專利名稱：金屬設(shè)備的電防蝕方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于金屬設(shè)置物的電防蝕方法與裝置的發(fā)明，即用電來防止建筑物金屬屋頂、墻面，或金屬制橋梁構(gòu)件等暴露于大氣中的金屬構(gòu)造物，或者金屬制供水管等金屬設(shè)置物發(fā)生腐蝕的方法與裝置的發(fā)明。
現(xiàn)在，居住環(huán)境中采用的金屬設(shè)置物有，例如建筑物金屬屋頂、墻面，或金屬制橋梁構(gòu)件等暴露于大氣中的金屬構(gòu)造物，或者金屬制供水管等。不言而喻，這類當(dāng)今居住環(huán)境中非常有用的金屬設(shè)置物的防蝕是一個(gè)十分重要的問題。
對于建筑物金屬屋頂?shù)冉饘贅?gòu)造物，防止該金屬構(gòu)造物的涂漆面發(fā)生腐蝕的陽極保護(hù)與陰極防蝕系統(tǒng)有西埃爾艾系統(tǒng)公司(美國)開發(fā)的(日本特愿平3-306342號)商品裝置。
該防蝕裝置可以對暴露于大氣中、用涂漆保護(hù)的金屬構(gòu)造物能發(fā)揮有效的防止腐蝕的效果，但卻避免不了下列四個(gè)問題。具體地說，(1)它雖可通過控制裝置按最佳直流電壓控制其輸出，并通過導(dǎo)線給多個(gè)陽極供電，但由于陽極結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線距離之差異或接線的差異，各陽極的電壓未必一定是最佳值。而且，如電壓過高，就會產(chǎn)生防蝕過度的問題，電壓過低，則防蝕范圍太窄。
(2)控制裝置輸入的是100伏或200伏交流電，為了對防爆區(qū)內(nèi)的金屬構(gòu)造物進(jìn)行防蝕，控制裝置與導(dǎo)線必須符合防爆規(guī)格，施工時(shí)必須加以專門考慮，經(jīng)濟(jì)上會產(chǎn)生問題。
(3)存在著因?qū)Ь€斷裂致使防蝕電流斷電的可能性。
(4)如附近沒有100伏或200伏交流電源，必須長距離引人電源。
下面，我們來考察一下金屬設(shè)置物中供水管的防蝕問題。
從價(jià)格、質(zhì)量的關(guān)系考慮，供水管、供熱水管等水管通常都采用鐵管。問題是時(shí)間一長，鐵管里面就會生銹，水管中水產(chǎn)生紅色渾濁，進(jìn)而發(fā)臭、變味。即產(chǎn)生所謂的水色發(fā)紅問題。這種水色發(fā)紅現(xiàn)象，不僅會使水管中水變得渾濁，而且會同時(shí)或先后產(chǎn)生供水管的金屬成分混入水中，供水管里面附著以銹為主的鱗皮，微生物附著在該鱗皮上繁衍生殖等種種造成水質(zhì)惡化的原因。
對于上述的水色發(fā)紅問題，過去已經(jīng)研究并采取了種種對策。例如，采用減少水中氧濃度的薄膜脫氣法或真空脫氣法，用鈣化合物或防銹劑在供水管里面形成薄膜而取得防蝕效果的鈣注入法或防銹劑注入法等藥劑混入法，以及磁化法等其他方法。這些歷來的方法均有問題，沒有一種是盡善盡美的，例如脫氣法，為脫氣而進(jìn)行的敷襯成本很高，藥劑混入法則每隔數(shù)月便要用藥，費(fèi)用很大，而且藥劑還會污染水質(zhì)。
因此，作為下策的在供水管里面用樹脂進(jìn)行涂敷的修補(bǔ)方法，盡管成本不低，使用最為普及。但是，供水管中即便加了襯，供水管連接部還是難以避免金屬露裸，供水管中的襯層時(shí)間一長會產(chǎn)生針孔或龜裂。其結(jié)果是，即便在供水管中加了襯，由于難以避免有金屬露裸部分，所以會在該露裸部分生銹，由局部生銹逐漸擴(kuò)大，造成水色發(fā)紅的問題。這種情況，經(jīng)常發(fā)生。
另外，作為供水管的防蝕方法，過去有人提出過電防蝕法。如所周知，供水管中之所以生銹的原因，是因?yàn)樵诠┧艿木植?，供水管里面與水管中水(電解質(zhì))接觸時(shí)在不均勻的金屬間產(chǎn)生的電位差會發(fā)生電池作用。這就是說，電流從供水管里面的金屬流向水(電解質(zhì))中，金屬離子化，溶于水中，生成鐵銹。這種現(xiàn)象在供水管里面若干局部分別發(fā)生，然后使整個(gè)水管生銹，產(chǎn)生腐蝕。所以，電防蝕法外加一定的電壓，讓電流(稱為防蝕電流)反過來從水(電解質(zhì))流向供水管里面的金屬，阻止金屬離子化，防止生銹。但是，實(shí)際上供水管是一種范圍很大的設(shè)備，從歷來所了解的電防蝕法的有關(guān)知識看，電防蝕法的有效范圍較窄，如果在實(shí)際范圍很大的供水設(shè)備上都裝上，則成本很高，因此現(xiàn)在并未付諸實(shí)用。
本發(fā)明是鑒于上述以前的情況而開發(fā)的，其課題是提供一種安裝成本、涂敷成本低，安裝容易，管理簡單的金屬設(shè)置物的電防蝕方法與裝置。也就是說，要提供一種不需要龐大的架線工程，能隨時(shí)維持最佳電壓的金屬設(shè)置物的陰極防蝕方法與裝置，并進(jìn)而提供一種能擴(kuò)大以前未付諸實(shí)用的電防蝕法的有效范圍，從而經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行供水管的防蝕，同時(shí)能改善水質(zhì)的電防蝕方法與裝置。
本發(fā)明人等為了解決上述課題，首先對建筑物屋頂?shù)缺┞对诖髿庵械慕饘贅?gòu)造物進(jìn)行了下述試驗(yàn)與研究，最終完成了本發(fā)明。
(i)試驗(yàn)采用了

圖1所示的測量裝置。
在太陽輻射量為100毫瓦/厘米2的情況下，將工作電壓為7.5伏、工作電流為14.5毫安的太陽能電池1用絕緣粘結(jié)劑9粘貼在涂漆鋼板2上。將40毫米見方的鋁制陽極3用絕緣粘結(jié)劑9粘貼在靠近電池的鋼板的一端，將太陽能電池1的陽極線1a與陽極3連接。將太陽能電池1的陰極線1b與涂漆鋼板2的母體材料連接。
將與涂漆鋼板2安裝陽極位置相反的端部2a的涂膜剝離，形成直徑為3厘米的人工缺陷部4。在缺陷部4設(shè)置用含飽和氯化鉀的瓊脂涂敷的銀/氯化銀微電極(φ＝0.1毫米)5。通過緩沖存儲器將鋼板2對該電極5的電位輸出到計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
將該裝置暴露在日照下，涂漆鋼板2的表面被水淋濕后電流通過水膜流通，防蝕電流流向缺陷部4，通過缺陷部4的電位確認(rèn)能防止生銹。
在太陽能電池1給陽極3外加7.5伏電壓的狀態(tài)下，測量位于離陽極3大約2米左右的人工缺陷部4的電位，其范圍在-800毫伏至-900毫伏之間，如為碳素鋼時(shí)，由于在-650毫伏，就進(jìn)入了非活性范圍，所以確認(rèn)能達(dá)到充分防蝕。
(ii)上述(i)的試驗(yàn)裝置在太陽落山后，人工缺陷部4的電位未降至防蝕范圍。因此，下面構(gòu)成一個(gè)能組成圖2所示的蓄電池的線路，進(jìn)行試驗(yàn)。
將5個(gè)1.2伏的鎳鎘電池6串聯(lián)，作為6伏的蓄電池用。圖中，7為涂漆鋼板2的涂漆面，8為涂漆面7上形成的水膜。
用其進(jìn)行60日暴露試驗(yàn)的結(jié)果表明，下雨時(shí)與夜間，人工缺陷部4的電位為-760毫伏至-880毫伏，達(dá)到防蝕要求。這時(shí)蓄電池6的電力消耗極少，可以推斷出消耗電力為20-40微安左右。
(iii)為了實(shí)現(xiàn)包括蓄電池、太陽能電池，鋁陽極在內(nèi)的整個(gè)裝置小型化，且壽命至少為10年左右的目標(biāo)，特別是使蓄電池的充放電周期達(dá)到4000周期，必須具有將放電深度控制在30％以下，且能防止充電過度的控制功能。
對于這一點(diǎn)，在經(jīng)過了多次試驗(yàn)失敗之后終于建立了下面的實(shí)施方式所示的圖3的系統(tǒng)，完成了技術(shù)開發(fā)。
本發(fā)明人等為了對金屬設(shè)置物中的供水管解決上述課題，認(rèn)真地反復(fù)試驗(yàn)，對下列項(xiàng)目進(jìn)行了重點(diǎn)研究，最終獲得了解決該課題的辦法。
(a)在陽極附近應(yīng)使電壓提高，以不致造成防蝕過度為限，防蝕電流的到達(dá)距離要長。
(b)水中的微量鈣或鎂因防蝕電流而析出，在供水管的金屬表面析出形成電解覆蓋層，該電解覆蓋層為致密的碳酸鈣、氫氧化鎂薄層，是絕緣的?？紤]到這一點(diǎn)，應(yīng)找出方法，在防蝕開始后盡早形成電解覆蓋層，直至盡量遠(yuǎn)離陽極的位置。
對這些項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)研究的結(jié)果，弄清了如能將向供水管中的水輸出的電流控制在一定的值，電壓便會隨供水管里面的電解覆蓋層的生長而自動上升，防蝕范圍就可以達(dá)到更遠(yuǎn)的地方。同時(shí)還弄清了，該一定的電流值，根據(jù)所適用的供水管路的形態(tài)以及水質(zhì)等條件而存在一個(gè)最佳值，所以必須具有能方便地設(shè)定恒定電流控制值的功能。此外又弄清了，由于水管里的供水中有防蝕電流通過，因此可以使供水中的普通細(xì)菌大量減少或滅絕。
本發(fā)明根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，使歷來認(rèn)為供水管不能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的電防蝕的看法成為過去，使經(jīng)濟(jì)的電防蝕殺菌方法與裝置成為現(xiàn)實(shí)。
因此，為了解決上述課題，本發(fā)明權(quán)利要求1所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法的特征是，在金屬設(shè)置物的一個(gè)側(cè)面附近設(shè)置陽極，在離該陽極一定距離位置上的上述金屬設(shè)置物主體上設(shè)置陰極，在上述金屬設(shè)置物的一個(gè)側(cè)面有水存在，造成了上述金屬設(shè)置物的腐蝕條件時(shí)，在上述陽極與陰極間有電流通過，防止上述金屬設(shè)置物被腐蝕。
本發(fā)明權(quán)利要求2所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，如上述權(quán)利要求1所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，其特征是上述金屬設(shè)置物為暴露在大氣中的金屬設(shè)置物，上述陽極安裝在該金屬設(shè)置物的涂漆面上，同時(shí)上述陰極與上述金屬設(shè)置物的主體連接，通過將該陽極與陰極同太陽能電池連接，在上述金屬設(shè)置物的涂漆面產(chǎn)生缺陷，同時(shí)在該涂漆面上形成水膜，造成了上述金屬設(shè)置物的腐蝕條件時(shí)，在上述陽極與陰極間自動流過電流，防止上述金屬設(shè)置物被腐蝕。
本發(fā)明權(quán)利要求3所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，如上述權(quán)利要求2所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，其特征是用長壽命的可充電電池來補(bǔ)償上述太陽能電池輸出的不穩(wěn)定性。
本發(fā)明權(quán)利要求4所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，如上述權(quán)利要求2或3所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，其特征是上述電流在恒定電壓下予以外加。
本發(fā)明權(quán)利要求5所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法是，如上述權(quán)利要求1所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，其特征是上述金屬設(shè)置物為金屬制供水管，上述陽極設(shè)于上述金屬制供水管里，露出在水中，在離開該陽極的供水管外面設(shè)置上述陰極，在長時(shí)間里給水管里的水中供給所定的恒定電流。
本發(fā)明權(quán)利要求6所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，如上述權(quán)利要求5所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，其特征是上述規(guī)定的恒定電流是按上述供水管里面長時(shí)間形成的電解覆蓋層的成長比例增加電壓而實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明權(quán)利要求7所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，如上述權(quán)利要求5或6所述的金屬設(shè)置物的防蝕方法，其特征是在供給上述恒定電流的同時(shí)，在上述供水管里的水中添加所定濃度的氫氧化鎂與碳酸鈣水溶液，促進(jìn)上述供水管里面長時(shí)間形成的電解覆蓋層的成長，擴(kuò)大該覆蓋層的防蝕范圍。
本發(fā)明權(quán)利要求8所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置的特征是至少具有裝在金屬設(shè)置物一個(gè)側(cè)面的陽極，與上述金屬設(shè)置物的主體連接的陰極，以及將該陽極與陰極連接于自身的輸出端的電流供給裝置。
本發(fā)明權(quán)利要求9所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，如上述權(quán)利要求8所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是上述金屬設(shè)置物為暴露在大氣中的金屬設(shè)置物，上述陽極裝在該金屬設(shè)置物的涂漆面上，上述陰極與上述金屬設(shè)置物的主體連接，上述電流供給裝置為將上述陽極與陰極連接于自身輸出端的太陽能電池，在上述金屬設(shè)置物的涂漆面產(chǎn)生缺陷，同時(shí)在該涂漆面上形成水膜，造成了上述金屬設(shè)置物的腐蝕條件時(shí)，在上述陽極與陰極間自動流過電流，防止上述金屬設(shè)置物被腐蝕。
本發(fā)明權(quán)利要求10所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，如上述權(quán)利要求9所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是作為上述的電流供給源，除太陽能電池外，還有補(bǔ)償該太陽能電池輸出的不穩(wěn)定性，同時(shí)在太陽能電池的電流剩余時(shí)可進(jìn)行蓄電的長壽命可充電電池。
本發(fā)明權(quán)利要求11所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，如上述權(quán)利要求9或10所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是上述電流在恒定電壓下予以外加。
本發(fā)明權(quán)利要求12所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，如上述權(quán)利要求8所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是上述金屬設(shè)置物為暴露在大氣中的金屬構(gòu)造物，上述陽極為上面有開口的凹部，同時(shí)中央部形成對上述凹部與底面開口成圓孔的板形陽極，上述電流供給裝置為將陽極與上述凹部連接、并裝在該凹部內(nèi)的太陽能電池，上述陰極為用安裝部件向外突出地安裝于上述圓孔中、同時(shí)與上述太陽能電池的陰極連接的針形陰極。
本發(fā)明權(quán)利要求13所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，如上述權(quán)利要求12所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是作為補(bǔ)充的電流供給源，除太陽能電池外，在上述凹部中還裝有在補(bǔ)償該太陽能電池輸出的不穩(wěn)定性的，同時(shí)在太陽能電池的電能剩余時(shí)可進(jìn)行蓄電的長壽命蓄電池。
本發(fā)明權(quán)利要求14所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置是，如上述權(quán)利要求12或13所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是在上述板形陽極的底面形成固定金屬構(gòu)造物用的絕緣接合層。
本發(fā)明權(quán)利要求15所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，如上述權(quán)利要求8所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是上述金屬設(shè)置物為供水管，上述陽極裝在上述供水管的接頭部分，露出于管內(nèi)空間，上述陰極連接于上述供水管所需的外表面，上述電流供給裝置為與上述陽極與上述陰極連接、給該陽極與陰極間供給一定電流的恒流供給裝置。
本發(fā)明權(quán)利要求16所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，如上述權(quán)利要求15所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是上述電流供給裝置具有按上述供水管里面長時(shí)間形成的電解覆蓋層的成長比例增加電壓的恒定電流輸出特性。
本發(fā)明權(quán)利要求17所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，如上述權(quán)利要求15或16所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是還具有插入上述供水管接頭、夾持用的環(huán)形支持體，上述陽極裝在上述環(huán)形支持體的中央空間，一部分露出在外，上述環(huán)形支持體的內(nèi)徑設(shè)定為小于上述供水管的內(nèi)徑。
本發(fā)明權(quán)利要求18所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，如上述權(quán)利要求17所述的金屬設(shè)置物的防蝕裝置，其特征是上述環(huán)形支持體做得較厚，在其厚壁上形成容納空間，在該容納空間中容納著上述電流供給裝置，同時(shí)該環(huán)形支持體的外面與上述陰極連接，這樣使整個(gè)裝置成一整體。
下面，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式。
實(shí)施例1圖3是本發(fā)明的一個(gè)適于在金屬設(shè)置物為金屬構(gòu)造物的情況下，實(shí)現(xiàn)該金屬構(gòu)造物簡易型陰極防蝕方法的裝置的線路圖。
在本方法中，在涂于被防蝕體涂漆鋼板2上的涂層7上有缺陷部4，在上述涂漆面上用絕緣粘結(jié)劑9粘接著鋁制陽極3。在濕度為60％左右時(shí)，在涂漆鋼板2上蒙上水膜8，在水中溶解了大氣污染物質(zhì)或海鹽粒子，組成電解水溶液，構(gòu)成在缺陷部4生銹的條件。用太陽能電池1及其輔助系統(tǒng)，通過水膜對其缺陷部4供給防蝕電流，防止缺陷部4生銹。白天，太陽能電池1供給的電流在給蓄電池6充電的同時(shí)，上述電流從陽極3通過水膜8供給缺陷部4。當(dāng)蓄電池6達(dá)到?jīng)_滿電的狀態(tài)時(shí)，為了防止充電過度，運(yùn)算放大器11檢測出蓄電池6的電壓，接著晶體管10工作，短路使剩余電流短路到太陽能電池1的陰極。
即便蓄電池6的電壓發(fā)生變動，齊納二極管12也能使其前后的電壓保持恒定，對運(yùn)算放大器11的檢測起輔助作用。到了晚上，太陽能電池1輸出的電流為0時(shí)，蓄電池6放出的電流由二極管13阻止，不會回流到太陽能電池1，而是從陽極3通過水膜8流到缺陷部4。在圖3中，14a、14b、15、16、17、18以及19為系統(tǒng)穩(wěn)定用電阻。
作為整個(gè)裝置，太陽能電池、控制系統(tǒng)、蓄電池以及陽極密集地裝配在一起，成為一體，為了匯總成形可以用柔軟的雙面膠粘貼在被防蝕體的涂漆面上，不需要接線。它可以有各種各樣的型式，圖4所示的是其中的一例。
在圖4與圖5中，20為板形鋁制陽極，在其上面的開口凹部21中嵌裝著包含太陽能電池22與蓄電池的控制系統(tǒng)基板23。在上述板形陽極20的中心部形成在底面開口的圓孔24。
與基板23的控制系統(tǒng)的陰極線25連接的堅(jiān)固針形陰極26被焊接在彈簧27上，上述彈簧27用樹脂固定，通過上述圓孔24讓針形陰極26的尖端突出于粘著在陽極20底面的絕緣雙面膠28的下面。
如上所述，陽極20的底面粘貼著絕緣雙面膠28，在粘貼到涂漆鋼板等被防蝕體的涂層上時(shí)，只要用手將上述雙面膠28下面的保護(hù)膜撕去，將陽極20、太陽能電池22與控制系統(tǒng)基板23一押即可，可以方便地進(jìn)行室外構(gòu)件的防蝕。
在本裝置壓到涂漆面上時(shí)，針形陰極26的尖端貫穿涂層與被防蝕體的母體材料接觸，通電。
將本裝置粘貼到圖1所示的試驗(yàn)鋼板(其涂料為底層涂料用聚氨脂樹脂涂料，上層涂料用熱硬化型水溶性丙烯樹脂涂料)上進(jìn)行防蝕試驗(yàn)的結(jié)果確認(rèn)了，無論晝夜，一年到頭，在濕度超過60％、形成水膜的環(huán)境，即腐蝕環(huán)境時(shí)，可以使鋼板人工缺陷部的電位保持防蝕電位。人工缺陷部未見生銹跡象。在上述結(jié)構(gòu)中，蓄電池的設(shè)置位置應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境，盡可能地選擇低溫的地方。例如，可在太陽能電池背面的空間中設(shè)置蓄電池。此外，將包含太陽能電池的整個(gè)控制系統(tǒng)做成大型裝置，設(shè)置于易受陽光照射的地方，從裝置中引出陽極線，與內(nèi)含電流限制裝置的各陽極連接，向多個(gè)陽極供給防蝕電流的系統(tǒng)與裝置也可付諸實(shí)用。
實(shí)施例2圖6是在本發(fā)明中金屬設(shè)置物為供水管的情況下，該供水管的電防蝕殺菌方法的概略構(gòu)成說明圖。在該供水管的防蝕方法中，采用了具有電源接線端31的恒流供給裝置32。陽極33裝在該恒流供給裝置32的恒流輸出線的前端，該陽極33安裝在供水管35的里面35a上，同時(shí)陰極34安裝在裝在供水管35的外面35b，陰極34與恒流供給裝置32的輸入線連接。這樣組成的線路，在上述恒流供給裝置32開接通時(shí)，恒定的低電流從上述陽極33到上述陰極34，在供水管35內(nèi)的水中通過。該電流(防蝕電流)的方向，對通常供水管中自然產(chǎn)生的腐蝕電流，即因供水管里面的金屬(鐵)與水管中的水(電解質(zhì))的電位差引起的、從金屬流向供水的電流來說，是反方向，該通常的反方向電流可以阻止金屬的離子化，防止腐蝕。
上述恒流供給裝置32具有將電流控制在一定值的機(jī)構(gòu)，以及將該恒定電流設(shè)定在最佳電流值的機(jī)構(gòu)，具備圖7所示的線路。該線路為隨時(shí)從負(fù)荷即上述陽極33與陰極34之間的水中吸引電流型的恒流電源裝置。該線路的原理是根據(jù)場效應(yīng)晶體管(電解效果晶體管)42的漏極電流Io與源電流Is完全相等，TR應(yīng)晶體管43僅作電流放大用。將旋鈕開關(guān)44切換到標(biāo)準(zhǔn)電阻45，可以按下面的公式指定輸出恒定電流Io。
〔公式1〕Io＝Vi/Ri(i＝1，2，3，4，5)在圖7中，陽極33形成環(huán)形，裝在插入供水管35連接部分的樹脂制環(huán)形支持體(可兼作墊片)36的內(nèi)周，露出在水中。該環(huán)形陽極33的內(nèi)徑要小于供水管35的內(nèi)徑。這樣，通過該陽極33的水流成為紊流。因?yàn)檫@里產(chǎn)生了紊流，所以在為了促進(jìn)供水管里面電解覆蓋層的成長而從此處或其附近向水中添加氫氧化鎂或碳酸鈣時(shí)，可促使其混入水中。
圖8是表示本實(shí)施例的電防蝕殺菌裝置單元化一例的局部截面的結(jié)構(gòu)圖。該裝置的各組成部分都組裝在厚壁的環(huán)形支持體36中。該支持體36用復(fù)合硬質(zhì)合成樹脂制成，具有可插進(jìn)或旋入、從而裝在防蝕對象供水管中的外形。在該支持體36的里面裝著陽極33，其一部分露出在水中。在該支持體36的厚壁部分形成容納空間36a，在該容納空間36a中容納了密集型的上述恒流供給裝置32，其電源連接端31露出于該支持體36的外周面。陰極34與該支持體36的螺孔36b的附近連接。上述陽極33以板形露出于水流截面外周，但是也可以條形露出于水中。其材料最好用包復(fù)白金的鈦或復(fù)以白金的鈮。
試驗(yàn)例對日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)25A的供水管35進(jìn)行如下幾種試驗(yàn)。
(i)涂敷鋼管、(ii)白(鍍鋅)鋼管(新)、(iii)用過15年的鍍鋅鋼管，內(nèi)部的銹呈瘤狀隆起。
試驗(yàn)對象選擇長5米、10米、15米的鋼管，對涂敷鋼管還選擇長20米與30米的鋼管。
從供水泵的出水閥起5米，照樣使用用過了15年的生銹鋼管，在其前端裝上上述圖8的裝置，裝置前面接上試驗(yàn)用鋼管進(jìn)行試驗(yàn)。
供水泵只在白天運(yùn)轉(zhuǎn)(供水量約2,000-2,500公升/小時(shí))，夜間、休息日供水泵雖然停止工作，但水仍在管內(nèi)，裝置通電，防蝕電流連續(xù)不斷地通過。
(I)涂敷鋼管將測量處的涂敷襯剝離5毫米φ，觀察該部分的生銹情況，同時(shí)測出該部位的電位。
在較短時(shí)間內(nèi)，與-750～-900毫伏/銀/氯化銀對照，離陽極約30米位置的缺陷部(陽極電壓為10-20伏)也可以充分地達(dá)到防蝕電位，未發(fā)現(xiàn)生銹。
(ii)鍍鋅鋼管(新)起先防蝕領(lǐng)域只能達(dá)到數(shù)米的范圍，但在水中添加氫氧化鎂或碳酸鈣水溶液后再進(jìn)行試驗(yàn)，幾個(gè)月內(nèi)13-15米管內(nèi)形成電解覆蓋層，防蝕范圍可達(dá)15米附近。
(iii)鍍鋅鋼管(用過15年)用過15年，管內(nèi)溶出紅銹，循環(huán)水紅濁，所以要頻繁地更換循環(huán)水。防蝕領(lǐng)域比(ii)所述更遠(yuǎn)，且較早達(dá)到，自然形成的電解覆蓋(靠供水中所含的微量鎂離子Mg++、鈣離子Ca++)也較早。12-18個(gè)月達(dá)到10-15米。
在為測出鐵成分溶出量變化而進(jìn)行的水質(zhì)檢查過程中，在裝置通電前的水樣中查出了普通細(xì)菌。特別是(iii)的情況較多，但在裝置通電一個(gè)月后水樣中的普通細(xì)菌從當(dāng)初的3,000個(gè)/1份減少到18個(gè)/1份。
經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，根據(jù)外加到陽極33的電壓與供水管的長度，找出了完全殺滅普通細(xì)菌的范圍與條件的相關(guān)關(guān)系，建立了圖9所示的高層樓供水殺菌系統(tǒng)。
圖中，在接水層51接下由自來水管等供水源送來的水，泵52將水吸上高架水箱53，從高架水箱53給各用水終端供水的系統(tǒng)中，在從A到S的位置設(shè)置陽極。
這就是說，通過在與接水層51相鄰的泵52的出水口裝1個(gè)陽極，在高架水箱53的入口、出口各裝1個(gè)陽極，在直到用水終端的支管(長度5-40米)各裝1個(gè)陽極，使用供水管內(nèi)防銹的本系統(tǒng)，確立了能同時(shí)殺滅供水系統(tǒng)中寄生繁殖的普通細(xì)菌的技術(shù)。
實(shí)施例3結(jié)構(gòu)如圖10所示的供水管防蝕裝置，不用圖7、8所示裝置的凸緣型陽極，開發(fā)、采用了進(jìn)一步降低工程費(fèi)用，同時(shí)在狹窄場所也可方便地安裝的、具有旋入式安裝結(jié)構(gòu)的陽極。
圖中，61為旋入式安裝具，62為鐵制外管，63為高強(qiáng)度聚乙烯等塑料制的內(nèi)管。64為陽極，由涂敷白金的鈮或鈦絲構(gòu)成。該陽極64被埋入上述內(nèi)插管63。內(nèi)插管63的內(nèi)徑與安裝對象的供水管口徑相匹配。在內(nèi)插管63的外周套上外管62。該外管62的外周兩端形成外螺絲，用該外螺絲可以方便地固定上述旋入式安裝具61。
上述陽極64的開放端與黃銅制的內(nèi)螺絲端子65連接，電源的正極引出線與此連接。螺栓66旋入鐵制外管62，電源的負(fù)極引出線與該螺栓66連接。用整流器將交流電源轉(zhuǎn)換成15伏的直流電，作為電源。電流從該電源，通過圖7所示的恒流系統(tǒng)，流向上述的正極、負(fù)極引出線。這樣，就組成了該裝置。
在應(yīng)用時(shí)，在內(nèi)插管63的外周，裝上整流器與恒流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)密集型陽極與控制系統(tǒng)的一體化。在這種情況下，電源可用100伏的交流電或者用蓄電池。
在金屬設(shè)置物為暴露于大氣中的金屬構(gòu)造物時(shí)，本發(fā)明可以將使太陽能電池、陽極、控制系統(tǒng)一體化形成的薄、小、密集型、重量輕的板形防蝕裝置每隔4-8米粘貼在暴露于大氣中的金屬構(gòu)造物上，確保金屬構(gòu)造物的防蝕。通過本裝置的普及，可以大幅度降低龐大的涂漆工程費(fèi)用，其經(jīng)濟(jì)效益不可估量。而且它與歷來的電防蝕不同，不需要進(jìn)行拉線等費(fèi)工費(fèi)時(shí)的工程，也不需要使用外部電源，不僅在經(jīng)濟(jì)上有明顯的進(jìn)步，從安全角度看意義也極大。對陽極外加一定的最合適的電壓是與歷來的方法都不同的。
在沒有電線鐵塔等電源設(shè)備的邊遠(yuǎn)地區(qū)，采用本裝置便可開始進(jìn)行方便、經(jīng)濟(jì)的防蝕。
在本發(fā)明中，金屬設(shè)置物為供水管時(shí)，對于供水管、供熱水管等水管與歷來的常識不同，確立了如為裸管則可以在陽極一側(cè)10-15米的范圍內(nèi)，如為涂敷管則可以在陽極一側(cè)30米的范圍內(nèi)進(jìn)行電防蝕的技術(shù)。這樣便可以經(jīng)濟(jì)、持久地防止供水管發(fā)生紅水問題。
同時(shí)，本發(fā)明還有一個(gè)第二效果，即不用藥劑便可殺滅供水系統(tǒng)中寄生的普通細(xì)菌。特別是圖8所示的公寓系統(tǒng)，可以讓水龍頭放出的水中完全沒有普通細(xì)菌。
此外，由本裝置向供水管中供給電流而處理過的水，與通常的水相比，對附著于供水管里面的臟污、粘液、鱗皮附著物等的滲透力得到強(qiáng)化，因此，對上述附著物進(jìn)行沖洗的能力得到提高。這可能是因?yàn)楣┧苤械乃镉形⑷醯碾娏魍ㄟ^，水的分子團(tuán)變小了，分子團(tuán)變小了的水便容易滲入上述的附著物中。
本發(fā)明的裝置所取得的上述殺菌效果與滲透力增強(qiáng)效果，在陽極周圍的局部金屬水管前端連接著樹脂管等非金屬水管的情況下，也能涉及該非金屬水管與其下游的管道。
圖1是說明在本發(fā)明中，金屬設(shè)置物為暴露于大氣中的金屬構(gòu)造物時(shí)該金屬構(gòu)造物電防蝕裝置基本結(jié)構(gòu)的斜視圖。
圖2是包含在圖1的防蝕裝置中以裝上蓄電池進(jìn)行改良后的防蝕裝置線路圖的說明圖。
圖3是說明在本發(fā)明中，金屬設(shè)置物為暴露于大氣中的金屬構(gòu)造物時(shí)，該金屬構(gòu)造物電防蝕裝置一例的線路圖。
圖4是在本發(fā)明中將金屬設(shè)置物為暴露于大氣中的金屬構(gòu)造物時(shí)，該金屬構(gòu)造物電防蝕裝置進(jìn)行密集型一體化時(shí)的平面圖。
圖5是沿圖4的V-V線的截面圖。
圖6是表示在本發(fā)明中，金屬設(shè)置物為供水管時(shí)，該供水管電防蝕殺菌方法概略構(gòu)成的說明圖。
圖7是表示在本發(fā)明中，金屬設(shè)置物為供水管時(shí)，用于該供水管的恒流供給裝置一例的線路圖。
圖8是表示在本發(fā)明中，金屬設(shè)置物為供水管時(shí)，該供水管的電防蝕殺菌裝置概略結(jié)構(gòu)的、從部分截面察看時(shí)的說明圖。
圖9是在本發(fā)明中，金屬設(shè)置物為供水管時(shí)，由該供水管的電防蝕裝置構(gòu)成的住宅樓供水系統(tǒng)的防蝕殺菌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是在本發(fā)明中，金屬設(shè)置物為供水管時(shí)，使該供水管電防蝕殺菌裝置密集化的另一種結(jié)構(gòu)的、從部分截面察看時(shí)的側(cè)面圖。
權(quán)利要求
1.一種金屬設(shè)置物的電防蝕方法，其特征是在金屬設(shè)置物的一個(gè)側(cè)面附近設(shè)置陽極，在離該陽極一定距離位置上的上述金屬設(shè)置物主體上設(shè)置陰極，在上述金屬設(shè)置物的一個(gè)側(cè)面有水存在，造成了上述金屬設(shè)置物的腐蝕條件時(shí)，在上述陽極與陰極間有電流通過，防止上述金屬設(shè)置物被腐蝕。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬設(shè)置物的電防蝕方法，其特征是上述金屬設(shè)置物為暴露在大氣中的金屬設(shè)置物，上述陽極安裝在該金屬設(shè)置物的涂漆面上，同時(shí)上述陰極與上述金屬設(shè)置物的主體連接，通過將這些陽極與陰極同太陽能電池連接，在上述金屬設(shè)置物的涂漆面產(chǎn)生缺陷，同時(shí)在該涂漆面上形成水膜，造成了上述金屬設(shè)置物的腐蝕條件時(shí)，在上述陽極與陰極間自動流過電流，防止上述金屬設(shè)置物被腐蝕。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬設(shè)置物的電防蝕方法，其特征是用長壽命的可充電電池來補(bǔ)償上述太陽能電池輸出的不穩(wěn)定性。
4.如上述權(quán)利要求2或3所述的金屬設(shè)置物的電防蝕方法，其特征是上述電流是在一定電壓下施加的。
5.如上述權(quán)利要求1所述的金屬設(shè)置物的電防蝕方法，其特征是上述金屬設(shè)置物為金屬制供水管，上述陽極設(shè)于上述金屬制供水管里，露在水中，在離開該陽極的供水管外面設(shè)置上述陰極，在長時(shí)間里給水管里的水中供給規(guī)定的一定電流。
6.如上述權(quán)利要求5所述的金屬設(shè)置物的電防蝕方法，其特征是上述規(guī)定的一定電流是與上述供水管內(nèi)面經(jīng)過長時(shí)間形成的電解覆蓋層的成長成正比增加電壓而實(shí)現(xiàn)的。
7.如上述權(quán)利要求5或6所述的金屬設(shè)置物的電防蝕方法，其特征是在供給上述恒定電流的同時(shí)，在上述供水管里的水中添加規(guī)定濃度的氫氧化鎂與碳酸鈣水溶液，促進(jìn)上述供水管里面經(jīng)過長時(shí)間形成的電解覆蓋層的成長，擴(kuò)大該覆蓋層的防蝕范圍。
8.一種金屬設(shè)置物的電防蝕裝置，其特征是至少具有裝在金屬設(shè)置物一個(gè)側(cè)面的陽極，與上述金屬設(shè)置物的主體連接的陰極，以及電流供給裝置其輸出端連接陽極與陰極。
9.如上述權(quán)利要求8所述的金屬設(shè)置物的電防蝕裝置，其特征是上述金屬設(shè)置物為暴露在大氣中的金屬構(gòu)造物，上述陽極安裝在該金屬構(gòu)造物的涂漆面上，上述陰極與上述金屬構(gòu)造物的主體連接，上述電流供給裝置為輸出端連接上述陽極與陰極的太陽能電池，當(dāng)上述金屬構(gòu)造物的涂漆面產(chǎn)生缺陷，同時(shí)在該涂漆面上形成水膜，造成了上述金屬構(gòu)造物的腐蝕條件時(shí)，在上述陽極與陰極間自動流過電流，防止上述金屬構(gòu)造物被腐蝕。
10.如上述權(quán)利要求9所述的金屬設(shè)置物的電防蝕裝置，其特征是作為上述的電流供給源，除太陽能電池外，還有補(bǔ)償該太陽能電池輸出的不穩(wěn)定性，同時(shí)在太陽能電池的電流剩余時(shí)可進(jìn)行蓄電的長壽命可充電電池。
11.如上述權(quán)利要求9或10所述的金屬構(gòu)造物的電防蝕裝置，其特征是上述上述電流是在一定電壓下施加的。
12.如上述權(quán)利要求8所述的金屬設(shè)置物的點(diǎn)防蝕裝置，其特征是上述金屬設(shè)置物為暴露在大氣中的金屬構(gòu)造物，上述陽極為上面有開口的凹部，同時(shí)中央部形成對上述凹部與底面開口成圓孔的板形陽極，上述電流供給裝置為將其陽極與上述凹部連接、裝在該凹部內(nèi)的太陽能電池，上述陰極為用彈性部件向外突出地安裝于上述圓孔中、同時(shí)與上述太陽能電池的陰極連接的針形陰極。
13.如上述權(quán)利要求12所述的金屬設(shè)置物的電防蝕裝置，其特征是作為電流供給源，除太陽能電池外，在上述凹部中還裝有補(bǔ)償該太陽能電池輸出的不穩(wěn)定性，同時(shí)在太陽能電池的電能剩余時(shí)可進(jìn)行蓄電的長壽命可充電電池。
14.如上述權(quán)利要求12或13所述的金屬設(shè)置物的電防蝕裝置，其特征是在上述板形陽極的底面形成固定金屬構(gòu)造物用的絕緣接合層。
15.如上述權(quán)利要求8所述的金屬設(shè)置物的電防蝕裝置，其特征是上述金屬設(shè)置物為供水管，上述陽極裝在上述供水管的接頭部分，露出于管內(nèi)空間，上述陰極連接于上述供水管所需的外表面，上述電流供給裝置為與上述陽極與上述陰極連接、給該陽極與陰極間供給一定電流的恒流供給裝置。
16.如上述權(quán)利要求15所述的金屬設(shè)置物的電防蝕裝置，其特征是上述恒電流供給裝置具有與上述供水管里面長時(shí)間形成的電解覆蓋層的成長成正比增加電壓的恒定電流輸出特性。
17.如上述權(quán)利要求15或16所述的金屬設(shè)置物的電防蝕裝置，其特征是還具有插入上述供水管接頭部分、夾持用的環(huán)形支持體，上述陽極裝在上述環(huán)形支持體的中央空間，一部分露出在外，上述環(huán)形支持體的內(nèi)徑設(shè)定為小于上述供水管的內(nèi)徑。
18.如上述權(quán)利要求17所述的金屬設(shè)置物的電防蝕裝置，其特征是上述環(huán)形支持體做得較厚，在其厚壁上形成容納空間，在該容納空間中容納著上述電流供給裝置，同時(shí)該環(huán)形支持體的外面與上述陰極連接，這樣使整個(gè)裝置成一整體。
全文摘要
提供一種通過簡易且廉價(jià)的系統(tǒng)來防止建筑物屋頂?shù)缺┞队诖髿庵械慕饘贅?gòu)造物或供水管等金屬設(shè)置物發(fā)生腐蝕的電防蝕方法與裝置。在金屬設(shè)置物的一個(gè)側(cè)面附近設(shè)置陽極,在離該陽極一定距離位置上的上述金屬設(shè)置物主體上設(shè)置陰極,在上述金屬設(shè)置物的一個(gè)側(cè)面有水存在,造成了上述金屬設(shè)置物的腐蝕條件時(shí),在上述陽極與陰極間有電流通過,防止上述金屬設(shè)置物被腐蝕。
文檔編號C23F13/00GK1195715SQ9712085
公開日1998年10月14日 申請日期1997年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月27日
發(fā)明者高橋正浩, 高橋靖彥 申請人:株式會社Tac