KR19980018739A - 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법, 그 파쇄장치, 그 고전압펄스발생방법 및 그 고전압펄스발생장치 (the method and device for destruction by pulse electric energy discharge, and the method and device for high voltage pulse generation - Google Patents

Abstract

전기파쇄시의 예비구멍 굴삭 및 파쇄를 작업성 좋게 실시하고, 또 파쇄를 효율적으로 실시한다.

파쇄대상의 물질에 설치된 예비구멍(4)으로 전극을 삽입하고, 이 전극의 주위를 용액(9)으로 가득 채우고, 이 전극에 고전압펄스를 인가하고, 이 전극에서의 방전전류에 의하여 상기한 물질을 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법에 있어서, 예비구멍 굴삭용의 상기한 전극에 의하여 방전전류가 흐르게 상기한 물질에 예비구멍(4)을 뚫은 후, 이 예비구멍(4)으로 파쇄용의 상기한 전극을 삽입하고, 이 파쇄용의 전극에서 방전전류가 흐르게 상기한 물질을 파쇄하도록 한다. 또, 예비구멍 굴삭시에는, 상기한 물질속으로 방전전류를 흐르게 하고, 파쇄시에는, 상기한 용액(9)속으로 방전전류가 흐르게 한다.

Description

펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법, 그 파쇄장치, 그 고전압펄스발생방법 및 그 고전압펄스발생장치

본 발명은, 암반이나 콘크리이트 등의 물질을 펄스전기에너지의 방전에 의하여 파쇄하는 방법에 관한 것이다.

종래에, 암반이나 콘크리이트 등을 전기에너지의 방전에 의하여 파쇄하는(이하, 전기파쇄라고 부름) 방법이, 몇개 제안되어 있다.

예를 들면, 특개평4-222794호 공보에 있어서는, 드릴 등에 의하여 암석 등의 고체절연물에 구멍을 뚫고, 이 구멍속에 점성이 있는 전해액(예를 들면, 황산동 전해액)을 넣은 상태에서, 이 구멍속으로 동축형상인 전극을 삽입하고, 이 전극에 고전압펄스를 인가하고 있다. 이것에 의하여, 전극에 플라스마방전이 발생하고, 이때 방사되는 전기적 에너지가 암석을 파쇄하여 단편화하고 있다. 그리고, 전극의 주위의 페쇄된 영역의 속을 상기한 전해액으로 가득 채우고, 플라스마방전으로 발생된 파괴력을 증대시키도록 하고 있다. 또, 고전압펄스의 상승시간을 소정치 이하로 작게하고, 고체절연물 속을 방전전류가 쉽게 흐르게하고 있다.

또, 예를 들면, 일본국 특개소62-502733호 공보에는, 암석 등의 물질중에 소정거리를 두고서 2개이상의 다른 구멍을 뚫고, 각 구멍으로 전극을 삽입하여, 다른 구멍의 전극간에 플라스마방전시키므로써 암석을 파쇄하고 있다. 이때, 극히 짧은 시간에 펄스형상으로 고전압에너지가 암석에 가해지는 것에 의해 파쇄가 실시된다.

그런데, 상기 표시한 바와 같은 종래의 전기파쇄는, 어느것도 파쇄용의 전극을 삽입하기 위한 구멍을 미리 별도의 수단(예를 들면, 드릴 등)에 의하여 뚫을 필요가 있다. 이 때문에, 실제로 전기파쇄를 실시할 때는, 구멍뚫는데 사용하는 수단과 파쇄용의 장치를 개별적으로 준비할 필요가 있고, 일의 순서를 바꾸는 등으로 공정수를 필요로 하게 되므로 직업성이 지나치게 불량하다고 하는 문제가 있다.

또, 일본국 특개소62-502733호 공보에는, 전기파쇄를 효율적으로 실시하기 위하여, 인가하는 고전압펄스의 상승시간을 소정시간 이내로 할 필요가 있는 것이 명시되어 있다. 그런데, 실용적으로 전기파쇄를 실시하는 데는, 대량의 물질을 단시간내로 파쇄하는 것이 요구되어 있고, 더욱이 효율적인 방법이 요구되어 있다. 그리고, 이렇게하기 위해서는, 상기하듯이 고전압펄스의 상승시간을 단시간으로 하여 암석 등이 파쇄되기 쉽게함과 아울러, 넓은 범위에 있어서 대량으로 파쇄가 실시되도록 하기 위하여, 암석 등으로 투입하는 전기에너지량을 증대시킬 필요가 있다.

본 발명은, 상기한 문제점에 착안하여 이루어진 것이고, 상기한 파쇄시의 예비구멍 굴삭 및 파쇄를 작업성 좋게 실시가능하며, 또는 파쇄를 효율적으로 실시할 수 있는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법, 그 파쇄장치, 그 고전압펄스발생방법, 및 그 고전압펄스발생장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 제1항에 기재된 발명은, 파쇄대상의 물질에 설치된 예비구멍(4)에 전극을 삽입하고, 이 전극의 주위를 용액(9)으로 가득 채워서, 이 전극에 고전압펄스를 인가하며, 이 전극에서의 방전전류에 의하여 상기한 물질을 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법에 있어서, 예비구멍 굴삭용의 상기한 전극에 의하여 방전전류를 흐르게하여 상기한 물질에 예비구멍(4)을 뚫은 후, 이 예비구멍(4)으로 파쇄용의 상기한 전극을 삽입하고, 이 파쇄용의 전극에서 방전전류를 흐르게하여 상기한 물질을 파쇄하는 방법으로 하고 있다.

제1항에 기재된 발명에 의하면, 예비구멍의 굴삭 및 이 예비구멍을 사용한 파쇄와 아울러 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄로 실시하므로, 효과적인 파쇄를 할 수 있게 된다.

제2항에 기재된 발명은, 제1항에 기재된 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법에 있어서, 예비구멍 굴삭시에는, 상기한 물질속으로 방전전류를 흐르게 하고, 또, 파쇄시에는, 상기한 용액(9) 속으로 방전전류를 흐르게 하는 방법으로 하고 있다.

제2항에 기재된 발명에 의하면, 예비구멍 굴삭시에는, 파쇄대상의 물질 속으로 방전전류를 흐르게하므로, 이 물질이 효율좋고, 깊게 굴삭된다. 또, 파쇄시에는, 전극주위의 용액속으로 방전전류를 흐르게하므써, 충격파가 발생하고, 이 충격파가 파쇄대상물질을 광범위하게 파쇄한다. 이 결과, 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄를 효율적으로 실시하는 것이 가능하게 된다.

제3항에 기재된 발명은, 제1항에 기재된 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법에 있어서, 예비구멍 굴삭시와 파쇄시에서, 상기한 고전압펄스의 상승시간을 변화시키므로서, 방전전류를 상기한 물질중 또는 용액(9)속의 어느쪽으로 흐르게하는 지를 선택하는 방법으로 하고 있다.

제3항에 기재된 발명에 의하면, 고전압펄스의 상승시간에 의하여 파쇄대상물질의 절연내압과 용액의 절연내압의 크기를 교체하는 특성을 이용하고 있으며, 상기한 상승시간을 변화시키므로서, 방전전류가 파쇄대상물질속을 흐르게하든지, 또는 용액속을 흐르게하든 가를 선택할 수 있다. 따라서, 이것에 의하여, 예비구멍 굴삭시에는 파쇄대상물질속으로 방전전류가 흐르도록 할 수 있으므로, 이 물질이 효율좋고 깊게 굴삭된다. 또, 파쇄시에는, 전극주위의 용액속으로 방전전류가 흐르도록 할 수 있으므로, 이때의 충격파가 파쇄대상물질을 광범위하게 파쇄한다. 이 결과, 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있게 된다.

제4항에 기재된 발명은, 제1항에 기재된 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법에 있어서, 예비구멍 굴삭시에는, 상기한 전극의 선단부를 상기한 물질에 접촉시켜서 상기한 물질속으로 방전전류를 흐르게하고, 또, 파쇄시에는, 상기한 전극의 선단부를 상기한 물질로부터 거리를 두고 용액(9)속으로 방전전류를 흐르게하는 방법으로 하고 있다.

제4항에 기재된 발명에 의하면, 전극의 선단부를 파쇄대상물질에 접촉시키므로서, 이 물질속으로 방전전류가 흐르므로, 예비구멍 굴삭시에 깊게 굴삭할 수 있다. 또, 전극의 선단부를 파쇄대상물질로부터 거리를 두고 용액속으로 방전전류를 흐르게하므로서 충격파가 발생되며, 이 충격파로 파쇄대상물질이 광범위하게 파쇄된다. 이 결과, 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있게된다.

제5항에 기재된 발명은, 제1항에 기재된 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법에 있어서,

상기한 전극을 적어도 2개이상 사용하여 상기한 예비구멍(4)을 적어도 2개이상 뚫고, 파쇄시는, 상기한 다른 2개이상의 예비구멍(4)으로 각각 상기한 전극을 삽입하여, 이 다른 전극간에 고전압펄스를 인가하는 방법으로 하고 있다.

제5항에 기재된 발명에 의하면, 적어도 2개이상의 전극에서 예비구멍을 동시에 뚫고, 이 다른 예비구멍으로 삽입된 다른 전극간에 방전시키므로서, 예비구멍사이 및 그 주변을 광범위하게 파쇄할 수 있게 된다.

제6항에 기재된 발명은, 파쇄대상의 물질로 뚫린 예비구멍(4)으로 삽입되는 전극과, 이 전극의 주위를 가득 채우는 용액(9)과, 이 전극에 고전압펄스를 인가하는 펄스발생장치(10)를 구비하고, 상기한 전극에서의 방전전류에 의하여 상기한 물질을 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄장치에 있어서,

예비구멍 굴삭용의 상기한 전극과, 파쇄용의 상기한 전극을 구비한 구성으로 하고 있다.

제6항에 기재된 발명에 의하면, 예비구멍 굴삭용의 전극 및 파쇄용의 전극을 사용하여, 각각 예비구멍 굴삭 및 파쇄를 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄로 실시하므로, 효율적인 파쇄를 할 수 있게 된다.

제7항에 기재된 발명은, 제6항에 기재된 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄장치에 있어서, 각각 다른 상승시간의 상기한 고전압펄스를 출력하는 예비구멍 굴삭용 및 파쇄용의 펄스발생장치(10)를 구비한 구성으로 하고 있다.

제7항에 기재된 발명에 의하면, 고전압펄스의 상승시간에 의하여 파쇄대상물질의 절연내압과 용액의 절연내압의 크기가 교체되는 특성을 이용하고 있으며, 상기한 상승시간이 다른 고전압펄스를 출력하는 예비구멍 굴삭용 및 파쇄용의 펄스발생장치에 의하여, 전극에 방전전류를 흐르게 한다. 이것에 의하여, 예비구멍 굴삭시에 파쇄대상물질속으로 방전전류가 흐르게할 수 있으므로, 이 물질이 효율좋고 깊게 굴삭된다. 또, 파쇄시에, 전극주위의 용액속으로 방전전류가 흐르게할 수 있으므로, 이때의 충격파가 파쇄대상물질을 광범위하게 파쇄한다. 이 결과, 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있게 된다.

제8항에 기재된 발명은, 제6항에 기재된 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄장치에 있어서, 예비구멍 굴삭용 및 파쇄용의 각각의 상기한 전극과 펄스발생장치(10)를, 예비구멍 굴삭시 및 파쇄시에 공용하는 구성으로 하고 있다.

제8항에 기재된 발명에 의하면, 예비구멍 굴삭용 및 파쇄용의 전극과 펄스발생장치를 예비구멍 굴삭시 및 파쇄시에 공용하므로, 더욱 효과적인 파쇄를 할 수 있게 된다. 이 경우, 펄스발생장치의 출력파형을, 예비구멍 굴삭용과 파쇄용으로 전환하는 것 등에 의해서, 가능하게 된다.

제9항에 기재된 발명은, 제6항에 기재된 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄장치에 있어서, 적어도 2개이상의 상기한 예비구멍(4)을 동시에 뚫는 적어도 2개이상의 예비굴삭용의 상기한 전극과, 이 2개이상의 다른 예비구멍(4)으로 삽입되며, 또한, 그 사이로 상기한 고전압펄스가 인가되는 적어도 2개이상의 파쇄용의 상기한 전극을 구비하고, 다른 2개이상의 예비구멍(4)으로 삽입된 상기한 전극 사이에 방전전류를 흐르게하여 물질을 파쇄하는 구성으로 하고 있다.

제9항에 기재된 발명에 의하면, 적어도 2개이상의 전극에서 예비구멍을 동시에 뚫고, 이 다른 예비구멍으로 삽입된 다른 파쇄용 전극간에서 방전시키므로서, 예비구멍사이 및 그 주변을 광범위하게 파쇄할 수 있게 된다.

제10항에 기재된 발명은, 전극에 고전압펄스를 인가하고, 이 전극에서의 방전전류에 의하여 파쇄대상의 물질을 굴삭 또는 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질파쇄의 고전압펄스발생방법에 있어서, 서로 다른 용량을 보유하는 적어도 2개의 콘덴서에, 다른 단자전압값으로 각각 에너지를 축적하고, 고전압으로 축적된 측의 상기한 콘덴서의 에너지를 물질의 절연파괴시의 방전초기에 상기한 전극에서 방전시킨 후, 상기한 것보다 저전압으로 축적된 측의 상기한 콘덴서의 에너지를 계속하여 방전시키는 방법으로 하고 있다.

제10항에 기재된 발명에 의하면, 파괴대상물질의 절연파괴시의 방전초기에는, 고전압으로 축적된 콘덴서의 에너지를 방전하여 방전하기 쉽게 한다. 또, 이 후에, 보다 저전압으로 축적된, 보다 대용량의 에너지를 방전하므로서, 파쇄에 필요한 큰 에너지를 투입할 수 있다. 따라서, 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있게된다.

제11항에 기재된 발명은, 전극에 고전압펄스를 인가하고, 이 전극에서의 방전전류에 의하여 파쇄대상의 물질을 굴삭 또는 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질파쇄의 고전압펄스발생장치에 있어서, 다른 출력전압값을 보유하는 2개의 직류전원과, 이 직류전원내의 고전압전원으로부터 에너지가 축적되는 제1콘덴서와, 이 직류전원내의 전압이 상기한 것보다 낮은 전원으로부터 에너지가 축적되며, 상기한 제1콘덴서의 용량보다 큰 용량을 보유하는 제2콘덴서와, 상기한 제1 또는 제2콘덴서에 축적된 에너지를 상기한 전극에서 방전시키는 적어도 2개이상의 트리거스위치회로를 구비한 구성으로 하고 있다.

제11항에 기재된 발명에 의하면, 서로 다른 용량을 보유하는 콘덴서를 구비하고, 용량이 작은 쪽의 제1콘덴서에는 고전압전원으로부터 에너지를 축적하며, 용량이 제1콘덴서보다 큰 제2콘덴서에는 전압이 보다 낮은 쪽의 전원으로부터 에너지를 축적한다. 그리고, 파괴대상물질의 절연파괴시의 방전초기에는, 고전압으로 축적된 콘덴서의 에너지를 트리거스위치회로를 개재하여 방전하므로서, 방전하기 쉽게 된다. 또, 이 후에, 보다 낮은 전압으로 축적된 보다 대용량의 에너지를 다른 트리거스위치회로에 의하여 방전하므로, 파쇄에 필요한 큰 에너지를 투입할 수 있가 있다. 따라서, 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있게 된다.

제12항에 기재된 발명은, 전극에 고전압펄스를 인가하며, 이 전극에서의 방전전류에 의하여 파쇄대상의 물질을 굴삭 또는 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질파쇄의 고전압펄스발생장치에 있어서, 다른 출력전압값을 보유하는 2개의 직류전원과, 이 2개의 직류전원내에서, 전압이 낮은 쪽의 직류전원의 에너지를 상기한 전극으로부터 직접 방전시키는 수단과, 이 2개의 직류전원내에서, 전압이 높은 쪽의 직류전원으로부터 에너지가 축적되는 콘덴서와, 이 콘덴서에 축적된 에너지를 상기한 전극에서 방전시키는 트리거스위치회로를 구비한 구성으로 하고 있다.

제12항에 기재된 발명에 의하면, 전압이 높은 쪽의 직류전원으로부터 콘덴서에 에너지를 축적한다. 그리고, 파괴대상물질의 절연파괴시의 방전초기에는, 이 콘덴서의 에너지를 트리거스위치회로를 개재하여 방전하므로, 방전하기 쉽게 된다. 또, 이 후에, 전압이 낮은쪽의 직류전원의 에너지를 전극으로부터 직접 방전시키는 수단(예를 들면, 저항 등)을 개재하여 방전하므로, 파쇄에 필요한 큰 에너지를 투입할 수가 있다. 따라서, 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있게 된다.

도 1은, 본 발명에 관한 파쇄장치의 제1실시형태의 구성을 나타내는 도면.

도 2는, 본 발명에 관한 파쇄장치의 예비구멍 굴삭시의 작용설명도.

도 3은, 본 발명에 관한 파쇄장치의 파쇄시의 작용설명도.

도 4는, 본 발명의 제2실시형태의 펄스발생장치의 회로구성도를 표시하는 도면.

도 5는, 본 발명의 제2실시형태의 펄스발생장치의 출력전압파형의 예를 표시하는 도면.

도 6은, 본 발명의 제2실시형태의 펄스발생장치의 출력전압파형의 예를 표시하는 도면.

도 7은, 본 발명에 관한 펄스전압의 상승시간과 각 절연물의 절연내압과의 일반적인 관계를 표시하는 도면.

도 8은, 본 발명의 제3실시형태의 펄스발생장치의 회로구성도를 표시하는 도면.

도 9는, 본 발명의 제3실시형태의 펄스발생장치의 출력전압파형의 예를 표시하는 도면.

도 10은, 본 발명의 제3실시형태에 있어서의 전극의 사용방법예의 설명도.

도 11은, 본 발명의 제3실시형태에 있어서의 전극의 사용방법예의 설명도.

도 12는, 본 발명의 제4실시형태의 펄스발생장치의 회로구성도를 표시하는 도면.

도 13은, 본 발명의 제4실시형태의 펄스발생장치의 출력전압파형의 예를 표시하는 도면.

도 14는, 본 발명의 제5실시형태에 있어서의 전극의 사용방법예의 설명도.

도 15는, 본 발명의 제5실시형태에 있어서의 전극의 사용방법예의 설명도.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 전극, 2 : 정극,

3 : 부극, 4 : 예비구멍,

9 : 용액, 10 : 펄스발생장치,

11, 21, 31 : 전원, 12, 22, 27, 32 : 저항,

13, 15, 17, 19, 23, 25, 33, 35 : 콘덴서,

14 : 트리거스위치회로, 16, 18 : 자기스위치,

20 : 출력전환스위치, 24, 34 : 트리거스위치회로,

26 : 코일, 41, 42, 43 : 곡선,

45, 46 : 전환스위치.

아래에, 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 실시형태를 상세하게 설명한다. 우선, 도 1 내지 도 3에 의거하여, 제1실시형태를 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 구성을 표시하고 있고, 동일한 도면에 있어서, 전극(1)은 예비구멍 굴삭 및 본 파쇄에 겸용되는 전극에서, 펄스발생장치(10)에 접속되어 있다. 펄스발생장치(10)는, 소정의 출력파형을 보유하는 고전압펄스를 출력한다. 전극(1)은, 원통형상인 부극(3)과, 부극(3)의 중심축에 따라서 설치된 정극(2)으로 되어 있고, 정극(2)과 부극(3) 사이는 절연체에 의하여 절연되어 있다. 또한, 부극(3)의 내부는 중공상태라도 좋고, 혹은, 상기한 절연체에 의하여 가득 채워져 있어도 좋다. 이 정극(2) 및 부극(3)은, 각각 펄스발생장치(10)에 접속되어 있다. 그리고, 전극(1)의 선단부의 주위는 소정의 절연저항을 보유하는 용액(9)에 의하여 포위되도록 되어있다.

도 2 및 도 3은 본 실시형태의 작용의 설명도이고, 도 2는 예비구멍 굴삭시, 도 3은 파쇄시를 나타내고 있다. 도 2에 표시하듯이, 예비구멍 굴삭시는, 전극(1)의 선단부를 암석 등의 표면에 접촉시켜서 고전압펄스를 인가하고 있다. 이때, 정극(2)과 부극(3) 사이로 흐르는 방전전류는 암석속을 흐르므로, 확실하게 암석의 구멍을 굴삭할 수 있다. 또, 상기한 방전전류는 전극(1)의 근방만으로 흐르므로, 굴삭된 구멍은 전극(1)의 외형과 대략 동일한 형상을 한 구멍으로 된다. 따라서, 이 구멍을 예비구멍(4)으로서 사용할 수가 있다. 그리고, 도 3에 표시하듯이, 파쇄시는, 전극(1)의 선단부를 이 예비구멍(4)의 저면으로부터 사이를 두며, 예비구멍(4)속으로 가득 채워진 용액(9)속에서 방전시킨다. 이때는, 방전전류가 용액(9)속을 흐르게되므로서 충격파가 발생하고, 이 충격파는 용액(9)속을 전반하여 예비구멍(4)의 측면방향으로 넓어지며, 이 충격파의 에너지로 암석을 광범위로 파쇄할 수 있다. 따라서, 본 파쇄를 효율적으로 실시할 수가 있다.

다음에, 도 4 내지 도 7에 의거하여, 제2실시형태를 설명한다. 본 실시형태에서는, 고전압펄스의 상승시간을 제어하므로서, 방전전류의 흐르는 경로를 제어하는 예를 표시하고 있다.

도 4는, 본 실시형태인 펄스발생장치(10)의 회로구성도를 표시하고 있다. 전원(11)은 소정의 직류고전압을 소정의 반복되는 주파수로 출력하고 있고, 이 출력은 저항(12)을 개재하여 콘덴서(13)에 인가된다. 또, 콘덴서(13)의 단자전압은, 트리거스위치회로(14)를 개재하여 콘덴서(15)에 인가되어 있다. 트리거스위치회로(14)는, 예를 들면, 사이라트론관 등의 고전압 및 고전류용의 스위치와, 인덕턴스(코일)로 구성할 수가 있다. 더욱이, 이 콘덴서(15)의 단자전압은 자기스위치(16)를 경유하여 콘덴서(17)에, 또, 콘덴서(17)의 단자전압은 자기스위치(18)를 경유하여 콘덴서(19)에 인가되어 있다. 이때에, 자기스위치(16)와, 콘덴서(17)와, 자기스위치(18)와, 콘덴서(19)는 펄스압축회로를 구성하고 있고, 입력되는 펄스전압의 동작을 시작할 때의 상승시간을 단시간으로 하고, 험준하게 펄스전압을 변화시키도록 되어 있다.

펄스압축회로의 출력측에는, 출력전환스위치(20)가 설치되어 있고, 이 출력전환스위치(20)의 공통단자는 전극(1)의 정극(2)에 접속되어 있다. 출력전환스위치(20)의 2개의 출력단자내의 어느 1개는, 콘덴서(15)의 출력에 접속되어 있고, 다른 출력의 단자는 콘덴서(19)의 출력에 접속되어 있다. 그리고, 이 출력전환스위치(20)에 의하여, 콘덴서(15)의 단자전압과 콘덴서(19)의 단자전압이 선택되며, 전극(1)의 정극(2)에 인가된다. 각 콘덴서(13, 15, 17, 19)의 타단 및 전극(1)의 부극(3)은, 각각 전원(11)의 부극단자에 접속되어 있다.

이때에, 자기스위치(16, 18)는 자기적으로 전류를 스위치할 수 있는 것이고, 보통, 본 자기스위치를 흐르는 전류값이 작은 동안은 미포화상태로서, 그 미포화인덕턴스는 대단히 크게 되어 있다. 또, 본 자기스위치를 흐르는 전류값이 소정치 이상으로 커지면, 포화상태로 되어서 이 인덕턴스는 대단히 작게 된다.

이와 같은 구성의 펄스발생장치(10)에 의하면, 아래와 같이 하여, 상승시간이 짧은 펄스전압파형을 얻을 수가 있다. 우선, 전원(11)이 소정시간(반복되는 주기시간)동안에 저항(12)을 개재하여 콘덴서(13)에 소정전압으로 전하를 축적한다. 다음에, 트리거스위치회로(14)의 스위치가 온되며, 콘덴서(13)에 축적된 전하는 이 트리거스위치회로(14)를 경유하여 콘덴서(15)로 이행한다. 이때, 트리거스위치회로(14)내의 상기한 코일과 이 콘덴서(13, 15)에 의하여 구성되는 LC발진회로의 고유발진주파수로 결정하는 주기시간의 반주기동안에, 상기한 전하의 이행은 완료한다. 자기스위치(16)의 미포화인덕턴스의 크기가, 상기한 반주기동안은, 트리거스위치회로(14)내의 상기한 코일의 인덕턴스보다 크게 되도록 설정되어 있으므로, 콘덴서(13)의 전하는 거의 전부 콘덴서(15)로 이행한다. 그리고, 전하이행완료시에, 콘덴서(15)의 단자전압은 피이크값에 도달한다.

이후, 자기스위치(16)를 흐르는 전류값이 커져서 포화상태로 도달하도록 되어있다. 자기스위치(16)의 포화상태에서의 인덕턴스의 크기는 트리거스위치회로(14)내의 상기한 코일의 인덕턴스보다 대단히 작게되도록 설정되어 있으므로, 다음의 반주기에는 콘덴서(15)의 전하는 콘덴서(13)로 복귀되지 않고, 자기스위치(16)를 경유하여 콘덴서(17)로 이행한다. 이때, 자기스위치(16)의 포화인덕턴스와 콘덴서(15, 17)에 의하여 구성되는 LC발진회로의 발진주기시간의 반주기동안에, 상기한 전하의 이행은 완료한다. 이 경우도, 동일하게, 자기스위치(18)의 미포화인덕턴스의 크기가, 상기한 반주기동안은, 자기스위치(16)의 포화인덕턴스보다 커지도록 설정되어 있으므로, 콘덴서(15)의 전하는 거의 전부 콘덴서(17)로 이행한다. 그리고, 전하이행완료시에, 콘덴서(17)의 단자전압은 피이크값에 도달한다.

이후에, 상기한 것과 동일하게, 자기스위치(18)의 포화인덕턴스의 크기는 자기스위치(16)의 포화인덕턴스보다 대단히 작게 되도록 설정되어 있으므로, 다음에 반주기에는 콘덴서(17)의 전하는 콘덴서(15)로 복귀되지 않고, 자기스위치(18)를 경유하여 콘덴서(19)로 이행한다. 이때, 자기스위치(18)의 포화인덕턴스와 콘덴서(17, 19)에 의하여 구성되는 LC발진회로의 발진주기시간의 반주기동안에, 상기한 전하의 이행은 완료한다. 콘덴서(13, 15, 17, 19)의 크기가 각각 동등하다고 하면, 콘덴서(13)의 전하가 차례로 다음 단의 콘덴서로 이행할 때의 반주기시간은 짧아지게 된다. 따라서, 콘덴서(15)에 전하가 축적될 때의 전압의 상승시간 보다도, 콘덴서(19)에 전하가 축적될 때의 전압의 상승시간의 쪽이 짧아진다. 도 5 및 도 6은, 이 때의 콘덴서(15) 및 콘덴서(19)의 전압파형예를 나타내고 있다. 이와 같이하여, 펄스압축회로에 의하여, 펄스전압의 동작진행을 신속하게 할 수가 있다.

그리고, 출력전환스위치(20)에 의하여, 콘덴서(15)의 전압과 콘덴서(19)의 전압을 전환하여, 전극(1)에 인가하는 펄스전압의 상승시간을 선택할 수가 있게 된다. 더욱이, 펄스전압의 상승시간을 전환하므로서, 아래의 이유로부터, 용액(9)속에서 방전시키든가, 혹은, 암석속에서 방전시키든가를 선택할 수 있게 된다. 이와 같은 것은, 이전의 실시형태와 동일하게, 동일한 전극(1)을 사용하여 예비구멍(4)을 굴삭하거나, 본 파쇄를 실시할 수가 있는 것을 의미하고 있다.

도 7은, 인가펄스전압의 상승시간과, 이 펄스전압을 인가했을 때의 각 절연물의 절연내압과의 일반적인 관계를 표시하고 있다. 이 때에, 횡축은 인자펄스전압의 상승시간(보통, 펄스전압의 최대값의 10%에서 90%까지 상승하는데 필요한 시간으로 표시된다)을, 종축은 절연내압을 나타내고 있고, 또 횡축을 대수눈금으로한 편대수로 나타내고 있다. 동일한 도면에 있어서, 곡선(41, 42, 43)은 각각 물, 대리석, 사암의 특성을 나타내고 있다. 동일한 도면에서도 알 수 있듯이, 용액(9)으로서 예를 들면 물을 사용한 경우, 대리석이나 사암 등의 암석의 절연내압은, 펄스전압의 상승시간이 짧을 때, 물보다도 작은 절연내압을 보유하고 있다. 따라서, 이때는, 용액(물) 보다도 암석쪽으로 방전전류가 흐르기 쉽게 되고, 따라서, 암석에 예비구멍(4)을 굴삭하거나, 혹은, 암석을 깊게 파쇄하는데 적합하다. 또, 상기한 것에 있어서, 펄스전압의 상승시간이 길 때, 대리석이나 암사 등의 암석의 절연내압은 물보다도 큰 절연내압을 보유하고 있다. 따라서, 이때는, 암석보다 용액(물)쪽으로 방전전류가 흐르기쉽고, 따라서, 용액의 충격파에 의하여 광범위하게 파쇄하는데 적합하다.

이상과 같이, 동일한 용액(9)을 사용하고 있는 경우라도, 인가하는 펄스전압의 상승시간과, 이 상승시간에 대한 파쇄의 대상으로 하고 있는 암석 등의 성분의 절연내압과, 용액(9)의 절연내압과의 관계에서, 인가하는 펄스전압의 상승시간을 변화시키므로서 방전전류의 경로를 선택할 수 있다. 이것이, 본 발명에 의하여, 용액(9)속에서 방전시키든지, 혹은, 암석속에서 방전시키든 가를 선택가능하게 되는 이유이다.

또한, 본 실시형태에서는, 1대의 펄스발생장치(10)내로, 다른 상승시간을 보유하는 펄스파형을 발생시킬 수 있는 회로를 몇개 구비하고, 이 출력회로를 전환하므로서 고전압펄스의 상승시간을 변화시키고 있는 예를 표시하고 있다. 그러나, 구성으로서는 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 다른 상승시간을 보유하는 펄스파형을 발생시키는 펄스발생장치를 각각 별도로 설치하고, 이 출력전압을 예비구멍 굴삭시와 파쇄시에서 전환시키도록 하여도 좋다. 이때에, 전극도, 예비구멍 굴삭용과 파쇄용으로 다른 전극으로 하여도 좋고, 동일한 전극을 공용하여도 관계없다.

다음에, 도 8 및 도 9에 의거하여, 제3실시형태를 설명한다. 본 실시형태는, 펄스전압파형을 변화시켜서 투입에너지를 증대시키는 예를 표시하고 있다.

도 8은, 본 실시형태에 관한 펄스발생장치(10)의 회로구성도를 표시하고 있다. 전원(21, 31)은 각각 소정의 전압(V1, V2)을 출력하는 직류전원이고, 이때에, 소정전압(V1, V2)은 수식「V1＜V2」을 만족하도록 설정하고 있다(예를 들면, V1＝30KV, V2＝200KV). 전원(21)의 출력은 저항(22)을 개재하여 콘덴서(23)에 인가되고, 콘덴서(23)의 출력전압은 트리거스위치회로(24)를 개재하여 콘덴서(25)에 인가된다. 그리고, 콘덴서(25)의 출력전압은 코일(26)을 개재하여 전극(1)의 정극(2)으로 인가된다. 또, 전원(31)의 출력은 저항(32)을 개재하여 콘덴서(33)에 인가되며, 콘덴서(33)의 출력전압은 트리거스위치회로(34)를 개재하여 콘덴서(35)에 인가된다. 콘덴서(35)의 출력전압은, 정극(2)에 인가된다. 또한, 콘덴서(23, 25)의 용량은, 콘덴서(33, 35)보다 큰 것으로 한다. 또, 트리거스위치회로(24, 34)에는, 이전의 실시형태와 동일하게, 예를 들면 사이라트론 등으로 구성되는 스위치와, 소정의 인덕턴스를 보유하는 코일의 직렬회로가 설치되어 있다.

도 9는 상기한 구성의 펄스발생장치(10)로부터의 출력전압파형을 나타내고 있으며, 동일한 도면을 참조하여 본 실시형태에서의 작용을 설명한다.

전원(21)으로부터 전압(V1)이 출력되면, 소정시간 후에 콘덴서(23)의 단자전압이 대략 V1으로 동일하게 되고, 소정량의 전하가 콘덴서(23)에 축적된다. 또, 전원(31)으로부터 전압(V2)이 출력되면, 소정시간후에 콘덴서(33)의 단자전압이 대략 V2로 동일하게 되며, 소정량의 전하가 콘덴서(33)에 축적된다. 그리고, 트리거스위치회로(24)의 스위치가 온(ON)되면, 콘덴서(23)의 전하가 콘덴서(25)로 이행되며, 도 9에 표시하듯이 콘덴서(25)의 단자전압이 대략 V1으로 도달한다. 이때, 트리거스위치회로(24)내의 상기한 코일의 인덕턴스가 코일(26)의 인덕턴스보다 작아지도록 설정되어 있으므로, 콘덴서(23)의 대략 모든 전하는, 콘덴서(23, 25)의 용량과 트리거스위치회로(24)내의 상기한 코일의 인덕턴스에 의하여 결정되는 고유발진주기시간으로서 콘덴서(25)로 이행한다.

다음에, 콘덴서(25)의 단자전압이 대략 V1에 도달했을 때, 트리거스위치회로(34)의 스위치가 온(ON)되면, 콘덴서(33)의 전하가 콘덴서(35)로 이행되며, 도 9에 표시하듯이 콘덴서(35)의 단자전압이 V2로 된다. 이때, 트리거스위치회로(34)내의 상기한 코일의 인덕턴스가 코일(26)의 인덕턴스보다 작아지도록 설정되어 있으므로, 콘덴서(33)의 대략 모든 전하는, 콘덴서(35)로 이행한다. 콘덴서(33, 35)의 용량은, 콘덴서(23, 25)의 용량보다 작으므로, 트리거스위치회로(24, 34)내의 상기한 각 코일의 인덕턴스가 동등하다고 하면, 상기한 콘덴서(35)로 전하의 이행시간은 상술한 콘덴서(25)로의 이행시간보다도 신속하게 된다. 따라서, 콘덴서(35)의 단자전압의 동작진행 속도가 빠르게 된다. 이 결과, 정극(2)과 부극(3) 사이로 피이크전압값(V2와 동등)이 높고, 또한, 상승시간이 짧은 펄스전압이 인가되는 것으로 되고, 절연파괴가 발생하기 쉽게 된다.

상기한 바와 같이, 콘덴서(35)의 전하에 의하여 방전이 개시된 후, 콘덴서(35)의 단자전압이 저하되면, 콘덴서(25)의 전하가 코일(26)을 경유하여 소정의 발진주기시간으로서 콘덴서(35)로 이행하도록 된다. 이것에 의하여, 콘덴서(25)의 전하가 상기한 피이크전압펄스의 방전보다 시간을 들여서 천천히 전극(1)으로부터 방전된다. 콘덴서(25)의 용량은 콘덴서(35)보다 크므로, 콘덴서(25)에 축적된 전하량(에너지)은 크며, 따라서, 암석에 투입하는 방전에너지가 증대된다. 이 결과, 광범위한 암석을 파쇄할 수 있게 되고, 효율적인 전기파쇄가 가능하다.

이때의 전극(1)의 사용방법을, 도 10 및 도 11에 표시한다. 여기서는, 전극(1)의 각 정극(2) 및 부극(3)의 형상이 막대형상으로 되어 있는 예를 표시하고 있다. 도 10과 같이, 펄스발생장치(10)에 접속된 전극(1)의 정극(2) 및 부극(3)을, 용액(9)으로 가득 채운 1개의 예비구멍(4)내로 소정거리를 두고 삽입하도록 하여도 좋다. 이때, 용액(9)으로 방전시키므로서 충격파를 발생시켜, 상기한 예비구멍(4)을 중심으로 하여 광범위하게 대량으로 파쇄할 수가 있다. 혹은 도 11과 같이, 적어도 2개이상이 다른 예비구멍(4)내로 정극(2) 및 부극(3)을 각각 삽입하고, 이 정극(2)과 부극(3) 사이로 펄스발생장치(10)를 접속하여도 좋다. 이것에 의하여, 정극(2)과 부극(3) 사이의 암석 등에 전류가 흐르고, 본 파쇄가 실시된다. 이 경우에, 본 실시형태에서 설명된 펄스발생장치(10)에 의하면, 동작의 진행시작이 빠른 고전압펄스로 암석 등의 절연이 파괴된 후, 느린 방전시간으로 대량의 에너지가 암석에 투입된다. 따라서, 전기파쇄의 파괴력을 증대시킬 수가 있다.

다음에, 도 12 및 도 13에 의거하여, 제4실시형태를 설명한다.

도 12는 본 실시형태에 관한 펄스발생장치(10)의 회로구성도를 표시하고 있고, 동일한 도면에 있어서, 도 8의 구성부품과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 이때의 설명은 생략한다. 전원(21, 31)의 출력전압(V1, V2)은, 상기한 것과 동일하게 수식「V1＜V2」을 만족시키도록 설정하고 있다. 전원(21)의 출력은, 저항(27)을 개재하여 콘덴서(35)에 인가되며, 콘덴서(35)의 출력전압은 전극(1)의 정극(2)으로 인가된다. 또, 전원(31)의 출력은 저항(32)을 개재하여 콘덴서(33)에 인가되고, 콘덴서(33)의 출력전압은 트리거스위치회로(34)를 개재하여 콘덴서(35)에 인가된다.

도 13은 상기한 펄스발생장치(10)의 출력전압파형을 표시하고 있고, 동일한 도면을 참조하여 본 실시형태의 작용을 설명한다. 전원(21)으로부터 전압(V1)이 출력되면, 저항(27)을 경유하여 콘덴서(35)에 전류가 흐르며, 소정시간 후에 콘덴서(35)의 단자전압이 대략 V1과 동등하게 되고, 소정량의 전하가 콘덴서(35)에 축적된다. 이때, 정극(2)과 부극(3) 사이의 전압은 상기한 전압(V1)과 동등하게 되지만, 전압이 낮으므로, 아직 방전을 개시하지 않고 있다. 또, 전원(31)으로부터 전압(V2)이 출력되면, 소정시간 후에 콘덴서(33)의 단자전압이 대략 V2와 동등하게 되고, 소정량의 전하가 콘덴서(33)에 축적된다. 다음에, 트리거스위치회로(34)의 스위치가 온(ON)되면, 콘덴서(33)의 전하가 콘덴서(35)로 이행되고, 도 13에 표시하듯이 콘덴서(35)의 단자전압이 V2로 상승한다. 이때, 트리거스위치회로(34)내의 상기한 코일의 인덕턴스가 저항(27)보다 작아지도록 설정되어 있으므로, 콘덴서(33)의 대략 모든 전하는, 콘덴서(35)로 이행한다. 콘덴서(33, 35)의 용량을 충분히 작게하고 있으므로, 상기한 콘덴서(35)로의 전하의 이행시간은 단시간으로 된다. 따라서, 콘덴서(35)의 단자전압의 동작진행의 시작속도가 빨라진다. 이 결과, 정극(2)과 부극(3) 사이에 피이크전압값이 V2와 동등하며, 또한, 상승시간이 짧은 펄스전압이 인가되고, 절연이 파괴되어서 방전이 개시된다.

상기한 바와 같이, 콘덴서(35)의 전하에 의하여 방전이 개시된 후, 콘덴서(35)의 단자전압이 저하되면, 전원(21)으로부터 저항(27)을 개재하여 콘덴서(35)에 전하가 축적된다. 정극(2)과 부극(3) 사이의 절연이 파괴되어 있으므로, 콘덴서(35)의 단자전압이 V1으로 되어도, 방전은 계속된다. 이것에 의하여, 상기한 피이크전압펄스의 방전에 의해 시간을 들여서 천천히, 전원(21)으로부터의 전하가 전극(1)으로 방전된다. 이것에 의하여, 암석에 투입하는 방전에너지가 증대된다. 이 결과, 광범위한 암석을 파쇄할 수 있고, 효율적인 전기파쇄를 할 수 있다.

다음에, 제5실시형태에 의하여, 복수의 예비구멍을 굴삭하여, 광범위하게 파쇄를 실시하는 예를 표시한다. 도 14 및 도 15는, 본 실시형태의 전극의 사용예의 설명도이다. 본 실시형태에서는, 도 14와 같이, 우선, 복수의 예비구멍(4)을 굴삭한다. 이때, 동일한 전극(1)을 반복해서 사용하여 굴삭해도 좋고, 혹은 적어도 2개이상의 전극(1)과, 각 전극(1)으로 각각 접속된 펄스발생장치(10)를 사용하여 동시에 굴삭하여도 좋다. 그리고, 도 15와 같이, 2개의 예비구멍(4)내로 각각 제각기의 파쇄용의 전극(1)을 삽입한다. 이때, 파쇄용의 각 전극(1)과 각 펄스발생장치(10a, 10b)의 사이에는 전환스위치(45, 46)를 설치하여, 각각 전환스위치(45)에 의하여 한쪽의 전극(1a)의 부극(3a)과 펄스발생장치(10a)의 부극 사이를 절단가능하게 하고, 또, 전환스위치(46)에 의하여 다른 쪽의 전극(1b)의 정극(2b)과 펄스발생장치(10b)의 정극간을 절단가능하게 하고 있다. 이 구성에 의하면, 파쇄시에, 전환스위치(45, 46)를 함께 오프(OFF)하여 두고, 어느 한쪽의 펄스발생장치(10)(도 15에서는 10a측)로부터 고전압펄스를 출력하면, 양 전극(1)내의 정극(2a)과 부극(3b) 사이에서 방전전류가 흐른다. 이것에 의하여, 양 예비구멍 사이의 암석 등의 속을 방전전류가 흐르므로, 광범위하게 대량의 물질의 파쇄를 할 수 있게 된다.

제1항에 기재된 발명에 의하면, 예비구멍의 굴삭 및 이 예비구멍을 사용한 파쇄와 아울러 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄로 실시하므로, 효과적인 파쇄를 할 수 있다.

제2항에 기재된 발명에 의하면, 예비구멍 굴삭시에는, 파쇄대상의 물질 속으로 방전전류를 흐르게하므로, 이 물질이 효율좋고, 깊게 굴삭된다. 또, 파쇄시에는, 전극주위의 용액속으로 방전전류를 흐르게하므써, 충격파가 발생하고, 이 충격파가 파쇄대상물질을 광범위하게 파쇄한다. 이 결과, 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있다.

제3항에 기재된 발명에 의하면, 고전압펄스의 상승시간에 의하여 파쇄대상물질의 절연내압과 용액의 절연내압의 크기를 교체하는 특성을 이용하고 있으며, 상기한 상승시간을 변화시키므로서, 방전전류가 파쇄대상물질속을 흐르게하든지, 또는 용액속을 흐르게하든 가를 선택할 수 있어서, 예비구멍 굴삭시에는 파쇄대상물질속으로 방전전류가 흐르도록 할 수 있으므로, 이 물질이 효율좋고 깊게 굴삭된다. 또, 파쇄시에는, 전극주위의 용액속으로 방전전류가 흐르도록 할 수 있으므로, 이때의 충격파가 파쇄대상물질을 광범위하게 파쇄한다. 이 결과, 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있다.

제4항에 기재된 발명에 의하면, 전극의 선단부를 파쇄대상물질에 접촉시키므로서, 이 물질속으로 방전전류가 흐르므로, 예비구멍 굴삭시에 깊게 굴삭할 수 있다. 또, 전극의 선단부를 파쇄대상물질로부터 거리를 두고 용액속으로 방전전류를 흐르게하므로서 충격파가 발생되며, 이 충격파로 파쇄대상물질이 광범위하게 파쇄된다. 이 결과, 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있다.

제5항에 기재된 발명에 의하면, 적어도 2개이상의 전극에서 예비구멍을 동시에 뚫고, 이 다른 예비구멍으로 삽입된 다른 전극간에 방전시키므로서, 예비구멍사이 및 그 주변을 광범위하게 파쇄할 수 있다.

제6항에 기재된 발명에 의하면, 예비구멍 굴삭용의 전극 및 파쇄용의 전극을 사용하여, 각각 예비구멍 굴삭 및 파쇄를 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄로 실시하므로, 효율적인 파쇄를 할 수 있다.

제7항에 기재된 발명에 의하면, 고전압펄스의 상승시간에 의하여 파쇄대상물질의 절연내압과 용액의 절연내압의 크기가 교체되는 특성을 이용하고 있으며, 상기한 상승시간이 다른 고전압펄스를 출력하는 예비구멍 굴삭용 및 파쇄용의 펄스발생장치에 의하여, 전극에 방전전류를 흐르게 하는 것으로, 예비구멍 굴삭시에 파쇄대상물질속으로 방전전류가 흐르도록 할 수 있으므로, 이 물질이 효율좋고 깊게 굴삭된다. 또, 파쇄시에, 전극주위의 용액속으로 방전전류가 흐르도록 할 수 있으므로, 이때의 충격파가 파쇄대상물질을 광범위하게 파쇄한다. 이 결과, 펄스전기에너지방전에 의한 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있다.

제8항에 기재된 발명에 의하면, 예비구멍 굴삭용 및 파쇄용의 전극과 펄스발생장치를 예비구멍 굴삭시 및 파쇄시에 공용하므로, 더욱 효과적인 파쇄를 할 수 있고, 이 경우, 펄스발생장치의 출력파형을, 예비구멍 굴삭용과 파쇄용으로 전환할 수가 있다.

제9항에 기재된 발명에 의하면, 적어도 2개이상의 전극에서 예비구멍을 동시에 뚫고, 이 다른 예비구멍으로 삽입된 다른 파쇄용 전극간에서 방전시키므로서, 예비구멍사이 및 그 주변을 광범위하게 파쇄할 수 있다.

제10항에 기재된 발명에 의하면, 파괴대상물질의 절연파괴시의 방전초기에는, 고전압으로 축적된 콘덴서의 에너지를 방전하여 방전하기 쉽게 한다. 또, 이 후에, 보다 저전압으로 축적된, 보다 대용량의 에너지를 방전하므로서, 파쇄에 필요한 큰 에너지를 투입할 수 있어서, 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있다.

제11항에 기재된 발명에 의하면, 서로 다른 용량을 보유하는 콘덴서를 구비하고, 용량이 작은 쪽의 제1콘덴서에는 고전압전원으로부터 에너지를 축적하며, 용량이 제1콘덴서보다 큰 제2콘덴서에는 전압이 보다 낮은 쪽의 전원으로부터 에너지를 축적하고, 파괴대상물질의 절연파괴시의 방전초기에는, 고전압으로 축적된 콘덴서의 에너지를 트리거스위치회로를 개재하여 방전하므로서, 방전하기 쉽게 된다. 또, 이 후에, 보다 낮은 전압으로 축적된 보다 대용량의 에너지를 다른 트리거스위치회로에 의하여 방전하므로, 파쇄에 필요한 큰 에너지를 투입할 수 있가 있어서, 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있다.

제12항에 기재된 발명에 의하면, 전압이 높은 쪽의 직류전원으로부터 콘덴서에 에너지를 축적하고, 파괴대상물질의 절연파괴시의 방전초기에는, 이 콘덴서의 에너지를 트리거스위치회로를 개재하여 방전하므로, 방전하기 쉽게 된다. 또, 이 후에, 전압이 낮은쪽의 직류전원의 에너지를 전극으로부터 직접 방전시키는 수단(예를 들면, 저항 등)을 개재하여 방전하므로, 파쇄에 필요한 큰 에너지를 투입할 수가 있어서, 전기파쇄를 효율적으로 실시할 수 있다.

Claims (12)

1. 파쇄대상의 물질에 설치된 예비구멍(4)으로 전극을 삽입하고, 이 전극의 주위를 용액(9)으로 가득 채우고, 이 전극에 고전압펄스를 인가하며, 이 전극에서의 방전전류에 의하여 상기한 물질을 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법에 있어서,

   예비구멍 굴삭용의 상기한 전극에 의하여 방전전류를 흐르게 하여 상기한 물질에 예비구멍(4)을 뚫은 후, 이 예비구멍(4)으로 파쇄용의 상기한 전극을 삽입하고, 이 파쇄용의 전극에서 방전전류를 흐르게 하여, 상기한 물질을 파쇄하는 것을 특징으로 하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법.
2. 제1항에 있어서, 예비구멍 굴삭시에는, 상기한 물질속에 방전전류를 흐르게하고, 또, 파쇄시에는, 상기한 용액(9)속으로 방전전류를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법.
3. 제1항에 있어서, 예비구멍 굴삭시와 파쇄시에서, 상기한 고전압펄스의 상승시간을 변화시키므로서, 방전전류를 상기한 물질속 또는 용액(9)속 중의 어느 한 쪽으로 흐르게할지의 여부를 선택하는 것을 특징으로 하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법.
4. 제1항에 있어서, 예비구멍 굴삭시에는, 상기한 전극의 선단부를 상기한 물질에 접촉시켜서 상기한 물질속으로 방전전류를 흐르게 하고, 또, 파쇄시에는, 상기한 전극의 선단부를 상기한 물질로부터 사이를 두고 용액(9)속으로 방전전류를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법.
5. 제1항에 있어서, 상기한 전극을 적어도 2개이상 사용하여 상기한 예비구멍(4)을 적어도 2개이상 뚫고, 파쇄시는, 상기한 다른 2개이상의 예비구멍(4)으로 각각 상기한 전극을 삽입하고, 이 다른 전극 사이에 고전압펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄방법.
6. 파쇄대상의 물질에 뚫린 예비구멍(4)으로 삽입되는 전극과, 이 전극의 주위를 가득 채우는 용액(9)과, 이 전극에 고전압펄스를 인가하는 펄스발생장치(10)를 구비하고, 상기한 전극에서의 방전전류에 의하여 상기한 물질을 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄장치에 있어서,

   예비구멍 굴삭용의 상기한 전극과, 파쇄용의 상기한 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄장치.
7. 제6항에 있어서, 각각 다른 상승시간의 상기한 고전압펄스를 출력하는 예비구멍 굴삭용 및 파쇄용의 펄스발생장치(10)를 구비한 것을 특징으로 하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄장치.
8. 제6항에 있어서, 예비구멍 굴삭용 및 파쇄용의 각각의 상기한 전극과 펄스발생장치(10)를, 예비구멍 굴삭시 및 파쇄시에 공용하는 것을 특징으로 하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄장치.
9. 제6항에 있어서, 적어도 2개이상의 상기한 예비구멍(4)을 동시에 뚫는 적어도 2개이상의 예비굴삭용의 상기한 전극과,

   이 2개이상의 다른 예비구멍(4)으로 삽입되고, 또한, 그 사이로 상기한 고전압펄스가 인가되는 적어도 2개이상의 파쇄용의 상기한 전극을 구비하며,

   다른 2개이상의 예비구멍(4)으로 삽입된 상기한 전극사이에 방전전류를 흐르게하여 물질을 파쇄하는 것을 특징으로 하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질의 파쇄장치.
10. 전극에 고전압펄스를 인가하고, 이 전극에서의 방전전류에 의하여 파쇄대상의 물질을 굴삭 또는 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질파쇄의 고전압펄스발생방법에 있어서,

    서로 다른 용량을 보유하는 적어도 2개의 콘덴서에, 다른 단자전압값으로 각각 에너지를 축적하고, 고전압으로 축적된 쪽의 상기한 콘덴서의 에너지를 물질의 절연파괴시의 방전초기에 상기한 전극에서 방전시킨 후, 상기보다 저전압으로 축적된 쪽의 상기한 콘덴서의 에너지를 계속하여 방전시키는 것을 특징으로 하는 고전압펄스발생방법.
11. 전극에 고전압펄스를 인가하고, 이 전극에서의 방전전류에 의하여 파쇄대상의 물질을 굴삭 또는 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질파쇄의 고전압펄스발생장치에 있어서,

    다른 출력전압값을 보유하는 2개의 직류전원과,

    이 직류전원내의 고전압전원으로부터 에너지가 축적되는 제1콘덴서와,

    이 직류전원내의 전압이 상기한 것보다 낮은 전원으로부터 에너지가 축적되며, 상기한 제1콘덴서의 용량보다 큰 용량을 보유하는 제2콘덴서와,

    상기한 제1 또는 제2콘덴서에 축적된 에너지를 상기한 전극에서 방전시키는 적어도 2개이상의 트리거스위치회로를 구비한 것을 특징으로 하는 고전압펄스발생장치.
12. 전극에 고전압펄스를 인가하고, 이 전극에서의 방전전류에 의하여 파쇄대상의 물질을 굴삭 또는 파쇄하는 펄스전기에너지방전에 의한 물질파쇄의 고전압펄스발생장치에 있어서,

    다른 출력전압값을 보유하는 2개의 직류전원과,

    이 2개의 직류전원내에서, 저전압의 직류전원의 에너지를 상기한 전극으로부터 직접 방전시키는 수단과,

    이 2개의 직류전원내에서, 고전압의 직류전원으로부터 에너지가 축적되는 콘덴서와,

    이 콘덴서에 축적된 에너지를 상기한 전극에서 방전시키는 트리거스위치회로를 구비한 것을 특징으로 하는 고전압펄스발생장치.