(57)【要約】  無線起爆雷管（１０）は、起爆側受信アンテナ（１１）と起爆側送信アンテナ（１８）と起爆部（１４）と起爆側電子回路とを有している。起爆側受信アンテナ（１１）は、起爆側電子回路駆動用のエネルギー、制御信号、及び起爆信号を受け取る。起爆側電子回路は、起爆側受信アンテナ（１１）を介してエネルギー、制御信号及び起爆信号を受け取り起爆側送信アンテナ（１８）を介して応答信号を送信し起爆信号に基づいて起爆部（１４）に点火する。応答信号の応答周波数が、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下に設定されている。
2017183662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線起爆雷管であって、
無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び起爆信号を受け取る起爆側受信アンテナと、
無線方式で、前記制御信号に対する応答信号を送信する起爆側送信アンテナと、
起爆部と、
前記起爆側受信アンテナを介して、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記起爆信号を受け取り、前記起爆側送信アンテナを介して前記応答信号を送信し、前記起爆信号に基づいて前記起爆部に点火する起爆側電子回路とを有し、
前記起爆側送信アンテナから送信される前記応答信号の周波数である応答周波数が、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下に設定されている無線起爆雷管。
【請求項２】
請求項１に記載の無線起爆雷管であって、
前記起爆側送信アンテナが、前記無線起爆雷管の前記起爆側受信アンテナの外部に突出している部分に配置され、且つ、前記起爆側受信アンテナと接しないように位置している無線起爆雷管。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線起爆雷管であって、
所定方向をＺ軸、前記Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、前記Ｚ軸と前記Ｘ軸との双方に直交する軸をＹ軸とした場合、
前記起爆側受信アンテナは、
前記Ｚ軸回りかつ第１磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＺ軸用受信アンテナと、
前記Ｘ軸回りかつ第２磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＸ軸用受信アンテナと、
前記Ｙ軸回りかつ第３磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＹ軸用受信アンテナと、を含んでいる無線起爆雷管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の無線起爆雷管であって、
前記無線起爆雷管は、筒状ケースに収容され、所定長さを有する導電体で形成されて前記起爆側送信アンテナからの送信を補う送信補助アンテナを有し、
前記送信補助アンテナは、リード部と誘導部とを有し、
前記誘導部は、前記送信補助アンテナの一方端であって、前記筒状ケースの一部における外側または内側の少なくとも一方に取り付けられており、
前記リード部は、前記送信補助アンテナの他方端であって、前記筒状ケースから離れるように延ばされており、
前記送信補助アンテナは、前記起爆側送信アンテナに非接続とされている無線起爆雷管。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の無線起爆雷管と、
前記無線起爆雷管が取り付けられて、被爆破個所に削孔された装薬孔に装填される爆薬と、
切羽あるいは切羽の外周に張り巡らされた起爆操作機側送信アンテナと、
前記起爆操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、前記装薬孔の０ｍ〜１００ｍの位置に配置された起爆操作機側受信アンテナと、
前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記起爆信号を前記無線起爆雷管に受け渡し、無線方式で、前記応答信号を前記無線起爆雷管から受信する、起爆操作機と、を有している無線起爆システム。
【請求項６】
請求項４に記載の無線起爆雷管と、
前記無線起爆雷管が取り付けられて、被爆破個所に削孔された装薬孔に装填されるとともに前記送信補助アンテナの前記他方端が前記装薬孔の開口部から垂れ下がるように前記装薬孔に装填された爆薬と、
切羽あるいは切羽の外周に張り巡らされた起爆操作機側送信アンテナと、
前記起爆操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、前記装薬孔の０ｍ〜１００ｍの位置に配置された起爆操作機側受信アンテナと、
前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記起爆信号を前記無線起爆雷管に受け渡し、無線方式で、前記応答信号を前記無線起爆雷管から受信する、起爆操作機と、を有している無線起爆システム。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の無線起爆雷管を用い、
（ａ）装薬孔削孔ステップと、
（ｂ）爆薬装填ステップと、
（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップと、
（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップと、
（ｅ）電子回路準備開始送信ステップと、
（ｆ）電子回路準備完了応答ステップと、
（ｇ）起爆信号送信ステップと、
（ｈ）発破ステップと、
を有する無線起爆方法であって、
（ａ）前記装薬孔削孔ステップでは、被爆破個所に装薬孔を削孔し、
（ｂ）前記爆薬装填ステップでは、前記無線起爆雷管が取り付けられた爆薬である無線起爆雷管付親ダイ用爆薬と、前記無線起爆雷管が取り付けられていない爆薬である増ダイ用爆薬と、を前記装薬孔に装填し、
（ｃ）前記起爆操作機側送信アンテナ設置ステップでは、前記被爆破個所から第１所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側送信アンテナをループ状に張り、
（ｄ）前記起爆操作機側受信アンテナ設置ステップでは、前記被爆破個所から第２所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側受信アンテナを設置し、
（ｅ）前記電子回路準備開始送信ステップでは、起爆操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる前記制御信号と前記駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、前記起爆操作機側送信アンテナを介して、前記起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信し、
（ｆ）前記電子回路準備完了応答ステップでは、前記電子回路準備開始信号を、前記起爆側受信アンテナを介して前記無線起爆雷管にて受信し、前記無線起爆雷管が、前記駆動用のエネルギーの充電及び当該起爆側電子回路の駆動とを含む前記電子回路準備を開始し、前記電子回路準備が完了した場合に当該電子回路準備の完了を示す前記応答信号である電子回路準備完了信号を、前記応答周波数にて、前記起爆側送信アンテナを介して、前記無線起爆雷管から前記起爆操作機に送信し、
（ｇ）前記起爆信号送信ステップでは、前記電子回路準備完了信号を、前記起爆操作機側受信アンテナを介して前記起爆操作機にて受信した後、前記起爆操作機が、前記操作周波数にて、前記起爆信号を、前記起爆操作機側送信アンテナを介して、前記起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信し、
（ｈ）前記発破ステップでは、前記起爆信号を、前記起爆側受信アンテナを介して前記無線起爆雷管にて受信し、前記無線起爆雷管が、充電した前記駆動用のエネルギーを用いて、前記起爆側電子回路から前記起爆部に点火して起爆する、
無線起爆方法。
【請求項８】
請求項４に記載の無線起爆雷管を用い、
（ａ）装薬孔削孔ステップと、
（ｂ）爆薬装填ステップと、
（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップと、
（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップと、
（ｅ）電子回路準備開始送信ステップと、
（ｆ）電子回路準備完了応答ステップと、
（ｇ）起爆信号送信ステップと、
（ｈ）発破ステップと、
を有する無線起爆方法であって、
（ａ）前記装薬孔削孔ステップでは、被爆破個所に装薬孔を削孔し、
（ｂ）前記爆薬装填ステップでは、前記無線起爆雷管が取り付けられた爆薬である無線起爆雷管付親ダイ用爆薬と、前記無線起爆雷管が取り付けられていない爆薬である増ダイ用爆薬と、を前記装薬孔に装填するとともに前記送信補助アンテナの前記他方端の側が前記装薬孔の開口部から垂れ下がるように前記装薬孔に装填し、
（ｃ）前記起爆操作機側送信アンテナ設置ステップでは、前記被爆破個所から第１所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側送信アンテナをループ状に張り、
（ｄ）前記起爆操作機側受信アンテナ設置ステップでは、前記被爆破個所から第２所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側受信アンテナを設置し、
（ｅ）前記電子回路準備開始送信ステップでは、起爆操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる前記制御信号と前記駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、前記起爆操作機側送信アンテナを介して、前記起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信し、
（ｆ）前記電子回路準備完了応答ステップでは、前記電子回路準備開始信号を、前記起爆側受信アンテナを介して前記無線起爆雷管にて受信し、前記無線起爆雷管が、前記駆動用のエネルギーの充電及び当該起爆側電子回路の駆動とを含む前記電子回路準備を開始し、前記電子回路準備が完了した場合に当該電子回路準備の完了を示す前記応答信号である電子回路準備完了信号を、前記応答周波数にて、前記起爆側送信アンテナを介して、前記無線起爆雷管から前記起爆操作機に送信し、
（ｇ）前記起爆信号送信ステップでは、前記電子回路準備完了信号を、前記起爆操作機側受信アンテナを介して前記起爆操作機にて受信した後、前記起爆操作機が、前記操作周波数にて、前記起爆信号を、前記起爆操作機側送信アンテナを介して、前記起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信し、
（ｈ）前記発破ステップでは、前記起爆信号を、前記起爆側受信アンテナを介して前記無線起爆雷管にて受信し、前記無線起爆雷管が、充電した前記駆動用のエネルギーを用いて、前記起爆側電子回路から前記起爆部に点火して起爆する、無線起爆方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの掘削等にて使用する爆薬に取り付ける無線起爆雷管、当該無線起爆雷管を用いた無線起爆システム、及び当該無線起爆雷管を用いた無線起爆方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの掘削現場等における従来の爆破作業では、掘削面である切羽面に装薬孔を複数削孔する。装薬孔は、例えば径が数［ｃｍ］、掘削方向である深さが数［ｍ］程度である。各装薬孔に無線で起爆させることができる無線起爆雷管と爆薬とを装填する。切羽面から離れた遠隔位置に起爆操作機と起爆操作機側アンテナを設ける。起爆操作機と起爆操作機側アンテナを用いて制御信号及び起爆信号を無線で送信する。無線からの信号に基づいて爆薬を爆破させる。このような発破工法として種々な発破工法が開示されている。【０００３】
起爆操作機側アンテナの周囲に磁界もしくは電界が発生する。無線起爆雷管は、アンテナを有しており、前記磁界もしくは電界を利用して、無線方式で起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを受け取る。さらに無線起爆雷管は、無線の制御信号（ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号を含む）及び起爆信号を受信して起爆する。従って、無線起爆雷管用アンテナは、いくつかの性能が要求される。１つ目は、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを受け取ることができる性能です。2つ目は、無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる性能です。３つ目は、受信した制御信号に対する応答信号を、起爆操作機に向けて効率良く送信することができる性能です。【０００４】
例えば特開２０１４−１３４２９８号公報（２９８号公報）には、円筒状にコイルを巻回した起爆側アンテナ（無線起爆雷管用アンテナに相当）を備えた無線起爆雷管が記載されている。起爆側アンテナは、円筒状の軸方向が装薬孔の軸方向に一致するように、装薬孔内に配置されている。【０００５】
特開平８−２１９７００号公報（７００号公報）には、受信コイル（無線起爆雷管用アンテナに相当）を有する受信起爆装置（無線起爆雷管に相当）が記載されている。受信コイルは、受信起爆装置の長手方向を軸とした場合の当該軸回りに巻回された導電線を含んでいる。【０００６】
特開２００１−３３０４００号公報（４００号公報）には、受信コイル（無線起爆雷管用アンテナに相当）を備えた無線起爆雷管が記載されている。受信コイルは、起爆操作機側アンテナから無線で送信された交流磁界エネルギーを受け取る。【０００７】
特開２００１−１５３５９８号公報（５９８号公報）には、受信コイル（無線起爆雷管用アンテナに相当）を備えた無線雷管ユニット（無線起爆雷管に相当）が記載されている。受信コイルは、起爆操作機側アンテナから無線で送信された交流磁界エネルギーを受け取る。【０００８】
特開２０１３−０１９６０５号公報（６０５号公報）には、起爆操作機側アンテナと起爆側アンテナ（無線起爆雷管用アンテナに相当）を備えた無線起爆システムが開示されている。起爆操作機側アンテナは、起爆操作機の送信用アンテナと受信用アンテナを兼ねている。起爆側アンテナは、無線起爆雷管の送信用アンテナと受信用アンテナを兼ねている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば図５に示すように、起爆操作機側送信アンテナ６０は、トンネルの内壁に沿って複数回巻回されている。起爆操作機側送信アンテナ６０は、切羽面４１から距離Ｌ１だけ離れた位置においてトンネル内壁に張られている。起爆操作機側送信アンテナ６０の周囲に発生する磁界の方向は、図３において一点鎖線で示すように、巻回された起爆操作機側送信アンテナ６０の中央部の近傍では、切羽面４１にほぼ直交する（この場合、Ｚ軸方向）。しかし、巻回された起爆操作機側送信アンテナ６０の中央部から離れた縁部の近傍における磁界の方向は、切羽面４１に直交する方向に対して大きく湾曲している。つまり、図５の例において、巻回された起爆操作機側送信アンテナ６０の中央近傍となる装薬位置Ｐ２ｂでは、磁界の方向の成分がほぼＺ軸方向のみであるので、この位置ではＺ軸方向を軸として導電線が巻回されたアンテナで効率良く前記エネルギーと制御信号及び起爆信号を受け取ることができる。【００１０】
しかし、図５の例において、巻回された起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部の近傍となる位置である、例えば装薬位置Ｐ３ｃでは、磁界の方向は、Ｘ軸方向の成分とＹ軸方向の成分とＺ軸方向の成分を有している。しかもＺ軸方向の成分の大きさは、Ｘ軸方向の成分の大きさ及びＹ軸方向の成分の大きさよりも小さくなる場合がある。従って、例えば装薬位置Ｐ３ｃの位置では、Ｚ軸方向を軸として導電線が巻回されたアンテナでは効率良く前記エネルギーを受け取ることができない。さらに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができない可能性もある。【００１１】
２９８号公報及び７００号公報に記載の発明では、無線起爆雷管用アンテナの導電線は円筒状に巻回されて円筒の軸方向が装薬孔の軸方向（すなわち図５におけるＺ軸方向）に沿うように装薬孔内に配置されている。従って、巻回された起爆操作機側アンテナの中央部の近傍における無線起爆雷管用アンテナは、効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。しかし巻回された起爆操作機側アンテナの縁部における無線起爆雷管用アンテナは、効率良く前記エネルギーを受け取ることができないとともに、無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができない可能性がある。【００１２】
４００号公報及び５９８号公報に記載の発明では、無線起爆雷管用アンテナである受信コイルにおける導電線の巻回方向に関する記載が見当たりません。２９８号公報及び７００号公報と同様、導電線が円筒状に巻回されたアンテナであると考えられる。【００１３】
６０５号公報に記載の発明では、起爆操作機における起爆操作機側アンテナが送信と受信を兼ねている。無線起爆雷管における起爆側アンテナが送信と受信を兼ねている。起爆操作機から送信して無線起爆雷管で受信する制御信号及び起爆信号の周波数（操作周波数）と、無線起爆雷管から送信して起爆操作機で受信する応答信号の周波数（応答周波数）は、異なっている。操作周波数は、無線起爆雷管への無線による給電（点火用のエネルギーと起爆側電子回路の駆動用のエネルギーの受け渡し）を効率よく行い、かつ定在波の発生を防止するために、１００［ＫＨｚ］〜５００［ＫＨｚ］とすることが好ましい。しかし、アンテナを兼用とするためには、操作周波数の使用帯域に対して、効率よく送受信が可能となる応答周波数の使用帯域が限られる。そのため無線起爆システムを利用する現場の状況に応じて自由に応答周波数を選定することができない。例えば現場の状況に応じて、効率よく送受信できる応答周波数が異なる場合がある。【００１４】
したがって起爆操作機側アンテナと無線起爆雷管用アンテナの位置関係の影響によらず、より効率良く起爆側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び起爆信号を受け取ることができるとともに、応答信号の応答周波数の選定の自由度が高く、応答信号を効率良く送信することが可能であり、かつ、より小型化が可能な無線起爆雷管、当該無線起爆雷管を用いた無線起爆システム、及び当該無線起爆雷管を用いた無線起爆方法が従来必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の１つの特徴によると無線起爆雷管は、起爆側電子回路、起爆側受信アンテナ、起爆側送信アンテナ、起爆部を有する。起爆側受信アンテナは、無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び起爆信号を受け取る。起爆側送信アンテナは、無線方式で、制御信号に対する応答信号を送信する。起爆側電子回路は、起爆側受信アンテナを介して、駆動用のエネルギー、制御信号、及び起爆信号を受け取り、起爆側送信アンテナを介して応答信号を送信し、起爆信号に基づいて起爆部に点火する。起爆側送信アンテナから送信される応答信号の周波数である応答周波数が、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下に設定されている。【００１６】
起爆側受信アンテナと起爆側送信アンテナを兼用にすると、使用する操作周波数の帯域と応答周波数の帯域によっては、アンテナが大型化してしまう可能性がある。これに対して本特徴では、受信専用の起爆側受信アンテナと送信専用の起爆側送信アンテナを別々とする。そのためアンテナが大型化されることを回避できる。また送信専用の起爆側送信アンテナを有する。そのため起爆側受信アンテナに影響を与えることなく、応答周波数の選定の自由度が高い。応答信号の周波数を１００［ＭＨｚ］以上かつ１［ＧＨｚ］以下に設定する。これにより起爆側送信アンテナを、より小型化することができるとともに、効率良く応答信号を送信することができる。【００１７】
他の特徴によると、起爆側送信アンテナが、無線起爆雷管の起爆側受信アンテナの外部に突出した場所に配置され、且つ、起爆側受信アンテナと接しないように位置する。したがって小型化した起爆側送信アンテナを、無線起爆雷管と一体化することができるので使用しやすい。また、無線起爆雷管と起爆側送信アンテナを別体で構成して別体アンテナ接続用の導電線で無線起爆雷管と起爆側送信アンテナとを接続した場合と比較して、無線起爆雷管と起爆側送信アンテナとを一体化した場合では、例えば装薬孔に無線起爆雷管を装填する際、別体アンテナ接続用の導電線の断線等を回避することができる。【００１８】
他の特徴によると、所定方向をＺ軸、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸との双方に直交する軸をＹ軸とする。起爆側受信アンテナは、Ｚ軸回りかつ第１磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＺ軸用受信アンテナと、Ｘ軸回りかつ第２磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＸ軸用受信アンテナと、Ｙ軸回りかつ第３磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＹ軸用受信アンテナとを含んでいる。【００１９】
したがってＺ軸用受信アンテナは、図５におけるＺ軸方向の磁界成分に対して効率良くエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。Ｘ軸用受信アンテナは、Ｘ軸方向の磁界成分に対して効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。Ｙ軸用受信アンテナは、Ｙ軸方向の磁界成分に対して効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。起爆側受信アンテナは、３つのアンテナを有する。これにより１種類の起爆側受信アンテナにて、切羽面におけるいずれの位置に削孔された装薬孔であっても、より効率良くエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。【００２０】
他の特徴によると、無線起爆雷管は、筒状ケースに収容され、所定長さを有する導電体で形成されて起爆側送信アンテナからの送信を補う送信補助アンテナを有している。送信補助アンテナは、リード部と誘導部とを有している。誘導部は、送信補助アンテナの一方端であって、筒状ケースの一部における外側または内側の少なくとも一方に取り付けられている。リード部は、送信補助アンテナの他方端であって、筒状ケースから離れるように延ばされている。送信補助アンテナは、起爆側送信アンテナに非接続とされている。【００２１】
例えば無線起爆雷管が装薬孔に装填された場合、装薬孔の奥に配置された起爆側送信アンテナからの送信信号が岩盤に遮断されるような状況であっても、起爆側送信アンテナからの送信信号を誘導部にて非接触で受信してリード部から送信する。これにより起爆側送信アンテナからの送信を補うことができる。また、送信補助アンテナは起爆側送信アンテナに接続されていないので、装薬孔に静電気や（周囲の高圧電線等からの）漏洩電流や（何らかの原因により地中を流れている）迷走電流があって、これらを送信補助アンテナが拾ってしまった場合であっても、起爆側送信アンテナを介して起爆側電子回路に伝わることを防止できる。【００２２】
他の特徴によると、無線起爆システムは、無線起爆雷管、爆薬、起爆操作機側送信アンテナ、起爆操作機を有している。爆薬は、無線起爆雷管が取り付けられて、被爆破個所に削孔された装薬孔に装填される。起爆操作機側送信アンテナは、切羽あるいは切羽の外周に張り巡らされる。起爆操作機側受信アンテナは、起爆操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、装薬孔の０ｍ〜１００ｍの位置に配置される。起爆操作機は、装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び起爆信号を無線起爆雷管に受け渡し、無線方式で、応答信号を無線起爆雷管から受信する。したがって無線起爆システムは、上述の無線起爆雷管を利用することができる。【００２３】
他の特徴によると、無線起爆システムは、無線起爆雷管、爆薬、起爆操作機側送信アンテナ、起爆操作機を有している。爆薬は、無線起爆雷管が取り付けられて、被爆破個所に削孔された装薬孔に装填されるとともに送信補助アンテナの他方端が装薬孔の開口部から垂れ下がるように装薬孔に装填される。起爆操作機側送信アンテナは、切羽あるいは切羽の外周に張り巡らされる。起爆操作機側受信アンテナは、起爆操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、装薬孔の０ｍ〜１００ｍの位置に配置される。起爆操作機は、装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び起爆信号を無線起爆雷管に受け渡し、無線方式で、応答信号を無線起爆雷管から受信する。したがって無線起爆システムは、上述の無線起爆雷管を利用することができる。【００２４】
したがって装薬孔の開口部から、例えば送信信号の波長の１／４以上の長さの送信補助アンテナを垂れ下げることで、無線起爆雷管からの応答信号を、さらに効率良く送信することができる。【００２５】
他の特徴によると、無線起爆方法は、無線起爆雷管を用い（ａ）装薬孔削孔ステップと、（ｂ）爆薬装填ステップと、（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップと、（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップと、（ｅ）電子回路準備開始送信ステップと、（ｆ）電子回路準備完了応答ステップと、（ｇ）起爆信号送信ステップと、（ｈ）発破ステップとを有する。（ａ）装薬孔削孔ステップでは、被爆破個所に装薬孔を削孔する。（ｂ）爆薬装填ステップでは、無線起爆雷管が取り付けられた爆薬である無線起爆雷管付親ダイ用爆薬と、無線起爆雷管が取り付けられていない爆薬である増ダイ用爆薬と、を装薬孔に装填する。（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップでは、被爆破個所から第１所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側送信アンテナをループ状に張る。（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップでは、被爆破個所から第２所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側受信アンテナを設置する。（ｅ）電子回路準備開始送信ステップでは、起爆操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる制御信号と駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、起爆操作機側送信アンテナを介して、起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信する。（ｆ）電子回路準備完了応答ステップでは、電子回路準備開始信号を、起爆側受信アンテナを介して無線起爆雷管にて受信し、無線起爆雷管が、駆動用のエネルギーの充電及び起爆側電子回路の駆動とを含む電子回路準備を開始し、電子回路準備が完了した場合に電子回路準備の完了を示す応答信号である電子回路準備完了信号を、応答周波数にて、起爆側送信アンテナを介して、無線起爆雷管から起爆操作機に送信する。（ｇ）起爆信号送信ステップでは、電子回路準備完了信号を、起爆操作機側受信アンテナを介して起爆操作機にて受信した後、起爆操作機が、操作周波数にて、起爆信号を、起爆操作機側送信アンテナを介して、起爆操作機から無線起爆雷管に送信する。（ｈ）発破ステップでは、起爆信号を、起爆側受信アンテナを介して無線起爆雷管にて受信し、無線起爆雷管が、充電した駆動用のエネルギーを用いて、起爆側電子回路から起爆部に点火して起爆する。したがって無線起爆方法は、上述の無線起爆雷管を利用することができる。【００２６】
他の特徴によると、無線起爆方法は、無線起爆雷管を用い、（ａ）装薬孔削孔ステップと、（ｂ）爆薬装填ステップと、（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップと、（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップと、（ｅ）電子回路準備開始送信ステップと、（ｆ）電子回路準備完了応答ステップと、（ｇ）起爆信号送信ステップと、（ｈ）発破ステップとを有する。（ａ）装薬孔削孔ステップでは、被爆破個所に装薬孔を削孔する。（ｂ）爆薬装填ステップでは、無線起爆雷管が取り付けられた爆薬である無線起爆雷管付親ダイ用爆薬と、無線起爆雷管が取り付けられていない爆薬である増ダイ用爆薬と、を装薬孔に装填するとともに送信補助アンテナの他方端が装薬孔の開口部から垂れ下がるように装薬孔に装填する。（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップでは、被爆破個所から第１所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側送信アンテナをループ状に張る。（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップでは、被爆破個所から第２所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側受信アンテナを設置する。（ｅ）電子回路準備開始送信ステップでは、起爆操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる制御信号と起爆側電子回路の駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、起爆操作機側送信アンテナを介して、起爆操作機から無線起爆雷管に送信する。（ｆ）電子回路準備完了応答ステップでは、電子回路準備開始信号を、起爆側受信アンテナを介して無線起爆雷管にて受信し、無線起爆雷管が、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーの充電及び起爆側電子回路の駆動とを含む電子回路準備を開始し、電子回路準備が完了した場合に電子回路準備の完了を示す応答信号である電子回路準備完了信号を、応答周波数にて、起爆側送信アンテナを介して、無線起爆雷管から起爆操作機に送信する。（ｇ）起爆信号送信ステップでは、電子回路準備完了信号を、起爆操作機側受信アンテナを介して起爆操作機にて受信した後、起爆操作機が、操作周波数にて、起爆信号を、起爆操作機側送信アンテナを介して、起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信する。（ｈ）発破ステップでは、起爆信号を、起爆側受信アンテナを介して無線起爆雷管にて受信し、無線起爆雷管が、充電した駆動用のエネルギーを用いて、起爆側電子回路から起爆部に点火して起爆する。【００２７】
したがって例えば送信信号の波長の１／４以上の長さの送信補助アンテナを垂れ下げることで、無線起爆雷管からの応答信号を、さらに効率良く送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】トンネル掘削現場における切羽等の被爆破個所を爆破するための、無線起爆システムの全体構成の斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ部分の拡大図であり、切羽等の被爆破個所に削孔した装薬孔に、無線起爆雷管を用いた爆薬ユニットを装填した例を説明する図である。
【図３】起爆操作機側送信アンテナの周囲に発生する磁界の方向の例を説明する図である。
【図４】図５に示す各装薬孔の位置と、起爆操作機側送信アンテナの位置と、の関係を説明する図である。
【図５】各装薬孔の位置と、各位置におけるＺ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の磁界の大きさの例を説明する図である。
【図６】無線起爆雷管の外観の例であって、起爆側送信アンテナを起爆側受信アンテナの外部に突出した位置に設けた例の斜視図である。
【図７】無線起爆雷管の外観の例であって、起爆側送信アンテナを起爆側受信アンテナの外部に突出した位置に設けた例の斜視図である。
【図８】図６に示す無線起爆雷管の分解斜視図である。
【図９】図８に示す起爆側受信アンテナをＺ軸方向から見た図である。
【図１０】図６に示す無線起爆雷管の断面図である。
【図１１】図１０に示す無線起爆雷管に対して、制御部と起爆部の収容構造が異なる無線起爆雷管の例の断面図である。
【図１２】図１０に示す無線起爆雷管に対して、制御部と起爆部の収容構造が異なる無線起爆雷管の例の断面図である。
【図１３】ベース筒体、筒状磁性体、Ｚ軸用筒状コイル、Ｘ軸用シート状コイル、Ｙ軸用シート状コイル、にて構成された起爆側受信アンテナの分解斜視図である。
【図１４】図１３におけるベース筒体の外周面に筒状磁性体を巻回した状態を、ベース筒体の軸方向から見た図である。
【図１５】Ｚ軸用筒状コイルを中央に配置した起爆側受信アンテナの外観の例を説明する図である。
【図１６】Ｚ軸用筒状コイルを端部（図１６では左端部）に配置した起爆側受信アンテナの外観の例を説明する図である。
【図１７】ベース筒体、筒状磁性体、Ｚ軸用筒状コイル、Ｘ軸用シート状コイル、にて構成された起爆側受信アンテナの分解斜視図である。
【図１８】ベース筒体、筒状磁性体、Ｚ軸用筒状コイル、にて構成された起爆側受信アンテナの分解斜視図である。
【図１９】ベース筒体、筒状磁性体、Ｙ軸用シート状コイル、にて構成された起爆側受信アンテナの分解斜視図である。
【図２０】起爆側送信アンテナの外観斜視図である。
【図２１】Ｚ軸の周囲に導電線が巻回されたＺ軸用筒状コイルの斜視図である。
【図２２】筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルであって、Ｘ軸の周囲に導電線が巻回されたＸ軸用シート状コイルの斜視図である。
【図２３】筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルであって、Ｙ軸の周囲に導電線が巻回されたＹ軸用シート状コイルの斜視図である。
【図２４】２本の仮想軸のそれぞれの周囲に導電線を巻回したシート状コイルの斜視図である。
【図２５】２本の仮想軸のそれぞれの周囲に導電線を巻回したシート状コイルの斜視図である。
【図２６】２本の仮想軸のそれぞれの周囲に導電線を巻回したシート状コイルの斜視図である。
【図２７】無線起爆雷管の回路ブロック図である。
【図２８】制御部と起爆側送信アンテナを一体化した制御ユニットの外観斜視図である。
【図２９】無線起爆雷管に送信補助アンテナが取り付けられている図１２の無線起爆雷管の斜視図である。
【図３０】図２９に示す無線起爆雷管を用いた爆薬ユニットを、装薬孔に装填した図２に相当する断面図である。
【図３１】無線起爆雷管への送信補助アンテナの取り付け状態の他の例の図２９に相当する図である。
【図３２】無線起爆雷管への送信補助アンテナの取り付け状態の他の例の図２９に相当する図である。
【図３３】無線起爆雷管への送信補助アンテナの取り付け状態の他の例の図２９に相当する図である。
【図３４】他の無線起爆システムの全体構成の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明し、トンネルの掘削現場を例として説明する。図中のＸ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸方向は鉛直上方を示している。Ｚ軸方向はトンネルの堀削方向（水平方向）とは反対方向を向く装薬孔４０の軸方向を示している。
【００３０】
図１に示すように、無線起爆システム１は、爆薬ユニット２０（図２参照）、起爆操作機５０、中継装置５１、起爆操作機側送信アンテナ６０、起爆操作機側受信アンテナ６５とを有している。爆薬ユニット２０は、無線起爆雷管が取り付けられて切羽面４１（被爆破個所）に削孔された装薬孔４０に装填される爆薬を含んでいる。
【００３１】
起爆操作機５０は、装薬孔４０から離れた遠隔位置に配置される。起爆操作機５０は、発破母線６２と中継装置５１と補助母線６１を介して起爆操作機側送信アンテナ６０に電流を供給する。これにより送信アンテナ６０の周囲に磁界が発生し、制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号に相当）や起爆信号が発信する。従って、起爆操作機５０は、送信アンテナ６０を介して無線方式で、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び起爆信号を、起爆側受信アンテナ１１を介して、無線起爆雷管１０を構成している制御部及び起爆部に受け渡す。磁界を発生させるために起爆操作機側送信アンテナ６０に流れる電流の周波数、および制御信号及び起爆信号の周波数である操作周波数は、例えば１００［ＫＨｚ］以上５００［ＫＨｚ］以下に設定されている。操作周波数を５００［ＫＨｚ］より高くすると、トンネル内で定在波が発生しやすいので、あまり好ましくない。
【００３２】
起爆操作機５０は、無線起爆雷管１０の起爆側送信アンテナ１８（図２参照）からの無線の応答信号を、起爆操作機側受信アンテナ６５と補助母線６６と中継装置５１と発破母線６２を介して受信する。無線起爆雷管１０からの応答信号（電子回路準備完了信号に相当）の周波数である応答周波数は、例えば１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下に設定されている。応答周波数を１［ＧＨｚ］より高く設定すると、岩盤を透過しにくいので、あまり好ましくない。応答周波数は５００［ＫＨｚ］以上であり、定在波は発生するが、応答信号の出力は、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び起爆信号の出力と比較して非常に小さい。そのため定在波によってトンネルが崩れる可能性が小さい。応答信号の出力は小さいが、応答信号を受信し易い場所に起爆操作機側受信アンテナを設置することもできる。
【００３３】
中継装置５１は、同調回路を有している。中継装置５１は、起爆操作機５０と起爆操作機側送信アンテナ６０との間、及び起爆操作機５０と起爆操作機側受信アンテナ６５との間、に設けられている。中継装置５１は、発破母線６２を介して起爆操作機５０に接続されている。中継装置５１は、補助母線６１を介して起爆操作機側送信アンテナ６０に接続されている。中継装置５１は、補助母線６６を介して起爆操作機側受信アンテナ６５に接続されている。中継装置５１は、起爆操作機５０から無線起爆雷管１０に向けて、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び起爆信号を受け渡す。この場合、起爆操作機５０からの起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを含む制御信号及び起爆信号が、補助母線６１を介して起爆操作機側送信アンテナ６０に出力される。中継装置５１は、無線起爆雷管１０から起爆操作機５０に向けて送信された応答信号を、起爆操作機側受信アンテナ６５と補助母線６６を介して受け取って、起爆操作機５０へと受け渡す。
【００３４】
起爆操作機側送信アンテナ６０は、切羽面４１（装薬孔）の近傍であって、切羽面４１から例えば０〜１［ｍ］程度の距離Ｌ１（第１所定距離に相当）だけ離れた位置に設置される。例えば図１中の距離Ｌ１を０［ｍ］にした場合の例を図３４に示す。この場合、送信アンテナ６０は、切羽面に接している。送信アンテナ６０は、切羽あるいは切羽の外周に張り巡らされ、例えば洞床４２、洞側壁４３、洞天井４４に沿ってループ状に張られている。送信アンテナ６０は、図１に示すように３周等の複数周巻かれても良いし、図３４に示すように１周だけ巻かれても良い。中継装置５１から切羽面４１までの距離Ｌ３は、例えば５０［ｍ］程度である。中継装置５１から起爆操作機５０までの距離Ｌ４は、例えば１００〜３００［ｍ］程度である。起爆操作機側送信アンテナ６０と補助母線６１は、爆破する毎に新たに張られる。
【００３５】
起爆操作機側受信アンテナ６５は、例えばポール状のアンテナである。受信アンテナ６５は、切羽面４１（被爆破個所）から距離Ｌ２（第２所定距離に相当）、例えば０［ｍ］〜１００［ｍ］離れた位置に配置されている。無線起爆雷管１０から受信する応答信号の応答周波数は１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下である。そのため受信アンテナ６５は、起爆操作機側送信アンテナ６０とは大きく形状が異なり、ループ状に大きく巻回する必要は無い。起爆操作機側受信アンテナ６５と補助母線６６は、被爆破個所からの距離Ｌ２が、ある程度大きければ、爆破する毎に交換する必要はない。
【００３６】
図２に示すように、爆薬を含む爆薬ユニット２０は、装薬孔４０に装填されている。装薬孔４０は、例えば径Ｄ１が５［ｃｍ］程度、深さＤ２が２［ｍ］程度に削孔された孔であるが、この数値に限定されるものではない。装薬孔４０内には、爆薬ユニット２０が装填され、粘土等の込め物２２にて蓋がされている。爆薬ユニット２０は、無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１と増ダイ用爆薬２０２を有している。無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１は、増ダイ用爆薬２０２に無線起爆雷管１０が取り付けられることで構成されている。無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１は、装薬孔４０に装填される際に先頭に配置される爆薬である。増ダイ用爆薬２０２は、無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１に対して適宜増減される爆薬である。爆薬ユニット２０は、無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１のみ、あるいは無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１に増ダイ用爆薬２０２が追加された爆薬である。
【００３７】
図２に示すように、無線起爆雷管１０は、略筒状の起爆側受信アンテナ１１と、制御部１２と、起爆部１４と、起爆側送信アンテナ１８を有している。例えば制御部１２と起爆部１４は、起爆側受信アンテナ１１内に収容されている。筒状の起爆側受信アンテナ１１の内径は、爆薬の外径よりも大きい。起爆部１４が爆薬とともに起爆側受信アンテナ１１に差し込まれて無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１が形成され、爆薬２０１が装薬孔４０に装填される。起爆側受信アンテナ１１の外径は、装薬孔４０の内径以下である。図１２に示すように、起爆側受信アンテナ１１内に爆薬を収容せず、起爆部１４のみを収容しても良い。制御部１２は、起爆側受信アンテナ１１の外に配置してもよい。
【００３８】
図２に示す表示装置７２は、作業者が無線起爆雷管１０を識別可能な個体情報（例えば起爆遅延時間や識別番号）が表示されたものであり、ケーブル７１を介して無線起爆雷管１０に取り付けられている。ケーブル７１の長さは、無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１が装薬孔４０に装填された際に、表示装置７２が装薬孔４０の外に達することが可能な長さである。従って表示装置７２は、無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１が装薬孔４０に装填された場合、装薬孔４０の外に配置される。
【００３９】
図２に示すケーブル７１と表示装置７２は省略してもよい。また本実施の形態の説明では、無線起爆雷管１０にケーブル７１を介して表示装置７２を取り付けた例を説明したが、表示装置７２を無線起爆雷管１０に直接取り付けてもよい。表示装置を無線起爆雷管に直接取り付けた場合、作業者は、装薬孔に装填した後に表示装置を確認することはできないが、装薬孔に装填する際に表示装置を確認しながら装填することができる。
【００４０】
無線起爆雷管１０（構造等の詳細は後述する）を用いた無線起爆方法の各ステップを、以下の（ａ）〜（ｈ）の各ステップ、及び図１と図２を用いて説明する。
（ａ）装薬孔削孔ステップ。
（ｂ）爆薬装填ステップ。
（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップ。
（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップ。
（ｅ）電子回路準備開始送信ステップ。
（ｆ）電子回路準備完了応答ステップ。
（ｇ）起爆信号送信ステップ。
（ｈ）発破ステップ。
【００４１】
（ａ）装薬孔削孔ステップでは、図１に示すように、被爆破個所（切羽面４１）に装薬孔４０を削孔する。
【００４２】
（ｂ）爆薬装填ステップでは、図２に示すように、無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１と増ダイ用爆薬２０２とを（すなわち爆薬ユニット２０を）装薬孔４０に装填する。無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１は、無線起爆雷管１０が取り付けられた爆薬である。増ダイ用爆薬２０２は、無線起爆雷管１０が取り付けられていない爆薬である。
【００４３】
（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップでは、図１に示すように、被爆破個所から第１所定距離（距離Ｌ１）だけ離れた位置に、起爆操作機側送信アンテナ６０をループ状に張る。
【００４４】
（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップでは、図１に示すように、被爆破個所から第２所定距離（距離Ｌ２）だけ離れた位置に、起爆操作機側受信アンテナ６５を設置する。
【００４５】
（ｅ）電子回路準備開始送信ステップでは、起爆操作機５０が、電子回路準備開始信号を、起爆操作機側送信アンテナ６０を介して、起爆操作機５０から無線起爆雷管１０に送信する。電子回路準備開始信号は、１００［ｋＨｚ］以上５００［ｋＨｚ］以下の周波数（例えば２００［ＫＨｚ］）である操作周波数を有し、電子回路準備を開始させる制御信号と起爆側電子回路の駆動用のエネルギーとを含む。
【００４６】
（ｆ）電子回路準備完了応答ステップでは、無線起爆雷管１０が電子回路準備開始信号を、起爆側受信アンテナ１１を介して受信する。無線起爆雷管１０が、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーの充電及び起爆側電子回路の駆動とを含む電子回路準備を開始する。上記の電子回路準備が完了した場合に、無線起爆雷管１０は、当該電子回路準備の完了を示す応答信号である電子回路準備完了信号を、応答周波数にて、起爆側送信アンテナ１８を介して、無線起爆雷管１０から起爆操作機５０に送信する。応答周波数は、１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下の周波数であって、例えば３１５［ＭＨｚ］または４２９［ＭＨｚ］である。
【００４７】
（ｇ）起爆信号送信ステップでは、起爆操作機５０が電子回路準備完了信号を、起爆操作機側受信アンテナ６５を介して受信する。その後、起爆操作機５０が、上記の操作周波数にて、起爆信号を、起爆操作機側送信アンテナ６０を介して、起爆操作機５０から無線起爆雷管１０に送信する。
【００４８】
（ｈ）発破ステップでは、無線起爆雷管１０が起爆信号を、起爆側受信アンテナ１１を介して受信する。無線起爆雷管１０が、充電した起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを用いて、起爆側電子回路から起爆部１４に点火して起爆させる。
【００４９】
以降の説明において無線起爆雷管１０の各効果を説明する。効果の１つは、起爆操作機側アンテナ（起爆操作機側送信アンテナ、起爆操作機側受信アンテナ）と無線起爆雷管用アンテナ（起爆側受信アンテナ、起爆側送信アンテナ）の位置関係の影響によらず、より効率良く起爆側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び起爆信号を受け取ることができることである。他の効果の１つは、応答信号の応答周波数の選定の自由度が高く、応答信号を効率良く送信することができることである。他の効果の１つは、無線起爆雷管１０をより小型にすることができることである。
【００５０】
図３〜図５は、起爆操作機側送信アンテナ６０の周囲に発生する磁界の方向を示す。図３は、図１から起爆操作機側送信アンテナ６０のみを抽出した図である。図３において、起爆操作機側送信アンテナ６０に実線の矢印の方向に電流が流れると、一点鎖線に示すような磁界が発生する。無線起爆雷管１０の起爆側受信アンテナ１１は、この磁界の方向を軸とした場合、当該軸の回りに導電線が巻回されている場合に、最も効率良く起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。
【００５１】
図４は、図３をＩＶ方向から見た図である。装薬位置Ｐ２ｂは、巻回された起爆操作機側送信アンテナ６０に対して、ほぼ中央に相当する切羽面４１の装薬孔の位置である。装薬位置Ｐ１ａは、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの左上方に位置する。装薬位置Ｐ１ｃは、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの右上方に位置する。装薬位置Ｐ１ｂは、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの上方に位置する。装薬位置Ｐ２ａは、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの左方に位置する。装薬位置Ｐ２ｃは、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの右方に位置する。装薬位置Ｐ３ａは、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの左下方に位置する。装薬位置Ｐ３ｃは、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの右下方に位置する。装薬位置Ｐ３ｂは、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部に相当する位置であって、装薬位置Ｐ２ｂの下方に位置する。
【００５２】
図５は、図４に示す切羽面４１の装薬位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、装薬位置Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ、装薬位置Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃの各位置における、磁界（起爆操作機側送信アンテナ６０の周囲に発生する磁界）の方向と大きさの例を示す。起爆操作機側送信アンテナ６０のほぼ中央に相当する装薬位置Ｐ２ｂでは、磁界の成分はＺ軸方向のみである。そのためＺ軸回りに導電線を巻回したアンテナで効率良く起爆側電子回路の駆動用エネルギーを受け取ることができる。例えば、図８に示すＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ）が該当する。
【００５３】
しかし、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部の近傍では、Ｚ軸方向の磁界の大きさが減少し、Ｘ軸方向の磁界やＹ軸方向の磁界の大きさが増大する。例えば装薬位置Ｐ３ｃでは、Ｚ軸方向の磁界の大きさは装薬位置Ｐ２ｂよりも小さく、Ｘ軸方向の磁界とＹ軸方向の磁界の大きさがＺ軸方向の磁界の大きさよりも大きい。装薬位置Ｐ１ｂでは、Ｚ軸方向の磁界の大きさは装薬位置Ｐ２ｂよりも小さく、Ｙ軸方向の磁界の大きさがＺ軸方向の磁界の大きさよりも大きい。従って、起爆操作機側送信アンテナ６０の縁部の位置となる、装薬位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、装薬位置Ｐ２ａ、装薬位置Ｐ２ｃ、装薬位置Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃでは、Ｚ軸回りに導電線を巻回したアンテナのみでは、効率良く起爆側電子回路の駆動用エネルギーを受け取るとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができるとは限らない。例えば、図８の例ではＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ）のみだけでは信号を効率良く受信することができるとは限らない。
【００５４】
そこで、以下に起爆側受信アンテナ１１について説明する。起爆側受信アンテナ１１は、例えば、切羽面４１におけるいずれの位置に削孔された装薬孔に配置（装填）されても、より効率良く起爆側電子回路の駆動用エネルギーを受け取ることができる。しかも起爆側受信アンテナ１１は、無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。
【００５５】
起爆側受信アンテナ１１が、無線起爆雷管１０から起爆操作機に向けて送信する応答信号の送信用のアンテナと兼ねる場合がある。この場合、応答周波数が１００［ＭＨｚ］未満であると、応答信号の到達距離が短く（例えば数［ｍ］程度）、あまり好ましくない。応答周波数が１［ＧＨｚ］よりも高いと、信号が岩盤に吸収されやすく、あまり好ましくない。応答周波数は、１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下が好ましい。これにより信号は、岩盤に吸収されにくく、適度な到達距離を得ることができる。しかし、１００［ＫＨｚ］以上５００［ＫＨｚ］以下の操作周波数の制御信号（起爆側電子回路の駆動用エネルギーを含む）及び起爆信号を効率良く受け取ることができる起爆側受信アンテナ１１を、１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下の応答周波数の応答信号を効率良く送信できる起爆側送信アンテナと兼用させようとした場合、アンテナのサイズが大型化して、図１及び図２に示す装薬孔４０内に装填できない可能性がある。
【００５６】
本願の発明者は、以下の（１）〜（３）をすべて満足する無線起爆雷管を実現するために、起爆側受信アンテナ１１と起爆側送信アンテナ１８を別々のアンテナとして有する無線起爆雷管（図６、図７）を発明した。
（１）起爆操作機から、１００［ＫＨｚ］以上５００［ＫＨｚ］以下の操作周波数の制御信号及び起爆信号（起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを含む）を効率良く受け取ることができる。
（２）起爆操作機に、１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下の応答周波数の応答信号を効率良く送信できる。
（３）径が５［ｃｍ］程度、深さ（奥行き）が２［ｍ］程度の装薬孔に装填することが可能なサイズである。
【００５７】
図６〜図１２を参照して無線起爆雷管１０の構造について説明する。図６に示す例では、制御部１２が起爆側受信アンテナ１１の外部に突出している。起爆側送信アンテナ１８が起爆側受信アンテナ１１の外部で且つ起爆側受信アンテナ１１に接しない位置に設けられる。図７に示す例では、起爆側送信アンテナ１８が起爆側受信アンテナ１１の外部に突出し、且つ起爆側受信アンテナ１１に接しないように位置する。図８は、図６に示す無線起爆雷管１０の分解斜視図を示している。
【００５８】
応答周波数を１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下に設定した場合、起爆側送信アンテナ１８は、例えば電子回路基板の平面上にプリントした数［ｃｍ］程度のアンテナにて実現することが可能である（図２０参照）。従って、起爆側送信アンテナ１８は、図６に示す位置または図７に示す位置に設けることが可能である。そのため起爆側送信アンテナ１８を無線起爆雷管と一体化することが容易である。図６の例では、起爆側送信アンテナ１８は、制御部１２と導電線にて接続、あるいは制御部１２と一体化（図２８参照）されている。図７の例では、起爆側送信アンテナ１８は、制御部１２と導電線１１１にて接続されている。
【００５９】
無線起爆雷管１０は、起爆側受信アンテナ１１、起爆側送信アンテナ１８、制御部１２、制御部１２に接続された起爆部１４を有している。制御部１２は、起爆側受信アンテナ１１及び起爆側送信アンテナ１８に接続され、起爆部１４を点火する。制御部１２には、起爆側電子回路１２０が収容されている（図１１、図１２参照）。図９は、図８における起爆側受信アンテナ１１を図８中のＩＸ方向から見た図である。起爆側受信アンテナ１１は、例えば図１３に示すように、筒状のベース筒体１１４（例えば筒状のアクリル材）、筒状磁性体１１５、筒状コイル（Ｚ軸用筒状コイル１１９）及びシート状コイル１１７が同軸に配置されている。筒状磁性体１１５は、シート状の磁性体（例えばフェライト）から形成され、肉薄筒状である。筒状磁性体１１５は、ベース筒体１１４の外周に巻回される。筒状コイル（１１９）とシート状コイル１１７（Ｘ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ）も筒状磁性体１１５の外周に設けられる。起爆側受信アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙの３つが、Ｚ軸の方向に沿って並べられている。起爆側受信アンテナ１１の形状は、肉薄円筒状であることが好ましいが、肉薄の筒状であればよく、軸方向（Ｚ軸方向）に直交する断面が、円、楕円、多角形等、どのような形状であってもよい。起爆側受信アンテナ１１と制御部１２とは導電線１１１にて接続されている。
【００６０】
図１０は、図６に示す無線起爆雷管１０の断面図を示している。制御部１２には起爆部１４が固定される。制御部１２は起爆側受信アンテナ１１の一方の開口部に固定されている。制御部１２の一部は、起爆側受信アンテナ１１から外部に突出している。起爆側送信アンテナ１８が、突出した制御部１２の一部に設けられ、起爆側受信アンテナ１１に接しないように位置している。起爆側受信アンテナ１１と制御部１２との空隙には、爆薬が充填されることが好ましい。これにより、装薬孔の最も奥まで爆薬を配置できるので、破砕効果の向上を図ることができる。起爆部１４は制御部１２から他方の開口部の側に延びるように制御部１２に固定される。他方の開口部から爆薬が起爆側受信アンテナ１１内に挿通されると、挿通された爆薬の先端に起爆部１４が差し込まれ、無線起爆雷管付親ダイ用爆薬が形成される。
【００６１】
図１１は、起爆側受信アンテナ１１内に、制御部１２と起爆部１４とを収容させた、図１０とは異なる構成の無線起爆雷管１０Ａの断面図である。図１１に示す例では、起爆側受信アンテナ１１と筒状磁性体１１５とベース筒体１１４とが同軸に配置され、それぞれが筒状に形成されている。起爆側受信アンテナ１１の一方の開口部に、起爆部１４が固定された制御部１２が、例えば接着剤１６１にて固定されている。制御部１２は、制御ケース１６２と起爆側電子回路１２０（図２７中に符号１２０で示す部分の電子回路）と緩衝材１６３等を有している。起爆側送信アンテナ１８は起爆側電子回路１２０と一体化されている（図２８の制御ユニット１３９を参照）。
【００６２】
図１１に示すように制御部１２の一部は、起爆側受信アンテナ１１から外部に突出している。起爆側送信アンテナ１８が外部に突出している制御部１２の一部に設けられ、起爆側受信アンテナ１１に接しないように位置している。起爆部１４は制御部１２から他方の開口部の側に延びるように制御部１２に固定される。他方の開口部から爆薬が起爆側受信アンテナ１１に挿通されると、挿通された爆薬の先端に起爆部１４が差し込まれ、無線起爆雷管付親ダイ用爆薬が形成される。制御ケース１６２は、比較的強度が高く電波を通し易い樹脂等の材質で形成することができる。さらに制御ケース１６２と起爆側電子回路１２０の間に緩衝材１６３を設けることもできる。これにより隣接する装薬孔に配置された爆薬が起爆する際に発生した衝撃波が、起爆側電子回路１２０へ伝わる前に制御ケース１６２と緩衝材１６３で減衰される。かくして起爆側電子回路１２０が損傷することが抑制される。
【００６３】
図１２に示すように無線起爆雷管１０Ｂは、図１０及び図１１の無線起爆雷管１０Ａと異なる構成を有している。無線起爆雷管１０Ｂは、起爆側受信アンテナ１１内に収容された起爆部１４と、起爆側受信アンテナ１１の外に配置した制御部１２を有している。起爆側受信アンテナ１１と筒状磁性体１１５とベース筒体１１４とが同軸に配置されている。これらを筒状の保護ケース１６５内に収容している。保護ケース１６５は、起爆部１４及び爆薬から制御部１２を隔離する隔離壁１６６を有している。制御部１２は、隔離壁１６６に対して起爆部１４と反対側に位置し、かつ起爆側受信アンテナ１１内ではなく起爆側受信アンテナ１１の外に配置されている。制御部１２は、保護ケース１６５の一方の開口部に嵌め込まれて固定されていてもよいし、保護ケース１６５の一方の開口部に接着剤等にて固定されていてもよい。制御部１２は、図１１の例と同様に、制御ケース１６２と起爆側電子回路１２０と緩衝材１６３等を有している。
【００６４】
図１２に示すように起爆側送信アンテナ１８は起爆側電子回路１２０と一体化されている（図２８の制御ユニット１３９を参照）。制御部１２は、起爆側受信アンテナ１１から外部に突出している突出部を有している。起爆側送信アンテナ１８が突出部に設けられ、且つ起爆側受信アンテナ１１に接しないように位置している。図１１の例と同様に、起爆部１４は制御部１２から起爆側受信アンテナ１１の他方の開口部の側に延びるように制御部１２に固定される。起爆側受信アンテナ１１内に爆薬が他方の開口部から挿通されると、挿通された爆薬の先端に起爆部１４が差し込まれ、無線起爆雷管付親ダイ用爆薬が形成される。制御ケース１６２を比較的強度が高く電波を通し易い樹脂等の材料で形成する。これにより隣接する装薬孔に配置された爆薬が起爆する際に発生した衝撃波が、起爆側電子回路１２０へ伝わる前に制御ケース１６２と緩衝材１６３で減衰される。その結果、起爆側電子回路１２０が損傷しないようにすることもできる。制御ケース１６２の一部を起爆側受信アンテナ１１の外に配置する。これにより起爆側電子回路１２０のサイズをベース筒体１１４の内径以上のサイズとすることが可能となる。その結果、起爆側電子回路１２０のサイズの自由度が向上する。爆薬を挿通する領域が拡大し、破砕効果の向上を図ることもできる。
【００６５】
図１３〜図２０は、起爆側受信アンテナ１１と起爆側送信アンテナ１８の構造を示している。図１３は、起爆側受信アンテナ１１の分解斜視図である。起爆側受信アンテナ１１は、無線方式で起爆側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び起爆信号を受け取るアンテナである。起爆側受信アンテナ１１は、ベース筒体１１４と、筒状磁性体１１５と、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと、Ｚ軸用筒状コイル１１９と、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙとを含んでいる。ベース筒体１１４は省略することも可能である。
【００６６】
筒状磁性体１１５の材質は、磁性体の中でも比較的容易に磁極が消失したり反転したりする高透磁率の材料である。例えば鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、フェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金、等が好ましく、本実施の形態では、フェライトを使用している。筒状磁性体１１５は、図１３に示すように、シート状に形成されており、ベース筒体１１４の外周面に巻回されて肉薄筒状である。筒状磁性体１１５の巻回の端部は、図１４に示すように、オーバーラップすることなく、隙間１７２がほぼゼロとなるように巻回されていることが、より好ましい。しかし、図１３に示すように、筒状磁性体１１５の巻回の一方の端部が他方の端部と重なってオーバーラップ部１７１を有するように巻回されていても良い。あるいは筒状磁性体１１５が二重、三重となるように巻回されていても良い。図１４に示す隙間１７２は、例えば１［ｍｍ］程度の微小隙間であれば許容範囲内であるが、隙間１７２が微小隙間よりも大きい隙間である場合は好ましくない。筒状磁性体１１５の中心軸であるアンテナ軸Ｊ１１は、図８及び図１３に示すように、Ｚ軸と平行、あるいはＺ軸である。
【００６７】
図１３に示すように、Ｚ軸用筒状コイル１１９とＸ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙは、ベース筒体１１４と筒状磁性体１１５と同軸となるように筒状磁性体１１５に取り付けられる。これにより起爆側受信アンテナ１１が形成される。起爆側受信アンテナ１１は、起爆側受信アンテナ１１の軸であるアンテナ軸Ｊ１１が、装薬孔４０の軸方向（この場合、Ｚ軸方向）と一致するように装薬孔に装填される。図５におけるＺ軸方向の成分の磁界に対しては、Ｚ軸方向を導電線の巻回の軸とするＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ（図６、図７参照））にて効率良く起爆側電子回路の駆動用エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。図５におけるＸ軸方向の成分の磁界に対しては、Ｘ軸方向を導電線の巻回の軸とするＸ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体によるＸ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘ（図６、図７参照））にて効率良く起爆側電子回路の駆動用エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。図５におけるＹ軸方向の成分の磁界に対しては、Ｙ軸方向を導電線の巻回の軸とするＹ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体によるＹ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙ（図６、図７参照））にて効率良く起爆側電子回路の駆動用エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を効率良く受信することができる。図１３の起爆側受信アンテナ１１は、ベース筒体１１４と、筒状磁性体１１５と、Ｚ軸用筒状コイル１１９と、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙを有している。しかし起爆側受信アンテナ１１は、ベース筒体１１４を有していなくてもよい。
【００６８】
図６及び図７に示すように、Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚと、Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘと、Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙと、の３つのアンテナは、Ｚ軸方向に沿って、重ならないようにいずれかの順序で並んでいる。Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚは、Ｚ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体１１５（第１磁性体に相当）を有している。Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘは、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体１１５（第２磁性体に相当）を有している。Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙは、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体１１５（第３磁性体に相当）を有している。第１磁性体、第２磁性体、第３磁性体は、別々に構成されていてもよいし、本実施の形態に示すように共通の磁性体として構成されていてもよい。
【００６９】
発明者による種々の実験の結果によれば、Ｚ軸用筒状コイル１１９を中央に配置することがより好ましい。すなわちＺ軸用筒状コイルを、Ｘ軸用シート状コイルとＹ軸用シート状コイルの間に配置することがより好ましい。例えば、図１５に示すように左側にＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ、中央にＺ軸用筒状コイル１１９、右側にＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ、となる順序で並べる。この並び方を（１１７Ｘ、１１９、１１７Ｙ）と記載する。Ｚ軸用筒状コイル１１９が中央に配置された並び方には、図１５に示す（１１７Ｘ、１１９、１１７Ｙ）の順序の並び方と、図１５に示す状態からＺ軸回りに９０［°］回転させた（１１７Ｙ、１１９、１１７Ｘ）の順序の並び方がある。図１６に示すようにＺ軸用筒状コイル１１９を左端部に配置した（１１９、１１７Ｘ、１１７Ｙ）の順序の並び方や、図示省略するが、（１１９、１１７Ｙ、１１７Ｘ）、及びＺ軸用筒状コイル１１９を右端部に配置した（１１７Ｘ、１１７Ｙ、１１９）、（１１７Ｙ、１１７Ｘ、１１９）の順序の並び方としてもよい。
【００７０】
起爆側受信アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状コイル１１９（筒状コイル）とＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ（シート状コイル）とＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ（シート状コイル）の３つのコイルと筒状磁性体で構成することができる。これに代えて起爆側受信アンテナ１１は、筒状コイル、あるいはシート状コイル、の少なくとも１つのコイルと筒状磁性体で構成してもよい。その場合、図５に示す装薬位置Ｐ２ｃに対しては、図１７に示すようにＺ軸用筒状コイル１１９とＸ軸用シート状コイル１１７Ｘとベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで構成された起爆側受信アンテナ１１Ｃを設置してもよい。ベース筒体１１４は省略してもよい。図５に示す装薬位置Ｐ２ｂに対しては、図１８に示すようにＺ軸用筒状コイル１１９とベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで構成された起爆側受信アンテナ１１Ａを設置してもよい。ベース筒体１１４は省略してもよい。図５に示す装薬位置Ｐ１ｂに対しては、図１９に示すようにＹ軸用シート状コイル１１７Ｙとベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで構成された起爆側受信アンテナ１１Ｂを設置してもよい。ベース筒体１１４は省略してもよい。つまり、装薬孔の位置に応じて、その位置で（最も）磁界の成分が大きい方向を軸とするアンテナを設置することができる。この場合、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に限らず、その位置における磁界の方向にアンテナの導電線の巻回の軸を一致させると、より好ましい。
【００７１】
図１７に示すように、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘとベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで起爆側受信アンテナを構成してもよい。ベース筒体１１４は省略してもよい。図１７に示すようにＺ軸用筒状コイル１１９とＸ軸用シート状コイル１１７Ｘを、Ｚ軸用筒状コイル１１９とＹ軸用シート状コイル１１７Ｙに変更してもよい。あるいはＸ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙに変更してもよい。このように、切羽面における装薬孔の位置毎に異なる起爆側受信アンテナを選定することができる。その結果、切羽面に削孔された各装薬孔にて、より効率良く起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を受信することができる起爆側受信アンテナを実現することができる。
【００７２】
次に図２０を用いて、起爆側送信アンテナ１８の構造について説明する。起爆側送信アンテナ１８は、応答周波数が１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下に設定され、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを受け渡す必要がない。起爆側送信アンテナ１８は、起爆操作機に応答信号を送信するだけでよい。従って、数［ｃｍ］程度のサイズでよく、磁性体も必要としない。起爆側送信アンテナ１８は、絶縁体のシートまたは板状部材であるベース部１８１と、ベース部１８１の表面にプリント等された導電体のアンテナ部１８２と、アンテナ部１８２と制御部とを接続する導電線１１１等を有している。図２８に示すように、起爆側電子回路１２０と起爆側送信アンテナ１８とを一体化する場合、電子回路基板上にアンテナ部１８２をプリントし、アンテナ部１８２を電子回路基板上の配線パターン１５３で起爆側電子回路１２０と接続することができる。アンテナ部１８２と起爆側電子回路１２０とを接続する導電線１１１（図２０参照）は、図２８の例では配線パターン１５３に置き換えられている。図２０のアンテナ部１８２は、開口部が対向する一対のＵ字型であるが、アンテナ部１８２の形状は特に限定しない。図２０の例では、ベース部１８１の表側の面と裏側の面とにアンテナ部１８２が設けられている。しかしベース部１８１の表側または裏側の少なくとも一方にアンテナ部１８２を設けるようにしてもよい。
【００７３】
図２１〜図２６には、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙの構造が示されている。以下の各コイルの説明では、筒状磁性体の軸をＺ軸、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸との双方に直交する軸をＹ軸、として説明する。図２１にＺ軸用筒状コイル１１９の外観の例を示す。Ｚ軸用筒状コイル１１９は、Ｚ軸の周囲に導電線１１１が巻回されて筒状に形成された筒状コイルである。図２１の筒状コイルは、筒体１１２上に導電線１１１を巻回して形成されている。これに代えて筒体１１２を設けずに導電線１１１を巻回して筒状コイルを形成してもよい。図１８の分解斜視図の状態から、Ｚ軸用筒状コイル１１９（筒状コイルに相当）を、肉薄筒状とされた筒状磁性体１１５と同軸（この場合、Ｚ軸と同軸）となるように筒状磁性体１１５の外周面に設ける。これにより全体を筒状となった起爆側受信アンテナ１１Ａ（Ｚ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ））を構成することができる。
【００７４】
図２２は、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘの外観の例を示す。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘでは、図２４に示すように、平行な仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に導電線１１１が巻回される。仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれに直交するシート状としたコイル１１６が形成される。図２２に示すように仮想軸ＪＮＡとＪＮＢが同軸となるようにシートを筒状にすることでシート状コイルが形成される。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、図２２に示すように、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢ（図２４参照）が、同軸となるように湾曲される。同軸とされた仮想軸ＪＮＡとＪＮＢがＸ軸に平行となるように配置される。すなわち、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、Ｘ軸の周囲に巻回された導電線１１１を有している。
【００７５】
図２４に示すようにシート１１３上に導電線１１１を巻回してシート状としたコイルを形成しても良い。これに代えてシート１１３を設けずに導電線１１１を巻回して導電線１１１によってシート状としたコイルとしてもよい。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ（図１７参照）は、図１９に示す筒状磁性体１１５の外周面に沿うように湾曲させることで筒状にすることができる。そしてＸ軸用シート状コイル１１７Ｘを肉薄筒状とされた筒状磁性体１１５の外周面に設けることができる。これにより起爆側受信アンテナ（Ｘ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナ））を構成することができる。このとき、Ｘ軸用シート状コイルは、筒状磁性体１１５の軸（Ｚ軸）に直交する軸（この場合、Ｘ軸）の周囲に導電線が巻回されている。導電線１１１は、図２４に示すようにシート１１３の上で仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に巻回されても良い。これに代えて導電線１１１は、図２５、図２６に示すようにシート１１３の上で仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に巻回されても良い。
【００７６】
図２３は、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙの外観の例を示す。Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙでは、図２４に示すように、平行な仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に導電線１１１が巻回される。仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれに直交するシート状としたコイル１１６として形成される。図２３に示すように仮想軸ＪＮＡとＪＮＢが同軸となるように筒状に形成される。Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、図２３に示すように、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢ（図２４参照）が、同軸となるように湾曲され、同軸とされた仮想軸ＪＮＡとＪＮＢがＹ軸に平行となるように配置されている。すなわち、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、Ｙ軸の周囲に導電線１１１が巻回されたシート状コイルである。図２４に示すようにシート１１３上に導電線１１１を巻回してシート状としても良い。あるいはシート１１３を設けずに導電線１１１を巻回して導電線１１１によってシート状としたコイルとしてもよい。Ｙ軸用シート状コイル（シート状コイルに相当）を図１９に示す筒状磁性体１１５の外周面に沿うように湾曲させ、筒状磁性体１１５の外周面に設ける。これにより全体が筒状である起爆側受信アンテナ（Ｙ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナ））を構成することができる。Ｙ軸用シート状コイルは、筒状磁性体１１５の軸（Ｚ軸）に直交する軸（この場合、Ｙ軸）の周囲に巻回されている導電線を有している。導電線１１１は、図２４に示すようにシート１１３の上で仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に巻回されても良い。これに代えて導電線１１１は、図２５、図２６に示すようにシート１１３の上で仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に巻回されても良い。
【００７７】
Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘを、Ｚ軸回りに９０［°］旋回させたものがＹ軸用シート状コイル１１７Ｙである。Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙのそれぞれは、筒状磁性体１１５の外周面に設けられている場合のほうが、筒状磁性体１１５の内周面に設けられている場合よりも、より効率良く起爆側電子回路の駆動用のエネルギーと制御信号及び起爆信号を受け取ることができる。図２２、図２３等に示すように本実施の形態の説明では、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ及びＹ軸用シート状コイル１１７Ｙにおける導電線１１１の巻回を、矩形状に巻回している。しかし巻回の形状は矩形状に限定されるものではなく、渦巻き状（らせん状）や種々の多角形状に巻回してもよい。また種々の形状が混在するように巻回してもよい。またＺ軸用筒状コイル、Ｘ軸用シート状コイル、Ｙ軸用シート状コイルは、作業者が手作業で導電線１１１を所定回数巻回して作成するようにしてもよい。
【００７８】
図２７に示す回路ブロック図を用いて、無線起爆雷管１０の制御部１２内及び起爆部１４内の回路（起爆側電子回路１２０及び起爆部１４の回路）について説明する。図２７は、図８に示す起爆側受信アンテナ１１及び起爆側送信アンテナ１８を含めた、制御部１２内に収容された起爆側電子回路１２０、起爆部１４の、それぞれの回路（ブロック図）を示している。
【００７９】
起爆側受信アンテナ１１は、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体によるＸ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナ）と、Ｚ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ）と、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体によるＹ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナ）と、にて構成されている。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、可変コンデンサ等にて構成された同調回路１２１を介して３軸合成回路１２４に接続されている。同様に、Ｚ軸用筒状コイル１１９は、可変コンデンサ等にて構成された同調回路１２２を介して３軸合成回路１２４に接続されている。同様に、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、可変コンデンサ等にて構成された同調回路１２３を介して３軸合成回路１２４に接続されている。このように、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙ、のそれぞれは、導電線１１１が、同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれに接続されている。そして、同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれが、３軸合成回路１２４に接続されている。
【００８０】
起爆側送信アンテナ１８は、導電体がプリント等されたアンテナ部１８２にて構成されている。アンテナ部１８２は、配線パターン１５３（または導電線）にて送信回路１３４に接続されている。ＣＰＵ１３１が応答信号を送信する場合、ＣＰＵ１３１からの応答信号は、変調回路１３３及び送信回路１３４を経由して配線パターン１５３（または導電線）を介して起爆側送信アンテナ１８から送信される。
【００８１】
起爆側電子回路１２０は、同調回路１２１、１２２、１２３、３軸合成回路１２４、ＣＰＵ１３１、検波・復調回路１２５、レギュレータ１２８、変調回路１３３、送信回路１３４、ＩＤ記憶装置１３２、電子回路駆動用蓄電装置１２７、起爆用スイッチ回路１３８、整流回路１２６等を有している。同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれは、対応するＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙ、の共振周波数を調整するための可変コンデンサ等を有している。
【００８２】
３軸合成回路１２４は、Ｘ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナを構成するＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ）、Ｙ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナを構成するＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ）及びＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナを構成するＺ軸用筒状コイル１１９）から同調回路１２１、１２２、１２３を介して入力される起爆側電子回路の駆動用エネルギーや制御信号及び起爆信号を合成し、経路１５１及び経路１５２に出力する。経路１５１は、受信した制御信号や起爆信号を取り込むルートである。経路１５２は、受け取ったエネルギーを整流、蓄電、定電圧化するルートである。経路１５１及び検波・復調回路１２５を介して受信された無線の制御信号（ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号に相当）や起爆実行信号等を含む）及び起爆信号は、ＣＰＵ１３１に取り込まれる。経路１５２及びレギュレータ１２８（定電圧回路）を経由した起爆側電子回路の駆動用エネルギーは、ＣＰＵ等の電子回路の電源として使用されるとともに電子回路駆動用蓄電装置１２７に蓄電される。
【００８３】
ＩＤ記憶装置１３２には、無線起爆雷管１０に固有の識別情報が記憶されている。ＣＰＵ１３１は、ＩＤ要求信号（制御信号）を受信すると、ＩＤ記憶装置１３２から読み出した識別情報を含む応答信号を送信する。ここではＩＤ記憶装置１３２がＣＰＵ１３１とは別に構成されている例を示した。しかし、これに限定されるものではなく、ＩＤ記憶装置１３２がＣＰＵ１３１に内蔵されていてもよい。
【００８４】
ＣＰＵ１３１は、起爆実行信号（起爆信号）を受信すると、制御信号１５６にて、起爆用スイッチ回路１３８を開状態から短絡状態へと制御して、電子回路駆動用蓄電装置１２７に蓄えたエネルギー（起爆側電子回路の駆動用エネルギー）を点火回路１４１に出力して起爆を実行する。
【００８５】
起爆部１４は、点火回路１４１、点火玉１４２、起爆薬１４３、添装薬１４４等を有している。点火回路１４１は、起爆用スイッチ回路１３８が短絡されると、電子回路駆動用蓄電装置１２７から電力（点火用のエネルギー）が供給されて点火玉１４２が着火される。そして点火玉１４２が点火されると、起爆薬１４３と添装薬１４４が点火され、起爆部１４が点火される。起爆部１４が点火されると、図２に示す無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１が起爆される。
【００８６】
図２８には、起爆側電子回路１２０と起爆側送信アンテナ１８とを一体化した例が示されている。起爆側送信アンテナ１８は、数［ｃｍ］程度の導電体のアンテナ部を、絶縁体にプリント等して構成される。起爆側電子回路１２０を構成する電子回路基板上に、起爆側送信アンテナ１８を形成することが可能である。図２８の例に示すように、絶縁体の板状（あるいはシート状）の電子回路基板１２９の一部に、アンテナ部１８２をプリント等することが可能である。このため、起爆側電子回路１２０と起爆側送信アンテナ１８とを電子回路基板１２９上に一体化した制御ユニット１３９を構成することが可能であり、小型化、組み付け容易性、をより向上させることができる。
【００８７】
本実施の形態にて説明した無線起爆システム１では、操作周波数を１００［ＫＨｚ］以上５００［ＫＨｚ］以下とする。無線起爆雷管の起爆側受信アンテナ１１（受信専用のアンテナ）は、効率良く起爆側電子回路の駆動用エネルギーを受け取ることができるとともに効率良く無線の制御信号及び起爆信号を受信することができる。そのため図１に示す起爆操作機側送信アンテナ６０（送信専用のアンテナ）の巻き回数を、１回あるいは数回程度とすることができる。操作周波数の電流を起爆操作機側送信アンテナ６０に供給することで無線起爆雷管１０の制御部１２（起爆側電子回路１２０）に給電するとともに点火用のエネルギーを蓄電させる。制御部１２への給電及び蓄電のために起爆操作機側送信アンテナ６０に供給する電力は、数１０［Ｗ］〜数１００［Ｗ］程度の比較的小電力で行うことができる。さらに、前記電流に重畳された制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号や起爆実行信号等を含む）及び起爆信号にて、無線起爆雷管の制御を行う。
【００８８】
起爆操作機側受信アンテナ６５（受信専用のアンテナ）を設ける。無線起爆雷管１０から応答する信号の周波数を１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下に設定している。これにより、無線起爆雷管の起爆側送信アンテナ１８（送信専用のアンテナ）を、より小型にすることが可能である。起爆側送信アンテナ１８は、より効率良く応答信号を送信可能である。応答信号の到達距離をより長く、例えば５０［ｍ］程度にすることができる。
【００８９】
起爆側受信アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ）と、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体によるＸ軸用シート状アンテナ（Ｘ軸用受信アンテナ）と、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体によるＹ軸用シート状アンテナ（Ｙ軸用受信アンテナ）と、を有している。Ｚ軸用筒状コイル１１９は、Ｚ軸方向の磁界から効率よく起爆側電子回路の駆動用エネルギーと無線の制御信号及び起爆信号とを受け取ることができる。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、Ｘ軸方向の磁界から効率よく起爆側電子回路の駆動用エネルギーと無線の制御信号及び起爆信号とを受け取ることができる。Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、Ｙ軸方向の磁界から効率よく起爆側電子回路の駆動用エネルギーと無線の制御信号及び起爆信号とを受け取ることができる。このため、図１に示す切羽面４１におけるいずれの位置に削孔された装薬孔４０であっても、より効率良く起爆側電子回路の駆動用エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号及び起爆信号を受信することができる。図２に示すように、筒状の起爆側受信アンテナ１１内に爆薬を挿通することで、装薬孔内に、より多くの爆薬を装填することが可能であり、起爆効率を向上させることができる。
【００９０】
起爆側送信アンテナを、起爆側受信アンテナ１１の外部に突出した部分に設け、且つ起爆側受信アンテナに接しない位置に設けている。無線起爆雷管と起爆側送信アンテナを一体化している。そのため導電線にて接続した別体の起爆側送信アンテナを有する場合と比較して、装薬孔への装填が容易である。起爆側送信アンテナと無線起爆雷管とを接続する導電線の断線を適切に回避することができる。
【００９１】
図２９〜図３３には、起爆側送信アンテナ１８からの送信を補う送信補助アンテナ１９が示されている。図２に示すように、無線起爆雷管１０は、装薬孔４０の最も奥に装填される。従って、無線起爆雷管１０からの応答信号を送信する起爆側送信アンテナ１８も、装薬孔４０の奥深い位置となる。このため、装薬孔の周囲の岩盤の種類等によっては、起爆側送信アンテナ１８からの送信信号が遮断されてしまい、送信信号を起爆操作機側受信アンテナ６５に向けて効率良く送信できない可能性が考えられる。そこで、起爆側送信アンテナ１８からの送信を補う送信補助アンテナ１９を無線起爆雷管に追加することで、送信信号を起爆操作機側受信アンテナに効率良く送信できるようにする。
【００９２】
図２９は、図１２の断面図にて示す無線起爆雷管に、送信補助アンテナ１９を追加した無線起爆雷管１０Ｂの外観の例を示している。起爆側電子回路１２０と、起爆側受信アンテナ１１と、起爆側送信アンテナ１８と、起爆部１４と、を有する無線起爆雷管は、筒状ケースである保護ケース１６５と制御ケース１６２に収容されて無線起爆雷管１０Ｂを形成している。保護ケース１６５と制御ケース１６２の形状は、円筒状に限定されず、筒状であればよい。制御ケース１６２のサイズは、起爆側送信アンテナ１８を有する起爆側電子回路１２０を保護して収容できるサイズであり、アンテナ軸Ｊ１１に直交する径は、図３０に示すように装薬孔４０内に装填可能な径に設定されている。制御ケース１６２におけるアンテナ軸Ｊ１１に沿う長さは、起爆側電子回路１２０を無駄なく収容可能な長さに設定されている。保護ケース１６５のサイズは、起爆側受信アンテナ１１と起爆部１４を保護して収容できるサイズである。アンテナ軸Ｊ１１に直交する径は、起爆側受信アンテナ１１を収容可能な径、かつ、図３０に示すように無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１の一部を収容可能な径、かつ、装薬孔４０内に装填可能な径、に設定されている。
【００９３】
保護ケース１６５におけるアンテナ軸Ｊ１１に沿う長さは、起爆側受信アンテナ１１と起爆部１４を無駄なく収容可能な長さ、かつ、図３０に示すように無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１の少なくとも一部を収容可能な長さに設定されている。制御ケース１６２の径（アンテナ軸Ｊ１１に直交する径）と、保護ケース１６５の径（アンテナ軸Ｊ１１に直交する径）は、一方の径のほうが他方の径よりも大きく設定されていてもよいし、同じであってもよい。制御ケース１６２の長さ（アンテナ軸Ｊ１１に沿う長さ）と、保護ケース１６５の長さ（アンテナ軸Ｊ１１に沿う長さ）は、一方の長さのほうが他方の長さよりも長く設定されていてもよいし、同じであってもよい。そして所定長さ（図３０に示す装薬孔４０の長さに応じて設定された長さ）を有する送信補助アンテナ１９が、起爆側送信アンテナ１８に接続されることなく（起爆側送信アンテナ１８と非接続とされて）無線起爆雷管１０Ｂに取り付けられている。送信補助アンテナ１９は、金属やカーボン等の導電体で形成された誘導部１９１と、金属やカーボン等の導電体で形成されたリード部１９２と、にて所定長さとされ、接合部１９３にて誘導部１９１とリード部１９２とが接合されている。「所定長さ」は、図３０に示すように無線起爆雷管１０Ｂを装薬孔４０に装填した際、送信補助アンテナ１９の他方端の側（保護ケースまたは制御ケースに取り付けられる側とは反対の側）が、装薬孔４０の開口部４５に到達することが可能な長さ以上の長さに設定されている。
【００９４】
図２９に示すように誘導部１９１は、送信補助アンテナ１９の一方端であって、起爆側送信アンテナ１８に非接続とされて、保護ケース１６５や制御ケース１６２の外側または内側の少なくとも一方に取り付けられている。誘導部１９１（送信補助アンテナ１９）と起爆側送信アンテナ１８とは非接続であるが、誘導部１９１から起爆側送信アンテナ１８までの最短部の距離は、できるだけ短いことが好ましい。図２９に示すように誘導部１９１は、例えば保護ケース１６５の外側に貼り付けられている。誘導部１９１は、アンテナ軸Ｊ１１にほぼ平行となるように、保護ケース１６５の一端から他端まで延出している。この場合、誘導部１９１を、所定の厚さの銅箔やアルミニウム箔とすると、粘着テープ等にて容易に保護ケース１６５に貼り付けることができる。誘導部１９１は、起爆側送信アンテナ１８から無線で送信された送信信号を、起爆側送信アンテナ１８に対して非接触で受信し、受信した送信信号をリード部１９２に伝播する。誘導部１９１は、保護ケース１６５の一端から他端までの長さを有している。しかし誘導部１９１のアンテナ軸Ｊ１１に平行な軸方向の長さは、特に限定しない。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１まわりの周方向の幅は、起爆側受信アンテナ１１を覆わないように、約１０［ｍｍ］程度以下に設定されている。
【００９５】
図２９に示すようにリード部１９２は、起爆側送信アンテナ１８に非接続とされ、送信補助アンテナ１９の他方端から保護ケース１６５や制御ケース１６２から離れるように延ばされている。絶縁体で被覆された導電線を有するリード部１９２が、接合部１９３にてハンダ等にて誘導部１９１に接合されて、保護ケース１６５や制御ケース１６２から離れるように延ばされている。リード部１９２は、誘導部１９１から伝播された送信信号を、図３０における装薬孔４０の開口部４５からの垂れ下がり部１９４から、起爆操作機側受信アンテナ６５に向けて送信する。この場合、垂れ下がり部１９４が実質的な送信アンテナとなる。図３０中の垂れ下がり部１９４の垂れ下がり長さＬ１９は、送信信号の波長の１／４以上の長さであることが好ましい。例えば、応答周波数が３１５［ＭＨｚ］の場合、波長λ＝３０万［ｋｍ／ｓ］／３１５［ＭＨｚ］＝約１［ｍ］であるので、この場合、垂れ下がり長さＬ１９を約２５［ｃｍ］以上とすることが好ましい。
【００９６】
図３０は、無線起爆雷管を用いた爆薬ユニットを装薬孔４０に装填した状態を示す図２に対して、無線起爆雷管を図２９に示す無線起爆雷管１０Ｂとした場合の状態を示している。送信補助アンテナ１９は、装薬孔４０の開口部４５から引き出され、垂れ下がり部１９４を有している。垂れ下がり長さＬ１９は、送信信号の波長の１／４以上とされていることが好ましい。図２中のケーブル７１の代わりに送信補助アンテナ１９を利用して表示装置７２を取り付けることで、ケーブル７１を省略することができる。上述した（ｂ）爆薬装填ステップでは、図３０に示すように、無線起爆雷管１０Ｂが取り付けられた爆薬である無線起爆雷管付親ダイ用爆薬２０１と、無線起爆雷管１０Ｂが取り付けられていない爆薬である増ダイ用爆薬２０２とを（すなわち爆薬ユニット２０を）装薬孔４０に装填する。送信補助アンテナ１９の他方端（リード部１９２の側）が装薬孔４０の開口部４５から垂れ下がるように装薬孔４０に装填する。
【００９７】
送信補助アンテナ１９の誘導部１９１は、図２９に示す位置に設けられても良いし、図３１〜図３３に示す位置に設けられても良い。図３１の誘導部１９１は、アンテナ軸Ｊ１１にほぼ平行となるように、保護ケース１６５の一端から他端まで、及び制御ケース１６２の一端から他端まで取り付け（貼り付け）られている。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１に平行な軸方向の長さは、特に限定しない。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１まわりの周方向の幅は、起爆側受信アンテナ１１を覆わないように、約１０［ｍｍ］程度以下に設定されている。
【００９８】
図３２の誘導部１９１は、アンテナ軸Ｊ１１にほぼ平行となるように、制御ケース１６２の一端から他端まで取り付け（貼り付け）られている。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１に平行な軸方向の長さは、特に限定しない。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１まわりの周方向の幅は、特に限定しない。
【００９９】
図３３の誘導部１９１は、アンテナ軸Ｊ１１を周回するように、制御ケース１６２の周囲に巻回されて取り付けられている。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１まわりの周方向の長さは、特に限定しない。誘導部１９１におけるアンテナ軸Ｊ１１に平行な軸方向の幅は、特に限定しない。
【０１００】
誘導部１９１は、保護ケース１６５及び制御ケース１６２において、外側または内側の少なくとも一方に取り付けられていればよい。例えば図２９において誘導部１９１は、保護ケース１６５の一部における外側に取り付けられている。これに代えて誘導部１９１は、保護ケース１６５の内側に取り付けられていてもよいし、誘導部１９１の一部が保護ケースの内側で残りが保護ケースの外側に取り付けられていてもよい。誘導部１９１とリード部１９２とを１本の連続した導電線で形成してもよい。この場合は接合部１９３が省略される。送信補助アンテナ１９は起爆側送信アンテナ１８に接続されていないので、装薬孔４０に静電気や（周囲の高圧電線等からの）漏洩電流や（何らかの原因により地中を流れている）迷走電流があって、これらを送信補助アンテナ１９が拾ってしまった場合であっても、起爆側送信アンテナ１８を介して起爆側電子回路１２０に伝わることを防止できる。上記のように、誘導部１９１の例として種々の例が考えられるが、誘導部１９１の好ましい形態の例としては、図２９の例に示す誘導部１９１において、径が０．４［ｍｍ］程度の導線（銅線）を、保護ケース１６５の表面に接着剤等で貼り付けて形成した誘導部１９１が考えられる。
【０１０１】
本発明の無線起爆雷管１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｚ、無線起爆システム１、無線起爆方法は、本実施の形態にて説明した外観、構造、構成、形状、方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
【０１０２】
Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘにおける導電線の巻回の軸（筒状磁性体の軸に直交する軸）は、Ｚ軸用筒状コイル１１９における導電線の巻回の軸（筒状磁性体の軸）に直交している。Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙにおける導電線の巻回の軸（筒状磁性体の軸に直交する軸）は、Ｚ軸用筒状コイル１１９における導電線の巻回の軸（筒状磁性体の軸）に直交しており、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘにおける導電線の巻回の軸に直交している。
【０１０３】
本実施の形態の説明では、起爆側受信アンテナ１１の磁性体として、シート状の筒状磁性体１１５を用い、起爆側受信アンテナ１１のコイルとして、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙ、を用いた例を説明した。しかし、起爆側受信アンテナ１１の磁性体の形状は、どのような形状であってもよいし、起爆側受信アンテナ１１の形状も、どのような形状であってもよい。つまり、Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚとしては、Ｚ軸回りかつ第１磁生体の周囲に導電線が巻回されていれば、第１磁生体の形状も、導電線を巻回したコイルの形状も、どのような形状であってもよい。同様に、Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘとしては、Ｘ軸回りかつ第２磁生体の周囲に導電線が巻回されていれば、第２磁生体の形状も、導電線を巻回したコイルの形状も、どのような形状であってもよい。同様に、Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙとしては、Ｙ軸回りかつ第３磁生体の周囲に導電線が巻回されていれば、第３磁生体の形状も、導電線を巻回したコイルの形状も、どのような形状であってもよい。
【０１０４】
起爆側送信アンテナ１８の形状は、図２０及び図２８の例に示すアンテナ部１８２の形状に限定されるものではなく、種々の形状とすることができる。
【０１０５】
本実施の形態にて説明した無線起爆雷管１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｚ、無線起爆システム１、無線起爆方法は、トンネルの掘削現場に限定されず、種々の現場の爆破に適用することが可能である。
【０１０６】
本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【０１０７】
本実施の形態にて説明した起爆側受信アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状アンテナ（Ｚ軸用受信アンテナ）のみをＺ軸方向に沿って装薬孔に配置した従来のアンテナに対して、起爆側電子回路の駆動用エネルギーを、より「効率良く」受け取ることができるとともに、無線の制御信号及び起爆信号を、より「効率良く」受信することができる。なお「効率良く」とは、従来のアンテナでは、例えば図４の例に示す装薬位置Ｐ１ａ、Ｐ１ｃ、Ｐ３ａ、Ｐ３ｃ等の起爆操作機側送信アンテナの縁部では、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを充分に受け取れない場合や、無線の制御信号及び起爆信号を受信できない場合が、稀に発生したが、本実施の形態の起爆側受信アンテナでは、発明者が何度も実験した結果、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを充分に受け取れない場合や、無線の制御信号及び起爆信号を受信できない場合が、一度も発生しなかった、という意味を含んでいる。つまり本実施の形態にて説明した起爆側受信アンテナ１１にて「効率良く受け取ることができる」「効率良く受信できる」とは、上記の従来のアンテナと比較して、起爆側電子回路の駆動用のエネルギーを「より確実に受け取ることが可能」であり、無線の制御信号及び起爆信号を「より確実に受信することができる」、という意味を含んでいる。
【０１０８】
添付の図面を参照して詳細に上述した種々の実施例は、本発明の代表例であって本発明を限定するものではありません。詳細な説明は、本教示の様々な態様を作成、使用および／または実施するために、当業者に教示するものであって、本発明の範囲を限定するものではありません。更に、上述した各付加的な特徴および教示は、改良された無線起爆雷管、無線起爆システム、及び無線起爆方法を提供するため、別々にまたは他の特徴および教示と一緒に適用および／または使用され得るものです。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月7日(2017.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線起爆雷管であって、
無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び起爆信号を受け取る起爆側受信アンテナと、
無線方式で、前記制御信号に対する応答信号を送信する起爆側送信アンテナと、
起爆部と、
前記起爆側受信アンテナを介して、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記起爆信号を受け取り、前記起爆側送信アンテナを介して前記応答信号を送信し、前記起爆信号に基づいて前記起爆部に点火する起爆側電子回路とを有し、
前記起爆側送信アンテナから送信される前記応答信号の周波数である応答周波数が、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下に設定され、
前記起爆側送信アンテナが、前記無線起爆雷管の前記起爆側受信アンテナの外部に突出している部分に配置され、且つ、前記起爆側受信アンテナと接しないように位置している無線起爆雷管。
【請求項２】
無線起爆雷管であって、
無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び起爆信号を受け取る起爆側受信アンテナと、
無線方式で、前記制御信号に対する応答信号を送信する起爆側送信アンテナと、
起爆部と、
前記起爆側受信アンテナを介して、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記起爆信号を受け取り、前記起爆側送信アンテナを介して前記応答信号を送信し、前記起爆信号に基づいて前記起爆部に点火する起爆側電子回路とを有し、
前記起爆側送信アンテナから送信される前記応答信号の周波数である応答周波数が、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下に設定され、
所定方向をＺ軸、前記Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、前記Ｚ軸と前記Ｘ軸との双方に直交する軸をＹ軸とした場合、
前記起爆側受信アンテナは、
前記Ｚ軸回りかつ第１磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＺ軸用受信アンテナと、
前記Ｘ軸回りかつ第２磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＸ軸用受信アンテナと、
前記Ｙ軸回りかつ第３磁性体の周囲に、導電線が巻回されたＹ軸用受信アンテナと、を含んでいる無線起爆雷管。
【請求項３】
無線起爆雷管であって、
無線方式で、駆動用のエネルギー、制御信号、及び起爆信号を受け取る起爆側受信アンテナと、
無線方式で、前記制御信号に対する応答信号を送信する起爆側送信アンテナと、
起爆部と、
前記起爆側受信アンテナを介して、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記起爆信号を受け取り、前記起爆側送信アンテナを介して前記応答信号を送信し、前記起爆信号に基づいて前記起爆部に点火する起爆側電子回路とを有し、
前記起爆側送信アンテナから送信される前記応答信号の周波数である応答周波数が、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下に設定され、
前記無線起爆雷管は、筒状ケースに収容され、所定長さを有する導電体で形成されて前記起爆側送信アンテナからの送信を補う送信補助アンテナを有し、
前記送信補助アンテナは、リード部と誘導部とを有し、
前記誘導部は、前記送信補助アンテナの一方端であって、前記筒状ケースの一部における外側または内側の少なくとも一方に取り付けられており、
前記リード部は、前記送信補助アンテナの他方端であって、前記筒状ケースから離れるように延ばされており、
前記送信補助アンテナは、前記起爆側送信アンテナに非接続とされている無線起爆雷管。
【請求項４】
請求項１または２に記載の無線起爆雷管と、
前記無線起爆雷管が取り付けられて、被爆破個所に削孔された装薬孔に装填される爆薬と、
切羽あるいは切羽の外周に張り巡らされた起爆操作機側送信アンテナと、
前記起爆操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、前記装薬孔の０ｍ〜１００ｍの位置に配置された起爆操作機側受信アンテナと、
前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記起爆信号を前記無線起爆雷管に受け渡し、無線方式で、前記応答信号を前記無線起爆雷管から受信する、起爆操作機と、を有している無線起爆システム。
【請求項５】
請求項３に記載の無線起爆雷管と、
前記無線起爆雷管が取り付けられて、被爆破個所に削孔された装薬孔に装填されるとともに前記送信補助アンテナの前記他方端が前記装薬孔の開口部から垂れ下がるように前記装薬孔に装填された爆薬と、
切羽あるいは切羽の外周に張り巡らされた起爆操作機側送信アンテナと、
前記起爆操作機側送信アンテナとは異なるアンテナであって、前記装薬孔の０ｍ〜１００ｍの位置に配置された起爆操作機側受信アンテナと、
前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて、無線方式で、前記駆動用のエネルギー、前記制御信号、及び前記起爆信号を前記無線起爆雷管に受け渡し、無線方式で、前記応答信号を前記無線起爆雷管から受信する、起爆操作機と、を有している無線起爆システム。
【請求項６】
請求項１または２に記載の無線起爆雷管を用い、
（ａ）装薬孔削孔ステップと、
（ｂ）爆薬装填ステップと、
（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップと、
（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップと、
（ｅ）電子回路準備開始送信ステップと、
（ｆ）電子回路準備完了応答ステップと、
（ｇ）起爆信号送信ステップと、
（ｈ）発破ステップと、
を有する無線起爆方法であって、
（ａ）前記装薬孔削孔ステップでは、被爆破個所に装薬孔を削孔し、
（ｂ）前記爆薬装填ステップでは、前記無線起爆雷管が取り付けられた爆薬である無線起爆雷管付親ダイ用爆薬と、前記無線起爆雷管が取り付けられていない爆薬である増ダイ用爆薬と、を前記装薬孔に装填し、
（ｃ）前記起爆操作機側送信アンテナ設置ステップでは、前記被爆破個所から第１所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側送信アンテナをループ状に張り、
（ｄ）前記起爆操作機側受信アンテナ設置ステップでは、前記被爆破個所から第２所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側受信アンテナを設置し、
（ｅ）前記電子回路準備開始送信ステップでは、起爆操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる前記制御信号と前記駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、前記起爆操作機側送信アンテナを介して、前記起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信し、
（ｆ）前記電子回路準備完了応答ステップでは、前記電子回路準備開始信号を、前記起爆側受信アンテナを介して前記無線起爆雷管にて受信し、前記無線起爆雷管が、前記駆動用のエネルギーの充電及び当該起爆側電子回路の駆動とを含む前記電子回路準備を開始し、前記電子回路準備が完了した場合に当該電子回路準備の完了を示す前記応答信号である電子回路準備完了信号を、前記応答周波数にて、前記起爆側送信アンテナを介して、前記無線起爆雷管から前記起爆操作機に送信し、
（ｇ）前記起爆信号送信ステップでは、前記電子回路準備完了信号を、前記起爆操作機側受信アンテナを介して前記起爆操作機にて受信した後、前記起爆操作機が、前記操作周波数にて、前記起爆信号を、前記起爆操作機側送信アンテナを介して、前記起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信し、
（ｈ）前記発破ステップでは、前記起爆信号を、前記起爆側受信アンテナを介して前記無線起爆雷管にて受信し、前記無線起爆雷管が、充電した前記駆動用のエネルギーを用いて、前記起爆側電子回路から前記起爆部に点火して起爆する、
無線起爆方法。
【請求項７】
請求項３に記載の無線起爆雷管を用い、
（ａ）装薬孔削孔ステップと、
（ｂ）爆薬装填ステップと、
（ｃ）起爆操作機側送信アンテナ設置ステップと、
（ｄ）起爆操作機側受信アンテナ設置ステップと、
（ｅ）電子回路準備開始送信ステップと、
（ｆ）電子回路準備完了応答ステップと、
（ｇ）起爆信号送信ステップと、
（ｈ）発破ステップと、
を有する無線起爆方法であって、
（ａ）前記装薬孔削孔ステップでは、被爆破個所に装薬孔を削孔し、
（ｂ）前記爆薬装填ステップでは、前記無線起爆雷管が取り付けられた爆薬である無線起爆雷管付親ダイ用爆薬と、前記無線起爆雷管が取り付けられていない爆薬である増ダイ用爆薬と、を前記装薬孔に装填するとともに前記送信補助アンテナの前記他方端の側が前記装薬孔の開口部から垂れ下がるように前記装薬孔に装填し、
（ｃ）前記起爆操作機側送信アンテナ設置ステップでは、前記被爆破個所から第１所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側送信アンテナをループ状に張り、
（ｄ）前記起爆操作機側受信アンテナ設置ステップでは、前記被爆破個所から第２所定距離だけ離れた位置に、起爆操作機側受信アンテナを設置し、
（ｅ）前記電子回路準備開始送信ステップでは、起爆操作機が、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数である操作周波数にて、電子回路準備を開始させる前記制御信号と前記駆動用のエネルギーとを含む電子回路準備開始信号を、前記起爆操作機側送信アンテナを介して、前記起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信し、
（ｆ）前記電子回路準備完了応答ステップでは、前記電子回路準備開始信号を、前記起爆側受信アンテナを介して前記無線起爆雷管にて受信し、前記無線起爆雷管が、前記駆動用のエネルギーの充電及び当該起爆側電子回路の駆動とを含む前記電子回路準備を開始し、前記電子回路準備が完了した場合に当該電子回路準備の完了を示す前記応答信号である電子回路準備完了信号を、前記応答周波数にて、前記起爆側送信アンテナを介して、前記無線起爆雷管から前記起爆操作機に送信し、
（ｇ）前記起爆信号送信ステップでは、前記電子回路準備完了信号を、前記起爆操作機側受信アンテナを介して前記起爆操作機にて受信した後、前記起爆操作機が、前記操作周波数にて、前記起爆信号を、前記起爆操作機側送信アンテナを介して、前記起爆操作機から前記無線起爆雷管に送信し、
（ｈ）前記発破ステップでは、前記起爆信号を、前記起爆側受信アンテナを介して前記無線起爆雷管にて受信し、前記無線起爆雷管が、充電した前記駆動用のエネルギーを用いて、前記起爆側電子回路から前記起爆部に点火して起爆する、無線起爆方法。
【国際調査報告】
2017183662.tif 000037
2017183662.tif 000038