JP7671165B2 - 雷保護範囲生成装置、雷保護範囲生成方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、雷保護範囲生成装置、雷保護範囲生成方法、およびプログラムに関する。

落雷から建造物等を保護するために用いられる方法として、回転球体法（JIS A 4201:2003）、保護角法、およびメッシュ法などがある。このうちの回転球体法は、二つ以上の受雷部に同時に接するように、または一つ以上の受雷部と大地とに同時に接するように球体を回転させたときに、球体表面の包絡面から被保護物側を保護範囲とする方法である。この回転球体法に関する技術が特許文献１に開示されている。

特開２００５－９９９４２号公報

上述のように、回転球体法は球体を回転させたときに、球体表面の包絡面ら被保護物側を保護範囲とするため、建造物の形状や避雷針の位置などにより、雷保護範囲の形状は複雑な形状となることが多い。

そのため、例えば建造物の一部の断面に対して雷保護範囲の形状を確認することがあるが、一部のみでは雷保護範囲の全体的な形状の確認は困難であり、それに伴い雷保護範囲の検証も困難であるという問題点があった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、雷保護範囲の全体的な形状を生成可能な雷保護範囲生成装置、雷保護範囲生成方法、およびプログラムを提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、第１対象部から等距離となる第１等距離面を生成する第１生成部と、第２対象部から等距離となる第２等距離面を生成する第２生成部と、前記第１生成部により生成された前記第１等距離面と、前記第２生成部により生成された前記第２等距離面とが交差する交差部分を導出する導出部と、前記導出部により導出された交差部分から等距離となる保護面を生成する保護面生成部と、前記保護面生成部により生成された前記保護面と前記第１対象部とが接する点と、前記保護面生成部により生成された前記保護面と前記第２対象部とが接する点とを前記保護面上で最短で結ぶ曲線を生成する曲線生成部と、前記曲線生成部により生成された曲線を用いて、雷保護範囲の形状を生成する雷保護範囲形状生成部と、を備えた雷保護範囲生成装置である。

また、本発明の一態様は、上記の雷保護範囲生成装置において、前記第１対象部が１点で示される受雷部の場合には、前記第１等距離面は、前記第１対象部を中心とする球面であり、前記第２対象部が１点で示される受雷部の場合には、前記第２等距離面は、前記第２対象部を中心とする球面である。

また、本発明の一態様は、上記の雷保護範囲生成装置において、前記第１対象部が線分で示される受雷部の場合には、前記第１等距離面は、前記第１対象部を軸とする円柱面であり、前記第２対象部が線分で示される受雷部の場合には、前記第２等距離面は、前記第２対象部を軸とする円柱面である。

また、本発明の一態様は、上記の雷保護範囲生成装置において、前記第１対象部が大地を示す平面の場合には、前記第１等距離面は、前記第１対象部と平行な平面であり、前記第２対象部が大地を示す平面の場合には、前記第２等距離面は、前記第２対象部と平行な平面である。

また、本発明の一態様は、上記の雷保護範囲生成装置において、第３対象部から等距離となる第３等距離面を生成する第３生成部を備え、前記導出部は、前記第１生成部により生成された前記第１等距離面および前記第２生成部により生成された前記第２等距離面を合成した合成等距離面と、前記第２生成部により生成された前記第２等距離面とが交差する交差部分を導出する。

また、本発明の一態様は、第１対象部から等距離となる第１等距離面を生成する第１生成ステップと、第２対象部から等距離となる第２等距離面を生成する第２生成ステップと、前記第１生成ステップにより生成された前記第１等距離面と、前記第２生成ステップにより生成された前記第２等距離面とが交差する交差部分を導出する導出ステップと、前記導出ステップにより導出された交差部分から等距離となる保護面を生成する第３生成ステップと、前記第３生成ステップにより生成された前記保護面と前記第１対象部とが接する点と、前記第３生成ステップにより生成された前記保護面と前記第２対象部とが接する点とを前記保護面上で最短で結ぶ曲線を生成する曲線生成ステップと、前記曲線生成ステップにより生成された曲線を用いて、雷保護範囲の形状を生成する範囲生成ステップと、を備えた雷保護範囲生成方法である。

また、本発明の一態様は、コンピュータに、第１対象部から等距離となる第１等距離面を生成する第１生成ステップと、第２対象部から等距離となる第２等距離面を生成する第２生成ステップと、前記第１生成ステップにより生成された前記第１等距離面と、前記第２生成ステップにより生成された前記第２等距離面とが交差する交差部分を導出する導出ステップと、前記導出ステップにより導出された交差部分から等距離となる保護面を生成する第３生成ステップと、前記第３生成ステップにより生成された前記保護面と前記第１対象部とが接する点と、前記第３生成ステップにより生成された前記保護面と前記第２対象部とが接する点とを前記保護面上で最短で結ぶ曲線を生成する曲線生成ステップと、前記曲線生成ステップにより生成された曲線を用いて、雷保護範囲の形状を生成する範囲生成ステップとを実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、雷保護範囲の全体的な形状を生成することができる。

雷保護範囲生成装置の一例を示す概略ブロック図である。 等距離面を示す図である。 等距離面を示す図である。 交差部分を示す図である。 保護面と雷保護範囲の形状を示す図である。 組合せを示す図である。 保護範囲Ａの形状生成処理内容を示す図である。 保護範囲Ｂの形状生成処理内容を示す図である。 保護範囲Ｃの形状生成処理内容を示す図である。 保護範囲Ｄの形状生成処理内容を示す図である。 保護範囲Ｅの形状生成処理内容を示す図である。 保護範囲Ｆの形状生成処理内容を示す図である。 雷保護範囲の形状生成処理内容を示す図である。 建造物の斜視図である。 避雷針と避雷導体の位置を示す図である。 雷保護範囲の形状を示す図である。 雷保護範囲の形状を２次元で示した図である。 建造物の平面図である。 建造物の断面図である。

以下、本発明の一実施形態による雷保護範囲生成装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による雷保護範囲生成装置１００の一例を示す概略ブロック図である。
雷保護範囲生成装置１００は、入力部１１０、第１対象取得部１２１、第２対象取得部１２２、第３対象取得部１２３、第１生成部１３１、第２生成部１３２、第３生成部１３３、交差部分導出部１４０、保護面生成部１５０、曲線生成部１６０、および雷保護範囲形状生成部１７０で構成される。

入力部１１０は、建造物のＣＡＤデータや、回転球体法で用いられる雷撃範囲（球面）の半径ｒ、大地の地盤面の高さなどが入力される。入力されるＣＡＤデータには、受雷部（避雷針、避雷導体）の位置を示す情報が含まれる。

第１対象取得部１２１、第２対象取得部１２２、および第３対象取得部１２３は、回転球体法において対象となる受雷部または大地（本実施形態では地盤面）を示す情報を取得する。第１対象取得部１２１、第２対象取得部１２２、および第３対象取得部１２３は、いずれも受電部を対象として取得するか、少なくとも１つが地盤面を対象として取得し、他は受電部を対象として取得する。第１対象取得部１２１が取得した対象を第１対象部と表現し、第２対象取得部１２２が取得した対象を第２対象部と表現し、第３対象取得部１２３が取得した対象を第３対象部と表現することがある。また、第１対象部、第２対象部および第３対象部を特に区別しない場合には、単に対象部と表現する。なお、回転球体法において対象となるものが２つの場合には、第３対象取得部１２３、第３生成部１３３は動作しない。

第１生成部１３１は、第１対象部から等距離となる第１等距離面を生成する。第２生成部１３２は、第２対象部から等距離となる第２等距離面を生成する。第３生成部１３３は、第３対象部から等距離となる第３等距離面を生成する。第１生成部１３１と第２生成部１３２と第３生成部１３３を特に区別しない場合には、等距離面生成部１３０と表現することがある。交差部分導出部１４０は、第１生成部１３１により生成された第１等距離面と、第２生成部１３２により生成された第２等距離面とが交差する交差部分を導出する。

保護面生成部１５０は、交差部分導出部１４０により導出された交差部分から等距離となる保護面を生成する。曲線生成部１６０は、保護面と対象部とが接する点と、保護面と他の対象部とが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線を生成する。保護面上で最短で結ぶ曲線は円弧となる。範囲生成部１７０は、曲線生成部１６０により生成された曲線を用いて、雷保護範囲の形状を生成する。

次に、上述した等距離面生成部１３０による等距離面の生成について説明する。図２は、等距離面を示す図である。図２おけるｒは、雷撃範囲の半径ｒである。上述したように、対象部は受雷部（避雷針、避雷導体）および地盤面である。

このうちの避雷針は、避雷針の先端が対象部となる。このように、対象部が１点で示される受雷部の場合には、図２（Ａ）に示されるように、等距離面は、対象部を中心とする球面である。

避雷導体のように、対象部が線分で示される受雷部の場合には、図２（Ｂ）に等距離面は、対象部を軸とする円柱面となる。また、線分の２つの端部は対象部が１点で示される受雷部のため、等距離面は、対象部を中心とする半球面である。したがって、対象部が線分で示される受雷部の場合、等距離面は線分を包むカプセルのような形状となる。なお、避雷導体は曲線でもよく、この場合も等距離面は曲線に下した垂線の足の長さがｒとなる点の集合となる。以下の説明において、対象部が線分で示される場合の等距離面を、カプセルと表現することがある。

地盤面のように、対象部が大地を示す平面の場合には、図２（Ｃ）に示されるように、等距離面は、対象部と平行な平面となる。

図２で説明した等距離面は、回転球体法において対象部に対して半径ｒの球体を回転させたときに、この球体の中心がもれることなく存在する面である。すなわち、球体の中心は、等距離面上に必ず存在する。

次に、具体例を用いて、雷保護範囲の形状を生成する処理について説明する。図３は、避雷針と避雷導体を例に具体的に示した等距離面を示す図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）ともに、屋上に避雷針が２つ設けられた建造物を示している。建造物において、破線で示される屋上の枠は避雷導体を示す。

図３（Ａ）において、避雷針が２つであるので、それぞれの先端を中心とした２つの球面が生成される。図３（Ｂ）において、屋上の枠は、６辺で構成されることから、それぞれの辺ごとにカプセルが生成される。

図３に示されるように、対象部が複数存在する場合、建造物から見て複数の等距離面が重なることがある。この場合、建造物から見て外側にある等距離面のみを、交差部分導出部１４０の処理対象の等距離面（以下、「合成等距離面」という）とする。

図４は、等距離面が交差する交差部分を示す図である。図４の説明では、２つの避雷針に対して生成された合成等距離面を避雷針等距離面と表現し、避雷導体（屋上の枠）に対して生成された等距離面を避雷導体等距離面と表現する。図４（Ａ）は、避雷針等距離面と、避雷導体等距離面とを重ね合わせた図である。この場合、図４（Ｂ）に示される破線が交差部分となる。

図５（Ａ）は、交差部分から等距離となる保護面を示す図である。保護面は、半径ｒの球面を、その中心が交差部分となるように球面を移動させて得られる面である。図５（Ｂ）は、雷保護範囲の形状を示す図である。雷保護範囲の形状は、保護面と第１対象部とが接する点と、保護面と第２対象部とが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線である。例えば、図５（Ｂ）に示されるように、保護面が２つの避雷針に接するそれぞれの点を保護面上で最短で結ぶ曲線Ｃ１が示されている。また、保護面が１つの避雷針と、１つの避雷導体に接するそれぞれの点を保護面上で最短で結ぶ曲線Ｃ２が示されている。これらの曲線（円弧）がなす形状が雷保護範囲の形状となる。

なお、実際の処理では、交差部分上の全ての点を中心とした球面を生成することはできないので、交差部分上に等間隔で設けられた点を中心とした球面を組み合わせて保護面が生成される。これに伴い、実際の処理では円弧も保護面の数だけ生成される。これにより、円弧群により雷保護範囲の形状が生成される。この円弧群に対して、隣り合う円弧を平面で補間するＣＡＤの機能によって、雷保護範囲の形状は面として生成される。

上述したように、対象部は、避雷針の先端のような１点で示されるものと、避雷導体のような線分で示されるものと、地盤面のような平面で示されるものがある。これらの対象物の組み合わせに基づき保護範囲が生成される。

図６は、組合せを示す図である。組合せごとに保護範囲Ａ～Ｆに対応させている。この保護範囲Ａ～Ｆが生成され、雷保護範囲形状生成部１７０に出力される。雷保護範囲形状生成部１７０は、それらを合成して雷保護範囲の全体的な形状を生成する。

保護範囲Ａ～Ｆは、建造物が有する避雷針の本数に応じて生成される。避雷針の本数が０本の場合、保護範囲Ａ、Ｂが生成され、雷保護範囲形状生成部１７０は、それらを合成して雷保護範囲の全体的な形状を生成する。避雷針の本数が１本の場合、保護範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｆが生成され、雷保護範囲形状生成部１７０は、それらを合成して雷保護範囲の全体的な形状を生成する。避雷針の本数が２本の場合、保護範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆが生成され、雷保護範囲形状生成部１７０は、それらを合成して雷保護範囲の全体的な形状を生成する。避雷針の本数が３本以上の場合、保護範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆが生成され、雷保護範囲形状生成部１７０は、それらを合成して雷保護範囲の全体的な形状を生成する。

避雷針の本数がＮ本（Ｎは３以上）の場合において、保護範囲Ｄは、Ｎ本の避雷針から２本の避雷針を選択する全ての組み合わせで生成される。また、保護範囲Ｅは、保護範囲Ｄは、Ｎ本の避雷針から３本の避雷針を選択する全ての組み合わせで生成される。

図６に示されるように、保護範囲Ａは、避雷導体と地盤面から生成される保護範囲である。保護範囲Ｂは、避雷導体同士から生成される保護範囲である。保護範囲Ｃは、避雷針と避雷導体から生成される保護範囲である。保護範囲Ｄは、２本の避雷針と避雷導体から生成される保護範囲である。保護範囲Ｅは、３本の避雷針から生成される保護範囲である。保護範囲Ｆは、避雷針と地盤面から生成される保護範囲である。雷保護範囲生成装置１００は、全ての対象部に対してもれなく形状生成処理を行うことで雷保護範囲の形状を生成する。

以下、保護範囲Ａ～Ｆの形状を生成する形状生成処理について順に説明する。なお、形状生成処理において、ＣＡＤデータは雷保護範囲生成装置１００に予め入力されているものとする。また、以下で説明する形状生成処理において用いられるＩＳ（α、β）について、α、βは等距離面であり、ＩＳ（α、β）はαとβの交差部分を示す。ＡＲＣ（Ｍ、Ｎ）について、Ｍ、Ｎは対象部であり、ＡＲＣ（Ｍ、Ｎ）は、保護面とＭの接点と、保護面とＮの接点とを保護面上で最短で結ぶ曲線を示す。

図７は、保護範囲Ａの形状生成処理内容を示す図である。入力部１１０は、雷撃範囲半径ｒを入力する。また、入力部１１０は、地盤面の高さを入力する。

第１対象取得部１２１は、ＣＡＤデータから避雷導体の線分Ｐを第１対象部として取得する。第１生成部１３１は、線分Ｐの等距離面としてカプセルＸを生成する。第２対象取得部１２２は、入力された地盤面の高さから地盤面Ｑを第２対象部として取得する。第２生成部１３２は、地盤面Ｑの等距離面として平面Ｙを生成する。

交差部分導出部１４０は、第１生成部１３１により生成されたカプセルＸと、第２生成部１３２により生成された平面Ｙとが交差する交差部分ＩＳ（カプセルＸ、平面Ｙ）を導出する。保護面生成部１５０は、交差部分導出部１４０により導出された交差部分ＩＳ（カプセルＸ、平面Ｙ）から等距離となる保護面を生成する。

曲線生成部１６０は、保護面生成部１５０により生成された保護面と線分Ｐとが接する点と、保護面生成部１５０により生成された保護面と地盤面Ｑとが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線ＡＲＣ（線分Ｐ、地盤面Ｑ）を生成し、隣り合う曲線を補間した保護範囲Ａを雷保護範囲形状生成部１７０に出力する。補間方法は、例えば直線で面を生成する方法が挙げられる。

図８は、保護範囲Ｂの形状生成処理内容を示す図である。入力部１１０は、雷撃範囲半径ｒを入力する。第１対象取得部１２１は、ＣＡＤデータから避雷導体の線分Ｐを第１対象部として取得する。第１生成部１３１は、線分Ｐの等距離面としてカプセルＸを生成する。第２対象取得部１２２は、ＣＡＤデータから避雷導体の線分Ｑを第２対象部として取得する。第２生成部１３２は、線分Ｑの等距離面としてカプセルＹを生成する。

交差部分導出部１４０は、第１生成部１３１により生成されたカプセルＸと、第２生成部１３２により生成されたカプセルＹとが交差する交差部分ＩＳ（カプセルＸ、カプセルＹ）を導出する。保護面生成部１５０は、交差部分導出部１４０により導出された交差部分ＩＳ（カプセルＸ、カプセルＹ）から等距離となる保護面を生成する。

曲線生成部１６０は、保護面生成部１５０により生成された保護面と線分Ｐとが接する点と、保護面生成部１５０により生成された保護面と線分Ｑとが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線ＡＲＣ（線分Ｐ、線分Ｑ）を生成し、隣り合う曲線を補間した保護範囲Ｂを雷保護範囲形状生成部１７０に出力する。補間方法は、例えば直線で面を生成する方法が挙げられる。

図９は、保護範囲Ｃの形状生成処理内容を示す図である。入力部１１０は、雷撃範囲半径ｒを入力する。第１対象取得部１２１は、ＣＡＤデータから避雷針の先端の受雷点Ｐを第１対象部として取得する。第１生成部１３１は、受雷点Ｐの等距離面として球面Ｘを生成する。第２対象取得部１２２は、ＣＡＤデータから、第１対象部の避雷針に最も近い避雷導体の線分Ｑを第２対象部として取得する。第２生成部１３２は、線分Ｑの等距離面としてカプセルＹを生成する。

交差部分導出部１４０は、第１生成部１３１により生成された球面Ｘと、第２生成部１３２により生成されたカプセルＹとが交差する交差部分ＩＳ（球面Ｘ、カプセルＹ）を導出する。保護面生成部１５０は、交差部分導出部１４０により導出された交差部分ＩＳ（球面Ｘ、カプセルＹ）から等距離となる保護面を生成する。

曲線生成部１６０は、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｐとが接する点と、保護面生成部１５０により生成された保護面と線分Ｑとが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線ＡＲＣ（受雷点Ｐ、線分Ｑ）を生成し、隣り合う曲線を補間した保護範囲Ｃを雷保護範囲形状生成部１７０に出力する。補間方法は、例えば直線で面を生成する方法が挙げられる。

図１０は、保護範囲Ｄの形状生成処理内容を示す図である。入力部１１０は、雷撃範囲半径ｒを入力する。第１対象取得部１２１は、ＣＡＤデータから避雷針の先端の受雷点Ｐを第１対象部として取得する。第１生成部１３１は、受雷点Ｐの等距離面として球面Ｘを生成する。第２対象取得部１２２は、ＣＡＤデータから避雷針の先端の受雷点Ｑを第２対象部として取得する。第２生成部１３２は、受雷Ｑの等距離面として球面Ｙを生成する。第３対象取得部１２３は、ＣＡＤデータから、第１対象部の避雷針と第２対象部の避雷針とに最も近い避雷導体の線分Ｒを第３対象部として取得する。第３生成部１３３は、線分Ｒの等距離面としてカプセルＺを生成する。

交差部分導出部１４０は、第１生成部１３１により生成された球面Ｘと、第２生成部１３２により生成された球面Ｙとの合成等距離面と、第３生成部１３３により生成されたカプセルＺが交差する交差部分ＩＳ（球球面Ｘと球面Ｙの合成等距離面、カプセルＺ）を導出する。保護面生成部１５０は、交差部分導出部１４０により導出された交差部分ＩＳ（球球面Ｘと球面Ｙの合成等距離面、カプセルＺ）から等距離となる保護面を生成する。

曲線生成部１６０は、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｐとが接する点と、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｑとが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線ＡＲＣ（受雷点Ｐ、受雷点Ｑ）を生成し、隣り合う曲線を補間した保護範囲Ａを雷保護範囲形状生成部１７０に出力する。補間方法は、例えば直線で面を生成する方法が挙げられる。

図１１は、保護範囲Ｅの形状生成処理内容を示す図である。入力部１１０は、雷撃範囲半径ｒを入力する。第１対象取得部１２１は、ＣＡＤデータから避雷針の先端の受雷点Ｐを第１対象部として取得する。第１生成部１３１は、受雷点Ｐの等距離面として球面Ｘを生成する。第２対象取得部１２２は、ＣＡＤデータから避雷針の先端の受雷点Ｑを第２対象部として取得する。第２生成部１３２は、受雷Ｑの等距離面として球面Ｙを生成する。第３対象取得部１２３は、ＣＡＤデータから避雷針の先端の受雷点Ｒを第３対象部として取得する。第３生成部１３３は、受雷点Ｒの等距離面として球面Ｚを生成する。

交差部分導出部１４０は、第１生成部１３１により生成された球面Ｘと、第２生成部１３２により生成された球面Ｙと、第３生成部１３３により生成された球面Ｚが交差する交差部分ＩＳ（ＩＳ（球面Ｘ、球面Ｙ）、球面Ｚ）を導出する。保護面生成部１５０は、交差部分導出部１４０により導出された交差部分ＩＳ（ＩＳ（球面Ｘ、球面Ｙ）、球面Ｚ）から等距離となる保護面を生成する。

曲線生成部１６０は、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｐとが接する点と、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｑとが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線ＡＲＣ（受雷点Ｐ、受雷点Ｑ）を生成する。曲線生成部１６０は、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｐとが接する点と、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｒとが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線ＡＲＣ（受雷点Ｐ、受雷点Ｒ）を生成する。曲線生成部１６０は、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｑとが接する点と、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｒとが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線ＡＲＣ（受雷点Ｑ、受雷点Ｒ）を生成する。

ＡＲＣ（受雷点Ｐ、受雷点Ｑ）の隣り合う曲線を補間し、ＡＲＣ（受雷点Ｐ、受雷点Ｒ）の隣り合う曲線を補間し、ＡＲＣ（受雷点Ｑ、受雷点Ｒ）の隣り合う曲線を補間した保護範囲Ｅを雷保護範囲形状生成部１７０に出力する。なお、同一球面上に受雷点Ｐ、Ｑ、Ｒが存在する場合には、保護範囲は球面となり、同一球面上に受雷点Ｐ、Ｑ、Ｒが存在しない場合（避雷針同士が離れすぎている場合）は、保護範囲は生成されない。

図１２は、保護範囲Ｆの形状生成処理内容を示す図である。入力部１１０は、雷撃範囲半径ｒを入力する。また、入力部１１０は、地盤面の高さを入力する。保護範囲Ｅの形状生成処理内容では、全ての避雷針を対象に等距離面が生成される。ここでは、避雷針がｋ本あるものとし、第１対象取得部１２１がｋ回ループして球面を生成するものとする。

第１対象取得部１２１は、ＣＡＤデータから全ての避雷針の先端の受雷点Ｐ（１）～Ｐ（ｋ）を対象部として取得する。第１生成部１３１は、受雷点Ｐ（１）～Ｐ（ｋ）の等距離面として球面Ｘ（１）～Ｘ（ｋ）を生成する。第２対象取得部１２２は、入力された地盤面の高さから地盤面Ｑを第２対象部として取得する。第２生成部１３２は、地盤面Ｑの等距離面として平面Ｙを生成する。

交差部分導出部１４０は、第１生成部１３１により生成された球面Ｘ（１）～Ｘ（ｋ）の合成等距離面と、第２生成部１３２により生成された平面Ｙとが交差する交差部分ＩＳ（球面Ｘ（１）～Ｘ（ｋ）の合成等距離面、平面Ｙ）を導出する。保護面生成部１５０は、交差部分導出部１４０により導出された交差部分ＩＳ（球面Ｘ（１）～Ｘ（ｋ）の合成等距離面、平面Ｙ）から等距離となる保護面を生成する。

曲線生成部１６０は、保護面生成部１５０により生成された保護面と受雷点Ｐ（１）～Ｐ（ｋ）とが接する点と、保護面生成部１５０により生成された保護面と地盤面Ｑとが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線ＡＲＣ（受雷点Ｐ（１）、地盤面Ｑ）、…、ＡＲＣ（受雷点Ｐ（ｋ）、地盤面Ｑ）を生成する。

ＡＲＣ（受雷点Ｐ（１）、地盤面Ｑ）、…、ＡＲＣ（受雷点Ｐ（ｋ）、地盤面Ｑ）のそれぞれにおいて、隣り合う曲線を補間した保護範囲Ｆを雷保護範囲形状生成部１７０に出力する。補間方法は、例えば直線で面を生成する方法が挙げられる。

図１３は、雷保護範囲の形状生成処理内容を示す図である。雷保護範囲形状生成部１７０は、生成された保護範囲Ａ～Ｆの形状が入力される。雷保護範囲形状生成部１７０は、保護範囲Ａ～Ｆを合成することで雷保護範囲の全体的な形状を生成する。なお、対象物同士の関係によっては、建造物から見て複数の保護範囲が重なることがある。この場合、建造物から見て最も外側にある雷保護範囲のみを採用する。

上述した形状生成処理を実際のＣＡＤデータに適用した例について説明する。図１４は、建造物の斜視図である。図１５は、建造物における避雷針と避雷導体の位置を示す図である。破線は、避雷導体を示す。図１５に示される建造物での対象部は１つの避雷針と破線で示される避雷導体である。雷保護範囲生成装置１００は、上述した保護範囲Ａ～Ｆの形状を生成し、保護範囲Ａ～Ｆを合成することで雷保護範囲の全体的な形状を生成する。

図１６は、形状生成処理により得られた雷保護範囲の形状を示す図である。雷保護範囲生成装置１００は、図１６に示されるように、雷保護範囲の全体的な雷保護範囲の形状がひと目でわかる雷保護範囲の形状を生成する。この雷保護範囲の形状は、ＣＡＤデータとして出力されるため、図１６に示される保護範囲を回転したり、拡大縮小することが可能である。また、例えば、図１７に示されるように、雷保護範囲の形状を２次元の図で表示可能である。

さらに、任意の断面方向での雷保護範囲の形状も表示可能である。図１８は、建造物の平面図である。図１９（Ａ）は、図１８に示される平面図におけるＡ－Ａ'方向に鉛直に切ったときの断面を示す。図１９（Ｂ）は、図１８に示される平面図におけるＢ－Ｂ'方向に鉛直に切ったときの断面を示す。図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に示される円弧が断面における保護形状である。例えば、図１５に示す避雷針と避雷導体を結ぶ雷保護範囲の形状は、断面の方向が少し変化するだけで異なる。そのため、本実施形態のように、任意の断面の方向における雷保護範囲の形状を表示することで、容易に検証を行うことができる。

このように、雷保護範囲の形状を示すＣＡＤデータを用いて任意の方向の断面における保護形状も表示可能であることから、雷保護範囲の検証を容易に行うことができる。従来は、断面図を用意し、その断面図に回転球体法を行うことで検証が行われていたことと比較して、非常に効率よく、また容易に雷保護範囲の検証を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態に係る雷保護範囲生成装置１００は、まず第１対象部から等距離となる第１等距離面を生成する。これにより、第１対象部に接する半径ｒの球面の中心が存在する面が生成される。同様に、雷保護範囲生成装置１００は、第２対象部から等距離となる第２等距離面を生成する。これにより、第２対象部に接する半径ｒの球面の中心が存在する面が生成される。

次に、雷保護範囲生成装置１００は、第１等距離面と第２等距離面とが交差する交差部分を導出する。これにより、第１対象部と、第２対象部とにともに接する球面の中心が存在する位置が導出される。そして、雷保護範囲生成装置１００は、交差部分から等距離となる保護面を生成する。これにより、第１対象部と第２対象部の両方に接する球面が得られる。

雷保護範囲生成装置１００は、保護面と第１対象部とが接する点と、第３生成部により生成された保護面と第２対象部とが接する点とを保護面上で最短で結ぶ曲線を生成する。これにより、雷保護範囲の形状が生成される。

このように、雷保護範囲生成装置１００は、全ての対象部に対し、２つの対象部ずつ上記形状生成処理を行うことで、もれることなく雷保護範囲の形状を生成するので、雷保護範囲の形状を非常に精度よく生成できる。

なお、上述した雷保護範囲生成装置１００が備える各構成は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した雷保護範囲生成装置１００が備える各構成の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述した雷保護範囲生成装置１００が備える各構成における処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。

また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部又は外部に設けられた記録媒体も含まれる。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後に雷保護範囲生成装置１００が備える各構成で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

また、上述した機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

１００ 雷保護範囲生成装置
１１０ 入力部
１２１ 第１対象取得部
１２２ 第２対象取得部
１３０ 等距離面生成部
１３１ 第１生成部
１３２ 第２生成部
１３３ 第３生成部
１４０ 交差部分導出部
１６０ 曲線生成部
１７０ 雷保護範囲形状生成部

Claims (7)

1. 第１対象部から等距離となる第１等距離面を生成する第１生成部と、
   第２対象部から等距離となる第２等距離面を生成する第２生成部と、
   前記第１生成部により生成された前記第１等距離面と、前記第２生成部により生成された前記第２等距離面とが交差する交差部分を導出する導出部と、
   前記導出部により導出された交差部分から等距離となる保護面を生成する保護面生成部と、
   前記保護面生成部により生成された前記保護面と前記第１対象部とが接する点と、前記保護面生成部により生成された前記保護面と前記第２対象部とが接する点とを前記保護面上で最短で結ぶ曲線を生成する曲線生成部と、
   前記曲線生成部により生成された曲線に基づき、雷保護範囲の形状を生成する雷保護範囲形状生成部と、
   を備えた雷保護範囲生成装置。
2. 前記第１対象部が１点で示される受雷部の場合には、前記第１等距離面は、前記第１対象部を中心とする球面であり、前記第２対象部が１点で示される受雷部の場合には、前記第２等距離面は、前記第２対象部を中心とする球面である請求項１に記載の雷保護範囲生成装置。
3. 前記第１対象部が線分で示される受雷部の場合には、前記第１等距離面は、前記第１対象部を軸とする円柱面であり、前記第２対象部が線分で示される受雷部の場合には、前記第２等距離面は、前記第２対象部を軸とする円柱面である請求項１または請求項２に記載の雷保護範囲生成装置。
4. 前記第１対象部が大地を示す平面の場合には、前記第１等距離面は、前記第１対象部と平行な平面であり、前記第２対象部が大地を示す平面の場合には、前記第２等距離面は、前記第２対象部と平行な平面である請求項１または請求項２に記載の雷保護範囲生成装置。
5. 第３対象部から等距離となる第３等距離面を生成する第３生成部を備え、
   前記導出部は、前記第１生成部により生成された前記第１等距離面および前記第２生成部により生成された前記第２等距離面を合成した合成等距離面と、前記第３生成部により生成された前記第３等距離面とが交差する交差部分を導出する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の雷保護範囲生成装置。
6. 第１生成部が、第１対象部から等距離となる第１等距離面を生成する第１生成ステップと、
   第２生成部が、第２対象部から等距離となる第２等距離面を生成する第２生成ステップと、
   前記交差部分導出部が、前記第１生成ステップにより生成された前記第１等距離面と、前記第２生成ステップにより生成された前記第２等距離面とが交差する交差部分を導出する導出ステップと、
   保護面生成部が、前記導出ステップにより導出された交差部分から等距離となる保護面を生成する第３生成ステップと、
   曲線生成部が、前記第３生成ステップにより生成された前記保護面と前記第１対象部とが接する点と、前記第３生成ステップにより生成された前記保護面と前記第２対象部とが接する点とを前記保護面上で最短で結ぶ曲線を生成する曲線生成ステップと、
   雷保護範囲形状生成部が、前記曲線生成ステップにより生成された曲線に基づき、雷保護範囲の形状を生成する範囲生成ステップと、
   を備えた雷保護範囲生成方法。
7. コンピュータに、
   第１対象部から等距離となる第１等距離面を生成する第１生成ステップと、
   第２対象部から等距離となる第２等距離面を生成する第２生成ステップと、
   前記第１生成ステップにより生成された前記第１等距離面と、前記第２生成ステップにより生成された前記第２等距離面とが交差する交差部分を導出する導出ステップと、
   前記導出ステップにより導出された交差部分から等距離となる保護面を生成する第３生成ステップと、
   前記第３生成ステップにより生成された前記保護面と前記第１対象部とが接する点と、前記第３生成ステップにより生成された前記保護面と前記第２対象部とが接する点とを前記保護面上で最短で結ぶ曲線を生成する曲線生成ステップと、
   前記曲線生成ステップにより生成された曲線を用いて、雷保護範囲の形状を生成する範囲生成ステップと、
   を実行させるためのプログラム。

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