(57)【要約】【課題】受信用アンテナと、送信用アンテナと、を別々に有しており、かつ、起爆操作機に向けて送信する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、より小型である無線起爆雷管を提供する。【解決手段】  点火エネルギーを含む駆動エネルギーと制御信号等とを受け取る起爆側受信アンテナと、応答信号を送信し起爆部に点火する起爆制御電子回路と、応答信号を送信する起爆側送信アンテナと、起爆部と、起爆側受信アンテナと起爆側送信アンテナと起爆制御電子回路と起爆部とを収容する筒状ケースと、起爆側送信アンテナと非接触である外部送信補助アンテナ１９２と、筒状ケースの内部に設けられて非接触にて起爆側送信アンテナを覆い外部送信補助アンテナ１９２とは非接触とされて一部が外部送信補助アンテナ１９２の一方端の側に接近した位置に配置された内部送信補助アンテナ１９１と、を有する、無線起爆雷管である。【選択図】図６
2019066092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
爆薬を起爆する起爆部を有する無線起爆雷管であって、
無線で、点火エネルギーを含む駆動エネルギーと、制御信号と、起爆信号と、を受け取る起爆側受信アンテナと、
前記駆動エネルギーによって駆動し、前記制御信号に対する応答信号を無線で送信し、前記起爆信号を受け取った場合に前記点火エネルギーを用いて起爆部に点火する、起爆制御電子回路と、
前記起爆制御電子回路からの前記応答信号を無線で送信する起爆側送信アンテナと、
前記起爆部と、
前記起爆側受信アンテナと前記起爆側送信アンテナと前記起爆制御電子回路と前記起爆部とを収容する、絶縁体で形成された筒状ケースと、
導電体で形成されて線状であるとともに一方端の側が前記筒状ケースの外周面に取り付けられて他方端の側が前記筒状ケースから離れるように延ばされ、前記起爆側送信アンテナとは非接触とされた外部送信補助アンテナと、
導電体で形成されているとともに前記筒状ケースの内部に設けられて非接触にて前記起爆側送信アンテナを覆い、前記外部送信補助アンテナとは非接触とされて一部が前記外部送信補助アンテナの一方端の側に接近した位置に配置された内部送信補助アンテナと、
を有する、
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は、絶縁体の緩衝材に覆われて前記筒状ケース内に収容されており、
前記内部送信補助アンテナは、前記緩衝材の外周に取り付けられて、前記起爆側送信アンテナ及び前記緩衝材とともに前記筒状ケース内に収容されている、
無線起爆雷管。
【請求項３】
請求項１に記載の無線起爆雷管であって、
前記内部送信補助アンテナは、前記筒状ケースの内壁に取り付けられている、
無線起爆雷管。
【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であって、
前記起爆側送信アンテナは、ベース部材における少なくとも一方の側の面に設けられており、
前記内部送信補助アンテナは、前記ベース部材の一方の側の面のみを覆っている、
無線起爆雷管。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項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は、ベース部材における少なくとも一方の側の面に設けられており、
前記内部送信補助アンテナは、前記ベース部材の一方の側の面と、前記起爆側送信アンテナが設けられている個所における前記ベース部材の他方の側の面と、を覆っている、
無線起爆雷管。
【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を起爆する無線起爆雷管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、各装薬孔に無線方式で起爆させることができる起爆雷管と爆薬とを装填している。そして、切羽面から離れた遠隔位置から、起爆操作機を用いて、電子回路を駆動する駆動エネルギー（点火エネルギーを含む）や制御信号及び起爆信号等を送信して爆破している。
【０００３】
例えば特許文献１には、無線方式で起爆する無線起爆雷管が示されており、図１２に示す無線起爆雷管５０２の断面図が開示されている。図１２に示す断面図には、無線起爆雷管用アンテナ５１１、制御部５１２、起爆部５１４が記載されている。無線起爆雷管用アンテナ５１１は、Ｘ軸用シート状コイル５１７Ｘ、Ｚ軸用筒状コイル５１７Ｚ、Ｙ軸用シート状コイル５１７Ｙと、筒状磁性体５１５にて筒状に構成されている。また、無線起爆雷管用アンテナ５１１とベース筒体５２４とが同軸に配置されて筒状に形成されている。そしてベース筒体５２４の一方の開口部に、起爆部５１４が一体とされた制御部５１２が、接着剤５６１等にて固定されている。また、制御部５１２は、制御ケース５６２と電子回路５２０と緩衝材５６３等により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−３６８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の無線起爆雷管５０２（図１２参照）において、無線起爆雷管用アンテナ５１１は、起爆操作機からの制御信号等と駆動エネルギー（点火エネルギーを含む）を受信する受信用アンテナと、無線起爆雷管５０２から起爆操作機に向けて送信する応答信号の送信用アンテナと、を兼用している。また、無線起爆雷管５０２が受信する信号の周波数帯である受信周波数帯と、無線起爆雷管５０２が送信する信号の周波数帯である送信周波数帯は大きく異なっている。受信周波数帯と送信周波数帯が異なる場合において、受信用アンテナと送信用アンテナを兼用した場合の無線起爆雷管用アンテナ５１１のサイズは、兼用しない場合と比較して一般にアンテナのサイズがより大型になると知られている。アンテナのサイズが大型になると、例えば径が数［ｃｍ］、深さが数［ｍ］程度の上記の装薬孔に装填できない可能性がある。
【０００６】
さらに、無線起爆雷管５０２は、装薬孔の最も奥に装填される。従って、無線起爆雷管５０２からの応答信号を送信する無線起爆雷管用アンテナ５１１も、装薬孔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、無線起爆雷管用アンテナ５１１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の受信用アンテナに向けて効率良く送信できない可能性が考えられる。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、受信用アンテナと、送信用アンテナと、を別々に有しており、かつ、起爆操作機に向けて送信する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、より小型である無線起爆雷管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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、爆薬を起爆する起爆部を有する無線起爆雷管であって、無線で、点火エネルギーを含む駆動エネルギーと、制御信号と、起爆信号と、を受け取る起爆側受信アンテナと、前記駆動エネルギーによって駆動し、前記制御信号に対する応答信号を無線で送信し、前記起爆信号を受け取った場合に前記点火エネルギーを用いて起爆部に点火する、起爆制御電子回路と、前記起爆制御電子回路からの前記応答信号を無線で送信する起爆側送信アンテナと、前記起爆部と、前記起爆側受信アンテナと前記起爆側送信アンテナと前記起爆制御電子回路と前記起爆部とを収容する、絶縁体で形成された筒状ケースと、導電体で形成されて線状であるとともに一方端の側が前記筒状ケースの外周面に取り付けられて他方端の側が前記筒状ケースから離れるように延ばされ、前記起爆側送信アンテナとは非接触とされた外部送信補助アンテナと、導電体で形成されているとともに前記筒状ケースの内部に設けられて非接触にて前記起爆側送信アンテナを覆い、前記外部送信補助アンテナとは非接触とされて一部が前記外部送信補助アンテナの一方端の側に接近した位置に配置された内部送信補助アンテナと、を有する、無線起爆雷管である。
【０００９】
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であって、前記起爆側送信アンテナは、絶縁体の緩衝材に覆われて前記筒状ケース内に収容されており、前記内部送信補助アンテナは、前記緩衝材の外周に取り付けられて、前記起爆側送信アンテナ及び前記緩衝材とともに前記筒状ケース内に収容されている、無線起爆雷管である。
【００１０】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明に係る無線起爆雷管であって、前記内部送信補助アンテナは、前記筒状ケースの内壁に取り付けられている、無線起爆雷管である。
【００１１】
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であって、前記起爆側送信アンテナは、ベース部材における少なくとも一方の側の面に設けられており、前記内部送信補助アンテナは、前記ベース部材の一方の側の面のみを覆っている、無線起爆雷管である。
【００１２】
次に、本発明の第５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であって、前記起爆側送信アンテナは、ベース部材における少なくとも一方の側の面に設けられており、前記内部送信補助アンテナは、前記ベース部材の一方の側の面と、前記起爆側送信アンテナが設けられている個所における前記ベース部材の他方の側の面と、を覆っている、無線起爆雷管である。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、無線起爆雷管は、起爆側受信アンテナと起爆側送信アンテナをそれぞれ有することで、これらのアンテナを一つのアンテナで兼用する場合と比較して、アンテナのサイズが大きくならないため、無線起爆雷管のサイズを小型にできる。また、起爆側送信アンテナは、起爆側受信アンテナと別に設けられているため、兼用する場合と比較して、よりサイズを小型にできるとともに効率良く応答信号を起爆操作機に対して送信できる応答周波数の選定の自由度が高い。さらに、起爆側送信アンテナから無線で送信された応答信号は、起爆側送信アンテナとは非接触とされた内部送信補助アンテナと外部送信補助アンテナを介して送信される。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応答信号が岩盤に遮断されるような状況であっても、無線起爆雷管は、外部送信補助アンテナを装薬孔の開口部から装薬孔の外部へ延伸させることで、岩盤に遮断されることなく応答信号を送信できる。また、外部送信補助アンテナと内部補助アンテナは、ともに起爆側送信アンテナに接続されていないので（どちらも起爆側送信アンテナと非接触とされているので）、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、これらを外部送信補助アンテナや内部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制御電子回路に伝わることを防止できる。
【００１４】
第２の発明によれば、内部送信補助アンテナを筒状ケース内に収容しているので、無線起爆雷管を装薬孔に装填する作業において内部送信補助アンテナを破損することを防止できる。また、内部送信補助アンテナは、より起爆側送信アンテナに接近して覆うように設けられているため、効率良く起爆側送信アンテナの応答信号を受け取り、外部送信補助アンテナへと送信信号を受け渡すことができる。また、起爆側送信アンテナと緩衝材と内部送信補助アンテナとをまとめて筒状ケース内に収容すればよいので、筒状ケース内への起爆側送信アンテナと緩衝材と内部送信補助アンテナの組み付けが容易である。
【００１５】
第３の発明によれば、内部送信補助アンテナを筒状ケース内に収容しているので、無線起爆雷管を装薬孔に装填する作業において内部送信補助アンテナを破損することを防止できる。また、内部送信補助アンテナが筒状ケースの内壁に取り付けられているので、筒状ケースの外周面に取り付けられた外部送信補助アンテナの一方端の側との距離を、より短くすることができる。従って、内部送信補助アンテナは、起爆側送信アンテナから受け取った応答信号を、効率よく外部送信補助アンテナへと受け渡すことができる。
【００１６】
第４の発明によれば、起爆側送信アンテナから無線で送信された応答信号を、効率よく内部送信補助アンテナにて受け取ることができる。
【００１７】
第５の発明によれば、起爆側送信アンテナから無線で送信された応答信号を、第４の発明よりもさらに効率よく内部送信補助アンテナにて受け取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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を説明する斜視図である。
【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と爆薬を装填した状態の断面図である。
【図３】無線起爆雷管の外観斜視図である。
【図４】無線起爆雷管の第３ケースを取り外した状態の部分分解斜視図である。
【図５】無線起爆雷管の第２ケースを取り外した状態の部分分解斜視図である。
【図６】第１の実施の形態の無線起爆雷管の構成を説明する断面図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ方向から見た無線起爆雷管の断面図である。
【図８】第２の実施の形態の無線起爆雷管の構成を説明する断面図である。
【図９】第３の実施の形態の無線起爆雷管の構成を説明する断面図である。
【図１０】無線起爆雷管の構成を説明する回路ブロック図である。
【図１１】起爆側送信アンテナが一体化された起爆制御電子回路の外観の例を説明する斜視図である。
【図１２】従来の無線起爆雷管の構成を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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に無線方式による起爆雷管（無線起爆雷管）を用いて説明する。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。
【００２０】
●［無線起爆システム１の全体構成（図１）と、装薬孔４０への親ダイ３６Ａと増ダイ３６Ｂ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、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に装填される爆薬である親ダイ３６Ａと増ダイ３６Ｂ（図２参照）と、起爆操作機５０と、中継装置５１と、起爆操作機側送信アンテナ６０と、起爆操作機側受信アンテナ６５と、にて構成されている。
【００２１】
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て、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に電流を供給して、起爆操作機側送信アンテナ６０の周囲に磁界を発生させるとともに制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号に相当）や起爆信号を重畳している。従って、起爆操作機５０は、起爆操作機側送信アンテナ６０を介して無線方式で、起爆制御電子回路１２０の駆動用のエネルギーと、点火エネルギーと、制御信号及び起爆信号を、無線起爆雷管２に受け渡す。無線起爆雷管２は、起爆側受信アンテナ１１（図５参照）を介して無線方式で、起爆制御電子回路１２０の駆動エネルギーと、点火エネルギーと、制御信号及び起爆信号を受け取る。なお、前記駆動エネルギー（点火エネルギーを含む）を受け渡す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、及び制御信号や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。
【００２２】
また起爆操作機５０は、無線起爆雷管２（起爆雷管）の起爆側送信アンテナ１８（図５参照）からの無線の応答信号を、起爆操作機側受信アンテナ６５と起爆操作機側受信アンテナ用ケーブル６６と中継装置５１と発破母線６２を介して受信する。
【００２３】
中継装置５１は、同調回路を有しており、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、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、起爆操作機側受信アンテナ用ケーブル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２に向けて、起爆制御電子回路１２０の駆動エネルギーと、点火エネルギーと、制御信号及び起爆信号を受け渡す場合、起爆操作機５０からの駆動エネルギーと、点火エネルギーと、を含む制御信号及び起爆信号を、補助母線６１を介して起爆操作機側送信アンテナ６０に出力する。また中継装置５１は、無線起爆雷管２から起爆操作機５０に向けて送信された応答信号を受け取る場合、無線起爆雷管２からの応答信号を、起爆操作機側受信アンテナ６５と起爆操作機側受信アンテナ用ケーブル６６を介して受け取って、起爆操作機５０へと受け渡す。
【００２４】
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あるいは切羽の外周に張り巡らされ、切羽面４１から例えば０〜１［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に沿ってループ状に張られている。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。また中継装置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。なお、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。
【００２５】
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り、切羽面４１（被爆破個所）から距離Ｌ２程度離れた位置に配置されている。例えば距離Ｌ２は、０［ｍ］〜１００［ｍ］に設定されている。無線起爆雷管２から受信する応答信号の応答周波数は例えば１００［ＭＨｚ］以上１［ＧＨｚ］以下であるので、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。
【００２６】
爆薬である親ダイ３６Ａと増ダイ３６Ｂは、図２に示すように、装薬孔４０に装填されて爆薬ユニット９０を構成する。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。そして図２に示すように装薬孔４０内には、親ダイ３６Ａと増ダイ３６Ｂが装填され、粘土等の封止物４５にて蓋がされている。なお、親ダイ３６Ａは、この場合において、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２が取り付けられた爆薬である。また増ダイ３６Ｂは、この場合において、親ダイ３６Ａに対して適宜増減される爆薬である。
【００２７】
●［無線起爆雷管２の構造（図３〜図５）］
無線起爆雷管２は、図３及び図４に示す第１ケース１０（図４参照）、第２ケース２０、及び第３ケース３０からなるケースを使用することによってユニット化されている。これらの第１ケース１０、第２ケース２０、及び第３ケース３０は、円筒形状に形成されており、合成樹脂からなる射出成形品である。
【００２８】
図５に示すように、第１ケース１０と第２ケース２０とは、同軸上で前後に連結可能となっている。具体的には、第１ケース１０の先端部と第２ケース２０の後端部とが連結可能となっている。第３ケース３０は、後述する第１ケース１０の外面に装着された起爆側受信アンテナ１１を被うように、第１ケース１０の外面に装着可能となっている（図３及び図４参照）。従って、第１ケース１０及び第２ケース２０と第３ケース３０も、同軸関係にある。
【００２９】
第１ケース１０は、図５に示すように、後端（第２ケース２０が連結されない側の端部）が開口しており、前端の開口には第２ケース２０の連結端部２０ａが嵌合されることで、第２ケース２０が連結される。第１ケース１０の後端縁外周には、第３ケース３０の後端を受け止めるため、フランジ形状のストッパー１０ｃが形成されている。第１ケース１０の軸方向中央部（ストッパー１０ｃと連結端部１０ａとの間の領域）の外周面には起爆側受信アンテナ１１が装着されている。第１ケース１０の内径は、親ダイ３６Ａが内部に装填可能な径に設計されている。第３ケース３０は、軸方向両端、すなわち先端及び後端が開口している。第３ケース３０の後端側から第１ケース１０の先端側を第３ケース３０内へと挿通することで、第１ケース１０の外面へ第３ケース３０を装着可能である。
【００３０】
図５に示すように、無線起爆雷管２は、起爆側受信アンテナ１１、起爆部１４、起爆制御電子回路１２０、起爆側送信アンテナ１８を備える。爆薬３６は、無線起爆雷管２が取り付けられて親ダイ３６Ａとなる。起爆側受信アンテナ１１は、Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘと、Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚと、Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙと、にて構成されている。Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘは、第１ケース１０の外周面に巻回されたシート状磁性体１５と、当該シート状磁性体１５に重ねられてＸ軸回りにコイルが巻回されたＸ軸用コイル１２Ｘと、にて構成されている。同様にＺ軸用受信アンテナ１１Ｚは、シート状磁性体１５と、当該シート状磁性体１５に重ねられてＺ軸回りにコイルが巻回されたＺ軸用コイル１２Ｚと、にて構成されている。同様にＹ軸用受信アンテナ１１Ｙは、シート状磁性体１５と、当該シート状磁性体１５に重ねられてＹ軸回りにコイルが巻回されたＹ軸用コイル１２Ｙと、にて構成されている。起爆部１４は、第１ケース１０における壁板１０ｄに挿通される。起爆制御電子回路１２０は、第２ケース２０の内部に収納される。
【００３１】
起爆制御電子回路１２０は、起爆側受信アンテナ１１にて生じた起電力を変調・蓄電する。この起爆制御電子回路１２０は、起爆側受信アンテナ１１と導電線２６で接続されており、かつ、起爆部１４と導電線２８で接続されている。本実施の形態の説明では、起爆側送信アンテナ１８が起爆制御電子回路１２０と一体化されている例を用いて説明する。爆薬３６を構成する親ダイ３６Ａは、起爆部１４がセットされた状態で第１ケース１０の内部に装填される。なお、第１ケース１０と第２ケース２０と第３ケース３０にて構成される筒状ケースは、絶縁体で形成されている。そして筒状ケースは、起爆側受信アンテナ１１と、起爆側送信アンテナ１８と、起爆制御電子回路１２０と、起爆部１４と、を収容している。
【００３２】
●［第１の実施の形態の構成、動作（図６、図７）］
図６〜図７を用いて、第１の実施の形態の無線起爆雷管２を説明する。図６は、無線起爆雷管２の構成を説明する断面図である。図７は、図６におけるＶＩＩ方向から見た無線起爆雷管２の図である。なお、説明の都合上、図７では第２ケース２０を２点鎖線で表して省略している。
【００３３】
図６で示すように、無線起爆雷管２は、受信専用の起爆側受信アンテナ１１と、送信専用の起爆側送信アンテナ１８と、起爆制御電子回路１２０と、起爆部１４と、筒状ケース（第１ケース１０、第２ケース２０、第３ケース３０）と、内部送信補助アンテナ１９１及び外部送信補助アンテナ１９２からなる送信補助アンテナ１９等を有している。なお、本実施の形態では、起爆制御電子回路１２０と起爆側送信アンテナ１８とが電子回路基板１２９にて一体化されている例を示している。また、起爆制御電子回路１２０は、起爆制御電子回路１２０を駆動する駆動エネルギーを蓄電する蓄電装置１２７（蓄電装置１２７については後述する）を有している。また、図６及び図７に示す例では、親ダイ３６Ａが無線起爆雷管２内に挿通されている例を示している。
【００３４】
電子回路基板１２９にて起爆側送信アンテナ１８と一体化された起爆制御電子回路１２０は、緩衝材１９５で覆われて第２ケース２０（筒状ケースに相当）の内側に収容されている。緩衝材１９５は、応答信号が透過する誘電体であれば良く、例えば電子回路基板１２９における各部品を覆うようにポリウレタン系の樹脂等で成形されていても良いし、スポンジ等であってもよい。緩衝材１９５を用いることで、隣接する装薬孔４０（図１参照）に配置された爆薬が起爆する際に発生した衝撃波が、起爆制御電子回路１２０へ伝わる前に第２ケース２０と緩衝材１９５で減衰され、起爆制御電子回路１２０が損傷しないようにすることができる。
【００３５】
内部送信補助アンテナ１９１は、導電体で形成されており、図６に示すように、筒状ケース（この場合、第２ケース２０）内の内部に設けられて、非接触にて起爆側送信アンテナ１８を覆っている。また図６に示すように、内部送信補助アンテナ１９１は、外部送信補助アンテナ１９２とは非接触とされて、一部（この場合、端部Ａ２）が、外部送信補助アンテナ１９２の一方端（この場合、端部Ａ１）に接近した位置に配置されている。なお、図６及び図７に示す第１の実施の形態では、内部送信補助アンテナ１９１は、筒状ケース（この場合、第２ケース２０）の内壁に取り付けられている例を示している。また図６に示す例では、起爆側送信アンテナ１８は、電子回路基板１２９（ベース部材に相当）の両面に設けられている例を示しているが、起爆側送信アンテナ１８は、電子回路基板１２９の少なくとも一方の面に設けられていればよい。そして内部送信補助アンテナ１９１は、図６に示すように、一方の端部Ａ２から他方の端部Ａ３にわたって、起爆側送信アンテナ１８を含む電子回路基板１２９（ベース部材）の一方の側の面（図６の例では上面）と、起爆側送信アンテナ１８が設けられている個所における電子回路基板１２９の他方の側の面（図６の例では下面）と、を覆っている。また、内部送信補助アンテナ１９１は、導電体であれば良く、例えば銅箔テープ、銅箔や銅の薄板や、針金等を接着剤等により第２ケース２０の内側壁面に設けても良い。また図７に示すように、内部送信補助アンテナ１９１が銅箔や銅の薄板の場合、その幅Ｗ１は、電子回路基板１２９の幅Ｗ２の１／２〜２／３程度で良い。
【００３６】
外部送信補助アンテナ１９２は、導電体で形成されて線状であり、図６に示すように、一方端の側（端部Ａ１の側）が筒状ケース（この場合、第３ケース３０）の外周面に取り付けられ、他方端の側は図２に示すように筒状ケースから離れるように延ばされ、起爆側送信アンテナ１８とは非接触とされている。また、外部送信補助アンテナ１９２は、他方端の側が装薬孔４０の外部へ出るように爆薬ユニット９０に沿って延ばされている（図２参照）。そして図２に示すように、外部送信補助アンテナ１９２の他方端には、作業者が無線起爆雷管２を識別可能な個体情報（例えば起爆遅延時間や識別番号）が表示された表示装置７２が設けられている。起爆側送信アンテナ１８から無線で送信された応答信号は、内部送信補助アンテナ１９１に受け渡された後、外部送信補助アンテナ１９２に受け渡され、図２における装薬孔４０の開口部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に向けて送信される。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。なお、図２中の垂れ下がり部１９４の垂れ下がり長さＬ１９は、応答信号の波長の１／４以上の長さであることが好ましい。例えば、応答信号の応答周波数が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。なお、図６に示す外部送信補助アンテナ１９２の一方端である端部Ａ１と、内部送信補助アンテナ１９１の一方端である端部Ａ２と、は非接触であるが、その間の距離は、より短いことが好ましい。
【００３７】
無線起爆雷管２は、受信専用の起爆側受信アンテナ１１と、送信専用の起爆側送信アンテナ１８と、別々に有しており、受信用アンテナと送信用アンテナとを兼用する場合と比較して、アンテナにおけるサイズの大型化を防止し、無線起爆雷管２におけるサイズを小型にできる。また起爆側送信アンテナ１８は、例えば送信する応答信号の応答周波数を１００［ＭＨｚ］以上かつ１［ＧＨｚ］以下に設定することで、よりサイズを小型にするとともに、効率良く応答信号を起爆操作機５０に対して送信できる。さらに送信補助アンテナ１９は、内部送信補助アンテナ１９１が第２ケース２０の内側壁面において起爆側送信アンテナ１８を覆っているため効率良く送信信号を受け取ることができる。また、送信補助アンテナ１９は、図６に示す端部Ａ１と端部Ａ２を接近させることで、内部送信補助アンテナ１９１で受け取った応答信号を、より効率良く外部送信補助アンテナ１９２へ受け渡すことができ、起爆側送信アンテナ１８からの送信を、適切に補うことができる。また、内部送信補助アンテナ１９１と、外部送信補助アンテナ１９２と、起爆側送信アンテナ１８と、は互いに非接触であるので、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を介して起爆制御電子回路１２０に伝わることを防止できる。
【００３８】
●［第２の実施の形態の構成、動作（図８）］
次に図８に示す断面図を用いて、第２の実施の形態の無線起爆雷管２Ｂについて説明する。第２の実施の形態の無線起爆雷管２Ｂ（図８参照）は、第１の実施の形態の無線起爆雷管２（図６参照）における内部送信補助アンテナ１９１が、内部送信補助アンテナ１９１Ｂに変更されている点が異なることで、送信補助アンテナ１９が送信補助アンテナ１９Ｂに変更されている点が異なる。なお、外部送信補助アンテナ１９２は、第１の実施の形態と第２の実施の形態で同じである。以下、相違点について主に説明する。
【００３９】
内部送信補助アンテナ１９１Ｂは、図８に示すように、絶縁体の緩衝材１９５の外周に取り付けられて（配置されて）、緩衝材１９５に覆われた起爆制御電子回路１２０（起爆側送信アンテナ１８を含む）及び緩衝材１９５とともに、筒状ケース（この場合、第２ケース２０）内に収容されている。なお、内部送信補助アンテナ１９１Ｂは、筒状ケースの内壁に接触していても接触していなくてもよく、起爆側送信アンテナ１８及び外部送信補助アンテナ１９１と非接触であればよい。内部送信補助アンテナ１９１Ｂにおける一方端である端部Ｂ２は、緩衝材１９５の表面上において、第１の実施の形態と同様に外部送信補助アンテナ１９２の端部Ａ１に接近して非接触で設けられている。そして内部送信補助アンテナ１９１Ｂは、図８に示すように、第１の実施の形態と同様に、一方の端部Ｂ２から他方の端部Ｂ３にわたって、起爆側送信アンテナ１８を含む電子回路基板１２９（ベース部材）の一方の側の面（図８の例では上面）と、起爆側送信アンテナ１８が設けられている個所における電子回路基板１２９の他方の側の面（図８の例では下面）と、を覆っている。なお、内部送信補助アンテナ１９１Ｂの材質や幅等については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４０】
無線起爆雷管２Ｂは、内部送信補助アンテナ１９１Ｂが設けられている緩衝材１９５に電子回路基板１２９を収容した状態で第２ケース２０に組み付けることができるため、組み立てが容易である。
【００４１】
●［第３の実施の形態の構成、動作（図９）］
次に図９に示す断面図を用いて、第３の実施の形態の無線起爆雷管２Ｃについて説明する。第３の実施の形態の無線起爆雷管２Ｃ（図９参照）は、第２の実施の形態の無線起爆雷管２Ｂ（図８参照）における内部送信補助アンテナ１９１Ｂが、内部送信補助アンテナ１９１Ｃに変更されている点が異なることで、送信補助アンテナ１９Ｂが送信補助アンテナ１９Ｃに変更されている点が異なる。なお、外部送信補助アンテナ１９２は、第２の実施の形態と第３の実施の形態で同じである。以下、相違点について主に説明する。
【００４２】
内部送信補助アンテナ１９１Ｃは、図９に示すように、一方の端部Ｂ２から他方の端部Ｂ４にわたって、起爆側送信アンテナ１８を含む電子回路基板１２９（ベース部材）の一方の側の面（図８の例では上面）のみを覆っている。つまり、第２の実施の形態（図８参照）における内部送信補助アンテナ１９１Ｂの端部Ｂ３が、第３の実施の形態（図９参照）における内部送信補助アンテナ１９１Ｃの端部Ｂ４へと変更されている点が異なる。なお、内部送信補助アンテナ１９１Ｃの材質や幅等については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４３】
無線起爆雷管２Ｃは、内部送信補助アンテナ１９１Ｃが第２の実施の形態（図８参照）よりも短くてよいので、内部送信補助アンテナ１９１Ｃの材料を節約できる。なお、図６に示した第１の実施の形態の内部送信補助アンテナ１９１の端部Ａ３を、図９に示した第３の実施の形態の内部送信補助アンテナ１９１Ｃの端部Ｂ４に相当する位置に変更してもよい。
【００４４】
●［無線起爆雷管２の回路ブロック（図１０）］
次に図１０を用いて、無線起爆雷管２の回路について説明する。なお、無線起爆雷管２Ｂ及び２Ｃの回路は、無線起爆雷管２の回路と同じであるので説明を省略する。図１０に示すように、無線起爆雷管２の回路は、起爆側受信アンテナ１１、起爆側送信アンテナ１８、起爆制御電子回路１２０、起爆部１４に分けられている。以下、それぞれの回路について説明する。
【００４５】
Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘ（Ｘ軸用コイル１２Ｘとシート状磁性体１５（図４参照））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軸用受信アンテナ１１Ｚ（Ｚ軸用コイル１２Ｚとシート状磁性体１５（図４参照））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軸用受信アンテナ１１Ｙ（Ｙ軸用コイル１２Ｙとシート状磁性体１５（図４参照））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。
【００４６】
起爆側送信アンテナ１８は、図１１に示すように、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。そしてアンテナ部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。また、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。
【００４７】
起爆制御電子回路１２０は、同調回路１２１、１２２、１２３、３軸合成回路１２４、ＣＰＵ１３１、検波・復調回路１２５、整流回路１２６、蓄電装置１２７、レギュレータ１２８、ＩＤ記憶装置１３２、変調回路１３３、送信回路１３４、起爆用スイッチ回路１３８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Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘ、Ｚ軸用受信アンテナ１１Ｚ、Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙ、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。
【００４８】
３軸合成回路１２４は、ＣＰＵ１３１からの制御信号１５４にて制御され、Ｘ軸用受信アンテナ１１Ｘ、Ｙ軸用受信アンテナ１１Ｙ及びＺ軸用受信アンテナ１１Ｚから同調回路１２１、１２２、１２３を介して入力される起爆制御電子回路１２０の駆動エネルギー（点火エネルギーを含む）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要求信号や電子回路準備開始信号等）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）を経由した起爆制御電子回路１２０の駆動エネルギー（点火エネルギーを含む）は、ＣＰＵ１３１等の電子回路の電源として使用されるとともに蓄電装置１２７に蓄電される。
【００４９】
ＩＤ記憶装置１３２には、無線起爆雷管２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。
【００５０】
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、蓄電装置１２７に蓄えたエネルギー（起爆制御電子回路の駆動エネルギー）を点火回路１４１に出力して起爆を実行する。
【００５１】
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、蓄電装置１２７から電力（この場合、点火エネルギー）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３６Ａが起爆される。
【００５２】
上記のように、起爆制御電子回路１２０は、蓄電装置１２７に蓄えられた駆動エネルギーによって駆動し、制御信号（ＩＤ要求信号や電子回路準備開始信号等）に対する応答信号を無線で送信し、起爆信号を受け取った場合に蓄電装置１２７に蓄えられている駆動エネルギー（点火エネルギーを含む）を用いて起爆部１４に点火する。
【００５３】
●［起爆制御電子回路１２０と起爆側送信アンテナ１８とを一体化した例（図１１）］
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すればよいので、起爆制御電子回路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。従って、図１１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、起爆制御電子回路１２０と起爆側送信アンテナ１８とを電子回路基板１２９上に一体化した起爆制御電子回路１２０と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。
●［本願の効果］
【００５４】
無線起爆雷管２（２Ｂ、２Ｃ）は、受信専用の起爆側受信アンテナ１１と、送信専用の起爆側送信アンテナ１８と、有しており、受信用アンテナと送信用アンテナを兼用する場合と比較して、アンテナにおけるサイズの大型化を防止し、無線起爆雷管２におけるサイズを小型にできる。また起爆側送信アンテナ１８は、例えば送信する応答信号の応答周波数を１００［ＭＨｚ］以上かつ１［ＧＨｚ］以下に設定することで、よりサイズを小型にするとともに、効率良く応答信号を起爆操作機５０に対して送信できる。さらに送信補助アンテナ１９は、内部送信補助アンテナ１９１（１９１Ｂ、１９１Ｃ）が第２ケース２０の内側壁面において起爆側送信アンテナ１８を覆っているため効率良く応答信号を受け取ることができる。
【００５５】
また、外部送信補助アンテナ１９２の端部Ａ１と、内部送信補助アンテナ１９１（１９１Ｂ、１９１Ｃ）端部Ａ２（Ｂ２）を非接触であるが接近させることで、内部送信補助アンテナ１９１（１９１Ｂ、１９１Ｃ）で受信した応答信号を、より効率良く外部送信補助アンテナ１９２へ伝えることができ起爆側送信アンテナ１８からの送信を補うことができる。また、内部送信補助アンテナ１９１（１９１Ｂ、１９１Ｃ）と、外部送信補助アンテナ１９２と、起爆側送信アンテナ１８と、は互いに非接触とされているので、装薬孔４０（図１参照）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を介して起爆制御電子回路１２０に伝わることを防止できる。
【００５６】
本発明の起爆雷管（無線起爆雷管２、２Ｂ、２Ｃ）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。特に、起爆制御電子回路１２０における各スイッチ回路は、開状態又は閉状態を切り替えるものであれば、半導体スイッチでも機械式スイッチ等でも良い。また、緩衝材１９５の形状は、実施の形態にて説明した形状でなく電子回路基板１２９を収納し第２ケース２０に収容される形状であれば良い。
【００５７】
また本実施の形態にて説明した無線起爆雷管２（２Ｂ、２Ｃ）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。
【符号の説明】
【００５８】
１        無線起爆システム
２、２Ｂ、２Ｃ    無線起爆雷管（起爆雷管）
１０      第１ケース
１０ａ    連結端部
１０ｃ    ストッパー
１０ｄ    壁板
１１      起爆側受信アンテナ
１１Ｘ    Ｘ軸用受信アンテナ
１１Ｙ    Ｙ軸用受信アンテナ
１１Ｚ    Ｚ軸用受信アンテナ
１２Ｘ    Ｘ軸用コイル
１２Ｙ    Ｙ軸用コイル
１２Ｚ    Ｚ軸用コイル
１４      起爆部
１５      シート状磁性体
１８      起爆側送信アンテナ
２０      第２ケース
２０ａ    連結端部
２６      導電線
２８      導電線
３０      第３ケース
３６      爆薬
３６Ａ    親ダイ
３６Ｂ    増ダイ
４０      装薬孔
４１      切羽面（被爆破個所）
４２      洞床
４３      洞側壁
４４      洞天井
４５      封止物
５０      起爆操作機
５１      中継装置
６０      起爆操作機側送信アンテナ
６１      補助母線
６２      発破母線
６５      起爆操作機側受信アンテナ
６６      起爆操作機側受信アンテナ用ケーブル
９０      爆薬ユニット
１２０      起爆制御電子回路
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    蓄電装置
１２８    レギュレータ
１２９    電子回路基板（ベース部材）
１３１    ＣＰＵ（制御装置）
１３２    ＩＤ記憶装置
１３３    変調回路
１３４    送信回路
１３８    起爆スイッチ回路（起爆スイッチ）
１４１    点火回路
１４２    点火玉
１４３    起爆薬
１４４    添装薬
１５３    配線パターン
１５４    制御信号
１８２    アンテナ部
１９１、１９１Ｂ、１９１Ｃ    内部送信補助アンテナ
１９２    外部送信補助アンテナ
１９４    垂れ下がり部
１９５    緩衝材
５０２    無線起爆雷管
５１１    無線起爆雷管用アンテナ
５１２    制御部
５１４    起爆部
５１７Ｘ  Ｘ軸用シート状コイル
５１７Ｙ  Ｙ軸用シート状コイル
５１７Ｚ  Ｚ軸用筒状コイル
５２４    ベース筒体
５６１    接着剤
５６２    制御ケース
５６３    緩衝材
Ａ１〜Ａ３    端部
Ｂ２〜Ｂ４    端部
Ｄ１      径
Ｄ２      深さ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４      距離
Ｌ１９    長さ
Ｗ１、Ｗ２    幅
【図１】
2019066092.tif 000003
【図２】
2019066092.tif 000004
【図３】
2019066092.tif 000005
【図４】
2019066092.tif 000006
【図５】
2019066092.tif 000007
【図６】
2019066092.tif 000008
【図７】
2019066092.tif 000009
【図８】
2019066092.tif 000010
【図９】
2019066092.tif 000011
【図１０】
2019066092.tif 000012
【図１１】
2019066092.tif 000013
【図１２】
2019066092.tif 000014