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公開番号2025150348
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024051178
出願日2024-03-27
発明の名称無線起爆システム用中継装置および中継装置用アンテナおよび起爆方法
出願人日油株式会社
代理人弁理士法人岡田国際特許事務所
主分類H01Q 19/02 20060101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】発破器と起爆雷管を中継する中継装置に、無線信号の送受信効率を高めたアンテナを設けることが必要とされている。
【解決手段】発破器と起爆雷管10の間の信号を中継する無線起爆システム1用の中継装置20は、発破器と無線で信号を送受信する上流側アンテナ28を有する。中継装置20は、起爆雷管10と無線で信号を送受信する下流側アンテナ30を有する。下流側アンテナ30は、下流側受信回路25と下流側送信回路26に電気的に接続されかつ第1巻数で巻かれた第1コイル31を有する。下流側アンテナ30は、第1コイル31と略同軸上に隣接して設けられかつ第1巻数より多い第2巻数で巻かれた第2コイル32を有する。下流側アンテナ30は、第2コイル32に電気的に接続される共振用コンデンサ33を有する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
発破器と起爆雷管の間の信号を中継する無線起爆システム用中継装置であって、
前記発破器と無線で信号を送受信する上流側アンテナと、
前記起爆雷管と無線で信号を送受信する下流側アンテナを有し、前記下流側アンテナは、
受信回路と送信回路に電気的に接続されかつ第１巻数で巻かれた第１コイルと、
前記第１コイルと略同軸上に隣接して設けられかつ前記第１巻数より多い第２巻数で巻かれた第２コイルと、
前記第２コイルに電気的に接続される共振用コンデンサを有する無線起爆システム用中継装置。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
請求項１に記載の無線起爆システム用中継装置であって、
前記第１コイルと前記第２コイルは、直径３００ｍｍ～１５００ｍｍの環状であり、
前記第１巻数が１～６であり、
前記第２巻数が３～３０である無線起爆システム用中継装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線起爆システム用中継装置であって、
前記下流側アンテナは、１ｋＨｚ～５００ｋＨｚの信号を用いて切羽面に設けられた装薬孔内の前記起爆雷管と送受信する無線起爆システム用中継装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の無線起爆システム用中継装置であって、
前記受信回路と前記送信回路と前記共振用コンデンサが収容される本体を有し、
前記本体が切羽面に設けられた挿入孔に挿入され、
前記第１コイルと前記第２コイルが前記挿入孔の外に配置されるように前記本体に保持される無線起爆システム用中継装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の無線起爆システム用中継装置であって、
前記第１コイルと前記第２コイルを保持し、かつ絶縁材料から形成された環状の枠部材を有する無線起爆システム用中継装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載の無線起爆システム用中継装置であって、
前記第１コイルと前記第２コイルは、同軸上でかつ前記同軸の軸方向が切羽面に対して略垂直である無線起爆システム用中継装置。
【請求項７】
請求項１に記載の無線起爆システム用中継装置に用いられて前記起爆雷管と無線で信号を送受信する中継装置用アンテナであって、
前記第１コイルと前記第２コイルと前記共振用コンデンサを有する中継装置用アンテナ。
【請求項８】
請求項１または２に記載の無線起爆システム用中継装置または請求項７に記載の中継装置用アンテナを用いた無線起爆方法。
【請求項９】
請求項４に記載の無線起爆システム用中継装置を用いた無線起爆方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトンネル等の掘削現場や岩石等の破砕現場やビル等の構造物の破砕現場等にて使用する無線起爆システムが備える無線起爆システム用中継装置、およびその中継装置が備える中継装置用アンテナ、およびその無線起爆システム用中継装置または中継装置用アンテナを用いた起爆方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
起爆雷管は、例えばトンネルの掘削現場等における爆破作業で使用される。発破対象の切羽面に複数の装薬孔が形成される。装薬孔は、例えば数ｃｍの径の略円形で開口して数ｍの奥行きで形成される。装薬孔には、奥側に起爆雷管が挿入され、起爆雷管の手前側に爆薬が挿入される。発破器が切羽面から離れた遠隔地に設置される。発破器は、装薬孔内の起爆雷管へと起爆信号を発信する。これにより起爆雷管の電気雷管が点火して爆薬が起爆する。
【０００３】
特許文献１に記載されるように従来の無線起爆システムは、ループ状の大型のアンテナを有する。アンテナは、切羽面の外周に沿った形状で切羽面の近傍に設けられる。アンテナには、切羽面から離れた遠隔地に設置された大型の電源から有線で大電力が送られる。アンテナは、切羽面の外側から内側の起爆雷管を無線で充電する。アンテナは、切羽面の内側の起爆雷管から切羽面の外側へと無線で発信される応答信号等を受信する。アンテナは、切羽面の外側から内側の起爆雷管へと無線で起爆信号等を送信する。
【０００４】
従来用いられる大型アンテナは、充電効率を向上させるために切羽面の外周に沿ってできるだけ起爆雷管の近くに設置する必要がある。そのため設置作業を含む切羽作業の時間が増大する。また、設置中における落石等の災害リスクが高くなる。アンテナを大型にして電線が長くなることでインピーダンスが大きい。巻数を増やすとさらにインピーダンスが増加してしまうため、アンテナの性能向上を図ることが難しい。切羽面の形状に合わせてアンテナの形状が変更されるため、インピーダンス調整用の大型の整合器を用意する必要がある。しかも大電力を発生する大型の高周波電源も用意する必要がある。アンテナから整合器や高周波電源までは数百ｍの有線を配線する必要がある。そのため大型の整合器や高周波電源や配線等を設置する手間やインピーダンス調整等のための作業時間が増大してしまう。
【０００５】
特許文献２には、発破器と起爆雷管の間に無線信号を送受信する中継装置を設けた無線起爆システムが記載されている。中継装置は、切羽面に形成された挿入孔に挿入可能に小型に設けられる。中継装置は、挿入孔の外側で発破器と無線で信号を送受信する上流側アンテナを有する。中継装置は、挿入孔内で起爆雷管と無線で信号を送受信する下流側アンテナを有する。下流側アンテナは、挿入孔の奥部に配置される。起爆雷管と下流側アンテナは、岩盤透過性の高い周波数、例えば１ｋＨｚ～５００ｋＨｚで相互に無線信号を送受信する。小型の中継装置を用いることで作業時間の短縮等を図ることができる。しかしながら挿入孔内に挿入可能に小型化した下流側アンテナでは、送受信の性能が不足してしまう。そのため下流側アンテナの送受信効率を高めるために改良の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－０８７６７３号公報
国際公開第２０２２／０１４５３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって発破器と起爆雷管を中継する中継装置に、無線信号の送受信効率を高めたアンテナを設けることが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の１つの特徴は発破器と起爆雷管の間の信号を中継する無線起爆システム用中継装置に関する。無線起爆システム用中継装置は、発破器と無線で信号を送受信する上流側アンテナを有する。無線起爆システム用中継装置は、起爆雷管と無線で信号を送受信する下流側アンテナを有する。下流側アンテナは、受信回路と送信回路に電気的に接続されかつ第１巻数で巻かれた第１コイルを有する。下流側アンテナは、第１コイルと略同軸上に隣接して設けられかつ第１巻数より多い第２巻数で巻かれた第２コイルを有する。下流側アンテナは、第２コイルに電気的に接続される共振用コンデンサを有する。
【０００９】
したがって共振用コンデンサに電気的に接続された第２コイルは、所定の周波数で共振する。そのため第２コイルは、共振する周波数の信号を効率良く無線で送受信できる。しかも第１コイルの巻数を少なくしてインピーダンスを抑制できる。第２コイルは、共振用コンデンサとの共振によってインピーダンスが小さくなるため巻数を多くできる。第２コイルが無線信号を受信する際、第２コイルで電流が流れて磁界が発生する。これにより第１コイルで電流が流れて第１コイルに信号が伝達される。第１コイルが信号を送信する際、第１コイルで電流が流れて磁界が発生する。これにより第２コイルで電流が流れて第２コイルが無線信号を発信する。かくして中継装置の下流側アンテナと起爆雷管との間で無線信号の送受信効率を高めることができる。
【００１０】
本開示の他の特徴によると第１コイルと第２コイルは、直径３００ｍｍ～１５００ｍｍの環状である。第１巻数が１～６である。第２巻数が３～３０である。したがって下流側アンテナを送受信の効率が良くかつ持ち運び易く設置の作業時間を短縮できる大きさで設けることができる。しかもインピーダンスを効果的に抑制できる巻数で第１コイルを設けることができる。無線信号を効率良く送受信できる巻数で第２コイルを設けることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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