(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離れて相対向する二つの鍔間のほぼ中心軸上に金属細線を通して保持し、かつ一方の鍔に、ゼリー状水を注入するための注入口を設けた構造のカートリッジを用意し、このカートリッジを被加工物の孔であって当該カートリッジに対応した断面寸法の孔に挿入し、このカートリッジの注入口から、吸水性ポリマーに水を吸収させて成るゼリー状水を注入して、二つの鍔間の前記孔に当該ゼリー状水を充満させ、次いで前記金属細線に通電して当該金属細線を瞬時に蒸発させて爆発を起こさせることを特徴とする細線爆発加工方法。
【請求項２】
互いに離れて相対向する二つの鍔間のほぼ中心軸上に金属細線を通して保持し、かつ一方の鍔に、ゼリー状水を注入するための注入口を設けた構造の細線爆発加工用のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば熱交換器用の伝熱管を拡管してそれを保持する仕切壁へ圧接合したり、岩盤を破砕したりすること等に用いられる細線爆発加工方法およびそれ用のカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の細線爆発加工方法に用いられる従来のカートリッジの例を図３に示す。
【０００３】
このカートリッジ２は、筒状の容器４のほぼ中心軸上に金属細線６を通してそれを両端部の鍔８で保持し、かつ容器４の中に水１０を封入（密封）した構造をしている。金属細線６の両端部には、通常はこの例のように、鍔８を貫通する端子１２がそれぞれ取り付けられている。また給電側（図の左側）と反対側の端子１２には、通常はこの例のように、給電側へ延びるリード線１４が接続されている。
【０００４】
容器４は、例えばガラス、ポリエチレン等の壊れやすい材料から成る。鍔８は通常は、電気絶縁を良くするために絶縁物から成る。
【０００５】
従来はこのようなカートリッジ２を用いて、例えば図４に示すように、被加工物の例である岩盤１６に、カートリッジ２に対応した（即ちカートリッジ２がほぼきっちり入る程度の）断面寸法の孔１８をあけておき、この孔１８にカートリッジ２を挿入し、パルス電源２０から金属細線６に瞬間的に大電流を通電する。パルス電源２０は、この例では、エネルギー蓄積用のコンデンサ２４、それを充電する充電回路２２およびスイッチ２６を備えている。コンデンサ２４の充電電圧は、例えば３０〜５０ｋＶ程度の高電圧である。
【０００６】
通電の結果、金属細線６はヒューズの溶断と同様に瞬時に蒸発すると共に、同時に発生するアークの熱で金属細線６の周りの水１０も瞬時に気化されて爆発が起こり、それによって孔１８の中に衝撃的な力が発生する。この力によって岩盤１６を破砕することができる。
【０００７】
上記と同様の方法によって、熱交換器用の伝熱管を爆発的に拡管して、伝熱管を、それを保持する仕切壁に圧接することもできる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記カートリッジ２は、爆発加工の１回毎に粉砕されてしまうので、多数回の爆発加工を行うためには大量のカートリッジ２を消費する。ところが、従来のカートリッジ２は、水１０を封入する容器４を用いた構造であるため、そのぶん高価であり、このような高価なカートリッジ２を消費するのは不経済である。
【０００９】
また、カートリッジ２を岩盤１６等の被加工物の孔に挿入するため、この孔の壁面とカートリッジ２との間に空気層が残ることは避けられない。従って、細線爆発による衝撃力は、カートリッジ２の水１０から直接被加工物には伝えられず、この空気層で緩和されるため、効率が悪い。
【００１０】
そこでこの発明は、高価なカートリッジを使用せずに済み、しかも細線爆発による衝撃力を効率良く被加工物へ伝えることができる細線爆発加工方法およびそれ用のカートリッジを提供することを主たる目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の細線爆発加工方法は、互いに離れて相対向する二つの鍔間のほぼ中心軸上に金属細線を通して保持し、かつ一方の鍔に、ゼリー状水を注入するための注入口を設けた構造のカートリッジを用意し、このカートリッジを被加工物の孔であって当該カートリッジに対応した断面寸法の孔に挿入し、このカートリッジの注入口から、吸水性ポリマーに水を吸収させて成るゼリー状水を注入して、二つの鍔間の前記孔に当該ゼリー状水を充満させ、次いで前記金属細線に通電して当該金属細線を瞬時に蒸発させて爆発を起こさせることを特徴としている。
【００１２】
従来のカートリッジの構成部品の内で最も高価なのは、水を封入するガラス製等の容器であるけれども、この発明に係るカートリッジは、このような高価な容器を用いていないので安価である。
【００１３】
カートリッジに、水を封入する容器を用いていなくても、注入口から注入するのが普通の水ではなく、吸水性ポリマーに水を吸収させて成るゼリー状水であるので、少なくともその注入後から通電までに通常要する程度の短い時間では、当該ゼリー状水が上記注入口や、鍔と被加工物の孔の壁面との間のわずかな隙間から漏れ出ることはない。
【００１４】
このようなゼリー状水を上記のように充満させた状態で金属細線に通電して金属細線を瞬時に蒸発させると、従来例と同様に、金属細線の周りのゼリー状水も瞬時に気化されて爆発が起こり、その衝撃的な力によって被加工物に加工を施すことができる。
【００１５】
しかも、カートリッジが容器を有しておらず、それに注入されたゼリー状水は被加工物の孔に隙間なく充満されているため、上記衝撃力はゼリー状水から直接被加工物へ伝えられるので、衝撃力を効率良く被加工物へ伝えることができ、より高い効果を発揮することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係るカートリッジを用いた細線爆発加工方法の工程の例を示す断面図である。図３および図４の従来例と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１７】
ここでは、図１Ａに示すようなカートリッジ２ａを用意する。このカートリッジ２ａは、互いに離れて相対向する二つの例えば前述したような鍔８、８間のほぼ中心軸上に前述したような金属細線６を通して当該金属細線６を保持し、かつ一方（この例では給電側（図の左側））の鍔８に、後述するゼリー状水１１を注入するための細い注入口９を設けた構造をしている。
【００１８】
両方の鍔８は、この例では円板状または円柱状のものである。両方の鍔８は、あるいは少なくとも給電側の鍔８は、従来例と同様、端子１２とリード線１４等との間の電気絶縁性を高めるために絶縁物製とするのが好ましいけれども、それに限られるものではない。両方の鍔８には、この例では、従来例と同様、金属細線６の両端部につながる端子１２がそれぞれ貫通して取り付けられており、かつ給電側と反対側の端子１２には給電側へ延びるリード線１４が接続されている。
【００１９】
両方の鍔８の端部に、この例のように、リード線１４を嵌める凹部７をそれぞれ設けておき、そこにリード線１４を嵌めておけば、好ましくは更に接着しておけば、またリード線１４をある程度太くする等してその形状保持力を大きくしておけば、鍔８のぐらつきを防止する等してカートリッジ２ａの形状を維持しやすくなる。
【００２０】
前述した従来のカートリッジ２の構成部品の内で最も高価なのは、水１０を封入するガラス製等の容器４であるけれども、この発明に係る上記カートリッジ２ａは、このような高価な容器を用いていないので安価である。
【００２１】
細線爆発加工に際しては、上記のようなカートリッジ２ａを、被加工物の孔、例えば図１Ｂに示すように岩盤１６の孔１８に挿入する。この孔１８は、カートリッジ２ａに、より具体的にはその鍔８に対応した（即ち鍔８の部分がほぼきっきり入る程度の）断面形状および断面寸法を有している。
【００２２】
次いで、図１Ｃに示すように、カートリッジ２ａの前記注入口９から、吸水性ポリマーに水を吸収させて成るゼリー状水１１を注入して、二つの鍔８、８間の孔１８に当該ゼリー状水１１を充満させる。このゼリー状水１１の注入には、必要に応じて注入器を用いれば良い。
【００２３】
上記吸水性ポリマーは、例えば、デンプン系、セルロース系、ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール系、ポリアクリルアミド系、ポリオキシエチレン系等の高吸水性高分子化合物から成る。上記ゼリー状水１１は、このような吸水性ポリマーに、十分に水を、例えばポリマー自身の１０００倍程度の重量の水を吸収させたものであり、成分の殆どは水である。
【００２４】
上記カートリッジ２ａは、水を封入する容器を用いていないけれども、注入口９から注入するのが普通の水ではなくゼリー状水１１であるので、少なくともその注入後から通電までに通常要する程度の（例えば１分〜１０分程度の）短い時間では、当該ゼリー状水１１が上記注入口９や、鍔８と孔１８の壁面との間のわずかな隙間から漏れ出ることはない。注入口９や、鍔８と孔１８の壁面との間の隙間をより小さくすれば、そこからのゼリー状水１１の漏出をより完全に防止することができる。
【００２５】
次いで、図１Ｄに示すように、カートリッジ２ａに例えば図４に示したような構成のパルス電源２０を接続して、これから金属細線６に瞬間的に大電流を通電して金属細線６を瞬時に蒸発させる。それによって、従来例と同様に、金属細線６の周りのゼリー状水１１も瞬時に気化されて爆発が起こり、その衝撃的な力によって岩盤１６を破砕することができる。
【００２６】
しかもその際、カートリッジ２ａが容器を有しておらず、それに注入されたゼリー状水１１は孔１８に隙間なく充満されているため、上記衝撃力はゼリー状水１１から直接岩盤１６へ伝えられるので、衝撃力を効率良く岩盤１６へ伝えることができ、より高い効果を発揮することができる。
【００２７】
このように上記細線爆発加工方法は、従来例のような高価なカートリッジを使用せずに済み、しかも細線爆発による衝撃力を効率良く岩盤１６へ伝えることができるので、経済性が高く、しかも加工効率も高い。
【００２８】
上記のようなカートリッジ２ａおよびそれを用いた細線爆発加工方法は、上記岩盤１６の破砕以外にも使用することができる。例えば図２に示す例のように、被加工物の一例である熱交換器用の伝熱管２８の孔３０にカートリッジ２ａを挿入して伝熱管２８を爆発的に拡管して、伝熱管２８を、それを保持する仕切壁３２に圧接することにも使用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の細線爆発加工方法によれば、水を封入するための容器を有しない上記のようなカートリッジを使用することによって、従来例のような高価なカートリッジを使用せずに済み、しかも細線爆発による衝撃力を空気層で緩和されることなく効率良く被加工物へ伝えることができるので、経済性が高く、しかも加工効率も高い。
【００３０】
また、この発明のカートリッジは、従来例のカートリッジのような水を封入するための高価な容器を用いていないので、安価に製作することができる。従ってこれを用いた細線爆発加工の経済性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るカートリッジを用いた細線爆発加工方法の工程の例を示す断面図である。
【図２】熱交換器用の伝熱管を拡管する方法の例を示す断面図である。
【図３】従来のカートリッジの例を示す断面図である。
【図４】従来の細線爆発加工方法の例を示す断面図である。
【符号の説明】
２ａ  カートリッジ
６  金属細線
８  鍔
９  注入口
１１  ゼリー状水
１６  岩盤（被加工物）
１８  孔
２０  パルス電源
２８  伝熱管（被加工物）
３０  孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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