(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削方法であって、
掘削効率に関する下記ｉ)〜ｉｉｉ)のパラメータの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするのに最も適した値に選定し、
下記ｉ)のパラメータの最適値については、下記式(１)によって得られる負荷電圧値Ｕｌを含む負荷電圧の範囲内で、連続的或いは断続的に負荷電圧を変化させることによって見いだすことを特徴とする掘削方法。
ｉ)  被掘削物の破壊に要する負荷電圧
ｉｉ)  単一パルスエネルギー
ｉｉｉ)  排出液の量
0003877010.tif 000007
ここにおいて
Ｋ：係数、Ｋ＝１．０〜１．５[１／ｃｍ0.4]
ｎ：電極の数
Ｌ：電極間距離[ｃｍ]
Ｕ0：実験で得られる数値、排出液中に存在する被掘削物のサンプルの表面に置かれた電極間距離１ｃｍの２本の電極が前記サンプルを放電破壊する時の電圧[ｋｖ]
【請求項２】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削方法であって、
掘削効率に関する下記ｉ)〜ｉｉｉ)のパラメータの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするのに最も適した値に選定し、
前記単一パルスエネルギーの最適値については、下記式(２)によって得られる単一パルスエネルギーＷ0を含む単一パルスエネルギーの範囲内で、連続的或いは断続的に単一パルスエネルギーを変化させることによって見いだすことを特徴とする掘削方法。
ｉ)  被掘削物の破壊に要する負荷電圧
ｉｉ)  単一パルスエネルギー
ｉｉｉ)  排出液の量
0003877010.tif 000008
【請求項３】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削方法であって、
掘削効率に関する下記ｉ)〜ｉｉｉ)のパラメータの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするのに最も適した値に選定し、
前記排出液の量の最適値については、下記式(３)によって得られる排出液の量Ｑを含む排出液の量の範囲内で、連続的或いは断続的に排出液の量を変化させることによって見いだすことを特徴とする掘削方法。
ｉ)  被掘削物の破壊に要する負荷電圧
ｉｉ)  単一パルスエネルギー
ｉｉｉ)  排出液の量
0003877010.tif 000009
Ｄｂ：ボアトップの径[ｃｍ]
ｆ：１秒当たりのパルス数(パルスの周波数)
【請求項４】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であって、
高電圧パルス発電機２と、
前記高電圧パルス発電機２からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極１７，１８と、
排出液循環システム３，４，５ａ，５ｂと、最適条件設定装置１３，１４，１５，１６とを備え、
前記最適条件設定装置１３，１４，１５，１６は、前記高電圧パルス発電機２と前記複数の電極１７，１８の間に接続され、若しくは、前記排出液循環システム３，４，５ａ，５ｂの中に組み込まれ、或いは、前記高電圧パルス発電機２と前記複数の電極１７，１８の間に接続され且つ前記排出液循環システム３，４，５ａ，５ｂの中に組み込まれて、
掘削に関する電力消費量が最小となるように、掘削効率に関する次のパラメータの少なくとも一つの最適化を行うことを特徴とする掘削機１。
ｉ)  被掘削物の破壊に要する負荷電圧
ｉｉ)  単一パルスエネルギー
ｉｉｉ)  排出液の量
【請求項５】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であって、
高電圧パルス発電機２と、
前記高電圧パルス発電機２からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極１７，１８と、
前記高電圧パルス発電機２と前記複数の電極１７，１８の間で前記高電圧を電極に伝達するために、高電圧用パイプ２０と、該高電圧用パイプ２０の外側に同心円状に重ねられたグランド用パイプ２１を有し、その一端側が高電圧パルス発電機２に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプ１１とを備え、
前記ボアパイプ１１の前記グランド用パイプ２１の内側と前記高電圧用パイプ２０の外側は非磁性の電気電導性の高い材料でメッキされていることを特徴する掘削機。
【請求項６】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であって、
高電圧パルス発電機２と、
前記高電圧パルス発電機２からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極１７，１８と、
前記高電圧パルス発電機２と前記複数の電極１７，１８の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側が高電圧パルス発電機２に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプ１１と、
前記ボアパイプ１１を地中に案内するために、前記ボアパイプ１１の周囲に設けられたガイド１０とを備え、
前記ボアパイプ１１とガイド１０は、前記ボアパイプ１１が前記ガイド１０内を上下方向にスライド可能なように、スライド接点２３を介して接続されていることを特徴する掘削機。
【請求項７】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であって、
高電圧パルス発電機２と、
前記高電圧パルス発電機２からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極１７，１８と、
前記高電圧パルス発電機２と前記複数の電極１７，１８の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側が高電圧パルス発電機２に接続され、他端側が複数の電極に接続され、垂直に立設されているボアパイプ１１と、
前記ボアパイプ１１を上下動させるための、吊り上げ手段を有する昇降装置とを備え、
前記ボアパイプ１１に高電圧を入力するための高電圧入力部９が、ボアパイプ１１の一端側であってボアパイプ１１の軸から所定角度α傾いた位置に設けられていることを特徴する掘削機。
【請求項８】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であって、
高電圧パルス発電機２と、
前記高電圧パルス発電機２からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極１７，１８と、
前記高電圧パルス発電機２と前記複数の電極１７，１８の間で前記高電圧を電極に伝達するために、高電圧用パイプ２０と、該高電圧用パイプ２０の外側に同心円状に重ねられたグランド用パイプ２１を有し、その一端側が高電圧パルス発電機２に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプ１１とを備え、
前記ボアパイプ１１に高電圧を入力するための高電圧入力部９の外表面が半導電性材料で被覆されグランド用パイプ２１と電気的に接続されていることを特徴する掘削機。
【請求項９】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であって、
高電圧パルス発電機２と、
前記高電圧パルス発電機２からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極１７，１８と、
前記高電圧パルス発電機２と前記複数の電極１７，１８の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側が高電圧パルス発電機２に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプ１１と、
前記ボアパイプ１１に取り付けられた排出泥収集装置とを備え、
前記排出泥収集装置は、ボアパイプ１１と同心円上に設けられた断面が扇型のパイプによって形成される排出液供給路３２ａ，３２ｂと、該排出液供給路３２ａ，３２ｂに挟まれた溝によって形成される収集路３３ａ，３３ｂを有し、
前記収集路３３ａ，３３ｂには、弾性体弁３７が排出泥収集方向に沿って複数設けられていることを特徴する掘削機。
【請求項１０】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であって、
高電圧パルス発電機２と、
前記高電圧パルス発電機２からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極１７，１８を有するボアトップ１２と、
前記高電圧パルス発電機２と前記ボアトップ１２の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側に高電圧パルス発電機２が接続され、他端側に前記ボアトップ１２がネジ止めされているボアパイプ１１とを備え、
前記ボアトップ１２のネジ部には所定長を有する水平開口部３８と、この水平開口部３８の中の２つの回り止め３９ａ，３９ｂが設けられており、この２っの回り止め３９ａ，３９ｂ間の距離は、ボアトップ１２のその軸を中心とした回転を可能とするために、前記水平開口３８の所定長よりも短い距離であることを特徴する掘削機。
【請求項１１】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であって、
高電圧パルス発電機２と、
前記高電圧パルス発電機２からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極１７，１８を有するボアトップ１２と、
前記高電圧パルス発電機２と前記ボアトップ１２の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側に高電圧パルス発電機２が接続され、他端側に前記ボアトップ１２が連結されているボアパイプ１１とを備え、
前記ボアトップ１２は、格子の各交点上に電極を配備し、掘削穴の中を移動可能であることを特徴する掘削機。
【請求項１２】
排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であって、
高電圧パルス発電機２と、
前記高電圧パルス発電機２からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極１７，１８とを備え、
前記高電圧が入力される高圧電極１８と他の電極１７とは、それらの先端が互いに相手に向かって屈曲していることを特徴する掘削機。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、絶縁固体物の掘削、油・ガス等の採掘、土木建設等に関係する。
背景技術
電気パルスで掘削する方法、及び、掘削機は従来から知られている。例えば、Vajov V.F.,Siomkin B.V.,Adam A.Mに依る岩盤や人造物の電気パルスによる破砕の最適化について、トムスク州立大学1996年発行“物理学”No.4に記載されている。
この方法によれば、ボアトップは排出液中にある岩盤の上に置かれる。マイクロ秒の間隔で高圧電気パルスが電極に負荷される。電気放電が岩盤を通り、破壊され粉砕される。破壊にいたるパルス時間は電極間距離によって決められる。この方法の欠点は、掘削の効率を上げる方法が電極間距離というただひとつのパラメータしか無いことである。
他の従来の掘削機は、高圧パルス発生源、ボアパイプ、ボアトップとから構成されている。ボアパイプは同心円上にアース外管、内側の高圧パイプが配置されてなり、先端にボアトップを有する。この掘削機の欠点は掘削の最適条件の設定の設備が付加されていない。
他の公知の方法及び掘削機として、B.V.シオムキン、A.F.ウソフ、V.I.バセス著による‘電気パルスによる材料破砕’が知られている(ナウカ出版、1995年P7-11,34-62,220-224,11-16,231-240)。
この試験的方法によれば、破砕される岩石は液体中に浸される。その液体は、高圧電気パルスの選定されたパルスにおいて絶縁体となる。電気パルスは岩盤上に設置された電極に付加される。そして、絶縁流体の中に浸された岩盤中を電気放電が発生する。この方法の欠点は、岩盤破砕の最適条件が２つの電極間の岩塊にのみ充足される事であって掘削とは大きくことなる。
他の既知の掘削機は、ボアトップとボアパイプ、高圧電源から構成される。掘削穴の入り口にガイドが付けられ、昇降装置もがつけられている。掘削穴の排出液は、排出液サイクロンをなし、排出物タンクにつながる。高圧パルスはボアパイプの高圧パイプに付加される。
この掘削機の欠点は掘削穴の構造が十分でなく、最大効率に十分に達しないことである。
上記従来の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、最小の電力消費量によって、効率良く掘削することの可能な掘削方法及び掘削機を提供することにある。
発明の開示
本発明の掘削方法は、排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削方法の一種であり、掘削効率に関する次のパラメータの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするのに最も適した値に選定して掘削する方法である。
ｉ)  被掘削物の破壊に要する負荷電圧
ii)  単一パルスエネルギー
iii)  排出液の量
具体的に、前記被掘削物の破壊に要する負荷電圧の場合は、前記被掘削物の破壊に要する負荷電圧の最適値を次式(1)によって推定し、それらの推定された負荷電圧値Ulを中心付近に含む負荷電圧の範囲内で、連続的或いは断続的に負荷電圧を変化させることによって被掘削物の破壊に要する負荷電圧の最適値を見いだす。
0003877010.tif 000002
ここにおいて
K:係数、K=1.0〜1.5[1/cm0.4]
n:電極の数
L:電極間距離[cm]
U0:実験で得られる数値、排出液中にある被掘削物のサンプルの表面に置かれた電極間距離1cmの2本の電極が前記サンプルを放電破壊する時の電圧[kv]。
前記単一パルスエネルギーの場合は、前記単一パルスエネルギーの最適値を次式(2)よって推定し、その推定された単一パルスエネルギー値W0を含む単一パルスエネルギーの範囲内で、連続的或いは断続的に単一パルスエネルギーを変化させることによって単一パルスエネルギーの最適値を見いだす。
0003877010.tif 000003
前記排出液の量の場合は、前記排出液の量の最適値を、次式(3)によって推定し、それらの推定された排出液の量値Qを含む排出液の量の範囲内で、連続的或いは断続的に排出液の量を変化させることによって排出液の量の最適値を見いだす。
0003877010.tif 000004
Db:ボアトップの径[cm]
f:1秒当たりのパルス数(パルスの周波数)
上記本発明の掘削方法によれば、ｉ)被掘削物の破壊に要する負荷電圧、ii)単一パルスエネルギー、iii)排出液の量という掘削効率に関するパラメータの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするのに最も適した値に選定して掘削するので、電力消費量を最小に抑えて、効率良く掘削することが可能となる。
更に、上記掘削効率に関するパラメータの電力消費量を最小とするのに最も適した値を上記式(1),(2),(3)によって、予め推定して掘削を試みるので最適値を見いだすための試験回数をできるだけ最小に抑えて効率良く最適値を見いだすことができる。
また、本発明の掘削機は、排出液が導入された掘削穴中に存在する被掘削物を高電圧パルスによる複数の電極間放電によって破壊する掘削機１であり、高電圧パルス発電機と、前記高電圧パルス発電機からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極と、排出液循環システムと、最適条件設定装置とを備えている。
前記最適条件設定装置は、前記高電圧パルス発電機と前記複数の電極の間に接続され、若しくは、前記排出液循環システムの中に組み込まれ、或いは、前記高電圧パルス発電機と前記複数の電極の間に接続され且つ前記排出液循環の中に組み込まれて、掘削に関する電力消費量が最小となるように、掘削効率に関する次のパラメータの少なくとも一つの最適化を行う。
ｉ)  被掘削物の破壊に要する負荷電圧
ii)  単一パルスエネルギー
iii)  排出液の量
上記本発明の掘削機によれば、ｉ)被掘削物の破壊に要する負荷電圧、ii)単一パルスエネルギー、iii)排出液の量という掘削効率に関するパラメータの少なくとも一つを、掘削に関する電力消費量を最小とするように最適化を行うので、電力消費量を最小に抑えて、効率良く掘削することが可能となる。
更に、本発明の掘削機は、前記高電圧パルス発電機と前記複数の電極の間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側が高電圧パルス発電機に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプを備えている。前記ボアパイプは、高電圧用パイプと、該高電圧用パイプの外側に同心円状に重ねられたグランド用パイプを有しており、前記ボアパイプの前記グランド用パイプの内側と前記高電圧用パイプの外側は非磁性の電気電導性の高い材料でメッキされている。
このような非磁性の電気電導性の高い材料によるメッキは、掘削穴が深くなれば、パルス上昇時間が増加し電圧幅が減少するという現象を顕著に低減する。そのため、掘削穴が深くなっても、パルスの状態を余り変える必要が無く、掘削機の安定した運転が行える。
加えて、本発明の掘削機は、前記ボアパイプを地中に案内するために、前記ボアパイプの周囲に設けられたガイドとを備えている。前記ボアパイプと前記ガイドは、前記ボアパイプが前記ガイド内を上下方向にスライド可能なように、スライド接点を介して接続されている。
このようなガイドとボアパイプとを接続する接点は、ガイドとボアパイプとの間の電位差による空気ギャップの破壊を防止する。
また、本発明の掘削機において、前記高電圧パルスを生じさせるための高圧パルス電源回路は、インダクター蓄電器と半導体整流器とを組み合わせたインダクター蓄電型高圧パルス電源回路である。
このような電源回路は、電源回路に半導体整流器を使用しない従来の掘削機に比べ、形状、重量が半分になり、そのため掘削機が移動可能になり、更に、キャパシター及び球ギャップの数も減少し、キャパシター電圧も低下できるので高圧パルス電源回路の寿命が長くなるという利点がある。
更に、本発明の掘削機は、垂直に立設されている前記ボアパイプを上下動させるための、吊り上げ手段を有する昇降装置を備え、前記ボアパイプに高電圧を入力するための高電圧入力部が、ボアパイプの一端側であってボアパイプの軸から所定角度傾いた位置に設けられている。
上記のような高電圧入力部の取付位置は、高電圧入力部がボアパイプの同軸上に有るよりも、昇降装置のワイヤー等の吊り上げ手段がボアパイプに繋がれることを容易にする。そして、ボアパイプの昇降装置による掘削穴への設置や、掘削穴からの引き上げも、高電圧入力部とワイヤー等の吊り上げ手段との接触を気にせずに行え、容易となる。更に、昇降装置よってボアパイプを掘削穴の中で移動することも可能となる。
加えて、本発明の掘削機は、前記高電圧パルス発電機と前記複数の電極の間で前記高電圧を電極に伝達するために、高電圧用パイプと、該高電圧用パイプの外側に同心円状に重ねられたグランド用パイプを有し、その一端側が高電圧パルス発電機に接続され、他端側が複数の電極に接続されているボアパイプとを備えている。そして、前記ボアパイプに高電圧を入力するための高電圧入力部の外表面が半導電性材料で被覆されグランド用パイプと電気的に接続されている。
このように半導電性材料で被覆をした高電圧入力部は、半導電性材料による被覆の無いものと比べ高圧の負荷電圧に耐えられる。
また、本発明の掘削機は、前記ボアパイプに取り付けられた排出泥収集装置とを備えている。前記排出泥収集装置は、ボアパイプと同心円上に設けられた断面が扇型のパイプによって形成される排出液供給路と、該排出液供給路に挟まれた溝によって形成される収集路を有し、前記収集路には、弾性体弁が排出泥収集方向に沿って複数設けられている。
このような構造の排出泥収集装置は、排出泥の収集速度が不十分となった場合でも、排出泥は弾性体弁の上に落ちるので、逆流することはない。更に、前記収集路は、前記排出液供給路の間の溝であって収集路用のパイプ等を使用していないので、弾性体弁の上に落ちた大きな固まりは、既知の技術で容易に細粉することができる。その結果、パイプ等によって形成された収集路を有する従来の排出泥収集装置のように、大きな固まりによる収集路の閉塞が生じて収集路用パイプ等の破壊が起き、そのため、排出泥収集装置そのものの破壊が生じてしまうという恐れが無くなる。
更に、本発明の掘削機は、前記高電圧パルス発電機からの高電圧が少なくとも一つに入力される複数の電極を有するボアトップと、前記高電圧パルス発電機と前記ボアトップの間で前記高電圧を電極に伝達するために、その一端側に高電圧パルス発電機が接続され、他端側に前記ボアトップがネジ止めされているボアパイプとを備えている。前記ボアトップのネジ部には所定長を有する水平開口部と、この水平開口部の中の2つの回り止めが設けられている。そして、この2つの回り止め間の距離は、ボアトップのその軸を中心とした回転を可能とするために、前記水平開口の所定長よりも短い距離である。
上記のような水平開口部及び回り止めが設けられたボアトップは、その軸を中心とする回転が可能となる。そのため、掘削の衝撃波や排出泥の衝撃によってボアパイプとボアトップの連結部に捻じれが生じることが防止される。そして、ボアトップは底部で所定の位置を保持し、岩盤堀削の効率上昇をもたらす。
加えて、本発明の掘削機は、前記ボアトップは、格子の各交点上に電極を配備し、掘削穴の中を移動可能である。
上記のように格子の各交点上に電極を配備すると、格子上に電気放電がおこり、結果として格子に囲まれた部分に出っ張った岩盤にも破砕が起こり、効率良く岩盤を破壊する。そして、ボアトップが移動可能であると、ボアトップが移動する事で直径の異なる穴を堀削する事ができる。
また、本発明の掘削機は、前記高電圧が入力される高圧電極と他の電極とは、それらの先端が互いに相手に向かって屈曲している。
このような構造を有する電極は、大きな径のコアを有する被掘削物の掘削に適する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の掘削機の構成を示す図であり、第２図は本発明の掘削機の電源回路を示す図であり、第３図は本発明の掘削機における高電圧入力部の取付位置を示す図であり、第４図は本発明の掘削機における高電圧入力部の構造を説明する図であり、第５図(a)及び第５図(b)は排出液循環システムを構成する排出泥収集装置を説明する図であり、第６図はボアトップのボアパイプへの取付構造を示す模式図であり、第７図はボアトップの電極構造を示す図であり、第８図は電極の先端構造を示す図であり、第９図は負荷電圧Ulに対する電力消費量Wを示すグラフであり、第１０図は負荷電圧Ulを370[kV]とした場合のパルス電圧発電機のキャパシタンスCに対する電力消費量Wを示すグラフであり、第１１図は電極間距離Lに対する単一パルスエネルギーを示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
本発明の掘削方法を具体的に説明する。
(ｉ)最初に、被掘削物のサンプルを用いてU0を求めた。ここで、U0は、排出液中にある被掘削物のサンプルの表面に置かれた電極間距離1cmの2本の電極が前記サンプルを放電破壊する時の電圧[kv]である。
被掘削物のサンプルとしてミクロクォーツザイト(鉱物名−水晶石)を用いた。このサンプルをディーゼルオイルの中に浸した。サンプルの表面に2本の電極を設置した。この時の電極間距離1cmであった。一方の電極は接地され、他方の電極には高電圧が負荷された。同様の条件でサンプルを5回破壊した。ここで、どのような種類のサンプルであっても実験回数は、5乃至10回は必要である。また、非均質のサンプルの場合は、更に、サンプル数を増やして実験をすることが望ましい。
5回のサンプル破壊の結果、U0=190[kv]という平均値を得た。
次に、電極数nが7本、電極間距離Lが各4cmの掘削機を用いて、岩盤の掘削を行った。従って、負荷電圧Ulは、式(1)から252.8〜379.3[kV]となった。掘削は、これらの値を中心付近に含む負荷電圧の範囲220.0〜490.0[kV]で負荷電圧を連続的或いは断続的に変化させ、その時の電力消費量Wを測定しつつ行った。その結果は表1に示す通りであった。負荷電圧Ulが、380[kV]の時に、電力消費量Wが最小となった。
本発明の掘削方法においては、電力消費量Wが最小となるこの最適負荷電圧値Ulを用いて掘削を行う。この最適負荷電圧値Ulの用い方として、掘削作業の最初に負荷電圧Ulの最適値を選定した後は、全掘削作業中、その値を一定にして掘削作業を行う方法は簡単でよい。しかし、より効率をあげるためには、前記式(1)によって得られる負荷電圧値Ulを含む負荷電圧の範囲内で負荷電圧を変化させ、電力消費量Wを最小とする最適負荷電圧を見いだす工程を掘削機の運転中に定期的に或いは連続的に行って、常に、電力消費量Wを最小とする最適負荷電圧によって掘削を行う方がよい。
0003877010.tif 000005
ここで、上記表1について更に詳述する。
岩盤の破砕はパルスの上昇時におこった。岩盤の破砕は幾つかの要素に依存し、主なパラメータは電極間の電圧であった。Ul=220kVにおいて、放電はなく、岩盤は破壊されなかった。これ以上の電圧において放電が観察されたが放電貫通による破壊の確立は100％以下であった。
電圧上昇は放電貫通の確率を上昇させ、破壊の確率を上昇させた。しかしながら、多くの場合、エネルギーの最大使用状況での掘削が放電貫通の確率を最大とするわけでは無い。その理由として絶縁破壊の増加、パルス電圧発電機の信頼性の低下が挙げられる。これが、教示された式(1)において最大のUl、即ち、379.3[kv]付近で最大効率になる理由である。
実際には、表1に示すように、380[kV]において岩盤破壊のエネルギー消費は最小となった。この条件下で破壊電圧は最大効率と考えられる。Ul＞380kVにおいて電力消費量が増加する主たる理由は排出泥の再破壊である。
(ii)次に、負荷電圧を380[kV]とし、電極間距離を4cmとして単一パルスエネルギーを250〜1550[J]の間で連続的或いは断続的に変化させ、電力消費量Wを測定しつつ砂岩の掘削を行った。単一パルスエネルギーはパルス電圧発電機のキャパシタンスを変えることにより変化させた。前記単一パルスエネルギーの範囲250〜1550[J]は、式(2)W0≧90L1.6から得られる単一パルスエネルギーを含む範囲であった。その結果は表2に示す通りであった。単一パルスエネルギーW0が880〜1100[J]の時に、電力消費量Wが最小となった。
本発明の掘削方法においては、電力消費量Wが最小となるこの最適単一パルスエネルギー値W0を用いて掘削を行う。この最適単一パルスエネルギー値W0の用い方として、掘削作業の最初に単一パルスエネルギーの最適値を選定した後は、全掘削作業中、その値を一定にして掘削作業を行う方法は簡単でよい。しかし、より効率をあげるためには、前記式(2)によって得られる単一パルスエネルギーW0を含む単一パルスエネルギーの範囲内で単一パルスエネルギーを変化させ、電力消費量Wを最小とする最適単一パルスエネルギーを見いだす工程を掘削機の運転中に定期的に或いは連続的に行って、常に、電力消費量Wを最小とする最適単一パルスエネルギーによって掘削を行う方が良い。
0003877010.tif 000006
ここで、上記表2について更に詳述する。
掘削の適正な条件設定は掘削効率を上昇させ、破壊に必要なエネルギーを低下させる。表2において、このことは明白である。単一パルスエネルギーW0の上昇は電力消費量Wの低下をもたらした。更に、単一パルスエネルギーW0を増加すれば、排出泥の再破砕により電力消費量Wは増加する。パルス電源からの最大効率の放電エネルギーを決定することにより電力消費量を2/3以下に低下させることができる。
(iii)次に、単一パルスのエネルギーを850[J]とし、電極間距離4cmとし、ボアトップ径110[mm]とし、パルス周波数ｆは1〜9として式(3)から排出液の量Qを計算した。ここで、パルス周波数ｆを1〜9とした理由は、掘削率は毎秒当たり9までのパルス周波数ｆに直接比例し、これ以上周波数を増加すると掘削効率の低下を招くからである。上記式(3)によって得られた値を含む排出液の量の範囲で排出液の量を連続的或いは断続的に変化させ、その時の電力消費量Wを測定しつつ水晶石の掘削を行った。その結果、排出液の量Qは、450[リッター/分]が最適であることが見いだされた。
本発明の掘削方法においては、電力消費量Wが最小となるこの最適排出液の量値Qを用いて掘削を行う。この最適排出液の量値Qの用い方として、掘削作業の最初に排出液の量の最適値を選定した後は、全掘削作業中、その値を一定にして掘削作業を行う方法は簡単でよい。しかし、より効率をあげるためには、前記式(3)によって得られる排出液の量Qを含む排出液の量の範囲内で排出液の量を変化させ、電力消費量Wを最小とする最適排出液の量を見いだす工程を掘削機の運転中に定期的に或いは連続的に行って、常に、電力消費量Wを最小とする最適排出液の量によって掘削を行う方がよい。
次に、本発明の掘削機を第1図乃至第8図を参照しつつ説明する。
(掘削機構造)
第1図において、掘削機1は、高電圧パルス発電機2と、ボア部9,10,11,12と、排出液循環システム3,4,5a,5bと、最適条件設定装置13,14,15,16と、昇降装置6,7,8とから構成される。
ボア部は、高電圧入力部9と、ボアパイプ11と、前記ボアパイプ11を地中に案内するために前記ボアパイプ11の周囲に設けられたガイド10と、前記ボアパイプ11の先端に設けられたボアトップ12とを含む。
ボアパイプ11は、高電圧用パイプ20及び前記高電圧用パイプ20の外側に同心円状に重ねられたグランド用パイプ21から構成されており、ガイド10内で上下方向にスライド可能な構造である。高電圧用パイプ20と、グランド用パイプ21は、中間絶縁材22a,22bで仕切られた構造になっている。グランド用パイプ21の内側と高電圧用パイプ20の外側は非磁性で電気電導性の高い材料でメッキされている。非磁性で電気電導性の高い材料としては、例えば、ジュラルミン、銅、真鍮、アルミニウム等が挙げられる。これは、掘削穴が深くなれば、パルス上昇時間が増加し電圧幅が減少するという現象を低減するために行うもので、そのメッキの厚さは0.1mm以下程度で十分である。
グランド用パイプ21がガイド10内を上下にスライド可能なように、ガイド10とグランド用パイプ21は、スライド接点23を介して接続されている。これは、高電圧パルス発電機2とボア部の放電回路は、接地されてもされなくても良いが、ガイド10とグランド用パイプ21は、接続されている必要があるからである。
グランド電極17と高電圧電極18との間の放電は排出液に対しても起こりうるので、ガイド10とグランド用パイプ21の間で電圧が存在すると、空気ギャップの破壊が起こることがある。そのため、高電圧パルス発電機2とボア部の放電回路をこの空気ギャップによる破壊から保護するために、ガイド10とグランド用パイプ21は、排出液の出側のスライド接点23を介して接続されている必要があるのである。
ボアトップ12は、グランド電極17及び高圧電極18から構成されている。グランド電極17と高圧電極18はボアトップ絶縁材19で仕切られている尚、電極数については、後で述べるように、グランド電極17及び高圧電極18が各一つずつとは限られない。
排出液循環システムは、排出液タンク3と、排出液ポンプ4と、排出液用パイプ5a,5bとを含む。この排出液循環システムによって、排出液は、排出液タンク3からポンプ4、排出液用パイプ5a,5bを通ってボア部に、また、ボア部からグランドパイプ21の外側と掘削穴の隙間からガイト10を通して排出液タンク3に帰り循環する。
最適条件設定装置は、負荷電圧や単一パルスエネルギー等を調整するための負荷電圧等調整装置13と、パルス電流トランス等の電力消費量計測装置14と、排出液用制御装置15と、最適条件設定用制御装置16とを含む。最適条件設定用制御装置16は、前記負荷電圧等調整装置13と、前記電力消費量計測装置14と、前記排出液用制御装置15とに接続されている。この最適条件設定用制御装置16は、定期的或いは連続的に、電力消費量が最小となるように、掘削条件の最適化を行う。前記掘削条件の最適化を行うためのパラメータとしては、岩盤破壊に要する負荷電圧、単一パルスエネルギー、排出液の量等がある。
排出液用制御装置15は、排出液用パイプ5a,5bの中に組み込まれ、前記最適条件設定用制御装置16に従って、排出液パラメータの定期的或いは連続的制御を行う。排出液パラメータとしては、流体の特性(体積電導率、流量、構造等の機械的特性等)と作動状況等がある。
昇降装置は、ウインチ6、プーリ7、ワイヤー8等のボアパイプ11を吊り上げるための手段を含む。
上記構造の掘削機1による作動を説明する。ガイド10によってボアパイプ11が地中に案内されるように、ボア部を掘削穴の底部に設置する。排出液は、排出液循環システムによって、排出液タンク3からポンプ4、排出液用パイプ5a,5bを通ってボア部に、また、ボア部からグランドパイプ21の外側と掘削穴の隙間からガイド10を通して排出液タンク3に帰り循環する。高電圧パルスは、高電圧パルス発電機2から高電圧入力部9を介して高電圧パイプ20、ボアトップの高圧電極18に負荷される。電気放電が高圧電極18とグンランド電極17の間でおこる。放電が岩盤を貫通し岩盤は破壊される。破壊された岩盤は排出液循環システムによって、排出液と共に掘削穴から除去される。
そして、昇降装置は、ボア部を下方へ降ろして掘削穴の新たな底部に再び設置する。この時、ボアパイプ11は、ガイド10によって地中に案内されながらガイド10の内側壁に沿って下方へスライドする。以上のような作業を繰り返しながら掘削作業が進む。
この間、最適条件設定制御装置16は、電力消費量が最小となるように、岩盤破壊に要する負荷電圧及び単一パルスエネルギーと排出液の量を、定期的に或いは連続的に、岩盤破砕に最適なように決定する。そして、排出液制御装置は、最適条件設定制御装置からの指令に基づき流体の特性(体積電導率、流量、構造等の機械的特性等)と作動状況を決定する。
このように、本発明の掘削機1によれば、最適条件設定制御装置が、電力消費量が最小となるように、定期的或いは連続的に、岩盤破壊に要する負荷電圧、単一パルスエネルギー、排出液の量等の掘削条件の最適化を行うので、効率の良い掘削が自然条件に適して行うことができる。
また、グランド用パイプ21の内側と高電圧用パイプ20の外側は非磁性で電気電導性の高い材料でメッキされているので、掘削穴が深くなっても、パルス上昇時間が増加し電圧幅が減少するという現象を顕著に低減するので、パルスの状態を余り変える必要が無く、掘削機の安定した運転が行える。
更に、ガイド10とグランド用パイプ21は、排出液の出側のスライド接点23を介して接続されているので、ガイド10とグランド用パイプ21の間の電位差による空気ギャップの破壊が起こることも無い。
尚、本発明の掘削器1は、岩盤等の絶縁固体物の掘削に限らず、油・ガス等の採掘、土本建設等にも用いることができる。従って、掘削対象となる被掘削物は、岩盤に限られるものではない。
(高圧パルス電源回路)
第2図によって、本発明の掘削器1に用いられた高圧パルス電源回路を説明する。これは、半導体整流器を使用したインダクター蓄電型高圧パルス電源回路である。高圧パルス電源回路は、高圧キャパシター24、球ギャップ25、インダクター蓄電器26、ダイオード等の半導体整流器27を含む。図中にはボアトップ12の電極17,18と岩盤も示されている。
この高圧パルス電源回路は、次のようにして作動する。高圧キャパシター24に並列に電源を接続すると、高圧キャパシター24に電圧が蓄積される。この時、ボアトップ12の一方の電極17の方へ流れようとする電流i1は、ダイオード27によってインダクター蓄電器26に導かれ、インダクター蓄電器26にも電圧が蓄積され昇圧される。高圧キャパシター24に球ギャップ25が作動するのに十分な電圧が蓄えられると、球ギャップ25においてギャップ破壊が起こり通電する。高圧パルス電源回路が通電すると、図中の矢印i2に示すように、インダクター蓄電器26において昇圧された高圧電流及びダイオード27からの電流がボアトップ12の他方の電極18に流れる。そして、ボアトップ12の電極17,18間に放電がおこり岩盤が破壊される。上記作動を繰り返し行う。
ここで、ダイオード27によってボアトップ12の電極17への電流の流れを遮断し、高圧キャパシター24に球ギャップ25が作動するのに十分な電圧を蓄える時間は、ナノ秒の僅かな時間である。この僅かな時間に、インダクター蓄電器26の電圧は昇圧される。この昇圧は、インピーダンス等の条件設定を適切に行うと、高圧キャパシター24にかかる負荷電圧より3〜3.5倍高い電圧まで上昇させることができる。
インダクター蓄電器26とダイオード27とを組み合わせた上記構成の高圧パルス電源回路によると、電源回路にダイオード27を使用しない従来の掘削機に比べ次のような利点がある。形状、重量が半分になり、掘削機を移動可能にし、キャパシター及び球ギャップの数が減少し、キャパシター電圧も低下させられるので高圧パルス電源回路の寿命が長くなる。
また、パルス電源はインダクター蓄電器と固体整流器を使用することで、形状、寸法を従来のものより遙に小さくできる。これらはボアの中、特にボアトップ近傍に配置できる。インダクター蓄電型高圧パルス電源回路は、この他に掘削穴中のボアトップにまで浸漬できる。この事は深い穴を掘削する際に重要であり、電導度の高い排出液、例えば、水を使用するときに特に重要である。
キャパシタンスを変えることによって単一パルスのエネルギーをかえることができる。
(高電圧入力部)
第3図及び第4図によって、本発明の掘削機における高電圧入力部9の好ましい取付位置及び構造を説明する。
第3図において、支柱27、ウインチ6、ワイヤー8は昇降装置を構成している。本発明の掘削機は高電圧入力部9がボアパイプ11の軸から所定角度α傾いた位置に取り付けられている。前記所定角度αは、ボアパイプ11の軸に対して30°＜α＜150°の範囲にあることが望ましい。
昇降装置のワイヤー8はボアパイプ11に繋がれている。ボアパイプ11はガイド10によって地中に案内されてガイド10に沿って上下動可能である。
上記のような高電圧入力部9の取付位置は、高電圧入力部9がボアパイプ11の同軸上に有るよりも、昇降装置のワイヤー8がボアパイプ11に繋がれることを容易にする。そして、ボアパイプ11の昇降装置による掘削穴への設置や、掘削穴からの引き上げも、高電圧入力部9とワイヤー8との接触を気にせずに行え、容易となる。更に、昇降装置よってボアパイプ11を掘削穴の中で移動することも可能となる。
第4図によって高電圧入力部9の構造を説明する。第4図において、符号29は、絶縁部品を示している。この絶縁部品29は、底に一つの貫通孔29bを有するカップを逆さまにした形状をしている。前記カップ型絶縁部品29の開口部の周囲にはフランジ29cが設けられている。このフランジ29cは、ボアパイプのグランド用パイプ21のフランジ21aに接合されている。
高電圧導線30が、前記絶縁部品29内に収納されており、その上端部が前記貫通孔29bから少し突き出るように前記貫通孔29b内に挿入されて固定されている。高電圧導線30の上端部30bには電流ケーブル31が接続され、下端部にはボアパイプの高電圧用パイプ20が接続されている。
前記絶縁部品29は、その少なくとも外側の表面29aに半導電性材料を塗布することによって被覆されている。前記絶縁部品29の半導電性材料被覆面29aは、ボアパイプのグランド用パイプ21と、それらのフランジ21a,29cで電気的接点29eを有する。そして、前記高電圧導線30の表面30aも同様に、半導電性材料が塗布されて被覆されている。前記高電圧導線30の半導電性材料被覆面30aと前記絶縁部品29の半導電性材料被覆面29aとは前記絶縁部品29の高電圧導線30の固定部において電気的接点29dを有している。半導電性材料としては、ポリエチレン、グラファイト等の溶剤の混合や複号材料が挙げられる。
上記構造の高電圧入力部9によって、高電圧入力テストを行った。絶縁部品29及び高電圧導線30は、高密度ポリエチレン製のものを使用した。高電圧導線30の径は4mmであり、高電圧導線30の高さは220mmであった。電流ケーブルの31径は15mmであった。絶縁部品29のフランジ29cの径160mmであった。
半導電性材料被覆面29aの接点29eと接点29dの間の抵抗は、1.2kΩであり、電流ケーブル31との接続面である高電圧導線30の上端部30bと接点29dとの間の抵抗も1.2kΩであった。即ち、半導電性材料被覆面30a及び29aのすべての電気抵抗は2.4kΩであった。
そして、高電圧パルス発電機と電流ケーブルの間でテスト電圧をかけた。それを段階的に350kV〜880kVに昇圧した。電圧パルスの間隔は、1.5マイクロ秒とした。半導電性材料の被覆をした高電圧入力部9は負荷電圧において半導電性材料の被覆の無いものと比べ2.7倍の負荷電圧に耐えられた。
(排出泥収集装置)
第5図(a)及び第5図(b)によって、排出液循環システムを構成する排出泥収集装置を説明する。第5図(a)及び第5図(b)は、ボアパイプに取り付けられた排出泥収集装置、及びその断面図を示している。図中のＲはボアトップ径を示している。
排出泥収集装置は、第5図(b)に示すように、2つの排出液供給路32a,32bと排出液と共に排出泥を汲み上げるための2つの収集路33a,33bを有している。
前記2つ排出液供給路32a,32bは、ボアパイプのグランド用パイプ21と同心円上に設けられた内側パイプ34と、前記内側パイプ34の拡径方向に位置する断面が円弧状の2つの外側壁35と、前記2つの外側壁35と内側パイプ34を連結するために前記内側パイプ34から拡径方向に向かって立設する4つの隔壁36とから形成される断面が扇型の空間である。
前記2つの収集路33a,33bは、前記2つの排出液供給路32a,32bに挟まれた溝である。即ち、この排出泥収集機は収集路用のパイプ等を使用しないで収集路を形成している。
前記2つの収集路33a,33b内には、第5図(a)に示すように、ゴム等で成形された弾性体弁37が、前記内側パイプ34の表面に上下方向へ複数設けられている。
上記構造の排出泥収集装置の作動を説明する。岩盤等の被掘削物が粉砕された後は、前記2つ排出液供給路32a,32bから供給された排出液に岩盤等の被掘削物の破片が混ざり排出泥となる。この排出泥は、地上に設置されたポンプによって前記2つの収集路33a,33bを通して汲み上げられる。
この時、十分な排出泥速度がある場合、粉砕された破片が大きな固まりであっても弾性体弁37を通して上がっていく。一方、排出泥の速度が突然遅くなったりして排出泥速度が不十分となっても、排出泥は弾性体弁37の上に落ちるので、逆流することはない。更に、前記2つの収集路33a,33bは、前記2つ排出液供給路32a,32bの間の溝であって収集路用のパイプ等を使用していないので、弾性体弁37の上に落ちた大きな固まりは、既知の技術で細粉することができる。
その結果、パイプ等によって形成された収集路を有する従来の排出泥収集装置のように、大きな固まりによる収集路の閉塞が生じて収集路用パイプ等の破壊が起き、そのため、排出泥収集装置そのものの破壊が生じてしまうという恐れが無くなる。
電気パルス掘削の特性として電極間距離が100mm以上の場合、粉砕された破片が大きな固まりである事は有りうる。しかし、上記の排出泥収集装置であれば、この大きな固まりのために、排出泥の速度が突然遅くなったり、収集路が閉塞されても収集路用のパイプ等が壊されることはない。
(ボアトップの取付構造)
第6図は、ボアトップ12のボアパイプ11への取付構造を示す模式図である。図中のRはボアトップ径を示している。
ボアトップ12は、ボアパイプ11のグランドパイプ21の先端にネジ止めされている。ボアトップ12のネジ部には所定長を有する水平開口部38が設けられている。この水平開口部38には2つの回り止め39a,39bが設けられている。この2つの回り止め39,39b間の距離は、ボアトップ12のその軸を中心とした回転を可能とするために、前記水平開口38の長さよりも短くなっている。ボアトップ12のその軸を中心とする回転の可能な距離は、水平開口部38の長さと2つの回り止め39a,39b間の距離との差によって決定される。その差は、電極間距離以上であることが好ましい。
このような水平開口部38が設けられた理由は、次の通りである。
掘削の最中、ボアトップ12は衝撃波と排出泥の衝撃にさらされる。この結果、ボアトップ12は曲がったり、時には捩じれたりする。しかしながら、上記のような水平開口部38が設けられたボアトップ12は、その軸を中心とする回転が可能であるので、捻じりが防止される。そして、ボアトップ12は底部で所定の位置を保持する。これは岩盤堀削の効率上昇をもたらす。効率は、このような水平開口部38が設けられていないものに比べ２０％上昇した。
(ボアトップの電極数と掘削穴の中心軸周りの移動)
どの種類の排出液を使用するかは、堀削費用の削減に関する重要な要素の一つである。コストの安い排出液、例えば水を使用する場合、水は高い電気電導性を持つので、電極間でかなりの漏れ電流が発生する。従って、電極の数を減らす事が重要である。しかし、大きな径の穴を堀削する場合には、電極の数を減らすのに限界があった。
そこで、電極の数を最小限に減らしつつも大きな径の穴を堀削することのできるボアトップの電極構造を第7図に示す。ボアトップは、2本の高圧電極18と2本のグランド電極17から構成される。電極は格子の各交点上に配置される。ここでは、電極が4本であるので、正方形の各頂点に配置されている。このように、電極配置が矩形になっているので、ボアトップ径はその最大径Rとする。
そして、上記構造のボアトップは、掘削穴の軸Ｏの周りで移動可能である。ボアトップの移動は、排出液の流れ、放電エネルギーでも可能であるが、例えば、第3図に示す昇降装置の支柱28の先端のアーム28aを水平方向に伸縮自在、且つ、支柱28の周りで90°の回転が可能なアームにすることでボアパイプ11共々移動が可能になり確実に所定の位置へボアトップを移動できる。
上記構造のボアトップによる作動を説明する。上記構造のボアトップにおいて、電気放電は二点鎖線で囲まれたＩ部分でおこるが、結果としてＩ部分に囲まれたII部分に出っ張った岩盤にも破砕が起こり、効率良く岩盤を破壊する。そして、ボアトップを掘削予定の穴40の軸Ｏを中心にして矢印方向に移動させる。移動した先で、また掘削作業を行う。それと同時に、ボアトップが移動した後の場所では、穿孔作業を行う。このように、ボアトップが掘削穴の軸Ｏを中心として移動する事で直径の異なる穴を堀削する事ができる。
従来であれば、このような大きな直径を持つ穴40を堀削するには、通常何倍かの電極数を必要とし、したがって、漏れ電流は数倍増加し、効率は著しく低下する。
(電極の先端構造)
大きな径のコアを有する被掘削物の掘削は難しい。このような大きな径のコアを有する被掘削物の掘削に適する電極の先端構造を第8図に示す。高圧電極18及びグランド電極17の先端が互いに相手に向かって曲げられている。曲げ角度は90°以下であることが望ましい。
このような先端構造を有する電極は、600mm径の中心コアを合計１００パルスで破砕した。この方法は堀削効率を３０％向上させた。
(掘削条件の最適化)
次に、第1図の掘削機1において、どのようにして、掘削条件の最適化を行ったかを具体的に述べる。電極間距離は4cmであった。
本掘削方法では、電力消費量Wを最小とする負荷電圧Ulに対して電力消費量Wを最小とする単一パルスエネルギーを求めなければならない。これは、単一パルスエネルギーが、パルス電圧発電機のキャパシタンスを変えることにより変化させられることから、電力消費量Wを最小とする負荷電圧Ulに対して電力消費量Wを最小とするパルス電圧発電機のキャパシタンスCの適正値を求めることでもある。
第9図は、負荷電圧Ulに対する電力消費量Wを示すグラフである。本発明の掘削方法の一つである式(1)によって、電力消費量Wが最小になりそうな負荷電圧Ulの値を求め、それらの値を含む負荷電圧の範囲250.0〜500.0[kV]で負荷電圧を断続的に変化させ、その時の電力消費量Wを測定したものである。負荷電圧Ulが370〜390[kV]で電力消費量Wは最小になった。そこで、負荷電圧Ulを370[kV]とした。
第10図は、負荷電圧Ulを370[kV]とした場合のパルス電圧発電機のキャパシタンスCに対する電力消費量Wを示すグラフである。本発明の掘削方法の一つである式(2)によって、電力消費量Wが最小になりそうな単一パルスエネルギーW0の値を求め、それらの単一パルスエネルギーW0を生じさせるパルス電圧発電機のキャパシタンスCの値を中心付近に含むキャパシタンスCの範囲で、断続的に変化させ、その時の電力消費量Wを測定したものである。キャパシタンスCが、0.014[μF]の時、電力消費量Wは最小になった。このようにして、電極間距離L=4[cm]の時、最適条件は、負荷電圧Ul=370[kV],パルス電圧発電機のキャパシタンスC=0.014[μF]であった。
そして、負荷電圧Ulを70[kV]とし，パルス電圧発電機のキャパシタンスCを0.014[μF]とした時の、電力消費量Wを最小とする排出液の量Qを上記式(3)等により求めて排出液の量Qの最適化を行った。
尚、電極間距Lが4[cm]以外の時も、上記のような方法で負荷電圧、パルス電圧発電機のキャパシタンスC、排出液の量Qの最適な値を得る事ができる。
ここで、参考として、電極間距離Lに対する単一パルスエネルギーを示すグラフを第11図に示す。最適条件を得るための目安となるW0≧90L1.6−式(3)のグラフが示されている。斜線範囲は電気パルスで岩石を破壊するのに必要なエネルギーを示しており、クレッツ、ドルゾン等の特許による(1995年9月13日付け)。
産業上の利用可能性
本発明は、最小の電力消費量によって、効率良く掘削することの可能な掘削方法及び掘削機として最適である。
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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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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