(57)【要約】【課題】高精度な地下埋設構造物の腐食診断を実現する。【解決手段】地下埋設構造物の腐食を診断する腐食診断装置であって、外面が所定の材質で被覆された鋼製の地下埋設構造物と、前記地下埋設物と同種の材質からなり、前記地下埋設構造物と電気的に接続されると共に、前記地下埋設構造物の近傍に被覆されていない状態で埋設されたクーポンと、前記地下埋設構造物から離れた位置に埋設された接地電極と、前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する測定手段と、測定手段により得られる前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスと、前記クーポンが電気的に接続された状態の前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスとから、前記地下埋設構造物の腐食を診断するための制御手段とを有することにより、上記課題を解決する。【選択図】図１
2007271541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下埋設構造物の腐食を診断する腐食診断装置であって、
外面が所定の材質で被覆された鋼製の地下埋設構造物と、
前記地下埋設物と同種の材質からなり、前記地下埋設構造物と電気的に接続されると共に、前記地下埋設構造物の近傍に被覆されていない状態で埋設されたクーポンと、
前記地下埋設構造物から離れた位置に埋設された接地電極と、
前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する測定手段と、
測定手段により得られる前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスと、前記クーポンが電気的に接続された状態の前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスとから、前記地下埋設構造物の腐食を診断するための制御手段とを有することを特徴とする腐食診断装置。
【請求項２】
地下埋設構造物の腐食を診断する腐食診断装置であって、
外面が所定の材質で被覆された鋼製の地下埋設構造物と、
前記地下埋設物と同種の材質からなり、前記地下埋設構造物と電気的に接続されると共に、前記地下埋設構造物の近傍に被覆されていない状態で埋設された複数のクーポンと、
前記地下埋設構造物から離れた位置に埋設された接地電極と、
前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する測定手段と、
測定手段により得られる前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスと、前記複数のクーポンのうち少なくとも１つが電気的に接続された状態の前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスとから、前記地下埋設構造物の腐食を診断するための制御手段とを有することを特徴とする腐食診断装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスと、前記クーポンが接続された地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスとが、それぞれ所定のインピーダンス特性と異なる場合に、前記地下埋設構造物に異常があると判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の腐食診断装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
土壌に埋設された前記クーポンの表面積に基づいて、前記地下埋設構造物における劣化の程度を判断することを特徴とする請求項３に記載の腐食診断装置。
【請求項５】
前記複数のクーポンは、同一の表面積又は異なる表面積を有することを特徴とする請求項２に記載の腐食診断装置
【請求項６】
前記クーポンの土壌に接する表面積を変化させるために、前記クーポンを移動させるクーポン移動手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の腐食診断装置。
【請求項７】
地下埋設構造物の腐食を診断する腐食診断方法であって、
外面が所定の材質で被覆された鋼製の地下埋設構造物と、前記地下埋設構造物から離れた位置に埋設された接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する第１の測定ステップと、
前記地下埋設物と同種の材質からなり、前記地下埋設構造物と電気的に接続されると共に、前記地下埋設構造物の近傍に被覆されていない状態で埋設されたクーポンが電気的に接続された状態の地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する第２の測定ステップと、
前記第１の測定ステップ及び前記第２の測定ステップにより得られる電気化学インピーダンスに基づいて、前記地下埋設構造物の腐食を診断する診断ステップとを有することを特徴とする腐食診断方法。
【請求項８】
地下埋設構造物の腐食を診断する腐食診断方法であって、
外面が所定の材質で被覆された鋼製の地下埋設構造物と、前記地下埋設構造物から離れた位置に埋設された接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する第１の測定ステップと、
前記地下埋設物と同種の材質からなり、前記地下埋設構造物と電気的に接続されると共に、前記地下埋設構造物の近傍に被覆されていない状態で埋設された複数のクーポンのうち少なくとも１つが電気的に接続された状態の前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する第２の測定ステップと、
前記第１の測定ステップ及び前記第２の測定ステップにより得られる電気化学インピーダンスに基づいて、前記地下埋設構造物の腐食を診断する診断ステップとを有することを特徴とする腐食診断方法。
【請求項９】
前記診断ステップは、
前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスと、前記クーポンが接続された前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスとが、それぞれ所定のインピーダンス特性と異なる場合に、前記地下埋設構造物に異常があると診断することを特徴とする請求項７又は８に記載の腐食診断方法。
【請求項１０】
前記診断ステップは、
土壌に埋設された前記クーポンの表面積に基づいて、前記地下埋設構造物における劣化の程度を判断することを特徴とする請求項９に記載の腐食診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下埋設構造物の腐食診断装置及び腐食診断方法に係り、特に、高精度な鋼製地下埋設構造物の腐食診断を実現するための地下埋設構造物の腐食診断装置及び腐食診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガソリン、灯油、軽油、重油等の燃料油を貯蔵するタンクや配管（タンクに接続されている配管も含む）、又はその両方等からなる地下埋設構造物は、給液所、燃料基地、重油・軽油ボイラーを有する工場、事業所、ビル等に設置されている。また、地下埋設構造物である地下タンクの外側は、土壌により腐食しないように、アスファルト、タールエポキシ、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等で覆われている。更に、地下タンクの内側は、燃料油等の場合、通常のタンク材質である鉄鋼板を腐食することはないため、特段に防食措置を施さずに鉄鋼板が裸の状態となっている。
【０００３】
さて、従来では、上述した地下タンクの腐食劣化診断手法が米国等で開発されている（例えば、非特許文献１参照。）。この手法は、地下タンクデータ（容量、埋設後の経過年数等）、設備の腐食環境データ（迷走流電流、土壌比抵抗、対地電位等）、土壌の化学的性質データ（塩化物濃度、硫化物濃度、ｐＨ等）と地下タンクの腐食進行量を多数測定し、各データと地下タンクの腐食進行量との関係を統計的に解析し、地下タンクの土壌の化学的性質データの予測プログラムを開発する手法である。この方法で開発された予測プログラムにより診断対象地下タンクの地下タンクデータ、設備の腐食環境データ、土壌の化学的性質データを採取し予測プログラムにあてはめると、当該地下タンクの腐食劣化量が予測できるという手法である。
【非特許文献１】ＡＳＴＭ規格Ｇ１５８−９８、メソッドＡ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した手法の問題点は、次の通りである。即ち、採取する現場のデータ設備は腐食環境データ、土壌の化学的性質データであるが、これは地下タンクが埋設されている環境に腐食性があるかどうかのデータである。しかしながら、仮に埋設されている環境に腐食性が有ったとしても、地下タンクの塗覆装が健全であれば、地下タンクに腐食は発生することはない。即ち、腐食環境データ、土壌の化学的性質データのみからは診断対象地下タンクに腐食が発生するか否かは判断できない。したがって、腐食環境データ、土壌の化学的性質データのみに基づく診断手法では予測の確度は低いと考えられる。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、高精度な鋼製地下埋設構造物の腐食診断を実現するための地下埋設構造物の腐食診断装置及び腐食診断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】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【０００７】
請求項１に記載された発明は、地下埋設構造物の腐食を診断する腐食診断装置であって、外面が所定の材質で被覆された鋼製の地下埋設構造物と、前記地下埋設物と同種の材質からなり、前記地下埋設構造物と電気的に接続されると共に、前記地下埋設構造物の近傍に被覆されていない状態で埋設されたクーポンと、前記地下埋設構造物から離れた位置に埋設された接地電極と、前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する測定手段と、測定手段により得られる前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスと、前記クーポンが電気的に接続された状態の前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスとから、前記地下埋設構造物の腐食を診断するための制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、電気化学インピーダンスにより簡易に高精度な鋼製の地下埋設構造物の腐食診断を実現することができる。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、地下埋設構造物の腐食を診断する腐食診断装置であって、外面が所定の材質で被覆された鋼製の地下埋設構造物と、前記地下埋設物と同種の材質からなり、前記地下埋設構造物と電気的に接続されると共に、前記地下埋設構造物の近傍に被覆されていない状態で埋設された複数のクーポンと、前記地下埋設構造物から離れた位置に埋設された接地電極と、前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する測定手段と、測定手段により得られる前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスと、前記複数のクーポンのうち少なくとも１つが電気的に接続された状態の前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスとから、前記地下埋設構造物の腐食を診断するための制御手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、複数のクーポンを用いた電気化学インピーダンスにより簡易に高精度な鋼製の地下埋設構造物の腐食診断を実現することができる。
【００１１】
請求項３に記載された発明は、前記制御手段は、前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスと、前記クーポンが接続された地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスとが、それぞれ所定のインピーダンス特性と異なる場合に、前記地下埋設構造物に異常があると判断することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、インピーダンス形状の変化のみを判断材料とするため、診断実施者にインピーダンス解析の専門的な知識がなくても腐食診断を行うことができる。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、前記制御手段は、土壌に埋設された前記クーポンの表面積に基づいて、前記地下埋設構造物における劣化の程度を判断することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、クーポンの表面積に対応するインピーダンス形状の変化のみを判断材料とするため、診断実施者にインピーダンス解析の専門的な知識が無くても腐食診断を行うことができる。また、腐食した程度を高精度に把握することができる。
【００１５】
請求項５に記載された発明は、前記複数のクーポンは、同一の表面積又は異なる表面積を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、複数のクーポンにおける接続配線を容易に形成することができる、また、複数のクーポンを用いて地下埋設構造物の腐食している程度を高精度に把握することができる。
【００１７】
請求項６に記載された発明は、前記クーポンの土壌に接する表面積を変化させるために、前記クーポンを移動させるクーポン移動手段を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、土壌に接するクーポンの表面積を迅速且つ確実に変更することができる。これにより、地下埋設構造物の腐食している領域を高精度に把握することができる。
【００１９】
請求項７に記載された発明は、地下埋設構造物の腐食を診断する腐食診断方法であって、外面が所定の材質で被覆された鋼製の地下埋設構造物と、前記地下埋設構造物から離れた位置に埋設された接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する第１の測定ステップと、前記地下埋設物と同種の材質からなり、前記地下埋設構造物と電気的に接続されると共に、前記地下埋設構造物の近傍に被覆されていない状態で埋設されたクーポンが電気的に接続された状態の地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する第２の測定ステップと、前記第１の測定ステップ及び前記第２の測定ステップにより得られる電気化学インピーダンスに基づいて、前記地下埋設構造物の腐食を診断する診断ステップとを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、電気化学インピーダンスにより簡易に高精度な鋼製の地下埋設構造物の腐食診断を実現することができる。
【００２１】
請求項８に記載された発明は、地下埋設構造物の腐食を診断する腐食診断方法であって、外面が所定の材質で被覆された鋼製の地下埋設構造物と、前記地下埋設構造物から離れた位置に埋設された接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する第１の測定ステップと、前記地下埋設物と同種の材質からなり、前記地下埋設構造物と電気的に接続されると共に、前記地下埋設構造物の近傍に被覆されていない状態で埋設された複数のクーポンのうち少なくとも１つが電気的に接続された状態の前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスを測定する第２の測定ステップと、前記第１の測定ステップ及び前記第２の測定ステップにより得られる電気化学インピーダンスに基づいて、前記地下埋設構造物の腐食を診断する診断ステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の発明によれば、複数のクーポンを用いた電気化学インピーダンスにより簡易に高精度な鋼製の地下埋設構造物の腐食診断を実現することができる。
【００２３】
請求項９に記載された発明は、前記診断ステップは、前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスと、前記クーポンが接続された前記地下埋設構造物と前記接地電極との間の電気化学インピーダンスとが、それぞれ所定のインピーダンス特性と異なる場合に、前記地下埋設構造物に異常があると診断することを特徴とする。
【００２４】
請求項９記載の発明によれば、インピーダンス形状の変化のみを判断材料とするため、診断実施者にインピーダンス解析の専門的な知識がなくても腐食診断を行うことができる。  請求項１０に記載された発明は、前記診断ステップは、土壌に埋設された前記クーポンの表面積に基づいて、前記地下埋設構造物における劣化の程度を判断することを特徴とする。
【００２５】
請求項１０記載の発明によれば、クーポンの表面積に対応するインピーダンス形状の変化のみを判断材料とするため、診断実施者にインピーダンス解析の専門的な知識が無くても腐食診断を行うことができる。また、腐食した程度を高精度に把握することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、簡易に高精度な鋼製の地下埋設構造物の腐食診断を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
＜本発明の概要＞
本発明は、電気化学インピーダンス法を応用した、地下タンクの腐食等の診断装置を提供する。つまり、地下埋設構造物の表面状態を電気化学インピーダンス法により測定し、その結果から地下埋設構造物の腐食状態を診断する。ここで、電気化学インピーダンス法とは、診断対象である地下埋設構造物と、地下に埋設した電極又はプローブ間との電気化学インピーダンスを測定し、土壌に接する測定対象、即ち地下埋設構造物の表面状態を知るための方法である。
【００２８】
電気化学インピーダンス法では、微弱な交流電気信号を診断対象である地下埋設構造物と地下に埋設した電極又はブローブ間に印加して測定するため、診断対象物を非破壊で検査することが可能である。したがって、電気化学インピーダンス法をガソリンスタンド等の地下埋設構造物としての地下タンクやこれに接続された地下配管腐食等のモニタリングに適用することで、腐食等の診断を行う。
【００２９】
＜実施の形態＞
以下に、本発明における地下埋設構造物の腐食診断装置及び腐食診断方法を好適に実施した形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３０】
＜第１実施例＞
図１は、第１実施例における腐食診断装置の概略構成の一例を示す図である。図１に示す腐食診断装置１０は、クーポン（クーポン電極）１１と、接地電極であるアース（プローブ）１２と、測定手段１３と、制御手段１４とを有するよう構成されている。
【００３１】
ここで、図１では、一例として鋼製地下埋設構造物として地下タンク１が地下の土壌２に埋設されている。なお、地下タンク１は鋼製とし、その外面を覆い尽くすように所定の塗覆装１ａが設けられている。
【００３２】
この塗覆装１ａは、例えば酸化しない所定の被覆材料で覆い、その上にエポキシ樹脂を塗装して一定以上の厚みの被覆層を構成したものであり、地下タンク１外面と土壌２間を電気的に絶縁し、鋼製の地下タンク１の外面保護を行うものである。なお、地下タンク１を被覆する被覆手段は、必ずしも塗覆装である必要はなく、地下タンク１の外面と土壌２との間を電気的に絶縁するものであれば、他の被覆手段であってもよい。
【００３３】
また、地下タンク１には、タンク内部に例えばガソリン、灯油、軽油、重油等の燃料油に貯蔵したり、貯蔵した燃料油を排出したり、タンク内を大気圧に保つように大気と内部とを連通するための少なくとも１つの配管１ｂを有している。
【００３４】
この配管１ｂは、一部又は全部が地下配管となっており、例えば鋼製等からなる。更に、地下配管１ｂの外面は、地下タンク１と同様に樹脂コーティングより被覆されている。なお、本実施形態では、地下タンク１、地下配管１ｂ、又はその両方が地下埋設構造物を構成するものとする。
【００３５】
クーポン１１は、地下タンク１と同様の材料からなる。つまり、上述の実施形態では、鋼製の材料からなる。また、クーポン１１は、地下タンク１の近傍に埋設される。なお、クーポン１１は、地下タンク１と同一の材料であることが望ましいが、同種、即ち鉄系の材質であってもよい。
【００３６】
また、アース１２は、地下タンク１とは所定距離を隔てた場所に少なくとも１つが埋設されている。なお、アース１２は、例えば、銅アース棒等を用いることができる。また、測定手段１３は、アース１２と、クーポン１１又は地下タンク１等の物体間の電気化学インピーダンス（以下、電気化学インピーダンスを単にインピーダンスと略称する。）を測定する。
【００３７】
また、測定手段１３は、「−」のカレント端子Ｌｃとポテンション端子Ｌｐ、及び他のカレント端子Ｈｃとポテンション端子Ｈｐを有する。なお、ＨｃとＬｃは電流端子、ＨｐとＬｐは電圧端子を示している。また、測定手段１３は、Ｌｐ及びＬｃを地下タンク１に接続し、Ｈｐ及びＨｃをアース１２に接続している。
【００３８】
具体的には、地下タンク１は、配線２１−２１Ａを介してカレント端子Ｌｃと電気的に接続し、また配線２１−２１Ｂを介してポテンション端子Ｌｐと電気的に接続する。一方、接地電極であるアース１２は、配線２２−２２Ａを介してカレント端子Ｈｃと電気的に接続し、また配線２２−２２Ｂを介してポテンション端子Ｈｐと電気的に接続する。
【００３９】
また、測定手段１３は、制御手段１４からの制御によりＬｐとＨｐ間に交流電圧を印加し、ＬｃとＨｃ間に流れる電流を測定する。また、各周波数において交流電圧と交流電流の比を計測することで、地下タンク１とアース１２間のインピーダンスを決定している。なお、測定手段１３におけるインピーダンス測定では、例えば日置電機（株）製ＬＣＲハイテスタ３５３２−５０，３５２２−５０等を用いることができる。
【００４０】
また、制御手段１４は、測定手段１３により腐食測定を実行させ、測定手段１３からの測定結果を入力して、地下埋設構造物としての地下タンク１の表面に腐食等が発生しているか否か等を診断する。
【００４１】
なお、制御手段１４は、汎用のパーソナルコンピュータやサーバ等を用いて実現することができる。この場合、制御手段１４には、ユーザからの入力、指示情報を受け付ける入力手段や、実行経過や診断結果を表示や音声で出力する出力手段、測定手段１３により測定結果の演算や、診断処理全般を制御するためのＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａＬｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、各種データの蓄積を行う蓄積手段等を有し、腐食診断装置全般の制御を行う。
【００４２】
また、制御手段１４は、測定手段１３による測定結果に基づいて後述するナイキスト線図等の各種グラフを生成し、出力手段により表示させることもできる。
【００４３】
また、クーポン１１は、スイッチ等の切換手段２３を有し、切換手段２３により配線２１に選択的に接続されるようになっている。なお、切換手段２３によるスイッチのＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、制御手段１４により制御される。
【００４４】
＜第１実施例における診断処理手順＞
診断処理手順＞
次に、上述した鋼製地下埋設構造物の腐食診断装置１０による診断処理手順について説明する。図２は、第１実施例における診断処理手順の一例を示す図である。
【００４５】
ここで、本実施形態では、カレント端子Ｌｃ及びＨｃに所定の電圧からなる交流を印加し、ポテンション端子ＬＰ及びＨＰでインピーダンスを測定するように構成している。
【００４６】
まず、地下タンク１とアース１２の間のインピーダンスを測定する。具体的には、測定手段１３は、制御手段１４からの制御により地下タンク１とアース１２との間に、低から高に周波数を変化させて交流を印加してインピーダンスを測定し、測定結果から地下タンク１の腐食診断を行う。
【００４７】
つまり、地下タンク１とアース１２間におけるインピーダンスを測定し（Ｓ０１）、そのインピーダンス特性が予め設定された正常時（劣化のない状態）のインピーダンス特性であるか否かを判断する（Ｓ０２）。
【００４８】
ここで、図３は、地下タンクに腐食等の劣化がない場合（健全な場合）のインピーダンス特性を説明するための図である。また、図４は、地下タンク、アース、及び土壌の関係を等価回路で置き換えた一例を示す図である。なお、図３に示された曲線は、地下タンク１の塗覆装に劣化がなく完全に被覆状態が保たれている場合のインピーダンス特性をナイキスト線図で示すものである。また、図３に示すグラフの横軸はインピーダンスの実数成分（Ｚ’）を示し、縦軸はインピーダンスの虚数成分（Ｚ’’）を示している。
【００４９】
図３に示すように、インピーダンスの高周波数域での軌跡にアース／土壌界面のインピーダンスに相当する容量性半円がみられる。ここで、その容量性半円の直径がアース／土壌界面の電荷移動抵抗Ｒｃｔｐになり、高周波数極限での収束点がアース１２と地下タンク１間の土壌抵抗Ｒｓｏｌ１となる。また、低周波数域でのインピーダンスは、虚数軸と平行の軌跡となる。これは、健全状態の地下タンク／土壌界面のコンデンサ成分によるものである。
【００５０】
つまり、地下タンク１に対する塗覆装１ａに異常がない状態、即ち完全に外面の被覆状態が保たれている場合は、図３に示すように所定の周波数部位で略垂直に立ち上がる（虚数軸と平行の軌跡）傾向を示すことになる。また、地下タンク１に劣化部分が存在する場合、即ち正常なインピーダンス特性でない場合（Ｓ０２において、ＮＯ）には、ナイキスト線図には２つの容量性半円の軌跡が表れるため、これにより地下タンク１に異常（劣化）があると判断する（Ｓ０３）。上述したインピーダンス特性により健全状態での地下タンク１とのインピーダンスの相違を明確に把握することができる。
【００５１】
また、Ｓ０２の処理において、正常なインピーダンス特性が得られている場合（Ｓ０２において、ＹＥＳ）、次にスイッチ１７をＯＮにして地下タンク１にクーポン１１を接続し（Ｓ０４）、この状態でインピーダンスを測定する（Ｓ０５）。また、測定後、正常な所定のインピーダンス特性であるか否かを判断する（Ｓ０６）。
【００５２】
この場合、クーポン１１は何ら被覆されていないため、完全に被覆された物体である地下タンク１に対して外面が露出された地下タンク１と同種の材料からなる外面が露出されたクーポン１１が付加されることとなる。したがって、地下タンク１が正常であれば、インピーダンス特性のナイキスト線図において、垂直に立ち上がらず一定の周波数のところで更に二次曲線的に上昇変化する。
【００５３】
つまり、インピーダンス特性が上述した軌跡を描く場合、英城な所定のインピーダンス特性であったとし（Ｓ０６において、ＹＥＳ）、正常と判断する（Ｓ０７）。また、正常なインピーダンス特性でない場合（Ｓ０６において、ＮＯ）は、異常であると判断する（Ｓ０３）。なお、異常時には、ユーザにその旨を制御手段１４が有する出力手段を用いて表示又は音声により通知する。
【００５４】
このように、地下タンク１とアース１２とを接続した状態では、垂直に立ち上がり、地下タンク１にクーポン１１を接続した状態で、測定した場合には二次曲線状態で上昇する傾向を示すときには、地下タンク１自体の塗覆装１ａは、地下タンク１の外面に劣化はないと診断することができる。
【００５５】
ここで、図４の等価回路について具体的に説明する。図４に示す等価回路３０は、アース１２表面近傍の土壌２の抵抗要素Ｒｃｔｐと、アース１２表面近傍のコンデンサ要素Ｃｄｌｐと、アース１２と地下タンク１との間の土壌２の抵抗値要素Ｒｓｏｌ１と、地下タンク１の外面が塗覆装１ａによる健全に保護されている状態、地下タンク１と土壌２とが電気的に絶縁状態にあるときは、地下タンク１を大きな容積を持つコンデンサとしてコンデンサ要素Ｃｐを示す。
【００５６】
ここで、地下タンク１の塗覆装１ａが劣化し、地下タンク１の外部表面が部分的に土壌２と電気的に接している状態である場合、図４に示す等価回路は、図５のように表すことができる。図５は、地下タンクの外部表面が部分的に土壌と電気的に接している状況を示す等価回路の一例を示す図である。
【００５７】
即ち、地下タンク１の一部が土壌２と電気的に接触することによって接触部分の抵抗要素Ｒｓｏｌ２＋Ｒｃｔ２とコンデンサ要素Ｃｄｌ２とが追加されることになる（図５に示す点線３１）。
【００５８】
ここで、図６は、地下タンクの外部表面が部分的に土壌と電気的に接している状態における地下タンクとアースとを接続したときのインピーダンス測定結果の一例を示す図である。
【００５９】
塗覆装１ａが劣化した結果、地下タンク１の外部が部分的に土壌２と電気的に接している状況の地下タンク１とアース１２とを接続した状態でのインピーダンス測定結果をナイキスト線図で示すと、例えば図６（Ａ）に示すように所定の周波数以降、垂直に立ち上がらずに二次曲線的に上昇する傾向を示す。
【００６０】
そして、この場合に切換手段２３によるスイッチの切り換えにより地下タンク１にクーポン１１を接続して具体的な腐食診断測定を行う。具体的には、クーポン１１を接続した場合のインピーダンス特性において、所定周波数以降の二次曲線の傾きによって、劣化の度合いを診断する。
【００６１】
例えば、所定周波数以降の二次曲線の傾きに変化がない場合、クーポン１１の表面積より充分大きい面積において、既に塗覆装１ａが劣化し、土壌２と電気的に接触していると診断することができる。
【００６２】
また、図６（Ｂ）に示すように、クーポン１１との所定周波数以降の二次曲線の傾きに変化がある場合、この場合は、クーポン１１の表面積と同程度の表面積の塗覆装１ａが劣化し、土壌２と電気的に接触していると推定することができる。
【００６３】
以上のようにして、上述の実施例では、インピーダンス特性の変化から地下タンク１における塗覆装１ａの劣化の状況を診断することができる。したがって、この診断結果から地下タンク１に関して、腐食が始まる条件が整っているか否かを診断することができる。
【００６４】
ここで、上述したようにクーポン１１を用いた地下埋設構造物の診断処理手順についてフローチャートを用いて説明する。図７は、クーポンを用いた診断処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００６５】
図７に示す診断処理手順は、まず地下タンク１とアース１２間におけるインピーダンスを測定し（Ｓ１１）、正常なインピーダンス特性であるか否かを判断する（Ｓ１２）。次に、正常なインピーダンス特性でない場合（Ｓ１２において、ＮＯ）、次に地下タンク１にクーポン１１を接続し（Ｓ１３）、クーポン１１を接続した状態でインピーダンスを測定する（Ｓ１４）。
【００６６】
ここで、クーポン１１の有無における２つの２次曲線の傾きに変化があるか否かを判断し（Ｓ１５）、変化がない場合（Ｓ１５において、ＹＥＳ）、地下タンク１がクーポン１１の表面積以上の面積が劣化していると判断する（Ｓ１６）。また、Ｓ１５の処理において、クーポン１１の有無における２つの２次曲線の傾きに変化がある場合（Ｓ１５において、ＮＯ）、クーポン１１の表面積と同程度の面積が劣化していると判断する（Ｓ１７）。なお、Ｓ１５における変化の有無の判断は、予め設定された許容範囲（閾値）を用いて判断される。
【００６７】
また、Ｓ１２の処理において、正常なインピーダンス特性があった場合（Ｓ１２において、ＹＥＳ）、正常と判断する（Ｓ１８）。これにより、ある程度の地下タンクの腐食の状態（範囲）を推測することができる。
【００６８】
なお、本実施形態においては、地下タンク１とアース１２との関係で腐食診断手順を説明したが、本発明においてはこの限りではなく、例えば配管１ｂとアース１２との関係で上述した診断手順を行ってもよい。また、地下タンク１と地下配管１ｂとを１つの地下埋設構造物として腐食診断を行ってもよい。
【００６９】
＜第２実施例＞
次に、本発明における腐食診断装置の第２実施例について図を用いて説明する。図８は、第２実施例における腐食診断装置の概略構成の一例を示す図である。なお、上述した第１実施例と同様な構成については同一の番号を付与するものとし、ここでの説明は省略する。
【００７０】
図８に示す腐食診断装置４０は、深さの異なる個所に同一の表面積からなる複数のクーポン４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃが埋設されている。なお、クーポンの数については特に制限はなく、またクーポンの埋設位置も特定されるものではなく任意に設置することができる。
【００７１】
なお、土壌２に対して深く埋設したクーポン４１ほど、インピーダンスの値が小さく、浅く埋設するほどインピーダンスの値が大きい。これは、土壌２中に含まれる水分量が地中の深さによって異なることに起因しており、地表に近いほど土壌２中の水分量が少なく、地表から遠いほど水分量が多い。
【００７２】
また、第２実施例では、スイッチ等の切換手段４２が４つの端子に対して選択的に接続可能になっている。なお、４つの端子は、クーポン４１Ａと接続された端子、クーポン４１Ａ及び４１Ｂと接続された端子、クーポン４１Ａ、４１Ｂ及び４１Ｃと接続された端子、及び、どのクーポンにも接続していない端子である。切換手段４２は、上述の端子のうち何れか１つと接続することができる。なお、切換手段４２における切り換え制御は、制御手段１４からの制御により行われる。
【００７３】
＜第２実施例におけるインピーダンス特性の測定処理＞
次に、第２実施例におけるインピーダンス特性の測定処理について説明する。まず、地下タンク１とアース１２のみを接続した状態でのインピーダンス特性を測定する。次に、順次クーポン４１を地下タンク１に接続した状態で地下タンク１とアース１２のインピーダンスを測定する。
【００７４】
具体的には、まずクーポン４１Ａを接続した状態でインピーダンス特性を測定し、次にクーポン４１Ａ及び４１Ｂを接続した状態でインピーダンス特性を測定し、その次にクーポン４１Ａ、４１Ｂ及び４１Ｃを接続した状態でインピーダンス特性を測定する。
【００７５】
つまり、クーポン４１の総表面積を順次増加させながら、それぞれのインピーダンス特性を測定する。なお、上述したインピーダンス特性の測定では、順次クーポンの表面積が異なるように接続した状態であれば、総表面積の増減の順序は特に制限されない。
【００７６】
ここで、図９は、第２実施例における地下タンクとアースとを接続したときのインピーダンス測定結果の一例を示す図である。なお、図９に示すグラフの横軸はインピーダンスの実数成分（Ｚ’）を示し、縦軸はインピーダンスの虚数成分（Ｚ’’）を示している。
【００７７】
図９に示すナイキスト線図において、地下タンク１のみとアース１２とを接続してインピーダンス測定結果によるナイキスト線図は、腐食による劣化がない場合には、所定の周波数で垂直に立ち上がる傾向が得られる（図９（Ａ））。また、クーポン１１をまだ入れていない状態で、例えば地下タンク１の塗覆装１ａが剥がれているような腐食による劣化がある場合には、所定の周波数以降の周波数で異なる２次曲線が形成される（図９（Ｂ））。
【００７８】
ここで、地下タンク１に劣化がある場合に劣化の程度を測定するため、クーポン４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを用いてクーポンの表面積を変化させながら、インピーダンス特性を測定する。具体的には、地下タンク１に劣化が発生している場合には、インピーダンスは図９（Ｂ）に示すような２次曲線の軌跡となる。このとき、地下タンク１により生じるインピーダンス値Ｚと、クーポン１１のインピーダンスＺ２との合成インピーダンス値Ｚは、Ｚ＝１／（（１／Ｚ１）＋（１／Ｚ２））の関係となる。
【００７９】
したがって、図９（Ｂ）の２次曲線の軌跡が開始される周波数の位置から２次曲線を描き横軸（インピーダンスの実数成分）と接する部分までの距離をＬとすると、地下タンク１とクーポンの表面積の大きさが同一のとき、２次曲線の軌跡が開始される周波数から２次曲線を描いて横軸を接する部分までの距離Ｌは、１／２Ｌとなる。つまり、１／２Ｌとなったときのクーポンの表面積が、地下タンク１の劣化等による欠陥部分の表面積となる。
【００８０】
ここで、図９を用いて具体的に説明すると、図９（Ｃ）は上述した腐食診断装置４０において、劣化した地下タンク１とクーポン４１Ａとが接続された状態におけるインピーダンス特性を示し、図９（Ｄ）は劣化した地下タンク１とクーポン４１Ａ及び４１Ｂとが接続された状態におけるインピーダンス特性を示し、図９（Ｅ）は地下タンク１とクーポン４１Ａ、４１Ｂ、及び４１Ｃとが接続された状態におけるインピーダンス特性を示している。
【００８１】
また、図９（Ｅ）のときに２次曲線の軌跡が開始される周波数から２次曲線を描いて横軸を接する部分までの距離が上述した距離Ｌの約１／２であった場合、上述した合成インピーダンス値Ｚの関係式から地下タンク１の劣化した領域はクーポン４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの合計の総表面積と同等であると診断することができる。
【００８２】
また、地下タンク１のみとアース１２を接続しての測定結果で、インピーダンス特性におけるナイキスト線図が、図９（Ｂ）に示すように所定の周波数以後、垂直に立ち上がらず二次曲線的に上昇する傾向を示す。更に、所定の周波数以降で二次曲線が得られる場合であって、地下タンク１にクーボン４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃにより接続するクーポンを増加させて順次接続して測定した場合の所定の周波数以降の特性に変化がない場合には、一番影響力のあるクーポン４１Ａ，４１Ｂ，及び４１Ｃを合計した表面積よりも塗覆装１ａが劣化している面積のほうが大きいと推定することができる。
【００８３】
上述した第２実施例に示すように、クーポン１１を複数（上述では３個）設けることで、何れかのクーポンの表面積における測定結果におり、地下タンク１の腐食劣化の程度を高精度に把握することができる。
【００８４】
＜第２実施例における診断処理手順＞
ここで、上述した第２実施例における診断処理手順についてフローチャートを用いて説明する。図１０は、第２実施例における診断処理手順の一例を示すフローチャートである。図１０では、まず、地下タンク１とアース１２間におけるインピーダンスを測定し（Ｓ２１）、正常なインピーダンス特性であるか否かを判断する（Ｓ２２）。次に、正常なインピーダンス特性でない場合（Ｓ２２において、ＮＯ）、次に地下タンクにクーポン４１を接続し（Ｓ２３）、クーポン４１を接続した状態でインピーダンスを測定する（Ｓ２４）。
【００８５】
ここで、インピーダンスの測定結果から所定のインピーダンス特性であるか否かを判断する（Ｓ２５）。具体的には、Ｓ２４の処理で測定した２次曲線が、Ｓ２１で測定した２次曲線の距離Ｌの１／２となる所定のインピーダンス特性が得られているか否かを判断する。ここで、所定のインピーダンス特性でない場合（Ｓ２５において、ＮＯ）、クーポン４１の表面積を変更し（Ｓ２７）、Ｓ２４に戻り、変更したクーポン４１で上述した処理を行う。また、Ｓ２５の処理において、測定したインピーダンス特性が上述した所定のインピーダンス特性である場合（Ｓ２５において、ＹＥＳ）、現時点のクーポン４１の表面積を地下タンクの劣化領域を判断する（Ｓ２６）。なお、Ｓ２２において、正常なインピーダンス特性である場合（Ｓ２２において、ＹＥＳ）、正常と判断する（Ｓ２８）。
【００８６】
これにより、地下タンクの腐食の程度（範囲）を高精度に把握することができる。
【００８７】
＜他のクーポンの構成例＞
ここで、上述した本発明におけるクーポンの例は、上述したように同一の表面積を有するクーポンを複数設けてもよいが、他の手法によりクーポンの表面積を順次異ならせてインピーダンスを計測してもよい。
【００８８】
図１１は、本発明における他のクーポン例を説明するための図である。なお、図１１は、切換手段、クーポン、アース及び地下埋設構造物のみを示している。
【００８９】
クーポンの例としては、例えば図１１（ａ）に示すように予め表面積がことなるクーポン５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを有する。したがって、切換手段５２により各クーポンを順次切り換えてインピーダンス特性を測定することができる。なお、異なる表面積を有する表面クーポン５１Ａ，５１Ｂ，及び５１Ｃのうち、複数を接続してインピーダンス特性を測定してもよい。なお、上述した切換手段５２における切り換え制御は、制御手段１４からの制御により行われる。
【００９０】
また、図１１（ｂ）に示すように、筒状又は棒状のクーポン６１と、クーポン６１を移動させるクーポン移動手段６２とを設けてもよい。この場合、地下タンク１とアース１２とにおけるインピーダンス特性により地下タンク１に劣化が発生した場合、切換手段６３によりスイッチをＯＮに切り換える。そして、クーポン移動手段６２により所定の深さ毎にクーポン６１を埋設して土壌２に接する表面積を順次変更しながら、インピーダンス特性を測定する。これにより、より詳細かつ簡易に地下タンク１における劣化の程度（範囲）を容易に把握することができる。
【００９１】
なお、上述した実施例では、地下埋設構造物の例として地下タンクを用いて説明したが、本発明においてはこの限りではなく、例えば配管のみの場合や地下タンクと配管とが組み合わした地下埋設構造物においても本発明を適用することができる。
【００９２】
この場合、特に、地下タンクと配管が電気的に接続されている場合、インピーダンスと腐食検出との関係について以下の点を考慮する必要がある。地下タンクもしくは配管に劣化部（欠陥部）が存在するとき、劣化部／土壌界面インピーダンスが小さいため、印加電圧による応答電流は劣化部に選択的に流れる。ここで、配管に劣化がない場合は、配管のインピーダンスが大きいため、地下タンクと配管を電気的に接続している場合でも、地下タンクにおける劣化有無の判定には影響はない。
【００９３】
一方、配管に劣化部が存在する場合、配管のインピーダンスが小さくなる。したがって、地下タンクと配管とが電気的に接続されている場合、地下タンクのインピーダンスには劣化した配管のインピーダンスが加わることになる。
【００９４】
更に、地下タンクも単数ではなく、複数の地下タンク（及び／又は配管）が埋設されている場合には、それぞれの地下タンクに接続するよう構成すること本発明を適用することができる。また、地下タンク内が幾つかの部屋に分かれてそれぞれが異なる燃料等を貯蔵する場合であっても、地下タンクを全体で１つの地下埋設構造物と見なすことで、本発明を適用することができる。
【００９５】
上述したように、本発明によれば、高精度な鋼製地下埋設構造物の腐食診断を実現することができる。具体的には、地下埋設構造物をプローブ間のインピーダンス測定を行い、等価回路を設定しインピーダンスと比較することで、土壌抵抗と埋設構造物の腐食抵抗を求めることができる。また、クーポン電極を用いた簡易な鋼製地下埋設構造物の劣化検知を行うことができる。つまり、本発明では、インピーダンス形状の変化のみを判断材料とするため、診断実施者であるユーザにインピーダンス解析の専門的な知識が無くても腐食診断を行うことができる。
【００９６】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１実施例における腐食診断装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】第１実施例における診断処理手順の一例を示す図である。
【図３】地下タンクに腐食等の劣化がない場合（健全な場合）のインピーダンス特性を説明するための図である。
【図４】地下タンク、アース、及び土壌の関係を等価回路で置き換えた一例を示す図である。
【図５】地下タンクの外部表面が部分的に土壌と電気的に接している状況を示す等価回路の一例を示す図である。
【図６】地下タンクの外部表面が部分的に土壌と電気的に接している状態における地下タンクとアースとを接続したときのインピーダンス測定結果の一例を示す図である。
【図７】クーポンを用いた診断処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】第２実施例における腐食診断装置の概略構成の一例を示す図である。
【図９】第２実施例における地下タンクとアースとを接続したときのインピーダンス測定結果の一例を示す図である。
【図１０】第２実施例における診断処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明における他のクーポン例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９８】
１  地下タンク
１ａ  塗覆層
１ｂ  配管
２  土壌
１０，４０  腐食診断装置
１１，４１，５１，６１  クーポン
１２  アース（接地電極）
１３  測定手段
１４  制御手段
２１，２２  配線
２３，４２，５２，６３  切換手段
３０  等価回路
３１  点線
６２  クーポン移動手段
【図１】
2007271541.tif 000003
【図２】
2007271541.tif 000004
【図３】
2007271541.tif 000005
【図４】
2007271541.tif 000006
【図５】
2007271541.tif 000007
【図６】
2007271541.tif 000008
【図７】
2007271541.tif 000009
【図８】
2007271541.tif 000010
【図９】
2007271541.tif 000011
【図１０】
2007271541.tif 000012
【図１１】
2007271541.tif 000013