(57)【要約】【課題】  コヒーラの持つ静電誘導による空間電位検知機能を利用して雷雲の接近または発達を検知し、警報を発することにより、雷害を最小限にとどめる機能を有する装置。【解決手段】  コヒーラは電荷の移動を非常に高感度に検知できる機能を持っている。この性質を利用して極めて単純な回路構成により、雷雲による空間電位の変動を検知することに成功した。その結果小型軽量の雷検知器が完成した。本発明が市民生活の多くの場において活用されるならば、雷害に起因する多くの問題が解決されることは疑いない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明の検雷器は、静電感応素子であるコヒーラを利用して、雷雲の接近による空間電界の高まりを検知し、その結果から落雷の可能性を予知し、さらに無線回線を通じて警報を発しまたは解除する装置であり、次の４部から構成される。
１．  空間電位感応部  ２．誘導電荷検出部  ３．テレメトリ部  ４．電荷中和部
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、コヒーラの静電感応機能を利用して、雷雲による空間の帯電状態を検出し、その空間電界の変化から雷雲の接近を予測し、通報する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  古来落雷による人的並びに物的な損害は極めて大きい。しかし落雷の原因である雷雲の発生と発達はある程度予測できても、その場所、時刻および移動などを特定しまたは予知することは難しいとされてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明が解決しようとする課題は、空間電界の上昇を感度のいい簡単な装置により検知し、その結果から雷雲の接近を検出して落雷を予知し，無線回線を通じて警報を発することにより、落雷による人的または物的な被害を最小限に止める方策を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  課題を解決するために、本発明は静電感応機能を有するコヒーラを利用する。コヒーラは、細い絶縁性パイプの中に２つの電極を１ミリ程度の間隔で対向させ、その間に金属粉をゆるく詰めた構造を持つ。通常は両電極間に、数ボルト程度の直流または交流のバイヤス電圧をかけても絶縁状態が保たれるが、その値がある限界値を超えるか、またその結果として電極間に電荷の移動が起こると、コヒーラは導通状態に変わる。【０００５】  本発明は、空間電位感応部、誘導電荷検出部、テレメトリ部と電荷中和部とから成る。空間電位感応部は雷雲の発達または接近による空間電位の高まりを、高く掲げた金属網により検知し、その電位を室内の誘導金属板に導く。【０００６】  誘導電荷検出部はこの空間電位をコヒーラ回路と電池並びにリレーとから成る電荷検出回路により数秒ごとに検出する。その検出は、後述の電荷中和部内臓の発掘器出力パルスにより、コヒーラの一端をアースしてコヒーラ内の電荷の移動を起こさせることにより行われる。検出された空間電位の高まりは電圧パルスとなって出力されるので、テレメトリ部はそのパルスにより無線回線を通じて雷警報センタに報知するための雷警報送信回路を制御する。【０００７】  電荷中和部は検出頻度を規定する発振器を持ち、その出力パルスにより一定時間間隔毎に誘導電位を検出すると共に、誘導電荷検出回路に残る電荷を中和して次の検出を待つ機能も備えている。【０００８】  本検雷器の動作を図１により空間電位感応部から説明する。１は地上約１０メートルの高さに水平に吊るした金属網であって、雷雲と地表間の電位差に比例した空間電位を保ち、その値を室内のコンデンサ電極板２に移す機能を持つ。【０００９】  コンデンサ電極板２はコンデンサ絶縁板３と接地電極板４と共にコンデンサを形成し、接地電極板４を接地することにより、コンデンサ電極板２に誘起された空間電位は雷雲の電位に比例した電位としてコンデンサに保持される。【００１０】  次に誘導電荷検出部の動作を説明する。誘導金属板５は静電誘導により電極板２の持つ空間電位に比例した電荷を誘起し、それをコヒーラ７に伝達する機能を持つ。コヒーラ７は、リレー１０と電池１１と電源スイッチ１２とで直列回路を形成する。【００１１】  コンデンサ電極板２と誘導金属板５の間の空間に置かれた回転円盤６は、半分を金属膜で覆った絶縁体円盤であって、周期５秒程度の速さで回転する。金属膜はブラシを介して接地されている。従って回転円盤６の半円形金属膜が誘導金属板５の直上にくると、空間電位が遮られる。その時電荷の中和を行う。それに対して、回転円盤６の絶縁体部が誘導金属板５の直上にくると、それに空間電位が誘導され、その時コヒーラ７の一端をアースすると電荷の移動が起こる。【００１２】  コヒーラ７に電荷の移動が起こるとコヒーラ７は導通状態となり、リレー１０が作動して発光ダイオード１３が光り、同時にバイブレータ８が作動して、密着して取り付けられたコヒーラ７を振動させ、その結果コヒーラ７は絶縁状態に戻る。それと共にリレー１０が内蔵する二極双投スイッチは元に復する。バイブレータ８と並列に接続された並列コンデンサ９は発光ダイオード１３の発光時間を長くするためのものである。【００１３】  テレメトリ部の動作を説明する。雷警報送信回路１４は、リレー１０が作動してその１接点が閉じることにより無線回路が作動し、雷雲の接近を知らせる警報信号が発射される。【００１４】  電荷中和部の動作を説明する。パルス発生回路１５は周期約５秒の矩形パルス電圧を２秒間発生して内蔵の電荷中和スイッチ１６を周期的に開閉する。もし誘導金属板５に電荷が誘起されていれば、スイッチ１６を閉じることにより、電位的に浮いている誘導電荷検出回路内の電荷が接地金属板１７に流れ、それが引き金となってコヒーラ７が導通状態になり誘導電荷が検出される。検出後も回転円盤６により一旦空間電位を遮断して中和回路１５を動作させ誘導電荷検出回路に残った電荷を中和消去する。
【発明の効果】
【００１５】  一般的に高度数百メートルにある雷雲は落雷時には数百万ボルトに帯電していると言われている。この値を高さ１０メートルに置いた空間電位感応金属網での電位に換算すると、１万から１０万ボルトになる。本発明による試作機のコンデンサ板に５００ボルトの電圧を印加したところ本機は動作したので、試作機がもし野外に置かれていて雷雲が発達する状況にあったとすると空間電位の高まりを検知する能力は十分あることがわかった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  静電誘導センサーであるコヒーラ７には、直径約２００ミクロンの球状金属粉を直径約６ミリのアクリルパイプ中の対向する２つの電極間にゆるく詰めた高感度コヒーラを用いる。リレー１０には直流３ボルトの２極双投接点付きリレーを用いる。これにより電池１１には３ボルトの乾電池を用いることができ、装置全体を小型軽量に実現できる。コヒーラ７を絶縁状態に戻すバイブレータ８は携帯電話に多用されている全長１センチほどのもので、１０００マイクロファラッドのコンデンサ９と並列に用いることにより、発光ダイオード１３の発光時間を長くし見易くすることができる。【００１７】  検雷器は、降雨時または高湿度の環境下で使用されるので、電荷の漏洩には十分な対策が必要であり、容器は密閉型とし、電気的配線のみが外部に接続される。また海水浴場やゴルフ場など、開けた場所で使用される場合が多いと予想されるので、装置は小型軽量で消費電力の少ないことが望まれる。さらに空間電位の高い環境で使われるので、高電圧に弱い半導体の使用は好ましくなく、この点で本発明は検雷器として最適であると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】  落雷による人的、物的被害は計り知れないほど大きく、その対策は古くから望まれていた。最近は雷予報も天気予報に組み込まれ、逐次放送されるようになった。しかし雷雲の発達は急速で突発的であって、雷予報の追随できない場合も多い。
本発明は、小型で廉価なので、海水浴場やゴルフ場などの開空間に適宜な密度で配備できる。また雷雲の発達の経過を見ながら、素早い対応をとることができるので極めて有用な装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  本発明の検雷器のブロック図である。
【符号の説明】
【００２０】  １  空間電位感応金属網
２  コンデンサ電極板
３  コンデンサ絶縁板
４  接地電極板
５  誘導電極板
６  回転円板
７  コヒーラ
８  バイブレータ
９  並列コンデンサ
１０  リレー
１１  電池
１２  電源スイッチ
１３  発光ダイオード
１４  雷警報送信回路
１５  電荷中和回路
１６  電荷中和スイッチ
１７  接地金属板
【図１】
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