(57)【要約】      （修正有）【課題】手間と時間をかけずに、複数の破砕対象箇所を効率的に破砕することができる放電破砕方法を提供する。【解決手段】接続装置２として、電極１に電線５；６で接続された接続子３；４の電気的接続部を有するとともに電気的接続部に放電制御装置（パルスパワー源８０からの電線（電源ケーブル２０）が接続されたものを用い、複数の電極を破壊対象物６０の複数の異なる放電破砕対象箇所（電解液充填孔６１）に配置して、複数の電極１の接続子を接続装置２の電気的接続部に順番に接続していって放電により放電破砕対象箇所を順番に破砕していくことで破壊対象物６０を破砕した。【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この圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置を用いた放電破砕方法において、放電破砕装置として、複数の電極と、電極に電力を供給して電極に放電を生じさせる放電制御装置と、電極と放電制御装置とを接続する接続装置とを備えたものを用い、接続装置として、電極に電線で接続された接続子の電気的接続部を有するとともに電気的接続部に放電制御装置からの電線が接続されたものを用い、複数の電極を破壊対象物の複数の異なる放電破砕対象箇所に配置して、複数の電極の接続子を接続装置の電気的接続部に順番に接続していって放電により放電破砕対象箇所を順番に破砕していくことで破壊対象物を破砕したことを特徴とする放電破砕方法。
【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を複数用いた放電破砕方法に関する。
【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。例えば図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放電制御装置としてのパルスパワー源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。電極７０とパルスパワー源８０は電線としての同軸ケーブル７１及びコネクタ部７２により接続される。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。
【０００３】
図７；図８に示すように、電極７０は、例えば一方の電極としての内部導体軸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た外部導体７５とで構成される。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。
【０００４】
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。
【０００５】
上記放電ギャップ７７；７８を備える電極７０と放電制御装置としてのパルスパワー源８０はコネクタ部７２を介して接続される。このコネクタ部７２は、一端がパルスパワー源８０に接続された同軸ケーブル７１の他端に設けられた図外のケーブル側コネクタと電極７０の後端に設けられた図外の電極側コネクタとが接続されて構成される。このコネクタ部７２により、電極７０の正極を形成する内部導体軸７３と同軸ケーブル７１中の正極電線とが電気的に接続され、電極７０の負極を形成する外部導体７５と同軸ケーブル７１中の負極電線とが電気的に接続される。
【０００６】
ところで、比較的大きい岩盤等の破壊対象物を完全に破砕するためには、破壊対象物６０に複数の放電破砕対象箇所として複数の電解液充填孔６１を形成し、電解液６３を充填した複数の電解液充填孔６１において電極７０を用いて放電破砕を実施する必要がある。この場合、例えば、パルスパワー源８０から最も遠い位置にある電解液充填孔６１に電極７０を設置し、この電極７０とパルスパワー源８０とを電気的に接続可能な長さの同軸ケーブル７１で接続し、１つの電極７０を複数の電解液充填孔６１間で移動させて複数の電解液充填孔６１で放電破砕を行うことが考えられる。また、パルスパワー源８０や電源部８１を移動して１つの電極７０を複数の電解液充填孔６１間で移動させて複数の電解液充填孔６１で放電破砕を行うことも考えられる。しかしながらこれらの方法では、１つの電解液充填孔６１での放電破砕作業を終了するたびに電極７０、あるいは電極７０とパルスパワー源８０や電源部８１を移動させなくてはならず、破砕作業に多くの手間と時間がかかり、破壊対象物６０を効率的に破砕することができない。
【特許文献１】特開２００３−３１１１７５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２０２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、従来の放電破砕方法では、複数の放電破砕対象箇所に対して破砕作業を行う必要のある破壊対象物の破砕作業において、多くの手間と時間がかかり、破壊対象物を効率的に破砕することができないという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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この圧力波で破壊対象物を破砕する放電破砕装置を用いた放電破砕方法において、放電破砕装置として、複数の電極と、電極に電力を供給して電極に放電を生じさせる放電制御装置と、電極と放電制御装置とを接続する接続装置とを備えたものを用い、接続装置として、電極に電線で接続された接続子の電気的接続部を有するとともに電気的接続部に放電制御装置からの電線が接続されたものを用い、複数の電極を破壊対象物の複数の異なる放電破砕対象箇所に配置して、複数の電極の接続子を接続装置の電気的接続部に順番に接続していって放電により放電破砕対象箇所を順番に破砕していくことで破壊対象物を破砕した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接続装置の電気的接続部に接続する電極の接続子を切換えることにより、破壊対象物の異なる破砕対象箇所に配置された電極で次々と放電破砕を行わせることができ、比較的に大きな破壊対象物を効率的に破砕できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は実施形態による放電破砕方法を示し、図２は放電破砕装置を示し、図３は接続装置の内部構造を示し、図４は接続装置の電気的接続部に対する接続子の接続動作を示す。尚、従来装置を示す図７と同一又は相当部分は同一符号を付す。
【００１１】
まず、図２〜図４により実施形態による放電破砕方法に使用する放電破砕装置を説明する。１は電極、２は電極１と放電制御装置としてのパルスパワー源８０とを接続する接続装置、３；４は接続装置２に接続される平板状の導体により形成された接続子である。電極１は例えば図７と同じように内部導体軸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た外部導体７５とで形成される。電極１の正極としての内部導体軸７３と正極用接続子３は電線５を介して互いに接続され、電極１の負極としての外部導体７５と負極用接続子４は電線６を介して互いに接続される。電線５；６は導体芯線の周囲が絶縁体で被覆された被覆電線である。電線５；６の一端側には接続子３；４が電気的に接続され、接続子３；４に対して電線５；６は着脱不能となっている。電線５；６の他端側は電極１に対してコネクタ７；８を介して電気的に接続され、コネクタ７；８により電線５；６と電極１とが着脱可能となっている。即ち、コネクタ７は電線５の導体芯線が接続された電線側コネクタ７ａと電極１の正極である内部導体軸７３が接続された電極側コネクタ７ｂとで構成され、コネクタ７ａ；７ｂにより電線５の導体芯線と電極１の正極である内部導体軸７３とを電気的に接離可能な構成である。コネクタ８は電線６の導体芯線が接続された電線側コネクタ８ａと電極１の負極である外部導体７５が接続された電極側コネクタ８ｂとで構成され、コネクタ８ａ；８ｂにより電線６の導体芯線と電極１の負極である外部導体７５とを電気的に接離可能な構成である。
【００１２】
接続装置２は、電気的接続部１０を備える。電気的接続部１０は、正極用接続子３が接続される正極用の電気的接続部１１と、負極用接続子４が接続される負極用の電気的接続部１２とを個別に備える。正極用の電気的接続部１１は、正極用接続子３を挟み付けて正極用接続子３との電気的接触を維持する挟持部１３を有する。負極用の電気的接続部１２も同様の挟持部１４を有する。挟持部１３や１４は、導体固定板１５と、導体固定板１５と対向する可動板１６と、導体固定板１５と可動板１６との間に挿入された接続子３や４を導体固定板１５に押し付ける方向の付勢力を可動板１６に付与する弾性手段としてのばね体１７とを備えて構成される。
【００１３】
正極用接続子３が接触する導体固定板１５には放電制御装置としてのパルスパワー源８０からの電源ケーブル２０の正極線２１が接続導体２２；２３を介して接続され、負極用接続子４が接触する導体固定板１５にはパルスパワー源８０からの電源ケーブル２０の負極線２５が接続導体２６；２７を介して接続される。電源ケーブル２０は、正極線２１を形成する導体芯線の外周囲が絶縁体２８で被覆され、絶縁体２８の外周囲に電源ケーブル２０の負極線２５を形成する網状導体線が設けられ、この負極線２５の外周囲が絶縁体で被覆された構造の同軸状のケーブルである。パルスパワー源８０と電源部８１とは電源ケーブル８５により電気的に接続され、電源部８１からの電力がパルスパワー源８０に供給される。
【００１４】
接続装置２の筐体３０Ａは、電気的接続部１０及び電源ケーブル２０の接続部３０が収納される上部開放の絶縁箱３１と、電源ケーブル２０の接続部３０の上方を覆う絶縁中蓋３２と、絶縁箱３１の上部を塞いで電気的接続部１０に接続された接続子３；４を覆う絶縁上蓋３３とで形成される。絶縁箱３１は、底板３４と、電源ケーブル挿入孔３５が形成されている側の壁である一端壁３６と、一端壁３６とは反対側の壁である他端壁３７と、一端壁３６と他端壁３７との端部を繋ぐ壁である両側壁３８；３９とを備えて形成された上部開放の矩形状の箱である。電気的接続部１０と電源ケーブル２０の接続部３０は、一端壁３６及び他端壁３７と平行で一端壁３６と他端壁３７との間のほぼ中間位置に設けられた仕切板４０により区切られている。電気的接続部１０の正極用の接続部１１と負極用の接続部１２は、両側壁３８；３９間のほぼ中央において両側壁３８；３９と対向するように設けられた仕切板４１により区画される。導体固定板１５；１５は絶縁箱３１の両側壁３８；３９の内側に設けられ、仕切板４１側には可動体１６；１６が設けられる。可動板１６；１６と仕切板４１との間にはばね体１７が設けられ、この弾性手段としてのばね体１７が可動板１６を導体固定板１５の方向に付勢している。
【００１５】
図４（ａ）に示すように、ばね体１７で可動板１６が導体固定板１５の方向に付勢された状態で可動板１６と導体固定板１５との間の間隔は接続子３；４の板厚より小さい寸法に維持される。よって、この可動板１６と導体固定板１５との間に例えば正極用接続子３を圧入すると、この接続子３の圧入によりばね体１７は可動板１６を導体固定板１５の方向に付勢して接続子３と導体固定板１５との電気的な接触を維持する（図４（ｂ）参照）。負極用接続子４も同様に接続される。従って、接続子３；４と導体固定板１５；１５との電気的な接触状態が確実に維持され、信頼性の高い電気的接続部１０を実現できる。また、電気的接続部１０に対する接続子３；４の接続切換作業を簡単容易に行えるようになる。
【００１６】
また、導体固定板１５と可動板１６との対向間に圧入された接続子３；４を覆うために絶縁上蓋３３を被せる。また、電源ケーブル２０の接続部３０が絶縁中蓋３２により覆われている。よって、絶縁箱３１；絶縁中蓋３２；絶縁上蓋３３により電気的接続部１０や電源ケーブル２０の接続部３０と外部とが確実に絶縁されるので、安全性の高い接続装置が実現される。
【００１７】
図１により実施形態による放電破砕方法を説明する。電源部８１、パルスパワー源８０、接続装置２を所定の位置に設置する。そして、接続装置２と電極１と電極１に接続された電線５；６と電線５；６に接続された接続子３；４とを１組とした電極構成体１Ａを複数用意しておく。電極構成体１Ａの電線５；６の長さは、電解液充填孔６１と接続装置２との間の距離を考慮し、電極１を電解液充填孔６１に設置した状態で接続子３；４を電気的接続部１０に接続できる長さとしておく。そして、複数の電解液充填孔６１の１つ１つに予め電極１を１つずつ配置しておき、１番目の電極１ａ（１）の接続子３；４を接続装置２の電気的接続部１０に接続して１番目の電極１ａ（１）で放電破砕を行う。１番目の電極１ａ（１）での放電破砕を終了したら、１番目の電極１ａ（１）の接続子３；４を接続装置２の電気的接続部１０より外して、電気的接続部１０に２番目の電極１ｂ（１）の接続子３；４を接続してこの２番目の電極１ｂ（１）で放電破砕を行う。以後同様に３番目の電極１ｃ（１）、４番目の電極１ｄ（１）、…最後の電極１で放電破砕を行っていく。以上により、接続子３；４を切換えるだけで、複数の電極１で次々と放電破砕を行わせることが可能となり、比較的に大きな岩盤などの破壊対象物６０を効率的に破砕できる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
挟持部１３；１４は図５のような構成としてもよい。即ち、上部の開口４５の間隔を接続子３；４の板厚に対応させ、中央の対向間隔４６を狭くした凹形状に形成された板ばね４７で挟持部１３；１４を構成する。このような挟持部１３；１４としても信頼性の高い電気的接続部１０を実現でき、また、電気的接続部１０に対する接続子３；４の接続切換作業を簡単容易に行えるようになる。
【００１９】
図３；図５のように、接続子３；４の下端先端を尖った断面逆三角形状に形成することで、挟持部１３；１４の上方から接続子３；４を挟持部１３；１４に挿入しやすくなり、挟持部１３；１４への接続子３；４の接続作業の容易化、スムーズ化に貢献する。
【００２０】
図６に示すように、放電ギャップ７７；７８を収納するとともに電解液６３が充填される収納体であるカートリッジ５０を備えた電極１を用いても良い。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５０付きの電極１を用いて、カートリッジ５０内に電解液６３を充填した状態でカートリッジ５０付き電極を破壊対象物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５０はゴム、プラスチック等で形成された収納体であり、上部に電極１の外周囲に当接する封止口５１を有し、電解液６３及び放電ギャップ７７；７８の部分を内部に入れた後に封止口５１を接着剤等で電極１の外周囲に接着して使用する。
【００２１】
放電ギャップは少なくとも電極の先端側に１つ備えるだけでも良い。例えば、絶縁体を介して平行に設けられた正極線及び負極線の先端を絶縁体の先端より若干突出させてこれら突出させた正極線及び負極線の先端間で放電ギャップを形成した電極を用いてもよい。
【００２２】
電極１と電線５；６とを電気的に接離可能とするコネクタ７；８を備えたので、電解液充填孔６１と接続装置２との間の距離に応じて電線５；６を交換することで電線５；６の長さを容易に変更できる。
【００２３】
上記では、接続子３；４を絶縁箱３１の上から電気的接続部１１；１２に接続する構成としたが、接続子３；４を絶縁箱３１の横から電気的接続部１１；１２に接続する構成としてもよい。
【００２４】
接続子３；４を平板状でなく例えば棒形状の導体により形成しても良い。この場合、電気的接続部１１；１２は接続子の形状に合せて接続子との電気的接触を確実に維持できる構成とすればよい。
【００２５】
上記では、正極用接続子３と負極用接続子４とを物理的に分離したが、電線５；６の代わりに正極導体及び負極導体を備えた同軸ケーブルを電線５；６の代わりに用いて、接続装置２の電気的接続部１０はこの同軸ケーブルの正極導体及び負極導体を絶縁状態に接続できるコネクタ構造のような接続部としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態による放電破砕方法を示す図。
【図２】実施形態の破砕作業方法に用いる放電破砕装置を示す斜視図。
【図３】放電破砕装置の接続装置の内部構成図。
【図４】接続装置の電気的接続部に対する接続子の接続動作を示す図。
【図５】他の例による挟持部を示す断面図。
【図６】他の例によるカートリッジを備えた電極を示す図。
【図７】従来の放電破砕装置を示す図。
【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】
【００２７】
１  電極、２  接続装置、３  正極用接続子（接続子）、
４  負極用接続子（接続子）、５；６  電線、７；８  コネクタ、
１０  電気的接続部、２０  電源ケーブル（電線）、６０  破壊対象物、
８０  パルスパワー源（放電制御装置）。
【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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