JP7347433B2 - 結露及び／又は腐食の進行を測定するための改善されたデバイス及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、導管の結露及び／又は腐食の進行を測定するためのデバイス及び方法に関する。加えて、本発明は、１つ又は複数のそのようなデバイスとの使用のための監視制御装置に関する。

一部の流体の輸送には、流体が受ける熱損失ができる限り小さいことが重要である。したがって、露点温度よりも低い、そのような流体を輸送するための導管は、通常、熱的に絶縁される。これは、例えば、任意選択的に防湿材を備えた絶縁シェルでパイプラインを囲むことによって行われる。

しかしながら、そのような設備には結露の危険がある。こうした設備は通常、外気に露出されるため、及び、包んでいる防湿材内に水漏れがある場合、外気中の水分は、断熱材の内側との接触面において、導管上に結露し得る。断熱材下腐食（ＣＵＩ）という用語は通常、これを説明するために使用される。長い時間をかけて、そのような結露した水分は、導管の腐食を結果としてもたらし得、これにより、導管は損傷を受ける（金属が腐食し、導管は、その流れ効率、有効性、強度、及び水密性を次第に失う）。そのような結露した水分を取り除くことは難しく、そのうえ、完全な設備を交換することは非常に高価である。したがって、より安価である断熱材の部分交換が可能であるように、結露は、実際の腐食が発生する前に検出されるか、いずれにせよ、できる限り早期に検出されることが最良である。

導管における結露、及び結露の結果としての腐食の進行を測定するための知られているシステムは、逸脱する熱パターンを有する場所を検出するための熱カメラを利用する。しかしながら、このソリューションは、高価で扱いにくいこと、及び、例えば、死角における熱損失及び／又は冷状態損失の検出ができないことから、効率的ではない。さらには、そのような熱検出の解釈は難しく、熱損失又は冷状態損失が、局所的に薄くなった断熱材を原因とし得るのか、又は防湿材水漏れを原因とし得るのかが明白ではなく、光沢のある表面上の熱反射に起因して変動の可能性がある。

さらに知られている測定システムは、反射された波形を観察することによって電線の特徴を決定する時間領域反射率測定技術を含む。この技術は、結露及び／又は水漏れが線に沿って異なる場所に発生するときには特に、結露及び／又は水漏れの場所を正確に検出することができないという欠点を有する。これらのシステムは依然として、ユーザが熱カメラを利用して導管における水漏れ及び結露を探すことを必要とする。

これらの問題を解決するために、本特許出願と同じ出願者の名において、現在はベルギー特許ＢＥ１０２２６９３ Ｂ９として付与されている、ベルギー特許出願ＢＥ２０１４／０４２９は、導電性の導管のためのデバイスであって、絶縁体が、導管の周りに延在し、少なくとも１つの導電体が、絶縁体の一部分が導管と導体又は各導体の間にあるように、及び、導管がコンデンサの第１の極を形成し、導体又は各導体がこのコンデンサの第２の極を形成し、それらの間の部分が誘電体の部分を形成するように、絶縁体を覆って、絶縁体の上に、又は絶縁体内に配置され、少なくとも１つの測定器具が、導体又は各導体について、対応するコンデンサの静電容量動作を表す値を決定するように構成される、デバイスを提供する。

しかしながら、そのようなデバイスにおいては、導管が導電性でなければならないという問題がある。その結果、そのようなデバイスは、例えばプラスチック導管には問題なく使用することができない。そのようなデバイスにおいては、さらには、導管と少なくとも１つの導電体との間、例えば、導管バルブ又は他の突起物の位置において、電気的短絡が発生するリスクがあり、その結果として、上記静電容量動作が妨げられ、その結果、測定はもはや価値のないものになる。

本発明の目的は、これらの問題を解決することである。

本発明は、この目的のため、導管の結露及び／又は腐食の進行を測定するためのデバイスであって、導管の周りに延在する絶縁体、並びに、第１の導体及び第２の導体であり、絶縁体の少なくとも一部分が導管と第１の導体及び第２の導体との間にあるように、第１の導体がコンデンサの第１の極を形成し、第２の導体がコンデンサの第２の極を形成し、それらの間の部分が第１の極と第２の極との間の静電容量結合を含むように、配置される、第１の導体及び第２の導体、を備える、デバイスを提供する。本デバイスはまた、静電容量結合を表す値を決定するように構成される少なくとも１つの測定器具を備える。

このソリューションは、結露及び／又は腐食の進行があらゆる種類の導管で測定されることを可能にし、コンデンサの第２の極として使用されるのが導管自体ではなく、この目的のために導体が別個に用意されるため、導管は必ずしも導電性である必要はない。さらには、同じ理由から、２つの導体のうちの一方が導管と意図せず電気的に接触することになったとしても、２つの導体のうちの他方がコンデンサの逆の極として機能し続けるために、導管と２つの導体のうちの一方との間の電気的短絡の結果としての無用の測定のリスクが低減され得る。このソリューションの発明性は、特に、第１の導体と第２の導体との間の静電容量動作が、導体の位置と導管の位置との間での既知のデバイスよりも正確に測定され得るという発明者の革新的な洞察に基づく。水漏れの場合、決定された値（この場合は静電容量自体）は、およそ１００又は１０００の倍率で変化し得る一方、周辺領域における温度及び湿度変動の場合、非常にわずかな（およそ数パーセントの）変化しか起こらないことが試験により分かっており、このことが結露及び／又は腐食の進行が測定されることを可能にする。

本デバイスの実施形態の追加の利点は、第１及び第２の導体並びに測定器具が、測定器具と導管との間に電気接続が依然としてなされる必要なしに、既に設置された絶縁体上に配置され得ることである。

一実施形態によると、導管の長手方向に見ると、第１及び第２の導体は、互いに離れて配置されるか、又は、第１及び第２の導体は、それらの外端において部分的にのみ重複する。この方式では、静電容量結合は、絶縁体のかなりの長さに沿って延在することができ、この長さに沿ったいかなる結露又は水漏れも検出することを可能にする。

上記少なくとも１つの測定器具の第１の測定器具は、絶縁体上、又は絶縁体の外層上に、第１の導体と第２の導体の間に配置され、通常は固定され得る。例えば、第１のインダクタと第２のインダクタとの間の絶縁体の上に外層が配置され得、第１の測定器具は、外層に固定され得る。外層は、導電性外層であってもよく、この導電性外層は、接地され得るか、又はフロート状態にあり得る。

一実施形態によると、本デバイスは、第３の導体であって、絶縁体の少なくともさらなる一部分が導管と第２及び第３の導体との間にあるように、第２の導体がさらなるコンデンサの第１の極を形成し、第３の導体がさらなるコンデンサの第２の極を形成し、それらの間のさらなる部分が、第１の極と第２の極との間のさらなる静電容量結合を含むように配置される、第３の導体を備え、少なくとも１つの測定器具が、さらなる静電容量結合を表す値を決定するように構成される。この方式では、絶縁体のより広い部分が、少なくとも１つの測定器具により監視され得る。

一実施形態によると、導管の長手方向に見ると、第２及び第３の導体は、互いに離れて配置されるか、又は、第２及び第３の導体は、それらの外端において部分的にのみ重複する。

一実施形態によると、第１の導体は、導管の長手方向に見ると第１の長さにわたって延在し、第１の導体の表面積は、第１の長さに沿った導管の表面積の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２５％、より好ましくは少なくとも５０％である。表面積はまた、第１の長さに沿った導管の表面積に等しくてもよく、又は第１の長さに沿った導管の表面積よりも大きくてもよい。第１及び第２の導体の表面積を増大させることにより、第１の導体と第２の導体との間の静電容量結合が増大される。それ故、測定の正確性が増大されることになる。

一実施形態によると、第１の導体及び第２の導体は、各々、絶縁体のための導電性コーティング又はクラッディングとして統合される。この方式では、デバイスは、全体として（少なくとも１つの測定器具あり又はなしで）より簡易に設置され得る。

一実施形態によると、第１の導体及び第２の導体は、各々、絶縁体の少なくとも一部分を収容するように構成される導電性スリーブの少なくとも一部分として成形される。この方式では、コンデンサのそれぞれの極は、大きい表面積をカバーし、したがってより大きい容量を有する。

一実施形態によると、少なくとも１つの測定器具は、静電容量結合を表す周波数値を決定するように構成され得る。この方式では、静電容量結合を表す値を決定するための簡便に決定可能なパラメータを利用することができる。

一実施形態によると、少なくとも１つの測定器具は、静電容量結合を通る可変周波数交流電圧又は電流を駆動するように、並びにそれらの振幅及び位相変化を測定するように構成され得る。この方式では、接続を表すインピーダンス値を決定する目的のために、簡便に決定可能なパラメータ（交流電圧又は電流の振幅及び位相又は実部及び虚部）を利用することができる。このインピーダンスは、周波数依存であり、結露及び腐食の進行の指標を与える。

一実施形態によると、少なくとも１つの測定器具は、少なくとも１つの発振器を備え得る。

一実施形態によると、少なくとも１つの測定器具は、絶縁体に組み込まれ得る。この方式では、少なくとも１つの測定器具は、外部影響からより良好に保護される。

一実施形態によると、少なくとも１つの測定器具は、以下の電力供給：ワイヤ供給、エネルギー生成供給、及びバッテリ供給、のうちの少なくとも１つを備え得る。測定の非常に長い寿命が、ワイヤ供給により得られる一方、バッテリ供給は、安価で、設置が簡便であり得る。エネルギー生成供給は、非常にエネルギー効率が高く、自律的であり得、このことは、到達するのが難しい導管（長距離導管など）の場合には有利であり得る。

一実施形態によると、少なくとも１つの測定器具は、好ましくは低出力及び遠方到達を用いた通信技術（低出力広域ネットワーク）を用いて、監視制御装置のワイヤレス受信器に決定した値をワイヤレスで伝送するように構成され得る。この方式では、使用の利便性が増大され得る。加えて、中央制御を行うことが可能であり得る。

一実施形態によると、第１の導体及び第２の導体は、絶縁体に沿って互いからピッチ間隔で配置され得る。この方式では、より広大な導管がカバーされ得、測定の正確性が増大され得る。

一実施形態によると、本デバイスは、測定器具又は各測定器具によって決定される値又は複数の値に基づいて導管の結露及び／又は腐食の進行を分析するように構成される監視制御装置を備え得る。

一実施形態によると、本デバイスは、好ましくは絶縁体の位置で温度を測定するように構成される少なくとも１つの温度センサ、及び／又は水分率を測定するように構成される少なくとも１つの湿度センサを備え得、監視制御装置が、結露及び／又は腐食の進行の分析中に、測定された温度及び／又は測定された水分率を考慮するように構成される。温度センサ及び／又は湿度センサは、より高い精度で分析が実施されることを可能にする。

一実施形態によると、導管は導電性であり得、少なくとも１つの測定器具は、値の決定中、第１の導体及び導管によって形成される極を有する第１の追加のコンデンサの静電容量動作、並びに第２の導体及び導管によって形成される極を有する第２の追加のコンデンサの静電容量動作を考慮するように構成され得る。

この方式では、本発明に従うデバイスは、非導電性の導管でも効率的に使用され得るだけでなく、導電性である導管でも同様に使用され得る。後者の場合、静電容量結合は、有利には、絶縁体内のより深い（即ち、導管により近い）位置まで測定され得るが、これは、このとき導管が、一方の第１の導体及び導管によって形成される第１の追加のコンデンサと、他方の導管及び第２のコンデンサによって形成される第２の追加のコンデンサとの間に電気接点を形成し、絶縁体がその都度それぞれの誘電体としての役割を果たすためである。そのような測定は、結露の形成が導管の位置に広がることができるため、絶縁体が蒸気漏れなしのときにはさらにより効果的であり得る。

一実施形態によると、導管は接地され得る。代替的に、導管は、フロート状態の導管であり得る。

一実施形態によると、第１の導体と第２の導体との間の遷移領域は、耐湿性帯状片、好ましくはブチルテープ又はゴムを備え得る。この方式では、絶縁体は、外から浸透する水分に対してより良好に保護され得る。

一実施形態によると、第１の導体及び第２の導体の少なくとも一方は、アルミニウム又はステンレス鋼から少なくとも部分的に製造され得る。この方式では、デバイスは、より耐候性であり得る。

一実施形態によると、第１及び第２の導体の少なくとも一方は、複数の相互接続された導電層要素を備える。例えば、導電層要素は、導管の長手方向に延在し、導管の周りに、長手方向に対して垂直の断面で見ると互いに離れて配置される、細長い要素であり得る。この方式では、導体のかなり大きい表面積が達成される一方で、材料費を低減し、デバイスの取り付けがより容易になるようにデバイスをより軽量にする。この方式では、導体の表面積は、厚さよりもかなり大きく、以て、第１の導体と第２の導体との間の静電容量結合を増大させる。例えば、複数の導電性の細長い要素は、帯状片様であってもよい。他の例示的な実施形態において、導電層は、長手方向に見ると互いに離れて配置される筒状要素であってもよい。

例示的な実施形態において、複数の相互接続された導電層要素は、第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に挿入され、第１及び第２の絶縁層が一緒に絶縁体を形成する。完全なスリーブの代わりに複数の相互接続された導電層要素を使用することにより、第１の絶縁層と第２の絶縁層との接着が向上され得る。

一実施形態によると、第１及び第２の導体は、絶縁体に埋め込まれる。例えば、絶縁体は、導管の周りに延在する第１の絶縁体層、及び第１の絶縁体の周りに延在する第２の絶縁体層を備え得、第１及び第２の導体は、第２の絶縁体層に少なくとも部分的に埋め込まれる。この方式では、第１及び第２の導体は、絶縁体に容易に組み込まれ得、環境からの外的影響に対して保護され得る。

一実施形態によると、本デバイスは、測定器具と第１及び第２の導体との間の接続手段をさらに備え、上記接続手段は、第１及び第２の導体から絶縁体を通って測定器具まで延在する。この方式では、測定器具は、導体に容易に接続され、以て、測定器具を取り付けるために必要な時間を低減する。

一実施形態によると、第１の導体は、第１の端部及び第２の端部を有し、本デバイスは、上記第１の端部から絶縁体を通って延在する第１のコネクタ要素と、第２の端部から絶縁体を通って延在する第２のコネクタ要素とをさらに備える。

本発明は、上に説明されるような１つ又は複数のデバイスとの使用のための監視制御装置をさらに提供し、この監視制御装置は、少なくとも１つの測定器具によって決定される１つ又は複数の値を受信するように、並びに受信した値又は複数の値に基づいて導管の結露及び／又は腐食の進行を分析するように構成される。

当業者は、本デバイスのためのものに類似する利点及び目的が、対応する監視制御装置に、必要な変更を加えて、当てはまることを理解するものとする。

一実施形態によると、監視制御装置は、少なくとも１つの測定器具によって決定される値又は複数の値を受信するように構成されるワイヤレス受信器を備え得る。

本発明は、導管の結露及び／又は腐食の進行を測定するための方法をさらに提供する。本方法は、導管の周りに絶縁体を配置するステップを含む。本方法はまた、第１の導体及び第２の導体を、絶縁体の一部分が導管と第１の導体及び第２の導体との間にあるように、第１の導体がコンデンサの第１の極を形成し、第２の導体がコンデンサの第２の極を形成し、それらの間の部分が、第１の極と第２の極との間の静電容量結合を含むように、配置するステップを含む。本方法はまた、静電容量結合を表す値を決定するステップを含む。

当業者は、本デバイスのためのものに類似する利点及び目的が、対応する方法に、必要な変更を加えて、当てはまることを理解するものとする。

好ましい実施形態によると、第１及び第２の導体は、導管の長手方向に見ると互いに離れて、又は第１及び第２の導管がそれらの外端において部分的にのみ重複するように、配置される。

好ましい実施形態によると、第３の導体は、絶縁体の少なくともさらなる一部分が導管と第２及び第３の導体との間にあるように、また第２の導体がさらなるコンデンサの第１の極を形成し、第３の導体がさらなるコンデンサの第２の極を形成し、それらの間のさらなる部分が、第１の極と第２の極との間のさらなる静電容量結合を含むように、配置され、さらなる静電容量結合を表す値が決定される。第２及び第３の導体は、互いに離れて、又は、導管の長手方向に見ると、第２及び第３の導体がそれらの外端において部分的にのみ重複するように、配置されることが好ましい。

好ましい実施形態によると、各導体は、第１の長さに沿った導管の表面積の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２５％、より好ましくは５０％である表面積で、第１の長さに沿って提供される。表面積はまた、第１の長さに沿った導管の表面積に大体等しくてもよく、又は第１の長さに沿った導管の表面積よりも大きくてもよい。

導体の長さは、絶縁される導管の種類に応じて、例えば０．５ｍ～１０ｍであり得る。絶縁体の直径は、５ｍｍ～１２００ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ～５００ｍｍであり得る。第１の導体と第２の導体との間の距離は、例えば１ｃｍ～２００ｃｍ、好ましくは２ｃｍ～１５０ｃｍであり得る。

好ましい実施形態によると、本方法は、第１の導体及び第２の導体の各々を、絶縁体のための導電性コーティング又はクラッディングとして用意するステップを含む。

好ましい実施形態によると、本方法は、第１の導体及び第２の導体の各々を、絶縁体の少なくとも一部分を収容するように構成される導電性スリーブの少なくとも一部分として用意するステップを含む。

好ましい実施形態によると、値を決定する方法は、静電容量結合を表す周波数値を決定することを含む。

好ましい実施形態によると、本方法は、静電容量結合を通る可変周波数交流電圧又は電流を駆動するステップと、それらの振幅及び位相変化を測定するステップとを含む。

好ましい実施形態によると、本方法は、少なくとも１つの測定器具を絶縁体に統合するステップを含む。

好ましい実施形態によると、本方法は、好ましくは低出力及び遠方到達を用いた通信技術（低出力広域ネットワーク）を用いて、監視制御装置のワイヤレス受信器に決定した値をワイヤレスで伝送するステップを含む。

好ましい実施形態によると、本方法は、第１の導体及び第２の導体を、絶縁体に沿って互いからピッチ距離に配置するステップを含む。

好ましい実施形態によると、本方法は、決定された値又は複数の値に基づいて導管の結露及び／又は腐食の進行を分析するステップを含む。

好ましい実施形態によると、本方法は、好ましくは絶縁体の位置において、温度を測定するステップ、及び／又は水分率を測定するステップ、並びに測定された温度及び／又は測定された水分率を考慮しつつ結露及び／又は腐食の進行を分析するステップを含む。

好ましい実施形態によると、導管は導電性であり、値を決定するステップは、第１の導体及び導管によって形成される極を有する第１の追加のコンデンサの静電容量動作、並びに第２の導体及び導管によって形成される極を有する第２の追加のコンデンサの静電容量動作を考慮することを含む。

好ましい実施形態によると、本方法は、導管を接地するステップを含む。代替的に、本方法は、導管をフロート状態にさせるステップを含む。

好ましい実施形態によると、本方法は、耐湿性帯状片、好ましくはブチルテープ又はゴムを、第１の導体と第２の導体との間の遷移領域に配置するステップを含む。

例示的な実施形態によると、本方法は、第１及び第２の導体を絶縁内に埋め込むステップを含む。例えば、第１の絶縁体層は、導管の周りに配置され得、第２の絶縁体層は、第１の絶縁体層の周りに配置され得、第１及び第２の導体が、第２の絶縁体層に少なくとも部分的に埋め込まれ得るか、又は第１の絶縁体層と第２の絶縁体層との間に挿入され得る。

例示的な実施形態によると、第１及び／又は第２の導体を配置するステップは、導管の周りに複数の相互接続された導電性の細長い要素を配置することを含み、例えば、複数の相互接続された導電性の細長い要素は、導管の長手方向に延在し、長手方向に対して垂直の断面で見ると互いに離れて、導管の周りに配置される。

例示的な実施形態によると、値を決定するステップは、第１及び第２の導体から絶縁体を通って測定器具まで延在する接続手段を使用して測定器具を接続することを含む。例えば、本方法は、第１のコネクタ要素を、絶縁体を通って第１の導体まで配置するステップと、第２のコネクタ要素を、絶縁体を通って第２の導体まで配置するステップとを含み得る。

本発明は、導管の結露及び／又は腐食の進行を分析するための方法であって、上記方法のうちの１つに従って決定される１つ又は複数の値を受信するステップと、受信した値又は複数の値に基づいて導管の結露及び／又は腐食の進行を分析するステップとを含む、方法をさらに提供する。

一実施形態によると、本方法は、１つ又は複数の決定された値をワイヤレスで受信するステップを含む。

本発明の別の態様によると、導管上の表面層の劣化を測定するためのデバイスであって、導管上の表面層の周りに延在する絶縁体と、第１の導体及び第１の導体と離れた第２の導体であって、上記第１及び第２の導体が、絶縁体の少なくとも一部分が導管と第１の導体との間及び導管と第２の導体との間にあるように配置される、第１の導体及び第１の導体と離れた第２の導体と、絶縁体の上記部分の下の表面層のインピーダンスを表す値を決定するように構成される少なくとも１つの測定器具とを備えるデバイスが提供される。

先行技術ソリューションによると、表面層の劣化は通常、電気化学インピーダンス分光測定を使用して、表面層の上で直接測定される。表面層が直接アクセス可能でない隔離された導管の場合、１つの可能性は、導管と絶縁体の周りに配置される導体との間で測定を実施することである。しかしながら、そのような測定は外部ノイズに起因して正確な結果をもたらさないことが分かっている。上で指定されるような第１の及び第２の導体を使用することにより、任意の外部ノイズは、第１及び第２の導体の両方に存在し、測定が第１の導体と第２の導体との間で実施される差動測定であるために相殺される。

少なくとも１つの測定器具は、ＡＣインピーダンス測定装置、例えば、電気化学インピーダンス分光測定器具を備え得る。そのような測定を使用すると、インピーダンスの位相及び振幅は、周波数の関数として得られる。表面層が劣化すると、表面層のインピーダンスが変化し、これが、位相測定における変化及び振幅測定における変化を引き起こす。

加えて、又は代替的に、少なくとも１つの測定器具は、ポテンショスタット又はガルバノスタットなどのＤＣ測定装置を備え得る。例えば、ポテンショスタット測定は、絶縁体が既に湿潤しており、その結果として、絶縁体を通じて及び表面層を通じてイオン輸送が起こり得るときに機能し、表面層のインピーダンスを表す測定値を結果としてもたらす。絶縁体の上記部分の下の表面層の劣化を表す値を決定することが可能である限りは、他の測定器具もまた可能である。本デバイスは、少なくとも１つの測定器具によって決定される値又は複数の値に基づいて表面層の劣化を分析するように構成される監視制御装置をさらに備え得る。

表面層は、例えば、以下：コーティング、カバー層、酸化層、のうちのいずれか１つであり得る。例えば、表面層は、耐腐食性層、保護層などであり得る。

表面層は、導管に接着される層であり得るか、又は、導管に接着されない層、例えば、別個のホイルであり得る。

表面層の厚さは通常、導管の壁厚よりも小さい。例えば、表面層は、１０ｍｍより小さい、好ましくは９ｍｍより小さい、より好ましくは８ｍｍより小さい厚さを有し得る。

本発明の別の態様によると、導管上の表面層の劣化を測定するための方法であって、導管上の表面層の周りに絶縁体を配置するステップと、第１の導体及び第１の導体と離れた第２の導体を、絶縁体の少なくとも一部分が導管と第１の導体との間及び導管と第２の導体との間にあるように、配置するステップと、絶縁体の上記部分の下の表面層のインピーダンスを表す値を決定するステップとを含む方法が提供される。本方法は、決定された値又は複数の値に基づいて表面層の劣化を分析するステップをさらに含み得る。

決定するステップは、電気化学インピーダンス分光法などのＡＣインピーダンス測定、又はポテンショスタット及びガルバノスタットを用いた測定などのＤＣ測定を使用して行われ得る。

導管の結露及び／又は腐食の進行を測定するためのデバイス及び方法について上に開示される好ましい特徴及び例示的な特徴は、導管上の表面層の劣化を測定するためのデバイス及び方法にも存在し得る。また、本デバイス／方法は組み合わされてもよく、即ち、同じデバイスに、静電容量結合を表す値を決定するための第１の測定器具、及び絶縁体の上記部分の下の表面層のインピーダンスを表す値を決定するための第２の測定器具が設けられ得る。実際、同じ絶縁体並びに第１及び第２の導体が、両方の測定を実施するために使用され得る。本デバイス／方法が組み合わされるとき、静電容量結合を表す値を決定するように構成される第１の測定器具は、第１の周波数で定期的に測定を実施し得る。表面層のインピーダンスを表す値を決定するように構成される第２の測定器具は、通常、静電容量結合を表す値の第１の測定の期間と比較して実施するのにより長い時間がかかるより複雑な測定を要する。可能な実施形態において、表面層のインピーダンスを表す値を決定するための第２の測定器具による測定は、定期的ではあるが、通常、第１の周波数よりも低い第２の周波数で実施され得るか、又は、不定期に、例えば、第１の測定器具による第１の測定が水漏れ若しくは水侵入若しくは結露を示すときにのみ実施され得るか、のいずれかである。

本発明の別の態様によると、好ましくは上の実施形態のいずれかに従うデバイス又は方法における使用のための絶縁要素であって、導管の周りに延在し、外表面を有するように構成される絶縁体スリーブと、絶縁体スリーブに埋め込まれる導体と、導体から絶縁体スリーブを通って絶縁体スリーブの外表面まで延在する少なくとも１つの接続要素と、を備える、絶縁要素が提供される。そのような絶縁要素は、導管の周りに、導管の長手方向に見ると互いに隣り合って配置され得る。接続要素は、導体を、測定器具に、又は隣り合う絶縁要素の別の導体に接続することを可能にする。

例示的な実施形態によると、導体は、絶縁体スリーブの長さより小さく、絶縁体スリーブに完全に埋め込まれる長さを有する導体スリーブとして成形される。別の実施形態によると、導体は、複数の相互接続された導電層要素、例えば、絶縁体スリーブの長手方向に延在し、絶縁体スリーブの周りに、長手方向に対して垂直の断面で見ると互いに離れて配置される、細長い要素を備える。

例示的な実施形態によると、絶縁体スリーブは、第１の絶縁体層及び第２の絶縁体層を備える。導体は、第１の絶縁体層と第２の絶縁体層との間に配置され得るか、又は第２の絶縁体層に埋め込まれ得る。

例示的な実施形態によると、絶縁要素は、絶縁体スリーブの上又は中に配置される測定器具をさらに備える。測定器具は、好ましくは低出力及び遠方到達を用いた通信技術（低出力広域ネットワーク）を用いて、監視制御装置のワイヤレス受信器に決定した値をワイヤレスで伝送するように構成され得る。

例示的な実施形態によると、導体の表面積は、絶縁体スリーブの外表面の表面積の１０％よりも大きく、好ましくは２５％より大きく、より好ましくは５０％より大きい。

例示的な実施形態によると、導体は、導電性コーティング又はクラッディングとして形成される。

例示的な実施形態によると、絶縁要素は、温度を測定するように構成される少なくとも１つの温度センサ、及び／又は水分率を測定するように構成される少なくとも１つの湿度センサを備える。

例示的な実施形態によると、導体は、アルミニウム、又は鋼、例えば、ステンレス鋼若しくは亜鉛めっき鋼から少なくとも部分的に製造される。

絶縁要素の例示的な実施形態によると、少なくとも１つのコネクタ要素は、絶縁体スリーブの長手方向に見ると導体の第１の端部において配置される第１のコネクタ要素、及び導体の他方の端部に配置される第２のコネクタ要素を備える。

導体の長さは、絶縁される導管の種類に応じて、例えば０．５ｍ～１０ｍであり得る。絶縁体の直径は、例えば、５ｍｍ～１２００ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ～５００ｍｍであり得る。

本発明は、上に説明されるような絶縁要素の組立体に関する。導管の周りに絶縁要素を配置するとき、第１の絶縁要素の導体は、１つ又は２つの隣り合う絶縁要素の導体に電気接続され得る。導体は、測定器具にも接続され得る。これにより上に説明されるようなデバイスを簡便な様式で形成することが可能になる。

当業者は、本デバイスのためのものに類似する利点及び目的が、絶縁要素及び絶縁要素の組立体に、必要な変更を加えて、当てはまることを理解するものとする。

本発明は、これより、図面に示される例示的な実施形態を参照してさらに説明される。これらの例示的な実施形態は、本発明の上に説明される特徴、利点、及び目的のより良い理解を目的とし、これらは、本発明をいかようにも制限しない。

非導電性の導管の長手方向に沿った縦断面における、本発明に従うデバイスの実施形態の図式表現である。 導電性の導管の長手方向に沿った縦断面における、本発明に従うデバイスの別の実施形態の図式表現である。 本発明に従うデバイスの第１の代替の実施形態の一部分の図式表現である。 本発明に従うデバイスの第２の代替の実施形態の一部分の図式表現である。 本発明に従う測定器具での使用のための電子回路の実施形態の図式表現である。 本発明に従う測定器具での使用のための電子回路の代替の実施形態の図式表現である。 本発明に従う測定器具での使用のための電子回路の別の実施形態の図式表現である。 導管の長手方向に沿った縦断面におけるデバイスの実施形態の図式表現である。 図５の実施形態についての静電容量結合を示す概略図である。 デバイスの代替の実施形態の概略斜視図である。 測定器具を接続する異なる方式を例証する、デバイスの代替の実施形態を概略的に表す図である。 測定器具を接続する異なる方式を例証する、デバイスの代替の実施形態を概略的に表す図である。 測定器具を接続する異なる方式を例証する、デバイスの代替の実施形態を概略的に表す図である。 測定器具を接続する異なる方式を例証する、デバイスの代替の実施形態を概略的に表す図である。 絶縁要素の組立体の実施形態の概略縦断面を示す図である。 絶縁要素の実施形態の概略縦断面を示す図である。 導管上の表面層の劣化を決定するためのデバイスの実施形態を概略的に例証する図である。 損傷のない表面層を有する導管及び劣化した表面層を有する導管を備えたデバイスについて、周波数の関数における測定された振幅を例証する図である。 損傷のない表面層を有する導管及び劣化した表面層を有する導管を備えたデバイスについて、周波数の関数における測定された位相を例証する図である。 同じ又は同様の要素は、同じ参照番号を用いて図面で示される。

図１Ａは、非導電性の導管の長手方向に沿った縦断面における、本発明に従うデバイスの実施形態の図式表現を示す。本図は、導管１をその長手方向軸に沿った横断面において示すが、当業者は、本発明の他の実施形態が異なる形状の導管においても適用され得ることを理解するものとする。

絶縁体２は、導管１の周りに延在する。絶縁体２は、断熱のために、しかし（代替的に、又は追加的に）音響絶縁のためにも、構成され得る。絶縁体２は、例えば、導管１の周りに締められる若しくは留められる予め形成されたシェルを備え得るか、又は、例えば、導管１の周りに巻き付けられるマットを備え得る。本発明の実施形態は、あらゆる種類及び形態の絶縁体に適用され得る。

絶縁体２において、第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂは、絶縁体２の少なくとも一部分が導管１と第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂとの間にあるように、第１の導体３Ａがコンデンサ４Ｃの第１の極を形成し、第２の導体３Ｂがコンデンサ４Ｃの第２の極を形成し、それらの間の部分が第１の極と第２の極との間の静電容量結合を含むように、配置される。言い換えると、コンデンサ４Ｃは、２つの極、即ち、第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂを有し、２つの極の間にある絶縁体２の部分は、コンデンサ４Ｃの誘電体（の部分）としての役割を果たし得る。このとき、静電容量結合全体は、例えば、図２～図４に示されるように、Ｃ_ｅｑ（図示せず）と表され得る。

図１Ａは、静電容量結合を表す値を決定するように構成される測定器具６をさらに示す。測定器具６は、この目的のため、第１の接続６Ａにより第１の導体３Ａへ、及び第２の接続６Ｂにより第２の導体３Ｂへそれぞれ接続され得る。当業者は、測定器具６が図に示される実施形態では概略的に示されること、及び、実践的な実施形態のすべての様式は、実際の状況に応じて選ばれ得ることを理解するものとする。

いくつかの実施形態において、測定器具６は、本発明に従う１つ又は複数のデバイスとの使用のための監視制御装置（図示せず）（のワイヤレス受信器）に決定された値を、好ましくはワイヤレスで、伝送することができる。監視制御装置は、測定器具６によって決定される１つ又は複数の値を受信するように、及び受信した値又は複数の値に基づいて導管１の結露及び／又は腐食の進行を分析するように構成され得る。ワイヤレス通信が使用される場合、これは、例えば、低出力及び遠方到達を用いた通信技術（低出力広域ネットワーク）を用いて行われ得る。その例が、ＬｏＲａ／ＬｏＲａＷＡＮ、ＳｉｇＦｏｘ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ＬＥ）である。代替的に、ワイヤレスローカルネットワーク技術（Ｗｉ－Ｆｉなど、ワイヤレスローカルエリアネットワーク、ＷＬＡＮ、即ち、ＩＥＥＥ８０２．１１）、又はモバイルセルラネットワーク技術（ＧＳＭ並びに関連した基準及びプロトコルなど）などの、比較的より高い出力を用いた通信技術を利用することもできる。

図１Ａはまた、第１の導体３Ａと第２の導体３Ｂとの間の遷移領域内にある絶縁体２の領域をカバーする任意選択の帯状片５を示す。この文脈では、遷移領域は、第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂの外端の縁及び／又は壁の間にある領域又は空間を含み得る。帯状片５は、有利には、外から侵入する水分を妨げるために耐湿性である。好ましい実施形態において、ブチルテープ又はゴムを選ぶことが可能である。帯状片５がまた、より良好な動作を得るために、第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂのそれぞれの外端の十分に広い部分（例えば、少なくとも１ｃｍ、好ましくは少なくとも５ｃｍ）をカバーすることが有利である。

代替の実施形態によると、第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂは、絶縁体２のコーティング又はクラッディングに組み込まれ得る。これは、より少ない動作ステップを要する、デバイスが全体として設置され得るという利点を有する。

特定の実施形態（ここに示されるような）において、第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂは、各々、絶縁体２の少なくとも一部分を収容するように構成される導電性スリーブの少なくとも一部分として成形される。これは、導体の各々が、いくつかの他の形態（コード又は細長いプレートなど）の場合よりも大きい表面積をカバーすることができ、その結果として、静電容量もより大きくなり得るという利点を有する。

いくつかの実施形態において、測定器具６は、電位ワイヤ（図示せず）により電力供給され得る。これは、測定がより正確であり得るという利点を有する。他の実施形態において、測定器具６は、バッテリ（図示せず）により電力供給され得る。これは、バッテリがより安価であり、また設置がより容易であるという利点を有する。好ましい実施形態において、２つの選択肢は組み合わされてもよく、例えば、まず、結露及び／又は腐食の進行のリスクがあるかどうかの一般的な検出のために短期間、小区域に対してバッテリ供給を使用し、次いで、それらの検出後に、より正確に測定するためにより長い期間にわたってワイヤ供給を継続するということが可能である。

図１Ｂは、導電性の導管の長手方向に沿った縦断面における、本発明に従うデバイスの別の実施形態の図式表現を示す。この図は、第１の追加のコンデンサ４Ａ及び第２の追加のコンデンサ４Ｂを示す。これらの追加のコンデンサは、この図の場合のように、導管１が導電性であるときに、値の決定をこの追加のコンデンサに部分的に基づくのに有用であるという意味で任意選択的である。これは、導電性の導管１がそこでは静電容量的に活性であるため、水分及び／又は腐食が絶縁体２内のより深い（即ち、導管１により近い）位置までより正確に測定され得るという利点を有する。

このような他の実施形態において、静電容量結合は、一方ではコンデンサ４Ｃの並列回路、並びに、他方では第１の追加のコンデンサ４Ａ及び第２の追加のコンデンサ４Ｂの直列回路と考えられ得る。このとき、静電容量結合全体は、例えば、図２～図４に示されるように、Ｃ_ｅｑ（図示せず）と表され得る。

図１Ｃは、本発明に従うデバイスの第１の代替の実施形態の一部分の図式表現を示す。この図は、特に、第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂが互いの近くに位置付けられる、デバイスの部分の横断面を示す。デバイスのこのような第１の代替の実施形態において、第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂは、それらのそれぞれの外端において少なくとも部分的に重複して配置され、電気絶縁帯状片５が、第１の導体３Ａと第２の導体３Ｂとの間の直接電気伝導を防ぐために、この重複と少なくとも同じサイズの領域にわたって第１の導体３Ａと第２の導体３Ｂとの間の遷移領域内に延在する。帯状片５は、例えば、良好な電気絶縁特性を有し、さらには良好な耐湿性を有するゴムから製造され得る。

図１Ｄは、本発明に従うデバイスの第２の代替の実施形態の一部分の図式表現を示す。このような第２の代替の実施形態は、第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂの外端が、それらの間にある帯状片５をより堅く保持するために、相補的な様式で（この例では、２つは互いに係合する鉤として）形成されるという点で、図１Ｃに示される第１の代替の実施形態とは異なる。

図２は、本発明に従う測定器具、例えば、図１Ａの測定器具６での使用のための電子回路１０の実施形態の図式表現を示す。

回路１０は、端子Ｖ_ＣＣを介して電力供給され、動作中、電圧レベルは、電力供給として供給され得、これもＶ_ＣＣで表され、この電圧レベルは、例えば、３～１５ボルトの間にあり得る。回路１０は、例えば、Ｓｉｇｎｅｔｉｃｓによって開発されるような５５５ＩＣに基づいた、ここでは時間間隔を決定するために使用される集積回路（ＩＣ）１１（タイマー集積回路又はＩＣ）を備える。当業者は、あらゆる様式の電子構成要素が代替的に使用され得ること、しかしながら本実施形態は、標準構成要素を利用することから実践的であることを理解するものとする。

電力供給は、端子８内のＩＣ１１へ供給され（Ｖ_ＣＣ）、負のリセット機能（－ＲＥＳＥＴ）を有する端子４を制御するためにも使用される。端子４が接地される場合、ＩＣ１１はリセットされる。

電力供給は、抵抗Ｒ１を越えて流れ、オープンコレクタとして機能するＩＣ１１の端子７（ＤＩＳ）へさらに接続される。そこから、残りの電圧は、抵抗Ｒ２を越えてさらに流れ、時間間隔の始まりと終わりを決定するために動作中に使用され得る、ＩＣ１１の端子６（ＴＨＲ）及び端子２（ＴＲＩＧ）へさらに接続される。

抵抗Ｒ２から、残りの電圧は、コンデンサＣ_ｅｑを越えて接地（ＧＮＤ）へ流れる。コンデンサＣ_ｅｑは、導管が非導電性である場合は、コンデンサ４Ｃのみとして、又は、導管が導電性である場合は、一方でのコンデンサ４Ｃと、他方での第１の追加のコンデンサ４Ａ及び第２の追加のコンデンサ４Ｂの直列回路との並列回路と考えられ得る。

接地はまた、ＩＣ１１の端子１（ＧＮＤ）に、及び、好ましくは低静電容量、例えば１０ｎＦの、コンデンサ１３を介して、ＩＣ１１の端子５（ＣＴＲＬ）に接続される。端子１は、動作中、接地参照電圧（例えば、０ボルト）として機能するように使用され得る。端子５は、動作中、時間間隔の持続時間を（間接的に）制御するために、ＩＣ１１の内部電圧分割器への制御アクセスを提供するために使用され得る。

出力信号１２（Ｏｕｔ）は、ＩＣ１１の端子３（ＯＵＴ）を介して供給される。動作中、出力信号１２は、方形電圧パルスの持続電流の形態をとり、この電流は特定の周波数（ｆ_Ｏｕｔ）を有する。この周波数ｆ_Ｏｕｔは、以下のように決定される：ｆ_Ｏｕｔ＝（Ｃ_ｅｑ・（Ｒ１＋２・Ｒ２）・ｌｎ（２））。

この構成では、回路１０は、図１Ａについて論じられるようなデバイスの静電容量動作を表す周波数値ｆ_Ｏｕｔを生み出す、安定したマルチバイブレータとして、即ち、電子発振器として機能することができる。所望の場合、周波数値ｆ_Ｏｕｔは、任意選択的に、例えばマイクロコントローラ（図示せず）を使用して、ファラッドで表現される静電容量に変換され得るが、当業者は、この追加のステップは、コンデンサ（複数可）の静電容量動作を概算することができることにおいて必須ではないということを理解するものとする。当業者は、多くの他の構成の測定器具が可能であるということをさらに理解するものとする。例えば、測定器具は、正弦又は方形波形などの波形を生成するように、及び応答を測定するように構成され得る。

図３は、本発明に従う測定器具、例えば、図１Ａの測定器具６での使用のための電子回路２０の代替の実施形態の図式表現を示す。

回路２０は、オペアンプ２１及び比較器２２を備える。オペアンプ２１の出力端子は、図２に関して上でなされるものと同様の観察により、コンデンサＣ_ｅｑに直列接続される。コンデンサＣ_ｅｑは、オペアンプ２１の負の入力端子に接続される。コンデンサＣ_ｅｑはまた、抵抗Ｒ１を介して比較器２２の出力端子に接続される。加えて、コンデンサＣ_ｅｑは、抵抗Ｒ３を介して比較器２２の正の入力端子に接続され、今度はこれが、抵抗Ｒ２を介して比較器２２の出力端子に接続される。オペアンプ２１の正の入力端子は、抵抗Ｒ４を介して比較器２２の負の入力端子に接続される。比較器２２の出力端子は、出力信号２３（Ｏｕｔ）を生み出す。この出力信号２３は、図２の出力信号１２と同様の様式で使用され得るが、それは、これらの信号が共にパルスであるためである。

図４は、本発明に従う測定器具、例えば、図１Ａの測定器具６での使用のための電子回路４０の別の実施形態の図式表現を示す。

回路４０は、端子４５、４６、及び４７を有する集積回路（ＩＣ）４８を備える。コンデンサの第１の極４１は、入力端子４７に結合される。第１の極４１は、静電容量結合４４を越えてコンデンサの第２の極４２に結合される。供給源４３は、静電容量結合４４を通る可変周波数交流電圧又は交流電流を駆動する。ＩＣ４８は、振幅変化（例えば、出力端子４５における）、及び／又は位相変化（例えば、出力端子４６における）、特にそれらの位相シフトを測定する。

図５は、導管１の結露及び／又は腐食の進行を測定するためのデバイスの別の実施形態の図式表現を示す。本デバイスは、導管の周りに延在する絶縁体２、第１の導体３Ａ、第２の導体３Ｂ、及び第３の導体３Ｃを備える。第１及び第２の導体３Ａ、３Ｂは、絶縁体２の少なくとも一部分が導管１と第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂとの間にあるように、第１の導体３Ａがコンデンサ４の第１の極を形成し、第２の導体３Ｂがコンデンサ４の第２の極を形成するように、配置される。第３の導体３Ｃは、絶縁体２の少なくともさらなる一部分が導管と第２及び第３の導体３Ｂ、３Ｃとの間にあるように、また第２の導体３Ｂがさらなるコンデンサ４の第１の極を形成し、第３の導体３Ｃがさらなるコンデンサ４の第２の極を形成し、絶縁体２のさらなる部分がコンデンサ４の第１の極と第２の極との間のさらなる静電容量結合を含むように、配置される。導管の長手方向に見ると、第１、第２、及び第３の導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、互いに離れて配置される。

本デバイスは、隣り合う導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃの間の静電容量結合を表す値を決定するように構成される複数の測定器具６をさらに備える。第１の測定器具６は、第１の導体３Ａと第２の導体３Ｂとの間に接続され得、第２の測定器具６は、第２の導体３Ｂと第３の導体３Ｃとの間に接続され得る、等である。第１及び第２の導体３Ａ、３Ｂの間には、中間外層３Ｉ、例えば、導電性中間層が、絶縁体２の周りに配置され得る。この導電性外層３Ｉは、接地され得るか、又はフロート状態にあり得る。同様の中間外層３Ｉは、他の隣り合う導体３Ｂ、３Ｃなどの間に配置され得る。中間導電層は、測定器具６の支持体としての役割を果たし得る。各導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、長手方向に見ると第１の長さＬ１にわたって延在することが好ましく、各導体の表面積は、第１の長さに沿った導管１の表面積の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２５％、より好ましくは少なくとも５０％である。導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃはまた、異なる長さにわたって延在し得ることに留意されたい。導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、スリーブとして形成され得、その結果として、表面積は、長さＬ沿った導管の表面積よりもさらに大きくなる。しかしながら、材料を節約するために、導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、複数の相互接続された導電層要素として形成されてもよく、図６の例も参照されたい。図５には示されないが、絶縁体２の領域をカバーする帯状片５は、図１Ａ及び図１Ｂに例証及び説明されているものと同様に、第１の導体３Ａと中間層３Ｉとの間及び中間層３Ｉと第２の導体３Ｂとの間に配置され得る。そのようなデバイスは、比較的少量の簡便な測定器具６により、配管の大きい区域を監視することができるという利点を有する。図には示されないが、中間層３Ｉ及び導管１は接地され得る、若しくはフロート状態にあり得るか、又は、接地及びフロート状態の組み合わせが状況に応じて使用され得るということは、当業者には明白である。第１の導体３Ａと第２の導体３Ｂとの間の静電容量結合は、等価静電容量Ｃ_ｅｑ（図５のコンデンサ４と対応する）を結果としてもたらすように複数の「コンデンサ」４Ａ～４Ｆの直列／並列接続を含み得るということに留意されたい。これは、中間層３Ｉ及び導管１が導電性材料製であることを前提とする図６に例証される。

導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃの長さＬ１は、絶縁される導管の種類に応じて、例えば０．５ｍ～１０ｍであり得る。絶縁体の直径は、５ｍｍ～１２００ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ～５００ｍｍであり得る。第１の導体３Ａと第２の導体３Ｂとの間の距離ｄは、例えば１ｃｍ～２００ｃｍ、好ましくは２ｃｍ～１５０ｃｍであり得る。

図７は、複数の絶縁体区域２Ａ、２Ｂなどを備えるデバイスの実施形態を例証する。絶縁要素とも呼ばれる絶縁体区域２Ａ、２Ｂは、一緒に、デバイスの絶縁体を形成する。絶縁体区域２Ａ、２Ｂは、導管１の周りに延在する。複数の相互接続された導電層要素３Ａ｀からなる第１の導体、及び複数の相互接続された導電層要素３Ｂ｀からなる第２の導体は、それぞれ第１の絶縁体区域２Ａ及び第２の絶縁体区域２Ｂの上又は中に配置され得る。導電層要素３Ａ’、３Ｂ’は、導管１の長手方向に延在し、導管１の周りに、長手方向に対して垂直の断面で見ると互いに離れて配置される、細長い帯状片様の要素であり得る。各導体は、長手方向に見ると第１の長さＬ１にわたって延在することが好ましく、各導体の（即ち、すべての帯状片３Ａ’又は３Ｂ’の）総表面積は、第１の長さに沿った導管１の表面積の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２５％、より好ましくは少なくとも５０％である。測定器具６は、第１の導体３Ａ’と第２の導体３Ｂ’との間に接続され得る。絶縁体区域２Ａ、２Ｂの間の空間は、絶縁接着剤又はペーストで充填され得る。さらに、他の実施形態について上に開示される任意の特徴は、図７の実施形態においても適用可能であり得る。

図８Ａ～図８Ｄは、測定を実施するための異なる可能な実施形態を例証する。図８Ａの実施形態において、複数の導体３Ａ～３Ｆは、軸線Ａを有する導管１の周りに配置される絶縁体２の上又は中に、互いに隣り合って配置される。第１の測定器具６は、第１の導体３Ａと第３の導体３Ｃとの間に接続され、第２の測定器具６は、第２の導体３Ｂと第４の導体３Ｄとの間に接続され、第３の測定器具６は、第３の導体３Ｃと第５の導体３Ｅとの間に接続されるなどである。そのような据え付けは、高い正確性をもたらし得る。実際、例えば、導体３Ｃの下の水漏れは、第１及び第３の測定器具６の両方によって検出され得る。図８Ｂの実施形態は、図６の実施形態に類似するが、中間導電層３Ｉは、導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃと同じ長さを有する。図８Ｃの実施形態において、中間非接続層は存在せず、隣り合う導体の各対３Ａ、３Ｂ；３Ｂ、３Ｃ；３Ｃ、３Ｄ；などの各対が、測定器具６に接続される。図８Ｄの実施形態において、導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃなどは、導管１から異なる距離に配置される。例えば、導体３Ａ、３Ｃ、３Ｅは、絶縁体２の第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に配置され得る一方、導体３Ｂ及び３Ｄは、絶縁体の外表面に配置される。任意選択的に、測定器具６はまた、絶縁体２の外表面に配置され得る。代替の実施形態において、すべての導体３Ａ～３Ｅは、絶縁体２の第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に配置され得る。より一般的には、図８Ａ～図８Ｄの実施形態において、すべて又はいくつかの導体３Ａ、３Ｂなどは、絶縁体２に埋め込まれ得る。

図９は、絶縁要素１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅの組立体の実装形態を例証する。各絶縁要素１００Ａ～Ｅは、導管１の周りに延在するように構成される絶縁体スリーブ２Ａ～２Ｅ、絶縁体スリーブ２Ａ～２Ｅに埋め込まれる導体３Ａ～３Ｅ、及び導体３Ａ～３Ｅから絶縁体スリーブ２Ａ～２Ｅを通ってその外表面まで延在する少なくとも１つの接続要素１０３、１０４を備える。導体３Ａ～３Ｅは、絶縁体スリーブ２Ａ～２Ｅの長さＬｉよりも小さい長さＬ１を有する導体スリーブとして成形され得、絶縁体スリーブ２Ａ～２Ｅに完全に埋め込まれ得る。代替の実施形態において、導体３Ａ～３Ｅは、例えば、図７に関連して開示されるような、複数の相互接続された導電層要素を備え得、複数の相互接続された導電層要素は、絶縁体スリーブ２Ａ～２Ｅに埋め込まれる。絶縁体スリーブ２Ａ～２Ｅは、第１の絶縁体層１０１及び第２の絶縁体層１０２を備え得、導体３Ａ～３Ｅは、第１の絶縁体層１０１と第２の絶縁体層１０２との間に配置され得る。導体３Ａ～３Ｅのために完全なスリーブの代わりに複数の相互接続された導電層要素を使用することにより、第１の絶縁層１０１と第２の絶縁層１０２との接着が向上され得る。

測定器具６は、絶縁要素１００Ｄについて示されるような、絶縁体スリーブ２Ｄの上に配置され得る。測定器具６は、示されるような隣り合う絶縁要素１００Ｃ、１００Ｅの導体３Ｃ、３Ｅに接続され得るが、測定器具６が含まれる絶縁要素の導体にも接続され得る（図９では示されない）。測定器具１０６は、監視制御装置のワイヤレス受信器に測定された値をワイヤレスで伝送するように構成され得る。容易な接続を可能にするため、各絶縁要素１００Ａ～Ｅについて、コネクタ要素１０３、１０４は、絶縁体２Ａ～２Ｅの外表面から導体３Ａ～３Ｅまで通る。例証された実施形態において、２つのコネクタ要素１０３、１０４が、導体３Ａ～３Ｅの各端部に１つずつ設けられるが、１つのコネクタ要素のみを設けること、又は３つ以上のコネクタ要素を設けることも可能である。コネクタ要素１０３、１０４は、隣り合う導体を相互接続するために使用され得る。例えば、導体３Ａは、絶縁要素１００Ａのコネクタ要素１０４、接続ワイヤ１１０、及び絶縁要素１００Ｂのコネクタ要素１０３を通じて、導体３Ｂに電気的に接続される。

図１０は、絶縁要素１００の別の実施形態を例証する。絶縁要素１００は、導管１の周りに延在するように構成される絶縁体スリーブ２、共に同じ絶縁体スリーブ２に埋め込まれる第１の導体３Ａ及び第２の導体３Ｂ、並びに第１及び第２の導体３Ａ、３Ｂから絶縁体スリーブ２を通ってその外表面まで延在する複数の接続要素１０３、１０４、１０５、１０６を備える。導体３Ａ、３Ｂは、軸方向に見ると、互いに離れて導体スリーブとして成形され、絶縁体スリーブ２に完全に埋め込まれ得る。代替の実施形態において、導体３Ａ、３Ｂは、例えば図７に関連して開示されるような、複数の相互接続された導電層要素を備え得、複数の相互接続された導電層要素は、絶縁体スリーブ２に埋め込まれる。絶縁体スリーブ２は、第１の絶縁体層１０１及び第２の絶縁体層１０２を備え得、導体３Ａ、３Ｂは、第１の絶縁体層１０１と第２の絶縁体層１０２との間に配置され得る。

測定器具６は、絶縁体スリーブ２の上に配置され得る。測定器具６は、示されるように、第１の導体３Ａと第２の導体３Ｂとの間に接続され得るが、隣り合う絶縁要素の導体にも接続され得る。測定器具１０６は、監視制御装置のワイヤレス受信器に測定された値をワイヤレスで伝送するように構成され得る。容易な接続を可能にするため、コネクタ要素１０３、１０４、１０５、１０６は、導体３Ａ、３Ｂから第２の絶縁層１０２まで通る。例証された実施形態において、導体あたり、２つのコネクタ要素が、導体３Ａ、３Ｂの各端部に１つずつ設けられるが、１つのコネクタ要素のみを設けること、又は導体３Ａ、３Ｂあたり３つ以上のコネクタ要素を設けることも可能である。コネクタ要素１０５、１０６は、測定器具６に接続され得、他のコネクタ要素１０３、１０４は、隣り合う絶縁要素１００を相互接続するために使用され得る。

図１１は、導管１上の表面層２００の劣化を測定するためのデバイス及び方法の実施形態を例証する。表面層２００は、コーティング、カバー層、酸化層などであり得る。通常、表面層は、導管１の壁の厚さｔｃよりも小さい厚さｔｓを有する。例えば、表面層２００は、１０ｍｍよりも小さい、好ましくは９ｍｍよりも小さい、より好ましくは８ｍｍより小さい厚さｔｓを有し得る。表面層２００の厚さｔｓはまた、およそミクロン、例えばおよそ１００ミクロンであり得る。絶縁体の厚さｔｉは、５ｍｍ～５００ｍｍ、好ましくは９ｍｍ～２５０ｍｍであり得る。例えば、表面層は、耐腐食性の表面層、又は陰極保護などの別の保護性の表面層であり得る。本デバイスは、導管１上の表面層２００の周りに延在する絶縁体２と、第１の導体３Ａ及び第１の導体と離れた第２の導体３Ｂであって、上記第１及び第２の導体３Ａ、３Ｂが、絶縁体の少なくとも一部分が導管と第１の導体との間及び導管と第２の導体との間にあるように、配置される、第１の導体３Ａ及び第１の導体と離れた第２の導体３Ｂと、絶縁体２の上記部分の下の表面層のインピーダンス２０４Ｃを表す値を決定するように構成される少なくとも１つの測定器具６とを備える。上で指定されるような第１及び第２の導体３Ａ、３Ｂを使用することにより、任意の外部ノイズは、第１の導体及び第２の導体の両方に存在し、測定が第１の導体３Ａと第２の導体３Ｂとの間で実施される差動測定であることから、相殺される。

測定器具６は、電気化学インピーダンス分光測定器具又は任意の他のＡＣインピーダンス測定を備え得る。そのような測定を使用すると、インピーダンスの位相及び振幅は、周波数の関数として得られる。表面層２００が劣化すると、表面層のインピーダンス２０４Ｃが変化し、これが、位相測定における変化及び振幅測定における変化を引き起こす。これは、図１２Ａ及び図１２Ｂに例証される。図１２Ａは、劣化なしでの位相についての測定された曲線１２０３、及び、表面層２００の劣化に起因する位相曲線の変化を例証する、劣化ありでの位相についての曲線１２０４を概略的に例証する。図１２Ｂは、劣化なしでの振幅についての測定された曲線１２０１、及び、表面層２００の劣化に起因する振幅の減少を例証する、劣化ありでの振幅についての曲線１２０２を概略的に例証する。絶縁体２の上記部分の下の表面層２００のインピーダンス２０４Ｃを表す値を決定することが可能である限りは、他のＡＣ又はＤＣ測定器具も可能である。他のインピーダンス１０４Ａ、１０４Ｂ、２０４Ａ、２０４Ｂ、１０４Ｃ（図１１の簡略化されたモデルに示される）も測定に影響を与えるが、値の測定値の変化は、表面層の劣化を表すことになる。本デバイスは、測定器具６によって決定される値又は複数の値に基づいて表面層の劣化を分析するように構成される監視制御装置をさらに備え得る。

導管の結露及び／又は腐食の進行を測定するためのデバイス及び方法について上に開示される好ましい特徴及び例示的な特徴は、導管上の表面層の劣化を測定するためのデバイス及び方法にも存在し得る。より詳細には、図１～図１０のデバイスはまた、好適な測定器具６が選択されるときに導管上の表面層の劣化を測定するために使用され得る。また、本デバイス／方法は組み合わされてもよく、即ち、同じデバイスに、図１Ａに例証される静電容量結合４Ｃを表す値を決定するための第１の測定器具６、及び絶縁体２の上記部分の下の表面層のインピーダンス２０４Ｃを表す値を決定するための第２の測定器具６が設けられ得る。実際、同じ絶縁体２並びに第１及び第２の導体３Ａ、３Ｂが、両方の測定を実施するために使用され得る。

図５及び図１１の実施形態において、中間層３Ｉは、１つ若しくは複数の測定器具６、及び／又は１つ若しくは複数の測定器具６に送るための１つ若しくは複数の電力供給を取り付けるために使用され得る。さらにこの中間層３Ｉは、絶縁体２を有する導管１を壁に固定するための支持体を取り付けるために使用され得る。しかしながら、例えば、図１Ａ～図１Ｂ、及び図９に示されるように、中間層なしでの据え付けを使用することもまた可能である。

当業者は、多くの修正形態及び変異形が、以下の特許請求の範囲によってのみ規定される本発明の範囲内で想起され得ることを理解するものとする。

Claims (51)

1. 導管（１）の結露及び／又は腐食の進行を測定するためのデバイスであって、
   前記導管の周りに延在する絶縁体（２）と、
   第１の導体（３Ａ）及び第２の導体（３Ｂ）であって、前記絶縁体の少なくとも一部分が前記導管と前記第１の導体及び前記第２の導体との間にあるように前記第１の導体（３Ａ）及び前記第２の導体（３Ｂ）は配置され、前記第１の導体がコンデンサ（４Ｃ）の第１の極を形成し、前記第２の導体が前記コンデンサの第２の極を形成し、それらの間の部分が、前記第１の極と前記第２の極との間の静電容量結合を含む、第１の導体（３Ａ）及び第２の導体（３Ｂ）と、
   前記静電容量結合を表す値を決定するように構成される少なくとも１つの測定器具（６）と、を備え、
   前記導管の長手方向に見ると、前記第１及び第２の導体が、互いに離れて配置される、又は、前記第１及び第２の導体が、それらの外端において部分的にのみ重複する、デバイス。
2. 前記第１の導体及び前記第２の導体が、各々、前記絶縁体のための導電性コーティング又はクラッディングとして統合される、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記第１の導体及び前記第２の導体が、各々、前記絶縁体の少なくとも一部分を収容するように構成される導電性スリーブの少なくとも一部分として成形される、請求項１又は２に記載のデバイス。
4. 前記少なくとも１つの測定器具が、前記静電容量結合を表す周波数値を決定するように構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記少なくとも１つの測定器具が、前記静電容量結合を通る可変周波数交流電圧又は電流を駆動するように、及びそれらの振幅及び位相変化を測定するように構成される、請求項１～４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記少なくとも１つの測定器具が、少なくとも１つの発振器を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 導管（１）上の表面層の劣化を測定するためのデバイスであって、
   前記導管上の前記表面層の周りに延在する絶縁体（２）と、
   第１の導体（３Ａ）、及び前記第１の導体と離れた第２の導体（３Ｂ）であって、前記第１及び第２の導体が、前記絶縁体の少なくとも一部分が前記導管と前記第１の導体との間及び前記導管と前記第２の導体との間にあるように配置される、第１の導体（３Ａ）、及び前記第１の導体と離れた第２の導体（３Ｂ）と、
   前記絶縁体の前記一部分の下の前記表面層のインピーダンスを表す値を決定するように構成される少なくとも１つの測定器具（６）と、を備え、
   前記導管の長手方向に見ると、前記第１及び第２の導体が、互いに離れて配置される、又は、前記第１及び第２の導体が、それらの外端において部分的にのみ重複する、デバイス。
8. 前記少なくとも１つの測定器具が、電気化学インピーダンス分光測定器具を備える、請求項７に記載のデバイス。
9. 前記少なくとも１つの測定器具が、ＤＣ測定装置を備える、請求項７又は８に記載のデバイス。
10. 前記少なくとも１つの測定器具によって決定される前記値又は複数の値に基づいて前記表面層の劣化を分析するように構成される監視制御装置を備える、請求項７～９のいずれか一項に記載のデバイス。
11. 前記表面層が、以下：コーティング、カバー層、酸化層、のうちのいずれか１つである、請求項７～１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. 前記少なくとも１つの測定器具の第１の測定器具が、前記絶縁体上若しくは中に、又は前記絶縁体の外層（３Ｉ）上に固定される、請求項１～１１のいずれか一項に記載のデバイス。
13. 第３の導体（３Ｃ）であって、前記絶縁体（２）の少なくともさらなる一部分が前記導管と前記第２の導体（３Ｂ）との間、及び前記導管と前記第３の導体（３Ｃ）との間にあるように配置される第３の導体（３Ｃ）を備え、前記少なくとも１つの測定器具が、前記第２の導体と前記第３の導体との間で測定を実施するように構成される、請求項１～１２のいずれか一項に記載のデバイス。
14. 前記第１の導体が、前記長手方向に見ると第１の長さにわたって延在し、前記第１の導体の表面積が、前記第１の長さに沿った前記導管の表面積の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２５％、より好ましくは少なくとも５０％である、請求項１～１３のいずれか一項に記載のデバイス。
15. 前記少なくとも１つの測定器具が、前記絶縁体に組み込まれる、請求項１～１４のいずれか一項に記載のデバイス。
16. 前記少なくとも１つの測定器具が、以下の電力供給：ワイヤ供給、エネルギー生成供給、及びバッテリ供給、のうちの少なくとも１つを備える、請求項１～１５のいずれか一項に記載のデバイス。
17. 前記少なくとも１つの測定器具が、好ましくは低出力及び遠方到達を用いた通信技術（低出力広域ネットワーク）を用いて、監視制御装置のワイヤレス受信器に決定した前記値をワイヤレスで伝送するように構成される、請求項１～１６のいずれか一項に記載のデバイス。
18. 前記第１の導体及び前記第２の導体が、前記導管の長手方向に見ると、前記絶縁体に沿って互いからピッチ間隔で配置される、請求項１～１７のいずれか一項に記載のデバイス。
19. 前記測定器具又は各測定器具によって決定される値又は複数の値に基づいて前記導管の結露及び／又は腐食の進行を分析するように構成される監視制御装置を備える、請求項２～６及び１１～１８のいずれか一項と任意選択的に組み合わせた、請求項１に記載のデバイス。
20. 前記導管が導電性である、請求項１～１９のいずれか一項に記載のデバイス。
21. 前記導管が、接地されるか、又はフロート状態である、請求項２０に記載のデバイス。
22. 前記第１の導体と前記第２の導体との間の遷移領域が、耐湿性帯状片、好ましくはブチルテープ又はゴムを備える、請求項１～２１のいずれか一項に記載のデバイス。
23. 前記第１の導体及び前記第２の導体の少なくとも一方が、アルミニウム又はステンレス鋼から少なくとも部分的に製造される、請求項１～２２のいずれか一項に記載のデバイス。
24. 前記第１の導体及び前記第２の導体の少なくとも一方が、複数の相互接続された導電層要素（３Ａ｀、３Ｂ｀）を備える、請求項１～２３のいずれか一項に記載のデバイス。
25. 前記複数の導電層要素が、帯状片様である、請求項２４に記載のデバイス。
26. 前記第１の導体及び前記第２の導体が、前記絶縁体に埋め込まれる、請求項１～２５のいずれか一項に記載のデバイス。
27. 前記少なくとも１つの測定器具の第１の測定器具と前記第１の導体及び前記第２の導体との間に接続手段をさらに備え、前記接続手段が、前記第１の導体及び前記第２の導体から前記絶縁体を通って前記第１の測定器具まで延在する、請求項１～２６のいずれか一項に記載のデバイス。
28. 前記第１の導体が、第１の端部及び第２の端部を有し、前記デバイスが、前記第１の端部から前記絶縁体を通って延在する第１のコネクタ要素と、前記第２の端部から前記絶縁体を通って延在する第２のコネクタ要素とをさらに備える、請求項２７に記載のデバイス。
29. 請求項１～２８のいずれか一項に記載の１つ又は複数のデバイスとの使用のための監視制御装置であって、少なくとも１つの測定器具によって決定される１つ又は複数の値を受信するように、受信した前記値又は複数の値に基づいて導管の結露及び／若しくは腐食の進行を分析するように、並びに／又は受信した前記値又は複数の値に基づいて前記導管上の表面層の劣化を分析するように構成される、監視制御装置。
30. 前記少なくとも１つの測定器具によって決定される前記値又は複数の値を受信するように構成されるワイヤレス受信器を備える、請求項２９に記載の監視制御装置。
31. 導管の結露及び／又は腐食の進行を測定するための方法であって、
    前記導管の周りに絶縁体を配置するステップと、
    第１の導体及び第２の導体を、前記絶縁体の少なくとも一部分が前記導管と前記第１の導体及び前記第２の導体との間にあるように配置するステップであって、前記第１の導体がコンデンサの第１の極を形成し、前記第２の導体が前記コンデンサの第２の極を形成し、それらの間の部分が、前記第１の極と前記第２の極との間の静電容量結合を含む、ステップと、
    前記静電容量結合を表す値を決定するステップと、を含み、
    前記第１の導体及び前記第２の導体を配置する前記ステップが、前記導管の長手方向に見ると、前記第１の導体及び前記第２の導体を互いに離して、又は、前記導管の長手方向に見ると、前記第１の導体及び前記第２の導体が、それらの外端において部分的にのみ重複するように、配置することを含む、方法。
32. 前記第１の導体及び前記第２の導体の各々を、前記絶縁体のための導電性コーティング又はクラッディングとして用意するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記第１の導体及び前記第２の導体の各々を、前記絶縁体の少なくとも一部分を収容するように構成される導電性スリーブの少なくとも一部分として用意するステップを含む、請求項３１又は３２に記載の方法。
34. 前記値を決定する前記ステップが、前記静電容量結合を表す周波数値を決定することを含む、請求項３１～３３のいずれか一項に記載の方法。
35. 前記静電容量結合を通る可変周波数交流電圧又は電流を駆動するステップと、それらの振幅及び位相変化を測定するステップとを含む、請求項３１～３４のいずれか一項に記載の方法。
36. 決定された前記値又は複数の値に基づいて前記導管の結露及び／又は腐食の進行を分析するステップを含む、請求項３１～３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 導管（１）上の表面層の劣化を測定するための方法であって、
    前記導管上の前記表面層の周りに絶縁体（２）を配置するステップと、
    第１の導体（３Ａ）、及び前記第１の導体と離れた第２の導体（３Ｂ）を、前記絶縁体の少なくとも一部分が前記導管と前記第１の導体との間及び前記導管と前記第２の導体との間にあるように、配置するステップと、
    前記絶縁体の前記一部分の下の前記表面層のインピーダンスを表す値を決定するステップと、を含み、
    前記第１の導体及び前記第２の導体を配置する前記ステップが、前記導管の長手方向に見ると、前記第１の導体及び前記第２の導体を互いに離して、又は、前記導管の長手方向に見ると、前記第１の導体及び前記第２の導体が、それらの外端において部分的にのみ重複するように、配置することを含む、方法。
38. 決定する前記ステップが、電気化学インピーダンス分光法を使用して行われる、請求項３７に記載の方法。
39. 決定する前記ステップが、例えば、ポテンショスタット又はガルバノスタットを使用して、ＤＣ測定を実施することを含む、請求項３７又は３８に記載の方法。
40. 決定された前記値又は複数の値に基づいて前記表面層の劣化を分析するステップを含む、請求項３７～３９のいずれか一項に記載の方法。
41. 好ましくは低出力及び遠方到達を用いた通信技術（低出力広域ネットワーク）を用いて、監視制御装置のワイヤレス受信器に決定した前記値をワイヤレスで伝送するステップを含む、請求項３１～４０のいずれか一項に記載の方法。
42. 前記第１の導体及び前記第２の導体を、前記絶縁体に沿って互いからピッチ距離に配置するステップを含む、請求項３１～４１のいずれか一項に記載の方法。
43. 好ましくは前記絶縁体の位置において、温度を測定するステップ、及び／又は水分率を測定するステップ、並びに測定された前記温度及び／又は測定された前記水分率を考慮しながら前記結露及び／又は腐食の進行を分析するステップを含む、請求項３１～４２のいずれか一項に記載の方法。
44. 前記導管が導電性である、請求項３１～４３のいずれか一項に記載の方法。
45. 前記導管を接地するステップ、又は前記導管をフロート状態にさせるステップを含む、請求項４４に記載の方法。
46. 耐湿性帯状片、好ましくはブチルテープ又はゴムを、前記第１の導体と前記第２の導体との間の遷移領域に配置するステップを含む、請求項３１～４５のいずれか一項に記載の方法。
47. 前記第１の導体及び前記第２の導体を前記絶縁体に埋め込むステップを含む、請求項３１～４６のいずれか一項に記載の方法。
48. 前記第１の導体を配置する前記ステップが、前記導管の周りに複数の相互接続された導電性の細長い要素（３Ａ｀、３Ｂ｀）を配置することを含む、請求項３１～４７のいずれか一項に記載の方法。
49. 値を決定する前記ステップが、前記第１の導体及び前記第２の導体から前記絶縁体を通って延在する接続手段を使用して測定器具を接続することを含む、請求項３１～４８のいずれか一項に記載の方法。
50. 導管の結露及び／若しくは腐食の進行、並びに／又は前記導管上の表面層の劣化を分析するための方法であって、
    請求項３１～４９のいずれか一項に記載の方法に従って決定される１つ又は複数の値を受信するステップと、
    受信した前記値又は複数の値に基づいて、前記導管の前記結露及び／若しくは前記腐食の進行、並びに／又は前記導管の前記表面層の前記劣化を分析するステップと、を含む方法。
51. 前記１つ又は複数の決定された値をワイヤレスで受信するステップを含む、請求項５０に記載の方法。

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