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公開番号2021032582
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210301
出願番号2019149541
出願日20190819
発明の名称腐食センサ
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/00 20060101AFI20210201BHJP(測定;試験)
要約【課題】腐食度合いをより正確に測定できる腐食センサを提供する。
【解決手段】金属からなり、測定環境に曝露される面を有する第1の電極12と、金属からなり、測定環境に曝露される面を有し、前記第1の電極と異なる厚みを有する第2の電極13と、金属からなり、測定環境に曝露される面を有し、前記第1の電極及び第2の電極のいずれとも異なる厚みを有する第3の電極14とを、備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
金属からなり、測定環境に曝露される面を有する第1の電極と、
金属からなり、測定環境に曝露される面を有し、前記第1の電極と異なる厚みを有する第2の電極と、
金属からなり、測定環境に曝露される面を有し、前記第1の電極及び第2の電極のいずれとも異なる厚みを有する第3の電極とを、備える腐食センサ。
続きを表示(約 300 文字)【請求項2】
請求項1に記載の腐食センサであって、
前記第1の電極、前記第2の電極、及び前記第3の電極は、直列に接続されており、
前記第1の電極、前記第2の電極、及び前記第3の電極が直列に接続された状態から、前記第1の電極、前記第2の電極、及び前記第3の電極のうち前記第1の電極を切り離し、且つ、前記第2の電極及び前記第3の電極を直列に接続した状態に切り替えるスイッチをさらに備える、腐食センサ。
【請求項3】
請求項2に記載の腐食センサであって、
第1の電極の厚みが、前記第2の電極の厚み及び前記第3の電極の厚みのいずれよりも小さい、腐食センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、腐食センサに関する。
続きを表示(約 4,600 文字)【背景技術】
【0002】
鋼材の寿命推定や耐食鋼材の研究開発におけるニーズを背景として、鋼材の腐食モニタリング技術の開発が進められている。腐食モニタリングの手法の一つとして、板厚減少に伴う電気抵抗の増加に基づいて腐食量を測定する方法が知られている。
【0003】
特開2016−197102号公報には、腐食センサの設計方法が開示されている。この腐食センサは、任意の環境に曝露されるセンサ部と、この任意の環境から遮断される参照部とを備える。同公報には、測定期間、測定間隔、平均気温、及び海塩粒子量に基づいて、センサ部の適切な厚さを設定する腐食センサの設計方法が開示されている。
【0004】
特開2017−3376号公報には、任意の環境に曝露されるセンサ部と、この任意の環境から遮断される参照部とを備え、センサ部と参照部とが絶縁体を介して積層された腐食センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2016−197102号公報
特開2017−3376号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記文献に開示されているように、腐食センサは、測定環境に曝露される計測電極(センサ部)と、測定環境から遮断して腐食されないようにした参照電極(参照部)とを備える。この構成によれば、参照電極の電気抵抗を用いて計測電極の電気抵抗を補正することで、温度による比抵抗の変化の影響を補償することができる。
【0007】
腐食センサでは、参照電極を測定環境から遮断するために(参照金属が腐食しないように)、参照電極を防食性塗料等で被覆する。この被覆によって、参照電極と計測電極との温度差が大きくなる場合がある。そのため、特に温度変化の激しい環境においては、耐食性を正確に評価できない場合がある。また、高温環境、又は厳しい腐食環境では、計測電極の厚みの減少量が大きくなる。計測電極が薄くなり過ぎると電気抵抗の計測ができなくなる。結果として、長期間にわたる正確な測定ができなくなる。
【0008】
本発明の目的は、測定対象の金属の腐食度合いをより正確に測定できる腐食センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一実施形態による腐食センサは、金属からなり、測定環境に曝露される面を有する第1の電極と、金属からなり、測定環境に曝露される面を有し、前記第1の電極と異なる厚みを有する第2の電極と、金属からなり、測定環境に曝露される面を有し、前記第1の電極及び第2の電極のいずれとも異なる厚みを有する第3の電極とを、備える。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、測定対象の金属の腐食度合いをより正確に測定できる腐食センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1は、本実施形態による腐食モニタリング装置の構成例を示す図である。
図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
【0013】
[実施形態]
[腐食センサ]
図1は、本発明の第1の実施形態による腐食センサを含む腐食モニタリング装置1の構成を示す図である。腐食モニタリング装置1は、腐食センサ10と、抵抗測定器20とを備えている。
【0014】
腐食センサ10は、基板11と、基板11上に配置された第1の電極12、第2の電極13及び第3の電極14と、被覆部材15とを備えている。
【0015】
基板11は、例えばプラスチック基板である。基板11は、金属等の導体であってもよく、その場合、基板11と電極(第1〜第3の電極12〜14)との間に絶縁体を配置すればよい。
【0016】
第1の電極12は、金属からなる。第1の電極12を構成する金属は、評価対象となる金属である。図1では、第1の電極12がU字型の平面形状である場合を図示しているが、第1の電極12の平面形状は任意であり、これに限定されない。なお、第1の電極12の厚みは均一であることが好ましい。
【0017】
第1の電極12は、測定環境に曝露される面を有している。すなわち、第1の電極12の少なくとも一部は、被覆されずに露出している。図1では、基板11と接する下面及び被覆部材15で覆われた部分を除き、第1の電極12の上面及び側面が露出している。この構成は例示であり、第1の電極12の側面が樹脂などで被覆され、上面のみが露出している構成としてもよい。また、第1の電極12の一部(端部)を基板11によって支持し、上面、側面に加えて、下面を含む略全面が露出する構成としてもよい。
【0018】
第2の電極13は、第1の電極12と同じ金属からなる。後述するように第2の電極13の厚みは、第1の電極12の厚みと異なる。また、第2の電極13の断面積は、第1の電極12の断面積と異なる。
【0019】
図1では、第2の電極13がU字型の平面形状である場合を図示しているが、第2の電極13の平面形状は任意であり、これに限定されない。なお、第2の電極13の厚みは均一であることが好ましい。
【0020】
第2の電極13も、第1の電極12と同様に、測定環境に曝露される面を有している。すなわち、第2の電極13の少なくとも一部は、被覆されずに露出している。図1では、基板11と接する下面及び被覆部材15で覆われた部分を除き、第2の電極13の上面及び側面が露出している。この構成は例示であり、第2の電極13の側面が樹脂などで被覆され、上面のみが露出している構成としてもよい。また、第2の電極13の一部(端部)を基板11によって支持し、上面、側面に加えて、下面を含む略全面が露出する構成としてもよい。
【0021】
第3の電極14は、第1の電極12及び第2の電極13と同じ金属からなる。後述するように第3の電極14の厚みは、第1の電極12の厚みとも、第2の電極13の厚みとも異なる。また、第3の電極14の断面積は、第1の電極12の断面積とも、第2の電極13の断面積とも異なる。
【0022】
図1では、第3の電極14がU字型の平面形状である場合を図示しているが、第3の電極14の平面形状は任意であり、これに限定されない。なお、第3の電極14の厚みは均一であることが好ましい。
【0023】
第3の電極14も、第1の電極12及び第2の電極13と同様に、測定環境に曝露される面を有している。すなわち、第3の電極14の少なくとも一部は、被覆されずに露出している。図1では、基板11と接する下面及び被覆部材15で覆われた部分を除き、第3の電極14の上面及び側面が露出している。この構成は例示であり、第3の電極14の側面が樹脂などで被覆され、上面のみが露出している構成としてもよい。また、第3の電極14の一部(端部)を基板11によって支持し、上面、側面に加えて、下面を含む略全面が露出する構成としてもよい。
【0024】
第1の電極12、第2の電極13及び第3の電極14の平面形状は互いに同じであることが好ましい。この場合、第1の電極12、第2の電極13及び第3の電極14は、幅が同じで厚みのみが異なっている。また、第1の電極12、第2の電極13及び第3の電極において、電圧(又は電流)が測定される区間(以下、電圧等計測区間と称する)の電流の経路の長さは、互いに等しいことが好ましい。また、電極の面のうち測定環境に曝露される面(本例では、上面及び側面)は、第1〜第3の電極12〜14のいずれも同じであることが好ましい。なお、第1〜第3の電極12〜14の断面は、電流の流れる方向に垂直な面における断面である。
【0025】
第1の電極12は、端子12a及び12bを有している。第2の電極13は、端子13a及び13bを有している。第3の電極14は、端子14a及び14bを有している。端子12a、12b、13a、13b、14a及び14bは、配線21a、22a、23a及び24aを介して抵抗測定器20に電気的に接続される。端子12a、12b、13a、13b、14a及び14bは、被覆部材15によって被覆されている。被覆部材14により、端子12a、12b、13a、13b、14a及び14bの防水及び/又は防食が可能になる。本実施形態では、端子12aと端子12bとの間の電流の経路の長さが、第1の電極12の電圧計測区間の長さである。端子13aと端子13bとの間の電流の経路の長さが、第2の電極13の電圧計測区間の長さである。端子14aと端子14bとの間の電流の経路の長さが、第3の電極14の電圧計測区間の長さである。第1の電極12、第2の電極13及び第3の電極14の電気抵抗が、それぞれ、測定できるよう構成されている。
【0026】
第1の電極12の端子12bは、第2の電極13の端子13aに電気的に接続されている。第2の電極13の端子13bは、第3の電極14の端子14aに電気的に接続されている。すなわち、第1の電極12、第2の電極13及び第3の電極14は、この順に、直列に接続されている。端子12bと端子13a、及び端子13bと端子14aを電気的に接続する方法は、これに限定されないが、両端子に半田や溶接で配線を接続する方法、両端子を導電性テープで接続する方法等が挙げられる。
【0027】
抵抗測定器20は、定電流電源21、電圧計22、23及び24を備えている。
【0028】
定電流電源21は、配線21aを介して第1の電極12の端子12a、及び第3の電極14の端子14bに電気的に接続される。上述のとおり、第1の電極12、第2の電極13及び第3の電極14は、直列に接続されている。そのため、第1の電極12、第2の電極13及び第3の電極14には、定電流電源21から供給される電流Iが流れる。
【0029】
電圧計22は、配線22aを介して第1の電極12の端子12a及び12bに電気的に接続され、端子12aと端子12bとの間の電圧V1を測定する。電圧V1を電流Iで除すことで、第1の電極12の電気抵抗R1を求めることができる。
【0030】
電圧計23は、配線23aを介して第2の電極13の端子13a及び13bに電気的に接続され、端子13aと端子13bとの間の電圧V2を測定する。電圧V2を電流Iで除すことで、第2の電極13の電気抵抗R2を求めることができる。
(【0031】以降は省略されています)

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