KR100512812B1

KR100512812B1 - 파쇄장치용 전극 및 파쇄장치

Info

Publication number: KR100512812B1
Application number: KR10-2002-7016565A
Authority: KR
Inventors: 오카자키토오루; 우라노코오지
Original assignee: 가부시키가이샤 쿠마가이구미; 오쿠무라구미도보쿠고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2005-09-13
Also published as: CA2416034A1; WO2002083312A1; KR20030007874A; CN1461239A; US20040026548A1; EP1375004A1; EP1375004A4; US6935702B2

Abstract

본 발명은 파쇄에 이용되는 에너지를 크게 하는 것이 가능한 파쇄장치용 전극 및 파쇄장치를 얻을 수 있다. 파쇄장치용 전극(1)은, 중심축을 따라서 뻗어있고, 외주면을 가지는 중심 도전체(12)와, 중심 도전체(12)의 외주면상에 배치된 절연부재(13)와, 절연부재(13)를 둘러싸도록 배치된 외주 도전체(15)를 구비한다. 외주 도전체(15)는, 제 1도전체(14a)와, 이 제 1도전체(14a)와는 중심축이 뻗는 방향에 있어서 간격을 두고 배치된 제 2도전체(14b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파쇄장치용 전극 및 파쇄장치{CRUSHING APPARATUS ELECTRODE AND CRUSHING APPARATUS}

본 발명은, 암석 등을 파괴하는 파쇄장치 및 그 파쇄장치용 전극에 관한 것으로, 보다 특정적으로는, 효율적으로 암석 등을 파괴하는 것이 가능한 파쇄장치 및 파쇄장치용 전극에 관한 것이다.

암석 등을 파괴하기 위한 종래의 파쇄방법으로서는, 예를 들면 일본국 특개평4-222794호 공보에 개시되어 있는 것이 있다. 도 19는, 종래의 파쇄장치를 표시하는 모식도이다. 또, 도 20은, 도 19에 표시한 파쇄장치의 기본적인 구성을 표시하는 모식도이며, 도 21은, 도 20에 표시한 전극의 선단부를 표시하는 부분 확대 모식도이다. 도 19 내지 도 21을 참조해서, 상기 일본국 특개평4-222794호 공보에 개시된 파쇄방법을 실시하기 위한 파쇄장치의 구조 및 동작에 대해서 설명한다.

도 19 내지 도 21을 참조해서, 먼저, 종래의 파쇄장치의 구조를 간단히 설명한다. 펄스파워원(106)은, 콘덴서(108), 스위치(107) 등을 포함하는 회로로 이루어져 있다. 이 펄스파워원(106)에는 전원(109)이 접속되어 있다. 펄스파워원(106)의 회로, 이 회로를 포함하는 하우징 및 파쇄장치를 탑재하는 차체는 접지되어 있다.

암석 등을 파괴하기 위한 파괴전극으로서의 동축 전극(101)은, 펄스파워원(106)과 동축 케이블(105)에 의해 접속되어 있다. 동축 전극(101)의 선단에는, 중심 전극(112)과, 이 중심 전극(112)의 외주측에 절연체(113)를 개재하여 위치하는 외주 전극(115)이 배치되어 있다. 중심 전극(112)과 외주 전극(115)과의 한 쪽은 접지되고, 다른 한 쪽에는 펄스파워원(106)의 스위치(107)가 닫혀졌을 때에 콘덴서(108)에 축적된 전하가 도입된다.

다음에 종래의 파쇄방법을 설명한다. 파괴 대상이 되는 암석 등에, 드릴 등을 이용하여 미리 아래 구멍(110)을 형성한다. 이 아래 구멍(110)안에 물(111) 등의 전해액을 주입한다. 이 아래 구멍(110)에 동축 전극(101)을 삽입한다.

그리고, 전원(109)에서 전하를 발생시키고, 이 전하를 콘덴서(108)에 축적한다. 단, 콘덴서(108)의 한쪽의 극은 접지되어 있다.

콘덴서(108)에 충분히 전하가 축적된 후에 스위치(107)를 닫는 것에 의해, 동축 케이블(105)을 개재하여 동축 전극(101)에 전하가 공급된다. 그리고, 동축 전극(101)의 선단에 있어서, 중심 전극(112)과 외주 전극(115)과의 사이에 전위차가 생김으로써 방전이 일어난다. 이 때, 동축 전극(101)의 선단 부근의 전해액이 방전 에너지에 의해 플라즈마화함으로써, 압력파가 발생한다. 이 압력파에 의해, 동축 전극(101)의 주위의 암석 등을 파괴한다.

상기 특개평4-222794호 공보에서는, 암석 등의 파쇄시에는, 1마이크로 초당 적어도 100㎿의 비율로, 적어도 3GW의 피크치의 파워가 파쇄해야 할 물질이 가두어진 영역의 전해액속에 침지된 동축 전극(101)의 2 전극간(중심 전극(112)과 외주 전극(115)과의 사이)을 횡단해서 얻을 수 있을 때까지, 전기 에너지를 동축 전극(101)에 공급하는 것으로 하고 있다.

상술한 종래의 파쇄장치에 있어서는, 이하와 같은 문제가 있었다. 즉, 중심 전극(112)과 외주 전극(115)과의 사이의 방전에 의해 아크가 형성되는 영역에서 전해액이 플라즈마 상태에 있고, 이 영역의 온도는 동축 전극(101)에 공급되는 전류치에 의해 크게 변화한다. 즉, 전류치가 크게 되면 아크가 형성되고 있는 영역의 온도는 보다 고온이 된다. 한편, 아크가 형성되고 있는 영역의 온도가 고온이 될수록, 방전 저항은 저하하는 것이 알려져 있다. 여기서, 동축 전극(101)의 방전에 의해 소비되는 에너지는, 동축 전극(101)에 공급되는 전류치의 2승×방전 저항에 비례한다.

따라서, 동축 전극(101)의 방전에 의해 소비되는 에너지(파쇄에 이용되는 에너지)를 크게 하기 위하여, 동축 전극(101)에 공급되는 전류치를 크게 해도, 전류치의 증대에 수반해서 방전 저항이 작아진다. 따라서, 단순하게 상기 전류치를 크게 하는 것만으로는, 동축 전극(101)의 방전에 의해 소비되는 에너지를 충분히 크게 하는 것은 어려웠다. 이 때문에, 종래의 파쇄장치에서는 파쇄에 이용되는·에너지를 크게 해서 효율 좋게 파쇄를 행하는 것이 곤란하였다.

이 발명은, 상술과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 이 발명의 목적은, 파쇄에 이용되는 에너지를 크게 하는 것이 가능한 파쇄장치용 전극 및 파쇄장치를 제공하는 것이다.

도 1은, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극 및 그 파쇄장치용 전극을 이용한 파쇄장치의 실시형태 1에 있어서의 장치 구성을 설명하기 위한 모식도이다.

도 2는, 도 1에 표시한 파쇄장치용 전극의 선단부를 표시하는 부분 확대 모식도이다.

도 3은, 도 1에 표시한 파쇄장치용 전극의 선단부를 표시하는 사시 확대 모식도이다.

도 4는, 도 2에 표시한 파쇄장치용 전극의 단면 모식도이다.

도 5는, 도 1 내지 도 4에 표시한 파쇄장치용 전극의 제 1변형예를 표시하는 부분 확대 모식도이다.

도 6은, 도 1 내지 도 4에 표시한 파쇄장치용 전극의 제 2변형예를 표시하는 단면 모식도이다.

도 7은, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극의 실시형태 2를 표시하는 부분 확대 모식도이다.

도 8은, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극의 실시형태 3을 표시하는 부분 확대 모식도이다.

도 9는, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극의 실시형태 4를 표시하는 부분 확대 모식도이다.

도 10은, 도 9에 표시한 파쇄장치용 전극의 단면 모식도이다.

도 11은, 도 9 및 10에 표시한 파쇄장치용 전극의 제 1변형예를 표시하는 단면 모식도이다.

도 12는, 도 9 및 10에 표시한, 파쇄장치용 전극의 제 2변형예를 표시하는 단면 모식도이다.

도 13은, 도 9 및 10에 표시한 파쇄장치용 전극의 제 3변형예를 표시하는 부분 확대 모식도이다.

도 14는, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극의 실시형태 5를 표시하는 사시 모식도이다.

도 15는, 도 14에 표시한 파쇄장치용 전극의 단면 모식도이다.

도 16은, 도 14 및 15에 표시한 파쇄장치용 전극의 실시형태 5의 변형예를 표시하는 모식도이다.

도 17은, 실험에 이용한 파쇄장치용 전극을 표시하는 모식도이다.

도 18은, 실험에 있어서 방전이 발생한 상태를 표시하는 모식도이다.

도 19는, 종래의 파쇄장치를 표시하는 모식도이다.

도 20은, 도 19에 표시한 파쇄장치의 기본적인 구성을 표시하는 모식도이다.

도 21은, 도 20에 표시한 전극의 선단부를 표시하는 부분 확대 모식도이다.

<도면의 참조부호 일람>

1 : 파쇄장치용 전극(동축(同軸)전극) 2 : 파쇄대상물

101 : 동축전극

5, 105 : 동축케이블 6,106 : 펄스파워원(源)

7,107 : 스위치 8,108 : 콘덴서

9,109 : 전원 10,110 : 아래구멍

11, 111 : 물 12, 112 : 중심 도전체(중심전극)

13,113 : 절연부재(절연체) 14a : 제 1도전체(외주전극부분)

14b : 제 2도전체(외주전극부분)

14c, 14d : 다른 도전제(외주전극부분)

15,115 : 외주 도전체(외주전극)

16 : (동축전극(1)의) 선단부 17 : 중심도전체(연선 도체)

18 : 절연부재((가요성이 있는) 절연체)

19 : 직경이 큰 부분(직경방향의 볼록부)

20 : 아크 20a : 사이즈 가작은 아크

20b : 충분히 큰 아크 21 : 돌기부(볼록부)

21a, 21b : 돌기부 22a, 22b : 돌기부

23a, 23b : 나사구멍 24a, 24b : 나사구멍

25a, 25b : 나사구멍 26a : (돌기부(22a)의) 단부

26b : (돌기부(22b)의) 단부 27a, 27b : 측벽

28a, 28b : 돌기부

Ｌ : 도전체(외주전극부분)(14a∼14c)의 폭

Ｗ : 도전체(외주전극)(14a∼14d)의 거리

이 발명의 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극은, 중심축을 따라서 뻗어있고, 외주면을 가지는 중심 도전체와, 중심 도전체의 외주면상에 배치된 절연부재와, 절연부재를 둘러싸도록 배치된 외주 도전체를 구비한다. 외주 도전체는, 제 1도전체와, 이 제 1 도전체와는 중심축이 뻗는 방향에 있어서 간격을 두고 배치된 제 2도전체를 포함한다.

이와 같이 하면, 파쇄장치용 전극에 전류가 공급되고, 중심 전극으로서의 중심 도전체와 외주 전극으로서의 외주 도전체와의 사이에 해당 전류가 흐르는 경우, 중심 도전체에 있어서 파쇄장치용 전극의 단부에 위치하는 부분과, 이 단부측에 배치된 제 1 및 제 2도전체의 어느 것과의 사이에 있어서 제 1방전이 발생한다. 그리고, 제 1도전체와 제 2도전체와의 사이에 있어서도, 제 2방전이 발생한다. 즉, 종래의 전극에 있어서는 단부의 1개소에 있어서만 방전이 일어나고 있었는데 대해서, 본 발명에 의한 전극에서는 적어도 2개소에 있어서 방전이 일어난다. 이와 같이 방전이 일어나는 곳의 수를 증가시킴으로써, 전류치를 일정하게 했을 경우에 있어서, 종래보다 방전 저항을 방전 개소의 수에 따라서 증가시킬 수 있다. 따라서, 파쇄에 이용되는 에너지를 종래보다 확실히 크게 할 수 있다. 따라서, 파쇄장치의 능력(파쇄능력)을 증대시킬 수 있다. 일반적으로, 회로 전체의 저항에 비해 방전 저항은 작고, 수개소에서의 방전 저항의 증가는 회로 전체의 저항에 비해 작기 때문에, 전원의 크기를 변경하는 일 없이 파쇄력을 증가할 수 있다.

상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 중심 도전체는 방전을 발생시키는 단부를 포함하고, 제 1도전체는 중심축이 뻗는 방향에 있어서 단부 측에 배치되고, 중심축이 뻗는 방향에 있어서의 양단부와, 이 양단부에 끼인 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 제 1도전체의 양단부는, 상대적으로 직경이 작은 부분을 가지는 것이 바람직하고, 제 1도전체의 양단부에 끼인 영역은, 상대적으로 직경이 큰 부분을 가지는 것이 바람직하다.

이 경우, 단부에 위치하는 중심 도전체와 제 1도전체와의 사이에서 제 1방전이 발생하고, 또한, 제 1도전체와 제 2도전체와의 사이에서 제 2방전이 발생하게 된다. 즉, 제 1도전체를 사이에 끼이도록 해서 제 1 및 제 2방전이 발생한다. 그리고, 제 1 도전체의 양단부에 끼인 영역의 직경을 상대적으로 크게 함으로써, 제 1 방전이 발생하는 영역과 제 2방전이 발생하는 영역을, 이 상대적으로 직경이 큰 부분에 의해 격리할 수 있다. 이 결과, 제 1 방전과 제 2방전이 서로 마주 간섭하는 것를 방지할 수 있다. 이 때문에, 제 1 및 제 2방전에 의한 아크가 일체화함으로써, 방전부의 수가 감소하는 것을 방지할 수 있으므로, 방전 저항의 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 파쇄장치의 능력을 확실히 향상시킬 수 있다.

상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 제 1 및 제 2도전체의 적어도 어느 한 쪽에 있어서 돌기부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 제 1 및 제 2도전체에 있어서 돌기부를 형성함으로써, 전극에 전류를 공급했을 때, 이 돌기부에 전하를 집중시킬 수 있다. 이 때문에, 이 돌기부가 형성된 부분에 있어서 우선적으로 방전을 발생시킬 수 있다. 따라서, 돌기부의 위치를 변경함으로써, 방전이 발생하는 영역의 위치를 임의로 변경할 수 있다.

상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 돌기부가, 제 1 및 제 2도전체의 어느 한 쪽에 형성된 제 1돌기부와, 제 1 및 제 2도전체의 적어도 어느 한 쪽에 있어서, 중심축의 둘레방향에 있어서의 제 1돌기부의 위치와는 다른 위치에 형성된 제 2돌기부를 포함하고 있어도 된다.

여기서, 제 1방전과 제 2방전이, 중심축의 둘레방향에 있어서 거의 동일한 위치에 발생하는 경우, 제 1방전에 있어서의 아크와 제 2방전에 있어서의 아크가 연결되어 버린다고(일체화한다) 하는 현상이 일어나는 일이 있다. 이와 같이 제 1 및 제 2방전의 아크가 일체화하면, 결과적으로 파쇄장치용 전극에 있어서 1개의 방전밖에 발생하고 있지 않는 상태와 같게 되어, 파쇄에 이용되는 에너지가 작아져 버린다.

그러나, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극에 의하면, 제 1돌기부와 제 2돌기부가 중심축의 둘레방향에 있어서 다른 위치에 형성되어 있으므로, 제 1돌기부가 형성된 부분에서 발생하는 1개의 방전과, 제 2돌기부가 형성된 부분에서 발생하는 다른 방전을, 중심축의 둘레방향에 있어서 다른 위치에서 발생시킬 수가 있다. 따라서, 예를 들어, 파쇄장치용 전극의 단부측에 위치하는 제 1 또는 제 2도전체에 있어서 파쇄장치용 전극의 단부측에 면하는 영역에 제 1돌기부를 형성하고, 제 2도전체에 있어서 제 1도전체에 면하는 영역에 제 2돌기부를 형성하면, 파쇄장치용 전극의 단부측에서 발생하는 제 1방전이 상기 1개의 방전에 대응하고, 제 1도전체와 제 2도전체와의 사이에서 발생하는 제 2방전이 상기 다른 방전에 대응한다. 이 결과, 중심축의 들레방향에 있어서 다른 위치에 있어서, 제 1방전과 제 2방전을 각각 발생시킬 수 있다. 이 결과, 제 1방전에 있어서의 아크와 제 2방전에 있어서의 아크가 연결되는(일체화한다) 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2방전에 있어서의 아크가 연결되는 것에 기인해서 파쇄에 이용되는 에너지가 작아지는 것을 방지할 수 있다.

또, 발명자는, 파쇄장치용 전극에 있어서의 방전 현상에 대해서 실험ㆍ연구를 행해, 이하와 같은 식견을 얻었다. 즉, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극에서는, 1개의 파쇄장치용 전극에 있어서, 복수의 방전을 발생시킴으로써, 파쇄에 이용되는 에너지를 크게 하고 있기 때문에, 복수의 방전을 독립해서 발생시키는 것이 필요하다. 그래서, 발명자는, 파쇄장치용 전극에 있어서의 방전 현상을 상세하게 관찰해서 복수의 방전을 독립해서 안정적으로 발생시키기 위한 조건을 검토했다. 발명자의 실험에 의하면, 파쇄장치용 전극에 있어서 예를 들면 제 1 및 제 2도전체간에서 방전을 발생시키면, 방전 개시 직후는 방전에 수반해 발생하는 아크는 비교적 작지만, 이 아크의 크기는 시간과 함께 중심축방향으로 어느 정도 성장한다. 그리고, 어느 정도 아크의 크기가 커지면, 그 후는 아크의 크기는 거의 변화하지 않게 된다. 이와 같이 크기가 안정된 아크의 단부는, 중심축을 따른 방향에 있어서, 제 1 및 제 2도전체의 단부로부터 약 10㎜정도의 길이만큼 제 1 및 제 2도전체상에 침입한 위치에까지 도달하고 있었다. 이 제 1 및 제 2도전체의 단부로부터 제 1 및 제 2도전체상에 아크가 신장한 길이(아크 연신 길이)는, 제 1 및 제 2도전체의 중심축방향의 길이를 충분히 크게 해두면, 파쇄에 이용하는 전원의 전압이나, 파쇄장치용 전극의 형상·재질 등을 변경해도, 거의 변화하지 않았다.

한편, 제 1 및 제 2도전체의 중심축방향의 길이를 10㎜보다 작게 했을 경우, 아크 연신 길이는 최대라 하더라도 제 1 및 제 2도전체의 길이까지이므로, 아크는 충분히 성장할 수 없다. 그리고, 이러한 상태에서는, 방전에 의해 소비되는 에너지(파쇄에 이용되는 에너지)가, 아크가 충분히 성장했을 경우보다 작게 되고 있었다.

또, 이와 같이 제 1 및 제 2도전체의 중심축방향의 길이가 10㎜보다 작으면, 제 1 방전에 의한 아크와 제 2방전에 의한 아크가, 중심축의 둘레방향에 있어서 가까운 위치에 형성되는 경우, 이들 2개의 아크가 용이하게 연결되어 버린다. 이 결과, 역시 파쇄에 이용되는 에너지가 작아진다고 하는 문제가 있었다.

이러한 발명자의 식견에 의거하여, 상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 중심축이 뻗는 방향에 있어서, 제 1 및 제 2도전체의 적어도 어느 한 쪽의 길이가 10㎜ 이상인 것이 바람직하다.

이 경우, 방전의 아크는 중심축을 따른 방향에 있어서 충분히 크게 될 수가 있으므로, 파쇄에 이용되는 에너지를 충분히 크게 할 수 있다.

또, 상기 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 중심축이 뻗는 방향에 있어서, 제 1 및 제 2도전체의 적어도 어느 한 쪽의 길이가 20㎜이상인 것이 보다 바람직하다.

이 경우, 예를 들면 제 1도전체의 중심축이 뻗는 방향에 있어서의 길이를 20㎜이상으로 하면, 이 제 1도전체의 양단부에서 발생하는 2개의 아크가 중심축의 둘레방향에 있어서 가까운 위치에 형성되어도, 이들 2개의 아크를 독립한 상태에서 충분히 성장시킬 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2방전의 아크의 일체화를 확실히 방지할 수 있는 동시에, 아크를 충분히 성장시킴으로써 파쇄에 이용되는 에너지를 크게 할 수 있다.

상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 외주 도체가, 제 2도전체와는 중심축이 뻗는 방향에 있어서 간격을 두고 배치된 1개이상의 다른 도전체를 포함하고 있어도 된다.

이 경우, 제 2도전체와 다른 도전체와의 사이에서 제 3방전을 발생시킬 수 있다. 또, 다른 도전체가, 간격을 두고 형성된 복수의 도전체를 포함하고 있으면, 또 제 4, 제 5방전을 발생시킬 수 있다. 이 결과, 방전 저항을 보다 높일 수 있으므로, 파쇄에 이용되는 에너지를 보다 크게 할 수 있다.

상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 제 1도전체, 제 2도전체 및 다른 도전체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 있어서 돌기부가 형성되어 있어도 된다.

이 경우, 전극에 전류를 공급했을 때, 이 돌기부에 전하를 집중시킬 수 있다. 이 때문에, 이 돌기부가 형성된 부분에 있어서 우선적으로 방전을 발생시킬 수 있다. 따라서, 돌기부의 위치를 변경함으로써, 방전이 발생하는 영역의 위치를 임의로 변경할 수 있다.

상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 돌기부가, 중심축이 뻗는 방향과 거의 평행한 방향으로 돌출하고 있어도 된다.

이 경우, 제 1 및 제 2도전체간에서의 중심축이 뻗는 방향에 있어서의 거리, 또는 중심 도전체와 제 1 및 제 2도전체의 어느 하나와의 사이에서의 중심축이 뻗는 방향에 있어서의 거리를, 국소적으로 작게 할 수 있다. 이 때문에, 이 돌기부가 형성된 부분에 있어서 우선적으로 방전을 발생시킬 수 있다. 따라서, 돌기부의 위치를 변경함으로써, 방전이 발생하는 영역의 위치를 임의로 변경할 수 있다.

상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 돌기부가, 중심축의 방사 방향으로 돌출해 있어도 된다.

이 경우, 중심축의 방사 방향에 있어서의 제 1또는 제 2도전체의 형상을, 돌기부의 형성에 의해 불균일한 것으로 할 수 있으므로, 이 돌기부의 위치를 변경함으로써 방전의 발생 영역을 임의로 변경할 수 있다.

상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 돌기부가, 제 1 도전체, 제 2도전체 및 다른 도전체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개에 형성된 제 1돌기부와, 제 1도전체, 제 2도전체 및 다른 도전체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 있어서, 중심축의 들레방향에 있어서의 제 1돌기부의 위치와는 다른 위치에 형성된 제 2돌기부를 포함하고 있어도 된다.

이 경우, 제 1돌기부와 제 2돌기부가 중심축의 둘레방향에 있어서 다른 위치에 형성되어 있으므로, 제 1돌기부가 형성된 부분에서 발생하는 1개의 방전과, 제 2돌기부가 형성된 부분에서 발생하는 다른 방전을, 중심축의 둘레방향에 있어서 다른 위치에서 발생시킬 수 있다. 따라서, 1개의 방전에 있어서의 아크와 다른 방전에 있어서의 아크가 연결되는(일체화한다) 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 1개의 방전에 있어서의 아크와 다른 방전에 있어서의 아크가 연결되는 것에 기인해 파쇄에 이용되는 에너지가 작아지는 것을 방지할 수 있다.

상기 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 중심축이 뻗는 방향에 있어서, 제 1도전체, 제 2도전체 및 다른 도전체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 길이가 10㎜이상인 것이 바람직하다.

이 경우, 길이가 10㎜이상으로 된 제 1도전체, 제 2도전체 및 다른 도전체의 어느 하나에 있어서, 방전의 아크는 중심축을 따른 방향에 있어서 충분히 크게 될 수 있다. 이 때문에, 파쇄에 이용되는 에너지를 충분히 크게 할 수 있다.

또, 상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 중심축이 뻗는 방향에 있어서, 제 1도전체, 제 2도전체 및 다른 도전체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 길이가 20㎜ 이상인 것이 보다 바람직하다.

이 경우, 예를 들면 중심축이 뻗는 방향에 있어서의 제 2도전체의 길이를 20㎜이상으로 하면, 이 제 2도전체의 양단부에서 발생하는 2의 아크가 중심축의 둘레방향에 있어서 가까운 위치에 형성되어도, 제 2도전체에 있어서 이들 2개의 아크를 독립한 상태에서 충분히 성장시킬 수 있고, 또한 일체화에 의한 저항의 감소를 수반하지 않는다. 즉, 제 2도전체 등의 양단에 발생하는 2개의 아크가 일체화하는 것을 확실히 방지할 수 있는 동시에, 아크를 충분히 성장시킴으로써 파쇄에 이용되는 에너지를 크게 할 수 있다.

상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극에서는, 중심 도전체가 연선(撚線)도체를 포함하고 있어도 되고, 절연부재는 가요성 재료를 포함하고 있어도 된다.

여기서, 암석 등의 파쇄작업에 있어서는, 전극에 횡방향으로부터도 충격이 가해지는 경우가 있다. 이러한 경우, 상기와 같은 구성에 의해 어느 정도의 유연성을 구비한 파쇄장치용 전극이면, 횡방향으로부터의 충격을 전극의 변형에 의해 흡수할 수 있으므로, 충격에 의해 전극이 절손(折損)한다고하는 사고의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 전극의 장기 수명화를 도모할 수 있다.

이 발명의 다른 국면에 있어서의 파쇄장치는, 상기 제 1국면에 있어서의 파쇄장치용 전극을 갖춘다.

이와 같이 하면, 파쇄능력이 높은 파쇄장치를 용이하게 얻을 수 있다

이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 이하의 도면에 있어서, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 그 설명은 반복하지 않는다.

(실시형태 1)

도 1 내지 도 4를 참조해서, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극 및 파쇄장치의 실시형태 1을 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 파쇄장치는, 동축 전극(1)과 펄스 파워원(6)과 전원(9)과 동축 케이블(5)을 구비한다. 펄스파워원(6)은 콘덴서(8), 스위치(7) 등을 포함하는 회로로 이루어진다. 펄스파워원(6)에는 전원(9)이 접속되어 있다. 펄스파워원(6)의 회로는 접지되어 있다. 파쇄장치용 전극인 동축 전극(1)은 펄스파워원(6)과 동축 케이블(5)에 의해 접속되어 있다. 동축 전극(1)은, 중심축을 따라 뻗어있는 중심 도전체로서의 중심 전극(12)과, 이 중심 전극(12)의 외주면상에 배치된 절연부재로서의 절연체(13)와, 이 절연체(13)의 외주면상에 배치된 외주 도전체로서의 외주 전극(15)을 구비한다. 동축 전극(1)은, 암석 등의 파쇄대상물(2)에 형성된 아래 구멍(10)의 내부에 삽입되어 있다. 아래 구멍(10)의 내부에는 전해액으로서의 물(11)이 배치되어 있다. 동축 전극(1)의 선단부(16)에서는, 중심 전극(12)의 단부가 돌출하고 있다. 외주 전극(15)은, 선단부(16)측에 위치하는 제 1도전체로서의 외주 전극 부분(14a)과, 이 외주 전극 부분(14a)과는 중심축이 뻗는 방향에 있어서 간격을 두고 배치된 제 2도전체로서의 외주 전극 부분(14b)을 포함한다.

그리고, 펄스파워원(6)의 스위치(7)가 닫혀졌을 때에 콘덴서(8)에 축적된 전하가 동축 전극(1)에 도입되면, 중심 전극(12)의 단부와 외주 전극 부분(14a)과의 사이에서 제 1방전이 발생하고, 아크(20)가 형성된다. 그리고, 외주 전극 부분(14a)과 외주 전극 부분(14b)과의 사이에 있어서도 방전이 발생하고, 또 하나의 아크(20)가 형성된다.

이와 같이 하면, 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1)에 전류가 공급되고, 중심 전극(12)과 외주 전극(15)과의 사이에 당해 전류가 흐르는 경우, 위에서 설명한 바와 같이 2개의 아크(20)를 형성할 수 있다. 즉, 종래의 동축 전극에 있어서는 단부의 1개소에 있어서만 방전이 일어나고 있었는데 대해서, 본 발명에 의한 동축 전극(1)에서는 적어도 2개소에 있어서 방전이 일어난다. 이와 같이 방전이 일어나는 곳의 수를 증가시킴으로써, 전류치를 일정하게 했을 경우에 있어서, 종래보다 방전 저항을 증가시킬 수 있다. 이미 말한 것처럼, 방전에 의해 소비되는 에너지는 동축 전극(1)에 공급되는 전류치의 2승×방전 저항에 비례하므로, 방전에 의해 소비되는 에너지(즉, 파쇄에 이용되는 에너지)를 종래보다도 확실히 크게 할 수 있다. 따라서, 파쇄능력을 증대시키는 것이 가능한 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1) 및 파쇄장치를 실현할 수 있다.

도 5를 참조해서, 도 1 내지 도 4에 표시한 파쇄장치용 전극의 제 1변형예를 설명한다. 도 5를 참조하면, 파쇄장치용 전극인 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 1 내지 도 4에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 구조를 구비한다. 다만, 도 5에 표시한 동축 전극에서는, 외주 전극(15)이 3개의 외주 전극 부분(14a∼14c)을 포함한다. 외주 전극 부분(14a∼14c)은, 각각 간격을 두고 배치되어 있다. 이 경우, 도 1 내지 도 4에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 동시에, 중심 전극(12)의 단부와 외주 전극 부분(14a)과의 사이, 외주 전극 부분(14a)과 외주 전극 부분(14b)과의 사이, 외주 전극 부분(14b)과 외주 전극 부분(14c)과의 사이라고 하는 3개소에서 방전을 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 방전 저항을 보다 높일 수 있으므로, 방전에 의해 방출되는 에너지를 보다 크게 할 수 있다. 이 결과, 파쇄장치의 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 외주 전극 부분의 수를 더욱 늘려, 방전이 발생하는 곳의 수를 증가시켜도 된다. 이 경우, 또 파쇄장치의 능력이 향상한다.

도 6을 참조해서, 도 1 내지 도 4에 표시한 파쇄장치용 전극의 제 2변형예를 설명한다.도 6을 참조하면, 파쇄장치용 전극인 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 1 내지 도 4에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 구조를 구비한다. 다만, 중심 전극으로서 가요성의 연선도체(17)를 이용한다. 또, 절연체로서 고무계의 절연체나 우레탄 등의 가요성이 있는 절연체(18)를 이용하고 있다.

여기서, 암석 등의 파쇄작업에 있어서, 본 발명과 같이 동축 전극(1)의 중심축 방향의 복수 개소에 있어서 방전이 발생하면, 동축 전극(1)에 횡방향으로부터도 충격이 가해지는 경우가 있다. 이러한 경우, 상기와 같이 어느 정도의 유연성을 구비한 동축 전극(1)을 이용하면, 횡방향으로부터의 충격을 동축 전극(1)의 변형에 의해 흡수할 수 있다. 이 때문에, 이 충격에 의해 동축 전극(1)이 절손하다고 하는 사고의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 동축 전극(1)의 장기 수명화를 도모할 수 있다.

(실시형태 2)

도 7을 참조해서, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극의 실시형태 2를 설명한다.

도 7을 참조하면, 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 1 내지 도 4에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 구조를 구비하나, 외주 전극 부분(14a)의 중앙부에 있어서, 외주 방향으로 돌출하고, 원주방향으로 뻗어있는 직경 방향 볼록부(19)가 형성되어 있다.

이 경우, 이미 말한 것처럼, 동축 전극(1)의 단부에 위치하는 중심 전극(12)의 부분과 제 1도전체로서의 외주 전극 부분(14a)과의 사이에 제 1방전(아크(20))이 발생하고, 또한, 외주 전극 부분(14a)과 제 2도전체로서의 외주 전극 부분(4b)과의 사이에서 제 2방전(아크(20))이 발생하게 된다. 즉, 외주 전극 부분(14a)을 사이에 두도록 해서 2개의 아크(20)가 발생한다. 그리고, 외주 전극 부분(14a)에 있어서 중심축이 뻗는 방향의 양단부에 끼인 영역의 직경을 상대적으로 크게 해서 직경 방향 볼록부(19)를 형성함으로써, 제 1방전이 발생하는 영역과 제 2방전이 발생하는 영역을 이 직경 방향 볼록부(19)에 의해 격리할 수 있다. 이 결과, 제 1 및 제 2방전에 의한 아크(20)가 일체화하는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 방전부의 수가 감소하는 것을 방지할 수 있으므로, 방전 저항의 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 파쇄장치의 능력을 확실히 향상시킬 수가 있다.

(실시형태 3)

도 8을 참조해서, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극의 실시형태 3을 설명한다.

도 8을 참조하면, 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 1 내지 도 4에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 구조를 구비하나, 외주 전극 부분(14b)에 있어서, 중심 전극(12)의 중심축이 뻗는 방향과 거의 평행한 방향으로 돌출하는 돌기부로서의 볼록부(21)가 형성되어 있다.

이 경우, 외주 전극 부분(14b)에 있어서 돌기부로서의 볼록부(21)를 형성함으로써, 동축 전극(1)에 전류를 공급했을 때, 외주 전극 부분(14a)과 외주 전극 부분(14b)과의 사이의 거리를 국소적으로 작게 할 수 있으므로, 이 볼록부(21)에 전하를 집중시킬 수 있다. 이 때문에, 이 볼록부(21)가 형성된 부분에 있어서 우선적으로 방전을 발생시킬 수 있다. 따라서, 볼록부(21)의 위치를 변경함으로써, 방전이 발생하는 영역의 위치를 임의로 변경할 수 있다.

또한, 볼록부(21)는 외주 전극 부분(14a)에 형성해도 되고, 외주 전극 부분(14a), (14b)의 양쪽에 형성해도 된다. 또, 볼록부(21)는, 원주방향의 복수 개소에 형성해도 된다. 또한, 볼록부(21)의 형상은, 외주 전극 부분(14a), (14b)사이의 거리를 국소적으로 작게 할 수 있는 것 같은 형상이면, 도시한 바와 같은 삼각형상 이외의 형상이어도 된다.

또, 외주 전극 부분(14a)에 있어서, 동축 전극(1)의 단부측(중심 전극(12)이 노출하는 측)에 있어서, 볼록부를 형성해도 된다. 이 경우, 이 볼록부의 위치를 변경함으로써, 중심 전극(12)과 외주 전극 부분(14a)과의 사이에 있어서 방전이 발생하는 위치를 변경할 수 있다. 또, 볼록부를 중심 전극(12)의 단부에 형성해도, 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.

(실시형태 4)

도 9 및 도 10을 참조해서, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극의 실시형태 4를 설명한다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 1 내지 도 4에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 구조를 구비하나, 외주 전극 부분(14a), (14b)에 있어서, 중심 전극(12)의 중심축의 방사 방향으로 돌출하는 돌기부(22a), (22b)가 각각 설치되어 있다.

도전체로 이루어진 돌기부(22a), (22b)에는, 도 10에 표시한 바와 같이 각각 나사구멍(25a), (25b)이 형성되어 있다. 또, 외주 전극 부분(14a), (14b)에 있어서 돌기부(22a), (22b)가 설치되는 부분에는 각각 나사구멍(24a), (24b)이 형성되어 있다. 나사구멍(25a)에 삽입된 나사(23a)가 외주 전극 부분(14a)의 나사구멍(24a)에 삽입·고정됨으로써, 돌기부(22a)는 외주 전극 부분(14a)에 고정되어 있다. 또, 나사구멍(25b)에 삽입된 나사(23b)가 외주 전극 부분(14b)의 나사, 구멍(24b)에 삽입ㆍ고정됨으로써, 돌기부(22b)는 외주 전극 부분(14b)에 고정되어 있다.

이 경우, 중심축의 방사 방향에 있어서의 외주 전극 부분(14a), (14b)의 형상을, 돌기부(22a), (22b)를 형성함으로써 비원형으로 할 수 있으므로, 이 돌기부(22a), (22b)의 위치를 변경함으로써 방전이 발생하는 영역(아크가 형성되는 영역)의 위치를 임의로 변경할 수 있다.

도 11을 참조해서, 도 9 및 도 10에 표시한 파쇄장치용 전극의 제 1변형예를 설명한다. 또한, 도 11은 도 10에 대응한다.

도 11을 참조하면, 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 9 및 도 10에 표시한 동축 전극(1)과 마찬가지의 구조를 구비한다. 그러나, 외주 전극 부분(14a), (14b)에 설치된 돌기부(22a), (22b)의 단부(26a), (26b)가, 각각 외주 전극 부분(14a), (14b)의 측벽(27a), (27b)보다 돌출하도록(즉, 외주 전극 부분(14a), (14b)의 측 벽(27a), (27b)사이의 거리보다도, 돌기부(22a), (22b)의 단부(26a), (26b)의 측벽 사이의 거리의 쪽이 작아지도록) 설치되어 있다.

이와 같이 하면, 도 9 및 10에 표시한 동축 전극에 의한 효과에 부가해서, 도 8에 표시한 동축 전극에 의한 효과도 동시에 얻을 수 있다.

도 12를 참조해서, 도 9 및 10에 표시한 파쇄장치용 전극의 제 2변형예를 설명한다. 또한, 도 12는 도 10에 대응한다.

도 12를 참조하면, 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 9 및 도 10에 표시한 동축 전극(1)과 마찬가지의 구조를 구비한다. 다만, 돌기부(28a), (28b)는, 각각 외주 전극 부분(14a), (14b)과 일체 성형되어 있다. 이 경우, 도 9 및 도 10에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

도 13을 참조해서, 도 9 및 도 10에 표시한 파쇄장치용 전극의 제 3변형예를 설명한다. 또한, 도 13은 도 9에 대응한다.

도 13을 참조하면, 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 9 및 도 10에 표시한 동축 전극(1)과 마찬가지의 구조를 구비한다. 다만, 도 13에 표시한 동축 전극(1)에서는, 중심 전극(12)의 중심축이 뻗는 방향과 거의 평행한 방향으로 돌출하도록, 외주 전극 부분(14a)의 양단부 및 외주 전극 부분(14b)의 한 쪽 단부에 볼록부(21a)∼(21c)가 형성되어 있다. 이 볼록부(21a)∼(21c)는, 각각 외주 전극 부분(14a), (14b)을 구성하는 재료와 같은 재료에 의해 구성되어 있다. 그리고, 볼록부(21b), (21c)는, 중심 전극(12)의 중심축의 둘레방향에 있어서의 볼록부(21a)의 위치와는 다른 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 동축 전극에 전류를 공급했을 경우, 중심 전극(12)과 외주 전극 부분(14a)과의 사이에 있어서의 방전(제 1방전)은, 중심 전극(12)과 볼록부(21a)와의 사이의 영역에 있어서 발생한다. 한편, 외주 전극 부분(14a)과 외주 전극 부분(14b)과의 사이의 방전(제 2방전)은, 볼록부(21b), (21c)사이의 영역에서 발생한다. 따라서, 제 1방전과 제 2방전은, 중심축의 둘레방향에 있어서 다른 영역에서 발생하게 된다.

이와 같이 하면, 제 1방전에 있어서의 아크와 제 2방전에 있어서의 아크가 연결되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 제 1 및 제 2방전에 있어서의 아크가 연결되는 것에 기인해서 파쇄에 이용되는 에너지가 작아지는 것을 방지할 수 있다.

(실시형태 5)

도 14 및 도 15를 참조해서, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극의 실시형태 5를 설명한다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 파쇄장치용 전극인 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 1 내지 도 4에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 구조를 구비한다. 다만, 도 14 및 도 15에 표시한 동축 전극(1)에서는, 외주 전극(15)이 4개의 외주 전극 부분(14a∼14d)을 포함한다. 외주 전극 부분(14a∼14d)은, 각각 간격을 두고 배치되어 있다. 외주 전극(14a∼14c)의 중심축방향에서의 폭을 각각 폭 L1∼L3으로 한다. 외주 전극(14a), (14b)간의 간격을 거리 W1, 외주 전극(14b), (14c)간의 간격을 거리 W2, 외주 전극(14c), (14d)간의 간격을 거리 W3으로 한다. 이 경우, 도 1 내지 도 4에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 동시에, 중심 전극(12)의 단부와 외주 전극 부분(14a)과의 사이, 외주 전극 부분(14a)과 외주 전극 부분(14b)과의 사이, 외주 전극 부분(14b)과 외주 전극 부분(14c)과의 사이, 외주 전극 부분(14c)과 외주 전극 부분(14d)과의 사이라고 하는 4개소에서 방전을 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 방전 저항을 보다 높일 수 있으므로, 방전에 의해 방출되는 에너지를 보다 크게 할 수 있다. 이 결과, 파쇄장치의 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 16을 참조해서, 파쇄장치용 전극의 실시형태 5의 변형예를 설명한다.

도 16을 참조하면, 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1)은, 기본적으로는 도 14 및 도 15에 표시한 동축 전극(1)과 마찬가지의 구조를 구비한다. 그러나, 도 16에 표시한 동축 전극(1)에서는, 외주 전극 부분(14a∼14c)의 각각에 볼록부(21a∼21d)가 형성되어 있다. 볼록부(21a∼21d)는, 중심 전극(12)의 중심축이 뻗는 방향과 거의 평행한 방향으로 돌출하도록 형성되어 있다. 볼록부(21a∼21d)는, 중심 전극(12)의 중심축의 둘레방향에 있어서 서로 다른 위치에 형성되어 있다.

중심 전극(12)의 선단부와 외주 전극 부분(14a)과의 사이에 발생하는 방전(제 1방전)은, 볼록부(21a)와 중심 전극(12)과의 사이의 영역에 발생한다. 외주 전극 부분(14a)과 외주 전극 부분(14b)과의 사이에 발생하는 방전(제 2방전)은, 볼록부(21b)와 외주 전극(14b)과의 사이의 영역에서 발생한다. 외주 전극 부분(14b)과 외주 전극 부분(14c)과의 사이에 발생하는 방전(제 3방전)은, 볼록부(21c)와 외주 전극(14c)과의 사이의 영역에서 발생한다. 외주 전극 부분(14c)과 외주 전극 부분(14d)과의 사이에 발생하는 방전(제4방전)은, 볼록부(21d)와 외주 전극(14d)과의 사이의 영역에서 발생한다.

이와 같이, 돌기부로서의 볼록부(21a∼21d)를 형성함으로써, 이 볼록부(21a∼21d)에 전하를 집중시킬 수가 있으므로, 이 볼록부(21a∼21d)가 형성된 부분의 근방에 있어서 각각 제 1 내지 제 4방전을 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 볼록부(21a∼21d)의 위치를 변경함으로써, 제 1 내지 제 4방전의 발생 위치를 임의로 변경할 수 있다.

또, 도 16에 표시한 바와 같이 볼록부(21a∼21d)를 배치함으로써, 동축 전극에 있어서 발생하는 제 1 내지 제 4방전은, 중심 전극(12)의 중심축의 둘레방향에 있어서 다른 위치에 형성되게 된다. 이 때문에, 인접하는 방전의 아크끼리가 연결되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

또한, 도 16에서는, 볼록부(21a~21d)는 중심 전극(12)의 중심축이 뻗는 방향과 거의 평행한 방향으로 돌출하도록 형성되어 있으나, 도 9 내지 도 12에 표시한 바와 같이 볼록부(21a~21d)를 중심축의 방사 방향으로 돌출하도록 형성해도 된다. 이 경우도, 도 16에 표시한 동축 전극과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 실시형태 1 내지 5에 있어서의 외주 전극(14a~14d)의 폭(중심 전극 12의 중심축이 뻗는 방향에 있어서의 길이)은, 10㎜ 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 외주 전극(14a~14d)의 폭에 제약되는 일 없고, 방전에 수반해서 형성되는 아크가 충분한 크기에까지 성장할 수 있다. 따라서, 파쇄에 이용되는 에너지를 크게 할 수 있다.

또, 본 발명의 실시형태 1 내지 5에 있어서의 외주전극(14a~14d)의 폭은 20㎜이상이어도 된다. 이와 같이 하면, 중심 전극(12)의 중심축의 둘레방향에 있어서 가까운 위치에 2개의 인접하는 방전이 발생한 경우에도, 이 2개의 방전에 의한 아크가 연결되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

발명자는, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극을 이용해서 방전실험을 행했다. 이 실험에 대해서, 도 17 및 도 18을 참조해서 설명한다.

도 17을 참조해서, 발명자가 준비한 파쇄장치용 전극으로서의 동축 전극(1)은, 기본적으로 본 발명의 실시형태 5에 의한 파쇄장치용 전극과 마찬가지의 구조를 구비한다. 즉, 동축 전극(1)은, 중심 전극(12)과, 이 중심 전극(12)의 외주면상에 배치된 절연체(13)와, 이 절연체(13)의 외주면상에 배치된 외주 전극 부분(14a ~14d)을 구비한다. 중심 전극(12)은 중심축을 따라서 뻗어 있고, 구리로 이루어진다. 중심 전극(12)의 직경은 20㎜이다. 절연체(13)는 FRP(Fiber Reinforced Plastics)로 이루어지고, 그 두께는 10㎜이다. 외주 전극(15)을 구성하는 외주 전극 부분(14a~14d)은 구리로 이루어지고, 그 두께는 5㎜이다. 따라서, 동축 전극(1)의 외경은 50㎜가 된다. 외주 전극 부분(14 a~14c)의 폭 L은 27㎜이며, 외주 전극(14a~14d)사이의 거리 W는 10㎜로 했다. 그리고, 정전 용량이 2 mF인 콘덴서를 15kV까지 충전한 후, 회로 임피던스가 3μH인 케이블을 이용해서 이 콘덴서와 상기 동축 전극(1)을 접속함으로써, 동축 전극(1)에 있어서 방전을 발생시켰다.

도 18에 표시한 바와 같이, 방전 개시 직후는, 외주 전극(14a~14d)사이에 있어서 비교적 사이즈가 작은 아크(20a)가 발생한다. 그리고, 시간의 경과와 함께 아크의 사이즈는 크게 되어, 최종적으로 비교적 사이즈가 큰 아크(20b)가 형성된다. 충분히 커진(성장한) 아크(20b)에서는, 중심 전극(12)의 중심축을 따른 방향에 있어서의 아크(20b)단부가 외주 전극 부분(14a~14d)의 단부로부터 길이 LA만큼 내측에까지 뻗어 있는 것이 관찰되었다. 길이 LA의 값은 약 10㎜정도였다.

그리고, 콘덴서의 충전 전압을 6~15kV의 범위에서 변화시켰을 경우에 있어서도, 아크의 형성 상황은 거의 변화하지 않고, 길이 LA의 값은 거의 10㎜였다. 또, 외주 전극(14a~14d)사이의 거리 W를 변화시킨 경우이어도, 이 길이 LA는 거의 변화하지 않았다.

이것으로부터, 외주전극(14a~14d)의 폭 L 이 10㎜이상이면, 방전시에 충분히 성장한 큰 아크(20b)를 형성할 수 있는 것을 알 수 있다(한편, 외주 전극(14a~14d)의 폭 L을 10㎜미만으로 한 경우, 아크가 충분히 성장할 수 없기 때문에, 결과적으로 파쇄에 이용되는 에너지량이 작아지는 것으로 여겨진다. 또, 인접하는 아크의 위치에 따라서는, 인접하는 아크끼리(예를 들면, 외주 전극(14a, 14b)의 사이에 발생한 아크와 외주전극(14b, 14c)의 사이에 발생한 아크)가 연결되어 버린다고 하는 현상이 일어날 가능성 도 있다. 이 경우도, 역시 파쇄에 이용되는 에너지량이 작아지는 것으로 여겨진다).

또한, 동축 전극(1)에 있어서는, 도 16에 표시한 바와 같이 중심 전극(12)의 중심축의 둘레방향에 있어서 서로 다른 위치에 있어서, 외주 전극(14a~14d)에 볼록부(21a~21d)를 형성해도 된다. 이와 같이 하면, 중심 전극(12)의 중심축의 둘레방향에 있어서 다른 위치에 아크를 발생시킬 수 있다. 따라서, 외주 전극(14a~14c)의 폭 L이 10㎜ 정도인 경우라도, 인접하는 아크(20b)끼리 연결되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

또, 실험에 이용한 동축 전극(1)과 같이, 외주 전극(14a~14d)의 폭 L을 20㎜이상의 길이로 해두면, 가령 인접하는 아크(20b)가 중심 전극(12)의 중심축의 둘레방향에 있어서 가까운 위치에 형성되어도, 아크(20b)끼리 연결되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

또한, 금번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아닌 것으로 생각해야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 실시형태 및 실시예뿐만 아니라 특허 청구의 범위에 의해 표시되고, 특허 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 1개의 파쇄장치용 전극을 이용해서 복수 개소에서 방전을 발생시킬 수가 있으므로, 파쇄에 이용되는 에너지를 크게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 파쇄장치용 전극은, 암석이나 암반 등의 파쇄, 또 콘크리트로 이루어진 인공 구조물의 파쇄 등에 적용할 수 있다.

Claims

중심축을 따라서 뻗어있고, 외주면을 가지는 중심 도전체(12, 17)와,

상기 중심 도전체(12, 17)의 외주면상에 배치된 절연부재(13, 18)와,

상기 절연부재(13, 18)를 둘러싸도록 배치된 외주도전체(15)를 구비하고,

상기 외주도전체(15)는,

제 1도전체(14a)와,

상기 제 1도전체(14a)와는 상기 중심축이 뻗는 방향에 있어서 간격을 두고 배치된 제 2도전체(14b)를 포함하고,

상기 중심 도전체(12), 제 1도전체(14a) 및 제 2도전체(14b)는 서로 전기적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 1항에 있어서, 상기 중심 도전체(12, 17)는 방전을 발생시키는 단부를 포함하고,

상기 제 1도전체(14a)는 상기 중심축의 뻗는 방향에 있어서 상기 단부측에 배치되고, 상기 중심축이 뻗는 방향에 있어서의 양단부와 이 양단부에 끼인 영역을 포함하고,

상기 제 1도전체의 양단부는, 상대적으로 직경이 작은 부분을 가지고,

상기 제 1도전체의 상기 양단부에 끼인 영역은, 상대적으로 직경이 큰 부분(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2도전체(14a, 14b)의 적어도 어느 한쪽에 있어서 돌기부(21, 21a ~ 21c, 22a, 22b, 28a, 28b)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 3항에 있어서, 상기 돌기부(21, 21a ~ 21c, 22a, 22b)는, 상기 중심축이 뻗는 방향과 거의 평행한 방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 3항에 있어서, 상기 돌기부(22a, 22b, 28a, 28b)는 상기 중심축의 방사방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 3항에 있어서, 상기 돌기부(21a ~ 21c)는,

상기 제 1 및 제 2도전체(14a, 14b)의 어느 한 쪽에 형성된 제 1돌기부(21a)와,

상기 제 1 및 제 2도전체(14a, 14b)의 적어도 어느 한 쪽에 있어서, 상기 중심축의 둘레방향에 있어서의 상기 제 1돌기부(21a)의 위치와는 다른 위치에 형성된 제 2돌기부(21b, 21c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 1항에 있어서, 상기 중심축이 뻗는 방향에 있어서, 상기 제 1 및 제 2도전체(14a, 14b)의 적어도 어느 한 쪽의 길이가 10㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 1항에 있어서, 상기 외주 도체(15)는, 상기 제 2도전체(14b)와는 상기 중심축이 뻗는 방향에 있어서 간격을 두고 배치된 1개이상의 다른 도전체(14c, 14d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 9항에 있어서, 상기 제 1도전체(14a), 상기 제 2도전체(14b) 및 상기 다른 도전체(14c, 14d)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 있어서 돌기부(21a ~ 21d)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 9항에 있어서, 상기 돌기부(21a ~ 21d)는. 상기 중심축이 뻗는 방향과 거의 평행한 방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 9항에 있어서, 상기 돌기부는, 상기 중심축의 방사 방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 9항에 있어서, 상기 돌기부(21a ~ 21d)는,

상기 제 1도전체(14a), 제 2도전체(14b) 및 다른 도전체(14c, 14d)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개에 형성된 제 1돌기부(21a)와,

상기 제 1도전체(14a), 제 2도전체(14b) 및 다른 도전체(14c, 14d)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 있어서, 상기 중심축의 둘레방향에 있어서의 상기 제 1돌기부(21a)의 위치와는 다른 위치에 형성된 제 2돌기부(21b ~ 21d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 8항에 있어서, 상기 중심축이 뻗는 방향에 있어서, 상기 제 1도전체(14a), 제 2도전체(14b) 및 다른 도전체(14c, 14d)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 길이가 10㎜이상인 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
제 1항에 있어서, 상기 중심 도전체(17)는 연선도체를 포함하고,

상기 절연부재(18)는 가요성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 파쇄장치용 전극(1).
방전에 의해 파쇄대상물을 파쇄하는 파쇄장치에 있어서,

청구의 범위 제 1항에 기재한 파쇄장치용 전극(1)과,

상기 파쇄장치용 전극(1)과 전기적으로 접속되고, 상기 파쇄장치용 전극(1)에 전하를 공급하기 위한 펄스파워원(6)을 구비한 것을 특징으로 하는 파쇄장치.