DISRUPTIVE DISCHARGE COILの検討

 製作するにあたり、詳細を詰めていこうと思う。

まず、オリジナルはコイルを絶縁油の中に入れているが、製作を簡単にしたいので絶縁油は使わないものにする。その代わり、ワイヤーの耐圧を高くし、電源電圧を低めにする。ワイヤーはUL3239（AWG22, 20kV）という型番で、液晶バックライトなどに使われていた耐圧が20kVのものを使う。だから、2次コイルの出力が最大でも20kVまでとなる。スパーク長であれば20㎜程度となる。まずは、そういうものを作る。

二次コイルの共振周波数は、27.12MHzを目標とする。ISMバンドを利用することで、他の機器への影響がなるべく出ないようにする。この周波数帯は、工業用高周波加熱装置や半導体製造用プラズマ装置に利用されるものだから、問題が生じにくいのではないかと思う。

それから、27.12MHzの波長は11メートルで、この長さのワイヤーであれば手頃な大きさのコイルがつくれそうだと感じた。

テスラの作ったオリジナルコイルを挿絵から解析してみると、

一次コイルは24Turn×4層で、仕上がり外形がΦ80㎜、ホビンはΦ20㎜程度。

二次コイルは10Turn×26層で、仕上がり外形がΦ240㎜、ホビンはΦ80㎜＋α、コイル幅は30㎜。（→使用されたワイヤーはΦ3㎜のゴム被覆？）

ワイヤー径が3㎜として、一次コイルのワイヤー長が18.7メートルぐらいで二次コイルは64.5メートルぐらいになる。これらワイヤー長の比率は、64.5÷18.7＝3.45倍。整数倍にはなっていないようである。一次側にはコンデンサがついていることや無誘導巻きになっていること、中間にスパークギャップがあるなど複雑すぎる。一般的なアンテナの共振にバリコンを用いて共振周波数を下げるように調整する。また、無誘導巻きにするとリアクタンス成分が減少する。こういうことが結果的に一次コイルの共振周波数を低めに誘導しているのではないかと仮定。であれば、一次コイルの見掛け上のワイヤー長は長くなり上記の比率は2倍ないしは3倍になっていると考えられなくもない。

テスラコイルの場合、二次コイルが支配的であり共振周波数となり、一次コイルは共振周波数にあまり寄与しない。いや、寄与しないというよりも、二次コイルに合うように調整している。

ワイヤー長がそのまま共振周波数とはならないが、参考までに波長λを算出してみる。すると、二次コイル側から299792458[m/s]÷64.5[m]=4.65MHz。

しかしながら、この一次コイルと二次コイルの組み合わせを左右対称に２組利用する。

となると、左右合わせてλとなる可能性が高くなる。つまり二次コイルはλ/2で共振するのではないかと考えられる。であれば、4.65MHzの半分の2.32MHzということになりそうだ。

そして、今回作る予定のコイルは、27.12MHzにしたい。

まずワイヤー長を決めたいが実験してみないと分からない。

オリジナルコイルは、ワイヤー長の比が3.45倍だったが、ここは2倍で進めてみようと思う。

一次コイルをλ/4の2.764メートルとする。二次コイルはその2倍の5.527メートルとする。

今回使用するワイヤーUL3239はΦ2.5㎜。ここからスプレッドシート上で寸法を決めていく。

その結果、一次コイルはコアにVP25水道用塩ビパイプ（外径32㎜、内径25㎜）を使い一層目が12Turn、二層目が11Turn（トータル23Turn）、コイル仕上がり外形42㎜、コイル長さ30㎜。

二次コイルはコアがVU40水道用塩ビパイプ（外径48㎜、内径44㎜）を使い、4Turn×7層（トータル27Turn）、コイル仕上がり外形83㎜、コイル長さ12.5㎜。

巻き数比は1.174倍であり、ほとんど昇圧しないだろうなと思う。油絶縁をつかわないので良しとする。第一目標は共振周波数の確認。

5連スパークギャップを追加で製作した

 実験をするためには、もうひとつスパークギャップが必要だったので少し小さめにした5連スパークギャップも追加で作った。

小さめとは言うものの、ボルトの取り付け間隔は同じなので、ギャップの数が２つ少ないだけ。

木材などにねじ止めできるように、３Dプリンターで出力した簡単な足をつけた。（青色部分）

7連スパークギャップを作った

DISRUPTIVE DISCHARGE COILの実験にはスパークギャップが必要だ。

そこで、 この絵

テスラ本に紹介されているスパークギャップを真似て作ってみた。

実際に真似たのは、こちらのサイトにあった、この画像だが。

そして作ったものがこれ。

実験に使用する予定の電源電圧が15kV、60Hzなので、耐圧などは20kV程度あれば良いかと思い、コンパクトにした。

両サイドのネジを回してギャップの隙間を調整する。ネジにはスプリングが入っている。

スパークギャップ部は、M3六角ボルトねじを7組並べたもの。

テスラのものは、真鍮製のコマのようなものを一直線に並べてあるようだが、隙間の調整は一つ一つ別々に行うようなので少々調整が面倒かなと思う。

ボルトネジの両端に高電圧をかけると、向い合せにしたボルトのわずかな隙間にスパークが生じる。

二コラ・テスラのDISRUPTIVE DISCHARGE COILについて

 以前紹介した ニコラ・テスラの「完全技術」解説書 の中で紹介されている「分裂放電コイル」がずっと気になっていた。いつか作ってみたいと考えていたのだが、オイル絶縁する必要があったり、挿絵など入っているが細部が良くわからなかったりして躊躇している。

この分裂放電コイル（DISRUPTIVE DISCHARGE COIL）は、この本の最初に紹介されている実験装置の中核をなすものだ。

書籍の中で紹介されている実験は、様々なランプをつかったアーク光の観察がメインで、その中に単線で動くモーターなど面白そうなものも含まれている。そういった多くの実験で使われる高周波高電圧の電源をどうやら分裂放電コイルで作っているようなのだ。

だから、何かを試してみるにもこのコイルを作らないと始まらないのである。

ところで、最近のテスラコイル製作記事には、コイルのワイヤー長が波長λと関係が深いというこれまた興味深い話が書かれている。１０年前にはなかった考え方だ。

そして、テスラコイルを応用したフリーエネルギー装置では、コイルのワイヤー長が非常に重要であるとの話が出てきた。例えば、ドン・スミスの共振テスラトランス。

これからの物理は波動だと言われているが、波動という視点でコイルをとらえるということにはまったく気が付かなかった。コイルはリアクタンス成分がいくらで、トランスにすれば巻き数比Nが重要と考える。それだけだった。しかし、これでは低周波領域の問題しか扱えない。当然ながらテスラコイルはうまく動いてくれない。

ところが、視点が波動に変わると、コイルが高周波領域に対応した思考へと変わるようである。そうなると、コイルは、無線のアンテナになってきた。私の中ではとても大きな変化だった。波長を考えることがとても重要になってくる。

そんなときに、この「DISRUPTIVE DISCHARGE COIL」を思い出した。書籍の中ではテスラは説明すらしていないことだが、波長がどうなのかも考慮すべきではなかろうかと思った。多分、このことはすごく大切なのだと思う。

それで、書籍の挿絵や解説文章から図面を起こしてみた。テスラが作ったもののおよそ半分の大きさにしてある。

特徴的なのは、コイルpを左右に分けて巻き線を無誘導となるように巻く（そのように説明されている。）心棒に一次コイルpを巻き、その上（外周）に二次コイルeを巻くのだが、とても平べったい。（これは後で気が付いたのだが、二次コイルには通常の巻き数比以上の高電圧が作り出される。そのためワイヤーの高電圧部分を一次コイルからできるだけ遠ざけておくための措置だろう。ワイヤーの絶縁に関して細かなことが述べられていることから推測。）
左右の一次コイルを接続する部分にスパークギャップa-bを入れる。

回路はこのようになっていて、一番下が交流電源の供給部分でその上にスパークギャップA-B。その上にあるのがライデン瓶（キャパシタ）。そしてその上が分裂放電コイル。一番上にはスパークギャップKKが書かれているが、ここには色々な実験装置がつけられる。

交流電源から供給される電圧は、数KVだと思われる。周波数は、おそらく10kHz前後。（別な部分で交流発電機について記載あり）

これが、さらに高電圧、高周波となってKK部分に出力されるのだ。

私が興味を持ったのは、この分裂放電コイルの二次コイルをうまく調整することで希望する周波数が得られるのではないかということ。つまり、二次コイルのワイヤー長を希望する周波数の波長λと同じにすれば、コイル内に定在波が生じるだろうと。

それで調べていたら、今からちょうど100年前にテスラが高電圧高周波オシレーターをたくさん作って（販売していた？）ことが分かった。（参考サイト）

これらはポピュラーなテスラコイルが誕生する前のものだとか。

テスラ曰く、必要とする如何なる高周波も作ることができる、とのこと。しかしその後、真空管が普及してしまったらしい。

少し脱線。

試しに分裂放電コイルを作ってみようと思う。

これがあれば、UFOの電源にも使えそうだから。