(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート柱を有する鉄筋コンクリート造の建築物の雷電磁界低減装置であって、
上記建築物の上部に設けられた受雷部と、上記受雷部と複数の上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋とを接続する分配導線とを有し、
上記建築物の角部の上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋と上記受雷部とを上記分配導線によって接続し、
上記受雷部から各上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋までの各インピーダンスがすべて同程度となるように上記分配導線を形成した
ことを特徴とする建築物の雷電磁界低減装置。
【請求項２】
上記分配導線によって上記受雷部と接続された上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋と最上階梁とを最上階梁接続導体によって接続したことを特徴とする請求項１に記載の建築物の雷電磁界低減装置。
【請求項３】
上記分配導線によって上記受雷部と接続された上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋と最下階梁とを最下階梁接続導体によって接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の建築物の雷電磁界低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄筋コンクリート（ＲＣ）造の建築物の雷電磁界低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高層ビル、病院、データセンタ、生産工場などの建築物の建物内に多数の電気・電子機器や電気・電子設備が設置されている場合には、建築物に落雷が発生したときに電気・電子機器や電気・電子設備の破損や誤動作を防止するための雷サージ保護（JIS  Z  9290-4:2009）が必要である。
【０００３】
そして、建築物等と人命の雷保護をも目的とした「建築物等の雷保護」（JIS  A4201:2003）における外部雷保護システムでは、避雷針や棟上導線などの受雷システムと専用接地線、柱鉄骨、鉄筋コンクリート（ＲＣ）柱主鉄筋などの引下げ導線システムとを電気的に接続し、埋設接地極などの接地システムを通じて雷電流を大地に放出する。
【０００４】
ここで、特許文献１には、鉄骨構造建造物の鉄骨の導電率以上の導体による接地線によって受雷部と大地とを電気的に接続することが記載されている。また、特許文献２には、接地線(垂下線)によって送電鉄塔の頂部と大地に埋設された埋設地線とを電気的に接続することが記載されている。そこで、鉄筋コンクリート造の建築物においても、上記接地線を設けることが考えられる。しかし、接地線の雷電流の流れやすさの指標となるサージインピーダンスを小さくするためには、接地線の断面積を大きくする必要があるが、建物躯体に関連せずしかも断面積の大きな接地線を設けることは、経済性、意匠性からすれば考えられない。
【０００５】
また、鉄筋コンクリート柱の主鉄筋を引下げ導線システムに利用する場合、特許文献３に示されるように、主鉄筋間を接続金物によって接続すれば、外部雷保護システムとしては、鉄骨構造と同様の効果を期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９０３８５号公報
【特許文献２】特開平３−２３５６１２号公報
【特許文献３】特開２０００−２９９９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、鉄筋コンクリート造の建築物においては、柱の鉄筋と梁の鉄筋とは積極的には接続されていないため、雷電流の梁方向への分流はコンクリート部分を介して起こる。そして、コンクリートは雷電流の周波数域では電流を流す性質を持つが、コンクリートのインピーダンスは鉄筋のインピーダンスに比べると明らかに高く、受雷部と接続された鉄筋コンクリート柱の主鉄筋が雷電流の大部分の流路となる。
【０００８】
ここで、外部雷保護システムにおいて、雷電流が電流経路を流れるとき、電流経路からの距離をｒ、雷電流の電流量をＩ、透磁率をμとすると、磁界の強さＢが次式で表される雷電磁界（ＬＥＭＰ）が発生する。
Ｂ＝μＩ／２πｒ
したがって、受雷部と接続された鉄筋コンクリート柱の主鉄筋が雷電流の大部分の流路となったときには、雷電流の電流量Ｉが大きくなるから、雷電磁界の強さＢが大きくなるので、広い範囲に設置された電気、電子機器や設備の誤動作や磁気記録媒体のデータ破損が発生することがある。このため、雷サージ防止、低減の対策が困難である。
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、雷サージ防止、低減の対策が容易である建築物の雷電磁界低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するため、発明の実施態様は、鉄筋コンクリート柱を有する鉄筋コンクリート造の建築物の雷電磁界低減装置であって、上記建築物の上部に設けられた受雷部と、上記受雷部と複数の上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋とを接続する分配導線とを有し、上記建築物の角部の上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋と上記受雷部とを上記分配導線によって接続し、上記受雷部から各上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋までの各インピーダンスがすべて同程度となるように上記分配導線を形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、発明の実施態様は、上記分配導線によって上記受雷部と接続された上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋と最上階梁とを最上階梁接続導体によって接続したことを特徴とする。
【００１２】
また、発明の実施態様は、上記分配導線によって上記受雷部と接続された上記鉄筋コンクリート柱の鉄筋と最下階梁とを最下階梁接続導体によって接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る建築物の雷電磁界低減装置においては、雷電流が複数の鉄筋コンクリート柱の鉄筋に分流されるから、各鉄筋コンクリート柱の鉄筋を流れる雷電流による雷電磁界の強さが小さくなるので、雷サージ防止、低減についての対策が容易である。
特に、建築物の角部の鉄筋コンクリート柱の鉄筋と受雷部とを分配導線によって接続したときには、雷サージ防止、低減についての対策をすべき範囲の面積をより小さくすることができる。
【００１５】
また、分配導線によって受雷部と接続された鉄筋コンクリート柱の鉄筋と最上階梁とを最上階梁接続導体によって接続したときには、より確実に各鉄筋コンクリート柱の鉄筋を流れる雷電流の電流量を均一化することができる。
【００１６】
また、分配導線によって受雷部と接続された鉄筋コンクリート柱の鉄筋と最下階梁とを最下階梁接続導体によって接続したときには、接地系の等電位化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る建築物の雷電磁界低減装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１により本発明の実施の形態に係る建築物の雷電磁界低減装置を説明する。建築物１は４本の鉄筋コンクリート柱２および各階の梁３を有する。建築物１を水平面で切断した形状は長方形である。建築物１の上部に避雷針４が設けられている。避雷針４は建築物１を水平面で切断した形状である長方形の中心に位置している。すなわち、避雷針４は建築物１の水平面内の中心に位置している。建築物１の上部に円状導線５が設けられている。円状導線５の中心に避雷針４が位置している。避雷針４と円状導線５とを接続する接続導線６が設けられている。接続導線６は建築物１を水平面で切断した形状である長方形の辺と平行である。すなわち、接続導線６は梁３と平行である。円状導線５と鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋（鉄筋）とを接続する接続導線７が設けられている。接続導線７は、すべて同じ長さになるようにし、円状導体５に接続する。そして、避雷針４と各鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋とを接続する分配導線８は円状導線５および接続導線６、７を有している。分配導線８は建築物１と電気的に絶縁されている。避雷針４、分配導線８を建築物１に固定するための絶縁体としては、碍子など雷電流や電圧に耐えうるものが用いられている。鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋と最上階梁３ａとを接続する最上階梁接続導体９ａが設けられている。鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋と最下階梁３ｂとを接続する最下階梁接続導体９ｂが設けられている。
【００２０】
この建築物の雷電磁界低減装置においては、避雷針４と各鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋とが分配導線８によって接続されているから、各鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋が引下げ導線システムとなる。そして、避雷針４は建築物１を水平面で切断した形状である長方形の中心に位置しており、円状導線５の中心に避雷針４が位置しており、接続導線６によって、避雷針４と円状導体５を密接に接続することで、円状導体５を等電位化する。すなわち、避雷針４から見た円状導体５上の任意の点でのインピーダンスは等しくなるため、接続導線７の長さを等しくすることで、避雷針４から各鉄筋コンクリート柱２までの各インピーダンスがすべて等しくなる。したがって、各鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋を流れる雷電流の電流量は避雷針４を流れる雷電流の電流量の４分の１になる。
【００２１】
このような建築物の雷電磁界低減装置においては、雷電流が複数の鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋に分流されるから、引下げ導線システムである各鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋を流れる雷電流の電流量Ｉを小さくすることができるので、雷電磁界の強さＢを低減することができるため、電気・電子機器や電気・電子設備の誤動作や磁気記録媒体のデータ破損の発生を低減することができる。このため、雷サージ防止、低減についての対策をすべき範囲の面積を小さくすることができる。したがって、建物内の電気・電子設備の雷サージ防止を目的とした「雷保護第４部：建物内の電気及び電子システム」（JIS  Z  9290-4:2009）に示された雷サージ低減設計（雷保護領域、磁気遮へいと配線ルート、接地と等電位ボンディング）やサージ保護でデバイスを用いた雷サージ低減についての対策が容易となる。
【００２２】
また、鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋と最上階梁３ａとを最上階梁接続導体９ａにより接続しているから、より確実に各鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋を流れる雷電流の電流量を均一化することができる。また、鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋と最下階梁３ｂとを最下階梁接続導体９ｂにより接続しているから、接地系の等電位化を図ることができる。
【００２３】
つぎに、高層建築物等に適用されるIEC62305-1  Level4相当の雷電流（波高値：１００ｋＡ）が受雷部に落雷した場合を想定して、本発明の効果を説明する。
【００２４】
従来のように、１本の鉄筋コンクリート柱の主鉄筋を引下げ導線システムに利用した場合には、波高値が１００ｋＡの雷電流が受雷部に落雷したときに、産業用情報処理・制御機器設置基準JEITA  IT-1004のClass  B（４００Ａ／ｍ）「十分に保護された環境」を満たす範囲は、雷電流経路となる鉄筋コンクリート柱から４０ｍ以上の離隔距離であり、Class  S4（４０００Ａ／ｍ）「特別環境」を満たす範囲は、雷電流経路となる鉄筋コンクリート柱から４ｍ以上の離隔距離となる。また、IEC62305-1で規定する電気電子機器のパルス磁界の試験レベル（１０００Ａ／ｍ）を満足する範囲は１６ｍ以上の離隔距離である。
【００２５】
これに対して、本発明のように、避雷針とたとえば１０本の鉄筋コンクリート柱の主鉄筋とを分配導線により接続し、避雷針と各鉄筋コンクリート柱の主鉄筋とを接続する分配導線のインピーダンスを等しくした場合には、１本の鉄筋コンクリート柱の主鉄筋を引下げ導線システムに利用した場合と比較して、雷電流の電流値が１／１０になる。このため、波高値が１００ｋＡの雷電流が受雷部に落雷したときに、産業用情報処理・制御機器設置基準JEITA  IT-1004のClass  B（４００Ａ／ｍ）を満たす範囲は、雷電流経路となる鉄筋コンクリート柱から４ｍ以上の離隔距離であり、Class  S4（４０００Ａ／ｍ）を満たす範囲は、雷電流経路となる鉄筋コンクリート柱から０．４ｍ以上の離隔距離であり、IEC62305-1で規定する電気電子機器のパルス磁界の試験レベル（１０００Ａ／ｍ）を満足する範囲は１．６ｍ以上の離隔距離である。すなわち、上記の離隔距離を１／１０にすることができる。
【００２６】
したがって、従来技術では、磁場の影響を嫌う電気・電子設備を設置する部屋（たとえば、サーバ室や手術室など）は、シミュレーション技術等を駆使して、建物内の配置計画を設計するか、磁気遮蔽技術によって建物内装を施すことで設備機器の雷電磁界保護を行なう必要があるが、本発明を適用したときには、磁気記録媒体保管に注意を要するエリアは極めて限定された範囲となる。このため、磁場の影響を嫌う電気・電子設備を設置する部屋の配置計画が容易になる。さらに、磁気遮へい室を併用することで、JEITA  IT-1004のClass  B「充分に保護された環境」も容易に実現することができる。
【００２７】
なお、上述実施の形態においては、建築物１が４本の鉄筋コンクリート柱２を有する場合について説明したが、建築物が５本以上の鉄筋コンクリート柱を有する場合にも本発明を適用できることは明らかである。
【００２８】
また、上述実施の形態においては、受雷部として避雷針４を用いたが、受雷部として棟上導線等を用いてもよい。
【００２９】
また、上述実施の形態においては、分配導線８を通じて、避雷針４から鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋までの各インピーダンスを等しくしたが、受雷部と各鉄筋コンクリート柱の鉄筋までの各インピーダンスを同程度、すなわち各インピーダンスがその平均値の±３０％の範囲内に入るようにすればよい。なお、各インピーダンスがその平均値の±２０％の範囲内に入るようにするのが望ましく、さらに各インピーダンスがその平均値の±１０％の範囲内に入るようにするのがより望ましい。
【００３０】
また、上述実施の形態においては、避雷針４と全部（４本）の鉄筋コンクリート柱２の主鉄筋とを分配導線８によって接続したが、受雷部と複数の鉄筋コンクリート柱の鉄筋とを分配導線によって接続すればよい。
【００３１】
そして、受雷部と一部の鉄筋コンクリート柱の鉄筋とを分配導線によって接続したときには、分配導線によって受雷部と接続された鉄筋コンクリート柱の鉄筋と最上階梁とを最上階梁接続導体によって接続し、また分配導線によって受雷部と接続された鉄筋コンクリート柱の鉄筋と最下階梁とを最下階梁接続導体によって接続する。
【００３２】
また、建築物を水平面で切断した形状が長方形であり、多数の鉄筋コンクリート柱を有し、かつ受雷部と一部の鉄筋コンクリート柱の鉄筋とを分配導線によって接続するときには、建築物の角部の鉄筋コンクリート柱の鉄筋と受雷部とを分配導線によって接続すれば、建築物の内部の鉄筋コンクリート柱の鉄筋と受雷部とを分配導線によって接続した場合と比較して、JEITA  IT-1004のClass  B（４００Ａ／ｍ）を満たさない範囲の面積、Class  S4（４０００Ａ／ｍ）を満たさない範囲の面積、IEC62305-1で規定する電気電子機器のパルス磁界の試験レベル（１０００Ａ／ｍ）を満足しない範囲の面積を４分の１にすることができる。すなわち、雷サージ防止、低減についての対策をすべき範囲の面積をより小さくすることができる。
【００３３】
また、上述実施の形態においては、避雷針４を建築物１の水平面内の中心に位置させたが、必ずしも受雷部を建築物の水平面内の中心に位置させる必要はない。また、上述実施の形態においては、接続導線７の長さを等しくしたが、必ずしも同じにする必要はない。そして長さが等しくない場合には、分配導線にコイル、電気抵抗等を接続して、受雷部から各鉄筋コンクリート柱の鉄筋までの各インピーダンスがすべて同程度となりあるいは等しくなるように分配導線を形成する。
【００３４】
本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施の形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施の形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
【符号の説明】
【００３５】
１…建築物、２…鉄筋コンクリート柱、３ａ…最上階梁、３ｂ…最下階梁、４…避雷針、５・・・円状導体、６・・・接続導体、７・・・接続導体、８…分配導線、９ａ…最上階梁接続導線、９ｂ…最下階梁接続導線
【図１】
0005881150.tif 000002