JP7405348B2 - 落雷抑制装置 - Google Patents

Description

本発明は、落雷を抑制することで、雷害から被保護体を保護するための落雷抑制装置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装置を提案した。

この落雷抑制装置は、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。

ところで、先の提案の落雷抑制装置は、前記電極体を支柱の先端に固定するとともに、この電極を支柱とともに既存の建築物、あるいは、新たに構築した支持構造物に取り付け、さらに、支柱を、前述した建築物や支持構造物に敷設された接地線により接地することによって設置されるようになっている。

このように、設置に当たって、既存の建築物を利用して設置する場合には、その建築物への支柱の固定作業が必要であり、新たに構築する支持構造物を利用する場合には、支持構造物の建築作業およびこの支持構造物への支柱の固定作業が必要であり、さらに、何れの場合においても、電極体を接地するための接地線の敷設作業がさらに必要となる。

このように落雷抑制装置の設置に際して、その設置作業が多くの工程を必要とし、作業を繁雑なものとしている。

また、設置位置も建築物の位置や支持構造物の位置に拘束され、さらに、撤去作業が繁雑であることから、設置後は、ほぼ恒久的な構造物となってしまう。

本発明者等は、このような従来において残された問題点を知見し本発明に至った。

本発明は、前述した知見に基づきなされたもので、設置位置の自由度を高め、かつ、その設置作業や撤去作業の容易な落雷抑制装置を提供することを解決すべき課題とする。

本発明の落雷抑制装置の設置方法は、前述した課題を解決すべくなされたもので、以下の１）ないし４）の工程を含むことを特徴とする。
１）落雷を抑制する主要部を構成する落雷抑制装置本体と、この落雷抑制装置本体を支持する支柱とを、導電体からなる基体に格納する工程。
２）前記落雷抑制装置本体および支柱が格納された前記基体を設置箇所へ搬送する工程。
３）前記基体を地面に固定する工程。
４）前記落雷抑制装置本体が装着された前記支柱を前記基体に立設固定して、前記落雷抑制装置本体を地面から所定高さに保持する工程。
５）前記基体を地面に電気的に接続する工程。

このような設置方法によれば、まず、落雷を抑制する主要部を構成する落雷抑制装置本体と、この落雷抑制装置本体を支持する支柱とを基体に格納した状態で、基体を設置位置へ搬送することにより、落雷抑制装置を目的の設置位置へ配置する。

ついで、基体を地面に固定するとともに、落雷抑制装置本体および支柱を基体から取り出し、この支柱を、落雷抑制装置本体を上方にして基体に立設固定する。

これによって、落雷抑制装置本体を設置位置の所定高さに保持することができる。

ついで、基体と地面とを電気的に接続することにより、落雷抑制装置本体を支柱や基体を介して地面に電気的に接続して、落雷抑制装置の設置を完了する。

このように本発明の落雷抑制装置の設置方法によれば、設置箇所における支持構造物の有無に拘わらず設置が可能である。
また、設置作業を地上の低所作業に集約して、その設置作業を容易にするとともに簡便なものとすることができる。

また、本発明の落雷抑制装置は、落雷抑制装置本体が装着される支柱と、この支柱が立設固定される搬送可能な基体と、この基体に設けられ、この基体を地面に固定する固定手段と、前記基体と地面とを電気的に接続する接地手段を備え、前記基体に、この搬送時において前記落雷抑制装置本体や前記支柱が格納される格納部、および、前記支柱が立設固定される支柱支持部が構成され、前記基体および前記支柱が電導体によって形成されてい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、基体に設けられた格納部に落雷抑制装置本体および支柱を格納することができ、これによって落雷抑制装置をコンパクトに一体化して、落雷抑制装置の搬送作業を円滑なものとすることができる。

前記基体に設けられた固定手段により、この基体を地面に固定することができる。
これによって、基体を設置箇所に搬送後に、基体の固定を迅速に行なうことができる。

また、固定された基体から落雷抑制装置本体と支柱を取り出して組み上げた後に、これらを基体の支柱支持部に立設固定することにより、落雷抑制装置本体を、地上より所定高さに保持することができる。

これによって、落雷抑制装置本体の設置作業を、地上の低所作業に集約することができ、その設置作業を簡便で安全な作業とすることができる。

さらに、基体を地面に固定する固定手段を、接地手段によって地面と電気的に接続することにより、支柱、基体、および、固定手段と地面との電気的な接続を確実に行なうことができる。
これによって、落雷抑制装置本体と地面との電気的な接続を確実に行なうことができる。

したがって、本発明の落雷抑制装置によれば、請求項１に記載の落雷抑制装置の設置方法を有効に実施することができる。

このように、本発明によれば、落雷抑制装置の設置位置の自由度を高め、かつ、その設置作業を安全かつ容易に行なうことができる。

本発明の一実施形態が適用された駐機場の平面図である。 本発明の一実施形態に用いられる落雷抑制装置本体の縦断面図である。 本発明の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の支柱の連結部の縦断面図である。 本発明の他の実施形態の支柱連結部の縦断面図である。 本発明のさらに他の実施形態の支柱連結部の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、図１に示すように、飛行機Ａが露出した状態で保管される駐機場Ｂに適用した例を示した。

駐機場Ｂには、任意数の飛行機Ａが駐機スペースに略整列状態で駐機されており、これらの飛行機Ａを落雷から効果的に保護する位置に本実施形態の落雷抑制装置Ｚが設置されている。

この落雷抑制装置Ｚは、移動可能な基体５０と、この基体５０に内装されマイナス電荷領域を形成するため落雷抑制装置本体１と、基体５０を地面Ｄに固定するとともに地面Ｄに電気的に接続される固定手段Ｅとを備えている。

まず、前記落雷抑制装置本体１について図２を参照して詳述する。
本実施形態の落雷抑制装置本体１は、導電性材料によって球殻状に形成された第１電極体２と、この第１電極体２を、所定隙間Ｇをおいて包み込むようにして設けられた第２電極体３と、前記隙間Ｇに設けられ、第２電極体３と第１電極体２とを電気絶縁状態に保持する電気絶縁層Ｓと、第１電極体２を貫通して第２電極体３に電気導通状態で連結された支柱５とによって構成されている。

前記第１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に支柱５の先端が螺合させられている。
この支柱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が前記固定ナット４に圧着されることにより、支柱５と前記第２電極体２との固定がなされている。

前記第２電極体３は、上下に２分割されて形成された一対の第２電極構成体３ａ・３ｂによって構成されている。
これら一対の第２電極構成体３ａ・３ｂは、第１電極体２を挟み込むようにして突き合わされて、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。

下方の前記第２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、この貫通孔７内に、第１電極体２に電気的に接続された支柱５が挿通されており、この支柱５を介して前記第１電極体２が接地されるようになっている。

前記電気絶縁層Ｓは、前記隙間Ｇに配置され、第１電極体２と第２電極体３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８と、第１電極体２と第２電極体３間に空間を形成する前記隙間Ｇによって構成されている。

前記スペーサー８は、本実施形態においては、第１電極体２の下部に配置される下部スペーサー８ａと、第１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。

前記下部スペーサー８ａは、下方の第２電極構成体３ａの貫通孔７に嵌合させられるとともに、第２電極構成体３の下部内面に面接触させられる形状となされている。
前記下部スペーサー８ａと下方の第２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、前記下部スペーサー８ａの中心部に支柱５が貫通させられており、この支柱５は、下部スペーサー８ａによって下方の第２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。

前記上部スペーサー８ｂは、下面が第１電極体２の外面に沿うように、また、上面が前記第２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、第１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。

前記上部スペーサー８ｂも、第１電極体２および第２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。

また、本実施形態においては、前記支柱５は、複数の支柱構成体５ａ・５ｂによって構成されており、後述する連結手段５１を用いて軸方向に連結されて所定長さとなされている。

前記連結手段５１は、図８に示すように、各支柱構成体５ａ・５ｂの連結側の端面に設けられた外方フランジ５１ａと、両支柱構成体５ａ・５ｂに設けられた外方フランジ５１ａ同士を締結するボルトナット５１ｂとによって構成されている。

前記基体５０は、その両側部下方に車輪等の転動体５２が装着されて牽引可能な構成となされているとともに、上部に、落雷抑制装置本体１、および、支柱構成体５ａ・５ｂが格納される格納部Ｆと、支柱５が固定される支柱支持部Ｈが設けられている。

また、前記基体５０の側部には連結フック５３が設けられており、この連結フック５３を介して牽引車等に連結されるようになっている。

前記固定手段Ｅは、本実施形態においては、基体５０の四隅に設置されたアウトリガによって構成されている。

この固定手段Ｅは、図３ないし図７に示すように、基体５０の四隅に設けられ、基体５０の上下動を行なう第１シリンダ５４と、この第１シリンダ５４を基体５０の側方へ出し入れする第２シリンダ５５とによって構成されている。

また、固定手段Ｅは、地面Ｄに載置されるとともに、上面に第１シリンダ５４が圧接固定される複数の安定板５６を備え、図３に示すように、これらの安定板５６は積層状態で基体５０上に格納されるようになされている。第１シリンダ５４と安定板５６は、ボルト止め等の締結手段により、一体に固定可能に構成されている。

そして、これらの安定板５６は、地面上に設置された状態で、その上面に第１シリンダ５４が圧接させられることにより、第１シリンダ５４と地面Ｄと接触面積を大きくして、第１シリンダ５４の姿勢を安定させるとともに、第１シリンダ５４と地面Ｄとの電気的な接続を良好なものするようになっている。
第１シリンダ５４は、車体重量を支えて安定板５６を通じて地面に圧力を加えると共に、第１シリンダ５４と安定板５６が機械的にロックされているため、次のような機能を発揮する。突風などにより、トレーラーの車体が傾くときに安定板の重さが「重し」となり車体が風で浮くことを防止する。大地との接地面積、設置圧力で地面と良好な電気導通を確保することと共に、「重し」として車体が浮くことを防止する、という二つの機能を発揮する。
さらに、安定板５６同士を6本のケーブルで互いに電気的に接続することで、4枚分の接地面積が同電位となり、これによりアース効果を向上させることができる。

前記支柱支持部Ｈは、本実施形態においては、基体５０の上面に重ね合わされる倒れ状態と、基体５０の上方へ向けられた起立状態との間で揺動可能な構成となされた支柱取付板５７を備えている。

そして、前記支柱取付板５７は、倒れ状態において上面となる面に、支柱５が垂直状態で固定されるようになされているとともに、倒れ状態において基体５０に固定されるようになされている。

さらに、本実施形態においては、前記支柱支持部Ｈの近傍に、支柱取付板５７に固定された支柱５に連結されて、この支柱５を上方へ立ち上げる起立機構Ｉが設けられている。

この起立機構Iは、基体５０上に揺動可能に設けられたブーム５８と、このブーム５８を基体５０に起立状態に保持する補助ブーム５９と、ブーム５８の揺動中心部に併設された巻上機６０と、この巻上機６０に巻回状態で格納されているとともに、ブーム５８の先端部に挿通されたワイヤ６１とによって構成されている。

前記補助ブーム５９は、ブーム５８の長さ方向の中間部に揺動自在に装着されて、その揺動端部が基体５０に係合させられることにより、ブーム５８を基体５０に対して起立状態に保持するようになっている。

また、前記ワイヤ６１は、図６に示すように、その先端部がブーム５８の先端部に挿通させられた後に、支柱５の中間部に着脱可能に連結されるようになっている。

ついで、このように構成された本実施形態の落雷抑制装置Ｚを設置する手順とともに、設置方法について説明する。

まず、基体５０を牽引車によって設置位置まで牽引する。
ここで、落雷抑制装置Ｚを、落雷抑制装置本体１および支柱５を基体５０に設けられた格納部Ｆに格納した状態で搬送することができる。
これによって落雷抑制装置をコンパクトに一体化して、落雷抑制装置の搬送作業を円滑なものとすることができる。

ついで、固定手段Ｅを構成する第２シリンダ５５を作動させて、第１シリンダ５４を基体５０の側部から外方に移動させる。

これより、基台５０上に格納されている安定板５６を取り出して、第１シリンダ５４の下方に配置した後に、第１シリンダ５４を伸長させてその下端部を安定板５６に圧接させることにより、基台５０を地面Ｄから浮かす。

この状態において、第１シリンダ５４が安定板５６の広い面積を介して地面Ｄに接触させられることにより、第１シリンダ５４が安定した状態に保持されるとともに地面Ｄに電気的に接続される。

ついで、図４に示すように、基台５０に格納されている支柱構成体５ａ・５ｂを取り出した後に、図５に示すように、これらの支柱構成体５ａ・５ｂを、テーブルＴ等を用いて同軸上に配置するとともに、これらの支柱構成体５ａ・５ｂを、連結手段５１によって同軸状に連結して支柱５を組み上げる。

ついで、図６に示すように、支柱支持部Ｈを構成する支柱取付板５７を起立位置に位置させるとともに、起立機構Ｉを構成するブーム５８を起立状態とした後に補助ブーム５９を基体５０に固定することにより、ブーム５８を起立状態に保持する。

さらに、図６に示すように、起立状態にある支柱取付板５７に支柱５を固定するとともに、ワイヤ６１の先端をブーム５６の先端を経て支柱５の中間部近傍へ引き回した後に、支柱５の中間部に位置する外方フランジ５１ａに固定する。

これより、巻上機６０によってワイヤ６１を巻き上げることにより、図７に示すように、支柱取付板５７を揺動させつつ支柱５を起立状態まで引き起こす。

ついで、支柱取付板５７を基体５０に固定することにより、支柱５を基台５０上に略鉛直状に保持する。
ここで、図７に鎖線で示すように、必要に応じ、支柱５の先端部と基体５０間を複数の緊張ワイヤ６２によって連結することにより、支柱５の揺らぎを拘束する。

以上の手順によって落雷抑制装置Ｚの設置を完了する。
そして、その設置作業が基体５０周りの地上の低地作業に集約することができ、この結果、設置作業を安全かつ簡便な作業とすることができる。

このように、落雷抑制避雷装置Ｚの設置に当たって、その設置位置を任意に調整することできるとともに、設置数も任意に設定することができる。
したがって、駐機数や駐機形態に応じて最適な設置が可能となる。

そして、落雷抑制装置Ｚの上空に雷雲が近づくと、地面Ｄがプラス電荷に帯電し、かつ、地面Ｄに基体５０や支柱５を介して電気的に接続されている第１電極体２もプラス電荷を帯びる。

このように第１電極体２がプラス電荷に帯電させられると、第１電極体２に対して電気絶縁状態で対峙されている第２電極体３がマイナス電荷に帯電させられることにより、この第２電極体３回りにマイナス電荷領域が形成される。

このマイナス電荷領域は、図１に鎖線で示すように、駐機された飛行機Ａの上空を覆うように形成されて、雷雲底部のマイナス電荷に対峙させられる。

これによって、駐機場Ｂ上方から雷雲へ向かうお迎え電流の発生を抑制して、駐機場Ｂすなわち飛行機Ａへの落雷を抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、落雷抑制装置Ｚの設置位置の自由度を高め、かつ、その搬出入を容易にすることができる。

なお、前記実施形態において示した各構成部材の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。

たとえば、支柱構成体５ａ・５ｂは２本に限らず三本以上とすることができる。

また、前述した外方フランジ５１ａとボルトナット５１ｂとからなる連結手段５１に代えて、図９に示すように、支柱構成体５ａ・５ｂの端部同士を嵌合させておき、この嵌合部分に、両支柱構成体５ａ・５ｂを貫通するボルト６３と、このボルト６３に螺着されるナット６４とによって両支柱構成体５ａ・５ｂの連結を行なうようにしてもよい。

さらに、図１０に示すように、複数の支柱構成体５ａ・５ｂを相互に嵌合可能に構成し、外側に位置させられる支柱構成体５ｂの端部に、径方向に変形可能な係止片６５を形成し、また、この係止片６５に連続する部位に螺子部６６を形成しておくとともに、螺子部６６に螺合させられる環状の押圧部材６７を設けておき、さらに、係止片６５の外面を、支持構成体５ｂの先端へ行くにしたがい漸次小径となる傾斜面とし、前記押圧部材６７の内面に、係止片６５の最小径よりも大きく、かつ、最大径よりも小さな内径を有する環状の押圧突条６８を形成した構成としておくことができる。

そして、押圧部材６７を図１０に矢印イで示すように回転させて、この押圧部材６７を同図に矢印ロで示すように支柱構成体５ｂの先端から離間する方向に移動させるとともに、押圧部材６７に形成されている押圧突条６８を係止片６５外面の大径部側へ移動させることにより、係止片６５を径方向の内側へ押圧変形させる。

これによって、係止片６５を内側に位置させられている支柱構成体５ｂの外面に圧接させて、両支柱構成体５ａ・５ｂを連結することができる。

１ 落雷抑制装置本体
２ 第１電極体
３ 第２電極体
３ａ 第２電極構成体
３ｂ 第２電極構成体
４ ナット
５ 支柱
５ａ 支柱構成体
５ｂ 支柱構成体
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
５０ 基体
５１ 連結手段
５１ａ 外方フランジ
５１ｂ ボルトナット
５２ 転動体
５３ 連結フック
５４ 第１シリンダ
５５ 第２シリンダ
５６ 安定板
５７ 支柱取付板
５８ ブーム
５９ 補助ブーム
６０ 巻上機
６１ ワイヤ
６２ 緊張ワイヤ
６３ ボルト
６４ ナット
６５ 係止片
６６ 螺子部
６７ 押圧部材
６８ 押圧突条
Ａ 飛行機
Ｂ 駐機場
Ｄ 地面
Ｅ 固定手段
Ｆ 格納部
Ｇ 隙間
Ｈ 支柱支持部
Ｉ 起立機構
Ｓ 電気絶縁層
Ｔ テーブル
Ｗ 溶接部
Ｚ 落雷抑制装置

Claims (9)

1. 以下の１）ないし５）の工程を含む落雷抑制装置の設置方法。
   １）落雷を抑制する主要部を構成する落雷抑制装置本体と、この落雷抑制装置本体を支持する支柱とを、導電体からなる基体に格納する工程。
   ２）前記落雷抑制装置本体および支柱が格納された前記基体を設置箇所へ搬送する工程。
   ３）前記基体を地面に固定する工程。
   ４）前記落雷抑制装置本体が装着された前記支柱を前記基体に立設固定して、前記落雷抑制装置本体を地面から所定高さに保持する工程。
   ５）前記基体を、板体を介して地面に接触させることにより、前記地面と電気的に接続する工程。
2. 前記２）の工程において、前記基体を、トレーラーを用いて構成し、このトレーラーを牽引車両によって牽引して設置箇所へ搬送することを特徴とする請求項１に記載の落雷抑制装置の設置方法。
3. 前記２）の工程において、前記基体を自走車両に搭載して設置箇所へ搬送することを特徴とする請求項１に記載の落雷抑制装置の設置方法。
4. 前記４）の工程において、支柱を複数の支柱構成体によって構成しておき、前記支柱を前記基体に立設固定するのに先立って、前記複数の支柱構成体を軸線方向に連結することによって所定長さの支柱を構成することを特徴とする請求項１に落雷抑制装置の設置方法。
5. 落雷抑制の主要部を構成する落雷抑制装置本体を所定高さに保持した状態で設置される落雷抑制装置であって、前記落雷抑制装置本体が装着される支柱と、この支柱が立設固定される搬送可能な基体と、この基体に設けられ、この基体を地面に固定する固定手段と、前記基体と地面とを電気的に接続する接地手段を備え、前記基体に、この基体の搬送時において前記落雷抑制装置本体や前記支柱が格納される格納部、および、前記支柱が立設固定される支柱支持部が構成され、前記基体および前記支柱が電導体によって形成されており、前記接地手段は、地面に接触可能な板体であることを特徴とする落雷抑制装置。
6. 前記基体が、牽引可能なトレーラーによって構成されていることを特徴とする請求項５に記載の落雷抑制装置。
7. 前記支柱が複数の支柱構成体によって構成され、これらの支柱構成体が連結手段によって軸線方向に連結される構成となされていることを特徴とする請求項５に記載の落雷抑制装置。
8. 前記連結手段が、前記支柱構成体の端部に設けられた外方フランジと、一方の支柱構成体に設けられた前記外方フランジと他方の支柱構成体に設けられた前記外方フランジとを締結するボルトおよびナットによって構成されていることを特徴とする請求項７に記載の落雷抑制装置。
9. 前記複数の支柱構成体が相互に嵌合可能に構成され、前記連結手段が、外側に位置させられる支柱構成体の端部に設けられた径方向に変形可能な係止片と、外側に位置させられる支柱構成体に装着され前記係止片を内側に位置させられる支柱構成体の外面に圧接させる押圧部材によって構成されていることを特徴とする請求項７に記載の落雷抑制装置。