(57)【要約】【課題】コーティングの剥離が生じる前の段階でコーティングの劣化を検出できるようにする。【解決手段】コーティング劣化検出システムが、表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、２つ以上の電極と、前記２つ以上の電極の各々が露出するように前記２つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記２つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記２つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサと、前記２つ以上の電極に交流電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部が前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、を備える。【選択図】図１
2020071148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、２つ以上の電極と、前記２つ以上の電極の各々が露出するように前記２つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記２つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記２つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサと、
前記２つ以上の電極に交流電圧を印加する電圧印加部と、
前記電圧印加部が前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、
を備えるコーティング劣化検出システム。
【請求項２】
前記電圧印加部は、３つ以上の異なる周波数の電圧を印加し、
前記インピーダンス取得部は、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得する、
請求項１に記載のコーティング劣化検出システム。
【請求項３】
前記電圧印加部は、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加する、
請求項２に記載のコーティング劣化検出システム。
【請求項４】
前記電圧印加部は、前記２つ以上の電極に少なくとも１００ミリボルトから１０ボルトの範囲内の交流電圧を印加する、
請求項１から３の何れか一項に記載のコーティング劣化検出システム。
【請求項５】
前記電圧印加部は、前記２つ以上の電極に少なくとも３００ミリボルトから３０００ミリボルトの範囲内の交流電圧を印加する、
請求項４に記載のコーティング劣化検出システム。
【請求項６】
表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、２つ以上の電極と、前記２つ以上の電極の各々が露出するように前記２つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記２つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記２つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサの、前記２つ以上の電極に交流電圧を印加する工程と、
前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する工程と、
を含むコーティング劣化検出方法。
【請求項７】
前記交流電圧を印加する工程では、３つ以上の異なる周波数の電圧を印加し、
前記インピーダンスを取得する工程では、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得する、
請求項６に記載のコーティング劣化検出方法。
【請求項８】
前記交流電圧を印加する工程では、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加する、
請求項７に記載のコーティング劣化検出方法。
【請求項９】
前記事前試験では、前記表面コーティングの劣化を加速させる環境で前記インピーダンスを取得する、
請求項８に記載のコーティング劣化検出方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、２つ以上の電極と、前記２つ以上の電極の各々が露出するように前記２つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記２つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記２つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサの、前記２つ以上の電極に交流電圧を印加する工程と、
前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する工程と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティング劣化検出システム、コーティング劣化検出方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材等の被覆のモニタリングのための技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、河川および海洋構造物に用いられる重防食被覆鋼材の耐久性のモニタリング方法が記載されている。この方法では、重防食被覆対象の鋼材本体をその板厚方向に貫通する電極を設け、鋼材本体と電極とを絶縁材料で絶縁する。そして、鋼材本体、電極それぞれに被覆導線を取り付け、これら被覆導線間の電気的抵抗を継続的に測定する。鋼材本体に塗布された重防食被覆層であるプライマーおよびウレタンエラストマーが剥離して電極の位置まで水膜が浸入することによって被覆導線間に電気的導通が生じ、特許文献１に記載の方法では、この電気的導通を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１２４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の方法では、重防食被覆層が電極の位置まで剥離したことを検出する。一方、塗膜等のコーティング（被覆層）の剥離が生じる前の段階でコーティングの劣化を検出できれば、被覆対象（鋼材等）のダメージを未然に防ぐことができる。
【０００５】
本発明は、コーティングの剥離が生じる前の段階でコーティングの劣化を検出することができるコーティング劣化検出システム、コーティング劣化検出方法およびプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、コーティング劣化検出システムは、表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、２つ以上の電極と、前記２つ以上の電極の各々が露出するように前記２つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記２つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記２つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサと、前記２つ以上の電極に交流電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部が前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、を備える。
【０００７】
前記電圧印加部は、３つ以上の異なる周波数の電圧を印加し、前記インピーダンス取得部は、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得するようにしてもよい。
【０００８】
前記電圧印加部は、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加するようにしてもよい。
【０００９】
前記電圧印加部は、前記２つ以上の電極に少なくとも１００ミリボルトから１０ボルトの範囲内の交流電圧を印加するようにしてもよい。
【００１０】
前記電圧印加部は、前記２つ以上の電極に少なくとも３００ミリボルトから３０００ミリボルトの範囲内の交流電圧を印加するようにしてもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、コーティング劣化検出方法は、表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、２つ以上の電極と、前記２つ以上の電極の各々が露出するように前記２つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記２つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記２つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサの、前記２つ以上の電極に交流電圧を印加する工程と、前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する工程と、を含む。
【００１２】
前記交流電圧を印加する工程では、３つ以上の異なる周波数の電圧を印加し、前記インピーダンスを取得する工程では、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得するようにしてもよい。
【００１３】
前記電圧印加部は、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加するようにしてもよい。
【００１４】
前記事前試験では、前記表面コーティングの劣化を加速させる環境で前記インピーダンスを取得するようにしてもよい。
【００１５】
本発明の第３の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、２つ以上の電極と、前記２つ以上の電極の各々が露出するように前記２つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記２つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記２つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサの、前記２つ以上の電極に交流電圧を印加する工程と、前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する工程と、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
上記したコーティング劣化検出システム、コーティング劣化検出方法およびプログラムによれば、コーティングの剥離が生じる前の段階でコーティングの劣化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るコーティング劣化検出システムの機能構成の例を示す概略ブロック図である。
【図２】実施形態に係るセンサの構成例を示す図である。
【図３】実施形態に係るセンサの監視対象への設置例を示す図である。
【図４】実施形態で得られるナイキスト線図の例を示す図である。
【図５】実施形態での事前の試験における処理手順の例を示す図である。
【図６】実施形態に係る表面コーティングのインピーダンスの例を示す図である。
【図７】実施形態にてコーティングの劣化を加速させる環境の構成例を示す図である。
【図８】実施形態に係るコーティング劣化検出装置が表面コーティングの劣化を判定する処理手順の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、実施形態に係るコーティング劣化検出システムの機能構成の例を示す概略ブロック図である。図１に示す構成で、コーティング劣化検出システム１は、センサ１００と、電源装置２００と、コーティング劣化検出装置３００とを備える。コーティング劣化検出装置３００は、通信部３１０と、操作入力部３２０と、表示部３３０と、記憶部３８０と、制御部３９０とを備える。制御部３９０は、電圧印加制御部３９１と、インピーダンス取得部３９２と、劣化判定部３９３とを備える。
【００１９】
コーティング劣化検出システム１は、監視対象に施された表面コーティングの劣化を検出するシステムである。ここでいう監視対象は、防錆など監視対象の保護のためにコーティングされるものであればよく、特定のもの限定されない。例えば、監視対象は、船舶、車両または航空機等の乗り物であってもよい。あるいは、監視対象は工作機器またはプラント設備等の機械であってもよい。あるいは、監視対象は、建築物等の構造物であってもよい。
監視対象の材質は、鋼材、アルミニウム、マグネシウムなど、保護のためのコーティングが行われるいろいろな材質とすることができる。
以下では、監視対象の表面コーティングとして塗膜（塗料の膜）が形成されている場合を例に説明する。但し、監視対象の表面コーティングは塗膜に限定されず、監視対象の保護のために人為的に設けられるコーティングであって、劣化によってインピーダンスが変化するものであればよい。
コーティングの材質（コーティング材）は、特定のものに限定されない。例えば、監視対象がエポキシ系のコーティング材でコーティングされていてもよいし、ウレタン系のコーティング材でコーティングされていてもよい。
【００２０】
センサ１００は、インピーダンスを測定するためのセンサであり、監視対象の表面コーティングの劣化を検出するために用いられる。センサ１００は、監視対象に設けられるが、監視対象の表面コーティングのインピーダンスを直接測定するのではなく、センサ１００自らに設けられた表面コーティングのインピーダンスを測定することで、監視対象の表面コーティングのインピーダンスを模擬的に測定する。
【００２１】
図２は、センサ１００の構成例を示す図である。
図２は、センサ１００が円柱の形状に構成された例を示しており、図２（Ａ）（上側の図）は、センサ１００を円柱の側面の側から見た場合の概略外形図に、センサ１００の内部における断面図を重ねて示している。図２（Ａ）の上側が、監視対象への設置時に監視対象側となる。
【００２２】
図２の例で、センサ１００は、ピン電極１１１と、リング電極１１２と、絶縁部１２０と、コーティング部１３０と、第一リード線１４１と、第二リード線１４２とを備える。
図２（Ｂ）（下側の図）は、監視対象への設置時に監視対象と反対側（図２（Ａ）における下側）から見た場合の概略外形図に、センサ１００の内部における断面図を重ねて示している。
【００２３】
図２の構成では、円柱形状のピン電極１１１の周りにリング形状のリング電極１１２が配置されている。ピン電極１１１とリング電極１１２との組み合わせは、２つ以上の電極の例に該当する。ピン電極１１１とリング電極１１２とを総称して電極１１０と表記する。
センサ１００が備える電極の個数は、図２に例示される２つに限定されず、２つ以上であればよい。例えば、センサ１００が、ピン電極１１１およびリング電極１１２など一対の電極に加えて、アース用の電極を備えていてもよい。また、センサ１００が、二対以上の電極を備えていてもよい。
【００２４】
絶縁部１２０は、ピン電極１１１およびリング電極１１２の各々が図２（Ａ）の下側にて露出するように、ピン電極１１１とリング電極１１２とを隔てる。すなわち、ピン電極１１１およびリング電極１１２は、図２（Ａ）の下面では絶縁部１２０に覆われておらず、それ以外は絶縁部１２０に覆われている。ピン電極１１１とリング電極１１２とは、図２（Ａ）の下面以外は、絶縁部１２０によって絶縁されている。
【００２５】
また、ピン電極１１１およびリング電極１１２は、センサ１００が監視対象に設置された状態で、絶縁部１２０によって監視対象およびその表面コーティングと絶縁される。ピン電極１１１およびリング電極１１２が監視対象と絶縁されていることで、監視対象からノイズを拾わない。コーティング劣化検出システム１によれば、この点で、コーティングの劣化を高精度に検出することができる。
【００２６】
コーティング部１３０は、監視対象の表面コーティングと同一の素材で形成されて、ピン電極１１１およびリング電極１１２と絶縁部１２０との表面（特に、図２（Ａ）の下面および側面）を一体に覆う。
特に、図２（Ａ）の下面には、コーティング部１３０の一部として、監視対象の表面コーティングと同じコーティング材によるコーティングが、監視対象の表面コーティングと同様の厚さで形成される。センサ１００は、この図２（Ａ）の下面に形成されるコーティングの劣化を測定することで、監視対象の表面コーティングの劣化を模擬的に測定する。
【００２７】
第一リード線１４１および第二リード線１４２は、いずれも被覆導線を用いて構成されている。第一リード線１４１は、ピン電極１１１に接続され、第二リード線１４２は、リング電極１１２に接続されている。また、第一リード線１４１および第二リード線１４２は、それぞれ電源装置２００に接続されている。
電源装置２００は、電圧印加部の例に該当し、第一リード線１４１と第二リード線１４２との間に電圧を印加することで、ピン電極１１１とリング電極１１２との間に電圧を印加する。
第一リード線１４１と第二リード線１４２とを総称してリード線１４０と表記する。
【００２８】
図２（Ａ）の下面のコーティングが劣化すると、そのインピーダンスが変化する。コーティング劣化検出システム１は、ピン電極１１１とリング電極１１２との間に交流電圧を印加して電流を測定することでコーティングのインピーダンスを取得し、得られたインピーダンスに基づいてコーティングの劣化を検出する。
【００２９】
但し、センサ１００の構成は、図２に例示するものに限定されない。例えば、２つの電極がいずれもピン電極の形状に構成されていてもよい。
なお、センサ１００として、例えば２極式の大気腐食センサなど既存のセンサを用いることができる。
【００３０】
図３は、センサ１００の監視対象への設置例を示す図である。
上記のように、センサ１００が監視対象９１０に設置された状態で、ピン電極１１１およびリング電極１１２は、絶縁部１２０によって監視対象９１０および表面コーティング９２０と絶縁されている。
図３の構成では、ピン電極１１１からのびる第一リード線１４１と、リング電極１１２からのびる第二リード線１４２とのそれぞれが、電源装置２００および測定装置４１０と接続されている。
【００３１】
電源装置２００は、第一リード線１４１および第二リード線１４２を介してピン電極１１１とリング電極１１２との間に交流電圧を印加する。測定装置４１０は、電源装置２００がピン電極１１１とリング電極１１２との間に交流電圧を印加している状態で、第一リード線１４１と第二リード線１４２との間の電流（コーティング部１３０を経由してピン電極１１１とリング電極１１２との間に流れる電流）を測定する。通信装置４２０は、測定装置４１０による電流測定値をコーティング劣化検出装置３００へ送信する。
【００３２】
センサ１００の監視対象９１０への設置方法は、図３の構成による設置方法に限定されない。例えば、電源装置２００、測定装置４１０および通信装置４２０のうちの一部または全部がセンサ１００と一体的に構成されていてもよい。あるいは、測定装置４１０および通信装置４２０のうちの一部または全部が監視対象９１０の内部に設置されていてもよい。
コーティング劣化検出装置３００も、センサ１００と一体的に構成されていてもよいし、監視対象９１０の内部に設置されていてもよい。
また、コーティング劣化検出装置３００に第一リード線１４１および第二リード線１４２を接続してコーティング劣化検出装置３００が電流を測定するようにしてもよい。この場合、測定装置４１０および通信装置４２０は不要である。
【００３３】
図３は、監視対象９１０に表面コーティング９２０を施した後にセンサ１００を設置した場合の例を示しており、監視対象９１０とセンサ１００との間に表面コーティング９２０が存在する。このように、監視対象９１０に表面コーティング９２０を施した後に、いわゆる後付けでセンサ１００を設置することができる。従って、既存の監視対象９１０にコーティング劣化検出システム１を適用することができる。
あるいは、監視対象９１０にセンサ１００を設置した後に表面コーティング９２０を施すようにしてもよい。この場合、監視対象９１０に表面コーティング９２０を施す塗装にてセンサ１００にコーティング部１３０が施され、センサ１００にコーティング部１３０を設けるために別途の処理を行う必要がない。
【００３４】
センサ１００は、監視対象９１０のうち視認性またはアクセス性が悪い箇所、かつ／または、腐食環境が厳しい箇所に設置される。これにより、目視確認でのコーティングの劣化の見落としを補うことができる。１つの監視対象９１０に設置されるセンサ１００の個数は、１つ以上であればよい。例えば、監視対象９１０に視認性またはアクセス性が悪い箇所が複数ある場合、これら複数の箇所の各々にセンサ１００を設置するようにしてもよい。
【００３５】
電源装置２００は、ピン電極１１１とリング電極１１２との間に少なくとも１００ミリボルト（ｍＶ）から１０ボルト（Ｖ）の範囲内の交流電圧を印加する。さらに好ましくは、電源装置２００は、ピン電極１１１とリング電極１１２との間に少なくとも３００ミリボルトから３０００ミリボルトの範囲内の交流電圧を印加する。
【００３６】
ここで、塗装の剥離を検出する技術では、鋼材の腐食発生をモニタリングするために、１０ミリボルトから２０ミリボルト程度の比較的低い電圧が用いられる。
これに対し、コーティング劣化検出システム１は、表面コーティング９２０の劣化の初期段階で劣化を検出する。言い換えれば、コーティング劣化検出システム１は、鋼材の腐食発生よりも前段階で、コーティングの劣化を検出する。
そのために、電源装置２００は、コーティングの剥離の検出などコーティングの劣化が進んだ段階での検出の場合の電圧（上記の１０ミリボルトから２０ミリボルト程度）よりも高い電圧を印加する。
【００３７】
コーティングの劣化が進んだ段階では、コーティングされている対象機器（本実施形態では監視対象９１０）が損傷していることが考えられる。この場合、一旦コーティングをはがして対象機器を手入れした後、コーティングを塗り直す必要があり、メンテナンスに時間を要し、また、メンテナンスの作業者の負担が大きい。また、メンテナンスの間、対象機器を動かすことができない。
【００３８】
これに対し、コーティング劣化検出システム１がコーティングの劣化の初期段階を検出すことで、過剰なメンテナンスを行わずとも監視対象９１０に損傷が生じる前の段階を検出してメンテナンスを行うことができる。過剰なメンテナンスを回避できる点、および、コーティングの手入れなど比較的簡単なメンテナンスで済む点で、監視対象９１０のライスサイクルコストを軽減させることができる。
【００３９】
電源装置２００が、３つ以上の異なる周波数の電圧を印加するようにしてもよい。３つ以上の異なる周波数でのインピーダンスの測定によってナイキスト線図における円弧を推定できれば、円弧の直径に基づいて表面コーティング９２０の劣化の度合いを評価することができる。
【００４０】
図４は、ナイキスト線図の例を示す図である。図４のグラフの横軸は、ピン電極１１１とリング電極１１２との間の（コーティングの）実数成分インピーダンス（Ｒｅ｜Ｚ｜）を示す。縦軸は、虚数成分インピーダンス（Ｒｅ｜Ｚ｜）を示す。
線Ｌ１１および線Ｌ１２がナイキスト線図の例を示している。線Ｌ１１は、ナイキスト線図のうち円弧の部分を示す。線Ｌ１２は、ナイキスト線図のうち直線の部分を示す。
【００４１】
線Ｌ１３およびＬ１４は、いずれも、線Ｌ１１の円弧を延長した線である。
距離Ｄ１１は、ナイキスト線図が示す円弧（線Ｌ１１、Ｌ１３およびＬ１４）の直径を示す。この距離Ｄ１１は、塗膜抵抗（応答抵抗の実数部分）を示しており、距離Ｄ１１が大きいほどコーティングの抵抗値が大きく劣化の程度が小さいと評価できる。
【００４２】
グラフの右側が、測定周波数（ピン電極１１１とリング電極１１２との間に印加する交流電圧の周波数）が低く、左側が、測定周波数が高い。点Ｐ１〜Ｐ３では、点Ｐ１が最も測定周波数が高く、次に、点Ｐ２が測定周波数が高く、点Ｐ３が最も測定周波数が低い。
測定周波数を変化させながらインピーダンスを測定し、例えば、点Ｐ１〜Ｐ３の３点を測定することで、ナイキスト線図における円弧を推定し、その円弧の直径を算出することができる。
【００４３】
線Ｌ１２のように、ナイキスト線図が円弧にならない部分があること、および、測定電圧によってはナイキスト線図が円弧を形成しない場合があることから、事前の試験にて測定電圧および測定周波数を決定しておく。
事前の試験では、測定対象のコーティング材による表面コーティング９２０について、劣化度大、中、小など何段階かの劣化度のサンプルを用意する。そして、各劣化度について、例えば、印加電圧１０ミリボルト（ｍＶ）、１００ミリボルト、５００ミリボルト、１０００ミリボルトの各々など幾つかの電圧毎にいろいろな周波数でインピーダンスを測定して周波数特性を検出する。
【００４４】
得られた周波数特性に基づいてナイキスト線図を描くことで、劣化度に応じてナイキスト線図の円弧上の点となる電圧および周波数を決定することができる。これにより、電源装置２００は、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加する。
【００４５】
図５は、事前の試験における処理手順の例を示す図である。
図５の処理で、試験作業者は、測定対象となるコーティング材の各々について、例えば、劣化度大、中、小など何段階かの劣化度のサンプルを用意する（ステップＳ１０１）。そして、用意したサンプル毎（従って、コーティング材毎、かつ、劣化度毎）に、ステップＳ１０２以下の処理を行う。
【００４６】
次に試験作業者は、温度環境および湿度環境の設定を行う（ステップＳ１０２）。いろいろな温度および湿度について試験を行い、温度および湿度にかかわらず表面コーティング９２０の劣化を検出できるようにするためである。
次に試験作業者は、印加電圧を設定する（ステップＳ１０３）。試験作業者は、印加電圧を、たとえは１０ミリボルトから１０００ミリボルトの範囲内で予め設定されている電圧に設定する。
【００４７】
そして、試験作業者は、ピン電極１１１とリング電極１１２との間のインピーダンス（従って、表面コーティング９２０のサンプルのインピーダンス）を測定する（ステップＳ１０４）。
また、試験作業者は、塗膜抵抗の検出の評価を行う（ステップＳ１０５）。塗膜抵抗は、図４の距離Ｄ１１のように、ナイキスト曲線が描く円弧の直径にて示される。
【００４８】
ステップＳ１０５で、塗膜抵抗を検出できないと判定した場合（ステップＳ１０５：検出不可）、試験作業者は、印加電圧を再設定し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０４からの処理を繰り返す。
一方、ステップＳ１０５で、塗膜抵抗を検出できた判定した場合（ステップＳ１０５：検出可能）、試験作業者は、試験おける周波数特性を評価し、印加周波数（ピン電極１１１とリング電極１１２との間に印加する交流電圧の周波数）を決定する（ステップＳ１２１）。
【００４９】
そして、試験作業者は、インピーダンスの経時変化をモニタリングする（ステップＳ１２２）。
そして、試験作業者は、設定対象となっている全ての温湿度環境について処理を行ったか否かを判定する（ステップＳ１２３）。
【００５０】
未設定の温湿度環境があると判定した場合（ステップＳ１２３：ＮＯ）、作業者は、温湿度環境を未設定の温湿度環境に再設定し（ステップＳ１３１）、ステップＳ１０３から処理を繰り返す。
一方、ステップＳ１２３で、設定対象となっている全ての温湿度環境について処理を行ったと判定した場合（ステップＳ１２３：ＹＥＳ）、図５の処理を終了する。
【００５１】
あるいは、コーティング劣化検出システム１が、ナイキスト線図によらずにインピーダンス測定値から直接的に表面コーティング９２０の劣化を判定するようにしてもよい。この場合、表面コーティング９２０の劣化を検出し易い電圧および周波数と、その電圧および周波数におけるインピーダンスと表面コーティング９２０の劣化の度合いとの関係を、事前の試験にて求めておく。
【００５２】
図６は、表面コーティング９２０のインピーダンスの例を示す図である。図６のグラフの横軸は印加電圧の周波数を示し、縦軸は、表面コーティング９２０のインピーダンス（｜Ｚ｜／Ω）を示す。
線Ｌ２１〜Ｌ２４の各々は、ある劣化の度合いにおけるインピーダンスの周波数特性（印加電圧の周波数と、表面コーティング９２０のインピーダンスとの関係）を示している。線Ｌ２１が最も劣化の度合いが小さく、線Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４の順に劣化の度合いがだんだん大きくなっている。従って、表面コーティング９２０の劣化が進むほど、表面コーティング９２０のインピーダンスが小さくなっている。
【００５３】
図６を参照すると、０．１ヘルツ（Ｈｚ）の付近で表面コーティング９２０の劣化によるインピーダンスの変化が大きくなっている。そこで、電源装置２００がピン電極１１１とリング電極１１２との間に印加する電圧の周波数を０．１ヘルツに決定することができる。
一般的には、印加電圧の周波数が高い場合、安定してインピーダンスを測定できるが、コーティングの劣化によるインピーダンスの変化が比較的表れにくい。一方、印加電圧の周波数が低い場合、インピーダンスの測定が不安定になるが、コーティングの劣化によるインピーダンスの変化が比較的表れやすい。
【００５４】
コーティング劣化検出装置３００は、センサ１００によるインピーダンスの測定にて表面コーティング９２０の劣化を検出する。コーティング劣化検出装置３００は、例えばパソコン（Personal Computer）またはワークステーション（Workstation）などのコンピュータを用いて構成される。
通信部３１０は、他の装置と通信を行う。特に、通信部３１０は、センサ１００によるインピーダンスの測定値を受信する。また、通信部３１０は、電源装置２００に対する出力電圧および出力周波数の指示を送信する。
【００５５】
操作入力部３２０は、例えばキーボードおよびマウス等の入力デバイスを備え、ユーザ操作を受け付ける。例えば、操作入力部３２０は、表面コーティング９２０の劣化検出のための判定閾値の入力操作を受け付ける。
表示部３３０は、例えば液晶パネルまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）パネルパネルなどの表示画面を備え、各種画像を表示する。例えば、コーティング劣化検出装置３００が表面コーティング９２０の劣化を検出した場合、表示部３３０は、コーティング劣化検出装置３００の劣化を示す警報メッセージを表示する。
【００５６】
記憶部３８０は、各種データを記憶する。記憶部３８０は、コーティング劣化検出装置３００が備える記憶デバイスを用いて構成される。
制御部３９０は、コーティング劣化検出装置３００の各部を制御して各種処理を行う。制御部３９０は、コーティング劣化検出装置３００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が記憶部３８０からプログラムを読み出して実行することで構成される。
【００５７】
電圧印加制御部３９１は、電源装置２００を制御して事前の試験で決定された電圧および周波数の交流電圧をピン電極１１１とリング電極１１２との間に印加させる。
インピーダンス取得部３９２は、電源装置２００がピン電極１１１とリング電極１１２との間に交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する。例えば、インピーダンス取得部３９２は、通信部３１０がセンサ１００から受信するセンシングデータから、電源装置２００が印加する周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得する。
【００５８】
劣化判定部３９３は、上述した表面コーティング９２０の劣化の検出を実行する。劣化判定部３９３は、表面コーティング９２０の劣化が予め設定されている劣化度以上か否かを判定する。例えば、劣化判定部３９３は、ナイキスト線図の円弧の直径で示される塗膜抵抗を算出し、塗膜抵抗と所定の閾値とを比較する。塗膜抵抗が閾値よりも小さい場合、劣化判定部３９３は、表面コーティング９２０の劣化が予め設定されている劣化度以上であると判定し、表面コーティング９２０の劣化を示す警報メッセージを表示部３３０に表示させる。
【００５９】
電源装置２００による印加電圧および周波数の決定のための事前の試験を効率よく行うために、コーティングの劣化を加速させる環境を用いるようにしてもよい。
図７は、コーティングの劣化を加速させる環境の構成例を示す図である。
図７に示す劣化加速環境５００は、センサ１００と、オイルバス５１１と、オイル５１２と、ガラス容器５２１と、劣化加速液５２２と、熱電対５３０と、冷却器５４０と、データロガー５５１と、制御用パソコン（ＰＣ）５５２と、ポテンショスタット／ＦＲＡ５５３とを備える。
【００６０】
オイルバス５１１内にオイル５１２が入れられ、ガラス容器５２１がオイル５１２に浸かっている。オイルバス５１１およびオイル５１２はガラス容器５２１内の温度を安定させるために設けられている。
ガラス容器５２１内に劣化加速液５２２が入れられ、劣化加速液５２２にセンサ１００が浸かっている。劣化加速液５２２は、センサ１００のコーティング部１３０を劣化させる。
【００６１】
劣化加速液５２２として、例えば、塩化ナトリウム５０グラム、酢酸１０ミリリットル、過酸化水素５グラム、蒸留水１Ｌの割合で混ぜた液を用いることができるが、これに限定されない。
なお、劣化加速液５２２に代えて、紫外線照射にてコーティング部１３０を劣化させるようにしてもよい。
【００６２】
熱電対５３０は、劣化加速液５２２の温度を測定する。熱電対５３０が測定する温度はデータロガー５５１に記録される。
冷却器５４０は、熱電対５３０が測定する劣化加速液の温度が高すぎる場合に、ガラス容器５２１の内部を冷却する。
データロガー５５１は、熱電対５３０による温度測定値に加えて、センサ１００への印加電圧および周波数や、センサ１００による計測電流（ピン電極１１１とリング電極１１２との間に流れる電流）など、各種データを記録する。
【００６３】
制御用パソコン５５２は、ポテンショスタット／ＦＲＡ５５３に対して、センサ１００への印加電圧および周波数を指示する。
ポテンショスタット／ＦＲＡ５５３は、電源装置２００の代わりに用いられてセンサ１００に電圧を印加する。ポテンショスタット／ＦＲＡ５５３は、劣化加速液５２２の状態によらずセンサ１００の電極における電圧および周波数を、制御用パソコン５５２に指示された電圧および周波数に制御する。
劣化加速環境５００を用いれば、コーティング部１３０の劣化が加速され、これによってコーティング部１３０の劣化の度合い毎の印加電圧および周波数を効率的に決定することができる。
【００６４】
なお、図７の例のように実際の環境とは異なる環境で試験を行って印加電圧および周波数を決定した場合、決定した印加電圧および周波数の妥当性を実際の環境で確認することが好ましい。ここでいう実際の環境とは、コーティング劣化検出システム１が、実際に監視対象９１０の表面コーティング９２０の劣化の検出に用いられる環境、すなわち、監視対象９１０が実運用される環境である。
【００６５】
次に、図８を参照してコーティング劣化検出装置３００の動作について説明する。
図８は、コーティング劣化検出装置３００が表面コーティング９２０の劣化を判定する処理手順の例を示す図である。コーティング劣化検出装置３００は、例えば一定周期毎に図８の処理を行う。あるいは、コーティング劣化検出装置３００が、処理の実行を指示するユーザ操作を受けて図８の処理を行うようにしてもよい。
図８の処理で、電圧印加制御部３９１は、電源装置２００がセンサ１００に印加する交流電圧の電圧および周波数を、予め設定されている電圧および周波数の組み合わせに設定し、電源装置２００を制御して交流電圧の印加を実行させる（ステップＳ２０１）。
【００６６】
次に、インピーダンス取得部３９２は、電源装置２００がセンサ１００に交流電圧を印加している状態での、センサ１００によるインピーダンス測定値（ピン電極１１１とリング電極１１２との間の交流電圧）を取得する（ステップＳ２０２）。
次に、電圧印加制御部３９１は、電圧および周波数について予め設定されている全ての組み合わせについて、センサ１００への交流電圧の印加およびインピーダンスの取得を完了したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
【００６７】
未設定の電圧および周波数の組み合わせがあると判定した場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、電圧印加制御部３９１は、電源装置２００がセンサ１００に印加する交流電圧の電圧および周波数を、未設定の電圧および周波数の組み合わせに設定し、電源装置２００を制御して交流電圧の印加を実行させる（ステップＳ２１１）。
ステップＳ２１１の後、処理がステップＳ２０２へ戻る。
【００６８】
一方、ステップＳ２０３で、電圧および周波数について予め設定されている全ての組み合わせの設定を完了したと電圧印加制御部３９１が判定した場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、劣化判定部３９３は、コーティング部１３０の劣化度を検出する（ステップＳ２２１）。コーティング部１３０の劣化度は、表面コーティング９２０の劣化度の模擬として用いられる。
劣化判定部３９３が、図４を参照して説明したようにナイキスト線図が描く円弧の直径を劣化度として算出するようにしてもよい。あるいは、劣化判定部３９３が、ステップＳ２０２で得られたインピーダンスの大きさを劣化度として用いるなど、得られたインピーダンスを直接的に劣化度として用いるようにしてもよい。
【００６９】
次に、劣化判定部３９３は、ステップＳ２２１で検出した劣化度が閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２２）。ここでいう劣化度が大きいとは、劣化が進んでいることである。
劣化度が閾値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ２２２：ＹＥＳ）、劣化判定部３９３は、表示部３３０を制御して、表面コーティング９２０の劣化を検出した旨の警告メッセージを表示部３３０に表示させる(ステップＳ２３１)。
ステップＳ２３１の後、コーティング劣化検出装置３００は、図８の処理を終了する。
あるいは、ステップＳ２２２で劣化度が閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２２２：ＮＯ）、コーティング劣化検出装置３００は図８の処理を終了する。
【００７０】
以上のように、センサ１００は、表面コーティング９２０が施された監視対象９１０に設けられる。センサ１００では、絶縁部１２０は、２つ以上の電極１１０（図２の例では、ピン電極１１１およびリング電極１１２）の各々が露出するように２つ以上の電極１１０を隔てる。コーティング部１３０は、表面コーティング９２０と同一の素材（コーティング材）で形成されて、２つ以上の電極１１０の各々および絶縁部１２０の表面を一体に覆う。センサ１００は、監視対象９１０と２つ以上の電極１１０の各々とを絶縁部１２０で隔てて設けられる。電源装置２００は、センサ１００の２つ以上の電極１１０に交流電圧を印加する。インピーダンス取得部３９２は、電源装置２００が交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する。
【００７１】
このように、センサ１００は監視対象９１０に設置される。センサ１００を監視対象９１０のうち視認性またはアクセス性が悪い箇所、および／または、腐食環境が厳しい箇所に設置することで、目視確認でのコーティングの劣化の見落としを補うことができる。
また、電極１１０と監視対象９１０とが絶縁部１２０によって絶縁されていることで、センサ１００は、監視対象９１０からのノイズを拾わない。コーティング劣化検出システム１によれば、この点で、表面コーティング９２０の劣化を高精度に検出することができる。
【００７２】
また、電源装置２００は、３つ以上の異なる周波数の電圧を印加する。インピーダンス取得部３９２は、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得する。
インピーダンス取得部３９２が異なる複数の周波数についてインピーダンスを取得することで、劣化判定部３９３は、表面コーティング９２０の劣化をより高精度に判定することができる。
また、インピーダンス取得部３９２が３つ以上の異なる周波数についてインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得することで、劣化判定部３９３は、ナイキスト線図を推定することができる。特に、劣化判定部３９３が、ナイキスト線図が描く円弧を推定し、その円弧の直径を算出することで、算出した直径を表面コーティング９２０の劣化の指標値として用いることができる。劣化が進むほど、直径が小さくなる。
【００７３】
また、電源装置２００は、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加する。
これにより、劣化判定部３９３は、ナイキスト線図が描く円弧を推定して、その円弧の直径を算出することができ、上記のように、算出した直径を表面コーティング９２０の劣化の指標値として用いることができる。
【００７４】
また、コーティング劣化検出システム１によれば、電源装置２００が印加する１００ミリボルトから１０ボルトの範囲内という比較的高い電圧を用いて、表面コーティング９２０の劣化の初期段階で劣化を検出することができる。さらに好ましくは、電源装置２００は、３００ミリボルトから３０００ミリボルトの範囲内の電圧を印加する。
コーティングの劣化が進んだ段階では、コーティングされている対象機器（本実施形態では監視対象９１０）が損傷していることが考えられる。この場合、一旦コーティングをはがして対象機器を手入れした後、コーティングを塗り直す必要があり、メンテナンスに時間を要し、また、メンテナンスの作業者の負担が大きい。また、メンテナンスの間、対象機器を動かすことができない。
【００７５】
コーティング劣化検出システム１がコーティングの劣化の初期段階を検出すことで、過剰なメンテナンスを行わずとも監視対象９１０に損傷が生じる前の段階を検出してメンテナンスを行うことができる。コーティング劣化検出システム１によれば、過剰なメンテナンスを回避できる点、および、コーティングの手入れなど比較的簡単なメンテナンスで済む点で、監視対象９１０のライスサイクルコストを軽減させることができる。
また、コーティング劣化検出システム１では、コーティングの劣化の計測時に電解液等を用いる必要が無い。従って、コーティング劣化検出システム１によれば計測時に電解液を用いることによるコーティングへの影響を回避することができる。
【００７６】
なお、制御部３９０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００７７】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１  コーティング劣化検出システム
１００  センサ
１１１  ピン電極
１１２  リング電極
１２０  絶縁部
１３０  コーティング部
１４１  第一リード線
１４２  第二リード線
２００  電源装置
３００  コーティング劣化検出装置
３１０  通信部
３２０  操作入力部
３３０  表示部
３８０  記憶部
３９０  制御部
３９１  電圧印加制御部
３９２  インピーダンス取得部
３９３  劣化判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020071148.tif 000007
【図６】
2020071148.tif 000008
【図７】
2020071148.tif 000009
【図８】
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