(57)【要約】【課題】犠牲陽極法，外部電源法を問わず有効なカソード防食状態を維持しながら交流干渉対策が可能であって、しかも高周波数成分を含む広い周波数帯域の雷電流に対する衝撃保護にも対処することができる。【解決手段】埋設構造物１と、電解質３を介してその周囲に設置される低接地物２との間に接続される電気回路からなる埋設構造物１の保安装置３０であって、サージ吸収素子３２と第１の逆流防止素子３３とを直列に接続し、サージ吸収素子３２及び第１の逆流防止素子３３に並列して、高周波数電流に対して高抵抗となる抵抗素子３４と第２の逆流防止素子３５とを直列に接続する。また、第２の逆流防止素子３５に並列して、埋設構造物１の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路４０を接続する。【選択図】        図２
2004250779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設構造物と、電解質を介してその周囲に設置される低接地物とを導線により電気的に接続するに際して、
前記低接地物から前記導線を通じて前記埋設構造物へ向かう直流電流を全て遮断すると共に、前記埋設構造物と前記低接地物との電位差に応じて前記埋設構造物から前記導線を通じて前記低接地物へ向かう直流電流を導通させ、
高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させると共に、低周波数の交流電流は前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を介して導通させることを特徴とする埋設構造物の保安方法。
【請求項２】
埋設構造物と、該埋設構造物に防食電流を流入すべくその周辺に設置される犠牲陽極とを導線により電気的に接続するに際して、
前記犠牲陽極から前記導線を通じて前記埋設構造物へ向かう直流電流を全て遮断すると共に、前記埋設構造物と前記犠牲陽極との電位差に応じて前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流を導通させ、
高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させると共に、低周波数の交流電流は前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を介して導通させることを特徴とする埋設構造物の保安方法。
【請求項３】
前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタすることによって前記犠牲陽極の寿命を予測することを特徴とする請求項２に記載された埋設構造物の保安方法。
【請求項４】
前記非極性容量回路は、前記埋設構造物のプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるように電気容量が設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された埋設構造物の保安方法。
【請求項５】
前記非極性容量回路は複数のコンデンサからなり、該コンデンサは極板極性の同極が相対するように結線されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された埋設構造物の保安方法。
【請求項６】
少なくとも前記非極性容量回路から前記埋設構造物側における前記導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６に記載された埋設構造物の保安方法。
【請求項７】
埋設構造物と、電解質を介してその周囲に設置される低接地物との間に接続される電気回路からなる埋設構造物の保安装置であって、
第１のサージ吸収素子と前記埋設構造物から前記低接地物に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第１の逆流防止素子とを直列に接続し、
前記サージ吸収素子及び前記第１の逆流防止素子に並列して、高周波数電流に対して高抵抗となる抵抗素子と前記埋設構造物から前記低接地物に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第２の逆流防止素子とを直列に接続し、
前記第２の逆流防止素子に並列して、前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を接続することを特徴とする埋設構造物の保安装置。
【請求項８】
埋設構造物と、該埋設構造物に防食電流を流入すべくその周辺に設置される犠牲陽極との間に接続される電気回路からなる埋設構造物の保安装置であって、
第１のサージ吸収素子と前記埋設構造物から前記犠牲陽極に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第１の逆流防止素子とを直列に接続し、
前記サージ吸収素子及び前記第１の逆流防止素子に並列して、高周波数電流に対して高抵抗となる抵抗素子と前記埋設構造物から前記犠牲陽極に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第２の逆流防止素子とを直列に接続し、
前記第２の逆流防止素子に並列して、前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を接続することを特徴とする埋設構造物の保安装置。
【請求項９】
前記第２の逆流防止素子に直列して、前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタする電流モニタ手段を挿入することを特徴とする請求項８に記載された埋設構造物の保安装置。
【請求項１０】
前記電流モニタ手段はモニタ結果を遠隔地に送信する送信手段を有することを特徴とする請求項９に記載された埋設構造物の保安装置。
【請求項１１】
前記電流モニタ手段に直列して、該電流モニタ手段のモニタ結果によって前記犠牲陽極の寿命を予測する演算手段を挿入することを特徴とする請求項９又は１０に記載された埋設構造物の保安装置。
【請求項１２】
前記非極性容量回路は、前記埋設構造物のプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるように設定された電気容量を備えることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載された埋設構造物の保安装置。
【請求項１３】
前記第１又は第２の逆流防止素子は、前記埋設構造物から前記低接地物又は前記犠牲陽極に向かう電流に順方向のダイオードからなることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載された埋設構造物の保安装置。
【請求項１４】
前記非極性容量回路は、極板極性の同極が相対するように結線される極性方向の異なる一組のコンデンサを２列備え、極性方向が同じコンデンサ同士を並列接続してなることを特徴とする請求項７〜１３のいずれかに記載された埋設構造物の保安装置。
【請求項１５】
前記非極性容量回路は、各極性方向のコンデンサにそれぞれ電流を供給する互いに方向性の異なるダイオードを有することを特徴とする請求項７〜１４のいずれかに記載された埋設構造物の保安装置。
【請求項１６】
前記各コンデンサには、第２のサージ吸収素子が並列接続されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の埋設構造物の保安装置。
【請求項１７】
少なくとも前記非極性容量回路から前記埋設構造物側であって前記第１のサージ吸収素子と前記埋設構造物とを接続する導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けたことを特徴とする請求項７〜１６に記載された埋設構造物の保安装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋設構造物の保安方法及び保安装置に関するものであり、特には、埋設構造物の交流誘導電圧を低減する保安方法及び保安装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
埋設構造物を維持管理する上で重要な保安対策として、電食対策を挙げることができる。埋設構造物が受ける電食の主な原因は、直流電気鉄道のレールからの漏れ電流等の迷走電流によるもの、カソード防食（電気防食）関連の電気設備に起因する直流干渉によるもの、電力の高圧交流架空送電線や交流電気鉄道等からの交流誘導電圧による交流干渉によるもの等がある。
【０００３】
この中で、迷走電流或いは直流干渉による電食に対する積極的な対処方法となるカソード防食法（電気防食法）としては、大きく分けて２つの方法がある。その一つは、外部電源法と呼ばれる方法であって、防食対象となる埋設構造物の周辺に設置した外部電極とこの埋設構造物とを外部電源装置を介して接続し、この外部電源装置によって印加される電圧或いは電流によって、設置された外部電極から周辺土壌等の電解質を介して埋設構造物に防食電流を流入させる方法である。もう一つの方法は、犠牲陽極法と呼ばれる方法であって、防食対象の埋設構造物よりも電極電位がマイナス側の金属からなる犠牲陽極（鋼管に対してはＭｇ電極，Ｚｎ電極等が用いられる。）をその埋設構造物の周辺に設置し、この犠牲陽極と埋設構造物とを導線で接続することで、犠牲陽極と埋設構造物間の異種金属電池作用により、犠牲陽極から周辺土壌等の電解質を介して埋設構造物に防食電流を流入させる方法である。
【０００４】
また、交流干渉に関して説明すると、埋設構造物と高圧交流架空送電線或いは交流電気鉄道との並行距離が長いほど、または、埋設構造物を覆う塗覆装の電気絶縁性が高いほど交流誘導電圧が高くなり、また、塗覆装欠陥部面積が小さいほど、その欠陥部から交流腐食を起こす交流電流密度は大きくなる。したがって、ライフラインの並行敷設化の傾向が高く、しかも埋設構造物に使用される塗覆装材料の電気絶縁性が高くなっている近年では、万が一塗覆装に小さな欠陥が有っても交流腐食のリスクが生じることになり、交流干渉による電食が埋設構造物の保安上重大な問題になりつつある。
【０００５】
このような交流干渉に対する保安対策は、埋設構造物の交流誘導電圧を低減することによって行われる。交流誘導電圧を低減する簡単な方法としては、埋設構造物に電位がマイナス側に高い金属電極（例えば、Ｍｇ電極）を分散或いは局所設置して、この金属電極を介して交流誘導電圧を大地に逃がす方法がある。この方法は、前述した犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物の場合には、通常、犠牲陽極は発生防食電流を大きくするために低接地袋で覆われて接地抵抗が低い状態になっているので、その犠牲陽極自体を前述した金属電極にして交流誘導電圧を低減することができる。
【０００６】
一方、前述した外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、埋設構造物周辺の低接地物を利用した交流誘導電圧の低減方法が提案されている（下記特許文献１参照）。ガス導管等のパイプラインを地中に敷設する際には、敷設過程でパイプライン敷設領域の周囲に鋼製ケーシングや土留め用の矢板を設置することが多く、これらは金属の裸体であって表面積も大きいので低接地物になり得る。この提案は、鋼製ケーシング或いは矢板等の低接地物と埋設構造物であるパイプラインとを電気的に接続することで、パイプラインの交流誘導電圧を低減するものである。また、低接地物と埋設構造物とをサージプロテクタ（衝撃保護装置）を介して接続し、両者の電位が設定電圧以下では交流電流を導通して直流電流を遮断し、設定電圧を超えると交流電流と直流電流を導通させるようにして、カソード防食対象の埋設構造物に対する防食効果の低下を回避し、同時に埋設構造物に対する衝撃保護対策を施すことも、この提案に示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２９２１００号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
埋設構造物の交流干渉対策において、前述した犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象にして、犠牲陽極自体を交流誘導電圧低減のための金属電極（Ｍｇ電極等）として用いる場合には、犠牲陽極の近くに電鉄のレールが存在する等して多量の迷走電流が存在する状況下では、この迷走電流を犠牲陽極が呼び込む作用をなすので、埋設構造物に塗覆装欠陥があるとそこから高い電流密度の腐食電流が流出しやすい状態になり、迷走電流による電食を誘発してしまうという問題が生じる。
【０００９】
これに対処するために、犠牲陽極と埋設構造物とを電気的に接続する導線中に、犠牲陽極から導線を通じて埋設構造物へ向かう直流電流を遮断する逆流防止手段（埋設構造物から導線を介して犠牲陽極へ向かう電流のみを通すダイオードからなる）を挿入する措置がとられることがあるが、このような逆流防止手段を挿入すると、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚを主成分とする交流誘導電圧が充分に低減されず、交流干渉対策としては機能しなくなる。
【００１０】
一方、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物に対して、従来例のような低接地物を利用した交流干渉対策を講じた場合には、埋設構造物（パイプライン）と低接地物（鋼製ケーシング或いは矢板）との空隙にはエアモルタル，砂又は水等の電解質が充填され、カソード防食対象の埋設構造物では、外部電極からの防食電流が低接地物から電解質を介して埋設構造物の塗覆装欠陥に流入するようになっている。
【００１１】
しかしながら、低接地物と埋設構造物間の接続導線に挿入されるサージプロテクタの破損や設定電圧以上の電圧印加等で低接地物と埋設構造物が短絡状態になると、防食電流は低接地物である鋼製ケーシング等に流入するようになり、極端なカソード防食効率の低下を招くことになる。更には、高周波数成分を含む雷を受けると、サージプロテクタのみでは有効な衝撃保護効果は得られず、埋設構造物に高周波数成分を含むサージ電流が流入し、埋設構造物本体の溶損を誘起し、大きな損害が生じる可能性がある。
【００１２】
また、埋設構造物が適正なカソード防食レベルにあることを確認するために、鋼製ケーシング等の低接地物の内側に所定の間隔で塗覆装欠陥を模擬したプローブを設置し、プローブ電流密度（プローブ直流電流密度及びプローブ交流電流密度）を計測して、カソード防食管理基準と照査することが行われているが、この状況では、埋設構造物に塗覆装欠陥がなければ、外部電極から流入した防食電流は低接地物である鋼製ケーシング等に流入後、プローブに流入することになる。この場合、鋼製ケーシング等の低接地物は土壌等の電解質と接触する表面積が塗覆装埋設構造物とプローブの表面積に比べて圧倒的に大きいので、防食電流密度は、低接地物が塗覆装埋設構造物とプローブに比較して小さくなり、低接地物の対地電位は埋設構造物とプローブの対地電位より値がプラス側になっている。
【００１３】
しかしながら、何らかの原因で埋設構造物のカソード防食が効かず、自然腐食状態になった場合には、鋼製ケーシング等の低接地物が粘土質土壌にあると対地電位はマイナス側に高い値を示し（例えば、−８００ｍＶ：飽和硫酸銅電極電位基準）、一方、埋設構造物とプローブはエアモルタル，砂や水のような電解質に接しているので対地電位はプラス側に近い値（例えば、−４００ｍＶ：同基準）となる。この場合、低接地物と埋設構造物とが電気的に短絡状態にあり、埋設構造物に塗覆装欠陥があると、両者の対地電位差を駆動力として低接地物から塗覆装欠陥に防食電流が流入する。鋼製ケーシング等の低接地物が長距離で、且つ別の塗覆装欠陥が離れた部位にあると、この部位から防食電流が流出することになるので、新たな腐食リスクが発生するという問題が生じる。
【００１４】
本発明は、このような事情に対処することを目的とするものであって、一つには、犠牲陽極法，外部電源法を問わず有効なカソード防食状態を維持しながら交流干渉対策が可能であって、しかも高周波数成分を含む広い周波数帯域の雷電流に対する衝撃保護にも対処することができる埋設構造物の保安方法及び保安装置を提供することを課題としている。
【００１５】
更には、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、迷走電流による腐食リスクを回避すると同時に、交流干渉対策として充分な機能が得られること、また、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、埋設構造物とその周辺に設けられる低接地物とを短絡状態にすることなく、しかもこの低接地物を利用した交流誘導電圧の低減を可能にし、カソード防食が効かない自然腐食状況下においても埋設構造物に電食を誘起させないことが本発明の目的である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による埋設構造物の保安方法及び保安装置は、以下の各請求項に係る特徴を具備するものである。
【００１７】
請求項１に係る発明は、埋設構造物の保安方法であって、埋設構造物と、電解質を介してその周囲に設置される低接地物とを導線により電気的に接続するに際して、前記低接地物から前記導線を通じて前記埋設構造物へ向かう直流電流を全て遮断すると共に、前記埋設構造物と前記低接地物との電位差に応じて前記埋設構造物から前記導線を通じて前記低接地物へ向かう直流電流を導通させ、高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させると共に、低周波数の交流電流は前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を介して導通させることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る発明は、埋設構造物の保安方法であって、埋設構造物と、該埋設構造物に防食電流を流入すべくその周辺に設置される犠牲陽極とを導線により電気的に接続するに際して、前記犠牲陽極から前記導線を通じて前記埋設構造物へ向かう直流電流を全て遮断すると共に、前記埋設構造物と前記犠牲陽極との電位差に応じて前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流を導通させ、高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させると共に、低周波数の交流電流は前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を介して導通させることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に係る発明は、前述した埋設構造物の保安方法であって、前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタすることによって前記犠牲陽極の寿命を予測することを特徴とする。
【００２０】
請求項４に係る発明は、前述した埋設構造物の保安方法であって、前記非極性容量回路は、前記埋設構造物のプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるように電気容量が設定されることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係る発明は、前述した埋設構造物の保安方法であって、前記非極性容量回路は複数のコンデンサからなり、該コンデンサは極板極性の同極が相対するように結線されることを特徴とする。
【００２２】
請求項６に係る発明は、前述した埋設構造物の保安方法であって、少なくとも前記非極性容量回路から前記埋設構造物側における前記導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項７に係る発明は、埋設構造物の保安装置であって、埋設構造物と、電解質を介してその周囲に設置される低接地物との間に接続される電気回路からなる埋設構造物の保安装置であって、サージ吸収素子と前記埋設構造物から前記低接地物に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第１の逆流防止素子とを直列に接続し、前記サージ吸収素子及び前記第１の逆流防止素子に並列して、高周波数電流に対して高抵抗となる抵抗素子と前記埋設構造物から前記低接地物に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第２の逆流防止素子とを直列に接続し、前記第２の逆流防止素子に並列して、前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を接続することを特徴とする。
【００２４】
請求項８に係る発明は、埋設構造物と、該埋設構造物に防食電流を流入すべくその周辺に設置される犠牲陽極との間に接続される電気回路からなる埋設構造物の保安装置であって、サージ吸収素子と前記埋設構造物から前記犠牲陽極に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第１の逆流防止素子とを直列に接続し、前記サージ吸収素子及び前記第１の逆流防止素子に並列して、高周波数電流に対して高抵抗となる抵抗素子と前記埋設構造物から前記犠牲陽極に向かう電流を導通すると共にその逆方向に向かう電流を遮断する第２の逆流防止素子とを直列に接続し、前記第２の逆流防止素子に並列して、前記埋設構造物の交流誘導電圧を低減する非極性容量回路を接続することを特徴とする。
【００２５】
請求項９に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記第２の逆流防止素子に直列して、前記埋設構造物から前記導線を通じて前記犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタする電流モニタ手段を挿入することを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記電流モニタ手段はモニタ結果を遠隔地に送信する送信手段を有することを特徴とする。
【００２７】
請求項１１に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記電流モニタ手段に直列して、該電流モニタ手段のモニタ結果によって前記犠牲陽極の寿命を予測する演算手段を挿入することを特徴とする。
【００２８】
請求項１２に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記非極性容量回路は、前記埋設構造物のプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるように設定された電気容量を備えることを特徴とする。
【００２９】
請求項１３に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記第１又は第２の逆流防止素子は、前記埋設構造物から前記低接地物又は前記犠牲陽極に向かう電流に順方向のダイオードからなることを特徴とする。
【００３０】
請求項１４に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記非極性容量回路は、極板極性の同極が相対するように結線される極性方向の異なる一組のコンデンサを２列備え、極性方向が同じコンデンサ同士を並列接続してなることを特徴とする。
【００３１】
請求項１５に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記非極性容量回路は、各極性方向のコンデンサにそれぞれ電流を供給する互いに方向性の異なるダイオードを有することを特徴とする。
【００３２】
請求項１６に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、前記各コンデンサには、第２のサージ吸収素子が並列接続されていることを特徴とする。
【００３３】
請求項１７に係る発明は、前述した埋設構造物の保安装置であって、少なくとも前記非極性容量回路から前記埋設構造物側であって前記第１のサージ吸収素子と前記埋設構造物とを接続する導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けたことを特徴とする。
【００３４】
このような各請求項に係る発明は、前述した特徴を具備することによって、以下に示す作用を有する。
【００３５】
前述した埋設構造物の保安方法及び保安装置においては、まず第１に、埋設構造物とその周辺に設置される低接地物又は犠牲陽極は、交流電流に関しては非極性容量回路を介して導通しているので、埋設構造物が高圧交流架空送電線や交流電気鉄道等から受ける交流誘導電圧を速やかに低接地物又は犠牲陽極から大地に逃がして低減することができる。そして、この非極性容量回路は、埋設構造物に近接して設置されるプローブにより計測されるプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるようにその値が設定されているので、交流干渉による電食を確実に防止することが可能になる。
【００３６】
また、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合には、埋設構造物と低接地物との間には電解質が介在され、低接地物と埋設構造物との間を導線により電気的に接続するに際し、低接地物から導線を通して埋設構造物に向かう直流電流は全て遮断されているので、カソード防食対象の埋設構造物に対して、低接地物の外側に設けた外部電極から電解質を介して防食電流を供給することができ、カソード防食効率が低下することはない。
【００３７】
一方、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合には、犠牲陽極から導線を通して埋設構造物に向かう直流電流は全て遮断されるので、迷走電流が犠牲陽極から流入することによる腐食リスクを回避することができ、埋設構造物から導線を通して犠牲陽極に向かう直流電流は低抵抗で流すことができるので、充分な防食電流を確保することができる。
【００３８】
また、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合には、埋設構造物と低接地物との間には電解質が介在され、低接地物と埋設構造物との間の導線による電気的接続において埋設構造物から低接地物に向かう直流電流は両者の電位差に応じて導通されるので、仮にカソード防食が効かなくなって、埋設構造物が自然腐食状態になっても、低接地物周辺のマイナス側電位と埋設構造物周辺のプラス側電位による駆動力で電解質を介して埋設構造物に流入する電流を、確実に導線を介して低接地物に戻すことができる。これによって、埋設構造物内に流入した電流が迷走して埋設構造物の塗覆装欠陥から流出するようなことはなく、このような自然腐食状態でも腐食の進行を阻止することができる。
【００３９】
また、低周波数の交流電流を埋設構造物から非極性容量回路を介して低接地物又は犠牲陽極に導通させるようにして、交流干渉に係る低周波数の交流誘導電圧を大地に逃がすようにしながら、一方で、高周波数の交流電流はサージ吸収素子を介して導通させるようにしているので、高周波数成分を含む雷電流が埋設構造物に流入した場合にも、速やかにこれを大地に逃がして埋設構造物本体の溶損を回避でき、また、サージ吸収素子の緩衝効果によって、交流干渉防止用の非極性容量回路が破損することを防止できる。
【００４０】
また、交流干渉防止用の非極性容量回路は、複数のコンデンサからなり、このコンデンサは極板極性の同極が相対するように結線されているので、複数のコンデンサの内いずれかが破損しても他のコンデンサが機能して、交流誘導電圧の低減が可能であり、また、これによって埋設構造物と低接地物間を短絡させることも回避できる。更には、複数のコンデンサの極板極性の相対によって、コンデンサの充電電荷の放電による電流が埋設構造物に流入することが無く、コンデンサの放電電流による埋設構造物の腐食リスクを排除できる。
【００４１】
更には、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合には、埋設構造物から導線を通じて犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタすることによって犠牲陽極の寿命を予測することができるので、犠牲陽極の交換時期を容易に把握することができる。
【００４２】
また、少なくとも非極性容量回路から埋設構造物側における導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けているので、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極間に、雷又は交流誘導に起因する大電流が流れた場合にも、所定継続時間後に導線が切断され、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極は絶縁された状態になる。したがって、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極間に接続された回路の保護がなされると共に、外部電源法でカソード防食されているものに対しては、埋設構造物と低接地物を電気的に接続する導線中に設けられる各回路が導通破壊することがなくなり、埋設構造物と低接地物が短絡することによる防食効率の低下を回避することができる。また、犠牲陽極法でカソード防食されているものに対しては、この導線の切断によって、埋設構造物から導線を通じて犠牲陽極へ向かう直流電流のモニタに異常が生じ、この異常を検知することによってカソード防食状態の異常を検知することができるようになる。
【００４３】
次に、本発明に係る埋設構造物の保安装置に関して、その回路構成上の作用を説明すると以下のとおりである。
【００４４】
当該装置は、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極との間に接続される電気回路からなり、まず、第１のサージ吸収素子と第１の逆流防止素子が直列接続され、これらと並列に、高周波数電流に対する高抵抗素子と第２の逆流防止素子とが直列接続されている。したがって、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極との間に高周波数成分を有する大きな雷電圧が印加した場合にも、高周波数成分の雷電流は、高抵抗素子の機能によって、第１のサージ吸収素子を通過後、第１の逆流防止素子を介して低接地物又は犠牲陽極から大地に逃がすことができる。これによって、埋設構造物の破損を防止できると共に、第２の逆流防止素子に並列接続される非極性容量回路を高周波数の雷電流から守ることができる。
【００４５】
また、非極性容量回路は、各極性方向のコンデンサにそれぞれ電流を供給する互いに方向性の異なるダイオードを有するので、各極性方向のコンデンサには、適正な方向の電流のみしか供給されない。これによって逆過電圧印加によるコンデンサの破損を防止できる。
【００４６】
また、非極性用容量回路の各コンデンサには、第２のサージ吸収素子が並列接続されているので、高抵抗素子を通過してきた低周波数の過電圧による各コンデンサの損傷を防止しており、これによっても、交流誘導電圧低減効果の低下、或いは埋設構造物と低接地物との短絡を回避している。
【００４７】
更には、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする場合に、第２の逆流防止素子に直列して、埋設構造物から導線を通じて犠牲陽極へ向かう直流電流をモニタする電流モニタ手段を挿入しているので、このモニタ結果によって犠牲陽極の寿命を予測することが可能になり、犠牲陽極の交換時期を容易に把握することができる。また、この電流モニタ手段によるモニタ結果を遠隔地に送信する送信手段を前述した電流モニタ手段に設けることで、犠牲陽極の寿命予測を遠隔地にある演算手段で行うことが可能となり、犠牲陽極の遠隔管理が可能になる。
【００４８】
更には、電流モニタ手段に直列して電流モニタ手段のモニタ結果によって犠牲陽極の寿命を予測する演算手段を挿入することによって、保安装置が設置された現場で速やかに犠牲陽極の寿命を把握することができる。
【００４９】
また、少なくとも非極性容量回路から埋設構造物側であって第１のサージ吸収素子と埋設構造物とを接続する導線中に、継続した大電流で該導線を切断する導線切断手段を設けたので、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極間に、雷又は交流誘導に起因する大電流が流れた場合にも、所定継続時間後に導線が切断され、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極は絶縁された状態になる。したがって、埋設構造物と低接地物又は犠牲陽極間に接続された回路の保護がなされると共に、外部電源法でカソード防食されているものに対しては、埋設構造物と低接地物を電気的に接続する導線中に設けられる各回路が導通破壊することがなくなり、埋設構造物と低接地物が短絡することによる防食効率の低下を回避することができる。また、犠牲陽極法でカソード防食されているものに対しては、この導線の切断によって、埋設構造物から導線を通じて犠牲陽極へ向かう直流電流のモニタに異常が生じ、この異常を検知することによってカソード防食状態の異常を検知することができるようになる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る埋設構造物の保安方法或いはこの方法の実施に適用される保安システムを説明する説明図であって、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする保安システムを示している。以下の実施形態においては、埋設構造物をカソード防食対象のパイプラインとし、この埋設構造物の周囲に配置される低接地物をパイプライン敷設時に設けられる鋼製ケーシングとして説明するが、本発明は特にこれに限定されるものではない。
【００５１】
図１における実施状況を説明すると、地中に埋設されるパイプライン１の周囲を覆うように鋼製ケーシング２が設置されている。この鋼製ケーシング２は、裸体の円筒管であって、パイプライン１の防食対象区間に沿って設置されており、鋼製ケーシング２とパイプライン１との空間には電解質であるエアモルタル３が充填されている。また、このパイプライン１周辺の地上には、設定の区間（例えば、２５０ｍ）毎にターミナルボックス４が形成されており、このターミナルボックス４に対応する箇所で鋼製ケーシング２に開放部２Ａが形成されている。
【００５２】
パイプライン１はカソード防食対象導管であって、電気絶縁性の高いポリエチレンライニング等からなる塗覆装が施されている。また、このパイプライン１には防食電流を供給するために外部電源装置１０の陰極側が導線１０Ａを介して接続され、この外部電源装置１０の陽極側に導線１０Ｂを介して接続される外部電極１１がパイプライン１の周辺の地中に設置されている。したがって、外部電極１１から流出される防食電流１２は、鋼製ケーシング２からエアモルタル３を介してパイプライン１に供給されるようになっており、パイプライン１に塗覆装欠陥部がある場合には、その欠陥部に防食電流１２が流入して外部電源装置１０に至る防食回路が形成されることになる。
【００５３】
また、ターミナルボックス４内には、カソード防食状況を管理する防食管理システムが装備されている。この防食管理システムは、鋼製ケーシング２内でパイプライン１に近接した箇所に塗覆装欠陥部を模擬したプローブ２０を設置し、プローブ２０に導通した導線２１Ａがターミナルボックス４内に引き出され、そこでＯＮ・ＯＦＦスイッチ２２と電流計２３を直列に接続して、導線２１Ｂを介してパイプライン１に接続しており、また、プローブ２０から導線２１Ａに電圧計２４を直列接続し、これをターミナルボックス４内の地表面に設置した照合電極（飽和硫酸銅電極）２５に接続している。
【００５４】
そして、ＯＮ・ＯＦＦスイッチ２２のＯＮ状態における電流計２３の計測値であるプローブ電流Ｉと電圧計２４の計測値であるプローブＯＮ電位、或いはスイッチをＯＦＦにした際に電圧計２４で計測されるプローブＯＦＦ電位をカソード防食管理基準と照査することで防食状況の管理を行っている。特に、交流干渉のリスクに対する評価を行うには、プローブ電流Ｉを直流成分と交流成分に分けて、プローブ直流電流密度とプローブ交流電流密度とを求め、プローブ流入直流電流密度とプローブ交流電流密度とを座標軸とする２次元の基準領域に対して、計測されたプローブ交流電流密度が基準内にあるか否かを確認し、これによって腐食リスクの判定を行っている。
【００５５】
このようなシステム構成において、本発明の実施形態では、パイプライン１と鋼製ケーシング２とを電気的に接続する導線２１Ｂと導線２１Ｃとの間にパイプライン保安装置３０を介在させている。
【００５６】
このパイプライン保安装置３０の機能について説明すると、一つには、パイプライン１と並行している電力の高圧交流架空送電線或いは交流電気鉄道等から受ける低周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ：商用交流周波数）の交流誘導電圧をパイプライン１から低接地物である鋼製ケーシング２に逃がして、パイプライン１の交流誘導電圧による影響をカソード防食管理基準内に改善することにある。
【００５７】
また、導線２１Ｂ及び導線２１Ｃを介して低接地物である鋼製ケーシング２からパイプライン１へ向かう直流電流に対しては、如何なる状況においてもこれを遮断して絶縁状態を維持し、その逆に、導線２１Ｂ及び導線２１Ｃを介してパイプライン１から低接地物である鋼製ケーシング２へ向かう直流電流はパイプライン１と鋼製ケーシング２との電位差に応じて、例えばその電位差が４００ｍＶになると導通可能にする。
【００５８】
更には、パイプライン１と低接地物である鋼製ケーシング２との間に高周波数成分を有する大きな雷電圧が印加した場合にも、高周波数の交流電流は、サージ機能を介して導線２１Ｂ，２１Ｃ間を導通させ、速やかに鋼製ケーシング２から大地に逃がして、パイプライン１及びパイプライン保安装置３０を保護するようにしている。
【００５９】
図２は、このようなパイプライン保安装置３０の更に具体的な実施形態を示す説明図である。パイプライン保安装置３０は、パイプライン１に接続された導線２１Ｂと鋼製ケーシング２に接続された導線２１Ｃの間に接続される電源が不要な電気回路によって構成されている（パイプライン１と鋼製ケーシング２との空間には、前述のように電解質であるエアモルタル３が充填されている。）。
【００６０】
この電気回路は、導線２１Ｂ，２１Ｃ間に、大電流流入時に導線を切断するヒューズ３１（導線切断手段）とサージ吸収素子（サージアブソーバ）３２と第１の逆流防止用ダイオード３３とが直列に接続されており、このサージ吸収素子３２及び第１の逆流防止用ダイオード３３に並列して、高周波数電流に対して高抵抗素子となるコイル３４と第２の逆流防止用ダイオード３５が直列に接続されている。そして、この第２の逆流防止用ダイオード３５に並列して、非極性容量回路４０が接続されている。
【００６１】
第１の逆流防止用ダイオード３３と第２の逆流防止用ダイオード３５は、パイプライン１から低接地物である鋼製ケーシング２へ向かう直流電流に対して順方向に設置されるものであって、パイプライン１から鋼製ケーシング２へ向かう直流電流に対して、両者の電位差に応じて（例えば、４００ｍＶで作動して）導通させ、その逆方向の直流電流に対しては、その流れを遮断して絶縁状態を維持するものである。
【００６２】
非極性容量回路４０は、低周波数の交流誘導電圧を低減する電気容量を備える回路であって、複数のコンデンサ４３，４４，４５，４６の個々の電気容量によって、前述したように計測されるパイプライン１のプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるような電気容量が設定されている。
【００６３】
また、複数のコンデンサ４３，４４，４５，４６は、極性方向が一致したコンデンサ４３，４５とそれらとは極性方向が逆のコンデンサ４４，４６とからなり、コンデンサ４３とコンデンサ４４の組からなるコンデンサ列と、コンデンサ４５とコンデンサ４６の組からなるコンデンサ列は、それぞれ極板極性の同極が相対するように結線されている。また、極性方向が同じコンデンサ同士（コンデンサ４３とコンデンサ４５、コンデンサ４４とコンデンサ４６）は並列接続されている。
【００６４】
そして、コンデンサ４３，４５に電流を供給するために、ダイオード４２がコンデンサ４４，４６と並列して設けられており、また、コンデンサ４４，４６に電流を供給するように前述のダイオード４２とは方向性が異なるダイオード４１が、コンデンサ４３，４５と並列して設けられている。更には、コンデンサ４３，４５に並列してサージ吸収素子４７が、コンデンサ４４，４６に並列してサージ吸収素子４８がそれぞれ接続されている。
【００６５】
このようなパイプライン保安装置３０における各要素の動作について説明する。
【００６６】
まず、パイプライン１とその周辺に設置される低接地物である鋼製ケーシング２とは、交流電流に関しては非極性容量回路４０を介して導通している。したがって、パイプライン１が周辺の高圧交流架空送電線や交流電気鉄道等から受ける交流誘導電圧（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの低周波数電圧）を、非極性容量回路４０の設定された電気容量に従って低減することができ、その一部を速やかに鋼製ケーシング２から大地に逃がすことができる。そして、この電気容量は、コンデンサ４３，４４，４５，４６の各電気容量として、パイプライン１に近接して塗覆装欠陥部を模擬して設置されたプローブ２０により計測されるプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるようにその値が設定されている。したがって、交流干渉による腐食リスクを確実に防止することが可能になる。
【００６７】
また、鋼製ケーシング２とパイプライン１とのパイプライン保安装置３０を介した電気的接続においては、鋼製ケーシング２からパイプライン１に向かう直流電流は、非極性容量回路４０が全て導通破損しない限り、第１の逆流防止用ダイオード３３と第２の逆流防止用ダイオード３５によって全て遮断されている。したがって、カソード防食対象のパイプライン１に対して、鋼製ケーシング２の外側に設けた外部電極１１からエアモルタル３を介して防食電流を供給することができ、パイプライン１に対するカソード防食効率を低下させることなく、鋼製ケーシング２を交流干渉対策に利用することができる。
【００６８】
また、仮に外部電源装置１０の故障等でカソード防食が効かなくなって、パイプライン１が自然腐食状態に曝された場合を想定すると、鋼製ケーシング２の周辺は粘土質土壌であってマイナス側に高い電位（−８００ｍＶ：飽和硫酸銅電極電位基準）であり、エアモルタル３に覆われたパイプライン１はプラス側の電位（−４００ｍＶ：同基準）となっているので、この電位差による駆動力でエアモルタル３を介してパイプライン１に電流が流入することになる。しかしながら、鋼製ケーシング２とパイプライン１とのパイプライン保安装置３０を介した電気的接続において、パイプライン１から鋼製ケーシング２に向かう直流電流は、両者の電位差に応じて、第２の逆流防止用ダイオード３５によって導通されるので、流入した電流を円滑に鋼製ケーシング２に戻すことができる。したがって、パイプライン１に塗覆装欠陥があってもそこから腐食電流が漏れ出ることはなく、腐食の進行を止めることができる。
【００６９】
また、パイプライン１と鋼製ケーシング２との間に大きな雷電圧が印加した場合を想定すると、高周波数電流に対して高抵抗素子となるコイル３４の作用によって、高周波数成分の雷電流は、第２の逆流防止用ダイオード３５及び非極性容量回路４０の側には流れず、サージ吸収素子３２を通過後、第１の逆流防止用ダイオード３３により低接地物である鋼製ケーシング２から大地に逃がすことができる。したがって、パイプライン１が雷電流で溶損することを回避できるだけでなく、高周波数成分の雷電流から非極性容量回路４０を保護する作用も有している。
【００７０】
また、仮に大きな雷電流によってサージ吸収素子３２が導通破壊した場合にも、第１の逆流防止用ダイオード３３の作用によって、鋼製ケーシング２からパイプライン１に流れる直流電流は遮断しているので、前述したようにパイプライン１が腐食する事態を回避することができる。
【００７１】
雷電流は一般に広帯域の周波数成分を有するが、低周波数成分の雷電流は、非極性容量回路４０のコンデンサ４３，４４，４５，４６と第２の逆流防止用ダイオード３５により鋼製ケーシング２から大地に流すことができ、これによってもパイプライン１の損傷を防止することができる。
【００７２】
非極性容量回路４０の動作について説明すると、非極性容量回路４０は、複数のコンデンサ４３，４４，４５，４６からなり、コンデンサ４３とコンデンサ４４、コンデンサ４５とコンデンサ４６は、それぞれ極板極性のプラス極が相対するように結線されている。したがって、各コンデンサの充電電荷の放電による電流がパイプライン１に流入することが無く、各コンデンサの放電電流によってパイプライン１が腐食することもない。
【００７３】
また、ダイオード４１とコンデンサ４４，４６、ダイオード４２とコンデンサ４３，４５の組み合わせによって、各コンデンサに適正な電流が流れる回路を構成している。すなわち、方向性の異なる２つのダイオード４１，４２を用い、極性方向の異なるコンデンサに対してそれぞれのダイオード４１，４２で適正方向の電流を供給している。これによると、各コンデンサに対して逆方向の電圧が印加されることが無く、逆過電圧印加によるコンデンサの破損を回避できる。
【００７４】
更には、コンデンサ４３とコンデンサ４４、コンデンサ４５とコンデンサ４６の２個を直列に接続しているので、コンデンサ１個が故障した場合でも直列に接続された残りの１個の稼働によって、ある程度の交流誘導電圧を低減する機能を有し、直列したコンデンサの一方が正常で有れば、パイプライン１と鋼製ケーシング２が短絡することもないので、前述したようなパイプライン１の腐食進行も生じない。
【００７５】
そして、各コンデンサ４３〜４６には、それぞれサージ吸収素子４７又は４８が並列接続されているので、コイル３１を通過してきた低周波数の過電圧によるコンデンサ４３〜４６の損傷を防止しており、これによっても、交流誘導電圧低減効果の低下、或いはパイプライン１と鋼製ケーシング２の短絡を回避している。
【００７６】
更には、パイプライン１と鋼製ケーシング２との間に、雷又は交流誘導に起因する大きな電圧がかかり、パイプライン１と鋼製ケーシング２との間に更に大きな大電流（例えば１０Ａ以上）が流れる場合を想定して導線切断手段であるヒューズ３１が設けられている。これによって、ある程度の時間継続してこの大電流が流れるとヒューズ３１が切れ、パイプライン１と鋼製ケーシング２とは電気的に絶縁状態になるので、パイプライン１と鋼製ケーシング２とが導通状態になることによる防食効率の低下をこれによっても回避することができる。そして、ヒューズ３１が切れて導線２１Ｂが切断されると、それより下流側にある各回路には大電流が及ばなくなるので、これらの回路を保護することにもなり、またこれらの回路が導通破壊してパイプライン１と鋼製ケーシング２とが導通状態になることもなくなる。
【００７７】
また、大電流であってもこれが継続しないパルス電流であれば、ヒューズ３１が切れない場合がある。この場合には前述したように、高周波数成分の大電流は、電気的に導通状態のサージ吸収素子３２を流れて、第１の逆流防止素子３３によりパイプライン１から鋼製ケーシング２を介して大地へ流れることにより、パイプライン１に対する衝撃保護対策が施されることになり、また、ヒューズ３１を通過した低周波数成分の大電流は、コイル３４を通過し、第２の逆流防止素子３５によりパイプライン１から鋼製ケーシング２を介して大地に流れるか、或いは非極性容量回路４０のコンデンサ４３〜４６を充電することにより、パイプライン１に対する衝撃保護対策が施されることになる。
【００７８】
このような本発明の実施形態によると、相当に厳しい状況下であってもパイプライン１と低接地物である鋼製ケーシング２とは短絡されることがないので、カソード防食効果の低下はなく、また、仮にカソード防食が効かない場合でも腐食の進行が起こらない。そして、交流干渉に係る交流誘導電圧は、カソード防食管理基準内に低減することができる。更に、雷電流に対しても適正な防護がなされている。これらを総合すると、周辺環境の影響に対して、パイプライン１の安全を確実に保つことができる。
【００７９】
図３は、本発明の一実施形態に係る埋設構造物の保安方法或いはこの方法の実施に適用される保安システムを説明する説明図であって、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物を対象とする保安システムを示している。前述の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して重複した説明を一部省略する。
【００８０】
図３における実施状況を説明すると、地中に埋設されるパイプライン１の周辺に犠牲陽極５０（例えば、Ｍｇ電極）が設置されている。この犠牲陽極５０は接地抵抗を下げるために低接地袋５０Ａで覆われている。パイプライン１はカソード防食対象導管であって、導線５１Ｂ及び導線５１Ｃによってパイプライン１と犠牲陽極５０が電気的に接続されており、これによって、犠牲陽極５０とパイプライン１間の異種金属電池作用により、犠牲陽極５０から周辺土壌を介してパイプライン１に防食電流１２を流入させている。
【００８１】
また、ターミナルボックス４内には、図１と同様に、カソード防食状況を管理する防食管理システムが装備されている。この防食管理システムは、パイプライン１に近接した箇所に塗覆装欠陥部を模擬したプローブ２０を設置し、プローブ２０に導通した導線５１Ａがターミナルボックス４内に引き出され、そこでＯＮ・ＯＦＦスイッチ２２と電流計２３を直列に接続して、導線５１Ｂを介してパイプライン１に接続しており、また、プローブ２０から導線５１Ａに電圧計２４を直列接続し、これをターミナルボックス４内の地表面に設置した照合電極（飽和硫酸銅電極）２５に接続している。
【００８２】
そして、ＯＮ・ＯＦＦスイッチ２２のＯＮ状態における電流計２３の計測値であるプローブ電流Ｉと電圧計２４の計測値であるプローブＯＮ電位、或いはスイッチをＯＦＦにした際に電圧計２４で計測されるプローブＯＦＦ電位をカソード防食管理基準と照査することで防食状況の管理を行っていることは、図１の実施形態と同様である。
【００８３】
このようなシステム構成において、図３に示される実施形態では、パイプライン１と犠牲陽極５０とを電気的に接続する導線５１Ｂと導線５１Ｃとの間にパイプライン保安装置６０を介在させている。
【００８４】
このパイプライン保安装置６０の機能について説明すると、概略は前述した実施形態のパイプライン保安装置３０と同様であって、一つには、パイプライン１と並行している電力の高圧交流架空送電線或いは交流電気鉄道等から受ける低周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ：商用交流周波数）の交流誘導電圧をパイプライン１からアース電極の役目を兼用している犠牲陽極５０に逃がして、パイプライン１の交流誘導電圧による影響をカソード防食管理基準内に改善することにある。
【００８５】
また、導線５１Ｂ及び導線５１Ｃを通じて犠牲陽極５０からパイプライン１へ向かう直流電流に対しては、これを遮断して犠牲陽極５０からパイプライン１へ流入する迷走電流を阻止し、その逆に、導線５１Ｂ及び導線５１Ｃを介してパイプライン１から犠牲陽極５０へ向かう直流電流は、パイプライン１と犠牲陽極５０との電位差に応じて低抵抗で流して、犠牲陽極法によるカソード防食が充分な防食電流の発生によって常時行われるようにしている。
【００８６】
更に、パイプライン１と犠牲陽極５０との間に高周波数成分を有する大きな雷電圧が印加した場合にも、高周波数の交流電流は、サージ機能を介して導線５１Ｂ，５１Ｃ間を導通させ、速やかに犠牲陽極５０から大地に逃がして、パイプライン１及びパイプライン保安装置６０を保護するようにしている。
【００８７】
図４は、このようなパイプライン保安装置６０の更に具体的な実施形態を示す説明図である。大半の要素は前述したパイプライン保安装置３０と同様であって、共通する要素には同じ符号を付して重複した説明を一部省略する。ここでは、パイプライン保安装置６０におけるパイプライン側の端子６０Ａが図３の導線５１Ｂに接続され、犠牲陽極側の端子６０Ｂが同図の導線５１Ｃに接続されることになる。そして、付加的な要素として、第２の逆流防止用ダイオード３５に直列して、パイプライン１から導線５１Ｂ，５１Ｃを通じて犠牲陽極５０へ向かう直流電流をモニタする電流モニタ回路６１が挿入され、更には、この電流モニタ回路６１のモニタ結果によって犠牲陽極５０の寿命を予測する演算回路６２が挿入されている。また、電流モニタ回路６１には、必要に応じて、モニタ結果を遠隔地に送信する送信回路が組み込まれている。
【００８８】
このような電気回路においては、第１の逆流防止用ダイオード３３と第２の逆流防止用ダイオード３５は、パイプライン１から犠牲陽極５０へ向かう直流電流に対して順方向に設置されるものであって、パイプライン１から犠牲陽極５０へ向かう直流電流に対して、両者の電位差に応じて導通させて有効な防食電流の発生を促し、その逆方向の直流電流に対しては、その流れを遮断して犠牲陽極５０からパイプライン１へ迷走電流が流入するのを防止している。サージ吸収素子３２、コイル３４及び非極性容量回路４０の機能及び動作は前述したとおりである。
【００８９】
これによると、パイプライン１とその周辺に設置される犠牲陽極５０とは、交流電流に関しては非極性容量回路４０を介して導通している。したがって、パイプライン１が周辺の高圧交流架空送電線や交流電気鉄道等から受ける交流誘導電圧（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの低周波数電圧）を、非極性容量回路４０の設定された電気容量に従って低減することができ、その一部を速やかに犠牲陽極５０から大地に逃がすことができる。そして、この電気容量は、コンデンサ４３，４４，４５，４６の各電気容量として、パイプライン１に近接して塗覆装欠陥部を模擬して設置されたプローブ２０により計測されるプローブ交流電流密度がカソード防食管理基準内になるようにその値が設定されている。したがって、交流干渉による腐食リスクを確実に防止することが可能になる。
【００９０】
また、犠牲陽極５０とパイプライン１とのパイプライン保安装置６０を介した電気的接続においては、犠牲陽極５０からパイプライン１に向かう直流電流は、非極性容量回路４０が全て導通破損しない限り、第１の逆流防止用ダイオード３３と第２の逆流防止用ダイオード３５によって全て遮断されている。したがって、迷走電流の流入による腐食リスクの発生を確実に回避することができる。
【００９１】
更に、パイプライン１と犠牲陽極５０との間に大きな雷電圧が印加した場合を想定すると、高周波数電流に対して高抵抗素子となるコイル３４の作用によって、高周波数成分の雷電流は、第２の逆流防止用ダイオード３５及び非極性容量回路４０の側には流れず、サージ吸収素子３２を通過後、第１の逆流防止用ダイオード３３により犠牲陽極５０から大地に逃がすことができる。したがって、パイプライン１が雷電流で溶損することを回避できるだけでなく、高周波数成分の雷電流から非極性容量回路４０を保護する作用も有している。
【００９２】
そして、このような作用によって、パイプライン１と犠牲陽極５０との間に設置されるパイプライン保安装置６０が導通破壊或いは絶縁破壊するリスクが相当低下することになるので、常に犠牲陽極を正常稼働させて犠牲陽極５０から土壌を介してパイプライン１に向かう防食電流を発生させることが可能になり、パイプライン１に対するカソード防食を確実に行うことができる。
【００９３】
また、このパイプライン保安装置６０は、前述した付加的な要素を追加することで更に有効な作用を得ることができる。
【００９４】
つまり、前述したように犠牲陽極５０が正常に稼働していれば、経時的に発生防食電流は低下することになるが、正常稼働の場合には、設置した犠牲陽極５０の電気容量と発生電気量によって犠牲陽極５０の寿命を予測することができる。この発生電気量を得るためにパイプライン保安装置６０には、前述したように第２の逆流防止用ダイオード３５に直列して、パイプライン１から導線５１Ｂ，５１Ｃを通じて犠牲陽極５０へ向かう直流電流をモニタする電流モニタ回路６１が挿入されている。また、この電流モニタ回路６１のモニタ結果によって犠牲陽極５０の寿命を予測する演算回路６２が挿入されている。
【００９５】
これによると、演算回路の出力を表示装置に表示させる等して、犠牲陽極５０の余寿命を犠牲陽極５０が設置された現場で把握することができる。更には、電流モニタ回路６１に送信回路を組み込んで遠隔地にモニタ結果を送ることで、犠牲陽極５０の寿命演算を遠隔地の演算処理手段で行い、犠牲陽極５０の遠隔管理を行うこともできる。
【００９６】
また、電流モニタ回路６１による発生防食電流のモニタリングは、犠牲陽極５０の寿命把握だけでなく、パイプライン保安装置６０の異常状態を把握することもできるので、総合的な犠牲陽極５０の管理を現場又は遠隔地で容易に行うことが可能になる。
【００９７】
更には、パイプライン１と犠牲陽極５０との間に、雷又は交流誘導に起因する大きな電圧がかかり、パイプライン１と犠牲陽極５０との間に更に大きな大電流（例えば１０Ａ以上）が流れる場合を想定して導線切断手段であるヒューズ３１が設けられている。これによって、ある程度の時間継続してこの大電流が流れるとヒューズ３１が切れ、それより下流側にある各回路には大電流が及ばなくなるので、これらの回路を保護することができる。また、この導線の切断によって、パイプライン１から導線を通じて犠牲陽極５０へ向かう直流電流のモニタに異常が生じ、この異常を検知することによってカソード防食状態の異常を検知することができるようになる。
【００９８】
【実施例】
本発明の具体的な実施例を示す。図１に示した実施状況において、図３に示したパイプライン保安装置３０を用い、コイル３４を２００μＨ、コンデンサ４３〜４６の電気容量をそれぞれ２２０００μＦに設定して実施を行った。
【００９９】
図５及び図６はその実施結果を示す説明図である。図５における同図（ａ），同図（ｂ）が、パイプライン保安装置３０の設置前の＜プローブ２０＋パイプライン１＞の対地電位（飽和硫酸銅電極電位基準），プローブ電流密度の時間変化をそれぞれ示すものであり、同図（ｃ），同図（ｄ）が、パイプライン保安装置３０の設置後の＜プローブ２０＋パイプライン１＞の対地電位，プローブ電流密度の時間変化をそれぞれ示すものである（ここで横軸の時間は、Ｔ０（１．１０ｓｅｃ）時点で図１に示すシステムのＯＮ・ＯＦＦスイッチ２２をＯＦＦにして、プローブ２０とパイプライン１との接続を遮断している。）。なお、図５（ａ）〜（ｄ）に示された対地電位，電流密度は共にデータサンプリング時間間隔を０．１ｍｓとしている。また、電流密度はプローブ流入方向をプラスとしている。この結果から明らかなように、＜プローブ２０＋パイプライン１＞の対地電位に関しては、振幅を約２．５分の１に、プローブ電流密度に関しては、振幅を約３０分の１に低減することを可能にしている。
【０１００】
図６は、交流干渉対策の効果を示しており、プローブ流入直流電流密度ＩＤＣとプローブ交流電流密度ＩＡＣとで表される座標内のカソード防食管理基準に対する防食効果を示したものである。黒枠で示した範囲がカソード防食管理基準を示している（細川裕司，梶山文夫，中村康朗：材料と環境，第５１巻，第５号（２００２）参照）。これによると、パイプライン保安装置３０を設置前のプローブ電流密度Ｉ１（Ｉ１ＤＣ，Ｉ１ＡＣ）が、パイプライン保安装置３０設置後には、プローブ電流密度Ｉ２（Ｉ２ＤＣ，Ｉ２ＡＣ）となり、カソード防食管理基準内に収まっていることを確認することができる。このように、本発明の特徴は、常にカソード防食管理基準との比較で防食効果を評価し、その評価に見合う装置の設定を行っていることにある。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明はこのように構成されるので、犠牲陽極法，外部電源法を問わず有効なカソード防食状態を維持しながら交流干渉対策が可能であって、しかも高周波数成分を含む広い周波数帯域の雷電流に対する衝撃保護にも対処することができる埋設構造物の保安方法及び保安装置を提供することができる。
【０１０２】
また、犠牲陽極法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、迷走電流による腐食リスクを回避すると同時に、交流干渉対策として充分な機能を得ることができ、外部電源法によってカソード防食されている埋設構造物に対しては、埋設構造物とその周辺に設けられる低接地物とを短絡状態にすることなく、しかもこの低接地物を利用した交流誘導電圧の低減を可能にし、カソード防食が効かない自然腐食状況下においても埋設構造物に電食を誘起させない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る埋設構造物の保安方法或いはこの方法の実施に適用される保安システム（外部電源法を対象としたもの）を説明する説明図である。
【図２】本発明のパイプライン保安装置の更に具体的な一実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る埋設構造物の保安方法或いはこの方法の実施に適用される保安システム（犠牲陽極法を対象としたもの）を説明する説明図である。
【図４】本発明のパイプライン保安装置の更に具体的な実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例における実施効果を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例における実施効果を示す説明図である。
【符号の説明】
１  パイプライン（埋設構造物）
２    鋼製ケーシング（低接地物）
３  エアモルタル（電解質）
４  ターミナルボックス
１０  外部電源装置
１０Ａ，１０Ｂ  導線
１１  外部電極
１２  防食電流
２０  プローブ
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ  導線
２２  ＯＮ・ＯＦＦスイッチ
２３  電流計
２４  電圧計
２５  照合電極（飽和硫酸銅電極）
３０，６０  パイプライン保安装置
３１  ヒューズ（導線切断手段）
３２  サージ吸収素子（第１のサージ吸収素子）
３３  第１の逆流防止用ダイオード（第１の逆流防止素子）
３４  コイル（抵抗素子）
３５  第２の逆流防止用ダイオード（第２の逆流防止素子）
４０  非極性容量回路
４１，４２  ダイオード
４３〜４６  コンデンサ
４７，４８  サージ吸収素子（第２のサージ吸収素子）
５０  犠牲陽極
６１  電流モニタ回路
６２  演算回路
【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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