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研 究 構 文

I l l 1 I I r l ] l ml l r l l t m I 仙 I m mJ J l " n

耐静電気電気雷管の機構 (第

2

木村道夫暮,井沢信之●,佐久聞倍彰●

盤栓掛 こ冠苛性甜厨 品を有する放電型電気雷管に静電先を印加すると , ^{唱導性樹膝部と管体}

の問の杢掛 こ火花放電過程が起きる｡ この週足の電導位相厨部の抵抗が約 5 0 n であることを温 めた｡印加された静現先エネルギーは.この過程で放電型電気笛管の各抵抗部に熱エネルギー として分配され る｡既l 鮫の芯線や電橋等の抵抗は高々

血であ り,電導性樹齢茄とシ l J‑ズに 連結 している｡ したがって静電克エネルギーの経とん ど大部釧 王領苛性樹店茄で安全に消費さ れ,屯椀部に分配され る静電気エネルギーは全体の短めて一部分に限定され.点火茶の点火エ ネルギ一以下に抑制され る｡放電型電気雷管の昏電気に対す る安全性は , ^{電導性樹倍のこのよ}

うな r静電先エネルギー消費投

｣ と. 蔚一報で報告した ｢偉先放冠蛾能｣ によって保たれ る｡

1.

括 甘

妨一報では, 放筒型電免雷管 ( 成文留管を以後 E /

D

と記す)お よび奇遇 E/Dの充電か ら絶縁破盛に至 る過投について報告した｡

第二報では,放筒型 E/Dの絶縁破壊後の火花放電 過超について報告する｡潜血 E/Dは,た とえば 2 0 0 0 pF ,1 0 KVの静電先 が 印加 された 頃合. 点火薬部の 空間の絶線が破壊 され,空間に火花放屯が起こると同 時に発火す る｡ これに対 し放屯塾 E/D

,同様の静 電先が印加された場合.屯等蛙樹胎市の空隙が必ず点 火薬部の空間に先んじて絶縁破壊を起こし,火花放電 を生ずる ことは 第一報で 報告したが, この時放電型 E/Dは発火することはない｡ 火花放電過程における 放電型E/Dの安全性はなにによってもたらされ るか, いいかえればその安全蚊揃を明らかにすべ く.実験を 計画 した｡

充電から絶縁破壊に至る過程では.放電塾 E/D で は電導性樹

部の抵抗が,また普通 E/Dでは点火薬 部の抵抗が,表門的役剖を果たすことは,第一報で報 告した｡絶線破壊後の火花放喝過程でも.電導性樹借 部 と点火薬部の抵抗が各々木質的役割を果たすであろ うことは,当然予憩される｡したがって火花放電過程に おける放成型E/D の電野性樹胸部の抵抗と普通 E/J ) の点火薬部の抵抗を測雇する共助を行った｡( 曹通 E/

D

の抵抗脚光については非≡報で報告する｡ )

昭和

5 4

6 月

●In化成工菜株式金tt.化成品樹JD延岡技術開発苅田℡開発室 干882宮崎瓜班同市長沢町8003‑1

2. 英験方法

火花放電過砂 こおける放喝塾 E/Dの喝称性樹脂部 の抵抗測定法を説明する｡

2. 1 BE 科

試料 として Fi g. 1の放ql l 型 E/D を用いた｡

Legv l l r o l r t S U t O t T

p B 8 l r L Sht l l A事

rlQ P

I

e cf dc

1

ooR

d L Z

r e 一 l r I Le ad Ar e BT l 巾tdr e

AI rs M 亡●

FL J S Q hec l dc

Z叩

Fus eh tod

Fi g . 1 At ypi c alc ons t r uc t i onoEi gni t i on

pl u g

o fs t a t i c ‑ r e s i s t a nte l e c t r

甜定法の節理を述べると.駄科の放屯 艶 E/D に好 局先を印加して,屯苛性榊原缶の空隙に火花放電を生 ぜ しめ,その時拭料に加わる冠 圧V とf t : 流 Tを 2 缶の シ' /クpスコープで奴耐 し ,V と Ⅰから火花放喝過程 における飲料の抵 抗R I . すなわち 喝再臨樹頗 缶の抵 抗を井出する

l ,がf t E 布佐樹盾部の抵抗にほほ等 し いことは,考察の現で脱明する) ｡

Fi g.2 において. コ' /ヂ･ /サーは 駄科に印加すべ き静電気を予め習えてお くためのもので

^ と

F b

如 o p

FJ J r . 2 Ci r mi tF orme as ur i n g di s c hr ge r c si s t AnC eRl .of

s ampl e (

a il so

弧mpl es ho wni nFi

g. 1 )

はその屈先客丘 と電L Eを虫わす｡ シ' /クF ･スコ ープの 写其投影を鮮

明にするため

^は 5 6 0 0 0 pE の大き なものに

した｡ また Y ^の初期 伍 Y m は SKV と 1 0 KV の=通 りを用いた ｡y^○=5

t L V の時,i E J 定回路中 の抵抗 Rh =Sl n とし. V^ o=1 0 KV の時 .

RB = 0 と した｡ 喝 E Y は ◎部の

･ /クt ,スコープで電圧 YI として,同 定 t は⑧拓のシ･ /クpスコープで電圧 yi として詞定される

｡VI

および Y ^{tは次の式により}

および Jに変換され . Y と tか

ら R 1 .が許出され る｡

RIR

J

t=YB(Rs+Rl+

RC)/RsRe Rl.=Y/t

分圧 母 . ^{屈託シ ャ}

.

/ト等の 抵抗鰍 王次の通 りであ る ｡R I =1 0 5

6 3 n ,R I = RJ =7 S L ) , Rl =7 4 . 5 E l .R , =

Re =7 4 . 6 n.

f l .RB = 0または

Rs=2.0

n｡ ^{Zi H王同伴ケーブルの}

^{. /ビー}

ソスで. 各

流 と 次のような丑合を行 うことにより

,再現性のある抑定 結果を待ている｡

≒ZhR I =Rb ≒RT =Z.

シンクT 7スコープは

岩崎通信扱取の S S J2 0 0で.周 波数帝城は DC〜2 0 0 M HLで

ある｡ フイルムはポラロ イ ド社製ボラスコープ.タイプ 4

1 0 F ･‑ルフイルムを 使用 した｡ 電紀シ

' /t

･ Rk は折返 し巻きのマ . /〟

Vo1.

4 もN

Metbod2:

M l■ld 血 b F由 軸 Itd Th 帥

F i g.3 I mpr e s s i o l lme t ho dso Es t a t i c e l e c t r i c i t yt o

8 8 mpl e

エソ なお抑定回路 線を自作した｡

の 2 つの潤子の間に試

^{l ∫を挿入す}

るが .Fi g.3 のように.両線印加 ( me t h o d1:Do ubl e ) e nd wi

e s i mpr e s s i on ) と片簸印加 ( me

t

ho d2:

S i r L gl el e a dwi r ei

mpr 飴S i on) の 2 つの方汝で.芯線

と常体の問

b t I I e .1 Re s t I I t so Em8 貼t l r e me J I t Sf o rdi s c h a r p r e s i s t a nc e R I JOL S a mpl e( i ni t i alyal u eof YA=1 0 K V)

l mp re s S J i n ○ e n t ho d me t h o dl: DO ubl el e a dwi r e si mp

s s i on me t ho d2:Si n gl el c Advi r ei mpr t SS i o n

Ⅴ I RI Ⅴ

I RI J Ti me ( Vol t ) ( a mp) ( o h) ∫ ) ( YOl t )

( a z n p ) ( o h m)

0( 〟s e c ) 4 4 8 7 1 0 2 . 2 4 3

. 9 4 7 3 1 1 0 9 . 3 4 3 . 3 2 3 2 61

6

4. 1 5 0. 9 3 4 88 6 3 . 8 5 4 . 7 4 2 31 2 3 8 . 5 6 0 . 1 2 5 7 3 3 9 . 5 6

5 . 1 6 1 8 1 9 2 5 . 6 7 1 . 1 1 9 80

2 5. 6 7 7 . 3 8 1 3 5 7 1 7 . 9 7 5 . 8 1 5

5 5 1 7 . 2 9 0. 4 1 0 1 0 7 5 1 2 . 5 8 6 . 0 1 2 4 4 l l . 5 1 0 8.

2 1 2 8 2 0 8. 4 9 7. 6 1 01 0 7 .

8 1 2 9 . 5

′二 ㌧

t

所 ' oh m' NO E i r 5 e( 9 . 6 n=1 0 ) AI LL i r 6 e( 3 . 7 n

=1 0 ) 取 めl e .2 Rc ml t sofme a s t l r e me ntE

o rdi s d

a r

er e S i s t ar L C e R l . O L s A mPl e( i ni t i a lyal u eo EVA = S KV)

I m p ^{r e s s m i on e t ho d J ne t hO dl: Do l l bl el e a dwi r e si J npr e 弘i o n me t h○ d2:Si n gl el c Adwi r ei}

mpr e s s i on

Ⅴ I RI ‑ Ⅴ I Rr .

( Vol t ) ( a mp) ( o hE E L ) く YOl l ) ( a J t I P)

( o

0( 〝S ∝) 5 4 5 8 1 3 2 . 6 4 1 .

2 5 3 7 3 1 1 5 . 4 4 6 . 6 0 . 5 4 2 0 5 1

01 . 2 4 1 . 6 4 1 7 7 9 2 . 1 4 5 . 4 1 . 0 3 1 4 7 5 3 . 6 5 8 . 7 2 9 4 9 5 7 . 0 51 .

7 1 . 5 2 5 1 7 4 3 . 9 5 7 . 3 2 2 9 9 4

6 . 6 4 9 . 3 2 . 0 2 0 4 5 3 0. 7 6 6 . 6

1 8 8 6 3 5 . 1 5 3 . 7

2 . 5 1 6 6 0 2 5 . 0 6 6 . 4 1 5 2

Fi g.4 Equi val e nte l e c t r i c a lc i r c ui toEs a mpl e t ors i n gl el e a dw ir ei mpr 鮎 i onI ) e E o r e 甲a r k di s c ha r ge ( pe t a il s o fs 千 mpl e 血o wni nF

i g.1 ) A Fi g･5.Equi . Y ̲ a l e nte l e c t r i c a l C i r c ui

to fs a mpl e L o rSi h gl el e a dw

i r ei mpr e s s i o ndu r i n g s pa r kdi s c ha r g e( De t a i l so fs

a mpl es ho I wni nFi g.1 )

y デ. /サ二に接続している ｡ RBlおよび RB2ほ電苛

性樹脂部の抵痕を表わし,空隙 コI /

. /サーに接続し てい

る｡

空隙コ.

/

. /サーの絶縁破頓により,垂隙に火花放 電を生 じた

時の電先的等価回路は .Fi g. 与のように示 される ｡Fi g.5 は Fi g.4 と典な り,絶縁破壊

によ･ り 空隙 コ ソデソサーは消滅し.電導性樹胸部の

抵抗は充 電過竜の RBlおJ : ぴ RB全から､ RI B

lおよび RI B2に 変化 している｡ 放電型 E/D は F

i g. 1に示されるように,電導性 樹脂部が 2

つの部か こ分割され,左右対称の構造 とな っている

ため,火花放電を生ずる場合は,左右 2 つの 電導性樹胎部から同時に火花放屈

が観測される.この ことは,充電および火花放確過程の電気

的等肺回路を Fi g.4 および 5 のように考える根拠の一つである

4.2

片殻印加の場合の旬苛性肘店の稔 0 紙

片線印加の場合 の放 電 型 E/D わ抵 抗

は, Fi g.5 の電気的等価

回路に基づき, ( I )式で表わされ る

I R' .=Rwl +R ( 1 ) ( 1 ) 式の

I t ,R' Bl .R' BS .および RDからな

る並

Yol.40.Nふ.3.19叩

列回路の抵抗であ

り ,( 2 ) 式で衷わされる｡

R主R･ B. (R, , +RJ B2 ) /( R

B

l + R, , +R･ Bt ) ( 2 )

∴RI .‑R

( RJ Bl ( RL ) +

RI B∂/( R' BI +RD十RI B∂l ( 3 ) 2 つに分部されている帝尋性楓暗部は, ‑左右対称で

あるから,RI BIと RI B2とは近似的に等しいから

RI Bl =R/ BB =RI B と仮定すると,( 4 ) 式.( 5 ) 式を得る｡

R' .=R

t R' B( RD+RI P) /( RD+

2RI B) I( 4 ) . . R I 写 B+(RL ) +2RwI T2R 1

. , )

RI B+RD(Rf n‑R I . ) ( 5 ) ( 5 ) 式に.RD‑0 . 8 7 ,Rm‑占. 1 5 ,R1 .‑5 0を代入し て

を求めると ,RI ‑ D‑9 9. 3血となる｡ r

したがって Rr B lと RI Btからなる並列回路 の砥坑 を RT とすると,RT=R' DL ' R' 加/(

RI Bl +RI D2 )=

RI B/ 2‑4 9. 7≒

R1 . ,となり,火花放電過程における放 電型 E/D の抵抗

.紘. ほぼ電導樹脂部の抵抗に 等しいことが認められ

る｡

なお RI Bl ‑Rr B2 ‑RI 8‑9 9

. 3Dとして,砥坑 Rを ( 2 ) 式より計罪すると

,R=4 9. 9 nとなる○

注 ( 1 ) 空間コ. /チ‑ /サー

の電気容

cc は博か 2 pF であ り ( 第一報参照).火

花放電過程にお ける空間コンデンサーへの電荷の

入出は無視 できる｡

托( 2 ) 白金電機抵抗

は常

温では 0. 7 血である が,第三報で報告

するよう笹,電機通電によ る

温度上昇のため平均0. 8 7 血となる｡

以上得られた各抵抗噂に基づいて,印加された 5 8 0 0 0 pF ,5 KV の静電気エネルギーが. 放電型 E/D の

各 抵抗部にどのように分配されるかな計昇し,その結果 を Ta bl e3 に示す｡各抵抗部に分

配される静電先エ ネルギーの記号と算式は次の通 りである

ET

｡

TA bl e3 Di s t r ibt i on o Le l e c t r o s t a t i ce ne r g y t ova r i o u sr e s i t i yepa

t so fE/D i n S i ngl el e adwi r ei mpr e s S S i on

｡i s t r i b et E e ne , w l e E霊 b 謡 2 . 1 1 0 . 3 3 . 0 1 0. 4 3

E ^B

^{5 0 . 1 3 5 0 .}

5

8 82

4 9 . 2 3

4 4 . 4

BI 9 9 .

3 6 9 4 . 9

7 ･

l 1 0 0 . 0

Ta bl e3 のように.

BI と

BBの和

は 6 9 4 . 9 mJで あ り

7 ･7 0 0 mJの 9 9 . 3% が電

導性樹借部で消費さ れ,安全に ̲執エネルギーに転換さ

れる｡一方 EDすな わち白金電機抵抗

D に分配さ

れる 静電気 エネルギ ーは

T の盤か 0. 4% である｡火

花放電過程で電導性 樹府部が 99. 3n(R I B) の実効抵抗

を有するのに対 し.

それ とシT )‑ズに連結している白

金電楯や芯線の砥坑 倍が高々 l S lであるため

このよ

うな現象がもたらさ れる｡ただしこの場合は

7 1が 7 0

0 mJとい う庖めて 大きな値であるため.点火薬の点

火エネルギーを上回 る 3 m Jの EDが白金電橋に作用

し,放電型 E/D は 鬼火する.節三報で被告するが,

高電圧パルス通電に よる点火英の点火エネルギーは 1

. 4 5 m Jである｡

点火薬の点火エネルギー 1 . 4 5 m

Jから,片線印加で 放花型 E/D が鬼火するための虚

底の

T を計算する と .ET=1 , 4 5 / 0 . 0 0 4 3=3 3 7 mJ と

なる｡ これより,印 加静電気の電気容量が 5 6 ^{0 0 0 pF およ}

び 2 0 0 0 pF の場 合の侵低鬼火電圧を計昇すると ,Ta b

l e4 を得る｡他 方妖料 2 0 ケについての 最低発火電

圧の 実測値の平均 b bl e4 C a l C ul at e dmi ni mum f i r i n

gyol t a ge o n

c a pa c i t y Fi r i ngvol

t a ge O i V )

Ca pa

ity

( p F )

紘. 5 6 0 0 0 pF の場合 が , 3 . 4 KV, 2

0 0 0 pF の場合が 1 6. 6 KV であ り. Ta b14 の計算

値とほぼ一致 してい る｡ このことは ,Fi g.5 に示 し

た片線印加による火 花放硯過程における放可 塑E/D の

電気的等価回路や, Ta bl e3 に例示した静電気エネル

ギーの各抵抗部への 分配についての考え方の

正しいことを示す.

以上の結果を絶括すると,片線

印加の場合には,政 局型 E/D に印加された静電気エネル

ギーの 9 9 . 3% が

尾等性樹胸部で安全に消費され.白金電輪に加わる静 電気エネルギーは全体の俗か 0 ･ 4

% に押倒され,静電 見に対する安全性が保たれる｡こ

の安全性は.電導性 樹厨の槙能によってもたらされる

もので.準勤 まこの ような横地を,屈辱性樹店の ｢静

屯免エネルギー消費 般

｣ と名づけている｡この消費

段位を高めるために 紘,局苛性樹瀞 として,できるだ

け体節固有抵抗の大 きなものを用い

ることが包ましい｡

4 . 3 両棲R) 加の場合

の電導性樹鹿の職能 消費現場では,原Al )として E/D

のBP 鍵を定格 して 砺救 うので,討静喝気性を論ずる

場合.片線印加より 丙役

印加が虎粟である｡

丙薮印加による火花政局遠軽の

放電型 E/D の電気 的等庇回路を ,Fi g.6 に示す ｡Fi g

. S の片線印加の 場合と異な り ,R f n ,RT F b RI BI

RI B Iおよび RD が. R bをブ1 )ヅジとするブ) )ッi

;回路を構成するこ とが,

大きな特散である｡

FJ g.6 Equi

VbIJ… JL'l

F b.7 Br i d gec i m

i te ue c t { 田 ∝u nPl e1 ( RI Bl ≡RI B

l =l

) と .b lおよび b2 の電位 T r b l Jぉ よび y

E 3は ,RT n

=R n ,RI B暮 =RI B 3であるた軌 7'1 )ッジ回路の効 果に

上り yb l = T ^{r A Z =4 9 9 2 . 5 V} となる｡ したがって印 加された静電気は次の

2 つの径路のみを遜って移動す る｡

I ) a ‑(Rf n) I ‑

bl ‑( RI DI ) I ‑e ( 2 ) a l ‑( Rm) ‑

b2 ‑( R I BJ‑e b lと b2 の間の白金馬橋抵抗

RDを通過す る電流

J

Pはぜ. Zで.放電型 E/D の発火の可能性はな い｡

発表的には Rr BI =RI B tとい うことは あ り得ず, RI B . キ RI J n であ り .1

わ1 年 YL tであるから ,bl ‑･ b2 または b2 ‑b lの径路で

静筒先の移動が起こる｡ しか しこの場合にも R' D Iまたは R/ 8

2 が 1 0 0 n術後であ るのに対 し

T

Y lお よび

P )が 0. 1 5 L lとい う小さ な伍であるため. プ T )p /ジ回路の 効果により Yb l と

Y ^b tの塵界は著しく小さく . ^喝焼抵抗

に眺飴さ れ る静屯曳エネルギー

は背しく潮取され るものと 推定され る｡すなわち両線印加の場合には,冠苛性樹 盾の静屯免エネルギー消費故地が,

I Jッジ回路の効 果に 上ってさらに摘められ るものと考えられ る｡ 上

の 推定の 妥当な ことを. 具体的計井例で示す｡

RI Bl =8 0S l.RI B l =1 2 0 L lと仮定 し くこの

時 RI B lと Rl 朋 の並列回路抵抗は 4 8 n となる

) ,5 6 0 0 0 pF.5 KV

の静冠免を印加した瞬間の,7' 1 ) ッジ回路各部の屈位

な らびに可流を

色材厨の 2 つの横姥を両立させることが肝要であ り, 電導性樹僧の体項国有抵抗は.大き過ぎても小さ過ぎ ても良 くない｡

5 二 糖 輯

( 1 ) 放屯型 E/J )の電導性樹聴取 も 火花放花過程に おいて約 5 0 nの抵抗を有 し.全抵抗のほ とん ど大部 分を占める｡ このことか ら.屈辱色材膿の静同気エ ネルギー消費税能が生まれ る｡

( 2 ) 片線印加の場合には,静電先エネルギー消焚機能 により印加静電気エネルギーの9 9 %強が.屯苛性樹 腰部で安全に熱エネルギーに転換され,白金電機に 加わるェネルギーは全体の慨か 0. 4 % とな り.点火 薬の点火エネルギー以下に抑制され る｡

( 3 ) 両線印加の場合には.芯線,白金電像 屈苛性樹 厨の三者が構成するプ t J ッ. }回路の効果により,静 電気エネルギー消費挽鰍 まさらに ̲ 著 しく高められ.

放電型 E/Dは片線印加の場合の約 4倍の押領先エ ネルギーに耐える｡

( 4 ) ^放同型 E/D の静電先に対する安全性は,唱導性

樹盾の静冠克与ネルギー消費税能 と虐先放電成俵に よって保たれ る｡前者は.体額固有抵抗のできるだ け大きな唱導牡樹厨を用いることにより敬やられ る の旺対 し, 後者は, 体現Bl 有抵抗のできるだけ小さな ものを用いることにより改められる｡ 故屯型 E/D の勝れた耐静電気性を床つには, 2 つの槙能を両立 させ ることが肝要であ り.電導性樹府の体eZ 固有抵 抗は大き過ぎても小さ過ぎても良 くない

6.

軸 辞

火花放電過程に ̲おける電苛性樹倍の抵抗抑定につい て,忍切な御拍最 終援助を腐わ りました文工既 ･中 野五倍氏に深 く感謝の忠を来します｡

E B E i 3

1 )木村道夫,井沢倍之,佐久間借敬 二火曲,4 0i 43( 1 9 7 9 )

2 )中野並G,田中串堆.水島容二臥 工火姓,26.

26 5く1 96 5 )

3 )W.

r W

,1 9 67 ,2 81

Me

血

h

B

B( Ⅱ)

i

DescriptionismadeastowhyignitionoEfuseheadca.nbeprevelltedfrom whensparkdischargeoccursfrom theconductiveresinpartsthrough theair gap. Wemeasured theresistanceoftheconductiveresin partsduring spark dischargeand theseresistanceswerefotlndto

b

ItisanimportantfunctionoEtheconductiveresintoletagreat& partof energyofimpressedstaticelectricitysafetyconsumedinit,andtopreventthe Ignitionoffuseheadduetostaticelectricity.

('Research Division oEDetonatorPlant,As ahiChemicalIndustryCo.

,

,

4‑5003‑1Nagahama‑cho,Nobeoka,MiyazakiPref.,Japan)

‑362‑‑

_{エ薬火薬協会政 一}