JPH11140841A

JPH11140841A - 防汚用亜鉛電極装置

Info

Publication number: JPH11140841A
Application number: JP32062797A
Authority: JP
Inventors: Tadahiko Oba; 忠彦大庭; Morihiko Kuwa; 守彦桑; Nobuto Nakaya; 伸人仲谷; Hidetomo Usui; 英智臼井
Original assignee: Nakabohtec Corrosion Protecting Co Ltd
Current assignee: Nakabohtec Corrosion Protecting Co Ltd
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】海水と接するコンクリート構造物の壁面を防
汚効果を有する金属で覆い、被覆金属の表面への海生生
物の付着を抑制する方法において、毒性の低いイオンを
生成する防汚金属を被覆金属とし、防汚金属の表面の活
性を外部の電源装置を用いることなく長期にわたって維
持させる電極装置を提供する。【解決手段】コンクリート構造物の海水と接する壁面
に付着する海生生物の着生を抑制又は防止する装置であ
って、該壁面に取付けた亜鉛又は亜鉛合金からなる板状
材と、コンクリート構造物のコンクリート内又は別個の
コンクリート内に敷設し亜鉛又は亜鉛合金よりも貴な電
位を有する導電材とを電気的に接続した電池からなる防
汚用亜鉛電極装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海水と接するコン
クリート構造物の壁面に付着する海生生物の着生を抑制
又は防止（以下、「防汚」と称することもある）する装
置に関する。詳しくは、コンクリート製冷却用海水取入
れ取水路の海水と接する壁面に、亜鉛又は亜鉛合金の板
状材を取付け、該金属材の表面に海生生物の着生を抑制
又は防止させるための効率的な防汚用亜鉛電極装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】海水と接するコンクリート構造物、特に
発電所の各種プラントの冷却用水を海水から取入れてい
る取水路に於いては、その壁面に海生生物が付着して、
流路の断面積を減少させ流動抵抗の増大によるポンプ吐
出量の低下、熱交換器の伝熱性能の低下やプラント構成
材の腐食現象を促進する等種々のトラブルの要因となっ
ている。それゆえ、定期的に水路の使用を停止して該水
路壁に付着した海生生物を機械的に掻き落とし、系外に
排除しなくてはならない。この処理には、多大の労力と
時間を必要とし、作業環境の悪さや除去した海生物の処
分、加えてこの間の取水不可能による稼動ロス等の問題
もある。

【０００３】近年、コンクリート取水路の壁面に、防汚
塗料の塗布、塩素系薬品の投入、海水電解による塩素系
或いは銅、錫等の有毒イオンの生成による海生生物付着
抑制手段が施されている。しかし、防汚塗料の塗布工程
の煩雑さ、乾燥期間が長く更に性能寿命が１〜２年と短
く或いは毒性イオンの生成は有用な海生生物をも死滅さ
せる等の問題がある。特に塩素系や毒性金属イオンによ
る防汚手段は、海生生物の付着防止効果を高めるため、
必然的に過剰の投入や生成が避けられず環境二次汚染の
問題を抱えており、現実にはこれらの毒物の使用は逐次
適用の制限或いは禁止の方向にある。

【０００４】毒性イオンの生成を抑制して防汚する手段
については、種々の研究・開発が進められ既に一部では
実用化されているものもあるが、寿命やコストの点で普
及の足枷になっている。

【０００５】例えば、シリコーン樹脂系防汚塗料は有効
な手段ではあるが、コンクリート壁面への塗装、特にコ
ンクリート取水路への適用にあっては、コンクリート面
の清浄、プラスト、プライマー塗付、防錆塗料の塗付、
防汚塗料の塗付といった工程があり、完成には少なくと
も１週間から１０日を要する。塗布であるため、実用構
造物の凹凸面のある大面積を対象とする場合には、塗り
残し部があったり塗膜に損傷を生ずると、その部分を中
心にして海生生物の付着が始まるし、着生し得なかった
海生生物の幼生は、例えば水路の底部に脱落してその個
所で定着・成長する。該防汚塗装被膜の有効防汚寿命は
１〜２年といわれており、その都度塗り替えが必要であ
る。該防汚塗装は塗り重ねが不可能のため、塗り替え時
にはコンクリート構造物の対象面の旧塗膜の剥離に始ま
る当初と同様の工程、時間及び費用が必要となる。

【０００６】電気分解法を用いた防汚手段には、例え
ば、特公平７−１１９４４７号公報に取水溝側壁に導電
塗料を塗布したパネルを取付け、底部に設けた導電材と
の間に直流電源を介して導線で正負に接統し、陽極電流
密度０．０１Ａ／ｍ²以上でパネルの海水中での分極電
位を１０００ｍＶ以上に保持することによって、生態系
に影響を与えることなく該陽極パネルの表面から海生生
物が嫌忌する範囲内に塩素の発生を抑える技術が開示さ
れている。しかし、所詮は毒性の強い塩素系イオンによ
る防汚である。

【０００７】また特開平３−２６２８１２号公報には、
取水溝の長さ方向にプラスチック基板上に金網を置き、
その上に導電膜を被覆したパネルをＬ字型に分割して一
対の電極とし、夫々のパネルから導出した導線を、極性
変換機能を有する直流電源の正負に接続して、通電し、
定期又は不定期に極性を変換する方法が開示されてい
る。これによって取水溝の壁面全面にわたって電気分解
による塩素、次亜塩素酸、酸素及び水素等の防汚イオン
を生成させる。この方法も結局は、不溶性電極を用いる
ため、生成する防汚有効成分は有毒な塩素イオンであ
る。類似技術としては、特開平４−１２４３１０号公報
に、コンクリート製取水路を対象とした構造物の海水浸
漬面にＰｔ系金属、カーボン系材料からなる板状部材
（ポーラス状、織布状もしくはメッシュ状に形成したも
の）を陽極とし、鉄筋コンクリート中の鉄筋を陰極とし
て通電し、陽極近傍を酸性雰囲気に形成することによっ
て海生生物が棲息する環境を嫌忌環境にして防汚する方
法が開示されている。この方法も防汚効果は、前述の方
法と同様に塩素、次亜塩素酸或いは水素イオンといった
有効成分によるものである。

【０００８】このようにコンクリート製取水路の電解法
による防汚技術は、陽極として不溶性である白金族金
属、カーボン質系、貴金属酸化物触媒被覆バルブ金属あ
るいは導電塗料を用い、塩素系イオンの生成が過不足し
ないように電極設計に工夫を凝らしている。陽極の全面
から均一に電流が流出する事が必要である。導電塗料を
塗布したパネル状陽極にしたり、プラスチックなどの絶
縁基板上に金網を敷きその上に導電膜を被覆したり、メ
ッシュからなる板状陽極にして取付けるなどの手段が採
られている。

【０００９】毒性金属イオンを生成する金属の陽極電解
では、特公昭４１−５１９３号公報に見られる如く銅製
陽極と陰極を該取水路の壁面近傍に設置して、銅イオン
を生成させるのが普通である。

【００１０】一対の銅電極に交流又は極性変換直流電圧
を負荷する手段が特公昭４５−９２３号公報に、特公昭
４３−６３７４号公報には銅又は銅合金を陽極とし、防
汚対象である金属製機器装置を陰極として通電する事に
よって、銅イオンの生成に基づく防汚と該装置の陰極防
食が可能である事が開示されている。

【００１１】銅以外の金属のイオンを生成させる方法と
しては、船舶の外板（鉄鋼材）を亜鉛層で被覆（メッ
キ、溶射、塗装等）し、別途補助不溶性電極を設置して
碇泊中は該亜鉛層を陽極とし、航行中は陰極にする事が
特公昭４８−３９３４３号公報に開示されている。しか
し、コンクリート構造物への適用は示されていない。固
定構造物に対しては装置が複雑になりメンテナンスに難
がある。

【００１２】一方、これらの有毒成分の生成を伴わない
コンクリート製取水路を対象とした電解防汚法として
は、本出願人による国際出願の国際公開ＷＯ９３／０２
２５４号（特願平５−５０２７３６号）公報に、主とし
て鉄鋼からなる無害イオン生成金属の陽極活性溶解方法
が提示されている。該公報では、鉄鋼板を該水路の壁面
に取付け外部直流電源の正極に接続して陽極活性溶解さ
せる事によって、該陽極表面への海生生物の付着を抑制
できる旨を開示している。類似の方法としては、銅又は
銅合金と亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、鉄等のう
ち１種以上の金属を陽極として電解し、銅イオンを銅以
外の金属イオンの水酸化コロイドに吸着・濃縮させて海
洋生物の付着防止効果を高めると同時に海水中への銅イ
オンの流出を抑制できる事が特公昭５９−４０３６１号
公報に開示されている。

【００１３】これらの電解法は、有効な防汚装置であ
り、方法である。該電解方法での最大のネックは、対象
構造物の長さ・幅・深さを含めた防汚対象面積が大きく
適用電流密度が実用上小さくても全体としては大きな電
流設定値になるため、電源装置の容量、電流分布を考慮
した電源装置の数、更には配線の煩わしさ、長期的には
断線の防止といった電源回路の管理にある。対象となる
コンクリートの壁面に一枚板の導電体を取付け、容量の
大きい電源装置に接統して太い導線を介して通電すれば
簡単である。しかし、このような配線回路では、電流分
布の不均一さが避けられず局部に電流が集中し防汚効果
の不均等を招き、電解に伴う有害なガスの発生が顕著に
なり、電力ロスが大きくなる。

【００１４】外部電源を使用する方法は、電源容量が大
きくなり易く、それに伴って付帯設備やメンテナンスも
煩雑になり易い。従って、極力外部電源を不用にする手
段が望まれる。

【００１５】上述のように、従来から防汚性を有するイ
オンを生成する金属として、銅及び銅合金の他にも水
銀、錫、錫合金等が知られており、一部は実用面でも広
く用いられている。これらの金属の海水中における自然
腐食量（溶出量）は、金属元素の種類で異なるが、例え
ば最も広く用いられている銅についてみると侵食度で
０．０３ｍｍ／ｙ（年）である。銅イオンの防汚に有効
な侵食度は０．０１ｍｍ／ｙあれば充分である。即ち、
自然腐食では、防汚に対して過剰の銅イオンを生成する
ことになる。しかし、海水中の溶存酸素や海水成分との
反応で銅の表面に不溶性の化合物が時間の経過と共に形
成されるため、銅の溶出が抑えられ、少なくとも年に１
度は、銅の表面活性を維持するために表面ブラッシング
或いは電解（酸化或いは還元反応）等によって表面清浄
化を図る必要がある。

【００１６】防汚性を有する活性な金属として、亜鉛が
考えられる。亜鉛は古くからトタンとして鉄鋼の防食に
広く使用され、今日でも鉄鋼構造材の防食に欠くことの
できない防食材である。亜鉛の有毒性については性善説
と性悪説とがあるが、水道の給水管には昔から亜鉛メッ
キしたいわゆる白管として馴染み深いものである。近
年、水道水の原水の汚れが進み殺菌塩素の濃度が高くな
り、該白管からの亜鉛の溶出が高くなって時として水道
水が白濁する現象が見られ、これが嫌われてプラスチッ
ク管やプラスチック被覆管に置き換っている。元来、亜
鉛は生物の健康・成長に有効な元素であり、銅に比べて
遥かに有害性は低い。

【００１７】防汚性についてみると、海生生物の嫌忌に
有効な亜鉛の侵食度は経験的に０．１ｍｍ／ｙ以上であ
る。銅の有効侵食度が０．０１ｍｍ／ｙであるから、そ
れだけ亜鉛の有害性が低いことを示している。高純度亜
鉛や少量のアルミニウムを含有する亜鉛合金の海水中で
の侵食度は０．０５ｍｍ／ｙであり、自然状態では、海
生生物付着抑制に十分でない。亜鉛の表面には時間の経
過と共に反応生成物が形成され、活性を失い侵食度が抑
えられるので、自然状態では亜鉛の表面の活性を保持す
る手段を講じない限り長期にわたる防汚効果は期待でき
ない。

【００１８】

【発明が解決しようとする諜題】海水と接するコンクリ
ート構造物の壁面に付着する海生生物の着生を抑制する
手段として、従来より種々の方法・装置が提示されてい
る。海水を冷却水として使用する発電プラントのコンク
リート製取水路に防汚手段を適用するには、考慮しなく
てはならないいくつかの課題がある。即ち［１］有害物
質の海水中への混入は環境二次汚染にならない範囲内に
抑える、［２］装置の取付・施工が限られた時間と空間
の中で効率よく進められる、［３］装置が簡単でメンテ
ナンスが容易又は不要である、等が考えられる。

【００１９】［１］は、有効濃度は低くても実用的には
過剰濃度になり易い塩素、次亜塩素酸或いは銅等の毒性
イオンの生成は好ましくない。［２］は、作業現場が所
謂３Ｋ職場であることや各種プラントの稼動停止時間を
極力少なくする必要性から、作業時間に制限があるので
重要な要素である。［３］は、稼動効果の付帯要素であ
るが、外部の電源を用いる電解法は、実用構造物にあっ
ては適用電流が大きくなり、電源装置の数量・電流分布
への配慮或いは配線の大きさや回路が複雑になり易い等
メンテナンス費用に影響するので重要な要素である。

【００２０】本発明は、海水と接するコンクリート構造
物の壁面を防汚効果を有する金属で覆い、該被覆金属体
の表面への海生生物の付着を抑制する方法において、塩
素イオンや銅イオン等の毒性の強いイオンを生成する導
電体に替わる防汚金属を被覆金属とし、該防汚金属の表
面の活性を外部の電源装置を用いることなく長期にわた
って維持させる電極装置を提供するのが目的である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、次に示
す防汚金属を流電陽極とした電極装置によって達成でき
る。即ち、本発明は防汚用亜鉛電極装置にあり、コンク
リート構造物の海水と接する壁面に付着する海生生物の
着生を抑制又は防止する装置であって、該海水と接する
壁面に取付けた亜鉛又は亜鉛合金からなる板状材と、該
コンクリート構造物のコンクリート内又は別個のコンク
リート内に敷設し該亜鉛又は亜鉛合金よりも貴な電位を
有する導電材、とを電気的に接続した電池からなること
を特徴とする。

【００２２】亜鉛の海水中における自然腐食量は、該亜
鉛の純度に左右される。不純物の多い亜鉛は不活性にな
り易い。活性を維持させるには、Ζｎ＞９９．９９重量
％の高純度亜鉛又は少量のＡｌ（０．１〜０．５重量
％）を含有した亜鉛−アルミニウム合金であることが必
要である。該亜鉛又は亜鉛合金からなる板状材には、プ
ラスチック又はゴム質からなる絶縁材及び／又はクッシ
ョン材が裏打ちされていることが好ましい。

【００２３】コンクリート構造物のコンクリート内又は
別個のコンクリート内に敷設する、亜鉛又は亜鉛合金よ
りも貴な電位を有する導電材（金属体）としては、低合
金鋼、ステンレス鋼又は銅合金であって、海水中での電
位が−２５０ｍＶ（飽和甘汞電極基準）より貴であっ
て、且つ亜鉛又は亜鉛合金からなる板状材に対する面積
比が１／１〜１／１０であることが望ましい。

【００２４】上記貴な電位を有する導電材としては、該
コンクリート構造物内の鉄筋を利用することもありうる
が、亜鉛又は亜鉛合金との電位差不足が予想される。亜
鉛又は亜鉛合金からなる板状材（防汚用亜鉛電極）の陽
極電流密度を１０〜２００ｍＡ／ｍ²に確保するには、
該貴な電位を有する導電材としては、低合金鋼、ステン
レス鋼又は銅合金等の導電部材を該コンクリート内に新
設するのがよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、海水と接するコンクリート構造物の壁面に海
生生物の付着を抑制するための自然流電（電位の異なる
金属を電気的に接続して、海水中で卑電位の金属を陽極
とし、他方の貴電位金属を陰極として電池作用を行う）
方式に適用する亜鉛電極（陽極）装置に関する。

【００２６】電池作用は、古くから海洋金属構造物の腐
食抑制手段として、流電陽極を用いた電気防食法に利用
されている。この方法は、対象となる金属構造物、例え
ば船舶外板、鋼矢板岸壁、鋼管杭、橋脚或いは熱交換器
等を構成する金属（主として鉄鋼材料）よりも該構造物
を囲む環境（海水）中で電位的に卑な金属（亜鉛、アル
ミニウム、マグネシウム及びこれらの金属を基とした合
金）と接続して、該卑電位金属を海水中で陽極として作
用させる事によって、該構造物は陰極となって腐食が抑
制される方法である。この場合、陽極である該卑電位金
属は「流電陽極」といわれ電池作用で溶解消耗する。流
電陽極が長期にわたって防食電流を発生するため、活性
を保持している事が必要である。不活性になる最大の原
因は、使用環境が一定であれば該流電陽極を構成する金
属の純度に左右される。金属が不純なほどその陽極は不
活性な溶解生成物で覆われ、流電陽極からの発生電流は
阻害される。高純度金属又は特定の金属を添加した合金
にする事で活性が保持される。

【００２７】流電陽極は、電流発生に伴って溶解するの
で、海水等の中性環境中では溶解生成物の形成は避けら
れない。流電陽極としての高純度金属又は特定金属を添
加した合金の該溶解生成物は、基金属の化合物（酸化
物、水酸化物又はオキシ水酸化物等）である。該化合物
の性質は、基金属の純度に次いで金属の表面活性を大き
く左右する。中性海水中で、コロイド状の軟弱で素地金
属との密着に乏しい化合物であれば、該流電陽極の活性
度の低下は抑制される。純度の低い金属ほど固着性の生
成物になり易い。また作働陽極電流密度が小さくなると
該生成物は緻密で密着性になり易い。

【００２８】今日広く使用されている流電陽極は、これ
らの特性を有し、長期にわたって活性を保持する金属或
いは合金である。流電陽極は、被防食対象物に必要な防
食電流を長期にわたって供給する源である。したがっ
て、該流電陽極は被防食対象物の全面に取付ける必要は
ない。

【００２９】本発明の海生生物の付着防止は、コンクリ
ート構造物の海生生物が付着する壁面に、防汚金属であ
る亜鉛又は亜鉛合金からなる板状材を張り巡らせて、該
防汚金属の表面に海生生物が付着するのを抑制或いは防
止する。従来からの塩素や銅等の有毒イオンを生成する
ことなく、海生生物の付着を抑制或いは防止することに
ある。

【００３０】生成イオンの毒性は弱くとも、長期にわた
って活性を有し、溶解生成物が付着性に乏しい要件を満
たせば、防汚材としての利用が可能である。前述の流電
陽極用金属或いは該金属を基とした合金が考えられる。
長期間の活性維持のため、別途該金属よりも電位的に貴
な金属（導電体）を対象コンクリート構造物のコンクリ
ート中に設置（鉄筋コンクリートの鉄筋とは別に）し、
該防汚金属と該貴金属を電気的に接続した電池作用を利
用する。電池作用であるから、外部の電流源を必要とし
ない。しかし、該防汚金属と該貴金属を電極とした自然
流電電池であるから、両電極の電位差が駆動力源であ
る。該防汚金属としてのアルミニウム、マグネシウム及
びこれらの合金は、流電陽極での適用陽極電流密度０．
１〜０．５ｍＡ／ｃｍ²（１〜５Ａ／ｍ²）では活性を維
持し、溶解生成物は少なく軟弱性であり防汚効果も期待
できるが、かかる陽極電流密度で作働させると電極の寿
命が短くなり、取換え頻度も多くかえってコスト高を招
く。陽極電流密度を０．１〜０．５Ａ／ｍ²と約１／１
０に下げると、不溶解部分を生じ局部溶解となり、該不
溶解部分を中心に海生生物の付着を促す事になる。

【００３１】本発明に用いる該防汚金属としての亜鉛の
防汚作用は、亜鉛イオンの毒性よりも該亜鉛と海水との
反応による生成物の性状に起因する。陽極電流密度の大
小に関わらず、生成物の性状は軟弱で固着性に乏しくコ
ロイド状であるため、大型海生物（フジツボ、イガイ
類）の足糸が素地亜鉛に密着できず海流に流されたり、
着生しても自重を支えきれず脱落する。

【００３２】亜鉛の表面に生成する化合物が、水酸化亜
鉛［Ｚｎ（ＯＨ）₂ ］、酸化亜鉛［ＺｎＯ］或いは塩化
亜鉛［ＺｎＣｌ₂ ］であれば、ゲル状で電導性を有し素
地の亜鉛の溶解を殆ど阻害しない。しかし、海水中に長
く放置しておくと、Ｚｎ（ＯＨ）₂ 、ＺｎＯ、ＺｎＣｌ
₂ が複雑に反応して塩基性塩化亜鉛（あるいはオキシ塩
化亜鉛）となり、緻密で素地との密着性が強固で且つ電
導性に乏しく素地の溶出を抑制し、保護作用を持つ。更
に、海水中のマグネシウムやカルシウムイオンと結合し
て複雑な複塩を形成して、強固な不溶性の化合物とな
る。こうなると海生生物が着生する環境となり、防汚の
効果が失われる。

【００３３】強固で密着性の不溶性化合物の形成を抑制
するには、オキシ塩化亜鉛の生成を抑制する必要があ
る。不純な亜鉛や、酸化物等の非金属介在物の多い亜鉛
ほど、該オキシ塩化亜鉛を形成し易い。亜鉛の溶解に伴
う不溶性の化合物の形成を抑制させるために、本発明で
はＺｎ純度が９９．９９重量％超の高純度亜鉛又は０．
１〜０．５重量％のアルミニウムを添加した亜鉛合金を
陽極材として用いることが好ましい。この種の亜鉛や合
金は海水中の鉄鋼構造物の電気防食に用いる流電陽極用
亜鉛電極であるが、海生生物の着生抑制用の電極として
も有効である事を見出したのが本発明の第１の要素であ
る。

【００３４】防汚を目的とするからには、常に亜鉛が一
定量溶出（活性溶解）している事が必要である。経験的
に０．１ｍｍ／ｙ（年）の侵食度が必要である。自然海
水中における亜鉛の侵食度は０．０５ｍｍ／ｙである。
海水への浸漬当初は、０．１ｍｍ／ｙ以上の侵食度が期
待され、防汚効果もあるが、長期的（少なくとも半年）
には不充分である。亜鉛の活性溶解を持続させるには、
該亜鉛よりも電位的に貴な金属或いは導電体とカップル
し、海水中で該亜鉛を陽極に、該電位的に貴な金属又は
導電体を陰極として電池作用を行わしめる事が必要であ
る。

【００３５】本発明に係る亜鉛又は亜鉛合金は、電気防
食用流電陽極の実用電流密度０．１〜０．５ｍＡ／ｃｍ
²（１〜５Ａ／ｍ²）の１／１０以下でも、防汚としての
活性を維持している。例えば、実用テストで２０ｍＡ／
ｍ²（０．０２Ａ／ｍ²）の電流密度でも、海生生物の付
着量は自然浸漬の１／４〜１／５の結果を得た。５０ｍ
Ａ／ｍ²以上となると実質的に大型海生生物の付着は無
視できる程であった。この値は、本出願人による先行出
願の国際公開ＷＯ９３／０２２５４号（特願平５−５０
２７３６号）公報に開示した、鉄鋼板を水路の壁面に取
付け、外部直流電源の正極に接統して陽極活性溶解させ
て、該陽極表面への海生生物の付着を抑制する場合の最
適電流密度２００〜４００ｍＡ／ｍ²の１／４以下であ
る。この先行出願が外部直流電源を必要とするのに対し
て、本発明では異種金属体とのカップルに基づく電位差
を駆動源とするので、電源装置や配線・回路管理が不用
となり、取付け工事及びメンテナンスのコストは大幅に
削減される。これが本発明の第２の要素である。

【００３６】本発明の防汚対象は、コンクリート構造物
（主として取水路）の壁面である。板状（絶縁材、クッ
ション材、補強材等とのラミネートを含む）の亜鉛又は
亜鉛合金を該壁面にアンカーボルト等の手段で取付け、
該コンクリート構造物の壁面の別の箇所（主として底
部）に、該コンクリート構造物の鉄筋とは別個に亜鉛或
いは亜鉛合金よりも貴な電位を有する導電体を設置し、
両者を電気的に導線で接続する。必然的に該亜鉛又は亜
鉛合金は陽極に、該貴電位を有する導電体は陰極とな
る。

【００３７】この場合陰極導電体は、亜鉛との有効電位
差を極力大きく、且つ分極電位が小さくなるように少量
のクロムを含有した低合金鋼、ステンレス鋼、銅合金
（キュウプロニッケル等）がよく、海水中での電位が−
２５０ｍＶ（ＳＣＥ）より貴な値を有するものが適す
る。低合金鋼としては、銅、クロム及びモリブデン等の
金属並びにリン、チタン及びケイ素等を微量（１％未
満）含有するものである。該導電体は、コンクリート内
に敷設する。さらに陰極と陽極の面積比は、防汚に有効
な陽極電流密度である２０〜２００ｍＡ／ｍ²に保持す
るためには、陰極／陽極＝１／１〜１／１０であれば可
能である事を見出した。陰極の面積が不足する場合に
は、既存コンクリートの鉄筋と補充的に接続すればよ
い。

【００３８】本発明に係る陽極は、最大１Ｗ×２Ｌｍの
亜鉛又は亜鉛合金からなる複合板であることが好まし
い。板厚は取扱いや寿命を考慮して決められるが、１〜
３ｍｍが妥当である。０．１〜０．１５ｍｍ／ｙ（６０
〜１００ｍＡ／ｍ²に相当）の侵食度で少なくとも３年
の寿命となる。寿命を決定する最大の要因は、流出電流
に基づく陽極亜鉛の溶出が、該陽極面から均一であるか
否かにある。適用環境が海水のように電導性が良く、一
様な条件では、抵抗の低い、即ち陰極と陽極の間隔の小
さい部分に電流が集中する。この事は、電極板面の端部
に電流が集中し易く、溶出する陽極から見ると該陽極の
端部からの流出電流が中央部よりも大きく溶解が不均一
になる。

【００３９】陰極、陽極及び環境が固定された状況下で
は、陽極板面の各点と陰極との回路抵抗の比率（差）を
小さくする事である。同一海水中に陽極板と陰極材を設
置した場合には、海水の抵抗は小さいので、回路の抵抗
は、該陽極板面の各点と該陰極との距離によって左右さ
れる。該陰極に近接する該陽極の端部の抵抗が最も低く
なるので、電流は端部に集中し易くなる。該陽極板の各
点と該陰極の距離による抵抗の比率を小さくすれば、該
陽極板面の各点からの流出電流はほぼ均等になる事が予
想される。

【００４０】それがためには、該陰極の接地抵抗又は分
極抵抗を大きくする事である。通常コンクリートの抵抗
率は、海水のそれに比して数百倍も大きいことから、該
陰極を設置した後コンクリートで被覆するか、新設コン
クリート構造物にあってはコンクリート打設の際該陰極
を敷設する。該陰極のコンクリートのかぶりは１００ｍ
ｍ以上が望ましい。こうすることによって、対象コンク
リー卜構造物の壁面に取付けた該陽極の電極面の各任意
の点と該陰極間との抵抗は、差違が少なくなるので、該
陽極はいずれの点からもほぼ均一に電流が流出すること
になる。即ち該亜鉛又は亜鉛合金からなる板状陽極の均
一溶解が確保されるので、自然流電による微少な陽極電
流密度で該板状電極表面への海生生物の着生抑制が容易
に行なえる。しかも該陽極の消耗量（侵食度）は小さ
く、３〜５ｍｍの板厚で５年以上の寿命設計が可能であ
る。従来の電解法による防汚技術で不可欠である外部電
源装置が不用であることは、施工・工事或いはメンテナ
ンス等のコストが大幅に削減される利点がある。

【００４１】

【実施例】試験例１亜鉛の純度及び亜鉛合金による海生生物の忌避効果を知
るために、これら金属を実海洋の海水中に浸漬して調査
した。即ち、１〜３ｍｍＴ×２００ｍｍＷ×３００ｍｍ
Ｌの板状の低純度亜鉛（Ｚｎ＞９９．９７重量％）、高
純度亜鉛（Ｚｎ＞９９．９９５重量％）及び０．２重量
％Ａｌ含有亜鉛合金を製作し、無通電並びにこれら陽極
表面の活性を維持するために、陽極電流密度で１０、４
０、６０、１００、１５０及び２００ｍＡ／ｍ ²の通電
を行った。外部の電源から電流を供給せず、自然流電の
電池作用を利用して通電を図るため、対極（陰極）とし
て供給電流の大きさに応じて、鉄鋼、ステンレス鋼又は
キュウプロニッケル板を用いた。電流は回路内に可変抵
抗を挿入して調整した。浸漬テストは、３月下旬に実海
水の海面下約１ｍの地点にセットし１０月中旬までの約
６ケ月間行った。なお、比較のため３ｍｍＴ×２００ｍ
ｍＷ×３００ｍｍＬのＰＶＣについてもテストした。

【００４２】テスト終了後、各ピースの表面観察、海生
生物付着量、海生生物の種類及び亜鉛板（陽極）の消耗
量の調査を行った。亜鉛の材質や適用陽極電流密度と該
陽極への海生生物付着量（Ｋｇ／ｍ²）の関係を表１に
示す。

【００４３】

【表１】無通電の各ピースは、微少な陽極電流を流出させたもの
に比して明らかに海生生物の付着が多い。低純度亜鉛
は、浸漬後２〜３ケ月で表面が灰黒色になり、固着性の
硬い被膜で覆われその上にフジツボ、コケムシ、ホヤ或
いは海藻類が付着しており、自然流電では所望の電流発
生は不能であった。それでもＰＶＣに比べて海生生物の
付着量は少ない。ＰＶＣには、上記の海生物の他にムラ
サキイガイが付着してテスト期間の末期には大きく成長
し、夏季以降はミドリガイが付着し全面を覆ってしまっ
た。

【００４４】いずれの亜鉛にも大型海生物であるイガイ
の付着が少なく、また付着生物の成長を抑制する効果が
見られる。別途伊奈法で知られる忌避反応試験（透明塩
ビ板に５０ｍｍφの各種の亜鉛コインを貼付け、ミドリ
ガイ及びムラサキイガイを該亜鉛コイン上に静置し、海
水中に数時間〜数日間浸漬して該イガイが着地のため足
糸をどこに向けるかをチェックする。嫌忌物があれば足
糸は、該物質を避ける）でも、これらのイガイは、清浄
な亜鉛の表面を嫌うことが判明している。亜鉛面に異物
が存在すると該部分に足糸を伸ばし着地するが、該異物
が地亜鉛との密着に乏しい場合には足糸が地に固着し得
ないので容易に離脱する。高純度亜鉛（Ｚｎ＞９９．９
９５重量％）及び０．２重量％Ａｌ含有亜鉛合金への海
生生物の付着は、無通電でもＰＶＣや低純度亜鉛（Ζｎ
＞９９．９７重量％）に比して１／２〜１／１０の付着
量であり、活性と海生生物の付着抑制効果のあることを
示している。

【００４５】自然流電１０ｍＡ／ｍ²以上の通電を行な
ったものは、無通電の該亜鉛や亜鉛合金の約１／２以下
の付着量であり、４０ｍＡ／ｍ²以上の通電では実質的
に無視できる付着量である。特に注目されるのは、通電
板には殆どイガイ類の付着が見られず、部分的に幼生が
付着する程度であり大きく成長したものは見られなかっ
た。この理由は、これらの大型貝生物の亜鉛忌避と足糸
が地に固着できず成長途中で脱落するためと考えられ
る。亜鉛の消耗量は、４０〜６０ｍＡ／ｍ²で０．１ｍ
ｍ／ｙ程度の侵食度がえられた。実用的には、６０〜１
００ｍＡ／ｍ²の通電が好ましく、この範囲の陽極電流
密度で電池作用による自然流電は容易であり、侵食度は
０．２ｍｍ／ｙを示し１ｍｍ以上の板厚で３〜５年以上
の寿命が可能である。

【００４６】試験例２試験例１で、亜鉛の純度、適用陽極電流密度と海生生物
の忌避効果の関係が明確になったが、亜鉛陽極の組成や
陽極電流密度が定まると、次は亜鉛陽極の均一溶解が防
汚効果の鍵となる。電導性の海水環境が対象であるか
ら、陽極の任意の点と対極である金属陰極導体間の抵抗
差を少なくすることが必要である。即ち陰極面での接地
抵抗、言い換えると分極抵抗を、亜鉛からの溶出電流を
阻害しない範囲で大きくすることである。最も簡単な方
法は、陰極金属導体を直接海水に曝すことなく、該陰極
を高抵抗導電性の物質（例えば、コンクリート）で覆う
ことである。この効果を知得するため実用取水路でテス
トを行った。

【００４７】深さ７ｍ×巾４ｍのコンクリート製取水路
の壁面に、１０倍発泡のポリエチクッション材を裏打ち
した５００ｍｍＷ×２０００ｍｍＬ×５ｍｍＴの０．２
重量％Ａｌ含有亜鉛合金板を、該水路の深さ方向に該亜
鉛板の長い方を向けて取付けた。該亜鉛合金板は該水路
の流れ方向に４枚夫々独立して取付けた。内２枚の亜鉛
合金板は、該水路底面に陰極として設置し亜鉛合金板に
対する面積比が１／５になるように格子状に組んだ２２
ｍｍφのステンレス鋼棒と夫々独立して電気的に接続し
た（比較例）。他の２枚は、別途作製した上記同様の格
子状に組んだステンレス鋼棒を挿入したコンクリートブ
ロック（５００ｍｍＷ×１０００ｍｍＬ×２００ｍｍ
Ｔ）を該取水路の底部に設置した後、該ステンレス鋼棒
と夫々独立して電気的に接続した（実施例）。即ち、前
２者は亜鉛合金板とステンレス鋼が海水を介して直接電
気的、金属的に接続しているのに対して、後２者はコン
クリートを介して接続している。コンクリートの被りは
約１００ｍｍである。陽極電流密度は５０ｍＡ／ｍ²に
なるように亜鉛合金とステンレス鋼間に定電流装置を挿
入して通電した。尚、直接海水と接しているステンレス
鋼棒陰極の分極抵抗値は１Ω・ｍ²、コンクリート中に
挿入したステンレス鋼棒陰極の分極抵抗値は１６．４Ω
・ｍ²であった。

【００４８】テストは、４月の上旬にセットし、二シー
ズン後の１０月下旬迄の約１．５年間海水中に浸漬して
行った。テスト後の亜鉛合金板の溶解状況を図１に示
す。図中の０〜０．２５ｍｍは該亜鉛合金板の消耗量を
示す。図１の［Ａ］は、海水と直接接している陰極と接
続した亜鉛合金板の消耗度分布を、［Ｂ］はコンクリー
トブロック中に挿入した陰極と接続した亜鉛合金板の消
耗度分布を示す。［Ａ］の海水と直接接している陰極と
接続した亜鉛合金板の消耗は、陰極近傍や亜鉛合金板の
周辺端部に集中し、陰極から遠隔の板面ほど消耗が少な
く、最大と最小で５倍強の差違が見られる。一方、
［Ｂ］のコンクリートブロック中に挿入した陰極と接続
した亜鉛合金板の消耗は、ほぼ全面が均一に溶解し、理
論消耗量０．１６ｍｍに近似し、最大と最小の差は殆ど
見られない。このことから、分極抵抗の大きい陰極を用
いることで亜鉛陽極板の溶解を均一にすることが可能で
あることが判明した。

【００４９】なお、亜鉛合金板表面の防汚効果について
は、周辺のコンクリート壁面に比して殆ど無視できる程
度の海生生物付着量であって、特に大型貝類の付着は全
くなく、亜鉛合金表面に生ずる反応生成物が軟弱でコロ
イド状を呈しているため、貝類の足糸が吸着しても固着
し得ず、脱落する。

【００５０】

【発明の効果】本発明の防汚用亜鉛電極装置は、海水環
境中で亜鉛又は亜鉛合金からなる板状材とコンクリート
中に設置した貴電位の導電材からなる電池であるので、
自然流電による該亜鉛又は亜鉛合金の活性化と均一溶解
が確保でき、該亜鉛又は亜鉛合金のほぼ全表面にわたっ
て均等に海生生物の着生を抑制又は防止することができ
る。

【００５１】このように、塩素系イオンや銅イオンより
も毒性の低い亜鉛イオンにより防汚するため、環境二次
汚染の問題が少なく、また外部電源を用いることなく長
期にわたって活性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】［Ａ］陰極を直接海水中に設置した場合と、
［Ｂ］陰極をコンクリート中に挿入した場合の、亜鉛陽
極板の消耗量の分布を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者臼井英智埼玉県上尾市中新井417 株式会社ナカボーテック技術開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート構造物の海水と接する壁面
に付着する海生生物の着生を抑制又は防止する装置であ
って、該海水と接する壁面に取付けた亜鉛又は亜鉛合金からな
る板状材と、該コンクリート構造物のコンクリート内又
は別個のコンクリート内に敷設し該亜鉛又は亜鉛合金よ
りも貴な電位を有する導電材、とを電気的に接続した電
池からなることを特徴とする防汚用亜鉛電極装置。
【請求項２】前記亜鉛又は亜鉛合金が、Ζｎ＞９９．
９９重量％の高純度亜鉛又は０．１〜０．５重量％のＡ
ｌを含有した亜鉛合金である請求項１に記載の防汚用亜
鉛電極装置。
【請求項３】前記亜鉛又は亜鉛合金からなる板状材に
は、プラスチック又はゴム質からなる絶縁材及び／又は
クッション材が裏打ちされている請求項１又は２に記載
の防汚用亜鉛電極装置。
【請求項４】前記導電材が低合金鋼、ステンレス鋼又
は銅合金であり、海水中での電位が−２５０ｍＶより貴
であって、且つ前記亜鉛又は亜鉛合金からなる板状材に
対する面積比が１／１〜１／１０である請求項１、２又
は３に記載の防汚用亜鉛電極装置。
【請求項５】前記亜鉛又は亜鉛合金からなる板状材の
陽極電流密度が１０〜２００ｍＡ／ｍ²である請求項１
〜４いずれかに記載の防汚用亜鉛電極装置。