JP2005290502A

JP2005290502A - 陰極防汚システム

Info

Publication number: JP2005290502A
Application number: JP2004109381A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Matsumoto; 勉松本; Masahiro Usami; 正博宇佐美
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】確実な防汚及び防食に加えて、全体を安価にできる陰極防汚システムを提供すること。
【解決手段】海水中に設置された陽極及び陰極間に電流を流して防汚及び防食を行う陰極防汚システム１０において、防汚対象の壁面１０１を覆うように設けられる防汚プレートＰＬが、常時海水中に浸るカソード板１１と、少なくとも一時的に海水中から露出するアノード板２１とに分割され、アノード板２１にカソード板１１より海水に対する耐食性の高い導電材料を用いて陽極とし、かつ、カソード板１１を陰極とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、海水中に設置されたコンクリート構造物または金属構造物の防汚及び防食を行う陰極防汚システムに係り、特に、海水と接触して海洋生物が付着する取水路の壁面、導水管の内壁面、浮体構造物の壁面及び港湾の岸壁等のコンクリート構造物または金属構造物に適用される陰極防汚システムに関する。

たとえば、発電所で冷却水として海水を取り込む取水路や導水路等においては、その壁面に藻等のような海洋生物が次第に付着して各種の障害を引き起こすおそれがある。このため、従来、亜酸化銅や有機錫を含む防汚塗料を当該壁面に塗装することにより、海洋生物の付着を防止（すなわち防汚）するようにしていた。

ところが、このような防汚塗料を使用すると、海洋汚染を招くおそれがあるため、近年においては、藻等の海洋生物が付着する上記壁面に防汚システムを装備することが提案されている。このような防汚システムには、陽極防汚システムと陰極防汚システムとの二種類がある。
前者の陽極防汚システムは、一例として示すと上記壁面に導電性塗料を塗装する導電塗膜方式を採用し、当該塗装膜に正の電圧を印加して海水を電気分解することにより、当該塗装膜の表面から塩素酸イオン（ＣｌＯ^- ）を発生させるものである。この結果、当該表面近傍が酸性環境（ｐＨ４〜５）となるので、海洋生物の付着を防止することができる。

後者の陰極防汚システムでは、上記導電塗膜方式でのコスト高、工期の長さ、作業環境の劣悪さ等の改善策として、上記壁面（防汚対象面）を覆うようにして、全面にわたって亜鉛メッキ鋼板、錫メッキ鋼板または塗装鋼板等の汎用的な導電材料となる安価な防汚プレートを鉄鋼製支持フレームや接着剤等を介して取り付ける。そして、この防汚プレートを陰極（カソード体）とし、その近傍には、たとえば白金（Ｐｔ）、白金箔チタン等を用いた不溶性の小片陽極（アノード体）を設けて、両電極を直流電源装置に各々接続することにより、海水を介して防汚電流を流すように構成したものである。
この結果、防汚プレート（カソード体）と小片陽極（アノード体）とが海水を介して接することになるため、通電により防汚プレートと小片陽極との間では海水の電気分解が生じ、防汚プレートの表面全体からヒドロキシイオン(ＯＨ⁻ )が発生する。このヒドロキシイオンは、防汚プレートの周辺をアルカリ環境（ｐＨ１０前後）とするので、海洋生物が防汚プレートに付着するのを防止することができる。（たとえば、特許文献１参照）
特開２００１−２２６７８７号公報

ところで、上述した従来の陰極防汚システムにおいては、陰極（カソード体）として防汚対象面の全面に安価な防汚プレート（カソード体）を貼る場合、常時海水中に浸っている防汚プレート部分は、電解液の海水が存在するため常に防汚電流が流れて問題なく防汚される。
しかしながら、海面付近の干満帯及び飛沫帯に位置する防汚プレートは、海面の上下動や波の谷間等の影響を受ける部分であるから、海中から露出して常時海水により覆うことができず、従って、防汚・防食電流を流せない時期や時間が生じることは避けられない。このため、この部分の防汚プレートを効果的に電気防食することができないため、激しい腐食に晒されることとなる。このような背景から、干満帯及び飛沫帯に属する領域の腐食対策が必要となる。

一方、陽極（アノード体）側については、亜鉛メッキ鋼板等汎用の素材を電極とすれば溶出の問題が生じるため、白金、白金泊等の貴金属類、導電性カーボン類、酸化鉄類、ケイ素含有鉄類、鉛／銀系、カーボン系導電性塗料等の中から選択した長寿命の電極を陰極（カソード体）である防汚プレートの近傍に配設する必要がある。
このように、従来の陰極防汚システムでは、海中から露出する時期や時間があって常時海水中に浸ることのできない領域の陰極（カソード）に対する防食対策が必要になるとともに、不溶性の電極素材を採用した別体の小片陽極（カソード）が必要となるので、材料費や作業工数の増加に伴うシステム全体のコストアップが問題となる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、確実な防汚及び防食に加えて、全体を安価にできる陰極防汚システムを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る陰極防汚システムは、海水中に設置された陽極（アノード）及び陰極（カソード）間に電流を流して防汚及び防食を行う陰極防汚システムにおいて、防汚対象の壁面を覆うように設けられる防汚部材が、常時海水中に浸る第１の領域と、少なくとも一時的に海水中から露出する第２の領域とに分割され、前記第２の領域に前記第１の領域より耐食性の高い導電材料を用いて陽極とし、かつ、前記第１の領域を陰極としたことを特徴とするものである。

このような陰極防汚システムとすれば、防汚対象の壁面を覆うように設けられる防汚部材が、常時海水中に浸る第１の領域と、少なくとも一時的に海水中から露出する第２の領域とに分割され、第２の領域に第１の領域より耐食性の高い導電材料を用いて陽極とし、かつ、第１の領域を陰極としたので、防汚部材の一部が腐食に強い長期耐食性の陽極となるため、別体の陽極（アノード）を特別に配設する必要はない。
この場合、陽極となる耐食性の高い導電材料は、貴金属箔チタン、表面に導電性塗料を塗布したチタン板、導電性塗膜、または導電性ゴムシートのいずれかであることが好ましい。

上記の発明においては、近傍に設置された金物類が陰極防食システムを備え、前記電極に直流電流を供給する直流電源装置及び前記陽極を、前記陰極防食システムと共用化したものが好ましい。

このような陰極防汚システムとすれば、電極に直流電流を供給する直流電源装置及び陽極を陰極防食システムと共用化したので、部品点数を低減することができる。

上記の発明においては、近傍に設置された金物類が陰極防食システムを備え、前記電極に直流電流を供給する配線経路の少なくとも一部を、前記陰極防食システムと共用化したものが好ましい。

このような陰極防汚システムとすれば、電極に直流電流を供給する配線経路の少なくとも一部を陰極防食システムと共用化したので、部品点数を低減することができる。

上述した本発明の陰極防食システムによれば、防汚部材の一部が腐食に強い長期耐食性の陽極となるので、別体の陽極（アノード）を特別に配設する必要がなく、しかも、高価な長期耐食性材料の使用量を最少に抑えることができる。従って、材料費や作業工数の増加に伴うシステム全体のコストアップを抑制し、確実な防汚及び防食に加えて、全体を安価にできるという顕著な効果が得られる。
また、近傍の金属構造物に設置される金物類の陰極防食システムと構成部品・部材を兼用することにより、部品点数の低減が可能になり、材料費や作業工数の低減により全体を安価にしたシステムを提供できるという顕著な効果が得られる。

本発明に係る陰極防汚システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
以下、本発明による陰極防汚システムの第１の実施形態を図１ないし図３に基づいて説明する。なお、図１に示す陰極防汚システムは、発電所の取水路に適用した構成例を示すものである。

図１の断面図に示すように、コンクリート製とした取水路１００の壁面１０１を覆うようにして、防汚プレートＰＬが設けられている。
この防汚プレートＰＬは、常時海水中に浸る第１の領域と、少なくとも一時的に海水中から露出することがある第２の領域とに分割される。そして、防汚プレートＰＬの第２の領域には第１の領域より耐食性の高い材料が採用され、この第２の領域を陽極とし、かつ第１の領域を陰極として、それぞれを直流電源装置Ｐｄと電気的に接続することにより、海水を電気分解して壁面１０１を防汚するとともに、防汚プレートＰＬ自身を防食する陰極防汚システム１０が構成される。

二つの領域に分割された防汚プレートＰＬは、一方の常時海水中にある部分（第１の領域）について、たとえば亜鉛メッキ鋼板、錫メッキ鋼板または塗装鋼板等のように、安価で汎用性のある陰極側防汚プレート（カソード体）１１を選択して使用する。この陰極側防汚プレート１１は、図２に示すように、複数の板材を並べて溶接あるいはビス止め等により上下左右に連結した構成とされる。そして、この陰極側防汚プレート１１は、たとえば図３に示すように、鉄鋼製等の支持フレーム１２及び接着性を有する充填材１３等を介して壁面１０１に支持された状態で装備されている。なお、以下の説明では、カソード体として機能する陰極側防汚プレート１１を「カソード板」と呼ぶことにする。

一方、干満帯及び飛沫帯の部分（第２の領域）には、たとえば長期耐食性を有する白金等の貴金属を表面に担持させた貴金属箔チタンや導電塗装を施したチタン板等のように、耐食性に優れた陽極側防汚プレート（アノード体）２１を選択して使用する。この陽極側防汚プレート２１は、上述した陰極のカソード板１１と同様に複数の板材を連結した構成とされ、支持フレーム１２及び充填材１３等を介して壁面１０１に装備されている。上述した陽極側防汚プレート２１の素材は比較的高価であるから、一時的にでも海水中から大気中に露出する時間を有するなどして腐食しやすい干満帯及び飛沫帯部分に限定使用するものとし、その施工面積が最少となるようにしている。なお、以下の説明では、アノード体として機能する陽極側防汚プレート２１を「アノード板」と呼ぶことにする。

干満帯に属する領域のアノード板２１は、干潮時及び満潮時において海面Ｓの高さが変動することに伴い、プレート表面が海面Ｓから露出して大気と接触する時間帯を有している。このような潮の干満は、その変動量や時間等が年間を通して変化する。
そして、飛沫帯に属する領域のアノード板２１は、最も海面Ｓの低い干潮時でも海水中にあって大気中に露出しない部分が、波の上下動により海面Ｓから一時的に大気中へ露出することがある。また、飛沫帯に属する領域のアノード板２１は、最も海面Ｓの高い満潮時であっても海水中に入らない部分が、波や風の影響等で発生した海水の飛沫を浴びることがある。
従って、干満帯及び飛沫帯に属する領域のアノード板２１は、常時電気防食ができないことに加え、海水が付着した状態で大気中に晒されるというように、金属が腐食しやすい環境にある。

図１に示す構成例では、潮の干満により海面Ｓが変動する領域（干満帯）及び海水の飛沫を浴びる領域（飛沫帯）をカバーするようにして、アノード板２１が配設されている。このアノード板２１は、少なくとも一部（下端部側）が常時海水中に入っているように設定された大きさのものが設置されている。そして、アノード板２１の下端部には、ラバーやシリコン等の絶縁継手３１を介して電気的に絶縁され、かつ、一体的に連続するカソード板１１が配設されている。
カソード板１１及びアノード板２１は、それぞれを陰極及び陽極として海水の電気分解を行うことができるように、電線１４を介して直流電源装置Ｐｄと電気的に接続されている。

上述した構成の陰極防汚システム１０においては、図４に示すように、直流電源装置Ｐｄが作動して通電を開始すると、絶縁継手３１により電気的に絶縁状態にあるため各々が独立して海水と接触しているカソード板１１及びアノード板２１を電極として、電流が海水中を流れる。このため、カソード板１１及びアノード板２１の両電極間に防汚電流が流れて海水の電気分解を生じ、陰極となるカソード板１１の表面全体からヒドロキシイオンが発生して藻等の海洋生物の付着を防止することができる。
このような海水の電気分解中においては、導電塗装を施したチタン板等の耐食性に優れた材料を選択したので、陽極となるアノード板２１が海水中に溶出することで消滅するようなことはない。

次に、上述した第１の実施形態の変形例を図５に示して説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
上述した第１の実施形態では、対向する壁面１０１のそれぞれに陰極防汚システム１０を設け、それぞれの壁面１０１に沿って上下に配設されているカソード板１１及びアノード板２１の間に防汚電流を流して海水の電気分解を行うようにしたが、主水路１００の壁面間距離（水路幅）が通電可能な範囲内であれば、直流電源装置Ｐｄと両電極との結線を変えて、取水路１００の対面に配設された電極間で防汚電流を流して電気分解を行うこともできる。

すなわち、図５に示すように、主水路１００の対向する壁面１０１にそれぞれ同様の陰極防汚システム１０を設け、直流電源装置Ｐｄと接続する陰極のカソード板１１は、対向壁面側に配設されたものとする。
このように構成すれば、主水路１００の対向する壁面１０１間を防汚電流が流れて海水の電気分解を行うので、上述した実施形態と同様の防汚・防食作用が得られる。また、全体として均一な電圧分布が形成されるので、全面にわたってより均一な防汚が可能となる。

なお、上述した第１の実施形態及びその変形例において、取水路１００の壁面１０１に装備されるカソード板１１及びアノード板２１は、ビス、接着剤、溶接等の方法を用いて支持フレーム１２に取り付けられ、支持フレーム１２はアンカーボルト等で壁面１０１に固定されている。支持フレーム１２と壁面との間には絶縁塗装２３または接着性と絶縁性とを有する充填材１３等により電気絶縁されている。
また、支持フレーム１２のない部分は、接着性と電気絶縁性とを有する充填材１３等により壁面１０１に固定されている。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態を図６に基づいて説明する。この実施形態は、上述した第１の実施形態と略同様の構成とされるが、陽極（カソード体）となる板部材のカソード板２１に代えて、たとえばエポキシ樹脂に導電性カーボンを含んでいる導電塗膜２２のアノード体とした点が異なっている。
この導電塗膜２２は、現在すでに施工実績のある導電塗膜による陽極防汚システムで使用している塗膜を、干満帯及び飛沫帯部分の防汚に限定的に採用した構成とされる。このような導電塗膜２２を使用する場合、この導電塗膜２２と壁面１０１との間には、壁面１０１内の鉄筋・鉄骨への迷走電流を防止するため、絶縁塗装２３が施工されている。

このような構成としても、陰極側には安価なアノード板１１を使用して陽極となる導電塗膜２２の施工面積を最少に抑えることができるので、システム全体のコストを低減することができる。また、導電塗膜２２に代えて、導電性ゴムシートを採用してもよい。
なお、上述した導電塗膜２２については、たとえば特公平６−１５０６９号公報や特公平８−１４０３６号公報に開示されている。

＜第３の実施形態＞
続いて、本発明の第３の実施形態を図７に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この取水路１００においては、陰極防汚装置１０Ａの周辺にバースクリーン、ロータリースクリーン、ドラムスクリーン及び海水ポンプ等の機器・金物類３０が設置され、該機器・金物類３０の電気防食に使用される陰極防食装置４０を備えている。

そこで、この実施形態の陰極防汚装置１０Ａでは、陰極防食装置４０との部品兼用化を行ってシステム全体のコスト低減を図る。
以下、具体的な構成例を説明すると、陰極防食装置４０の陽極となるアノード体４１が取水路１００の海中にガイドチューブ４２を介して壁面１０１に取り付けられている。このアノード体４１は直流電源装置４３と電線４４を介して接続され、同じく海水中に存在する機器・金物類３０も電線４５を介して直流電源装置４３と接続されている。このような構成としたことにより、直流電源装置４３に通電すると、アノード体４１と機器・金物類３０との間に海水を通して防食電流が流れるので、機器・金物類３０の電気防食を行うことができる。なお、図中の符号４６は、電線４４を通す電線管である。

この実施形態の陰極防汚装置１０Ａは、上述した機器・金物類３０の陰極防食装置４０を構成するアノード体４１、ガイドチューブ４２及び直流電源装置４３等を兼用した構成とされる。この場合、陰極となる防汚プレートＰＬ´は、常時海水中となる第１の領域には安価で汎用性の素材（たとえばカソード板１１）を使用し、干満帯及び飛沫帯となる第２の領域には耐食性の素材（たとえばアノード板２１）を使用する。なお、この場合は絶縁継手３１がないため、アノード板１１およびカソード板２１が一体に導通する陰極電極として使用される。
従って、陰極防汚装置１０Ａ側では、陰極防食装置４０のアノード体４１、ガイドチューブ４２、直流電源装置４３、電線４４及び電線管４６を兼用して使用するため、これらを新たに手配して設置する必要がなく、その分材料費や作業工数が低減してコストダウンを図ることができる。

また、防汚プレートＰＬ´及び機器・金物類３０を直流電源装置４３に接続する電線１４，４５の適所には、可変抵抗４７が設けられている。このような可変抵抗４７の抵抗値を調整することにより、同一の直流電源装置４３から防汚装置１０及び機器・金物類陰極防食装置４０へ通電される電流量をそれぞれ適正値にすることができる。
また、機器・金物類３０と兼用の直流電源装置４３との間についても、同様の可変抵抗４７を設けてもよい。

＜第４の実施形態＞
最後に、本発明の第４の実施形態を図８に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、上述した第３の実施形態とは異なり、直流電源装置Ｐｄ，４３、アノード体１５，４１は陰極防汚システム１０Ｂ及び防食装置４０の各々に設けるが、アノード体取１５，４１を取り付けるガイドチューブ４２´、電線管４６´、同電線間４６´の取付金具（図示省略）等については、両装置兼用型とすることにより、材料費及び取付工費の低減を図っている。
このような構成としても、材料費や作業工数の低減により、コストダウンを図ることができる。

このように、本発明の構成によれば、常時海中にある部分（第１の領域）の防汚プレートは安価な汎用性のあるものとするが、腐食の激しい電気防食不能な部分（第２の領域）のみを限定的に長期耐食性のある防汚プレートとして、システム全体のコスト上昇を避けることができる。
また、絶縁継手３１を介して連結した長期耐食性のある防汚プレート部分を陽極（アノード体）とすることにより、別個なアノード体を設けることを避け、コストダウンを図ることができる。
さらに、取水路毎に従来装備されている機器・金物類用の陰極防食装置と適宜構成部品を兼用すれば、材料費や作業工数の低減により、コストダウンを図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明の第１の実施形態に係る陰極防汚システムを示す断面図である。図１のＡ−Ａ矢視図である。図１の絶縁継手周辺を示す要部拡大図である。図１の陰極防汚システムについて、陰極防汚の原理を示す説明図である。図１に示した第１の実施形態の変形例を示す断面図である。本発明に係る第２の実施形態を示す導電塗膜の断面図である。本発明の第３の実施形態に係る陰極防汚システムを示す断面図である。本発明の第４の実施形態に係る陰極防汚システムを示す断面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ陰極防汚システム
１１カソード板（第１の領域）
１２支持フレーム
１３充填材
２１アノード板（第２の領域）
２２導電塗膜
２３絶縁塗装
３１絶縁継手
４０防食装置
４３，Ｐｄ直流電源装置

Claims

海水中に設置された陽極（アノード）及び陰極（カソード）間に電流を流して防汚及び防食を行う陰極防汚システムにおいて、
防汚対象の壁面を覆うように設けられる防汚部材が、常時海水中に浸る第１の領域と、少なくとも一時的に海水中から露出する第２の領域とに分割され、
前記第２の領域に前記第１の領域より海水に対する耐食性の高い導電材料を用いて陽極とし、かつ、前記第１の領域を陰極としたことを特徴とする陰極防汚システム。
前記陽極となる耐食性の高い導電材料が、貴金属箔チタン、表面に導電性塗料を塗布したチタン板、導電性塗膜、または導電性ゴムシートのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の陰極防汚システム。
近傍に設置された機器・金物類が陰極防食システムを備え、前記電極に直流電流を供給する直流電源装置及び前記陽極を、前記陰極防食システムと共用化したことを特徴とする請求項１または２に記載の陰極防汚システム。
近傍に設置された機器・金物類が陰極防食システムを備え、前記電極に直流電流を供給する配線経路の少なくとも一部を、前記陰極防食システムと共用化したことを特徴とする請求項１または２に記載の陰極防汚システム。