JPH0322880Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は電荷担持ガスジエツト発生装置に関す
る。

このような装置は周囲の媒質に対するある体部
の電位を変え、この電位の値を上げたり下げた
り、あるいはさらにその値を低く、ほとんど零に
維持するようなこともできる。

例えば航空機の分野において本考案の装置は、
飛行中に航空機の機体構造に蓄積する電荷を外気
中へ流すことによつて、機体に電荷の溜るのを防
止できる。

〔従来の技術と解決すべき課題〕

飛行中の航空機の静電荷は本質的に、航空機の
外表面が周囲の空気に浮遊している粒子（雨滴、
氷の結晶、塵埃、砂粒等）と衝突したときの電荷
の分離によつて作られる。

航空機のその静電位が過大な値になると、その
一部は自然にいわゆるコロナ放電を行う。この放
電はパルス状に行われ、無線通信や無線航空設備
の機能を阻害し、場合によつてはそれらの設備を
使用不能にする。

そのように航空機にできる静電位を無くすのは
難しい問題である。

従来の解決法としては、固定翼機に、１つない
し複数個の尖つた先端部を有する抵抗性材料のバ
ーを備えることが行われている。このようなバー
の先端部に作られるコロナ放電は航空機の流線形
部分で行われる放電よりも電波障害が少ない。こ
れはバーの電気抵抗による集中効果のためであ
る。このような装置、すなわち電位消去装置は、
この装置の近傍の航空機の突出した部分に放電が
生じるのを防ぐ。

このような電位消去装置の機能は航空機が周囲
の空気に対し動くことによつて良くなり、特に高
速機の場合、効果的に働く。しかしヘリコプタの
ように速度が遅く、空中で静止することもあるよ
うな場合には、それほどよく機能しないのであ
る。

さらにそのような電位消去装置はヘリコプタの
ような形の機体では取付けが難しい。

従来のまた別の方法として、物を吊り下げて運
ぶヘリコプタ（クレーン、ヘリコプタ）または救
難用ヘリコプタの場合、その作業中、空中に静止
したヘリコプタとその直下の地上との間を電導ケ
ーブルで接続することが行われている。しかしこ
の場合、もしヘリコプタに高い電位（数100kVに
達することもある）が掛かつていたら、地上の人
間に事故を起こしたり、また運ぶ荷物が可燃性の
ものであれば火災を起すような危険を伴なう。

従つて電導ケーブルでヘリコプタを地上に繋ぐ
ことは便宜的な方法でしかなく、全ての場合に適
用できるものではない。

これまでいろいろな方式で有効な電位消去装置
をヘリコプタないしこれと同類の航空機に備える
努力がなされてきたが、特殊な形状のヘリコプタ
（例えばバイロータ型、あるいはリアエンジン型
のような）を除いて、また成功していない。また
それら特殊なヘリコプタにしても、そのロータや
タービンのフラツクス内に設けられた尖端部は非
常に高い、200kV程度の電位を持つこともあり、
安全性、容積、および複雑さの点から実用になら
ないことが多い。

ノズルにより高速で発射されるイオンの発生装
置は電荷排出流量が充分でないため、まだ不完全
である。

従つてヘリコプタ、特に無視界飛行をしなけれ
ばならない「全天候」ヘリコプタの開発は、搭載
した無線通信と無線航空の機器の機能を阻害する
静電荷の蓄積の問題によつて遅らされてきたとい
つてよい。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は従来のそのような問題を解決するもの
である。

そこで本考案の目的は、機体にできる静電位を
電荷担持ガス粒子のジエツトで処理する装置を提
供することである。

本考案の目的は、航空機の機体に蓄積される電
荷を放出するのに使用される電荷担持ガスジエツ
ト発生装置であつて、絶縁体の中空ロツドに、少
なくとも蒸気の粒子を含む加圧空気を供給する圧
縮ガス源と、前記中空ロツドの一端で支持され、
前記中空ロツドと連通した入口とこの入口に接続
された絞りとこの絞りを急に開口する出口を有す
るオリフイスを有し、前記圧縮ガスを加速してオ
リフイス出口で超音速のジエツト流を形成する金
属ノズルと、電気的絶縁材で作られており、ノズ
ルの前記オリフイス出口を囲んでいるフードと、
前記金属ノズルの頚部に設けられた尖端を有する
ニードルと、一方の極が前記ニードルに結合さ
れ、他方の極が前記ノズルおよび前記機体に結合
された高圧電源とから構成されるガスジエツト発
生装置により達成される。

本考案の他の特徴によれば、前記ノズルは、高
い抵抗値の介在抵抗を有する回路によつて、前記
高圧電源のアース側に接続される。

本考案のまた別の特徴として、外気へのガスジ
エツトの射出は、電導体であるが高い電気抵抗値
を有する管であつて、前記ノズルの全面に接して
設けられ且つ前記絶縁材料のフードの弾頭形キヤ
ツプ内に小さな遊隙をもつて包まれる管を通して
行なわれる。

本考案の１つの実施例において、前記絶縁体の
中空ロツドは、静電位を無くそうとする体部、例
えば航空機の機体に固定され、そしてこの機体を
アースとして前記高圧電源の接地端子が接続され
る。こうして本考案の装置は機体に溜まる電荷を
大気へ放出する。

他の実施例として本考案の装置は、機体の静電
位を高くする電荷の蓄積が機体に及ぼす効果を調
査研究するのに応用される。

例えば着地しているヘリコプタの機体の部分に
本考案の装置で作られるガスジエツトを吹き付け
て、その機体表面の電荷の蓄積量または伝播度を
調べることにより、その影響を可及的に小さくす
るための手段を求めることができる。

本考案の装置はまた、前記絶縁体の中空ロツド
が、静電位を高くしたい表面へ該ガスジエツトを
向かわせる装備を備えることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、電位消去装置として用いられる本考案に
よる装置を概略的に示す添付図面を参照して説明
を続ける。

電位の発生を防ぎ、その値を実質的に零に維持
したいヘリコプタまたは同類の航空機の機体１１
から絶縁体の中空ロツド１２が延びている。この
中空ロツドの機体１１への取付け基部１３におい
て中空ロツド１２は湿気のトレースを含む空気の
ような圧縮ガス源１０と接続されている。中空ロ
ツド１２は円形断面で、長さが60cm程度である
が、この寸法は別に限定的なものではない。基部
１３と反対側の端部１４に金属のノズル体部１５
が固定されている。このノズル体部１５内には中
空ロツドと連通した入口としての円筒形の前室１
６とこれに続く絞り部分、いわゆるベンチユリノ
ズル１７と、この絞りを急に開口する出口４１か
らなるオリフイスが形成されている。このノズル
の湾曲した内面１８はノズル頚部１９を形成す
る。頚部１９の中心に、ノズルの軸心に沿つて、
金属ニードル２１の先端部２２が置かれる。ニー
ドル２１の他方の端部２３は高圧電源２５の一方
の極２４に接続され、そしてその他方の極２６は
リード２７により機体１１に接続されている。

中空ロツド１２の外端部分２９とノズル体部１
５は、例えばメタクリル酸メチルなるプラスチツ
クの絶縁材料のフード３２のスリーブ３１の中に
包まれている。スリーブ３１は円筒形で、機体１
１の側の端部の方へ細くなり、そしてその端部に
開いた孔３３に中空ロツド１２が通され、この中
空ロツドの円筒形外面３４と接合されている。

フード３２のスリーブ３１の他方の端部には厚
みのある弾頭形のキヤツプ３５が続く。このキヤ
ツプ内に中心通孔３６が設けられ、スリーブ３１
内の室３７の肩部３８で成る底部に開口してい
る。通孔３６の直径はノズル１７の出口孔４１の
それより相当大きくされ、従つてその出口孔４１
と正確に同じ直径の内面４３を有する管４２を通
孔３６内に設置することができる。管４２の肉厚
は、この管の円筒形外面４４が通孔３６の円筒形
内面４５との間に、環状の間隙４６を形成できる
ようなものとされる。管４２の内側端面４７はノ
ズル体部１５の前面と接する。管４２は絶縁体で
はないが、高いオーム抵抗値（10¹⁰Ω程度）の材
料で作られる。この実施例では半導体としてよい
であろう。

１つの好適な結果が得られている実施例におい
て、管４２は内径が３mm、長さが50mmであつた。

環状間隙４６は、ノズル体部の前面４８と肩部
３８の間に作られる遊隙４９によつて、室３７と
通じている。

中空ロツド１２の壁に複数個の小孔５２が明け
られ、その中空ロツドの内室５３と室３７をつな
いでいる。

管４２の前端部はテーパ面５４になつていて、
キヤツプ３５の先細り先端部分５６の内面５５に
合わされる。

ノズル体部１５と機体の間に抵抗６１が設けら
れている。この抵抗は全体的または部分的に中空
ロツド１２内に収められている。

射出される電荷の信号に従つて正または負の高
電圧をもつたニードル２１の端部２２が中心に置
かれている超音速ノズル頚部１９の個所には、ニ
ードル端部２２に生じるコロナ放電で作られる単
極ガスイオンに、空気中に通常含まれている湿気
が凝縮することにより、流動性の低い荷電粒子が
作られる。

ノズル１７に圧縮ガスを供給してノズル頚部１
９と通孔３６内に超音速流を作り、そして数
10kV程度の高電圧を掛けることにより、室５３
内の５バールの圧力に対し放電電流は60−70μA
に達することができた。このような結果は、この
型式の電位消去装置では従来得られなかつたもの
である。

このような結果の得られる理由は、外気へのジ
エツト排出が保護すべき機体から離れたところで
行われることだけでなく、また、そして就中、絶
縁体の中空ロツドの端部に絶縁材料のフードが備
えられていることによるものと考えられる。

絶縁体の中空ロツド１２は荷電が機体の電導性
構造に還流するのを実質的に阻止する。絶縁材料
のフード３２は、電位消去装置の金属部分と外部
の間に電流が通るのを全く防止する。絶縁材料の
フード３２はまたノズルの外壁にコロナ放電の生
じるのを防止する。

半導体である管４２が金属製ノズル体部１５に
接続している。若し前記管４２が良導体であれ
ば、ガス流中に排出された電荷は管４２の閉壁に
良好に接触することができ、そのため前記管の内
側に沿面放電（creeping discharge）を生ずるで
あろう。しかしながら、前記管４２が半導体特性
を有する（すなわち、良導体でもなく良絶縁体で
もない）事実によつて、ノズル体部の電位と周囲
空気の電位との間のトランジシヨン
（transition）が確実に行われ、かくして前述の
沿面放電を回避することができる。間隙４６の中
に高圧力すなわち圧縮ガスが存在する。管４２と
フード３５との間にも放電が発生する可能性があ
る。しかしながら、前記間隙４６内に存在する圧
縮ガスがフード３５またはノズル体部１５への沿
面放電を排除することに役立つ。

５×10⁸Ω程度のデカツプリング抵抗すなわち
減結合抵抗６１が長く伸びているので、電源電圧
に対する放出電流の特性曲線がなだらかになり、
そのため装置の作動が安定する。若し前記抵抗６
１が全く存在しなければ、ニードル２１と金属ノ
ズル体部１５の間の微小放電により高圧電源２５
に強大な電流を発生し、そのため不安定な作動を
生ずる。

また、その抵抗６１は高圧電源２５の保護を効
果的に行う。極２４の電圧を30kVにまでするこ
とができた。

１つの変形応用例として本考案の装置は電荷の
射出に利用できる。この場合、装置は可搬式にさ
れよう。ニードル２１が高圧電源の一方の極に、
そして抵抗６１が他方の極に接続される。

管４２からガスジエツトを射出することによ
り、例えば着地しているヘリコプタの機体に電荷
を蓄積し、そしてその機体の表面の電荷の蓄積量
や伝播度を調べることにより、荷電の影響を可及
的に小さくするための手段を求めることができる
のである。

〔考案の効果〕

以上の様に本考案によれば、航空機の機体に蓄
積された電荷は、高電圧源によつてノズルと金属
針との間に発生する放電に加算されて、圧縮ガス
源中の蒸気粒子、特にノズルのオリフイスを出た
後に氷結した微粒子に担持され、機体側に戻るこ
となく確実に外部に放出される。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本考案による電荷担持ガスジエツ
ト発生装置の軸方向断面概要図である。 １０……圧縮ガス源、１１……機体、１２……
絶縁体の中空ロツド、１５……ノズル体部、１７
……ノズル、１９……ノズル頚部、２１……ニー
ドル、２２……同先端部、２５……高圧電源、３
２……絶縁材料のフード、３５……同キヤツプ、
３６……中心通孔、３７……室、４１……ノズル
出口孔、４２……半導体管、４６……環状間隙、
４９……遊隙、５３……ロツド内室、５６……キ
ヤツプ先端部分、６１……抵抗。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 航空機の機体に蓄積される電荷を放出するの
   に使用される電荷担持ガスジエツト発生装置で
   あつて、 (a) 絶縁体の中空ロツドに、少なくとも蒸気の
   粒子を含む加圧空気を供給する圧縮ガス源
   と、 (b) 前記中空ロツドの一端で支持され、前記中
   空ロツドと連通した入口とこの入口に接続さ
   れた絞りとこの絞りを急に開口する出口を有
   するオリフイスを有し、前記圧縮ガスを加速
   してオリフイス出口で超音速のジエツト流を
   形成する金属ノズルと、 (c) 電気的絶縁材で作られており、ノズルの前
   記オリフイス出口を囲んでいるフードと、 (d) 前記金属ノズルの頚部に設けられた尖端を
   有するニードルと、 (e) 一方の極が前記ニードルに結合され、他方
   の極が前記金属ノズルおよび前記機体に結合
   された高圧電源と、 から構成されるガスジエツト発生装置。 ２ 前記フードが、前記オリフイスの出口の下流
   側に伸びた厚みのある弾頭形キヤツプ部分と、
   前記中空ロツドの少なくとも長さの一部を囲む
   スリーブ部よりなる実用新案登録請求の範囲第
   １項記載のガスジエツト発生装置。 ３ 半導体の材料でできた管を前記フードの前記
   厚い弾頭形キヤツプ部分の通孔内に配置して、
   電荷微小粒子を大気に移送するようにしたこと
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記
   載のガスジエツト発生装置。 ４ 前記管と、これが配置される前記フードの通
   孔との間に高圧状態の圧縮ガスが存在する狭い
   環状の間隙が作られることを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第３項記載のガスジエツト発
   生装置。 ５ 前記間隙が、前記ジエツトを作る圧縮ガス源
   とつながつていることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第４項記載のガスジエツト発生装
   置。 ６ 前記間隙が、前記圧縮ガスが流される中空ロ
   ツドの内部と通じるフードの室とつながつてい
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   ５項記載のガスジエツト発生装置。 ７ 前記中空ロツドの前記スリーブに囲まれた部
   分に少なくとも１つの小孔が設けられ、そして
   前記フードのキヤツプ部分の通孔と前記フード
   の室間の肩部および前記ノズル前面の間に遊隙
   が設けられることを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第６項記載のガスジエツト発生装置。 ８ 前記ノズル体部が介在抵抗に接続されること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項な
   いし第７項のいずれか１項記載のガスジエツト
   発生装置。 ９ 前記フードから出るジエツトを航空機の機体
   の方へ向けるための装置を備えることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項ないし第８
   項いずれか１項記載のガスジエツト発生装置。 10 前記介在抵抗が前記高圧電源の他方の極に接
   続されることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第９項記載のガスジエツト発生装置。 11 前記中空ロツドが航空機の機体に固定される
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項ないし第８項のいずれか１項記載のガスジエ
   ツト発生装置。 12 前記高圧電源の他方の極が前記機体に、そし
   て前記介在抵抗の前記ノズル体部とは反対側の
   端部に接続されることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第11項記載のガスジエツト発生装
   置。