JPH0648639B2 - イオン能動放出型落雷防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この考案は、大地の電荷を大気中にイオンのかたちで放
出して誘雷、避雷、ないし、落雷を緩和するための装置
に関する。

《従来の技術》 特公昭５８−７０３８号公報にはコロナ放電によりイオ
ンを発生し、これを空に向かて送り出し、雷雲の電荷を
中和しようとする装置が載っている。

一般に、雷雲は数十クーロンの電荷を有しており、これ
を中和するには、同程度の電荷を地上から放出する必要
がある。時間的には、雷雲が発生してから、落雷が始る
前に消雷する必要がある。例えば、これけの電荷を１０
分間程度で放出するとなると、イオン電流は数十ミリア
ンペア程度必要になる。

ところで、上記の装置では、円筒状の電極とその中に置
いた針状の電極の間に直流電圧を印加してコロナ放電を
起こさせ、発生したイオンをコロナ風を利用して電極間
から搬出するようになっている。

しかし、コロナ風の風速はあまり大きくなく、上記の装
置では、取り出せるイオン電流はせいぜい数マイクロア
ンペア止りであり、実用性がほとんどない。

《発明が解決しようとする課題》 この発明は、大きなイオン電流を得ることと、イオン流
を上空に高く放射することにある。

《課題を解決するための手段および作用》 平電極と尖鋭電極の間に高圧直流電圧を印加すると、コ
ロナ放電が起こり、例えば、尖鋭電極側が正のときは、
尖鋭電極の周囲の気体分子が電離されて、電子は尖鋭電
極に吸収され、空間に正イオンが残る。逆に、尖鋭電極
が負のときは、尖鋭電極から電子を放出し、電子が中性
分子に付着して負イオンになる。

一般に、気体流の中でコロナ放電を起こして大きなイオ
ン流を取り出すためには、一方の電極で発生したイオン
が他の電極に静電気的に誘引される前に、高速の気体流
で系外にイオンを運び去ることが必要である。気体流が
弱いと、系外にイオン電流を取り出すことがほとんどで
きず、また、コロナ放電が火花放電に移行してしまうと
いう問題もある。

この発明の装置では、平電極にオリフィスを形成し、こ
のオリフィスに対向するように尖鋭電極を置き、高圧気
体供給源から供給され気体がオリフィスを高速で通過し
て大気中に出ていくようになっている。したがって、コ
ロナ放電が起こって生成されたイオンは、この高速の空
気流によって電極の間から運び去られ、大気中に放出さ
れる。このため、火花放電に移行することがなく、大き
なイオン電流が得られる。

なお、この明細書で、「平板電極」の語は尖鋭電極に対
するものとして使われており、文字通り平板でできてい
る電極だけを指すのではない。

イオンは、それ自体を気体流で吹き飛ばすよりも、なん
らかの粒子に付着させ、その粒子を気体流で吹き飛ばす
方が効果的である。このような粒子としては、飽和水蒸
気、または霧状の水が有効である。したがって、この発
明の装置には、オリフィスの上流側に飽和水蒸気または
霧状の水分を供給する手段を設けることができる。

このようにして大地にたまっている電荷が本装置により
イオン流として大気中に放出されると、その分だけ大地
の電荷が減ることに注目すべきである。すなわち、大量
のイオン電流を大気に放出することにより、大地の電荷
が減り、大地への落雷の危険が減少することになる。

気体流と共に電極の間から搬出されたイオンは、そのま
ま空に向けて放出した場合、速度がすぐに落ちてしま
う。イオンは雷雲の電荷に静電気的に引き寄せられるわ
けであるが、その力は極く弱いものであり、雷雲までの
距離が数千メートルあることを考えれば、雷雲まで達す
ることはあまり期待できない。したがって、本装置から
放出されたイオンがイオンの雲となって地上付近に停滞
することが考えられる。この場合、雷雲からの落雷はそ
のイオン雲に対するものとなり、地上への直接の落雷は
避けられることになる。

本装置では、オリフィスの下流側に、空気を上向きに送
り出すブロアを備えることができる。こうすれば、イオ
ンは、ブロアから吹き出される大流量の空気流に乗っ
て、すじのようになって上空まで昇っていく。なお、空
気は温度が高いほど軽く、したがって、上空まで達しや
すい。そこで、この発明では、ブロアで送り出される気
体を加熱するための加熱手段を設けることができる。

このように、イオン流がすじ状になって空高く上がって
いき、もしそれが雷雲に達すれば、直接的に雷雲の電荷
を中和して雷を消すことができる。

イオン流が風などで乱されて直接雷雲に到達しない場
合、大地の電荷は空中に放出されているので、落雷は空
中のイオン雲に対するものとなり、大地への落雷は避け
られる。

イオン流がすじ状になって高く上がって行くと、イオン
のすじをめがけて落雷が発生しやすくなる（誘雷効
果）。その場合、落雷はすじをたどって大地に到達する
から、本発明装置のイオン放出口の近辺に避雷針を設置
しておけば、これを通じて効果的に誘雷ないし避雷する
ことができる。この場合、大地の電荷は大気中に排出さ
れているので、通常の避雷針より保護範囲が広いこと、
落雷電流による地上の様々な障害がないことなど利点が
多い。

《実施例》 第１図において、符号１は上が開放した円筒状のケース
であり、その内部に平電極２が置かれている。この電極
２は中央にオリフィス２ａがあけられている。

一方、オリフィス２ａに対向して尖鋭電極３が立ってい
る。尖鋭電極３の形状は様々のものがあるが、ここでは
釘の頭の格好をしたものが用いられている。これらの電
極２，３は直流高圧電源４と接続されており、その間に
主スイッチ５および極性切換スイッチ６が設けられてい
る。符号７は制御部であり、制御部は地上の電界強度、
電荷の極性を監視し、必要に応じて、主スイッチおよび
切替スイッチを制御する。

なお、直流高圧電源４の一端は接地線４ａで大地に接地
されており、大地の電荷はこの接地線をたどり、イオン
流のかたちで空中に放出される。

符号８は高圧気体供給源としての高圧空気タンクであ
り、そこから延びる管９はケース１の中、オリフィス２
ａの上流側に導かれている。管の途中におかれた弁９ａ
は制御部７により開閉制御される。符号１０はタンク８
の中に空気をつめこむコンプレッサである。

符号１１は水を供給するポンプであり、ノズル１２の先
から水が霧状に吹き出すようになっている。

符号１３はブロア、符号１４は空気加熱器（例えば石油
燃焼式ヒータ）であり、いずれも制御部７で制御され
る。

この装置では、制御部７が、地上の電界がある程度以上
になったら雷雲が発生したものと判断して装置全体を起
動し、地上の電荷の極性に応じてスイッチ６を切り替え
る。例えば地上に溜まった電荷が正のときは、尖鋭電極
３を正にして電極２，３の間に高圧直流電圧を印加す
る。すると電極の間でコロナ放電が起こり、正イオンが
生成される。

一方、ノズル１２の先から水が霧となって筒の中に吹き
出す。この水滴に正イオンが付着する。また、高圧タン
ク８から管９を通って筒体１の中に空気が吹き出し、こ
の空気が毎秒数１０ｍ〜数１００ｍの高速でオリフィス
２ａを通過する。イオンの付着した水滴が、この空気の
流れによって電極の間から搬出される。

一方、ブロワ１３は空気を外から取り入れて、上向きに
勢よく吹き出す。イオンはこの空気の流れにのって上空
高く放出される。加熱装置１４を作動させれば、空気が
軽くなるので、イオン流はより高いところまで到達す
る。

《発明の効果》 以上説明したように、この発明は次のような効果があ
る。

請求項１の装置は、末端が大気に開放される流路の途中
に置かれた、オリフィスを有する平電極と、該オリフィ
スに対向する尖鋭電極と、これら一対の電極間に高圧直
流電圧を印加するための、一端が大地に接地された直流
電源と、該オリフィスの上流側に高圧気体を供給する高
圧気体供給源と、オリフィスの上流側に飽和水蒸気また
は霧状の水分を供給する手段からなるものであり、コロ
ナ放電で生じたイオンを、オリフィスを高速で通過する
気体流で運び去ることができ、大きなイオン電流を得る
ことができる。こうして大量のイオンを大気中に放出す
ることにより、大地に溜まっている電荷を上空に排出
し、大地への落雷を有効に防止することができる。ま
た、オリフィスの上流側に飽和水蒸気または霧状の水分
を供給する手段を設けたので、イオンが水蒸気または水
滴に付着して気体流で吹き飛ばされやすくなり、一層大
きなイオン電流を得ることができる。

請求項２の装置は、オリフィスの下流側にブロアを備え
たものであり、ブロアから吹き出される大流量の空気流
に乗せてイオンをすじ状に空高く立ちのぼらせることが
でき、これによって誘雷することが可能である。

請求項３は、ブロアで送り出される気体を加熱するため
の加熱手段を有するものであり、空気を軽くしてイオン
をより高いところまで到達させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による落雷防止装置の説明図である。 ２……平電極、２ａ……オリフィス、３……尖鋭電極、
４……直流電源、８……高圧気体供給源、１１……水ポ
ンプ、１２……ノズル、１３……ブロア、１４……空気
加熱器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】末端が大気に開放される流路の途中に置か
   れた、オリフィス(2a)を形成する平電極(2)と、該平電
   極に対向する尖鋭電極(3)と、これら一対の電極間に高
   圧直流電圧を印加するための、一端が大地に接地された
   直流電源(4)と、該オリフィスの上流側に高圧気体を供
   給する高圧気体供給源(8)と、該オリフィスの上流側に
   飽和水蒸気または霧状の水分を供給する手段(10)からな
   るイオン能動放出型落雷防止装置。
2. 【請求項２】該オリフィスから排出された荷電粒子を空
   気と共に上向きに吹き出すブロア(13)を備えた請求項１
   に記載のイオン能動放出型落雷防止装置。
3. 【請求項３】該ブロアで送り出される気体を加熱するた
   めの加熱手段(14)を有する請求項２に記載のイオン能動
   放出型落雷防止装置。