JPH04169800A - 電子式遅延電気雷管用発破器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、直列結線した複数個の電子式遅延電気雷管
を発破させるための発破器に関し、特に電子式遅延電気
雷管の起爆の遅延時間の精度を高め、また確実に全数を
起爆させるようにしようとするものである。

「従来の技術」 ニーでいう電子式遅延電気雷管は、特開昭５４−４３４
５４号公報、特開昭５７−１４２４９８号公報、特開昭
５８−８３２００号公報等にて知られているように、そ
のケース内に発火エネルギー蓄積用コンデンサと、電子
式遅延回路およびスイッチ素子からなる電子回路を設け
、発火時間の遅延を可能とする電気雷管のことであり、
発火エネルギー蓄積用コンデンサに蓄えられた電荷を、
電子式遅延回路により決定される遅延時間の後に、スイ
ッチ素子を通して電気雷管の点火用抵抗線に放電するこ
とによって、この点火用抵抗線を加熱し、雷管部を起爆
するものである。

従来の電子式遅延電気雷管用発破器は、特開昭６０−２
２１７００号公報にて知られているように、発破用コン
デンサに発破エネルギーを充電する充電回路と、その発
破用コンデンサに充電された電圧を分圧するコンデンサ
分圧回路と、そのコンデンサ分圧回路の分圧点を切り替
えて出力端子に接続する切替えスイッチとからなり、発
破時に当該発破回路の遅延電気雷管に必要とする電気エ
ネルギーを供給できるように、接続された遅延電気雷管
の数に応じて切替えスイッチを切り替える。コンデンサ
分圧回路の各分割コンデンサと並列にそれぞれ放電抵抗
器が接続されている。

すなわち、発破用コンデンサに充電されたエネルギーを
、コンデンサ分圧回路により分割して出力し、出力数設
定用切替えスイッチを切り替えることによって出力端子
に接続された電子式遅延電気雷管の数に応じて、起爆に
必要なエネルギーだけを出力し、余剰のエネルギーは放
電抵抗器を通して消費するようにされていた。

ｒ発明が解決しようとする課題」 電子式遅延電気雷管は、発火エネルギー蓄積コンデンサ
に印加される電圧範囲が設定されており、この電圧範囲
を上回る電圧が印加されると、設定した遅延時間を得る
ことができずに、誤動作となる危険性があり、また下回
ると不発となる危険性を持っている。

従来の電子式遅延電気雷管用発破器を用いて、電子式遅
延電気雷管を起爆する場合には、以下の問題点がある。

電子式遅延電気雷管の遅延時間精度を高めるためには、
前記の逼り発火エネルギー蓄積コンデンサに印加する電
圧の設定範囲を小さくシ、この範囲内の電圧を印加する
必要がある。従来の電子式遅延電気雷管用発破器でこれ
を可能とするためには、コンデンサ分圧回路の分圧数を
増やし、発破用コンデンサに充電された電圧を電子式遅
延電気雷管−個単位の印加電圧設定精度範囲にまで分圧
することができるようにする必要がある。

したがって発破電圧を印加する電子式遅延電気雷管の数
が増えれば、これに応してコンデンサ分圧回路の必要分
圧数が増加する。

二の分圧数が多いコンデンサ分圧回路を発振器内に持つ
と、構造上大きなものとなり、コンデンサ分圧回路を外
部回路として持ち、アダプタにより接続する場合は、取
り扱い作業性が面倒になる。

また、コンデンサ分圧回路の切替えスイッチが手動であ
るため、誤操作により出力電圧が目的とするものとなら
ず、電子式遅延電気雷管の誤作動、不発の危険性も出て
くる。

この発明の目的は、直列結線した複数個の電子式遅延電
気雷管の発破において、−個単位に最適な範囲の電圧を
自動的に印加して、遅延時間精度を高め、不発のおそれ
がなく、しがも発破現場での取り扱い性がよく、かつ軽
量・小型化が可能な電子式遅延電気雷管用発破器を提供
することにある。

「課題を解決するための手段」 このような課題を解決するために、この発明では低電圧
電池を電源とし、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータにより高電
圧を得て、発破用コンデンサに充電する電気発破器にお
いて、発破する電子式遅延電気雷管の接続数の計測を行
い、その計測数を発破装填数として記憶する手段と、Ｄ
　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータにより発破用コンデンサに充電
される電圧を発破可能数として計測する手段と、その発
破可能数が前記発破装填数と等しくなるように発破用コ
ンデンサの充電電圧を制御する手段とを備えている。

発破する電子式遅延電気雷管の接続数の計測を行い、こ
の計測数を発破装填数として記憶する手段については、
例えば発破器内部に定電流源を持ち、発破電流に対して
極めて安全な一定の微小な１ｉ流を出力端子より発破す
る直列結線された電子式遅延電気雷管に流し、これら電
子式遅延電気雷管の入力抵抗による電圧時下をアナログ
値として捕らえ、これをディジタル値に変換する過程で
の変換率を設定することによって接続数を計数し、これ
を発破装填数として電子メモリに記憶する。

Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータにより発破用コンデンサに充
電される電圧を発破可能数として計測する手段について
は、例えば装填数計側と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ
にょる充１ｉ電圧を分圧してアナログ値として捕らえ、
これをディジタル値に変換する過程での変換率を設定す
ることによって正常起爆可能な電子式遅延電気雷管数を
計数する。

発破装填数と発破可能数が等しくなるように発破用コン
デンサの充電電圧を制御する手段については、例えば前
記発破装填数の記憶値と発破可能数の計測値とを比較し
、両者が等しくなるまで発破用コンデンサに充電し、等
しくなったら充電を停止することのできるスイッチを備
えた比較回路を持つ。また、この比較回路は、発破用コ
ンデンサの自然放電によって充電電圧が低下した場合に
は、充電を再開する機能を持つ。

「作　用」 この構成によれば、発破する電子式遅延電気雷管の接続
数が計測され、これが発破装填数として記憶され、この
記憶値に相当する発破出力電圧が自動的に設定されるた
め、これらの諸設定を行う上での人為的ミスを防止でき
、かつ高精度の発破電圧出力が得られ、電子式遅延電気
雷管の遅延時間精度の向上、不発雷管をなくすことにも
寄与できる。更に、計測した発破装填数を表示させれば
、電子式遅延電気雷管の結線回路の異常の有無を判断す
ることもできる。

「実施例」 第１図にこの発明の実施例を示す、以下その動作を説明
しながら構成を説明する。制御電源スィッチ１１を投入
すると、低電圧電池１２がＤＣ／ＤＣコンバータ１３以
外の各部の電源端子に接続され各部が作動可能となる。

この低電圧電池１２としては、例えばＵＭ−１アルカリ
乾電池を４個直列に使用する。この低電圧電池はこれ以
外にも内部抵抗の小さいマンガン乾電池等も使用できる
。

また、端子１４に低電圧電池１２が接続される。

発破出力端子１５．１６間に接続された電子式遅延電気
雷管１７の接続数の計測を行い、その計測数を装填数と
して記憶させる手段は、制御電源スイッチ１１を投入し
た上で装填数計測スイッチ１８を投入することにより作
動するように構成されている。つまり、装填数計測スイ
ッチ１８を投入すると、そのスイッチ部１８ａでＤ　Ｃ
／Ｄ　Ｃコンバータ１３と発破出力端子１５とが切り離
され、スイッチ部１８ｂで定電流電源１９の一端および
切替えスイッチ２１の固定接点ａと発破出力端子１５と
が接続され、スイッチ部１８ｃで端子】４とスイ・・、
子制御部２２とが接続される。定電流電源１９の他端は
低電圧電池１２の正側に接続さねている。この結果、ス
イッチ制御部２２により切替えスイッチ２１および２３
が共に固定接点ａ側に切替えられ、かつスイッチ２４が
オンとされる。

この結果、第２図に示すように発破出力端子１５がスイ
ッチ部１８ｂ、切替えスイッチ２１の接点ａ側を通して
Ａ／Ｄコンバータ２５の一方ノ入力側に接続され、基準
を源２６の出力端子が切替えスイッチ２３の接点ａ側を
通してＡ／Ｄコンバータ２５の他方の入力側に接続され
、装填数セットスイッチ２７の投入待ちの状態となる。

この状態においては、定電流電源１９によって発破電流
に対して極めて安全な一定の微小な電流ｉがスイッチ部
１８ｂ１発破出力端子１５．］６を通して電子式遅延電
気雷管１７に流れる。っまり、各電子式遅延電気雷管１
７内には発破母線の両端間に接続される発火エネルギー
蓄積コンデンサ２８と、近くに存在するブルドーザなど
の電機からの漏れ電流が雷管に入ったのを側路するため
に、コンデンサ２８と並列に接続されたバイパス用抵抗
器２９とが設けられているが、更に抵抗器２９と発破母
線との接続点をダイオ−Ｆ２Ｏを通してコンデンサ２８
の一端に接続するようにダイオード３０を発破器の電源
と順方向に挿入し、前記微小電流ｉを流した時、この電
流１ではダイオード３０の接合障壁によりダイオード３
ｏが導通しないようにする。従って各電子式遅延電気雷
管１７のバイパス用抵抗器２９が直列に接続された回路
に電流ｉが流れる。

この結果、端子１５．１６間に下記の電圧量下Ｖを生し
る。

ｖ　＝　ｉ　Ｘ　Ｒ（１） （１）式において、Ｒは負荷の抵抗値を示し、次の（２
）弐で与えられる。

Ｒ−（ｎｘＺ）＋ｒ　　　　　　　　　　　（２）（２
）式において、ｎは電子式遅延電気雷管１７の接続個数
、Ｚは電子式遅延電気雷管１７の１個あたりの入力抵抗
（脚線抵抗を含むが主として抵抗器２９の抵抗値）、ｒ
は発破母線の抵抗値を示す。

例えば入力抵抗Ｚは１００Ωであり、これに対して発破
母線抵抗ｒは通常１０Ω以下であり、非常に小さく無視
できるものである。

Ａ／Ｄコンバータ２５では（１）式によって生しる電圧
降下Ｖをアナログ値として入力し、基準電源２６によっ
て与えられる基準電圧Ｖと比較して、この基準電圧を単
位として、降下電圧■をディジタル値に変換することに
より、接続された電子式遅延電気雷管１７の装填数とし
て出力するように設定されている。比較演算式は（３）
式で表される。

ｎ＝　（Ｎ／Ｖ）Ｘｖ　　　　　　　　　　（３）（３
）式において、Ｎは電子式遅延電気雷管１７の接続可能
数最大規格値、■は基準電′ａ２６の基準電圧を示す。

この電子式遅延電気雷管１７の装填数ｎはラッチ回路３
１に出力され、装填数セントスイッチ２７を投入すると
フリップフロップ回路３２が反転し、その出力によりＡ
／Ｄコンバータ２５の出力がランチ回路１０にランチ（
記憶）され、装填数ｎがディジタル値として記憶される
。その装填数ｎは表示器３３に表示される。また、ラッ
チ回路３１に装填数が記憶されると装填数セット完了ラ
ンプ３４が点灯する。また、フリップフロップ回路３２
の出力によりゲート３５が開となる。

第１図において、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンハーク１３により
発破用コンデンサ３６に充電される電圧を発破可能数と
して計測する手段および装填数ディジタル価ｎと発破可
能ディジタル値が等しくなるように発破用コンデンサ３
６の充電電圧を制御する手段は、スイッチ２７をオンと
して装填数セットが終了した時点で装填数計側スイッチ
１８を開放し、次に充電スイッチ３７を投入することに
よって作動する。つまり、装填数計数スイッチ１８が開
放されると、スイッチ部１８ｂがオフとなって発破出力
端子１５からスイッチ２１の固定接点ａが離され、スイ
ッチ部１８ｃがオフとなってスイッチ制御部２２が低電
圧電池１２から離されて、スイッチ制御部２２の動作が
復帰して、切替えスイッチ２１．２３が固定接点す側に
切り替わり、スイッチ２４がオフとなる。充電スイッチ
３７がオンとされて低電圧電池１２がＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコ
ンバータ１３に接続され、Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ１
３が動作を開始する。また、充電スイッチ３７と連動し
てスイッチ３日がオンとなり、スイッチ３９がオフとな
り、スイッチ３８を通してＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ１
３で高電圧に変換された電圧が発破用コンデンサ３６に
充電される。この時、発破用コンデンサ３６はスイッチ
３９により発破出力端子１５が離される。この状態で第
３図に示す閉回路ができ、充電が開始される。

この状態においては、低電圧電池１２の出力がＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１５を通して発破用コンデンサ３６に充電
することが開始される。この充電電圧はＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃ
コンバータ１３の出力端子間の分割抵抗器４１．４２に
よって一定の割合で小さくした電圧値として取り出され
、切替えスイッチ２１の接点すを通じてＡ／Ｄコンバー
タ２５に入力される。Ａ／Ｄコンバータ２５では、前記
の装填数計測方法と同様な方法で、この充電電圧分割価
をアナログ値として入力し、切替えスイッチ２３の接点
すを通じて入力される基準電源４３によって与えられる
基準電圧と比較してその基！１！電圧を単位として発破
用コンデンサ３６に充電されている電圧で、起爆可能な
電子式遅延電気雷管の数（発破可能数）としてディジタ
ル値に変換して出力するように設定しである。

この発破可能数ディジタル値は、Ａ／Ｄコンバータ２５
よりラッチ回路４４を通して発破可能数表示器４５によ
り逐次数字表示されると共に比較器４６によりラッチ回
路３１からの装填数ディジタル値とが比較され、その比
較結果がＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ１３へ供給され、こ
の発破可能数が装填数より小さい場合には急速に充電を
行うように、同一値になったら徐々に充電を行い、かつ
充電完了ランプ４７を点灯し、また発破可能数が装填数
基上になったらＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバータ１５への作動
信号を切るようにゲート３５を通して三段階でＤ　Ｃ／
Ｄ　Ｃコンバータ１３を制御する。更に充電が完了した
後においても発破用コンデンサ３６の充電電圧の漏洩等
によって充電電圧が低下して発破可能数が装填数より小
さくなると比較器４６の出力により前記の動作を繰り返
し、常に発破可能数がランチ回路３１の装填数と等しく
なるか、または＋１　（発破可能数が１だけ多い）とな
るように制御する。

発破用コンデンサ３６に充電された電荷舎発破電圧とし
て発破出力端子１５．１６を通して負荷側の電子式遅延
電気雷管１７に印加する手段は、第１図において発破ス
イッチ３９を投入（オンに）すると作動する。発破スイ
ッチ３９０投入と連動して充電スイ・ノチ３７．３８が
開放され、第４図に示す閉回路ができ、発破用コンデン
サ３６の電荷がスイッチ３９．スイッチ部１８ａを通じ
て電子式遅延電気雷管１７に対する放電が開始される。

この実施例では電子式遅延電気雷管１７の接続可能数最
大規格値Ｎを１００個、基準電圧■を１（Ｖ）に設定し
た。また、定電流を源１９より流される微小な定電流ｊ
を０．１（ｍＡ）に設定しており、前記の通り電子式遅
延電気雷管１７０入力抵抗Ｚを１００Ωとして１０個の
電子式遅延電気雷管１７を出力端子１５．１６間に接続
したとき、装填数計側スイッチ１８を投入すると（１２
式による負荷側電圧降下ｖ＝ｉ　ＸＲ＝Ｏ，］ｍＡＸ　
（１０個×１００Ω）　−〇、　Ｉ　Ｖが生した。Ａ／
Ｄコンバータ２５に負荷側電圧降下Ｖが入力され、（３
）式による電子式遅延電気雷管１７の接続個数１＝　（
Ｎ／Ｖ）ｖ＝（１００個／ＩＶ）Ｏ，１Ｖ＝１０個が計
数され、この接続個数はディジタル値としてラッチ回路
３Ｊに装填数として記憶され、装填数表示器３３によっ
て数字表示される。

定電流電源１９にはＦＥＴ）ランジスタを用いた自己制
御型の定電流回路を用いるが、その−例として東芝製の
２３に一３０Ｙタイプを温度係数を小さくするために選
別して使用した。基準電源２６には精密型の定電圧ダイ
オードを用いるが、その−例としてミツミ電機製のＬＶ
Ｃ−５１４を使用した。Ａ／Ｄコンバータ２５は一例と
してモトローラ社製のＭ　Ｃ１４４３３を使用した。ラ
ッチ回路３１．４４は一例として東芝製のＴ　Ｃ−４５
０８を使用した。装填数表示器３３は一例として東芝製
のＬＥＤ表示器ＴＬＧ−３２０と一般的に知られている
ＢＣＤの信号を７セグメントの信号に変えてＬＥＤに表
示させる東芝製のＴ　Ｃ−４５１１表示制御変換器によ
って構成した。発破可能数表示器３５も同様のものを使
用した。フリップフロップ回路３２には一例として東芝
製のＴ　Ｃ−４０１３を使用した。比較器４６は一例と
して東芝製のＴＣ−４５８５を使用した。また、Ｄ　Ｃ
／Ｄ　Ｃコンバータ】３は公知の技術を用いたものであ
るが、高電圧大容量の発破用コンデンサを短時間に充電
することのできるように、またハンチングなど異常発振
が往じないように前記三段階制御方法により構成してい
る。発破用コンデンサ３６は一例としてマルコン製のＳ
Ｈコンデンサを使用した。

「発明の効果」 前記実施例により作成した電子式遅延電気雷管用発破器
と、特開昭６０−２２１７００号公報に基づいて作成し
た電気発破器とを用いて、電子式遅延電気雷管に発破電
圧を印加して性能比較を行った実験例を表−１に示す。

表−１ 特開昭６０−２２１７００号に示す発破器として発破出
力数設定切り替えを１０個ごととした。

特開昭６０−２２１７００号に示す発破器の分割精度は
一つの分割回路で１０個の電子式遅延電気雷管が起爆可
能となるように設定されているので、５個接続の場合は
充電誤差が表−１に示す実験結果のように非常に大きく
なっている。したがって、その従来の発破器は前記した
ように設定切り替え段数を多段階に大きくする必要があ
る。しかし、この発明では雷管の接続数を１０個として
も５個としても充電電圧誤差率７個は共に０．７（％）
であった。

以上述べたように、この発明によれば接続した電子式遅
延電気雷管の数が自動的に計数され、これが装填数とし
て記憶され、その後、発破用コンデンサの充電電圧によ
る発破可能数が計数され、この発破可能数が装填数と等
しくなるよう乙こ発破用コンデンサの充電電圧が制御さ
れるため、接続電気雷管の数ムこかかわらず、常に各電
気雷管に規定範囲の電圧が印加され、正確な遅延時間が
得られ、かつ、不発となるおそれがない。このために付
加する部分は電子回路であり、発破器に内蔵しても小型
に、かつ軽量に作ることができる。また人により設定す
るものでないから設定ミスも生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電子式遅延電気雷管用発破器の
一例を示す回路図、第２図は第１図において電子式遅延
電気雷管の接続個数を計数する状態の部分を示す回路図
、第３図は第１図において発破用コンデンサに発破電圧
を充電する状態の部分を示す回路図、第４図は第１回に
おいて電子式遅延電気雷管に発破電圧を印加する状態の
部分を示す回路図である。 特許出願人　旭化成工業株式会社 後　　藤　　次　　男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）低電圧電池を電源とし、ＤＣ／ＤＣコンバータに
   より高電圧を得て、発破用コンデンサに充電し、その充
   電電荷を、直列接続された複数の電子式遅延電気雷管へ
   供給する電子式遅延電気雷管用発破器において、 上記電子式遅延雷管の装填数の計測を行い、その計測し
   た発破装填数を記憶する手段と、上記ＤＣ／ＤＣコンバ
   ータにより上記発破用コンデンサに充電される電圧を発
   破可能数として計測する手段と、 その発破可能数が上記発破装填数に等しくなるように上
   記発破用コンデンサの充電電圧を制御する手段と、 を備えたことを特徴とする電子式遅延電気雷管用発破器
   。