(57)【要約】      （修正有）【課題】コンクリートパイルに取り付けられた接地電極を、土壌と十分に接触させることによって、接地電極の役割を十分に果たすようにする。【解決手段】土壌に埋設させる円筒状のコンクリートパイルに対して、コンクリートパイルに固定される環状の取付座１２と、取付座１２に基端部が回動可能に設置され、先端部が取付座１２の外周面に対して接近及び離間する回動片１６とを備え、コンクリートパイルとともに土壌に埋設される接地電極として機能する回転式接地電極装置１０であって、取付座１２及び回動片１６は硬質の導電性部材からなり、回動片１６の先端部は、コンクリートパイルを、回動片１６の先端部から回動片１６の基端部に向かう方向に回転させた場合に取付座１２の外周面側に回動して取付座１２に収納され、逆方向に回転させた場合に取付座１２の外周面から離間する側に回動して、回動片１６の先端部が取付座１２から突出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌に埋設させる円筒状の杭材に対して、前記杭材の周囲を囲むように、前記杭材に固定される環状の取付座と、
前記取付座に基端部が回動可能に設置され、先端部が前記取付座の外周面に対して接近及び離間する回動片とを備え、
前記杭材とともに土壌に埋設される接地電極として機能する回転式接地電極装置であって、
前記取付座及び前記回動片は硬質の導電性部材からなり、
前記回動片は、前記杭材を、前記回動片の先端部から前記回動片の基端部に向かう方向に回転させた場合に前記取付座の外周面側に回動して前記取付座に収納され、前記回動片の基端部から前記回動片の先端部に向かう方向に回転させた場合に前記取付座の外周面から離間する側に回動して、前記回動片の先端部が前記取付座から突出することを特徴とする回転式接地電極装置。
【請求項２】
前記回動片は、先端に凹凸構造を有することを特徴とする請求項１記載の回転式接地電極装置。
【請求項３】
内部に鉄筋を有する円筒状のコンクリートパイルと、
土壌に埋設させる円筒状の前記コンクリートパイルに対して、前記コンクリートパイルの周囲を囲むように、前記コンクリートパイルに固定される取付座、及び前記取付座に基端部が回動可能に設置され、先端部が前記取付座の外周面に対して接近及び離間する回動片を有する回転式接地電極部とを備え、接地電極としての機能を有する基礎杭であって、
前記取付座及び前記回動片は硬質の導電性部材からなり、
前記回動片は、前記コンクリートパイルを、前記回動片の先端部から前記回動片の基端部に向かう方向に回転させた場合に前記取付座の外周面側に回動して前記取付座に収納され、前記回動片の基端部から前記回動片の先端部に向かう方向に回転させた場合に前記取付座の外周面から離間する側に回動して、前記回動片の先端部が前記取付座から突出することを特徴とする基礎杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートパイルに、電気機器の接地抵抗を低減させるための接地電極としての機能を持たせる回転式接地電極装置、及びコンクリートパイルに接地電極としての機能を付与してなる基礎杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軟弱地盤に建築物を設ける際には、基礎工事として、建築物を支えるための基礎杭を埋設する工事が実施される。また、建築物が、例えば、変電所施設のように大きな電力を扱う電気機器を設置するための建築物の場合には、変電所の電気機器の接地抵抗をより一層低減するために接地電極を設ける必要がある。そこで、変電所施設の基礎工事において、基礎杭に接地電極を設け、基礎杭を埋設工事とともに接地工事を行っている。
【０００３】
具体的には、基礎杭としてコンクリートパイルを使用して軟弱地盤における基礎工事を施工する場合に、接地網（メッシュ）とコンクリートパイルの鉄筋とを電気的に接続したり、コンクリートパイルの先端に電線（硬銅より線）を固定するコンクリートパイルと電線を地中に一緒に埋設したりすることが行われている。
【０００４】
また、従来、この種の技術としては、地中に埋設される基礎杭をコンクリートまたは鉄筋コンクリートで構築する際、基礎杭自体を接地電極とすることが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３２０７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、コンクリートパイルの埋設工事においては、現状、ほとんど埋込工法が採用されている。この埋込工法は、まず、オーガによってコンクリートパイルの埋設穴を掘削する。次に、埋設穴にコンクリートミルクを注入する。次に、コンクリートパイル周囲がコンクリートミルクで満たされた状態となるようにコンクリートパイルを埋込固定するというものである。
【０００７】
しかしながら、埋込工法によってコンクリートパイルを埋込固定した場合、接地電極として機能するコンクリートパイル先端に露出した鉄筋部分、あるいは硬銅より線部分が土壌と十分に接触しないおそれがある。このため、コンクリートパイル先端の金属部分が接地電極の役割を十分に果たすことができないおそれがある。また、コンクリートパイルの埋込固定時にコンクリートパイルを回転させるため、コンクリートパイル先端に取り付けた接地用の電線が切断されてしまうことがたびたびある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決し、コンクリートパイルに取り付けられた接地電極が、土壌と十分に接触することによって、接地電極の役割を十分に果たすことを実現した回転式接地電極装置、及び基礎杭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】
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するために、次に記載する構成を備えている。
【００１０】
（１）土壌に埋設させる円筒状の杭材に対して、前記杭材の周囲を囲むように、前記杭材に固定される環状の取付座と、前記取付座に基端部が回動可能に設置され、先端部が前記取付座の外周面に対して接近及び離間する回動片とを備え、前記杭材とともに土壌に埋設される接地電極として機能する回転式接地電極装置であって、前記取付座及び前記回動片は硬質の導電性部材からなり、前記回動片は、前記杭材を、前記回動片の先端部から前記回動片の基端部に向かう方向に回転させた場合に前記取付座の外周面側に回動して前記取付座に収納され、前記回動片の基端部から前記回動片の先端部に向かう方向に回転させた場合に前記取付座の外周面から離間する側に回動して、前記回動片の先端部が前記取付座から突出することを特徴とする回転式接地電極装置。
【００１１】
（１）によれば、回転式接地電極装置を取り付けた杭材を土壌に埋設する際に、土壌に形成した埋設穴に、杭材を回動片の先端部から基端部に向かう方向に回転させながら埋設する。これにより、回動片は、杭材の埋設時において取付座の外周面側に回動し、取付座に収納された状態で維持される。その結果、回動片が杭材の埋設工事において支障となることが防止される。また、土壌に形成した埋設穴に杭材を埋設した後、杭材を逆回転させることにより、回動片は回動して取付座の外周面から離間して突出するようになり、回動片の先端部が埋設穴の内面にくい込むようになる。その結果、回動片が土壌にくい込むことにより、回動片が接地電極としての役割を十分に果たすことが可能になる。また、杭材の埋設工事と、確実な接地電極の深層接地工事が同時にでき、変電所の接地抵抗軽減に大きく寄与するとともに、メッシュ工事にプラスして深層接地工事が必要な場合、接地工事の大幅なコストダウンに繋がる。
【００１２】
（２）（１）において、前記回動片は、先端に凹凸構造を有することを特徴とする回転式接地電極装置。
【００１３】
（２）によれば、回動片の凹凸構造により、回動片が土壌にくい込み易くなる。
【００１４】
（３）内部に鉄筋を有する円筒状のコンクリートパイルと、土壌に埋設させる円筒状の前記コンクリートパイルに対して、前記コンクリートパイルの周囲を囲むように、前記コンクリートパイルに固定される取付座、及び前記取付座に基端部が回動可能に設置され、先端部が前記取付座の外周面に対して接近及び離間する回動片を有する回転式接地電極部とを備え、接地電極としての機能を有する基礎杭であって、前記取付座及び前記回動片は硬質の導電性部材からなり、前記回動片は、前記コンクリートパイルを、前記回動片の先端部から前記回動片の基端部に向かう方向に回転させた場合に前記取付座の外周面側に回動して前記取付座に収納され、前記回動片の基端部から前記回動片の先端部に向かう方向に回転させた場合に前記取付座の外周面から離間する側に回動して、前記回動片の先端部が前記取付座から突出することを特徴とする基礎杭。
【００１５】
（３）によれば、回転式接地電極装置をコンクリートパイルに固定してなる基礎杭を、土壌に埋設する際に、土壌に形成した埋設穴に、コンクリートパイルを回動片の先端部から基端部に向かう方向に回転させながら埋設する。これにより、回動片は、コンクリートパイルの埋設時において取付座の外周面側に回動し、取付座に収納された状態で維持される。その結果、回動片がコンクリートパイルの埋設工事において支障となることが防止される。また、土壌に形成した埋設穴にコンクリートパイルを埋設した後、コンクリートパイルを逆回転させることにより、回動片は回動して取付座の外周面から離間して突出するようになり、回動片の先端部が埋設穴の内面にくい込むようになる。その結果、回動片が土壌にくい込むことにより、回動片が接地電極としての役割を十分に果たすことが可能になる。また、基礎杭の埋設工事と、確実な接地電極の深層接地工事が同時にでき、変電所の接地抵抗軽減に大きく寄与するとともに、メッシュ工事にプラスして深層接地工事が必要な場合、接地工事の大幅なコストダウンに繋がる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コンクリートパイルに取り付けられた接地電極が、土壌と十分に接触することによって、接地電極の役割を十分に果たすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の回転式接地電極装置を有する基礎杭の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のＡＡ線断面図である。
【図３】図２のＢＢ線断面図である。
【図４】回動片の先端の構成を示す側面図である。
【図５】基礎杭の埋設工事の作業工程を示す図である。
【図６】基礎杭の埋設工事の作業工程を示す図である。
【図７】基礎杭の埋設工事の作業工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態の回転式接地電極装置を有する基礎杭の外観を示す斜視図である。基礎杭１は、コンクリートパイル５と、回転式接地電極装置１０とからなる。
【００１９】
コンクリートパイル５は、中心軸に対して放射位置に棒状の鋼材６を配置し、さらにこれらの鋼材６に対して螺旋状に鋼材を取り付けて円筒状に構成した骨組みに、コンクリートを遠心力成形することによって製造された円筒状の部材である。変電所の基礎工事においては、直径３５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度のコンクリートパイル５が用いられる。コンクリートパイル５の両端部には、端板７、７が取り付けられており、この端板７、７によって鋼材６の両端が支持されるとともに、コンクリートパイル５の両端の開口部が閉鎖される。コンクリートパイル５を継ぎ足す際には、端板７同士を溶接、あるいはボルトによる締結によって２本のコンクリートパイル５が結合される。
【００２０】
また、コンクリートパイル５には、リード線８が埋設されており、リード線８の両端部が端板７、７によって支持されている。リード線８の両端には接続端子９が取り付けられており、リード線８における一端の接続端子９は図示しない接地メッシュに接続される。この接地メッシュには、電気機器（図示せず）の接地端子が直接的あるいは間接的に、電気的に接続される。リード線８における他端の接続端子９は、基礎杭１を長くするためにコンクリートパイル５を継ぎ足す際に、継ぎ足されるコンクリートパイル５の接続端子９に接続される。
【００２１】
また、コンクリートパイル５には、中心軸方向の任意の位置に、ボルト１４（図２参照）に螺合するためのねじ穴を有する建込部材２５（図２、図３参照）が埋設されている。このボルト１４は、回転式接地電極装置１０をコンクリートパイル５に固定するための部材である。建込部材２５は導電性を有しており、図２に示すように、建込部材２５とリード線８とを電気的に接続するように、建込部材２５をコンクリートパイル５に埋設する。
【００２２】
次に、回転式接地電極装置１０の構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
図２は図１のＡＡ線断面図である。図３は図２（Ａ）のＢＢ線断面図である。
【００２３】
図１〜図３に示すように、回転式接地電極装置１０は、取付座１２、回動片１６及びボルト１４によって構成されている。取付座１２には、回動片１６が回動可能に取り付けられている。ボルト１４は、取付座１２をコンクリートパイル５に固定する際に用いるものである。取付座１２、回動片１６及びボルト１４は、それぞれ導電性を有する金属によって構成されている。本実施形態においては、取付座１２及び回動片１６は銅によって構成されている。
【００２４】
取付座１２は、コンクリートパイル５が挿入可能な大きさの孔部を有する円筒部１２ａと、円筒部１２ａの両端から円筒部１２ａの中心軸に対して垂直方向に環状に延在した２つの平面部１２ｂとによって構成された、ボビン形状の環状部材である。２つの平面部１２ｂにおける互いに対向する面には、図３に示すように、円筒部１２ａの中心軸に対して等角となる位置に、有底の孔部１２ｃが形成されている。ここで、２つの平面部１２ｂに形成された孔部１２ｃは互いに対向した位置に配置されており、この互いに対向した孔部１２ｃを結ぶ線は、円筒部１２ａの中心軸に対して平行である。また、円筒部１２ａの側面には、図２に示すように、ボルト１４が螺合するねじ穴１２ｄが形成されている。このねじ穴１２ｄは、取付座１２を平面視した場合に、隣り合う孔部１２ｃ、１２ｃの中央付近に２箇所づつ合計８箇所に形成されている。
【００２５】
回動片１６は、平面形状が流線形でかつ円弧状に湾曲した部材である。回動片１６の上下の平面における太く形成されている端部には、回動軸１８、１８が立設している。この回動軸１８、１８を孔部１２ｃに挿入することにより、回動軸１８、１８が孔部１２ｃによって軸支され、回動片１６が取付座１２に回動可能に取付られる。このとき、回動片１６の回動軸は、取付座１２の中心軸に対して平行になる。
【００２６】
また、取付座１２には４つの回動片１６が取り付けられる。ここで、回動片１６における凹状の側面が円筒部１２ａに対向するように、各回動片１６が取付座１２に取り付けられる。なお、以下の説明において、流線形の回動片１６において太く形成されている端部を基端部、細く形成されている端部を先端部と称する。
【００２７】
また、孔部１２ｃの近傍には、突起２０が形成されている。回動片１６が一定の角度回動した場合には突起２０に当接することにより、回動片１６のそれ以上の回動が規制される。また、回動片１６の先端部は鋭利な刃形に形成されており、回動片１６の先端には、図４に示すように凹凸部１６ａが形成されている。
【００２８】
基礎杭１を製造する際には、コンクリートパイル５に、回転式接地電極装置１０における円筒部１２ａを挿入して回転式接地電極装置１０をスライド移動させ、ねじ穴１２ｄと建込部材２５に形成されたねじ穴とを一致させるように回転式接地電極装置１０の位置を調整する。そして、コンクリートパイル５の周囲を取付座１２によって囲まれた状態を維持しながら、ねじ穴１２ｄ及びコンクリートパイル５にボルト１４を螺合することにより、回転式接地電極装置１０がコンクリートパイル５に固定される。
【００２９】
図２（Ａ）は、回転式接地電極装置１０をコンクリートパイル５に固定した状態を示すものである。回動片１６の外側の側面における円弧の半径は、取付座１２の中心軸から平面部１２ｂの外周までの半径に等しくなるように設定されている。また、回動片１６が、図２（Ａ）に示す状態にある場合、回動片１６の外周と平面部１２ｂの外周とが一致するように孔部１２ｃの位置が設定されている。このため、図２（Ａ）に示す状態にある回転式接地電極装置１０の外観は、略円筒体となり、回動片１６は、平面部１２ｂ、１２ｂと円筒部１２ａによって囲まれた範囲内に収納された状態となる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、ボルト１４の頭部を円筒部１２ａの側面から突出させている。これにより、回動片１６は、閉じた状態においてボルト１４の頭部に当接し、それ以上の円筒部１２ａ側への移動が規制され、回動片１６の先端は、円筒部１２ａの側面に対して離間した位置にある。さらに、回動片１６の先端と、隣り合う回動片１６の基端部との間には、隙間が形成されている。
【００３１】
また、図２（Ａ）に示すように、回転式接地電極装置１０をコンクリートパイル５に固定するため、ねじ穴１２ｄを介して、コンクリートパイル５にボルト１４を螺合した際に、ボルト１４とリード線８が接触して電気的に導通する。また、ボルト１４と取付座１２とはねじ穴１２ｄにおける螺合によって電気的に導通し、取付座１２と回動片１６とは孔部１２ｃが回動軸１８を支持することによって電気的に導通する。これにより、基礎杭１を土壌に埋設する際に、回転式接地電極装置１０も埋設されることによって、回転式接地電極装置１０は接地電極として機能するようになる。
【００３２】
図２（Ｂ）は、回転式接地電極装置１０をコンクリートパイル５に固定した状態示すものである。回動片１６を開いた場合には、回動片１６の先端部が取付座１２から突出する。ここで、図２（Ａ）、（Ｂ）において破線Ｈで示す領域は、基礎杭１を埋設するために掘削した埋設穴の大きさを示すものである。図２（Ｂ）に示すように、回動片１６を開いた場合における基礎杭１の中心軸から回動片１６の先端までの距離は、埋設穴の半径よりも大きくなるように設定されている。
【００３３】
次に、本実施形態の基礎杭１を土壌に埋設させる作業工程について、図５〜図７を参照しながら説明する。
【００３４】
まず、図５に示すように、オーガ３０によって、基礎杭１を埋設するための埋設穴を掘削し、コンクリートミルクを埋設穴に注入する。次に、図６に示すように、基礎杭１を回転させながら埋設させる。このとき回転方向は、回動片１６の先端が回動軸１８側に向かう方向とする。これにより、回動片１６は、遠心力により、取付座１２の円筒部１２ａ側に移動しようとする。このため、回動片１６は開く方向に回動しない。
【００３５】
次に、基礎杭１を所定の位置に設置した後、埋設時における基礎杭１の回転方向とは逆の方向に、基礎杭１を回転させる。これにより、回動片１６は、遠心力によって取付座１２の円筒部１２ａから離れる方向に回動し、回動片１６の先端が埋設穴の側面に当接し、図７に示すように、回動片１６の先端部が土中に食い込むようになる。回動片１６が土中に食い込むと、基礎杭１を回転させる装置（図示しない）に係る負荷が大きくなる。この負荷をモニタして、一定の負荷に到達した場合に、回転を停止させる。その後、基礎杭１を埋設穴に定着させることによって、基礎杭１の埋設が完了する。
【００３６】
このように構成された本実施形態によれば、回転式接地電極装置１０を取り付けた基礎杭１を土壌に埋設する際に、土壌に形成した埋設穴に、基礎杭１を回動片１６の先端部から基端部（回動軸１８）に向かう方向に回転させながら埋設する。これにより、回動片１６は、基礎杭１の埋設時において取付座１２に収納され、取付座１２のボルト１４の頭部に当接した状態が維持される。その結果、回動片１６が基礎杭１の埋設工事において支障となることが防止される。また、土壌に形成した埋設穴に基礎杭１を埋設した後、基礎杭１を逆回転させることにより、回動片１６は回動して取付座１２の円筒部１２ａから離間するようになり、回動片１６の先端部が埋設穴の内面にくい込むようになる。その結果、回動片が土壌にくい込むことにより、回動片１６が接地電極としての役割を十分に果たすことが可能になる。また、基礎杭１の埋設工事と、接地電極の深層接地工事が同時にでき、例えば、変電所の接地抵抗軽減に大きく寄与する。特に、メッシュ工事にプラスして深層接地工事が必要な場合、接地工事の大幅なコストダウンに繋がる。また、本実施形態は、変電所以外でも、例えば、ビルディングの避雷針工事に適用することが可能である。
【００３７】
また本実施形態によれば、回動片１６は、先端に凹凸構造（凹凸部１６ａ）を有することにより、回動片１６と土壌との接触面積が大きくなり、回動片１６が土壌にくい込み易くなる。また、回動片１６の先端と、隣り合う回動片１６の基端部との間には、隙間が形成されているため、基礎杭１を逆回転させた際に、隙間から空気や土が進入することによって、回動片１６が回動し易くなる。
【００３８】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限るものではない。例えば、回動片１６は４つであるが、それより多くても少なくてもよい。特に、複数の回動片１６を設ける場合には、回転式接地電極装置１０の重心が中心軸上に位置するように、回動片１６を配置することが望ましい。
【００３９】
また、コンクリートパイル５の表面にリード線８が埋設されている位置を示すマーキングを付しておくことにより、新たに建込部材２５を埋設する際の目安とすることが可能となる。これにより、リード線８に対して建込部材２５を電気的に接続することが確実にできるようになる。また、コンクリートパイル５を複数つないだ場合でもリード線８の位置を把握することが可能になり、複数つないでなる一本のコンクリートパイル５の任意の位置に、回転式接地電極装置１０を固定することが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態においては、コンクリートパイル５に取付座１２を挿通しているが、それに限らず、取付座１２を中心軸に沿って二分割し、コンクリートパイル５に対して側方から組み合わせることによって、コンクリートパイル５に回転式接地電極装置１０を取り付けてもよい。
【００４１】
また、本実施形態によれば回動片１６を流線形に構成したが、土壌に食い込ませることが可能な形状であれば、それ以外の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  基礎杭
５  コンクリートパイル
６  鋼材
７  端板
８  リード線
９  接続端子
１０  回転式接地電極装置
１２  取付座
１２ａ  円筒部
１２ｂ  平面部
１２ｃ  孔部
１２ｄ  ねじ穴
１４  ボルト
１６  回動片
１６ａ  凹凸部
１８  回動軸
２０  突起
２５  建込部材
３０  オーガ
【図１】
2011222382.tif 000003
【図２】
2011222382.tif 000004
【図３】
2011222382.tif 000005
【図４】
2011222382.tif 000006
【図５】
2011222382.tif 000007
【図６】
2011222382.tif 000008
【図７】
2011222382.tif 000009