JP2016217822A - 現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置およびそれを用いたイオン透過抵抗測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、従来、このような高いイオン透過抵抗値までが測定できる測定装置等は見出されていなかった。例えば、特許文献1に記載のイオン透過抵抗測定装置では、最大2GΩ程度までのイオン透過抵抗値までしか測定できなかった(特許文献1の[0077]参照)。
本発明は次の(1)〜(3)である。
(1)プローブと、前記プローブが備える電解電極へ電気信号を印可する交流電源と、前記電気信号の測定値から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める機能を備える計測器と、前記プローブと前記計測器とを電気的に繋げる導線およびそれを被覆するチューブを備えるケーブルと、を有する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置であって、
前記プローブは、2つの検出子と、前記ケーブルの端部が接続されるコネクタと、前記コネクタと前記電解電極とを電気的に繋げる配線と、前記2つの検出子を支えるブラケットと、測定時に測定対象物の表面に付いて前記プローブを前記測定対象物の表面に固定させる磁石と、を有し、
前記2つの検出子の各々は、0.05〜0.15mol/LのNa2SO4水溶液に吸水性高分子を1〜10質量%含有させたゲル状の液体である電解液と、シリンダと、前記シリンダ内に配置されるピストンと、前記シリンダおよび前記ピストンによって形成され前記電解液を貯留する電解液貯留空間と、前記測定対象物に接し前記ピストンの作用によって前記電解液が通過して外部へ浸み出す60〜200メッシュの網目サイズの樹脂ネットと、前記電解液貯留空間の内部に配置される前記電解電極と、を有し、
前記ブラケット、前記シリンダおよび前記ピストンは体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなり、
前記ケーブルが備えるチューブは、絶縁抵抗(DC250V,20℃)が104MΩ・m以上の絶縁性材料からなり、
前記ケーブルが備える導線が外部に露出しないように構成されており、
前記2つの検出子を前記測定対象物へ接触させたときの前記2つの検出子の間隔が10mm以上である、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置。
(2)前記コネクタの少なくとも一部が前記ブラケットに埋設されており、前記コネクタと前記ブラケットとの接合に接着剤が使用されていない、上記(1)に記載のイオン透過抵抗測定装置。
(3)前記測定対象物の表面のNaCl濃度を50mg/m2以下に調整した後、上記(1)または(2)に記載のイオン透過抵抗測定装置における前記樹脂ネットを前記測定対象物の表面に接触させて実構造物のイオン透過抵抗値を測定する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定方法。
本発明は、プローブと、前記プローブが備える電解電極へ電気信号を印可する交流電源と、前記電気信号の測定値から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める機能を備える計測器と、前記プローブと前記計測器とを電気的に繋げる導線およびそれを被覆するチューブを備えるケーブルと、を有する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置であって、前記プローブは、2つの検出子と、前記ケーブルの端部が接続されるコネクタと、前記コネクタと前記電解電極とを電気的に繋げる配線と、前記2つの検出子を支えるブラケットと、測定時に測定対象物の表面に付いて前記プローブを前記測定対象物の表面に固定させる磁石と、を有し、前記2つの検出子の各々は、0.05〜0.15mol/LのNa2SO4水溶液に吸水性高分子を1〜10質量%含有させたゲル状の液体である電解液と、シリンダと、前記シリンダ内に配置されるピストンと、前記シリンダおよび前記ピストンによって形成され前記電解液を貯留する電解液貯留空間と、前記測定対象物に接し前記ピストンの作用によって前記電解液が通過して外部へ浸み出す60〜200メッシュの網目サイズの樹脂ネットと、前記電解液貯留空間の内部に配置される前記電解電極と、を有し、前記ブラケット、前記シリンダおよび前記ピストンは体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなり、前記ケーブルが備えるチューブは、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m以上の絶縁性材料からなり、前記ケーブルが備える導線が外部に露出しないように構成されており、前記2つの検出子を前記測定対象物へ接触させたときの前記2つの検出子の間隔が10mm以上である、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置である。
このようなイオン透過抵抗測定装置を、以下では「本発明の測定装置」ともいう。
このようなイオン透過抵抗測定方法を、以下では「本発明の測定方法」ともいう。
図1に示すように本発明の測定装置は、プローブ、ケーブルおよび本体を有する。ここで本体の内部には交流電源および計測器が含まれている。本発明の測定装置は図1に示すように、さらに、標準板や、本体を収納する専用ソフトカバーを有することが好ましい。
図2はプローブの側面を表す概略図である。ただし、理解を容易にするためにコネクタは図示していない。
また、図3は、プローブの外観を表す概略斜視図である。
図4はブラケット14によって支持された2つの検出子20が、測定対象物Zの表面に付いた状態を示す概略断面図である。
図4において検出子20は電解液21と、シリンダ22と、シリンダ22内に配置されるピストン23と、シリンダ22およびピストン23によって形成され電解液21を貯留する電解液貯留空間24と、測定対象物Zに接しピストン23の作用によって電解液21が通過して外部へ浸み出す樹脂ネット25と、電解液貯留空間24の内部に配置される電解電極26とを有している。
なお、上記のように、電解電極26は配線によってコネクタと電気的繋がっているが、図4にその配線は示していない。
電解液21は、0.05〜0.15mol/LのNa2SO4水溶液に吸水性高分子を1〜10質量%含有させたゲル状の液体である。
ここで吸水性高分子としては、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、無水マレイン酸系などの電解質樹脂、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール系などの非電解質樹脂などを例示できる。
また、吸水性高分子の含有率が1質量%未満では、適度な粘性が得られない傾向があり、また、10質量%超では粘性が高くなり過ぎる傾向がある。吸水性高分子の含有量を多めにすると粘性が高くなり、樹脂ネット25と測定対象物Zの表面との接触面の濡れ具合が良好になるため、吸水性高分子の含有量の下限値は、2質量%が好ましく、3質量%がより好ましい。
吸水性高分子の含有量と、後述する樹脂ネット25の網目サイズの両者を適正範囲に設定することで、樹脂ネット25からの電解液21の浸み出し具合を最適化できる。
シリンダ22およびピストン23は、その内部に電解液21を貯留することができる電解液貯留空間24を形成することができ、かつ、ピストン23を押すことで電解液21を樹脂ネット25を通過させて外部へ浸み出させることができる構造を備える態様のものであれば特に限定されない。図1〜4においてシリンダ22およびピストン23は注射器のような態様であるが、このような態様に限定されず、例えば断面が略矩形のものであってもよい。
このシリンダ22およびピストン23の体積抵抗率は1019Ω・cm以下であってよい。
これらの中でもポリメチルメタクリレートを好ましく用いることができる。シリンダ22およびピストン23を従来公知の方法等で成形して製造する際の成形精度が高いからである。
樹脂ネット25は、本発明の測定装置の使用の際に、測定対象物Zに接するように配置される。樹脂ネット25は網目サイズが60〜200メッシュ(標準ふるい開きで250〜75μm)のものであり、ピストン23をシリンダ22へ押し込むことで電解液21が樹脂ネット25を通過して外部へ浸み出す。
樹脂ネット25の材質として、抗菌性、生物分解性に優れたナイロン(商品名)・ポリエステル・アクリル・ビニロン(商品名)などの合成繊維を例示できる。
電解電極26は電解液貯留空間24の内部に配置される。電解電極26は白金や金等からなる従来公知の態様ものであってよい。電解電極26は配線によってコネクタ12と電気的繋がっている。
コネクタ12は、ケーブルの一方の端部が接続される。図1では、ケーブルの一方の端部がコネクタ12に接続された状態となっている。
コネクタ12は、通常、その少なくとも一部がブラケット14に埋設されているが、ここでコネクタ12をブラケット14へ接合するために、接着剤を使用しないことが好ましい。接着剤を使用すると、シリンダ22およびピストン23ならびに後述するブラケット14を構成する材料が上記のような特定範囲の体積抵抗率を備えるものであっても、40GΩ程度の高いイオン透過抵抗まで測定できるイオン透過抵抗測定装置が得られない場合があることを、本願発明者は見出した。
よって、コネクタ12をブラケット14へ接合する際には接着剤を使用せず、例えばコネクタ12の外面の少なくとも一部をネジ状とし、ブラケット14に内ネジ状の穴を開け、コネクタ12とブラケット14に形成した穴とを螺合させることでコネクタ12をブラケット14へ接合することが好ましい。
ブラケット14は、図1〜図4に示したように、2つの検出子20を支えて固定でき、体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなる態様であれば、その他は特に限定されない。
ブラケット14ならびに前述のシリンダ22およびピストン23を構成する材料が、このような体積抵抗率を備え、かつ、後述するケーブルが特定の態様であり、さらに2つの検出子の間隔が特定範囲であると、40GΩ程度の高いイオン透過抵抗まで測定できるイオン透過抵抗測定装置が得られることを本願発明者は見出した。ブラケット14を構成する材料が、体積抵抗率が低いものであると、イオン透過抵抗測定装置によって測定したイオン透過抵抗値(測定値)が、実際のイオン透過抵抗値よりも低くなってしまう傾向があることを、本願発明者は見出した。
このブラケット14の体積抵抗率は1019Ω・cm以下であってよい。
これらの中でもポリメチルメタクリレートを好ましく用いることができる。ブラケット14を従来公知の方法等で成形して製造する際の成形精度成形精度が高いからである。
磁石16は、測定時に測定対象物Zの表面に付いてプローブ10を測定対象物Zの表面に固定させる役割を果たす。
磁石16として例えば従来公知のものを用いることができるが、ネオジム磁石を用いることが好ましい。
ケーブル30はプローブ10と計測器とを電気的に繋げる役割を果たすものであり、図5に示すように、導線32およびそれを被覆するチューブ34を備える。
導線32はプローブ10と計測器とを電気的に繋げる役割を果たすものであれば特に限定されず、例えば従来公知のもの、例えば銅被覆鋼シールド線を用いることができる。
チューブ34は、20℃、DC250Vにおける絶縁抵抗が109MΩ・m以下の絶縁性材料からなるものであってよい。
このような絶縁性材料として架橋型ポリエチレンが挙げられる。
別のチューブも絶縁性が高い材料からなり、さらに耐寒性が高いことが好ましい。例えば絶縁抵抗が104MΩ・m(at DC250V、20℃)以上であり、かつ、−20℃程度の環境下において変質しない材料からなることが好ましい。例えばビニル系材料を別のチューブとして用いることができる。
これについて図6を用いて説明する。
図6(a)は、ケーブル30の端部をコネクタ12に接続したときに、その接続部において導線32が露出している場合を示しており、これに対して図6(b)は、導線32がチューブ34によって完全に覆われていて露出していない状態を示している。
ケーブル30の端部をコネクタ12に接続したときに、その接続部において図6(a)に示した場合のように導線32が露出していると、イオン透過抵抗を測定した際に、外部ノイズ(例えば静電気や電波)に影響を受けて、イオン透過抵抗測定装置によって測定したイオン透過抵抗値(測定値)が、実際のイオン透過抵抗値よりも低くなってしまう傾向があることを本願発明者は見出した。したがって、本発明の測定装置では、図6(b)に示すように、ケーブル30が備える導線32が外部に露出しないように構成する必要がある。
前述のように、本体には交流電源および計測器が含まれている。
交流電源は特に限定されず、例えば従来公知のものを用いることができる。電力の供給源として、例えば単三アルカリ電池等の市販の電池を用いることができる。
計測器についても、交流電源によって印可した電気信号に対する応答信号から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める機能を備えるものであればよい。
なお、交流電源によって印可した電気信号に対する応答信号から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める方法やその原理等は、特許文献1〜3、非特許文献1〜6に記載されている。
図1には2つの標準板が示されている。一方は、プローブ内部の電解液の抵抗を測定するための抵抗ゼロの標準抵抗板であり、他方は、計測器本体が正常に機能していることを確認するための所定の抵抗値の標準抵抗板(例えば1kΩの標準抵抗板)である。
具体的な使用方法を説明する。まず、測定開始前に、抵抗ゼロの標準抵抗版にプローブを押し当てて、計測されるイオン透過抵抗値を計測器本体に記憶させておく。次に、現場では、その記憶された固有抵抗値を自動的に差し引く措置が計測器内で行われ、表示される値は被測定物固有のイオン透過抵抗値となる。
また、例えば1kΩの標準抵抗板を用いて、計測器が正常な値を示しているか現場で簡単にチェックできる。
専用ソフトカバーは樹脂コート布製であり、これを用いることで作業現場における作業性をより向上させることができる。
前述のように、交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める方法やその原理等の詳細は、特許文献1〜3、非特許文献1〜6に記載されている。
本発明の測定方法では、上記のような本発明の測定装置を用いるが、測定前に、測定対象物Zの表面のNaCl濃度を50mg/m2以下、好ましくは30mg/m2以下、より好ましくは20mg/m2以下に調整する。測定対象物Zの表面に存在するNaCl濃度が高いと、イオン透過抵抗測定装置によって測定したイオン透過抵抗値(測定値)が、実際のイオン透過抵抗値よりも低くなってしまう傾向があることを、本願発明者は見出した。したがって、例えばガーゼ等を用いて測定対象物Zの表面を拭くことで、NaCl濃度を低くすることが必要である。
本発明の測定方法では、上記のように、測定前に測定対象物Zの表面のNaCl濃度を50mg/m2以下、好ましくは30mg/m2以下、より好ましくは20mg/m2以下に調整した後、本発明の測定装置における樹脂ネット25を測定対象物Zの表面に接触させ、その後、ピストン23によって電解液21を樹脂ネット25から浸み出させ、実構造物のイオン透過抵抗値を測定することが好ましい。
図1に示した本発明の測定装置において、電解液の量を変化させた場合に、正確なイオン透過抵抗値を測定できるか否かを検討した。
具体的には、初めに、2つの検出子において、一方の検出子中の電解液を10mlとし、他方の検出子中の電解液の量を2、3、5、7、10mlと変化させてイオン透過抵抗値を測定する実験を行った。
次に、2つの検出子において、一方の検出子中の電解液を7mlとし、他方の検出子中の電解液の量を、上記と同様に、2、3、5、7、10mlと変化させてイオン透過抵抗値を測定する実験を行った。
最後に、2つの検出子において、一方の検出子中の電解液の量と、他方の検出子中の電解液の量とを同一とし、その量を2、3、5、7、10mlと変化させてイオン透過抵抗値を測定する実験を行った。
また、電解液が少なくなるにつれて測定されたイオン透過抵抗が増加することから、連続して測定を行い、充填液が減っていくにつれ、測定値に誤差が生まれることが懸念される。したがって、測定時は、充填液が2〜3mLになった時点で充填液の補充を行い、再度、イオン透過抵抗の再設定を行うことが好ましいと考えられる。また、電解液の量は、約7mLが適正量と考えられる。
2つの検出子の間隔Xの適正値を求めるための実験を行った。
具体的には、2つの検出子の中心部の距離を25mm、30mm、35mm、40mm、60mm(図4で示される検出子の間隔Xは5mm、10mm、15mm、20mm、40mm)とした場合についてイオン透過抵抗値を実測した。
実験の手順としては、測定対象物として、さび材とさび安定化補助処理材を用い、初めに、2つの検出子に7mlの電解液を充填し、検出子の間隔を各値に調整した後、各々20点ずつ、常温にて計測を行った。
これに対して検出子の間隔Xを5mmとした場合は、イオン透過抵抗値が低くなった。
これより、検出子の間隔Xは10mm以上とすることが必要と判断された。
図1に示した本発明の測定装置において、以下の3つのケースについて、標準抵抗板を用いてイオン透過抵抗値を測定し、正確なイオン透過抵抗値を測定できるか否かを検討した。
シリンダ、ピストンおよびブラケットは、全て、体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料(具体的には、ポリメチルメタクリレート)からなり、かつ、ケーブルが備えるチューブが、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m以上の絶縁性材料(具体的には、架橋型ポリエチレン)からなり、さらに、コネクタとブラケットとの接合に接着剤が使用されていない場合。
シリンダ、ピストンおよびブラケットは、全て、体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなるが、ケーブルが備えるチューブが、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m未満の絶縁性材料からなり、さらに、コネクタとブラケットとの接合に接着剤が使用されている場合。なお、その他についてはケース1と同様とした。
シリンダ、ピストンおよびブラケットは、全て、体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm未満の材料からなり、かつ、ケーブルが備えるチューブが、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m未満の絶縁性材料からなり、さらに、コネクタとブラケットとの接合に接着剤が使用されている場合。なお、その他についてはケース1と同様とした。
結果を図8に示す。
これに対して、ケース2およびケース3の場合は、図8(a)、(b)に示すように、標準抵抗に対して実測値が低くなった。特に、高いイオン透過抵抗値(例えば15GΩ〜20GΩ以上)において標準抵抗に対して実測値が顕著に低くなった。
12 コネクタ
14 ブラケット
16 磁石
20 検出子
21 電解液
22 シリンダ
23 ピストン
24 電解液貯留空間
25 樹脂ネット
26 電解電極
29 スプリング
30 ケーブル
32 導線
34 チューブ
Z 測定対象物
Claims (3)
- プローブと、前記プローブが備える電解電極へ電気信号を印可する交流電源と、前記電気信号の測定値から交流インピーダンス法によってイオン透過抵抗値を求める機能を備える計測器と、前記プローブと前記計測器とを電気的に繋げる導線およびそれを被覆するチューブを備えるケーブルと、を有する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置であって、
前記プローブは、2つの検出子と、前記ケーブルの端部が接続されるコネクタと、前記コネクタと前記電解電極とを電気的に繋げる配線と、前記2つの検出子を支えるブラケットと、測定時に測定対象物の表面に付いて前記プローブを前記測定対象物の表面に固定させる磁石と、を有し、
前記2つの検出子の各々は、0.05〜0.15mol/LのNa2SO4水溶液に吸水性高分子を1〜10質量%含有させたゲル状の液体である電解液と、シリンダと、前記シリンダ内に配置されるピストンと、前記シリンダおよび前記ピストンによって形成され前記電解液を貯留する電解液貯留空間と、前記測定対象物に接し前記ピストンの作用によって前記電解液が通過して外部へ浸み出す60〜200メッシュの網目サイズの樹脂ネットと、前記電解液貯留空間の内部に配置される前記電解電極と、を有し、
前記ブラケット、前記シリンダおよび前記ピストンは体積抵抗率(23℃、50%RH)が1015Ω・cm以上の材料からなり、
前記ケーブルが備えるチューブは、絶縁抵抗(20℃、DC250V)が104MΩ・m以上の絶縁性材料からなり、
前記ケーブルが備える導線が外部に露出しないように構成されており、
前記2つの検出子を前記測定対象物へ接触させたときの前記2つの検出子の間隔が10mm以上である、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置。 - 前記コネクタの少なくとも一部が前記ブラケットに埋設されており、前記コネクタと前記ブラケットとの接合に接着剤が使用されていない、請求項1に記載のイオン透過抵抗測定装置。
- 前記測定対象物の表面のNaCl濃度を50mg/m2以下に調整した後、請求項1または2に記載のイオン透過抵抗測定装置における前記樹脂ネットを前記測定対象物の表面に接触させて実構造物のイオン透過抵抗値を測定する、現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定方法。
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