JP7101594B2 - Coating degradation detection system, coating degradation detection method and program - Google Patents
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Description
本発明は、コーティング劣化検出システム、コーティング劣化検出方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a coating degradation detection system, a coating degradation detection method and a program.
鋼材等の被覆のモニタリングのための技術が提案されている。
例えば、特許文献1には、河川および海洋構造物に用いられる重防食被覆鋼材の耐久性のモニタリング方法が記載されている。この方法では、重防食被覆対象の鋼材本体をその板厚方向に貫通する電極を設け、鋼材本体と電極とを絶縁材料で絶縁する。そして、鋼材本体、電極それぞれに被覆導線を取り付け、これら被覆導線間の電気的抵抗を継続的に測定する。鋼材本体に塗布された重防食被覆層であるプライマーおよびウレタンエラストマーが剥離して電極の位置まで水膜が浸入することによって被覆導線間に電気的導通が生じ、特許文献1に記載の方法では、この電気的導通を検出する。
Techniques for monitoring the coating of steel materials have been proposed.
For example,
特許文献1に記載の方法では、重防食被覆層が電極の位置まで剥離したことを検出する。一方、塗膜等のコーティング(被覆層)の剥離が生じる前の段階でコーティングの劣化を検出できれば、被覆対象(鋼材等)のダメージを未然に防ぐことができる。
In the method described in
本発明は、コーティングの剥離が生じる前の段階でコーティングの劣化を検出することができるコーティング劣化検出システム、コーティング劣化検出方法およびプログラムを提供する。 The present invention provides a coating deterioration detection system, a coating deterioration detection method and a program capable of detecting deterioration of a coating before peeling of the coating occurs.
本発明の第1の態様によれば、コーティング劣化検出システムは、表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、2つ以上の電極と、前記2つ以上の電極の各々が露出するように前記2つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記2つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記2つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサと、前記2つ以上の電極に交流電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部が前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、を備える。 According to the first aspect of the present invention, the coating deterioration detection system is a sensor provided on a monitored object having a surface coating, and two or more electrodes and each of the two or more electrodes are exposed. An insulating portion that separates the two or more electrodes and a coating portion that is formed of the same material as the surface coating and integrally covers the surface of the two or more electrodes and the insulating portion. A sensor provided with a monitoring target and the two or more electrodes separated by the insulating portion, a voltage applying portion for applying an AC voltage to the two or more electrodes, and the voltage applying portion applied the AC voltage. It is provided with an impedance acquisition unit for acquiring the impedance at the time.
前記電圧印加部は、3つ以上の異なる周波数の電圧を印加し、前記インピーダンス取得部は、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得するようにしてもよい。 The voltage application unit may apply voltages of three or more different frequencies, and the impedance acquisition unit may acquire real and imaginary components of impedance for each frequency.
前記電圧印加部は、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加するようにしてもよい。 The voltage application unit may apply a voltage at a frequency determined in advance so that the real and imaginary components of the impedance are plotted on the arc of the Nyquist diagram.
前記電圧印加部は、前記2つ以上の電極に少なくとも100ミリボルトから10ボルトの範囲内の交流電圧を印加するようにしてもよい。 The voltage application unit may apply an AC voltage in the range of at least 100 millivolts to 10 volts to the two or more electrodes.
前記電圧印加部は、前記2つ以上の電極に少なくとも300ミリボルトから3000ミリボルトの範囲内の交流電圧を印加するようにしてもよい。 The voltage application unit may apply an AC voltage in the range of at least 300 millivolts to 3000 millivolts to the two or more electrodes.
本発明の第2の態様によれば、コーティング劣化検出方法は、表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、2つ以上の電極と、前記2つ以上の電極の各々が露出するように前記2つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記2つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記2つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサの、前記2つ以上の電極に交流電圧を印加する工程と、前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する工程と、を含む。 According to the second aspect of the present invention, the coating deterioration detecting method is a sensor provided on a monitored object to which a surface coating is applied, and two or more electrodes and each of the two or more electrodes are exposed. An insulating portion that separates the two or more electrodes and a coating portion that is formed of the same material as the surface coating and integrally covers the surface of the two or more electrodes and the insulating portion. A step of applying an AC voltage to the two or more electrodes of a sensor provided with a monitoring target and the two or more electrodes separated by the insulating portion, and a step of acquiring an impedance when the AC voltage is applied. And, including.
前記交流電圧を印加する工程では、3つ以上の異なる周波数の電圧を印加し、前記インピーダンスを取得する工程では、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得するようにしてもよい。 In the step of applying the AC voltage, voltages of three or more different frequencies may be applied, and in the step of acquiring the impedance, the real number component and the imaginary number component of the impedance for each frequency may be acquired.
前記電圧印加部は、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加するようにしてもよい。 The voltage application unit may apply a voltage at a frequency determined in advance so that the real and imaginary components of the impedance are plotted on the arc of the Nyquist diagram.
前記事前試験では、前記表面コーティングの劣化を加速させる環境で前記インピーダンスを取得するようにしてもよい。 In the preliminary test, the impedance may be acquired in an environment that accelerates the deterioration of the surface coating.
本発明の第3の態様によれば、プログラムは、コンピュータに、表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、2つ以上の電極と、前記2つ以上の電極の各々が露出するように前記2つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記2つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記2つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサの、前記2つ以上の電極に交流電圧を印加する工程と、前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する工程と、を実行させるためのプログラムである。 According to a third aspect of the present invention, the program is a sensor provided on a monitored object having a surface coating on a computer, and two or more electrodes and each of the two or more electrodes are exposed. An insulating portion that separates the two or more electrodes and a coating portion that is formed of the same material as the surface coating and integrally covers the surface of the two or more electrodes and the insulating portion. A step of applying an AC voltage to the two or more electrodes of a sensor provided with a monitoring target and the two or more electrodes separated by the insulating portion, and a step of acquiring an impedance when the AC voltage is applied. And, it is a program to execute.
上記したコーティング劣化検出システム、コーティング劣化検出方法およびプログラムによれば、コーティングの剥離が生じる前の段階でコーティングの劣化を検出することができる。 According to the coating deterioration detection system, the coating deterioration detection method and the program described above, the deterioration of the coating can be detected before the peeling of the coating occurs.
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、実施形態に係るコーティング劣化検出システムの機能構成の例を示す概略ブロック図である。図1に示す構成で、コーティング劣化検出システム1は、センサ100と、電源装置200と、コーティング劣化検出装置300とを備える。コーティング劣化検出装置300は、通信部310と、操作入力部320と、表示部330と、記憶部380と、制御部390とを備える。制御部390は、電圧印加制御部391と、インピーダンス取得部392と、劣化判定部393とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example of a functional configuration of a coating deterioration detection system according to an embodiment. With the configuration shown in FIG. 1, the coating
コーティング劣化検出システム1は、監視対象に施された表面コーティングの劣化を検出するシステムである。ここでいう監視対象は、防錆など監視対象の保護のためにコーティングされるものであればよく、特定のもの限定されない。例えば、監視対象は、船舶、車両または航空機等の乗り物であってもよい。あるいは、監視対象は工作機器またはプラント設備等の機械であってもよい。あるいは、監視対象は、建築物等の構造物であってもよい。
監視対象の材質は、鋼材、アルミニウム、マグネシウムなど、保護のためのコーティングが行われるいろいろな材質とすることができる。
以下では、監視対象の表面コーティングとして塗膜(塗料の膜)が形成されている場合を例に説明する。但し、監視対象の表面コーティングは塗膜に限定されず、監視対象の保護のために人為的に設けられるコーティングであって、劣化によってインピーダンスが変化するものであればよい。
コーティングの材質(コーティング材)は、特定のものに限定されない。例えば、監視対象がエポキシ系のコーティング材でコーティングされていてもよいし、ウレタン系のコーティング材でコーティングされていてもよい。
The coating
The material to be monitored can be various materials such as steel, aluminum, magnesium, etc., which are coated for protection.
In the following, a case where a coating film (paint film) is formed as a surface coating to be monitored will be described as an example. However, the surface coating to be monitored is not limited to the coating film, and may be a coating artificially provided to protect the monitoring target and whose impedance changes due to deterioration.
The coating material (coating material) is not limited to a specific material. For example, the monitoring target may be coated with an epoxy-based coating material or may be coated with a urethane-based coating material.
センサ100は、インピーダンスを測定するためのセンサであり、監視対象の表面コーティングの劣化を検出するために用いられる。センサ100は、監視対象に設けられるが、監視対象の表面コーティングのインピーダンスを直接測定するのではなく、センサ100自らに設けられた表面コーティングのインピーダンスを測定することで、監視対象の表面コーティングのインピーダンスを模擬的に測定する。
The
図2は、センサ100の構成例を示す図である。
図2は、センサ100が円柱の形状に構成された例を示しており、図2(A)(上側の図)は、センサ100を円柱の側面の側から見た場合の概略外形図に、センサ100の内部における断面図を重ねて示している。図2(A)の上側が、監視対象への設置時に監視対象側となる。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the
FIG. 2 shows an example in which the
図2の例で、センサ100は、ピン電極111と、リング電極112と、絶縁部120と、コーティング部130と、第一リード線141と、第二リード線142とを備える。
図2(B)(下側の図)は、監視対象への設置時に監視対象と反対側(図2(A)における下側)から見た場合の概略外形図に、センサ100の内部における断面図を重ねて示している。
In the example of FIG. 2, the
FIG. 2B (lower figure) is a schematic outline view when viewed from the side opposite to the monitoring target (lower side in FIG. 2A) when installed in the monitoring target, and is a cross section inside the
図2の構成では、円柱形状のピン電極111の周りにリング形状のリング電極112が配置されている。ピン電極111とリング電極112との組み合わせは、2つ以上の電極の例に該当する。ピン電極111とリング電極112とを総称して電極110と表記する。
センサ100が備える電極の個数は、図2に例示される2つに限定されず、2つ以上であればよい。例えば、センサ100が、ピン電極111およびリング電極112など一対の電極に加えて、アース用の電極を備えていてもよい。また、センサ100が、二対以上の電極を備えていてもよい。
In the configuration of FIG. 2, the ring-shaped
The number of electrodes included in the
絶縁部120は、ピン電極111およびリング電極112の各々が図2(A)の下側にて露出するように、ピン電極111とリング電極112とを隔てる。すなわち、ピン電極111およびリング電極112は、図2(A)の下面では絶縁部120に覆われておらず、それ以外は絶縁部120に覆われている。ピン電極111とリング電極112とは、図2(A)の下面以外は、絶縁部120によって絶縁されている。
The insulating
また、ピン電極111およびリング電極112は、センサ100が監視対象に設置された状態で、絶縁部120によって監視対象およびその表面コーティングと絶縁される。ピン電極111およびリング電極112が監視対象と絶縁されていることで、監視対象からノイズを拾わない。コーティング劣化検出システム1によれば、この点で、コーティングの劣化を高精度に検出することができる。
Further, the
コーティング部130は、監視対象の表面コーティングと同一の素材で形成されて、ピン電極111およびリング電極112と絶縁部120との表面(特に、図2(A)の下面および側面)を一体に覆う。
特に、図2(A)の下面には、コーティング部130の一部として、監視対象の表面コーティングと同じコーティング材によるコーティングが、監視対象の表面コーティングと同様の厚さで形成される。センサ100は、この図2(A)の下面に形成されるコーティングの劣化を測定することで、監視対象の表面コーティングの劣化を模擬的に測定する。
The
In particular, on the lower surface of FIG. 2A, a coating with the same coating material as the surface coating to be monitored is formed as a part of the
第一リード線141および第二リード線142は、いずれも被覆導線を用いて構成されている。第一リード線141は、ピン電極111に接続され、第二リード線142は、リング電極112に接続されている。また、第一リード線141および第二リード線142は、それぞれ電源装置200に接続されている。
電源装置200は、電圧印加部の例に該当し、第一リード線141と第二リード線142との間に電圧を印加することで、ピン電極111とリング電極112との間に電圧を印加する。
第一リード線141と第二リード線142とを総称してリード線140と表記する。
Both the
The
The
図2(A)の下面のコーティングが劣化すると、そのインピーダンスが変化する。コーティング劣化検出システム1は、ピン電極111とリング電極112との間に交流電圧を印加して電流を測定することでコーティングのインピーダンスを取得し、得られたインピーダンスに基づいてコーティングの劣化を検出する。
When the coating on the lower surface of FIG. 2A deteriorates, its impedance changes. The coating
但し、センサ100の構成は、図2に例示するものに限定されない。例えば、2つの電極がいずれもピン電極の形状に構成されていてもよい。
なお、センサ100として、例えば2極式の大気腐食センサなど既存のセンサを用いることができる。
However, the configuration of the
As the
図3は、センサ100の監視対象への設置例を示す図である。
上記のように、センサ100が監視対象910に設置された状態で、ピン電極111およびリング電極112は、絶縁部120によって監視対象910および表面コーティング920と絶縁されている。
図3の構成では、ピン電極111からのびる第一リード線141と、リング電極112からのびる第二リード線142とのそれぞれが、電源装置200および測定装置410と接続されている。
FIG. 3 is a diagram showing an example of installation of the
As described above, with the
In the configuration of FIG. 3, the
電源装置200は、第一リード線141および第二リード線142を介してピン電極111とリング電極112との間に交流電圧を印加する。測定装置410は、電源装置200がピン電極111とリング電極112との間に交流電圧を印加している状態で、第一リード線141と第二リード線142との間の電流(コーティング部130を経由してピン電極111とリング電極112との間に流れる電流)を測定する。通信装置420は、測定装置410による電流測定値をコーティング劣化検出装置300へ送信する。
The
センサ100の監視対象910への設置方法は、図3の構成による設置方法に限定されない。例えば、電源装置200、測定装置410および通信装置420のうちの一部または全部がセンサ100と一体的に構成されていてもよい。あるいは、測定装置410および通信装置420のうちの一部または全部が監視対象910の内部に設置されていてもよい。
コーティング劣化検出装置300も、センサ100と一体的に構成されていてもよいし、監視対象910の内部に設置されていてもよい。
また、コーティング劣化検出装置300に第一リード線141および第二リード線142を接続してコーティング劣化検出装置300が電流を測定するようにしてもよい。この場合、測定装置410および通信装置420は不要である。
The installation method of the
The coating
Further, the
図3は、監視対象910に表面コーティング920を施した後にセンサ100を設置した場合の例を示しており、監視対象910とセンサ100との間に表面コーティング920が存在する。このように、監視対象910に表面コーティング920を施した後に、いわゆる後付けでセンサ100を設置することができる。従って、既存の監視対象910にコーティング劣化検出システム1を適用することができる。
あるいは、監視対象910にセンサ100を設置した後に表面コーティング920を施すようにしてもよい。この場合、監視対象910に表面コーティング920を施す塗装にてセンサ100にコーティング部130が施され、センサ100にコーティング部130を設けるために別途の処理を行う必要がない。
FIG. 3 shows an example in which the
Alternatively, the
センサ100は、監視対象910のうち視認性またはアクセス性が悪い箇所、かつ/または、腐食環境が厳しい箇所に設置される。これにより、目視確認でのコーティングの劣化の見落としを補うことができる。1つの監視対象910に設置されるセンサ100の個数は、1つ以上であればよい。例えば、監視対象910に視認性またはアクセス性が悪い箇所が複数ある場合、これら複数の箇所の各々にセンサ100を設置するようにしてもよい。
The
電源装置200は、ピン電極111とリング電極112との間に少なくとも100ミリボルト(mV)から10ボルト(V)の範囲内の交流電圧を印加する。さらに好ましくは、電源装置200は、ピン電極111とリング電極112との間に少なくとも300ミリボルトから3000ミリボルトの範囲内の交流電圧を印加する。
The
ここで、塗装の剥離を検出する技術では、鋼材の腐食発生をモニタリングするために、10ミリボルトから20ミリボルト程度の比較的低い電圧が用いられる。
これに対し、コーティング劣化検出システム1は、表面コーティング920の劣化の初期段階で劣化を検出する。言い換えれば、コーティング劣化検出システム1は、鋼材の腐食発生よりも前段階で、コーティングの劣化を検出する。
そのために、電源装置200は、コーティングの剥離の検出などコーティングの劣化が進んだ段階での検出の場合の電圧(上記の10ミリボルトから20ミリボルト程度)よりも高い電圧を印加する。
Here, in the technique for detecting the peeling of the coating material, a relatively low voltage of about 10 millivolts to 20 millivolts is used in order to monitor the occurrence of corrosion of the steel material.
On the other hand, the coating
Therefore, the
コーティングの劣化が進んだ段階では、コーティングされている対象機器(本実施形態では監視対象910)が損傷していることが考えられる。この場合、一旦コーティングをはがして対象機器を手入れした後、コーティングを塗り直す必要があり、メンテナンスに時間を要し、また、メンテナンスの作業者の負担が大きい。また、メンテナンスの間、対象機器を動かすことができない。
At the stage where the deterioration of the coating has progressed, it is considered that the coated target device (
これに対し、コーティング劣化検出システム1がコーティングの劣化の初期段階を検出すことで、過剰なメンテナンスを行わずとも監視対象910に損傷が生じる前の段階を検出してメンテナンスを行うことができる。過剰なメンテナンスを回避できる点、および、コーティングの手入れなど比較的簡単なメンテナンスで済む点で、監視対象910のライスサイクルコストを軽減させることができる。
On the other hand, by detecting the initial stage of coating deterioration by the coating
電源装置200が、3つ以上の異なる周波数の電圧を印加するようにしてもよい。3つ以上の異なる周波数でのインピーダンスの測定によってナイキスト線図における円弧を推定できれば、円弧の直径に基づいて表面コーティング920の劣化の度合いを評価することができる。
The
図4は、ナイキスト線図の例を示す図である。図4のグラフの横軸は、ピン電極111とリング電極112との間の(コーティングの)実数成分インピーダンス(Re|Z|)を示す。縦軸は、虚数成分インピーダンス(Re|Z|)を示す。
線L11および線L12がナイキスト線図の例を示している。線L11は、ナイキスト線図のうち円弧の部分を示す。線L12は、ナイキスト線図のうち直線の部分を示す。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a Nyquist diagram. The horizontal axis of the graph of FIG. 4 shows the real component impedance (Re | Z |) between the
Lines L11 and L12 show examples of Nyquist plots. Line L11 shows the arc portion of the Nyquist diagram. Line L12 indicates a straight line portion of the Nyquist diagram.
線L13およびL14は、いずれも、線L11の円弧を延長した線である。
距離D11は、ナイキスト線図が示す円弧(線L11、L13およびL14)の直径を示す。この距離D11は、塗膜抵抗(応答抵抗の実数部分)を示しており、距離D11が大きいほどコーティングの抵抗値が大きく劣化の程度が小さいと評価できる。
Both the lines L13 and L14 are lines that extend the arc of the line L11.
The distance D11 indicates the diameter of the arc (lines L11, L13 and L14) indicated by the Nyquist diagram. This distance D11 indicates the coating film resistance (the real part of the response resistance), and it can be evaluated that the larger the distance D11, the larger the resistance value of the coating and the smaller the degree of deterioration.
グラフの右側が、測定周波数(ピン電極111とリング電極112との間に印加する交流電圧の周波数)が低く、左側が、測定周波数が高い。点P1~P3では、点P1が最も測定周波数が高く、次に、点P2が測定周波数が高く、点P3が最も測定周波数が低い。
測定周波数を変化させながらインピーダンスを測定し、例えば、点P1~P3の3点を測定することで、ナイキスト線図における円弧を推定し、その円弧の直径を算出することができる。
The right side of the graph has a low measurement frequency (frequency of the AC voltage applied between the
By measuring the impedance while changing the measurement frequency and measuring, for example, three points P1 to P3, an arc in the Nyquist diagram can be estimated and the diameter of the arc can be calculated.
線L12のように、ナイキスト線図が円弧にならない部分があること、および、測定電圧によってはナイキスト線図が円弧を形成しない場合があることから、事前の試験にて測定電圧および測定周波数を決定しておく。
事前の試験では、測定対象のコーティング材による表面コーティング920について、劣化度大、中、小など何段階かの劣化度のサンプルを用意する。そして、各劣化度について、例えば、印加電圧10ミリボルト(mV)、100ミリボルト、500ミリボルト、1000ミリボルトの各々など幾つかの電圧毎にいろいろな周波数でインピーダンスを測定して周波数特性を検出する。
Since there is a part where the Nyquist diagram does not form an arc like line L12, and the Nyquist diagram may not form an arc depending on the measured voltage, the measured voltage and measurement frequency are determined by a preliminary test. I will do it.
In the preliminary test, for the
得られた周波数特性に基づいてナイキスト線図を描くことで、劣化度に応じてナイキスト線図の円弧上の点となる電圧および周波数を決定することができる。これにより、電源装置200は、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加する。
By drawing a Nyquist diagram based on the obtained frequency characteristics, it is possible to determine the voltage and frequency that are points on the arc of the Nyquist diagram according to the degree of deterioration. This causes the
図5は、事前の試験における処理手順の例を示す図である。
図5の処理で、試験作業者は、測定対象となるコーティング材の各々について、例えば、劣化度大、中、小など何段階かの劣化度のサンプルを用意する(ステップS101)。そして、用意したサンプル毎(従って、コーティング材毎、かつ、劣化度毎)に、ステップS102以下の処理を行う。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a processing procedure in a preliminary test.
In the process of FIG. 5, the test worker prepares a sample having several stages of deterioration, for example, large, medium, and small, for each of the coating materials to be measured (step S101). Then, the process of step S102 or less is performed for each prepared sample (hence, for each coating material and each degree of deterioration).
次に試験作業者は、温度環境および湿度環境の設定を行う(ステップS102)。いろいろな温度および湿度について試験を行い、温度および湿度にかかわらず表面コーティング920の劣化を検出できるようにするためである。
次に試験作業者は、印加電圧を設定する(ステップS103)。試験作業者は、印加電圧を、たとえは10ミリボルトから1000ミリボルトの範囲内で予め設定されている電圧に設定する。
Next, the test worker sets the temperature environment and the humidity environment (step S102). This is to perform tests at various temperatures and humidity so that deterioration of the
Next, the test worker sets the applied voltage (step S103). The test worker sets the applied voltage to a preset voltage, for example, in the range of 10 millivolts to 1000 millivolts.
そして、試験作業者は、ピン電極111とリング電極112との間のインピーダンス(従って、表面コーティング920のサンプルのインピーダンス)を測定する(ステップS104)。
また、試験作業者は、塗膜抵抗の検出の評価を行う(ステップS105)。塗膜抵抗は、図4の距離D11のように、ナイキスト曲線が描く円弧の直径にて示される。
Then, the test worker measures the impedance between the
Further, the test worker evaluates the detection of the coating film resistance (step S105). The coating film resistance is indicated by the diameter of the arc drawn by the Nyquist curve, as shown at the distance D11 in FIG.
ステップS105で、塗膜抵抗を検出できないと判定した場合(ステップS105:検出不可)、試験作業者は、印加電圧を再設定し(ステップS111)、ステップS104からの処理を繰り返す。
一方、ステップS105で、塗膜抵抗を検出できた判定した場合(ステップS105:検出可能)、試験作業者は、試験おける周波数特性を評価し、印加周波数(ピン電極111とリング電極112との間に印加する交流電圧の周波数)を決定する(ステップS121)。
When it is determined in step S105 that the coating film resistance cannot be detected (step S105: cannot be detected), the test operator resets the applied voltage (step S111) and repeats the process from step S104.
On the other hand, when it is determined in step S105 that the coating film resistance can be detected (step S105: detectable), the test operator evaluates the frequency characteristics in the test and applies the applied frequency (between the
そして、試験作業者は、インピーダンスの経時変化をモニタリングする(ステップS122)。
そして、試験作業者は、設定対象となっている全ての温湿度環境について処理を行ったか否かを判定する(ステップS123)。
Then, the test worker monitors the change in impedance with time (step S122).
Then, the test worker determines whether or not the processing has been performed for all the temperature and humidity environments to be set (step S123).
未設定の温湿度環境があると判定した場合(ステップS123:NO)、作業者は、温湿度環境を未設定の温湿度環境に再設定し(ステップS131)、ステップS103から処理を繰り返す。
一方、ステップS123で、設定対象となっている全ての温湿度環境について処理を行ったと判定した場合(ステップS123:YES)、図5の処理を終了する。
When it is determined that there is an unset temperature / humidity environment (step S123: NO), the operator resets the temperature / humidity environment to the unset temperature / humidity environment (step S131), and repeats the process from step S103.
On the other hand, when it is determined in step S123 that the processing has been performed for all the temperature and humidity environments to be set (step S123: YES), the processing of FIG. 5 is terminated.
あるいは、コーティング劣化検出システム1が、ナイキスト線図によらずにインピーダンス測定値から直接的に表面コーティング920の劣化を判定するようにしてもよい。この場合、表面コーティング920の劣化を検出し易い電圧および周波数と、その電圧および周波数におけるインピーダンスと表面コーティング920の劣化の度合いとの関係を、事前の試験にて求めておく。
Alternatively, the coating
図6は、表面コーティング920のインピーダンスの例を示す図である。図6のグラフの横軸は印加電圧の周波数を示し、縦軸は、表面コーティング920のインピーダンス(|Z|/Ω)を示す。
線L21~L24の各々は、ある劣化の度合いにおけるインピーダンスの周波数特性(印加電圧の周波数と、表面コーティング920のインピーダンスとの関係)を示している。線L21が最も劣化の度合いが小さく、線L22、L23、L24の順に劣化の度合いがだんだん大きくなっている。従って、表面コーティング920の劣化が進むほど、表面コーティング920のインピーダンスが小さくなっている。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the impedance of the
Each of the lines L21 to L24 shows the frequency characteristic of the impedance (relationship between the frequency of the applied voltage and the impedance of the surface coating 920) at a certain degree of deterioration. The degree of deterioration of the line L21 is the smallest, and the degree of deterioration is gradually increased in the order of the lines L22, L23, and L24. Therefore, as the deterioration of the
図6を参照すると、0.1ヘルツ(Hz)の付近で表面コーティング920の劣化によるインピーダンスの変化が大きくなっている。そこで、電源装置200がピン電極111とリング電極112との間に印加する電圧の周波数を0.1ヘルツに決定することができる。
一般的には、印加電圧の周波数が高い場合、安定してインピーダンスを測定できるが、コーティングの劣化によるインピーダンスの変化が比較的表れにくい。一方、印加電圧の周波数が低い場合、インピーダンスの測定が不安定になるが、コーティングの劣化によるインピーダンスの変化が比較的表れやすい。
Referring to FIG. 6, the change in impedance due to the deterioration of the
Generally, when the frequency of the applied voltage is high, the impedance can be measured stably, but the change in impedance due to the deterioration of the coating is relatively unlikely to appear. On the other hand, when the frequency of the applied voltage is low, the impedance measurement becomes unstable, but the change in impedance due to the deterioration of the coating is relatively likely to appear.
コーティング劣化検出装置300は、センサ100によるインピーダンスの測定にて表面コーティング920の劣化を検出する。コーティング劣化検出装置300は、例えばパソコン(Personal Computer)またはワークステーション(Workstation)などのコンピュータを用いて構成される。
通信部310は、他の装置と通信を行う。特に、通信部310は、センサ100によるインピーダンスの測定値を受信する。また、通信部310は、電源装置200に対する出力電圧および出力周波数の指示を送信する。
The coating
The
操作入力部320は、例えばキーボードおよびマウス等の入力デバイスを備え、ユーザ操作を受け付ける。例えば、操作入力部320は、表面コーティング920の劣化検出のための判定閾値の入力操作を受け付ける。
表示部330は、例えば液晶パネルまたはLED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)パネルパネルなどの表示画面を備え、各種画像を表示する。例えば、コーティング劣化検出装置300が表面コーティング920の劣化を検出した場合、表示部330は、コーティング劣化検出装置300の劣化を示す警報メッセージを表示する。
The
The
記憶部380は、各種データを記憶する。記憶部380は、コーティング劣化検出装置300が備える記憶デバイスを用いて構成される。
制御部390は、コーティング劣化検出装置300の各部を制御して各種処理を行う。制御部390は、コーティング劣化検出装置300が備えるCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)が記憶部380からプログラムを読み出して実行することで構成される。
The
The
電圧印加制御部391は、電源装置200を制御して事前の試験で決定された電圧および周波数の交流電圧をピン電極111とリング電極112との間に印加させる。
インピーダンス取得部392は、電源装置200がピン電極111とリング電極112との間に交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する。例えば、インピーダンス取得部392は、通信部310がセンサ100から受信するセンシングデータから、電源装置200が印加する周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得する。
The voltage
The
劣化判定部393は、上述した表面コーティング920の劣化の検出を実行する。劣化判定部393は、表面コーティング920の劣化が予め設定されている劣化度以上か否かを判定する。例えば、劣化判定部393は、ナイキスト線図の円弧の直径で示される塗膜抵抗を算出し、塗膜抵抗と所定の閾値とを比較する。塗膜抵抗が閾値よりも小さい場合、劣化判定部393は、表面コーティング920の劣化が予め設定されている劣化度以上であると判定し、表面コーティング920の劣化を示す警報メッセージを表示部330に表示させる。
The
電源装置200による印加電圧および周波数の決定のための事前の試験を効率よく行うために、コーティングの劣化を加速させる環境を用いるようにしてもよい。
図7は、コーティングの劣化を加速させる環境の構成例を示す図である。
図7に示す劣化加速環境500は、センサ100と、オイルバス511と、オイル512と、ガラス容器521と、劣化加速液522と、熱電対530と、冷却器540と、データロガー551と、制御用パソコン(PC)552と、ポテンショスタット/FRA553とを備える。
An environment that accelerates the deterioration of the coating may be used in order to efficiently perform a preliminary test for determining the applied voltage and frequency by the
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an environment that accelerates the deterioration of the coating.
The
オイルバス511内にオイル512が入れられ、ガラス容器521がオイル512に浸かっている。オイルバス511およびオイル512はガラス容器521内の温度を安定させるために設けられている。
ガラス容器521内に劣化加速液522が入れられ、劣化加速液522にセンサ100が浸かっている。劣化加速液522は、センサ100のコーティング部130を劣化させる。
The
The
劣化加速液522として、例えば、塩化ナトリウム50グラム、酢酸10ミリリットル、過酸化水素5グラム、蒸留水1Lの割合で混ぜた液を用いることができるが、これに限定されない。
なお、劣化加速液522に代えて、紫外線照射にてコーティング部130を劣化させるようにしてもよい。
As the
Instead of the
熱電対530は、劣化加速液522の温度を測定する。熱電対530が測定する温度はデータロガー551に記録される。
冷却器540は、熱電対530が測定する劣化加速液の温度が高すぎる場合に、ガラス容器521の内部を冷却する。
データロガー551は、熱電対530による温度測定値に加えて、センサ100への印加電圧および周波数や、センサ100による計測電流(ピン電極111とリング電極112との間に流れる電流)など、各種データを記録する。
The
The cooler 540 cools the inside of the
The
制御用パソコン552は、ポテンショスタット/FRA553に対して、センサ100への印加電圧および周波数を指示する。
ポテンショスタット/FRA553は、電源装置200の代わりに用いられてセンサ100に電圧を印加する。ポテンショスタット/FRA553は、劣化加速液522の状態によらずセンサ100の電極における電圧および周波数を、制御用パソコン552に指示された電圧および周波数に制御する。
劣化加速環境500を用いれば、コーティング部130の劣化が加速され、これによってコーティング部130の劣化の度合い毎の印加電圧および周波数を効率的に決定することができる。
The control
The Potentiostat / FRA553 is used in place of the
When the
なお、図7の例のように実際の環境とは異なる環境で試験を行って印加電圧および周波数を決定した場合、決定した印加電圧および周波数の妥当性を実際の環境で確認することが好ましい。ここでいう実際の環境とは、コーティング劣化検出システム1が、実際に監視対象910の表面コーティング920の劣化の検出に用いられる環境、すなわち、監視対象910が実運用される環境である。
When the applied voltage and frequency are determined by conducting a test in an environment different from the actual environment as in the example of FIG. 7, it is preferable to confirm the validity of the determined applied voltage and frequency in the actual environment. The actual environment referred to here is an environment in which the coating
次に、図8を参照してコーティング劣化検出装置300の動作について説明する。
図8は、コーティング劣化検出装置300が表面コーティング920の劣化を判定する処理手順の例を示す図である。コーティング劣化検出装置300は、例えば一定周期毎に図8の処理を行う。あるいは、コーティング劣化検出装置300が、処理の実行を指示するユーザ操作を受けて図8の処理を行うようにしてもよい。
図8の処理で、電圧印加制御部391は、電源装置200がセンサ100に印加する交流電圧の電圧および周波数を、予め設定されている電圧および周波数の組み合わせに設定し、電源装置200を制御して交流電圧の印加を実行させる(ステップS201)。
Next, the operation of the coating
FIG. 8 is a diagram showing an example of a processing procedure in which the coating
In the process of FIG. 8, the voltage
次に、インピーダンス取得部392は、電源装置200がセンサ100に交流電圧を印加している状態での、センサ100によるインピーダンス測定値(ピン電極111とリング電極112との間の交流電圧)を取得する(ステップS202)。
次に、電圧印加制御部391は、電圧および周波数について予め設定されている全ての組み合わせについて、センサ100への交流電圧の印加およびインピーダンスの取得を完了したか否かを判定する(ステップS203)。
Next, the
Next, the voltage
未設定の電圧および周波数の組み合わせがあると判定した場合(ステップS203:NO)、電圧印加制御部391は、電源装置200がセンサ100に印加する交流電圧の電圧および周波数を、未設定の電圧および周波数の組み合わせに設定し、電源装置200を制御して交流電圧の印加を実行させる(ステップS211)。
ステップS211の後、処理がステップS202へ戻る。
When it is determined that there is an unset voltage and frequency combination (step S203: NO), the voltage
After step S211 the process returns to step S202.
一方、ステップS203で、電圧および周波数について予め設定されている全ての組み合わせの設定を完了したと電圧印加制御部391が判定した場合(ステップS203:YES)、劣化判定部393は、コーティング部130の劣化度を検出する(ステップS221)。コーティング部130の劣化度は、表面コーティング920の劣化度の模擬として用いられる。
劣化判定部393が、図4を参照して説明したようにナイキスト線図が描く円弧の直径を劣化度として算出するようにしてもよい。あるいは、劣化判定部393が、ステップS202で得られたインピーダンスの大きさを劣化度として用いるなど、得られたインピーダンスを直接的に劣化度として用いるようにしてもよい。
On the other hand, when the voltage
The
次に、劣化判定部393は、ステップS221で検出した劣化度が閾値よりも大きいか否かを判定する(ステップS222)。ここでいう劣化度が大きいとは、劣化が進んでいることである。
劣化度が閾値よりも大きいと判定した場合(ステップS222:YES)、劣化判定部393は、表示部330を制御して、表面コーティング920の劣化を検出した旨の警告メッセージを表示部330に表示させる(ステップS231)。
ステップS231の後、コーティング劣化検出装置300は、図8の処理を終了する。
あるいは、ステップS222で劣化度が閾値以下であると判定した場合(ステップS222:NO)、コーティング劣化検出装置300は図8の処理を終了する。
Next, the
When it is determined that the degree of deterioration is larger than the threshold value (step S222: YES), the
After step S231, the coating
Alternatively, when it is determined in step S222 that the degree of deterioration is equal to or less than the threshold value (step S222: NO), the coating
以上のように、センサ100は、表面コーティング920が施された監視対象910に設けられる。センサ100では、絶縁部120は、2つ以上の電極110(図2の例では、ピン電極111およびリング電極112)の各々が露出するように2つ以上の電極110を隔てる。コーティング部130は、表面コーティング920と同一の素材(コーティング材)で形成されて、2つ以上の電極110の各々および絶縁部120の表面を一体に覆う。センサ100は、監視対象910と2つ以上の電極110の各々とを絶縁部120で隔てて設けられる。電源装置200は、センサ100の2つ以上の電極110に交流電圧を印加する。インピーダンス取得部392は、電源装置200が交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する。
As described above, the
このように、センサ100は監視対象910に設置される。センサ100を監視対象910のうち視認性またはアクセス性が悪い箇所、および/または、腐食環境が厳しい箇所に設置することで、目視確認でのコーティングの劣化の見落としを補うことができる。
また、電極110と監視対象910とが絶縁部120によって絶縁されていることで、センサ100は、監視対象910からのノイズを拾わない。コーティング劣化検出システム1によれば、この点で、表面コーティング920の劣化を高精度に検出することができる。
In this way, the
Further, since the
また、電源装置200は、3つ以上の異なる周波数の電圧を印加する。インピーダンス取得部392は、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得する。
インピーダンス取得部392が異なる複数の周波数についてインピーダンスを取得することで、劣化判定部393は、表面コーティング920の劣化をより高精度に判定することができる。
また、インピーダンス取得部392が3つ以上の異なる周波数についてインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得することで、劣化判定部393は、ナイキスト線図を推定することができる。特に、劣化判定部393が、ナイキスト線図が描く円弧を推定し、その円弧の直径を算出することで、算出した直径を表面コーティング920の劣化の指標値として用いることができる。劣化が進むほど、直径が小さくなる。
Further, the
By acquiring impedances for a plurality of different frequencies by the
Further, the
また、電源装置200は、インピーダンスの実数成分および虚数成分がナイキスト線図の円弧上にプロットされように事前試験で決定された周波数の電圧を印加する。
これにより、劣化判定部393は、ナイキスト線図が描く円弧を推定して、その円弧の直径を算出することができ、上記のように、算出した直径を表面コーティング920の劣化の指標値として用いることができる。
The
As a result, the
また、コーティング劣化検出システム1によれば、電源装置200が印加する100ミリボルトから10ボルトの範囲内という比較的高い電圧を用いて、表面コーティング920の劣化の初期段階で劣化を検出することができる。さらに好ましくは、電源装置200は、300ミリボルトから3000ミリボルトの範囲内の電圧を印加する。
コーティングの劣化が進んだ段階では、コーティングされている対象機器(本実施形態では監視対象910)が損傷していることが考えられる。この場合、一旦コーティングをはがして対象機器を手入れした後、コーティングを塗り直す必要があり、メンテナンスに時間を要し、また、メンテナンスの作業者の負担が大きい。また、メンテナンスの間、対象機器を動かすことができない。
Further, according to the coating
At the stage where the deterioration of the coating has progressed, it is considered that the coated target device (
コーティング劣化検出システム1がコーティングの劣化の初期段階を検出すことで、過剰なメンテナンスを行わずとも監視対象910に損傷が生じる前の段階を検出してメンテナンスを行うことができる。コーティング劣化検出システム1によれば、過剰なメンテナンスを回避できる点、および、コーティングの手入れなど比較的簡単なメンテナンスで済む点で、監視対象910のライスサイクルコストを軽減させることができる。
また、コーティング劣化検出システム1では、コーティングの劣化の計測時に電解液等を用いる必要が無い。従って、コーティング劣化検出システム1によれば計測時に電解液を用いることによるコーティングへの影響を回避することができる。
By detecting the initial stage of coating deterioration, the coating
Further, in the coating
なお、制御部390の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
A program for realizing all or part of the functions of the
Further, the "computer system" includes the homepage providing environment (or display environment) if the WWW system is used.
Further, the "computer-readable recording medium" refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system. Further, the above-mentioned program may be for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be further realized for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and includes design changes and the like within a range not deviating from the gist of the present invention.
1 コーティング劣化検出システム
100 センサ
111 ピン電極
112 リング電極
120 絶縁部
130 コーティング部
141 第一リード線
142 第二リード線
200 電源装置
300 コーティング劣化検出装置
310 通信部
320 操作入力部
330 表示部
380 記憶部
390 制御部
391 電圧印加制御部
392 インピーダンス取得部
393 劣化判定部
1 Coating
Claims (10)
前記2つ以上の電極に交流電圧を印加する電圧印加部と、
前記電圧印加部が前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、
を備えるコーティング劣化検出システム。 A sensor provided on a monitored object having a surface coating, the two or more electrodes, an insulating portion that separates the two or more electrodes so that each of the two or more electrodes is exposed, and the surface thereof. It is formed of the same material as the coating and includes the two or more electrodes and a coating portion that integrally covers the surface of the insulating portion, and the monitoring target and the two or more electrodes are separated by the insulating portion. With the sensors provided
A voltage application unit that applies an AC voltage to the two or more electrodes,
An impedance acquisition unit that acquires impedance when the voltage application unit applies the AC voltage, and an impedance acquisition unit.
A coating deterioration detection system.
前記インピーダンス取得部は、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得する、
請求項1に記載のコーティング劣化検出システム。 The voltage application unit applies voltages of three or more different frequencies to the voltage application unit.
The impedance acquisition unit acquires the real number component and the imaginary number component of the impedance for each frequency.
The coating deterioration detection system according to claim 1.
請求項2に記載のコーティング劣化検出システム。 The voltage application section applies a voltage at a frequency determined in advance so that the real and imaginary components of the impedance are plotted on the arc of the Nyquist diagram.
The coating deterioration detection system according to claim 2.
請求項1から3の何れか一項に記載のコーティング劣化検出システム。 The voltage application unit applies an AC voltage in the range of at least 100 millivolts to 10 volts to the two or more electrodes.
The coating deterioration detection system according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載のコーティング劣化検出システム。 The voltage application unit applies an AC voltage in the range of at least 300 millivolts to 3000 millivolts to the two or more electrodes.
The coating deterioration detection system according to claim 4.
前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する工程と、
を含むコーティング劣化検出方法。 A sensor provided on a monitored object with a surface coating, the two or more electrodes, an insulating portion that separates the two or more electrodes so that each of the two or more electrodes is exposed, and the surface thereof. It is formed of the same material as the coating, and includes the two or more electrodes and a coating portion that integrally covers the surface of the insulating portion, and the monitoring target and the two or more electrodes are separated by the insulating portion. The step of applying an AC voltage to the two or more electrodes of the provided sensor, and
The process of acquiring the impedance when the AC voltage is applied and
Coating deterioration detection method including.
前記インピーダンスを取得する工程では、周波数毎のインピーダンスの実数成分および虚数成分を取得する、
請求項6に記載のコーティング劣化検出方法。 In the step of applying the AC voltage, three or more different frequency voltages are applied, and the voltage is applied.
In the step of acquiring the impedance, the real number component and the imaginary number component of the impedance for each frequency are acquired.
The coating deterioration detection method according to claim 6.
請求項7に記載のコーティング劣化検出方法。 In the step of applying the AC voltage, a voltage having a frequency determined in the preliminary test is applied so that the real and imaginary components of the impedance are plotted on the arc of the Nyquist diagram.
The coating deterioration detection method according to claim 7.
請求項8に記載のコーティング劣化検出方法。 In the preliminary test, the impedance is acquired in an environment that accelerates the deterioration of the surface coating.
The coating deterioration detection method according to claim 8.
表面コーティングが施された監視対象に設けられるセンサであって、2つ以上の電極と、前記2つ以上の電極の各々が露出するように前記2つ以上の電極を隔てる絶縁部と、前記表面コーティングと同一の素材で形成されて、前記2つ以上の電極および前記絶縁部の表面を一体に覆うコーティング部とを備え、前記監視対象と前記2つ以上の電極とを前記絶縁部で隔てて設けられるセンサの、前記2つ以上の電極に交流電圧を印加する工程と、
前記交流電圧を印加した際のインピーダンスを取得する工程と、
を実行させるためのプログラム。 On the computer
A sensor provided on a monitored object with a surface coating, the two or more electrodes, an insulating portion that separates the two or more electrodes so that each of the two or more electrodes is exposed, and the surface thereof. It is formed of the same material as the coating, and includes the two or more electrodes and a coating portion that integrally covers the surface of the insulating portion, and the monitoring target and the two or more electrodes are separated by the insulating portion. The step of applying an AC voltage to the two or more electrodes of the provided sensor, and
The process of acquiring the impedance when the AC voltage is applied and
A program to execute.
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