(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に穿孔用ビットを備えた導電性を有する自穿孔中空ロッド内に該自穿孔中空ロッドより導電率の高い導電用パイプを内装してなる自穿孔電極部と、前記自穿孔中空ロッドに対して連結可能に構成された導電性を有する接続用中空ロッド内に該接続用中空ロッドより導電率の高い導電用パイプを内装してなる所要数の接続用電極部との組合わせから構成され、それぞれの導電用パイプ相互間を前記自穿孔中空ロッドや接続用中空ロッドより導電率が高く且つ流体の流通口を有する接続部材によって接続するように構成するとともに、前記穿孔用ビットの部分に前記自穿孔電極部の導電用パイプ内と連通し外部へ開孔した流出孔を設けて、その流出孔に栓体を装填するとともに、その栓体は、前記接続用電極部及び自穿孔電極部の導電用パイプ内を介して前記穿孔用ビット部分に供給する流体圧によって押出され、前記流出孔が開孔して流体が外部へ流出し得るように構成したことを特徴とする自穿孔型アース電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電柱、鉄塔や建築物などの避雷針に接続されたり、各種の機械や器具等に接続されるアース電極の施工技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアース電極の設置作業において、特に崩壊性地盤の施工では、削孔した穴が自立できないため、崩壊防止用の鋼管などを埋設して、その中にアース電極材を挿入した後、鋼管を引抜くという施工方法が一般的に採用されている。しかしながら、この施工方法においては、作業工程が多く施工効率が悪かった。また、崩壊防止用鋼管を埋設する必要があるため、削孔する孔径が大きくなることから、当然、施工重機や周辺機器が大型化する原因にもなっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、従来の施工方法に伴った作業工程を省略することでき、作業性が大幅に向上されるとともに、地盤の状態に応じて施工形態を選択することにより、砂礫層や粘土層等の軟弱な地質に対しても、中・硬岩等を含む地質に対しても対応可能なアース電極の施工技術を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、先端部に穿孔用ビットを備えた導電性を有する自穿孔中空ロッド内に該自穿孔中空ロッドより導電率の高い導電用パイプを内装してなる自穿孔電極部と、前記自穿孔中空ロッドに対して連結可能に構成された導電性を有する接続用中空ロッド内に該接続用中空ロッドより導電率の高い導電用パイプを内装してなる所要数の接続用電極部との組合せにより所要長のアース電極を構成し、それぞれの導電用パイプ相互間を前記自穿孔中空ロッドや接続用中空ロッドより導電率が高く且つ流体の流通口を有する接続部材によって接続するように構成するとともに、前記穿孔用ビットの部分に自穿孔電極部の導電用パイプ内と連通し外部へ開孔した流出孔を設けて、その流出孔に栓体を装填するとともに、その栓体は、前記接続用電極部及び自穿孔電極部の導電用パイプ内を介して前記穿孔用ビット部分に供給する流体圧によって押出され、前記流出孔が自動的に開孔して流体が外部へ流出し得るように構成し、地盤の地質等に応じて流体の流出を伴う施工形態に簡便に切換え可能にした点を特徴とする。
【０００５】
なお、前記自穿孔中空ロッドと接続用中空ロッドとを同一の構成からなる共通の中空ロッドとし、その中空ロッドの先端部に前記穿孔用ビットを装着することにより、自穿孔中空ロッドとして用いることも可能である。この中空ロッドの共通化に伴い、前記導電用パイプ等の共通化も進み、部品の種類を減らすことができるので、製造コストや部品管理のコストなどの低減が図れる。前記穿孔中空ロッドと接続用中空ロッドないし接続用中空ロッド同士を連結するための連結手段としては、例えば、それらの中空ロッドの外表面の少なくとも接続部近傍に雄ネジを形成し、それぞれの雄ネジに螺合し得る雌ネジを形成した連結部材を用いて螺合結合することにより、中空ロッド相互間を連結するように構成することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、電柱、鉄塔や建築物などの避雷針や、各種の機械や器具などに接続されるアース電極に広く適用することができる。本発明におけるアース電極は、先端部に穿孔用ビットを備えた自穿孔電極部とその自穿孔電極部の後端部に接続される所要数の接続用電極部との組合せから構成される。自穿孔電極部の後端部に接続される接続用電極部の設置数に関しては、設置しようとするアース電極の全長に応じて、１本でも複数本でもよいことはいうまでもない。前記穿孔用ビットの具体的な形態や材質及び寸法などに関しては、前記穿孔中空ロッドの直径やアース電極としての全体の長さあるいは適用対象とする地盤の地質等を勘案しながら適宜設定することが可能である。また、前記穿孔中空ロッド及び接続用中空ロッドの材質としては、鉄等の導電性を有し、自穿孔作業に耐え得る強度を有するものが採用される。また、導電用パイプの材質としては、銅やアルミニウム等の前記穿孔中空ロッドや接続用中空ロッドより導電率が高く、地中での耐食性が良好なものが採用される。
【０００７】
なお、前記穿孔中空ロッドと接続用中空ロッドとの具体的な材質や長さなどに関しては、それぞれ異なる構成を採用してもよいし、前述のように同一の構成からなる共通の中空ロッドを採用してもよい。また、前記穿孔用ビットの穿孔中空ロッドに対する固着の仕方は、穿孔用ビットを穿孔中空ロッドに嵌着したり、溶接や接着剤により予め固着したりする形態のものでもよく、ネジ結合により施工現場で螺合して一体化し得るように構成することも可能である。因みに、穿孔中空ロッドと接続用中空ロッドとして中空の全ネジボルト等からなる共通の中空ロッドを採用し、その中空ロッドの先端部にネジ結合等により前記穿孔用ビットを装着することにより、前記自穿孔中空ロッドとして用いるようにすれば、部品の共通化による製造コストの低減が図れる。
【０００８】
前記穿孔中空ロッド及び接続用中空ロッドの外表面の形状に関しては、中空ロッド相互間の具体的な連結手段にもよるが、平滑面でもよいし、適宜の凹凸形状のあるものでもよい。因みに、連結手段として雌ネジを形成した前記連結部材を使用する場合には、各中空ロッドの外表面の少なくとも連結部近傍には前記雌ネジに螺合可能な雄ネジを形成しておく必要がある。この場合、外表面の全長に雄ネジを形成した中空の全ネジボルトを採用してもよいことはいうまでもない。さらに、前記穿孔用ビット部分に形成される流出孔に装填される栓体の材質としては、ゴム、ウレタン、木片等の振動を吸収可能な材質のものが好適である。また、その栓体の形状としては、円柱状ないし円錐台状のものが適当であり、前記流出孔に対しては、圧入あるいは接着、又はそれらの圧入と接着の双方の手段によって固着することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例に関して説明する。図１及び図２は本発明の一実施例の施工状態を示した概略説明図であり、それぞれ図１は水や空気などの流体の使用を伴わない施工形態、図２は前記流体を使用する施工形態を示したものである。先ず、概略的に説明すると、図中、１は先端部に穿孔用ビット２を備えた自穿孔電極部、３は連結部材４を介して前記自穿孔電極部１の後端部に接続された接続用電極部であり、これらの自穿孔電極部１と所要数の接続用電極部３の組合せによって、全体として所要長からなるアース電極を構成している。しかして、水や空気などの流体の使用を伴わない施工形態の場合には、図１に示したように、自穿孔電極部１と接続用電極部３を連結部材４によって連結した状態において支柱５に支持された削孔機６にセットし、地盤７の設置位置に対して削孔作業を実行することになる。この場合、自穿孔電極部１の先端部には穿孔用ビット２が備えられているので、削孔機６により回転力と打撃力を付与することにより、穿孔用ビット２により削孔しながら同時に電極を差込む削孔差込み作業が可能である。この流体を使用しない施工形態は、砂礫層や粘土層等の軟弱な地質に対して好適であるが、中・硬岩等を含む硬質の地質に対しては削孔が困難であったり作業性が低下するといった問題がある。
【００１０】
図２に示した施工形態は、硬質の地質からなる地盤に対してアース電極の削孔差込み作業を実行する場合に適した施工形態である。図示のように、この施工形態では、前記接続用電極部３の後端部にアダプター８を介してスイベルジョイント９を接続し、ポンプ１０から供給管１１を経て圧送される水や空気等の適宜の流体を接続用電極部３及び自穿孔電極部１の中空部を介して前記穿孔用ビット２に供給しながら削孔することになる。そして、穿孔用ビット２に供給された流体は、その穿孔用ビット２部分の適宜部位に形成する流出孔を介して外部へ流出し、くり粉の排出を促進したり、穿孔用ビット２部分を冷却して過熱による刃先等の劣化が防止する作用を奏する。この結果、本施工形態によれば、硬質の地質に対してもアース電極の効率的な削孔差込み作業を実行することが可能になる。
【００１１】
なお、図１及び図２に示した装置を車両に搭載したまま、以上のアース電極の削孔差込み作業を実行するように構成することも可能である。すなわち、削孔機６を支持した支柱５やポンプ１０を車両の荷台に定置するとともに、前記流体として水等の液体を使用する場合には更に液体貯留タンクを搭載し、車両をアース電極の設置位置に合わせて停車させた上、そのまま前記自穿孔電極部１と接続用電極部３を接続して削孔機６にセットすることにより前述の削孔差込む作業を実行することができる。また、硬質の地盤に応じて流体を使用する形態に切換える場合には、接続用電極部３の後端部にアダプター８を介してスイベルジョイント９を接続し、ポンプ１０から供給管１１を接続することにより、車両に搭載した図示しない液体貯留タンク内の液体を使用しながら削孔差込み作業を実行することも可能である。以上のように、削孔用の装置を車両に搭載したまま作業を実行するようにすれば、車両をアース電極の各設置位置へ移動して速やかに前述の削孔差込み作業に入ることができることから作業性を向上できる。
【００１２】
次に、本発明に係る自穿孔型アース電極に関する実施例に関して説明する。図３はその自穿孔型アース電極に関する一実施例を示した断面図である。本実施例では、前記自穿孔電極部１は、図示のように、先端部に穿孔用ビット２を備え、外表面の全長に雄ネジを形成した中空状の全ネジボルトからなる導電性を有する自穿孔中空ロッド１２の内部に銅等の該自穿孔中空ロッド１２より導電率の高い導電用パイプ１３を内装したものから構成される。また、前記接続用電極部３は、外表面の全長に雄ネジを形成した中空状の全ネジボルトからなる導電性を有する接続用中空ロッド１４の内部に銅等の該接続用中空ロッド１４より導電率の高い導電用パイプ１５を内装したものから構成される。そして、本実施例の場合には、自穿孔中空ロッド１２の後端部近傍及び接続用中空ロッド１４の両端部近傍には、図４の部分拡大図に示したように、若干拡径した拡径部１６が形成されており、それぞれの中空ロッド１２，１４の内部に導電用パイプ１３あるいは導電用パイプ１５を挿通した後に、各拡径部１６の内方からそれらの導電用パイプ１３ないし導電用パイプ１５を押し広げて、それぞれ前記自穿孔中空ロッド１２の後端部近傍あるいは接続用中空ロッド１４の両端部近傍の内面に密接させて一体化する構造が採用されている。また、前記穿孔用ビット２は自穿孔中空ロッド１２の先端部に捩込む固着方法が採用されている。なお、自穿孔中空ロッド１２の先端部側の近傍にも、接続用中空ロッド１４と同様に拡径部を設け、全長を統一することにより、部品の共通化を図ることも可能である。
【００１３】
図５は前記導電用パイプ１３，１５相互間を接続するための接続部材１７を示した断面図であり、図６は前記自穿孔中空ロッド１２と接続用中空ロッド１４との間あるいは接続用中空ロッド１４相互間を連結するための前記連結部材４を示した断面図である。図４に示したように、導電用パイプ１３，１５相互間を接続するための接続部材１７は、外径が導電用パイプ１３，１５の接続部に形成された前記拡径部１６内に嵌入し得る大きさに形成した円筒状に形成されており、内部には前記流体の流通口１８が形成されている。また、その接続部材１７の外周面には、前記自穿孔中空ロッド１２と接続用中空ロッド１４との連結端面間あるいは接続用中空ロッド１４同士の連結端面間に挟持される挟持片１９が形成されている。なお、図示のように、接続部材１７の両側には必要に応じてテーパ部が形成される。また、図６に示したように、自穿孔中空ロッド１２と接続用中空ロッド１４との間あるいは接続用中空ロッド１４相互間を連結するための前記連結部材４は、それらの中空ロッド１２，１４の外表面に形成された雄ネジに螺合し得る雌ネジ部２０，２１が形成されている。これらの雌ネジ部２０と雌ネジ部２１とは、中央部でネジ溝がずれた状態で接合するように形成され、これにより両側の中空ロッド１２，１４の端部が連結部材４の中央部を越えて螺入できないように構成している。なお、連結部材４の雌ネジ部の中央部に突起部を形成して、それ以上の両側の中空ロッド１２，１４の螺入を阻止するように構成することも可能である。
【００１４】
しかして、自穿孔電極部１と接続用電極部３、あるいは接続用電極部３同士を接続する場合には、先ず、図３に示したように、例えば自穿孔中空ロッド１２と接続用中空ロッド１４との接続部のいずれか一方の導電用パイプ１３，１５に形成された拡径部１６に対して前記接続部材１７の片側を嵌入するとともに、前記連結部材４の片側を螺合する。しかる後、他方の自穿孔中空ロッド１２あるいは接続用中空ロッド１４の接続側端部を前記連結部材４の反対側に螺合して締付け固定する。これにより、前記接続部材１７の外周面に形成された挟持片１９は、前記自穿孔中空ロッド１２と接続用中空ロッド１４との連結端面間に挟持された状態で締付け固定される。したがって、接続部材１７は導電用パイプ１３，１５相互間の中間に的確に設置されることから確実な導通作用が得られるとともに、その接続部材１７の内部に形成した流通口１８を介して水や空気等の適宜の流体を流通することができるので、地盤の状態に応じて流体を用いる施工形態が可能になる。また、前記挟持片１９の連結端面間の挟持により、削孔作業時の振動に対する接続部材１７の保持状態が強化される。
【００１５】
図７及び図８は前記穿孔用ビット２を示した断面図であり、それぞれ図７は前記流体を使用しない施工形態の場合、図８は流体を使用する施工形態の場合を示したものである。図示のように、穿孔用ビット２は、先端に刃部２２を有し、他側の内部には前記自穿孔中空ロッド１２の外表面に形成された雄ネジに螺合可能な雌ネジ２３が形成されている。さらに、穿孔用ビット２の適宜部位には前記導電用パイプ１３内と連通し外部へ開孔した流出孔２４が形成されており、通常は栓体２５が装填されている。しかして、流体を使用しない施工形態の場合には、図７に示したように、流出孔２４に栓体２５が装填されたままの状態で前記削孔差込み作業が実行される。他方、流体を使用する施工形態の場合には、図８に示したように、導電用パイプ１３，１５を介して流体を圧送して、その流体圧によって栓体２５を流出孔２４から押出して開孔した状態で削孔差込み作業を実行することになる。
【００１６】
なお、図９は前記接続用中空ロッド１４の後端部に接続される前記アダプター８を示した断面図である。図示のように、このアダプター８は、一側の内部には接続用中空ロッド１４の外表面に形成された雄ネジに螺合し得る雌ネジ２６が形成され、他側の内部には接続用の雌ネジ２７が形成されている。しかして、アダプター８の使用に際しては、図３に示したように、接続用中空ロッド１４の後端部に雌ネジ２６を螺合して使用される。そして、水や空気等の前記流体を使用する施工形態を実行しようとする場合には、その接続用中空ロッド１４の後端部に螺合されたアダプター８の他側に形成した雌ネジ２７に対して前記スイベルジョイント９の接続部２８を螺合した上、例えば前記ポンプ１０から液体等の流体を供給することになる。また、図１０は最後部の接続用電極部３の後端部に接続されるリード線を示した部品図である。図示のように、リード線２９の端部には導電率の高い素材からなるリードキャップ３０が付設されており、このリードキャップ３０を最後部の接続用電極部３の後端部に位置する前記導電用パイプ１５の拡径部１６内に嵌入して必要に応じて適宜手段により固定するとともに、リード線２９の他端部をアース対象部側に接続することになる。
【００１７】
次に、上述のアース電極の施工方法を手順に従って概略的に説明する。アース電極の設置位置の地盤７の表層部が、例えば軟弱な地質であった場合には、図１１に例示したように、先ず流体を使用しない施工方法に従って、自穿孔電極部１を、先端に備えた穿孔用ビット２により削孔しながら、同時に地中に差込む削孔差込み作業が実行される。この場合、図１に関して前述したように、自穿孔電極部１に連結部材４を介して接続用電極部３を連結した状態で削孔機６にセットし、その削孔機６により回転力と打撃力を付与しながら削孔差込み作業が実行される。そして、前記自穿孔電極部１に対する差込み作業が終了したら、連結部材４を用いて前記接続用電極部３の後端部に更に次の接続用電極部３を連結し、前記削孔機６にセットし直して、回転力と打撃力を付与しながら同様の削孔差込み作業を継続する。図１２はその施工途中を示したものである。
【００１８】
そして、更に前記削孔差込み作業が進み、仮に先端の穿孔用ビット２が硬質の地層に差掛かった場合には、図１３に示したように、その時点の最後部の接続用電極部３の後端部に前記アダプター８を装着し、該アダプター８を介してスイベルジョイント９を接続し、図２に示したように供給管１１を介してポンプ１０に接続する。これにより、図示しない液体貯留タンクに収容された水や水道管から供給される水等の適宜の液体が供給管１１を経てポンプ１１から圧送され、接続用電極部３を構成する前記導電用パイプ１５内及び途中の前記接続部材１７の流通口１８内、更に自穿孔電極部１を構成する前記導電用パイプ１３内を流下して、穿孔用ビット２部分に形成された前記流出孔２４を経て栓体２５に到達する。その結果、前記液体の供給圧が栓体２５の底部に作用して、図８に示したように、前記栓体２５が流出孔２４から押出され、その流出孔２４を開孔して流体が外部へ流出することになる。この流体の流出により、前述のように、くり粉の排出が促進されるとともに、穿孔用ビット２を冷却して過熱による刃先の劣化が防止され、硬質の地質に対する良好な削孔差込み作業の継続が可能となる。
【００１９】
しかして、図１４に示したように、自穿孔電極部１及び所要数の接続用電極部３からなる所要長のアース電極の地盤７への差込みが終了した場合には、前記リード線２９のリードキャップ３０を最後部の接続用電極部３の後端部に位置する導電用パイプ１５の拡径部１６内に嵌入して必要に応じて適宜手段により固定した上、図１５に示したように、前記穿孔用ビット２によって形成された削孔と自穿孔電極部１ないし接続用電極部３の外表面との間隙部に抵抗低減剤３１を注入する。しかる後、図１６に示したように、更に削孔残土３２を埋め戻してアース電極の設置作業を完了することになる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）導電用パイプ相互間を接続する接続部材に流体の流通口を形成して、それらの導電用パイプの内側を水や空気等の適宜の流体の流路として構成したので、地盤の地質などに応じて、前記導電用パイプ内を介して先端部の穿孔用ビットに水や空気等の流体を供給して該穿孔用ビットの周囲に流出させながら削孔作業を実行することができ、その流体の流出によってくり粉の排出が促進されるとともに穿孔用ビットに対する冷却効果により過熱による刃先の劣化が防止されることから、中・硬岩等を含む硬質の地質に対しても簡便にアース電極を設置することができる。
（２）しかも、前記穿孔用ビット部分に流体の流出孔を設けて、その流出孔に栓体を装填するとともに、その栓体が導電用パイプ内を介して供給される流体圧によって押出されて前記流出孔が開孔するように構成したので、軟弱な地盤に対しては前記栓体を装填したまま流体を使用しない施工形態が可能であるとともに、地盤の状態に応じて流体を用いる施工形態に切換える場合には、前記導電用パイプ内を介して流体を供給することにより簡便に切換えることができる。
（３）アース電極を先端部に穿孔用ビットを備えた自穿孔型に構成したので、１回的な一連の削孔差込み作業によってアース電極の設置が可能であり、従来のようにアース電極の打設に先行して実行される削孔作業は省略され、作業性が大幅に向上される。
（４）従来技術のようにアース電極の打設に先行する削孔作業は省略されることから、穴の自立が困難な軟弱地盤であっても、何等の技術的困難を伴うことなく、簡便にアース電極を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例において流体を使用しない場合の施工状態を示した概略説明図である。
【図２】  本発明の実施例において流体を使用する場合の施工状態を示した概略説明図である。
【図３】  本発明に係る自穿孔型アース電極の実施例を示した断面図である。
【図４】  中空ロッドの接続部近傍を示した部分拡大図である。
【図５】  導電用パイプ相互間の接続部材を示した断面図である。
【図６】  中空ロッド相互間の連結部材を示した断面図である。
【図７】  穿孔用ビットを示した断面図である。
【図８】  穿孔用ビットを示した断面図である。
【図９】  接続用中空ロッドの後端部に接続されるアダプターを示した断面図である。
【図１０】  本発明に使用されるリード線を示した部品図である。
【図１１】  本発明に係るアース電極の施工方法の手順を例示した概略説明図である。
【図１２】  同施工方法の手順を例示した概略説明図である。
【図１３】  同施工方法の手順を例示した概略説明図である。
【図１４】  同施工方法の手順を例示した概略説明図である。
【図１５】  同施工方法の手順を例示した概略説明図である。
【図１６】  同施工方法の手順を例示した概略説明図である。
【符号の説明】
１…自穿孔電極部、２…穿孔用ビット、３…接続用電極部、４…連結部材、５…支柱、６…削孔機、７…地盤、８…アダプター、９…スイベルジョイント、１０…ポンプ、１１…供給管、１２…自穿孔中空ロッド、１３…導電用パイプ、１４…接続用中空ロッド、１５…導電用パイプ、１６…拡径部、１７…接続部材、１８…流通口、１９…挟持片、２０，２１…雌ネジ部、２２…刃部、２３…雌ネジ、２４…流出孔、２５…栓体、２６，２７…雌ネジ、２８…接続部、２９…リード線、３０…リードキャップ、３１…抵抗低減剤、３２…削孔残土
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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