JPH0243384A - 防食用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、各種金属や合金類の防食用電極、特に土中に
埋設された金属並びにコンクリート中の鉄筋や鉄骨等の
陰極防食に使用する堅牢で取扱いの容易な防食用陽極に
関する。

（従来技術とその問題点） 近年、土中及びコンクリート中等にある金属部材や金属
配管の腐食を防食塗装により防止する方法に換えて、防
食すべき金属を卑に分極させることにより安定化させる
電気防食法が採用されている。該電気防食は大別して、
流電防食と陰極電気防食の２種類があり、後者の陰極電
気防食は不溶性陽極を使用して被防食金属との間に直流
電源を接続し通電を行うことにより前記被防食金属を卑
に維持して安定化させるものである。該陰極電気防食は
通電を停止しない限り防食作用がｍ続するという長所が
あり設備的に大がかりになるという欠点を有するにもか
かわらず広く採用されている。

この防食に使用される防食電極は通常そのまま土中に設
置されるのではなく、バックフィル材と呼ばれる主とし
て炭素質導電物質から成る層をその周囲に被覆されて土
中に埋設されることが多い。

このバックフィル材を介在させるのは、該バックフィル
材の使用により陽極表面の電流分布を均一に保つと同時
に安定した通電を可能にするためである。通常該パンク
フィル材は現場施工により電極の周囲に被覆され該電極
とともに土中に埋設されるが、バックフィル材自身が比
較的跪く衝撃に弱いため、前記電極の周囲に被覆する際
に熟練を要するとともに土中に埋設し所定箇所に位置さ
せる際にも離脱等が生しその使用が一部制限される可能
性がある。前記したバックフィル材の電極周囲への被覆
時の熟練を不要とするために、予めバックフィル材を電
極の周囲に一体化して被覆した防食電極も考案されてい
るが、該電極によっても施工時の損傷を低減させるには
不十分である。

又該バックフィル材は、防食電極表面で電解反応により
生成したガスを土中へ放散させるための障害となりガス
層を形成して通電を困難又は不能にして短時間の使用で
電圧上昇を来してしまうことがある。これを回避するた
めに、前記バックフィル材中に縦方向の通孔を形成し、
生成するガスを該通孔からへツクフィル材の上方又は下
方へ放散させることが捉案されている。しかしながら該
方法によると、通孔の上端又は下端に到達したガスが土
中へ放散する際の抵抗が大きく十分に土中に放散されず
完全に上記欠点を解消するには至っていない。

（発明の目的） 本発明は、軟土の問題点を解決するために為されたもの
で、バックフィル材を被覆した防食電極の該バックフィ
ル材を保護し、十分な耐久性と施工及び保守の容易性を
合わせ持つ防食用電極を（に供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、第１に可撓性の導線と接続されかつ該接続部
を外界に対して封入した不溶性金属電極の周囲を炭素質
物質を含有するバックフィル材で被覆し、該バックフィ
ル材の周囲を陽分極により溶解する金属ケースで被覆し
て成る防食用電極であり、第２に該防食用電極のバック
フィル材層に通孔を穿設し該通孔の端部にガス抜き用パ
イプを連結してガス抜けを良好にするようにした防食用
電極である。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明における不溶性金属電極は、棒状、パイプ状又は
穴明パイプ状等の形状の基体上に電極活性物質を被覆し
て形成する。該不溶性金属電極は土中に埋設され設置現
場で粗雑に取扱われがちであるため、その基体には頑丈
で耐食性を有する例えばチタン、ジルコニウム、ニオブ
、タンタル等の弁金属又はこれらの金属を主成分とする
合金を使用することが好適である。前記電極活性物質と
しては例えば白金族金属及び／又はその酸化物つまりＰ
ｔ、Ｉ　ｒ、、Ｏｓ、Ｐｄ、、Ｒｕ、Ｒｈ又はこれらの
酸化物とすることが好ましく、これらは従来から使用さ
れているフェライトその他の電極材料と比較して遥かに
長寿命である。

本発明では、該不溶性金属電極に給電するための可撓性
の導線を適宜の接続部を介して前記不溶性金属電極に接
続する。該接続部は短絡や電流の漏れ、あるいはその損
傷を防止するために土中等の外界に対して封入されてい
ることが必要である。

該封入は例えば絶縁材を前記接続部の周囲に充填するこ
とにより行う。

前記不溶性金属電極の周囲には炭素質導電物質特にピッ
チ系多孔質炭素を主とするバックフィル材の層を被覆す
る。該バックフィル材は前述した通り電極表面の電流分
布を均一に保つと同時に安定した通電を可能にする。該
バックフィル材の充填率及び被覆厚は用途に応じて決定
すればよく、通常はそれぞれ３０〜７０％及び５〜５０
ｍｍ程度である。

バックフィル材は炭素質導電物質をそのまま使用しても
よいが、それを成形固化して使用してもよい。この場合
は前記炭素質導電物質のみを使用して成形を行うことが
困難であるため、バインダとして樹脂、特に比較的低温
で分解するフェノール樹脂を添加することが好ましく、
例えば前記不溶性金属電極の周囲にフェノール樹脂と炭
素粒子との混練物を押出成形、塗布等により付着させ乾
燥のみ、もしくは乾燥と焼成を併用して前記バックフィ
ル材層を形成する。

次いで該バックフィル材層の周囲に陽分極により溶解す
る金属から成る金属ケースで被覆する。

該陽分極で溶解し本発明の金属ケース用として使用でき
る金属としては、例えば鉄、亜鉛、アルミニウム及びこ
れらの合金等がある。

この金属ケースはバックフィル材を保護するだけでなく
、前記バックフィル材層の形成を容易にするという機能
を有することがある。つまり前記バックフィル材を炭素
質導電物質のみから形成する場合には、該炭素質導電物
質と前記不溶性金属電極とともに該金属ケース中に充填
しバインダなしで本発明の防食電極を構成することがで
きる。

又炭素質導電物質とバインダとによりバックフィル材を
前記不溶性金属電極の周囲に成形固化する場合には、該
固化物を所定形状に成形した金属ケース内に収容する。

従ってバックフィル材層の形成を現場で行う必要がなく
なるため、十分な強度を有するバックフィル材層を有す
る防食用電極を提供することができる。なお該金属ケー
スとバックフィル材間に間隙が生ずると通電不能になる
ことがあるため、成形したバックフィル材の表面に金属
ケースの材料となる金属の箔等を巻きつけて固定し防食
電極を構成するようにしてもよい。

該金属ケースは前記バックフィル材特に施工時のバック
フィル材を一時的に保護し直ぐに溶解して除去するもの
であるため、その被覆厚は前記バックフィル材を保護で
きる範囲でなるべり薄りすることが好ましく、使用する
金属にもよるが０．０１〜ｌｎ＋ｍ程度とすることが好
ましい。又該金属ケースは網目状又は穴明状にしてもよ
い。

本発明に係わる防食電極では、バックフィル材が被覆さ
れているため、電極表面で発生するガスの放散を良好に
行うことが必要になる。前記した通り本発明の不溶性金
属電極として、穴明パイプ状、棒状あるいはパイプ状と
した電極基体を使用することができ、穴明パイプ状の基
体を使用する場合は電極表面で発生したガスが該穴を通
して中空状の基体内部に入り該基体の一端から外界へ放
散されるため問題はないが、棒状又はパイプ状の基体を
使用する場合には前記バックフィル材中に上下方向を向
く複数の通孔を穿設するか又は若干径の異なる２個の穴
明き円筒体を同心状に前記不溶性金属電極を中心に配置
してガス抜は用空間を形成してバックフィル材層のガス
抜けを良好にするとともに前記通孔又は空間の一端にガ
ス抜きパイプを接続して該通孔又は空間と外界を連通さ
せて円滑に前記ガスを外界に放散させるようにすること
ができる。

以下添付図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。

第１図は、本発明に係わる防食用電極の第１の具体例を
示す縦断正面図である。

縦方向に延びる導線１は、多数の小径の銅線、アルミニ
ウム線等を束ねた芯線２と該芯線２の周囲に被覆した合
成樹脂等の可撓性の絶縁用材料３から成り、該導線１の
下端部において前記絶縁用材料３はその一部が円周方向
に全て除去されている。該芯線２の下端部は、周囲に複
数の通孔４が穿設されたパイプ状不溶性金属電極５の上
端に上向きに形成された突出部６にボルト７及びナツト
８により締着されて接続部を形成し、該接続部は、粉状
の絶縁材９が充填され上面が開口し前記電極５の上端に
嵌合された接続ケース１０内に収容されている。該接続
ケース１０の上部開口には天板１）が嵌合されている。

前記不溶性金属電極５の表面には電極活性物質が被覆さ
れ、更にその周囲には炭素質導電物質を主成分とするバ
ックフィル材１２の層が形成され、更に該バックフィル
材１２の周囲には亜鉛等の陽分極により溶解する金属か
ら成る金属ケース１３が形成され、前記バックフィル材
１２が外界と接触することを防止している。

このような構成から成る本具体例の防食電極を土中の防
食すべき金属に隣接して埋設し、前記導線１から前記不
溶性金属電極５に通電すると、該電極５が陽極となり当
初は該電極５から金属ケス１３を介して前記防食すべき
金属に電流が流れ、該金属の防食が行われる。電流が流
れるとともに前記金属ケース１３は陽分極し電解初期に
完全に溶解しその後は該金属ケース１３を介さずに通電
が行われる。該防食の間に前記電極５表面で発生するガ
スは前記通孔４を通して該電極５内の空間に進入し該電
極５の下端から土中へ放散する。

第２図は、本発明に係わる防食電極の第２の具体例を示
す縦断正面図である。該具体例は前記第１の具体例の改
良に係わるものであり、第１の具体例と同一部材には同
一符号を付して説明を省略する。

棒状の不溶性金属電極５“の周囲には、縦方向の複数の
通孔１４が形成されたバックフィル材１２が被覆され、
該通孔１４の上端部には前記接続ケース１０の底板を貫
通してガス抜き用パイプ１５が連結され、該パイプ１５
は前記接続ケース１０上端部において前記導線１と一体
化されている。

このような構成から成る本具体例の防食電極に前記第１
の実施例と同様にして通電すると、金属ケース１３が同
様に溶解し、前記電極５°表面で発生ずるガスはバック
フィル材１２中の通孔１４を通して上昇し、前記ガス抜
き用パイプ１５を通って円滑に外界へ抜き出される。

次に本発明の防食電極を使用した防食方法の実施例を記
載するが、該実施例は本発明を限定するものではない。

（実施例１） ガス抜き用パイプを設置しなかったこと以外は第２図に
示した形状と同一形状を有する直径１ｃｍ長さ１）ｃｍ
の酸化イリジウム被覆チタン製棒状電極に、粒度１００
〜３２５メソシユのピッチ系炭素粉末を水及び少量のフ
ェノール樹脂と混練してバックフィル材層の原料とし、
該原料を前記電極の周囲に約１ｃｍの厚さで塗布しバッ
クフィル材層とした。

更に該バックフィル材層の外側に厚さ約０．５０１）１
）の亜鉛筒を巻きつけて金属ケースとし、該バックフィ
ル材と該金属ケース間を前記原料で充填し間隙が生じな
いようにした後、十分乾燥した。

このように前記した電極の端部に銅の導線を接続し、該
接続部をエポキシ樹脂及び塩化ビニル樹脂で被覆して防
食用電極とした。

（実施例２） バックフィル材層中に複数の通孔を形成し該通孔の上端
を開口させてガス抜き用パイプを連結し該ガス抜き用パ
イプの他端を導線と一体としたこと、及び亜鉛筒の厚さ
を０．７　ｎｕｎとしたこと以外は実施例１と同一の棒
状電極を準備した。

（実施例３） 実施例２の防食用電極からガス抜き用パイプを取り除き
、電極基体を棒状電極の換わりに複数の微細な孔を穿設
したパイプ状電極とし、第１図に示す電極と類似する防
食用電極とした。

上述した計３種類の防食用電極をそのまま深さ１．５ｍ
の土中に埋設し、対極として直径８０ａｏｏ長さ２０ｍ
の鉄配管を前記電極より約１０ｍ隔てて設置し、それぞ
れ電源に接続して防食試験を行った。電極の電圧を３０
Ｖとし、電流変化及び対極の電位変化を追跡していった
ところ、開始時より電極基体には約ＩＡ／ｄｉ２の電流
が流れ、対極電位は−０，９５〜−０，８０Ｖであった
。又実施例１の防食用電極では約半年間その変動は殆ど
見られず、実施例２及び３の防食用電極では、約ＩＯカ
月間変動がなく、ガス抜けが十分良好に行われたことが
確認された。

（発明の効果） 本発明に係わる防食用電極は、通電用導線と不溶性金属
電極が予め一体的に接続されかつ該接続部が外部に対し
て封入され、しかも炭素質導電物質を主成分とするバッ
クフィル材の外側が陽分極により溶解する金属ケースよ
り被覆され、該バックフィル材を保護している。

従って第１に、バックフィル材を使用する本発明の防食
用電極において最も耐久性に欠ける該バックフィル材を
、通電前特に施工時における損傷から金属ケースにより
保護し、通電後は該金属ケースを溶解させるようにして
いるため、通常の防食に悪影響が生ずることがない。こ
れにより、前記不溶性金属電極を保護して該電極表面の
電流分布を均一にしかつ安定した通電を可能にするとい
うバックフィル材の機能が十分に果たされ、長期間に亘
り安定した防食を行うことが可能になる。

第２に、前記バックフィル材に次いで損傷を受は易い前
記接続部の耐久性を向上させ、これにより電極全体の寿
命を延ばすことができるため、土中等に埋設される本防
食用電極の交換の回数を大幅に減少させることができ、
保守管理に要する人員や費用を低減することが可能にな
る。

第３に、不溶性金属電極と導線が一体化し規格化されて
いるため、工場で接続部に問題が生ずることのないよう
大量生産することができ、又施工現場では通常の導線と
同様に取扱うことができるため、特に現場での作業効率
が大きく向上する。

第４に、導線が可撓性であるため設置する場所の状況に
かかわらず対極の形状等に応して最適な配置とし、これ
により陽極と陰極が可能な限り近接し両極間の抵抗が小
さくなり印加する電圧も減少し省エネルギー化が可能に
なる。

第５に、バックフィル材中にガス抜き用空間を形成し、
かつニス空間に連通ずるガス抜き用パイプを設置すると
、生成ガスが抵抗なく円滑に外界に抜き出されるため、
前記防食をより効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる防食用電極の第１の具体例を
示す縦断正面図、第２図は同じく第２の具体例を示す縦
断正面図である。 ｌ・・・導線　５，５°・・・不溶性金属電極１０・・
・接続ケース　１２・・・バックフィル材１３・・・金
属ケース １５・・・ガス抜き用パイプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性の導線と接続されかつ該接続部を外界に対
   して封入した不溶性金属電極の周囲を炭素質物質を含有
   するバックフィル材で被覆し、該バックフィル材の周囲
   を陽分極により溶解する金属ケースで被覆したことを特
   徴とする防食用電極。
2. （２）金属ケースが、鉄、亜鉛、アルミニウム及びこれ
   らの合金から成る群から選択される物質で形成されてい
   る請求項１に記載の防食電極。
3. （３）可撓性の導線と接続されかつ該接続部を外界に対
   して封入した不溶性金属電極の周囲を炭素質物質を含有
   するバックフィル材で被覆し、該バックフィル材の周囲
   を陽分極により溶解する金属ケースで被覆し、更に前記
   バックフィル材の長さ方向に形成したガス抜き用空間の
   端部にガス抜き用パイプを連結させたことを特徴とする
   防食用電極。