JPH0931675A

JPH0931675A - 複合増圧方式流電陽極による電気防食法およびそのための装置

Info

Publication number: JPH0931675A
Application number: JP7200252A
Authority: JP
Inventors: Hiroji Nakauchi; 博二中内
Original assignee: NAKABOOTEC KK
Current assignee: NAKABOOTEC KK
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】流電陽極方式のカソード防食において、環境
抵抗が高くて既存の流電陽極では防食電流の駆動力であ
る有効電位差が不足のとき、有効電位差を増大して被防
食体の完全防食を可能ならしめる複合増圧流電陽極方式
による電気防食法をおよびそのための装置を提供する。【解決手段】流電陽極方式のカソード防食において、
流電陽極と対象被防食体との間の環境抵抗が大きくて防
食電流が不足する場合、該被防食体の近傍で現に電気防
食適用中の金属製施設の環境中に付設された補助陰極ま
たは補助流電陽極のいずれかと該金属製施設との間に発
生する電圧を、スイッチング方式のＤＣ・ＤＣコンバー
タに入力し、昇圧または減圧して得られる任意の値の出
力電圧を、該金属製施設と連続または非連続の該被防食
体と該流電陽極との間に与え、該流電陽極の有効電位差
を増大し、防食電流を増加させて被防食体を完全防食す
ることを特徴とする複合増圧方式流電陽極による電気防
食法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現にカソード防食され
ている金属製施設に補助陰極または補助流電陽極を付設
し、該施設と該付設補助電極との間に発生する電圧を増
減圧して得られた任意の値の電圧を隣接する構造物の電
気防食用電源として利用する複合増圧方式の流電陽極に
よる電気防食法およびそのための装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電気防食法は、海水中、河川水中や地中
等に設置された金属構造物や埋設管、あるいはコンクリ
ート構造物中の鉄筋、さらに工業用水や有機、無機の液
体に接する化学装置等の腐食を防止する方法として利用
され、港湾、橋梁等のインフラストラクチャや各分野の
産業での防食に多大の効果を上げている。

【０００３】電気防食法の適用形態の一つとして、マグ
ネシウム、アルミニウムまたは亜鉛あるいはこれらのそ
れぞれの合金等の卑電位の流電陽極と、それより貴な電
位を有する対象被防食体との電位差（有効電位差）を駆
動力として、流電陽極から被防食体に防食電流を供給し
ている。そして、この流電陽極方式は、施工工事と保守
が容易なことと故障の起こりにくさから、現在では外部
電源方式に代わって広く適用されるようになり、特に海
水中の施設への適用は１００％といってよい。外部電源
方式では不溶性陽極を用いるので、塩素や酸素等の強酸
化性のガスが発生しケーブルが損傷されることが多い。
さらに不測の停電で無防食になる等、保守の面倒さや信
頼性に問題があるが、高電圧を要する埋設管の防食等に
適用されている。

【０００４】しかし、流電陽極の種類により固有の陽極
電位が決まっているため、それに基づく防食能に限界が
ある。流電陽極の陽極電位の代表的な値は、亜鉛系、ア
ルミニウム系およびマグネシウム系の陽極では、それぞ
れ−１．０Ｖ、−１．１Ｖおよび−１．５Ｖ（電位は飽
和甘汞電極基準、以下同様）とされており、一方、被防
食体が鉄鋼構造物の場合の防食電位は−０．８Ｖである
ので、上記流電陽極についての防食電流の駆動力となる
有効電位差はそれぞれ０．２Ｖ、０．３Ｖおよび０．７
Ｖとなる。環境の抵抗が海水のように低いときには、こ
れらの有効電位差で十分の防食電流が流せるのでいずれ
の陽極も使用可能である。しかし、汽水や淡水あるいは
土壌のように環境の比抵抗が数百〜数千Ωｃｍあるいは
それ以上にも及ぶ場合の閘門、送水管路や埋設管等の防
食では、陽極電位の最も卑なマグネシウム陽極を用いて
も有効電位差が不足で、十分な防食電流を確保すること
ができないことが多い。しかも、電流分布が局所化する
ので、多数の陽極の配置を必要とする。

【０００５】港湾施設には、岸壁や桟橋等の鉄筋コンク
リート構造物が多くあるが、常に海水の飛沫を浴びコン
クリート内の塩化物濃度の上昇による鉄筋の腐食、いわ
ゆる塩害が生じる。融雪塩の多用による橋梁床板や海砂
使用の建造物等にも塩害が生じるが、この際の鉄筋腐食
の防止にカソード防食法が有効であることはよく知ら
れ、塩害の発生したコンクリート構造物の補修後、再度
の腐食発生を防止するため、あるいは新設時や供用早期
から塩害の予防のためカソード防食法が適用されるよう
になってきている。この際、通常のポルトランドセメン
トであれば、コンクリートの電気抵抗があまり高くない
ので、亜鉛系陽極を用いて亜鉛、鉄筋間の約０．６Ｖの
電位差で防食効果を上げることができる。しかし、最近
は防食性のよいセメントが用いられるようになり、特に
有機質のポリマーセメント等が使用されると、コンクリ
ートの抵抗が著しく大きくなるので、この高環境抵抗に
対し亜鉛系陽極では有効電位差が不足で不十分な防食電
流しか流せない。陽極電位の卑なアルミニウム系やマグ
ネシウム系陽極では薄板状の製品が入手し難い。このよ
うな使用環境の抵抗の増大に対処するため、より卑電位
の流電陽極が要望されたにも拘らず、現在まで期待され
た陽極は見い出されていない。

【０００６】より卑電位への陽極への変更でも問題が解
決しないとき、外部電源を利用する方法がある。すなわ
ち、通常の流電陽極法では直結されている陽極、被防食
体との接続を切り、この間に整流電源または電池を接続
して必要な電圧（極性は陽極側がプラス）を加えると、
被防食体から見てその電圧分だけ流電陽極の電位が見掛
け上卑方向に移行するので、有効電位差が増大する。

【０００７】しかし、この電圧源が一次電池では長期間
の寿命は望めず、また非常に高価と二次電池では、充電
や電解液の補充等の面倒な保守が必要である。また商用
交流による整流電源には不測の停電があり、無防食の監
視が必要となる。従って、メンテナンスフリーの無停電
電源の出現が望まれている。

【０００８】桟橋や港湾施設等の近傍には、鋼矢板や鋼
管杭等、電気防食が適用されている鋼構造物の施設があ
る。これらの施設は−０．８Ｖ程度の防食電位に維持さ
れているので、その施設の近傍の環境中に貴な電位で酸
素還元反応が進行する不動態金属、例えば銅、銅合金、
ステンレス鋼、チタン、チタン合金や導電性塗膜あるい
は炭素質物質等を補助陰極として浸漬すると、これらは
鋼構造物に対し陰極となって−０．５Ｖ程度の分極電位
で電流が取り出せるので、鋼構造物との間で約０．３Ｖ
の電圧が取り出せることとなる。チタン、タンタル、ニ
オブや銅等の耐食性金属を用いて得られるこの０．３Ｖ
の電圧を、そのまま上記鋼構造物の大気環境に接する部
分の防食に利用する電気防食法は既に提案されているが
（特公平３−７７２８０号公報）、０．３Ｖでは、例え
ばコンクリート鉄筋の電気防食には不足であり、さらに
大きな電圧の獲得が望まれている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の課題を解決し、流電陽極方式のカソード防食にお
いて、環境抵抗が高くて既存の流電陽極では防食電流の
駆動力である有効電位差が不足のとき、有効電位差を増
大して被防食体の完全防食を可能ならしめる複合増圧方
式流電陽極による電気防食法およびそのための装置を提
供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、カソード防食
対象の被防食体の環境抵抗が高くて、既存の電流電極で
は有効電位差が不足して十分な防食電流を流すことがで
きないとき、被防食体の近くで現に電気防食が適用中の
金属製施設に補助電極を付設し、この両者間に発生する
電極を利用して、前記の流電電極の有効電位差を増大さ
せ、高い環境抵抗に打ち勝って必要な防食電流を供給し
完全防食を達成させるものである。

【００１１】例えば、港湾桟橋等の海洋沿岸のコンクリ
ート施設の鉄筋に対す流電電極方式のカソード防食法に
おいて、高抵抗のポリマーセメントが使用されているた
め、環境抵抗が高くて現用の亜鉛系流電陽極では有効電
位差が不足し、必要な防食電流が流せないとき、不足す
る電圧を防食対象の近傍において現に電気防食が適用中
の鋼矢板や鋼管杭等の鋼製施設に、既述のような例えば
銅、銅合金、ステンレス鋼、チタン、チタン合金や導電
性塗膜あるいは炭素質物質等の補助陰極を付設するか、
あるいは亜鉛系、アルミニウム系またはマグネシウム系
の補助流電陽極を付設し、補助陰極または補助流電陽極
と該金属製施設間に発生する電圧をＤＣ・ＤＣコンバー
タで昇圧または減圧して任意の値の直流電圧を得て、こ
れを流電陽極、鉄筋間に与え、この電圧分だけ流電陽極
の有効電位差を増大させ、高環境抵抗に打ち勝って必要
な防食電流を供給できるようにし、あるいは停電の恐れ
がない外部電源用電源として防食電流を供給させようと
いうものである。

【００１２】既存または新設の電気防食適用施設が海水
中の鋼矢板や鋼管杭等の時、前述の材料の補助陰極では
約０．３Ｖ（電圧は大地に接地する鋼構造物を基準とす
る）で０．１Ａ／ｍ²程度の発生電流が取り出せる。し
かし、補助流電陽極を付設するときは、陽極電流密度は
１Ａ／ｍ²以上取り出せるので、補助陰極よりはるかに
小型の電極となり、付設が容易となる。しかも、マグネ
シウム系陽極を用いれば−０．７Ｖ程度の電圧が得ら
れ、補助陰極の約２．５倍の電圧が得られるが、極性は
マイナスである。この電圧を防食に利用するコンクリー
ト鉄筋やその他の防食対象は殆ど接地しているので、電
圧の極性を逆にするかあるいは電圧発生源の施設から絶
縁した電圧として電圧相互の短絡を防止する必要があ
る。従って、現状では補助陰極から取り出す０．３Ｖの
電圧しか利用することができず、さらに大きな電圧が利
用できることが望まれている。

【００１３】本発明者は、補助陰極からの電圧を大きく
増幅し、また補助流電陽極の電圧の極性を反転して利用
できるようにするため、ＤＣ・ＤＣコンバータを低入力
電圧用に改造して利用することにより、上記の課題を解
決し、目的の被防食体に隣接する電気防食適用の他施設
を利用して該被防食体を完全防食する電気防食法を確立
した。

【００１４】ＤＣ・ＤＣコンバータは直流入力電圧を高
周波スイッチング回路で交流に変換後、昇圧または減圧
してから整流、平滑して任意の大きさ、任意の極性のし
かも入力回路（入力電圧）から絶縁することもできる定
電圧の直流出力電圧を取り出し得る電力変換器で、８０
％程度の変換効率が得られる。従って、隣接電気防食施
設と補助電極間で発生する電圧をこのＤＣ・ＤＣコンバ
ータで変換することにより、補助陰極、補助流電陽極の
いずれの電極を使用する場合でも、目的施設での流電陽
極の有効電位差の増大や外部電源方式の電源としても利
用できる。

【００１５】しかし、ＤＣ・ＤＣコンバータは通常、入
力を電源として全回路が作動するように設計されている
ので、低入力電圧では作動しない。現在、変換可能な最
低入力電圧は一般に１Ｖ前後で、０．３Ｖもの低電圧を
変換できるものは見当たらない。本発明者はＤＣ・ＤＣ
コンバータを低入力用とするため、入力のスイッチ回路
とそれの駆動回路を分離し、駆動回路は十分な作動電圧
のバックアップニ次電池で正常に作動させ、低い入力電
圧は低入力抵抗のスイッチ回路で確実かつ効率よく変
換、変圧させ、一方、同時に別個の小ＤＣ・ＤＣコンバ
ータ（これの駆動回路も該二次電池で作動する）で低電
圧入力を昇圧して該二次電池を充電することにより、連
続的に０．３Ｖ程度もの低電圧の変換を可能にする改良
ＤＣ・ＤＣコンバータを設計、開発した。

【００１６】本発明者は、電気防食適用中の金属製施設
（主に鋼構造物）と既述の金属等の補助陰極あるいは補
助流電陽極とを組み合わせた施設（以下、これを電防施
設電池という）から取り出せる−０．７〜＋０．３Ｖの
低電圧を上記の改良ＤＣ・ＤＣコンバータ装置（以下、
ここではコンバータと略称する）を用いて昇圧し、その
電圧を利用して他施設の流電陽極の有効電位差の増圧を
可能とし、高環境抵抗に拘らず、高抵抗コンクリート構
造物の鉄筋の完全防食ができることを確認した。

【００１７】すなわち、本発明は、流電陽極方式のカソ
ード防食において、流電陽極と対象被防食体との間の環
境抵抗が大きくて防食電流が不足する場合、該被防食体
の近傍で現に電気防食適用中の金属製施設の環境中に付
設された補助陰極または補助流電陽極のいずれかと該金
属製施設との間に発生する電圧を、スイッチング方式の
ＤＣ・ＤＣコンバータに入力し、昇圧または減圧して得
られる任意の値の出力電圧を、該金属製施設と連続また
は非連続の該被防食体と該流電陽極との間に与え、該流
電陽極の有効電位差を増大し、防食電流を増加させて被
防食体を完全防食することを特徴とする複合増圧方式流
電陽極による電気防食法にある。

【００１８】また、本発明は、前記ＤＣ・ＤＣコンバー
タが、電圧変換部と電源構成部よりなり、該両部にある
スイッチングトランジスタの駆動部を作動させる二次電
池を有し、該電源構成部において入力直流電圧を交流に
変換後、昇圧、整流して該二次電池を充電することによ
り、該電圧変換部を安定に連続作動させ、該二次電池電
圧より低い入力直流電圧を該電圧変換部で交流に変換
後、昇圧または減圧された任意の値であって、かつ入力
回路から絶縁されまたは入力回路に接続された直流電圧
として連続的に出力することを特徴とする電圧変換用ス
イッチング方式ＤＣ・ＤＣコンバータにある。

【００１９】以下、図面に基づき本発明を詳述する。図
１は、本発明に係る電防施設電池の電圧の変換による流
電陽極有効電位差の増圧法を利用した、カソード防食法
の原理を示す回路図である。

【００２０】電防施設電池１は補助陰極２（または補助
流電陽極２′）と電気防食適用中の施設３とから構成さ
れ、環境４中に設置される。５は施設３を電気防食する
ための流電陽極である。補助陰極２は、銅、銅合金、ス
テンレス鋼、チタン、チタン合金等の金属や導電性塗膜
あるいは炭素質物質から選択される貴電位で溶存酸素還
元能を有する電子伝導体である。また補助流電陽極２′
は、亜鉛、アルミニウムまたはマグネシウムあるいはこ
れらを基体金属とするぞれぞれの合金から選択された流
電陽極であるが、電防施設電池１の発生電圧の面から、
マグネシウム系流電陽極が好ましい。電気防食適用中の
施設３は、主に鋼矢板、鋼管杭、閘門、送水間や埋設管
等の鋼構造施設が多い。環境４は、海水、汽水または淡
水あるいは土壌等の電解質性媒質であって、導電性と溶
存酸素濃度の大きい海水が最も好ましいが、汽水、淡
水、土壌も発生電流、起電力で海水に及ばないものの、
電防施設電池１の設置環境になり得る。海水中でのこの
電防施設電池１の出力電圧は、付設電極（２または
２′）の種類で異なるが、通常−０．７Ｖ〜＋０．３Ｖ
程度である。また施設３の電気防食用陽極５には、通
常、アルミニウム系流電陽極がよく用いられる。

【００２１】６は、電防施設電池１で発生した電圧を適
切な値の出力電圧になるように昇圧または減圧して一定
の値に自動調節するとともに、出力電圧を入力から絶縁
することのできる機能も有するコンバータ）で、電圧変
換部１１〜１７と電源構成部２１〜２７から構成され
る。

【００２２】コンバータには種々の方式があるが、フラ
イバックトランス方式が回路構成も簡単であるので、小
型の防食用電源としては好ましく、電圧変換部にはこの
方式を、電源構成部にはインダクタンスコイルを用いる
フォワード方式が適当である。

【００２３】電防施設電池１の発生電圧は、入力導線３
１、３２でコンバータ６に入力され、入力電圧は電圧変
換部のフライバックトランス１１と低オン抵抗のスイッ
チングトランジスタ１２の直列回路に加えられる。スイ
ッチングトランジスタ１２は、パルス幅制御方式の高周
波発振器で構成される駆動部１３の交流により駆動され
てオン・オフを繰り返し、フライバックトランス１１の
二次側に交流電圧を発生し、これが整流部１４・平滑部
１５により直流化されて、入力電圧に比して通常は昇
圧、時には減圧された出力電圧となる。この出力電圧は
抵抗１６で分割され、その一部の電圧はカプラー１７を
経て駆動部１３にフィードバックされ、発振回路のパル
ス幅変調による周波数変化で出力電圧が一定になるよう
に制御する。カプラーは、出力電圧を入力回路から絶縁
しながらフィードバック電圧を駆動部に伝送するために
設けた。

【００２４】また、駆動部１３の電源は１．５Ｖ〜数Ｖ
以上必要で、これは電源構成部のバックアップ二次電池
２７から供給される。一方、該二次電池２７は、電防施
設電池１からの低電圧入力を小容量のフォワード方式の
コンバータで昇圧した電圧で充電される。そのため、イ
ンダクタンスコイル２１と直列のスイッチングトランジ
スタ２２は、駆動部２３からの高周波交流で入力電圧を
スイッチし、出力交流はダイオード２４とコンデンサ２
５で平滑な直流となり、フィードバック抵抗２６の設定
で二次電池２７の充電に必要な電圧に制御される。

【００２５】コンバータ６の入力回路の低インピーダン
ス側（コモン）は、インピーダンスの関係で補助電極２
または２′に接続されることは好ましくなく、接地され
ている施設３に常に入力導線３２で接続されている必要
がある。よって、敷設した電極が補助陰極２の時は入力
導線３１には正の電圧が、補助流電陽極２′が使用され
るときは負の電圧が印加される。コンバータ６は単極性
であるので、入力電圧の極性により回路を変更する必要
がある。図１は、補助陰極２を付設したときの正電圧用
のもので、この場合スイッチ回路のトランジスタには、
Ｎ型バイポーラ型かＮチャンネル電界効果型のものが用
いられ、駆動部１３および２３はプラス電圧の二次電池
で作動する。一方、補助流電陽極２′が付設されるとき
は、入力電圧は−０．２Ｖ（亜鉛系陽極）〜−０．７Ｖ
（マグネシウム系陽極）となるので、スイッチングトラ
ンジスタはＰ型バイポーラ型かＰチャンネル電界効果型
に変更すると同時に、駆動部１３および２３ならびに二
次電池２７は、マイナス電圧で作動するものに直す必要
がある。また、ダイオード３４とコンデンサ３５も負電
圧出力とする。なお、補助陰極２を用いるときは、コン
バータの入出力は共に同極性であるため、入力と出力は
絶縁される必要はなく、電圧変換部にはフォワード方式
のスイッチ回路を用いてもよい。

【００２６】コンバータ６は電力変換器であり、入力電
圧を昇圧すると、その昇圧割合に反比例して出力電流が
減少するので、昇圧した出力電圧を必要とするときは、
電圧発生系は十分な電力を供給できる電流容量を有する
ことが必要となる。

【００２７】このように、コンバータの改良により低入
力電圧を効率よく数Ｖ以上までも昇圧することができる
ので、この電圧で外部電源方式のカソード防食も可能で
あり、例えば、鋼矢板等の飛沫帯防食等のための、停電
の恐れのないメンテナンスフリーの電源ともなし得る。

【００２８】電防施設電池１で電流発生を続けている
と、よく知られていることであるが、補助陰極２の表面
に石灰質スケールが生成固着するので、補助陰極２の発
生電流が低下し必要な電流が確保できなくなる。特に海
水中ではこのスケール生成が著しく、汽水や淡水中でも
Ｃａ²⁺およびＭｇ²⁺の濃度に準じ、同様の発生電流の逓
減を生じる。そこで、補助陰極２表面でのスケールの析
出を防止し、正極の発生電流の低下防止と寿命の延伸を
図るため、本発明者は、ある種の吸水性高分子と接触す
る海水が、Ｃｌ^-、ＳＯ^2- ₄等のアニオンの濃度には何
等の変化もなかったが、Ｃａ²⁺およびＭｇ²⁺ならびにＮ
ａ⁺等のカチオンの濃度は１０〜２５％も減少するとい
う実験結果を得た。そこで、この吸水性高分子のイオン
選択性を利用して、アルカリ土類金属イオンの濃度を下
げてスケールの析出を減少させるべく、本発明において
は、この種のイオン選択性物質で補助陰極２表面を被覆
することも特徴としている。

【００２９】補助陰極２の電位や発生電流量は環境４の
溶存酸素量や補助陰極２での電流密度により異なる。海
水中での陰極の通常の使用電流密度は０．１Ａ／ｍ²程
度で、アンペアオーダーの発生電流を得るためにはかな
り大型の陰極の設置が必要である。そこで本発明では、
小型で表面積の大きい補助陰極として、粒状活性炭を用
いて表面積を拡大した炭素質充填体電極により、電圧発
生系の電流容量と起電力の増大を図ることも特徴として
いる。なお、上記充填体電極は、環境４中に全没する
か、または一部を大気中に露出させても良い。

【００３０】

【作用】環境抵抗の高い汽水、淡水または土壌或はコン
クリート中の金属構造物のカソード防食において、防食
対象の金属構造物に隣接する電気防食適用施設に貴電位
金属等の補助陰極または補助流電陽極のいずれかに設置
し、施設、補助電極間に発生する電圧を低入力用に改良
したＤＣ・ＤＣコンバータにより変圧して金属構造物と
流電陽極との間に加え、その電圧分だけ流電陽極の電位
を見掛け上卑にして現用の流電陽極の不足する有効電位
差を増大させ、高い環境抵抗に対抗して既存の流電陽極
での完全防食を可能ならしめる。

【００３１】

【実施例】次に、実施例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。実施例高抵抗コンクリートで作られているため、亜鉛合金流電
陽極を用いても鉄筋を完全防食できなかったコンクリー
ト梁を試験体として、図１に示すように、アルミニウム
合金陽極５で電気防食されている海水中の鋼矢板３を電
防施設電池１の負極とし、補助陰極２としてのステンレ
ス鋼板を正極とする電防施設電池１を海水中で構成し、
発生電圧をコンバータ６で昇圧して、亜鉛合金陽極４４
の有効電位差の増圧を図った。

【００３２】補助陰極２には、ステンレス鋼板（表面
積：２ｍ²）を５枚と、後述の充填体電極２本を用い、
電気防食適用の鋼矢板岸壁に対向させた。ステンレス鋼
板の４枚の表面は、吸水性高分子『アクアリックＣＳ』
を耐水紙に薄く展開したシート状のアニオン選択性膜
（日本触媒化学工業社製）で覆い、１枚は比較のため裸
で用いた。この膜は、ポリアクリル酸塩系の吸水性高分
子であるが、本発明者は、前述のように、この高分子に
海水中でアルカリ土類金属イオンを吸着する性質を認
め、この高分子はカルシウムイオンやマグネシウムイオ
ン等を通過させないアニオン選択性のある、しかも電気
抵抗の低い隔膜となることを実験により確認したもので
ある。

【００３３】次に、小型補助陰極としての、粒状活性炭
で表面積を拡大した充填体電極の効果を評価するため、
炭素棒（１ｃｍφ×１００ｃｍ）を中心電極とし、これ
を布製袋（７ｃｍφ×１００ｃｍ）に収め、その間隙に
３〜７ｍｍの粒状活性炭を密に充填して袋の両端を閉
じ、その２本を補助陰極とする試験を行った。この充填
体電極の見掛けの表面積の総計は０．４ｍ²である。し
かし、この電極の実効表面積は、充填物質の粒径や充填
密度で異なるが、同じ見掛け表面積の平滑電極の１５倍
程度あることが、カソード分極曲線の測定から評価され
ている。なお、この際、各補助電極の個々の分担電流が
計測できるようにした。

【００３４】また、コンクリート梁のカソード防食試験
体は、高抵抗のポリマーセメント製のＲＣコンクリート
梁４１で、鉄筋４２は相互に導通を確認しながら通常の
密度で配筋した。コンクリート表面には、ベントナイ
ト、石膏および硫酸ナトリウムが６：３：１の割合の混
合物を水で練った半固体状のバックフィル４３を１０ｍ
ｍ厚みに塗布し、その上に亜鉛合金陽極板４４（０．２
×１００×１００ｃｍ）を１０枚載せた。各陽極は、電
流の均等配分のため、分配器４５を経由して導線５１で
コンバータ６の出力の正端子に接続され、一方、コンバ
ータ６の負端子は導線５２で鉄筋に接続した。なお分配
器４５は、各陽極への電流均等配分のための定電流性を
有する素子であり、５Ωの抵抗、トランジスタのベース
・エミッタ間の電圧を可変抵抗で調節する簡単な定電流
装置、トランジスタのベース電圧を演算増器で調節する
精密な定電流装置等を用いて、電流分配の安定性も試験
した。

【００３５】防食試験は、このコンクリートで十分な防
食電流を得るためには１．７Ｖ以上の有効電位差（外部
加電圧：１．１Ｖ）が必要なことが別個の試験で判明し
ているので、コンバータ６の出力電圧は１．３Ｖに設定
した。完全防食の判定は、通電試験の途中で一時電流を
切り、４時間後までに鉄筋の電位に１００ｍＶ以上の復
極が認められることを基準とした。

【００３６】通電試験の開始直後から、各陽極の通過電
流は１３〜１４ｍＡの範囲にあり、６か月の試験期間
中、毎週１回復極試験を行ったが、常に１０２〜１１０
ｍＶの復極値が得られ、完全防食されていることが分か
った。よって、本発明の流電陽極有効電位差増圧法は、
効果的に働いていることが明らかとなった。

【００３７】試験期間中、電防施設電池１の発生電圧は
大体０．３Ｖを維持し、全発生電流は８００ｍＡ程度で
あった。また各電極の分担電流は、ステンレス鋼板では
ほぼ１１０ｍＡ／枚であったが、充填体電極では２３０
ｍＡ程度の発生電流が認められた。よって、充填体電極
は実効表面積が広く、電流容量が大きいことが分かっ
た。

【００３８】また、３か月目と６か月目にステンレス鋼
板電極を海水から引き上げ、石灰質スケールの付着状況
を調べたところ、アニオン選択性膜を貼らなかったステ
ンレス鋼面にはスケールの析出が認められ、試験時間の
経過とともにその析出量は増加した。これに対し、アニ
オン選択性膜の下のステンレス鋼面ではスケールの析出
は殆ど認められなかった。

【００３９】次に、補助流電陽極２′としてマグネシウ
ム合金陽極（表面積：０．５ｍ²）を２本設置し、Ｐ型
コンバータ６で変換して、同じくコンクリート梁試験体
の防食試験を行った。その結果、６か月試験で鉄筋の１
００ｍＶ復極は確保され、完全防食が確認された。この
間、電防施設電池１の発生電流の平均値は４５０ｍＡ
で、発生電圧は０．５５Ｖ程度であった。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、高抵抗環境中の被
防食体に隣接する電気防食適用施設に補助陰極または補
助流電陽極を設置し、発生電圧をＤＣ・ＤＣコンバータ
で変圧するのみで、長寿命でメンテナンスフリーの安価
な無停電電源が得られ、簡単に流電陽極の有効電位差を
増大することができる。よって、既存の流電陽極では有
効電位差の不足で防食できない高抵抗環境中の該被防食
体の完全防食が可能となる。さらに数Ｖの電圧を得て、
外部電源方式の電気防食法の電源としても利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電防施設電池電圧による流電陽
極有効電位差の増圧法の原理回路図。

【符号の説明】

１：電防施設電池、２：補助陰極、２′：補助流電陽
極、３：電防適用施設、４：環境、５：電防適用施設防
食用流電陽極、６：低入力用ＤＣ・ＤＣコンバータ、１
１：フライバックトランス、１２：スイッチングトラン
ジスタ、１３：駆動部、１４：整流部、１５：平滑部、
１６：フィードバック電圧設定部、１７：カプラー、２
１：インダクタンスコイル、２２：スイッチングトラン
ジスタ、２３：駆動部、２４：ダイオード、２５：コン
デンサ、２６：フィードバック電圧設定部、２７：バッ
クアップ二次電池、３１：入力導線、３２：入力導線、
４１：コンクリート構造物、４２：鉄筋、４３：バック
フィル、４４：亜鉛合金陽極、４５：分配器、５１：コ
ンバータ出力プラス導線、５２：コンバータ出力マイナ
ス導線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流電陽極方式のカソード防食において、
流電陽極と対象被防食体との間の環境抵抗が大きくて防
食電流が不足する場合、該被防食体の近傍で現に電気防
食適用中の金属製施設の環境中に付設された補助陰極ま
たは補助流電陽極のいずれかと該金属製施設との間に発
生する電圧を、スイッチング方式のＤＣ・ＤＣコンバー
タに入力し、昇圧または減圧して得られる任意の値の出
力電圧を、該金属製施設と連続または非連続の該被防食
体と該流電陽極との間に与え、該流電陽極の有効電位差
を増大し、防食電流を増加させて被防食体を完全防食す
ることを特徴とする複合増圧方式流電陽極による電気防
食法。
【請求項２】前記補助陰極が銅、銅合金、ステンレス
鋼、チタン、チタン合金あるいは導電性塗膜や炭素質物
質から選択され、前記補助流電陽極が亜鉛、アルミニウ
ム、マグネシウムあるいはこれらを基体金属とするそれ
ぞれの合金から選択される請求項１に記載の電気防食
法。
【請求項３】前記補助陰極の表面をイオン選択性物質
で被覆することを特徴とする請求項１または２に記載の
電気防食法。
【請求項４】前記補助陰極が不溶性中心電極の周囲に
粒状炭素質物質を詰めた充填体電極であり、該充填体電
極を前記環境中に全没するかまたは一部を大気中に露出
させる請求項１または２に記載の電気防食法。
【請求項５】前記被防食体が鉄筋コンクリート中の鉄
筋である請求項１〜４のいずれかに記載の電気防食法。
【請求項６】前記ＤＣ・ＤＣコンバータが、電圧変換
部と電源構成部よりなり、該両部にあるスイッチングト
ランジスタの駆動部を作動させる二次電池を有し、該電
源構成部において入力直流電圧を交流に変換後、昇圧、
整流して該二次電池を充電することにより、該電圧変換
部を安定に連続作動させ、該二次電池電圧より低い入力
直流電圧を該電圧変換部で交流に変換後、昇圧または減
圧された任意の値であって、かつ入力回路から絶縁され
または入力回路に接続された直流電圧として連続的に出
力することを特徴とする電圧変換用スイッチング方式Ｄ
Ｃ・ＤＣコンバータ。