(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電を発生させるための電極部と、
前記電極部に接続された重りとを備え、
前記重りは、
前記電極部と連結するための連結部材と、
前記重りの質量を調整するための重り部材と、
前記重りを保持するための保持部を有する保持部材とを含み、
前記連結部材と前記重り部材と前記保持部材とは積層固定することが可能になっている、破砕装置用電極保持構造。
【請求項２】
前記重りの重さは、前記電極部に投入されるエネルギーをＥ（キロジュール）、破砕装置用電極保持構造の全体質量をｍ（キログラム）、前記電極部の径をｄ（ミリメートル）とした場合、ｍ≧Ｅ×ｄ2／５０００という関係を満足するように決定されている、請求項１に記載の破砕装置用電極保持構造。
【請求項３】
前記破砕装置用電極保持構造の重さは２００キログラム以上である、請求項１または２に記載の破砕装置用電極保持構造。
【請求項４】
前記重りと前記電極部との結合体の重心近傍に、破砕装置用電極保持構造を吊り下げるための固定部を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の破砕装置用電極保持構造。
【請求項５】
一方端部において放電を発生させるための電極部と、
前記電極部に接続された重りと、
前記電極部が移動する際に、前記電極部の移動方向とは異なる方向に前記重りを移動させることができるように、前記電極部と前記重りとを接続するアーム部材とを備え、
前記アーム部材は、回転軸を中心として回転可能になっているとともに、前記回転軸から見た一方側の領域で前記電極部と接続され、前記回転軸から見て前記一方側の領域とは反対側の領域で前記重りと接続され、さらに、
前記アーム部材は、前記電極部が前記一方端部と反対側に向けて移動すると、前記回転軸を中心として回転することにより前記重りを鉛直上向きに持ち上げる、破砕装置用電極保持構造。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の破砕装置用電極保持構造を準備する工程と、
前記破砕装置用電極保持構造を吊り下げる工程と、
破砕対象物に下孔を形成する工程と、
前記吊り下げた破砕装置用電極保持構造の電極部を前記下孔に挿入する挿入工程とを備える、破砕装置用電極保持構造の操作方法。
【請求項７】
前記破砕装置用電極保持構造は、破砕装置用電極保持構造を吊り下げるための固定部を備え、
前記破砕装置用電極保持構造の固定部を用いて前記破砕装置用電極保持構造を吊り下げた状態で、前記下孔の向きに応じて前記破砕装置用電極保持構造の電極部の延びる方向を変更する工程を備える、請求項６に記載の破砕装置用電極保持構造の操作方法。
【請求項８】
前記固定部は、前記破砕装置用電極保持構造の重心近傍に配置されている、請求項７に記載の破砕装置用電極保持構造の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、破砕装置用電極保持構造およびその操作方法に関し、より特定的には、単純な構造であって、操作性のよい破砕装置用電極保持構造およびその操作方法に関する。
【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、この下孔の内部に電解液とともに電極を挿入し、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用電極保持構造（以下、電極とも言う）としては、たとえば特表平１１−５００７９９号公報に開示された電極（プローブ装置）が知られている。
【０００３】
上記特表平１１−５００７９９号公報に開示された破砕装置用電極保持構造は、放電を発生させる電極部であるプローブと、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】
また、従来の破砕装置用電極保持構造の他の例としては、たとえば特開平４−２２２７９４号公報に開示されているものがある。特開平４−２２２７９４号公報に開示された破砕装置用電極は、専用の大型多軸マニピュレータの先端部に設置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特表平１１−５００７９９号公報に開示された破砕装置用電極保持構造では、破砕のための放電に伴う衝撃を吸収するため、プローブにシリンダやコイルなどの緩衝装置を接続しているので、破砕装置用電極保持構造の構造が複雑化するため、破砕装置用電極保持構造の製造コストが上昇するとともに、そのメンテナンスにも手間と時間を要することになっていた。
【０００６】
また、特開平４−２２２７９４号公報に開示された破砕装置用電極を下孔の位置に合わせて下孔の中に挿入するといった作業をおこなうためには、上述した専用の大型多軸マニピュレータの、複数の軸を制御して、破砕装置用電極を所定の位置に移動させる必要がある。このような多軸マニピュレータの操作は比較的難しく、熟練を要するものであり、作業に要する時間も長くなっていた。この結果、破砕作業の効率が低下する一因となっていた。また、上記のような専用の大型多軸マニピュレータは高価なものであり、破砕装置自体のコストが上昇することになっていた。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、比較的単純な構成であって、ハンドリングが容易な破砕装置用電極保持構造およびその操作方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の１の局面における破砕装置用電極保持構造は、放電を発生させるための電極部と、電極部に接続された重りとを備える。重りは、電極部と連結するための連結部材と、重りの質量を調整するための重り部材と、重りを保持するための保持部を有する保持部材とを含む。連結部材と重り部材と保持部材とは積層固定することが可能になっている。
【０００９】
このようにすれば、破砕装置用電極保持構造の電極部において放電を発生させた際に、重りの質量を充分大きくしておくことにより、放電に伴う衝撃で破砕装置用電極保持構造の位置が変化する（位置がずれる）ことを抑制できる。
【００１０】
また、このように電極部と重りとを備えるという比較的単純な構成とすることで、破砕装置用電極保持構造の製造コストを低減できる。
【００１１】
上記１の局面における破砕装置用電極保持構造では、重りの重さが、電極部に投入されるエネルギーをＥ（キロジュール）、破砕装置用電極保持構造の全体質量をｍ（キログラム）、電極部の径をｄ（ミリメートル）とした場合、ｍ≧Ｅ×ｄ2／５０００という関係を満足するように決定されていることが好ましい。
【００１２】
上記１の局面における破砕装置用電極保持構造では、破砕装置用電極保持構造の重さが２００キログラム以上であることが好ましい。
【００１４】
上記１の局面における破砕装置用電極保持構造では、重りと電極部との結合体の重心近傍に、破砕装置用電極保持構造を吊り下げるための固定部を備えることが好ましい。
【００１５】
この場合、破砕装置用電極保持構造を通常のクレーンなどにより吊り下げた状態で使用することができる。したがって、マニピュレータのような特別な装置を必要としない。
【００１６】
上記１の局面における破砕装置用電極保持構造では、固定部が複数の固定部材を含むことが好ましい。
【００１７】
この発明の１の局面における破砕装置用電極保持構造は、一方端部において放電を発生させるための電極部と、電極部に接続された重りと、電極部が移動する際に、電極部の移動方向とは異なる方向に重りを移動させることができるように、電極部と重りとを接続するアーム部材とを備える。アーム部材は、回転軸を中心として回転可能になっているとともに、回転軸から見た一方側の領域で電極部と接続され、回転軸から見て一方側の領域とは反対側の領域で重りと接続されている。アーム部材は、電極部が一方端部と反対側に向けて移動すると、回転軸を中心として回転することにより重りを鉛直上向きに持ち上げる。
【００１８】
この発明の他の局面における破砕装置用電極保持構造の操作方法は、電極部と重りとを備える破砕装置用電極保持構造を準備する工程と、破砕装置用電極保持構造を吊り下げる工程と、破砕対象物に下孔を形成する工程と、吊り下げた破砕装置用電極保持構造の電極部を下孔に挿入する挿入工程とを備える。
【００１９】
このようにすれば、従来のマニピュレータのような特別な装置を必要とせず、汎用のクレーンで破砕装置用電極保持構造を吊り下げるという簡単な手法により破砕装置用電極保持構造を任意の位置に配置することができる。このため、本発明による破砕装置用電極保持構造を用いて破砕作業を行なう場合、比較的簡単かつ短時間で電極部の設置作業を行なうことができる。このため、破砕作業の効率を向上させることができる。
【００２０】
上記他の局面における破砕装置用電極保持構造の操作方法では、重りの重さが、電極部に投入されるエネルギーをＥ（キロジュール）、破砕装置用電極保持構造の全体質量をｍ（キログラム）、電極部の径をｄ（ミリメートル）とした場合、ｍ≧Ｅ×ｄ2／５０００という関係を満足するように決定されていることが好ましい。
【００２１】
上記他の局面における破砕装置用電極保持構造の操作方法では、破砕装置用電極保持構造の重さが２００キログラム以上であることが好ましい。
【００２２】
上記他の局面における破砕装置用電極保持構造の操作方法では、破砕装置用電極保持構造が破砕装置用電極保持構造を吊り下げるための固定部を備えていてもよく、破砕装置用電極保持構造の固定部を用いて破砕装置用電極保持構造を吊り下げた状態で、下孔の向きに応じて破砕装置用電極保持構造の電極部の延びる方向を変更する工程を備えることが好ましい。
【００２３】
上記他の局面における破砕装置用電極保持構造の操作方法では、固定部が破砕装置用電極保持構造の重心近傍に配置されていることが好ましい。
【００２４】
上記他の局面における破砕装置用電極保持構造の操作方法では、固定部が複数の固定部材を含むことが好ましい。
【００２５】
上記他の局面における破砕装置用電極保持構造の操作方法では、挿入工程が、破砕装置用電極保持構造の重量を支えるスペーサを配置することを含むことが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２７】
（参考例）
図１は、本発明による破砕装置用電極保持構造の参考例を示す模式図である。図１を参照して、本発明による破砕装置用電極保持構造およびその操作方法の参考例を説明する。
【００２８】
図１を参照して、破砕装置用電極保持構造１は、放電を発生させるための電極部であるプローブ２と、プローブ２と接続された重り３と、プローブ２と電気的に接続され、重り３の上部表面上に配置されているプローブ端部６と、この破砕装置用電極保持構造１をクレーンなどにより吊り下げる際の支点となる支点部材４ａ、４ｂとを備える。支点部材４ａ、４ｂとしては、クレーンから吊り下げるためのワイヤなどを固定することが可能なリング状部材、フック状部材などを用いることができる。プローブ端部６には、プローブ２へと電力を供給するためのケーブル７が接続されている。
【００２９】
支点部材４ａ、４ｂは、それぞれワイヤ５を固定することが可能になっている。そして、支点部材４ｂは、破砕装置用電極保持構造１を側面から見た場合、破砕装置用電極保持構造１の重心とほぼ重なる位置に配置されている。また、図１において示されていないが、重り３において、プローブ２から見て支点部材４ａ、４ｂが位置する領域と反対側に位置する領域において、他の支点部材が支点部材４ａ、４ｂに対応する位置に設置されている。なお、このような支点部材４ａ、４ｂを図１に示した位置以外の位置に配置してもよい。このような支点部材４ａ、４ｂおよび他の支点部材にワイヤの一方端部を固定し、ワイヤの他方端部をクレーンのアームに固定する。この結果、クレーンのアームを操作することにより、破砕装置用電極保持構造１を任意の位置に容易に移動させることができる。
【００３０】
次に、図１に示した破砕装置用電極保持構造１を用いて岩石などの破砕を行なう場合の操作方法について説明する。まず、破砕対象物である岩石などに下穴１０（図４参照）を形成する。下穴は垂直下向きに伸びるように形成され、プローブ２の直径よりも大きな直径を有する。そして、この下穴に破砕装置用電極保持構造１のプローブ２を挿入する。このとき、破砕装置用電極保持構造１は、支点部材４ａにワイヤ５の一方端部が固定され、このワイヤ５の他方端部はクレーンなどのアームに固定されている。このクレーンのアームを操作することにより、破砕装置用電極保持構造１を任意の場所へと移動させることができる。たとえば、破砕対象物である岩石において形成された下穴が上述のように下向きの方向に延びるような形状である場合、図１に示したように破砕装置用電極保持構造１をワイヤ５を介してクレーンによって吊り下げ、その下穴の上にまで破砕装置用電極保持構造１を移動させる。その後、クレームを操作することにより破砕装置用電極保持構造１をそのまま鉛直下向きに下げる。このようにして、プローブ２を下穴の中へと容易に挿入することができる。
【００３１】
従来、破砕装置用電極保持構造のプローブを下穴へと挿入する場合、破砕装置用電極は多軸マニピュレータの先端部などに設置されており、この多軸マニピュレータの複数の軸を制御して所定の下穴の内部へと破砕装置用電極保持構造のプローブを挿入していた。このような作業は難しく、作業時間も長くなり作業者の熟練を要するものであった。しかし、上述のように本発明による破砕装置用電極保持構造１では、破砕装置用電極保持構造１をクレーンにより吊り下げて容易にハンドリングすることができる。そのため、クレーンのオペレータが目視で通常のクレーン操作と同様の操作により、破砕装置用電極保持構造１のプローブ２を下穴１０（図４参照）の内部へと挿入する作業を行なうことができる。もちろん、プローブを把持して挿入位置を調整する作業員を伴えば、より容易である。このため、本発明による破砕装置用電極保持構造１のハンドリング作業は非常に簡単であり、その作業時間を従来より短くすることができる。
【００３２】
このように下穴の内部へと破砕装置用電極保持構造１のプローブ２を配置した後、下穴の内部に水などの電解液を注入した状態でケーブル７からプローブ２へと所定の電力を供給する。なお、電解液はプローブ２を下孔に挿入する前に予め下孔内部に配置しておいてもよいし、プローブ２を下孔に挿入した後、下孔内部に電解液を供給してもよい。
【００３３】
このように、プローブ２に電力が供給されることにより、プローブ２の先端部および側面などで放電が発生する。この結果、放電により発生する圧力波により破砕対象物である岩石を破砕することができる。なお、プローブ２の先端部などで放電を発生させる際、破砕装置用電極保持構造１はワイヤ５を介してクレーンなどで吊ったままの状態とすることにより、破砕装置用電極保持構造１の位置を固定する。このようにして、図１に示した破砕装置用電極保持構造により岩石などの破砕対象物を破砕することができる。なお、後述のように、クレーンで吊ったままの状態で放電させるのではなく、スペーサを用いて破砕装置用電極保持構造の重量を支えても良い。
【００３４】
図２および３は、図１に示した破砕装置用電極保持構造の操作方法の他の例を示す模式図である。図２は、破砕装置用電極保持構造１のプローブ２を斜めに傾けた状態を示しており、図３は、破砕装置用電極保持構造１のプローブ２をほぼ水平な方向に向けた場合を示している。図２および３を参照して、本発明による破砕装置用電極保持構造の参考例の操作方法の変形例を説明する。
【００３５】
図２を参照して、破砕装置用電極保持構造１は基本的には図１に示した破砕装置用電極保持構造１と同様の構造を備える。ただし、破砕装置用電極保持構造１の重心８と側面から見た場合にほぼ重なる位置に形成された支点部材４ｂにワイヤ５の一方端部が固定されている。また、重心８から見て支点部材４ｂとは反対側に位置する他の支点部材（図示せず）にも、他のワイヤ（図示せず）に一方端部が固定されている。このワイヤ５および他のワイヤにおいて一方端部とは反対側に位置する他方端部は、図１に示した破砕装置用電極保持構造１と同様にクレーンのアームなどに固定されている。
【００３６】
ここで、支持部材４ｂおよび上述した他の支点部材は、破砕装置用電極保持構造１の重心８と側面から見てほぼ重なる位置に配置されている。このため、上述のように、他の支点部材と支点部材４ｂとにそれぞれワイヤの一方端部を固定し、このワイヤの他方端部をクレーンのアームなどに固定することにより、図１に示した破砕装置用電極保持構造と同様に破砕装置用電極保持構造１をクレーン操作によって容易にハンドリングすることができる。
【００３７】
また、図２および３に示したように、破砕装置用電極保持構造１の側面から見て重心８と重なる領域に支持部材４ｂおよび他の支点部材を形成し、この支持部材４ｂおよび他の支点部材にワイヤを固定して破砕装置用電極保持構造１を吊り下げるので、支点部材４ｂ、重心８および他の支点部材を通る軸を中心として、破砕装置用電極保持構造１を比較的少ない力で回転させることができる。このため、図２に示すように、破砕装置用電極保持構造１のプローブ２が斜め方向に向くように破砕装置用電極保持構造１を傾ける、あるいは図３に示すように、プローブ２がほぼ水平方向に向くように破砕装置用電極保持構造１を傾ける、といった作業を少ない力で簡単に行なうことができる。
【００３８】
このように、破砕装置用電極保持構造１においては、複数の位置に支点部材４ａ、４ｂが形成されているので、破砕装置用電極保持構造１のプローブ２がどのような角度で用いられるか（破砕装置用電極保持構造１をどのような角度で傾けて用いるか）によって、ワイヤ５を固定する支点部材４ａ、４ｂをいずれか一方または両方併用などと使い分けることができる。この結果、破砕装置用電極保持構造１の使用条件に合わせて、破砕装置用電極保持構造１のハンドリングを容易に行なうことができるように破砕装置用電極保持構造１の吊り下げ形態を変更することができる。
【００３９】
たとえば、プローブ２がほぼ鉛直下向きに延びる方向に固定された状態で破砕装置用電極保持構造１を用いる場合には、ワイヤ５を支点部材４ａに固定することにより、プローブ２がほぼ鉛直下向きに延びるような状態に破砕装置用電極保持構造１を容易に保持することができる。このとき、支点部材４ａは破砕装置用電極保持構造１の重心８から見てプローブ２と反対側に位置する領域に形成されていることが好ましい。一方、図２および３に示すように、プローブ２の延びる方向が鉛直下向きの方向に対してある程度角度を持った状態で破砕装置用電極保持構造１が使用される場合には、図２および３に示すように重心８とほぼ重なるような領域（重心８の近傍の領域）に形成された支点部材４ｂにワイヤ５を固定することにより破砕装置用電極保持構造１を吊り下げてもよい。
【００４０】
なお、図３に示したように破砕対象物に形成された下穴がほぼ水平方向に延びるように形成され、この下孔に破砕装置用電極保持構造１のプローブ２が挿入された状態で（破砕装置用電極保持構造１のプローブ２の延びる向きがほぼ水平方向となるような状態で）破砕を行なう場合、プローブ２の先端部において放電を発生させることにより破砕装置用電極保持構造１が衝撃を受けても、重り３の慣性力により、十分な破砕効果が得られるまでプローブ２を下孔の内部の所定の位置に保持しておくことができる。ただし、この場合、図１および２に示したようにプローブ２における放電に起因する破砕装置用電極保持構造１に対する衝撃を、重り３に加えられる重力を直接的に利用して打ち消すこと（破砕装置用電極保持構造１の位置を維持すること）は難しい。
【００４１】
図４は、図１に示した破砕装置用電極保持構造を用いた破砕方法の変形例を示す模式図である。図４を参照して、図１に示した破砕装置用電極保持構造を用いた破砕方法の変形例を説明する。
【００４２】
図４を参照して、破砕装置用電極保持構造１は、基本的には図１に示した破砕装置用電極保持構造と同様な構造を備える。そして、破砕対象物９には下穴１０が形成されている。下穴１０の直径は破砕装置用電極保持構造１のプローブ２の直径よりも大きくなっている。下穴１０の内部には電解液としての水１１が配置されている。この下穴１０の内部に破砕装置用電極保持構造１のプローブ２を挿入した状態で、上述のようにプローブ２において放電を発生させることにより破砕対象物９を破砕する。
【００４３】
このとき、下穴１０の底部にスペーサ３１を配置する。このスペーサ３１上に破砕装置用電極保持構造１のプローブ２の先端部を接触させることにより、破砕装置用電極保持構造１をスペーサ３１により支えることができる。このようにすれば、破砕を行なう際にワイヤ５を介してクレーンにより破砕装置用電極保持構造１を吊り下げておく必要がない。また、このようにプローブ２の先端部においてスペーサ３１とプローブ２とが接触することにより、破砕装置用電極保持構造１をワイヤ５を介してクレーンにより吊り下げた状態で保持している場合よりもプローブ２の位置を確実に固定することができる。なお、スペーサ３１の上部表面には図４からもわかるように凹部が形成されている。この凹部は、プローブ２の先端部で放電を発生させる際に、このスペーサ３１の存在により放電の発生が阻害されることを防止するために形成されている。ここでは、下孔内にスペーサを置く例を示したが、より簡便には、下孔の地上部に、プローブの重量を支えるスペーサを配置しても良い（図示せず）。この場合、スペーサは、プローブが貫通する円筒状や、コの字形状など任意の形状が考えられる。
【００４４】
ここで、発明者の実験によれば、プローブ２において放電を発生させた際に破砕装置用電極保持構造１に加えられる反発力は破砕装置用電極保持構造１への投入エネルギーと比例関係にあることが明らかになった。これは、図４からもわかるように、破砕装置用電極保持構造１のプローブ２の形状と下穴１０の形状とがピストンとシリンダとの関係に類似していることからも容易に推定できる。ただし、本発明による破砕装置用電極保持構造１を用いた破砕工程では、ピストンに該当するプローブ２とシリンダに該当する下穴１０の壁面との間における間隙の幅（プローブ２の表面と下穴１０の壁面との間の距離）とが十分に大きく設定され、プローブ２における放電に伴って発生するガスが下穴１０の外部へと容易に抜けることができる。このため、破砕装置用電極保持構造１には、このガスの存在に起因する反発力はほとんど作用しない。すなわち、破砕装置用電極保持構造１の位置を変動させる力（反発力）としては、プローブ２における放電によって発生する圧力波（衝撃波）による力だけを考慮すればよい。
【００４５】
圧力波はその発生位置から等方的に広がるため、破砕装置用電極保持構造１が受ける反発力はプローブ２の面積に比例する。このような知見から、破砕装置用電極保持構造１において最低限必要な質量は、実験結果などを考慮すると以下のように導くことができる。すなわち、破砕装置用電極保持構造１に対して放電を発生させるために供給されるエネルギーをＥ（ｋＪ）、プローブ２の直径をｄ（ｍｍ）としたとき、必要な破砕装置用電極保持構造１の質量ｍ（ｋｇ）は、ｍ≧Ｅ×ｄ2／５０００という条件を満たせばよい。
【００４６】
（実施の形態１）
図５は、本発明による破砕装置用電極保持構造の実施の形態１を示す模式図である。図６は、図５に示した破砕装置用電極保持構造の動作を説明するための模式図である。図５および６を参照して、本発明による破砕装置用電極保持構造の実施の形態１を説明する。
【００４７】
図５および６を参照して、破砕装置用電極保持構造１は、プローブ２と、重り３と、重り３がその上部表面上に配置されているベース板１２と、プローブ２と重り３とを接続するアーム部材１３とを備える。プローブ２には、放電を発生させる一方端部と反対側の他方端部にプローブ端部６が配置され、このプローブ端部６にはプローブ２へ電力を供給するためのケーブル７が接続されている。プローブ２とアーム部材１３とは力点としての接続点１４において接続されている。接続点１４において、プローブ２はアーム部材１３に対して回転可能に接続されている。
【００４８】
また、重り３とアーム部材１３とは、作用点としての接続点１６において接続されている。重り３は、接続点１６を中心としてアーム部材１３に対して回転可能に接続されている。アーム部材１３は、ベース板１２と回転軸１５において接続されている。アーム部材１３は、回転軸１５を中心としてベース板１２に対して相対的に回転可能になっている。ベース板１２にはワイヤ５の一方端部が固定されている。ワイヤ５において、ベース板１２と接続された一方端部とは反対側の他方端部は、クレーンのアームなどに接続されている。そして、クレーンを操作することにより、破砕装置用電極保持構造１を容易にハンドリングすることができる。
【００４９】
次に、図５および６に示した破砕装置用電極保持構造１を用いて破砕を行なった際の破砕装置用電極保持構造１の動作を説明する。
【００５０】
まず、プローブ２へとケーブル７から電力を供給する前の段階（放電発生より前の段階）では、ベース板１２の上部表面上に重り３が接触、配置された状態である。このとき、プローブ２を前方向（図５において左側の方向）へと押出す力は特に作用していない。
【００５１】
次に、プローブ２へと電力が供給されることにより、プローブ２の先端部および側面で放電が発生すると、図６に示すように、矢印１８に示す方向に破砕装置用電極保持構造１へと反発力が作用する。なお、図６では、放電を発生させる前の段階でのプローブ２ａの位置を点線で示している。図６に示すように、放電を発生させる前の状態であるプローブ２ａは、この反発力を受けることにより、プローブ２ｂで示すように矢印１８の方向へと後退する（移動する）。このようにプローブ２ｂが後退すると、このプローブ２ｂの動きに合せて力点としての接続点１４も矢印１８の方向へとずれる。この接続点１４の動きに伴って、支点としての回転軸１５を中心としてアーム部材１３が矢印１９に示す方向に回転する。この結果、テコの原理で重り３がアーム部材１３の動きに合せて鉛直上向き（矢印１７において示した方向と反対方向）に持ち上げられることになる。この場合、重り３には矢印１７に示す方向に重力が作用する。このため、アーム部材１３が矢印１９に示す方向に動く動作に対する抵抗として重り３が作用する（アーム部材１３が図５に示した状態の位置へと戻るように重り３が作用する）。この結果、プローブ２が矢印１８の方向へと後退することを抑制できる。
【００５２】
もちろん、プローブ２ｂの矢印１８に示す方向への動作が始まった直後は、破砕装置用電極保持構造１に作用する慣性力によっても破砕装置用電極保持構造１の位置は保持される。しかし、実際にはベース板１２自体がワイヤ５を介してクレーンで吊るされた状態である。つまり、ベース板１２の位置が水平方向において完全に固定された状態ではない。このため、破砕装置用電極保持構造１自体に対する重力によっては、プローブ２の水平方向（矢印１８で示した方向）への動きを確実に抑制することは難しい。しかし、図５および６に示したような構造とすることで、プローブ２ｂの矢印１８方向の動き（水平方向の動き）を、重り３の垂直方向の動きに変換することができる。このため、図３に示した場合よりもより効果的にプローブ２に対して作用する水平方向の力を打ち消すことができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図７は、本発明による破砕装置用電極保持構造の実施の形態２を示す正面模式図である。図８は、図７に示した破砕装置用電極保持構造の側面模式図である。図９は、図７に示した破砕装置用電極保持構造を構成する支点用重り板２１を示す平面模式図である。図１０は、図７に示した破砕装置用電極保持構造を構成する重り板を示す平面模式図である。図１１は、図７に示した破砕装置用電極保持構造を構成するプローブ固定板を示す平面模式図である。図７〜１１を参照して、本発明による破砕装置用電極保持構造の実施の形態２を説明する。
【００５４】
図７〜１１を参照して、破砕装置用電極保持構造１は、プローブ２と、このプローブ２が接続されたプローブ固定板２３と、このプローブ固定板上に積層された重り板２４ａ〜２４ｆと、重り板２４ｃと重り板２４ｄとの間に位置する支点用重り板２１と、この支点用重り板２１の両端部に形成された支点部２２と接続された保持部材２０と、この保持部材２０の上部に設置された支点部材としてのアイボルト２５と、重り板２４ｆ上に配置され、プローブ２と電気的に接続されたプローブ端部６と、プローブ端部６に接続されたケーブル７とを備える。プローブ固定板２３、重り板２４ａ〜２４ｆ、支点用重り板２１には、図９〜１１からもわかるように、固定用ピン２７を挿通させるためのピン用穴２８が４ヵ所形成されている。なお、図１０では、重り板２４ａの平面模式図を示しているが、その他の重り板２４ｂ〜２４ｆも図１０に示した重り板２４ａと同様の構造を備える。そして、プローブ固定板２３、重り板２４ａ〜２４ｆ、支点用重り板２１を図７および８に示すように積層する。この状態で、固定用ピン２７をピン用穴２８に挿通する。さらに、この固定用ピン２７の両端から固定ナット２６によって重り板２４ａ〜２４ｆ、プローブ固定板２３および支点用重り板２１を固定する。
【００５５】
支点用重り板２１および重り板２４ａ〜２４ｆには、図９および１０からもわかるように、その中央部にプローブ端部６を配置するためのプローブ用穴２９が形成されている。また、プローブ固定板２３には、その中央部にプローブ固定用穴３０が形成されている。
【００５６】
図７〜１１に示した破砕装置用電極保持構造では、重りとして複数の重り板２４ａ〜２４ｆを用いている。このため、この重り板２４ａ〜２４ｆが一体となった重りを１つ用いる場合よりも、重り板２４ａ〜２４ｆをそれぞれ独立して取り扱う事ができる。このため、破砕装置用電極保持構造１の重りの取扱いを簡単にすることができる。
【００５７】
また、破砕装置用電極保持構造１において必要な重りの質量に合せるように、重り板２４ａ〜２４ｆの数を変更することができる。この結果、重りの質量の調整を容易に行なうことができる。また、破砕現場において使用可能なクレーンの取扱い可能な荷重の大きさによって、破砕装置用電極保持構造１の重さを変更したい場合もある。この場合も、重り板２４ａ〜２４ｆの数を変更することにより、クレーンで取り扱い可能な範囲となるように破砕装置用電極保持構造１の重さを容易に変更できる。
【００５８】
また、図７〜１１に示した破砕装置用電極保持構造１は、支点用重り板２１、重り板２４ａ〜２４ｆおよびプローブ固定板２３のそれぞれを、固定用ピン２７と固定ナット２６とを用いて結束するという比較的単純な固定方法を採用している。このため、重り板２４ａ〜２４ｆとプローブ固定板２３と支点用重り板２１との積層順や配置を適宜変更することにより、破砕装置用電極保持構造における吊り位置（プローブ２に対する支点部２２の位置、あるいは破砕装置用電極保持構造１の重心に対する支点部２２の位置）、または破砕装置用電極保持構造１の装置構成全体の中における電極棒としてのプローブ２の相対的な固定位置などを簡単に変更することができる。
【００５９】
たとえば、破砕対象物に形成される下穴がほぼ垂直な状態のもののみである場合、支点部２２の位置である吊り位置（支点用重り板２１の位置）を重り板２４ａ〜２４ｆからなる重りのうちの上方に配置することにより、プローブ２を図７および８に示すように鉛直下向きとすることができる。
【００６０】
また、下穴がある程度傾斜して形成される場合には、プローブ２を傾斜して配置する必要がある。この場合、破砕装置用電極保持構造１のほぼ重心と重なる位置に吊り位置（支点用重り板２１）を配置すれば、重心と支点部２２とを通る軸を中心として破砕装置用電極保持構造１を容易に回転させることができる。この結果、下穴の傾斜に合せて破砕装置用電極保持構造１の角度（垂直方向に対するプローブ２の延びる方向の角度）を容易に変えることができる。
【００６１】
図１２は、図７〜１１に示した本発明による破砕装置用電極保持構造の実施の形態２の変形例を示す模式図である。図１２は図７に対応する。図１２を参照して、本発明による破砕装置用電極保持構造の実施の形態２の変形例を説明する。
【００６２】
図１２を参照して、破砕装置用電極保持構造１を構成する部材は基本的に図７〜１１に示した破砕装置用電極保持構造度と同様であるが、破砕装置用電極保持構造１の重心に対する重り板２４ａ〜２４ｆの相対的な位置が異なる。すなわち、図１２に示した破砕装置用電極保持構造１では、固定用ピン２７の長さが図７〜１１に示した破砕装置用電極保持構造１の固定用ピン２７の長さよりも長くなっている。そして、支点用重り板２１から上方に間隙を隔てて重り板２４ｄ〜２４ｆが配置されている。重り板２４ｄ〜２４ｆは固定ナット２６ｄによって固定用ピン２７に対して固定されている。また、支点用重り板２１は、固定ナット２６ｃによって固定用ピン２７に固定されている。また、プローブ固定板２３は、支点用重り板２１の下方において、固定ナット２６ｂによって固定用ピン２７に固定されている。そして、プローブ固定板２３より下方において、プローブ固定板２３と間隙を隔てて重り板２４ａ〜２４ｃが固定ナット２６ａによって固定用ピン２７に固定されている。
【００６３】
このようにすれば、破砕装置用電極保持構造１の重心から離れた位置に重り板２４ａ〜２４ｆを配置するので、破砕装置用電極保持構造１の装置全体の回転モーメントを大きくすることができる。
【００６４】
なお、上述のように破砕装置用電極保持構造１の装置構成をさまざまに変更することが特に必要でないような場合、支点用重り板２１とプローブ固定板２３とを一体成形すれば、破砕装置用電極保持構造１を構成する部品点数を少なくすることができる。この結果、破砕装置用電極保持構造１の装置構成をより簡単にすることができる。
【００６５】
（実験例）
本発明による破砕装置用電極保持構造の効果を確認するため、以下のような実験を行なった。すなわち、本発明の参考例に示した破砕装置用電極保持構造１と同様の構成を備える破砕装置用電極保持構造を準備した。この破砕装置用電極保持構造１の質量は２００ｋｇとした。そして、この電極を用いて破砕実験を行なった。具体的には、破砕対象物である岩石に、鉛直下向きに延びるように直径７５ｍｍの下穴を形成した。この下穴の内部に水を充填した上で、上述の破砕装置用電極保持構造１のプローブ２を下穴の内部に挿入した。プローブ２の挿入深さは４０ｃｍとした。なお、このとき、プローブ２の直径は５０ｍｍである。また、プローブ２のみの質量は約１５ｋｇ程度であったが、プローブ２に重りを接続することにより、破砕装置用電極保持構造１の全体の重さを２００ｋｇとした。
【００６６】
この状態で、回路インダクタンスが２μＨの放電回路を通じて、破砕装置用電極保持構造のプローブ２に４００ｋＪのエネルギーを供給することにより、プローブ２の先端部分に放電を発生させた。なお、この４００ｋＪのエネルギーは、静電容量が２ｍＦのコンデンサバンクを電圧２０ｋＶで充電した上で、このコンデンサバンクに上述の放電回路を接続することにより破砕装置用電極保持構造１へと供給された。
【００６７】
この破砕実験における破砕装置用電極保持構造１の飛び上がり（放電に伴って破砕装置用電極保持構造１が移動した距離）は約１０ｃｍであった。この程度であれば、問題なく破砕作業を行なうことができる。
【００６８】
なお、破砕装置用電極保持構造１の重さ（質量）をより重くすれば、この飛び上がりの距離はさらに小さくなる。そして、より効率的に破砕を行なうことができるので、破砕力も大きくすることができる。しかし、破砕装置用電極保持構造１の質量が大きくなれば、破砕装置用電極保持構造１の輸送やハンドリングなどが難しくなるといった問題が発生する。
【００６９】
一方、破砕装置用電極保持構造１に投入するエネルギーを小さくした場合には、破砕装置用電極保持構造１に求められる重さ（質量）も小さくなる。
【００７０】
今回開示された実施の形態および実施例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実施の形態および実施例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。
【００７１】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、破砕装置用電極保持構造において電極部に重りを負荷するという単純な構造を採用しているので、破砕装置用電極保持構造の構成を単純化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による破砕装置用電極保持構造の参考例を示す模式図である。
【図２】  図１に示した破砕装置用電極保持構造の操作方法の他の例を示す模式図である。
【図３】  図１に示した破砕装置用電極保持構造の操作方法の他の例を示す模式図である。
【図４】  図１に示した破砕装置用電極保持構造を用いた破砕方法の変形例を示す模式図である。
【図５】  本発明による破砕装置用電極保持構造の実施の形態１を示す模式図である。
【図６】  図５に示した破砕装置用電極保持構造の動作を説明するための模式図である。
【図７】  本発明による破砕装置用電極保持構造の実施の形態２を示す正面模式図である。
【図８】  図７に示した破砕装置用電極保持構造の側面模式図である。
【図９】  図７に示した破砕装置用電極保持構造を構成する支点用重り板を示す平面模式図である。
【図１０】  図７に示した破砕装置用電極保持構造を構成する重り板を示す平面模式図である。
【図１１】  図７に示した破砕装置用電極保持構造を構成するプローブ固定板を示す平面模式図である。
【図１２】  図７〜１１に示した本発明による破砕装置用電極保持構造の実施の形態２の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
１  破砕装置用電極保持構造、２  プローブ、３  重り、４ａ，４ｂ  支点部材、５  ワイヤ、６  プローブ端部、７  ケーブル、８  重心、９  破砕対象物、１０  下孔、１１  水、１２  ベース板、１３  アーム部材、１４，１６  接続点、１５  回転軸、１７〜１９  矢印、２０  保持部材、２１  支点用重り板、２２  支点部、２３  プローブ固定板、２４ａ〜２４ｆ  重り板、２５  アイボルト、２６，２６ａ〜２６ｄ  固定ナット、２７  固定用ピン、２８  ピン用穴、２９  プローブ用穴、３０  プローブ固定用穴、３１  スペーサ。
【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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