JPS6356480B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロ波による雷管の起爆方法およ
びこれに用いる装置に関するものである。

雷管の起爆方法（発破方法）は、一般に使用さ
れている有線方式の起爆方法に代つて、無線方式
の遠隔起爆方法が実用化ないしは提案されてい
る。このような無線方式の遠隔起爆方法として
は、超音波式起爆方法（特開昭48−20302号公
報）、電磁誘導式起爆方法（特公昭50−28621号公
報）およびマイクロ波により雷管を直接起爆する
方法（特開昭57−41600号公報、米国特許第
2672813号明細書）が知られている。

これらの方法のうち、超音波式起爆方法は、電
気雷管と起爆用の電源電池とを同一回路内に有す
るという欠点があつた。すなわち、この方法は電
源電池を内蔵しているために、不測の暴発などが
起る可能性があり、また電池の消耗が大きく作動
の安定性を欠く等の問題があることから、本質的
に安全でかつ作業性のよい方法とは言えないもの
であつた。

その点で、電磁誘導式起爆方法およびマイクロ
波により雷管を直接起爆する方法は、改良された
方法である。

電磁誘導式起爆方法は、第１図に示したよう
に、電磁誘導発振器２０に接続されたループアン
テナ２１と点火装置２２とから構成された起爆装
置を用いる方法である。点火装置２２はフエライ
ト・バーアンテナ２３と点火回路２４とから成
る。点火回路２４には発火用コンデンサ２５と電
子スイツチ２６を備え、電気雷管２７と接続され
る。この装置は点火回路に充電機構を有する利点
がある。しかし、この方法では低周波（通常の発
振周波数は550Hz程度）で高出力（通常は最大出
力が21KW程度）の電磁誘導発振器が用いられて
いる。この電磁波を放射して発破区域をカバーす
るためには、巨大なループアンテナ（通常は80ｍ
×80ｍ程度）が必要である。さらに、点火装置に
は前記電磁波を受信するために、大型のフエライ
ト・バーアンテナ（通常は直径70mm×長さ700mm
程度）を必要とする。

したがつて、この方法において用いられる装置
は大型で、しかも構造的にも複雑であり、相当高
価なものとなる問題があつた。また、大型の装置
を使用しているため、発破作業時に各穿孔内への
点火装置の装填作業が困難であり、作業能率が低
下する問題があつた。

次に、マイクロ波により雷管を直接起爆する方
法について図面により説明すると、第２図に示し
たように、この方法では、マイクロ波発振装置２
８と点火装置２９とから構成された起爆装置を用
いる。点火装置２９はアンテナ３０と電気雷管３
１とから成る。この方法は、点火装置２９に、前
述の電磁式起爆方法におけるような充電機構をも
たないので、受信したマイクロ波電力を直接電気
雷管に供給して起爆させなければならない。この
ため、マイクロ波発振装置は大型で高出力（例え
ば2KW程度）のものが必要となり、装置が高価
になる。また、点火装置がマイクロ波電力を十分
に受信できない場合、電気雷管に十分な電力を供
給できず、不発を生じるという問題があつた。

本発明は、上記問題点を解消するために、点火
装置に充電機構を備え、小型でかつマイクロ波に
確実に応答できる起爆方法およびこれに用いる装
置を提供することを目的とする。

本発明方法の概要は次のようである。

すなわち本発明は起爆点から離れた地点におい
て発生されたマイクロ波を受信し、このマイクロ
波周波数に同調してマイクロ波電流を発生させて
整流し、発火用コンデンサに充電し、前記マイク
ロ波の消滅とともに起動パルスを発生させて前記
発火用コンデンサから放電し、この放電により電
気雷管を起爆させる起爆方法から成る。

この方法に用いる本発明装置は、マイクロ波発
生装置と特定の点火装置とから成り、この特定の
点火装置は、マイクロ波周波数に同調してマイク
ロ波電流を発生する同調回路と、このマイクロ波
電流を整流して発火用コンデンサに充電する充電
回路と、マイクロ波が消滅した時に点火のための
起動パルスを発生する起動用パルス発生回路、お
よび起動パルスによつて導通し発火用コンデンサ
を放電させる点火回路とから構成し、通常は例え
ばプラスチツクの容器中に密閉されている。

以下、本発明を図面に基づき説明する。

第３図は、本発明のマイクロ波による雷管の起
爆方法の一例を示す説明図である。

Ａはマイクロ波発生装置であり、Ｂは点火装置
を示す。

マイクロ波発生装置Ａは、マイクロ波周波数の
交流電力を発振するマイクロ波発振器１とマイク
ロ波を放射するマイクロ波放射用アンテナ２とか
ら構成する。発振器１としては例えばマグネトロ
ンを用い、放射用アンテナ２としてはマイクロ波
周波数によりその大きさは異なるが、例えば電磁
ホーン型では開口部が通常700mm×700mm程度の小
型のものを用いることができる。

このマイクロ波発生装置Ａの出力は通常は
1KW程度であり、また使用できるマイクロ波の
周波数は約1MHz以上であればどの周波数でもよ
いが、好ましくは約10MHz〜10GHzの範囲であ
る。このように高周波の場合には、放射用および
受信用アンテナが小型となり、また後述の同調回
路におけるコイルおよび同調用コンデンサも小型
となるので好ましい。

次に点火装置Ｂは同調回路Ｃ、充電回路Ｄ、起
動用パルス発生回路Ｅおよび点火回路Ｆから構成
する。

このうち、同調回路Ｃは、マイクロ波発生装置
Ａから発生するマイクロ波を受信するマイクロ波
受信用アンテナ３と、受信したマイクロ波周波数
に同調するコイル４および同調用コンデンサ５と
から成る。受信用アンテナ３としては、周波数に
よりその大きさは異なるが、例えば半波長ダイポ
ール型では、2450MHzの周波数の場合、約６cm程
度の小型のものを用いることができる。

充電回路Ｄは、前記同調回路Ｃに接続された整
流器６（例えばダイオード）および、この整流器
６の作用により整流した直流電流によつて正電圧
を充電する発火用コンデンサ７から成る。

起動用パルス発生回路Ｅは、整流器８（例えば
ダイオード）、起動用コンデンサ９、抵抗１０お
よびFET（電界効果トランジスタ）１１から成
る。整流器８はカソードを前記同調回路Ｃの一方
に接続し、アノードを起動用コンデンサ９の一方
の端子に接続する。起動用コンデンサ９の他方の
端子は前記同調回路Ｃの他方に接続する。起動用
コンデンサ９と抵抗１０は並列に接続する。
FET１１はゲートを前記整流器８のアノードに
接続し、ドレインを前記充電回路Ｄの整流器６の
カソードに接続する。この回路Ｅでは、マイクロ
波電流が整流器８により整流された直流電流によ
つて負電圧を起動用コンデンサ９に充電する。ま
た、この負電圧によつてFET１１のゲートを負
電位に保ち、マイクロ波が消滅した時に起動用コ
ンデンサ９に並列に接続してある抵抗１０によつ
て放電し、FET１１のゲートの負電圧を下げさ
せ、発火用コンデンサ７に接続するサイリスタ１
２に導通を起こさせ起動パルスを発生させる。

点火回路Ｆは、ゲートを前記起動用パルス発生
回路ＥのFET１１のソースに接続しアノードを
前記充電回路Ｄの整流器６のカソードにカソード
を電気雷管１３にそれぞれ接続したサイリスタ１
２と、前記充電回路Ｄの発火用コンデンサ７と電
気雷管１３とから成る。この回路Ｆでは、起動パ
ルスをサイリスタ１２のゲートに与え、サイリス
タ１２を導通させることによつて電荷を放電させ
て電気雷管１３を起爆する。

以上の装置を用いて雷管を起爆するには、マイ
クロ波発生装置Ａのマイクロ波発振器１から周波
数、例えば数ＧHzのマイクロ波電力を発振させ、
マイクロ波放射用アンテナ２から点火装置Ｂに向
けて放射し、充電回路Ｄの発火用コンデンサ７に
充電された時点で、前記マイクロ波の放射を停止
することによつて行われる。すなわち、マイクロ
波放射用アンテナ２から放射されたマイクロ波を
同調回路Ｃのマイクロ波受信用アンテナ３で受信
し、コイル４と同調用コンデンサ５とにより同調
させてマイクロ波電流を発生させる。この電流を
充電回路Ｄの整流器６により直流電流に整流して
大容量の発火用コンデンサ７を充電して行くが、
同時に起動用パルス発生回路Ｅの整流器８は、起
動用コンデンサ９を急速に負に充電し、FET１
１のゲートを負電位に保つのでFET１１には電
流は流れず、従つて、点火回路Ｆのサイリスタ１
２には全く電流が流れない。

前記発火用コンデンサ７が十分に充電された時
点においてマイクロ波発信器１を停止すると、抵
抗１０によつて起動用コンデンサ９は急速に放電
し、FET１１のゲートの負電位が低下してFET
１１が導通し、FET１１のドレインは発火用コ
ンデンサ７の正極板と接続していることからサイ
リスタ１２のゲートに起動電圧が与えられるので
発火用コンデンサ７の電荷はサイリスタ１２を通
じて電気雷管１３に放電され、電気雷管１３が起
爆する。

以上、説明したような構成からなる本発明は、
次のような特長を有するものである。

すなわち、従来のマイクロ波により雷管を直接
起爆する方法に比べ、本発明は充電回路等を有す
る特定の点火装置を用いているために、雷管の起
爆が確実に行われるので、不発をまつたく生じる
ことがなく、作動が安定し、かつ安全である。

また、従来の電磁誘導式起爆方法に比べ、本発
明はマイクロ波を使用しているために、送受信ア
ンテナが小型となり、これに伴い点火装置も小型
となるので、穿孔内への点火装置の装填時の作業
性が大幅に改善される。マイクロ波帯の周波数で
も高周波側の周波数を使用すれば、この効果は
益々大となる。

しかも、従来の超音波式起爆方法に比べ、本発
明は電源電池を使用していないために、不測の暴
発などがなく多数の装填作業も安全に行うことが
でき、長時間放置後であつても電池の劣化等の問
題がないので、ただちに作動させることができ
る。

さらに、本発明は、マイクロ波放射用のアンテ
ナの指向性の内側に多数の本発明による点火装置
を設置すると、全く同時に起爆させることも可能
であつて、発破技術上からもきわめて利用価値の
高いものである。

次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。

実施例 １ 第３図に示すような回路の装置を用い、具体的
には、マイクロ波発生装置Ａとして、周波数
2450MHz、出力200Wのマイクロ波発振器と、電
磁ホーン型で開口部が700mm×700mmのマイクロ波
放射用アンテナを用いた。

点火装置Ｂのうち、マイクロ波受信用アンテナ
３にはアンテナ長６cmの半波長ダイポールアンテ
ナを、発火用コンデンサ７には1000μFの容量の
ものを用いた。この点火装置の寸法は、直径30mm
×長さ100mm（ただし、アンテナ及び雷管は除く）
である。

この装置を用いて点火装置の起爆実験を行つ
た。すなわち、障害物のない場所で、前記点火装
置の１本を電磁ホーン軸上１ｍの距離に置き、マ
イクロ波を５秒間発振して停止したところ１ミリ
秒以内で起爆した。

実施例 ２ 点火装置を10本とし、電磁ホーンからの距離を
10ｍとし、素堀りの抗道内で岩盤に穿孔したボア
ホールに受信用アンテナ部だけを出して配置した
以外は、実施例１に準じて雷管の起爆試験を行つ
た。ただし、マイクロ波の発振時間は50秒間とし
た。発振停止後、１ミリ秒以内で、すべて起爆し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁誘導式起爆方法に用いる装
置の概略図、第２図は従来のマイクロ波により雷
管を直接起爆する方法に用いる装置の概略図、第
３図は本発明のマイクロ波による雷管の起爆方法
および装置の一例を示す回路図である。 Ａ……マイクロ波発生装置、Ｂ……点火装置、
Ｃ……同調回路、Ｄ……充電回路、Ｅ……起動用
パルス発生回路、Ｆ……点火回路、１……マイク
ロ波発振器、２……マイクロ波放射用アンテナ、
３……マイクロ波受信用アンテナ、４……コイ
ル、５……同調用コンデンサ、６……整流器、７
……発火用コンデンサ、８……整流器、９……起
動用コンデンサ、１０……抵抗、１１……FET、
１２……サイリスタ、１３……電気雷管、２０…
…電磁誘導発振器、２１……ループアンテナ、２
２……点火装置、２３……アンテナ、２４……点
火回路、２５……発火用コンデンサ、２６……電
子スイツチ、２７……電気雷管、２８……マイク
ロ波発振装置、２９……点火装置、３０……アン
テナ、３１……電気雷管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波を受信し、該マイクロ波周波数に
   同調してマイクロ波電流を発生させて整流し、発
   火用コンデンサに充電し、前記マイクロ波の消滅
   とともに起動パルスを発生させて前記発火用コン
   デンサから放電し電気雷管を起爆させるマイクロ
   波による雷管の起爆方法。 ２ マイクロ波を発生するマイクロ波発生装置
   と、該マイクロ波を受信して電気雷管を起爆させ
   る点火装置とからなるマイクロ波による雷管の起
   爆装置において、 前記点火装置が、 前記マイクロ波を受信するマイクロ波受信用ア
   ンテナと、受信した該マイクロ波に同調してマイ
   クロ波電流を発生するコイルおよび同調用コンデ
   ンサとからなる同調回路、 前記同調回路に接続し、前記電流を整流する整
   流器と、該電流によつて正電圧を充電する発火用
   コンデンサとからなる充電回路、 カソードを前記同調回路の一方に接続した他の
   整流器と、一方の端子を該他の整流器のアノード
   に他方の端子を前記同調回路の他方にそれぞれ接
   続した起動用コンデンサと、該起動用コンデンサ
   に並列に接続した抵抗と、ゲートを前記他の整流
   器のアノードにドレインを前記充電回路の整流器
   のカソードにそれぞれ接続したFETとからなり、
   前記マイクロ波の消滅とともに起動パルスを発生
   させる起動用パルス発生回路、および ゲートを前記起動用パルス発生回路のFETの
   ソースに、アノードを前記充電回路の整流器のカ
   ソードに、カソードを前記電気雷管にそれぞれ接
   続したサイリスタと、前記充電回路の発火用コン
   デンサとからなり、該発火用コンデンサから放電
   して前記電気雷管を起爆させる点火回路 からなることを特徴とする起爆装置。