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公開番号2024088531
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-02
出願番号2022203766
出願日2022-12-20
発明の名称時間ゼロ信号発生装置
出願人大成建設株式会社,日本工機株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類F42B 3/12 20060101AFI20240625BHJP(弾薬;爆破)
要約【課題】作業員の利便性や発破に関する管理を容易とする時間ゼロ信号発生装置を提供する。
【解決手段】発破の開始を示す時間ゼロ信号を発生させる時間ゼロ信号発生装置としての発破器1であって、発破母線を介して電気雷管に接続される点火電流出力回路10Aと、前記時間ゼロ信号を生成するゼロ信号出力回路10Bと、一つ以上のスイッチとしての点火スイッチ3および安全スイッチ4と、を備え、点火電流出力回路10Aとゼロ信号出力回路10Bとは、電気的に独立した回路であり、前記スイッチによって連動している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
発破の開始を示す時間ゼロ信号を発生させる時間ゼロ信号発生装置であって、
発破母線を介して電気雷管に接続される点火電流出力回路と、
前記時間ゼロ信号を生成するゼロ信号出力回路と、
一つ以上のスイッチと、を備え、
前記点火電流出力回路と前記ゼロ信号出力回路とは、電気的に独立した回路であり、前記スイッチによって連動している、
ことを特徴とする時間ゼロ信号発生装置。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記点火電流出力回路は、前記スイッチに応じて開閉状態が切り替わる電流出力側接点を有し、また、前記ゼロ信号出力回路は、前記スイッチに応じて開閉状態が切り替わる信号出力側接点を有しており、
前記スイッチの操作に応じて、前記点火電流出力回路が点火電流を前記発破母線に流すと同時に、前記ゼロ信号出力回路が前記時間ゼロ信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の時間ゼロ信号発生装置。
【請求項３】
前記スイッチは、プッシュスイッチと、キースイッチとで構成され、
前記プッシュスイッチは、押下されることによって前記点火電流を前記発破母線に流すことが可能な状態とするものであり、
前記キースイッチは、前記点火電流を充電するための充電位置、および、前記点火電流を前記発破母線に流すための点火位置があり、
前記信号出力側接点は、第１の接点と、第２の接点とを有し、
前記第１の接点は、前記プッシュスイッチが押下されることでオープンコレクタ信号回路に信号出力側電源を接続するものであり、
前記第２の接点は、前記キースイッチが前記充電位置から前記点火位置に操作されることで前記オープンコレクタ信号回路を作動させるものである、
ことを特徴とする請求項２に記載の時間ゼロ信号発生装置。
【請求項４】
前記点火電流出力回路の動作が可能なことを示す電流出力側発光部と、前記ゼロ信号出力回路の動作が可能なことを示す信号出力側発光部と、を有し、
前記電流出力側発光部は、前記点火電流出力回路が備える電流出力側電源に接続され、前記信号出力側発光部は、前記ゼロ信号出力回路が備える信号出力側電源に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の時間ゼロ信号発生装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間ゼロ信号発生装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルの工事においては、発破による掘削が一般的に行われている。現代のトンネル発破工法では、電気雷管を用いて順次起爆する電気発破工法が主流である。電気発破工法では、所定の電流を流すことで自動的に起爆する電気雷管、および、電気雷管に対して所定の電流を流す発破用電気点火器（一般的に「発破器」と呼ばれる）が使用される。コンデンサ式発破器の規格は、例えば「JIS M 2505-1994」に記載があり、この規格に基づいて従来の発破器が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭６２－０００８００号公報
特開２０１４－１６９８３２号公報
特開２０１７－１６６８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の発明者は、高度な電子化、ＩＴ化、ＡＩ化などの技術革新が進む中で、旧態依然の発破器ではこれらの技術革新に対応できないと考えた。そのため、発破器に要求される仕様を再度検討し、求められる仕様を満たす新たな発破器の開発を進めた。発破器に求められる仕様は、例えば以下の（１）～（３）に示す通りである。
【０００５】
（１）時間ゼロ信号が確実に得られること
発破における安全の管理や振動・騒音の管理を実現するためには、起爆の瞬間、すなわちどのタイミングで発破が行われたのかを正確に把握する必要がある。例えば、火薬類取締法に定める安全待機時間の管理、発破後の各種装置の運転再開や運転モードの変更には、発破の行われた時刻を知る必要がある。特に、換気装置や集塵装置は、発破の爆風による破損を防止するために発破の前に停止し、発破完了後は直ちに運転を再開することが望ましい。そのためには、発破時刻を検知して換気装置や集塵装置に連携することが必要である。
【０００６】
また、山岳トンネルの工事においては、地山の状況を把握することが重要である。時間ゼロ信号が正確であれば振動第１波（直接波）が到達するまでの時間を正しく知ることができるため、地山の弾性波速度（平均速度）をその都度正確に得ることが可能となる。一般的に、弾性波速度が速い程安定した強固な岩盤であり、弾性波速度が発破の度に遅くなると、地山は軟弱な方向に向かっている場合が多い。
【０００７】
また、山岳トンネルの工事において、施工上問題となる可能性のある破砕帯、湧水帯などの地山情報を事前に把握することは重要である。地山情報を事前に把握するために、反射法地震探査の原理を用いた切羽前方探査が行われてきた。切羽前方探査の従来方法として、TSP（Tunnel Seismic Prediction）法とTFT（Tunnel Face Tester）法が知られている。TFT法は、トンネル切羽を発破し振動を発生させ、破砕帯等で反射した反射波をトンネル周壁面に配置した受振器および記録装置で受振や記録する。TFT法を用いて掘削しようとする地山情報を精度よく予測するためには、どのタイミングで発破による振動が発生したのかを数ミリ秒オーダーの正確さで知る必要があるので、時間ゼロ信号が正確でなければならない。
【０００８】
（２）火薬類取締法に抵触しないこと
火薬類取締法では、発破母線に発破回路以外の装置（例えば、計測装置）を接続することが原則認められていない。接続された装置に万一漏電があると、作業中に誤爆の危険があるためである。なお、誤爆に至らない場合でも、作業員は電線に直接触れるので、感電する危険がある。そのため、発破のタイミングの検知には工夫が必要である。例えば、電流センサーなど電気的に非接触のセンサーを使用することで点火電流を検知することも考えられる（例えば、特許文献２，３参照）。しかしながら、電流センサーなどの電流検知器を用いる場合、発破器、第１発破母線、電流検知器、第２発破母線、電気雷管へと発破回路の接続が通常と大きく変わり、その分だけ構成が複雑になるので望ましくない（発破母線など発破回路に一切の変更がないことが望ましい）。
【０００９】
（３）現場の作業員がこれまで通りの感覚で使用できること
現在、一般的に使用されている発破器から外観上の変化が極力少なく、また、充電、安全装置解除、点火の一連の操作方法に変更がないことが望ましい。
また、発破の際に、発破器から電気雷管に通電される電流は、数から数十アンペア以上、電圧は１０００ボルト以上となり、もしも短絡（ショート）したならば、爆音を伴った火花が飛び散るほど強力である。これにより、計測系が電気的なノイズの影響を受けてしまうので、ノイズを吸収する機能を備えることが望ましい。
このような観点から、本発明は、作業員の利便性や発破に関する管理を容易とする時間ゼロ信号発生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る時間ゼロ信号発生装置は、発破の開始を示す時間ゼロ信号を発生させる装置である。この時間ゼロ信号発生装置は、発破母線を介して電気雷管に接続される点火電流出力回路と、前記時間ゼロ信号を生成するゼロ信号出力回路と、一つ以上のスイッチとを備える。前記点火電流出力回路と前記ゼロ信号出力回路とは、電気的に独立した回路であり、前記スイッチによって連動している。
例えば、前記点火電流出力回路は、前記スイッチに応じて開閉状態が切り替わる電流出力側接点を有し、また、前記ゼロ信号出力回路は、前記スイッチに応じて開閉状態が切り替わる信号出力側接点を有する。前記スイッチの操作に応じて、前記点火電流出力回路が点火電流を前記発破母線に流すと同時に、前記ゼロ信号出力回路が前記時間ゼロ信号を出力する。
本発明に係る時間ゼロ信号発生装置においては、点火電流出力回路とゼロ信号出力回路とがスイッチによって連動するので、発破の操作と同時に時間ゼロ信号を確実に出力することができる。また、点火電流出力回路とゼロ信号出力回路とが電気的に独立しているので、火薬類取締法の要件を満たし、また従来の発破器からの変更も容易かつ操作性に影響を与えない範囲に収めることが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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