JP2003199239A - 導電接続方法および導電接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建造物等で落雷を受けたときの事故や災害を
防止するために、等電位ボンディング手法による「ファ
ラデー・ケージ」化を確実に実施でき、効果の大きな落
雷事故対策が実施できる導電接続方法および導電接続構
造を提供する。 【解決手段】 複数の導体が組み込まれて形成される建
造物において、これらの導体を導体接続装置により電気
的に接続する導電接続方法とし、また、この導体接続装
置は、その構成部材として、前記導体に接続するクラン
プ部と、このクランプに接続する導電部材とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物や設備等
(以下建造物という)を落雷から保護する技術にかかり、
より詳細には、落雷を受けた建造物の内部にある設備や
電気機器等を保護する方法およびその防止構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】建造物が落雷を受けることはよくある
が、この内部には、受電設備・電力配線・電気機器・通
信配線・通信機器・ＴＶフィーダー・コンピュータ装置
などの導体系・電子情報機器が配備されている。建造物
に落雷があると、これらの設備・導体系には、雷撃によ
って対地間および配線間に大きな電位差を発生したり、
電力線や電話線などの引込み線から雷過電圧(雷サージ)
が侵入することがある。さらに、雷電流の通過によって
建造物自体の内部に電位差を発生することもある。そう
すると、これら電位差および雷サージに起因するフラッ
シュ・オーバー、機器や設備の損傷、被保護物の火災・
爆発・人体への感電などの危険および災害の発生を防止
することが、落雷対策として非常に重要になってきてい
る。

【０００３】建造物を落雷から保護する雷保護システム
としては、大きく分けて、落雷電流を受け止めて大地へ
放出する外部雷保護システムと、建造物内を落雷から保
護する内部雷保護システムとがある。この内部雷保護シ
ステムのひとつとして、等電位ボンディング手法が知ら
れている。この等電位ボンディング手法の基本的対策
は、落雷時に建造物内の災害を防止するために、落雷時
の建造物内の電位を均等化して各部分間の電位差を最小
限に低減することであり、建造物および各種機器や設備
などの被保護物の等電位化を図ることである。また、こ
れらの建造物は、それが高層化・大型化するほど電位差
が大きくなりやすいので、その対策としての等電位ボン
ディング手法の使用は重要なテーマとなる。

【０００４】この等電位ボンディング手法を実施するた
めには、被保護範囲の雷保護システム・金属構造体・金
属製工作物、系統外導電性部分・電力および通信用設備
などを、ボンディング用導体またはサージ保護装置によ
ってボンディング用バーに接続することが、通常は必要
となる。ここで、大型の建造物について見てみると、等
電位ボンディング手法を実践活用するためには、接地さ
れた導体網の箱を形成するという、いわゆる「ファラデ
ー・ケージ」の形成が有効とされている。そこで、この
建造物が鉄筋コンクリートから建設されている場合で
は、建物内部に鉄筋や鉄骨からなる導電性の構造部材が
張り巡らされているので、この建造物は、その構造上、
鉄筋の場合でも自然に等電位ボンディング構造を形成し
ているものと、常識的には考えられていた。

【０００５】図５は、従来の建造物の内部構造を示す図
であり、これにより、ＰＣ柱工法における鉄筋や梁筋の
ような導電性構成体を含む等電位ボンディング手法につ
いて説明する。図５に示す建造物は、縦方向には柱状で
コンクリート製のＰＣ柱１０、横方向には床部を形成す
る床コンクリート１１の主たるコンクリート材料から構
成され、内部に導電性構成体として多数の縦方向の主鉄
筋(２０、２１)と横方向の梁筋(２５、２６)を有してい
る。このような構造によりその導電経路を見てみると、
主鉄筋２５と主鉄筋２６どうしは主筋スリーブ３０を経
由し、また梁筋２５と梁筋２６どうしは梁筋スリーブ３
１を経由しており、それぞれの鉄筋および梁筋同士がス
リーブを介して直線的に接続されていて、このような構
造により導電経路を形成するものと期待されている。さ
らに、縦方向の主鉄筋２１と横方向の梁筋２５とは、縦
横を接触されて交点を形成することも可能であり、そう
であるならここでも導電経路を形れるものと期待でき
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、建造物
内部に多数組み込んで付設しなければならない鉄筋・梁
筋の導電性構造体と接続スリーブとの導電性構造部材
は、建造物施工時に表面が既に錆びていたり汚損されて
いたりして、すでに電気的導通がとれなくなってしまっ
ている。そして、これらの接続にあたっては、鉄筋・梁
筋をスリーブと一体的に緊密に圧縮接続するなどの電気
的性能を満たす接続方法は用いられておらず、単に鉄筋
・梁筋をスリーブに挿入するという工法であり、このよ
うに、建造物の施工工事自体は導電性構造部材同士の確
実な電気的接続を配慮してなされてはいない。よって、
施工工事が済んだ建造物では、導電性構造部材による良
好な電気的伝導は期待することができず、落雷に対して
の対雷保護構造としては不完全なものであることが明ら
かになった。

【０００７】そして、これら大型の建造物での落雷から
の保護は、通常は、屋上に避雷針を設け、その避雷針で
受けた雷電流は、建造物の外壁コンクリートに設けた溝
に配置して、太い引き下げ導線を通して大地に導いてい
た。ところが、従来からの建築物施工方法によると、上
記のように鉄筋同士の電気的伝導が悪く、内部にある太
い鉄筋が雷の導電路として利用されていないうえに、こ
の引き下げ導線は床側の鉄筋(梁筋)とはまったく接続さ
れておらず、すなわち、建築物全体は鉄筋が張り巡らせ
てあるにもかかわらず、いわゆる「ファラデー・ケー
ジ」構造にはなっていないということが、判明してき
た。よって、建築物内部の各部屋に設置してある電気機
器等が雷サージで損傷する、という事故が多々起こる、
という事実がここに納得させられるものである。

【０００８】本発明による導電接続方法および導電接続
構造は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、建造
物等で落雷を受けたときの事故や災害を防止するため
に、等電位ボンディング手法による「ファラデー・ケー
ジ」化を、安価なコストで確実に実施することができ、
施工作業性がよく、効果の大きな落雷事故対策技術を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明による導電接続方法および導電接続
構造では、次のような手段を用いた。 （１）複数の導体が組み込まれて形成される建造物にお
いて、これらの導体を、導体接続装置を用いて電気的に
接続する、ことによる導電接続方法とした。 （２）(１)の導電接続方法において、この導体接続装置
は、その構成部材として、前記導体に接続するクランプ
部と、このクランプに接続する導電部材と、を備える。 （３）(１)または(２)の導電接続方法において、この導
体接続装置は、その構成部材として、複数の前記導電部
材どうしを導電接続するための中継接続体（接続函、接
続端子など)を備える。 （４）(２)または(３)の導電接続方法において、この導
体接続装置は、それらの複数の構成部材どうしがあらか
じめ組立接続されて一体化されている。 （５）(１)〜(４)いずれかの導電接続方法において、こ
の建造物はコンクリート製であり、内部に導体として鉄
筋・鉄骨・梁筋等のような導電性構造体を有し、この導体
接続装置の構成部材であるクランプ部・導電部材・中継
接続体のいずれかまたはその全てが、コンクリートで埋
設されて形成される。 （６）(２)の導電接続方法において、この導体接続装置
のクランプ部は、１本ボルト締めのナットクラッカー式
である。 （７）雷災害防止対策が施された建造物の導電接続構造
であって、この落雷災害防止対策に、(１)〜(６)いずれ
かの導電接続方法を適用して構成した導電接続構造とし
た。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜４を参照して、本発
明による導電接続方法および導電接続構造の実施の形態
を詳細に説明する。図面についてはそれぞれ、図１は本
発明を適用した導電構造の一例を示す説明図、図２は本
発明による導体接続装置の一例を示す概観図、図３は本
発明による導体接続装置がコンクリート内部に埋設され
る様子の一例を示す説明図、図４は、本発明によるクラ
ンプ部の一例を示す概観図、である。

【００１１】図１は、本発明を適用して形成した導電構
造の一例を示す説明図である。図５における従来の構造
の説明において、導電性に問題がある構造が、少なくと
も次のような３種類の接続により発生することを、既に
述べた。 1)主筋スリーブ３０を介する縦方向の主鉄筋２０と主鉄
筋２１との接続 2)梁筋スリーブ３１を介する横方向の梁筋２５と梁筋２
６との接続 3)縦方向の鉄筋２１と横方向の梁筋２５との接続 本発明によれば、これら鉄筋・鉄骨・梁筋などの複数の導
体が組み込まれて形成される建造物(地上や地下の建築
物、鉄塔、洞道など)において、導体接続装置を用い
て、これら導体を電気的に接続する導電接続方法とす
る。

【００１２】このような導体を電気的に接続する導電接
続方式としては、溶接、バインド線方式による接
続、接続金具を使用する接続、の３種類が考えられ
る。そこで、それぞれの方式を検討してみる。 溶接は、確実ではあるが、鉄筋(特殊鋼)が熱で変形お
よび変質してしまう虞があり、鉄筋としての強度上の問
題を引き起こす。バインド線方式は、近年構造強化の
ため鉄筋の太いものが使用されており、鉄筋同士を接触
させることができても、しっかりとした電気的接続は得
られない。よって、大きな雷電流が流れると鉄筋−鉄筋
間で放電を起こし、鉄筋自体が溶損する虞が生じる。

【００１３】そこで本発明では、接続金具を使用する
接続を採用することとし、わが国における大型地震を考
慮した太めの鉄筋にも十分適用できるような、新規の鉄
筋接続方式を提案して、建造物の鉄筋を有効に活用し、
安価で容易に建造物の等電位化構造を形成する技術・装
置等を提供せんとするものである。

【００１４】図１を参照しながら説明する。 1)主筋スリーブ３０を介する縦方向の主鉄筋２０と主鉄
筋２１との接続箇所においては、導体接続装置Ａを用い
る。この導体接続装置Ａは、クランプ部Ａ１とクランプ
部Ａ２により主鉄筋(２０、２１)をしっかりと把持して
接続を行い、クランプ部Ａ１とクランプ部Ａ２とは導電
部材を介して電気的接続をとる構成であり、スリーブ３
０を跨ぐバイパスのような構造となっている。ここでの
導電部材は、良伝導材料である電線・導体・コネクターな
どで構成されるとよく、1種類の部材でもよいし、複数
の部材の組合せであってもよい。図１の導体接続装置Ａ
は、クランプ部Ａ１−導電部材(線状導体Ａ３−接続函
Ａ５−線状導体Ａ４)クランプ部Ａ２の構成からなる。
ここでの中継接続体である接続函Ａ５は、一種の電気的
コネクターであり、複数の線状導体同士を電気接続でき
るものであれば、周知のいかなるものを使用してもよ
い。また、具体的な適用を述べれば、クランプ部Ａ１と
線状導体Ａ３との接続には、溶接・リベットネジなどを
利用できるし、線状導体としては銅・アルミ・鉄などの金
属導線が利用できる。

【００１５】次に、2)梁筋スリーブ３１を介する横方向
の梁筋２５と梁筋２６との接続についても、前述の構成
と同様であり、今度は導体接続装置Ｂを用いる。この導
体接続装置Ｂは、スリーブ３１を跨いで、クランプ部Ｂ
１とクランプ部Ｂ２により梁筋(２５、２６)にしっかり
と把持して電気接続を行い、導電部材を介して電気的接
続をとる。図１での導体接続装置Ｂは、クランプ部Ｂ１
−導電部材(線状導体Ｂ３−接続端子Ｂ５−線状導体Ｂ
４)−クランプ部Ｂ２の構成であって、基本的には導体
接続装置Ａと同じであるが、導体接続装置Ａにおける中
継接続体として接続函Ａ５に代えて、ここでは接続端子
Ｂ５を採用している。

【００１６】さらに、3)縦方向の鉄筋２１と横方向の梁
筋２５との接続についても、前述の構成と同様であり、
また別の導体接続装置Ｃを用いる。この導体接続装置Ｃ
は、クランプ部Ｃ１は主鉄筋２０を、クランプ部Ｃ２は
梁筋２５に確実に把持して電気的接続を行い、導電部材
(線状導体Ｃ３−接続端子Ｃ５−線状導体Ｃ４)を介して
電気的接続をとる。ここでの導体接続装置Ｃは、縦方向
の鉄筋２１と横方向の梁筋２５というように、方向や構
成部材がそれぞれ異なるものを電気的接続させるのに好
適な装置である。

【００１７】上記した導体接続装置(Ａ、Ｂ、Ｃ)は、複数
の構成部材で構成されており、複数の構成部材が現場で
バラバラにならないように、これら部材どうしをあらか
じめ組立接続して一体化しておくと大変実用的で良い。
導体接続装置の組立接続による一体化は、工場で組み立
ててユニット化しておいてもよいし、現場で施工される
前に組立ユニット化を行なってもよい。また、クランプ
部Ａ１−導電部材(線状導体Ａ３−中継接続体(接続函Ａ
５)−線状導体Ａ４)−クランプ部Ａ２の主要５部材の構
成とするなら、第1部材を「クランプ部Ａ１−線状導体
Ａ−中継接続体(接続函Ａ５)」とし、第２部材を「線状
導体Ａ４−クランプ部Ａ２」として準備することもでき
る。

【００１８】図２は導体接続装置の一例を示す概観図で
あって、主鉄筋２０をクランプ部Ｄ１により緊締握持し
て接続し、そこから、クランプ部Ｄ１−線状導体Ｄ２−
中継接続体(接続函Ｄ３)−線状導体Ｄ４、というように
電気的に接続してゆく。クランプ部Ｄ１は接続口部Ｄ１
ａを有していて、接続端子等による公知の接続手段によ
り、この箇所で電気的連結や連絡が得られる構成であ
る。

【００１９】中継接続体となる接続函Ｄ３は、線状導体
(Ｄ２とＤ４)を接続中継するユニットであり、電気的な
接続仲介や中継が可能な構成のものなら、これに類する
周知のものが広く適用してよい。導電部材としては、１
本の線状導体のみを使用しても勿論可能ではあるが、複
数の部材を種々組合せ、接続函Ｄ３で中継させる構成に
すると、建造物の種々様々な用途や構造に対して、幅の
広い適用や設計が可能となるものである。また、接続函
Ｄ３は押さえ接続部Ｄ３ａを有し、線状導体Ｄ４の端部
をここに引き止めて導体を下部に延伸させて引き出す構
造となっているし、背面側にも線状導体Ｄ２を引き出す
構造を有するが、これは図示されていない。さらに、ク
ランプ部Ｄ１は線状導体Ｄ２の端部を引き止めて導体を
引き出すための接続口部(Ｄ１ａ)を有する。

【００２０】図３は、本発明による導体接続装置Ｅがコ
ンクリート内部に埋設される様子の一例を示す説明図で
あり、図３(ａ)は概観斜視図、図３(ｂ)は内部構造の説
明図である。図３(ａ)において、ここでの建造物はコン
クリート製であり、導体接続装置Ｅはその多くがコンク
リート材料に埋設されているが、表側(外壁)の凹部に接
続函Ｅ３(中継接続体)の一部が覗かれる構造であり、こ
こから溝部１５'を通して線状導体Ｅ４が引き出されて
くる。

【００２１】図３(ｂ)の内部構造図では、本発明による
導体接続装置がすでに取り付け工事された状況を示し、
装置の上から(図３(ｂ)では左側から)コンクリート材料
が充填された構造である。この導体接続装置は、基本的
には図２の場合と同様の構造を有している。ここでは電
気接続中継の役割を担う接続函Ｅ３(中継接続体)の一部
を埋設せずに残しておき、他の導電体として線状導体Ｅ
４を外部へ取り出し易くした構造であり、このような構
造にすることにより、建造物の種々様々な用途や構造に
対して、落雷の対策を採る上で、本発明の幅広い適用や
設計が可能となるものである。

【００２２】つぎに図３を参照して、その具体的な取付
施工について述べる。鉄筋等の導体２０には締め付け手
段を用いてクランプ部Ｅ１を取り付け、鉄筋コンクリー
ト柱等のコンクリート表面には露出しないがコンクリー
ト表面の近傍に位置するようにして、中継接続体として
金属製の接続函Ｅ３を配置設定し、導体２０に取りつけ
たクランプ部Ｅ１とこの接続函Ｅ３とを線状導体として
の導線Ｅ４(銅・アルミ・鉄などの金属製)によって接続
(溶接・リベット・ネジなどによる)を行い、コンクリート
表面の溝部１５'を配設した線状導体としての導線Ｅ４
で、接続函Ｅ３と下部または上部との別の鉄筋等の導体
に取りつけた別のクランプ部と、電気的接続をさせるこ
とができる。このとき、線状導体すなわち導線として
は、錫めっきをした軟銅撚線を用いるのが好適である。

【００２３】図４は、本発明によるクランプ部の一例を
示す概観斜視図である。このクランプ部１００は、主部
材として２つ割状の第１本体１０１と第２本体１０２と
を有し、これらの両端側にあるヒンジ部１０３と締め込
みボルト１０４を利用し、内側に別の固定用部材を配置
設定して、これの締め付け把持を行うクランプ装置であ
る。２つの本体(１０１−１０２)の合わせ面側の間に、
挿入面方向からヒンジピン１０９によるヒンジ開閉の可
能な締め込みボルト１０４を開いて、鉄筋・梁筋等であ
る別の固定用部材を通し、締め込みボルト１０４のナッ
ト部１０５を締め込んでゆくと、緊締把持構造が形成で
きて、電気的な接続が十分に得られる。このクランプ構
造は、１本ボルト締めのナットクラッカー式の締め付け
式と呼ばれる金物である。この金物は、建設現場などで
一般的に用いられている普及品と同一構造であり、取り
扱いがし易いうえに、安価でたやすく手に入れられ大変
利用しやすい。なお、第１本体１０１からは接続導電用
のリード線１０７が取り出されるので、リード線１０７
の両端部側に取り付け用の端子部(１０６、１０８)を備
えている。

【００２４】

【発明の効果】このように本発明の導電接続方法および
導電接続構造によれば、次に述べるような優れた効果を
発揮する。 ・落雷の被害を受け易い建造物や建築物において、その
内部構造体である鉄筋や鉄骨を電気的に確実に接続する
ことにより、落雷対策としての等電位ボンディング手法
の実際的活用が確立でき、利用価値が大変高い。 ・鉄筋、鉄骨、梁筋等の太い内部構造体どおしを確実に
電気接続できるうえ、建造物の施工性や作業性を損なう
ことなく、きわめて安価に落雷対策の確立ができ、落雷
事故防止のためのファラデーケージ化が極めて容易で、
建造物の内部の電気機器等を落雷から保護する効果が大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して導電構造を形成した一例を示
す説明図である。

【図２】本発明による導体接続装置の一例を示す概観図
である。

【図３】本発明による導体接続装置がコンクリート内部
に埋設される様子の一例を示す説明図である。

【図４】本発明によるクランプ部の一例を示す概観図で
ある。

【図５】図５は、従来の建造物の内部構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 上側建造物体(コンクリート柱) １１ 下側建造物体(床コンクリート) ２０、２１ 導体(主鉄筋) ２５、２６ 導体(梁筋) Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ 導体接続装置 Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｅ１ ク
ランプ部 Ａ３、Ａ４、Ｂ３、Ｂ４、Ｃ３、Ｃ４、Ｄ２、Ｄ４、Ｅ
２、Ｅ４線状導体（導電部材) Ａ５、Ｄ３、Ｅ３ 中継接続体(接続函) Ｂ５、Ｃ５ 中継接続体(接続端子) １００ クランプ部 １０１ 第１本体 １０２ 第２本体 １０３ ヒンジ部 １０４ 締め込みボルト １０５ ナット部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E001 DH07 EA01 FA01 FA02 GA63 5G355 AA10 BA01 BA11 5G375 AA20 CA02 CA17 CC10 DB09 EA17

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の導体が組み込まれて形成される建
   造物において、 これらの導体を、導体接続装置を用いて電気的に接続す
   る、 ことを特徴とする導電接続方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の導電接続方法におい
   て、 前記導体接続装置は、その構成部材として、前記導体に
   接続するクランプ部と、このクランプに接続する導電部
   材と、を備える、ことを特徴とする導電接続方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の導電接続方法
   において、 前記導体接続装置は、その構成部材として、前記導電部
   材を導電接続する中継接続体を備える、ことを特徴とす
   る導電接続方法。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の導電接続方法
   において、 前記導体接続装置は、それらの構成部材があらかじめ組
   立接続されて一体化されている、ことを特徴とする導電
   接続方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれか１項に記載の導電
   接続方法において、 前記建造物はコンクリート製であり、内部に前記導体と
   して導電性構造体を有し、 前記導体接続装置の構成部材である前記クランプ部・前
   記導電部材・前記中継接続体のいずれかまたはその全て
   が、前記コンクリート内に埋設される、 ことを特徴とする導電接続方法。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の導電接続方法におい
   て、 前記導体接続装置の前記クランプ部は、１本ボルト締め
   のナットクラッカー式である、ことを特徴とする導電接
   続方法。
7. 【請求項７】 雷災害防止対策が施された建造物の導電
   接続構造であって、 この落雷災害防止対策に、請求項１〜６いずれか１項に
   記載の導電接続方法を適用して構成した、ことを特徴と
   する導電接続構造。