(57)【要約】      （修正有）【課題】環境モニタリングセンサの交換作業が容易になる環境モニタリング装置を提供する。【解決手段】アノード２と、カソード３とを有し、アノードとカソードとの間の電流を測定するための環境モニタリングセンサ１と、アノードとカソードに接続して電流を測定するためのリード線が接続されたセンサホルダ２０を備え、センサホルダに、それぞれのリード線に接続した端子を対応して配置し、対応して配置した端子の間に、環境モニタリングセンサを挿入してそれぞれの端子に、アノードとカソードを接続可能な構成とし、センサホルダに環境モニタリングセンサが着脱可能であることを特徴とする。【選択図】図７
2018124257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと、カソードとを有し、前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定するための環境モニタリングセンサと、
前記アノードと前記カソードに接続して電流を測定するためのリード線が接続されたセンサホルダを備え、
前記センサホルダに、それぞれのリード線に接続した端子を対応して配置し、
前記対応して配置した端子の間に、前記環境モニタリングセンサを挿入して前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続可能な構成とし、
前記センサホルダに前記環境モニタリングセンサが着脱可能であることを特徴とする環境モニタリング装置。
【請求項２】
前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続した状態で、
前記環境モニタリングセンサを、前記センサホルダに保持するセンサ保持手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の環境モニタリング装置。
【請求項３】
前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続した状態で、
前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続した部分をシールするシール手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境モニタリング装置。
【請求項４】
アノードと、カソードとを有し、前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定するための環境モニタリングセンサと、
前記アノードと前記カソードに接続して電流を測定するためのリード線と、を含み、
前記リード線は、前記アノードと前記カソードに接続するセンサ側リード線と、測定側に接続する測定側リード線で構成され、
前記センサ側リード線と、前記測定側リード線とを、コネクタにより着脱可能にしたことを特徴とする環境モニタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大気環境中に曝される構造物の大気腐食や、空気中又は水中の微生物量をモニタリングために用いる環境モニタリングセンサ及びモニタリングする環境モニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
長期間にわたって自然環境に曝される構造物、例えば橋梁、標識、街灯、水門、送電鉄塔、自動車および樋門などは、大気に存在する水分、酸素、腐食性ガスおよび塩類などの要因により腐食が進行するため、定期的に腐食状況を点検し、所定の耐久性を維持させる必要がある。そこで、構造物の腐食状況を把握するために、構造物周辺の腐食環境性を測定する腐食測定装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、絶縁部を介して二つの異種金属を配置し、大気中に存在する水分で両金属間が連結されたことに起因して流れる電流値を測定する、いわゆるガルバニック対を利用したＡＣＭセンサ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）が提案されている。このＡＣＭセンサは、例えば、炭素鋼板を切り出して第１の（アノードとなる）導電部とし、この第１の導電部上に絶縁部を介して第２の（カソードとなる）導電部を塗布することにより形成されている。このＡＣＭセンサは、ガルバニックカップルの間に水分が付着し、これにより第１の導電部と第２の導電部との間に流れる電流が増加することで、構造物周辺の腐食環境性を高精度に測定することができる。
【０００４】
また、例えば、非特許文献１には、「大気腐食はどこまでわかってきたかＡＣＭセンサを利用して」として、ＡＣＭセンサの原理及びＡＣＭセンサの実用化あるいは同センサによる種々の大気環境の腐食性評価法についての開示がある。
【０００５】
また、例えば、鉄塔や橋梁などの鋼構造物の脚部や高所にＡＣＭセンサを設置し、時間ごとの出力電流を測定したものをデータロガーに記録し、記録されたデータに基づいて、大気環境における腐食性を測定する方法を実施しているが、ＡＣＭセンサは暴露により腐食して劣化するため、適切なデータを得るには定期的な交換が必要である。
【０００６】
また、ＡＣＭセンサの電流を計測するデータロガーは高額であるため複数地点の環境評価を同時に実施する場合の測定費用が高額となり、多数のＡＣＭセンサにデータロガーを接続すると配線の負担が大きいという課題があるため、データロガーを設置した構造物の腐食性評価に基づいて、データロガーを設置せずにＡＣＭセンサのみを設置した構造物の腐食量や腐食性を簡易に評価可能な、ＡＣＭセンサによる構造物の腐食速度推定方法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−３３４７０号公報
【特許文献２】特開２００８−１５７６４７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】独立法人  物質・材料研究機構  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｍｓ．ｇｏ．ｊｐ／ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ／ＡＣＭ／ｃｒ．ｈｔｍ  「大気腐食はどこまでわかってきたかＡＣＭセンサを利用して」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、データロガーを設置せずにＡＣＭセンサのみを設置した構造物の腐食量や腐食性を評価する場合でも、設置するＡＣＭセンサにアノードとカソードを短絡させるリード線があり、このリード線が他の障害物と干渉するなどが原因でＡＣＭセンサの設置が困難な場合がある。
【００１０】
また、ＡＣＭセンサは、リード線取り出し用に銅箔を切り出して、導電性ペーストにより接着して熱硬化させてカソードとし、このカソードの銅箔にリード線を接続する構成であり、カソードにリード線を接続する製作工程にコストがかかっていた。
【００１１】
さらに、ＡＣＭセンサのアノードは、長期間の測定によって腐食するためにＡＣＭセンサを交換する必要があるが、ＡＣＭセンサは、橋梁や船・自動車内部等、短期間でのセンサ交換が困難な場所に設置することも多い。例えば、橋梁などでは、センサ設置のため、数十メートルある配線を行う必要があり、専用の足場を組みあげるなどかなりのコスト（数百万程度）がかかることもあり、センサ交換が困難であり、長期間に亘り環境モニタリングのデータを取ることが難しかった。
【００１２】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、環境モニタリングセンサの交換作業が容易になる環境モニタリング装置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】
【００１３】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【００１４】
請求項１に記載の発明は、アノードと、カソードとを有し、前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定するための環境モニタリングセンサと、
前記アノードと前記カソードに接続して電流を測定するためのリード線が接続されたセンサホルダを備え、
前記センサホルダに、それぞれのリード線に接続した端子を対応して配置し、
前記対応して配置した端子の間に、前記環境モニタリングセンサを挿入して前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続可能な構成とし、
前記センサホルダに前記環境モニタリングセンサが着脱可能であることを特徴とする環境モニタリング装置である。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続した状態で、
前記環境モニタリングセンサを、前記センサホルダに保持するセンサ保持手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の環境モニタリング装置である。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続した状態で、
前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続した部分をシールするシール手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境モニタリング装置である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、アノードと、カソードとを有し、前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定するための環境モニタリングセンサと、
前記アノードと前記カソードに接続して電流を測定するためのリード線と、を含み、
前記リード線は、前記アノードと前記カソードに接続するセンサ側リード線と、測定側に接続する測定側リード線で構成され、
前記センサ側リード線と、前記測定側リード線とを、コネクタにより着脱可能にしたことを特徴とする環境モニタリング装置である。
【発明の効果】
【００１８】
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
【００１９】
請求項１乃至請求項３に記載の発明では、リード線が接続されたセンサホルダを備え、このセンサホルダに、リード線に接続した端子を対応して配置し、センサホルダに環境モニタリングセンサが着脱可能であり、環境モニタリングセンサとリード線の接続コストを低下させることが可能で、かつ環境モニタリングセンサの交換作業が容易になる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、センサ側リード線と、測定側リード線とを、コネクタにより着脱可能にしたことで、環境モニタリングセンサがセンサ側リード線と共に交換することができ、環境モニタリングセンサの交換作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】環境モニタリングセンサの平面図である。
【図２】環境モニタリングセンサの一部の断面図である。
【図３】導通部材を示す図である。
【図４】他の実施の形態の環境モニタリングセンサを示す図である。
【図５】環境モニタリングセンサの平面図である。
【図６】環境モニタリング装置の平面図である。
【図７】環境モニタリング装置の断面図である。
【図８】接続部の他の構成を示す図である。
【図９】バネ端子の実施の形態を示す図である。
【図１０】バネ端子の実施の形態を示す図である。
【図１１】バネ端子の実施の形態を示す図である。
【図１２】環境モニタリングセンサの平面図である。
【図１３】環境モニタリング装置の分解斜視図である。
【図１４】他の実施の形態の環境モニタリング装置を示す図である。
【図１５】他の実施の形態の環境モニタリング装置を示す図である。
【図１６】他の実施の形態の環境モニタリング装置を示す図である。
【図１７】環境モニタリング装置の平面図である。
【図１８】環境モニタリング装置の動作を示す図である。
【図１９】データロガーの処理を示す図である。
【図２０】鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。
【００２３】
（環境モニタリングセンサの形態１）
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図１乃至図３に基づいて説明する。図１は環境モニタリングセンサの平面図、図２は環境モニタリングセンサの一部の断面図、図３は導通部材を示す図である。
【００２４】
この実施の形態の環境モニタリングセンサ１は、アノード２と、カソード３とを有し、アノード２とカソード３との間に絶縁層４を介在させ、アノード２とカソード３との間の電流を測定するためのセンサである。この環境モニタリングセンサ１は、アノード２とカソード３を短絡させるリード線を有さない構成である。
【００２５】
アノード２は、鉄板、亜鉛メッキ鋼板、銅板などが用いられ、メッキ、合金であってもよい。カソード３は、銀（Ａｇ）ないしはカーボン（Ｃ）などを樹脂ペーストによって成形したものである。例えば、絶縁層４の表面にカソード３を、導電性ペーストをスクリーン印刷して熱硬化させて成形する。カソード３は、導電性を有し、例えば重量比５０％以上の銀（Ａｇ）、カーボン（Ｃ）などを含むことが好ましい。
【００２６】
絶縁層４は、アノード２とカソード３とを絶縁する。絶縁層４は、単層でも複数層でもよい。複数層の構成は、アノード２の表面に、絶縁ペーストをスクリーン印刷して熱硬化させ、熱硬化した絶縁ペーストの表面に、絶縁ペーストをスクリーン印刷して熱硬化させて複数層とする。絶縁層４は、複数層で構成することで、複数層をそれぞれ成形する時にピンホールが生じても、それぞれの層のピンホールが同じ位置になることはきわめて少なく、複数層で構成される絶縁層４は、アノード２とカソード３とを絶縁するから、不良品発生率を抑制し、しかも大気の腐食環境性を長期間にわたって高精度に測定することが可能になる。
【００２７】
この環境モニタリングセンサ１は、アノード２とカソード３を短絡させるリード線を有さない構成であり、アノード２とカソード３を短絡させる導通部材８を含み、導通部材８は、非暴露時にはアノード２とカソード３に非接続で（図１（ａ））、測定時にアノード２とカソード３に接続して短絡させる構成である（図１（ｂ））。
【００２８】
この実施の形態の導通部材８は、図３に示すように、粘着シール８０で構成したものであり、防水性を有する。この粘着シール８０は、樹脂フィルム８０ａに粘着剤を塗布して粘着部８０ｂを設け、粘着部８０ｂの貼り付け面側に導通部材により導通部８０ｃを設けた構成であり、導通部８０ｃと、この導通部８０ｃを囲む粘着部８０ｂを有する。
【００２９】
粘着シール８０は、軽量、柔軟で防水性、光線遮断性、耐久性に優れ、かつ、環境汚染性の少ない積層シートであり、樹脂フィルム８０ａとしては、例えば塩化ビニル系樹脂が用いられる。粘着剤として、例えば通常の粘着テープもしくはシートとして使用されるものが全て挙げられるが、アクリル系粘着剤は耐候性が良好である。導通部材として、例えば金属配線シートを用いることができる。
【００３０】
環境モニタリングセンサ１は、図１（ａ）に示すように、絶縁層４の一部の端４ａをカソード３の一部の淵３ａに近接するような構造とし、粘着シール８０は、図１（ｂ）に示すように、測定時に導通部８０ｃをアノード２とカソード３に渡るように粘着部８０ａにより貼り付け可能である。
【００３１】
このように、環境モニタリングセンサ１は、出荷時などの非暴露時には、粘着シール８０を貼らずに、アノード２とカソード３が短絡しない非接続状態にしておき、測定時に粘着シール８０を導通部８０ｃがアノード２とカソード３に渡るように貼り付け、アノード２とカソード３を短絡させて使用する。この粘着シール８０は、防水性を有し、使用時に導通部８０ｃをシーリングする。
【００３２】
（環境モニタリングセンサの形態２）
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図４に基づいて説明する。図４は環境モニタリングセンサを示す図である。この実施の形態の環境モニタリングセンサ１は、形態１と同様に構成されるから同じ符号を付して詳細な説明は省略する。環境モニタリングセンサ１は、アノード２とカソード３を短絡させるリード線を有さない構成であり、導通部材８は、導電性インク８ｇと、シール材８ｈを含む（図４（ａ））。導電性インク８ｇは、測定時にアノード２とカソード３に渡るように塗布可能であり、シール材８ｈは、測定時にアノード２とカソード３に渡るように塗布した導電性インク８ｇを覆う構成である。
【００３３】
環境モニタリングセンサ１は、絶縁層４の一部の端４ａをカソード３の一部の淵３ａに近接するような構造とし、導通部材８は、非暴露時にはアノード２とカソード３は非接続で、測定時にアノード２とカソード３に接続して短絡させる構成である（図４（ｂ））。測定時に、導通部材８を構成する導電性インク８ｇをアノード２とカソード３に渡るように塗布し、この導電性インク８ｇが固着した状態でシール材８ｈにより導電性インク８ｇを覆い、アノード２とカソード３に接続して短絡させる。
【００３４】
シール材８ｈは、粘着シール・テープ、もしくはシリコンシーラントなどのシール剤などが用いられる。粘着シール・テープは、固着した導電性インク８ｇの上に貼り付けて覆い、シール剤は、固着した導電性インク８ｇの上に塗布して防水処理を施す。
【００３５】
導電性インク８ｇは、金、銀、銅、ニッケル、及びパラジウム等の金属又はカーボン等の導電性粒子を含むインクであり、導電性インクを構成する導電性粒子の材料は、単一種類であっても良いし、複数種類の組み合わせであっても良い。この導電性インク８ｇは、常温で硬化するものが使い勝手が良い。
【００３６】
例えば、インクジェット装置の吐出ノズルから導電性インクの液滴を吐出させて塗布し、導電性インクは、導電性粒子と、この導電性粒子を分散させる分散媒とを含む分散液からなる。導電性粒子としては、例えば金、銀、銅、ニッケル、及びパラジウム等の金属又はカーボン等の微粒子を例示することができる。導電性粒子の粒径は、例えば１ｎｍ〜１００ｎｍとすることができ、分散媒としては、例えば水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物、極性化合物等を例示することができる。これらは、それぞれ単独で用いても良いし、２種以上の混合分散媒であっても良い。
【００３７】
（環境モニタリングセンサの使用形態）
この環境モニタリングセンサ１は、例えば鉄塔や橋梁などの鋼構造物の脚部や高所に設置し、時間ごとの出力電流を測定したものをデータロガーに記録し、記録されたデータに基づいて、大気環境における腐食性を測定する方法の実施に用いることができる。また、データロガーを設置した構造物の腐食性評価に基づいて、データロガーを設置せずに環境モニタリングセンサ１のみを設置した構造物の腐食量や腐食性を簡易に評価可能な構造物の腐食速度推定方法の実施に用いることができ、この方法として、例えば、特開２００８−１５７６４７号公報に記載の方法を用いることができる。
【００３８】
この特開２００８−１５７６４７号公報に記載の方法の実施に環境モニタリングセンサ１を用いる場合は、データロガーに記録された基準ＡＣＭセンサの出力電流値と暴露時間に基づいて、ある地点における構造物の腐食性を評価すると共に、他の地点においては、データロガーを設置せずに、粘着シール８０によりアノード２とカソード３を短絡させた環境モニタリングセンサ１のみを実環境に暴露した後、これを撤去して一定の温度湿度条件下に暴露して出力電流値を測定し、この測定電流値から電気量を求めることにより、予め設定されている電気量と腐食速度の関係式を用いて腐食速度を推定することが可能となり、単数のデータロガーを設置するだけで、構造物の大気環境における腐食性を評価する（特開２００８−１５７６４７号公報参照）。
【００３９】
（環境モニタリング装置の構成）
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図５乃至図１１に基づいて説明する。図５は環境モニタリングセンサの平面図、図６は環境モニタリング装置の平面図、図７は環境モニタリング装置の断面図、図８は接続部の他の構成を示す図、図９乃至図１１はバネ端子の実施の形態を示す図である。
【００４０】
この環境モニタリング装置１０は、環境モニタリングセンサ１と、アノード２とカソード３に接続して電流を測定するためのリード線が接続されたセンサホルダ２０を備える。環境モニタリングセンサ１は、アノード２と、カソード３とを有し、アノード２とカソード３との間の電流を測定するためのセンサであるが、アノード２及びカソード３には電流を測定するためのリード線を有しない。この環境モニタリングセンサ１としては、粘着シールを含まない図１乃至図４の実施形態の環境モニタリングセンサを用いることができ、その詳細な説明を省略するが、リード線を有しない環境モニタリングセンサ（ＡＣＭ型腐食センサなど）であればよく、図１乃至図４の実施形態の環境モニタリングセンサに限定されない。
【００４１】
［実施の形態１］
この実施の形態の環境モニタリング装置１０は、前記した環境モニタリングセンサ１と、リード線１１ａ，１１ｂが接続されたセンサホルダ２０と、リード線１１ａ，１１ｂを介して接続してアノード２とカソード３との間の電流を測定する電流計１２と、データロガー１３を備え、測定した電流に基づき環境モニタリングを得る。電流計１２は、無抵抗電流計であり、測定した電流値をデータロガー１３に送信する。
【００４２】
この環境モニタリング装置１０は、センサホルダ２０に環境モニタリングセンサ１が着脱可能であり、センサホルダ２０は、樹脂、金属などで成形されるが、取り付ける構造物との熱伝導性を上げるための素材などを使用してもよい。リード線１１ａ，１１ｂは、センサホルダ２０のリード線接続部２０ａに接続される。リード線接続部２０ａは、取付カバー２０ｂをビス２０ｃによりセンサホルダ２０の端部２０ｄに取付けた構成であり、リード線接続部２０ａには、リード線１１ａ，１１ｂに接続したバネ端子１１ａ１，１１ｂ１が、環境モニタリングセンサ１のアノード２とカソード３に対応して配置してある。
【００４３】
対応して配置したバネ端子１１ａ１，１１ｂ１の間に、環境モニタリングセンサ１が挿入すると、バネ端子１１ａ１，１１ｂ１がそれぞれ押されて圧縮され、バネ端子１１ａ１にアノード２が接続し、バネ端子１１ｂ１にカソード３が接続する。環境モニタリングセンサ１を引き出すと、バネ端子１１ａ１にアノード２が接続しなくなり、バネ端子１１ｂ１にカソード３が接続しなくなり、センサホルダ２０に環境モニタリングセンサ１が容易に着脱可能である。
【００４４】
この環境モニタリング装置１０は、それぞれのバネ端子１１ａ１，１１ｂ１に、アノード２とカソード３を接続した状態で、環境モニタリングセンサ１を、センサホルダ２０に保持するセンサ保持手段２１を備える。このセンサ保持手段２１は、センサホルダ２０に設けた磁石２１ａと、環境モニタリングセンサ１に設けた磁石２１ｂで構成し、環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ２０にセットしてバネ端子１１ａ１，１１ｂ１の間に環境モニタリングセンサ１が挿入すると、磁石２１ａと磁石２１ｂによってバネ端子１１ａ１，１１ｂ１にアノード２とカソード３を接続した状態で保持される。このセンサ保持手段２１は、磁石２１ａと磁石２１ｂによる構成に限定されず、例えばねじにより、環境モニタリングセンサとセンサホルダを締め付け固定してもよく、またセンサホルダにスナップを設けて爪が環境モニタリングセンサに引っかかると固定されるようにしてもよい。
【００４５】
それぞれのバネ端子１１ａ１，１１ｂ１に、アノード２とカソード３を接続した状態で、それぞれのバネ端子１１ａ１，１１ｂ１に、アノード２とカソード３を接続した部分をシールするシール手段２２を備える。このシール手段２２は、耐水性シリコンゴム２２ａなどで構成され、耐水性シリコンゴム２２ａは、リード線接続部２０ａの開口部に配置され、環境モニタリングセンサ１を挿入した状態で水などが侵入しないようにシールする。
【００４６】
図６及び図７の実施の形態では、取付カバー２０ｂをビス２０ｃによりセンサホルダ２０の端部２０ｄに取付けているが、図８に示すように、センサホルダ２０の端部２０ｄに係止爪２０ｅを設け、取付カバー２０ｂに形成した係止孔２０ｂ１を係止爪２０ｅに差し込み固定するようにしてもよい。
【００４７】
この環境モニタリング装置１０は、例えば、構造物周辺の腐食環境性を測定し、構造物の腐食状況を把握するために用いられ、この場合にはセンサホルダ２０を構造物に固定し、このセンサホルダ２０に環境モニタリングセンサ１を組み付けて環境モニタリングセンサ１のアノード２とカソード３との間の電流を測定し、この測定した電流に基づき環境モニタリングを得る。
【００４８】
長期間の測定によって、環境モニタリングセンサ１のアノード２が腐食すると、環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ２０から取り外し、新たな環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ２０のバネ端子１１ａ１，１１ｂ１に挿入してアノード２とカソード３に接続することで、アノード２とカソード３との間の電流の測定が可能になり、センサ交換作業が容易になる。また、環境モニタリングセンサ１がセンサホルダ２０に着脱可能とすることで、環境モニタリングセンサ１にリード線を接続する製作工程が不要となり、環境モニタリングセンサ１とリード線の接続コストを低下させることが可能である。
【００４９】
バネ端子１１ａ１，１１ｂ１は、図６及び図７の実施の形態では、コイルばねで構成したが、コイルばねに限定されず、図９乃至図１１の実施の形態のように構成することができる。図９の実施の形態は、板バネで構成しており、図１０の実施の形態は、スプリングピンコネクタで構成し、図１１の実施の形態は、スプリングコネクタで構成している。図９の板バネは、打ち抜いてバネ片１１ａ１０，１１ｂ１０を形成する。図１０のスプリングピンコネクタは、プランジャー１１１にコイルバネ１１２とピン１１３を収納し、コイルバネ１１２は、ピン１１３の先端がプランジャー１１１から突出するように付勢し、プランジャー１１１の取付部をハウジング１１４に固定したものである。図１１のスプリングコネクタは、コイルスプリング１１５を側面から見て「く」字状に曲げて形成し、このコイルスプリング１１５をハウジング１１６に取付けたものである。
【００５０】
［実施の形態２］
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図１２及び図１３に基づいて説明する。図１２は環境モニタリングセンサの平面図、図１３は環境モニタリング装置の分解斜視図である。この実施の形態の環境モニタリング装置１０は、環境モニタリングセンサ１と、それぞれのリード線１１ａ，１１ｂが接続されたセンサホルダ２０を備え、このセンサホルダ２０に環境モニタリングセンサ１が着脱可能である。
【００５１】
この実施の形態の環境モニタリングセンサ１は、実施の形態１と同様に構成されるが、環境モニタリングセンサ１の一部を突出させ、この突出部を曲げて差し込みタイプの電極１ａを設ける。この電極１ａは、アノード電極１ａ２、カソード電極１ａ３から構成される。
【００５２】
センサホルダ２０は、実施の形態１と同様に構成されるが、環境モニタリングセンサ１の電極１ａと対向する位置に、それぞれのリード線１１ａ，１１ｂに接続したバネ端子１１ａ２，１１ｂ２を対向して配置した構成である。センサホルダ２０の角部には、磁石２１ａが設けられ、環境モニタリングセンサ１には、磁石２１ａと対抗するに磁石２１ｂが設けられ、この磁石２１ａと磁石２１ｂがセンサ保持手段２１を構成する。
【００５３】
このセンサホルダ２０と環境モニタリングセンサ１の間にシール手段２２が介在され、シール手段２２は枠状の耐水性シリコンゴム２２ａなどで構成される。枠状の耐水性シリコンゴム２２ａには、アノード電極１ａ２及びカソード電極１ａ３が挿通する長孔２２ａ１が形成されている。
【００５４】
センサホルダ２０に枠状の耐水性シリコンゴム２２ａを組み付け、この組み付けでバネ端子１１ａ２，１１ｂ３が長孔２２ａ１に対向する位置に位置決めされる。環境モニタリングセンサ１の電極１ａを、長孔２２ａ１から挿入してバネ端子１１ａ２，１１ｂ２に接続し、環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ２０に組み付けると、センサホルダ２０の磁石２１ａと環境モニタリングセンサ１の磁石２１ａにより、環境モニタリングセンサ１がセンサホルダ２０に着脱可能に組み付けられる。環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ２０に組み付けた状態で、枠状の耐水性シリコンゴム２２ａは、電極１ａとバネ端子１１ａ２，１１ｂ２の接続部に水などが侵入しないようにシールする。
【００５５】
［実施の形態３］
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図１４に基づいて説明する。この実施の形態の環境モニタリング装置１０は、環境モニタリングセンサ１と、それぞれのリード線１１ａ，１１ｂが接続されたセンサホルダ３０を備え、このセンサホルダ３０に環境モニタリングセンサ１が着脱可能である。
【００５６】
この実施の形態の環境モニタリングセンサ１は、実施の形態１と同様に構成されるが、環境モニタリングセンサ１の両端部を突出させ、この両突出部に差し込みタイプのアノード電極１ｂとカソード電極１ｃを設ける。アノード電極１ｂとカソード電極１ｃをシール材３１で囲んでおり、環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ３０に差し込むと、センサホルダ３０の差し込み部３０ａがシール材３１でシールされ、アノード電極１ｂがリード線１１ａのバネ端子１１ａ１に接続され、カソード電極１ｃがリード線１１ｂのバネ端子１１ｂ１に接続される。
【００５７】
環境モニタリングセンサ１を交換する際には、環境モニタリングセンサ１を引くと、センサホルダ３０から外れ、環境モニタリングセンサ１を簡単にセンサホルダ４０から取り外すことができる。
【００５８】
［実施の形態４］
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図１５に基づいて説明する。この実施の形態の環境モニタリング装置１０は、環境モニタリングセンサ１と、それぞれのリード線１１ａ，１１ｂが接続されたセンサホルダ４０を備え、このセンサホルダ４０に環境モニタリングセンサ１が着脱可能である。
【００５９】
この実施の形態の環境モニタリングセンサ１は、実施の形態１と同様に構成されるが、センサホルダ４０は、取付け孔４０ａにナット４１を埋め込んだ構成である。環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ４０にシール材４２を介して組み付け、取付ねじ４３をナット４１に螺着して固定する。環境モニタリングセンサ１は、取付ねじ４３がカソード３と接続され、絶縁カラー４４によってアノード２と絶縁される。取付ねじ４３の頭部は、シリコン４５などによって覆い絶縁される。
【００６０】
環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ４０に組み付けることで、リード線１１ａがバネ端子１１ａ１１を介してアノード２と接続され、リード線１１ｂがナット４１を介して取付ねじ４３に接続される。ナット４１がリード線１１ｂの端子を構成し、取付ねじ４３がカソード電極を構成する。
【００６１】
環境モニタリングセンサ１を交換する際には、環境モニタリングセンサ１のシリコン４５などの覆いを剥がして取付ねじ４３の頭部を露出させ、取付ねじ４３の頭部に工具を当ててナット４１から取り外すことで、環境モニタリングセンサ１を簡単にセンサホルダ４０から取り外すことができる。
【００６２】
［実施の形態５］
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図１６に基づいて説明する。この実施の形態の環境モニタリング装置１０は、環境モニタリングセンサ１と、それぞれのリード線１１ａ，１１ｂが接続されたセンサホルダ４０を備え、このセンサホルダ４０に環境モニタリングセンサ１が着脱可能である。
【００６３】
この実施の形態の環境モニタリングセンサ１は、実施の形態１と同様に構成されるが、環境モニタリングセンサ１には、取付ピン５０がカソード３と接続され、絶縁カラー４４によってアノード２と絶縁される。取付ピン５０の頭部は、シリコン４５などによって覆い絶縁され、取付ピン５０の先端側に環状凹部５０ａが形成されている。センサホルダ４０には、取付け孔４０ａに環状のバネ端子１１ｂ１１を配置している。
【００６４】
環境モニタリングセンサ１の取付ピン５０をセンサホルダ４０の取付け孔４０ａに挿入すると、取付ピン５０の先端部に環状のバネ端子１１ｂ１１が押され、環状凹部５０ａに環状のバネ端子１１ｂ１１が嵌合し、環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ４０にシール材４２を介して組み付けることができる。
【００６５】
環境モニタリングセンサ１をセンサホルダ４０に組み付けることで、リード線１１ａがバネ端子１１ａ１１を介してアノード２と接続され、リード線１１ｂが環状のバネ端子１１ｂ１１を介して取付ピン５０に接続され、取付ピン５０がカソード電極を構成する。
【００６６】
環境モニタリングセンサ１を交換する際には、環境モニタリングセンサ１を持ち上げると、取付ピン５０の環状凹部５０ａが環状のバネ端子１１ｂ１１から外れ、環境モニタリングセンサ１を簡単にセンサホルダ４０から取り外すことができる。
【００６７】
［実施の形態６］
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図１７に基づいて説明する。図１７は環境モニタリング装置の平面図である。この実施の形態の環境モニタリング装置１０は、環境モニタリングセンサ１と、それぞれのリード線１１ａ，１１ｂが接続され、この実施の形態の環境モニタリングセンサ１は、実施の形態１と同様に構成されるが、リード線１１ａ，１１ｂは、アノード２とカソード３に接続するセンサ側リード線１１ａ２１，１１ｂ３１と、測定側に接続する測定側リード線１１ａ２２，１１ｂ３２で構成される。
【００６８】
センサ側リード線１１ａ２１，１１ｂ３１には、コネクタ５１が接続され、測定側リード線１１ａ２２，１１ｂ３２には、コネクタ５２が接続され、センサ側リード線１１ａ２１，１１ｂ３１と、測定側リード線１１ａ２２，１１ｂ３２とを、コネクタ５１，５２により着脱可能にした構成である。
【００６９】
［腐食測定］
この実施の形態の環境モニタリング装置は、環境モニタリングとして腐食測定を行うことができ、この測定を、図１８乃至図２０に基づいて説明する。図１８は環境モニタリング装置の動作を示す図、図１９はデータロガーの処理を示す図、図２０は鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）の関係を示す図である。
【００７０】
この環境モニタリング装置１０は、長期間にわたって自然環境に曝される構造物、例えば橋梁、標識、街灯、水門および樋門、送電鉄塔、自動車などに設置される。構造物は、大気に存在する水分、酸素、腐食性ガスおよび塩類などの腐食成分と接触して腐食が進行するため、環境モニタリング装置１０により構造物周辺の腐食環境性を測定し、構造物の腐食状況を把握するために用いられる。
【００７１】
この環境モニタリング装置１０は、２以上の環境モニタリングセンサ１を設けてもよく、その場合には、それぞれの環境モニタリングセンサ１にリード線１１ａ，１１ｂを接続し、それぞれの環境モニタリングセンサ１をリード線１１ａ，１１ｂを介して１の電流計１２に接続して電流を測定することもできる。以下、１のみの環境モニタリングセンサ１を用いた場合について説明するが、２以上の環境モニタリングセンサ１を用いる場合も同様である。
【００７２】
この環境モニタリングセンサ１は、環境因子により電気化学的に発生する出力電流値から腐食量を測定（推定）できるセンサであり、アノード２とカソード３間の絶縁抵抗が、例えば１０ＭΩ以上、好ましくは１ＧΩ以上である。環境モニタリングセンサ１を大気中に暴露すると、例えば降雨や結露などによってアノード２とカソード３間に水膜が形成されてガルバニック電流が流れ、この電流を電流計１２によって測定する。電流計１２は、無抵抗電流計であり、測定した電流値をデータロガー１３に送信する。
【００７３】
発生する電流の値は、水膜が接触するアノード２の腐食速度に比例し、データロガー１３としてコンピュータ又はマイクロプロセッサを用いる。
【００７４】
以下、データロガー１３の動作について説明する。データロガー１３は、電流計１２から、測定された電流値を受信する。電流値受信の時間間隔は、適宜に設計してよい。電流計１２は、電流値を常時出力（測定）しているので、受信（計測）間隔を任意に設定可能である。例えば、１０分につき１回とすることができる。
【００７５】
データロガー１３は、環境モニタリング装置１０またはデータロガー１３に設けられたスイッチの操作によって処理を開始する。
【００７６】
電流計１２によって、電流値が測定され、データロガー１３に送信される。データロガー１３は測定値を受信する（ステップ７１）。データロガー１３は、測定値を腐食量に変換する。
【００７７】
データロガー１３は、測定値に異常値があるか否かを判定する（ステップ７２）。ここで、異常値であるか否かの判定は、値が電流計１２に接続された湿度センサの値と相関があるか、環境モニタリングセンサ１では原理上ないマイナスの値かどうかによることができる。
【００７８】
異常値が検出された場合、データロガー１３は、警告を行う（ステップ７３）。警告は、ディスプレイへの表示、音声の出力、その他適宜な手段で行うことができる。
【００７９】
異常値検出の有無にかかわらず、データロガー１３は、測定値を記録する（ステップ７４）。この記録は、各種分析に役立てることができる。なお、記録と合わせてディスプレイへの表示を行ってもよい。
【００８０】
データロガー１３は、何らかの終了条件が満たされた場合には、処理を終了する（ステップ７５）。例えば、環境モニタリングセンサ１またはデータロガー１３に設けられたスイッチの操作による場合である。ただし、継続的にモニタリングをするため、Ｎｏに分岐して継続的な処理を行うことが一般的である。
【００８１】
以上詳細に説明したように、環境モニタリングセンサ１は、アノード２とカソード３間に水膜が形成されてガルバニック電流が流れ、この電流を、電流計１２によって測定する。電流は、腐食速度と相関関係があるので、大気環境の腐食性のモニタリングをリアルタイムで行うことができる。
【００８２】
大気環境の腐食性のモニタリングは、雨が直接かかる屋外においては、腐食測定装置の出力の大きさと経時変化とから、結露・乾燥・降雨の各期間を検出でき、それらの時間を測定できる。こうして求めたぬれ時間（降雨時問）は、湿度だけでなく付着海塩量にも依存し、「温度０℃以上で湿度８０％以上」と気象条件だけで決まるとする国際標準化機構（ＩＳＯ）方式では求めることができない。
【００８３】
雨が直接かからない環境では、鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）とには対応関係があり、海塩付着量や湿度条件などの環境条件によらず、日平均電気量（Ｑ）から鉄の腐食速度を推定できる。
【００８４】
このように、環境モニタリング装置１０は、環境モニタリングセンサ１において得られる環境因子により電気化学的に発生する金属の腐食に基づく出力電流値から腐食量を測定（推定）でき、その出力電流を解析することにより、環境の腐食性を直接、かつ定量的に評価することが可能で、電流は腐食速度と相関関係があるので、大気環境の腐食性をモニタリングすることができる。
【００８５】
ここで、付着海塩量は、所定の海塩を、腐食測定装置に付着させ、出力および相対湿度ＲＨの関係式を示す較正曲線を用いて付着海塩量を推定することができる。較正曲線から求められた式は、相対湿度ＲＨに比例しているので、相対湿度ＲＨは付着海塩量を求めるのに必要となる。
【００８６】
また、鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）  は、図２０に示すように、直線関係にある。したがって、日平均電気量（Ｑ）から腐食速度を求めることができる。
【００８７】
［微生物量測定］
この環境モニタリング装置１０は、病院内の空気中、あるいはプール等の水中に設けられる。アノード２に微生物が接触することにより、アノード２に自由電子が発生し、アノード２とカソード３との間に電流を生じる。その仕組みは、日本公衛誌    第６０巻    第９号によれば、以下のものである。
【００８８】
まず、微生物のチオール（スルフヒドリル：「ＲＳＨ」で表す）と反応するため、銅イオンＣｕ２＋が発生する。同時に自由電子も発生する。
Ｃｕ→Ｃｕ２＋＋２ｅ−        （１）
【００８９】
銅イオンＣｕ２＋は、微生物のチオールと反応する。
２Ｃｕ２＋＋２ＲＳＨ→２Ｃｕ＋＋ＲＳＳＲ＋２Ｈ＋        （２）
ここで、ＲＳＳＲはジスルフィドを表す。
前記反応で生成された１価の銅イオンは、空気中又は水中の酸素と反応して過酸化水素発生する。発生した過酸化水素と１価の銅イオンが反応して、水酸基を発生する。これにより、抗菌作用を持つ。
２Ｃｕ＋＋２Ｈ＋＋Ｏ２→２Ｃｕ２＋＋Ｈ２Ｏ２    （３）
Ｃｕ＋＋２Ｈ２Ｏ２→Ｃｕ２＋＋ＯＨ−＋・ＯＨ        （４）
ここで「・ＯＨ」はヒドロオキシルラジカルを表す。
【００９０】
以上の反応において、（１）に示すとおり、アノード２に自由電子が発生する。
【００９１】
自由電子が、リード線１１ａ，１１ｂの中をカソード３に向けて移動し、電流が発生する。この電流を、電流計１２によって測定する。
【００９２】
発生する電流の値は、微生物の濃度（単位面積のアノード２に接触する数）及びアノード２の表面積に比例する。ここで、アノード２の表面積は固定値であるので、発生する電流の値によって微生物の濃度を測定することができる。
【００９３】
また、電流値と微生物濃度との関係は、アノード２の表面積によって定まるものであり、電流値に定数を乗算することで微生物濃度を求めることができる。データロガー１３としてコンピュータ又はマイクロプロセッサを用いることで、かかる演算を行うことができる。
【００９４】
以上詳細に説明したように、この環境モニタリング装置１０は、アノード２と微生物との反応によって発生する電流を、電流計１２によって測定して微生物量をリアルタイムで測定する。
【００９５】
この環境モニタリング装置１０を活用して、データロガー１３による環境モニタリングが可能である。
【００９６】
この環境モニタリング装置１０を医療施設に設置し、微生物を検出すると警告を出して対処を促すことができる。また、複数の環境モニタリング装置１０をネットワークで接続して感染経路を特定して、治療・予防に活用することもできる。
【００９７】
また、この環境モニタリング装置１０は、学校、鉄道駅、高齢者介護施設等の公共施設において感染症予防に活用することもでき、さらにプール等における水中の微生物量を測定して感染症予防に活用することもでき、あるいは食品工場における細菌検査に活用することもできる。また、病原菌等の貯蔵施設における病原菌流出防止にも活用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
この発明は、大気環境中に曝される構造物の大気腐食や、空気中又は水中の微生物量をモニタリングために用いる環境モニタリングセンサ及びモニタリングする環境モニタリング装置に適用でき、リード線なしでアノードとカソード間を短絡させることが可能な環境モニタリングセンサ、また環境モニタリングセンサの交換作業が容易になる環境モニタリング装置を提供することが可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１  環境モニタリングセンサ
１ａ  電極
１ａ２，１ｂ  アノード電極
１ａ３，１ｃ  カソード電極
２  アノード
３  カソード
４  絶縁層
８  導通部材
１０  環境モニタリング装置
１１ａ，１１ｂ  リード線
１１ａ２１，１１ｂ３１  センサ側リード線
１１ａ２２，１１ｂ３２  測定側リード線
１１ａ１，１１ｂ１，１１ａ２，１１ｂ２  バネ端子
１１ｂ１１  環状のバネ端子
１２  電流計
１３  データロガー  
２０，３０，４０  センサホルダ
２０ａ  リード線接続部
２０ｂ  取付カバー
２０ｃ  ビス
２０ｄ  センサホルダ２０の端部
２０ｅ  係止爪
２１  センサ保持手段
２１ａ，２１ｂ  磁石
２２  シール手段
２２ａ  耐水性シリコンゴム
３１，４２  シール材
４１  ナット
４３  取付ねじ
４４  絶縁カラー
４５  シリコン
５０  取付ピン
５１，５２  コネクタ
８０  粘着シール
８０ａ  樹脂フィルム
８０ｂ  粘着部
８０ｃ  導通部
【図１】
2018124257.tif 000003
【図２】
2018124257.tif 000004
【図３】
2018124257.tif 000005
【図４】
2018124257.tif 000006
【図５】
2018124257.tif 000007
【図６】
2018124257.tif 000008
【図７】
2018124257.tif 000009
【図８】
2018124257.tif 000010
【図９】
2018124257.tif 000011
【図１０】
2018124257.tif 000012
【図１１】
2018124257.tif 000013
【図１２】
2018124257.tif 000014
【図１３】
2018124257.tif 000015
【図１４】
2018124257.tif 000016
【図１５】
2018124257.tif 000017
【図１６】
2018124257.tif 000018
【図１７】
2018124257.tif 000019
【図１８】
2018124257.tif 000020
【図１９】
2018124257.tif 000021
【図２０】
2018124257.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月14日(2018.2.14)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を介して一方側にアノードを、他方側にカソードを有し、前記アノード及び前記カソードに接続するリード線を有しない構成であり、前記アノード及び前記カソードにそれぞれセンサ外部からリード線を接続することによって、大気中に存在する水分で前記アノードと前記カソード間が連結されたことに起因して流れる電流値を測定するための環境モニタリングセンサと、
前記センサ外部のリード線と、このリード線に接続されて、前記アノード及び前記カソードと接触する端子と、を有するセンサホルダを備え、
前記センサホルダの端子は、所定のセンサ挿入間隔を隔てて対応して配置され、
前記対応して配置した端子の間に、前記環境モニタリングセンサを挿入することによって、前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続し、
前記センサホルダに、前記環境モニタリングセンサが着脱可能な構成であることを特徴とする環境モニタリング装置。
【請求項２】
前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続した状態で、
前記環境モニタリングセンサを、前記センサホルダに保持するセンサ保持手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の環境モニタリング装置。
【請求項３】
前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続した状態で、
前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続した部分をシールするシール手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境モニタリング装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、大気環境中に曝される構造物の大気腐食や、空気中又は水中の微生物量をモニタリングために用いるモニタリングする環境モニタリング装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、絶縁層を介して一方側にアノードを、他方側にカソードを有し、前記アノード及び前記カソードに接続するリード線を有しない構成であり、前記アノード及び前記カソードにそれぞれセンサ外部からリード線を接続することによって、
大気中に存在する水分で前記アノードと前記カソード間が連結されたことに起因して流れる電流値を測定するための環境モニタリングセンサと、
前記センサ外部のリード線と、このリード線に接続されて、前記アノード及び前記カソードと接触する端子と、を有するセンサホルダを備え、
前記センサホルダの端子は、所定のセンサ挿入間隔を隔てて対応して配置され、
前記対応して配置した端子の間に、前記環境モニタリングセンサを挿入することによって、前記それぞれの端子に、前記アノードと前記カソードを接続し、
前記センサホルダに、前記環境モニタリングセンサが着脱可能な構成であることを特徴とする環境モニタリング装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項１乃至請求項３に記載の発明では、センサホルダに、リード線とリード線に接続した端子を対応して配置し、このセンサホルダに環境モニタリングセンサが着脱可能であり、環境モニタリングセンサは、アノード及びカソードに接続するリード線を有しない構成であり、センサホルダがアノード及びカソードにそれぞれ接続するリード線を有することによって、環境モニタリングセンサとリード線の接続コストを低下させることが可能で、かつ環境モニタリングセンサの交換作業が容易になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
絶縁層４は、アノード２とカソード３とを絶縁する。絶縁層４は、アノード２の表面に、絶縁ペーストをスクリーン印刷して熱硬化させ、熱硬化した絶縁ペーストの表面に、絶縁ペーストをスクリーン印刷して熱硬化させる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
この発明は、大気環境中に曝される構造物の大気腐食や、空気中又は水中の微生物量をモニタリングために用いる環境モニタリング装置に適用でき、環境モニタリングセンサの交換作業が容易になる。