(57)【要約】【課題】消耗した破砕装置用電極のメンテナンスを容易、迅速かつ安全に行なうことができる破砕装置を提供する。【解決手段】破砕装置は、電極部品４が着脱自在に設けられている電極３と、電極３に設けられている電極部品４と交換するための電極部品５１を収納するマガジン２とを備える。破砕装置は、電極部品４を把持するチャック部２６を備える。破砕作業中に、チャック部２６は電極部品４を把持して、電極部品４を所定の位置に位置決めし、破砕作業終了後に、チャック部２６は電極部品４の把持を開放して、消耗した電極部品４を破砕装置外へ放出する。【選択図】　　　　図２
2004097990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕装置用電極部品が着脱自在に設けられている破砕装置用電極と、
前記破砕装置用電極に設けられている前記破砕装置用電極部品と交換するための破砕装置用電極部品を収納するマガジンとを備える、破砕装置。
【請求項２】
前記破砕装置用電極部品は、中心軸に沿って延在し、かつ外周面を有する中心導電体と、前記外周面上に固定されている絶縁部材とを含み、前記破砕装置用電極は、前記絶縁部材を囲むように設けられている外周導電体を含む、請求項１に記載の破砕装置。
【請求項３】
前記破砕装置用電極部品を把持する把持手段をさらに備え、破砕作業中に、前記把持手段は前記破砕装置用電極部品を把持して、前記破砕装置用電極部品を所定の位置に位置決めし、破砕作業終了後に、前記把持手段は前記破砕装置用電極部品の把持を開放して、消耗した前記破砕装置用電極部品を破砕装置外へ放出する、請求項１または２に記載の破砕装置。
【請求項４】
前記マガジン内の前記破砕装置用電極部品を前記破砕装置用電極内へ搬送する搬送手段をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の破砕装置。
【請求項５】
破砕作業終了後に、前記搬送手段は消耗した前記破砕装置用電極部品を前記マガジン内に搬送する、請求項４に記載の破砕装置。
【請求項６】
前記破砕装置用電極の先端側で放電が行なわれ、かつ後端側で前記破砕装置用電極部品が把持され、前記破砕装置用電極部品は、前記破砕装置用電極の後端側から交換される、請求項１から５のいずれか１項に記載の破砕装置。
【請求項７】
前記破砕装置用電極部品は、放電が行なわれる前記破砕装置用電極の先端側において、前記中心導電体の端部が前記外周導電体の端部の位置より突出するように設けられており、
前記破砕装置用電極部品は、前記中心導電体の前記端部において、前記中心導電体の外周面上に前記絶縁部材を介して配置され、かつ前記外周導電体の前記端部との間に間隙を隔てて設けられている先端導電体をさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の破砕装置。
【請求項８】
前記破砕装置用電極部品は、放電が行なわれる前記破砕装置用電極の先端側において、前記中心導電体の端部は前記外周導電体の端部の位置より突出するように設けられており、
前記絶縁部材は、前記中心導電体の前記端部において前記中心導電体の外周面上に固定された先端側絶縁体と、前記先端側絶縁体上から、前記外周導電体と対向する前記中心導電体の外周面上にまで延在する付加絶縁体とを含み、
前記破砕装置用電極部品は、前記中心導電体の前記端部において、前記中心導電体の外周面上に前記先端側絶縁体を介して配置され、かつ前記外周導電体の前記端部との間に間隙を隔てて配置された先端導電体をさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の破砕装置。
【請求項９】
前記付加絶縁体は、前記中心導電体の外周面を覆うことが可能なチューブ状の絶縁体および前記中心導電体の外周面を覆うように前記中心導電体に巻き付けられたテープ状の絶縁体のいずれか一方を含む、請求項８に記載の破砕装置。
【請求項１０】
前記先端側絶縁体において、前記中心導電体の前記端部とは反対側に位置する他方端部に面する部分の表面は、前記中心導電体の他方端部に近づくにつれて前記表面から前記中心導電体の外周面までの距離が小さくなるように形成されている、請求項８または９に記載の破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、岩石などを破壊する破砕装置に関し、より特定的には、消耗した破砕装置用電極のメンテナンスを行なう機構を備える破砕装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、岩石などを破砕する方法として、破砕対象物としての岩石などに下孔を形成した後、この下孔の内部に電解液とともに破砕装置用電極を挿入し、この電極に大電流を供給して放電を発生させることにより、下孔が形成された岩石などを破砕する方法が知られている。このような破砕方法において用いられる破砕装置としては、たとえば特表平１１−５００７９９号公報に開示されているプラズマ吹付プローブ装置が知られている。
【０００３】
上記特表平１１−５００７９９号公報に開示されているプローブ装置は、放電を発生させる電極部である同軸構造のプローブと、放電を発生させた際にプローブが受ける衝撃を吸収・減衰するためのシリンダ、コイル、空気ピストンなどの緩衝装置とを備える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
破砕装置に用いられる破砕装置用電極は、高電流が通過して放電が発生するため消耗が激しい。また、破砕装置用電極を岩石に設けられた下孔に挿入する際に誤って先端部が下孔と接触する場合など、破砕装置用電極は様々な機械的衝撃にさらされる。これらの理由による破砕装置用電極の損傷が著しくなると、破砕装置のエネルギ利用効率が低下し、期待する破砕作業を行なうことができなくなる。このため、破砕装置の効果的な使用を継続するためには、破砕装置用電極のメンテナンスが必要である。
【０００５】
しかし、上記特表平１１−５００７９９号公報に開示されたプローブ装置では、電極部であるプローブの消耗が装置の性能を低下させるに至った場合、作業者はプローブの消耗した部分を切断する必要が生じる。プローブは高い剛性を有する鋼などにより形成されており、また直径も大きいため、このような作業を行なうことは非常に困難で手間もかかる。また、プローブの切断を破砕現場で行なうことは安全性において問題があり、さらに切断部分の処理により破砕現場の環境を害するおそれもある。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、消耗した破砕装置用電極のメンテナンスを容易、迅速かつ安全に行なうことができる破砕装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に従った破砕装置は、破砕装置用電極部品が着脱自在に設けられている破砕装置用電極と、破砕装置用電極に設けられている破砕装置用電極部品と交換するための破砕装置用電極部品を収納するマガジンとを備える。
【０００８】
このように構成された破砕装置によれば、破砕装置は破砕装置用電極（以下、電極とも呼ぶ）において特に消耗が激しい破砕装置用電極部品（以下、電極部品とも呼ぶ）を収納するマガジンを備えているため、破砕装置用電極に設けられた電極部品の消耗が著しくなった場合に、その電極部品をマガジンに収納している新たな電極部品に交換することができる。破砕装置自体にこのようなマガジンが設けられているため、破砕現場に交換用の電極部品を別に用意しなくても破砕現場で電極部品を交換することができる。また、消耗した電極部品全体を新たな電極部品に交換するので、電極部品の消耗部分を切断する場合などと比較して、容易、迅速かつ安全に電極のメンテナンスを行なうことができる。
【０００９】
また好ましくは、破砕装置用電極部品は、中心軸に沿って延在し、かつ外周面を有する中心導電体と、外周面上に固定されている絶縁部材とを含む。破砕装置用電極は、絶縁部材を囲むように設けられている外周導電体を含む。このように構成された破砕装置によれば、電極に放電を発生させて岩石などの破砕を行なった結果、中心導電体に損傷が発生した場合に、電極全体ではなく損傷の発生した中心導電体を交換できる。このため、電極全体を交換する場合より電極のメンテナンスに要する手間やコストを削減できる。
【００１０】
また好ましくは、破砕装置は、破砕装置用電極部品を把持する把持手段をさらに備える。破砕作業中に、把持手段は破砕装置用電極部品を把持して、破砕装置用電極部品を所定の位置に位置決めし、破砕作業終了後に、把持手段は破砕装置用電極部品の把持を開放して、消耗した破砕装置用電極部品を破砕装置外へ放出する。このように構成された破砕装置によれば、破砕作業中に電極部品の消耗が著しくなり交換時期に達した場合に、その時点で破砕作業を終了し消耗した電極部品を破砕装置外に放出することができる。その後、マガジン内の新たな電極部品を装着し破砕作業を再開することできる。
【００１１】
また好ましくは、破砕装置は、マガジン内の破砕装置用電極部品を破砕装置用電極内へ搬送する搬送手段をさらに備える。このように構成された破砕装置によれば、電極部品の交換を自動的に行なうことができるため、交換作業をさらに容易、迅速かつ安全に行なうことができる。
【００１２】
また好ましくは、破砕作業終了後に、搬送手段は消耗した破砕装置用電極部品をマガジン内に搬送する。このように構成された破砕装置によれば、消耗した電極部品は破砕装置外に放出されず再びマガジン内に収納されるため、消耗した電極部品により破砕現場の環境が害されるおそれがない。
【００１３】
また好ましくは、破砕装置用電極の先端側で放電が行なわれ、かつ後端側で破砕装置用電極部品が把持され、破砕装置用電極部品は、破砕装置用電極の後端側から交換される。このように構成された破砕装置によれば、電極部品の交換を電極の後端側から行なうため、交換用の電極部品を備えるマガジンを電極の後端側に設けやすくなる。このようにマガジンを配置することにより、電極の先端側で破砕作業を行なう空間を確保することができる。
【００１４】
また好ましくは、破砕装置用電極部品は、放電が行なわれる破砕装置用電極の先端側において、中心導電体の端部が外周導電体の端部の位置より突出するように設けられている。破砕装置用電極部品は、中心導電体の端部において、中心導電体の外周面上に絶縁部材を介して配置され、かつ外周導電体の端部との間に間隙を隔てて設けられている先端導電体をさらに含む。
【００１５】
このように構成された破砕装置によれば、電極の先端側において、中心導電体の端部と先端導電体との間、および先端導電体と外周導電体の端部との間に、それぞれギャップを形成できる。そして、電極の外周導電体と中心導電体とに電流を供給する場合、これらの２つのギャップにおいて放電を発生させることができる。このように、複数の個所（ギャップ）において放電を発生させることができるので、電極に供給される電流値を一定とした場合において放電抵抗を増加させることができる。このため、放電により消費されるエネルギ（破砕に利用されるエネルギ）が確実に大きくなる。したがって、この電極を適用した破砕装置の能力を増大させることができる。
【００１６】
また、着脱自在な電極部品に先端導電体を固定しているので、先端導電体を交換することができる。先端導電体は電極において最も破損しやすい部分であるため、このように先端導電体を交換可能とすることにより電極のメンテナンスを容易に行なう事ができる。
【００１７】
また好ましくは、破砕装置用電極部品は、放電が行なわれる破砕装置用電極の先端側において、中心導電体の端部は外周導電体の端部の位置より突出するように設けられている。絶縁部材は、中心導電体の端部において中心導電体の外周面上に固定された先端側絶縁体と、先端側絶縁体上から、外周導電体と対向する中心導電体の外周面上にまで延在する付加絶縁体とを含む。破砕装置用電極部品は、中心導電体の端部において、中心導電体の外周面上に先端側絶縁体を介して配置され、かつ外周導電体の端部との間に間隙を隔てて配置された先端導電体をさらに含む。
【００１８】
このように構成された破砕装置によれば、長さの異なる複数種類の電極に対して、先端側絶縁体および先端導電体を備えた１種類の中心導電体を適用できる。具体的には、中心導電体の外周面上において、先端側絶縁体上から中心導電体の後端側にまで延在するように付加絶縁体を配置する。このようにすれば、上述のように１つの先端導電体を異なる長さの破砕装置用電極に適用できるので、電極部品の製造コストを低減できる。
【００１９】
また、電極の先端部において、中心導電体の端部と先端導電体との間、および先端導電体と外周導電体の端部との間に、それぞれギャップを形成できる。そして、電極の外周導電体と中心導電体とに電流を供給する場合、これらの２つのギャップにおいて放電を発生させることができる。このように、複数の個所（ギャップ）において放電を発生させることができるので、破砕に利用されるエネルギーを確実に大きくすることができる。したがって、この電極を適用した破砕装置の能力を増大させることができる。
【００２０】
また、着脱自在な電極部品に先端導電体を固定しているので、消耗した先端導電体を交換することができる。先端導電体は電極において最も破損しやすい部分であるため、このように先端導電体を交換可能とすることにより電極のメンテナンスを容易に行なう事ができる。
【００２１】
また好ましくは、付加絶縁体は、中心導電体の外周面を覆うことが可能なチューブ状の絶縁体および中心導電体の外周面を覆うように中心導電体に巻き付けられたテープ状の絶縁体のいずれか一方を含む。このように構成された破砕装置によれば、電極部品（中心導電体、先端側絶縁体、付加絶縁体および先端導電体）を容易に製造することができる。つまり、付加絶縁体としてチューブ状の絶縁体を用いる場合、中心導電体にこのチューブ状の絶縁体を被せるという簡単な加工により付加絶縁体を配置できる。さらに、チューブ状の絶縁体の材料として弾性を有するゴムなどを用い、チューブ状の絶縁体の内径を中心導電体の外径より若干小さくしておけば、ゴムなどの弾性を利用してチューブ状の絶縁体を中心導電体の外周面上に容易に固定できる。また、付加絶縁体としてテープ状の絶縁体を用いる場合、このテープ状の絶縁体を中心導電体の外周面上に巻きつけるという簡単な作業により、中心導電体の外周面上に付加絶縁体としてのテープ状の絶縁体を配置できる。このように電極部品の製造が容易に行なえることによって電極部品の単価を下げることができる。これにより電極部品を収納するマガジンを備えた破砕装置の利用価値を向上させることができる。
【００２２】
また好ましくは、先端側絶縁体において、中心導電体の端部とは反対側に位置する他方端部に面する部分の表面は、中心導電体の他方端部に近づくにつれて表面から中心導電体の外周面までの距離が小さくなるように形成されている。このように構成された破砕装置によれば、先端側絶縁体において、中心導電体の他方端部に面する部分（後端部分）がいわゆるテーパー状になっているので、このテーパー状の先端側絶縁体の後端部分上に付加絶縁体を配置する作業を容易に行なうことができる。このため、電極部品の製造がさらに容易となり電極部品の単価を下げることができる。これにより、電極部品を収納するマガジンを備えた破砕装置の利用価値をさらに向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における破砕装置を示す模式図である。図２は、図１中に示す破砕装置の断面図である。
【００２５】
図１を参照して、破砕装置１は、電極３と、電極３の後端側に設けられたマガジン２と、パルスパワー源１１と、パルスパワー源１１と電極３との間を電気的に接続するケーブル１４および１５とを備える。電極３の内部には、電極部品４が設けられている。パルスパワー源１１には、コンデンサ１２およびスイッチなどを含む回路と、コンデンサ１２に電荷を供給するための電源１３とが設けられている。パルスパワー源１１の回路は接地されている。パルスパワー源１１の回路と電極３とは、ケーブル１４および１５によって接続されている。
【００２６】
図２を参照して、電極３は、コネクタ部２４と、外周電極である円筒形状の外周導体２５と、外周導体２５の内部に配置されている電極部品４によって形成されている。コネクタ部２４は、導電体からなるベース部２１と、ベース部２１に固定された円筒形状の外周絶縁体２２と、外周絶縁体２２において、ベース部２１に接続された端部とは反対側の端部に接続されたリング状の接続部材２３とから構成されている。なお、ベース部２１と外周導体２５が接続された接続部材２３とは、外周絶縁体２２により電気的に絶縁されている。
【００２７】
接続部材２３の内周側にはネジ溝２７が形成されている。接続部材２３は導電体から形成されている。外周導体２５の後端部２８の外周面にもネジ溝が形成されており、接続部材２３のネジ溝２７に、外周導体２５の後端部２８が締め込まれて固定されている。このような接続方法を採用することによって、外周導体２５はコネクタ部２４に着脱自在に設けられている。これにより、外周導体２５が消耗した場合に、外周導体２５のみを新たな外周導体と交換することができる。なお、接続部材２３と外周導体２５との接続部は、図２に示すようなネジ構造以外の任意の接続構造を採用することができる。
【００２８】
電極部品４は、円柱形状を有する中心電極としての中心導体３１と、中心導体３１の外周面３１ａ上に設けられている絶縁体３２と、外周面３１ａ上であって、かつ絶縁体３２が設けられている端部とは別の端部に設けられている係止部材３３とから構成されている。
【００２９】
絶縁体３２の材料としては、たとえばゴムまたは他の樹脂などにより形成することができる。この場合、絶縁体３２を構成するゴムなどの材料は弾性を有している。このため、絶縁体３２に応力が加わっていない場合の絶縁体３２の内径を、中心導体３１の直径よりもある程度小さくすることによって、ゴムなどの材料の弾性力を利用して中心導体３１の外周面３１ａ上に絶縁体３２を容易に位置決めすることができる。
【００３０】
ベース部２１には貫通孔２１ａが形成されており、その貫通孔２１ａ内にはチャック部２６が設けられている。チャック部２６はベース部２１内に設けられた図示しない油圧システムに連結されている。電極３の後端側４３において、チャック部２６により電極部品４の中心導体３１が把持されている。なお、チャック部２６は導電体によって形成されており、中心導体３１がチャック部２６によって把持された状態において、中心導体３１およびベース部２１は電気的に接続されている。電極３の先端側４２において、中心導体３１と外周導体２５との間にギャップ４１が形成されている。
【００３１】
なお、電極部品４が電極３内に位置決めされた状態において、外周導体２５と絶縁体３２との間は、図２に示すようにある程度隙間が形成されるようにそれぞれの寸法を決定しておくことが好ましい。このようにすれば、電極部品４の交換時に絶縁体３２と外周導体２５とが接触するおそれがなく、電極部品４の交換作業をスムーズに行なうことができる。
【００３２】
また、接続部材２３の後端から絶縁体３２の後端までの距離Ｌ１（中心導体３１の後端部において中心導体３１の外周面３１ａが露出した部分と接続部材２３との間の距離）は十分長くなるようにコネクタ部２４および絶縁体３２の寸法は決定されている。この結果、後述するように電極３にパルスパワー源１１から電荷を供給した場合、外周導体２５の後端部２８または接続部材２３と、中心導体３１の後端部との間の絶縁を保つことができる。このため、電極３の先端側４２のギャップ４１において放電を発生させることができる。
【００３３】
ベース部２１にはケーブル１４が、接続部材２３にはケーブル１５が接続されている。このため、パルスパワー源１１からケーブル１４、ベース部２１およびチャック部２６を介して中心導体３１に電荷を供給することができる。また、同様にパルスパワー源１１からケーブル１５および接続部材２３を介して外周導体２５に電荷を供給することができる。
【００３４】
マガジン２は、カバー５３と、カバー５３の側面に設けられた搬入扉５４とを備える。搬入扉５４を開いてマガジン２内の所定の位置に交換用の電極部品５１を収納する。カバー５３の内部には、交換用の電極部品５１を収納する支持部材５５が設けられている。支持部材５５には、係止孔５６が複数設けられている。係止孔５６には図示しない止付けフックが設けられており、電極部品５１がその止付けフックに引っ掛かった状態で、支持部材５５に吊り下がって収納されている。支持部材５５は、モータ５２に連結されており、支持部材５５に吊り下がった電極部品５１を水平方向に移動させ、所定の位置に位置決めすることができる。
【００３５】
次に、破砕装置１を用いた破砕方法を簡単に説明する。図１および図２を参照して、岩石などの破砕対象物１６の所定部分に電極３を挿入することが可能な大きさの下孔１７を形成する。そして、下孔１７の内部に電極３の先端部を挿入するとともに、下孔１７の内部に電解液としての水１８を配置する。一方、パルスパワー源１１では、電源１３からコンデンサ１２へと所定量の電荷を蓄積する。
【００３６】
コンデンサ１２に必要な量の電荷を蓄積した状態で、パルスパワー源１１のスイッチを閉じる。これにより、パルスパワー源１１のコンデンサ１２に蓄えられた電荷が、パルスパワー源１１からケーブル１４および１５を介して電極３に導入される。この結果、電極３の先端側４２に形成された中心導体３１と外周導体２５との間のギャップ４１において放電が発生し、アークが形成される（放電を発生させる工程が実施される）。このため、電極３の先端側４２付近の水１８が放電エネルギーによってプラズマ化し圧力波が発生する。この圧力波により、電極３の周囲の破砕対象物１６を破壊できる。なお、このような放電が発生する電極３において最も消耗が激しい部分は、中心導体３１である。破砕装置１では、交換が必要となる頻度の高い中心導体３１を電極部品４に設けているため、電極部品４を新たな電極部品に交換することによって、効率の良い破砕作業が可能となっている。
【００３７】
図３から図５は、図１中に示す破砕装置において、電極部品を交換する工程を示す断面図である。
【００３８】
図３を参照して、破砕作業により電極部品４が消耗した場合、電極部品４を破砕装置１の外部に放出し、電極３に新たな電極部品５１を装着する。具体的には、まずチャック部２６にかけられた油圧を解消して、ベース部２１に設けられた貫通孔２１ａが完全に開放された状態とする。この状態において、貫通孔２１ａの直径Ｒ１は、電極部品４に設けられた係止部材３３の直径Ｒ２よりも大きいため、係止部材３３がベース部２１に引っ掛かることはなく電極部品４は破砕装置１の外部に放出される。
【００３９】
図４を参照して、マガジン２内部のモータ５２を稼働させて、交換用の電極部品５１の１つである電極部品５１ｄがベース部２１に設けられた貫通孔２１ａの上方に位置するように、電極部品５１ｄを位置決めする。同時に、チャック部２６に油圧をかけて、チャック部２６による開口部分の直径がＲ３になるまでチャック部２６を閉じる。
【００４０】
図５を参照して、支持部材５５において、交換用の電極部品５１ｄを固定していた係止孔５６の止め付けフックをはずす。電極部品５１ｄは、支持部材５５から離れ、電極３内に投入される。この際、絶縁体３２の直径Ｒ４は、チャック部２６による開口部分の直径Ｒ３よりも小さいため、電極部品５１ｄはベース部２１に設けられた貫通孔２１ａを通過する。しかし、電極部品５１ｄに設けられた係止部材３３の直径Ｒ２は、チャック部２６による開口部分の直径Ｒ３よりも大きいため、電極部品５１ｄは破砕装置１の外部に放出されず電極３内の所定の位置に位置決めされる。なお、交換用の電極部品５１を電極３内に投入する際の衝撃を和らげるために、係止部材３３をゴムなどの弾性体によって形成しても良い。
【００４１】
電極部品５１ｄが電極３内に位置決めされた状態で、チャック部２６に油圧をかけて電極部品５１ｄを把持する。以上の工程により、消耗した電極部品４をマガジン２内の新たな電極部品５１ｄに交換することができ、電極部品の交換後、破砕作業を再開させることができる。
【００４２】
この発明の実施の形態１に従った破砕装置１は、破砕装置用電極部品としての電極部品４が着脱自在に設けられている破砕装置用電極としての電極３と、電極３に設けられている電極部品４と交換するための電極部品５１を収納するマガジン２とを備える。
【００４３】
電極部品４は、中心軸に沿って延在し、かつ外周面３１ａを有する中心導電体としての中心導体３１と、外周面３１ａ上に固定されている絶縁部材としての絶縁体３２とを含む。電極３は、絶縁体３２を囲むように設けられている外周導電体としての外周導体２５を含む。
【００４４】
破砕装置１は、電極部品４を把持する把持手段としてのチャック部２６をさらに備える。破砕作業中に、チャック部２６は電極部品４を把持して、電極部品４を所定の位置に位置決めし、破砕作業終了後に、チャック部２６は電極部品４の把持を開放して、消耗した電極部品４を破砕装置１外へ放出する。
【００４５】
電極３の先端側４２で放電が行なわれ、かつ後端側４３で電極部品４が把持され、電極部品４は、電極３の後端側４３から交換される。
【００４６】
このように構成された破砕装置１によれば、破砕装置１はマガジン２を備えているため、電極３に取り付けられた電極部品４が消耗すれば、これをマガジン２内の新たな電極部品５１に交換することができる。消耗した電極部品４全体を交換するため、電極部品の消耗部分を切断する場合などと比較して容易かつ迅速に電極３のメンテナンスを行なうことができる。また、マガジン２内には複数の電極部品５１を収納しておくことができるため、電極部品を交換した後すぐに電極部品５１ｄの先端部が岩石に接触し破損が生じた場合などにおいても、さらに新たな電極部品５１ｃとこれを交換することができる。さらに、マガジン２内の電極部品５１を電極３内に装着する作業は、破砕装置１の内部で行なわれるため安全性に優れている。さらに、マガジン２内の電極部品５１は電極３の後端側４３から行なわれるため、消耗した電極部品４を電極３の先端側４２から放出し、新たな電極部品５１を電極３内に位置決めするという一連の交換作業をスムーズに行なうことができる。
【００４７】
（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２における破砕装置を示す断面図である。実施の形態２における破砕装置は、実施の形態１における破砕装置とマガジンの構造が異なる。
【００４８】
図６を参照して、電極３の後端側４３には、マガジン７１が設けられている。マガジン７１は、カバー７３と、カバー７３の側面に設けられた搬入扉７５と、カバー７３の内部に設けられた電極部品の搬送装置８１およびレール８０とを備える。マガジン７１内部の底面には、電極部品の支持台７２が設けられており、支持台７２上に交換用の電極部品６１が複数収納されている。
【００４９】
搬送装置８１は、搬送アーム７６と、駆動部７８とを有する。搬送アーム７６の上下に延びるシャフト部分７６ａが、駆動部７８に設けられた複数の車輪７９に挟持されている。ゴムなどにより形成されている車輪７９は、駆動部７８内の図示しないモータにより回転し、この回転に伴って搬送アーム７６が上下に移動する。なお、搬送アーム７６のシャフト部分７６ａとの干渉を避けるため、カバー７３の上面に開口部７４が形成されている。搬送アーム７６のアーム部分７６ｂの近傍には油圧システム７７が設けられており、アーム部分７６ｂに油圧をかけることによって、電極部品４の中心導体３１の外周面３１ａを把持することができる。駆動部７８は水平方向に延びるレール８０の上面８０ａ上に設けられており、駆動部７８の図示しないモータにより駆動部７８はレール８０上を移動することができる。
【００５０】
図７は、図６中に示す破砕装置において、電極部品を交換する工程を示す断面図である。
【００５１】
図６中に示すように、破砕作業中において搬送アーム７６は、搬送アーム７６のアーム部分７６ｂが電極部品４を把持する位置から退避した位置にある。図７を参照して、破砕作業により電極部品４が消耗した場合、まず搬送アーム７６を下方に移動させアーム部分７６ｂが電極部品４を把持する位置に位置決めする。油圧システム７７を稼働させてアーム部分７６ｂに油圧をかけ電極部品４の中心導体３１を把持する。その後、チャック部２６の油圧を解消して、ベース部２１に設けられた貫通孔２１ａが完全に開放された状態とする。このとき、電極部品４はアーム部分７６ｂによって把持されているため、電極３内に位置決めされた状態を維持することができる。
【００５２】
電極部品４が完全にマガジン７１内に納まる位置まで、搬送アーム７６を上方に移動させる。搬送アーム７６を支持台７２の空いている部分の上方まで移動させ、電極部品４を支持台７２上に位置決めする。その後、油圧システム７７の油圧を解消するが、電極部品４は支持台７２上に位置決めされているため、支持台７２上に電極部品４を収納することができる。なお、本実施の形態では、消耗した電極部品４をマガジン７１内に搬入しているが、消耗した電極部品４を破砕装置の外部に放出してもよい。
【００５３】
交換用の電極部品６１ｃを把持できる位置まで、搬送アーム７６を移動させる。その位置において、搬送アーム７６の油圧システム７７を稼働させ電極部品６１ｃの中心導体３１を把持する。搬送アーム７６を移動させ電極部品６１ｃを電極３内の所定の位置に位置決めする。電極部品６１ｃが位置決めされた状態で、チャック部２６に油圧をかけて電極部品６１ｃを把持する。搬送アーム７６のアーム部分７６ｂにかけている油圧を解消し、搬送アーム７６を所定の位置まで退避させる。以上の工程により、消耗した電極部品４をマガジン７１内の新たな電極部品６１ｃと交換することができ、電極部品の交換後、破砕作業を再開させることができる。
【００５４】
この発明の実施の形態２に従った破砕装置は、マガジン７１内の電極部品６１を電極３内へ搬送する搬送手段としての搬送装置８１をさらに備える。破砕作業終了後に、搬送装置８１は消耗した電極部品４をマガジン７１内に搬送する。
【００５５】
このように構成された破砕装置によれば、搬送装置８１によって交換用の電極部品６１を電極３内の正確な位置に位置決めできるため、安全かつ確実に電極部品の交換を行なうことができる。また、消耗した電極部品４を破砕装置外に放出せずマガジン７１内に搬送しているため、消耗した電極部品４が破砕現場の環境を害することがない。また、マガジン７１内の全ての電極部品を使用した時点で、消耗した全ての電極部品をマガジン７１から搬出し電極部品の廃棄または再利用の作業を行なうことができる。このため、電極部品が消耗する度にこれらの作業を行なうより、作業の効率を向上させることができる。
【００５６】
（実施の形態３）
図８は、この発明の実施の形態３における破砕装置の電極部分を示す断面図である。実施の形態３における破砕装置は、電極の構造が実施の形態１および２と異なる。なお、実施の形態１および２の破砕装置が備えるマガジン２および７１のいずれをも、実施の形態３における破砕装置に適用することができる。
【００５７】
図８を参照して、図８に示す電極３は、基本的には実施の形態１および２に示した電極と同様の構造を備えるが、電極部品９２の構造が異なる。具体的には、電極部品９２は、中心導体８８と、絶縁体８９と、浮遊導体９０と、係止部材３３とを備える。中心導体８８の外周面８８ａ上には絶縁体８９が接触した状態で固定されている。電極３の先端側４２では、外周導体２５の端部２５ｂの位置よりも中心導体８８の端部８８ｂが突出した状態となるように、中心導体８８および絶縁体８９が電極３の先端側４２へ延在するように配置されている。外周導体２５の端部２５ｂよりも突出した中心導体８８および絶縁体８９の部分において、絶縁体８９の外周面８９ａ上に浮遊導体９０が固定されている。浮遊導体９０は円筒形状の外形を有している。中心導体８８の端部８８ｂと浮遊導体９０との間にギャップ８７が、浮遊導体９０と外周導体２５の端部２５ｂとの間にギャップ８６がそれぞれ形成されている。
【００５８】
この発明の実施の形態３に従った破砕装置において、電極部品９２は、放電が行なわれる電極３の先端側４２において、中心導体８８の端部８８ｂが外周導体２５の端部２５ｂの位置より突出するように設けられている。電極部品９２は、中心導体８８の端部８８ｂにおいて、中心導体８８の外周面８８ａ上に絶縁体８９を介して配置され、かつ外周導体２５の端部２５ｂとの間に間隙を隔てて設けられている先端導電体としての浮遊導体９０をさらに含む。
【００５９】
図９は、図８中に示す電極の変形例を示す断面図である。図９を参照して、電極３が備える電極部品９２は、基本的には図８中に示す電極部品と同様の構造を備えるが、電極部品９２の先端側４２に配置された浮遊導体の数が異なる。すなわち、電極部品９２の先端側４２において絶縁体８９の外周面８９ａ上に円筒形状の３つの浮遊導体９０ａ、９０ｂおよび９０ｃが間隔を隔てて配置されている。中心導体８８の端部８８ｂと浮遊導体９０ｃとの間にギャップ９９が、浮遊導体９０ａ、９０ｂおよび９０ｃの間にギャップ９７および９８が、浮遊導体９０ａと外周導体２５の端部２５ｂとの間にギャップ９６がそれぞれ形成されている。
【００６０】
このように構成された破砕装置によれば、まず実施の形態１および２に示す破砕装置と同様の効果を得ることができる。さらに、電極３の先端側４２に浮遊導体９０を配置することにより、より多くのギャップ８６および８７を形成することができる。このため、電極３に電流を供給しギャップ８６および８７において放電を発生させることによって、より多くの場所で放電を発生させることができる。この結果、破砕に用いられるエネルギーをより大きくすることができる。なお、一般に回路全体の抵抗に比べて放電抵抗は小さく、複数箇所での放電抵抗の増加は回路全体の抵抗に比べて充分小さいため、電源の容量を変更することなく破砕能力を増大させることが可能である。
【００６１】
また、電極３において最も破損、消耗しやすい部分の１つは、その両端部にギャップ８６および８７が形成されている浮遊導体９０である。その浮遊導体９０が交換可能な電極部品９２に取り付けられているため、電極のメンテナンスが容易となる。これにより、電極部品９２を収納するマガジンを備えた破砕装置の利用性を向上させることができる。
【００６２】
また、電極３の先端側４２に浮遊電極９０ａ、９０ｂおよび９０ｃを設けた場合には、電極３の先端側４２に、さらに多くのギャップ９６から９９を形成することができる。このため、破砕に用いられるエネルギーをさらに大きくすることができる。
【００６３】
（実施の形態４）
図１０は、この発明の実施の形態４における破砕装置の電極部分を示す断面図である。実施の形態４における破砕装置は、電極の構造が実施の形態１および２と異なる。なお、実施の形態１および２の破砕装置が備えるマガジン２および７１のいずれをも、実施の形態４における破砕装置に適用することができる。
【００６４】
図１０を参照して、図１０に示す電極３は、基本的に実施の形態１および２に示した電極と同様の構造を備えるが、電極部品１１０の構造が異なる。具体的には、電極部品１１０は、中心導体１０２と、絶縁体１０７と、浮遊導体１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃと、係止部材３３とを備える。絶縁体１０７は、電極３の先端側４２に位置する先端側絶縁体１０５と、電極３の後端側４３に位置するチューブ絶縁体１０６とから構成されている。チューブ絶縁体１０６の材料として熱収縮性の樹脂、または汎用の樹脂を用いてもよい。先端側絶縁体１０５の外周面１０５ａには、浮遊導体１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃが埋込まれた状態で固定されている。浮遊導体１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃは円筒形状の外形を有している。また、先端側絶縁体１０５の後端側では、先端側絶縁体１０５の外周面１０５ａが中心導体１０２の外周面１０２ａに対して傾斜しており、テーパー部１０３が形成されている。なお、本実施の形態では先端側絶縁体１０５の後端部の形状をテーパ形状としたが、他の形状であってもよい。
【００６５】
絶縁体１０７を構成するチューブ絶縁体１０６のうち、先端側絶縁体１０５側の端部は、部分的に先端側絶縁体１０５のテーパー部１０３の外周面上に乗り上げた状態となっている。
【００６６】
このような電極部品１１０の構造は、たとえば以下に説明するような方法によって実現することができる。図１１は、図１０中に示す電極部品の製造工程を示す断面図である。
【００６７】
図１１を参照して、中心導体１０２と、浮遊導体１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃとを金型内の所定の位置に配置した後、この金型内にゴムなどの絶縁体となる樹脂を注入することにより、中心導体１０２、先端側絶縁体１０５ならびに浮遊導体１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃが配置された中心導体部材１２１を形成する。この中心導体部材１２１においては、その後端側において中心導体１０２の外周面１０２ａが露出した状態となっている。このため、中心導体部材１２１が適用される電極３の中心軸に沿った方向での長さに合わせて中心導体部材１２１の後端側を所定の長さだけ切断し、中心導体部材１２１の全体の長さを調整する。
【００６８】
接続部材２３の後端からチューブ絶縁体１０６の後端までの長さＬ２（図１０参照のこと）が十分長くなるようにチューブ絶縁体１０６の長さを調節する。図１１中の矢印に示した方向にそのチューブ絶縁体１０６を移動させて、チューブ絶縁体１０６を中心導体部材１２１に被せる（中心導体部材１２１をチューブ絶縁体１０６に挿入する）。チューブ状の絶縁体であるチューブ絶縁体１０６の一部が先端側絶縁体１０５のテーパー部１０３上に乗り上げるまでチューブ絶縁体１０６を移動させる。
【００６９】
図１２は、図１０中に示す電極の第１の変形例を示す断面図である。図１２を参照して、電極３が備える電極部品１１０は、基本的には図１０中に示す電極部品と同様の構造を備えるが、電極部品１１０の後端部に配置された絶縁体の構造が異なる。具体的には、絶縁体１０７が、先端側絶縁体１０５と、この先端側絶縁体１０５の後端から中心導体１０２の外周面１０２ａ上にまで延在するように巻付けられたテープ状の絶縁体であるテープ状絶縁体１２６とから構成されている。
【００７０】
図１３は、図１０中に示す電極の第２の変形例を示す断面図である。図１３を参照して、電極３が備える電極部品１１０は、基本的には図１０中に示す電極部品１１０と同様の構造を備えるが、電極部品１１０の後端部に配置された絶縁体の構造が異なる。具体的には、中心導体１０２の外周面１０２ａ上において先端側絶縁体１０５の後端側に隣接するように突起部１３２が形成されている。突起部１３２は、中心導体１０２の周方向全体に形成されている。なお、突起部１３２として、中心導体１０２の外周面１０２ａの周方向において、互いに間隔を隔てて配置された複数の突起部を形成してもよい。そして、この突起部１３２上を覆うようにチューブ絶縁体１０６が配置されることにより、チューブ絶縁体１０６の凸形状部１３１が形成されている。
【００７１】
この発明の実施の形態４に従った破砕装置では、電極部品１１０は、放電が行なわれる電極３の先端側４２において、中心導体１０２の端部１０２ｂは外周導体２５の端部２５ｂの位置より突出するように設けられている。絶縁部材としての絶縁体１０７は、中心導体１０２の端部１０２ｂにおいて中心導体１０２の外周面１０２ａ上に固定された先端側絶縁体１０５と、先端側絶縁体１０５上から、外周導体２５と対向する中心導体１０２の外周面１０２ａ上にまで延在する付加絶縁体としてのチューブ絶縁体１０６またはテープ状絶縁体１２６とを含む。電極部品１１０は、中心導体１０２の端部１０２ｂにおいて、中心導体１０２の外周面１０２ａ上に先端側絶縁体１０５を介して配置され、かつ外周導体２５の端部２５ｂとの間に間隙を隔てて配置された先端導電体としての浮遊導体１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃをさらに含む。
【００７２】
付加絶縁体は、中心導体１０２の外周面１０２ａを覆うことが可能なチューブ状の絶縁体としてのチューブ絶縁体１０６および中心導体１０２の外周面１０２ａを覆うように中心導体１０２に巻き付けられたテープ状の絶縁体としてのテープ状絶縁体１２６のいずれか一方を含む。
【００７３】
先端側絶縁体１０５において、中心導体１０２の端部１０２ｂとは反対側に位置する他方端部に面する部分としてのテーパー部１０３の表面は、中心導体１０２の他方端部に近づくにつれて表面から中心導体１０２の外周面１０２ａまでの距離が小さくなるように形成されている。
【００７４】
このように構成された破砕装置によれば、まず実施の形態１および２に示す破砕装置と同様の効果を得ることができる。さらに、電極部品１１０は、中心導体部材１２１にチューブ絶縁体１０６またはテープ状絶縁体１２６を設けることによって形成できる。このため、異なる全長の電極３が必要である場合に、１種類の中心導体部材１２１を利用して異なる長さの電極部品１１０を得ることができる。つまり、まず適用する電極３の長さに合わせて中心導体部材１２１の後端側を所定の長さだけ切断する。そして、その中心導体部材１２１に所定の長さに調節されたチューブ絶縁体１０６またはテープ状絶縁体１２６を設けることによって、異なる長さの電極３に適合した電極部品１１０を容易に得ることができる。このように、同じ金型によって中心導体部材１２１を形成した上で、後からその長さをさまざまに変化させた電極部品１１０を形成することができるので、電極部品１１０の製造コストを低減することができる。
【００７５】
また、先端側絶縁体１０５の後端部にテーパー部１０３が形成されているため、チューブ絶縁体１０６を先端側絶縁体１０５と重なるように配置する作業を容易に行なうことができる。さらに、電極部品１１０に突起部１３２を形成した場合には、中心導体１０２の外周面１０２ａ上からチューブ絶縁体１０６が外れにくくすることができる。このため、電極部品１１０の形状をより確実に維持することができる。さらに、電極部品１１０にテープ状絶縁体１２６を用いた場合には、中心導体１０２または先端側絶縁体１０５の形状に関係無く、中心導体１０２の外周面１０２ａ上を絶縁体で被覆する作業を容易に行なうことができる。
【００７６】
このように電極部品１１０を容易に製造しその製造コストを低減させることによって、交換用の電極部品１１０を収納するマガジンを備えた破砕装置の利用価値を向上させることができる。
【００７７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に従えば、消耗した破砕装置用電極のメンテナンスを容易、迅速かつ安全に行なうことができる破砕装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における破砕装置を示す模式図である。
【図２】図１中に示す破砕装置の断面図である。
【図３】図１中に示す破砕装置において、電極部品を交換する第１の工程を示す断面図である。
【図４】図１中に示す破砕装置において、電極部品を交換する第２の工程を示す断面図である。
【図５】図１中に示す破砕装置において、電極部品を交換する第３の工程を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２における破砕装置を示す断面図である。
【図７】図６中に示す破砕装置において、電極部品を交換する工程を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３における破砕装置の電極部分を示す断面図である。
【図９】図８中に示す電極の変形例を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４における破砕装置の電極部分を示す断面図である。
【図１１】図１０中に示す電極部品の製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１０中に示す電極の第１の変形例を示す断面図である。
【図１３】図１０中に示す電極の第２の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　破砕装置、２　マガジン、３　電極、４，５１，６１，９２，１１０　電極部品、２５　外周導体、２５ｂ，８８ｂ，１０２ｂ　端部、２６　チャック部、３１，８８，１０２　中心導体、３１ａ，８８ａ，１０２ａ　外周面、３２，８９，１０７　絶縁体、４２　先端側、４３　後端側、９０，１０４　浮遊導体、１０３　テーパー部、１０５　先端側絶縁体、１０６　チューブ絶縁体、１２６　テープ状絶縁体。
【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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