JP7687828B2 - 防食装置 - Google Patents

Description

本開示は、防食装置に関する。

船舶が海水中を航行している際、主に鉄で形成された船体と、銅合金で形成されたプロペラとの間で、海水を介して電池が形成されることが知られている。これにより、鉄よりも電位の低い銅合金で形成されたプロペラが陽極となり、腐食が進行してしまう。このような腐食を防止するために、船体に犠牲陽極を設ける技術が広く用いられている（例えば下記特許文献１参照）。犠牲陽極とは、例えば亜鉛等、鉄よりも電位の低い金属で形成された電極である。鉄よりも電位が低いことから、船体に代わって犠牲陽極が陽極となり、プロペラとの間に防食電流を発生させる。これにより、プロペラの腐食を防ぐことができるとされている。

特開２００７－７６４９５号公報

ところで、近年では上記の防食電流に起因した水中電界（ＵＥＰ：Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を検知して船舶の存在を検知する防衛装置が開発されている。したがって、必要に応じて防食電流の大きさを変化させることが可能な技術に対する要請が高まっている。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、必要に応じて防食電流の大きさを変化させることが可能な防食装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る防食装置は、導電性を有する船体を有する船舶に設けられる防食装置であって、前記船体の外表面に設けられた複数の絶縁体と、該絶縁体を介して前記船体に取り付けられた複数の犠牲陽極と、前記犠牲陽極と前記船体との間に設けられた複数の第一可変抵抗器と、前記補助陽極と前記船体との間に設けられた複数の第二可変抵抗器と、を備え、前記船体内に、前記防食装置に対して電力を供給することで防食電流を発生させる電源を備えていない。
本開示に係る防食装置は、導電性を有する船体を有する船舶に設けられる防食装置であって、前記船体の外表面に設けられた複数の絶縁体と、該絶縁体を介して前記船体に取り付けられ、プロペラを防食する複数の犠牲陽極と、該犠牲陽極とは異なる場所に設けられた複数の補助陽極と、 前記犠牲陽極と前記船体との間に設けられた複数の第一可変抵抗器と、前記補助陽極と前記船体との間に設けられた複数の第二可変抵抗器と、前記犠牲陽極と前記第一可変抵抗器の間に設けられた第一電流計と、前記補助陽極と前記第二可変抵抗器の間に設けられた第二電流計と、をさらに備え、 前記船体の外表面に設けられ、水中電界を検知するセンサ部と、該センサ部からの入力に基づいて、前記第一可変抵抗器、及び第二可変抵抗器の抵抗値を変化させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一電流計、及び前記第二電流計の計測した電流値に基づいて前記第一可変抵抗器、及び第二可変抵抗器の抵抗値を変化させるように構成されている。

本開示によれば、必要に応じて防食電流の大きさを変化させることが可能な防食装置を提供することができる。

本開示の第一実施形態に係る防食装置の構成を示す模式図である。 本開示の第二実施形態に係る防食装置の構成を示す模式図である。 本開示の第三実施形態に係る防食装置の構成を示す模式図である。

＜第一実施形態＞
（船舶の構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る防食装置１００について、図１を参照して説明する。防食装置１００は船舶Ｓに設けられることで各部に対する防食を施すための装置である。図１に示すように、船舶Ｓは、船体１と、プロペラ４と、防食装置１００と、を備えている。

船体１は、導電性を有する金属材料で形成されている。一例として船体１は鉄で形成され、その表面には塗膜が設けられている。図１は、船体１の下部が海水中に没している状態を表している。つまり、船体１の外表面１Ｂは海水に曝されている。

プロペラ４は、船体１の後方に設けられ、船体１に推進力を与えるための装置である。プロペラ４は、プロペラ本体４１と、シャフト４２と、接地部４３と、軸受５と、を有している。プロペラ本体４１は、複数の羽根を有する。シャフト４２はプロペラ本体４１の中心軸に沿って延びる棒状をなしている。シャフト４２は、軸受５を介して中心軸回りに回転可能な状態で船体１に支持されている。

シャフト４２の船体１の内側の一部には接地部４３が設けられている。接地部４３は、船体１とプロペラ４とを電気的に接続（接地）するために設けられている。具体的には、第一配線Ｌ１を通じて接地部４３と船体１とが電気的に接続されている。

また、プロペラ４は、一例として銅合金で形成されている。つまり、プロペラ４は、上述した鉄で形成されている船体１よりも電位が高い。

（防食装置の構成）
防食装置１００は、複数の絶縁体２と、犠牲陽極３と、複数の補助陽極６と、複数の第一可変抵抗器Ｒ１，第二可変抵抗器Ｒ２と、を有している。それぞれの絶縁体２は、船体１の外表面１Ｂに間隔をあけて固定されている。絶縁体２としてはゴム等の樹脂材料が好適に用いられる。これら絶縁体２にはそれぞれ犠牲陽極３、又は補助陽極６が取り付けられている。つまり、犠牲陽極３，補助陽極６は絶縁体２を介して船体１の外表面１Ｂに固定されている。

犠牲陽極３は、例えば亜鉛のように、鉄よりも電位の低い金属材料によって形成されている。これら絶縁体２、及び犠牲陽極３は、船体１の外表面１Ｂのうち、プロペラ４の近傍に設けられている。

第一可変抵抗器Ｒ１は、抵抗値を自在に変化させることが可能な抵抗器である。上記の犠牲陽極３と船体１とは、第二配線Ｌ２によって電気的に接続されている。第一可変抵抗器Ｒ１は、この第二配線Ｌ２上に設けられている。また、第二可変抵抗器Ｒ２は、第一可変抵抗器Ｒ１とは異なる場所に複数設けられている。第二可変抵抗器Ｒ２も抵抗値を自在に変化させることが可能な抵抗器である。補助陽極６と船体１とは、第三配線Ｌ３によって電気的に接続されている。第二可変抵抗器Ｒ２は、この第三配線Ｌ３上に設けられている。防食装置１００は以上のように構成され、外部から電力を供給する外部電源を備えていない。

次に、防食装置１００の動作について説明する。船舶Ｓが通常の航海を行っている際には、防食装置１００では、電位の最も低い金属種が陽極となって電池回路を形成する。図１の例では、電位の最も低い亜鉛等で形成された犠牲陽極３が陽極となり、亜鉛よりも電位の高い銅合金で形成されたプロペラ４が陰極となる。

これにより、犠牲陽極３とプロペラ４との間の海水を経て、プロペラ４の接地部４３、第一配線Ｌ１、及び船体１が導通する。さらに、船体１と犠牲陽極３とが第二配線Ｌ２を介して導通する。このような電池回路が形成されることにより、犠牲陽極３とプロペラ４との間に防食電流Ａ１が生じる。これにより、プロペラ４と船体１との間に生じる電流が小さく抑えられ、プロペラ４の腐食を抑制することが可能となる。

さらに、犠牲陽極３から海水を経て船体１に至る回路も形成される。この回路では船体１の外表面１Ｂに設けられた塗膜の抵抗によって、上記の防食電流Ａ１よりも小さな防食電流Ａ２が形成される。

ここで、近年では上記の防食電流Ａ１を検知して船舶Ｓの存在を検知する防衛装置が開発されている。したがって、必要に応じて防食電流Ａ１の大きさを変化させることが可能な技術に対する要請が高まっている。

そこで、本実施形態では、第二配線Ｌ２上に第一可変抵抗器Ｒ１が設けられている。防食装置１００を用いて水中電界の大きさを変化させるには、まずこの第一可変抵抗器Ｒ１の抵抗値を変化させる。可変抵抗器Ｒの抵抗値を変化させることで、上述した電池回路を流れる電流、つまり犠牲陽極３とプロペラ４との間に流れる電流（防食電流Ａ１）の大きさが変化する。

より具体的には、第一可変抵抗器Ｒ１の抵抗値を大きくなる方向に調整することで、防食電流Ａ１の大きさを小さくすることができる。一方、防食電流Ａ１を再び大きくするには、可変抵抗器Ｒの抵抗値を小さくなる方向に調整すればよい。具体的には抵抗値を０Ωとすればよい。このように、上記構成によれば、防食電流Ａ１によって形成される水中電界の大きさを必要に応じてコントロールすることが可能となる。また、上記構成では、外部電源による大きな電力の供給を受けることなく、水中電界の大きさをコントロールすることができる。なお、上記の絶縁体２は、防食電流Ａ１が犠牲陽極３から船体１に直接流れ、可変抵抗器Ｒを通らなくなってしまうことを防ぐために設けられている。

ここで、図１に劣化部Ｐとして示すように、船体１の外表面１Ｂ上で塗膜が剥離するか、又は塗膜の化学構造が経年変化することで、当該劣化部Ｐの塗膜の抵抗値が小さくなる場合がある。

この場合、防食装置１００を運用していると、この劣化部Ｐの船体１が陽極となって、プロペラ４との間のマクロセル電流が増加することがある。具体的には、劣化部Ｐ（船体１）を陽極として、海水中、プロペラ４、第一配線Ｌ１を経て船体１に至る電池回路が支配的になることでマクロセル電流が発生する。特に、劣化部Ｐがプロペラ４から大きく離間している場合、双極子モーメントが大きくななることによって遠方における水中電界が増大する虞がある。

しかしながら、本実施形態では、プロペラを防食する犠牲陽極３の他に複数の補助陽極６が外表面１Ｂ上に設けられており、船体の塗装に劣化部が生じていない場合は補助陽極６の第三配線Ｌ３上の可変抵抗Ｒ２は最大にして、不必要な防食電流を遮断し、船体塗装に劣化部Ｐが生じた場合にのみ、最も近傍に位置する補助陽極６の第三配線Ｌ３上の可変抵抗Ｒ２を低下させることによって劣化部Ｐとの間に防食電流Ａｐを発生させる。この場合、遠方の犠牲陽極３から防食電流が流れる場合と比較して双極子モーメントが小さくなるため、劣化部Ｐに起因する遠方の水中電界の増大を回避することができる。

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第一実施形態では、犠牲陽極３及び補助陽極６として亜鉛を用いた例について説明した。しかしながら、犠牲陽極３及び補助陽極６としては亜鉛の他、アルミニウム、マグネシウム、鉄等、銅よりも電位の低い金属であればいずれも好適に用いることができる。また、それらに微量元素としては、アルミニウム、亜鉛、カドミウム、マグネシウム、インジウム、チタン、鉄、スズ、マンガン等を含んでも良い。

＜第二実施形態＞
続いて、本開示の第二実施形態について、図２を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図２に示すように、本実施形態に係る防食装置１００は、上記第一実施形態で説明した構成に加えて、センサ部Ｓと、入力部７０と、水中電界分布予測部８０と、制御部９０と、をさらに備えている。

センサ部Ｓは、船体１の外表面１Ｂに設けられ、海水中の電位（水中電界）を計測する装置である。具体的にはセンサ部Ｓは二つの電極を有しており、一方の電極が計測した電位を基準電位とし、他方の電極が計測した電位を実際の値として検知する。したがって、センサ部Ｓは１つのみならず、複数設けられていることが望ましい。なお、図２では図示簡略化のため、１つのみのセンサ部Ｓを図示している。

センサ部Ｓによって計測された電位は、電気信号として入力部７０に送られる。入力部７０は、水中電界分布予測部８０にこれら計測値を送信する。水中電界分布予測部８０は、入力された複数の計測結果から、船体１の外表面１Ｂ近傍における水中電界の計測値から船体１周辺から遠方にかかる水中電界の分布を予測する。この分布は、電気信号として制御部９０に送られる。制御部９０は、水中電界分布予測部８０から入力された水中電界の分布に基づいて、必要に応じて上述の可変抵抗器Ｒの抵抗値を変化させる。

上記構成によれば、センサ部Ｓが検知した実際の水中電界の大きさに基づいて、制御部９０は第一可変抵抗器Ｒ１、第二可変抵抗器Ｒ２の抵抗値を変化させる。これにより、船体塗装の劣化等の要因で経年的に変化する水中電界の大きさや分布形状に応じて、防食電流Ａ１、Ａｐ（図１に基づいて第一実施形態で説明したものと同様である。）をより自在かつ精緻にコントロールすることによって、遠方の水中電界の増加を防ぐことができる。

以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

＜第三実施形態＞
次に、本開示の第三実施形態について、図３を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図３に示すように、本実施形態に係る防食装置１００は、上記第二実施形態で説明した構成に加えて、複数の電流計Ｍをさらに備えている。

電流計Ｍは、第二配線Ｌ２、第三配線Ｌ３上でそれぞれ抵抗器Ｒ１、抵抗器Ｒ２よりも犠牲陽極３側、補助陽極６側に設けられている。電流計Ｍはこの第二配線Ｌ２、第三配線Ｌ３を流れる電流の大きさを計測し、電気信号として制御部９０に送る。

制御部９０は、上述の第二実施形態で説明したセンサ部Ｓによる水中電界の分布情報に加えて、第二配線Ｌ２、第三配線Ｌ３を流れる電流の大きさに基づいて、可変抵抗器Ｒの抵抗値を変化させる。つまり、制御部９０には、ある時点で生じている防食電流Ａ１、Ａｐ（図１に基づいて第一実施形態で説明したものと同様である。）の大きさが電気信号としてフィードバックされることになる。制御部９０は、この電気信号に基づいて、フィードバック制御を行い、防食電流Ａ１、Ａｐの大きさをコントロールする。

このように、上記構成によれば、電流計Ｍの計測した実際の電流値に基づいて、制御部９０は第一可変抵抗器Ｒ１、第二可変抵抗器Ｒ２の抵抗値を変化させる。これにより、防食電流Ａ１、Ａｐの大きさが制御部９０にフィードバックされることとなり、制御部９０によって水中電界の大きさをさらに自在かつ精緻にコントロールすることが可能となる。

以上、本開示の第三実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

＜付記＞
各実施形態に記載の防食装置１００、及び防食装置１００の運用方法は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る防食装置１００は、導電性を有する船体１を有する船舶Ｓに設けられる防食装置１００であって、前記船体１の外表面１Ｂに設けられた複数の絶縁体２と、該絶縁体２を介して前記船体に取り付けられ、プロペラを防食する犠牲陽極３と、該犠牲陽極３とは異なる場所に設けられた複数の補助陽極６と、前記犠牲陽極３と前記船体１との間に設けられた第一可変抵抗器Ｒ１と、前記補助陽極６と前記船体１との間に設けられた複数の第二可変抵抗器Ｒ２を備える。

上記構成によれば、第一可変抵抗器Ｒ１の抵抗値を変化させることで、犠牲陽極３とプロペラ４との間に流れる電流（防食電流Ａ１）の大きさを変化させることができる。これにより、水中電界の大きさを必要に応じてコントロールすることが可能となる。

（２）第２の態様に係る防食装置１００は、前記船体１の外表面１Ｂに設けられ、水中電界を検知するセンサ部Ｓと、該センサ部Ｓからの入力に基づいて、前記第一可変抵抗器Ｒ１、及び第二可変抵抗器Ｒ２の抵抗値を変化させる制御部９０と、をさらに備える。

上記構成によれば、センサ部Ｓが検知した実際の水中電界の大きさに基づいて、制御部９０は第一可変抵抗器Ｒ１、第二可変抵抗器Ｒ２の少なくとも一方の抵抗値を変化させる。これにより、水中電界の大きさをより自在かつ精緻にコントロールすることができる。

（３）第３の態様に係る防食装置１００は、前記犠牲陽極３と前記第一可変抵抗器Ｒ１の間に設けられた第一電流計Ｍ１と、前記補助陽極６と前記第二可変抵抗器Ｒ２の間に設けられた第二電流計Ｍ２と、をさらに備え、前記制御部９０は、前記第一電流計Ｍ１、第二電流計Ｍ２の計測した電流値に基づいて前記第一可変抵抗器Ｒ１、及び第二可変抵抗器Ｒ２の抵抗値を変化させるように構成されている。

上記構成によれば、第一電流計Ｍ１、第二電流計Ｍ２の計測した実際の電流値に基づいて、制御部９０は第一可変抵抗器Ｒ１、第二可変抵抗器Ｒ２の抵抗値を変化させる。これにより、防食電流Ａ１の大きさが制御部９０にフィードバックされることとなり、制御部９０によって水中電界の大きさをさらに自在かつ精緻にコントロールすることが可能となる。

１００ 防食装置
１ 船体
１Ｂ 外表面
２ 絶縁体
３ 犠牲陽極
４ プロペラ
５ 軸受
６ 補助陽極
４１ プロペラ本体
４２ シャフト
４３ 接地部
７０ 入力部
８０ 水中電界分布予測部
９０ 制御部
Ａ１，Ａ２，Ａｐ 防食電流
Ｌ１ 第一配線
Ｌ２ 第二配線
Ｌ３ 第三配線
Ｍ１ 第一電流計
Ｍ２ 第二電流計
Ｐ 劣化部
Ｒ１ 第一可変抵抗器
Ｒ２ 第二可変抵抗器
Ｓ センサ部

Claims (3)

1. 導電性を有する船体を有する船舶に設けられる防食装置であって、
   前記船体の外表面に設けられた複数の絶縁体と、
   該絶縁体を介して前記船体に取り付けられ、プロペラを防食する複数の犠牲陽極と、
   該犠牲陽極とは異なる場所に設けられた複数の補助陽極と、
   前記犠牲陽極と前記船体との間に設けられた複数の第一可変抵抗器と、
   前記補助陽極と前記船体との間に設けられた複数の第二可変抵抗器と、
   を備え、
   前記船体内に、前記防食装置に対して電力を供給することで防食電流を発生させる電源を備えていない防食装置。
2. 前記船体の外表面に設けられ、水中電界を検知するセンサ部と、
   該センサ部からの入力に基づいて、前記第一可変抵抗器、及び第二可変抵抗器の抵抗値を変化させる制御部と、
   をさらに備える請求項１に記載の防食装置。
3. 導電性を有する船体を有する船舶に設けられる防食装置であって、
   前記船体の外表面に設けられた複数の絶縁体と、
   該絶縁体を介して前記船体に取り付けられ、プロペラを防食する複数の犠牲陽極と、
   該犠牲陽極とは異なる場所に設けられた複数の補助陽極と、
   前記犠牲陽極と前記船体との間に設けられた複数の第一可変抵抗器と、
   前記補助陽極と前記船体との間に設けられた複数の第二可変抵抗器と、
   前記犠牲陽極と前記第一可変抵抗器の間に設けられた第一電流計と、
   前記補助陽極と前記第二可変抵抗器の間に設けられた第二電流計と、
   前記船体の外表面に設けられ、水中電界を検知するセンサ部と、
   該センサ部からの入力に基づいて、前記第一可変抵抗器、及び第二可変抵抗器の抵抗値を変化させる制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第一電流計、及び前記第二電流計の計測した電流値に基づいて前記第一可変抵抗器、及び第二可変抵抗器の抵抗値を変化させるように構成されている防食装置。

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