(57)【要約】【課題】ガルバニック電流を検出する腐食センサによる腐食検出方法において、腐食センサの故障を識別可能とし、金属製部材の腐食状態を正確に検出可能とする。【解決手段】第１導電材料から形成された基板電極上に絶縁膜を介して第１導電材料と異なる第２導電材料によって形成されたパターン電極が設けられた腐食センサによって、金属製部材の腐食状態を検出する腐食検出方法であって、金属製部材の腐食状態を検出するための検出位置に配置する前に、基板電極を腐食させる基板電極腐食工程と、基板電極腐食工程によって基板電極が腐食された腐食センサを検出位置に配置する配置工程とを有する。【選択図】図４
2019211299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電材料から形成された基板電極上に絶縁膜を介して前記第１導電材料と異なる第２導電材料によって形成されたパターン電極が設けられた腐食センサによって、金属製部材の腐食状態を検出する腐食検出方法であって、
前記金属製部材の腐食状態を検出するための検出位置に配置する前に、前記基板電極を腐食させる基板電極腐食工程と、
前記基板電極腐食工程によって前記基板電極が腐食された前記腐食センサを前記検出位置に配置する配置工程と
を有することを特徴とする腐食検出方法。
【請求項２】
前記配置工程にて、前記基板電極が腐食していない若しくは前記腐食センサよりも前記基板電極の腐食の進行程度が小さな比較用腐食センサを前記腐食センサに加えて配置することを特徴とする請求項１記載の腐食検出方法。
【請求項３】
前記配置工程で配置された前記腐食センサによる検出データを記録部に記録する記録工程を有することを特徴とする請求項１または２記載の腐食検出方法。
【請求項４】
前記配置工程で配置された前記腐食センサによる検出データを外部に向けて送信する送信工程を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の腐食検出方法。
【請求項５】
前記金属製部材に対して防錆剤を併設することを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の腐食検出方法。
【請求項６】
第１導電材料から形成された基板電極上に絶縁膜を介して前記第１導電材料と異なる第２導電材料によって形成されたパターン電極が設けられた腐食センサであって、
予め前記基板電極が腐食状態にあることを特徴とする腐食センサ。
【請求項７】
請求項６記載の腐食センサと、前記腐食センサから出力に基づいて金属製部材の腐食を検出する演算処理部とを備えることを特徴とする腐食検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食検出方法、腐食センサ及び腐食検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、大型鋼構造物は、モジュール化された金属製部材を工場等で制作し、金属製部材を現地に輸送しさらに現地で一定の期間保管した後に溶接等によって組み立てることによって建設されている。このような金属製部材の輸送中等の腐食状況を監視するために、例えば金属製部材に隣接して腐食センサが設置されている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３４１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に示されているような腐食センサでは、腐食センサ自体が腐食することによって発生するガルバニック電流を検出することにより、金属製部材の腐食状況を検出している。このため、新たな腐食センサを設置する場合には、例えば特許文献１に示されているように腐食センサの表面に形成された酸化被膜を除去等することによって、腐食が発生していない腐食センサを用いる。
【０００５】
しかしながら、ガルバニック電流が流れていない場合には、腐食が発生していないのか、腐食センサが故障しているのかを識別することができない。このため、万が一故障した腐食センサが設置されている場合には、金属製部材に腐食が発生しているにも関わらず、ガルバニック電流が検出されず、腐食センサの故障に気が付くことなく金属製部材の腐食状態を正確に検出することができなくなる。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ガルバニック電流を検出する腐食センサによる腐食検出方法、腐食センサ及び腐食検出システムにおいて、腐食センサの故障を識別可能とし、金属製部材の腐食状態を正確に検出可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００８】
第１の発明は、第１導電材料から形成された基板電極上に絶縁膜を介して上記第１導電材料と異なる第２導電材料によって形成されたパターン電極が設けられた腐食センサによって、金属製部材の腐食状態を検出する腐食検出方法であって、上記金属製部材の腐食状態を検出するための検出位置に配置する前に、上記基板電極を腐食させる基板電極腐食工程と、上記基板電極腐食工程によって上記基板電極が腐食された上記腐食センサを上記検出位置に配置する配置工程とを有するという構成を採用する。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記配置工程にて、上記基板電極が腐食していない若しくは上記腐食センサよりも上記基板電極の腐食の進行程度が小さな比較用腐食センサを上記腐食センサに加えて配置するという構成を採用する。
【００１０】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記配置工程で配置された上記腐食センサによる検出データを記録部に記録する記録工程を有するという構成を採用する。
【００１１】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記配置工程で配置された上記腐食センサによる検出データを外部に向けて送信する送信工程を有するという構成を採用する。
【００１２】
第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記金属製部材に対して防錆剤を併設するという構成を採用する。
【００１３】
第６の発明は、第１導電材料から形成された基板電極上に絶縁膜を介して上記第１導電材料と異なる第２導電材料によって形成されたパターン電極が設けられた腐食センサであって、予め上記基板電極が腐食状態にあるという構成を採用する。
【００１４】
第７の発明は、腐食検出システムであって、上記第６の発明である腐食センサと、上記腐食センサから出力に基づいて金属製部材の腐食を検出する演算処理部とを備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、腐食センサを設置するよりも前に意図的に腐食させる工程を有し、腐食した腐食センサを用いて金属製部材の腐食状態を検出している。腐食した腐食センサにはガルバニック電流が流れることから、本発明によれば、設置初期状態から腐食センサにガルバニック電流が流れている。したがって、ガルバニック電流が流れていない場合には腐食センサが故障していることを知ることができる。さらに、ガルバニック電流は、腐食の進行程度に応じて変化する。このため、ガルバニック電流の変化に基づいて、金属製部材の腐食状態を推定することができる。したがって、本発明によれば、ガルバニック電流を検出する腐食センサによる腐食検出方法、腐食センサ及び腐食検出システムにおいて、腐食センサの故障を識別可能とし、金属製部材の腐食状態を正確に検出ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における腐食検出方法で用いる腐食検出システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における腐食検出方法で用いる腐食検出システムが備える発錆済腐食センサの概略構成図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における腐食検出方法で用いる腐食検出システムが備える比較用腐食センサの概略構成図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における腐食検出方法での工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る腐食検出方法の一実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の腐食検出方法で用いる腐食検出システム１の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の腐食検出システム１は、図１に示す金属製部材Ｘの腐食状態を検出するための装置である。金属製部材Ｘは、例えば鉄鋼によって形成されており、金属製部材Ｘに対して還元作用を及ぼす防錆剤Ｚと共に保管容器Ｙの内部に収容されている。なお、図１は、腐食検出システム１の設置直後の様子を示したものである。
【００１９】
図１に示すように、腐食検出システム１は、発錆済腐食センサ２（腐食センサ）と、比較用腐食センサ３（第２腐食センサ）と、制御演算部４（演算処理部）と、記録部５と、通信部６とを備えている。発錆済腐食センサ２は、金属製部材Ｘと共に保管容器Ｙの内部に収容された腐食センサである。図２は、発錆済腐食センサ２の概略構成図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
図２に示すように、発錆済腐食センサ２は、基板電極２ａと、絶縁膜２ｂと、パターン電極２ｃと、酸化層２ｄと、第１配線２ｅと、第２配線２ｆとを備えている。基板電極２ａは、検出対象である部材を形成する金属材料あるいはこの金属材料を含む材料によって形成されており、板状に形状設定されている。このような基板電極２ａは、例えば金属製部材Ｘと同様に鉄鋼（第１導電材料）により形成されている。
【００２１】
絶縁膜２ｂは、基板電極２ａ上に形成された絶縁性の薄膜である。この絶縁膜２ｂには、図２（ａ）に示すように、中央部に複数のスリット２ｂ１が平行に形成されている。各々のスリット２ｂ１は、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜２ｂを貫通して設けられている。これらのスリット２ｂ１によって、基板電極２ａの表面の一部が露出された状態とされている。
【００２２】
パターン電極２ｃは、絶縁膜２ｂ上にパターニングされて形成されると共に、基板電極２ａの形成材料と異なる導電材料（第２導電材料）によって形成されている。例えば、パターン電極２ｃを形成材料としては、金、銀、銅、アルミニウムあるいはこれらの合金を用いることができる。また、パターン電極２ｃの形成材料としては、炭素を用いることも可能である。パターン電極２ｃは、絶縁膜２ｂのスリット２ｂ１が形成された領域に設けられており、スリット２ｂ１を避けて絶縁膜２ｂ上のみに形成されている。つまり、パターン電極２ｃは、絶縁膜２ｂのスリット２ｂ１に合わされた位置に、複数のスリット２ｃ１が平行に形成されている。このようなパターン電極２ｃは、絶縁膜２ｂを介して、基板電極２ａ上に設けられており、基板電極２ａと絶縁されている。
【００２３】
酸化層２ｄは、絶縁膜２ｂのスリット２ｂ１とパターン電極２ｃのスリット２ｃ１とによって露出された基板電極２ａの表面に形成されている。この酸化層２ｄは、基板電極２ａの形成材料が酸化（腐食）することによって形成された層であり、本実施形態においては、腐食検出システム１を設置する際に既に発錆済腐食センサ２に形成されている。このような酸化層２ｄが形成されることによって、基板電極２ａとパターン電極２ｃとの間にガルバニック電流が流れることが可能となる。また、ガルバニック電流の値は、酸化層２ｄが成長することによって増加する。
【００２４】
第１配線２ｅは、基板電極２ａと接続されており、基板電極２ａと発錆済腐食センサ２の外部の制御演算部４とを導通する配線である。第２配線２ｆは、パターン電極２ｃと制御演算部４とを導通する配線である。
【００２５】
図３は、比較用腐食センサ３の概略構成図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２６】
図３に示すように、比較用腐食センサ３は、基板電極３ａと、絶縁膜３ｂと、パターン電極３ｃと、第１配線３ｄと、第２配線３ｅとを備えている。基板電極３ａは、検出対象である部材を形成する金属材料あるいはこの金属材料を含む材料によって形成されており、板状に形状設定されている。このような基板電極３ａは、例えば鉄鋼（第１導電材料）により形成されている。
【００２７】
絶縁膜３ｂは、基板電極３ａ上に形成された絶縁性の薄膜である。この絶縁膜３ｂには、図３（ａ）に示すように、中央部に複数のスリット３ｂ１が平行に形成されている。各々のスリット３ｂ１は、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜３ｂを貫通して設けられている。これらのスリット３ｂ１によって、基板電極３ａの表面の一部が露出された状態とされている。
【００２８】
パターン電極３ｃは、絶縁膜３ｂ上にパターニングされて形成されると共に、基板電極３ａの形成材料と異なる導電材料（第２導電材料）によって形成されている。例えば、パターン電極３ｃを形成材料としては、金、銀、銅、アルミニウムあるいはこれらの合金を用いることができる。また、パターン電極３ｃの形成材料としては、炭素を用いることも可能である。パターン電極３ｃは、絶縁膜３ｂのスリット３ｂ１が形成された領域に設けられており、絶縁膜３ｂ上のみに形成されている。つまり、パターン電極３ｃは、絶縁膜３ｂのスリット３ｂ１に合わされた位置に、複数のスリット３ｃ１が平行に形成されている。このようなパターン電極３ｃは、絶縁膜３ｂを介して、基板電極３ａ上に設けられており、基板電極３ａと絶縁されている。
【００２９】
第１配線３ｄは、基板電極３ａと接続されており、基板電極３ａと比較用腐食センサ３の外部の制御演算部４とを導通する配線である。第２配線３ｅは、パターン電極３ｃと制御演算部４とを導通する配線である。
【００３０】
制御演算部４は、発錆済腐食センサ２から入力される信号に基づいて、基板電極２ａとパターン電極２ｃとの間に流れるガルバニック電流の値や、基板電極２ａとのパターン電極２ｃとの差圧を発錆済腐食センサ２の検出データとして求める。また、制御演算部４は、比較用腐食センサ３から入力される信号に基づいて、基板電極３ａとパターン電極３ｃとの間に流れるガルバニック電流の値や、基板電極３ａとのパターン電極３ｃとの差圧を比較用腐食センサ３の検出データとして求める。このような制御演算部４は、発錆済腐食センサ２から出力に基づいて金属製部材Ｘの腐食を検出する。記録部５は、制御演算部４で求められた検出データ等を制御演算部４の制御の下に記憶する。通信部６は、制御演算部４で求められた検出データ等を制御演算部４の制御の下に外部に送信する。
【００３１】
図４は、腐食検出システム１の設置から設置後の動作（腐食検出方法）を含めた工程を示すフローチャートである。腐食検出システム１を設置する場合には、腐食センサの設置前に、まず図１に示すように、腐食センサ発錆工程（ステップＳ１）を行う。腐食センサ発錆工程Ｓ１では、新しく酸化層２ｄが形成されていない腐食センサを腐食させて発錆させることにより、発錆済腐食センサ２とする。つまり、本実施形態では、金属製部材Ｘの腐食状態を検出するための検出位置に配置する前に、腐食センサの基板電極を腐食させることによって、酸化層２ｄを有する発錆済腐食センサ２を作製する。
【００３２】
続いて、発錆済腐食センサ２を保管容器Ｙ内（検出位置）に配置する配置工程（ステップＳ２）を行う。さらに、酸化層が形成されていない（基板電極が腐食していない）腐食センサを比較用腐食センサ３として保管容器Ｙ内（検出位置）に配置する。これらの腐食センサ発錆工程Ｓ１と配置工程Ｓ２とを行うことによって、腐食検出システム１の設置が完了する。
【００３３】
その後、制御演算部４の制御の下、発錆済腐食センサ２及び比較用腐食センサ３の検出データを記録部５で記録する記録工程（ステップＳ３）と、発錆済腐食センサ２及び比較用腐食センサ３の検出データを通信部６で送信する送信工程（ステップＳ４）とを繰り返す。なお、これらの記録工程Ｓ３及び送信工程Ｓ４は、両方ともが必ずしも必要とされるものではなく、いずれかのみを行う構成とすることも可能である。また、例えば、発錆済腐食センサ２及び比較用腐食センサ３の検出データをディスプレイ等に出力する場合には、記録工程Ｓ３及び送信工程Ｓ４の両方を行わなくても良い。
【００３４】
このように設置されかつ動作する腐食検出システム１においては、設置初期状態から発錆済腐食センサ２にてガルバニック電流が流れ、その結果が出力される。このガルバニック電流は、酸化層２ｄの厚さにより変化する。このため、発錆済腐食センサ２から出力されるガルバニック電流の値の変化によって、金属製部材Ｘが載置された環境（すなわち保管容器Ｙ内の環境）が、金属製部材Ｘが腐食する環境にあるのか金属製部材Ｘが還元される環境にあるのかを判断することができる。また、設置初期状態から発錆済腐食センサ２にてガルバニック電流が流れることとなるため、設置初期状態にて発錆済腐食センサ２からガルバニック電流に基づく信号が出力されていない場合には、発錆済腐食センサ２が故障していると判断することができる。
【００３５】
また、比較用腐食センサ３は、設置初期状態で酸化層を有していないことから、金属製部材Ｘの腐食が始まり、比較用腐食センサ３の基板電極３ａが酸化しなければガルバニック電流が流れない。このため、比較用腐食センサ３の出力に基づいて、金属製部材Ｘの腐食が始まったことを検出することができる。
【００３６】
以上のような本実施形態における腐食検出方法によれば、設置するよりも前に腐食センサを意図的に腐食させる工程を有し、腐食した腐食センサ（発錆済腐食センサ２）を用いて金属製部材Ｘの腐食状態を検出している。このため、ガルバニック電流が流れていない場合には発錆済腐食センサ２が故障していることを知ることができる。さらに、ガルバニック電流は、腐食の進行程度に応じて変化する。このため、ガルバニック電流の変化に基づいて、金属製部材Ｘの腐食状態を推定することができる。したがって、本実施形態の腐食検出方法によれば、発錆済腐食センサ２の故障を識別可能とし、金属製部材Ｘの腐食状態を正確に検出ことができる。
【００３７】
また、本実施形態における腐食検出方法においては、基板電極３ａが腐食していない比較用腐食センサ３を発錆済腐食センサ２に加えて配置している。このため、比較用腐食センサ３の出力結果を用いることによって、発錆済腐食センサ２のみを用いる場合よりも、より正確に金属製部材Ｘの腐食状態を検出ことができる。さらに、比較用腐食センサ３のガルバニック電流の検出開始タイミングに基づいて、金属製部材Ｘの腐食開始タイミングを正確に知ることができる。
【００３８】
また、本実施形態における腐食検出方法においては、発錆済腐食センサ２による検出データを記録部５に記録している。このため、例えば記録部５に記憶された結果に基づいて、輸送中のどのタイミングで金属製部材Ｘに腐食が発生したかを輸送後に確実に把握することが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態における腐食検出方法においては、発錆済腐食センサ２による検出データを外部に向けて送信している。このため、例えば金属製部材Ｘを輸送中であっても、金属製部材Ｘが腐食しているか否かをリアルタイムで把握することができる。
【００４０】
また、本実施形態における腐食検出方法においては、保管容器Ｙの内部にて、金属製部材Ｘに対して防錆剤Ｚを併設している。このため、金属製部材Ｘに腐食が発生すること、腐食が進行することを抑止することが可能となる。さらに、金属製部材Ｘに形成された酸化層を還元することも可能となる。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４２】
例えば、上記実施形態においては、発錆済腐食センサ２に加えて比較用腐食センサ３を設置する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、発錆済腐食センサ２及び比較用腐食センサ３のうち、発錆済腐食センサ２のみを設置する構成を採用することも可能である。
【００４３】
また、上記実施形態においては、比較用腐食センサ３として、腐食が発生していない新品の腐食センサを用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、初期状態にて発錆済腐食センサ２よりも腐食の進行程度が小さな腐食センサを比較用腐食センサ３として用いることも可能である。このような場合には、金属製部材Ｘの腐食の発生タイミングを正確に検出することは困難であるものの、発錆済腐食センサ２の検出結果と、比較用腐食センサ３の検出結果との両方を用いることによって、より正確に腐食状態の変化を検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１……腐食検出システム
２……発錆済腐食センサ（腐食センサ）
２ａ……基板電極
２ｂ……絶縁膜
２ｂ１……スリット
２ｃ……パターン電極
２ｃ１……スリット
２ｄ……酸化層
２ｅ……第１配線
２ｆ……第２配線
３……比較用腐食センサ
３ａ……基板電極
３ｂ……絶縁膜
３ｂ１……スリット
３ｃ……パターン電極
３ｃ１……スリット
３ｄ……第１配線
３ｅ……第２配線
４……制御演算部（演算処理部）
５……記録部
６……通信部
Ｘ……金属製部材
Ｙ……保管容器
Ｚ……防錆剤
【図１】
2019211299.tif 000003
【図２】
2019211299.tif 000004
【図３】
2019211299.tif 000005
【図４】
2019211299.tif 000006