(57)【要約】【課題】実環境で、直径数μｍから数十μｍの飛来海塩粒子が付着し、結露により凝縮して腐食が加速する機構を再現可能とし、実環境に近い大気腐食試験を可能にする。【解決手段】エアーバブル発生装置を制御するプログラマブルコンセントと、この制御に海塩粒子を生成し、プログラマブル恒温槽により温度制御され、海塩粒子を含む空気を試験片のある試験槽に送る海水槽とからなる海塩粒子発生装置と、海塩粒子発生装置から送られた空気から内部の試験片に海塩粒子を捕獲する試験槽と、試験片の温度を制御するプログラマブル恒温プレートとからなる試料作製装置と、海塩分離装置とを備える。【選択図】　　図１
2004132752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアーバブル発生装置の定期的な制御を行うプログラマブルコンセントと、プログラマブルコンセントの制御により細かい泡を出して海塩粒子を生成し、プログラマブル恒温槽により温度制御され、一定温度の海塩粒子を含む空気を試験片のある試験槽に送る海水槽とからなる海塩粒子発生装置と、海塩粒子発生装置から送られた一定温度の海塩粒子を含む空気を内部に受け入れ、内部の試験片表面に海塩粒子を捕獲可能とした試験槽と、試験片と試験槽を載置し、試験片の温度を制御するプログラマブル恒温プレートとからなる試料作製装置と、試料作製装置から排出された海塩粒子を含む空気から海塩粒子を分離して排気する排気槽を含む海塩分離装置を備えていることを特徴とする実環境シミュレート大気腐食試験装置。
【請求項２】
請求項１において、海塩粒子発生装置における海水槽内の海水の塩素濃度を制御し、試料作製装置への飛来海塩粒子の大きさ及び量を制御可能としたことを特徴とする実環境シミュレート大気腐食試験装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、プログラマブル恒温プレートにより温度制御される試験片の温度を海塩粒子を含む空気の送風温度より低くすることによって、付着海塩粒子を結露により凝縮させることを特徴とする実環境シミュレート大気腐食試験装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、プログラマブル恒温槽及びプログラマブル恒温プレートにより温度制御される試験片の温度と海塩粒子を含む空気の送風温度の高低選択によって、付着海塩粒子の結露、乾燥を繰り返し制御可能としたことを特徴とする実環境シミュレート大気腐食試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、大気腐食試験装置に関し、さらに詳しくは、実環境の大気腐食を室内でシミュレートできる大気腐食試験装置に関し、実環境に近い腐食を再現するため、飛来海塩粒子の発生及び結露による凝縮過程を取り入れることのできる試験装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、超鉄鋼材料の大気腐食の研究が行われており、例えば、室内で行う大気腐食試験装置はＣＣＴ（繰り返し腐食試験）装置と呼ばれ、基本的には塩水噴霧及び湿度９０〜４０％で乾湿を繰り返す方式を用るものであった。
【０００３】
しかし、従来の大気腐食試験装置では、実際、実環境での直径数μｍから数十μｍの飛来海塩粒子が付着し、結露により凝縮して腐食が加速する機構を再現することはできなかった。
【０００４】
かかる環境下にあって、大気腐食形態は海塩付着量により変化するので、実環境のように数十μｍの飛来海塩粒子が発生飛来し、結露による凝縮を経て局部的な海塩の濃縮による腐食の加速する機構を再現できる装置が試験装置として必要であり、このような試験装置の開発が望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するためのものであって、エアーバブル発生装置の定期的な制御を行うプログラマブルコンセントと、プログラマブルコンセントの制御により細かい泡を出して海塩粒子を生成し、プログラマブル恒温槽により温度制御され、一定温度の海塩粒子を含む空気を試験片のある試験槽に送る海水槽とからなる海塩粒子発生装置と、海塩粒子発生装置から送られた一定温度の海塩粒子を含む空気を内部に受け入れ、内部の試験片表面に海塩粒子を捕獲可能とした試験槽と、試験片と試験槽を載置し、試験片の温度を制御するプログラマブル恒温プレートとからなる試料作製装置と、試料作製装置から排出された海塩粒子を含む空気から海塩粒子を分離して排気する排気槽を含む海塩分離装置を備えていることを特徴とする実環境シミュレート大気腐食試験装置（請求項１）を提供する。
【０００６】
また、この出願の発明は、海塩粒子発生装置における海水槽内の海水の塩素濃度を制御し、試料作製装置への飛来海塩粒子の大きさ及び量を制御可能としたり（請求項２）、プログラマブル恒温プレートにより温度制御される試験片の温度を海塩粒子を含む空気の送風温度より低くすることによって、付着海塩粒子を結露により凝縮させるようにしたり（請求項３）、また、プログラマブル恒温槽及びプログラマブル恒温プレートにより各温度制御される試験片の温度と海塩粒子を含む空気の送風温度の高低選択によって、付着海塩粒子の結露、乾燥を繰り返し制御可能としたり（請求項４）することのできる実環境シミュレート大気腐食試験装置をも提供する。
【０００７】
この出願の発明によれば、実環境に近い腐食を再現するため、飛来海塩粒子の発生及び結露による凝縮過程を取り入れた試験装置であり、エアーバブル発生装置にプログラマブルコンセントを組み合せた飛来海塩粒子発生装置は平衡飽和濃度が湿度に依存することを利用して、初期海水の塩素イオン濃度を変化させることにより飛来海塩粒子の寸法及び量を制御することが可能であり、また、海塩粒子を含む空気の送風温度及び／又は海水の温度と試験片の温度差を利用して結露、乾燥を繰り返す方法により、通常のＣＣＴでは不可能であった１０％以下の相対湿度環境もたやすく実現することも可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明は上記の通りの構成を特徴としているものであるが、さらに具体的に説明する。
【０００９】
海水に空気を吹き込んで海水槽（４）から細かい泡を出すことによって生成される飛来海塩粒子の大きさは、海水槽（４）内に収容される海水の濃度で調製することができる。この場合試験を行う前に塩濃度の異なる種々の人工海水を予め作っておき、必要とする再現したい模擬試験環境に応じて選択して使用することができる。これによって、薄い塩濃度の海水を使うと筑波のような海岸からかなり離れて小さな海塩粒子しかしない環境条件を再現することができ、海水の塩濃度を上げると沖縄のように海岸近くの環境条件を再現することができる。
【００１０】
また、試験片（９）は、グラファイトを剥離し清浄面を作成したものを使用することが海塩粒子の大きさを見る上で好適であり、これに限定されるものではなく、実際には試験片として各種の金属を使用する。
【００１１】
また、試験片（９）に捕獲された海塩粒子の寸法は、図３に示すように、例えば層状グラファイトを剥離し作成した清浄面をもつ試験片の上に捕獲された海塩粒子を顕微鏡観察することで測定することができる。そして、試験片（９）への海塩粒子の付着量は、水晶マイクロバランス法を用い、水晶振動子の共振周波数の変化から測定することができる。
【００１２】
さらに、試験片付近の相対湿度は、プログラマブル恒温プレート（７）により温度制御された試験片（９）の温度と海塩粒子を含む空気の送風温度で決まる。すなわち、試験片（９）の温度を、海塩粒子を含む空気の送風温度より高くすることによって乾燥状態とすることができ、試験片（９）の温度を、海塩粒子を含む空気の送風温度より低くすることによって結露が可能である。
【００１３】
他に、エアーバブル発生装置（２）は、金魚の飼育に用いられるものでもよい。
【００１４】
以下この出願の発明について、さらに詳しく説明する。
【００１５】
【実施例】
この出願の発明の実環境シミュレート大気腐食試験装置は、図１にその概略図が示される。
【００１６】
図１において、プログラマブルコンセント（１）は、所定の動作をするプログラムを組み込み、エアーバブル発生装置（２）を定期的にＯＮ／ＯＦＦ制御する制御機器である。エアーバブル発生装置（２）は、連通管（５）を介して海水槽（４）に接続される。連通管（５）の先端は、図２（ａ）に示すように、密閉された海水槽（４）内に収容された海水（４ａ）に漬かっている。海水槽（４）内の海水上方に空気室（４ｂ）が形成され、空気室（４ｂ）に一端が開放する連通管（６）が接続されている。海水槽（４）は恒温槽（３）に湯煎され一定の温度に維持される。連通管（６）の他端は、内部に試験片（９）が配置されている試験槽（８）の空間に接続されている。
【００１７】
以上の装置において、海塩粒子発生装置（Ｓ）は、エアーバブル発生装置（２）の定期的な制御を行うプログラマブルコンセント（１）と、プログラマブルコンセント（１）の制御により細かい泡を出し海塩粒子を生成し、プログラマブル恒温槽（３）により温度制御され、一定温度の海塩粒子を含む空気を試験片（９）のある試験槽（８）に送る海水槽（４）とから構成されている。
【００１８】
また、試験槽（８）は恒温プレート（７）に載置され、試験槽（８）内に配置されている試験片（９）が恒温プレート（７）により温度制御される。試験槽（８）の空間には別途連通管（１１）が接続され、試験槽（８）の空間はこの連通管（１１）を介して排気槽（１０）に接続されている。
【００１９】
以上の装置において、試料作製装置（Ｔ）は、海塩粒子発生装置（Ｓ）から送られた一定温度の海塩粒子を含む空気を内部に受け入れ、内部の試験片（９）表面に海塩粒子を捕獲する試験槽（８）と、試験片（９）と試験槽（８）を載置し、試験片（９）の温度を制御するプログラマブル恒温プレート（７）とから構成されている。
【００２０】
さらに、連通管（１１）の端部は、図２（ｂ）に示すように、密封された排気槽（１０）に収容の水（１０ａ）中に開放され、排気槽（１０）内の水面上方に空気室（１０ｂ）が形成され、この空気室（１０ｂ）に一端が開放する排気管（１２）が接続され、排気管（１２）の他端は大気に開放される。
【００２１】
以上の装置において、海塩分離装置（Ｄ）は、試料作製装置（Ｔ）から排出された海塩粒子を含む空気から海塩粒子を分離して排気する排気槽（１０）から構成されている。
【００２２】
次に、各装置の機能について説明する。
【００２３】
プログラマブルコンセント（１）は所定の動作をするプログラムが組み込まれた制御機器であり、プログラマブルコンセント（１）によってエアーバブル発生装置（２）が定期的にＯＮ／ＯＦＦ制御され、加圧空気が送気される。このプログラマブルコンセント（１）によって、例えば、一日のスイッチのオン／オフを自由に設定し、所定のプログラムにしたがってエアーバブル発生装置（２）をＯＮ／ＯＦＦ制御し、送気する加圧空気が制御される。
【００２４】
海水槽（４）は、連通管（５）を介して加圧空気が送気されると、送気された加圧空気が海水（４ａ）中に吹き込まれて、海塩飛沫粒子を発生し、発生した海塩飛沫粒子が上部の空気室（４ｂ）の連通管（６）を通じて試験槽（８）へと送る。この海水槽（４）では、エアーバブル発生装置（２）の一定時間ＯＮ／ＯＦＦ繰り返し動作によって生じる海水泡沫から、試験槽（８）へ送られる飛来海塩粒子又は発生飛来海塩量が制御される。この場合、平衡飽和濃度が湿度に依存することを利用して、海水槽（４）内の初期海水の塩素イオン濃度を変化させることにより飛来海塩粒子の寸法及び量を制御することができる。
【００２５】
試験槽（８）では、海水槽（４）から連通管（６）を介して送られてきた飛来海塩の海塩粒子が、試験片（９）の表面に捕獲される。この場合、試験槽（８）に送られて来る飛来海塩量はエアーバブル発生装置（２）の一定時間ＯＮ／ＯＦＦ繰り返しにより制御される。
【００２６】
試験片（９）の表面に捕獲された海塩粒子の付着量は、水晶マイクロバランス法による水晶振動子の共振周波数の変化から測定することができる。
【００２７】
試験槽（８）に圧送される空気は、相対湿度が１００％に近いので、圧送空気温度より２度程度低く恒温プレート（７）の温度を設定し、これによって試験槽（８）内の試験片（９）の表面温度も２度程度低くすることで結露させることができる。
【００２８】
また、圧送空気の温度が２５度の場合は、試験片（９）の温度が４５度のとき、試験槽（８）内において相対湿度３３％となるので、試験片（９）の表面に捕獲された海塩粒子のすべての成分を乾燥させることができる。
【００２９】
このように各装置の温度を制御し、完全乾燥と結露を繰り返すことによって、実環境に近い試験が可能になった。
【００３０】
この出願の発明の実環境シミュレート大気腐食試験装置による作動では、プログラマブルコンセント（１）によりエアーバブル発生装置（２）の定期的なＯＮ／ＯＦＦを行い、これによって海水槽（４）から細かい泡を出すことで海塩粒子を生成し、次いで、プログラマブル恒温槽（３）で一定温度の海塩粒子を含む空気を試験片のある試験槽（８）に送り、試験槽（８）への飛来海塩が制御される。
【００３１】
この場合、試験片（９）付近の相対湿度は、プログラマブル恒温プレート（７）により温度制御された試験片（９）の温度と海塩粒子を含む空気の送風温度で決められ、海塩粒子を含む空気の送風温度より高くすることで乾燥状態に、低くすることで結露が可能となる。
【００３２】
排気槽（１０）は、送られた空気は海塩粒子を室内に排出させないため、排気槽（１０）において排気槽（１０）内の水に通して排気する装置である。試験槽（８）内から連結管（１１）を介して接続された海塩飛沫粒子を、排気槽（１０）の水中に吹き込ませるように送り、これによって全て水（１０ａ）に溶解させ、空気のみを分離して、空気室（１０ｂ）に送り出し、排気管（１２）を通じて大気に排出される。
【００３３】
この出願の発明によれば、グラファイトに付着させた海塩粒子の大きさは、図３に示すように数十μｍであることが判る。これによって、実際、実環境での直径数μｍから数十μｍの飛来海塩粒子を付着することを可能とし、さらに結露により凝縮して腐食が加速する機構の再現が可能となった。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この出願の発明によれば、従来考慮されていなかった飛来海塩粒子の寸法及び量を制御すると共に、飛来海塩粒子の凝縮による腐食の加速機構を取り入れることにより、実環境に近い大気腐食試験が可能になった。
【００３５】
また、従来のＣＣＴでは不可能であった１０％以下の相対湿度環境の創設も容易に実現可能となった。
【００３６】
さらに、従来、高価であった大気腐食試験装置が、高精度でかつ従来の２桁オーダー低い廉価な投資で入手が可能となり、耐食鋼の開発を一層容易に促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願に係る実環境シミュレート大気腐食試験装置の概略図を示す。
【図２】図１における大気腐食試験装置の構成部品の拡大断面概要図を示しし、（ａ）は海水槽（４）の拡大断面概要図、（ｂ）は排気槽（１０）の拡大断面概要図をそれぞれ示す。
【図３】図１の試験片（９）に付着させた海塩粒子の拡大写真で、海塩粒子の大きさを示している。
【符号の説明】
１　　プログラマブルコンセント
２　　エアーバブル発生装置
３　　プログラマブル恒温槽
４　　海水槽
５　　連通管
６　　連通管
７　　プログラマブル恒温プレート
８　　試験槽
９　　試験片
１０　　排気槽
１１　　連通管
１２　　排気管
Ｓ　　　　　海塩粒子発生装置
Ｔ　　　　　試料作製装置
Ｄ　　　　　海塩分離装置
【図１】
2004132752.tif 000003
【図２】
2004132752.tif 000004
【図３】
2004132752.tif 000005