JP4352566B2

JP4352566B2 - 誘雨剤、誘雨装置及び誘雨ロケット

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Publication number: JP4352566B2
Application number: JP2000078299A
Authority: JP
Inventors: 小田　　勝; 浩和詫間
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2020-03-21
Also published as: JP2001262118A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広範囲に散布が可能であり、取扱い性が高い誘雨剤、その誘雨剤を備えた誘雨装置及び誘雨ロケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ハロゲン化銀（一般的にはヨウ化銀）の微粒子が雨核成分となり、誘雨効果を発揮することは知られており、航空機等からヨウ化銀粉末を散布することが行なわれている。
また、良好な誘雨効果を得るためには、ハロゲン化銀の粒子径は十分に細かく、しかも適切な粒子密度で散布する必要がある。粒子密度が高すぎると形成される水滴核が多くなりすぎて、雨滴が十分な大きさにまで成長できないためこのヨウ化銀の粒子は小さいほうが好ましい。例えば、特開昭５１−５２３７９号公報には粒子径1μm以下のハロゲン化銀を形成する方法について記載されている。
また、フランスのルジェリー社の人工降雨ロケットは、ヨウ化銀を含有した爆薬を上空で爆発させてヨウ化銀を散布するものである。さらに、中国では大砲の砲弾内にヨウ化銀と炸薬を詰めて撃ち、上空で炸裂させてヨウ化銀を散布することが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、航空機等によりヨウ化銀粉末を直接散布する方法では、ヨウ化銀の粒子径が大きいため誘雨効果は十分ではない。また、ヨウ化銀を含有する爆薬を爆発させる方法では、高温で蒸発したヨウ化銀蒸気から微粒子のヨウ化銀が形成されるが、狭い範囲に高密度のヨウ化銀が散布されるため、これも誘雨効果としては十分とは言えない。
さらに、爆薬を使う方法は大きな騒音を発生するという問題があり、また不発のまま落下した場合には問題を引き起こすおそれもある。
本発明は上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、十分に細かい微粒子の雨核成分を適切な濃度で広範囲に拡散でき、かつ取扱いの容易な誘雨剤、誘雨装置及び誘雨ロケットを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明の誘雨剤は、雨核成分と、燃焼温度が雨核成分の沸点以上でかつその酸素バランスが０ないし酸素過剰側である燃焼性成分とを混合してなるものである。
【０００５】
第２の発明の誘雨剤は、第１の発明において、前記燃焼性成分がテルミット剤であるものである。
第３の発明の誘雨剤は、第１又は第２の発明において、雨核成分の配合割合が５〜４０重量％であるものである。
【０００６】
第４の発明の誘雨装置は、収納ケース内の先端部には、誘雨剤を収容し少なくとも基端側に開口部を有する誘雨剤充填容器を配置し、その誘雨剤充填容器の開口部には内部に収容された請求項１に記載の誘雨剤の燃焼性成分を着火させるための着火薬を装填するとともに、収納ケース内の基端部には、燃焼ガスによって誘雨剤充填容器を収納ケースを破って遠方まで放出するための放出薬を装填し、さらにその放出薬を点火させるための点火装置を備えたものである。
【０００７】
第５の発明の誘雨装置は、第４の発明において、前記着火薬は誘雨剤充填容器を推進させる推進薬であるものである。
第６の発明の誘雨ロケットは、第４又は第５の発明の誘雨装置と、その誘雨装置を推進させる推進システムを備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を使用して詳細に説明する。
誘雨剤は、雨核成分と、燃焼温度が雨核成分の沸点以上でかつその酸素バランスが０ないし酸素過剰側である燃焼性成分とを混合してなるものである。雨核成分は微量であっても雨核ないし氷晶核となるものであり、例えばヨウ化銀などのハロゲン化銀である。この雨核成分は雨核又は氷晶核となる性質を有していることから、雨核又は氷晶核が形成される高度（融解層）以上の高度で散布され、雨が誘導される。通常、レーダーにて融解層の高度を調べ、その高度まで誘雨装置を搭載したロケットが打ち上げられる。
【０００９】
誘雨剤中の雨核成分の含有率を高めればより多量の雨核成分を散布できるが、誘雨剤の燃焼温度が低下して雨核成分が気化しなくなる傾向にある。雨核成分の配合割合は、燃焼温度を雨核成分の沸点以上に好ましく維持できる範囲が好ましい。具体的には、雨核成分の配合割合は５〜４０重量％の範囲が好ましい。５重量％未満では雨核成分の散布量が少なく、４０重量％を越えると雨核成分が気化しなくなるおそれがある。
【００１０】
次に、燃焼性成分は、その燃焼時に雨核成分を分解しないように、酸素バランスを０ないしプラス側（酸素過剰側）としたものであり、かつ、その燃焼温度が雨核成分の沸点、例えばヨウ化銀の場合には約１５００℃以上である必要がある。酸素バランスは酸化還元反応において、反応系内で酸素の過不足がない状態を０とし、酸素が過剰にある状態を酸素過剰側（プラス側）としている。
【００１１】
本発明の誘雨剤は、燃焼性成分の燃焼により雨核成分を蒸発（気化）させ、非常に微細な粒子径の雨核成分粒子を形成するものである。燃焼性成分としては、例えばテルミット剤（ゴールドシュミット剤）が使用される。テルミット剤とは、アルミニウムと金属酸化物との高温の発熱を伴う酸化還元反応（テルミット反応）を行う薬剤で、生成されるアルミナを溶融する特徴を有しているものである。このテルミット剤としては、酸化鉄とアルミニウムの混合物が挙げられ、その燃焼温度は２２００℃である。これらの混合物を燃焼させることでヨウ化銀を気化させて微細な雨核成分を形成することができる。テルミット剤は爆薬とは異なり、燃焼性のものであることから、大きな音が発生しないという利点がある。
【００１２】
誘雨装置は散布した雨核成分の粒子密度が高くなりすぎず、しかも広い範囲に雨核成分を散布するために、誘雨剤を充填した誘雨剤充填容器を、放出薬の燃焼ガス圧によって遠方まで射出するものである。即ち、多量の雨核成分を含む誘雨剤であっても、飛翔速度を高めることにより雨核成分の散布密度を低く抑え、最適濃度にすることができ、そして広範囲に雨核成分を散布することができる。
放出薬は燃焼することにより高温のガスが発生し、そのガス圧にて誘雨剤充填容器を射出させることができるもので、例えば黒色火薬、ガス発生剤などが使用される。
【００１３】
射出速度を高めるために放出薬量を増したり、ガス圧力を高めることは、放出時の騒音が大きくなるという問題を発生する。本発明の誘雨装置は、誘雨剤を充填した誘雨剤充填容器に推進薬による推進装置を設けることにより、大きな放出音を発生することなく、誘雨剤を遠方まで飛翔させることができる、推進薬は誘雨剤充填容器に推進作用を付与するもので、例えばコンポジット推進薬、ダブルベース推進薬などが使用される。この推進薬は、その種類や形状により着火薬として兼用することも可能である。
【００１４】
誘雨ロケットは、誘雨装置の機能を十分に発揮するための条件下に、上記の誘雨装置を移動させるものである。例えば、地上から誘雨ロケットを発射し、上空の雲中へ誘雨装置を移動させ、雲の中に誘雨剤を効率良く散布することができる。誘雨剤は所定の高度において散布する必要がある。従って、その高度に誘雨装置があるとき、放出薬又は誘雨剤が点火される。
【００１５】
また、誘雨ロケットは紙や木材を主原材料として構成されており、自然分解性を有するという特徴を備えている。さらに、延時点火装置を使用して誘雨装置への点火時間を変えることにより、誘雨剤を散布する高度を調整することができる。延時点火装置は、誘雨装置が所定の高度に達するまでのタイムラグをもたせる装置である。例えば、誘雨ロケットの場合、エンジン部と導火線に同時に火を付けてロケットが上昇中はエンジン部の推進薬と導火線が燃え、導火線が燃え終わると放出薬に点火し誘雨剤が散布される。この場合、導火線の長さを変えることにより、誘雨剤を散布する変えることが可能である。また、導火線の代りに鉛丹と珪素鉄よりなる延時薬を使用することもできる。
【００１６】
続いて、図１から図３を用い、本発明の誘雨装置や誘雨ロケットの実施形態の一例を説明する。
まず、図１に示す誘雨装置について説明する。紙や木材で作られ頂壁１１ａと底壁１１ｂで両端が閉鎖された円筒状の収納ケース１１内の先端側には、雨核成分と燃焼性成分からなる誘雨剤１２が充填（圧填）された有蓋円筒状をなす一対の誘雨剤充填容器１３が配置されている。なお、収納ケース１１には破壊されやすいように図示しない切り込みが設けられている。
【００１７】
各誘雨剤充填容器１３の開口端には誘雨剤１２を閉塞するように着火薬１４が装填されている。着火薬１４は誘雨剤１２中の燃焼性成分を着火させるための着火助燃剤であり、火薬類、コンポジット推進薬などが使用される。テルミット剤などの燃焼性成分は燃焼が始まるとその燃焼ガスが伝播してゆくが、最初に燃焼が始まるときの着火性が良くないため、この着火薬１４が着火助燃剤として用いられる。着火薬１４として具体的には、ホウ素と硝酸カリウムの混合物、ジルコニウムと過塩素酸カリウムの混合物などが挙げられる。
【００１８】
収納ケース１１の底壁１１ｂ内面の中心部には、点火装置１５が取付けられている。この点火装置１５と前記着火薬１４との間の空間には誘雨剤充填容器１３を収納ケース１１の頂壁１１ａから放出させるための放出薬１６が装填されている。放出薬１６への点火は、点火装置１５によって希望するタイミングで行われる。点火装置１５には図示しない導火線や、タイマーとヒータを組み合わせた延時発火装置などが用いられる。
【００１９】
さて、点火装置１５が点火されると、放出薬１６が燃焼し、その高温燃焼ガスにより誘雨剤１２が充填された誘雨剤充填容器１３は収納ケース１１の頂壁１１ａ及び周壁１１ｃを破って外部に放出される。また、放出薬１６の高温燃焼ガスによって着火薬１４が着火し、誘雨剤１２へ燃焼伝播される。そして、誘雨剤１２中の雨核成分が気化されて微粒子化される。その微粒子に周囲の水蒸気が凝集して雨滴が形成される。微粒子が広範囲に飛散して存在することにより、広範囲で雨滴が得られる。
【００２０】
誘雨剤１２は２０００℃程度の温度で燃焼するため、誘雨剤充填容器１３をアルミニウム製のパイプなどで作製すれば、そのパイプは容易に融解・液滴化するため、固形残渣は残らず、例えば上空で誘雨剤１２が使用された場合でも重量物落下による問題の発生を減らすことができる
次に、図２に示す誘雨装置について説明する。この誘雨装置では、収納ケース１１内の先端側に３つの細長い有蓋円筒状をなす誘雨剤充填容器１３が配置されている。各誘雨剤充填容器１３の開口端部には推進薬１７が装填されている。また、点火装置１５は収納ケース１１の底壁１１ｂの中心部を貫通してその軸線方向に延びるように配置されている。
【００２１】
さて、推進薬１７は放出薬１６の燃焼火炎によって点火され、その燃焼ガスが誘雨剤充填容器１３の底部からロケットのように噴出する。この噴出力によって誘雨剤充填容器１３を加速し、遠方まで飛翔させることができる。推進薬１７が燃焼終了する際に誘雨剤１２が点火され、誘雨剤充填容器１３は飛翔しながら雨核成分の微粒子を広範囲に散布することができる。雨核成分の散布密度は、飛翔速度と誘雨剤１２の燃焼量を調整することで最適化が可能である。
【００２２】
次に、図３は本発明の誘雨装置を小型ロケット１８に搭載した推進システムとしての誘雨ロケットを示す一例である。誘雨剤充填容器１３は、図１に示した着火薬１４を取付けたものと、図２に示した推進薬１７を取付けたものの両方を使用している。着火薬１４を取付けたものは収納ケース１１の中心位置に配置され、推進薬１７を取付けたものは収納ケース１１の両側に配置されている。点火装置１５には導火線が使用されており、小型ロケット１８の発射時に導火線に点火される。点火装置１５の遅延時間は、小型ロケット１８が適切な高度に上昇したときに放出薬１６に着火するように設定される。
【００２３】
さて、所定の高度で放出薬１６が燃焼し、誘雨剤１２を充填された誘雨剤充填容器１３が放出される。着火薬１４を取付けた誘雨剤充填容器１３は、放出された後直ちに誘雨剤１２が燃焼するため小型ロケット１８から比較的近い位置で雨核成分を散布する。推進薬１７を取付けた誘雨剤充填容器１３は、推進薬１７が燃焼した後で誘雨剤１２が燃焼するため、より遠い位置で雨核成分の散布を開始でき、２種類の誘雨剤充填容器１３を併用することで、より広い範囲に雨核成分を散布することができる。
【００２４】
以上の実施形態により発揮される効果について以下にまとめて説明する。
・ハロゲン化銀等の雨核成分をテルミット剤等の燃焼性成分で気化させることにより、誘雨効果の高い１μm以下のハロゲン化銀の雨核成分を多量に形成できる。
【００２５】
・誘雨剤充填容器１３を放出薬１６又は推進薬１７で飛翔させながら誘雨剤１２を燃焼させることにより、雨核成分を適切な濃度分布で広範囲に散布することができる。
【００２６】
・また、爆薬を使用せず、燃焼によって雨核成分を気化させるので、大きな騒音の発生を抑制でき、地上へ落下した場合に問題を生じるおそれを抑制でき、取扱いが容易である。
【００２７】
・テルミット剤は、燃焼温度が高く、酸素バランスを容易に調整することができる。
・誘雨装置によれば、誘雨剤の雨核成分の散布密度を適正にすることができるとともに、広範囲に雨核成分を散布することができる。また、推進薬１７を用いることにより、大きな放出音を抑制しつつ、誘雨剤を遠方まで飛翔させることができる。また、誘雨装置は小型の収納ケース１１内に収まっているため、小型ロケット１８や気球に乗せて容易に上空に運ぶことができる。
【００２８】
・誘雨ロケットによれば、誘雨装置を上空の雲中へ誘導することができ、雲の中に誘雨剤を効率良く散布することができる。
・点火装置１５により適切なタイミングで誘雨剤１２を燃焼させることができることから、気象条件に合わせて最適な高度で雨核成分を散布することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。なお、各例において、部は重量部を表す。
【００３０】
（実施例１）
雨核成分としてヨウ化銀２０部を、アルミニウム粉末３４部と酸化鉄粉末６６部からなるテルミット系加熱燃焼剤（酸素バランスは０）と混合し、鉄製の誘雨剤充填容器に充填した。これを着火薬としてマグネシウムリボンを使用して燃焼させたところ、多量の黄色の煙状物質が発生した。燃焼時における燃焼温度は１８００℃であった。この黄色煙状物質をＸ線回折装置で分析したところ、ヨウ化銀であることが確認された。
【００３１】
（比較例１）
誘雨剤としてヨウ化銀２０部を、黒色火薬（酸素バランスはマイナス）１００部と混合し、これを鉄製の誘雨剤充填容器に充填した。これをマグネシウムリボンを着火薬として燃焼させたところ、多量の白色の煙状物質が発生した。燃焼時における燃焼温度は１６００℃であった。この白色煙状物質をＸ線回折装置で分析したところ、ヨウ化銀の回折ピークは全く検出されず、ヨウ化銀は燃焼時に完全に分解されていることが確認された。
なお、本発明は前記実施形態を次のように変更して具体化してもよい。
【００３２】
・実施形態の誘雨剤充填容器１３をその先端面が開口された形状で、その開口部に着火薬１４を装填するように構成してもよい。また、誘雨剤充填容器１３を１つ又は複数の孔のあいた球形容器とし、その内部に誘雨剤１２を充填するとともに、孔のあいた部分に着火薬１４を装填するように構成してもよい。このように構成した場合、複数の開口部や複数の孔の部分に装填された着火薬１４により、誘雨剤１２中の燃焼性成分を一層容易に着火、燃焼させることができる。
【００３３】
さらに、前記実施形態より把握される技術的思想について以下に記載する。
・前記点火装置は、点火時間を延長することができる延時点火装置である請求項４又は請求項５に記載の誘雨装置。このように構成した場合、誘雨剤を散布する高度を調整することができる。
【００３４】
・前記収納ケースは自然分解性の材料で形成されている請求項４又は請求項５に記載の誘雨装置。このように構成した場合、収納ケースの一部が地上に落下したときでも自然に分解するため、分解処理を行うなどの必要がない。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば下記のような効果が発揮される。
第１の発明の誘雨剤によれば、十分に細かい微粒子の雨核成分を適切な濃度で広範囲に拡散でき、かつ取扱いが容易である。
【００３６】
第２の発明の誘雨剤によれば、第１の発明の効果に加え、燃焼温度が高く、酸素バランスを容易に調整することができる。
第３の発明の誘雨剤によれば、燃焼温度を維持して第１又は第２の発明の効果を確実に発揮させることができる。
【００３７】
第４の発明の誘雨装置によれば、誘雨剤の雨核成分の散布密度を適正にすることができるとともに、広範囲に雨核成分を散布することができる。
第５の発明の誘雨装置によれば、第４の発明の効果に加え、大きな放出音を抑制しつつ、誘雨剤を遠方まで飛翔させることができる。
【００３８】
第６の発明の誘雨ロケットによれば、第４又は第５の発明の誘雨装置を上空の雲中へ誘導することができ、雲の中に誘雨剤を効率良く散布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】着火薬を用いた実施形態の誘雨装置を示す概略断面図。
【図２】推進薬を用いた実施形態の誘雨装置を示す概略断面図。
【図３】誘雨装置が搭載された小型ロケットを示す部分破断正面図。
【符号の説明】
１１…収納ケース、１２…誘雨剤、１３…誘雨剤充填容器、１４…着火薬、１５…点火装置、１６…放出薬、１５…点火装置、１７…推進薬、１８…推進システムとしての小型ロケット。

Claims

雨核成分と、燃焼温度が雨核成分の沸点以上でかつその酸素バランスが０ないし酸素過剰側である燃焼性成分とを混合してなる誘雨剤。
前記燃焼性成分がテルミット剤である請求項１に記載の誘雨剤。
雨核成分の配合割合が５〜４０重量％である請求項１又は請求項２に記載の誘雨剤。
収納ケース内の先端部には、誘雨剤を収容し少なくとも基端側に開口部を有する誘雨剤充填容器を配置し、その誘雨剤充填容器の開口部には内部に収容された請求項１に記載の誘雨剤の燃焼性成分を着火させるための着火薬を装填するとともに、収納ケース内の基端部には、燃焼ガスによって誘雨剤充填容器を収納ケースを破って遠方まで放出するための放出薬を装填し、さらにその放出薬を点火させるための点火装置を備えた誘雨装置。
前記着火薬は誘雨剤充填容器を推進させる推進薬である請求項４に記載の誘雨装置。
請求項４又は請求項５に記載の誘雨装置と、その誘雨装置を推進させる推進システムを備えた誘雨ロケット。