(57)【要約】【課題】無線電波或いは電磁波による電子的な製品管理が可能な無線ＩＣタグを組み込んだ雷管または点火具を提供する。【解決手段】樹脂製材料或いはゴム製材料からなる塞栓と、前記塞栓を通して、外部から供給される点火エネルギーを伝搬するエネルギー伝搬路と、前記点火エネルギーによって着火され、爆発に至る火薬組成物と、前記火薬組成物を収容する金属製管体と、からなる雷管部とを有し、前記塞栓と前記雷管部とが結合されてなる雷管において、前記塞栓内部に無線ＩＣタグが組み込まれていることを特徴とする無線ＩＣタグ付き雷管または点火具。【選択図】図３
2006125650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製材料或いはゴム製材料からなる塞栓と、前記塞栓を通して、外部から供給される点火エネルギーを伝搬するエネルギー伝搬路と、前記点火エネルギーによって着火され、爆発に至る火薬組成物と、前記火薬組成物を収容する金属製管体と、からなる雷管部とを有し、前記塞栓と前記雷管部とが結合されてなる雷管において、前記塞栓内部に無線ＩＣタグが組み込まれていることを特徴とする無線ＩＣタグ付き雷管または点火具。
【請求項２】
前記エネルギー伝搬路が、金属製導体からなる脚線であることを特徴とする請求項１記載の無線ＩＣタグ付き雷管または点火具。
【請求項３】
前記無線ＩＣタグの受発信アンテナが、前記脚線であることを特徴とする請求項２記載の無線ＩＣタグ付き雷管または点火具。
【請求項４】
前記無線ＩＣタグの受発信アンテナが、前記金属製管体であることを特徴とする請求項１記載の無線ＩＣタグ付き雷管または点火具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
爆薬の起爆を行うための雷管、あるいは破砕剤の点火を行うための点火具であって、電波を受発信できる無線ＩＣタグを内蔵する雷管または点火具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、商品の物流を管理するためのタグ（荷札）として、バーコードや無線ＩＣタグが応用されるに至り、これらを応用するためのソフトウエアと合わせて在庫管理や製造履歴或いは販売履歴等の物流管理が電子的に行われることが可能になった。特に無線ＩＣタグに至っては、非接触で電子情報の書き込み、読み出しが可能であり、様々な用途開発がなされるようになった。また、最近では大きさ（縦、横、厚さ）が１ｍｍに満たない極めて小型の無線ＩＣタグが開発されており、その用途は益々拡がりつつある。
一方、爆薬の起爆を行うための雷管、あるいは破砕剤の点火を行うための点火具は、起爆或いは点火時間毎、また外部から供給される点火エネルギーを伝搬するエネルギー伝搬路（例えば、脚線や導火管等）の長さ毎に品種が分かれるため、管理するべき品種が極めて多岐に亘り、管理が容易ではないが、前記雷管や点火具の物流管理において無線ＩＣタグを応用した技術は知られていない。
【０００３】
雷管あるいは点火装置は、生産現場（工場）は勿論、消費現場においても１本単位で帳簿管理する必要があり、作業者の負担も大きい。
また、前記雷管や点火具において、前記点火エネルギーとして電気エネルギーを利用する電気雷管及び電気点火具についての無線電波或いは電磁波に対する安全性については、非特許文献１によって一定の評価がなされている。非特許文献１によれば、電波或いは電磁波信号源の出力インピーダンスが50Ωの場合において、出力電力が0.8W以上の携帯電話などの場合は危険性が高く、出力電力が10mW以下の特定小電力無線機などでは発火の危険性は低いと推定されている。
【非特許文献１】黒木、小坂、加藤「高周波エネルギーに対する電気雷管の発火特性」Science and Technology of EnergeticMaterials Vol.64, No.1, 2003 (329)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、無線電波或いは電磁波による電子的な製品管理が可能な無線ＩＣタグを組み込んだ雷管または点火具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは前記課題を解決するため鋭意検討した結果、無線電波或いは電磁波による電子的な製品管理が可能な無線ＩＣタグを組み込んだ雷管あるいは点火具を提供できることを見出した。
すなわち、本発明は下記の通りである。
（１）樹脂製材料或いはゴム製材料からなる塞栓と、前記塞栓を通して、外部から供給される点火エネルギーを伝搬するエネルギー伝搬路と、前記点火エネルギーによって着火され、爆発に至る火薬組成物と、前記火薬組成物を収容する金属製管体と、からなる雷管部とを有し、前記塞栓と前記雷管部とが結合されてなる雷管において、前記塞栓内部に無線ＩＣタグが組み込まれていることを特徴とする無線ＩＣタグ付き雷管または点火具。
（２）前記エネルギー伝搬路が、金属製導体からなる脚線であることを特徴とする（１）記載の無線ＩＣタグ付き雷管または点火具。
（３）前記無線ＩＣタグの受発信アンテナが、前記脚線であることを特徴とする（２）記載の無線ＩＣタグ付き雷管または点火具。
（４）前記無線ＩＣタグの受発信アンテナが、前記金属製管体であることを特徴とする（１）記載の無線ＩＣタグ付き雷管または点火具。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、無線ＩＣタグを製品包装材料ではなく、雷管あるいは点火具本体に組み込むため製品個々の管理を可能にできる。
例えば、ソフトウエア上の効果として、在庫管理や製造履歴或いは販売履歴等の物流管理を電子的に行うことができる。また、生産現場（工場）における製造品種の切り替え管理などに応用できる他、消費現場においてもパーソナルコンピュータ等を併用することによって消費数量の管理等が簡便となるため、作業者の労力が軽減される。更には、特定範囲においては、非接触で雷管及び点火具の存在を検知することが可能であるから、システム構築の方法によれば雷管あるいは点火具を悪用されることを防止する効果も期待できる。
【０００７】
また、本発明によれば、ハードウエア上の効果として、元々雷管あるいは点火具が有する脚線や金属管体を無線ＩＣタグの受発信アンテナとして応用することが可能となるため、特殊なアンテナが不要となり、アンテナの損傷等に配慮する必要がない。更には無線ＩＣタグを組み込む際に、前記受発信アンテナと前記塞栓材料或いは空気層を介して電磁的に結合されるように組み込むことが可能であるから製造も容易である。更には、表面に貼り付けたりするのではなく塞栓内部に組み込むため、剥がれ落ち防止や防水のための手段を容易なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明について以下具体的に説明する。
本発明の無線ＩＣタグ付き雷管あるいは点火具は、樹脂製材料或いはゴム製材料からなる塞栓と、前記塞栓を通して、外部から供給される点火エネルギーを伝搬するエネルギー伝搬路と、前記点火エネルギーによって着火され、爆発に至る火薬組成物と、前記火薬組成物を収容する金属製管体とからなる雷管部とを有し、前記塞栓と前記雷管部とが結合されてなる雷管において、前記塞栓内部に無線ＩＣタグが組み込まれる。
前記エネルギー伝搬路は、金属製導体からなる脚線から構成されても良い。また、前記無線ＩＣタグの受発信アンテナは、前記脚線或いは前記金属製管体からなることが好ましい。
【０００９】
更には、前記無線ＩＣタグが、前記受発信アンテナと前記塞栓材料或いは空気層を介して電磁的に結合されるように組み込まれるよう構成することが好ましい。
また、本発明において、前記エネルギー伝搬路が金属製導体からなる一対の脚線からなり、電気エネルギーの供給を受けることによって起爆或いは点火する電気雷管及び電気点火具においては、電波或いは電磁波信号源の出力インピーダンスが50Ωの場合において、該信号源の出力電力は、好ましくは0.8W未満であり、より好ましくは10mW以下である。但し、信号源の出力電力は前記の通り信号源の出力インピーダンスと電気雷管あるいは電気点火具の発火感度により決定されるものであるから、数値的に限定されるものではなく、無線通信のシステム構成上において任意に選択可能である。
以下、本発明の特に好ましい実施形態について、具体的に説明する。
【００１０】
［実施形態１］
図１は、一般的な電気雷管の模式図である。
電気雷管は樹脂製塞栓１と延時装置１２及び起爆薬１３、添装薬１４が装填された金属製管体３とを有し、該塞栓１と管体３とは締め付け部３１、３２、３３によって機械的にかしめられて結合される。金属製管体３の材質は、銅又はアルミニウム、又はこれらを主とする合金が好ましい。
また、該塞栓１を通してエネルギー伝搬路である脚線２が雷管内部へ導かれる。前記脚線２は、外気と触れる部分には樹脂被覆されている。また、前記脚線２の先端には電橋４が接続され、該電橋４の周囲には点火薬１１が配置される。点火薬１１は樹脂製カップ５に計量され、該カップ５と前記塞栓１とが機械的に結合されるように構成されても良い。
【００１１】
電気雷管は、電気発破器（図示せず）より電気エネルギーの供給を受け、該電気エネルギーは脚線２を通して電橋４を加熱する。前記点火薬１１は電橋４の周囲に配置され、電橋４の発熱によって着火される。前記点火薬１１が点火されると火炎及び熱を放射し、延時薬１２を点火する。延時薬１２は、原料となる組成及び量、装填長さによって設計される燃焼時間で燃焼し、起爆薬１３を点火する。起爆薬１３が点火されると瞬時の内に添装薬１４を起爆するに至る。
尚、導火管付雷管と呼称される種類の雷管においては、図１に示された前記エネルギー伝搬路である脚線２の代わりに中空状のチューブ内壁に火薬類が塗布された構造の導火管が用いられる。前記導火管付雷管の場合は該導火管先端が前記塞栓１を貫通する構造であり、外部より伝播される火炎や熱衝撃エネルギーが直接雷管内部に伝播されるので、電橋４、カップ５、点火薬１１は不要である。
【００１２】
図２は、図１に基づく本発明の無線ＩＣタグが組み込まれた雷管或いは点火具の塞栓部を拡大した実施形態１の模式図である。
点火具は、金属管体３に装填される火薬の種類が異なるだけで、その他の構造は前述の電気雷管の構造と同様である。また、図２の塞栓１は、図１の塞栓１の構成に等しい。
本発明の第１の実施形態を示す無線ＩＣタグ付き雷管は、塞栓１に組み込み部６を形成し、該組み込み部６内に無線ＩＣタグ７を組み込んで構成される。また、前記組み込み部６は、無線ＩＣタグ７を組み込んだ後、樹脂接着剤等で封止しても良い。前記組み込み部は脚線２と接しても良いし、脚線２と塞栓１を形成する材料を介して接しても良い。また、無線ＩＣタグ７を塞栓１成型時に組み込み、組み込み部６の形成を省略しても良い。前記の如く無線ＩＣタグ７と脚線２とを近接して配置することで、無線ＩＣタグ７にとって脚線２はモノポールアンテナとして作用する。無線ＩＣタグ７と脚線２との近接距離は、無線ＩＣタグの受発信効率に従い、任意に決定される。
【００１３】
また、本発明の実施形態の図面においては無線ＩＣタグ７のサイズが模式的に大きく表現されているが、0.4mm角程度で構成できる。例えば株式会社日立製作所より市販されているミューチップ等を応用すれば、長さ0.4mm、幅0.4mm、厚さ0.06mmで構成することができる。また、塞栓１に組み込む方向も任意に選択できる。
尚、前記Ｖノッチ２１は、脚線の樹脂被覆から突出した部分である芯線２２をＶの字状に折り曲げ、該Ｖの字の頂点内側に僅かな切れ目を入れて構成される。該Ｖノッチ２１を形成することにより、脚線２と管体３との間に過大な引張応力が作用した場合に切断され、脚線先端に取り付けられた電橋４と点火薬１１との摩擦を防止することができる。
【００１４】
［実施形態２］
図３は、図１に基づく本発明の無線ＩＣタグが組み込まれた雷管或いは点火具の塞栓部を拡大した実施形態２の模式図である。
図２に示す実施形態１と図３に示す実施形態２とは無線ＩＣタグ７を組み込む位置、即ち組み込み部６の塞栓１上の形成位置が異なり、その他の構成は実施形態１と同様である。前記組み込み部６は、製造における金属管体３の塞栓１への締め付けによる無線ＩＣタグ７の損傷を防ぐために、図１の締め付け部３１、３２、３３から外れた位置に形成されることが好ましく、更に好ましくは、締め付け部３２と３３との間に形成される。
実施形態２の発明によれば、無線ＩＣタグ７と金属管体３とを近接して配置することで、無線ＩＣタグ７にとって金属管体３がモノポールアンテナとして作用する。また、脚線２との位置関係の構成によっては、脚線２によるアンテナ効果も合わせて得られる。無線ＩＣタグ７と金属管体３との近接距離は、無線ＩＣタグの受発信効率に従い、任意に決定される。
実施形態２においては、金属管体３と塞栓１とが図１に準ずる締め付け部（図２には図示せず）によって機械的にかしめられて結合されるので耐水性を含む耐環境性能が高く、空隙部、即ち空気層を有したまま無線ＩＣタグ７と金属管体３とを近接される。或いは、無線ＩＣタグ７を封止材（図示せず）によって封止し、該封止材を介して無線ＩＣタグ７と金属管体３とを近接さても良い。
【００１５】
［実施形態３］
図４は、図１に基づく本発明の無線ＩＣタグが組み込まれた雷管或いは点火具の塞栓部を拡大した実施形態３の模式図である。
実施形態３は、エネルギー伝搬路２が導火管で構成される。導火管２は中空状のチューブ内壁に火薬類が塗布されてなり、外部より伝播される火炎や熱衝撃エネルギーが直接雷管内部に伝播する。
無線ＩＣタグ７を組み込む位置、即ち組み込み部６の塞栓１上の形成位置は、製造における金属管体３の塞栓１への締め付けによる無線ＩＣタグ７の損傷を防ぐために、図１の締め付け部３１、３２、３３から外れた位置に形成されることが好ましく、更に好ましくは、締め付け部３２と３３との間に形成される。
実施形態３の発明によれば、無線ＩＣタグ７と金属管体３とを近接して配置することで、無線ＩＣタグ７にとって金属管体３がモノポールアンテナとして作用する。無線ＩＣタグ７と金属管体３との近接距離は、無線ＩＣタグの受発信効率に従い、任意に決定される。
実施形態３においては、金属管体３と塞栓１とが図１に準ずる締め付け部（図３には図示せず）によって機械的にかしめられて結合されるので耐水性を含む耐環境性能が高く、空隙部、即ち空気層を有したまま無線ＩＣタグ７と金属管体３とを近接させる。或いは、無線ＩＣタグ７を封止材（図示せず）によって封止し、該封止材を介して無線ＩＣタグ７と金属管体３とを近接させても良い。
【実施例】
【００１６】
本発明を実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
実施例１では、雷管用金属製管体３（この場合銅管体を使用）をネットワークアナライザ（HEWLETT PACKARD 8720D/測定範囲：50MHz〜20GHz）に直結して電波を発信し、このときのＳパラメータのS11を測定した。具体的には、全長65mmの雷管用金属製管体３を前記ネットワークアナライザに所定のコネクタを用いて直結して2.45GHzの電気信号を出力したところ、S11の値が(−)10dBを示した。前記Ｓパラメータは反射係数であり、S11は出力側を特性インピーダンスZ0で終端したときの入力側反射係数を示し、レベルが低いほど送信効率が高いことを示す。
得られたS11の値から、アンテナより送信器へ反射する割合αは下記（Ａ）式及び（Ｂ）式で求められる。
S11=10Log A2        ・・・  (A)
α=A2×100   (%)    ・・・  (B)
送信器であるネットワークアナライザよりアンテナである雷管用金属製管体３に対して2.45GHzの電気信号が出力された場合、S11の値が(−)10dBであるから、(A)及び(B)式によれば出力した信号の約１０％が反射されたのみで、残り９０％は電波としてアンテナである雷管用金属製管体３より発信されたことが分り、雷管用金属製管体３がアンテナとして作用することを確認した。
【００１７】
［実施例２］
実施例２では、使用前の状態である収束された状態の雷管用脚線２（この場合、脚線の長さは３ｍであり、芯線の材質は銅脚線を使用）を実施例１と同様にネットワークアナライザに直結して2.45GHzの電気信号を出力し、このときのＳパラメータのS11を測定した。その結果、S11の値が約(−)７dBを示したので、約８０％が電波として発信されたことが分り、雷管用脚線２が収束状態でアンテナとして作用することを確認した。
【００１８】
［実施例３］
実施例３では、使用時を想定して実施例２の脚線の収束を解き、伸ばした状態の雷管用脚線２を実施例１と同様にネットワークアナライザに直結して2.45GHzの電気信号を出力し、このときのＳパラメータのS11を測定した。その結果、S11の値が約(−)８dBを示したので、約８５％が電波として発信されたことが分り、雷管用脚線２が使用状態でアンテナとして作用することを確認した。
また、前記アンテナ効率の参考として、無線機に用いられる専用アンテナの効率を測定した。
具体的には、専用周波数780MHzにチューニングしたアマチュア無線用アンテナを前記ネットワークアナライザに直結して780MHzの電気信号を出力し、このときのＳパラメータのS11を測定した。その結果、S11の値が約(−)10dBを示したので、約９０％が電波として発信されたことが分った（参考例）。
表１に実施例１乃至３及び参考例の電波発信効率をまとめた。
表１によれば、雷管の管体及び脚線をアンテナとして利用した場合と専用アンテナとの差異は殆どなく、前記の通り雷管の管体及び脚線がアンテナとして十分機能し得ることが分った。
【００１９】
［実施例４］
図５を用いて本発明の無線ＩＣタグ付き雷管の応用例を示す。
本実施例は、使用せずに切羽から返納された電気雷管１００を確認する場合の例示である。
現場の火薬取扱担当者は、例えば電話等によって事務所に電気雷管の返納があった旨を連絡する。連絡を受けた事務所の担当者は、管理用パーソナルコンピュータ１１４を用いてホスト中継装置１１３を介して中継装置１１２に返納された電気雷管１００を確認するための制御信号を送付する。中継装置１１２は、ホスト中継装置１１３より信号を受けると火薬運搬箱１０１に取り付けられたＩＣタグ用送受信器１１１に指令信号を送付し、複数の電気雷管１００に組み込まれたＩＣタグ７に対して電子データの読み取り信号を送付する。信号を受けた複数のＩＣタグ７は各々書き込まれている電子データ信号をＩＣタグ用送受信器１１１に送信し、該信号を受領したＩＣタグ用送受信器１１１は前記中継装置１１２及びホスト中継装置１１３を介して管理用パーソナルコンピュータ１１４に前記電子データを送信する。切羽に搬入された電気雷管のデータ、例えば使用する電気雷管の段数、使用本数、ロット番号等は予め同様の手段によって前記管理用パーソナルコンピュータ１１４に記憶されており、前記返納された電気雷管１００のデータと合わせて発破作業において使用された電気雷管１００のデータを知ることができ、消費帳簿を編集することができる。前記の手順の通りリアルタイムで電気雷管の消費状況を把握することができるので、例えば切羽の岩盤状態を推定することが容易になり、発破設計の参考とすることができる。また、次回の電気雷管発注数量等の管理も容易なものとなる。
実施例４では、本発明の実施形態１乃至３の無線ＩＣタグ付き雷管を用いて行い、電子データの読み出しが可能であることを確認した。
尚、ホスト中継装置１１３と中継装置１１２との間を結ぶ電波の相互の送受信出力は１０ｍＷ以下で行い、ＩＣタグ用送受信器１１１とＩＣタグとの間を結ぶ電波の相互の送受信出力も同様に１０ｍＷ以下で行った。特にホスト中継装置１１３と中継装置１１２との距離や地形が複雑な場合は間に別の中継装置を設置してもよい。
【００２０】
［実施例５］
同様に図５を用いて本発明の無線ＩＣタグ付き雷管の第２の応用例を示す。
実施例５では、返納された電気雷管１００に対して使用実績を登録することを試み、これを実現した。具体的には、管理用パーソナルコンピュータ１１４からホスト中継装置１１３及び中継装置１１２を介してＩＣタグ用送受信器１１１よりＩＣタグ７に対して電気雷管１００を使用した発破の日時に関するデータを書き込み、該書き込み結果を前記実施例４と同様な経路により確認した。
実施例４では、本発明の実施形態１乃至３の無線ＩＣタグ付き雷管を用いて行い、電子データの書き込みが可能であることを確認した。前記実施例４と実施例５の実用例によれば、電気雷管１００の使用履歴を管理することが可能である。
【００２１】
【表１】
2006125650.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は雷管の生産管理、製品管理等の分野で好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の一般的な電気雷管の断面模式図。
【図２】実施形態１を示す、雷管或いは点火具の塞栓部を拡大した断面模式図。
【図３】実施形態２を示す、雷管或いは点火具の塞栓部を拡大した断面模式図。
【図４】実施形態３を示す、雷管或いは点火具の塞栓部を拡大した断面模式図。
【図５】本発明雷管の応用例を示す模式図。
【符号の説明】
【００２４】
１．樹脂製塞栓
２．脚線
３．金属製管体
４．電橋
５．樹脂製カップ
６．組み込み部
７．無線ＩＣタグ
１１．点火薬
１２．延時装置
１３．起爆薬
１４．添装薬
２１．Ｖノッチ
２２．芯線
１００．電気雷管
１０１．火薬運搬箱
１１１．ＩＣタグ用送受信器
１１２．中継装置
１１３．ホスト中継装置
１１４．管理用パーソナルコンピュータ
【図１】
2006125650.tif 000004
【図２】
2006125650.tif 000005
【図３】
2006125650.tif 000006
【図４】
2006125650.tif 000007
【図５】
2006125650.tif 000008