(57)【要約】  【課題】鋼材に塗装をすることなく、除湿機を用いて、低コストで、半密閉構造の鋼製構造物内部の鋼材の腐食を防止すること。  【解決手段】  内部空間が隔壁で仕切られて形成された複数の部屋Ｒ１〜Ｒ５からなり、該複数の部屋は隔壁２に設けられたマンホール５によって相互に連通している半密閉構造の鋼製構造物の内部もしくは外部に除湿装置３を設置し、部屋内の空気ならびに外部から取り込まれる空気を除湿機３に供給し、該除湿装置によって製造される乾燥空気を該複数の各部屋にダクト４を介してダクトに設けられた横孔６又は横孔６と端部排出口７から直接導入して、該鋼製構造物内の部屋内の相対湿度を所定の臨界値以下に保持することにより半密閉構造の鋼製構造物内部の腐食を防止する。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間が隔壁で仕切られて形成された複数の部屋からなり、該複数の部屋は該隔壁に設けられたマンホールによって相互に連通している半密閉構造の鋼製構造物内部の防食方法であって、該構造物の内部もしくは外部に除湿装置を設置し、部屋内の空気を除湿機に供給し、該除湿装置によって製造される乾燥空気を該複数の各部屋にダクトを介してダクトに設けられた横孔のみ、又は横孔及び端部排出口から直接導入して、該鋼製構造物内の部屋内の相対湿度を所定の臨界値以下に保持することを特徴とする半密閉構造の鋼製構造物内部の防食方法。
【請求項２】
前記構造物内の複数に仕切られた部屋に、部屋内の空気の温度収縮により外気から流入する空気量と湿分量及び前記ダクトから前記部屋に直接導入される乾燥空気量と該乾燥空気が保有する湿分量を考慮して計算される部屋内の相対湿度が、前記所定の臨界値以下となるように、該ダクトの横孔の個数及び径を設定して、該構造物の部屋内の相対湿度を所定の臨界値以下に保持することを特徴とする請求項１記載の鋼製構造物内部の防食方法。
【請求項３】
前記所定の臨界値が６０％であることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼製構造物内部の防食方法。
【請求項４】
前記乾燥空気を製造する除湿設備の必要性能を決定する際に、該乾燥空気を供給する構造物の総容量に対し、気温の変化により湿度の高い外気が該半密閉構造の鋼製構造物内に取り込まれることを考慮して該除湿設備の必要性能を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半密閉構造の鋼製構造物内部の防食方法。
【請求項５】
前記半密閉構造の鋼製構造物が鋼箱桁橋又は鋼製海洋・沿岸構造物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半密閉構造の鋼製構造物内部の防食方法。
【請求項６】
内部空間が隔壁で仕切られて形成された複数の部屋からなり、該複数の部屋は該隔壁に設けられたマンホールによって相互に連通している半密閉構造の鋼製構造物と、該鋼製構造物の内部又は外部に配設された除湿装置と、該除湿装置によって製造される乾燥空気を該複数の各部屋に導入するための横孔のみ、又は横孔及び端部排出口を有するダクトとを少なくとも含み、該横孔の個数及び径が鋼製構造物内の部屋内の相対湿度を所定の臨界値以下に保持するように設定され配置されていることを特徴とする防食設備。
【請求項７】
前記構造物内の複数に仕切られた部屋に外気から流入する空気量と湿分量及び前記ダクトから前記部屋に直接導入される乾燥空気量と該乾燥空気が保有する湿分量を考慮して計算される部屋内の相対湿度が、前記所定の臨界値以下になるように、前記横孔の個数及び径を設定し配置することを特徴とする請求項６記載の防食設備。
【請求項８】
半密閉構造の鋼製構造物が鋼箱桁橋又は鋼製海洋・沿岸構造物であることを特徴とする請求項６又は７記載の防食設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製箱桁等の半密閉構造を有する鋼構造物内部の腐食を防止する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼製橋梁の橋桁や橋脚等の半密閉構造を有する鋼構造の内部は、現場継手ボルト連結部やハンドホール等の開口部からの漏水や内面結露により腐食が進行しやすいため、これらの鋼構造物の長寿命化を図るためには、鋼の腐食を防止するための対策をとることが必要である。
【０００３】
腐食対策の一つとして鋼構造物の内面に防食塗装を施すことが行われているが、初期塗装コストがかかるほか、定期的な塗り替えコストもかかり、また、塗料から発生するガスが鋼構造物内部にこもりやすく、作業環境が悪くなるという欠点がある。
【０００４】
上記の欠点を回避するために、特許文献１には、鋼製橋梁の閉断面部を構成する鋼板に形成された貫通孔に換気ファンを設けて鋼製橋梁の閉断面部の内部を強制換気することにより、閉断面部の内部の湿度を低減させて腐食の進行を防止すると共に、閉断面部の有機塗料から発生するガスの濃度を低減させて作業環境を改善するようにした換気装置が提案されている。
しかしながら、この方法も塗装を前提としたものであり、外気が高湿度の場合には、腐食防止効果は十分ではない。
【０００５】
塗装をすることなく、除湿器を桁内に設置して、桁内の湿気を除去するという方法が提案されている。例えば、特許文献２には、半密閉構造の鋼製箱形状構造物の内部に半永久的に除湿機能を継続できる除湿剤を設置し、その除湿により、結露を防止して腐食を抑えるとともに、前記密閉により、構造物内部への不純物侵入と漏水を防止して腐食の発生と進行を抑えるようにした鋼製箱形状構造物内部の防食方法が開示されている。
この方法は、箱桁内の区分された各室に除湿剤を配置するというものであるが、この方法では構造物にかなりの密閉性が要求され、また、経年的に除湿効果が低下する可能性がある。
【０００６】
また、近年、除湿機を桁内に設置して、桁内の湿気を除去する方法を適用した例が欧州を中心に増えている
図１は桁内に除湿器を設置した例を模式的に示したものである。鋼橋の箱桁１は、桁全体の強度を確保するため、多くの隔壁２（例えばダイアフラム）で仕切られており、その結果多くの部屋（Ｒ１〜Ｒ５）に分割されている。隔壁２には点検・補修用のマンホール５が設置されており、気流はマンホール５を通して各部屋を行き来する。しかし、マンホール５は部屋の大きさに比べると小さいものであり、部屋どうしを気流がスムーズに循環するには必ずしも好ましい条件ではない。
【０００７】
このように仕切られた各部屋に、除湿機３から乾燥空気を桁全体に供給するにはダクト４を設置する必要がある。なぜなら、ある一部屋に除湿機３を設置しても、桁全体に乾燥空気を供給することは困難であり、全体に循環させるには、人間の血管に相当するダクトが必要だからである。
【０００８】
図１に示した例では連続する桁内の端部の部屋Ｒ１に除湿機３を設置している。ダクト４を介して桁の反対側である部屋Ｒ５に乾燥空気の排出口７を設置している。このようにすれば、部屋Ｒ１で湿潤空気を吸い込み、部屋Ｒ５に乾燥空気を吐き出せば、部屋Ｒ５から部屋Ｒ１に向かう全体的な気流の流れを確保できる。しかし、各部屋間の気流はマンホール５を介してしか移動できないため、桁全体に乾燥空気が行き渡るには長時間を要する。また、流れの特性上の問題点があり、図１に濃淡で示したように乾燥空気は部屋Ｒ５から順に部屋Ｒ１に向かうため、乾燥空気が湿潤空気を部屋Ｒ１の方に心太の様に押し出すプラグフローの状態になる。従って、部屋Ｒ１に近い方に湿潤空気が集中し、部屋Ｒ１の方が部屋Ｒ５よりも全体的に湿度が高くなる。このように、局所的に相対湿度が高くなると腐食が起き易くなる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３１７９８４号公報
【特許文献２】特開２００３−８９８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、鋼材に塗装をすることなく、除湿機を用いて、低コストで、半密閉構造の鋼製構造物内部の鋼材の腐食を防止する防食方法を提供することを目的とする。本願明細書で言う「半密閉構造」とは、外部大気との空気のやりとりが完全には遮断されていない構造をいう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本願発明の構成は次の通りである。
（１）内部空間が隔壁で仕切られて形成された複数の部屋からなり、該複数の部屋は該隔壁に設けられたマンホールによって相互に連通している半密閉構造の鋼製構造物内部の防食方法であって、該構造物の内部もしくは外部に除湿装置を設置し、部屋内の空気を除湿機に供給し、該除湿装置によって製造される乾燥空気を該複数の各部屋にダクトを介してダクトに設けられた横孔のみ、又は横孔及び端部排出口から直接導入して、該鋼製構造物内の部屋内の相対湿度を所定の臨界値以下に保持することを特徴とする半密閉構造の鋼製構造物内部の防食方法。
（２）前記構造物内の複数に仕切られた部屋に、部屋内の空気の温度収縮により外気から流入する空気量と湿分量及び前記ダクトから前記部屋に直接導入される乾燥空気量と該乾燥空気が保有する湿分量を考慮して計算される部屋内の相対湿度が、前記所定の臨界値以下となるように、該ダクトの横孔の個数及び径を設定して、該構造物の部屋内の相対湿度を所定の臨界値以下に保持することを特徴とする上記（１）の鋼製構造物内部の防食方法。
（３）前記所定の臨界値が６０％であることを特徴とする上記（１）又は（２）の鋼製構造物内部の防食方法。
（４）前記乾燥空気を製造する除湿設備の必要性能を決定する際に、該乾燥空気を供給する構造物の総容量に対し、気温の変化により湿度の高い外気が該半密閉構造の鋼製構造物内に取り込まれることを考慮して該除湿設備の必要性能を決定することを特徴とする上記（１）〜（３）の半密閉構造の鋼製構造物内部の防食方法。
（５）前記半密閉構造の鋼製構造物が鋼箱桁橋又は鋼製海洋・沿岸構造物であることを特徴とする上記（１）〜（４）の半密閉構造の鋼製構造物内部の防食方法。
【００１２】
（６）内部空間が隔壁で仕切られて形成された複数の部屋からなり、該複数の部屋は該隔壁に設けられたマンホールによって相互に連通している半密閉構造の鋼製構造物と、該鋼製構造物の内部又は外部に配設された除湿装置と、該除湿装置によって製造される乾燥空気を該複数の各部屋に導入するための横孔のみ、又は横孔及び端部排出口を有するダクトとを少なくとも含み、該横孔の個数及び径が鋼製構造物内の部屋内の相対湿度を所定の臨界値以下に保持するように設定され配置されていることを特徴とする防食設備。
（７）前記構造物内の複数に仕切られた部屋に外気から流入する空気量と湿分量及び前記ダクトから前記部屋に直接導入される乾燥空気量と該乾燥空気が保有する湿分量を考慮して計算される部屋内の相対湿度が、前記所定の臨界値以下になるように、前記横孔の個数及び径を設定し配置することを特徴とする上記（６）の防食設備。
（８）半密閉構造の鋼製構造物が鋼箱桁橋又は鋼製海洋・沿岸構造物であることを特徴とする上記（６）、（７）の防食設備。
【発明の効果】
【００１３】
ダクトを介して各部屋に乾燥空気を供給することにより、各部屋における湿度が均等に低下されるため、相対湿度が局部的に上昇することがなく効果的に腐食を防止することができる。また、均等に除湿することができ、各部屋の相対湿度をモニタリングし、全部屋の湿度が所定値以下になったら除湿機の運転を止めることにより、電気代が安くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の防食設備は、橋梁の鋼製箱桁、橋桁を外装板で覆った疑似箱桁、又は鋼製海洋・沿岸構造物の腐食防止用に配設される海上構造物等に適用することができる。鋼製海洋・沿岸構造物としてはジャケット、浮体構造物、浮体橋などを挙げることができる。
【００１５】
本発明の実施の態様を鋼製箱桁の概念図を示す図２に基づいて説明する。
図２に示したものは、連続する桁内の端部の部屋Ｒ１に除湿機３を設置し、部屋Ｒ１〜Ｒ４にはダクト４の横孔６から、また、部屋Ｒ５には、ダクト端部の排出口７から乾燥空気を供給する様にしている。なお、このダクト端部の排出口７はダクト壁に設けた横孔であってもよい。各部屋に供給された空気によって押出された空気はマンホール５を通って、除湿機の吸込口に吸入される。
【００１６】
図３〜５は、各部屋Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５の湿度が除湿機の効果により低減していく様子を数値流体解析の結果を用いて定性的に表したものである。点線が図２に示したダクトに横孔６を設けた場合を表し、実線が図１に示したダクトに横孔６を設けなかった場合を表している。横孔なしの場合は、ダクト出口がある部屋Ｒ５は、乾燥空気の供給が集中するため、湿度は低下しているが、部屋Ｒ１、部屋Ｒ３ではしばらくの間湿度は低下しない。
しかし、横孔ありの場合は、部屋Ｒ１〜Ｒ５のいずれも湿度が比較的均等に単調に低下しており、腐食で懸念されるような湿度の停留は見られない。
【００１７】
以上のように、各部屋にダクトから乾燥空気が噴き出すようにしたことにより、各部屋に均等に乾燥空気が供給されるので、図１に示したプラグフローのような現象を回避することができ、各部屋の湿度はある程度経過時間に対して均等に低下する。そして除湿機が設置される湿潤空気の吸い込み側に一時的に湿潤空気が集中し、湿度が上昇することはない。従って、除湿中に温度が低下して飽和水蒸気量が低減し、相対湿度が除湿機がある部屋Ｒ１において局部的に上昇するような現象を避けることができ、腐食が懸念されるような状態には至らない。
【００１８】
ダクトは各部屋に乾燥空気を供給することができればよく、一本でも良いし複数本を用いても良い。ダクトに設ける横孔は、必要な量の乾燥空気が各部屋に供給されるように、その数及び径を設定する必要がある。ダクトに設ける横孔は、図示したように孔を設けるだけでも良いし、ノズル形状としたものでもよい。
【００１９】
ダクトは、各部屋の壁面に近い隔壁部分を貫通するように設けてもよく、隔壁の中央部分を貫通するように設けてもよい。また、隔壁に設ける空気通流用のマンホールは、図２に示した例では、ダクトを設けた側とは反対側の隔壁部分に設けているが、空気通流用のマンホールは隔壁の適宜の位置に設けることができる。
【００２０】
図示した例では、除湿器を鋼製構造物の内部に配置しているが、除湿器は鋼製構造物の外部に配置することもできる。この場合、除湿器の吸込口には鋼製構造物内部の湿分を含んだ空気を吸い込むためのダクトが接続される。
【００２１】
本発明においては、相対湿度の臨界値は６０％とすることが好ましい。
理論的には、相対湿度が１００％にならない限り鋼材表面には結露は生じず腐食反応が起きないはずであるが、鋼材表面にダストや塩類等が付着している場合、吸着効果により腐食の起こる湿度は５０〜７０％に低下するとされている。
そこで、本発明においては、相対湿度の臨界値は６０％であることが実用上好ましく、より好ましくは５０％であり、耐用年数を長くするためには、相対湿度の臨界値は４０％以下を常時保持することが好ましい。
【００２２】
図２に示した例では、部屋Ｒ１が最も湿度が高くなりやすいので、部屋Ｒ１の相対湿度を所定の設定値以下にすることが肝要である。
相対湿度を所定値以下に保つには、除湿機の性能、ダクトに設ける横孔の数、径等を適切なものとしなければならない。例えば、ダクトの圧力損失により、乾燥空気がダクト端部の排出口に達する前に全水頭が消滅しないようにする必要があるし、横孔から乾燥空気が流出しすぎないようにして、ダクト端部における流量を確保する必要があるので、これを考慮して除湿機の性能、ダクトに設ける横孔の数、径等を設定する必要がある。
【００２３】
前記構造物内の複数に仕切られた部屋には、外気の温度低下に伴う部屋内の空気の温度収縮により外気から空気や湿分が流入するが、この流入する空気量と湿分量及び前記ダクトから前記部屋に直接導入される乾燥空気量と該乾燥空気が保有する湿分量を考慮して計算される部屋内に流入する空気の相対湿度が規定の値（臨界値）以下となるように、該ダクトの横孔の個数及び径を設定して、該構造物の部屋内の相対湿度を所定の臨界値以下に保持する。
【００２４】
図６に本発明の防食方法を説明するための概念図を示す。以下では、図６に基づいて本発明の鋼製構造物内部の防食方法の概要を説明する。
図６（ａ）は、相対湿度が臨界値以下にある部屋の状態を示したものである。点線は相対湿度６０％の臨界値を満たす水分の臨界線を示すが、この臨界線は相対湿度によって決まるため、温度変化により上下する。図６（ａ）は、部屋内の水分量が臨界線未満である状態を示している。
図６（ｂ）は、部屋内に除湿機から供給される乾燥空気中の水分量が臨界線を下回っている状態、外部との出入りが無く部屋内に残る空気における水分量が臨界線を下回っている状態及び構造物内の空気の収縮により部屋内に吸い込まれる湿潤空気中の水分量が臨界線を上回っている状態をそれぞれ図示したものである。
本発明の防食方法は、図６（ｂ）に示されるそれぞれの空気と水分とを混合した状態における空気中の水分量が図６（ｃ）に示すように臨界線を下回るように制御することを特徴とする。
【００２５】
また、除湿機の必要性能を決定する際には、一日の外気温の温度差も考慮しなければならない。すなわち、気温が低下するにつれて鋼製構造物内部の空気が収縮し、これにより鋼製構造物内部が減圧状態となり、外部から湿潤空気が流入する。また、気温の低下に伴って飽和水蒸気量が低下し、相対湿度が上昇する。このため、除湿機の必要性能はこの気温変化による処理負担の増加を考慮に入れる必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の防食方法によれば、鋼製箱桁等の半密閉構造を有する鋼構造物内部の鋼材の腐食防止を低コストで行うことができ、鋼構造物を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の防食方法を適用した箱桁内の空気の流れを示す図である。
【図２】本発明の防食方法を適用した箱桁内の空気の流れを示す図である。
【図３】図１，２における部屋Ｒ１の除湿状況を示した図である。
【図４】図１，２における部屋Ｒ３の除湿状況を示した図である。
【図５】図１，２における部屋Ｒ５の除湿状況を示した図である。
【図６】本発明の防食方法を説明する概念図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  箱桁
２  隔壁
３  除湿機
４  ダクト
５  マンホール
６  横孔
７  排出口
【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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