(57)【要約】【解決手段】雷等から建造物等や設備機器等の被保護体を保護する避雷装置において、突針１ａを有する避雷突針部材１と電極体２ａを有する避雷極部材２とから構成されているとともに、避雷極部材２を、避雷突針部材１より、高い位置に設置したものである。【効果】突針を有する避雷突針部材と電極体を有する避雷極部材とから構成されているとともに、避雷極部材を、避雷突針部材より、高い位置に設置したので、落雷を伴うような大電流の帰還電流が流れにくくなり、落雷に伴う大地の電位上昇を抑制することができ、落雷による被保護体の損傷を最小限に抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突針を有する避雷突針部材と電極体を有する避雷極部材とから構成されているとともに、避雷極部材が、避雷突針部材より、高い位置に設置されていることを特徴とする避雷装置。
【請求項２】
突針を有する避雷突針部材の接地極と電極体を有する避雷極部材の接地極とが、同一電位に接地されていることを特徴とする請求項１に記載の避雷装置。
【請求項３】
突針を有する避雷突針部材の接地極と電極体を有する避雷極部材の接地極とを、共有接地としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の避雷装置。
【請求項４】
建造物等の被保護体の角部分の近傍に、電極体を有する避雷極部材が設置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の避雷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷害から建造物や設備機器等の被保護体を保護するための避雷装置に関するものであり、特に、被保護体等周辺の落雷を避けるための避雷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大気中に発生した雷雲は発達すると、雷雲の雲低から先行放電が大地に向かって発生する。この先行放電が進展すると、大地表面側から、先行放電の電荷と反対の電荷を有するストリーマーが上昇する。そして、先行放電とストリーマーが結合すると、大地と雷雲との間に放電路が形成され、この放電路を介して、雷雲と大地の間に大電流が流れ、落雷が発生することになる。
【０００３】
従来の避雷装置は、建造物を含む設備機器等の被保護体より高所位置に配置された先端が尖った突針で落雷を受けて、大電流を、大地に吸収するようにして、被保護体に落雷が生じないように構成されている。
【０００４】
落雷を、被保護体より高所位置に配置した突針で受け、被保護体を保護するようにした避雷装置が、一例として、特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６１４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
落雷を、被保護体より高所位置に配置した突針で受けて、雷雲と大地の間の放電破壊による落雷を吸収する従来の避雷装置は、被保護体への直撃雷を回避することはできても、落雷自体を無くすことは極めて困難である。
【０００７】
ところで、日本工業規格（ＪＩＳ規格）に、避雷突針の設置における設計手法として、保護角法と近年新たに規格化された回転球体法とが挙げられている。
【０００８】
しかしながら、保護角法の設計手法で設計した突針を有する避雷突針部材であっても、必ずしも、被保護体の保護が充分ではないという問題があった。そのため、回転球体法が新規に取り入れられたが、この新たな設計手法である回転球体法で再計算すると、保護角法で計算した場合に比較して、更に、避雷突針部材を、高所位置に設置することが必要となり、従って、避雷装置の設置費用がかさみ、避雷装置の建設コストが高くなるという問題があった。
【０００９】
更に、避雷突針部材が落雷を受けて、電流を大地に吸収させる際に、大地電位上昇が高電位となり、この大地の高電位は、被保護体に悪影響を及ぼす可能性を有していた。そのため、大地の接地抵抗を、低抵抗値とする必要があり、従って、避雷装置の建設コストが、更に高くなるという問題があった。
【００１０】
更にまた、被保護体としての建造物の側壁と屋根（屋上）等により形成される角部分や建造物に形成されている鋭角部分に、落雷が発生するという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、発達した雷雲が、被保護体に近づいた際に、落雷の発生を抑制し、大地電位上昇、即ち、大地の高電圧の発生を抑制して、落雷による被保護体への影響を最小限にするとともに、被保護体としての建造物の角部分や鋭角部分への落雷を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述した目的を達成するために、第１には、雷等から建造物等や設備機器等の被保護体を保護する避雷装置が、突針を有する避雷突針部材と電極体を有する避雷極部材とから構成されているとともに、避雷極部材を、避雷突針部材より、高い位置に設置したものであり、第２には、突針を有する避雷突針部材の接地極と電極体を有する避雷極部材の接地極とを、同一電位に接地したものであり、第３には、突針を有する避雷突針部材の接地極と電極体を有する避雷極部材の接地極とを、共有接地したものであり、第４には、建造物等の被保護体の角部分の近傍に、電極体を有する避雷極部材を設置したものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上述した構成を有しているので、以下に記載する効果を奏することができる。
【００１４】
避雷装置を、突針を有する避雷突針部材と電極体を有する避雷極部材とから構成するとともに、避雷極部材を、避雷突針部材より、高い位置に設置したので、雷雲が被保護体に近づくと、雷雲から、避雷突針部材に向けて先行放電が発生し、また、避雷突針部材から、雷雲に向かってストリーマーが発生しようとするが、避雷極部材の電極体が、ストリーマーの発生を抑制させるため、雷雲からの先行放電と避雷突針部材の電荷とが結合し難く、結果として、落雷を伴うような大電流の帰還電流が流れにくくなり、落雷に伴う大地の電位上昇を抑制することができ、落雷による被保護体の損傷を最小限に抑えることができる。
【００１５】
上述したように、帰還電流の発生に極めて至り難いのであるが、万が一、帰還電流の発生に至った場合について説明する。帰還電流の発生に至った場合、帰還電流は、突針を有する避雷突針部材を介して、大地に設置された接地極に吸収されるが、この時点では、避雷極部材の電極体の作用により、雷雲のエネルギーが減少しているため、落雷の帰還電流が小さくなり、従って、大地の電位上昇を抑制することができ、被保護体の損傷を最小限に抑えることができる。
【００１６】
突針を有する避雷突針部材の接地極と電極体を有する避雷極部材の接地極とを、同一電位に接地したので、避雷突針部材と避雷極部材との間に、差電圧がなく、避雷突針部材と避雷極部材とが、一体的に雷雲に作用し、従って、落雷を効果的に回避することができ、落雷に伴う両接地極間の差電圧の発生を防止することができる。
【００１７】
突針を有する避雷突針部材の接地極と電極体を有する避雷極部材の接地極とを、共有接地したので、例えば、既設の突針を有する避雷突針部材の接地極を活用すれば、電極体を有する避雷極部材の接地極を、新たに設置することを省略することができ、従って、接地極の設置コストを低く抑えることができるとともに、避雷突針部材と避雷極部材とを、同一電位に接地したので、両接地極間の差電圧が抑制され、避雷突針部材と避雷極部材とが、一体的に雷雲に作用し、従って、落雷を効果的に回避することができ、落雷に伴う両接地極間の差電圧の発生を防止することができる。
【００１８】
建造物等の被保護体の角部分の近傍に、避雷広面部を有する避雷極部材を設置したので、被保護体の角部分への落雷を回避することができる。
【実施例】
【００１９】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、何ら、実施例に限定されるものではない。
【００２０】
先ず最初に、図１及び図２を用いて、本発明の避雷装置について説明する。
【００２１】
１は、突針１ａを有する避雷突針部材であり、避雷突針部材１は、適当な導電材料からなる支持部１ｂの先端部に取り付けられている。避雷突針部材１は、高層建造物等の落雷から保護する必要がある被保護体Ａの高い位置に取り付けられており、避雷突針部材１により、落雷を受けるように構成されている。
【００２２】
Ｅ１は、大地Ｌに設置された接地極であり、ケーブル等の導電体Ｗ１の一端を、避雷突針部材１に接続するとともに、導電体Ｗ１の他端を、大地Ｌに設置された接地極Ｅ１に接続することにより、避雷突針部材１が、大地Ｌに接続されている。
【００２３】
２は、避雷突針部材１より高い位置に設置された避雷極部材であり、避雷極部材２は、金属製の電極体２ａと導電材料からなる支持部２ｂとを有しており、電極体２ａは、内部が空洞の略半球体状に形成されている。支持部２ｂは、電極体２ａの内面中央部に垂設されており、避雷極部材２も、避雷突針部材１と同様に、高層建造物等の被保護体Ａの高い位置に取り付けられる。
【００２４】
Ｅ２は、大地Ｌに設置された接地極であり、ケーブル等の導電体Ｗ２の一端を、避雷極部材２に接続するとともに、導電体Ｗ２の他端を、大地Ｌに設置された接地極Ｅ２に接続することにより、避雷極部材２が、大地Ｌに接続されている。  
【００２５】
次に、避雷突針部材１より高い位置に設置された避雷極部材２の動作について説明する。
【００２６】
被保護体Ａに設置された避雷極部材２に、大気中の成熟した雷雲が近づくと、雷雲の電荷に誘因されて、雷雲と反対の電荷を有する大地Ｌの地表面の電荷が、導電体Ｗ２を介して、避雷極部材２の広い放電面を有する電極体２ａに分布することになる。そして、避雷極部材２の電荷が、一定のレベルにある場合には、放電は起きないが、所定のレベルに達すると、雷雲から避雷極部材２の電極体２ａに向かって先行放電が発生し、それに伴い、避雷極部材２の電極体２ａから雷雲に向かってストリーマーが発生することになるが、導電体Ｗ２が持つインピーダンスによって、大地Ｌの地表面から導電体Ｗ２を介して上昇する電荷量が制限されるとともに、避雷極部材２の電極体２ａの雷雲と対向する面が、広い面積を有する放電面部として形成されているので、多くの放電点から、一度に多量の電荷が、弱い勢いで放電することになる。従って、避雷極部材２の電極体２ａから雷雲に向かう先行放電の延伸距離が短く、雷雲に届き難い。よって、先行放電が、雷雲の電荷と結合するようなことがなく、落雷現象の発生を抑制することができる。
【００２７】
図３には、図１に示されている実施例とは別の実施例が示されており、この実施例においては、上述した接地極Ｅ１と接地極Ｅ２とを、接地導電体Ｗ３により接続し、避雷突針部材１の接地極Ｅ１と避雷極部材２の接地極Ｅ２とを同電位とするようにした構成が示されている。
【００２８】
図４には、図１に示されている実施例とは更に別の実施例が示されている。この実施例においては、一端が、避雷突針部材１に接続され、他端が、ビルディング等の建造物（被保護体Ａ）に接続された導電体Ｗ４及び一端が、被保護体Ａに接続され、他端が、大地Ｌに設置された構造体接地極Ｅ３に接続されている導電体Ｗ５が配設されており、また、一端が、避雷極部材２に接続され、他端が、ビルディング等の建造物（被保護体Ａ）に接続された導電体Ｗ６及び一端が、被保護体Ａに接続され、他端が、大地Ｌに設置された構造体接地極Ｅ３に接続されている導電体Ｗ７が配設されている。
【００２９】
本発明においては、避雷極部材２は、避雷極部材２の電極体２ａが、避雷突針部材１の突針１ａの位置よりも高くなるように設置されている。また、図５に示されているように、避雷突針部材１の突針１ａは、避雷極部材２を構成する電極体２ａの上面に接する所定の接線Ｔ１と避雷極部材２の支持部２ｂの中心垂直線Ｃ１とのなす角度が、略６０度（６０°）の範囲内に入るように設置されている。更に、避雷極部材２の支持部２ｂの中心垂直線Ｃ１と避雷突針部１の支持部１ｂの中心垂直線Ｃ２との距離Ｄ１が、略１０ｍの範囲内に、避雷極部材２を設置することが好ましい。
【００３０】
また、避雷極部材２の内部が空洞の略半球体状に形成されている電極体２ａの半径は、略５０ｍｍ以上とすることが好ましい。避雷極部材２の電極体２ａの半径が、大きいほど、雷雲に対して、多くの放電路が形成されることとなるが、避雷極部材２の電極体２ａの半径が、略５０ｍｍ以下であると、避雷極部材２の電荷が、雷雲に作用し難いく、また、避雷極部材２の電極体２ａの半径が、略５０ｍｍ以上になると、避雷極部材２の製造コストや設置コストが上昇することになる。
【００３１】
避雷極部材２は、図６に示されているように、建造物Ａの側壁ａ１と屋根（屋上）ａ２との角部分Ａ１の近傍に設置することが好ましい。避雷極部材２を、建造物Ａの角部分Ａ１から離れた位置に設置すると、建造物Ａの角部分Ａ１に、電界が集中し、落雷が発生しやすくなるので、避雷極部材２を、建造物Ａの角部分Ａ１の近傍に設置することにより、建造物Ａの角部分Ａ１への落雷を回避することができる。なお、避雷突針部材１の個数と建造物Ａの角部分Ａ１の近傍に設置する避雷極部材２の個数とは、１対１の関係でなく、適宜、設定することができる。
【００３２】
更に、図１に示されている実施例には、１個の避雷突針部材１に対して、１個の避雷極部材２が設置されている例が示されているが、１個の避雷突針部材１に対して、複数個の避雷極部材２を設置することができる。
【００３３】
図７において、Ｗ８は、避雷突針部材１と避雷極部材２とを、これらの近傍で接続する避雷部導電体であり、避雷部導電体Ｗ８により、避雷突針部材１と避雷極部材２とを接続することで、上述したように、大地Ｌに設置した避雷突針部材１の接地極Ｅ１と避雷極部材２の接地極Ｅ２とを、大地Ｌ内で接続する必要がなく、従って、避雷装置の施工コストを低減することができる。また、既設の避雷突針部材１の導電体Ｗ９を介して接続された既設の接地極Ｅ４を活用することにより、接地極を新たに施工することなく、従って、避雷装置の施工コストを、更に低減することができる。
【００３４】
図８には、支持部材Ｓを、垂直部ｓ１と、垂直部ｓ１から分岐した分岐部ｓ２とにより構成し、垂直部ｓ１に、避雷極部材２を取り付け、また、分岐部ｓ２に、避雷突針部材１を取り付けるようにした例が示されている。この場合にも、上述したと同様に、避雷突針部材１を、避雷極部材２より、低い位置に取り付けることになる。このように、垂直部ｓ１と分岐部ｓ２とを有する支持部材Ｓを設置するだけで、避雷突針部材１と避雷極部材２とを、等電位に接続することができるとともに、避雷装置の施工を簡素化することができ、施工作業の更なる省力化とコストの低減化を実現することができる。
【００３５】
以下に、高圧放電試験（フランスのＮＦＣ１７−１０２に準拠した平行平板による高圧放電試験）を行った結果について述べる。
【００３６】
第１に、突針１ａを有する避雷突針部材１のみを、平行平板間に設置し、平行平板間に、最大７００ＫＶの電圧印加を繰り返したところ、当然のことながら、ほぼ１００％の確率で、避雷突針部材１の突針１ａへの放電が確認された。
【００３７】
第２に、電極体２ａを有する避雷極部材２のみを、平行平板間に設置し、平行平板間に、最大７００ＫＶの電圧印加を繰り返したところ、９５％以上の確率で、電極体２ａへ放電しないことが確認された。
【００３８】
第３に、突針１ａを有する避雷突針部材１と電極体２ａを有する避雷極部材２とを、０．５ｍ程度の間隔を開け、且つ、双方の高さを同じくして、突針１ａを有する避雷突針部材１と電極体２ａを有する避雷極部材２とを、平行平板間に設置し、平行平板間に、最大７００ＫＶの電圧印加を繰り返したところ、避雷突針部材１の突針１ａへの放電は確認されたが、避雷極部材２の電極体２ａへの放電は確認されなかった。
【００３９】
第４に、突針１ａを有する避雷突針部材１と電極体２ａを有する避雷極部材２とを、０．５ｍ程度の間隔を開け、且つ、避雷突針部材１の突針１ａの高さを、避雷極部材２の電極体２ａの高さより、所定の分だけ低くするとともに、避雷極部材２の電極体２ａの保護角６０度の範囲に、避雷突針部材１の突針１ａが入るようにして、突針１ａを有する避雷突針部材１と電極体２ａを有する避雷極部材２とを、平行平板間に設置し、平行平板間に、最大７００ＫＶの電圧印加を繰り返したところ、避雷極部材２の電極体２ａへの放電は確認されず、また、避雷突針部材１の突針１ａへの放電も確認されなかった。
【００４０】
このことは、電極体２ａを有する避雷極部材２が雷雲に作用して、避雷突針部材１の突針１ａへの落雷を回避できることが実証されたものであり、従って、落雷を大幅に低減できるとともに、大地電位上昇を大幅に回避することができ、従って、被保護体Ａの損傷を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の避雷装置の正面図である。
【図２】図２は、本発明の避雷装置を構成する避雷極部材の拡大正面図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施例の避雷装置の正面図である。
【図４】図４は、本発明の更に別の実施例の避雷装置の正面図である。
【図５】図５は、本発明の避雷装置を構成する避雷突針部材と避雷極部材との配置関係を示す正面図である。
【図６】図６は、本発明の更にまた別の実施例の避雷装置の概略斜視図である。
【図７】図７は、本発明のなお更に別の実施例の避雷装置の正面図である。
【図８】図８は、本発明の避雷装置を構成する避雷突針部材と避雷極部材とを被保護体に取り付けるための支持部材の拡大正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ・・・・・・・・・・・被保護体
Ｅ１〜Ｅ４・・・・・・・接地極
Ｌ・・・・・・・・・・・大地
Ｗ１〜Ｗ９・・・・・・・導電体
１・・・・・・・・・・・避雷突針部材
１ａ・・・・・・・・・・突針
２・・・・・・・・・・・避雷極部材
２ａ・・・・・・・・・・電極体
【図１】
2009093936.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009093936.tif 000007
【図６】
2009093936.tif 000008
【図７】
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【図８】
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