(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単で、経済的で、製作容易で、放電を生じさせやすい放電は砕装置の電極を提供する。【解決手段】破壊対象物の内側に設けられた電解液に電極を介して放電エネルギーを付与して電解液をプラズマ化することにより圧力波を発生させ圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置の電極において、導体棒２の一端４が導体棒２の他端５の方向に折曲されて導体棒２の両端が絶縁保持部材８により互いに絶縁状態に保持され、かつ導体棒２が切断されてこの切断面９と切断面９とを対向させて放電を生じさせる放電ギャップ１０が形成された構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
破壊対象物の内側に設けられた電解液に電極を介して放電エネルギーを付与して電解液をプラズマ化することにより圧力波を発生させ圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置の電極において、導体棒の一端が導体棒の他端の方向に折曲されて導体棒の両端が絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持され、かつ導体棒が切断されてこの切断面と切断面とを対向させて放電を生じさせる放電ギャップが形成されたことを特徴とする放電破砕装置の電極。
【請求項２】
破壊対象物の内側に設けられた電解液に電極を介して放電エネルギーを付与して電解液をプラズマ化することにより圧力波を発生させ圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置の電極において、導体棒の一端が導体棒の他端の方向に折曲されて導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持され、かつ導体棒が切断されてこの切断面と切断面とを対向させて放電を生じさせる放電ギャップが形成されたことを特徴とする放電破砕装置の電極。
【請求項３】
導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において接近した位置で絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持されたことを特徴とする請求項２に記載の放電破砕装置の電極。
【請求項４】
絶縁保持部材と絶縁保持部材との間の導体棒の１箇所以下が切断されて絶縁保持部材と絶縁保持部材との間に１以下の放電ギャップが形成されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の放電破砕装置の電極。
【請求項５】
絶縁保持部材が導体棒の一端側と他端側とに着脱可能に形成されたことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の放電破砕装置の電極。
【請求項６】
互いに対向する切断面の端面が尖った形状に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放電破砕装置の電極。
【請求項７】
放電ギャップを収納するとともに電解液が充填されるカートリッジを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放電破砕装置の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電破砕装置の電極に関し、構造が簡単で、製作も容易であり、放電を生じさせやすい構造の電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
岩石やコンクリート等の破壊対象物を破砕するために放電破砕装置を用いた放電破砕方法が知られている（特許文献１，２）。これは、図７に示すように、破壊対象物６０に予め電解液充填孔６１を形成し、この電解液充填孔６１内に水等の電解液６３を充填してこの電解液６３中に放電破砕装置５０Ａの電極７０を挿入し、電極７０に大電流パルスを印加して放電を行なわせる。この放電エネルギーにより電解液６３がプラズマ化して圧力波を発生するので、この圧力波で電解液充填孔６１の周囲を破砕することで、破壊対象物６０を破砕する。放電破砕装置５０Ａは、大容量（例えば約５００ｋＪ）のコンデンサ８２及びスイッチ８３，８４を備えた回路で構成されたパルスパワー源８０と、コンデンサ８２の一方の極８２ａに接続されるとともにコンデンサ８２の他方の極８２ｂにスイッチ８３を介して接続された発電機等の電源部８１と、コンデンサ８２の一方の極８２ａに接続された一方の電極とコンデンサ８２の他方の極８２ｂにスイッチ８４を介して接続された他方の電極とこれら一方の電極と他方の電極とを絶縁する絶縁体とで形成された電極７０とを備える。パルスパワー源８０と電極７０とは同軸ケーブル７１及びコネクタ部７２を介して接続される。図示しないが、パルスパワー源８０の回路は接地（アース）されている。
図７，図８に示すように、電極７０は、一方の電極を構成する内部導体軸７３と内部導体軸７３の外周囲を被覆する筒状絶縁体７４と筒状絶縁体７４の外周囲に設けられて他方の電極を構成する外部導体７５とで同軸状に形成される。外部導体７５は、内部導体軸７３の軸に沿った方向に間隔を隔てて設けられた複数の外部導体構成体７６により形成される。筒状絶縁体７４の先端７４ｔより突出して露出する内部導体軸７３の先端部７３ｔとこの先端部７３ｔに最も近い外部導体構成体７６の先端部７６ｔとで放電を生じさせる先端側放電ギャップ７７が形成され、対向する外部導体構成体７６の端部７６ｓと端部７６ｓとで放電を生じさせる中間側放電ギャップ７８が形成される。中間側放電ギャップ７８は複数形成される。
スイッチ８４及びスイッチ８３の非導通の状態で、破壊対象物６０の電解液充填孔６１内の電解液６３中に電極７０を挿入した後に、スイッチ８３を導通してコンデンサ８２に電源部８１からの電荷を蓄積させる。そして、スイッチ８４を導通して、コンデンサ８２に蓄えられた電荷を電極７０に印加すると、先端側放電ギャップ７７で放電を生じ、この放電エネルギーによって電解液６３がプラズマ化して圧力波を発生する。同様に、複数の中間側放電ギャップ７８で放電を生じ、この放電エネルギーによって電解液６３がプラズマ化して圧力波を発生する。これら圧力波により破壊対象物６０が破砕する。
【０００３】
また、銅等の導電体を絶縁体で被覆した単芯絶縁電線を２本用いて、これら２本の単芯絶縁導線を互いに撚り合わせてこれら２本の単芯絶縁導線を強化繊維テープ等の固定部材で固定し、一方の単芯絶縁電線を複数箇所で切断し、切断面と切断面とで放電ギャップを形成した電極も知られている（特許文献３）。
【０００４】
しかしながら特許文献１，２に示された同軸状の電極は、構造が複雑で、コストが高くなり、経済的に不利である。また、特許文献３の図１４に示された電極は、２本の単芯絶縁導線を互いに撚り合わせて作成されたので耐久性に劣る。この耐久性を向上させるために特許文献３の図２に示されたようなストランド構成の電極（複数の単芯絶縁導線を撚り合わせた束により形成された電極）も、構造が複雑になり、コストが高くなって、経済的に不利である。また、上記各電極は構造が複雑なため、製作にも手間がかかる。また、上記各電極においては、最初の放電を生じさせるための電極の先端の放電ギャップを形成する導体の端面が互いに対向していないので、放電を生じさせにくい。
【特許文献１】特開２００３−３１１１７５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２０２６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２９９９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明が解決しようとする課題は、従来の放電破砕装置の電極は、構造が複雑で、経済的に不利であり、製作にも手間がかかり、また、放電を生じさせにくいという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、破壊対象物の内側に設けられた電解液に電極を介して放電エネルギーを付与して電解液をプラズマ化することにより圧力波を発生させ圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置の電極において、導体棒の一端が導体棒の他端の方向に折曲されて導体棒の両端が絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持され、かつ導体棒が切断されてこの切断面と切断面とを対向させて放電を生じさせる放電ギャップが形成されたことを特徴とする。また、破壊対象物の内側に設けられた電解液に電極を介して放電エネルギーを付与して電解液をプラズマ化することにより圧力波を発生させ圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置の電極において、導体棒の一端が導体棒の他端の方向に折曲されて導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持され、かつ導体棒が切断されてこの切断面と切断面とを対向させて放電を生じさせる放電ギャップが形成されたことも特徴とする。
導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において接近した位置で絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持されたことや、絶縁保持部材と絶縁保持部材との間の導体棒の１箇所以下が切断されて絶縁保持部材と絶縁保持部材との間に１以下の放電ギャップが形成されたことや、絶縁保持部材が導体棒の一端側と他端側とに着脱可能に形成されたことや、互いに対向する切断面の端面が尖った形状に形成されたことや、放電ギャップを収納するとともに電解液が充填されるカートリッジを備えたことも特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、１本の導体棒で電極を形成できて、耐久性を備え、構造を簡単とでき、電極の作成も容易とできる。また、切断面同士を対向させた放電ギャップを備えるので、放電を生じさせやすくなり、放電破砕装置による破砕作業の効率を向上できる。また、絶縁保持部材により導体棒の形状維持効果を高めることができ、放電ギャップの精度も保てる電極が得られる。
導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持された構成としたので、導体棒の形状維持効果、放電ギャップの精度、電極の耐久性をさらに向上できる。
導体棒の一端側と他端側とが当該導体棒の延在方向に沿って間隔を隔てた複数の箇所において接近した位置で絶縁保持部材により互いに絶縁状態に保持された構造としたので、導体棒の形状維持効果、放電ギャップの精度、電極の耐久性をさらに向上できる。
絶縁保持部材と絶縁保持部材との間の導体棒の１箇所以下が切断されて絶縁保持部材と絶縁保持部材との間に１以下の放電ギャップが形成された構成としたことで、導体棒の形状維持効果と放電ギャップの数との調和、即ち、導体棒の形状維持効果を向上でき、しかも、放電箇所を多くできて放電破砕装置による破砕作業の効率を向上できる電極を提供できる。
絶縁保持部材として、導体棒の一端側と他端側とに着脱可能に形成されたものを用いることで、電極の製作を容易にできる。
互いに対向する切断面の端面を尖った形状に形成することで、尖った形状に形成された端面での電界が大きくなり、放電を生じさせやすくなるので、放電効率を向上させることができる。
放電ギャップを収納するとともに電解液が充填されるカートリッジを備えたので、破壊対象物の電解液充填孔内に電解液を保留できない場合にでも対応できる電極を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施形態１
図１は実施形態１による放電破砕装置を示し、図２は放電破砕装置の電極を形成する導体棒の構造を示し、図３は絶縁保持部材の一例の断面を示す。尚、図７と同一又は相当部分は同一符号を付す。
【０００９】
実施形態１の放電破砕装置の電極１は、図２のように、１本の導体棒２が中間点３を境として折曲されて形成される。導体棒２としては、例えば鉄，銅，貴金属，合金等で直径５ｍｍ程度に形成されたワイヤを用いる。即ち、１本の導体棒２を中間点３を基準として導体棒２の一端４を導体棒２の他端５の方向に折り返し、中間点３の折曲部位６を境とした導体棒２の一端側４０と他端側５０とを複数の箇所で交差させる。複数の交差点７において導体棒２の一端側４０と他端側５０とが絶縁保持部材８により互いに絶縁保持される。そして、導体棒２の一端側４０（あるいは他端側５０）が複数箇所で切断され、切断面９と切断面９とを対向させて放電を生じさせる放電ギャップ１０が複数形成されたものである。放電ギャップ１０は数ｍｍ程度に設定される。図１では、電極１の先端となる折曲部位６とこの折曲部位６に最も近い位置に設けられた絶縁保持部材８ａとの間、電極１の先端から２番目の絶縁保持部材８ｂと３番目の絶縁保持部材８ｃとの間、電極１の先端から４番目の絶縁保持部材８ｄと５番目の絶縁保持部材８ｅとの間の計３箇所において、導体棒２の一端側４０が切断された電極１を示している。この場合、絶縁保持部材８，８間のすべての箇所において放電ギャップ１０を形成せず、絶縁保持部材８，８間において１つ飛び毎に放電ギャップ１０を形成しているので、導体棒２の形状維持効果を高めることができ、放電ギャップ１０の精度を維持できる高精度の電極１を提供でき、また、放電ギャップ１０を複数備えるので、放電箇所を多くでき、放電エネルギーを増加させることができて、圧力波による破砕力を向上できる。
【００１０】
尚、絶縁保持部材８，８間のすべての箇所において放電ギャップ１０を形成すれば、放電ギャップ１０の数をさらに増やすことができて、放電箇所を多くでき、放電エネルギーを増加させることができて、圧力波による破砕力を向上できる。即ち、絶縁保持部材８，８間のすべての箇所において設けられる放電ギャップ１０が１以下であれば、導体棒２と絶縁保持部材８とによる導体棒２の形状維持効果を達成でき、実用に耐え得る電極１を得ることができる。絶縁保持部材８，８間のすべての箇所において放電ギャップ１０を１つずつ設ける場合は、導体棒２の一端側４０のみ、あるいは、他端側５０のみに設けるようにすれば、導体棒２と絶縁保持部材８とによる導体棒２の形状維持効果を向上できる。
【００１１】
絶縁保持部材８は例えばゴムやプラスチック等で図３のような形状に形成されたものである。即ち、絶縁保持部材８は、交差点７の導体棒２の一端側４０と他端側５０とに着脱可能に形成されたものであり、具体的には、開口部２１，２２と開口部２１，２２を介して導体棒２の一端側４０と他端側５０とを別々に取り込んで挟持する挟持部２３，２４とを備えた保持部２５と、保持部２５の開口部２１，２２を塞ぐキャップ２６とを備える。絶縁保持部材８の交差点７への取付の際には、交差点７の導体棒２の一端側４０と他端側５０とを保持部２５の開口部２１，２２を介してそれぞれ挟持部２３，２４に取込んで一端側４０及び他端側５０の外周を挟持部２３，２４で挟み込んでこれらを互いに絶縁状態に保持する。そして、キャップ２６の係止片２７を開口部２１，２２の外縁周りに設けられた係止部２８に係止して開口部２１，２２を塞ぐ。以上により、複数の交差点７において導体棒２の一端側４０と他端側５０とを着脱の容易な絶縁保持部材８で簡単に絶縁保持できるので、電極１を簡単に作成できる。また、複数の交差点７において導体棒２の一端側４０と他端側５０とを絶縁保持部材８で保持しているので、電極１の形状を維持でき、放電ギャップ１０の精度を保てる。
【００１２】
尚、交差点７の導体棒２の一端側４０と他端側５０とを絶縁接着剤で絶縁接着保持してもよい。
【００１３】
電極１の後端、即ち、導体棒２の一端４と他端５は、互いに電気的に絶縁状態に電極側コネクタ１１に接続され、かつ、機械的に電極側コネクタ１１により保持される。従って、電極側コネクタ１１により導体棒２の形状維持効果が向上する。この電極側コネクタ１１に着脱可能に接続される接続コネクタ１２にはパルスパワー源８０からの負極線１３及び正極線１４が接続される。従って、電極側コネクタ１１と接続コネクタ１２とを接続することで、例えば、導体棒２の一端４が負極線１３に接続され、導体棒２の他端５が正極線１４に接続される。負極線１３と正極線１４は同軸ケーブルで形成してもよい。パルスパワー源８０には電源ケーブル１５を介して電源部８１が接続される。
【００１４】
電極１を破壊対象物６０の電解液充填孔６１内に充填された電解液６３中に挿入し、パルスパワー源８０を操作して電極１に大電流パルスを印加すると、複数の放電ギャップ１０で放電を生じ、放電エネルギーにより電解液充填孔６１内の電解液６３がプラズマ化して圧力波を発生し、これにより、破壊対象物６０を破砕できる。
【００１５】
実施形態１では、１本の導体棒２から電極１を形成するので、構造が簡単で、電極１の作成も容易とできる。また、絶縁保持部材８により導体棒２の形状維持効果を高めることができる。また、導体棒２の途中箇所を切断できるので、切断面を対向させることが可能となり、放電を生じさせやすい放電ギャップ１０を形成できるので、放電効率が向上し、圧力波による破砕力を向上できる。即ち、放電破砕装置による破砕作業の効率を向上できる。
【００１６】
実施形態２
実施形態１では、導体棒２の一端側４０と他端側５０とを複数の箇所で交差させ、この交差点７における導体棒２の一端側４０と他端側５０とを絶縁保持部材８で保持したが、導体棒２の一端側４０と他端側５０とを複数の箇所で交差させずに、接近させるだけとし、この接近部分における導体棒２の一端側４０と他端側５０とを絶縁保持部材８で保持してもよい。このようにしても、導体棒２の形状維持効果を高めることができる。
【００１７】
実施形態３
図４に示すように、放電ギャップ１０を収納するとともに電解液６３が充填されるカートリッジ３０を備えた電極１としてもよい。破壊対象物６０によっては電解液充填孔６１に電解液６３を充填しても破壊対象物６０の内部に浸透してしまって電解液充填孔６１内に電解液６３を保持できない場合があるが、このような場合には当該カートリッジ３０付きの電極１を用いて、カートリッジ３０内に電解液６３を充填した状態でカートリッジ３０付き電極１を破壊対象物６０の電解液充填孔６１内に挿入して放電することで破壊対象物６０を破砕できる。カートリッジ３０は、ゴムやプラスチック等で形成された収納体であり、上部に封止部３１を有し、電解液６３及び電極１の放電ギャップ１０の部分を内部に入れた後に封止部３１の内周囲と電極１の絶縁保持部材８の外周囲とを図外の接着テープや接着剤等で接着してカートリッジ３０の上部を封じて使用する。
【００１８】
実施形態４
上記では導体棒２の一端側４０と他端側５０とを複数の箇所で交差させ、この複数の交差点７において一端側４０と他端側５０とを絶縁保持部材８で互いに保持したが、図５に示すように、１本の導体棒２を中間点３を基準として導体棒２の一端４を導体棒２の他端５の方向に折り返した後に、一直線状に対向する導体棒２の一端側４０と他端側５０とを複数箇所で絶縁保持部材８５により互いに保持してから、導体棒２の一端側４０あるいは他端側５０の一部を切断することで放電ギャップ１０を形成した電極１Ａとしてもよい。この場合の絶縁保持部材８５としては、例えば図６に示した構成のものを用いればよい。図６の絶縁保持部材８５は、基板８６と、基板８６の両端側から中央に折り返されて基板８６の係止孔８８に係止される係止フック８９を備えた係止片８７とを備え、係止片８７と基板８６との間で形成される挟持部９０，９１に導体棒２一端側４０と他端側５０とを別々に収納して絶縁保持する構成を備える。この絶縁保持部材８５を用いれば、交差点７を形成しない場合においても電極１Ａを簡単に作成でき、また、導体棒２の形状維持効果を高めることができる。
【００１９】
実施形態５
導体棒２の一端側４０あるいは他端側５０の一部を切断した対向する一対の切断面９，９の各端面を尖った形状に形成すれば、尖った端面部分では電界が大きくなるので、放電を生じやすくなる。従って、放電効率を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
図５において、１本の導体棒２を中間点３を基準として導体棒２の一端４を導体棒２の他端５の方向に折り返し、導体棒２の一端４と他端５、即ち、導体棒２の両端のみを絶縁保持部材としての電極側コネクタ１１で電気的に絶縁保持し、かつ、機械的に保持した構成とし、一直線状に対向する導体棒２の一端側４０あるいは他端側５０の一部を一個所のみ切断することで放電ギャップ１０を１つのみ形成した電極としてもよい。この構成によれば、絶縁保持部材としての電極側コネクタ１１により導体棒２の形状維持効果を高めることができ、電極の構造が簡単となって製作が容易となり、また、切断面同士を対向させた放電ギャップ１０を形成することもできるので、本願の所期の目的を達成できる電極が得られる。また、導体棒２は電極側コネクタ１１で形状保持されるので、放電ギャップ１０の精度も保てる電極が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１による放電破砕装置及び電極を示す図。
【図２】実施形態１による電極を構成する導体棒の構成を示す図。
【図３】図１のＡ−Ａ断面に相当する絶縁保持部材の断面を示す図。
【図４】実施形態３による放電破砕装置及びカートリッジを備えた電極を示す図。
【図５】実施形態４による放電破砕装置及び電極を示す図。
【図６】図５のＡ−Ａ断面に相当する絶縁保持部材の断面を示す図。
【図７】従来の放電破砕装置及び電極を示す図。
【図８】従来の放電破砕装置の電極を示す図であり、（ａ）は電極の先端部の拡大図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ端面図。
【符号の説明】
【００２２】
１  電極、２  導体棒、４  導体棒の一端、５  導体棒の他端、６  折曲部位、
７  交差点、８  絶縁保持部材、９  切断面、１０  放電ギャップ、
１１  電極側コネクタ（絶縁保持部材）、３０  カートリッジ、
４０  導体棒の一端側、５０  導体棒の他端側、６０  破壊対象物。
【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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