WO2023238290A1 - 充電装置 - Google Patents

充電装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023238290A1
WO2023238290A1 PCT/JP2022/023159 JP2022023159W WO2023238290A1 WO 2023238290 A1 WO2023238290 A1 WO 2023238290A1 JP 2022023159 W JP2022023159 W JP 2022023159W WO 2023238290 A1 WO2023238290 A1 WO 2023238290A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wire
lightning
lightning rod
charging device
drone
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/023159
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
篤 長尾
高志 池田
雅人 丸山
俊久 枡田
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to PCT/JP2022/023159 priority Critical patent/WO2023238290A1/ja
Publication of WO2023238290A1 publication Critical patent/WO2023238290A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present invention relates to a charging device.
  • Non-Patent Document 1 proposes a technique for inducing lightning by dropping a metal wire from the air.
  • Non-Patent Document 2 considers a technology for connecting a drone and a charging device with a conductive wire and charging the drone with lightning energy.
  • corona discharge is likely to occur at the tips of tall structures.
  • corona charges generated by corona discharge diffuse into the air and form a corona charged layer.
  • the corona charged layer acts as an electrostatic shield for the tall structure and weakens the electric field strength at the tip of the tall structure.
  • the corona-charged layer may alleviate the electric field concentration at the tip of a tall structure and prevent lightning from striking the structure.
  • Non-Patent Document 2 since the method of Non-Patent Document 2 connects the drone and the charging device with a conductive wire, the method of dropping wires of Non-Patent Document 1 cannot be performed, making it difficult to attract lightning.
  • the present invention has been made in view of the above, and aims to efficiently charge lightning energy.
  • a charging device is a charging device for performing lightning charging via a wire attached to a flying object, and includes a lightning rod and a charging circuit connected between the lightning rod and the ground. A lower end of the wire dropped from the flying object and the lightning rod are brought close to each other to induce a lightning strike on the flying object or the wire, and a lightning surge is caused to flow into the charging circuit via the wire and the lightning rod.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a charging system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an equipotential surface when a wire falls.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an equipotential surface when discharge occurs between a wire and a lightning rod.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of a charging system according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a charging system according to a first embodiment.
  • the charging system shown in the figure is composed of a drone 10 and a charging device 30.
  • the drone 10 holds a metal wire 11.
  • the drone 10 drops the wire 11 by remote control.
  • One end of the wire 11 is connected to the drone 10, and the other end of the wire 11 is dropped.
  • the drone 10 In order to prevent the drone 10 from becoming difficult to fly due to a direct lightning strike, it is preferable to surround the drone 10 with a Faraday cage and connect one end of the wire 11 to the Faraday cage.
  • the drone 10 is surrounded by a grid-like conductor to form a Faraday cage.
  • the electric fields caused by the current cancel each other out inside the Faraday cage, so that the influence on the drone 10 can be extremely small. Lightning surge received by the Faraday cage flows to the charging device 30 via the wire 11.
  • the charging device 30 includes a lightning rod 31 and a charging circuit 32.
  • the lightning rod 31 is a needle-shaped or rod-shaped conductor, and is connected to the charging device 30 with a conductive wire.
  • the lightning rod 31 may be attached to the tip of a columnar structure.
  • the charging circuit 32 is connected between the lightning rod 31 and ground.
  • the charging circuit 32 is preferably configured by combining capacitors connected in parallel and connected in series.
  • the charging circuit 32 is configured by connecting a plurality of capacitor groups in series, each including a plurality of capacitors connected in parallel.
  • the drone 10 and charging device 30 are mounted on a vehicle, the vehicle is moved to an area where lightning is likely to occur, the lightning rod 31 connected to the charging device 30 is placed, and the drone 10 is placed in the sky. Fly.
  • the drone 10 flies under the thundercloud at an altitude equal to the length of the wire 11 and the height of the lightning rod 31.
  • a wire 11 is dropped from a drone 10 toward a lightning rod 31.
  • the tip of the wire 11 and the lightning rod 31 are close to each other and discharge occurs, a lightning strike is induced on the drone 10 or the wire 11, and the lightning surge received by the drone 10 or the wire 11 is transmitted to the charging device 30 via the wire 11. flows and is charged.
  • the wire 11 and the lightning rod 31 may be brought into contact.
  • the lightning energy charged by the charging device 30 may be used as driving energy for the vehicle.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of a charging system according to the second embodiment.
  • the charging system shown in the figure is composed of a drone 10 and a charging device 30.
  • the drone 10 holds the wire 11 and drops the wire 11 by remote control.
  • One end of the wire 11 is connected to the drone 10.
  • the drone 10 may be a Faraday caged drone 10.
  • the charging device 30 includes a lightning rod 31, a charging circuit 32, a launch device 33, and a wire 34.
  • the lightning rod 31 is a needle-shaped conductor and is connected to the launch device 33 with a metal wire 34.
  • the lightning rod 31 is connected to one end of the wire 34, and the other end of the wire 34 is connected to the charging device 30 by a conducting wire. That is, the lightning rod 31 is electrically connected to the charging device 30.
  • the charging circuit 32 is connected between the lightning rod 31 and ground. As in the first embodiment, the charging circuit 32 may be a combination of parallel connection and series connection of capacitors.
  • the launch device 33 is a device that launches the lightning rod 31 into the sky.
  • the launch device 33 launches the lightning rod 31 using gunpowder, air pressure, or the elasticity of rubber or springs. It is preferable to launch the lightning rod 31 to a height where surrounding people, buildings, or equipment can be protected by the protective angle method. This can prevent lightning from hitting unintended locations.
  • the vehicle When charging lightning energy, the vehicle is equipped with the drone 10 and the charging device 30, moves to an area where lightning is likely to occur, flies the drone 10 into the sky, and places the launch device 33 below the drone 10. .
  • a launch device 33 launches a lightning rod 31 in synchronization with the timing of dropping the wire 11 from the drone 10.
  • the tip of the wire 11 and the lightning rod 31 come close to each other and a discharge occurs, a lightning strike on the drone 10 or the wire 11 is induced, and the lightning surge received by the drone 10 or the wire 11 is transmitted through the wires 11, 34 and the lightning rod 31.
  • the battery flows to the charging device 30 and is charged.
  • the lightning rod 31 may be launched at the same timing as the wire 11 is dropped, or the lightning rod 31 may be launched toward the lower end of the wire 11 after the wire 11 is dropped.
  • the charging device 30 of this embodiment is a charging device 30 for charging by lightning via the wire 11 attached to the drone 10.
  • the charging device 30 includes a lightning rod 31 and a charging circuit 32 connected between the lightning rod 31 and ground.
  • a wire 11 is dropped from a drone 10 in the air toward a lightning rod 31 of a charging device 30, the lower end of the wire 11 and the lightning rod 31 are brought close to each other, and a discharge phenomenon is generated between the lower end of the wire 11 and the lightning rod 31.
  • the wire 11 is instantaneously grounded, and an ideal electric field is concentrated in the region 100 at the upper end of the wire 11 before the corona charge is diffused.
  • a lightning strike can be induced on the drone 10 or the wire 11, and a lightning surge flows to the charging circuit 32 via the wire 11 and the lightning rod 31.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)

Abstract

充電装置３０は、避雷針３１と、避雷針３１と接地との間に接続された充電回路３２とを備える。空中のドローン１０から充電装置３０の避雷針３１に向けてワイヤ１１を投下し、ワイヤ１１の下端と避雷針３１とを近接させる。ワイヤ１１の下端と避雷針３１との間で放電現象を発生させることで雷を誘発し、ワイヤ１１と避雷針３１を介して雷サージを充電回路３２に流す。

Description

充電装置
　本発明は充電装置に関する。
　落雷による被害をなくすために、雷雲下でドローンを飛ばして落雷を捕捉し、地上に導く技術が考案されている。非特許文献１では、空中から金属製のワイヤを投下し、雷を誘発する技術が提案されている。非特許文献２では、ドローンと充電装置を導線で接続し、落雷エネルギーを充電する技術が検討されている。
D. Wang, F. Wang, W. Lu, Y. Zhang, Q. Meng, and G. Zhang, "Triggering Lightning Discharges at Various Controllable Altitudes and Their Potential Applications", International Conference on Atmospheric Electricity, August 08-12, 2011, Brazil 「落雷制御・充電技術」、[online]、2021年12月03日、日本電信電話株式会社、インターネット〈 URL：https://www.rd.ntt/research/SE0010.html〉
　落雷エネルギーを充電するためには、雷を受けて、コンデンサまたはバッテリーに充電を行う必要がある。落雷エネルギーの効率的な充電のためには雷雲下で雷を誘発できればよい。
　接地された導電性の高構造物を利用すると高構造物への落雷を誘発しやすくなる。高構造物の先端では等電位面の間隔が狭くなる、つまり電界強度が高くなるため、雷雲から降りてきたステップトリーダに対するお迎え放電や雷雲に向かうステップトリーダが発生しやすい。一方で、高構造物の先端ではコロナ放電が発生しやすい。雷雲襲来時には、コロナ放電に伴い発生するコロナ電荷が空中に拡散してコロナ帯電層を構成する。コロナ帯電層は高構造物に対して静電シールドとして作用し、高構造物の先端の電界強度を弱める働きをする。つまり、コロナ帯電層が高構造物の先端の電界集中を緩和し、高構造物への落雷を妨げる可能性がある。
　また、非特許文献２の手法はドローンと充電装置とを導線で接続しているため、非特許文献１のワイヤを投下する手法が行えず、誘雷が困難である。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、落雷エネルギーの充電を効率的に行うことを目的とする。
　本発明の一態様の充電装置は、飛行体に取り付けたワイヤを介して雷による充電を行うための充電装置であって、避雷針と、前記避雷針と接地との間に接続された充電回路とを備え、前記飛行体から投下した前記ワイヤの下端と前記避雷針とを近接させて前記飛行体または前記ワイヤへの落雷を誘発し、前記ワイヤと前記避雷針を介して雷サージを前記充電回路に流す。
　本発明によれば、落雷エネルギーの充電を効率的に行うことができる。
図１は、実施例１の充電システムの構成の一例を示す図である。 図２は、ワイヤ落下時の等電位面の一例を示す図である。 図３は、ワイヤと避雷針との間で放電が発生したときの等電位面の一例を示す図である。 図４は、実施例２の充電システムの構成の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
　［実施例１］
　図１は、実施例１の充電システムの構成の一例を示す図である。同図に示す充電システムは、ドローン１０と充電装置３０で構成される。
　ドローン１０は、金属製のワイヤ１１を保持する。ドローン１０は、遠隔操作により、ワイヤ１１を投下する。ワイヤ１１の一端はドローン１０に繋げられており、ワイヤ１１の他端が投下される。
　ドローン１０への直撃雷によりドローン１０が飛行困難になるのを防ぐために、ドローン１０をファラデーケージで囲い、ワイヤ１１の一端をファラデーケージに繋げるとよい。例えば、ドローン１０の周りを格子状の導体で囲んでファラデーケージとする。ファラデーケージ付きドローン１０に落雷したとき、ファラデーケージの内部では電流による電界が打ち消し合うため、ドローン１０への影響を極めて小さくできる。ファラデーケージで受けた雷サージはワイヤ１１を介して充電装置３０へ流れる。
　充電装置３０は、避雷針３１と充電回路３２を備える。
　避雷針３１は針状または棒状の導体であって充電装置３０に導線で接続される。避雷針３１を柱状の構造物の先端に取り付けてもよい。
　充電回路３２は、避雷針３１と接地との間に接続される。破壊防止および充電量増加のため、充電回路３２はコンデンサの並列接続と直列接続を組み合わせて構成するとよい。例えば、充電回路３２は、複数のコンデンサを並列接続したコンデンサ群を複数個直列接続して構成する。
　ドローン１０から投下したワイヤ１１が避雷針３１の先端に近づくことで、ワイヤ１１の下端と避雷針３１との間で放電現象が発生し、落雷エネルギーが充電装置３０へ流れて充電される。
　ここで、ドローンを用いた誘雷技術について説明する。
　図２に示すように、空中に静止したドローン１０からワイヤ１１を投下すると、ワイヤ１１の周辺の等電位面は下に凸となり、ワイヤ１１の下端の電界強度が強くなる。
　ワイヤ１１の下端が大地面（避雷針３１）に接近し、ワイヤ１１の下端と避雷針３１とが近接すると放電が発生すると想定される。この放電により、ワイヤ１１は瞬時に接地状態となり、図３に示すように、ワイヤ１１の周辺の等電位面が上に凸に変化する。これにより、コロナ電荷が拡散するまえに、ワイヤ１１の上端の領域１００で理想的な電界集中が実現されて、ドローン１０またはワイヤ１１への落雷を誘発できる。
　落雷エネルギーを充電する際には、車両にドローン１０と充電装置３０を搭載して雷が発生しそうな地域に移動し、充電装置３０に接続された避雷針３１を配置するとともに、ドローン１０を上空に飛ばす。ドローン１０は、雷雲下の、ワイヤ１１の長さと避雷針３１の高さを合わせた高度を飛行する。ドローン１０から避雷針３１に向けてワイヤ１１を投下する。ワイヤ１１の先端と避雷針３１とが近接して放電が発生すると、ドローン１０またはワイヤ１１への落雷が誘発されて、ドローン１０またはワイヤ１１で受けた雷サージがワイヤ１１を介して充電装置３０へ流れて充電される。ワイヤ１１と避雷針３１とを接触させてもよい。
　なお、充電装置３０で充電される落雷エネルギーを車両の駆動エネルギーとして用いてもよい。
　［実施例２］
　図４は、実施例２の充電システムの構成の一例を示す図である。同図に示す充電システムは、ドローン１０と充電装置３０で構成される。
　ドローン１０は、実施例１と同様に、ワイヤ１１を保持し、遠隔操作によりワイヤ１１を投下する。ワイヤ１１の一端はドローン１０に繋げられる。ドローン１０はファラデーケージ付きドローン１０であってもよい。
　充電装置３０は、避雷針３１、充電回路３２、打ち上げ装置３３、およびワイヤ３４を備える。
　避雷針３１は針状の導体であって金属製のワイヤ３４で打ち上げ装置３３に接続される。ワイヤ３４の一端に避雷針３１が接続され、ワイヤ３４の他端は導線で充電装置３０に接続される。つまり、避雷針３１は充電装置３０と導通している。
　充電回路３２は、避雷針３１と接地との間に接続される。充電回路３２は、実施例１と同様に、コンデンサの並列接続と直列接続を組み合わせるとよい。
　打ち上げ装置３３は、避雷針３１を上空に打ち上げる装置である。例えば、打ち上げ装置３３は火薬、空気圧、あるいはゴムやバネの弾性を利用して避雷針３１を打ち上げる。周囲の人、建物、または設備が保護角法による保護範囲となる高さまで避雷針３１を打ち上げるとよい。これにより、意図しない場所への落雷を抑制できる。
　ドローン１０から投下したワイヤ１１と打ち上げた避雷針３１が近づくことで、ワイヤ１１と避雷針３１との間で放電現象が発生し、落雷が誘発され、落雷エネルギーが充電装置３０へ流れて充電される。
　落雷エネルギーを充電する際には、車両にドローン１０と充電装置３０を搭載して雷が発生しそうな地域に移動し、ドローン１０を上空に飛ばすとともに、ドローン１０の下方に打ち上げ装置３３を配置する。ドローン１０からワイヤ１１を投下するタイミングに合わせて打ち上げ装置３３が避雷針３１を打ち上げる。ワイヤ１１の先端と避雷針３１とが近接して放電が発生すると、ドローン１０またはワイヤ１１への落雷が誘発されて、ドローン１０またはワイヤ１１で受けた雷サージがワイヤ１１、３４と避雷針３１を介して充電装置３０へ流れて充電される。避雷針３１の打ち上げは、ワイヤ１１の投下と同じタイミングでもよいし、ワイヤ１１が投下された後、ワイヤ１１の下端に向けて避雷針３１を打ち上げてもよい。
　以上説明したように、本実施形態の充電装置３０は、ドローン１０に取り付けたワイヤ１１を介して雷による充電を行うための充電装置３０である。充電装置３０は、避雷針３１と、避雷針３１と接地との間に接続された充電回路３２とを備える。空中のドローン１０から充電装置３０の避雷針３１に向けてワイヤ１１を投下し、ワイヤ１１の下端と避雷針３１とを近接させ、ワイヤ１１の下端と避雷針３１との間で放電現象を発生させる。ワイヤ１１と避雷針３１との間で放電現象が発生するとワイヤ１１が瞬時に接地状態となり、コロナ電荷が拡散するまえに、ワイヤ１１の上端の領域１００で理想的な電界集中が実現される。その結果、ドローン１０またはワイヤ１１への落雷を誘発でき、ワイヤ１１と避雷針３１を介して雷サージが充電回路３２に流れる。
　１０　ドローン
　１１　ワイヤ
　３０　充電装置
　３１　避雷針
　３２　充電回路
　３３　打ち上げ装置
　３４　ワイヤ

Claims (3)

  1. 　飛行体に取り付けたワイヤを介して雷による充電を行うための充電装置であって、
    　避雷針と、
    　前記避雷針と接地との間に接続された充電回路とを備え、
    　前記飛行体から投下した前記ワイヤの下端と前記避雷針とを近接させて前記飛行体または前記ワイヤへの落雷を誘発し、前記ワイヤと前記避雷針を介して雷サージを前記充電回路に流す
    　充電装置。
  2. 　請求項１に記載の充電装置であって、
    　前記避雷針を上空に打ち上げる打ち上げ部を備え、
    　前記ワイヤを投下するタイミングに合わせて前記避雷針を打ち上げる
    　充電装置。
  3. 　請求項１または２に記載の充電装置であって、
    　前記充電回路は、複数のコンデンサを並列接続したコンデンサ群が複数個直列接続されている
    　充電装置。
PCT/JP2022/023159 2022-06-08 2022-06-08 充電装置 WO2023238290A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/023159 WO2023238290A1 (ja) 2022-06-08 2022-06-08 充電装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/023159 WO2023238290A1 (ja) 2022-06-08 2022-06-08 充電装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023238290A1 true WO2023238290A1 (ja) 2023-12-14

Family

ID=89117750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/023159 WO2023238290A1 (ja) 2022-06-08 2022-06-08 充電装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023238290A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004342518A (ja) * 2003-05-16 2004-12-02 Ebara Corp 誘雷方法、誘雷装置、風力発電装置における避雷方法及び風力発電装置
JP2014036570A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Northern Lights Semiconductor Corp 雷エネルギー貯蔵システム
US20190161204A1 (en) * 2017-11-28 2019-05-30 Thomas Riedel Aircraft, lightning-protection system, and method of providing the lightning protection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004342518A (ja) * 2003-05-16 2004-12-02 Ebara Corp 誘雷方法、誘雷装置、風力発電装置における避雷方法及び風力発電装置
JP2014036570A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Northern Lights Semiconductor Corp 雷エネルギー貯蔵システム
US20190161204A1 (en) * 2017-11-28 2019-05-30 Thomas Riedel Aircraft, lightning-protection system, and method of providing the lightning protection

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARAI, NARUTO, MASUDA, TOSHIHISA, MARUYAMA, MASATO, KATO, JUN: "B-15-19 Efforts for Construction of Lightning Capture Systems that Use Drones. ", PROCEEDINGS OF IEICE SOCIETY CONFERENCE, 31 August 2021 (2021-08-31), pages 300, XP009550980 *
TESHIMA, TAKERU; HATANO, YOU; WU, TING; WANG, DAOHONG; TAKAGI, NOBUYUKI: "Development of Artificial Lightning Triggering Technology with Drones", PROCEEDINGS OF THE TOKAI-SECTION JOINT CONFERENCE ON ELECTRICAL, ELECTRONICS, INFORMATION, AND RELATED ENGINEERING; SEPTEMBER 3 - 4, 2018, 24 August 2018 (2018-08-24), JP, pages E4-3, XP009551304 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2020200901B2 (en) Passive compound strong-ionization discharging plasma lightning rejection device
JP4933560B2 (ja) 避雷装置：湿潤／乾燥状態におけるグローに基づいたストリーマインヒビタ
US7960647B2 (en) Lightning protection device: wet/dry field sensitive air terminal
JP2010205687A (ja) 避雷装置
CN109835491A (zh) 飞行器、避雷系统以及用于提供雷电保护的方法
CN111247876A (zh) 雷击抑制型避雷装置
AU684051B2 (en) A lightning conductor having an initiator device using a sliding electrical discharge along a dielectric
WO2023238290A1 (ja) 充電装置
CN105305233A (zh) 一种主动避雷器
KR100856719B1 (ko) 피뢰장치
CN112117651A (zh) 一种库仑力牵引反冲间歇遮断电弧方法及避雷针
CN110100504B (zh) 落雷抑制型避雷装置
CN101483963B (zh) 电荷引雷的方法和装置
JP6896728B2 (ja) 風力タービンの回転翼に組み込まれる電気システムにおける雷電流分布に影響を与えるための方法
RU2767515C1 (ru) Устройство для молниеотвода от привязного коптера
CN109103863B (zh) 一种基于位移电流的可变电容型雷电电磁中和器
CN207038925U (zh) 架空输电线路无源等离子拒雷系统
WO2023248333A1 (ja) 誘雷装置
KR20080035556A (ko) 피뢰장치
CN208767613U (zh) 一种接闪杆
JP6659046B2 (ja) 落雷抑制型避雷装置
JP6356311B1 (ja) 落雷制御装置
CN215343349U (zh) 一种基于接闪装置的防雷保护系统
JP4325445B2 (ja) 衛星構造体及び、放電装置付きアンテナ
CN109452259A (zh) 一种自感应的静电驱鸟器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22945793

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1