JP2010133750A

JP2010133750A - 屋外構造物

Info

Publication number: JP2010133750A
Application number: JP2008308010A
Authority: JP
Inventors: Shinsaku Dobashi; 晋作土橋; Chisato Tsukahara; 千幸人塚原; Kazuhiro Takeda; 一弘竹田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-12-02
Also published as: JP5101473B2

Abstract

【課題】設置環境に応じた腐食の度合いを的確に判断することができる屋外構造体及び屋外構造物構成部材の劣化推定方法を提供する。
【解決手段】風力発電装置等の構造物であるタワーにイオン計測装置１０Ａを設置してなると共に、該イオン計測装置１０Ａは、塩害の起因となるイオン情報を検知するものであり、腐食性因子を含む雨水１１等を一時的に捕集する雨水回収室１２と、前記雨水回収室１２に設けられ、イオン分析するイオン電極１３とを具備してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、塩害の経時変化を常に監視しつつ、塩害を未然に防ぐことができる屋外構造物に関する。

例えば風車等の屋外構造物は、海上や沿岸で設置するので、風車の内部に設けたトランス、制御盤等が塩害により腐食することが懸念されている。
そのため、装置内部の材質、塗装に即した塩害予測が必要となってきている。

その評価方法としてＪＩＳＺ２３７１「塩水噴霧試験方法」及びＪＩＳＫ５６２１「複合サイクル試験」等が確立されている（非特許文献１、２）。

また、近年塩害腐食量を予測するセンサとして腐食センサの提案がある（特許文献１）。

この腐食センサについて説明すると、二つの異種金属（基板と導電部）を互いに絶縁部で絶縁した状態とし、両者の端部を環境へ露出すると、その環境に応じて両金属間を水膜が連結するので腐食電流が流れる。この電流は卑な金属の腐食速度に対応するので、その腐食センサと用いられている。

このセンサは、「大気腐食モニタ」(Atmospheric Corrosion Monitor)あるいはＡＣＭ型腐食センサと称されている。
このセンサの一例を図６及び図７−１、７−２に示す。これらの図面に示すように、ＡＣＭ型腐食センサ（以下、「腐食センサ」という。）１１０は、厚さ０．８ｍｍの炭素鋼板を６４ｍｍ×６４ｍｍに切り出し、基板１１１とした。この上に、厚膜ＩＣ用精密スクリーン印刷機を用いて絶縁ペースト（厚さ３０〜３５μｍ）の絶縁部１１２を塗布し、硬化させた。
続いて、導電ペースト（厚さ３０〜４０μｍ、フィラー：Ａｇ）を、基板１１１との絶緑が保たれるように、絶縁部１１２のパターン上に積層印刷し、硬化させて導電部１１３とし、腐食センサを構成している（非特許文献３）。
そして、図７−２に示すように、湿度や海塩（塩化物イオン等）等の水膜１１４により、導電部１１３と基板１１１とが短絡して、Ｆｅ−Ａｇのガルバニック対の腐食電流を電流計１１５で計測している。なお、１１６ａ、１１６ｂは端子である。

また、前記ＡＣＭ型腐食センサを用いた、太陽光発電システム部材の塩害腐食量予測法が提案され、湿度と測定電流値及び海塩付着量との関係図より、付着海塩量を推定することが提案されている（非特許文献４）。

特開２００８−１５７６４７号公報ＪＩＳＺ２３７１ＪＩＳＫ５６２１ http://www.nims.go.jp/mdss/corrosion/ACM/ACM1.htm 松下電工技法（Ｎｏｖ．２００２）ｐ７９−８５

しかしながら、ＪＩＳＺ２３７１規格及びＪＩＳＫ５６２１規格試験においては、試験環境が実際の環境と一致していないので、試験精度が悪いという問題がある。

また、ＡＣＭ型腐食センサを用いて、腐食電流から腐食の度合いを推定することはできるものの、屋外構成体を構成する各構成部材のほとんどの素材は、塗装が施されているので、その個々の塗装の塗膜の状況（塗膜の種類や塗膜の厚さ等）に応じた腐食の程度を適宜判断することができない、という問題がある。

すなわち、屋外構造体である例えば風車等においては、内部の発熱を防止するために、外気を導入しており、その外気に海塩が同伴される場合を考慮した現場の環境に応じた部材や部品のメンテナンスの時期を的確に把握することが切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、設置環境に応じた腐食の度合いを的確に判断することができる屋外構造物を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、外気環境に晒される構造物の少なくとも一箇所以上に設けられ、塩害の起因となるイオン情報を検知するイオン計測装置を備えてなり、前記イオン計測装置が、雨水を一時的に捕集する雨水回収室と、前記雨水回収室に設けられ、イオン分析するイオン電極とを具備することを特徴とする屋外構造物にある。

第２の発明は、外気環境に晒される構造物の少なくとも一箇所以上に設けられ、塩害の起因となるイオン情報を検知するイオン計測装置を備えてなり、前記イオン計測装置が、雨水を一時的に捕集する雨水回収室と、前記雨水回収室に設けられ、イオン分析するイオンクロマトグラフとを具備することを特徴とする屋外構造物にある。

第３の発明は、外気環境に晒される構造物の少なくとも一箇所以上に設けられ、塩害の起因となるイオン情報を検知するイオン計測装置を備えてなり、前記イオン計測装置が、レーザ計測によるイオンを計測することを特徴とする屋外構造物にある。

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記雨水回収室の上部に設けられ、すり鉢状の中心の窪み部に腐食性因子を含む雨水を捕集するすり鉢状部と、窪み部に連通された孔から、落下雨水を前記雨水回収室内に落下させる雨水捕集部を有することを特徴とする屋外構造物にある。

第５の発明は、第４の発明において、前記すり鉢状部のすり鉢状表面に、構造物の各構成材料の表面に塗布された塗膜と同一の塗膜を塗布してなることを特徴とする屋外構造物にある。

第６の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記屋外構造物が風力発電装置であることを特徴とする屋外構造物にある。

本発明によれば、海塩、雨水等の腐食性因子の作用による経時変化を、屋外構造物の設置場所の現場において、迅速にイオン分析することができる。また、各構成材料に塗布したのと同一の塗膜を塗布することで、各構成部材の劣化の程度を個別に判断することができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例１に係る屋外構造物について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係るイオン計測装置の概略図である。図２は、屋外構造物の一例である風力発電装置の概略図である。
これらの図面に示すように、本実施例に係るイオン計測装置１０Ａは、外気環境に晒される構造物（例えば風力発電装置）の少なくとも一箇所以上に設けられ、例えば塩害の起因となるイオン情報を検知するものであり、腐食性因子を含む雨水１１等を一時的に捕集する雨水回収室１２と、前記雨水回収室１２に設けられ、イオン分析するイオン電極１３とを具備するものである。ここで、前記雨水回収室１２の底部はイオン電極１３に雨水１１が集合するように、テーパ状としている。なお、符号１４はイオン電極からのイオン情報を計測するイオンメータである。

本実施例においては、さらに雨水等を捕集する雨水捕集部２０が雨水回収室１２の上部に設けられている。
前記雨水捕集部２０は、前記雨水回収室１２の上部に設けられ、すり鉢状の窪み部２１に腐食性因子を含む雨水１１を捕集するすり鉢状部２２と、窪み部２１に連通された孔２３から、落下雨水２４を前記雨水回収室１２内に落下させるものである。

ここで、イオン計測の際は、一定期間毎や、雨水の際等に適宜設定するようにすればよい。
また、計測時において、水分が無いような場合には、すり鉢状部２２の表面に純水を噴霧し、回収するようにすればよい。

イオン電極１３では、落下した腐食性因子を含む雨水１１中のイオン情報（陽イオン、陰イオン）を計測するものである。
ここで、腐食性因子を含む雨水１１中のイオン情報としては、陽イオンとしては、Ｆｅイオン、Ｃｕイオン、Ａｌイオン、Ｎａイオン、Ｍｇイオン、Ｃｒイオン、Ｎｉイオン等を挙げることができる。
また、陰イオンとしては、Ｃｌイオン、ＯＨイオン、ＳＯ₄イオン、ＳＯ₃イオン等を挙げることができる。

また、イオン電極でのイオン計測の代わりに、イオンクロマトを用いて、イオン成分をカラム分離してクロマトグラムとして分析するようにしてもよい。

ここで、図２に示す風力発電装置１００について説明する。図２に示すように、風力発電装置１００は、例えば地上部１０１に設置されたタワー１０２と、タワー１０２の上端に設けられたナセル１０３とを備えている。ナセル１０３は、ヨー方向に旋回可能であり、図示しないナセル旋回機構によって所望の方向に向けられる。ナセル１０３には、発電機１０４と増速機１０５とが搭載されている。発電機１０４のロータは、増速機１０５を介して風車ロータ１０６の主軸１０７に接合されている。風車ロータ１０６は、主軸１０７に接続されたハブ１０８と、ハブ１０８に取り付けられた翼１０９とを備えている。

前記イオン計測装置の具体的な設置状況を図２に示す。図２に示すように、イオン計測装置１０Ａは、タワー１０２の水平支持部２５を介して水平に設置されている。

そして、外気に晒された結果、海塩、雨水等の腐食性因子を含む雨水１１が落下雨水となって雨水回収室１２に浸入し、イオン電極１３により、そのイオン情報をイオンメータ１４により検知するようにしている。
これにより、経時変化の状況を常に的確に把握することができる。
すなわち、雨水捕集部２０において、腐食性因子を含む雨水１１を集め、孔２３から雨水回収室１２内に回収するので、雨水と共に、粉塵や海塩等の腐食因子を効率的に回収することができる。

その結果、経時変化に応じた対応や、メンテナンス作業の計画を迅速に構築することができる。

本発明による実施例２に係る屋外構造物について、図面を参照して説明する。
図３は、実施例２に係るイオン計測装置の概略図である。図４は、屋外構造物の一例である風力発電装置の概略図である。
本実施例のイオン計測装置１０Ｂは、実施例１のイオン計測装置１０Ａにおいて、さらにすり鉢状部２２のすり鉢状表面及び孔２３に、塗膜２５Ａが塗布されている。
この塗膜は、屋外構造物である例えば風力発電装置の発電機１０４に塗布した塗料を塗布している。
本実施例においては、発電機１０４の塗膜を１６Ａとし、増速機１０５の塗膜を２５Ｂとしている。
ここで、前記すり鉢状部２２の材質は鉄イオンを検知するために、ステンレス製としている。

前記イオン計測装置の具体的な設置状況を図４に示す。図４に示すように、イオン検出装置１０Ｂ−１（塗膜２５Ａ）及び１０Ｂ−２（塗膜２５Ｂ）は、タワー１０２の水平支持部２５を介して各々水平に設置されている。

そして、経時変化の劣化により、塗膜２５Ａ又は２５Ｂのいずれか一方又は両方等に亀裂等が発生し、劣化部が形成されと、この劣化部から、すり鉢状表面の鉄イオンが腐食因子を含む雨水１１に浸み出し、そのイオンをイオン電極１３で計測することにより、劣化を判断することができる。

すなわち、劣化が発生するまでは、すり鉢状部及び孔は塗膜によって保護されているので、すり鉢状部の構成材料である鉄イオンの検出はない。しかし、劣化が発生すると鉄イオンがしみ出すことにより、その塗膜の劣化を判断することができる。

なお、本実施例ではすり鉢状部２２をステンレス製として、鉄イオンを検出しているが、本発明ではこれに限定されるものではなく、ステンレス製としない場合には、腐食因子で計測されないような特定のイオンを含む材料を用いて、前記塗膜２５Ａを塗布する前に下地層として予め塗布しておき、劣化によりこの下地層から特定のイオンがしみ出すようにして、その特定イオンをイオンメータ１４により検出するようにしてもよい。

このように、塗料の評価を個別に行うことができるので、各構成部材に対応した塗膜２５Ａ、２５Ｂ…等を塗布したイオン計測装置を準備することにより、各構成部材の各塗膜２５Ａ、２５Ｂ…等の劣化の度合いを判断することができる。
その結果、構造物の建築計画や、そのメンテナンス作業の計画を構築することができる。

本発明による実施例３に係る屋外構造物について、図面を参照して説明する。
図５は、実施例３に係るイオン計測装置の概略図である。
レーザによるイオン計測装置１０Ｃは、雨水回収室１２内にレーザ光３１を照射するレーザ装置３０と、雨水１１に照射されたレーザ光３１により発生する発光情報をミラー３３及びレンズ３４を介して、分光器３５に導入し、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）カメラ３６により検出している。
なお、図５中、符号３２ａ、３２ｂは石英窓、３７はビームダンパ、３８はバルブ及び３９は排水を各々図示する。

ここで、前記レーザ装置３０は出力１００ｍＪ〜１Ｊ程度で、例えば波長１０６４ｎｍのＹＡＧのパルスレーザとしている。
このレーザ発光法により求められるイオンとしては、例えばＮａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｌ等の各イオンが検出できる。
これにより、Ｆｅイオン等の腐食成分の検出が迅速に検知可能となる。

以上は、本発明の屋外構造物として、例えば風力発電装置を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、海岸等の塩害対策が必要な例えば橋梁設備や太陽電池設備等にも適用することができる。さらに、車両、船舶等の移動体の塩害対策に適用することもできる。

以上のように、本発明に係る屋外構造物は、塩害の起因となる雨水を分析することにより、設置環境の状況を把握することができ、例えば風力発電装置の構成部材の劣化の判断に用いて適している。

実施例１に係るイオン計測装置の概略図である。実施例１に係る屋外構造物の一例である風力発電装置の概略図である。実施例２に係るイオン計測装置の概略図である。実施例２に係る屋外構造物の一例である風力発電装置の概略図である。実施例３に係るイオン計測装置の概略図である。従来技術に係る腐食センサの平面図である。従来技術に係る腐食センサの概略図である。従来技術の腐食時における概略図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｂ−１、１０Ｂ−２、１０Ｃイオン検出装置
１０Ｃレーザによるイオン計測装置
１１腐食因子を含む雨水
１２雨水回収室
１３イオン電極
２０雨水捕集部

Claims

外気環境に晒される構造物の少なくとも一箇所以上に設けられ、塩害の起因となるイオン情報を検知するイオン計測装置を備えてなり、
前記イオン計測装置が、
雨水を一時的に捕集する雨水回収室と、
前記雨水回収室に設けられ、イオン分析するイオン電極とを具備することを特徴とする屋外構造物。
外気環境に晒される構造物の少なくとも一箇所以上に設けられ、塩害の起因となるイオン情報を検知するイオン計測装置を備えてなり、
前記イオン計測装置が、
雨水を一時的に捕集する雨水回収室と、
前記雨水回収室に設けられ、イオン分析するイオンクロマトグラフとを具備することを特徴とする屋外構造物。
外気環境に晒される構造物の少なくとも一箇所以上に設けられ、塩害の起因となるイオン情報を検知するイオン計測装置を備えてなり、
前記イオン計測装置が、レーザ計測によるイオンを計測することを特徴とする屋外構造物。
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記雨水回収室の上部に設けられ、
すり鉢状の中心の窪み部に腐食性因子を含む雨水を捕集するすり鉢状部と、窪み部に連通された孔から、落下雨水を前記雨水回収室内に落下させる雨水捕集部を有することを特徴とする屋外構造物。
請求項４において、
前記すり鉢状部のすり鉢状表面に、構造物の各構成材料の表面に塗布された塗膜と同一の塗膜を塗布してなることを特徴とする屋外構造物。
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記屋外構造物が風力発電装置であることを特徴とする屋外構造物。