(57)【要約】      （修正有）【課題】防食対象物に対する工事を行うことなく、供給電圧を制御することが可能な電気防食システム及びこれを用いた電気防食方法を提供する。【解決手段】電気防食システム１は、外部からの荷重によって発電する圧電素子３と、防食対象物２に防食電流を供給する通電電極４と、通電電極に供給する防食電流を制御する制御装置６と、制御装置に一定電位を出力する照合電極７と、制御装置から出入力される電位及び防食電流の情報を表示する情報表示端末８と、を備える。制御装置は、照合対地電位決定手段６５、防食電位決定手段６６、防食対象物対地電位取得手段６７および、防食対象物の対地電位と照合電極の対地電位との差が防食目標電位と照合電極の対地電位との差と等しいか否かを判定する判定手段６８、判定手段の判定において両者の値が等しくないと判定された場合に両者の値を等しくするように防食電流の強さを調整する防食電流調整手段６９と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの荷重によって発電する圧電素子と、防食対象物に防食電流を供給する通電電極と、前記通電電極に供給する防食電流を制御する制御装置と、前記制御装置に一定電位を出力する照合電極と、前記制御装置に出入力される電位及び防食電流の情報を表示する情報表示端末と、を備え、
前記制御装置と情報表示端末とは、互いに信号を送受信する送受信部を有し、
前記制御装置は、照合電極の対地電位を決定する照合対地電位決定手段と、前記防食対象物の対地電位の調整指標となる防食目標電位を決定する防食電位決定手段と、前記防食対象物の対地電位を取得する防食対象物対地電位取得手段と、前記防食対象物の対地電位と前記照合電極の対地電位との差が防食目標電位と前記照合電極の対地電位との差と等しいか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定において両者の値が等しくないと判定された場合に両者の値を等しくするように前記防食電流の強さを調整する防食電流調整手段と、を具備することを特徴とする電気防食システム。
【請求項２】
前記情報表示端末は、前記防食対象物の対地電位と、照合電極の対地電位と、防食出力電圧と、防食出力電流と、を表示する表示部と、前記制御装置から出力する防食電流の強さを調整する手動調整部と、を備えることを特徴とした請求項１に記載の電気防食システム。
【請求項３】
防食対象物に防食電流を流すことで前記防食対象物を防食する電気防食方法であって、
前記防食対象物の近傍に設けられた照合電極の対地電位を決定する工程と、前記防食対象物の防食目標電位を決定する工程と、前記防食対象物の対地電位を取得する工程と、前記防食対象物の対地電位と前記照合電極の対地電位との差が防食目標電位と前記照合電極の対地電位との差と等しいか否かを判定する工程と、前記判定手段の判定において両者の値が等しくないと判定された場合に両者の値を等しくするように前記防食電流の強さを調整する工程と、を有することを特徴とする電気防食方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された導電体を電気防食する電気防食システム及びこれを用いた電気防食方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に埋設される金属等の導電体で形成される導管や鋼材の防食を図るため、これらの防食対象物に防食電流を流すことが行われている。
【０００３】
一例としては、導管の内部を流れる流体物の圧力を利用して圧電素子によって防食電流を発生させ、この防食電流を導管に供給して防食を図ることが考えられており、具体的には、内部に液体が存在する防食対象物の導管の内部に向かって一端が突出して設けられた防食電極と、前記液体の圧力によって発電する圧電素子と、前記圧電素子によって発電された電気を蓄えると共に所望の電流を前記防食電極に供給する制御部と、を有する電気防食装置が公知となっている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の防食方法の例としては、橋桁に作用する振動等の外力を利用して圧電素子によって防食電流を発生させ、この防食電流を鉄筋に供給して防食を図ることが考えられており、具体的には、橋桁や床板に生ずる振動等の外力を利用して圧電素子に電圧を発生させ、この電圧を整流回路を通して直流電圧とした後に防食対象物の鉄筋に印加して防食電流をコンクリート中に流し、防食対象物の腐食を防止する電気防食方法も公知となっている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２２３４７７号公報
【特許文献２】特開２００６−０３７１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の電気防食装置は、導管を流れる流体物の圧力を圧電素子に作用させて発電させるため、導管の外壁から内部にかけて貫通して形成された貫通孔に圧電素子が設けられている。
このため、既設のガス管に電気防食装置を設置する場合にはガス管に貫通孔を形成する必要があり、ガス漏れや爆発を防止するために工事区域のガスの供給を一旦停止し、しかる後にガス管からガスを抜いて設置作業を行わなければならず、該当区域に居住する住民が不便を強いられるという問題がある。
また、この電気防食装置を設置する工事は、抜いたガスを再充填するコストが掛かると共に、ガス管に貫通孔を形成する作業により工程数が増加し工事費も高くなるという問題もある。
【０００７】
さらに、特許文献２に記載の電気防食方法では、防食対象物に加工を必要としないものの、防食電流の強さを調整する機能を有していない。このため、たとえば、線路の近傍に防食対象物が設置されている場合には、パンタグラフから電車に供給された電流が線路に伝わり、この電流が線路の周囲に設けられた防食対象物の電位に影響を与えることになる。したがって、防食対象物の電位が変化して地中の電位よりも高くなると、防食対象物から地中に電流が流れるため十分な防食効果を維持できなくなるおそれがある。
さらにまた、一般に防食電極から離れるほど抵抗が増すことになるため防食電流も弱まることになるが、防食電流の強さを調整することができないため、十分な防食効果を維持することができない。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、既設の防食対象物について加工することなく設置することができ、防食対象物の対地電位が変化しても確実に防食することが可能な電気防食システム及びこれを用いた電気防食方法を提供することを主たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、本発明の電気防食システムは、外部からの荷重によって発電する圧電素子と、防食対象物に防食電流を供給する通電電極と、前記通電電極に供給する防食電流を制御する制御装置と、前記制御装置に一定電位を出力する照合電極と、前記制御装置に出入力される電位及び防食電流の情報を表示する情報表示端末と、を備え、前記制御装置と情報表示端末とは、互いに信号を送受信する送受信部を有し、前記制御装置は、照合電極の対地電位を決定する照合対地電位決定手段と、前記防食対象物の対地電位の調整指標となる防食目標電位を決定する防食電位決定手段と、前記防食対象物の対地電位を取得する防食対象物対地電位取得手段と、前記防食対象物の対地電位と前記照合電極の対地電位との差が防食目標電位と前記照合電極の対地電位との差と等しいか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定において両者の値が等しくないと判定された場合に両者の値を等しくするように前記防食電流の強さを調整する防食電流調整手段と、を具備することを特徴としている。
【００１０】
外部からの荷重によって圧電素子の発電を促し、発電された電力を防食電流として防食対象物に供給することで、防食対象物について加工をすることなく設置することが可能となる。したがって、防食対象物がガス管であっても、ガスの供給を停止せずに電気防食システムを設けることが可能となる。
また、防食対象物の対地電位と前記照合電極の対地電位との差が防食目標電位と前記照合電極の対地電位との差と等しいか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定において両者の値が等しくないと判定された場合に両者の値を等しくするように前記防食電流の強さを調整する防食電流調整手段とを有することにより、防食対象物に供給する防食電流の強さを防食対象物の対地電位に基づいて調整することが可能となり、外部からの影響により防食対象物の対地電位が変化しても確実に防食することが可能となる。
【００１１】
また、情報表示端末は、防食対象物の電位と、照合電極の対地電位と、防食出力電圧と、防食出力電流と、を表示する表示部と、制御装置から出力する防食電流の強さを調整する手動調整部とを備えてもよい。
【００１２】
情報表示端末に表示部と手動調整部とが設けられることで、防食対象物の電位等を目視により確認することが可能となり、ユーザが手動により制御電流の供給を調整することが可能となる。
【００１３】
さらにまた、防食対象物に防食電流を流すことで前記防食対象物を防食する電気防食方法であって、前記防食対象物の近傍に設けられた照合電極の対地電位を決定する工程と、前記防食対象物の防食目標電位を決定する工程と、前記防食対象物の対地電位を取得する工程と、前記防食対象物の対地電位と前記照合電極の対地電位との差が防食目標電位と前記照合電極の対地電位との差と等しいか否かを判定する工程と、前記判定手段の判定において両者の値が等しくないと判定された場合に両者の値を等しくするように前記防食電流の強さを調整する工程と、を有することを特徴としている。
【００１４】
本発明の電気防食方法は、前記防食対象物の対地電位と前記照合電極の対地電位との差が防食目標電位と前記照合電極の対地電位との差と等しいか否かを判定する工程と、前記判定手段の判定において両者の値が等しくないと判定された場合に両者の値を等しくするように前記防食電流の強さを調整する工程と、を有することで、防食対象物の対地電位が管理基準値（地中における金属の腐食電位）よりも高くなることを防ぐことができ、防食対象物から地中に電流が流れることを防止し、確実に防食対象物を防食することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明の電気防食システムは、外部からの荷重によって圧電素子の発電を促し、発電された電力を防食電流として防食対象物に供給することで、防食対象物について加工をすることなく設置することが可能となる。したがって、防食対象物がガス管であっても、ガスの供給を停止せずに設けることが可能となり、防食対象物の近隣に居住する住民が不便を強いられることを防ぐことが可能となる。
また、防食対象物の対地電位と前記照合電極の対地電位との差が防食目標電位と前記照合電極との対地電位との差と等しいか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定において両者の値が等しくない場合に両者の値を等しくするように前記防食電流の強さを調整する防食電流調整手段と、を有することで、防食対象物に供給する防食電流の強さを防食対象物の対地電位に基づいて調整することが可能となり、外部からの影響により防食対象物の対地電位が変化しても確実に防食することが可能となる。このため、防食対象物の対地電位が管理基準値よりも高くなることを防ぐことができ、防食対象物から地中に電流が流れることを防止し、確実に防食対象物を防食することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、電気防食システムの構成例を示す構成図である。
【図２】図２は、電気防食システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、制御装置とそれを覆うカバーを示した斜視図である。
【図４】図４は、制御装置における防食電圧と防食電流の出力調整の制御例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の電気防食システムついて添付図面を参照して説明する。
図１および２に示すように、電気防食システム１は、防食電流を供給することで防食対象物２（埋設導管）の防食を図るもので、埋設導管２に対して所定の間隔で複数設けられ、それぞれの電気防食システム１は独立して防食電流の出力制御を行うものである。
【００１８】
電気防食システム１は、外部からの荷重によって発電する圧電素子３と、地中に埋められた導電性の埋設導管２に防食電流を供給する通電電極４と、通電電極４に供給する防食電流を制御する制御装置６と、制御装６に一定電位を出力する照合電極７と、制御装置６から出入力される電位及び防食電流の情報を表示する情報表示端末８と、を備え、各々が制御装置６に接続されている。
【００１９】
圧電素子３は、埋設導管２の近傍の地中に設けられもので、埋設土の荷重や、その上層に設けられた道路１０を通行する車両１１の荷重によって発電し、発電された電力を制御装置６に送電する。
なお、圧電素子３は、発電量に合わせて複数の圧電素子３を並列に接続して設けても良い。
【００２０】
照合電極７は、埋設導管２の近傍に設けられた一定電位を出力可能に亜鉛電極で構成されたもので、約−１１００ｍＶを示すように制御装置６に接続されている。なお、照合電極７は、亜鉛電極に限られず例えば、鉛電極、銀／塩化銀電極、飽和カルメル電極、銅／硫酸銅電極等を用いることができる。
【００２１】
通電電極４は、地中に設けられる導電性のもので、埋設導管２の外周面に対しておよそ１Ａ程度の防食電流を通電可能に設けられている。
【００２２】
制御装置６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等により構成され、メモリに与えられた所定のプログラムにしたがってシステム全体を制御する制御部６０と、通電電極４に電力を供給する出力部６１、通電電極４に電力を供給する電源部６２、埋設導管２の対地電位を測定する管対地電位測定部６３、情報表示端末８とデータをやり取りする送受信部６４を有して構成されている。
また、図３に示すように、制御装置６の外周は、土砂等の荷重により損傷を受けることがないようボックス状に形成された金属性のカバー１２によって覆われている。
【００２３】
電源部６２は、制御装置６の動力源として電力を供給すると共に、通電電極４に防食電流を供給するもので、圧電素子３で発電した電力を充電することが可能に充電池で構成されている。
管対地電位測定部６３は、埋設導管２に接続されると共に接地され、電圧計により埋設導管２の対地電位を測定可能になっている。
【００２４】
制御部６０は、照合電極７の対地電位（Ｖｒ）を決定する照合対地電位決定手段６５と、埋設導管２の対地電位（以下、管対地電位）（Ｖ）の調整指標となる防食目標電位（Ｖｓ）を決定する防食電位決定手段６６と、管対地電位（Ｖ）を取得する管対地電位取得手段６７（防食対象物対地電位取得手段）と、管対地電位（Ｖ）と照合電極７の対地電位（Ｖｒ）との差が防食目標電位（Ｖｓ）と照合電極７の対地電位（Ｖｒ）との差と等しいか否かを判定する判定手段６８と、判定手段６８の判定において両者の値が等しくないと判定された場合に両者の値を等しくするように防食電流の強さを調整する防食電流調整手段６９と、を具備している。
【００２５】
情報表示端末８は、中央分離帯やマンホールの地下に設けられるもので、埋設導管２の電位と、照合電極７の対地電位と、制御装置６から通電電極４に出力している防食電流及び防食電圧とを表示する表示部８０と、制御装置６と信号を送受信する送受信部８１と、制御装置６から出力する防食電流の強度を調整するツマミ状に形成された手動調整部８２と、を備えている。
【００２６】
制御装置６による動作処理例が、図４においてフローチャートとして示され、以下、このフローチャートに基づき本システムの動作処理例を説明する。尚、ここで示される処理例は、予めインストールされた制御プログラムを実行させることによりハードウエア資源との協働により具現される。
【００２７】
制御装置６の照合対地電位決定手段６５は、照合電極７から入力された電位に基づいて照合電極７の対地電位（Ｖｒ）を決定する（ステップＳ０１）。防食電位決定手段６６は、管理基準値（地中における金属の腐食電位で、例えば、埋設導管２の材質により決定される電位）を防食目標電位（Ｖｓ）として決定する（ステップＳ０２）。
管対地電位取得手段６７は、埋設導管２の電位と接地電位とに基づいて管対地電位（Ｖ）を取得する（ステップＳ０３）。
判定手段６８は、管対地電位（Ｖ）から照合電極７の対地電位（Ｖｒ）を引いた差（以下、実測電位）が、防食目標電位（Ｖｓ）から照合電極７の対地電位（Ｖｒ）を引いた差（以下、目標電位）と等しいか否かを判断する（Ｖ−Ｖｒ＝Ｖｓ−Ｖｒ）（ステップＳ０４）。
【００２８】
ステップＳ０３の判断において、判定手段６８が両者の値が等しくないと判定すると（ステップＳ０４：Ｎｏ）、防食電流調整手段６９は、出力している防食電流の強さを調整することで管対地電位（Ｖ）を調整し（ステップＳ０５）、両者の値が等しくなるまでステップＳ０３の判断とステップＳ０４の処理とを繰り返し、ステップＳ０３の判断において、判定手段６８が両者の値が等しいと判断すると（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）、制御を終了する。
【００２９】
ここで、ステップＳ０５における防食電圧と防食電流の出力調整処理は、オームの法則を用いて次のようになされる。
即ち、防食電圧と防食電流との関係は、次のように表される。
Ｖｏ＝ＲＩｏ      
（Ｖｏ：防食電圧、Ｒ：通電電極４から埋設導管２までの抵抗、Ｉｏ：防食電流）
ここで、抵抗Ｒは、既知の値ではないので、管対地電位（Ｖ）を指標としステップＳ０４において示された判断結果に基づいて、次のようにして防食電流と防食電圧とを調整する。
（ｉ）実測電位（不等式（１）の左辺）よりも目標電圧（不等式（１）の右辺）が高い場合には、防食電流Ｉｏの強さを上げるように調整する。
（Ｖ−Ｖｒ＜Ｖｓ−Ｖｒ）            （１）
（ｉｉ）実測電位（不等式（２）の左辺）よりも目標電圧（不等式（２）の右辺）が低い場合には、防食電流Ｉｏの強さを下げるように調整する。
（Ｖ−Ｖｒ＞Ｖｓ−Ｖｒ）            （２）
【００３０】
また、防食電流の調整は、情報表示端末８から送信される制御信号に基づいても行われる。
すなわち、ユーザにより手動調整部８２が操作されると、情報表示端末８の送受信部８１から制御装置６に制御信号が送信され、制御装置６はこの信号の受信に基づいて防食電流の強さを調整する。
【００３１】
以上、本発明の電気防食システム１によれば、外部からの荷重を利用して圧電素子３の発電を促し、発電された電力を防食電流として埋設導管２に供給することで、埋設導管２を加工することなく電気防食システム１を設置することが可能となる。したがって、埋設導管２がガス管であっても、ガスの供給を停止せずに設けることが可能となり、埋設導管２の近隣に居住する住民が不便を強いられることを防ぐことが可能となる。
また、制御装置６が判定手段６８と、防食電流調整手段６９とを有することにより、埋設導管２に供給する防食電流の強さを管対地電位（Ｖ）に基づいて調整することが可能となり、外部からの影響により管対地電位（Ｖ）が変化しても確実に防食することが可能となる。このため、管対地電位（Ｖ）が管理基準値よりも高くなることを防ぐことができ、埋設導管２から地中に電流が流れることを防止し、確実に埋設導管２を防食することが可能となる。
さらに、手動調整部８２による防食電流の調整をできるように本電気防食システムを構成することで、何らかの不具合により制御装置６による防食電流の制御ができない場合でも、防食電流の調整を行うことが可能となる。
【００３２】
上述の実施例においては制御装置６による防食電流の制御と手動調整部８２による防食電流の制御を説明したが、埋設導管２よりも地中の電位の方が低くなり地中に電流が流れなければ防食目標電位の変化はほとんどしないため、これらの制御に代えて、所定の抵抗を設けて実施してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  電気防食システム
２  防食対象物（埋設導管）
３  圧電素子
４  通電電極
６  制御装置
７  照合電極
６４  送受信部
６５  照合対地電位決定手段
６６  防食電位決定手段
６７  管対地電位取得手段
６８  判定手段
６９  防食電流調整手段
７  照合電極
８情報表示端末
８０  表示部
８１  送受信部
８２  手動調整部
Ｖ  管対地電位
Ｖｒ  照合電極の対地電位
Ｖｓ  防食目標電位
Ｉｏ  防食電流
【図１】
2014058706.tif 000003
【図２】
2014058706.tif 000004
【図３】
2014058706.tif 000005
【図４】
2014058706.tif 000006