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JPH0692879B2 - Blaster - Google Patents
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JPH0692879B2 - Blaster - Google Patents

Blaster

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JPH0692879B2
JPH0692879B2 JP60124180A JP12418085A JPH0692879B2 JP H0692879 B2 JPH0692879 B2 JP H0692879B2 JP 60124180 A JP60124180 A JP 60124180A JP 12418085 A JP12418085 A JP 12418085A JP H0692879 B2 JPH0692879 B2 JP H0692879B2
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blasting
switching
circuit
blaster
section
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緑 坂元
洋一 栗原
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旭化成工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば発破母線と、脚線橋が短絡された電気
雷管とをトランスで電磁的に連結して成る電磁誘導起爆
システムに使用される発破器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is used for an electromagnetic induction detonation system in which, for example, a blast bus and an electric detonator having a shorted bridge are electromagnetically connected by a transformer. Related to the blaster.

[従来の技術] 電磁誘導起爆システムは、第1図に示すように発破器1
に連結された母線2と、電気雷管3の短絡された脚線4
とをトランスコア5で電磁的に連結し、発破器1より高
周波交流電流を回路に流すことにより、トランスコア5
を介して電気雷管3を起爆させるものであって、電気発
破作業の安全性の向上と省力化を目的としている。
[Prior Art] An electromagnetic induction detonation system has a blaster 1 as shown in FIG.
2 connected to the bus and the shorted leg 4 of the electric detonator 3.
Are electromagnetically coupled with the transformer core 5, and a high-frequency alternating current is passed from the blasting device 1 to the circuit.
The electric detonator 3 is detonated through the electric detonator for the purpose of improving the safety of the electric blasting work and saving labor.

第2図に同システムにおける連結部の詳細な図を示す
が、この連結部は、トランスコア6,7で形成される磁気
閉回路に、母線2と、電気雷管3の短絡された脚線4と
を結合するだけの構造となっており、この場合、雷管部
は完全に短絡された状態にあるので、静電気,迷走電流
に対する心配はない。
Figure 2 shows a detailed view of the connecting part in the system. This connecting part consists of a magnetic closed circuit formed by transformer cores 6 and 7, and a busbar 2 and a shorted leg 4 of an electric detonator 3. In this case, there is no concern about static electricity or stray current because the detonator portion is in a completely short-circuited state.

しかしながら、このようなシステムではトランスコアに
よる誘導電流を用いているため、トランスコアの特性に
よるエネルギーロスを特に大きく考慮しなければなら
ず、従って、電磁誘導発破を効率良く行うためには、高
電圧,高電流の高周波電流を瞬時に発破回路(連結部)
へ供給する能力のある発破器が必要となる。このため、
このシステムに用いられる発破器は、まず最初に乾電池
等より成る低電圧電源からの直流を交流に変換,昇圧
し、発破コンデンサーに貯えた後、発破時点において瞬
時にその電気エネルギーを高周波に変換すると共に、発
破回路に発破電源として供給しなければならない。
However, in such a system, since the induced current by the transformer core is used, the energy loss due to the characteristics of the transformer core must be taken into consideration particularly. Therefore, in order to efficiently perform electromagnetic induction blasting, a high voltage is required. , Instantaneous blast circuit of high frequency high frequency current (connecting part)
A blaster capable of supplying to For this reason,
The blaster used in this system first converts direct current from a low-voltage power source such as a dry battery to alternating current, boosts it, stores it in a blast capacitor, and then instantly converts its electrical energy to high frequency at the time of blast. At the same time, it must be supplied to the blast circuit as blast power.

高周波変換の方法としては、従来、例えば第3図に示さ
れる特公昭38-22915号公報に記載事項のように、電源部
8より発破コンデンサー9に貯えられた電荷を、スイッ
チ10により放電させ、コンデンサー9およびコイル(コ
ア)11のインダクタンスLにより過渡振動を起こさせる
方法がある。
As a method for high frequency conversion, conventionally, for example, as described in Japanese Patent Publication No. 38-22915 shown in FIG. 3, the electric charge stored in the blasting capacitor 9 from the power supply section 8 is discharged by the switch 10. There is a method of causing transient vibration by the inductance L of the capacitor 9 and the coil (core) 11.

また、第4図に示す特公昭49−22608号公報記載事項の
ものは、発破コンデンサー9に電荷が貯えられた状態
で、トリガー回路14によりシリコン制御整流器13を閉じ
ることによって、回路に一方向のパルス状の大電流が流
れコア15を挟んで雷管3側に誘導電圧を生じさせる構造
になっている。他に、文献[火薬と保安、16.5(198
4)]では自励発振方式による発破器も報告されてい
る。
Further, the one described in Japanese Examined Patent Publication No. Sho 22-22608 shown in FIG. 4 has a unidirectional circuit in which the trigger circuit 14 closes the silicon controlled rectifier 13 while the blast capacitor 9 stores electric charges. It has a structure in which a large pulsed current flows and an induced voltage is generated on the side of the detonator 3 with the core 15 interposed therebetween. In addition, the literature [Explosives and Security, 16.5 (198
4)] also reported a blasting device using the self-excited oscillation method.

[発明が解決しようとする問題点] 一般に、放電電流を高周波に変換することは、それが大
電流でしかも過渡的であるために難しく、同様に前記の
各方法は種々の問題を含んでいる。
[Problems to be Solved by the Invention] In general, it is difficult to convert a discharge current into a high frequency because it is a large current and is transient, and similarly, each of the above methods includes various problems. .

例えば、第3図に示す方法では、CL回路により過渡振動
させる場合、最適な周波数を得るためには、コンデンサ
CおよびインダクタンスLの種々の組み合せより求めな
ければならず、また、インダクタンスLのバラツキのた
めに、振動状態が不安定となって、効率の悪い発破しか
できないという欠点がある。更に、一定のインダクタン
スLを有するトランスを製造することが非常に困難なこ
と等を考えれば、この方法は全く実用的ではない。
For example, in the method shown in FIG. 3, when transient vibration is caused by the CL circuit, in order to obtain an optimum frequency, it is necessary to obtain from various combinations of the capacitor C and the inductance L, and the variation of the inductance L is caused. Therefore, there is a drawback that the vibration state becomes unstable and only inefficient blasting can be performed. Furthermore, considering that it is very difficult to manufacture a transformer having a constant inductance L, this method is not practical at all.

また、第4図に示す方法では、一個の一方向のパルス波
を流すだけであるから、この一方向一個のパルス電流に
よりコア15を介して電気雷管3側に点火に必要な電気エ
ネルギーを与えるためには、大型で高価な低周波用のコ
アを用いなければならず、またこの低周波用のコアの代
りに高周波用のフェライトコアを使用する場合には、電
力伝達効率が極端に悪化することを覚悟して発破器出力
容量を常識では考えられない大容量のものにしなければ
ならない等、全く実用に適さない。
Further, in the method shown in FIG. 4, since only one unidirectional pulse wave is passed, the electric energy required for ignition is applied to the electric detonator 3 side via the core 15 by this one unidirectional pulse current. In order to achieve this, a large and expensive low-frequency core must be used, and if a high-frequency ferrite core is used instead of this low-frequency core, the power transfer efficiency becomes extremely poor. Being prepared for this, the blaster output capacity must be set to a large capacity that cannot be considered by common sense, and it is completely unsuitable for practical use.

また、自励発振方式の発破器では、発破回路の負荷の影
響を受け易く、従って、母線長,雷管の脚線長および雷
管数によって発振周期およびオン/オフ比が大きく変化
し、トランスコアの周波数特性に基づく伝達効率の低
下、更には負荷によっては発振停止になるという問題が
あった。
Further, the self-excited oscillation type blaster is easily affected by the load of the blasting circuit. Therefore, the oscillation period and the on / off ratio greatly change depending on the bus length, the detonator leg length and the number of detonators, and There is a problem that the transmission efficiency is deteriorated based on the frequency characteristic and that the oscillation is stopped depending on the load.

[問題を解決するための手段] 本発明者等は、上記の如き状況にある発破器の持つ問題
を解決すべく種々の実験,検討を行った結果、半導体ス
イッチング素子により構成されるスイッチング部と、半
導体駆動発振部とを別々に設けると共に、発振部が安定
に且つスイッチング部側からの干渉を全く受けないよう
に構成することにより上記問題点のない発破器が得られ
ることを見い出し本発明を完成した。
[Means for Solving the Problem] The inventors of the present invention have conducted various experiments and studies in order to solve the problems of the blaster in the above situation, and as a result, found that It has been found that a blaster without the above-mentioned problems can be obtained by separately providing a semiconductor drive oscillating section and by arranging the oscillating section stably and not receiving interference from the switching section at all. completed.

すなわち、本発明の発破器は第5図に示すように、DC-D
Cコンバータ16により低電圧直流(例えば乾電池から
の)を交流に変換させ昇圧し、さらに整流して、得られ
たコンバータ16からの高圧直流を発破スイッチ21を介し
て発破コンデンサー17に貯える高圧発生充電部22と、発
破スイッチ21を介して得られた発破コンデンサー17の放
電電流をスイッチングにより高周波に変換する高周波変
換部24と、そのスイッチング動作をさせる高周波信号発
生部23とから成っており、安定した発振状態を示す高周
波過渡大電流を出力部20に得ることができる。出力部20
には、例えば第1図に示すような発破回路を構成する母
線2を接続する。
That is, the blasting device of the present invention has a DC-D
The C converter 16 converts low-voltage direct current (for example, from a dry cell) into alternating current, boosts it, further rectifies it, and stores the obtained high-voltage direct current from the converter 16 in the blasting capacitor 17 through the blasting switch 21. It is composed of a unit 22, a high frequency conversion unit 24 for converting the discharge current of the blasting capacitor 17 obtained through the blasting switch 21 into a high frequency by switching, and a high frequency signal generation unit 23 for performing the switching operation, which is stable. A high-frequency transient large current indicating the oscillation state can be obtained at the output section 20. Output section 20
For example, a bus bar 2 forming a blasting circuit as shown in FIG. 1 is connected to this.

高周波信号発生部23は半導体駆動発振部19を有し、高周
波変換部24はスイッチング部18を有する。
The high frequency signal generator 23 has a semiconductor drive oscillator 19, and the high frequency converter 24 has a switching unit 18.

スイッチング高周波変換方式は、直流電圧をON,OFFする
だけなので、正弦波変換の場合と異なり、電力,電圧的
にも効率の良い高周波変換が可能で、また変換用半導体
も小容量、小型、且つ安価なもので良い等、種々の利点
を有している。また、この高周波変換部24のスイッチン
グ部18をプッシュブル出力構成にすれば高電圧出力が可
能で、発破母線および脚線が長い場合等、高負荷を伴う
回路にも対応できる。
Since the switching high-frequency conversion method only turns on and off the DC voltage, it can perform high-frequency conversion with high efficiency in terms of power and voltage, unlike the case of sine wave conversion, and the conversion semiconductor has a small capacity, small size, and It has various advantages such as being inexpensive. Further, if the switching unit 18 of the high frequency conversion unit 24 has a push-bull output configuration, a high voltage output is possible, and it is possible to cope with a circuit with a high load such as when the blasting busbar and the leg are long.

更に、高周波信号発生部23は、C-MOS IC駆動のCR発振回
路を有し、このCR発振回路は、CL回路に比べて非常に発
振状態が安定である上に、小型化が可能で安価であると
いう利点がある。また、同発生部23には、発破コンデン
サー17からの過渡電流からCR発振回路に対して常に一定
の定電圧を供給できるツェナーダイオードと抵抗器とか
らなる安定回路、更には同発生部23がスイッチング部18
側からの負荷変動により干渉を受けないように、発振部
19とスイッチング部18との間に、C-MOS ICよりなるイン
ターフェイス回路が組み込まれている。
Further, the high-frequency signal generator 23 has a CR oscillator circuit driven by a C-MOS IC, and this CR oscillator circuit has a much more stable oscillation state than a CL circuit, and can be downsized and inexpensive. The advantage is that Further, the generating unit 23, a stable circuit consisting of a Zener diode and a resistor that can always supply a constant constant voltage to the CR oscillation circuit from the transient current from the blasting capacitor 17, and further, the generating unit 23 switches. Part 18
The oscillation unit should not be interfered with by the load fluctuation from the side.
An interface circuit composed of a C-MOS IC is incorporated between the switch 19 and the switching unit 18.

したがって、スイッチング部18に信号を送る半導体駆動
のCR発振回路は、発破回路の負荷の影響を受けないた
め、母線長、電気雷管の脚線長、あるいは雷管数の影響
を受けずに安定した発振状態を示す。
Therefore, since the semiconductor-driven CR oscillation circuit that sends a signal to the switching unit 18 is not affected by the load of the blast circuit, stable oscillation is not affected by the bus length, the leg length of the electric detonator, or the number of detonators. Indicates the status.

また、実際の発破現場では、発破母線は少なくとも100m
〜200m必要となる。一般に、周波数が高いと、インピー
ダンス増加による電力,電圧ロスが大きくなり、設計者
は、それを覚悟して出力部に大きな電圧をかけなければ
ならない。従って、インピーダンスの面から見ると、発
振周波数は、低い方が良いのであるが、フェライトコア
のエネルギー伝達効率特性とのバランスを考慮すれば、
ほぼ10kHz〜80kHzが適当である。
At the actual blasting site, the blasting bus bar is at least 100m.
~ 200m is required. Generally, when the frequency is high, the power and the voltage loss due to the increase in impedance increase, and the designer must be prepared for this and apply a large voltage to the output section. Therefore, from the viewpoint of impedance, it is better that the oscillation frequency is lower, but considering the balance with the energy transfer efficiency characteristics of the ferrite core,
Approximately 10kHz to 80kHz is suitable.

本発明に使用する半導体スイッチング素子としては、例
えばバイポーラ型パワートランジスタおよびパワーMOSF
ET等があり、特にパワーMOSFETは小型化に優れ、過渡現
象に強く、価格も安価であるので使用に適している。
Examples of the semiconductor switching element used in the present invention include a bipolar power transistor and a power MOSF.
There are ET, etc., and especially power MOSFETs are suitable for use because they are excellent in miniaturization, resistant to transient phenomena, and inexpensive.

[実施例] 本発明を実施例に従い、以下に説明する。[Examples] The present invention will be described below with reference to Examples.

乾電池とDC-DCコンバータ16を用い、約300Vまで昇圧し
て充電部22とし、発破コンデンサー17には400μFの電
解コンデンサー,発生部23内の発振部19の安定回路は、
ツェナーダイオードと抵抗器とを使用し、インターフェ
イス部には発生部23内発振回路と同一のC-MOS ICを使用
した。また、スイッチング部18には耐電圧,耐電流性の
高いパワーMOSFETを使用した。
Using a dry battery and a DC-DC converter 16, boost the voltage to about 300 V to make a charging unit 22, a blasting capacitor 17 is a 400 μF electrolytic capacitor, and a stabilizing circuit of an oscillating unit 19 in the generating unit 23 is
A Zener diode and a resistor were used, and the same C-MOS IC as the oscillator circuit in the generator 23 was used for the interface. Further, a power MOSFET having high withstand voltage and withstand current is used for the switching unit 18.

上記の如き仕様の本発明の発破器を用いて、発破母線長
が50m〜300m,電気雷管の脚線長が1.5m〜4.5m,斉発する
雷管数が5個〜200個、以上3種類の条件において、周
波数10kHz〜100kHzの範囲でシンクロスコープにより出
力波形を観察したところ、発振周期,波形等に変化がな
く、安定した発振状態の高周波が得られることが確認さ
れ、1.5m〜4.5mの脚線長の電気雷管を用いて、各々発火
試験を行ったところ、実用的に最低100発以上が完爆す
ることを確認した。
Using the blasting device of the present invention having the above-mentioned specifications, the blasting busbar length is 50 m to 300 m, the leg length of the electric detonator is 1.5 m to 4.5 m, and the number of the detonators to be blasted is 5 to 200. Under the conditions, when the output waveform was observed with a synchroscope in the frequency range of 10 kHz to 100 kHz, it was confirmed that there was no change in the oscillation period, waveform, etc., and that a stable high-frequency wave could be obtained. Ignition tests were carried out using electric detonators with a long wire length, and it was confirmed that at least 100 or more practically completed explosions were completed.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、発破回路側の負
荷に影響されずに安定した発振状態を示し、小型で安価
であり、しかも適当数の多数発破が行える実用的な発破
器を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a stable oscillation state is exhibited without being influenced by the load on the blasting circuit side, a small size, a low cost, and a practical number of blasting are practical. Blaster can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は電磁誘導起爆システムの概略図、 第2図はトランスコアで電磁的に連結する連結部の詳細
図、 第3図は特公昭38-22915号公報記載の発破器回路図、 第4図は特公昭49−22608号公報記載の発破器回路図、 第5図は本発明の発破器回路図の一例、シングル高周波
変換出力回路構成を示す図である。 1…発破器、 2…母線、 3…電気雷管、 4…短絡された脚線、 5…連結器、 6…I型トランスコア、 7…U型トランスコア、 8…バイブレーターコンバータを用いた電源部、 9…発破コンデンサー、 10…スイッチ、 11…コイル、 12…電源部、 13…シリコン制御整流器、 14…トリガー回路、 15…トロイダルコア、 16…DC-DCコンバーター、 17…発破コンデンサー、 18…半導体スイッチング素子を用いたスイッチング部、 19…安定化高周波発振回路、 20…出力部、 21…発破スイッチ、 22…高圧発生充電部、 23…高周波信号発生部、 24…高周波変換部。
FIG. 1 is a schematic diagram of an electromagnetic induction detonation system, FIG. 2 is a detailed diagram of a connecting portion that is electromagnetically coupled by a transformer core, and FIG. 3 is a blaster circuit diagram described in Japanese Examined Patent Publication No. 38-22915. FIG. 5 is a circuit diagram of a blaster described in Japanese Patent Publication No. Sho 22-22608, and FIG. 5 is a diagram showing an example of a blaster circuit diagram of the present invention, which is a single high-frequency conversion output circuit configuration. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Explosion device, 2 ... Bus bar, 3 ... Electric detonator, 4 ... Shorted leg wire, 5 ... Coupler, 6 ... I-type transformer core, 7 ... U-type transformer core, 8 ... Power supply part using vibrator converter , 9 ... Blasting capacitor, 10 ... Switch, 11 ... Coil, 12 ... Power supply part, 13 ... Silicon controlled rectifier, 14 ... Trigger circuit, 15 ... Toroidal core, 16 ... DC-DC converter, 17 ... Blasting capacitor, 18 ... Semiconductor A switching section using a switching element, 19 ... Stabilized high frequency oscillation circuit, 20 ... Output section, 21 ... Blasting switch, 22 ... High voltage generating charging section, 23 ... High frequency signal generating section, 24 ... High frequency converting section.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発破母線に高周波電流を流し、前記発破母
線と電磁的に結合された電気雷管を起爆させる発破器に
おいて、スイッチングによって、前記高周波電流を発生
する半導体スイッチング素子を有するスイッチング部
と、前記スイッチング部にスイッチング駆動をさせるた
めの信号を発生する半導体駆動のCR発振方式の信号発生
回路を含む発振部とを具え、前記スイッチング部と前記
発振部とが、それぞれ個々の回路を形成していることを
特徴とする発破器。
1. A blaster for causing a high-frequency current to flow through a blast bus to detonate an electric detonator electromagnetically coupled to the blast bus, and a switching section having a semiconductor switching element for generating the high-frequency current by switching, An oscillation section including a semiconductor drive CR oscillation type signal generation circuit for generating a signal for causing the switching section to perform a switching drive, wherein the switching section and the oscillation section each form an individual circuit. A blaster characterized by being present.
【請求項2】前記発振部は発破コンデンサの放電電気エ
ネルギーを安定化して前記信号発生回路の電源要素とす
る手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の発破器。
2. The blasting apparatus according to claim 1, wherein the oscillating unit has means for stabilizing discharge electric energy of the blasting capacitor and using it as a power source element of the signal generating circuit.
【請求項3】前記半導体スイッチング素子は、パワーMO
SFETであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の発破器。
3. The semiconductor switching device comprises a power MO
The blasting device according to claim 1, which is an SFET.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5883200A (en) * 1981-11-11 1983-05-18 旭化成株式会社 Delay pulse generator for ignition
JPS6086400A (en) * 1983-10-19 1985-05-15 日本油脂株式会社 Electric blasting method and electric blasting device

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