(57)【要約】【課題】作業前の起爆の可能性を低下させることが可能で、海中または水中に好適で、かつ再利用が可能な海底または水底を掘削するための発破システムおよび発破システム用給電通信装置を提供する。【解決手段】海底または水底を掘削するための発破システム用給電通信装置５は、発破制御器から延出する発破母線４からの電流を電磁波に変換して発振する給電コイル１０と給電コイルを収容する給電側容器６ａと、給電コイル１０からの電磁波を受けて電流を発生させる受電コイル１５と、受電コイル１５からの電流を蓄える蓄電部と、蓄電部から電流が供給されることで爆薬を起爆させる電気雷管２９と、受電コイル１５と蓄電部と電気雷管２９を収容する受電側容器７ａと、給電側容器６ａと受電側容器７ａを分離可能に連結する連結機構８を有する。【選択図】図３
2020071012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底または水底を掘削するための発破システム用給電通信装置であって、
発破制御器から延出する発破母線からの電流を電磁波に変換して発振する給電コイルと、
前記給電コイルを収容する給電側容器と、
前記給電コイルからの前記電磁波を受けて電流を発生させる受電コイルと、
前記受電コイルからの電流を蓄える蓄電部と、
前記蓄電部から電流が供給されることで爆薬を起爆させる電気雷管と、
前記受電コイルと前記蓄電部と前記電気雷管を収容する受電側容器と、
前記給電側容器と前記受電側容器を分離可能に連結する連結機構を有する発破システム用給電通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発破システム用給電通信装置であって、
前記連結機構は、前記給電側容器に設けられたアクチュエータと、前記アクチュエータによって可動されかつ係合部を有するクランプと、前記受電側容器に設けられかつ前記クランプの前記係合部が解除可能に係合される被係合部を有する発破システム用給電通信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発破システム用給電通信装置であって、
前記連結機構によって連結された前記給電側容器と前記受電側容器の間における隙間が前記電磁波の波長よりも小さい発破システム用給電通信装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の発破システム用給電通信装置であって、
前記給電側容器の内部が充填材によって充填され、
前記受電側容器の内部が充填材によって充填される発破システム用給電通信装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発破システム用給電通信装置であって、
前記充填材が、液状、ゲル状または固体状であり、かつ油または樹脂である発破システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の発破システム用給電通信装置を有する発破システムであって、
前記給電側容器内に受信アンテナが設けられ、
前記受電側容器内に起爆側制御器と送信アンテナが設けられ、
前記起爆側制御器が前記蓄電部の充電状態を検知して準備完了信号を前記送信アンテナに送信し、
前記送信アンテナが前記準備完了信号を前記受信アンテナに発信し、
前記受信アンテナが前記送信アンテナから受信した前記準備完了信号を前記発破母線を介して前記発破制御器に送信し、
前記発破制御器が前記準備完了信号を受信に伴って起爆準備が完了したことを作業者に通知する発破システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、爆薬を用いて海底または水底を掘削するための発破システムおよび発破システム用給電通信装置に関する。例えば、深海底の鉱物資源の採掘等のために用いられる爆薬を起爆する発破システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
日本は国土面積の１２倍を超える管轄海域を有する。その管轄海域に埋蔵された鉱物資源の利用が従来望まれている。近年、深海底においても鉱物資源の調査が進められており、採掘方法の開発も進展している（非特許文献１）。その状況において経済性の良い爆薬を用いた発破技術が模索されている。
【０００３】
特許文献１には、深海底鉱物資源を発破により採掘する方法が開示されている。深海底鉱物資源の所定範囲に複数の発破孔を穿孔し、発破孔に火薬カートリッジを装填する。火薬カートリッジは、超音波によって無線で爆薬を起爆させる起爆素子筒を備える。母船から海中に送信器が吊り下げられ、送信器から超音波による信号が発せられる。その信号を起爆素子筒が受信して火薬カートリッジを起爆する。これにより海底の発破作業が行われる。
【０００４】
特許文献２には、海底に設けられた点火装置に無線で電力を供給する装置が開示されている。該装置は、海上に設置されたループアンテナを有し、ループアンテナが海中に電磁波を送信する。点火装置は、アンテナコイルと、コンデンサー回路と、点火回路を蓄える。アンテナコイルがループアンテナからの電磁場を受けて電流を発生させる。アンテナコイルで発生した電流がコンデンサー回路に充電される。コンデンサー回路に充電された電力を用いて点火回路が爆薬を起爆させる。
【０００５】
特許文献３には、地上における発破作業に用いられる電気雷管が開示されている。電気雷管は有線で電源と接続されている。起爆前に必要に応じて電力が電源から有線を介して雷管に供給される。この電力を用いて電気雷管が爆薬を起爆させる。
【０００６】
特許文献４には、地上におけるトンネルの掘削に用いられる無線起爆装置が開示されている。起爆装置は、切羽面の孔に装填された起爆雷管と、起爆雷管に無線で電力を供給する送信アンテナを有する。送信アンテナは、トンネルの洞床、洞壁、洞天井に沿って張り巡らされる。送信アンテナに電流が流されることで、電場または磁場が発生する。起爆雷管は、電場または磁場を受けることで電流を発生する受信アンテナと、受信アンテナからの電流を蓄える蓄電部を有する。蓄電部に蓄えられた電流を利用して電気雷管が爆薬を起爆する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１８−９６０７５号公報
【特許文献２】特開昭４９−２１６２７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７０９５０号公報
【特許文献４】国際公開２０１７／１８３６６２号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】戦略的イノベーション創造プログラム（ＳＩＰ）  次世代海洋資源調査技術（海のジパング計画）  研究開発計画  内閣府，２０１８年４月１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし特許文献１に開示する送信器から発信される信号と、特許文献２に開示するループアンテナから発信される電磁波は、海中を流れる。電磁波は、地上よりも海中において減衰されやすい。そのため電力を効率良く供給できない場合があった。
【００１０】
特許文献３に開示された電気雷管を海中（水中）で使用しようする場合、電気雷管と電源を有線で繋いでから海中に投入することが考えられる。しかしこの場合、電気雷管に誤って電力が供給されるおそれがある。そこで電気雷管を設置した後に、電気雷管を電源と有線で結線することが考えられる。しかし海中で電気雷管と有線を結線することは容易でない。
【００１１】
特許文献４に開示された技術を海中（水中）で使用しようする場合、海中における電磁波の減衰を考慮する必要がある。すなわち受信アンテナを備える電気雷管の近傍に送信アンテナを設置する必要がある。この場合、発破作業の際に送信アンテナ等が破壊されてしまう。すなわち機器の大部分を再利用することができない。
【００１２】
そのため作業前の起爆の可能性を低下させることが可能で、海中または水中に好適で、かつ再利用が可能な海底または水底を掘削するための発破システムおよび発破システム用給電通信装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の１つの特徴は、海底または水底を掘削するための発破システム用給電通信装置に関する。給電通信装置は、給電側容器と受電側容器を有する。給電側容器は、発破制御器から延出する発破母線からの電流を電磁波に変換して発振する給電コイルを収容する。受電側容器は、受電コイルと蓄電部と電気雷管を収容する。受電コイルは給電コイルからの電磁波を受けて電流を発生させる。蓄電部は受電コイルからの電流を蓄える。電気雷管は蓄電部から電流が供給されることで爆薬を起爆させる。給電通信装置はさらに連結機構を有する。連結機構は給電側容器と受電側容器を分離可能に連結する。
【００１４】
したがって給電コイルから受電コイルに無線で電力が供給されるため、有線に比べて誤って電力が蓄電部に蓄積されること可能性が低い。かくして作業前の誤作動による起爆の発生の可能性が低い。この構造により給電通信装置を発破母線によって発破制御器に繋げたまま海底または水底に安全に設置できる。これにより海中の結線作業を省略可能である。また無線による電力供給の距離を短くすることで、効率良く電力を蓄電部に蓄えることもできる。さらに連結機構により、給電側容器と受電側容器は分離可能である。そのため蓄電部に電流を蓄えた後に、給電側容器を受電側容器から切り離すことができ、受電側容器内に設けられた機器を発破前に回収できる。その結果、電気通信装置の多くの部品を再利用できる。
【００１５】
本開示の他の１つの特徴によると、連結機構はアクチュエータとクランプと被係合部を有する。アクチュエータは給電側容器に設けられる。クランプは、アクチュエータによって可動されかつ係合部を有する。被係合部は、受電側容器に設けられかつ係合部が解除可能に係合される。したがって連結機構は、アクチュエータを利用して自動的に給電側容器を受電側容器から分離できる。しかるに手動で給電側容器を受電側容器から分離する場合に比べて、給電側容器に設けられた機器を容易に回収できる。
【００１６】
本開示の他の１つの特徴によると、連結機構によって連結された給電側容器と受電側容器の間における容器間の隙間は電磁波の波長よりも小さい。したがって万が一給電側容器と受電側容器の間に海水が侵入しても、電磁波は、海水によってほとんど減衰なく給電コイルから受電コイルに送信される。
【００１７】
本開示の他の１つの特徴によると、給電側容器の内部が充填材によって充填され、受電側容器の内部が充填材によって充填される。したがって海水あるいは水が給電側容器と受電側容器に侵入することが充填材によって防止される。かくして海水あるいは水によって電磁波が透過し難くなったり、電気部品が故障したりすることが抑制される。
【００１８】
本開示の他の１つの特徴によると、充填材が、液状、ゲル状または固体状であり、かつ油または樹脂である。したがって電磁波は、油または樹脂の充填剤を利用することで水よりも透過しやすい。かくして給電コイルから受電コイルに効率良く電力が供給される。
【００１９】
本開示の他の１つの特徴は、給電通信装置を有する発破システムに関する。給電側容器内に受信アンテナが設けられる。受電側容器内に起爆側制御器と送信アンテナが設けられる。起爆側制御器が蓄電部の充電状態を検知して準備完了信号を送信アンテナに送信する。送信アンテナが準備完了信号を受信アンテナに発信する。受信アンテナが送信アンテナから受信した準備完了信号を発破母線を介して発破制御器に送信する。発破制御器が準備完了信号を受信に伴って起爆準備が完了したことを作業者に通知する。したがって作業者は、充電の完了の成否を発破制御器によって確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】発破システムの概略図である。
【図２】海底または水底に設置された起爆筒体の斜視図である。
【図３】給電通信装置の斜視図である。
【図４】図３における給電側容器と受電側容器を分離した状態の斜視図である。
【図５】発破システムの電気部品のブロック図である。
【図６】発破システムにおける発破作業のフローチャートである。
【図７】発破システムにおける発破作業の一部のフローチャートである。
【図８】他の実施形態に係る発破システムの概略図である。
【図９】海底または水底に設置された図７の発破システムにおける起爆筒体の斜視図である。
【図１０】図７の発破システムにおける給電通信装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を用いて本発明の１つの実施形態を説明する。図１に示すように発破システム１は、例えば深海７０における海底７２を爆薬による爆破によって掘削するために用いられる。発破システム１は、発破制御器３と複数の起爆筒体２を有する。発破制御器３は、海表面７１に浮かぶ母船７３に設置される。発破制御器３から延出した発破母線４が海中７４を通って海底７２に設置された複数の起爆筒体２に連結される。海表面７１から海底７２までの距離は、例えば１０００〜１５００ｍ程度にすることができる。
【００２２】
図１に示す母船７３の発破制御器３は、入力装置、表示装置、電力・信号発生装置を有する。入力装置としては、例えばキーボードやスイッチ、タッチパネル等を挙げることができる。表示装置としては、例えばディスプレイやランプの点灯・消灯等を挙げることができる。表示部には起爆筒体２の状態等が表示される。作業者は、表示装置に表示された情報を確認しながら、入力装置を操作する。入力装置が作業者によって操作されることで、電力・信号発生装置が電流や信号を発破母線４へ発信する。
【００２３】
図１に示すように発破母線４は、発破制御器３から起爆筒体２に向かって延伸される、通電線、通信線を束ねた通信用回線である。発破母線４は、すべての起爆筒体２と直列に接続している。発破母線４は、海水による腐食や漏電を防ぐため、耐水性及び耐水圧性を持つ被膜と、被膜によって覆われる通電線、通信線（例えば銅線）を有する。図３に示すように発破母線４は、送電送信用に用いられる送信線（通電線）４ａと、信号受信に用いられる受信線（通信線）４ｂ、操作線（通信線）４ｃを有する。
【００２４】
図１，２に示すように起爆筒体２は、海底７２に穿孔された各装薬孔７２ａに挿入される。装薬孔７２ａは、海底７２の面に対し、略垂直に穿孔される。装薬孔７２ａの深さは、例えば２〜１０ｍ程度とすることができる。装薬孔７２ａの数は、例えば、０．４〜１本／ｍ2程度とすることができる。
【００２５】
図２に示すように起爆筒体２は、爆薬筒３０と爆薬筒３０を起爆する発破システム用給電通信装置（以下、単に給電通信装置と称する）５を有する。爆薬筒３０は、筒本体と、筒本体内に装填された爆薬を有する。筒本体は、海水が入り込まないように爆薬を密閉する。爆薬筒３０の長手方向の一端に給電通信装置５が連結される。各爆薬筒３０に１つの給電通信装置５が連結されても良いし、長手方向に連結された複数の爆薬筒３０の一端に給電通信装置５が連結されても良い。
【００２６】
図３に示すように給電通信装置５は、給電領域６と、受電領域７と、これら領域６，７を解除可能に連結する連結機構８を有する。給電領域６は、給電側容器６ａに囲われた領域であり、内部に給電コイル１０及び受信アンテナ１１を含む。給電側容器６ａは、密閉筒状で、筒状の側壁６ｄと、側壁６ｄの上部を塞ぐ上面６ｂと、側壁６ｄの下部を塞ぐ下面６ｃを有する。給電側容器６ａの内部には充填材６ｅが充填される。充填材６ｅは、電磁波が透過しやすく、ある程度の弾性または剛性を有することが好ましい。充填材６ｅとしては、液状、ゲル状または固体状であり、かつ油または樹脂であるのが好ましい。なかでも、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、あるいはシリコンゴムなどが好ましい。
【００２７】
図３に示すように給電側容器６ａは、発破母線４が挿通される発破母線固定部６ｆを有する。発破母線固定部６ｆは、給電側容器６ａの上部にて左右両方に形成される。各発破母線固定部６ｆには、発破母線４が挿通される孔が形成される。孔の内周面と発破母線４の外周面がシール部材によってシールされる。これにより給電側容器６ａの内部に海水（または水）が入り込むことが防止される。
【００２８】
図３に示すように給電コイル１０は、電力を無線で供給するために円環状に巻き回されたコイルを有する。コイルの巻き数は、１周以上で例えば１０周以上である。給電コイル１０には、発破母線４の送信線４ａから電流及び信号が供給される。給電コイル１０に電流が流されることにより、給電コイル１０周囲に電場または磁場が発生し、電磁波が発信される。給電コイル１０に特定の周波数、振幅、波長の電流が流れることで、給電コイル１０は、電場または磁場を発生させ、特定の電磁波を発信する。電磁波の周波数は、例えば１００〜５００ＫＨｚである。給電コイル１０は、送電線１０ａを介して発破母線４の送信線４ａから電流及び信号を供給することができる。
【００２９】
図３に示すように受信アンテナ１１は、例えば円環状に巻き回されたコイルを有する。コイルの巻き数は、例えば１周以上である。受信アンテナ１１は、特定の電磁場に曝されることにより、特定の周波数、振幅、波長の電流が発生し、かかる電流を信号として受信できる。受信アンテナ１１は、給電コイル１０が発生させる電磁波と異なる周波数、例えば該電磁波よりも高周波の電磁場の受信に特化している。これにより給電コイル１０が発生させる電磁波と、受信アンテナ１１が受信する電磁波について差別化が図られる。受信アンテナ１１が受信可能な電磁波の周波数は、例えば１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下である。
【００３０】
図５に示すように給電領域６には受信回路１２とブースター１３も設けられる。受信回路１２は、受信アンテナ１１から受けた電流を解析して信号を抽出する。ブースター１３は、受信回路１２で抽出された信号を増幅して発破制御器３に向けて送信する。
【００３１】
図３に示すように受電領域７は、受電側容器７ａに囲われた領域であり、内部に受電コイル１５と送信アンテナ１６を含む。受電側容器７ａは、密閉筒状で、筒状の側壁７ｄと、側壁７ｄの上部を塞ぐ上面７ｂと、側壁７ｄの下部を塞ぐ下面７ｃを有する。受電側容器７ａの内部には充填材７ｅが充填される。充填材７ｅは、電磁波が透過しやすく、ある程度の弾性または剛性を有することが好ましい。充填材７ｅとしては、例えば液状、ゲル状または固体状であり、かつ油または樹脂であるのが好ましい。なかでも、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、あるいはシリコンゴムなどが好ましい。
【００３２】
図３に示すように受電コイル１５は、円環状に巻き回されたコイルを有する。コイルの巻き数は、１周以上で例えば１０周以上である。受電コイル１５は、電磁場に曝されることにより電流を発生させる。かかる電流は起爆用、制御用の電力として用いられる。受電コイル１５は、特定の電磁場に曝されることにより、特定の周波数、振幅、波長の電流が発生し、かかる特定の電流を信号として受信することもできる。電磁波の周波数は、例えば１００〜５００ＫＨｚである。
【００３３】
図３に示すように送信アンテナ１６は、例えば円環状に巻き回されたコイルを有する。コイルの巻き数は、例えば１周以上である。送信アンテナ１６は、送信アンテナ１６を構成するコイルに特定の周波数、振幅、波長の電流が流れることで、電場または磁場を発生させ、特定の電磁波を発信する。送信アンテナ１６は、受電コイル１５が受信する電磁波と異なる周波数、例えば該電磁波よりも高周波の電磁場の送信に特化している。これにより送信アンテナ１６が発生させる電磁波と、受電コイル１５が受信する電磁波について差別化が図られる。送信アンテナ１６が発信する電磁波の周波数は、例えば１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下である。
【００３４】
図３に示すように受電領域７には、起爆側制御器２０と電気雷管２９も設けられる。図４に示すように起爆側制御器２０は、複数の回路、電子部品から構成され、給電領域６を介して発破制御器３からの指示を受領して起爆作業の制御を行う。図５に示すように起爆側制御器２０は、蓄電部２１と制御回路２３とスイッチ回路２６を有する。
【００３５】
図５に示すように蓄電部２１は、起爆用蓄電部２１ａと制御用蓄電部２１ｂを有する。起爆用蓄電部２１ａ及び制御用蓄電部２１ｂは、共に蓄電可能な蓄電デバイス（例えばコンデンサ等）から構成される。蓄電部２１は、起爆用蓄電部２１ａ及び制御用蓄電部２１ｂにより、受電コイル１５で発生した電流及び電力を蓄える。
【００３６】
図５に示すように制御回路２３は、起爆側制御器２０の中枢として機能する。制御回路２３は、例えばＣＰＵ等の電子回路を備える。制御回路２３は、かかるＣＰＵ等を利用して具体的には外部からの信号に従って起爆側制御器２０内の回路を駆動、あるいは停止させる。
【００３７】
図５に示すようにスイッチ回路２６は、蓄電部２１と電気雷管２９との間に介在する。スイッチ回路２６は、例えば電力によって駆動し、ＯＮまたはＯＦＦになるスイッチ部と、かかるスイッチ部を操作可能な操作回路を有する。制御回路２３の指示に基づき、操作回路はスイッチ部をＯＮまたはＯＦＦにして、電流を通したり、妨げたりする。
【００３８】
図５に示すように起爆側制御器２０は、さらに送信回路２５と、抵抗測定回路２８を有する。送信回路２５は、制御回路２３からの指令を受けて特定の信号を発生、送信する。
【００３９】
図５に示すように抵抗測定回路２８は、電気雷管２９と接続しており、電気雷管２９の抵抗値を測定する。抵抗測定回路２８は、例えば電気雷管２９に対し微弱電流を流すことで、電気雷管２９の抵抗値を測定する。
【００４０】
図５に示すように起爆側制御器２０は、さらに放電回路２２を有する。放電回路２２は、蓄電部２１における起爆用蓄電部２１ａと繋がっている。放電回路２２は、制御回路２３からの指示に基づいて、起爆用蓄電部２１ａに蓄えられた電力を発散させる。
【００４１】
図３に示すように電気雷管２９は、芯部２９ａと本体部２９ｂを有する。芯部２９ａは本体部２９ｂの一端から延出する柱状に形成される。芯部２９ａは爆薬筒３０に差し込まれ、電流を流して爆薬筒３０内部の爆薬を起爆する。
【００４２】
図２，３に示すように連結機構８は、給電側容器６ａ内のアクチュエータ８ａとクランプ８ｂ、および受電側容器７ａに形成された被係合部７ｆを有する。アクチュエータ８ａは、例えばモータを利用して移動する可動部材を有し、給電側容器６ａ内に設けられる。アクチュエータ８ａは、給電側容器６ａにおいて左右に延出し、左右端部が給電側容器６ａに対して突出する。アクチュエータ８ａは、発破母線４の操作線４ｃとリード線８ｄによって接続される。クランプ８ｂは、アクチュエータ８ａの各端部に連結される。
【００４３】
図３，４に示すようにクランプ８ｂは、例えばそれぞれ角柱状部材から形成される。クランプ８ｂの基端部は、給電側容器６ａに回転可能に連結される。クランプ８ｂの基端部近傍がアクチュエータ８ａの可動部材の端部に接続される。クランプ８ｂの先端部には、給電通信装置５に向けて突出する係合部８ｃが形成される。アクチュエータ８ａによって左右のクランプ８ｂが給電側容器６ａに対して回転して係合部８ｃが受電側容器７ａの被係合部７ｆに嵌る。
【００４４】
図３，４に示すように被係合部７ｆは、受電側容器７ａの側壁７ｄの上領域に形成される。被係合部７ｆは、側壁７ｄの対向する位置に凹設される。被係合部７ｆは、嵌合された係合部８ｃの上下面に対向する壁面と、側壁７ｄの周方向の係合部８ｃの周方向両面に対向する壁面を有する。
【００４５】
図２，３に示すように給電側容器６ａの下面６ｃと受電側容器７ａの上面７ｂの距離は、短いことが好ましい。例えば下面６ｃと上面７ｂの距離は、これらの間を透過する電磁波、例えば給電コイル１０が発生する電磁波の波長よりも小さい方が好ましい。万が一給電側容器６ａと受電側容器７ａの間に海水が侵入しても、電磁波は、ほとんど減衰なく給電コイル１０から受電コイル１５に送信されるためである。
【００４６】
図１に示す発破システム１によって海底７２を爆破し、掘削する場合は、まず母船７３内にある発破制御器３を操作する。図５に示すように発破制御器３は、給電用電流を発生し、給電通信装置５に送信する（図６のステップＳ１）。給電通信装置５の同調回路１４は、給電用電流を受信してインピーダンスを調整する（図６のステップＳ２）。インピーダンスが調整された給電用電流が給電コイル１０に流れ、給電コイル１０が電磁波を発信する（図６のステップＳ３）。
【００４７】
図５に示すように受電コイル１５が給電コイル１０から発信された電磁波を受信する（図６のステップＳ４）。受信された電磁波は、電流に変換されて蓄電部２１に流れる。蓄電部２１は、電流を起爆用蓄電部２１ａ・制御用蓄電部２１ｂに蓄電する（図６のステップＳ５）。制御回路２３は、蓄電部２１における起爆用蓄電部２１ａ・制御用蓄電部２１ｂのいずれにも充電が完了したことを検知して、充電完了時に準備完了信号を送信する（図６のステップＳ６）。送信回路２５は、制御回路２３から準備完了信号を受信し、電流に変換する（図６のステップＳ７）。変換された電流が送信アンテナ１６に流れ、送信アンテナ１６が電磁波を発信する（図６のステップＳ８）。
【００４８】
図５に示すように受信アンテナ１１が送信アンテナ１６からの電磁波を受信し、受信アンテナ１１が電流を発生させる（図６のステップＳ９）。受信回路１２が受信アンテナ１１からの電流を準備完了信号に変換する（図６のステップＳ１０）。ブースター１３が準備完了信号を増幅して発破制御器３に供給する（図６のステップＳ１１）。発破制御器３が準備完了信号を受信する（図６のステップＳ１２）。発破制御器３の表示部が準備完了状態であることを表示することで作業者に起爆準備が完了したことを通知する（図６のステップＳ１３）。
【００４９】
図６に示すようにステップＳ５を行った後、ステップＳ６と並行して図７に示すステップＳ３０も行う。図５に示すように受電コイル１５から電磁波を検波回路２４が受信して、その波長、振幅、周波数を検出し（図７のステップＳ３０）、検波回路２４が信号として制御回路２３に送信する。その信号に基づいて制御回路２３が抵抗測定回路２８に信号を送信する。抵抗測定回路２８が、制御用蓄電部２１ｂに蓄えられた電力の一部を微弱電流として用いて電気雷管２９の抵抗値を測定する（図７のステップＳ３１）。制御回路２３が測定された抵抗値から電気雷管２９に不具合が有るか無いかを確認する（図７のステップＳ３２）。不具合が無い場合、制御回路２３が送信回路２５に検査完了信号を送信する（図７のステップＳ３３）。
【００５０】
図５に示すように送信回路２５から送信された検査完了信号が電流として送信アンテナ１６に送られる。送信アンテナ１６が検査完了信号を発信し、受信アンテナ１１が検査完了信号を受信する（図７のステップＳ３４）。受信回路１２が受信アンテナ１１からの電流から検査完了信号を抽出する（図７のステップＳ３５）。ブースター１３が検査完了信号を増幅して発破制御器３に供給する（図７のステップＳ３６）。発破制御器３が検査完了信号を受信し（図７のステップＳ３７）、発破制御器３の表示部が検査完了の旨を表示する（図７のステップＳ３８）。
【００５１】
ステップＳ３８（図７参照）とステップＳ１３（図６参照）を終了した後に、ステップＳ１４の処理が行われる。すなわち発破制御器３の表示部にステップＳ１３による起爆準備が完了した旨と、ステップＳ３８による検査完了の旨が表示される。作業者は、これら表示を確認して発破制御器３の入力部を操作する。発破制御器３が入力部の操作に基づいて発破信号を送信する（図６のステップＳ１４）。発破信号を受信した同調回路１４が発破信号のインピーダンスの調整を行う（図６のステップＳ１５）。インピーダンスの調整が行われた発破信号が給電コイル１０から電磁波として発信される（図６のステップＳ１６）。
【００５２】
図５に示すように発破制御器３は、作業者の入力に基づき発破信号を送信する（図６のステップＳ１４）。発破信号を受信した同調回路１４は発破信号のインピーダンスの調整を行う（図６のステップＳ１５）。インピーダンスの調整が行われた発破信号は給電コイルから電磁波として発信される（図６のステップＳ１６）。受電コイル１５が電磁波となった発破信号を受信する（図６のステップＳ１７）。検波回路２４が受電コイル１５で受信した発破信号を検出し、制御回路２３に送信する（図６のステップＳ１８）。
【００５３】
図５に示すように給電コイル１０が発破信号を送信し（図６のステップＳ１７）、検波回路２４が受電コイル１５で受信した発破信号を検出し、制御回路２３に送信（図６のステップＳ１８）した後、発破制御器３が駆動信号をアクチュエータ８ａに送信する（図６のステップＳ２２）。発破制御器３による駆動信号の送信は、ステップＳ１４における入力と同時でも良いし、別のタイミングでの入力でも良い。アクチュエータ８ａが駆動信号を受信してクランプ８ｂを駆動させる（図６のステップＳ２３）。図４，５に示すようにクランプ８ｂが受電側容器７ａに対して回転し、係合部８ｃが被係合部７ｆから外れる。これにより給電側容器６ａと受電側容器７ａを分離することができる（図６のステップＳ２４）。分離された給電側容器６ａは発破母線４を作業者の手作業、あるいは巻き上げ機などによって手繰り寄せることで回収することができる。
【００５４】
図５に示すように給電側容器６ａの回収後、制御回路２３は、発破信号を受信した後の所定時間の経過後にスイッチ回路２６をＯＮにする（図６のステップＳ１９）。所定時間は、給電側容器６ａを回収するために必要な時間を考慮した時間、例えば６０〜１２００秒程度である。所定時間は、発破制御器３から発信される発破信号に含まれても良いし、あるいは制御回路２３に予め記憶されていても良い。スイッチ回路２６のＯＮになることで、蓄電部２１の起爆用蓄電部２１ａに蓄電された電力が起爆用蓄電部２１ａから電気雷管２９に供給される（図６のステップＳ２０）。この電力に基づいて電気雷管２９が爆薬筒３０（図１，２参照）の爆薬を起爆する（図６のステップＳ２１）。
【００５５】
図７のステップＳ３２において電気雷管２９に不具合が有ると判断した場合は、ステップＳ４０以降のステップを行い、電気雷管２９によって爆薬を爆破しない。図４に示すように制御回路２３が抵抗測定回路２８によって測定された電気雷管２９の抵抗値から電気雷管２９に不具合が有るか否か判断する（図７のステップＳ３２）。不具合が有る場合、制御回路２３が放電信号を送信する（図７のステップＳ４０）。放電回路２２が放電信号に基づいて起爆用蓄電部２１ａを放電させる（図７のステップＳ４１）。放電回路２２が起爆用蓄電部２１ａの放電が終了した際に放電完了信号を制御回路２３に送信する（図７のステップＳ４２）。
【００５６】
図５に示すように制御回路２３が放電完了信号を送信回路２５に送信し（図７のステップＳ４３）、送信回路２５が放電完了信号を電流として送信アンテナ１６に送る。送信アンテナ１６が放電完了信号を発信し（図７のステップＳ４４）、受信アンテナ１１が放電完了信号を受信する（図７のステップＳ４５）。受信回路１２が受信アンテナ１１からの電流から放電完了信号を抽出する（図７のステップＳ４６）。ブースター１３が放電完了信号を増幅して発破制御器３に送信する（図７のステップＳ４７）。発破制御器３が放電完了信号を受信し（図７のステップＳ４８）、発破制御器３の表示部が蓄電部２１の電力を放電した旨を表示する（図７のステップＳ４９）。これにより作業者は、電気雷管２９に異常があったために蓄電部２１の電力が放電されたことを知る。
【００５７】
上述するように給電通信装置５は、図３に示すように給電側容器６ａと受電側容器７ａを有する。給電側容器６ａは、発破制御器３から延出する発破母線４からの電流を電磁波に変換して発振する給電コイル１０を収容する。受電側容器７ａは、受電コイル１５と蓄電部２１と電気雷管２９を収容する。受電コイル１５は給電コイル１０からの電磁波を受けて電流を発生させる。蓄電部２１は受電コイル１５からの電流を蓄える。電気雷管２９は蓄電部２１から電流が供給されることで爆薬を起爆させる。給電通信装置５はさらに連結機構８を有する。連結機構８は給電側容器６ａと受電側容器７ａを分離可能に連結する。
【００５８】
したがって図１〜３に示すように給電コイル１０から受電コイル１５に無線で電力が供給されるため、有線に比べて誤って電力が蓄電部２１に蓄積されること可能性が低い。かくして作業前の誤作動による起爆の発生の可能性が低い。この構造により給電通信装置５を発破母線４によって発破制御器３に繋げたまま海底または水底に安全に設置できる。これにより海中の結線作業を省略可能である。また無線による電力供給の距離を短くすることで、効率良く電力を蓄電部２１に蓄えることもできる。さらに連結機構８により、給電側容器６ａと受電側容器７ａは分離可能である。そのため蓄電部２１に電流を蓄えた後に、給電側容器６ａを受電側容器７ａから切り離すことができ、受電側容器７ａ内に設けられた機器を発破前に回収できる。その結果、電気通信装置の多くの部品を再利用できる。
【００５９】
また図３に示すように連結機構８は、アクチュエータ８ａとクランプ８ｂと係合部８ｃを有する。アクチュエータ８ａは給電側容器６ａに設けられる。クランプ８ｂは、アクチュエータ８ａによって可動されかつ係合部８ｃを有する。被係合部７ｆは、受電側容器７ａに設けられかつ係合部８ｃが解除可能に係合される。したがって連結機構８は、アクチュエータ８ａを利用して自動的に給電側容器６ａを受電側容器７ａから分離できる。しかるに手動で給電側容器６ａを受電側容器７ａから分離する場合に比べて、給電側容器６ａに設けられた機器を容易に回収できる。
【００６０】
図３に示すように連結機構８によって連結された給電側容器６ａと受電側容器７ａの間における隙間は電磁波の波長よりも小さい。したがって万が一給電側容器６ａと受電側容器７ａの間に海水が侵入しても、電磁波は、海水によってほとんど減衰なく給電コイルから受電コイルに送信される。
【００６１】
図３に示すように給電側容器６ａの内部が充填材６ｅによって充填され、受電側容器７ａの内部が充填材７ｅによって充填される。したがって海水あるいは水が給電側容器６ａと受電側容器７ａに侵入することが充填材６ｅ，７ｅによって防止される。かくして海水あるいは水によって電磁波が透過し難くなったり、電気部品が故障したりすることが抑制される。
【００６２】
図３に示すように充填材６ｅ，７ｅは、液状、ゲル状または固体状であり、かつ油または樹脂である。したがって電磁波は、油または樹脂の充填剤を利用することで水よりも透過しやすい。かくして給電コイル１０から受電コイル１５に効率良く電力が供給される。
【００６３】
図１〜３に示すように発破システム１における給電側容器６ａ内には受信アンテナ１１が設けられる。受電側容器内７ａに起爆側制御器２０と送信アンテナ１６が設けられる。起爆側制御器２０が蓄電部２１の充電状態を検知して準備完了信号を送信アンテナ１６に送信する。送信アンテナ１６が準備完了信号を受信アンテナ１１に発信する。受信アンテナ１１が送信アンテナ１６から受信した準備完了信号を発破母線を介して発破制御器３に送信する。発破制御器３が準備完了信号を受信に伴って起爆準備が完了したことを作業者に通知する。したがって作業者は、充電の完了の成否を発破制御器によって確認できる。
【００６４】
発破システム１は、図１に示すように複数の起爆筒体２が発破母線４によって直列に連結される。例えば、各起爆筒体２は、制御回路２３に予めアドレスを記憶している。各起爆筒体２がアドレス情報とともに各信号を発破制御器３に送信する。したがって発破制御器３は、各起爆筒体２の状態を区別して認識できる。
【００６５】
発破システム１は、図１に示す発破母線４と起爆筒体２に代えて図８，９に示す発破母線４０と起爆筒体５０を有していても良い。図８に示す発破制御器３は、各発破母線４０によって各起爆筒体５０と連結される。すなわち発破制御器３と各起爆筒体５０が並列に連結される。そのため発破制御器３は、各起爆筒体５０の状態を区別して認識できる。この場合、アドレスが発破制御器３から各起爆筒体５０に送信され、制御回路２３に記憶されても良い。あるいはアドレスが各起爆筒体５０の制御回路２３に予め記録されていても良い。
【００６６】
図９に示すように給電通信装置５１は、図３に示す起爆筒体２と同様に形成される。しかし図１０に示すように給電通信装置５１は、図３に示す給電領域６に代えて給電領域４１を有する。給電領域４１は、密閉筒状の給電側容器４１ａを有する。給電側容器４１ａは、筒状の側壁４１ｄと、側壁４１ｄの上部を塞ぐ上面４１ｂと、側壁４１ｄの下部を塞ぐ下面４１ｃを有する。発破母線４０が上面４１ｂから給電側容器４１ａに挿入される。
【００６７】
図１０に示すように発破母線４０は、送電線４０ａと通信線４０ｂと操作線４０ｃを有する。送電線４０ａが給電コイル１０に接続され、通信線４０ｂが受信アンテナ１１に接続され、操作線４０ｃがアクチュエータ８ａと接続される。複数の発破母線４０は、束ねられて母船７３から延出し、海底７２近傍において各発破母線４０が分岐し、各給電通信装置５１に接続される。
【００６８】
発破システム１は、図１に示すように海底７２を爆破するために使用される。これに代えて発破システム１は、水を貯蓄する池、湖、河川などの水底を爆破するために使用されても良い。
【００６９】
図３に示すように給電領域６に受信アンテナ１１が含まれる。受電領域７に送信アンテナ１６が含まれる。これに代えて給電領域６に受信アンテナ１１が含まれておらず、受電領域７に送信アンテナ１６が含まれていなくても良い。この構成の場合は、例えば起爆用蓄電部２１ａの充電が完了した際、所定の時間経過後に制御回路２３がアクチュエータ８ａを駆動して給電側容器６ａと受電側容器７ａとを分離させる。その後、制御回路２３が電気雷管２９を起爆させる。
【００７０】
図５に示すように給電通信装置５には、起爆用蓄電部２１ａを放電させる放電回路２２が設けられる。これに代えて給電通信装置５は、放電回路２２を有していなくても良い。この構造の場合、最初の充電の際に制御用蓄電部２１ｂにのみ充電する。そのうえで抵抗測定回路２８によって電気雷管２９の抵抗値を確認し、異常がなければ起爆用蓄電部２１ａに蓄電を行う。
【００７１】
図４に示すように給電通信装置５は、受信回路１２からの信号を増幅させるブースター１３を有する。これに代えて給電通信装置５は、ブースター１３を有せず、受信回路１２が直接、発破制御器３に信号を発信しても良い。
【００７２】
図４に示すように給電通信装置５は、電気雷管２９の不具合を確認するための抵抗測定回路２８を有する。これに代えて給電通信装置５は、抵抗測定回路２８を有していなくても良い。
【００７３】
受電側容器７ａに設けられる被係合部７ｆは、図２，３に示すように受電側容器７ａの外周面の対向する位置に凹設される。これに代えて凹条の被係合部７ｆが受電側容器７ａの上部外周に環状に形成されても良い。
【００７４】
図３に示すように連結機構８は、アクチュエータ８ａとクランプ８ｂを有するものとすることができる。これに代えて、給電側容器６ａと受電側容器７ａとを接続・分離する種々の機構を採用することができる。
【００７５】
アクチュエータ８ａは、上述するように例えばクランプ８ｂを稼働させるモータを有する。例えばこれに代えて、アクチュエータ８ａは、電力の供給によって出没するピンを備え、単体で給電側容器６ａと受電側容器７ａとを分離することができるものとしても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１    発破システム
３    発破制御器
４    発破母線
５    発破システム用給電通信装置（給電通信装置）
６ａ  給電側容器
６ｅ  充填材
７ａ  受電側容器
７ｅ  充填材
８    連結機構
８ａ  アクチュエータ
８ｂ  クランプ
１０  給電コイル
１１  受信アンテナ
１５  受電コイル
１６  送信アンテナ
２１  蓄電部
２９  電気雷管
【図１】
2020071012.tif 000003
【図２】
2020071012.tif 000004
【図３】
2020071012.tif 000005
【図４】
2020071012.tif 000006
【図５】
2020071012.tif 000007
【図６】
2020071012.tif 000008
【図７】
2020071012.tif 000009
【図８】
2020071012.tif 000010
【図９】
2020071012.tif 000011
【図１０】
2020071012.tif 000012