JPH05121192A - リング付き避雷針 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】避雷針の保護範囲の拡大。 【構成】導電性の水平状リング部分(1)を底円とし導電
性の鉛直棒状部分(A)の先端(2)を頂点とし、該頂点とリ
ング状部分(1)とを結んだ円錐の母線と垂直中心線との
間の角度が６０°以上かつ９０°未満となるよう導電性
の支持片(6)を介して水平状リング部分が棒状部分の先
端(2)の下側部に取付けられているリング付き避雷針。 【効果】従来の避雷針と比較して、低い高さ、 または、
少ない本数で同等の避雷効果を得ることができ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地上造営物、人畜、樹
木等を雷災害から防護すべく汎用されている避雷針に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来落雷による被害を予防すべく建造物
などに設置される避雷針は、上端の突針状導電性棒状体
が引下銅線を介して接地銅板電極に接続された構成であ
る。 また、 その保護範囲については多数の研究調査が行
われてきており、現在の我が国の規準では高さ２０ｍ以
上の建造物には避雷針の設置が義務づけられている。そ
して避雷針の保護角については、一般建造物においては
６０°以上、引火性物質ならびに爆薬等の危険物収納を
目的とする特殊建造物においては４５°以上に規制され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近多
くなった巨大な建造物においては、この規準に適合すべ
く避雷針の取付位置を極めて高くし、 或は設置本数を増
加する必要があるため費用増大を招いている。これを改
善するには、避雷針の保護範囲を拡大させることが望ま
れ、従って避雷針先端部の形状を含み種々の試みがなさ
れてきたが、未だに明確な成果を上げるには至っていな
い。このような経緯の中で、通常の避雷針先端付近に水
平状リングを取り付けるという簡単な手法により保護範
囲を拡大する提案がなされているが、そのための最良の
構成は具体化されていず、実用化されるに至っていな
い。

【０００４】そこで本発明者等は、鋭意実験研究を行っ
た結果、ただ単に水平状リングを付加するのみでは必ず
しも保護範囲を拡大できず、 該リングの設置姿勢に関し
て或る範囲の制限条件が存在することを見出し本発明を
なすに至ったものである。 即ち、 本発明はこれらの実験
結果に基づき、リングの取付により避雷針の保護範囲を
有効に拡大する方法を確立し、もって従来品よりも総体
的に安価に設置することができる安全な避雷針を提供し
ようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】該目的を達成するための
本発明の構成を、実施例に対応する図１及び図２を用い
て説明すると、本発明リング付き避雷針は、導電性の水
平状リング部分(1)と、該リング部分の中央を貫いた導
電性の鉛直棒状部分(A)とが導電性の支持片(6)を介して
接続された避雷針であって、 リング部分(1)を底円とし
鉛直棒状部分(A)の先端(2)を頂点とする円錐の母線と垂
直中心線との間の角度が６０°を越え９０°未満となる
よう前記リング部分(1)を鉛直棒状部分(A)の前記先端
(2)の下側部に取付けたことを特徴とするものである。

【０００６】この場合、 水平状リング部分(1)は、断面
中空のパイプで製作すれば鉛直棒状部分(A)へ掛かる荷
重を低減でき、取付状態の堅牢度も向上するので好まし
い。また支持片(6)としては、 例えば数本のスポークを用
いれば軽量でしかも風雪等の外力にも十分耐えられるよ
う前記リングを強固に取付けることができる。

【０００７】

【作用】本発明のリング付き避雷針は、このような構造
とすることにより側方のリング部分へも誘雷でき、 した
がって同じ長さの従来の棒状避雷針に比較して保護範囲
が顕著に拡大することになる。

【０００８】そのため従来の避雷針よりも、いわゆる有
効高度が大となり、 同本数使用する場合には低い高さの
ものでも従来の避雷針と同等の保護範囲を得ることがで
き、一方同高であれば少ない本数で従来品と同等の保護
範囲を得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例について説明すると、 図
１乃至３は本発明の第１実施例を示し、そのうち図１は
実験装置の概略を示したものである。

【００１０】雷撃を模擬する高圧側電極(4)としては、
直径１０mmの真鍮製丸棒先端を６０°の針状にしたもの
を使用した。接地側電極には地表面を模擬するアルミニ
ウム製の平板電極(3)上にリング付きの避雷電極(B)を垂
直に建立して使用した。該リング付き避雷電極(B)のリ
ング支持用鉛直棒状部分(A)は、直径５mmの真鍮丸棒を
用い、その先端(2)は６０°の針状として使用し、 リン
グ部分(1)としては、 直径５mmの真鍮丸筒を直径８０mm
の環状体に湾曲させたものを使用した。そして鉛直棒状
部分(A)の平板電極(3)上の高さは１０cmとした。

【００１１】リング付き避雷電極(B)のリング取付位置
は、鉛直棒状部分(A)の先端(2)から１cm下の部分とし
た。 これにより、 図２の(ｃ)に示すように、 リング角
（θ）は７６°となった。

【００１２】使用した衝撃電圧発生装置(5)の出力電圧
波形は標準雷インパルス（１.４／４２.５マイクロ秒）
とし、また印加電圧ならびに電極間間隔（高圧側針電極
先端と平板電極との間隔）は、正極性電圧印加時におい
ては２９５ｋＶならびに４０cm、負極性電圧印加時にお
いては３９０ｋＶならびに２０cmとした。

【００１３】以上の実験装置を用いて、様々に変化する
雷撃侵入路を模擬するため、高圧側針電極を、 図１に破
線で示したように水平方向へ移動しつつ、衝撃電圧を電
極間に多数回印加し、発生する火花放電路を多重露出機
構を備えたカメラで重塁して撮影した。これにより、火
花放電路の通過域、非通過域（避雷電極の保護範囲）が
どのようになるかについて調べた。その結果は図３に示
す通りであった。

【００１４】図２の(ｂ)に示した第２実施例では、リン
グ付き避雷電極(B)のリング部分(1)取付位置を、鉛直棒
状部分(A)の先端(2)から２cm下の部分とし、 前記のリン
グ角(θ)を６３°とした以外は実施例１と全く同条件と
した。 その結果は図４に示す通りであった。

【００１５】図２の(ａ)に示した比較例１では、避雷電
極(B)のリング部分(1)の取付位置を、鉛直棒状部分(A)
の先端(2)から４cm下の部分とすることにより前記リン
グ角(θ)を４５°とした以外は実施例１及び２と同条件
である。 その結果を図５に示す。

【００１６】比較例２は、通常のリング無しの避雷針の
モデルとして、 リング付き避雷電極(B)の代りに鉛直棒
状部分(A)のみを建立し、それ以外は実施例１及び２と全
く同じ条件としたものである。 その結果を図６に示す。

【００１７】リング支持用の鉛直棒状部分(A)の先端(2)
と、避雷電極に最も近い火花帰着点とを結んだ線が鉛直
線に対してなす角度を避雷電極の保護角と見なし、以上
に得られた図３乃至図６の結果を整理すれば表１の通り
となった。この表１から、避雷電極の保護角は、負極性
電圧印加時の方が正極性電圧印加時よりも常に大きいこ
とが分かる。また、 リング角(θ)が７６°の実施例１お
よびリング角(θ)が６３°の実施例２、をリング無しの
比較例２と対比すれば明らかなように、 印加極性の正負
にかかわらず、 リングを取り付けることにより避雷電極
の保護角が増大している。一方、リング角(θ)が４５°
の比較例１とリング無しの比較例２とを対比すると、正
極性電圧印加時の場合にはリングの取付けにより逆に避
雷電極の保護角が減少していることが確認された。この
ことは、 印加極性の正負やリング角(θ)の大小にかかわ
らず、ただ単にリングの取付により避雷針の保護範囲が
拡大するものではないことを示している。

【００１８】

【表１】

【００１９】このような結果となった理由は未だ完全に
は解明されていないが、 リングがリング支持用鉛直電極
の保護角とされる６０°以内に存在する場合にはリング
の機能が無意味となり、 これに反して、 リングが該電極
の作る保護角６０°の外に存在する場合には、 印加電圧
の極性如何に拘わらず避雷電極の保護角を増大する機能
が発生するということを示している。又、 リング角が９
０°を超える姿勢にリングを取付けると、 リング自身に
よる電界遮蔽効果により、 先端が尖った鉛直棒状部分が
有している放電路吸引効果が薄れてしまうため、 避雷電
極全体の保護範囲は却って狭くなるので好ましくない。

【００２０】このように、避雷電極の保護角即ち保護範
囲を効果的に増大させるためには、リング取付姿勢つま
りリング角の設定が重要であり、本発明者らの上述の実
験結果によれば、リング角(θ)が６０°以上９０°未満
であるときは尖鋭な鉛直棒状部分（電極）の持つ保護範
囲と併せて、避雷電極全体としての保護範囲を増大させ
得ることが明らかである。

【００２１】以上本発明の代表的と思われる実施例につ
いて説明したが、本発明は必ずしもこれらの実施例構造
のみに限定されるものではなく、本発明にいう前記の構
成要件を備え、かつ、本発明にいう目的を達成し、以下
にいう効果を有する範囲内において適宜改変して実施す
ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から既に明らかなように、本
発明は、従来の避雷針棒状部分に導電性の水平状リング
部分を取り付けることにより、 避雷針の保護範囲を大幅
に拡大したものであるから、従来の避雷針と比較して、
同本数使用する場合には低い高さのもので、また、同じ
高さであれば少ない本数で同等な避雷効果を得ることが
できる結果、避雷針の取付け作業や保守管理も容易にな
り設置及び維持コストの大幅な低減が可能になるとい
う、 従来のものには期待することが出来ない顕著な効果
を有するに至った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る実験装置の概略図。

【図２】図１の装置の要部詳細を示す斜視図。

【図３】実施例１で撮影された火花放電路の写真を模式
的に示した正面図。

【図４】実施例２で撮影された火花放電路の写真を模式
的に示した正面図。

【図５】比較例１で撮影された火花放電路の写真を模式
的に示した正面図。

【図６】比較例２で撮影された火花放電路の写真を模式
的に示した正面図。

【符号の説明】

(1) 水平状リング部分 (2) 鉛直棒状部分の先端 (3) 接地側平板電極 (4) 高圧側針電極 (5) 衝撃電圧発生装置 (A) 鉛直棒状部分 (B) リング付き避雷電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性の水平状リング部分(1)と、該リ
   ング部分の中央に位置した導電性の鉛直棒状部分(A)と
   が導電性の支持片(6)を介して接続された避雷針であっ
   て、 リング部分(1)を底円とし鉛直棒状部分(A)の先端
   (2)を頂点とする円錐の母線と垂直中心線との間の角度
   が６０°以上かつ９０°未満となるよう前記リング部分
   (1)を鉛直棒状部分(A)の前記先端(2)の近く部分に取付
   けたことを特徴とするリング付き避雷針。