(57)【要約】【課題】下地部材との接続を不要にして塗装構造物の塗膜を傷付けることなく、塗膜の劣化状態及び下地部材の塗膜界面の腐食状態の計測を行うことができるようにする。【解決手段】通電性を有する下地部材２０の表面に形成された塗膜２１の表面に接触配置された一対の電極プローブ１Ａ，１Ｂの間に交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、交流電圧の印加条件及び電流の計測データに基づいて、塗膜の劣化状態の目安となる塗膜抵抗Ｒfが算出され、また、下地部材の塗膜界面の腐食状態の目安となる腐食反応抵抗Ｒcが算出されるようにした。【選択図】図１
2017037062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電性を有する下地部材の表面に形成された塗膜の表面に接触配置された一対の電極プローブの間に交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて数式１乃至３によって塗膜抵抗Ｒfが算出されることを特徴とする塗装構造物の評価指標の計測方法。
（数１）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
（数２）  Ｚim ＝ Ｅo／ｂ
（数３）  Ｒf ＝ Ｚre＋Ｚim２／Ｚre
ここに、  Ｚre：実数部のインピーダンス［Ω］，
Ｚim：虚数部のインピーダンス［Ω］，
Ｅo：交流電圧の印加時における計測アンプの出力電圧［Ｖ］，
ａ：交流電圧の印加によって計測された電流の実数部電流［Ａ］，
ｂ：交流電圧の印加によって計測された電流の虚数部電流［Ａ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］
【請求項２】
さらに、前記電流の計測データに基づいて数式４によって誘電正接tanδが算出され、当該誘電正接tanδ，前記塗膜抵抗Ｒf，及び前記交流電圧の周波数ｆmが用いられて数式５によって塗膜容量Ｃfが算出されることを特徴とする請求項１記載の塗装構造物の評価指標の計測方法。
（数４）  tanδ ＝ ａ／ｂ
ここに、  tanδ：誘電正接［−］，
ａ：交流電圧の印加によって計測された電流の実数部電流［Ａ］，
ｂ：交流電圧の印加によって計測された電流の虚数部電流［Ａ］
（数５）  Ｃf ＝ １／(２πｆm・Ｒf・tanδ)
ここに、  Ｃf：塗膜容量［Ｆ］，
ｆm：周波数［Ｈｚ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］，
tanδ：誘電正接［−］，
π：円周率
【請求項３】
前記交流電圧の周波数が１０ Ｈｚ 〜１ ｋＨｚ の範囲であることを特徴とする請求項１記載の塗装構造物の評価指標の計測方法。
【請求項４】
前記交流電圧が印加される前に前記交流電圧の周波数よりも高い周波数の交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記高い周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいてインピーダンスが算出され、当該インピーダンスの値が所定の閾値よりも大きい場合に前記一対の電極プローブを含む計測の仕組みによって形成される計測回路に不具合があると判定されることを特徴とする請求項１記載の塗装構造物の評価指標の計測方法。
【請求項５】
前記高い周波数の交流電圧の周波数が２〜１０ ｋＨｚ の範囲であることを特徴とする請求項４記載の塗装構造物の評価指標の計測方法。
【請求項６】
通電性を有する下地部材の表面に形成された塗膜の表面に接触配置された一対の電極プローブの間に第二の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第二の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記第二の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて数式６乃至８によって塗膜抵抗Ｒfが算出され、さらに、前記一対の電極プローブの間に前記第二の周波数よりも低い第三の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第三の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記塗膜抵抗Ｒfが用いられると共に前記第三の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて数式６及び７並びに数式９によって腐食反応抵抗Ｒcが算出されることを特徴とする塗装構造物の評価指標の計測方法。
（数６）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
（数７）  Ｚim ＝ Ｅo／ｂ
（数８）  Ｒf ＝ Ｚre＋Ｚim２／Ｚre
（数９）  Ｒc ＝ (Ｚre−Ｒf)＋Ｚim２／(Ｚre−Ｒf)
ここに、  Ｚre：実数部のインピーダンス［Ω］，
Ｚim：虚数部のインピーダンス［Ω］，
Ｅo：交流電圧の印加時における計測アンプの出力電圧［Ｖ］，
ａ：交流電圧の印加によって計測された電流の実数部電流［Ａ］，
ｂ：交流電圧の印加によって計測された電流の虚数部電流［Ａ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］，
Ｒc：腐食反応抵抗［Ω］
【請求項７】
さらに、前記塗膜抵抗Ｒf，前記腐食反応抵抗Ｒc，前記第三の周波数の交流電圧を印加したときの実数部のインピーダンスＺre，及び前記第三の周波数ｆlが用いられて数式１０によって電気二重層容量Ｃdlが算出されることを特徴とする請求項６記載の塗装構造物の評価指標の計測方法。
（数１０）  Ｃdl ＝ √[{Ｒc／(Ｚre−Ｒf)−１}／(２πｆl)２Ｒc２]
ここに、  Ｃdl：電気二重層容量［Ｆ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］，
Ｒc：腐食反応抵抗［Ω］，
Ｚre：実数部のインピーダンス［Ω］，
ｆl：周波数［Ｈｚ］，
π：円周率
【請求項８】
前記第三の周波数が１〜１００ ｍＨｚ の範囲であることを特徴とする請求項６記載の塗装構造物の評価指標の計測方法。
【請求項９】
前記第二の周波数の交流電圧が印加される前に前記第二の周波数よりも高い第一の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第一の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記第一の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいてインピーダンスが算出され、当該インピーダンスの値が所定の閾値よりも大きい場合に前記一対の電極プローブを含む計測の仕組みによって形成される計測回路に不具合があると判定されることを特徴とする請求項６記載の塗装構造物の評価指標の計測方法。
【請求項１０】
前記第一の周波数の交流電圧の周波数が２〜１０ ｋＨｚ の範囲であることを特徴とする請求項９記載の塗装構造物の評価指標の計測方法。
【請求項１１】
一対の電極プローブと、通電性を有する下地部材の表面に形成された塗膜の表面に接触配置された前記一対の電極プローブの間に交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測される際の前記交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて数式１１乃至１３によって塗膜抵抗Ｒfを算出する算出手段とを有することを特徴とする塗装構造物の評価指標の計測装置。
（数１１）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
（数１２）  Ｚim ＝ Ｅo／ｂ
（数１３）  Ｒf ＝ Ｚre＋Ｚim２／Ｚre
ここに、  Ｚre：実数部のインピーダンス［Ω］，
Ｚim：虚数部のインピーダンス［Ω］，
Ｅo：交流電圧の印加時における計測アンプの出力電圧［Ｖ］，
ａ：交流電圧の印加によって計測された電流の実数部電流［Ａ］，
ｂ：交流電圧の印加によって計測された電流の虚数部電流［Ａ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］
【請求項１２】
前記算出手段が、さらに、前記電流の計測データに基づいて数式１４によって誘電正接tanδを算出すると共に、当該誘電正接tanδ，前記塗膜抵抗Ｒf，及び前記交流電圧の周波数ｆmを用いて数式１５によって塗膜容量Ｃfを算出することを特徴とする請求項１１記載の塗装構造物の評価指標の計測装置。
（数１４）  tanδ ＝ ａ／ｂ
ここに、  tanδ：誘電正接［−］，
ａ：交流電圧の印加によって計測された電流の実数部電流［Ａ］，
ｂ：交流電圧の印加によって計測された電流の虚数部電流［Ａ］
（数１５）  Ｃf ＝ １／(２πｆm・Ｒf・tanδ)
ここに、  Ｃf：塗膜容量［Ｆ］，
ｆm：周波数［Ｈｚ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］，
tanδ：誘電正接［−］，
π：円周率
【請求項１３】
前記交流電圧の周波数が１０ Ｈｚ 〜１ ｋＨｚ の範囲であることを特徴とする請求項１１記載の塗装構造物の評価指標の計測装置。
【請求項１４】
前記交流電圧が印加される前に前記交流電圧の周波数よりも高い周波数の交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記高い周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいてインピーダンスが算出され、当該インピーダンスの値が所定の閾値よりも大きい場合に前記一対の電極プローブを含む計測の仕組みによって形成される計測回路に不具合があると判定されることを特徴とする請求項１１記載の塗装構造物の評価指標の計測装置。
【請求項１５】
前記高い周波数の交流電圧の周波数が２〜１０ ｋＨｚ の範囲であることを特徴とする請求項１４記載の塗装構造物の評価指標の計測装置。
【請求項１６】
一対の電極プローブと、通電性を有する下地部材の表面に形成された塗膜の表面に接触配置された前記一対の電極プローブの間に第二の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第二の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測される際の前記第二の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて数式１６乃至１８によって塗膜抵抗Ｒfを算出し且つ前記一対の電極プローブの間に前記第二の周波数よりも低い第三の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第三の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測される際の前記第三の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づくと共に前記塗膜抵抗Ｒfを用いて数式１６及び１７並びに数式１９によって腐食反応抵抗Ｒcを算出する算出手段とを有することを特徴とする塗装構造物の評価指標の計測装置。
（数１６）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
（数１７）  Ｚim ＝ Ｅo／ｂ
（数１８）  Ｒf ＝ Ｚre＋Ｚim２／Ｚre
（数１９）  Ｒc ＝ (Ｚre−Ｒf)＋Ｚim２／(Ｚre−Ｒf)
ここに、  Ｚre：実数部のインピーダンス［Ω］，
Ｚim：虚数部のインピーダンス［Ω］，
Ｅo：交流電圧の印加時における計測アンプの出力電圧［Ｖ］，
ａ：交流電圧の印加によって計測された電流の実数部電流［Ａ］，
ｂ：交流電圧の印加によって計測された電流の虚数部電流［Ａ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］，
Ｒc：腐食反応抵抗［Ω］
【請求項１７】
前記算出手段が、さらに、前記塗膜抵抗Ｒf，前記腐食反応抵抗Ｒc，前記第三の周波数の交流電圧を印加したときの実数部のインピーダンスＺre，及び前記第三の周波数ｆlを用いて数式２０によって電気二重層容量Ｃdlを算出することを特徴とする請求項１６記載の塗装構造物の評価指標の計測装置。
（数２０）  Ｃdl ＝ √[{Ｒc／(Ｚre−Ｒf)−１}／(２πｆl)２Ｒc２]
ここに、  Ｃdl：電気二重層容量［Ｆ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］，
Ｒc：腐食反応抵抗［Ω］，
Ｚre：実数部のインピーダンス［Ω］，
ｆl：周波数［Ｈｚ］，
π：円周率
【請求項１８】
前記第三の周波数が１〜１００ ｍＨｚ の範囲であることを特徴とする請求項１６記載の塗装構造物の評価指標の計測装置。
【請求項１９】
前記第二の周波数の交流電圧が印加される前に前記第二の周波数よりも高い第一の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第一の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記第一の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいてインピーダンスが算出され、当該インピーダンスの値が所定の閾値よりも大きい場合に前記一対の電極プローブを含む計測の仕組みによって形成される計測回路に不具合があると判定されることを特徴とする請求項１６記載の塗装構造物の評価指標の計測装置。
【請求項２０】
前記第一の周波数の交流電圧の周波数が２〜１０ ｋＨｚ の範囲であることを特徴とする請求項１９記載の塗装構造物の評価指標の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば塗装構造物の塗膜及び下地部材の状態の評価に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の塗装鋼構造物において塗装の塗替え時期を的確に把握することは、鋼材の腐食を軽減するだけでなく、当該構造物が担う機能を確保するための設備の維持や信頼性の向上につながり、更には維持・管理コストの低減にも寄与できると考えられる。特に近年、社会基盤である公共鋼構造物等の保守管理技術の重要性が指摘されており、また、ライフサイクルコスト（ＬＣＣ）の低減の観点から、最適な塗装による補修のインターバルの延伸と耐用年数の延伸との重要性が指摘されている（日本鋼構造協会編「重防食塗装」，技報堂出版，ｐ.８３，ｐ.１５３，２０１２年、及び、社団法人日本塗料工業会 技術委員会 重防食塗料連絡会編「重防食塗料ガイドブック」，ｐ.１５４，社団法人日本塗料工業会，２００７年）。
【０００３】
塗装構造物の塗膜の劣化の程度を評価する従来の塗膜劣化診断装置として、例えば、塗膜を表面に有する下地金属に接続端子を接続すると共に塗膜の表面に測定プローブを接続することで計測回路を構成し、測定プローブと接続端子との間に交流電圧を出力する電圧出力回路及び計測回路に流れた電流を検出する電流検出回路を備えてなるインピーダンス測定部より得られる測定データと外部より与えられる測定条件データとに基づいて塗膜のインピーダンスを算出し、塗膜の電気的特性の劣化度を診断する診断部とで構成される塗膜劣化診断装置において、塗膜の膜厚を測定する膜厚測定手段と、膜厚測定手段によって一つの測定対象領域について測定された複数箇所の膜厚データのばらつきを評価してその評価結果に基づき当該領域についてインピーダンス測定の適否を判断する測定適否判断手段とを備えて構成されるものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０１１８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の塗膜劣化診断装置を含む交流法による塗膜劣化診断では、一般に、塗膜の劣化と下地金属の腐食とが分離されずに合算された形で診断・評価されていると考えられる。このため、塗装構造物全体としての健全性の診断・評価を行う手法としては十分であるとは言えない。
【０００６】
また、特許文献１の装置を含む従来の塗膜劣化診断装置では、塗膜を表面に有する下地金属に接続端子を接続することが必要であるので、実際の塗装構造物における計測の際には、塗膜を表面に有する下地金属と電気的導通をとる必要があり、このために前処理の時間と労力とが必要とされ、さらに、塗装面以外では電気的導通がとれない場合には電気的導通をとるように下地金属を一部露出させるために塗膜面に物理的に小さな傷を付与することが必要とされる。このための作業時間と労力とが必要とされる点や、計測後に補修をする必要がある点などにおいて、現地計測作業における難点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、下地部材との接続を不要にして塗装構造物の塗膜を傷付けることなく計測を行うことができ、且つ、塗膜の状態と下地部材の状態とを別々に評価し得る指標、言い換えると、塗膜の状態と下地部材の状態とが合算された形ではなくて分離された形で評価し得る指標を計測することができる塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置を提供することを目的とする。
【０００８】
ここで、塗膜の「劣化」は、技術用語としては「高分子材料の特性が低下して、元に戻らない変化をいう。すなわち、塗膜を自然の気候条件、熱、光、酸素、放射線などに暴露したときに生ずる化学構造の低次元化、特に重合体分子の連鎖の切断のことをいう。」と定義されている（日本塗装技術協会編「実用塗装・塗料用語辞典」，ｐ.３０３，１９７６年）。このことは、塗膜の劣化とは塗膜の物性の変化であると定義していることになる。しかし、実用的には、物性の変化の結果、塗膜としての下地部材に対する保護性がどの程度低下したかということが有用な情報になると考えられる。このため、本発明では、塗膜の「劣化」とは「下地部材に対する保護性の低下」であると広義に定義する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下の説明において、変数や数値に単位を付して表す際に、単位であることを明確にするために単位としての記号を［  ］で括って表記する場合がある。
【００１０】
本発明者は、電圧を印加する測定プローブを用いてのインピーダンスの測定によって得られる電気化学的特性に基づいて塗装構造物における塗膜及び下地部材の状態を評価し得る新しい手法の検討を行う中で、図３に示す回路が下地部材及び塗膜に纏わる電気的等価回路として適当であることを見出した。
【００１１】
本発明者は、具体的には、大気暴露試験を実施して塗膜を劣化させた塗装試験片（具体的には、塗装前の基材がブラスト処理された炭素鋼鋼板である試験片と溶融亜鉛めっき鋼板である試験片との二種類）に対して周波数応答解析器（ＦＲＡ）を使用して印加周波数１０−２〜１０５ Ｈｚ の範囲で高周波側から掃引して交流インピーダンス法による電気化学計測を実施すると共に（なお、印加電圧は±１００ ｍＶ 又は±１０００ ｍＶ とした）、当該計測によって得られた塗装試験片のインピーダンスの周波数特性を整理し、以下の知見を得た。
【００１２】
ア）  高周波側から低周波側への周波数の変化に伴ってインピーダンスの増大が見られ、このことから、抵抗成分と容量成分とが並列に配置されていると考えることが適当である。
イ）  低周波側で位相差の変化が見られ、このことから、一般に低周波側でインピーダンス特性が表れるとされる金属界面についても抵抗成分と容量成分とを考慮することが適当である。
【００１３】
なお、図３において、Ｒs：溶液抵抗［Ω・ｃｍ２］，Ｒf：塗膜抵抗［Ω・ｃｍ２］，Ｃf：塗膜容量［Ｆ／ｃｍ２］，Ｒc：腐食反応抵抗(分極抵抗)［Ω・ｃｍ２］，Ｃdl：電気二重層容量［Ｆ／ｃｍ２］をそれぞれ表す。
【００１４】
また、容量成分である塗膜容量Ｃf及び電気二重層容量Ｃdlは、単純なＣ成分のみでも良いが、容量成分の歪を考慮し得るようにＣＰＥ（Ｃonstant  Ｐhase  Ｅlement の略；例えば、板垣昌幸著「電気化学インピーダンス法」，ｐ.６１−８０，丸善出版，２０１３年）としても良いと考えられた。
【００１５】
本発明者は、また、図３に示す電気的等価回路を用いて塗装試験片に係る各パラメータ（具体的には、塗膜抵抗Ｒf，塗膜容量Ｃf，腐食反応抵抗Ｒc，電気二重層容量Ｃdl）の値を大気暴露の前後のそれぞれについて算定し、以下の知見を得た。
【００１６】
ア）  塗膜抵抗Ｒfは大気暴露前後にかけて低下する傾向が見られた。したがって、塗膜抵抗Ｒfの変化が塗膜劣化の進行を評価する指標になり得る。
イ）  塗膜容量Ｃf及び誘電正接（以下「tanδ」とも表記する；なお、「タンデルタ」とも呼ばれる）は大気暴露前後にかけて増大する傾向が見られた。したがって、塗膜容量Ｃfやtanδの変化が塗膜劣化の進行を評価する指標になり得る。
ウ）  金属界面の情報を反映していると考えられる腐食反応抵抗Ｒcは大気暴露前後にかけて低下する。
エ）  金属界面の情報を反映していると考えられる電気二重層容量Ｃdlは大気暴露前後にかけて増大する。
【００１７】
本発明者は、さらに、計測に用いられる接続端子の下地部材への直接の接続を不要にするため、電極プローブを同時に二個使用する手法の検討を行った。
【００１８】
なお、電極プローブを同時に二個使用する場合には、評価対象の塗装構造物の表面に接触配置された一方の電極プローブ内の塗膜面（試料極）と、前記一方の電極プローブ内に設置された炭素鋼製の電極（対極）と、前記塗装構造物の表面上の前記一方の電極プローブの近傍に接触配置された他方の電極プローブ内の塗膜面（試料極）と、前記他方の電極プローブ内に設置された炭素鋼製の電極（対極）との間で計測回路が形成される。すなわち、二組の電極対を直列に接続して同時に計測することになる。この場合に、下地部材が同一で電気的に短絡されているため、下地部材を電気的に接続することは不要になる。
【００１９】
検討の結果、本発明者は、電極プローブを同時に二個使用することにより、下地部材と直接接続させることなく、言い換えると、塗膜を一部剥離することなく、塗膜の電気化学計測を行うことが可能であり、且つ、塗膜の劣化の程度を評価することに加えて下地部材の塗膜界面における腐食の程度を評価することが可能であることを知見した。
【００２０】
また、実験室における塗装試験片の解析であれば周波数応答解析器（ＦＲＡ）を用いて広範な周波数のデータに基づいて解析を行うことができるので回路のコンデンサに相当する部分には容量成分の歪を加味したＣＰＥを用いた等価回路を適用できる（即ち、ＣＰＥに纏わる各パラメータを求めることが可能である）ものの、塗装構造物の現地計測においては、使用機器や使用条件が制約されること、また、短時間で計測結果を得る必要があることなどから、広範な周波数のデータを取得することは困難であると考えられた。
【００２１】
このため、実構造物の評価手法としては特定の周波数を印加した場合のデータを得ることが効率的であり、この場合にはＣＰＥを用いた等価回路を適用することは不可能である。したがって、実構造物の評価用の基本等価回路としては、塗装試験片の解析に使用した図３の等価回路に近似し、当該等価回路中のＣＰＥを通常のコンデンサに置き換えた、図４に示す回路が適当であると考えられた。なお、図４における各記号の意味は図３における各記号と同様である。
【００２２】
そして、電極プローブを同時に二個使用する方式の場合の解析用の等価回路として図５に示す回路を用いることとした。
【００２３】
なお、図５において、Ｒs1及びＲs2：溶液抵抗［Ω・ｃｍ２］，Ｒf1及びＲf2：塗膜抵抗［Ω・ｃｍ２］，Ｃf1及びＣf2：塗膜容量［Ｆ／ｃｍ２］，Ｒc1及びＲc2：腐食反応抵抗(分極抵抗)［Ω・ｃｍ２］，Ｃdl1及びＣdl2：電気二重層容量［Ｆ／ｃｍ２］をそれぞれ表す。
【００２４】
ここで、回路に交流電圧Ｖoを印加した場合には、コンデンサの抵抗成分（リアクタンス）Ｘc［Ω］は数式１で表される。
【００２５】
（数１）  Ｘc ＝ １／ｊωＣ
ここに、  Ｃ：静電容量［Ｆ］，
ω：角周波数(＝２πｆ)［rad／秒］，
ｆ：周波数［Ｈｚ］，
π：円周率，
ｊ：虚数単位  をそれぞれ表す。
【００２６】
したがって、図５に示す回路において、原理的には、印加される交流電圧の印加周波数が高くなると(即ち、角周波数ω→∞)、コンデンサである塗膜容量Ｃf1及びＣf2のリアクタンスはゼロに漸近することから、これら塗膜容量Ｃf1やＣf2を経由する経路に電流が流れることになる。これにより、原理的には、溶液抵抗Ｒs1及びＲs2のみの値を求めることが可能である。
【００２７】
一方、中周波の交流電圧が印加された場合には、中周波ではコンデンサである塗膜容量Ｃf1及びＣf2のリアクタンスが大きくなるため、これら塗膜容量Ｃf1やＣf2を経由する経路には電流は流れにくくなり、塗膜抵抗Ｒf1及びＲf2並びに電気二重層容量Ｃdl1及びＣdl2を経由する経路に電流が流れることになる。この場合に電気二重層容量Ｃdl1及びＣdl2のリアクタンスが非常に小さいため、この結果、原理的には、溶液抵抗Ｒs1及びＲs2と塗膜抵抗Ｒf1及びＲf2との合算値から塗膜抵抗Ｒf1及びＲf2の値を求めることが可能である。
【００２８】
また、低周波の交流電圧が印加された場合には、コンデンサである塗膜容量Ｃf1及びＣf2並びに電気二重層容量Ｃdl1及びＣdl2のリアクタンスが非常に大きくなるため、これら塗膜容量Ｃf1，Ｃf2や電気二重層容量Ｃdl1，Ｃdl2を経由する経路には電流は流れにくくなり、塗膜抵抗Ｒf1及びＲf2並びに腐食反応抵抗Ｒc1及びＲc2を経由する経路に電流が流れることになる。この結果、原理的には、溶液抵抗Ｒs1及びＲs2，塗膜抵抗Ｒf1及びＲf2，並びに腐食反応抵抗Ｒc1及びＲc2の合算値から腐食反応抵抗Ｒc1及びＲc2の値を求めることが可能である。
【００２９】
しかしながら実際には、上述したような、或る特定の周波数で抵抗成分のみを単独で分離して計測できる周波数領域は限られており、また、その領域は一定ではないため、通常は、計測される抵抗値にコンデンサの抵抗成分（リアクタンス）が含まれる場合が多い。このため、本発明では、中周波及び低周波の特定周波数の交流電圧印加時において、抵抗とコンデンサとの並列回路に抵抗が直列に接続された直並列回路を構成するとみなして解析することとした。すなわち、後述するように、抵抗成分（実数部）の値，コンデンサのリアクタンス成分（虚数部）の値，及びその位相差(θ値)を分離して求め、この結果に基づいて演算処理をして、各測定項目を算出する方法を適用した。
【００３０】
ここで、溶液抵抗Ｒsに関し、電解質として例えば濃度が３ 重量％ の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液を使用した場合には、その抵抗値について理論計算により概算値を求めることが可能である。そして、計算及び実測の結果、溶液抵抗Ｒsと腐食反応抵抗(分極抵抗)Ｒc及び塗膜抵抗Ｒfとの間の関係は Ｒc，Ｒf≫Ｒs である（即ち、溶液抵抗Ｒsは無視し得る低い値である）ことが確認された。
【００３１】
さらに、溶液抵抗Ｒsを計測するためには、塗膜の場合には１０ ＭＨｚ 近傍の高周波を印加する必要があることがわかった。しかしながら、現場に持ち込むような小型計測器による測定では１０ ＭＨｚ の高周波を印加することは困難であると考えられた。また、１０ ｋＨｚ での計測において求まるインピーダンス値は、溶液抵抗に塗膜のリアクタンス成分が加算された値になることが知見された。
【００３２】
以上のことから、高周波（例えば、１０ ｋＨｚ 程度）で得られたインピーダンス値は、溶液抵抗Ｒsを含めたインピーダンス値による計測回路の不良・不具合の有無の判定に用いると有用であると考えられた。すなわち、溶液抵抗Ｒsの数値は、塗膜抵抗Ｒfや塗膜容量Ｃfなどの他の各パラメータの算出には使用せず、計測が正常に行われているか否かを判定するための指標として用いると有用であることが知見された。
【００３３】
そして、電解液が充填されていないなどの場合に１０ ｋＨｚ でのインピーダンスの直読値が１×１０６ Ω（これは、電極の断面積が１０ ｃｍ２ である場合に１×１０７ Ω・ｃｍ２ に相当する）を超える場合があることから、例えばこの１×１０６ Ω が、計測回路が正常であるか不良であるかを判定する閾値になり得ることが知見された。
【００３４】
以上の知見を踏まえ、本発明者は、はじめに高周波（例えば、１０ ｋＨｚ 程度）を印加して計測回路に不良・不具合のないことを確認した後、中周波（例えば、１ ｋＨｚ 程度）を用いた計測によって塗膜抵抗Ｒf，塗膜容量Ｃf，及びtanδを求め、次に、低周波（例えば、０．１ Ｈｚ 程度）を用いた計測によって腐食反応抵抗Ｒc，電気二重層容量Ｃdl，及びインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜を求める方法を発明するに至った。
【００３５】
以下に、本発明における各評価指標（即ち、計測回路／等価回路における各パラメータ）が得られる原理を説明する。
【００３６】
（１）塗膜抵抗Ｒf
図４や図５に示すような、抵抗Ｒと静電容量Ｃとの並列回路に溶液抵抗Ｒsが直列に接続された回路においては、インピーダンスＺは以下の数式２で表わされる。
【００３７】
（数２）  Ｚ ＝ Ｒs＋{Ｒ／(１＋ｊωＣＲ)}
ここに、  Ｚ：インピーダンス［Ω］，
Ｒ：抵抗［Ω］，
Ｃ：静電容量［Ｆ］，
Ｒs：溶液抵抗［Ω］，
ω：角周波数(＝２πｆ)［rad／秒］，
ｆ：周波数［Ｈｚ］，
π：円周率，
ｊ：虚数単位  をそれぞれ表す。
【００３８】
また、数式２において、Ｚを複素数表示にすると共に、右辺の分子及び分母に（１−ｊωＣＲ）を掛けた上で式を整理すると、インピーダンスＺは以下の数式３で表される。
【００３９】
（数３）  Ｚ ＝ Ｒs＋{Ｒ／(１＋(ωＣＲ)２)}−ｊωＲ２Ｃ／(１＋(ωＣＲ)２)
【００４０】
ここで、実数部のインピーダンスをＺre、虚数部のインピーダンスをＺimとすると、Ｚreは数式４Ａで表され、Ｚimは数式４Ｂで表わされる。
【００４１】
（数４Ａ）  Ｚre ＝ Ｒs＋{Ｒ／(１＋ω２Ｃ２Ｒ２)}
（数４Ｂ）  Ｚim ＝ ωＲ２Ｃ／(１＋ω２Ｃ２Ｒ２)
【００４２】
数式４Ａ及び数式４Ｂからωを消去すると、数式５が得られる（板垣昌幸著「電気化学インピーダンス法」，ｐ.６１−８０，丸善出版，２０１３年）。
【００４３】
（数５）  {Ｚre−Ｒs−(Ｒ／２)}２＋Ｚim２ ＝ (Ｒ／２)２
【００４４】
これにより、数式５で表わされるインピーダンスの軌跡は、複素平面上では、中心座標が（Ｒs＋(Ｒ／２)，０）であると共に半径が Ｒ／２ である半円を描く。
【００４５】
この抵抗Ｒと静電容量Ｃとの並列回路のインピーダンスの複素平面上での軌跡の特性に基づいて、塗膜劣化の代表的指標の一つである塗膜抵抗Ｒfの算出法について、模式的に示したものを図６に示す。なお、溶液抵抗Ｒsについては、本発明者の検討により、塗膜抵抗Ｒf及び腐食反応抵抗Ｒcと比較して無視できるほど低い値であることが確認されたことから、図中には含められていない。
【００４６】
以上を踏まえ、塗膜抵抗Ｒfは以下の手順によって測定され得ることが見出された。
【００４７】
１）  測定対象とする塗膜回路の系に中周波の交流電圧Ｖoを印加した時の実数部電流ａ［Ａ］及び虚数部電流ｂ［Ａ］を計測する。
２）  計測電流ａ，ｂから実数部のインピーダンスＺreを数式６で求めると共に、虚数部のインピーダンスＺimを数式７で求める。ここで、数式６及び数式７におけるＥoは、中周波の交流電圧Ｖo印加時における計測アンプの出力電圧［Ｖ］である。
【００４８】
（数６）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
（数７）  Ｚim ＝ Ｅo／ｂ
【００４９】
ここで、図６に示すように、塗膜抵抗Ｒfは、中周波の特定周波数を与えた場合における実数部のインピーダンスＺreの値ではなく、純粋な抵抗と純粋なコンデンサとから塗膜が構成されて、インピーダンス軌跡が複素平面上で半円を描くものと仮定して位相差θがゼロ度になった場合の、半円の直径に相当する実部の抵抗値であることを示している。
【００５０】
この場合に、インピーダンス軌跡が半円であると仮定すると共に、幾何学的にＺreの線分長さをＡとし、且つＺimの線分長さをＢとすると、円の直径を一辺とすると共に当該円に内接する三角形の相似関係より、Ａ：Ｂ＝Ｂ：Ｃとなる（なお、Ｃはインピーダンス軌跡の半円の直径からＡを除いた残り部分の線分長さである）。これより、Ｃ＝Ｂ２／Ａとなる。
【００５１】
したがって、塗膜抵抗Ｒfは数式８で求まる。
【００５２】
（数８）  Ｒf ＝ Ａ＋Ｃ ＝ Ｚre＋Ｚim２／Ｚre
【００５３】
（２）tanδ（誘電正接／タンデルタ）
tanδは、静電容量Ｃによる充電電流Ｉcと抵抗Ｒによる損出電流Ｉrとの比として定義される値であり、数式９によって定義される値である（石塚末豊，中道敏彦編「塗装ハンドブック」，ｐ.２１４−２３６，朝倉書店，１９９６年）。
【００５４】
（数９）  tanδ ＝ Ｉr／Ｉc ＝ １／(２πｆ・Ｃ・Ｒ)
【００５５】
以上より、中周波を印加した場合の実数部と虚数部との電流比から、tanδを算出することができる。なお、このtanδは、数式９に示すように、周波数ｆには依存するが、単位は無次元であり、電極面積には依存しない。
【００５６】
（３）塗膜容量Ｃf
tanδの定義式である数式９において、Ｒ＝Ｒf，Ｃ＝Ｃfと置き換えると数式１０のようになる。
【００５７】
（数１０）  tanδ ＝ １／(２πｆ・Ｃf・Ｒf)
【００５８】
数式１０から、Ｃfを求めると数式１１が得られる。
【００５９】
（数１１）  Ｃf ＝ １／(２πｆ・Ｒf・tanδ)
【００６０】
ここで、数式８によって塗膜抵抗Ｒfは既知の値であると共に数式９によってtanδは既知の値であるので、数式１１によって塗膜容量Ｃfを算出することができる。
【００６１】
（４）腐食反応抵抗Ｒc
腐食反応抵抗Ｒcの算出法について、模式的に示したものを図７に示す。
【００６２】
腐食反応抵抗Ｒcは、前述の塗膜抵抗Ｒfと同様に求めることができる。すなわち、複素平面上において低周波数で計測した場合のインピーダンス軌跡が半円を描くと仮定すると共に、幾何学的に実数部のインピーダンスＺreの線分長さＡからＲfを差し引いた値をＡ'とし且つ虚数部のインピーダンスＺimの線分長さをＢとすると、Ａ'：Ｂ＝Ｂ：Ｃである（なお、Ｃはインピーダンス軌跡の半円の直径からＡ'を除いた残り部分の線分長さである）。これより、Ｃ＝Ｂ２／Ａ'となる。
【００６３】
したがって、腐食反応抵抗Ｒcは数式１２で求まる。
【００６４】
（数１２）  Ｒc ＝ Ａ'＋Ｃ ＝ (Ｚre−Ｒf)＋Ｚim２／(Ｚre−Ｒf)
【００６５】
ここで、数式６及び数式７によって実数部のインピーダンスＺre及び虚数部のインピーダンスＺimは既知の値であると共に数式８によって塗膜抵抗Ｒfは既知の値であるので、数式１２によって腐食反応抵抗Ｒcを算出することができる。
【００６６】
（５）電気二重層容量Ｃdl
計測回路に交流電圧Ｖoを印加した場合には、コンデンサの抵抗成分（リアクタンス）Ｘc［Ω］は上述の数式１で表される。
【００６７】
そして、電気二重層容量ＣdlによるリアクタンスＸcは、上述の数式１においてＣ＝Ｃdlとすると数式１３のようになり、印加周波数ｆに依存することになる。
【００６８】
（数１３）  Ｘc ＝ １／(ｊω・Ｃdl)
ここに、  Ｘc：リアクタンス［Ω］，
Ｃdl：電気二重層容量［Ｆ］，
ω：角周波数(＝２πｆ)［rad／秒］，
ｆ：印加周波数［Ｈｚ］，
π：円周率，
ｊ：虚数単位  をそれぞれ表す。
【００６９】
このため、数式３においてＲsをＲfに置き換えると共にＲ＝Ｒc，Ｃ＝Ｃdlとした直並列回路の場合には、リアクタンスＸc及び抵抗Ｒの特性により、図７に示す実数部のインピーダンスＺreは数式１４で表わされる。
【００７０】
（数１４）  Ｚre ＝ Ａ ＝ Ｒf＋{Ｒc／(１＋ω２Ｃdl２Ｒc２)}
【００７１】
ここで、数式８によって塗膜抵抗Ｒfは既知の値であり、また、数式１２によって腐食反応抵抗Ｒcは既知の値であり、Ａ（即ち、実数部のインピーダンスＺre）も既知であるので、数式１４を変形して得られる数式１５によって電気二重層容量Ｃdlを算出することができる。
【００７２】
（数１５）  Ｃdl ＝ √[{Ｒc／(Ｚre−Ｒf)−１}／ω２Ｒc２]
【００７３】
（６）低周波におけるインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜
低周波におけるインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜は、低周波数で計測した場合の実数部のインピーダンスＺreと虚数部のインピーダンスＺimの値から、数式１６によって算出される。
【００７４】
（数１６）  ｜Ｚ｜＝ √[Ａ２＋Ｂ２] ＝ √[Ｚre２＋Ｚim２]
【００７５】
以上により、塗膜抵抗Ｒf，tanδ，塗膜容量Ｃf，腐食反応抵抗(分極抵抗)Ｒc，電気二重層容量Ｃdl，及び低周波におけるインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜が計測される。
【００７６】
そして、電極プローブを同時に二個使用する方式では、抵抗値と容量値とが電極二個の合計（言い換えると、合算）した値として計測されるので、電極一個分の本来の抵抗値或いは容量値を求めるためには、抵抗に関しては１／２にされる必要があり、静電容量に関しては２倍される必要がある。このことも踏まえ、具体的には、各評価指標の値は、数式１７乃至２１により、一個の電極の断面積をＳ［ｃｍ２］とした場合に、単位面積当たりの抵抗値又は静電容量値に換算して算出される。なお、tanδは、試料面積等に影響を受けないため、電極プローブを同時に二個使用する方式での計測値のままの値となる。
【００７７】
（数１７）  Ｒf ＝ (Ｒf1＋Ｒf2)・Ｓ／２  ［Ω・ｃｍ２］
（数１８）  Ｒc ＝ (Ｒc1＋Ｒc2) ・Ｓ／２  ［Ω・ｃｍ２］
（数１９）  ｜Ｚ｜＝ (｜Ｚ1｜＋｜Ｚ2｜)・Ｓ／２  ［Ω・ｃｍ２］
（数２０）  Ｃf ＝ {(Ｃf1・Ｃf2)／(Ｃf1＋Ｃf2)}・２／Ｓ  ［Ｆ／ｃｍ２］
（数２１）  Ｃdl ＝ {(Ｃdl1・Ｃdl2)／(Ｃdl1＋Ｃdl2)}・２／Ｓ  ［Ｆ／・ｃｍ２］
【００７８】
本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法は、上述の知見に基づくものであり、通電性を有する下地部材の表面に形成された塗膜の表面に接触配置された一対の電極プローブの間に交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて塗膜抵抗Ｒfが算出されるようにしている。
【００７９】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測装置は、一対の電極プローブと算出手段とを有し、当該算出手段が、通電性を有する下地部材の表面に形成された塗膜の表面に接触配置された前記一対の電極プローブの間に交流電圧が印加されると共に、当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測される際の、前記交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて塗膜抵抗Ｒfを算出するようにしている。
【００８０】
したがって、これらの塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置によると、一対の電極プローブを用いて計測が行われることにより、下地部材に接続端子を接続させることなく、交流電圧を印加したときの電流の計測が行われる。
【００８１】
これらの塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置によると、また、計測回路として塗装構造物の塗膜に係る要素（言い換えると、塗膜の状態を反映する回路素子）と下地部材に係る要素（言い換えると、下地部材の状態を反映する回路素子）とを組み込んだ直並列回路を前提とすると共に当該直並列回路における経路を誘導することにより、塗膜に係る要素（回路素子）のパラメータと下地部材に係る要素（回路素子）のパラメータとがそれぞれ別個のものとして算出される。
【００８２】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法は、さらに、前記電流の計測データに基づいて誘電正接tanδが算出されると共に当該誘電正接tanδ，前記塗膜抵抗Ｒf，及び前記交流電圧の周波数ｆmが用いられて塗膜容量Ｃfが算出されるようにしても良く、本発明の塗装構造物の評価指標の計測装置は、前記算出手段が、さらに、前記電流の計測データに基づいて誘電正接tanδを算出すると共に当該誘電正接tanδ，前記塗膜抵抗Ｒf，及び前記交流電圧の周波数ｆmを用いて塗膜容量Ｃfを算出するようにしても良い。これらの場合には、塗膜状態の評価指標として塗膜抵抗Ｒfに加えて塗膜容量Ｃfが算出される。
【００８３】
本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置は、前記交流電圧の周波数が１０ Ｈｚ 〜１ ｋＨｚ の範囲であるようにしても良い。この場合には、印加される交流電圧の周波数の値が適切に設定されることにより、前提とする計測回路における経路（下地部材と塗膜との積層構造に纏わる回路構成）の誘導が適切に行われ、塗膜抵抗Ｒfの値がより一層確実・適切に算出される。
【００８４】
上述の知見に基づいて、また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法は、通電性を有する下地部材の表面に形成された塗膜の表面に接触配置された一対の電極プローブの間に第二の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第二の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記第二の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて塗膜抵抗Ｒfが算出され、さらに、前記一対の電極プローブの間に前記第二の周波数よりも低い第三の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第三の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記塗膜抵抗Ｒfが用いられると共に前記第三の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて腐食反応抵抗Ｒcが算出されるようにしている。
【００８５】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測装置は、一対の電極プローブと算出手段とを有し、当該算出手段が、通電性を有する下地部材の表面に形成された塗膜の表面に接触配置された前記一対の電極プローブの間に第二の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第二の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測される際の前記第二の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて塗膜抵抗Ｒfを算出し、且つ、前記一対の電極プローブの間に前記第二の周波数よりも低い第三の周波数の交流電圧が印加されると共に当該第三の周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測される際の前記第三の周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づくと共に前記塗膜抵抗Ｒfを用いて腐食反応抵抗Ｒcを算出するようにしている。
【００８６】
したがって、これらの塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置によると、一対の電極プローブを用いて計測が行われることにより、下地部材に接続端子を接続させることなく、交流電圧を印加したときの電流の計測が行われる。
【００８７】
これらの塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置によると、また、計測回路として塗装構造物の塗膜に係る要素（言い換えると、塗膜の状態を反映する回路素子）と下地部材に係る要素（言い換えると、下地部材の状態を反映する回路素子）とを組み込んだ直並列回路を前提とすると共に当該直並列回路における経路を誘導することにより、塗膜に係る要素（回路素子）のパラメータと下地部材に係る要素（回路素子）のパラメータとがそれぞれ別個のものとして算出される。
【００８８】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法は、さらに、前記塗膜抵抗Ｒf，前記腐食反応抵抗Ｒc，前記第三の周波数の交流電圧を印加したときの実数部のインピーダンスＺre，及び前記第三の周波数ｆlが用いられて電気二重層容量Ｃdlが算出されるようにしても良く、本発明の塗装構造物の評価指標の計測装置は、前記算出手段が、さらに、前記塗膜抵抗Ｒf，前記腐食反応抵抗Ｒc，前記第三の周波数の交流電圧を印加したときの実数部のインピーダンスＺre，及び前記第三の周波数ｆlを用いて電気二重層容量Ｃdlを算出するようにしても良い。これらの場合には、塗膜状態の評価指標として腐食反応抵抗Ｒcに加えて電気二重層容量Ｃdlが算出される。
【００８９】
本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置は、前記第三の周波数が１〜１００ ｍＨｚ の範囲であるようにしても良い。この場合には、印加される交流電圧の周波数の値が適切に設定されることにより、前提とする計測回路における経路（下地部材と塗膜との積層構造に纏わる回路構成）の誘導が適切に行われ、腐食反応抵抗Ｒcの値がより一層確実・適切に算出される。
【００９０】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法は、前記交流電圧が印加される前に前記交流電圧の周波数よりも高い周波数の交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記高い周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいてインピーダンスが算出され、当該インピーダンスの値が所定の閾値よりも大きい場合に前記一対の電極プローブを含む計測の仕組みによって形成される計測回路に不具合があると判定されるようにしても良い。さらに、本発明の塗装構造物の評価指標の計測装置は、前記交流電圧が印加される前に前記交流電圧の周波数よりも高い周波数の交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記高い周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいてインピーダンスが算出され、当該インピーダンスの値が所定の閾値よりも大きい場合に計測回路に不具合があると判定されるようにしても良い。これらの場合には、各評価指標を導出するための計測の前に計測回路が正常であるか否かが判定される。
【００９１】
本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置は、前記高い周波数の交流電圧の周波数が２〜１０ ｋＨｚ の範囲であるようにしても良い。この場合には、印加される交流電圧の周波数の値が適切に設定されることにより、計測回路が正常であるか否かの判定がより一層確実・適切に算出される。
【発明の効果】
【００９２】
本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置によれば、下地部材に接続端子を接続させることなく、交流電圧を印加したときの電流の計測を行うことができるので、塗膜面以外に電気的導通をとることができない場合にも、塗膜に傷を与えて健全性を損なうことがなく、また、下地部材と電気的導通をとるための時間と労力とをかけることがなく、塗装構造物の評価指標の計測手法としての汎用性及び信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００９３】
本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置によれば、また、塗膜に係る要素（回路素子）のパラメータと下地部材に係る要素（回路素子）のパラメータとをそれぞれ別個のものとして算出することができるので、塗膜の状態と下地部材の状態とを別々に評価することを可能にし、塗装構造物の健全性の評価指標として非常に有効であって汎用性及び信頼性のあるものを提供することが可能になる。
【００９４】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置は、塗膜容量Ｃfが更に算出されるようにした場合には、塗膜状態の評価指標として塗膜抵抗Ｒfに加えて塗膜容量Ｃfを算出することができるので、より一層確実で精度の高い評価を行うことを可能にする評価指標を提供することができ、延いては塗装構造物の健全性の評価指標として信頼性の高いものを提供することが可能になる。
【００９５】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置は、電気二重層容量Ｃdlが更に算出されるようにした場合には、塗膜状態の評価指標として腐食反応抵抗Ｒcに加えて電気二重層容量Ｃdlを算出することができるので、より一層確実で精度の高い評価を行うことを可能にする評価指標を提供することができ、延いては塗装構造物の健全性の評価指標として信頼性の高いものを提供することが可能になる。
【００９６】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置は、交流電圧の周波数が１０ Ｈｚ 〜１ ｋＨｚ の範囲であるようにした場合には、塗膜抵抗Ｒfの値をより一層確実・適切に算出することができるので、塗膜の状態評価の精度を向上させ、延いては塗装構造物の評価指標の計測手法としての信頼性を向上させることが可能になる。
【００９７】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置は、交流電圧の周波数が１〜１００ ｍＨｚ の範囲であるようにした場合には、腐食反応抵抗Ｒcの値をより一層確実・適切に算出することができるので、下地部材の状態評価の精度を向上させ、延いては塗装構造物の評価指標の計測手法としての信頼性を向上させることが可能になる。
【００９８】
また、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置は、高い周波数の交流電圧が印加されると共に電流が計測されて前記高い周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいてインピーダンスが算出されるようにした場合には、各評価指標を導出するための計測の前に計測回路が正常であるか否かを判定することができるので、計測の安定性を向上させ、延いては塗装構造物の評価指標の計測手法としての信頼性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法の実施形態の一例を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の塗装構造物の評価指標の計測装置の実施形態の一例を説明する機能ブロック図であると共に電極プローブの概略構造を断面図として示す図である。
【図３】実験的に得られた下地部材及び塗膜に纏わる電気的等価回路を示す図である。
【図４】本発明において前提とする回路図であり、下地部材及び塗膜に纏わる基本等価回路を示す図である。
【図５】本発明において前提とする回路図であり、塗装構造物の評価指標の計測装置によって形成される計測回路を示す図である。
【図６】塗膜抵抗を算出する方法を説明する図である。
【図７】腐食反応抵抗を算出する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０１００】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【０１０１】
図１から図７に、本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置の実施形態の一例を示す。なお、本発明が適用され得る計測対象（言い換えると、評価対象）は、金属など通電性を有する部材である下地部材２０の表面に塗膜処理が施されて塗膜２１が形成されている塗装構造物である。
【０１０２】
本実施形態の塗装構造物の評価指標の計測方法は、通電性を有する下地部材２０の表面に形成された塗膜２１の表面に接触配置された一対の電極プローブ１Ａ，１Ｂの間に交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、交流電圧の印加条件及び電流の計測データに基づいて数式２２乃至２４によって塗膜抵抗Ｒfが算出されるようにしている。
【０１０３】
上記塗装構造物の評価指標の計測方法は、塗装構造物の評価指標の計測装置によって実行され得る。本実施形態の塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、一対の電極プローブ１Ａ，１Ｂと、算出手段としての制御・演算回路１１とを備える。そして、制御・演算回路１１は、通電性を有する下地部材２０の表面に形成された塗膜２１の表面に接触配置された一対の電極プローブ１Ａ，１Ｂの間に交流電圧が印加されると共に、当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測される際の、交流電圧の印加条件及び電流の計測データに基づいて数式２２乃至２４によって塗膜抵抗Ｒfを算出する算出手段としての制御・演算回路１１とを備えるようにしている。
【０１０４】
（数２２）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
（数２３）  Ｚim ＝ Ｅo／ｂ
（数２４）  Ｒf ＝ Ｚre＋Ｚim２／Ｚre
ここに、  Ｚre：実数部のインピーダンス［Ω］，
Ｚim：虚数部のインピーダンス［Ω］，
Ｅo：交流電圧の印加時における計測アンプの出力電圧［Ｖ］，
ａ：交流電圧の印加によって計測された電流の実数部電流［Ａ］，
ｂ：交流電圧の印加によって計測された電流の虚数部電流［Ａ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］
をそれぞれ表す。
【０１０５】
本実施形態の塗装構造物の評価指標の計測方法は、さらに、前記電流の計測データに基づいて数式２５によって誘電正接tanδが算出され、当該誘電正接tanδ，数式２２乃至２４によって算出された塗膜抵抗Ｒf，及び印加された交流電圧の周波数ｆmが用いられて数式２６によって塗膜容量Ｃfが算出されるようにしている。
【０１０６】
そして、本実施形態の塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、算出手段としての制御・演算回路１１が、さらに、前記電流の計測データに基づいて数式２５によって誘電正接tanδを算出すると共に、当該誘電正接tanδ，数式２２乃至２４によって算出された塗膜抵抗Ｒf，及び印加された交流電圧の周波数ｆmを用いて数式２６によって塗膜容量Ｃfを算出するようにしている。
【０１０７】
（数２５）  tanδ ＝ ａ／ｂ
ここに、  tanδ：誘電正接［−］，
ａ：交流電圧の印加によって計測された電流の実数部電流［Ａ］，
ｂ：交流電圧の印加によって計測された電流の虚数部電流［Ａ］
をそれぞれ表す。
【０１０８】
（数２６）  Ｃf ＝ １／(２πｆm・Ｒf・tanδ)
ここに、  Ｃf：塗膜容量［Ｆ］，
ｆm：周波数［Ｈｚ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］，
tanδ：誘電正接［−］，
π：円周率
をそれぞれ表す。
【０１０９】
本実施形態の塗装構造物の評価指標の計測方法は、また、前記交流電圧の周波数ｆmよりも小さい周波数の交流電圧の印加によって流れる電流が計測され、前記交流電圧の周波数ｆmよりも小さい周波数の交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて数式２７乃至３０によって腐食反応抵抗Ｒcが算出されるようにしている。
【０１１０】
そして、本実施形態の塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、算出手段としての制御・演算回路１１が、また、前記交流電圧の周波数ｆmよりも小さい周波数ｆlの交流電圧が印加されると共に当該交流電圧の印加によって流れる電流が計測される際の前記交流電圧の周波数ｆmよりも小さい周波数ｆlの交流電圧の印加条件及び前記電流の計測データに基づいて数式２７乃至３０によって腐食反応抵抗Ｒcを算出するようにしている。
【０１１１】
（数２７）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
（数２８）  Ｚim ＝ Ｅo／ｂ
（数２９）  Ｒf ＝ Ｚre＋Ｚim２／Ｚre
（数３０）  Ｒc ＝ (Ｚre−Ｒf)＋Ｚim２／(Ｚre−Ｒf)
ここに、  Ｚre：実数部のインピーダンス［Ω］，
Ｚim：虚数部のインピーダンス［Ω］，
Ｅo：交流電圧の印加時における計測アンプの出力電圧［Ｖ］，
ａ：交流電圧の印加によって計測された電流の実数部電流［Ａ］，
ｂ：交流電圧の印加によって計測された電流の虚数部電流［Ａ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］，
Ｒc：腐食反応抵抗［Ω］
をそれぞれ表す。
【０１１２】
本実施形態の塗装構造物の評価指標の計測方法は、さらに、数式２２乃至２４によって算出された塗膜抵抗Ｒf，数式２７乃至３０によって算出された腐食反応抵抗Ｒc，及び数式２７によって算出された実数部のインピーダンスＺre、並びに、印加された交流電圧の周波数ｆlが用いられて数式３１によって電気二重層容量Ｃdlが算出されるようにしている。
【０１１３】
そして、本実施形態の塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、制御・演算回路１１が、さらに、数式２２乃至２４によって算出された塗膜抵抗Ｒf，数式２７乃至３０によって算出された腐食反応抵抗Ｒc，及び数式２７によって算出された実数部のインピーダンスＺre、並びに、印加された交流電圧の周波数ｆlを用いて数式３１によって電気二重層容量Ｃdlを算出するようにしている。
【０１１４】
（数３１）  Ｃdl ＝ √[{Ｒc／(Ｚre−Ｒf)−１}／(２πｆl)２Ｒc２]
ここに、  Ｃdl：電気二重層容量［Ｆ］，
Ｒf：塗膜抵抗［Ω］，
Ｒc：腐食反応抵抗［Ω］，
Ｚre：実数部のインピーダンス［Ω］，
ｆl：周波数［Ｈｚ］，
π：円周率
をそれぞれ表す。
【０１１５】
塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、制御・演算回路１１，正弦波発生・設定回路１２，交流電圧印加回路１３，電流−電圧変換回路１４，ロックインアンプ１５，増幅器１６，ＡＤ変換器１７，交流電圧印加用の電極プローブ１Ａ，及び電流検出用の電極プローブ１Ｂを有する。
【０１１６】
一対の電極プローブ１Ａ，１Ｂは、評価対象の塗装構造物の塗膜２１の表面に接触配置されて計測のための電極（言い換えると、探触子）として働くものである。
【０１１７】
電極プローブ１Ａ，１Ｂは、同一の構成を備えるものとして形成され、どちらも、電解液部２，対極３，内側ケース４，外側ケース５，弾性体６，及び磁石７を有する。
【０１１８】
電解液部２は、対極３と塗装構造物の塗膜２１（及び下地部材２０）とを電気的に接続して電気回路を構成するためのものである。
【０１１９】
電解液部２は、このため、対極３と塗膜２１の表面とを導通させ得るよう、対極３と塗膜２１との間に、これら対極３と塗膜２１との両方に接触するように電解液を介在させるようにする。
【０１２０】
電解液部２は、具体的には例えば、容易には大量に漏出しない程度の粘性が与えられた電解液が吸水性及び保水性を有する部材（例えばスポンジ）に染み込ませられることによって構成され得る。
【０１２１】
対極３は、交流電圧印加用の電極プローブ１Ａでは交流電圧を印加するための電極として、また、電流検出用の電極プローブ１Ｂでは電流を検出するための電極として、それぞれ作用するためのものである。
【０１２２】
対極３は、具体的には例えば炭素鋼製やステンレス鋼製の薄板によって構成され得る。なお、本発明者の検討によると、評価対象の塗装構造物の塗膜の劣化が進行している場合に特に、炭素鋼製の対極（電極）を用いることによって対極のインピーダンスを低くすることができるため、計測感度（言い換えると、評価精度）が良好に保たれる。したがって、電極プローブ１Ａ，１Ｂの対極３として炭素鋼製の電極が用いられることが望ましい。
【０１２３】
内側ケース４は、電解液部２と対極３とを収容すると共に、塗膜２１（及び下地部材２０）の測定面積が対極３の面積と同一になるように塗膜２１と電解液部２との接触範囲を区画するためのものである。
【０１２４】
内側ケース４は、具体的には、一面開口の中空部を有する収容器として機能するように構成され、計測作業中に大きくは変形しない程度の強度を少なくとも有すると共に通電性を有しない素材（言い換えると、電気的絶縁性を有する素材）によって形成される。
【０１２５】
対極３の平面形状（言い換えると、表裏面の形状）及び内側ケース４の開口端面の形状は、特定の形状に限定されるものではなく、適当な形状が適宜選択され得る。これらの形状は、具体的には例えば円形に設定され得る。この場合、内側ケース４は、軸心方向における一方の面（底面）が開口していると共に他方の面（上面）が塞がれている円筒状に形成される。
【０１２６】
内側ケース４の大きさは、特定の寸法に限定されるものではなく、例えば持ち運びや塗装構造物の表面への配置上の都合などが考慮された上で適当な寸法に適宜設定される。内側ケース４の開口端面の大きさ（加えて、対極３の表裏面の大きさ）は、具体的には例えば、内側ケース４の開口端面の面積（加えて、対極３の表裏面の面積）が１０ ｃｍ２ に調節されるように、形状が円形である場合には直径が数ｃｍ程度に設定され得る。
【０１２７】
外側ケース５は、内側ケース４を収容すると共に、当該内側ケース４を、延いては当該内側ケース４内の電解液部２を塗膜２１に密着させるようにするためのものである。
【０１２８】
外側ケース５は、具体的には、一面開口の中空部を有する筐体として機能するように構成され、計測作業中に大きくは変形しない程度の強度を少なくとも有するものとして形成される。
【０１２９】
外側ケース５の開口端面の形状は、特定の形状に限定されるものではなく、内側ケース４の形状も考慮された上で適当な形状が適宜選択され得る。この形状は、内側ケース４と同様、具体的には例えば円形に設定され得る。この場合、外側ケース５は、内側ケース４と同様、軸心方向における一方の面（底面）が開口していると共に他方の面（上面）が塞がれている円筒状に形成される。
【０１３０】
そして、内側ケース４は、各々の開口の向きが揃えられた状態で、外側ケース５内に収容される。
【０１３１】
また、内側ケース４の天板の外側面と外側ケース５の天板の内側面との間に介在させられると共に伸長する向きに付勢力を発揮し得る弾性体６が設けられる。そして、当該弾性体６によって内側ケース４の周壁の開口側端部が塗膜２１の表面に押し付けられて密着させられ、これにより、内側ケース４から電解液部２の電解液が滲み出ることが防止される。なお、弾性体６としては、具体的には例えばコイルばねが用いられ得る。
【０１３２】
さらに、外側ケース５の周壁の開口側端部に、他の部材とは電気的に絶縁された状態で磁石７が備えられる。そして、当該磁石７によって外側ケース５の周壁の開口側端部が下地部材２０へと吸着しようとする力が発揮され、これにより、外側ケース５が、つまり電極プローブ１Ａ，１Ｂが、塗装構造物の塗膜２１の表面に適度な吸着力によって固定される。
【０１３３】
塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、塗装構造物の塗膜２１の劣化と下地部材２０の腐食とを別々に評価するための指標を導出するため、制御・演算回路１１を中心として、高周波，中周波，及び低周波の正弦波交流電圧を交流電圧印加用の電極プローブ１Ａを介して塗膜２１及び下地部材２０へと印加して電流検出用の電極プローブ１Ｂにて電流（信号）を検出すると共に、当該検出した電流を電圧に変換し且つＡＤ変換した上で演算を行って各評価指標の値を算出する。塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、また、種々の制御や処理・演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となる内部メモリ（図示省略）を備える。
【０１３４】
塗装構造物の評価指標の計測装置１０の正弦波発生・設定回路１２は、塗膜２１及び下地部材２０に対する計測に利用される高周波，中周波，及び低周波の正弦波交流信号（交流電圧）を発生させて出力するためのものである。
【０１３５】
交流電圧印加回路１３は、正弦波発生・設定回路１２から出力された交流電圧を、交流電圧印加用の電極プローブ１Ａを介して塗膜２１及び下地部材２０へと印加するための電力増幅器である。
【０１３６】
交流電圧印加回路１３と交流電圧印加用の電極プローブ１Ａ内の対極３とは、例えばリード線などによって通電可能に接続される。
【０１３７】
電流−電圧変換回路１４は、交流電圧印加用の電極プローブ１Ａを介しての交流電圧の印加によって下地部材２０や塗膜２１に流れる電流を電流検出用の電極プローブ１Ｂを介して検出して電圧に変換するためのものである。
【０１３８】
電流−電圧変換回路１４と電流検出用の電極プローブ１Ｂ内の対極３とは、例えばリード線などによって電気的に接続される。
【０１３９】
ロックインアンプ１５は、正弦波発生・設定回路１２が生成して交流電圧印加用の電極プローブ１Ａを介して印加された電圧が高周波若しくは中周波である場合に、電流−電圧変換回路１４から入力された測定信号を検出して実数部と虚数部との信号に弁別するためのものである。ロックインアンプ１５は、また、最適なＡＤ変換が行われ得るように微小信号を適宜増幅する。
【０１４０】
正弦波発生・設定回路１２からロックインアンプ１５へと参照信号が入力される。この参照信号は、ロックインアンプ１５に入力された信号から検出対象の信号を取り出すための信号であり、正弦波発生・設定回路１２から交流電圧印加回路１３へと出力された信号と同じ周波数の信号である。この参照信号を用いて、ロックインアンプ１５は、印加された交流電圧の周波数のみの、必要な（言い換えると、検出対象の）応答電流を検出する。
【０１４１】
増幅器１６は、正弦波発生・設定回路１２が生成して交流電圧印加用の電極プローブ１Ａを介して印加された電圧が低周波である場合に、電流−電圧変換回路１４から入力された測定信号を検出してノイズ成分をカットすると共に最適なＡＤ変換が行われ得るように増幅するためのものである。
【０１４２】
ＡＤ変換器１７は、ロックインアンプ１５によって処理されて入力される高周波及び中周波の検出信号並びに増幅器１６によって処理されて入力される低周波の検出信号を、制御・演算回路１１によって演算処理が行われ得るようにデジタル信号に変換するためのものである。
【０１４３】
制御・演算回路１１は、印加する電圧の周波数の選択・設定を行って正弦波発生・設定回路１２に対して制御指令等を出力したり、ＡＤ変換器１７から入力される信号を用いて演算処理を行って各評価指標の値を算出したりするためのものである。
【０１４４】
ここで、上述の塗装構造物の評価指標の計測装置１０を用いて計測を行う本発明では、下地部材２０及び塗膜２１に纏わる電気的等価回路として適当であることが本発明者によって見出された図３に示す回路に基づき、下地部材２０及び塗膜２１に纏わる基本等価回路として図４に示す回路が前提とされると共に、等価回路として図５に示す回路が前提とされる。
【０１４５】
なお、図５に示す回路と塗装構造物の評価指標の計測装置１０との間の関係として、交流電圧印加用の電極プローブ１Ａに関してＲs1：溶液抵抗，Ｒf1：塗膜抵抗，Ｃf1：塗膜容量，Ｒc1：腐食反応抵抗(分極抵抗)，Ｃdl1：電気二重層容量をそれぞれ表し、また、電流検出用の電極プローブ１Ｂに関してＲs2：溶液抵抗，Ｒf2：塗膜抵抗，Ｃf2：塗膜容量，Ｒc2：腐食反応抵抗(分極抵抗)，Ｃdl2：電気二重層容量をそれぞれ表し、さらに、Ｖo：交流電圧を表す。
【０１４６】
なお、上述の構成を備える塗装構造物の評価指標の計測装置１０によると、塗装構造物側の試料極（即ち、通電性を有する下地部材２０）と交流電圧印加用の電極プローブ１Ａ内の対極３との間で一つの電極対が形成されるところ、同一の下地部材２０上の近傍にもう一つの電流検出用の電極プローブ１Ｂが配置されてもう一方の電極対が形成されることによって下地部材２０が共通の試料極になるため、接続端子を下地部材２０に直接に電気的に接続することが不要になる。
【０１４７】
そして、塗装構造物の評価指標の計測方法の実施として、第一の周波数の交流電圧の印加及び電流の計測が行われる（Ｓ１）。
【０１４８】
具体的には、まず、塗装構造物の評価指標の計測装置１０の交流電圧印加用の電極プローブ１Ａと電流検出用の電極プローブ１Ｂとが、評価対象の塗装構造物の塗膜２１の表面に接触配置される。
【０１４９】
そして、塗装構造物の評価指標の計測装置１０の制御・演算回路１１からの指令に基づいて正弦波発生・設定回路１２によって生成された第一の周波数としての高周波の正弦波交流電圧が交流電圧印加回路１３を経由して交流電圧印加用の電極プローブ１Ａ内の対極３に対して印加される。
【０１５０】
ここで、第一の周波数ｆhの交流電圧としての高周波の交流電圧を印加する目的は、塗装構造物の塗膜２１に対して接触配置された塗装構造物の評価指標の計測装置１０によって形成される計測回路が正常であるか否か（言い換えると、交流電圧の印加及び電流の計測が正常・適切に行われているか否か）を判定することである。
【０１５１】
第一の周波数ｆhは、後述する第二の周波数よりも大きい値であれば、特定の値に限定されるものではなく、適宜調整され得る。
【０１５２】
第一の周波数ｆhは、具体的には例えば、２〜１０ ｋＨｚ 程度の範囲で適当な値に適宜設定され得る。
【０１５３】
また、印加される交流電圧の大きさは、±０．１〜±１ Ｖ 程度の範囲で適宜調整される。
【０１５４】
交流電圧印加用の電極プローブ１Ａを介して印加された高周波の交流電圧は、交流電圧印加用の電極プローブ１Ａと電流検出用の電極プローブ１Ｂとの間に印加される。
【０１５５】
続いて、高周波の交流電圧の印加によって流れる電流が電流検出用の電極プローブ１Ｂを介して検出される。
【０１５６】
そして、電流検出用の電極プローブ１Ｂを介して検出された電流が電流−電圧変換回路１４によって電圧に変換されて測定信号としてロックインアンプ１５へと入力される。
【０１５７】
当該測定信号は、ロックインアンプ１５によって実数部と虚数部との信号に弁別されると共に微小信号が適宜増幅され、さらに、ＡＤ変換器１７によってデジタル信号に変換される。
【０１５８】
続いて、第一の周波数（高周波）におけるインピーダンスの算出が行われる（Ｓ２）。
【０１５９】
具体的には、制御・演算回路１１により、Ｓ１の処理において印加された交流電圧のデータ及び検出された電流のデータが用いられて、既出の数式６と同様にインピーダンスが算出される。
【０１６０】
（数６）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
【０１６１】
続いて、第一の周波数（高周波）におけるインピーダンスの値が計測回路判定閾値以下であるか否かの判定が行われる（Ｓ３）。
【０１６２】
具体的には、Ｓ２の処理において算出されたインピーダンスの値と計測回路判定閾値とが対比される。
【０１６３】
そして、インピーダンスの値が計測回路判定閾値以下であるときは（Ｓ３：Ｙｅｓ）、計測回路が正常であると判定されるのでＳ４の処理に進む。
【０１６４】
一方、インピーダンスの値が計測回路判定閾値よりも大きいときは（Ｓ３：Ｎｏ）、計測回路が不良であると判定されるので、塗装構造物の評価指標の計測装置１０の特に交流電圧印加用の電極プローブ１Ａと電流検出用の電極プローブ１Ｂとの配置状態が確認されて不具合が直された上でＳ１の処理に戻る。塗装構造物の評価指標の計測装置１０によって形成される計測回路の不具合としては、具体的には例えば、電極プローブ１Ａ，１Ｂに電解液が充填されていなかったり不足していたりすることなどが挙げられる。
【０１６５】
計測回路判定閾値は、特定の値に限定されるものではなく、印加される交流電圧の周波数が第一の周波数ｆhであるときに塗装構造物の評価指標の計測装置１０によって形成される計測回路に不良・不具合がある場合に現れる（若しくは、現れると想定される）インピーダンスの値が考慮された上で適当な値に適宜設定される。具体的には例えば、あくまで一例として挙げると、電解液が充填されていないときのインピーダンスの直読値が考慮されて１×１０７ Ω・ｃｍ２ に設定されたりすることが考えられる。
【０１６６】
次に、第二の周波数の交流電圧の印加及び電流の計測が行われる（Ｓ４）。
【０１６７】
具体的には、制御・演算回路１１からの指令に基づいて正弦波発生・設定回路１２によって生成された第二の周波数としての中周波の正弦波交流電圧が交流電圧印加回路１３を経由して交流電圧印加用の電極プローブ１Ａ内の対極３に対して印加される。
【０１６８】
ここで、第二の周波数ｆmの交流電圧としての中周波の交流電圧を印加する目的は、この周波数によって塗膜抵抗Ｒf1及びＲf2及び塗膜容量Ｃf1及びＣf2の値を得るためである。すなわち、図５に示す計測回路において、電気二重層容量Ｃdl1及びＣdl2（回路としてはコンデンサである）のリアクタンス（抵抗成分）を無視できるほど小さくすることにより、腐食反応抵抗Ｒc1及びＲc2を経由する経路には電流は流れなくなる。これにより、実質的には塗膜抵抗Ｒf1及びＲf2と塗膜容量Ｃf1及びＣf2との並列回路に溶液抵抗Ｒs1及びＲs2が直列に結合したと見なせる回路に電流が流れることになる。この結果、図６に示すようなインピーダンス軌跡の解釈に基づいて、塗膜抵抗Ｒf1及びＲf2を解析することが可能となり、また、この結果に基づいて塗膜容量Ｃf1及びＣf2が解析可能となる。なお、この場合に、溶液抵抗Ｒs1及びＲs2は、既に述べたように無視できる程低い値のため、解析時には考慮する必要がなくなる。
【０１６９】
このため、第二の周波数ｆmは、コンデンサである電気二重層容量Ｃdl1及びＣdl2のリアクタンスを無視できるほど小さくすることによって上述の経路誘導をなし得る周波数であれば、特定の値に限定されるものではなく、適宜調整され得る。
【０１７０】
第二の周波数ｆmは、具体的には例えば、１０ Ｈｚ 〜１ ｋＨｚ 程度の範囲で適当な値（ただし、第一の周波数ｆhよりも小さい値）に適宜設定され得る。
【０１７１】
また、印加される交流電圧の大きさは、±０．１〜±１ Ｖ 程度の範囲で適宜調整される。
【０１７２】
交流電圧印加用の電極プローブ１Ａを介して印加された中周波の交流電圧は、交流電圧印加用の電極プローブ１Ａと電流検出用の電極プローブ１Ｂとの間に印加される。
【０１７３】
続いて、中周波の交流電圧の印加によって流れる電流が電流検出用の電極プローブ１Ｂを介して検出される。
【０１７４】
そして、電流検出用の電極プローブ１Ｂを介して検出された電流が電流−電圧変換回路１４によって電圧に変換されて測定信号としてロックインアンプ１５へと入力される。
【０１７５】
当該測定信号は、ロックインアンプ１５によって実数部と虚数部との信号に弁別されると共に微小信号が適宜増幅され、さらに、ＡＤ変換器１７によってデジタル信号に変換される。これにより、実数部電流ａ［Ａ］と虚数部電流ｂ［Ａ］とが生成される。
【０１７６】
続いて、塗膜抵抗Ｒf，tanδ，及び塗膜容量Ｃfの算出が行われる（Ｓ５）。
【０１７７】
具体的には、制御・演算回路１１により、まず、Ｓ４の処理において印加された交流電圧のデータ及び検出された電流の実数部電流ａ［Ａ］が用いられて数式３２によって実数部のインピーダンスＺreが算出されると共に虚数部電流ｂ［Ａ］が用いられて数式３３によって虚数部のインピーダンスＺimが算出される。なお、数式３２及び数式３３におけるＥoは、Ｓ４の処理における交流電圧の印加時における計測アンプの出力電圧［Ｖ］である。
【０１７８】
（数３２）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
（数３３）  Ｚim ＝ Ｅo／ｂ
【０１７９】
そして、上記によって算出された実数部のインピーダンスＺreと虚数部のインピーダンスＺimとが用いられて数式３４によって塗膜抵抗Ｒfの値が算出される。
【０１８０】
（数３４）  Ｒf ＝ Ｚre＋Ｚim２／Ｚre
【０１８１】
また、実数部電流ａ［Ａ］と虚数部電流ｂ［Ａ］とが用いられて数式３５によってtanδの値が算出される。
【０１８２】
（数３５）  tanδ ＝ ａ／ｂ
【０１８３】
さらに、上記によって算出された塗膜抵抗Ｒf及びtanδとＳ４の処理において印加された交流電圧の周波数である第二の周波数ｆmとが用いられて数式３６によって塗膜容量Ｃfの値が算出される。
【０１８４】
（数３６）  Ｃf ＝ １／(２πｆm・Ｒf・tanδ)
【０１８５】
次に、第三の周波数の交流電圧の印加及び電流の計測が行われる（Ｓ６）。
【０１８６】
具体的には、制御・演算回路１１からの指令に基づいて正弦波発生・設定回路１２によって生成された第三の周波数としての低周波の正弦波交流電圧が交流電圧印加回路１３を経由して交流電圧印加用の電極プローブ１Ａ内の対極３に対して印加される。
【０１８７】
ここで、第三の周波数ｆlの交流電圧としての低周波の交流電圧を印加する目的は、この周波数によって腐食反応抵抗Ｒc1及びＲc2及び電気二重層容量Ｃdl1及びＣdl2の値を得るためである。すなわち、図５に示す計測回路において、低周波においては塗膜容量Ｃf1及びＣf2（回路としてはコンデンサである）のリアクタンスが非常に大きくなるためにこの回路には電流が流れない。これにより、実質的には腐食反応抵抗Ｒc1及びＲc2と電気二重層容量Ｃdl1及びＣdl2との並列回路に塗膜抵抗Ｒf1及びＲf2と溶液抵抗Rs1及びRs2が直列に結合したと見なせる回路に電流が流れることになる。この場合、溶液抵抗Ｒs1及びＲs2は前述したように考慮する必要がない。この結果、図７に示すようなインピーダンス軌跡の解釈に基づいて、腐食反応抵抗Ｒc1及びＲc2を解析することが可能となる。また、この結果に基づいて、次に塗膜容量Ｃf1及びＣf2が解析可能となる。
【０１８８】
このため、第三の周波数ｆlは、コンデンサである塗膜容量Ｃf1及びＣf2のリアクタンスをできるだけ大きくして上述の経路誘導をなし得る周波数であれば、特定の値に限定されるものではなく、適宜調整され得る。
【０１８９】
第三の周波数ｆlは、具体的には例えば、１〜１００ ｍＨｚ 程度の範囲で適当な値（ただし、第二の周波数ｆmよりも小さい値）に適宜設定され得る。
【０１９０】
また、印加される交流電圧の大きさは、±０．１〜±１ Ｖ 程度の範囲で適宜調整される。
【０１９１】
交流電圧印加用の電極プローブ１Ａを介して印加された低周波の交流電圧は、交流電圧印加用の電極プローブ１Ａと電流検出用の電極プローブ１Ｂとの間に印加される。
【０１９２】
続いて、低周波の交流電圧の印加によって流れる電流が電流検出用の電極プローブ１Ｂを介して検出される。
【０１９３】
そして、電流検出用の電極プローブ１Ｂを介して検出された電流が電流−電圧変換回路１４によって電圧に変換されて測定信号として増幅器１６へと入力される。
【０１９４】
当該測定信号は、増幅器１６によってノイズ成分がカットされると共に増幅され、さらに、ＡＤ変換器１７によってデジタル信号に変換される。
【０１９５】
続いて、腐食反応抵抗Ｒc，電気二重層容量Ｃdl，及びインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜の算出が行われる（Ｓ７）。
【０１９６】
具体的には、制御・演算回路１１により、まず、Ｓ６の処理において印加された交流電圧のデータ及び検出された電流の実数部電流ａ［Ａ］が用いられて数式３７によって実数部のインピーダンスＺreが算出されると共に虚数部電流ｂ［Ａ］が用いられて数式３８によって虚数部のインピーダンスＺimが算出される。なお、数式３７及び数式３８に代入される、低周波における実数部電流ａ及び虚数部電流ｂの値は、制御・演算回路１１におけるデータ処理によって算出される。また、数式３７及び数式３８におけるＥoは、Ｓ６の処理における交流電圧の印加時における計測アンプの出力電圧［Ｖ］である。
【０１９７】
（数３７）  Ｚre ＝ Ｅo／ａ
（数３８）  Ｚim ＝ Ｅo／ｂ
【０１９８】
そして、上記によって算出された実数部のインピーダンスＺre及び虚数部のインピーダンスＺimとＳ５の処理において算出された塗膜抵抗Ｒfとが用いられて数式３９によって腐食反応抵抗Ｒcの値が算出される。
【０１９９】
（数３９）  Ｒc ＝ (Ｚre−Ｒf)＋Ｚim２／(Ｚre−Ｒf)
【０２００】
また、上記によって算出された実数部のインピーダンスＺre及び腐食反応抵抗ＲcとＳ５の処理において算出された塗膜抵抗Ｒfとが用いられて数式４０によって電気二重層容量Ｃdlの値が算出される。なお、数式４０において、ω＝２πｆlである。
【０２０１】
（数４０）  Ｃdl ＝ √[{Ｒc／(Ｚre−Ｒf)−１}／ω２Ｒc２]
【０２０２】
さらに、上記によって算出された実数部のインピーダンスＺreと虚数部のインピーダンスＺimとが用いられて数式４１によってインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜が算出される。
【０２０３】
（数４１）  ｜Ｚ｜＝ √[Ｚre２＋Ｚim２]
【０２０４】
以上のように、本発明では、選択・設定された高周波，中周波，及び低周波の三種類の周波数の交流電圧の印加による三周波数交流定電位法で、一対の電極プローブ１Ａ，１Ｂを用いた方式にて計測されたデータに基づいて各評価指標の値が算出される。
【０２０５】
そして、必要に応じ、評価対象の塗装構造物の塗膜処理が施されている複数の箇所において上述のＳ１乃至Ｓ７の処理が繰り返され、前記複数の箇所毎に各評価指標の値が算出される。
【０２０６】
また、塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、表示部を備えるようにしたり、データや制御指令等の信号の送受信（即ち、出入力）が可能であるように外部のコンピュータと電気的に接続されるようにしたりしても良い。
【０２０７】
そして、塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、算出した各評価指標の値を、本体の表示部に表示したり、外部のコンピュータに対してデータ出力・データ転送して当該コンピュータのモニタ等の表示部に表示させたりするようにしても良い。
【０２０８】
また、塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、算出した各評価指標の値を、本体の内部メモリに保存したり、外部のコンピュータに対してデータ出力・データ転送して当該コンピュータのメモリ等の記憶部に記憶させたりするようにしても良い。
【０２０９】
また、塗装構造物の評価指標の計測装置１０は、外部記憶媒体・外部記憶装置が接続されるコネクタを備えるようにし、当該コネクタに接続された外部記憶媒体・外部記憶装置に、算出した各評価指標の値を記憶させるようにしても良い。
【０２１０】
以上の処理によって算出された各評価指標の値は、塗装構造物の塗膜２１の劣化状態や下地部材２０の腐食状態の評価に利用され得る。
【０２１１】
具体的には、上述のＳ５の処理において算出された塗装構造物の箇所毎の塗膜抵抗Ｒfの値が時系列において（言い換えると、経時的に）低下している場合には、当該箇所の塗膜２１において劣化が発生・進行していると推定される。
【０２１２】
また、上述のＳ５の処理において算出された塗装構造物の箇所毎のtanδの値が時系列において（言い換えると、経時的に）増大している場合には、当該箇所の塗膜２１において劣化が発生・進行していると推定される。
【０２１３】
また、上述のＳ５の処理において算出された塗装構造物の箇所毎の塗膜容量Ｃfの値が時系列において（言い換えると、経時的に）増大している場合には、当該箇所の塗膜２１において劣化が発生・進行していると推定される。
【０２１４】
また、上述のＳ７の処理において算出された塗装構造物の箇所毎の腐食反応抵抗(分極抵抗)Ｒcの値が時系列において（言い換えると、経時的に）低下している場合には、当該箇所の下地部材２０（具体的には、下地部材２０の、塗膜２１との界面や当該界面近傍箇所）において腐食が発生・進行していると推定される。
【０２１５】
また、上述のＳ７の処理において算出された塗装構造物の箇所毎の電気二重層容量Ｃdlの値が時系列において（言い換えると、経時的に）増大している場合には、当該箇所の下地部材２０（具体的には、下地部材２０の、塗膜２１との界面や当該界面近傍箇所）において腐食が発生・進行していると推定される。
【０２１６】
また、上述のＳ７の処理において算出された塗装構造物の箇所毎の低周波のインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜の値が時系列において（言い換えると、経時的に）減少している場合には、当該箇所の塗膜２１または下地部材２０（具体的には、下地部材２０の、塗膜２１との界面や当該界面近傍箇所）或いはその両方において塗膜劣化や腐食が発生・進行していると推定される。
【０２１７】
以上のように構成された塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置によれば、一対の電極プローブ１Ａ，１Ｂを用いて計測が行われることにより、下地部材２０に接続端子を接続させることなく、交流電圧を印加したときの電流の計測を行うことができるので、塗膜面以外に電気的導通をとることができない場合にも、塗膜２１に傷を与えて健全性を損なうことがなく、また、下地部材２０と電気的導通をとるための時間と労力とをかけることがなく、塗装構造物の健全性の評価手法としての汎用性及び信頼性の向上を図ることが可能になる。
【０２１８】
以上のように構成された塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置によれば、また、三種類の周波数の交流電圧を印加したときのそれぞれの電流の計測が行われることにより、前提とする計測回路（図５）における経路（言い換えると、下地部材２０と塗膜２１との積層構造に纏わる回路構成）が異なる三種類のインピーダンスＺHf，ＺMf，及びＺLfの値と通電経路上の抵抗成分（具体的には、溶液抵抗Ｒs，塗膜抵抗Ｒf，腐食反応抵抗(分極抵抗)Ｒc）や容量成分（具体的には、塗膜容量Ｃf，電気二重層容量Ｃdl）との組み合わせに基づいて塗膜抵抗Ｒf及び腐食反応抵抗Ｒcを算定することができる。この結果、塗膜抵抗Ｒfの値の変化に基づいて塗膜２１の劣化発生の有無を判定することに加えて腐食反応抵抗Ｒcの値の変化に基づいて下地部材２０の腐食発生の有無を判定することができ、塗装構造物の健全性の評価手法として非常に有効であって汎用性及び信頼性の向上を図ることが可能になる。
【０２１９】
なお、上述の形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。
【０２２０】
例えば、上述の実施形態では図２に示される概略構造を備える電極プローブ１Ａ，１Ｂが用いられるようにしているが、本発明において用いられ得る電極プローブは図２に示される構造を備えるものには限定されない。すなわち、交流電圧を印加したり電流を検出したりし得る電極であれば、種々の構造のものが電極プローブとして用いられ得る。具体的には例えば、手で押さえられるなどによって内側ケース４内の電解液部２が塗膜２１に密着させられ得る場合には、図２に示される電極プローブ１Ａ，１Ｂの構成例のうちの外側ケース５，弾性体６，及び磁石７を有しないように構成されても良い。
【０２２１】
また、上述の実施形態ではＳ５の処理において塗膜抵抗Ｒf，tanδ，及び塗膜容量Ｃfが算出されると共にＳ７の処理において腐食反応抵抗Ｒc，電気二重層容量Ｃdl，及びインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜が算出されるようにしているが、これら六つの評価指標の全てが常に算出される必要はなく、必要な評価指標のみが算出されるようにしても良い。具体的には例えば、塗膜抵抗Ｒf，tanδ，及び塗膜容量Ｃfのうちの、少なくとも塗膜抵抗Ｒfが算出されるようにすれば、塗膜２１の劣化状態の評価は可能であり、また、腐食反応抵抗Ｒc，電気二重層容量Ｃdl，及び低周波のインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜のうちの少なくとも腐食反応抵抗Ｒcが算出されるようにすれば下地部材２０の腐食状態の評価は可能である。
【０２２２】
また、上述の実施形態では塗装構造物の評価指標の計測装置１０に備えられる制御・演算回路１１によって各評価指標が算出されるようにしているが、各評価指標の算出は計測装置１０本体ではなくて外部の機器によって行われるようにしても良い。具体的には例えば、データ等の信号の送受信（即ち、出入力）が可能であるように電気的に接続された外部のコンピュータに対して各評価指標の値の算出のために必要な交流電圧の属性値や電流の計測値などのデータが制御・演算回路１１を介して出力・転送され、前記外部のコンピュータによって各評価指標の値が算出されるようにしても良い。この場合には、上述の実施形態における計測装置１０と外部のコンピュータとによって本発明としての塗装構造物の評価指標の計測装置が構成される。
【産業上の利用可能性】
【０２２３】
本発明の塗装構造物の評価指標の計測方法及び計測装置は、塗装構造物の下地部材の塗膜界面の腐食と塗膜の劣化とに纏わる状態を評価し得る指標を算出することができるので、塗装構造物の健全性評価の分野で特に利用価値が高い。
【符号の説明】
【０２２４】
１Ａ  交流電圧印加用の電極プローブ
１Ｂ  電流検出用の電極プローブ
２  電解液部
３  対極
４  内側ケース
５  外側ケース
６  弾性体
７  磁石
１０  塗装構造物の評価指標の計測装置
１１  制御・演算回路
１２  正弦波発生・設定回路
１３  交流電圧印加回路
１４  電流−電圧変換回路
１５  ロックインアンプ
１６  増幅器
１７  ＡＤ変換器
２０  下地部材
２１  塗膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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