腐食速度測定用回路、センサ、装置、及び、腐食速度測定方法
【課題】構造物の腐食速度を非接触で精度よく測定するための腐食速度測定用センサを提供する。
【解決手段】一対の測定対象電極と、電気化学抵抗測定回路、通信回路、及び送受信アンテナを有する腐食速度測定用回路とを備えた腐食速度測定用センサであって、前記測定回路は、前記電極間に電圧を負荷することで電気抵抗を測定し、分極抵抗を算出して腐食速度を求めるインピーダンス測定回路と、前記測定回路に２種類の周波数の電圧を印加できる２周波印加回路とを有し、前記アンテナは、外部のアクティベータから送られる電磁波を誘導電流へ変換可能、且つ前記通信回路から伝送される腐食速度の算出データを電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、前記通信回路は、前記アンテナで変換された誘導電流を前記測定回路へ伝送すると共に、前記測定回路から前記腐食速度の算出データを受け取って前記アンテナへ伝送する手段を有する。
【解決手段】一対の測定対象電極と、電気化学抵抗測定回路、通信回路、及び送受信アンテナを有する腐食速度測定用回路とを備えた腐食速度測定用センサであって、前記測定回路は、前記電極間に電圧を負荷することで電気抵抗を測定し、分極抵抗を算出して腐食速度を求めるインピーダンス測定回路と、前記測定回路に２種類の周波数の電圧を印加できる２周波印加回路とを有し、前記アンテナは、外部のアクティベータから送られる電磁波を誘導電流へ変換可能、且つ前記通信回路から伝送される腐食速度の算出データを電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、前記通信回路は、前記アンテナで変換された誘導電流を前記測定回路へ伝送すると共に、前記測定回路から前記腐食速度の算出データを受け取って前記アンテナへ伝送する手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の腐食劣化環境を評価する技術に関するものであり、さらに詳しくは、構造物の腐食速度を非接触で測定するための、腐食速度測定用回路、センサ、装置、及び測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高度成長期に数多く建設された構造物の維持管理は今や大きな社会的課題である。したがって構造物の劣化要因の一つである鋼材の腐食劣化を適切に把握する腐食速度評価技術は重要な開発すべき課題となっている。したがって、これまで様々な環境での鋼材の腐食速度や腐食量を予測する技術が考えられてきた。例えば非特許文献1には、交流インピーダンス法を用いた鋼材の腐食速度測定法が示されている。この方法は汎用的な装置構成、関数発生器、周波数解析器と電圧印加装置、所謂ポテンショスタットを用いて作成した微小な交流電圧波形、5から20mV程度を用いて対象鋼材の電気化学的なインピーダンスを測定する手法である。この方法は、複雑な腐食反応を解析するためのもので鋼材の腐食速度を測定可能である。ここで測定周波数は10kHzから0.001Hzまでの範囲が一般的で、装置電源は100Ｖを使用している。しかしながら、屋外特に現場で構造物を構成する鋼材の腐食速度を測定するには各装置は数十キロもの重量があり、また、搬入組み立てに手間がかかり、高所や狭隘な場所では、この装置の設置は不可能である。その上、あわせて外乱を避けて精度を確保した安定性の高い測定をするには、ノイズ考慮した配線や接触抵抗の少ない結線配線が重要で、ハンダによる結線、配線コードのシールド対策、当然ながら風雨を凌ぐつい立や暴雨カバー等も必要となる。
【０００３】
非特許文献２では、鋼材の腐食速度を測定する手法として、交流インピーダンス法を簡略化した手法として特定した２周波のみを用いて微小な交流電圧波形を用いて対象鋼材の電気化学的なインピーダンス測定法を開示している。この手法では周波数を特定することで、スキャン時間を減らし計測時間を大幅に短縮したことが特徴である。また、装置も関数発生器、周波数解析器の回路が単純化でき、装置の大きさは２０cmから３０cm角程度、重量も２０キロ程度と幾分小さくできる。しかしながら、現場で構造物を構成する鋼材の腐食速度を測定するには、高所や狭隘な場所ではこの装置の設置は困難である。また、あわせて外乱を避けて精度を確保した測定をするには、ノイズ考慮した配線が重要でハンダによる結線、配線コードのシールド対策、当然ながら風雨を凌ぐつい立や暴雨カバー等も必要となる。
【０００４】
非特許文献３では、交流インピーダンス測定システム（SIMP-301E）として測定回路をできる限りデジタル化をはかり、ＣＰＵを用いて微小な交流電圧波形を生成し、応答値もデジタル解析をする装置が開示されている。重量は5kgで、電源は１００Ｖ又はバッテリーでの使用が可能である。しかしながら、依然として現場で構造物を構成する鋼材の腐食速度を測定する目的で、高所や狭隘な場所ではこの装置の設置は困難である。また、あわせて外乱を避けて精度を確保した安定性の高い測定をするには、ノイズ考慮した配線や接触抵抗の少ない結線が重要でハンダによる結線、配線コードのシールド対策、当然ながら風雨を凌ぐつい立や暴雨カバー等も必要となる。
【０００５】
また、特許文献1では、鋼構造物の一部にセンサ電極を挿入することで、１対の電極を構成し、鋼構造物の腐食速度を計測する特許が開示されている。この発明は、基本的に現場で腐食速度を電気化学的手法で計測する際のセンサ配置に関するもので、計測装置に関するものではない。したがって、高所や狭隘な場所での装置の設置や外乱を避けて精度を確保した測定をすることに対する困難性は避けられない。
【特許文献１】特開２００２−７１６１６号公報
【非特許文献１】防錆管理、pp351-357、11、1986
【非特許文献２】金属物理セミナー、pp100-105、Vol.4、No.2、1979
【非特許文献３】http://www.syrinx.co.jp/
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、上記の従来技術の問題点を鑑み、高所や狭隘な場所でも容易に測定が可能で、構造物の腐食速度を非接触で精度よく安定して測定するための、腐食速度測定用回路、センサ、装置、及び測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の特徴を有する。
【０００８】
（１）電気化学抵抗測定回路と、通信回路と、外部のアクティベータとの間で電磁波を送受信する送受信アンテナとを有する腐食速度測定用回路であって、
前記電気化学抵抗測定回路は、外部にある一対の測定対象電極に接続されるリード線を有し、前記リード線を通して前記一対の測定対象電極間に電圧又は電流を負荷することによる電気抵抗の測定、若しくは、当該電気抵抗の測定に加えて前記測定した電気抵抗からの分極抵抗の算出、又は、前記電気抵抗の測定及び前記分極抵抗の算出に加えて前記算出した分極抵抗からの腐食速度の算出を行うインピーダンス測定回路を有すると共に、前記インピーダンス測定回路に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路を有し、
前記送受信アンテナは、前記外部のアクティベータから送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、
前記通信回路は、前記送受信アンテナで変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナへ伝送する手段を有する、ことを特徴とする腐食速度測定用回路。
【０００９】
（２）一対の測定対象電極と、電気化学抵抗測定回路、通信回路、及び、外部のアクティベータとの間で電磁波を送受信する送受信アンテナを有する腐食速度測定用回路とを備えた腐食速度測定用センサであって、
前記電気化学抵抗測定回路は、前記一対の測定対象電極間にリード線を通して電圧又は電流を負荷することによる電気抵抗の測定、若しくは、当該電気抵抗の測定に加えて前記測定した電気抵抗からの分極抵抗の算出、又は、前記電気抵抗の測定及び前記分極抵抗の算出に加えて前記算出した分極抵抗からの腐食速度の算出を行うインピーダンス測定回路を有すると共に、前記インピーダンス測定回路に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路を有し、
前記送受信アンテナは、前記外部のアクティベータから送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、
前記通信回路は、前記送受信アンテナで変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナへ伝送する手段を有する、ことを特徴とする腐食速度測定用センサ。
【００１０】
（３）前記２周波印加回路は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電圧のうちの１つを、又は前記印加する少なくとも２種類の周波数の電流のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波の周波数と同一としていることを特徴とする上記（２）記載の腐食速度測定用センサ。
【００１１】
（４）前記２周波印加回路は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電圧のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波から生成した直流電圧としているか、又は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電流のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波から生成した直流電流としていることを特徴とする上記（２）又は（３）記載の腐食速度測定用センサ。
【００１２】
（５）前記測定対象電極が複数存在し、その中から選ばれる一対の測定対象電極間にリード線を通して電圧又は電流を負荷することを特徴とする上記（２）〜（４）のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサ。
【００１３】
（６）前記一対の測定対象電極のうち、少なくともいずれか一方の測定対象電極が、腐食速度測定対象物の構造物そのものであることを特徴とする上記（２）〜（５）のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサ。
【００１４】
（７）上記（２）〜（６）のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサと、前記腐食速度測定用センサに駆動電磁波を送信できると共に、前記腐食速度測定用センサから送られる電磁波に変換された前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受信できるアクティベータとからなることを特徴とする腐食速度測定用装置。
【００１５】
（８）上記（７）に記載の腐食速度測定用装置を用いた腐食速度測定方法であって、前記一対の測定対象電極を腐食環境の媒体中に浸漬し、前記一対の測定対象電極間に、前記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電圧をかけて、異なる２種類の電流を通すか、又は、前記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電流を流して、異なる２種類の電圧を生じさせ、前記２種類の電圧値及び電流値に対応する前記測定対象電極間の電気抵抗を測定し、前記測定した電気抵抗から前記電気化学抵抗測定回路内で分極抵抗を算出するか、又は前記アクティベータへ前記電気抵抗の測定データを送信した後に前記電極間の分極抵抗を算出することで、腐食速度を求めることを特徴とする腐食速度の測定方法。
【００１６】
（９）前記腐食環境の媒体が、淡水、海水、セメント、モルタル、コンクリート、又は大気であることを特徴とする上記（８）に記載の腐食速度の測定方法。
【００１７】
（１０）前記２種類の周波数の電圧又は電流は、一方が１０Ｈｚ以上の高周波電圧又は電流で、もう一方が０．２５Ｈｚ以下の低周波電圧又は直流電圧であること、或いはもう一方が０．２５Ｈｚ以下の低周波電流又は直流電流であることを特徴とする上記（８）又は（９）に記載の腐食速度の測定方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の腐食速度測定用回路、センサ、装置、及び測定方法を用いることにより、構造物の腐食劣化環境における鋼材の腐食速度を非接触で測定でき、補修や保全などの管理に役立てることができる。また、本発明を用いることで、電源設備のない屋外環境や特殊環境においても簡便に、かつ非接触で腐食速度を測定することが可能となる。また、本発明の腐食速度測定用センサは、電池の交換や電源配置を行わないため、長期間、特別な管理をせずに測定を行うことができ、構造物の維持・管理を容易にするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第1の実施形態である腐食速度測定用装置の構成を図1に示す。腐食速度測定用装置Ｍは、腐食速度測定用センサ５と外部のアクティベータ６から構成されている。腐食速度測定用センサ５は、腐食速度測定用回路５'と、この腐食速度測定用回路５’の外部にある一対の測定対象電極１と、からなる。
【００２０】
さらに腐食速度測定用回路５'は、電気化学抵抗測定回路２、通信回路３と外部のアクティベータ６との間で電磁波を送受信する送受信アンテナ４とからなる。アクティベータ６は、送受信アンテナ７と送受信回路８からなる。
【００２１】
前記電気化学抵抗測定回路２は外部にある一対の測定対象電極１に接続されるリード線１３を有している。また、前記電気化学抵抗測定回路２は、インピーダンス測定回路１０を有しており、このインピーダンス測定回路１０は、前記リード線１３を通して前記一対の測定対象電極１間に電圧又は電流を付加することで電気抵抗を測定することができる。更に、前記インピーダンス測定回路１０は、測定した電気抵抗の測定データを用いて腐食速度と反比例の関係にある分極抵抗を算出することができる。更に、前記インピーダンス測定回路１０は、算出した分極抵抗から腐食速度を算出することができる。また、前記電気化学抵抗測定回路２は、前記インピーダンス測定回路１０に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路９を有する。
【００２２】
前記通信回路３は、前記送受信アンテナ４で変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路２へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路２から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナ４へ伝送する手段を有する。
【００２３】
前記送受信アンテナ４は、前記外部のアクティベータ６から送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる電気抵抗の測定データ、分極抵抗の算出データ、又は腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有する。
【００２４】
ここで、図２に示すように、前記の腐食速度測定用センサ５は、通信回路３に、前記測定対象電極１に固有の識別コードを記憶するメモリを有していてもよい。また、前記通信回路３は、前記電気抵抗値に加えて、メモリに記憶した前記識別コードを送信する機能を有しても良い。
【００２５】
また、図１に示す場合には、送受信アンテナ４を、腐食速度測定用センサ５の駆動電力取り込み用受信アンテナと測定で得たデータの送信用アンテナとを兼ねたアンテナとして使用する例を示しているが、データ送信用アンテナと駆動電力受信用アンテナとを別々に別途設けることも可能である。また、送受信アンテナ４は、アクティベータ６から送られる駆動電力用の電磁波だけでなく、識別番号等のデータも受信可能なアンテナとすることもできる。
【００２６】
本発明に用いるアクティベータ６は、腐食速度測定用センサ５に電磁波を送信して起電力を誘起し、腐食速度測定用センサ５より送信されたデータを読み取ることのできる機能を有するものであれば、特に限定するものではない。たとえば、市販品としては、125kHz帯用の吉川アールエフシステム社製のRX2100などが利用でき、13.56MHz帯では同じく吉川アールエフシステム社製のRX-TP-RW-01などが適用できる。
【００２７】
なお、本発明における腐食速度測定用センサ５は、一体となった形でも、測定対象電極１、電気化学抵抗測定回路２、通信回路３、送受信アンテナ４とがそれぞれ分離してその間を電気的に接続したものであっても問題はない。
【００２８】
図２は、電気化学抵抗測定回路２、通信回路３及び外部のアクティベータ６の詳細を示している。前記通信回路３内には、例えばd1、d2、d3、d4からなる内部メモリ２７を有する。また、外部のアクティベータ６内の送受信回路８にも同様に例えばd5、d6、d7、d8からなる内部メモリ２７を有している。
【００２９】
一対の測定対象電極１の金属表面の腐食速度を計測するにあたり、まず、第一に腐食速度測定用センサ５は、外部のアクティベータ６内の送受信アンテナ７から送られる駆動電磁波を送受信アンテナ４で受け、これを誘導電流に変換した後、通信回路３に伝送し、通信回路３は誘導電流を電気化学抵抗測定回路２に送る。そして２周波印加回路９では少なくとも２つの周波数を有する電圧を準備し、例えば最初に高周波電源を用いてインピーダンス測定回路１０で測定対象電極１の高周波抵抗を測定する。そしてその値を内部メモリ２７内の例えばｄ１に書き込む。この値を液抵抗と呼ぶ。次に低周波電源を用いて同じくインピーダンス測定回路１０で測定対象電極１の低周波抵抗を測定する。
【００３０】
そしてその値を内部メモリ２７内の例えばｄ２に書き込む。その後、内部メモリｄ２の値からｄ１の値を減じた抵抗、すなわち分極抵抗値を計算し、その値を例えばｄ３に書き込む。また、例えばｄ４には上記測定対象電極１の識別番号を格納しておき、これら内部メモリの値ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を通信回路３の送受信アンテナ４を用いて、電磁波によりアクティベータ６の送受信アンテナ７に転送し、送受信回路８内の内部メモリ２８内のｄ５、ｄ６、ｄ７、ｄ８にそれぞれの抵抗値と認識番号を格納する。ここで、２周波数印加回路を例に説明したが、必ずしも２周波数である必要は無く、２周波数以上を用いることもより多くの情報を得ることができるので必要に応じて選定すればよい。
【００３１】
また、上記では内部メモリｄ３に分極抵抗が格納されているが、このデータの転送にあたってはインピーダンス測定回路１０あるいは通信回路３で後述する係数Ｋを用いて腐食速度に変換して転送してもよい。
【００３２】
また、上記では、２周波印加回路９では少なくとも２つの周波数を有する電圧を準備するとしたが、これは電圧制御方式で回路を構成する場合で、必ずしも電圧制御方式でなくてもよい。電流制御方式では、２周波印加回路９では少なくとも２つの周波数を有する電流を準備すればよい。
【００３３】
次に本発明の第２の実施形態について述べる。本発明の第２の実施形態では、腐食速度測定用装置Ｍは、外部のアクティベータ６内の送受信アンテナ７からの駆動電磁波を送受信アンテナ４で受け、これを通信回路３を経由して電気化学抵抗測定回路２に送り、２周波印加回路９で２つの周波数を有する電圧もしくは２つの周波数を有する電流を準備するようになっている。この準備の際に、２周波数を有する電圧又は電流は２つの発振回路を用いれば任意に作成することもできるが、２周波数の一方をアクティベータからの駆動電磁波の周波数と同一とすることで、周波数発振回路を１つ省略でき単純化することができる。回路を単純化することは、故障の防止、回路の小型化の面で重要なことである。例えば、高周波側を一致させることは合理的で有効である。
【００３４】
また、本発明の第３の実施形態として、上記２周波数の一方を外部のアクティベータ６からの駆動電磁波を用いて、低周波側電圧又は電流として極めて低周波数、すなわち直流電圧又は電流を作成することもできる。つまり低周波数をアクティベータ６からの駆動電磁波をもとに整流を行い直流で代替することで１つの発振回路を省略でき電気化学抵抗測定回路を、ひいては腐食速度測定用センサをコンパクト化できる。また、低周波側電源を直流とすることで前記分極抵抗は原理的に精度が向上することにもなる。特に腐食速度の遅い環境、例えばコンクリート中、土中等の環境で分極抵抗を測定するには極めて有効となる。
【００３５】
分極抵抗を計測する電気化学抵抗測定の原理、及び分極抵抗から腐食速度を計算する詳細手法については後述する。以上のような構成及び手順により、一対の測定対象電極１の金属表面あるいは構造物表面の腐食速度を非接触で求めることが可能となる。
【００３６】
次に本発明の第４の実施形態について述べる。図３は、腐食速度測定用センサ５を実際の環境で適用する際の測定対象電極１の構成例を示しており、１対の金属製の棒状電極１１、電極保持材１２とリード線１３から成っている。ここでは、電極は１対であるが、必ずしも１対である必要はなく、一般的には複数本あってもよい。複数本の中から１対を選定して測定すればよい。複数の組合わせで測定し、これら数値を平均化して抵抗値を用いることもできる。
【００３７】
ここで、図３では、いずれの金属棒の暴露面積は同じとなっている。これは、後の原理で説明するように暴露面積が同じ場合には分極抵抗の算出が容易となるからである。しかし、必ずしも同一とする必要はない。あらかじめ詳細な電流分布計算や実験によって抵抗算出に関して面積の異なることを考慮した換算係数を準備しておけばよい。
【００３８】
この事例の測定対象電極１は、構造物に用いる金属を用いて作成することで、構造物の環境下、例えば海水中や土中、コンクリートやモルタル中などで金属の腐食速度を測定する場合に用いることができる。
【００３９】
次に本発明の第５の実施形態について述べる。図４及び図５は、鋼構造物等の電気伝導性を有する構造物部材１４の表面に、２つの棒状電極１１を電極保持材１２を用いて設置した例で、構造物部材１４を含めて測定対象電極１を形成している。図４は平面図、図５は断面図である。リード線１３は棒状電極１１と構造部材１４に接続されている。棒状電極は必ずしも２つである必要はなく、１つ以上あればよい。この構成の場合には２通りの測定手法が可能となる。すまり、第一には対を成す棒状電極１１を用いた抵抗測定が可能である。第二には棒状電極１１と構造部材１４とを対として抵抗測定することもできる。構造部材１４を用いた場合には、構造物表面の抵抗を直接測定することも可能となる。この場合、前記同様にあらかじめ計算や実験によって抵抗算出に関して面積の異なることを考慮した換算係数を準備しておけばよい。
【００４０】
次に本発明の第６の実施形態について述べる。図６及び図７は、鋼構造物等の電気伝導性を有する構造物部材１４の表面に窪みをつけておき、４つの板状電極１５の表面が構造物材の表面と同じレベルとなるように電極保持材１２を解して設置した例である。リード線１３は板状電極１５と構造部材１４に接続されている。この場合にも構造物部材１４を含めて測定対象電極１を形成している。図６は平面図、図７は断面図である。この構成の場合にも上記第５の実施形態の場合と同様に２通りの測定手法が可能となる。この場合には板状電極は必ずしも４つである必要はなく、１つ以上あればよい。この図では、板状電極の表面レベルを構造物の表面レベルと同一にしているが必ずしも必要はないが、この配置では、構造物表面の環境に障害や環境変化を与えないというメリットがある。
【００４１】
次に本発明の第７の実施形態について述べる。図８は、鋼構造物等の電気伝導性を有する構造部材１４のあらかじめ開けられた電極設置穴に測定対象電極１を設置した場合の構成例であり、図８(a)は平面図、図８(b)は断面図である。なお、図８(a)は、図８(b)中の対象電極１１を紙面の左手から見た図になっている。測定対象電極１はリング状及び円盤状電極１６が、暴露面だけが露出するようにして電極保持材１２に埋め込まれているという特徴がある。リード線１３は板状電極１５と構造部材１４に接続されている。この構成でも構造物部材１４を含めて測定対象電極１を形成しており、上記同様に２通りの測定手法が可能となる。この場合にもリング状電極、円盤状電極は必ずしも各１個である必要はなく、両者を含め１つ以上あればよい。この図でも、電極の表面レベルを構造物の表面レベルと同一にしているが必ずしも必要はない。また、外側のリング状の暴露面積と中心に置かれた円盤状の金属の暴露面積が同じとしているがこれも必ずしも必要ない。この例では、金属保持材１２が円筒状となっているので、円筒表面にねじを切るもしくはボルトねじ先端に取り付ける等の工夫をして、溶液が流れる配管内部の腐食速度を計測することも有効となる。
【００４２】
上記記載してきた本発明において金属保持材１２は電気的絶縁材であることが望ましい。特に既定するものではないが、電気的抵抗が大きいことが必須用件であり、抵抗率として106Ωcm以上が望ましい。さらに、加工が容易で、かつ耐久性、耐腐食性に優れることも重要で、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン樹脂などを用いることができる。
【００４３】
次に本発明の第８の実施形態について述べる。図９は、構造物部材１４'の表面に施工された塗膜や構造物表面に生成された錆被膜の電気化学抵抗の測定に本特許手法を応用する場合の構成例である。１７は対抗電極、１８は電極カバー、１９は電解液を含浸させた接触材である。これは、対抗電極１７からの電流を構造物表面の被膜２０を解して構造部材１４'に部材内電流３５を流す目的で用いる。この材質としてはスポンジ、脱脂綿、又は吸水性高分子などのゲル状材料が適当である。
【００４４】
リード線１３は２つの対抗電極１７と構造部材１４に接続されている。この構成でも構造物部材１４を含めて測定対象電極１を形成しており、上記同様に２通りの測定手法が可能となる。第１の手法では、測定電流は一方の対抗電極17から塗膜あるいは錆被膜を通り鋼材中の矢印で示す経路を通り、もう一方の対抗電極１７に流れることになる。第２の手法では、測定電流は１つの対抗電極１７から塗装あるいは錆膜を通り構造部材１４'にながれる。
【００４５】
次に本発明の第９の実施形態は、上記記載のいずれかの腐食速度測定用センサとこれらを非接触で駆動することができるアクティベータの両者から構成される腐食速度測定用装置を特徴としている。
【００４６】
すなわち、一例を挙げれば、図１に示すように、本発明の第９の実施形態に係る腐食速度測定用装置Ｍは、腐食速度測定用センサ５と、この腐食速度測定用センサ５に駆動電磁波を送信できると共に、この腐食速度測定用センサ５から送られる電磁波に変換された電気抵抗の測定データ、分極抵抗の算出データ、又は腐食速度の算出データを受信できるアクティベータ６とからなるものである。
【００４７】
また、本発明の第１０の実施形態は、実施形態９で記載の装置を用いて、腐食速度を測定する方法である。
【００４８】
すなわち、一例を挙げれば、一対の測定対象電極を腐食環境の媒体中に浸漬し、この一対の測定対象電極間に、上記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電圧をかけて、異なる２種類の電流を通すか、又は、上記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電流を流して、異なる２種類の電圧を生じさせ、上記２種類の電圧値及び電流値に対応する上記測定対象電極間の電気抵抗を測定し、前記測定した電気抵抗の測定データを用いて、上記電気化学抵抗測定回路内で分極抵抗を算出するか、又は上記アクティベータへ前記電気抵抗の測定データを送信した後に上記測定対象電極間の分極抵抗を算出することで、腐食速度を求めるものである。
【００４９】
ここで、媒体とは、淡水、海水、セメント、モルタル、コンクリート、又は大気である。これらは鋼構造物を対象とした媒体であるが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、その他化学薬品溶液などの媒体でも問題はない。
【００５０】
次ぎに、本発明の腐食速度測定用センサに係る一実施形態として、複数の測定対象電極を使用する場合について説明する。
【００５１】
腐食速度測定用センサ内に、識別用のコード（以下、「識別コード」と呼称する）をメモリする機能を有し、更にこの識別コードをアクティベータへ非接触で送信する機能を有する例について説明する。測定対象電極２９に固有な識別コードを通信回路の中に持たせ、アクティベータに測定した液抵抗値、分極抵抗値、ならびに測定対象電極２９の識別コードを非接触で送信する機能を持たせることができる。これにより、複数の腐食速度測定装置を使用した際には、アクティベータへ送信される液抵抗値、分極抵抗値のデータが、どの測定対象電極から送られたデータかを、識別コードによって識別することが可能となる。
【００５２】
識別コードのメモリ機能としては、例えば、すなわち本発明における通信回路内には、例えば１６進数で８桁以上の識別コード番号を記憶する回路を保有させることができる。このことで、複数設置された腐食速度測定装置の個々の測定値を個別に認識することが可能となる。
【００５３】
この場合、具体的には予め設定した識別コード番号をアクティベータの送受信アンテナを介して電磁波として送信し、これを腐食速度測定用センサの送受信アンテナで受信し、通信回路内のメモリに記憶させる。
【００５４】
また、別の実施形態として、図１０に示すように、腐食速度測定用センサ５内に複数の測定対象電極２９を設けることもできる。この場合は、識別コードを、複数の測定対象電極２９それぞれに割り当てるとよく、実際に、同一管理場所で複数の測定対象電極を使用する場合には、それぞれの測定対象電極２９をチャンネル毎に識別コード番号を有するマルチプレクサ３０に接続し、識別番号をそれぞれの測定対象電極２９に識別コードを割り振ることで、測定対象電極２９の識別コード番号を決めることもできる。
【００５５】
そして、その識別コード番号と抵抗値のデータを同時に送信することで、それぞれの測定対象電極の電気抵抗値を認識することが可能となる。
【００５６】
この例として、一つの腐食速度測定用センサの中に、複数の測定対象電極を含む構成を造ることができる例を図１０に示す。この図１０においては、４個の測定対象電極２９をマルチプレクサ３０に接続している。マルチプレクサ３０は、それぞれの測定対象電極２９を順次切り換えることで、測定対象電極２９毎に電気化学抵抗測定回路２で測定した電気抵抗値と識別コード番号を、送受信アンテナ４を介して通信回路５からアクティベータへ送信する。
【００５７】
これらの識別コードは、予め例えば工場出荷の段階で腐食速度測定用センサ１内にメモリしておくことも出来るが、当該腐食速度測定用センサ５を被測定構造物にセットした後に、アクティベータからデータを送信し、腐食速度測定用センサ５の通信回路３内のメモリに記憶させることもできる。
【００５８】
更には、腐食速度測定用センサ５毎に識別コードを割り当て、更に、腐食速度測定用センサ５内に複数存在する各測定対象電極２９にも識別コードを割り当てるといった組み合わせも可能である。更には、複数の腐食速度測定用センサを個々に識別することも必要となるが、この識別番号も通信回路内のメモリに記憶させることが有効となる。この場合にも、予め割り振った識別番号をアクティベータの送受信アンテナを介して電磁波として送信し、これを腐食速度測定用センサの送受信アンテナ４で受信し、通信回路３内のメモリに記憶させることも可能である。
【００５９】
腐食速度測定用センサを取り付ける構造物としては、腐食により劣化が進むことで問題が生じる怖れのある構造物で、橋、道路、トンネルなどの陸上構造物や、ビル、体育館、競技場などの建築物、河川、港湾、護岸などの海洋・水上構造物、に代表される社会資本や船舶、発電所、工場などの民間資本による構造物などが対象となる。
【００６０】
腐食速度測定用センサを取り付ける部位としては、腐食が懸念される部位で、軒天部や雨掛かりのある部位、排水の流れや結露により濡れる可能性が高い部位、海水に没している部位、土中埋設されている部位が適当である。これらの構造物に取り付ける方法としては、接着剤や粘着材による貼り付け、電気的絶縁を考慮したボルト接合や、構造物に直接埋め込む方法などが適宜選ばれる。
【００６１】
例えば、鋼製の桁では下フランジ鋼表面に直接、接着材や粘着材で鋼と絶縁した状態で貼り付けることが適当である。鋼表面を電極の１つとする場合には、腐食速度測定用センサを貼り付けた近傍の鋼表面にリード線を直接ハンダや溶接により取り付ければよい。コンクリートに埋設された鉄筋に対しては、腐食速度測定用センサの測定対象電極をコンクリート中の鉄筋表面に電極保持材部を接着テープや結束バンド等で固定し、腐食速度測定回路部を防水性のプラスチックケース等に入れてコンクリート表面部に埋め込むことが適当である。
【００６２】
構造物である鉄筋を電極の１つとする場合には、腐食速度測定用センサを貼り付けた近傍の鉄筋表面にリード線を溶接により取り付ければよい。また、鉄筋以外の電気伝導性を有する構造物に取り付ける場合も同様に、構造物表面にリード線を溶接すれば良い。
【００６３】
腐食速度測定用センサを設置してから腐食が進行した時点、又は腐食が進行したと考えられる時点でアクティベータにより測定を行う。測定を行っている様子を示したのが図１８である。この場合は橋梁に設置したセンサ３４を手に持ったアクティベータ３３で測定している。センサとアクティベータの距離は、使用する周波数や周りの電波の状況などにより異なり、通常は接触に近い状態から５０ｃｍ程度までである。
【００６４】
腐食速度測定用センサの測定対象電極部が高所となる場合には、リード線を延長して腐食速度測定用回路部又は送受信アンテナ部のみをできる限り、測定者がアクセスできる位置に設置することが望ましい。更にこれが困難な場合はアクティベータの送受信アンテナのみを棒状の補助治具に取り付けて腐食速度測定用センサの送受信アンテナに近づけられるように工夫することも有効である。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６６】
次に、本発明の腐食速度測定用回路及び測定用センサを用いた腐食速度の測定原理を説明する。図１１は、２周波数法を用いた電気化学抵抗測定を説明する説明図である。図１１で、２１は暴露金属、２２は電気化学抵抗測定器（電気化学抵抗回路に相当）、２３は溶液（媒体に相当）である。
【００６７】
図１２はリード線１３と暴露金属２１を含む回路の電気特性を電気的に等価回路で模式したものである。ここで溶液中の暴露金属表面は、分極抵抗素子２５とコンデンサー素子２６の並列回路で、１対の暴露金属間にある溶液は溶液抵抗素子24で模擬されている。図中この回路に流れる電流をΔＩとして、その時発生する電圧をΔＥとしている。
【００６８】
図１３は矩形波の電流制御型の２周波数法を用いた電気化学抵抗測定法で分極抵抗２５（Ｒp）を算出する方法を説明している。
【００６９】
まず、第一ステップとして高周波矩形波電流を印加した測定を行なう。高周波電流の場合、図１２の等価回路でコンデンサー素子Cpの抵抗がゼロとなり、式(1)で示すように全回路抵抗Rt=溶液抵抗Rsとなる。次に、第二ステップとして低周波矩形電流を印加した測定を行なう。この場合、コンデンサー素子Cpの抵抗が分極抵抗Rpより大幅に大となり、式(2)で示すように全回路抵抗はRt=Rs+2Rpと見なすことができる。その後、第三ステップとして、式(2)から得られる抵抗値Rt=Rs+2Rpから式(1)で得られる溶液抵抗値Rsを減ずることで、最終的に分極抵抗値Rpが算出されることになる。
【００７０】
ここで、高周波とはコンデンサー素子容量の抵抗成分が小さくなるとの観点からは10Hz以上が適当である。しかし、現状は、アクティベータ６と腐食速度測定用センサ５の電力の送受信や通信に用いる交流の周波数は電波法などの規定により、125kHz帯や、13.56MHz帯が多く、これらを目的によって使うことができる。
【００７１】
また低周波とはRt=Rs+2Rpと見なすことができる 1Ｈz以下、好ましくは０．２５Ｈｚ以下もしくは直流が望ましい。
Rt=ΔEs / ΔI=Rs ------（１）
Rt=(ΔEs +ΔEp) / ΔI=Rs+2Rp ------（２）
【００７２】
上記の分極抵抗は理論的に腐食速度に逆比例するものであるが、腐食速度を求めるには次式による計算を行なう。
Ｖ＝α・Ｋ／Ｒp ----（３）
ここで、Ｖ：腐食速度（mm/年）、α：定数（mm/年・Ａ-1 cm2）、Ｋ：定数（Ｖ）、
Ｒp：分極抵抗（Ωcm2）
【００７３】
αの値は、鉄の腐食の場合には11.6×103を用いる。アルミニウムで10.8×103、亜鉛で14.9×103、銅で11.6×103を用いる。Ｋの値としては、金属と腐食環境により適切な値を選定する必要があるが、通常分極抵抗測定と重量減少量との関係を求める実験により決定される。しかしながら、中性環境下ではこれまでの研究結果から、活性な腐食では0.03、不動態化状態では0.052などが用いられる。より精度をあげるには、あらかじめ実際の腐食環境を模擬した腐食実験により適切な数値を決めるのがよい。
【実施例】
【００７４】
（実施例１）
異形鉄筋Ｄ１３から３０mm長さで直径が５mmの丸鋼を切削加工し、この表面を４００番研磨紙で研磨した。これを８本準備し、上端にリード線を半田付けした。２本対の丸鋼の間隔を５mmとして、上下２箇所をエポキシ樹脂３６中に埋め込み固定し、計４個を製作した。丸鋼の暴露長さはいずれも２０mmを確保した。その後、上下を固定したエポキシ樹脂３６の間にモルタルを充填した表１に示す４種類の供試体を作成した。すなわち、水セメント比（Ｗ／Ｃ＝０．５と０．７）とセメントの混錬水としてＮaＣｌ濃度（０％、３％）の組み合わせの４種類のモルタルを準備した。尚、丸鋼は事前に重量を測定し表１の結果であった。測定対象電極を作製した。この概要図を図１４に示す。この図の左は、測定対象電極を斜め上から見た鳥瞰図である。右に断面図を示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
供試体にモルタルを充填後２０日室内で乾燥させ、その後に大気中に１２０日間放置しその間、本発明である腐食速度測定用回路とアクティベータを用いて分極抵抗Ｒｐをモニタリングした。この際、アクティベータとしてアールエフシステム社製のハンディリーダライタ(RX2100)を用いた。なお、駆動電磁波は１２５ｋHzで、測定で用いた高周波数は125ｋHzで、低周波数側は直流とした。
【００７７】
高周波側を駆動電磁波の周波数と同一の周波数とし、低周波側を直流とすることで、２つの発振回路を省略でき、腐食速度測定用回路の大きさを縦１０ｃｍ×横７ｃｍ×高さ２ｃｍと、コンパクト化することができた。尚、実施例１における電気化学抵抗測定回路は、印加された２種類の周波数の電圧をかけて、異なる２種類の電流を通すタイプを用いた。日々の測定結果を図１５に示している。ＮａＣｌ濃度が３％の分極抵抗は０％のもよりも常時小さな値となっており、腐食速度が速いことを示している。
【００７８】
試験後、供試体を破壊し、丸鋼を取り出し酸洗により錆を取り除き質量を測定し腐食減量を測定し単位面積あたりの腐食質量を求めた。一方、常時モニタリングして計測した分極抵抗Ｒｐから腐食速度を式（３）により計算しさらに時間で積分して腐食減量の計算値を求めた。４つの供試体についてこれらの得られたデータを図１６のようにプロットした。その結果、両者の間に十分な相関があった。このことは、本発明により腐食速度測定用センサにより測定した分極抵抗により算出した腐食速度は実現象を十分に捉えており、実環境下における金属の腐食速度を非接触で安定して測定できることを示している。
【００７９】
（実施例２）
JIS-SM400Bの板厚5mm鋼材から、外形20mmで内形17.3mmのリング状金属と、直径10mmの円盤状金属を切り出し、各々にリード線をハンダ付けしてエポキシ樹脂に埋め込んで、図８に示すような測定対象電極を１個作成した。この外表面は実施例１と同様に４００番研磨紙で研磨した。この測定対象電極をバケット内に入れた人口海水中に３ヶ月間浸漬し腐食実験を行った。水温は40℃で一定とした。試験期間中は、実施例１と同様に本発明である腐食速度測定用回路とアクティベータを用いて１週間に１回、分極抵抗を測定した。この際、アクティベータとしてアールエフシステム社製のハンディリーダライタ(RX2100)を用いた。なお、駆動電磁波は１２５ｋHzで、測定で用いた高周波数は125ｋHzで、低周波数側は直流とした。
【００８０】
高周波側を駆動電磁波の周波数と同一の周波数とし、低周波側を直流とすることで、２つの発振回路を省略でき、腐食速度測定用回路の大きさを縦１０ｃｍ×横７ｃｍ×高さ２ｃｍと、コンパクト化することができた。尚、実施例２における電気化学抵抗測定回路は、印加された２種類の周波数の電圧（一方は直流電圧）をかけて、異なる２種類の電流を通すタイプを用いた。
【００８１】
計測した分極抵抗Ｒｐからは式（３）により腐食速度を計算し、さらに時間で積分して腐食減量の計算値を求めた。１ヶ月後、2ヶ月後、3ヶ月後の腐食減量の計算値は、それぞれ、11.3、22.3、23.6mg/cm2となった。
【００８２】
また、この実験では比較材として、別途、測定対象電極と同じロットから採取した鋼材から加工して、50mm×50mm×1.5ｔの腐食サンプルを3枚製作し、測定対象電極と同じバケット内に浸漬し同じく腐食実験を行った。この腐食サンプルは、１ヶ月後、2ヶ月後、3ヶ月後に各１枚を取り出し酸洗後、重量測定を行なった。各サンプルの表面積当たりの腐食減量は、 15.2、22.8、26.1mg/cm2であった。
【００８３】
上記の3つの腐食サンプルについてこれらの得られたデータを図１７のようにプロットした。その結果、両者の間に多少のバラツキはあるも十分な相関を示した。このことは、本発明による腐食速度測定用センサにより測定した分極抵抗により算出した腐食速度は実験値と良好な一致を示しており、実環境下における金属の腐食速度を非接触で安定して測定できることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、構造物の腐食劣化環境を評価する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】腐食速度測定装置の構成例図である。
【図２】腐食速度測定用センサ及びアクティベータの詳細構成図である。
【図３】棒状金属による測定対象電極の構成例図その１である。
【図４】棒状金属による測定対象電極の構成例図その２であり、平面図を示している。
【図５】棒状金属による測定対象電極の構成例図その２であり、断面図を示している。
【図６】板状金属による測定対象電極の構成例図であり、平面図を示している。
【図７】板状金属による測定対象電極の構成例図であり、断面図を示している。
【図８】リング状及び円盤状金属による測定対象電極の構成例図であり、(a)は平面図、(b)は断面図を示している。
【図９】鋼材表面被膜を対象とした測定対象電極の構成例図である。
【図１０】複数の測定対象電極を測定する腐食速度測定用センサの構成図である。
【図１１】電気化学抵抗測定を説明する説明図である。
【図１２】電気化学抵抗測定の等価回路の概念図である。
【図１３】電気化学抵抗測定の電流印加及び電位応答の概念図である。
【図１４】モルタル充填供試体の図である。
【図１５】抵抗値測定のグラフである。
【図１６】実施例１の腐食量の実験値と計算値の比較グラフである。
【図１７】実施例２の腐食量の実験値と計算値の比較グラフである。
【図１８】現場測定状況図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 測定対象電極
２ 電気化学抵抗測定回路
３ 通信回路
４ 送受信アンテナ
５ 腐食速度測定用センサ
５' 腐食速度測定用回路
６ アクティベータ
７ 送受信アンテナ
８ 送受信回路
９ ２周波印加回路
１０ インピーダンス測定回路
１１ 棒状電極
１２ 電極保持材
１３ リード線
１４ 構造部材
１４' 皮膜付き構造部材
１５ 板状金属部材
１６ リング状及び円盤状電極
１７ 対抗電極
１８ 電極カバー
１９ 電解液をしみ込ませ接触材
２０ 被膜
２１ 暴露金属部材
２２ 電気化学抵抗測定器
２３ 溶液
２４ 液抵抗素子
２５ 分極抵抗素子
２６ コンデンサー素子
２７ 内部メモリ
２８ 内部メモリ
２９ 測定対象電極
３０ マルチプレクサ
３１ 丸鋼
３２ モルタル
３３ アクティベータ
３４ 腐食速度センサ
３５ 部材内電流
３６ エポキシ樹脂
Ｍ 腐食速度測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の腐食劣化環境を評価する技術に関するものであり、さらに詳しくは、構造物の腐食速度を非接触で測定するための、腐食速度測定用回路、センサ、装置、及び測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高度成長期に数多く建設された構造物の維持管理は今や大きな社会的課題である。したがって構造物の劣化要因の一つである鋼材の腐食劣化を適切に把握する腐食速度評価技術は重要な開発すべき課題となっている。したがって、これまで様々な環境での鋼材の腐食速度や腐食量を予測する技術が考えられてきた。例えば非特許文献1には、交流インピーダンス法を用いた鋼材の腐食速度測定法が示されている。この方法は汎用的な装置構成、関数発生器、周波数解析器と電圧印加装置、所謂ポテンショスタットを用いて作成した微小な交流電圧波形、5から20mV程度を用いて対象鋼材の電気化学的なインピーダンスを測定する手法である。この方法は、複雑な腐食反応を解析するためのもので鋼材の腐食速度を測定可能である。ここで測定周波数は10kHzから0.001Hzまでの範囲が一般的で、装置電源は100Ｖを使用している。しかしながら、屋外特に現場で構造物を構成する鋼材の腐食速度を測定するには各装置は数十キロもの重量があり、また、搬入組み立てに手間がかかり、高所や狭隘な場所では、この装置の設置は不可能である。その上、あわせて外乱を避けて精度を確保した安定性の高い測定をするには、ノイズ考慮した配線や接触抵抗の少ない結線配線が重要で、ハンダによる結線、配線コードのシールド対策、当然ながら風雨を凌ぐつい立や暴雨カバー等も必要となる。
【０００３】
非特許文献２では、鋼材の腐食速度を測定する手法として、交流インピーダンス法を簡略化した手法として特定した２周波のみを用いて微小な交流電圧波形を用いて対象鋼材の電気化学的なインピーダンス測定法を開示している。この手法では周波数を特定することで、スキャン時間を減らし計測時間を大幅に短縮したことが特徴である。また、装置も関数発生器、周波数解析器の回路が単純化でき、装置の大きさは２０cmから３０cm角程度、重量も２０キロ程度と幾分小さくできる。しかしながら、現場で構造物を構成する鋼材の腐食速度を測定するには、高所や狭隘な場所ではこの装置の設置は困難である。また、あわせて外乱を避けて精度を確保した測定をするには、ノイズ考慮した配線が重要でハンダによる結線、配線コードのシールド対策、当然ながら風雨を凌ぐつい立や暴雨カバー等も必要となる。
【０００４】
非特許文献３では、交流インピーダンス測定システム（SIMP-301E）として測定回路をできる限りデジタル化をはかり、ＣＰＵを用いて微小な交流電圧波形を生成し、応答値もデジタル解析をする装置が開示されている。重量は5kgで、電源は１００Ｖ又はバッテリーでの使用が可能である。しかしながら、依然として現場で構造物を構成する鋼材の腐食速度を測定する目的で、高所や狭隘な場所ではこの装置の設置は困難である。また、あわせて外乱を避けて精度を確保した安定性の高い測定をするには、ノイズ考慮した配線や接触抵抗の少ない結線が重要でハンダによる結線、配線コードのシールド対策、当然ながら風雨を凌ぐつい立や暴雨カバー等も必要となる。
【０００５】
また、特許文献1では、鋼構造物の一部にセンサ電極を挿入することで、１対の電極を構成し、鋼構造物の腐食速度を計測する特許が開示されている。この発明は、基本的に現場で腐食速度を電気化学的手法で計測する際のセンサ配置に関するもので、計測装置に関するものではない。したがって、高所や狭隘な場所での装置の設置や外乱を避けて精度を確保した測定をすることに対する困難性は避けられない。
【特許文献１】特開２００２−７１６１６号公報
【非特許文献１】防錆管理、pp351-357、11、1986
【非特許文献２】金属物理セミナー、pp100-105、Vol.4、No.2、1979
【非特許文献３】http://www.syrinx.co.jp/
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、上記の従来技術の問題点を鑑み、高所や狭隘な場所でも容易に測定が可能で、構造物の腐食速度を非接触で精度よく安定して測定するための、腐食速度測定用回路、センサ、装置、及び測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の特徴を有する。
【０００８】
（１）電気化学抵抗測定回路と、通信回路と、外部のアクティベータとの間で電磁波を送受信する送受信アンテナとを有する腐食速度測定用回路であって、
前記電気化学抵抗測定回路は、外部にある一対の測定対象電極に接続されるリード線を有し、前記リード線を通して前記一対の測定対象電極間に電圧又は電流を負荷することによる電気抵抗の測定、若しくは、当該電気抵抗の測定に加えて前記測定した電気抵抗からの分極抵抗の算出、又は、前記電気抵抗の測定及び前記分極抵抗の算出に加えて前記算出した分極抵抗からの腐食速度の算出を行うインピーダンス測定回路を有すると共に、前記インピーダンス測定回路に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路を有し、
前記送受信アンテナは、前記外部のアクティベータから送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、
前記通信回路は、前記送受信アンテナで変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナへ伝送する手段を有する、ことを特徴とする腐食速度測定用回路。
【０００９】
（２）一対の測定対象電極と、電気化学抵抗測定回路、通信回路、及び、外部のアクティベータとの間で電磁波を送受信する送受信アンテナを有する腐食速度測定用回路とを備えた腐食速度測定用センサであって、
前記電気化学抵抗測定回路は、前記一対の測定対象電極間にリード線を通して電圧又は電流を負荷することによる電気抵抗の測定、若しくは、当該電気抵抗の測定に加えて前記測定した電気抵抗からの分極抵抗の算出、又は、前記電気抵抗の測定及び前記分極抵抗の算出に加えて前記算出した分極抵抗からの腐食速度の算出を行うインピーダンス測定回路を有すると共に、前記インピーダンス測定回路に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路を有し、
前記送受信アンテナは、前記外部のアクティベータから送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、
前記通信回路は、前記送受信アンテナで変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナへ伝送する手段を有する、ことを特徴とする腐食速度測定用センサ。
【００１０】
（３）前記２周波印加回路は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電圧のうちの１つを、又は前記印加する少なくとも２種類の周波数の電流のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波の周波数と同一としていることを特徴とする上記（２）記載の腐食速度測定用センサ。
【００１１】
（４）前記２周波印加回路は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電圧のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波から生成した直流電圧としているか、又は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電流のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波から生成した直流電流としていることを特徴とする上記（２）又は（３）記載の腐食速度測定用センサ。
【００１２】
（５）前記測定対象電極が複数存在し、その中から選ばれる一対の測定対象電極間にリード線を通して電圧又は電流を負荷することを特徴とする上記（２）〜（４）のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサ。
【００１３】
（６）前記一対の測定対象電極のうち、少なくともいずれか一方の測定対象電極が、腐食速度測定対象物の構造物そのものであることを特徴とする上記（２）〜（５）のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサ。
【００１４】
（７）上記（２）〜（６）のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサと、前記腐食速度測定用センサに駆動電磁波を送信できると共に、前記腐食速度測定用センサから送られる電磁波に変換された前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受信できるアクティベータとからなることを特徴とする腐食速度測定用装置。
【００１５】
（８）上記（７）に記載の腐食速度測定用装置を用いた腐食速度測定方法であって、前記一対の測定対象電極を腐食環境の媒体中に浸漬し、前記一対の測定対象電極間に、前記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電圧をかけて、異なる２種類の電流を通すか、又は、前記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電流を流して、異なる２種類の電圧を生じさせ、前記２種類の電圧値及び電流値に対応する前記測定対象電極間の電気抵抗を測定し、前記測定した電気抵抗から前記電気化学抵抗測定回路内で分極抵抗を算出するか、又は前記アクティベータへ前記電気抵抗の測定データを送信した後に前記電極間の分極抵抗を算出することで、腐食速度を求めることを特徴とする腐食速度の測定方法。
【００１６】
（９）前記腐食環境の媒体が、淡水、海水、セメント、モルタル、コンクリート、又は大気であることを特徴とする上記（８）に記載の腐食速度の測定方法。
【００１７】
（１０）前記２種類の周波数の電圧又は電流は、一方が１０Ｈｚ以上の高周波電圧又は電流で、もう一方が０．２５Ｈｚ以下の低周波電圧又は直流電圧であること、或いはもう一方が０．２５Ｈｚ以下の低周波電流又は直流電流であることを特徴とする上記（８）又は（９）に記載の腐食速度の測定方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の腐食速度測定用回路、センサ、装置、及び測定方法を用いることにより、構造物の腐食劣化環境における鋼材の腐食速度を非接触で測定でき、補修や保全などの管理に役立てることができる。また、本発明を用いることで、電源設備のない屋外環境や特殊環境においても簡便に、かつ非接触で腐食速度を測定することが可能となる。また、本発明の腐食速度測定用センサは、電池の交換や電源配置を行わないため、長期間、特別な管理をせずに測定を行うことができ、構造物の維持・管理を容易にするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第1の実施形態である腐食速度測定用装置の構成を図1に示す。腐食速度測定用装置Ｍは、腐食速度測定用センサ５と外部のアクティベータ６から構成されている。腐食速度測定用センサ５は、腐食速度測定用回路５'と、この腐食速度測定用回路５’の外部にある一対の測定対象電極１と、からなる。
【００２０】
さらに腐食速度測定用回路５'は、電気化学抵抗測定回路２、通信回路３と外部のアクティベータ６との間で電磁波を送受信する送受信アンテナ４とからなる。アクティベータ６は、送受信アンテナ７と送受信回路８からなる。
【００２１】
前記電気化学抵抗測定回路２は外部にある一対の測定対象電極１に接続されるリード線１３を有している。また、前記電気化学抵抗測定回路２は、インピーダンス測定回路１０を有しており、このインピーダンス測定回路１０は、前記リード線１３を通して前記一対の測定対象電極１間に電圧又は電流を付加することで電気抵抗を測定することができる。更に、前記インピーダンス測定回路１０は、測定した電気抵抗の測定データを用いて腐食速度と反比例の関係にある分極抵抗を算出することができる。更に、前記インピーダンス測定回路１０は、算出した分極抵抗から腐食速度を算出することができる。また、前記電気化学抵抗測定回路２は、前記インピーダンス測定回路１０に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路９を有する。
【００２２】
前記通信回路３は、前記送受信アンテナ４で変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路２へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路２から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナ４へ伝送する手段を有する。
【００２３】
前記送受信アンテナ４は、前記外部のアクティベータ６から送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる電気抵抗の測定データ、分極抵抗の算出データ、又は腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有する。
【００２４】
ここで、図２に示すように、前記の腐食速度測定用センサ５は、通信回路３に、前記測定対象電極１に固有の識別コードを記憶するメモリを有していてもよい。また、前記通信回路３は、前記電気抵抗値に加えて、メモリに記憶した前記識別コードを送信する機能を有しても良い。
【００２５】
また、図１に示す場合には、送受信アンテナ４を、腐食速度測定用センサ５の駆動電力取り込み用受信アンテナと測定で得たデータの送信用アンテナとを兼ねたアンテナとして使用する例を示しているが、データ送信用アンテナと駆動電力受信用アンテナとを別々に別途設けることも可能である。また、送受信アンテナ４は、アクティベータ６から送られる駆動電力用の電磁波だけでなく、識別番号等のデータも受信可能なアンテナとすることもできる。
【００２６】
本発明に用いるアクティベータ６は、腐食速度測定用センサ５に電磁波を送信して起電力を誘起し、腐食速度測定用センサ５より送信されたデータを読み取ることのできる機能を有するものであれば、特に限定するものではない。たとえば、市販品としては、125kHz帯用の吉川アールエフシステム社製のRX2100などが利用でき、13.56MHz帯では同じく吉川アールエフシステム社製のRX-TP-RW-01などが適用できる。
【００２７】
なお、本発明における腐食速度測定用センサ５は、一体となった形でも、測定対象電極１、電気化学抵抗測定回路２、通信回路３、送受信アンテナ４とがそれぞれ分離してその間を電気的に接続したものであっても問題はない。
【００２８】
図２は、電気化学抵抗測定回路２、通信回路３及び外部のアクティベータ６の詳細を示している。前記通信回路３内には、例えばd1、d2、d3、d4からなる内部メモリ２７を有する。また、外部のアクティベータ６内の送受信回路８にも同様に例えばd5、d6、d7、d8からなる内部メモリ２７を有している。
【００２９】
一対の測定対象電極１の金属表面の腐食速度を計測するにあたり、まず、第一に腐食速度測定用センサ５は、外部のアクティベータ６内の送受信アンテナ７から送られる駆動電磁波を送受信アンテナ４で受け、これを誘導電流に変換した後、通信回路３に伝送し、通信回路３は誘導電流を電気化学抵抗測定回路２に送る。そして２周波印加回路９では少なくとも２つの周波数を有する電圧を準備し、例えば最初に高周波電源を用いてインピーダンス測定回路１０で測定対象電極１の高周波抵抗を測定する。そしてその値を内部メモリ２７内の例えばｄ１に書き込む。この値を液抵抗と呼ぶ。次に低周波電源を用いて同じくインピーダンス測定回路１０で測定対象電極１の低周波抵抗を測定する。
【００３０】
そしてその値を内部メモリ２７内の例えばｄ２に書き込む。その後、内部メモリｄ２の値からｄ１の値を減じた抵抗、すなわち分極抵抗値を計算し、その値を例えばｄ３に書き込む。また、例えばｄ４には上記測定対象電極１の識別番号を格納しておき、これら内部メモリの値ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４を通信回路３の送受信アンテナ４を用いて、電磁波によりアクティベータ６の送受信アンテナ７に転送し、送受信回路８内の内部メモリ２８内のｄ５、ｄ６、ｄ７、ｄ８にそれぞれの抵抗値と認識番号を格納する。ここで、２周波数印加回路を例に説明したが、必ずしも２周波数である必要は無く、２周波数以上を用いることもより多くの情報を得ることができるので必要に応じて選定すればよい。
【００３１】
また、上記では内部メモリｄ３に分極抵抗が格納されているが、このデータの転送にあたってはインピーダンス測定回路１０あるいは通信回路３で後述する係数Ｋを用いて腐食速度に変換して転送してもよい。
【００３２】
また、上記では、２周波印加回路９では少なくとも２つの周波数を有する電圧を準備するとしたが、これは電圧制御方式で回路を構成する場合で、必ずしも電圧制御方式でなくてもよい。電流制御方式では、２周波印加回路９では少なくとも２つの周波数を有する電流を準備すればよい。
【００３３】
次に本発明の第２の実施形態について述べる。本発明の第２の実施形態では、腐食速度測定用装置Ｍは、外部のアクティベータ６内の送受信アンテナ７からの駆動電磁波を送受信アンテナ４で受け、これを通信回路３を経由して電気化学抵抗測定回路２に送り、２周波印加回路９で２つの周波数を有する電圧もしくは２つの周波数を有する電流を準備するようになっている。この準備の際に、２周波数を有する電圧又は電流は２つの発振回路を用いれば任意に作成することもできるが、２周波数の一方をアクティベータからの駆動電磁波の周波数と同一とすることで、周波数発振回路を１つ省略でき単純化することができる。回路を単純化することは、故障の防止、回路の小型化の面で重要なことである。例えば、高周波側を一致させることは合理的で有効である。
【００３４】
また、本発明の第３の実施形態として、上記２周波数の一方を外部のアクティベータ６からの駆動電磁波を用いて、低周波側電圧又は電流として極めて低周波数、すなわち直流電圧又は電流を作成することもできる。つまり低周波数をアクティベータ６からの駆動電磁波をもとに整流を行い直流で代替することで１つの発振回路を省略でき電気化学抵抗測定回路を、ひいては腐食速度測定用センサをコンパクト化できる。また、低周波側電源を直流とすることで前記分極抵抗は原理的に精度が向上することにもなる。特に腐食速度の遅い環境、例えばコンクリート中、土中等の環境で分極抵抗を測定するには極めて有効となる。
【００３５】
分極抵抗を計測する電気化学抵抗測定の原理、及び分極抵抗から腐食速度を計算する詳細手法については後述する。以上のような構成及び手順により、一対の測定対象電極１の金属表面あるいは構造物表面の腐食速度を非接触で求めることが可能となる。
【００３６】
次に本発明の第４の実施形態について述べる。図３は、腐食速度測定用センサ５を実際の環境で適用する際の測定対象電極１の構成例を示しており、１対の金属製の棒状電極１１、電極保持材１２とリード線１３から成っている。ここでは、電極は１対であるが、必ずしも１対である必要はなく、一般的には複数本あってもよい。複数本の中から１対を選定して測定すればよい。複数の組合わせで測定し、これら数値を平均化して抵抗値を用いることもできる。
【００３７】
ここで、図３では、いずれの金属棒の暴露面積は同じとなっている。これは、後の原理で説明するように暴露面積が同じ場合には分極抵抗の算出が容易となるからである。しかし、必ずしも同一とする必要はない。あらかじめ詳細な電流分布計算や実験によって抵抗算出に関して面積の異なることを考慮した換算係数を準備しておけばよい。
【００３８】
この事例の測定対象電極１は、構造物に用いる金属を用いて作成することで、構造物の環境下、例えば海水中や土中、コンクリートやモルタル中などで金属の腐食速度を測定する場合に用いることができる。
【００３９】
次に本発明の第５の実施形態について述べる。図４及び図５は、鋼構造物等の電気伝導性を有する構造物部材１４の表面に、２つの棒状電極１１を電極保持材１２を用いて設置した例で、構造物部材１４を含めて測定対象電極１を形成している。図４は平面図、図５は断面図である。リード線１３は棒状電極１１と構造部材１４に接続されている。棒状電極は必ずしも２つである必要はなく、１つ以上あればよい。この構成の場合には２通りの測定手法が可能となる。すまり、第一には対を成す棒状電極１１を用いた抵抗測定が可能である。第二には棒状電極１１と構造部材１４とを対として抵抗測定することもできる。構造部材１４を用いた場合には、構造物表面の抵抗を直接測定することも可能となる。この場合、前記同様にあらかじめ計算や実験によって抵抗算出に関して面積の異なることを考慮した換算係数を準備しておけばよい。
【００４０】
次に本発明の第６の実施形態について述べる。図６及び図７は、鋼構造物等の電気伝導性を有する構造物部材１４の表面に窪みをつけておき、４つの板状電極１５の表面が構造物材の表面と同じレベルとなるように電極保持材１２を解して設置した例である。リード線１３は板状電極１５と構造部材１４に接続されている。この場合にも構造物部材１４を含めて測定対象電極１を形成している。図６は平面図、図７は断面図である。この構成の場合にも上記第５の実施形態の場合と同様に２通りの測定手法が可能となる。この場合には板状電極は必ずしも４つである必要はなく、１つ以上あればよい。この図では、板状電極の表面レベルを構造物の表面レベルと同一にしているが必ずしも必要はないが、この配置では、構造物表面の環境に障害や環境変化を与えないというメリットがある。
【００４１】
次に本発明の第７の実施形態について述べる。図８は、鋼構造物等の電気伝導性を有する構造部材１４のあらかじめ開けられた電極設置穴に測定対象電極１を設置した場合の構成例であり、図８(a)は平面図、図８(b)は断面図である。なお、図８(a)は、図８(b)中の対象電極１１を紙面の左手から見た図になっている。測定対象電極１はリング状及び円盤状電極１６が、暴露面だけが露出するようにして電極保持材１２に埋め込まれているという特徴がある。リード線１３は板状電極１５と構造部材１４に接続されている。この構成でも構造物部材１４を含めて測定対象電極１を形成しており、上記同様に２通りの測定手法が可能となる。この場合にもリング状電極、円盤状電極は必ずしも各１個である必要はなく、両者を含め１つ以上あればよい。この図でも、電極の表面レベルを構造物の表面レベルと同一にしているが必ずしも必要はない。また、外側のリング状の暴露面積と中心に置かれた円盤状の金属の暴露面積が同じとしているがこれも必ずしも必要ない。この例では、金属保持材１２が円筒状となっているので、円筒表面にねじを切るもしくはボルトねじ先端に取り付ける等の工夫をして、溶液が流れる配管内部の腐食速度を計測することも有効となる。
【００４２】
上記記載してきた本発明において金属保持材１２は電気的絶縁材であることが望ましい。特に既定するものではないが、電気的抵抗が大きいことが必須用件であり、抵抗率として106Ωcm以上が望ましい。さらに、加工が容易で、かつ耐久性、耐腐食性に優れることも重要で、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン樹脂などを用いることができる。
【００４３】
次に本発明の第８の実施形態について述べる。図９は、構造物部材１４'の表面に施工された塗膜や構造物表面に生成された錆被膜の電気化学抵抗の測定に本特許手法を応用する場合の構成例である。１７は対抗電極、１８は電極カバー、１９は電解液を含浸させた接触材である。これは、対抗電極１７からの電流を構造物表面の被膜２０を解して構造部材１４'に部材内電流３５を流す目的で用いる。この材質としてはスポンジ、脱脂綿、又は吸水性高分子などのゲル状材料が適当である。
【００４４】
リード線１３は２つの対抗電極１７と構造部材１４に接続されている。この構成でも構造物部材１４を含めて測定対象電極１を形成しており、上記同様に２通りの測定手法が可能となる。第１の手法では、測定電流は一方の対抗電極17から塗膜あるいは錆被膜を通り鋼材中の矢印で示す経路を通り、もう一方の対抗電極１７に流れることになる。第２の手法では、測定電流は１つの対抗電極１７から塗装あるいは錆膜を通り構造部材１４'にながれる。
【００４５】
次に本発明の第９の実施形態は、上記記載のいずれかの腐食速度測定用センサとこれらを非接触で駆動することができるアクティベータの両者から構成される腐食速度測定用装置を特徴としている。
【００４６】
すなわち、一例を挙げれば、図１に示すように、本発明の第９の実施形態に係る腐食速度測定用装置Ｍは、腐食速度測定用センサ５と、この腐食速度測定用センサ５に駆動電磁波を送信できると共に、この腐食速度測定用センサ５から送られる電磁波に変換された電気抵抗の測定データ、分極抵抗の算出データ、又は腐食速度の算出データを受信できるアクティベータ６とからなるものである。
【００４７】
また、本発明の第１０の実施形態は、実施形態９で記載の装置を用いて、腐食速度を測定する方法である。
【００４８】
すなわち、一例を挙げれば、一対の測定対象電極を腐食環境の媒体中に浸漬し、この一対の測定対象電極間に、上記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電圧をかけて、異なる２種類の電流を通すか、又は、上記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電流を流して、異なる２種類の電圧を生じさせ、上記２種類の電圧値及び電流値に対応する上記測定対象電極間の電気抵抗を測定し、前記測定した電気抵抗の測定データを用いて、上記電気化学抵抗測定回路内で分極抵抗を算出するか、又は上記アクティベータへ前記電気抵抗の測定データを送信した後に上記測定対象電極間の分極抵抗を算出することで、腐食速度を求めるものである。
【００４９】
ここで、媒体とは、淡水、海水、セメント、モルタル、コンクリート、又は大気である。これらは鋼構造物を対象とした媒体であるが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、その他化学薬品溶液などの媒体でも問題はない。
【００５０】
次ぎに、本発明の腐食速度測定用センサに係る一実施形態として、複数の測定対象電極を使用する場合について説明する。
【００５１】
腐食速度測定用センサ内に、識別用のコード（以下、「識別コード」と呼称する）をメモリする機能を有し、更にこの識別コードをアクティベータへ非接触で送信する機能を有する例について説明する。測定対象電極２９に固有な識別コードを通信回路の中に持たせ、アクティベータに測定した液抵抗値、分極抵抗値、ならびに測定対象電極２９の識別コードを非接触で送信する機能を持たせることができる。これにより、複数の腐食速度測定装置を使用した際には、アクティベータへ送信される液抵抗値、分極抵抗値のデータが、どの測定対象電極から送られたデータかを、識別コードによって識別することが可能となる。
【００５２】
識別コードのメモリ機能としては、例えば、すなわち本発明における通信回路内には、例えば１６進数で８桁以上の識別コード番号を記憶する回路を保有させることができる。このことで、複数設置された腐食速度測定装置の個々の測定値を個別に認識することが可能となる。
【００５３】
この場合、具体的には予め設定した識別コード番号をアクティベータの送受信アンテナを介して電磁波として送信し、これを腐食速度測定用センサの送受信アンテナで受信し、通信回路内のメモリに記憶させる。
【００５４】
また、別の実施形態として、図１０に示すように、腐食速度測定用センサ５内に複数の測定対象電極２９を設けることもできる。この場合は、識別コードを、複数の測定対象電極２９それぞれに割り当てるとよく、実際に、同一管理場所で複数の測定対象電極を使用する場合には、それぞれの測定対象電極２９をチャンネル毎に識別コード番号を有するマルチプレクサ３０に接続し、識別番号をそれぞれの測定対象電極２９に識別コードを割り振ることで、測定対象電極２９の識別コード番号を決めることもできる。
【００５５】
そして、その識別コード番号と抵抗値のデータを同時に送信することで、それぞれの測定対象電極の電気抵抗値を認識することが可能となる。
【００５６】
この例として、一つの腐食速度測定用センサの中に、複数の測定対象電極を含む構成を造ることができる例を図１０に示す。この図１０においては、４個の測定対象電極２９をマルチプレクサ３０に接続している。マルチプレクサ３０は、それぞれの測定対象電極２９を順次切り換えることで、測定対象電極２９毎に電気化学抵抗測定回路２で測定した電気抵抗値と識別コード番号を、送受信アンテナ４を介して通信回路５からアクティベータへ送信する。
【００５７】
これらの識別コードは、予め例えば工場出荷の段階で腐食速度測定用センサ１内にメモリしておくことも出来るが、当該腐食速度測定用センサ５を被測定構造物にセットした後に、アクティベータからデータを送信し、腐食速度測定用センサ５の通信回路３内のメモリに記憶させることもできる。
【００５８】
更には、腐食速度測定用センサ５毎に識別コードを割り当て、更に、腐食速度測定用センサ５内に複数存在する各測定対象電極２９にも識別コードを割り当てるといった組み合わせも可能である。更には、複数の腐食速度測定用センサを個々に識別することも必要となるが、この識別番号も通信回路内のメモリに記憶させることが有効となる。この場合にも、予め割り振った識別番号をアクティベータの送受信アンテナを介して電磁波として送信し、これを腐食速度測定用センサの送受信アンテナ４で受信し、通信回路３内のメモリに記憶させることも可能である。
【００５９】
腐食速度測定用センサを取り付ける構造物としては、腐食により劣化が進むことで問題が生じる怖れのある構造物で、橋、道路、トンネルなどの陸上構造物や、ビル、体育館、競技場などの建築物、河川、港湾、護岸などの海洋・水上構造物、に代表される社会資本や船舶、発電所、工場などの民間資本による構造物などが対象となる。
【００６０】
腐食速度測定用センサを取り付ける部位としては、腐食が懸念される部位で、軒天部や雨掛かりのある部位、排水の流れや結露により濡れる可能性が高い部位、海水に没している部位、土中埋設されている部位が適当である。これらの構造物に取り付ける方法としては、接着剤や粘着材による貼り付け、電気的絶縁を考慮したボルト接合や、構造物に直接埋め込む方法などが適宜選ばれる。
【００６１】
例えば、鋼製の桁では下フランジ鋼表面に直接、接着材や粘着材で鋼と絶縁した状態で貼り付けることが適当である。鋼表面を電極の１つとする場合には、腐食速度測定用センサを貼り付けた近傍の鋼表面にリード線を直接ハンダや溶接により取り付ければよい。コンクリートに埋設された鉄筋に対しては、腐食速度測定用センサの測定対象電極をコンクリート中の鉄筋表面に電極保持材部を接着テープや結束バンド等で固定し、腐食速度測定回路部を防水性のプラスチックケース等に入れてコンクリート表面部に埋め込むことが適当である。
【００６２】
構造物である鉄筋を電極の１つとする場合には、腐食速度測定用センサを貼り付けた近傍の鉄筋表面にリード線を溶接により取り付ければよい。また、鉄筋以外の電気伝導性を有する構造物に取り付ける場合も同様に、構造物表面にリード線を溶接すれば良い。
【００６３】
腐食速度測定用センサを設置してから腐食が進行した時点、又は腐食が進行したと考えられる時点でアクティベータにより測定を行う。測定を行っている様子を示したのが図１８である。この場合は橋梁に設置したセンサ３４を手に持ったアクティベータ３３で測定している。センサとアクティベータの距離は、使用する周波数や周りの電波の状況などにより異なり、通常は接触に近い状態から５０ｃｍ程度までである。
【００６４】
腐食速度測定用センサの測定対象電極部が高所となる場合には、リード線を延長して腐食速度測定用回路部又は送受信アンテナ部のみをできる限り、測定者がアクセスできる位置に設置することが望ましい。更にこれが困難な場合はアクティベータの送受信アンテナのみを棒状の補助治具に取り付けて腐食速度測定用センサの送受信アンテナに近づけられるように工夫することも有効である。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６６】
次に、本発明の腐食速度測定用回路及び測定用センサを用いた腐食速度の測定原理を説明する。図１１は、２周波数法を用いた電気化学抵抗測定を説明する説明図である。図１１で、２１は暴露金属、２２は電気化学抵抗測定器（電気化学抵抗回路に相当）、２３は溶液（媒体に相当）である。
【００６７】
図１２はリード線１３と暴露金属２１を含む回路の電気特性を電気的に等価回路で模式したものである。ここで溶液中の暴露金属表面は、分極抵抗素子２５とコンデンサー素子２６の並列回路で、１対の暴露金属間にある溶液は溶液抵抗素子24で模擬されている。図中この回路に流れる電流をΔＩとして、その時発生する電圧をΔＥとしている。
【００６８】
図１３は矩形波の電流制御型の２周波数法を用いた電気化学抵抗測定法で分極抵抗２５（Ｒp）を算出する方法を説明している。
【００６９】
まず、第一ステップとして高周波矩形波電流を印加した測定を行なう。高周波電流の場合、図１２の等価回路でコンデンサー素子Cpの抵抗がゼロとなり、式(1)で示すように全回路抵抗Rt=溶液抵抗Rsとなる。次に、第二ステップとして低周波矩形電流を印加した測定を行なう。この場合、コンデンサー素子Cpの抵抗が分極抵抗Rpより大幅に大となり、式(2)で示すように全回路抵抗はRt=Rs+2Rpと見なすことができる。その後、第三ステップとして、式(2)から得られる抵抗値Rt=Rs+2Rpから式(1)で得られる溶液抵抗値Rsを減ずることで、最終的に分極抵抗値Rpが算出されることになる。
【００７０】
ここで、高周波とはコンデンサー素子容量の抵抗成分が小さくなるとの観点からは10Hz以上が適当である。しかし、現状は、アクティベータ６と腐食速度測定用センサ５の電力の送受信や通信に用いる交流の周波数は電波法などの規定により、125kHz帯や、13.56MHz帯が多く、これらを目的によって使うことができる。
【００７１】
また低周波とはRt=Rs+2Rpと見なすことができる 1Ｈz以下、好ましくは０．２５Ｈｚ以下もしくは直流が望ましい。
Rt=ΔEs / ΔI=Rs ------（１）
Rt=(ΔEs +ΔEp) / ΔI=Rs+2Rp ------（２）
【００７２】
上記の分極抵抗は理論的に腐食速度に逆比例するものであるが、腐食速度を求めるには次式による計算を行なう。
Ｖ＝α・Ｋ／Ｒp ----（３）
ここで、Ｖ：腐食速度（mm/年）、α：定数（mm/年・Ａ-1 cm2）、Ｋ：定数（Ｖ）、
Ｒp：分極抵抗（Ωcm2）
【００７３】
αの値は、鉄の腐食の場合には11.6×103を用いる。アルミニウムで10.8×103、亜鉛で14.9×103、銅で11.6×103を用いる。Ｋの値としては、金属と腐食環境により適切な値を選定する必要があるが、通常分極抵抗測定と重量減少量との関係を求める実験により決定される。しかしながら、中性環境下ではこれまでの研究結果から、活性な腐食では0.03、不動態化状態では0.052などが用いられる。より精度をあげるには、あらかじめ実際の腐食環境を模擬した腐食実験により適切な数値を決めるのがよい。
【実施例】
【００７４】
（実施例１）
異形鉄筋Ｄ１３から３０mm長さで直径が５mmの丸鋼を切削加工し、この表面を４００番研磨紙で研磨した。これを８本準備し、上端にリード線を半田付けした。２本対の丸鋼の間隔を５mmとして、上下２箇所をエポキシ樹脂３６中に埋め込み固定し、計４個を製作した。丸鋼の暴露長さはいずれも２０mmを確保した。その後、上下を固定したエポキシ樹脂３６の間にモルタルを充填した表１に示す４種類の供試体を作成した。すなわち、水セメント比（Ｗ／Ｃ＝０．５と０．７）とセメントの混錬水としてＮaＣｌ濃度（０％、３％）の組み合わせの４種類のモルタルを準備した。尚、丸鋼は事前に重量を測定し表１の結果であった。測定対象電極を作製した。この概要図を図１４に示す。この図の左は、測定対象電極を斜め上から見た鳥瞰図である。右に断面図を示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
供試体にモルタルを充填後２０日室内で乾燥させ、その後に大気中に１２０日間放置しその間、本発明である腐食速度測定用回路とアクティベータを用いて分極抵抗Ｒｐをモニタリングした。この際、アクティベータとしてアールエフシステム社製のハンディリーダライタ(RX2100)を用いた。なお、駆動電磁波は１２５ｋHzで、測定で用いた高周波数は125ｋHzで、低周波数側は直流とした。
【００７７】
高周波側を駆動電磁波の周波数と同一の周波数とし、低周波側を直流とすることで、２つの発振回路を省略でき、腐食速度測定用回路の大きさを縦１０ｃｍ×横７ｃｍ×高さ２ｃｍと、コンパクト化することができた。尚、実施例１における電気化学抵抗測定回路は、印加された２種類の周波数の電圧をかけて、異なる２種類の電流を通すタイプを用いた。日々の測定結果を図１５に示している。ＮａＣｌ濃度が３％の分極抵抗は０％のもよりも常時小さな値となっており、腐食速度が速いことを示している。
【００７８】
試験後、供試体を破壊し、丸鋼を取り出し酸洗により錆を取り除き質量を測定し腐食減量を測定し単位面積あたりの腐食質量を求めた。一方、常時モニタリングして計測した分極抵抗Ｒｐから腐食速度を式（３）により計算しさらに時間で積分して腐食減量の計算値を求めた。４つの供試体についてこれらの得られたデータを図１６のようにプロットした。その結果、両者の間に十分な相関があった。このことは、本発明により腐食速度測定用センサにより測定した分極抵抗により算出した腐食速度は実現象を十分に捉えており、実環境下における金属の腐食速度を非接触で安定して測定できることを示している。
【００７９】
（実施例２）
JIS-SM400Bの板厚5mm鋼材から、外形20mmで内形17.3mmのリング状金属と、直径10mmの円盤状金属を切り出し、各々にリード線をハンダ付けしてエポキシ樹脂に埋め込んで、図８に示すような測定対象電極を１個作成した。この外表面は実施例１と同様に４００番研磨紙で研磨した。この測定対象電極をバケット内に入れた人口海水中に３ヶ月間浸漬し腐食実験を行った。水温は40℃で一定とした。試験期間中は、実施例１と同様に本発明である腐食速度測定用回路とアクティベータを用いて１週間に１回、分極抵抗を測定した。この際、アクティベータとしてアールエフシステム社製のハンディリーダライタ(RX2100)を用いた。なお、駆動電磁波は１２５ｋHzで、測定で用いた高周波数は125ｋHzで、低周波数側は直流とした。
【００８０】
高周波側を駆動電磁波の周波数と同一の周波数とし、低周波側を直流とすることで、２つの発振回路を省略でき、腐食速度測定用回路の大きさを縦１０ｃｍ×横７ｃｍ×高さ２ｃｍと、コンパクト化することができた。尚、実施例２における電気化学抵抗測定回路は、印加された２種類の周波数の電圧（一方は直流電圧）をかけて、異なる２種類の電流を通すタイプを用いた。
【００８１】
計測した分極抵抗Ｒｐからは式（３）により腐食速度を計算し、さらに時間で積分して腐食減量の計算値を求めた。１ヶ月後、2ヶ月後、3ヶ月後の腐食減量の計算値は、それぞれ、11.3、22.3、23.6mg/cm2となった。
【００８２】
また、この実験では比較材として、別途、測定対象電極と同じロットから採取した鋼材から加工して、50mm×50mm×1.5ｔの腐食サンプルを3枚製作し、測定対象電極と同じバケット内に浸漬し同じく腐食実験を行った。この腐食サンプルは、１ヶ月後、2ヶ月後、3ヶ月後に各１枚を取り出し酸洗後、重量測定を行なった。各サンプルの表面積当たりの腐食減量は、 15.2、22.8、26.1mg/cm2であった。
【００８３】
上記の3つの腐食サンプルについてこれらの得られたデータを図１７のようにプロットした。その結果、両者の間に多少のバラツキはあるも十分な相関を示した。このことは、本発明による腐食速度測定用センサにより測定した分極抵抗により算出した腐食速度は実験値と良好な一致を示しており、実環境下における金属の腐食速度を非接触で安定して測定できることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、構造物の腐食劣化環境を評価する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】腐食速度測定装置の構成例図である。
【図２】腐食速度測定用センサ及びアクティベータの詳細構成図である。
【図３】棒状金属による測定対象電極の構成例図その１である。
【図４】棒状金属による測定対象電極の構成例図その２であり、平面図を示している。
【図５】棒状金属による測定対象電極の構成例図その２であり、断面図を示している。
【図６】板状金属による測定対象電極の構成例図であり、平面図を示している。
【図７】板状金属による測定対象電極の構成例図であり、断面図を示している。
【図８】リング状及び円盤状金属による測定対象電極の構成例図であり、(a)は平面図、(b)は断面図を示している。
【図９】鋼材表面被膜を対象とした測定対象電極の構成例図である。
【図１０】複数の測定対象電極を測定する腐食速度測定用センサの構成図である。
【図１１】電気化学抵抗測定を説明する説明図である。
【図１２】電気化学抵抗測定の等価回路の概念図である。
【図１３】電気化学抵抗測定の電流印加及び電位応答の概念図である。
【図１４】モルタル充填供試体の図である。
【図１５】抵抗値測定のグラフである。
【図１６】実施例１の腐食量の実験値と計算値の比較グラフである。
【図１７】実施例２の腐食量の実験値と計算値の比較グラフである。
【図１８】現場測定状況図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 測定対象電極
２ 電気化学抵抗測定回路
３ 通信回路
４ 送受信アンテナ
５ 腐食速度測定用センサ
５' 腐食速度測定用回路
６ アクティベータ
７ 送受信アンテナ
８ 送受信回路
９ ２周波印加回路
１０ インピーダンス測定回路
１１ 棒状電極
１２ 電極保持材
１３ リード線
１４ 構造部材
１４' 皮膜付き構造部材
１５ 板状金属部材
１６ リング状及び円盤状電極
１７ 対抗電極
１８ 電極カバー
１９ 電解液をしみ込ませ接触材
２０ 被膜
２１ 暴露金属部材
２２ 電気化学抵抗測定器
２３ 溶液
２４ 液抵抗素子
２５ 分極抵抗素子
２６ コンデンサー素子
２７ 内部メモリ
２８ 内部メモリ
２９ 測定対象電極
３０ マルチプレクサ
３１ 丸鋼
３２ モルタル
３３ アクティベータ
３４ 腐食速度センサ
３５ 部材内電流
３６ エポキシ樹脂
Ｍ 腐食速度測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学抵抗測定回路と、通信回路と、外部のアクティベータとの間で電磁波を送受信する送受信アンテナとを有する腐食速度測定用回路であって、
前記電気化学抵抗測定回路は、外部にある一対の測定対象電極に接続されるリード線を有し、前記リード線を通して前記一対の測定対象電極間に電圧又は電流を負荷することによる電気抵抗の測定、若しくは、当該電気抵抗の測定に加えて前記測定した電気抵抗からの分極抵抗の算出、又は、前記電気抵抗の測定及び前記分極抵抗の算出に加えて前記算出した分極抵抗からの腐食速度の算出を行うインピーダンス測定回路を有すると共に、前記インピーダンス測定回路に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路を有し、
前記送受信アンテナは、前記外部のアクティベータから送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、
前記通信回路は、前記送受信アンテナで変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナへ伝送する手段を有する、ことを特徴とする腐食速度測定用回路。
【請求項２】
一対の測定対象電極と、電気化学抵抗測定回路、通信回路、及び、外部のアクティベータとの間で電磁波を送受信する送受信アンテナを有する腐食速度測定用回路とを備えた腐食速度測定用センサであって、
前記電気化学抵抗測定回路は、前記一対の測定対象電極間にリード線を通して電圧又は電流を負荷することによる電気抵抗の測定、若しくは、当該電気抵抗の測定に加えて前記測定した電気抵抗からの分極抵抗の算出、又は、前記電気抵抗の測定及び前記分極抵抗の算出に加えて前記算出した分極抵抗からの腐食速度の算出を行うインピーダンス測定回路を有すると共に、前記インピーダンス測定回路に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路を有し、
前記送受信アンテナは、前記外部のアクティベータから送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、
前記通信回路は、前記送受信アンテナで変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナへ伝送する手段を有する、ことを特徴とする腐食速度測定用センサ。
【請求項３】
前記２周波印加回路は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電圧のうちの１つを、又は前記印加する少なくとも２種類の周波数の電流のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波の周波数と同一としていることを特徴とする請求項２記載の腐食速度測定用センサ。
【請求項４】
前記２周波印加回路は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電圧のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波から生成した直流電圧としているか、又は前記印加する少なくとも２種類の周波数の電流のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波から生成した直流電流としていることを特徴とする請求項２又は３記載の腐食速度測定用センサ。
【請求項５】
前記測定対象電極が複数存在し、その中から選ばれる一対の測定対象電極間にリード線を通して電圧又は電流を負荷することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサ。
【請求項６】
前記一対の測定対象電極のうち、少なくともいずれか一方の測定対象電極が、腐食速度測定対象物の構造物そのものであることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサ。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサと、前記腐食速度測定用センサに駆動電磁波を送信できると共に、前記腐食速度測定用センサから送られる電磁波に変換された前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受信できるアクティベータとからなることを特徴とする腐食速度測定用装置。
【請求項８】
請求項７に記載の腐食速度測定用装置を用いた腐食速度測定方法であって、前記一対の測定対象電極を腐食環境の媒体中に浸漬し、前記一対の測定対象電極間に、前記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電圧をかけて、異なる２種類の電流を通すか、又は、前記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電流を流して、異なる２種類の電圧を生じさせ、
前記２種類の電圧値及び電流値に対応する前記測定対象電極間の電気抵抗を測定し、前記測定した電気抵抗から前記電気化学抵抗測定回路内で分極抵抗を算出するか、又は前記アクティベータへ前記電気抵抗の測定データを送信した後に前記測定対象電極間の分極抵抗を算出することで腐食速度を求めることを特徴とする腐食速度の測定方法。
【請求項９】
前記腐食環境の媒体が、淡水、海水、セメント、モルタル、コンクリート、又は大気であることを特徴とする請求項８に記載の腐食速度の測定方法。
【請求項１０】
前記２種類の周波数の電圧又は電流は、一方が１０Ｈｚ以上の高周波電圧又は電流で、もう一方が０．２５Ｈｚ以下の低周波電圧又は直流電圧であること、或いはもう一方が０．２５Ｈｚ以下の低周波電流又は直流電流であることを特徴とする請求項８又は９に記載の腐食速度の測定方法。
【請求項１】
電気化学抵抗測定回路と、通信回路と、外部のアクティベータとの間で電磁波を送受信する送受信アンテナとを有する腐食速度測定用回路であって、
前記電気化学抵抗測定回路は、外部にある一対の測定対象電極に接続されるリード線を有し、前記リード線を通して前記一対の測定対象電極間に電圧又は電流を負荷することによる電気抵抗の測定、若しくは、当該電気抵抗の測定に加えて前記測定した電気抵抗からの分極抵抗の算出、又は、前記電気抵抗の測定及び前記分極抵抗の算出に加えて前記算出した分極抵抗からの腐食速度の算出を行うインピーダンス測定回路を有すると共に、前記インピーダンス測定回路に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路を有し、
前記送受信アンテナは、前記外部のアクティベータから送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、
前記通信回路は、前記送受信アンテナで変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナへ伝送する手段を有する、ことを特徴とする腐食速度測定用回路。
【請求項２】
一対の測定対象電極と、電気化学抵抗測定回路、通信回路、及び、外部のアクティベータとの間で電磁波を送受信する送受信アンテナを有する腐食速度測定用回路とを備えた腐食速度測定用センサであって、
前記電気化学抵抗測定回路は、前記一対の測定対象電極間にリード線を通して電圧又は電流を負荷することによる電気抵抗の測定、若しくは、当該電気抵抗の測定に加えて前記測定した電気抵抗からの分極抵抗の算出、又は、前記電気抵抗の測定及び前記分極抵抗の算出に加えて前記算出した分極抵抗からの腐食速度の算出を行うインピーダンス測定回路を有すると共に、前記インピーダンス測定回路に少なくとも２種類の周波数の電圧又は２種類の周波数の電流を印加することができる２周波印加回路を有し、
前記送受信アンテナは、前記外部のアクティベータから送られる駆動電磁波を誘導電流へ変換可能であり、且つ、前記インピーダンス測定回路から前記通信回路経由で送られる前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データの信号電流を電磁波へ変換可能な誘導コイルを有し、
前記通信回路は、前記送受信アンテナで変換された前記誘導電流を前記電気化学抵抗測定回路へ伝送すると共に、前記電気化学抵抗測定回路から前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受け取って前記送受信アンテナへ伝送する手段を有する、ことを特徴とする腐食速度測定用センサ。
【請求項３】
前記２周波印加回路は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電圧のうちの１つを、又は前記印加する少なくとも２種類の周波数の電流のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波の周波数と同一としていることを特徴とする請求項２記載の腐食速度測定用センサ。
【請求項４】
前記２周波印加回路は、前記印加する少なくとも２種類の周波数の電圧のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波から生成した直流電圧としているか、又は前記印加する少なくとも２種類の周波数の電流のうちの１つを、前記アクティベータから送られる駆動電磁波から生成した直流電流としていることを特徴とする請求項２又は３記載の腐食速度測定用センサ。
【請求項５】
前記測定対象電極が複数存在し、その中から選ばれる一対の測定対象電極間にリード線を通して電圧又は電流を負荷することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサ。
【請求項６】
前記一対の測定対象電極のうち、少なくともいずれか一方の測定対象電極が、腐食速度測定対象物の構造物そのものであることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサ。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の腐食速度測定用センサと、前記腐食速度測定用センサに駆動電磁波を送信できると共に、前記腐食速度測定用センサから送られる電磁波に変換された前記電気抵抗の測定データ、前記分極抵抗の算出データ、又は前記腐食速度の算出データを受信できるアクティベータとからなることを特徴とする腐食速度測定用装置。
【請求項８】
請求項７に記載の腐食速度測定用装置を用いた腐食速度測定方法であって、前記一対の測定対象電極を腐食環境の媒体中に浸漬し、前記一対の測定対象電極間に、前記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電圧をかけて、異なる２種類の電流を通すか、又は、前記電気化学抵抗測定回路にて印加された２種類の周波数の電流を流して、異なる２種類の電圧を生じさせ、
前記２種類の電圧値及び電流値に対応する前記測定対象電極間の電気抵抗を測定し、前記測定した電気抵抗から前記電気化学抵抗測定回路内で分極抵抗を算出するか、又は前記アクティベータへ前記電気抵抗の測定データを送信した後に前記測定対象電極間の分極抵抗を算出することで腐食速度を求めることを特徴とする腐食速度の測定方法。
【請求項９】
前記腐食環境の媒体が、淡水、海水、セメント、モルタル、コンクリート、又は大気であることを特徴とする請求項８に記載の腐食速度の測定方法。
【請求項１０】
前記２種類の周波数の電圧又は電流は、一方が１０Ｈｚ以上の高周波電圧又は電流で、もう一方が０．２５Ｈｚ以下の低周波電圧又は直流電圧であること、或いはもう一方が０．２５Ｈｚ以下の低周波電流又は直流電流であることを特徴とする請求項８又は９に記載の腐食速度の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２５６５９６（Ｐ２００８−２５６５９６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１００５２０（Ｐ２００７−１００５２０）
【出願日】平成１９年４月６日（２００７．４．６）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００１５９６１８）吉川工業株式会社 (60)
【出願人】（８０２００００３１）財団法人北九州産業学術推進機構 (187)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月６日（２００７．４．６）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００１５９６１８）吉川工業株式会社 (60)
【出願人】（８０２００００３１）財団法人北九州産業学術推進機構 (187)
【Ｆターム（参考）】
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