(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に商用電源である交流電源(7) を接続し、一方の出力端子を通電用電極(T) に接続すると共に、他方の出力端子を被防食体(P) に接続した直流電源装置(1) を使用した外部電源電気防食法において、前記被防食体(P) 以外の箇所で、前記直流電源装置(1) の出力電流(A) に従って得られる出力波形信号(B) を、該出力波形信号(B) に含まれている交流成分(Bb)が、測定された前記被防食体(P) の電位信号(C) に含まれている交流成分(Cb)と同値となるように調整して演算信号(f) に成形し、該演算信号(f) を前記電位信号(C) から減じた値を、前記被防食体(P) の防食電位(D) とする電気防食方法。
【請求項２】
出力波形信号(B) を、直流電源装置(1) の通電用電極(T) に接続した一方の出力端子のラインから得る請求項１記載の電気防食方法。
【請求項３】
出力波形信号(B) を、被防食体(P) が位置する土壌等の電解質(R) 中に配置した複数の照合電極(S) から得る請求項１記載の電気防食方法。
【請求項４】
入力端子に商用電源である交流電源(7) を接続し、一方の出力端子を通電用電極(T) に接続すると共に、他方の出力端子を被防食体(P) に接続した直流電源装置(1) に、前記被防食体(P) 以外の箇所で、前記直流電源装置(1) の出力電流(A) に従って得られる出力波形信号(B) の交流成分(Bb)と、照合電極(S) により測定された前記被防食体(P) の電位信号(C) の交流成分(Cb)とを比較する比較手段(9) と、前記出力波形信号(B) の交流成分(Bb)を前記電位信号(C) の交流成分(Cb)と同値にすべく、前記出力波形信号(B) を調整して演算信号(f) に成形する調整手段(10)と、前記演算信号(f) を前記電位信号(C) から減算する演算手段(11)と、該演算手段(11)の出力を防食電位(D) として表示する表示手段(12)と、から成る電位測定装置(8) を付加した電気防食装置。
【請求項５】
出力波形信号(B) を反転増幅する反転増幅器(13)と、該反転増幅器(13)の出力と、被防食体(P) の測定された電位信号(C) とを加算する加減算器(14)とで比較手段(9) を構成し、前記出力波形信号(B) の出力ライン中に接続された可変抵抗器等の調整器(15)と、前記加減算器(14)の出力を表示する交流電圧計(16)とで調整手段(10)を構成し、前記加減算器(14)で演算手段(11)を構成し、前記加減算器(14)と前記被防食体(P) との間に接続した直流電圧計(17)で表示手段(12)を構成した請求項４記載の電気防食装置。
【請求項６】
出力波形信号(B) を、通電用電極(T) に接続した直流電源装置(1) の一方の出力端子ライン中のシャント抵抗(6) から取り出した請求項４または５記載の電気防食装置。
【請求項７】
出力波形信号(B) を、複数の照合電極(S) から取り出した請求項４または５記載の電気防食装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、土壌等の電解質中に敷設されたパイプ等の被防食体を電気防食するに際して、この被防食体の防食電位を正確に知るようにした電気防食方法および電気防食装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外部電源式の電気防食において、被防食体の防食状態の良否の判断は、通常、被防食体の防食電位に基づいて行うので、被防食体の防食電位を正確に測定することが非常に重要である。
【０００３】
しかし、電気防食中には、防食電流が土壌とか水等の電解質中を流れることにより発生する電圧降下分（以下、この電圧降下分を“オーム降下誤差”と云う）が、測定された被防食体の防食電位に誤差成分として含まれ、特に淡水や土壌等の電気伝導度が小さい電解質中では、このオーム降下誤差が非常に大きくなり、被防食体の防食状態の良否の判断を誤らせる原因となっている。
【０００４】
このオーム降下誤差を小さくして、被防食体の防食電位を正確に測定する手段として、照合電極をできる限り被防食体に接近させて設置する手法が採られていたが、それでも被防食体が敷設された電解質の電気伝導度が非常に小さい場合とか、照合電極付近で大電流が流れている場合には、大きなオーム降下誤差が測定される防食電位に含まれることになる。
【０００５】
この測定される防食電位中のオーム降下誤差を小さくする、もしくは無くす従来の手法としては、第１に、防食電流を一瞬オフにし、この防食電流がオフとなった瞬間の被防食体の電位を測定するインスタントオフ電位測定手段とか、第２に、防食電流に数キロヘルツの交流電流を重ね合わせて、防食電位測定値に含まれる交流成分から、オーム降下誤差を補償する手段とか、第３に、単相全波整流方式を用いた電気防食用直流電源装置に対し、尖塔波検出回路を利用してオーム降下誤差を除去し、被防食体の正確な電位測定を可能とした実公昭６３−１９３２３号公報に開示の手段等がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術の第１のものにあっては、防食電流をオフした後、僅かな時間が経過しても被防食体の電位の復極が進むため、直流電源装置と電位計測機器とが離れている場合や、複数の直流電源装置が設置されていて、被防食体に対する防食電流の全てを同時にオフすることができない場合は、正確なインスタントオフ電位を測定することができず、埋設管のように複数の直流電源装置が装備されている一般的な被防食体には実施することができないと云う問題があった。
【０００７】
また、第２のものにあっては、実施するために、電気防食設備として交流発生器、バンドパスフィルター、補償回路等から構成される複雑で高価を設備が必要となり、設備経費が膨大すると云う問題があった。
【０００８】
さらに、第３のものにあっては、３相整流方式や、出力回路に平滑回路が挿入されている単相全波整流方式の直流電源装置や、相が異なる単相全波整流方式の直流電源装置が複数台設置されている場合には、被防食体に流れる電流が零となることがないので、オーム降下誤差を完全には取り除くことはできないと云う問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく創案されたもので、直流電源装置の出力電流（防食電流）に含まれる交流成分を利用して、被防食体の検出された防食電位から、この防食電位に含まれるオーム降下誤差を除去することを技術的課題とし、もって直流電源装置の整流方式の種類を問題とすることなく、防食電位に含まれるオーム降下誤差を除去して、被防食体の真正な防食電位を正確に測定することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決する本発明の第一の手段は、
入力端子に商用電源である交流電源を接続し、一方の出力端子を通電用電極に接続すると共に、他方の出力端子を被防食体に接続した直流電源装置を使用した外部電源電気防食法に関するものであること、
被防食体以外の箇所で、直流電源装置の防食電流である出力電流に従って得られる出力波形信号を、この出力波形信号に含まれている交流成分が、測定された被防食体の電位信号に含まれている交流成分と同値となるように調整して演算信号に成形すること、
この演算信号を電位信号から減じた値を、被防食体の防食電位とすること、
にある。
【００１１】
出力波形信号は、直流電源装置の通電用電極に接続した一方の出力端子のラインから、または被防食体が位置する土壌等の電解質中に配置した複数の照合電極から得るのが良い。
【００１２】
本発明の第二の手段は、
入力端子に商用電源である交流電源を接続し、一方の出力端子を通電用電極に接続すると共に、他方の出力端子を被防食体に接続した直流電源装置と、電位測定装置とから構成すること、
電位測定装置を、比較手段と、調整手段と、演算手段と、表示手段とから構成すること、
比較手段を、被防食体以外の箇所で、直流電源装置の出力電流に従って得られる出力波形信号の交流成分と、被防食体の測定された電位信号の交流成分とを比較するものとすること、
調整手段を、出力波形信号の交流成分を電位信号の交流成分と同値にすべく、出力波形信号を調整して演算信号に成形するものとすること、
演算手段を、この調整手段で成形された演算信号を電位信号から減算するものとすること、
表示手段を、この演算手段の出力を防食電位として表示するものとすること、
にある。
【００１３】
電位測定装置の比較手段を、出力波形信号を反転増幅する反転増幅器と、この反転増幅器の出力と、被防食体の測定された電位信号とを加算する加減算器とで構成し、調整手段を、出力波形信号の出力ライン中に接続された可変抵抗器等の調整器と、比較手段の加減算器の出力を表示する交流電圧計とで構成し、演算手段を、比較手段の一部である加減算器で構成し、表示手段を、加減算器と被防食体との間に接続した直流電圧計で構成するのが良い。
【００１４】
出力波形信号を、通電用電極に接続した直流電源装置の一方の出力端子ライン中のシャント抵抗から取り出すか、または複数の照合電極から取り出すのが有効である。
【００１５】
【作用】
多くの実測結果および実験結果によると、電気防食装置の直流電源装置の防食電流である出力電流に含まれる交流成分の波形は、被防食体の検出された防食電位である電位信号に含まれる、オーム降下誤差内の交流成分の波形と相似形であることが確認されている。
【００１６】
また、直流電源装置の防食電流である出力電流には、直流成分に数％から数十％の交流成分が含まれており、被防食体の検出された防食電位である電位信号に含まれるオーム降下誤差中の直流成分と交流成分との比率は、出力電流における直流成分と交流成分との比率と同一であることが確認されている。
【００１７】
さらに、被防食体以外の箇所で、直流電源装置の出力電流に従って出力波形信号を得ることにより、得られた出力波形信号は、被防食体の対地電位の影響を全く受けない、その直流成分と交流成分との比率が、出力電流における直流成分と交流成分との比率と全く等しい信号となる。
【００１８】
このため、出力波形信号を、この出力波形信号に含まれている交流成分が、被防食体の測定された電位信号に含まれている交流成分と同値となるように調整して得られた演算信号は、被防食体の測定された電位信号に含まれるオーム降下誤差と全く同じとなる。
【００１９】
それゆえ、この調整して成形した演算信号を被防食体の測定された電位信号から減じることにより、その演算結果は、オーム降下誤差を含まない被防食体の真の防食電位となる。
【００２０】
電位測定装置の比較手段は、出力波形信号の交流成分と、電位信号の交流成分との大きさを比較し、調整手段は、出力波形信号を増減調整して、この出力波形信号から交流成分の大きさが電位信号の交流成分と等しい演算信号を成形し、演算手段は、演算信号を電位信号から減算して防食電位を成形する。
【００２１】
電位信号の交流成分は、この電位信号に含まれているオーム降下誤差の一部であり、かつ電位信号に含まれているオーム降下誤差全体は、出力電流と相似となっているので、出力電流から直接的に得られる出力波形信号を、単に増減調整して成形された演算信号は、出力電流と相似となり、かつその交流成分が電位信号の交流成分と同値であるので、電位信号に含まれているオーム降下誤差と全く同値となる。
【００２２】
それゆえ、演算手段により演算信号を電位信号から減算すると、その結果は、電位信号からオーム降下誤差を除去した、被防食体の真の防食電位となるので、演算手段の出力を表示する表示手段の表示値により、被防食体の真の防食電位を知ることになる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明方法を実施した本発明装置の基本的な構成例を示す、電気的なブロック構成図で、直流電源装置１は、出力回路に平滑回路を備えた単相全波整流方式の構成となっており、一次側端子に単相の交流電源７を接続したトランス２の二次側端子に、平滑回路を内蔵した全波整流型の整流回路３を接続し、整流回路３の出力端子間に出力電圧計４を接続し、整流回路３のプラス側端子を、両端子間に出力電流計５を接続したシャント抵抗６を介して通電用電極Ｔに接続すると共に、マイナス端子を、土壌等の電解質Ｒ中に埋設されたパイプ等の被防食体Ｐに接続して構成されている。
【００２４】
電位測定装置８は、被防食体Ｐの近傍の電解質Ｒ中に埋設された照合電極Ｓから電位信号Ｃを一方の入力端子に入力し、他方の入力端子に出力電流Ａから得られる出力波形信号Ｂを入力する比較手段９と、入力された出力波形信号Ｂを演算信号ｆに成形する調整手段１０と、この演算信号ｆと電位信号Ｃとを入力して、演算信号ｆを電位信号Ｃから減算する演算手段１１と、演算手段１１の演算結果を表示する表示手段１２とから構成されている。
【００２５】
調整手段１０における出力波形信号Ｂを演算信号ｆに成形する手法としては、比較手段９で得た出力波形信号Ｂの交流線分Ｂｂと電位信号Ｃの交流成分Ｃｂとの大きさの比率の逆数を出力波形信号Ｂに掛けるとか、演算手段１１の出力を監視し、この出力中の交流成分を零とするように調整手段１０を調整するとか等の種々の手法が考えられる。
【００２６】
図２は、出力波形信号Ｂを、直流電源装置１のプラス側出力ライン中に設けられたシャント抵抗６から取り出す電位測定装置８の実施例を示すもので、比較手段９は、出力波形信号Ｂを反転増幅する反転増幅器１３と、照合電極Ｓからの電位信号Ｃと反転状態の演算信号ｆとを加算する加減算器１４とから構成され、調整手段１０は、反転増幅器１３の出力端子に接続された可変抵抗器等を使用した調整器１５と、加減算器１４の出力端子と被防食体Ｐとの間に直流分カット用コンデンサ１８を介して接続された交流電圧計１６とから構成され、演算手段１１は、加減算器１４で構成され、そして表示手段１２は、加減算器１４の出力端子と被防食体Ｐとの間に接続された直流電圧計１７で構成されている。
【００２７】
この図２図示実施例において、直流電源装置１の出力電流Ａは、図４に示すように、直流成分Ａａに、数％から数十％の交流成分Ａｂが加わったものとなっており、この出力電流Ａからシャント抵抗６を介して得た出力波形信号Ｂは、図５に示すように、直流成分Ｂａと交流成分Ｂｂとから構成される、出力電流Ａの波形と相似の波形となっており、そして出力電流Ａで防食された被防食体Ｐの照合電極Ｓで検出される電位信号Ｃは、図６に示すように、真の防食電位Ｄに、直流成分Ｃａと交流成分Ｃｂとから構成される、出力電流Ａの波形と相違の波形となったオーム降下誤差ｅが加わったものとなっている。
【００２８】
比較手段９の反転増幅器１３は、入力された出力波形信号Ｂを、この出力波形信号Ｂの交流成分Ｂｂの絶対値が、電位信号Ｃの交流成分Ｃｂよりも大きくなるように反転増幅し、これを調整手段１０の調整器１５を介して演算手段１１を兼ねた加減算器１４に入力して、この加減算器１４で電位信号Ｃと加算（実質的には減算）する。
【００２９】
調整手段１０による出力波形信号Ｂの演算信号ｆへの調整は、加減算器１４の出力の内の交流分を表示する交流電圧計１６の表示を見ながら、この交流電圧計１６の表示が零となるように調整器１５を調整することにより達成される。
【００３０】
このように、交流電圧計１６の表示が零となると云うことは、出力電流Ａに対して共に相似となっている、出力波形信号Ｂから得られた演算信号ｆと電位信号Ｃのオーム降下誤差ｅとが同値となったことを意味しているので、この時の加減算器１４の出力は、被防食体Ｐの真の防食電位Ｄとなり、これを直流電圧計１７で読み取ることにより、被防食体Ｐの防食電位Ｄを知ることができる。
【００３１】
図３は、出力波形信号Ｂを、所定の間隔をおいて設置した同種の照合電極ＳとＳ’から取り出す電位測定装置８の実施例を示すもので、電位測定装置８の内部の電気回路構成および作用は、図２図示実施例と同じである。
【００３２】
両照合電極Ｓ、Ｓ’は同種であるので、同一電解質Ｒ中に設置された両者間の電位差は略零ボルトとなるため、両照合電極Ｓ、Ｓ’間に現れる出力波形信号Ｂは、出力電流Ａの一部が両照合電極Ｓ、Ｓ’間を流れることにより、両照合電極Ｓ、Ｓ’間の電解質Ｒによるオーム降下誤差を示すことになり、それゆえ照合電極ＳとＳ’とから取り出した出力波形信号Ｂは、電位信号Ｃのオーム降下誤差ｅと全くの相似形となる。
【００３３】
図７は、図２に示した本発明実施例を埋設配管である被防食体Ｐに組付けて、出力電流Ａの変化に従った防食電位Ｄの変化の測定結果を示すもので、被防食体Ｐがインスタントオフ電位測定法の適用が可能な条件下にあるので、本発明の実施例の測定結果との比較例とし、インスタントオフ電位測定法による測定結果を示し、照合電極Ｓで得た電位をそのまま防食電位としたのを従来例とした。
【００３４】
なお、出力電流Ａは、直流電源装置１中の出力電流計５の読み値であり、「本発明の実施例」、「従来例」、「比較例」の電位は、照合電極Ｓとして使用した飽和硫酸銅照合電極を基準とした電位である。
【００３５】
図７において、測定Ｎ０．１は、出力電流Ａが零アンペアでの被防食体Ｐの電位、すなわち自然電位であり、オーム降下誤差の発生はないので、各例における防食電位は同値である。
【００３６】
測定ＮＯ．２以降は、出力電流Ａを流した状態での防食電位で、各例共に、出力電流Ａが増大するに従って分極が進むが、「従来例」では、出力電流Ａが増大するほど、オーム降下誤差ｅが大きくなるので、出力電流Ａが増大するほどに、「本発明の実施例」および「比較例」との差が大きくなっている。
【００３７】
これに対して、「本発明の実施例」では、出力電流Ａが増大しても、オーム降下誤差ｅが含まれないので、「比較例」と殆ど差がなく、略等しくなっている。なお、「本発明の実施例」と「比較例」との測定結果の微差は、インスタントオフ電位測定法における被防食体Ｐに発生する「復極」や測定誤差によるものと思われる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
照合電極で検出された被防食体の電位に含まれるオーム降下誤差が、直流電源装置の出力電流（防食電流）に比例すること、オーム降下誤差に含まれる交流成分が、出力電流に含まれる交流成分と相似であると云う事実に基づいて、出力電流に含まれる交流成分を利用して、出力電流からオーム降下誤差と等しい信号を作成し、この信号を照合電極で検出された電位信号から減算した結果を被防食体の防食電位とするので、得られる防食電位はオーム降下誤差を含まないものとなり、もって被防食体の正確な防食電位を得ることができる。
【００３９】
被防食体の防食電位の正確な測定を、電気防食装置を停止させることなく、稼働させたままの状態で達成できると共に、電気防食装置の直流電源の整流方式の種類に関わりなく達成できるので、任意な必要時に、被防食体の正確な防食電位を、速やかにかつきわめて簡単に知ることができる。
【００４０】
被防食体の防食電位の測定は、被防食体以外の箇所で、直流電源装置の出力電流に従って得られる出力波形信号を、照合電極から得られる電位信号から減算するだけであるので、特別な交流発生器とかバンドパスフィルターとか補償回路等の複雑な機構を必要とせず、簡単な構成の回路を付加するだけで実施ができるので、既設および新設を問わず、その実施が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の基本的な回路構成を一実施例を示す、ブロック電気回路図。
【図２】本発明装置の具体的な回路構成の一実施例を示す、電気回路図。
【図３】本発明装置の具体的な回路構成の他の実施例を示す、電気回路図。
【図４】直流電源装置の出力電流を示す、電流波形図。
【図５】図４の出力電流から得られた出力波形信号を示す、電位波形図。
【図６】照合電極で検出された被防食体の電位信号を示す、電位波形図。
【図７】被防食体の防食電位の実測比較結果を示す、比較図。
【符号の説明】
１  ；  直流電源装置
２  ；  トランス
３  ；  整流回路
４  ；  出力電圧計
５  ；  出力電流計
６  ；  シャント抵抗
７  ；  交流電源
８  ；  電位測定装置
９  ；  比較手段
１０；  調整手段
１１；  演算手段
１２；  表示手段
１３；  反転増幅器
１４；  加減算器
１５；  調整器
１６；  交流電圧計
１７；  直流電圧計
１８；  直流分カット用コンデンサ
Ｐ  ；  被防食体
Ｔ  ；  通電用電極
Ｓ  ；  照合電極
Ｒ  ；  電解質
Ａ  ；  出力電流
Ａａ；  直流成分
Ａｂ；  交流成分
Ｂ  ；  出力波形信号
Ｂａ；  直流成分
Ｂｂ；  交流成分
Ｃ  ；  電位信号
Ｃａ；  直流成分
Ｃｂ；  交流成分
Ｄ  ；  防食電位
ｅ  ；  オーム降下誤差
ｆ  ；  演算信号
【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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【図７】
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