(57)【要約】      （修正有）【課題】陽極芯金を構造物から切り離さずに発生電流を測定でき、かつ装置の一部に不具合が生じた場合に装置全体を交換する必要がない流電陽極装置、及びそれを用いた防食方法を提供する。【解決手段】金属構造物１の電気防食方法に用いる流電陽極装置であって、前記金属構造物と電気的に接続するための端子５２、及び前記流電陽極２と電気的に接続するための端子５１を有する直流電流測定器５を用い、前記直流電流測定器の端子の挿入口３１，３２を設けた電気絶縁体３を介して前記金属構造物上に前記流電陽極の芯金２１を固定するとともに、前記挿入口に前記端子を挿入した際に、前記金属構造物と電気的に接続するための前記端子が前記金属構造物と電気的に接続され、かつ前記芯金と電気的に接続するための前記端子が前記芯金に電気的に接続されることにより、前記直流電流測定器による防食電流の測定が可能な装置を用いて電気防食を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属構造物の電気防食方法に用いる流電陽極装置であって、
前記金属構造物と電気的に接続するための端子、及び前記流電陽極と電気的に接続するための端子を有する直流電流測定器を用い、
前記直流電流測定器の端子の挿入口を設けた電気絶縁体を介して前記金属構造物上に前記流電陽極の芯金を固定するとともに、
前記挿入口に前記端子を挿入した際に、前記金属構造物と電気的に接続するための前記端子が前記金属構造物と電気的に接続され、かつ前記芯金と電気的に接続するための前記端子が前記芯金に電気的に接続されることにより、前記直流電流測定器による防食電流の測定を可能にしたことを特徴とする流電陽極装置。
【請求項２】
前記直流電流測定器にさらに電流測定用ケーブルを着脱可能に接続したことを特徴とする請求項１に記載の流電陽極装置。
【請求項３】
前記直流電流測定器に、前記流電陽極の発生電流値を測定時刻とともに記録するためのデータロガーをさらに接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の流電陽極装置。
【請求項４】
防水構造を有する容器内に前記データロガーを格納するとともに、前記容器を前記直流電流測定器の近傍に配置したことを特徴とする請求項３に記載の流電陽極装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の流電陽極装置において、前記直流電流測定器の端子を挿入するために設けた前記電気絶縁体の挿入口に、前記直流電流測定器に代えて前記直流電流測定器の端子と同形状の端子を有する導電体を挿入することにより、前記金属構造物と前記芯金とを前記導電体によって電気的に接続したことを特徴とする流電陽極装置。
【請求項６】
金属構造物の水中部分に二以上の流電陽極を配置して前記金属構造物の電気防食を行うに際し、前記流電陽極のうち少なくとも一つとして請求項１〜５のいずれか一項に記載の流電陽極装置を用いることを特徴とする金属構造物の電気防食方法。
【請求項７】
金属構造物の水中部分に二以上の流電陽極を配置して前記金属構造物の電気防食を行うに際し、前記流電陽極のうち少なくとも一つとして請求項５に記載の流電陽極装置を用いて前記流電陽極装置の発生電流を測定する際に、前記直流電流測定器の端子と同形状の端子を有する導電体を取り外すとともに直流電流測定器の端子を前記電気絶縁体の挿入口に挿入して前記発生電流を測定することを特徴とする金属構造物の電気防食方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、港湾構造物及び河川構造物等の金属構造物の水中部分に設置され、陽極が発生する防食電流の測定が容易な流電陽極装置、及びこの流電陽極装置を用いた金属構造物の電気防食方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
桟橋及び護岸等の港湾施設、道路橋、並びに鉄道橋等の基礎部を構成する鋼管杭及び鋼矢板が、海水及び／又は河川水によって腐食することを防止する方法として、主としてアルミニウム合金を用いた流電陽極方式による電気防食法が広く用いられている。
【０００３】
港湾施設及び橋等は５０年以上の長期間にわたって利用される施設であるため、これらの金属製の基礎部を防食するために流電防食法を用いる場合、一般に寿命が１０年〜３０年程度の寿命を有する流電電極が用いられている。また、最近では構造物の巨大化に伴い、５０年以上の耐用年数を有する大型の流電陽極を取り付けることが必要とされる場合もある。
【０００４】
流電防食法を用いる場合、設計したとおりの防食電流を流電陽極が発生しているか否かを監視しておくことは、設備の維持管理にとって非常に重要である。流電陽極の消耗はファラデーの法則に従って発生電流と時間との積（電気量）に比例するため、流電陽極が発生する電流を経時的に測定しておくことにより、流電陽極の消耗量を推定することができる。
【０００５】
この流電陽極の消耗量が、当初の電気防食設計値とほぼ一致している場合は問題ない。しかし、長期間防食を行っている間には水温、水質汚染度、及び水の抵抗率等の構造物を取り巻く環境の変化、構造物に施された塗膜の予想を超える劣化、並びに他の構造物との接続等の構造物自体の構造変化などの要因が設計当初の予想を超えて変化し、その変化が流電陽極の寿命に影響を与えることがある。
【０００６】
また、大型構造物及び複雑な構造物では防食条件が構造物全体で均一にならず、構造物のある個所の流電陽極は防食設計値よりも消耗速度が速く、別の個所の流電陽極は防食設計値よりも消耗速度が遅いという場合もある。
【０００７】
このため、流電陽極と構造物の間にシャント抵抗を挿入するとともに、流電陽極の芯金を構造物から切り離し、電圧降下法により流電陽極が発生する防食電流を測定する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
流電陽極が発生する防食電流を、電圧降下法を用いて測定する装置の具体例を図４に示した。図４に示した装置は、金属構造物１に溝型鋼６が固定され、電気絶縁体３を介して溝型鋼６と流電陽極２の芯金（以下、陽極芯金または単に芯金とも記す）２１が絶縁ボルトナット４１で固定されている。さらに、片方の陽極芯金２１及び溝型鋼６は、それぞれ直流電流測定器５の端子４３及び端子４４と接続されている。直流電流測定器５内にはシャント抵抗があり、そのシャント抵抗の両端にはケーブル７の芯線が接続されるとともに、ケーブル７は地上まで導かれている。
【０００９】
また、電気防食された水中の金属構造物に金属構造物と同種の金属で作製されたセンシング電極を取り付け、このセンシング電極と金属構造物とを絶縁被覆されたリードワイヤにより無抵抗電流計測器を介して接続してなる電気防食電流モニターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２８３９６９号公報
【非特許文献１】港湾技研資料  No.475  港湾構造物の電気防食調査（その１）  運輸省港湾技術研究所  1984年3月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、流電電極と金属構造物との間にシャント抵抗を挿入し、さらに陽極芯金を金属構造物から切り外し電圧降下法を用いて、流電陽極が発生する電流（流電防食方式とは、この電流により金属構造物を防食するものであり、以下この電流を発生電流とも記す）を測定する上記の方法は、陽極芯金を金属構造物から切り外すために長時間を要し、かつそのための作業費用も高額になる。また、図４に示した従来一般的な発生電流の測定装置は、直流電流測定器５及びケーブル７が一体となっているため、ケーブル７の芯線が切断した場合、またはシャント抵抗に破損が生じた場合等、その一部に不具合が生じた場合でも装置全体の交換が必要であり、補修費用が高額になっていた。
【００１２】
また、上記特許文献１（特開平８−２８３９６９号公報）に開示されている電気防食電流モニターは、金属構造物に流入する防食電流を測定しモニターするものであり、この装置によっては発生電流を正確に測定することはできない。
【００１３】
すなわち、本発明は従来技術が有する問題点を解決し、陽極芯金を構造物から切り離すことなく発生電流を測定でき、かつ装置の一部に不具合が生じた場合でも装置全体を交換する必要がない流電陽極装置、及びその流電陽極装置を用いた防食方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の流電陽極装置は、流電陽極と金属構造物との取り付け部分の構造及び構成に特徴を有するものである。
すなわち、本発明の流電陽極装置は、金属構造物の電気防食方法に用いる流電陽極装置であって、
前記金属構造物と電気的に接続するための端子、及び前記流電陽極と電気的に接続するための端子を有する直流電流測定器を用い、
前記直流電流測定器の端子の挿入口を設けた電気絶縁体を介して前記金属構造物上に前記流電陽極の芯金を固定するとともに、
前記挿入口に前記端子を挿入した際に、前記金属構造物と電気的に接続するための前記端子が前記金属構造物と電気的に接続され、かつ前記芯金と電気的に接続するための前記端子が前記芯金に電気的に接続されることにより、前記直流電流測定器による防食電流の測定を可能にしたことを特徴とするものである。
【００１５】
前記流電陽極装置においては、前記直流電流測定器にさらに電流測定用ケーブルを着脱可能に接続することが好ましい。
【００１６】
前記各流電陽極装置においては、前記直流電流測定器に、前記流電陽極の発生電流値を測定時刻とともに記録するためのデータロガーをさらに接続することが好ましい。
【００１７】
前記直流電流測定器にデータロガーをさらに接続する場合、防水構造を有する容器内に前記データロガーを格納するとともに、前記容器を前記直流電流測定器の近傍に配置することが好ましい。
【００１８】
本発明の別の態様の流電陽極装置は、上記各流電陽極装置において、前記直流電流測定器の端子を挿入するために設けた前記電気絶縁体の挿入口に、前記直流電流測定器に代えて前記直流電流測定器の端子と同形状の端子を有する導電体を挿入することにより、前記金属構造物と前記芯金とを前記導電体によって電気的に接続したことを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の電気防食方法は、金属構造物の水中部分に二以上の流電陽極を配置して前記金属構造物の電気防食を行うに際し、前記流電陽極のうち少なくとも一つとして上述した流電陽極装置の少なくとも一種を用いることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の別の態様の電気防食方法は、金属構造物の水中部分に二以上の流電陽極を配置して前記金属構造物の電気防食を行うに際し、前記流電陽極のうち少なくとも一つとして上記いずれかの流電陽極装置を用いて前記流電陽極の発生電流を測定する際に、前記直流電流測定器の端子と同形状の端子を有する導電体を取り外すとともに直流電流測定器の端子を前記電気絶縁体の挿入口に挿入して前記発生電流を測定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の流電陽極装置は、陽極の発生電流を測定する際に、陽極の芯金を切断する等の作業を必要とせず、芯金と金属構造物との間に配置した電気絶縁体の挿入口に直流電流測定器の端子を挿入することによって極めて容易に陽極の発生電流を測定できる。また、発生電流を測定しない場合は、直流電流測定器に代えて所定の端子を有する導電体を電気絶縁体の挿入口に挿入することによって、流電陽極方式による電気防食を行うことができる。また、上記直流電流測定器に着脱可能に電流測定用ケーブルを接続できるようにすることにより、直流電流測定器又は電流測定用ケーブルの交換を容易に行うことができるという効果が得られる。また、上記電流測定器にデータロガーを接続することによって陽極寿命等を管理するデータを容易に取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図１〜３に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの図に示した装置は本発明を説明するために本発明の装置を模式的に示したものであり、さらに所望により必要な構成を適宜付与し、及び／又は変形して用いることができ、本発明はこれらの図に示したものに限定されない。
【実施例】
【００２３】
図１は、本発明の流電陽極装置が金属構造物１と結合されている部分を模式的に示した図である。なお、金属構造物１はその形状を明示していないが、図４に示したものと同様に溝型鋼６と結合している。図１には、流電陽極２が有する２つの芯金２１のうち一方のみを示した。図示しない他方の芯金と溝型鋼との結合部の構成は、図４左側に示す結合部の構成と同じである。金属構造物１に溝型鋼６が溶接されて配置され、溝型鋼６と芯金２１は電気絶縁体３を介して絶縁ボルトナット４１により結合されており、これにより流電陽極２は金属構造物１上に固定されている。電気絶縁体３には、空隙３１及び空隙３２の２つの空隙が設けられている。５は直流電流測定器であり、その側面には端子５１及び端子５２を有する。直流電流測定器５は、レセプタクル５５を有し、一方ケーブル７は、コネクタシェル５６及びコネクタカバー７２を有し、レセプタクル５５にコネクタシェル５６を接続することによって、直流電流測定器５とケーブル７が電気的に着脱可能に接続できるようにされている。実際には、直流電流測定器５はあらかじめケーブル７と接続してから水中に配置することが好ましい。ケーブル７は、金属構造物１の上部構造部まで伸ばされ、計測器（図示しない）に接続される。
【００２４】
図１において、直流電流測定器５の端子５１及び５２をそれぞれ電気絶縁体３の空隙３１及び３２に挿入することにより、端子５１は芯金２１と接触して電気的に接続され、端子５２は溝型鋼６と接触して電気的に接続される。このようにして、芯金２１、直流電流測定器５、及び溝型鋼６が電気的に接続されることにより、流電陽極２が発生する電流を直流電流測定器５によって測定することができる。測定された電流値はケーブル７によって計測器に送られる。
【００２５】
図２には、図１に示した流電陽極装置とは別の態様の流電陽極装置の部分構造を示した。金属構造物１、溝型鋼６、流電陽極２、芯金２１、及び電気絶縁体３については図１に示した装置と同様の構成を有する。但し、図２の装置においては、絶縁ボルト４２が空隙３１及び３２を貫通するように配置される。さらに絶縁ボルト４２を挿入可能な形状を有する切れ込み部を端子の先端に設けた直流電流測定器５の端子５３及び５４を、それぞれ空隙３１及び３２に挿入し、絶縁ボルト４２及びナットで締め付けることによって、直流電流測定器５の端子５３を芯金２１と、また端子５４を溝型鋼６と強固に結合することができる。
【００２６】
図２に示した装置においては、図１に示したように直流電流測定器５のレセプタクル５５にケーブル７を接続することもできるし、また図２に示したようにボルト６５を用いるなどして溝型鋼６の側面に、データロガーを内蔵した防水構造を有する容器（データロガー内蔵容器とも記す）６０を固定し、さらにレセプタクル５５及びコネクタシェル５６を用いてデータロガー内蔵容器６０に接続されたケーブル７５を直流電流測定器５と着脱可能に接続することもできる。このようにして流電陽極２が発生する電流を直流電流測定器５によって測定し、得られた電流値を測定時刻とともにデータロガーによって記録することができる。なお、図１に示した装置においても図２に示した方法と同様の方法を用い、データロガー内蔵容器６０を配置し、それに直流電流測定器５を接続することもできる。
【００２７】
図３に示した装置は、図１に示した装置における直流電流測定器５に代えて、直流電流測定器５の端子と同形状の端子８１及び８２を有する導電体８を用いるものである。図３において、電気絶縁体３の空隙３１及び３２に導電体８の端子８１及び８２をそれぞれ挿入することにより、芯金２１と端子８１が電気的に接続され、かつ溝型鋼６と端子８２が電気的に接続され、結局芯金２１が溝型鋼６と電気的に接続される。
【００２８】
本発明に用いる上記流電陽極は公知のものを用いることができるが、例えばアルミニウム合金、亜鉛合金、およびマグネシウム合金などから選ばれる材料からなり、陽極２及び芯金２１が一体に形成されたものが一般的である。絶縁体３は電気伝導性を有しない材料であれば良く、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、セラミックス、石材、およびベークライトなどから選ばれる材料を用いることができる。電流測定装置５の端子５１、５２、５３、及び５４、並びに端子８１及び８２を含む導電体８としては、鋼、銅および銅合金、ならびにステンレス鋼などから選ばれる材料を用いることができる。直流電流測定器５は公知のものを用いることができ、例えば、電流シャント型を挙げることができる。データロガーは公知のものを用いることができる。ただし、上記材料等は例示であり、これ以外の材料を用いてもよい。      
【００２９】
通常は図３に示した態様で流電陽極装置を用いることによって流電陽極２から防食電流を発生させるとともに、流電陽極の発生電流を測定する必要が生じた場合には、流電陽極装置の電気絶縁体３から導電体８を取り外し、導電体８に代えて図１に示したように直流電流測定器５の端子５１及び５２を電気絶縁体３に挿入することによって発生電流を測定できる。
【００３０】
以上のように構成した流電陽極装置を用いることによって、流電陽極の芯金を金属構造物から切り離すことなく、流電陽極の発生電流を測定することができ、作業が楽になりかつ作業費用を低減することができる。さらに流電陽極装置の一部に不具合が生じた場合に装置全体を交換することなく、不良個所のみを交換でき、補修が容易にできかつそのための費用も低減できる。また、上述のようにデータロガーを用いることによって、流電陽極の発生電流とともに測定時刻をデータとして収集でき、コンピュータによって長期間にわたるデータ処理を容易に行うことができることから、陽極の寿命の予想を正確に行うことができる。
【００３１】
図２に示した流電陽極装置においては、直流電流測定器５とデータロガー内蔵容器６０を接続するためのケーブル７５が短くて済むことから、この装置が配置される海中等において、ケーブルが潮流及び波浪から受ける応力を小さくでき、ケーブル内の導体の破損事故を少なくできる。本発明の流電陽極装置を用い、流電陽極の発生電流を測定することにより流電陽極の寿命が予想でき、また流電陽極装置の故障の有無を知ることができるため、金属構造物の電気防食の管理が容易になる。さらに、通常は図３に示した導電体８を用い、流電陽極の発生電流を測定する場合に導電体８を図１または図２に示した直流電流測定器５と交換することによって必要な場合に容易に発生電流を測定することができる。
【００３２】
金属構造物を電気防食する場合、金属構造物の水中部分に二以上の流電陽極装置を配置して流電陽極方式による電気防食を行うこともできる。この場合、前記二以上の流電陽極装置のそのうちの少なくとも一つに上述した本発明の流電陽極装置を用い、本発明の流電陽極装置を用い、上述したようにして流電陽極の発生電流を測定することが好ましい。特に、図３に示した導電体８の端子８１及び８２をそれぞれ電気絶縁体３の空隙３１及び３２に挿入し、陽極芯金２１及び溝型鋼６を電気的に接続した状態で電気防食を行うとともに、流電陽極が発生する電流を測定する場合は、前記導電体８を取り外し、図１又は図２に示した直流電流測定器５の各端子を電気絶縁体３の空隙に挿入して陽極が発生する発生電流を測定することもできる。この方法を用いることにより、（１）少ない直流電流測定器５で多くの流電陽極２の発生電流を測定できる、（２）必要に応じて発生電流を測定する流電陽極２を変更することができるので、当初から直流電流測定器を備えた流電陽極でしか発生電流を容易に測定できなかった従来の方法と異なり、いつでも所望の流電陽極２の発生電流を測定でき、測定結果に応じて流電陽極２の交換や流電陽極２の数及び配置等の見直し等をすることにより、金属構造物全体の防食をいっそう有効に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】流電陽極装置及び金属構造物の接続構造部分の一態様を示す模式図
【図２】流電陽極装置及び金属構造物の接続構造部分の別の一態様を示す模式図
【図３】流電陽極装置及び金属構造物の接続構造部分のさらに別の一態様を示す模式図
【図４】従来の流電陽極装置を示す参考図
【符号の説明】
【００３４】
１…金属構造物、２…流電陽極、２１…芯金、３…電気絶縁体、３１及び３２…空隙、４１…絶縁ボルトナット、４２…絶縁ボルト  、５…直流電流測定器、４３、４４、５１、５２、５３、及び５４…直流電流測定器の端子、５５…レセプタクル、５６…カップリングシェル、６…溝型鋼、６０…データロガー内蔵容器、６５…ボルト、７２…シェルカバー、７，７５…ケーブル、８…導電体、８１及び８２…導電体の端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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