(57)【要約】【課題】操作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、より効率良く点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取ることができる無線起爆雷管用アンテナ、当該無線起爆雷管用アンテナを備えた無線起爆雷管、及び当該無線起爆雷管を用いた無線起爆システムを提供する。【解決手段】無線起爆雷管用アンテナ１１は、軟磁性体コアの軸をＺ軸、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸に直交する軸をＹ軸とした場合、Ｚ軸の周囲かつ軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回されたＺ軸用コイルと軟磁性体コアにて形成されたＺ軸用アンテナ１１Ｚと、Ｘ軸の周囲かつ軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回されたＸ軸用コイルと軟磁性体コアにて形成されたＸ軸用アンテナ１１Ｘと、Ｙ軸の周囲かつ軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回されたＹ軸用コイルと軟磁性体コアにて形成されたＹ軸用アンテナ１１Ｙとが近接されて配置されている。【選択図】図１２
2018087673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナであって、
軟磁性体で形成された軟磁性体コアと、
Ｚ軸用コイルと、
Ｘ軸用コイルと、
Ｙ軸用コイルと、を有し、
前記軟磁性体コアの軸を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Ｚ軸の周囲かつ前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｚ軸用コイル、あるいは、前記Ｚ軸の周囲かつ非磁性体で形成されたＺ軸用ボビンを介して前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｚ軸用コイルと、前記軟磁性体コアと、にてＺ軸用アンテナが形成されており、
前記Ｘ軸の周囲かつ前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｘ軸用コイル、あるいは、前記Ｘ軸の周囲かつ非磁性体で形成されたＸ軸用ボビンを介して前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｘ軸用コイルと、前記軟磁性体コアと、にてＸ軸用アンテナが形成されており、
前記Ｙ軸の周囲かつ前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｙ軸用コイル、あるいは、前記Ｙ軸の周囲かつ非磁性体で形成されたＹ軸用ボビンを介して前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｙ軸用コイルと、前記軟磁性体コアと、にてＹ軸用アンテナが形成されており、
前記Ｚ軸用アンテナと前記Ｘ軸用アンテナと前記Ｙ軸用アンテナとが、近接されて配置されている、
無線起爆雷管用アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の無線起爆雷管用アンテナであって、
前記Ｚ軸用アンテナと前記Ｘ軸用アンテナと前記Ｙ軸用アンテナとが、前記Ｚ軸の方向に沿って、直線状に隣り合うように配置されている、
無線起爆雷管用アンテナ。
【請求項３】
請求項２に記載の無線起爆雷管用アンテナであって、
前記Ｚ軸用アンテナは、前記Ｘ軸用アンテナと前記Ｙ軸用アンテナとに挟まれる位置に配置されている、
無線起爆雷管用アンテナ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線起爆雷管用アンテナであって、
前記軟磁性体コアは、筒状に形成されている、
無線起爆雷管用アンテナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線起爆雷管用アンテナと、
前記無線起爆雷管用アンテナに接続されて起爆部に点火する制御部と、
前記制御部に接続された前記起爆部と、を有する、
無線起爆雷管。
【請求項６】
請求項５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、
前記装薬孔の近傍に張り巡らされた操作側アンテナと、
前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて前記操作側アンテナを介して無線方式で前記点火用のエネルギーと前記電子回路駆動用のエネルギーと前記制御信号を前記無線起爆雷管用アンテナを介して前記無線起爆雷管に受け渡す起爆操作機と、にて構成されている、
無線起爆システム。
【請求項７】
請求項６に記載の無線起爆システムであって、
前記無線起爆雷管における前記無線起爆雷管用アンテナは筒状であり、
前記無線起爆雷管用アンテナの内径は、前記無線起爆雷管の前記起爆部と前記制御部の少なくとも一方の外径よりも大きく形成されており、
前記無線起爆雷管の前記起爆部と前記制御部の少なくとも一方は、前記無線起爆雷管用アンテナに挿通されて前記無線起爆雷管用アンテナと一体化されて前記装薬孔に装填されている、
無線起爆システム。
【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無線起爆雷管に取り付けるアンテナである無線起爆雷管用アンテナ、及び当該無線起爆雷管用アンテナを備えた無線起爆雷管、及び当該無線起爆雷管を用いた無線起爆システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トンネルの掘削現場等における爆破作業では、掘削面である切羽面において掘削方向に向けて、例えば径が数［ｃｍ］、深さが数［ｍ］程度の装薬孔を複数削孔し、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し、切羽面から離れた遠隔位置から、起爆操作機と操作側アンテナとを用いて制御信号を無線で送信して爆破する種々の発破工法が開示されている。無線起爆雷管は、無線起爆雷管用アンテナを有しており、当該無線起爆雷管用アンテナにて、操作側アンテナ周囲に発生した磁界もしくは電界を利用することで、無線方式で点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギーを受け取るとともに、無線の制御信号（ＩＤ要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号や起爆実行信号等を含む）を受信して起爆する。従って、無線起爆雷管用アンテナは、前記エネルギー（点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギー等）を受け取ることができる性能が要求されるとともに、無線の制御信号を効率良く受信することができる性能が要求される。
【０００３】
例えば特許文献１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。そして起爆側アンテナは、円筒状の軸方向を装薬孔の軸方向に沿う方向に設定されて、装薬孔内に配置されている。
【０００４】
また、特許文献２には、受信起爆装置（無線起爆雷管に相当）の長手方向を軸とした場合、当該軸回りに導電線が巻回された受信コイル（無線起爆雷管用アンテナに相当）を有する受信起爆装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、起爆操作機の操作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。
【０００６】
また、特許文献４には、起爆操作機の操作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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１３４２９８号公報
【特許文献２】特開平８−２１９７００号公報
【特許文献３】特開２００１−３３０４００号公報
【特許文献４】特開２００１−１５３５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば図５に示すように、トンネルの内壁に沿って複数回巻回された操作側アンテナ６０は、切羽面４１から所定距離Ｌ１だけ離れた位置のトンネル内壁に張られ、トンネル内壁に沿って巻回されて形成されている。そして操作側アンテナ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、巻回された操作側アンテナ６０の中央部の近傍では、切羽面４１にほぼ直交する方向（この場合、Ｚ軸方向）である。しかし、巻回された操作側アンテナ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た方向となる。つまり、図５の例において、巻回された操作側アンテナ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を受け取ることができる。しかし、図５の例において、巻回された操作側アンテナ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、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とともに、無線の制御信号を効率良く受信することができない可能性がある。
【０００９】
特許文献１及び特許文献２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）に沿う方向に設定されて装薬孔内に配置されている。従って、当該無線起爆雷管用アンテナでは、巻回された操作側アンテナの中央部の近傍で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を効率良く受信することができるが、巻回された操作側アンテナの縁部では、効率良く前記エネルギーを受け取ることができないとともに、無線の制御信号を効率良く受信することができない可能性がある。
【００１０】
また特許文献３及び特許文献４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らないので、特許文献１及び特許文献２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。従って、特許文献１及び特許文献２と同様、巻回された操作側アンテナの中央部の近傍では効率良く前記エネルギーを受け取るとともに無線の制御信号を効率良く受信することができるが、巻回された操作側アンテナの縁部では、効率良く前記エネルギーを受け取ることができないとともに、無線の制御信号を効率良く受信することができない可能性がある。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、操作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、より効率良く点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取ることができる無線起爆雷管用アンテナ、当該無線起爆雷管用アンテナを備えた無線起爆雷管、及び当該無線起爆雷管を用いた無線起爆システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る無線起爆雷管用アンテナ、無線起爆雷管、及び無線起爆システムは次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナである。そして、軟磁性体で形成された軟磁性体コアと、Ｚ軸用コイルと、Ｘ軸用コイルと、Ｙ軸用コイルと、を有し、前記軟磁性体コアの軸を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Ｚ軸の周囲かつ前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｚ軸用コイル、あるいは、前記Ｚ軸の周囲かつ非磁性体で形成されたＺ軸用ボビンを介して前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｚ軸用コイルと、前記軟磁性体コアと、にてＺ軸用アンテナが形成されており、前記Ｘ軸の周囲かつ前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｘ軸用コイル、あるいは、前記Ｘ軸の周囲かつ非磁性体で形成されたＸ軸用ボビンを介して前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｘ軸用コイルと、前記軟磁性体コアと、にてＸ軸用アンテナが形成されており、前記Ｙ軸の周囲かつ前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｙ軸用コイル、あるいは、前記Ｙ軸の周囲かつ非磁性体で形成されたＹ軸用ボビンを介して前記軟磁性体コアの周囲に導電線が巻回された前記Ｙ軸用コイルと、前記軟磁性体コアと、にてＹ軸用アンテナが形成されており、前記Ｚ軸用アンテナと前記Ｘ軸用アンテナと前記Ｙ軸用アンテナとが、近接されて配置されている、無線起爆雷管用アンテナである。
【００１３】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る無線起爆雷管用アンテナであって、前記Ｚ軸用アンテナと前記Ｘ軸用アンテナと前記Ｙ軸用アンテナとが、前記Ｚ軸の方向に沿って、直線状に隣り合うように配置されている、無線起爆雷管用アンテナである。
【００１４】
次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係る無線起爆雷管用アンテナであって、前記Ｚ軸用アンテナは、前記Ｘ軸用アンテナと前記Ｙ軸用アンテナとに挟まれる位置に配置されている、無線起爆雷管用アンテナである。
【００１５】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明〜第３の発明のいずれか１つに係る無線起爆雷管用アンテナであって、前記軟磁性体コアは、筒状に形成されている、無線起爆雷管用アンテナである。
【００１６】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係る無線起爆雷管用アンテナと、前記無線起爆雷管用アンテナに接続されて起爆部に点火する制御部と、前記制御部に接続された前記起爆部と、を有する、無線起爆雷管である。
【００１７】
次に、本発明の第６の発明は、上記第５の発明に係る無線起爆雷管と、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、前記装薬孔の近傍に張り巡らされた操作側アンテナと、前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて前記操作側アンテナを介して無線方式で前記点火用のエネルギーと前記電子回路駆動用のエネルギーと前記制御信号を前記無線起爆雷管用アンテナを介して前記無線起爆雷管に受け渡す起爆操作機と、にて構成されている、無線起爆システムである。
【００１８】
次に、本発明の第７の発明は、上記第６の発明に係る無線起爆システムであって、前記無線起爆雷管における前記無線起爆雷管用アンテナは筒状であり、前記無線起爆雷管用アンテナの内径は、前記無線起爆雷管の前記起爆部と前記制御部の少なくとも一方の外径よりも大きく形成されており、前記無線起爆雷管の前記起爆部と前記制御部の少なくとも一方は、前記無線起爆雷管用アンテナに挿通されて前記無線起爆雷管用アンテナと一体化されて前記装薬孔に装填されている、無線起爆システムである。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、図５におけるＺ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を効率良く受信することができるＺ軸用アンテナと、図５における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を効率良く受信することができるＸ軸用アンテナと、図５における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を効率良く受信することができるＹ軸用アンテナと、の３つのアンテナが配置された無線起爆雷管用アンテナを構成することができる。これにより、切羽面における位置毎に異なる無線起爆雷管用アンテナを構成する必要がなく、１種類の無線起爆雷管用アンテナにて、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を効率良く受信することができる無線起爆雷管用アンテナを実現することができる。
【００２０】
第２の発明によれば、無線起爆雷管用アンテナの全体の形状を、例えばＺ軸方向に削孔された装薬孔に無線起爆雷管用アンテナを装填する際に都合の良い形状とすることができる。
【００２１】
第３の発明によれば、Ｚ軸方向に沿って並べられた３つのアンテナにおいて、Ｚ軸用アンテナを中央に配置する。発明者による種々の実験の結果、Ｚ軸用アンテナを中央に配置した場合のほうが、Ｚ軸用アンテナを端部に配置した場合よりも、より効率良く前記エネルギーと制御信号を受け取ることができることを確認した。従って、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、さらに効率良く前記エネルギーと制御信号を受け取ることができる無線起爆雷管用アンテナを実現することができる。
【００２２】
第４の発明によれば、Ｘ軸用アンテナの導電線及びＹ軸用アンテナの導電線を、筒状形状のコアの中空部の開口部を避けるように巻回して３個のコアを直線状に配置すれば、３個のコアの中空部は連続した貫通孔として形成される。例えば、前記貫通孔に、無線起爆雷管の制御部や起爆部等を挿通すれば、スペース効率のよい無線起爆雷管を構成することができるので便利である。
【００２３】
第５の発明によれば、切羽面に削孔された各装薬孔にて、より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を効率良く受信することができる無線起爆雷管用アンテナを備えた無線起爆雷管を実現することができる。
【００２４】
第６の発明によれば、切羽面に削孔された各装薬孔にて、より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を効率良く受信することができる無線起爆雷管用アンテナを有する無線起爆雷管を用いた無線起爆システムを実現することができる。
【００２５】
第７の発明によれば、筒状の無線起爆雷管用アンテナに、無線起爆雷管の起爆部と制御部の少なくとも一方を挿通して一体化することで、装薬孔のより奥まで爆薬を装填することが可能になり、起爆効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】トンネル掘削現場における切羽面を爆破するための無線起爆システムの全体構成を説明する斜視図である。
【図２】切羽面に削孔した装薬孔に爆薬ユニットを装填した状態を説明する図である。
【図３】操作側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、操作側アンテナの位置と、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】無線起爆雷管の全体構造を説明する斜視図である。
【図７】無線起爆雷管用アンテナをＺ軸方向から見た図である。
【図８】無線起爆雷管用アンテナ内に制御部と起爆部が挿通されて無線起爆雷管が構成された第１の実施の形態の無線起爆雷管の例を説明する断面図である。
【図９】図８の例に対して、Ｘ軸用アンテナとＹ軸用アンテナとＺ軸用アンテナの配置を変更した第２の実施の形態の無線起爆雷管の例を示す図である。
【図１０】図８の例に対して、Ｘ軸用アンテナとＹ軸用アンテナとＺ軸用アンテナの配置を変更した第３の実施の形態の無線起爆雷管の例を示す図である。
【図１１】図８の例に対して、無線起爆雷管の形状と配置位置を変更した第４の実施の形態の無線起爆雷管の例を示す図である。
【図１２】Ｚ軸用アンテナを中央に配置した無線起爆雷管用アンテナの外観の例を説明する図である。
【図１３】Ｚ軸用アンテナを端部（図１３の例では左端部）に配置した無線起爆雷管用アンテナの外観の例を説明する図である。
【図１４】Ｚ軸の周囲に導電線が巻回されたＺ軸用アンテナの斜視図である。
【図１５】Ｘ軸の周囲に導電線が巻回されたＸ軸用アンテナの斜視図である。
【図１６】Ｙ軸の周囲に導電線が巻回されたＹ軸用アンテナの斜視図である。
【図１７】ボビンを介してＸ軸の周囲に導電線が巻回されたＸ軸用アンテナの例の斜視図である。
【図１８】図１７に対して異なる形状のボビンを用いたＸ軸用アンテナの例の斜視図である。
【図１９】ボビンを介してＹ軸の周囲に導電線が巻回されたＹ軸用アンテナの例の斜視図である。
【図２０】図１９に対して異なる形状のボビンを用いたＹ軸用アンテナの例の斜視図である。
【図２１】ボビンを介してＺ軸の周囲に導電線が巻回されたＺ軸用アンテナの例の斜視図である。
【図２２】図１１に対して、図１８に示すＸ軸用アンテナ、図２０に示すＹ軸用アンテナ、図２１に示すＺ軸用アンテナを用いた無線起爆雷管の例を示す斜視図である。
【図２３】無線起爆雷管の構成を説明する回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。なお、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸が記載されている場合、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、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。
【００２８】
●［無線起爆システム１の全体構成（図１）と、装薬孔４０への爆薬ユニット２０の装填状態（図２）］
図１に示すように、無線起爆システム１は、切羽面４１（被爆破個所）に削孔された装薬孔４０に装填される爆薬ユニット２０（図２参照）と、装薬孔４０から離れた遠隔位置に配置されて爆薬ユニット２０に対して、操作側アンテナ周囲に磁界を発生させるための電流を供給するとともに制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号や起爆実行信号等を含む）を重畳する起爆操作機５０と、切羽面４１（装薬孔）の近傍に張り巡らされた操作側アンテナ６０と、にて構成されている。
【００２９】
起爆操作機５０は、発破母線６２と補助母線６１を介して操作側アンテナ６０に電流を供給して、操作側アンテナ６０の周囲に磁界を発生させるとともに制御信号を重畳している。従って、起爆操作機５０は、操作側アンテナ６０を介して無線方式で、点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を、後述する無線起爆雷管用アンテナ１１（図２参照）を介して、無線起爆雷管を構成している制御部及び起爆部に受け渡す。そして、磁界を発生させるために操作側アンテナ６０に流れる電流の周波数、および制御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。なお、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。また起爆操作機５０は、無線起爆雷管からの無線の応答信号を、操作側アンテナ６０と補助母線６１と発破母線６２を介して受信する。なお、無線起爆雷管からの応答信号の周波数である応答周波数は、例えば１０［ＭＨｚ］に設定されている。
【００３０】
操作側アンテナ６０は、切羽面４１から例えば１［ｍ］程度の距離Ｌ１だけ離れた位置に、洞床４２、洞側壁４３、洞天井４４に沿って張られている。発破母線６２の先端から切羽面４１までの距離Ｌ２は、例えば３０［ｍ］程度である。また発破母線６２の先端から起爆操作機５０までの距離Ｌ３は、例えば７０［ｍ］程度である。起爆操作機５０には、発破母線６２と補助母線６１を介して操作側アンテナ６０が接続されている。なお、操作側アンテナ６０と補助母線６１は、爆破する毎に新たに張られる。
【００３１】
図２に示すように、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。そして図２に示すように装薬孔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。また爆薬ユニット２０は、親ダイ２０１と増しダイ２０２にて構成されている。なお、増しダイ２０２に無線起爆雷管１０が取り付けられることで親ダイ２０１が構成されている。親ダイ２０１は、装薬孔４０に装填される際の先頭となる爆薬であって無線起爆雷管１０が取り付けられた爆薬である。また増しダイ２０２は、親ダイ２０１に対して適宜増減される爆薬である。なお、爆薬ユニット２０は、親ダイ２０１のみ、あるいは親ダイ２０１に増しダイ２０２が追加された状態の爆薬である。
【００３２】
無線起爆雷管１０は、図２に示すように、無線起爆雷管用アンテナ１１と、制御部１２と、起爆部１４と、にて構成されている。そして無線起爆雷管用アンテナ１１はＺ軸方向に延びる空洞部を有しており、例えば、制御部１２は無線起爆雷管用アンテナ１１の前記空洞部内に収容され、起爆部１４は一部が無線起爆雷管用アンテナ１１の前記空洞部内に収容されて残りの部分は無線起爆雷管用アンテナ１１から突出している。そして、無線起爆雷管用アンテナ１１から突出した起爆部１４が差し込まれた爆薬は、無線起爆雷管用アンテナ１１と一体化されて親ダイ２０１を形成し、装薬孔４０に装填されている。また、無線起爆雷管用アンテナ１１の外径は、装薬孔４０の内径以下である。なお、図１１、図２２の例に示すように、起爆部１４と、制御部１２Ａを無線起爆雷管用アンテナの外に配置してもよい。
【００３３】
また表示装置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。そしてケーブル７１の長さは、親ダイ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に設定されている。従って図２に示すように、表示装置７２は、親ダイ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。なお、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。
【００３４】
●［操作側アンテナ６０の周囲に発生する磁界の方向（図３〜図５）］
図３は、図１から操作側アンテナ６０のみを抽出した図である。図３において、操作側アンテナ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。無線起爆雷管用アンテナ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、最も効率良く点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギーを受け取ることができる（なお、本明細書では、「点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギー」を「前記エネルギー」と記載する）とともに無線の制御信号を受信することができる。
【００３５】
なお図４は、図３をＩＶ方向から見た図である。巻回された操作側アンテナ６０に対して、ほぼ中央に相当する切羽面４１の装薬孔の位置を装薬位置Ｐ２ｂにて示す。そして操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの左上方の位置を装薬位置Ｐ１ａにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの右上方の位置を装薬位置Ｐ１ｃにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの上方の位置を装薬位置Ｐ１ｂにて示す。また、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの左方の位置を装薬位置Ｐ２ａにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの右方の位置を装薬位置Ｐ２ｃにて示す。また、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの左下方の位置を装薬位置Ｐ３ａにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの右下方の位置を装薬位置Ｐ３ｃにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの下方の位置を装薬位置Ｐ３ｂにて示す。
【００３６】
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（操作側アンテナ６０の周囲に発生する磁界）の方向と大きさの例を示す図である。操作側アンテナ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軸方向のみであるので、Ｚ軸回りに導電線を巻回したアンテナ（図６の例ではＺ軸用アンテナ１１Ｚ）で効率良く前記エネルギーを受け取ることができる。しかし、操作側アンテナ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。また装薬位置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、操作側アンテナ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（図６の例ではＺ軸用アンテナ１１Ｚ）のみでは、効率良く前記エネルギーを受け取るとともに無線の制御信号を効率良く受信することができるとは限らない。そこで、以下に説明する無線起爆雷管用アンテナ１１とすることで、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）された無線起爆雷管用アンテナであっても、より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を効率良く受信することができる無線起爆雷管用アンテナ１１を実現する。
【００３７】
●［第１の実施の形態の無線起爆雷管１０の構造（図６〜図８）］
図６は、第１の実施の形態の無線起爆雷管１０の分解斜視図を示している。無線起爆雷管１０は、無線起爆雷管用アンテナ１１と、無線起爆雷管用アンテナ１１に接続されて起爆部１４に点火する制御部１２と、制御部１２に接続された起爆部１４と、にて構成されている。また図７は、図６における無線起爆雷管用アンテナ１１を図６中のＶＩＩ方向から見た図である。無線起爆雷管用アンテナ１１は、導電線が巻回された３個のコア（軟磁性体コア）のそれぞれにて形成されたＺ軸用アンテナ１１Ｚ、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙが、同軸に配置されて構成されている。そして無線起爆雷管用アンテナ１１は、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚ、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙの３つが、Ｚ軸の方向に沿って並べられている。なお、無線起爆雷管用アンテナ１１の形状は、円筒状であることが好ましいが、軸方向に沿った中央部が中空の筒状形状であれば外径部の輪郭形状はどのような形状でもよく、軸方向の断面における外径の輪郭形状が、円、楕円、多角形等、どのような形状であってもよい。また無線起爆雷管用アンテナ１１と制御部１２とは導電線１１１にて接続されている。
【００３８】
また図８は、無線起爆雷管用アンテナ１１内に制御部１２と起爆部１４とを収容させた無線起爆雷管１０の断面図を示している。Ｘ軸用アンテナ１１Ｘの導電線及びＹ軸用アンテナ１１Ｙの導電線は、筒状形状のコアの中空部の開口部を避けるように巻回されているので（図１５、図１６参照）、３個のコアの中空部は連続した貫通孔として形成されている。そして制御部１２には起爆部１４が固定され、制御部１２及び起爆部１４は、無線起爆雷管用アンテナ１１の貫通孔（空洞部）に挿通されて固定されている。また図８の例では、制御部１２は無線起爆雷管用アンテナ１１の貫通孔に収容され、起爆部１４は一部が無線起爆雷管用アンテナ１１の貫通孔に収容されて先端部は無線起爆雷管用アンテナ１１から突出している。この突出した起爆部１４を爆薬の先端に差し込むことで、親ダイ２０１を形成する（図２参照）。なおコア１１５の形状は、導電線を巻回することができれば、どのような形状であってもよいが、装薬孔内へ装填することと、制御部及び起爆部を収容することより、円筒形状とすることが、より好ましい。また図８の例では、筒状の無線起爆雷管用アンテナ１１の貫通孔（空洞部）の内径を、無線起爆雷管１０の起爆部１４と制御部１２のそれぞれの外径よりも大きく形成した例を示しており、貫通孔に起爆部１４の一部と制御部１２を収容（挿通）して無線起爆雷管用アンテナ１１と一体化した例を示している。なお、無線起爆雷管用アンテナ１１の貫通孔の内径を、起爆部１４と制御部１２の少なくとも一方の外径よりも大きく形成し、起爆部１４と制御部１２の少なくとも一方を貫通孔に収容（挿通）して無線起爆雷管用アンテナ１１と一体化するように構成してもよい。
【００３９】
●［第２の実施の形態の無線起爆雷管１０Ａの構造（図９）］
図９は、第２の実施の形態の無線起爆雷管１０Ａの斜視図を示している。第２の実施の形態の無線起爆雷管１０Ａでは、図８に示す無線起爆雷管１０に対して、長手方向をＺ軸方向として制御部１２を配置し、制御部１２の周囲にＺ軸回りにＸ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙ、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚが近接するように配置されている。なお、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙ、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚのそれぞれは、図９に示すどのアンテナの位置に配置されていてもよい。そして無線起爆雷管１０Ａは、Ｚ軸回りに近接するように配置されたＸ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙ、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚにて形成された無線起爆雷管用アンテナ１１Ａの中央の空洞部に制御部１２が挿通され、起爆部１４は無線起爆雷管用アンテナ１１Ａから突出されている。この突出した起爆部１４を爆薬の先端に差し込むことで、親ダイ２０１（図２参照）を形成することができる。
【００４０】
●［第３の実施の形態の無線起爆雷管１０Ｂの構造（図１０）］
図１０は、第３の実施の形態の無線起爆雷管１０Ｂの斜視図を示している。第３の実施の形態の無線起爆雷管１０Ｂでは、図８に示す無線起爆雷管１０に対して、長手方向をＺ軸方向として制御部１２を配置し、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚの貫通孔（空洞部）に制御部１２が挿通され、起爆部１４がＺ軸用アンテナ１１Ｚから突出されている。そしてＺ軸用アンテナ１１Ｚにおける起爆部１４とは反対の側に、Ｚ軸に直交する方向に沿ってＸ軸用アンテナ１１ＸとＹ軸用アンテナ１１Ｙとが隣り合わせて配置されている。従って、Ｘ軸用アンテナ１１ＸとＹ軸用アンテナ１１ＹとＺ軸用アンテナ１１Ｚとが近接するように配置されている。なお、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙ、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚのそれぞれは、図１０に示すどのアンテナの位置に配置されていてもよい。また、突出した起爆部１４を爆薬の先端に差し込むことで、親ダイ２０１（図２参照）を形成することができる。図１０の例では、筒状のＺ軸用アンテナ１１Ｚの貫通孔（空洞部）の内径を、無線起爆雷管の起爆部１４と制御部１２のそれぞれの外径よりも大きく形成した例を示しており、貫通孔に起爆部１４の一部と制御部１２を収容（挿通）して無線起爆雷管用アンテナと一体化した例を示している。なお、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚの貫通孔の内径を、起爆部１４と制御部１２の少なくとも一方の外径よりも大きく形成し、起爆部１４と制御部１２の少なくとも一方を貫通孔に収容（挿通）して無線起爆雷管用アンテナと一体化するように構成してもよい。
【００４１】
●［第４の実施の形態の無線起爆雷管１０Ｃの構造（図１１）］
図１１は、第４の実施の形態の無線起爆雷管１０Ｃの斜視図を示している。第４の実施の形態の無線起爆雷管１０Ｃでは、図８に示す無線起爆雷管１０の制御部１０の形状と配置位置に対して、制御部１２Ａの形状と配置位置が異なる。制御部１２Ａは、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘの径以下の径を有する円柱状であり、起爆部１４がＺ軸方向に突出するように取り付けられている。そして無線起爆雷管１０Ｃでは、起爆部１４、制御部１２Ａ、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙが、同軸となるようにＺ軸方向に沿って配置されている。従って、Ｘ軸用アンテナ１１ＸとＹ軸用アンテナ１１ＹとＺ軸用アンテナ１１Ｚとが近接するように配置されている。なお、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙ、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚのそれぞれは、図１１に示すどのアンテナの位置に配置されていてもよい。また、突出した起爆部１４を爆薬の先端に差し込むことで、親ダイ２０１（図２参照）を形成することができる。
【００４２】
なお、図９に示すように配置されたＸ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙ、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚに、図１１に示す制御部１２Ａ及び起爆部１４を組み合わせて無線起爆雷管を構成してもよい。同様に、図１０に示すように配置されたＸ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙ、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚに、図１１に示す制御部１２Ａ及び起爆部１４を組み合わせて無線起爆雷管を構成してもよい。
【００４３】
●［無線起爆雷管用アンテナ１１の構造（図１２、図１３）］
無線起爆雷管用アンテナ１１は、無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである。無線起爆雷管用アンテナ１１は、図１２及び図１３に示すように、軟磁性体で形成されたコア１１５であって導電線１１１が巻回された３個のコアを有する。ここで、３個のコア１１５に対して、所定の方向の軸（この場合、コア１１５の軸）をＺ軸、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸の双方に直交する軸をＹ軸、に設定する。そして３個のコア１１５のうちの１つのコア１１５は、Ｚ軸の周囲に導電線１１１が巻回されたＺ軸用アンテナ１１Ｚを形成している。また、残りのコア１１５のうちの１つのコア１１５は、Ｘ軸の周囲に導電線１１１が巻回されたＸ軸用アンテナ１１Ｘを形成している。また、残りのコア１１５は、Ｙ軸の周囲に導電線１１１が巻回されたＹ軸用アンテナ１１Ｙを形成している。そして図１２及び図１３に示す例では、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚと、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘと、Ｙ軸様アンテナ１１Ｙと、がいずれかの順序でＺ軸方向に沿って配置されて、無線起爆雷管用アンテナ１１が構成されている。図１２及び図１３に示す無線起爆雷管用アンテナ１１は、第１の実施の形態の無線起爆雷管１０（図８参照）、第４の実施の形態の無線起爆雷管１０Ｃ（図１１）にて利用される。
【００４４】
コア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軟磁性体であって、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。そしてコア１１５は、図６、図９〜図１１に示すように、筒状形状を有しており、導電線１１１が巻回されている。
【００４５】
この無線起爆雷管用アンテナ１１は、無線起爆雷管用アンテナ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。そして、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軸用アンテナ１１Ｚに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を効率良く受信することができる。また図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軸用アンテナ１１Ｘに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を効率良く受信することができる。また図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軸用アンテナ１１Ｙに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を効率良く受信することができる。
【００４６】
図１２及び図１３の例に示す無線起爆雷管用アンテナ１１は、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚ、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙの３つが、Ｚ軸方向に沿って、直線状に隣り合うように配置されている。また、３個のコア１１５のそれぞれは筒状形状を有しており、筒状形状のコアのそれぞれの軸が同軸となるように３個のコア１１５が並べられて無線起爆雷管用アンテナ１１が形成されている。発明者による種々の実験の結果によれば、Ｚ軸用アンテナ１１Ｚを中央に配置する（Ｚ軸用アンテナを、Ｘ軸用アンテナとＹ軸用アンテナに挟まれる位置に配置する）ことが、より好ましい。例えば、図１２の例では、左側にＸ軸用アンテナ１１Ｘ、中央にＺ軸用アンテナ１１Ｚ、右側にＹ軸用アンテナ１１Ｙ、となる順序で並べられており、この並び方を（１１Ｘ、１１Ｚ、１１Ｙ）と記載する。Ｚ軸用アンテナ１１Ｚが中央に配置された並び方には、図１２に示す（１１Ｘ、１１Ｚ、１１Ｙ）の並び方と、図１２に示す状態からＺ軸回りに９０［°］回転させた（１１Ｙ、１１Ｚ、１１Ｘ）の順序の並び方がある。なお、図１３の例に示すようにＺ軸用アンテナ１１Ｚを左端部に配置した（１１Ｚ、１１Ｘ、１１Ｙ）の順序の並び方や、図示省略するが、（１１Ｚ、１１Ｙ、１１Ｘ）、及びＺ軸用アンテナ１１Ｚを右端部に配置した（１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚ）、（１１Ｙ、１１Ｘ、１１Ｚ）の順序の並び方としてもよい。
【００４７】
●［Ｚ軸用アンテナ１１Ｚ、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙの構造（図１４〜図１６）］
以下の各アンテナの説明では、コア１１５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。
【００４８】
Ｚ軸用アンテナ１１Ｚは、図１４に示すように、筒状形状のコア１１５の周囲に導電線１１１が巻回されて形成されており、導電線１１１がＺ軸の周囲に巻回されたコイル１１７Ｚ（Ｚ軸用コイル）を有している。なおコア１１５は、大きいほど前記エネルギーを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を効率良く受信することができるので、筒状形状のコアを当該コアの軸方向に複数連結してコア１１５を構成してもよい（Ｘ軸用アンテナ、Ｙ軸用アンテナも同様）。
【００４９】
Ｘ軸用アンテナ１１Ｘは、図１５に示すように、筒状形状のコア１１５の周囲に導電線１１１が巻回されて形成されており、導電線１１１がＸ軸の周囲に巻回されたコイル１１７Ｘ（Ｘ軸用コイル）を有している。なお、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘに巻回された導電線１１１は、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘのコア１１５の中空部の開口部１１４を避けるように巻回されていることが好ましい。つまり、コア１１５の中空部の開口部１１４が導電線１１１にて覆われていないことが好ましい。
【００５０】
Ｙ軸用アンテナ１１Ｙは、図１６に示すように、筒状形状のコア１１５の周囲に導電線１１Ａ１１１が巻回されて形成されており、導電線１１１がＹ軸の周囲に巻回されたコイル１１７Ｙ（Ｙ軸用コイル）を有している。なお、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙに巻回された導電線１１１は、Ｙ軸用アンテナ１１Ｙのコア１１５の中空部の開口部１１４を避けるように巻回されていることが好ましい。つまり、コア１１５の中空部の開口部１１４が導電線１１１にて覆われていないことが好ましい。
【００５１】
そして図８（第１の実施の形態）、図９（第２の実施の形態）、図１０（第３の実施の形態）、図１１（第４の実施の形態）に示すように、Ｚ軸用アンテナ１１ＺとＸ軸用アンテナ１１ＸとＹ軸用アンテナ１１Ｙは、近接されて配置され、無線起爆雷管用アンテナ１１、１１Ａ、１１Ｂが形成されている。なお、Ｘ軸用アンテナ１１Ｘを、Ｚ軸回りに９０［°］旋回させたものがＹ軸用アンテナ１１Ｙである。
【００５２】
●［コアの周囲にボビンを介して導電線を巻回する例（図１７〜図２２）］
以下に説明するように、コア１１５を収容可能なボビンを用意して当該ボビンに導電線１１１を巻回し、導電線が巻回されたボビンにコア１１５を収容させてＸ軸用アンテナ、Ｙ軸用アンテナ、Ｚ軸用アンテナ、のそれぞれを構成するようにしてもよい。導電線１１１の巻回が容易となる外形形状を有するボビンを用いることで、コア１１５に導電線１１１を巻回するよりも、短時間に、かつ容易にＸ軸用アンテナ、Ｙ軸用アンテナ、Ｚ軸用アンテナを構成することができる。
【００５３】
ボビンの材質は、導電線を巻回するため絶縁特性を有し、かつ非磁性体であり、かつコア１１５を収容する際に多少変形することが好ましいので弾性特性を有していることが好ましい。またボビンには、導電線を巻回しやすくするため、及び巻回した導電線の位置をズレにくくするため、少なくとも、巻回開始位置と巻回終了位置に、導電線の直径と同程度の案内溝が形成されていることが好ましい。巻回装置等を用いて機械的に導電線を巻回しようとした場合、コア１１５に導電線を直接巻回することは非常に困難である。しかし、ボビンを用いることで、巻回装置等を用いて機械的に導電線を巻回してコイル１１７Ｘ、１１７Ｙ、１１７Ｚを形成することが容易となる。
【００５４】
図１７及び図１８は、ボビン１６、１６Ｂ（Ｘ軸用ボビンに相当）を用いたＸ軸用アンテナ１１ＸＡ、１１ＸＢの例を示している。図１７の例では、ボビン１６は、Ｘ軸に直交する面が省略された矩形の箱状の形状を有している。そしてボビン１６の外周面に、かつＸ軸回りに、導電線１１１を巻回してコイル１１７Ｘを形成する。そしてコイル１１７Ｘが形成されたボビン１６内にコア１１５を収容させることでＸ軸用アンテナ１１ＸＡが形成される。また図１８の例では、ボビン１６Ｂの形状が異なり、ボビン１６ＢにおけるＺ軸に直交する面（コア１１５の端面と対向する面）が、コア１１５の端面とほぼ同様の形状とされている（この場合、円形状とされている）。そして図１７の例と同様、ボビン１６Ｂの外周面に、かつＸ軸回りに導電線１１１が巻回されてコイル１１７Ｘが形成されたボビン１６Ｂ内にコア１１５を収容させることでＸ軸用アンテナ１１ＸＢが形成される。以上、Ｘ軸用アンテナ１１ＸＡ、１１ＸＢは、ボビン１６、１６Ｂを介してコア１１５の周囲に導電線１１１が巻回された（Ｘ軸用）コイル１１７Ｘと、コア１１５にて形成されている。
【００５５】
図１９及び図２０は、ボビン１６、１６Ｂ（Ｙ軸用ボビンに相当）を用いたＹ軸用アンテナ１１ＹＡ、１１ＹＢの例を示している。図１９に示すＹ軸用アンテナ１１ＹＡは、図１７に示すＸ軸用アンテナ１１ＸＡに対して、導電線１１１が巻回されたボビン１６をＺ軸回りに９０［°］旋回させており、コイル１１７ＹがＹ軸回りに巻回されている点が異なる。同様に、図２０に示すＹ軸用アンテナ１１ＹＢは、図１８に示すＸ軸用アンテナ１１ＸＢに対して、導電線１１１が巻回されたボビン１６ＢをＺ軸回りに９０［°］旋回させており、コイル１１７ＹがＹ軸回りに巻回されている点が異なる。以上、Ｙ軸用アンテナ１１ＹＡ、１１ＹＢは、ボビン１６、１６Ｂを介してコア１１５の周囲に導電線１１１が巻回された（Ｙ軸用）コイル１１７Ｙと、コア１１５にて形成されている。
【００５６】
図２１は、ボビン１６（Ｚ軸用ボビンに相当）を用いたＺ軸用アンテナ１１ＺＡの例を示している。図２１に示すボビン１６は、図１７に示すボビンと同様であるが、Ｚ軸に直交する面が省略された矩形の箱状である点が異なり、図１７に示すボビンをＹ軸回りに９０［°］旋回させている点が異なる。従って、コイル１１７Ｚは、ボビン１６の外周面に、かつＺ軸回りに、導電線１１１が巻回されて形成されている。そして導電線１１１が巻回されたボビン１６内にコア１１５を収容させることでＺ軸用アンテナ１１ＺＡが形成される。以上、Ｚ軸用アンテナ１１ＺＡは、ボビン１６を介してコア１１５の周囲に導電線１１１が巻回された（Ｚ軸用）コイル１１７Ｚと、コア１１５にて形成されている。
【００５７】
そしてＸ軸用アンテナ１１ＸＢ（または１１ＸＡ）、Ｙ軸用アンテナ１１ＹＢ（または１１ＹＡ）、Ｚ軸用アンテナ１１ＺＡ、制御部１２Ａ、起爆部１４を、例えば（図１１の例と同様に配置して）図２２の例に示すように近接させて配置することで、無線起爆雷管１０Ｄを構成する。なお、図２２の例に示す配置では、Ｚ軸方向に沿って３つ並んだアンテナの中央にＺ軸用アンテナ１１ＺＡが配置されていることがより好ましいが、Ｘ軸用アンテナとＹ軸用アンテナとＺ軸用アンテナが、それぞれどの位置に配置されていてもよい。また、図示省略するが、図９の例に示す無線起爆雷管１０Ａにおいて、Ｘ軸用アンテナ１１ＸをＸ軸用アンテナ１１ＸＢ（または１１ＸＡ）に変更し、Ｙ軸用アンテナ１１ＹをＹ軸用アンテナ１１ＹＢ（または１１ＹＡ）に変更し、Ｚ軸用アンテナ１１ＺをＺ軸用アンテナ１１ＺＡに変更してもよい。さらに制御部１２及び起爆部１４を、図１１に示す制御部１２Ａ及び起爆部１４に変更してもよい。また図示省略するが、図１０の例に示す無線起爆雷管において、Ｘ軸用アンテナ１１ＸをＸ軸用アンテナ１１ＸＢ（または１１ＸＡ）に変更し、Ｙ軸用アンテナ１１ＹをＹ軸用アンテナ１１ＹＢ（または１１ＹＡ）に変更し、Ｚ軸用アンテナ１１ＺをＺ軸用アンテナ１１ＺＡに変更してもよい。さらに制御部１２及び起爆部１４を、図１１に示す制御部１２Ａ及び起爆部１４に変更してもよい。
【００５８】
●［無線起爆雷管１０の制御部１２内及び起爆部１４内の回路（図２３）］
次に図２３に示す回路ブロック図を用いて、無線起爆雷管１０、１０Ａ〜１０Ｄの制御部１２、１２Ａ内及び起爆部１４内の回路について説明する。図２３は例として、図６に示す無線起爆雷管用アンテナ１１を含めた、制御部１２、起爆部１４の、それぞれの回路（ブロック図）を示している。
【００５９】
無線起爆雷管用アンテナ１１は、コイル１１７Ｘを有するＸ軸用アンテナと、コイル１１７Ｚを有するＺ軸用アンテナと、コイル１１７Ｙを有するＹ軸用アンテナと、にて構成されている。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、コイル１１７Ｚ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、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軸用アンテナのコイル１１７Ｘ、Ｚ軸用アンテナのコイル１１７Ｚ、Ｙ軸用アンテナのコイル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。
【００６０】
制御部１２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等にて構成されている。なお、同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれは、対応するコイル１１７Ｘ、コイル１１７Ｚ、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にて構成されている。
【００６１】
３軸合成回路１２４は、コイル１１７Ｘ、コイル１１７Ｚ、コイル１１７Ｙ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。なお、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り、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。そして、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要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号等を含む）及び起爆信号は、ＣＰＵ１３１に取り込まれ、経路１５２及びレギュレータ１２８（定電圧回路）を経由した前記エネルギーは、ＣＰＵ１３１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。また３軸合成回路１２４は、ＣＰＵ１３１が無線信号を送信する場合、ＣＰＵ１３１からの制御信号１５４に基づいて、ＣＰＵ１３１から送信される信号を変調回路１３３及び送信回路１３４を介した経路１５３を、同調回路１２１を介してＸ軸用アンテナのコイル１１７Ｘ、同調回路１２２を介してＺ軸用アンテナのコイル１１７Ｚ、同調回路１２３を介してＹ軸用アンテナのコイル１１７Ｙ、のいずれか１つ以上に接続する。なお、経路１５３は、無線起爆雷管から操作側アンテナへの応答信号を送信するルートである。そしてＣＰＵ１３１は経路１５３と無線起爆雷管用アンテナ１１から応答信号を送信する。
【００６２】
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。なお、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が、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。
【００６３】
ＣＰＵ１３１は、起爆実行信号（制御信号）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。
【００６４】
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。そして起爆部１４が点火されると、図２に示す親ダイ２０１が起爆される。
【００６５】
●［本発明の効果等］
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。無線起爆雷管の無線起爆雷管用アンテナ１１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ので、操作側アンテナ６０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。そして、当該操作周波数の電流を操作側アンテナ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操作側アンテナ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要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号等を含む）及び起爆信号にて、無線起爆雷管の制御を行う。
【００６６】
また、無線起爆雷管１０から応答する信号の周波数を１［ＭＨｚ］以上１０［ＭＨｚ］以下に設定することで、操作側アンテナ６０の長さも、洞床、洞側、洞天井に沿って１回あるいは数回巻く程度の長さで良い。また、操作側アンテナ６０にて、送信信号の送信と応答信号の受信を兼用させることが可能であり、送信信号の送信専用アンテナ及び応答信号の受信専用のダイポールアンテナを必要としない。例えば無線起爆雷管からの応答周波数を１０［ＭＨｚ］とした場合、起爆操作機の受信用のアンテナの長さは、応答周波数の波長λ（この場合、３０［ｍ］）を超えない長さとすることが好ましく、１〜数回巻きの操作側アンテナを兼用することができる。また、無線起爆雷管用アンテナ１１は、送信専用アンテナ及び受信専用アンテナを別々に用意する必要がなく、無線起爆雷管１０から起爆操作機５０へ送信する応答信号の送信用アンテナは、無線起爆雷管用アンテナ１１を兼用することができる。
【００６７】
また、本実施の形態にて説明した無線起爆雷管用アンテナ１１は、Ｚ軸方向の磁界から効率よ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を受信することができるコイル１１７Ｚとコア１１５によるＺ軸用アンテナ１１Ｚと、Ｘ軸方向の磁界から効率よ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を受信することができるコイル１１７Ｘとコア１１５によるＸ軸用アンテナ１１Ｘと、Ｙ軸方向の磁界から効率よ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を受信することができるコイル１１７Ｙとコア１１５によるＹ軸用アンテナ１１Ｙと、を有している。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を受信することができる。また図２に示すように、無線起爆雷管用アンテナ１１から突出した起爆部１４を爆薬に差し込むことで、親ダイ２０１を容易に形成することができる。
【００６８】
本発明の無線起爆雷管用アンテナ１１、無線起爆雷管１０、無線起爆システム１は、本実施の形態にて説明した外観、構造、構成、形状等に限定されず、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。
【００６９】
また本実施の形態にて説明した無線起爆雷管用アンテナ１１、無線起爆雷管１０、無線起爆システム１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。
【００７０】
また、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。
【００７１】
本実施の形態にて説明した無線起爆雷管用アンテナ１１は、Ｚ軸用アンテナのみを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、点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギー等を、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等の操作側アンテナの縁部では、点火用のエネルギーや電子回路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、本実施の形態の無線起爆雷管用アンテナでは、発明者が何度も実験した結果、点火用のエネルギーや電子回路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無線起爆雷管用アンテナ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、点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギー等を「より確実に受け取ることが可能」であり、無線の起爆信号を「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。
【符号の説明】
【００７２】
１        無線起爆システム
１０、１０Ａ〜１０Ｄ    無線起爆雷管
１１、１１Ａ、１１Ｂ    無線起爆雷管用アンテナ
１１Ｘ、１１ＸＡ、１１ＸＢ    Ｘ軸用アンテナ
１１Ｙ、１１ＹＡ、１１ＹＢ    Ｙ軸用アンテナ
１１Ｚ、１１ＺＡ    Ｚ軸用アンテナ
１１１    導電線
１１４    開口部
１１５    コア（軟磁性体コア）
１１７Ｘ  コイル（Ｘ軸用コイル）
１１７Ｙ  コイル（Ｙ軸用コイル）
１１７Ｚ  コイル（Ｚ軸用コイル）
１２      制御部
１２１、１２２、１２３    同調回路
１２４    ３軸合成回路
１２５    検波・復調回路
１２６    整流回路
１２７    電子回路駆動用蓄電装置
１２８    レギュレータ（定電圧回路）
１３１    ＣＰＵ
１３２    ＩＤ記憶装置
１３３    変調回路
１３４    送信回路
１３８    起爆用スイッチ回路
１４      起爆部
１４１    点火回路
１４２    点火玉
１４３    起爆薬
１４４    添装薬
１５１、１５２、１５３    経路
１５４    制御信号
１５６    制御信号
１６、１６Ｂ    ボビン
２０      爆薬ユニット
２０１    親ダイ
２０２    増しダイ
２２      込め物
４０      装薬孔
４１      切羽面（被爆破個所）
４２      洞床
４３      洞側壁
４４      洞天井
５０      起爆操作機
６０      操作側アンテナ
６１      補助母線
６２      発破母線
７１      ケーブル
７２      表示装置
Ｄ１      径
Ｄ２      深さ
Ｊ１１    アンテナ軸
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３    距離
Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ、Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ    装薬位置
【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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【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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