JPS59137800A - 無線により起動する雷管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、無線により起動する雷管に関する。

その概要は、電流が流れることにより発熱する、いわゆ
る電流点火の発熱体を有する雷管本体と電池との間にス
イッチ回路を挿入し、受信回路がアンテナを介して特定
の周波数の電波信号を受信したときに、受信回路の出力
信号によりスイッチ回路を駆動して、電池から発熱体に
電力を供給し、これを発熱させて、もって、雷管本体の
点火を行い、爆薬を起爆させるものである。

ところで、鉱山や砕石場、岩石の切出し現場等における
採炭、採石、採音の場合をはじめとして、土地の造成、
道路の開さく、トンネルの掘進、ダム建設から都市開発
まで、各種の工事、事業において、発破による工法が広
く行われていることは周知のことである。

この発破を行う場合は、通常、その起爆手段として電気
雷管が用いられることが多い。ｌ・ンネルの掘進に例を
とると、発破を行う場合、まず、さく孔機でトンネルの
切羽面に装薬孔をさく孔した後、この装薬孔に爆薬を装
填して、込物を填塞する。

ここに、爆薬には電気雷管が挿入されていて、その脚線
の端部が装薬孔外に導出されている。次に、こうして導
出された各電気雷管の脚線に、それぞれ発破母線を結線
して、切羽面から安全な退避位置までこの発破母線を延
ばし、電気発破器にこれを接続して、ハンドルを操作し
て点火するものである。

しかしながら、このトンネルの掘進の例に見る、このよ
うな雷管点火の方法では発破母線の配線、結線が面倒で
手間がかかる欠点がある。しかも、作業者が切羽面で結
線作業をする場合は、落石等の危険が伴うし、装薬処理
を無人化又は自動化した場合に、結線作業をを無人化で
きなければ、意味がなく、災害の防止も達成できないと
いうような問題がある。

そこで、遠隔操作により、雷管を点火しようとする方法
が考えられ、その１つとして、マイクロ波を用い、アン
テナを介して発熱体を高周波加熱することにより点火す
るものが提案されている。

しかしながら、この方法は、安全性の点から見て、マイ
クロ波の送信機と雷管との間隔をある程度以上の距離を
保って実施しなければならない。

しかも、マイクロ波の送信機の出力に大きなものが要求
され、高価なものであるという問題がある。

その上、その距離、発破環境によっては、起爆が十分に
できないことも起こり、しかも、発破母線の配線で行わ
れるように、ある群の発破孔だけを選択的に、起爆する
ことはできないという欠点を持っている。

この発明は、このような従来技術の欠点乃至問題にかん
がみてなされたものであって、この・ような従来技術の
欠点又は問題を除去するとともに、結線作業なしに、発
破個所から十分離れた安全な位置において自動的に雷管
を点火することができる、無線により起動する雷管を提
供することを目的とする。

かかる目的を達成するために採るこの発明の雷管の構成
としては、後述する実施例に示す如く、電池（乾電池２
０）と、電流が流れることにより発熱する発熱体１５ａ
を有する雷管本体５ａと、前記電池（乾電池２０）とこ
の発熱体１５ａとの間に挿入されたスイッチ回路（リー
ドリレイ２１）と、アンテナ２５と、受信回路（電子回
路２３等）とを備え、前記受信回路（電子回路２３等）
が前記アンテナ２５を介して特定周波数の電波信号を受
信したときに出力信号を発生して、前記スイッチ回路（
リードリレイ２１）をこの出力信号応じて駆動し、前記
電池（乾電池２０）から前記発熱体１５ａに起爆のため
の電力を供給する、このようなものからなる。

雷管をこのように構成することにより、発破場所から相
当はなれていても、電波信号で簡単に点火でき、しかも
、電波信号の送信出力は、小さなものでよく、雷管側の
受信周波数に応じて、送信機側の周波数を変えれば、複
数の雷管のうちから選択的に、所定の雷管のみ点火する
ことが可能である。

以下、この発明の実施例について、図面を用いて詳細に
説明する。

第１図は、この発明を適用した一実施例である雷管のト
ンネルの掘進の際の使用状態の説明図であり、第２図は
、この発明を通用した一実施例である雷管の断面概要図
、第３図は、その起動装置における回路構成を示すブロ
ック図、そして、第４図は、他の起動装置における回路
構成を示すブロック図である。

まず、第１図に見る、１はトンネルであり、その切羽面
２には、多数の装薬孔３，３・・が所定のパターンでさ
く孔されており、ぞれぞれの装薬孔３の内部には、爆薬
を内蔵した複数の薬包４゜４・・と雷管５とが装填され
、込物６により填塞されている。ここで、雷管５は、こ
の発明になるもので、装薬孔３の入り口側の薬包４に挿
入されている。

ところで、雷管５は、薬包４に挿入された雷管本体５ａ
とこの雷管本体５ａに着脱可能に接続された起動装置５
ｂとから構成されている。起動袋ｚ５ｂは、アンテナ線
７を具えていて、このアンテナ線７は、込物６を貫通し
て、装薬孔３の外に導出されている。

一方、８は、トンネル１内に設置された送信機であって
、例えば、その送信周波数は、ＬＦ、ＭＦ、ＨＦ又はＶ
ＨＦ帯の周波数を用い、ｌ０ＫＨ２程度の波をＡＭ変調
又はＦＭ変調するものである。なお、８ａは、送信機８
のアンテナであり、９は、設置台を示している。

次に、雷管５の構成を説明すると、その構成は、第２図
に見る如く、起動装置５ｂが雷管本体５ａに着脱できる
ように構成されている。

すなわち、起動装置５ｂには雷管本体５ａを装着する装
着四部１０が設けられていて、雷管本体５ａの後端部に
設けられた装着凸部１１がこれに圧着嵌入されるもので
ある。ここに、この装着凹部１０は、その内側が波形と
なっていて、装着凸部１１は、その外周がこの波形に嵌
合する波形に形成されている。さらに、装着凹部１０は
、起動装置５ｂにおけるハウジング１２と一体的に、弾
力性のある合成樹脂等で形成されている。そして、その
弾性歪により、雷管本体５ａが起動装置５ｂに嵌入固定
される。

起動装置５ｂのハウジング１２は、円筒形状をしていて
、装着凹部１０に対して、反対側の一端には、蓋体１３
が装着されている。そして、その内部には、乾電池２０
．リードリレイ２１２手動スイッチ２２．ＩＣ等による
電子回路２３等が内蔵されている。ここで、蓋体１３に
は、手動スイッチ２２とランプ２４が固定され、第３図
に見る同調回路２６に接続されたアンテナ線７が外部へ
と導出れている。なお、２２ｂは手動スイッチ２２のス
ライダーである。

さて、雷管本体５ａの装着凸部１１の後端部には、２つ
の接触端子１４．１４が設けられている。

これらはそれぞれ特殊点火部１５の発熱体１５ａの両端
子に接続されている。ここに、発熱体１５ａは、所定以
上の電力が供給されたときに、雷管本体５ａを点火状態
にする。この電力としては、１．５ｖ程度では、例えば
、０．５八で１５ｍ５乃至３Ａで１ｒｒｒｓ以下と言う
ものである。

なお、２つの接触端子１４．１４の間に突起１１ａが設
けられていて、雷管本体５ａを起動装置５ｂにセットす
る際に、後述するダミー抵抗Ｒ１を切断する役割を果た
す。また、１６は、雷管本体５ａの管体、１７は雷管本
体５ａに内蔵された延時薬、１８は同起爆薬、１９は同
添装薬を示す。

ところで、先の２つの接触端子１４．１４は、起動装置
５ｂに装着された時点で、リードリレイ２１の１つの端
子２１ａとハウジング１２の内壁に固定された端子２０
ａとに接触する。ここで、端子２０ａは、乾電池２０の
マイナス側に接触している。なお、乾電池２０のプラス
側は手動スイッチの１つの端子２２ａに接触している。

なお、装着凹部１０とこれら端子２１ａ及び端子２０ａ
。

そして装着凸部１１と接触端子１４．１４とはコネクタ
を構成している。

次に、上記起動装置５ｂの内部の回路構成について、第
３図を参照して具体的に説明する。

なお、同図においては、第２図に示す各構成要素と同一
のものについては同一の符号を付して示す。また、この
回路構成は、例えば、乾電池１つ程度の比較的低い電圧
で動作させる例である。

アンテナ線７よりなるアンテナ２５より受信した電波信
号は、同調回路２６で選択されて、高周波増幅器２７へ
と送出される。この高周波増幅器２７により、同調回路
２６で選択された特定の周波数が増幅されて、電子回路
２３に送出される。

ここに電子回路２３に内蔵された検波回路２３ａで検波
されて、例えば、１０ＫＨｚの低周波信号が抽出される
。そして、ここで検波された低周波信号は、同様に内蔵
された、低周波増幅器２３ｂをへて倍電圧整流回路２３
ｃへと導かれ、ここで整流されて所定電圧を発生するこ
とになる。なお、倍電圧整流回路２３Ｃに使用されるコ
ンデンサ等は、電子回路２３に対して外（」けされるも
のである。また、電波信号としては、１００％ＡＭ変調
するか又は過変調した信号を用いるとよい。

次に、電子回路２３の倍電圧整流回路２３Ｃの出力信号
は、充電回路２８に送出される。なお、充電回路２８は
、リードリレイ２１の駆動コイル側に駆動電流を供給す
る駆動回路を構成している。

ここに、その時定数で決まる一定時間後にその充電電圧
がリードリレイ２１の動作電圧になったときに、リード
リレイ２１が動作して、その接点２１ａが接続状態とな
る。

ここで、乾電池２０は、上記各回路の電源となるととも
に、そのプラス側が手動スイッチ２２の一端に接続され
、そのマイナス側が接地されている。手動スイッチ２２
の他端は一端が接地されたランプ２４の他端に接続され
、かつ、リードリレイ２１のスイッチ側の一端に接続さ
れている。

また、リードリレイ２１のスイッチ側の他端は、その端
子２１ａに接続され、この端子２１ａには、発熱体１５
ａに対して並列にダミー抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１が挿
入されている。そして、第２図に見る如く、端子２１ａ
は、雷管本体５ａが起動装置５ｂに装着された状態にお
いて発熱体１５ａに接続されるものである。すなわち、
端子２１ａは、端子１４の１つを介して発熱体１５ａの
一端に接続されて、発熱体１５ａの他端ばのごりの端子
１４を介して端子２０ａに接続され、接地されることに
なる。

ここに、手動スイッチ２２とリードリレイ２１との両者
が“ＯＮ”状態のときに、乾電池２０より発熱体１５ａ
に電力が供給されることになる。

したがって、手動スイッチ２２を操作せず、ランプ２４
の点灯が確認されずに誤って雷管本体５ａが起動装置５
ｂに装着されても、手動スイッチ２２が“ＯＮ”状態に
ない限り、点火の動作はしない。

ここで、手動スイッチ２２とリードリレイ２１とがこの
発明のスイッチ回路の具体例であるが、１ 手動スイッチ２２は安全のためと検査のために挿入して
いるものであって、これは、手動スイッチ２２を削除し
て、リードリレイ２１のみを用いてもよい。また、同調
回路２６、高周波増幅器２７、電子回路２３、そして充
電回路２８とがこの発明の受信回路の具体例を構成して
いる。

ところで、コンデンサＣ１で構成される回路は、ノイズ
等で発熱体が瞬間的に加熱されるのを防止して、誤動作
をなくすためのに挿入している。また、ダミー抵抗Ｒ１
は、端子２１ａと端子２０ａとに架は渡されて配置され
ているもので、リードリレイ２１が“ＯＮ”状態か否か
検査するための抵抗である。

次に、動作を説明する。

あらかじめ蓋体１３を取り外して、乾電池２０をセット
しておく。そして、起動装置５ｂの手動スイッチ２２の
スライダー２２ｂを操作して、手動スイッチ２２を”Ｏ
Ｎ”にして、接続状態にする。このとき、乾電池２０か
ら手動スイッチ２２を経て、ランプ２４に電流が流れ、
点灯する（第２ ３図参照）。ここで、万一、リードリレイ２１が“ＯＮ
”状態になっていると、ダミー抵抗Ｒ１に電流が流れて
、ランプ２４は点灯しない。そこで、ランプ２４の点灯
を′＠認して、雷管本体５ａを起動装置５ｂに装着する
。この場合逆に、乾電池２０をセントしたとき、ランプ
２４を点灯して、手動スイッチ２２を“ＯＮ″状態にセ
ントしたときに消灯するようにしてもよい。

装着のとき、端子２１ａと端子２０ａとに架は渡された
ダミー抵抗Ｒ１が突起１１ａにより切断される。そして
、薬包４に雷管本体５ａが挿入されて、装薬孔３に装着
され、第１図に示す状態でセットされる。

送信機８が起動されて、そのアンテナ８ａから、例えば
、１０ＫＨｚでＡＭ変調されたＨＦ信号の電波が放射さ
れると、ＡＭ変調されたＨＦ信号が起動装置５ｂのアン
テナ線７で受信される。このとき、受信周波数が同調周
波数に一致していれば、同調回路２６が同調して、アン
テナ２５を介してＨＦ周波数帯の特定の周波数の電波を
受信し、所定の電気信号が抽出される。そして、これが
高周波増幅器２７で増幅されて、検波回路２３ａで、１
０ＫＨｚの低周波信号が抽出され、倍電圧整流回路でリ
ードリレイ２１の作動電圧まで昇圧されて、充電回路２
８へと送出され、一定時間後に、充電電圧がリードリレ
イ２１の動作電圧に達したとき、リードリレイ２１のコ
イルに駆動電流が流れ、そのスイッチが“ＯＮ″となる
。このとき、すでに、手動スイッチ２２が“ＯＮ”状態
になっているので、乾電池２０から発熱体１５ａに電力
が供給されて、特殊点火部１５が点火されることになる
。その結果、薬包４は起爆されることになる。

ここに、リードリレイ２１がＯＮ”となっている期間は
、充電回路２８の動作信号とり−ドリレイ２１の動作時
間の関係で決まり、これで“ＯＮ″から“ＯＦ　’Ｆ　
”に戻る動作期間として、はぼ１５ｍｓ以上採ることが
できるので、点火に必要な十分な電力供給時間が確保で
きる。なお、ＯＮ”した後″ＯＦＦ”になるまでの期間
が１５ｍ５以下のときには、リードリレイ２１として自
己保持形のリードリレイを用いればよい。

なお、起爆がなされるためには、同調回路２６の周波数
に同調する信号が受信されることが条件であり、かつ、
その信号は、充電回路２８の充電時間だけの一定時間放
射されなければならない。

したがって、同調回路２６の同調周波数を適宜選択する
ことにより、選択的に、雷管本体５ａを点火することが
可能となる。また、充電回路２８により、即座に動作せ
ず、安全性が保持できる。ここで、倍電圧整流回路２３
Ｃは、リードリレイ２１の動作電圧により、３倍圧、４
倍圧の電圧整流回路とすることができ、リードリレイ２
１の動作電圧が低いときには、単に整流回路でよい。

第４図は、ＦＭ変調を用いた場合の起動装置５ｂの具体
的回路構成を示すブロック図である。

第３図と異なる点は、一般のＦＭラジオと同様な受信回
路であって、周波数変換していることである。また、そ
の電源としては、１．５Ｖの乾電池２個を使用している
が、各回路の動作電圧を低く５ できれば、第３図と同様に比較的低い、例えば、１つの
乾電池で十分である。

簡単に、その構成及び動作を説明すると、電波がアンテ
ナ２５を介して受信され、同調回路２６で受信した電波
信号が電気信号として抽出されて、高周波増幅器２７ａ
に送られて、ここで増幅され、周波数混合器２７ｂに送
出され、ここで、局部発振器２１Ｃの発振周波数により
混合されて、市販のＩＣで構成されるＦＭラジオ回路２
３ｄへと入力される。このＦＭラジオ回路２３ｄは、入
力信号を、まず、ＦＭＩＦアンプ２３ｅで増幅して、Ｆ
Ｍディテクタ２３ｆへと送出する。ＦＭディテクタ２３
ｆで検出された出力信号は、次にオーディオパワーアン
プ２３ｇに送出されて、増幅され、低周波の信号を出力
する。なお、ＦＭディテトに必要なコイル等の部品は外
付けされている。この低周波の出力信号は、次に、波形
整形・積分回路２８ａでパルス化された後、積分される
。波形整形・積分回路２８ａの積分電圧は、コンパレー
タ２９により比較されて、この積分電圧がコンパレ６ −タ２９の基準電圧を越えた時点で、コンパレータ２９
の出力信号がリードリレイ２１のコイル側に加えられて
、リードリレイ２１のスイッチが動作する。

なお、第４図においては、ランプ２４の代わりに、ＬＥ
Ｄ２４ａを使用している。また、電源の供給は、手動ス
イッチ２２が”ＯＮ”状態でなされるように、手動スイ
ッチ２２の後から各回路へ供給されるようになっている
（このような供給の仕方は、第３図の回路においても採
用できるものである）。

第４図の実施例にあっては、現在、市販のＩＣ回路では
、電源電圧は高くなるが、選択できる周波数が第３図の
ものより、多数設定できる利点があり、しかも、市販の
ラジオ回路等のＩＣを利用できる。

ところで、この発明の受信回路は、ここでは、同調回路
２６、高周波増幅器２７ａ、周波数混合器２７ｂ、局部
発振器２７ｃ、ＦＭラジオ回路２３ｄ、そして波形整形
・積分回路２８ａとにより構成され、一方スイソチ回路
は、コンパレータ２９、リードリレイ２１、そして手動
スイッチ２２とから構成される。

以上、詳述してきたが、電源は、種々の形の乾電池の他
、乾電池に限らず、水銀電池等、種々の電池が使用でき
るが、−回の使用で、破壊されるため、費用の点で、で
きるだけ安い、汎用されている形の乾電池を使用するこ
とがよい。

受信回路は、第３図、第４図に示すものは、−例であっ
て、選択周波数によっては、高周波増幅器からの出力信
号を直接整流することでもよい。

特に、送信機側の送信周波数により、種々の回路とする
ことができる。

また、実施例にあっては、手動スイッチやダミー抵抗、
充電回路、表示素子（ランプ）、そして波形整形・積分
回路等をもちいているが、安全性の点から付加したもの
で、単に、電波にて、雷管本体５ａを点火するには、リ
ードリレイ等のスイッチ回路を受信回路により、“ＯＮ
　”させて、発熱体に電力を供給すれば足りる。また、
スイッチ回路は、リードリレイに限定されるものではな
い。

実施例では、雷管本体５ａと起動装置５ｂとはコネクタ
を介して接続し、分離できるような構成となっているが
、これらは分離することなく一体的に構成してもよい。

また、受信回路は、外部からその受信周波数を任意に選
択できるようにしてもよく、例えば、実施例で示した同
調回路のコンデンサ又はコイルに複数のタップを出して
、起動装置５ｂのスイッチでその同調周波数を選択的に
設定するようにすることができる。

さらに、ここでは、トンネル掘進の際の装薬孔に雷管を
配置する例の実施例を中心に説明してきたが、この他、
種々の発破工法に適用できることはもちろんである。

以上の説明から理解できるように、この発明は、電池と
、電流が流れることにより発熱する発熱体を有する雷管
本体と、前記電池とこの発熱体との間に挿入されたスイ
ッチ回路と、アンテナと、受信回路とを備え、前記受信
回路が前記アンテナを介して特定周波数の電波信号を受
信したときに出９ 力信号を発生して、前記スイッチ回路をこの出方信号名
じて駆動し、前記電池から前記発熱体に起爆のための電
力を供給するようにしているので、発破場所から相当は
なれていても、電波信号で簡単に点火でき、しかも、電
波信号の送信出力は、小さなものでよい。また、特定周
波数の電波信号を受信したときに出力信号を発生するよ
うにしているので、雷管側の受信周波数に応じて、複数
の雷管のうちから選択的に、所定の雷管のみ点火するこ
とが可能である。

その結果、トンネルの掘進の場合には、切羽面における
結線作業が不要となり、自動さく孔機等を用いることに
より、その無人化に寄与できる。

また、一般的には、より距離が離れた位置で発破をする
ことができ、その作業は安全性が高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用した一実施例である雷管のト
ンネルの掘進の際の使用状態の説明図、第２図は、この
発明を適用した一実施例である雷０ 管の断面概要図、第３図は、その起動装置における回路
構成を示すブロック図、そして、第４図は、他の起動装
置における回路構成を示すブロック図である。 １はトンネル、２は切羽面、３は装薬孔、４は薬包、５
は雷管、５ａは雷管本体、５ｂは起動装置、６は込物、
７はアンテナ線５８は送信機、１０は装着凹部、１１は
装着凸部、１２はハウジング、１３は蓋体、２０は乾電
池、２１はリードリレイ、２２は手動スイッチ２２．２
３は受信回路２４はランプ、２５はアンテナ、２６は同
調回路。 ２７は高周波増幅器、２８は充電回路である。 特許出願人　古河鉱業株式会社 代理人　弁理士　森　　哲也 弁理士　内藤　嘉昭 弁理士　清水　　正 弁理士　掘出　倍是

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電池と、電流が流れることにより発熱する発熱体
   を有する雷管本体と、前記電池とこの発熱体との間に挿
   入されたスイッチ回路と、アンテナと、受信回路とを備
   え、前記受信回路が前記アンテナを介して特定周波数の
   電波信号を受信したときに出力信号を発生して、前記ス
   イッチ回路をこの出力信号名じて駆動し、前記電池から
   前記発熱体に起爆のための電力を供給することを特徴と
   する無線により起動する雷管。
2. （２）発熱体とスイッチ回路とがコネクタを介して接続
   され、電池とスイッチ回路とアンテナと受信回路とを具
   える部分と、雷管本体とが分離できることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の無線により起動する雷管。
3. （３）スイッチ回路は、手動で動作する第１のスイッチ
   と、受信回路の出力信号に応じて駆動されかつリードリ
   レイで構成される第２のスイッチと、ＬＥＤ等の表示素
   子とを具え、前記第１のスイ。 チと前記第２のスイッチとがともに接続状態となったと
   きに、電池から発熱体に電力が供給され、前記第１のス
   イッチが接続状態でかつ前記第２のスイッチが遮断状態
   のときに、前記表示素子が点灯又は消灯されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の無線に
   より起動する雷管。