(57)【要約】【課題】システム全体の防食被膜の欠陥発生を未然に抑制すること、及び、水質及び水温等の影響によって腐食抑制剤の防食性能の劣化が検出しにくくなることを抑制することを実現する防食性能劣化検知センサー及びそれを備えた水循環システムを提供することを目的としている。【解決手段】配管とは絶縁を保つように配管内に設けられ、配管と同一材質からなるセンサー電極と、腐食抑制剤によりセンサー電極の表面に形成された防食被膜を破壊する防食被膜破壊装置と、防食被膜破壊装置によってセンサー電極の表面の防食被膜を破壊した前後におけるインピーダンス変化により、腐食抑制剤の防食性能の劣化を検出する防食性能劣化検出装置と、を有するものである。【選択図】図１
2014142265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の配管を流れる液体に添加され、前記配管の内面に防食被膜を形成する腐食抑制剤の防食性能の劣化を検知する防食性能劣化検知センサーにおいて、
前記配管とは絶縁を保つように前記配管内に設けられ、前記配管と同一材質からなるセンサー電極と、
前記腐食抑制剤により前記センサー電極の表面に形成された防食被膜を破壊する防食被膜破壊装置と、
前記防食被膜破壊装置によって前記センサー電極の表面の防食被膜を破壊した前後におけるインピーダンス変化により、前記腐食抑制剤の防食性能の劣化を検出する防食性能劣化検出装置と、
を有する
ことを特徴とする防食性能劣化検知センサー。
【請求項２】
前記防食被膜破壊装置は、
表面に凸部を有し、自身が回転することで前記凸部と前記センサー電極の前記防食被膜とが接触して前記センサー電極の前記防食被膜を破壊する回転体と、
前記回転体に接続され、前記回転体を回転させる回転軸とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の防食性能劣化検知センサー。
【請求項３】
前記回転体は、
周縁部に前記凸部が形成され、前記回転軸に回転自在に接続される平板部と、
前記平板部の平面に対して突出するように形成された突出部とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の防食性能劣化検知センサー。
【請求項４】
前記防食被膜破壊装置は、
前記配管外に前記回転軸に接続されて設けられ、前記回転軸を回転させるモーターを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の防食性能劣化検知センサー。
【請求項５】
前記防食被膜破壊装置は、
前記配管外に前記回転軸に接続されて設けられ、前記回転軸を回転させるのに利用されるハンドルを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の防食性能劣化検知センサー。
【請求項６】
前記防食被膜破壊装置は、
前記センサー電極の前記防食被膜に接触するように設けられた被膜破壊体と、
前記被膜破壊体を前記センサー電極の表面に平行な方向に動かす動力源とを有し、
前記被膜破壊体が前記センサー電極の表面に平行な方向へ移動することにより、前記センサー電極の前記防食被膜を破壊する
ことを特徴とする請求項１に記載の防食性能劣化検知センサー。
【請求項７】
前記防食被膜破壊装置は、
前記配管を開閉する弁と、
一端側が前記弁に固定され、他端側が前記センサー電極の前記防食被膜に接触するように設けられた被膜破壊体とを有し、
前記弁の動きを利用して前記被膜破壊体を動かすことにより、前記センサー電極の前記防食被膜を破壊する
ことを特徴とする請求項１に記載の防食性能劣化検知センサー。
【請求項８】
前記弁は、
前記配管の液体を流す連通部を有し、回転自在に設けられ、回転位置に応じて前記連通部と前記配管とを連通させるか否かが切り替えられる弁体と、
前記弁体に接続され、前記弁体を回転させる弁体回転軸と、
を有し、
前記被膜破壊体は、
一端側が、前記弁体のうち前記弁体回転軸の接続位置に対してずらすように固定されている
ことを特徴とする請求項７に記載の防食性能劣化検知センサー。
【請求項９】
前記防食被膜破壊装置は、
前記配管を流れる液体と接触するが前記配管とは絶縁を保つように前記配管内に設置された被膜破壊用電極を有し、
前記配管を流れる液体、前記センサー電極、前記センサー電極の前記防食被膜、及び、前記被膜破壊用電極からなる回路に、直流電源の所定電圧を印加することにより、前記センサー電極の前記防食被膜を破壊する
ことを特徴とする請求項１に記載の防食性能劣化検知センサー。
【請求項１０】
前記防食被膜破壊装置は、
前記配管に設けられ、前記センサー電極の前記防食被膜に紫外線を照射する紫外線光源とを有し、
紫外線照射により前記センサー電極の表面の防食被膜を破壊する
ことを特徴とする請求項１に記載の防食性能劣化検知センサー。
【請求項１１】
液体を搬送する循環ポンプと、
前記循環ポンプにより搬送された液体によって加熱又は冷却される被熱伝達部材と、
前記循環ポンプと前記被熱伝達部材とを接続する配管と、
前記配管に設けられ、請求項１〜９のいずれか一項に記載の防食性能劣化検知センサーとを有する
ことを特徴とする水循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防食性能劣化検知センサー及びそれを備えた水循環システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給湯暖房システムや空調システム等の水循環システムでは、水循環システムの水循環回路の一部を構成する導電性配管等の金属材料の腐食を抑制するため、水循環回路を循環させる液体に添加した腐食抑制剤により、導電性配管等の内面に防食被膜を形成したものが提案されている。
しかし、長期の使用等によって防食被膜が劣化してしまうと、配管内面の防食性能が低下してしまい、金属材料の腐食が進行してしまう。そして、金属材料の腐食が進行すると、金属材料に貫通孔に至る孔食が発生し、水循環回路内の液体が漏れることにより熱交換性能が著しく低下するということがあった。
【０００３】
したがって、このような水循環システムにおける水循環回路内の液体の漏れによる熱交換性能の低下を防止するためには、水循環システムの水循環回路の一部を構成する配管等の金属材料に形成された防食被膜の劣化が生じる前の状態を検出し、腐食抑制剤の補充等の適切な対応が必要である。
そこで、防食被膜が施された金属と、予め設置された電極との間のインピーダンスの周波数特性から、防食皮膜の劣化によって生じる防食被膜欠陥部を検知する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術は、インピーダンス曲線の容量成分及び金属の電気二重層容量から防食被膜の剥離の大きさ及び防食被膜欠陥部の大きさを、それぞれ検知、評価するものである。
【０００４】
また、導電性の腐食媒体中の金属材料の腐食速度及び腐食抑制剤濃度等の各種腐食環境因子を連続的に計測し、これらの相関に基づいて腐食速度の変動の原因となっている環境因子を特定し、当該環境因子を防食側に変化させる腐食・防食監視制御システムが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２２２２５３号公報（たとえば、請求項１、明細書の４頁第１図参照）
【特許文献２】特公平３−３１７９２号公報（たとえば、請求項１、明細書の５頁第１図参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、防食被膜が施された金属と、予め設置された電極との間のインピーダンスの周波数特性から、防食被膜欠陥部を検知する。この方法では、電極が設置された近傍において発生した防食被膜欠陥を検知することはできるが、防食被膜が施された金属の面積が大きい水循環システムでは、電極から離れた部分における防食被膜欠陥の検知は困難であった。すなわち、特許文献１に記載の技術では、システム全体の防食皮膜の監視が困難であるという課題があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載の技術は、防食被膜に欠陥が生じた後の状態を検知するものであり、防食被膜の欠陥発生を未然に防止することができない。特に、腐食速度の大きい系においては防食皮膜の腐食損傷量も大きくなってしまうので、水循環回路を流れる腐食抑制剤による防食被膜の再形成では対応できない。すなわち、特許文献１に記載の技術では、防食皮膜の欠陥発生を未然に抑制することができないという課題があった。
【０００８】
特許文献２に記載の技術は、導電性の腐食媒体中の金属材料の腐食速度及び腐食抑制剤濃度等の各種腐食環境因子を連続的に計測し、これらの相関に基づいて腐食速度の変動の原因となっている環境因子を特定し、当該環境因子を防食側に変化させ腐食・防食監視制御を行う。この方法では、腐食抑制剤濃度等の各種腐食環境因子の連続的な監視が必要だが、腐食抑制剤や不凍液等が添加されて抵抗が大きくなっている腐食媒体においては、腐食抑制剤の濃度低下に対応する抵抗値の変化が小さくなってしまうので、腐食抑制剤濃度の変動を計測することが困難となっている。すなわち、特許文献２に記載の技術では、水循環回路の水質によっては、腐食抑制剤の濃度の変動を計測しにくく、より確実に防食皮膜を監視することができないという課題があった。
【０００９】
また、腐食抑制剤等の塩の添加された腐食媒体の抵抗値は温度依存性を持つ。具体的には同濃度の腐食媒体においても温度が上昇すると腐食媒体の抵抗は減少し、温度が低下すると抵抗が増加する。したがって、腐食媒体の抵抗変化を検知しながら腐食・防食監視制御する場合には、腐食媒体の温度に対応した抵抗補償機能を別に取り付ける必要があり、設置に伴うコスト・設置空間等を考慮しなくてはならないという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、システム全体の防食皮膜の欠陥発生を未然に抑制すること、及び、水質及び水温等の影響によって腐食抑制剤の防食性能の劣化が検出しにくくなることを抑制することを実現する防食性能劣化検知センサー及びそれを備えた水循環システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る防食性能劣化検知センサーは、導電性の配管を流れる液体に添加され、配管の内面に防食被膜を形成する腐食抑制剤の防食性能の劣化を検知する防食性能劣化検知センサーにおいて、配管とは絶縁を保つように配管内に設けられ、配管と同一材質からなるセンサー電極と、腐食抑制剤によりセンサー電極の表面に形成された防食被膜を破壊する防食被膜破壊装置と、防食被膜破壊装置によってセンサー電極の表面の防食被膜を破壊した前後におけるインピーダンス変化により、腐食抑制剤の防食性能の劣化を検出する防食性能劣化検出装置と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る防食性能劣化検知センサーによれば、上記構成を有しているため、システム全体の防食皮膜の欠陥発生を未然に抑制すること、及び、水質及び水温等の影響によって腐食抑制剤の防食性能の劣化が検出しにくくなることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサーの一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置の一例の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサーにおける回転体の形状の一例を表す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置の回転体の回転制御機構の一例を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサーにより、腐食抑制剤が劣化していない管路内液体において測定された防食被膜の破壊前後でのインピーダンスの経時変化を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサーにより、腐食抑制剤が劣化している管路内液体において測定された防食被膜の破壊前後でのインピーダンスの経時変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る防食性能劣化検知センサーを備えた水循環システムの概要構成の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る防食性能劣化検知センサーを備えた水循環システムによる防食性能劣化判定の流れ図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置の一例の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置の一例の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置の一例の説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーにおける弁による管路内液体の流れの制御機構の一例を表す図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置の一例の説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る防食性能劣化検知センサーの一例を表す図である。
【図１５】本発明の実施の形態８に係る防食性能劣化検知センサーの一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００の概要構成の一例を示す図である。防食性能劣化検知センサー１００は、たとえば給湯暖房システムや熱交換器を配備した空調システム等のような水循環システムの導電性配管に備えられるものであり、配管内面に施された防食被膜の劣化が生じる前の状態を検知するものである。
【００１５】
［防食性能劣化検知センサー１００の構成］
図１に示すように、防食性能劣化検知センサー１００は、腐食抑制材を添加した管路内液体が流れる導電性の配管１に設けられるものである。そして、防食性能劣化検知センサー１００は、「管路内液体２と接触するが配管１とは絶縁を保つように絶縁性部材４を介して管路内に設置され、腐食抑制剤によって防食被膜３が形成されるセンサー電極５」と、「管路内液体２に添加した腐食抑制剤によりセンサー電極５の表面に形成された防食被膜３を破壊する防食被膜破壊装置６」と、「一方の端子に配管１からとった端子が接続され他方の端子にセンサー電極５からとった端子が電流計７を介して接続された交流電源８」と、「インピーダンス測定器９」と、「インピーダンス変化により腐食抑制剤の防食性能の劣化の有無を判定する防食性能劣化検出装置１０」とを有するものである。
なお、本実施の形態１では、防食性能劣化検知センサー１００は交流電源８を有しているものとして説明するが、それに限定されるものではなく、たとえば、交流電源８の代わりに外部の電源などから電圧をとり、所定の周波数及び電圧に変換したものを用いてもよい。
【００１６】
配管１は、導電性の配管であり、銅、ステンレス鋼等からなり、一般的に給湯暖房システム等の水循環システムにおいて冷却液等を循環するための管路を形成するものである。なお、配管１を流れる管路内液体２は、配管１からなる管路内を流れる冷却液等であり、配管１の内面に防食被膜３を形成するために腐食抑制剤が添加されている。この管路内液体２は、用途に応じて不凍液等の腐食抑制剤以外の塩を添加したものを用いることができる。
【００１７】
防食被膜３は、配管１と管路内液体２の間の電流の導通を遮断するものであり、配管１の内面における腐食を抑制するものである。この防食被膜３は、管路内液体２に添加した腐食抑制剤により形成される絶縁性の被膜である。防食被膜３は、配管１等に加えてセンサー電極５の表面にも形成される。
絶縁性部材４は、２つの導電体を電気的に絶縁した状態で接続するために、当該導電体間に設置されるものである。具体的には、ポリエステルやエポキシ樹脂等の合成樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、天然ゴム等の絶縁体を用いることができる。
センサー電極５は、管路内液体２と接触するが、配管１とは絶縁を保つように絶縁性部材４を介して管路内に設置されるものである。このセンサー電極５は、配管１と同一材質で構成される電極である。すなわち、配管１が銅で構成されたものであれば、センサー電極５も銅で構成される。センサー電極５の表面には、管路内液体２に添加した腐食抑制剤により防食被膜３が形成されている。
【００１８】
防食被膜破壊装置６は、回転体６ａ（図２参照）を有し、この回転体６ａの回転によりセンサー電極５の表面に形成された防食被膜３を破壊するための装置である。回転体６ａの構造は、回転軸と平行な面の一部が凸状となっている。これにより、回転体６ａは、回転時に当該凸状部分がセンサー電極５の表面の防食被膜３に接触し、防食被膜３を破壊することができる。なお、本実施の形態１では、回転体６ａの回転動力として、管路内液体２の流れを用いたものである。また、防食被膜破壊装置６は管路内液体２と接触するため、電気化学的安定性が高く腐食しにくい金属から構成されている。具体的には、金、白金、チタン、銅、ステンレス鋼等電気化学的に貴な金属で構成するとよい。
防食被膜破壊装置６は、後段の図２で詳細に説明する。
【００１９】
電流計７は、配管１と、管路内液体２と、防食被膜３と、センサー電極５とからなる回路に交流電圧を印加した時に回路を流れる電流を検出するためのものである。具体的には、測定箇所の回路を開いてその２点間に接続した抵抗における電圧降下により電流値を求める電流計や回路を開くことなく電流値を測定できるクランプメーター等を用いることができる。
【００２０】
交流電源８は、配管１、管路内液体２、防食被膜３及びセンサー電極５からなる回路に対して交流電圧を印加するものである。
交流電源８によって印加する交流電圧については、電圧値が大きいほど電流応答の感度がよくなるが、一方で電極反応が進行しやすくなるため、最適化する必要がある。すなわち、電圧値が大きいほど感度を良くすることができるが、電極反応によって配管１等を構成する金属の溶出が進行しやすくなるため、最適化するとよいということである。電流応答感度と電極反応進行の抑制を両立させるためには、印加電圧は１０ｍＶ以上５０ｍＶ以下であることが好ましい。また、管路内液体２の温度変化によるインピーダンスへの影響を低減するためには、周波数を１Ｈｚ〜１００Ｈｚの中周波数とすることが好ましい。
【００２１】
インピーダンス測定器９は、交流電源８に所定の交流電圧を印加する指令を出し、それに対する検出電流値を電流計７より取得し、交流電圧値を検出電流値で除算することによりインピーダンスを算出する。
【００２２】
防食性能劣化検出装置１０は、センサー電極５の表面の防食被膜３を破壊する指令を防食被膜破壊装置６に出し、その破壊前後にわたって一定時間毎にインピーダンスを測定する指令をインピーダンス測定器９に出し、被膜破壊及び破壊後の被膜再形成に伴うインピーダンス変化より防食被膜３を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の防食性能の劣化の有無を判定する。
この防食性能劣化検出装置１０による腐食抑制剤の劣化判定の間隔は、あまりに長期間にしてしまうと、その間における腐食抑制剤の劣化に伴う配管における腐食により水漏れ等が起こる可能性がある。一方、腐食抑制剤の劣化判定の間隔を極端に短くした場合は、センサー電極５の表面における防食被膜３の破壊・再形成が短時間の間に何度も繰り返され、腐食抑制剤の劣化等を誘発する可能性がある。したがって、防食性能劣化検出装置１０による腐食抑制剤の劣化判定の間隔は１ヶ月〜１年程度とすることが好ましい。
【００２３】
上記のインピーダンス測定器９によるインピーダンス測定の間隔は、インピーダンスの経時変化を正確に測定するために十分短くする必要がある。ただし、インピーダンス測定には、最低でも交流電圧の周波数の逆数と等しい時間を要する。したがって、インピーダンス測定器９によるインピーダンス測定の間隔は、交流電圧の周波数の逆数と等しい時間と設定することができる。具体的には、交流電圧の周波数を１０Ｈｚとした場合には、インピーダンス測定の間隔は０．１秒とすることができる。
【００２４】
また、インピーダンス変化により、防食被膜３の破壊を明確に検出するためには、インピーダンス測定器９による一定時間毎のインピーダンス測定間隔以上の時間、防食被膜３が破壊された状態を維持する必要がある。ただし、防食被膜３が破壊された状態が長時間継続すると、腐食抑制剤の劣化等を誘発する可能性があるため、インピーダンス測定器９による一定時間毎のインピーダンス測定間隔と等しい時間だけ、防食被膜破壊装置６により防食被膜３が破壊された状態を維持することが好ましい。
【００２５】
［防食性能劣化検知センサー１００の動作説明］
防食性能劣化検知センサー１００は、センサー電極５の表面の防食被膜３を防食被膜破壊装置６で破壊する前後にわたるインピーダンス変化をインピーダンス測定器９により監視し、被膜再形成におけるインピーダンスの変化を指標として腐食抑制剤の劣化の有無を判定する。すなわち、防食性能劣化検知センサー１００は、防食被膜破壊装置６により破壊された防食被膜３を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の防食性能の劣化を検出するものである。
インピーダンス測定器９は、配管１と、管路内液体２と、防食被膜３と、センサー電極５とからなる回路のインピーダンスＺを測定する。Ｚは、「防食被膜３が表面に形成された配管１及びセンサー電極５と管路内液体２との界面における抵抗成分」と「管路内液体２による溶液抵抗」とからなる合成インピーダンスＺｓと、防食被膜３によるインピーダンスＺｉとに分離することができる。すなわち、Ｚは、Ｚｓ及びＺｉを用いて以下の式で表すことができる。
【００２６】
Ｚ＝Ｚｓ＋Ｚｉ                                ・・・（１）
【００２７】
ここで、Ｚｓは防食被膜３の状態とは無関係なインピーダンス成分であり、その大きさは、防食被膜３が絶縁性であることから、Ｚｉに比べて小さい。時刻ｔにおいてインピーダンス測定器９により測定される防食被膜３によるインピーダンスをＺｉ（ｔ）と定義する。
内面に防食被膜３が形成されていない配管１の内面に腐食抑制剤を添加した管路内液体２が接すると、配管１の内面には防食被膜３が形成される。防食被膜３の形成に伴いインピーダンスＺｉは増大する。そして、防食被膜３の形成が完了し、定常状態となると防食被膜３の厚みは変化しなくなり、インピーダンスＺｉは一定の値となる。
【００２８】
時刻ｔ１において腐食抑制剤が劣化しておらず防食被膜３が安定に存在しており、破壊等がないと仮定する。時刻ｔ２（ｔ２＞ｔ１）に、防食被膜３を防食被膜破壊装置６で破壊するとＺｉは減少し、以下の式が成り立つ。
【００２９】
Ｚｉ（ｔ２）＜  Ｚｉ（ｔ１）                  ・・・（２）
被膜が破壊された部分には、腐食抑制剤が添加された管路内液体２が接触するため、防食被膜３が再形成される。被膜再形成に伴いＺｉは増大し、被膜再形成が完了する時刻ｔ３（ｔ３＞ｔ２＞ｔ１）には、次の関係が成り立つ。
【００３０】
Ｚｉ（ｔ３）＝  Ｚｉ（ｔ１）                  ・・・（３）
【００３１】
すなわち、腐食抑制剤が劣化していない場合は、被膜破壊により減少したインピーダンスは、時間経過に伴い増大し、被膜破壊時刻ｔ２から一定時間（ｔ３−ｔ２）の後に、防食被膜３に破壊等のない時刻ｔ１における値に戻る。
一方、腐食抑制剤が劣化している場合は、被膜再形成が不十分となるため、式（３）は成り立たず、Ｚｉ（ｔ１）とＺｉ（ｔ３）の関係は次のようになる。
【００３２】
Ｚｉ（ｔ３）＜  Ｚｉ（ｔ１）                  ・・・（４）
【００３３】
Ｚｓは被膜破壊・再形成により変化せず、Ｚｉに比べて小さいことから、上述の被膜破壊・再形成に伴うＺｉの変化はインピーダンス測定器９で測定したＺにより検出することができる。
上述の被膜破壊・再形成に伴うＺの変化より、腐食抑制剤の劣化の有無を定量的に判定するために、被膜再形成速度Ｖを以下のように定義する。
【００３４】
Ｖ（ｔ１）＝（Ｚ（ｔ３）−Ｚ（ｔ２））／（ｔ３−ｔ２） ・・・（５）
【００３５】
ここで、Ｚ（ｔ）は時刻ｔにおいてインピーダンス測定器９により検出されたインピーダンスである。被膜再形成速度Ｖにより、腐食抑制剤の劣化の有無は、以下のように判定することができる。
【００３６】
Ｖ＝０の場合は、被膜破壊後にインピーダンスが変化していないことを表し、被膜再形成が起こっておらず、腐食抑制剤が劣化していると判定できる。
Ｖ＜０の場合は、被膜破壊後にインピーダンスが減少したことを表し、被膜破壊部において電極反応が活性化しており、被膜再形成が起こっておらず、腐食抑制剤が劣化していると判定できる。
Ｖ＞０の場合は、被膜再形成が進んでおり、腐食抑制剤が劣化していないと判定できる。
【００３７】
以上のように、センサー電極５の表面の防食被膜３を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の劣化の有無を判定することができる。そして、腐食抑制剤が完全に劣化してしまうと防食被膜３の劣化が発生することから、腐食抑制剤の劣化を検出することにより、防食被膜３に劣化が生じる前の状態を検知できる。
【００３８】
また、管路内液体２の水質変化及び温度変化等によってＺｓが変化する可能性があるが、Ｚｉと比較してＺｓは小さい。また、１Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度の中周波数でのインピーダンスでは電気二重層容量が支配的であるが、この電気二重層容量は温度依存性が小さい。このため、中周波数を用いることにより、Ｚｓの温度変化によるインピーダンスへの影響を低減することができる。
したがって、管路内液体２への不純物混入による水質変化及び温度変化等が発生し、Ｚｓが変化した場合においても、被膜破壊・再形成に伴うＺｉの変化は明確に検出可能である。すなわち、防食性能劣化検知センサー１００は、管路内液体２への不純物混入による水質変化及び温度変化等の影響を分離して、腐食抑制剤の劣化を検知し、防食被膜３の劣化が生じる前の状態を検出できる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００を用いることにより、管路内液体２への不純物混入等による水質変化や温度変化による影響を分離して、管路内液体２に添加した腐食抑制剤の劣化の有無を指標として配管全体について防食被膜３の劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００４０】
［防食被膜について］
防食性能劣化検知センサー１００によって劣化しているか否かが検知される対象である防食被膜３は、配管１の内面における腐食を防止するために、管路内液体２と接する管路内面全体に形成されるものである。防食性能劣化検知センサー１００では、管路内液体２に防食被膜３を形成する腐食抑制剤を添加する方法を採用している。
腐食抑制剤による防食被膜３の形成メカニズムは、防食被膜３を形成する対象物の材料により異なるため、対象物を構成する材料に応じて最適な腐食抑制剤を用いることが好ましい。
【００４１】
なお、腐食抑制剤は、たとえば「ベンゾトリアゾール、８−キノリノール等の沈殿被膜型腐食抑制剤」、「テトラアルキルアンモニウム等の吸着被膜型腐食抑制剤」及び「亜硝酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウム等の酸化被膜型腐食抑制剤」等を採用するとよい。
たとえば、対象物が銅で構成されている際には、腐食抑制剤としてベンゾトリアゾール等の沈殿被膜型を採用し、対象物が鉄で構成されている際には、亜硝酸ナトリウム等の酸化被膜型の腐食抑制剤を採用するとよい。
【００４２】
［防食被膜破壊装置６について］
図２は、実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置の一例の説明図である。図３は、実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００における回転体６ａの形状の一例を表す図である。図４は、実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００における防食被膜破壊装置６の回転体６ａの回転制御機構の一例を表す図である。なお、図２では回転体６ａを円柱とし、図４では回転体６ａを三角柱としたものを図示しているが、これは図３に示す回転体６ａを模式的に図示したものである。図２〜図４を参照して防食被膜破壊装置６について詳しく説明する。
防食被膜破壊装置６は、回転体６ａと、回転体６ａの回転の中心軸に垂直な２つの面から伸びた回転体６ａの回転する中心軸上に設置された回転軸６ｂと、管路内液体２の流れを検知する流量検出器６ｄとを有する。なお、防食被膜破壊装置６は、回転軸６ｂを回転させるか否かを切り替えるのに利用される回転軸固定装置６ｃ１、或いは回転体固定具６ｃ２を有している。
【００４３】
回転体６ａは、回転軸６ｂと平行な面の一部が凸状となっている凸部６ａ１を有し、管路内液体２の流れを受けて回転し、その回転時に、当該凸部６ａ１がセンサー電極５の表面の防食被膜３に接触し、防食被膜３を破壊できるものである。
回転体６ａは、一様な流れの管路内液体２により、一定の方向に回転できるような形状であり、たとえば、図３のような楕円柱を加工した形状のものを用いることができる。すなわち、回転体６ａは、平面状部材である平板部６ａ２と、平板部６ａ２の周縁部に形成された凸部６ａ１と、平板部６ａ２の両面に形成された突出部６ａ３とを有しているものである。そして、回転体６ａは、回転軸６ｂに垂直な断面形状が、平板部６ａ２の周縁部と、突出部６ａ３の突出側端部とが、楕円の軌跡上にくるような形状をしているものである。
【００４４】
平板部６ａ２に形成された突出部６ａ３と、回転軸６ｂに平行な平板部６ａ２の端部との間の長さの一方をｘと定義し、他方をｙと定義する。図３に示すように、ｘとｙの関係がｘ＞ｙとなるように突出部６ａ３は平板部６ａ２に形成されている。これにより、管路内液体２の流れが回転体６ａに当たることによる回転体６ａの回転の合成モーメントは図３中に示した「６ａの回転方向」の成分となる。このように、回転体６ａは、平板部６ａ２及び突出部６ｂ３を介して管路内液体２の流れを受けて、一定の方向に回転するようになっている。
また、回転体６ａの形状については、図３に示している形状に限られるものではない。すなわち、回転体６ａは、管路内液体２の流れにより回転でき、その回転により防食被膜３を破壊できる形状であればよく、たとえば円柱、三角柱、球状体及び直方体等の様々な形状の回転体を用いることができる。
【００４５】
インピーダンス測定の精度の観点から、回転体６ａにより破壊すべきセンサー電極５の表面の防食被膜３の面積は、センサー電極５の表面の防食被膜３の表面積全体の５％程度の面積である。被膜破壊によるインピーダンス値への影響としては、防食被膜３が破壊された絶対的な面積値よりも、防食被膜３の全面積に対する破壊された部分の面積率が問題となる。したがって、センサー電極５の面積を小さくすることや、回転体６ａの凸状部分を大きくすることにより、回転体６ａにより破壊できるセンサー電極５の表面の防食被膜３の面積率を大きくすることができ、インピーダンス測定の精度を高くすることができると考えられる。
【００４６】
回転軸６ｂは、一端が配管１に設置された絶縁性部材４からなる軸受けにより支持されており、他端が配管１を挟んで設置される回転軸固定装置６ｃ１に接続されている。
流量検出器６ｄは、防食性能劣化検知センサー１００の近傍の配管１に設置され、管路内液体２が回転体６ａを回転させるだけの十分な流れを持っているか否かを判定するための装置である。流量検出器６ｄとしては、配管１に設置でき、管路内液体２の流量を検出できるものであれば良く、一般的な配管用のフロースイッチを用いることができる。
【００４７】
回転軸固定装置６ｃ１は、回転軸６ｂを固定または解放することにより、回転を制御するものである。具体的には、回転軸６ｂのうち回転軸固定装置６ｃ１側は配管１を貫通しているが、この貫通している部分と回転軸固定装置６ｃ１とが接続されている。そして、回転軸固定装置６ｃ１は、回転体６ａによる防食被膜３の破壊を発生させる必要がない時は回転軸６ｂが回転しないように回転軸６ｂを固定し、回転体６ａの回転が必要な時は回転軸６ｂが回転するように回転軸６ｂの固定を解放するものである。
なお、回転軸固定装置６ｃ１の機構は、特に限定されるものではないが、回転体６ａをたとえば強磁性体で構成した場合には次のように構成するとよい。
すなわち、回転軸固定装置６ｃ１は、磁石が設けられ、この磁石と回転体６ａとの間に作用する磁力によって回転体６ａ及び回転軸６ｂを回転させるか否かを切り替えるように構成するとよい。これにより、回転軸固定装置６ｃ１側の回転軸６ｂの一端を他端と同様に配管１の内面に設置された絶縁性部材４からなる軸受けで支持することができ、配管１に貫通孔を形成することなく、磁力により回転体６ａの回転を固定することができる。
そして、回転体６ａの回転が必要な時は、回転軸固定装置６ｃ１に設置した磁石を、回転体６ａから遠ざけて、回転体６ａと磁石の間に作用する磁力を弱めることにより、回転体６ａを回転することができる。
【００４８】
回転体６ａの回転を制御する方法としては、上述のように回転軸固定装置６ｃ１を用いて回転軸６ｂを固定する方法以外に、図４に示している配管１に設置した回転体固定具６ｃ２を用いることもできる。
回転体固定具６ｃ２は、回転を固定する時には、図４（ａ）のように回転体固定具６ｃ２を回転体６ａに接する位置にし、回転体６ａが回転しないように回転体６ａを固定するものである。また、回転体固定具６ｃ２は、回転が必要な時には、図４（ｂ）のように回転体固定具６ｃ２を回転体６ａから離し、回転体６ａを回転可能な状態にすることができるものである。
すなわち、回転体固定具６ｃ２は、配管１の径方向に移動自在に設けられたものである。そして、回転体固定具６ｃ２は、図４（ａ）に示すように配管１の径方向中心側に位置するときには回転体６ａと接触して回転体６ａが回転しないように固定する。また、回転体固定具６ｃ２は、図４（ａ）に示す配管１の径方向中心側の位置から図４（ｂ）に示す配管１の径方向外側の位置に移動すると回転体６ａとは接触せず、回転体６ａを回転させることができるようになっている。
【００４９】
なお、回転軸固定装置６ｃ１及び回転体固定具６ｃ２の動力源としては、管路内液体２の流れを利用する方式を用いることができ、作業者等の手動で動かす手動式を用いることができ、或いは、サーボモーター、空圧式、油圧式等のアクチュエーターを用いる方式も用いることができる。
【００５０】
防食被膜破壊装置６は、以上のような構成からなることから、防食性能劣化検出装置１０からのセンサー電極５の表面の防食被膜３を破壊する指令に対して、的確に作動し防食被膜３を破壊することができる。具体的には、防食性能劣化検出装置１０からセンサー電極５の表面の防食被膜３を破壊する指令が発せられると、流量検出器６ｄにより、管路内液体２の流れが監視される。管路内液体２の流れが回転体６ａを回転するのに不十分な流れである場合は、流量検出器６ｄは、管路内液体２の流れが回転体６ａを回転するのに十分な流れになるまで流量の監視を続ける。流量検出器６ｄにより、管路内液体２の流れが回転体６ａを回転するのに十分な流れであると判定されると、回転軸固定装置６ｃ１または回転体固定具６ｃ２による回転体６ａの固定が解除される。その結果、管路内液体２の流れにより回転体６ａが回転し、センサー電極５の表面の防食被膜３が破壊される。そして、所定時間経過後、回転軸固定装置６ｃ１または回転体固定具６ｃ２により回転体６ａを固定し、回転を止めて防食被膜３の破壊を停止する。
【００５１】
［防食性能劣化検知センサー１００の動作の実証結果］
図５及び図６は、実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００において測定された防食被膜の破壊前後でのインピーダンスＺの経時変化を示す図である。図５が腐食抑制剤が劣化していない場合のインピーダンスＺの経時変化を示す図であり、図６が腐食抑制剤が劣化した場合のインピーダンスＺの経時変化を示す図である。
図５では腐食抑制剤が劣化していない管路内液体を、図６では腐食抑制剤が完全に劣化した管路内液体を用いた。インピーダンスの測定条件としては、印加する交流電圧の振幅を１０ｍＶ、周波数を１０Ｈｚとした。
【００５２】
図５に示すように、腐食抑制剤が劣化していない場合は、防食被膜の破壊によるインピーダンスの減少の直後に、インピーダンスが増大している。一方、図６の腐食抑制剤が劣化している場合は、そのようなインピーダンスの増大が見られない。前述の［防食性能劣化検知センサー１００の動作説明］に示しているように、この防食被膜の破壊前後でのインピーダンスの経時変化における差異は、腐食抑制剤の劣化の有無を反映したものである。すなわち、図５の腐食抑制剤が劣化していない場合は、腐食抑制剤の防食被膜を再形成する能力が十分であり、防食被膜の破壊部分で被膜の再形成が起こったと考えられる。一方、図６の腐食抑制剤が劣化した場合は、腐食抑制剤の防食被膜を再形成する能力がなくなってしまっており、防食被膜の破壊部分で被膜の再形成が起こらなかったと考えられる。
【００５３】
［本実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００の有する効果］
本実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００は、防食被膜を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の劣化の有無を明確に判定することができ、配管全体について防食被膜の劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００５４】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る防食性能劣化検知センサー１００を備えた水循環システム２００の概要構成の一例を示す図である。本実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明するものとする。本実施の形態２は、実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００を水循環システム２００に搭載したものである。
水循環システム２００は、熱源機で生成される熱を利用して、たとえば風呂、洗面室及び台所等への給湯や部屋の暖房等をすることができるものである。水循環システム２００における防食性能劣化検知センサー１００は、水循環システム２００の導電性配管の内面に形成された広範囲にわたる防食被膜における劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００５５】
［水循環システム２００の構成］
図７に示すように水循環システム２００は、管路内液体２と、冷却対象材１２と、循環ポンプ１３と、冷却対象材１２と循環ポンプ１３とを接続した両端に接続された内面防食配管１１と、内面防食配管１１に取り付けられた防食性能劣化検知センサー１００とから構成される。
【００５６】
管路内液体２は、内面防食配管１１からなる管路内を流れる冷却液等であり、内面防食配管１１の内面の防食被膜３を形成する腐食抑制剤が添加されている。用途に応じて不凍液等の腐食抑制剤以外の塩を添加したものを用いることができる。
内面防食配管１１は図１における導電性の配管１と防食被膜３とからなる。
冷却対象材１２は、温度の高い物体と低い物体との間で効率的に熱を移動させる室内外の熱交換器、発生する過剰な熱を発散するラジエーター、そして循環供給用の管路内液体２を貯蔵する給湯タンク等に対応するものである。
循環ポンプ１３は、内面防食配管１１からなる管路及び冷却対象材１２の内部に流れる管路内液体２を循環させるものである。
【００５７】
また、実施の形態２に係る水循環システム２００における防食性能劣化検知センサー１００の構成については、前述の［防食性能劣化検知センサー１００の構成］に示している実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００と同一の構成を用いることができる。
【００５８】
［水循環システム２００の動作説明］
図８は、実施の形態２に係る防食性能劣化検知センサー１００を備えた水循環システム２００による防食性能劣化判定の流れ図である。実施の形態２に係る水循環システム２００では、管路内液体２は循環ポンプ１３により内面防食配管１１及び冷却対象材１２を循環し、冷却対象材１２を加熱または冷却する。水循環システム２００における防食性能劣化検知センサー１００は、管路内液体２の循環路である内面防食配管１１の内面の広範囲にわたって形成されている防食被膜３について、その劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００５９】
具体的には、水循環システム２００は次のような動作を行う。
防食被膜破壊装置６が、防食性能劣化検知センサー１００におけるセンサー電極５の表面の防食被膜３を破壊する（ステップＳ１）。そして、インピーダンス測定器９が、前後におけるインピーダンスの経時変化を測定する（ステップＳ２）。その後に、防食性能劣化検出装置１０が、［防食性能劣化検知センサー１００の動作説明］で示した被膜再形成速度Ｖを求め（このときＶ＝Ｖ１ とする）、Ｖの値により腐食抑制剤の劣化の有無を判定する（ステップＳ３）。
【００６０】
防食性能劣化検出装置１０は腐食抑制剤が劣化していると判定した時（ステップＳ４）は、腐食抑制剤の補充等により、防食被膜の劣化が生じるような状態の発生を未然に防止することができる。
【００６１】
防食性能劣化検出装置１０は腐食抑制剤が劣化していないと判定した時（ステップＳ５）は、ある一定時間後に、再度、インピーダンスを測定し、被膜再形成速度Ｖを求め（このときＶ＝Ｖ２ とする）、腐食抑制剤の劣化の有無を判定する（ステップＳ６）。
防食性能劣化検出装置１０は、このステップＳ６において腐食抑制剤が劣化していると判定した時は、上記のステップＳ４と同様の対応により、防食被膜の劣化が生じるような状態の発生を未然に防止することができる。
防食性能劣化検出装置１０は、このステップＳ６において腐食抑制剤が劣化していないと判定した時は、上記のステップＳ１に戻り、動作を繰り返す。
【００６２】
このように、ステップＳ１〜Ｓ６の制御によって腐食抑制剤の劣化の有無を判定することができる。また、次に説明するように、ステップＳ１〜Ｓ６の制御に加えて、図８のステップＳ７及びＳ８の制御を実施してもよい。
すなわち、ステップＳ６においてはステップＳ１に戻るものとして図示しているが、ステップＳ６ではステップＳ１に戻らず、Ｖ１ とＶ２ の比較により、腐食抑制剤の劣化状況を把握した後に（ステップＳ７、Ｓ８）ステップＳ１に戻り、動作を繰り返すようにしてもよい。具体的には、Ｖ１ ＞Ｖ２ を満たすか（ステップＳ７）、或いは、Ｖ１ ＝Ｖ２ を満たすか（ステップＳ８）によって腐食抑制剤の劣化状況を把握する。
【００６３】
Ｖ１ ＝Ｖ２ の場合は、腐食抑制剤の劣化が全く起こっていないことを表す。
一方、Ｖ１ ＞Ｖ２ の場合は、腐食抑制剤による防食被膜を再形成する能力はあるが、劣化が始まっており、判定の間隔を短くする等の対応が必要なことを意味する。このように、ステップＳ１に戻る前に、Ｖ１ ＝Ｖ２ またはＶ１ ＞Ｖ２ であるかどうかを判定することによって腐食抑制剤の劣化の前兆について把握することができる。
また、各判定時における被膜再形成速度の経時変化より、腐食抑制剤による防食被膜を再形成する能力が全てなくなる時期を予測することもできる。
【００６４】
また、実施の形態２に係る防食性能劣化検知センサー１００を備えた水循環システム２００では、管路内液体２において水質変化や温度変化が発生する可能性があるが、実施の形態２に係る水循環システム２００における防食性能劣化検知センサー１００では、前述の［防食性能劣化検知センサー１００の構成］に示している実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００と同一の構成を用いることができることから、管路内液体２における水質変化や温度変化による影響を分離して、管路内液体２に添加した腐食抑制剤の劣化の有無を指標として配管全体について防食被膜３の劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００６５】
［本実施の形態２に係る水循環システム２００の有する効果］
実施の形態２に係る水循環システム２００は、防食性能劣化検知センサー１００を備えたことにより、管路内液体２への不純物混入等による水質変化や温度変化による影響を分離して、管路内液体２に添加した腐食抑制剤の劣化の有無を指標として配管全体について防食被膜３の劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００６６】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置６の一例の説明図である。本実施の形態３では、実施の形態１、２との相違点を中心に説明するものとする。
実施の形態１、２に係る防食性能劣化検知センサー１００における防食被膜破壊装置６の回転体６ａの回転動力源は、管路内液体２の流れとしたものであった。本実施の形態３では、モーターを回転動力源として用いたものである。
本実施の形態３に係る防食被膜破壊装置６は、回転体６ａと、回転体６ａの回転の中心軸に垂直な２つの面から伸びた回転体６ａの回転する中心軸上に設置された回転軸６ｂと、モーター６ｅを有する。
【００６７】
回転体６ａと、回転軸６ｂの構成は、上述の［防食被膜破壊装置について］と同一の構成を用いることができる。
【００６８】
モーター６ｅは、配管１を貫通させた回転軸６ｂの一端と接続され、回転体６ａを回転する。この時、回転軸６ｂの他端は、配管１の内面に設置された絶縁性部材４からなる軸受けで支持される。回転体６ａとして強磁性体を用いる場合は、モーター６ｅの回転部に磁石を設置し、モーター６ｅ側の回転軸６ｂの一端を配管１の内面に設置された絶縁性部材４からなる軸受けで支持することにより、配管１に貫通孔を形成することなく、磁力によりモーター６ｅの回転を伝え、回転体６ａを回転させることができる。
【００６９】
回転体６ａと、回転軸６ｂと、モーター６ｅとから構成される防食被膜破壊装置６以外の実施の形態３に係る防食性能劣化検知センサーの構成については、前述の［防食性能劣化検知センサー１００の構成］に示している実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００と同一の構成を用いることができる。
【００７０】
［本実施の形態３に係る防食性能劣化検知センサーの有する効果］
本実施の形態３に係る防食性能劣化検知センサーは、回転体６ａの回転動力源として管路内液体２の流れを利用する代わりにモーター６ｅを用いることで、センサー電極５の表面に形成された防食被膜３を破壊することができる。
したがって、本実施の形態３に係る防食性能劣化検知センサーにより、センサー電極５の表面の防食被膜３を破壊し、その被膜破壊・再形成に伴うインピーダンス変化により、被膜を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の劣化の有無を検出できることから、防食被膜の劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００７１】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置の一例の説明図である。本実施の形態４では、実施の形態１〜３との相違点を中心に説明するものとする。
防食性能劣化検知センサー１００における防食被膜破壊装置６の回転体６ａの回転動力源は、管路内液体２の流れ及びモーター６ｅに限られるものではなく、本実施の形態３のように手動式としてもよい。
本実施の形態４に係る防食被膜破壊装置６は、回転体６ａと、回転体６ａの回転の中心軸に垂直な２つの面から伸びた回転体６ａの回転する中心軸上に設置された回転軸６ｂと、回転用ハンドル６ｆを有する。
【００７２】
回転体６ａと、回転軸６ｂの構成は、上述の［防食被膜破壊装置について］と同一の構成を用いることができる。
【００７３】
回転用ハンドル６ｆは、配管１を貫通させた回転軸６ｂの一端と接続され、手動で回転用ハンドルを回すことにより回転体６ａを回転できる。この時、回転軸６ｂの他端は、配管１の内面に設置された絶縁性部材４からなる軸受けで支持される。
回転体６ａとして強磁性体を用いる場合は、回転用ハンドル６ｆの回転部に磁石を設置し、回転用ハンドル６ｆ側の回転軸６ｂの一端を配管１の内面に設置された絶縁性部材４からなる軸受けで支持することにより、配管１に貫通孔を形成することなく、磁力により回転用ハンドル６ｆによる回転を伝え、回転体６ａを回転させることができる。
【００７４】
回転体６ａと、回転軸６ｂと、回転用ハンドル６ｆとから構成される防食被膜破壊装置６以外の実施の形態４に係る防食性能劣化検知センサーの構成については、前述の［防食性能劣化検知センサー１００の構成］に示している実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００と同一の構成を用いることができる。
【００７５】
［本実施の形態４に係る防食性能劣化検知センサーの有する効果］
以上のような回転体６ａと、回転軸６ｂと、回転用ハンドル６ｆとから構成される防食被膜破壊装置６を用いた場合も、センサー電極５の表面に形成された防食被膜３を破壊することができる。したがって、実施の形態４に係る防食性能劣化検知センサーにより、防食被膜を破壊し、その被膜破壊・再形成に伴うインピーダンス変化により、被膜を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の劣化の有無を検出できることから、防食被膜の劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００７６】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態５に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置の一例の説明図である。本実施の形態５では、実施の形態１〜４との相違点を中心に説明するものとする。
防食性能劣化検知センサー１００における防食被膜破壊装置６は、回転体６ａに限られるものではなく、本実施の形態４のように回転体以外から構成される防食被膜破壊装置６を用いることも可能である。
本実施の形態５に係る防食被膜破壊装置６は、被膜破壊体３０６ａと、管路内設置磁石３０６ｂ１と、管路外設置磁石３０６ｂ２と、動力源３０６ｃとを有する。
【００７７】
被膜破壊体３０６ａは、一端側がセンサー電極５の表面の防食被膜３と接触しており、動力源３０６ｃにより、センサー電極５の表面に平行な方向に動かされ、その動きにより防食被膜３を破壊することができる。すなわち、被膜破壊体３０６ａは、他端側が管路内設置磁石３０６ｂ１に接続されており、管路内設置磁石３０６ｂ１の動きに伴って自身も動き、センサー電極５の表面の防食被膜３を破壊することができる。
被膜破壊体３０６ａは管路内液体２と接触するため、電気化学的安定性が高く腐食しにくい金属から構成されている。具体的には、金、白金、チタン、銅、ステンレス鋼等電気化学的に貴な金属で構成するとよい。
【００７８】
管路内設置磁石３０６ｂ１及び管路外設置磁石３０６ｂ２は磁石であり、管路内設置磁石３０６ｂ１は被膜破壊体３０６ａに、管路外設置磁石３０６ｂ２は動力源３０６ｃに固定されている。
また、管路内設置磁石３０６ｂ１と管路外設置磁石３０６ｂ２とは、互いに異なる極が対向するように設置されており、それらの間には磁気的力が働いており、管路外に設置された動力源３０６ｃによる動力を管路内に設置された被膜破壊体３０６ａに伝達する。    なお、被膜破壊体３０６ａと動力源３０６ｃとを、配管１を貫通して物理的に連結することにより、管路外に設置された動力源３０６ｃによる動力を管路内に設置された被膜破壊体３０６ａに伝達することもできる。
【００７９】
動力源３０６ｃは、被膜破壊体３０６ａをセンサー電極５の表面に平行な方向に動かすための動力源である。具体的には、サーボモーター、空圧式、油圧式等のアクチュエーターや手動式を用いることができる。
【００８０】
また、被膜破壊体３０６ａと、管路内設置磁石３０６ｂ１と、管路外設置磁石３０６ｂ２と、動力源３０６ｃとから構成される防食被膜破壊装置６以外の実施の形態５に係る防食性能劣化検知センサーの構成については、前述の［防食性能劣化検知センサー１００の構成］に示している実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００と同一の構成を用いることができる。
【００８１】
［本実施の形態５に係る防食性能劣化検知センサーの有する効果］
本実施の形態５に係る防食性能劣化検知センサーは、被膜破壊体３０６ａと、管路内設置磁石３０６ｂ１と、管路外設置磁石３０６ｂ２と、動力源３０６ｃとから構成される防食被膜破壊装置６を有し、センサー電極５の表面に形成された防食被膜３を破壊することができる。
したがって、本実施の形態５に係る防食性能劣化検知センサーは、防食被膜を破壊し、その被膜破壊・再形成に伴うインピーダンス変化により、被膜を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の劣化の有無を検出できることから、防食被膜の劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００８２】
実施の形態６．
図１２は、実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーにおける弁による管路内液体２の流れの制御機構の一例を表す図である。図１３は、実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置６の一例の説明図である。
なお、図１２は配管１を上面から見た図、図１３は配管１を側面から見た図である。また、図１２（ａ）及び図１３（ａ）は弁１４を閉めた状態の図であり、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）は弁１４を開いた状態の図である。さらに、図１２（ａ）と図１３（ａ）とは対応した図であり、図１２（ｂ）と図１３（ｂ）とは対応した図である。本実施の形態６では、実施の形態１〜５との相違点を中心に説明するものとする。
防食性能劣化検知センサーにおける防食被膜破壊装置６は、回転体６ａに限られるものではなく、配管１における管路内液体２の流れを制御するための弁１４の動きを利用した防食被膜破壊装置６を用いることも可能である。
【００８３】
本実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーの防食被膜破壊装置６は、回転することができ、管路内液体２の流れを制御する弁１４と、この弁１４に取り付けられた被膜破壊体１５とを有する。なお、本実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーの防食被膜破壊装置６は、管路内液体２の流れを止めるときは図１２（ａ）のように弁の流路を配管の流路と垂直になるようにし、管路内液体２を流すときは図１２（ｂ）のように弁の流路を配管の流路と平行になるように回転する。本実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーは、この弁の動きを利用し、センサー電極５の表面の防食被膜３を破壊する防食被膜破壊装置６を備えたものである。
【００８４】
弁１４は、「配管１の管路を流れる管路内液体２を流す連通部１４ａを有し、回転自在に設けられ、回転位置に応じて連通部１４ａと管路とを連通させるか否かが切り替えられる弁体１４ｂ」と、「弁体１４ｂに接続され、弁体１４ｂを回転させる弁体回転軸１４ｃ」とを有するものである。
連通部１４ａは、被膜破壊体が設置される空間であり、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）の状態において管路内液体２が流れる部分である。この連通部１４ａは、弁体１４ｂの下面側と、センサー電極５の上面側との間に形成されているものである。
弁体１４ｂは、配管１において管路内液体２の流れを制御するものであり、図１３に示すようにセンサー電極５の上部に設置されるものである。
弁体１４ｂは、管路内液体２の流れを止めるときは図１３（ａ）のように連通部１４ａと配管１の流路とが垂直になるように回転させられ、管路内液体２を流す時は図１３（ｂ）のように連通部１４ａと配管１の流路とが平行になるように回転させられる。
弁体回転軸１４ｃは、弁体１４ｂの上部に接続された軸である。この弁体回転軸１４ｃが回転することで、弁体１４ｂが回転して連通部１４ａの位置が切り替わる。これにより、弁１４は、管路内液体２を通過させるか否かを切り替えることができるようになっている。なお、弁体回転軸１４ｃを回転する動力源としては、サーボモーター、空圧式、油圧式等のアクチュエーターや手動式を用いることができる。
【００８５】
被膜破壊体１５は、一端がセンサー電極５の表面の防食被膜３に接した状態となるように、弁体１４ｂに固定されている。なお、被膜破壊体１５の一端は、センサー電極５の表面の防食被膜３を効率良く破壊するため、弁体１４ｂのうち弁体回転軸１４ｃからずらした位置に固定されていることが好ましい。
また、被膜破壊体１５は管路内液体２と接触するため、電気化学的安定性が高く腐食しにくい金属から構成されている。具体的には、金、白金、チタン、銅、ステンレス鋼等電気化学的に貴な金属で構成するとよい。
【００８６】
弁１４と、被膜破壊体１５とから構成される防食被膜破壊装置６以外の実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーの構成については、前述の［防食性能劣化検知センサー１００の構成］に示している実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００と同一の構成を用いることができる。
【００８７】
被膜破壊体１５は、弁１４による管路内液体２の流れを制御するための回転に伴って、センサー電極５の表面の防食被膜３に接触した状態で動き、この防食被膜３を破壊する。
インピーダンス測定器９によるインピーダンス測定対象は、配管１、管路内液体２、防食被膜３及びセンサー電極５からなる回路であるが、図１３（ａ）の状態では弁１４により配管１を測定対象に含めることができない。したがって、防食性能劣化検出装置１０による防食被膜破壊は、図１３（ａ）の状態から図１３（ｂ）の状態への弁の動きを利用し、インピーダンス測定は図１３（ｂ）の状態で実施する必要がある。
【００８８】
［本実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーの有する効果］
本実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーは、弁１４と、被膜破壊体１５とを有し、センサー電極５の表面に形成された防食被膜３を破壊することができる。
したがって、本実施の形態６に係る防食性能劣化検知センサーは、防食被膜３を破壊し、その被膜破壊・再形成に伴うインピーダンス変化により、被膜を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の劣化の有無を検出できることから、防食被膜の劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００８９】
実施の形態７．
図１４は、本実施の形態７に係る防食性能劣化検知センサーの一例を表す図である。本実施の形態７では、実施の形態１〜６との相違点を中心に説明するものとする。
本実施の形態７に係る防食性能劣化検知センサーの防食被膜破壊装置６は、「管路内液体２と接触するが配管１とは絶縁を保つように管路内に設置した被膜破壊用電極４０６ａ」と、「管路内液体２と、センサー電極５と、センサー電極５の表面の防食被膜３と、被膜破壊用電極４０６ａとからなる回路に所定の電圧を印加する直流電源４０６ｂ」とを有する。
なお、本実施の形態７に係る防食性能劣化検知センサーは、直流電源４０６ｂを有するものとして説明するが、それに限定されるものではなく、たとえば、直流電源４０６ｂの代わりに外部の電源などから所定の電圧をとったものを用いてもよい。
【００９０】
被膜破壊用電極４０６ａは、管路内液体２と防食被膜３とセンサー電極５と共に回路を成し、当該回路に電圧を印加するための電極である。被膜破壊用電極４０６ａは管路内液体２と接触するため、電気化学的安定性が高く腐食しにくい金属から構成されている。具体的には、金、白金、チタン、銅、ステンレス鋼等電気化学的に貴な金属で構成するとよい。
直流電源４０６ｂは、管路内液体２と、センサー電極５と、センサー電極５の表面の防食被膜３と、被膜破壊用電極４０６ａとからなる回路に所定の電圧を印加し、被膜破壊用電極４０６ａを高電位、センサー電極５を低電位にする。具体的には、被膜破壊用電極４０６ａとセンサー電極５の電位差は３Ｖ程度とすることができる。
【００９１】
また、被膜破壊用電極４０６ａと、直流電源４０６ｂとから構成される防食被膜破壊装置６以外の実施の形態７に係る防食性能劣化検知センサーの構成については、前述の［防食性能劣化検知センサー１００の構成］に示している実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサーと同一の構成を用いることができる。
防食被膜３は、管路内液体２に添加された腐食抑制剤により形成される被膜であり、このような被膜の安定性は、被膜の電位や管路内液体２のｐＨにより決まる。したがって、これらの因子（被膜の電位、管路内液体２のｐＨ）を制御することにより、防食被膜３を不安定にし、破壊することができる。具体的には、防食被膜３を不安定にするには、１Ｖ程度の電位変化で足りるが、さらに大きな電位変化３Ｖ程度を発生させることにより防食被膜３は完全に破壊できる。
【００９２】
［本実施の形態７に係る防食性能劣化検知センサーの有する効果］
本実施の形態７に係る防食性能劣化検知センサーの防食被膜破壊装置６は、上述のような構成からなるので、センサー電極５の表面の防食被膜３の電位を低電位側に変位させることができ、その電位変化によりセンサー電極５の表面の防食被膜３を破壊することができる。
なお、センサー電極５の電位を低電位にしていることから、センサー電極５は電位印加により腐食せず、センサー電極５の表面状態を変化させることなく防食被膜３のみを破壊することができる。したがって、実施の形態７に係る防食性能劣化検知センサーにより、センサー電極５の表面の防食被膜３を破壊し、その被膜破壊・再形成に伴うインピーダンス変化により、被膜を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の劣化の有無を検出できることから、防食被膜の劣化が生じる前の状態を検知することが可能である。
【００９３】
実施の形態８．
図１５は、本実施の形態８に係る防食性能劣化検知センサーの一例を表す図である。本実施の形態８では、実施の形態１〜７との相違点を中心に説明するものとする。
本実施の形態８に係る防食性能劣化検知センサーの防食被膜破壊装置６は、センサー電極５の表面の防食被膜３に紫外線を照射する管路内面に設置された紫外線光源５０６ａを有する。有機系の防食被膜等は、紫外線の照射により破壊されることから、紫外線光源５０６ａにより、センサー電極５の表面の防食被膜３を破壊することができる。
防食被膜破壊装置６以外の実施の形態８に係る防食性能劣化検知センサーの防食性能劣化検知センサーの構成については、前述の［防食性能劣化検知センサー１００の構成］に示している実施の形態１に係る防食性能劣化検知センサー１００と同一の構成を用いることができる。
【００９４】
［本実施の形態８に係る防食性能劣化検知センサーの有する効果］
本実施の形態８に係る防食性能劣化検知センサーの防食被膜破壊装置６は、センサー電極５の表面の防食被膜３を破壊する紫外線光源５０６ａを有する。
したがって、本実施の形態８に係る防食性能劣化検知センサーは、防食被膜を破壊し、その被膜破壊・再形成に伴うインピーダンス変化により、被膜を再形成する能力を指標として腐食抑制剤の劣化の有無を検出できることから、防食被膜の劣化が生じる前の状態を検知することができる。
【００９５】
実施の形態１〜８に記載の内容は、適宜組み合わせて用いることができる。また、本発明は、冷却水等の溶媒が循環する系であれば水循環システムに限らず他の設備機器等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１  配管、２  管路内液体、３  防食被膜、４  絶縁性部材、５  センサー電極、６  防食被膜破壊装置、６ａ  回転体、６ａ１  凸部、６ａ２  平板部、６ａ３  突出部、６ｂ  回転軸、６ｂ３  突出部、６ｃ１  回転軸固定装置、６ｃ２  回転体固定具、６ｄ  流量検出器、６ｅ  モーター、６ｆ  回転用ハンドル、７  電流計、８  交流電源、９  インピーダンス測定器、１０  防食性能劣化検出装置、１１  内面防食配管、１２  冷却対象材、１３  循環ポンプ、１４  弁、１４ａ  連通部、１４ｂ  弁体、１４ｃ  弁体回転軸、１５  被膜破壊体、１００  防食性能劣化検知センサー、２００  水循環システム、３０６ａ  被膜破壊体、３０６ｂ１  管路内設置磁石、３０６ｂ２  管路外設置磁石、３０６ｃ  動力源、４０６ａ  被膜破壊用電極、４０６ｂ  直流電源、５０６ａ  紫外線光源、Ｖ  被膜再形成速度。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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