JP5648158B2

JP5648158B2 - 電気防食用流電陽極

Info

Publication number: JP5648158B2
Application number: JP2010172440A
Authority: JP
Inventors: 良作鬼澤; 倫夫吉田; 阿部　正美; 正美阿部; 賢金杉
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: JP2012031474A

Description

本発明は、海洋や河川などに設置される鋼管杭、鋼矢板などの金属構造物に取り付けられる電気防食用流電陽極に関し、特に磁気吸引力により取り付け固定するための磁極分散型磁気吸着装置を備えた電気防食用流電陽極に関する。

海洋や河川などに設置される鋼管杭、鋼矢板などの金属構造物の防食方法として、流電陽極方式が知られている。この流電陽極方式は、金属構造物に、該金属構造物よりも卑な電位を有する金属（流電陽極）を接続して防食電流を流し、海水や水による金属構造物の腐食を防止するものである。
この電気防食用流電陽極を金属構造物に取り付ける方法としては、熔接が一般的に用いられているが、磁気吸引力により取り付ける方法も提案されている。

例えば、特許文献１には、金属構造物に電気防食用流電陽極を磁気吸引力により取り付ける装置として、キャップ状のヨークに、リング状の永久磁石を防食部材とともに収容した磁気吸着装置が記載されている。
しかし、この特許文献１に記載されている磁気吸着装置では、該磁気吸着装置に使用されるリング状の永久磁石が市販されていないため、新たにそれを製造しなければならず、余りにも高価になり過ぎて、熔接などの固定手段を採用するのが現実的であった。

また、取り付け対象の電気防食用流電陽極は重量物である上、常時海水に浸漬している金属構造物の電気防食用流電陽極は一般に波や潮流の作用を受けるため、特許文献１に記載されている磁気吸着装置などの従来の磁気吸着装置では、磁気吸引力が不十分で、電気防食用流電陽極を金属構造物に堅固に固定することができなかった。

特開２００８−２７４３５９号公報

本発明は、このような実情に鑑み開発されたもので、量産品の永久磁石を用いて、任意の寸法で安価に製造できる構造であるとともに、十分な磁気吸引力を発揮し、海洋や河川などに設置される鋼管杭、鋼矢板などの金属構造物に、電気防食用流電陽極を堅固に固定することができる磁気吸着装置を備えた電気防食用流電陽極を提供することを目的とする。

本発明は、下記の電気防食用流電陽極を提供することにより、上記目的を達成したものである。
「金属構造物の電気防食用流電陽極において、前記金属構造物に防食電流を通電するための陽極本体と、該陽極本体を前記金属構造物に固定するための固定手段とした磁極分散型磁気吸着装置とを備えた電気防食用流電陽極であり、前記磁極分散型磁気吸着装置が、吸着面に一方の磁極をもち、該吸着面に背向する背向面に他方の磁極をもつ板状乃至角柱状の永久磁石と、前記永久磁石を所定の間隔を置いて隣り合う磁極が互いに異極となるように複数個配列して凹部に収容した軟磁性材料からなるトレー状の凹形ヨークと、前記永久磁石の間隔を所定に保つために前記凹形ヨークの凹部に固着した軟磁性材料からなる中仕切りヨークとを備えたことを特徴とする電気防食用流電陽極。」

本発明によれば、量産品の永久磁石を用いて、任意の寸法で安価に磁極分散型磁気吸着装置を製造することができ、且つ、該磁極分散型磁気吸着装置は、十分な磁気吸引力を発揮し、海洋や河川などに設置される鋼管杭、鋼矢板などの金属構造物に、電気防食用流電陽極を堅固に固定することができる。また、一般に採用されている熔接に比べて、簡単且つ短時間で金属構造物に電気防食用流電陽極を取り付けることができる。

図１は、本発明の電気防食用流電陽極に係る磁極分散型磁気吸着装置の好ましい一実施形態の構造を示す斜視図である。図２は、図１に示す実施形態における凹形ヨークと中仕切りヨークの分解斜視図である。図３は、本発明の電気防食用流電陽極に係る磁極分散型磁気吸着装置の好ましい他の実施形態の構造を示す斜視図である。図４は、本発明の電気防食用流電陽極の好ましい一実施形態を、金属構造物に取り付けた状態で示す斜視図である。

まず、本発明の電気防食用流電陽極に係る磁極分散型磁気吸着装置を、図１及び図２に示す好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態の構造を示す斜視図であり、図２は、本実施形態における凹形ヨークと中仕切りヨークの分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態の磁極分散型磁気吸着装置Ａは、四個の矩形板状の永久磁石１と、該永久磁石１を凹部２１に収容する矩形トレー状の凹形ヨーク２と、該凹形ヨークの凹部２１内を四等分する十字形状の中仕切りヨーク３とから構成されている。

四個の永久磁石１は、同一の形状（矩形板状）且つ同一の大きさのネオジウム系磁石である。永久磁石１としては、ネオジウム系磁石の他、サマリウム系磁石、セリウム系磁石やフェライト磁石などを用いることができるが、保磁力の大きいネオジウム系磁石が特に好ましい。これらの永久磁石は市販品を用いることができる。

凹形ヨーク２は、その凹部２１が十字形状の中仕切りヨーク３により四等分されており、各区分にそれぞれ永久磁石１が収容されている。
凹形ヨーク２に収容された四個の永久磁石１は、中仕切りヨーク３により、隣り合う永久磁石と互いに該ヨーク３の幅の間隔が保持される。
また、図１に示すように、凹形ヨーク２に収容された四個の永久磁石１は、隣り合う永久磁石の磁極が互いに異極となるように配列されている。これは異極どうしを近づけると二者間に互いに引き寄せる吸引力が作用するため、永久磁石１を凹形ヨーク２に収容することが容易になるからである。

凹形ヨーク２は、その開口側の周縁端が永久磁石１の吸着面１１よりやや突出するように、その凹部２１の深さが永久磁石１の高さ（厚み）よりやや深く形成されている。
一方、中仕切りヨーク３は、永久磁石１の吸着面１１より突出しないように、その厚みが永久磁石１の高さより低く形成されている。
また、図２に示すように、凹形ヨーク２には、底部（バックヨーク部）２３の中央部に、該底部を貫通するボルト孔２２が形成されており、一方、中仕切りヨーク３には、十字形状の交差部に、該交差部を貫通するボルト孔３２が形成されている。そして、ボルト３１を、中仕切りヨーク３のボルト孔３２に挿通し、次いで凹形ヨーク２の表面側から背面側までボルト孔２２に挿通し、座金３３を介してナット３４を螺合させることにより、凹形ヨーク２の凹部２１内に中仕切りヨーク３が固着されている。

凹形ヨーク２の形成材料としては、軟磁性材料であれば特に制限されるものではなく、ヨーク材として従来より用いられているものを用いることができ、例えば、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダストなどが挙げられる。
中仕切りヨーク３の形成材料も、軟磁性材料であれば特に制限されるものではなく、凹形ヨーク２の形成材料と同様のものが挙げられる。

本発明の電気防食用流電陽極に係る磁極分散型磁気吸着装置は、前記の図１及び図２に示す実施形態に制限されることなく種々の変更が可能である。例えば、前記の図１及び図２に示す実施形態では、永久磁石を縦横に２個ずつ計４個を配列したが、図３に示すように、縦２個×横３個で計６個を配列してもよい。
永久磁石の配列個数及び配列形態は、特に制限されるものではないが、海洋や河川などに設置される金属構造物に電気防食用流電陽極を取り付け固定するために使用する場合には、一般には、永久磁石として、市販の永久磁石、例えば３〜６０ｍｍ×３〜６０ｍｍ×厚み（高さ）１〜５０ｍｍの大きさで、残留磁束密度１０ｋｇ以上、保磁力１０ｋＯｅ以上、最大エネルギー積３０〜５５ＭＧＯｅ程度のネオジウム系磁石を用いる場合、縦２〜３３個×横２〜３３個で計４〜１０８９個程度を配列するとよい。
また、永久磁石の形状も板状に限定されるものではなく、１〜１００ｍｍ×１〜２００ｍｍ×厚み（高さ）１〜５０ｍｍの板状乃至角柱状のものを用いることができる。
また、凹形ヨーク２の形状も吸着方向から平面視して矩形に限定されるものではなく、円形や多角形などのものを用いることもできる。
また、中仕切りヨーク３の固着手段も、前記の図１及び図２に示す実施形態におけるボルトとナットに限定されるものではなく、例えば、中仕切りヨーク３を凹形ヨーク２と一体的に形成してもよい。

次に、本発明の電気防食用流電陽極を、図４に示す好ましい実施形態について説明する。図４は、本発明の電気防食用流電陽極を金属構造物に取り付けた状態で示す斜視図である。

図４に示すように、本実施形態の電気防食用流電陽極Ｂは、金属構造物１０に防食電流を通電するための断面台形状の柱状の陽極本体１Ｂと、該陽極本体１Ｂの長手方向の両端側面からそれぞれ延設された取付部２Ｂと、該取付部２Ｂそれぞれの先端部の金属構造物側の面に鋼板（プレート）３５を介在させてそれぞれ取り付けられた磁極分散型磁気吸着装置Ａと、該取付部２Ｂそれぞれの先端部の金属構造物側の反対面にそれぞれ取り付けられた係止部３Ｂとから構成されている。

陽極本体１Ｂは、陽極材としてアルミニウム合金を用いたもので、流電陽極方式による電気防食に従来より用いられているものである。陽極材としては、アルミニウム合金の他、亜鉛、マグネシウムの合金など、従来より用いられている陽極材を用いることができる。

取付部２Ｂは、鋼材より形成されており、陽極本体１Ｂ内を長手方向に貫通する芯金である。取付部２Ｂの両先端部には、磁極分散型磁気吸着装置Ａ及び係止部３Ｂを取り付けるためのボルト孔が設けられている。

取付部２Ｂの両先端部に取り付けられた磁極分散型磁気吸着装置Ａは、前記の図１及び図２に示す実施形態の磁極分散型磁気吸着装置Ａである。
また、取付部２Ｂの両先端部に取り付けられた係止部３Ｂは、その両端部及び中央部の計３箇所にボルト孔が設けられた断面Ｌ字状の長尺状の鋼製本体３１Ｂと、該本体３１Ｂの両端部のボルト孔それぞれに取り付けられたボルト及びナット３２Ｂとから構成されている。係止部３Ｂの中央部に設けられたボルト孔は、係止部３Ｂを取付部２Ｂの先端部に取り付けるためのボルト孔である。

磁極分散型磁気吸着装置Ａ及び係止部３Ｂは、該磁気吸着装置Ａにおけるボルト３１を、図２に示すように、まず中仕切りヨーク３のボルト孔３２に挿通し、次いで磁気吸着装置Ａの凹形ヨーク２の表面側から背面側までボルト孔２２に挿通した後、鋼板３５の端部に穿設したボルト孔に挿通し、取付部２Ｂの先端部のボルト孔に挿通し、次いで係止部３Ｂの中央部に設けられたボルト孔に挿通して、座金３３を介してナット３４を螺合させることにより、取付部２Ｂの先端部に取り付けられている。
即ち、磁極分散型磁気吸着装置Ａは、永久磁石１の吸着面１１が金属構造物１０の表面に対面するように、取付部２Ｂの先端部に取り付けられており、係止部３Ｂは、取付部２Ｂの先端部の金属構造物側の反対面に取り付けられている。
また、係止部３Ｂは、本体３１Ｂの両端部のボルト孔それぞれに取り付けられたボルト及びナット３２Ｂのボルト部分が、それぞれ、金属構造物１０に当接するように、取付部２Ｂの両先端部に取り付けられている。
磁極分散型磁気吸着装置Ａ及び係止部３Ｂを取付部２Ｂの先端部に取り付けるための前記ボルト３１の長さは、その先端が、磁気吸着装置Ａにおける永久磁石１の吸着面１１より突出しない長さである。

本実施形態の電気防食用流電陽極Ｂは、図４に示すように、取付部２Ｂの両先端部に取り付けられた磁極分散型磁気吸着装置Ａの永久磁石１の吸着面１１を、金属構造物１０の表面に対面させて接近させることにより、磁気吸引力により金属構造物１０の表面に吸着固定することができる。
また、本実施形態の電気防食用流電陽極Ｂは、係止部３Ｂの本体３１Ｂの両端部のボルト孔それぞれに取り付けられたボルト及びナット３２Ｂのボルト部分が、それぞれ、金属構造物１０に当接するように、係止部３Ｂが取付部２Ｂの両先端部に取り付けられているため、電気防食用流電陽極Ｂの長手方向に対して垂直方向（＝金属構造物１０の幅方向）の振れを防止することができる。

以下に実施例及び試験例を挙げて本発明の効果を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１
下記の永久磁石１を４個、凹形ヨーク２及び中仕切りヨーク３を用いて、図１及び図２に示す実施形態の磁極分散型磁気吸着装置Ａを作製した。
永久磁石１：市販のネオジウム系磁石（七星通（株)製の３８ｍｍ×３０ｍｍ×厚み（高さ）１２．７ｍｍの大きさで、残留磁束密度１２．８〜１３．２ｋｇ、保磁力１１．５ｋＯｅ以上、最大エネルギー積４０〜４３ＭＧＯｅのネオジウム系磁石）
凹形ヨーク２：９５ｍｍ×７９ｍｍ×高さ１８ｍｍの大きさの鋼製のヨーク。凹部２１の大きさは８６ｍｍ×７０ｍｍ×深さ１３．５ｍｍ。
中仕切りヨーク３：鋼製のヨーク。幅１０ｍｍ、厚み３．２ｍｍ。

実施例２
下記の永久磁石１を６個、凹形ヨーク２及び中仕切りヨーク３を用いて、図３に示す実施形態の磁極分散型磁気吸着装置Ａ’を作製した。
永久磁石１：市販のネオジウム系磁石（七星通（株)製の３８ｍｍ×３０ｍｍ×厚み（高さ）１２．７ｍｍの大きさで、残留磁束密度１２．８〜１３．２ｋｇ、保磁力１１．５ｋＯｅ以上、最大エネルギー積４０〜４３ＭＧＯｅのネオジウム系磁石）
凹形ヨーク２：１４３ｍｍ×７９ｍｍ×高さ１８ｍｍの大きさの鋼製のヨーク。凹部２１の大きさは１３４ｍｍ×７０ｍｍ×深さ１３．５ｍｍ。
中仕切りヨーク３：鋼製のヨーク。幅１０ｍｍ、厚み３．２ｍｍ。

試験例１
実施例１及び２で作製した本発明の電気防食用流電陽極に係る磁極分散型磁気吸着装置Ａ及びＡ’について、下記の方法により耐荷重試験を行い、磁気吸引力を測定した。その結果を表１に示す。
〔耐荷重試験の方法１〕
鋼板（４００ｍｍ×２０００ｍｍ×ｔ２０ｍｍ）を直立に支持し、この鋼板に、磁極分散型磁気吸着装Ａ及びＡ’を吸着させた。なお、磁気吸着装置Ａ及びＡ’におけるボルト３１は長尺のボルトに代え、底部（バックヨーク部）２３からボルトを延出させて錘を吊り下げられるようにした。そしてこのボルトにかける荷重は、７０ｋｇから１０ｋｇずつ順に増やしていき、磁気吸着装置Ａ及びＡ’が下方向へ１０ｍｍ程度ずれた時点まで試験を続けた。この試験結果から、電気防食用流電陽極の質量が重いものであっても、磁極分散型磁気吸着装置の大きさを変えれば、堅固に固定することができることがわかった。

実施例３
上記実施例１の磁極分散型磁気吸着装置Ａを４個、陽極本体１Ｂ、陽極本体１Ｂの長手方向の両端側面からそれぞれ延設された取付部２Ｂ及び該取付部２Ｂそれぞれの先端部の金属構造物側の面に取り付けられた一枚の鋼板３５を用いて、図４に示すような実施形態（係止部３Ｂを除いた実施形態）の本発明の電気防食用流電陽極Ｂ’を作製した。
磁極分散型磁気吸着装置Ａ：９５ｍｍ×８０ｍｍ×高さ１８ｍｍ
陽極本体１Ｂ：（１２０ｍｍ＋１４０ｍｍ）×１４０ｍｍ×長さ７３０ｍｍ
取付部２Ｂ：平鋼５０ｍｍ×厚み９ｍｍ−３４０ｍｍ
鋼板３５：１００ｍｍ×２０００ｍｍ×厚み１２ｍｍ

実施例４
上記実施例１の磁極分散型磁気吸着装置Ａを４個から８個に変更した以外は、実施例３と同様にして本発明の電気防食用流電陽極Ｂ”を作製した。

実施例５
上記実施例４の電気防食用流電陽極Ｂ”における取付部２Ｂの両先端部に係止部３Ｂを取り付けて、図４に示すような実施形態の本発明の電気防食用流電陽極Ｂ'''を作製した。
鋼製本体３１Ｂ：４５ｍｍ×４５ｍｍ×厚み４ｍｍ
ボルト及びナット：六角ボルトＭ２０×長さ２００ｍｍ。六角ナットＭ２０

試験例２
金属構造物に波が反射し、吸着固定した電気防食用流電陽極に対して水平方向に及び傾斜方向に引き離す力が働くことも考慮する必要がある。そのため、実施例３、４及び５で作製した本発明の電気防食用流電陽極Ｂ’、Ｂ”及びＢ'''について、下記の方法により耐荷重試験を行い、磁気吸引力を測定した。その結果を表２に示す。
〔耐荷重試験の方法２〕
試験台上に鋼板（４００ｍｍ×２０００ｍｍ×ｔ２０ｍｍ）を水平に固定し、この鋼板に電気防食用流電陽極Ｂ’、Ｂ”及びＢ'''を吸着させた状態でチェーンブロック及びバネ秤を用いて、水平方向に（電気防食用流電陽極に対して垂直に）及び傾斜方向に（電気防食用流電陽極に対して４５°に）引っ張り、吸引が解除される力を測定した。よって、電気防食用流電陽極に対して水平方向に及び傾斜方向に引き離す力が作用しても、堅固に固定することができることがわかった。

Ａ磁極分散型磁気吸着装置
１永久磁石
２凹形ヨーク
３中仕切りヨーク
１１永久磁石の吸着面
２１凹部
Ｂ電気防食用流電陽極
１Ｂ陽極本体
２Ｂ取付部
３Ｂ係止部
１０金属構造物

Claims

金属構造物の電気防食用流電陽極において、前記金属構造物に防食電流を通電するための陽極本体と、該陽極本体を前記金属構造物に固定するための固定手段とした磁極分散型磁気吸着装置と
を備えた電気防食用流電陽極であり、
前記磁極分散型磁気吸着装置が、吸着面に一方の磁極をもち、該吸着面に背向する背向面に他方の磁極をもつ板状乃至角柱状の永久磁石と、
前記永久磁石を所定の間隔を置いて隣り合う磁極が互いに異極となるように複数個配列して凹部に収容した軟磁性材料からなるトレー状の凹形ヨークと、
前記永久磁石の間隔を所定に保つために前記凹形ヨークの凹部に固着した軟磁性材料からなる中仕切りヨークと
を備えたことを特徴とする電気防食用流電陽極。
前記電気防食用流電陽極の長手方向の両側それぞれに、該長手方向に対して垂直方向の振れを防止するための係止部を設けた請求項１記載の電気防食用流電陽極。