(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-14
(45)【発行日】2022-11-22
(54)【発明の名称】塗膜評価装置
(51)【国際特許分類】
G01N 27/02 20060101AFI20221115BHJP
G01N 27/26 20060101ALI20221115BHJP
【FI】
G01N27/02 Z
G01N27/26 351F
(21)【出願番号】P 2019044228
(22)【出願日】2019-03-11
【審査請求日】2021-12-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000001409
【氏名又は名称】関西ペイント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100126882
【氏名又は名称】五十嵐 光永
(72)【発明者】
【氏名】中岡 豊人
(72)【発明者】
【氏名】松田 英樹
【審査官】小澤 瞬
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-037062(JP,A)
【文献】特開2003-083924(JP,A)
【文献】特開2013-217706(JP,A)
【文献】特開2016-206107(JP,A)
【文献】欧州特許出願公開第3032245(EP,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01N 27/00 - G01N 27/10
G01N 27/14 - G01N 27/26
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
評価対象物の第一電極と第二電極との間に交流電圧を印加する交流電圧印加部と、
前記評価対象物に流れる応答電流を取得する交流測定部と、
前記交流電圧印加部が印加する交流電圧
を選択可能な交流電圧操作部と、交流電圧の周波数を
少なくとも一つ以上選択
可能な周波数操作部と、を有する操作部と、
前記交流電圧ごとに選択された前記周波数を記録する制御部と、
を備
え、
前記周波数操作部は、前記交流電圧操作部で前記交流電圧を切り替えられると、前記制御部が記録する前記交流電圧ごとに選択された
前記周波数に基づいて、前回選択されていた前記周波数の選択状態を再現する
塗膜評価装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記交流電圧に対応する選択された前記周波数ごとに交流インピーダンスを算出する
請求項1に記載の塗膜評価装置。
【請求項3】
正面に前記操作部が配置された本体部と、
前記本体部の側面に取り付けられ、前記正面から前記正面と反対の裏面まで回動可能な持ち手部と、
をさらに備える
請求項1または請求項2に記載の塗膜評価装置。
【請求項4】
前記交流電圧印加部が印加する
前記交流電圧の
前記周波数を、少なくとも1Hz,10Hz,100Hz,1kHz,10kHz,100kHzから選択可能な、
請求項1
から請求項3のいずれか一項に記載の塗膜評価装置。
【請求項5】
前記交流電圧印加部が印加する
前記交流電圧を、少なくとも10mV,50mV,100mV,500mV,1000mVから選択可能な、
請求項1
から請求項4のいずれか一項に記載の塗膜評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属構造体等の塗膜の劣化を評価する塗膜評価装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
金属構造体等の塗膜に対し交流を流し、交流の周波数を変化させた際のインピーダンスを測定する方法(「交流インピーダンス法」ともいわれる)により、塗膜の劣化を評価する塗膜評価方法が用いられている。交流インピーダンス法を用いた塗膜評価方法は、目視で行われる従来の塗膜評価方法と比較して、塗膜の劣化を定量的に把握しやすい。また、従来の塗膜の評価方法は、ほとんどが破壊試験であったのに対して、交流インピーダンス法を用いた塗膜評価方法は、非破壊であるため、現場での適用が容易である。交流インピーダンス法を用いた塗膜評価方法を現場で実施可能な塗膜評価装置が実用化されている。
【0003】
特許文献1には、実鋼構造物表面にある被膜の防食を、交流インピーダンス法を用いて、現場で定量的に測定する測定装置が記載されている。特許文献1に記載された測定装置は、軽量化が図られており、また、プローブ開口部における電解液の状態調整が簡便であり、現場で使用しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、交流インピーダンス法を用いる塗膜評価装置は、さらなる軽量化や小型化による作業性向上が望まれている。また、従来よりも厚い膜厚の塗装が可能な塗料や、インピーダンスが比較的高い塗料などによって形成された塗膜の測定を行う場合、より広範囲におけるインピーダンス測定を容易に実施可能な塗膜測定装置が必要となっている。
【0006】
上記事情を踏まえ、本発明は、軽量・小型で作業性が高く、より広範囲におけるインピーダンス測定を容易に実施可能な塗膜測定装置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】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様に係る塗膜評価装置は、評価対象物の第一電極と第二電極との間に交流電圧を印加する交流電圧印加部、前記評価対象物に流れる応答電流を取得する交流測定部と、前記交流電圧印加部が印加する交流電圧を選択可能な交流電圧操作部と、交流電圧の周波数を少なくとも一つ以上選択可能な周波数操作部と、を有する操作部と、を備え、前記周波数操作部は、選択された状態でLEDを点灯し、前記交流電圧操作部で交流電圧を切り替えられると、交流電圧に対応する周波数を選択する。
【発明の効果】
【0008】
本発明の塗膜評価装置によれば、軽量・小型で作業性が高く、より広範囲におけるインピーダンス測定を容易に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】本発明の第一実施形態に係る塗膜評価装置の斜視図である。
【
図3】同塗膜評価装置の制御部の機構構成図である。
【
図4】同塗膜評価装置の操作部および表示部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
(第一実施形態)
本発明の第一実施形態について、
図1から
図4を参照して説明する。
図1は、第一実施形態に係る塗膜評価装置100の斜視図である。
図2は、塗膜評価装置100の機能構成図である。
【0011】
[塗膜評価装置100]
塗膜評価装置100は、金属構造物等の塗膜劣化度を電気化学的手法により、現場で非破壊的にかつ定量的に評価できる装置である。塗膜評価装置100は、
図1に示すように、箱型に形成された本体部10と、本体部10に取り付けられた持手部8と、を備えている。
【0012】
本体部10は、箱型に形成されており、後述する周波数応答解析部2や制御部3等が実装された電子回路が内部に搭載される。本体部10は、
図1に示すように、奥行きの浅い箱型に形成されており、6つの面のうち正面1Aおよび裏面1Bが最も表面積が大きい。
【0013】
持手部8は、U字型に形成されており、持手部8の両端部8aが本体部10の右側面1Cと左側面1Dとにそれぞれ回動可能に取り付けられている。持手部8を本体部10に対して回転させると、持手部8の中央部8bは、本体部10の正面1A付近から、上面1E付近を通過して、裏面1B付近まで移動可能である。本体部10は、片手で支持できる程度の大きさと重量である。操作者は、持手部8の中央部8bを持つことで、安定して本体部10を支持することができる。
【0014】
本体部10は、
図2に示すように、ポテンショ・ガルバノスタット1と、周波数応答解析部2と、制御部3と、操作部4と、表示部5と、電源部6と、外部端子7と、を有している。本体部10は、外部端子7を介して測定プローブ9と接続される。
【0015】
ポテンショ・ガルバノスタット(交流電圧印加部)1は、電位制御により電気化学測定を行う装置であるポテンシオスタットと、電流制御により電気化学測定を行う装置であるガルバノスタットと、の両方の機能を備える装置である。塗膜評価装置100は、電位を制御してその応答電流から交流インピーダンスを求めるので、ポテンショ・ガルバノスタット1のポテンシオスタット機能を用いる。ポテンショ・ガルバノスタット1は、周波数応答解析部2からの正弦波信号に基づいて、所定の電位の交流電圧(10mV,50mV,100mV,500mV,1000mV)を測定系に対して印加し、その応答電流を取得する。
【0016】
周波数応答解析部(交流測定部)2は、所定の周波数(1Hz,10Hz,100Hz,1kHz,10kHz,100kHz)の正弦波信号をポテンショ・ガルバノスタット1に送ることにより、ポテンショ・ガルバノスタット1から測定系に対して交流電位変調を与えるための装置である。また、周波数応答解析部2は、ポテンショ・ガルバノスタット1が取得した応答電流の信号を取得して解析を行う。
【0017】
図3は、制御部3の機構構成図である。
制御部3は、プロセッサ30と、プログラムを読み込み可能なメモリ31と、プログラムおよびデータを記憶可能な記憶部32と、入出力制御部33と、を有するプログラム実行可能な処理装置である。制御部3の機能は、制御部3に提供されたプログラムをプロセッサ30が実行することにより実現される。
【0018】
制御部3は、ポテンショ・ガルバノスタット1、周波数応答解析部2、操作部4、表示部5、および電源部6を制御する。また、制御部3は、ポテンショ・ガルバノスタット1が取得した応答電流の信号や、周波数応答解析部2が解析した結果から、測定対象の塗膜の交流インピーダンスを算出する。また、制御部3は、算出した交流インピーダンスにより塗膜の劣化を評価する。
【0019】
図4は、操作部4および表示部5を示す図である。
操作部4および表示部5は、
図1および
図4に示すように、本体部10の正面1Aに配置されており、操作者は、表示部5に表示される内容を確認しながら、操作部4を操作することができる。
【0020】
操作部4は、塗膜評価装置100の電源のONとOFFとを制御する電源操作部41と、交流電圧操作部42と、周波数操作部43と、測定動作操作部44と、記録操作部45と、を有している。
【0021】
交流電圧操作部42は、測定系に対して印加する交流電圧を、10mV,50mV,100mV,500mV,1000mVの5種類から1つ選択するダイアル式の操作ボタンである。
【0022】
周波数操作部43は、ポテンショ・ガルバノスタット1に送る正弦波信号の周波数を、1Hz,10Hz,100Hz,1kHz,10kHz,100kHzの6種類からそれぞれ個別に選択できる操作ボタンである。例えば、周波数操作部43は、10Hz,1kHz,100kHzの3種類を選択することもできるし、1Hzだけを選択することもできるし、全周波数を選択することもできる。
【0023】
周波数操作部43は、押しボタン式であり、一度押すと選択されていることを示す「ON」状態となり、もう一度押すと選択されていないことを示す「OFF」状態となる。周波数操作部43は、それぞれの操作ボタンにLEDが取り付けられており、「ON」状態となっている操作ボタンのLEDが点灯する。そのため、使用者はLEDの点灯から、選択されている周波数を容易に把握できる。
【0024】
周波数操作部43で選択された周波数は、交流電圧操作部42で選択されている交流電圧ごとにメモリ31に保存される。交流電圧操作部42で交流電圧を切り替えるごとに、選択後の交流電圧において前回選択されていた周波数操作部43の操作ボタンの「ON」状態と「OFF」状態が再現される。そのため、使用者は前回と同じ周波数を選択する工程を省略できる。
【0025】
測定動作操作部44は、塗膜評価装置100による測定を開始するSTARTボタン44aと、塗膜評価装置100による測定を停止するSTOPボタン44bと、を有する。
【0026】
記録操作部45は、塗膜評価装置100による測定結果を記憶部32に保存する操作ボタンである。
【0027】
表示部5は、LCDディスプレイ等の文字や数値を表示可能な装置である。表示部5には、例えば、制御部3によって算出された交流インピーダンスZ、位相角θ、インピーダンス実数、インピーダンス虚数が表示される。表示部5は、操作部4と同様、本体部10の正面1Aに配置されている。計測条件および算出データは、測定と同時にメモリ31や記憶部32に保存することも可能である。
【0028】
電源部6は、塗膜評価装置100に電力を供給する装置である。電源部6には電源ケーブルPを経由して外部から電力を供給することができる。一方、電源部6には電池が搭載可能であり、外部から電力を供給しなくとも、塗膜評価装置100全体に電力を供給することができる。そのため、塗膜評価装置100を電源部6に搭載された電池により駆動させることで、操作者は塗膜評価装置100をいずれの場所にも移動させて使用することができる。なお、電源部6に搭載された電池は充電可能であってもよい。
【0029】
外部端子7は、対極用端子71と、参照極用端子72と、作用極用端子73と、外部から電源ケーブルPを経由して電力が供給される電源端子74と、を備えている。
【0030】
測定プローブ9は、外部端子7に着脱可能なプローブであり、対極用プローブ91と、参照極用プローブ92と、作用極用プローブ93と、を有する。対極用プローブ91は、対極用端子71を介して、ポテンショ・ガルバノスタット1に接続される。参照極用プローブ92は、参照極用端子72を介して、ポテンショ・ガルバノスタット1に接続される。作用極用プローブ93は、作用極用端子73を介して、ポテンショ・ガルバノスタット1に接続される。
【0031】
対極用端子71と、参照極用端子72と、作用極用端子73と、電源端子74とは、
図1に示すように、いずれも本体部10の上面1Eに設けられている。操作者が塗膜評価装置100を持ち運ぶ際、外部端子7が正面1A、裏面1B、右側面1Cまたは左側面1Dに設けられておらず、塗膜評価装置100の取り回しが容易である。
【0032】
塗膜評価装置100の詳細な仕様を表1に示す。
【表1】
【0033】
[塗膜評価装置100の動作]
塗膜評価装置100を用いて金属構造物の塗膜劣化度を交流インピーダンス法により評価する際の塗膜評価装置100の動作について述べる。
【0034】
まず、評価対象の金属構造物に、対極用プローブ91と、参照極用プローブ92と、作用極用プローブ93とを設置する。対極用プローブ91は、金属構造物上に塗膜が形成された部分(対極、第一電極)に電解液を通じて接続される。作用極用プローブ93は、金属構造物の塗膜が形成されていない部分(作用極、第二電極)に接続される。なお、参照電極は必要に応じてワークに近い電解液を通じて接続される。
【0035】
次に、操作者は、交流電圧操作部42を操作して、評価対象の金属構造物に対して印加する交流電圧を、10mV,50mV,100mV,500mV,1000mVの5種類から1つ選択する。また、操作者は、周波数操作部43を操作して、ポテンショ・ガルバノスタット1に送る正弦波信号の周波数を、1Hz,10Hz,100Hz,1kHz,10kHz,100kHzの6種類からそれぞれ個別に選択できる。
【0036】
次に、操作者は、測定動作操作部44のSTARTボタン44aを操作して、塗膜評価装置100による評価測定を開始する。ポテンショ・ガルバノスタット1が、評価対象の金属構造物に対して交流信号を出力し、その応答電流を取得する。具体的には、ポテンショ・ガルバノスタット1が、作用極用プローブ93が接続された作用電極と対極用プローブ91が接続された対極との間に交流電圧を印加し、その交流電圧によって評価対象の金属構造物および塗膜に流れる応答電流を取得する。
【0037】
制御部3は、ポテンショ・ガルバノスタット1が取得した応答電流の信号や、周波数応答解析部2が解析した結果から、測定対象の塗膜の交流インピーダンスを算出する。
【0038】
交流インピーダンスは、ポテンショ・ガルバノスタット1から、設定した交流電圧を、予め設定した周波数範囲(1Hz,10Hz,100Hz,1kHz,10kHz,100kHz)で周波数を変化させて評価対象物に印加することにより、周波数ごとにインピーダンスの絶対値(|Z|)として算出される。操作者は、周波数操作部43を操作して、評価対象の金属構造物に対して印加する交流電圧の周波数を変更する。制御部3は、周波数ごとに交流インピーダンスを算出する。
【0039】
塗膜評価装置100は、従来の塗膜評価装置と比較して、操作部4により、印加する交流電圧の周波数範囲を広く(1Hz~100kHz)設定でき、また、多段階(6段階)に容易に設定できる。そのため、塗膜評価装置100は、測定対象の塗膜の交流インピーダンスを従来より詳細に評価できる。
【0040】
塗膜評価装置100は、従来の塗膜評価装置と比較して、操作部4により、印加する交流電圧の範囲を広く(10mV,50mV,100mV,500mV,1000mV)設定でき、また、多段階(5段階)に容易に設定できる。そのため、塗膜評価装置100は、測定対象の塗膜の交流インピーダンスをより詳細に評価できる。例えば、健全塗膜や厚い塗膜を評価する場合であっても、交流電圧の振幅を高電圧に設定することで、塗膜評価装置100は交流インピーダンスを従来より正確に測定することができる。
【0041】
測定評価が終了した場合、操作者は、測定動作操作部44のSTOPボタン44bを操作して、塗膜評価装置100による評価測定を終了する。
【0042】
本実施形態に係る塗膜評価装置100によれば、金属構造物等の塗膜劣化度を電気化学的手法により、現場で非破壊的にかつ定量的に診断できる。塗膜評価装置100は、塗り替え時期の決定、塗装効果の評価、塗膜仕様の選定等に活用できる。塗膜評価装置100は、目視では検出が困難なごく初期の劣化段階でも、塗膜劣化を検出でき、塗膜の劣化状況を、時系列的に定量的に管理できる。
【0043】
本実施形態に係る塗膜評価装置100によれば、軽量・小型であり、搭載された電池により電力駆動が可能であるため、作業性が高い。
【0044】
本実施形態に係る塗膜評価装置100によれば、使用する正弦波信号の周波数を、1Hz,10Hz,100Hz,1kHz,10kHz,100kHzの6種類からそれぞれ個別に選択でき、高周波帯域での容量成分(水分検出)の評価や、低周波数帯域での抵抗成分の評価をより正確に行える。
【0045】
本実施形態に係る塗膜評価装置100によれば、使用する測定系に対して印加する交流電圧を、10mV,50mV,100mV,500mV,1000mVの5種類から1つ選択でき、劣化塗膜の場合に低電圧により測定し、健全塗膜の場合に高電圧により測定することで、塗膜評価を従来より正確に行える。
【産業上の利用可能性】
【0046】
本発明は、塗膜を評価する装置に適用することができる。
【符号の説明】
【0047】
100 塗膜評価装置
10 本体部
1 ポテンショ・ガルバノスタット(交流電圧印加部)
2 周波数応答解析部(交流測定部)
3 制御部
4 操作部
41 電源操作部
42 交流電圧操作部
43 周波数操作部
44 測定動作操作部
45 記録操作部
5 表示部
6 電源部
7 外部端子
71 対極用端子
72 参照極用端子
73 作用極用端子
74 電源端子
8 持手部
9 測定プローブ
91 対極用プローブ
92 参照極用プローブ
93 作用極用プローブ