JPH1140390A - 絶縁型避雷針 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建物の中には脆弱な電子機器が多く設置さ
れ、その弱電機器が信号線等から構造体に流れる雷電流
の影響で誘導電圧をうけて故障する例が多い。 【解決手段】 避雷針支持管８に、複数の傘状絶縁体１
０を一体に取付けた絶縁パイプを用い、この絶縁パイプ
支持管８の中に絶縁電線１１を通し、絶縁電線１１を絶
縁パイプ支持管８の先端で、避雷突針１２、絶縁電線１
１、壁雷針支持管８を二分割型取付金具Ａより機械的に
接続すると共に、避雷突針１２と絶縁電線１１を電気的
に接続した構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】鉄筋コンクリート造り建物、
または鉄骨造り建物の屋上に建てられる避雷針は、強い
風力に十分耐える構造としなければならないので、避雷
針と構造体は機械的に堅固に連結されているが電気的に
も接続されるから、建物に落雷すれば雷電流が構造体を
流れるのを避けられない。最近は建物のなかに、脆弱な
電子機器が多く設置されており、信号線などから誘導電
圧をうけて故障する例が多い。

【０００２】本発明は、従来は気づかずにすまされてき
た避雷針の電気的な回路を完全に独立させ、合理的に雷
電流を直接大地に導くことができるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】避雷針の設置は、建築
基準法により、高さ２０ｍをこえる建物に義務づけられ
ており、日本工業規格ＪＩＳ Ａ ４２０１に定める規
定により施工されている。しかし、この規定は建築物を
雷災から保護することが目的であり、そのためには十分
役立つものであるが、近年は目覚ましい電子機器の発達
により、建物内部ではＯＡ、ＦＡ化が著しく普及したの
で、ＪＩＳの規定で施工したのにかかわらず電子機器が
雷で故障する事故が増加している。

【０００４】従来、鉄筋コンクリート造り、または鉄骨
造りの建物は、建物全体が鉄筋や鉄骨で覆われており、
建物全体が金属の籠状になっていて、「ファラデーケー
ジ」と同じと考えられるので、建物に落雷しても建物内
部では電圧を生じないと考えられてきた。しかし、ファ
ラデーが見いだした真の「ファラデーケージ」の原理は
静電学的な見地にたっている。つまり図１の場合、ケー
ジの導体ａには電流が流れず、従って、すべての導体ａ
が互いに同電位である場合、そのケージが大地ｗ対して
高電圧になっても内部には電界を生じないということで
ある。

【０００５】しかし、これを鉄筋コンクリートまたは鉄
骨造り建物（以下簡略してビルという）の避雷に応用す
る場合、ケージを構成する導体に電流が流れるので、導
体の抵抗が著しく高い場合（導体が細いとか、互いの接
続が不完全な場合）、その抵抗に対して過大な雷電流が
流れれば、インピータンスドロップによって導体間に電
位差を生じ、ケージ内の電界も強くなる。

【０００６】もし、ケージ内の二点間を被保護物体が、
電気的に橋絡している場合（コンピュータに接続したケ
ーブル線などを指す）、被保護物体は電位差を受けて故
障する。

【０００７】またビルの中には、弱電機器本体が設置さ
れている場所や、またはケーブルラックに収めた多数の
ケーブルが柱に沿って立ち上がっている場所がある。

【０００８】その近くを雷電流が流れると、電磁誘導で
直接弱電機器本体を破壊したり、ケーブルにサージ電圧
を生じて、間接的に弱電機器を破壊する場合がある。

【０００９】一方、ビルの内部機器を雷から保護するた
め、低圧電源用避雷器と弱電回路用避雷器の設置が次第
に普及しているが、とくに精密な信号用回線では、保護
機器に機能的な影響を及ぼすなどの問題から弱電用避雷
器を設置出来ない場合もある。

【００１０】しかるに、現状では避雷針支持管は殆ど鋼
管ポールが使用され、その鋼管ポールは構造体に直接ま
たは間接的に接続されている。

【００１１】一方では簡略法と称し、避雷針の引下導線
を省略して、鉄筋コンクリート建物であれば柱の主鉄
筋、鉄骨造り建物であれば鉄骨柱が利用されるので、避
雷針に落雷すれば当然のことながら、それらの構造体に
雷電流が流れる。

【００１２】避雷針に落雷しても雷電流が構造体を伝っ
て流れることなく、絶縁電線により直接基礎部分へ導か
れることで、前記したごとき雷害を防止できるが、更に
避雷針が受け止めた雷電流を、弱電機器が収容されてい
るビルから離れた場所に放流して消散させるのが理想で
ある。

【００１３】この方法によれば建物直下の接地電位の急
上昇を抑制できるので、ビル内部の弱電機器の保護が更
に容易になる。

【００１４】従来の避雷針は、ビルがファラデーケージ
と見なせるという理由で、どちらかといえば機械的な面
が重視され、電気的な機能は軽視されていたかの感があ
ったので、ビルの避雷針は強い風力に耐えるための機械
的な強度と、雷電流を絶縁した引き下げ導線により直接
大地に導くための電気的な機能を兼ね備えたものが要望
される。

【００１５】

【課題を解決するための手段】雷雲内の電荷の蓄積に伴
って、その直下の地表面には雲底の電荷と逆極性の電荷
が誘起されるので、両者間の電界強度が増大し、空気の
絶縁破壊耐力をこえれば、両者の間に火花放電が発生し
落雷がおこる。

【００１６】初めに雷雲から大地に向かう先行放電は、
段階的に進展してゆくのでステップリーダ（段階状先行
放電）と呼ばれる。光るステップリーダの直径は約１〜
１０ｃｍ、ステップリーダの電流は約５００Ａで、中心
部の細い伝導性のコアー中を流れ、その周囲はコロナシ
ースであると考えられる。

【００１７】ステップリーダが大地に接近すれば、リー
ダ上の電荷によって地上の電界は上昇し、大地側のいろ
いろな点からリーダ先端に向かって上向きの先行放電が
発生するに十分な値となる。

【００１８】そして、上向きの先行放電の一つがステッ
プリーダの先端と結合すると、リーダの先端付近は実効
的に大地電位に接続される。

【００１９】その瞬間、先行放電電路は輝きの強い主雷
撃を通す伝送路として作用する。

【００２０】従って、ビルに避雷針を設置する際は、避
雷針支持管の部分を機械的に堅固に構造体に接続して
も、その先端部から上向きの先行放電が始まらないため
には、先端部に大地側の電荷が集まらないように避雷針
支持管自身を絶縁体とする絶縁型避雷針支持管とし、更
に絶縁型避雷針支持管の上側の電界強度が高まらないよ
うに、先端部分を静電遮蔽する必要がある。

【００２１】上記の方法で、落雷点が突針部分に定まっ
たとしても、主雷撃で絶縁型避雷針支持管の絶縁が破壊
するために必要な時間より早く雷撃電流を大地へ運ぶた
めの諸条件が必要である。

【００２２】そのため、避雷突針を大地に対して十分絶
縁するため、絶縁型避雷針支持管のリーケージパスを十
分に長くしなければならず、その中間に複数の雨切り型
の傘をもうける必要ある。

【００２３】また、絶縁体の絶縁が破壊するために必要
な時間より早く雷電流を通過させなければならないの
で、引き下げ導線は絶縁型避雷針支持管に対して平行か
つ垂直に立ち下げる必要がある。

【００２４】以下、合理的に雷電流を大地に導くための
避雷針の構造を提案するものである。 すなわち、本発
明の主な点は、従来から避雷針支持管には金属管が使用
されることが常識のごとく考えられてきたが、避雷針支
持管に合成樹脂からなる絶縁パイプなどの絶縁体を利用
し、その中間部分に雨切型碍子と類似形の樹脂などから
なる傘状絶縁体を複数個とりつけたものとし、その絶縁
パイプの中に絶縁電線を貫通した避雷針支持管の先端
で、避雷針、絶縁電線、避雷針支持管は二分割型取付金
具で機械的に接続するが、避雷突針と絶縁電線は電気的
にも接続されている絶縁型避雷針である。

【００２５】前記二分割型取付金具は避雷針支持管に結
合する下部金具と、避雷突針と螺合させる上部金具に分
割され、避雷針支持管と避雷突針を接続する際に、あら
かじめ傘状に形成した絶縁電線の芯線部分を上部金具と
下部金具の間で挾持させ、しかる後上部金具と下部金具
の外周囲で螺合して、避雷針支持管と避雷突針を結合す
るが、避雷突針と絶縁電線は電気的に一体とさせるもの
である。

【００２６】また、避雷突針は、太さの割りに長さの長
いもののほうが、先端部の電界が強くなるので、避雷突
針の根元よりも避雷針の先端に落雷する確率が高くなる
ので、ＪＩＳで規定される直径１２ミリ程度の銅棒であ
れば、少なくとも２０センチ以上の長さが好ましい。

【００２７】本発明は使用される避雷突針は前記したフ
ランクリン型避雷針の突針のみでなく、フランスの防雷
規定であるＮＦＣ１７−１０２に記載されているごと
き、早期上昇ストリーマー発生型の避雷針の突針にも適
用出来る。

【００２８】また、平成８年特許願第２７９３９３号記
載の傾斜型避雷針の突針なども適用できる。

【００２９】上記したごとき、早期上昇ストリーマー発
生型避雷針や傾斜型避雷針を利用すると、従来のように
高さの高い避雷針を建てなくても、高さの低い避雷針で
も広い保護範囲が得られるので、避雷針支持管には鋼管
ポールを使用しなくとも、合成樹脂などからなる絶縁パ
イプでも、極めて強い風圧に十分耐えることが可能であ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明は、避雷針支持管に絶縁パ
イプを用い、この絶縁パイプの中に絶縁電線を通し、そ
の絶縁電線の先端を避雷突針と電気的に接続する絶縁型
避雷針で、その最も好ましい一実施例を図に基いて以下
で詳細に説明する。

【００３１】１はビルの屋上平面で、この屋上平面１に
はコンクリート基礎２を設けてあり、更にコンクリート
基礎２上には、支脚３ａと取付台座３ｂを設けた支管取
付け台３を、コンクリート基礎２に植設したアンカーボ
ルト４等によって取付け固定してある。またコンクリー
ト基礎２には合成樹脂管５を埋設し、その一端は、前記
支管取付け台３に連絡できるようにし、他端は基礎２か
ら外部の横方向に延出させ、この延出部は屋上平面１に
設けたブロック６に取付け金具７によって取付けられて
いる。

【００３２】前記支管取付け台３には、合成樹脂材から
なる絶縁パイプ等の絶縁体からなる支持管８の下部を嵌
挿してボルト等の固定部材９によって固定して立設させ
る。

【００３３】更に、絶縁パイプの支持管８の中間部分に
は、雨切型碍子と類似形の樹脂材等からなる傘状絶縁体
１０を間隔をおいて複数個一体に配装して設け、更に支
持管８中には、絶縁電線１１を前記合成樹脂管５の一端
から挿通し、更にその絶縁支持管８中に挿入された絶縁
電線１１は、絶縁支持管８の先端で、避雷突針１２を取
付けた上部分割取付け金具１３と、絶縁支持管８を嵌着
結合してボルト１４によって取付ける下部分割取付け金
具１５からなる二分割型取付け金具Ａでボルト１６によ
って締付け接続する。この接続時に前記絶縁電線１１の
先端は下部分割取付け金具１５の接続面に刻設した放射
状電線収納溝１７内に電線１１の芯線部分１１ａを放射
状に折り曲げて収納して上部分割取付け金具１３を下部
分割取付金具１５に圧接挾持して電気的に一体として接
続される。

【００３４】前記上部分割取付け金具１３に取付ける避
雷突針１２は、太さの割りに長さの長いもののほうが、
先端部の電界が強くなるので、基端側よりも先端に落雷
する確率が高くなるので、ＪＩＳに規定される直径１２
ミリ程度の銅棒であれば、少なくとも２０ｃｍ以上の長
さが好ましい。また上部分割取付け金具１３に取付ける
前記避雷突針１２は基端側にねじ１２ａを設けて、この
ねじ１２ａを上部分割取付け金具１３に設けたねじ孔１
３ａにねじ込んで接続結合する構造としてある。

【００３５】

【発明の効果】従来避雷支持管には殆ど金属管を使用す
ることが常識であり、樹脂などの絶縁パイプは利用され
なかった。

【００３６】また、避雷針の電気的な回路を効果的に分
離することも顧みられることがなかった。避雷針支持管
に合成樹脂などの絶縁パイプを利用し、その中間部分に
雨切碍子と類似形で、合成樹脂などからなる傘状の絶縁
体を複数個取付けて一体とした場合は、絶縁パイプのリ
ーケージパスが極めて長くなるので、避雷針に雷放電し
た場合に、雷電流は突針部分から引き下げ導線を通り大
地に至り、従来のごとく雷電流が避雷針支持管を伝わっ
て構造体に流入するという問題は解消した。

【００３７】また避雷針支持管は、支持管取付け金具、
または支持管取付け台などを利用して従来のように構造
体へ堅固に取付けることが出来る。

【００３８】最短距離で垂直に引き下ろされた引き下げ
導線の端末は、直接に建物の基礎部分の構造体へ電気的
に接続するか、または建物から適当な距離だけ離れた場
所に設けた接地電極に接続する。

【００３９】上記のように、雷電流がビルの内部で構造
体を伝って流れるということがなければ、内部の弱電機
器には誘導電圧が生じにくい、また接地電極を適当な距
離だけ離してビル直下の接地電位の急上昇を防止すれば
外部と信号線で接続された弱電機器の絶縁破壊までも防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ファラデーケージの原理図である。

【図２】本発明の避雷針の正面図である。

【図３】図２の上下二分割取付け金具の分解斜視図であ
る。

【図４】絶縁電線の先端の芯線を広げた時の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 屋上平面 ２ コンクリート基礎 ３ 支管取付け台 ３ａ 支脚 ３ｂ 台座 ４ アンカーボルト ５ 合成樹脂管 ６ ブロック ７ 取付け金具 ８ 絶縁体からなる支持管 ９ 固定部材 １０ 傘状絶縁体 １１ 絶縁電線 １１ａ 芯線 １２ 避雷突針 １２ａ ねじ １３ 上部分割取付け金具 １３ａ ねじ孔 １４、１６ ボルト １５ 下部分割取付け金具 １７ 線収納溝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 避雷針支持管に樹脂等からなる絶縁パイ
   プを用い、絶縁パイプの中に絶縁電線を通し、その絶縁
   電線を絶縁パイプの先端まで貫通させた避雷針支持管の
   先端で、避雷突針、絶縁電線、避雷針支持管は二分割型
   取付金具で機械的に接続するが、避雷突針と絶縁電線は
   電気的にも接続されている絶縁型避雷針。
2. 【請求項２】 前記絶縁パイプの中間部分には、絶縁パ
   イプの絶縁を保持するために雨切型碍子と類似型の樹脂
   などで形成した複数個の傘状絶縁体を取り付けて一体と
   した請求項１記載の絶縁型避雷針。
3. 【請求項３】 前記避雷突針部分の高さが２０センチ以
   上の請求項１及び請求項２記載の絶縁型避雷針。
4. 【請求項４】 前記二分割型取付金具は避雷針支持管に
   結合する下部金具と、避雷突針と螺合させる上部金具に
   分割され、避雷針支持管と避雷突針を接続する際に、あ
   らかじめ傘状に形成した絶縁電線の芯線部分を上部金具
   と下部金具の間に挾持させ、しかる後、上部金具と下部
   金具の外周囲で螺合して、避雷突針と避雷針支持管を結
   合するが、避雷突針と絶縁電線は電気的にも一体となる
   ことを特徴とする請求項１及び請求項２、請求項３記載
   の絶縁型避雷針。
5. 【請求項５】 前記の二分割型取付金具の接合面に、傘
   状に折り曲げた絶縁電線の芯線の形状にあわせた溝を刻
   んで前記電線と取付金具の接触を強化した請求項４の絶
   縁型避雷針。