JPH08218340A

JPH08218340A - 水理気象現象の改善方法及びその装置

Info

Publication number: JPH08218340A
Application number: JP935495A
Authority: JP
Inventors: Aleksei Alekseevich Parei; パレイ・アレクセイ・アレクセーヴィッチ; Valerij Ioganesovich Uibo; ウイボ・ヴァレーリー・イオガネソヴィッチ; Irina Sergeevna Popova; ポポバ・イリナ・セルゲーエヴナ; Masaya Tanaka; 正哉田中; Katsuharu Yamamoto; 克治山本; Hisafumi Sato; 尚史佐藤
Original assignee: PROSTER PLUS; PUROSUTAAPLUS; IHI Corp
Current assignee: PROSTER PLUS; PUROSUTAAPLUS; IHI Corp
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】水理気象現象の改善方法及びその装置に係
り、少ない電力で広範囲の水理気象現象に対して影響を
及ぼし、霧や雲の消散を効果的に行なう。【構成】コロナ放電線の上方に、水平方向の間隔を空
けて制御電線を架線し、コロナ放電線及び制御電線に反
対極性の直流高電圧を印加することにより、コロナ放電
に基づいて荷電粒子を発生させるとともに、コロナ放電
線及び制御電線の電位に基づいて荷電粒子の上方への駆
動と制御とを行なうことにより、荷電粒子と水分子等と
の吸着及び水滴化現象を集中的に発生させるとともに、
潜熱分のエネルギー放出によって上昇気流を発生させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水理気象現象の改善方
法及びその装置に係り、特に、霧及び雲の消散、人工降
雨、過度な降雨の予防等を図る技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】水理気象現象の中で、広範囲に霧が発生
した場合や、雲高が低い場合には、空港や道路等を閉鎖
して安全性を確保する等の対策が必要になり、その影響
が多大なものとなる。

【０００３】霧には、低温時に発生する、いわゆる過冷
却霧（ｃｏｌｄｆｏｇ）と、常温で発生する、いわゆ
る温霧（ｗａｒｍｆｏｇ）とがある。

【０００４】過冷却霧を消散する手段としては、液体プ
ロパン等を過冷却霧に散布して氷晶核を形成し、周囲の
過冷却霧を衝突併合させて氷雪として落下させる冷却法
があり、これは、サラエボ冬季五輪において、空港や競
技会場等の霧を消散すべき区域に適用され、大きな効果
を上げた実績がある。

【０００５】一方温霧を消散する手段としては、バー
ナ等によって空気を暖めて霧を蒸発させる熱的方法、
ヘリコプタや飛行機等から吸湿性物質を散布する吸湿
法、ヘリコプタの下降気流を利用する機械的方法等が
考えられているが、これらは以下のような課題を抱えて
いる。つまり、の方法の場合には、設備費並びにラン
ニングコストが非常に大きくなって経済性が損なわれ、
の方法及びの方法の場合には、霧が発生していると
きにヘリコプタや飛行機等を飛ばす危険性が伴うことに
なり、いずれの方法も実用性を満足させることができな
い。

【０００６】一方、水理気象のうち、霧を積極的に消散
する手段として、実開昭６４−３２７４７号「霧液化消
去用静電ネット」が提案されている。この技術では、図
５に示すように、導電性細線１１の両側に導電性ネット
１２，１３を間隔をあけて並設し、導電性細線１１に高
電圧を印加してコロナ放電を発生させ、帯電された霧粒
子を、接地電極とした導電性ネット１２，１３にクーロ
ン力によって吸着せしめて、水滴として捕集するように
したものであり、導電性細線１１及び導電性ネット１
２，１３を通過する霧粒子または近傍に介在する霧粒子
を少ない電力で消散し得るものと考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５例の技術
であると、霧の消散範囲が導電性細線１１及び導電性ネ
ット１２，１３の面と直交するごく狭い範囲に限られる
とともに、濃霧発生時等にあっては霧が移動しないため
に、霧の消散効率が低下する等の解決すべき点が残され
ている。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、少ない電力で広範囲の水理気象現象に対して能動的
に影響を及ぼし、霧や雲の消散を効果的に行なうことを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】架線状態のコロナ放電線
の上方に、水平方向の間隔を空けておおむね水平に制御
電線を架線し、コロナ放電線及び制御電線に電源装置に
より反対極性の直流高電圧を印加する。直流高電圧をコ
ロナ放電線に印加してコロナ放電を生じさせるととも
に、制御電線にコロナ放電線と反対極性の直流高電圧を
印加して、制御電線の電界によってコロナ放電により生
成された荷電粒子を上方に駆動して、荷電粒子に大気中
の水分を吸着させることにより、水分の凝結反応及び結
合反応を生じさせる。これらの技術に、制御電線への反
対極性の直流高電圧の印加を、間欠的に停止する技術
や、制御電線の設置位置における荷電粒子の通過後に、
制御電線によってコロナ放電線と同極性の直流高電圧の
印加を行なう技術が付加される。コロナ放電線にあって
は、周囲の電位傾度を大きくするために、径を細くする
等の設定がなされ、制御電線にあっては、外径をコロナ
放電線よりも相対的に大きくして表面近傍の電位傾度を
小さくするとともに、複数化により並列方向の電位傾度
を小さくする設定がなされる。

【００１０】

【作用】コロナ放電線に直流高電圧を印加すると、コロ
ナ放電線の近傍の電位傾度が大きくなることに基づいて
コロナ放電が生じる。コロナ放電によって生成された荷
電粒子は、コロナ放電線の周囲の電界に基づいて静電的
に駆動されるが、上方位置の制御電線によってコロナ放
電線と反対極性の直流高電圧が印加されていると、荷電
粒子が上方に向けて駆動され、移動途中で、大気中の水
分子（気体状態の水蒸気）とクーロン力に基づいて吸引
し合うことにより、粒が徐々に大きくなって最終的には
水滴として落下する。荷電粒子が大気中の水蒸気と結合
すると、水の凝結反応が生じ、その結果、潜熱（凝結
熱）を放出する。この熱エネルギーは、荷電粒子の移動
範囲の空気媒体や水蒸気を加熱して膨張させ、気体の上
昇流を形成する。したがって、コロナ放電によって生成
された荷電粒子は、気体の上昇流に乗って上方へと運ば
れるとともに、上昇流に隣接する領域の水分と吸着し合
って、凝結、熱の放出、水滴化による水分の除去が繰り
返される。また、コロナ放電線の近傍には、その周囲か
ら気体の上昇流分に見合った流れが形成されて、新たな
気体（水分を含む空気）が補充される。一方、制御電線
の外径を大きくすることにより、表面近傍の電位傾度を
小さくして、荷電粒子が制御電線に吸着されることを抑
制しておいて、制御電線による反対極性の直流高電圧の
印加を間欠的に停止するようにすると、停止期間だけ荷
電粒子を制御電線に向かわせる静電駆動力が消滅するた
め、大部分の荷電粒子が制御電線の間を通り抜けて上方
に送り込まれる。荷電粒子の通り抜けのタイミングに合
わせて、制御電線によるコロナ放電線と同極性の直流高
電圧の印加が行なわれると、荷電粒子に静電反発力によ
る駆動力が付加され、水の凝結作用、気体の上昇流の発
生、荷電粒子の上方への送り込み作用、水分の除去等の
作用が頻繁に行われる。なお、コロナ放電の際には、コ
ロナ損に相当するエネルギの供給が必要であるが、気体
から液体への相変化に基づく水の凝結熱エネルギの放出
は、自然現象によって蓄積されているものであり、この
エネルギを引き出すことによって、供給エネルギに対し
て莫大なエネルギを利用した気体の加熱を行なうことが
可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る水理気象現象の改善方法
及びその装置の第１実施例について、図１を参照して説
明する。図１にあって、符号１はコロナ放電線、２は制
御電線、３は支柱、４は碍子、５は電源装置（直流高電
圧発生装置）である。

【００１２】前記コロナ放電線１は、支柱３の中間高さ
に碍子４によっておおむね水平状態に架線されて、電源
装置５の負端子に接続されるとともに、許容される範囲
で直径を細くするように設定される。

【００１３】前記制御電線２は、コロナ放電線１の上方
位置に、水平方向の間隔Ｌを空けておおむね水平に（図
１例では２本）架線され、支柱３の頂部に碍子４によっ
て、複数本が平行状態に支持されるとともに、電源装置
５の正端子に（または正電位と負電位との切り換え可能
に）接続される。該制御電線２の間隔Ｌは、コロナ放電
線１及び制御電線２の上下方向の距離以下に設定され、
例えば間隔Ｌは０．７５ｍに設定され、上下方向の寸法
Ｈは１ｍに設定されるが、これらは必要に応じて調整さ
れる。

【００１４】前記電源装置３は、数万ボルト以上の正電
位及び負電位の直流高電圧を、連続的に発生させる能力
を有するものが適用される。例えば、図１に示すよう
に、交流電源５ａ、開閉器５ｂ、電圧調整器５ｃ、試験
変圧器５ｄ、整流器５ｅ、平滑用コンデンサ（蓄電器）
５ｆ、保護抵抗器５ｇ、放電抵抗器５ｈ、直列抵抗器５
ｉ、タイマ５ｊの組み合わせ等によって構成され、電圧
調整器５ｃ、試験変圧器５ｄ及び整流器５ｅによって、
所望極性の直流高電圧の発生が行なわれる。

【００１５】また、図２は、第１実施例におけるコロナ
放電線１及び制御電線２の配置状況を示しており、ここ
では、コロナ放電線１に負電位の直流高電圧（例えば−
７５ｋＶ）が印加され、制御電線２に正電位の直流高電
圧（例えば＋５０ｋＶ）が印加される。

【００１６】さらに、図３は、第２実施例を示すもの
で、コロナ放電線１の上方及び下方位置に、主制御電線
（制御電線）２Ａ及び補助制御線２Ｂを間隔Ｌを空けて
一対ずつ配置したものである。この第２実施例にあって
は、コロナ放電線１に負電位の直流高電圧（例えば−７
５ｋＶ）が印加され、主制御電線（制御電線）２Ａに正
電位の直流高電圧（例えば５０ｋＶ）が印加されるとと
もに、補助制御線２Ｂ負電位の直流高電圧（例えば−５
０ｋＶ）が印加される。

【００１７】以下、水理気象現象の改善、具体例として
霧の消散処理を所望する場合について説明する。電源装
置５を作動させて、コロナ放電線１、制御電線２、主制
御線（制御電線）２Ａ及び補助制御線（制御電線）２Ｂ
に、図２及び図３に示すように負電位及び正電位の直流
高電圧を印加する。

【００１８】コロナ放電線１の直径が十分に小さく、そ
の回りの電位傾度が数ｋＶ／ｃｍ以上である場合には、
コロナ放電によって荷電粒子（イオン、電子等）が発生
する。コロナ放電で生成された荷電粒子は、上方に位置
する制御電線２，２Ａによる電界の影響を受け、コロナ
放電線１と制御電線２，２Ａとが反対の極性の電位であ
ることにより、図２及び図３に実線の矢印で示すよう
に、上方に移動させられる。この際に、図２例では、コ
ロナ放電線１の回りの電位傾度が大きいことにより、正
電位の荷電粒子が発生し、上方に位置する一対の制御電
線２との間に形成される電界により上方に移動させられ
るが、図３例では、コロナ放電線１の下方位置に、コロ
ナ放電線１と同極性の電位が存在することにより、正電
位の荷電粒子が補助制御線２Ｂの電位によって上方に駆
動させられる。

【００１９】そして、コロナ放電線１で生成された荷電
粒子は、コロナ放電線１と制御電線２，２Ａとの間に電
界が形成されていることにより、順次上方に移動させら
れるため、新たな荷電粒子が次々に生成されるが、制御
電線２，２Ａに到達するまでの間に、荷電粒子が大気中
の水分子（水蒸気）を捕捉することにより凝結して、粒
が徐々に大きくなることにより、水滴となって地上に落
下する。

【００２０】コロナ放電線１と制御電線２，２Ａとの間
で、荷電粒子の移動に基づいて水の凝結現象が頻繁に生
じると、潜熱分の凝結熱が放出されてコロナ放電線１と
制御電線２，２Ａとの空間で気体が膨張して緩やかな上
昇流が形成される。

【００２１】しかし、一対の制御電線２，２Ａの間に
は、正電位の電界が図２及び図３の等高線で表わされる
ように形成されているために、荷電粒子が一対の制御電
線２，２Ａの間の近傍で停滞して上昇力が弱められる現
象が発生する。そして、荷電粒子の一部は、静電力によ
り吸引されて制御電線２，２Ａの表面に到達する。この
場合、一対の制御電線２，２Ａの間隔Ｌを大きく設定し
ておくか、あるいは、制御電線２，２Ａの外径を大きく
する設定をしておいて、電位傾度を小さくすることが有
効であるものの、いずれも限度がある。

【００２２】そこで、制御電線２，２Ａへの直流高電圧
の印加を、間欠的に停止する制御や、相反する電位を印
加する制御が行なわれる。

【００２３】図３に示す電位の場合を例にとって説明す
ると、図４に示すように、コロナ放電線（コロナ線）１
と補助制御線２Ｂとにあっては、負電位の直流高電圧
（−７５ｋＶ及び−５０ｋＶ）を連続的に印加して、コ
ロナ放電線（コロナ線）１に荷電粒子の連続生成を行な
うようにしておいて、主制御線２Ａについて、時刻ｔ₁
ないしｔ₂の間だけ正電位の直流高電圧（＋５０ｋＶ）
を印加して、時刻ｔ₂ないしｔ₃の間または時刻ｔ₂な
いしｔ₁₁の間は印加を停止する。

【００２４】主制御線２Ａへの印加を停止すると、印加
を停止している期間だけ、荷電粒子を主制御線２Ａに向
かわせる静電駆動力が消滅するため、大部分の荷電粒子
が一対の主制御線２Ａの間を通り抜けて、図３の鎖線の
矢印で示すように（図２にあっても鎖線の矢印で示すよ
うに）、上方に送り込まれることになる。

【００２５】また、一対の主制御線２Ａの間を荷電粒子
が通過した後に、つまり、荷電粒子の通り抜けのタイミ
ングに合わせて、図４の時刻ｔ₃ないしｔ₁₁で示すよう
に、一対の主制御線２Ａにコロナ放電線（コロナ線）１
と同極性の直流高電圧（−５０ｋＶ）の印加を行なう
と、負電位の荷電粒子に負電位の一対の主制御線２Ａの
電界が作用して、静電反発力による駆動力が付加され、
荷電粒子の上方への移動が加速されることになり、荷電
粒子の大部分が上昇気流に乗って大気中に放出され、水
の凝結作用、気体の上昇流の発生、荷電粒子の上方への
送り込み作用、水分の除去等の作用が頻繁に行われる。

【００２６】以下、図４に時刻ｔ₁₁ないしｔ₂₃で示して
いるように、一対の主制御線２Ａにあっては、正電位の
直流高電圧（＋５０ｋＶ）の印加と、印加停止と、逆電
位の直流高電圧（−５０ｋＶ）の印加が繰り返される。
したがって、コロナ放電線（コロナ線）１と制御電線
２，２Ａとの間と、制御電線２，２Ａの上方空間におい
て、搬送された荷電粒子と空中水分との結合凝結現象と
凝結エネルギの放出による気体の膨張及び上昇力の付加
現象と、水滴の生成による水分の除去及び霧の消散現象
とが繰り返し発生する。

【００２７】

【発明の効果】本発明の水理気象現象の改善方法及びそ
の装置によれば、以下のような効果を奏する。（１）コロナ放電線の上方に、水平方向の間隔を空け
て制御電線を架線し、コロナ放電線及び制御電線に反対
極性の直流高電圧を印加することにより、荷電粒子を積
極的に上方に駆動して、多数の荷電粒子を効率よく水分
子等に結合させて水滴化し、霧の消散を静電界による少
ない電力供給で行なうことができる。（２）制御電線への直流高電圧の印加を間欠的に停止
することにより、制御電線の近傍まで上昇した荷電粒子
流を停滞させることなく制御電線の間を通して引き続き
上昇させ、多数の荷電粒子を効率よく上方の大気中に送
り込んで、水理気象現象の改善効果を高めることができ
る。（３）制御電線の設置位置における荷電粒子の通過後
に、制御電線の電位によって荷電粒子に静電反発力を付
与して上方に駆動することにより、荷電粒子の移動を制
御性を高めて上方の大気中に送り込み効率を向上させ、
上昇流に隣接する領域まで水の凝結領域を広げて、霧の
消散範囲を拡大することができる。（４）コロナ放電線の径を細くしてコロナ放電性を高
めるとともに、制御電線の外径を大きくするとともに制
御電線の複数化を図ることにより、制御電線への荷電粒
子の吸着を低減して上方への送り込み効率を高め、上記
の改善効果を向上させることができる。（５）上記により、霧及び雲を雨滴とすることによる
人工降雨を発生させることができるとともに、過度な降
雨が予想される場合に、予め水分を適宜場所で除去する
ことによる降雨量の制御等を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水理気象現象の改善装置の第１実
施例を示す結線図である。

【図２】図１に示すコロナ放電線及び制御電線の配置状
況及び荷電粒子の駆動状況を示す横断面モデル図であ
る。

【図３】図２のコロナ放電線及び制御電線に補助制御線
を付加した場合の配置状況及び荷電粒子の駆動状況を示
す横断面モデル図である。

【図４】図３例における直流高電圧の印加及びその制御
状況を示すタイムチャートである。

【図５】霧液化消去用静電ネットの従来例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１コロナ放電線（コロナ線）２制御電線２Ａ主制御線（制御電線）２Ｂ補助制御線（制御電線）３支柱４碍子５電源装置（直流高電圧発生装置）５ａ交流電源５ｂ開閉器５ｃ電圧調整器５ｄ試験変圧器５ｅ整流器５ｆ平滑用コンデンサ（蓄電器）５ｇ保護抵抗器５ｈ放電抵抗器５ｉ直列抵抗器５ｊタイマＬ間隔Ｈ寸法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウイボ・ヴァレーリー・イオガネソヴィッチロシア連邦・127644・モスクワ市・カレリスキー・ブリヴァール・ドム・21−１・アパート・34 プロスタープラス内 (72)発明者ポポバ・イリナ・セルゲーエヴナロシア連邦・127644・モスクワ市・カレリスキー・ブリヴァール・ドム・21−１・アパート・34 プロスタープラス内 (72)発明者田中正哉東京都江東区豊洲三丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 (72)発明者山本克治東京都江東区豊洲三丁目１番15号石川島播磨重工業株式会社東二テクニカルセンター内 (72)発明者佐藤尚史東京都江東区豊洲三丁目１番15号石川島播磨重工業株式会社東二テクニカルセンター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流高電圧をコロナ放電線（１）に印加
してコロナ放電を生じさせるとともに、コロナ放電線の
上方に水平方向の間隔（Ｌ）を空けて配した制御電線
（２）にコロナ放電線と反対極性の直流高電圧を印加
し、制御電線の電界によってコロナ放電により生成され
た荷電粒子を上方に駆動して、荷電粒子に大気中の水分
を吸着させることにより、水分の凝結反応及び結合反応
を生じさせることを特徴とする水理気象現象の改善方
法。
【請求項２】制御電線（２）への反対極性の直流高電
圧の印加を、間欠的に停止することを特徴とする請求項
１記載の水理気象現象の改善方法。
【請求項３】制御電線（２）の設置位置における荷電
粒子の通過後に、制御電線（２）によってコロナ放電線
（１）と同極性の直流高電圧の印加を行なうことを特徴
とする請求項１または２記載の水理気象現象の改善方
法。
【請求項４】架線状態のコロナ放電線（１）と、該コ
ロナ放電線の上方に水平方向に間隔（Ｌ）を空けておお
むね水平に架線される制御電線（２）と、コロナ放電線
及び制御電線に接続されこれらに反対極性の直流高電圧
を印加する電源装置（５）とを具備することを特徴とす
る水理気象現象の改善装置。
【請求項５】制御電線（２）の外径が、コロナ放電線
（１）よりも相対的に大きく設定されることを特徴とす
る請求項４記載の水理気象現象の改善装置。