概略説明図 避雷針 草葺き屋根の稜線に避雷用の仕掛けが施してある。 木造の教会。避雷針とそこから地面まで延びるケーブルが見える。 東京タワー の避雷針プロコプ・ディヴィシュ （en:Václav Prokop Diviš ）が発明した "Machina meteorologica" は避雷針のような働きをする。避雷針 （ひらいしん、英 : Lightning rod ）は建築物 を雷 ・落雷 から保護する仕組みのひとつ。
地面と空中との電位差を緩和し落雷の頻度を下げ、また落雷の際には避雷針に雷を呼び込み地面へと電流を逃がすことで建物などへの被害を防ぐ。そのため、「雷を避ける針」という表記ではあるが、実際には必ずしも雷をはねのけるものではなく、字義とは逆に避雷針へ雷を呼び寄せる、いわば「導雷針」ともなる。
避雷針は棒状の導体であり、保護対象とする建築物などの先端部分に設置される。落雷 時にはこの部分に稲妻を呼び込み、接地 に導くことによって、当該建築物などの被害を防ぐ。避雷針によって形成される保護範囲、すなわち落雷による被害が生じなくなる（極めて生じにくくなる）範囲を「防護範囲」（Lightning Protection Zones）という。
最近では、避雷針を改良し、あらかじめ雷を呼び寄せる雷ストリーマ を放出し、広い範囲をカバーできる避雷 システムが開発されている[ 1] [ 2] [ 3] [ 4]
避雷針には落雷時、雷の大電流 が到達する。このためそれに耐えうる接地 線を避雷針本体から地面まで引き下げ、地中に埋設した銅板などに接続しなければならない。内線規程 では、銅板などの接地抵抗値は10Ω以下（専用の接地極の場合は30Ω以下）と規定されているが、これにかかわらず、できるだけ低い接地抵抗値にすることが望まれる。
防護範囲を広くするために、避雷針だけでなく棟上げ導体 （長い棒状の導体を屋根などにつける）などを併用する場合もある。これは大きなビルディング や高さのある文化財 など、避雷針のみでは十分な防護範囲を得難い建築物 などに対して行われる。
日本 においては建築基準法 により20メートル を超える建築物には避雷針（避雷設備）の設置が義務付けられている。
避雷針の防護範囲を決める方法は、保護できる角度内に建物が収まっているかを見る「保護角法」があり、旧JIS A 4201 では、避雷針の先端から頂角45度または60度の円錐 形内に収まる部分が、落雷を免れる範囲としていた。しかし、2003年にIEC 規格に合わせてJIS A 4201が改訂され、大きな建物などでは、円錐状でなく回転球体法 によって求められるラッパ 状の部分を、落雷から免れる範囲とするようになった。避雷針の効果は、半径30メートル 以内の範囲と限られている[ 5]
ただしこの範囲は、「この中では絶対に落雷がない」というものではない。また避雷針そのものには落雷するため、避雷針やこれに接続された導線などに触れたり、あるいはその直近に居ると雷撃を被り、死亡することがある。また、このような場所に電気機器などを配置すると、これらに流れる雷電流そのものの分流や電磁誘導作用により破壊されることがある。
避雷針への落雷時、落雷のタイプや規模、接地の種類、大地抵抗率などの条件に関わらず、避雷針の接地極より2.5メートル範囲内の大地の電位勾配は極めて急であり、少なくともこの範囲内は極めて危険である[ 6]
石像の頭上に設置された避雷針 より高い建物が建設されるようになるにつれて、落雷の脅威も大きくなっていった。落雷はほとんどの材質（石、木、コンクリート、鋼）の建築物に損傷を与える。大電流が流れて高温になることで火災の原因となる他、建材に水分が含まれる場合は水分が瞬間的に沸騰 することによる水蒸気爆発 で内部から破壊されたり建物の強度を失わせたりするなど、特に被害が大きくなる。
ヨーロッパの都市では教会の塔が最も背の高い建物で、よく落雷の被害に遭っていた。キリスト教の教会では早くから、祈りによって落雷の被害を防ごうとした。聖職者は次のように祈った。
"temper the destruction of hail and cyclones and the force of tempests and lightning; check hostile thunders and great winds; and cast down the spirits of storms and the powers of the air." （日本語訳）「雹と竜巻の破壊、暴風雨と稲妻の力を和らげたまえ。冷酷な雷鳴と大いなる風を妨げたまえ。嵐の精霊と大気の力を鎮めたまえ」 Peter Ahlwardts ("Reasonable and Theological Considerations about Thunder and Lightning", 1745) は、稲妻を避けるなら教会の中や近く以外の場所を探すよう助言している[ 7] Václav Prokop Diviš が1750年から1754年に避雷針を独自に発明している。
ロシアのネヴィヤンスクの斜塔 （露 : Невьянская башня 英 : Leaning Tower of Nevyansk ）の屋根には、先端にトゲのある球体がついた金属棒が立っており、避雷針ではないかといわれている。その建設は1721年から1745年までの間なので、もしこれが避雷針ならベンジャミン・フランクリン より先にロシアで避雷針が発明されていたことになる。屋根の上に金属棒を立てた意図と目的は謎である。
アメリカ合衆国 では、ベンジャミン・フランクリン が電気 について画期的な実験をし、その過程で1752年に避雷針を発明した。フランクリンは有名な凧の実験を行う数年前から避雷針について考えていた。その実験を行うことになったのは、実のところフランクリンがフィラデルフィア の Christ Church が完成するのを待つのに飽きたため、その教会の塔の頂上に避雷針を設置してみることができたからである。教会側はそのような金属棒を取り付けることに対して「神意に反している」として若干抵抗した。実際、ボストン の Old South Church の聖職者 Thomas Prince は「地震は神の御業であり、神の正しい不満のしるし」と題した1755年の説教で、雷を避雷針で地面に誘導してやるとそれが地中に蓄積されて地震が起きるという意味のことを述べている[ 8]
フランクリンは、屋根には雨 を防ぐ以外に宗教的問題はなく、雷も巨大な電気スパークという自然現象であって、雨を防ぐのとなんら違いはないと反論した。フィランソロピー の考え方から、フランクリンはこの発明の特許を取得しなかった。
19世紀になると、避雷針には装飾的意味も加わるようになった。避雷針には装飾としてガラス の球が飾られるようになった[ 9] 風見鶏 にも使われていたものである。ただし、このガラス球にはそれが壊れているかどうかで落雷があったかどうかがわかるという役割があった。嵐の後、避雷針のガラス球が壊れていれば、その建物の所有者は内部や避雷針や導線に損傷がないかチェックする必要がある。
ガラス球は船などで落雷を防ぐのに使われていた。これは科学的には間違っているが、注目に値する。ガラスは不導体であり、滅多に雷の直撃を受けない。そこで先人達はガラスに雷を避ける力があると考え、木製船の一番高いマストの先端にガラス球を設置した。実のところ落雷の直撃を受けることは滅多にないため、確証バイアス によってガラス球で落雷を防ぐことが可能だと思い込み、フランクリンの発明後すぐに船用避雷針ができても、ガラス球は使われ続けた。
初期の船用避雷針は落雷が予想される天候になったときに伸ばして使う方式だったが、あまりうまく機能しなかった。1820年、William Snow Harris が木製帆船向きの避雷針を発明した。1830年から試験が行われ成功したものの、イギリス海軍 は1842年までそのシステムを採用しなかった。そのころには既にロシア帝国海軍でもそのシステムを採用済みだった。
ニコラ・テスラ の アメリカ合衆国特許第 1,266,175号 [ 3]
デュポン の爆薬工場は周囲に松の木を植えていた。松葉は尖っていて、松の上方の葉の先端は地面よりも電位が高く、そのため雲との電位差が若干小さくなる。これによって松林に囲まれた工場の敷地内は単位面積あたりの落雷数が少なくなっていた。1950年代、デュポン社ではニトログリセリンを作る建物からそれを包装する建物へ運ぶ際に "Angel Buggies"（天使の乳母車）と呼ぶ乗り物を使っていた。爆薬工場の従業員は落雷の可能性に非常に敏感だった[ 10]
1990年代、ワシントンD.C. のアメリカ合衆国議会議事堂 のドーム頂上にある自由の女神像を再建したとき、避雷針も設置し直された[ 11] ワシントン記念塔 にも複数の避雷針がある[ 12] 自由の女神像 には雷が落ちたことがあるが、避雷針設備によって事なきを得た。
この節は中立的な観点 に基づく疑問が提出されているか、議論中です 。
そのため、中立的でない偏った観点から記事が構成されているおそれがあり、場合によっては記事の修正が必要です。議論はノート を参照してください。 (2017年7月
日本には安政 年間には避雷針の技術が伝わっていたことが知られている[ 13] 1856年 に刊行された『大地震暦年考』に収められた「地震並びに雷よけ立退き殿造りの図」の説明書きによれば、屋根に先端を尖らせ銅の鍍金 を施した1丈6尺5寸、もしくは3丈3尺の鉄の角柱を立てて、柱から鎖を4方に張り、末端を専用に掘られた井戸 に浸ける、という方式だった。
この著述を除けば、日本雷保護システム工業会 の研究[要出典 によって、日本の避雷針の第1号は石川県金沢市 に存在する前田利家 を祀る尾山神社 の神門だとされていた。最近 [いつ? 発見された神門の陳札によると、1875年 （明治8年）11月25日の竣工で、設計竣工は工匠長津田吉之助 、避雷器 工手は今村吉助 と銘記されていたという。これをもって日本の避雷針設置は明治8年とされていた。
これとは別に、群馬県の富岡製糸場 の建設中の写真には、鉄製煙突 の最上部に鍋釣のような台座があり、避雷針が付いている[要出典 。富岡製糸場の主要建造物が竣工したのは1872年（明治5年）7月頃であり、富岡製糸場の避雷針のほうが尾山神社の避雷針よりも古いことが確認されることとなる。
神門の大工棟梁（工匠長）の津田吉之助が富岡製糸場の避雷針技術を尾山神社にもたらした、と推測されている。石川県 が製糸場を金沢 に建設するにあたり、その範を竣工直前の富岡製糸場に求め、1872年 (明治5年)6月ごろに津田が富岡製糸場に派遣されている。
1872年 (明治5年)の春、第2代金沢市長 によって計画された金沢製糸場 の設備は、政府の事業として建設中であった富岡製糸場の器械や建造物に倣い、模造する方針となった。この任務を託されていたのは津田吉之助と太田篤敬 であった。太田篤敬は加賀藩 の兵器製造所（鍛冶場）に勤め、すなわち金属機械の製造の技術と経験を持ち、蒸気機関 の製造に興味をもっていた。この太田が機関部と金属機械の部門を担当し、一方の津田吉之助は器械の木造部分と建築物を担当することとなり、県庁 の添書を持って富岡製糸場へ向かった。
富岡製糸場はフランス から雇った技師の指導により、機械の大部分の備え付けも終わり操業 間近であった。
津田吉之助と大田篤敬の2人は県庁の添書のお陰で視察を許され、富岡側の関係者は丁寧に指導した。津田は担当部分の10分の1の図を作製するために1週間滞在した。この図面を基に富岡式100人繰りの金沢製糸場が建てられ、1874年 （明治7年）8月16日に操業を開始した。（日本建築史 技術体系[要出典 による)
すなわち、津田吉之助は富岡製糸場の建物の縮尺図を作成し、それを持ち帰って金沢製糸場を建設し、後に尾山神社神門の建設を行ったということになり、尾山神社神門の避雷針は、津田により富岡製糸場の避雷針に倣って取り付けられた、と推測されている。
なお、避雷針に除雷針 という表現が用いられたのは、現在判っている限り富岡製糸場の例だけである。
ESE避雷針（Early Streamer Emission、早期ストリーマ放出型避雷針）
少量の放射性同位元素などの仕組みを避雷針の上に配置し、先端近くでイオン化を生成することで広範囲の雷を誘導しやすくするとされる理論から作られた避雷針。 消イオン容量型避雷針（PDCE、Para-ryos Desionnizador Carge Electrostatica、絶縁電極型避雷針とも） レーザー避雷針
レーザー避雷針（英語：Laser Lightning Rod）とは、避雷針の上を電離させ、導電性の通り道（プラズマチャネル （英語版 ） [ 14]
NFPA -780
UL 96、UL 1449
EN 61000-4-5 / IEC 61000-4-5
EN 62305 / IEC 62305
EN 62561 / IEC 62561 IEEE IEEE SA-142-2007: "IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems." (2007)
IEEE SA-1100-2005: "IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic Equipment" (2005)
^ イオン放散式防雷システム [リンク切れ ^ 光産業株式会社 ^ a b “パラキャッチ ”. 株式会社サンコーシヤ. 2007年2月24日時点のオリジナル よりアーカイブ。2011年3月7日 閲覧。
^ 横山茂「IEC規格に適合しない雷保護システムの効果判定のためのルールの確立 (PDF , 5.3 MiB ) 」、『JLPA技術レポート』第24号、日本雷保護システム工業会、2016年8月、2-5頁。
^ 森朗 『異常気象はなぜ増えたのか -ゼロからわかる天気のしくみ』 祥伝社新書 2017年 ISBN 978-4-396-11517-3 p.129.^ 「信号保安設備の雷害発生メカニズムと対策」 第213回 鉄道総合技術研究所月例発表会 新井英樹
^ Seckel, Al, and John Edwards, "Franklin's Unholy Lightning Rod
^ Two Boston Puritans on God, Earthquakes, Electricity, and Faith ^ "Antique Lightning Rod Ball Hall of Fame
^ Zipse, D., Advancement of lightning protection and prevention in the 20th century. Industry Applications Magazine, IEEE, Volume 14, Issue 3, May-June 2008 Pg 12 - 15.
^ Statue of Freedom
^ The Point of a Monument: A History of the Aluminum Cap of the Washington Monument: The Functional Purpose ^ 佐藤彰 『崩壊について』 中央公論美術出版 2006年 ISBN 4805505273 pp.157-161.^ レーザーで雷撃制御 日経サイエンス 1997年10月号
ウィキメディア・コモンズには、
避雷針 に関連するカテゴリがあります。
