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資料を見る - 落雷抑制システムズ
震災対策展 地球温暖化による極端現象の増加に対応した 落雷対策の新しい流れ 2016年 2月3日 （株）落雷抑制システムズ 松本敏男 会社案内 (株）落雷抑制システムズ 落雷を抑制することで社会貢献を目指す 雷を落としにくいＰＤＣＥ避雷針 会社案内 （株）落雷抑制システムズについて 落雷対策を 「落雷の抑制」 で解決しようとする日本唯一の専門会社 メンバーは3名 創業7年目の会社 取得特許 19件(避雷針 その他） 落雷対策、消エネ対策、自然回生エネルギーの活用 数量 などが得意分野 売上高 350 160,000,000 295 300 250 140,000,000 120,000,000 214 100,000,000 200 80,000,000 150 109 60,000,000 100 50 40,000,000 46 2 12 2010年 2011年 20,000,000 0 0 2012年 2013年 2014年 2015年 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 ２０１５年１０月末現在 今後の社会の変化 自然 社会 経済 地球温暖化による極端現象の増加 企業の社会的責任の増加 エネルギー問題 自然災害に強い建築物への期待 セキュリティへの関心の高まり 省エネだけでなく、自然エネによる自 家発電 防災対策 地震対策は当然 消費者のクレームが強くなる 新たに 「落雷対策/浸水対策」 ＩＣＴ化で雷電流に脆弱な社会 エネルギーの自給自足/地産地消が 重要 ゼロエネ 付帯設備が豪華になり、事故があ れば被害も大きくなる 「事後の対処」 より 「事前予防」 の時代 落雷した後の対策「保安器（SPD)」 より 落雷させない対策「PDCE」 マンション、オフィスビルの付加価値の向上に寄与する (株） 落雷抑制シスタムズの回答 自然 経済 社会 高層ビルを利用した自立発電 落雷し難い「ＰＤＣＥ避雷針」 落雷被害を少なくする 棟上導体型 ＰＤＣＥ避雷針 落雷抑制型避雷針 関連特許 11件 落雷抑制型避雷針 水平型 特許 5780566 意匠登録 2件 商標登録 15件 落雷防止型風力発電用羽根 風力発電用 落雷抑制型 羽根 雨傘の水滴除去装置 特許ビジネス 高層ビルでの風力自家発電 特許 5635652 その他 出願中1件 特許実施権の譲渡 特許8件 従来の避雷設備について 問題 避雷針は、何故、針なのでしょう？ 答え 尖らせて放電し易くしている 地面の正電荷を上空の雷雲低部【負電荷】 目がけて放電 放電の方向 下から上に 上からの放電【先行放電】と結びついて放電路 を形成し、雷雲からの電荷を呼び込む 避雷針 と呼ぶより 被雷針 今までの落雷対策 だけで十分なのか？ 外部雷対策 避雷設備に落雷を 呼び込む 内部雷対策 + 保安器、耐雷トランス でサージをカット 問題点 1. 避雷設備に落雷しない 2. 雷電流の処理 内部雷対策 なるべく落雷を招かない + 保安器、耐雷トランス でサージをカット 落雷と言えば避雷針 その歴史と問題点 130年 １７５２ 137年 1847 1878 1899 2015 エジソン誕生 1853 黒船来航 従来の対策 避雷針の発明 ベンジャミン・フランクリン ( １００ドル札の肖像） エジソン電気照明会社 マルコーニ 無線電信 現代文明は電力依存 電力/情報ネットワーク時代 では、ワザワザ落雷を発生さ せれば副作用が問題になる オイル・ランプ 避雷針 電気製品に 雷電流(20kA~100kA) は強過ぎる 避雷針に誘導 雷を積極的に落とす対策 2016/2/3 なるべく落とさない対策が必要 Copyright LSS 2015 9 落雷を誘導しても意味がない （１） 落雷を避雷針に誘導しても雷電流の副作用が大きく解決にならない ９割のビルは、ビルの鉄骨構造を接地に 用いている 雷電流は、ビル鉄骨を分岐して流れ、 付帯設備に影響する 避雷針は、建物の保護が目的 付帯設備は、護れない 2016/2/3 Copyright LSS 2015 10 落雷を誘導しても意味がない （２） ビルの中には 数百km 単位で 配線がされ ている 鉄骨付近を並走する配線には誘導電流が流れ、機器に異常をきたす 2016/2/3 Copyright LSS 2015 11 地球温暖化の影響 地球温暖化説 IPCC (気候変動に関する政府間パネル） 温暖化ガスの影響で地球に熱がこもる 温暖化ガスの影響で気温が上昇すると飽 和水蒸気量が増え、雲の量も増える 地球寒冷化説 太陽の研究者 太陽黒点の減少に伴い太陽風が弱小化し、宇宙線 が増大。 宇宙線が水蒸気をイオン化して雲が増大 温暖化説 地球温暖化による気温上昇 飽和水蒸気量が増加 水蒸気のエネルギー 積乱雲を発生させる爆薬 寒冷化説 太陽黒点の不活発化 太陽風の減少 宇宙線の増加 極端現象の増加 雲ができ易い 落雷被害の増加 今後の天候の変化は今までの経験則の延長には無い 気候変動はお金になる 商機に群がる企業50社 １．熱帯化 感染症を媒介する蚊対策 虫よけ成分入りの特殊繊維 暑さに強い種子 ２．温暖化 ＣＯ２を減らすＥＶ 再生可能エネルギー ＣＯ２を減らすバイオ燃料 ＣＯ２回収/貯蔵 ＣＯ２吸収セメント ３．火山噴火 遠隔監視 災害シミュレーション ４．干ばつ 干ばつ保険 ５．スーパー台風 異常気象観測 ６．ゲリラ豪雨 異常気象観測 浸水防止 7．大洪水 異常気象予測 河川の氾濫監視 災害対応住宅 8．豪雪 豪雪観測 2016/2/3 フマキラー、アース製薬、大日本除虫菊、関西ペイント インセクトシールドジャパン サカタの種 トヨタ、日産、ホンダ シャープ、パナソニック、京セラ、丸紅 ユーグレナ 東芝、三井物産、三菱重工、日揮 鹿島 ＡＬＳＯＫ、応用地質、明星電気、セコム 川崎地質、日立パワーシステムズ、清水建設、国際航業 損保ジャパン日本興亜 ＮＥＣ，日立、富士通、ウェザーニュース ＮＥＣ，日立、富士通、ウェザーニュース 文化シャッター、三和シャッター ＮＥＣ，日立、富士通、ウェザーニュース ＮＴＴドコモ、ＮＴＴデータ、ＮＴＴ東日本、日本ユニシス 積水化学、ＬＩＸＩＬ、ミサワホーム、ＹＫKAP，旭化成ホームズ ウェザーニュース Copyright LSS 2015 16 落雷、気候変動で2100年までに50%増も 米研究 【AFP＝時事】 森林火災や死亡事故の原因となり得る落雷の発生件数は、気候変動が原因で今世紀末までに50％ほど増加する可能性があるとの 研究論文が、米科学誌サイエンス（Science）に掲載された。 米カリフォルニア大学バークレー校（University of California, Berkeley）などの研究チームが発表したこの論文は、地球温暖化が2100 年までにどのように進行するかを予測する11種類の異なる気候モデルに、降水量と雲の浮力の測定値を適用した結果に基づくもの となっている。 同大の気象学者、デービッド・ロンプス（David Romps）氏は、温暖化が進むにつれ、雷雨の規模はますます爆発的になると述べる。 「温暖化が原因で、大気中に含まれる水蒸気の量は増加する。『燃料』が増えるほど、点火した時に爆発の規模が大きくなる可能性 があるのと同じだ」雷が受ける影響についてのこれまでの推算では、降水量との密接な関連性がない間接的な手法が用いられてい た。そこから導き出された結果は、温暖化で気温が1度上昇するごとに、雷の発生数が5～100％の範囲で増加するというものだっ た。 一方、今回の最新研究では、大気中の空気を上昇させるエネルギーと降水率とを合わせて考慮する手法に基づいている。 研究チームは、無線機付き気象観測機器（ラジオゾンデ）を搭載した気球を米国各地で上げ、対流有効位置エネルギー（Convective available potential energy、CAPE）を1日に2回測定した。 ロンプス氏は「CAPEは、大気にどの程度の『爆発性』があるかの尺度にな る」と説明し、「今回の研究で、降水量とCAPEを組み合わせて用いることで雷を予測できるとの仮説を立てた」と続けた。 米国立測候所（National Weather Service、NWS）の観測データを用いて試算した結果、降水量とCAPEを知ることで、約77％の落雷の 変動を予測できることを研究チームは明らかにした。 「落雷の予測を行う上でこの手法がいかに信じられないほど有効に機能するかに、われわれは非常に驚いた」とロンプス氏は話し た。 ■落雷の増加 降水量とCAPEという2つのパラメーターを複数の気候モデルに適用した結果、世界の平均気温が1度上昇するごとに、落雷が約12％ 増加することが分かった。気温が今世紀末までに4度上昇すると、落雷は50％近く増加することになるという。落雷は現在、世界で年 間2500万回発生している。 落雷の発生数が増加すると、死傷者が増える可能性がある上、自然や野生動物に破壊的な影響が及ぶ恐れも生じる。 落雷率の増加が原因で、乾燥した森林地帯で起きる山火事の件数が増加し、多数の鳥や他生物が全滅したり、近隣の住民が危険 にさらされたりする結果を招く恐れがある。 2016/2/3 Copyright LSS 2013 17 落雷の発生と ＰＤＣＥ避雷針の原理 落雷の発生メカニズム 定量的な事実 １） 1キロモル当たりの平均分子量の重さ比較 空気 （窒素 ７５％ 酸素２５％） 28 x 0.75 + 32 x 0.25 = 29 水蒸気の重さ 1 x 2 +16 = 18 ２） 氷結温度 ３） 氷結の高度 －10℃ 以下 7000m 以上 真夏の富士山頂 気温1桁 気温の低減率 6℃/1000m 富士山頂から3000m以上でないと －10℃にならない ⇒ 高度は？ 3660 + 3000 ⇒ およそ7000m以上 冬季にはシベリアからの－40℃の寒気団 1000m以下でも －10℃ ４） 雲放電 80% 対地放電 20% ５） 放電の距離と電流の強さ 【諸説あり】 100KA 200m 程度 朝日新聞 から引用 2016/2/3 Copyright LSS 2015 空気中のエアロゾルの分布状態による ギザギザの進路 ⇒ ステップト・リーダ19 積乱雲による雷（熱雷） と 界雷（前線の移動に伴う雷） 宇宙への放電 ( スプライト） 雲中では上昇気流による上昇する氷の粒と 落下する氷の粒の間で摩擦電気が発生 ++++++ 雲放電 【雲中、雲間】 7000m 落雷が発生する時の電界強度は、通 常の1千倍程度まで上昇する 冬季雷 （正極性と負極性が混じる） /界雷 低高度では 風の影響 -------- マイナス１０℃ 以下 で雹（ヒョウ)が発生 夏季雷 （負極性が主体） 3000m 風 －１８℃ ++++++ 富士山頂 真夏 ５℃ 1000m ---------- 寒冷前線 正極性落雷 -------- ++++++ -------- +++++++ -------- 地面の電荷 【通常はマイナスであるが雷雲の直下にはプラスが誘起される】 2016/2/3 Copyright LSS 2015 20 PDCE の原理 (1) ------------金属球 2016/2/3 はく検電器 Copyright LSS 2015 21 PDCE の原理 (２) - - - - - -- - -- -- -- -- - - ------ ------ --- --- --- ------ -------- ------ ------ ------ ------ + + + + + -----+ + + + ＋ ＋ ＋ ＋ 負電荷を持つ雨粒 大気中は負電荷が浮遊 PDCE上部電極の正電荷は中和さ れてしまう ------------+ + + + ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 初期状態は上部 電極に正電荷が 誘導される ＋ ＋ ＋＋＋ ＋ ＋＋＋ ＋ ＋ ＋ 2016/2/3 Copyright LSS 2015 22 電界強度が変化すると言う事は ＋ ＋ ＋ 雷雲 － － － 電界の変化があれば、 微量電流が流れるの も同じで、上部電極は マイナスになる ＋ ＋ ＋ － － － 雷雨の場合 晴天の場合 2016/2/3 － － － Copyright LSS 2015 23 PDCEの原理 （3） どこに放電しているか（実証） 上部電極 放電痕が少ない ------- 下部電極 + + + + 放電痕が多い ＋ ＋ 2016/2/3 ＋ ＋ Copyright LSS 2015 24 PDCEの原理 （4） 時間軸で見ると 落雷発生のステップ 先行放電 お迎え放電 落雷の発生 ＳＰＤ 耐雷トランス 落ちた後始末 大電流との闘いは大変 これは自然 現象で防げ ない 先行放電 帰還電流 放電路の形成 発生したら、ほぼ手遅れ × お迎え放電を発 生させない 放電路が形成さ れない 放電自体が発生しない 時間の経過 2016/2/3 Copyright LSS 2015 25 落雷とそれを防ぐ仕組み 従来避雷針との相違 プラス電荷 雷雲 マイナス電荷 マイナスとプラスで結びつく マイナスはマイナスに寄 りつかない プラス電荷 マイナス電荷 大地 従来の避雷針＝「被雷針」 落とすための設備 PDCE避雷針 ＝ 本当の避雷針 なるべく落とさない PDCE避雷針は、「建築基準法」に適合する避雷設備です （１） 避雷設備の目的 雷撃を受けた時に安全に雷電流を大地に拡散する 1) 上部電極、下部電極のどちらに雷撃を受けても雷電流を大地に流します 2) 材質とその厚さも、基準の最小断面積を遥かに越える、より厚い素材で作られています もし、落雷しても ほとんどが、下部電極に落雷しますが、 上部電極に落雷しても、内部のエアギャップにより 雷電流は、下部電極に流れます 接地工事は必ず必要です。 PDCE避雷針は、「建築基準法」に適合する避雷設備です （２） 避雷設備の「受雷部」 突針 建築基準法では必要 ない機能 雷撃をなるべ く受けない 必要ないのであるか ら敢えて強調しない 建築基準法で求めるもの ＰＤＣＥ 建築基準法適用外の 場合にのみ強調する 1:5 の保護範囲 雷撃を受け た時に雷電 流を安全に 大地に拡散 する 雷撃を受け た時に雷電 流を安全に 大地に拡散 する 突針もＰＤＣＥのベース機能 は同じです 建築基準法遵守 保護領域は、突針も ＰＤＣＥも同じ ２０１５年のハイライト NETIS の認定 を取得 国土交通省 新技術提供システム NETIS KT-140117-A LSS-SM-01 ©落雷抑制システムズ 第4版 第６刷 内閣府・防災推進協議会 一般社団法人 防災安全協会 推奨品 今までの累計印刷 ５万部 ７社 ２. ２０１５年のハイライト 日経コンストラクション ＮＥＴＩＳ 特集 ＮＥＴＩＳ 国土交通省 新技術情報提供システム 国土交通省が認定した新技術についての 情報を広く伝えるシステム ＰＤＣＥをどの様に活用するか？ スマート・ハウスでの落雷対策 今までの電力供給 今後の電力供給 【リッチになる傾向】 落雷で壊れるのは電化製品だけ 落雷で電化製品のみならずＥＶまで壊れる 制御可能な柱上変圧器 柱上変圧器 太陽光発電パネル ＰＶ 電化製品 スマート・メータ エネファーム 電化製品 EV / PHEV 大容量電池 落雷で被害を受ける製品が増加する 落雷した後の対策だけで十分か？ 落雷した後の対策でなく、落雷を受けない対策が必要 2016/2/3 ＨＥＭＳ マンション/オフィスビル での落雷対策 付加価値の高さで勝負 （防災+防雷）ビル 防災ビル 普通のビル 2016/2/3 免震装置 + 電源バックアップ 落雷被害にも対処 棟上げ導体型PDCE 建物への落雷をどの様に解決できるのか？ （建築基準法による避雷設備）は既に完備 落雷させるための設備 ＋ PDCE避雷針を付加的に追加 なるべく落雷させないための設備 棟上導体 + 避雷針 法的には十分 棟上げ導体 + 四隅の PDCE-Junior 通常避雷針の PDCEに交換 総額 5台で 250万円 ＋ 工事費用 2016/2/3 Copyright LSS 2015 34 建築物側に必要なもの 屋上の４隅に支持管を建てるための土台 積極的落雷対策のあるビルであれば安心 建設会社様 • 安全/安心を追及する企業イメージの向上 • 温暖化対策のためのリスクマネジメントの実施 オーナ様 • 資産価値の向上 • • 火災保険料の低減 ⇒ 火災保険 ＡＩＵ保険 では、ＰＤＣＥを設置すると安くなる 小額の投資で大きな見返り ⇒ 建築基準法による落雷対策だけのビルとの差別化 テナント様 • • 停電でシステムが停止すれば、最悪、事業継続にも影響 賃料が高くても、安全、安心を選択 ビル管理会社様 • 落雷事故の後始末から解放される 2016/2/3 Copyright LSS 2015 36 効果はあるのか？ 該当区域の年間落雷数 STA”Les Pardines"GSM 中継アンテナ半径２km内の落雷数 INT社 （フランス Ｍｅｔｅｏｒａｇｅ社観測データとＳＴＡ社情報による） 年 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 合計 １ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ２ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ３ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ４ 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 2 ５ 3 0 1 1 1 0 4 9 1 0 0 0 4 24 ６ 0 1 13 1 0 8 5 0 6 5 12 0 10 61 ７ 0 4 1 1 11 13 13 17 1 15 0 1 14 91 ８ 7 11 3 2 1 22 5 53 7 2 2 0 0 115 ９ 2 4 1 1 0 8 15 6 11 4 1 0 0 53 １０ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 １１ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 １２ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 年間計 13 20 20 6 13 52 42 85 26 26 15 1 28 347 雷日数 10 該当施設 1 落雷数 9 9 6 3 16 5 8 9 10 3 1 7 96 2 1 1 1 2 0 0 0 0 0 0 0 月 通常避雷針 2016/2/3 PDCE交換後 Copyright LSS 2015 38 インドネシア・テレコム バタム島 での１１２ｍ 鉄塔での試験 2016/2/3 Copyright LSS 2015 39 インドネシアテレコム バタム島での結果 Before 年間雷日数 約１８０日 該当施設への落雷 After 年間雷日数 約１８０日 該当施設への落雷 毎月１-２回 ゼロ 周辺の鉄塔にも雷サージ・カウンターを設置したが、周辺部での落雷は今ま でと同じく多数の落雷（４００m離れた鉄塔で11kA を記録） 2009年4月より今まで無事故を継続 2016/2/3 Copyright LSS 2015 40 3. 地球深部探査船「ちきゅう」のPDCE 2016/2/3 Copyright LSS 2015 写真提供 JAMSTEC 【海洋研究開発機構】 41 落雷を抑制するという事 「ちきゅう」のデリックを素通りした落雷 2016/2/3 Copyright LSS 2015 42 4. 青森県での実証試験 青森県 深浦町の位置 深浦町は、青森県の西南部に位置し、南は秋田県に、北は鰺ヶ沢町に接し ております、西は日本海に面し、東は世界遺産に登録された「白神山地」に 連なっています。 深浦町HPより転載 日本海を見渡す小高い丘の上に風力発電のタワーが10基近く並びます。 2016/2/3 Copyright LSS 2015 43 風車への落雷を防止する架空地線を張るための鉄塔 (高さ９２m) 2基があります 2016/2/3 Copyright LSS 2015 44 1mの隔離距離で並べてあるのは、なるべく同じ環境に曝すためで、高さは同じです。 2016/2/3 このカウンターで、それぞれの落雷回数をカウントしています。 Copyright LSS 2015 45 このうちの鉄塔の一つに試験装置が取り付けられています。 2016/2/3 Copyright LSS 2015 鉄塔の上での作業の様子 46 PDCE避雷針の有効性の検証 2016/2/3 実証実験 青森県 深浦町 通常避雷針との比較 Copyright LSS 2015 47 落雷の威力 こんなに綺麗だったのに 2016/2/3 ２冬を越して８回の雷撃で先端部分は溶けだし てイボが生成している（冬季雷の特徴） Copyright LSS 2015 48 青森県 深浦での試験の中間結果 4シーズン（2013冬、2014夏、2014冬、2015夏）経過後 年 月 2013年9月 2013年10月 2013年11月 2013年12月 2014年1月 2014年2月 2014年3月 2014年4月 2014年5月 2014年6月 2014年7月 2014年8月 2014年9月 2014年10月 2014年11月 2014年12月 2015年1月 2015年2月 2015年3月 2015年4月 2015年5月 2015年6月 2015年7月 2015年8月 2015年9月 落雷発生回数 14 12 0 4 9 0 14 0 0 0 0 10 9 1 8 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 シーズン合計 通常避雷針への落雷数 PDCEへの落雷数 53 4 1(?) 19 0 0 11 4 0 落雷数の調査はフランクリンジャパンによる 1 0 0 8 1(?) ２０１３年冬にＰＤＣＥのカウンターは「１」でしたが、この時、鉄塔の根元のカウンターは、「４」で通常避雷針も「４」。 すなわち、この鉄塔への 落雷は「４」であり、通常避雷針への４発の内１発がＰＤＣＥにも作用したと考えられる。 通常避雷針のカウンターとＰＤＣEへのカウンターは、相互に影響を受けないようにしているが、強力な雷電流による影響は防ぎきれない。 2016/2/3 Copyright LSS 2015 49 今後の計画 2013 比較試験を５年した後で、ＰＤＣＥ単独とする 2014 2015 2016 2017 8 2018 8+α 2019 2020 ここまでで撤去 1(?) 2016/2/3 Copyright LSS 2015 50 ＬＳＳが販売を開始してからの実績値 何台で何回、落雷したか？ 2015/12/27 1か月 686台 2011/2/10 59か月 2010/9/10 66か月 2016/1/31 10209台月 = 850年台 この間の落雷4回 ２2015年12月30日の数字です。 2016/2/3 合計10209台月 212年台に １回 毎月、更新になります。 Copyright LSS 2015 51 納入実績 2013年 2014年 2015年 2016年 約 ２００台 ４５０台 ７００台 ８３１台 ( 1/31 現在 ） １０００台 ( 目標）