースには突起部１５が設けられてお
り、電子タイマー部１を正常に保持し周囲に十分に粘弾
性物質５が回るようになっている。基板７は、金属製円
筒管６に対して垂直に配置され、衝撃により円筒管６が
変形するのを補強している。

【００２２】また、円筒管６の径を細くした場合には、
基板７を細長くして、円筒に平行に配置することもでき
る。更に、ケース２、キャップ４及び雷管ストッパーの
材質は、プラスチックでよいが、弾性率１００ｋｇ／ｍ
ｍ²以上の物がよい。たとえばポリエチレン、ポリエス
テル、ポリプロピレン、ＡＢＳ等があり、より好ましく
は、ナイロン６６、ポリアセタール等の弾性率２００ｋ
ｇ／ｍｍ²以上のものである。また、金属製円筒管を外
部に露出すると、運搬時、雷管部との衝突による暴発等
が考えられるので、取扱い上、実施例で示す様に金属製
円筒管の周囲をプラスチック等で覆うことが好ましい。
キャップ４には、雷管部との嵌合部分に、抜け防止かか
り１８を設けると良い。抜け防止かかり１８により、電
子式遅延電気雷管が親ダイから抜けにくくなり、装填時
の作業性が向上する。

【００２３】また、電子式遅延電気雷管の製造上、電子
タイマー部に至る入力脚線１１と出力脚線１２は、金属
製円筒６に対して同方向から取り出されることが好まし
い。なぜなら、そうすることによって、適当量の充填材
を注入したケース２に、電子タイマー部を取り付けたキ
ャップ４を押し込む事により、嵌合部１４でワンタッチ
で装着が可能となるからである。嵌合後に、樹脂を注入
すると、注入口を設ける必要があり、また、エアーを巻
き込みやすく好ましくない。

【００２４】

【実施例１】上記の仕様に基づき、充填材を種々替えた
ときの水中、砂中衝撃試験結果を表１に示す。トナー爆
薬は、スラリー爆薬１００ｇ使用し、衝撃印可後サンプ
ルを回収し破損の有無を調べた。筒材としては、外径２
７φ、厚さ１．７ｍｍのＳＴＫＭ鋼を使用した。

【００２５】表中の数字は、衝撃印可時のコンデンサの
降下電圧を示している。衝撃印可前の充電電圧は１３Ｖ
であり、降下電圧が少ない程良い。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、外部からの衝撃に対
し、電子タイマー部の耐衝撃性が向上し、ユーザーにと
って安全且つ精度の高い制御発破が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の耐衝撃性電子式遅延雷管の一例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１．電子タイマー部２．ケース３．雷管部４．キャップ５．粘弾性物質６．円筒管７．基板８．水晶振動子９．発火用コンデンサ１０．保護材１１．１２．脚線１３．雷管ストッパー１４．嵌合部１５．嵌合部１６、１７．中ブタ部１８．抜け防止かかり

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エネルギー蓄積手段を有する電子タイマ
ー部と雷管部からなる電子式遅延電気雷管であって、該
電子タイマー部が耐衝撃性を有する筒内に収容され、該
筒内の空隙部分が粘弾性物質で満たされていることを特
徴とする耐衝性撃電子式遅延電気雷管。
【請求項２】エネルギー蓄積手段を有する電子タイマ
ー部と雷管部からなる電子式遅延電気雷管であって、該
電子タイマー部が耐衝撃性を有する筒内に収容され、該
エネルギー蓄積手段の周囲のみが、針入度１０〜１００
のゲル状物質、又は発泡性樹脂の保護剤で覆われてお
り、且つ電子タイマー部と該筒内の空隙部分が粘弾性物
質で満たされていることを特徴とする耐衝撃性電子式遅
延電気雷管。
【請求項３】前記粘弾性物質が、気泡材を１０〜５０
ＶＯＬ％含むことを特徴とする請求項１〜２記載の耐衝
撃電子式遅延電気雷管。
【請求項４】前記粘弾性物質が、硬度がＪＩＳショア
ーＡ硬度１０〜９０の粘弾性物質であることを特徴とす
る請求項１〜３記載の耐衝撃性電子式遅延電気雷管。
【請求項５】前記筒の周囲がプラスチックで覆われて
いることを特徴とする請求項１〜４記載の耐衝撃性電子
式遅延電気雷管。
【請求項６】前記雷管部が、前記電子タイマー部を収
容する筒と軸を共有にし、該筒部から突出する形状を有
することを特徴とする請求項１〜５記載の耐衝撃性電子
式遅延電気雷管。