JP3959042B2 - 避雷針装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は避雷針装置、特に耐食性に優れ、長期間にわたって良好な電気伝導性を保持する避雷針装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
避雷針装置は、一般に建造物上といった高所に設置されることから、耐食性に優れ、長期間にわたって構造物としての強度を保持するものであることが望ましい。そして、受雷時には、雷雲と大地との間の雷電流路として働くことから、電気伝導性に優れ、かつその劣化の少ないことが必要とされる。
【０００３】
従来、避雷針装置は、主に、耐食性処理を施したアルミニウム、溶融亜鉛めっきを施した鋼、またはステンレス鋼で構成され（特許文献１参照）、その突針部やそれとアースシステムとの接続線には銅が、突針支持管部には耐食性処理を施したアルミニウムまたは鋼、もしくはステンレス鋼がそれぞれ使用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１６７４９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウムや鋼は耐食性を持たせるための処理を施しておいても、金属腐食性の成分、たとえば硫黄酸化物（SO_X）や窒素酸化物（NO_X）、あるいは塩分が比較的高い濃度で含まれている環境では、それに対する耐性が必ずしも十分であるとは言えず、このような材料で構成した避雷針装置は頻繁に点検し保守をしなけばならないものであった。
【０００６】
そのため、化石燃料を使用する各種プラントの排ガス排出用の煙突上や、沿岸地域の建造物上に設置する避雷針装置には、表面が不働体化することで、それらに比べて優れた耐食性を示すステンレス鋼が多く使用されている。
【０００７】
ところが、ステンレス鋼は、溶接や機械加工による残留応力や、使用時に加えられる外部応力によって、耐食性が局部的にしろ劣化してしまうことから、排ガスや塩分に触れやすい、金属にとって過酷な環境では、応力腐食割れが発生しやすくなる。そのため、避雷針装置が腐食部分で折れて取付け場所から落下するというおそれがあった。
【０００８】
さらに、その電気伝導性が高くないことから、避雷針装置においては、通常、直撃雷電流をすみやかに大地に放流するために銅等からなる導電線の一端を避雷針に接続し、その他端を直接に、または建築物の鉄骨等を介して、接地システムに接続している。避雷針と導電線とを避雷針外部で接続した構造では、その接続部分に上述のような腐食性の成分や塩分が水とともに付着すると、導電線部分が腐食してしまい、比較的短期間に、その電気的な接続が断たれて避雷針装置としての機能が失われてしまうというおそれがあった。
【０００９】
このため、使用環境に応じて、避雷針装置を定期的に、かつ、かなり頻繁に点検し保守する必要があった。ところが、これらは高所に設置されていることから、点検すること自体むずかしく、さらに保守に至っては非常に困難な作業を必要としていた。
【００１０】
本発明の目的は、上述のような問題点を解決し、きわめて耐食性に優れた避雷針装置を提供することである。
【００１１】
さらに本発明の他の目的は、耐食性と電気伝導性とがきわめて良好な避雷針装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の避雷針装置は、突針部を有する避雷針本体と、それを保持するための保持体とを備え、少なくとも前記避雷針本体をチタンまたはチタン合金で構成すると共に、周囲雰囲気に接しさせて配置したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
チタンやチタン合金は、上述した金属等に比べて耐食性に非常に優れており、また、溶接や機械加工によってその耐食性が劣化するというおそれもない。このため、少なくとも避雷針本体をチタンまたはチタン合金で構成することによって、腐食性の強い成分や海塩と水分とを含む雰囲気中で使用しても、寿命の長い避雷針装置を実現することができる。ここで、チタン合金の代表例として、たとえばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔｉ−５Ｔａ，Ｔｉ−０．１５Ｐｄ，Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｌ，Ｔｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａｌ，Ｔｉ−８Ｍｏ−８Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ，Ｔｉ−３Ａｌ−８Ｖ−６Ｃｒ−４Ｍｏ−４Ｚｒ，Ｔｉ−１１．５Ｍｏ−６Ｚｒ−４．５Ｓｎ，Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ，およびＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎ等をあげることができる。無論、これらに限られるものではない。
【００１４】
さらに、避雷針装置を排ガス排出用の煙突上等、腐食性雰囲気に触れる可能性の高い場所に設置する場合には、避雷針本体の保持体を、チタンまたはチタン合金で構成することが望ましい。
【００１５】
さらにまた、避雷針本体を突針部と突針支持管部とで構成し、突針部を突針支持管部の一端部に取り付けるとともに、突針支持管部内部に、良導体たとえば銅やアルミニウム等からなる導電線を配置するとともに、その一方の端部を突針部に接続することで、導電線が腐食性雰囲気に触れる可能性をいちじるしく少なくすることができ、突針部との接続部分の腐食のおそれが大幅に軽減される。そして、チタンまたはチタン合金は非磁性体であるため、突針支持管部内部に導電線を配置しても、数十ｋＨｚ以上の比較的高い周波数成分を含む雷電流に対しても低インピーダンスであり、雷電流をすみやかに大地に導く機能を持つ。
【００１６】
さらにまた、避雷針装置の導電線導出口部分に合成樹脂、たとえばシリコーン樹脂等での封止部材を配置して装置内部と外気との連通を阻止し、または外気の侵入を制限できる程度の間隙を設けることによって、導電線やその突針部との接続部分の腐食のおそれがさらに軽減される。そして、受雷時に避雷針本体等が急激に温度上昇して、内部の空気が膨張して圧力が高まったときには、膨張した内部の空気を封止部材が変形し、あるいは間隙部分から流出させ、内部圧力を過度の上昇させてしまうおそれがない。なお、封止部材に膜状部材を使用して、通常の状態では、内部空間と外気とを遮断し、内部圧力の上昇があったときにはそれが破裂する構造としてもよい。
【００１７】
さらに、導電線を、避雷針本体の先端部分のみでなく、その基部側においても分岐導電線を使用して接続することにより、受雷時に、避雷針本体を導電線と同電位に保持することができる。これによって、避雷針装置のインピーダンス特性がさらに向上し、雷電流の大地への放流が一層容易なものとなる。そして、分岐導電線を外気と実質的に遮断された装置内部に配置することで、その接続部分が水分の存在下で腐食性成分や海塩と接するおそれがきわめて少なくなり、高耐食性が保持される。また、この接続により、導電線の他端側が避雷針本体に機械的に固定されるので、避雷針本体が風圧によって揺れることがあっても、内部の導電線そのものの揺れはきわめて少なく、その疲労破壊による断線が防止される。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳述する。
【００１９】
図１に示すように、この避雷針装置は、避雷針本体１と、それを保持するための保持体２とで構成されている。避雷針本体１はチタンまたはチタン合金で構成され、その一端が尖端をなし、他端側にフランジ３が溶接等の方法で取り付けられた突針部４と、フランジ５，６がそれぞれ溶接等の方法で取り付けられた突針支持管部７とを有する。フランジ５，６にはそれぞれ透孔が設けられており、これらは突針支持管部７の両端開口部を形成する。突針支持管部７の先端部にそれぞれのフランジ３，５をボルト止めすることによって突針部４が接合されて、避雷針本体１の先端部分が閉塞される。そして、これらフランジ３，５を締結するボルトおよびナットからなる締結部材８，９はチタンまたはチタン合金からなる。
【００２０】
保持体２は、チタンまたはチタン合金で構成され、その上面部１０と底面部１１の中央部分にはそれぞれ透孔が設けられている。そして、上面部１０に、その透孔の中心が突針支持管部７の中心軸延長線上に位置するよう、フランジ６が接合されて、突針支持管部７が保持されている。保持体２は、煙突１２の先端部近傍に設けられた鋼製の取付け台１３上に、その底面部１１が合成樹脂たとえばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなるシート状絶縁部材１４を介在させて取り付けられている。この取付けには、ブッシングで保持体２の底面部１１と取付け台１３とが絶縁された状態でボルト止めすることが望ましい。
【００２１】
避雷針本体１の内部には、銅またはアルミニウム等の良導体の撚り線からなる導電線１５が配置されており、その一端側が取付金具１６を介してフランジ５の透孔部分において突針部４に接続され、他端側がフランジ６および保持体２の上面部１０の透孔を通して外部に導出されて、取付け台１３に溶接またはろう付け等の方法によって接続されている。なお、取付金具１６を介することなく導電線１５を突針部４に直接に接続してもよいことは言うまでもないことである。取付け台１３は公知の方法で接地システム（図示せず）に接続されている。
【００２２】
導電線１５は、図２（ａ）の部分拡大図に示すように、その他端側で突針支持管部７と分岐導電線１７で接続され固定されており、さらにその外部導出部分が合成樹脂たとえばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂等からなる絶縁被覆体１８で被覆され保護されている。なお、保持体２の上面部１０に透孔に連続させて切除部１９を設けておき、この切除部１９の部分で分岐導電線１７によって突針支持管部７のフランジ６と接続する構成とすれば、その接続作業が容易なものとなる。
【００２３】
さらに、保持体２の底面部１１の透孔には、シリコーン樹脂等の弾性を有する封止部材２０が取り付けられ、それにより底面部１１と導電線１５との間を封止している。なお、完全に封止状態とせずに、両者間に、外気が避雷針本体１やその支持体２の内部に侵入しにくい程度の寸法の間隙を設けておいても、実用上、特に支障を生じない。これにより、避雷針本体１およびその保持体２の内部が外気と実質的に遮断されるので、導電線１５そのものやそれと取付金具１６との接続部分、取付金具１６と突針部４との接続部分が外気、特にそれに含まれる水分や腐食性成分、塩分から保護される。
【００２４】
なお、シート状絶縁部材１４を弾性材料で構成し、導電線１５の導出部分の封止部材として兼用してもよい。この場合には、受雷時に装置内の空気の圧力が急激に上昇しても、絶縁部材１４が変形し外部へ空気の一部を放出し、容易に外気とほぼ等しい圧力にまで低下させることができる。
【００２５】
導電線１５は、その両端部分において避雷針本体１に取り付けられていることから、風圧で本体１が揺れても、この本体１との相対的な揺れを生じることがない。そのため、導電線１５そのものや突針部４との接続部分が疲労破壊するおそれがない。
【００２６】
上述の形態においては、長尺の突針支持管部７を使用したが、この支持管部７を図３に示すようにたとえば第１、第２の支持管部７ａ，７ｂのように複数個の部材に分割し、それぞれの端部に設けたフランジ２１，２２をボルトとナットとからなる締結部材２３，２４でそれぞれ結合する構造としてもよい。これによれば、避雷針装置の施工場所への搬送が容易になる。
【００２７】
本発明の避雷針装置は、上述したような避雷針本体１を取付け台１３上に保持体２で立設する構造に限られるものでなく、たとえば、建造物の側壁面に保持体を直接に取付け、それで避雷針本体を保持する構造としてもよい。さらに、チタンやチタン合金は、陽極酸化処理によって表面に酸化膜を形成でき、その条件を制御することによって彩度の高い希望する色調とすることができ、周囲の景観に適合した避雷針装置を実現することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の避雷針装置は、少なくともその避雷針本体がチタンまたはチタン合金で構成されているので、腐食性成分や海塩および水分等による腐食に対してきわめて優れた耐性を持ち、長期間にわたって高い信頼性を保持するものであり、このためその点検、保守の労力を軽減することができる。
【００２９】
さらに、避雷針本体部を一端が閉塞した管状体とし、内部の良導電体からなる導電線を配置することによって、その導電線を外気から保護し、接続部における導電性の腐食、さらには導電線そのものの腐食を防止することができ、良好な電気伝導性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の避雷針装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ）はこの避雷針装置における避雷針本体とその内部に配置した導電線との接続個所の構造の一例を示す図であり、（ｂ）は他の例を示す図である。
【図３】本発明の避雷針装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 避雷針本体
２ 保持体
４ 突針部
７ 突針支持管部
１０ 保持体２の上面部
１１ 保持体２の底面部
１３ 取付け台
１４ シート状絶縁部材
１５ 導電線
１６ 取付金具
１７ 分岐導電線
１８ 絶縁被覆体
１９ 切除部

Claims (6)

1. 突針部を有する避雷針本体と、それを保持するための保持体とを備え、少なくとも前記避雷針本体をチタンまたはチタン合金で構成すると共に、周囲雰囲気に接しさせて配置したことを特徴とする避雷針装置。
2. 前記保持体が、チタンまたはチタン合金で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の避雷針装置。
3. 前記避雷針本体は、先端部分に前記突針部が取り付けられた突針支持管部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の避雷針装置。
4. 前記突針支持管部の内部に導電線を配置して、前記導電線の一端側を前記突針部に接続すると共に、前記導電線の他端側を外部に導出する導電線出口部分に弾性を有する封止部材を取り付けて、前記導電線出口部分と前記導電線との間を封止することで少なくとも前記避雷針本体を実質的に密封し、受雷時に前記避雷針本体が急激に温度上昇してその内部の空気が膨張して圧力が高まったときに、膨張した内部の空気を前記封止部材の変形によって外部に流出させるように構成したことを特徴とする請求項３に記載の避雷針装置。
5. 前記突針支持管部の内部に導電線を配置して、該導電線の一端側を前記突針部に接続すると共に、前記導電線の他端側を外部に導出する導電線出口部分と導電線との間に外気の侵入を制限できる程度の間隙を設けることで少なくとも前記避雷針本体を実質的に密封し、受雷時に前記避雷針本体が急激に温度上昇してその内部の空気が膨張して圧力が高まったときに、膨張した内部の空気を前記間隙部分から外部に流出させるように構成したことを特徴とする請求項３に記載の避雷針装置。
6. 前記突針支持管部の内部に導電線を配置して、該導電線の一端側を前記突針部に接続すると共に、前記導電線の他端側を外部に導出する導電線出口部分に膜状の封止部材を取り付けて、前記導電線出口部分と前記導電線との間を封止することで少なくとも前記避雷針本体を実質的に密封し、受雷時に前記避雷針本体が急激に温度上昇してその内部の空気が膨張して圧力が高まったときに、膨張した内部の空気を前記封止部材の破裂により外部に流出させるように構成したことを特徴とする請求項３に記載の避雷針装置。

Images