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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6645067
(24)【登録日】2020年1月14日
(45)【発行日】2020年2月12日
(54)【発明の名称】無線起爆雷管用アンテナ、無線起爆雷管、及び無線起爆システム
(51)【国際特許分類】
F42C 13/04 20060101AFI20200130BHJP
F42D 1/045 20060101ALI20200130BHJP
H01Q 7/06 20060101ALI20200130BHJP
H01Q 7/08 20060101ALI20200130BHJP
【ＦＩ】
F42C13/04
F42D1/045
H01Q7/06
H01Q7/08
【請求項の数】8
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2015-156845(P2015-156845)
(22)【出願日】2015年8月7日
(65)【公開番号】特開2017-36854(P2017-36854A)
(43)【公開日】2017年2月16日
【審査請求日】2018年6月11日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004341
【氏名又は名称】日油株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000394
【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田崎 陽治
(72)【発明者】
【氏名】彦根 智
【審査官】
志水 裕司
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１４−１３４２９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００６／０２０６１７０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００８−００２２０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−０１０７３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ４２Ｃ １３／０４
Ｆ４２Ｄ １／０４
Ｈ０１Ｑ ７／００
Ｅ２１Ｄ ９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナであって、
磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、
前記筒状磁性体の軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回された筒状コイルと、を有し、
前記筒状磁性体の外周面に、前記筒状コイルが設けられて、全体が筒状に形成されており、
取り付けられる爆薬の外径よりも大きな内径を有する筒状とされて、前記爆薬を挿通することが可能とされている、
無線起爆雷管用アンテナ。
磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、
前記筒状磁性体の軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回された筒状コイルと、を有し、
前記筒状磁性体の外周面に、前記筒状コイルが設けられて、全体が筒状に形成されており、
取り付けられる爆薬の外径よりも大きな内径を有する筒状とされて、前記爆薬を挿通することが可能とされている、
無線起爆雷管用アンテナ。
【請求項2】
無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナであって、
磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、
前記筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルと、を有し、
前記筒状磁性体の外周面に、前記シート状コイルが設けられて、全体が筒状に形成されており、
取り付けられる爆薬の外径よりも大きな内径を有する筒状とされて、前記爆薬を挿通することが可能とされている、
無線起爆雷管用アンテナ。
磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、
前記筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルと、を有し、
前記筒状磁性体の外周面に、前記シート状コイルが設けられて、全体が筒状に形成されており、
取り付けられる爆薬の外径よりも大きな内径を有する筒状とされて、前記爆薬を挿通することが可能とされている、
無線起爆雷管用アンテナ。
【請求項3】
無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナであって、
磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、
前記筒状磁性体の軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回された筒状コイルと、
前記筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルと、を有し、
前記筒状磁性体の外周面に、前記筒状コイルと前記シート状コイルとが重ならないように設けられて、全体が筒状に形成されており、
取り付けられる爆薬の外径よりも大きな内径を有する筒状とされて、前記爆薬を挿通することが可能とされている、
無線起爆雷管用アンテナ。
磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、
前記筒状磁性体の軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回された筒状コイルと、
前記筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルと、を有し、
前記筒状磁性体の外周面に、前記筒状コイルと前記シート状コイルとが重ならないように設けられて、全体が筒状に形成されており、
取り付けられる爆薬の外径よりも大きな内径を有する筒状とされて、前記爆薬を挿通することが可能とされている、
無線起爆雷管用アンテナ。
【請求項4】
無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナであって、
磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、
前記筒状磁性体の軸をＺ軸、前記Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、前記Ｚ軸と前記Ｘ軸との双方に直交する軸をＹ軸とした場合、
前記Ｚ軸の周囲に導電線が巻回されたＺ軸用筒状コイルと、
前記Ｘ軸の周囲に導電線が巻回されたＸ軸用シート状コイルと、
前記Ｙ軸の周囲に導電線が巻回されたＹ軸用シート状コイルと、を有し、
前記Ｚ軸用筒状コイルと前記Ｘ軸用シート状コイルと前記Ｙ軸用シート状コイルとが、重ならないようにいずれかの順序で前記筒状磁性体の外周面に設けられて、全体が筒状に形成されており、
取り付けられる爆薬の外径よりも大きな内径を有する筒状とされて、前記爆薬を挿通することが可能とされている、
無線起爆雷管用アンテナ。
磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、
前記筒状磁性体の軸をＺ軸、前記Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、前記Ｚ軸と前記Ｘ軸との双方に直交する軸をＹ軸とした場合、
前記Ｚ軸の周囲に導電線が巻回されたＺ軸用筒状コイルと、
前記Ｘ軸の周囲に導電線が巻回されたＸ軸用シート状コイルと、
前記Ｙ軸の周囲に導電線が巻回されたＹ軸用シート状コイルと、を有し、
前記Ｚ軸用筒状コイルと前記Ｘ軸用シート状コイルと前記Ｙ軸用シート状コイルとが、重ならないようにいずれかの順序で前記筒状磁性体の外周面に設けられて、全体が筒状に形成されており、
取り付けられる爆薬の外径よりも大きな内径を有する筒状とされて、前記爆薬を挿通することが可能とされている、
無線起爆雷管用アンテナ。
【請求項5】
請求項４に記載の無線起爆雷管用アンテナであって、
前記Ｚ軸用筒状コイルは、前記Ｘ軸用シート状コイルと前記Ｙ軸用シート状コイルとに挟まれる位置に配置されている、
無線起爆雷管用アンテナ。
前記Ｚ軸用筒状コイルは、前記Ｘ軸用シート状コイルと前記Ｙ軸用シート状コイルとに挟まれる位置に配置されている、
無線起爆雷管用アンテナ。
【請求項6】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の無線起爆雷管用アンテナと、
前記無線起爆雷管用アンテナに接続されて起爆部に点火する制御部と、
前記制御部に接続された前記起爆部と、を有する、
無線起爆雷管。
前記無線起爆雷管用アンテナに接続されて起爆部に点火する制御部と、
前記制御部に接続された前記起爆部と、を有する、
無線起爆雷管。
【請求項7】
請求項６に記載の無線起爆雷管と、
前記無線起爆雷管が取り付けられて、被爆破個所に削孔された装薬孔に装填される前記爆薬と、
前記装薬孔の近傍に張り巡らされた操作側アンテナと、
前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて前記操作側アンテナを介して無線方式で前記点火用のエネルギーと前記電子回路駆動用のエネルギーと前記制御信号を前記無線起爆雷管用アンテナを介して前記無線起爆雷管に受け渡す起爆操作機と、にて構成されている、
無線起爆システム。
前記無線起爆雷管が取り付けられて、被爆破個所に削孔された装薬孔に装填される前記爆薬と、
前記装薬孔の近傍に張り巡らされた操作側アンテナと、
前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて前記操作側アンテナを介して無線方式で前記点火用のエネルギーと前記電子回路駆動用のエネルギーと前記制御信号を前記無線起爆雷管用アンテナを介して前記無線起爆雷管に受け渡す起爆操作機と、にて構成されている、
無線起爆システム。
【請求項8】
請求項７に記載の無線起爆システムであって、
筒状とされた前記無線起爆雷管用アンテナの外径は、前記装薬孔の内径以下とされており、
前記爆薬は、前記無線起爆雷管用アンテナに挿通されて前記無線起爆雷管用アンテナと一体化されて前記装薬孔に装填されている、
無線起爆システム。
筒状とされた前記無線起爆雷管用アンテナの外径は、前記装薬孔の内径以下とされており、
前記爆薬は、前記無線起爆雷管用アンテナに挿通されて前記無線起爆雷管用アンテナと一体化されて前記装薬孔に装填されている、
無線起爆システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネルの掘削等にて使用する無線起爆雷管に取り付けるアンテナである無線起爆雷管用アンテナ、及び当該無線起爆雷管用アンテナを備えた無線起爆雷管、及び当該無線起爆雷管を用いた無線起爆システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、トンネルの掘削現場等における爆破作業では、掘削面である切羽面において掘削方向に向けて、例えば径が数［ｃｍ］、深さが数［ｍ］程度の装薬孔を複数削孔し、各装薬孔に無線で起爆させることができる無線起爆雷管と爆薬とを装填し、切羽面から離れた遠隔位置から、起爆操作機と操作側アンテナとを用いて制御信号を無線で送信して爆破する種々の発破工法が開示されている。無線起爆雷管は、無線起爆雷管用アンテナを有しており、当該無線起爆雷管用アンテナにて、操作側アンテナ周囲に発生した磁界もしくは電界を利用することで、無線方式で点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギーを受け取るとともに、無線の制御信号（ＩＤ要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号や起爆実行信号等を含む）を受信して起爆する。従って、無線起爆雷管用アンテナは、前記エネルギー（点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギー等）を受け取ることができる性能が要求されるとともに、無線の制御信号を効率良く受信することができる性能が要求される。
【0003】
例えば特許文献１には、円筒状にコイルを巻回した起爆側アンテナ（無線起爆雷管用アンテナに相当）を備えた無線起爆雷管が記載されている。そして起爆側アンテナは、円筒状の軸方向を装薬孔の軸方向に沿う方向に設定されて、装薬孔内に配置されている。
【0004】
また、特許文献２には、受信起爆装置（無線起爆雷管に相当）の長手方向を軸とした場合、当該軸回りに導電線が巻回された受信コイル（無線起爆雷管用アンテナに相当）を有する受信起爆装置が記載されている。
【0005】
また、特許文献３には、起爆操作機の操作側アンテナから無線で送信された交流磁界エネルギーを受け取る受信コイル（無線起爆雷管用アンテナに相当）を備えた無線起爆雷管が記載されている。
【0006】
また、特許文献４には、起爆操作機の操作側アンテナから無線で送信された交流磁界エネルギーを受け取る受信コイル（無線起爆雷管用アンテナに相当）を備えた無線雷管ユニット（無線起爆雷管に相当）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１４−１３４２９８号公報
【特許文献2】特開平８−２１９７００号公報
【特許文献3】特開２００１−３３０４００号公報
【特許文献4】特開２００１−１５３５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
例えば図５に示すように、トンネルの内壁に沿って複数回巻回された操作側アンテナ６０は、切羽面４１から所定距離Ｌ１だけ離れた位置のトンネル内壁に張られ、トンネル内壁に沿って巻回されて形成されている。そして操作側アンテナ６０の周囲に発生する磁界の方向は、図３において一点鎖線で示すように、巻回された操作側アンテナ６０の中央部の近傍では、切羽面４１にほぼ直交する方向（この場合、Ｚ軸方向）である。しかし、巻回された操作側アンテナ６０の中央部から離れた縁部の近傍における磁界の方向は、切羽面４１に直交する方向に対して大きく湾曲した方向となる。つまり、図５の例において、巻回された操作側アンテナ６０の中央近傍となる装薬位置Ｐ２ｂでは、磁界の方向の成分がほぼＺ軸方向のみであるので、この位置ではＺ軸方向を軸として導電線が巻回されたアンテナで効率良く前記エネルギーを受け取ることができる。しかし、図５の例において、巻回された操作側アンテナ６０の縁部の近傍となる位置である、例えば装薬位置Ｐ３ｃでは、磁界の方向は、Ｘ軸方向の成分とＹ軸方向の成分とＺ軸方向の成分を有し、しかもＺ軸方向の成分の大きさは、Ｘ軸方向の成分の大きさ及びＹ軸方向の成分の大きさよりも小さくなる場合がある。従って、例えば装薬位置Ｐ３ｃの位置では、Ｚ軸方向を軸として導電線が巻回されたアンテナでは効率良く前記エネルギーを受け取ることができないとともに、無線の制御信号を効率良く受信することができない可能性がある。
【0009】
特許文献１及び特許文献２に記載の発明では、無線起爆雷管用アンテナの導電線は円筒状に巻回されて円筒の軸方向が装薬孔の軸方向（すなわち図５におけるＺ軸方向）に沿う方向に設定されて装薬孔内に配置されている。従って、当該無線起爆雷管用アンテナでは、巻回された操作側アンテナの中央部の近傍では効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができるが、巻回された操作側アンテナの縁部では、効率良く前記エネルギーを受け取ることができないとともに、無線の制御信号を効率良く受信することができない可能性がある。
【0010】
また特許文献３及び特許文献４に記載の発明では、無線起爆雷管用アンテナである受信コイルにおける導電線の巻回方向に関する記載が見当たらないので、特許文献１及び特許文献２と同様、導電線が円筒状に巻回されたアンテナであると考えられる。従って、特許文献１及び特許文献２と同様、巻回された操作側アンテナの中央部の近傍では効率良く前記エネルギーを受け取るとともに無線の制御信号を効率良く受信することができるが、巻回された操作側アンテナの縁部では、効率良く前記エネルギーを受け取ることができないとともに、無線の制御信号を効率良く受信することができない可能性がある。
【0011】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、操作側アンテナと無線起爆雷管用アンテナの位置関係の影響によらず、より効率良く点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取ることができる無線起爆雷管用アンテナ、当該無線起爆雷管用アンテナを備えた無線起爆雷管、及び当該無線起爆雷管を用いた無線起爆システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するため、本発明に係る無線起爆雷管用アンテナ、無線起爆雷管、及び無線起爆システムは次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナであって、磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、前記筒状磁性体の軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回された筒状コイルと、を有し、前記筒状磁性体の外周面に、前記筒状コイルが設けられて、全体が筒状に形成されている無線起爆雷管用アンテナである。
【0013】
次に、本発明の第２の発明は、無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナであって、磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、前記筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルと、を有し、前記筒状磁性体の外周面に、前記シート状コイルが設けられて、全体が筒状に形成されている無線起爆雷管用アンテナである。
【0014】
次に、本発明の第３の発明は、無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナであって、磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、前記筒状磁性体の軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回された筒状コイルと、前記筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルと、を有し、前記筒状磁性体の外周面に、前記筒状コイルと前記シート状コイルとが重ならないように設けられて、全体が筒状に形成されている無線起爆雷管用アンテナである。
【0015】
次に、本発明の第４の発明は、無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである無線起爆雷管用アンテナであって、磁性体が肉薄筒状とされた筒状磁性体と、前記筒状磁性体の軸をＺ軸、前記Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、前記Ｚ軸と前記Ｘ軸との双方に直交する軸をＹ軸とした場合、前記Ｚ軸の周囲に導電線が巻回されたＺ軸用筒状コイルと、前記Ｘ軸の周囲に導電線が巻回されたＸ軸用シート状コイルと、前記Ｙ軸の周囲に導電線が巻回されたＹ軸用シート状コイルと、を有し、前記Ｚ軸用筒状コイルと前記Ｘ軸用シート状コイルと前記Ｙ軸用シート状コイルとが、重ならないようにいずれかの順序で前記筒状磁性体の外周面に設けられて、全体が筒状に形成されている無線起爆雷管用アンテナである。
【0016】
次に、本発明の第５の発明は、上記第４の発明に係る無線起爆雷管用アンテナであって、前記Ｚ軸用筒状コイルは、前記Ｘ軸用シート状コイルと前記Ｙ軸用シート状コイルとに挟まれる位置に配置されている無線起爆雷管用アンテナである。
【0017】
次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明〜第５の発明のいずれか１つに係る無線起爆雷管用アンテナと、前記無線起爆雷管用アンテナに接続されて起爆部に点火する制御部と、前記制御部に接続された前記起爆部と、を有する、無線起爆雷管である。
【0018】
次に、本発明の第７の発明は、上記第６の発明に係る無線起爆雷管と、前記無線起爆雷管が取り付けられて、被爆破個所に削孔された装薬孔に装填される爆薬と、前記装薬孔の近傍に張り巡らされた操作側アンテナと、前記装薬孔から離れた遠隔位置に配置されて前記操作側アンテナを介して無線方式で前記点火用のエネルギーと前記電子回路駆動用のエネルギーと前記制御信号を前記無線起爆雷管用アンテナを介して前記無線起爆雷管に受け渡す起爆操作機と、にて構成されている、無線起爆システムである。
【0019】
次に、本発明の第８の発明は、上記第７の発明に係る無線起爆システムであって、前記無線起爆雷管における前記無線起爆雷管用アンテナの内径は、前記爆薬の外径よりも大きく形成されており、前記爆薬は、前記無線起爆雷管用アンテナに挿通されて前記無線起爆雷管用アンテナと一体化されて前記装薬孔に装填されている無線起爆システムである。
【発明の効果】
【0020】
第１の発明によれば、筒状磁性体の軸が装薬孔の軸方向（すなわち図５におけるＺ軸方向）と一致するように配置された場合、図５の例において、巻回された操作側アンテナ６０の中央近傍となる装薬位置Ｐ２ｂ（Ｚ軸方向の磁界が最も大きな装薬位置）の近傍において、最も効率良く前記エネルギーと制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号や起爆実行信号等を含む）を無線方式で受け取ることができる無線起爆雷管用アンテナを実現することができる。
【0021】
第２の発明によれば、筒状磁性体の軸が装薬孔の軸方向（すなわち図５におけるＺ軸方向）と一致するように配置された場合、図５の例において、巻回された操作側アンテナ６０の中央近傍を除いた縁部の近傍となる装薬位置（すなわち、Ｚ軸方向の磁界の大きさよりも、Ｘ軸方向やＹ軸方向の磁界の大きさのほうが大きい位置）において、Ｚ軸方向以外の磁界を利用して、最も効率良く前記エネルギーと制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号や起爆実行信号等を含む）を無線方式で受け取ることができる無線起爆雷管用アンテナを実現することができる。
【0022】
第３の発明によれば、巻回軸が筒状磁性体の軸である筒状コイルと、巻回軸が筒状磁性体の軸に直交する軸であるシート状コイルと、の双方を備える。これにより、切羽面における位置に応じて、筒状コイルまたはシート状コイルの少なくとも一方で効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができる無線起爆雷管用アンテナを実現することができる。
【0023】
第４の発明によれば、図５におけるＺ軸方向の磁界成分に対して効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができるＺ軸用筒状コイルと、図５におけるＸ軸方向の磁界成分に対して効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができるＸ軸用シート状コイルと、図５におけるＹ軸方向の磁界成分に対して効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができるＹ軸用シート状コイルと、の３つのコイルで構成された無線起爆雷管用アンテナを構成することができる。これにより、切羽面における位置毎に異なる無線起爆雷管用アンテナを構成する必要がなく、１種類の無線起爆雷管用アンテナにて、切羽面におけるいずれの位置に削孔された装薬孔であっても、より効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができる無線起爆雷管用アンテナを実現することができる。
【0024】
第５の発明によれば、第１軸方向に沿って並べられた１つのＺ軸用筒状コイルと２つのシート状コイル（Ｘ軸用シート状コイルとＹ軸用シート状コイル）において、Ｚ軸用筒状コイルを中央に配置する。発明者による種々の実験の結果、Ｚ軸用筒状コイルを中央に配置した場合のほうが、Ｚ軸用筒状コイルを端部に配置した場合よりも、より効率良く前記エネルギーと制御信号を受け取ることができることを確認した。従って、切羽面におけるいずれの位置に削孔された装薬孔であっても、さらに効率良く前記エネルギーと制御信号を受け取ることができる無線起爆雷管用アンテナを実現することができる。
【0025】
この第６の発明によれば、切羽面に削孔された各装薬孔にて、より効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができる無線起爆雷管用アンテナを備えた無線起爆雷管を実現することができる。
【0026】
この第７の発明によれば、切羽面に削孔された各装薬孔にて、より効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができる無線起爆雷管用アンテナを有する無線起爆雷管を用いた無線起爆システムを実現することができる。
【0027】
この第８の発明によれば、無線起爆雷管用アンテナに爆薬を挿通することができるので、装薬孔の最も奥まで爆薬を装填することが可能になり、起爆効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】トンネル掘削現場における切羽面を爆破するための無線起爆システムの全体構成を説明する斜視図である。
【図2】切羽面に削孔した装薬孔に爆薬ユニットを装填した状態を説明する図である。
【図3】操作側アンテナの周囲に発生する磁界の方向の例を説明する図である。
【図5】各装薬孔の位置と、各位置におけるＺ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の磁界の大きさの例を説明する図である。
【図6】無線起爆雷管の全体構造を説明する斜視図である。
【図7】無線起爆雷管用アンテナをＺ軸方向から見た図である。
【図8】無線起爆雷管用アンテナ内に制御部と起爆部が挿通されて無線起爆雷管が構成された状態を説明する断面図である。
【図11】ベース筒体、筒状磁性体、Ｚ軸用筒状コイル、Ｘ軸用シート状コイル、Ｙ軸用シート状コイル、にて構成された無線起爆雷管用アンテナを説明する斜視図である。
【図13】Ｚ軸用筒状コイルを中央に配置した無線起爆雷管用アンテナの外観の例を説明する図である。
【図15】ベース筒体、筒状磁性体、Ｚ軸用筒状コイル、Ｘ軸用シート状コイル、にて構成された無線起爆雷管用アンテナの例を説明する斜視図である。
【図16】ベース筒体、筒状磁性体、Ｚ軸用筒状コイル、にて構成された無線起爆雷管用アンテナの例を説明する斜視図である。
【図17】ベース筒体、筒状磁性体、Ｙ軸用シート状コイル、にて構成された無線起爆雷管用アンテナの例を説明する斜視図である。
【図18】Ｚ軸の周囲に導電線が巻回されたＺ軸用筒状コイルの斜視図である。
【図19】筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルであって、Ｘ軸の周囲に導電線が巻回されたＸ軸用シート状コイルの斜視図である。
【図20】筒状磁性体の軸に直交する軸の周囲に巻回されるように導電線が巻回されたシート状コイルであって、Ｙ軸の周囲に導電線が巻回されたＹ軸用シート状コイルの斜視図である。
【図21】２本の仮想軸のそれぞれの周囲に導電線を巻回したシート状コイルの例（１）を示す斜視図である。
【図22】２本の仮想軸のそれぞれの周囲に導電線を巻回したシート状コイルの例（２）を示す斜視図である。
【図23】２本の仮想軸のそれぞれの周囲に導電線を巻回したシート状コイルの例（３）を示す斜視図である。
【図24】無線起爆雷管の構成を説明する回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明し、トンネルの掘削現場を例として説明する。なお、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸が記載されている場合、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸方向は鉛直上方を示し、Ｚ軸方向はトンネルの堀削方向（水平方向）とは反対方向を向く装薬孔４０の軸方向を示している。
【0030】
●［無線起爆システム１の全体構成（図１）と、装薬孔４０への爆薬ユニット２０の装填状態（図２）］図１に示すように、無線起爆システム１は、切羽面４１（被爆破個所）に削孔された装薬孔４０に装填される爆薬ユニット２０（図２参照）と、装薬孔４０から離れた遠隔位置に配置されて爆薬ユニット２０に対して、操作側アンテナ周囲に磁界を発生させるための電流を供給するとともに制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号や起爆実行信号等を含む）を重畳する起爆操作機５０と、切羽面４１（装薬孔）の近傍に張り巡らされた操作側アンテナ６０と、にて構成されている。
【0031】
起爆操作機５０は、発破母線６２と補助母線６１を介して操作側アンテナ６０に電流を供給して、操作側アンテナ６０の周囲に磁界を発生させるとともに制御信号を重畳している。従って、起爆操作機５０は、操作側アンテナ６０を介して無線方式で、点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を、後述する無線起爆雷管用アンテナ１１を介して、無線起爆雷管を構成している制御部及び起爆部に受け渡す。そして、磁界を発生させるために操作側アンテナ６０に流れる電流の周波数、および制御信号の周波数である操作周波数は、例えば１００［ＫＨｚ］以上５００［ＫＨｚ］以下に設定されている。なお、操作周波数を５００［ＫＨｚ］より高くすると、トンネル内で定在波が発生しやすいので、あまり好ましくない。また起爆操作機５０は、無線起爆雷管からの無線の応答信号を、操作側アンテナ６０と補助母線６１と発破母線６２を介して受信する。なお、無線起爆雷管からの応答信号の周波数である応答周波数は、例えば１０［ＭＨｚ］に設定されている。
【0032】
操作側アンテナ６０は、切羽面４１から例えば１［ｍ］程度の距離Ｌ１だけ離れた位置に、洞床４２、洞側壁４３、洞天井４４に沿って張られている。発破母線６２の先端から切羽面４１までの距離Ｌ２は、例えば３０［ｍ］程度である。また発破母線６２の先端から起爆操作機５０までの距離Ｌ３は、例えば７０［ｍ］程度である。起爆操作機５０には、発破母線６２と補助母線６１を介して操作側アンテナ６０が接続されている。なお、操作側アンテナ６０と補助母線６１は、爆破する毎に新たに張られる。
【0033】
図２に示すように、装薬孔４０は、例えば径Ｄ１が５［ｃｍ］程度、深さＤ２が２［ｍ］程度に削孔された孔であるが、この数値に限定されるものではない。そして図２に示すように装薬孔４０内には、爆薬ユニット２０が装填され、粘土等の込め物２２にて蓋がされている。また爆薬ユニット２０は、親ダイ２０１と増しダイ２０２にて構成されている。なお、増しダイ２０２に無線起爆雷管１０が取り付けられることで親ダイ２０１が構成されている。親ダイ２０１は、装薬孔４０に装填される際の先頭となる爆薬であって無線起爆雷管１０が取り付けられた爆薬である。また増しダイ２０２は、親ダイ２０１に対して適宜増減される爆薬である。なお、爆薬ユニット２０は、親ダイ２０１のみ、あるいは親ダイ２０１に増しダイ２０２が追加された状態の爆薬である。
【0034】
無線起爆雷管１０は、図２に示すように、略筒状の無線起爆雷管用アンテナ１１と、制御部１２と、起爆部１４と、にて構成され、例えば制御部１２と起爆部１４は、無線起爆雷管用アンテナ１１内に収容されている。また、略筒状の無線起爆雷管用アンテナ１１の内径は、爆薬の外径よりも大きく形成されている。そして爆薬は、無線起爆雷管用アンテナ１１に挿通されて起爆部１４が差し込まれ、無線起爆雷管用アンテナ１１と一体化されて親ダイ２０１を形成し、装薬孔４０に装填されている。また、無線起爆雷管用アンテナ１１の外径は、装薬孔４０の内径以下である。なお、図１０の例に示すように、起爆部１４のみを無線起爆雷管用アンテナ１１内に収容し、制御部１２を無線起爆雷管用アンテナ１１の外に配置してもよい。
【0035】
また表示装置７２は、作業者が無線起爆雷管１０を識別可能な個体情報（例えば起爆遅延時間や識別番号）が表示されたものであり、ケーブル７１を介して無線起爆雷管１０に取り付けられている。そしてケーブル７１の長さは、親ダイ２０１が装薬孔４０に装填された際に、表示装置７２が装薬孔４０の外に達することが可能な長さに設定されている。従って図２に示すように、表示装置７２は、親ダイ２０１が装薬孔４０に装填された場合、装薬孔４０の外に配置される。なお、ケーブル７１と表示装置７２は省略してもよい。また本実施の形態の説明では、無線起爆雷管１０にケーブル７１を介して表示装置７２を取り付けた例を説明したが、表示装置７２を無線起爆雷管１０に直接取り付けてもよい。表示装置を無線起爆雷管に直接取り付けた場合、作業者は、装薬孔に装填した後に表示装置を確認することはできないが、装薬孔に装填する際に表示装置を確認しながら装填することができる。
【0036】
●［操作側アンテナ６０の周囲に発生する磁界の方向（図３〜図５）］図３は、図１から操作側アンテナ６０のみを抽出した図である。図３において、操作側アンテナ６０に実線の矢印の方向に電流が流れると、一点鎖線に示すような磁界が発生する。無線起爆雷管用アンテナ１１は、この磁界の方向を軸とした場合、当該軸の回りに導電線が巻回されている場合に、最も効率良く点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギーを受け取ることができる（なお、本明細書では、「点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギー」を「前記エネルギー」と記載する）とともに無線の制御信号を受信することができる。
【0037】
なお図４は、図３をＩＶ方向から見た図である。巻回された操作側アンテナ６０に対して、ほぼ中央に相当する切羽面４１の装薬孔の位置を装薬位置Ｐ２ｂにて示す。そして操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの左上方の位置を装薬位置Ｐ１ａにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの右上方の位置を装薬位置Ｐ１ｃにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの上方の位置を装薬位置Ｐ１ｂにて示す。また、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの左方の位置を装薬位置Ｐ２ａにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの右方の位置を装薬位置Ｐ２ｃにて示す。また、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの左下方の位置を装薬位置Ｐ３ａにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの右下方の位置を装薬位置Ｐ３ｃにて示し、操作側アンテナ６０の縁部に相当する位置であって装薬位置Ｐ２ｂの下方の位置を装薬位置Ｐ３ｂにて示す。
【0038】
図５は、図４に示す切羽面４１の装薬位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、装薬位置Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ、装薬位置Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃの各位置における、磁界（操作側アンテナ６０の周囲に発生する磁界）の方向と大きさの例を示す図である。操作側アンテナ６０のほぼ中央に相当する装薬位置Ｐ２ｂでは、磁界の成分はＺ軸方向のみであるので、Ｚ軸回りに導電線を巻回したアンテナ（図６の例ではＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナ）で効率良く前記エネルギーを受け取ることができる。しかし、操作側アンテナ６０の縁部の近傍では、Ｚ軸方向の磁界の大きさが減少し、Ｘ軸方向の磁界やＹ軸方向の磁界の大きさが増大する。例えば装薬位置Ｐ３ｃでは、Ｚ軸方向の磁界の大きさは装薬位置Ｐ２ｂよりも小さく、Ｘ軸方向の磁界とＹ軸方向の磁界の大きさがＺ軸方向の磁界の大きさよりも大きい。また装薬位置Ｐ１ｂでは、Ｚ軸方向の磁界の大きさは装薬位置Ｐ２ｂよりも小さく、Ｙ軸方向の磁界の大きさがＺ軸方向の磁界の大きさよりも大きい。従って、操作側アンテナ６０の縁部の位置となる、装薬位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、装薬位置Ｐ２ａ、装薬位置Ｐ２ｃ、装薬位置Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃでは、Ｚ軸回りに導電線を巻回したアンテナ（図６の例ではＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナ）のみでは、効率良く前記エネルギーを受け取るとともに無線の制御信号を効率良く受信することができるとは限らない。そこで、以下に説明する無線起爆雷管用アンテナ１１とすることで、切羽面４１におけるいずれの位置に削孔された装薬孔に配置（装填）された無線起爆雷管用アンテナであっても、より効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができる無線起爆雷管用アンテナ１１を実現する。
【0039】
●［無線起爆雷管１０の構造（図６〜図１０）］図６は、無線起爆雷管１０の分解斜視図を示している。無線起爆雷管１０は、無線起爆雷管用アンテナ１１と、無線起爆雷管用アンテナ１１に接続されて起爆部１４に点火する制御部１２と、制御部１２に接続された起爆部１４と、にて構成されている。また図７は、図６における無線起爆雷管用アンテナ１１を図６中のＶＩＩ方向から見た図である。無線起爆雷管用アンテナ１１は、筒状のベース筒体１１４（例えば筒状のアクリル材）と、シート状の磁性体（例えばフェライト）を肉薄筒状となるようにベース筒体１１４の外周に巻回した筒状磁性体１１５（図１１参照）と、筒状磁性体１１５の外周に設けた筒状コイル（Ｚ軸用筒状コイル１１９）及びシート状コイル１１７（Ｘ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ）と、が同軸に配置されて構成されている。そして無線起爆雷管用アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙの３つが、Ｚ軸の方向に沿って並べられている。なお、無線起爆雷管用アンテナ１１の形状は、肉薄円筒状であることが好ましいが、肉薄の筒状であればよく、軸方向の断面が、円、楕円、多角形等、どのような形状であってもよい。また無線起爆雷管用アンテナ１１と制御部１２とは導電線１１１にて接続されている。
【0040】
また図８は、無線起爆雷管用アンテナ１１内に制御部１２と起爆部１４とを収容させた無線起爆雷管１０の断面図を示している。制御部１２には起爆部１４が固定され、制御部１２は無線起爆雷管用アンテナ１１の一方の開口部に固定されている。そして無線起爆雷管用アンテナ１１と制御部１２との空隙には、爆薬が充填されることが好ましい。これにより、装薬孔の最も奥まで爆薬を配置できるので、破砕効果の向上を図ることができる。そして起爆部１４は他方の開口部の側に延びるように固定され、他方の開口部から爆薬が挿通されると、挿通された爆薬の先端に起爆部１４が差し込まれ、親ダイが形成される。
【0041】
また図９は、無線起爆雷管用アンテナ１１内に、制御部１２と起爆部１４とを収容させた、図８とは異なる構成の無線起爆雷管１０Ａの断面図の例を示している。図９に示す例では、無線起爆雷管用アンテナ１１と筒状磁性体１１５とベース筒体１１４とが同軸に配置されて筒状に形成されている。そして一方の開口部に、起爆部１４が固定された制御部１２が、例えば接着剤１６１にて固定されている。また制御部１２は、制御ケース１６２と電子回路１６４（図２４中に符号１２で示す部分の電子回路）と緩衝材１６３等にて構成されている。そして起爆部１４は他方の開口部の側に延びるように固定され、他方の開口部から爆薬が挿通されると、挿通された爆薬の先端に起爆部１４が差し込まれ、親ダイが形成される。また、比較的強度が高い金属等の材質で制御ケース１６２を形成して適切な緩衝材１６３を用いることで、隣接する装薬孔に配置された爆薬が起爆する際に発生した衝撃波が、電子回路１６４へ伝わる前に制御ケース１６２と緩衝材１６３で減衰され、電子回路１６４が損傷しないようにすることもできる。
【0042】
また図１０は、無線起爆雷管用アンテナ１１内に起爆部１４を収容させ、制御部１２を無線起爆雷管用アンテナ１１の外に配置した無線起爆雷管１０Ｂの断面図の例を示している。図１０に示す例では、無線起爆雷管用アンテナ１１と筒状磁性体１１５とベース筒体１１４とが同軸に配置されたものを、さらに筒状の保護ケース１６５内に収容している。また保護ケース１６５は、起爆部１４及び爆薬から制御部１２を隔離する隔離壁１６６を有している。制御部１２は、隔離壁１６６を挟んで起爆部１４と反対の側であって無線起爆雷管用アンテナ１１内ではなく無線起爆雷管用アンテナ１１の外に配置されている。なお、制御部１２は、保護ケース１６５の一方の開口部に嵌め込まれて固定されていてもよいし、保護ケース１６５の一方の開口部に接着剤等にて固定されていてもよい。また制御部１２は、制御ケース１６２と電子回路１６４と緩衝材１６３等にて構成されている点は、図９に示す例と同じである。そして図９の例と同様に、起爆部１４は他方の開口部の側に延びるように固定され、他方の開口部から爆薬が挿通されると、挿通された爆薬の先端に起爆部１４が差し込まれ、親ダイが形成される。また、制御ケース１６２を比較的強度が高い金属等の材料で形成することで、隣接する装薬孔に配置された爆薬が起爆する際に発生した衝撃波が、電子回路１６４へ伝わる前に制御ケース１６２と緩衝材１６３で減衰され、電子回路１６４が損傷しないようにすることもできる。さらに、制御ケース１６２の一部を無線起爆雷管用アンテナ１１の外に配置することで、電子回路１６４のサイズをベース筒体１１４の内径以上のサイズとすることが可能となり、電子回路１６４のサイズの自由度が向上する。さらに、爆薬を挿通する領域が拡大し、破砕効果の向上を図ることができる。
【0043】
●［無線起爆雷管用アンテナ１１の構造（図１１〜図１７）］図１１は、無線起爆雷管用アンテナ１１の分解斜視図を示している。無線起爆雷管用アンテナ１１は、無線方式で点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取るアンテナである。無線起爆雷管用アンテナ１１は、ベース筒体１１４と、筒状磁性体１１５と、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと、Ｚ軸用筒状コイル１１９と、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと、にて構成されている。なお、ベース筒体１１４を省略してもよい。
【0044】
筒状磁性体１１５の材質は、磁性体の中でも比較的容易に磁極が消失したり反転したりする高透磁率の材料であって、例えば鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、フェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金、等が好ましく、本実施の形態では、フェライトを使用している。そして筒状磁性体１１５は、図１１に示すように、シート状に形成されており、ベース筒体１１４の外周面に巻回されて肉薄筒状とされている。筒状磁性体１１５の巻回の端部は、図１２に示すように、オーバーラップすることなく、隙間１７２がほぼゼロとなるように巻回されていることが、より好ましい。しかし、図１１に示すように、筒状磁性体１１５の巻回の一方の端部が他方の端部と重なってオーバーラップ部１７１を有するように巻回されていても良いし、筒状磁性体１１５が二重、三重となるように巻回されていても良い。なお、図１２に示す隙間１７２は、例えば１［ｍｍ］程度の微小隙間であれば許容範囲内であるが、隙間１７２が微小隙間よりも大きい隙間である場合は好ましくない。また筒状磁性体１１５の軸であるアンテナ軸Ｊ１１は、図６及び図１１に示すように、Ｚ軸と平行であり、Ｚ軸であるといえる。
【0045】
そして図１１に示すように、Ｚ軸用筒状コイル１１９とＸ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙは、ベース筒体１１４と筒状磁性体１１５と同軸となるように取り付けられて、無線起爆雷管用アンテナ１１が形成される。この無線起爆雷管用アンテナ１１は、無線起爆雷管用アンテナ１１の軸であるアンテナ軸Ｊ１１が、装薬孔４０の軸方向（この場合、Ｚ軸方向）と一致するように装薬孔に装填される。そして、図５におけるＺ軸方向の成分の磁界に対しては、Ｚ軸方向を導電線の巻回の軸とするＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナにて効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができる。また図５におけるＸ軸方向の成分の磁界に対しては、Ｘ軸方向を導電線の巻回の軸とするＸ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体によるＸ軸用シート状アンテナにて効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができる。また図５におけるＹ軸方向の成分の磁界に対しては、Ｙ軸方向を導電線の巻回の軸とするＹ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体によるＹ軸用シート状アンテナにて効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を効率良く受信することができる。なお、図１１に示す例は、ベース筒体１１４と、筒状磁性体１１５と、Ｚ軸用筒状コイル１１９と、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと、にて無線起爆雷管用アンテナ１１を構成した例を示しているが、ベース筒体１１４を省略してもよい。
【0046】
無線起爆雷管用アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナ、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体によるＸ軸用シート状アンテナ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体によるＹ軸用シート状アンテナの３つが、Ｚ軸方向に沿って、重ならないようにいずれかの順序で並べられて形成されている。発明者による種々の実験の結果によれば、Ｚ軸用筒状コイル１１９を中央に配置する（Ｚ軸用筒状コイルを、Ｘ軸用シート状コイルとＹ軸用シート状コイルに挟まれる位置に配置する）ことが、より好ましい。例えば、図１３の例では、左側にＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ、中央にＺ軸用筒状コイル１１９、右側にＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ、となる順序で並べられており、この並び方を（１１７Ｘ、１１９、１１７Ｙ）と記載する。Ｚ軸用筒状コイル１１９が中央に配置された並び方には、図１３に示す（１１７Ｘ、１１９、１１７Ｙ）の順序の並び方と、図１３に示す状態からＺ軸回りに９０［°］回転させた（１１７Ｙ、１１９、１１７Ｘ）の順序の並び方がある。なお、図１４の例に示すようにＺ軸用筒状コイル１１９を左端部に配置した（１１９、１１７Ｘ、１１７Ｙ）の順序の並び方や、図示省略するが、（１１９、１１７Ｙ、１１７Ｘ）、及びＺ軸用筒状コイル１１９を右端部に配置した（１１７Ｘ、１１７Ｙ、１１９）、（１１７Ｙ、１１７Ｘ、１１９）の順序の並び方としてもよい。
【0047】
なお、無線起爆雷管用アンテナ１１を、Ｚ軸用筒状コイル１１９（筒状コイル）とＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ（シート状コイル）とＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ（シート状コイル）の３つのコイルと筒状磁性体で構成することなく、筒状コイル、あるいはシート状コイル、の少なくとも１つのコイルと筒状磁性体で構成してもよい。その場合、図５に示す装薬位置Ｐ２ｃに対しては、図１５の例に示すようにＺ軸用筒状コイル１１９とＸ軸用シート状コイル１１７Ｘとベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで無線起爆雷管用アンテナ１１Ｃを構成してもよい（ただし、ベース筒体１１４は省略してもよい）。また、図５の例において、例えば装薬位置Ｐ２ｂに対しては、図１６の例に示すようにＺ軸用筒状コイル１１９とベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで無線起爆雷管用アンテナ１１Ａを構成してもよい（ただし、ベース筒体１１４は省略してもよい）。また、図５に示す装薬位置Ｐ１ｂに対しては、図１７の例に示すようにＹ軸用シート状コイル１１７Ｙとベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで無線起爆雷管用アンテナ１１Ｂを構成してもよい（ただし、ベース筒体１１４は省略してもよい）。つまり、装薬孔の位置に応じて、その位置で（最も）磁界の成分が大きい方向を軸とするアンテナを構成する。この場合、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に限らず、その位置における磁界の方向にアンテナの導電線の巻回の軸を一致させると、より好ましい。
【0048】
なお、図１６及び図１７に示す例に対して、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘとベース筒体１１４と筒状磁性体１１５とで無線起爆雷管用アンテナを構成してもよい（ただし、ベース筒体１１４は省略してもよい）。また、図１５に示す例に対して、Ｚ軸用筒状コイル１１９とＸ軸用シート状コイル１１７Ｘを、Ｚ軸用筒状コイル１１９とＹ軸用シート状コイル１１７Ｙに変更してもよいし、Ｘ軸用シート状コイル１１７ＸとＹ軸用シート状コイル１１７Ｙに変更してもよい。このように、切羽面における装薬孔の位置毎に異なる無線起爆雷管用アンテナを選定し、切羽面に削孔された各装薬孔にて、より効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を受信することができる無線起爆雷管用アンテナを実現することができる。
【0049】
●［Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙの構造（図１８〜図２３）］以下の各コイルの説明では、筒状磁性体の軸をＺ軸、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸との双方に直交する軸をＹ軸、として説明する。図１８にＺ軸用筒状コイル１１９の外観の例を示す。Ｚ軸用筒状コイル１１９は、Ｚ軸の周囲に導電線１１１が巻回されて筒状に形成された筒状コイルである。なお図１８では筒体１１２上に導電線１１１を巻回して筒状コイルを形成した例を示しているが、筒体１１２を設けずに導電線１１１を巻回して筒状コイルとしてもよい。また、図１６の分解斜視図の状態から、Ｚ軸用筒状コイル１１９（筒状コイルに相当）を、肉薄筒状とされた筒状磁性体１１５と同軸（この場合、Ｚ軸と同軸）となるように筒状磁性体１１５の外周面に設けて全体を筒状に形成することで、無線起爆雷管用アンテナ１１Ａ（Ｚ軸用筒状アンテナ）を構成することができる。
【0050】
図１９にＸ軸用シート状コイル１１７Ｘの外観の例を示す。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、図２１に示すように、平行な仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に導電線１１１が巻回されて、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれに直交するシート状としたコイル１１６として形成された後、図１９に示すように仮想軸ＪＮＡとＪＮＢが同軸となるように筒状に形成されたシート状コイルである。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、図１９に示すように、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢ（図２１参照）が、同軸となるように湾曲され、同軸とされた仮想軸ＪＮＡとＪＮＢがＸ軸に平行となるように配置されている。すなわち、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、Ｘ軸の周囲に導電線１１１が巻回されたシート状コイルである。なお図２１に示すようにシート１１３上に導電線１１１を巻回してシート状としたコイルを形成しても良いし、シート１１３を設けずに導電線１１１を巻回してシート状としたコイルとしてもよい。また、図１７に示す分解斜視図においてＹ軸用シート状コイル１１７ＹをＸ軸用シート状コイル１１７Ｘに代えて、当該分解斜視図の状態から、筒状磁性体１１５の外周面に沿うように湾曲させたＸ軸用シート状コイル（シート状コイルに相当）を、肉薄筒状とされた筒状磁性体１１５の外周面に設けて全体を筒状に形成することで、無線起爆雷管用アンテナ（Ｘ軸用シート状アンテナ）を構成することができる。このとき、Ｘ軸用シート状コイルは、筒状磁性体１１５の軸（Ｚ軸）に直交する軸（この場合、Ｘ軸）の周囲に導電線が巻回されている。なお、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に導電線１１１を巻回したシート状としたコイル１１６の例として、図２２や図２３のように導電線１１１を巻回してもよい。
【0051】
図２０にＹ軸用シート状コイル１１７Ｙの外観の例を示す。Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、図２１に示すように、平行な仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に導電線１１１が巻回されて、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれに直交するシート状としたコイル１１６として形成された後、図２０に示すように仮想軸ＪＮＡとＪＮＢが同軸となるように筒状に形成されたシート状コイルである。Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、図２０に示すように、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢ（図２１参照）が、同軸となるように湾曲され、同軸とされた仮想軸ＪＮＡとＪＮＢがＹ軸に平行となるように配置されている。すなわち、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、Ｙ軸の周囲に導電線１１１が巻回されたシート状コイルである。なお図２１に示すようにシート１１３上に導電線１１１を巻回してシートとした状コイルを形成しても良いし、シート１１３を設けずに導電線１１１を巻回してシート状としたコイルとしてもよい。また、図１７に示す分解斜視図において、当該分解斜視図の状態から、筒状磁性体１１５の外周面に沿うように湾曲させたＹ軸用シート状コイル（シート状コイルに相当）を、肉薄筒状とされた筒状磁性体１１５の外周面に設けて全体を筒状に形成することで、無線起爆雷管用アンテナ（Ｙ軸用シート状アンテナ）を構成することができる。このとき、Ｙ軸用シート状コイルは、筒状磁性体１１５の軸（Ｚ軸）に直交する軸（この場合、Ｙ軸）の周囲に導電線が巻回されている。なお、仮想軸ＪＮＡとＪＮＢのそれぞれの周囲に導電線１１１を巻回したシート状としたコイル１１６の例として、図２２や図２３のように導電線１１１を巻回してもよい。
【0052】
従って、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘを、Ｚ軸回りに９０［°］旋回させたものがＹ軸用シート状コイル１１７Ｙである。Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙのそれぞれは、筒状磁性体１１５の外周面に設けられている場合のほうが、筒状磁性体１１５の内周面に設けられている場合よりも、より効率良く点火用のエネルギーと電子回路駆動用のエネルギーと制御信号を受け取ることができる。また図１９、図２０等に示すように本実施の形態の説明では、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ及びＹ軸用シート状コイル１１７Ｙにおける導電線１１１の巻回を、矩形状に巻回した例を示しているが、巻回の形状は矩形状に限定されるものではなく、渦巻き状（らせん状）や種々の多角形状に巻回してもよい。また種々の形状が混在するように巻回してもよい。またＺ軸用筒状コイル、Ｘ軸用シート状コイル、Ｙ軸用シート状コイルは、作業者が手作業で導電線１１１を所定回数巻回して作成するようにしてもよい。
【0053】
●［無線起爆雷管１０の制御部１２内及び起爆部１４内の回路（図２４）］次に図２４に示す回路ブロック図を用いて、無線起爆雷管１０の制御部１２内及び起爆部１４内の回路について説明する。図２４は、図６に示す無線起爆雷管用アンテナ１１を含めた、制御部１２、起爆部１４の、それぞれの回路（ブロック図）を示している。
【0054】
無線起爆雷管用アンテナ１１は、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体によるＸ軸用シート状アンテナと、Ｚ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナと、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体によるＹ軸用シート状アンテナと、にて構成されている。Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘは、可変コンデンサ等にて構成された同調回路１２１を介してスイッチモジュール１２４に接続されている。同様に、Ｚ軸用筒状コイル１１９は、可変コンデンサ等にて構成された同調回路１２２を介してスイッチモジュール１２４に接続されている。同様に、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙは、可変コンデンサ等にて構成された同調回路１２３を介してスイッチモジュール１２４に接続されている。このように、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙ、のそれぞれは、導電線１１１が、同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれに接続されている。そして、同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれが、スイッチモジュール１２４に接続されている。
【0055】
制御部１２は、同調回路１２１、１２２、１２３、スイッチモジュール１２４、ＣＰＵ１３１、検波・復調回路１２５、レギュレータ１２８、変調回路１３３、送信回路１３４、ＩＤ記憶装置１３２、起爆用蓄電装置１３６、電子回路駆動用蓄電装置１２７、蓄電状態検出回路１３７、起爆用スイッチ回路１３８、整流回路１２６、蓄電用スイッチ回路１３５等にて構成されている。なお、同調回路１２１、１２２、１２３、のそれぞれは、対応するＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ、Ｚ軸用筒状コイル１１９、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙ、の共振周波数を調整するための可変コンデンサ等にて構成されている。
【0056】
スイッチモジュール１２４は、ＣＰＵ１３１の制御信号１５４にてスイッチの状態が切り換えられる。スイッチモジュール１２４は、無線起爆雷管用アンテナ１１が前記エネルギーを受け取ったり制御信号を受信したりする場合、ＣＰＵ１３１からの制御信号１５４に基づいて、無線起爆雷管用アンテナ１１を経路１５１と経路１５２に接続する。なお、経路１５１は、受信した制御信号を取り込むルートであり、経路１５２は、受け取ったエネルギーを整流、蓄電、定電圧化するルートである。そして、経路１５１及び検波・復調回路１２５を介して受信された無線の制御信号（ＩＤ要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号や起爆実行信号等を含む）は、ＣＰＵ１３１に取り込まれ、経路１５２及びレギュレータ１２８（定電圧回路）を経由した前記エネルギーは、ＣＰＵ等の電子回路の電源として使用されるとともに電子回路駆動用蓄電装置１２７に蓄電される。また、制御信号により起爆のためのエネルギーの蓄電が指示されると、ＣＰＵ１３１の制御信号１５５にて蓄電用スイッチ回路１３５の状態が切り換えられ、起爆のためのエネルギーが起爆用蓄電装置１３６に蓄電される。これにより、起爆のためのエネルギーが勝手に起爆用蓄電装置１３６に蓄電されることを防止できる。またスイッチモジュール１２４は、ＣＰＵ１３１が無線信号を送信する場合、ＣＰＵ１３１からの制御信号１５４に基づいて、ＣＰＵから送信される信号を変調回路１３３及び送信回路１３４を介した経路１５３を、同調回路１２１を介してＸ軸用シート状コイル１１７Ｘ、同調回路１２２を介してＺ軸用筒状コイル１１９、同調回路１２３を介してＹ軸用シート状コイル１１７Ｙ、のいずれか１つ以上に接続する。なお、経路１５３は、無線起爆雷管から操作側アンテナへの応答信号を送信するルートである。そしてＣＰＵ１３１は経路１５３と無線起爆雷管用アンテナ１１から応答信号を送信する。
【0057】
ＩＤ記憶装置１３２には、無線起爆雷管１０に固有の識別情報が記憶されている。ＣＰＵ１３１は、ＩＤ要求信号（制御信号）を受信すると、ＩＤ記憶装置１３２から読み出した識別情報を含む応答信号を送信する。
【0058】
起爆用蓄電装置１３６は、整流回路１２６から出力される前記エネルギーを蓄電する。また蓄電状態検出回路１３７は、起爆用蓄電装置１３６に蓄電されたエネルギーに応じた信号をＣＰＵ１３１に出力する。またＣＰＵ１３１は、蓄電状態確認信号（制御信号）を受信すると、検出した蓄電状態を含む応答信号を送信する。またＣＰＵ１３１は、起爆実行信号（制御信号）を受信すると、制御信号１５６にて、起爆用スイッチ回路１３８を開状態から短絡状態へと制御して、起爆用蓄電装置１３６に蓄えたエネルギーを点火回路１４１に出力して起爆を実行する。
【0059】
起爆部１４は、点火回路１４１、点火玉１４２、起爆薬１４３、添装薬１４４等を有している。点火回路１４１は、起爆用スイッチ回路１３８が短絡されると、起爆用蓄電装置１３６から電力（エネルギー）が供給されて点火玉１４２が着火される。そして点火玉１４２が点火されると、起爆薬１４３と添装薬１４４が点火され、起爆部１４が点火される。そして起爆部１４が点火されると、図２に示す親ダイ２０１が起爆される。
【0060】
本実施の形態にて説明する無線起爆システム１では、操作周波数を１００［ＫＨｚ］以上５００［ＫＨｚ］以下とする。無線起爆雷管は、効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を受信することができるので、操作側アンテナ６０の巻き回数を、１回あるいは数回程度とすることができる。そして、当該操作周波数の電流を操作側アンテナ６０に供給することで無線起爆雷管１０の制御部１２に給電するとともに点火用のエネルギーを蓄電させる。制御部１２への給電及び蓄電のために操作側アンテナ６０に供給する電力は、数１０［Ｗ］〜数１００［Ｗ］程度の比較的小電力で行うことができる。さらに、前記電流に重畳された制御信号（例えば、ＩＤ要求信号や蓄電要求信号や蓄電状況確認信号や起爆実行信号等を含む）にて、無線起爆雷管の制御を行う。
【0061】
また、無線起爆雷管１０から応答する信号の周波数を１［ＭＨｚ］以上１０［ＭＨｚ］以下に設定することで、操作側アンテナ６０の長さも、洞床、洞側、洞天井に沿って１回あるいは数回巻く程度の長さで良い。また、操作側アンテナ６０にて、送信信号の送信と応答信号の受信を兼用させることが可能であり、送信信号の送信専用アンテナ及び応答信号の受信専用のダイポールアンテナを必要としない。例えば無線起爆雷管からの応答周波数を１０［ＭＨｚ］とした場合、起爆操作機の受信用のアンテナの長さは、応答周波数の波長λ（この場合、３０［ｍ］）を超えない長さとすることが好ましく、１〜数回巻きの操作側アンテナを兼用することができる。また、無線起爆雷管用アンテナ１１は、送信専用アンテナ及び受信専用アンテナを別々に用意する必要がなく、無線起爆雷管１０から起爆操作機５０へ送信する応答信号の送信用アンテナは、無線起爆雷管用アンテナ１１を兼用することができる。
【0062】
また、本実施の形態にて説明した無線起爆雷管用アンテナ１１は、Ｚ軸方向の磁界から効率よく前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を受信することができるＺ軸用筒状コイル１１９と筒状磁性体によるＺ軸用筒状アンテナと、Ｘ軸方向の磁界から効率よく前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を受信することができるＸ軸用シート状コイル１１７Ｘと筒状磁性体によるＸ軸用シート状アンテナと、Ｙ軸方向の磁界から効率よく前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を受信することができるＹ軸用シート状コイル１１７Ｙと筒状磁性体によるＹ軸用シート状アンテナと、を有している。このため、図１に示す切羽面４１におけるいずれの位置に削孔された装薬孔４０であっても、より効率良く前記エネルギーを受け取ることができるとともに無線の制御信号を受信することができる。また図２に示すように、筒状の無線起爆雷管用アンテナ１１内に爆薬を挿通することで、装薬孔内に、より多くの爆薬を装填することが可能になり、起爆効率を向上させることができる。
【0063】
本発明の無線起爆雷管用アンテナ１１、無線起爆雷管１０、無線起爆システム１は、本実施の形態にて説明した外観、構造、構成、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
【0064】
また、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘにおける導電線の巻回の軸（筒状磁性体の軸に直交する軸）は、Ｚ軸用筒状コイル１１９における導電線の巻回の軸（筒状磁性体の軸）に直交している。また、Ｙ軸用シート状コイル１１７Ｙにおける導電線の巻回の軸（筒状磁性体の軸に直交する軸）は、Ｚ軸用筒状コイル１１９における導電線の巻回の軸（筒状磁性体の軸）に直交しており、Ｘ軸用シート状コイル１１７Ｘにおける導電線の巻回の軸に直交している。
【0065】
また本実施の形態にて説明した無線起爆雷管用アンテナ１１、無線起爆雷管１０、無線起爆システム１は、トンネルの掘削現場に限定されず、種々の現場の爆破に適用することが可能である。
【0066】
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【0067】
本実施の形態にて説明した無線起爆雷管用アンテナ１１は、Ｚ軸用筒状アンテナのみをＺ軸方向に沿って装薬孔に配置した従来のアンテナに対して、点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギー等を、より「効率良く」受け取ることができるとともに、無線の制御信号を、より「効率良く」受信することができる。なお「効率良く」とは、従来のアンテナでは、例えば図４の例に示す装薬位置Ｐ１ａ、Ｐ１ｃ、Ｐ３ａ、Ｐ３ｃ等の操作側アンテナの縁部では、点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギーを充分に受け取れない場合や、無線の起爆信号を受信できない場合が、稀に発生したが、本実施の形態の無線起爆雷管用アンテナでは、発明者が何度も実験した結果、点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギーを充分に受け取れない場合や、無線の起爆信号を受信できない場合が、一度も発生しなかった、という意味を含んでいる。つまり本実施の形態にて説明した無線起爆雷管用アンテナ１１にて「効率良く受け取ることができる」「効率良く受信できる」とは、上記の従来のアンテナと比較して、点火用のエネルギーや電子回路駆動用のエネルギー等を「より確実に受け取ることが可能」であり、無線の起爆信号を「より確実に受信することができる」、という意味を含んでいる。
【符号の説明】
【0068】
１ 無線起爆システム１０、１０Ａ、１０Ｂ 無線起爆雷管
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 無線起爆雷管用アンテナ
１１１ 導電線
１１２ 筒体
１１３ シート
１１４ ベース筒体
１１５ 筒状磁性体
１１６ シート状としたコイル
１１７ シート状コイル
１１７Ｘ Ｘ軸用シート状コイル
１１７Ｙ Ｙ軸用シート状コイル
１１９ Ｚ軸用筒状コイル
１２ 制御部
１２１、１２２、１２３ 同調回路
１２４ スイッチモジュール
１２５ 検波・復調回路
１２６ 整流回路
１２７ 電子回路駆動用蓄電装置
１２８ レギュレータ（定電圧回路）
１３１ ＣＰＵ
１３２ ＩＤ記憶装置
１３３ 変調回路
１３４ 送信回路
１３５ 蓄電用スイッチ回路
１３６ 起爆用蓄電装置
１３７ 蓄電状態検出回路
１３８ 起爆用スイッチ回路
１４ 起爆部
１４１ 点火回路
１４２ 点火玉
１４３ 起爆薬
１４４ 添装薬
１５１、１５２、１５３ 経路
１５４ 制御信号
１５５ 制御信号
１５６ 制御信号
１６１ 接着剤
１６２ 制御ケース
１６３ 緩衝材
１６４ 電子回路
１６５ 保護ケース
１６６ 隔離壁
１７１ オーバーラップ部
１７２ 隙間
２０ 爆薬ユニット
２０１ 親ダイ
２０２ 増しダイ
２２ 込め物
４０ 装薬孔
４１ 切羽面（被爆破個所）
４２ 洞床
４３ 洞側壁
４４ 洞天井
５０ 起爆操作機
６０ 操作側アンテナ
６１ 補助母線
６２ 発破母線
７１ ケーブル
７２ 表示装置
Ｄ１ 径
Ｄ２ 深さ
Ｊ１１ アンテナ軸
ＪＮＡ、ＪＮＢ 仮想軸
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 距離
Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ、Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ 装薬位置