(57)【要約】【課題】組み立てが簡単で、容易に設置でき、且つ長期にわたって安定した防食性能を発揮し得る電気防食用電極装置及び電気防食構造を提供すること。【解決手段】電気防食用電極装置２は、電極ユニット２０とその周囲に配されるバックフィル３０とを備える。電極ユニット２０は、電極体２１と、電気絶縁性を有する中空の筒体２２とを備える。電極体２１と筒体２２とは掘削孔１０１の深さ方向に直列に接続され、且つ電極体２１よりも上方に筒体２２が位置する。電極ユニット２０の内部に、電極体２１の上端から電極ユニットの上端にわたって中空部２５が延在する。中空部２５に、電極体２１と電極ユニット２０の外部に設置された電源３とを電気的に接続するリード線２６が挿通されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面から下方に延びる掘削孔に配され、地中に埋設された金属体に防食電流を供給する電気防食用電極装置であって、
電極ユニットと、該電極ユニットの周囲に配されるバックフィルとを備え、
前記電極ユニットは、電極体と、電気絶縁性を有する中空の筒体とを備え、該電極体と該筒体とは前記掘削孔の深さ方向に直列に接続され、且つ該電極体よりも上方に該筒体が位置しており、
前記電極ユニットの内部に、前記電極体の軸線方向の両端のうちの上方側の一端から該電極ユニットの長手方向の両端のうちの上方側の一端にわたって、中空部が延在し、該中空部に、該電極体と該電極ユニットの外部に設置された電源とを電気的に接続するリード線が挿通されている、電気防食用電極装置。
【請求項２】
前記筒体の少なくとも一部は、その周面を形成する周壁部が通気性を有する、請求項１に記載の電気防食用電極装置。
【請求項３】
前記電極ユニットは、１個の前記電極体と複数の前記筒体とを備え、それらの電極体及び筒体どうしが互いに接離自在に接続されている、請求項１又は２に記載の電気防食用電極装置。
【請求項４】
前記電極体の配置位置での該電極体の軸線方向と直交する方向の断面において、前記バックフィルは前記電極ユニットに比して面積が大きい、請求項１〜３の何れか１項に記載の電気防食用電極装置。
【請求項５】
前記電極ユニットを複数備え、その複数の電極ユニットが前記掘削孔において所定間隔を置いて互いに平行に配置されている、請求項１〜４の何れか１項に記載の電気防食用電極装置。
【請求項６】
前記複数の電極ユニットのうちの少なくとも１個の外面に、他の電極ユニットとの接触を防止する接触防止部材が設けられている、請求項５に記載の電気防食用電極装置。
【請求項７】
更に、前記掘削孔の底部に配され、前記電極ユニットを下方から支持する支持手段を備える、請求項１〜６の何れか１項に記載の電気防食用電極装置。
【請求項８】
前記支持手段は、前記掘削孔の底部に載置される支持板と、該支持板の上面から上方に向かって突出する支柱とを有し、
前記電極ユニットを構成する前記筒体の中空部に前記支柱が挿入されるか、又は前記支柱が有する中空部に前記電極ユニットの長手方向一端部が挿入されることで、該電極ユニットが前記支持手段によって下方から支持されている、請求項７に記載の電気防食用電極装置。
【請求項９】
更に、前記電極ユニット及び前記バックフィルを包囲するケーシングを備える、請求項１〜８の何れか１項に記載の電気防食用電極装置。
【請求項１０】
電気防食用電極及び直流電源装置を備え、地中に埋設された金属体に対し、該電気防食用電極から防食電流を供給する、地中埋設金属体の電気防食構造であって、
前記電気防食用電極が、請求項１〜９の何れか１項に記載の電気防食用電極装置である、地中埋設金属体の電気防食構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された金属体の電気防食に使用される電気防食用電極装置及びそれを用いた電気防食構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に埋設された炭素鋼鋼管等の金属体の防食方法として、従来、外部電源方式の電気防食方法が知られている。外部電源方式の電気防食方法では、被防食体である地中の金属体を陰極として、直流電源装置を用いて電気防食用電極から陰極に直流電流を流入させることにより、陰極の電位をマイナス方向に変化させ、陰極である鋼材を防食する。外部電源方式の電気防食方法を実施する場合、典型的には、地面から鉛直方向に数ｍ以上、場合によっては１００ｍを超える深さの掘削孔を穿設し、該掘削孔に、チタン等から構成された電極体を含む電極装置を設置するとともに、バックフィルを充填する。バックフィルは、電極体の接地抵抗を低下させるために用いられるもので、コークス、黒鉛等を主体とする。掘削孔に配された電極体は、リード線を介して、掘削孔の外部に設置された電源と電気的に接続される。
【０００３】
外部電源方式の電気防食方法の改良技術に関し、特許文献１には、掘削孔に配される防食用電極として、掘削孔の深さ方向に延びる中空の合成樹脂パイプを備え、該パイプの外周に電極体が配置されたものが記載されている。特許文献１記載の防食用電極においては、合成樹脂パイプの外周に配された電極体の一部が、該パイプに設けられた孔を通して該パイプの内部に導入され、この電極体におけるパイプ内に導入された部分に、外部電源との電気接続に使用されるリード線の一端が接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の防食用電極は、重要部品である電極体がパイプの内外にわたって延在するという特殊な構成を有しているため、その組み立てや設置の際には、電極体あるいはそれに接続されたリード線が損傷しないよう、細心の注意を払う必要があり、組立作業や設置作業が煩雑となりやすく、また、そのような細心の注意を払って作業してもなお、電極体やリード線の損傷が懸念される。また、特許文献１記載の防食用電極は、パイプの外周に電極体が配置された構成であることに起因して外径が比較的大きく、そのため、これが設置される掘削孔を比較的大径とする必要があり、掘削孔の穿設作業が大掛かりなものとなり、この点でも設置作業が煩雑となりやすい。
【０００６】
また、掘削孔に充填されるバックフィルは、掘削孔において密実に充填されることが理想的であるところ、充填前のバックフィルは通常、比較的比重が小さく流動性に乏しいものであるため、斯かる理想的な形態を実現するのは容易ではないのが実情である。このような技術背景において、特許文献１記載の技術の採用によって防食用電極が大径化することは、バックフィルの理想的な形態の実現から遠ざかるものであり、掘削孔の底部に残存し得る泥水の影響と相俟って、バックフィルが電極の周囲に疎らに充填されるおそれがあり、延いては防食用電極の早期故障につながるおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、従来技術が有する欠点を解消し得る技術を提供することにあり、詳細には、組み立てが簡単で、容易に設置でき、且つ長期にわたって安定した防食性能を発揮し得る電気防食用電極装置及び電気防食構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、地面から下方に延びる掘削孔に配され、地中に埋設された金属体に防食電流を供給する電気防食用電極装置であって、電極ユニットと、該電極ユニットの周囲に配されるバックフィルとを備え、前記電極ユニットは、電極体と、電気絶縁性を有する中空の筒体とを備え、該電極体と該筒体とは前記掘削孔の深さ方向に直列に接続され、且つ該電極体よりも上方に該筒体が位置しており、前記電極ユニットの内部に、前記電極体の軸線方向の両端のうちの上方側の一端から該電極ユニットの長手方向の両端のうちの上方側の一端にわたって、中空部が延在し、該中空部に、該電極体と該電極ユニットの外部に設置された電源とを電気的に接続するリード線が挿通されている、電気防食用電極装置である。
【０００９】
また本発明は、電気防食用電極及び直流電源装置を備え、地中に埋設された金属体に対し、該電気防食用電極から防食電流を供給する、地中埋設金属体の電気防食構造であって、前記電気防食用電極が、前記の本発明の電気防食用電極装置である、地中埋設金属体の電気防食構造である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、組み立てが簡単で、容易に設置でき、且つ長期にわたって安定した防食性能を発揮し得る電気防食用電極装置及び電気防食構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の地中埋設金属体の電気防食構造の一実施形態の概略構成図であり、該電気防食構造を構成する電気防食用電極装置の長手方向（掘削孔の深さ方向）に沿う断面を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線断面を模式的に示す横断面図である。
【図３】図３は、図１に示す電気防食用電極装置における電極ユニットの一部（電極体及びその近傍）を分解して模式的に示す分解斜視図である。
【図４】図４は、図１に示す電気防食用電極装置における電極ユニットの他の一部（筒体及びその近傍）を分解して模式的に示す分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明の地中埋設金属体の電気防食構造の他の実施形態の図１相当図である。
【図６】図６は、図５に示す電気防食用電極装置における電極ユニットの一部（接触防止部材の配置部）の模式的な斜視図である。
【図７】図７は、図５に示す電気防食用電極装置における電極ユニットの支持手段の一実施形態の模式的な斜視図である。
【図８】図８は、本発明の地中埋設金属体の電気防食構造の更に他の実施形態の概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の地中埋設金属体の電気防食構造の設置方法の一実施形態の説明図であり、図９（ａ）は、掘削孔を穿設する様子の模式図、図９（ｂ）は、穿設した掘削孔に電極ユニットを設置した様子の模式図である。
【図１０】図１０は、掘削孔に挿入される前の電極ユニットの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照して説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は基本的に模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる場合がある。
【００１３】
図１には、本発明の地中埋設金属体の電気防食構造（以下単に、「電気防食構造」ともいう。）の一実施形態である電気防食構造１Ａの概略構成が示されている。電気防食構造１Ａは、外部電源方式の電気防食方法に使用されるもので、電気防食用電極装置２及び直流電源装置３を備え、地面１００Ｓから所定の深さの土壌１００中に埋設された地中埋設金属体１１０（被防食体）に対し、電気防食用電極装置２から防食電流を供給し得る。本発明は、種々の地中埋設金属体の電気防食に適用可能である。本発明が適用可能な地中埋設金属体の具体例として、埋設配管、鋼管杭、地下タンクを例示できる。
【００１４】
図１に示すように、電気防食用電極装置２は、地面１００Ｓから下方に延びる掘削孔１０１に配され、直流電源装置３は、地上すなわち地面１００Ｓよりも上方に設置されている。電気防食用電極装置２は、リード線２６を介して直流電源装置３のプラス極と電気的に接続され、地中埋設金属体１１０は、リード線３６を介して直流電源装置３のマイナス極と電気的に接続されており、これにより、電気防食用電極装置２から地中埋設金属体１１０に防食電流を供給し得る電気回路が形成されている。
【００１５】
本実施形態では掘削孔１０１は、図１に示すように、地面１００Ｓから鉛直方向Ｘに延びている。また、掘削孔１０１の深さ方向（本実施形態では鉛直方向Ｘ）と直交する方向の長さすなわち孔径（最大差し渡し長さ）は、深さ方向の全長にわたって一定ではなく、深さ方向の上部、具体的には、掘削孔１０１における地面１００Ｓから鉛直方向Ｘに１０〜２０ｍにわたる部分は、それよりも下方に位置する部分よりも孔径が長い大径部１０１Ａであり、大径部１０１Ａよりも下方に位置する部分は小径部１０１Ｂである。そして、この掘削孔１０１の大径部１０１Ａには、大径部１０１Ａを画成する壁面に沿って中空のガイドパイプ３１が配置されている。ガイドパイプ３１の素材は特に限定されず、例えば、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂が挙げられる。ガイドパイプ３１は、掘削孔１０１に電気防食用電極装置２を設置する際に通常実施される、通電試験に必要な非通電領域を形成するために設置されるものである。掘削孔１０１の地面１００Ｓ側の端には通気孔を有する蓋３２が配され、この蓋３２の通気孔を介して、電気分解によって発生したガスを掘削孔１０１から外部に放出する。蓋３２の素材は特に限定されないが、車輛等の荷重に耐えられるもので、例えば、鋳鉄が挙げられる。なお、本発明において、掘削孔１０１は、図１に示す如き部分的に孔径が異なるものでなくてもよく、深さ方向の全長にわたって孔径が一定でもよい。また、ガイドパイプ３１は無くてもよい。
【００１６】
電気防食用電極装置２は、一方向に長い形状より具体的には筒状の電極ユニット２０と、電極ユニット２０の周囲に配されるバックフィル３０とを備える。掘削孔１０１における電極ユニット２０の非存在部は、バックフィル３０で満たされている。バックフィル３０は、電極ユニット２０が有する電極体２１の接地抵抗の低下や電気化学的特性の向上等を目的として配置される。バックフィル３０としては、当該技術分野で通常用いられるものを特に制限無く用いることができる。例えば、バックフィル３０はコークス、黒鉛等を含んでいてもよい。
【００１７】
本実施形態では、電気防食用電極装置２は、図１及び図２に示すように、電極ユニット２０を複数、具体的には２個備え、その複数の電極ユニット２０は、掘削孔１０１において所定間隔を置いて互いに平行に配置されている。複数の電極ユニット２０は、それぞれ、その長手方向の一端（下端）が掘削孔１０１の底部と接触し、掘削孔１０１の深さ方向の略全長にわたって延在している。
【００１８】
複数の電極ユニット２０は、それぞれ、電極体２１と筒体２２とを備えている。電極ユニット２０を構成する電極体２１と筒体２２とは、掘削孔１０１の深さ方向に直列に接続され、且つ電極体２１よりも上方に筒体２２が位置している。
【００１９】
本実施形態では、複数の電極ユニット２０は、それぞれ図１に示すように、１個の電極体２１と複数の筒体２２とを備える。各電極ユニット２０においては、当該電極ユニット２０の長手方向の所定位置に電極体２１が位置し、該電極体２１よりも上方すなわち地面１００Ｓに近い側は、１又は複数の筒体２２から構成され、電極体２１は含まない。また本実施形態では、複数（２個）の電極ユニット２０どうしは、図１に示すように、電極体２１の掘削孔１０１の深さ方向における位置が互いに異なる。
【００２０】
電極体２１は、一方向に長い形状を有し、典型的には、図３に示す如き円柱状を有するが、電極体２１の形状はこれに限定されず、任意に設定することができる。本実施形態では電極体２１は中実構造であるが、後述の実施形態（図８に示す電気防食構造１Ｃ）のように中空構造でもよい。電極体２１の素材としては、この種の外部電源方式の電気防食における電極として使用可能なものを特に制限なく用いることができ、例えば金属酸化物被覆チタン（ＭＭＯ）、白金めっきチタンが挙げられる。
【００２１】
筒体２２は中空であり、図２及び図４に示すように、中空部２２０を有する。より具体的には、筒体２２は図４に示すように、その軸線方向（本実施形態では鉛直方向Ｘと同方向）の両端が開口した筒状をなし、中空部２２０は、筒体２２の軸線方向の全長にわたって延在している。中空部２２０は、筒体２２の周面を形成する周壁部２２１によって画成されている。
【００２２】
筒体２２の素材としては、電気絶縁性を有する素材を用いることができ、具体的には例えば、塩化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンなどの電気絶縁性合成樹脂が挙げられる。
【００２３】
本実施形態では、筒体２２の少なくとも一部は、その周面を形成する周壁部２２１が通気性を有する。より具体的には、電極ユニット２０における、掘削孔１０１の小径部１０１Ｂ（ガイドパイプ３１の非配置部）に位置する部分を構成する筒体２２は、図４に示すように、その周壁部２２１にこれを厚み方向に貫通する貫通孔２２２が、該周壁部２２１の略全体に複数散在しており、この貫通孔２２２の存在により、該周壁部２２１に通気性が付与されている。このように、筒体２２の周壁部２２１に通気性を付与する主な理由の１つは、電気分解によって発生したガスが電極体２１の周囲に移動してくるので、このガスを筒体２２の内部（中空部２２０）に取り込むためである。一般に、塩素イオンを含む水を電気分解することによって塩素ガス等のガスが経時的に発生するところ、このガスが電極体２１の周囲に滞留すると、電極体２１の接地抵抗を増大させ電流を低下させ、その結果、被防食体の防食効果の低下につながるおそれがある。そこで本実施形態では、筒体２２の周壁部２２１に通気性を付与することで、このガスを、周壁部２２１（貫通孔２２２）を介して筒体２２の内部に取り込むようにし、電極体２１の電流の低下を抑制し得るようにした。貫通孔２２２の直径は特に制限されないが、通気性と筒体２２の強度とのバランス等の観点から、好ましくは１〜１５ｍｍである。なお、電極ユニット２０における、掘削孔１０１の大径部１０１Ａ（ガイドパイプ３１の配置部）に位置する部分を構成する筒体２２も、掘削孔１０１の小径部１０１Ｂに位置するものと同様に、周壁部２２１が通気性を有していてもよい。
【００２４】
本実施形態では、周壁部２２１に貫通孔２２２を有する筒体２２（掘削孔１０１の小径部１０１Ｂに位置する筒体２２）は、図１及び図４に示すように、周面が通気性シート２２３で被覆されている。斯かる構成により、貫通孔２２２の存在によって周壁部２２１に付与される通気性を維持しつつ、周壁部２２１の周囲に存在するバックフィル３０が貫通孔２２２を介して筒体２２の内部に侵入する不都合を防止することが可能となる。通気性シート２２３としては、バックフィル３０の通過が不可能で、ガスの通過が可能な条件を満足し、且つ耐食性を有する多孔質シートが好ましく、具体的には例えば、ガラス繊維、合成繊維及び天然繊維からなる群から選択される１種以上を主体とする繊維シートないしマット；不織布、織布、多孔性フィルムが挙げられる。
【００２５】
本実施形態では、前述したとおり、電極ユニット２０は、１個の電極体２１と複数の筒体２２とを備え、これらが掘削孔１０１の深さ方向に直列に接続されているところ、これらの電極体２１及び筒体２２どうしは互いに接離自在に接続されている。具体的には図４に示すように、筒体２２どうしの直列接続には、軸線方向の両端が開口した環状の第１継手部２３が使用され、電極体２１と筒体２２との直列接続には、前者が後者に比して小径であるため、第１継手部２３に加えて更にこれよりも小径の第２継手部２４が使用されている。軸線方向に隣り合う２個の筒体２２どうしは、これら２個の筒体２２それぞれの長手方向一端に嵌合された第１継手部２３を介して、接離自在に直列接続される。また、軸線方向に隣り合う電極体２１と筒体２２とは、電極体２１の長手方向一端に嵌合された第２継手部２４と筒体２２の長手方向一端に嵌合された第１継手部２３とが嵌合されることで、接離自在に接続される。なお、電極体２１と第２継手部２４とは接着剤等の接合手段により接合されてもよく、すなわち第２継手部２４は電極体２１の長手方向一端に固定されていてもよい。
【００２６】
電極ユニット２０の各部の寸法等は特に制限されないが、電極ユニット２０の設置の容易性と防食性能とのバランス等の観点から、下記範囲に設定することが好ましい。
電極体２１について、軸線方向の長さは、好ましくは８５０〜２５００ｍｍ、軸線方向と直交する方向の長さ（外径）は、好ましくは１６〜２０ｍｍである。一般に、電極体２１の外径が大きいほど、防食電流が大きくなって防食性能の点で有利であるが、その反面、電極体２１が大型化するために設置作業が煩雑になるおそれがある。
筒体２２について、軸線方向の長さは、好ましくは１０００〜２０００ｍｍ、軸線方向と直交する方向の長さ（外径）は、好ましくは２２〜２６ｍｍである。筒体２２はできるだけコンパクトの方が、設置作業が簡易になるため好ましい。
【００２７】
電極ユニット２０の軸線方向（長手方向）の全長、すなわち電極体２１と筒体２２とが直列に接続された状態での全長は、掘削孔１０１の深さ等にもよるが、通常は５０〜１００ｍである。掘削孔１０１は通常、深さが５０〜１００ｍ、幅（深さ方向と直交する方向の長さ）が１２５〜１５０ｍｍである。
【００２８】
図１に示すように、複数の電極ユニット２０それぞれの内部には、電極体２１の軸線方向の両端のうちの上方側（地面１００Ｓに近い側）の一端から該電極ユニット２０の長手方向の両端のうちの上方側（地面１００Ｓに近い側）の一端にわたって、中空部２５が延在している。本実施形態では、電極ユニット２０における電極体２１よりも上方に位置する部分は、中空部２２０を有する筒体２２が複数直列に接続されて構成されているので、電極ユニット２０の中空部２５は、その複数の筒体２２の中空部２２０が一方向（電極ユニット２０の長手方向）に連続的に配置されて構成されている。
【００２９】
そして、電極ユニット２０の中空部２５には、図２〜図４に示すように、電極体２１と電極ユニット２０の外部に設置された電源（本実施形態では直流電源装置３）とを電気的に接続するリード線２６が挿通されている、リード線２６は、その長さ方向の一端が、電極体２１の軸線方向の一端（上端）にボルト２７によって固定され（図３及び図４参照）、その電極体２１との固定部から電極ユニット２０の中空部２５（筒体２２の中空部２２０）を通って地面１００Ｓに向かって上方に延び（図２参照）、電極ユニット２０の上方側の開口端から外部に延出しており、その延出部の先端（リード線２６の長さ方向の他端）が、地上に設置された直流電源装置３のプラス極に接続されている（図１参照）。本実施形態では、掘削孔１０１に配された複数の電極ユニット２０それぞれがリード線２６を介して直流電源装置３と電気的に接続されている。
【００３０】
前述した構成の電気防食用電極装置２あるいはこれを用いた電気防食構造１Ａによれば、電気防食用電極装置２（電極体２１）と直流電源装置３とを電気的に接続する重要部品であるリード線２６の大部分、具体的には、電極体２１との固定部から地面１００Ｓ又はその近傍にわたる部分が、電極ユニット２０の内部（中空部２５）に収容されているため、リード線２６の保護性能に優れ、リード線２６の物理的な損傷や焼損・発火などの事故を未然に防止することができる。また、斯かる構成により、特許文献１記載の防食用電極と比べて、組み立てや設置の際にリード線２６を損傷するおそれが少ないため、電気防食用電極装置２の組立作業や設置作業が簡易になり得る。また、リード線２６は、電極体２１との固定部を除き、電極体２１と接触することがなく、リード線２６に対して電極体２１の質量が負荷されることがないため、リード線２６の変形や断線のおそれが少ない。
【００３１】
また、電極体２１と筒体２２とが組み合わされて掘削孔１０１の深さ方向に直列に接続されることで、電極体２１がその軸線方向の上下に位置する筒体２２に支持されているため、電極体２１の設置位置が地面１００Ｓから比較的遠い場合でも、掘削孔１０１に電極ユニット２０を設置する際の電極体２１の揺れが効果的に抑制されるので、電極体２１を所定の位置に容易に設置できる。
【００３２】
また、電極体２１と筒体２２とが直列接続される構成が採用されていることで、特許文献１記載の防食用電極の如くに筒体の外周に電極体が配置された構成と比べて、電極ユニット２０の外径の小型化が促進される。電極ユニット２０の外径が小型化すると、これが設置される掘削孔１０１の孔径を小さくすることが可能となるところ、斯かる掘削孔１０１の小径化により、掘削孔１０１の形成に使用する掘削機が比較的小型のもので済むなど、穿設作業の簡易化が促進され、延いては、電極ユニット２０の設置作業の簡易化が促進される。また前述したように、電極ユニット２０の外径が大径化すると、バックフィル３０が電極体２１の周囲に疎らに充填されるおそれがあるところ、電極ユニット２０の外径の小径化が促進されることで斯かる懸念が払拭され、長期にわたって安定した防食性能が発現し得る。
【００３３】
また本実施形態では、１個の電極ユニット２０につき１個の電極体２１を備えた構成が採用されているため、電極ユニット２０の内部（中空部２５）にはリード線２６が１本しか存在しない。そのため、リード線どうしが絡まることなく、電極ユニット２０の組立作業を簡易に行うことができ、作業性が良好である。
【００３４】
また本実施形態では、電極ユニット２０を構成する複数の筒体２２の一部が、周壁部２２１に貫通孔２２２が設けられることで通気性が付与されたものであるため、電気分解によって発生し、電極体２１の周囲に移動してくる塩素ガス等のガスは、周壁部２２１を介して電極ユニット２０の内部（中空部２５）に取り込まれ、中空部２５を通って電極ユニット２０の外部に排出され得る。したがって本実施形態によれば、掘削孔１０１に電極ユニット２０とは別体のガス排出手段を設置する必要が無く、そのため、掘削孔１０１の小径化が促進され、延いては電気防食用電極装置２の設置容易化が促進される。
【００３５】
電気防食用電極装置２が長期にわたって安定した防食性能を発揮するためには、電極ユニット２０（特に電極体２１）の周囲においてバックフィル３０が隙間なく密実に充填されることが好ましい。具体的には、図２に示す如き、電極体２１の配置位置での該電極体２１の軸線方向と直交する方向の断面において、バックフィル３０は電極ユニット２０に比して面積が大きいことが好ましい。このように、「バックフィル３０の面積＞電極ユニット２０の面積」という大小関係が成立することで、掘削孔１０１における電極ユニット２０の非配置部にバックフィル３０が隙間なく密実に充填されるので、電気防食用電極装置２が故障し難く、長期にわたり安定して電極体２１の接地抵抗の低下を図り十分な防食電流を流すことが可能となる。ここでいう「電極ユニット２０の面積」は、本実施形態のように、掘削孔１０１に電極ユニット２０が複数配されている場合は、その複数の電極ユニット２０それぞれの断面積の総和を意味する。図２に示す形態では、電極ユニット２０が２個存在するので、その２個の電極ユニット２０の断面積の総和が前記「電極ユニット２０の面積」である。
【００３６】
前記大小関係が成立することによる作用効果をより一層確実に奏させるようにする観点から、電極体２１の配置位置での該電極体２１の軸線方向と直交する方向の断面において、バックフィル３０の面積と電極ユニット２０の面積との比率は、前者＞後者を前提として、前者／後者として、好ましくは２．５〜３．９、又は４．９〜８．２である。前記断面におけるバックフィル３０の面積は、好ましくは６４００〜８２００ｍｍ２である。前記断面における電極ユニット２０の単体の面積は、好ましくは１０００〜１３００ｍｍ２、又は２１００〜２６００ｍｍ２である。
【００３７】
図５には、本発明の電気防食構造の他の実施形態が示されている。後述する実施形態については、前記実施形態（電気防食構造１Ａ）と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、前記実施形態についての説明が適宜適用される。
【００３８】
図５に示す電気防食構造１Ｂは、電極ユニット２０及びバックフィル３０を包囲するケーシング４０を備える。ケーシング４０は中空の筒状より具体的には円筒状を有し、その長手方向の一端（下端）が掘削孔１０１の底部に接触するように、掘削孔１０１に配されており、掘削孔１０１の底部から小径部１０１Ｂの深さ方向の略全長にわたって延在している。ケーシング４０の長手方向の両端（上端及び下端）は開口していてもよく、閉塞していてもよく、前者の場合、別部材でケーシング４０の開口端を閉塞してもよい。ケーシング４０の素材としては、例えば炭素鋼、鋳鉄が挙げられる。ケーシング４０が存在することにより、これが存在しない場合と比べて、バックフィル３０の密実状態の安定性が向上し、延いては、防食性能の長期安定性が向上し得る。
【００３９】
電気防食構造１Ｂにおいては、複数（２個）の電極ユニット２０のうちの少なくとも１個の外面に、他の電極ユニット２０との接触を防止する接触防止部材２８が設けられている。図５に示す形態では、複数の電極ユニット２０それぞれの外面に、複数の接触防止部材２８が、電極ユニット２０の長手方向（掘削孔１０１の深さ方向）に所定間隔を置いて間欠配置されている。掘削孔１０１に複数の電極ユニット２０が配された形態では、電極ユニット２０どうしが接触し、一方の電極ユニット２０の電極体２１が、他方の電極ユニット２０の電極体２１あるいは筒体２２と接触するなどして、電極体２１が損傷することが懸念される。これに対し、電気防食構造１Ｂにおいては、電極ユニット２０の外面に接触防止部材２８を設置することで、電極ユニット２０における接触防止部材２８の設置部が周辺部よりも大径化し、径方向の外方に突出しているので、仮に、１個の電極ユニット２０が鉛直方向Ｘに対して傾くなどして他の電極ユニット２０に近接したとしても、一方の電極ユニット２０の電極体２１が他方の電極ユニット２０と接触するよりも前に、接触防止部材２８が他方の電極ユニット２０と接触するため、電極体２１が他の部材と接触する機会が無く、前記の懸念が払拭されている。更に接触防止部材２８の採用により、電極体２１の周囲に空間が確保され、その空間にバックフィル３０が密に充填され得るため、電極体２１の性能が安定し、電極反応が阻害されず、電極体２１の寿命が長くなり得る。
【００４０】
接触防止部材２８は、図６に示すように、電極ユニット２０の周方向の全長にわたって連続する環状をなし、中央部に貫通孔を有している。電極ユニット２０の外面に接触防止部材２８を設置するには、接触防止部材２８に貫通孔に電極ユニット２０あるいはその構成部材（電極体２１、筒体２２）を挿入すればよい。図６に示す接触防止部材２８は平面視形状が円形であるが、接触防止部材２８の平面視形状はこれに限定されず、例えば、楕円形、三角形、四角形、五角形以上の多角形であり得る。また、接触防止部材２８の素材は特に限定されず、例えば、ゴムや発泡性樹脂材等の弾性を有する弾性体が挙げられる。
【００４１】
接触防止部材２８は、電流が流れる部位を除き、電極体２１の外面に設置してもよく、筒体２２の外面に設置してもよいが、電極体２１の保護を万全にする観点から、後者の方が好ましい。また、複数の電極ユニット２０それぞれに接触防止部材２８を設置する場合、近接する２個の電極ユニット２０どうしで、電極ユニット２０の長手方向における接触防止部材２８の位置は同じでもよく、あるいは図５に示す形態のように異なっていてもよいが、電極体２１の保護を万全にする観点から、後者の方が好ましい。また、図５に示す形態では、接触防止部材２８は、電極ユニット２０の長手方向に所定間隔を置いて設置されているが、接触防止部材２８の設置形態はこれに限定されず、例えば、電極体２１と該長手方向において隣接する１個又は２個の筒体２２に設置してもよい。なお、接触防止部材２８は、掘削孔１０１に電極ユニット２０が１個しか配されていない場合に、その１個の電極ユニット２０の外面に設置してもよく、その場合には、電極ユニット２０における電極体２１が掘削孔１０１の壁面あるいはケーシング４０と接触する不都合が回避され得る。
【００４２】
電気防食構造１Ｂは、図５に示すように、掘削孔１０１の底部に配され、電極ユニット２０を下方から支持する支持手段２９を備える。図７には、図５に示す支持手段２９の一例が示されている。支持手段２９は、図７に示すように、掘削孔１０１の底部に載置される支持板２９０と、支持板２９０の上面から上方に向かって突出する支柱２９１とを有する。
【００４３】
支持板２９０の平面視形状は、これが載置される掘削孔１０１の底部の平面視形状と略同形状であり、図示の形態では円形である。また、支持板２９０の外径（最大差し渡し長さ）は通常、掘削孔１０１の底部の内径と同じか、又はそれよりもやや小径とされる。なお、図５に示す形態のように、掘削孔１０１にケーシング４０が存在する場合、支持板２９０の平面視形状及び外径は、前記のように「掘削孔１０１の底部」を基準とする代わりに、「ケーシング４０の下端」を基準としてもよい。支柱２９１の数は、掘削孔１０１に設置される電極ユニット２０の数と同数であり、図示の形態では２個である。複数の支柱２９１は、所定間隔を置いて間欠配置されている。
【００４４】
支持手段２９による電極ユニット２０の支持は、図７に示すように、（１）電極ユニット２０を構成する筒体２２の中空部２２０に支柱２９１が挿入されるか、又は図５に示すように、（２）支柱２９１が有する中空部に電極ユニット２０（筒体２２）の長手方向一端部（下端部）が挿入されることによってなされる。支持手段２９の採用によって電極ユニット２０が下方から支持されることで、電極ユニット２０の下端部が掘削孔１０１の底部を形成する土壌中にめり込むことなく、電極ユニット２０の自立安定性が向上するので、掘削孔１０１の壁面あるいはケーシング４０の内面と電極ユニット２０との間隔が比較的狭い場合でも、電極ユニット２０がこれらと接触する不都合が効果的に防止され得る。
【００４５】
なお、本発明に係る支持手段は、掘削孔１０１の底部に配され、電極ユニット２０を下方から支持し得るものであればよく、前述の如き、支持板及び支柱を備えた構成のものに限定されない。本発明に係る支持手段の一例として、ベントナイトを含む固形物である、ベントナイト組成物が挙げられる。このベントナイト組成物が本発明に係る支持手段として掘削孔１０１の底部に配された場合、ベントナイト組成物は、その上部側（掘削孔１０１の底部とは反対側）に電極ユニット２０の下端部がめり込んだ状態で固化しており、該電極ユニット２０は下方から支持し得る。このような支持手段としてのベントナイト組成物は、例えば、掘削孔１０１に電極ユニット２０を設置する前に、掘削孔１０１に固形ベントナイトを投入し、必要に応じ更に水を投入した後、掘削孔１０１に電極ユニット２０を挿入し、該電極ユニット２０の下端部を、掘削孔１０１の底部に存在するベントナイト組成物に挿入する。この電極ユニット２０の下端部挿入時点では、ベントナイト組成物は流動性を帯びているので、電極ユニット２０の下端部を挿入可能である。その後所定時間放置することで、ベントナイト組成物は固化し、電極ユニット２０の支持手段として機能し得る。
【００４６】
前述した電気防食構造１Ａ，１Ｂにおいては、１個の電極ユニット２０につき１個の電極体２１を具備する構成であったが、図８に示す電気防食構造１Ｃにおいては、１個の電極ユニット２０につき複数の電極体２１を具備する構成が採用されている。より具体的には、電気防食構造１Ｃにおける電極ユニット２０は、地面１００Ｓから相対的に近い電極体２１Ａと、地面１００Ｓから相対的に遠い電極体２１Ｂとを備え、両電極体２１Ａ，２１Ｂの間に筒体２２が１個以上介在配置されている。電極体２１Ａは中空構造であって、その軸線方向の全長にわたって延在する中空部（図示せず）を有しており、電極体２１Ｂの上端から延びるリード線２６は、この電極体２１Ａの中空部を通ってそれよりも上方に延びている。したがって、電極ユニット２０の上端からは、電極体２１Ａ，２１Ｂそれぞれから延びる合計２本のリード線２６が延出している。つまり、電極体２１Ｂの上端から電極ユニット２０の上端にわたって延在し、リード線２６が挿通される中空部２５は、筒体２２の中空部２２０に加えて更に、電極体２１Ｂよりも上方に位置する電極体２１Ａの中空部（図示せず）を含んで構成されている。
【００４７】
また、電気防食構造１Ｃにおいては、バックフィル３０はケーシング４０の内部に充填されており、ケーシング４０の外部には充填されていない。ケーシング４０はその長手方向両端が開口しているが、上端の開口は蓋４１によって閉塞され、下端の開口は支持手段２９によって閉塞されている。掘削孔１０１におけるケーシング４０の外部には砂利１０２が充填されている。掘削孔１０１は、その深さ方向の全長にわたって孔径（最大差し渡し長さ）が一定である。なお、図８では、貫通孔２２２を有する筒体２２の周壁部２２１が露出しているが、前述した電気防食構造１Ａ，１Ｂにおける筒体２２と同様に、周壁部２２１が通気性シート２２３（図４参照）で被覆されていてもよい。
【００４８】
次に、本発明の電気防食構造の設置方法（製造方法）について図９を参照しながら説明する。本発明の電気防食構造の設置方法は、典型的には、１）掘削孔１０１を穿設する工程、２）掘削孔１０１に電極ユニット２０を設置する工程、３）掘削孔１０１にバックフィル３０を充填する工程とを有し、この順で実施される。
【００４９】
図９（ａ）には、ボーリングマシン１２０を用いて掘削孔１０１を穿設する様子が示されている。掘削孔１０１の穿設は常法に従って実施できる。循環水Ｗは、ボーリングマシン１２０に取り付けられたポンプ１２１によりロッド１２２内を通って先端のコアチューブ１２３に送られ、掘り屑とともに掘削孔１０１の外部に排出される。掘削孔１０１に配置される電極ユニット２０は前述したように比較的小径とすることが可能であり、その場合、掘削孔１０１は比較的小径でよく、その小径の掘削孔１０１を穿設するボーリングマシン１２０としては、比較的小型のものを使用することが可能である。
【００５０】
図９（ａ）に示すように、大径部１０１Ａ及び小径部１０１Ｂを有する掘削孔１０１を穿設する場合、先ず、地面１００Ｓからの比較的浅い深度（例えば深さ１０〜２０ｍ程度）まで掘削して大径部１０１Ａを形成した後、大径部１０１Ａにガイドパイプ３１を挿入する。次に、所定の深さまで掘削して小径部１０１Ｂを形成する。小径部１０１Ｂの形成後、必要に応じ、小径部１０１Ｂにケーシング４０を挿入する。例えば、小径部１０１Ｂにバックフィル３０を比較的密に充填する場合などに、ケーシング４０を使用すると有効である。
【００５１】
次に、図９（ｂ）に示すように、穿設し掘削孔１０１に電極ユニット２０を設置する。電極ユニット２０は長いものになると数十メートルにも及ぶ場合があるので、掘削孔１０１に挿入する前に、電極体２１や筒体２２等の電極ユニット２０の構成部材どうしを直列接続してしまうと、掘削孔１０１への挿入が困難になる。そこで、掘削孔１０１に挿入する前の電極ユニット２０を、図１０に示す形態、すなわち、電極ユニット２０の構成部材どうしが直接接続されておらず、且つ電極体２１の軸線方向の一端（掘削孔１０１に配置された状態では上端）から延びるリード線２６が、該構成部材が有する中空部（典型的には、筒体２２の中空部２２０）を挿通している形態とする。斯かる形態の電極ユニット２０は、複数の構成部材がリード線２６を介して一体となっていながらも、構成部材どうしが直接接続されていないため、電極体２１及び筒体２２以外の部分（リード線２６のみの部分）で曲げることが可能であり、ハンドリング性に優れる。斯かるフレキシブルな状態の電極ユニット２０を掘削孔１０１に所定長さ挿入（垂下）したら、その挿入された部分の構成部材どうしを接続し、再び挿入する。斯かる作業を繰り返すことで、図９（ｂ）に示すように掘削孔１０１に電極ユニット２０を設置することができる。
【００５２】
図９（ｂ）に示す如くに、掘削孔１０１に電極ユニット２０を設置した後は、掘削孔１０１にバックフィル３０を投入し充填する。バックフィル３０の充填は常法に従って実施できる。こうして電気防食用電極装置２を設置することができる。電気防食用電極装置２の設置後、該装置２から延出するリード線２６を、地上に設置された直流電源装置３のプラス極に接続するとともに、一端が地中埋設金属体１１０に接続されたリード線３６を該装置３のマイナス極に接続する。以上の方法あるいはこれに準ずる方法により、前述した電気防食構造１Ａないし１Ｃを設置することができる。
【００５３】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。一の実施形態が具備する構成は、他の実施形態が具備し得る。
例えば、電気防食構造１Ａ，１Ｂにおいては、掘削孔１０１の大径部１０１Ａ（ガイドパイプ３１の配置部）における電極ユニット２０の非配置部にバックフィル３０が充填されていたが、バックフィル３０に代えて、砂利を充填してもよい。
また、前記実施形態では、電気防食用電極装置２は電極ユニット２０を２個備えていたが、電気防食用電極装置２が備える電極ユニット２０の数（１つの掘削孔１０１に配される電極ユニット２０の数）は１個でもよく、３個以上でもよい。ただし、前記の「バックフィル３０の面積＞電極ユニット２０の面積」という大小関係が成立するようにする観点から、電気防食用電極装置２が備える電極ユニット２０の数は２個又は３個が好ましい。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  電気防食構造
２  電気防食用電極装置
２０  電極ユニット
２１，２１Ａ，２１Ｂ  電極体
２２  筒体
２２０  中空部
２２１  周壁部
２２２  貫通孔
２２３  通気性シート
２３  第１継手部
２４  第２継手部
２５  中空部
２６，３６  リード線
２８  接触防止部材
２９  支持手段
２９０  支持板
２９１  支柱
３０  バックフィル
４０  ケーシング
３  直流電源装置
１００  土壌
１００Ｓ  地面
１０１  掘削孔
１０１Ａ  大径部
１０１Ｂ  小径部
１０２  砂利
１１０  地中埋設金属体（被防食体）
【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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