JPS63245971A - Lightening energy storage device - Google Patents
Lightening energy storage deviceInfo
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
この発明は、雷エネルギーを電磁エネルギーとして貯蔵
できる雷エネルギーの貯蔵装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a lightning energy storage device capable of storing lightning energy as electromagnetic energy.
〈従来の技術〉
雷は、強力な電磁エネルギーを保有しており、落雷の多
い地方では、この強力なエネルギーにより、火災、感電
死等の落雷事故が発生することが多く、常にこのような
危険性と対面しているといえる。そこで、この雷エネル
ギーを貯蔵することにより逆に利用して省エネルギーの
一助としたいという要望がある。<Conventional technology> Lightning contains powerful electromagnetic energy, and in regions where lightning strikes are common, this powerful energy often causes lightning accidents such as fires and electrocutions. It can be said that he is facing his sexuality. Therefore, there is a desire to store this lightning energy and use it to help save energy.
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかし、雷エネルギーを利用するためのエネルギー貯蔵
装置は、未だ実現されていない。これは、雷エネルギー
を電磁エネルギーとして蓄える手段が開発されていなか
ったことによる。<Problems to be Solved by the Invention> However, an energy storage device for utilizing lightning energy has not yet been realized. This is because no means had been developed to store lightning energy as electromagnetic energy.
〈発明の目的〉
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
雷エネルギーをそのまま電磁エネルギーの形として貯蔵
できる雷エネルギーの貯蔵装置を提供することを目的と
する。<Object of the invention> This invention was made in view of the above problems, and
It is an object of the present invention to provide a lightning energy storage device that can store lightning energy as it is in the form of electromagnetic energy.
く問題点を解決するための手段〉
上記目的を達成するため、この発明の雷エネルギーの貯
蔵装置は、避雷針に接続された超電導コイルを含む開閉
可能なループを有し、このループ全体が超電導材で構成
されているものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the lightning energy storage device of the present invention has an openable and closable loop including a superconducting coil connected to a lightning rod, and the entire loop is made of superconducting material. It is made up of.
く作用〉
上記構成による雷エネルギーの貯蔵装置によれば、超電
導材は、超電導状態において、電気抵抗が０になり大き
な電流を流すことができるので、避°雷針に誘引された
雷により流れる電流を上記ループへ導き、その後、この
ループを閉鎖して超電導材で連続される閉ループを構成
すれば、その中で、電流が流れ続け、ループ内に電磁エ
ネルギーを貯蔵することができる。According to the lightning energy storage device with the above configuration, the superconducting material has zero electrical resistance in the superconducting state and can flow a large current, so the current flowing due to lightning attracted to the lightning rod is is introduced into the loop, and then this loop is closed to form a closed loop continuous with superconducting material, in which current continues to flow and electromagnetic energy can be stored within the loop.
〈実施例〉
次いで、この発明の実施例について図を参照しながら以
下に説明する。<Example> Next, an example of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図は本発明の雷エネルギーの貯蔵装置（１）の一実施例
を示す回路図であり、避雷針（りと、避雷針（２）と接
地（Ｅ）との間に接続されたループ（３）とを主な構成
としている。The figure is a circuit diagram showing an embodiment of the lightning energy storage device (1) of the present invention. The main structure is
ループ（３）は、超電導コイル（４）と開閉接点等の電
流の流れる部分が超電導材からなる第１開閉器（５）と
が、超電導線材（８）により互いに並列に接続された構
成となっている。The loop (3) has a configuration in which a superconducting coil (4) and a first switch (5) in which current flowing parts such as switching contacts are made of superconducting material are connected in parallel to each other by a superconducting wire (8). ing.
また、ループ（３）と接地（Ｅ）との間には、電流セン
サ（６）、第２開閉器（７）がこの順に直列に接続され
ている。Furthermore, a current sensor (6) and a second switch (7) are connected in series in this order between the loop (3) and the ground (E).
第１．２開閉器（５） （７）は、電流センサ（６）の
検知電流に基づいて、それぞれ開閉されるものである。The 1.2 switches (5) and (7) are opened and closed, respectively, based on the current detected by the current sensor (6).
すなわち、電流センサ（６）を流れる電流が所定の値（
以下基準値Ｉｓという）に達していない時は、第１開閉
器（５）が開放し、第２開閉器（７）が閉鎖している（
以下開ループ状態という）。また、所定値１ｓに達した
時は、第１開閉器（５）が閉鎖し、第２開閉器（７）が
開放してその状態を維持する（以下閉ループ状態という
）。That is, the current flowing through the current sensor (6) reaches a predetermined value (
When the reference value Is has not been reached (hereinafter referred to as reference value Is), the first switch (5) is open and the second switch (7) is closed (
(hereinafter referred to as open-loop state). Further, when the predetermined value 1 s is reached, the first switch (5) closes and the second switch (7) opens to maintain this state (hereinafter referred to as a closed loop state).
したがって、上記開ループ状態では、避雷針■の下端か
ら、超電導コイル（４）、電流センサー（６）、第２開
閉器（７）、接地（Ｅ）へと電流路が形成される。Therefore, in the open loop state, a current path is formed from the lower end of the lightning rod ■ to the superconducting coil (4), the current sensor (6), the second switch (7), and the ground (E).
そして、上記閉ループ状態では、第２開閉器（７）が開
放されて、超電導コイル（４）、第１開閉器（５）及び
これらを接続する超電導線材（！３）により全体が超電
導材で連続された閉ループが形成され、この状態が維持
されることになる。In the closed loop state, the second switch (7) is opened, and the superconducting coil (4), the first switch (5), and the superconducting wire (!3) connecting these make the entire structure continuous with superconducting material. A closed loop is formed and this state is maintained.
上記ループ（３）を構成する超電導材は、超電導材用原
料を焼結等することによって製造され、その原料として
は、超電導物質を構成する元素を含有するものであれば
単体、化合物のいずれの形態でも使用し得る。上記元素
としては、周期律表１族、■族および■族並びに酸素、
窒素、フッ素、炭素および硫黄等が例示される。The superconducting material constituting the above loop (3) is manufactured by sintering the raw material for the superconducting material, and the raw material can be either a simple substance or a compound as long as it contains the elements constituting the superconducting material. It can also be used in the form The above elements include Groups 1, 2 and 3 of the periodic table, oxygen,
Examples include nitrogen, fluorine, carbon and sulfur.
より詳細には、上記超電導材は、Ｉａ族元素、ｎａ族元
素およびＩＩＩａ族元素から選ばれた少なくとも一種の
元素、Ｉｂ族元素、ＩＩｂ族元素およびＩＩＩｂ族元素
から選ばれた少なくとも一種の元素、および酸素、窒素
、フッ素、炭素、硫黄から選ばれた少なくとも一種の元
素を含有している。上記周期律表Ｉ族元素のうち、Ｉａ
族元素としては、Ｌ ｉ％Ｎ ａ ｓ Ｋ ｓ Ｒｂ
ＳＣｓ等が挙げられ、Ｉｂ族元素としては、Ｃｕｓ Ａ
ｇおよびＡｕが挙げられる。また、周期律表■族元素の
うち、ＩＩａ族元素としては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ
、ＢａおよびＲａが挙げられ、■ｂ族族元としては、Ｚ
ｎ。More specifically, the superconducting material includes at least one element selected from Group Ia elements, Group Na elements, and Group IIIa elements, at least one element selected from Group Ib elements, Group IIb elements, and Group IIIb elements, and at least one element selected from oxygen, nitrogen, fluorine, carbon, and sulfur. Of the above Group I elements of the periodic table, Ia
Group elements include Li%N a s K s Rb
SCs etc., and as Ib group elements, Cus A
g and Au. Also, among the elements of Group I of the periodic table, Group IIa elements include Be, Mg, Ca, and Sr.
, Ba and Ra, and the ■b group element is Z
n.
Ｃｄ等が挙げられる。周期律表■族元素のうち、ＩＩＩ
ａ族元素としては、Ｓｃ、Ｙやランタノイド系元素であ
るＬａ５ＣｅＳＧｔｌ Ｌｕ等、アクチノイド系元素で
あるＡｃ、Ｔｈ、Ｐａ、Ｃｆ等が挙げられる。また、■
ｂ族元素としては、Ａ１、Ｑａｓ Ｉ ｎｓ ＴＪ等が
挙げられる。上記元素のうち、Ｉｂ族元素、ＩＩａ族元
素、ｍａ族元素、ランタノイド系元素および酸素から選
ばれた元素が好ましい。なお、周期律表Ｉｂ族元素のう
ちＣｕが好ましい。また、上記周期律表■ａ族元素のう
ち、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅが好ましく、周期律表ＩＩＩａ族
元素のうち、ＳＣ％ＹＳＬａが好ましい。Examples include Cd. III of group III elements of the periodic table
Examples of group a elements include Sc, Y, lanthanide elements such as La5CeSGtlLu, and actinide elements such as Ac, Th, Pa, and Cf. Also,■
Examples of group b elements include A1, Qas Ins TJ, and the like. Among the above elements, elements selected from Group Ib elements, Group IIa elements, Group Ma elements, lanthanide elements, and oxygen are preferred. Note that among the elements of group Ib of the periodic table, Cu is preferable. Further, among the elements of group IVa of the periodic table, Sr, Ba, and Be are preferable, and among the elements of group IIIa of the periodic table, SC%YSLa is preferable.
また、上記ループ（３）を構成する超電導材は、一般式
（ＡＢ）Ｃ０
１−ｘ ｘ ２ ４−ｙ
（式中ＡまたはＢは、周期律表Ｉａ族、ＩＩａ族及びＩ
ＩＩａ族より選択された少なくとも一種の元素を示し、
Ｃは、周期律表Ｉａ族、ＩＩａ族及びＩＩＩａ族より選
択された少なくとも一種の元素を示し、０は、酸素を示
し、係数Ｘ及びｙは、それぞれ、０ ＜ｘ＜１ 、１
＜’！＜４の関係式を充足する）で表される組成のもの
が、特に好ましい。−なお、ループ（３）は、超電導状
態を維持するために、臨界温度以下に冷却されている。In addition, the superconducting material constituting the loop (3) has the general formula (AB) C0 1-x x 2 4-y (wherein A or B represents Group Ia, Group IIa, and I
At least one element selected from Group IIa,
C represents at least one element selected from Group Ia, Group IIa, and Group IIIa of the periodic table, 0 represents oxygen, and coefficients X and y are 0 < x < 1, 1, respectively.
<'! Particularly preferable are those having a composition represented by the formula <4 (satisfying the relational expression 4). - Note that the loop (3) is cooled below a critical temperature in order to maintain a superconducting state.
上記実施例によれば、開ループ状態で、避雷針（２）に
落雷すると、これにより生じる電流が避雷針（２）の下
端から、超電導コイル（４）、電流センサ（６）、第２
開閉器（７）を通じて形成された電流路に流れ始める。According to the above embodiment, when the lightning rod (2) is struck by lightning in an open loop state, the resulting current flows from the lower end of the lightning rod (2) to the superconducting coil (4), the current sensor (6), and the second
It begins to flow in the current path formed through the switch (7).
そして、超電導コイル（４）内に流れる電流が増加する
に連れて、エネルギーが超電導コイル（４）内に蓄積さ
れ、それと共に電流センサー（６）を流れる電流値も増
加していく。そして、上記所定値！Ｓに達すると電流セ
ンサ（６）の検知により各開閉器（５）（７）が作動し
て、上記閉ループ状態となり、この状態が維持される。As the current flowing through the superconducting coil (4) increases, energy is accumulated within the superconducting coil (4), and the value of the current flowing through the current sensor (6) also increases. And the above prescribed value! When S is reached, the switches (5) and (7) are activated by the detection by the current sensor (6), resulting in the closed loop state, and this state is maintained.
したがって、超電導コイル（４）内に蓄積されたエネル
ギーが電流として閉ループ内を流れ続け、雷エネルギー
が電磁エネルギーとしてループ（３）内に貯蔵できるこ
ととなる。Therefore, the energy stored in the superconducting coil (4) continues to flow in the closed loop as a current, and the lightning energy can be stored in the loop (3) as electromagnetic energy.
なお、上記電流センサ（６）が電流を検出してから第１
．２開閉器（５） （７）が実際に作動するまでには若
干時間（作動時間）がかかるので、基準値１ｓを電流セ
ンサ（６）の定格電流付近に設定すると、電流が上記基
準値Ｉｓに達したことを検出した後、第２開閉器（７）
を開放するまでにさらに大きな電流が電流センサ（６）
へ流れ、定格電流を超えて電流センサ（６）が損傷する
ことがある。また、基準値１ｓが小さすぎると、雷電流
が流れ始めた後、第２開閉器のを開放し、第１開閉器（
５）を閉鎖するまでの時間が短すぎて全ての雷電流をル
ープ（３）内に閉じ込めることができないといった事態
が発生し、危険である。Note that after the current sensor (6) detects the current, the first
．． Since it takes some time (operation time) for the 2 switches (5) and (7) to actually operate, if the reference value 1s is set near the rated current of the current sensor (6), the current will reach the above reference value Is. After detecting that the second switch (7) has been reached,
A larger current flows through the current sensor (6) until it opens.
The current may exceed the rated current and damage the current sensor (6). In addition, if the reference value 1s is too small, after the lightning current starts flowing, the second switch will be opened and the first switch (
The time required to close loop (5) is too short and all the lightning current cannot be contained within loop (3), which is dangerous.
この観点から基準値Ｉｓを設定する必要がある。しかし
、各開閉器（５） （７）の作動時間が落雷の持続時間
と同程度またはこれより長ければ、落雷後各開閉器（５
） （７）が作動するまでに全てのエネルギーを超電導
コイル（４）内に閉じ込めることができるので、基準値
Ｉｓを充分小さい値に設定してもよい。From this point of view, it is necessary to set the reference value Is. However, if the operating time of each switch (5) (7) is equal to or longer than the duration of the lightning strike, each switch (5)
) Since all the energy can be confined within the superconducting coil (4) until (7) is activated, the reference value Is may be set to a sufficiently small value.
以上のように、貯蔵されたエネルギーを停電時及び使用
電力のピーク時に補助電源として、利用することができ
る。特に、雷の多い地方では、雷エネルギーを有効に利
用することができる。As described above, the stored energy can be used as an auxiliary power source during power outages and peak power usage times. Especially in regions where lightning is common, lightning energy can be used effectively.
また、前記一般式からなる超電導材の臨界温度は、８０
Ｋを超えるもの多く、超電導材の冷却材として、汎用的
且つ安価な液体窒素を使用することができるので、エネ
ルギー貯蔵回路を冷却するための冷却装置、及びその他
の補助装置の設計製造等を容易且つ安価に行うことがで
きる。さらに、機構も簡素化できるので、保守点検も容
易である。In addition, the critical temperature of the superconducting material formed by the above general formula is 80
Since liquid nitrogen, which is general-purpose and inexpensive, can be used as a coolant for superconducting materials, it is easy to design and manufacture cooling devices for cooling energy storage circuits and other auxiliary devices. Moreover, it can be performed at low cost. Furthermore, since the mechanism can be simplified, maintenance and inspection are also easy.
なお、この発明の雷エネルギー貯蔵装置（１）は、上記
実施例に限定されるものでなく、例えば、ループ（３）
として、超電導コイル（４）を複数個設けたものでもよ
く、その他この発明の要旨を変更しない範囲で種々の設
計変更を施すことができる。Note that the lightning energy storage device (1) of the present invention is not limited to the above embodiments, and for example, the lightning energy storage device (1)
Alternatively, a plurality of superconducting coils (4) may be provided, and various other design changes may be made without departing from the gist of the present invention.
次に、−実験例を以下に示す。Next, an experimental example is shown below.
雷エネルギー貯蔵装置の閉ループを構成する超電導材と
しては、その原料として、Ｌａ ２０ｓ ｓＳｒ Ｃｏ
ｔ 、Ｃｕ Ｏを用い、
混合比がＬａ ： Ｓｒ ： Ｃｕ −１，６：０．４
： １となるように混合焼結したものを用いた。The superconducting material constituting the closed loop of the lightning energy storage device is La 20s sSr Co.
t, CuO was used, and the mixing ratio was La:Sr:Cu-1,6:0.4.
: 1 was mixed and sintered.
この雷エネルギー貯蔵装置により実験を行った結果、こ
の貯蔵装置は良好に作動し、雷エネルギーを１００ＫＷ
ｈのエネルギーとして貯蔵することができた。As a result of experiments conducted using this lightning energy storage device, it was found that this storage device works well and can store lightning energy up to 100KW.
It was possible to store it as energy.
〈発明の効果〉
以上のように、この発明の雷エネルギー貯蔵装置によれ
ば、全体が超電導材で連続された開閉可能なループを構
成することができるので、避雷針に落雷するとこれによ
り生じる電流を上記ループへ導き、その後、ループを閉
鎖して閉ループを構成すれば、その中で、電流が流れ続
けることとなり、雷エネルギーを電磁エネルギーとして
ループ内に貯蔵することができる。さらに、貯蔵された
エネルギーは、停電時及び使用電力のピーク時に補助電
源として利用することができ、特に、雷の多い地方では
、有効に利用することができるという特有の効果を奏す
る。<Effects of the Invention> As described above, according to the lightning energy storage device of the present invention, a continuous loop that can be opened and closed is made entirely of superconducting material. If the above loop is introduced and the loop is then closed to form a closed loop, current will continue to flow within the loop, and lightning energy can be stored in the loop as electromagnetic energy. Furthermore, the stored energy can be used as an auxiliary power source during power outages and peak times of power usage, and has the unique effect of being able to be used effectively, especially in areas where lightning is common.
図は、雷エネルギー貯蔵装置の実施例を示す回路図。
（１）・・・雷エネルギー貯蔵装置
（２）・・・避雷針 （３）・・・ループ
（４）・・・超電導コイルThe figure is a circuit diagram showing an embodiment of a lightning energy storage device. (1)...Lightning energy storage device (2)...Lightning rod (3)...Loop (4)...Superconducting coil
Claims (1)
ループを有し、このループ全体が超電導材で構成されて
いることを特徴とする雷エネルギーの貯蔵装置。 ２、上記超電導材が、周期律表Ｉａ族元素、IIａ族元素
およびIIIａ族元素から選ばれた少なくとも一種の元素
、Ｉｂ族元素、IIｂ族元素およびIIIｂ族元素から選ば
れた少なくとも一種の元素、および酸素、窒素、フッ素
、炭素、硫黄から選ばれた少なくとも一種の元素を含有
している上記特許請求の範囲第１項記載の雷エネルギー
の貯蔵装置。 ３、上記超電導材が、一般式 （Ａ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘ）＿２ＣＯ＿４＿−＿ｙ （式中ＡまたはＢは、周期律表Ｉａ族、IIａ族及びIII
ａ族より選択された少なくとも一種の元素を示し、Ｃは
、周期律表Ｉａ族、IIａ族及びIIIａ族より選択された
少なくとも一種の元素を示し、Ｏは、酸素を示し、係数
ｘ及びｙは、それぞれ、０＜ｘ＜１、１＜ｙ＜４の関係
式を充足する）で表される組成のものである上記特許請
求の範囲第２項記載の雷エネルギーの貯蔵装置。[Claims] 1. A lightning energy storage device characterized in that it has an openable and closable loop including a superconducting coil connected to a lightning rod, and the entire loop is made of a superconducting material. 2. The superconducting material contains at least one element selected from Group Ia, IIa and IIIa elements of the periodic table, at least one element selected from Ib group elements, IIb group elements and IIIb group elements, and at least one element selected from oxygen, nitrogen, fluorine, carbon, and sulfur. 3. The superconducting material has the general formula (A_1_-_xB_x)_2CO_4_-_y (wherein A or B is a group Ia, group IIa, or III of the periodic table).
represents at least one element selected from group a, C represents at least one element selected from group Ia, group IIa, and group IIIa of the periodic table, O represents oxygen, and coefficients x and y are , 0<x<1 and 1<y<4, respectively).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080405A JPS63245971A (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Lightening energy storage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080405A JPS63245971A (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Lightening energy storage device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63245971A true JPS63245971A (en) | 1988-10-13 |
Family
ID=13717381
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62080405A Pending JPS63245971A (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Lightening energy storage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63245971A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1987
- 1987-03-31 JP JP62080405A patent/JPS63245971A/en active Pending
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