JP5671129B1 - 双極子避雷装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】落雷の雷電流に対する放電効率を高めると同時に、地震又は台風のような外部環境要因による振動から、装置の結合固定力が弱化することを防止することができる双極子避雷装置を提供することである。【解決手段】固定プレートと、上記固定プレートに長手方向の一端が結合され、大地電荷が帯電されるロッド部材と、上記ロッド部材の長手方向にそって少なくとも2つ以上設けられる碍子と、隣り合う上記碍子の間に設けられ、上記ロッド部材と電気的に絶縁され、大地電荷と反対する極性が帯電される帯電板と、上記帯電板と碍子との間に設けられ、上記帯電板と電気的に連結され、大地電荷と反対する極性を持つ電荷が帯電される帯電管、及び上記ロッド部材の上端に結合されて落雷を誘導するロッドキャップとを含めて、上記ロッドキャップは落雷流入面積を非常に向上させて放電効率を高めることができるように、上記碍子と比べて相対的に大きい外径を持つ形状からなる。【選択図】図２
Description
本発明は、双極子避雷装置に関し、より詳しくは、落雷の雷電流に対する放電効率を高めると同時に、地震又は台風のような外部環境要因による振動から、装置の結合固定力が弱化することを防止することができる双極子避雷装置に関する。
一般的に、避雷装置は雷雲と大地との間に放電路を形成し、雷雲に蓄積している電荷を大地に安全に放流させるために、建物の最上端部に設置されるものである。
雷雲が大地に近接する場合に、雷雲と大地との電位差は、1億(Ｖ)に至る。
しかし、大気層の空気が良好な絶縁体としての役目をし、大地と雷雲との間には絶縁破壊、すなわち落雷が起きないが、雷雲と大地との間に落雷が起きる可能性は依然として存在することになる。
このような落雷による被害を防止するために、電界が尖頭部に集中する電界現象(チップ効果)を利用した避雷装置が公知であり、このような避雷装置をフランクリン突針方式という。
以下、図1を参照して、従来技術による避雷装置について説明する。
図示したように、従来技術による避雷装置は、建物の上端に設置されて接地手段に連結される固定部(31)、上記固定部(31)にその一端が固定されて大地電荷が帯電されるロッド(30)、上記ロッド(30)の他端に結合されて落雷を誘導するロッドキャップ(32)、上記ロッド(30)の他端部に結合される碍子(34)、上記ロッド(30)に装着される帯電手段(45)とで構成され、上記ロッド(30)は帯電管(45a)の中心に内在される。
上記帯電手段(45)は管型(tube)になって、その中心に上記ロッド(30)が貫通し、上記ロッド(30)の方に針型のチップ(45b)が形成されている帯電管(45a)と、上記帯電管(45a)の両端を上記ロッド(30)に結合させる第1キャップ(45c)及び第2キャップ(45d)とで構成され、上記第2キャップ(45d)の方はストッパー(46)によって上記碍子(34)の方に密着固定される。
ところが、従来技術による避雷装置のロッドキャップ(32)は、碍子(34)に比べて相対的に非常に小さい放電面積からなっていて、雷電流を放電させるための時間が長くなることになるので、放電効率を低下させる問題点があった。
また、上記ロッド(30)とロッドキャップ(32)は相互間にネジ締結方式の結合構造になっているので、地震又は台風のような外部環境要因による振動から、相互間の結合力を弱化させるだけでなく、上記ロッド(30)および固定部(31)の結合力も弱化させる問題点がある。
本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、発明の目的は、落雷の雷電流に対する放電効率を高めると同時に、地震又は台風のような外部環境要因による振動から、装置の結合固定力が弱化することを防止することができる双極子避雷装置を提供するにある。
前述の目的を達成するため、本発明による双極子避雷装置は、固定プレートと、上記プレートに長手方向の一端が結合され、大地電荷が帯電されるロッド部材と、上記ロッド部材の長手方向にそって少なくとも2つ以上設けられる碍子、隣り合う上記碍子の間に設けられ、上記ロッド部材と電気的に絶縁され、大地電荷と反対する極性が帯電される帯電板と、上記帯電板と碍子との間に設けられ、上記帯電板と電気的に連結され、大地電荷と反対する極性を持つ電荷が帯電される帯電管、及び上記ロッド部材の上端に結合されて落雷を誘導するロッドキャップを含み、上記ロッドキャップは落雷流入面積を非常に向上させて放電効率を高めることができるように、上記碍子と比べて相対的に大きい外径を持つ形状からなったことを特徴とする。
上記ロッドキャップは、ドーム形状の第1キャップと、上記第1キャップの半径方向の外周縁に結合される第2キャップと、上記第1キャップをロッド部材に固定させる結合部材とを含めて構成されたことを特徴とする。
上記結合部材は、結合穴を形成したベースプレートと、上記ベースプレートの結合穴に結合する結合具とで構成されて、上記結合具の長手方向の外周縁には多段型係止顎が形成され、上記ロッドキャップの内側には、上記結合具を収容すると同時に上記係止顎に対応して結合される係止片を形成した締結プレートが形成されることを特徴とする。
上記締結プレートの他側端部には、先端部が尖って突出される鋸歯形状の針電極が形成され、上記針電極は第1キャップの周り半径の内に位置するか、上記第1キャップの周り半径の外側に突出される構造で形成されることを特徴とする。
上記碍子は帯電管を基準にして上部に設けられる第1碍子と下部に設けられる第2碍子とで構成され、上記第2碍子の上端には上記帯電管の内方に挿入される絶縁突起が形成されたことを特徴とする。
上記第2キャップは第1碍子の外径より大きく形成されることを特徴とする。
上記帯電管の長手方向の上部には第１貫通孔が形成され、下部には第２貫通孔が形成されたことを特徴とする。
上記固定プレートとロッド部材との間には相互間の安定的な結束のための結束手段が設けられたことを特徴とする。
上記固定プレートとロッド部材は、上記固定プレートから突出形成された締結具を通して結束され、上記結束手段は上記ロッド部材の長手方向の一側に設けられる支持体に一端が差し込まれた状態で、上記ロッド部材の長手方向にそって螺旋方向へ巻回されるワイヤーと、頭部の側面には上記ワイヤーの他端が貫通する貫通穴が形成され、上記締結具の側面に挿入されて締結される締めボルトと、上記ワイヤーの他端に設けられ、上記ワイヤーが締めボルトから離脱されることを防止するストッパー部材とで構成されたことを特徴とする。
前述したような本発明によれば、ロッドキャップの第1キャップと結合具は、ネジ締結方式ではない、上下方向に結合される加圧式締結構造になっているので、地震、台風等の振動要因によって上記第1キャップが回転しても、上記第1キャップは結合具から離脱することを防止することができて、それによる相互間の結合力が弱化することを未然に防ぐことができる効果がある。
さらに、上記ロッドキャップは碍子と比べて相対的に大きい周り半径を持つ形態からなることによって、落雷の雷電流を流入するための面積が非常に増加して、落雷をより迅速に放電させることができる。
また、上記固定プレートとロッド部材を相互間に安定的に結束させるための結束手段をさらに含めることによって、地震又は台風による振動が発生しても、上記ロッド部材が緩む方向に回転することを根本的に遮断させることができる効果がある。
以下、図2乃至図6を参照して、本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。
本発明の実施例による双極子避雷装置は、固定プレート(100)と、上記固定プレート(100)に長手方向の一端が結合し、大地電荷が帯電されるロッド部材(200)と、上記ロッド部材(200)の長手方向にそって少なくとも2つ以上設けられる碍子(300)と、隣り合う上記碍子(300)の間に設けられ、上記ロッド部材(200)と電気的に絶縁され、大地電荷と反対する極性が帯電される帯電板(400)と、上記帯電板(400)と碍子(300)との間に設けられ、上記帯電板(400)と電気的に連結され、大地電荷と反対する極性を持つ電荷が帯電される帯電管(500)と、上記ロッド部材(200)の上端に結合されて落雷を誘導するロッドキャップ(600)とを含めて構成される。
本発明による上記固定プレート(100)とロッド部材(200)、及びロッドキャップ(600)は、互いに通電の可能な結合構成であり、上記帯電板(400)は帯電管(500)と通電される結合構成である。
まず、上記固定プレート(100)は屋外の上層に設けられて接地体に連結され、上記ロッド部材(200)を安定的に固定させる役目をする。
このような上記固定プレート(100)は、一定の厚さを持つ平板形部材として、表面には地面又は建築構造物に堅固に固定させることができるように、多数の締結穴(110)と、上記ロッド部材(200)とネジ締結のために上記固定プレート(100)から突出される締結具(120)とが形成される。
上記ロッド部材(200)は、上記固定プレート(100)の締結具(120)に長手方向の一端が結合して垂直に立てられるもので、大地電荷を帯電させる役目をする。
また、上記碍子(300)は、上記ロッド部材(200)の長手方向にそって少なくとも2つの構成が離隔状態に設けられるもので、セラミック又は合成樹脂を素材にする絶縁体として、上記ロッド部材(200)及び後述の帯電管(500)を絶縁させる。
ここで、上記碍子(300)は、上記帯電管(500)を基準にして上部に設けられる第1碍子(310)と下部に設けられる第2碍子(320)とで構成され、上記第2碍子(320)の上端には、上記帯電管(500)の内方に挿入される絶縁突起(321)が形成される。
上記絶縁突起(321)は、風の影響で雨水が帯電管(500)の内部に流入される場合、流入された雨水を上記帯電管(500)の外方へ容易に排出されることができるように案内すると同時に、上記帯電管(500)とロッド部材(200)との間の絶縁距離を十分に確保することができるように一定の長さを持つ。
このための上記絶縁突起(321)は、上部が狭くて下部が広い多数の円錐形部材が同一線上に連続して連結される構造である。
また、帯電板(400)は上記碍子(300)の間に設けられ、上記ロッド部材(200)と電気的な絶縁状態を維持し、上記帯電管(500)とは電気的に連結され、大地電荷と反対する極性が帯電されるもので、円形の第1及び第2帯電板(410,420)で構成される。
同時に、上記第1及び第2帯電板(410,420)は、円周方向の縁にしわ(411)の模様を繰り返し形成できる。
これは、上記しわ(411)により、上記第1及び第2帯電板(410,420)の円周方向に対して均等な分配放電を誘導できるからである。
このような上記第1及び第2帯電板(410,420)の構成は、落雷流入時に電界が集中されることによって、雷雲と大地との間に放電を容易にする。
また、上記帯電管(500)は帯電板(400)と碍子(300)との間に設けられ、上記帯電板(400)と電気的に連結されるもので、大地電荷と反対する極性を持つ電荷が帯電される構成である。
上記帯電管(500)は管型になって、その中心に上記ロッド部材(200)が貫通する状態で結合される。
そして、上記ロッド部材(200)には上記帯電管(500)及び第2碍子(320)を支持するための支持体(510)が設けられる。
また、上記支持体(510)には、後述する結束手段(700)のワイヤー(710)が挿入される挿入穴(511)が形成される。
同時に、上記帯電管(500)の長手方向の上部には第１貫通孔(501)が形成され、下部には第２貫通孔(502)が形成される。
一方、上記ロッドキャップ(600)は上記ロッド部材(200)の上端に設けられるもので、落雷を誘導する役目をする。
具体的に、上記ロッドキャップ(600)はドーム形状の第1キャップ(610)と、上記第1キャップ(610)の半径方向の外周縁に結合される第2キャップ(620)と、上記第1キャップ(610)をロッド部材(200)に固定させる結合部材(630)とで構成される。
上記結合部材(630)は、結合穴(631a)を形成したベースプレート(631)と、上記ベースプレート(631)の結合穴(631a)に結合される結合具(632)とで構成され、上記結合具(632)の長手方向の外周縁には多段型係止顎(632a)が形成され、上記第1キャップ(610)の内側には、上記結合具(632)を収容すると同時に、上記係止顎(632a)に対応して結合される係止片(610a)を形成した締結プレート(610')が形成される。
つまり、上記ロッドキャップ(600)の第1キャップ(610)と結合具(632)は、ネジ締結方式ではない、上下方向に結合される加圧式締結構造になっているので、地震、台風などの振動要因により上記第1キャップ(610)が回転しても、上記第1キャップ(610)は結合具(632)から離脱することを防ぐことができるから、それによる相互間の結合力が弱化することを未然に防止することができる効果がある。
また、上記締結プレート(610')の他側端部には、先端部が尖って突出される鋸歯形状の針電極(610b)が形成される。
上記針電極(610b)は、電界を集中させることで、雷雲との放電開始を容易にする役目をする。
同時に、上記針電極(610b)は、第1キャップ(610)の周り半径の内に位置するか、上記第1キャップ(610)の周り半径の外側に突出される構造で形成できる(図6参照)。
また、上記ロッドキャップ(600)は、落雷流入(雷雲との放電を意味する)面積を非常に向上させて放電効率を高めることができるように、上記碍子(300)と比べて相対的に大きい外径を持つ形状からなる。つまり、上記第2キャップ(620)は第1碍子(310)の外径より大きく形成する。
このように、上記ロッドキャップ(600)の構成を第1碍子(310)より大きく形成すれば、落雷の雷電流を流入するための面積が増加されることによって、落雷を迅速に放出させることができる。
一方、上記固定プレート(100)とロッド部材(200)との間には、相互間の安定的な結束のための結束手段(700)が設けられる。
つまり、上記結束手段(700)は、上記固定プレート(100)とロッド部材(200)が相互にネジ結合されることで、地震又は台風による振動発生によって上記ロッド部材(200)が緩む方向に回転しないように取り締まる役目をする。
上記結束手段(700)は、上記ロッド部材(200)の長手方向の一側に設けられる支持体(510)に一端が差し込まれた状態で、上記ロッド部材(200)の長手方向にそって螺旋方向へ巻回されるワイヤー(710)と、頭部の側面には上記ワイヤー(710)の他端が貫通する貫通穴(721)が形成され、上記締結具(120)の側面に挿入されて締結される締めボルト(720)と、上記ワイヤー(710)の他端に設置され、上記ワイヤー(710)が締めボルト(720)から離脱することを防止するストッパー部材(730)とで構成される。
つまり、上記ワイヤー(710)を支持体(510)の挿入穴(511)に挿入させた後、また、端を上記締めボルト(720)の頭部に形成された貫通穴(721)に挿入する。以後、上記貫通穴(721)を通り抜けたワイヤー(710)の端に上記ストッパー部材(730)を結合させて、上記ワイヤー(710)が締めボルト(720)から離脱しないようにする。
その次に、上記ワイヤー(710)をロッド部材(200)の長手方向にそって螺旋方向へ巻回させた状態で、上記締めボルト(720)を上記締結具(120)に挿入させる方向へ結合すればいい。
したがって、地震又は台風による振動が発生しても、上記結束手段(700)によって、上記ロッド部材(200)が固定プレート(100)に対して緩む方向に回転することを根本的に遮断させることができる。
このように、本発明によれば、上記ロッドキャップ(600)の第1キャップ(610)と結合具(632)は、ネジ締結方式ではない、上下方向に結合される加圧式締結構造になっているので、地震、台風などの振動要因により上記第1キャップ(610)が回転しても、上記第1キャップ(610)は結合具(632)から離脱することを防ぐことができて、それによる相互間の結合力が弱化することを未然に防止することができる効果がある。
また、上記ロッドキャップ(600)は碍子(300)と比べて相対的に大きい周り半径を持つ形態からなることにより、落雷の雷電流を流入するための面積が非常に増加して、落雷をより迅速に放出させることができる。
また、上記固定プレート(100)とロッド部材(200)を相互に安定的に結束させるための結束手段(700)をさらに含めることで、地震又は台風による振動が発生しても、上記ロッド部材(200)が緩む方向に回転することを根本的に遮断させることができる効果がある。
100 : 固定プレート
200 : ロッド部材
300 : 碍子
310 : 第1碍子
320 : 第2碍子
400 : 帯電板
500 : 帯電管
600 : ロッドキャップ
610 : 第1キャップ
620 : 第2キャップ
630 : 結合部材
700 : 結束手段
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Claims (9)
- 固定プレートと、
上記固定プレートに長手方向の一端が結合され、大地電荷が帯電されるロッド部材と、
上記ロッド部材の長手方向にそって少なくとも2つ以上設けられる碍子と、
隣り合う上記碍子の間に設けられ、上記ロッド部材と電気的に絶縁され、大地電荷と反対する極性が帯電される帯電板と、
上記帯電板と碍子との間に設けられ、上記帯電板と電気的に連結され，大地電荷と反対する極性を持つ電荷が帯電される帯電管と、
上記ロッド部材の上端に結合されて落雷を誘導するロッドキャップとを備え、
上記ロッドキャップは落雷流入面積を非常に向上させて放電効率を高めることができるように、上記碍子と比べて相対的に大きい外径を持つ形状からなっていることを特徴とする双極子避雷装置。 - 上記ロッドキャップはドーム形状の第1キャップと、
上記第1キャップの半径方向の外周縁に結合される第2キャップと、
上記第1キャップをロッド部材に固定させる結合部材とを備えるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の双極子避雷装置。 - 上記結合部材は、結合穴を形成したベースプレートと、上記ベースプレートの結合穴に結合される結合具とで構成されて、上記結合具の長手方向の外周縁には多段型係止顎が形成され、上記ロッドキャップの内側には、上記結合具を収容すると同時に上記係止顎に対応して結合される係止片を形成した締結プレートが形成されることを特徴とする請求項２に記載の双極子避雷装置。
- 上記締結プレートの他側端部には、先端部が尖って突出される鋸歯形状の針電極が形成され、上記針電極は第１キャップの周り半径の内に位置するか、上記第１キャップの周り半径の外側に突出される構造で形成されることを特徴とする請求項３に記載の双極子避雷装置。
- 上記碍子は帯電管を基準にして上部に設けられる第1碍子と、下部に設けられる第2碍子とで構成され、上記第2碍子の上端には、上記帯電管の内方に挿入される絶縁突起が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の双極子避雷装置。
- 上記第2キャップは第1碍子の外径より大きく形成されることを特徴とする請求項４に記載の双極子避雷装置。
- 上記帯電管の長手方向の上部には第１貫通孔が形成され、下部には第２貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の双極子避雷装置。
- 上記固定プレートとロッド部材との間には相互間の安定的な結束のための結束手段が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の双極子避雷装置。
- 上記固定プレートとロッド部材は、上記固定プレートから突出するように形成された締結具を通して結束され、
上記結束手段は、
上記ロッド部材の長手方向の一側に設けられる支持体に一端が差し込まれた状態で、上記ロッド部材の長手方向にそって螺旋方向へ巻回されるワイヤーと、頭部の側面には、上記ワイヤーの他端が貫通する貫通穴が形成され、上記締結具の側面に挿入されて締結される締めボルトと、上記ワイヤーの他端に設けられ、上記ワイヤーが締めボルトから離脱されることを防止するストッパー部材とで構成されたことを特徴とする請求項８に記載の双極子避雷装置。
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