腐食モニタリングセンサ
【課題】再利用可能でモニタリング期間中における取得データの補正を可能とする腐食モニタリングセンサを提供する。
【解決手段】腐食環境にある被評価金属と同一材料で形成される試料電極２１と、試料電極２１と対をなす対極２２と、試料電極２１の基準電位となる参照電極２３とが支持管１１に設けられた腐食モニタリングセンサ１０であって、試料電極２１と同一材料で形成された腐食試験片３１が支持管１１に設けられている。
【解決手段】腐食環境にある被評価金属と同一材料で形成される試料電極２１と、試料電極２１と対をなす対極２２と、試料電極２１の基準電位となる参照電極２３とが支持管１１に設けられた腐食モニタリングセンサ１０であって、試料電極２１と同一材料で形成された腐食試験片３１が支持管１１に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食環境にある被評価金属の腐食状態を測定するための腐食モニタリングセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴミ焼却炉では、ゴミの燃焼によって生じる排熱をエネルギー源として有効利用すべく、燃料ガスをボイラに導き、当該ボイラで生成される高圧蒸気により蒸気タービンを作動させて発電を行うものがある。ゴミ焼却炉で発生する焼却灰には高温溶融塩などが含まれているため、ボイラの伝熱管に焼却灰が付着すると、金属からなる伝熱管は腐食しやすくなる。このような腐食環境にある伝熱管（被評価金属）の腐食状態を測定するための装置として、電気化学計測を利用した腐食モニタリングセンサが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この腐食モニタリングセンサは、金属からなる支持管の管壁の一部に、試料電極、対極及び参照電極が絶縁基板を介して取り付けられたものである。このセンサによれば、試料電極と対極との間に外部から交流電圧を印加した状態で、試料電極と参照電極との間の電流を計測することにより、試料電極の界面における分極抵抗（インピーダンス）が求められる。そして、この分極抵抗は腐食速度と所定の相関関係にあることが分かっているため、その相関関係に基づいて分極抵抗から試料電極の腐食速度を導き出すことができる。
【特許文献１】特開２００５−９１２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、腐食モニタリングセンサにより取得されるデータは、ゴミ焼却炉の運転状況やゴミの性状により、当初想定した腐食量からズレが生じることがある。そこで、その腐食モニタリングセンサをボイラから取り外して試料電極の腐食量（例えば、減肉量や減重量など）を実測し、取り外し時におけるデータがその実測値に一致するように蓄積されたデータを補正する作業を行っている。
【０００５】
当該補正を行う場合には、支持管を切断して試料電極を取り出しており、その後にセンサを再利用することはできず、補正結果をその後の計測に有効に活用することができない。また、補正を行うまでの間は誤差を含む可能性のあるデータに基づいて腐食状態の監視を行わなければならない。
【０００６】
そこで本発明は、モニタリング期間中において取得データの補正を可能とする腐食モニタリングセンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る腐食モニタリングセンサは、試料電極と対極と参照電極とが支持部材に設けられた腐食モニタリングセンサであって、前記試料電極と同一材料で形成された腐食試験片が前記支持部材に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
前記構成によれば、腐食試験片を取り外してその腐食量を実測すれば、それと同一材料である試料電極の腐食量を実測したことと同じになるため、試料電極を支持部材から取り外すことなく試料電極の実際の腐食量を把握することが可能となる。これにより、腐食モニタリングセンサにより取得されるデータを補正すべく腐食試験片を取り外した後も、腐食モニタリングセンサによる計測を再開継続することが可能となり、モニタリング期間中にセンサからの取得データの補正を適宜行うことができる。したがって、補正結果をその後の計測に反映させることができ、精度良い計測を実現することが可能となる。また、腐食試験片を取替え可能な構成とすることにより、計測の再開後においても、当該腐食試験片もしくは新しい腐食試験片を腐食モニタリングセンサに取り付けることにより、更なる補正に備えることができる。
【０００９】
前記支持部材は、金属からなり、前記腐食試験片、前記試料電極、前記対極及び前記参照電極は、絶縁部材を介して前記支持部材に取り付けられていてもよい。
【００１０】
前記構成によれば、電極ではない腐食試験片も絶縁部材を介して支持部材に取り付けられており、腐食試験片の置かれる環境（例えば、絶縁部材を介して伝達される熱）が試料電極のそれと同様となるため、腐食試験片と試料電極との腐食状態を良好に一致させることができる。
【００１１】
前記腐食試験片は、好ましくは前記試料電極に隣接して配置されているとよい。
【００１２】
前記構成によれば、腐食試験片が試料電極に隣接しており、腐食試験片の置かれる環境（例えば、雰囲気温度）が試料電極のそれと同様となるため、腐食試験片と試料電極との腐食状態を良好に一致させることができる。なお、前記腐食試験片は、前記試料電極に離れて配置されていてもよい。
【００１３】
前記支持部材は、管状であり、前記腐食試験片は、前記支持部材の外周面における周方向の角度位置が前記試料電極と同じになるように、前記支持部材の長手方向に沿って前記試料電極と並んで配置されていてもよい。
【００１４】
前記構成によれば、支持部材が管状であり、その外周面への空間浮遊物（例えば、焼却灰）の付着状況が周方向の位置によって異なることとなるが、腐食試験片は試料電極と周方向の同じ角度位置に取り付けられているため、腐食試験片に対する空間浮遊物の付着状況が試料電極のそれと同様となり、腐食試験片と試料電極との腐食状態を良好に一致させることができる。
【００１５】
前記腐食試験片には、アダプタ収容部が形成されており、前記アダプタ収容部には、熱電対を保持する熱電対アダプタが着脱可能に収容されていてもよい。
【００１６】
前記構成によれば、アダプタ収容部に対して熱電対アダプタを着脱させるだけで、腐食試験片に対して熱電対を容易に着脱させることができ、腐食モニタリングセンサの再利用を容易に行うことができる。
【００１７】
前記熱電対アダプタは、前記熱電対の先端部を露出させた状態で前記熱電対を保持しており、前記熱電対の前記先端部を前記アダプタ収容部の内壁面に接触させた状態で位置決めされていてもよい。
【００１８】
前記構成によれば、熱電対アダプタがアダプタ収容部に位置決めされた状態で、熱電対の先端部が腐食試験片に接触するので、熱電対と腐食試験片との接触が安定する。
【００１９】
前記腐食試験片は、円柱部と、前記円柱部の先端にフランジ状に設けられた試験板部とを有し、前記アダプタ収容部は、前記円柱部の前記試験板部と反対側の端面に凹設されており、前記円柱部の前記試験板部と反対側の端部を露出させた状態でスリーブ状の絶縁部材が前記円柱部に外嵌されており、前記腐食試験片の前記端部には、前記円柱部の軸線方向と直交する方向に貫通するピン挿通孔が形成され、かつ、前記熱電対アダプタには、前記ピン挿通孔と連通するピン挿通孔が形成されており、前記腐食試験片の前記端部の外周面には、前記ピン挿通孔よりも前記試験板部から離反する位置に係止溝部が形成されており、前記腐食試験片及び前記熱電対アダプタの前記ピン挿通孔にピンが挿通され、前記係止溝部にスナップリングが嵌められ、前記ピンの前記円柱部の外部に露出した両端部と前記スナップリングとの間に弾性部材が介設されていてもよい。
【００２０】
前記構成によれば、スナップリングで支持された弾性部材がピンの両端部に押し付けられることにより、ピン挿通孔からピンが離脱することが防がれ、熱電対アダプタをアダプタ収容部から離脱しないように位置決めすることができる。さらに、円柱部に外嵌された絶縁部材は、腐食試験片の試験板部とピンの両端部との間に配置されるため、絶縁部材を腐食試験片から離脱しないように位置決めすることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、腐食モニタリングセンサにより取得されるデータを補正すべく試料電極の実際の腐食量を把握した後も、そのセンサによる計測を継続することが可能となり、モニタリング期間中にセンサからの取得データの補正を適宜行うことができる。したがって、補正結果をその後の計測に反映させることができ、精度良い計測を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施形態に係る腐食モニタリングセンサを適用するゴミ焼却施設１を示す部分断面斜視図である。図１に示すように、ゴミ焼却施設１は、ゴミ投入ホッパ２、ゴミ焼却炉３、ボイラ本体４、水管５及び過熱器管６などから構成されている。ゴミ焼却炉３でのゴミＤの燃焼により排出される高温の燃焼ガスＧは、ボイラ本体４に導かれ、一次加熱用の水管５内を流れる水を加熱して蒸気を発生させる。この蒸気は二次加熱用の過熱器管６内を流れ、水管５を加熱した後の燃焼ガスＧ’がさらに過熱器管６内の蒸気を加熱し、その高温高圧の蒸気が発電用蒸気タービン７に供給される。
【００２４】
ボイラ本体４の内部の上流側には、ドラム８に接続された伝熱管である多数の水管５が配設されている。燃焼ガスＧには、ゴミＤに含まれる塩化ビニル等が燃焼することにより高温溶融塩などの腐食成分が存在しており、金属からなる水管５はこの腐食性を有する燃焼ガスＧに高温環境下で晒されることになる。そこで、この水管５などの腐食速度を推定評価するために、ボイラ本体４には以下に説明する腐食モニタリングセンサ１０が取り付けられる。
【００２５】
図２は本発明の実施形態に係る腐食モニタリングセンサ１０を用いた腐食モニタリング装置９の全体構成を示す概略図である。図２に示すように、腐食モニタリング装置９は、腐食モニタリングセンサ１０、電気化学測定器１５、パソコン１６、ブロワ１７及び流量調節器１８を備えている。腐食モニタリングセンサ１０は、先端部に検出部１２を有する支持管１１（支持部材）を有している。なお、検出部１２は、後で詳述する試料電極２１、対極２２、参照電極２３及び腐食試験片３１（図３参照）を有するものである。
【００２６】
支持管１１はボイラ本体４の壁に形成された開口部４ａを通してボイラ本体４内部に挿入され、支持管１１に設けられたフランジ１３をボイラ本体４の壁に固定することで開口部４ａが閉鎖される。支持管１１のボイラ外部に突出した部分には、パソコン１６に接続された電気化学測定器１５、ブロワ１７及び流量調節器１８が接続されている。電気化学測定器１５及びパソコン１６は、検出部１２で検出された信号に基づいて水管５（図１参照）の腐食速度を推定する。ブロワ１７は、支持管１１内に冷却空気を送風することにより検出部１２の温度管理を行う。流量調節器１８は、検出部１２の温度を水管５の温度に近似させるためにブロワ１７の流量制御を行う。
【００２７】
図３は図２に示す腐食モニタリングセンサ１０の要部断面図である。図４は図２に示す腐食モニタリングセンサ１０の要部平面図である。図３及び４に示すように、腐食モニタリングセンサ１０の支持管１１は、例えばステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１０Ｓ）からなり、その先端には冷気流出孔１１ｆを有する閉鎖壁１１ｅが設けられている。なお、支持管１１は、ニッケル基合金などの他の耐食性金属で形成してもよい。また、支持管１１は、閉鎖壁１１ｅを設けずに、その先端がボイラ本体４内に開放していてもよい。支持管１１の先端部の外周壁には、４つの取付穴１１ａ〜１１ｄが支持管１１の長手方向に沿って１列に形成されており、そのうち３つの取付穴１１ａ〜１１ｃには、試料電極２１、参照電極２３及び対極２２がそれぞれセラミック製の略円筒状の絶縁スリーブ２５〜２７（絶縁部材）を介して取り付けられている。
【００２８】
試料電極２１は、ボイラ本体４（図１参照）内の被評価金属である水管５と同一材料である炭素鋼（例えば、ＳＴＢ３４０）からなり、上端にフランジ状の円板部を有する円柱形状に形成されている。対極２２は、試料電極２１と対をなす白金からなるものであり、その上端にフランジ状の円板部を有する円柱形状に形成されている。参照電極２３は、ドーム状のセラミックであるムライト製タンマン管に溶媒となる電解質（ＮａＣｌ、ＫＣｌなどに１／１０モル比のＡｇＣｌを入れたもの）を充填し、銀線を挿入したものである。この参照電極２３は、試料電極２１と対極２２との間の中間位置に設けられており、試料電極２１の基準電位となる。
【００２９】
絶縁スリーブ２５〜２７は、支持管１１に対して螺着されていると共に接着剤によっても固定されている。試料電極２１及び対極２２は、絶縁スリーブ２５，２６に対して点溶接により固定されている。参照電極２３は、絶縁スリーブ２７に対して接着剤により固定されている。試料電極２１、対極２２及び参照電極２３は、支持管１１の内部空間を通した電気化学測定用のリード線４１〜４３を介して電気化学測定器１５（図１参照）に電気的に接続されている。また、試料電極２１、後述する腐食試験片３１は、支持管１１の内部空間を通した熱電対５１〜５３を介して流量調節器１８（図１参照）に接続されている。
【００３０】
支持管１１の最も先端側の取付穴１１ｄには、腐食試験片ユニット３０が取り付けられている。腐食試験片ユニット３０は、試料電極２１に隣接して参照電極２３の反対側に配置されている。また、腐食試験片ユニット３０は、試料電極２１、対極２２及び参照電極２３とともに、支持管１１の長手方向に沿って上端に並設されており、支持管１１の外周面における周方向の角度位置が試料電極２１と同じになっている。このような構成により、腐食試験片ユニット３０の腐食試験片３１のおかれる環境（例えば、雰囲気温度、焼却灰の付着状況など）が試料電極２１のそれと同様となるため、腐食試験片３１の腐食状態と試料電極２１の腐食状態とが良好に一致することとなる。
【００３１】
図５は図３のＶ−Ｖ線断面図である。図６は図３に示す腐食モニタリングセンサ１０に設けられた腐食試験片ユニット３０の分解断面図である。図５及び６に示すように、腐食試験片ユニット３０は、腐食試験片３１、絶縁スリーブ３２、熱電対アダプタ３３、熱電対５２、ピン３４、皿バネ３５（弾性部材）及びスナップリング３６を備えている。腐食試験片３１は、試料電極２１と同一材料で形成されている。腐食試験片３１は、円柱部３１ａと、円柱部３１ａの上端にフランジ状に設けられた試験板部３１ｂとを有している。試験板部３１ｂは外部、即ち、ボイラ本体４内部に露出する部分であり、腐食試験片３１の外部に露出した部分の面積は、試料電極２１の外部に露出した部分の面積と同一である。
【００３２】
円柱部３１ａには、試験板部３１ｂと反対側の下端面にアダプタ収容部３１ｃが凹設されている。アダプタ収容部３１ｃは、その上端面が上方に向けて先細った形状となっており、その上端面の頂点には熱電対接触部３１ｄがさらに凹設されている。円柱部３１ａには、その軸線方向に直交する方向（水平方向）に貫通する直線状のピン挿通孔３１ｅが形成されている。円柱部３１ａの下部の外周面には、ピン挿通孔３１ｅよりも下方に環状の係止溝部３１ｆが形成されている。
【００３３】
腐食試験片３１に設ける絶縁スリーブ３２は、試料電極２１に設ける絶縁スリーブ２５と同一形状・同一サイズである。具体的には、絶縁スリーブ３２は、円筒部３２ａと、円筒部３２ａの先端（上端）に設けられたフランジ部３２ｂとを有している。円筒部３２ａの外周面には、取付穴１１ｄに螺着するための雄ネジ部３２ｃが刻設されている。絶縁スリーブ３２の内周面には、上方側の内径が下方側の内径よりも大きくなるような段差部３２ｄが形成されている。フランジ部３２ｂの側面には、対向する一対の切欠部３２ｅ（図４及び５参照）が形成されている。この切欠部３２ｅは、外面が円周面である支持管１１の長手方向に直交する方向に対向して配置されているため、切欠部３２ｅは支持管１１の外周面よりも若干上方に突出するように配置されている（図５参照）。
【００３４】
熱電対アダプタ３３は、腐食試験片３１のアダプタ収容部３１ｃに収まる上端側が先細ったペンシル形状であり、腐食試験片３１と同一材料からなる。熱電対アダプタ３３には、その軸線方向（上下方向）に沿って貫通する貫通孔３３ａが形成されている。その貫通孔３３ａには熱電対５２が挿通しており、熱電対５２はその先端部を露出させた状態で熱電対アダプタ３３に取り付けられていて、熱電対５２の先端は熱電対接触部３１ｄに所定の力をもって圧接されている。また、熱電対アダプタ３３には、腐食試験片３１のピン挿通孔３１ｅと連通する直線状のピン挿通孔３３ｂがアダプタ収容部３１ｃを避ける位置に形成されている。
【００３５】
ピン３４は、ピン挿通孔３１ｅ，３３ｂに挿通可能な金属棒であり、その全長は支持管１１の取付穴１１ｄの内径よりも小さい。スナップリング３６は、平面視馬蹄形状であり、腐食試験片３１の係止溝部３１ｆに嵌められる。皿バネ３５は、円環状であり、図６中の上下方向に向けた弾発力を有している。また、皿バネ３５及びスナップリング３６の外径は、支持管１１の取付穴１１ｄの内径よりも小さい。
【００３６】
図７は図６に示す腐食試験片ユニット３０の組立後の断面図である。図７に示すように、組立後の腐食試験片ユニット３０では、腐食試験片３１の円柱部３１ａの下端部を露出させた状態で絶縁スリーブ３２が円柱部３１ａに外嵌されている。このように電極ではない腐食試験片３１も絶縁スリーブ３２を介して支持管１１に取り付けられることで、腐食試験片３１のおかれる環境（例えば、絶縁スリーブ３２を介して伝達される熱）が試料電極２１のそれと同様となり、腐食試験片３１の腐食状態と試料電極２１の腐食状態とが良好に一致する。
【００３７】
腐食試験片３１に絶縁スリーブ３２が外嵌された状態では、試験板部３１ｂが段差部３２ｄに上方から載置されているとともに、ピン挿通孔３１ｅが絶縁スリーブ３２の下方で露出した状態となっている。また、熱電対アダプタ３３は、アダプタ収容部３１ｃに下方から着脱可能に収容されている。熱電対アダプタ３３の先端に露出した熱電対５２の先端部は、腐食試験片３１の内壁面である熱電対接触部３１ｄに接触している。
【００３８】
腐食試験片３１のピン挿通孔３１ｅと熱電対アダプタ３３のピン挿通孔３３ｂとは、互いに連通しており、その連通したピン挿通孔３１ｅ，３３ｂにピン３４が挿通されている。これにより、絶縁スリーブ３２は、ピン３４と試験板部３１ｂとにより位置決め保持されているとともに、熱電対アダプタ３３がアダプタ収容部３１ｃ内に位置決め保持されている。円柱部３１ａの外部に露出したピン３４の両端部の下方には、皿バネ３５が円柱部３１ａを外嵌するように配置されている。そして、円柱部３１ａの係止溝部３１ｆにはスナップリング３６が嵌められており、そのスナップリング３６が皿バネ３５を下方から支持している。これにより、皿バネ３５がピン３４の両端部を上方に向けて押し付けることとなり、ピン３４がピン挿通孔３１ｅ，３３ｂから抜けることが防止されている。
【００３９】
次に、腐食モニタリング装置９の機能について説明する。図２及び３に示すように、腐食モニタリング装置９では、流量調節器１８が、熱電対５１を用いて腐食モニタリングセンサ１０の試料電極２１の温度を検出し、試料電極２１の温度が水管５の温度と略同一となるようにブロワ１７の送風量を制御している。また、流量調節器１８は、熱電対５２を用いて腐食試験片３１の温度を検出し、腐食試験片３１の温度が試料電極２１の温度と略同一になっているか確認している。なお、流量調節器１８は、参考用に支持管１１の温度も熱電対５３を用いて検出している。
【００４０】
試料電極２１及び腐食試験片３１は、水管５と同様にボイラ本体４内に配置されているため、焼却灰に含まれる高温溶融塩などが付着して腐食が進行する。この状態で、電気化学測定器１５は、試料電極２１の腐食速度を求めるために公知の交流インピーダンス法を用いた計測を行う。具体的には、電気化学測定器１５は、試料電極２１及び対極２２に周波数の異なる微小交流電圧を印加した状態で、試料電極２１と参照電極２３との間に流れる電流を計測することにより、試料電極２１の界面における分極抵抗を算出する。
【００４１】
腐食速度は、この分極抵抗が減少するほど増加するという相関関係を有している。パソコン１６には、試料電極２１と同じ材料からなる部材の分極抵抗と腐食速度との相関関係が予め記憶されており、その相関関係を用いることで、算出された分極抵抗から試料電極２１の腐食速度が求められる。パソコン１６は、その求められた腐食速度データを順次保存するとともに、保存された腐食速度データを積算することで求められる試料電極２１の腐食量データを保存する。このように試料電極２１の腐食速度及び腐食量を求めることで、試料電極２１と同一環境下にある水管５の腐食速度及び腐食量が推定できる。また、これらのデータは、交流インピーダンス法による計測誤差が含まれている可能性があるため、ある程度の期間が経過して腐食速度及び腐食量のデータが蓄積されると、以下のように腐食試験片３１の実際の腐食量を実測し、その実測値に基づいてデータの補正を行う。
【００４２】
図８は図３に示す腐食モニタリングセンサ１０から腐食試験片ユニット３０を取り外した状態を示す要部断面図である。図８に示すように、腐食試験片３１の腐食量を実測する際には、腐食モニタリングセンサ１０をボイラ本体４から取り外し、支持管１１の取付穴１１ｄから腐食試験片ユニット３０を取り出す。具体的には、絶縁スリーブ３２の切欠部３２ｅ（図４及び５参照）を工具で挟んでネジ回すことにより、腐食試験片ユニット３０を取付穴１１ｄから上方に取り出す。次いで、スナップリング３６及び皿バネ３５を取り外したうえでピン３４をピン挿通孔３１ｅ，３３ｂから抜き出すことで、熱電対アダプタ３３及び絶縁スリーブ３２を腐食試験片３１から取り外す（図６参照）。
【００４３】
次いで、腐食試験片３１の試験板部３１ｂの表面に付着したスケールを薬剤で化学的に除去し、腐食試験片３１の腐食量（例えば、減肉量や減重量）を実測する。そして、腐食試験片ユニット３０を支持管１１から取り外す直前における腐食量データがその実測値に一致するように、パソコン１６内に順次保存された腐食量データをシフト補正する。そして、腐食試験片３１を新しいものに交換したうえで腐食試験片ユニット３０を組み立てなおして支持管１１の取付穴１１ｄに取り付け、その腐食モニタリングセンサ１０を再びボイラ本体４に取り付けて計測を継続する。
【００４４】
以上に説明した構成によれば、腐食試験片３１を取り外してその腐食量を実測すれば、それと同一材料である試料電極２１の腐食量を実測したことと同じになるため、試料電極２１を支持管１１から取り外すことなく試料電極２１の実際の腐食量を把握することが可能となる。これにより、腐食モニタリングセンサにより取得されるデータを補正すべく腐食試験片を取り外した後も、腐食モニタリングセンサによる計測を再開継続することが可能となり、モニタリング期間中にセンサからの取得データの補正を適宜行うことができる。したがって、補正結果をその後の計測に反映させることができ、精度良い計測を実現することが可能となる。また、腐食試験片３１のアダプタ収容部３１ｃに対して熱電対アダプタ３３を着脱させる構成としているので、腐食試験片３１に対して熱電対５２を容易に着脱させることができ、腐食モニタリングセンサ１０の再利用を容易に行うことができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、電極２１〜２３及び腐食試験片３１の夫々に絶縁スリーブ２５〜２７，３２が設けられているが、１つの絶縁部材で電極２１〜２３及び腐食試験片３１を互いに絶縁する構成としてもよい。また、本実施形態では、支持管１１は管状であるが、電極２１〜２３及び腐食試験片３１が取り付けられる支持部材は管状に限られない。また、本実施形態では、腐食モニタリング装置９をゴミ焼却施設１に適用する例について説明したが、腐食環境にある被評価金属が存在する施設（例えば、ソーダ回収ボイラや石炭焚ボイラ等）であれば、腐食モニタリング装置９を適用することができる。また、本実施形態では、被評価金属を水管５としているが、過熱器管６を被評価金属としてもよい。また、本実施形態では、絶縁部材として略円筒状の絶縁スリーブ２５〜２７，３２を用いているが、他の形状の絶縁部材を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明に係る腐食モニタリングセンサは、モニタリング期間中にセンサからの取得データの補正を適宜行うことができる。したがって、補正結果をその後の計測に反映させることができ、精度良い計測を実現することが可能となる。
る優れた効果を有し、腐食環境にある被評価金属の腐食状態を測定するために広く適用すると有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る腐食モニタリングセンサを適用するゴミ焼却施設を示す部分断面斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る腐食モニタリングセンサを用いた腐食モニタリング装置の全体構成を示す概略図である。
【図３】図２に示す腐食モニタリングセンサの要部断面図である。
【図４】図２に示す腐食モニタリングセンサの要部平面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図３に示す腐食モニタリングセンサに設けられた腐食試験片ユニットの分解断面図である。
【図７】図６に示す腐食試験片ユニットの組立後の断面図である。
【図８】図３に示す腐食モニタリングセンサから腐食試験片ユニットを取り外した状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 腐食モニタリングセンサ
１１ 支持管（支持部材）
１５ 電気化学測定器
２１ 試料電極
２２ 対極
２３ 参照電極
２５〜２７，３２ 絶縁スリーブ（絶縁部材）
３１ 腐食試験片
３１ａ 円柱部
３１ｂ 試験板部
３１ｃ アダプタ収容部
３１ｅ ピン挿通孔
３１ｆ 係止溝部
３３ 熱電対アダプタ
３３ｂ ピン挿通孔
３４ ピン
３５ 皿バネ（弾性部材）
３６ スナップリング
５１〜５３ 熱電対
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食環境にある被評価金属の腐食状態を測定するための腐食モニタリングセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴミ焼却炉では、ゴミの燃焼によって生じる排熱をエネルギー源として有効利用すべく、燃料ガスをボイラに導き、当該ボイラで生成される高圧蒸気により蒸気タービンを作動させて発電を行うものがある。ゴミ焼却炉で発生する焼却灰には高温溶融塩などが含まれているため、ボイラの伝熱管に焼却灰が付着すると、金属からなる伝熱管は腐食しやすくなる。このような腐食環境にある伝熱管（被評価金属）の腐食状態を測定するための装置として、電気化学計測を利用した腐食モニタリングセンサが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この腐食モニタリングセンサは、金属からなる支持管の管壁の一部に、試料電極、対極及び参照電極が絶縁基板を介して取り付けられたものである。このセンサによれば、試料電極と対極との間に外部から交流電圧を印加した状態で、試料電極と参照電極との間の電流を計測することにより、試料電極の界面における分極抵抗（インピーダンス）が求められる。そして、この分極抵抗は腐食速度と所定の相関関係にあることが分かっているため、その相関関係に基づいて分極抵抗から試料電極の腐食速度を導き出すことができる。
【特許文献１】特開２００５−９１２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、腐食モニタリングセンサにより取得されるデータは、ゴミ焼却炉の運転状況やゴミの性状により、当初想定した腐食量からズレが生じることがある。そこで、その腐食モニタリングセンサをボイラから取り外して試料電極の腐食量（例えば、減肉量や減重量など）を実測し、取り外し時におけるデータがその実測値に一致するように蓄積されたデータを補正する作業を行っている。
【０００５】
当該補正を行う場合には、支持管を切断して試料電極を取り出しており、その後にセンサを再利用することはできず、補正結果をその後の計測に有効に活用することができない。また、補正を行うまでの間は誤差を含む可能性のあるデータに基づいて腐食状態の監視を行わなければならない。
【０００６】
そこで本発明は、モニタリング期間中において取得データの補正を可能とする腐食モニタリングセンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る腐食モニタリングセンサは、試料電極と対極と参照電極とが支持部材に設けられた腐食モニタリングセンサであって、前記試料電極と同一材料で形成された腐食試験片が前記支持部材に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
前記構成によれば、腐食試験片を取り外してその腐食量を実測すれば、それと同一材料である試料電極の腐食量を実測したことと同じになるため、試料電極を支持部材から取り外すことなく試料電極の実際の腐食量を把握することが可能となる。これにより、腐食モニタリングセンサにより取得されるデータを補正すべく腐食試験片を取り外した後も、腐食モニタリングセンサによる計測を再開継続することが可能となり、モニタリング期間中にセンサからの取得データの補正を適宜行うことができる。したがって、補正結果をその後の計測に反映させることができ、精度良い計測を実現することが可能となる。また、腐食試験片を取替え可能な構成とすることにより、計測の再開後においても、当該腐食試験片もしくは新しい腐食試験片を腐食モニタリングセンサに取り付けることにより、更なる補正に備えることができる。
【０００９】
前記支持部材は、金属からなり、前記腐食試験片、前記試料電極、前記対極及び前記参照電極は、絶縁部材を介して前記支持部材に取り付けられていてもよい。
【００１０】
前記構成によれば、電極ではない腐食試験片も絶縁部材を介して支持部材に取り付けられており、腐食試験片の置かれる環境（例えば、絶縁部材を介して伝達される熱）が試料電極のそれと同様となるため、腐食試験片と試料電極との腐食状態を良好に一致させることができる。
【００１１】
前記腐食試験片は、好ましくは前記試料電極に隣接して配置されているとよい。
【００１２】
前記構成によれば、腐食試験片が試料電極に隣接しており、腐食試験片の置かれる環境（例えば、雰囲気温度）が試料電極のそれと同様となるため、腐食試験片と試料電極との腐食状態を良好に一致させることができる。なお、前記腐食試験片は、前記試料電極に離れて配置されていてもよい。
【００１３】
前記支持部材は、管状であり、前記腐食試験片は、前記支持部材の外周面における周方向の角度位置が前記試料電極と同じになるように、前記支持部材の長手方向に沿って前記試料電極と並んで配置されていてもよい。
【００１４】
前記構成によれば、支持部材が管状であり、その外周面への空間浮遊物（例えば、焼却灰）の付着状況が周方向の位置によって異なることとなるが、腐食試験片は試料電極と周方向の同じ角度位置に取り付けられているため、腐食試験片に対する空間浮遊物の付着状況が試料電極のそれと同様となり、腐食試験片と試料電極との腐食状態を良好に一致させることができる。
【００１５】
前記腐食試験片には、アダプタ収容部が形成されており、前記アダプタ収容部には、熱電対を保持する熱電対アダプタが着脱可能に収容されていてもよい。
【００１６】
前記構成によれば、アダプタ収容部に対して熱電対アダプタを着脱させるだけで、腐食試験片に対して熱電対を容易に着脱させることができ、腐食モニタリングセンサの再利用を容易に行うことができる。
【００１７】
前記熱電対アダプタは、前記熱電対の先端部を露出させた状態で前記熱電対を保持しており、前記熱電対の前記先端部を前記アダプタ収容部の内壁面に接触させた状態で位置決めされていてもよい。
【００１８】
前記構成によれば、熱電対アダプタがアダプタ収容部に位置決めされた状態で、熱電対の先端部が腐食試験片に接触するので、熱電対と腐食試験片との接触が安定する。
【００１９】
前記腐食試験片は、円柱部と、前記円柱部の先端にフランジ状に設けられた試験板部とを有し、前記アダプタ収容部は、前記円柱部の前記試験板部と反対側の端面に凹設されており、前記円柱部の前記試験板部と反対側の端部を露出させた状態でスリーブ状の絶縁部材が前記円柱部に外嵌されており、前記腐食試験片の前記端部には、前記円柱部の軸線方向と直交する方向に貫通するピン挿通孔が形成され、かつ、前記熱電対アダプタには、前記ピン挿通孔と連通するピン挿通孔が形成されており、前記腐食試験片の前記端部の外周面には、前記ピン挿通孔よりも前記試験板部から離反する位置に係止溝部が形成されており、前記腐食試験片及び前記熱電対アダプタの前記ピン挿通孔にピンが挿通され、前記係止溝部にスナップリングが嵌められ、前記ピンの前記円柱部の外部に露出した両端部と前記スナップリングとの間に弾性部材が介設されていてもよい。
【００２０】
前記構成によれば、スナップリングで支持された弾性部材がピンの両端部に押し付けられることにより、ピン挿通孔からピンが離脱することが防がれ、熱電対アダプタをアダプタ収容部から離脱しないように位置決めすることができる。さらに、円柱部に外嵌された絶縁部材は、腐食試験片の試験板部とピンの両端部との間に配置されるため、絶縁部材を腐食試験片から離脱しないように位置決めすることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、腐食モニタリングセンサにより取得されるデータを補正すべく試料電極の実際の腐食量を把握した後も、そのセンサによる計測を継続することが可能となり、モニタリング期間中にセンサからの取得データの補正を適宜行うことができる。したがって、補正結果をその後の計測に反映させることができ、精度良い計測を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施形態に係る腐食モニタリングセンサを適用するゴミ焼却施設１を示す部分断面斜視図である。図１に示すように、ゴミ焼却施設１は、ゴミ投入ホッパ２、ゴミ焼却炉３、ボイラ本体４、水管５及び過熱器管６などから構成されている。ゴミ焼却炉３でのゴミＤの燃焼により排出される高温の燃焼ガスＧは、ボイラ本体４に導かれ、一次加熱用の水管５内を流れる水を加熱して蒸気を発生させる。この蒸気は二次加熱用の過熱器管６内を流れ、水管５を加熱した後の燃焼ガスＧ’がさらに過熱器管６内の蒸気を加熱し、その高温高圧の蒸気が発電用蒸気タービン７に供給される。
【００２４】
ボイラ本体４の内部の上流側には、ドラム８に接続された伝熱管である多数の水管５が配設されている。燃焼ガスＧには、ゴミＤに含まれる塩化ビニル等が燃焼することにより高温溶融塩などの腐食成分が存在しており、金属からなる水管５はこの腐食性を有する燃焼ガスＧに高温環境下で晒されることになる。そこで、この水管５などの腐食速度を推定評価するために、ボイラ本体４には以下に説明する腐食モニタリングセンサ１０が取り付けられる。
【００２５】
図２は本発明の実施形態に係る腐食モニタリングセンサ１０を用いた腐食モニタリング装置９の全体構成を示す概略図である。図２に示すように、腐食モニタリング装置９は、腐食モニタリングセンサ１０、電気化学測定器１５、パソコン１６、ブロワ１７及び流量調節器１８を備えている。腐食モニタリングセンサ１０は、先端部に検出部１２を有する支持管１１（支持部材）を有している。なお、検出部１２は、後で詳述する試料電極２１、対極２２、参照電極２３及び腐食試験片３１（図３参照）を有するものである。
【００２６】
支持管１１はボイラ本体４の壁に形成された開口部４ａを通してボイラ本体４内部に挿入され、支持管１１に設けられたフランジ１３をボイラ本体４の壁に固定することで開口部４ａが閉鎖される。支持管１１のボイラ外部に突出した部分には、パソコン１６に接続された電気化学測定器１５、ブロワ１７及び流量調節器１８が接続されている。電気化学測定器１５及びパソコン１６は、検出部１２で検出された信号に基づいて水管５（図１参照）の腐食速度を推定する。ブロワ１７は、支持管１１内に冷却空気を送風することにより検出部１２の温度管理を行う。流量調節器１８は、検出部１２の温度を水管５の温度に近似させるためにブロワ１７の流量制御を行う。
【００２７】
図３は図２に示す腐食モニタリングセンサ１０の要部断面図である。図４は図２に示す腐食モニタリングセンサ１０の要部平面図である。図３及び４に示すように、腐食モニタリングセンサ１０の支持管１１は、例えばステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１０Ｓ）からなり、その先端には冷気流出孔１１ｆを有する閉鎖壁１１ｅが設けられている。なお、支持管１１は、ニッケル基合金などの他の耐食性金属で形成してもよい。また、支持管１１は、閉鎖壁１１ｅを設けずに、その先端がボイラ本体４内に開放していてもよい。支持管１１の先端部の外周壁には、４つの取付穴１１ａ〜１１ｄが支持管１１の長手方向に沿って１列に形成されており、そのうち３つの取付穴１１ａ〜１１ｃには、試料電極２１、参照電極２３及び対極２２がそれぞれセラミック製の略円筒状の絶縁スリーブ２５〜２７（絶縁部材）を介して取り付けられている。
【００２８】
試料電極２１は、ボイラ本体４（図１参照）内の被評価金属である水管５と同一材料である炭素鋼（例えば、ＳＴＢ３４０）からなり、上端にフランジ状の円板部を有する円柱形状に形成されている。対極２２は、試料電極２１と対をなす白金からなるものであり、その上端にフランジ状の円板部を有する円柱形状に形成されている。参照電極２３は、ドーム状のセラミックであるムライト製タンマン管に溶媒となる電解質（ＮａＣｌ、ＫＣｌなどに１／１０モル比のＡｇＣｌを入れたもの）を充填し、銀線を挿入したものである。この参照電極２３は、試料電極２１と対極２２との間の中間位置に設けられており、試料電極２１の基準電位となる。
【００２９】
絶縁スリーブ２５〜２７は、支持管１１に対して螺着されていると共に接着剤によっても固定されている。試料電極２１及び対極２２は、絶縁スリーブ２５，２６に対して点溶接により固定されている。参照電極２３は、絶縁スリーブ２７に対して接着剤により固定されている。試料電極２１、対極２２及び参照電極２３は、支持管１１の内部空間を通した電気化学測定用のリード線４１〜４３を介して電気化学測定器１５（図１参照）に電気的に接続されている。また、試料電極２１、後述する腐食試験片３１は、支持管１１の内部空間を通した熱電対５１〜５３を介して流量調節器１８（図１参照）に接続されている。
【００３０】
支持管１１の最も先端側の取付穴１１ｄには、腐食試験片ユニット３０が取り付けられている。腐食試験片ユニット３０は、試料電極２１に隣接して参照電極２３の反対側に配置されている。また、腐食試験片ユニット３０は、試料電極２１、対極２２及び参照電極２３とともに、支持管１１の長手方向に沿って上端に並設されており、支持管１１の外周面における周方向の角度位置が試料電極２１と同じになっている。このような構成により、腐食試験片ユニット３０の腐食試験片３１のおかれる環境（例えば、雰囲気温度、焼却灰の付着状況など）が試料電極２１のそれと同様となるため、腐食試験片３１の腐食状態と試料電極２１の腐食状態とが良好に一致することとなる。
【００３１】
図５は図３のＶ−Ｖ線断面図である。図６は図３に示す腐食モニタリングセンサ１０に設けられた腐食試験片ユニット３０の分解断面図である。図５及び６に示すように、腐食試験片ユニット３０は、腐食試験片３１、絶縁スリーブ３２、熱電対アダプタ３３、熱電対５２、ピン３４、皿バネ３５（弾性部材）及びスナップリング３６を備えている。腐食試験片３１は、試料電極２１と同一材料で形成されている。腐食試験片３１は、円柱部３１ａと、円柱部３１ａの上端にフランジ状に設けられた試験板部３１ｂとを有している。試験板部３１ｂは外部、即ち、ボイラ本体４内部に露出する部分であり、腐食試験片３１の外部に露出した部分の面積は、試料電極２１の外部に露出した部分の面積と同一である。
【００３２】
円柱部３１ａには、試験板部３１ｂと反対側の下端面にアダプタ収容部３１ｃが凹設されている。アダプタ収容部３１ｃは、その上端面が上方に向けて先細った形状となっており、その上端面の頂点には熱電対接触部３１ｄがさらに凹設されている。円柱部３１ａには、その軸線方向に直交する方向（水平方向）に貫通する直線状のピン挿通孔３１ｅが形成されている。円柱部３１ａの下部の外周面には、ピン挿通孔３１ｅよりも下方に環状の係止溝部３１ｆが形成されている。
【００３３】
腐食試験片３１に設ける絶縁スリーブ３２は、試料電極２１に設ける絶縁スリーブ２５と同一形状・同一サイズである。具体的には、絶縁スリーブ３２は、円筒部３２ａと、円筒部３２ａの先端（上端）に設けられたフランジ部３２ｂとを有している。円筒部３２ａの外周面には、取付穴１１ｄに螺着するための雄ネジ部３２ｃが刻設されている。絶縁スリーブ３２の内周面には、上方側の内径が下方側の内径よりも大きくなるような段差部３２ｄが形成されている。フランジ部３２ｂの側面には、対向する一対の切欠部３２ｅ（図４及び５参照）が形成されている。この切欠部３２ｅは、外面が円周面である支持管１１の長手方向に直交する方向に対向して配置されているため、切欠部３２ｅは支持管１１の外周面よりも若干上方に突出するように配置されている（図５参照）。
【００３４】
熱電対アダプタ３３は、腐食試験片３１のアダプタ収容部３１ｃに収まる上端側が先細ったペンシル形状であり、腐食試験片３１と同一材料からなる。熱電対アダプタ３３には、その軸線方向（上下方向）に沿って貫通する貫通孔３３ａが形成されている。その貫通孔３３ａには熱電対５２が挿通しており、熱電対５２はその先端部を露出させた状態で熱電対アダプタ３３に取り付けられていて、熱電対５２の先端は熱電対接触部３１ｄに所定の力をもって圧接されている。また、熱電対アダプタ３３には、腐食試験片３１のピン挿通孔３１ｅと連通する直線状のピン挿通孔３３ｂがアダプタ収容部３１ｃを避ける位置に形成されている。
【００３５】
ピン３４は、ピン挿通孔３１ｅ，３３ｂに挿通可能な金属棒であり、その全長は支持管１１の取付穴１１ｄの内径よりも小さい。スナップリング３６は、平面視馬蹄形状であり、腐食試験片３１の係止溝部３１ｆに嵌められる。皿バネ３５は、円環状であり、図６中の上下方向に向けた弾発力を有している。また、皿バネ３５及びスナップリング３６の外径は、支持管１１の取付穴１１ｄの内径よりも小さい。
【００３６】
図７は図６に示す腐食試験片ユニット３０の組立後の断面図である。図７に示すように、組立後の腐食試験片ユニット３０では、腐食試験片３１の円柱部３１ａの下端部を露出させた状態で絶縁スリーブ３２が円柱部３１ａに外嵌されている。このように電極ではない腐食試験片３１も絶縁スリーブ３２を介して支持管１１に取り付けられることで、腐食試験片３１のおかれる環境（例えば、絶縁スリーブ３２を介して伝達される熱）が試料電極２１のそれと同様となり、腐食試験片３１の腐食状態と試料電極２１の腐食状態とが良好に一致する。
【００３７】
腐食試験片３１に絶縁スリーブ３２が外嵌された状態では、試験板部３１ｂが段差部３２ｄに上方から載置されているとともに、ピン挿通孔３１ｅが絶縁スリーブ３２の下方で露出した状態となっている。また、熱電対アダプタ３３は、アダプタ収容部３１ｃに下方から着脱可能に収容されている。熱電対アダプタ３３の先端に露出した熱電対５２の先端部は、腐食試験片３１の内壁面である熱電対接触部３１ｄに接触している。
【００３８】
腐食試験片３１のピン挿通孔３１ｅと熱電対アダプタ３３のピン挿通孔３３ｂとは、互いに連通しており、その連通したピン挿通孔３１ｅ，３３ｂにピン３４が挿通されている。これにより、絶縁スリーブ３２は、ピン３４と試験板部３１ｂとにより位置決め保持されているとともに、熱電対アダプタ３３がアダプタ収容部３１ｃ内に位置決め保持されている。円柱部３１ａの外部に露出したピン３４の両端部の下方には、皿バネ３５が円柱部３１ａを外嵌するように配置されている。そして、円柱部３１ａの係止溝部３１ｆにはスナップリング３６が嵌められており、そのスナップリング３６が皿バネ３５を下方から支持している。これにより、皿バネ３５がピン３４の両端部を上方に向けて押し付けることとなり、ピン３４がピン挿通孔３１ｅ，３３ｂから抜けることが防止されている。
【００３９】
次に、腐食モニタリング装置９の機能について説明する。図２及び３に示すように、腐食モニタリング装置９では、流量調節器１８が、熱電対５１を用いて腐食モニタリングセンサ１０の試料電極２１の温度を検出し、試料電極２１の温度が水管５の温度と略同一となるようにブロワ１７の送風量を制御している。また、流量調節器１８は、熱電対５２を用いて腐食試験片３１の温度を検出し、腐食試験片３１の温度が試料電極２１の温度と略同一になっているか確認している。なお、流量調節器１８は、参考用に支持管１１の温度も熱電対５３を用いて検出している。
【００４０】
試料電極２１及び腐食試験片３１は、水管５と同様にボイラ本体４内に配置されているため、焼却灰に含まれる高温溶融塩などが付着して腐食が進行する。この状態で、電気化学測定器１５は、試料電極２１の腐食速度を求めるために公知の交流インピーダンス法を用いた計測を行う。具体的には、電気化学測定器１５は、試料電極２１及び対極２２に周波数の異なる微小交流電圧を印加した状態で、試料電極２１と参照電極２３との間に流れる電流を計測することにより、試料電極２１の界面における分極抵抗を算出する。
【００４１】
腐食速度は、この分極抵抗が減少するほど増加するという相関関係を有している。パソコン１６には、試料電極２１と同じ材料からなる部材の分極抵抗と腐食速度との相関関係が予め記憶されており、その相関関係を用いることで、算出された分極抵抗から試料電極２１の腐食速度が求められる。パソコン１６は、その求められた腐食速度データを順次保存するとともに、保存された腐食速度データを積算することで求められる試料電極２１の腐食量データを保存する。このように試料電極２１の腐食速度及び腐食量を求めることで、試料電極２１と同一環境下にある水管５の腐食速度及び腐食量が推定できる。また、これらのデータは、交流インピーダンス法による計測誤差が含まれている可能性があるため、ある程度の期間が経過して腐食速度及び腐食量のデータが蓄積されると、以下のように腐食試験片３１の実際の腐食量を実測し、その実測値に基づいてデータの補正を行う。
【００４２】
図８は図３に示す腐食モニタリングセンサ１０から腐食試験片ユニット３０を取り外した状態を示す要部断面図である。図８に示すように、腐食試験片３１の腐食量を実測する際には、腐食モニタリングセンサ１０をボイラ本体４から取り外し、支持管１１の取付穴１１ｄから腐食試験片ユニット３０を取り出す。具体的には、絶縁スリーブ３２の切欠部３２ｅ（図４及び５参照）を工具で挟んでネジ回すことにより、腐食試験片ユニット３０を取付穴１１ｄから上方に取り出す。次いで、スナップリング３６及び皿バネ３５を取り外したうえでピン３４をピン挿通孔３１ｅ，３３ｂから抜き出すことで、熱電対アダプタ３３及び絶縁スリーブ３２を腐食試験片３１から取り外す（図６参照）。
【００４３】
次いで、腐食試験片３１の試験板部３１ｂの表面に付着したスケールを薬剤で化学的に除去し、腐食試験片３１の腐食量（例えば、減肉量や減重量）を実測する。そして、腐食試験片ユニット３０を支持管１１から取り外す直前における腐食量データがその実測値に一致するように、パソコン１６内に順次保存された腐食量データをシフト補正する。そして、腐食試験片３１を新しいものに交換したうえで腐食試験片ユニット３０を組み立てなおして支持管１１の取付穴１１ｄに取り付け、その腐食モニタリングセンサ１０を再びボイラ本体４に取り付けて計測を継続する。
【００４４】
以上に説明した構成によれば、腐食試験片３１を取り外してその腐食量を実測すれば、それと同一材料である試料電極２１の腐食量を実測したことと同じになるため、試料電極２１を支持管１１から取り外すことなく試料電極２１の実際の腐食量を把握することが可能となる。これにより、腐食モニタリングセンサにより取得されるデータを補正すべく腐食試験片を取り外した後も、腐食モニタリングセンサによる計測を再開継続することが可能となり、モニタリング期間中にセンサからの取得データの補正を適宜行うことができる。したがって、補正結果をその後の計測に反映させることができ、精度良い計測を実現することが可能となる。また、腐食試験片３１のアダプタ収容部３１ｃに対して熱電対アダプタ３３を着脱させる構成としているので、腐食試験片３１に対して熱電対５２を容易に着脱させることができ、腐食モニタリングセンサ１０の再利用を容易に行うことができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、電極２１〜２３及び腐食試験片３１の夫々に絶縁スリーブ２５〜２７，３２が設けられているが、１つの絶縁部材で電極２１〜２３及び腐食試験片３１を互いに絶縁する構成としてもよい。また、本実施形態では、支持管１１は管状であるが、電極２１〜２３及び腐食試験片３１が取り付けられる支持部材は管状に限られない。また、本実施形態では、腐食モニタリング装置９をゴミ焼却施設１に適用する例について説明したが、腐食環境にある被評価金属が存在する施設（例えば、ソーダ回収ボイラや石炭焚ボイラ等）であれば、腐食モニタリング装置９を適用することができる。また、本実施形態では、被評価金属を水管５としているが、過熱器管６を被評価金属としてもよい。また、本実施形態では、絶縁部材として略円筒状の絶縁スリーブ２５〜２７，３２を用いているが、他の形状の絶縁部材を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明に係る腐食モニタリングセンサは、モニタリング期間中にセンサからの取得データの補正を適宜行うことができる。したがって、補正結果をその後の計測に反映させることができ、精度良い計測を実現することが可能となる。
る優れた効果を有し、腐食環境にある被評価金属の腐食状態を測定するために広く適用すると有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る腐食モニタリングセンサを適用するゴミ焼却施設を示す部分断面斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る腐食モニタリングセンサを用いた腐食モニタリング装置の全体構成を示す概略図である。
【図３】図２に示す腐食モニタリングセンサの要部断面図である。
【図４】図２に示す腐食モニタリングセンサの要部平面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図３に示す腐食モニタリングセンサに設けられた腐食試験片ユニットの分解断面図である。
【図７】図６に示す腐食試験片ユニットの組立後の断面図である。
【図８】図３に示す腐食モニタリングセンサから腐食試験片ユニットを取り外した状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 腐食モニタリングセンサ
１１ 支持管（支持部材）
１５ 電気化学測定器
２１ 試料電極
２２ 対極
２３ 参照電極
２５〜２７，３２ 絶縁スリーブ（絶縁部材）
３１ 腐食試験片
３１ａ 円柱部
３１ｂ 試験板部
３１ｃ アダプタ収容部
３１ｅ ピン挿通孔
３１ｆ 係止溝部
３３ 熱電対アダプタ
３３ｂ ピン挿通孔
３４ ピン
３５ 皿バネ（弾性部材）
３６ スナップリング
５１〜５３ 熱電対
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料電極と対極と参照電極とが支持部材に設けられた腐食モニタリングセンサであって、
前記試料電極と同一材料で形成された腐食試験片が前記支持部材に設けられていることを特徴とする腐食モニタリングセンサ。
【請求項２】
前記支持部材は、金属からなり、
前記腐食試験片、前記試料電極、前記対極及び前記参照電極は、絶縁部材を介して前記支持部材に取り付けられている請求項１に記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項３】
前記腐食試験片は、前記試料電極に隣接して配置されている請求項１又は２に記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項４】
前記支持部材は、管状であり、
前記腐食試験片は、前記支持部材の外周面における周方向の角度位置が前記試料電極と同じになるように、前記支持部材の長手方向に沿って前記試料電極と並んで配置されている請求項１乃至３のいずれかに記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項５】
前記腐食試験片には、アダプタ収容部が形成されており、
前記アダプタ収容部には、熱電対を保持する熱電対アダプタが着脱可能に収容されている請求項１乃至４のいずれかに記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項６】
前記熱電対アダプタは、前記熱電対の先端部を露出させた状態で前記熱電対を保持しており、前記熱電対の前記先端部を前記アダプタ収容部の内壁面に接触させた状態で位置決めされている請求項５に記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項７】
前記腐食試験片は、円柱部と、前記円柱部の先端にフランジ状に設けられた試験板部とを有し、
前記アダプタ収容部は、前記円柱部の前記試験板部と反対側の端面に凹設されており、
前記円柱部の前記試験板部と反対側の端部を露出させた状態でスリーブ状の絶縁部材が前記円柱部に外嵌されており、
前記腐食試験片の前記端部には、前記円柱部の軸線方向と直交する方向に貫通するピン挿通孔が形成され、かつ、前記熱電対アダプタには、前記ピン挿通孔と連通するピン挿通孔が形成されており、
前記腐食試験片の前記端部の外周面には、前記ピン挿通孔よりも前記試験板部から離反する位置に係止溝部が形成されており、
前記腐食試験片及び前記熱電対アダプタの前記ピン挿通孔にピンが挿通され、前記係止溝部にスナップリングが嵌められ、前記ピンの前記円柱部の外部に露出した両端部と前記スナップリングとの間に弾性部材が介設されている請求項５又は６に記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項１】
試料電極と対極と参照電極とが支持部材に設けられた腐食モニタリングセンサであって、
前記試料電極と同一材料で形成された腐食試験片が前記支持部材に設けられていることを特徴とする腐食モニタリングセンサ。
【請求項２】
前記支持部材は、金属からなり、
前記腐食試験片、前記試料電極、前記対極及び前記参照電極は、絶縁部材を介して前記支持部材に取り付けられている請求項１に記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項３】
前記腐食試験片は、前記試料電極に隣接して配置されている請求項１又は２に記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項４】
前記支持部材は、管状であり、
前記腐食試験片は、前記支持部材の外周面における周方向の角度位置が前記試料電極と同じになるように、前記支持部材の長手方向に沿って前記試料電極と並んで配置されている請求項１乃至３のいずれかに記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項５】
前記腐食試験片には、アダプタ収容部が形成されており、
前記アダプタ収容部には、熱電対を保持する熱電対アダプタが着脱可能に収容されている請求項１乃至４のいずれかに記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項６】
前記熱電対アダプタは、前記熱電対の先端部を露出させた状態で前記熱電対を保持しており、前記熱電対の前記先端部を前記アダプタ収容部の内壁面に接触させた状態で位置決めされている請求項５に記載の腐食モニタリングセンサ。
【請求項７】
前記腐食試験片は、円柱部と、前記円柱部の先端にフランジ状に設けられた試験板部とを有し、
前記アダプタ収容部は、前記円柱部の前記試験板部と反対側の端面に凹設されており、
前記円柱部の前記試験板部と反対側の端部を露出させた状態でスリーブ状の絶縁部材が前記円柱部に外嵌されており、
前記腐食試験片の前記端部には、前記円柱部の軸線方向と直交する方向に貫通するピン挿通孔が形成され、かつ、前記熱電対アダプタには、前記ピン挿通孔と連通するピン挿通孔が形成されており、
前記腐食試験片の前記端部の外周面には、前記ピン挿通孔よりも前記試験板部から離反する位置に係止溝部が形成されており、
前記腐食試験片及び前記熱電対アダプタの前記ピン挿通孔にピンが挿通され、前記係止溝部にスナップリングが嵌められ、前記ピンの前記円柱部の外部に露出した両端部と前記スナップリングとの間に弾性部材が介設されている請求項５又は６に記載の腐食モニタリングセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−６０５１８（Ｐ２０１０−６０５１８Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２８８０９（Ｐ２００８−２２８８０９）
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月５日（２００８．９．５）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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