JPS6324075B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は陰極防食装置に関し、さらに詳細には
陰極防食装置における制御器付き電流供給装置に
関する。

電流を陽極に供給して船舶の駆動装置の如き浸
漬可能な金属体に極性を与える陰極防食装置は知
られている。このような陰極防食装置の１つは本
発明者による米国特許第4322633号明細書に開示
されている。当該陰極防食装置における制御器は
基準電極によつて検知された電位に応答して陰極
に供給された電流を制御する。この陰極防食装置
は非常に効果的ではあるが、基準電極を陽極から
かなり距離をおいて取付け特に真水と塩水両方に
用いられるとき防食された金属体の電位を表わす
適切な信号を与えることが要求される。

本発明によつて1982年６月26日に米国に出願さ
れた米国特許願第06／402191号明細書には陽極と
基準電極の間に設けられて陽極と基準電極が互に
近接して取付けられるようにしている接地シール
ドを用いる陰極防食装置における電極装置を開示
している。

本発明は陽極、基準電極および浸漬可能な金属
体に接続されて陽極に電流を供給して浸漬可能な
金属体を腐食から守る電流供給装置を特に意図す
るものである。この電流供給装置は浸漬可能な金
属体と陽極間の電源に直列に接続されて陽極に供
給される電流を制御する電流制御器を備えてい
る。増幅器は基準電極と電流制御器との間に連結
されて基準電極の電位に応答して電流制御器を作
動する。陽極と基準電極間の電圧降下を補償する
ためにバイアス回路が増幅器と陽極の間に接続さ
れる。この配列は陽極電流に関係なく防食された
金属体の表面の電位を比較的一定に保つ仂きをす
る。

バイアス回路は望ましくはバイアス回路によつ
て増幅器に供給される最小バイアスレベルを決め
る定電圧源を設けるのがよい。

塩分検知回路はバイアス回路網に接続されて陰
極防食装置が塩水内で作動するとき、増幅器に与
えるバイアス信号を下げて陰極防食装置が作動す
る塩水の抵抗率の変化を補償することができる。
塩分検知回路は比較器を使い易くして陽極電流を
陽極電圧と比較して陰極防食装置が塩水内で作動
しているか否かを判定する。

好適な実施例にあつては、限流回路が設けられ
て過剰陽極電流から生ずる金属体の形状損傷を保
護している。

本発明はこのようにして真水または塩水いずれ
かの使用に自適し、かつ陽極と基準電極が他の部
品に較べて比較的に互いに密接して取付けられる
陰極防食装置における電流供給装置を提供するに
ある。

図面を参照すると、第１図には船尾駆動体とし
て図示される船用駆動体１１を腐食から守る陰極
防食装置１０が図示される。この陰極防食装置１
０は、陽極１２と防食された船用駆動体１１に取
付けられてはいるが適当な絶縁層１４によつて該
駆動体とは電気絶縁されている基準電極１３とを
設けている。陽極１２と基準電極１３はそれぞれ
導線１５，１６によつて電流制御機構１７に接続
される。この電流制御機構１７はまた導線１８に
よつて電池１９として図示される適当な直流電源
の正端子に接続される。電池１９の負端子は本装
置のアース、この場合金属の駆動体１１に接続さ
れる。電流制御機構１７は基準電極１３からの信
号に応答して電流を陽極１２に供給することによ
り、所望の電位に駆動体１１の表面を保つように
作動して電圧を駆動体１１の表面と、駆動体が浸
漬される水の表面との接合によつて生じる負荷に
印加する。

電流制御機構１７は電流を陽極１２に供給する
電流供給回路を備える。電流供給回路には電池１
９の正端子にエミツタを、陽極１２にコレクタを
接続させたPNPトランジスタ２０が設けられる。
PNPトランジスタ２０はＡ級増幅器として用い
られ電流制器として作用して陽極１２に供給され
た電流を制御する。バイアス低抗器２１はPNP
トランジスタのエミツタとベース間に接続されて
エミツタからベースに電流が洩れないようにす
る。また周波数補償コンデンサ２２はコレクタと
ベース間に接続されて好ましくない振動がおきな
いようにしている。PNPトランジスタ２０のエ
ミツタと電池１９間に接続されたダイオード２３
は、もし電池１９が間違つて接続されていれば回
路に印加できる逆電圧から回路を守つている。最
後にコンデンサ２４はPNPトランジスタのエミ
ツタとアース間に接続されてRF雑音フイルタと
して作用する。電流制御のPNPトランジスタ２
０の作動は、出力を限流抵抗器２６を介して
PNPトランジスタ２０のベースに接続する演算
増幅器２５の出力によつて制御される。演算増幅
器２５は非可逆増幅器として接続され、その非可
逆入力２７は保護抵抗器２８を介して基準電極１
３に接続される。演算増幅器２５の可逆入力すな
わち可逆端子２９はバイアス回路の接続点３０に
接続されて演算増幅器２５に適当なバイアスを与
える。演算増幅器２５はかくして、基準電極１３
からの入力がバイアス回路からの入力より少ない
ときは、PNPトランジスタ２０のベースから電
流を引出してPNPトランジスタをバイアスさせ
て電流を伝え、これによつて電流を陽極１２に供
給する。

定電圧源は電池１９とアース間に接続された定
電圧ダイオード３１によりバイアス回路に与えら
れる。限流抵抗器３２は定電圧ダイオード３１と
電池１９間に配置されて定電圧ダイオード３１を
過剰電流から守る。定電圧ダイオード３１の陰極
は落下抵抗器３３を介してバイアス回路の接続点
３０に接続される。落下抵抗器３３は接続点３０
で所望の電位、望ましくは約0.92ボルトのものを
生じるような大きさにされる。バイアス回路はま
た陽極１２と本装置のアース間に接続された１対
の抵抗器３４，３５を備えていて分圧器として作
用している。抵抗器３３，３４，３５，３６はそ
れぞれ負荷と基準電極１３間の水中での電圧降下
をシユミレートする大きさにされる。接続点の電
位は従つて、約0.92ボルトまたは定電圧ダイオー
ド３１および陽極１２に接続された抵抗器３３，
３４，３５，３６の総合効果により当該ボルトよ
りも高く保たれて、これにより水の抵抗率から生
じる負荷と基準電極１３間の電圧降下を補償する
非可逆増幅器２５の可逆端子２９にバイアス入力
を与える。

塩分検知回路はまた、真水と塩水間の抵抗率の
急激な変化を補償するために設けられる。塩分検
知回路には比較器として作用する演算増幅器３７
があつて本装置が真水内で作動するときは電気的
に正の出力を、塩水内で作動するときは負の出力
を接続点３０に供給する。比較器の非可逆入力３
８には、陽極１２とアース間に接続された抵抗器
３９，４０からなる分圧器により陽極電圧を示す
信号が設けられて陽極電圧を比較器３７の作動に
適合するレベルまで低下させる。比較器３７の可
逆入力４１には陽極１２に供給された電流を表わ
す信号が供給される。陽極電流を陽極電圧に比較
することにより、本装置は水の抵抗率の差のため
に塩分内での作動と真水内での作動との間に差異
を生じさせる。

陽極電流信号は、抵抗器４３，４４，４５，４
６により接続された演算増幅器４２の出力により
比較器３７に供給された差動増幅器４２として作
用する。差動増幅器４２には、電流制御のPNP
トランジスタ２０と陽極１２間に接続された分路
抵抗器４９の両側に抵抗器４６、４４を介して接
続された可逆入力４７と非可逆入力４８とがあ
る。抵抗器４５，４６は帰還回路網を備えてい
て、差動増幅器４２によつて生じた利得を設定す
る大きさにされる。差動増幅器４２は従つて分路
抵抗器４９の電圧降下を表わす比較器３７の可逆
入力４１に信号を与えて、これにより陽極電流を
表わす。

過剰陽極電流は陽極１２を囲む防食された金属
体の大部分に損傷を与えるので陽極限流回路が設
けられる。陽極限流回路はオフセツトとともに可
逆増幅器として作用するように接続された演算増
幅器５０をもつている。オフセツトは演算増幅器
５０の非可逆入力５２と定電圧ダイオード３１の
陰極間の結線５１によつて生じ、従つて非可逆入
力５２の電位を固定する。演算増幅器の可逆入力
５３は電流検知の差動増幅器４２の出力５４に接
続され陽極電流を表わす信号を受ける。従つて接
続されると、演算増幅器５０は可逆入力５３の電
位が非可逆入力５２での固定した電位より少ない
ときは、正の出力を生じさせ可逆入力５３での電
位が非可逆入力５２での定まつた電位より大きい
ときは、負の出力を生じさせる。演算増幅器５０
の出力５５はダイオード５６を介してバイアス回
路の接続点３０に接続される。ダイオード５６は
演算増幅器５０の出力５５が正であるときに作用
して接続点３０への電流の流れを止める。演算増
幅器５０の出力５５が負であり、陽極電流が所定
のレベルを超えたと表示するときは、電流は接続
点３０から演算増幅器５０の出力５５に流れて、
これにより接続点３０での電位を低減させて主で
ある演算増幅器２５のバイアスレベルを下げ、そ
の結果本装置の陽極電流を所望のレベルまで下げ
る。

バイアス回路の接続点３０は接続点３０と可逆
端子２９間に接続された抵抗器と、本装置のアー
スと可逆端子２９間に接続されたコンデンサ５８
とからなる抵抗・コンデンサ形フイルタを介して
演算増幅器２５の可逆端子２９に接続される。抵
抗器５７とコンデンサは約0.5秒の時定数が与え
られるような大きさにされる。抵抗・コンデンサ
形フイルタは陽極電流の変化に対する本装置の負
荷の比較的少ない応答時間から生じるかも知れな
い本装置の振動を阻止する。

バイアス回路に用いられる４つの演算増幅器
は、LM324形演算増幅器と称するナシヨナル・
セミコンダクタ社から入手できる単一の集積回路
として作られるのが望ましい。この集積回路は回
路５９によつて電池１９の正端子に、また別の回
路によつて本装置のアースにそれぞれ接続されて
増幅器を作動する電力が与えられる。

作動に際して、基準電極１３は、陽極１２近く
の船用駆動体１１の浸漬部分付近で電位を検知
し、基準電極１３からの信号およびバイアス回路
によつて演算増幅器２５に供給されたバイアス信
号間の差に比例する出力を出す演算増幅器２５に
信号を供給する。演算増幅器２５からの出力信号
はPNPトランジスタ２０のベースに供給されて
陽極１２への電流の流れを制御する。

もし基準電極１３の電位が演算増幅器１３に供
給されたバイアス以下に低減すると、演算増幅器
はPNPトランジスタ２０のベースから電流を引
出すことによつて応答しPNPトランジスタ２０
を導電性にして電流を陽極１２に供給する。バイ
アス回路は少ない陽極電流で最小限の所定値、望
ましくは約0.92ボルトの値をもち、かつ陽極電流
が増大するにつれて増えるバイアス信号を生じさ
せる。この増大するバイアス信号は、陽極電流と
ともに大きくなり、かつ陽極電流に関係なく防食
された駆動体１１の表面の電位を実質的に一定に
保つように仂く電圧降下を基準電極１３と負荷間
の水を介して補償する。

第２図は、それぞれ異なつた陽極電流を必要と
して駆動体１１の表面の負荷で実質的に一定の電
位を維持する様々な負荷条件下での本装置の作動
を示す仮想図である。負荷のもとでの所望の電位
は第１の線６０で示され、かつ約0.92ボルトで一
定である。第２の傾斜線６１は陽極電流の機能と
して演算増幅器２５に供給され、真水内の負荷の
もとで所望の一定電位を保つ所望のバイアス電圧
を示している。第３の線６２は塩水内で作動する
のに必要とされる所望のバイアス電圧を表わして
いる。塩水または真水のいずれかのうちで表面の
電位を一定に保つために、塩分検知回路は陽極電
流に対するバイアス回路によつて供給されたバイ
アス電圧の傾きを変える作用をする。第２図の仮
想曲線に示すように塩分検知回路は、本装置が真
水内で作動するときは陽極電流曲線に対する基準
電極電圧について傾斜を上方に変え塩水内で作動
するときは曲線の傾斜を下方に下げる仂きをす
る。これは真水内で作動するとき塩分検知回路か
らバイアス回路に電流を導き、また塩水内で作動
するときはバイアス回路から電流を引出すことに
よつて達成される。従つて駆動体１１の表面の電
位は、本装置を作動させる水や必要とする陽極電
流に関係なく実質的に一定、約0.92ボルトに保た
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく陰極防食制御器の概略
的な回路図、第２図は第１図の回路の作動を説明
するのに有効であるグラフである。 １０……陰極防食装置、１１……駆動体、１２
……陽極、１３……基準電極、１７……電流制御
機構（電流制御装置）、１９……電池（電源）、２
５，３７，４２，５０……増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極と基準電極を接続して電流を陽極に供給
   し浸漬可能な金属体を腐食から守る電流供給装置
   であつて、電源と、陽極に供給される電流を制御
   し金属体と陽極間で電源に直列に接続された電流
   制御器と、基準電極と電流制御器の間で接続され
   て基準電極の電位に応答してスイツチ手段を作動
   させる増幅器と、増幅器と陽極との間で接続され
   て増幅器にバイアス信号を与え陽極と基準電極間
   の電圧降下を補償するバイアス回路網とを備えて
   なる電流供給装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電流供給装置で
   あつて、バイアス回路網に接続されてバイアス回
   路網によつて増幅器に供給される最小バイアスレ
   ベルを設定する定電圧源をさらに備えている電流
   供給装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の電流供給装置で
   あつて、バイアス回路網に出力信号を与えて当該
   装置が塩水内で作動するときは増幅器に与えられ
   るバイアス信号を下げる塩分検知回路をさらに備
   えている電流供給装置。 ４ 塩分検知回路は陽極に供給される電流を表わ
   す信号を生じさせる陽極電流センサと、陽極の電
   位を表わす信号を出す陽極電圧検知回路と、陽極
   電流センサと陽極電圧検知回路から信号を受け出
   力信号を出すように接続された比較器とを備えて
   いる特許請求の範囲第３項記載の電流供給装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の電流供給装置で
   あつて、バイアス回路と陽極電流センサとの間に
   接続されて陽極電流信号が所定レベルを超えたと
   きはバイアス回路網によつて供給されるバイアス
   信号を低減させる限流回路をさらに備えている電
   流供給装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の電流供給装置で
   あつて、増幅器とバイアス回路網との間に接続さ
   れて陽極と基準電極間の時間が陽極に供給される
   陽極電流の変化に応答できるようにしたフイルタ
   回路網をさらに備えている電流供給装置。