KR200330621Y1 - 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치에 관한 것이다.

본 고안의 실시 예에 따른 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치는, 방사상으로 배열되고, 다수의 스테인레스 철선으로 이루어진 스플라인, 스플라인의 한 끝단을 서로 모아 고정용 아답터 홈에 넣어 스플라인이 빠지질 않게 고정하고, 코아의 상단부와 고정접속하고, 코아는 4내지 8 가닥의 스테인레스 철선을 꼬아 형성되고, 코아의 상단부에 스플라인을 지지 고정하며, 외측 방사상으로 설치되는 다수의 필라멘트는 고정하기 위해, 상기 코아와 동시에 꼬여지며, 코아의 외측 방사상으로 배열된 필라멘트는 상기 코아의 중간 전체에 고르게 배열되고, 코아의 하단부에 피뢰침을 피뢰침 장착 베이스에 체결 고정하기 위한 나사산이 형성된 지지 아답터로 이루어진 피뢰침, 및

상기 피뢰침을 견고하게 지지고정하기 위해 원판의 금속으로 이루어지고, 볼트 등으로 고정하기 위한 볼트 구멍을 갖는 피뢰침 장착 베이스를 포함한다.

Description

대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치{STATIC DISCHARGE DISSIPATION TYPE LIGHTING DETERRENT APPARATUS}

본 고안은 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치에 관한 것이다. 보다 상세히 설명하면, 본 발명은 복수개의 스플라인 볼 형태의 피뢰침과 복수개의 침을 갖는 브러시 형태의 피뢰침을 상호 결합하여 대지(지표면)상에 존재하는 정전하 즉, 정전하를 대기중으로 효과적으로 분산함으로써, 피뢰 장치가 설치된 건물 또는 구조물 주위의 공간전하에 의해 형성된 전계를 약화시키고, 이 전계약화로 인해 피뢰 장치가 설치된 건물 또는 구조물 주위에서의 낙뢰의 발생을 근본적으로 억제시키기 위한 피뢰침을 갖는 피뢰 장치에 관한 것이다.

낙뢰는 일반적으로 마이너스(-) 전하를 갖는 뇌운과 이에 대응하여 대재상에는 플러스(+) 전하로 대전되는 대지 정전하가 존재한다. 뇌운에 의해 형성된 마이너스(-) 전하량은 뇌운의 전하량에 대응하여 플러스(+)전하로 대전된 대지사이에는 전계가 형성하고, 이러한 전계가 일정한 조건이 되면 즉, 도전체가 뇌운과 대지사이에 존재하면 방전 현상이 발생하는 데, 이 방전 현상을 지칭하는 것이다.

도 5는 종래의 일반적인 피뢰침을 도시한 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 일반적인 피뢰침은 낙뢰를 흡수하여, 대재상에 매립된 접지봉을 통해 땅속으로유도하여 소멸시키는 작용을 한다. 이러한 종래의 피뢰침은 피뢰침의 성능이 매우 좋을지라도, 낙뢰가 전압이 수억 V에 이르고, 전류값이 최고 약 2만 A에 달하며, 온도가 약 3만 K 되기 때문에, 자칫 잘못하면, 건물, 사람, 전자 장비 등에 막대한 손실을 초래하게 된다.

도 6은 종래의 이온방사형 피뢰침을 도시한 도면이다. 이러한 이온방사형 피뢰침은 한국특허 제 10-246084호에 상세히 개시되어 있다. 이러한 이온방사형은 뇌운에 의해 형성된 대지상의 전하를 뇌운의 강도에 따라 자동적으로 방사되어 낙뢰시 발생하는 하향리더의 에너지를 수집하는 원리로 즉, 주위에 발생되는 낙뢰를 피뢰침으로 끌어들이는 역할을 수행한다. 이러한 이온방사형 피뢰침 역시 일반피뢰침과 같이 막대한 손실을 초래하게 된다. 또한, 낙뢰 카운터를 반드시 설치하여야 하는 등 장치가 복잡하고, 단가가 비싸며, 설치 높이가 높아, 고도 제한 등 여러 가지 제약 조건이 있을 뿐만 아니라, 건축물 등 미관에도 좋지 않다.

도 7은 종래의 브러시형 피뢰침을 도시한 도면이다. 이러한 브러시형 피뢰침은 미국 특허 Des. 339,306호(한국법상 의장에 해당함)에 도시되어 있는데, 그 동작 원리는, 뇌운이 건물 또는 통신탑 등의 구조물에 접근하는 경우, 대지의 전계가 건물 또는 구조물에 집중되는 것을 피뢰침에 형성된 브러시형 피뢰침에 형성된 다수의 필라멘트를 통해 대지의 전하를 대기중으로 분산하여 공간 전하층을 형성함으로써, 뇌운과 대지상에 전계를 약화시켜 낙뢰의 원인을 제거한다.

그러나 뇌운의 형성은 고도 및 지형에 따라 다르고 바람의 영향이 심하기 때문에 인근에 낙뢰가 발생이 될 경우에 하강하는 리더에 의해 대지상의 정전하는 브러쉬형 피뢰침을 통해 분산되나 그중 대부분의 전하는 피뢰침상부에 뾰쪽하게 구성된 부분에 집중하게 되어 일반 피뢰침과 같이 유도기능을 하게된다.

도 8은 종래의 스플라인 볼형(spline ball type) 피뢰침을 도시한 도면이다. 이러한 스플라인 볼 형 피뢰침은 미국 특허 제 5,073.678호에 상세히 개시되어 있다. 기본 피뢰침의 피뢰봉의 수 및 방향을 여러 방향으로 분산함으로써, 이온화 전류를 최대로 발생시켜 대지상의 정전하를 대기중으로 이동 분산하므로써 브러쉬형 피뢰침과 같이 뇌운과 대지상의 전계를 약화시켜 낙뢰발생을 근본적으로 억제하기 위한 것이다.

뇌운과 대지간 전계가 약화시켜 낙뢰발생을 근본적으로 방지하기 위해서는 대지 정전하를 최대한 많이 분산시켜야 하며 이는 최대한 분산점(점전하 이동특성: 뾰쪽한 곳으로 이동하려는 성질)을 구성하여야 하나 스플라인 볼형은 수십 개로 한정되어 동일면적을 방지하기 위해서는 수개의 스플라인 볼형을 설치해야 하는 단점이 있다.

뇌운과 대지사이에 형성되는 전계는 점전하에 의해 형성되므로 상하로 형성되는 수직적인 전계와 뇌운의 형성형태에 따라 상호 작용하는 전계는 상하 수직이 아닌 좌우로 형성되는 비 수직적인 전계가 공존하고 있음에도 불구하고, 이러한 종래의 각각의 피뢰침은, 낙뢰의 수직적인 전계에 의해 발생되는 낙뢰 방지 또는 보호 기능을 갖고 있으므로, 비 수직적인 전계에 대한 낙뢰 방지 또는 보호기능이 상대적으로 취약한 단점을 갖는다. 즉, 종래의 각각의 피뢰침들은 회전구체법에 의한 보호범위가 축소되는 단점을 갖는다.

최근 이동 통신 기술 등, 통신 기기 등의 발달로 인해, 고성능의 피뢰침에 대한 필요성은 점점 더 증대되어 가고 있다.

본 고안은 제조 단가가 저렴하고, 시공 및 유지보수가 용이한 피뢰장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 고안은 낙뢰 발생의 원인인 대지상의 전하를 보다 효과적으로 대기로 분산하여, 공간 전하층을 형성함으로써, 낙뢰의 원인을 사전에 제거하는 피뢰침을 제공하기 위한 것이다.

더욱이, 본 고안은 정전하 이동특성을 이용하여 다량의 포인트(Point)를 구성하여 정전하 분산기능을 극대화시켜, 뇌운과 대지 사이의 전계를 약화시킴으로써, 수직적인 전계뿐만 아니라 비 수직적인 전계에 의한 낙뢰의 발생 원인을 근본적으로 제거하는 피뢰침을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치의 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치의 정면도

도 3은 도 2에 도시한 피뢰침의 사용전 정면도,

도 4는 본 고안에 따른 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치의 피뢰침 장착

베이스를 도시한 사시도,

도 5는 종래의 기술에 따른 프랭클린 피뢰침을 도시한 도면,

도 6은 종래의 기술에 따른 이온방사형 피뢰침을 도시한 도면,

도 7은 종래의 기술에 따른 브러시형 피뢰침을 도시한 도면,

도 8은 종래의 기술에 따른 스플라인형 피뢰침을 도시한 도면,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스플라인 2 : 고정용 아답터

3 : 코아 4 : 필라멘트

5 : 지지 아답터 6 : 나사부

11 : 고정구 체결 볼트 12 : 볼트 구멍

13 : 접지 케이블 14 : 접지케이블 고정구

15 : 암나사부 100 : 피뢰침

110 : 피뢰침 장착 베이스

본 고안의 실시예에 따른 대지 정전하 방전분산형 피뢰침은, 방사상으로 배열되고, 다수의 스테인레스 철선으로 이루어진 스플라인, 스플라인의 한 끝단을 서로 모아 고정하고, 코아의 상단부에 고정 접속되는 고정용 아답터, 4내지 8 가닥의 스테인레스 철선을 꼬아 형성된 코아와, 상단부에 스플라인을 지지 고정하며, 외측 방사상으로 다수의 필라멘트를 고정하기 위해 상기 코아와 동시에 꼬여지며, 코아의 외측 방사상으로 배열된 필라멘트, 상기 코아의 중간부분에 고르게 배열되고, 하단부에 피뢰침을 피뢰침 장착 베이스에 체결 고정하기 위한 나사산이 형성된 지지 아답터로 이루어진 피뢰침, 및

상기 피뢰침을 견고하게 지지고정하기 위해 원판의 금속으로 이루어지고, 볼트 등으로 고정하기 위한 볼트 구멍을 갖는 피뢰침 장착 베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 스플라인은 직경 0.5 내지 1mm 정도이고, 길이가 약 20 내지 40cm 정도의 스테인레스 철선, 약 50 내지 100개로 이루어진다.

또한, 상기 코아는 직경이 3mm 정도인 4가닥의 스테인레스 스틸 선을 꼬아서 형성되는 것이 바람직하다.

바람직하게 필라멘트는 직경이 0.1mm정도인 스테인레스 철선 약 1500 내지 2500개를 상기 코아와 동시에 꼬아 방사형으로 고정되고, 필라멘트의 선단을 45도 방향으로 잘라 끝이 뾰쪽하게 만들고, 길이는 약 5내지 10㎝정도이다.

(실시예)

이하, 본 고안의 한 실시예에 대해 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 고안에 따른 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치의 사시도이고, 도 2는 피뢰 장치에 사용되는 피뢰침의 정면도이며, 도 3은 도 2에 도시한 피뢰침의 사용전 정면도이고, 도 4는 피뢰 장치의 피뢰침 장착 베이스를 도시한 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 고안의 한 실시예에 따른 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치(200)는 크게 피뢰침(100) 및 피뢰침 장착 베이스(110)로 이루어져 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 피뢰침(100)은 간략히 설명하면, 뇌운과 대지 사이의 전계를 약화시킴으로써, 수직적인 전계뿐만 아니라 비 수직적인 전계에 의한 낙뢰의 발생 원인을 근본적으로 제거하기 위해, 도 8에 도시한 스플라인 볼 타입의 피뢰침과 도 7에 도시한 브러시형 피뢰침을 조합한 것임을 알 수 있다.

다시 말하면, 뇌운과 대지사이에 형성된 전계는, 뇌운이 건물 또는 통신탑 등의 구조물에 접근하는 경우, 대지의 전계가 건물 또는 구조물에 집중되는 것을 피뢰침에 형성된 브러시형 피뢰침에 형성된 다수의 필라멘트의 포인트 및 스플라인형 피뢰침에 형성된 다수의 스플라인의 포인트를 통해 대지의 전하를 대기중으로 분산하여 공간전하층을 형성함으로써, 낙뢰의 원인을 제거한다.

엄밀하게 말하면, 뇌운과 대지 사이에 형성된 전계는 수직적인 전계와 비 수직적인 전계로 이루어져 있다. 이중 수직적인 전계는 본 고안의 피뢰 장치(200)의 피뢰침(100)의 상단에 설치된 다수의 스플라인의 포인트를 통해 대지의 전하를 대기중으로 분산하고, 비 수직적인 전계는 상기 피뢰침(100)의 하단에 설치된 다수의 필라멘트의 포인트를 통해 대지의 전하를 대기중으로 분산시켜 공간전하층을 형성함으로써, 낙뢰의 원인을 제거한다.

도 2에 있어서, 피뢰침(100)은 스플라인(1), 고정용 아답터(2), 코아(3), 필라멘트(4), 지지 아답터(5), 및 나사부(6)로 이루어져 있다.

스플라인(1)은 직경 1mm 정도이고, 길이가 약 25cm 정도인 스테인레스 철선, 여기서 전하이동을 효과적으로 하기 위하여 스플라인의 끝단은 45도 방향으로 절단하며, 약 60개로 이루어진다. 고정용 아답터(2)는 스플라인(1)들을 고정하고, 또한 코아(3)의 상단부에 용접 등의 방법으로 고정 접속된다. 즉, 다수의 스플라인(1)으로 사용되는 스테인레스 철선은 한쪽 끝 부분을 고정용 아답터(2)에 삽입하고, 고정용 아답터(2)의 하부에서 코아(3)와 태그용접 등의 방법으로 고정된다.

이러한 방법으로 형성된 스플라인(1)은, 피뢰 장치(200)를 건물 또는 구조물에 설치하기 전에는 도 3에 도시한 바와 같이, 직선의 형태이지만, 피뢰 장치(200)가 설치되면, 도 1 또는 도 2에서와 같이 반구형의 방사상으로 배열된다.

코아(3)는 직경이 3mm 정도인 4가닥의 스테인레스 스틸 선을 꼬아서 형성되고, 상부에 스플라인(1)을 견고하게 지지 고정하는 기능을 갖는다. 필라멘트(4)는 직경이 0.1mm정도인 스테인레스 철선 약 1500개를 코아(3)와 동시에 꼬아 방사형으로 고정되도록 형성된다. 여기서, 필라멘트(4)는 방사상의 끝을 45도 방향으로 잘라 끝이 뾰쪽하게 만들고, 필라멘트(3)의 길이는 약 10㎝정도가 바람직하다.

지지 아답터(5)는 코아(3) 및 코아에 방사상으로 형성된 필라멘트(4)를 용접 등으로 고정된다. 지지 아답터(5)의 하단에 나사산이 형성된 나사부(6)가 형성되어, 피뢰침 장착 베이스(100)의 암나사부(15)에 삽입되어 고정되도록 함으로써, 피뢰침(100)이 피뢰침 장착 베이스(110)에 견고하게 고정되도록 한다.

피뢰침 장착 베이스(110)는 원형의 철판으로 이루어지고, 피뢰침(100)을 지지 고정하기 위한 암나사부(15)가 일체로 형성되고, 피뢰침 장착 베이스(110)를 바닥면에 견고하게 고정하기 위한 볼트 구멍(13)이 형성되어 있다. 접지 케이블(14), 접지케이블 고정구(11) 및 고정구를 체결하기 위한 볼트(12)에 의해 피뢰침 장착베이스(110)에 고정된다.

본 고안의 한 실시예에 따르면, 제조 단가가 저렴하고, 시공 및 유지보수가 용이한 피뢰장치를 제공할 수 있다.

본 고안의 한 실시예에 따르면, 또한 낙뢰 발생의 원인인 대지상의 전하를 보다 효과적으로 대기로 분산하여, 공간 전하층을 형성함으로써, 낙뢰의 원인을 사전에 제거할 수 있다.

본 고안의 한 실시예에 따르면, 또한 점전하 이동특성(Point Discharge)을 이용하여 다량의 포인트(Point)를 구성하여 대지 정전하 분산기능을 극대화시켜, 뇌운과 대지 사이의 전계를 약화시킴으로써, 수직적인 전계뿐만 아니라 비 수직적인 전계에 의한 낙뢰의 발생 원인을 근본적으로 제거할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에서 본 발명을 보다 명확히 설명하기 위해 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아님을 인식하여야 한다. 본 발명의 명세서를 읽은 본 분야에 속하는 통상의 기술자들이라면, 본 발명의 변형 및 변경은 매우 용이할 것으로 생각되며, 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구의 범위에 의해서만 한정된다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (6)

1. 방사상으로 배열되고, 다수의 스테인레스 철선으로 이루어진 스플라인, 스플라인의 한 끝단을 서로 모아 고정용 아답터 홈에 넣어 스플라인이 빠지질 않게 고정하고, 코아의 상단부와 고정접속하고, 코아는 4내지 8 가닥의 스테인레스 철선을 꼬아 형성되고, 코아의 상단부에 스플라인을 지지 고정하며, 외측 방사상으로 설치되는 다수의 필라멘트는 고정하기 위해, 상기 코아와 동시에 꼬여지며, 코아의 외측 방사상으로 배열된 필라멘트는 상기 코아의 중간 전체에 고르게 배열되고, 코아의 하단부에 피뢰침을 피뢰침 장착 베이스에 체결 고정하기 위한 나사산이 형성된 지지 아답터로 이루어진 피뢰침, 및

   상기 피뢰침을 견고하게 지지 고정하기 위해 원판의 금속으로 이루어지고, 볼트 등으로 고정하기 위한 볼트 구멍을 갖는 피뢰침 장착 베이스

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스플라인은 직경 0.5 내지 1mm 정도이고, 길이가 약 20 내지 40cm 정도의 스테인레스 철선, 약 50 내지 100개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 코아는 직경이 3mm 정도인 4가닥의 스테인레스 스틸 선을 꼬아서 형성되는 것을 특징으로 하는 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 필라멘트는 직경이 0.1mm정도인 스테인레스 철선 약 1500 내지 2500개를 상기 코아와 동시에 꼬아 방사형으로 고정되는 것을 특징으로 하는 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 스플라인은 방사상의 끝을 45도 방향으로 잘라 끝이 뾰쪽하게 만들고, 길이는 약 20내지 40㎝정도인 특징으로 하는 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 필라멘트는 방사상의 끝을 45도 방향으로 잘라 끝이 뾰쪽하게 만들고, 길이는 약 5내지 10㎝정도인 특징으로 하는 대지 정전하 방전분산형 피뢰 장치.