(57)【要約】      （修正有）【課題】保管場所に保管された金属物体の表面に結露が発生することを、精度良く予測する結露予測方法を提供する。【解決手段】気象庁によるＮ時間先の気象予報を、保管場所が内包される１kmメッシュの領域の気象予報に変換し、その１kmメッシュの領域における予報気温の変化、予報湿数の変化、および金属物体の実測表面温度に加えて、１kmメッシュの領域における予報風向、予報風速、予報降水現象、地形に基づいて、Ｎ時間先の結露の発生を予測する。【選択図】図１
2014142218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保管場所に保管された金属物体の表面に発生する結露の予測方法において、気象庁によるＮ時間先の気象予報を、前記保管場所が内包される１kmメッシュの領域の気象予報に変換し、該１kmメッシュの領域における予報気温の変化、予報湿数の変化、および前記金属物体の実測表面温度に加えて、前記１kmメッシュの領域における予報風向、予報風速、予報降水現象、地形に基づいて、Ｎ時間先の結露の発生を予測することを特徴とする結露予測方法。
【請求項２】
前記１kmメッシュの領域におけるＮ〜Ｎ＋６時間の１時間毎の前記予報気温の変化の平均値をＴ（℃／hr）、Ｎ〜Ｎ＋６時間の１時間毎の前記予報湿数の変化の平均値をＭ（℃／hr）、前記金属物体の過去24時間にわたる１時間毎の前記実測表面温度の平均値をＳ（℃）、Ｎ時間先の地上10ｍの前記予報風向を示す指標をＤ、Ｎ時間先の地上10ｍの前記予報風速を示す指標をＷ、Ｎ時間先の前記予報降水現象を示す指標をＲ、前記地形を示す指標である地形系数をＧとし、さらに係数Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4、Ｃ5、Ｃ6、および定数Ｃ0を用いて、下記の(1)式で求められる結露発生指数Ｙを算出し、該結露発生指数Ｙに基づいてＮ時間先の結露の発生を予測することを特徴とする請求項１に記載の結露予測方法。
Ｙ＝Ｃ1×Ｔ＋Ｃ2×Ｍ＋Ｃ3×Ｓ＋Ｃ4×Ｄ＋Ｃ5×Ｗ＋Ｃ6×Ｒ＋Ｇ＋Ｃ0      ・・・(1)
【請求項３】
前記結露発生指数Ｙと予め設定された結露発生係数Ｋとを用いて下記の(2)式で求められる結露発生危険値Ｐを算出し、該Ｐ値が、０以上20未満の範囲を結露なし、20以上40未満の範囲を結露やや注意、40以上70未満の範囲を結露注意、70以上の範囲を結露警戒と予測することを特徴とする請求項２に記載の結露予測方法。
結露発生危険値Ｐ＝結露発生指数Ｙ×結露発生係数Ｋ      ・・・(2)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の種々の物体（以下、金属物体という）の表面に結露が発生することを予測する結露予測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、様々な工場で製造される金属物体（たとえば各種金属製品，鋼材，鋼板コイル等）は、製造ラインから搬出された後、次工程へ搬入あるいは客先へ出荷されるまで、場内の保管場所に保管される。金属物体は熱伝導性が高く、寒冷時季には、その保管場所の気象条件に応じて、金属物体の表面に結露が発生することが多い。
金属物体の表面に結露が発生すると、錆や変色が生じて、表面性状が劣化し、次工程の処理が複雑になる、あるいは塗装や防錆剤の密着性が損なわれる等の問題が生じる。そのため、保管場所に保管された金属物体の結露を防止する必要がある。
【０００３】
温度と湿度を調整（以下、空調という）した倉庫内に金属物体を保管すれば、結露を防止することは可能である。しかし、倉庫内の膨大な空間の空調を行なうことから、多大なエネルギーを消費するという問題がある。また、金属物体を屋外に保管する場合には、空調を行なうことは不可能である。
そのため、空調を行なっていない保管場所に金属物体を保管する場合は、その金属物体の表面に結露が発生する可能性が高いときに、結露防止の対策を講じる必要がある。そこで、結露の発生を予測する技術が検討されている。
【０００４】
たとえば特許文献１には、屋内に保管された金属物体の表面の温度と湿度、および屋外の温度と湿度から、結露の発生を予測する技術が開示されている。しかしこの技術は、気象庁から定期的に提供される気象予報を用いていないので、精度の高い結露予測は期待できない。
特許文献２には、金属物体を保管している屋内の温度と湿度、および屋外の温度と湿度に加えて、気象予報のデータである予報気温と予報湿度を用いて、結露の発生を予測する技術が開示されている。この技術は、気象庁から定期的に提供される気象予報を用いるので、結露予測の精度向上を図ることができる。
【０００５】
しかしながら気象庁が行なう気象予報は、ＧＳＭ（登録商標）と呼ばれる20km四方の領域（以下、20kmメッシュという）の気象を予報するもの、あるいはＭＳＭと呼ばれる５kmメッシュの気象を予報するものであり、いずれも広い領域の代表的な気象を予報するものである。これに対して、金属物体の保管場所は極めて限定された狭い領域であるから、その保管場所における結露の発生を、20kmメッシュや５kmメッシュの気象予報に基づいて予測した場合に、的確な予測は難しい。
【０００６】
つまり特許文献２に開示された技術は、気象予報のデータを用いて結露の発生を予測する上で、改善の余地が残されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第4542278号公報
【特許文献２】特許第3551088号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、空調を行なっていない保管場所に保管された金属物体の表面に結露が発生することを、精度良く予測する結露予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、気象庁から定期的に提供される20kmメッシュや５kmメッシュの気象予報を活用して、金属物体の保管場所がある狭い領域における結露の発生を精度良く予測する技術を検討した。その結果、
(a)気象庁から提供される20kmメッシュや５kmメッシュの気象予報を１kmメッシュの気象予報に変換する、
(b)気象庁から供給される気象予報の様々な予報データのうち、予報気温、予報湿数、予報風向、予報風速、予報降水現象を活用する、
(c)金属物体の表面温度を実測する、
(d)当該１kmメッシュの領域の地形を反映して結露の発生を予測する
ことによって、予測の精度を向上できることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【００１０】
すなわち本発明は、保管場所に保管された金属物体の表面に発生する結露の予測方法において、気象庁によるＮ時間先の気象予報を、保管場所が内包される１kmメッシュの領域の気象予報に変換し、その１kmメッシュの領域における予報気温の変化、予報湿数の変化、および金属物体の実測表面温度に加えて、１kmメッシュの領域における予報風向、予報風速、予報降水現象、地形に基づいて、Ｎ時間先の結露の発生を予測する結露予測方法である。
【００１１】
本発明の結露予測方法においては、その１kmメッシュの領域におけるＮ〜Ｎ＋６時間の１時間毎の予報気温の変化の平均値をＴ（℃／hr）、Ｎ〜Ｎ＋６時間の１時間毎の予報湿数の変化の平均値をＭ（℃／hr）、金属物体の過去24時間にわたる１時間毎の前記実測表面温度の平均値をＳ（℃）、Ｎ時間先の地上10ｍの予報風向を示す指標をＤ、Ｎ時間先の地上10ｍの予報風速を示す指標をＷ、Ｎ時間先の予報降水現象を示す指標をＲ、地形を示す指標である地形系数をＧとし、さらに係数Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4、Ｃ5、Ｃ6、および定数Ｃ0を用いて、下記の(1)式で求められる結露発生指数Ｙを算出し、その結露発生指数Ｙに基づいてＮ時間先の結露の発生を予測することが好ましい。
【００１２】
結露の発生を予測するにあたって、(1)式で求められる結露発生指数Ｙと予め設定された結露発生係数Ｋとを用いて下記の(2)式で求められる結露発生危険値Ｐを算出し、そのＰ値が、０以上20未満の範囲を結露なし、20以上40未満の範囲を結露やや注意、40以上70未満の範囲を結露注意、70以上の範囲を結露警戒と予測することが好ましい。
なお、結露発生係数Ｋは、場所別、時間別に予め設定しておく。結露発生指数Ｙは下記の式で下記の(3)式で定義される値であり、具体的には(1)式を用いる。また、(2)式による計算結果が０を下回る（すなわちマイナスとなる）ときはＰ値を０とする。
Ｙ＝Ｃ1×Ｔ＋Ｃ2×Ｍ＋Ｃ3×Ｓ＋Ｃ4×Ｄ＋Ｃ5×Ｗ＋Ｃ6×Ｒ＋Ｇ＋Ｃ0      ・・・(1)
結露発生危険値Ｐ＝結露発生指数Ｙ×結露発生係数Ｋ      ・・・(2)
Ｙ(t)＝ΣＣi(t)Ｐ(t)＋Ｇ＋Ｃ0      ・・・(3)
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空調を行なっていない保管場所に保管された金属物体の結露を精度良く予測できるので、結露防止の対策を的確に講じることが可能となり、金属物体の表面を良好に維持できる。その結果、金属物体の保管に伴う品質劣化を防止でき、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】結露発生危険値の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
気象庁から提供される気象予報は、20kmメッシュや５kmメッシュで区切られた広い領域におけるＮ時間（たとえば１時間、２時間、３時間等）先の気象を予報するものである。
まず本発明では、気象庁の気象予報を、金属物体の保管場所が内包される１kmメッシュの狭い領域の気象予報に変換する。この変換は、たとえば、これまで気象庁が予報した気象と、当該１kmメッシュの領域で観測された気象とを対比して蓄積しておき、その蓄積されたデータの中からＮ時間先の気象予報に類似する状況下で当該１kmメッシュの領域で観測された気象を抽出する等の方法で行なうことが可能である。
【００１６】
そして、気象庁から供給されるＮ時間の気象予報に関する様々な予報データのうち、予報気温の変化、予報湿数の変化、予報風向、予報風速、予報降水現象に加えて、金属物体の実測表面温度、および当該１kmメッシュの領域の地形に基づいて、Ｎ時間先の結露の発生を予測する。以下に、その好適な設定について説明する。
予報気温の変化は、Ｎ〜Ｎ＋６時間の１時間毎の予報気温（℃）の変化である。つまり、Ｎ時間先の予報気温をＴN0、Ｎ＋１時間先の予報気温をＴN1、Ｎ＋２時間先の予報気温をＴN2、Ｎ＋３時間先の予報気温をＴN3、Ｎ＋４時間先の予報気温をＴN4、Ｎ＋５時間先の予報気温をＴN5、Ｎ＋６時間先の予報気温をＴN6とすると、１時間毎の予報気温の変化は、ＴN1−ＴN0、ＴN2−ＴN1、ＴN3−ＴN2、ＴN4−ＴN3、ＴN5−ＴN4、ＴN6−ＴN5である。本発明では、この１時間毎の予報気温の変化の平均値Ｔ（℃／hr）を用いてＮ時間先の結露の発生を予測する。そのＴ値は下記の式で算出される。
Ｔ（℃／hr）＝〔（ＴN1−ＴN0）＋（ＴN2−ＴN1）＋（ＴN3−ＴN2）＋（ＴN4−ＴN3）＋（ＴN5−ＴN4）＋（ＴN6−ＴN5）〕÷６
ただし、Ｔi+1−Ｔi＜０となるときは、２×（Ｔi+1−Ｔi）をマイナス値として加算していく。そして、６時間分の総和について平均値を算出する。
【００１７】
予報湿数の変化は、Ｎ〜Ｎ＋６時間の１時間毎の予報湿数（℃）の変化である。湿数は、気温（℃）と露点温度（℃）との差であり、Ｎ時間先の予報露点温度をＴd0、Ｎ＋１時間先の予報露点温度をＴd1、Ｎ＋２時間先の予報露点温度をＴd2、Ｎ＋３時間先の予報露点温度をＴd3、Ｎ＋４時間先の予報露点温度をＴd4、Ｎ＋５時間先の予報露点温度をＴd5、Ｎ＋６時間先の予報露点温度をＴd6とすると、Ｎ時間先の予報湿数ＭN0＝ＴN0−Ｔd0、Ｎ＋１時間先の予報湿数ＭN1＝ＴN1−Ｔd1、Ｎ＋２時間先の予報湿数ＭN2＝ＴN2−Ｔd2、Ｎ＋３時間先の予報湿数ＭN3＝ＴN3−Ｔd3、Ｎ＋４時間先の予報湿数ＭN4＝ＴN4−Ｔd4、Ｎ＋５時間先の予報湿数ＭN5＝ＴN5−Ｔd5、Ｎ＋６時間先の予報湿数ＭN6＝ＴN6−Ｔd6である。そして、１時間毎の予報湿数の変化は、ＭN1−ＭN0、ＭN2−ＭN1、ＭN3−ＭN2、ＭN4−ＭN3、ＭN5−ＭN4、ＭN6−ＭN5である。本発明では、この１時間毎の予報湿数の変化の平均値Ｍ（℃／hr）を用いてＮ時間先の結露の発生を予測する。そのＭ値は、２乗平均平方根誤差を用いて、下記の式で算出される。なお、湿数の代わりに、予報水蒸気量あるいは予報混合比の変化の平均値を用いても良い。
Ｍ（℃／hr）＝〔Σ（Ｍi+1−Ｍi）2／６〕1/2
金属物体の実測表面温度は、保管場所の代表位置に保管されている金属物体の表面温度を測定した値である。表面温度の測定手段は、特に限定せず、接触式温度計（たとえば熱電対等）や非接触式温度計（たとえば放射温度計等）の従来から知られている技術を使用する。そして本発明では、過去24時間にわたる実測表面温度の平均値から常に６時間先までの予報気温との差を算出し、その平均値Ｓ（℃）を用いてＮ時間先の結露の発生を予測する。平均値Ｓを求めるための測定データ数は特に限定しないが、結露の発生予測の精度向上と測定データの演算処理の負荷軽減の両立を図る観点から、１時間毎の実測表面温度を用いて平均値Ｓを算出することが好ましい。
【００１８】
予報風向は、Ｎ時間先の地上10ｍにおける風向（16方位）に関わる予報であり、本発明では、この予報風向を示す指標Ｄを用いてＮ時間先の結露の発生を予測する。指標Ｄの設定は、海岸線に垂直な線と予報風向とのなす角をθとし、予報風向が海岸線に直面して海側からの風が予報される（θ＝０°）場合はＤ＝1.0、θが０°超え45°以下である場合はＤ＝0.6、θが45°超え180°以下でありかつ予報風向の方位が南側〜西側または南側〜東側である場合はＤ＝0.3、θが45°超え180°以下でありかつ予報風向の方位が北側である場合はＤ＝0.0とする。
【００１９】
予報風速は、Ｎ時間先の地上10ｍにおける風速に関わる予報であり、本発明では、この予報風速を示す指標Ｗを用いてＮ時間先の結露の発生を予測する。指標Ｗの設定は、当該１kmメッシュの領域にて予報風速が４ｍ／sec未満の場合はＷ＝0.6とし、４ｍ／sec以上の場合はＷ＝0.2とする。
予報降水現象は、Ｎ時間先の降雨や霧に関わる予報であり、本発明では、この予報降水現象を示す指標Ｒを用いてＮ時間先の結露の発生を予測する。指標Ｒの設定は、当該１kmメッシュの領域にて降雨が予報される場合はＲ＝0.5、霧が予報される場合はＲ＝1.0、晴天（降雨なし）が予報される場合はＲ＝0.0とする。
【００２０】
当該１kmメッシュの領域の地形を結露の発生予測に反映するために、下記の式で算出される地形係数Ｇを採用する。式中のgeo1は当該１kmメッシュの領域の中心地点を含む周辺エリアの標高値偏差（いわゆる起伏度）を示す因子、geo2は中心地点と比べた保管場所の高さ（いわゆる開放度）を示す因子、geo3は中心地点と比べた保管場所の低さ（いわゆる遮蔽度）を示す因子、geo4は海岸線からの距離を示す因子、stabは中心地点を含む周辺エリアの月別安定度（いわゆる接地層安定度）を示す因子であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄは係数である。これらの各因子および係数は、これまでの当該１kmメッシュの領域で観測された結露状況を解析して設定する。本発明は、１kmメッシュの狭い領域の結露を予測するものであるから、その地形が結露の発生に及ぼす影響を指標Ｇで表わすことが可能である。
Ｇ＝ａ×geo1＋ｂ×geo2＋ｃ×geo3＋ｄ×geo4＋stab
以上に説明したＴ、Ｍ、Ｓ、Ｄ、Ｗ、Ｒ、Ｇを用いて結露発生指数Ｙを算出する。結露発生指数Ｙの計算式は(1)式に示す通りである。なお、(1)式中のＣ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4、Ｃ5、Ｃ6は係数、Ｃ0は定数である。
Ｙ＝Ｃ1×Ｔ＋Ｃ2×Ｍ＋Ｃ3×Ｓ＋Ｃ4×Ｄ＋Ｃ5×Ｗ＋Ｃ6×Ｒ＋Ｇ＋Ｃ0      ・・・(1)
このようにして求めたＹ値に基づいてＮ時間先の結露の発生を予測する。そこで、予め設定された結露発生係数Ｋを用いて、(2)式からＰ値を算出する。
結露発生危険値Ｐ＝結露発生指数Ｙ×結露発生係数Ｋ      ・・・(2)
このＰ値に応じて結露発生の可能性を評価する。たとえば、Ｐが０以上20未満の範囲であれば結露なし（可能性は極めて小さい）、20以上40未満の範囲は結露やや注意（可能性は小さい）、40以上70未満の範囲は結露注意（可能性は大きい）、70以上の範囲は結露警戒（可能性は極めて大きい）と評価することによって、結露の発生を精度良く予測できる。
なお(2)式の計算結果が０を下回る（すなわちマイナスとなる）ときは、Ｐ値を０とする。
【００２１】
以上に説明した通り、本発明によれば、Ｎ時間先の結露の発生を精度良く予測できるので、金属物体の保管場所にその予測結果を通知（たとえばモニターに表示する等）することによって、担当者が結露を防止するための対策を講じることができる。結露防止の対策としては、保管場所が屋外である場合には、金属物体をシートで覆う、また、保管場所が屋内である場合には、建屋の扉や窓を閉める、あるいは建屋の換気を行なう等の種々の方法がある。
【００２２】
また、上記したＮ時間先の結露発生の予測を気象予報士が修正することによって、さらに高精度で結露の発生を予測できる。
【実施例】
【００２３】
金属物体の一例として屋外に保管された鋼板コイルについて、本発明を適用して12月上旬の２日間にわたって結露の発生を予測し、実際の結露発生との関係を調査した。その手順を説明する。
第１日の０時（すなわち前日の24時）に６時間先（すなわち第１日の６時）の結露の発生を予測するために、(1)式を用いてＹ値を算出し、さらに(2)式を用いてＰ値を算出した。次いで、第１日の１時に６時間先（すなわち第１日の７時）の結露の発生を予測するために、同様にしてＰ値を算出した。このようにして、第２日の18時まで１時間毎に６時間先のＰ値を算出し、さらにＰが０以上20未満の範囲であれば結露なし（可能性は極めて小さい）、20以上40未満の範囲は結露やや注意（可能性は小さい）、40以上70未満の範囲は結露注意（可能性は大きい）、70以上の範囲は結露警戒（可能性は極めて大きい）と評価することによって、第２日の24時までの結露の発生を予測した。そのＰ値と(1)(2)式の各因子の数値とを表１、２に示す。なお第２日の16時から24時まで、(2)式の計算結果がマイナスとなるので、Ｐ値を０とした。
【００２４】
図１は、表１、２に示す結露発生危険値Ｐの推移を示すグラフである。
【００２５】
【表１】
2014142218.tif 000003
【００２６】
【表２】
2014142218.tif 000004
【００２７】
一方で、結露の発生を予測した第１日の６時から第２日の24時まで、１時間毎に鋼板コイルの表面を目視で観察して、結露の有無を調査した。その結果を図１に併せて示す。
図１に示す通り、Ｐ値が70以上で結露警戒と評価された時間帯において、結露の発生が認められた。
このようにして、本発明を適用することによって、結露の発生を高い精度で予測できることが確かめられた。
【図１】
2014142218.tif 000005