JPS61209982A - 電気延時装置付雷管 - 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】 激にヒなぁ」ＬＬ野 本発明は、電気延時装置付雷管に係り、特に電気延時装
置ン点火素子乞含む電気雷管と一体として組込むもので
ある、 藍末Ω韮Ｊ 電気雷管に電気延時装置を一体として組込んだものとし
ては１例えば特開昭５４−４５４５４号公報に示されて
いるものがあるが、これは２本の電源供給線の間に延時
用抵抗と延時用コンデンサを直列に接続し几電気延時回
路と、該延時用コンデンサの容量より大容量の蓄積用コ
ンデンサとサイリスタ（ＳＯＲ）と点火素子の負荷を直
列に接続し友スイッチング回路とを並列に接続した構成
のものである。　該構成の電気延時装置では、発破器か
らの電気エネルギを短時間に蓄積用コンデンサに充電す
ると同時釦、延時用抵抗と延時用コンデンサからなる延
時回路が始動し、延時用コンデンサの充電電圧がスイッ
チングダイオードの動作電圧迄上昇すると、サイリスタ
のゲート忙この電位が加わり、サイリスタが導通し、蓄
積用コンデンサから電気エネルギが点火素子化供給され
１点火素子を発火させるのである。

−１−；　　　よ　　　る問題点 しかしながら、かかる構成では以下に述べる問題点があ
り、電気雷管に電気延時装置を組込んだものとしては、
充分満足されているとは言えない。

一般に蓄積用コンデンサに充電される電気エネルギは、
該コンデンサ容量をＣ（μｍ）、充電電圧をｖ（ボルト
）とすると’／２ＣＶ　　（Ｊｏｕｌ）　　となるが、
これから判るように充電される電気エネルギを多くしよ
うとすると、蓄積用コンデンサの容量を多くするよりも
、エネルギに対して二乗で効いてくる充電電圧ン高くす
る方が有利である。

しかるに先の特開昭５４−４５４５４号で代表するよう
忙、従来の電気延時装置は供給電源は直接あるいはダイ
オードを通して蓄積用コンデンサ忙印加されるため、蓄
積用コンデンサの充電電圧は供給電源のピーク電圧以上
にはなり得ない。　ために電気雷管内に内蔵される蓄積
用コンデンサの容積を大きくせざるｔ得ないという問題
点かあつ九。

更に特開昭５４−４５４５４号公報く見られるように蓄
積用コンデンサは延時回路とスイッチング回路を作動さ
せるとともに雷管を発火させるのに必要なエネルギを点
火素子にも供給するので、その容量は延時用コンデンサ
の容！より大きくなければならず１通常は１００〜１０
００倍程度にしなければならないという制約がある。　
このような制約があるため、長秒時の電気延時装置を製
造しようとする場合、延時用抵抗の抵抗値を大きくする
とともに延時用コンデンサの容ｔを大きくする必要があ
るが、この１００〜１０００倍にしようとすると蓄積用
コンデンサの容量は極めて大きくなってしまう。　また
この制約があるため延時秒時を設定するときく延時用コ
ンデンサ選択の上で限定されるという欠点があつ之。　
又例えば、特開昭５７−１４２４９６号、特開昭５Ｂ−
８５２００号公報等にみられるように、従来では電気延
時装置付雷管に電源を供給すると同時にタイマーが作動
開始する構成がみられるが、このような構成において多
数斉発で全ての電気雷管を爆発させようとすると、基本
的に次のような条件？清さなければならず、これらのこ
とが調法時の制約となってい几。

つ′！ジ、直列結線されｔ発破回路の場合延時秒時の最
も短い雷管が爆発して発破回路が切断される前に、全て
の雷管の蓄積用コンデンサの充電が　　。

終了してしまわなければならない。　この条件を満足さ
せる几めに、まず第一に発破器から蓄積用コンデンサ忙
到る迄の入力側インピーダンスを極めて小さくしなけれ
ばならない。　第二に瞬時に蓄積用コンデンサに充電さ
せ・る之めに１発破器を大容量、大電流に耐える構造忙
しなければならない。といつ九問題もあり、これらのこ
とが製造上の制約となっていた。

するたくρ！！ このような点を考慮して本発明は電気延時装置付雷管の
有用性と点火の確実性を高めるためＫ。

従来の欠点を改良するように鋭意試作や実験等の研究ケ
重ねた結果光られ友ものであって供給電源のピーク電圧
より大なる電圧を雷管用点火素子に印加するようにし友
ものである。　電圧を昇圧させる方法としては、ＩＣ発
振回路、トランス回路。

マルチバイブレータ−回路及びコンデンサーの充放電回
路等があり、これらのいずれの方法でも可能ではあるが
、小型軽量化とＡった面から倍電圧整流回路が特に好ま
しい。　これにともなって。

又本発明では倍電圧整流回路に供される複数のコンデン
サのうちの一つをタイマーの延時用コンデンサとして用
い、供給電源を切った時点からタイマーが作動するよう
にしたものである。

ジ かくて本発明では電気延時装置に供給電源のピーク電圧
より大なる倍電圧整流回路のようなものン用い、供給電
源ン切った時点からタイマーが作動する構成とを組合わ
せた電気延時装置付雷管とすることにより、以下述べる
ような効果が得られるのである。

（ａ）　　蓄積用コンデンサの容量ビ小さく出来るので
電気延時装置付雷管の寸法を小さくすることが可能であ
る。

（ｂ）　　蓄積用コンデンサと延時用コンデンサの容量
比に制約がないので、延時秒時の設定が自由に出来る。

（ｃｌ　　電気延時装置付雷管のコンデンサに発破器か
ら事前に充電しておく構造であるので、充電忙十分な時
間χ掛けることができる。　従って発波器に過大電流が
流れることがないので１発破器の設計が容易である他発
波器の保守管理が容易である。

実施− 次に本発明を図の実施例について説明すると、ＷＥ　＋
　ＩＩＳは本発明による電気延時装置の回路構成図。

第２図は電気延時装置付雷管の側断面図である。

図で１，２は電源供給端子で、Ａは倍電圧整流回路、Ｂ
はタイマー、９はサイリスタ、１０は負荷となる点火素
子である。　更に倍電圧整流回路Ａでは電源供給端子１
に直列にコンデンサ４個トＣ１とダイオードＤ、　　（
アノードがコンデンサＣ。

側）を接続し、もう一つの電源供給端子２には直列にコ
ンデンサＯ１と０４ヲ接続する。　コンデンサＣＩ　　
とコンデンサＣ，の結合点５とコンデンサＣ２と０４　
　の結合点４との間に結合点４側がカソードになるダイ
オードＤ２ヲ接続し、コンデンサＣ１の供給端子２側の
結合点１１とコンデンサＣ８とＣ８の結合点５との間に
結合点ｓ側がカソードとなるダイオードＤ、　　’１７
：、又コンデンサＣ８とダイオードＤ、のアノード結合
点５とコンデンサＣ２と０４　　の結合点４間にダイオ
ードＤ、と抵抗Ｒ１の直列接続を夫々行い、且つ結合点
５側忙ダイオードＤ、のカソードがぐるよう忙する。

又コンデンサＣ４とダイオードＤ４　　のカソードとを
結合点６で接続して夏にサイリスタ９のアノードに接続
する。　その他結合点３と結合点６の間に抵抗Ｒｓ’を
接続し、結合点５とサイリスタ９のカソード間に負荷と
なる点火素子１０と抵抗Ｒ６の並列接続を挿入する。

以上が倍電圧整流回路Ａの接続で１次にタイマーでＢで
は７が電界効果トランジスタＣＦＩＴ）テケート７ａ、
ドレイン７ｂ及びソース７ｃＹ備えていてグー）７ａは
抵抗Ｒ８定電圧ダイオード（ＺＤ）１２の一端とともに
電源供給端子１側の結合点８に接続され、ドレイン７ｂ
は結合点５に接　。

続され、ソース７ｃは抵抗Ｒ＋　　ン介して抵抗Ｒ，。

定電圧ダイオード１２の他端とともに結合点５に接続さ
れるほかソース７ｃは抵抗Ｒ４’ａ−介してサイリスタ
（ＳＣ！Ｒ）９のグー）９ｇに接続される。

従って倍電圧整流回路Ａに供される複数のコンデンサＣ
１〜Ｃ４の内の一つＯ，ＹタイマーＢの延時用コンデン
サとして用い、又この延時用コンデンサＣ３は延時用抵
抗Ｒ１＋定電圧ダイオード１２と夫々並列に接続される
ととも忙電界効果トランジスタ７のゲート７ａとソース
７ｃ間に接続され、そして更にコンデンサＣ８と直列し
て電界効果トランジスタ７のグー）７ａとドレインＺｂ
間に接続されることとなる。　尚発破器よりの供給電源
としては５０Ｈ２或いは６［ＩＨｚの商用電源或いは。

５０Ｈｚ以上の交番電流χ用いることができ、供給電源
を切つ友時点からタイマＢが作動することとなる。

かくて倍電圧整流回路Ａでは電源供給端子１の電位乞０
（ボルトノとすると、コンデンサＣ３との結合点５の電
位はＶ（ボルト）コンデンサＣ１とダイオードＤ、との
結合点４の電位は２７（ボルト］、コンデンサＣ３とダ
イオードＤ１　　との結合点５の電位は５７（ボルト）
、コンデンサＣ４とダイオードＤ４　　との結合点６の
電位は４７（ボルト）となる。　尚第１図の実施例の場
合はコンデンサ４個とダイオード４個を組合せて電圧を
４倍にする４倍電圧整流回路としたが、３倍電圧整流回
路や２倍電圧整流回路も適用できる。

次に第１図に関して回路動作の説明を行う。

今電源供給端子１．２間にピーク電圧Ｖ（ボルト）？有
する交番電圧を印肩すると、コンデンサＣ８及びＣ７は
瞬時に充電されるが、コンデンサＣ１及びＣ４には制限
抵抗Ｒ７が接続されていて充電速度ン遅くし、コンデン
サＣ１及びＣ１よりもゆっくりと充電される。　これに
対して電界効果トランジスタ７のゲート７ａは、コンデ
ンサＣＩ　　のマイナス側に結合されているので、電源
通電と同時に電界効果トランジスタ７のソース７Ｃに対
シてマイナスの電位となり、このバイアスにょクコンデ
ンサＣ３の電荷が電界効果トランジスタ７のドレイン７
ｂ及びンース７０を通って放電するのを阻止する。

しかるに発破器からの電源供給を中止すると、コンデン
サＣ６に充電されていた電荷は、抵抗Ｒ１を通じて放電
する。　従って電界効果トランジスタ７のグー）７ａに
かかる電位がカットオフ電圧以上になると、ドレイン７
ｂ及びソース７Ｃ間は導通状態になる。このときコンデ
ンサＣ８の電極は抵抗Ｒ４’ｔ’通じてサイリスタ９の
グー）９ａに印加され、サイリスタ９は導通する。　サ
イリスタ９の導通により、コンデンサＣ１及びＣ４より
点火素子１０に電流が流れ、第２図の点火薬１６が発火
し、装填しである起爆薬１７．添装薬１８が順次点火爆
発するのである。　このような一連の作動の中で、近時
秒時はコンデンサＣ６及び抵抗Ｒ３からなる時定数ｃ、
　ＸＲｓによって決定されるので１倍電圧整流回路Ａ中
のコンデンサＣ，は近時用コンデンサの意味７有し、抵
抗Ｒ，は近時用抵抗ということができる。

ま念コンデンサＣ５及びＣ，は点火素子１０に点火エネ
ルギ７与えるので蓄積用コンデンサということができる
。　なお、前述のように、電源供給端子１．２にピーク
電圧Ｖ（ポルト）の交番電圧を印加すると、コンデンサ
Ｃ１の充１！電圧は結合点５．５間の電位器であるので
、２Ｖ（ポルト）となる。　またコンデンサＣ４の充電
電圧は結合点１１．４間の電位差であるので、２ｖ（ポ
ルト〕となる。　このようにコンデンサＯ，、Ｏ，の充
電電圧は供給電源の２倍であるのでエネルギとして（工
４倍にもなる。　つ１０倍電圧整流回路ＡＹ用いない従
来の装置では蓄積用コンデンサのエネルギが１／２Ｖ　
　（０，４０，）であるのに対して倍電圧整流回路Ａを
用いた場合２Ｖ　　（０，＋Ｏ，）　　となる。

このため相対的にコンデンサ答蛍ヲ小さくすることがで
き、その結果電気延時装置付雷管の寸法を小さくするこ
とが可能となる。

更に本発明によれば、事前にコンデンサヲ充電しておき
、供給電源を切ったときから延時用コンデンサ０．から
の放電によりタイマ（回路］Ｂが作動開始するので、特
開昭５４−４５４５４号に見られるように、蓄積用コン
デンサの容量を延時用コンデンサの容量の１００〜１０
００倍にする必要がない。　従って延時用コンデンサの
容量を自由に決めることができ一電気延時装置付言管を
製造する上で有利となる。　また事前くコンデンサを充
電するので、充電に十分な時間を掛けることができ発破
器の設計が無理なく出来るという利点もある。

尚１１は定電圧ダイオード（ＺＤ）でコンデンサＣ□　
の充電電圧を一定に保ち、安定した延時秒時を得るため
に結合されているものである。　又抵抗Ｒ１は電気延時
装置付雷管を再通電するときに、コンデンサＣ，及びＣ
４の残留電荷により異常な延時秒時で点火素子が発火し
ないよう和、残留電荷を放電させる高抵抗であり、雷管
取扱中に発生する静電気を放電せしめる効果もある。

更に抵抗Ｒ，は点火素子ＩＱｇ結合する前に近時秒時を
調整するためのサイリスタ９に対するダミー抵抗である
。

次に倍電圧整流回路Ａに用いられているダイオードＤ、
〜Ｄ４はコンデンサＣ３〜Ｃ４とともに昇圧の機能を果
すが、これと同時に発破回路が爆発により短絡され念と
きの逆流防止及びまわり込み防止の役目も果している。

　又第２１１！Ｊは１本発明による電気延時装置付雷管
の側断面図であり、１０は第１図で示す点火素子として
の負荷１５は塞栓。

１４は第１図で示す構成Ｙもつ電気延時装置、１５は脚
線、＋６は点火薬、１７は起爆薬、１８は添装薬、１９
は管体である。　外部の発破器の電源部に接続される脚
線１５よＶ電源供給端子１，２を含む電気延時装置１４
をへて白金電橋線である点火素子１０に電圧を印加して
点火薬１６を発火せしめ、更に装填した起爆薬１７．添
装薬１８と順次爆発させるもので、筐体１９に点火薬１
６．起爆薬１７．添装薬１８と順次装填し１点火薬１６
に先の点火素子１０ｙ！−接触せしめ、塞栓１３を使っ
て延時装置１４ｙ！−樹脂固化せしめ管体１９と接続し
て一体とするのである。

次に本発明の実施例を示す。

実際例を 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ　）７として（株］電芝
製２８に４０．　　サイリスタ（ＢＯＲ）９として（株
］東芝５２ＳＦ’０Ｒ２Ｄ、定電圧ダイ＃−）’（ＺＤ
）１１として作動電圧５ＶのＮＫＯｊｌｌ！ＲＤ５Ｆ’
Ｂ、　　：ｒンデンサＣ１はフィリップス社製ディップ
タンタル、コンデンサ２０μＦ、コンデンｆＯ，〜ｃ、
＋！日本ケミカル製電解コンデンサで、Ｃ１は２２μＦ
。

Ｃ８及びＣ４は夫々１００μＦで耐圧は２５ポルトン使
用し膜抵抗については延時用抵抗Ｒ８のみ金属被膜抵抗
で２０にΩ、他の抵抗は通常の炭素被膜抵抗で、Ｒ１は
１００にΩ、Ｒ２はＩＯＫΩ、Ｒ４は５００Ω＋　Ｒａ
　　は１０００にΩ＋　”１１は１００Ωとした。

また点火素子としては線径αｏ　５２ｍｆｆＬ長さｔ６
ｒｒｒｎの白金イリジウム線の周囲にＤＤＮＰ’ｔ［Ｅ
布した点火玉χ使用した。　なお、点火素子の抵抗値は
、α５５Ωである。　この状態で電源供給端子１．２間
にピーク電圧５ボルト、周波数６０Ｈ２の交番電圧乞印
加して各結合点間の電位差を測定した結果蓄積用コンデ
ンサＣ１の充ｔｔ圧？示す結合点３及び５間の電位差は
９Ｖ、蓄積用コンデンサＣ４の充電電圧馨示す結合点４
及び６間の電位差は９ｖであつ７’２：ｏ　　このこと
から倍電圧整流回路Ａにより、供給電源電圧の約２倍の
電圧で蓄積用コンデンサに充電することが確認され友。

　尚実測値で１．８倍になっているのは、コンデンサ、
ダイオード等のエネルギロスによるものである。

次いで、供給電源χ切ると、切つ友後８４０ｍ１ｌ後九
点火玉は発火した。　更に延時用抵抗Ｒ，１に５０にΩ
にして同様の実験を繰返し急ところ２１５０ｍ５後に点
火玉は発火した。

この場合供給電源が５ボルト、蓄積用コンデンサＯＢ　
、　Ｏ会の容量の合計が２００μＦで発火していること
になるが、このことは特開昭５４−４５４５４号公報で
同じ５ボルトの供給電源で点火薬等を点火するの忙５６
０μＦの蓄積用コンデンサを必要としていることに対し
て大きな改良である。

更に本発明の実際例の場合蓄積用コンデンサの容量は近
時用コンデンサの容量の１０倍であるので特開昭５４−
４５４５４号に示されている１００〜１０００倍という
制約は受けないことが確認された。

更に電源供給端子１．２の間にピーク電圧５ボルトが印
加されたとき、供給電源を切り、サイリスタ（１３０Ｒ
）９が導通状態になったとき、何ボルトの電圧が点火素
子忙印加されるか？判定した結果ピーク電圧が７，８ボ
ルトであり、供給電源のピーク電圧５ボルトの１５６　
倍となった。

これは蓄積用コンデンサのエネルギがダイオードＤｔ　
ＩＤ４サイリスタ（ＳＯＲ）９で一部消費されたため［
９ボルトが７．８ボルトに低下したものである。

以上まとめると、倍電圧整流回路では実用上点火素子に
印加される電圧は各部材でのエネルギロスのため供給電
源のピーク電圧の１．５倍以上２倍未満となるといえる
。

実際例λ 電気延時装置は実際例１と同様とし友。

供給電源として周波数１（ｌｏＯＨｚ　ピーク電圧１０
ボルト、短絡電流２ｙｙｌＡ　　の交流電源を用いた。

電源供給端子１．２に電源ビ接続し、ｔＳＳ後後電源切
り１点火玉が発火する延時秒時を求めた。

その結果、延時用コンデンサＣ１が２０μＦ、延時用抵
抗Ｒ３が２５にΩのとき延時秒時は９６０ｍ５近時用抵
抗が４５にΩのとき延時秒時は２１００ｍ１となった。

　この結果から２ｙｌＡ　　という極めて微弱な電流で
あっても事前に適当な時間通電しておけば点火素子の発
火に必要なエネルギは蓄積用コンデンサＯ，Ｉ　Ｏ，Ｋ
充電されることが確認された。

このようなことから発破群からは微弱電流を流せばよい
ので発破器の設計上及び保守点検が容易であることがわ
かる。

本発明による実際例１及び２により本発明では蓄積用コ
ンデンサの容量が小さくなり、電気延時装置付雷管の寸
法ン小さくすることが出来る。

又蓄積用コンデンサ容ｉｔヲ延特用コンデンサ容量の１
００〜１０００倍にしなくてもよいので、延時秒時の設
定が自由に出来る。　更に数ｍＡという微弱電流でも発
火できるので１発破設計と保守管理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例電気延時装置の回路構成図で
ある。　第２図は電気延時装置付雷管の側断面図である
◎ Ａは倍電圧整流回路、Ｂはタイマ、１．２は電源供給端
子、５，４，５，６，８．１１は各回路の結合点、７は
電界効果トランジスタ（ＦＩＴ　１゜９はサイリスタ（
Ｓ０Ｒ）、１０は点火素子、Ｒ１−Ｒ６は抵抗、Ｄ１〜
Ｄ、はダイオード、Ｃ３は延時用コンデンサ、Ｃ＊　＊
　Ｃ４は蓄積用コンデンサ、　ｌ’？。 は延時用抵抗、１５は塞栓、１４は電気延時装置。 １５は脚線、１６は点火線、１７は起爆薬、１８第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）雷管と電気延時装置とを組合せて一体として使用
   する場合において供給電源のピーク電圧より大なる電圧
   を雷管用点火素子に印加するようにしたことを特徴とす
   る電気延時装置付雷管。