(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物を構成する構成部材の判定対象部位に赤外線を照射して赤外線の吸光度合いを検出する赤外検出手段と、
前記赤外検出手段で検出された吸光度合いに基づき、前記判定対象部位における付着物の状況を判断する付着物判断手段とを備え、
前記構造物は鉄塔であり、
前記判定対象部位は、前記鉄塔を構成する中空鋼管の内面であり、
前記赤外検出手段は、前記中空鋼管に取り付けられ、
前記付着物判断手段は、前記赤外検出手段で検出された吸光度合いに基づき、前記判定対象部位における付着水の状況を判断し、
前記判定対象部位における付着水の状況は、付着水の膜厚を含み、
前記付着物判断手段からの付着水の状況が入力され、膜厚を含む付着水の状況に基づいて前記中空鋼管の内面の前記判定対象部位の腐食を評価する腐食評価手段を備えた
ことを特徴とする構造物の付着物検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の構造物の付着物検出装置において、
前記赤外検出手段は、
前記中空鋼管に固定され、中空部位を挟んで先端部が前記内面を臨むプローブと、
前記プローブから赤外線を前記内面に照射する照射手段と、
前記内面から反射する赤外線が入射され、赤外線の透過率に基づいて吸光度合いを検出する入射手段と、
前記照射手段及び前記プローブが連結され前記赤外線の光路となる照射光ファイバーと、
前記プローブ及び前記入射手段が連結され前記赤外線の光路となる入射光ファイバーとを有している
ことを特徴とする構造物の付着物検出装置。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載の構造物の付着物検出装置において、
前記腐食評価手段では、
前記鉄塔が建設されている地域の気象情報が、前記中空鋼管の内面の前記判定対象部位の腐食の判定に加味される
ことを特徴とする構造物の付着物検出装置。
【請求項４】
広域にわたる地域の多数の鉄塔に配設される構造物の付着物検出装置と、
前記付着物検出装置の検出情報を集中して管理し、付着物として、膜厚を含む付着水の状況に基づいて、それぞれの前記鉄塔の中空鋼管の内面の判定対象部位の腐食を個別に評価する腐食評価手段と、
前記腐食評価手段で評価された腐食の状況により前記鉄塔の経年劣化を把握して前記鉄塔の改修の要否を判断する鉄塔管理手段とを備え、
前記構造物の付着物検出装置は、
構造物を構成する構成部材の判定対象部位に赤外線を照射して赤外線の吸光度合いを検出する赤外検出手段と、
前記赤外検出手段で検出された吸光度合いに基づき、前記判定対象部位における付着物の状況を判断する付着物判断手段とを有している
ことを特徴とする鉄塔の腐食管理システム。
【請求項５】
請求項４に記載の鉄塔の腐食管理システムにおいて、
前記腐食評価手段には、前記鉄塔が建設されている地域の地理情報、気象情報が記憶され、前記地理情報、気象情報が加味されて、前記中空鋼管の内面の前記判定対象部位の腐食が判定される
ことを特徴とする鉄塔の腐食管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の付着物を検出する付着物検出装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、鉄塔を構成する中空鋼管の内部の水の付着を検出して腐食を把握する鉄塔の腐食管理システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
国土の広域にわたり多数の鉄塔が建設され、多くの鉄塔の経年が長くなっているのが現状である。鉄塔は、例えば、中空鋼管を構成部材として建設され、風雨に晒されることで腐食が進行する。鉄塔の劣化状態（腐食状態）は、作業員が該当する鉄塔の場所に移動し、目視や打撃により腐食状態を確認しているのが現状である。
【０００４】
鉄塔の腐食状態（腐食速度）は自然環境によっても異なるため、鉄塔の維持管理は非効率な作業となっている。また、鉄塔は、人里離れた山間部や発電所近傍の海岸にも多く建設されているため、作業員が近づくことが困難な場所も少なからず存在し、作業員の労力の負担が激しい作業であるのが実情であった。
【０００５】
このため、従来から、飛行機械やロボットにより撮像手段を鉄塔まで運搬し、撮像手段の画像により鋼材の腐食の状態を判定する技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１で提案された技術を適用することで、作業を大幅に省力化して高い能率で鉄塔の腐食を管理することができる。
【０００６】
しかし、特許文献１に示された技術では、画像処理により腐食状態を把握しているため、劣化（腐食）に影響を及ぼす付着物を考慮して劣化状態（腐食状態）を把握することができない。このため、劣化（腐食）の状態を定量的に評価することができず、効率の向上には限界があるのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１６３７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、構造物の劣化の状況を定量的に評価するための付着物の検出を行う構造物の付着物検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、鉄塔の腐食の状況を定量的に評価する指標となる付着水の状況を検出することで、鉄塔の劣化（腐食）の管理を行うことができる鉄塔の腐食管理システム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】
【００１０】
本発明は、部材（例えば、鋼管）の表面に水の膜が付着した場合（付着物が付着した場合）、水膜（付着物の状況）がある厚さ（例えば、１μｍ）になるまで、部材の腐食速度が急激に増加する知見を基礎としてなされたものである。具体的には、水に対応する赤外線の波長の透過率（吸光度合い）を検出し、部材に付着した水の吸光度合いが大きくなった際に、付着水の膜厚が増加したことを判断し、部材の腐食速度を定量的に評価するようにしている。
【００１１】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の構造物の付着物検出装置は、構造物を構成する構成部材の判定対象部位に赤外線を照射して赤外線の吸光度合いを検出する赤外検出手段と、前記赤外検出手段で検出された吸光度合いに基づき、前記判定対象部位における付着物の状況を判断する付着物判断手段とを備え、前記構造物は鉄塔であり、前記判定対象部位は、前記鉄塔を構成する中空鋼管の内面であり、前記赤外検出手段は、前記中空鋼管に取り付けられ、前記付着物判断手段は、前記赤外検出手段で検出された吸光度合いに基づき、前記判定対象部位における付着水の状況を判断し、前記判定対象部位における付着水の状況は、付着水の膜厚を含み、前記付着物判断手段からの付着水の状況が入力され、膜厚を含む付着水の状況に基づいて前記中空鋼管の内面の前記判定対象部位の腐食を評価する腐食評価手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１に係る本発明では、赤外検出手段で検出された赤外線の吸光度合いに基づいて、付着物の状況を判断することができ、付着物の状況に応じて構造物の劣化を評価することができる。このため、構造物の劣化の状況を定量的に評価することが可能になる。
そして、赤外検出手段で検出された吸光度合いに基づき、鉄塔を構成する中空鋼管の内面に付着した付着水の状況を検出することができる。
また、赤外線の吸光度合いにより、中空鋼管の内面に付着した水の膜厚を検出することができる。
更に、付着水の膜厚に基づいて、中空鋼管の内面の判定対象部位の腐食が、検出腐食評価手段で評価される。
【００１３】
構造物としては、鉄塔、橋梁、トンネル、高層ビル、高層タワー等、人が近づくことが困難な種々の構造物を適用することができる。また、検出する赤外線の波長の設定により、水や塩分等、種々の付着物の状況を判断することができる。
【００１６】
また、請求項２に係る本発明の構造物の付着物検出装置は、請求項１に記載の構造物の付着物検出装置において、前記赤外検出手段は、前記中空鋼管に固定され、中空部位を挟んで先端部が前記内面を臨むプローブと、前記プローブから赤外線を前記内面に照射する照射手段と、前記内面から反射する赤外線が入射され、赤外線の透過率に基づいて吸光度合いを検出する入射手段と、前記照射手段及び前記プローブが連結され前記赤外線の光路となる照射光ファイバーと、前記プローブ及び前記入射手段が連結され前記赤外線の光路となる入射光ファイバーとを有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る本発明では、照射光ファイバーを介して照射手段からプローブに赤外線を送り、中空鋼管の内面に赤外線を照射する。内面から反射する赤外線（付着物を透過した赤外線）がプローブから入射光ファイバーを介して入射手段に入射され、付着物に対する赤外線の透過率、即ち、付着物に対する赤外線の吸光度合いが入射手段で検出される。
【００２２】
また、請求項３に係る本発明の構造物の付着物検出装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の構造物の付着物検出装置において、前記腐食評価手段では、前記鉄塔が建設されている地域の気象情報が、前記中空鋼管の内面の前記判定対象部位の腐食の判定に加味されることを特徴とする。
【００２３】
請求項３に係る本発明では、中空鋼管の内面の判定対象部位の腐食の判定に対し、気象情報が加味されるので、降雨情報、風量（積算）、結露等の情報に応じて、水の付着の検出情報を補正（確認）することができる。また、降雨情報、風量（積算）、結露等情報に応じて、赤外検出手段による吸光度合いの検出の頻度を設定することができる。
【００２４】
上記目的を達成するための請求項４に係る本発明の鉄塔の腐食管理システムは、広域にわたる地域の多数の鉄塔に配設される構造物の付着物検出装置と、前記付着物検出装置の検出情報を集中して管理し、付着物として、膜厚を含む付着水の状況に基づいて、それぞれの前記鉄塔の中空鋼管の内面の判定対象部位の腐食を個別に評価する腐食評価手段と、前記腐食評価手段で評価された腐食の状況により前記鉄塔の経年劣化を把握して前記鉄塔の改修の要否を判断する鉄塔管理手段とを備え、前記構造物の付着物検出装置は、構造物を構成する構成部材の判定対象部位に赤外線を照射して赤外線の吸光度合いを検出する赤外検出手段と、前記赤外検出手段で検出された吸光度合いに基づき、前記判定対象部位における付着物の状況を判断する付着物判断手段とを有していることを特徴とする。
【００２５】
請求項４に係る本発明では、中空鋼管の内面の付着水の状況（膜厚）が赤外検出手段で検出され、付着水の膜厚に基づいてそれぞれの鉄塔の中空鋼管の内面の判定対象部位の腐食（腐食速度：進行度合い）が腐食評価手段で個別に評価され、鉄塔管理手段で、鉄塔の経年劣化が把握されて改修の要否が判断される。
【００２６】
この結果、鉄塔の腐食の状況を定量的に評価するための水の検出（付着水の膜厚の検出）を行うことで、鉄塔の劣化（腐食）の管理を行うことが可能になる。
【００２７】
また、請求項５に係る本発明の鉄塔の腐食管理システムは、請求項４に記載の鉄塔の腐食管理システムにおいて、前記腐食評価手段には、前記鉄塔が建設されている地域の地理情報、気象情報が記憶され、前記地理情報、気象情報が加味されて、前記中空鋼管の内面の前記判定対象部位の腐食が判定されることを特徴とする。
【００２８】
請求項５に係る本発明では、中空鋼管の内面の判定対象部位の腐食の判定に対し、気象情報が加味されるので、降雨情報、風量（積算）、結露等の情報に応じて、水の付着の検出情報を補正（確認）して、判定対象部位の腐食（腐食速度：進行度合い）を個別に評価し、鉄塔の経年劣化を把握して改修の要否を判断することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の構造物の付着物検出装置は、構造物の劣化の状況を定量的に評価するための付着物の検出を行うことが可能になる。
【００３０】
また、本発明の鉄塔の腐食管理システムは、鉄塔の腐食の状況を定量的に評価する指標となる付着水の状況を検出することで、鉄塔の劣化（腐食）の管理を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施例に係る構造物の付着物検出装置を備えた鉄塔の腐食管理システムの全体説明図である。
【図２】本発明の一実施例に係る構造物の付着物検出装置を説明する中空鋼管の要部外観図である。
【図３】図２中のIII-III線矢視図である。
【図４】赤外検出手段の検出状況を説明する概念図である。
【図５】管理局の制御ブロック図である。
【図６】付着水の膜厚と吸光度合いとの関係を表すグラフである。
【図７】鋼管の腐食速度と付着水の膜厚との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に基づいて鉄塔の腐食管理システムを説明する。
図１には本発明の一実施例に係る構造物の付着物検出装置を備えた鉄塔の腐食管理システムの全体説明図である。
【００３３】
図に示すように、海側から山側まで広域にわたる地域に建設された多数の鉄塔１（構造物）には、付着物検出装置としての検出手段２（赤外検出手段）が設けられている（配設されている）。検出手段２は、鉄塔１を構成する中空鋼管の内面の判定対象部位に赤外線を照射して赤外線の吸光度合いを検出する装置となっている。
【００３４】
検出手段２で検出された吸光度合いの情報は地域管理局３に送られ、地域管理局３では、判定対象部位における付着水（付着物）の膜厚や付着継続時間等（状況）が判断される（付着物検出装置の付着物判断手段）。
【００３５】
付着物検出装置は、赤外検出手段で検出された赤外線の吸光度合いに基づいて、付着物の状況を判断することができ、付着物の状況に応じて構造物である鉄塔の劣化を評価することができる。このため、鉄塔１の劣化の状況を定量的に評価することが可能になる。
【００３６】
尚、構造物としては、橋梁、トンネル、高層ビル、高層タワー等、人が近づくことが困難な種々の構造物を適用することができる。また、検出する赤外線の波長の設定により、水の他に、塩分等、種々の付着物の状況を判断することができる。
【００３７】
地域管理局３では、膜厚を含む付着水の状況に基づいて中空鋼管の内面の判定対象部位の腐食が評価される（腐食評価手段）。そして、地域管理局３には地域の気象情報が入力され、判定対象部位の腐食の判定に加味されて腐食状況の定量的な情報が補正・確認される。
【００３８】
腐食の状況は集中管理局４に送られ、集中管理局４では、腐食状況の定量的な情報に基づいて、鉄塔１（中空鋼管）の経年劣化が把握されて鉄塔１の改修の要否が判断される。
【００３９】
このため、広域に渡る地域の多数の鉄塔１の腐食の状況を、付着水の膜厚の検出により定量的に評価し、作業員が広域に亘って移動することなく、鉄塔１の劣化を集中して管理することが可能になる。この結果、作業を大幅に省力化して、効率よく、正確に、多数の鉄塔１の劣化（腐食）を管理して、鉄塔１の個別の状況に基づいて的確な修繕を実施することが可能になる。
【００４０】
尚、地域管理局３と集中管理局４を別に構成したが、腐食の評価と改修の要否の判断とを一つの基地局で実施することも可能である。
【００４１】
図２から図４に基づいて本発明の一実施例に係る構造物の付着物検出装置を具体的に説明する。
【００４２】
図２には本発明の一実施例に係る構造物の付着物検出装置の検出手段が備えられた中空鋼管の要部の外観状況、図３には図２中のIII-III線矢視の状況、図４には赤外検出手段の検出状況を概念的に表した状態を示してある。
【００４３】
図２、図３に示すように、鉄塔１（図１参照）を構成する、例えば、炭素鋼で構成される構成部材としての中空鋼管１１の筒面には開口１２が形成され、開口１２の周囲にはフランジ１３が取り付けられている。フランジ１３にはプローブ１４の支持フランジ１５が固定され、プローブ１４が開口１２に配されている。プローブ１４の先端部は、中空鋼管１１の中空部位を挟んで対向する内面１１ａを臨んでいる。
【００４４】
図２に示すように、中空鋼管１１の端部には、他部材との接続に使用される管端プレート１８が取り付けられ、また、中空鋼管１１の端部の開口には鳥などの侵入を防ぐための遮蔽板１９が配されている。図２から図４に示すように、プローブ１４には光ファイバーが内包されたシース線２０の一端が接続され、シース線２０の他端は赤外機器が収容された防水ケース１６に接続されている。
【００４５】
防水ケース１６には、シース線２０に被覆され、赤外線の光路となる照射光ファイバー２１を介して内面１１ａに赤外線を照射する照射手段２２（赤外線発生手段）が備えられている。
【００４６】
また、防水ケース１６には、シース線２０に被覆され、赤外線の光路となる入射光ファイバー２３を介して内面１１ａ（内面１１ａに付着した付着水２５）から反射する赤外線が入射され、付着水２５に対する赤外線の透過率に基づいて吸光度合いを検出する入射手段２４が備えられている。
【００４７】
照射手段２２からは、赤外線が照射光ファイバー２１を介して内面１１ａに照射される。内面１１ａに付着した付着水２５を透過して反射した赤外線は、入射光ファイバー２３を介して入射手段２４に入力される。入射手段２４では、赤外線の水に対応する波長の透過率に基づいて付着水の吸光度合いが検出される。
【００４８】
尚、付着物として水以外の付着物質を検出する場合、赤外線の付着物質に対応する波長の透過率（吸光度合い）に基づいて付着物質の吸光度合いを検出することになる。透過率を判断する波長を適宜設定することにより、種々の付着物の透過率（吸光度合い）を検出することができる。
【００４９】
入射手段２４で検出された付着水２５の吸光度合いの情報は、地域管理局３に送られ、付着水２５の膜厚等が判断される。そして、膜厚を含む状況に基づいて中空鋼管１１の内面１１ａ（判定対象部位）の腐食が評価される。
【００５０】
尚、中空鋼管１１の軸方向の複数箇所に（等間隔に）開口１２を設け、複数箇所の開口１２にそれぞれプローブ１４を配することも可能である。
【００５１】
図５から図７に基づいて腐食の評価について具体的に説明する。
【００５２】
図５には地域管理局、集中管理局の制御ブロック、図６には付着水の膜厚と吸光度合いとの関係を表すグラフ、図７には鋼管の腐食速度と付着水の膜厚との関係を表すグラフを示してある。
【００５３】
図５に示すように、地域管理局３には付着物判断手段３１が備えられ、付着物判断手段３１には付着水２５（図４参照）の吸光度合いの情報が入射手段２４（図４参照）から送られる。付着物判断手段３１では、付着水２５（図４参照）の吸光度合いに基づいて、付着水２５（図４参照）の膜厚が判断される。
【００５４】
図６に示すように、吸光度合いが大きくなるに従って（水に対応する波長の赤外線の透過率が低くなるに従って）、水の膜厚が大きくなることが確認されている。付着物判断手段３１では、図６に示したグラフに基づいて、付着水２５（図４参照）の吸光度合いに基づいて、付着水２５（図４参照）の膜厚が判断される（付着物検出装置の付着物判断手段）。
【００５５】
付着物判断手段３１で判断された膜厚の情報は腐食評価手段３２に送られる。腐食評価手段３２では、付着水２５（図４参照）の膜厚の情報に基づいて、中空鋼管１１（図３参照）の内面１１ａ（図３参照）の腐食の状況を評価する。即ち、中空鋼管１１（図３参照）の内面１１ａ（図３参照）の腐食（腐食速度：進行度合い）が個別に評価される。
【００５６】
図７に示すように、中空鋼管１１（図３参照）の内面１１ａ（図３参照）に水が付着した場合、水膜（付着物の状況）の膜厚が所定の厚さＸμｍ（例えば、１μｍ）になるまで、中空鋼管１１（図３参照）の内面１１ａ（図３参照）の腐食速度が急激に速くなる（湿り腐食）ことが確認されている。水膜（付着物の状況）の膜厚が所定の厚さＸμｍを超えると、酸素の供給が阻害されて腐食速度は徐々に低下していく。
【００５７】
図７に示した知見に基づき、腐食評価手段３２では、付着水２５（図４参照）の膜厚の厚さ、付着継続時間等に基づいて、中空鋼管１１（図３参照）の内面１１ａ（図３参照）の腐食の状況が価される。
【００５８】
そして、腐食評価手段３２（地域管理局３）には地域の気象情報（含む地理情報）である、風量（積算風量）、降雨量、気温、湿度等が入力され（記憶され）、気象情報が中空鋼管１１（図３参照）の内面１１ａ（図３参照）の腐食の判定に加味され、腐食状況の定量的な情報が補正・確認される。
【００５９】
例えば、降雨状態の天候で積算風量が増加すると、中空鋼管１１（図３参照）の内面１１ａ（図３参照）に付着する付着水の膜厚が増加することが確認されている。雨、風量の情報により、赤外線の吸光度合いに基づいて判断された付着水２５（図４参照）の膜厚の値を確認することができる（補正することができる）。場合によっては、雨、風量の情報により、赤外線による判断を断続的に行うこともできる。
【００６０】
また、気温、湿度の情報により、結露の状況を判断することができる。即ち、中空鋼管１１（図３参照）の内面１１ａ（図３参照）の温度と露点の差が所定の温度以下になった時に、結露が発生して、中空鋼管１１（図３参照）の内面１１ａ（図３参照）に付着水の膜厚が増加することが確認されている。結露の情報により、赤外線の吸光度合いに基づいて判断された付着水２５（図４参照）の膜厚の値を確認することができる（補正することができる）。
【００６１】
また、海沿いの鉄塔１（図１参照）の場合、海側からの風量（積算風量）、湿度等により海塩の吸湿の状況（塩の付着）を判断することができる。海塩の吸湿により、腐食進行の判断や膜厚の値の補正を行うことができる。付着物の検出に関しては、赤外線の吸光度合いを判断する赤外線の波長を適宜設定することで、付着物の種類を類推することができる。
【００６２】
腐食評価手段３２（地域管理局３）で評価された腐食の情報は、集中管理局４の鉄塔管理手段３５に送られる。集中管理局４には、広域にわたる地域の鉄塔１（図１参照）が一括して管理されている。鉄塔管理手段３５では、それぞれの鉄塔１（図１参照）の腐食の状況が定量的に管理されて経年劣化が把握される。腐食評価手段３２（地域管理局３）で評価された腐食の情報に基づいて、鉄塔１（図１参照）の腐食の状況が常時最新の状況に更新される。
【００６３】
鉄塔管理手段３５では、把握された経年劣化の情報により、鉄塔１（図１参照）の改修の要否が判断される。改修が必要となる鉄塔１（図１参照）の情報がメンテナンスを行う部門に送られ、改修が必要であると判断された鉄塔１（図１参照）のメンテナンスが実施される。
【００６４】
この結果、鉄塔１（図１参照）の腐食の状況を定量的に評価するために付着水の膜厚の検出を行うことで、鉄塔１（図１参照）の劣化（腐食）の管理を効率的に行うことが可能になる。
【００６５】
上述した構造物の付着物検出装置は、赤外線を中空鋼管１１の内面１１ａに照射して、水に対応する波長の吸光度合い（透過率）を検出することにより、構造物である鉄塔１の劣化の状況を定量的に評価するための付着水の膜厚の検出を行うことが可能になる。
【００６６】
そして、上述した鉄塔の腐食管理システムは、赤外線の照射により（赤外水分計により）付着水の膜厚検出する付着物検出装置により、鉄塔１の腐食の状況を定量的に評価する指標となる付着水の状況を検出することで、鉄塔１の劣化（腐食）の管理を行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００６７】
１  鉄塔
２  検出手段
３  地域管理局
４  集中管理局
１１  中空鋼管
１２  開口
１３  フランジ
１４  プローブ
１５  支持フランジ
１６  防水ケース
１８  管端プレート
１９  遮蔽板
２０  シース線
２１  照射光ファイバー
２２  照射手段
２３  入射光ファイバー
２４  入射手段
２５  付着水
３１  付着物判断手段
３２  腐食評価手段
【図１】
0006673715.tif 000002
【図２】
0006673715.tif 000003
【図３】
0006673715.tif 000004
【図４】
0006673715.tif 000005
【図５】
0006673715.tif 000006
【図６】
0006673715.tif 000007
【図７】
0006673715.tif 000008