KR101496979B1 - 쌍극자 피뢰장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쌍극자 피뢰장치에 관한 것으로, 고정플레이트; 상기 고정플레이트에 길이방향 일단이 결합되며 대지 전하가 대전되는 로드부재; 상기 로드부재의 길이방향을 따라 적어도 2개 이상 설치되는 애자; 이웃하는 상기 애자들 사이에 설치되며 상기 로드부재와 전기적으로 절연되고 대지 전하와 반대되는 극성이 대전되는 대전판; 상기 대전판과 애자 사이에 설치되고 상기 대전판과 전기적으로 연결되며 대지 전하와 반대되는 극성을 가진 전하가 대전되는 대전관; 및 상기 로드부재의 상단에 결합되어 낙뢰를 유도하는 로드 캡을 포함하되, 상기 로드 캡은 낙뢰 유입 면적을 크게 향상시켜 방전효율을 높일 수 있도록 상기 애자와 비교하여 상대적으로 큰 외경을 가지는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 지진 또는 태풍에 의한 진동이 발생하여 상기 제1 캡이 회전하더라도 상기 제1 캡은 결합구 절연돌기로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있어 그에 따른 상호 간의 결합력이 약화되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

쌍극자 피뢰장치{BIPOLAR CONVENTIONAL AIR TERMINAL}
본 발명은 쌍극자 피뢰장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낙뢰의 뇌전류에 대한 방전효율을 높임과 동시에 지진 또는 태풍과 같은 외부 환경적 요인에 따른 진동으로부터 장치의 결합 고정력이 약화되는 것을 방지할 수 있는 쌍극자 피뢰장치에 관한 것이다.
일반적으로, 피뢰장치는 뇌운(雷雲; thundercloud)과 대지 사이에 방전로를 형성하여 뇌운에 축적되어 있는 전하를 대지로 안전하게 방류시키기 위해 건물의 최상단부에 설치되는 것이다.
뇌운이 대지에 근접할 경우에 뇌운과 대지 사이의 전위 차는 1억(V)에 이른다.
그러나, 대기층의 공기가 양호한 절연체 역할을 하여 대지와 뇌운 사이에는 절연 파괴 즉, 낙뢰가 일어나지 않으나 뇌운과 대지 사이에 낙뢰가 일어날 가능성은 상존하게 된다.
이러한 낙뢰에 의한 피해를 방지하기 위해 전계가 첨두부에 집중되는 전계 현상(팁효과)을 이용한 피뢰장치가 공지되어 있으며, 이와 같은 피뢰장치를 플랭크린 돌침 방식이라 한다.
이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 피뢰장치에 대하여 설명한다.
도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 피뢰장치는 건물의 상단에 설치되어 접지 수단에 연결되는 고정부(31), 상기 고정부(31)에 그 일단이 고정되어 대지 전하가 대전되는 로드(30), 상기 로드(30)의 타단에 결합되어 낙뢰를 유도하는 로드 캡(32), 상기 로드(30)의 타단부에 결합되는 애자(34), 상기 로드(30)에 장착되는 대전 수단(45)으로 구성되며, 상기 로드(30)는 대전관(45a)의 중심에 내재된다.
상기 대전 수단(45)은 관형(tube)으로 이루어져 그 중심에 상기 로드(30)가 관통하고 상기 로드(30) 쪽으로 침형의 팁(45b)이 형성되어 있는 대전관(45a), 상기 대전관(45a)의 양단을 상기 로드(30)에 결합시켜 주는 제 1캡(45c) 및 제 2캡(45d)으로 구성되며, 상기 제 2캡(45d) 쪽은 스토퍼(46)에 의해 상기 애자(34) 쪽으로 밀착 고정된다.
그런데, 종래기술에 따른 피뢰장치의 로드캡(32)은 애자(34)와 비교하여 상대적으로 매우 작은 방전면적으로 이루어져 있기 때문에 뇌전류를 방전시키기 위한 시간이 길어지게 되므로 방전효율을 저하시키는 문제점이 있었다.
또한, 상기 로드(30)와 로드캡(32)은 상호 나사체결방식의 결합구조로 이루어져 있기 때문에 지진 또는 태풍과 같은 외부 환경적 요인에 따른 진동으로부터 상호 간의 결합력을 약화시킬 뿐만 아니라, 상기 로드(30) 및 고정부(31)의 결합력도 약화시키는 문제점이 있다.
한국등록특허 제1025499호(2011. 3. 22)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발명의 목적은 낙뢰의 뇌전류에 대한 방전효율을 높임과 동시에 지진 또는 태풍과 같은 외부 환경적 요인에 따른 진동으로부터 장치의 결합 고정력이 약화되는 것을 방지할 수 있는 쌍극자 피뢰장치를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 쌍극자 피뢰장치는, 고정플레이트; 상기 고정플레이트에 길이방향 일단이 결합되며 대지 전하가 대전되는 로드부재; 상기 로드부재의 길이방향을 따라 적어도 2개 이상 설치되는 애자; 이웃하는 상기 애자들 사이에 설치되며 상기 로드부재와 전기적으로 절연되고 대지 전하와 반대되는 극성이 대전되는 대전판; 상기 대전판과 애자 사이에 설치되고 상기 대전판과 전기적으로 연결되며 대지 전하와 반대되는 극성을 가진 전하가 대전되는 대전관; 및 상기 로드부재의 상단에 결합되어 낙뢰를 유도하는 로드 캡을 포함하되, 상기 로드 캡은 낙뢰 유입 면적을 크게 향상시켜 방전효율을 높일 수 있도록 상기 애자와 비교하여 상대적으로 큰 외경을 가지는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 로드 캡은 돔 형상의 제1 캡과, 상기 제1 캡의 반경방향 외주 둘레에 결합되는 제2 캡과, 상기 제1 캡을 로드부재에 고정시키는 결합부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 결합부재는 결합구멍을 형성한 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 결합구멍에 결합되는 결합구로 구성되되,상기 결합구의 길이방향 외주둘레에는 다단형 걸림턱이 형성되며, 상기 로드 캡의 내측에는 상기 결합구를 수용함과 동시에 상기 걸림턱에 대응하여 결합이 이루어지는 걸림편을 형성한 체결플레이트가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 체결플레이트의 타측 단부에는 선단부가 뾰족하게 돌출되는 톱니형상의 침전전극이 형성되며, 상기 침전전극은 제1 캡의 둘레반경 내에 위치하거나, 상기 제1 캡의 둘레반경 외측으로 돌출되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 애자는 대전관을 기준으로 상부에 설치되는 제1 애자와 하부에 설치되는 제2 애자로 구성되며, 상기 제2 애자의 상단에는 상기 대전관 안쪽으로 삽입이 이루어지는 절연돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제2 캡은 제1 애자의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 대전관의 길이방향 상부에는 홈이 형성되고 하부에는 관통홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 고정플레이트와 로드부재 사이에는 상호 간의 안정적 결속을 위한 결속수단이 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 고정플레이트와 로드부재는 상기 고정플레이트로부터 돌출되게 형성된 체결구를 통해 결속되며, 상기 결속수단은 상기 로드부재의 길이방향 일측에 설치되는 지지체에 일단이 끼워진 상태에서 상기 로드부재의 길이방향을 따라 나선방향으로 권취되는 와이어와, 머리부의 측면에는 상기 와이어의 타단이 관통하는 관통홈이 형성되며 상기 체결구의 측면에 삽입되어 체결이 이루어지는 조임볼트와, 상기 와이어의 타단에 설치되며 상기 와이어가 조임볼트로부터 이탈을 방지하는 스토퍼부재로 구성된 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 로드 캡의 제1 캡과 절연돌기는 나사체결방식이 아닌 상하방향으로 결합되는 가압식 체결구조로 이루어져 있기 때문에 지진, 태풍 등의 진동요인에 의해 상기 제1 캡이 회전하더라도 상기 제1 캡은 절연돌기로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있어 그에 따른 상호 간의 결합력이 약화되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 로드 캡은 애자와 비교하여 상대적으로 큰 둘레반경을 가지는 형태로 이루어짐에 따라 낙뢰의 뇌전류를 유입하기 위한 면적이 크게 증가하여 낙뢰를 보다 신속히 방전시킬 수 있다.
또한, 상기 고정플레이트와 로드부재를 상호 안정적 결속시키기 위한 결속수단을 더 포함으로써, 지진 또는 태풍에 의한 진동이 발생하더라도 상기 로드부재가 풀리는 방향으로 회전하는 것을 근본적으로 차단시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 피뢰장치의 구성을 나타낸 부분단면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 쌍극자 피뢰장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2를 단면도이다.
도 4는 도 3의 로드 캡 구성을 나타낸 부분 확대도이다.
도 5는 도 2의 결속수단 구성을 나타낸 확대도이다.
도 6은 도 4의 체결플레이트의 형상 및 구성을 나타낸 저면도이다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 쌍극자 피뢰장치는 고정플레이트(100)와, 상기 고정플레이트(100)에 길이방향 일단이 결합되며 대지 전하가 대전되는 로드부재(200)와, 상기 로드부재(200)의 길이방향을 따라 적어도 2개 이상 설치되는 애자(300)와, 이웃하는 상기 애자(300)들 사이에 설치되며 상기 로드부재(200)와 전기적으로 절연되고 대지 전하와 반대되는 극성이 대전되는 대전판(400)과, 상기 대전판(400)과 애자(300) 사이에 설치되고 상기 대전판(400)과 전기적으로 연결되며 대지 전하와 반대되는 극성을 가진 전하가 대전되는 대전관(500)과, 상기 로드부재(200)의 상단에 결합되어 낙뢰를 유도하는 로드 캡(600)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 상기 고정플레이트(100), 로드부재(200), 로드 캡(600)은 서로 통전이 가능한 결합구성이며, 상기 대전판(400)은 대전관(500)과 통전되는 결합구성이다.
먼저, 상기 고정플레이(100)는 옥외 상층에 설치되며 접지체에 연결되며, 상기 로드부재(200)를 안정적으로 고정시키는 역할을 수행한다.
이러한 상기 고정플레이(100)는 일정 두께를 가지는 평판형 부재로써, 표면에는 지면 또는 건축 구조물에 견고히 고정시킬 수 있도록 다수의 체결구멍(110)과, 상기 로드부재(200)와 나사체결을 위해 상기 고정플레이트(100)로부터 돌출되는 체결구(120)가 형성된다.
상기 로드부재(200)는 상기 고정플레이트(100)의 체결구(120)에 길이방향 일단이 결합되어 수직하게 세워지는 것으로, 대지 전하를 대전시키는 역할을 수행한다.
또한, 상기 애자(300)는 상기 로드부재(200)의 길이방향을 따라 적어도 2개의 구성이 이격 상태로 설치되는 것으로, 세라믹 또는 합성수지 소재의 절연체로써 상기 로드부재(200) 및 후술할 대전관(500)을 절연시킨다.
여기서, 상기 애자(300)는 상기 대전관(500)을 기준으로 상부에 설치되는 제1 애자(310)와 하부에 설치되는 제2 애자(320)로 구성되며, 상기 제2 애자(320)의 상단에는 상기 대전관(500) 안쪽으로 삽입이 이루어지는 절연돌기(321)가 형성된다.
상기 절연돌기(321)는 바람의 영향으로 빗물이 대전관(500) 내부로 유입될 경우 유입된 빗물을 상기 대전로드(500)의 밖같쪽으로 용이하게 배출될 수 있도록 안내함과 동시에 상기 대전관(500)과 로드부재(200) 간의 절연거리를 충분히 확보할 수 있도록 일정 길이를 가진다.
이를 위한, 상기 절연돌기(321)는 상부가 좁고 하부가 넓은 다수의 원추형부재가 동일선상에 연속하여 연결되는 구조이다.
또한, 대전판(400)은 상기 애자(300) 사이에 설치되어 상기 로드부재(200)와 전기적인 절연상태를 유지하고 상기 대전관(500)과는 전기적으로 연결되며 대지 전하와 반대되는 극성이 대전되는 것으로, 원형의 제1 및 2 대전판(410,420)으로 구성된다.
아울러, 상기 제1 및 2 대전판(410,420)은 원주방향 가장자리에 주름(411) 모양을 반복적으로 형성할 수 있다.
이는 상기 주름(411)에 의해 상기 제1 및 2 대전판(410,420)의 원주방향에 대하여 균등한 분배방전을 유도할 수 있기 때문이다.
이러한, 상기 제1 및 제2 대전판(430,440)의 구성은 낙뢰유입시에 전계가 집중됨으로써 뇌운과 대지간에 방전을 용이하게 한다.
또한, 상기 대전관(500)은 대전판(400)과 애자(300) 사이에 설치되고, 상기 대전판(400)과 전기적으로 연결되는 것으로, 대지 전하와 반대되는 극성을 가진 전하가 대전되는 구성이다.
상기 대전관(500)은 관형(tube)으로 이루어져 그 중심으로 상기 로드부재(200)가 관통하는 상태로 결합이 이루어진다.
그리고, 상기 로드부재(200)에는 상기 대전관(500) 및 제2 애자(320)를 지지하기 위한 지지체(510)가 설치된다.
또한, 상기 지지체(510)에는 후술할 결속수단(700)의 와이어(710)가 삽입되는 삽입공(511)이 형성된다.
아울러, 상기 대전관(500)의 길이방향 상부에는 홈(501)이 형성되고 하부에는 관통홈(502)이 형성된다.
한편, 상기 로드 캡(600)은 상기 로드부재(200)의 상단에 설치되는 것으로, 낙뢰를 유도하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 상기 로드 캡(600)은 돔 형상의 제1 캡(610)과, 상기 제1 캡(610)의 반경방향 외주 둘레에 결합되는 제2 캡(620)과, 상기 제1 캡(610)을 로드부재(200)에 고정시키는 결합부재(630)로 구성된다.
상기 결합부재(630)는 결합구멍(631a)을 형성한 베이스 플레이트(631)와, 상기 베이스 플레이트(631)의 결합구멍(631a)에 결합되는 결합구(632)로 구성되며, 상기 결합구(632)의 길이방향 외주둘레에는 다단형 걸림턱(632a)이 형성되며, 상기 제1 캡(610)의 내측에는 상기 결합구(632)를 수용함과 동시에 상기 걸림턱(632a)에 대응하여 결합이 이루어지는 걸림편(610a)을 형성한 체결플레이트(610')가 형성된다.
즉, 상기 로드 캡(600)의 제1 캡(610)과 결합구(632)는 나사체결방식이 아닌 상하방향으로 결합되는 가압식 체결구조로 이루어져 있기 때문에 지진, 태풍 등의 진동요인에 의해 상기 제1 캡(610)이 회전하더라도 상기 제1 캡(610)은 결합구(632)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있으므로 그에 따른 상호 간의 결합력이 약화되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 체결플레이트(610')의 타측 단부에는 선단부가 뾰족하게 돌출되는 톱니형상의 침전전극(610b)이 형성된다.
상기 침전전극(610b)은 전계를 집중시킴으로써 뇌운과의 방전 개시를 용이하게 하는 역할을 수행한다.
아울러, 상기 침전전극(610b)은 제1 캡(610)의 둘레반경 내에 위치하거나, 상기 제1 캡(610)의 둘레반경 외측으로 돌출되는 구조로 형성할 수 있다(도 6참조).
또한, 상기 로드 캡(600)은 낙뢰 유입(뇌운과의 방전을 의미함) 면적을 크게 향상시켜 방전효율을 높일 수 있도록 상기 애자(300)와 비교하여 상대적으로 큰 외경을 가지는 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 제2 캡(620)은 제1 애자(310)의 외경 보다 크게 형성한다.
이와 같이, 상기 로드 캡(600) 구성을 제1 애자(310)보다 크게 형성하면 낙뢰의 뇌전류를 유입하기 위한 면적이 증가됨에 따라 낙뢰를 신속히 방출시킬 수 있다.
한편, 상기 고정플레이트(100)와 로드부재(200) 사이에는 상호 간의 안정적 결속을 위한 결속수단(700)이 설치된다.
즉, 상기 결속수단(700)은 상기 고정플레이트(100)와 로드부재(200)가 상호 나사결합됨에 따라 지진 또는 태풍에 의한 진동 발생으로 인해 상기 로드부재(200)가 풀리는 방향으로 회전하지 않도록 단속하는 역할을 수행한다.
상기 결속수단(700)은 상기 로드부재(200)의 길이방향 일측에 설치되는 지지체(510)에 일단이 끼워진 상태에서 상기 로드부재(200)의 길이방향을 따라 나선방향으로 권취되는 와이어(710)와, 머리부의 측면에는 상기 와이어(510)의 타단이 관통하는 관통홈(721)이 형성되며 상기 체결구(120)의 측면에 삽입되어 체결이 이루어지는 조임볼트(720)와, 상기 와이어(710)의 타단에 설치되며 상기 와이어(710)가 조임볼트(720)로부터 이탈을 방지하는 스토퍼부재(730)로 구성된다.
즉, 상기 와이어(710)를 지지체(510)의 삽입공(511)에 삽입시킨 후 끝단을 다시 상기 조임볼트(720)의 머리부에 형성된 관통홈(721)으로 삽입한다. 이후 상기 관통홈(721)을 빠져나온 와이어(710)의 끝단에 상기 스토퍼부재(730)를 결합시켜 상기 와이어(710)가 조임볼트(720)로부터 이탈하지 않도록 한다.
그 다음, 상기 와이어(710)를 로드부재(200)의 길이방향을 따라 나선방향으로 권취시킨 상태에서 상기 조임볼트(720)를 상기 체결구(120)에 삽입시키는 방향으로 결합하면 된다.
따라서, 지진 또는 태풍에 의한 진동이 발생하더라도 상기 결속수단(700)에 의해 상기 로드부재(200)가 고정플레이트(100)에 대하여 풀리는 방향으로 회전하는 것을 근본적으로 차단시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 상기 로드 캡(600)의 제1 캡(610)과 결합구(632)는 나사체결방식이 아닌 상하방향으로 결합되는 가압식 체결구조로 이루어져 있기 때문에 지진, 태풍 등의 진동요인에 의해 상기 제1 캡(610)이 회전하더라도 상기 제1 캡(610)은 결합구(632)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있어 그에 따른 상호 간의 결합력이 약화되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 로드 캡(600)은 애자(300)와 비교하여 상대적으로 큰 둘레반경을 가지는 형태로 이루어짐에 따라 낙뢰의 뇌전류를 유입하기 위한 면적이 크게 증가하여 낙뢰를 보다 신속히 방출시킬 수 있다.
또한, 상기 고정플레이트(100)와 로드부재(200)를 상호 안정적 결속시키기 위한 결속수단(700)을 더 포함으로써, 지진 또는 태풍에 의한 진동이 발생하더라도 상기 로드부재(200)가 풀리는 방향으로 회전하는 것을 근본적으로 차단시킬 수 있는 효과가 있다.
100 : 고정플레이트
200 : 로드부재
300 : 애자
310 : 제1 애자
320 : 제2 애자
400 : 대전판
500 : 대전관
600 : 로드 캡
610 : 제1 캡
620 : 제2 캡
630 : 결합부재
700 : 결속수단

Claims (9)

  1. 고정플레이트;
    상기 고정플레이트에 길이방향 일단이 결합되며 대지 전하가 대전되는 로드부재;
    상기 로드부재의 길이방향을 따라 적어도 2개 이상 설치되는 애자;
    이웃하는 상기 애자들 사이에 설치되며 상기 로드부재와 전기적으로 절연되고 대지 전하와 반대되는 극성이 대전되는 대전판;
    상기 대전판과 애자 사이에 설치되고 상기 대전판과 전기적으로 연결되며 대지 전하와 반대되는 극성을 가진 전하가 대전되는 대전관; 및
    상기 로드부재의 상단에 결합되어 낙뢰를 유도하는 로드 캡을 포함하되,
    상기 로드 캡은 낙뢰 유입 면적을 크게 향상시켜 방전효율을 높일 수 있도록 상기 애자와 비교하여 상대적으로 큰 외경을 가지며, 돔 형상의 제1 캡과, 상기 제1 캡의 반경방향 외주 둘레에 결합되는 제2 캡과, 상기 제1 캡을 로드부재에 고정시키는 결합부재를 포함하고,
    상기 결합부재는 결합구멍을 형성한 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 결합구멍에 결합되는 결합구로 구성되되,상기 결합구의 길이방향 외주둘레에는 다단형 걸림턱이 형성되며, 상기 로드 캡의 내측에는 상기 결합구를 수용함과 동시에 상기 걸림턱에 대응하여 결합이 이루어지는 걸림편을 형성한 체결플레이트가 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍극자 피뢰장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 체결플레이트의 타측 단부에는 선단부가 뾰족하게 돌출되는 톱니형상의 침전전극이 형성되며, 상기 침전전극은 제1 캡의 둘레반경 내에 위치하거나, 상기 제1 캡의 둘레반경 외측으로 돌출되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍극자 피뢰장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 애자는 대전관을 기준으로 상부에 설치되는 제1 애자와 하부에 설치되는 제2 애자로 구성되며, 상기 제2 애자의 상단에는 상기 대전관 안쪽으로 삽입이 이루어지는 절연돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 쌍극자 피뢰장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 캡은 제1 애자의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 쌍극자 피뢰장치.
  7. 제1항, 제4항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대전관의 길이방향 상부에는 홈이 형성되고 하부에는 관통홈이 형성된 것을 특징으로 하는 쌍극자 피뢰장치.
  8. 제1항, 제4항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정플레이트와 로드부재 사이에는 상호 간의 안정적 결속을 위한 결속수단이 설치된 것을 특징으로 하는 쌍극자 피뢰장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고정플레이트와 로드부재는 상기 고정플레이트로부터 돌출되게 형성된 체결구를 통해 결속되며,
    상기 결속수단은,
    상기 로드부재의 길이방향 일측에 설치되는 지지체에 일단이 끼워진 상태에서 상기 로드부재의 길이방향을 따라 나선방향으로 권취되는 와이어와, 머리부의 측면에는 상기 와이어의 타단이 관통하는 관통홈이 형성되며 상기 체결구의 측면에 삽입되어 체결이 이루어지는 조임볼트와, 상기 와이어의 타단에 설치되며 상기 와이어가 조임볼트로부터 이탈을 방지하는 스토퍼부재로 구성된 것을 특징으로 하는 쌍극자 피뢰장치.
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