接地電極構造
【課題】施工が容易であり、施工後の接地抵抗を低く保つことができ、耐久性にも優れた接地電極構造を提供する。
【解決手段】接地電極構造２０は、土質材、セメント系固化剤、団粒化剤及び水の混練物を地盤１６中に打設して形成された含水層２１と、建築物２２の屋上に立設された避雷針２３と接地線２４を介して電気的に接続した状態で含水層２１に一体化された接地電極２５と、を備えている。接地電極２５は含水層２１と一体化した状態でその内部に配置され、含水層２１の表面２１ａは、地面１６ａと同一面をなすように露出している。接地電極２５は銅板であり、その上縁寄りの部分に接地線２４の下端部が導線可能に接合されている。
【解決手段】接地電極構造２０は、土質材、セメント系固化剤、団粒化剤及び水の混練物を地盤１６中に打設して形成された含水層２１と、建築物２２の屋上に立設された避雷針２３と接地線２４を介して電気的に接続した状態で含水層２１に一体化された接地電極２５と、を備えている。接地電極２５は含水層２１と一体化した状態でその内部に配置され、含水層２１の表面２１ａは、地面１６ａと同一面をなすように露出している。接地電極２５は銅板であり、その上縁寄りの部分に接地線２４の下端部が導線可能に接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷の被害を防止する避雷針から地中へ雷サージを導くための接地電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物、鉄塔あるいは煙突などの先端部分に立設される避雷針には、落雷したときに大電流が流れるので、その大電流を地中に導くため、地中に埋設した接地電極と避雷針とが接地配線を介して電気的に接続されている。接地電極の接地抵抗はできるだけ低いことが望ましいので、従来、導電性の良好な銅板が多用されている。
【０００３】
一方、接地電極の接地抵抗を低くする手段として、接地電極の接地面積を増大させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載の空中電荷中和装置は、避雷針と電気的に接続された接地電極と、前記接地電極に接続された導電性ポリマーシート製の補助電極と、前記接地電極に接続された状態で前記補助電極の縁部に沿って内蔵された電極線と、を備えている。
【０００４】
特許文献１記載の空中電荷中和装置においては、その構成部材である導電性ポリマーシート製の補助電極の接地面積を増大させれば、それに応じて合成抵抗値が下がり、接地電極の接地抵抗を低くさせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１１３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の空中電荷中和装置は、その構成部材の種類が多く、構造も複雑であるため、施工現場への資材搬入に手間がかかるだけでなく、完成までには多大な労力と時間を要する。また、地中に埋設された導電性ポリマーシート製の補助電極が、施工後の経年変化や落雷によって変質し、その接地抵抗が増加する可能性がある。さらに、周囲の土圧や地面からの加圧によって補助電極が損傷するおそれもあり、耐久性が不十分である。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、施工が容易であり、施工後の接地抵抗を低く保つことができ、耐久性にも優れた接地電極構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の接地電極構造は、土質材、セメント系固化剤、団粒化剤及び水の混練物を地中に打設して形成された含水層と、避雷針と電気的に接続した状態で前記含水層に一体化された接地電極と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすれば、地中に打設された後の固化前の前記混練物中において、団粒化剤に含まれるイオンの作用により土質材とセメント系固化剤の粒子とが立体的な団粒構造を形成し、この団粒構造中に連続した空隙が発生するため、前記混練物が固化して形成された含水層は吸水性及び保水性に優れ、施工後も所定の水分を含んだ状態を保つことができる。これにより、含水層に一体化された接地電極と周囲の地盤との電気抵抗値は低い状態に保たれるため、施工後の接地抵抗を低く保つことができる。
【００１０】
また、本発明の接地電極構造は、土質材、セメント系固化剤、団粒化剤及び水を混ぜ合わせた混練物を地中に打設して形成した含水層に接地電極を一体化させるだけで構築することができるので、施工は容易である。また、固化後の含水層から有害物質が溶出したり、変質したりすることがなく、合成樹脂製のシートなども使用しないので、周囲の土壌や地中微生物への悪影響がなく、自然環境との調和性及び耐久性に優れている。
【００１１】
さらに、セメント系固化剤及び団粒化剤によって固化された含水層は、アスファルト舗装層程度に硬いので、地面からの加圧や周囲の土圧などで損傷され難く、耐久性に優れている。
【００１２】
また、前記団粒化剤は、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものであることが望ましい。
【００１３】
このような団粒化剤を使用すれば、含水層中に強固な団粒構造が形成されるので、吸水性及び保水性を備え、強度と耐久性に優れた含水層を形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、施工が容易であり、施工後の接地抵抗を低く保つことができ、耐久性にも優れた接地電極構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態である接地電極構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す接地電極構造を構成する含水層の素材である混練物の製造工程を示す図である。
【図３】図１に示す接地電極構造の施工手順を示す工程図である。
【図４】その他の実施形態である接地電極構造を示す断面図である。
【図５】その他の実施形態である接地電極構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示す接地電極構造２０は、後述する図２に示す土質材１０、セメント系固化剤１１、団粒化剤１４及び水の混練物１５を地盤１６中に打設して形成された含水層２１と、建築物２２の屋上に立設された避雷針２３と接地線２４を介して電気的に接続した状態で含水層２１に一体化された接地電極２５と、を備えている。
【００１７】
接地電極２５は含水層２１と一体化した状態でその内部に配置され、含水層２１の表面２１ａは、地面１６ａと同一面をなすように露出している。接地電極２５は銅板であり、その上縁寄りの部分に接地線２４の下端部が導線可能に接合されている。接地電極２５は銅板に限定するものではないので、導電性の高い金属板、金属棒あるいは金属網などを用いることができる。
【００１８】
ここで、図２，図３に基づいて、接地電極構造２０の施工手順について説明する。図２に示すように、土質材１０及びセメント系固化剤１１をミキサ１２に投入して、十分に撹拌、混合する。ミキサ１２はモータ１３などを動力源とする撹拌混合機能を有するものを用いることができる。土質材１０としては、真砂土、シラス、焼却灰あるいは当該接地電極構造２０の施工予定現場から採取した土砂などを使用することができる。なお、土質材１０の代わりに、若しくは土質材１０と併せて、瓦の廃材、ガラスの廃材あるいは溶融スラグの粉砕物を使用することもできる。
【００１９】
土質材１０とセメント系固化剤１１とが均一に混合されたら、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含む団粒化剤１４及び水を添加し、さらに撹拌、混練することによって混練物１５を形成する。なお、撹拌混合手段は限定しないので、前述したミキサ１２の代わりにバックホウを用いて混合することもできる。
【００２０】
本実施形態において、混練物１５を構成する各成分の混合比率は次の通りであるが、これに限定するものではない。
土質材１０：１０００ｋｇ〜１５００ｋｇ
セメント系固化剤１１：１００ｋｇ〜２００ｋｇ
団粒化剤１４：１リットル〜１０リットル
水：適量（混練物１５の流動性や固さなどを確認しながら添加量を調整する。）
【００２１】
一方、図３（ａ）に示すように、接地電極構造２０の施工予定現場である地盤１６に縦穴１７を開設し、図３（ｂ）に示すように、接地線２４と接続された接地電極２５を縦穴１７内に装入し、図２に示す混練工程で得られた混練物１５を縦穴１７内に打設する。縦穴１７の開口端１７ａまで混練物１５で満たされ、接地電極２５が混練物１５中に埋設した状態となった後、１５時間程度養生すると混練物１５が固化し、図３（ｃ）に示すように、接地電極２５が含水層２１と一体化した状態となり、接地電極構造２０が完成する。
【００２２】
図３（ｂ），（ｃ）に示すように、混練物１５を打設した直後で固化前の含水層２１中においては、団粒化剤１４（図２参照）に含まれるイオンの作用により土質材１０とセメント系固化剤１１の粒子とが立体的な団粒構造を形成し、この団粒構造中に連続した空隙が発生するため、固化後の含水層２１は吸水性及び保水性に優れている。従って、含水層２１の表面２１ａから浸透した雨水や地盤１６中の水分は含水層２１に吸収され、その中に保持される結果、施工後の含水層２１は所定の水分を含んだ状態を長期間に亘って保つことができる。これにより、含水層２１に一体化された接地電極２５と周囲の地盤１６との電気抵抗値は低い状態に保たれるため、施工後の接地抵抗を低く保つことができる。
【００２３】
また、接地電極構造２０は、土質材１０、セメント系固化剤１１、団粒化剤１４及び水を混ぜ合わせた混練物１５を地盤１６に開設した縦穴１７中に打設して形成した含水層２１に接地電極２５を一体化させるだけで構築することができるので、施工は容易である。また、固化後の含水層２１から有害物質が溶出したり、変質したりすることがなく、合成樹脂製のシートなども使用しないので、周囲の土壌や地中微生物への悪影響がなく、自然環境との調和性及び耐久性に優れている。
【００２４】
さらに、セメント系固化剤１１及び団粒化剤１４によって固化された含水層２１は、アスファルト舗装層程度に硬いので、地面１６ａからの加圧や周囲の地盤１６からの土圧などで損傷され難く、耐久性に優れている。
【００２５】
次に、図４，図５に基づいて、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、図４，図５において図１中の符号と同符号を付している部分は接地電極構造２０の構成部分と同じ構成を有する部分であり、説明を省略する。
【００２６】
図４に示す接地電極構造３０においては、図２に示す混練物１５を地盤１６中の広範囲に打設することによって形成された含水層３１中に接地電極２５が一体化されている。含水層３１の水平長さ３１ａはその深さ３１ｂより大である。含水層３１は、図１に示す含水層２１より体積が大であり、地盤１６中の広範囲に亘って存在するので、比較的多量の水分を保持することができ、施工後も長期間に亘って接地抵抗を低く保つことができる。
【００２７】
図５に示す接地電極構造４０は、図２に示す混練物１５を地盤１６中の深い領域に打設することによって形成された含水層４１を備えている。接地電極構造４０を構成する含水層４１はその全体が地盤１６中に埋設された状態にあり、直射日光を受けないので、含水層４１中の水分が蒸発によって失われ難い。このため、降水量の少ない地域に施工した場合も長期間に亘って接地抵抗を低く保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の接地電極構造は、建築物、鉄塔あるいは煙突などの先端部分に立設される避雷針において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０ 土質材
１１ セメント系固化剤
１２ ミキサ
１３ モータ
１４ 団粒化剤
１５ 混練物
１６ 地盤
１６ａ 表面
１７ 縦穴
１７ａ 開口端
２０，３０，４０ 接地電極構造
２１，３１，４１ 含水層
２２ 建築物
２３ 避雷針
２４ 接地線
２５ 接地電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷の被害を防止する避雷針から地中へ雷サージを導くための接地電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物、鉄塔あるいは煙突などの先端部分に立設される避雷針には、落雷したときに大電流が流れるので、その大電流を地中に導くため、地中に埋設した接地電極と避雷針とが接地配線を介して電気的に接続されている。接地電極の接地抵抗はできるだけ低いことが望ましいので、従来、導電性の良好な銅板が多用されている。
【０００３】
一方、接地電極の接地抵抗を低くする手段として、接地電極の接地面積を増大させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載の空中電荷中和装置は、避雷針と電気的に接続された接地電極と、前記接地電極に接続された導電性ポリマーシート製の補助電極と、前記接地電極に接続された状態で前記補助電極の縁部に沿って内蔵された電極線と、を備えている。
【０００４】
特許文献１記載の空中電荷中和装置においては、その構成部材である導電性ポリマーシート製の補助電極の接地面積を増大させれば、それに応じて合成抵抗値が下がり、接地電極の接地抵抗を低くさせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１１３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の空中電荷中和装置は、その構成部材の種類が多く、構造も複雑であるため、施工現場への資材搬入に手間がかかるだけでなく、完成までには多大な労力と時間を要する。また、地中に埋設された導電性ポリマーシート製の補助電極が、施工後の経年変化や落雷によって変質し、その接地抵抗が増加する可能性がある。さらに、周囲の土圧や地面からの加圧によって補助電極が損傷するおそれもあり、耐久性が不十分である。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、施工が容易であり、施工後の接地抵抗を低く保つことができ、耐久性にも優れた接地電極構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の接地電極構造は、土質材、セメント系固化剤、団粒化剤及び水の混練物を地中に打設して形成された含水層と、避雷針と電気的に接続した状態で前記含水層に一体化された接地電極と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすれば、地中に打設された後の固化前の前記混練物中において、団粒化剤に含まれるイオンの作用により土質材とセメント系固化剤の粒子とが立体的な団粒構造を形成し、この団粒構造中に連続した空隙が発生するため、前記混練物が固化して形成された含水層は吸水性及び保水性に優れ、施工後も所定の水分を含んだ状態を保つことができる。これにより、含水層に一体化された接地電極と周囲の地盤との電気抵抗値は低い状態に保たれるため、施工後の接地抵抗を低く保つことができる。
【００１０】
また、本発明の接地電極構造は、土質材、セメント系固化剤、団粒化剤及び水を混ぜ合わせた混練物を地中に打設して形成した含水層に接地電極を一体化させるだけで構築することができるので、施工は容易である。また、固化後の含水層から有害物質が溶出したり、変質したりすることがなく、合成樹脂製のシートなども使用しないので、周囲の土壌や地中微生物への悪影響がなく、自然環境との調和性及び耐久性に優れている。
【００１１】
さらに、セメント系固化剤及び団粒化剤によって固化された含水層は、アスファルト舗装層程度に硬いので、地面からの加圧や周囲の土圧などで損傷され難く、耐久性に優れている。
【００１２】
また、前記団粒化剤は、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものであることが望ましい。
【００１３】
このような団粒化剤を使用すれば、含水層中に強固な団粒構造が形成されるので、吸水性及び保水性を備え、強度と耐久性に優れた含水層を形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、施工が容易であり、施工後の接地抵抗を低く保つことができ、耐久性にも優れた接地電極構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態である接地電極構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す接地電極構造を構成する含水層の素材である混練物の製造工程を示す図である。
【図３】図１に示す接地電極構造の施工手順を示す工程図である。
【図４】その他の実施形態である接地電極構造を示す断面図である。
【図５】その他の実施形態である接地電極構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示す接地電極構造２０は、後述する図２に示す土質材１０、セメント系固化剤１１、団粒化剤１４及び水の混練物１５を地盤１６中に打設して形成された含水層２１と、建築物２２の屋上に立設された避雷針２３と接地線２４を介して電気的に接続した状態で含水層２１に一体化された接地電極２５と、を備えている。
【００１７】
接地電極２５は含水層２１と一体化した状態でその内部に配置され、含水層２１の表面２１ａは、地面１６ａと同一面をなすように露出している。接地電極２５は銅板であり、その上縁寄りの部分に接地線２４の下端部が導線可能に接合されている。接地電極２５は銅板に限定するものではないので、導電性の高い金属板、金属棒あるいは金属網などを用いることができる。
【００１８】
ここで、図２，図３に基づいて、接地電極構造２０の施工手順について説明する。図２に示すように、土質材１０及びセメント系固化剤１１をミキサ１２に投入して、十分に撹拌、混合する。ミキサ１２はモータ１３などを動力源とする撹拌混合機能を有するものを用いることができる。土質材１０としては、真砂土、シラス、焼却灰あるいは当該接地電極構造２０の施工予定現場から採取した土砂などを使用することができる。なお、土質材１０の代わりに、若しくは土質材１０と併せて、瓦の廃材、ガラスの廃材あるいは溶融スラグの粉砕物を使用することもできる。
【００１９】
土質材１０とセメント系固化剤１１とが均一に混合されたら、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含む団粒化剤１４及び水を添加し、さらに撹拌、混練することによって混練物１５を形成する。なお、撹拌混合手段は限定しないので、前述したミキサ１２の代わりにバックホウを用いて混合することもできる。
【００２０】
本実施形態において、混練物１５を構成する各成分の混合比率は次の通りであるが、これに限定するものではない。
土質材１０：１０００ｋｇ〜１５００ｋｇ
セメント系固化剤１１：１００ｋｇ〜２００ｋｇ
団粒化剤１４：１リットル〜１０リットル
水：適量（混練物１５の流動性や固さなどを確認しながら添加量を調整する。）
【００２１】
一方、図３（ａ）に示すように、接地電極構造２０の施工予定現場である地盤１６に縦穴１７を開設し、図３（ｂ）に示すように、接地線２４と接続された接地電極２５を縦穴１７内に装入し、図２に示す混練工程で得られた混練物１５を縦穴１７内に打設する。縦穴１７の開口端１７ａまで混練物１５で満たされ、接地電極２５が混練物１５中に埋設した状態となった後、１５時間程度養生すると混練物１５が固化し、図３（ｃ）に示すように、接地電極２５が含水層２１と一体化した状態となり、接地電極構造２０が完成する。
【００２２】
図３（ｂ），（ｃ）に示すように、混練物１５を打設した直後で固化前の含水層２１中においては、団粒化剤１４（図２参照）に含まれるイオンの作用により土質材１０とセメント系固化剤１１の粒子とが立体的な団粒構造を形成し、この団粒構造中に連続した空隙が発生するため、固化後の含水層２１は吸水性及び保水性に優れている。従って、含水層２１の表面２１ａから浸透した雨水や地盤１６中の水分は含水層２１に吸収され、その中に保持される結果、施工後の含水層２１は所定の水分を含んだ状態を長期間に亘って保つことができる。これにより、含水層２１に一体化された接地電極２５と周囲の地盤１６との電気抵抗値は低い状態に保たれるため、施工後の接地抵抗を低く保つことができる。
【００２３】
また、接地電極構造２０は、土質材１０、セメント系固化剤１１、団粒化剤１４及び水を混ぜ合わせた混練物１５を地盤１６に開設した縦穴１７中に打設して形成した含水層２１に接地電極２５を一体化させるだけで構築することができるので、施工は容易である。また、固化後の含水層２１から有害物質が溶出したり、変質したりすることがなく、合成樹脂製のシートなども使用しないので、周囲の土壌や地中微生物への悪影響がなく、自然環境との調和性及び耐久性に優れている。
【００２４】
さらに、セメント系固化剤１１及び団粒化剤１４によって固化された含水層２１は、アスファルト舗装層程度に硬いので、地面１６ａからの加圧や周囲の地盤１６からの土圧などで損傷され難く、耐久性に優れている。
【００２５】
次に、図４，図５に基づいて、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、図４，図５において図１中の符号と同符号を付している部分は接地電極構造２０の構成部分と同じ構成を有する部分であり、説明を省略する。
【００２６】
図４に示す接地電極構造３０においては、図２に示す混練物１５を地盤１６中の広範囲に打設することによって形成された含水層３１中に接地電極２５が一体化されている。含水層３１の水平長さ３１ａはその深さ３１ｂより大である。含水層３１は、図１に示す含水層２１より体積が大であり、地盤１６中の広範囲に亘って存在するので、比較的多量の水分を保持することができ、施工後も長期間に亘って接地抵抗を低く保つことができる。
【００２７】
図５に示す接地電極構造４０は、図２に示す混練物１５を地盤１６中の深い領域に打設することによって形成された含水層４１を備えている。接地電極構造４０を構成する含水層４１はその全体が地盤１６中に埋設された状態にあり、直射日光を受けないので、含水層４１中の水分が蒸発によって失われ難い。このため、降水量の少ない地域に施工した場合も長期間に亘って接地抵抗を低く保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の接地電極構造は、建築物、鉄塔あるいは煙突などの先端部分に立設される避雷針において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０ 土質材
１１ セメント系固化剤
１２ ミキサ
１３ モータ
１４ 団粒化剤
１５ 混練物
１６ 地盤
１６ａ 表面
１７ 縦穴
１７ａ 開口端
２０，３０，４０ 接地電極構造
２１，３１，４１ 含水層
２２ 建築物
２３ 避雷針
２４ 接地線
２５ 接地電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土質材、セメント系固化剤、団粒化剤及び水の混練物を地中に打設して形成された含水層と、避雷針と電気的に接続した状態で前記含水層に一体化された接地電極と、を備えたことを特徴とする接地電極構造。
【請求項２】
前記団粒化剤が、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものであることを特徴とする請求項１記載の接地電極構造。
【請求項１】
土質材、セメント系固化剤、団粒化剤及び水の混練物を地中に打設して形成された含水層と、避雷針と電気的に接続した状態で前記含水層に一体化された接地電極と、を備えたことを特徴とする接地電極構造。
【請求項２】
前記団粒化剤が、アクリル酸・メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合物のマグネシウム塩とポリエチレンイミンとの複合体からなる高分子化合物を含むものであることを特徴とする請求項１記載の接地電極構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５８４５９（Ｐ２０１１−２５８４５９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３１１０（Ｐ２０１０−１３３１１０）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（５００３０５３８０）株式会社シーマコンサルタント (30)
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（５００３０５３８０）株式会社シーマコンサルタント (30)
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