(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的固い地盤に対して地中深くまで打ち込みできるとともに所定値以下の電気抵抗が得られる接地電極およびその埋設工法を提供する。【解決手段】地中に埋設されて電気設備に対し所望の接地抵抗を確保するための導電材からなる棒状の接地電極１１において、長さ方向の少なくとも一部に螺旋翼１１Ｂが形成され、上端に導電材からなる継ぎ足し棒との連結構造を有し、この連結構造は、径方向の貫通孔を有する柱状体１１Ｃもしくは筒状体からなり、前記柱状体もしくは筒状体に継ぎ足し棒の端部に形成されている対応する大きさおよび径方向の貫通孔を有する筒状体１２Ｂもしくは柱状体と嵌合され、前記貫通孔にピンが挿入されることで継ぎ足し棒が結合されるように構成した。【選択図】図１
2020021625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設されて電気設備に対し所望の接地抵抗を確保するための導電材からなる棒状の接地電極であって、
長さ方向の少なくとも一部に螺旋翼が形成され、上端に導電材からなる継ぎ足し棒との連結構造を有し、
前記連結構造は、径方向の貫通孔を有する柱状体もしくは筒状体からなり、前記柱状体もしくは筒状体に前記継ぎ足し棒の端部に形成されている対応する大きさおよび径方向の貫通孔を有する筒状体もしくは柱状体と嵌合され、前記貫通孔にピンが挿入されることで前記継ぎ足し棒が結合される構成であることを特徴とする接地電極。
【請求項２】
下端から所定の高さ位置まで前記螺旋翼が形成され、前記螺旋翼の上方に膨出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接地電極。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の接地電極を地中に埋設するための埋設工法であって、
前記接地電極を回転させながら地中に進入させる第１工程と、
前記接地電極の上端に前記継ぎ足し棒を前記連結構造により結合する第２工程と、
連結状態の前記接地電極および前記継ぎ足し棒を回転させながら地中に進入させる第３工程と、
前記接地電極が所定の深さまで到達した後に、地表に露出している前記継ぎ足し棒の上端部の周囲に抵抗低減剤を注入する第４工程と、
を有することを特徴とする接地電極の埋設工法。
【請求項４】
前記第２工程又は第３工程の途中において前記接地電極が進まなくなった場合に、前記接地電極又は連結状態の前記接地電極および前記継ぎ足し棒を逆回転させて引き抜き、場所を変更して前記第１工程ないし第４工程を実行することを特徴とする請求項３に記載の接地電極の埋設工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接地電極および埋設工法に関し、例えば鉄道沿線のような用地が狭隘な箇所において電気設備に対し所望の接地抵抗を確保するため、接地電極の施工を行う場合に適用して有効な接地電極および埋設工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道沿線の機器室や電車線等鉄道の電気設備の接地には、例えば電気抵抗値が１０Ω以下であることが要求されるＡ種接地が実施されているが、従来は直接地盤に接地棒を打ち込んで接地電極とするのが一般的であった（例えば特許文献１参照）。しかしながら、鉄道沿線は用地が狭隘な箇所が多く存在するため、そのような箇所でＡ種接地の要件を満たした接地電極の埋設を行う場合、非常に困難な工事になることがあった。
例えば、鉄道沿線の接地工事では、比較的短い複数の接地電極（接地棒）を所定の間隔（例えば３ｍ）をおいて埋設し上端を渡り線で接続する工法が採用されることがあるが、用地が狭隘であると、かかる工法を適用することができない。
【０００３】
そのため、接地棒を打ち込める範囲が狭い場所で、電気抵抗を下げるためには接地棒を地中深くまで打ち込まなくてはならない。そこで、比較的短い接地棒をネジ式の継手によって継ぎ足すことによって、所望の長さ以上の接地電極とすることができるようにした技術がある。このような技術については、例えば特許文献２に記載されている。
また、比較的固い地盤に対しても接地棒を埋設できるようにするため、ドリル式の接地棒を使用するようにした発明も提案されている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２８８１号公報
【特許文献２】特開２０００−１９５５８０号公報
【特許文献３】特開２０１６−２１９３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載されている継ぎ足し方式と特許文献３に記載されているドリル式とを組み合わせることで、比較的固い地盤に対しても充分に地中深くまで接地棒を埋設できるようにすることが考えられる。
しかしながら、複数の接地棒を途中で継ぎ足した場合でも、途中で岩や固い地盤にぶつかるとそれ以上打込むことができなくなることがあるが、特許文献２の発明のように、ネジ式の継手によって継ぎ足した場合、接地棒を引き抜くため逆転させるとネジがゆるんで下方の接地棒は残ってしまい再利用できなくなるおそれがある。また、埋設物として施工の障害となる可能性もある。さらに、嵌合式の継手によって継ぎ足した場合には、逆回しできるものの上方側の接地棒を引き抜くと嵌合が外れて下方側の接地棒が地中に残ってしまうので、打ち込んだ接地棒を抜き出すのに時間がかかってしまうという課題がある。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、比較的固い地盤に対して地中深くまで打ち込みできるとともに所定値以下の電気抵抗が得られる接地電極およびその埋設工法を提供することにある。
本発明の他の目的は、打ち込み途中で固い地盤にぶつかった際に一旦作業を中断して抜き出し、異なる場所に移動して打ち込みをやり直すことができ、資材の無駄を減らすことができる接地電極の埋設工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本出願に係る発明は、
地中に埋設されて電気設備に対し所望の接地抵抗を確保するための導電材からなる棒状の接地電極において、
長さ方向の少なくとも一部に螺旋翼が形成され、上端に導電材からなる継ぎ足し棒との連結構造を有し、
前記連結構造は、径方向の貫通孔を有する柱状体もしくは筒状体からなり、前記柱状体もしくは筒状体に前記継ぎ足し棒の端部に形成されている対応する大きさおよび径方向の貫通孔を有する筒状体もしくは柱状体と嵌合され、前記貫通孔にピンが挿入されることで前記継ぎ足し棒が結合されるように構成したものである。
【０００８】
上記のように構成された接地電極によれば、接地電極の一部に螺旋翼が形成されているため、ハンマードリル等の工具を用いて接地電極を回転させると螺旋翼が土を掻きながら進入することで、比較的固い地盤において丸棒の接地電極に比べて地中深くまで打ち込むことができる。また、継ぎ足し棒を連結する構造を有するため、接地電極に回転力を確実に伝えることができるとともに、継ぎ足し棒も電極となることで土との接触面積が増大するため、電気抵抗を減らし所定値以下の接地抵抗を得ることができる。
【０００９】
ここで、望ましくは、下端から所定の高さ位置まで前記螺旋翼が形成され、前記螺旋翼の上方に膨出部が設けられているようにする。
かかる構成によれば、螺旋翼が掻き上げた土を上方の膨出部で押さえることができ、接地電極の周囲の土がフカフカな状態になって接触面積が低下して電気抵抗が増加するのを防止することができる。
【００１０】
本出願に係る他の発明は、上記のような構成を有する接地電極を地中に埋設するための埋設工法において、
前記接地電極を回転させながら地中に進入させる第１工程と、
前記接地電極の上端に前記継ぎ足し棒を前記連結構造により結合する第２工程と、
連結状態の前記接地電極および前記継ぎ足し棒を回転させながら地中に進入させる第３工程と、
前記接地電極が所定の深さまで到達した後に、地表に露出している前記継ぎ足し棒の上端部の周囲に抵抗低減剤を注入する第４工程と、を有するようにしたものである。
【００１１】
上記のような工法によれば、接地電極を地中深くまで打ち込むことができるとともに、継ぎ足し棒の周囲に抵抗低減剤を注入することで電気抵抗を減らし所定値以下の接地抵抗を得ることができる。
【００１２】
さらに、望ましくは、前記第２工程又は第３工程の途中において前記接地電極が進まなくなった場合に、前記接地電極又は連結状態の前記接地電極および前記継ぎ足し棒を逆回転させて引き抜き、場所を変更して前記第１工程ないし第４工程を実行するようにする。
かかる方法によれば、打ち込み途中で固い地盤や岩などにぶつかった際に一旦作業を中断して抜き出し、異なる場所に移して打ち込みをやり直すことができるため、資材の無駄を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、比較的固い地盤に対して地中深くまで打ち込みできるとともに所定値以下の電気抵抗が得られる接地電極および埋設工法を実現することができる。また、打ち込み途中で固い地盤にぶつかった際に一旦作業を中断して接地電極を抜き出し、異なる場所に移して打ち込みをやり直すことができるため、資材の無駄を減らすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は本発明に係る接地電極の一実施形態を示す正面図、（Ｂ）は接地電極を延長するための継ぎ足し棒の一実施形態を示す正面図である。
【図２】実施形態の接地電極と継ぎ足し棒との連結部の詳細を示すもので、（Ａ）は継ぎ足し棒の底面図、（Ｂ）は接地電極と継ぎ足し棒の分離状態を示す正面図、（Ｃ）接地電極と継ぎ足し棒の連結状態を示す正面図である。
【図３】打ち込み用工具としてのハンマードリルに実施形態の接地電極または継ぎ足し棒を結合するためのアダプタの具体例を示す図である。
【図４】実施形態の接地電極の埋設工法の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１（Ａ）は本発明に係る接地電極の一実施形態を示す正面図、図１（Ｂ）は接地電極を延長するための継ぎ足し棒の一実施形態を示す正面図、図２は接地電極と継ぎ足し棒との連結部の詳細を示す拡大図である。
【００１６】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態における接地電極１１は、下端に先端ほど径が小さくなる形状を有する尖頭部１１ａを有し軸部の径が２０〜４０ｍｍで、全長が１ｍ前後の銅製の棒からなる電極本体部１１Ａの下から約２／３〜３／４の範囲に、高さ２〜４mmの螺旋翼（スクリュー）１１Ｂが形成され、上端に六角軸部１１Ｃが設けられている。特に限定されるものでないが、螺旋翼１１Ｂのピッチは、螺旋翼１１Ｂの径と同程度もしくはそれよりもやや大きな寸法とされている。
【００１７】
また、電極本体部１１Ａの螺旋翼１１Ｂと六角軸部１１Ｃとの間には、螺旋翼１１Ｂの径よりも少し小さな径を有する膨出部１１Ｄが設けられている。この膨出部１１Ｄは、螺旋翼１１Ｂに掻き上げられた土が地表へ流出するのを抑える機能を有する。なお、前記膨出部１１Ｄを軸方向へ移動可能な可動スリーブにより構成し、接地電極１１に継ぎ足し棒１２の端部同士を結合した後移動させて、結合部を覆うようにしてもよい。これにより、結合した連結スリーブ部１２Ｂと六角軸部１１Ｃの隙間に土が侵入して電気抵抗が大きくなるのを防止することができる。
【００１８】
継ぎ足し棒１２は、図１（Ｂ）に示すように、断面が円形の棒状をなす銅製の本体部１２Ａの下端に連結スリーブ部１２Ｂが設けられ、上端に六角軸部１２Ｃが設けられている。連結スリーブ部１２Ｂは、図２（Ａ）に示すように、外形が円形をなすとともに、内側に六角形の嵌合穴１２ａが形成されている。この嵌合穴１２ａの大きさは接地電極１１の上端の六角軸部１１Ｃとほぼ同じであり、嵌合穴１２ａに六角軸部１１Ｃを嵌合させることができるように構成されている。
【００１９】
また、六角軸部１１Ｃと連結スリーブ部１２Ｂの対応する位置には、図２（Ｂ）に示すように、軸の径方向に貫通する貫通穴１１ｄと１２ｄが形成されており、図２（Ａ），（Ｃ）に示すように、嵌合穴１２ａに六角軸部１１Ｃを嵌合させた状態で、貫通穴１２ｄ、１１ｄになみ形の隙間を有する割りピン１３を挿入することで、接地電極１１の上端に継ぎ足し棒１２を連結できるように構成されている。しかも、貫通穴１２ｄ、１１ｄに割りピン１３を、径方向へ縮めた状態で挿入し、圧縮力を開放すると弾性復元して径が広がり、割りピン１３が簡単に抜け落ちないようになっている。特に限定されるものでないが、本実施形態においては、継ぎ足し棒１２の長さは接地電極１１とほぼ同じである。
【００２０】
図３には、接地電極１１または継ぎ足し棒１２の上端を、打ち込み用工具としてのハンマードリル２０とこれに結合するためのアダプタ１４の具体例が示されている。図３に示すように、アダプタ１４は、下面に接地電極１１の上端の六角軸部１１Ｃまたは継ぎ足し棒１２の上端の六角軸部１２Ｃと嵌合可能な嵌合穴１４ａが形成されたスリーブ１４Ａと、スリーブ１４Ａの上面の嵌合穴１４ｂに嵌合され上部にハンマードリル２０のチャック２１により把持可能な把持部１４ｃを有するアダプタ本体１４Ｂと、スリーブ１４Ａとアダプタ本体１４Ｂとを結合する接続ピン１５とによって構成されている。接続ピン１５は、前記割りピン１３と同様な形状のものを使用することができる。
【００２１】
次に、上記実施形態の接地電極１１および継ぎ足し棒１２を用いた接地電極の埋設工法の手順について図４のフローチャートを用いて説明する。
先ず、作業者は、接地電極を埋設したい場所（打ち込み位置）を選定し（ステップＳ１）、決定した場所に溝を掘削する（ステップＳ２）。続いて、ハンマードリル２０のチャック２１に、接地電極１１と連結したアダプタ１４を把持させ、ハンドル２２Ａ，２２Ｂを握って、溝の１箇所に接地電極１１の下端を接触させてスイッチボタン２３をオン操作して打ち込みを開始する（ステップＳ３）。
その後、接地電極１１が順調に地中に進入しているか判断し（ステップＳ４）、接地電極１１が途中で止まってしまった（Ｎｏ）と判断した場合には、ハンマードリル２０を逆転させて接地電極１１を引き抜き（ステップＳ５）、ステップＳ２へ戻って場所を変更し、再度打ち込みを開始する。
【００２２】
上記ステップＳ４で接地電極１１が順調に地中に進入している（Ｙｅｓ）と判断した場合には、ステップＳ６へ進んで、接地電極１１のほぼ全体が地中に埋設したか判断し、埋設した（Ｙｅｓ）と判断した場合は、接地電極１１からアダプタ１４を外して継ぎ足し棒１２を接地電極１１の上端に連結してから、継ぎ足し棒１２の上端にアダプタ１４を接続する（ステップＳ７）。そして、再びハンマードリル２０のボタン２３をオン操作して打ち込みを続行する（ステップＳ８）。
【００２３】
その後、上記動作を繰り返し、接地電極１１が所定の深さまで到達したか判断し（ステップＳ９）、所定の深さまで到達した（Ｙｅｓ）と判断した場合には、ステップＳ１０へ進んで、ハンマードリル２０のチャックからアダプタ１４を外し、継ぎ足し棒１２の周囲に抵抗低減剤を注入する。その後、継ぎ足し棒１２からアダプタ１４を外して、代わりにリード端子接続金具を継ぎ足し棒１２の上端に結合して（ステップＳ１１）、接地電極の埋設作業を終了する。また、ステップＳ９で、所定の深さまで到達していない（Ｎｏ）と判断した場合には、ステップＳ４へ戻って上記処理を繰り返す。なお、抵抗低減剤は、従来から使用されているものであり、本発明では従来と同様、市販の抵抗低減剤を使用することができるので、成分や組成についての説明は省略する。
【００２４】
以上説明したように、上記実施形態の接地電極（スクリュー電極）および埋設工法によれば、比較的固い地盤に対して地中深くまで打ち込みできるとともに所定値以下の接地抵抗が得ることができる。比較のため、本発明者らは、接地電極の電極本体の下から２／３までの範囲に、スクリューの代わりにドリルを形成した接地電極（ドリル電極）を作成し、ハンマードリルを用いて地中へ打ち込む試験を行なった。なお、本明細書において、「スクリュー」とは棒状体の周囲に螺旋状の羽根を形成した構造のものを、また、「ドリル」とは棒状体の周面に螺旋状の溝を形成した構造のものを意味する。
【００２５】
その結果、ある程度の深さのところまではドリル電極の方が早く打ち込むことができるが、ある深さになるとドリル電極の方は滑りを（空回り）を起こしてそれ以上進めなくなる一方、上記実施形態のスクリュー電極は、進む速度はドリル電極よりも遅いもののドリル電極よりも深い位置まで打ち込めることが分かった。また、接地抵抗値もスクリュー電極の方がドリル電極よりも小さくできることを確認した。
【００２６】
具体的には、ドリル電極は打込み深さが3750mmで、所要時間が約１２０秒、接地抵抗値（抵抗低減剤なし）が１１０Ωであったのに対し、スクリュー電極の方は打込み深さが6550mmで、所要時間が約４８０秒、接地抵抗値（抵抗低減剤なし）が３４Ωであった。このように、スクリュー電極の方が打込み深さを深くできるのは、スクリュー電極は螺旋翼で土を掻きながら進むためであると考えられる。
【００２７】
また、ドリル電極の場合は打込み途中で地中にある比較的小さな石にぶち当っただけで進めなくなるのに対し、スクリュー電極の方は同一条件の地盤でも石を掻き寄せながらより深い位置まで打ち込めることを試験によって確認することができた。
さらに、打込み完了後に継ぎ足し棒の周囲に抵抗低減剤を注入して固化させた後に電気抵抗を測定したところ、所望の抵抗値以下に低下していることを確認することができた。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、前記実施形態では、電極本体部１１Ａの上端に六角軸部１１Ｃを形成し、継ぎ足し棒１２の下端に六角穴を有する連結スリーブ部１２Ｂを設けているが、両者の関係は逆でも良いし、六角軸の代わりに円柱軸、六角穴を有するスリーブの代わりに円形穴を有する円筒状スリーブを設けるようにしても良い。
【００２９】
また、前記実施形態では、継ぎ足し棒１２の下端に電極本体部１１Ａの上端部（六角軸部）が嵌合可能な連結スリーブ部１２Ｂを一体に設けているが、継ぎ足し棒１２や電極本体部１１Ａとは別個に形成されたスリーブを用意し、継ぎ足し棒１２と電極本体部１１Ａは突合せ方式として、両方の端部に跨ってスリーブを嵌合させて、２本の接続ピン１３をスリーブと継ぎ足し棒１２およびスリーブと電極本体部１１Ａにそれぞれ貫通させて連結するように構成しても良い。
【００３０】
さらに、前記実施形態のスクリュー電極は継ぎ足し棒と組み合わせて使用する場合に限定されず、スクリュー電極のみあるいはスクリュー電極と１本の継ぎ足し棒を組み合わせたものを、複数本所定の間隔（例えば３ｍ）をおいて打ち込み、上端を渡り線で接続する方式の接地電極を施工する場合にも利用することができる。
また、前記実施形態では、接地電極（スクリュー電極）１１の下端に尖頭部１１ａを設けると説明したが、尖頭部がなく螺旋翼１１Ｂが下端まで形成されているなど、他の形状であっても良い。継ぎ足し棒１２も単なる棒状部材でなく一部に螺旋翼が形成されていても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１１    接地電極
１１Ａ  電極本体部
１１Ｂ  螺旋翼（スクリュー）
１１Ｃ  六角軸部（嵌合部）
１１ｄ  貫通穴
１２    継ぎ足し棒
１２Ａ  本体部
１２Ｂ  連結スリーブ部
１２Ｃ  六角軸部
１２ａ  嵌合穴
１２ｄ  貫通穴
１３    割りピン
１４    アダプタ
２０    ハンマードリル
【図１】
2020021625.tif 000003
【図２】
2020021625.tif 000004
【図３】
2020021625.tif 000005
【図４】
2020021625.tif 000006