JP4703345B2 - 塗膜劣化診断装置及び塗膜劣化診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗膜を表面に有する下地金属に接続端子を接続し、塗膜の表面に測定プローブを接続して塗膜のインピーダンスを測定し、塗膜が有する電気的特性の劣化を診断する塗膜劣化診断装置及び塗膜劣化診断方法に関する。

屋外に設置されている変圧器や配電盤などの電気機器、あるいは鉄塔やプラントなどの鋼構造物には、防食及び美観のために塗装がなされるが、その塗膜は、太陽光、風雨、腐食性ガスなどの影響を受けて次第に劣化し、やがて塗膜の剥離や下地金属の腐食などの欠陥を生じる。そして、この劣化現象は時間と共に進行し、そのまま放置すれば機器の損傷や機能障害に至るため、電気機器や鋼構造物の保全のためには、適切な時期に再塗装する必要がある。この塗装膜の劣化度及び塗り替え時期の評価方法については、種々の提案がなされているが、その中の一つに塗装膜のインピーダンスが塗膜の劣化に伴って変化することに着目し、塗装膜のインピーダンスを測定して劣化度を評価する交流インピーダンス法と呼ばれる方法がある。

この交流インピーダンス法は、塗膜を表面に有する下地金属と塗膜の表面との間に交流電圧を印加し、それによって塗膜に流れる電流を検出して、その電流と印加した電圧とによりインピーダンスを算出し、算出されたインピーダンスから塗膜の劣化度を解析し診断する方法である。図１１に、この交流インピーダンス法を用いる従来の塗膜劣化診断装置の構成を示す。インピーダンス測定部１は、電圧出力回路２と、電流検出回路３、並びにそれらを制御する制御通信回路４で構成されている。このインピーダンス測定部１の制御通信回路４には、例えばパソコンからなる解析・診断部５が、有線又は無線の通信手段６を介して接続されている。そして、アース端子７は塗膜８を表面に有する下地金属９に接続されており、測定プローブ１０は塗膜８の表面に接触するように配置されている。

この構成で、解析・診断部５がインピーダンス測定部１にインピーダンス測定動作を指示すると、インピーダンス測定部１において、制御通信回路４が電圧出力回路２に電圧を出力させる。すると、出力された電圧は、測定プローブ１０とアース端子７との間に、すなわち、測定プローブ１０が接触している塗膜８の表面と、アース端子７が接続された下地金属９の表面との間に印加される。
測定プローブ１０は磁石（図示せず）を備えており、その磁力により塗膜８を介して下地金属９を吸着することで塗膜８の表面に固定される。また、測定プローブ１０は、保水性のあるスポンジ状の材料（図示せず）を備えており、その材料に電解液を吸収させることで塗膜８との電気的接続を図り、測定電極としての機能を果たすようになっている。なお、測定プローブ１０の詳細な構造は、例えば特許文献１に記載されている。

これにより、塗膜８には微小な電流が流れ、それが電流検出回路３で検出される。この検出された電流のデータが、制御通信回路４により解析・診断部５に送信される。そして、解析・診断部５では、検出された電流のデータと、印加した電圧のデータとから、インピーダンスを算出し、電極の面積及び塗膜８の膜厚で補正された補正インピーダンスを求めて塗膜８の劣化度を診断する。また、塗装直後の初期補正インピーダンスと測定時の補正インピーダンスとの経年期間から、図１２に示すように、以後の補正インピーダンスの推移を推定するための劣化推定曲線を算出する。

また、交流インピーダンス法を用いてタンク底板の腐食を監視する方法が、特許文献２に開示されている。この方法は、タンクの基礎中にタンク底板に対向するように複数の対極を埋め込み、タンク底板と対極との間に交流電圧を印加して、その間に流れる電流と印加電圧からインピーダンス値を算出するもので、タンク底板側の防食塗膜が腐食し始めると、タンク底板と対極との間の防食塗膜のインピーダンスが変化するため、このインピーダンス値を監視することでタンク底板の腐食状況を把握するものである。
特開２００４−５３４７４号公報 特開平０３−１６０３５４号公報

上記構成の塗膜劣化診断装置では、塗膜の劣化度を評価する指標として塗膜の補正インピーダンスを用いているが、この補正インピーダンスは、塗装膜の膜厚によって変化することが知られている。すなわち、作業者がローラやはけを用いて塗装を行なった場合の膜厚のばらつきや、経年変化による膜厚のばらつきなどが大きくなると、これに伴って補正インピーダンスのばらつきも大きくなる。
したがって、例えば、経年の短い塗装膜の補正インピーダンスを測定した場合、その補正インピーダンスが塗装直後の補正インピーダンスよりも大きくなってしまうことも想定される。そのような測定結果に基づいて塗膜の劣化度を診断したり、劣化特性の推定を行なったりすると、信頼性が全くない結果を得ることになる。
また、特許文献２に開示されているタンク底板の腐食監視方法は、底板のインピーダンス値を複数箇所について監視することで底板全体の腐食状況を把握することが目的であり、塗膜の膜厚ばらつきによるインピーダンス測定値の変動については全く問題にしていない。

本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、その目的は、塗膜の劣化度を評価する指標として塗膜の補正インピーダンスを用いた場合においても、塗装膜の膜厚のばらつきの影響を最小限にして、精度の高い塗膜の劣化診断を行なうことのできる塗膜劣化診断装置、及び塗膜劣化診断方法を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明の塗膜劣化診断装置は、塗膜を表面に有する下地金属に接続端子を接続し、前記塗膜の表面に測定プローブを接続することで測定回路を構成し、前記測定プローブと前記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前記測定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、前記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、前記塗膜の膜厚を測定する膜厚測定手段と、前記膜厚測定手段により１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、その評価結果に基づき前記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ことを特徴とする。

このように構成すれば、塗膜のインピーダンス測定の前に、測定対象領域の複数箇所について測定した膜厚のばらつきを評価することで、その領域がインピーダンス測定に適しているかどうかが判断される。したがって、作業者は、インピーダンスの測定に適している塗膜の領域を事前に確認してから測定を行なうことが可能となる。

本発明の塗膜劣化診断装置によれば、塗膜の電気的特性の劣化度を診断する際に、予めインピーダンスを測定するのに適した領域を確認した上で測定を行なうことができるようになり、塗膜の劣化診断を高精度で行なうことができる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図７を参照して説明する。なお、図１１と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。
図１は、本発明の塗膜劣化診断装置を適用した塗膜劣化診断システムの構成を示す図である。第１実施例では、インピーダンス測定部１の制御通信回路４と、解析及び診断を行なう診断サーバ１１とが、例えばＰＤＡ（Personal Digital Assistants）からなる測定装置１２を介して無線によって通信を行なうように構成されている。

この診断サーバ１１は、インピーダンス測定部１によって測定されたデータの解析及び塗膜の劣化診断を行なうための解析・診断エンジン１３、測定条件データ，塗料データ，測定・診断データなどを記憶するための例えばハードディスクなどの記憶装置１４（メモリ）、診断結果データなどを表示するためのモニタ１５（表示手段）などを有しており、例えば、パーソナルコンピュータとして構成されている。また、測定装置１２は、診断結果データなどを表示するためのモニタ１６（表示手段）を備えている。なお、本実施例では、解析・診断エンジン１３を含む診断サーバ１１が、診断部及び測定適否手段並びに劣化推定手段として機能する。

次に、第１実施例の作用である塗膜の劣化診断について図７に沿って説明する。図７は、塗膜の劣化診断を行なう際の診断サーバ１１の処理内容を示すフローチャートである。また、解析・診断エンジン１３は、診断サーバ１１のＣＰＵ（図示せず）によって実行されるソフトウエアで実現される機能を示すものであり、以下での診断サーバ１１による作用については、解析・診断エンジン１３がその主体であるように記載する。
まず、作業者は、図２に示すように塗膜８のインピーダンス測定を行なう測定対象領域（例えば、図２中、破線で示す）を選択する（ステップＳ１）。そして、インピーダンス測定を行なう前に膜厚計１７（膜厚測定手段）を用いて測定対象領域の塗膜８の膜厚を測定する（ステップＳ２）。

作業者が、上記の手順に基づいて測定対象領域内において３点以上、例えば図２に示すように５点の膜厚を測定する（ステップＳ３で「ＹＥＳ」）と、診断サーバ１１の解析・診断エンジン１３は、測定した膜厚のデータからその平均値及び標準偏差値を算出する（ステップＳ４）。そして、（標準偏差値）／（平均値）の商が予め設定したしきい値よりも小さい場合（ステップＳ５で「ＹＥＳ」）、つまり、膜厚のばらつきが小さい場合には当該領域がインピーダンス測定に適していると判定し、作業者にその旨を報知する（例えば、図示しない表示器を点灯させる）。すると、作業者は、その領域についてインピーダンス測定を開始する（ステップＳ６）。

しかし、（標準偏差値）／（平均値）の商がしきい値よりも大きかった場合（ステップＳ５で「ＮＯ」）には、その領域についてインピーダンス測定を実施せず、別の測定対象領域を探して再び膜厚測定を行ない、上記と同様に、インピーダンス測定に適しているかどうかの確認を行なう（ステップＳ１〜Ｓ５）。
上記の手順により、塗膜８の膜厚のばらつきが小さい領域をインピーダンス測定対象領域として選択すると、図１１を参照して説明した従来例と同様にして塗膜８のインピーダンス測定を行なう（ステップＳ６）。そして、解析・診断エンジン１３は、測定されたインピーダンス値を測定時のプローブの電極面積と測定点の塗膜８の膜厚とで補正した補正インピーダンスを算出し（ステップＳ７）、その測定データを記憶装置１４に保存する（ステップＳ８）。

上記測定後、再度塗膜８のインピーダンスを測定する場合（ステップＳ９で「ＮＯ」）には、ステップＳ６〜Ｓ８の処理を再び行ない、塗膜８のインピーダンスを測定する。一方、インピーダンス測定を終了する場合（ステップＳ９で「ＹＥＳ」）、解析・診断エンジン１３は、記憶装置１４に保存されている測定データを確認して、１つの測定対象領域に対して３点以上の補正インピーダンスデータがない場合（ステップＳ１０で「ＮＯ」）にはステップＳ１５へ進み、今回測定した補正インピーダンスデータから測定対象とした領域の塗膜８が、劣化診断を必要とするかどうか確認する。

測定した補正インピーダンス値と塗装直後の初期補正インピーダンス値との差が小さい場合、すなわち、あまり塗膜８の劣化が進んでいないような状態では、塗膜８の劣化度を診断する必要がない。そこで、記憶装置１４に保存されている初期補正インピーダンス値と今回測定した補正インピーダンス値との差が予め設定したしきい値よりも小さい場合（ステップＳ１５で「ＮＯ」）、解析・診断エンジン１３は劣化度の診断は行なわず、図３に示すように補正インピーダンスのデータだけをモニタ１５又は１６に表示させる（ステップＳ１８）。なお、図３乃至図６において、縦軸は補正インピーダンスの対数値を、横軸は経過年数の対数値を表わす。

次に、初期補正インピーダンス値と今回測定した補正インピーダンス値との差が、予め設定したしきい値よりも大きかった場合（ステップＳ１５で「ＹＥＳ」）、解析・診断エンジン１３は、初期補正インピーダンス値と今回測定した補正インピーダンス値とを結ぶ劣化推定曲線を算出し（ステップＳ１６）、図４に示すように劣化推定曲線及び補正インピーダンスデータをモニタ１５又は１６に表示させる（ステップＳ１７，Ｓ１８）。なお、ここでの劣化推定曲線は、横軸の経過年数をリニアでプロットした場合に、測定点を直線で結んで補間し、それらを対数表示したものである。

一方、解析・診断エンジン１３は、記憶装置１４に１つの測定対象領域に対して３点以上、例えば、図５に示すように５点の補正インピーダンスデータが保存されている場合（ステップＳ１０で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１１へ進み、塗膜の劣化診断を開始する。すると、解析・診断エンジン１３は、上記補正インピーダンスデータの平均値，最大値，最小値，標準偏差値を算出する（ステップＳ１１）。
そして、解析・診断エンジン１３は、初期補正インピーダンスと今回測定した補正インピーダンスの平均値とを結ぶ劣化推定曲線Ａ，初期補正インピーダンスと今回測定した補正インピーダンスの最大値とを結ぶ劣化推定曲線Ｂ，初期補正インピーダンスと今回測定した補正インピーダンスの最小値とを結ぶ求める劣化推定曲線Ｃ，初期補正インピーダンスと今回測定した補正インピーダンスの平均値＋（標準偏差値×３）とを結ぶ劣化推定曲線Ｄ，初期補正インピーダンスと今回測定した補正インピーダンスの平均値−（標準偏差値×３）とを結ぶ劣化推定曲線Ｅを算出し（ステップＳ１２）、図６に示すように、これらの劣化推定曲線Ａ〜Ｅとそれぞれの補正インピーダンスデータをモニタ１５又は１６に表示させる（ステップＳ１３，Ｓ１４）。

以上のように本実施例によれば、塗膜８のインピーダンスを測定する前に、診断サーバ１１の解析・診断エンジン１３が測定対象領域の５箇所について測定した膜厚のばらつきを評価することで、その領域がインピーダンス測定に適しているかどうかが判断される。したがって、作業者は、インピーダンスの測定に適している領域を事前に確認してから測定を行なうことが可能となるので、膜厚のばらつきの影響を最小限にして、塗膜の劣化診断を高精度で行なうことができる。

また、塗装直後の初期補正インピーダンス値と今回測定した補正インピーダンス値とを比較し、その差が予め設定したしきい値よりも大きい場合にのみ劣化推定曲線を算出して表示させるようにした。すなわち、今回算出したインピーダンス値と塗装直後の初期インピーダンス値との差がある程度大きくなっているとすれば、塗膜８の劣化が比較的進んでいることを示している。したがって、今後の塗膜劣化推定、つまり塗膜の余寿命予測が確実に必要な場合に劣化推定曲線を推定して表示させることができる。

また、記憶装置１４に、同一測定対象領域について５点の補正インピーダンス測定データが保存されている場合には、これらの補正インピーダンスデータから算出した平均値，最大値，最小値，標準偏差値のそれぞれに基づいて塗膜の劣化度の推移が推定されるので、測定した補正インピーダンス値がばらついた場合でも、そのばらつきを考慮した塗膜の劣化推定曲線を得ることができる。

（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について図８乃至図１０も参照して説明する。なお、図１乃至図７を参照して説明した第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。
第２実施例では、１つの測定対象領域について複数の経年データに基づいて塗膜の劣化診断を行なうようにした場合を示す。図１０は、複数の経年データに基づいて塗膜の劣化診断を行なう際の診断サーバ１１の処理内容を示すフローチャートである。
まず、図１０に示すように、診断サーバ１１の解析・診断エンジン１３は、記憶装置１４に保存されている測定データを確認して、１つの測定対象領域について３点以上の経年補正インピーダンスデータがあるかどうかを確認する（ステップＴ１）。

そして、記憶装置１４に３点以上の経年測定データが、例えば、図８に示すように２年，４年，６年，８年，１０年経過時の補正インピーダンス測定データ、つまり５点の経年測定データが保存されている場合（ステップＴ１で「ＹＥＳ」）、解析・診断エンジン１３は、これらの各経年補正インピーダンスデータと、塗装直後の初期補正インピーダンスデータとを結ぶ劣化推定曲線を算出し（ステップＴ２）、図９に示すように、この劣化推定曲線とそれぞれの補正インピーダンスデータをモニタ１５又は１６に表示させる（ステップＴ３，Ｔ４）。なお、記憶装置１４に３点以上の経年測定データが保存されていなかった場合（ステップＴ１で「ＮＯ」）は、そのまま処理を終了する。

以上のように第２実施例によれば、診断サーバ１１の解析・診断エンジン１３は、記憶装置１４に、同一測定対象領域について測定した複数の経年測定データが保存されている場合、これらの測定データに基づいて塗膜の劣化推定曲線を得るので、塗膜の余寿命予測の精度が向上する。

なお、本発明は上記し、且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
上記実施例では、診断サーバ１１の解析・診断エンジン１３は、１つの測定対象領域について５点の補正インピーダンス測定データが記憶装置１４に保存されている場合に、それらのデータに基づいて塗膜の劣化推定曲線を算出しているが、この場合、算出対象とする補正インピーダンス測定データは、３点以上であれば良い。
また、塗膜の劣化推定曲線をモニタ１５又は１６に表示させるようにしているが、モニタ１５及び１６の両方に表示させるようにしても良い。または、プリンタなどを用いて紙に出力するようにしても良い。
また、診断サーバ１１の解析・診断エンジン１３は、劣化推定曲線を平均値、最大値、最小値、平均値＋（標準偏差値×３）、平均値−（標準偏差値×３）のそれぞれに基づいて算出するようにしたが、これらのいずれかを必要に応じて算出するようにしても良い。

また、インピーダンス測定の適否を判定するために、測定対象領域内において５点の膜厚を測定するようにしたが、この膜厚測定箇所は、３点以上であれば良い。
また、第２実施例では、診断サーバ１１の解析・診断エンジン１３は、１つの測定対象領域について５点の経年測定データが記憶装置１４に保存されている場合に、これらの測定データに基づいて塗膜の劣化推定曲線を算出しているが、この場合、算出対象とする経年測定データは、３点以上であれば良い。

また、第２実施例において、診断サーバ１１の解析・診断エンジン１３は、経年測定データの各年データ毎の平均値，最大値，最小値，標準偏差値に基づいて塗膜の劣化推定曲線を算出するようにしても良い。
また、診断サーバ１１が保持しているデータやその機能を予め測定装置１２に持たせておき、測定装置１２単体で測定及び診断を行なっても良い。すなわち、測定装置１２単体で塗膜劣化診断システムを構成しても良い。

本発明の第１実施例を示すものであり、塗膜劣化診断システムの構成を示す図 塗膜の膜厚測定を行なう状態を示す図 補正インピーダンス測定データの表示例を示す図 劣化推定曲線の表示例を示す図 測定データが複数の場合における図３相当図 図４相当図 塗膜の劣化診断を行なう際の診断サーバの処理内容を示すフローチャート 本発明の第２実施例を示す図３相当図 図４相当図 図７の一部相当図 従来技術を示す図１相当図 図４相当図

符号の説明

図面中、１はインピーダンス測定部、２は電圧出力回路、３は電流検出回路、７はアース端子（接続端子）、８は塗膜、９は下地金属、１０は測定プローブ、１１は診断サーバ（診断部，測定適否判断手段，劣化推定手段）、１４は記憶装置（メモリ）、１５，１６はモニタ（表示手段）、１７は膜厚計（膜厚測定手段）を示す。

Claims (10)

1. 塗膜を表面に有する下地金属に接続端子を接続し、前記塗膜の表面に測定プローブを接続することで測定回路を構成し、
   前記測定プローブと前記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前記測定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、前記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、
   前記塗膜の膜厚を測定する膜厚測定手段と、
   前記膜厚測定手段により１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、その評価結果に基づき前記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ことを特徴とする塗膜劣化診断装置。
2. 前記診断部は、算出した塗膜のインピーダンスデータを保存するメモリと、
   今回算出した前記塗膜のインピーダンス値と、初期測定時におけるインピーダンス値との差が、予め設定したしきい値より大きい場合には、前記塗膜の電気的特性の劣化推移を表わす劣化推移曲線を表示手段に表示させる劣化推定手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の塗膜劣化診断装置。
3. 前記診断部は、前記インピーダンス測定部によって測定された複数のデータに基づいて、測定対象領域の塗膜のインピーダンスの平均値，最小値，最大値を算出し、
   前記劣化推定手段は、前記平均値，最小値，最大値に基づいて前記塗膜の電気的特性の劣化推移を表わす劣化推移曲線を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項２記載の塗膜劣化診断装置。
4. 前記診断部は、前記インピーダンス測定部によって測定された複数のデータに基づいて、測定対象領域の塗膜のインピーダンスの標準偏差を算出し、
   前記劣化推定手段は、前記標準偏差に基づいて前記塗膜の電気的特性の劣化推移を表わす劣化推移曲線を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項２又は３記載の塗膜劣化診断装置。
5. 前記劣化推定手段は、前記メモリ内に同一測定対象領域の経年測定データが複数保存されている場合には、これらの経年測定データに基づいて前記塗膜の電気的特性の劣化推移を表わす劣化推移曲線を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の塗膜劣化診断装置。
6. 塗膜を表面に有する下地金属に接続端子を接続し、前記塗膜の表面に測定プローブを接続して、それらの間に交流電圧を印加した場合に流れた電流を検出し、前記電圧及び電流のデータ並びに測定条件から塗膜のインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスから前記塗膜の電気的特性の劣化度を診断する塗膜劣化診断方法において、
   前記塗膜の膜厚を１つの測定対象領域について複数箇所で測定し、測定した膜厚のばらつきを評価し、その評価結果に基づき前記領域についてインピーダンス測定を行なうか否かを判断する塗膜劣化診断方法。
7. 今回算出した前記塗膜のインピーダンス値と、初期測定時におけるインピーダンス値との差が、予め設定したしきい値より大きい場合には、前記塗膜の電気的特性の劣化推移を表わす劣化推移曲線を求めることを特徴とする請求項６記載の塗膜劣化診断方法。
8. 測定対象領域の複数箇所で塗膜のインピーダンス測定を行ない、これらの測定データに基づいて、測定対象領域の塗膜のインピーダンスの平均値，最大値，最小値を算出し、これらに基づいて前記塗膜の電気的特性の劣化推移を表わす劣化推移曲線を求めることを特徴とする請求項７記載の塗膜劣化診断方法。
9. 測定対象領域の複数箇所で塗膜のインピーダンス測定を行ない、これらの測定データに基づいて、測定対象領域の塗膜のインピーダンスの標準偏差を算出し、その標準偏差値に基づいて前記塗膜の電気的特性の劣化推移を表わす劣化推移曲線を求めることを特徴とする請求項７又は８記載の塗膜劣化診断方法。
10. 同一測定対象領域における経年測定データが複数ある場合には、これらの経年測定データに基づいて前記塗膜の電気的特性の劣化推移を表わす劣化推移曲線を求めることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の塗膜劣化診断方法。
    
    

Images