WO2018074030A1 - 落雷抑制型避雷装置及び避雷器 - Google Patents

落雷抑制型避雷装置及び避雷器 Download PDF

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WO2018074030A1
WO2018074030A1 PCT/JP2017/027568 JP2017027568W WO2018074030A1 WO 2018074030 A1 WO2018074030 A1 WO 2018074030A1 JP 2017027568 W JP2017027568 W JP 2017027568W WO 2018074030 A1 WO2018074030 A1 WO 2018074030A1
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lightning
outer electrode
inner electrode
lightning arrester
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PCT/JP2017/027568
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Inventor
松本　敏男
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株式会社落雷抑制システムズ
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
    • H05F3/02—Carrying-off electrostatic charges by means of earthing connections

Definitions

  • the present invention relates to a lightning suppression lightning arrester and a lightning arrester for protecting a protected object such as a building or equipment from lightning damage by suppressing lightning.
  • Lightning strike is a discharge phenomenon that occurs in the atmosphere.
  • Lightning discharge includes in-cloud discharge, cloud-to-cloud discharge, cloud-to-ground discharge, and the like. It is the cloud-to-ground discharge (hereinafter referred to as lightning strike) that causes significant damage from lightning discharge.
  • a lightning strike is a phenomenon that occurs when the electric field strength between a thundercloud (cloud bottom) and a structure constructed on the earth or ground becomes very large, and its charge is saturated to break the insulation of the atmosphere. is there.
  • the present inventors have proposed a lightning suppression type lightning arrester shown in Patent Document 1 in order to protect the protected object by suppressing the occurrence of lightning as much as possible.
  • This lightning suppression type lightning arrester has an upper electrode body and a lower electrode body arranged with an insulator in between, and is configured by grounding only the lower electrode body.
  • the upper electrode body arranged via the insulator is negatively charged by the action of the capacitor.
  • the present invention has been made based on the above-described knowledge, and is provided with an inner electrode body that is grounded, an outer electrode body that is provided so as to wrap the inner electrode body with a predetermined gap therebetween, and the gap. And an electrical insulator that holds the inner electrode body and the outer electrode body in an electrically insulated state, and a support that supports at least one of the inner electrode body and the outer electrode body.
  • the outer electrode body is arranged in an electrically insulated state so as to cover almost the entire inner electrode body to be grounded in a form of being wrapped with the outer electrode body.
  • the outer electrode body disposed on the inner electrode body via an electrical insulator is negatively charged by the action of the capacitor. This action makes it difficult to generate upward streamers in the outer electrode body and its surroundings, and can suppress the occurrence of lightning strikes.
  • the outer electrode body is disposed so as to wrap around the inner electrode body, most of the area around the lightning arrester is covered with negative charges. Therefore, the positive charge region in the lightning arrester can be suppressed to be extremely small, and the occurrence of upward streamer when the thundercloud approaches can be effectively suppressed. As a result, the lightning suppression effect can be enhanced.
  • the inner electrode body is formed in a substantially spherical shape or a spherical shell shape
  • the outer electrode body is formed in a spherical shell shape so that the substantially spherical or spherical shell-shaped inner electrode body that is grounded is wrapped.
  • the spherical shell-shaped outer electrode body is disposed in an electrically insulated state so as to be covered by
  • the outer electrode body is formed in a spherical shell shape similar to the outer surface shape of the inner electrode body in order to enhance the function of covering most of the lightning arrester device with negative charges.
  • the inner electrode body may be covered with the outer electrode body over almost the entire surface.
  • the support may include a conductive support provided on the inner electrode body, and the conductive support may be grounded.
  • the support may include a cylindrical support provided on the outer electrode body, and the cylindrical support may be supported via an insulator. With this configuration, the outer electrode body can be supported by the cylindrical support body.
  • a through hole that communicates the inside and outside of the outer electrode body is formed in the lower part of the outer electrode body, and a support body electrically connected to the inner electrode body is formed in the through hole. It can be set as the structure penetrated with an outer electrode body in an electrical insulation state. According to this configuration, the outer electrode body, the inner electrode body, and the electrical insulator are supported by the support body to enable installation, and the inner electrode body is grounded to ensure a lightning protection function. be able to.
  • the lightning arrester of the present invention can be configured such that the through hole of the outer electrode body is set to a size that allows the inner electrode body to be inserted into the outer electrode body. By configuring in this way, it is possible to greatly improve the productivity and assembly workability.
  • the electrical insulator is configured by a spacer formed of an electrical insulating material that is disposed in the gap and holds the inner electrode body and the outer electrode body at a predetermined interval, and a space formed in the gap. be able to.
  • the electrical insulator can be formed by providing a spacer formed of an electrically insulating material over the entire gap formed between the inner electrode body and the outer electrode body.
  • the inner electrode body and the outer electrode body can have a substantially spherical shape or an elliptical shape in a vertical cross section.
  • the outer electrode body can be formed into an internal hollow cylindrical shape
  • the inner electrode body can be formed into a cylindrical shape or an internal hollow cylindrical shape.
  • the outer electrode body is constituted by a pair of outer electrode structures formed by being divided into two parts, and the pair of outer electrode structures are butted together so as to sandwich the electrical insulator, and the inner electrode body is It is possible to integrate with the inner electrode body by wrapping and connecting and integrating at the abutted portions in an electrically conductive state.
  • pair of outer electrode structures can be integrated by welding the butted portions or screwing at the butted portions.
  • the lightning-reducing lightning arrester of the present invention is provided with an inner electrode body, an outer electrode body arranged so as to wrap the inner electrode body at a predetermined interval, and the gap between the inner electrode body and the outer electrode body. And an electrical insulator that holds the electrode body in an electrically insulated state.
  • the outer electrode body is disposed so as to wrap around the inner electrode body, it is possible to have a configuration in which most of the periphery of the outer electrode body is covered with negative charges.
  • the inner electrode body is wrapped around the outer electrode body as described above, the lower electrode body can be positioned below the inner electrode body. Thereby, it is possible to adopt a configuration in which the inner electrode body is not exposed.
  • the inner electrode body and the outer electrode body may be provided with a connection portion for connecting a support body supporting at least one of them.
  • the inner electrode body is formed in a substantially spherical shape or a spherical shell shape
  • the outer electrode body is formed in a spherical shell shape.
  • the inner electrode body and the outer electrode body are formed in a substantially spherical shape.
  • the inner electrode body and the outer electrode body are formed in an elliptical shape in the vertical cross section.
  • the outer electrode body is formed in a hollow cylindrical shape, and the inner electrode body is formed in a cylindrical shape or a hollow inner cylindrical shape.
  • a through-hole that communicates the inside and outside of the outer electrode body is formed, and a support body electrically connected to the inner electrode body is formed in the through-hole in the outer electrode body.
  • a support body electrically connected to the inner electrode body is formed in the through-hole in the outer electrode body.
  • it can be set as the structure penetrated by the electrical insulation state.
  • the inner diameter of the through hole of the outer electrode body can be set smaller or larger than the outer diameter of the inner electrode body.
  • the inner diameter of the through hole is set smaller than the outer diameter of the inner electrode body, the inner electrode body can be prevented from coming out of the through hole.
  • the inner diameter of the through hole is set larger than the outer diameter of the inner electrode body, an operation of inserting the inner electrode body into the outer electrode body using the through hole can be employed.
  • the structure which integrates the said inner side electrode body and the said support body by welding is employable. Furthermore, the inner electrode body and the support body can be integrally formed of a conductive metal.
  • the outer electrode body may be provided with a cylindrical skirt portion that forms the inner wall surface of the through hole.
  • the length of the skirt portion may be longer than the outer diameter of the outer electrode body.
  • the positive charge area formed around the lightning arrester can be made as small as possible to effectively suppress the generation of upward streamers, thereby increasing the lightning suppression effect. it can.
  • simplification of a structure, weight reduction, improvement of manufacturability, etc. can be aimed at.
  • symbol 1 shows the lightning suppression type lightning arrester (henceforth a lightning arrester) concerning this embodiment.
  • the lightning arrester means a lightning arrester portion indicated by reference numeral 1A as shown in FIG. 2, and means a configuration in which the inner electrode body is not grounded.
  • the lightning arrester means a configuration in which the inner electrode body of the lightning arrester 1 ⁇ / b> A is grounded via a support or the like and can exhibit a lightning protection function.
  • the lightning arrester 1 of this embodiment includes a grounded inner electrode body (second electrode body) 2 and an outer electrode body (first electrode) provided so as to wrap the inner electrode body 2 with a predetermined gap G therebetween.
  • the inner electrode body 2 is formed in a substantially spherical shape
  • the outer electrode body 3 is formed in a spherical shell shape similar to the outer surface shape of the inner electrode body 2.
  • the inner electrode body 2 is covered by the outer electrode body 3 over almost the entire surface.
  • the inner electrode body 2 has a true spherical shape and is formed in a hollow shape having a predetermined thickness as shown in FIG.
  • the inner electrode body 2 is not limited to being hollow, and a solid sphere can be used.
  • the lightning arrester 1A includes an inner electrode body 2, an outer electrode body 3, an electrical insulator S, and a support body 5 connected to the inner electrode body 2, as shown in FIG. .
  • the outer electrode body 3 is composed of a pair of outer electrode structures 3a and 3b formed by being divided into two parts in the vertical direction.
  • the outer electrode body 3 can be divided into two parts (vertically divided).
  • the pair of outer electrode constituting bodies 3a and 3b are wrapped so as to sandwich the electric insulator S so as to enclose the inner electrode body 2, and are integrated by welding (welded portion W) at the butted portions. Yes.
  • a through hole 7 is formed which communicates the inside and the outside.
  • a support rod 5 electrically connected to the inner electrode body 2 is inserted into the through-hole 7, and the inner electrode body 2 is grounded via the support rod 5.
  • the electrical insulator S is disposed in the gap G, and a spacer 8 formed of an electrical insulating material that holds the inner electrode body 2 and the outer electrode body 3 at a predetermined interval, and the inner electrode body 2 and the outer electrode body 3. It is comprised by the clearance gap G which forms a space between.
  • the electrically insulating material synthetic resin, ceramic, or the like can be suitably used, but other electrically insulating materials can also be used.
  • the spacer 8 is composed of a lower spacer 8 a disposed at the lower portion of the inner electrode body 2 and an upper spacer 8 b disposed at the upper portion of the inner electrode body 2.
  • the lower spacer 8a is configured to be fitted into the through hole 7 of the lower outer electrode structure 3a and to be brought into surface contact with the lower inner surface of the lower outer electrode structure 3a.
  • the lower spacer 8a and the lower outer electrode structure 3a are integrated by an adhesive or the like.
  • the support rod 5 is penetrated by the center part of the lower spacer 8a, and this support rod 5 is an electrical insulation state in the state hold
  • a skirt portion 3c that forms a through hole 7 through which the support rod 5 is inserted is continuously provided at the lower center of the outer electrode structure 3a.
  • the lower end of the lower spacer 8a protrudes rather than the lower end of the skirt part 3c.
  • the protruding length is preferably equal to or longer than the gap (interval) between the inner electrode body 2 and the outer electrode body 3.
  • the upper spacer 8 b is formed in a spherical shape so that the lower surface is along the outer surface of the inner electrode body 2, and the upper surface is along the inner surface of the outer electrode body 3.
  • a positioning projection 10 is provided so as to be fitted into the formed locking hole 9.
  • the upper spacer 8b is also fixed to the inner electrode body 2 and the outer electrode body 3 with an adhesive or the like.
  • the inner diameter of the through hole 7 is set smaller than the outer diameter of the inner electrode body 2.
  • reference numeral 16 indicates an internal pressure adjusting hole communicating with the inside and outside of the outer electrode body 3. Thereby, even if the internal pressure of the outer electrode body 3 is suddenly increased by an unexpected lightning strike, the inner electrode body 2 is configured not to come out.
  • the internal pressure adjusting hole 16 may be provided with a valve body that opens at a predetermined internal pressure or a plug body that goes out to the outside.
  • the lightning arrester 1 of this embodiment is assembled in the following procedures. First, the lower spacer 8a is fixed to the bottom of the inner surface of the lower outer electrode structure 3a so as to close the through hole 7 provided in the bottom.
  • the upper spacer 8 b is placed on the upper part of the inner electrode body 2, and the positioning projection 10 is used as a locking hole for the inner electrode body 2. 9 is fixed while being fitted.
  • the upper outer electrode structure 3b is covered so as to cover the upper spacer 8b, and the lower part is butted against the lower outer electrode structure 3a.
  • the outer electrode body 3 is composed of the lower spacer 8a and the upper spacer 8b.
  • the inner electrode body 2 is connected at a predetermined interval and in an electrically insulated state. Further, the outer electrode body 3, the inner electrode body 2, and the electrical insulator S are supported by the support rod 5.
  • the outer electrode body 3 is positioned so as to cover substantially the entire circumference of the inner electrode body 2.
  • the inner electrode body 2 is electrically drawn out of the outer electrode body 3 through the support rod 5.
  • the lightning arrester 1 of this embodiment configured as described above is to be protected from lightning using the support rod 5, an additional support member (a connecting rod-like member or a cylindrical member), a long member, or the like. Installed on or near the body. Then, the support rod 5 is grounded to the ground E directly or via a grounding wire as shown in FIGS.
  • the outer electrode body 3 opposed to the inner electrode body 2 via the electrical insulator S is negatively charged by the action of the capacitor. This action makes it difficult for upward streamers to occur in the outer electrode body 3 and its surroundings, thereby suppressing the occurrence of lightning strikes.
  • the outer electrode body 3 is provided so as to cover almost the entire circumference of the inner electrode body 2, most of the upper end portion of the lightning arrester 1 of the present embodiment is negatively charged.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, in which the lower spacer 8a and the upper spacer 8b are extended over the entire gap G formed between the inner electrode body 2 and the outer electrode body 3.
  • the electrical insulator S is configured by providing the electrical insulator S.
  • the outer side electrode body 3, the inner side electrode body 2, and the support rod 5 can be rigidly connected. Moreover, by eliminating the space inside the outer electrode body 3, the change of the internal pressure can be minimized and the soundness of the lightning arrester 1 of the present invention can be improved.
  • FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention in which the outer electrode structures 3a and 3b are connected by screws 11.
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, in which the outer electrode body 3 and the inner electrode body 2 have an elliptical shape in a vertical section.
  • an example is shown in which the lower end of the skirt portion 3c is set to be positioned below the lower end of the lower spacer 8a.
  • the long skirt portion 3c can simultaneously exert a function of protecting the lower spacer 8a made of an insulator from a severe natural environment such as ultraviolet rays and wind and rain.
  • FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention.
  • the outer electrode body 3 is formed in a continuous spherical shell shape, and a skirt portion 3 c that forms a through hole 7 for inserting the support rod 5 is provided continuously below the outer electrode body 3.
  • the support rod 5 is inserted into the skirt portion 3c, and a first spacer 12 for holding the support rod 5 at a predetermined distance from the inner surface of the skirt portion 3c is mounted.
  • the first spacer 12 is made of an electrically insulating material, and electrically insulates the support rod 5 and the skirt portion 3c.
  • the first spacer 12 is adapted to be fitted inside the skirt portion 3c from the outside of the outer electrode body 3, and is attached to the skirt portion 3c by bonding, screwing, or both. It is supposed to be fixed. Of course, it is also possible to screw the spacer 12 and the skirt portion 3c. In that case, a method of screwing a plurality of places at intervals in the circumferential direction of the skirt portion 3c, a method of screwing in multiple stages at intervals in the vertical direction, and the like may be adopted.
  • a flange 13 that is brought into contact with the lower end surface of the skirt portion 3c is integrally formed at the lower end portion of the first spacer 12. The contact between the flange 13 and the skirt portion 3c allows positioning between the two. It has been made.
  • the inner electrode body 2 is formed in a spherical body or a spherical shell body, and its outer diameter is smaller than the inner diameter of the skirt portion 3c formed in the outer electrode body 3, and this skirt portion 3c. Can be inserted into the outer electrode body 3.
  • the inner electrode body 2 is fixed to the distal end of the support rod 5, and a female screw 5 a is formed in a predetermined region from the distal end portion of the support rod 5 toward the proximal end portion.
  • the inner electrode body 2 and the support rod 5 are integrated by welding. Instead of welding, one end of the support rod 5 may be screwed into a screw hole provided in the inner electrode body 2 and fixed.
  • a lock nut 14 is screwed onto the support rod 5 via a female screw 5a, and a first spacer 12 is fitted to the front end side of the lock nut 14, and further, the first spacer A cylindrical second spacer 15 is fitted closer to the tip than 12.
  • the tip of the support rod 5 is protruded from the second spacer 15. Yes.
  • the inner electrode body 2 is fixed to the protruding tip by a fixing means such as screw connection or welding.
  • first spacer 12 and the second spacer 15 are sandwiched and fixed between the lock nut 14 and the inner electrode body 2 by screwing the lock nut 14 toward the inner electrode body 2. It has become.
  • the distance between the first spacer 12 and the inner electrode body 2 is set by such fixing, and this distance is determined by the thickness of the first spacer 12 and the length of the second spacer 15.
  • the inner electrode body 2 is inserted into the outer electrode body 3 through the through-hole 7 of the skirt portion 3c, and the flange 13 of the first spacer 12 is brought into contact with the lower end of the skirt portion 3c.
  • the electrode body 3 is positioned.
  • the inner electrode body 2 can be positioned at the center of the outer electrode body 3 by setting the thickness of the first spacer 12 and the length of the second spacer 15.
  • a uniform gap G can be formed over substantially the entire circumference between the inner electrode body 2 and the outer electrode body 3. That is, a uniform electrical insulator S made of air can be formed around the inner electrode body 2 around the member.
  • the first spacer 12 and the support rod 5 may be screwed using the female screw 5a.
  • the second spacer 15 is formed of an electrically insulating material, and the first spacer 12 is formed. It is also possible to integrate with.
  • the outer electrode body 3 can be formed of a single member, the number of parts can be reduced, the configuration can be simplified, and the manufacturability can be improved.
  • FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention, in which the outer electrode body 3 and the inner electrode body 2 have an oval shape in a vertical section instead of the true spherical shape of FIG.
  • the same reference numerals are given to the same constituent elements as in FIG.
  • the inner diameter of the through hole 7 of the outer electrode body 3 is set larger than the outer diameter of the inner electrode body 2. Thereby, the inner electrode body 2 can be inserted into or removed from the outer electrode body 3 by using the through-hole 7.
  • FIG. 9 shows a seventh embodiment of the present invention.
  • the outer electrode body 3 is formed in a continuous spherical shell shape, and a long skirt portion (hereinafter referred to as a cladding tube) in which a through hole 7 for inserting the support rod 5 is formed in the lower portion thereof. 3c is connected continuously.
  • the long skirt portion 3 c may be provided by welding a cylindrical member to the outer electrode body 3.
  • the support tube 5 is inserted into the cladding tube 3c, and a first spacer 12 is mounted to hold the support rod 5 at a predetermined distance from the inner surface of the cladding tube 3c.
  • the first spacer 12 is made of an electrically insulating material, and electrically insulates the support rod 5 and the cladding tube 3c.
  • the first spacer 12 is fitted inside the cladding tube 3c from the outside of the outer electrode body 3, and is fixed to the cladding tube 3c by adhesion, screwing, or screwing. It has become.
  • a flange 13 that is brought into contact with the lower end surface of the cladding tube 3c is integrally formed at the lower end portion of the first spacer 12. The contact between the flange 13 and the cladding tube 3c allows positioning between the two. It has been made.
  • the inner electrode body 2 is formed in a spherical body or a spherical shell body, and the outer diameter thereof is smaller than the inner diameter of the cladding tube 3c formed in the outer electrode body 3, and this cladding tube 3c. Can be inserted into the outer electrode body 3.
  • the inner electrode body 2 is fixed to the distal end of the support rod 5, and a female screw 5 a is formed in a predetermined region from the distal end portion of the support rod 5 toward the proximal end portion.
  • a lock nut 14 is screwed onto the support rod 5 via a female screw 5a, and a first spacer 12 is fitted to the front end side of the lock nut 14, and further, the first spacer A cylindrical second spacer 15 is fitted closer to the tip than 12.
  • the tip of the support rod 5 is protruded from the second spacer 15.
  • the inner electrode body 2 is fixed to the projected tip.
  • first spacer 12 and the second spacer 15 are sandwiched and fixed between the lock nut 14 and the inner electrode body 2 by screwing the lock nut 14 toward the inner electrode body 2. It has become.
  • the distance between the first spacer 12 and the inner electrode body 2 is set by such fixing, and this distance is determined by the thickness of the first spacer 12 and the length of the second spacer 15.
  • the inner electrode body 2 is inserted into the outer electrode body 3 through the through hole 7 of the cladding tube 3c, and the flange 13 of the first spacer 12 is brought into contact with the lower end of the cladding tube 3c, thereby The electrode body 3 is positioned.
  • the inner electrode body 2 can be positioned at the center of the outer electrode body 3 by setting the thickness of the first spacer 12 and the length of the second spacer 15.
  • a uniform gap G can be formed over substantially the entire circumference between the inner electrode body 2 and the outer electrode body 3. That is, a uniform electrical insulator layer S made of air can be formed around the inner electrode body 2.
  • the first spacer 12 and the support rod 5 may be screwed using the female screw 5a.
  • the second spacer 15 is formed of an electrically insulating material, and the first spacer 12 is formed. It is also possible to integrate with.
  • the outer side electrode body 3 can be comprised by a single member, and while reducing a number of parts and simplifying a structure, manufacturability can be improved. Furthermore, in addition to the outer electrode body 3, the long cladding tube 3c also functions as the outer electrode body 3, so that it is possible to exert a lightning suppression effect over a wide region. In other words, the region in which the upward streamer as a welcome discharge is suppressed from spreading directly below the outer electrode body 3. Thereby, the effect which suppresses generation
  • the length of the cladding tube 3c is not particularly limited.
  • the cladding tube 3c is shown as an example having a length that is about twice the outer diameter (diameter) of the outer electrode body 3, but it is about half the diameter of the outer electrode body 3, or twice or more. It may be of length. In order to effectively exhibit the function of the cladding tube 3c, it is preferable to form the cladding tube 3c longer than the outer diameter (diameter) of the outer electrode body 3.
  • the first spacer 12 since the first spacer 12 only needs to exhibit an insulating function and a function as a spacer, an air hole or a gap communicating with the inside and outside of the outer electrode body 3 may be provided.
  • the inner electrode body 2 is directly supported by the support rod 5 and the outer electrode body 3 is indirectly supported.
  • the outer electrode body 3 is directly supported by a cylindrical body and the inner electrode body 2 is indirectly supported. It can also be set as the structure supported by. In that case, what is necessary is just to support the outer side electrode body 3 via an insulator. If it does in this way, the freedom degree of the grounding structure of an inner side electrode body can be raised.
  • a simple cylindrical member can be employed for the support rod 5.
  • the various shapes, dimensions, and the like of the constituent members shown in the embodiments are merely examples, and various changes can be made based on design requirements and the like.
  • the inner electrode body 2 and the support rod 5 may be integrally formed of a conductive metal such as stainless steel or aluminum alloy.
  • the first spacer 12 and the second spacer 15 may be integrally formed. In this way, it is possible to further reduce the number of parts and improve the assembly workability.
  • FIGS. 10 and 11 show an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the lightning arrester 1A
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the lightning arrester 1 using the arrester 1A.
  • FIG. 10 components that are basically the same as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified.
  • the lightning arrester 1 ⁇ / b> A of the present embodiment includes an inner electrode body 2, an outer electrode body 3, an electrical insulator S, and a conductive grounding rod (support body) connected to the inner electrode body 2. 51).
  • the inner electrode body 2 is formed in a spherical shape
  • the outer electrode body 3 is formed in a spherical shell shape
  • a thick wall having a through-hole 7 of a grounding rod 51 at the lower portion of the outer electrode body 3.
  • the skirt portion 3c is provided.
  • the cylindrical connection part 3d for connecting the cylindrical support body 30 shown in FIG. 11 is provided in the lower part of this skirt part 3c.
  • the outer diameter of the connecting portion 3d is smaller than the outer diameter of the skirt portion 3c.
  • the outer diameter of the connecting portion 3 d is formed to be slightly smaller than the inner diameter of the cylindrical support 30.
  • the cylindrical connecting portion 3d is configured to fit coaxially in the upper end portion of the cylindrical support 30.
  • the connection portion 3d can be fixed to the cylindrical support 30 by welding, screwing, adhesive, screw connection, or a combination thereof.
  • the upper end of the grounding rod 51 is electrically connected to the inner electrode body 2 by a fixing method such as screw connection, welding, or adhesion.
  • the lower end of the grounding rod 51 is formed to have a length that protrudes downward from the lower end of the connecting portion 3d, and a screw hole 5b for connection is provided at the lower end.
  • the connecting rod 52 is coaxially coupled to the grounding rod 51.
  • a male screw 5a is provided for being screwed into and connected to the screw hole 5b of the grounding rod 51.
  • the lower end of the grounding rod 52 is grounded directly to the ground or via the grounding member.
  • a mounting flange 31 is provided at the lower end of the cylindrical support 30.
  • the mounting flange 31 is fixed to the support structure 33 by fastening means such as bolts 34 and nuts 35.
  • fastening means such as bolts 34 and nuts 35.
  • the support structure 33 is an insulator, it may be fixed directly, but when the support structure 33 has conductivity, it is fixed via the electrical insulator 32.
  • the cylindrical support 30 is preferably conductive, but may be formed of a nonconductive material.
  • the cylindrical support 30 is made of a conductive metal or the like, it is preferable to provide a cylindrical insulator 36 or the like having a hole through which the connecting rod passes.
  • the cylindrical support body 30 by providing the cylindrical support body 30 with conductivity, the outer electrode body 3 and the cylindrical skirt with respect to the inner electrode body 2 charged with a positive charge when approaching a thundercloud. Negative charges can be charged on the surface of the portion 3 c and the cylindrical support 30. That is, the cylindrical support 30 can also function as the outer electrode body 3. Thereby, it can be set as the structure which the area
  • a support rod made of a conductive metal is used as the support 5, and both the function of supporting the inner electrode body 2 and the outer electrode body 3 and the function of grounding the inner electrode body 2 are provided. It is configured.
  • the outer electrode body 3 is supported by the cylindrical support 30 so that the grounding rod 51 and the connecting rod 52 have only a grounding function. You can also. Thereby, for example, a pipe material, a grounding cable, a covered electric wire, a bare electric wire, or the like can be used for the connecting rod 52.
  • the entire structure can be simplified, can be configured compactly, and can be conveniently carried.
  • FIG. 12 shows a ninth embodiment of the present invention, and is a longitudinal sectional view of the lightning arrester 1 using the lightning arrester 1A of FIG.
  • components that are basically the same as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified.
  • the cylindrical support 30 has a multi-stage configuration (two-stage configuration in the illustrated example). That is, a cylindrical support body 30 disposed above and a cylindrical support body 30 disposed below are provided. An attachment flange 31 is provided at the lower end of the upper cylindrical support 30, and attachment flanges 31, 31 are provided at the upper and lower ends of the lower cylindrical support 30.
  • the upper and lower adjacent flanges 31 are connected to each other by fastening bolts, nuts or the like (not shown) via insulators 32.
  • the lowermost mounting flange 31 is fixed by bolts 34 and nuts 35 in contact with the support structure 33.
  • the position of the insulator 32 is higher than the support structure 33, the soundness of the functions of the outer electrode body 3 and the cylindrical support body 30 can be ensured. Furthermore, the height adjustment of the lightning arrester 1 can be arbitrarily performed by using a plurality of cylindrical supports 30.
  • the outer electrode body 3 has a spherical shell shape, but the present invention is not limited to this.
  • it may be a hexahedron or a polyhedron of more.
  • the outer electrode body 3 may have a hollow cylindrical shape.
  • the inner electrode body 2 may be a hexahedron or a polyhedron of higher than the same as the outer electrode body 3. Further, the inner electrode body 2 may be a hollow cylinder or a cylinder. Furthermore, you may comprise the inner side electrode body 2 using a some disc. Further, the inner electrode body 2 and the outer electrode body 3 may have a vertically long elliptical shape in a vertical section.
  • the lightning suppression type lightning arrester and the lightning arrester according to the present invention can be effectively used as a lightning arrester that protects protected objects such as various buildings and structures, various equipment, and communication facilities by suppressing lightning.

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  • Elimination Of Static Electricity (AREA)

Abstract

避雷装置回りに形成されるプラス電荷の領域を極力小さくして、上向きストリーマの発生を効果的に抑制する。 接地された内側電極体２と、この内側電極体２を、所定の隙間Ｇをおいて包み込むようにして設けられた外側電極体３と、前記隙間Ｇに設けられ、前記内側電極体２と外側電極体３とを電気絶縁状態に保持する電気絶縁体Ｓと、内側電極体の支持体とを備え、内側電極体２が略球状に形成され、前記外側電極体３が、前記内側電極体２の外面形状と相似形をなす球殻状に形成され、前記内側電極体２が前記外側電極体３によってほぼ全面に亙って覆われている。

Description

落雷抑制型避雷装置及び避雷器
　本発明は、落雷を抑制することで、雷害から建築物や設備機器等の被保護体を保護するための落雷抑制型避雷装置及び避雷器に関するものである。
　落雷は大気中で起こる放電現象であり、雷放電には雲内放電、雲間放電、雲―大地間放電等がある。雷放電で大きな被害を出すのは雲―大地間放電（以下落雷）である。落雷は雷雲（雲底）と大地または大地等に建設された構造物との間の電界強度が非常に大きくなり、その電荷が飽和状態となって大気の絶縁を破壊したときに発生する現象である。
　落雷の現象を詳細に観察すると、夏季に起こる一般的な落雷（夏季雷）の場合、雷雲が成熟すると雷雲からステップトリーダが大気の放電しやすいところを選びながら大地に近づいてくる。
　ステップトリーダが大地とある程度の距離になると大地または建築物（避雷針）、木などからステップトリーダに向かって、微弱電流の上向きストリーマ（お迎え放電）が伸びてくる。
　このストリーマとステップトリーダが結合すると、その経路を通って、雷雲と大地間に大電流（帰還電流）が流れる。
　これが落雷現象である。
　このような落雷現象に対し、従来の雷保護概念では、落雷は防止できないものとの観点から、落雷を突針型避雷針（フランクリンロッド）に受けて大地に流す方式が大半であった。
　これに対し、本発明者等は、落雷の発生を極力抑制することによって被保護体を保護すべく、特許文献１に示される落雷抑制型避雷装置を提案した。
　この落雷抑制型避雷装置は、絶縁体を挟んで配置される上部電極体及び下部電極体を有し、下部電極体のみを接地して構成したものである。
　そして、たとえばマイナス電荷が雲底に分布した雷雲が近づくと、それとは逆の電荷（プラス電荷）が大地の表面に分布し、接地されている下部電極体にもプラス電荷が集まる。
　すると、絶縁体を介して配置されている上部電極体は、コンデンサの作用でマイナス電荷を帯びることとなる。
　この作用により、避雷装置とその周辺における上向きストリーマの発生を起こりにくくして落雷の発生を抑制するようにしている。
特許第５８３９３３１号公報
　前述した本発明者等による先の提案によって、避雷装置を中心とした円状の保護領域において落雷を抑制できるようになった。
　しかしながら、先の提案においては、避雷装置の下部構成体である下部電極体に、プラス電荷の領域が形成されることから、落雷のエネルギーによっては、前記下部電極体への落雷が想定されることから、前述したプラス電荷の領域を極力狭くする必要があるとの知見に至った。
　本発明は、前述した知見に基づいてなされたもので、接地される内側電極体と、この内側電極体を、所定の隙間をおいて包み込むようにして設けられる外側電極体と、前記隙間に設けられ、前記内側電極体と外側電極体とを電気絶縁状態に保持する電気絶縁体と、前記内側電極体及び外側電極体の少なくとも一方を支持する支持体と、を備えることを特徴としている。
　このような構成とすることにより、接地される内側電極体のほぼ全体を外側電極体で包み込む形態で覆うようにして、その外側電極体が電気絶縁状態で配置される。
　そして、マイナス電荷が雲底に分布した雷雲が近づくと、それとは逆の電荷（プラス電荷）が大地の表面に分布し、この大地に接地された前記内側電極体にもプラス電荷が集まるようになる。
　すると、前記内側電極体に電気絶縁体を介して配置されている前記外側電極体は、コンデンサの作用でマイナス電荷を帯びる。
　この作用により、前記外側電極体とその周辺における上向きストリーマの発生を起こりにくくし、落雷の発生を抑制することができる。
　ここで、前記外側電極体は、前記内側電極体を包み込むように配置されていることから、避雷装置の回りの殆どがマイナス電荷で覆われることとなる。
　したがって、避雷装置におけるプラス電荷の領域が極めて小さく抑えられ、雷雲接近時における上向きストリーマの発生を効果的に抑制することができる。この結果、落雷抑制効果を高めることができる。
　本発明の避雷装置では、内側電極体を略球状又は球殻状に形成し、外側電極体を球殻状に形成することで、接地される略球状又は球殻状の内側電極体を包み込む形態で覆うようにして、前記球殻状の外側電極体が電気絶縁状態で配置される。
　本発明の避雷装置では、避雷装置の回りの殆どがマイナス電荷で覆われる機能を高めるために、前記外側電極体を、前記内側電極体の外面形状と相似形をなす球殻状に形成し、前記内側電極体を、前記外側電極体によってほぼ全面に亙って覆われている構成とすることもできる。
　本発明の避雷装置では、前記支持体が、前記内側電極体に設けられる導電性支持体を含み、この導電性支持体が接地された構成とすることができる。
　本発明の避雷装置では、前記支持体が、前記外側電極体に設けられる筒状支持体を含み、この筒状支持体が絶縁体を介して支持されている構成とすることもできる。この構成により筒状支持体で外側電極体を支持することが可能になる。
　本発明の避雷装置は、前記外側電極体の下部にその内外部を連通する貫通孔を形成しておき、この貫通孔内に、前記内側電極体に電気的に接続された支持体を、前記外側電極体に対し電気絶縁状態で挿通しておく構成とすることができる。この構成によれば、前記支持体によって、前記外側電極体、前記内側電極体、および、電気絶縁体を支持して設置を可能にするとともに、前記内側電極体を接地して避雷機能を確保することができる。
　本発明の避雷装置は、前記外側電極体の貫通孔を、その外側電極体の内部へ前記内側電極体を挿入可能な大きさに設定した構成とすることができる。このように構成することで、製作性や組立作業性の向上を大きく図ることができる。
　前記電気絶縁体は、前記隙間に配置され、前記内側電極体と前記外側電極体とを所定間隔に保持する電気絶縁性材料によって形成されたスペーサーと、前記隙間に形成される空間とによって構成することができる。
　また、前記電気絶縁体は、電気絶縁性材料によって形成されたスペーサーを前記内側電極体と前記外側電極体との間に形成される隙間の全域に亙って設けることによって形成することもできる。
　そして、前記内側電極体および前記外側電極体は、鉛直断面においてほぼ真球形状や楕円形状とすることができる。また、外側電極体を内部中空の円柱状に、内側電極体を円柱状又は内部中空の円柱状に形成することができる。
　特に、後者のように楕円形状とすることにより、強風時における空気抵抗を軽減することができる。
　一方、前記外側電極体を、２分割されて形成された一対の外側電極構成体によって構成し、これら一対の外側電極構成体を、前記電気絶縁体を挟み込むようにして突き合わせて前記内側電極体を包み込むとともに、この突き合わされた部位において電気導通状態で接続して一体化することにより、前記内側電極体と一体化することができる。
　そして、前記一対の外側電極構成体は、前記突き合わせた部位を溶接することにより、あるいは、前記突き合わせた部位において螺着することにより一体化することができる。
　本発明の落雷抑制型避雷器は、内側電極体と、この内側電極体を、所定の間隔をおいて包み込むようにして配置される外側電極体と、前記隙間に設けられ、前記内側電極体と外側電極体とを電気絶縁状態に保持する電気絶縁体と、を備えることを特徴としている。
　本発明の避雷器によれば、外側電極体は、内側電極体を包み込むように配置されていることから、外側電極体の周りの殆どがマイナス電荷で覆われる構成とすることが可能になる。しかも、このように、外側電極体で内側電極体を包み込む構成としているので、外側電極体の下部を内側電極体よりも下方へ位置させる構成とすることが可能になる。これにより、内側電極体を露出させない構成とすることも可能になる。
　本発明において、前記内側電極体及び外側電極体には、それらの少なくとも一方を支持する支持体を接続するための接続部が設けられている構成とすることができる。
　本発明の避雷器においても、内側電極体が略球状又は球殻状に形成され、外側電極体が球殻状に形成される。好ましくは、内側電極体及び外側電極体がほぼ真球状に形成される。また、内側電極体および外側電極体が、鉛直断面において楕円形状に形成される。また、外側電極体が内部中空の円柱状に、内側電極体が円柱状又は内部中空の円柱状に形成される。これにより、全体がコンパクトで軽量な構造とすることができる。
　また、本発明の避雷器においても、外側電極体にその内外部を連通する貫通孔が形成され、この貫通孔内に、前記内側電極体に電気的に接続された支持体が、前記外側電極体に対し電気絶縁状態で挿通されている構成とすることができる。
　前記外側電極体の貫通孔の内径としては、前記内側電極体の外径よりも小さく設定したり、大きく設定したりすることができる。
　貫通孔の内径を内側電極体の外径よりも小さく設定した場合、内側電極体が貫通孔から抜け出すのを防ぐことができる。
　貫通孔の内径を内側電極体の外径よりも大きく設定した場合、その貫通孔を利用して、内側電極体を外側電極体の内部へ挿入する作業を採用することができる。
　本発明では、前記内側電極体と前記支持体とを溶接により一体化する構造を採用することができる。
　さらに、前記内側電極体と前記支持体とを導電性金属により一体に形成することもできる。
　本発明では、前記外側電極体に、前記貫通孔の内壁面を形成する筒状のスカート部を設けた構成とすることもできる。
　本発明では、前記スカート部の長さを、前記外側電極体の外径よりも長く形成することもできる。
　本発明の落雷抑制型避雷装置によれば、避雷装置周りに形成されるプラス電荷の領域を極力小さくして、上向きストリーマの発生を効果的に抑制し、これによって、落雷抑制効果を高めることができる。
　また、本発明の避雷器によれば、上記の効果に加えて、構造の簡素化や軽量化、製作性の向上等を図ることができる。
本発明の第１の実施形態を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。 本発明におけるストリーマ発生抑制作用を説明するための概略図である。 本発明の第２の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施形態を示す要部の縦断面図である。 本発明の第４の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第５の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第６の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第７の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第８の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第８の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第９の実施形態を示す縦断面図である。
　以下、本発明の第１の実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
　図１において、符号１は本実施形態に係わる落雷抑制型避雷装置（以下、避雷装置と略称する）を示す。なお、本発明の実施形態において、避雷器とは、図２に示すように符号１Ａで示す避雷器部分のことで、その内側電極体が接地されていない状態の構成を意味している。避雷装置とは、図３に示すように避雷器１Ａ部分の内側電極体が支持体等を介して接地されていて避雷機能を発揮可能な構成を意味している。
　本実施形態の避雷装置１は、接地された内側電極体（第２電極体）２と、この内側電極体２を、所定の隙間Ｇをおいて包み込むようにして設けられた外側電極体（第１電極体）３と、隙間Ｇに設けられ、内側電極体２と外側電極体３とを電気絶縁状態に保持する電気絶縁体（電気絶縁層）Ｓと、を備えている。内側電極体２は略球状に形成され、外側電極体３は、内側電極体２の外面形状と相似形をなす球殻状に形成されている。内側電極体２は外側電極体３によってほぼ全面に亙って覆われている。
　内側電極体２は真球形状で、かつ、図２に示すように、所定厚みを有する中空状に形成されている。この内側電極体２は中空に限らず、充実の球体を用いることができる。
　また、内側電極体２の下部には、ナット４が一体に取り付けられており、このナット４に後述する支持ロッド（支持体）５の先端が螺合させられている。
　この支持ロッド５にはロックナット６が螺着されており、このロックナット６が固定ナット４に圧着されることにより、支持ロッド５と内側電極体２との固定がなされている。
　この実施形態において、避雷器１Ａは、図２に示すように、内側電極体２と、外側電極体３と、電気絶縁体Ｓと、内側電極体２に接続された支持体５とを備えている。
　外側電極体３は、上下に２分割されて形成された一対の外側電極構成体３ａ・３ｂによって構成されている。この外側電極体３は左右に２分割（縦割り）する構成とすることもできる。
　これら一対の外側電極構成体３ａ・３ｂは、電気絶縁体Ｓを挟み込むようにして突き合わされることにより内側電極体２を包み込み、この突き合わされた部位において溶接（溶接部Ｗ）により一体化されている。
　下方の外側電極構成体３ａの下部中央には、その内外部を連通する貫通孔７が形成されている。この貫通孔７内に、内側電極体２に電気的に接続された支持ロッド５が挿通されており、この支持ロッド５を介して内側電極体２が接地されるようになっている。
　電気絶縁体Ｓは、隙間Ｇに配置され、内側電極体２と外側電極体３とを所定の間隔に保持する電気絶縁性材料によって形成されたスペーサー８と、内側電極体２と外側電極体３間に空間を形成する隙間Ｇによって構成されている。電気絶縁性材料としては、合成樹脂やセラミック等を好適に用いることができるが、それ以外の電気絶縁性材料も用いることができる。
　スペーサー８は、本実施形態においては、内側電極体２の下部に配置される下部スペーサー８ａと、内側電極体２の上部に配置される上部スペーサー８ｂとによって構成されている。
　下部スペーサー８ａは、下方の外側電極構成体３ａの貫通孔７に嵌合させられると共に、下方の外側電極構成体３ａの下部内面に面接触させられる形状となされている。
　下部スペーサー８ａと下方の外側電極構成体３ａは、接着剤等によって一体化されている。
　そして、下部スペーサー８ａの中心部に支持ロッド５が貫通させられており、この支持ロッド５は、下部スペーサー８ａによって下方の外側電極構成体３ａに対し、所定間隔を保持した状態でかつ電気絶縁状態で連結されている。
　外側電極構成体３ａの下部中央には、支持ロッド５を挿通するための貫通孔７を形成するスカート部３ｃが連設されている。そして、下部スペーサー８ａの下端は、スカート部３ｃの下端よりも突出している。この突出長さは、内側電極体２と外側電極体３との間の隙間（間隔）と同等もしくはそれ以上とすることが好ましい。
　なお、スカート部３ｃの下端が下部スペーサー８ａの下端よりも突出する設計としても良い（図６参照）。この場合には、長いスカート部３ｃによって、絶縁体からなる下部スペーサー８ａを紫外線や風雨等の厳しい自然環境から保護する機能も発揮させることができる。
　上部スペーサー８ｂは、下面が内側電極体２の外面に沿うように、また、上面が外側電極体３の内面に沿うように球面に形成されており、下面には、内側電極体２の上部に形成されている係止孔９に嵌合させられる位置決め突起１０が突設されている。
　上部スペーサー８ｂも、内側電極体２および外側電極体３に接着剤等によって固着されるようになっている。
　図２に示すように、貫通孔７の内径は、内側電極体２の外径よりも小さく設定されている。図２において、符号１６は、外側電極体３の内外に連通する内圧調整用の孔を示している。これにより、外側電極体３の内圧が予期しない落雷等で急激に上昇しても、内側電極体２は抜け出ない構成となっている。なお、この内圧調整用の孔１６には、所定の内圧で開弁する弁体、あるいは外部へ抜け出る栓体などを設けてもよい。
　本実施形態の避雷装置１は、以下の手順で組み立てられる。
　まず、下方の外側電極構成体３ａの内面底部に、この底部に設けられている貫通孔７を塞ぐようにして下部スペーサー８ａを固着する。
　ついで、この下部スペーサー８ａに、内側電極体２が固定された支持ロッド５を挿入したのちに、内側電極体２の上部に上部スペーサー８ｂを、その位置決め突起１０を内側電極体２の係止孔９へ嵌合させつつ固定する。
　そして、上部スペーサー８ｂを覆うようにして、上方の外側電極構成体３ｂを被せて、その下部を、下方の外側電極構成体３ａに突き合わせる。
　これより、上下の外側電極構成体３ａ・３ｂの突き合わせ部を溶接によって接続して組み立てを完了する。
　このように組み上げられた本実施形態の避雷装置１は、外側電極体３が、下部スペーサー８ａと上部スペーサー８ｂによって。内側電極体２に対して所定間隔をおき、かつ、電気絶縁状態で連結される。
　また、外側電極体３、内側電極体２、および、電気絶縁体Ｓが支持ロッド５によって支持される。
　そして、前述したように組み上げられた状態において、外側電極体３は、内側電極体２のほぼ全周を覆うように位置させられる。
　また、内側電極体２は、支持ロッド５を介して電気的に外側電極体３の外部に引き出されている。
　このように構成された本実施形態の避雷装置１は、支持ロッド５や追加の支持部材（連結用の棒状部材や筒状部材）や長尺部材等を用いて、落雷から保護すべき被保護体に、あるいは、その近傍に設置される。そして、支持ロッド５が、図１および図３に示すように大地Ｅに直接、あるいは接地線等を介して接地される。
　ついで、このように設置された本実施形態の避雷装置１による落雷抑制機能について説明する。
　図３に示すように、マイナス電荷が雲底に分布した雷雲Ｃが近づくと、それとは逆の電荷（プラス電荷）が大地Ｅの表面に分布し、この大地Ｅに支持ロッド５を介して接地されている内側電極体２にも、図２に示すように、プラス電荷が集まる。
　一方、内側電極体２に電気絶縁体Ｓを介して対峙されている外側電極体３は、コンデンサの作用でマイナス電荷を帯びる。
　この作用により、外側電極体３とその周辺における上向きストリーマの発生が起こりにくく、この結果、落雷の発生を抑制する。
　そして、外側電極体３が、内側電極体２のほぼ全周を覆うように設けられていることにより、本実施形態の避雷装置１の上端部の殆どがマイナス電荷を帯びる。
　これによって、上向きストリーマを生じさせるプラス電荷の領域を大幅に減少させることができ、落雷抑制効果を大幅に向上させることができる。
　図４は、本発明の第２の実施形態を示すもので、下部スペーサー８ａと上部スペーサー８ｂを、内側電極体２と外側電極体３との間に形成される隙間Ｇの全域に亙って設けることにより電気絶縁体Ｓを構成したものである。
　このような構成とすることによって、外側電極体３、内側電極体２、および、支持ロッド５を剛接続することができる。
　また、外側電極体３の内側の空間を無くすことにより、その内部圧力の変化を極力小さくして、本発明の避雷装置１の健全性を向上させることができる。
　また、図５は本発明の第３の実施形態を示すもので、外側電極構成体３ａ・３ｂの連結をねじ１１によって行なうようにしたものである。
　このような構成とすることによって、外側電極体３の組み立て操作を簡便なものとすることができる。
　さらに、図６は本発明の第４の実施形態を示すもので、外側電極体３および内側電極体２の形状を、鉛直断面において楕円形としたものである。この実施形態では、スカート部３ｃの下端が、下部スペーサー８ａの下端よりも下方へ位置するように設定した例を示している。
　このような構成とすることにより、水平方向の風に対する流体抵抗を軽減することができる。これによって、避雷装置１の風に対する強度を高めることができる。
　また、長いスカート部３ｃによって、絶縁体からなる下部スペーサー８ａを紫外線や風雨等の厳しい自然環境から保護する機能も同時に発揮させることができる。
　さらにまた、図７は本発明の第５の実施形態を示すものである。
　本実施形態においては、外側電極体３を連続した球殻状に形成するとともに、その下部に、支持ロッド５を挿通するための貫通孔７を形成するスカート部３ｃを連設してある。
　また、スカート部３ｃには、支持ロッド５が挿通されるとともに、この支持ロッド５を、スカート部３ｃの内面と所定間隔をおいて保持する第１のスペーサー１２が装着されている。
　この第１のスペーサー１２は、電気絶縁性材料によって形成されており、支持ロッド５とスカート部３ｃとを電気的に絶縁するようになっている。
　また、第１のスペーサー１２は、スカート部３ｃの内部に、外側電極体３の外側から嵌合させられるようになっており、接着、あるいは、ねじ込みによって、もしくはその両方で、前記スカート部３ｃに固定されるようになっている。勿論、スペーサー１２とスカート部３ｃをビス止めすることも可能である。その場合、スカート部３ｃの周方向に間隔をおいて複数個所をビス止めする方法、上下に間隔をおいて多段にビス止めする方法などを採用しても良い。
　そして、第１のスペーサー１２の下端部には、スカート部３ｃの下端面に当接させられる鍔１３が一体に形成され、この鍔１３とスカート部３ｃとの当接により、両者間の位置決めがなされるようになっている。
　一方、内側電極体２は、球体若しくは球殻体に形成されており、その外径が、外側電極体３に形成されているスカート部３ｃの内径よりも小さく形成されており、このスカート部３ｃから外側電極体３の内部に挿入可能となされている。
　内側電極体２は、支持ロッド５の先端に固定されるが、この支持ロッド５の先端部から基端部へ向かう所定領域には雌ねじ５ａが形成されている。内側電極体２と支持ロッド５とは溶接により一体化されている。溶接に代えて、内側電極体２に設けたねじ穴に支持ロッド５の一端をねじ込んで固定しても良い。
　そして、支持ロッド５には、雌ねじ５ａを介してロックナット１４が螺着されているとともに、このロックナット１４よりも先端側に第１のスペーサー１２が嵌合され、さらに、この第１のスペーサー１２よりも先端側に、筒状の第２のスペーサー１５が嵌合されている。
　このように、支持ロッド５にロックナット１４、第１のスペーサー１２、および、第２のスペーサー１５が装着された状態において、支持ロッド５の先端部が、第２のスペーサー１５から突出させられている。そして、この突出させられた先端部に内側電極体２がねじ結合又は溶接等の固定手段により固着されるようになっている。
　また、ロックナット１４を内側電極体２へ向けてねじ込むことにより、ロックナット１４と内側電極体２との間に、第１のスペーサー１２、および、第２のスペーサー１５を挟持して固定するようになっている。
　このような固定により、第１のスペーサー１２と内側電極体２の距離が設定されるが、この間隔は、第１のスペーサー１２の厚みと第２のスペーサー１５の長さによって決まる。
　そして、内側電極体２は、外側電極体３内に、スカート部３ｃの貫通孔７を経て挿入され、スカート部３ｃの下端に第１のスペーサー１２の鍔１３が当接させられることにより、外側電極体３内において位置決めされる。
　ここで、第１のスペーサー１２の厚みと第２のスペーサー１５の長さを設定することにより、内側電極体２を外側電極体３の中心に位置させることができる。
　これによって、内側電極体２と外側電極体３との間のほぼ全周に亙って均一な隙間Ｇを形成することができる。
　すなわち、内側電極体２周りに、部材の回りに空気による均一な電気絶縁体Ｓを形成することができる。
　そして、第１のスペーサー１２と支持ロッド５は、雌ねじ５ａを利用して螺着するようにしてもよく、また、第２のスペーサー１５を電気絶縁性材料によって形成して、第１のスペーサー１２と一体化することも可能である。
　このような構成とすることによって、外側電極体３を単一部材で構成することができ、部品点数を減少させて構成を簡素化するとともに、製作性を向上させることができる。
　図８は、本発明の第６の実施形態を示すもので、外側電極体３および内側電極体２の形状を、図７の真球状に代えて、鉛直断面において楕円形としたものである。この図８において、図７と基本的に同一の構成要素について同一の符号を付してある。
　この第６の実施形態においても、外側電極体３の貫通孔７の内径は、内側電極体２の外径より大きく設定されている。これにより、貫通孔７を利用して、内側電極体２を外側電極体３内に挿入したり取り出したりすることができる。
　図９は、本発明の第７の実施形態を示すものである。
　本実施形態においては、外側電極体３を連続した球殻状に形成するとともに、その下部に、支持ロッド５を挿通するための貫通孔７を形成する長いスカート部（以下、被覆管と称する）３ｃを連設してある。この長いスカート部３ｃは、外側電極体３に筒状部材を溶接することにより設けても良い。
　また、被覆管３ｃには、支持ロッド５が挿通されるとともに、この支持ロッド５を、被覆管３ｃの内面と所定間隔をおいて保持する第１のスペーサー１２が装着されている。
　この第１のスペーサー１２は、電気絶縁性材料によって形成されており、支持ロッド５と被覆管３ｃとを電気的に絶縁するようになっている。
　また、第１のスペーサー１２は、被覆管３ｃの内部に、外側電極体３の外側から嵌合させられるようになっており、接着、ビス止め、あるいは、ねじ込みによって被覆管３ｃに固定されるようになっている。
　そして、第１のスペーサー１２の下端部には、被覆管３ｃの下端面に当接させられる鍔１３が一体に形成され、この鍔１３と被覆管３ｃとの当接により、両者間の位置決めがなされるようになっている。
　一方、内側電極体２は、球体若しくは球殻体に形成されており、その外径が、外側電極体３に形成されている被覆管３ｃの内径よりも小さく形成されており、この被覆管３ｃから外側電極体３の内部に挿入可能となされている。
　内側電極体２は、支持ロッド５の先端に固定されるが、この支持ロッド５の先端部から基端部へ向かう所定領域には雌ねじ５ａが形成されている。
　そして、支持ロッド５には、雌ねじ５ａを介してロックナット１４が螺着されているとともに、このロックナット１４よりも先端側に第１のスペーサー１２が嵌合され、さらに、この第１のスペーサー１２よりも先端側に、筒状の第２のスペーサー１５が嵌合されている。
　このように、支持ロッド５にロックナット１４、第１のスペーサー１２、および、第２のスペーサー１５が装着された状態において、支持ロッド５の先端部が、第２のスペーサー１５から突出させられて、この突出させられた先端部に内側電極体２が固着されるようになっている。
　また、ロックナット１４を内側電極体２へ向けてねじ込むことにより、ロックナット１４と内側電極体２との間に、第１のスペーサー１２、および、第２のスペーサー１５を挟持して固定するようになっている。
　このような固定により、第１のスペーサー１２と内側電極体２の距離が設定されるが、この間隔は、第１のスペーサー１２の厚みと第２のスペーサー１５の長さによって決まる。
　そして、内側電極体２は、外側電極体３内に、被覆管３ｃの貫通孔７を経て挿入され、被覆管３ｃの下端に第１のスペーサー１２の鍔１３が当接させられることにより、外側電極体３内において位置決めされる。
　ここで、第１のスペーサー１２の厚みと第２のスペーサー１５の長さを設定することにより、内側電極体２を外側電極体３の中心に位置させることができる。
　これによって、内側電極体２と外側電極体３との間のほぼ全周に亙って均一な隙間Ｇを形成することができる。
　すなわち、内側電極体２回りに、空気による均一な電気絶縁体層Ｓを形成することができる。
　そして、第１のスペーサー１２と支持ロッド５は、雌ねじ５ａを利用して螺着するようにしてもよく、また、第２のスペーサー１５を電気絶縁性材料によって形成して、第１のスペーサー１２と一体化することも可能である。
　このような構成とすることによって、外側電極体３を単一部材で構成することができ、部品点数を減少させて構成を簡素化するとともに、製作性を向上させることができる。
　さらに、外側電極体３に加えて、長い被覆管３ｃも外側電極体３として機能するので、落雷抑制効果が広い領域に及ぶように発揮させることができる。即ち、お迎え放電としての上向きストリーマの発生を抑制する領域が外側電極体３の下方にも直接的に広がる構成とすることができる。これにより、落雷の発生を抑制する効果を高めることができる。
　なお、被覆管３ｃの長さについては特に限定されない。本実施形態において、被覆管３ｃは、外側電極体３の外径（直径）の２倍程度の長さにした例を示しているが、外側電極体３の直径の半分程度、あるいは２倍以上の長さにしても良い。この被覆管３ｃの機能を効果的に発揮させるために、外側電極体３の外径（直径）よりも長く形成するのが好ましい。
　また、第１のスペーサー１２は絶縁機能とスペーサーとしての機能を発揮させればよいので、外側電極体３の内外に連通する空気孔や隙間を設けても良い。また、支持ロッド５により内側電極体２を直接支持し、外側電極体３は間接的に支持しているが、外側電極体３を筒状体などにより直接支持し、内側電極体２を間接的に支持する構成とすることもできる。その場合には、外側電極体３を、絶縁体を介して支持すればよい。このようにすれば、内側電極体の接地構造の自由度を高めることができる。例えば、支持ロッド５に単なる筒状部材を採用することも可能になる。
　なお、前記各実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
　例えば、内側電極体２と支持ロッド５とをステンレスやアルミ合金等の導電性金属により一体に形成しても良い。さらに、第１のスペーサー１２と第２のスペーサー１５を一体に形成しても良い。このようにすれば、部品点数をさらに少なくして、組み立て作業性を向上させることができる。
　また、支持体を構成する支持ロッド５については、図示例では、ねじ棒を用いた例を示したが、筒状部材を用いてその一端を内側電極体に溶接止めする構成としても良い。また、その他端には接続用フランジやねじ穴等を設けて、他の筒状部材を接続可能に構成しても良い。
　図１０及び図１１は本発明の第８の実施形態を示すもので、図１０は避雷器１Ａ部分の縦断面図であり、図１１はその避雷器１Ａを使用して避雷装置１を構成した縦断面図である。なお、これらの図において、先の実施形態と基本的に同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。
　本実施形態の避雷器１Ａは、図１０に示すように、内側電極体２と、外側電極体３と、電気絶縁体Ｓと、内側電極体２に接続された導電性の接地用ロッド（支持体）５１とを備えている。
　本実施形態においては、内側電極体２が球状に形成され、外側電極体３が球殻状に形成され、その外側電極体３の下部には、接地用ロッド５１の貫通孔７を有する厚肉のスカート部３ｃが設けられている。そして、このスカート部３ｃの下部には、図１１に示す筒状支持体３０を接続するための筒状の接続部３ｄが設けられている。この接続部３ｄの外径は、スカート部３ｃの外径よりも小径に形成されている。さらに、この接続部３ｄの外径は、筒状支持体３０の内径よりも僅かに小径に形成されている。
　これにより、筒状支持体３０の上端部内に、筒状の接続部３ｄが同軸に嵌まり込むように構成されている。筒状支持体３０に対する接続部３ｄの固定は、溶接、ビス止め、接着剤、ねじ結合、あるいはそれらを併用して行うことができる。
　接地用ロッド５１は、その上端が内側電極体２に対してねじ結合、溶接、接着等の固定方法で電気的に接続されている。この接地用ロッド５１は、その下端が接続部３ｄの下端よりも下方へ突出する長さに形成され、その下端には、連結用のねじ穴５ｂが設けられている。
　接地用ロッド５１には、接続用ロッド５２が同軸に連結される。接続用ロッド５２の上端には、接地用ロッド５１のねじ穴５ｂにねじ込んで連結するためのおねじ５ａが設けられている。接地用ロッド５２の下端は、大地に直接、あるいは接地部材を介して大地に接地されている。
　筒状支持体３０の下端には、取り付けフランジ３１が設けられている。そして、この取り付けフランジ３１部分が支持構造体３３に対してボルト３４、ナット３５等の締結手段により固定されている。この場合、支持構造体３３が絶縁体である場合には直接固定しても良いが、支持構造体３３が導電性を有する場合には、電気絶縁体３２を介して固定される。
　なお、筒状支持体３０としては、導電性を有することが好ましいが、非導電性の材料で形成されていても良い。筒状支持体３０が導電性金属等で形成されている場合には、その内部に、接続用ロッドを通す孔を有する筒状の絶縁体３６等を設けるのが好ましい。
　本実施形態の避雷装置１によれば、筒状支持体３０に導電性を持たせることで、雷雲接近時にプラス電荷が帯電される内側電極体２に対して、外側電極体３、筒状スカート部３ｃ、筒状支持体３０の表面にマイナス電荷を帯電させることができる。即ち、筒状支持体３０も外側電極体３として機能させることができる。これにより、お迎え放電としての上向きストリーマの発生を抑制する領域が外側電極体３の下方にも直接的に広がる構成とすることができる。
　また、先の実施形態では、支持体５として、導電性金属からなる支持ロッドを用い、内側電極体２及び外側電極体３を支持する機能と、内側電極体２の接地機能の両方を持たせる構成としている。これに対し、本実施形態では、外側電極体３を筒状支持体３０により支持する構成とすることで、接地用ロッド５１、接続用ロッド５２には、接地機能のみを持たせた構成とすることもできる。これにより、例えば、接続用ロッド５２にはパイプ材や接地用ケーブル、被覆電線、裸電線、等を用いることもできる。
　また、本実施形態の避雷器１Ａによれば、全体の構造を簡素化して、コンパクトに構成することができ、運搬にも便利にすることができる。
　図１２は本発明の第９の実施形態を示すもので、図１０の避雷器１Ａを使用して避雷装置１を構成した縦断面図である。なお、これらの図において、先の実施形態と基本的に同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。
　本実施形態においては、筒状支持体３０を多段構成（図示例では２段構成）としたものである。即ち、上方に配置される筒状支持体３０と、下方に配置される筒状支持体３０とを備えている。上方の筒状支持体３０の下端には取り付けフランジ３１が設けられ、下方の筒状支持体３０の上端及び下端には取り付けフランジ３１、３１が設けられている。そして、上下で隣り合うフランジ３１、３１どうしが、絶縁体３２を介して、ボルト・ナット等（図示せず）により締結されて連結されている。最下部の取り付けフランジ３１は、支持構造体３３に対して接触状態で、ボルト３４、ナット３５により固定されている。
　本実施形態においては、絶縁体３２の位置が支持構造体３３よりも高い位置にあるので、外側電極体３及び筒状支持体３０の機能の健全性を確保することができる。さらに、筒状支持体３０を複数用いることで、避雷装置１の高さ調整を任意に行うことができる。
　なお、以上の実施形態では、外側電極体３を球殻状とした例を示したが、本発明はこれに限らない。例えば、６面体、あるいはそれ以上の多面体としても良い。また、外側電極体３を中空円柱状としても良い。
　また、内側電極体２としても、外側電極体３と同様に、６面体、あるいはそれ以上の多面体としても良い。また、内側電極体２を中空円柱状や円柱状としても良い。さらに、内側電極体２を複数の円板を用いて構成しても良い。
　また、内側電極体２や外側電極体３は、鉛直断面において、縦長の楕円形状としても良い。
　本発明の落雷抑制型避雷装置及び避雷器は、落雷を抑制することで、各種の建築物や構造物、各種設備機器、通信設備等の被保護体を保護する避雷設備として有効活用できる。
１　（落雷抑制型）避雷装置
２　内側電極体
３　外側電極体
３ａ　外側電極構成体
３ｂ　外側電極構成体
３ｃ　スカート部
３ｄ　接続部
３１　取付フランジ
３２　絶縁体
３３　支持構造体
３４　ボルト
３５　ナット
４　ナット
５　支持ロッド（支持体）
５ａ　雄ねじ
５ｂ　雌ねじ
５１　接地用ロッド
５２　接続用ロッド
６　ロックナット
７　貫通孔
８　スペーサー
８ａ　下部スペーサー
８ｂ　上部スペーサー
９　係止孔
１０　位置決め突起
１１　ねじ
１２　第１のスペーサー
１３　鍔
１４　ロックナット
１５　第２のスペーサー
１６　内圧調整用の孔
Ｃ　雷雲
Ｅ　大地
Ｇ　隙間（電気絶縁体）
Ｓ　電気絶縁体
Ｗ　溶接部

 

Claims (31)

  1. 　接地される内側電極体と、この内側電極体を、所定の隙間をおいて包み込むようにして設けられる外側電極体と、前記隙間に設けられ、前記内側電極体と外側電極体とを電気絶縁状態に保持する電気絶縁体と、前記内側電極体及び外側電極体の少なくとも一方を支持する支持体と、を備える落雷抑制型避雷装置。
  2. 　前記内側電極体が略球状又は球殻状に形成され、前記外側電極体が球殻状に形成されている、請求項１に記載の落雷抑制型避雷装置。
  3. 　前記外側電極体が、前記内側電極体の外面形状と相似形をなす球殻状に形成されている、請求項１又は２に記載の落雷抑制型避雷装置。
  4. 　前記内側電極体および前記外側電極体が、ほぼ真球形状である、請求項１に記載の落雷抑制型避雷装置。
  5. 　前記内側電極体および前記外側電極体が、鉛直断面において楕円形状である、請求項１に記載の落雷抑制型避雷装置。
  6. 　前記外側電極体が内部中空の円柱状に形成され、前記内側電極体が円柱状又は内部中空の円柱状に形成されている、請求項１に記載の落雷抑制型避雷装置。
  7. 　前記内側電極体が、前記外側電極体によってほぼ全面に亙って覆われている、請求項１～請求項６の何れかに記載の落雷抑制型避雷装置。
  8. 　前記支持体が、前記内側電極体に設けられる導電性支持体を含み、この導電性支持体が接地されている、請求項１～請求項７の何れかに記載の落雷抑制型避雷装置。
  9. 　前記支持体が、前記外側電極体に設けられる筒状支持体を含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の落雷抑制型避雷装置。
  10. 　前記外側電極体の下部にその内外部を連通する貫通孔が形成され、この貫通孔内に、前記内側電極体に電気的に接続された支持体が、前記外側電極体に対し電気絶縁状態で挿通され、この支持体を介して前記内側電極体が接地されている、請求項１～請求項９の何れかに記載の落雷抑制型避雷装置。
  11. 　前記外側電極体の貫通孔は、その外側電極体の内部へ前記内側電極体を挿入可能な大きさに設定されている、請求項１０に記載の落雷抑制型避雷装置。
  12. 　前記電気絶縁体は、前記隙間に配置され、前記内側電極体と前記外側電極体とを所定間隔に保持する電気絶縁性材料によって形成されたスペーサーと、前記隙間に形成される空間と、によって構成されている請求項１～請求項１１の何れかに記載の落雷抑制型避雷装置。
  13. 　前記電気絶縁体が、前記内側電極体と前記外側電極体との間に形成される隙間の全域に亙って設けられ、電気絶縁性材料によって形成されたスペーサーによって構成されている、請求項１～請求項１１の何れかに記載の落雷抑制型避雷装置。
  14. 　前記外側電極体が２分割されて形成された一対の外側電極構成体によって構成されているとともに、これら一対の外側電極構成体が、前記電気絶縁体を挟み込むようにして突き合わされることにより前記内側電極体を包み込み、この突き合わされた部位において電気導通状態で接続されて一体化されている、請求項１～請求項５の何れかに記載の落雷抑制型避雷装置。
  15. 　前記一対の外側電極構成体が、前記突き合わせた部位において溶接によって一体化されている、請求項１４に記載の落雷抑制型避雷装置。
  16. 　前記一対の外側電極構成体が、前記突き合わせた部位において螺着されることにより一体化されている、請求項１４に記載の落雷抑制型避雷装置。
  17. 　内側電極体と、この内側電極体を、所定の隙間をおいて包み込むようにして配置される外側電極体と、前記隙間に設けられ、前記内側電極体と外側電極体とを電気絶縁状態に保持する電気絶縁体と、を備える落雷抑制型避雷器。
  18. 　前記内側電極体が略球状又は球殻状に形成され、前記外側電極体が球殻状に形成されている、請求項１７に記載の落雷抑制型避雷器。
  19. 　前記外側電極体が、前記内側電極体の外面形状と相似形をなす球殻状に形成されている、請求項１７又は請求項１８に記載の落雷抑制型避雷器。
  20. 　前記内側電極体および前記外側電極体が、ほぼ真球形状である、請求項１７に記載の落雷抑制型避雷器。
  21. 　前記内側電極体および前記外側電極体が、鉛直断面において楕円形状である、請求項１７に記載の落雷抑制型避雷器。
  22. 　前記外側電極体が内部中空の円柱状に形成され、前記内側電極体が円柱状又は内部中空の円柱状に形成されている、請求項１に記載の落雷抑制型避雷器。
  23. 　前記内側電極体が、前記外側電極体によってほぼ全面に亙って覆われている、請求項１７～請求項２２の何れかに記載の落雷抑制型避雷器。
  24. 　前記内側電極体又は外側電極体には、それらの少なくとも一方を支持する支持体を接続するための接続部が設けられている、請求項１７に記載の落雷抑制型避雷器。
  25. 　前記外側電極体にその内外部を連通する貫通孔が形成され、この貫通孔内に、前記内側電極体に電気的に接続された支持体が、前記外側電極体に対し電気絶縁状態で挿通されている、請求項１７に記載の落雷抑制型避雷器。
  26. 　前記外側電極体の前記貫通孔の内径は、前記内側電極体の外径よりも小さく設定されている、請求項２５に記載の落雷抑制型避雷器。
  27. 　前記外側電極体の前記貫通孔の内径は、前記内側電極体の外径よりも大きく設定されている、請求項２５に記載の落雷抑制型避雷器。
  28. 　前記内側電極体と前記支持体とが溶接により一体化されている、請求項１７～請求項２７の何れかに記載の落雷抑制型避雷器。
  29. 　前記内側電極体と前記支持体とが導電性金属により一体に形成されている、請求項１７～請求項２７の何れかに記載の落雷抑制型避雷器。
  30. 　前記外側電極体には、前記貫通孔の内壁面を形成する筒状のスカート部が設けられている、請求項２５～請求項２９の何れかに記載の落雷抑制型避雷器。
  31. 　前記スカート部の長さが、前記外側電極体の外径よりも長い、請求項３０に記載の落雷抑制型避雷器。

     
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