CN111247876A - 雷击抑制型避雷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种雷击抑制型避雷装置，其能够尽可能简化伴随设置的施工性，并且容易使抑制雷击所需的负电荷量增加。一种抑制对建筑物(A)的雷击的雷击抑制型避雷装置(1)，其特征在于，所述雷击抑制型避雷装置(1)由带电体(B)和电容器(2)构成，该带电体(B)以电绝缘状态设在建筑物的顶部，由导电性材料构成；该电容器(2)与该带电体电连接，所述电容器(2)具备：第一电极体(2a)，设置于所述地面，并与该地面电连接；及第二电极体(2b)，经由电绝缘层(Z)与该第一电极体对置，在与所述第一电极体之间通过电容蓄积电荷，所述第二电极体与所述带电体电连接。

Description

雷击抑制型避雷装置

技术领域

本发明涉及一种通过抑制雷击来保护建筑物及设备机器等被保护体不受雷害的雷击抑制型避雷装置。

背景技术

雷击是大气中发生的放电现象，雷放电有云内放电、云间放电、云-大地间放电等。雷放电带来较大损害的是云-大地间放电(下面，称为雷击)。雷击是雷云(云底)与大地或建设在大地等上的结构物之间的电场强度非常大，其电荷达到饱和状态而破坏大气的绝缘时所产生的现象。

若详细地观察雷击现象，会发现如果是夏季发生的一般性雷击(夏季雷)，则雷云成熟后，梯级先导闪电从雷云中选择大气容易放电的地方逐渐接近大地。

当梯级先导闪电距离大地一定距离时，微弱电流的迎面流注(迎面放电)从大地或建筑物(避雷针)、树木等向梯级先导闪电延伸。

当流注与梯级先导闪电耦合时，大电流(返回电流)通过该路径在雷电云和大地之间流动。

这就是雷击现象。

对于这样的雷击现象，在传统的雷击保护概念中，从不能防止雷击的观点来看，大多数方法是通过突针型避雷针(Franklin Rod)接收雷击而将雷击引导至大地。

对此，本发明人等为了通过尽可能抑制雷击的发生来保护被保护体而提出了专利文献1所示的雷击抑制型避雷装置。

该雷击抑制型避雷装置是一种具有夹着绝缘体配置的上电极体及下电极体且仅将下电极体接地而构成的装置。

而且，例如当云底分布着负电荷的雷云接近时，则与其相反的电荷(正电荷)分布在大地的表面，在接地的下电极体上也聚集有正电荷。

于是，经由绝缘体配置的上电极体在电容器的作用下带有负电荷。

通过该作用，使避雷装置及其周边不易产生迎面流注，从而抑制雷击的产生。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：日本专利第5839331号公报

发明内容

发明想要解决的课题

根据上述本发明人等之前提出的方案，能够在以避雷装置为中心的圆形保护区域内抑制雷击。

但是，为了有效地形成上述保护区域，必须将所述避雷装置作为新的设备设置在所述被保护体的顶部。

此外，为了提高上述雷击抑制效果，需要增大由所述避雷装置形成的负电荷量。

为此，必须增大所述避雷装置的电容器的容量，从而导致所述避雷装置大型化。此外，由于必须将该大型化的避雷装置设置在所述被保护体的高处，所以可想而知，其的设置作业将会变复杂。

本发明想要解决上述之前提出的方案中的遗留问题，其课题在于，提供一种雷击抑制型避雷装置，能够尽可能简化伴随设置的高空作业，从而提高施工性，并且容易使抑制雷击所需的负电荷量增加。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的雷击抑制型避雷装置为抑制对建筑物的雷击的雷击抑制型避雷装置，其特征在于，所述雷击抑制型避雷装置由带电体和电容器构成，该带电体以电绝缘状态设在建筑物的顶部，由导电性材料构成；该电容器与该带电体电连接，所述电容器具备：第一电极体，设置于所述地面，并与该地面电连接；及第二电极体，经由电绝缘层与该第一电极体对置，在与所述第一电极体之间通过电容蓄积电荷，所述第二电极体与所述带电体电连接。

通过采用这样的构成，当云底分布着负电荷的雷云接近时，与其相反的电荷(正电荷)分布在大地的表面，上述电容器的接地到大地的上述第一电极体上也聚集着正电荷。

于是，经由所述电绝缘层与所述第一电极体对置的所述第二电极体通过电容器的作用而带有负电荷。

此外，通过所述导电体与所述第二电极体电连接的所述带电体也带有负电荷。

在此，所述带电体相对于所述建筑物电绝缘，从而在所述建筑物上方形成负电荷区域。

因此，不易发生来自作为被保护体的所述建筑物的迎面流注，进而抑制对所述建筑物的雷击。

而且，产生所述负电荷的所述电容器与所述带电体分开设置，因此，能够设置在所述建筑物附近的大地上。

因此，即使为了使产生的负电荷增加而使用大容量的电容器，也能够在地面上设置该电容器。

其结果，能够简化雷击抑制型避雷装置的设置作业。

另一方面，在建筑物为佛塔或佛堂的情况下，能够将设置于建筑物的顶部上的宝球作为所述带电主体。

在建筑物为城堡的天守阁的情况下，能够将设置于天守阁的顶部上的鲸作为所述带电体。

在所述建筑物为风车的情况下，能够将设置于该风车的叶片前端的插座作为所述带电体。

此外，在所述建筑物为大厦或房屋的情况下，能够将设置于该大厦或房屋上的避雷针作为所述带电体。

如此一来，通过将所述宝球、所述鲸、所述插座或所述避雷针作为带电体，能够使用现存的结构体来构成雷击抑制型避雷装置。

由此，不必大幅改变建筑物的结构就能够设置雷击抑制型避雷装置。

所述电容器可以设置多个，通过采用这样的构成，例如在所述被保护体较大、为了抑制雷击而需要大电荷量的负电荷的情况下，也能够容易地应对。

此外，所述多个电容器能够由静电容量大的第一电容器和静电容量小的第二电容器构成。

通过采用这样的构成，在产生超过预想的能量的雷电，且该雷电击中所述带电体的情况下，能够使该雷击经过所述电容小的第二电容器的两个电极体之间而流向大地。

由此，能够防止雷击作用于所述被保护体，进行防止其损伤。

优选地，电容器接地的地面高于周围的地面。通过使电容器的接地场所的地面升高，能够保护电容器自身不受水的影响及水害等。

发明效果

根据本发明的雷击抑制型避雷装置，能够将产生抑制雷击所需的负电荷量的电容器设置在地上，从而简化伴随其大型化的设置作业。

附图说明

图1为表示本发明的第一实施方式的概略的主视图；

图2为表示本发明的第二实施方式的概略的主视图；

图3为表示本发明的第三实施方式的概略的主视图；

图4为表示本发明的第四实施方式的概略的主视图。

具体实施方式

以下，参照图1对本发明的第一实施方式进行说明。

图1中，符号1表示根据本实施方式的雷击抑制型避雷装置(以下简称为避雷装置)。

本实施方式的避雷装置1形成如下构成：所述本实施方式的避雷装置1由带电体B和电容器2构成，该带电体B以电绝缘状态设于建筑物A的顶部，由导电性材料构成；该电容器2与该带电体B电连接，所述电容器2具备：第一电极体2a，设置于地面E上，并与该地面E电连接，及第二电极体2b，经由电绝缘层Z与该第一电极体2a对置，在与所述第一电极体2a之间利用电容蓄积电荷，所述第二电极体2b利用电缆C与所述带电体B电连接。

在本实施方式中，建筑物A为佛塔或佛堂，将设置于该佛塔或佛堂的顶部上的宝球3作为所述带电体B。

构成所述电容器2的所述第一电极体2a由导电性材料形成为平板状，并铺设在所述地面E上。

构成所述电容器2的所述第二电极体2b由导电性材料形成为平板状，并隔开规定间隔与所述第一电极体2a平行地对置。

此外，所述第一电极体2a和所述第二电极体2b通过绝缘子4在电绝缘的状态下连结，所述电绝缘层E由在它们的对置面之间所形成的空间形成。

并且，所述电缆C的一端与作为所述带电体B的宝球3的下端电连接，经过所述建筑物A的内部而被引向地面附近，另一端与所述第二电极体2b电连接。

进而，为了使与所述地面E的电连接良好，所述第一电极体2b与打入所述地面E中的接地用杆5电连接。

接下来，对这样所构成的本实施方式的避雷装置1的雷击抑制作用进行说明。如图1所示，当云底分布着负电荷的雷云D接近时，与此相反的电荷(正电荷)分布在地面E的表面，接地到该地面E的上述第一电极体2a上也聚集着正电荷。

另一方面，经由所述电绝缘层Z与所述第一电极体2a对置的所述第二电极体2b在电容器的作用下带有负电荷。

而且，经由所述导电体C与所述第二电极体2b电连接的所述宝球3也整体带有负电荷。

因此，通过所述宝球3，在所述建筑物A的顶部形成由负电荷产生的保护区域，通过该保护区域的负电荷，在所述建筑物A及其周边不易产生迎面流注，从而抑制雷击的产生。

在此，蓄积于所述宝球3的负电荷量取决于所述电容器2的容量。

为了使所述带电体2带有充分的产生所述雷击抑制作用所需的负电荷，可以通过增大与所述宝球3连接的所述电容器2的电容来应对。

另一方面，通过将作为所述避雷装置1的主要结构部件的重物即所述电容器2设置为在地面E上的结构，从而重物的设置作业集中在地面上。

其结果，所述避雷装置1的设置作业变得简便，同时更加容易应对用于提高雷击抑制作用的避雷装置1的大型化。

此外，作为在所述建筑物A的顶部形成抑制雷击用的负电荷区域的带电体B，与作为主要构成部件的所述电容器2相比，其重量较轻，所以能够减轻伴随避雷装置1的设置而产生的高空作业。

另一方面，如本实施方式所示，在将所述建筑物A应用于佛塔或佛堂时，可以将设置在其顶部上的所述宝球3用作带电体B。

因此，能够利用已设的建筑物设置本实施方式的避雷装置1，因此，能够进一步减少设置作业，并且还能够抑制设置费用。

图2示出本发明的第二实施方式。

本实施方式将避雷装置1应用于已设的建筑物A即守阁。

并且，构成为将设置于天守阁的顶部上的鲸6用作所述带电体B的结构。

在本实施方式中，也使所述鲸6带有负电荷，通过与所述第一实施方式相同的作用，能够抑制对所述天守阁及其周围的雷击。

此外，也同样能够确保使本实施方式的避雷装置1的设置操作业简便这一效果。

图3示出本发明的第三实施方式。

本实施方式将避雷装置1应用于已设的构成风力发电装置的风车。

并且，作为所述带电体B，利用设置在所述风车的各叶片7前端的插座8。

所述风车通过其旋转使所述各叶片7的前端向所述风车的上方移动而靠近所述雷云C。

在此，在所述各叶片7的前端，通过所述插座8形成由带负电荷构成的保护区域，由此能够抑制对所述各叶片7的雷击。

此外，在本实施方式中，也能够同样地得到上述的第一实施方式以及第二实施方式中得到的作用效果。

图4示出本发明的第四实施方式。

在本实施方式中，构成为下述结构：在上述各实施方式所示的所述电容器2中还设置有电容比该电容器2小的电容器9。

所述电容器9由接地于所述地面E的第一电极体9a、及经由电绝缘层Z与该第一电极体9a对置的第二电极体9b构成。

而且，所述电容器2的第二电极体2b和所述电容器9的第二电极体9b电连接。

根据采用这种构成，如果发生了超过预期的能量的雷击，并且击中了带电主体B，则具有小电容的所述电容器9产生短路，从而使得雷击能量流向大地，由此能够防止建筑物A的损坏。

另外，所述各实施方式中所示的各构成部件的各形状和尺寸等仅是一例，可以根据设计要求等进行各种变更。

例如，所述带电体B的结构可以任意变更，能够通过将作为避雷针设置在建筑物上的Franklin Rod与所述建筑物电绝缘而将其作为所述带电体B。

此外，也可以适当地变更所述电容器2、9的构成。

即，可以分别单独使用容量不同的电容器，也可以将它们组合使用，其使用个数等也可以适当选择。

此外，作为电容器2的接地部位，例示了平坦的地面，但本发明不限于此。例如，也可以将电容器2的设置场所接地在比周围的地面高的地方或者积极地变高的地面上。

这样一来，通过提高电容器2的接地场所的地面，能够保护电容器2自身不受水的影响和水害等。

另外，作为提高地面的方法，除了填土以外，还能够利用使用包围周围的混凝土墙、石墙、护墙等现有的施工方法。

此外，也能够在电容器的周围设置防止浸水用的墙壁。

符号说明

1(雷击抑制型)避雷装置

2电容器

2a第一电极体

2b第二电极体

3宝球

4绝缘子

5(接地用)杆

6鲸

7叶片

8插座

9电容器

A建筑物

B带电体

C电缆

D雷云

E地面

Z电绝缘层。

Claims (8)

1.一种抑制对建筑物的雷击的雷击抑制型避雷装置，其特征在于，所述雷击抑制型避雷装置由带电体和电容器构成，所述带电体以电绝缘状态设在建筑物的顶部，由导电性材料构成；所述电容器与该带电体电连接，所述电容器具备：第一电极体，设置于所述地面，并与该地面电连接；及第二电极体，经由电绝缘层与该第一电极体对置，在与所述第一电极体之间通过电容蓄积电荷，所述第二电极体与所述带电体电连接。

2.如权利要求1所述的雷击抑制型避雷装置，其特征在于，所述建筑物为佛塔或佛堂，所述带电主体为设置于所述佛塔或佛堂的顶部上的宝球。

3.如权利要求1所述的雷击抑制型避雷装置，其特征在于，所述建筑物为城堡的天守阁，所述带电体为设置于所述天守阁的顶部上的鲸。

4.如权利要求1所述的雷击抑制型避雷装置，其特征在于，所述建筑物为风车，所述带电体为设置于所述风车的叶片前端的插座。

5.如权利要求1所述的雷击抑制型避雷装置，其特征在于，所述建筑物为大厦或房屋，所述带电体为设置于所述大厦或房屋的避雷针。

6.如权利要求1～5中任一项所述的雷击抑制型避雷装置，其特征在于，设置有多个所述电容器。

7.如权利要求6所述的雷击抑制型避雷装置，其特征在于，所述多个电容器由静电容量小的第一电容器和静电容量大的第二电容器构成。

8.如权利要求1～7中任一项所述的雷击抑制型避雷装置，其特征在于，所述电容器的设置位置比周围的地面高。

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