JP2003208929A - 建築物の接地システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建築物内に設置された機器の接地間の電位差
を解消して、雷や雷サージ、電磁波ノイズなどから上記
電子機器を防護することのできる建築物の接地システム
を提供する。 【解決手段】 躯体１３の鉄骨１４ａ，１４ｂと、各階
の分電盤１８ａ，１８ｂに集中された機器１６ａ〜１６
ｃ，１７ａ〜１７ｃのアースとをそれぞれ電気的に接続
するとともに、建築物１０の直下に複数のアース杭１１
を打ち込み、上記アース杭１１同士を縒り導線から形成
された埋設メッシュ層１２により接続し、この埋設メッ
シュ層１２と上記鉄骨１４ａ，１４ｂとを電気的に接続
することにより、建築物１０の接地を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の接地シス
テムに関するもので、特に、内部に電磁波ノイズに対し
て耐性の低い精密機器が設置された、例えば、半導体工
場のような建築物の接地システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築物のアースは、避雷針などの
受電部に衝撃があった場合に建築物を保護することを主
目的としてなされており、引き下げ銅線及び鉄骨あるい
は主鉄筋を介して、地中に埋設された銅板などにより大
地に放流を行っていた。更に、電子・通信機器を設置す
る建築物や、情報関連機器が建築物内部，外部をメタル
系ケーブルでネットワーク化している建築物において
は、ＥＭＣ接地と呼ばれる接地方式が提案され、雷や雷
サージ、電磁波ノイズ、静電気放電、供給周波数などに
よって生ずる接地間の電位差、電磁界による接地導体の
過渡現象などによって生じる誘導電流から上記電子機器
を防護するための内部雷防護を目的とした接地が行われ
ていた。上記内部雷防護では、ＥＭＣ接地と躯体とを完
全に絶縁するか、もしくは積極的に導通する等電位ボン
ディングが必要となる。特に、後者は複雑なボンディン
グネットワークを計画する必要があった。この等電位ボ
ンディングは、導体、ケーブルシース、建築物の各床ま
たは各フロアに設置された水道管，ケーブルダクトある
いは導電体に、防護する必要のある精密機器のアースを
取る方法と、鉄筋あるいは鉄骨に取る方式とが提案され
ており、ネットワークの構成から、スター型、水平型、
多重型に分類される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スター型ボンディング
ネットワークは、現在、広く行われている接地システム
で、図５（ａ）に示すように、精密機器３１ａ〜３１
ｃ，４１ａ〜４１ｃのアースを各階３０，４０の分電盤
３２，４２にそれぞれ集中させ、この分電盤３２，４２
をアース３３，４３につなぎ込んで上記精密機器３１ａ
〜３１ｃ，４１ａ〜４１ｃを接地する方式である。しか
しながら、この方式では、上記精密機器３１ａ〜３１
ｃ，４１ａ〜４１ｃと分電盤３２，４２との間の抵抗が
各機器により異なるため、各機器間に電位差が生じ易
く、電磁ノイズの影響を受け易いといった問題点があっ
た。また、各機器をアンカーのような金属体で躯体に固
定した場合には、躯体と完全に絶縁することが困難で、
分電盤と躯体間にも電位差が生じる懸念があった。そこ
で、図５（ｂ）に示すように、精密機器３１ａ〜３１
ｃ，４１ａ〜４１ｃのアースを各階の分電盤３２，４２
に集中させることに加え、特に電磁ノイズに弱い精密機
器３１ａ〜３１ｃが接地されている階３０の床に低抵抗
の銅メッシュや銅板から成る等電位部材３４を配設し
て、この等電位部材３４を上記分電盤３２に接続すると
ともに、上記精密機器３１ａ〜３１ｃのアースを上記等
電位部材３４にも接続し、この等電位部材３４に電位基
準点を設けて、上記精密機器３１ａ〜３１ｃの接地を行
う方式である、水平ボンディングネットワークが提案さ
れている。この方式は、米国で実用化されており、効果
的な接地が得られ、接地インピーダンスや機器間の電位
差を解消することができるが、機器と電位基準点との距
離が長い場合には、機器間に電位差が生じてしまう。ま
た、躯体とは絶縁して上記電位基準点を設けることは困
難であり、コストも高くなる。

【０００４】また、上記水平ボンディングネットワーク
とほぼ同様な接地システムで、躯体の鉄骨あるいは鉄筋
を電位基準点とする、多重ボンディングネットワークと
呼ばれる接地方式も提案されている。この方式では、機
器の近傍の鉄骨や鉄筋に機器を接地するようにしている
ので、距離によって生じる電位差は解消され、接地イン
ピーダンスも低減されるが、実用化には問題があった。
すなわち、鉄筋の等電位化を図るためには、鉄筋同士を
溶接あるいは導電性を確保できる特殊なクランプによっ
て接続する必要があるが、溶接の場合は鉄筋の強度が劣
化するため、構造筋では実施することができない。一
方、特殊なクランプを用いる場合は、実際の施工が困難
であるだけでなく、コストも高くなってしまう。また、
鉄骨に接地を取る場合には、埋設されたアースとの距離
によって鉄骨間に電位差が生じてしまうといった問題点
があった。また、避雷針設備を鉄骨に設けた場合には、
落雷の際に雷電流が機器に流れ、破壊の原因となる。

【０００５】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、建築物内に設置された機器の接地間の電位差を
解消して、雷や雷サージ、電磁波ノイズなどから上記電
子機器を防護することのできる建築物の接地システムを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の建築物の接地システムは、建築物の躯体の鉄骨または
所定の鉄筋と各階の分電盤に集中された機器のアースと
を電気的に接続するとともに、建築物の直下に複数のア
ース杭を打ち込み、上記アース杭同士を導電性の部材か
ら成るメッシュにより接続し、このメッシュと上記鉄骨
または所定の鉄筋とを電気的に接続することにより、上
記機器の接地間の電位差を解消して、雷や雷サージ、電
磁波ノイズなどから上記電子機器を防護するようにした
ものである。

【０００７】請求項２に記載の建築物の接地システム
は、上記機器のアースを、各階の床に敷設されたデッキ
プレートを介して上記鉄骨または所定の鉄筋に電気的に
接続したものである。請求項３に記載の建築物の接地シ
ステムは、上記アース杭を等間隔に配列したものであ
る。請求項４に記載の建築物の接地システムは、上記メ
ッシュの間隔を等間隔にしたものである。請求項５に記
載の建築物の接地システムは、躯体の床に低抵抗のメッ
シュを配設するとともに、上記メッシュと躯体の鉄骨ま
たは所定の鉄筋とを電気的に接続したものである。請求
項６に記載の建築物の接地システムは、上記請求項１〜
請求項５のいずれかに記載の接地と、避雷針の接地とを
電気的に絶縁したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係わる建築物の接地システムの概略を示す模式図
で、同図において、１１は建築物１０の直下の地盤に打
ち込まれた複数のアース杭、１２は上記複数のアース杭
１１のそれぞれの抗頭部同士を互いに連結する、硬銅あ
るいは軟銅の縒り導線から形成された埋設メッシュ層、
１３は建築物の躯体、１４，１４ａ，１４ｂは上記躯体
１３の鉄骨、１５ａ，１５ｂは建築物１０の１階１Ｆ及
び２階２Ｆの床面を構成する鉄製のデッキプレート、１
６ａ〜１６ｃは１階１Ｆに設置された空調機などの設備
機器、１７ａ〜１７ｃは２階２Ｆに設置された電子・通
信機器、１８ａ，１８ｂは１階１Ｆ及び２階２Ｆにそれ
ぞれ設置された分電盤、１９は２階２Ｆの床面に設けら
れた低抵抗の銅メッシュである。なお、２０は建築物１
０の屋上に設けられ、引き下げ導線２０Ｌを介して、地
中に埋設された銅板から成る接地極２０Ｇにより接地さ
れた避雷針で、本例では、上記避雷針２０のアースと、
本発明の接地システムのアースとを完全に絶縁するよう
にしている。

【０００９】図２はアース杭１１及びメッシュ層１２の
構成を示す図で、本例においては、上記アース杭１１
を、建築物１０の直下の地盤に等間隔で打ち込むととも
に、上記アース杭１１のそれぞれの抗頭部同士を、誘導
磁界の影響の少ない上記縒り導線により互いに連結し
て、等間隔のメッシュである埋設メッシュ層１２を形成
し、この埋設メッシュ層１２により、全てのアース杭１
１同士を導通させる。なお、上記縒り導線同士を接合す
る際には、インピーダンスを調整し、かつ、電位差が生
じないように、圧着あるいは溶接する。具体的には、図
３（ａ）に示すように、銅線１２ｏに銅の充填剤１２ｐ
を充填して縒り合わせた２本の縒り導線１２ａ，１２ｂ
の切断面同士を対向させて、上記切断面を覆うように接
続用銅板１２ｑを巻き付けた後、上記接続用銅板１２ｑ
を圧着することにより、上記２本の縒り導線１２ａ，１
２ｂとを、接触電位を生じさせることなく接合する。あ
るいは、図３（ｂ）に示すように、２本の縒り導線１２
ｃ，１２ｄの接合面同士を、銅の充填剤１２ｐを挟んで
接触させ、上記接触部を覆うように接続用銅板１２ｒを
巻き付けた後、上記接続用銅板１２ｒを圧着して上記２
本の縒り導線１２ｃ，１２ｄとを接合する。なお、上記
複数のアース杭１１と上記埋設メッシュ層１２とは、図
１に示すように、建築物１０の直下の地盤に埋設され
る。

【００１０】建築物１０の２階２Ｆに設置された電子・
通信機器１７ａ〜１７ｃのアースは、分電盤１８ｂに集
中され、更に、上記分電盤１８ｂの近傍の鉄骨１４ｂあ
るいはデッキプレート１５ｂに接続されるとともに、床
面に設けられた銅メッシュ１９にも接続され、上記分電
盤１８ｂを介して上記鉄骨１４ｂに接続される。一方、
１階１Ｆに設置された空調機などの設備機器１６ａ〜１
６ｃのアースも、分電盤１８ａに集中され、上記分電盤
１８ａの近傍の鉄骨１４ａあるいはデッキプレート１５
ａに接続される。なお、上記分電盤１８ａ，１８ｂ近傍
の鉄骨１４ａ，１４ｂは同じ鉄骨である場合が多い。本
実施の形態では、建築物の躯体１３と埋設メッシュ層１
２とを電気的に接続するとともに、上記鉄骨１４ａ，１
４ｂを含む鉄骨１４と上記デッキプレート１５ａ，１５
ｂとを電気的に接続し、更に、上記鉄骨１４を上述した
埋設メッシュ層１２を介して上記アース杭１１と電気的
に接続するようにしている。上記鉄骨１４とデッキプレ
ート１５ａ，１５ｂとは、通常の導線に比較して抵抗が
小さいので、例えば、鉄骨１４を電位規準点とした場
合、各鉄骨１４は、等間隔メッシュである埋設メッシュ
層１２により導通された、等間隔に埋め込まれたアース
杭１１と導通するため、鉄骨１４間の電位差及びデッキ
プレート１５ａ，１５ｂ間の電位差は解消されるととも
に、鉄骨１４とデッキプレート１５ａ，１５ｂとはとも
に上記建築物１０の躯体１３と同電位となる。なお、鉄
骨１４は、図４（ａ）または図４（ｂ）に示すように、
上記埋設メッシュ層１２との接続状態が一定になるよう
に、上記アース杭１１の直上、すなわち、上記埋設メッ
シュ層１２の網目の結合点の直上か、または、上記埋設
メッシュ層１２の網目の中心の直上になるように設置
し、縒り導線などを介して上記アース杭１１に電気的に
接続することが好ましい。

【００１１】したがって、各階の分電盤１８ａ，１８ｂ
にそれぞれ集中された電子・通信機器１７ａ〜１７ｃの
アース、及び、空調機などの設備機器１６ａ〜１６ｃの
アースは、鉄骨１４あるいはデッキプレート１５ａ，１
５ｂを介して、埋設メッシュ層１２により互いに導通し
た複数のアース杭１１に接地されるので、各電子・通信
機器１７ａ〜１７ｃ及び各設備機器１６ａ〜１６ｃ間の
電位差を解消することができる。なお、設備機器１６ａ
〜１６ｃのなかに動力機等がある場合には、図１に示す
ように、当該機器（ここでは設備機器１６ａ）を単独で
上記埋設メッシュ層１２に接続することが好ましい。ま
た、電磁波ノイズなどに弱い電子・通信機器１７ａ〜１
７ｃについては、機器間の電位差を確実に解消するた
め、上述したように、２階２Ｆの床面に設けられた低抵
抗の銅メッシュ１９を介してアースする。なお、本実施
の形態では、システムのアースを、図示しない壁筋やス
ラブ筋などの、施工によって電位差が生じ易い鉄筋とは
積極的に絶縁して、確実に電位差を解消することができ
るようにしている。更に、本例では、上記避雷針２０の
アースと、本発明の接地システムのアースとを完全に絶
縁するとともに、接地極２０Ｇを上記複数のアース杭１
１が打ち込まれた位置から所定距離Ｗ離れた位置に、上
記アース杭１１よりも深い、地上からＨの距離に埋設す
ることにより、避雷針２０に落雷した際に、雷電流によ
る機器破壊を防止するようにしている。

【００１２】なお、上記実施の形態では、電子・通信機
器１７ａ〜１７ｃや空調機などの設備機器１６ａ〜１６
ｃが設けられた建築物について説明したが、本発明の接
地システムは、特に電磁波ノイズに対して耐性の低い精
密機器が設置された、例えば、半導体工場のような建築
物の接地システムに好適に用いることができる。また、
上記例では、電子・通信機器１７ａ〜１７ｃのアース、
及び、空調機などの設備機器１６ａ〜１６ｃのアース
を、鉄骨１４を介してアース杭１１に接地するようにし
たが、施工によって電位差が生じることのないように、
鉄筋を計画的に配設したり、特殊なクランプを用いて鉄
筋同士の接合を高めるなどして、所定の鉄筋を介してア
ース杭１１に接地するようにしてもよい。あるいは、Ｓ
ＵＳメッシュなどの導電性メッシュを全面に引き並べ、
上記メッシュ同士を電気的に接合したものや、内装材に
施した導電性のメッシュまたは金属箔などの電磁シール
ド材を介して、上記機器のアースを取るようにしてもよ
い。なお、上記例において、電子・通信機器１７ａ〜１
７ｃ等のアースとデッキプレート１５ａ，１５ｂとの接
続を省略してもよい。また、必要に応じて銅メッシュ１
９を省略してもよい。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、躯体の鉄骨または所定の鉄筋と、各階の
分電盤に集中された機器のアースとを電気的に接続する
とともに、建築物の直下に複数のアース杭を打ち込み、
上記アース杭同士を導電性の部材から成るメッシュによ
り接続し、このメッシュと上記鉄骨あるいは鉄筋とを電
気的に接続するようにしたので、建築物を等電位に接地
することができ、例えば、上記鉄骨に建築物の電位規準
点を容易に設置することができる。したがって、雷や雷
サージ、電磁波ノイズなどによる電流を等電位で大地に
放出できるので、上記電流から電子機器を防護すること
ができる。

【００１４】また、請求項２に記載の発明によれば、上
記機器のアースを、各階の床に敷設されたデッキプレー
トを介して上記鉄骨に電気的に接続するようにしたの
で、アースの接続を更に容易に行うことができる。請求
項３に記載の発明によれば、上記アース杭を等間隔に配
列するようにしたので、上記複数のアース杭同士の電位
差を解消することができる。請求項４に記載の発明によ
れば、上記メッシュの間隔を等間隔にしたので、埋設メ
ッシュ層とアース杭との接続状態を一定にすることがで
き、上記アース杭同士を確実に同電位にすることができ
る。また、請求項５に記載の発明によれば、躯体の床に
低抵抗のメッシュを配設するとともに、上記メッシュと
躯体の鉄骨または鉄筋とを電気的に接続するようにした
ので、電磁波ノイズなどに弱い電子・通信機器間の設置
の電位差を確実に解消することができる。更に、請求項
６に記載の発明によれば、上記請求項１〜請求項５のい
ずれかに記載の接地と、避雷針の接地とを電気的に絶縁
したので、避雷針に落雷した際にも、雷電流による機器
破壊を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係わる建築物の接地シ
ステムの概略を示す模式図である。

【図２】 本実施の形態に係わるアース杭と埋設メッシ
ュ層の構成を示す図である。

【図３】 縒り導線の接合方法を示す図である。

【図４】 本実施の形態に係わる鉄骨と埋設メッシュ層
との接続状態を示す図である。

【図５】 従来の建築物の接地システムの概略を示す図
である。

【符号の説明】

１０ 建築物、１Ｆ １階、２Ｆ ２階、１１ アース
杭、１２ 埋設メッシュ層、１２ａ〜１２ｄ 縒り導
線、１３ 躯体、１４，１４ａ，１４ｂ 鉄骨、１５
ａ，１５ｂ デッキプレート、１６ａ〜１６ｃ 設備機
器、１７ａ〜１７ｃ 電子・通信機器、１８ａ，１８ｂ
分電盤、１９ 銅メッシュ、２０ 避雷針、２０Ｌ
引き下げ導線、２０Ｇ 避雷針の接地極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白井 泰雪 宮城県仙台市太白区八木山香澄町33−３− 803 (72)発明者 鈴木 宏和 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 遠藤 哲夫 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 Ｆターム(参考） 5G016 AA01 CE10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築物の躯体の鉄骨または所定の鉄筋
   と、各階の分電盤に集中された機器のアースとを電気的
   に接続するとともに、建築物の直下に複数のアース杭を
   打ち込み、上記アース杭同士を導電性の部材から成るメ
   ッシュにより接続し、このメッシュと上記鉄骨または所
   定の鉄筋とを電気的に接続したことを特徴とする建築物
   の接地システム。
2. 【請求項２】 上記機器のアースを、各階の床に敷設さ
   れたデッキプレートを介して上記鉄骨または所定の鉄筋
   に電気的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の
   建築物の接地システム。
3. 【請求項３】 上記アース杭を等間隔に配列したことを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載の建築物の接
   地システム。
4. 【請求項４】 上記メッシュの間隔を等間隔にしたこと
   を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の建
   築物の接地システム。
5. 【請求項５】 躯体の床に低抵抗のメッシュを配設する
   とともに、上記メッシュと躯体の鉄骨または所定の鉄筋
   とを電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜請求
   項４のいずれかに記載の建築物の接地システム。
6. 【請求項６】 上記請求項１〜請求項５のいずれかに記
   載の接地と、避雷針の接地とを電気的に絶縁したことを
   特徴とする建築物の接地システム。