KR20080001607A - 피뢰 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공부를 갖는 상부 전극체(2)와, 마찬가지로 중공부를 가짐과 아울러 대지(E)에 전기적으로 접속된 하부 전극체(3)와, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)에 의해 끼워 지지된 환상 절연체(4)에 의해 피뢰 장치(A)를 구성한 것이다.

피뢰극 부재에 뇌운이 접근했을 때에는, 상부 전극체가 뇌운에 분포하는 전하와 반대의 전하를 갖는 하부 전극체의 전위 차를 해소하도록 작용하므로, 상부 전극체가 하부 전극체의 전하와 반대의 전하를 주변의 대기 중으로부터 수집하게 되고, 따라서 뇌운에 분포하는 전하가 포화되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 낙뢰의 발생을 회피할 수 있다.

Description

피뢰 장치{LIGHTNING ARRESTER}

도 1은 본 발명의 피뢰 장치의 수직 단면도,

도 2는 본 발명의 피뢰 장치의 분해 사시도,

도 3은 지지 부재에 부착된 상태의 본 발명의 피뢰 장치의 정면도,

도 4는 일부 단면을 포함하는 도 3의 부분 확대 정면도,

도 5는 뇌운과 지지 부재에 부착된 상태의 본 발명의 피뢰 장치의 정면도,

도 6은 지지 부재에 부착된 상태의 본 발명의 다른 실시예의 피뢰 장치의 정면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

A : 피뢰 장치 B : 볼트

N : 너트 Pa : 상부 환상 패킹

Pb : 하부 환상 패킹 T : 지지 부재

1 : 피뢰극 부재 2 : 상부 전극체

3 : 하부 전극체 4 : 환상 절연체

5 : 장척 지지 볼트 6 : 받침대

7 : 보호통 8 : 유지체

10 : 피보호 대상물 11A : 절연체

11B : 금속제 지지체 14 : 인하 선

15 : 접지극체

본 발명은 뇌해로부터 설비 기기 등을 보호하기 위한 피뢰 장치에 관한 것이며, 특히 설비 기기 등 주변의 낙뢰를 피하기 위한 피뢰 장치에 관한 것이다.

대기 중에 뇌운이 발생하여 발달하면, 뇌운의 운저로부터 선행 방전(스텝리더)이 대지를 향해 발생하고, 이 선행 방전이 촉진되면 지표측으로부터 선행 방전의 전하와 반대의 전하를 갖는 스트리머 방전이 상승한다. 그리고 선행 방전과 스트리머 방전이 결합하면 대지와 뇌운 사이에 방전로가 형성되고, 이 방전로를 통해 뇌운과 대지 사이에 대전류가 흐른다. 이 현상이 낙뢰 현상이다.

종래의 피뢰 장치는 건조물을 포함하는 설비 기기 등의 피보호 대상물보다 높은 위치에 배치된 피뢰 돌침으로 낙뢰를 받아서 대전류를 대지에 흡수하도록 구성되어 있고, 낙뢰를 피뢰 돌침이 받음으로써 피보호 대상물에 낙뢰가 생기지 않도록 구성되어 있다.

낙뢰를 피보호 대상물보다 높은 위치에 배치된 피뢰 돌침에서 받아 피보호 대상물을 보호하도록 한 피뢰 장치가 일례로서 특허문헌 1에 개시되어 있다.

[특허문헌1] 일본 특허공개 평10-261495호 공보

낙뢰를, 피보호 대상물보다 높은 위치에 배치된 피뢰 돌침으로 받아서, 뇌운 과 대지 사이의 절연 파괴로 일어나는 낙뢰를 흡수하는 종래의 피뢰 장치는 피보호 대상물로의 직격뢰를 회피할 수는 있지만, 낙뢰 자체를 없애는 것은 매우 곤란하다.

또한, 종래의 피뢰 돌침에 의한 피뢰 장치에 있어서는, 피뢰 돌침의 설치에 있어서의 설계 방법인 각도법에서의 계산은 반드시 피보호 대상물의 보호가 충분하지는 않으므로 새롭게 회전구체법이 도입되었지만, 이 새로운 설계 방법인 회전구체법으로 재계산하면, 각도법으로 계산한 경우에 비교해서 10m이상이나 보다 높은 위치에 피뢰 돌침을 설치하는 것이 필요하게 된다는 설계예도 있고, 따라서 피뢰 장치의 건설 비용이 높아진다는 문제가 있었다.

또한, 낙뢰를 대지에 흡수시킬 때, 대지 전위 상승이 고전위로 되어 피보호 대상물에 악영향을 미칠 가능성을 갖고 있었다. 그 때문에 대지 접지 저항을 저저항값으로 할 필요가 있고, 따라서 피뢰 장치의 접지 비용이 높아진다는 문제를 갖고 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 피뢰 장치가 갖는 과제를 해결하는데 있다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 피뢰 장치를, 첫번째로는 중공부를 갖는 상부 전극체와, 마찬가지로 중공부를 가짐과 아울러 대지에 전기적으로 접속된 하부 전극체와, 상부 전극체와 하부 전극체에 의해 끼워 지지된 환상 절연체에 의해 구성한 것이며, 두번째로는 상부 전극체의 천정부 중앙부에 상부 볼록부를 형 성함과 아울러, 하부 전극체의 저부 중앙부에 하부 볼록부를 형성한 것이다.

<실시예>

이하에 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명의 취지를 넘지 않는 한 조금도 실시예에 한정되는 것은 아니다.

부호 1은 피뢰극 부재이며, 피뢰극 부재(1)는 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)와 환상 절연체(4)로 구성되어 있다. 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)는 금속제이고, 또한 적어도 중공부를 갖고 있으며, 본 실시예에 있어서는 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)는 내부가 공동(空洞)인 주발형상체로서 형성되어 있다. 또, 상부 전극체(2)의 천정부 중심부에는 반구체형상의 상부 볼록부(2a)가 형성되어 있고, 또한 하부 전극체(3)의 저부 중심부에는 반구체형상의 하부 볼록부(3a)가 형성되어 있다.

상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)는 다른 부분보다 두껍게 형성되어 있고, 둘레형상 단부(2b)에는 둘레 방향을 따라 소정의 간격으로 복수개의 나사 구멍(2c)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)는 다른 부분보다 두껍게 형성되어 있고, 둘레형상 단부(3b)에는 둘레 방향을 따라 소정의 간격으로 복수개의 볼트 삽입 구멍(3c)이 형성되어 있다.

환상 절연체(4)는, 예를 들면 내후성이 뛰어나고, 또한 강도에도 뛰어난 메타아크릴 수지나 에폭시 수지 등의 합성 수지, 혹은 자기 등으로 형성되어 있으며, 소정의 두께를 갖는 고절연성 환상체로서 형성되어 있다. 중앙 영역에 관통 구멍(4a)이 형성되어 있는 환상 절연체(4)는 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)와 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)에 의해 끼워 지지되도록 구성되어 있고, 환상 절연체(4)는 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)와 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)에 의해 끼워 지지되었을 때에는, 환상 절연체(4)의 외주부(4b)가 상부 전극체(2) 및 하부 전극체(3)의 외측에 위치하도록 구성되어 있다.

환상 절연체(4)의 외주부(4b)에는 둘레 방향을 따라 소정의 간격으로 복수개의 볼트 삽입 구멍(4c)이 형성되어 있고, 또한 환상 절연체(4)의 외주부(4b)에는 환상 절연체(4)의 하면(4')으로부터 환상 절연체(4)의 상면(4")을 향해서, 또한 환상 절연체(4)의 상면(4")에 도달하지 않는 깊이를 갖는 나사 구멍(4d)이 소정 간격으로 복수개 형성되어 있다.

부호 Pa는 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)와 대략 동일한 외경을 갖는 상부 환상 패킹이며, 상부 환상 패킹(Pa)의 내경은 환상 절연체(4)의 관통 구멍(4a)과 동일하거나 혹은 그보다 대경으로 형성되어 있다. 또, 상부 환상 패킹(Pa)에는 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)에 형성되어 있는 나사 구멍(2c)에 대응해서 볼트 삽입 구멍(p1)이 형성되어 있다.

부호 Pb는 상술한 상부 환상 패킹(Pa)과 같은 하부 환상 패킹이며, 하부 환상 패킹(Pb)은 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)와 대략 동일한 외경을 갖고 있고, 하부 환상 패킹(Pb)의 내경은 환상 절연체(4)의 관통 구멍(4a)과 동일하거나 혹은 그보다 대경으로 형성되어 있다. 또, 하부 환상 패킹(Pb)에는 하부 전극체의 둘레형상 단부(3b)에 형성되어 있는 볼트 삽입 구멍(3c)에 대응해서 볼트 삽입 구멍(p2)이 형성되어 있다.

상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)와 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)가 대향하도록, 각각 상부 환상 패킹(Pa)과 하부 환상 패킹(Pb)을 통해, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)에 의해 환상 절연체(4)를 끼워 지지했을 때에는, 환상 절연체(4)의 외주부(4b)에 형성된 볼트 삽입 구멍(4c), 상부 환상 패킹(Pa)에 형성된 볼트 삽입 구멍(p1) 및 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)에 형성된 나사 구멍(2c)이 상하 방향으로 직선형상으로 일치함과 아울러, 환상 절연체(4)의 외주부(4b)에 형성된 나사 구멍(4d), 하부 환상 패킹(Pb)에 형성된 볼트 삽입 구멍(p2) 및 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)에 형성된 볼트 삽입 구멍(3c)이 상하 방향으로 직선형상으로 일치하도록 구성되어 있다. 그리고, 상하 방향으로 직선형상으로 일치하여 배치되어 있는 환상 절연체(4)의 외주부(4b)에 형성된 볼트 삽입 구멍(4c)과 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)에 형성된 나사 구멍(2c)과, 상하 방향으로 직선형상으로 일치하여 배치되어 있는 환상 절연체(4)의 외주부(4b)에 형성된 나사 구멍(4d)과 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)에 형성된 볼트 삽입 구멍93c)은, 둘레방향으로 어긋나서 배치되도록 구성되어 있다. 또, 하부 전극체(3)에는 반구체형상의 하부 볼록부(3a)가 위치하는 하부 전극체(3)의 중앙 하면으로부터 상방을 향해서, 또한 하부 볼록부(3a)를 관통하지 않도록 수직의 나사 구멍(3d)이 형성되어 있다.

환상 절연체(4)의 상면(4")에 상부 환상 패킹(Pa)을 배치하고, 이어서 상부 환상 패킹(Pa)을 통해 환상 절연체의 상면(4")에 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)를 배치하며, 마찬가지로 환상 절연체(4)의 하면(4')에 하부 환상 패킹(Pb) 을 배치하고, 이어서 하부 환상 패킹(Pb)을 통해 환상 절연체(4)의 하면(4')에 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)를 배치함으로써, 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)와 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)가 대향하도록, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)에 의해 환상 절연체(4)를 끼워 지지한다. 그 후, 상하 방향으로 직선형상으로 일치한 상태의 환상 절연체(4)의 외주부(4b)에 형성된 볼트 삽입 구멍(4c), 상부 환상 패킹(Pa)에 형성된 볼트 삽입 통과 구멍(p1) 및 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)에 형성된 나사 구멍(2c)에 환상 절연체(4)의 하방으로부터 볼트(B)를 삽입함과 아울러, 볼트(B)의 선단부에 형성된 나사부(b1)를, 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)에 형성된 나사 구멍(2c)에 비틀어 결합시킴으로써, 상부 환상 패킹(Pa)을 통해 상부 전극체(2)에 환상 절연체(4)를 부착한다. 마찬가지로 해서, 상하 방향으로 직선형상으로 일치한 상태의 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)에 형성된 볼트 삽입 구멍(3c), 하부 환상 패킹(Pb)에 형성된 볼트 삽입 구멍(p2) 및 환상 절연체(4)의 외주부(4b)에 형성된 나사 구멍(4d)에 하부 전극체(3)의 하방으로부터 볼트(B)를 삽입함과 아울러, 볼트(B)의 선단부에 형성된 나사부(b1)를 환상 절연체(4)의 외주부(4b)에 형성된 나사 구멍(4d)에 비틀어 결합시킴으로써, 하부 환상 패킹(Pb)을 통해 하부 전극체(3)에 환상 절연체(4)를 부착한다. 이렇게 해서, 상부 환상 패킹(Pa) 및 하부 환상 패킹(Pb)을 통해, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)에 의해 환상 절연체(4)가 끼워 지지된 피뢰극 부재(1)가 조립되게 된다. 피뢰극 부재(1)를 구성하는 상부 전극체(2)의 천정부 중앙부에 형성된 반구체형상의 상부 볼록부(2a)와, 하부 전극체(3)의 저부 중앙부에 형성된 반 구체형상의 하부 볼록부(3a)는 상하 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 또, 상부 환상 패킹(Pa) 및 하부 환상 패킹(Pb)은 적절히 생략할 수 있다.

환상 절연체(4)에 형성된 나사 구멍(4d)은 환상 절연체(4)의 상면(4")에 도달하지 않는 깊이로 형성되어 있으므로, 하부 전극체(3)의 둘레형상 단부(3b)에 형성된 볼트 삽입 구멍(3c)에 하방으로부터 삽입되고, 또한 환상 절연체(4)의 외주부(4b)에 형성된 나사 구멍(4d)에 비틀어 결합된 볼트(B)가 환상 절연체(4)를 관통하며, 볼트(B)의 선단이 상부 전극체(2)의 둘레형상 단부(2b)에 접촉하여, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)가 볼트(B)를 통해서 전기적으로 도통하는 일은 없다.

부호 5는 주위에 나삿니가 새겨진 금속 등의 도전 재료로 이루어지는 장척 지지 볼트이다. 부호 6은 대략 원기둥형상의 받침대이며, 받침대(6)의 상면에는 하부 전극체(3)의 하면 중앙부가 면접촉하는 적재 오목부(6a)가 형성되어 있고, 또 받침대(6)의 중심부에는 장척 지지 볼트(5)가 삽입될 수 있는 삽입 구멍(6b)이 형성되어 있음과 아울러, 받침대(6)의 하부에는 끼워맞춤 오목부(6c)가 형성되어 있다.

부호 7은 합성 수지나 금속으로 형성된 원통형상의 보호통이며, 부호 8은 원주벽(8a)과 천정부(8b)로 이루어지는 유지체이고, 천정부(8b)는 상부 각부에 환상의 단차부(8c)를 형성함으로써, 천정부(8b)의 상단부에는 보호통(7)의 하단부가 끼워 맞춤 가능한 원기둥 볼록부(8d)가 형성되어 있으며, 또한 천정부(8b)의 중앙부에는 장척 지지 볼트(5)가 삽입 가능한 삽입 구멍(8e)이 형성되어 있다.

다음에, 상부 전극체(2), 하부 전극체(3) 및 상부 환상 패킹(Pa)과 하부 환 상 패킹(Pb)을 통해서 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)에 끼워 지지된 환상 절연체(4)로 이루어지는 피뢰극 부재(1)에 장척 지지 볼트(5)로의 부착에 대하여 설명한다.

우선 처음에, 피뢰극 부재(1)를 구성하는 하부 전극체(3)의 하면 중앙부에 받침대(6)의 적재 오목부(6a)가 면접촉하도록 받침대(6)를 배치한다. 이어서, 받침대(6)의 삽입 구멍(6b)에 장척 지지 볼트(5)의 상단부를 삽입함과 아울러, 장척 지지 볼트(5)의 상단부를 하부 전극체(3)에 형성된 수직의 나사 구멍(3d)에 비틀어 결합하고, 그 후 와셔(W)를 통해서 너트(N)를 장척 지지 볼트(5)에 비틀어 결합시킴과 아울러, 와셔(W)를 통해 너트(N)를 하방으로부터 받침대(6)에 접촉하도록 체결함으로써 장척 지지 볼트(5)의 상단부에 피뢰극 부재(1)를 부착한다.

이어서, 보호통(7)을, 장척 지지 볼트(5)를 둘러싸도록 배치함과 아울러, 보호통(7)의 상단부를 받침대(6)의 끼워맞춤 오목부(6c)에 끼워 맞추고, 그 후 유지체(8)의 천정부(8b)에 형성된 삽입 구멍(8e)에 장척 지지 볼트(5)의 하단부를 삽입하며, 보호통(7)의 하단부를 유지체(8)의 원기둥 볼록부(8d)에 끼워 맞춘다. 이어서, 장척 지지 볼트의 하단으로부터 너트(N)를 비틀어 결합시켜서, 너트(N)를 유지체(8)의 원주벽(8a) 내에 위치시킴과 아울러, 천정부(8b)에 접촉시킴으로써 피뢰극 부재(1), 받침대(6), 장척 지지 볼트(5), 유지체(8) 등으로 이루어지는 피뢰 장치(A)가 형성되게 된다. 또, 장척 지지 볼트(5)의 하단부는 소정 길이로 유지체(8)로부터 노출되어 있고, 또한 너트(N)와 유지제(8)의 천정부(8b) 사이에 와셔를 개재시킬 수도 있다. 장척 지지 볼트(5)를 둘러싸도록 보호통(7)을 배치함으로써 장 척 지지 볼트(5)가 녹슬지 않도록 구성되어 있다.

다음에, 철탑이나 철기둥 등의 지지 부재(T)로의 피뢰 장치(A)의 부착에 대하여 설명한다. 또, 지지 부재(T)는 대지(E)에 직접 건립되어 있거나 혹은 건물의 위에 건립되어 있다. 본 실시예에 있어서는, 철탑이나 철기둥 등의 지지 부재(T)가 대지(E)에 매설되어 있는 토대(F)에 건립되어 있는 예가 나타내어져 있다.

지지 부재(T)의 상부에는 적당한 부착구(9)를 통해서 안테나 등의 피보호 대상물(10)이 부착되어 있다. 지지 부재(T)의 상단부에는 애자(碍子) 등의 고절연성 절연체(11A)가 부착되어 있고, 절연체(11A)의 상단부에는 금속 등의 도전 재료로 이루어지는 플랜지(12)가 부착되어 있으며, 플랜지(12)의 상면에는 중앙에 나사 구멍(13a)이 형성된 금속 등의 도전 재료로 이루어지는 연결 플랜지(13)가 볼트·너트 등의 적당한 고착구에 의해 부착되어 있다. 그리고, 연결 플랜지(13)의 나사 구멍(13a)에 상술한 피뢰 장치(A)를 구성하는 장척 지지 볼트(5)의 하단부를 비틀어 결합시킴으로써, 피뢰 장치(A)를 절연체(11A)를 통해 지지 부재(T)에 부착한다.

부호 14는 절연 피복 케이블로 이루어지는 인하 선이며, 인하 선(14)의 상단부는 연결 플랜지(13)에 접속되어 있고, 또, 인하 선(14)의 하단부는 대지(E)에 설치된 접지극체(15)에 접속되어 있다. 또한, 부호 16은 인하 선(14)을 지지 부재(T)에 고정하기 위한 체결 밴드이다.

다음에, 애자 등의 절연체(11A)를 통해서 지지 부재(T)에 부착된 피뢰 장치(A)의 동작에 대하여 설명하다.

피보호 대상물(10)의 상부에 부착된 피뢰 장치(A)에 대기 중의 성숙된 뇌 운(Ct)이 접근하면, 뇌운(Ct)의 운저에 분포하는 전하(대부분 마이너스 전하이므로, 마이너스 전하로 해서 설명함)에 끌어당겨져서, 대지(E)의 표면에는 뇌운(Ct)의 운저에 분포하는 마이너스 전하와 반대의 전하, 즉 플러스 전하가 분포하게 된다. 그리고, 대지(E)의 표면에 분포된 플러스 전하가 포화 레벨에 도달하면, 대지(E)에 설치된 접지극체(15) 및 인하 선(14)을 통해, 대지(E)와 등전위의 피뢰극 부재(1)를 구성하는 하부 전극체(3)에 뇌운(Ct)의 전하와 반대의 전하, 즉 플러스 전하가 모이게 된다. 그러면, 환상 절연체(4)를 통해서, 하부 전극체(3)에 부착되어 있는 상부 전극체(2)는 하부 전극체(3)와의 전위 차를 해소하도록 작용하므로, 하부 전극체(3)의 플러스 전하와 반대의 마이너스 전하를 주변의 대기 중으로부터 수집하게 되고, 따라서 뇌운(Ct)에 분포하는 마이너스 전하가 포화하는 일이 없어 낙뢰의 발생을 회피할 수 있다. 또, 상부 전극체(2)에 모인 마이너스 전하와 하부 전극체(3)의 플러스 전하는 환상 절연체(4) 및 그 주변의 대기를 통해서 중화되게 된다.

상술한 바와 같이, 하부 전극체(3)는 뇌운(Ct)의 전하와 반대의 전하(대지와 동일한 전하)를 보유하게 되고, 또한 상부 전극체(2)는 하부 전극체(3)와의 전위 차를 해소하기 위해 하부 전극체(3)의 전하와 반대의 전하를 주변의 대기 중에서 수집하므로, 대기가 낙뢰를 일으키는 조건에 도달하는 일이 없으며, 따라서 낙뢰의 발생을 회피할 수 있다. 또한, 대지 전위의 상승도 회피할 수 있고, 따라서 피보호 대상물(10)에는 대지 전위의 고전압이 발생하지 않으므로 절연 파괴도 생기지 않는다.

대지(E)에 설치된 접지극체(15)를 평면적으로 봤을 때, 피보호 대상물(10)을 둘러싸도록 배치된 환상 접지나 메쉬 접지로 함으로써, 하부 전극체(3)는 인하 선(14)을 통해 접지극체(15)로부터의 대지(E)의 전하(뇌운(Ct)의 전하와 반대의 전하)를 얻고, 또한 상부 전극체(2)는 하부 전극체(3)와의 전위 차를 해소하도록 활발하게 활동해서, 하부 전극체(3)가 보유하는 전하와 반대의 전하를 주변의 대기 중으로부터 얻게 되며, 그 결과 낙뢰를 보다 한층 회피할 수 있다.

또한, 뇌운(Ct)과 피뢰 장치(A)의 동작 상태를 상세하게 설명한다.

뇌운(Ct)이 발생하여 피뢰 장치(A)에 접근하면, 대지(E)의 표면에는 뇌운(Ct)의 운저에 분포하는 전하(대부분 마이너스 전하이므로, 마이너스 전하로서 설명함)와 반대의 전하, 즉 플러스 전하가 분포하게 된다. 그리고, 대지(E)의 표면에 분포된 플러스 전하가 포화 레벨에 도달하면, 대지(E)에 설치된 접지극체(15) 및 인하 선(14)을 통해서, 대지(E)와 등전위의 피뢰극 부재(1)를 구성하는 하부 전극체(3)에 뇌운(Ct)의 전하와 반대의 전하, 즉 플러스 전하가 모이게 된다. 한편, 상부 전극체(2)는 하부 전극체(3)와의 전위 차를 해소하기 위해 하부 전극체(3)의 플러스 전하와 반대의 마이너스 전하를 주변의 대기 중으로부터 수집한다.

상부 전극체(2)의 마이너스 전하와 하부 전극체(3)의 플러스 전하는 환상 절연체(4)에 형성된 관통 구멍(4a)을 통과해서, 상부 전극체(2)의 상부 볼록부(2a)와 하부 전극체(3)의 하부 볼록부(3a) 사이에서 플러스 전하와 마이너스 전하의 전하 이동이 시작되고, 그 후 점차 전하 이동이 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3) 전체에 확대되어 전하끼리가 활발하게 움직이며, 또한 환상 절연체(4)를 통해서 전하의 이동이 발생한다. 그리고 또한, 뇌운(Ct)이 피뢰 장치(A)에 접근하면, 전하 레벨이 더욱 활발하게 움직여 소전류를 흐르게 함과 아울러, 피뢰극 부재(1)의 주변의 대기 중으로부터 상부 전극체(2)가 마이너스 전하를 활발하게 수집해서 피뢰극 부재(1)의 주변의 대기 중의 마이너스 전하의 포화를 해소하고, 따라서 낙뢰의 발생이 회피되게 된다. 이와 같이, 상부 전극체(2)의 천정부 중앙부에 상부 볼록부(2a)를 형성함과 아울러, 하부 전극체(3)의 저부 중앙부에 하부 볼록부(3a)를 형성했으므로, 상부 전극체(2)와 하부전극체(3) 사이에서의 전하 이동을 확실하게, 또한 신속하게 개시할 수 있다.

피뢰극 부재(1)를 구성하는 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3) 내의 환상 절연체(4)를 통한 전하 이동 현상은 뇌운(Ct)이 접근하면 시작되고, 더욱 접근함에 따라 활발화되며, 뇌운(Ct)이 멀어짐에 따라 활동이 약해져 뇌운이 사라질 때까지 연속해서 생기게 된다.

필드 시험에 의하면, 주발형상체로서 형성된 상부 전극체(2) 및 하부 전극체(3) 각각의 외경을 반경 50㎜로 하고, 환상 절연체(4)의 판 두께를 20㎜로 하며, 또한 미리 주지의 특히 낙뢰가 많은 지역을 선택해서 상술한 피뢰 장치(A)를 지지 부재(T)에 설치한 결과, 설치 장소의 반경 200m의 범위에는 낙뢰는 발생하지 않았다. 또, 피뢰극 부재(1) 내의 전하 레벨 이동을 측정한 결과, 최대 300㎃에 달했다.

상술한 바와 같이 해서 낙뢰를 회피할 수 있으므로, 낙뢰에 기인하는 대전류에 의한 대지 전압의 상승을 회피할 수 있으며, 따라서 고전압으로부터 피보호 대 상물을 보호할 수 있다.

또한, 피뢰 돌침을 사용한 각도법 및 회전구체법에 의한 보호 범위를 가지므로, 보다 높은 장소에 설치하는 것을 필요로 하지 않고, 피보호 대상물(1)보다 피뢰 장치(A)를 높은 위치에 설치하면 되며, 따라서 철탑이나 철기둥 등의 지지 부재(T)의 건립 비용을 저감할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 피뢰 장치(A)를 설치함으로써 낙뢰의 보호 범위가 광범위로 되고, 주변도 보호 범위의 혜택을 받게 된다.

상술한 실시예에는, 피뢰극 부재(1)를 구성하는 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)를 내부가 공동인 구체를 절반으로 나눈 주발형상체로서 형성한 예가 나타내어져 있지만, 주발형상체에 한정되는 것은 아니고, 내부가 공동인 각체를 절반으로 나눈 상자체와 같은 구성이어도 된다.

또한, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)를 대형화함과 아울러, 환상 절연체(4)를 매우 두껍게 함으로써 전하 레벨의 수집 능력을 증대시킬 수도 있다.

다음에, 도 6을 이용해서 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

이 실시예는 지지 부재(T)의 상단부에 부착되어 있는 애자 등의 고절연성 절연체(11A) 대신에 금속제 지지체(11B)를 배치한 것이며, 금속제 지지체(11B)에는 상술한 도전 재료로 이루어지는 플랜지(12)가 부착되어 있다. 플랜지(12)로의 연결 플랜지(13)의 부착이나 연결 플랜지(13)로의 피뢰극 부재(1)의 부착은 상술한 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이, 절연체(11A) 대신에 금속제 지지체(11B)를 배치한 것에 의해, 대지(E)에 매설되어 있는 토대(F)에 건립되어 있는 지지 부재(T)는 대지(E)와 전기적으로 접속되게 되고, 따라서 피뢰극 부재(1)를 구성하는 하부 전극체(3)도 대지(E)와 전기적으로 접속되게 된다. 이와 같이, 절연체(11A) 대신에 금속제 지지체(11B)를 배치한 경우에는, 피뢰극 부재(1)를 구성하는 하부 전극체(3)는 대지(E)와 전기적으로 접속되게 되므로, 상술한 실시예에 있어서의 인하 선(14)이나 접지극체(15)를 생략할 수 있다.

본 발명은 피뢰 장치(A)를, 중공부를 갖는 상부 전극체(2)와, 마찬가지로 중공부를 가짐과 아울러 대지(E)에 전기적으로 접속된 하부 전극체(3)와, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)에 의해 끼워 지지된 환상 절연체(4)에 의해 구성함으로써, 피뢰극 부재(1)에 뇌운(Ct)이 접근했을 때에, 상부 전극체(2)가 하부 전극체(3)의 전하와 반대의 전하를 주변의 대기 중으로부터 수집하여 낙뢰의 발생을 회피하도록 한 것이며, 그것을 위해서는 상술한 바와 같이 하부 전극체(3)가 대지(E)에 전기적으로 접속되어 있는 것이 필요하다.

하부 전극체(3)를 대지(E)에 전기적으로 접속하기 위한 수단으로서, 상술한 바와 같이 절연체(11A)를 사용한 경우에는 인하 선(14) 및 접지극체(15)를 설치할 필요가 있고, 또한 절연체(11A) 대신에 금속제 지지체(11B)를 사용한 경우에는 인하 선(14) 및 접지극체(15)를 생략할 수 있다. 따라서, 피뢰 장치(A)의 구조의 간소화, 저비용화, 보수 유지의 용이함 등을 고려하면, 절연체(11A) 대신에 금속제 지지체(11B)를 사용하는 실시예가 바람직하다.

또한, 상술한 실시예에는, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)가, 내부가 공동 인 주발형상체로서 형성되어 있는 예가 나타내어져 있지만, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)는 적어도 중공부를 갖고, 상부 전극체(2)의 중공부와 하부 전극체(3)의 중공부가 환상 절연체(4)를 끼워서 대향하도록 배치되어 있음과 아울러, 상부 전극체(2)의 중공부와 하부 전극체(3)의 중공부가 환상 절연체(4)의 관통 구멍(4a)을 통해서 연통되어 있으면 되고, 상부 전극체(2)와 하부 전극체(3)의 형상은 주발형상체에 한정되는 것은 아니다.

상부 전극체(2)의 형상은 가장자리부나 각부가 없는 주발형상체로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 상부 전극체(2)를 주발형상체로 함으로써, 낙뢰를 막기 위한 상부 전극체(2)에는 가장자리부나 각부가 없으므로 낙뢰가 생기기 어려워지기 때문이다. 한편 하부 전극체(3)는 애초에 낙뢰 포인트로는 되기 어려우므로, 중공부를 갖는 것이면, 예를 들면 원통형상이나 각통형상이어도 된다.

본 발명은 상술한 구성을 갖고 있으므로, 이하에 기재하는 효과를 나타낼 수 있다.

피뢰 장치를, 중공부를 갖는 상부 전극체와, 마찬가지로 중공부를 가짐과 아울러 대지에 전기적으로 접속된 하부 전극체와, 상부 전극체와 하부 전극체에 의해 끼워 지지된 환상 절연체에 의해 구성한 것에 의해, 피뢰극 부재에 뇌운이 접근했을 때에는 상부 전극체가 뇌운에 분포하는 전하와 반대의 전하를 갖는 하부 전극체와의 전위 차를 해소하도록 작용하므로, 상부 전극체가 하부 전극체의 전하와 반대의 전하를 주변의 대기 중으로부터 수집하게 되고, 따라서 뇌운에 분포하는 전하가 포화되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 낙뢰의 발생을 회피할 수 있다.

상부 전극체의 천정부 중앙부에 상부 볼록부를 형성함과 아울러, 하부 전극체의 저부 중앙부에 하부 볼록부를 형성했으므로, 상부 전극체와 하부 전극체 사이에서의 전하 이동을 확실하게, 또한 신속하게 개시할 수 있다.

Claims (2)

1. 중공부를 갖는 상부 전극체와, 마찬가지로 중공부를 가짐과 아울러 대지에 전기적으로 접속된 하부 전극체와, 상부 전극체와 하부 전극체에 의해 끼워 지지된 환상 절연체에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 피뢰 장치.
2. 제1항에 있어서, 상부 전극체의 천정부 중앙부에 상부 볼록부가 형성되어 있음과 아울러, 하부 전극체의 저부 중앙부에 하부 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 피뢰 장치.

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