(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
迷走電流によるパイプラインの電食を防止するための防食電流を上記パイプラインに供給するための防食用外電装置であって，
上記パイプラインとこれを覆う地中との電位差を所定値にするための定電位電流を上記パイプラインに供給する定電位制御回路と，
上記電位差にかかわらず上記地中と上記パイプラインとの間に常時一定電圧を印加して，上記パイプラインへの電流供給を維持するための補償電流を供給する補償電流回路とを有し，
上記定電位制御回路は，商用電源から直流電流である上記定電位電流を出力するよう構成されていると共に，該定電位電流の値を上記パイプラインと上記地中との電位差に応じて制御するための自動制御回路と，上記電位差を検出して上記自動制御回路に電位差信号を送る電位検出部とを有しており，上記定電位制御回路の−側は上記パイプラインに，＋側は上記地中に埋設された通電電極にそれぞれ接続されており，
かつ，上記補償電流回路は，上記商用電源と上記パイプラインおよび上記通電電極との間において，上記定電位制御回路と並列に接続されており，上記商用電源から直流電流である上記補償電流を出力するよう構成されていることを特徴とするパイプラインの防食用外電装置。
【請求項２】
迷走電流によるパイプラインの電食を防止する方法において，
請求項１に記載の防食用外電装置を用い，上記パイプラインとこれを覆う地中との電位差を所定値にするための定電位電流を定電位自動制御出力により上記パイプラインに供給すると共に，上記電位差にかかわらず上記地中と上記パイプラインとの間に常時一定電圧を印加して，上記パイプラインへの電流供給を維持するための補償電流を供給することを特徴とするパイプラインの電気防食方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，ガスあるいは石油等を運搬するためのパイプラインの電気防食技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えばガス，石油等の流体を連続的に運搬する方法としては，地中にパイプラインを埋設しておき，その内部において流体を流す方法が広くとられている。パイプラインには，通常，鋼管をポリエチレン等により絶縁被覆した被覆鋼管が利用される。
【０００３】
この被覆鋼管は，鋼を外部と絶縁させることにより腐食の発生を防止する効果を有しているが，近年の迷走電流の増大等を考慮して，万が一にも被覆に不具合が生じた場合に十分な電気防食を行うことができるような対策を施しておく必要がある。
そこで，従来から，パイプラインに対しては，犠牲電極としてのＭｇ陽極の設置による対策，あるいは防食電流を供給する外部電源装置（以下，外電装置という）の設置による対策等がとられている。
【０００４】
上記Ｍｇ陽極の設置は，低コストであるという利点があるが，防食効果が外電装置よりも低い。そのため，ガス輸送用等の重要なパイプラインにおいては，外電装置による対策，あるいは，外電装置とＭｇ陽極とを併用した対策がとられる場合が多い。
また，従来の外電装置としては，パイプラインが地中に対して十分な防食電位を維持するように，これらの電位差を一定以上に保つための定電位電流をパイプラインに供給する，定電位自動制御式外電装置が広く利用されていた。
【０００５】
【解決しようとする課題】
ところで，パイプラインにおける電食は，帰流型電食と押出し型電食とに大別することができる。これらは，迷走電流の発生の一因となる電気鉄道のレールがパイプラインを横断している例を用いて説明することができる。
即ち，図４（ａ）に示すごとく，パイプライン７を横断するレール９１を走行する電車９２が遠方にある場合や横断部Ｓ１付近で回生ブレーキを使用している場合には，相対的にレール電位がパイプライン７の電位よりも低くなる。この場合に，パイプライン７からレール９１に向けて電流９９が流出し，横断部Ｓ１地点で帰流型電食が生じる。
【０００６】
一方，図４（ｂ）に示すごとく，上記横断部付近において電車９２が加速状態にある場合等には，相対的にレール９１の電位がパイプライン７の電位よりも高くなる。この場合には，レール９１からパイプライン７に電流９９が流入し，次いで，レール９１から離れた遠方においてパイプライン７から地中８に電流が流出し，遠方のＳ２地点で押出し型電食が生じる。
【０００７】
そして，上記従来の定電位自動制御式外電装置は，その外電装置設置箇所においてパイプラインから地中に電流が流出する際に生じる「帰流型電食」の防止効果には優れる。しかしながら，パイプラインに流入した迷走電流が外電装置設置個所から離れた遠方で地中に流出した際に生じる「押出し型電食」の対策には効果が少ない。
【０００８】
一方，押出し型腐食発生箇所にも外電装置を設置することにより対策をとることもできるが，設備コストが非常に増大する。また，外電装置と上記Ｍｇ陽極を併用した場合には，Ｍｇ陽極からの電流の流入による干渉の発生等の問題も生じていた。
そこで，１台で上記帰流型電食と押出し型電食の両方の対策を行うことができる防食方法および外電装置の開発が望まれていた。
【０００９】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，帰流型電食と押出し型電食の両方を防止することができる，パイプラインの電気防食方法および防食用外電装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】
請求項２に記載の発明は，迷走電流によるパイプラインの電食を防止する方法において，
後述する請求項１に記載の発明に係る防食用外電装置を用い，上記パイプラインとこれを覆う地中との電位差を所定値にするための定電位電流を定電位自動制御出力により上記パイプラインに供給すると共に，上記電位差にかかわらず上記地中と上記パイプラインとの間に常時一定電圧を印加して，上記パイプラインへの電流供給を維持するための補償電流を供給することを特徴とするパイプラインの電気防食方法にある。
【００１１】
本発明において最も注目すべきことは，上記定電位電流だけでなく，上記補償電流を上記パイプラインに供給し，パイプラインへの電流（防食電流）の供給を維持し続けることである。
【００１２】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明の電気防食方法においては，上記パイプラインと地中との間の電位差（以下，適宜，管対地電位差という）を上記定電位電流と補償電流によって常に一定以上に維持する。具体的には，防食箇所近傍においてパイプラインの電位よりも地中の電位を常に所定電位以上高い電位に維持するように定電位電流を供給する。これにより，定電位電流供給箇所近傍におけるパイプラインは，該パイプラインからの電流の流出を防止することができ，「帰流型電食」を防止することができる。
【００１３】
一方，上記定電位電流は，上記管対地電位差が所定値以上である場合には，その制御の特性上出力されない。一方，上記外電装置設置場所における管対地電位差が十分に確保され上記定電位電流が供給されていない場合には，外電装置から離れた遠方における管対地電位差が小さくなって押出し型電食が発生しやすい状態となる場合がある。
【００１４】
これに対して，本発明においては，上記地中とパイプラインとの間に常時一定電圧を印加して上記補償電流が出力されるようにしてある。そのため，上記定電位電流が出力されない状況となった場合であっても，補償電流が出力され，パイプラインには，常に防食電流が供給され続ける。
【００１５】
そのため，上記外電装置設置場所近傍における管対地電位が所定値以上ではあるが，遠方における管対地電位が低くなろうとしている場合においては，定電位電流はストップされるが，上記補償電流が供給されることによって遠方の管対地電位が所定値以上に維持される。そのため，押出し型電食の発生をも防止することができる。
即ち，本発明の外電装置は，上記定電位電流と補償電流という２種類の防食電流を出力することにより，帰流型電食と押出し型電食の両方を防止することができる。また，これらの作用効果を上記のごとく１台の外電装置によって発揮させることができるので，設備コストの削減をも図ることができる。
【００１６】
したがって，本発明によれば，帰流型電食と押出し型電食の両方を防止することができる，パイプラインの電気防食方法を提供することができる。
【００１７】
次に，請求項１に記載の発明は，迷走電流によるパイプラインの電食を防止するための防食電流を上記パイプラインに供給するための防食用外電装置であって，
上記パイプラインとこれを覆う地中との電位差を所定値にするための定電位電流を上記パイプラインに供給する定電位制御回路と，
上記電位差にかかわらず上記地中と上記パイプラインとの間に常時一定電圧を印加して，上記パイプラインへの電流供給を維持するための補償電流を供給する補償電流回路とを有し，
上記定電位制御回路は，商用電源から直流電流である上記定電位電流を出力するよう構成されていると共に，該定電位電流の値を上記パイプラインと上記地中との電位差に応じて制御するための自動制御回路と，上記電位差を検出して上記自動制御回路に電位差信号を送る電位検出部とを有しており，上記定電位制御回路の−側は上記パイプラインに，＋側は上記地中に埋設された通電電極にそれぞれ接続されており，
かつ，上記補償電流回路は，上記商用電源と上記パイプラインおよび上記通電電極との間において，上記定電位制御回路と並列に接続されており，上記商用電源から直流電流である上記補償電流を出力するよう構成されていることを特徴とすることを特徴とするパイプラインの防食用外電装置にある。
【００１８】
本発明において最も注目すべきことは，上記定電位制御回路だけでなく，上記補償電流を出力するための補償電流回路を有することである。
この場合には，上記定電位制御回路による従来の定電位自動制御式外電装置と同様の作用効果は発揮することができると共に，上記定電位電流がストップしている場合には上記補償電流回路による補償電流をパイプラインに供給することができる。そのため，パイプラインには，常時，防食電流を絶やすことなく供給することができ，上記のごとく，帰流型電食と押出し型電食の両方を防止することができる。
【００１９】
したがって，本発明によれば，帰流型電食と押出し型電食の両方を防止することができる，パイプラインの防食用外電装置を提供することができる。
【００２０】
次に，上記定電位制御回路は，商用電源から直流電流である上記定電位電流を出力するよう構成されていると共に，該定電位電流の値を上記パイプラインと上記地中との電位差に応じて制御するための自動制御回路と，上記電位差を検出して上記自動制御回路に電位差信号を送る電位検出部とを有しており，上記定電位制御回路の−側は上記パイプラインに，＋側は上記地中に埋設された通電電極にそれぞれ接続されており，
かつ，上記補償電流回路は，上記商用電源と上記パイプラインおよび上記通電電極との間において，上記定電位制御回路と並列に接続されており，上記商用電源から直流電流である上記補償電流を出力するよう構成されている。
【００２１】
この場合には，上記管対地電位を上記電位検出部で常時検出しつつ，その検出結果に応じて上記自動制御回路が定電位制御回路を制御することにより，精度よく定電位電流を出力することができる。また，定電位制御回路の−側を上記パイプラインに，＋側を上記通電電極に接続して上記定電位電流を供給することにより，パイプラインから地中側への電流の流出を確実に防止することができる。
なお，上記定電位制御回路は，例えば変圧器，整流回路，平滑回路等を組合わせることにより構成することができる。
【００２２】
また，この場合には，上記定電位制御回路と補償電流回路との電源を共有化することができ，装置の構造を簡単にすることができる。
なお，上記補償電流回路は，例えば変圧器，整流回路，平滑回路等を組合わせることにより構成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるパイプラインの電気防食方法および防食用外電装置につき，図１，図２を用いて説明する。
本例の外電装置１は，図１に示すごとく，迷走電流によるパイプライン７の電食を防止するための防食電流をパイプライン７に供給するための防食用外電装置（以下，外電装置１という）である。
【００２４】
外電装置１は，上記パイプライン７とこれを覆う地中８との電位差Ｅ１（管対地電位差）を所定値Ｅ０にするための定電位電流を上記パイプライン７に供給する定電位制御回路１０と，上記電位差にかかわらず地中８とパイプライン７との間に常時一定電圧を印加して，パイプライン８への電流供給を維持するための補償電流を供給する補償電流回路２とを有する。
【００２５】
上記定電位制御回路１０は，商用電源１９から直流電流である上記定電位電流を出力するよう構成されていると共に，定電位電流の値を上記管対地電位差Ｅ１に応じて制御するための自動制御回路１４と，管対地電位差Ｅ１を検出して自動制御回路１４に電位差信号を送る電位検出部１５とを有している。また，定電位制御回路１０の−側はパイプライン７に，＋側は地中８に埋設された通電電極１８にそれぞれ接続されている。
【００２６】
また，上記定電位制御回路１０は，図１に示すごとく，商用電源１９につながる第１変圧器１１と，これにつながる第１整流回路１２と，さらにこれつながる第１平滑回路１３とよりなる。そして，第１整流回路１２には，上記電位検出部１５を有する自動制御回路１４が接続されている。電位検出部は，地中に埋設した基準電極１５１とパイプライン７との電位差を検出するよう構成されている。
【００２７】
第１変圧器１１は，商用電源１９のＡＣ１００Ｖ（あるいはＡＣ２００Ｖ）の電圧をＡＣ６０Ｖに変圧するためのものである。
第１整流回路１２は，第１変圧器１１からの交流電流を全波整流すると共に自動制御回路１４からの指示により通過電流を調整するよう構成されている。また，この第１整流回路１２は，電流の逆流を防止するよう構成されている。
第１平滑回路１３は，上記第１整流回路１２により全波整流された電流を直流に変換する回路である。
【００２８】
また，上記補償電流回路２は，商用電源１９とパイプライン７および通電電極１８との間において，定電位制御回路１０と並列に接続されており，商用電源１９から直流電流である補償電流を出力するよう構成されている。
具体的には，補償電流回路２は，図１に示すごとく，第２変圧器２１と第２整流回路２２と第２平滑回路２３とよりなる。
【００２９】
第２変圧器２１は，商用電源１９のＡＣ１００Ｖ（あるいはＡＣ２００Ｖ）の電圧をＡＣ２〜１０Ｖに変圧するためのものである。変圧後の電圧値は，手動によって任意に設定できるように構成してある。
第２整流回路２２は，第２変圧器２１からの交流電流を全波整流するよう構成されている。また第２整流回路２２は，電流の逆流を防止するよう構成されている。
第２平滑回路２３は，上記第２整流回路２２により全波整流された電流を直流に変換する回路である。
【００３０】
このような構成の外電装置１を用いることにより，パイプライン７とこれを覆う地中８との電位差Ｅ１を所定値Ｅ０にするための定電位電流をパイプライン７に供給すると共に，上記電位差にかかわらず地中８とパイプライン７との間に常時一定電圧を印加して，パイプライン７への電流供給を維持するための補償電流を供給するという電気防食方法を，容易に実施することができる。
【００３１】
即ち，本例の外電装置１は，上記定電位制御回路１０を有している。この定電位制御回路１０に連結された自動制御回路１５は，上記電位検出部１５が検出した管対地電位差Ｅ１と目標値である所定値Ｅ０とを比較して，上記管対地電位差Ｅ１が所定値Ｅ０となるように，上記第１整流回路１２を制御する。具体的には上記パイプライン７と上記通電電極１８の間に印加する電圧Ｖ１を制御する。これにより，定電位制御回路１０は，上記管対地電位差Ｅ１が常に所定値Ｅ０以上となるように定電位電流をパイプライン７に供給することができ，帰流型電食を防止することができる。
【００３２】
一方，上記定電位電流は，上記管対地電位差Ｅ１が所定値Ｅ０以上である場合には，その制御の特性上出力されない。また，外電装置１を設置している場所の管対地電位差Ｅ１が過剰である場合には，外電装置１から離れた遠方における管対地電位差が小さくなって押出し型電食が発生しやすい状態となり易い。
【００３３】
ここで，本例の外電装置１は上記補償電流回路２を有している。補償電流回路２は，上記定電位制御回路１０と並列に上記パイプライン７および通電電極１８に対して，常に一定電圧Ｖ２を印加している。そのため，上記管対地電位差Ｅ１が正常となって定電位電流の供給がストップしている場合でも，上記一定電圧Ｖ２による補償電流がパイプライン７に対して供給され続ける。そのため，押出し型電食の発生をも防止することができる。
【００３４】
これを図２を用いて説明する。
同図（ａ）は，横軸に時間を，縦軸に管対地電位差をとったものである。符号Ｅ１が管対地電位差の実際の測定値，Ｅ０が上記所定値である。
同図（ｂ）は，横軸に時間を，縦軸にパイプライン７と通電電極１８との間に外電装置１から付与する電圧をとったものである。符号Ｖ１が定電位制御回路１０から印加されたもの，Ｖ２が補償電流回路２から印加されたもの，Ｖ３がこれらを合わせたものである。
同図（ｃ）は，横軸に時間を，縦軸にパイプライン７に外電装置から地中８を通って供給される電流Ｉ３をとったものである。
【００３５】
同図は，Ａ点以前およびＤ点以降においては，管対地電位差Ｅ１がＥ０を維持するために定電位制御回路１０から比較的高い電圧Ｖ１が印加されており，Ａ点からＤ点の間においては，補償電流回路２からの一定電圧Ｖ２よりも低い電圧が印加された状態を示している，また，Ｂ点からＣ点の間は，管対地電位差Ｅ１が十分に維持されているので定電位制御回路１０から印加される電圧Ｖ１を０（ゼロ）とした状態にある。
一方，補償電流回路２からは，常時一定電圧Ｖ２が印加された状態にある。
【００３６】
このような状態においては，同図（ｂ）に示すごとく，パイプライン７と通電電極１８との間に実際に印加される電圧Ｖ３は，上記Ｖ１が０となったときでも，補償電流回路２からの一定電圧Ｖ２の値となり，常に一定以上に維持される。即ち，同図（ｃ）に示すごとく，パイプライン７に供給される防食電流Ｉ３は，定電位制御回路１０が電圧Ｖ１を印加している間（Ｂ以前およびＣ以降）においては，その電圧Ｖ１に見合った定電位電流Ｉ31が防食電流となって供給される。また，定電位制御回路１０からの電圧印加が０となって定電位電流がストップされている場合（Ｂ〜Ｃ間）においては，上記補償電流回路２からの一定電圧Ｖ２の印加がなされているため常時補償電流Ｉ32の供給が確保された状態となる。それ故，遠方における管対地電位差を正常に維持することができ，押出し型電食を防止することができる。
【００３７】
このように，本例の外電装置１は，定電位電流と補償電流という２種類の防食電流を出力することにより，帰流型電食と押出し型電食の両方を防止することができる。また，これらの作用効果を上記のごとく１台の外電装置によって発揮させることができるので，設備コストの削減をも図ることができる。
【００３８】
実施形態例２
本例においては，実施形態例１の外電装置１の効果について定量的に評価した。図３に示すごとく，電気鉄道のレール９１がパイプライン７を横断している場合を例にとる。パイプライン７のレール横断部Ｓ１近傍には，外電装置１を設置しており，地中８には通電電極１８を埋設した。また，このレール横断部のＳ１地点から２ｋｍ離れたＳ２地点には，管対地電位差Ｅ４を測定するための電位検出器８５を設置した。
【００３９】
そして，上記外電装置１を運転させた状態で，Ｓ１地点とＳ２地点の管対地電位差Ｅ１，Ｅ４を測定した。
その結果，外電装置１近傍のＳ１地点においては，管対地電位差Ｅ１が最も高い値が６３００（−ｍＶ）となり，そのときにＳ２地点の管対地電位差Ｅ４は，１８００（−ｍＶ）となった。
【００４０】
これに対し，上記外電装置１に代えて従来の定電位自動制御式外電装置を設置した場合に同様の試験をした際には，上記Ｓ１地点における管対地電位差Ｅ１が６３００（−ｍＶ）の場合には，Ｓ２地点の管対地電位差Ｅ４が約８００（−ｍＶ）まで落ち込んだ。
【００４１】
これらの結果から，上記外電装置１は，従来のものよりも，遠方における防食電位を維持する効果が高く，上記押出し型電食に対して優れた効果を発揮しうることが分かる。
【００４２】
【発明の効果】
上述のごとく，本発明によれば，帰流型電食と押出し型電食の両方を防止することができる，パイプラインの電気防食方法および防食用外電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，防食用外電装置の構成を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，（ａ）管対地電位差，（ｂ）出力電圧，（ｃ）出力電流を示す説明図。
【図３】実施形態例２における，防食用外電装置の設置状態を示す説明図。
【図４】従来例における，（ａ）帰流型電食，（ｂ）押出し型電食，の発生原理を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．防食用外電装置，
１０．．．定電位制御回路，
１１．．．第１変圧器，
１２．．．第１整流回路，
１３．．．第１平滑回路，
１４．．．自動制御回路，
１５．．．電位検出部，
１５１．．．基準電極，
１８．．．通電電極，
１９．．．商用電源，
２．．．補償電流回路，
２１．．．第２変圧器，
２２．．．第２整流回路，
２３．．．第２平滑回路，
７．．．パイプライン，
８．．．地中，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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