(57)【要約】【課題】腐食環境に応じてセンサの長寿命化を図ることができる腐食検知装置を備えた屋外構造物を提供する。【解決手段】屋外構造物に備えられる腐食検知装置１０Ａは、腐食環境を監視する腐食センサ１１０と、腐食センサ１１０の劣化度合いを計測する劣化度合い判定部である表面劣化度合い分析部１１と、表面劣化度合い判定部１１の判定の結果に応じて、腐食センサを使用する際に、計測時のみスイッチングをＯＮとする指令を行う制御装置１２とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食環境を監視する腐食センサと、
腐食センサの劣化度合いを計測する劣化度合い判定部と、
劣化度合い判定部の判定の結果に応じて、腐食センサを使用する際に、計測時のみスイッチングをＯＮとする指令を行う制御装置とを有する腐食検知装置を備えたことを特徴とする屋外構造物。
【請求項２】
請求項１において、
前記劣化度合い判定部が、表面の劣化度合いを色で判定することを特徴とする屋外構造物。
【請求項３】
請求項１において、
前記劣化度合い判定部が、電気量で判定することを特徴とする屋外構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩害等による腐食を事前に検知することができる腐食検知装置を備えた屋外構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば風車等の屋外構造物は、海上や沿岸で設置するので、風車の外部塗装や、風車の内部に設けたトランス、制御盤等が塩害により腐食することが懸念されている。
そのため、装置内部の材質、塗装に即した塩害予測が必要となってきている。
【０００３】
その評価方法としてＪＩＳＺ２３７１「塩水噴霧試験方法」及びＪＩＳＫ５６２１「複合サイクル試験」等が確立されている（非特許文献１、２）。
【０００４】
また、近年塩害腐食量を予測するセンサとして腐食センサの提案がある（特許文献１）。
【０００５】
この腐食センサについて説明すると、二つの異種金属（基板と導電部）を互いに絶縁部で絶縁した状態とし、両者の端部を環境へ露出すると、その環境に応じて両金属間を水膜が連結するので腐食電流が流れる。この電流は卑な金属の腐食速度に対応するので、その腐食センサとして用いられている。
【０００６】
この腐食センサは、「大気腐食モニタ」(Atmospheric Corrosion Monitor)あるいはＡＣＭ型腐食センサと称されている。
このセンサの一例を図６乃至図８に示す。図６及び図７に示すように、ＡＣＭ型腐食センサ（以下、「腐食センサ」という。）１１０は、厚さ０．８ｍｍの炭素鋼板を６４ｍｍ×６４ｍｍに切り出し、基板１１１としており、この基板１１１の上に、厚膜ＩＣ用精密スクリーン印刷機を用いて絶縁ペースト（厚さ３０〜３５μｍ：ＳｉＯ2）の絶縁部１１２を塗布し、硬化させている。
続いて、導電ペースト（厚さ３０〜４０μｍ、フィラー：Ａｇ）を、基板１１１との絶緑が保たれるように、絶縁部１１２のパターン上に積層印刷し、硬化させて導電部１１３とし、腐食センサを構成している（非特許文献３）。
ここで、前記基板１１１を第１の導電部とすると共に、導電部１１３を所定間隔を持って複数設けられる直線状の第２の導電部としている。
【０００７】
そして、図８に示すように、湿度や海塩（塩化物イオン等）等の水膜１１４により、導電部１１３と基板１１１とが短絡し、これに起因するＦｅ−Ａｇのガルバニック対の腐食電流を電流計１１５で計測している。なお、図６中、符号１１６ａ、１１６ｂは端子である。炭素鋼板(Ｆｅ)表面の露出部がセンサのアノード（陽極）となり、導電ペースト(Ａｇ)がカソード（陰極）となる。
このガルバニック対の腐食電流は、鋼材料や亜鉛材料の腐食量に対して相関があることから、腐食速度を定量評価できるものである。
【０００８】
また、前記ＡＣＭ型腐食センサを用いた、太陽光発電システム部材の塩害腐食量予測法が提案され、湿度と測定電流値及び海塩付着量との関係図より、海塩付着量を推定することが提案されている（非特許文献４及び５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１５７６４７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＪＩＳＺ２３７１
【非特許文献２】ＪＩＳＫ５６２１
【非特許文献３】http://www.nims.go.jp/mdss/corrosion/ACM/ACM1.htm
【非特許文献４】松下電工技法（Ｎｏｖ．２００２）  ｐ７９−８５
【非特許文献５】材料と環境「ＡＣＭセンサによる環境腐食性評価」  ５４、３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ＪＩＳＺ２３７１規格及びＪＩＳＫ５６２１規格試験においては、試験環境が実際の環境と一致していないので、試験精度が悪いという問題がある。
【００１２】
前記ＡＣＭ型腐食センサは、自己腐食型のセンサであるので、長時間使用していくとセンサ自身の劣化により、基板である炭素鋼板の腐食が生じることで、絶縁層と剥離が生じ、センサ性能を維持できないという問題がある。
【００１３】
しかしながら、ＡＣＭ型腐食センサは、腐食しなければ、腐食環境の測定精度が悪くなる場合があるので、センサの長寿命化という目的のために、センサの腐食を抑制しすぎると、腐食環境そのものの測定自体が実施できなくなる、という問題もある。
よって、腐食環境に応じてセンサの長寿命化を図ることが切望されている。
【００１４】
本発明は、前記問題に鑑み、腐食環境に応じてセンサの長寿命化を図ることができる腐食検知装置を備えた屋外構造物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、腐食環境を監視する腐食センサと、腐食センサの劣化度合いを計測する劣化度合い判定部と、劣化度合い判定部の判定の結果に応じて、腐食センサを使用する際に、計測時のみスイッチングをＯＮとする指令を行う制御装置とを有する腐食検知装置を備えたことを特徴とする屋外構造物にある。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、前記劣化度合い判定部が、表面の劣化度合いを色で判定することを特徴とする屋外構造物にある。
【００１７】
第３の発明は、第１の発明において、前記劣化度合い判定部が、電気量で判定することを特徴とする屋外構造物にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、腐食環境に応じてセンサの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施例１に係る腐食検知装置の概略図である。
【図２】図２は、スイッチングの様子を示す作用図である。
【図３】図３は、腐食センサを用いた計測時間と、積算電気量（クーロン）との関係図である。
【図４】図４は、実施例２に係る腐食検知装置の概略図である。
【図５】図５は、実施例２に係る腐食センサを入れる容器の概略図である。
【図６】図６は、従来技術に係る腐食センサの平面図である。
【図７】図７は、従来技術に係る腐食センサの概略図である。
【図８】図８は、従来技術の腐食時における概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２１】
本発明による実施例に係る腐食検知装置を備えた屋外構造物について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係る屋外構造物に備えられる腐食検知装置の概略図である。図１に示すように、本実施例に係る屋外構造物に備えられる腐食検知装置１０Ａは、腐食環境を監視する腐食センサ１１０と、腐食センサ１１０の劣化度合いを計測する劣化度合い判定部である表面劣化度合い分析部１１と、表面劣化度合い判定部１１の判定の結果に応じて、腐食センサ１１０を使用する際に、計測時のみスイッチングをＯＮとする指令を行う制御装置１２とを有するものである。図１中、符号１１１は基板、１１３は導電部を図示する。
【００２２】
腐食センサ１１０は、その使用開始初期は、炭素鋼板の表面には、酸化鉄等の不動態被膜が存在している部分があり、これにより、腐食センサ１１０の基板に腐食が十分に起こらない部分が存在する。しかし、表面が赤錆（水酸化鉄（III）等）で覆われるにつれて、不動態被膜は破壊される。本発明は、腐食の進行の度合いを表面劣化度合い分析部１１による色（銀色から褐色（茶色）に変化）で判定するので、それ以降の腐食の測定の際には、計測の時にのみスイッチ１５をＯＮとすることで、電流を余分に流すことがなくなり、腐食センサの長寿命化を図ることができる。
【００２３】
すなわち、炭素鋼板の表面の一部に存在する不動態被膜の存在のために腐食が十分に起こらない部分が存在するが、褐色の赤錆が形成されるにつれて、不動態被膜が破壊され、腐食が時間の経過と共に、進行するので、回路をつないだままであると、計測している以外にも、基板の腐食を促進させることとなる。
【００２４】
よって、電池回路にスイッチング機能をもたせて、腐食電流を計測したいときのみ、スイッチングをＯＮとすることで、腐食センサ１１０の劣化が抑制されることとなる。この結果、腐食センサ１１０の寿命を増加させることができる。
【００２５】
前記表面劣化度合い分析部１１は、例えば基準の発光を腐食センサ１１０の表面に照射し、その反射光をスペクトラム解析するものであり、例えば「カラーアナライザ」、「色差計」等の市販の機器を用いることができる。
また、カラーアナライザ以外としては、例えば分光手段（波長を分割できる機能）を有する光検出器等を用いるようにしてもよい。
【００２６】
ここで、腐食センサの劣化度合いの判定に際しては、例えば検査領域を複数に分割し、分割した領域毎に劣化度合いを判定することもできる。
そして、所定の褐色となった場合には、その情報１３を制御装置１２に送る。
図２は、スイッチングの様子を示す作用図である。図２に示すように、制御装置１２でスイッチングを開始する指令１４がスイッチ１５に送られ、腐食電流の計測毎にスイッチングＯＮの指令をスイッチ１５に送るようにしている。
【００２７】
具体的には、腐食センサ１１０の領域を８分割又は１６分割し、その分割された領域毎のＲＧＢ値を計測し、所定の褐色（茶色）であるか否かを判断する。
そして、所定の褐色であると判断される割合が、５０％を超えた場合には、腐食センサ１１０のスイッチング機能をＯＮとするようにしている。
【００２８】
この計測は、表面劣化度合い分析部１１が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーセンサを有するカラー分析計の場合、ＲＢＧの計測結果により、茶色（ＪＩＳ慣用色名）のカラー値（Ｒ（１１５）：Ｇ（７８）：Ｂ（４８））近傍になったときに、スイッチング機能をＯＮとするようにしている。
【００２９】
図３は、腐食センサを用いた計測時間と、積算電気量（クーロン）との関係図である。図３に示すように、本実施例によれば、腐食の進行の度合いを表面劣化度合い分析部１１による色（銀色から褐色（茶色）に変化）で判定するので、それ以降の腐食の測定の際には、計測の時にのみスイッチングをＯＮとすることで、従来のような比較例のように、常にＯＮの状態し、電流を余分に流すことがなくなり、腐食が勝手に進行することを阻止することができ、この結果、腐食センサの長寿命化を図ることができる。
【００３０】
これにより、例えば、タンカーなどのように、一度航海に出ると、母港に戻るまでは、腐食センサの交換ができない場合には、超寿命化を図ることで、センサの交換を行うことなく、長期間の腐食環境のモニタリングが可能となる。
【実施例２】
【００３１】
本発明による実施例に係る腐食検知装置を備えた屋外構造物について、図面を参照して説明する。図４は、実施例２に係る屋外構造物に備えられる腐食検知装置の概略図である。図４に示すように、本実施例に係る腐食検知装置１０Ｂは、腐食環境を監視する腐食センサ１１０と、腐食センサ１１０の劣化度合いを積算電気量で判定し、判定の結果に応じて、腐食センサを使用する際に、計測時のみスイッチングをＯＮとする指令を行う制御装置１２とを有するものである。
【００３２】
実施例１では、計測の開始は、腐食の進行がある程度進むまで、待機してから、色で判断してスイッチングを開始しているが、実施例２では、計測の開始からスイッチングを開始できるようにしている。
【００３３】
そのために、図４に示すように、腐食センサ１１０を容器２０に入れ、そこに水２１を導入して、腐食センサ１１０を積極的に腐食させている。ただし、腐食の程度は、電流計１１５で計測し、その積算電気量が０．５〜２Ｃ（クーロン）となるまでを閾値として設定している。
【００３４】
そして、積算電気量が０．５〜２Ｃ（クーロン）になった時点において、水２１を排出して、窒素（Ｎ2）でパージして、それ以上腐をなるべく促進食させないようにしている。
図４中、符号２２は電流計１１５から制御装置１２への情報の信号である。
図５に容器２０に腐食センサ１１０を入れて、腐食させている様子を示す。ここで、図５中符号２０ａは蓋部、２０ｂは容器本体、２０ｃはヒンジ部である。
【００３５】
腐食センサ１１０は、使用開始初期においては、基板である炭素鋼板の表面が硬い不動態被膜で覆われている部分があるので、腐食環境がマイルドな場合には、腐食電流が小さく、測定値の精度が悪化する場合がある。そこで、使用開始から直ちに、新の腐食電流を計測できるように、予め初期腐食させるようにしている。
ただし、腐食をしすぎると腐食が進行するので、初期腐食の目安である２Ｃ（クーロン）程度を閾値としている。
【００３６】
以上は、本発明の屋外構造物として、例えばタンカーを例示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、海岸等の塩害対策が必要な例えば風力発電装置、橋梁設備や太陽電池設備、発電プラント設備、鉄筋建造物、鉄道設備等にも適用することができる。さらに、車両、船舶等の移動体の塩害対策に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明に係る腐食検知装置を備えた屋外構造物は、腐食環境に応じてセンサの長寿命化を図ることができる、例えば風力発電装置の構成部材の劣化の判断に用いて適している。
【符号の説明】
【００３８】
１０Ａ、１０Ｂ  腐食検知装置
１１０  腐食センサ
１１  表面劣化度合い判定部
２０  容器
【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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