JP2011529332A - Apparatus and related methods for weather control by electrical processes in the atmosphere - Google Patents

Apparatus and related methods for weather control by electrical processes in the atmosphere Download PDF

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Abstract

気象調節のための装置を提供する。装置は、エミッタ電極(21)と、エミッタ電極(21)に電気的に結合された、エミッタ電極(21)に電荷を与える手段と、エミッタ電極(21)を所定の高さに支持するための絶縁支持体と、装置を接地する手段とを備える。エミッタ電極(21)は、マルターフィルムを備える。別の態様によれば、装置は、エミッタ電極(21)を運ぶ軽航空機と、エミッタ電極(21)に電気的に結合されたエミッタ電極(21)に電荷を与える手段と、装置を接地する手段とを備える。さらに別の態様によれば、ターゲット領域内で降水量を増加させる方法を提供する。この方法は、エミッタ電極(21)を設けるステップと、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の気象状態を分析するステップと、気象分析に応答してエミッタ電極(21)に電荷を与え、エミッタ電極(21)にエミッタ電極の付近をイオン化させるステップとを含む。  Providing equipment for weather control. The apparatus comprises an emitter electrode (21), means for providing a charge to the emitter electrode (21) electrically coupled to the emitter electrode (21), and for supporting the emitter electrode (21) at a predetermined height. Insulating support and means for grounding the device. The emitter electrode (21) includes a Malter film. According to another aspect, the apparatus comprises a light aircraft carrying an emitter electrode (21), means for applying charge to the emitter electrode (21) electrically coupled to the emitter electrode (21), and means for grounding the apparatus. With. According to yet another aspect, a method for increasing precipitation in a target area is provided. The method includes providing an emitter electrode (21), analyzing a weather condition in and / or near the target area, and applying a charge to the emitter electrode (21) in response to the weather analysis. (21) includes ionizing the vicinity of the emitter electrode.

Description

本発明は、それ自体の電気双極子モーメントを有する水粒子、エーロゾル、分子クラスタ、および水分子など、大気空気の粒子および粒子間にかかる電気力の強化による、この文脈では気象調節として知られる大気条件の調節のための方法およびデバイスに関する。   The present invention relates to atmospheric particles, known in this context as weather regulation, by the enhancement of electric forces on atmospheric air particles and particles such as water particles, aerosols, molecular clusters, and water molecules with their own electric dipole moment. It relates to a method and a device for adjusting the conditions.

気象制御の特定の用途には、その実施に固有の方法およびデバイスが必要となる。例えば、いくつかの実施形態は、降水量の制御、増加、または減少に関する。「降水」という用語は、大気水蒸気の相変化からの任意の生成物が、重力のため地球表面上に堆積することを意味し、そのような生成物は、雨、霧雨、雪、雪あられなど、任意の形態で呈することがある。気象調節の電気的方法を、地球表面上またはその付近にある雲である霧の分散、選択された領域、特に海洋を覆う雲量の増加、および内陸への海洋水分(oceanic moisture)流入の増加など、他の目的に用いる場合、一般に、諸実施形態の固有の方法およびパラメータが必要となる。   Certain applications of weather control require methods and devices that are specific to their implementation. For example, some embodiments relate to controlling, increasing or decreasing precipitation. The term "precipitation" means that any product from the atmospheric water vapor phase change accumulates on the Earth's surface due to gravity, such as rain, drizzle, snow, snow hail, etc. , May take on any form. Electrical methods of climate control include dispersion of fog, which is clouds on or near the Earth's surface, increased cloud coverage over selected areas, especially the ocean, and increased inflow of ocean moisture into the inland When used for other purposes, the methods and parameters specific to the embodiments are generally required.

本発明では、デバイスおよび方法を、ターゲット領域内での降水量の増加または減少という特定の気象調節用途について説明する。「ターゲット領域」という用語は、本願の文脈では降水量を制御することを意味する、局所大気条件を変更することが望ましい場合がある領域を意味する。特に明記しない限り、降水量の制御は、以後降水量の増加を意味する。説明するデバイスを、他のいくつかの気象調節用途に利用することも検討され、それにより、特定の気象調節に固有の方法が提供され、デバイスパラメータが特定の気象調節に合わせて最適化される。   In the present invention, the device and method are described for a specific weather control application of increasing or decreasing precipitation within a target area. The term “target area” means an area where it may be desirable to change local atmospheric conditions, which means controlling precipitation in the context of the present application. Unless otherwise stated, controlling precipitation means increasing precipitation thereafter. It is also contemplated to use the described device for several other weather control applications, thereby providing a method specific to a particular weather control and optimizing device parameters for the specific weather control. .

本発明の目的は、大気中での微物理過程がそれにより電気的影響の影響を受ける、気象調節用途向けの新規の改善された方法およびデバイスを提供することである。大気物理学の最近の進歩、および非雷雨環境で周囲の大気電気が気象および気候にどのように自然に影響を及ぼすかについてのより深い理解に基づいて、非雷雨雲の自然荷電(遠隔雲荷電(remote cloud charging)すなわちRCC)を増強することによる、かつ/または大気水分を配置換えする電気的過程により大気不安定性を局所的に増大させることによる、気象調節の概念が導入される。この概念に基づいて、いくつかの改善された新規の実施形態が提案される。従来技術の実施形態に比べて、提案する実施形態は、性能、拡張性、移動性、ならびに利用および維持管理の容易さにおいて優れている。   It is an object of the present invention to provide a new and improved method and device for weather control applications in which microphysical processes in the atmosphere are thereby affected by electrical effects. Based on recent advances in atmospheric physics and a deeper understanding of how ambient atmospheric electricity naturally affects weather and climate in a non-thunderstorm environment, The concept of climate regulation is introduced by enhancing (remote cloud charging) or RCC) and / or by locally increasing atmospheric instability through an electrical process of relocating atmospheric moisture. Based on this concept, several improved new embodiments are proposed. Compared to the prior art embodiments, the proposed embodiment is superior in performance, scalability, mobility, and ease of use and maintenance.

本質的に、ガス状水、すなわち水蒸気からの降水形成の微物理過程は、2つのグループに大まかに分類することができる。第1のグループは、凝縮(condensation)として知られる、ガスから液体への熱力学的相変化過程、および蒸気凝結(vapor deposition)または昇華(sublimation)として知られる、ガスから固体への熱力学的相変化過程を含む。液体の水滴は、ある空気量に含まれるガス状水の実際の量が、所与の温度においてその空気が保持することのできるガス状水の最大量を超えたときに、すなわち空気が蒸気で過飽和したときに、凝縮核(CN)と呼ばれる、適切な(濡れ性)表面を有する小さな大気(エーロゾル)粒子からの凝縮によって成長することができる。空気中の蒸気量は、蒸気の(分)圧によって表すことができる。したがって、空気は、蒸気の圧力がその飽和圧力を超えたときに過飽和する。蒸気飽和圧力は温度とともに減少するため、湿潤空気は十分に冷却されたときに過飽和状態になる。氷点未満の温度では、過飽和空気中の氷粒子が、氷晶核(IN)と呼ばれる、適切な表面を有する凍結した液滴(droplet)およびエーロゾル粒子からの蒸気凝結によって成長することができる。液滴および氷粒子を含んだ大気空気のエリアが、雲として現れる。   In essence, the microphysical processes of precipitation formation from gaseous water, or water vapor, can be roughly classified into two groups. The first group is a gas-to-solid thermodynamic phase change process, known as condensation, and a gas-to-solid thermodynamic process, known as vapor deposition or sublimation. Includes phase change process. A liquid drop is when the actual amount of gaseous water contained in an air volume exceeds the maximum amount of gaseous water that the air can hold at a given temperature, i.e. the air is vapor. When supersaturated, it can grow by condensation from small atmospheric (aerosol) particles with appropriate (wettable) surfaces called condensation nuclei (CN). The amount of steam in the air can be expressed by the (partial) pressure of the steam. Thus, air becomes supersaturated when the vapor pressure exceeds its saturation pressure. Since steam saturation pressure decreases with temperature, wet air becomes supersaturated when fully cooled. At temperatures below freezing, ice particles in supersaturated air can grow by vapor condensation from frozen droplets and aerosol particles with appropriate surfaces called ice crystal nuclei (IN). Areas of atmospheric air containing droplets and ice particles appear as clouds.

第2のグループの過程は、雲粒合体過程である。雲中での液滴成長のある段階で、衝突−併合過程、または単に併合として知られる、衝突により液滴が合体してより大きな液滴になることが、凝縮による成長よりも効率的になる。重力および空気の粘性のため、より大きく成長した液滴の方が、小液滴よりも速く下降する。それらの液滴が下降するとき、この文脈ではコレクタと呼ばれるより大きな液滴が、より小さな液滴と衝突する。氷粒子と液体粒子も、同じように合体することができる。併合は、重力だけが液滴の運動を支配しているその古典的定義において、大気中での実際の液滴合体過程のかなり単純なモデルである。液滴は、乱流大気運動(turbulent air motion)によってさまざまな方向にさまざまな速度で移動することができる。そのような条件下では、類似サイズの液滴同士も併合することができる。しかし、古典的な併合の場合と同様に、低個数濃度であっても大きな液滴が存在することが、乱流凝集としても知られる乱流環境での併合を大幅に強化することができる(RiemerおよびWexler、2005)。   The second group of processes is a cloud particle coalescence process. At some stage of droplet growth in the cloud, collisions cause the droplets to coalesce into larger droplets, known as a collision-merge process, or simply merger, more efficiently than condensation growth . Due to gravity and air viscosity, larger grown droplets descend faster than smaller droplets. As they drop, larger droplets, called collectors in this context, collide with smaller droplets. Ice particles and liquid particles can be combined in the same way. Merging is a fairly simple model of the actual droplet coalescence process in the atmosphere, in its classical definition where only gravity governs droplet motion. The droplets can move at different speeds in different directions by turbulent air motion. Under such conditions, droplets of similar size can be merged. However, as with classical merging, the presence of large droplets even at low number concentrations can greatly enhance merging in a turbulent environment, also known as turbulent aggregation ( Riemer and Wexler, 2005).

現在使用されている雲の調節の方法は一般に、雲の形成のターゲットとするメカニズムを、特定の媒体からなる(種まき用)粒子を雲に導入することによって増強することに基づいている。そのような方法は、雲の種まき法として知られている。種まき用媒体は、典型的には、飛行機またはロケットなどの輸送機によって雲に供給される。ある一定の条件下では、浮遊種まき用媒体を、風が山の斜面に当たることによって生じる空気の上昇によって供給することもできる。この技法は、地形性種まき(orographic seeding)として知られている。   Currently used cloud conditioning methods are generally based on enhancing the cloud-targeting mechanism by introducing particles from a specific medium (seeding) into the cloud. Such a method is known as a cloud seeding method. The seeding medium is typically supplied to the clouds by a transport aircraft such as an airplane or rocket. Under certain conditions, the floating seeding medium can also be supplied by the rise of air caused by the wind hitting the mountain slope. This technique is known as oromorphic seeding.

雲の種まきによって増強することのできる過程の1つが、蒸気凝結による氷粒子成長のベルシェロン過程である。冷たい雲中、すなわち氷点未満の温度の雲中では、純水の液滴は、−42℃付近の温度まで下がっても液体(過冷却状態)のままとなり、したがって、氷粒子と共存することができる。氷に対する蒸気飽和圧力は、液体の水に対する蒸気飽和圧力よりも低い(Bergeron、1935、1939)。成長する雲粒によって水蒸気が消費されるとき、その分圧は減少する。蒸気の分圧が、液滴に対する蒸気飽和圧力未満に下がると、空気は、液滴に対しては不飽和になるが、氷粒子に対しては依然として過飽和である。この時点で、氷粒子が、蒸発液滴を犠牲にして成長し続ける。凝縮よりも効率の良いこの過程では、利用できる蒸気のより多くの部分を、降水に潜在的に変換することができる。しかし、冷たい雲中では、自然INの個数濃度が、氷点に至るまでの温度とともに準指数関数的に減少し、それにより、氷点よりほんの数度下回る温度においてこの過程が遅くなっている。そのような条件下では、氷、したがって降水の生成の強化は、その表面特性が氷晶の表面特性と類似しているヨウ化銀(AgI)結晶などの人工的な氷晶核を、雲に種まきすることによって達成される。この方法が、気象調節において現在最も一般的である。   One of the processes that can be enhanced by cloud seeding is the Bercheron process of ice particle growth by vapor condensation. In a cold cloud, that is, in a cloud having a temperature below the freezing point, pure water droplets remain in a liquid (supercooled state) even when the temperature drops to a temperature near −42 ° C., and thus can coexist with ice particles. it can. The vapor saturation pressure for ice is lower than the vapor saturation pressure for liquid water (Bergeron, 1935, 1939). As water vapor is consumed by growing cloud droplets, its partial pressure decreases. When the vapor partial pressure drops below the vapor saturation pressure for the droplet, the air becomes unsaturated for the droplet but is still supersaturated for the ice particles. At this point, ice particles continue to grow at the expense of evaporating droplets. This process, which is more efficient than condensation, can potentially convert more of the available steam into precipitation. However, in cold clouds, the natural IN number concentration decreases quasi-exponentially with the temperature to freezing, thereby slowing this process at temperatures just a few degrees below freezing. Under such conditions, the formation of ice, and hence precipitation, will cause artificial ice crystal nuclei such as silver iodide (AgI) crystals, whose surface properties are similar to those of ice crystals, to cloud. This is achieved by sowing. This method is currently the most common in weather regulation.

大気空気の温度よりもずっと低い温度で蒸発する物質の粒子が、別のタイプの種まき用媒体である。蒸発している間に周囲空気から熱を奪い、したがって周囲空気を冷却する、ドライアイスとして知られる固体二酸化炭素のペレット、および液体窒素の小液滴が、そのような種まき用媒体の例である。冷たい雲中では、それらの粒子の周りでのより高度の過飽和および過冷却が、液滴および氷粒子のより大きな初期成長速度、ならびに液滴凍結の強化によるINの個数濃度の増加を招くことができる。暖かい雲中では、冷却粒子の付近で達成されるより高い過飽和度、したがって凝縮の強化が、より大きな液滴の生成を招くことができる。一方、そうした液滴は、併合を、その過程においてより効率の良いコレクタとして働くことによって強化することができる。   Particles of matter that evaporate at a temperature much lower than that of atmospheric air are another type of seeding medium. Solid carbon dioxide pellets, known as dry ice, and small droplets of liquid nitrogen, which take heat away from the ambient air during evaporation and thus cool it, are examples of such seeding media. . In cold clouds, a higher degree of supersaturation and supercooling around those particles can lead to a higher initial growth rate of droplets and ice particles, and an increase in the number concentration of IN due to enhanced droplet freezing. it can. In warm clouds, the higher degree of supersaturation achieved in the vicinity of the cooling particles, and thus the enhanced condensation, can lead to the formation of larger droplets. On the other hand, such droplets can enhance merging by acting as a more efficient collector in the process.

別の方法は、その水性溶質に対する蒸気飽和圧力が純水の蒸気飽和圧力に比べて低い、塩の微粒子を雲に種まきすることに基づくものである。そのようなCNからの、または付着により塩粒子を取得した液滴からの凝縮によって成長する溶質液滴は、水滴よりも大きなサイズを達成し、したがって、上述したように併合を強化することができる。この方法は、吸湿性種まき(hygroscopic seeding)として知られている。   Another method is based on seeding fine particles of salt into the cloud, where the vapor saturation pressure for the aqueous solute is low compared to the vapor saturation pressure of pure water. Solute droplets grown by condensation from such CN or from droplets that have acquired salt particles by deposition can achieve a larger size than water droplets and thus can enhance merging as described above. . This method is known as hygroscopic seeding.

強磁界、雲粒上の十分に高い電荷、または両方の組合せの存在が、降水形成を直接的または間接的に担う過程を含む、雲の発達の複数の微物理過程に大いに影響を及ぼしうることを示唆する多数の証拠がある。電荷の1つの効果は、荷電雲粒および中性雲粒による荷電エーロゾル粒子の捕捉(すなわち付着による取得)の増強である。明らかではないが、全く同じ符号の電荷をもつ雲粒間の短い距離での正味の電気力は、静電鏡像力のため常に引力がある(Tinsley等、2000)。同様の電荷をもつそのような粒子の場合、長距離斥力があるが、気流力(air flow force)が、支配的な鏡像力の範囲内に粒子をもってゆくことができる。考慮中の2つの雲粒がエーロゾル粒子と液滴である場合、引力のある正味の電気力の効果が、普通なら幾何学的に不可能な、液滴によるエーロゾル粒子の捕捉の成功をもたらすことができる。   The presence of a strong magnetic field, a sufficiently high charge on the cloud particle, or a combination of both can greatly affect multiple microphysical processes of cloud development, including processes that are directly or indirectly responsible for precipitation formation. There is a lot of evidence to suggest. One effect of charge is enhanced capture (ie, acquisition by attachment) of charged aerosol particles by charged and neutral cloud particles. Although not obvious, the net electrical force at short distances between cloud particles with exactly the same sign of charge is always attractive due to the electrostatic mirror image force (Tinsley et al., 2000). For such particles with similar charges, there is a long range repulsion, but the air flow force can carry the particles within the range of the dominant mirror image force. If the two cloud particles under consideration are aerosol particles and droplets, the effect of attractive net electrical forces can result in successful capture of aerosol particles by droplets, which is otherwise not geometrically possible Can do.

エーロゾル粒子が氷晶核である場合、液滴によるその捕捉は、液滴の瞬間凍結を生じさせる。接触凍結として知られる氷粒子生成のそのようなメカニズムは、ベルシェロン過程に対抗して、特に効率の良いメカニズムであることが分かっている(Sastry、2005)。ベルシェロン過程とは対照的に、氷粒子を、蒸発による液滴の「再処理」が関与する比較的遅い氷晶核のベルシェロン成長をバイパスして、接触凍結によって液滴から瞬時に形成することができる。一方、生成された氷粒子は、蒸気凝結、または次の過冷却液滴とさらに合体してそれを凍結させることなどによって、成長し続けることができる。   If the aerosol particles are ice nuclei, their capture by the droplets will cause the droplets to snap freeze. Such a mechanism of ice particle formation, known as contact freezing, has proven to be a particularly efficient mechanism against the Bercheron process (Sasty, 2005). In contrast to the Bercheron process, ice particles can be formed instantaneously from droplets by contact freezing, bypassing the relatively slow nuclei of Bercheron growth, which involves the “reprocessing” of droplets by evaporation. it can. On the other hand, the generated ice particles can continue to grow, such as by vapor condensation or further coalescence with the next supercooled droplet to freeze it.

人工氷晶核の冷たい雲中への種まきは、ベルシェロン過程と接触冷却過程をどちらも強化する。接触冷却過程の強化は、氷晶核の個数濃度の増加のため氷晶核捕捉の確率が上がることによるものである。しかし、あまりにも多くの氷晶核を導入すると、それらが利用できる蒸気を奪い合うため、あまりにも多くの小さくなった氷粒子の形成が生じうる。この問題は、オーバーシーディング(over−seeding)として知られている。対照的に、自然氷晶核の電気捕捉による接触凍結の増強は、それが、自然氷晶核のより効率的な使用と、最終的には、降水可能なより少数であるがより大きな氷粒子の生成を招くことができるため、有利である。   Seeding artificial ice nuclei into cold clouds enhances both the Bercheron process and the contact cooling process. The enhancement of the contact cooling process is due to an increase in the probability of capturing ice nuclei due to an increase in the number concentration of ice nuclei. However, the introduction of too many ice crystal nuclei can result in the formation of too many small ice particles because they compete for the available vapor. This problem is known as over-seeding. In contrast, the enhancement of contact freezing by electric trapping of natural ice nuclei is the more efficient use of natural ice nuclei and, ultimately, fewer but larger ice particles that can be precipitated. This can be advantageous.

引力のある電気力の別の効果に、液滴併合の収集効率の増大があり、これは、暖かい雲中での氷晶過程(ice process)のない降雨形成(rain formation)にとって特に重要である。併合事象中に、荷電液滴をより大きな中性液滴またはどちらか一方の符号で荷電したより大きな液滴によって収集すべき場合、後者は、引力のある電気力がなければ幾何学的に不可能な場合であっても成功しうる。電気的に強化された併合の別の側面が、併合効率、すなわち併合中に液滴の衝突だけでなく永久的な収集も生じた(これは、液滴が、気流によって偏向されることによる衝突を回避せず、一時的に併合し、次いで分離して、おそらくはいくつかのより小さな液滴に分かれたことを意味する)確率の増大である。電気力による併合の強化は、実験上でも(Sartor、1954;Goyer等、1960;Abbott、1975;DayanおよびGallily、1975;Smith、1972;Smith、1976;OchsおよびCzys、1987;CzysおよびOchs、1988)、理論上/モデリングでも(Sartor、1960;LindbladおよびSemonin、1963;PlumleeおよびSemonin、1965;Paluch、1970;Schlamp等、1976;Tag、1976;Tag、1977;Freire等、1979;Khain等、2004)、多くの研究の中で調査されている。   Another effect of attractive electrical force is the increased collection efficiency of droplet merging, which is particularly important for rain formation without ice processes in warm clouds . During a merge event, if the charged droplet is to be collected by a larger neutral droplet or a larger droplet charged with either sign, the latter is geometrically ineffective without an attractive electrical force. It can be successful if possible. Another aspect of electrically enhanced merging resulted in merging efficiency, i.e., permanent collection as well as droplet collision during merging (this is due to the collision of droplets being deflected by air currents). Is an increase in the probability (which means that it has temporarily merged and then separated and possibly separated into several smaller droplets). Strengthening the merger by electric force is also experimental (Sartor, 1954; Goyer et al., 1960; Abbott, 1975; Dayan and Gallilly, 1975; Smith, 1972; Smith, 1976; Ochs and Czys, 1987; Czys and Ochs, 1988. ), Theoretically / modelling (Sartor, 1960; Lindblad and Semonin, 1963; Plumelee and Semonin, 1965; Palut, 1970; Schlamp et al., 1976; Tag, 1976; Tagre, 1977; Freire et al., 1979; Khain et al., 2004. ) Has been investigated in many studies.

小液滴上の電荷の効果は、塩の吸湿性効果に類似している。塩溶液の液滴のように、ある程度まで荷電した液滴が凝縮により成長するために必要とする過飽和度はより低い(HarrisonおよびAmbaum、2008)。過冷却した、十分に荷電した液滴の電場は、その液滴の凍結を直接促進することができる。水分子は、それ自体の電気双極子モーメントを有するため、電場に整列する傾向があり、そのことが、より高い温度での過冷却水の凍結に好都合に働く。この直接的な電気凍結(electrical freezing)の効果は、まだ詳細に調査されていないが、Wei等(2008)による実験によって実証されている。   The effect of charge on small droplets is similar to the hygroscopic effect of salt. Less supersaturation is required for droplets that are charged to a certain degree, like salt solution droplets, to grow by condensation (Harrison and Ambau, 2008). The electric field of a subcooled, fully charged droplet can directly promote freezing of the droplet. Since water molecules have their own electric dipole moment, they tend to align with the electric field, which favors freezing of supercooled water at higher temperatures. The effect of this direct electrical freezing has not yet been investigated in detail, but has been demonstrated by experiments by Wei et al. (2008).

雲粒の荷電に基づく雲の調節の方法を開発するというアイデアは、新しくはない。そのような方法は、化学的な雲の種まきに代わる環境に優しい手段である。電気的方法の別の利点は、ある決まったメカニズムをターゲットとする特定の種まき方法は、曇天大気(cloudy air)中にある一定の範囲の個数濃度内で種まきすべき特定の媒体に合わせて実施されるのに対して、雲粒の荷電により、複数の降水形成メカニズムを一度で増強できることである。例えば、降水の増加は、暖かい雲中で、液滴に対する電気的に強化された吸湿性効果、および電気的に強化された併合によって達成される。混合雲、すなわち冷たい上部と暖かい下部のある雲中では、上部雲エリア内での液滴電気凍結(electro−freezing)により強化された氷生成も、この効果に寄与する。さらに、降下する氷粒子は、暖かい雲エリア内で効率の良い併合コレクタとして働くことができる(いわゆるシーダフィーダ効果)。   The idea of developing a cloud adjustment method based on cloud particle charge is not new. Such a method is an environmentally friendly alternative to chemical cloud sowing. Another advantage of electrical methods is that specific seeding methods that target a certain mechanism can be implemented for a specific medium to be seeded within a range of number concentrations in a cloudy air. On the other hand, it is possible to enhance several precipitation formation mechanisms at once by the charge of cloud droplets. For example, an increase in precipitation is achieved in warm clouds by an electrically enhanced hygroscopic effect on the droplets and an electrically enhanced merger. In mixed clouds, i.e., clouds with a cold upper part and a warm lower part, ice formation enhanced by electro-freezing droplets in the upper cloud area also contributes to this effect. Furthermore, falling ice particles can act as an efficient merging collector in the warm cloud area (so-called seeder feeder effect).

効果的であるために、雲の発達の特定の過程の増強には、電気的に活性の雲粒1つ当たりにある一定の最小電荷が必要である。例えば、併合衝突効率を強化するには、10〜20μmの半径を有する液滴上に少なくとも数百の素(電子)電荷が必要である(Khain等、2004)。効果的な電気凍結(Tinsley等、2000)ならびに小液滴の吸湿性の増強(HarrisonおよびAmbaum、2008)には、同程度の大きさの粒子1つ当たりの電荷が必要である。雲の発達過程を大いに調節するのに十分なほど荷電した雲粒を、以後過荷電粒子(supercharged particle)と呼ぶ。   In order to be effective, enhancement of certain processes of cloud development requires a certain minimum charge per electrically active cloud particle. For example, to enhance the merging collision efficiency, at least several hundred elementary (electron) charges are required on a droplet having a radius of 10-20 μm (Khain et al., 2004). Effective electrical freezing (Tinsley et al., 2000) and enhancement of the hygroscopicity of small droplets (Harrison and Abaum, 2008) require a similar charge per particle of the same size. Cloud particles that are sufficiently charged to greatly regulate the cloud development process are hereinafter referred to as supercharged particles.

雲粒を過荷電させるための第1の手法は、支配的に同じ符号をもつ(すなわち単極の)発生したイオンによる直接荷電に焦点が当てられていた。従来技術では、以後コロナ放電と呼ぶ直流(DC)コロナ放電などの単極イオナイザ、および本体内に収められた他の要素を典型的に備えるデバイスのいくつかの設計が、提案されてきた。そのようなデバイスでは、雲から取り出される、または水滴のような形で人工的に生成される、荷電すべき粒子が、コロナ放電エミッタ電極(EECD)の付近を通過し、したがって、イオン付着により電荷を取得する。あるいは、いくつかの実施形態では、粒子が電荷を、荷電電極との接触を通じて取得する。次いで、生成された荷電粒子が、雲中に導入(種まき)される。そのような方法は、例えば、Khain等の特許出願(2003)に記載されている。しかし、実際には、大量の曇天大気中の雲粒を直接過荷電させる方法の実施は、工学技術上の厳しい困難に直面する。   The first approach to overcharging cloud droplets has focused on direct charging by generated ions with predominantly the same sign (ie, unipolar). The prior art has proposed several designs of devices that typically comprise a monopolar ionizer, such as a direct current (DC) corona discharge, hereinafter referred to as a corona discharge, and other elements contained within the body. In such devices, the particles to be charged, taken from the clouds or artificially generated in the form of water drops, pass near the corona discharge emitter electrode (EECD) and are therefore charged by ion attachment. To get. Alternatively, in some embodiments, the particles acquire charge through contact with a charged electrode. Next, the generated charged particles are introduced (seeded) into the cloud. Such a method is described, for example, in the patent application (2003) of Khain et al. In practice, however, the implementation of a method for directly overcharging cloud particles in a large amount of cloudy air faces severe engineering difficulties.

イオン付着によって達成することのできる粒子上の平均電荷は、支配的な符号のイオンの個数濃度と反対符号のイオンのその濃度との比である、いわゆる単極性率(unipolarity factor)の対数に比例する(Clement等、1991)。雲粒、特に小さな雲粒を過荷電させるには、対応する単極性率も十分大きくなければならない。コロナイオンの符号とは反対の符号をもつイオンは、空気中に常に存在するため、必要な単極性は、エミッタ電極の周りの限られた荷電ゾーン内でのみ維持することができる。   The average charge on the particles that can be achieved by ion attachment is proportional to the logarithm of the so-called unipolarity factor, which is the ratio of the number concentration of the dominant sign ion to its concentration of the opposite sign ion. (Clement et al., 1991). In order to overcharge cloud particles, especially small cloud particles, the corresponding unipolarity must also be large enough. Since ions with a sign opposite to that of corona ions are always present in the air, the required unipolarity can only be maintained in a limited charging zone around the emitter electrode.

荷電デバイスの生成能を制限する他の要因は、粒子荷電に必要な時間、およびコロナ放電のイオン生成能を低減させることのある、生成された空間電荷の強電場である(Smith、1972;Loveland等、1972)。粒子を電極と接触過荷電させることも、実際には、そうした粒子のごく一部についてしか達成することができないため、問題となる。   Other factors that limit the ability of the charged device to generate are the time required for particle charging and the strong electric field of the generated space charge that can reduce the ion generating ability of the corona discharge (Smith, 1972; Loveland). Et al., 1972). Overcharging the particles in contact with the electrodes is also problematic because in practice only a small part of such particles can be achieved.

荷電ゾーンから移動させられた後、粒子は、粒子電荷にその速度が比例する粒子の非平衡の電荷減衰のため、短時間しか過荷電状態にとどまらない。このことが、そのような粒子を大量の曇天大気全体にわたって限られた時間内で分散させるという困難な課題をもたらす。短寿命の過荷電粒子を用いた雲の地形性種まきは、効率的となる可能性が低いため、そのような不安定な種まき用媒体は、雲の高度で生成して種まきすべきであり、それにより、航空機または無人機などのいくつかの空輸輸送機のコストのかかる利用が必要となる。従来技術で提案された、過荷電粒子を雲中に供給するために煙突様の導管を利用することも、工学技術上の困難および高コストに直面する。   After being moved out of the charge zone, the particles remain overcharged for only a short time due to the non-equilibrium charge decay of the particles whose velocity is proportional to the particle charge. This presents the difficult task of dispersing such particles over a large amount of cloudy atmosphere within a limited time. Cloud topographic seeding with short-lived overcharged particles is unlikely to be efficient, so such unstable seeding media should be generated and seeded at cloud altitude, This necessitates costly use of some air transports such as aircraft or unmanned aircraft. Utilizing chimney-like conduits, as proposed in the prior art, to supply overcharged particles into the cloud also faces engineering difficulties and high costs.

従来技術で提案された技術的手段による雲粒の直接過荷電に基づく方法は、実際には、実施が明らかに困難であり、したがって、既存の雲の種まき法に匹敵しえない。   The method based on the direct overcharge of cloud particles by the technical means proposed in the prior art is in fact clearly difficult to implement and therefore not comparable to existing cloud seeding methods.

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したがって、従来技術の上述の欠点を克服する、気象調節のための改善された装置を提供することが、本願の一目的である。従来技術の欠点を回避し、より効率が良く、よりコストのかからない、ターゲット領域内で降水量を増加させる改善された方法を提供することが、本発明の別の目的である。制御が容易で、成功率を増加させる、ターゲット領域内で降水量を増加させる方法を提供することが、本発明の別の目的である。これらの目的は、独立請求項に記載の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を記載する。   Accordingly, it is an object of the present application to provide an improved device for weather control that overcomes the above-mentioned drawbacks of the prior art. It is another object of the present invention to provide an improved method of increasing precipitation in a target area that avoids the drawbacks of the prior art and is more efficient and less costly. It is another object of the present invention to provide a method for increasing precipitation in a target area that is easy to control and increases the success rate. These objects are achieved by the features of the independent claims. The dependent claims describe preferred embodiments of the invention.

本発明は、気象調節のための装置を提供する。この装置は、エミッタ電極と、エミッタ電極に電気的に結合された、エミッタ電極に電荷を与える手段と、エミッタ電極を所定の高さに支持するための絶縁支持体と、装置を接地する手段とを備える。エミッタ電極は、マルターフィルム(Malter film)を備える。マルターフィルムは、好ましくは、1種または複数種の非導電性材料からなる薄膜を備える。マルターフィルムに特に好ましい材料は、次の材料、Al、ZnSiO、SiO、ZrO、CaCO、Taの1つまたは組合せである。 The present invention provides an apparatus for weather control. The apparatus comprises an emitter electrode, means for providing a charge to the emitter electrode, electrically coupled to the emitter electrode, an insulating support for supporting the emitter electrode at a predetermined height, and means for grounding the apparatus. Is provided. The emitter electrode includes a Malter film. The Malter film preferably comprises a thin film made of one or more kinds of non-conductive materials. Particularly preferred materials for the Malter film are one or a combination of the following materials: Al 2 O 3 , Zn 2 SiO 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CaCO 3 , Ta 2 O 5 .

好ましい一実施形態では、エミッタ電極が、導電性表面を有するコンデンサである。コンデンサは、好ましくは、ほぼ球形である。「ほぼ球形の」コンデンサは、いくらか球形の形状を有するコンデンサと理解されたい。前記形状は、例えば、球形形状に類似した多角形に構成される、いくつかの面または平面構造を備えることができる。例えば、いくつかの五角形および六角形を、サッカーボール上と同じく構成することができる。   In a preferred embodiment, the emitter electrode is a capacitor having a conductive surface. The capacitor is preferably approximately spherical. A “substantially spherical” capacitor is to be understood as a capacitor having a somewhat spherical shape. The shape can comprise several planes or planar structures configured, for example, in a polygon similar to a spherical shape. For example, several pentagons and hexagons can be configured as on a soccer ball.

本発明の装置の好ましい一実施形態によれば、エミッタ電極は、1つまたは複数のコロナ放電エミッタ電極組立体を備え、それらは互いに機械的および/または電気的に結合される。   According to a preferred embodiment of the device of the invention, the emitter electrode comprises one or more corona discharge emitter electrode assemblies, which are mechanically and / or electrically coupled to each other.

装置の支持体は、好ましくは6m〜30m、特に好ましくは8m〜15mの高さを有する。支持体が絶縁層を備えることがさらに好ましい。あるいは、支持体は、絶縁材料から形成してもよい。支持体は、剛性構造をさらに有することができる。例えば、エミッタ電極は、表面を有する平面多角形形状のフレームによって支持することができる。   The support of the device preferably has a height of 6 m to 30 m, particularly preferably 8 m to 15 m. More preferably, the support comprises an insulating layer. Alternatively, the support may be formed from an insulating material. The support can further have a rigid structure. For example, the emitter electrode can be supported by a planar polygonal frame having a surface.

一実施形態では、エミッタ電極が、フレームの表面を横切り、ある距離だけ分離された、2本以上の電気的に結合された平行ワイヤセグメントを備える。   In one embodiment, the emitter electrode comprises two or more electrically coupled parallel wire segments that are separated by a distance across the surface of the frame.

エミッタ電極に電荷を与える手段は、大きな電荷密度および/または大電圧を与えるのに適した任意の手段とすることができる。この手段に好ましい一例が、ヴァンデグラフ起電機の荷電エンジン(charging engine)である。   The means for applying charge to the emitter electrode can be any means suitable for applying a large charge density and / or high voltage. A preferred example of this means is a charging engine of a van der graph machine.

好ましい一実施形態によれば、好ましくは中実または管状ワイヤの形状であり、好ましくは1本または複数本のコロナ放電開始ワイヤをさらに備えた2つ以上のマルター電極をエミッタ電極が備える。マルター電極の直径は、好ましくは、コロナ放電開始ワイヤの直径よりも大きい。コロナ放電開始ワイヤは、好ましくは、マルター電極の付近に配置され、マルター電極に機械的および/または電気的に結合される。一実施形態によれば、マルター電極は、フレームの表面を横切り、ある距離だけ分離された、平行セグメントの形で構成される。   According to a preferred embodiment, the emitter electrode comprises two or more Malter electrodes, preferably in the form of a solid or tubular wire, preferably further comprising one or more corona discharge initiating wires. The diameter of the Malter electrode is preferably larger than the diameter of the corona discharge starting wire. The corona discharge initiating wire is preferably located near the malter electrode and is mechanically and / or electrically coupled to the malter electrode. According to one embodiment, the Malter electrodes are configured in the form of parallel segments that are separated by a distance across the surface of the frame.

一代替実施形態では、エミッタ電極が、箔帯(foil strip)形状の2つ以上のマルター電極を備える。エミッタ電極は、ワイヤメッシュをさらに備えることができる。その代わりにまたはそれに加えて、エミッタ電極は、マルター電極メッシュを備えることができる。   In one alternative embodiment, the emitter electrode comprises two or more Malter electrodes in the form of a foil strip. The emitter electrode can further comprise a wire mesh. Alternatively or additionally, the emitter electrode can comprise a Malter electrode mesh.

別の実施形態によれば、装置は、エミッタ電極のワイヤループの非接触加熱に適した高周波電磁波発生器を備える。   According to another embodiment, the apparatus comprises a high frequency electromagnetic wave generator suitable for non-contact heating of the wire loop of the emitter electrode.

装置が1つまたは複数の接地電極を備え、接地電極は、1つまたは複数のエミッタ電極組立体の下方にあり、接地する手段に電気的に結合されることがさらに好ましい。装置は、1つまたは複数のコレクタ電極をさらに備えることができる。   More preferably, the apparatus comprises one or more ground electrodes, the ground electrodes being below the one or more emitter electrode assemblies and electrically coupled to the grounding means. The apparatus can further comprise one or more collector electrodes.

本発明の好ましい一実施形態によれば、装置は、導電性電解質溶液を収容するリザーバをさらに備える。さらに、エーロゾル発生器を設けることができ、エーロゾル発生器は、好ましくは、電解質溶液を広めるための1つまたは複数のデバイスを備える。   According to a preferred embodiment of the present invention, the device further comprises a reservoir for containing the conductive electrolyte solution. Further, an aerosol generator can be provided, and the aerosol generator preferably comprises one or more devices for spreading the electrolyte solution.

別の好ましい実施形態では、装置は、上昇気流を発生させる1つまたは複数の手段をさらに備える。この手段は、例えば、熱源を備えることができる。そのような熱源の簡単な一例が、装置の下方または周りに配置される、太陽放射を吸収する黒色物質である。   In another preferred embodiment, the apparatus further comprises one or more means for generating an updraft. This means may comprise, for example, a heat source. A simple example of such a heat source is a black material that absorbs solar radiation, placed below or around the device.

本発明の別の態様によれば、気象調節のための装置が提供され、この装置は、エミッタ電極を運ぶのに適した軽航空機と、エミッタ電極に電気的に結合された、エミッタ電極に電荷を与える手段と、装置を接地する手段とを備える。本発明の第1の態様による装置の作動高さは、絶縁支持体の高さによって制限されるが、本発明の第2の態様による装置の作動高さは、エミッタ電極を軽航空機によって任意の作動高さに輸送することができるため、基本的に無制限である。したがって、本発明による装置は、装置の特定の用途に応じて、所定の高さに上昇させることができる。例えば、本発明による装置の高さは、ターゲット領域内に存在する雲の高さに応じて調節することができる。それにより、本発明による装置の有効性および成功率が、従来技術に比べて劇的に増加することが可能である。   In accordance with another aspect of the present invention, an apparatus for weather control is provided, the apparatus comprising: a light aircraft suitable for carrying an emitter electrode; and a charge on the emitter electrode electrically coupled to the emitter electrode. And means for grounding the device. The operating height of the device according to the first aspect of the present invention is limited by the height of the insulating support, but the operating height of the device according to the second aspect of the present invention is not limited by any light aircraft. Since it can be transported to the working height, it is basically unlimited. Thus, the device according to the present invention can be raised to a predetermined height depending on the specific application of the device. For example, the height of the device according to the invention can be adjusted according to the height of the clouds present in the target area. Thereby, the effectiveness and success rate of the device according to the invention can be dramatically increased compared to the prior art.

好ましくは、軽航空機は、エミッタ電極に電荷を与える手段に係留ロープを介して接続される。好ましい一実施形態によれば、軽航空機は、表面を有する軽航空コンデンサ(lighter−than−air capacitor)である。換言すれば、軽航空機は、コンデンサを形成し、または、コンデンサとして利用することもできる構成部品から基本的に形成される。好ましくは、複数のエミッタ電極組立体が、軽航空コンデンサの表面の周りに構成され、例えば可変長の複数の支持ロッドを用いてそこに一様に固定される。支持ロッドは、コンデンサの表面に接触する、応力支持機構となる脚を有することができる。   Preferably, the light aircraft is connected via a mooring rope to means for applying a charge to the emitter electrode. According to a preferred embodiment, the light aircraft is a light-tan-air capacitor having a surface. In other words, a light aircraft is basically formed from components that form a capacitor or can also be used as a capacitor. Preferably, a plurality of emitter electrode assemblies are configured around the surface of the light aviation capacitor and are fixed thereto uniformly, for example using a plurality of support rods of variable length. The support rod can have legs that provide a stress support mechanism that contacts the surface of the capacitor.

一代替実施形態によれば、エミッタ電極は、球面または準球面を有する中空のコンデンサを備え、軽航空機がコンデンサの内側に構成される。好ましくは、1つまたは複数のエミッタ電極組立体が、コンデンサの周りに構成され、コンデンサに電気的に結合される。エミッタ電極組立体が、軽航空機の表面を取り囲むワイヤメッシュであることがさらに好ましい。好ましい一例では、エミッタ電極組立体が、軽航空機の表面とメッシュの間に配置された球体によって支持され、球体は、軽航空機の周りに一様に配置される。   According to one alternative embodiment, the emitter electrode comprises a hollow capacitor having a spherical or quasi-spherical surface, and the light aircraft is configured inside the capacitor. Preferably, one or more emitter electrode assemblies are configured around the capacitor and electrically coupled to the capacitor. More preferably, the emitter electrode assembly is a wire mesh that surrounds the surface of the light aircraft. In a preferred example, the emitter electrode assembly is supported by a sphere disposed between the surface of the light aircraft and the mesh, and the sphere is uniformly disposed around the light aircraft.

第1の態様による装置(支持体上に取り付けられる)に関して説明する好ましい特徴を、第2の態様による装置(軽航空機)を向上させるためにも利用できることを、当業者なら理解するであろう。   One skilled in the art will appreciate that the preferred features described with respect to the device according to the first aspect (mounted on a support) can also be used to improve the device according to the second aspect (light aircraft).

本発明のさらに別の態様によれば、ターゲット領域内で降水量を増加させる方法が提供される。この方法は、エミッタ電極を設けるステップと、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の気象状態を分析するステップと、気象分析に応答してエミッタ電極に電荷を与え、それにより、エミッタ電極にエミッタ電極の付近をイオン化させるステップとを含む。   According to yet another aspect of the invention, a method for increasing precipitation in a target area is provided. The method includes providing an emitter electrode, analyzing a weather condition in and / or near the target area, and charging the emitter electrode in response to the weather analysis, thereby providing the emitter electrode with an emitter electrode. And ionizing the vicinity of.

好ましい一実施形態によれば、この方法は、エミッタ電極を所定の高さに上昇させるステップをさらに含む。第1の代替手段によれば、所定の高さは6m〜30mであり、好ましくは8m〜15mである。本発明の第2の態様によれば、所定の高さは100mを上回り、好ましくは500mを上回る。   According to a preferred embodiment, the method further comprises raising the emitter electrode to a predetermined height. According to a first alternative, the predetermined height is 6 m to 30 m, preferably 8 m to 15 m. According to the second aspect of the invention, the predetermined height is above 100 m, preferably above 500 m.

所定の高さは、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の気象状態に基づいて決定されることが、一般に好ましい。所定の高さは、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の雲の高度に基づいて決定されることが特に好ましい。この方法の好ましい一実施形態によれば、所定の高さは、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の雲の高度の少なくとも50%であり、好ましくは少なくとも65%である。   It is generally preferred that the predetermined height is determined based on weather conditions within and / or near the target area. It is particularly preferred that the predetermined height is determined based on the altitude of the clouds in and / or near the target area. According to one preferred embodiment of the method, the predetermined height is at least 50%, preferably at least 65% of the altitude of the clouds in and / or near the target area.

第1の態様によれば、エミッタ電極を設けるステップが、エミッタ電極を絶縁支持体上に取り付けることを含むことが好ましい。第2の態様によれば、エミッタ電極を設けるステップが、好ましくは、軽航空機を用いてエミッタ電極を上昇させるステップを含む。   According to the first aspect, preferably the step of providing the emitter electrode includes mounting the emitter electrode on an insulating support. According to the second aspect, providing the emitter electrode preferably includes raising the emitter electrode using a light aircraft.

エミッタ電極がマルターフィルムを備えることが、さらに好ましい。マルターフィルムは、1種または複数種の非導電性材料からなる薄膜、好ましくは次の材料、Al、ZnSiO、SiO、ZrO、CaCO、Taの1つまたは組合せからなる薄膜を備える。 More preferably, the emitter electrode comprises a Malter film. The Malter film is a thin film made of one or a plurality of non-conductive materials, preferably one of the following materials: Al 2 O 3 , Zn 2 SiO 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CaCO 3 , Ta 2 O 5 . One or a combination of thin films.

別の好ましい実施形態によれば、本発明の方法は、エミッタ電極の下方の土壌に、水または水性導電性電解質溶液を用いて加湿するステップを含む。   According to another preferred embodiment, the method of the present invention comprises the step of humidifying the soil below the emitter electrode with water or an aqueous conductive electrolyte solution.

好ましくは、金属またはワイヤメッシュのシートを備える1つまたは複数のコレクタ電極が、エミッタ電極の下方の地球表面上に配置され、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合される。一般に、本発明の方法は、1つまたは複数の接地電極を設けるステップを含むことができる。さらに、エミッタ電極の下方に熱源を配置することができる。熱源は、エミッタ電極の下方に分配される、太陽放射を吸収する物質によって達成することができる。   Preferably, one or more collector electrodes comprising a sheet of metal or wire mesh are disposed on the earth surface below the emitter electrode and electrically coupled to the one or more ground electrodes. In general, the method of the present invention can include providing one or more ground electrodes. Furthermore, a heat source can be disposed below the emitter electrode. The heat source can be achieved by a material that absorbs solar radiation distributed below the emitter electrode.

特定の一実施形態によれば、導電性電解質溶液を収容するリザーバを設けることができ、リザーバは、エミッタ電極の下方の地球表面上に配置され、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合される。さらに、地球表面上に導電性炭素粒の層を設けることができ、その層は、エミッタ電極の下方にあり、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合される。   According to one particular embodiment, a reservoir containing a conductive electrolyte solution may be provided, the reservoir being disposed on the earth surface below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes. Is done. In addition, a layer of conductive carbon grains can be provided on the surface of the earth, the layer being below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes.

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、いくつかのエミッタ電極が設けられ、エミッタ電極組立体として構成される。好ましくは、いくつかのエミッタ電極組立体が設けられる。いくつかのエミッタ電極組立体は、好ましくは、例えば平面形状のフレームによって支持される。好ましくは、エミッタ電極組立体は、互いに電気的に結合され、可撓性ジョイント(flexible joint)を用いて互いに、またフレームの側部に機械的に結合される。フレームは、好ましくは、地球表面とある角度をなして配置される。前記角度は、好ましくは、約20〜約70度である。   According to a preferred embodiment of the method of the invention, several emitter electrodes are provided and are configured as an emitter electrode assembly. Preferably several emitter electrode assemblies are provided. Some emitter electrode assemblies are preferably supported by, for example, a planar frame. Preferably, the emitter electrode assemblies are electrically coupled to each other and mechanically coupled to each other and to the sides of the frame using flexible joints. The frame is preferably arranged at an angle with the earth surface. The angle is preferably about 20 to about 70 degrees.

好ましい一実施形態では、エミッタ電極が、フレームの表面を横切り、ある距離だけ分離された、2本以上の電気的に結合された平行ワイヤセグメントを備える。好ましい一例では、フレームが三角形であり、両方のワイヤセグメント端部が、フレームの2つの側部のそれぞれに対をなして固定されたいくつかの可撓性支持物によって定位置に保持され、可撓性支持物は、ワイヤセグメントに対する応力支持機構となる。好ましくは、フレームが三角形であり、ワイヤがフレームに、フレームの2つの側部上のノッチを通って1本のストランドの形で巻きつけられ、ノッチは、フレームのそれらの側部上に対をなして設けられる。   In a preferred embodiment, the emitter electrode comprises two or more electrically coupled parallel wire segments that are separated by a distance across the surface of the frame. In a preferred example, the frame is triangular and both wire segment ends are held in place by a number of flexible supports fixed in pairs on each of the two sides of the frame. The flexible support provides a stress support mechanism for the wire segment. Preferably, the frame is triangular and the wire is wrapped around the frame in the form of a single strand through notches on the two sides of the frame, the notches being paired on those sides of the frame It is provided.

エミッタ電極組立体は、好ましくは、二等辺三角形形状であり、1つまたは複数の角錐に構成される。角錐の底面は、好ましくは、エミッタ電極を含まず、地球表面に平行に配置される。好ましくは、隣接する角錐の頂点が異なる方向を向く。   The emitter electrode assembly is preferably isosceles triangular and is configured in one or more pyramids. The bottom surface of the pyramid preferably does not include the emitter electrode and is arranged parallel to the earth surface. Preferably, the apexes of adjacent pyramids face different directions.

本発明の第1および第2の態様による装置を、上述した方法を実施するために利用できることを、当業者なら理解するであろう。本発明の方法の特に好ましい一実施形態によれば、2つ以上の装置を1列に、特に卓越風と同じ方向に配列することができる。したがって、本発明による方法によって達成すべき効果を増大させ、さらには倍増させることさえできる。それに加えてまたはその代わりに、上述した装置の2つ以上の平行列が、グリッドの形で配列される。グリッド、および特に隣接する装置間の距離は、好ましくは、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の気象状態に基づいて決定される。   One skilled in the art will appreciate that the apparatus according to the first and second aspects of the present invention can be utilized to perform the methods described above. According to one particularly preferred embodiment of the method of the invention, two or more devices can be arranged in a row, in particular in the same direction as the prevailing wind. Thus, the effects to be achieved by the method according to the invention can be increased and even doubled. In addition or alternatively, two or more parallel rows of the devices described above are arranged in the form of a grid. The distance between the grid and in particular adjacent devices is preferably determined based on weather conditions in and / or near the target area.

本発明の別の態様によれば、上述した方法を、逆の効果を達成するために利用することができる。したがって、第1のターゲット領域内で降水を減少させる方法が提供される。この方法は、降水を増加させる第2のターゲット領域を選択するステップと、前記第2のターゲット領域内での降水を、上述した方法によって増加させるステップとを含む。それにより、前記第1のターゲット領域内での降水の減少が生じる。降水を増加させる方法に関して上述した好ましい特徴はいずれも、降水を減少させる方法にも使用できることを、当業者なら理解するであろう。   According to another aspect of the invention, the method described above can be utilized to achieve the opposite effect. Accordingly, a method for reducing precipitation within a first target area is provided. The method includes selecting a second target region for increasing precipitation and increasing the precipitation in the second target region by the method described above. Thereby, a decrease in precipitation occurs in the first target area. Those skilled in the art will appreciate that any of the preferred features described above with respect to methods of increasing precipitation can be used in methods of decreasing precipitation.

装置に関して説明するあらゆる特徴を、上述した方法を向上させるためにも利用することでき、逆も同様であることをさらに理解されたい。   It should be further understood that any feature described with respect to the apparatus can be used to improve the method described above and vice versa.

上述した方法および装置は、本発明のいくつかの用途に利用することができる。第1の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、ターゲット領域内での霧の消散に対する使用を対象とする。上述した装置および/または方法を用いたターゲット領域内での降水の増加が、前記ターゲット領域内に存在するあらゆる霧を本質的に消散させることを、当業者なら理解するであろう。   The methods and apparatus described above can be utilized in several applications of the present invention. According to a first aspect, the present invention is directed to the use of the apparatus and / or method described above for dissipating fog in a target area. One skilled in the art will appreciate that increased precipitation in a target area using the apparatus and / or method described above essentially dissipates any fog present in the target area.

第2の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、ターゲット領域内での雲量の増加に対する使用を対象とする。それにより、ターゲット領域内での地球表面の温度が減少する。   According to a second aspect, the present invention is directed to the use of the above-described apparatus and / or method for increasing cloud coverage within a target area. Thereby, the temperature of the earth surface in the target area is reduced.

第3の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、サイクロン発達の初期段階でのその形成確率および強度の低下に対する使用を対象とする。   According to a third aspect, the present invention is directed to the use of the apparatus and / or method described above for the reduction of its formation probability and intensity at an early stage of cyclone development.

第4の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、内陸への海洋水分流入および陸域内での水分再循環の増強に対する使用を対象とする。   According to a fourth aspect, the present invention is directed to the use of the above-described apparatus and / or method for inland marine water inflow and enhanced water recirculation in land.

第5の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、ターゲット領域内での森林再生に対する使用を対象とする。   According to a fifth aspect, the present invention is directed to the use of the above-described apparatus and / or method for reforestation within a target area.

本発明のさらなる態様、目的、および利点を次に、図を参照して説明する。   Further aspects, objects and advantages of the present invention will now be described with reference to the figures.

以下では、本発明の好ましい諸実施形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明による装置の好ましい一実施形態のスケッチである。1 is a sketch of a preferred embodiment of an apparatus according to the present invention. 本発明による装置の別の好ましい実施形態のスケッチである。3 is a sketch of another preferred embodiment of the device according to the invention. 本発明の装置の別の好ましい実施形態を示す図である。FIG. 3 shows another preferred embodiment of the device of the present invention. 本発明による装置の別の好ましい実施形態を示す図である。FIG. 4 shows another preferred embodiment of the device according to the invention. 好ましい一実施形態による角錐フレーム上のいくつかのエミッタ電極組立体の構成を示す図である。FIG. 6 shows the configuration of several emitter electrode assemblies on a pyramid frame according to a preferred embodiment. 図5に示す構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure shown in FIG. 図5に示す構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure shown in FIG. 図5に示す構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure shown in FIG. 図5に示す構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure shown in FIG. 本発明による基本エミッタ電極組立体の三角形実施形態を示す図である。FIG. 3 shows a triangular embodiment of a basic emitter electrode assembly according to the present invention. 本発明による基本エミッタ電極組立体の三角形実施形態を示す図である。FIG. 3 shows a triangular embodiment of a basic emitter electrode assembly according to the present invention. 三角形基本エミッタ電極組立体の一代替実施形態を示す図である。FIG. 6 illustrates an alternative embodiment of a triangular basic emitter electrode assembly. 三角形基本エミッタ電極組立体の別の実施形態を示す図である。FIG. 6 shows another embodiment of a triangular basic emitter electrode assembly. 本発明による装置の好ましい一実施形態を示す図である。FIG. 2 shows a preferred embodiment of the device according to the invention. 本発明による準球形コンデンサの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the quasi-spherical capacitor | condenser by this invention. 本発明に使用される軽航空機の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the light aircraft used for this invention. 本発明によるマルター電極を示す図である。It is a figure which shows the Malter electrode by this invention. 本発明によるマルターメッシュを示す図である。It is a figure which shows the Malter mesh by this invention. 本発明によるマルターメッシュを示す図である。It is a figure which shows the Malter mesh by this invention. 本発明によるマルター箔帯を示す図である。It is a figure which shows the Malter foil strip by this invention. 水分子がイオンと衝突する間のその軌道を示す図である。It is a figure which shows the trajectory while a water molecule collides with ion.

本明細書で説明する一般的な方法およびその実施においては、人工雲荷電が、地上のデバイスを用いて間接的にかつ遠隔で達成され、電気的に不安定な過荷電液滴を雲に種まきするための技法は必要ない。この方法の基礎は、雲荷電の自然過程を、設計した手段を用いて制御可能に増強することであり、それに代わる手段として設計しようとすることではない。いくつかの特定の非限定的な実施形態が、主として、ターゲットエリア内での降水の増加を扱う。大地エリアでの降水の増加は、さまざまな実施形態では、ターゲット大地エリアと気象的に関係する大気のターゲット領域内の雲粒に対して付加的な電荷を導入し、その導入が後にターゲット大地エリア上に降水を引き起こすことによって実施される。   In the general method and its implementation described herein, artificial cloud charging is accomplished indirectly and remotely using terrestrial devices to seed electrically unstable overcharged droplets into the cloud. No technique is needed to do that. The basis of this method is to control the natural process of cloud charging in a controllable manner using the designed means, not to try to design it as an alternative. Some specific non-limiting embodiments primarily deal with increased precipitation within the target area. Increased precipitation in the ground area, in various embodiments, introduces additional charges to cloud particles in the target area of the atmosphere that are meteorologically related to the target ground area, which is later introduced into the target ground area. Implemented by causing precipitation on top.

本質的に、あらゆる雲は荷電しており、すなわち、ある程度荷電粒子を含む。雷雨雲中では、強い内部荷電の複数のメカニズムが、降水形成、特に氷生成に関係しており、したがって、雲荷電と降水の間に正のフィードバックを形成する(MacGormanおよびRust、1988)。全球雷雨活動が、グローバルサーキット(global electric circuit)モデルにおける支配的な電荷セパレータ(charge separator)であると考えられており(Wilson、1929)、その活動において、負に荷電した地球と正に荷電した電離圏の間で約250〜300kVの電位が維持される。反対極性をもつ空気イオン(両極イオン化)対が、大気空気中で自然の高エネルギー粒子、主として宇宙線によって、絶えず生成されている。晴天領域では、それらのイオンが、いわゆる晴天電場、すなわち電離圏から地球への電位勾配によって駆動され、したがって、晴天電流または周囲電流(ambient current)として知られる、大気柱を約1〜4pAm−2の密度で流れる漏れ電流が形成する。 Essentially every cloud is charged, i.e. contains some charged particles. In thunderstorm clouds, multiple mechanisms of strong internal charge are associated with precipitation formation, particularly ice formation, and thus form positive feedback between cloud charge and precipitation (MacGorman and Rust, 1988). Global thunderstorm activity is considered to be the dominant charge separator in the global electric circuit model (Wilson, 1929), in which the negatively charged Earth and positively charged A potential of about 250-300 kV is maintained between the ionosphere. Air ion (bipolar ionization) pairs of opposite polarity are continually generated by natural high-energy particles, primarily cosmic rays, in atmospheric air. In the clear sky region, those ions are driven by a so-called clear sky electric field, ie, a potential gradient from the ionosphere to the earth, and thus about 1 to 4 pAm −2 of atmospheric column, known as clear sky current or ambient current. Leakage current flowing at a density of

内部荷電がない、または比較的弱い非雷雨層雲が、地球上の全降水の大部分を生成する。そのような雲は、晴天電流による外部荷電の影響を受けやすい。というのも、曇天大気の導電率は典型的に、主として晴天電流のキャリアであるイオンが雲粒に付着することにより、同じ高度の晴天大気(clear air)の導電率の何分の1もの小ささになるためである(ZhouおよびTinsley、2007)。ほぼ下向きの晴天電流が、高勾配の導電率を有する晴天大気から曇天大気への境界面を通って流れるとき、電荷が雲境界の粒子上に蓄積し、すなわち正電荷が上部で、また負電荷が下部で蓄積する。   Non-thunderstorm clouds with no internal charge or relatively weakness produce the majority of total precipitation on Earth. Such clouds are susceptible to external charging due to clear sky current. This is because the conductivity of the cloudy atmosphere is typically a fraction of the conductivity of the clear air at the same altitude, mainly due to the deposition of ions, which are mainly carriers of clear sky current, on the cloud particles. This is because it becomes small (Zhou and Tinsley, 2007). When an almost downward clear sky current flows through the clear-air to cloudy-air interface with high gradient conductivity, charge accumulates on the particles at the cloud boundary, i.e., positive charge is at the top and negative charge. Accumulates at the bottom.

外部雲荷電における電荷分離は、次のように生じる。高エネルギー粒子によってイオン対が形成されると、微視的スケールでの初期電荷分離が生じる。次いで、晴天電場内の電気力により、反対極性をもつイオンが反対方向に、すなわち正イオンが下方に、また負イオンが上方に引き離される。最終的に、それらのイオンのいくつかが雲粒に付着し、したがって雲粒を、雲境界の上部で正に、また下部で負に荷電させる。どの電荷分離も、エネルギー入力を必要とする。イオン対を形成するための初期エネルギー入力は、高エネルギー粒子によってもたらされる。反対符号イオンを巨視的距離まで分離するのに必要なエネルギー入力は、この過程において発電機として働くグローバルサーキットによってもたらされる。   Charge separation in external cloud charging occurs as follows. When ion pairs are formed by high energy particles, initial charge separation on a microscopic scale occurs. The electric force in the clear electric field then pulls ions of opposite polarity in the opposite direction, i.e. positive ions downward and negative ions upward. Eventually, some of these ions will attach to the cloud, thus charging the cloud positively at the top of the cloud boundary and negatively at the bottom. Any charge separation requires energy input. The initial energy input for forming ion pairs is provided by high energy particles. The energy input required to separate the opposite sign ions to the macroscopic distance is provided by a global circuit that acts as a generator in this process.

外部荷電によって雲粒上で達成される平均電荷は、晴天電流密度に比例し、典型的には過荷電しきい値に近く(ZhouおよびTinsley、2007;HarrisonおよびAmbaum、2008)、これは、雲粒の過荷電部分が雲の発達に影響を及ぼしうることを示唆している。一方、気象変数が晴天電流と強く相関があるということの多数の証拠が、観測によりもたらされている。太陽活動の周期的変動および不規則変動が、下層大気中での大気イオン化、したがって晴天電流を変調させる。気象変数の太陽活動による影響の受けやすさを観測したものに基づく最近の調査は、宇宙線の入射が無視できないことを強く示している(Tinsley、2000;Carslaw等、2002;TinsleyおよびYu、2002;Palle等、2004;HarrisonおよびAmbaum、2008)。降水と宇宙線流束の間の統計的関係の証拠が、最初にKnivetonおよびTodd(2001)によって提示され、後にZhao等(2004)によって提示された。地中海沿岸周辺のさまざまな位置で異なる、大雨の宇宙線との相関関係の比較分析が、MavrakisおよびLykoudis(2006)によって行われた。   The average charge achieved on the cloud by external charge is proportional to the clear sky current density and is typically near the overcharge threshold (Zhou and Tinsley, 2007; Harrison and Ambum, 2008), which It suggests that the overcharged part of the grain can affect the cloud development. On the other hand, observations provide a lot of evidence that meteorological variables are strongly correlated with clear sky currents. Periodic and irregular fluctuations in solar activity modulate atmospheric ionization in the lower atmosphere and hence clear-air currents. Recent studies based on observations of the susceptibility of weather variables to solar activity strongly indicate that cosmic ray incidence cannot be ignored (Tinsley, 2000; Carslaw et al., 2002; Tinsley and Yu, 2002). Palle et al., 2004; Harrison and Ambum, 2008). Evidence for a statistical relationship between precipitation and cosmic ray flux was first presented by Kniveton and Todd (2001) and later by Zhao et al. (2004). A comparative analysis of correlations with heavy rain cosmic rays that differ at different locations around the Mediterranean coast was performed by Mavrakis and Lykoudis (2006).

原則として、気象調節は、非雷雨雲の外部荷電がその影響を受ける晴天電流の密度を制御することによって達成することができる。大量の大気空気中で人工両極イオン化を生じさせることは技術的に困難であるため、可能であれば、雲の高度で晴天電場を増加させることが一選択肢となる。これは、雲の下方にある電荷コンデンサとして働く物体に対する電荷の蓄積によって局所的に達成することができる。このコンデンサの電場の方向が晴天電場の方向と同じ(下向き)になるため、負電荷が好ましい。地上でのコンデンサの上昇が大きいほど、雲の高度での電場強度が大きくなる。これは、この文脈では導電性である大地によって生じる反対符号の鏡像電荷の電場が、雲の高度では、コンデンサの上昇とともに減少するためでもある。   In principle, weather control can be achieved by controlling the density of clear-sky currents to which the external charge of non-thunderstorm clouds is affected. Because it is technically difficult to generate artificial bipolar ionization in large amounts of atmospheric air, increasing the clear field at cloud altitude is an option if possible. This can be achieved locally by the accumulation of charge on an object that acts as a charge capacitor below the cloud. Since the direction of the electric field of this capacitor is the same as the direction of the clear sky electric field (downward), a negative charge is preferable. The greater the rise of the capacitor on the ground, the greater the electric field strength at the cloud altitude. This is because the electric field of the opposite sign mirror image charge caused by the earth, which is conductive in this context, decreases with increasing capacitor at cloud altitude.

上記の構成におけるコンデンサが、電荷コンデンサの一般的なタイプである、半径Rの導電性表面を有する球形であり、地上の高さhまで上昇させられ、大地に対して電位Uに維持された場合、雲の高度Hでの電場Eは、次の式によって与えられる。   When the capacitor in the above configuration is a sphere with a conductive surface of radius R, a common type of charge capacitor, raised to a height h above the ground and maintained at the potential U with respect to the ground The electric field E at cloud altitude H is given by:

Figure 2011529332
Figure 2011529332

前述の鏡像電荷の影響を考慮に入れた式(1)により、パラメータR、U、およびhの実際的な要件を評価することが可能になる。雲底H=600mにおいて、その高度の雲にとって適度な電場の強化であり、雲荷電電流の数倍の増加をもたらすE=120V/mを達成するには、h=300mのところのR=3mを有する球形コンデンサを、約U=3.5MeVの電圧に設定すべきである。   Equation (1) taking into account the effect of the aforementioned mirror image charge makes it possible to evaluate the practical requirements of the parameters R, U and h. To achieve E = 120 V / m at cloud bottom H = 600 m, which is a moderate electric field enhancement for clouds at that altitude and results in a several-fold increase in cloud charge current, R = 3 m at h = 300 m Should be set to a voltage of about U = 3.5 MeV.

非限定的な例として、上記のパラメータの値を1桁の開きで達成するための要件は、その荷電エンジンが接地されており、荷電エンジンに電気的に結合されたその球形コンデンサが軽航空機によって地球表面の上方の必要な高さに上昇させられる、ヴァンデグラフ起電機(VDGG)で技術的に満たすことができる。   As a non-limiting example, the requirement to achieve the above-mentioned parameter value with a single digit opening is that the charged engine is grounded and the spherical capacitor electrically coupled to the charged engine is It can be technically fulfilled with a Van de Graff electromotive (VDGG) that is raised to the required height above the Earth's surface.

実際的な解決策は、球形軽航空機の表面を導電性にする、例えば表面を金属箔または導電ペイントで覆うことによって、VDGGコンデンサとして働く球形軽航空機を得るというものである。図1に示す実施形態では、この軽航空コンデンサ11を、地球表面12に係留ロープ13で錨固定することができ、係留ロープ13の長さ、したがってコンデンサの上昇は、リール14によって制御することができる。支持物16、例えばロープに取り付けられたループによってロープの付近にあり、ロープと一緒にリールに巻かれたワイヤ15が、コンデンサを、別のワイヤ17を経由して、VDGG荷電エンジン19の(負)電極18に電気的に結合し、VDGG荷電エンジン19の(正)ベース110が、接地点111に電気的に結合される。地球表面に錨固定された軽航空機および係留ロープを備えるそのような支持体を、以後係留型支持体と呼ぶ。   A practical solution is to obtain a spherical light aircraft that acts as a VDGG capacitor by making the surface of the spherical light aircraft conductive, for example by covering the surface with metal foil or conductive paint. In the embodiment shown in FIG. 1, this light aviation capacitor 11 can be anchored to the earth surface 12 with a mooring rope 13, and the length of the mooring rope 13, and thus the rise of the capacitor, can be controlled by the reel 14. it can. A wire 15, which is in the vicinity of the rope by a loop attached to the support 16, for example a rope and is wound on a reel together with the rope, passes through a capacitor, another wire 17, (negative) of the VDGG charge engine 19. ) Electrically coupled to electrode 18 and (positive) base 110 of VDGG charge engine 19 is electrically coupled to ground 111. Such a support comprising a light aircraft and a mooring rope anchored to the earth's surface is hereinafter referred to as a mooring support.

このシステムの電場は、コンデンサからの距離とともに弱まり、また電場の垂直成分のみに関心があるため、電場の垂直成分を通過する雲は限られた時間荷電される。雲を十分に荷電させるのに必要な時間は、次のように推定することができる。雲が荷電される、すなわち電荷分布が最終的に確立されると仮定すると、空間電荷密度ρおよび晴天電流密度ベクトルJに関する保存則は、次のように変わる。   Since the electric field of this system weakens with distance from the capacitor and is only interested in the vertical component of the electric field, clouds passing through the vertical component of the electric field are charged for a limited time. The time required to fully charge the cloud can be estimated as follows. Assuming that the cloud is charged, i.e., the charge distribution is finally established, the conservation law for space charge density ρ and clear sky current density vector J changes as follows.

Figure 2011529332
Figure 2011529332

オームの法則が有効であるとさらに仮定すると、それによりJおよび電場強度Eは、空気の導電率σによって、   Assuming further that Ohm's law is valid, then J and the electric field strength E are

Figure 2011529332
Figure 2011529332

のように関係付けられる。 It is related as follows.

Eとρを関係付けるポアソン方程式は、   The Poisson equation relating E and ρ is

Figure 2011529332
Figure 2011529332

である。 It is.

この方程式において、εは空気の誘電体誘電率であり、これは真空中での誘電体誘電率にほぼ等しく、すなわちε〜ε=8.85×10−12Fm−1である。式(3)を(4)に代入し、式(2)を考慮に入れることによって、次の式が生じる。 In this equation, ε is the dielectric permittivity of air, which is approximately equal to the dielectric permittivity in vacuum, ie ε to ε 0 = 8.85 × 10 −12 Fm −1 . Substituting equation (3) into (4) and taking into account equation (2) yields the following equation:

Figure 2011529332
Figure 2011529332

(5)における電気抵抗率1/σの勾配が、晴天大気と曇天大気の間の境界に垂直であり、座標軸xがこの勾配に沿って選択されると仮定すると、空間電荷密度の絶対値に関する次の式を(5)から得ることができる。   Assuming that the gradient of electrical resistivity 1 / σ in (5) is perpendicular to the boundary between clear and cloudy atmospheres and the coordinate axis x is selected along this gradient, it relates to the absolute value of space charge density. The following equation can be obtained from (5).

Figure 2011529332
Figure 2011529332

ここで、Jは、大気電流密度の(境界面に対して)垂直な成分であり、Δxは、晴天大気と曇天大気の間の境界面の幅であり、σcldは、曇天大気の導電率であり、σair=γσcldは、晴天大気の導電率(γ>1)である。多くの場合、境界は平坦で地球表面に平行であり、したがってJは、大気電流密度の垂直成分になると近似することができる。電荷蓄積に必要な時間τの推定値は、曇境界上の表面電荷|ρ|Δxと電流密度Jの比として得ることができる。(5)から得られるように、τ=ε(γ−1)/σairである。典型値σair〜10−13Ω−1−1、およびγ〜10の場合、この時間τは約900秒、すなわち15分である。雲は、その水平速度に応じて、その時間の間に数キロメートルの距離を通過することができ、したがって、上昇した複数のコンデンサを、雲の運動方向に沿って、通過する雲に対する適度に連続する電場、したがって大気電流の強化を確実にする距離をそれらの間において設けるべきである。列中のコンデンサ間の、雲底とコンデンサの間の距離の2倍を超えない距離が指針である。 Here, J n is a component perpendicular to the atmospheric current density (relative to the boundary surface), Δx is the width of the boundary surface between the clear sky atmosphere and the cloudy atmosphere, and σ cld is the conductivity of the cloudy atmosphere. Where σ air = γσ cld is the conductivity (γ> 1) of clear air. In many cases, the boundary is flat and parallel to the Earth's surface, so J n can be approximated to be the vertical component of atmospheric current density. An estimate of the time τ required for charge accumulation can be obtained as the ratio of the surface charge on the cloudy boundary | ρ | Δx to the current density J n . As obtained from (5), τ = ε (γ−1) / σ air . For typical values σ air ˜10 −13 Ω −1 m −1 and γ˜10, this time τ is about 900 seconds, ie 15 minutes. A cloud can pass a distance of several kilometers during that time, depending on its horizontal velocity, and therefore, a plurality of elevated capacitors are reasonably continuous to the passing cloud along the direction of cloud movement. A distance should be provided between them to ensure an enhanced electric field and thus atmospheric current. The distance between the capacitors in the row is not more than twice the distance between the cloud base and the capacitor.

実際には、上昇したコンデンサ(要素)の2次元グリッド(クラスタ)を備えるユニットが、雲荷電エリアの十分な幅を達成するために必要となる場合がある。各コンデンサは、固定位置にあっても、例えばトラックまたはボートに載せて移動できてもよい。大気条件および達成される影響度に応じて、影響の開始から20〜30分から1〜2時間に及ぶ期間にわたって効果を観測することができる。したがって、雲の運動の変化する速度および方向、ならびに他の大気条件の下で、特定のターゲットエリア内で効果を達成するためには、選択的に作動される複数のユニットのネットワークが一般に必要である。   In practice, a unit comprising a two-dimensional grid (cluster) of raised capacitors (elements) may be required to achieve a sufficient width of the cloud charge area. Each capacitor may be in a fixed position, for example, movable on a truck or boat. Depending on the atmospheric conditions and the degree of influence achieved, the effect can be observed over a period ranging from 20-30 minutes to 1-2 hours from the start of the influence. Therefore, under the changing speed and direction of cloud motion, and other atmospheric conditions, a network of multiple units that are selectively activated is generally required to achieve an effect within a particular target area. is there.

別の手法は、大気の雲底下のエリア内で浮遊空間電荷を形成することに基づくものであり、これは、地上施設から、論じた浮遊コンデンサに必要な高度未満の高度で達成することができる。ある空気量に含まれる空間電荷は、その量に含まれるあらゆる粒子(イオンおよび荷電エーロゾルを含む)の電荷の、その符号を考慮に入れた和と定義される。次いで、浮遊荷電コンデンサとして働く、生成された空中電荷の柱(plume)が、自然の上昇気流および/または人工上昇気流によって上昇する。イオンとは対照的に、エーロゾルによって蓄積した空間電荷の寿命はずっと長く、典型的には最大約20〜40分であり、それにより、空間電荷柱が、上昇気流に応じて最大数キロメートルの高度まで上昇することが可能になる。   Another approach is based on the formation of floating space charge in the area below the cloud base of the atmosphere, which can be achieved from ground facilities at altitudes below that required for the floating capacitors discussed. . The space charge contained in an amount of air is defined as the sum of the charge of all particles (including ions and charged aerosols) contained in that amount, taking into account its sign. The generated air charge plume, which acts as a floating charge capacitor, is then raised by natural and / or artificial updrafts. In contrast to ions, the lifetime of the space charge accumulated by the aerosol is much longer, typically up to about 20-40 minutes, so that the space charge column is at altitudes up to several kilometers depending on the updraft. It is possible to rise up to.

作動セッション中、ある位置に含まれる自然のエーロゾルまたは人工エーロゾルを、十分な速度で、かつ初期柱高度を決定する地上の十分な高さのところで荷電させることによって、好ましくは負の空間電荷を連続して生成すべきである。荷電固体コンデンサの論じたケースとは対照的に、雲は、デバイスの必ずしも直接上方ではなく、大気中に伝搬する生成された空間電荷柱の上方で荷電させることができる。   During an operating session, a negative or negative space charge is preferably continuously generated by charging a natural or artificial aerosol contained in a location at a sufficient velocity and at a sufficient height above the ground to determine the initial column height. Should be generated. In contrast to the discussed case of charged solid state capacitors, the clouds can be charged above the generated space charge column that propagates into the atmosphere, not necessarily directly above the device.

効果が達成可能な場合にその生じる場所を推定するために、空間電荷柱のダイナミクスによって変わる雲荷電のエリアと程度を両方とも、気象データセットおよび特定の空間電荷発生器の特性に基づいて予測することができる。ガウス分散モデルに基づく、さまざまな大気条件について過去数十年にわたって開発された、エーロゾル柱のダイナミクスの多くのモデルを、低電気移動度によりその運動が大気運動によって主として支配されている、荷電エーロゾル粒子の柱に適用することができる。柱モデルに関する基本的な入力パラメータセットには、発生器の荷電速度(すなわち、単位時間当たりにエーロゾルが取得する電荷)、初期柱高度、風速および方向、ならびに大気安定度階級(すなわち大気乱流の尺度)によって変わる、空間電荷分布の垂直方向および水平方向の標準偏差がある。ある一定の大気条件について開発されたいくつかのモデルは、追加の気象パラメータを要する。   Predict both the area and extent of cloud charge, depending on the space charge column dynamics, based on meteorological data sets and specific space charge generator characteristics to estimate where the effect will occur when it can be achieved be able to. Many models of aerosol column dynamics, developed over the past decades for various atmospheric conditions, based on the Gaussian dispersion model, are charged aerosol particles whose motion is mainly governed by atmospheric motion due to low electrical mobility Can be applied to any pillar. The basic input parameter set for the column model includes the generator charge rate (ie, the charge that the aerosol acquires per unit time), the initial column height, wind speed and direction, and the atmospheric stability class (ie, atmospheric turbulence There is a vertical and horizontal standard deviation of the space charge distribution that varies with the scale. Some models developed for certain atmospheric conditions require additional weather parameters.

人工雲荷電を予測する方法は、次のとおりである。適切な雲が存在することを含めて大気条件が好ましい場合、雲底、雲量、および柱モデリングパラメータに関連のあるものを含む気象データが連続して収集され、パラメータ値が得られる。データは、典型的には数十キロメートルにわたる、柱伝搬の可能性がある広いエリアにわたって収集すべきである。   The method for predicting the artificial cloud charge is as follows. If atmospheric conditions are preferred, including the presence of appropriate clouds, meteorological data, including those related to cloud base, cloud cover, and column modeling parameters, are continuously collected to obtain parameter values. Data should be collected over a large area with column propagation potential, typically over several tens of kilometers.

空間電荷発生器の荷電速度は大気条件によって変わるため(これについては後に論じる)、その速度も測定され、かつ/または気象データに基づいてモデリングされる。次に、優勢な大気条件に最も適したモデルが選択され、実行される。空間電荷のモデリングした密度プロファイルを得ると、柱の電場の垂直成分の、したがって既知の高度の雲底付近の関連する大気電流(AEC)の2次元プロファイルを、空間電荷プロファイルから柱の容積全体にわたって数値積分することによって得ることができる。一方、雲境界上に生じる空間電荷密度、雲中の電場、および雲粒上の電荷分布(雲粒のスペクトルが例えば放射計を用いて測定されることを条件として)のプロファイルなど、他のプロファイルを、例えばZhouおよびTinsley(2007)の手法に基づいて得ることができる。   Since the charge rate of the space charge generator varies with atmospheric conditions (discussed later), the rate is also measured and / or modeled based on weather data. Next, the model most suitable for prevailing atmospheric conditions is selected and executed. Obtaining a modeled density profile of the space charge, a two-dimensional profile of the vertical component of the column's electric field, and hence the associated atmospheric current (AEC) near the known altitude cloud base, is then taken from the space charge profile to the entire column volume. It can be obtained by numerical integration. On the other hand, other profiles, such as the profile of the space charge density generated on the cloud boundary, the electric field in the cloud, and the charge distribution on the cloud particle (provided that the cloud particle spectrum is measured using a radiometer, for example) Can be obtained, for example, based on the technique of Zhou and Tinsley (2007).

気象調節では、特に降水の開始および量を許容できる精度で予測することのできる、与えられた(この場合には電気的な)影響の結果の予測モデルが、現在の最高水準技術では利用可能になっていない。大きなばらつき、ならびに関係する多数の過程およびパラメータ、ならびに高分解能でのマルチチャネル処理に対する計算能力の現在の利用可能性のため、そのようなモデルが近い将来利用可能になる可能性は低い。   For climate control, a predictive model of the outcome of a given (in this case electrical) impact is available with the current state-of-the-art technology, which can predict the onset and amount of precipitation, particularly with acceptable accuracy. is not. Due to the large variability and the current availability of computational power for multi-channel processing at high resolution, as well as the large number of processes and parameters involved, such models are unlikely to be available in the near future.

前述の雲荷電モデリングの方法は、以下の方法が実施されることを条件として、引き起こされる降水のいくつかの定量的評価を達成するようにさらに拡張することができる。この段階では、統計的手法だけが、ある決まった方法でパラメータ化される与えられた影響が、やはり適切にパラメータ化すべき効果をもたらす見込みがかなりあるという、ある程度の確実性をもたらすことができる。類似した大気条件下での影響パラメータと効果パラメータの相関関係は、特定エリア内での気象調節の履歴データに基づいて、業界標準のHuginまたはカスタム開発した実装など、人工知能のエキスパートシステムを用いて統計的に定量化することができる。この方法では、大気条件の類似性もパラメータ化すべきであり、各パラメータについての類似度、すなわちケース間の値の最大許容差を定義すべきである。大気条件の類似性に関するパラメータセットには、それらに限定することはできないが、高層気象図のパラメータ、ならびに雲タイプ、雲底高度、温度の空間プロファイル、氷粒子および液滴のスペクトル、過飽和などの雲パラメータがある。   The method of cloud charge modeling described above can be further extended to achieve some quantitative assessment of triggered precipitation, provided that the following method is implemented. At this stage, only statistical techniques can provide a certain degree of certainty that a given influence that is parameterized in a certain way is likely to have an effect that should also be appropriately parameterized. Correlation between effect parameters and effect parameters under similar atmospheric conditions can be done using artificial intelligence expert systems, such as industry standard Hugin or custom-developed implementations, based on historical data of climate control within a specific area. It can be quantified statistically. In this method, the similarity of atmospheric conditions should also be parameterized, and the similarity for each parameter, i.e. the maximum allowable difference in values between cases should be defined. Parameter sets for similarity of atmospheric conditions include, but are not limited to, parameters of high-level meteorological maps, as well as cloud type, cloud bottom altitude, temperature spatial profile, ice particle and droplet spectra, supersaturation, etc. There is a cloud parameter.

上昇した固体コンデンサの場合と同様に、空間電荷発生器を利用して、変動する大気条件下で適度に広いターゲットエリア内で降水を生成または強化するときには、そのような発生器のクラスタのネットワークが必要となりうる。気象調節の目的に効果的であるために、空間電荷発生器の設計は、可能な最高の性能を達成するように最適化すべきである。好ましくは、この実施形態は、特にその利用および移動性に関して実際的となるべきである。空間電荷の初期垂直輸送を促進することも、有利となりうる。この方法では、荷電エーロゾルを雲の中に供給する必要がないため、必ずしもエーロゾル粒子を過荷電させることではなく、大きな空間電荷生成速度を達成することが重要である。   As in the case of elevated solid capacitors, when using space charge generators to generate or enhance precipitation within moderately large target areas under varying atmospheric conditions, the network of such generator clusters May be necessary. In order to be effective for weather control purposes, the design of the space charge generator should be optimized to achieve the best possible performance. Preferably, this embodiment should be practical, especially with respect to its utilization and mobility. It may also be advantageous to facilitate initial vertical transport of space charge. In this method, it is important not to overcharge the aerosol particles, but to achieve a large space charge generation rate, since it is not necessary to supply charged aerosol into the cloud.

自然の大気エーロゾルを開放空気環境でコロナ放電(単極)イオンによって荷電させることに基づく、コスト効果の高い空間電荷発生器の概念は、Vonnegut(1962)によって最初に紹介された。Vonnegutの特許に概説された装置、および自然の空間電荷を雲の中に供給することによる対流荷電(convective charging)に関する仮説を試験するために、VonnegutおよびMoore(1958)は、直径約0.25mmの長さ7kmの直線ワイヤを備えた単純なEECDを利用した。この実施形態では、ワイヤは、その長さに沿って地上約10mのところで80本の金属アンテナマスト上に支持され、25kVの電圧で動作する市販のDC電源の負電極に接続されていた。DC電源の正電極は接地され、大地がコロナ放電コレクタ電極として働いた。   The concept of a cost-effective space charge generator based on charging natural atmospheric aerosols with corona discharge (monopolar) ions in an open air environment was first introduced by Vonnegut (1962). In order to test the device outlined in the Vonnegut patent and the hypothesis about convective charging by supplying natural space charge into the clouds, Vonnegut and Moore (1958) have a diameter of about 0.25 mm. A simple EECD with a 7 km long straight wire was utilized. In this embodiment, the wire was supported on 80 metal antenna masts about 10 m above the ground along its length and connected to the negative electrode of a commercial DC power supply operating at a voltage of 25 kV. The positive electrode of the DC power supply was grounded and the earth served as the corona discharge collector electrode.

鋭い先端を有する針タイプの電極を用いるよりも、細いワイヤをエミッタ電極として用いる方が実際的である。というのも、針タイプの電極は、電気化学的腐食のため鈍感になり、一方、ワイヤの腐食は、よりゆっくりと、その長さに沿ってほぼ一様に生じるためである。細いワイヤはまた、鋭い先端を用いた場合に生じることがある、過度の強度の電場がエミッタ電極の表面にかかった状態でのオゾンや窒素酸化物などの危険ガスの放出を最小限に抑える。対照的に、中程度の電場がワイヤの広い表面エリアにかかった状態でコロナ放電を用いることによって、危険ガスを放出せずに大きなイオン排出量を達成することができる。   It is more practical to use a thin wire as the emitter electrode than to use a needle-type electrode with a sharp tip. This is because needle-type electrodes are insensitive due to electrochemical corrosion, while wire corrosion occurs more slowly and approximately uniformly along its length. Thin wires also minimize the release of hazardous gases such as ozone and nitrogen oxides when an excessively strong electric field is applied to the surface of the emitter electrode, which can occur when using sharp tips. In contrast, by using a corona discharge with a moderate electric field over a large surface area of the wire, large ion emissions can be achieved without releasing hazardous gases.

しかし、VonnegutおよびMooreの基本設計は、細く脆弱なワイヤの利用、規模拡大、配置換え、および維持管理に関して実際的ではない。さらに、支持体(マスト)が、それを通って流れる大きな漏れ電流を導入することがある。高電圧環境では、絶対ゼロ(absolute zero)になりえない導電率を有する任意の支持構造が、漏れ電流を導入する可能性がある。支持構造を湿潤条件下で濡らすと、その導電率が増加しうる。漏れ電流のため、有限の導電率を有する大地を、特にDC電源の接地電極(接地点)と支持体の間が大きく隔たったところではもはや導電性と見なすことができず、そのことが、エミッタ電極上の電圧の減少によって生じるエミッタ電極の性能劣化と、おそらくはDC電源の過負荷を招く。   However, the basic design of Vonnegut and Moore is not practical with regard to the use, scaling, relocation, and maintenance of thin and fragile wires. In addition, the support (mast) may introduce large leakage currents flowing through it. In high voltage environments, any support structure having a conductivity that cannot be absolute zero can introduce leakage current. When the support structure is wetted under wet conditions, its conductivity can increase. Due to the leakage current, a ground with finite conductivity can no longer be considered conductive, especially where there is a large separation between the ground electrode (ground point) of the DC power source and the support, which means that the emitter This results in performance degradation of the emitter electrode caused by a decrease in voltage on the electrode and possibly overload of the DC power supply.

図2に示す、基本設計に対する大幅な改善は、ワイヤまたは電気的に結合されたワイヤセグメントを小型化して、エミッタ電極組立体(EEA)21に入れ、エミッタ電極組立体(EEA)21は、好ましくは単一の支持体22によって地上のある高さに上昇させられ、例えば適切なワイヤ23を用いてDC電源25の負電極24に電気的に結合され、DC電源25の正電極が、接地点26と電気的に結合されるというものである。そのような設計が、Rostopchin等のロシア特許(2001)において提案された。   A significant improvement over the basic design shown in FIG. 2 is that the wire or electrically coupled wire segments are miniaturized and placed in an emitter electrode assembly (EEA) 21 which is preferably Is raised to a certain height above the ground by a single support 22 and is electrically coupled to the negative electrode 24 of the DC power source 25 using, for example, a suitable wire 23, which is connected to the ground point. 26 is electrically coupled. Such a design was proposed in the Russian patent (2001) by Rostopchin et al.

定義上、EEAは、1つまたは複数の電気的に結合されたエミッタ電極、およびそれらのエミッタ電極を支持する、以後エミッタ電極フレームまたは単に電極フレームと呼ぶ構造を備える。Rostopchin等の設計によれば、EEAのフレームは二等辺角錐の形状であり、ワイヤが角錐の側部に1本のストランドの形で巻きつけられている。単一のEEAが、支持体上にホルダまたはブラケット(図2には図示せず)を用いて取り付けられる。高電圧絶縁体(図2には図示せず)が、支持体とブラケットの間に配置される。   By definition, the EEA comprises one or more electrically coupled emitter electrodes and a structure that supports the emitter electrodes, hereinafter referred to as an emitter electrode frame or simply an electrode frame. According to the design of Rostopchin et al., The EEA frame is in the shape of an isosceles pyramid, and the wire is wound around the side of the pyramid in the form of a single strand. A single EEA is mounted on the support using a holder or bracket (not shown in FIG. 2). A high voltage insulator (not shown in FIG. 2) is disposed between the support and the bracket.

イオン電流と呼ばれるイオン生成速度と漏れ電流との比が、コロナ放電実施形態の重要な性能特性である。さまざまな要因の中でもとりわけ支持体品質によって変わる、イオン電流対漏れ電流比の可能な最高の値を達成するように試みるべきである。支持体品質は、支持体の絶縁特性と、可能な最高のイオン電流出力を有し、したがって大きな機械的負荷、すなわち電極フレームが主として寄与する重量および運動量を有するEEAを支持体が支えることのできる能力の両方によって決まる。   The ratio of ion production rate, called ion current, to leakage current is an important performance characteristic of the corona discharge embodiment. Attempts should be made to achieve the highest possible value of the ionic current to leakage current ratio, which depends on the support quality, among other factors. The support quality has the insulating properties of the support and the highest possible ionic current output so that the support can support a large mechanical load, ie EEA with the weight and momentum that the electrode frame contributes mainly. It depends on both abilities.

したがって、Rostopchin等の設計に対する第1の改善は、絶縁体を排除し、適切な絶縁材料から継目のない支持体を構築するというものである。そのような措置は、支持体の重量を減少させ、機械的強度と電気抵抗率のどちらも改善することができる。支持体が、その1つ目が大地に固定され、2つ目がEEAに固定される2つの端部を有する、以後地上支持体と呼ぶ剛性の垂直構造であるこの場合には、適切な支持体の非限定的な例が、中空ガラス繊維セグメントから形成され、大地に固定された3本以上の係留ロープによって安定化される伸縮マストである。分割して容易に輸送可能であり、負荷の容易な維持管理を可能にするそのようなマストは、アンテナを支持するために広く使用されている。   Thus, a first improvement to the design of Rostopchin et al. Is to eliminate the insulator and build a seamless support from the appropriate insulating material. Such measures can reduce the weight of the support and improve both mechanical strength and electrical resistivity. In this case, the support is a rigid vertical structure having two ends, the first of which is fixed to the ground and the second of which is fixed to the EEA. A non-limiting example of a body is a telescopic mast formed from hollow glass fiber segments and stabilized by three or more mooring ropes secured to the ground. Such masts that can be easily transported in segments and that allow easy maintenance of loads are widely used to support antennas.

本明細書で提案する、別の改善された実施形態では、軽航空機によって上昇させられるEEA用の係留支持体が別法として使用され、これは、例えば維持管理目的で上昇高さを容易に変更する必要がある場合、または後に論じるようによく見られることであるが、必要な高さが地上支持体を用いて達成困難である場合に、特に有利である。   In another improved embodiment proposed here, a mooring support for EEA raised by a light aircraft is used as an alternative, which can easily change the raised height, for example for maintenance purposes. This is particularly advantageous when it is necessary to do this, or as is often seen as discussed later, but the required height is difficult to achieve using ground support.

係留型支持体の概念を示す非限定的な例が、図3に示す一実施形態である。軽航空機31が、ロープまたは回転ジョイント(pivot joint)32を用いて、EEA34を支える(すなわちそのフレームに固定された)支持ロッド33の第1の端部に機械的に結合される。リール36によってその長さが制御される係留支持ロープ35の上端部が、支持ロッドに固定される。支持物38、例えばロープに取り付けられたループによってロープの付近にあり、ロープと一緒にリールに巻かれたワイヤ37が、別のワイヤ39を用いて、DC電源311、例えばVDGGの荷電エンジンの第1の(負)電極310に電気的に結合され、DC電源311の第2の(正)電極312が、接地点313に電気的に結合される。   A non-limiting example illustrating the concept of a moored support is one embodiment shown in FIG. A light aircraft 31 is mechanically coupled to a first end of a support rod 33 that supports an EEA 34 (ie, is secured to its frame) using a rope or pivot joint 32. The upper end portion of the mooring support rope 35 whose length is controlled by the reel 36 is fixed to the support rod. A wire 37, which is in the vicinity of the rope by a loop attached to the support 38, for example a rope, and is wound on a reel together with the rope, uses another wire 39 to connect the first of the charging engine of a DC power supply 311, for example a VDGG The first (negative) electrode 310 is electrically coupled, and the second (positive) electrode 312 of the DC power supply 311 is electrically coupled to the ground point 313.

支持体のタイプにかかわらず、支持体部品、例えばマストやロープが、湿潤条件下で連続した導電性水膜がそれらの部品上に蓄積しないようにするために、脂肪様の絶縁撥水物質のフィルムで覆われることが推奨される。   Regardless of the type of support, support parts, such as masts and ropes, should be made of a fat-like insulating water repellent material to prevent a continuous conductive water film from accumulating on those parts under wet conditions. It is recommended to be covered with film.

たとえ漏れ電流が最小限に抑えられたとしても、大きなイオン電流の達成が、大地の有限の導電率のためエミッタ電極上の電圧を損失するという前述の問題を導入する可能性がある。この実施形態に対するさらなる改善(図2を参照されたい)が、コロナ放電の付近に、例えば適切なワイヤ28を用いてDC電源の接地点と電気的に結合された1つまたは複数の接地点27を導入するというものである。必要な接地点の数は、消費電流、大地のタイプ、および発生したイオンの大部分がそこに向かって移動するEEAの下方の大地エリアによって変わる。負のコロナ放電の場合、このエリアを以後アノードエリアと呼ぶ。より大量の空気に含まれるエーロゾルを荷電させるには、より広いアノードエリアが好ましい。指針として、アノードエリアの半径は、EEAの上昇高さに少なくとも等しくすべきである。大地のタイプおよび消費電流は、アノードエリアの十分な導電率を維持するのに必要な、アノードエリア内での接地点の密度を定める。例えば、大地が湿潤土壌であり、消費電流が約100〜200μAであり、単一の接地点が70kVの電圧下で動作するEEAの下方に導入される場合、アノードエリアは最大5〜8mの半径を有する。土壌が乾燥している場合、アノードエリアを覆う、互いに電気的に結合され、DC電源の接地点に結合された接地点のグリッドが必要である。この場合、グリッドの形で配列された隣接する接地点間の距離は、1〜2mとすべきである。典型的に、導電性材料、例えば金属から形成された接地ロッドである接地点は、深く、好ましくは、表面よりも濡れている土壌層がもしあればそれに到達すべきである。平均的な土壌の場合、接地ロッドの最小推奨深さは約0.5mである。乾燥土壌の場合、最小深さはより深くすべきである。   Even if the leakage current is minimized, the achievement of a large ionic current may introduce the aforementioned problem that the voltage on the emitter electrode is lost due to the finite conductivity of the ground. A further improvement to this embodiment (see FIG. 2) is that one or more grounding points 27 that are electrically coupled to the grounding point of the DC power source, eg, using appropriate wires 28, near the corona discharge. Is to introduce. The number of grounding points required depends on the current consumption, the type of ground, and the ground area below the EEA to which most of the generated ions travel. In the case of negative corona discharge, this area is hereinafter referred to as the anode area. A wider anode area is preferred for charging aerosols contained in larger amounts of air. As a guide, the radius of the anode area should be at least equal to the rising height of the EEA. The type of ground and the current consumption define the density of ground points within the anode area that are necessary to maintain sufficient conductivity of the anode area. For example, if the ground is moist soil, the current consumption is about 100-200 μA, and a single ground point is introduced below the EEA operating under a voltage of 70 kV, the anode area has a radius of up to 5-8 m. Have If the soil is dry, a grid of grounding points is required that covers the anode area and is electrically coupled to each other and to the grounding point of the DC power source. In this case, the distance between adjacent ground points arranged in the form of a grid should be 1-2 m. Typically, the ground point, which is a ground rod made of a conductive material, such as metal, should reach the soil layer, if any, which is deeper and preferably wetter than the surface. For average soil, the minimum recommended depth of ground rod is about 0.5 m. For dry soil, the minimum depth should be deeper.

より多数の接地点を利用する代わりにまたはそれに加えて、アノードエリア内の土壌の導電率を、空間電荷発生器の作動中に加湿する(水をかける)ことにより増加させることもできる。好ましくは、植物の先端上での正のコロナ放電を最小限に抑えるために、土壌は、イオン発生器の下方での植物の成長を抑制する一般的な鉱物を有する水溶液、すなわち塩水などの環境に優しい電解液を用いて加湿される。   Instead of or in addition to utilizing a larger number of ground points, the conductivity of the soil in the anode area can also be increased by humidifying (watering) during operation of the space charge generator. Preferably, in order to minimize positive corona discharge on the plant tip, the soil is an aqueous solution with common minerals that inhibits plant growth below the ion generator, i.e. an environment such as salt water. Humidified using a gentle electrolyte.

それに加えてまたはその代わりに、特に、加湿が非効率である、または実際的ではない場合、例えば設置面が建物の屋根または岩の多い地形である場合に、大地ではなく他のタイプのコロナ放電コレクタ電極を導入して、アノードエリア内の土壌を置き換える、または増強することができる。したがって、いくつかの実施形態(図2を参照されたい)では、金属またはワイヤメッシュの1枚または複数枚のシートなどの高導電性コレクタ電極29を地上に配置し、例えば適切なワイヤを用いてDC電源の接地電極に直接、電気的に結合することができる。   In addition or alternatively, other types of corona discharges rather than earth, especially when humidification is inefficient or impractical, for example when the installation surface is a building roof or rocky terrain A collector electrode can be introduced to replace or augment the soil in the anode area. Thus, in some embodiments (see FIG. 2), a highly conductive collector electrode 29, such as one or more sheets of metal or wire mesh, is placed on the ground, for example using suitable wires. It can be directly electrically coupled to the ground electrode of the DC power source.

さらに他の実施形態では、図4に示すように、塩水などの導電性電解質溶液を充填したリザーバ41を、局所接地点42に電気的に結合し、またDC電源44の接地点43にワイヤ45を用いて電気的に結合することができ、かつ地上支持体47によって上昇させられるEEA46の下方に配置し、それによりリザーバ41がコロナ放電コレクタ電極として働くことが可能になる。この場合、電解質溶液を、例えば空気流を用いて広めることにより、土壌の導電率を向上させることに加えて、泡を破裂させることにより放出される蒸発電解質液滴の残留物から人工エーロゾル48を発生させることができる。   In yet another embodiment, as shown in FIG. 4, a reservoir 41 filled with a conductive electrolyte solution such as salt water is electrically coupled to a local ground point 42, and a wire 45 is connected to a ground point 43 of a DC power source 44. Can be electrically coupled to each other and placed below the EEA 46 raised by the ground support 47, thereby allowing the reservoir 41 to act as a corona discharge collector electrode. In this case, in addition to improving the conductivity of the soil by spreading the electrolyte solution using, for example, an air stream, the artificial aerosol 48 is removed from the residue of the evaporated electrolyte droplets released by bursting the foam. Can be generated.

地球表面のコレクタ電極としての効果を向上させる、かつ/または論じたような他のコレクタ電極を導入するための技法は、係留支持体を用いる実施形態にも適用可能である。例えば、図3に示す実施形態の性能を、前述したように、DC電源311の接地点313に結合された追加の接地点314および追加のコロナ放電コレクタ電極(図示せず)を導入することによって向上させることができる。   Techniques for improving the effectiveness of the Earth surface as a collector electrode and / or introducing other collector electrodes as discussed are also applicable to embodiments using anchoring supports. For example, the performance of the embodiment shown in FIG. 3 can be achieved by introducing an additional ground point 314 and an additional corona discharge collector electrode (not shown) coupled to the ground point 313 of the DC power supply 311 as described above. Can be improved.

Rostopchin等の設計によれば、ワイヤセグメントが横断する角錐面が、地球表面とある角度をなして配置される。EEAのそのような実施形態の2つの利点は、水平風によって、生成された空間電荷が移動させられ、新鮮な大気エーロゾルが荷電のために供給されること、およびワイヤのイオン発生性能を低下させる、空間電荷を含む同じ空気塊がワイヤを通過する回数が最小限に抑えられることである。この角度の最適値は、一般的な大気条件下で約20〜70度である。   According to the design of Rostopchin et al., The pyramidal plane that the wire segment traverses is arranged at an angle with the earth surface. Two advantages of such an embodiment of the EEA are that the horizontal wind causes the generated space charge to be transferred, fresh atmospheric aerosol is supplied for charging, and reduces the ion generation performance of the wire. The number of times the same air mass containing space charges passes through the wire is minimized. The optimum value for this angle is about 20-70 degrees under typical atmospheric conditions.

Rostopchin等のEEA実施形態では、より大きなイオン電流を、より細いワイヤの使用、配線密度の増加、より大型のフレームの使用、またはそれらの組合せによって達成することができる。しかし、より大型のフレームの使用には、フレームの限られた機械的性能のため、ある一定の制限が当てはまる。   In EEA embodiments such as Rostopchin et al., Larger ionic currents can be achieved by using thinner wires, increasing wiring density, using larger frames, or combinations thereof. However, certain limitations apply to the use of larger frames due to the limited mechanical performance of the frame.

ワイヤセグメント間の分離距離が、配線密度を決定する。この密度を無限に増加させることはできない。ある特定のセグメントについて、他のセグメントからの電場がイオンの生成に影響を及ぼす。電圧およびワイヤ太さの所与の値について、その後に新規ワイヤセグメントをフレーム上に追加してもイオン生成能の大幅な増加をもたらさない、分離距離のある一定の制限がある。50〜70kVの電圧および直径0.1〜0.2mmのワイヤの場合、この分離距離は約1.5〜3cmである。所与の電圧下で、配線の最大有効密度を増加させるには、より細いワイヤを使用する必要がある。   The separation distance between the wire segments determines the wiring density. This density cannot be increased indefinitely. For a particular segment, the electric field from other segments affects the production of ions. For a given value of voltage and wire thickness, there is a certain limitation in separation distance that subsequent addition of a new wire segment on the frame does not result in a significant increase in ion generation capacity. For a voltage of 50-70 kV and a wire of 0.1-0.2 mm in diameter, this separation distance is about 1.5-3 cm. To increase the maximum effective density of wiring under a given voltage, it is necessary to use thinner wires.

ワイヤは、細いほど腐食による劣化の影響を受けやすくなり、その耐食性に対する要件が高くなる。この目的に適した、商業的に入手可能なワイヤの非限定的な例が、直径0.1〜0.2mmの、高耐食性Ni+Co+Cuベース合金であるモネル製のワイヤである。   The thinner the wire, the more susceptible to deterioration due to corrosion, and the higher the requirement for its corrosion resistance. A non-limiting example of a commercially available wire suitable for this purpose is a Monel wire that is a high corrosion resistant Ni + Co + Cu base alloy with a diameter of 0.1-0.2 mm.

ワイヤが細いほど、フレームはワイヤを支持するために剛性(すなわちより寸法的に安定)でなければならない。より細いワイヤを使用する、かつ/またはフレームサイズを増加させる場合、より厚くより重いプランク(plank)またはロッドを使用すべきであり、そのことが、EEAの所与の重量で可能な最高の配線長、したがってイオン排出量を達成するという目的を台無しにする。   The thinner the wire, the more rigid the frame (ie, more dimensionally stable) to support the wire. If thinner wires are used and / or the frame size is increased, thicker and heavier planks or rods should be used, which is the best wiring possible with a given weight of EEA Defeats the purpose of achieving long and therefore ion emissions.

この問題に対する1つの解決策が、1つの大型のEEAの代わりに、この場合には角錐フレームを用いたいくつかのより小型のEEAを使用するというものである。そのような実施形態50の非限定的な例が図5に示されており、図では、三角錐形状の6つのEEAが利用されている。非限定的な例として、隣接するEEA51および52の頂点51aおよび52aがそれぞれ、交互に上および下を向いている。この設計は、水平風による最適な通気を可能にし、空間電荷を含む同じ空気塊がEEA51および52を通過する回数を減少させる。さらなる安定性を得るために、上向きの角錐の頂点同士が、ロッド53によって接続され、ロッド53は、強い負荷を支えず、したがって軽量でよい。一方、これらのロッドは、ロッドまたは支持ロープ54を用いて、マスト56の上部に取り付けられたプレート55に接続される。同様に、下向きの角錐の頂点同士も、ロッド57によって接続され、ロッド57は、ロッドまたは支持ロープ58を用いて、マストに取り付けられたブラケット59に接続される。   One solution to this problem is to use several smaller EEAs with pyramid frames in this case instead of one large EEA. A non-limiting example of such an embodiment 50 is shown in FIG. 5, where six EEAs of triangular pyramid shape are utilized. As a non-limiting example, vertices 51a and 52a of adjacent EEAs 51 and 52 are alternately facing up and down, respectively. This design allows for optimal ventilation with horizontal wind and reduces the number of times the same air mass containing space charge passes through the EEAs 51 and 52. In order to obtain further stability, the apexes of the upward pyramids are connected by a rod 53, which does not carry a strong load and can therefore be lightweight. On the other hand, these rods are connected to a plate 55 attached to the top of the mast 56 using rods or support ropes 54. Similarly, the apexes of the downward-facing pyramids are also connected by a rod 57, which is connected to a bracket 59 attached to the mast using a rod or support rope 58.

この設計の実際的な実施の非限定的な例が図6aに示されており、図では、上向きの角錐61aの底面および下向きの角錐62aの底面がそれぞれ、異なる面63aおよび64a内に配置されている。異なる面内にある角錐底面の縁部同士が、図6bの、好ましくはある程度の可撓性をもつ支持物61bを用いて機械的に結合される。各面内では、図6cに示すように、対応する角錐61cの縁部が支持プレート62cにボルトおよびナット63cを用いて固定される。図6dに示すように、角錐底面61dの縁部がボルトおよびナット63dを用いて固定される各面の支持プレート62dが、マスト66dに沿ったある位置で、上部ブラケット64dおよび下部ブラケット65dを用いて固定される。   A non-limiting example of a practical implementation of this design is shown in FIG. 6a, where the bottom surface of the upward pyramid 61a and the bottom surface of the downward pyramid 62a are located in different surfaces 63a and 64a, respectively. ing. The edges of the pyramid bases in different planes are mechanically joined using the support 61b of FIG. 6b, preferably having some flexibility. Within each plane, as shown in FIG. 6c, the edge of the corresponding pyramid 61c is fixed to the support plate 62c using bolts and nuts 63c. As shown in FIG. 6d, the support plate 62d on each surface to which the edge of the pyramid bottom surface 61d is fixed using a bolt and a nut 63d is located at a position along the mast 66d using the upper bracket 64d and the lower bracket 65d. Fixed.

しかし、角錐形状は、EEAに最適な唯一の形状ではない。少なくとも2本の平行セグメントがその表面を横切り、好ましくはその表面が地球表面とある角度をなして配置される平面形状のフレーム同士が、機械的および電気的に互いに結合されるモジュラ設計の形で、多種多様のEEAを実施することができる。平面フレームと、ある分離距離をそれらの間に隔てて互いに平行に配置された、EECDの支持されるワイヤセグメントとを備えるそのようなEEAモジュールを、以後基本EEA(EEEA)と呼ぶ。   However, the pyramid shape is not the only shape that is optimal for EEA. In the form of a modular design in which at least two parallel segments traverse the surface, preferably two planar frames whose surfaces are arranged at an angle with the earth surface are mechanically and electrically coupled to each other A wide variety of EEA can be implemented. Such an EEA module comprising a planar frame and a supported wire segment of the EECD arranged parallel to each other with a separation distance between them is hereinafter referred to as basic EEA (EEEA).

一般に、EEEAフレームの形状は多角形とすることができるが、機械的には、最も安定した形状は三角形である。組立前のEEEAは、その平面形状のため、大量に容易に輸送することができ、設置場所でEEAをEEEAから組み立て、またEEAを分解してEEEAにすることができる。   In general, the shape of the EEEA frame can be a polygon, but mechanically, the most stable shape is a triangle. The pre-assembled EEEA can be easily transported in large quantities due to its planar shape, and the EEA can be assembled from the EEEA at the installation site, and the EEA can be disassembled into the EEEA.

非限定的な例として、角錐形状のEEAは、同じサイズおよび同じ二等辺三角形の形状を有する3つ以上のEEEAから組み立てることができる。ワイヤセグメントが連続したワイヤ、すなわちフレーム全体に1本のストランドの形で巻きつけられるワイヤを形成する角錐EEAに比べて、この実施形態は、例えば鳥によるワイヤの断線によって途絶される配線の部分がよりわずかなため、より堅牢である。   As a non-limiting example, a pyramidal EEA can be assembled from three or more EEEAs having the same size and the same isosceles triangular shape. Compared to the pyramid EEA, where the wire segments form a continuous wire, i.e. a wire wound around the entire frame in the form of a single strand, this embodiment has a portion of the wiring that is disrupted, for example, by a wire break by a bird It is more robust because it is less.

EEEAフレームの、例えばロッドまたはプランクでよい側部は、導電性材料または非導電性材料から形成することができる。金属フレームが使用される、例えば金属フレームが中空管から形成される場合、ワイヤが開放空気中で異なる金属から形成されたフレームと直接接触しないように注意を払うべきである。そうしないと、電気化学的腐食環境でワイヤセグメントが接触点において急速に破壊し、したがって、ばらばらに壊れる恐れがある。   The side of the EEEA frame, which may be a rod or plank, for example, can be formed from a conductive material or a non-conductive material. When a metal frame is used, for example when the metal frame is formed from a hollow tube, care should be taken that the wire does not come into direct contact with a frame formed from a different metal in open air. Otherwise, the wire segments can quickly break at the point of contact in an electrochemical corrosive environment and can therefore break apart.

非限定的な例として、図7aに示すEEEA70aの三角形の一実施形態では、例えばフック様形状のいくつかのワイヤセグメント支持物71aが、対をなしてフレームの2つの側部72aおよび73aのそれぞれにその長さに沿って固定され、各支持物は、ワイヤセグメント74aの対応する端部を保持する(挿入図)。ワイヤセグメントは、連続したワイヤを形成しても、2本以上のストランドの形で支持物に巻きつけてもよい。これらのストランドの端部(この場合は1本のストランドが示されている)は、このEEEAが他のEEEAにそれを介して電気的に結合される点75aおよび76aで固定され、それらは、このEEEAをワイヤ断線しにくいものにするように電気的に結合することができる。ある程度可撓性の非金属支持物またはワイヤと同じ金属から形成された支持物を使用することが好ましい。というのも、そうすると、変動する外力下でフレームの側部がわずかに曲がった場合に、ワイヤにかかる応力を減少させることができるためである。支持物の垂直ポストを、ばねの形で形成することもできる。フレームの内側のばねベースの支持物71bが、図7b(挿入図)に示されている。   By way of non-limiting example, in one embodiment of the EEEA 70a triangle shown in FIG. 7a, several wire segment supports 71a, eg hook-like shapes, are paired with each of the two sides 72a and 73a of the frame. Each support holds a corresponding end of the wire segment 74a (inset). The wire segment may form a continuous wire or may be wound around the support in the form of two or more strands. The ends of these strands (in this case one strand is shown) are fixed at points 75a and 76a through which this EEEA is electrically coupled to the other EEEA, The EEEA can be electrically coupled so as to make it difficult to break the wire. It is preferred to use a somewhat flexible non-metallic support or a support formed from the same metal as the wire. This is because the stress on the wire can be reduced if the sides of the frame are slightly bent under varying external forces. The vertical post of the support can also be formed in the form of a spring. A spring-based support 71b inside the frame is shown in FIG. 7b (inset).

好ましい諸実施形態では、本明細書で提案する解決策が、重量支持フレーム構造をワイヤ支持フレーム構造から分離するが、それらを柔軟に結合させるというものである。この構成では、より細いワイヤを用いたより高密度の配線を支持するのに十分なほど剛性の軽量フレームを備えるいくつかのより小型のEEEAが、可撓性ジョイントを用いて互いに、また重量支持(外部)平面フレームに結合される。あるEEEAの配線が断線した場合、そのEEEAを現場で配線し直す必要なく、すばやく交換することができる。非限定的な例として、可撓性ジョイントは、ばねでも、ばねとして働くジグザグ形状の適切なワイヤ片でもよい。基本フレームの場合と同様に、より大型のEEA構造を、EEEAを支持する外部フレームから組み立てることができる。   In preferred embodiments, the solution proposed herein is to separate the weight support frame structure from the wire support frame structure but flexibly join them. In this configuration, several smaller EEEAs with lightweight frames that are stiff enough to support higher density wiring using thinner wires can be supported with each other and with weight support using flexible joints ( Coupled to the (external) plane frame. When the wiring of a certain EEEA is disconnected, the EEEA can be quickly replaced without having to rewire the field. As a non-limiting example, the flexible joint can be a spring or a suitable zigzag shaped piece of wire that acts as a spring. As with the basic frame, a larger EEA structure can be assembled from an external frame that supports the EEEA.

図8は、可撓性ジョイント84に接続されたいくつかのより小型のEEEA83に対してフレーム82を外部のものにすることによって、三角形のEEEA80がより細いワイヤ81のより長い全長をいかにして収容できるかを示す非限定的な例を示す。   FIG. 8 shows how the triangular EEEA 80 takes advantage of the longer overall length of the thinner wire 81 by making the frame 82 external to some smaller EEEA 83 connected to the flexible joint 84. A non-limiting example showing whether it can be accommodated.

非限定的な例として、外部フレームによって支持されるEEEA90の別の三角形実施形態が、図9に示されている。絶縁材料、例えば塗装木材からなる平坦なプランクから形成されたフレーム91が、フレームの2つの側部のそれぞれの上にその長さに沿ってノッチ92を有し、そのノッチ92を通って、ワイヤ93が図示のようにフレームに巻きつけられて、フレームの両側のノッチ間に平行セグメントを形成する(フレームの反対側のワイヤは、点線として示されている)。ワイヤストランドの端部は、このEEEAが他のEEEAにそこを介して電気的に結合される点94および95で固定され、また任意選択で電気的に結合することができる。   As a non-limiting example, another triangular embodiment of EEEA 90 supported by an outer frame is shown in FIG. A frame 91 formed from a flat plank of insulating material, eg painted wood, has a notch 92 along its length on each of the two sides of the frame, through which the wire 93 is wrapped around the frame as shown to form parallel segments between the notches on either side of the frame (the wires on the opposite side of the frame are shown as dotted lines). The ends of the wire strands are fixed at points 94 and 95 through which this EEEA is electrically coupled to other EEEAs, and can optionally be electrically coupled.

より小型のEEEAを可撓性ジョイントを用いて支持する外部フレームを用いる代わりにまたはそれに加えて、平行ワイヤセグメントではなくワイヤメッシュをエミッタ電極として使用することもできる。ある程度自立型であるそのようなメッシュをEEEAで用いることによって、より大型のフレームを使用することができる。というのも、メッシュは、ワイヤよりもずっとフレームの変形に影響されにくいためである。フレームへのメッシュの取付けは、ワイヤセグメントの場合の複数の支持物またはノッチを必要とせずに、さまざまな方法で達成することができる。ワイヤセグメントに比べて、導電性メッシュは、断線に対して機械的にも電気的にもより堅牢である。断線または腐食したメッシュの交換もより容易である。   Instead of or in addition to using an outer frame that supports a smaller EEEA using a flexible joint, a wire mesh rather than a parallel wire segment can be used as the emitter electrode. By using such a mesh in EEEA that is somewhat self-supporting, larger frames can be used. This is because the mesh is much less susceptible to frame deformation than the wire. The attachment of the mesh to the frame can be accomplished in a variety of ways without the need for multiple supports or notches in the case of wire segments. Compared to wire segments, the conductive mesh is more robust both mechanically and electrically against wire breakage. It is also easier to replace broken or corroded meshes.

Rostopchin等は、EEAを零下温度で作動させると、ワイヤ上に霜が蓄積し、それがワイヤのエミッタ電極としての性能を低下させると言及している。この問題に対処するために、Rostopchin等は、電気加熱器およびファンを用いて暖気をEEAに向かって送ることを提案した。Rostopchin等は、この技法が、暖気流がEEAに到達する前にそれを移動させる強風の存在下では満足に機能しないことを認識していた。   Rostopchin et al. Mentions that when EEA is operated at sub-zero temperatures, frost accumulates on the wire, which reduces the performance of the wire as an emitter electrode. To address this problem, Rostopchin et al. Proposed using an electric heater and fan to send warm air towards the EEA. Rostopchin et al. Recognized that this technique does not work satisfactorily in the presence of strong winds that move warm air before it reaches the EEA.

この問題に対する実際的な解決策は、ワイヤに低電圧電流を通すことによってワイヤの自己加熱を行うというものである。低電圧回路を、変圧器など、従来型の電源を用いて構成すると、高電圧回路と低電圧回路の電気的分離が技術的に困難なことがあり、また漏れ電流が導入されることがあるため、問題となる。本明細書で提案する解決策は、適切なアンテナを備えたマイクロ波発振器などの電磁放射源を利用して、エミッタ電極を、直接的な電気接触なしで遠隔で加熱するというものである。この場合、電流が、ワイヤメッシュセグメント、またはエミッタ電極の一部である電気的に結合された端部を有するワイヤストランドなどの閉ワイヤ回路内で生じて、エミッタ電極を温かくする。   A practical solution to this problem is to self-heat the wire by passing a low voltage current through the wire. If a low voltage circuit is configured using a conventional power source such as a transformer, it may be technically difficult to electrically isolate the high voltage circuit from the low voltage circuit, and leakage current may be introduced. Therefore, it becomes a problem. The solution proposed here is to use an electromagnetic radiation source such as a microwave oscillator with a suitable antenna to heat the emitter electrode remotely without direct electrical contact. In this case, current is generated in a closed wire circuit, such as a wire mesh segment or a wire strand having an electrically coupled end that is part of the emitter electrode, warming the emitter electrode.

EEAの地上での上昇高さは、エーロゾル荷電効率を決定する重要なパラメータである。EEAによって生成されたイオンは、コロナ放電コレクタ電極に向かって、すなわち下向きに流れる傾向がある。イオンの運動は、エミッタ電極の付近では強電場に、エミッタ電極からより遠く離れたところでは風と電場の両方に、主として支配される。大気エーロゾルの大部分が、EEAと地球表面の間で荷電するため、EEAの上昇は、好ましくは、生成されたイオンが地球表面に到達したときに再結合によって無駄に消費される前にその大部分が確実にエーロゾルに付着するようにするのに十分なほど高くすべきである。   The elevation height of the EEA on the ground is an important parameter that determines the aerosol charging efficiency. Ions generated by EEA tend to flow toward the corona discharge collector electrode, i.e., downward. Ion motion is mainly governed by a strong electric field in the vicinity of the emitter electrode and by both wind and electric field further away from the emitter electrode. Since most of the atmospheric aerosol is charged between the EEA and the Earth's surface, the EEA rise is preferably increased before the generated ions are wasted by recombination when they reach the Earth's surface. It should be high enough to ensure that the part adheres to the aerosol.

静止空気中では、この最適な上昇高さが、大気空気中のエーロゾル粒子のスペクトル、特にその個数濃度によって変わり、それらが、イオン再結合を無視することのできる比較的エーロゾルに富んだ地上空気(terrestrial air)中でのイオンの寿命を決定する。たいていの条件下では、この時間が通常3〜8分である。   In still air, this optimal ascent height depends on the spectrum of aerosol particles in atmospheric air, particularly their number concentration, which is a relatively aerosol-rich ground air that can ignore ionic recombination ( determine the lifetime of the ions in terrestrial air). Under most conditions, this time is usually 3-8 minutes.

したがって、静止空気中での最適な上昇高さは、イオンがその寿命中にEEAと地球表面の間を移動することのできる距離として推定することができる。実際には、特定のEEA実施形態についてのこの距離は、EEAの下方の空間電場プロファイルを測定すること、および既存の技法を用いて測定することもできる、イオン寿命中の荷電粒子軌道(と、したがってその垂直経路)の後続の数値計算によって、実験的に見い出すことができる。   Thus, the optimal climb height in still air can be estimated as the distance that ions can travel between the EEA and the Earth's surface during their lifetime. In practice, this distance for a particular EEA embodiment can be measured by measuring the spatial electric field profile below the EEA and using existing techniques, and charged particle trajectories during ion lifetime (and Therefore, it can be found experimentally by subsequent numerical calculation of the vertical path).

あるいは、最適な上昇高さは、EEAの次第に増す上昇高さで負イオンの濃度を測定することによって実験的に見い出すことができる。ある一定の上昇後のイオン濃度の大幅な減少が、最適な上昇に達したことを示す。   Alternatively, the optimal ascent height can be found experimentally by measuring the concentration of negative ions with increasing ascent of EEA. A significant decrease in ion concentration after a certain rise indicates that an optimum rise has been reached.

実際には、風の存在下での基本的なポイントツーグランド(point−to−ground)コロナ放電ユニットを用いた空間電荷柱の生成に関する、JonesおよびHutchinson(1975)による実験的研究によれば、最適な上昇高さは、少なくとも約9mとすべきである。本明細書で提案したものなど、EEAのより進歩した実施形態を利用すると、おそらくはさらに高い上昇が必要となる。最適な高さの達成が、地上支持体を用いて困難な場合、より多くの空間電荷発生器および/または係留型支持体を備えた発生器を利用すべきである。   In fact, according to an experimental study by Jones and Hutchinson (1975) on the generation of space charge columns using a basic point-to-ground corona discharge unit in the presence of wind, The optimal climb height should be at least about 9m. Utilizing more advanced embodiments of EEA, such as those proposed herein, will likely require even higher ascents. If achieving an optimum height is difficult using ground supports, generators with more space charge generators and / or tethered supports should be utilized.

より多くの空間電荷発生器を、最適に満たない上昇高さによるそれらの性能劣化を補償するために利用する場合、高さは少なくとも6mとすべきである。   If more space charge generators are utilized to compensate for their performance degradation due to sub-optimal climb heights, the height should be at least 6 m.

この点に関して、係留型支持体を用いた実施形態が好ましい場合がある。EEAの上昇が高いほど、同じイオン電流を達成するのに必要な動作電圧が高くなる。この点に関して、市販のDC電源に代わる手段としてVDGGを用いると、有利となりうる。この場合、VDGGの軽航空機球形コンデンサを、軽航空機として使用することができる。図10に示すこの類の実施形態では、EEAのフレーム101を、軽航空機球形コンデンサ(航空機)102の表面の周りに、表面全体にわたって一様に分配された複数の支持ロッド103および脚104を用いて配置することができる。軽航空機球形コンデンサ(航空機)に固定された係留ロープ105、およびEEAに電気的に結合されたワイヤ106が、この実施形態の他の構成要素(列挙せず)に、図3と同様に接続される。航空機は空気注入式でよく、そのためその半径が変わることがあるので、支持ロッドは可変長のものとし、その脚上に、例えばばねを組み込むことによって、応力支持機構を用意すべきである。   In this regard, an embodiment using a moored support may be preferred. The higher the EEA rises, the higher the operating voltage required to achieve the same ion current. In this regard, it may be advantageous to use VDGG as an alternative to commercially available DC power supplies. In this case, a VDGG light aircraft spherical capacitor can be used as a light aircraft. In this class of embodiments shown in FIG. 10, an EEA frame 101 is used with a plurality of support rods 103 and legs 104 distributed evenly around the surface of a light aircraft spherical condenser (aircraft) 102 over the entire surface. Can be arranged. A mooring rope 105 secured to a light aircraft spherical condenser (aircraft) and a wire 106 electrically coupled to the EEA are connected to the other components of this embodiment (not listed) as in FIG. The Since the aircraft may be inflatable and therefore its radius may change, the support rod should be of variable length and a stress support mechanism should be provided on the leg, for example by incorporating a spring.

あるいは、図11に示すように、EEAのフレーム111が、非可撓性支持ロッド112によって、軽航空機ではない球形または準球形コンデンサの表面の周りに固定される。非限定的な例として、準球形コンデンサは、例えばプラスチックから形成されて導電ペイントで覆われた、導電性外面を有する軽量シート113から組み立てて、電気的に結合し、機械的に接合することができる。非限定的な例として、そのようなシートは、サッカーボール表面上の布片(swatch)のように切断して、構成することができる。当初ガスが抜かれた気球がコンデンサの内側に配置され、次いでそれを、空気より軽いガス、例えばヘリウムで、ガスがコンデンサの容積を占めて、コンデンサを浮きやすくするまで膨らませる。   Alternatively, as shown in FIG. 11, an EEA frame 111 is secured around the surface of a non-light aircraft spherical or quasi-spherical condenser by non-flexible support rods 112. As a non-limiting example, a quasi-spherical capacitor can be assembled from a lightweight sheet 113 having a conductive outer surface, for example formed from plastic and covered with a conductive paint, electrically coupled and mechanically joined. it can. By way of a non-limiting example, such a sheet can be cut and configured like a swatch on a soccer ball surface. The initially degassed balloon is placed inside the condenser and then it is inflated with a gas that is lighter than air, such as helium, until the gas occupies the volume of the condenser and makes it easier to float.

別の提案する軽航空機実施形態120が、図12に示されている。ワイヤメッシュの区画、またはメッシュもしくは平行ワイヤセグメントを備えたEEEA121が、電気的に結合され、機械的に接合されて、準球形形状のEEAを形成する。フレーム付きEEEAが使用される場合、先に論じたように、可撓性ジョイントを用いてフレームの側部同士を接続することが好ましい。膨らんだ球体122が、メッシュの表面の内側に一様に分配され、例えば小さなループによってそこに取り付けられる。この実施形態においてフレーム付きEEEAが使用される場合、球体は、接合されたフレーム側部の対に対して取り付けられる。気球123がEEAの内側に配置され、次いでそれを、空気より軽いガスで、球体がEEAに対する応力支持支持物となるまで膨らませる。この構成では、数メートルの直径を有する十分に大きなEEAが、エミッタ電極かつコンデンサとして働くことができる。というのも、この場合、システムがそれ自体の(かなりの)容量を有するためである。   Another proposed light aircraft embodiment 120 is shown in FIG. EEEA 121 with wire mesh sections, or mesh or parallel wire segments, are electrically coupled and mechanically joined to form a quasi-spherical shaped EEA. When EEEA with a frame is used, it is preferable to connect the sides of the frame using flexible joints as discussed above. The swollen sphere 122 is evenly distributed inside the surface of the mesh and attached thereto, for example by a small loop. If a framed EEEA is used in this embodiment, the spheres are attached to a pair of joined frame sides. A balloon 123 is placed inside the EEA and then it is inflated with a gas lighter than air until the sphere is a stress support for the EEA. In this configuration, a sufficiently large EEA having a diameter of a few meters can act as an emitter electrode and a capacitor. This is because in this case the system has its own (substantial) capacity.

数百メートルに到達することのできる係留型支持体を用いて達成可能なEEA上昇高さにおいて、EEAから下向きの方向以外の方向に流出するイオン電流は無視できない。これは、生成された空間電荷の電場とともに下向きのイオン流を支配する地上に残った正電荷の電場が、上昇高さとともに減少するためである。したがって、イオンの大部分がEEAから出発して最初にあらゆる方向に伝搬する、軽航空機または軽航空コンデンサの周りでのEEAの表面の一様な分配が推奨される。   Ion currents flowing out of the EEA in directions other than downward are not negligible at the EEA lift height achievable with a moored support that can reach several hundred meters. This is because the positively charged electric field remaining on the ground that dominates the downward ion flow together with the generated space charge electric field decreases with increasing height. Therefore, a uniform distribution of the surface of the EEA around a light aircraft or light aviation capacitor is recommended, where the majority of the ions propagate in all directions starting from the EEA.

生成されるイオン電流の大幅な強化は、上記の実施形態にマルター効果を導入することにより達成することができる。マルター(1936)は、Al、ZnSiO、SiO、ZrO、CaCO、Taなど、いくつかの非導電性物質と、他の少数の酸化物とからなる薄膜が、電子による衝撃を受けるカソードに与えられたとき、膜の表面から二次電子放出が生じることを観測した。そのような電極を、以後マルター電極と呼ぶ。二次電子放出は、以後マルターフィルムと呼ぶマルター電極の膜の表面上に正味の正電荷を残し、それにより、マルターフィルム層全体にわたって強電場が生じる。マルターフィルムは導電性ではないため、正電荷は、それが蓄積するほど速くは中性化せず、それによりフィルム層が、その「極板」が反対に荷電したフィルム表面とカソード表面であるコンデンサの誘電体媒質として働く。非常に強い電場中でカソード表面上で放出された電子は、マルターフィルムをさらに通り抜けて空気中に放出され、最終的には負に荷電した分子クラスタ、すなわち負イオンを形成する。マルター効果が生じるためには、フィルム表面から電子を取り出すことのできる、粒子または電離放射(例えば高エネルギー電子、イオン、X線、紫外放射)の開始源がなければならない。また、カソードの電子放出速度が、フィルム表面から正電荷を取り出す速度よりも大きくなければならない。マルター電極が電子により衝撃を受ける場合、この電極によって放出されるイオン電流は、条件に応じて、一次衝撃電流よりも最大で数千倍大きくなりうる(Hawkes、1992)。 A significant enhancement of the generated ionic current can be achieved by introducing the Malter effect in the above embodiment. Malter (1936) is a thin film made of several non-conductive materials such as Al 2 O 3 , Zn 2 SiO 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CaCO 3 , Ta 2 O 5 and a small number of other oxides. However, it was observed that secondary electron emission occurred from the surface of the film when applied to the cathode subjected to electron impact. Such an electrode is hereinafter referred to as a Malter electrode. Secondary electron emission leaves a net positive charge on the surface of the membrane of the Malter electrode, hereinafter referred to as the Malter film, thereby creating a strong electric field across the Malter film layer. Since the Malter film is not conductive, the positive charge does not neutralize as fast as it accumulates, so that the film layer is the film surface and the cathode surface, whose “electrode plates” are oppositely charged. Acts as a dielectric medium for capacitors. Electrons emitted on the cathode surface in a very strong electric field pass further through the Malter film into the air and eventually form negatively charged molecular clusters, ie negative ions. In order for the Malter effect to occur, there must be an initiating source of particles or ionizing radiation (eg, high energy electrons, ions, X-rays, ultraviolet radiation) that can extract electrons from the film surface. Also, the cathode's electron emission rate must be greater than the rate at which positive charges are extracted from the film surface. When a Malter electrode is bombarded by electrons, the ionic current emitted by this electrode can be up to several thousand times greater than the primary bombardment current, depending on conditions (Hawkes, 1992).

非限定的な例として、EEEAにより生成されるより大きなイオン電流は、図13に示すように、マルターフィルムで被覆したより太いワイヤのセグメントの形をとる追加のマルター電極131を導入することによって達成することができる。マルター電極131は、細いワイヤセグメント134に平行であり、例えばフィルムのないエリア133上のはんだ付け点132によって、細いワイヤセグメント134に電気的に結合される。細いワイヤセグメント134は、主として、隣接するマルター電極の開始源として働き、マルター電極は、重量を最小限に抑えるために、中実ワイヤではなく中空ワイヤ(管)に基づいたものでもよい。話を簡単にするために、管状ワイヤを以後ワイヤと呼ぶ。そのようなワイヤ対130が、論じた実施形態における普通のワイヤを置き換える。マルターワイヤの直径は、十分大きくすべきであり、細いワイヤは、放出された電子およびイオンによるマルターワイヤの効果的な衝撃を確実なものにするために、マルターワイヤの十分近くにあるべきである。ワイヤの表面にかかる電場強度は、ワイヤの直径に反比例するため、マルターワイヤの電場によって減速される衝撃電子および負イオンは、マルターワイヤの直径が十分大きい場合に、そのワイヤの表面に到達して、二次放出に必要な衝撃をもたらすことができる。さらに、より大きな直径を有するワイヤは、その放出面がより広いため、単位長さ当たりにより大きなイオン化出力をもたらす。マルターワイヤ1本当たりに2本以上のコロナ開始ワイヤを使用することができる。   As a non-limiting example, the larger ionic current produced by EEEA can be achieved by introducing an additional Malter electrode 131 in the form of a thicker wire segment coated with a Malter film, as shown in FIG. Can be achieved. The Malter electrode 131 is parallel to the thin wire segment 134 and is electrically coupled to the thin wire segment 134 by, for example, a soldering point 132 on the film-free area 133. The thin wire segment 134 primarily serves as a starting source for adjacent malter electrodes, which may be based on hollow wires (tubes) rather than solid wires to minimize weight. For the sake of simplicity, the tubular wire is hereinafter called a wire. Such a wire pair 130 replaces the ordinary wire in the discussed embodiment. The diameter of the Malter wire should be large enough and the thin wire should be close enough to the Malter wire to ensure effective impact of the Malter wire by emitted electrons and ions. Since the electric field strength applied to the surface of the wire is inversely proportional to the diameter of the wire, impact electrons and negative ions that are decelerated by the electric field of the Malter wire reach the surface of the wire when the diameter of the Malter wire is sufficiently large. The impact required for the next release can be brought about. Furthermore, a wire with a larger diameter provides a greater ionization output per unit length because of its wider emission surface. More than one corona starter wire can be used per malter wire.

図14に示すようにエミッタ電極がメッシュである場合、マルター効果を導入する類似の手法をとることができ、図では、マルターメッシュ140のセグメントが、メッシュの表面の上(左図)および下(右図)に見られる。細いワイヤ141が上述したように配置され、マルターフィルムで覆われた太いワイヤメッシュからなる第1組の平行ワイヤ143に点142ではんだ付けされる。同様に、細いワイヤ144も下に配置され、第1組のワイヤ143に垂直な第2組の平行メッシュワイヤ146に点145ではんだ付けされる。第2組のメッシュワイヤが、第1組のメッシュワイヤの上にある(例えば上部組のワイヤが下部組のワイヤに溶接される)場合、細いワイヤの別の構成が図15に示されており、図では、マルターメッシュ150のセグメントが、メッシュの表面の上(左図)および下(右図)に見られる。左図上では、細いワイヤ151が第1(下部)組のワイヤ152の上に、点153でマルターメッシュワイヤの第2(上部)組のワイヤ154にはんだ付けすることによって配置される。右図上では、細いワイヤ155が第2組のワイヤの下に、点156でマルターメッシュワイヤの第1組のワイヤにはんだ付けすることによって配置される。   If the emitter electrode is a mesh as shown in FIG. 14, a similar approach can be taken to introduce the Malter effect, where the segments of the Malter mesh 140 are above (left) and below the surface of the mesh. (Right figure). Thin wires 141 are placed as described above and soldered at points 142 to a first set of parallel wires 143 consisting of a thick wire mesh covered with a Malter film. Similarly, a thin wire 144 is also placed below and soldered at point 145 to a second set of parallel mesh wires 146 perpendicular to the first set of wires 143. If the second set of mesh wires is on top of the first set of mesh wires (eg, the upper set of wires is welded to the lower set of wires), another configuration of thin wires is shown in FIG. In the figure, segments of the Malter mesh 150 are seen above (left figure) and below (right figure) the surface of the mesh. On the left, a thin wire 151 is placed over the first (lower) set of wires 152 by soldering to a second (upper) set of wires 154 of the Malter mesh wire at point 153. On the right, a thin wire 155 is placed under the second set of wires by soldering to the first set of Malter mesh wires at point 156.

あるいは、マルター電極は、その一方または両方の表面がマルターフィルムで被覆された金属箔とすることもできる。そのようなマルター電極を、以後マルター箔と呼ぶ。この構成では、細いコロナ「点火」ワイヤが、マルターワイヤの場合に先に論じたように、マルター箔の一方または両方の表面の付近に配置され、そこに固定される。マルター箔が帯であるそのような構成の非限定的な例が、図16に示されている。1本または複数本の細いワイヤ161が、マルター電極の一方または両方の表面162上に配置され、そこに点163で固定される。普通のワイヤとマルターワイヤの対の場合と同様に、そのような電極が、論じたEEEA内のワイヤを置き換える。したがって、ワイヤメッシュを、マルター箔の帯と、好ましくは箔の両活性面に固定されたコロナワイヤから形成されたメッシュで置き換えることができる。   Alternatively, the Malter electrode can be a metal foil whose one or both surfaces are coated with a Malter film. Such a Malter electrode is hereinafter referred to as a Malter foil. In this configuration, a thin corona “ignition” wire is placed near and secured to one or both surfaces of the malter foil, as discussed above for the malter wire. A non-limiting example of such a configuration in which the Malter foil is a strip is shown in FIG. One or more thin wires 161 are placed on one or both surfaces 162 of the Malter electrode and secured thereto at points 163. As in the case of ordinary wire and malter wire pairs, such electrodes replace the wires in the discussed EEEA. Thus, the wire mesh can be replaced by a mesh formed from a strip of Malter foil and preferably corona wire fixed to both active surfaces of the foil.

図12に示す実施形態の場合、別の代替手段は、EEEA内のワイヤメッシュまたはワイヤセグメントの表面全体を、コロナワイヤがその外面上にあるマルター箔で置き換えるというものである。   In the embodiment shown in FIG. 12, another alternative is to replace the entire surface of the wire mesh or wire segment in the EEEA with a Malter foil with the corona wire on its outer surface.

大気中のエーロゾルの濃度が低い場合、いくつかの実施形態は、EEAを取り囲む、特にEEAの下方の空気中のエーロゾル量を増加させるために、例えば米国ミネソタ州ショアビューのTSI Incorporatedによって製造されたものなど、人工エーロゾルの発生器を備えることができる。好ましくは、エーロゾル発生器は、空間電荷発生器のEEAの下方に配置される。先に論じたように代替または追加のコレクタ電極として使用される、広められる溶質を含むリザーバを使用することもできる。   When the concentration of aerosol in the atmosphere is low, some embodiments are manufactured by TSI Incorporated, for example, Shoreview, Minnesota, USA, to increase the amount of aerosol in the air surrounding the EEA, particularly below the EEA Artificial aerosol generators, such as those, can be provided. Preferably, the aerosol generator is located below the EEA of the space charge generator. It is also possible to use a reservoir containing the solute to be spread that is used as an alternative or additional collector electrode as discussed above.

水平風および垂直上昇気流などの大気運動は、荷電エーロゾルを含む空気塊を移動させ、新鮮なエーロゾルを含む空気塊を供給することによって、エーロゾル荷電の効率を高める。また、大気運動のため、最適な上昇高さを低下させることができる。この点に関して、人工大気運動、特に空間電荷柱の初期上昇を増す上昇気流を作り出すことが有利である。   Atmospheric motion, such as horizontal and vertical updrafts, increases the efficiency of aerosol charging by moving air masses containing charged aerosols and supplying air masses containing fresh aerosols. Moreover, the optimal climb height can be reduced due to atmospheric motion. In this regard, it is advantageous to create an updraft that increases the artificial atmospheric motion, particularly the initial rise of the space charge column.

したがって、いくつかの実施形態では、EEAの下方にファンまたは熱源を配置することができる。エーロゾル発生器としても働くことができるさまざまなタイプのバーナを、熱源として利用することができる。ワイヤメッシュが追加または代替のコロナ放電コレクタ電極として使用される場合、それを大地からわずかな距離上昇させて、例えば変圧器からの低電圧強電流をそれに通すことによって、熱源にすることができる。太陽放射を用いた加熱は、空間電荷発生器の周りに「ヒートアイランド」、すなわちコロナ放電コレクタ電極としても働くことができる導電性材料からなる黒色表面を設けることによって、達成することができる。実際的な解決策は、大地を炭素物質、例えば天然石炭の黒色で導電性の顆粒で被覆するというものである。   Thus, in some embodiments, a fan or heat source can be placed below the EEA. Various types of burners that can also serve as aerosol generators can be utilized as a heat source. If a wire mesh is used as an additional or alternative corona discharge collector electrode, it can be made a heat source by raising it a short distance from the ground, for example by passing a low voltage strong current from a transformer through it. Heating using solar radiation can be achieved by providing a black surface of conductive material that can also act as a “heat island”, ie, a corona discharge collector electrode, around the space charge generator. A practical solution is to coat the ground with a carbon material, for example, black, conductive granules of natural coal.

晴天電流の増強によるRCCを招く大気エーロゾルの荷電に加えて、単極イオンの十分に大きなAECを発生させるコロナ放電が、大気中の相対湿度プロファイルの調節という別の効果をもたらすことができる。その結果、空間電荷柱の上昇を促進する湿潤空気塊の垂直運動を生じさせることができ、大気不安定性を局所的に生じさせ、または増強することができる。大気不安定性は、好ましい大気条件下で、雲の形成を促進することができる。   In addition to the atmospheric aerosol charge that leads to RCC by enhancing the clear sky current, a corona discharge that generates a sufficiently large AEC of monopolar ions can have another effect of adjusting the relative humidity profile in the atmosphere. As a result, a vertical motion of the wet air mass that promotes the rise of the space charge column can occur, and atmospheric instability can be locally generated or enhanced. Atmospheric instability can promote cloud formation under favorable atmospheric conditions.

蒸気を配置換えする、以後選択的水分輸送(selective moisture transport)(SMT)と呼ぶ、大気水分(水蒸気)を他の空気成分から分離する物理的メカニズムは、次のとおりである。移動するイオンと空気分子の間の衝突が、移動するイオンから空気分子への運動量移動を引き起こし、それが、単位時間当たりに、イオンに対して作用する粘性力として現れる。電場がない場合、この過程はランダム(ブラウン)であり、平均の巨視的運動量移動はゼロである。しかし、DCコロナ放電では、発生したイオンの大部分が同じ(負)電荷であり、したがって、その大部分が同じ方向に移動する。イオンの運動がこのように秩序立てられているため、イオンから空気分子への運動量移動は、巨視的スケールでは空気にかかる力として現れて、空気をイオン運動の優勢な方向に「イオン風」として流す。しかし、これまでの調査では、発生した「イオン風」が、水蒸気を他の空気成分に比べてかなり高い程度まで加速して、気流中で蒸気を他の成分より前に移動させることが見落とされていた。   The physical mechanism for separating atmospheric moisture (water vapor) from other air components, referred to hereinafter as selective moisture transport (SMT), which repositions the vapor, is as follows. Collisions between moving ions and air molecules cause momentum transfer from moving ions to air molecules, which appears as viscous forces acting on the ions per unit time. In the absence of an electric field, this process is random (brown) and the average macroscopic momentum transfer is zero. However, in a DC corona discharge, most of the generated ions have the same (negative) charge, and therefore most of them move in the same direction. Because the movement of ions is so ordered, the momentum transfer from ions to air molecules appears as a force on the air on a macroscopic scale, making the air an “ionic wind” in the dominant direction of ion movement. Shed. However, previous studies have overlooked that the generated “ionic wind” accelerates water vapor to a much higher degree than other air components and moves the vapors ahead of other components in the air stream. It was.

他の空気成分の分子とは対照的に、水分子(HO)は、それ自体の電気双極子モーメントを有する。イオンと水分子の間の引力のある電荷−双極子間電気力のため、他の空気分子とイオンの衝突が幾何学的に可能とはなりえないときに、水分子はイオンと衝突し、したがって、イオンから移動した運動量を得ることができる。 In contrast to other air component molecules, water molecules (H 2 O) have their own electric dipole moment. Because of the attractive charge-dipole electrical force between ions and water molecules, water molecules collide with ions when collisions of ions with other air molecules cannot be geometrically possible, Therefore, the momentum moved from the ions can be obtained.

水分子対非水分子の軌道が図17に示されており、これは、軸Xに平行に軸Xから距離γのところ(衝突距離)を半径Rの空気イオン172に向かって移動する軌道171を有する水分子の、衝突断面積増加の効果を示している。軸Xに平行に軸Xから距離γのところを移動する非水分子は、γ<Rの場合にのみイオンと衝突することができる。対照的に、引力のある電荷−双極子間電気力のため、衝突距離R<γ<ρ(ただしρは水分子の最大衝突距離である)を有する水分子も、イオンと衝突することができる。この点に関して、水分子は、大気イオンと衝突する間に他の空気分子とは違った形で振舞い、その違いは、この場合には最大衝突距離によって決まる衝突断面積の点から説明される。ρ>Rであるため、水分子の衝突断面積は、非水分子の衝突断面積よりも大きい。   The trajectory of water molecules versus non-water molecules is shown in FIG. 17, which is a trajectory 171 that moves parallel to the axis X at a distance γ from the axis X (collision distance) toward the air ion 172 of radius R. This shows the effect of increasing the collision cross section of water molecules having Non-aqueous molecules moving at a distance γ from the axis X parallel to the axis X can collide with ions only when γ <R. In contrast, water molecules having a collision distance R <γ <ρ (where ρ is the maximum collision distance of water molecules) can also collide with ions due to the attractive charge-dipole electrical force. . In this regard, water molecules behave differently from other air molecules during collisions with atmospheric ions, and the difference is explained in terms of the collision cross section, which in this case is determined by the maximum collision distance. Since ρ> R, the collision cross section of water molecules is larger than the collision cross section of non-water molecules.

増大係数(enhancement factor)と呼ばれる、水分子と非水分子の衝突断面積比が、Nadykto等、(2003)によって推定された。0.6nmの直径を有する典型的な空気イオンの場合、増大係数は約7となることが分かっている。水二量体(HO)や、蒸気が飽和により近いときにより高濃度で現れる他のもの((HO)、n>2)など、水分子HOの双極子モーメントよりも大きな双極子モーメントを有する水分子クラスタの場合には、増大係数値はさらに大きくなることが分かっている。イオン−分子間衝突断面積が大きいほど、イオン−分子間衝突回数が多くなり、したがって、ある空気量に含まれる分子に単位時間当たりに移動する運動量、すなわち、その空気量にかかる巨視的力が大きくなる。したがって、1分子当たりのこの平均力が、水分子の場合にはより大きくなり、すなわち水分子はより大きな加速を得る。SMTのこの過程は、水分が取られる他のエリア内での乾燥を犠牲にして、空気の一部のエリア内に次第に増す相対湿度をもたらすことができ、すなわち、湿潤空気塊と乾燥空気塊が最初に形成される。 The collision cross-sectional area ratio between water molecules and non-water molecules, called enhancement factor, was estimated by Nadykto et al. (2003). For typical air ions having a diameter of 0.6 nm, the enhancement factor has been found to be about 7. From the dipole moment of the water molecule H 2 O, such as water dimer (H 2 O) 2 and others that appear at higher concentrations when the vapor is closer to saturation ((H 2 O) n , n> 2) It has been found that in the case of a water molecule cluster having a large dipole moment, the enhancement factor value is even greater. The larger the ion-molecule collision cross section, the greater the number of ion-molecule collisions. Therefore, the momentum that moves to a molecule contained in a certain amount of air per unit time, that is, the macroscopic force applied to that amount of air is greater. growing. Thus, this average force per molecule is greater in the case of water molecules, i.e. the water molecules get a greater acceleration. This process of SMT can provide progressively increased relative humidity in some areas of air at the expense of drying in other areas where moisture is taken, i.e., wet air mass and dry air mass are First formed.

ある空気量に含まれるあらゆる成分の分子の数は、所与の温度および圧力において一定であり、水のモル質量(18g/モル)が、乾燥空気のモル質量(29g/モル)未満であるため、湿度の増加は空気の密度を減少させ、逆も同様である。アルキメデスの原理によれば、乾燥空気塊が下降すると同時に湿潤空気塊が上昇する。この連続過程は、大きなスケールでは上向きの水分輸送として現れ、人工的に増加させた湿度を有する始めから上昇した気団の形成を招く。人工的に湿潤させた空気塊は、上昇するとき、自然の空気塊よりも小さな割合で断熱冷却され、したがって、比較的小さな断熱(温度)減率を有する。大気不安定性は、気団の断熱減率と大気中の周囲の減率の差から生じるため、SMTによって湿潤させた気団は、自然の対流によって形成される気団よりも不安定となりうる。ある一定の大気条件下では、局所的に増大させた不安定性の効果が、湿潤気団中での蒸気の凝縮を生じさせることができ、その結果、潜熱の放出によって湿潤気団の浮力が増強し、最終的に雲を形成する。この過程は、自然に湿潤した気団の場合よりも低い高度で生じることがあり、または人工的に湿潤させた気団内でのみ生じることがあり、この過程のより大きなスケールへの拡張は、大気が自然の気団に対してかろうじて、またはわずかに不安定である場合に可能となりうる。初期には小さな影響でよい、隣接する湿潤気団が人工上昇気流エリアに向かって収束することによる上昇が、潜熱の放出による自然の気団のダイナミクスの変化をトリガすることができる。この効果は、一部の場合にのみ達成可能であるが、気象調節の他の既存の方法に対して独自である。   The number of molecules of any component contained in a quantity of air is constant at a given temperature and pressure, and the molar mass of water (18 g / mol) is less than the molar mass of dry air (29 g / mol). Increasing humidity reduces air density and vice versa. According to Archimedes' principle, the dry air mass descends and the wet air mass rises at the same time. This continuous process manifests as upward moisture transport on a large scale, leading to the formation of air masses that rise from the beginning with artificially increased humidity. When artificially moistened air masses rise, they are adiabatically cooled at a lower rate than natural air masses, and thus have a relatively small adiabatic (temperature) reduction rate. Since air instability results from the difference between the adiabatic reduction of the air mass and the ambient air rate, the air mass moistened by SMT can be more unstable than the air mass formed by natural convection. Under certain atmospheric conditions, the effect of locally increased instability can cause vapor condensation in the wet air mass, resulting in enhanced buoyancy of the wet air mass due to the release of latent heat, Eventually a cloud is formed. This process may occur at a lower altitude than in naturally moist air masses, or may occur only in artificially moist air masses, and the expansion of this process to a larger scale is It may be possible if it is barely unstable or slightly unstable against natural air masses. The rise due to the convergence of adjacent wet air masses towards the artificial updraft area, which can be small in the beginning, can trigger changes in natural air mass dynamics due to the release of latent heat. This effect can only be achieved in some cases, but is unique to other existing methods of weather regulation.

SMTに最適なEEAの上昇高さは一般に、イオンの濃度だけではなくAECの密度が重要であるため、最適なエーロゾル荷電の上昇高さよりも低い。自然エーロゾルまたは人工エーロゾルの可能な最大量を荷電させることは、この場合には望ましくない。というのも、AECの流れの経路中に生成される空間電荷が、例えば強風によって高速で除去されない限り、AECの密度を減少させるためである。コロナ放電実施形態を作動させる主目的が、可能な最大のSMTを達成することである場合、人工エーロゾルを生成すべきではなく、より低いEEA上昇高さを選択することが、発生したイオンのアノードエリア上での再結合に好都合に働くべきである。AECのより高い密度を達成するために、エーロゾル荷電の場合よりも狭いアノードエリアを使用することも推奨される。特定の一実施形態では、達成可能なAECとSMTが行われる空気量の間のバランスを支配する、EEAの最適な上昇高さを選択する最も単純な方法が、実験に基づくものである。   The optimum EEA elevation for SMT is generally lower than the optimum aerosol charge elevation because not only the ion concentration but also the AEC density is important. It is not desirable in this case to charge the maximum possible amount of natural or artificial aerosol. This is to reduce the AEC density unless space charges generated in the AEC flow path are removed at high speed, for example by strong winds. If the main purpose of operating the corona discharge embodiment is to achieve the maximum possible SMT, then an artificial aerosol should not be produced, and selecting a lower EEA rise height may result in an anode of generated ions Should work in favor of recombination on the area. In order to achieve higher AEC densities, it is also recommended to use a narrower anode area than in the case of aerosol charging. In one particular embodiment, the simplest way to select the optimal rise height of the EEA that governs the balance between the achievable AEC and the amount of air at which SMT takes place is based on experimentation.

ターゲットエリア内での降水の減少は、別のエリア内での降水の計画的増加によって達成することができ、それにより、降水の減少をターゲットとしたエリアが、降水が引き起こされたエリアの降水陰(precipitation shadow)になる。   A decrease in precipitation in the target area can be achieved by a planned increase in precipitation in another area, so that the area targeted for the decrease in precipitation will be affected by the precipitation in the area where the precipitation is triggered. (Precipitation shadow).

個々の空間電荷発生器は、手動で、または中央位置から自動で制御することができる。特定の用途に応じて、上述した実施形態は、地上または水中の関連のあるあらゆるタイプの輸送手段(固定または可動)上に配置することができる。水中の場合、水中に沈められた接地電極と電気的に結合されたアノードエリアが設けられた、水体上のプラットフォームが必要である。   Individual space charge generators can be controlled manually or automatically from a central location. Depending on the particular application, the above-described embodiments can be placed on any type of transport (fixed or movable) that is relevant on the ground or in the water. For underwater, there is a need for a platform on the water body with an anode area that is electrically coupled to a ground electrode submerged in water.

ターゲットエリア内での降水の増加または減少とは別に、気象調節の他の用途の場合、1つまたは複数の効果を担う物理過程に影響を及ぼすには一般に、荷電コンデンサまたはEEAの上昇高さやEEAのアノードエリアなど、利用される実施形態に固有の方法および固有のパラメータが必要となる。   Apart from the increase or decrease of precipitation in the target area, for other applications of climate control, it is generally the case that the charge capacitor or EEA rise height or EEA is affected to affect the physical process responsible for one or more effects. Specific methods and parameters specific to the embodiment being used are required, such as the anode area.

地球表面上またはその付近にある雲である霧の分散の場合、1つの手法は、霧層の境界上での空間電荷の蓄積を生じさせるために、荷電コンデンサまたはコロナ放電のEEAを、係留型支持体を用いて霧層の上方に配置するというものである。この効果を適度に広いエリア内で達成するには、複数の軽航空機実施形態を利用すべきであり、かつ/または1つもしくは複数の実施形態を、異なる霧エリアを消散させるように移動させるべきである。この構成では、霧層は、より小さな霧粒子をより大きな霧粒子によって効率良く収集するのに十分なほど厚くあるべきであり、これは、あらゆる場合に生じるとは限らない可能性がある。代替の解決策は、霧層の内部でコロナ放電実施形態を利用して、SMTに最適な状態(regime)で作動するというものである。乾燥空気塊中では、霧は液滴蒸発によって消散し、湿潤空気塊中では、液滴と氷晶がもしあればそれが大きく成長し、重力により沈殿し、おそらくはそれらが下降するときに霧粒子を収集する。潜熱の放出によって生じる上昇気流が、より長い時間浮遊し、成長するより大きな粒子の形成に好都合に働き、SMTによって調節すべき隣接する霧の多い空気の収束を生じさせる。この収束を、凝縮による過飽和蒸気の進行中の除去によって、また霧が冷たい場合には成長する氷晶によって増強し、それにより蒸気分圧を減少させることができる。   In the case of mist dispersion, which is a cloud on or near the Earth's surface, one approach is to use a charged capacitor or corona discharge EEA to moored to produce space charge accumulation on the boundary of the fog layer. It arrange | positions above a fog layer using a support body. To achieve this effect in a reasonably large area, multiple light aircraft embodiments should be utilized and / or one or more embodiments should be moved to dissipate different fog areas It is. In this configuration, the mist layer should be thick enough to efficiently collect smaller mist particles by larger mist particles, which may not occur in all cases. An alternative solution is to use a corona discharge embodiment inside the fog layer to operate in SMT optimal regime. In the dry air mass, the mist dissipates by droplet evaporation, and in the wet air mass, the droplets and ice crystals, if any, grow large and settle by gravity, possibly as fog particles as they descend. To collect. The updraft produced by the release of latent heat will favor the formation of larger particles that float for a longer time and grow, resulting in the convergence of adjacent misty air to be regulated by SMT. This convergence can be enhanced by ongoing removal of supersaturated vapor by condensation and by growing ice crystals if the mist is cold, thereby reducing the vapor partial pressure.

そのエーロゾル粒子が荷電されてAECを減少させる霧を、EEAの下方で初期消散させるために、EEAの初期上昇高さは、好ましくは低く、次いで、最適な値に次第に増加させるべきである。あるいは、1つまたは複数のコロナ放電実施形態が、予測される霧の発生の前に、すなわち霧予防モードで、作動を開始すべきである。   In order to initially dissipate the fog below which the aerosol particles are charged to reduce AEC, the initial rise height of the EEA should preferably be low and then gradually increased to an optimum value. Alternatively, one or more corona discharge embodiments should begin operation before the expected mist occurrence, i.e., in fog prevention mode.

別の用途は、地球表面の温度の減少である。この用途の非限定的な例が、人工集中エリア内でのエネルギー節減、およびサイクロンの発生は水温に依存することから、その発生および強度を低下させるための、広いエリアにわたる長期間の海面温度の減少である。日中、太陽放射を宇宙空間に反射し戻す低高度の雲量を、好ましい大気条件時に、コロナ実施形態をSMTモードで作動させることにより形成または増強することができる。夜間は、宇宙空間への赤外放射の放出を減少させる低いところにある雲量を、論じたように荷電コンデンサを利用し、またはコロナ放電実施形態をエーロゾル荷電モードで利用することにより、ターゲットエリア内での降水を強化することによって減少させ、または除去することができる。この用途では、たとえ降水大気水象(precipitation hydrometeor)の規模が小さく、それが地球表面に到達することはできないが、雲の消散が達成可能な場合でも、効果を依然として達成することができる。影響によって、より少数の、またより多数の、しかし降水雲粒ではない雲粒が生成される場合、ある程度まで効果を依然として達成することができる。この場合、出射する赤外放射に対する雲の透明度を上げることができる。   Another application is the reduction of the temperature of the earth's surface. Non-limiting examples of this application include energy savings in man-made concentration areas, and cyclone generation depends on water temperature, so long-term sea surface temperature over a large area to reduce its generation and intensity. It is a decrease. During the day, low altitude cloudiness that reflects solar radiation back into space can be formed or enhanced by operating the corona embodiment in SMT mode during favorable atmospheric conditions. At night, low cloud coverage that reduces the emission of infrared radiation into outer space can be achieved within the target area by using a charging capacitor as discussed, or by using the corona discharge embodiment in aerosol charge mode. Can be reduced or eliminated by intensifying precipitation at In this application, even if the size of the precipitation hydrometer is small and it cannot reach the Earth's surface, the effect can still be achieved even if cloud dissipation is achievable. If the impact produces fewer and more but cloud droplets that are not precipitation clouds, the effect can still be achieved to some extent. In this case, the transparency of the cloud with respect to the emitted infrared radiation can be increased.

本質的に、植被、特に森林は、葉の広い表面全体にわたる多くの蒸発のため、湿潤空気塊を生成し、それが、先に論じたように大気不安定性を増大させることができる。海岸線付近では、樹木で覆われた広いエリアが、内陸への海洋水分の流入を増加させ、水分再循環(降水−蒸発−降水)による健全な水循環を海岸からかなりの距離にわたって維持する(MakarievaおよびGorshkov、2007)。この点に関して、可能なときに大気不安定性を増大させることを目的として長期間SMTモードで作動し、また適切な雲が存在する場合に陸上での降水を強化することを目的としてRCCモードで作動する、コロナ放電実施形態の大型アレイが、森林伐採エリアの森林再生を促進するそのエリア内の森林被覆を、被覆が回復するまで置き換えることができる。森林が行うように水分再循環を増強することにより内陸のかなりの距離にわたって水循環を改善するには、海岸線から最大数百キロメートルの樹木で覆われていないエリアをカバーする、制御された実施形態のグリッド(ユニット)からなる大きなネットワークが必要となりうる。同じ手法を、森林農業における植林の加速に対してとることができ、それにより、炭素隔離、再生可能な生物燃料の生成、および隔離された炭素を蓄え、多くの場合大量のエネルギーをその生成中に消費する他の材料を置き換えることのできる再生可能な樹木の生成など、いくつかの他の利点をもたらすことができる。   In essence, vegetation, especially forests, create a moist air mass due to much evaporation across the large surface of the leaf, which can increase atmospheric instability as discussed above. In the vicinity of the coastline, a large area covered with trees increases the inflow of marine water into the inland and maintains a healthy water circulation over a considerable distance from the coast (Makarieva and Gorshkov, 2007). In this regard, operate in SMT mode for extended periods of time when possible to increase atmospheric instability, and operate in RCC mode to enhance precipitation on land when appropriate clouds are present A large array of corona discharge embodiments can replace the forest cover in that area that promotes reforestation of the deforested area until the cover is restored. To improve water circulation over significant distances inland by enhancing water recirculation as forests do, a controlled embodiment that covers areas not covered by trees up to several hundred kilometers from the coastline. A large network of grids (units) may be required. The same approach can be taken to accelerate plantations in forest agriculture, thereby carbon sequestration, the generation of renewable biofuels, and storage of sequestered carbon, often producing large amounts of energy Several other benefits can be provided, such as the generation of renewable trees that can replace other materials that are consumed.

以上、本明細書で特定の実施形態に即して本発明を説明してきたが、そうした実施形態は、本発明の原理および用途の例示に他ならないことを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、例示的実施形態に多数の修正を加えることができること、また他の構成を考案することができることを理解されたい。   Although the present invention has been described herein with reference to particular embodiments, it is to be understood that such embodiments are merely illustrative of the principles and applications of the present invention. Accordingly, it will be appreciated that numerous modifications can be made to the exemplary embodiments and other arrangements can be devised without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I want to be.

略語一覧
AEC 大気電流
CN 凝縮核
DC 直流
EEA エミッタ電極組立体
EECD コロナ放電エミッタ電極
EEEA 基本エミッタ電極組立体
IN 氷晶核
RCC 遠隔雲荷電
SMT 選択的水分輸送
VDGG ヴァンデグラフ起電機
Abbreviation List AEC Atmospheric Current CN Condensation Core DC DC EEA Emitter Electrode Assembly EECD Corona Discharge Emitter Electrode EEEA Basic Emitter Electrode Assembly IN Ice Crystal RCC Remote Cloud Charge SMT Selective Water Transport VDGG

11 軽航空コンデンサ
12 地球表面
13 係留ロープ
14 リール
15 ワイヤ
16 支持物
17 ワイヤ
18 (負)電極
19 VDGG荷電エンジン
21 エミッタ電極組立体(EEA)
22 支持体
23 ワイヤ
24 負電極
25 DC電源
26 接地点
27 接地点
28 ワイヤ
29 高導電性コレクタ電極
31 軽航空機
32 回転ジョイント
33 支持ロッド
34 EEA
35 係留支持ロープ
36 リール
37 ワイヤ
38 支持物
39 ワイヤ
41 リザーバ
42 局所接地点
43 接地点
44 DC電源
45 ワイヤ
46 EEA
47 地上支持体
48 人工エーロゾル
50 実施形態
51 EEA
51a 頂点
52 EEA
52a 頂点
53 ロッド
54 ロッドまたは支持ロープ
55 プレート
56 マスト
57 ロッド
58 ロッドまたは支持ロープ
59 ブラケット
61a 角錐
62a 角錐
63a 面
64a 面
61b 支持物
61c 角錐
62c 支持プレート
63c ボルトおよびナット
61d 角錐底面
62d 支持プレート
63d ボルトおよびナット
64d 上部ブラケット
65d 下部ブラケット
66d マスト
70a EEEA
71a ワイヤセグメント支持物
72a 側部
73a 側部
74a ワイヤセグメント
75a 点
76a 点
71b ばねベースの支持物
80 三角形のEEEA
81 より細いワイヤ
82 フレーム
83 より小型のEEEA
84 可撓性ジョイント
90 EEEA
91 フレーム
92 ノッチ
93 ワイヤ
94 点
95 点
101 フレーム
102 軽航空機球形コンデンサ(航空機)
103 支持ロッド
104 脚
105 係留ロープ
106 ワイヤ
110 (正)ベース
111 接地点、フレーム
112 非可撓性支持ロッド
113 軽量シート
120 軽航空機実施形態
121 ワイヤメッシュの区画、またはメッシュもしくは平行ワイヤセグメントを備えたEEEA
122 球体
123 気球
130 ワイヤ対
131 マルター電極
132 はんだ付け点
133 フィルムのないエリア
134 細いワイヤセグメント
140 マルターメッシュ
141 細いワイヤ
142 点
143 第1組の平行ワイヤ
144 細いワイヤ
145 点
146 第2組の平行メッシュワイヤ
150 マルターメッシュ
151 細いワイヤ
152 第1(下部)組のワイヤ
153 点
154 第2(上部)組のワイヤ
155 細いワイヤ
156 点
161 細いワイヤ
162 表面
163 点
171 軌道
172 空気イオン
310 第1の(負)電極
311 DC電源
312 第2の(正)電極
313 接地点
314 接地点
11 Light Aviation Capacitor 12 Earth Surface 13 Mooring Rope 14 Reel 15 Wire 16 Support 17 Wire 18 (Negative) Electrode 19 VDGG Charge Engine 21 Emitter Electrode Assembly (EEA)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Support body 23 Wire 24 Negative electrode 25 DC power supply 26 Grounding point 27 Grounding point 28 Wire 29 Highly conductive collector electrode 31 Light aircraft 32 Revolving joint 33 Support rod 34 EEA
35 Mooring support rope 36 Reel 37 Wire 38 Support 39 Wire 41 Reservoir 42 Local grounding point 43 Grounding point 44 DC power supply 45 Wire 46 EEA
47 Ground support 48 Artificial aerosol 50 Embodiment 51 EEA
51a Vertex 52 EEA
52a vertex 53 rod 54 rod or support rope 55 plate 56 mast 57 rod 58 rod or support rope 59 bracket 61a pyramid 62a pyramid 63a surface 64a surface 61b support 61c pyramid 62c support plate 63c bolt and nut 61d bolt pyramid bottom plate 63d bolt And nut 64d upper bracket 65d lower bracket 66d mast 70a EEEA
71a Wire segment support 72a Side portion 73a Side portion 74a Wire segment 75a Point 76a Point 71b Spring-based support 80 Triangle EEEA
81 Thinner wire 82 Frame 83 Smaller EEEA
84 Flexible joint 90 EEEA
91 frame 92 notch 93 wire 94 points 95 points 101 frame 102 light aircraft spherical condenser (aircraft)
103 support rod 104 leg 105 mooring rope 106 wire 110 (positive) base 111 ground point, frame 112 inflexible support rod 113 light seat 120 light aircraft embodiment 121 wire mesh section, or with mesh or parallel wire segments EEEA
122 Sphere 123 Balloon 130 Wire Pair 131 Malter Electrode 132 Soldering Point 133 Area without Film 134 Thin Wire Segment 140 Malter Mesh 141 Thin Wire 142 Point 143 First Set of Parallel Wire 144 Thin Wire 145 Point 146 Second Set of Parallel Mesh wire 150 Multer mesh 151 Thin wire 152 First (lower) set of wires 153 points 154 Second (upper) set of wires 155 Thin wires 156 points 161 Thin wires 162 Surface 163 points 171 Orbits 172 Air ions 310 First (Negative) electrode 311 DC power supply 312 Second (positive) electrode 313 Ground point 314 Ground point

本発明は、それ自体の電気双極子モーメントを有する水粒子、エーロゾル、分子クラスタ、および水分子など、大気空気の粒子および粒子間にかかる電気力の強化による、この文脈では気象調節として知られる大気条件の調節のための方法およびデバイスに関する。   The present invention relates to atmospheric particles, known in this context as weather regulation, by the enhancement of electric forces on atmospheric air particles and particles such as water particles, aerosols, molecular clusters, and water molecules with their own electric dipole moment. It relates to a method and a device for adjusting the conditions.

気象制御の特定の用途には、その実施に固有の方法およびデバイスが必要となる。例えば、いくつかの実施形態は、降水量の制御、増加、または減少に関する。「降水」という用語は、大気水蒸気の相変化からの任意の生成物が、重力のため地球表面上に堆積することを意味し、そのような生成物は、雨、霧雨、雪、雪あられなど、任意の形態で呈することがある。気象調節の電気的方法を、地球表面上またはその付近にある雲である霧の分散、選択された領域、特に海洋を覆う雲量の増加、および内陸への海洋水分(oceanic moisture)流入の増加など、他の目的に用いる場合、一般に、諸実施形態の固有の方法およびパラメータが必要となる。   Certain applications of weather control require methods and devices that are specific to their implementation. For example, some embodiments relate to controlling, increasing or decreasing precipitation. The term "precipitation" means that any product from the atmospheric water vapor phase change accumulates on the Earth's surface due to gravity, such as rain, drizzle, snow, snow hail, etc. , May take on any form. Electrical methods of climate control include dispersion of fog, which is clouds on or near the Earth's surface, increased cloud coverage over selected areas, especially the ocean, and increased inflow of ocean moisture into the inland When used for other purposes, the methods and parameters specific to the embodiments are generally required.

本発明では、デバイスおよび方法を、ターゲット領域内での降水量の増加または減少という特定の気象調節用途について説明する。「ターゲット領域」という用語は、本願の文脈では降水量を制御することを意味する、局所大気条件を変更することが望ましい場合がある領域を意味する。特に明記しない限り、降水量の制御は、以後降水量の増加を意味する。説明するデバイスを、他のいくつかの気象調節用途に利用することも検討され、それにより、特定の気象調節に固有の方法が提供され、デバイスパラメータが特定の気象調節に合わせて最適化される。   In the present invention, the device and method are described for a specific weather control application of increasing or decreasing precipitation within a target area. The term “target area” means an area where it may be desirable to change local atmospheric conditions, which means controlling precipitation in the context of the present application. Unless otherwise stated, controlling precipitation means increasing precipitation thereafter. It is also contemplated to use the described device for several other weather control applications, thereby providing a method specific to a particular weather control and optimizing device parameters for the specific weather control. .

本発明の目的は、大気中での微物理過程がそれにより電気的影響の影響を受ける、気象調節用途向けの新規の改善された方法およびデバイスを提供することである。大気物理学の最近の進歩、および非雷雨環境で周囲の大気電気が気象および気候にどのように自然に影響を及ぼすかについてのより深い理解に基づいて、非雷雨雲の自然荷電(遠隔雲荷電(remote cloud charging)すなわちRCC)を増強することによる、かつ/または大気水分を配置換えする電気的過程により大気不安定性を局所的に増大させることによる、気象調節の概念が導入される。この概念に基づいて、いくつかの改善された新規の実施形態が提案される。従来技術の実施形態に比べて、提案する実施形態は、性能、拡張性、移動性、ならびに利用および維持管理の容易さにおいて優れている。   It is an object of the present invention to provide a new and improved method and device for weather control applications in which microphysical processes in the atmosphere are thereby affected by electrical effects. Based on recent advances in atmospheric physics and a deeper understanding of how ambient atmospheric electricity naturally affects weather and climate in a non-thunderstorm environment, The concept of climate regulation is introduced by enhancing (remote cloud charging) or RCC) and / or by locally increasing atmospheric instability through an electrical process of relocating atmospheric moisture. Based on this concept, several improved new embodiments are proposed. Compared to the prior art embodiments, the proposed embodiment is superior in performance, scalability, mobility, and ease of use and maintenance.

本質的に、ガス状水、すなわち水蒸気からの降水形成の微物理過程は、2つのグループに大まかに分類することができる。第1のグループは、凝縮(condensation)として知られる、ガスから液体への熱力学的相変化過程、および蒸気凝結(vapor deposition)または昇華(sublimation)として知られる、ガスから固体への熱力学的相変化過程を含む。液体の水滴は、ある空気量に含まれるガス状水の実際の量が、所与の温度においてその空気が保持することのできるガス状水の最大量を超えたときに、すなわち空気が蒸気で過飽和したときに、凝縮核(CN)と呼ばれる、適切な(濡れ性)表面を有する小さな大気(エーロゾル)粒子からの凝縮によって成長することができる。空気中の蒸気量は、蒸気の(分)圧によって表すことができる。したがって、空気は、蒸気の圧力がその飽和圧力を超えたときに過飽和する。蒸気飽和圧力は温度とともに減少するため、湿潤空気は十分に冷却されたときに過飽和状態になる。氷点未満の温度では、過飽和空気中の氷粒子が、氷晶核(IN)と呼ばれる、適切な表面を有する凍結した液滴(droplet)およびエーロゾル粒子からの蒸気凝結によって成長することができる。液滴および氷粒子を含んだ大気空気のエリアが、雲として現れる。   In essence, the microphysical processes of precipitation formation from gaseous water, or water vapor, can be roughly classified into two groups. The first group is a gas-to-solid thermodynamic phase change process, known as condensation, and a gas-to-solid thermodynamic process, known as vapor deposition or sublimation. Includes phase change process. A liquid drop is when the actual amount of gaseous water contained in an air volume exceeds the maximum amount of gaseous water that the air can hold at a given temperature, i.e. the air is vapor. When supersaturated, it can grow by condensation from small atmospheric (aerosol) particles with appropriate (wettable) surfaces called condensation nuclei (CN). The amount of steam in the air can be expressed by the (partial) pressure of the steam. Thus, air becomes supersaturated when the vapor pressure exceeds its saturation pressure. Since steam saturation pressure decreases with temperature, wet air becomes supersaturated when fully cooled. At temperatures below freezing, ice particles in supersaturated air can grow by vapor condensation from frozen droplets and aerosol particles with appropriate surfaces called ice crystal nuclei (IN). Areas of atmospheric air containing droplets and ice particles appear as clouds.

第2のグループの過程は、雲粒合体過程である。雲中での液滴成長のある段階で、衝突−併合過程、または単に併合として知られる、衝突により液滴が合体してより大きな液滴になることが、凝縮による成長よりも効率的になる。重力および空気の粘性のため、より大きく成長した液滴の方が、小液滴よりも速く下降する。それらの液滴が下降するとき、この文脈ではコレクタと呼ばれるより大きな液滴が、より小さな液滴と衝突する。氷粒子と液体粒子も、同じように合体することができる。併合は、重力だけが液滴の運動を支配しているその古典的定義において、大気中での実際の液滴合体過程のかなり単純なモデルである。液滴は、乱流大気運動(turbulent air motion)によってさまざまな方向にさまざまな速度で移動することができる。そのような条件下では、類似サイズの液滴同士も併合することができる。しかし、古典的な併合の場合と同様に、低個数濃度であっても大きな液滴が存在することが、乱流凝集としても知られる乱流環境での併合を大幅に強化することができる(RiemerおよびWexler、2005)。   The second group of processes is a cloud particle coalescence process. At some stage of droplet growth in the cloud, collisions cause the droplets to coalesce into larger droplets, known as a collision-merge process, or simply merger, more efficiently than condensation growth . Due to gravity and air viscosity, larger grown droplets descend faster than smaller droplets. As they drop, larger droplets, called collectors in this context, collide with smaller droplets. Ice particles and liquid particles can be combined in the same way. Merging is a fairly simple model of the actual droplet coalescence process in the atmosphere, in its classical definition where only gravity governs droplet motion. The droplets can move at different speeds in different directions by turbulent air motion. Under such conditions, droplets of similar size can be merged. However, as with classical merging, the presence of large droplets even at low number concentrations can greatly enhance merging in a turbulent environment, also known as turbulent aggregation ( Riemer and Wexler, 2005).

現在使用されている雲の調節の方法は一般に、雲の形成のターゲットとするメカニズムを、特定の媒体からなる(種まき用)粒子を雲に導入することによって増強することに基づいている。そのような方法は、雲の種まき法として知られている。種まき用媒体は、典型的には、飛行機またはロケットなどの輸送機によって雲に供給される。ある一定の条件下では、浮遊種まき用媒体を、風が山の斜面に当たることによって生じる空気の上昇によって供給することもできる。この技法は、地形性種まき(orographic seeding)として知られている。   Currently used cloud conditioning methods are generally based on enhancing the cloud-targeting mechanism by introducing particles from a specific medium (seeding) into the cloud. Such a method is known as a cloud seeding method. The seeding medium is typically supplied to the clouds by a transport aircraft such as an airplane or rocket. Under certain conditions, the floating seeding medium can also be supplied by the rise of air caused by the wind hitting the mountain slope. This technique is known as oromorphic seeding.

雲の種まきによって増強することのできる過程の1つが、蒸気凝結による氷粒子成長のベルシェロン過程である。冷たい雲中、すなわち氷点未満の温度の雲中では、純水の液滴は、−42℃付近の温度まで下がっても液体(過冷却状態)のままとなり、したがって、氷粒子と共存することができる。氷に対する蒸気飽和圧力は、液体の水に対する蒸気飽和圧力よりも低い(Bergeron、1935、1939)。成長する雲粒によって水蒸気が消費されるとき、その分圧は減少する。蒸気の分圧が、液滴に対する蒸気飽和圧力未満に下がると、空気は、液滴に対しては不飽和になるが、氷粒子に対しては依然として過飽和である。この時点で、氷粒子が、蒸発液滴を犠牲にして成長し続ける。凝縮よりも効率の良いこの過程では、利用できる蒸気のより多くの部分を、降水に潜在的に変換することができる。しかし、冷たい雲中では、自然INの個数濃度が、氷点に至るまでの温度とともに準指数関数的に減少し、それにより、氷点よりほんの数度下回る温度においてこの過程が遅くなっている。そのような条件下では、氷、したがって降水の生成の強化は、その表面特性が氷晶の表面特性と類似しているヨウ化銀(AgI)結晶などの人工的な氷晶核を、雲に種まきすることによって達成される。この方法が、気象調節において現在最も一般的である。   One of the processes that can be enhanced by cloud seeding is the Bercheron process of ice particle growth by vapor condensation. In a cold cloud, that is, in a cloud having a temperature below the freezing point, pure water droplets remain in a liquid (supercooled state) even when the temperature drops to a temperature near −42 ° C., and thus can coexist with ice particles. it can. The vapor saturation pressure for ice is lower than the vapor saturation pressure for liquid water (Bergeron, 1935, 1939). As water vapor is consumed by growing cloud droplets, its partial pressure decreases. When the vapor partial pressure drops below the vapor saturation pressure for the droplet, the air becomes unsaturated for the droplet but is still supersaturated for the ice particles. At this point, ice particles continue to grow at the expense of evaporating droplets. This process, which is more efficient than condensation, can potentially convert more of the available steam into precipitation. However, in cold clouds, the natural IN number concentration decreases quasi-exponentially with the temperature to freezing, thereby slowing this process at temperatures just a few degrees below freezing. Under such conditions, the formation of ice, and hence precipitation, will cause artificial ice crystal nuclei such as silver iodide (AgI) crystals, whose surface properties are similar to those of ice crystals, to cloud. This is achieved by sowing. This method is currently the most common in weather regulation.

大気空気の温度よりもずっと低い温度で蒸発する物質の粒子が、別のタイプの種まき用媒体である。蒸発している間に周囲空気から熱を奪い、したがって周囲空気を冷却する、ドライアイスとして知られる固体二酸化炭素のペレット、および液体窒素の小液滴が、そのような種まき用媒体の例である。冷たい雲中では、それらの粒子の周りでのより高度の過飽和および過冷却が、液滴および氷粒子のより大きな初期成長速度、ならびに液滴凍結の強化によるINの個数濃度の増加を招くことができる。暖かい雲中では、冷却粒子の付近で達成されるより高い過飽和度、したがって凝縮の強化が、より大きな液滴の生成を招くことができる。一方、そうした液滴は、併合を、その過程においてより効率の良いコレクタとして働くことによって強化することができる。   Particles of matter that evaporate at a temperature much lower than that of atmospheric air are another type of seeding medium. Solid carbon dioxide pellets, known as dry ice, and small droplets of liquid nitrogen, which take heat away from the ambient air during evaporation and thus cool it, are examples of such seeding media. . In cold clouds, a higher degree of supersaturation and supercooling around those particles can lead to a higher initial growth rate of droplets and ice particles, and an increase in the number concentration of IN due to enhanced droplet freezing. it can. In warm clouds, the higher degree of supersaturation achieved in the vicinity of the cooling particles, and thus the enhanced condensation, can lead to the formation of larger droplets. On the other hand, such droplets can enhance merging by acting as a more efficient collector in the process.

別の方法は、その水性溶質に対する蒸気飽和圧力が純水の蒸気飽和圧力に比べて低い、塩の微粒子を雲に種まきすることに基づくものである。そのようなCNからの、または付着により塩粒子を取得した液滴からの凝縮によって成長する溶質液滴は、水滴よりも大きなサイズを達成し、したがって、上述したように併合を強化することができる。この方法は、吸湿性種まき(hygroscopic seeding)として知られている。   Another method is based on seeding fine particles of salt into the cloud, where the vapor saturation pressure for the aqueous solute is low compared to the vapor saturation pressure of pure water. Solute droplets grown by condensation from such CN or from droplets that have acquired salt particles by deposition can achieve a larger size than water droplets and thus can enhance merging as described above. . This method is known as hygroscopic seeding.

強磁界、雲粒上の十分に高い電荷、または両方の組合せの存在が、降水形成を直接的または間接的に担う過程を含む、雲の発達の複数の微物理過程に大いに影響を及ぼしうることを示唆する多数の証拠がある。電荷の1つの効果は、荷電雲粒および中性雲粒による荷電エーロゾル粒子の捕捉(すなわち付着による取得)の増強である。明らかではないが、全く同じ符号の電荷をもつ雲粒間の短い距離での正味の電気力は、静電鏡像力のため常に引力がある(Tinsley等、2000)。同様の電荷をもつそのような粒子の場合、長距離斥力があるが、気流力(air flow force)が、支配的な鏡像力の範囲内に粒子をもってゆくことができる。考慮中の2つの雲粒がエーロゾル粒子と液滴である場合、引力のある正味の電気力の効果が、普通なら幾何学的に不可能な、液滴によるエーロゾル粒子の捕捉の成功をもたらすことができる。   The presence of a strong magnetic field, a sufficiently high charge on the cloud particle, or a combination of both can greatly affect multiple microphysical processes of cloud development, including processes that are directly or indirectly responsible for precipitation formation. There is a lot of evidence to suggest. One effect of charge is enhanced capture (ie, acquisition by attachment) of charged aerosol particles by charged and neutral cloud particles. Although not obvious, the net electrical force at short distances between cloud particles with exactly the same sign of charge is always attractive due to the electrostatic mirror image force (Tinsley et al., 2000). For such particles with similar charges, there is a long range repulsion, but the air flow force can carry the particles within the range of the dominant mirror image force. If the two cloud particles under consideration are aerosol particles and droplets, the effect of attractive net electrical forces can result in successful capture of aerosol particles by droplets, which is otherwise not geometrically possible Can do.

エーロゾル粒子が氷晶核である場合、液滴によるその捕捉は、液滴の瞬間凍結を生じさせる。接触凍結として知られる氷粒子生成のそのようなメカニズムは、ベルシェロン過程に対抗して、特に効率の良いメカニズムであることが分かっている(Sastry、2005)。ベルシェロン過程とは対照的に、氷粒子を、蒸発による液滴の「再処理」が関与する比較的遅い氷晶核のベルシェロン成長をバイパスして、接触凍結によって液滴から瞬時に形成することができる。一方、生成された氷粒子は、蒸気凝結、または次の過冷却液滴とさらに合体してそれを凍結させることなどによって、成長し続けることができる。   If the aerosol particles are ice nuclei, their capture by the droplets will cause the droplets to snap freeze. Such a mechanism of ice particle formation, known as contact freezing, has proven to be a particularly efficient mechanism against the Bercheron process (Sasty, 2005). In contrast to the Bercheron process, ice particles can be formed instantaneously from droplets by contact freezing, bypassing the relatively slow nuclei of Bercheron growth, which involves the “reprocessing” of droplets by evaporation. it can. On the other hand, the generated ice particles can continue to grow, such as by vapor condensation or further coalescence with the next supercooled droplet to freeze it.

人工氷晶核の冷たい雲中への種まきは、ベルシェロン過程と接触冷却過程をどちらも強化する。接触冷却過程の強化は、氷晶核の個数濃度の増加のため氷晶核捕捉の確率が上がることによるものである。しかし、あまりにも多くの氷晶核を導入すると、それらが利用できる蒸気を奪い合うため、あまりにも多くの小さくなった氷粒子の形成が生じうる。この問題は、オーバーシーディング(over−seeding)として知られている。対照的に、自然氷晶核の電気捕捉による接触凍結の増強は、それが、自然氷晶核のより効率的な使用と、最終的には、降水可能なより少数であるがより大きな氷粒子の生成を招くことができるため、有利である。   Seeding artificial ice nuclei into cold clouds enhances both the Bercheron process and the contact cooling process. The enhancement of the contact cooling process is due to an increase in the probability of capturing ice nuclei due to an increase in the number concentration of ice nuclei. However, the introduction of too many ice crystal nuclei can result in the formation of too many small ice particles because they compete for the available vapor. This problem is known as over-seeding. In contrast, the enhancement of contact freezing by electric trapping of natural ice nuclei is the more efficient use of natural ice nuclei and, ultimately, fewer but larger ice particles that can be precipitated. This can be advantageous.

引力のある電気力の別の効果に、液滴併合の収集効率の増大があり、これは、暖かい雲中での氷晶過程(ice process)のない降雨形成(rain formation)にとって特に重要である。併合事象中に、荷電液滴をより大きな中性液滴またはどちらか一方の符号で荷電したより大きな液滴によって収集すべき場合、後者は、引力のある電気力がなければ幾何学的に不可能な場合であっても成功しうる。電気的に強化された併合の別の側面が、併合効率、すなわち併合中に液滴の衝突だけでなく永久的な収集も生じた(これは、液滴が、気流によって偏向されることによる衝突を回避せず、一時的に併合し、次いで分離して、おそらくはいくつかのより小さな液滴に分かれたことを意味する)確率の増大である。電気力による併合の強化は、実験上でも(Sartor、1954;Goyer等、1960;Abbott、1975;DayanおよびGallily、1975;Smith、1972;Smith、1976;OchsおよびCzys、1987;CzysおよびOchs、1988)、理論上/モデリングでも(Sartor、1960;LindbladおよびSemonin、1963;PlumleeおよびSemonin、1965;Paluch、1970;Schlamp等、1976;Tag、1976;Tag、1977;Freire等、1979;Khain等、2004)、多くの研究の中で調査されている。   Another effect of attractive electrical force is the increased collection efficiency of droplet merging, which is particularly important for rain formation without ice processes in warm clouds . During a merge event, if the charged droplet is to be collected by a larger neutral droplet or a larger droplet charged with either sign, the latter is geometrically ineffective without an attractive electrical force. It can be successful if possible. Another aspect of electrically enhanced merging resulted in merging efficiency, i.e., permanent collection as well as droplet collision during merging (this is due to the collision of droplets being deflected by air currents). Is an increase in the probability (which means that it has temporarily merged and then separated and possibly separated into several smaller droplets). Strengthening the merger by electric force is also experimental (Sartor, 1954; Goyer et al., 1960; Abbott, 1975; Dayan and Gallilly, 1975; Smith, 1972; Smith, 1976; Ochs and Czys, 1987; Czys and Ochs, 1988. ), Theoretically / modelling (Sartor, 1960; Lindblad and Semonin, 1963; Plumelee and Semonin, 1965; Palut, 1970; Schlamp et al., 1976; Tag, 1976; Tagre, 1977; Freire et al., 1979; Khain et al., 2004. ) Has been investigated in many studies.

小液滴上の電荷の効果は、塩の吸湿性効果に類似している。塩溶液の液滴のように、ある程度まで荷電した液滴が凝縮により成長するために必要とする過飽和度はより低い(HarrisonおよびAmbaum、2008)。過冷却した、十分に荷電した液滴の電場は、その液滴の凍結を直接促進することができる。水分子は、それ自体の電気双極子モーメントを有するため、電場に整列する傾向があり、そのことが、より高い温度での過冷却水の凍結に好都合に働く。この直接的な電気凍結(electrical freezing)の効果は、まだ詳細に調査されていないが、Wei等(2008)による実験によって実証されている。   The effect of charge on small droplets is similar to the hygroscopic effect of salt. Less supersaturation is required for droplets that are charged to a certain degree, like salt solution droplets, to grow by condensation (Harrison and Ambau, 2008). The electric field of a subcooled, fully charged droplet can directly promote freezing of the droplet. Since water molecules have their own electric dipole moment, they tend to align with the electric field, which favors freezing of supercooled water at higher temperatures. The effect of this direct electrical freezing has not yet been investigated in detail, but has been demonstrated by experiments by Wei et al. (2008).

雲粒の荷電に基づく雲の調節の方法を開発するというアイデアは、新しくはない。そのような方法は、化学的な雲の種まきに代わる環境に優しい手段である。電気的方法の別の利点は、ある決まったメカニズムをターゲットとする特定の種まき方法は、曇天大気(cloudy air)中にある一定の範囲の個数濃度内で種まきすべき特定の媒体に合わせて実施されるのに対して、雲粒の荷電により、複数の降水形成メカニズムを一度で増強できることである。例えば、降水の増加は、暖かい雲中で、液滴に対する電気的に強化された吸湿性効果、および電気的に強化された併合によって達成される。混合雲、すなわち冷たい上部と暖かい下部のある雲中では、上部雲エリア内での液滴電気凍結(electro−freezing)により強化された氷生成も、この効果に寄与する。さらに、降下する氷粒子は、暖かい雲エリア内で効率の良い併合コレクタとして働くことができる(いわゆるシーダフィーダ効果)。   The idea of developing a cloud adjustment method based on cloud particle charge is not new. Such a method is an environmentally friendly alternative to chemical cloud sowing. Another advantage of electrical methods is that specific seeding methods that target a certain mechanism can be implemented for a specific medium to be seeded within a range of number concentrations in a cloudy air. On the other hand, it is possible to enhance several precipitation formation mechanisms at once by the charge of cloud droplets. For example, an increase in precipitation is achieved in warm clouds by an electrically enhanced hygroscopic effect on the droplets and an electrically enhanced merger. In mixed clouds, i.e., clouds with a cold upper part and a warm lower part, ice formation enhanced by electro-freezing droplets in the upper cloud area also contributes to this effect. Furthermore, falling ice particles can act as an efficient merging collector in the warm cloud area (so-called seeder feeder effect).

効果的であるために、雲の発達の特定の過程の増強には、電気的に活性の雲粒1つ当たりにある一定の最小電荷が必要である。例えば、併合衝突効率を強化するには、10〜20μmの半径を有する液滴上に少なくとも数百の素(電子)電荷が必要である(Khain等、2004)。効果的な電気凍結(Tinsley等、2000)ならびに小液滴の吸湿性の増強(HarrisonおよびAmbaum、2008)には、同程度の大きさの粒子1つ当たりの電荷が必要である。雲の発達過程を大いに調節するのに十分なほど荷電した雲粒を、以後過荷電粒子(supercharged particle)と呼ぶ。   In order to be effective, enhancement of certain processes of cloud development requires a certain minimum charge per electrically active cloud particle. For example, to enhance the merging collision efficiency, at least several hundred elementary (electron) charges are required on a droplet having a radius of 10-20 μm (Khain et al., 2004). Effective electrical freezing (Tinsley et al., 2000) and enhancement of the hygroscopicity of small droplets (Harrison and Abaum, 2008) require a similar charge per particle of the same size. Cloud particles that are sufficiently charged to greatly regulate the cloud development process are hereinafter referred to as supercharged particles.

雲粒を過荷電させるための第1の手法は、支配的に同じ符号をもつ(すなわち単極の)発生したイオンによる直接荷電に焦点が当てられていた。従来技術では、以後コロナ放電と呼ぶ直流(DC)コロナ放電などの単極イオナイザ、および本体内に収められた他の要素を典型的に備えるデバイスのいくつかの設計が、提案されてきた。そのようなデバイスでは、雲から取り出される、または水滴のような形で人工的に生成される、荷電すべき粒子が、コロナ放電エミッタ電極(EECD)の付近を通過し、したがって、イオン付着により電荷を取得する。あるいは、いくつかの実施形態では、粒子が電荷を、荷電電極との接触を通じて取得する。次いで、生成された荷電粒子が、雲中に導入(種まき)される。そのような方法は、例えば、Khain等の特許出願(2003)に記載されている。しかし、実際には、大量の曇天大気中の雲粒を直接過荷電させる方法の実施は、工学技術上の厳しい困難に直面する。   The first approach to overcharging cloud droplets has focused on direct charging by generated ions with predominantly the same sign (ie, unipolar). The prior art has proposed several designs of devices that typically comprise a monopolar ionizer, such as a direct current (DC) corona discharge, hereinafter referred to as a corona discharge, and other elements contained within the body. In such devices, the particles to be charged, taken from the clouds or artificially generated in the form of water drops, pass near the corona discharge emitter electrode (EECD) and are therefore charged by ion attachment. To get. Alternatively, in some embodiments, the particles acquire charge through contact with a charged electrode. Next, the generated charged particles are introduced (seeded) into the cloud. Such a method is described, for example, in the patent application (2003) of Khain et al. In practice, however, the implementation of a method for directly overcharging cloud particles in a large amount of cloudy air faces severe engineering difficulties.

イオン付着によって達成することのできる粒子上の平均電荷は、支配的な符号のイオンの個数濃度と反対符号のイオンのその濃度との比である、いわゆる単極性率(unipolarity factor)の対数に比例する(Clement等、1991)。雲粒、特に小さな雲粒を過荷電させるには、対応する単極性率も十分大きくなければならない。コロナイオンの符号とは反対の符号をもつイオンは、空気中に常に存在するため、必要な単極性は、エミッタ電極の周りの限られた荷電ゾーン内でのみ維持することができる。   The average charge on the particles that can be achieved by ion attachment is proportional to the logarithm of the so-called unipolarity factor, which is the ratio of the number concentration of the dominant sign ion to its concentration of the opposite sign ion. (Clement et al., 1991). In order to overcharge cloud particles, especially small cloud particles, the corresponding unipolarity must also be large enough. Since ions with a sign opposite to that of corona ions are always present in the air, the required unipolarity can only be maintained in a limited charging zone around the emitter electrode.

荷電デバイスの生成能を制限する他の要因は、粒子荷電に必要な時間、およびコロナ放電のイオン生成能を低減させることのある、生成された空間電荷の強電場である(Smith、1972;Loveland等、1972)。粒子を電極と接触過荷電させることも、実際には、そうした粒子のごく一部についてしか達成することができないため、問題となる。   Other factors that limit the ability of the charged device to generate are the time required for particle charging and the strong electric field of the generated space charge that can reduce the ion generating ability of the corona discharge (Smith, 1972; Loveland). Et al., 1972). Overcharging the particles in contact with the electrodes is also problematic because in practice only a small part of such particles can be achieved.

荷電ゾーンから移動させられた後、粒子は、粒子電荷にその速度が比例する粒子の非平衡の電荷減衰のため、短時間しか過荷電状態にとどまらない。このことが、そのような粒子を大量の曇天大気全体にわたって限られた時間内で分散させるという困難な課題をもたらす。短寿命の過荷電粒子を用いた雲の地形性種まきは、効率的となる可能性が低いため、そのような不安定な種まき用媒体は、雲の高度で生成して種まきすべきであり、それにより、航空機または無人機などのいくつかの空輸輸送機のコストのかかる利用が必要となる。従来技術で提案された、過荷電粒子を雲中に供給するために煙突様の導管を利用することも、工学技術上の困難および高コストに直面する。   After being moved out of the charge zone, the particles remain overcharged for only a short time due to the non-equilibrium charge decay of the particles whose velocity is proportional to the particle charge. This presents the difficult task of dispersing such particles over a large amount of cloudy atmosphere within a limited time. Cloud topographic seeding with short-lived overcharged particles is unlikely to be efficient, so such unstable seeding media should be generated and seeded at cloud altitude, This necessitates costly use of some air transports such as aircraft or unmanned aircraft. Utilizing chimney-like conduits, as proposed in the prior art, to supply overcharged particles into the cloud also faces engineering difficulties and high costs.

従来技術で提案された技術的手段による雲粒の直接過荷電に基づく方法は、実際には、実施が明らかに困難であり、したがって、既存の雲の種まき法に匹敵しえない。   The method based on the direct overcharge of cloud particles by the technical means proposed in the prior art is in fact clearly difficult to implement and therefore not comparable to existing cloud seeding methods.

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したがって、従来技術の上述の欠点を克服する、気象調節のための改善された装置を提供することが、本願の一目的である。従来技術の欠点を回避し、より効率が良く、よりコストのかからない、ターゲット領域内で降水量を増加させる改善された方法を提供することが、本発明の別の目的である。制御が容易で、成功率を増加させる、ターゲット領域内で降水量を増加させる方法を提供することが、本発明の別の目的である。これらの目的は、独立請求項に記載の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を記載する。   Accordingly, it is an object of the present application to provide an improved device for weather control that overcomes the above-mentioned drawbacks of the prior art. It is another object of the present invention to provide an improved method of increasing precipitation in a target area that avoids the drawbacks of the prior art and is more efficient and less costly. It is another object of the present invention to provide a method for increasing precipitation in a target area that is easy to control and increases the success rate. These objects are achieved by the features of the independent claims. The dependent claims describe preferred embodiments of the invention.

本発明は、気象調節のための装置を提供する。この装置は、エミッタ電極と、エミッタ電極に電気的に結合された、エミッタ電極に電荷を与える手段と、エミッタ電極を所定の高さに支持するための絶縁支持体と、装置を接地する手段とを備える。エミッタ電極は、マルターフィルム(Malter film)を備える。マルターフィルムは、好ましくは、1種または複数種の非導電性材料からなる薄膜を備える。マルターフィルムに特に好ましい材料は、次の材料、Al、ZnSiO、SiO、ZrO、CaCO、Taの1つまたは組合せである。 The present invention provides an apparatus for weather control. The apparatus comprises an emitter electrode, means for providing a charge to the emitter electrode, electrically coupled to the emitter electrode, an insulating support for supporting the emitter electrode at a predetermined height, and means for grounding the apparatus. Is provided. The emitter electrode includes a Malter film. The Malter film preferably comprises a thin film made of one or more kinds of non-conductive materials. Particularly preferred materials for the Malter film are one or a combination of the following materials: Al 2 O 3 , Zn 2 SiO 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CaCO 3 , Ta 2 O 5 .

好ましい一実施形態では、エミッタ電極が、導電性表面を有するコンデンサである。コンデンサは、好ましくは、ほぼ球形である。「ほぼ球形の」コンデンサは、いくらか球形の形状を有するコンデンサと理解されたい。前記形状は、例えば、球形形状に類似した多角形に構成される、いくつかの面または平面構造を備えることができる。例えば、いくつかの五角形および六角形を、サッカーボール上と同じく構成することができる。   In a preferred embodiment, the emitter electrode is a capacitor having a conductive surface. The capacitor is preferably approximately spherical. A “substantially spherical” capacitor is to be understood as a capacitor having a somewhat spherical shape. The shape can comprise several planes or planar structures configured, for example, in a polygon similar to a spherical shape. For example, several pentagons and hexagons can be configured as on a soccer ball.

本発明の装置の好ましい一実施形態によれば、エミッタ電極は、1つまたは複数のコロナ放電エミッタ電極組立体を備え、それらは互いに機械的および/または電気的に結合される。   According to a preferred embodiment of the device of the invention, the emitter electrode comprises one or more corona discharge emitter electrode assemblies, which are mechanically and / or electrically coupled to each other.

装置の支持体は、好ましくは6m〜30m、特に好ましくは8m〜15mの高さを有する。支持体が絶縁層を備えることがさらに好ましい。あるいは、支持体は、絶縁材料から形成してもよい。支持体は、剛性構造をさらに有することができる。例えば、エミッタ電極は、表面を有する平面多角形形状のフレームによって支持することができる。   The support of the device preferably has a height of 6 m to 30 m, particularly preferably 8 m to 15 m. More preferably, the support comprises an insulating layer. Alternatively, the support may be formed from an insulating material. The support can further have a rigid structure. For example, the emitter electrode can be supported by a planar polygonal frame having a surface.

一実施形態では、エミッタ電極が、フレームの表面を横切り、ある距離だけ分離された、2本以上の電気的に結合された平行ワイヤセグメントを備える。   In one embodiment, the emitter electrode comprises two or more electrically coupled parallel wire segments that are separated by a distance across the surface of the frame.

エミッタ電極に電荷を与える手段は、大きな電荷密度および/または大電圧を与えるのに適した任意の手段とすることができる。この手段に好ましい一例が、ヴァンデグラフ起電機の荷電エンジン(charging engine)である。   The means for applying charge to the emitter electrode can be any means suitable for applying a large charge density and / or high voltage. A preferred example of this means is a charging engine of a van der graph machine.

好ましい一実施形態によれば、好ましくは中実または管状ワイヤの形状であり、好ましくは1本または複数本のコロナ放電開始ワイヤをさらに備えた2つ以上のマルター電極をエミッタ電極が備える。マルター電極の直径は、好ましくは、コロナ放電開始ワイヤの直径よりも大きい。コロナ放電開始ワイヤは、好ましくは、マルター電極の付近に配置され、マルター電極に機械的および/または電気的に結合される。一実施形態によれば、マルター電極は、フレームの表面を横切り、ある距離だけ分離された、平行セグメントの形で構成される。   According to a preferred embodiment, the emitter electrode comprises two or more Malter electrodes, preferably in the form of a solid or tubular wire, preferably further comprising one or more corona discharge initiating wires. The diameter of the Malter electrode is preferably larger than the diameter of the corona discharge starting wire. The corona discharge initiating wire is preferably located near the malter electrode and is mechanically and / or electrically coupled to the malter electrode. According to one embodiment, the Malter electrodes are configured in the form of parallel segments that are separated by a distance across the surface of the frame.

一代替実施形態では、エミッタ電極が、箔帯(foil strip)形状の2つ以上のマルター電極を備える。エミッタ電極は、ワイヤメッシュをさらに備えることができる。その代わりにまたはそれに加えて、エミッタ電極は、マルター電極メッシュを備えることができる。   In one alternative embodiment, the emitter electrode comprises two or more Malter electrodes in the form of a foil strip. The emitter electrode can further comprise a wire mesh. Alternatively or additionally, the emitter electrode can comprise a Malter electrode mesh.

別の実施形態によれば、装置は、エミッタ電極のワイヤループの非接触加熱に適した高周波電磁波発生器を備える。   According to another embodiment, the apparatus comprises a high frequency electromagnetic wave generator suitable for non-contact heating of the wire loop of the emitter electrode.

装置が1つまたは複数の接地電極を備え、接地電極は、1つまたは複数のエミッタ電極組立体の下方にあり、接地する手段に電気的に結合されることがさらに好ましい。装置は、1つまたは複数のコレクタ電極をさらに備えることができる。   More preferably, the apparatus comprises one or more ground electrodes, the ground electrodes being below the one or more emitter electrode assemblies and electrically coupled to the grounding means. The apparatus can further comprise one or more collector electrodes.

本発明の好ましい一実施形態によれば、装置は、導電性電解質溶液を収容するリザーバをさらに備える。さらに、エーロゾル発生器を設けることができ、エーロゾル発生器は、好ましくは、電解質溶液を広めるための1つまたは複数のデバイスを備える。   According to a preferred embodiment of the present invention, the device further comprises a reservoir for containing the conductive electrolyte solution. Further, an aerosol generator can be provided, and the aerosol generator preferably comprises one or more devices for spreading the electrolyte solution.

別の好ましい実施形態では、装置は、上昇気流を発生させる1つまたは複数の手段をさらに備える。この手段は、例えば、熱源を備えることができる。そのような熱源の簡単な一例が、装置の下方または周りに配置される、太陽放射を吸収する黒色物質である。   In another preferred embodiment, the apparatus further comprises one or more means for generating an updraft. This means may comprise, for example, a heat source. A simple example of such a heat source is a black material that absorbs solar radiation, placed below or around the device.

本発明の別の態様によれば、気象調節のための装置が提供され、この装置は、エミッタ電極を運ぶのに適した軽航空機と、エミッタ電極に電気的に結合された、エミッタ電極に電荷を与える手段と、装置を接地する手段とを備える。本発明の第1の態様による装置の作動高さは、絶縁支持体の高さによって制限されるが、本発明の第2の態様による装置の作動高さは、エミッタ電極を軽航空機によって任意の作動高さに輸送することができるため、基本的に無制限である。したがって、本発明による装置は、装置の特定の用途に応じて、所定の高さに上昇させることができる。例えば、本発明による装置の高さは、ターゲット領域内に存在する雲の高さに応じて調節することができる。それにより、本発明による装置の有効性および成功率が、従来技術に比べて劇的に増加することが可能である。   In accordance with another aspect of the present invention, an apparatus for weather control is provided, the apparatus comprising: a light aircraft suitable for carrying an emitter electrode; and a charge on the emitter electrode electrically coupled to the emitter electrode. And means for grounding the device. The operating height of the device according to the first aspect of the present invention is limited by the height of the insulating support, but the operating height of the device according to the second aspect of the present invention is not limited by any light aircraft. Since it can be transported to the working height, it is basically unlimited. Thus, the device according to the present invention can be raised to a predetermined height depending on the specific application of the device. For example, the height of the device according to the invention can be adjusted according to the height of the clouds present in the target area. Thereby, the effectiveness and success rate of the device according to the invention can be dramatically increased compared to the prior art.

好ましくは、軽航空機は、エミッタ電極に電荷を与える手段に係留ロープを介して接続される。好ましい一実施形態によれば、軽航空機は、表面を有する軽航空コンデンサ(lighter−than−air capacitor)である。換言すれば、軽航空機は、コンデンサを形成し、または、コンデンサとして利用することもできる構成部品から基本的に形成される。好ましくは、複数のエミッタ電極組立体が、軽航空コンデンサの表面の周りに構成され、例えば可変長の複数の支持ロッドを用いてそこに一様に固定される。支持ロッドは、コンデンサの表面に接触する、応力支持機構となる脚を有することができる。   Preferably, the light aircraft is connected via a mooring rope to means for applying a charge to the emitter electrode. According to a preferred embodiment, the light aircraft is a light-tan-air capacitor having a surface. In other words, a light aircraft is basically formed from components that form a capacitor or can also be used as a capacitor. Preferably, a plurality of emitter electrode assemblies are configured around the surface of the light aviation capacitor and are fixed thereto uniformly, for example using a plurality of support rods of variable length. The support rod can have legs that provide a stress support mechanism that contacts the surface of the capacitor.

一代替実施形態によれば、エミッタ電極は、球面または準球面を有する中空のコンデンサを備え、軽航空機がコンデンサの内側に構成される。好ましくは、1つまたは複数のエミッタ電極組立体が、コンデンサの周りに構成され、コンデンサに電気的に結合される。エミッタ電極組立体が、軽航空機の表面を取り囲むワイヤメッシュであることがさらに好ましい。好ましい一例では、エミッタ電極組立体が、軽航空機の表面とメッシュの間に配置された球体によって支持され、球体は、軽航空機の周りに一様に配置される。   According to one alternative embodiment, the emitter electrode comprises a hollow capacitor having a spherical or quasi-spherical surface, and the light aircraft is configured inside the capacitor. Preferably, one or more emitter electrode assemblies are configured around the capacitor and electrically coupled to the capacitor. More preferably, the emitter electrode assembly is a wire mesh that surrounds the surface of the light aircraft. In a preferred example, the emitter electrode assembly is supported by a sphere disposed between the surface of the light aircraft and the mesh, and the sphere is uniformly disposed around the light aircraft.

第1の態様による装置(支持体上に取り付けられる)に関して説明する好ましい特徴を、第2の態様による装置(軽航空機)を向上させるためにも利用できることを、当業者なら理解するであろう。   One skilled in the art will appreciate that the preferred features described with respect to the device according to the first aspect (mounted on a support) can also be used to improve the device according to the second aspect (light aircraft).

本発明のさらに別の態様によれば、ターゲット領域内で降水量を増加させる方法が提供される。この方法は、エミッタ電極を設けるステップと、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の気象状態を分析するステップと、気象分析に応答してエミッタ電極に電荷を与え、それにより、エミッタ電極にエミッタ電極の付近をイオン化させるステップとを含む。   According to yet another aspect of the invention, a method for increasing precipitation in a target area is provided. The method includes providing an emitter electrode, analyzing a weather condition in and / or near the target area, and charging the emitter electrode in response to the weather analysis, thereby providing the emitter electrode with an emitter electrode. And ionizing the vicinity of.

好ましい一実施形態によれば、この方法は、エミッタ電極を所定の高さに上昇させるステップをさらに含む。第1の代替手段によれば、所定の高さは6m〜30mであり、好ましくは8m〜15mである。本発明の第2の態様によれば、所定の高さは100mを上回り、好ましくは500mを上回る。   According to a preferred embodiment, the method further comprises raising the emitter electrode to a predetermined height. According to a first alternative, the predetermined height is 6 m to 30 m, preferably 8 m to 15 m. According to the second aspect of the invention, the predetermined height is above 100 m, preferably above 500 m.

所定の高さは、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の気象状態に基づいて決定されることが、一般に好ましい。所定の高さは、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の雲の高度に基づいて決定されることが特に好ましい。この方法の好ましい一実施形態によれば、所定の高さは、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の雲の高度の少なくとも50%であり、好ましくは少なくとも65%である。   It is generally preferred that the predetermined height is determined based on weather conditions within and / or near the target area. It is particularly preferred that the predetermined height is determined based on the altitude of the clouds in and / or near the target area. According to one preferred embodiment of the method, the predetermined height is at least 50%, preferably at least 65% of the altitude of the clouds in and / or near the target area.

第1の態様によれば、エミッタ電極を設けるステップが、エミッタ電極を絶縁支持体上に取り付けることを含むことが好ましい。第2の態様によれば、エミッタ電極を設けるステップが、好ましくは、軽航空機を用いてエミッタ電極を上昇させるステップを含む。   According to the first aspect, preferably the step of providing the emitter electrode includes mounting the emitter electrode on an insulating support. According to the second aspect, providing the emitter electrode preferably includes raising the emitter electrode using a light aircraft.

エミッタ電極がマルターフィルムを備えることが、さらに好ましい。マルターフィルムは、1種または複数種の非導電性材料からなる薄膜、好ましくは次の材料、Al、ZnSiO、SiO、ZrO、CaCO、Taの1つまたは組合せからなる薄膜を備える。 More preferably, the emitter electrode comprises a Malter film. The Malter film is a thin film made of one or a plurality of non-conductive materials, preferably one of the following materials: Al 2 O 3 , Zn 2 SiO 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CaCO 3 , Ta 2 O 5 . One or a combination of thin films.

別の好ましい実施形態によれば、本発明の方法は、エミッタ電極の下方の土壌に、水または水性導電性電解質溶液を用いて加湿するステップを含む。   According to another preferred embodiment, the method of the present invention comprises the step of humidifying the soil below the emitter electrode with water or an aqueous conductive electrolyte solution.

好ましくは、金属またはワイヤメッシュのシートを備える1つまたは複数のコレクタ電極が、エミッタ電極の下方の地球表面上に配置され、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合される。一般に、本発明の方法は、1つまたは複数の接地電極を設けるステップを含むことができる。さらに、エミッタ電極の下方に熱源を配置することができる。熱源は、エミッタ電極の下方に分配される、太陽放射を吸収する物質によって達成することができる。   Preferably, one or more collector electrodes comprising a sheet of metal or wire mesh are disposed on the earth surface below the emitter electrode and electrically coupled to the one or more ground electrodes. In general, the method of the present invention can include providing one or more ground electrodes. Furthermore, a heat source can be disposed below the emitter electrode. The heat source can be achieved by a material that absorbs solar radiation distributed below the emitter electrode.

特定の一実施形態によれば、導電性電解質溶液を収容するリザーバを設けることができ、リザーバは、エミッタ電極の下方の地球表面上に配置され、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合される。さらに、地球表面上に導電性炭素粒の層を設けることができ、その層は、エミッタ電極の下方にあり、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合される。   According to one particular embodiment, a reservoir containing a conductive electrolyte solution may be provided, the reservoir being disposed on the earth surface below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes. Is done. In addition, a layer of conductive carbon grains can be provided on the surface of the earth, the layer being below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes.

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、いくつかのエミッタ電極が設けられ、エミッタ電極組立体として構成される。好ましくは、いくつかのエミッタ電極組立体が設けられる。いくつかのエミッタ電極組立体は、好ましくは、例えば平面形状のフレームによって支持される。好ましくは、エミッタ電極組立体は、互いに電気的に結合され、可撓性ジョイント(flexible joint)を用いて互いに、またフレームの側部に機械的に結合される。フレームは、好ましくは、地球表面とある角度をなして配置される。前記角度は、好ましくは、約20〜約70度である。   According to a preferred embodiment of the method of the invention, several emitter electrodes are provided and are configured as an emitter electrode assembly. Preferably several emitter electrode assemblies are provided. Some emitter electrode assemblies are preferably supported by, for example, a planar frame. Preferably, the emitter electrode assemblies are electrically coupled to each other and mechanically coupled to each other and to the sides of the frame using flexible joints. The frame is preferably arranged at an angle with the earth surface. The angle is preferably about 20 to about 70 degrees.

好ましい一実施形態では、エミッタ電極が、フレームの表面を横切り、ある距離だけ分離された、2本以上の電気的に結合された平行ワイヤセグメントを備える。好ましい一例では、フレームが三角形であり、両方のワイヤセグメント端部が、フレームの2つの側部のそれぞれに対をなして固定されたいくつかの可撓性支持物によって定位置に保持され、可撓性支持物は、ワイヤセグメントに対する応力支持機構となる。好ましくは、フレームが三角形であり、ワイヤがフレームに、フレームの2つの側部上のノッチを通って1本のストランドの形で巻きつけられ、ノッチは、フレームのそれらの側部上に対をなして設けられる。   In a preferred embodiment, the emitter electrode comprises two or more electrically coupled parallel wire segments that are separated by a distance across the surface of the frame. In a preferred example, the frame is triangular and both wire segment ends are held in place by a number of flexible supports fixed in pairs on each of the two sides of the frame. The flexible support provides a stress support mechanism for the wire segment. Preferably, the frame is triangular and the wire is wrapped around the frame in the form of a single strand through notches on the two sides of the frame, the notches being paired on those sides of the frame It is provided.

エミッタ電極組立体は、好ましくは、二等辺三角形形状であり、1つまたは複数の角錐に構成される。角錐の底面は、好ましくは、エミッタ電極を含まず、地球表面に平行に配置される。好ましくは、隣接する角錐の頂点が異なる方向を向く。   The emitter electrode assembly is preferably isosceles triangular and is configured in one or more pyramids. The bottom surface of the pyramid preferably does not include the emitter electrode and is arranged parallel to the earth surface. Preferably, the apexes of adjacent pyramids face different directions.

本発明の第1および第2の態様による装置を、上述した方法を実施するために利用できることを、当業者なら理解するであろう。本発明の方法の特に好ましい一実施形態によれば、2つ以上の装置を1列に、特に卓越風と同じ方向に配列することができる。したがって、本発明による方法によって達成すべき効果を増大させ、さらには倍増させることさえできる。それに加えてまたはその代わりに、上述した装置の2つ以上の平行列が、グリッドの形で配列される。グリッド、および特に隣接する装置間の距離は、好ましくは、ターゲット領域内および/またはターゲット領域付近の気象状態に基づいて決定される。   One skilled in the art will appreciate that the apparatus according to the first and second aspects of the present invention can be utilized to perform the methods described above. According to one particularly preferred embodiment of the method of the invention, two or more devices can be arranged in a row, in particular in the same direction as the prevailing wind. Thus, the effects to be achieved by the method according to the invention can be increased and even doubled. In addition or alternatively, two or more parallel rows of the devices described above are arranged in the form of a grid. The distance between the grid and in particular adjacent devices is preferably determined based on weather conditions in and / or near the target area.

本発明の別の態様によれば、上述した方法を、逆の効果を達成するために利用することができる。したがって、第1のターゲット領域内で降水を減少させる方法が提供される。この方法は、降水を増加させる第2のターゲット領域を選択するステップと、前記第2のターゲット領域内での降水を、上述した方法によって増加させるステップとを含む。それにより、前記第1のターゲット領域内での降水の減少が生じる。降水を増加させる方法に関して上述した好ましい特徴はいずれも、降水を減少させる方法にも使用できることを、当業者なら理解するであろう。   According to another aspect of the invention, the method described above can be utilized to achieve the opposite effect. Accordingly, a method for reducing precipitation within a first target area is provided. The method includes selecting a second target region for increasing precipitation and increasing the precipitation in the second target region by the method described above. Thereby, a decrease in precipitation occurs in the first target area. Those skilled in the art will appreciate that any of the preferred features described above with respect to methods of increasing precipitation can be used in methods of decreasing precipitation.

装置に関して説明するあらゆる特徴を、上述した方法を向上させるためにも利用することでき、逆も同様であることをさらに理解されたい。   It should be further understood that any feature described with respect to the apparatus can be used to improve the method described above and vice versa.

上述した方法および装置は、本発明のいくつかの用途に利用することができる。第1の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、ターゲット領域内での霧の消散に対する使用を対象とする。上述した装置および/または方法を用いたターゲット領域内での降水の増加が、前記ターゲット領域内に存在するあらゆる霧を本質的に消散させることを、当業者なら理解するであろう。   The methods and apparatus described above can be utilized in several applications of the present invention. According to a first aspect, the present invention is directed to the use of the apparatus and / or method described above for dissipating fog in a target area. One skilled in the art will appreciate that increased precipitation in a target area using the apparatus and / or method described above essentially dissipates any fog present in the target area.

第2の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、ターゲット領域内での雲量の増加に対する使用を対象とする。それにより、ターゲット領域内での地球表面の温度が減少する。   According to a second aspect, the present invention is directed to the use of the above-described apparatus and / or method for increasing cloud coverage within a target area. Thereby, the temperature of the earth surface in the target area is reduced.

第3の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、サイクロン発達の初期段階でのその形成確率および強度の低下に対する使用を対象とする。   According to a third aspect, the present invention is directed to the use of the apparatus and / or method described above for the reduction of its formation probability and intensity at an early stage of cyclone development.

第4の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、内陸への海洋水分流入および陸域内での水分再循環の増強に対する使用を対象とする。   According to a fourth aspect, the present invention is directed to the use of the above-described apparatus and / or method for inland marine water inflow and enhanced water recirculation in land.

第5の態様によれば、本発明は、上述した装置および/または方法の、ターゲット領域内での森林再生に対する使用を対象とする。   According to a fifth aspect, the present invention is directed to the use of the above-described apparatus and / or method for reforestation within a target area.

以下の態様は、本発明の好ましい実施形態である。  The following aspects are preferred embodiments of the present invention.
態様1Aspect 1
気象調節のための装置であって、  A device for climate control,
エミッタ電極と、  An emitter electrode;
前記エミッタ電極に電気的に結合された、前記エミッタ電極に電荷を与える手段と、  Means for providing a charge to the emitter electrode, electrically coupled to the emitter electrode;
前記エミッタ電極を所定の高さに支持するための絶縁支持体と、  An insulating support for supporting the emitter electrode at a predetermined height;
前記装置を接地する手段と  Means for grounding said device;
を備え、With
前記エミッタ電極がマルターフィルムを備える  The emitter electrode comprises a Malter film
装置。apparatus.
態様2Aspect 2
前記マルターフィルムが、1種または複数種の非導電性材料からなる薄膜を備える、態様1に記載の装置。  The apparatus of aspect 1, wherein the Malter film comprises a thin film made of one or more non-conductive materials.
態様3Aspect 3
前記マルターフィルムが、次の材料、Al  The Malter film is made of the following material, Al 2 O 3 、Zn, Zn 2 SiOSiO 3 、SiO, SiO 2 、ZrO, ZrO 2 、CaCO, CaCO 3 、Ta, Ta 2 O 5 の1つまたは組合せを含む、態様1または2に記載の装置。The apparatus of embodiment 1 or 2, comprising one or a combination of:
態様4Aspect 4
前記エミッタ電極が、導電性表面を有するコンデンサである、態様1から3のいずれかに記載の装置。  4. The apparatus according to any one of aspects 1 to 3, wherein the emitter electrode is a capacitor having a conductive surface.
態様5Aspect 5
前記コンデンサがほぼ球形である、態様4に記載の装置。  The apparatus of embodiment 4, wherein the capacitor is substantially spherical.
態様6Aspect 6
前記エミッタ電極が、1つまたは複数のコロナ放電エミッタ電極組立体を備え、それらが互いに機械的および電気的に結合される、態様1から5のいずれかに記載の装置。  The apparatus according to any of aspects 1 to 5, wherein the emitter electrode comprises one or more corona discharge emitter electrode assemblies, which are mechanically and electrically coupled to each other.
態様7Aspect 7
前記支持体が、6m〜30m、好ましくは8m〜15mの高さを有する、態様1から6のいずれかに記載の装置。  Apparatus according to any of aspects 1 to 6, wherein the support has a height of 6 m to 30 m, preferably 8 m to 15 m.
態様8Aspect 8
前記支持体が絶縁層を備える、態様1から7のいずれかに記載の装置。  The apparatus according to any of aspects 1 to 7, wherein the support comprises an insulating layer.
態様9Aspect 9
前記支持体が絶縁材料から形成される、態様1から8のいずれかに記載の装置。  The apparatus according to any of aspects 1 to 8, wherein the support is formed from an insulating material.
態様10Aspect 10
前記エミッタ電極に電荷を与える前記手段が、ヴァンデグラフ起電機の荷電エンジンを備える、態様1から9のいずれかに記載の装置。  The apparatus according to any of aspects 1 to 9, wherein the means for applying a charge to the emitter electrode comprises a charge engine of a vandegraph electromotive machine.
態様11Aspect 11
前記支持体が剛性構造を有する、態様1から10のいずれかに記載の装置。  The apparatus according to any of aspects 1 to 10, wherein the support has a rigid structure.
態様12Aspect 12
前記エミッタ電極が、表面を有する平面多角形形状のフレームによって支持される、態様1から11のいずれかに記載の装置。  12. An apparatus according to any of aspects 1 to 11, wherein the emitter electrode is supported by a planar polygonal frame having a surface.
態様13Aspect 13
前記エミッタ電極が、前記フレームの前記表面を横切り、ある距離だけ分離された、2本以上の電気的に結合された平行ワイヤセグメントを備える、態様12に記載の装置。  The apparatus of embodiment 12, wherein the emitter electrode comprises two or more electrically coupled parallel wire segments separated by a distance across the surface of the frame.
態様14Aspect 14
中実または管状ワイヤの形状であり、1本または複数本のコロナ放電開始ワイヤをさらに備えた2つ以上のマルター電極を前記エミッタ電極が備える、態様1から13のいずれかに記載の装置。  14. The apparatus according to any of aspects 1-13, wherein the emitter electrode comprises two or more Malter electrodes in the form of a solid or tubular wire and further comprising one or more corona discharge initiation wires.
態様15Aspect 15
前記マルター電極の直径が、前記コロナ放電開始ワイヤの直径よりも大きい、態様14に記載の装置。  The apparatus of aspect 14, wherein the diameter of the Malter electrode is greater than the diameter of the corona discharge initiation wire.
態様16Aspect 16
前記コロナ放電開始ワイヤが、前記マルター電極の付近に配置され、前記マルター電極に機械的および電気的に結合される、態様14または15に記載の装置。  16. An apparatus according to aspect 14 or 15, wherein the corona discharge initiation wire is disposed in the vicinity of the malter electrode and is mechanically and electrically coupled to the malter electrode.
態様17Aspect 17
前記マルター電極が、前記フレームの前記表面を横切り、ある距離だけ分離された、平行セグメントの形で構成される、態様14、15または16に記載の装置。  17. Apparatus according to aspect 14, 15 or 16, wherein the Malter electrode is configured in the form of parallel segments that are separated by a distance across the surface of the frame.
態様18Aspect 18
前記エミッタ電極が、箔帯形状の2つ以上のマルター電極を備える、態様1から17のいずれかに記載の装置。  The apparatus according to any of aspects 1 to 17, wherein the emitter electrode comprises two or more Malter electrodes in the form of a foil strip.
態様19Aspect 19
前記エミッタ電極がワイヤメッシュを備える、態様1から18のいずれかに記載の装置。  The apparatus according to any of aspects 1-18, wherein the emitter electrode comprises a wire mesh.
態様20Aspect 20
前記エミッタ電極がマルター電極メッシュを備える、態様1から19のいずれかに記載の装置。  The apparatus according to any of aspects 1 to 19, wherein the emitter electrode comprises a Malter electrode mesh.
態様21Aspect 21
前記エミッタ電極のワイヤループの非接触加熱用の高周波電磁波発生器をさらに備える、態様1から20のいずれかに記載の装置。  The apparatus according to any one of aspects 1 to 20, further comprising a high-frequency electromagnetic wave generator for non-contact heating of the wire loop of the emitter electrode.
態様22Aspect 22
1つまたは複数の接地電極をさらに備え、前記接地電極が、前記1つまたは複数のエミッタ電極組立体の下方にあり、接地する前記手段に電気的に結合される、態様1から21のいずれかに記載の装置。  Any one of aspects 1 to 21, further comprising one or more ground electrodes, wherein the ground electrode is below the one or more emitter electrode assemblies and is electrically coupled to the means for grounding. The device described in 1.
態様23Aspect 23
1つまたは複数のコレクタ電極をさらに備える、態様1から22のいずれかに記載の装置。  23. Apparatus according to any of aspects 1 to 22, further comprising one or more collector electrodes.
態様24Aspect 24
導電性電解質溶液を収容するリザーバをさらに備える、態様1から23のいずれかに記載の装置。  24. The apparatus according to any of aspects 1 to 23, further comprising a reservoir containing a conductive electrolyte solution.
態様25Aspect 25
エーロゾル発生器をさらに備える、態様1から24のいずれかに記載の装置。  25. Apparatus according to any of aspects 1 to 24, further comprising an aerosol generator.
態様26Aspect 26
前記エーロゾル発生器が、電解質溶液を広める1つまたは複数のデバイスを備える、態様25に記載の装置。  26. The apparatus of aspect 25, wherein the aerosol generator comprises one or more devices that spread electrolyte solution.
態様27Aspect 27
上昇気流を発生させる1つまたは複数の手段をさらに備える、態様1から26のいずれかに記載の装置。  27. Apparatus according to any of aspects 1 to 26, further comprising one or more means for generating an updraft.
態様28Aspect 28
熱源をさらに備える、態様1から27のいずれかに記載の装置。  28. The apparatus according to any of aspects 1 to 27, further comprising a heat source.
態様29Aspect 29
前記熱源が、太陽放射を吸収する黒色物質を備える、態様28に記載の装置。  29. The apparatus according to aspect 28, wherein the heat source comprises a black material that absorbs solar radiation.
態様30Aspect 30
気象調節のための装置であって、  A device for climate control,
エミッタ電極を運ぶのに適した軽航空機と、  A light aircraft suitable for carrying the emitter electrode,
エミッタ電極と、  An emitter electrode;
前記エミッタ電極に電気的に結合された、前記エミッタ電極に電荷を与える手段と、  Means for providing a charge to the emitter electrode, electrically coupled to the emitter electrode;
前記装置を接地する手段と  Means for grounding said device;
を備える装置。A device comprising:
態様31Aspect 31
前記軽航空機が、前記エミッタ電極に電荷を与える前記手段に係留ロープを介して接続される、態様30に記載の装置。  32. The apparatus of aspect 30, wherein the light aircraft is connected via a mooring rope to the means for applying charge to the emitter electrode.
態様32Aspect 32
前記軽航空機が、表面を有する軽航空コンデンサである、態様30または31に記載の装置。  32. An apparatus according to aspect 30 or 31, wherein the light aircraft is a light aviation capacitor having a surface.
態様33Aspect 33
複数のエミッタ電極組立体が、前記軽航空コンデンサの前記表面の周りに構成され、可変長の複数の支持ロッドを用いて前記軽航空コンデンサの前記表面に一様に固定される、態様32に記載の装置。  35. Aspect 32, wherein a plurality of emitter electrode assemblies are configured around the surface of the light aviation capacitor and are uniformly secured to the surface of the light aviation capacitor using a plurality of variable length support rods. Equipment.
態様34Aspect 34
前記支持ロッドが、前記コンデンサの前記表面に接触する、応力支持機構となる脚を有する、態様32に記載の装置。  35. The apparatus of aspect 32, wherein the support rod has a leg that provides a stress support mechanism that contacts the surface of the capacitor.
態様35Aspect 35
前記エミッタ電極が、球面または準球面を有する中空のコンデンサを備え、前記軽航空機が前記コンデンサの内側に構成される、態様30、31または32に記載の装置。  33. Apparatus according to aspect 30, 31, or 32, wherein the emitter electrode comprises a hollow capacitor having a spherical or quasi-spherical surface, and the light aircraft is configured inside the capacitor.
態様36Aspect 36
1つまたは複数のエミッタ電極組立体が、前記コンデンサの周りに構成され、前記コンデンサに電気的に結合される、態様35に記載の装置。  36. The apparatus of aspect 35, wherein one or more emitter electrode assemblies are configured around and electrically coupled to the capacitor.
態様37Aspect 37
前記エミッタ電極組立体が、前記軽航空機の前記表面を取り囲むワイヤメッシュである、態様36に記載の装置。  38. The apparatus of aspect 36, wherein the emitter electrode assembly is a wire mesh that surrounds the surface of the light aircraft.
態様38Aspect 38
前記エミッタ電極組立体が、前記軽航空機の前記表面と前記メッシュの間に配置された球体によって支持され、前記球体が、前記軽航空機の周りに一様に配置される、態様36または37に記載の装置。  Aspect 36 or 37, wherein the emitter electrode assembly is supported by a sphere disposed between the surface of the light aircraft and the mesh, the sphere being uniformly disposed around the light aircraft. Equipment.
態様39Aspect 39
ターゲット領域内で降水量を増加させる方法であって、  A method for increasing precipitation within a target area,
a)エミッタ電極を設けるステップと、  a) providing an emitter electrode;
b)前記ターゲット領域内および/または前記ターゲット領域付近の気象状態を分析するステップと、  b) analyzing weather conditions in and / or near the target area;
c)気象の分析に応答して前記エミッタ電極に電荷を与え、それにより、前記エミッタ電極に前記エミッタ電極の付近をイオン化させるステップと  c) charging the emitter electrode in response to weather analysis, thereby causing the emitter electrode to ionize near the emitter electrode;
を含む方法。Including methods.
態様40Aspect 40
前記エミッタ電極を所定の高さに上昇させるステップをさらに含む、態様39に記載の方法。  40. The method of aspect 39, further comprising raising the emitter electrode to a predetermined height.
態様41Aspect 41
所定の高さが6m〜30mであり、好ましくは8m〜15mである、態様39に記載の方法。  40. A method according to aspect 39, wherein the predetermined height is 6m to 30m, preferably 8m to 15m.
態様42Aspect 42
所定の高さが100mを上回り、好ましくは500mを上回る、態様39に記載の方法。  40. A method according to aspect 39, wherein the predetermined height is greater than 100m, preferably greater than 500m.
態様43Aspect 43
所定の高さが、前記ターゲット領域内の雲の高度に基づいて決定される、態様39に記載の方法。  40. The method of aspect 39, wherein a predetermined height is determined based on a cloud altitude in the target area.
態様44Aspect 44
所定の高さが、前記ターゲット領域内の雲の高度の少なくとも50%であり、好ましくは少なくとも65%である、態様43に記載の方法。  45. A method according to aspect 43, wherein the predetermined height is at least 50%, preferably at least 65% of the altitude of the clouds in the target area.
態様45Aspect 45
エミッタ電極を設ける前記ステップが、前記エミッタ電極を絶縁支持体上に取り付けることを含む、態様39から44のいずれかに記載の方法。  45. A method according to any of aspects 39 to 44, wherein the step of providing an emitter electrode comprises mounting the emitter electrode on an insulating support.
態様46Aspect 46
エミッタ電極を設ける前記ステップが、前記エミッタ電極を軽航空機を用いて上昇させることを含む、態様39から44のいずれかに記載の方法。  45. A method according to any of aspects 39 to 44, wherein the step of providing an emitter electrode comprises raising the emitter electrode using a light aircraft.
態様47Aspect 47
前記エミッタ電極がマルターフィルムを備える、態様39から46のいずれかに記載の方法。  47. A method according to any of aspects 39 to 46, wherein the emitter electrode comprises a Malter film.
態様48Aspect 48
前記マルターフィルムが、1種または複数種の非導電性材料からなる薄膜を備える、態様47に記載の方法。  48. The method of aspect 47, wherein the Malter film comprises a thin film made of one or more non-conductive materials.
態様49Aspect 49
前記マルターフィルムが、次の材料、Al  The Malter film is made of the following material, Al 2 O 3 、Zn, Zn 2 SiOSiO 3 、SiO, SiO 2 、ZrO, ZrO 2 、CaCO, CaCO 3 、Ta, Ta 2 O 5 の1つまたは組合せを含む、態様47に記載の方法。48. The method of embodiment 47, comprising one or a combination of:
態様50Aspect 50
前記エミッタ電極の下方の土壌に、水または水性導電性電解質溶液を用いて加湿するステップをさらに含む、態様39から49のいずれかに記載の方法。  50. A method according to any of aspects 39 to 49, further comprising the step of humidifying the soil below the emitter electrode with water or an aqueous conductive electrolyte solution.
態様51Aspect 51
金属またはワイヤメッシュのシートを備える1つまたは複数のコレクタ電極が、前記エミッタ電極の下方の地球表面上に配置され、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合される、態様39から50のいずれかに記載の方法。  Aspects 39 to 50 wherein one or more collector electrodes comprising a sheet of metal or wire mesh are disposed on the earth surface below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes. The method according to any one.
態様52Aspect 52
1つまたは複数の接地電極を設けるステップをさらに含む、態様39から51のいずれかに記載の方法。  52. A method according to any of aspects 39 to 51, further comprising providing one or more ground electrodes.
態様53Aspect 53
前記エミッタ電極の下方に熱源が配置される、態様39から52のいずれかに記載の方法。  53. A method according to any of aspects 39 to 52, wherein a heat source is disposed below the emitter electrode.
態様54Aspect 54
導電性電解質溶液を収容するリザーバを設けるステップであって、前記リザーバが、前記エミッタ電極の下方の地球表面上に配置され、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合されるステップをさらに含む、態様39から53のいずれかに記載の方法。  Providing a reservoir containing a conductive electrolyte solution, wherein the reservoir is disposed on a surface of the earth below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes. 54. A method according to any of embodiments 39 to 53.
態様55Aspect 55
地球表面上に導電性炭素粒の層を設けるステップであって、前記層が、前記エミッタ電極の下方にあり、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合されるステップをさらに含む、態様39から54のいずれかに記載の方法。  Aspect 39, further comprising providing a layer of conductive carbon grains on the surface of the earth, the layer being below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes. 55. The method according to any one of.
態様56Aspect 56
エーロゾル発生器を設けるステップであって、前記エーロゾル発生器が、前記エミッタ電極の下方に配置されるステップをさらに含む、態様39から55のいずれかに記載の方法。  56. A method according to any of aspects 39 to 55, further comprising providing an aerosol generator, wherein the aerosol generator is disposed below the emitter electrode.
態様57Aspect 57
いくつかのエミッタ電極が設けられ、エミッタ電極組立体として構成される、態様39から56のいずれかに記載の方法。  57. A method according to any of aspects 39 to 56, wherein a number of emitter electrodes are provided and configured as an emitter electrode assembly.
態様58Aspect 58
いくつかのエミッタ電極組立体が設けられる、態様57に記載の方法。  58. The method of embodiment 57, wherein a number of emitter electrode assemblies are provided.
態様59Aspect 59
前記いくつかのエミッタ電極組立体が、平面形状のフレームによって支持される、態様58に記載の方法。  59. The method of aspect 58, wherein the number of emitter electrode assemblies are supported by a planar frame.
態様60Aspect 60
前記エミッタ電極組立体が、互いに電気的に結合され、可撓性ジョイントを用いて互いに、また前記フレームの側部に機械的に結合される、態様59に記載の方法。  60. The method of aspect 59, wherein the emitter electrode assemblies are electrically coupled to each other and mechanically coupled to each other and to the sides of the frame using flexible joints.
態様61Aspect 61
前記フレームが、地球表面とある角度をなして配置される、態様59または60に記載の方法。  61. A method according to aspect 59 or 60, wherein the frame is positioned at an angle with the earth surface.
態様62Aspect 62
前記角度が約20〜約70度である、態様61に記載の方法。  64. The method of embodiment 61, wherein the angle is from about 20 to about 70 degrees.
態様63Aspect 63
前記エミッタ電極が、前記フレームの表面を横切り、ある距離だけ分離された、2本以上の電気的に結合された平行ワイヤセグメントを備える、態様59に記載の方法。  60. The method of aspect 59, wherein the emitter electrode comprises two or more electrically coupled parallel wire segments that are separated by a distance across the surface of the frame.
態様64Aspect 64
前記フレームが三角形であり、両方のワイヤセグメント端部が、前記フレームの2つの側部のそれぞれに対をなして固定されたいくつかの可撓性支持物によって定位置に保持され、可撓性支持物が、前記ワイヤセグメント端部に対する応力支持機構となる、態様63に記載の方法。  The frame is triangular, and both wire segment ends are held in place by a number of flexible supports fixed in pairs on each of the two sides of the frame, allowing flexibility 64. The method of aspect 63, wherein the support is a stress support mechanism for the wire segment ends.
態様65Aspect 65
前記フレームが三角形であり、ワイヤが前記フレームに、前記フレームの2つの側部上のノッチを通って1本のストランドの形で巻きつけられ、前記ノッチが、前記フレームの前記2つの側部のそれぞれの上に対をなして設けられる、態様63に記載の方法。  The frame is triangular and a wire is wound around the frame in the form of a single strand through notches on two sides of the frame, the notches on the two sides of the frame; 64. The method of embodiment 63, provided in pairs on each.
態様66Aspect 66
前記エミッタ電極組立体が、二等辺三角形形状であり、底面がエミッタ電極を含まず地球表面に平行な、1つまたは複数の角錐に構成される、態様58に記載の方法。  59. The method of aspect 58, wherein the emitter electrode assembly is an isosceles triangle shape and the bottom surface is configured into one or more pyramids that do not include the emitter electrode and are parallel to the earth surface.
態様67Aspect 67
隣接する角錐の頂点が異なる方向を向く、態様66に記載の方法。  68. A method according to aspect 66, wherein the apexes of adjacent pyramids face different directions.
態様68Aspect 68
態様1から38のいずれか一項に記載の装置が利用される、態様39から67のいずれかに記載の方法。  68. A method according to any of aspects 39 to 67, wherein an apparatus according to any one of aspects 1 to 38 is utilized.
態様69Embodiment 69
態様1から38のいずれか一項に記載の2つ以上の装置が1列に、卓越風と同じ方向に配列される、態様68に記載の方法。  A method according to aspect 68, wherein two or more devices according to any one of aspects 1-38 are arranged in a row in the same direction as the prevailing wind.
態様70Aspect 70
態様1から38のいずれか一項に記載の装置の2つ以上の平行列が、グリッドの形で配列される、態様68または69に記載の方法。  A method according to aspect 68 or 69, wherein two or more parallel rows of the apparatus according to any one of aspects 1 to 38 are arranged in the form of a grid.
態様71Aspect 71
第1のターゲット領域内で降水を減少させる方法であって、  A method for reducing precipitation within a first target area, comprising:
降水を増加させる第2のターゲット領域を選択するステップと、  Selecting a second target area to increase precipitation;
前記第2のターゲット領域内での降水を、態様39から70のいずれか一項に記載の方法によって増加させ、それにより、前記第1のターゲット領域内での降水の減少を生じさせるステップと  Increasing the precipitation in the second target area by the method according to any one of aspects 39 to 70, thereby causing a decrease in precipitation in the first target area;
を含む方法。Including methods.
態様72Aspect 72
態様1から38のいずれか一項に記載の装置および/または態様39から70のいずれか一項に記載の方法の、ターゲット領域内での霧の消散に対する使用。  Use of an apparatus according to any one of aspects 1 to 38 and / or a method according to any one of aspects 39 to 70 for the dissipation of fog in a target area.
態様73Aspect 73
態様1から38のいずれか一項に記載の装置および/または態様39から70のいずれか一項に記載の方法の、ターゲット領域内での雲量の増加および地球表面の温度の減少に対する使用。  Use of the apparatus according to any one of aspects 1 to 38 and / or the method according to any one of aspects 39 to 70 for increasing cloud cover and decreasing earth surface temperature in the target area.
態様74Embodiment 74
態様1から38のいずれか一項に記載の装置および/または態様39から70のいずれか一項に記載の方法の、サイクロン発達の初期段階でのサイクロン形成確率および強度の低下に対する使用。  70. Use of the apparatus according to any one of aspects 1-38 and / or the method according to any one of aspects 39-70 for a decrease in cyclone formation probability and intensity at an early stage of cyclone development.
態様75Aspect 75
態様1から38のいずれか一項に記載の装置および/または態様39から70のいずれか一項に記載の方法の、内陸への海洋水分の流入および陸域内での水分再循環の増強に対する使用。  Use of the apparatus according to any one of aspects 1 to 38 and / or the method according to any one of aspects 39 to 70 for the inflow of marine water into the inland and enhancement of water recirculation in the land area. .
態様76Aspect 76
態様1から38のいずれか一項に記載の装置および/または態様39から70のいずれか一項に記載の方法の、ターゲット領域内での森林再生に対する使用。  Use of the apparatus according to any one of aspects 1 to 38 and / or the method according to any one of aspects 39 to 70 for reforestation within a target area.

本発明のさらなる態様、目的、および利点を次に、図を参照して説明する。   Further aspects, objects and advantages of the present invention will now be described with reference to the figures.

以下では、本発明の好ましい諸実施形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明による装置の好ましい一実施形態のスケッチである。1 is a sketch of a preferred embodiment of an apparatus according to the present invention. 本発明による装置の別の好ましい実施形態のスケッチである。3 is a sketch of another preferred embodiment of the device according to the invention. 本発明の装置の別の好ましい実施形態を示す図である。FIG. 3 shows another preferred embodiment of the device of the present invention. 本発明による装置の別の好ましい実施形態を示す図である。FIG. 4 shows another preferred embodiment of the device according to the invention. 好ましい一実施形態による角錐フレーム上のいくつかのエミッタ電極組立体の構成を示す図である。FIG. 6 shows the configuration of several emitter electrode assemblies on a pyramid frame according to a preferred embodiment. 図5に示す構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure shown in FIG. 図5に示す構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure shown in FIG. 図5に示す構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure shown in FIG. 図5に示す構成の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of a structure shown in FIG. 本発明による基本エミッタ電極組立体の三角形実施形態を示す図である。FIG. 3 shows a triangular embodiment of a basic emitter electrode assembly according to the present invention. 本発明による基本エミッタ電極組立体の三角形実施形態を示す図である。FIG. 3 shows a triangular embodiment of a basic emitter electrode assembly according to the present invention. 三角形基本エミッタ電極組立体の一代替実施形態を示す図である。FIG. 6 illustrates an alternative embodiment of a triangular basic emitter electrode assembly. 三角形基本エミッタ電極組立体の別の実施形態を示す図である。FIG. 6 shows another embodiment of a triangular basic emitter electrode assembly. 本発明による装置の好ましい一実施形態を示す図である。FIG. 2 shows a preferred embodiment of the device according to the invention. 本発明による準球形コンデンサの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the quasi-spherical capacitor | condenser by this invention. 本発明に使用される軽航空機の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the light aircraft used for this invention. 本発明によるマルター電極を示す図である。It is a figure which shows the Malter electrode by this invention. 本発明によるマルターメッシュを示す図である。It is a figure which shows the Malter mesh by this invention. 本発明によるマルターメッシュを示す図である。It is a figure which shows the Malter mesh by this invention. 本発明によるマルター箔帯を示す図である。It is a figure which shows the Malter foil strip by this invention. 水分子がイオンと衝突する間のその軌道を示す図である。It is a figure which shows the trajectory while a water molecule collides with ion.

本明細書で説明する一般的な方法およびその実施においては、人工雲荷電が、地上のデバイスを用いて間接的にかつ遠隔で達成され、電気的に不安定な過荷電液滴を雲に種まきするための技法は必要ない。この方法の基礎は、雲荷電の自然過程を、設計した手段を用いて制御可能に増強することであり、それに代わる手段として設計しようとすることではない。いくつかの特定の非限定的な実施形態が、主として、ターゲットエリア内での降水の増加を扱う。大地エリアでの降水の増加は、さまざまな実施形態では、ターゲット大地エリアと気象的に関係する大気のターゲット領域内の雲粒に対して付加的な電荷を導入し、その導入が後にターゲット大地エリア上に降水を引き起こすことによって実施される。   In the general method and its implementation described herein, artificial cloud charging is accomplished indirectly and remotely using terrestrial devices to seed electrically unstable overcharged droplets into the cloud. No technique is needed to do that. The basis of this method is to control the natural process of cloud charging in a controllable manner using the designed means, not to try to design it as an alternative. Some specific non-limiting embodiments primarily deal with increased precipitation within the target area. Increased precipitation in the ground area, in various embodiments, introduces additional charges to cloud particles in the target area of the atmosphere that are meteorologically related to the target ground area, which is later introduced into the target ground area. Implemented by causing precipitation on top.

本質的に、あらゆる雲は荷電しており、すなわち、ある程度荷電粒子を含む。雷雨雲中では、強い内部荷電の複数のメカニズムが、降水形成、特に氷生成に関係しており、したがって、雲荷電と降水の間に正のフィードバックを形成する(MacGormanおよびRust、1988)。全球雷雨活動が、グローバルサーキット(global electric circuit)モデルにおける支配的な電荷セパレータ(charge separator)であると考えられており(Wilson、1929)、その活動において、負に荷電した地球と正に荷電した電離圏の間で約250〜300kVの電位が維持される。反対極性をもつ空気イオン(両極イオン化)対が、大気空気中で自然の高エネルギー粒子、主として宇宙線によって、絶えず生成されている。晴天領域では、それらのイオンが、いわゆる晴天電場、すなわち電離圏から地球への電位勾配によって駆動され、したがって、晴天電流または周囲電流(ambient current)として知られる、大気柱を約1〜4pAm−2の密度で流れる漏れ電流が形成する。 Essentially every cloud is charged, i.e. contains some charged particles. In thunderstorm clouds, multiple mechanisms of strong internal charge are associated with precipitation formation, particularly ice formation, and thus form positive feedback between cloud charge and precipitation (MacGorman and Rust, 1988). Global thunderstorm activity is considered to be the dominant charge separator in the global electric circuit model (Wilson, 1929), in which the negatively charged Earth and positively charged A potential of about 250-300 kV is maintained between the ionosphere. Air ion (bipolar ionization) pairs of opposite polarity are continually generated by natural high-energy particles, primarily cosmic rays, in atmospheric air. In the clear sky region, those ions are driven by a so-called clear sky electric field, ie, a potential gradient from the ionosphere to the earth, and thus about 1 to 4 pAm −2 of atmospheric column, known as clear sky current or ambient current. Leakage current flowing at a density of

内部荷電がない、または比較的弱い非雷雨層雲が、地球上の全降水の大部分を生成する。そのような雲は、晴天電流による外部荷電の影響を受けやすい。というのも、曇天大気の導電率は典型的に、主として晴天電流のキャリアであるイオンが雲粒に付着することにより、同じ高度の晴天大気(clear air)の導電率の何分の1もの小ささになるためである(ZhouおよびTinsley、2007)。ほぼ下向きの晴天電流が、高勾配の導電率を有する晴天大気から曇天大気への境界面を通って流れるとき、電荷が雲境界の粒子上に蓄積し、すなわち正電荷が上部で、また負電荷が下部で蓄積する。   Non-thunderstorm clouds with no internal charge or relatively weakness produce the majority of total precipitation on Earth. Such clouds are susceptible to external charging due to clear sky current. This is because the conductivity of the cloudy atmosphere is typically a fraction of the conductivity of the clear air at the same altitude, mainly due to the deposition of ions, which are mainly carriers of clear sky current, on the cloud particles. This is because it becomes small (Zhou and Tinsley, 2007). When an almost downward clear sky current flows through the clear-air to cloudy-air interface with high gradient conductivity, charge accumulates on the particles at the cloud boundary, i.e., positive charge is at the top and negative charge. Accumulates at the bottom.

外部雲荷電における電荷分離は、次のように生じる。高エネルギー粒子によってイオン対が形成されると、微視的スケールでの初期電荷分離が生じる。次いで、晴天電場内の電気力により、反対極性をもつイオンが反対方向に、すなわち正イオンが下方に、また負イオンが上方に引き離される。最終的に、それらのイオンのいくつかが雲粒に付着し、したがって雲粒を、雲境界の上部で正に、また下部で負に荷電させる。どの電荷分離も、エネルギー入力を必要とする。イオン対を形成するための初期エネルギー入力は、高エネルギー粒子によってもたらされる。反対符号イオンを巨視的距離まで分離するのに必要なエネルギー入力は、この過程において発電機として働くグローバルサーキットによってもたらされる。   Charge separation in external cloud charging occurs as follows. When ion pairs are formed by high energy particles, initial charge separation on a microscopic scale occurs. The electric force in the clear electric field then pulls ions of opposite polarity in the opposite direction, i.e. positive ions downward and negative ions upward. Eventually, some of these ions will attach to the cloud, thus charging the cloud positively at the top of the cloud boundary and negatively at the bottom. Any charge separation requires energy input. The initial energy input for forming ion pairs is provided by high energy particles. The energy input required to separate the opposite sign ions to the macroscopic distance is provided by a global circuit that acts as a generator in this process.

外部荷電によって雲粒上で達成される平均電荷は、晴天電流密度に比例し、典型的には過荷電しきい値に近く(ZhouおよびTinsley、2007;HarrisonおよびAmbaum、2008)、これは、雲粒の過荷電部分が雲の発達に影響を及ぼしうることを示唆している。一方、気象変数が晴天電流と強く相関があるということの多数の証拠が、観測によりもたらされている。太陽活動の周期的変動および不規則変動が、下層大気中での大気イオン化、したがって晴天電流を変調させる。気象変数の太陽活動による影響の受けやすさを観測したものに基づく最近の調査は、宇宙線の入射が無視できないことを強く示している(Tinsley、2000;Carslaw等、2002;TinsleyおよびYu、2002;Palle等、2004;HarrisonおよびAmbaum、2008)。降水と宇宙線流束の間の統計的関係の証拠が、最初にKnivetonおよびTodd(2001)によって提示され、後にZhao等(2004)によって提示された。地中海沿岸周辺のさまざまな位置で異なる、大雨の宇宙線との相関関係の比較分析が、MavrakisおよびLykoudis(2006)によって行われた。   The average charge achieved on the cloud by external charge is proportional to the clear sky current density and is typically near the overcharge threshold (Zhou and Tinsley, 2007; Harrison and Ambum, 2008), which It suggests that the overcharged part of the grain can affect the cloud development. On the other hand, observations provide a lot of evidence that meteorological variables are strongly correlated with clear sky currents. Periodic and irregular fluctuations in solar activity modulate atmospheric ionization in the lower atmosphere and hence clear-air currents. Recent studies based on observations of the susceptibility of weather variables to solar activity strongly indicate that cosmic ray incidence cannot be ignored (Tinsley, 2000; Carslaw et al., 2002; Tinsley and Yu, 2002). Palle et al., 2004; Harrison and Ambum, 2008). Evidence for a statistical relationship between precipitation and cosmic ray flux was first presented by Kniveton and Todd (2001) and later by Zhao et al. (2004). A comparative analysis of correlations with heavy rain cosmic rays that differ at different locations around the Mediterranean coast was performed by Mavrakis and Lykoudis (2006).

原則として、気象調節は、非雷雨雲の外部荷電がその影響を受ける晴天電流の密度を制御することによって達成することができる。大量の大気空気中で人工両極イオン化を生じさせることは技術的に困難であるため、可能であれば、雲の高度で晴天電場を増加させることが一選択肢となる。これは、雲の下方にある電荷コンデンサとして働く物体に対する電荷の蓄積によって局所的に達成することができる。このコンデンサの電場の方向が晴天電場の方向と同じ(下向き)になるため、負電荷が好ましい。地上でのコンデンサの上昇が大きいほど、雲の高度での電場強度が大きくなる。これは、この文脈では導電性である大地によって生じる反対符号の鏡像電荷の電場が、雲の高度では、コンデンサの上昇とともに減少するためでもある。   In principle, weather control can be achieved by controlling the density of clear-sky currents to which the external charge of non-thunderstorm clouds is affected. Because it is technically difficult to generate artificial bipolar ionization in large amounts of atmospheric air, increasing the clear field at cloud altitude is an option if possible. This can be achieved locally by the accumulation of charge on an object that acts as a charge capacitor below the cloud. Since the direction of the electric field of this capacitor is the same as the direction of the clear sky electric field (downward), a negative charge is preferable. The greater the rise of the capacitor on the ground, the greater the electric field strength at the cloud altitude. This is because the electric field of the opposite sign mirror image charge caused by the earth, which is conductive in this context, decreases with increasing capacitor at cloud altitude.

上記の構成におけるコンデンサが、電荷コンデンサの一般的なタイプである、半径Rの導電性表面を有する球形であり、地上の高さhまで上昇させられ、大地に対して電位Uに維持された場合、雲の高度Hでの電場Eは、次の式によって与えられる。   When the capacitor in the above configuration is a sphere with a conductive surface of radius R, a common type of charge capacitor, raised to a height h above the ground and maintained at the potential U with respect to the ground The electric field E at cloud altitude H is given by:

Figure 2011529332
Figure 2011529332

前述の鏡像電荷の影響を考慮に入れた式(1)により、パラメータR、U、およびhの実際的な要件を評価することが可能になる。雲底H=600mにおいて、その高度の雲にとって適度な電場の強化であり、雲荷電電流の数倍の増加をもたらすE=120V/mを達成するには、h=300mのところのR=3mを有する球形コンデンサを、約U=3.5MeVの電圧に設定すべきである。   Equation (1) taking into account the effect of the aforementioned mirror image charge makes it possible to evaluate the practical requirements of the parameters R, U and h. To achieve E = 120 V / m at cloud bottom H = 600 m, which is a moderate electric field enhancement for clouds at that altitude and results in a several-fold increase in cloud charge current, R = 3 m at h = 300 m Should be set to a voltage of about U = 3.5 MeV.

非限定的な例として、上記のパラメータの値を1桁の開きで達成するための要件は、その荷電エンジンが接地されており、荷電エンジンに電気的に結合されたその球形コンデンサが軽航空機によって地球表面の上方の必要な高さに上昇させられる、ヴァンデグラフ起電機(VDGG)で技術的に満たすことができる。   As a non-limiting example, the requirement to achieve the above-mentioned parameter value with a single digit opening is that the charged engine is grounded and the spherical capacitor electrically coupled to the charged engine is It can be technically fulfilled with a Van de Graff electromotive (VDGG) that is raised to the required height above the Earth's surface.

実際的な解決策は、球形軽航空機の表面を導電性にする、例えば表面を金属箔または導電ペイントで覆うことによって、VDGGコンデンサとして働く球形軽航空機を得るというものである。図1に示す実施形態では、この軽航空コンデンサ11を、地球表面12に係留ロープ13で錨固定することができ、係留ロープ13の長さ、したがってコンデンサの上昇は、リール14によって制御することができる。支持物16、例えばロープに取り付けられたループによってロープの付近にあり、ロープと一緒にリールに巻かれたワイヤ15が、コンデンサを、別のワイヤ17を経由して、VDGG荷電エンジン19の(負)電極18に電気的に結合し、VDGG荷電エンジン19の(正)ベース110が、接地点111に電気的に結合される。地球表面に錨固定された軽航空機および係留ロープを備えるそのような支持体を、以後係留型支持体と呼ぶ。   A practical solution is to obtain a spherical light aircraft that acts as a VDGG capacitor by making the surface of the spherical light aircraft conductive, for example by covering the surface with metal foil or conductive paint. In the embodiment shown in FIG. 1, this light aviation capacitor 11 can be anchored to the earth surface 12 with a mooring rope 13, and the length of the mooring rope 13, and thus the rise of the capacitor, can be controlled by the reel 14. it can. A wire 15, which is in the vicinity of the rope by a loop attached to the support 16, for example a rope and is wound on a reel together with the rope, passes through a capacitor, another wire 17, (negative) of the VDGG charge engine 19. ) Electrically coupled to electrode 18 and (positive) base 110 of VDGG charge engine 19 is electrically coupled to ground 111. Such a support comprising a light aircraft and a mooring rope anchored to the earth's surface is hereinafter referred to as a mooring support.

このシステムの電場は、コンデンサからの距離とともに弱まり、また電場の垂直成分のみに関心があるため、電場の垂直成分を通過する雲は限られた時間荷電される。雲を十分に荷電させるのに必要な時間は、次のように推定することができる。雲が荷電される、すなわち電荷分布が最終的に確立されると仮定すると、空間電荷密度ρおよび晴天電流密度ベクトルJに関する保存則は、次のように変わる。   Since the electric field of this system weakens with distance from the capacitor and is only interested in the vertical component of the electric field, clouds passing through the vertical component of the electric field are charged for a limited time. The time required to fully charge the cloud can be estimated as follows. Assuming that the cloud is charged, i.e., the charge distribution is finally established, the conservation law for space charge density ρ and clear sky current density vector J changes as follows.

Figure 2011529332
Figure 2011529332

オームの法則が有効であるとさらに仮定すると、それによりJおよび電場強度Eは、空気の導電率σによって、   Assuming further that Ohm's law is valid, then J and the electric field strength E are

Figure 2011529332
Figure 2011529332

のように関係付けられる。 It is related as follows.

Eとρを関係付けるポアソン方程式は、   The Poisson equation relating E and ρ is

Figure 2011529332
Figure 2011529332

である。 It is.

この方程式において、εは空気の誘電体誘電率であり、これは真空中での誘電体誘電率にほぼ等しく、すなわちε〜ε=8.85×10−12Fm−1である。式(3)を(4)に代入し、式(2)を考慮に入れることによって、次の式が生じる。 In this equation, ε is the dielectric permittivity of air, which is approximately equal to the dielectric permittivity in vacuum, ie ε to ε 0 = 8.85 × 10 −12 Fm −1 . Substituting equation (3) into (4) and taking into account equation (2) yields the following equation:

Figure 2011529332
Figure 2011529332

(5)における電気抵抗率1/σの勾配が、晴天大気と曇天大気の間の境界に垂直であり、座標軸xがこの勾配に沿って選択されると仮定すると、空間電荷密度の絶対値に関する次の式を(5)から得ることができる。   Assuming that the gradient of electrical resistivity 1 / σ in (5) is perpendicular to the boundary between clear and cloudy atmospheres and the coordinate axis x is selected along this gradient, it relates to the absolute value of space charge density. The following equation can be obtained from (5).

Figure 2011529332
Figure 2011529332

ここで、Jは、大気電流密度の(境界面に対して)垂直な成分であり、Δxは、晴天大気と曇天大気の間の境界面の幅であり、σcldは、曇天大気の導電率であり、σair=γσcldは、晴天大気の導電率(γ>1)である。多くの場合、境界は平坦で地球表面に平行であり、したがってJは、大気電流密度の垂直成分になると近似することができる。電荷蓄積に必要な時間τの推定値は、曇境界上の表面電荷|ρ|Δxと電流密度Jの比として得ることができる。(5)から得られるように、τ=ε(γ−1)/σairである。典型値σair〜10−13Ω−1−1、およびγ〜10の場合、この時間τは約900秒、すなわち15分である。雲は、その水平速度に応じて、その時間の間に数キロメートルの距離を通過することができ、したがって、上昇した複数のコンデンサを、雲の運動方向に沿って、通過する雲に対する適度に連続する電場、したがって大気電流の強化を確実にする距離をそれらの間において設けるべきである。列中のコンデンサ間の、雲底とコンデンサの間の距離の2倍を超えない距離が指針である。 Here, J n is a component perpendicular to the atmospheric current density (relative to the boundary surface), Δx is the width of the boundary surface between the clear sky atmosphere and the cloudy atmosphere, and σ cld is the conductivity of the cloudy atmosphere. Where σ air = γσ cld is the conductivity (γ> 1) of clear air. In many cases, the boundary is flat and parallel to the Earth's surface, so J n can be approximated to be the vertical component of atmospheric current density. An estimate of the time τ required for charge accumulation can be obtained as the ratio of the surface charge on the cloudy boundary | ρ | Δx to the current density J n . As obtained from (5), τ = ε (γ−1) / σ air . For typical values σ air ˜10 −13 Ω −1 m −1 and γ˜10, this time τ is about 900 seconds, ie 15 minutes. A cloud can pass a distance of several kilometers during that time, depending on its horizontal velocity, and therefore, a plurality of elevated capacitors are reasonably continuous to the passing cloud along the direction of cloud movement. A distance should be provided between them to ensure an enhanced electric field and thus atmospheric current. The distance between the capacitors in the row is not more than twice the distance between the cloud base and the capacitor.

実際には、上昇したコンデンサ(要素)の2次元グリッド(クラスタ)を備えるユニットが、雲荷電エリアの十分な幅を達成するために必要となる場合がある。各コンデンサは、固定位置にあっても、例えばトラックまたはボートに載せて移動できてもよい。大気条件および達成される影響度に応じて、影響の開始から20〜30分から1〜2時間に及ぶ期間にわたって効果を観測することができる。したがって、雲の運動の変化する速度および方向、ならびに他の大気条件の下で、特定のターゲットエリア内で効果を達成するためには、選択的に作動される複数のユニットのネットワークが一般に必要である。   In practice, a unit comprising a two-dimensional grid (cluster) of raised capacitors (elements) may be required to achieve a sufficient width of the cloud charge area. Each capacitor may be in a fixed position, for example, movable on a truck or boat. Depending on the atmospheric conditions and the degree of influence achieved, the effect can be observed over a period ranging from 20-30 minutes to 1-2 hours from the start of the influence. Therefore, under the changing speed and direction of cloud motion, and other atmospheric conditions, a network of multiple units that are selectively activated is generally required to achieve an effect within a particular target area. is there.

別の手法は、大気の雲底下のエリア内で浮遊空間電荷を形成することに基づくものであり、これは、地上施設から、論じた浮遊コンデンサに必要な高度未満の高度で達成することができる。ある空気量に含まれる空間電荷は、その量に含まれるあらゆる粒子(イオンおよび荷電エーロゾルを含む)の電荷の、その符号を考慮に入れた和と定義される。次いで、浮遊荷電コンデンサとして働く、生成された空中電荷の柱(plume)が、自然の上昇気流および/または人工上昇気流によって上昇する。イオンとは対照的に、エーロゾルによって蓄積した空間電荷の寿命はずっと長く、典型的には最大約20〜40分であり、それにより、空間電荷柱が、上昇気流に応じて最大数キロメートルの高度まで上昇することが可能になる。   Another approach is based on the formation of floating space charge in the area below the cloud base of the atmosphere, which can be achieved from ground facilities at altitudes below that required for the floating capacitors discussed. . The space charge contained in an amount of air is defined as the sum of the charge of all particles (including ions and charged aerosols) contained in that amount, taking into account its sign. The generated air charge plume, which acts as a floating charge capacitor, is then raised by natural and / or artificial updrafts. In contrast to ions, the lifetime of the space charge accumulated by the aerosol is much longer, typically up to about 20-40 minutes, so that the space charge column is at altitudes up to several kilometers depending on the updraft. It is possible to rise up to.

作動セッション中、ある位置に含まれる自然のエーロゾルまたは人工エーロゾルを、十分な速度で、かつ初期柱高度を決定する地上の十分な高さのところで荷電させることによって、好ましくは負の空間電荷を連続して生成すべきである。荷電固体コンデンサの論じたケースとは対照的に、雲は、デバイスの必ずしも直接上方ではなく、大気中に伝搬する生成された空間電荷柱の上方で荷電させることができる。   During an operating session, a negative or negative space charge is preferably continuously generated by charging a natural or artificial aerosol contained in a location at a sufficient velocity and at a sufficient height above the ground to determine the initial column height. Should be generated. In contrast to the discussed case of charged solid state capacitors, the clouds can be charged above the generated space charge column that propagates into the atmosphere, not necessarily directly above the device.

効果が達成可能な場合にその生じる場所を推定するために、空間電荷柱のダイナミクスによって変わる雲荷電のエリアと程度を両方とも、気象データセットおよび特定の空間電荷発生器の特性に基づいて予測することができる。ガウス分散モデルに基づく、さまざまな大気条件について過去数十年にわたって開発された、エーロゾル柱のダイナミクスの多くのモデルを、低電気移動度によりその運動が大気運動によって主として支配されている、荷電エーロゾル粒子の柱に適用することができる。柱モデルに関する基本的な入力パラメータセットには、発生器の荷電速度(すなわち、単位時間当たりにエーロゾルが取得する電荷)、初期柱高度、風速および方向、ならびに大気安定度階級(すなわち大気乱流の尺度)によって変わる、空間電荷分布の垂直方向および水平方向の標準偏差がある。ある一定の大気条件について開発されたいくつかのモデルは、追加の気象パラメータを要する。   Predict both the area and extent of cloud charge, depending on the space charge column dynamics, based on meteorological data sets and specific space charge generator characteristics to estimate where the effect will occur when it can be achieved be able to. Many models of aerosol column dynamics, developed over the past decades for various atmospheric conditions, based on the Gaussian dispersion model, are charged aerosol particles whose motion is mainly governed by atmospheric motion due to low electrical mobility Can be applied to any pillar. The basic input parameter set for the column model includes the generator charge rate (ie, the charge that the aerosol acquires per unit time), the initial column height, wind speed and direction, and the atmospheric stability class (ie, atmospheric turbulence There is a vertical and horizontal standard deviation of the space charge distribution that varies with the scale. Some models developed for certain atmospheric conditions require additional weather parameters.

人工雲荷電を予測する方法は、次のとおりである。適切な雲が存在することを含めて大気条件が好ましい場合、雲底、雲量、および柱モデリングパラメータに関連のあるものを含む気象データが連続して収集され、パラメータ値が得られる。データは、典型的には数十キロメートルにわたる、柱伝搬の可能性がある広いエリアにわたって収集すべきである。   The method for predicting the artificial cloud charge is as follows. If atmospheric conditions are preferred, including the presence of appropriate clouds, meteorological data, including those related to cloud base, cloud cover, and column modeling parameters, are continuously collected to obtain parameter values. Data should be collected over a large area with column propagation potential, typically over several tens of kilometers.

空間電荷発生器の荷電速度は大気条件によって変わるため(これについては後に論じる)、その速度も測定され、かつ/または気象データに基づいてモデリングされる。次に、優勢な大気条件に最も適したモデルが選択され、実行される。空間電荷のモデリングした密度プロファイルを得ると、柱の電場の垂直成分の、したがって既知の高度の雲底付近の関連する大気電流(AEC)の2次元プロファイルを、空間電荷プロファイルから柱の容積全体にわたって数値積分することによって得ることができる。一方、雲境界上に生じる空間電荷密度、雲中の電場、および雲粒上の電荷分布(雲粒のスペクトルが例えば放射計を用いて測定されることを条件として)のプロファイルなど、他のプロファイルを、例えばZhouおよびTinsley(2007)の手法に基づいて得ることができる。   Since the charge rate of the space charge generator varies with atmospheric conditions (discussed later), the rate is also measured and / or modeled based on weather data. Next, the model most suitable for prevailing atmospheric conditions is selected and executed. Obtaining a modeled density profile of the space charge, a two-dimensional profile of the vertical component of the column's electric field, and hence the associated atmospheric current (AEC) near the known altitude cloud base, is then taken from the space charge profile to the entire column volume. It can be obtained by numerical integration. On the other hand, other profiles, such as the profile of the space charge density generated on the cloud boundary, the electric field in the cloud, and the charge distribution on the cloud particle (provided that the cloud particle spectrum is measured using a radiometer, for example) Can be obtained, for example, based on the technique of Zhou and Tinsley (2007).

気象調節では、特に降水の開始および量を許容できる精度で予測することのできる、与えられた(この場合には電気的な)影響の結果の予測モデルが、現在の最高水準技術では利用可能になっていない。大きなばらつき、ならびに関係する多数の過程およびパラメータ、ならびに高分解能でのマルチチャネル処理に対する計算能力の現在の利用可能性のため、そのようなモデルが近い将来利用可能になる可能性は低い。   For climate control, a predictive model of the outcome of a given (in this case electrical) impact is available with the current state-of-the-art technology, which can predict the onset and amount of precipitation, particularly with acceptable accuracy. is not. Due to the large variability and the current availability of computational power for multi-channel processing at high resolution, as well as the large number of processes and parameters involved, such models are unlikely to be available in the near future.

前述の雲荷電モデリングの方法は、以下の方法が実施されることを条件として、引き起こされる降水のいくつかの定量的評価を達成するようにさらに拡張することができる。この段階では、統計的手法だけが、ある決まった方法でパラメータ化される与えられた影響が、やはり適切にパラメータ化すべき効果をもたらす見込みがかなりあるという、ある程度の確実性をもたらすことができる。類似した大気条件下での影響パラメータと効果パラメータの相関関係は、特定エリア内での気象調節の履歴データに基づいて、業界標準のHuginまたはカスタム開発した実装など、人工知能のエキスパートシステムを用いて統計的に定量化することができる。この方法では、大気条件の類似性もパラメータ化すべきであり、各パラメータについての類似度、すなわちケース間の値の最大許容差を定義すべきである。大気条件の類似性に関するパラメータセットには、それらに限定することはできないが、高層気象図のパラメータ、ならびに雲タイプ、雲底高度、温度の空間プロファイル、氷粒子および液滴のスペクトル、過飽和などの雲パラメータがある。   The method of cloud charge modeling described above can be further extended to achieve some quantitative assessment of triggered precipitation, provided that the following method is implemented. At this stage, only statistical techniques can provide a certain degree of certainty that a given influence that is parameterized in a certain way is likely to have an effect that should also be appropriately parameterized. Correlation between effect parameters and effect parameters under similar atmospheric conditions can be done using artificial intelligence expert systems, such as industry standard Hugin or custom-developed implementations, based on historical data of climate control within a specific area. It can be quantified statistically. In this method, the similarity of atmospheric conditions should also be parameterized, and the similarity for each parameter, i.e. the maximum allowable difference in values between cases should be defined. Parameter sets for similarity of atmospheric conditions include, but are not limited to, parameters of high-level meteorological maps, as well as cloud type, cloud bottom altitude, temperature spatial profile, ice particle and droplet spectra, supersaturation, etc. There is a cloud parameter.

上昇した固体コンデンサの場合と同様に、空間電荷発生器を利用して、変動する大気条件下で適度に広いターゲットエリア内で降水を生成または強化するときには、そのような発生器のクラスタのネットワークが必要となりうる。気象調節の目的に効果的であるために、空間電荷発生器の設計は、可能な最高の性能を達成するように最適化すべきである。好ましくは、この実施形態は、特にその利用および移動性に関して実際的となるべきである。空間電荷の初期垂直輸送を促進することも、有利となりうる。この方法では、荷電エーロゾルを雲の中に供給する必要がないため、必ずしもエーロゾル粒子を過荷電させることではなく、大きな空間電荷生成速度を達成することが重要である。   As in the case of elevated solid capacitors, when using space charge generators to generate or enhance precipitation within moderately large target areas under varying atmospheric conditions, the network of such generator clusters May be necessary. In order to be effective for weather control purposes, the design of the space charge generator should be optimized to achieve the best possible performance. Preferably, this embodiment should be practical, especially with respect to its utilization and mobility. It may also be advantageous to facilitate initial vertical transport of space charge. In this method, it is important not to overcharge the aerosol particles, but to achieve a large space charge generation rate, since it is not necessary to supply charged aerosol into the cloud.

自然の大気エーロゾルを開放空気環境でコロナ放電(単極)イオンによって荷電させることに基づく、コスト効果の高い空間電荷発生器の概念は、Vonnegut(1962)によって最初に紹介された。Vonnegutの特許に概説された装置、および自然の空間電荷を雲の中に供給することによる対流荷電(convective charging)に関する仮説を試験するために、VonnegutおよびMoore(1958)は、直径約0.25mmの長さ7kmの直線ワイヤを備えた単純なEECDを利用した。この実施形態では、ワイヤは、その長さに沿って地上約10mのところで80本の金属アンテナマスト上に支持され、25kVの電圧で動作する市販のDC電源の負電極に接続されていた。DC電源の正電極は接地され、大地がコロナ放電コレクタ電極として働いた。   The concept of a cost-effective space charge generator based on charging natural atmospheric aerosols with corona discharge (monopolar) ions in an open air environment was first introduced by Vonnegut (1962). In order to test the device outlined in the Vonnegut patent and the hypothesis about convective charging by supplying natural space charge into the clouds, Vonnegut and Moore (1958) have a diameter of about 0.25 mm. A simple EECD with a 7 km long straight wire was utilized. In this embodiment, the wire was supported on 80 metal antenna masts about 10 m above the ground along its length and connected to the negative electrode of a commercial DC power supply operating at a voltage of 25 kV. The positive electrode of the DC power supply was grounded and the earth served as the corona discharge collector electrode.

鋭い先端を有する針タイプの電極を用いるよりも、細いワイヤをエミッタ電極として用いる方が実際的である。というのも、針タイプの電極は、電気化学的腐食のため鈍感になり、一方、ワイヤの腐食は、よりゆっくりと、その長さに沿ってほぼ一様に生じるためである。細いワイヤはまた、鋭い先端を用いた場合に生じることがある、過度の強度の電場がエミッタ電極の表面にかかった状態でのオゾンや窒素酸化物などの危険ガスの放出を最小限に抑える。対照的に、中程度の電場がワイヤの広い表面エリアにかかった状態でコロナ放電を用いることによって、危険ガスを放出せずに大きなイオン排出量を達成することができる。   It is more practical to use a thin wire as the emitter electrode than to use a needle-type electrode with a sharp tip. This is because needle-type electrodes are insensitive due to electrochemical corrosion, while wire corrosion occurs more slowly and approximately uniformly along its length. Thin wires also minimize the release of hazardous gases such as ozone and nitrogen oxides when an excessively strong electric field is applied to the surface of the emitter electrode, which can occur when using sharp tips. In contrast, by using a corona discharge with a moderate electric field over a large surface area of the wire, large ion emissions can be achieved without releasing hazardous gases.

しかし、VonnegutおよびMooreの基本設計は、細く脆弱なワイヤの利用、規模拡大、配置換え、および維持管理に関して実際的ではない。さらに、支持体(マスト)が、それを通って流れる大きな漏れ電流を導入することがある。高電圧環境では、絶対ゼロ(absolute zero)になりえない導電率を有する任意の支持構造が、漏れ電流を導入する可能性がある。支持構造を湿潤条件下で濡らすと、その導電率が増加しうる。漏れ電流のため、有限の導電率を有する大地を、特にDC電源の接地電極(接地点)と支持体の間が大きく隔たったところではもはや導電性と見なすことができず、そのことが、エミッタ電極上の電圧の減少によって生じるエミッタ電極の性能劣化と、おそらくはDC電源の過負荷を招く。   However, the basic design of Vonnegut and Moore is not practical with regard to the use, scaling, relocation, and maintenance of thin and fragile wires. In addition, the support (mast) may introduce large leakage currents flowing through it. In high voltage environments, any support structure having a conductivity that cannot be absolute zero can introduce leakage current. When the support structure is wetted under wet conditions, its conductivity can increase. Due to the leakage current, a ground with finite conductivity can no longer be considered conductive, especially where there is a large separation between the ground electrode (ground point) of the DC power source and the support, which means that the emitter This results in performance degradation of the emitter electrode caused by a decrease in voltage on the electrode and possibly overload of the DC power supply.

図2に示す、基本設計に対する大幅な改善は、ワイヤまたは電気的に結合されたワイヤセグメントを小型化して、エミッタ電極組立体(EEA)21に入れ、エミッタ電極組立体(EEA)21は、好ましくは単一の支持体22によって地上のある高さに上昇させられ、例えば適切なワイヤ23を用いてDC電源25の負電極24に電気的に結合され、DC電源25の正電極が、接地点26と電気的に結合されるというものである。そのような設計が、Rostopchin等のロシア特許(2001)において提案された。   A significant improvement over the basic design shown in FIG. 2 is that the wire or electrically coupled wire segments are miniaturized and placed in an emitter electrode assembly (EEA) 21 which is preferably Is raised to a certain height above the ground by a single support 22 and is electrically coupled to the negative electrode 24 of the DC power source 25 using, for example, a suitable wire 23, which is connected to the ground point. 26 is electrically coupled. Such a design was proposed in the Russian patent (2001) by Rostopchin et al.

定義上、EEAは、1つまたは複数の電気的に結合されたエミッタ電極、およびそれらのエミッタ電極を支持する、以後エミッタ電極フレームまたは単に電極フレームと呼ぶ構造を備える。Rostopchin等の設計によれば、EEAのフレームは二等辺角錐の形状であり、ワイヤが角錐の側部に1本のストランドの形で巻きつけられている。単一のEEAが、支持体上にホルダまたはブラケット(図2には図示せず)を用いて取り付けられる。高電圧絶縁体(図2には図示せず)が、支持体とブラケットの間に配置される。   By definition, the EEA comprises one or more electrically coupled emitter electrodes and a structure that supports the emitter electrodes, hereinafter referred to as an emitter electrode frame or simply an electrode frame. According to the design of Rostopchin et al., The EEA frame is in the shape of an isosceles pyramid, and the wire is wound around the side of the pyramid in the form of a single strand. A single EEA is mounted on the support using a holder or bracket (not shown in FIG. 2). A high voltage insulator (not shown in FIG. 2) is disposed between the support and the bracket.

イオン電流と呼ばれるイオン生成速度と漏れ電流との比が、コロナ放電実施形態の重要な性能特性である。さまざまな要因の中でもとりわけ支持体品質によって変わる、イオン電流対漏れ電流比の可能な最高の値を達成するように試みるべきである。支持体品質は、支持体の絶縁特性と、可能な最高のイオン電流出力を有し、したがって大きな機械的負荷、すなわち電極フレームが主として寄与する重量および運動量を有するEEAを支持体が支えることのできる能力の両方によって決まる。   The ratio of ion production rate, called ion current, to leakage current is an important performance characteristic of the corona discharge embodiment. Attempts should be made to achieve the highest possible value of the ionic current to leakage current ratio, which depends on the support quality, among other factors. The support quality has the insulating properties of the support and the highest possible ionic current output so that the support can support a large mechanical load, ie EEA with the weight and momentum that the electrode frame contributes mainly. It depends on both abilities.

したがって、Rostopchin等の設計に対する第1の改善は、絶縁体を排除し、適切な絶縁材料から継目のない支持体を構築するというものである。そのような措置は、支持体の重量を減少させ、機械的強度と電気抵抗率のどちらも改善することができる。支持体が、その1つ目が大地に固定され、2つ目がEEAに固定される2つの端部を有する、以後地上支持体と呼ぶ剛性の垂直構造であるこの場合には、適切な支持体の非限定的な例が、中空ガラス繊維セグメントから形成され、大地に固定された3本以上の係留ロープによって安定化される伸縮マストである。分割して容易に輸送可能であり、負荷の容易な維持管理を可能にするそのようなマストは、アンテナを支持するために広く使用されている。   Thus, a first improvement to the design of Rostopchin et al. Is to eliminate the insulator and build a seamless support from the appropriate insulating material. Such measures can reduce the weight of the support and improve both mechanical strength and electrical resistivity. In this case, the support is a rigid vertical structure having two ends, the first of which is fixed to the ground and the second of which is fixed to the EEA. A non-limiting example of a body is a telescopic mast formed from hollow glass fiber segments and stabilized by three or more mooring ropes secured to the ground. Such masts that can be easily transported in segments and that allow easy maintenance of loads are widely used to support antennas.

本明細書で提案する、別の改善された実施形態では、軽航空機によって上昇させられるEEA用の係留支持体が別法として使用され、これは、例えば維持管理目的で上昇高さを容易に変更する必要がある場合、または後に論じるようによく見られることであるが、必要な高さが地上支持体を用いて達成困難である場合に、特に有利である。   In another improved embodiment proposed here, a mooring support for EEA raised by a light aircraft is used as an alternative, which can easily change the raised height, for example for maintenance purposes. This is particularly advantageous when it is necessary to do this, or as is often seen as discussed later, but the required height is difficult to achieve using ground support.

係留型支持体の概念を示す非限定的な例が、図3に示す一実施形態である。軽航空機31が、ロープまたは回転ジョイント(pivot joint)32を用いて、EEA34を支える(すなわちそのフレームに固定された)支持ロッド33の第1の端部に機械的に結合される。リール36によってその長さが制御される係留支持ロープ35の上端部が、支持ロッドに固定される。支持物38、例えばロープに取り付けられたループによってロープの付近にあり、ロープと一緒にリールに巻かれたワイヤ37が、別のワイヤ39を用いて、DC電源311、例えばVDGGの荷電エンジンの第1の(負)電極310に電気的に結合され、DC電源311の第2の(正)電極312が、接地点313に電気的に結合される。   A non-limiting example illustrating the concept of a moored support is one embodiment shown in FIG. A light aircraft 31 is mechanically coupled to a first end of a support rod 33 that supports an EEA 34 (ie, is secured to its frame) using a rope or pivot joint 32. The upper end portion of the mooring support rope 35 whose length is controlled by the reel 36 is fixed to the support rod. A wire 37, which is in the vicinity of the rope by a loop attached to the support 38, for example a rope, and is wound on a reel together with the rope, uses another wire 39 to connect the first of the charging engine of a DC power supply 311, for example a VDGG The first (negative) electrode 310 is electrically coupled, and the second (positive) electrode 312 of the DC power supply 311 is electrically coupled to the ground point 313.

支持体のタイプにかかわらず、支持体部品、例えばマストやロープが、湿潤条件下で連続した導電性水膜がそれらの部品上に蓄積しないようにするために、脂肪様の絶縁撥水物質のフィルムで覆われることが推奨される。   Regardless of the type of support, support parts, such as masts and ropes, should be made of a fat-like insulating water repellent material to prevent a continuous conductive water film from accumulating on those parts under wet conditions. It is recommended to be covered with film.

たとえ漏れ電流が最小限に抑えられたとしても、大きなイオン電流の達成が、大地の有限の導電率のためエミッタ電極上の電圧を損失するという前述の問題を導入する可能性がある。この実施形態に対するさらなる改善(図2を参照されたい)が、コロナ放電の付近に、例えば適切なワイヤ28を用いてDC電源の接地点と電気的に結合された1つまたは複数の接地点27を導入するというものである。必要な接地点の数は、消費電流、大地のタイプ、および発生したイオンの大部分がそこに向かって移動するEEAの下方の大地エリアによって変わる。負のコロナ放電の場合、このエリアを以後アノードエリアと呼ぶ。より大量の空気に含まれるエーロゾルを荷電させるには、より広いアノードエリアが好ましい。指針として、アノードエリアの半径は、EEAの上昇高さに少なくとも等しくすべきである。大地のタイプおよび消費電流は、アノードエリアの十分な導電率を維持するのに必要な、アノードエリア内での接地点の密度を定める。例えば、大地が湿潤土壌であり、消費電流が約100〜200μAであり、単一の接地点が70kVの電圧下で動作するEEAの下方に導入される場合、アノードエリアは最大5〜8mの半径を有する。土壌が乾燥している場合、アノードエリアを覆う、互いに電気的に結合され、DC電源の接地点に結合された接地点のグリッドが必要である。この場合、グリッドの形で配列された隣接する接地点間の距離は、1〜2mとすべきである。典型的に、導電性材料、例えば金属から形成された接地ロッドである接地点は、深く、好ましくは、表面よりも濡れている土壌層がもしあればそれに到達すべきである。平均的な土壌の場合、接地ロッドの最小推奨深さは約0.5mである。乾燥土壌の場合、最小深さはより深くすべきである。   Even if the leakage current is minimized, the achievement of a large ionic current may introduce the aforementioned problem that the voltage on the emitter electrode is lost due to the finite conductivity of the ground. A further improvement to this embodiment (see FIG. 2) is that one or more grounding points 27 that are electrically coupled to the grounding point of the DC power source, eg, using appropriate wires 28, near the corona discharge. Is to introduce. The number of grounding points required depends on the current consumption, the type of ground, and the ground area below the EEA to which most of the generated ions travel. In the case of negative corona discharge, this area is hereinafter referred to as the anode area. A wider anode area is preferred for charging aerosols contained in larger amounts of air. As a guide, the radius of the anode area should be at least equal to the rising height of the EEA. The type of ground and the current consumption define the density of ground points within the anode area that are necessary to maintain sufficient conductivity of the anode area. For example, if the ground is moist soil, the current consumption is about 100-200 μA, and a single ground point is introduced below the EEA operating under a voltage of 70 kV, the anode area has a radius of up to 5-8 m. Have If the soil is dry, a grid of grounding points is required that covers the anode area and is electrically coupled to each other and to the grounding point of the DC power source. In this case, the distance between adjacent ground points arranged in the form of a grid should be 1-2 m. Typically, the ground point, which is a ground rod made of a conductive material, such as metal, should reach the soil layer, if any, which is deeper and preferably wetter than the surface. For average soil, the minimum recommended depth of ground rod is about 0.5 m. For dry soil, the minimum depth should be deeper.

より多数の接地点を利用する代わりにまたはそれに加えて、アノードエリア内の土壌の導電率を、空間電荷発生器の作動中に加湿する(水をかける)ことにより増加させることもできる。好ましくは、植物の先端上での正のコロナ放電を最小限に抑えるために、土壌は、イオン発生器の下方での植物の成長を抑制する一般的な鉱物を有する水溶液、すなわち塩水などの環境に優しい電解液を用いて加湿される。   Instead of or in addition to utilizing a larger number of ground points, the conductivity of the soil in the anode area can also be increased by humidifying (watering) during operation of the space charge generator. Preferably, in order to minimize positive corona discharge on the plant tip, the soil is an aqueous solution with common minerals that inhibits plant growth below the ion generator, i.e. an environment such as salt water. Humidified using a gentle electrolyte.

それに加えてまたはその代わりに、特に、加湿が非効率である、または実際的ではない場合、例えば設置面が建物の屋根または岩の多い地形である場合に、大地ではなく他のタイプのコロナ放電コレクタ電極を導入して、アノードエリア内の土壌を置き換える、または増強することができる。したがって、いくつかの実施形態(図2を参照されたい)では、金属またはワイヤメッシュの1枚または複数枚のシートなどの高導電性コレクタ電極29を地上に配置し、例えば適切なワイヤを用いてDC電源の接地電極に直接、電気的に結合することができる。   In addition or alternatively, other types of corona discharges rather than earth, especially when humidification is inefficient or impractical, for example when the installation surface is a building roof or rocky terrain A collector electrode can be introduced to replace or augment the soil in the anode area. Thus, in some embodiments (see FIG. 2), a highly conductive collector electrode 29, such as one or more sheets of metal or wire mesh, is placed on the ground, for example using suitable wires. It can be directly electrically coupled to the ground electrode of the DC power source.

さらに他の実施形態では、図4に示すように、塩水などの導電性電解質溶液を充填したリザーバ41を、局所接地点42に電気的に結合し、またDC電源44の接地点43にワイヤ45を用いて電気的に結合することができ、かつ地上支持体47によって上昇させられるEEA46の下方に配置し、それによりリザーバ41がコロナ放電コレクタ電極として働くことが可能になる。この場合、電解質溶液を、例えば空気流を用いて広めることにより、土壌の導電率を向上させることに加えて、泡を破裂させることにより放出される蒸発電解質液滴の残留物から人工エーロゾル48を発生させることができる。   In yet another embodiment, as shown in FIG. 4, a reservoir 41 filled with a conductive electrolyte solution such as salt water is electrically coupled to a local ground point 42, and a wire 45 is connected to a ground point 43 of a DC power source 44. Can be electrically coupled to each other and placed below the EEA 46 raised by the ground support 47, thereby allowing the reservoir 41 to act as a corona discharge collector electrode. In this case, in addition to improving the conductivity of the soil by spreading the electrolyte solution using, for example, an air stream, the artificial aerosol 48 is removed from the residue of the evaporated electrolyte droplets released by bursting the foam. Can be generated.

地球表面のコレクタ電極としての効果を向上させる、かつ/または論じたような他のコレクタ電極を導入するための技法は、係留支持体を用いる実施形態にも適用可能である。例えば、図3に示す実施形態の性能を、前述したように、DC電源311の接地点313に結合された追加の接地点314および追加のコロナ放電コレクタ電極(図示せず)を導入することによって向上させることができる。   Techniques for improving the effectiveness of the Earth surface as a collector electrode and / or introducing other collector electrodes as discussed are also applicable to embodiments using anchoring supports. For example, the performance of the embodiment shown in FIG. 3 can be achieved by introducing an additional ground point 314 and an additional corona discharge collector electrode (not shown) coupled to the ground point 313 of the DC power supply 311 as described above. Can be improved.

Rostopchin等の設計によれば、ワイヤセグメントが横断する角錐面が、地球表面とある角度をなして配置される。EEAのそのような実施形態の2つの利点は、水平風によって、生成された空間電荷が移動させられ、新鮮な大気エーロゾルが荷電のために供給されること、およびワイヤのイオン発生性能を低下させる、空間電荷を含む同じ空気塊がワイヤを通過する回数が最小限に抑えられることである。この角度の最適値は、一般的な大気条件下で約20〜70度である。   According to the design of Rostopchin et al., The pyramidal plane that the wire segment traverses is arranged at an angle with the earth surface. Two advantages of such an embodiment of the EEA are that the horizontal wind causes the generated space charge to be transferred, fresh atmospheric aerosol is supplied for charging, and reduces the ion generation performance of the wire. The number of times the same air mass containing space charges passes through the wire is minimized. The optimum value for this angle is about 20-70 degrees under typical atmospheric conditions.

Rostopchin等のEEA実施形態では、より大きなイオン電流を、より細いワイヤの使用、配線密度の増加、より大型のフレームの使用、またはそれらの組合せによって達成することができる。しかし、より大型のフレームの使用には、フレームの限られた機械的性能のため、ある一定の制限が当てはまる。   In EEA embodiments such as Rostopchin et al., Larger ionic currents can be achieved by using thinner wires, increasing wiring density, using larger frames, or combinations thereof. However, certain limitations apply to the use of larger frames due to the limited mechanical performance of the frame.

ワイヤセグメント間の分離距離が、配線密度を決定する。この密度を無限に増加させることはできない。ある特定のセグメントについて、他のセグメントからの電場がイオンの生成に影響を及ぼす。電圧およびワイヤ太さの所与の値について、その後に新規ワイヤセグメントをフレーム上に追加してもイオン生成能の大幅な増加をもたらさない、分離距離のある一定の制限がある。50〜70kVの電圧および直径0.1〜0.2mmのワイヤの場合、この分離距離は約1.5〜3cmである。所与の電圧下で、配線の最大有効密度を増加させるには、より細いワイヤを使用する必要がある。   The separation distance between the wire segments determines the wiring density. This density cannot be increased indefinitely. For a particular segment, the electric field from other segments affects the production of ions. For a given value of voltage and wire thickness, there is a certain limitation in separation distance that subsequent addition of a new wire segment on the frame does not result in a significant increase in ion generation capacity. For a voltage of 50-70 kV and a wire of 0.1-0.2 mm in diameter, this separation distance is about 1.5-3 cm. To increase the maximum effective density of wiring under a given voltage, it is necessary to use thinner wires.

ワイヤは、細いほど腐食による劣化の影響を受けやすくなり、その耐食性に対する要件が高くなる。この目的に適した、商業的に入手可能なワイヤの非限定的な例が、直径0.1〜0.2mmの、高耐食性Ni+Co+Cuベース合金であるモネル製のワイヤである。   The thinner the wire, the more susceptible to deterioration due to corrosion, and the higher the requirement for its corrosion resistance. A non-limiting example of a commercially available wire suitable for this purpose is a Monel wire that is a high corrosion resistant Ni + Co + Cu base alloy with a diameter of 0.1-0.2 mm.

ワイヤが細いほど、フレームはワイヤを支持するために剛性(すなわちより寸法的に安定)でなければならない。より細いワイヤを使用する、かつ/またはフレームサイズを増加させる場合、より厚くより重いプランク(plank)またはロッドを使用すべきであり、そのことが、EEAの所与の重量で可能な最高の配線長、したがってイオン排出量を達成するという目的を台無しにする。   The thinner the wire, the more rigid the frame (ie, more dimensionally stable) to support the wire. If thinner wires are used and / or the frame size is increased, thicker and heavier planks or rods should be used, which is the best wiring possible with a given weight of EEA Defeats the purpose of achieving long and therefore ion emissions.

この問題に対する1つの解決策が、1つの大型のEEAの代わりに、この場合には角錐フレームを用いたいくつかのより小型のEEAを使用するというものである。そのような実施形態50の非限定的な例が図5に示されており、図では、三角錐形状の6つのEEAが利用されている。非限定的な例として、隣接するEEA51および52の頂点51aおよび52aがそれぞれ、交互に上および下を向いている。この設計は、水平風による最適な通気を可能にし、空間電荷を含む同じ空気塊がEEA51および52を通過する回数を減少させる。さらなる安定性を得るために、上向きの角錐の頂点同士が、ロッド53によって接続され、ロッド53は、強い負荷を支えず、したがって軽量でよい。一方、これらのロッドは、ロッドまたは支持ロープ54を用いて、マスト56の上部に取り付けられたプレート55に接続される。同様に、下向きの角錐の頂点同士も、ロッド57によって接続され、ロッド57は、ロッドまたは支持ロープ58を用いて、マストに取り付けられたブラケット59に接続される。   One solution to this problem is to use several smaller EEAs with pyramid frames in this case instead of one large EEA. A non-limiting example of such an embodiment 50 is shown in FIG. 5, where six EEAs of triangular pyramid shape are utilized. As a non-limiting example, vertices 51a and 52a of adjacent EEAs 51 and 52 are alternately facing up and down, respectively. This design allows for optimal ventilation with horizontal wind and reduces the number of times the same air mass containing space charge passes through the EEAs 51 and 52. In order to obtain further stability, the apexes of the upward pyramids are connected by a rod 53, which does not carry a strong load and can therefore be lightweight. On the other hand, these rods are connected to a plate 55 attached to the top of the mast 56 using rods or support ropes 54. Similarly, the apexes of the downward-facing pyramids are also connected by a rod 57, which is connected to a bracket 59 attached to the mast using a rod or support rope 58.

この設計の実際的な実施の非限定的な例が図6aに示されており、図では、上向きの角錐61aの底面および下向きの角錐62aの底面がそれぞれ、異なる面63aおよび64a内に配置されている。異なる面内にある角錐底面の縁部同士が、図6bの、好ましくはある程度の可撓性をもつ支持物61bを用いて機械的に結合される。各面内では、図6cに示すように、対応する角錐61cの縁部が支持プレート62cにボルトおよびナット63cを用いて固定される。図6dに示すように、角錐底面61dの縁部がボルトおよびナット63dを用いて固定される各面の支持プレート62dが、マスト66dに沿ったある位置で、上部ブラケット64dおよび下部ブラケット65dを用いて固定される。   A non-limiting example of a practical implementation of this design is shown in FIG. 6a, where the bottom surface of the upward pyramid 61a and the bottom surface of the downward pyramid 62a are located in different surfaces 63a and 64a, respectively. ing. The edges of the pyramid bases in different planes are mechanically joined using the support 61b of FIG. 6b, preferably having some flexibility. Within each plane, as shown in FIG. 6c, the edge of the corresponding pyramid 61c is fixed to the support plate 62c using bolts and nuts 63c. As shown in FIG. 6d, the support plate 62d on each surface to which the edge of the pyramid bottom surface 61d is fixed using a bolt and a nut 63d is located at a position along the mast 66d using the upper bracket 64d and the lower bracket 65d. Fixed.

しかし、角錐形状は、EEAに最適な唯一の形状ではない。少なくとも2本の平行セグメントがその表面を横切り、好ましくはその表面が地球表面とある角度をなして配置される平面形状のフレーム同士が、機械的および電気的に互いに結合されるモジュラ設計の形で、多種多様のEEAを実施することができる。平面フレームと、ある分離距離をそれらの間に隔てて互いに平行に配置された、EECDの支持されるワイヤセグメントとを備えるそのようなEEAモジュールを、以後基本EEA(EEEA)と呼ぶ。   However, the pyramid shape is not the only shape that is optimal for EEA. In the form of a modular design in which at least two parallel segments traverse the surface, preferably two planar frames whose surfaces are arranged at an angle with the earth surface are mechanically and electrically coupled to each other A wide variety of EEA can be implemented. Such an EEA module comprising a planar frame and a supported wire segment of the EECD arranged parallel to each other with a separation distance between them is hereinafter referred to as basic EEA (EEEA).

一般に、EEEAフレームの形状は多角形とすることができるが、機械的には、最も安定した形状は三角形である。組立前のEEEAは、その平面形状のため、大量に容易に輸送することができ、設置場所でEEAをEEEAから組み立て、またEEAを分解してEEEAにすることができる。   In general, the shape of the EEEA frame can be a polygon, but mechanically, the most stable shape is a triangle. The pre-assembled EEEA can be easily transported in large quantities due to its planar shape, and the EEA can be assembled from the EEEA at the installation site, and the EEA can be disassembled into the EEEA.

非限定的な例として、角錐形状のEEAは、同じサイズおよび同じ二等辺三角形の形状を有する3つ以上のEEEAから組み立てることができる。ワイヤセグメントが連続したワイヤ、すなわちフレーム全体に1本のストランドの形で巻きつけられるワイヤを形成する角錐EEAに比べて、この実施形態は、例えば鳥によるワイヤの断線によって途絶される配線の部分がよりわずかなため、より堅牢である。   As a non-limiting example, a pyramidal EEA can be assembled from three or more EEEAs having the same size and the same isosceles triangular shape. Compared to the pyramid EEA, where the wire segments form a continuous wire, i.e. a wire wound around the entire frame in the form of a single strand, this embodiment has a portion of the wiring that is disrupted, for example, by a wire break by a bird It is more robust because it is less.

EEEAフレームの、例えばロッドまたはプランクでよい側部は、導電性材料または非導電性材料から形成することができる。金属フレームが使用される、例えば金属フレームが中空管から形成される場合、ワイヤが開放空気中で異なる金属から形成されたフレームと直接接触しないように注意を払うべきである。そうしないと、電気化学的腐食環境でワイヤセグメントが接触点において急速に破壊し、したがって、ばらばらに壊れる恐れがある。   The side of the EEEA frame, which may be a rod or plank, for example, can be formed from a conductive material or a non-conductive material. When a metal frame is used, for example when the metal frame is formed from a hollow tube, care should be taken that the wire does not come into direct contact with a frame formed from a different metal in open air. Otherwise, the wire segments can quickly break at the point of contact in an electrochemical corrosive environment and can therefore break apart.

非限定的な例として、図7aに示すEEEA70aの三角形の一実施形態では、例えばフック様形状のいくつかのワイヤセグメント支持物71aが、対をなしてフレームの2つの側部72aおよび73aのそれぞれにその長さに沿って固定され、各支持物は、ワイヤセグメント74aの対応する端部を保持する(挿入図)。ワイヤセグメントは、連続したワイヤを形成しても、2本以上のストランドの形で支持物に巻きつけてもよい。これらのストランドの端部(この場合は1本のストランドが示されている)は、このEEEAが他のEEEAにそれを介して電気的に結合される点75aおよび76aで固定され、それらは、このEEEAをワイヤ断線しにくいものにするように電気的に結合することができる。ある程度可撓性の非金属支持物またはワイヤと同じ金属から形成された支持物を使用することが好ましい。というのも、そうすると、変動する外力下でフレームの側部がわずかに曲がった場合に、ワイヤにかかる応力を減少させることができるためである。支持物の垂直ポストを、ばねの形で形成することもできる。フレームの内側のばねベースの支持物71bが、図7b(挿入図)に示されている。   By way of non-limiting example, in one embodiment of the EEEA 70a triangle shown in FIG. 7a, several wire segment supports 71a, eg hook-like shapes, are paired with each of the two sides 72a and 73a of the frame. Each support holds a corresponding end of the wire segment 74a (inset). The wire segment may form a continuous wire or may be wound around the support in the form of two or more strands. The ends of these strands (in this case one strand is shown) are fixed at points 75a and 76a through which this EEEA is electrically coupled to the other EEEA, The EEEA can be electrically coupled so as to make it difficult to break the wire. It is preferred to use a somewhat flexible non-metallic support or a support formed from the same metal as the wire. This is because the stress on the wire can be reduced if the sides of the frame are slightly bent under varying external forces. The vertical post of the support can also be formed in the form of a spring. A spring-based support 71b inside the frame is shown in FIG. 7b (inset).

好ましい諸実施形態では、本明細書で提案する解決策が、重量支持フレーム構造をワイヤ支持フレーム構造から分離するが、それらを柔軟に結合させるというものである。この構成では、より細いワイヤを用いたより高密度の配線を支持するのに十分なほど剛性の軽量フレームを備えるいくつかのより小型のEEEAが、可撓性ジョイントを用いて互いに、また重量支持(外部)平面フレームに結合される。あるEEEAの配線が断線した場合、そのEEEAを現場で配線し直す必要なく、すばやく交換することができる。非限定的な例として、可撓性ジョイントは、ばねでも、ばねとして働くジグザグ形状の適切なワイヤ片でもよい。基本フレームの場合と同様に、より大型のEEA構造を、EEEAを支持する外部フレームから組み立てることができる。   In preferred embodiments, the solution proposed herein is to separate the weight support frame structure from the wire support frame structure but flexibly join them. In this configuration, several smaller EEEAs with lightweight frames that are stiff enough to support higher density wiring using thinner wires can be supported with each other and with weight support using flexible joints ( Coupled to the (external) plane frame. When the wiring of a certain EEEA is disconnected, the EEEA can be quickly replaced without having to rewire the field. As a non-limiting example, the flexible joint can be a spring or a suitable zigzag shaped piece of wire that acts as a spring. As with the basic frame, a larger EEA structure can be assembled from an external frame that supports the EEEA.

図8は、可撓性ジョイント84に接続されたいくつかのより小型のEEEA83に対してフレーム82を外部のものにすることによって、三角形のEEEA80がより細いワイヤ81のより長い全長をいかにして収容できるかを示す非限定的な例を示す。   FIG. 8 shows how the triangular EEEA 80 takes advantage of the longer overall length of the thinner wire 81 by making the frame 82 external to some smaller EEEA 83 connected to the flexible joint 84. A non-limiting example showing whether it can be accommodated.

非限定的な例として、外部フレームによって支持されるEEEA90の別の三角形実施形態が、図9に示されている。絶縁材料、例えば塗装木材からなる平坦なプランクから形成されたフレーム91が、フレームの2つの側部のそれぞれの上にその長さに沿ってノッチ92を有し、そのノッチ92を通って、ワイヤ93が図示のようにフレームに巻きつけられて、フレームの両側のノッチ間に平行セグメントを形成する(フレームの反対側のワイヤは、点線として示されている)。ワイヤストランドの端部は、このEEEAが他のEEEAにそこを介して電気的に結合される点94および95で固定され、また任意選択で電気的に結合することができる。   As a non-limiting example, another triangular embodiment of EEEA 90 supported by an outer frame is shown in FIG. A frame 91 formed from a flat plank of insulating material, eg painted wood, has a notch 92 along its length on each of the two sides of the frame, through which the wire 93 is wrapped around the frame as shown to form parallel segments between the notches on either side of the frame (the wires on the opposite side of the frame are shown as dotted lines). The ends of the wire strands are fixed at points 94 and 95 through which this EEEA is electrically coupled to other EEEAs, and can optionally be electrically coupled.

より小型のEEEAを可撓性ジョイントを用いて支持する外部フレームを用いる代わりにまたはそれに加えて、平行ワイヤセグメントではなくワイヤメッシュをエミッタ電極として使用することもできる。ある程度自立型であるそのようなメッシュをEEEAで用いることによって、より大型のフレームを使用することができる。というのも、メッシュは、ワイヤよりもずっとフレームの変形に影響されにくいためである。フレームへのメッシュの取付けは、ワイヤセグメントの場合の複数の支持物またはノッチを必要とせずに、さまざまな方法で達成することができる。ワイヤセグメントに比べて、導電性メッシュは、断線に対して機械的にも電気的にもより堅牢である。断線または腐食したメッシュの交換もより容易である。   Instead of or in addition to using an outer frame that supports a smaller EEEA using a flexible joint, a wire mesh rather than a parallel wire segment can be used as the emitter electrode. By using such a mesh in EEEA that is somewhat self-supporting, larger frames can be used. This is because the mesh is much less susceptible to frame deformation than the wire. The attachment of the mesh to the frame can be accomplished in a variety of ways without the need for multiple supports or notches in the case of wire segments. Compared to wire segments, the conductive mesh is more robust both mechanically and electrically against wire breakage. It is also easier to replace broken or corroded meshes.

Rostopchin等は、EEAを零下温度で作動させると、ワイヤ上に霜が蓄積し、それがワイヤのエミッタ電極としての性能を低下させると言及している。この問題に対処するために、Rostopchin等は、電気加熱器およびファンを用いて暖気をEEAに向かって送ることを提案した。Rostopchin等は、この技法が、暖気流がEEAに到達する前にそれを移動させる強風の存在下では満足に機能しないことを認識していた。   Rostopchin et al. Mentions that when EEA is operated at sub-zero temperatures, frost accumulates on the wire, which reduces the performance of the wire as an emitter electrode. To address this problem, Rostopchin et al. Proposed using an electric heater and fan to send warm air towards the EEA. Rostopchin et al. Recognized that this technique does not work satisfactorily in the presence of strong winds that move warm air before it reaches the EEA.

この問題に対する実際的な解決策は、ワイヤに低電圧電流を通すことによってワイヤの自己加熱を行うというものである。低電圧回路を、変圧器など、従来型の電源を用いて構成すると、高電圧回路と低電圧回路の電気的分離が技術的に困難なことがあり、また漏れ電流が導入されることがあるため、問題となる。本明細書で提案する解決策は、適切なアンテナを備えたマイクロ波発振器などの電磁放射源を利用して、エミッタ電極を、直接的な電気接触なしで遠隔で加熱するというものである。この場合、電流が、ワイヤメッシュセグメント、またはエミッタ電極の一部である電気的に結合された端部を有するワイヤストランドなどの閉ワイヤ回路内で生じて、エミッタ電極を温かくする。   A practical solution to this problem is to self-heat the wire by passing a low voltage current through the wire. If a low voltage circuit is configured using a conventional power source such as a transformer, it may be technically difficult to electrically isolate the high voltage circuit from the low voltage circuit, and leakage current may be introduced. Therefore, it becomes a problem. The solution proposed here is to use an electromagnetic radiation source such as a microwave oscillator with a suitable antenna to heat the emitter electrode remotely without direct electrical contact. In this case, current is generated in a closed wire circuit, such as a wire mesh segment or a wire strand having an electrically coupled end that is part of the emitter electrode, warming the emitter electrode.

EEAの地上での上昇高さは、エーロゾル荷電効率を決定する重要なパラメータである。EEAによって生成されたイオンは、コロナ放電コレクタ電極に向かって、すなわち下向きに流れる傾向がある。イオンの運動は、エミッタ電極の付近では強電場に、エミッタ電極からより遠く離れたところでは風と電場の両方に、主として支配される。大気エーロゾルの大部分が、EEAと地球表面の間で荷電するため、EEAの上昇は、好ましくは、生成されたイオンが地球表面に到達したときに再結合によって無駄に消費される前にその大部分が確実にエーロゾルに付着するようにするのに十分なほど高くすべきである。   The elevation height of the EEA on the ground is an important parameter that determines the aerosol charging efficiency. Ions generated by EEA tend to flow toward the corona discharge collector electrode, i.e., downward. Ion motion is mainly governed by a strong electric field in the vicinity of the emitter electrode and by both wind and electric field further away from the emitter electrode. Since most of the atmospheric aerosol is charged between the EEA and the Earth's surface, the EEA rise is preferably increased before the generated ions are wasted by recombination when they reach the Earth's surface. It should be high enough to ensure that the part adheres to the aerosol.

静止空気中では、この最適な上昇高さが、大気空気中のエーロゾル粒子のスペクトル、特にその個数濃度によって変わり、それらが、イオン再結合を無視することのできる比較的エーロゾルに富んだ地上空気(terrestrial air)中でのイオンの寿命を決定する。たいていの条件下では、この時間が通常3〜8分である。   In still air, this optimal ascent height depends on the spectrum of aerosol particles in atmospheric air, particularly their number concentration, which is a relatively aerosol-rich ground air that can ignore ionic recombination ( determine the lifetime of the ions in terrestrial air). Under most conditions, this time is usually 3-8 minutes.

したがって、静止空気中での最適な上昇高さは、イオンがその寿命中にEEAと地球表面の間を移動することのできる距離として推定することができる。実際には、特定のEEA実施形態についてのこの距離は、EEAの下方の空間電場プロファイルを測定すること、および既存の技法を用いて測定することもできる、イオン寿命中の荷電粒子軌道(と、したがってその垂直経路)の後続の数値計算によって、実験的に見い出すことができる。   Thus, the optimal climb height in still air can be estimated as the distance that ions can travel between the EEA and the Earth's surface during their lifetime. In practice, this distance for a particular EEA embodiment can be measured by measuring the spatial electric field profile below the EEA and using existing techniques, and charged particle trajectories during ion lifetime (and Therefore, it can be found experimentally by subsequent numerical calculation of the vertical path).

あるいは、最適な上昇高さは、EEAの次第に増す上昇高さで負イオンの濃度を測定することによって実験的に見い出すことができる。ある一定の上昇後のイオン濃度の大幅な減少が、最適な上昇に達したことを示す。   Alternatively, the optimal ascent height can be found experimentally by measuring the concentration of negative ions with increasing ascent of EEA. A significant decrease in ion concentration after a certain rise indicates that an optimum rise has been reached.

実際には、風の存在下での基本的なポイントツーグランド(point−to−ground)コロナ放電ユニットを用いた空間電荷柱の生成に関する、JonesおよびHutchinson(1975)による実験的研究によれば、最適な上昇高さは、少なくとも約9mとすべきである。本明細書で提案したものなど、EEAのより進歩した実施形態を利用すると、おそらくはさらに高い上昇が必要となる。最適な高さの達成が、地上支持体を用いて困難な場合、より多くの空間電荷発生器および/または係留型支持体を備えた発生器を利用すべきである。   In fact, according to an experimental study by Jones and Hutchinson (1975) on the generation of space charge columns using a basic point-to-ground corona discharge unit in the presence of wind, The optimal climb height should be at least about 9m. Utilizing more advanced embodiments of EEA, such as those proposed herein, will likely require even higher ascents. If achieving an optimum height is difficult using ground supports, generators with more space charge generators and / or tethered supports should be utilized.

より多くの空間電荷発生器を、最適に満たない上昇高さによるそれらの性能劣化を補償するために利用する場合、高さは少なくとも6mとすべきである。   If more space charge generators are utilized to compensate for their performance degradation due to sub-optimal climb heights, the height should be at least 6 m.

この点に関して、係留型支持体を用いた実施形態が好ましい場合がある。EEAの上昇が高いほど、同じイオン電流を達成するのに必要な動作電圧が高くなる。この点に関して、市販のDC電源に代わる手段としてVDGGを用いると、有利となりうる。この場合、VDGGの軽航空機球形コンデンサを、軽航空機として使用することができる。図10に示すこの類の実施形態では、EEAのフレーム101を、軽航空機球形コンデンサ(航空機)102の表面の周りに、表面全体にわたって一様に分配された複数の支持ロッド103および脚104を用いて配置することができる。軽航空機球形コンデンサ(航空機)に固定された係留ロープ105、およびEEAに電気的に結合されたワイヤ106が、この実施形態の他の構成要素(列挙せず)に、図3と同様に接続される。航空機は空気注入式でよく、そのためその半径が変わることがあるので、支持ロッドは可変長のものとし、その脚上に、例えばばねを組み込むことによって、応力支持機構を用意すべきである。   In this regard, an embodiment using a moored support may be preferred. The higher the EEA rises, the higher the operating voltage required to achieve the same ion current. In this regard, it may be advantageous to use VDGG as an alternative to commercially available DC power supplies. In this case, a VDGG light aircraft spherical capacitor can be used as a light aircraft. In this class of embodiments shown in FIG. 10, an EEA frame 101 is used with a plurality of support rods 103 and legs 104 distributed evenly around the surface of a light aircraft spherical condenser (aircraft) 102 over the entire surface. Can be arranged. A mooring rope 105 secured to a light aircraft spherical condenser (aircraft) and a wire 106 electrically coupled to the EEA are connected to the other components of this embodiment (not listed) as in FIG. The Since the aircraft may be inflatable and therefore its radius may change, the support rod should be of variable length and a stress support mechanism should be provided on the leg, for example by incorporating a spring.

あるいは、図11に示すように、EEAのフレーム111が、非可撓性支持ロッド112によって、軽航空機ではない球形または準球形コンデンサの表面の周りに固定される。非限定的な例として、準球形コンデンサは、例えばプラスチックから形成されて導電ペイントで覆われた、導電性外面を有する軽量シート113から組み立てて、電気的に結合し、機械的に接合することができる。非限定的な例として、そのようなシートは、サッカーボール表面上の布片(swatch)のように切断して、構成することができる。当初ガスが抜かれた気球がコンデンサの内側に配置され、次いでそれを、空気より軽いガス、例えばヘリウムで、ガスがコンデンサの容積を占めて、コンデンサを浮きやすくするまで膨らませる。   Alternatively, as shown in FIG. 11, an EEA frame 111 is secured around the surface of a non-light aircraft spherical or quasi-spherical condenser by non-flexible support rods 112. As a non-limiting example, a quasi-spherical capacitor can be assembled from a lightweight sheet 113 having a conductive outer surface, for example formed from plastic and covered with a conductive paint, electrically coupled and mechanically joined. it can. By way of a non-limiting example, such a sheet can be cut and configured like a swatch on a soccer ball surface. The initially degassed balloon is placed inside the condenser and then it is inflated with a gas that is lighter than air, such as helium, until the gas occupies the volume of the condenser and makes it easier to float.

別の提案する軽航空機実施形態120が、図12に示されている。ワイヤメッシュの区画、またはメッシュもしくは平行ワイヤセグメントを備えたEEEA121が、電気的に結合され、機械的に接合されて、準球形形状のEEAを形成する。フレーム付きEEEAが使用される場合、先に論じたように、可撓性ジョイントを用いてフレームの側部同士を接続することが好ましい。膨らんだ球体122が、メッシュの表面の内側に一様に分配され、例えば小さなループによってそこに取り付けられる。この実施形態においてフレーム付きEEEAが使用される場合、球体は、接合されたフレーム側部の対に対して取り付けられる。気球123がEEAの内側に配置され、次いでそれを、空気より軽いガスで、球体がEEAに対する応力支持支持物となるまで膨らませる。この構成では、数メートルの直径を有する十分に大きなEEAが、エミッタ電極かつコンデンサとして働くことができる。というのも、この場合、システムがそれ自体の(かなりの)容量を有するためである。   Another proposed light aircraft embodiment 120 is shown in FIG. EEEA 121 with wire mesh sections, or mesh or parallel wire segments, are electrically coupled and mechanically joined to form a quasi-spherical shaped EEA. When EEEA with a frame is used, it is preferable to connect the sides of the frame using flexible joints as discussed above. The swollen sphere 122 is evenly distributed inside the surface of the mesh and attached thereto, for example by a small loop. If a framed EEEA is used in this embodiment, the spheres are attached to a pair of joined frame sides. A balloon 123 is placed inside the EEA and then it is inflated with a gas lighter than air until the sphere is a stress support for the EEA. In this configuration, a sufficiently large EEA having a diameter of a few meters can act as an emitter electrode and a capacitor. This is because in this case the system has its own (substantial) capacity.

数百メートルに到達することのできる係留型支持体を用いて達成可能なEEA上昇高さにおいて、EEAから下向きの方向以外の方向に流出するイオン電流は無視できない。これは、生成された空間電荷の電場とともに下向きのイオン流を支配する地上に残った正電荷の電場が、上昇高さとともに減少するためである。したがって、イオンの大部分がEEAから出発して最初にあらゆる方向に伝搬する、軽航空機または軽航空コンデンサの周りでのEEAの表面の一様な分配が推奨される。   Ion currents flowing out of the EEA in directions other than downward are not negligible at the EEA lift height achievable with a moored support that can reach several hundred meters. This is because the positively charged electric field remaining on the ground that dominates the downward ion flow together with the generated space charge electric field decreases with increasing height. Therefore, a uniform distribution of the surface of the EEA around a light aircraft or light aviation capacitor is recommended, where the majority of the ions propagate in all directions starting from the EEA.

生成されるイオン電流の大幅な強化は、上記の実施形態にマルター効果を導入することにより達成することができる。マルター(1936)は、Al、ZnSiO、SiO、ZrO、CaCO、Taなど、いくつかの非導電性物質と、他の少数の酸化物とからなる薄膜が、電子による衝撃を受けるカソードに与えられたとき、膜の表面から二次電子放出が生じることを観測した。そのような電極を、以後マルター電極と呼ぶ。二次電子放出は、以後マルターフィルムと呼ぶマルター電極の膜の表面上に正味の正電荷を残し、それにより、マルターフィルム層全体にわたって強電場が生じる。マルターフィルムは導電性ではないため、正電荷は、それが蓄積するほど速くは中性化せず、それによりフィルム層が、その「極板」が反対に荷電したフィルム表面とカソード表面であるコンデンサの誘電体媒質として働く。非常に強い電場中でカソード表面上で放出された電子は、マルターフィルムをさらに通り抜けて空気中に放出され、最終的には負に荷電した分子クラスタ、すなわち負イオンを形成する。マルター効果が生じるためには、フィルム表面から電子を取り出すことのできる、粒子または電離放射(例えば高エネルギー電子、イオン、X線、紫外放射)の開始源がなければならない。また、カソードの電子放出速度が、フィルム表面から正電荷を取り出す速度よりも大きくなければならない。マルター電極が電子により衝撃を受ける場合、この電極によって放出されるイオン電流は、条件に応じて、一次衝撃電流よりも最大で数千倍大きくなりうる(Hawkes、1992)。 A significant enhancement of the generated ionic current can be achieved by introducing the Malter effect in the above embodiment. Malter (1936) is a thin film made of several non-conductive materials such as Al 2 O 3 , Zn 2 SiO 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CaCO 3 , Ta 2 O 5 and a small number of other oxides. However, it was observed that secondary electron emission occurred from the surface of the film when applied to the cathode subjected to electron impact. Such an electrode is hereinafter referred to as a Malter electrode. Secondary electron emission leaves a net positive charge on the surface of the membrane of the Malter electrode, hereinafter referred to as the Malter film, thereby creating a strong electric field across the Malter film layer. Since the Malter film is not conductive, the positive charge does not neutralize as fast as it accumulates, so that the film layer is the film surface and the cathode surface, whose “electrode plates” are oppositely charged. Acts as a dielectric medium for capacitors. Electrons emitted on the cathode surface in a very strong electric field pass further through the Malter film into the air and eventually form negatively charged molecular clusters, ie negative ions. In order for the Malter effect to occur, there must be an initiating source of particles or ionizing radiation (eg, high energy electrons, ions, X-rays, ultraviolet radiation) that can extract electrons from the film surface. Also, the cathode's electron emission rate must be greater than the rate at which positive charges are extracted from the film surface. When a Malter electrode is bombarded by electrons, the ionic current emitted by this electrode can be up to several thousand times greater than the primary bombardment current, depending on conditions (Hawkes, 1992).

非限定的な例として、EEEAにより生成されるより大きなイオン電流は、図13に示すように、マルターフィルムで被覆したより太いワイヤのセグメントの形をとる追加のマルター電極131を導入することによって達成することができる。マルター電極131は、細いワイヤセグメント134に平行であり、例えばフィルムのないエリア133上のはんだ付け点132によって、細いワイヤセグメント134に電気的に結合される。細いワイヤセグメント134は、主として、隣接するマルター電極の開始源として働き、マルター電極は、重量を最小限に抑えるために、中実ワイヤではなく中空ワイヤ(管)に基づいたものでもよい。話を簡単にするために、管状ワイヤを以後ワイヤと呼ぶ。そのようなワイヤ対130が、論じた実施形態における普通のワイヤを置き換える。マルターワイヤの直径は、十分大きくすべきであり、細いワイヤは、放出された電子およびイオンによるマルターワイヤの効果的な衝撃を確実なものにするために、マルターワイヤの十分近くにあるべきである。ワイヤの表面にかかる電場強度は、ワイヤの直径に反比例するため、マルターワイヤの電場によって減速される衝撃電子および負イオンは、マルターワイヤの直径が十分大きい場合に、そのワイヤの表面に到達して、二次放出に必要な衝撃をもたらすことができる。さらに、より大きな直径を有するワイヤは、その放出面がより広いため、単位長さ当たりにより大きなイオン化出力をもたらす。マルターワイヤ1本当たりに2本以上のコロナ開始ワイヤを使用することができる。   As a non-limiting example, the larger ionic current produced by EEEA can be achieved by introducing an additional Malter electrode 131 in the form of a thicker wire segment coated with a Malter film, as shown in FIG. Can be achieved. The Malter electrode 131 is parallel to the thin wire segment 134 and is electrically coupled to the thin wire segment 134 by, for example, a soldering point 132 on the film-free area 133. The thin wire segment 134 primarily serves as a starting source for adjacent malter electrodes, which may be based on hollow wires (tubes) rather than solid wires to minimize weight. For the sake of simplicity, the tubular wire is hereinafter called a wire. Such a wire pair 130 replaces the ordinary wire in the discussed embodiment. The diameter of the Malter wire should be large enough and the thin wire should be close enough to the Malter wire to ensure effective impact of the Malter wire by emitted electrons and ions. Since the electric field strength applied to the surface of the wire is inversely proportional to the diameter of the wire, impact electrons and negative ions that are decelerated by the electric field of the Malter wire reach the surface of the wire when the diameter of the Malter wire is sufficiently large. The impact required for the next release can be brought about. Furthermore, a wire with a larger diameter provides a greater ionization output per unit length because of its wider emission surface. More than one corona starter wire can be used per malter wire.

図14に示すようにエミッタ電極がメッシュである場合、マルター効果を導入する類似の手法をとることができ、図では、マルターメッシュ140のセグメントが、メッシュの表面の上(左図)および下(右図)に見られる。細いワイヤ141が上述したように配置され、マルターフィルムで覆われた太いワイヤメッシュからなる第1組の平行ワイヤ143に点142ではんだ付けされる。同様に、細いワイヤ144も下に配置され、第1組のワイヤ143に垂直な第2組の平行メッシュワイヤ146に点145ではんだ付けされる。第2組のメッシュワイヤが、第1組のメッシュワイヤの上にある(例えば上部組のワイヤが下部組のワイヤに溶接される)場合、細いワイヤの別の構成が図15に示されており、図では、マルターメッシュ150のセグメントが、メッシュの表面の上(左図)および下(右図)に見られる。左図上では、細いワイヤ151が第1(下部)組のワイヤ152の上に、点153でマルターメッシュワイヤの第2(上部)組のワイヤ154にはんだ付けすることによって配置される。右図上では、細いワイヤ155が第2組のワイヤの下に、点156でマルターメッシュワイヤの第1組のワイヤにはんだ付けすることによって配置される。   If the emitter electrode is a mesh as shown in FIG. 14, a similar approach can be taken to introduce the Malter effect, where the segments of the Malter mesh 140 are above (left) and below the surface of the mesh. (Right figure). Thin wires 141 are placed as described above and soldered at points 142 to a first set of parallel wires 143 consisting of a thick wire mesh covered with a Malter film. Similarly, a thin wire 144 is also placed below and soldered at point 145 to a second set of parallel mesh wires 146 perpendicular to the first set of wires 143. If the second set of mesh wires is on top of the first set of mesh wires (eg, the upper set of wires is welded to the lower set of wires), another configuration of thin wires is shown in FIG. In the figure, segments of the Malter mesh 150 are seen above (left figure) and below (right figure) the surface of the mesh. On the left, a thin wire 151 is placed over the first (lower) set of wires 152 by soldering to a second (upper) set of wires 154 of the Malter mesh wire at point 153. On the right, a thin wire 155 is placed under the second set of wires by soldering to the first set of Malter mesh wires at point 156.

あるいは、マルター電極は、その一方または両方の表面がマルターフィルムで被覆された金属箔とすることもできる。そのようなマルター電極を、以後マルター箔と呼ぶ。この構成では、細いコロナ「点火」ワイヤが、マルターワイヤの場合に先に論じたように、マルター箔の一方または両方の表面の付近に配置され、そこに固定される。マルター箔が帯であるそのような構成の非限定的な例が、図16に示されている。1本または複数本の細いワイヤ161が、マルター電極の一方または両方の表面162上に配置され、そこに点163で固定される。普通のワイヤとマルターワイヤの対の場合と同様に、そのような電極が、論じたEEEA内のワイヤを置き換える。したがって、ワイヤメッシュを、マルター箔の帯と、好ましくは箔の両活性面に固定されたコロナワイヤから形成されたメッシュで置き換えることができる。   Alternatively, the Malter electrode can be a metal foil whose one or both surfaces are coated with a Malter film. Such a Malter electrode is hereinafter referred to as a Malter foil. In this configuration, a thin corona “ignition” wire is placed near and secured to one or both surfaces of the malter foil, as discussed above for the malter wire. A non-limiting example of such a configuration in which the Malter foil is a strip is shown in FIG. One or more thin wires 161 are placed on one or both surfaces 162 of the Malter electrode and secured thereto at points 163. As in the case of ordinary wire and malter wire pairs, such electrodes replace the wires in the discussed EEEA. Thus, the wire mesh can be replaced by a mesh formed from a strip of Malter foil and preferably corona wire fixed to both active surfaces of the foil.

図12に示す実施形態の場合、別の代替手段は、EEEA内のワイヤメッシュまたはワイヤセグメントの表面全体を、コロナワイヤがその外面上にあるマルター箔で置き換えるというものである。   In the embodiment shown in FIG. 12, another alternative is to replace the entire surface of the wire mesh or wire segment in the EEEA with a Malter foil with the corona wire on its outer surface.

大気中のエーロゾルの濃度が低い場合、いくつかの実施形態は、EEAを取り囲む、特にEEAの下方の空気中のエーロゾル量を増加させるために、例えば米国ミネソタ州ショアビューのTSI Incorporatedによって製造されたものなど、人工エーロゾルの発生器を備えることができる。好ましくは、エーロゾル発生器は、空間電荷発生器のEEAの下方に配置される。先に論じたように代替または追加のコレクタ電極として使用される、広められる溶質を含むリザーバを使用することもできる。   When the concentration of aerosol in the atmosphere is low, some embodiments are manufactured by TSI Incorporated, for example, Shoreview, Minnesota, USA, to increase the amount of aerosol in the air surrounding the EEA, particularly below the EEA Artificial aerosol generators, such as those, can be provided. Preferably, the aerosol generator is located below the EEA of the space charge generator. It is also possible to use a reservoir containing the solute to be spread that is used as an alternative or additional collector electrode as discussed above.

水平風および垂直上昇気流などの大気運動は、荷電エーロゾルを含む空気塊を移動させ、新鮮なエーロゾルを含む空気塊を供給することによって、エーロゾル荷電の効率を高める。また、大気運動のため、最適な上昇高さを低下させることができる。この点に関して、人工大気運動、特に空間電荷柱の初期上昇を増す上昇気流を作り出すことが有利である。   Atmospheric motion, such as horizontal and vertical updrafts, increases the efficiency of aerosol charging by moving air masses containing charged aerosols and supplying air masses containing fresh aerosols. Moreover, the optimal climb height can be reduced due to atmospheric motion. In this regard, it is advantageous to create an updraft that increases the artificial atmospheric motion, particularly the initial rise of the space charge column.

したがって、いくつかの実施形態では、EEAの下方にファンまたは熱源を配置することができる。エーロゾル発生器としても働くことができるさまざまなタイプのバーナを、熱源として利用することができる。ワイヤメッシュが追加または代替のコロナ放電コレクタ電極として使用される場合、それを大地からわずかな距離上昇させて、例えば変圧器からの低電圧強電流をそれに通すことによって、熱源にすることができる。太陽放射を用いた加熱は、空間電荷発生器の周りに「ヒートアイランド」、すなわちコロナ放電コレクタ電極としても働くことができる導電性材料からなる黒色表面を設けることによって、達成することができる。実際的な解決策は、大地を炭素物質、例えば天然石炭の黒色で導電性の顆粒で被覆するというものである。   Thus, in some embodiments, a fan or heat source can be placed below the EEA. Various types of burners that can also serve as aerosol generators can be utilized as a heat source. If a wire mesh is used as an additional or alternative corona discharge collector electrode, it can be made a heat source by raising it a short distance from the ground, for example by passing a low voltage strong current from a transformer through it. Heating using solar radiation can be achieved by providing a black surface of conductive material that can also act as a “heat island”, ie, a corona discharge collector electrode, around the space charge generator. A practical solution is to coat the ground with a carbon material, for example, black, conductive granules of natural coal.

晴天電流の増強によるRCCを招く大気エーロゾルの荷電に加えて、単極イオンの十分に大きなAECを発生させるコロナ放電が、大気中の相対湿度プロファイルの調節という別の効果をもたらすことができる。その結果、空間電荷柱の上昇を促進する湿潤空気塊の垂直運動を生じさせることができ、大気不安定性を局所的に生じさせ、または増強することができる。大気不安定性は、好ましい大気条件下で、雲の形成を促進することができる。   In addition to the atmospheric aerosol charge that leads to RCC by enhancing the clear sky current, a corona discharge that generates a sufficiently large AEC of monopolar ions can have another effect of adjusting the relative humidity profile in the atmosphere. As a result, a vertical motion of the wet air mass that promotes the rise of the space charge column can occur, and atmospheric instability can be locally generated or enhanced. Atmospheric instability can promote cloud formation under favorable atmospheric conditions.

蒸気を配置換えする、以後選択的水分輸送(selective moisture transport)(SMT)と呼ぶ、大気水分(水蒸気)を他の空気成分から分離する物理的メカニズムは、次のとおりである。移動するイオンと空気分子の間の衝突が、移動するイオンから空気分子への運動量移動を引き起こし、それが、単位時間当たりに、イオンに対して作用する粘性力として現れる。電場がない場合、この過程はランダム(ブラウン)であり、平均の巨視的運動量移動はゼロである。しかし、DCコロナ放電では、発生したイオンの大部分が同じ(負)電荷であり、したがって、その大部分が同じ方向に移動する。イオンの運動がこのように秩序立てられているため、イオンから空気分子への運動量移動は、巨視的スケールでは空気にかかる力として現れて、空気をイオン運動の優勢な方向に「イオン風」として流す。しかし、これまでの調査では、発生した「イオン風」が、水蒸気を他の空気成分に比べてかなり高い程度まで加速して、気流中で蒸気を他の成分より前に移動させることが見落とされていた。   The physical mechanism for separating atmospheric moisture (water vapor) from other air components, referred to hereinafter as selective moisture transport (SMT), which repositions the vapor, is as follows. Collisions between moving ions and air molecules cause momentum transfer from moving ions to air molecules, which appears as viscous forces acting on the ions per unit time. In the absence of an electric field, this process is random (brown) and the average macroscopic momentum transfer is zero. However, in a DC corona discharge, most of the generated ions have the same (negative) charge, and therefore most of them move in the same direction. Because the movement of ions is so ordered, the momentum transfer from ions to air molecules appears as a force on the air on a macroscopic scale, making the air an “ionic wind” in the dominant direction of ion movement. Shed. However, previous studies have overlooked that the generated “ionic wind” accelerates water vapor to a much higher degree than other air components and moves the vapors ahead of other components in the air stream. It was.

他の空気成分の分子とは対照的に、水分子(HO)は、それ自体の電気双極子モーメントを有する。イオンと水分子の間の引力のある電荷−双極子間電気力のため、他の空気分子とイオンの衝突が幾何学的に可能とはなりえないときに、水分子はイオンと衝突し、したがって、イオンから移動した運動量を得ることができる。 In contrast to other air component molecules, water molecules (H 2 O) have their own electric dipole moment. Because of the attractive charge-dipole electrical force between ions and water molecules, water molecules collide with ions when collisions of ions with other air molecules cannot be geometrically possible, Therefore, the momentum moved from the ions can be obtained.

水分子対非水分子の軌道が図17に示されており、これは、軸Xに平行に軸Xから距離γのところ(衝突距離)を半径Rの空気イオン172に向かって移動する軌道171を有する水分子の、衝突断面積増加の効果を示している。軸Xに平行に軸Xから距離γのところを移動する非水分子は、γ<Rの場合にのみイオンと衝突することができる。対照的に、引力のある電荷−双極子間電気力のため、衝突距離R<γ<ρ(ただしρは水分子の最大衝突距離である)を有する水分子も、イオンと衝突することができる。この点に関して、水分子は、大気イオンと衝突する間に他の空気分子とは違った形で振舞い、その違いは、この場合には最大衝突距離によって決まる衝突断面積の点から説明される。ρ>Rであるため、水分子の衝突断面積は、非水分子の衝突断面積よりも大きい。   The trajectory of water molecules versus non-water molecules is shown in FIG. 17, which is a trajectory 171 that moves parallel to the axis X at a distance γ from the axis X (collision distance) toward the air ion 172 of radius R. This shows the effect of increasing the collision cross section of water molecules having Non-aqueous molecules moving at a distance γ from the axis X parallel to the axis X can collide with ions only when γ <R. In contrast, water molecules having a collision distance R <γ <ρ (where ρ is the maximum collision distance of water molecules) can also collide with ions due to the attractive charge-dipole electrical force. . In this regard, water molecules behave differently from other air molecules during collisions with atmospheric ions, and the difference is explained in terms of the collision cross section, which in this case is determined by the maximum collision distance. Since ρ> R, the collision cross section of water molecules is larger than the collision cross section of non-water molecules.

増大係数(enhancement factor)と呼ばれる、水分子と非水分子の衝突断面積比が、Nadykto等、(2003)によって推定された。0.6nmの直径を有する典型的な空気イオンの場合、増大係数は約7となることが分かっている。水二量体(HO)や、蒸気が飽和により近いときにより高濃度で現れる他のもの((HO)、n>2)など、水分子HOの双極子モーメントよりも大きな双極子モーメントを有する水分子クラスタの場合には、増大係数値はさらに大きくなることが分かっている。イオン−分子間衝突断面積が大きいほど、イオン−分子間衝突回数が多くなり、したがって、ある空気量に含まれる分子に単位時間当たりに移動する運動量、すなわち、その空気量にかかる巨視的力が大きくなる。したがって、1分子当たりのこの平均力が、水分子の場合にはより大きくなり、すなわち水分子はより大きな加速を得る。SMTのこの過程は、水分が取られる他のエリア内での乾燥を犠牲にして、空気の一部のエリア内に次第に増す相対湿度をもたらすことができ、すなわち、湿潤空気塊と乾燥空気塊が最初に形成される。 The collision cross-sectional area ratio between water molecules and non-water molecules, called enhancement factor, was estimated by Nadykto et al. (2003). For typical air ions having a diameter of 0.6 nm, the enhancement factor has been found to be about 7. From the dipole moment of the water molecule H 2 O, such as water dimer (H 2 O) 2 and others that appear at higher concentrations when the vapor is closer to saturation ((H 2 O) n , n> 2) It has been found that in the case of a water molecule cluster having a large dipole moment, the enhancement factor value is even greater. The larger the ion-molecule collision cross section, the greater the number of ion-molecule collisions. Therefore, the momentum that moves to a molecule contained in a certain amount of air per unit time, that is, the macroscopic force applied to that amount of air is greater. growing. Thus, this average force per molecule is greater in the case of water molecules, i.e. the water molecules get a greater acceleration. This process of SMT can provide progressively increased relative humidity in some areas of air at the expense of drying in other areas where moisture is taken, i.e., wet air mass and dry air mass are First formed.

ある空気量に含まれるあらゆる成分の分子の数は、所与の温度および圧力において一定であり、水のモル質量(18g/モル)が、乾燥空気のモル質量(29g/モル)未満であるため、湿度の増加は空気の密度を減少させ、逆も同様である。アルキメデスの原理によれば、乾燥空気塊が下降すると同時に湿潤空気塊が上昇する。この連続過程は、大きなスケールでは上向きの水分輸送として現れ、人工的に増加させた湿度を有する始めから上昇した気団の形成を招く。人工的に湿潤させた空気塊は、上昇するとき、自然の空気塊よりも小さな割合で断熱冷却され、したがって、比較的小さな断熱(温度)減率を有する。大気不安定性は、気団の断熱減率と大気中の周囲の減率の差から生じるため、SMTによって湿潤させた気団は、自然の対流によって形成される気団よりも不安定となりうる。ある一定の大気条件下では、局所的に増大させた不安定性の効果が、湿潤気団中での蒸気の凝縮を生じさせることができ、その結果、潜熱の放出によって湿潤気団の浮力が増強し、最終的に雲を形成する。この過程は、自然に湿潤した気団の場合よりも低い高度で生じることがあり、または人工的に湿潤させた気団内でのみ生じることがあり、この過程のより大きなスケールへの拡張は、大気が自然の気団に対してかろうじて、またはわずかに不安定である場合に可能となりうる。初期には小さな影響でよい、隣接する湿潤気団が人工上昇気流エリアに向かって収束することによる上昇が、潜熱の放出による自然の気団のダイナミクスの変化をトリガすることができる。この効果は、一部の場合にのみ達成可能であるが、気象調節の他の既存の方法に対して独自である。   The number of molecules of any component contained in a quantity of air is constant at a given temperature and pressure, and the molar mass of water (18 g / mol) is less than the molar mass of dry air (29 g / mol). Increasing humidity reduces air density and vice versa. According to Archimedes' principle, the dry air mass descends and the wet air mass rises at the same time. This continuous process manifests as upward moisture transport on a large scale, leading to the formation of air masses that rise from the beginning with artificially increased humidity. When artificially moistened air masses rise, they are adiabatically cooled at a lower rate than natural air masses, and thus have a relatively small adiabatic (temperature) reduction rate. Since air instability results from the difference between the adiabatic reduction of the air mass and the ambient air rate, the air mass moistened by SMT can be more unstable than the air mass formed by natural convection. Under certain atmospheric conditions, the effect of locally increased instability can cause vapor condensation in the wet air mass, resulting in enhanced buoyancy of the wet air mass due to the release of latent heat, Eventually a cloud is formed. This process may occur at a lower altitude than in naturally moist air masses, or may occur only in artificially moist air masses, and the expansion of this process to a larger scale is It may be possible if it is barely unstable or slightly unstable against natural air masses. The rise due to the convergence of adjacent wet air masses towards the artificial updraft area, which can be small in the beginning, can trigger changes in natural air mass dynamics due to the release of latent heat. This effect can only be achieved in some cases, but is unique to other existing methods of weather regulation.

SMTに最適なEEAの上昇高さは一般に、イオンの濃度だけではなくAECの密度が重要であるため、最適なエーロゾル荷電の上昇高さよりも低い。自然エーロゾルまたは人工エーロゾルの可能な最大量を荷電させることは、この場合には望ましくない。というのも、AECの流れの経路中に生成される空間電荷が、例えば強風によって高速で除去されない限り、AECの密度を減少させるためである。コロナ放電実施形態を作動させる主目的が、可能な最大のSMTを達成することである場合、人工エーロゾルを生成すべきではなく、より低いEEA上昇高さを選択することが、発生したイオンのアノードエリア上での再結合に好都合に働くべきである。AECのより高い密度を達成するために、エーロゾル荷電の場合よりも狭いアノードエリアを使用することも推奨される。特定の一実施形態では、達成可能なAECとSMTが行われる空気量の間のバランスを支配する、EEAの最適な上昇高さを選択する最も単純な方法が、実験に基づくものである。   The optimum EEA elevation for SMT is generally lower than the optimum aerosol charge elevation because not only the ion concentration but also the AEC density is important. It is not desirable in this case to charge the maximum possible amount of natural or artificial aerosol. This is to reduce the AEC density unless space charges generated in the AEC flow path are removed at high speed, for example by strong winds. If the main purpose of operating the corona discharge embodiment is to achieve the maximum possible SMT, then an artificial aerosol should not be produced, and selecting a lower EEA rise height may result in an anode of generated ions Should work in favor of recombination on the area. In order to achieve higher AEC densities, it is also recommended to use a narrower anode area than in the case of aerosol charging. In one particular embodiment, the simplest way to select the optimal rise height of the EEA that governs the balance between the achievable AEC and the amount of air at which SMT takes place is based on experimentation.

ターゲットエリア内での降水の減少は、別のエリア内での降水の計画的増加によって達成することができ、それにより、降水の減少をターゲットとしたエリアが、降水が引き起こされたエリアの降水陰(precipitation shadow)になる。   A decrease in precipitation in the target area can be achieved by a planned increase in precipitation in another area, so that the area targeted for the decrease in precipitation will be affected by the precipitation in the area where the precipitation is triggered. (Precipitation shadow).

個々の空間電荷発生器は、手動で、または中央位置から自動で制御することができる。特定の用途に応じて、上述した実施形態は、地上または水中の関連のあるあらゆるタイプの輸送手段(固定または可動)上に配置することができる。水中の場合、水中に沈められた接地電極と電気的に結合されたアノードエリアが設けられた、水体上のプラットフォームが必要である。   Individual space charge generators can be controlled manually or automatically from a central location. Depending on the particular application, the above-described embodiments can be placed on any type of transport (fixed or movable) that is relevant on the ground or in the water. For underwater, there is a need for a platform on the water body with an anode area that is electrically coupled to a ground electrode submerged in water.

ターゲットエリア内での降水の増加または減少とは別に、気象調節の他の用途の場合、1つまたは複数の効果を担う物理過程に影響を及ぼすには一般に、荷電コンデンサまたはEEAの上昇高さやEEAのアノードエリアなど、利用される実施形態に固有の方法および固有のパラメータが必要となる。   Apart from the increase or decrease of precipitation in the target area, for other applications of climate control, it is generally the case that the charge capacitor or EEA rise height or EEA is affected to affect the physical process responsible for one or more effects. Specific methods and parameters specific to the embodiment being used are required, such as the anode area.

地球表面上またはその付近にある雲である霧の分散の場合、1つの手法は、霧層の境界上での空間電荷の蓄積を生じさせるために、荷電コンデンサまたはコロナ放電のEEAを、係留型支持体を用いて霧層の上方に配置するというものである。この効果を適度に広いエリア内で達成するには、複数の軽航空機実施形態を利用すべきであり、かつ/または1つもしくは複数の実施形態を、異なる霧エリアを消散させるように移動させるべきである。この構成では、霧層は、より小さな霧粒子をより大きな霧粒子によって効率良く収集するのに十分なほど厚くあるべきであり、これは、あらゆる場合に生じるとは限らない可能性がある。代替の解決策は、霧層の内部でコロナ放電実施形態を利用して、SMTに最適な状態(regime)で作動するというものである。乾燥空気塊中では、霧は液滴蒸発によって消散し、湿潤空気塊中では、液滴と氷晶がもしあればそれが大きく成長し、重力により沈殿し、おそらくはそれらが下降するときに霧粒子を収集する。潜熱の放出によって生じる上昇気流が、より長い時間浮遊し、成長するより大きな粒子の形成に好都合に働き、SMTによって調節すべき隣接する霧の多い空気の収束を生じさせる。この収束を、凝縮による過飽和蒸気の進行中の除去によって、また霧が冷たい場合には成長する氷晶によって増強し、それにより蒸気分圧を減少させることができる。   In the case of mist dispersion, which is a cloud on or near the Earth's surface, one approach is to use a charged capacitor or corona discharge EEA to moored to produce space charge accumulation on the boundary of the fog layer. It arrange | positions above a fog layer using a support body. To achieve this effect in a reasonably large area, multiple light aircraft embodiments should be utilized and / or one or more embodiments should be moved to dissipate different fog areas It is. In this configuration, the mist layer should be thick enough to efficiently collect smaller mist particles by larger mist particles, which may not occur in all cases. An alternative solution is to use a corona discharge embodiment inside the fog layer to operate in SMT optimal regime. In the dry air mass, the mist dissipates by droplet evaporation, and in the wet air mass, the droplets and ice crystals, if any, grow large and settle by gravity, possibly as fog particles as they descend. To collect. The updraft produced by the release of latent heat will favor the formation of larger particles that float for a longer time and grow, resulting in the convergence of adjacent misty air to be regulated by SMT. This convergence can be enhanced by ongoing removal of supersaturated vapor by condensation and by growing ice crystals if the mist is cold, thereby reducing the vapor partial pressure.

そのエーロゾル粒子が荷電されてAECを減少させる霧を、EEAの下方で初期消散させるために、EEAの初期上昇高さは、好ましくは低く、次いで、最適な値に次第に増加させるべきである。あるいは、1つまたは複数のコロナ放電実施形態が、予測される霧の発生の前に、すなわち霧予防モードで、作動を開始すべきである。   In order to initially dissipate the fog below which the aerosol particles are charged to reduce AEC, the initial rise height of the EEA should preferably be low and then gradually increased to an optimum value. Alternatively, one or more corona discharge embodiments should begin operation before the expected mist occurrence, i.e., in fog prevention mode.

別の用途は、地球表面の温度の減少である。この用途の非限定的な例が、人工集中エリア内でのエネルギー節減、およびサイクロンの発生は水温に依存することから、その発生および強度を低下させるための、広いエリアにわたる長期間の海面温度の減少である。日中、太陽放射を宇宙空間に反射し戻す低高度の雲量を、好ましい大気条件時に、コロナ実施形態をSMTモードで作動させることにより形成または増強することができる。夜間は、宇宙空間への赤外放射の放出を減少させる低いところにある雲量を、論じたように荷電コンデンサを利用し、またはコロナ放電実施形態をエーロゾル荷電モードで利用することにより、ターゲットエリア内での降水を強化することによって減少させ、または除去することができる。この用途では、たとえ降水大気水象(precipitation hydrometeor)の規模が小さく、それが地球表面に到達することはできないが、雲の消散が達成可能な場合でも、効果を依然として達成することができる。影響によって、より少数の、またより多数の、しかし降水雲粒ではない雲粒が生成される場合、ある程度まで効果を依然として達成することができる。この場合、出射する赤外放射に対する雲の透明度を上げることができる。   Another application is the reduction of the temperature of the earth's surface. Non-limiting examples of this application include energy savings in man-made concentration areas, and cyclone generation depends on water temperature, so long-term sea surface temperature over a large area to reduce its generation and intensity. It is a decrease. During the day, low altitude cloudiness that reflects solar radiation back into space can be formed or enhanced by operating the corona embodiment in SMT mode during favorable atmospheric conditions. At night, low cloud coverage that reduces the emission of infrared radiation into outer space can be achieved within the target area by using a charging capacitor as discussed, or by using the corona discharge embodiment in aerosol charge mode. Can be reduced or eliminated by intensifying precipitation at In this application, even if the size of the precipitation hydrometer is small and it cannot reach the Earth's surface, the effect can still be achieved even if cloud dissipation is achievable. If the impact produces fewer and more but cloud droplets that are not precipitation clouds, the effect can still be achieved to some extent. In this case, the transparency of the cloud with respect to the emitted infrared radiation can be increased.

本質的に、植被、特に森林は、葉の広い表面全体にわたる多くの蒸発のため、湿潤空気塊を生成し、それが、先に論じたように大気不安定性を増大させることができる。海岸線付近では、樹木で覆われた広いエリアが、内陸への海洋水分の流入を増加させ、水分再循環(降水−蒸発−降水)による健全な水循環を海岸からかなりの距離にわたって維持する(MakarievaおよびGorshkov、2007)。この点に関して、可能なときに大気不安定性を増大させることを目的として長期間SMTモードで作動し、また適切な雲が存在する場合に陸上での降水を強化することを目的としてRCCモードで作動する、コロナ放電実施形態の大型アレイが、森林伐採エリアの森林再生を促進するそのエリア内の森林被覆を、被覆が回復するまで置き換えることができる。森林が行うように水分再循環を増強することにより内陸のかなりの距離にわたって水循環を改善するには、海岸線から最大数百キロメートルの樹木で覆われていないエリアをカバーする、制御された実施形態のグリッド(ユニット)からなる大きなネットワークが必要となりうる。同じ手法を、森林農業における植林の加速に対してとることができ、それにより、炭素隔離、再生可能な生物燃料の生成、および隔離された炭素を蓄え、多くの場合大量のエネルギーをその生成中に消費する他の材料を置き換えることのできる再生可能な樹木の生成など、いくつかの他の利点をもたらすことができる。   In essence, vegetation, especially forests, create a moist air mass due to much evaporation across the large surface of the leaf, which can increase atmospheric instability as discussed above. In the vicinity of the coastline, a large area covered with trees increases the inflow of marine water into the inland and maintains a healthy water circulation over a considerable distance from the coast (Makarieva and Gorshkov, 2007). In this regard, operate in SMT mode for extended periods of time when possible to increase atmospheric instability, and operate in RCC mode to enhance precipitation on land when appropriate clouds are present A large array of corona discharge embodiments can replace the forest cover in that area that promotes reforestation of the deforested area until the cover is restored. To improve water circulation over significant distances inland by enhancing water recirculation as forests do, a controlled embodiment that covers areas not covered by trees up to several hundred kilometers from the coastline. A large network of grids (units) may be required. The same approach can be taken to accelerate plantations in forest agriculture, thereby carbon sequestration, the generation of renewable biofuels, and storage of sequestered carbon, often producing large amounts of energy Several other benefits can be provided, such as the generation of renewable trees that can replace other materials that are consumed.

以上、本明細書で特定の実施形態に即して本発明を説明してきたが、そうした実施形態は、本発明の原理および用途の例示に他ならないことを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、例示的実施形態に多数の修正を加えることができること、また他の構成を考案することができることを理解されたい。   Although the present invention has been described herein with reference to particular embodiments, it is to be understood that such embodiments are merely illustrative of the principles and applications of the present invention. Accordingly, it will be appreciated that numerous modifications can be made to the exemplary embodiments and other arrangements can be devised without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I want to be.

略語一覧
AEC 大気電流
CN 凝縮核
DC 直流
EEA エミッタ電極組立体
EECD コロナ放電エミッタ電極
EEEA 基本エミッタ電極組立体
IN 氷晶核
RCC 遠隔雲荷電
SMT 選択的水分輸送
VDGG ヴァンデグラフ起電機
Abbreviation List AEC Atmospheric Current CN Condensation Core DC DC EEA Emitter Electrode Assembly EECD Corona Discharge Emitter Electrode EEEA Basic Emitter Electrode Assembly IN Ice Crystal RCC Remote Cloud Charge SMT Selective Water Transport VDGG

11 軽航空コンデンサ
12 地球表面
13 係留ロープ
14 リール
15 ワイヤ
16 支持物
17 ワイヤ
18 (負)電極
19 VDGG荷電エンジン
21 エミッタ電極組立体(EEA)
22 支持体
23 ワイヤ
24 負電極
25 DC電源
26 接地点
27 接地点
28 ワイヤ
29 高導電性コレクタ電極
31 軽航空機
32 回転ジョイント
33 支持ロッド
34 EEA
35 係留支持ロープ
36 リール
37 ワイヤ
38 支持物
39 ワイヤ
41 リザーバ
42 局所接地点
43 接地点
44 DC電源
45 ワイヤ
46 EEA
47 地上支持体
48 人工エーロゾル
50 実施形態
51 EEA
51a 頂点
52 EEA
52a 頂点
53 ロッド
54 ロッドまたは支持ロープ
55 プレート
56 マスト
57 ロッド
58 ロッドまたは支持ロープ
59 ブラケット
61a 角錐
62a 角錐
63a 面
64a 面
61b 支持物
61c 角錐
62c 支持プレート
63c ボルトおよびナット
61d 角錐底面
62d 支持プレート
63d ボルトおよびナット
64d 上部ブラケット
65d 下部ブラケット
66d マスト
70a EEEA
71a ワイヤセグメント支持物
72a 側部
73a 側部
74a ワイヤセグメント
75a 点
76a 点
71b ばねベースの支持物
80 三角形のEEEA
81 より細いワイヤ
82 フレーム
83 より小型のEEEA
84 可撓性ジョイント
90 EEEA
91 フレーム
92 ノッチ
93 ワイヤ
94 点
95 点
101 フレーム
102 軽航空機球形コンデンサ(航空機)
103 支持ロッド
104 脚
105 係留ロープ
106 ワイヤ
110 (正)ベース
111 接地点、フレーム
112 非可撓性支持ロッド
113 軽量シート
120 軽航空機実施形態
121 ワイヤメッシュの区画、またはメッシュもしくは平行ワイヤセグメントを備えたEEEA
122 球体
123 気球
130 ワイヤ対
131 マルター電極
132 はんだ付け点
133 フィルムのないエリア
134 細いワイヤセグメント
140 マルターメッシュ
141 細いワイヤ
142 点
143 第1組の平行ワイヤ
144 細いワイヤ
145 点
146 第2組の平行メッシュワイヤ
150 マルターメッシュ
151 細いワイヤ
152 第1(下部)組のワイヤ
153 点
154 第2(上部)組のワイヤ
155 細いワイヤ
156 点
161 細いワイヤ
162 表面
163 点
171 軌道
172 空気イオン
310 第1の(負)電極
311 DC電源
312 第2の(正)電極
313 接地点
314 接地点
11 Light Aviation Capacitor 12 Earth Surface 13 Mooring Rope 14 Reel 15 Wire 16 Support 17 Wire 18 (Negative) Electrode 19 VDGG Charge Engine 21 Emitter Electrode Assembly (EEA)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Support body 23 Wire 24 Negative electrode 25 DC power supply 26 Grounding point 27 Grounding point 28 Wire 29 Highly conductive collector electrode 31 Light aircraft 32 Revolving joint 33 Support rod 34 EEA
35 Mooring support rope 36 Reel 37 Wire 38 Support 39 Wire 41 Reservoir 42 Local grounding point 43 Grounding point 44 DC power supply 45 Wire 46 EEA
47 Ground support 48 Artificial aerosol 50 Embodiment 51 EEA
51a Vertex 52 EEA
52a vertex 53 rod 54 rod or support rope 55 plate 56 mast 57 rod 58 rod or support rope 59 bracket 61a pyramid 62a pyramid 63a surface 64a surface 61b support 61c pyramid 62c support plate 63c bolt and nut 61d bolt pyramid bottom plate 63d bolt And nut 64d upper bracket 65d lower bracket 66d mast 70a EEEA
71a Wire segment support 72a Side portion 73a Side portion 74a Wire segment 75a Point 76a Point 71b Spring-based support 80 Triangle EEEA
81 Thinner wire 82 Frame 83 Smaller EEEA
84 Flexible joint 90 EEEA
91 frame 92 notch 93 wire 94 points 95 points 101 frame 102 light aircraft spherical condenser (aircraft)
103 support rod 104 leg 105 mooring rope 106 wire 110 (positive) base 111 ground point, frame 112 inflexible support rod 113 light seat 120 light aircraft embodiment 121 wire mesh section, or with mesh or parallel wire segments EEEA
122 Sphere 123 Balloon 130 Wire Pair 131 Malter Electrode 132 Soldering Point 133 Area without Film 134 Thin Wire Segment 140 Malter Mesh 141 Thin Wire 142 Point 143 First Set of Parallel Wire 144 Thin Wire 145 Point 146 Second Set of Parallel Mesh wire 150 Multer mesh 151 Thin wire 152 First (lower) set of wires 153 points 154 Second (upper) set of wires 155 Thin wires 156 points 161 Thin wires 162 Surface 163 points 171 Orbits 172 Air ions 310 First (Negative) electrode 311 DC power supply 312 Second (positive) electrode 313 Ground point 314 Ground point

Claims (76)

気象調節のための装置であって、
エミッタ電極と、
前記エミッタ電極に電気的に結合された、前記エミッタ電極に電荷を与える手段と、
前記エミッタ電極を所定の高さに支持するための絶縁支持体と、
前記装置を接地する手段と
を備え、
前記エミッタ電極がマルターフィルムを備える
装置。
A device for climate control,
An emitter electrode;
Means for providing a charge to the emitter electrode, electrically coupled to the emitter electrode;
An insulating support for supporting the emitter electrode at a predetermined height;
Means for grounding the device,
An apparatus in which the emitter electrode comprises a Malter film.
前記マルターフィルムが、1種または複数種の非導電性材料からなる薄膜を備える、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the Malter film comprises a thin film made of one or more non-conductive materials. 前記マルターフィルムが、次の材料、Al、ZnSiO、SiO、ZrO、CaCO、Taの1つまたは組合せを含む、請求項1または2に記載の装置。 The Maltese over film, the following materials, including one or a combination of Al 2 O 3, Zn 2 SiO 3, SiO 2, ZrO 2, CaCO 3, Ta 2 O 5, apparatus according to claim 1 or 2 . 前記エミッタ電極が、導電性表面を有するコンデンサである、請求項1から3のいずれかに記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the emitter electrode is a capacitor having a conductive surface. 前記コンデンサがほぼ球形である、請求項4に記載の装置。   The apparatus of claim 4, wherein the capacitor is substantially spherical. 前記エミッタ電極が、1つまたは複数のコロナ放電エミッタ電極組立体を備え、それらが互いに機械的および電気的に結合される、請求項1から5のいずれかに記載の装置。   6. An apparatus according to any preceding claim, wherein the emitter electrode comprises one or more corona discharge emitter electrode assemblies, which are mechanically and electrically coupled to each other. 前記支持体が、6m〜30m、好ましくは8m〜15mの高さを有する、請求項1から6のいずれかに記載の装置。   Device according to any of the preceding claims, wherein the support has a height of 6m to 30m, preferably 8m to 15m. 前記支持体が絶縁層を備える、請求項1から7のいずれかに記載の装置。   The device according to claim 1, wherein the support comprises an insulating layer. 前記支持体が絶縁材料から形成される、請求項1から8のいずれかに記載の装置。   9. A device according to any preceding claim, wherein the support is formed from an insulating material. 前記エミッタ電極に電荷を与える前記手段が、ヴァンデグラフ起電機の荷電エンジンを備える、請求項1から9のいずれかに記載の装置。   The apparatus according to any of claims 1 to 9, wherein the means for applying a charge to the emitter electrode comprises a vandegraph electromotive charge engine. 前記支持体が剛性構造を有する、請求項1から10のいずれかに記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the support has a rigid structure. 前記エミッタ電極が、表面を有する平面多角形形状のフレームによって支持される、請求項1から11のいずれかに記載の装置。   12. A device according to any preceding claim, wherein the emitter electrode is supported by a planar polygonal frame having a surface. 前記エミッタ電極が、前記フレームの前記表面を横切り、ある距離だけ分離された、2本以上の電気的に結合された平行ワイヤセグメントを備える、請求項12に記載の装置。   13. The apparatus of claim 12, wherein the emitter electrode comprises two or more electrically coupled parallel wire segments separated by a distance across the surface of the frame. 中実または管状ワイヤの形状であり、1本または複数本のコロナ放電開始ワイヤをさらに備えた2つ以上のマルター電極を前記エミッタ電極が備える、請求項1から13のいずれかに記載の装置。   14. An apparatus according to any preceding claim, wherein the emitter electrode comprises two or more Malter electrodes in the form of a solid or tubular wire and further comprising one or more corona discharge initiating wires. 前記マルター電極の直径が、前記コロナ放電開始ワイヤの直径よりも大きい、請求項14に記載の装置。   The apparatus of claim 14, wherein the diameter of the Malter electrode is greater than the diameter of the corona discharge initiation wire. 前記コロナ放電開始ワイヤが、前記マルター電極の付近に配置され、前記マルター電極に機械的および電気的に結合される、請求項14または15に記載の装置。   The apparatus according to claim 14 or 15, wherein the corona discharge initiating wire is disposed in the vicinity of the malter electrode and is mechanically and electrically coupled to the malter electrode. 前記マルター電極が、前記フレームの前記表面を横切り、ある距離だけ分離された、平行セグメントの形で構成される、請求項14、15または16に記載の装置。   17. An apparatus according to claim 14, 15 or 16, wherein the Malter electrode is configured in the form of parallel segments that are separated by a distance across the surface of the frame. 前記エミッタ電極が、箔帯形状の2つ以上のマルター電極を備える、請求項1から17のいずれかに記載の装置。   The apparatus according to any of claims 1 to 17, wherein the emitter electrode comprises two or more Malter electrodes in the form of foil strips. 前記エミッタ電極がワイヤメッシュを備える、請求項1から18のいずれかに記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the emitter electrode comprises a wire mesh. 前記エミッタ電極がマルター電極メッシュを備える、請求項1から19のいずれかに記載の装置。   20. An apparatus according to any preceding claim, wherein the emitter electrode comprises a Malter electrode mesh. 前記エミッタ電極のワイヤループの非接触加熱用の高周波電磁波発生器をさらに備える、請求項1から20のいずれかに記載の装置。   21. The apparatus according to claim 1, further comprising a high-frequency electromagnetic wave generator for non-contact heating of the wire loop of the emitter electrode. 1つまたは複数の接地電極をさらに備え、前記接地電極が、前記1つまたは複数のエミッタ電極組立体の下方にあり、接地する前記手段に電気的に結合される、請求項1から21のいずれかに記載の装置。   22. One of the preceding claims further comprising one or more ground electrodes, wherein the ground electrode is below the one or more emitter electrode assemblies and is electrically coupled to the means for grounding. A device according to the above. 1つまたは複数のコレクタ電極をさらに備える、請求項1から22のいずれかに記載の装置。   23. An apparatus according to any preceding claim, further comprising one or more collector electrodes. 導電性電解質溶液を収容するリザーバをさらに備える、請求項1から23のいずれかに記載の装置。   24. The device according to any of claims 1 to 23, further comprising a reservoir for containing a conductive electrolyte solution. エーロゾル発生器をさらに備える、請求項1から24のいずれかに記載の装置。   25. A device according to any preceding claim, further comprising an aerosol generator. 前記エーロゾル発生器が、電解質溶液を広める1つまたは複数のデバイスを備える、請求項25に記載の装置。   26. The apparatus of claim 25, wherein the aerosol generator comprises one or more devices that spread electrolyte solution. 上昇気流を発生させる1つまたは複数の手段をさらに備える、請求項1から26のいずれかに記載の装置。   27. An apparatus according to any preceding claim, further comprising one or more means for generating an updraft. 熱源をさらに備える、請求項1から27のいずれかに記載の装置。   28. An apparatus according to any preceding claim, further comprising a heat source. 前記熱源が、太陽放射を吸収する黒色物質を備える、請求項28に記載の装置。   30. The apparatus of claim 28, wherein the heat source comprises a black material that absorbs solar radiation. 気象調節のための装置であって、
エミッタ電極を運ぶのに適した軽航空機と、
エミッタ電極と、
前記エミッタ電極に電気的に結合された、前記エミッタ電極に電荷を与える手段と、
前記装置を接地する手段と
を備える装置。
A device for climate control,
A light aircraft suitable for carrying the emitter electrode,
An emitter electrode;
Means for providing a charge to the emitter electrode, electrically coupled to the emitter electrode;
Means for grounding said device.
前記軽航空機が、前記エミッタ電極に電荷を与える前記手段に係留ロープを介して接続される、請求項30に記載の装置。   31. The apparatus of claim 30, wherein the light aircraft is connected via a mooring rope to the means for applying a charge to the emitter electrode. 前記軽航空機が、表面を有する軽航空コンデンサである、請求項30または31に記載の装置。   32. The apparatus of claim 30 or 31, wherein the light aircraft is a light aviation capacitor having a surface. 複数のエミッタ電極組立体が、前記軽航空コンデンサの前記表面の周りに構成され、可変長の複数の支持ロッドを用いて前記軽航空コンデンサの前記表面に一様に固定される、請求項32に記載の装置。   35. A plurality of emitter electrode assemblies configured around the surface of the light aviation capacitor and fixed uniformly to the surface of the light aviation capacitor using a plurality of variable length support rods. The device described. 前記支持ロッドが、前記コンデンサの前記表面に接触する、応力支持機構となる脚を有する、請求項32に記載の装置。   33. The apparatus of claim 32, wherein the support rod has legs that provide a stress support mechanism that contacts the surface of the capacitor. 前記エミッタ電極が、球面または準球面を有する中空のコンデンサを備え、前記軽航空機が前記コンデンサの内側に構成される、請求項30、31または32に記載の装置。   33. Apparatus according to claim 30, 31 or 32, wherein the emitter electrode comprises a hollow capacitor having a spherical or quasi-spherical surface and the light aircraft is configured inside the capacitor. 1つまたは複数のエミッタ電極組立体が、前記コンデンサの周りに構成され、前記コンデンサに電気的に結合される、請求項35に記載の装置。   36. The apparatus of claim 35, wherein one or more emitter electrode assemblies are configured around and electrically coupled to the capacitor. 前記エミッタ電極組立体が、前記軽航空機の前記表面を取り囲むワイヤメッシュである、請求項36に記載の装置。   37. The apparatus of claim 36, wherein the emitter electrode assembly is a wire mesh that surrounds the surface of the light aircraft. 前記エミッタ電極組立体が、前記軽航空機の前記表面と前記メッシュの間に配置された球体によって支持され、前記球体が、前記軽航空機の周りに一様に配置される、請求項36または37に記載の装置。   The emitter electrode assembly is supported by a sphere disposed between the surface of the light aircraft and the mesh, and the sphere is uniformly disposed around the light aircraft. The device described. ターゲット領域内で降水量を増加させる方法であって、
a)エミッタ電極を設けるステップと、
b)前記ターゲット領域内および/または前記ターゲット領域付近の気象状態を分析するステップと、
c)気象の分析に応答して前記エミッタ電極に電荷を与え、それにより、前記エミッタ電極に前記エミッタ電極の付近をイオン化させるステップと
を含む方法。
A method for increasing precipitation within a target area,
a) providing an emitter electrode;
b) analyzing weather conditions in and / or near the target area;
c) charging the emitter electrode in response to meteorological analysis, thereby causing the emitter electrode to ionize near the emitter electrode.
前記エミッタ電極を所定の高さに上昇させるステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。   40. The method of claim 39, further comprising raising the emitter electrode to a predetermined height. 所定の高さが6m〜30mであり、好ましくは8m〜15mである、請求項39に記載の方法。   40. A method according to claim 39, wherein the predetermined height is between 6m and 30m, preferably between 8m and 15m. 所定の高さが100mを上回り、好ましくは500mを上回る、請求項39に記載の方法。   40. The method of claim 39, wherein the predetermined height is greater than 100m, preferably greater than 500m. 所定の高さが、前記ターゲット領域内の雲の高度に基づいて決定される、請求項39に記載の方法。   40. The method of claim 39, wherein a predetermined height is determined based on a cloud altitude in the target area. 所定の高さが、前記ターゲット領域内の雲の高度の少なくとも50%であり、好ましくは少なくとも65%である、請求項43に記載の方法。   44. The method of claim 43, wherein the predetermined height is at least 50%, preferably at least 65% of the altitude of the clouds in the target area. エミッタ電極を設ける前記ステップが、前記エミッタ電極を絶縁支持体上に取り付けることを含む、請求項39から44のいずれかに記載の方法。   45. A method according to any of claims 39 to 44, wherein the step of providing an emitter electrode comprises mounting the emitter electrode on an insulating support. エミッタ電極を設ける前記ステップが、前記エミッタ電極を軽航空機を用いて上昇させることを含む、請求項39から44のいずれかに記載の方法。   45. A method according to any of claims 39 to 44, wherein the step of providing an emitter electrode comprises raising the emitter electrode using a light aircraft. 前記エミッタ電極がマルターフィルムを備える、請求項39から46のいずれかに記載の方法。   47. A method according to any of claims 39 to 46, wherein the emitter electrode comprises a Malter film. 前記マルターフィルムが、1種または複数種の非導電性材料からなる薄膜を備える、請求項47に記載の方法。   48. The method of claim 47, wherein the Malter film comprises a thin film composed of one or more non-conductive materials. 前記マルターフィルムが、次の材料、Al、ZnSiO、SiO、ZrO、CaCO、Taの1つまたは組合せを含む、請求項47に記載の方法。 The Maltese over film, the following materials, including one or a combination of Al 2 O 3, Zn 2 SiO 3, SiO 2, ZrO 2, CaCO 3, Ta 2 O 5, The method of claim 47. 前記エミッタ電極の下方の土壌に、水または水性導電性電解質溶液を用いて加湿するステップをさらに含む、請求項39から49のいずれかに記載の方法。   50. A method according to any of claims 39 to 49, further comprising the step of humidifying the soil below the emitter electrode with water or an aqueous conductive electrolyte solution. 金属またはワイヤメッシュのシートを備える1つまたは複数のコレクタ電極が、前記エミッタ電極の下方の地球表面上に配置され、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合される、請求項39から50のいずれかに記載の方法。   51. One or more collector electrodes comprising a sheet of metal or wire mesh are disposed on the earth surface below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes. The method in any one of. 1つまたは複数の接地電極を設けるステップをさらに含む、請求項39から51のいずれかに記載の方法。   52. A method according to any of claims 39 to 51, further comprising providing one or more ground electrodes. 前記エミッタ電極の下方に熱源が配置される、請求項39から52のいずれかに記載の方法。   53. A method according to any of claims 39 to 52, wherein a heat source is disposed below the emitter electrode. 導電性電解質溶液を収容するリザーバを設けるステップであって、前記リザーバが、前記エミッタ電極の下方の地球表面上に配置され、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合されるステップをさらに含む、請求項39から53のいずれかに記載の方法。   Providing a reservoir containing a conductive electrolyte solution, wherein the reservoir is disposed on a surface of the earth below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes. 54. A method according to any one of claims 39 to 53. 地球表面上に導電性炭素粒の層を設けるステップであって、前記層が、前記エミッタ電極の下方にあり、1つまたは複数の接地電極に電気的に結合されるステップをさらに含む、請求項39から54のいずれかに記載の方法。   Providing a layer of conductive carbon particles on a surface of the earth, the layer being below the emitter electrode and electrically coupled to one or more ground electrodes. 55. A method according to any one of 39 to 54. エーロゾル発生器を設けるステップであって、前記エーロゾル発生器が、前記エミッタ電極の下方に配置されるステップをさらに含む、請求項39から55のいずれかに記載の方法。   56. A method according to any of claims 39 to 55, further comprising providing an aerosol generator, wherein the aerosol generator is disposed below the emitter electrode. いくつかのエミッタ電極が設けられ、エミッタ電極組立体として構成される、請求項39から56のいずれかに記載の方法。   57. A method according to any of claims 39 to 56, wherein a number of emitter electrodes are provided and configured as an emitter electrode assembly. いくつかのエミッタ電極組立体が設けられる、請求項57に記載の方法。   58. The method of claim 57, wherein a number of emitter electrode assemblies are provided. 前記いくつかのエミッタ電極組立体が、平面形状のフレームによって支持される、請求項58に記載の方法。   59. The method of claim 58, wherein the number of emitter electrode assemblies are supported by a planar frame. 前記エミッタ電極組立体が、互いに電気的に結合され、可撓性ジョイントを用いて互いに、また前記フレームの側部に機械的に結合される、請求項59に記載の方法。   60. The method of claim 59, wherein the emitter electrode assemblies are electrically coupled to each other and mechanically coupled to each other and to the sides of the frame using flexible joints. 前記フレームが、地球表面とある角度をなして配置される、請求項59または60に記載の方法。   61. A method according to claim 59 or 60, wherein the frame is positioned at an angle with the earth surface. 前記角度が約20〜約70度である、請求項61に記載の方法。   64. The method of claim 61, wherein the angle is about 20 to about 70 degrees. 前記エミッタ電極が、前記フレームの表面を横切り、ある距離だけ分離された、2本以上の電気的に結合された平行ワイヤセグメントを備える、請求項59に記載の方法。   60. The method of claim 59, wherein the emitter electrode comprises two or more electrically coupled parallel wire segments separated by a distance across the surface of the frame. 前記フレームが三角形であり、両方のワイヤセグメント端部が、前記フレームの2つの側部のそれぞれに対をなして固定されたいくつかの可撓性支持物によって定位置に保持され、可撓性支持物が、前記ワイヤセグメント端部に対する応力支持機構となる、請求項63に記載の方法。   The frame is triangular, and both wire segment ends are held in place by a number of flexible supports fixed in pairs on each of the two sides of the frame, allowing flexibility 64. The method of claim 63, wherein a support provides a stress support mechanism for the wire segment ends. 前記フレームが三角形であり、ワイヤが前記フレームに、前記フレームの2つの側部上のノッチを通って1本のストランドの形で巻きつけられ、前記ノッチが、前記フレームの前記2つの側部のそれぞれの上に対をなして設けられる、請求項63に記載の方法。   The frame is triangular and a wire is wound around the frame in the form of a single strand through notches on two sides of the frame, the notches on the two sides of the frame; 64. The method of claim 63, wherein the method is provided in pairs on each. 前記エミッタ電極組立体が、二等辺三角形形状であり、底面がエミッタ電極を含まず地球表面に平行な、1つまたは複数の角錐に構成される、請求項58に記載の方法。   59. The method of claim 58, wherein the emitter electrode assembly is an isosceles triangle shape and the bottom surface is configured into one or more pyramids that do not include the emitter electrode and are parallel to the earth surface. 隣接する角錐の頂点が異なる方向を向く、請求項66に記載の方法。   68. The method of claim 66, wherein the apexes of adjacent pyramids face different directions. 請求項1から38のいずれか一項に記載の装置が利用される、請求項39から67のいずれかに記載の方法。   68. A method according to any of claims 39 to 67, wherein the apparatus according to any one of claims 1 to 38 is utilized. 請求項1から38のいずれか一項に記載の2つ以上の装置が1列に、卓越風と同じ方向に配列される、請求項68に記載の方法。   69. The method of claim 68, wherein two or more devices according to any one of claims 1 to 38 are arranged in a row in the same direction as the prevailing wind. 請求項1から38のいずれか一項に記載の装置の2つ以上の平行列が、グリッドの形で配列される、請求項68または69に記載の方法。   70. A method according to claim 68 or 69, wherein two or more parallel rows of the device according to any one of claims 1 to 38 are arranged in the form of a grid. 第1のターゲット領域内で降水を減少させる方法であって、
降水を増加させる第2のターゲット領域を選択するステップと、
前記第2のターゲット領域内での降水を、請求項39から70のいずれか一項に記載の方法によって増加させ、それにより、前記第1のターゲット領域内での降水の減少を生じさせるステップと
を含む方法。
A method for reducing precipitation within a first target area, comprising:
Selecting a second target area to increase precipitation;
71. Increasing precipitation in the second target area by a method according to any one of claims 39 to 70, thereby causing a decrease in precipitation in the first target area; Including methods.
請求項1から38のいずれか一項に記載の装置および/または請求項39から70のいずれか一項に記載の方法の、ターゲット領域内での霧の消散に対する使用。   Use of the apparatus according to any one of claims 1 to 38 and / or the method according to any one of claims 39 to 70 for dissipating fog in a target area. 請求項1から38のいずれか一項に記載の装置および/または請求項39から70のいずれか一項に記載の方法の、ターゲット領域内での雲量の増加および地球表面の温度の減少に対する使用。   Use of the apparatus according to any one of claims 1 to 38 and / or the method according to any one of claims 39 to 70 for increasing cloud coverage and decreasing earth surface temperature in a target area. . 請求項1から38のいずれか一項に記載の装置および/または請求項39から70のいずれか一項に記載の方法の、サイクロン発達の初期段階でのサイクロン形成確率および強度の低下に対する使用。   Use of the device according to any one of claims 1 to 38 and / or the method according to any one of claims 39 to 70 for reducing the probability and intensity of cyclone formation at an early stage of cyclone development. 請求項1から38のいずれか一項に記載の装置および/または請求項39から70のいずれか一項に記載の方法の、内陸への海洋水分の流入および陸域内での水分再循環の増強に対する使用。   An apparatus according to any one of claims 1 to 38 and / or a method according to any one of claims 39 to 70 for enhancing the inflow of marine water into the inland and the water recirculation in the land area. Use against. 請求項1から38のいずれか一項に記載の装置および/または請求項39から70のいずれか一項に記載の方法の、ターゲット領域内での森林再生に対する使用。   Use of the apparatus according to any one of claims 1 to 38 and / or the method according to any one of claims 39 to 70 for reforestation in a target area.
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