(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる被測定物の表面の湿度を計測する第一工程と、
前記計測結果を用いて、前記被測定物の錆を検出する第二工程と、を備えることを特徴とする錆の検出方法。
【請求項２】
前記第一工程は、前記表面の湿度分布の変化を計測することを特徴とする請求項１に記載の錆の検出方法。
【請求項３】
前記第一工程は、計測領域において前記被測定物の表面全体の湿度が一定になるまで行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の錆の検出方法。
【請求項４】
前記第二工程は、前記被測定物における錆の有無を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の錆の検出方法。
【請求項５】
前記第二工程は、前記被測定物における錆の深さをさらに検出することを特徴とする請求項４に記載の錆の検出方法。
【請求項６】
前記第一工程は、前記被測定物の表面に水分を付着させた状態で開始することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の錆の検出方法。
【請求項７】
前記第一工程に先立ち、前記被測定物に水分を付与する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の錆の検出方法。
【請求項８】
前記第一工程は、夜露で濡れた前記被測定物の表面を太陽光が照らし始めるタイミングで開始する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の錆の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、錆の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄塔や変電所を構成する鉄構等は、錆等の腐食により部材の座屈や落下を生じる可能性がある。また、発電所、変電所、各種プラント等の導体接続部の導体同士の接触面が錆によって腐食すると、早急な設備停止と対象部材の交換を行わなければならない。例えば、導体同士の接触面が腐食すると、抵抗値が大きくなり異常加熱を生じる。そこで、腐食に伴う異常加熱を検出することで錆を検出することが考えられる。異常加熱を検出する手段としては、例えば、下記非特許文献１に示すような赤外線カメラが用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「赤外線サーモグラフィ」2010秋季号Vol.01／No．2、[online]、平成22年10月20日、一般社団法人  日本赤外線サーモグラフィ協会報、[平成28年3月25日検索]、インターネット＜http://www.thermography.or.jp/publish/pdf/ita_H1.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の赤外線カメラを用いる場合、異常加熱の程度が大きくなるまで腐食を検出することができない。そこで、腐食の要因となる錆を簡便且つ安価に検出できる新たな技術の提供が望まれている。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡便且つ安価に錆を検出できる、錆の検出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】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した。そして、錆が多孔質構造を有することで吸収した水分を水蒸気として放出する特性に着目し、放出される水蒸気を湿度として検出することで錆を簡便且つ短時間で検出できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下の通りである。
【０００７】
本発明の一態様に従えば、金属からなる被測定物の表面の湿度を計測する第一工程と、前記計測結果を用いて、前記被測定物の錆を検出する第二工程と、を備える錆の検出方法が提供される。
【０００８】
上記態様において、前記第一工程は、前記表面の湿度分布の変化を計測する構成としてもよい。
【０００９】
上記態様において、前記第一工程は、計測領域において前記被測定物の表面全体の湿度が一定になるまで行う構成としてもよい。
【００１０】
上記態様において、前記第二工程は、前記被測定物における錆の有無を検出する構成としてもよい。
【００１１】
上記態様において、前記第二工程は、前記被測定物における錆の深さを検出する構成としてもよい。
【００１２】
上記態様において、前記第一工程は、前記被測定物の表面の少なくとも一部が濡れた環境下で行う構成としてもよい。
【００１３】
上記態様においては、前記第一工程に先立ち、前記被測定物に水分を付与する工程をさらに備える構成としてもよい。
【００１４】
上記態様においては、前記第一工程は、夜露で濡れた前記被測定物の表面を太陽光が照らし始めるタイミングで開始する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被測定物の表面の湿度を計測することで、被測定物の錆を簡便且つ短時間で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一実施形態の錆検出方法を示した図。
【図２】第二実施形態の錆検出方法を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態に係る錆の検出方法（以下、単に、錆検出方法と称する）について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１８】
本実施形態において、被測定物は金属から構成される。被測定物としては、例えば、鉄塔や変電所を構成する鉄構を例示できる。
ここで、大気環境に曝された被測定物の金属表面は、雨、霧、雪、或いは夜露等により濡れた状態となる。金属表面に水膜が形成されると、腐食反応が生じる。腐食により金属が溶解してイオンとなり、イオンが酸素や水と結合し錆（腐食生成物）が生成される。
【００１９】
例えば、鉄塔の炭素鋼の錆は赤色であるため、目視或いは写真や映像等の画像解析である程度検出可能である。しかしながら、亜鉛めっきの錆（腐食生成物）は白色又は灰色であるため、亜鉛めっきの色と区別が付き難い。したがって、亜鉛めっきの錆を上述のような目視或いは写真や映像等の画像解析で検出することは難しい。
【００２０】
以下、本実施形態の錆検出方法について説明する。
本実施形態の錆検出方法は、錆の多孔質構造に着目したものである。つまり、多孔質構造を有した錆は水分（湿分）を多く保持するため、周辺温度が上昇した際に錆の無い部位よりも遅れて水分が乾燥することで金属表面に相対湿度差を生じさせる。すなわち、本実施形態の錆検出方法は、金属表面に生じる相対湿度変化を計測することで錆を検出可能としたものである。
【００２１】
本実施形態の錆検出方法は、被測定物の表面の湿度を計測する第一工程と、第一工程の計測結果を用いて被測定物の錆を検出する第二工程とを備える。
【００２２】
第一工程は、被測定物の表面の湿度（相対湿度変化）を計測するものである。湿度の計測には、例えば、湿度計測装置が用いられる。湿度計測装置としては、従来公知のものを用いることが可能である。本実施形態では、湿度計に赤外線カメラを内蔵し、湿度計測箇所を画像上で表示可能な湿度計（例えば、ＦＬＩＲ  ＭＲ１６０；フリアーシステムズジャパン株式会社製）を用いた。このような湿度計を用いれば、画面上で湿度の計測場所を確認できるので、被測定物の所定部位に対して湿度計測を良好に行うことができる。
【００２３】
図１は本実施形態の錆検出方法を示した図である。本実施形態の錆検出方法は、例えば、被測定物の表面が雨、霧或いは夜露等によって濡れた状態となっており、日中の太陽光に曝されることで表面が乾燥していく過程で行うものとする。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、被測定物１は、表面１１の一部に錆１０が生じている。以下、表面１１のうち錆１０が形成されていない部分を正常部位１１ａと呼び、表面１１のうち錆１０が形成された部分を腐食部位１１ｂと呼ぶ。
【００２５】
被測定物１の表面１１に形成された錆１０は多孔質状からなる。そのため、錆１０の体積は、腐食による減肉分体積の２倍から８倍程度となる。つまり、錆１０を含む腐食部位１１ｂは、雨、霧或いは夜露等によって濡れると、正常部位１１ａに比べて多く（２倍から８倍程度）の水分を保持した状態となる。
【００２６】
このように錆１０が生じた被測定物１は、表面１１において水分保持量にバラツキが生じたものとなる。図１（ａ）に示す状態においては、表面１１の全体に水分Ｍによる膜が形成されているため、正常部位１１ａ及び腐食部位１１ｂの近傍における相対湿度Ｈ１は、周囲の周辺環境の相対湿度に比べてそれぞれ高くなっている。つまり、被測定物１の表面１１において、相対湿度差は生じていない。
【００２７】
例えば、日中の太陽光に曝されると、被測定物１の表面１１の温度が上昇する。このとき、正常部位１１ａ及び腐食部位１１ｂにそれぞれ保持される水分が徐々に乾燥していく。図１（ｂ）に示す状態においては、表面１１の全体に水分Ｍが残っている。この場合、正常部位１１ａ及び腐食部位１１ｂの近傍における相対湿度Ｈ１は、周辺環境の相対湿度に比べてそれぞれ高くなっている。つまり、被測定物１の表面１１において、相対湿度差は生じていない。
【００２８】
ここで、本実施形態の錆検出方法は、被測定物１の表面１１における相対湿度変化を計測することで錆検出を行う手法である。つまり、被測定物１の表面１１の湿度を計測する上記第一工程は、表面１１において相対湿度差が生じる前に開始する必要がある。
つまり、正常部位１１ａ及び腐食部位１１ｂにおける相対湿度が同じであればよく、被測定物１の表面１１に水分が付着した状況で開始する必要がある。表面１１に水分Ｍが付着した状況とは、図１（ａ）或いは図１（ｂ）のいずれかに示す状況である。
【００２９】
表面１１が図１（ａ）或いは図１（ｂ）に示した状況にあるか否かを判定するには、例えば、湿度計測装置を用いて表面１１の相対湿度を計測し、計測領域において表面全体の相対湿度と周辺環境の相対湿度を比較すればよい。そして、表面全体の相対湿度が周辺環境の相対湿度より高い場合、表面１１が図１（ａ）或いは図１（ｂ）に示した状況にあると判定することができる。
【００３０】
第一工程においては、湿度計測開始時から表面１１において相対湿度差が生じる状況（後述する図１（ｃ）に示す状況）になるまでに要した時間を計測して記憶する。具体的に、周辺環境と同じ相対湿度Ｈ２となる部位が生じるまでに要した時間を第１乾燥時間Ｔ１として記憶する。
【００３１】
さらに、表面１１全体が周辺環境の相対湿度と同じになる状況（後述する図１（ｄ）に示す状況）まで、すなわち、表面全体の相対湿度が一定になるまでに要した時間を計測して記憶する。具体的に、表面全体が周辺環境と同じ相対湿度Ｈ２となるまでに要した時間を第２乾燥時間Ｔ２として記憶する。
【００３２】
図１（ｂ）に示した状態に対し、被測定物１の表面１１がさらに太陽光に曝されると、図１（ｃ）に示すように、正常部位１１ａに保持された水分がほぼ完全に乾燥する。これにより、正常部位１１ａは周辺環境と同じ相対湿度Ｈ２になる。
【００３３】
一方、より多くの水分を保持する腐食部位１１ｂにおいては水分が残った状態となるため、腐食部位１１ｂの近傍における相対湿度Ｈ１は正常部位１１ａの相対湿度Ｈ２よりも高くなる。
したがって、図１（ｃ）に示す状況において、被測定物１の表面１１には相対湿度差（Ｈ１−Ｈ２）が生じる。これにより、上記第１乾燥時間Ｔ１が設定される。
【００３４】
被測定物１の表面１１がさらに太陽光に曝されると、図１（ｄ）に示すように、腐食部位１１ｂ（錆１０）に保持された水分も完全に乾燥するようになる。これにより、腐食部位１１ｂの近傍の相対湿度は、正常部位１１ａの近傍よりも遅れて、周辺環境と同じ相対湿度Ｈ２になる。すなわち、表面１１の全域において、周辺環境と同じ相対湿度Ｈ２となる。これにより、上記第２乾燥時間Ｔ２が設定される。
【００３５】
このように第１乾燥時間Ｔ１及び第２乾燥時間Ｔ２が設定された時点で第一工程を終了し、第二工程へと進む。
【００３６】
第二工程において、第一工程の計測結果（第１乾燥時間Ｔ１及び第２乾燥時間Ｔ２）を用いて、被測定物１の錆の有無を検出する。具体的に、上記第１乾燥時間Ｔ１と上記第２乾燥時間Ｔ２とが異なる場合、被測定物１の表面１１に相対湿度差が生じていたとみなす。すなわち、表面１１には錆１０が生じていたものと判定する。
【００３７】
一方、上記第１乾燥時間Ｔ１と上記第２乾燥時間Ｔ２とがほぼ一致する場合、被測定物１の表面１１に相対湿度差がほぼ生じていないとみなす。すなわち、表面１１には錆１０が生じていないと判定する。
【００３８】
以上述べたように本実施形態の錆検出方法によれば、被測定物１の表面１１の相対湿度変化を計測することで、被測定物１における錆１０の有無を簡便且つ短時間で評価することができる。したがって、亜鉛めっきのように色の区別が付き難い錆であっても良好に検出することができる。また、被測定物１の湿度を用いて錆１０の検出を行うため、錆検出にかかるコストを抑えることができる。
【００３９】
さらに、例えば、発電所、変電所、各種プラント等の導体接続部の導体同士の接触面の場合、外部から腐食状況を目視や画像観察で容易に確認することは難しい。本実施形態によれば、被測定物１が上述のように腐食状況を容易に確認できないような場所にある場合でも、腐食部から蒸発する水分による相対湿度差を計測することで錆の有無を検出することができる。
【００４０】
（第二実施形態）
本実施形態の錆検出方法は、被測定物の湿度の計測結果を用いて錆の深さ（腐食深さ）を求める点で第一実施形態とは異なる。すなわち、本実施形態の錆検出方法は、立体的な深さ方向の情報も含めて錆を三次元・定量的に検出する。
【００４１】
例えば、第一実施形態で説明した被測定物１の錆１０の深さを求める場合、錆内から水分が乾燥するまでの水分乾燥時間、錆の表面積及びその時の環境温度をパラメータとして錆の深さを求めるテーブルを予め実験等で用意しておきそれを使用するようにすればよい。そして、このテーブルと、環境温度と、第１乾燥時間Ｔ１及び第２乾燥時間Ｔ２と、錆の表面積の計測値とに基づき、被測定物１に生じた錆の深さを求めることができる。なお、錆の表面積は上記第一工程において相対湿度が高い領域の大きさに基づいて計測可能である。
【００４２】
以下、本実施形態の錆検出方法を用いて錆の深さを求める方法について説明する。本実施形態の錆検出方法は、被測定物１の表面１１における相対湿度変化を利用して錆の深さを求める。
【００４３】
図２は本実施形態の錆検出方法を説明するための図である。図２に示すように、本実施形態では、表面１１に２つの錆２０、２１が生じた被測定物１を用いた。なお、本実施形態において、錆２０の腐食深さＤＬは、錆２１の腐食深さＤＳよりも大きく、平面視した際の表面積は略等しいものとする。
【００４４】
以下、表面１１のうち錆２０、２１が形成されていない部分を正常部位１１ａと呼び、表面１１のうち錆２０、２１が形成された部分を腐食部位１１ｂと呼ぶ。
【００４５】
上記実施形態と同様、被測定物１の表面１１が雨、霧或いは夜露等によって濡れた状態において、表面１１の湿度（相対湿度変化）の計測を開始する。なお、表面１１における相対湿度変化の計測には、上記実施形態と同様、湿度計測装置が用いられる。
【００４６】
図２（ａ）に示すように、日中の太陽光に曝されて表面１１の温度が上昇すると、水分保持量の少ない正常部位１１ａは完全に乾燥して周辺環境と同じ相対湿度Ｈ２になる。一方、錆２０，２１の影響により水分保持量の多い腐食部位１１ｂにおいて、水分Ｍは乾燥せずに内部に残る。そのため、腐食部位１１ｂの近傍の相対湿度Ｈ１は周辺環境より高くなる（Ｈ１＞Ｈ２）。
【００４７】
本実施形態では、第一工程にて、表面１１において相対湿度差が生じた時間を第３乾燥時間Ｔ３として記憶する。なお、図２（ａ）に示す状態では、錆２０、２１を含む腐食部位１１ｂにて相対湿度差は生じていない。
【００４８】
表面１１がさらに太陽光に曝されると、図２（ｂ）に示すように、腐食深さＤＳの小さい錆２１の方が早く乾燥することで、錆２１の近傍が相対湿度Ｈ３へと低下する。具体的に、錆２０、２１において、表面の水分が乾燥して抜けてくるが、底の部分の水分が抜けるには時間がかかる。そのため、腐食深さの小さい錆２１の表面近傍の相対湿度Ｈ３は相対湿度Ｈ１よりも低く、周辺環境の相対湿度Ｈ２よりも高くなる（Ｈ１＞Ｈ３＞Ｈ２）。このとき、湿度計測装置により、腐食部位１１ｂにおいて生じた相対湿度差（Ｈ１−Ｈ３）が計測される。
【００４９】
表面１１がさらに太陽光に曝されると、図２（ｃ）に示すように、腐食深さＤＬの大きい錆２０の中には水分Ｍが残るが、腐食深さＤＳの小さい錆２１の中の水分は無くなって完全に乾燥する。このとき、錆２０の表面近傍の相対湿度Ｈ４は周辺環境の相対湿度Ｈ２よりも少し高く、錆２１の表面近傍は周辺環境と同じ相対湿度Ｈ２となる。
【００５０】
本実施形態においては、腐食部位１１ｂ内において周辺環境と同じ相対湿度Ｈ２が計測された時間を第４乾燥時間Ｔ４として記憶する。
【００５１】
表面１１がさらに太陽光に曝されると、図２（ｄ）に示すように、腐食深さの大きい錆２０の中の水分が乾燥する。これにより、錆２０の表面近傍は周辺環境と同じ相対湿度Ｈ２となる。すなわち、腐食部位１１ｂにおいて生じていた相対湿度差が無くなる。
【００５２】
本実施形態においては、腐食部位１１ｂで生じていた相対湿度差が無くなった時間、すなわち、計測領域において表面１１の全体が周辺環境の相対湿度Ｈ２と同じになった時間を第５乾燥時間Ｔ５として記憶する。なお、第一工程においては、相対湿度Ｈ１となる領域の大きさに基づいて錆２０、２１の表面積を計測しておく。
【００５３】
以上のように第３乾燥時間Ｔ３、第４乾燥時間Ｔ４、及び第５乾燥時間Ｔ５が設定された時点で第一工程を終了し、第二工程へと進む。
【００５４】
続いて、第二工程において、第一工程の計測結果（第３乾燥時間Ｔ３、第４乾燥時間Ｔ４、及び第５乾燥時間Ｔ５）を用いて、被測定物１の錆の腐食深さを求める。ここで、表面積が略同じとなる錆２０、２１に含まれる水分量は錆の浸食深さによって決まる。
【００５５】
具体的に、本実施形態では、第二工程において、上記第３乾燥時間Ｔ３と上記第４乾燥時間Ｔ４との差より錆２１が乾燥するまでに要した時間（水分乾燥時間）を求め、上記第３乾燥時間Ｔ３と上記第５乾燥時間Ｔ５との差より錆２０が乾燥するまでに要した時間（水分乾燥時間）を求める。また、錆内から水分が乾燥する水分乾燥時間、錆の表面積及びその時の環境温度をパラメータとして錆の深さを求めるテーブル（予め実験等により用意される）を用いる。
【００５６】
本実施形態では、錆２０、２１の各水分乾燥時間と、錆２０，２１の表面積（上記第一工程で取得可能）と、上記テーブルとを用いることで、被測定物１に生じている錆２０、２１の深さをそれぞれ求めることができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、錆２０、２１の表面積が同じ場合を例に挙げた。この場合、腐食深さと水分乾燥時間とは何らかの相関を持つと言える。具体的に、水分の乾燥時間が長い程、腐食深さが深くなる。そのため、例えば、予め実験等により上記相関を求めておくことで、二つの錆２０、２１の乾燥時間の差（Ｔ５−Ｔ４）に基づいて腐食深さ差（ＤＬ−Ｄｓ）を求めることもできる。
【００５８】
以上述べたように本実施形態の錆検出方法によれば、被測定物１の表面１１の相対湿度変化の計測結果を用いることで、被測定物１に生じた錆２０、２１の深さを求めることができる。
【００５９】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、本発明の錆検出方法は、雨、霧或いは夜露等により被測定物の表面が濡れた状態とされる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、被測定物の表面が乾いている場合、被測定物の表面の湿度を計測する第一工程に先立ち、被測定物の表面に水分を付与する工程を別途備えるようにしてもよい。このようにすれば、被測定物の表面が乾いている場合であっても、錆の検出を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、簡便かつ安価な錆の検出方法を提供するものであり、送電鉄塔、水力・火力・原子力発電所や変電所の屋外鉄構等の設備の腐食状況（錆の状況）を正確に把握して、最適なタイミングで保全を行うために特に有益である。また、送電鉄塔、水力・火力・原子力発電所や変電所の屋外架線、校内連携線の接続部等において、導体接続部の腐食状況（錆の状況）を正確に把握して、異常加熱の兆候を早期に発見して、最適なタイミングで保全を行うために特に有益である。
【符号の説明】
【００６１】
１…被測定物、１０，２０，２１…錆、１１…表面。
【図１】
0006668872.tif 000002
【図２】
0006668872.tif 000003