JP2919091B2 - 塗膜劣化診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は塗膜の劣化度合を客観的
に判断できるようにした塗膜劣化診断装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】例えば変圧器、配電盤等の屋外に設置さ
れる機器では防蝕・美観向上等のために外装塗膜が形成
されるが、この塗膜は設置環境によって様々な速度で経
時的に劣化してゆくことが知られている。このような塗
膜の劣化を放置すれば、最終的には下地金属の腐食によ
る塗膜の剥落や錆の発生に至るから、機器の保全のため
には適当な時期に再塗装して新たな塗膜を形成する必要
がある。その再塗装の時期は、早過ぎれば経済的に無駄
が生じ、逆に遅過ぎれば下地の腐食に至ってかえってそ
の修復に手間取るからやはり経済的な負担が多くなった
り、機器の保全に悪影響を及ぼす。そこで、従来より、
この種の機器では、塗膜の劣化度合を定期的に診断し、
適切な再塗装の時期を判断するようにしている。

【０００４】この種の診断は、できるだけ客観的になさ
れて誰が行っても常に適切な判断が下されることが望ま
しい。ところが、従来では、塗膜の劣化を診断するため
に、はがれ、割れ、膨れ、錆等の各種の劣化状況につい
てその劣化度合が段階的に異なる種々の見本写真を予め
多数準備しておき、診断すべき実際の塗膜とこれらの各
見本写真とを作業者が対比観察するといった、判断自体
が観察者の主観により左右され易い方法がとられてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人は、
簡単な作業で客観的な判断結果を得ることができる塗膜
劣化診断装置を開発し、先に出願している（特願平２−
９３６３７号）。

【０００６】このものは、塗膜に宛がわれるプローブ
と、このプローブと塗膜が形成された下地金属との間に
電圧を印加してプローブに流れる電流を検出するプリア
ンプと、このプリアンプからの測定信号を処理し劣化度
を判断するパーソナルコンピュータなどから構成されて
いる。そして、パーソナルコンピュータのソフトウエア
構成により、前記電流測定結果から塗膜のインピーダン
スを検出し、その塗膜のインピーダンスが時間経過と共
に低下することに基づいて劣化度を判断するようになっ
ている。

【０００７】ところが、本発明者らのその後のさらなる
研究によれば、測定時における塗膜の温度によって、検
出されるインピーダンスの値が大きく変化することが判
明した。このため、検出されたインピーダンスの値をそ
のまま処理するだけでは、劣化度の判断の確実性の点に
おいて未だ十分であるとはいえないのである。

【０００８】従って、本発明の目的は、塗膜の劣化診断
にあたって主観が入り込む余地をなくして常に適切な判
断が可能で、しかも作業を簡単かつ確実に行うことがで
きるものであって、より精度の高い劣化診断を行うこと
ができる塗膜劣化診断装置を提供するにある。

【０００９】［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の塗膜劣化診断装
置は、塗膜の表面に宛われるプローブと、所定波形の電
圧を前記塗膜の下地金属と前記プローブとの間に印加す
る電圧印加手段と、前記塗膜を通じて前記プローブに流
れる電流を測定する電流測定手段と、この電流測定手段
の測定結果から前記塗膜のインピーダンスを検出する検
出手段と、この検出手段により検出された塗膜のインピ
ーダンスを入力された塗膜の温度に基づいて基準温度下
の値に換算する補正手段と、この補正手段により補正さ
れたインピーダンス値に基づいて塗膜の劣化度を判断す
る判断手段とを具備し、前記補正手段は、入力温度が前
記基準温度以上である場合と、基準温度未満である場合
とで、夫々別々に設定された温度補正係数を用いて補正
を行う構成に特徴を有するものである。

【００１１】

【作用】上記手段によれば、下地金属とプローブとの間
に電圧印加手段により電圧を印加すると、プローブには
塗膜を通して電流が流れ、それが電流測定手段によって
測定され、さらにその測定結果から検出手段により塗膜
のインピーダンスが検出される。この塗膜のインピーダ
ンスは、塗膜の劣化度合と相関関係があることが知られ
ているから、印加した電圧・周波数等の条件と上記相関
関係とを考慮した所定の解析手順により、判断手段が塗
膜の劣化度を判断する。

【００１２】この場合、判断手段は、塗膜の温度に応じ
て補正手段により基準温度下の値に換算されたインピー
ダンス値に基づいて塗膜の劣化度の判断を行うものであ
るから、塗膜の温度によりインピーダンスが変化する事
情があっても、正確な劣化度の判断を行うことができる
のである。ここで、本発明者らの研究によれば、塗膜の
インピーダンス値の温度による変化は、ある温度（転移
点）を境に、それ以上の温度領域とそれ未満の温度領域
とでは異なるパターンとなることが判明した。従って、
検出された塗膜のインピーダンスを入力された塗膜の温
度に基づいて基準温度下の値に換算するにあたって、そ
の転移点温度を基準温度とし、入力温度がその基準温度
以上である場合と、基準温度未満である場合とで、夫々
別々に設定された温度補正係数を用いて補正を行うこと
により、適切な補正を行うことができるのである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１乃至図８
を参照して説明する。１はいわゆるラップトップ形のパ
ーソナルコンピュータで、本体ケース（図示せず）内に
ＣＰＵ２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４、ＦＤＤ（フロッピーデ
ィスクドライブ）５等を内蔵すると共に、液晶形のディ
スプレイ６及びキーボード７を備える一般的な構成であ
る。このパーソナルコンピュータ１の拡張スロット内に
は、Ｄ／Ａ変換機能及びＡ／Ｄ変換機能を備えるＩ／Ｆ
ボード８が挿入されている。

【００１４】一方、劣化診断を行おうとする塗膜９の表
面にはプローブ１０が宛われる。このプローブ１０は、
各種の構造のものが知られているので（例えば特開昭６
１−１０８９５４号公報参照）詳しく図示はしないが、
基本的には本体容器内に導電性ゲルをしみこませたスポ
ンジ状電極を収納すると共に、その本体容器の開口部周
縁に永久磁石を備えた構成で、永久磁石と下地金属１１
との間に作用する吸引力によってスポンジ状電極を塗膜
９の表面に密着させるようになっている。プローブ１０
から導出されたリード線と、下地金属１１に接続したリ
ード線とはプリアンプ１２に接続されており、プローブ
１０と下地金属１１との間に電圧を印加したときに塗膜
９を通じて流れる電流に応じた電圧信号を前記パーソナ
ルコンピュータ１のＩ／Ｆボード８に与えるようになっ
ている。即ち、プリアンプ１２は塗膜９を通じてプロー
ブ１０に流れる電流を測定するための電流測定手段とし
て機能する。この電流測定は塗膜９のインピーダンスを
測定することに相当し、プリアンプ１２は塗膜９の劣化
の度合いに応じて測定レンジを切替え得るようになって
おり、本実施例ではインピーダンスにして０．１ＭΩ〜
１００ＭΩ（電流にして０．０１μＡ〜１０μＡ）の範
囲が測定可能である。

【００１５】さて、上記構成の塗膜劣化診断装置にて塗
膜９の診断を行う手順について説明する。これにてパー
ソナルコンピュータ１が果たす機能が明らかにされる筈
である。

【００１６】まず、劣化診断を行う現場にパーソナルコ
ンピュータ１、プリアンプ１２及びプローブ１０を持ち
込み、プローブ１０を塗膜９の表面に宛ってプリアンプ
１２と共に図１に示すように接続する。そして、ＦＤＤ
５にフロッピーディスクを挿入し、測定プログラムを読
み込んで実行させる。このプログラムの実行の結果、プ
ローブ１０と下地金属１１との間に電圧が印加され、そ
の時に塗膜９に流れる電流がプリアンプ１２によって検
出され、その電流に応じた電圧信号がパーソナルコンピ
ュータ１のＩ／Ｆボード８に与えられるため、その電圧
信号がＩ／Ｆボード８のＡ／Ｄ変換機能によってデジタ
ル信号に変換される。そして、Ｉ／Ｆボード８からデジ
タル信号として与えられた測定インピーダンスに関する
データは、ＣＰＵ２の制御のもとでＦＤＤ５においてフ
ロッピーディスクに書き込まれる。なお、この様な塗膜
インピーダンスの測定は塗膜９の複数箇所について行わ
れ、また、この測定に併せてパーソナルコンピュータ１
のキーボード７から、測定時の塗膜９（機器）の温度
Ｔ、塗膜９の膜厚、プローブ１０の面積等の測定データ
を入力しておき、これをフロッピーディスクに記録させ
ておく。

【００１７】また、この場合、プローブ１０と下地金属
１１との間に印加される電圧の波形は、予めフロッピー
ディスク内に記憶されていたデジタル情報に基づき、Ｉ
／Ｆボード８のＤ／Ａ変換機能によって生成・合成され
るもので、従ってＩ／Ｆボード８は所定波形の電圧を塗
膜９の下地金属１１とプローブ１０との間に印加する電
圧印加手段として機能する。本実施例で印加される電圧
波形は、周波数が０．１Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲であっ
て、パワースペクトルＰが、

【００１８】

【数１】

【００１９】から

【００２０】

【数２】

【００２１】の間に存在するようにしている。パワース
ペクトルＰがＰ＝１／ｆとなるように合成した電圧波形
の一例を図３に示す。また、ここではこの電圧波形を構
成する各周波数成分の位相はランダム化してあってピー
ク電圧を極力抑えるようにしてある。また、塗膜インピ
ーダンスから塗膜の寿命を推定する方法として図２のよ
うな寿命推定曲線を求めるようにしているが、この図２
の縦軸に用いる周波数を０．０１Ｈｚ〜１Ｈｚの範囲に
限定したのは、この範囲での塗膜インピーダンスＺの対
数 logＺが横軸＝時間ｔに対して直線的関係を有するこ
とを見出したからである。 logＺと時間ｔとが直線的関
係を有するなら、後述する劣化度の解析が容易且つ正確
になる。また、パワースペクトルＰが、

【００２２】

【数３】

【００２３】から

【００２４】

【数４】

【００２５】の間に存在するようにした理由は、本出願
人の出願に係る特開昭６２−１０２１４８号公報に詳述
されているように、測定電流を大きくする見地からは低
周波成分が多く高周波成分が少なくなることが好ましい
が測定誤差を小さくする見地からは高周波成分を過剰に
減らすことは好ましくないという事情に鑑みたものであ
る。従って、電圧波形をこの様なパワースペクトルＰを
有するように定めた結果、電流ひいては塗膜インピーダ
ンスの測定を高精度に行うことが可能になる。

【００２６】さて、上述したようなプローブ１０を用い
た測定が終了したら、次に診断プログラムをフロッピー
ディスクから読み出して実行させる。この診断プログラ
ムの実行手順は図５のフローチャートに示した通りであ
る。

【００２７】ステップＳ１：測定データの読み込み まずフロッピーディスク内に記録された測定データが読
み出され、測定時の塗膜９の温度Ｔ、塗膜９の膜厚、プ
ローブ１０の面積等が確認のためにディスプレイ６に表
示される。この後、確認操作を行うと、ディスプレイ６
は初期条件入力画面となる。

【００２８】ステップＳ２：初期条件入力 ここでは、塗膜の劣化状態を診断するための塗料種、使
用年数、外観状態、設置環境等についてそれら表すコー
ドをキーボード７から入力する。

【００２９】ステップＳ３：スムージングインピーダン
ス測定データのスムージングを行う。これは、現場で測
定されたインピーダンスデータは必ずしも各周波数に対
してインピーダンスが一様に変化していないことがある
ため、データのスムージングにより測定精度を向上させ
るためである。

【００３０】 ステップＳ４：データ解析 まず、スムージングしたインピーダンスデータをもと
に、塗膜劣化に対して最も変化が顕著な周波数（本実施
例では０．１Ｈｚ）の塗膜インピーダンスＺ1 を求める
と共に、確認のために各周波数ｆに対する塗膜インピー
ダンスＺ1 及びＣｘ（容量成分）のグラフを作成・表示
する。

【００３１】ステップＳ５：解析繰返しとミスデータの
判別 塗膜インピーダンスＺ1 の測定は１台の機器について複
数箇所で行われるから、その測定箇所数だけ上述のデー
タ解析を繰り返すと共に、各測定点での０．１Ｈｚの塗
膜インピーダンスＺ1 の平均値及び分散を計算し、異常
データを測定ミス等に起因するミスデータとして除外す
る。

【００３２】ステップＳ６：塗膜インピーダンスＺ1 の
温度補正 測定時における塗膜９の温度によって、検出されるイン
ピーダンスＺ1 の値が大きく変化する。このため、イン
ピーダンスＺ1 の平均値に温度補正係数ｋを乗算して基
準となる温度この場合２５℃下に換算した塗膜インピー
ダンスＺ１′を算出する。

【００３３】図８は、３種類の塗膜９における温度Ｔ
（°Ｋ）の逆数とインピーダンスＺの対数 logＺとの関
係を調べた実測データである。この図８から明らかなよ
うに、logＺは、温度Ｔにより変化すると共に、その変
化の仕方は、約２５℃（約２９８゜Ｋ）を転移点とした
勾配の異なる２本の直線関係にあることが判明した。従
って、２５℃を基準温度とし、温度Ｔにて求められたイ
ンピーダンスＺ1 の値を、この基準温度２５℃における
インピーダンス値に補正することとする。

【００３４】今、ステップＳ２にて入力された塗料種に
対応する塗膜９において、図７に示すような関係がある
とすると、温度補正係数ｋは次のようにして求められ
る。すなわち、２５℃（２９８°Ｋ）におけるインピー
ダンスをＺk とすると、 logＺの値は、２５℃未満のと
きには、

【００３５】

【数５】

【００３６】となり、２５℃以上のときには、

【００３７】

【数６】

【００３８】となる。

【００３９】温度補正係数ｋは、ｋ＝Ｚk ／Ｚで表され
るから、上式より、温度Ｔが２９８°Ｋ（２５℃）未満
のときには、

【００４０】

【数７】

【００４１】となり、２９８°Ｋ（２５℃）以上のとき
には、

【００４２】

【数８】

【００４３】となる。

【００４４】ステップＳ７：寿命推定線図の作成 ところで、既に述べたように、塗膜インピーダンスＺの
対数 logＺは時間ｔに対し直線的関係を有する。また、
ステップＳ２にて入力された塗料種に対応する基準温度
２５℃下における初期インピーダンスＺ0 は既知データ
として記憶されており、また、ステップＳ２にて使用年
数が入力されている。従って、これらの情報から、図２
に示すように初期インピーダンスＺ0 の対数 logＺ0
と、検出された塗膜インピーダンスＺ１をもとに基準温
度下に換算された塗膜インピーダンスＺ１′の対数 log
Ｚ１′とを直線Ｌで結ぶことにより、寿命推定線図を描
くことができる。ここで余寿命ｔｒは、測定時点ｔ１か
ら直線Ｌの延長線が寿命ラインＲと交差する点までの時
間をいう。また、寿命ラインＲは、予め塗膜の暴露試験
或いは促進試験を行っておき、塗膜の劣化の程度や下地
金属の発錆の程度とその時の塗膜インピーダンスＺとに
基づき予め決定しておくことができる。なお、寿命推定
線図は、図６に示すように推定精度を考慮して時間軸を
ｔの二乗にて表してもよい。

【００４５】ステップＳ８：劣化度及び塗替え時期の予
測 検出され温度補正された塗膜インピーダンスＺ１′の値
がどの範囲にあるかに基づき劣化度のランク付けがなさ
れる。ここでは、Ａ，Ｂ，Ｃの３段階に分けられ、ディ
スプレイ６に例えば図４に示すような表示がされる。

【００４６】ステップＳ９：劣化要因の推定 この後、劣化要因推定プログラムの起動操作がされた場
合には、エキスパート推論を対話形式で実行し、塗膜イ
ンピーダンスＺ１′の測定結果に基づき劣化要因が推定
され、結果がディスプレイ６に表示される。

【００４７】このように本実施例では、上述の診断プロ
グラムに従って動作するＣＰＵ２が塗膜インピーダンス
Ｚのデータに基づき解析作業を行って塗膜の劣化度を判
断する判断手段として機能し、またディスプレイ６にそ
の判断結果が表示されるようになっている。これによ
り、誰が操作を行っても塗膜の劣化度について常に適切
な判断が可能であり、しかもその作業を簡単・正確に行
うことができるようになるものである。

【００４８】そして、検出された塗膜のインピーダンス
Ｚ1 を基準温度下の値に換算した塗膜インピーダンスＺ
１′により劣化度の判断を行うようにしているので、塗
膜９の温度によりインピーダンスが変化する事情があっ
ても、正確な劣化度の判断を行うことができるのであ
る。

【００４９】なお、上記実施例では、判断結果をディス
プレイ６に表示するようにしたが、本発明はこれに限ら
れず、例えばパーソナルコンピュータ１に接続したプリ
ンタによって判断結果をプリントアウトする構成として
もよい。また、汎用のパーソナルコンピュータを使用し
なくとも、ディスプレイ或いはプリンタを備えた専用機
として構成してもよいことは勿論である。更に、パーソ
ナルコンピュータ１に装着したＩ／Ｆボード８は必ずし
もＤ／Ａ変換機能及びＡ／Ｄ変換機能を備えるものとす
る必要はなく、第９図に示すように、Ｄ／Ａ変換及びＡ
／Ｄ変換のための回路１４を外付けにしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の塗膜劣化診断装置によれば、塗膜の劣化診断にあたっ
て主観が入り込む余地をなくして常に適切な判断が可能
で、しかも作業を簡単かつ確実に行うことができるもの
であって、測定時の塗膜の温度をも考慮したことにより
精度の高い劣化診断を行うことができるという優れた効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体のブロック図

【図２】塗膜の寿命推定線図

【図３】塗膜に印加される電圧波形の例を示す波形図

【図４】診断結果の表示例を示す図

【図５】診断プログラムのフローチャート

【図６】寿命推定線図の異なる表示例を示す図

【図７】塗膜のインピーダンスと温度との関係の一例を
示す図

【図８】塗膜のインピーダンスと温度との関係の実測デ
ータを示す図

【図９】本発明の異なる実施例を示す図１相当図

【符号の説明】

１はパーソナルコンピュータ、２はＣＰＵ（判断手
段）、６はディスプレイ、８はＩ／Ｆボード（電圧印加
手段）、９は塗膜、１０はプローブ、１１は下地金属、
１２はプリアンプ（電流測定手段）である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗膜の表面に宛われるプローブと、所定
   波形の電圧を前記塗膜の下地金属と前記プローブとの間
   に印加する電圧印加手段と、前記塗膜を通じて前記プロ
   ーブに流れる電流を測定する電流測定手段と、この電流
   測定手段の測定結果から前記塗膜のインピーダンスを検
   出する検出手段と、この検出手段により検出された塗膜
   のインピーダンスを入力された塗膜の温度に基づいて基
   準温度下の値に換算する補正手段と、この補正手段によ
   り補正されたインピーダンス値に基づいて塗膜の劣化度
   を判断する判断手段とを具備し、 前記補正手段は、入力温度が前記基準温度以上である場
   合と、基準温度未満である場合とで、夫々別々に設定さ
   れた温度補正係数を用いて補正を行うことを特徴とする
   塗膜劣化診断装置。