JP2019113424A - 犠牲部材を用いた腐食の検知 - Google Patents

Abstract

【課題】犠牲部材を用いて評価対象部材の腐食の度合いを評価する際に、当該評価対象部材からの犠牲部材の脱落を防止する。【解決手段】構造体は、凹部が形成された母材と、前記凹部に設けられており、前記母材よりも腐食しやすい犠牲材料からなる犠牲部材と、を備える。前記犠牲部材は、少なくともその一部が前記凹部の開口を通過できないように形成されている。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、犠牲部材を用いた腐食の検知に関する。

犠牲材料を用いて評価対象物の腐食の程度を評価する腐食評価センサーが知られている。例えば、特開２００５−１２１５１０号公報には、鋼より腐食しやすい犠牲金属材料を用いて、鋼構造物の腐食の程度を評価する腐食評価センサーがに開示されている。同公報の腐食評価センサーは、非腐食性の平坦な基板と、この基板に形成された溝に設けられている犠牲金属薄膜と、を備える。当該犠牲金属薄膜は、大気中で鋼よりも腐食しやすい亜鉛、マグネシウム、銀、又はニッケルからなる。

かかる腐食評価センサーは、基板を介して鋼構造物に接着される。当該センサーに備えられた犠牲金属薄膜は、大気中に含まれる腐食因子により鋼構造物よりも先に腐食し、元の色とは異なる色に変色する。この色の変化に基づいて、犠牲金属薄膜の腐食の程度が検知される。そして、この犠牲金属薄膜の腐食の程度から評価対象物である鋼構造物の腐食の進行度合いが評価される。

特開２００５−１２１５１０号公報

従来の腐食評価センサーに設けられた犠牲金属薄膜は、基板の表面に戴置されているため、腐食によって脆くなると基板から脱落するおそれがある。基板から脱落した犠牲金属薄膜は、他の物体と衝突したり、機械装置の可動部分に干渉して不具合を引き起こしたりするおそれがある。したがって、犠牲部材を用いて腐食の評価を行う機構において、当該犠牲部材の脱落を防止することが望まれる。

本発明の目的の一つは、犠牲部材を用いて評価対象部材の腐食の度合いを評価する際に、当該評価対象部材からの犠牲部材の脱落を防止することである。本発明の上記以外の目的は、本明細書全体を参照することにより明らかとなる。

本発明の一実施形態による構造体は、凹部が形成された母材と、前記凹部に設けられており、前記母材よりも腐食しやすい犠牲材料からなる犠牲部材と、を備える。当該実施形態において、前記犠牲部材は、少なくともその一部が前記凹部の開口を通過できないように形成されている。

当該実施形態によれば、母材に形成された開口を有する凹部に犠牲部材が設けられており、当該犠牲部材の少なくとも一部が当該開口を通過できないように形成されているので、当該犠牲部材の母材からの脱落が防止される。犠牲部材は、母材の凹部の開口を通じて母材と同じ使用環境に曝露されるので、犠牲部材の腐食の進行度合いに基づいて、母材の腐食の進行度合いを評価することができる。犠牲部材が腐食によって変色する場合には、その変色は開口を通じて視認される。

本発明の一実施形態において、前記犠牲部材は、大径部を有する。当該実施形態において、前記開口の径方向における前記大径部の寸法は、前記開口の径よりも大きい。

当該実施形態によれば、凹部に設けられている犠牲部材の大径部が当該凹部の開口の径方向において当該開口の径よりも大きな寸法を有するため、当該大径部は、当該開口を通過することができない。これにより、犠牲部材の母材からの脱落が防止される。

本発明の一実施形態において、前記犠牲部材は、圧縮コイルばねであり、当該圧縮コイルばねは、その径が前記凹部の開口の径よりも大きくなるように形成されている。前記圧縮コイルばねは、前記開口を画定する上壁と当該上壁に対向する底壁との間に圧縮された状態で配される。

当該実施形態によれば、圧縮コイルばねが当該凹部の上壁と底壁との間で支持される。よって、犠牲部材としての圧縮コイルばねが母材から脱落することを防止できる。

本発明の一実施形態において、前記犠牲部材は、圧縮コイルばねであり、前記圧縮コイルばねは、前記側壁の間に圧縮された状態で配される。

当該実施形態によれば、当該圧縮コイルばねが当該凹部の側壁の間に支持される。よって、犠牲部材としての圧縮コイルばねが母材から脱落することを防止できる。

本発明の一実施形態において、前記犠牲部材は、前記母材に締結される。

当該実施形態によれば、犠牲部材が母材に締結されるため、犠牲部材の母材からの脱落をより確実に防止できる。

本発明の一実施形態において、前記母材は、ボルトであり、相手側部材と螺合するように構成され、前記犠牲部材は、ねじりコイルばねであり、その一端が前記相手側部材に取り付けられる。

当該実施形態によれば、ねじりコイルばねからボルトに対して緩みを防止する力を作用させることができる。よって、当該犠牲部材により、ボルトの腐食評価に加え、ボルトの緩み防止を実現できる。

本発明の一実施形態において、前記犠牲部材は、少なくともその一部が前記母材に埋め込まれている。

当該実施形態によれば、犠牲部材が母材に埋め込まれているため、当該犠牲部材の母材からの脱落が防止される。

本発明の一実施形態による構造体は、前記母材及び前記犠牲部材に埋め込まれた光ファイバコアをさらに備える。

当該実施形態によれば、光は、犠牲部材又は母材による全反射を繰り返しながら、光ファイバコア内をその一端から他端まで伝播する。犠牲部材が腐食すると、当該犠牲部材の屈折率が変化するため、この犠牲部材の屈折率の変化に応じて当該光ファイバコアを透過する光の光量が変化する。よって、光ファイバコアの透過光の光量を監視することにより、犠牲部材の腐食の進行度合いを評価することができる。そして、この光ファイバの腐食の進行度合いに基づいて、母材の腐食の進行度合いを評価することができる。また、光ファイバコアは、母材及び犠牲部材の両者に跨がって埋め込まれているため、母材に対する犠牲部材の位置がずれた場合にも、当該光ファイバコアを透過する光の光量が変化する。よって、光ファイバコアの透過光の光量を監視することにより、犠牲部材の母材に対する取付位置がずれたことも検知できる。

本発明の一実施形態において、前記凹部は、前記開口を画定する上壁と、当該上壁に対向する底壁と、当該上壁と当該底壁とを接続する側壁と、により画定され、前記側壁は、前記開口からの深さに応じて異なる色を有する。

当該実施形態によれば、犠牲部材の磨耗の程度に応じて、開口から凹部内を観察したときに異なった色が視認される。例えば、凹部の側壁が開口から第１の深さまでは赤色を有し、第１の深さから第２の深さまでは青色を有している場合には、開口から青色が観察できれば、犠牲部材が第１の深さよりも奥まで磨耗していることを確認できる。この犠牲部材の磨耗度合いに基づいて、当該犠牲部材の腐食度合いを評価することができる。

本発明の一実施形態において、前記凹部は、前記開口からの深さに応じて異なる径を有するように形成される。

当該実施形態によれば、犠牲部材の磨耗の程度に応じて、開口から凹部内を観察したときに異なった径が視認される。例えば、凹部が開口から第１の深さまでは第１の径を有し、第１の深さから第２の深さまでは第１の深さよりも大きい第２の径を有している場合には、犠牲部材の表面に対応する深さにおける凹部の径を測定することにより、犠牲部材の磨耗度合いを評価することができる。この犠牲部材の磨耗度合いに基づいて、当該犠牲部材の腐食度合いを評価することができる。

本発明の一実施形態において、前記犠牲部材は、腐食により密度が変化する材料からなる。

当該実施形態によれば、打音検査により犠牲部材の腐食度合いを評価することができる。

本発明の一実施形態において、前記犠牲部材は、コルク材からなる。

当該実施形態によれば、犠牲部材が軽量化される。

本発明の一実施形態においては、前記犠牲部材の表面に夜光塗料が塗布されている。

当該実施形態によれば、犠牲部材の表面において夜光塗料がどの程度発光するかにより、犠牲部材の磨耗の程度を評価することができる。夜光塗料からの発光は、開口の内部を直接視認できない場合であっても確認することができる。

本発明の一実施形態において、前記犠牲部材は、本体と、前記本体と異なる色を有するマーカ部と、を有する、請求項１から請求項４に記載の構造体。

当該実施形態によれば、本体部又はマーカ部の摩耗により、犠牲部材の劣化度合いを評価することができる。例えば、腐食前の犠牲部材においてマーカ部が本体部に覆われている場合には、犠牲部材の腐食によって本体部が摩耗することによってマーカ部が露出する。よって、マーカ部が露出していることを視認することにより、犠牲部材の腐食の程度を評価することができる。一方、マーカ部が本体部の表面に設けられている場合には、犠牲部材の腐食によってマーカ部が摩耗することによって本体部が露出する。よって、本体部が露出していること、または、マーカ部が視認できないことを確認することにより、当該犠牲部材の腐食の程度を評価できる。

本発明の実施形態によって、犠牲部材を用いて評価対象部材の腐食の度合いを評価する際に、当該評価対象部材からの犠牲部材の脱落を防止できる。

本発明の一実施形態による構造体の模式的な斜視図である。 図１のＩ−Ｉ線で切断された構造体の一部の模式的な断面図である。 図１の構造体の一部の平面図である。 本発明の一実施形態による構造体の一部の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態による構造体の一部の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態による構造体の一部の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態による構造体の一部の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態による構造体の一部の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態による構造体の一部の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態による構造体の一部の模式的な断面図である。

以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、各図面において共通する構成要素に対しては同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。

図１ａないし図１ｃを参照して、本発明の一実施形態による構造体について説明する。図１ａは、本発明の一実施形態による構造体１１の模式的な斜視図であり、図１ｂは、図１ａのＩ−Ｉ線で切断された構造体１１の一部を模式的に示す断面図であり、図１ｃは、構造体１１の一部を模式的に示す平面図である。

図示のように、本発明の一実施形態による構造体１１は、母材１２と、犠牲部材１３と、を備える。母材１２には、凹部１４が形成されている。凹部１４は、有底の凹部であってもよいし、貫通孔であってもよい。犠牲部材１３は、凹部１４内に配される。犠牲部材１３は、その全部が凹部１４内に収容されてもよい。犠牲部材１３は、その一部が凹部１４内に収容され、残部が凹部１４から母材１２の外部へ露出するように設けられてもよい。

母材１２は、立体的形状を有する任意の部材である。母材１２は、様々な装置、様々な部品、様々な機械要素、様々な構造物、またはこれらの一部であってもよい。母材１２は、例えば、ネジ、ボルト、ナットなどの締結部材又はその一部であってもよい。母材１２は、航空機の構成要素、例えば、翼、胴体、ドア、燃料タンク、各種機械設備、又はこれらの一部であってもよい。母材１２は、航空機の翼面を駆動するためのアクチュエータが組み付けられるマニフォールド又はその一部であってもよい。母材１２は、橋梁などの構造物又はその一部であってもよい。

母材１２は、様々な材料から形成され得る。母材１２は、例えば、各種金属材料、各種樹脂材料、各種合金材料、又は各種複合材料から形成される。母材１２用の金属材料としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタニウム合金、ステンレス鋼、又はこれら以外の各種金属材料が用いられ得る。母材１２用の樹脂材料としては、アクリル系樹脂材料、塩化ビニール径樹脂材料、又はこれら以外の各種樹脂材料が用いられ得る。母材１２用の複合材料としては、例えば、繊維強化プラスチックが用いられ得る。本明細書において具体的に説明される母材１２の材料は例示である。したがって、母材１２として利用可能な材料は、本明細書において具体的に説明されたものには限定されない。

犠牲部材１３は、母材１２よりも、構造体１１が使用される環境に存在する腐食因子によって腐食しやすい犠牲材料から形成される。例えば、母材１２が鋼からなり、腐食因子として硫化物イオンが存在する環境において構造体１１が使用される場合には、犠牲部材１３は銀から形成されてもよい。銀からなる犠牲部材１３は、硫化物イオンにより、鋼からなる母材１２よりも容易に腐食する。他の例として、母材１２が鋼からなり、腐食因子として塩化物イオンが存在する環境において構造体１１が使用される場合には、犠牲部材１３は亜鉛から形成されてもよい。亜鉛からなる犠牲部材１３は、塩化物イオンにより、鋼からなる母材１２よりも容易に腐食する。

犠牲部材１３は、腐食により変色する材料から形成されてもよい。つまり、犠牲部材１３が腐食して得られる腐食生成物は、犠牲部材と異なる色を有していてもよい。このような腐食により変色する犠牲部材１３用の材料には、銀、亜鉛、マグネシウム、及びニッケルが含まれる。

本明細書において具体的に説明される犠牲部材１３の材料は例示である。したがって、犠牲部材１３として利用可能な材料は、本明細書において具体的に説明されたものには限定されない。犠牲部材１３は、構造体１１の使用環境に存在する腐食因子に関して、母材１２よりも腐食しやすい任意の材料から形成され得る。

母材１２は、犠牲部材１３を保持できる任意の形状を有し得る。本明細書において具体的に説明される母材１２の形状は例示であり、母材１２の形状は、本明細書において具体的に説明されたものには限定されない。

凹部１４は、仮想軸図の方向において母材１２の外表面からその内部に延伸している。本明細書では、仮想軸Ａに沿う方向を凹部１４の深さ方向（又は深さ方向Ａ）ということがある。母材１２には、凹部１４と母材１２の外部と接続する開口１５が形成されている。

本発明の一実施形態において、開口１５は、その径方向において径Ｌ１を有する。凹部１４の開口１５の径方向は、凹部１４の深さ方向Ａと直交する方向を意味する。より一般に、本明細書では、「凹部の開口の径方向」又は単に「開口の径方向」は、当該凹部の深さ方向と直交する方向を意味してもよい。凹部１４の開口１５の径Ｌ１は、深さ方向Ａと直交する方向における、開口１５の最大の寸法を意味してもよい。より一般に、本明細書では、「凹部の開口の径」は、当該凹部の深さ方向と直交する方向における開口の最大寸法を意味してもよい。

図１ｃに最も明瞭に示されているように、開口１５は、平面視において方形の形状を有するように形成されている。図示のように、方形の開口１５は、その対角線に沿った方向において最大の寸法を有する。よって、図示の実施形態では、開口１５の径は、その対角線に沿った寸法Ｌ１となる。図示の開口１５の形状は例示であり、本発明において、母材の凹部の開口は、平面視で任意の形状を取り得る。

母材１２には、凹部１４の上部を部分的に覆うフランジ１２ａが形成されている。凹部１４は、深さ方向Ａに沿って所定の深さまで形成される。図示の実施形態において、凹部１４は、フランジ１２ａの下面により構成される上壁１４ｂと、この上壁１４ｂと対向する底壁１４ａと、底壁１４ａと上壁１４ｂとを接続する側壁１４ｃと、により画定される。図示された凹部１４は例示であり、凹部１４の形状は、本明細書で明示的に説明されるものには限定されない。

本発明の一実施形態において、犠牲部材１３は、少なくともその一部が開口１５を通過できないように構成される。図１ａ〜図１ｃに示されている実施形態においては、犠牲部材１３は、大径に形成された大径部１３ａと、凹部１４の開口１５の径方向における寸法が大径部１３ａよりも小さい小径部１３ｂと、を有しており、この大径部１３ａが開口１５を通過できないように形成されている。

本発明の他の実施形態においては、犠牲部材１３を母材１２に埋め込むことにより、当該犠牲部材１３が開口１５を通過できないようにしてもよい。犠牲部材１３が母材１２の内部に固定されているときに、当該犠牲部材１３は、母材１２に埋め込まれているとされる。例えば、犠牲部材１３は、母材１２の凹部１４に固定されることによって、母材１２に埋め込まれる。犠牲部材１３は、底壁１４ａ、上壁１４ｂ、又は側壁１４ｃに、例えば接着により固定される。より一般的に、本明細書において、犠牲部材が母材に埋め込まれているとは、犠牲部材が母材の内部に固定されていることを意味する。

本発明の一実施形態において、大径部１３ａは、凹部１４の開口１５の径方向において、当該開口１５の径Ｌ１よりも大きな径方向寸法Ｌ２を有するように形成される。大径部１３ａの径方向寸法Ｌ２は、大径部１３ａの深さ方向Ａと直交する方向における寸法を意味する。大径部１３ａの平面視の寸法は、その平面視の形状によっては、一定の場合もあるし一定でない場合もある。本発明の一実施形態において、開口１５の径方向における大径部１３ａの寸法は、凹部１４の深さ方向と直交する方向における当該大径部１３ａの最大寸法を意味してもよい。より一般的に、本明細書では、凹部の開口の径方向における犠牲部材の大径部の寸法（大径部の径方向寸法）は、当該凹部の深さ方向と直交する方向における当該大径部の最大寸法を意味してもよい。図示の実施形態においては、図１ｃに示されているように、犠牲部材１３は、平面視で方形の形状を有する。よって、大径部１３ａは、平面視した方形の形状の対角線に沿った方向において最大の寸法を有する。図示の実施形態では、開口１５の径方向における大径部１３ａの寸法は、平面視したときの方形形状の対角線に沿った寸法Ｌ２となる。

上記の実施形態によれば、犠牲部材１３が、凹部１４の径方向において、開口１５の径Ｌ１よりも大きな寸法Ｌ２を有するため、犠牲部材１３の母材１２からの脱落が防止される。犠牲部材１３は、母材１２の凹部１４の開口１５を通じて母材１２と同じ使用環境に曝露されるので、犠牲部材１３の腐食の進行度合いに基づいて、母材１２の腐食の進行度合いを評価することができる。犠牲部材１３が腐食によって変色する場合には、その変色は開口１５を通じて視認可能である。

犠牲部材１３の腐食の度合いは、視認による検査以外にも様々な方法で評価することができる。例えば、犠牲部材１３が腐食により密度が変化する材料からなる場合には、打音検査によって、犠牲部材１３の腐食の度合いを評価することができる。腐食により密度が変化する材料は、例えば、コルク材である。コルク材は軽量であるため、犠牲部材１３をコルク材から形成することにより、犠牲部材１３及び構造体１１全体を軽量化することができる。

本発明の他の実施形態について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態による構造体２１の断面の一部を模式的に示している。図２に示されている構造体２１は、母材１２と、圧縮コイルばね２３と、を備える。構造体２１は、犠牲部材１３の代わりに圧縮コイルばね２３を備えている点で、構造体１１と異なっている。この圧縮コイルばね２３は、犠牲部材１３と同じ材料で構成される。よって、図２の実施形態では、圧縮コイルばね２３が犠牲部材として用いられている。本明細書において、犠牲部材１３に関する説明は、矛盾しない限り、圧縮コイルばね２３にも当てはまる。

圧縮コイルばね２３は、その径Ｌ３が母材１２の凹部１４の開口１５の径Ｌ１よりも大きくなるように形成されている。圧縮コイルばね２３の径Ｌ３は、例えば、圧縮コイルばね２３の外径を意味する。

圧縮コイルばね２３は、凹部１４内に配されている。圧縮コイルばね２３は、凹部１４の上壁１４ｂと底壁１４ａとの間に圧縮された状態で配される。

上記の実施形態によれば、圧縮コイルばね２３の径Ｌ３が凹部１４の開口１５の径Ｌ１よりも大きいため、圧縮コイルばね２３が母材１２から脱落することを防止できる。また、圧縮された圧縮コイルばね２３を凹部１４に収容することにより、圧縮コイルばね２３を凹部１４の上壁１４ｂと底壁１４ａとの間で支持できる。これにより、圧縮コイルばね２３が母材１２から脱落することをさらに確実に防止できる。圧縮コイルばね２３は、開口１５を通じて母材１２と同じ使用環境に曝露されるので、犠牲材料からなる圧縮コイルばね２３の腐食の進行度合いに基づいて、母材１２の腐食の進行度合いを評価することができる。

本発明の他の実施形態について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の一実施形態による構造体３１の断面の一部を模式的に示している。図３に示されている構造体３１は、母材１２と、圧縮コイルばね３３と、を備える。構造体３１は、犠牲部材１３の代わりに圧縮コイルばね３３を備えている点で、構造体１１と異なっている。この圧縮コイルばね２３は、犠牲部材１３と同じ材料で構成される。よって、図３の実施形態では、圧縮コイルばね３３が犠牲部材として用いられている。本明細書において、犠牲部材１３に関する説明は、矛盾しない限り、圧縮コイルばね３３にも当てはまる。

圧縮コイルばね３３は、凹部１４内に配されている。圧縮コイルばね３３は、凹部１４の側壁１４ｃ間に圧縮された状態で配される。圧縮コイルばね３３は、凹部１４内で圧縮されているため、側壁１４ｃ間に支持される。

一実施形態において、圧縮コイルばね３３は、凹部１４内で圧縮されているときの密着長さＬ４が、開口１５の径Ｌ１よりも大きくなるように形成されている。

以上の実施形態によれば、圧縮コイルばね３３の密着長さＬ４が凹部１４の開口１５の径Ｌ１よりも大きいため、圧縮コイルばね３３が母材１２から脱落することを防止できる。また、圧縮された圧縮コイルばね３３を凹部１４に収容することにより、圧縮コイルばね３３を凹部１４の側壁１４Ｃ間で支持できる。これにより、圧縮コイルばね３３が母材１２から脱落することをさらに確実に防止できる。圧縮コイルばね３３は、開口１５を通じて母材１２と同じ使用環境に曝露されるので、犠牲材料からなる圧縮コイルばね３３の腐食の進行度合いに基づいて、母材１２の腐食の進行度合いを評価することができる。

本発明の他の実施形態について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の一実施形態による構造体４１の断面の一部を模式的に示している。図４に示されている構造体４１は、ボルト４２と、ボルト４３と、を備える双方向ボルトである。構造体４１は、母材１２の代わりボルト４２を備え、犠牲部材１３の代わりにボルト４３を備えている点で、構造体１１と異なっている。ボルト４２は、母材１２と同じ材料で構成される。ボルト４３は、犠牲部材１３と同じ材料で構成される。よって、図４の実施形態では、ボルト４２が母材として用いられ、ボルト４３が犠牲部材として用いられている。本明細書において、母材１２に関する説明は、矛盾しない限り、ボルト４２にも当てはまる。本明細書において、犠牲部材１３に関する説明は、矛盾しない限り、ボルト４３にも当てはまる。

ボルト４２は、頭部４２ａと軸部４２ｂと、を備える。ボルト４２には、その軸方向に沿って貫通孔４４が形成されている。貫通孔４４は、頭部４２ａ及び軸部４２ｂを貫通する。頭部４２ａは、開口４５を有する。貫通孔４４を画定する壁面には、雌ねじが刻まれている。軸部４３ｂの外周面には、雄ねじが刻まれている。ボルト４２は、不図示の相手側部材に螺合され得る。相手側部材は、様々な装置、様々な部品、様々な機械要素、様々な構造物、またはこれらの一部であってもよい。

ボルト４３は、頭部４３ａと軸部４３ｂとを備える。ボルト４３は、ボルト４２に締結される。具体的には、ボルト４３の軸部４３ｂに形成された雄ねじが貫通孔４４を画定する壁面に形成された雌ねじと螺合することにより、ボルト４３は、ボルト４２に締結される。ボルト４３は、ボルト４２の軸部４２ｂの先端から頭部４２ａに向かってねじ込まれる。一実施形態において、ボルト４３は、その頭部４３ａの径方向寸法Ｌ６が、ボルト４２の開口４５の径Ｌ５よりも大きくなるように形成されている。

図示されているように、ボルト４３は、その先端４３ｃがボルト４２の頭部４２ａから外部に露出するようにボルト４２に締結されてもよい。

本発明の一実施形態において、ボルト４３は、その先端４３ｃから距離ｄだけ頭部４３ａに離れた位置にマーカ部４３ｄを備えても良い。このマーカ部４３ｄは、ボルト４３以外のマーカ部４３ｄ以外の部位（本明細書において、当該部位を「ボルト本体」と呼ぶことがある。）とは異なる色を有する。マーカ部４３ｄは、貫通孔４４の深さ方向Ａにおいてｗ１の幅を有する。

上記の実施形態によれば、ボルト４３の頭部４３ａの径方向寸法Ｌ６がボルト４２に形成された開口４５の径Ｌ５よりも大きいため、ボルト４３がボルト４２から脱落することを防止できる。また、ボルト４３は、ボルト４２と締結されているため、ボルト４３のボルト４２からの脱落をより確実に防止できる。ボルト４３は、開口４５を通じてボルト４２と同じ使用環境に曝露されるので、犠牲材料からなるボルト４３の腐食の進行度合いに基づいて、母材であるボルト４２の腐食の進行度合いを評価することができる。

また、上記の実施形態によれば、腐食によってボルト４３が先端４３ｃから幅ｄだけ磨耗すると、マーカ部４３ｄが露出する。マーカ部４３ｄの露出を視認することにより、犠牲部材であるボルト４３の腐食の程度を評価することができる。

マーカ部４３ｄは、ボルト４３の先端４３ｃに設けられても良い。この場合、腐食前のボルト４３においてマーカ部４３ｄが露出しており、腐食が進行するとマーカ部４３ｄが磨耗により滅失してボルト４３のボルト本体が露出する。よって、ボルト４３のボルト本体の露出を視認することにより、犠牲部材であるボルト４３の腐食の程度を評価することができる。

ボルト４２にボルト４３が締結されたときにマーカ部４３ｄがボルト４２の上部に露出するので、マーカ部４３ｄを確認することで、ボルト４３の締め忘れを防止できる。また、マーカ部４３ｄを確認することで、ボルト４３がボルト４２に正しく締結されたことを確認することができる。

本発明の他の実施形態について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の一実施形態による構造体５１の断面の一部を模式的に示している。図５に示されている構造体５１は、母材５２と、犠牲部材５３と、を備える。構造体５１は、母材１２の代わりに母材５２を備え、犠牲部材１３の代わりに犠牲部材５３を備えている点で、構造体１１と異なっている。母材５２は、母材１２と同じ材料で構成される。犠牲部材５３は、犠牲部材１３と同じ材料で構成される。本明細書において、母材１２に関する説明は、矛盾しない限り、母材５２にも当てはまる。本明細書において、犠牲部材１３に関する説明は、矛盾しない限り、犠牲部材５３にも当てはまる。

母材５２には、凹部５４が形成されている。凹部５４は、仮想軸Ａの方向において母材５２の外表面からその内部に向かって延伸している。母材５２には、凹部５４と母材５２の外部と接続する開口５５が形成されている。

図示のように、本発明の一実施形態において、凹部５４は、開口５５からの深さに応じて異なる径を有するように形成される。開口５５からの深さは、母材５２の外表面からの深さを意味してもよい。図示の実施形態において、凹部５４は、開口５５から深さＤ１の位置までは側壁５４ａにより画定され、深さＤ１の位置から深さＤ２の位置までは側壁５４ｂにより画定され、深さＤ２の位置から深さＤ３の位置までは側壁５４ｃにより画定され、深さＤ３の位置から深さＤ４の位置までは側壁５４ｄにより画定されている。このように、凹部５４は、開口５５からの深さに応じて異なる径を有している。具体的には、図示の実施形態における凹部５４は、開口５５からの深さが深くなるほどその径が大きくなるように形成されている。

犠牲部材５３は、凹部５４に配されている。本発明の一実施形態において、犠牲部材５３の一部は、開口５５の径方向において、当該開口５５の径Ｌ７よりも大きな径方向寸法Ｌ８、Ｌ９、又はＬ１０を有するように形成される。犠牲部材５３のうち径方向寸法Ｌ８を有する部分、径方向寸法Ｌ９を有する部分、及び径方向寸法Ｌ１０を有する部分はいずれも、当該犠牲部材５３の大径部に相当する。

上記の実施形態によれば、母材５２の凹部５４に設けられている犠牲部材５３が、凹部５４の径方向において、開口５５の径Ｌ７よりも大きな径Ｌ８、Ｌ９、及びＬ１０を有するため、犠牲部材５３の母材５２からの脱落が防止される。また、磨耗した犠牲部材５３の表面に対応する深さにおける凹部５４の径を測定することにより、犠牲部材５３の磨耗度合いを評価することができる。具体的には、壁面５４ｂが露出する程度まで犠牲部材５３の磨耗が進んだ場合には、この磨耗した犠牲部材５３の表面に対応する深さにおいて凹部５４の径を測定すると、壁面５４ｂ間の距離が測定結果として得られる。さらに腐食が進行して、壁面５４ｃが露出する程度まで犠牲部材５３が磨耗した場合には、壁面５４ｃ間の距離が測定結果として得られる。このように、凹部５４の径の測定結果によって犠牲部材５３の磨耗の程度を評価することができる。そして、この犠牲部材５３の磨耗の程度に基づいて、当該犠牲部材５３の腐食の程度を評価することができる。

上記の実施形態において、凹部５４の側壁は、開口５５からの深さに応じて異なる色を有してもよい。例えば、側壁５４ａが第１の色を有し、側壁５４ｂが第１の色と異なる第２の色を有し、側壁５４ａが第１の色及び第２の色と異なる第３の色を有し、側壁５４ａが第１の色、第２の色、及び第３の色と異なる第４の色を有していてもよい。第１の色、第２の色、第３の色、及び第４の色は、例えば、目視により互いとの色の違いを識別できるように定められる。例えば、第１の色、第２の色、第３の色、及び第４の色は、赤、青、黄、及び緑から選択されてもよい。

上記の実施形態によれば、開口５５から凹部５４内を観察したときに犠牲部材５３の磨耗の程度に応じて異なった色が視認される。例えば、犠牲部材５３の表面が開口５５から深さＤ１〜Ｄ２の範囲となる程度に犠牲部材５３が磨耗しているときには、露出している側壁５４ｂの色を開口５５から確認できる。この開口５５から確認できる色により犠牲部材５３の磨耗の程度を評価できる。そして、犠牲部材５３の磨耗の程度に基づいて、犠牲部材５３の腐食度合いを評価することができる。

本発明の他の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の一実施形態による構造体６１の断面の一部を模式的に示している。図６に示されている構造体６１は、ボルト６２と、ねじりコイルばね６３と、を備える。ボルト６２は、母材１２と同じ材料で構成される。ねじりコイルばね６３は、犠牲部材１３と同じ材料で構成される。よって、図６の実施形態では、ボルト６２が母材として用いられ、ねじりコイルばね６３が犠牲部材として用いられている。本明細書において、母材１２に関する説明は、矛盾しない限り、母材６２にも当てはまる。本明細書において、犠牲部材１３に関する説明は、矛盾しない限り、犠牲部材６３にも当てはまる。

ボルト６２には、その軸方向に沿って穴６４が形成されている。穴６４は、ボルトの軸方向に沿って頭部及び軸部を貫通する貫通孔である。ボルト６２の頭部には開口６５が設けられており、軸部の先端には開口６２ａが設けられている。穴６４は、開口６５及び開口６２ａを介してボルト６２の外部に接続されている。

ボルト６２の軸部の外表面には雄ねじが刻まれている。ボルト６２は、相手側部材６６に螺合されることにより、非締結部材６７を相手側部材６６締結するように構成される。相手側部材６６は、様々な装置、様々な部品、様々な機械要素、様々な構造物、またはこれらの一部であってもよい。被締結部材６７は、相手側部材６６に締結可能な任意の部材である。

ねじりコイルばね６３は、凹部６４内に配されている。ねじりコイルばね６３は、凹部６４の上壁と底壁との間に圧縮された状態で配される。ねじりコイルばね６３の一端６３ａは、開口６２ａを通過して相手側部材６６に接続される。具体的には、ねじりコイルばね６３の一端６３ａは、相手側部材６６のうち開口６２ａと対向している部位に接続される。

ねじりコイルばね６３は、その径Ｌ１２がボルト６２の凹部６４の開口６５の径Ｌ１１よりも大きくなるように形成されている。ねじりコイルばね６３の径Ｌ１２は、例えば、ねじりコイルばね６３の外径を意味する。

上記の実施形態によれば、ねじりコイルばね６３の径Ｌ１１が凹部６４の開口６５の径Ｌ１１よりも大きいため、犠牲部材であるねじりコイルばね６３が母材であるボルト６２から脱落することを防止できる。また、ねじりコイルばね６３の一端６３ａが相手側部材６６に接続されているため、ボルト６２に対してその緩みを防止する力を作用させることができる。ねじりコイルばね６３は、開口６５を通じてボルト６２と同じ使用環境に曝露されるので、犠牲材料からなるねじりコイルばね６３の腐食の進行度合いに基づいて、母材でボルト６２の腐食の進行度合いを評価することができる。したがって、上記の実施形態によれば、犠牲部材であるねじりコイルばね６３により、ボルト６２の腐食評価に加え、ボルト６２の緩みを防止することができる。

本発明の他の実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の一実施形態による構造体７１の断面の一部を模式的に示している。図７に示されている構造体７１は、母材１２及び犠牲部材１３に加えて、光ファイバコア７１ａを備えている。

図７に示した実施形態において、母材１２には、貫通孔１２ｂが形成されている。貫通孔１２ｂは、母材１２の上面に設けられた開口１２ｃから凹部１４の側壁１４ｃに設けられた開口１２ｄまで母材１２の内部を延伸するように、母材１２に形成されている。開口１２ｃ及び開口１２ｄは、母材１２の様々な位置に設けられ得る。例えば、開口１２ｄは、側壁１４ｃの代わりに、底壁１４ａ又は上壁１４ｂに設けられても良い。

犠牲部材１３には、貫通孔１３ｃが形成されている。貫通孔１３ｃは、犠牲部材１３の上面に設けられた開口１３ｄから一方の側面に設けられた１３ｅまで犠牲部材１３の内部を延伸するように、犠牲部材１３に形成されている。開口１３ｅは、開口１２ｄと対向する位置に形成される。したがって、貫通孔１３ｃは、貫通孔１２ｂと連通されている。

光ファイバコア７１ａは、母材１２及び犠牲部材１３に埋め込まれている。具体的には、光ファイバコア７１ａは、母材１２の貫通孔１２ｂ及び犠牲部材１３の貫通孔１３ｃに埋め込まれている。光ファイバコア７１ａは、母材１２及び犠牲部材１３よりも屈折率が高い材料から形成される。これにより、光ファイバコア７１ａの一端から入射した光は、貫通孔１２ｂ及び貫通孔１３ｃを画定する壁面で全反射を繰り返しながら、その他端まで伝播する。

光ファイバの光源７６は、開口１３ｄ付近に配される。光ファイバコア７１ａを通過した光の光量を検出する光量センサ７７は、開口１２ｃ付近に配される。光源７６を開口１２ｃ付近に配し、光量センサ７７を開口１３ｄ付近に配しても良い。

光源７６から開口１３ｄを通って光ファイバコア７１ａに入射した光は、光ファイバコア７１ａを貫通孔１３ｃに沿って進み貫通孔１２ｂに入射し、続いて貫通孔１２ｂに沿って進み、開口１２ｃから母材１２の外に出て光量センサ７７に入射する。よって、光量センサ７７は、貫通孔１３ｃ及び貫通孔１２ｂに沿ってファイバコア７１ａを通過した光の光量を検出することができる。

上記の実施形態によれば、犠牲部材１３が腐食すると犠牲部材１３の屈折率が変化し、この犠牲部材１３の屈折率の変化に応じて光ファイバコア７１ａを通過する光の光量が変化する。よって、光量センサ７７によって光ファイバコア７１ａの透過光の光量を監視することにより、犠牲部材１３の腐食の進行度合いを評価することができる。そして、この光ファイバコア７１ａの腐食の進行度合いに基づいて、母材１２の腐食の進行度合いを評価することができる。また、光ファイバコア７１ａは、母材１２及び犠牲部材１３の両者に跨がって埋め込まれているため、母材１２に対する犠牲部材１３の位置がずれた場合にも、当該光ファイバコア７１ａを透過する光の光量が変化する。よって、光ファイバコア７１ａの透過光の光量を監視することにより、犠牲部材１３の母材１２に対する取付位置がずれたことも検知できる。光ファイバコア７１ａの少なくとも一部（例えば両端）の径を開口１２ｃ，１３ｄの少なくとも一方の径よりもを大きくすることにより、光ファイバコア７１ａの脱落を防止することができる。

本発明の他の実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の一実施形態による構造体８１の断面の一部を模式的に示している。図８に示されている構造体８１においては、犠牲部材１３の表面の少なくとも一部に夜光塗料からなる塗料層８１ａが形成されている。塗料層８１ａは、夜光塗料を犠牲部材の表面に塗布し、塗布された夜光塗料を固化させることによって形成される。塗料層８１ａ用の夜光塗料として、例えば、フルオレセインなどの蛍光色素をバインダー材と混合した組成物を用いることができる。塗料層８１ａ用の夜光塗料として、任意の公知の夜光塗料を用いることができる。

上記の実施形態によれば、犠牲部材１３の磨耗が進行すると、犠牲部材１３に塗布された塗料層８１ａが滅失する。よって、犠牲部材１３の表面において夜光塗料がどの程度発光するかにより、犠牲部材１３の磨耗の程度を評価することができる。夜光塗料からの発光は、構造体８１が暗所に配置された場合であっても、容易に確認することができる。

上記の各実施形態は、適宜、組み合わせることが可能である。例えば、図１ａ〜図１ｃに示されている構造体１１において、母材１２の穴１４の側壁１４ｃは、開口１５からの深さに応じて異なる色を有していてもよい。図４に示されている構造体４１においてボルト４３に設けられているマーカ部４３ｄは、他の実施形態の構造体（例えば、構造体１１及びそれ以外の上記の構造体）にも設けられてもよい。

本発明の実施形態において、構造体は、犠牲部材を一つだけ有していてもよいし、複数の犠牲部材を有してもよい。

本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。

１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１ 構造体
１２，４２，５２，６２ 母材
１３，４３，５３，６３ 犠牲部材
７１ａ 光ファイバコア
８１ａ 塗料層

Claims (14)

1. 凹部が形成された母材と、
   前記凹部に設けられており、前記母材よりも腐食しやすい犠牲材料からなる犠牲部材と、
   を備え、
   前記犠牲部材は、少なくともその一部が前記凹部の開口を通過できないように形成されている、
   構造体。
2. 前記犠牲部材は、大径部を有し、
   前記開口の径方向における前記大径部の寸法は、前記開口の径よりも大きい、
   請求項１に記載の構造体。
3. 前記犠牲部材は、圧縮コイルばねであり、
   当該圧縮コイルばねは、その径が前記凹部の開口の径よりも大きくなるように形成されており、
   前記圧縮コイルばねは、前記開口を画定する上壁と当該上壁に対向する底壁との間に圧縮された状態で配される、
   請求項１に記載の構造体。
4. 前記凹部は、前記開口を画定する上壁と、当該上壁に対向する底壁と、当該上壁と当該底壁とを接続する側壁と、により画定され、
   前記犠牲部材は、圧縮コイルばねであり、
   前記圧縮コイルばねは、前記側壁の間に圧縮された状態で配される、
   請求項１に記載の構造体。
5. 前記犠牲部材は、前記母材に締結される、請求項１に記載の構造体。
6. 前記母材は、ボルトであり、相手側部材と螺合するように構成され、
   前記犠牲部材は、ねじりコイルばねであり、その一端が前記相手側部材に取り付けられる、
   請求項１に記載の構造体。
7. 前記犠牲部材は、少なくともその一部が前記母材に埋め込まれている、請求項１に記載の構造体。
8. 前記母材及び前記犠牲部材に埋め込まれた光ファイバコアをさらに備えた、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の構造体。
9. 前記凹部は、前記開口を画定する上壁と、当該上壁に対向する底壁と、当該上壁と当該底壁とを接続する側壁と、により画定され、
   前記側壁は、前記開口からの深さに応じて異なる色を有する、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の構造体。
10. 前記凹部は、前記開口からの深さに応じて異なる径を有するように形成される、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の構造体。
11. 前記犠牲部材は、腐食により密度が変化する材料からなる、請求項１又は請求項１０に記載の構造体。
12. 前記犠牲部材は、コルク材からなる、請求項１１に記載の構造体。
13. 前記犠牲部材の表面に夜光塗料が塗布されている、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の構造体。
14. 前記犠牲部材は、本体と、前記本体と異なる色を有するマーカ部と、を有する、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の構造体。

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