JPH04218757A

JPH04218757A - 塗膜劣化診断方法

Info

Publication number: JPH04218757A
Application number: JP9276691A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kondo; 武近藤; Sumio Yamamoto; 澄夫山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1992-08-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は塗膜の劣化度合を客観的
に判断するようにした塗膜劣化診断方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】例えば変圧器や配電盤など屋外に配置さ
れる機器は、防蝕及び美観のために塗装がなされるが、
その塗膜は紫外線や水分などの影響を受けて経時的に劣
化して行く。このような塗膜の劣化を放置すれば、最終
的には下地金属の腐蝕による塗膜の剥落や錆の発生に至
るから、機器の保全のためには適当な時期に再塗装して
新たな塗膜を形成する必要がある。その再塗装の時期は
、早すぎれば経済的に無駄が生じ、逆に遅すぎれば下地
の腐蝕に至ってかえってその修復に手間取るからやはり
経済的な負担が多くなったり、機器の保全に悪影響を及
ぼす。そこで、従来より、この種の機器では、塗膜の劣
化度合を定期的に診断し、適切な再塗装の時期を判断す
るようにしている。

【０００４】この種の診断は、できるだけ客観的になさ
れて誰が行っても常に適切な判断が下されることが望ま
しい。この点に配慮した従来の一般的な塗膜劣化診断方
法としては、次のようなものがあった。はがれ、割れ、
膨れ、錆等の各種の劣化状況についてその劣化度合が段
階的に異なる種々の見本写真を予め多数準備しておき、
診断すべき実際の塗膜とこれらの見本写真とを作業者が
対比観察する。

【０００５】そして、各種の劣化状況について実際の塗
膜の状態がいずれの段階の見本写真と一致するかを作業
者が見きわめると共に、各種の劣化状況・劣化度合につ
いて予め定められている評点を付し、これらを順次加算
する。そして、その合計点が基準値に達すれば、塗り替
えあるいは補修塗装の時期に至ったと判断するのである
。

【０００６】また、今一歩進歩した感がある次のような
方法もある。これは塗膜の劣化度合によってそのインピ
ーダンスが変化することを利用するもので、例えば本出
願人の出願に係る特開昭６２−１０２１４８号公報に詳
述されている。この種の方法を使って実際に採用されて
いる塗膜の診断手順の概略を述べれば次の通りである。まず、現場にインピーダンス測定計を搬入し、そのプロ
ーブを塗膜の表面に宛い、そのプローブと下地金属との
間に特定周波数の電圧を印加し、流れる電流及び電圧に
基づき測定される塗膜のインピーダンスを計器から読取
り書取っておく。

【０００７】そして、次にこの様にして記録された周波
数についての抵抗性・容量性の各測定インピーダンスの
値が、予め作成された表のどの欄に該当するかをその表
を見て照合し、これに基づき劣化度合を判断するのであ
る。なお、この場合のインピーダンス測定周波数は、２
００Ｈｚ，５００Ｈｚ，１ＫＨｚ程度が一般的であった
。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
塗膜と見本写真とを対比観察する前者の方法では、見本
写真と一致するか否かの判断自体が観察者の主観により
左右され易いため、誰でも常に適切な診断ができるとい
う保証がない。このため、診断結果が軽んじられる傾向
にあり、適切な時期に再塗装や補修塗装が行われないこ
とがあった。また、この方法では、多くの見本写真との
対比観察や評点の合計作業等が必要で、これらが面倒で
、計算ミスが発生する可能性もある。

【０００９】一方、インピーダンス測定計を使用する方
法は、やはり計器の読取り等に主観が入る余地があり、
またその測定値を評価基準と照合する作業も煩わしいも
のであった。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、塗膜インピーダンスを測定すること
に基づき、塗膜の劣化度合を定量的，客観的且つ精度良
く診断することができる塗膜劣化診断方法を提供するに
ある。

【００１１】［発明の構成］

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の塗膜劣化診断方
法は、異なる複数の周波数を含む電圧を塗膜の下地金属
と前記塗膜の表面に宛われるプローブとの間に印加する
電圧印加手段と、前記塗膜に流れる電流を測定する電流
測定手段と、この電流測定手段の測定結果から算出され
る各周波数に対する塗膜インピーダンスに基づいて前記
塗膜の劣化度を判断する判断手段とからなり、前記塗膜
インピーダンスの測定周波数を０．０１Ｈｚ〜１Ｈｚの
範囲に設定したところに特徴を有する。

【００１３】

【作用】下地金属とプローブとの間に電圧印加手段によ
り異なる複数の周波数を含む電圧を印加すると、プロー
ブには塗膜を通じて電流が流れ、それが電流測定手段に
より測定される。ここで、塗膜のインピーダンスは、塗
膜の劣化度合と相関関係がある。即ち、塗膜インピーダ
ンスは、抵抗とコンデンサとの並列回路からなる等価回
路にて表すことができ、塗膜が劣化することにより、そ
の抵抗値が小さくなってインピーダンスが変化するので
ある。従って、判断手段により、所定の解析手順によっ
て客観的，定量的に塗膜の劣化度合を診断することがで
きる。

【００１４】この場合、異なる複数の周波数を含む電圧
を塗膜に印加することにより、周波数と測定された塗膜
インピーダンスとの関係を調べることができ、これによ
り、塗膜インピーダンスの測定データの信頼性を確認す
ることができる。

【００１５】そして、０．０１Ｈｚ〜１Ｈｚの範囲の周
波数における塗膜インピーダンスを用いて塗膜の劣化状
態を診断するようにすれば、塗膜の劣化度合あるいは塗
膜の余寿命を精度良く判定することができるのである。即ち、本発明者等の実験・研究によれば、この周波数範
囲において、塗膜インピーダンスは時間経過に対して顕
著に変化し、しかもその塗膜インピーダンスの対数は、
時間経過に対して直線的な関係にあることを見出したの
である。

【００１６】塗膜インピーダンスが時間経過に対して顕
著に変化することにより、高精度のインピーダンス測定
を行うことができる。そして、塗膜インピーダンスの対
数と時間とが直線的関係を有するなら、劣化度の解析が
容易かつ正確になる。これに対し、１Ｈｚを越える高周
波数域においては、塗膜インピーダンスは、時間経過に
対してさほど変化せず、また、０．０１Ｈｚを下回った
周波数では、測定値が不安定になり、測定に時間がかか
ってしまうことになる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
して説明する。まず、図１を参照して、本実施例にて使
用される塗膜インピーダンスの測定の機能及び塗膜劣化
診断の機能の両者を兼ね備えた装置について説明する。

【００１８】即ち、１はいわゆるラップトップ形あるい
はブック形と称されるパーソナルコンピュータであり、
本体ケース（図示せず）内に、ＣＰＵ２、ＲＯＭ３、Ｒ
ＡＭ４、ＦＤＤ（フロッピーディスクドライブ）５など
を内蔵すると共に、液晶形のディスプレイ６及びキーボ
ード７を備える一般的な構成である。そして、このパー
ソナルコンピュータ１１の拡張スロット内には、Ｄ／Ａ
変換機能及びＡ／Ｄ変換機能を備えるＩ／Ｆボード８が
挿入されている。

【００１９】一方、劣化診断を行おうとする塗膜９の表
面にはプローブ１０が宛がわれる。このプローブ１０は
、各種の構造のものが知られているので（例えば特開昭
６１−１０８９５４号）詳しく図示はしないが、基本的
には本体容器内に導電性ゲルを染み込ませたスポンジ状
電極を収納すると共に、その本体容器の開口部周辺に永
久磁石を備えた構成で、永久磁石と下地金属１１との間
に作用する吸引力によってスポンジ状電極を塗膜９の表
面に密着させるようになっている。

【００２０】プローブ１０から導出されたリード線と、
下地金属に接続したリード線とはプリアンプ１２に接続
されており、このプリアンプ１２は、プローブ１０と下
地金属１１との間に電圧を印加したときに塗膜９を通じ
て流れる電流に応じた電圧信号を前記パーソナルコンピ
ュータ１のＩ／Ｆボード８に与えるようになっている。これにて、プリアンプ１２が塗膜９を通じてプローブ１
０に流れる電流を測定するための電流測定手段として機
能する。尚、プリアンプ１２は、塗膜９の劣化の度合い
に応じて測定レンジを切替え得るようになっており、本
実施例では、インピーダンスにして０．１ＭΩ〜１００
ＭΩ（電流にして０．０１μＡ〜１０μＡ）の範囲が測
定可能である。

【００２１】そして、前記Ｉ／Ｆボード８は、プローブ
１０と下地金属１１との間に異なる複数の周波数を含む
電圧を印加する電圧印加手段として機能し、予めフロッ
ピーディスク内に記憶されていたデジタル情報に基づき
、Ｉ／Ｆボード８のＤ／Ａ変換機能によって生成・合成
された所定波形の電圧を出力するようになっている。そして、印加される所定の合成電圧波形は、０．０１Ｈ
ｚ〜１Ｈｚの範囲を含む周波数であって、パワースペク
トルＰが、

【００２２】

【数１】

【００２３】から

【００２４】

【数２】

【００２５】の間に存在するようにしている。パワース
ペクトルＰがＰ＝１／ｆとなるように合成した電圧波形
の一例を図２に示す。また、ここでは、この電圧波形を
構成する各周波数成分の位相はランダム化してあってピ
ーク電圧を極力抑えるようにしてある。

【００２６】また、Ｉ／Ｆボード８のＤ／Ａ変換とＡ／
Ｄ変換とのタイミングは、毎回同一となるように構成さ
れており、これにて、印加される電圧の位相角とプリア
ンプ１２の電流測定位相角とは同一に保たれるようにな
っている。さらに、パーソナルコンピュータ１のＲＡＭ
４には、予め求められたＩ／Ｆボード８からの出力電圧
波形のスペクトルデータが記憶されるようになっている
。これにより、パーソナルコンピュータ１は、前記プリ
アンプ１２にて測定された電流測定結果から、機械語に
よるＦＦＴ（高速フーリエ変換）プログラム等を利用し
て、各周波数に対するインピーダンスを算出するように
なっている。

【００２７】さらに、後述するように、パーソナルコン
ピュータ１は、算出された塗膜インピーダンスから、塗
膜の劣化度合及び余寿命を診断する判断手段として機能
するようになっている。この場合、塗膜インピーダンス
は、抵抗とコンデンサとの並列回路からなる等価回路に
て表すことができ、塗膜９が劣化することにより、その
抵抗値が小さくなってインピーダンスが変化することを
利用して、塗膜９の劣化度合を診断することができるの
である。なお、塗膜の劣化度合及び余寿命の診断には、
算出されたインピーダンスのうち、０．０１Ｈｚ〜１Ｈ
ｚの範囲における特定の周波数（例えば０．１Ｈｚ）に
対するインピーダンスを用いるようになっている。

【００２８】次に、上記構成の塗膜劣化診断装置にて塗
膜９の診断を行う手順について説明する。これにてパー
ソナルコンピュータ１が果たす機能が明らかにされる筈
である。

【００２９】まず、劣化診断を行う現場にパーソナルコ
ンピュータ１、プリアンプ１２及びプローブ１０を持ち
込み、プローブ１０を塗膜９の表面に宛ってプリアンプ
１２と共に図１に示すように接続する。そして、ＦＤＤ
５内にある測定プログラムを実行させる。

【００３０】このプログラムの実行の結果、プローブ１
０と下地金属１１との間に電圧が印加され、その時に塗
膜９に流れる電流がプリアンプ１２によって検出され、
その電流に応じた電圧信号がパーソナルコンピュータ１
のＩ／Ｆボード８に与えられるため、その電圧信号がＩ
／Ｆボード８のＡ／Ｄ変換機能によってデジタル信号に
変換される。そして、このＩ／Ｆボード８から与えられ
るデータに基づいて、ＣＰＵ２は、各周波数に対する塗
膜インピーダンスを算出し、その結果をＦＤＤ５におい
てフロッピーディスクに書き込む。

【００３１】この様な塗膜インピーダンスの測定は塗膜
９の複数箇所について行われ、また、この測定に併せて
パーソナルコンピュータ１のキーボード７から、測定時
の塗膜９の種類、塗膜９の膜厚、プローブ１０の面積等
の測定データを入力しておき、これも同時にフロッピー
ディスクに記録させておく。

【００３２】ところで、塗膜インピーダンスは、抵抗と
コンデンサとの並列回路からなる等価回路にて表すこと
ができ、塗膜９が劣化することにより、その抵抗値が小
さくなってインピーダンスが変化するのである。従って
、後述する所定の解析手順によって客観的，定量的に塗
膜の劣化度合を診断することができる。

【００３３】また、本実施例では、前述のように、塗膜
９の下地金属１１とプローブ１０との間に印加される所
定の合成電圧波形は、周波数が０．０１Ｈｚ〜１Ｈｚの
範囲を含み、パワースペクトルＰが、

【００３４】

【数３】

【００３５】から

【００３６】

【数４】

【００３７】の間に存在するようにしている。この場合
、異なる複数の周波数を含む電圧を塗膜９に印加するこ
とにより、図７に示すように、周波数と測定された塗膜
インピーダンスとの関係を調べることができ、これによ
り、塗膜インピーダンスの測定データの信頼性を確認す
ることができる。

【００３８】そして、周波数が０．０１Ｈｚ〜１Ｈｚの
範囲の塗膜インピーダンスを用いて塗膜９の劣化状態を
診断するようにすれば、塗膜９の劣化度合あるいは塗膜
の余寿命を精度良く判定することができるのである。即
ち、本発明者等の実験・研究によれば、図６に示すよう
に、この周波数範囲において、塗膜インピーダンスは時
間経過に対して顕著に変化し、しかもその塗膜インピー
ダンスの対数は、時間経過に対して直線的な関係にある
ことを見出したのである。

【００３９】塗膜インピーダンスが時間経過に対して顕
著に変化することにより、高精度のインピーダンス測定
を行うことができる。そして、塗膜インピーダンスの対
数と時間とが直線的関係を有するなら、劣化度の解析が
容易かつ正確になる。これに対し、１Ｈｚを越える高周
波数域においては、塗膜インピーダンスは、時間経過に
対してさほど変化せず、また、０．０１Ｈｚを下回った
周波数では、測定値が不安定になり、測定に時間がかか
ってしまうことになる。

【００４０】さて、上述したようなプローブ１０を用い
た測定が終了したら、次に診断プログラムをフロッピー
ディスクから読み出して実行させる。この診断プログラ
ムの実行手順は図５のフローチャートに示した通りであ
る。

【００４１】ステップＳ１：測定データの読み込みまず
フロッピーディスク内に記録された測定データが読み出
され、測定時の塗膜９の膜厚、プローブ１０の面積等が
確認のためにディスプレイ６に表示される。こののち、
確認操作を行うと、ディスプレイ６は初期条件入力画面
となる。

【００４２】ステップＳ２：初期条件入力ここでは、塗
膜の劣化状態を診断するための塗料種、使用年数、外観
状態、設置環境等についてそれら表すコードをキーボー
ド７から入力する。

【００４３】ステップＳ３：スムージングインピーダン
ス測定データのスムージングを行う。これは、現場で測
定されたインピーダンスデータは必ずしも各周波数に対
してインピーダンスが一様に変化していないことがある
ため、データのスムージングにより測定精度を向上させ
るためである。

【００４４】ステップＳ４：データ解析まず、スムージ
ングしたインピーダンスデータをもとに例えば０．１Ｈ
ｚの塗膜インピーダンスＺ１　を求め、適正な測定条件
であるか否かの確認のために各周波数ｆに対する塗膜イ
ンピーダンスＺ及びＣｘ（容量成分）のグラフを作成・
表示する。このグラフは、図７及び図８に示す通りであ
る。

【００４５】即ち、塗膜インピーダンスＺは、抵抗とコ
ンデンサとの並列回路と等価と考えられるから、図７に
示すように、塗膜が正常の状態（Ａで示す）では、抵抗
成分がいわば無限大となって、　ｌｏｇｆと　ｌｏｇＺ
とが右下りの直線関係にある。これに対し、塗膜９が劣
化してくると、抵抗成分が減少するため、同図Ｂ，Ｃに
て示すように、低周波数域にて　ｌｏｇＺが上記Ａに比
べて低下し且つ変化しない直線の部分が生じてくるので
ある。

【００４６】また、図８に示すように、周波数ｆと容量
成分Ｃｘとの関係のグラフを作成することにより、下地
金属１１が腐蝕の状態をも判断することができる。即ち
、正常時は、同図にＡで示すように、周波数ｆに対して
Ｃｘは一定値となるが、下地金属１１の腐蝕により、Ｂ
，Ｃにて示すように、いわゆる電気二重層容量が増大す
るのである。

【００４７】ステップＳ５：解析繰返しとミスデータの
判別塗膜インピーダンスＺの測定は１台の機器について複数
箇所で行われるから、その測定箇所数だけ上述のデータ
解析を繰り返すと共に、各測定点での０．１Ｈｚの塗膜
インピーダンスＺ１　の平均値及び分散を計算し、異常
データを測定ミス等に起因するミスデータとして除外す
る。

【００４８】ステップＳ６：寿命推定線図の作成ところ
で、塗膜インピーダンスＺの対数　ｌｏｇＺは時間ｔに
対し直線的関係を有する。また、ステップＳ２にて入力
された塗料種に対応する初期インピーダンスＺ０　は既
知データとして記憶されており、また、ステップＳ２に
て使用年数が入力されている。従って、これらの情報か
ら、図３に示すように初期インピーダンスＺ０　の対数
　ｌｏｇＺ０　と、測定された塗膜インピーダンスＺ１
　の対数　ｌｏｇＺ１　とを直線Ｌで結ぶことにより、
寿命推定線図を描くことができる。ここで余寿命ｔｒは
、測定時点ｔ１から直線Ｌの延長線が寿命ラインＲと交
差する点までの時間をいう。また、寿命ラインＲは、予
め塗膜の暴露試験或いは促進試験を行っておき、塗膜の
劣化の程度や下地金属の発錆の程度とその時の塗膜イン
ピーダンスＺとに基づき予め決定しておくことができる
。なお、寿命推定線図は、図４に示すように推定精度を
考慮して時間軸をｔの二乗にて表してもよい。

【００４９】ステップＳ７：劣化度及び塗替え時期の予
測検出された塗膜インピーダンスＺ１　の値がどの範囲に
あるかに基づき劣化度のランク付けがなされる。ここで
は、Ａ，Ｂ，Ｃの３段階に分けられ、ディスプレイ６に
例えば図９に示すような表示がされる。

【００５０】ステップＳ８：劣化要因の推定この後、劣
化要因推定プログラムの起動操作がされた場合には、エ
キスパート推論を対話形式で実行し、塗膜インピーダン
スＺ１　の測定結果に基づき劣化要因が推定され、結果
がディスプレイ６に表示される。また、その結果や解析
途中のグラフはプリンタにも出力できるようになってい
る。

【００５１】このように本実施例では、上述の診断プロ
グラムに従って動作するＣＰＵ１２が塗膜インピーダン
スＺのデータに基づき解析作業を行って塗膜９の劣化度
を判断し、またディスプレイ１６にその判断結果が表示
されるようになっている。これにより、誰が操作を行っ
ても塗膜の劣化度について常に適切な判断が可能であり
、しかもその作業を簡単・正確に行うことができるよう
になるものである。

【００５２】そして、上述のように、塗膜９の劣化度を
判断するにあたり、塗膜インピーダンスが時間経過に対
して顕著に変化ししかもその塗膜インピーダンスの対数
が時間経過に対して直線的な関係にあるところの、０．
０１Ｈｚ〜１Ｈｚの範囲の周波数で塗膜インピーダンス
を測定するようにしたので、塗膜９の劣化度合及び余寿
命を定量的，客観的且つ精度良く診断することができる
ものである。

【００５３】尚、上記実施例では、判断結果をディスプ
レイ６に表示するようにしたが、本発明はこれに限られ
ず、例えばパーソナルコンピュータ１に接続したプリン
タによって判断結果をプリントアウトする構成としても
良い。また、汎用のパーソナルコンピュータ１を使用し
なくても、ディスプレイあるいはプリンタを備えた専用
機として構成しても良いなど、本発明は要旨を逸脱しな
い範囲内で種々の変更が可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
の塗膜劣化診断方法によれば、塗膜インピーダンスの測
定周波数を、０．０１Ｈｚ〜１Ｈｚの範囲に設定したの
で、塗膜の劣化度合を定量的，客観的且つ精度良く診断
することができるという優れた効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す塗膜劣化診断装置の全
体のブロック図

【図２】塗膜に印加される電圧波形の一例を示す波形図

【図３】塗膜の寿命推定線図

【図４】塗膜の寿命推定線図の異なる表示例

【図５】診
断プログラムのフローチャート

【図６】各周波数に関す
る時間経過と塗膜インピーダンスとの関係を示す特性図

【図７】周波数と塗膜インピーダンスとの関係を示す特
性図

【図８】周波数と塗膜インピーダンスの容量成分との関
係を示す特性図

【図９】診断結果の表示例を示す図

【符号の説明】

１はパーソナルコンピュータ（判断手段）、２はＣＰＵ
、６はディスプレイ、８はＩ／Ｆボード（電圧印加手段
）、９は塗膜、１０はプローブ、１１は下地金属、１２
はプリアンプ（電流測定手段）を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　異なる複数の周波数を含む電圧を塗膜
の下地金属と前記塗膜の表面に宛われるプローブとの間
に印加する電圧印加手段と、前記塗膜に流れる電流を測
定する電流測定手段と、この電流測定手段の測定結果か
ら算出される各周波数に対する塗膜インピーダンスに基
づいて前記塗膜の劣化度を判断する判断手段とからなり
、前記塗膜インピーダンスの測定周波数が０．０１Ｈｚ
〜１Ｈｚの範囲に設定されていることを特徴とする塗膜
劣化診断方法。