JP2015129346A - 電気防食システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】配管6の継ぎ手部分を接続するフランジ部間3,8に介在する絶縁性ガスケット2a,2bにより一部を残して覆われるように挟まれ、前記一部がガスケット2a,2bから露出して金属配管6の内部で水と接する接水面を構成する電気防食用のアノード電極7と、少なくとも一部がガスケット2a,2bにより挟まれるアノード電極用の端子1と、アノード電極7と配管6とに端子1及び電気配線10を介して接続されて、配管6の通水部に防食電流を流す直流電源9と、フランジ部3,8とガスケット2a,2bとの間をシールする第1のシール部材4と、ガスケット2a,2bと端子1との間もしくはアノード電極7と端子1との間をシールする第2のシール部材5とを備える電気防食システム100。
【選択図】図1
Description
通水用の金属配管の腐食を抑制するための電気防食システムであって、
前記配管の継ぎ手部分を接続するフランジ部間に介在する絶縁性ガスケットにより一部を残して覆われるように挟まれ、前記一部が前記ガスケットから露出して前記金属配管の内部で水と接する接水面を構成する電気防食用のアノード電極と、
少なくとも一部が前記ガスケットにより挟まれるアノード電極用の端子と、
前記アノード電極と前記配管とに前記端子及び電気配線を介して接続されて、前記配管の通水部に防食電流を流す直流電源と、
前記フランジ部と前記ガスケットとの間をシールする第1のシール部材と、
前記ガスケットと前記端子との間もしくは前記アノード電極と前記端子との間をシールする第2のシール部材と、を備えることを特徴とする電気防食システムを提供する。
金属配管と、前記金属配管内部に設けられた回転シャフトと、前記回転シャフトの先端に設けられた羽根車と、前記回転シャフト及び前記羽根車を回転駆動するためのモーターとを備え、前記羽根車でもたらされた水流を揚水して前記金属配管内を案内する海水ポンプにおいて、
前記金属配管が、上記電気防食システムを備えることを特徴とする海水ポンプを提供する。
取水した海水を貯水する取水井と、前記取水井からの海水が濾過器を経由し、前記濾過器で濾過された海水を貯水する濾過海水槽と、前記濾過海水槽からの濾過された海水が保安フィルターを介して高圧ポンプで導かれ、淡水と塩分濃縮水に分離する逆浸透膜モジュールと、前記逆浸透膜モジュールで分離された淡水を貯水する生産水槽と、前記高圧ポンプと同軸に設置され、前記逆浸透膜モジュールで分離された塩分濃縮水を回収して濃縮水配管に排出する動力回収タービンとを備え、
前記取水井、前記濾過器、前記濾過海水槽、前記保安フィルター、前記逆浸透膜モジュール、前記生産水槽、前記高圧ポンプ及び前記動力回収タービンとが金属配管で接続されている海水淡水化装置において、
前記金属配管が、上記電気防食システムを備えることを特徴とする海水淡水化装置を提供する。
(i)前記第1及び第2のシール部材はOリングである。
(ii)前記アノード電極は、リング状のものであり、前記2枚のガスケットは、重ね合わせることでその内周側に前記アノード電極の外周及び両側面を覆う環状溝が形成され、前記アノード電極の内周が前記接水面を構成する。
(iii)前記アノード電極はカーボン、グラファイト又はフェライトのうち少なくともいずれか1つである。
(iv)前記第1のシール部材は、一方の配管とこれに対応するガスケットとの間に配置された配管周方向の第1のOリングと、他方の配管とこれに対応するガスケットとの間に配置された配管周方向の第2のOリングとからなり、
前記第2のシール部材は、前記端子の外周に装着された端子周方向のOリングからなる。
(v)前記シール部材、前記ガスケット、前記アノード電極、前記端子の順に、弾性率が大きくなる。
(vi)前記アノード電極がカーボンシートである。
(vii)前記アノード電極の断面形状が三角形である。
(viii)前記アノード電極と前記ガスケットとの間に有機性接着剤が設けられる。
(ix)前記ガスケットが渦巻き型絶縁ガスケットであり、前記渦巻き型絶縁ガスケットが、前記シール部材を兼ねている。
(x)前記直流電源として、一次電池、二次電池又は太陽電池のいずれかを用い、印加電圧を1V以上2V未満とし、前記アノード電極が前記直流電源のプラス側に接続される。
(xi)前記アノード電極と前記直流電源との間または前記金属配管と前記直流電源との間に電流計が設けられる。
(xii)前記アノード電極の水透過率が10%以下である。
(xiii)前記直流電源が、前記金属配管の外部に設けられる。
図1は本発明に係る電気防食システムの第1の実施形態を示す断面模式図である。図1に示したように、本発明の電気防食システム100は、海水(図示せず)を移送する金属配管6の継ぎ手部分を接続するフランジ部間に介在する2枚の絶縁性ガスケット2a及び2bにより一部を残して覆われるように挟まれ、一部がガスケット2a及び2bから露出して金属配管6の内部で水と接する接水面を構成する電気防食用のアノード電極7と、少なくとも一部がガスケット2a及び2bにより挟まれるアノード電極用の端子1と、アノード電極7と金属配管6とに端子1及び電気配線10を介して接続されて、金属配管6の通水部に防食電流を流す直流電源9と、金属配管6のフランジ部とガスケット2a、2bとの間をシールする第1のシール部材4(4a及び4b)と、ガスケット2a、2bと端子1との間をシールする第2のシール部材5と、を備える。なお、第2のシール部材は、図1のようにガスケット2a、2bと端子1との間をシールする態様のものの他、アノード電極7と端子1との間をシールする態様のものであってもよい。後者の態様については、追って詳述する。
図4は本発明に係る電気防食システムの第2の実施形態を示す断面模式図である。図4では、ガスケット401a、401b、アノード電極402、端子403、第1のシール部材404a、404b及び第2のシール部材405の半分のみ示しており、金属配管、金属配管に接続される端子及び金属配管とアノード電極のそれぞれに電気配線を介して接続される直流電源については省略している。本実施形態では、第2のシール部材405はアノード電極402と端子403との間をシールするものであり、アノード電極402の形状が第1の実施形態と異なる部分である。
図5は本発明に係る電気防食システムの第3の実施形態を示す断面模式図である。図5では、ガスケット501a、501b、アノード電極502、端子503、第1のシール部材504a、504b及び第2のシール部材505の半分のみ示しており、金属配管、金属配管に接続される端子及び金属配管とアノード電極のそれぞれに電気配線を介して接続される直流電源については省略している。本実施形態では、第2のシール部材505はアノード電極502と端子503との間をシールするものであり、アノード電極502とガスケット501a、501bとの間に有機性接着剤506を設けている点が第1の実施形態と異なる部分である。このようにすることで、アノード電極502とガスケット501a、501bとの密着性を高めることができ、アノード電極502とガスケット501a、501bとの界面で生じるすき間腐食の進行を抑制することができる。
図6は本発明に係る電気防食システムの第4の実施形態を示す断面模式図である。図6では、ガスケット601、アノード電極602、端子603の半分のみ示しており、金属配管、金属配管に接続される端子及び金属配管とアノード電極のそれぞれに電気配線を介して接続される直流電源については省略している。ガスケット601を円環状のガスケットではなく、渦巻状のガスケットとしている点が第1の実施形態と異なる部分である。このようにすることでアノード電極602は渦巻状の絶縁ガスケット601により中心部が被覆され、アノード電極602が減肉しても、ガスケット601のシール性が維持される。すなわち、本実施形態では、渦巻状のガスケットがシール部材を兼ねる構成となっている。なお、渦巻状のガスケットは、上述した円環状のガスケットよりも耐高圧性を有するものである。その他の構成については第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
図7は本発明に係る電気防食システムが適用される海水ポンプの一例を示す断面模式図である。図7に示したように、海水ポンプ200の主要部材としてコラムパイプ201、ケーシング202、ケーシングライナ203、およびベルマウスケーシング204が海水ポンプ200の外周側に設置されており、これらはフランジ205で相互に連結されている。そしてコラムパイプ201、ケーシング202、ケーシングライナ203、及びベルマウスケーシング204の内側の海水ポンプの軸心側には回転シャフト206が配設されており、この回転シャフト206の先端側に羽根車(インペラ)208が設けられている。図7では図示しないが、海水ポンプには回転シャフト206及び羽根車208を回転駆動するためのモーターが設けられており、該モーターによって駆動した回転シャフト206及び羽根車208でもたらされる水流が、図7の紙面上部へ移動する水流となり、揚水される。
また、図示していないが、アノード電極103がコラムパイプ201の内面を流れる海水と接するように、フランジ構造を介して設置した(図省略)。この際、ポンプ内の水の流れに影響を与えない目的と、アノード電極103の脱落を防ぐ目的から、コラムパイプ201のフランジ面にアノード電極103を配設した。この場合、コラムパイプ201とアノード電極103の間は絶縁した。
図8は本発明に係る電気防食システムが適用される海水淡水化装置の一例を示す断面模式図である。図8に示したように、海水淡水化装置は海水の取水ポンプ300、海水を貯水する取水井301、二層ろ過器302、ろ過海水槽303、保安フィルタ304、高圧ポンプ305、逆浸透膜モジュール306、動力回収タービン307、生産水槽308、濃縮水配管309、配管310,311,312を備えている。また、海水の移送のため、各所にポンプ313が設けられている。
本発明の第1の実施形態に係る電気防食システムを適用した金属配管について、海水のリークテストを行った。金属配管に人工海水を20atm、72時間通水し、直流電源装置の印加電圧を3Vとした。リークテストの結果、リークが無い場合を「合格」と評価し、リークがある場合を「不合格」と評価した。測定結果を表2に示す。なお、表2中「有」「無」は、それぞれの部材の有無を示す。
本発明の第1の実施形態に係る電気防食システムにおいて、ステンレス配管の腐食量の経時変化を評価した。
本発明の第1の実施形態に係る電気防食システムにおいて、ステンレス配管の腐食量の経時変化を評価した。
腐食量は、通水前後の金属配管の重量差から求めた。測定結果を図10に示す。図10において、実施例3は本発明の第1の実施形態の電気防食システムを用いた場合であり、比較例3は本発明に係る電気防食を用いず、単純浸漬した結果である。
本発明の第1の実施形態に係る電気防食システムにおいて、ステンレス配管の腐食量の経時変化を評価した。
104…導電性固定具、
200…海水ポンプ、201…コラムパイプ、202…ケーシング、203…ケーシングライナ、204…ベルマウスケーシング、205…フランジ、206…回転シャフト、208…羽根車(インペラ)、
300…取水ポンプ、301…取水井、302…二層ろ過器、303…ろ過海水槽、304…保安フィルタ、305…高圧ポンプ、306…逆浸透膜モジュール、307…動力回収タービン、308…生産水槽、309…濃縮水配管、310,311,312…配管、313…ポンプ。
Claims (16)
- 通水用の金属配管の腐食を抑制するための電気防食システムであって、
前記配管の継ぎ手部分を接続するフランジ部間に介在する絶縁性ガスケットにより一部を残して覆われるように挟まれ、前記一部が前記ガスケットから露出して前記金属配管の内部で水と接する接水面を構成する電気防食用のアノード電極と、
少なくとも一部が前記ガスケットにより挟まれるアノード電極用の端子と、
前記アノード電極と前記配管とに前記端子及び電気配線を介して接続されて、前記配管の通水部に防食電流を流す直流電源と、
前記フランジ部と前記ガスケットとの間をシールする第1のシール部材と、
前記ガスケットと前記端子との間もしくは前記アノード電極と前記端子との間をシールする第2のシール部材と、を備えることを特徴とする電気防食システム。 - 請求項1に記載の電気防食システムにおいて、前記第1及び第2のシール部材はOリングであることを特徴とする電気防食システム。
- 請求項1または2に記載の電気防食システムにおいて、前記アノード電極は、リング状のものであり、2枚の前記ガスケットを重ね合わせることでその内周側に前記アノード電極の外周及び両側面を覆う環状溝が形成され、前記アノード電極の内周が前記接水面を構成することを特徴とする電気防食システム。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の電気防食システムにおいて、前記アノード電極はカーボン、グラファイト又はフェライトのうち少なくともいずれか1つであることを特徴とする電気防食システム。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の電気防食システムにおいて、
前記第1のシール部材は、一方の配管とこれに対応するガスットとの間に配置された配管周方向の第1のOリングと、他方の配管とこれに対応するガスケットとの間に配置された配管周方向の第2のOリングとからなり、
前記第2のシール部材は、前記端子の外周に装着された端子周方向のOリングからなることを特徴とする電気防食システム。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の電気防食システムにおいて、前記シール部材、前記ガスケット、前記アノード電極、前記端子の順に、弾性率が大きくなることを特徴とする電気防食システム。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の電気防食システムにおいて、前記アノード電極がカーボンシートであることを特徴とする電気防食システム。
- 請求項1ないし7のいずれかに記載の電気防食システムにおいて、前記アノード電極の断面形状が三角形であることを特徴とする電気防食システム。
- 請求項1ないし8に記載の電気防食システムにおいて、
前記アノード電極と前記ガスケットとの間に有機性接着剤が設けられることを特徴とする電気防食システム。 - 請求項1ないし9に記載の電気防食システムにおいて、
前記ガスケットが渦巻き型絶縁ガスケットであり、前記渦巻き型絶縁ガスケットが、前記シール部材を兼ねていることを特徴とする電気防食システム。 - 請求項1ないし10のいずれかに記載の電気防食システムにおいて、前記直流電源として、一次電池、二次電池又は太陽電池のいずれかを用い、印加電圧を1V以上2V未満とし、前記アノード電極が前記直流電源のプラス側に接続されることを特徴とする電気防食システム。
- 請求項1ないし11のいずれかに記載の電気防食システムにおいて、前記アノード電極と前記直流電源との間または前記金属配管と前記直流電源との間に電流計が設けられることを特徴とする電気防食システム。
- 請求項1ないし12のいずれかに記載の電気防食システムにおいて、前記アノード電極の水透過率が10%以下であることを特徴とする電気防食システム。
- 請求項1ないし13のいずれかに記載の電気防食システムにおいて、前記直流電源が、前記金属配管の外部に設けられることを特徴とする電気防食システム。
- 金属配管と、前記金属配管内部に設けられた回転シャフトと、前記回転シャフトの先端に設けられた羽根車と、前記回転シャフト及び前記羽根車を回転駆動するためのモーターとを備え、前記羽根車でもたらされた水流を揚水して前記金属配管内を案内する海水ポンプにおいて、
前記金属配管が、請求項1ないし14のいずれか1項に記載の電気防食システムを備えることを特徴とする海水ポンプ。 - 取水した海水を貯水する取水井と、前記取水井からの海水が濾過器を経由し、前記濾過器で濾過された海水を貯水する濾過海水槽と、前記濾過海水槽からの濾過された海水が保安フィルターを介して高圧ポンプで導かれ、淡水と塩分濃縮水に分離する逆浸透膜モジュールと、前記逆浸透膜モジュールで分離された淡水を貯水する生産水槽と、前記高圧ポンプと同軸に設置され、前記逆浸透膜モジュールで分離された塩分濃縮水を回収して濃縮水配管に排出する動力回収タービンとを備え、
前記取水井、前記濾過器、前記濾過海水槽、前記保安フィルター、前記逆浸透膜モジュール、前記生産水槽、前記高圧ポンプ及び前記動力回収タービンとが金属配管で接続されている海水淡水化装置において、
前記金属配管が、請求項1ないし14のいずれか1項に記載の電気防食システムを備えることを特徴とする海水淡水化装置。
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