(57)【要約】【課題】たとえ陽極材が雨水の浸透し難い場所に埋設される場合であっても、防食電流用の消費電力の増加を伴うことなく、所望どおりの防食効果を得ることのできるカソード防食法に使用する陽極とその陽極の使用方法の提供。【解決手段】地中Ｇに埋設された金属構造体Ｐに外部直流電源３から地中Ｇに埋設された陽極材２を介して防食電流を通電して腐食を防止するカソード防食法に使用する陽極１であって、陽極材２の周りの水分湿潤状態を検出する湿潤状態検出手段１４を備えているカソード防食法に使用する陽極１とその陽極１の使用方法。【選択図】図１
2014173102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設された金属構造体に外部直流電源から地中に埋設された陽極材を介して防食電流を通電して腐食を防止するカソード防食法に使用する陽極であって、
前記陽極材の周りの水分湿潤状態を検出する湿潤状態検出手段を備えているカソード防食法に使用する陽極。
【請求項２】
前記湿潤状態検出手段が、絶縁体を挟んで前記陽極材に接合された対極と、当該陽極材と対極との間の導電率を検出する導電率検出手段からなる請求項１に記載のカソード防食法に使用する陽極。
【請求項３】
前記導電率検出手段が、前記陽極材と対極を電気的に接続する導電率検出用配線と当該導電率検出用配線の途中に介在された導電率検出器からなり、当該導電率検出器と前記陽極材とを接続する前記導電率検出用配線に当該陽極材からの防食電流の通電を阻止するブロッキングコンデンサが介在されている請求項２に記載のカソード防食法に使用する陽極。
【請求項４】
前記陽極材の周りに水分を供給する水分供給手段を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載のカソード防食法に使用する陽極。
【請求項５】
前記水分供給手段が、水を貯蔵するタンクと当該タンク内の水を前記陽極材の周りに搬送供給するポンプを有し、前記湿潤状態検出手段が予め設定された閾値以下の水分湿潤状態を検出すると、前記ポンプを作動して前記タンク内の水を前記陽極材の周りに自動的に供給する請求項４に記載のカソード防食法に使用する陽極。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の陽極を使用して、前記陽極材の周りの水分湿潤状態を検出する水分湿潤状態検出方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の陽極を使用して、前記地中に埋設された金属構造体を防食するカソード防食法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された金属構造体に外部直流電源から地中に埋設された陽極材を介して防食電流を通電して、当該金属構造体の腐食を防止するカソード防食法に使用する陽極とその陽極の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に埋設されたガス管などの金属構造体に外部直流電源から地中に埋設された陽極材を介して防食電流を通電して腐食を防止するカソード防食法とそのカソード防食法に使用する陽極は、従来から広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１３７０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、カソード防食法に使用する陽極材は、基本的に棒状あるいは板状の金属体であり、接地抵抗を低くし、かつ、局部腐食を低減するため、陽極材の表面をバックフィルで覆う技術は知られているものの、その程度の技術しか知られておらず、地中に埋設された陽極材の周りの水分湿潤状態にまで着目した技術は皆無である。
さて、カソード防食中においては、陽極材の表面で下記の（式１）に示す反応が起きて、陽極材の周りの水分を消費することになる。
（式１）  ２Ｈ2Ｏ→Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ+
ところが、陽極材が埋設された箇所としては、例えば、粘土質の土壌で雨水が浸透し難い場所や、地上に設置された構造物などの影響で雨水がほとんど浸透しない場所などがあり、そのような場所に埋設された陽極材では、水分の不足によって上記（式１）の反応が阻害される可能性がある。
上記（式１）の反応が阻害されると、陽極材から金属構造体への防食電流の通電が不十分となって所望どおりの防食効果を得ることができず、また、陽極材の接地抵抗の増大によって防食電流用の消費電力が増加するなどの問題が生じる。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、たとえ陽極材が雨水の浸透し難い場所に埋設される場合であっても、防食電流用の消費電力の増加を伴うことなく、所望どおりの防食効果を得ることのできるカソード防食法に使用する陽極とその陽極の使用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明によるカソード防食法に使用する陽極は、地中に埋設された金属構造体に外部直流電源から地中に埋設された陽極材を介して防食電流を通電して腐食を防止するカソード防食法に使用する陽極であって、
その特徴構成は、前記陽極材の周りの水分湿潤状態を検出する湿潤状態検出手段を備えている点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、湿潤状態検出手段によって、陽極材の周りの水分湿潤状態、つまり、陽極材の周りの水分の過不足を知ることができる。
したがって、水分が不足した場合、陽極材の周りへ水を供給することが可能となり、防食電流用の消費電力の増加を伴うことなく、所望どおりの防食効果を得ることができ、例えば、音や光などによる警報で水分の不足を報知するようにすれば、その報知情報に基づいた対応が可能となって作用効果はより一層確実なものとなる。
【０００８】
本発明によるカソード防食法に使用する陽極の更なる特徴構成は、前記湿潤状態検出手段が、絶縁体を挟んで前記陽極材に接合された対極と、当該陽極材と対極との間の導電率を検出する導電率検出手段からなる点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、導電率検出手段により陽極材と対極との間の導電率を検出することで、陽極材の周りの水分の過不足を確実に知ることができる。
【００１０】
本発明によるカソード防食法に使用する陽極の更なる特徴構成は、前記導電率検出手段が、前記陽極材と対極を電気的に接続する導電率検出用配線と当該導電率検出用配線の途中に介在された導電率検出器からなり、当該導電率検出器と前記陽極材とを接続する前記導電率検出用配線に当該陽極材からの防食電流の通電を阻止するブロッキングコンデンサが介在されている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、導電率検出器により陽極材の周りの水分の過不足を確実に知ることができるとともに、ブロッキングコンデンサによって、当該導電率検出器に対する陽極材からの防食電流の通電が阻止されるので、水分の過不足をより一層正確かつ確実に知ることができる。
【００１２】
本発明によるカソード防食法に使用する陽極の更なる特徴構成は、前記陽極材の周りに水分を供給する水分供給手段を備えている点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、陽極材の周りの水分が不足した場合、水分供給手段によって、直ちに陽極材の周りに水分を供給することができる。
【００１４】
本発明によるカソード防食法に使用する陽極の更なる特徴構成は、前記水分供給手段が、水を貯蔵するタンクと当該タンク内の水を前記陽極材の周りに搬送供給するポンプを有し、前記湿潤状態検出手段が予め設定された閾値以下の水分湿潤状態を検出すると、前記ポンプを作動して前記タンク内の水を前記陽極材の周りに自動的に供給する点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、湿潤状態検出手段が予め設定された閾値以下の水分湿潤状態を検出すると、つまり、湿潤状態検出手段が陽極材の周りの水分の不足に起因して、所定閾値以上のインピーダンスを検出すると、ポンプを作動してタンク内の水を陽極材の周りに自動的に供給するので、陽極材の周りには常に必要量の水分が確保されて、所望通りの防食効果を維持することができる。
【００１６】
本発明による水分湿潤状態検出方法の特徴構成は、上述した特徴構成を備えた陽極を使用して、前記陽極材の周りの水分湿潤状態を検出する点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、湿潤状態検出手段によって、陽極材の周りの水分湿潤状態、つまり、陽極材の周りの水分の過不足を知ることができ、水分が不足した場合、陽極材の周りへ水を供給することが可能となる。
【００１８】
本発明によるカソード防食法は、上述した特徴構成を備えた陽極を使用して、前記地中に埋設された金属構造体を防食する点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、湿潤状態検出手段によって、陽極材の周りの水分湿潤状態、つまり、陽極材の周りの水分の過不足を知ることができ、水分が不足した場合、陽極材の周りへ水を供給することが可能となり、カソード防食法によって、防食電流用の消費電力の増加を伴うことなく、所望どおりの防食効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による陽極の概略構成図とカソード防食法の実施形態を示す概念図
【図２】本発明による陽極材の外観を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明によるカソード防食法に使用する陽極とその陽極の使用方法につき、実施形態を図面に基づいて説明する。
カソード防食法は、図１に示すように、例えば、地中Ｇに埋設された金属構造体としてのガス管Ｐに外部直流電源３から陽極材２を介して防食電流を通電してガス管Ｐの腐食を防止するもので、外部直流電源３の陰極側が、絶縁樹脂で被覆された防食電流用配線４を介して金属製のガス管Ｐに接続され、陽極側には、絶縁樹脂で被覆された防食電流用配線５を介して陽極１を構成する耐食性金属からなる棒状（円柱状）の陽極材２が接続されている。当該陽極材２も地中Ｇに埋設され、その陽極材２を介して外部直流電源３からの防食電流がガス管Ｐに通電されて、ガス管Ｐの腐食が防止される。
【００２２】
陽極材２の上部と下部は、絶縁樹脂６、７により覆われ、上部の絶縁樹脂６は、上述した防食電流用配線５をはじめとして、後述する各種の配線と陽極材２との接続部も覆っている。下部の絶縁樹脂７内には、腐食性金属からなる対極８が挟み込まれている。つまり、当該対極８が絶縁樹脂（絶縁体）７を挟んで陽極材２に機械的に接合され、当該陽極材２と対極８が、地中Ｇの土壌（実際は土壌中の水分）を介して電気的に接続される。
当該陽極材２と対極８は、モニター装置９を介在した状態で絶縁樹脂により被覆された導電率検出用配線１０、１１によって電気的に接続され、モニター装置９と陽極材２とを接続する導電率検出用配線１０には、陽極材２からの防食電流の通電を阻止するブロッキングコンデンサ１２が介在されている。
【００２３】
モニター装置９は、導電率検出器９ａや制御装置９ｂなどを内蔵し、当該導電率検出器９ａが、導電率検出用配線１０、１１により電気的に接続され、外部交流電源からの電圧印加によって、交流を流した状態で、陽極材２と対極８との間のインピーダンス、更には、導電率を検出し、結果的に、陽極材２の周りの水分湿潤状態を検出する。
すなわち、導電率検出用配線１０、１１と当該導電率検出用配線１０、１１の途中に介在された導電率検出器９ａが導電率検出手段１３として機能し、当該導電率検出手段１３と陽極材２に絶縁樹脂７を挟んで接合させた対極８が、陽極材２の周りの水分湿潤状態を検出する湿潤状態検出手段１４として機能する。
言い換えると、陽極１が湿潤状態検出手段１４を備え、当該湿潤検出手段１４が、絶縁樹脂７を挟んで陽極材２に接合された対極８と導電率検出手段１３からなり、当該導電率検出手段１３が、導電率検出用配線１０、１１と導電率検出器９ａからなる。
【００２４】
当該陽極１は、陽極材２の周りに水分を供給する水分供給手段１５も備えており、水分供給手段１５は、水を貯蔵するタンク１６と当該タンク１６内の水を陽極材２の周りに搬送供給するポンプ１７を有している。
円柱状の陽極材２と上部の絶縁樹脂６には、その中心に位置する状態で１本の主流給水路１８が設けられ、図２にも示すように、主流給水路１８に連通する多数本の支流給水路１９が、陽極材２の周部にほぼ均等に開口するように設けられ、これら給水路１８、１９の内面は絶縁性の樹脂によりコーティングされている。
そして、タンク１６とポンプ１７が給水管２０により接続され、ポンプ１７と主流給水路１８の上方開口部が給水ホース２１により接続され、ポンプ１７を駆動することで、タンク１６内の水が、給水管２０、給水ホース２１、主流給水路１８を通って、多数の支流給水路１９から陽極材２の周りに満遍なく供給されるように構成されている。
【００２５】
当該ポンプ１７の駆動を制御するのが、モニター装置９に内蔵の制御装置９ｂで、当該制御装置９ｂは、絶縁樹脂で被覆された制御用配線２２を介してポンプ１７に制御信号を送信するように構成されている。
そして、制御装置９ｂは、導電率検出器９ａによる検出導電率が予め設定された閾値以下の導電率になると、言い換えると、湿潤状態検出手段１４が予め設定された閾値以下の水分湿潤状態を検出すると、ポンプ１７を自動的に駆動して、上述したように、陽極材２に周りにタンク１６内の水を供給し、一定時間経過後にポンプ１７を自動的に停止するか、または、導電率検出器９ａによる検出導電率が予め設定された設定値以上の導電率になると、制御装置９ｂからの制御信号によりポンプ１７を停止する。
【００２６】
つぎに、本発明による湿潤状態検出手段１４を備えた陽極１の作動とその陽極１の使用方法について説明する。
地中Ｇに埋設されたガス管Ｐをカソード防食法により防食する場合、ガス管Ｐに沿って一定距離ごとに陽極材２を地中Ｇに埋設するとともに、外部直流電源３の陰極側に接続された防食電流用配線４をガス管Ｐに接続し、外部直流電源３、モニター装置９、ブロッキングコンデンサ１２、タンク１６、ポンプ１７などを地表面近くに設けたピット内に設置し、モニター装置９を交流電源に接続する。
この設置状態において、外部直流電源３の陽極側に防食電流用配線５を介して接続された陽極材２から防食電流がガス管Ｐに通電され、ガス管Ｐの腐食が防止される。
【００２７】
この設置状態で、湿潤状態検出手段１４が予め設定された閾値以下の水分湿潤状態を検出すると、より具体的には、導電率検出手段９ａが予め設定された閾値以下の導電率を検出すると、制御装置９ａが制御用配線２２を介してポンプ１７に駆動信号を送信し、ポンプ１７が駆動される。
ポンプ１７の駆動に伴って、タンク１６内の水が、給水管２０、給水ホース２１、主流給水路１８を通って、多数の支流給水路１９から陽極材２に周りに満遍なく供給され、一定時間経過後、または、導電率検出手段９ａが予め設定された設定値以上の導電率を検出した時点で、ポンプ１７は停止する。
このようにして、陽極材２の周りは常に一定の水分湿潤状態に保持され、それによって、防食電流の通流による防食効果が確実に維持される。
【００２８】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、湿潤状態検出手段１４が予め設定された閾値以下の水分湿潤状態を検出すると、ポンプ１７の駆動によって陽極材２の周りに自動的に水を供給する構成を示したが、湿潤状態検出手段１４が閾値以下の水分湿潤状態を検出した場合、音や光で警報を発するようにし、ポンプ１７の駆動を人為操作により行うように構成することもできる。
その場合、陽極材２の周りへの水の供給も人為的に行うことが可能であるため、必ずしも、水分供給手段１５を設ける必要はない。
【００２９】
（２）先の実施形態では、湿潤状態検出手段１４の具体的な例として導電率検出手段１３などを示したが、例えば、陽極材２の近傍に湿度を検出する湿度センサを配置し、その湿度センサを湿潤状態検出手段１４として実施することもできる。
また、地中Ｇに埋設された金属構造体の一例としてガス管Ｐを示したが、水道管をはじめとして、地中Ｇに埋設された各種の金属構造体を対象として実施可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１          陽極
２          陽極材
３          外部直流電源
７          絶縁体
８          対極
９ａ        導電率検出器
１０、１１  導電率検出用配線
１２        ブロッキングコンデンサ
１３        導電率検出手段
１４        湿潤状態検出手段
１５        水分供給手段
１６        タンク
１７        ポンプ
Ｇ          地中
Ｐ          金属構造体
【図１】
2014173102.tif 000003
【図２】
2014173102.tif 000004