JPH07127394A

JPH07127394A - 吸排気装置

Info

Publication number: JPH07127394A
Application number: JP27844293A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Okido; 忍大城戸; Yuichi Ishikawa; 雄一石川; Toshihiko Yoshimura; 敏彦吉村; Nobuyoshi Hosaka; 信義保坂; Yasushi Takatsu; 恭高津; Makoto Hayashi; 眞琴林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】【目的】腐食環境中にある吸排気装置の環境のモニタ
リングを行うと同時に、吸排気装置内の材料の劣化状況
をリアルタイムで把握する。【構成】実機中の材料の劣化状況、腐食環境を評価す
るための材料劣化検出手段及びまたは環境測定手段を有
した材料劣化測定装置１と、材料劣化測定装置１から得
られたデータを保存するメモリ部２と、材料劣化測定装
置１から得られたデータを評価する際基準となるデータ
を格納するデータベース３と、メモリ部２及びデータベ
ース３に接続されメモリー部２のデータとデータベース
３のデータを用いて演算する制御装置４と、制御装置４
の演算結果を表示するディスプレイ５と、制御装置４の
出力信号を伝送用に変換するモデム６と、モデム６に接
続されたデータ転送用回線７と、回線７に接続された遠
隔地側の制御装置４’と、制御装置４’に接続されたデ
ィスプレイ５’とを含んで構成されている腐食モニタ装
置を備えた吸排気装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、ボイラ、トン
ネル、発電プラントなどで使用されている吸排気装置の
材料の劣化状況、さらにその環境の監視を行う装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸排気装置における環境評価方法
は山崎弘朗編著工業調査会発行の「異常の検出と予知」
第６１項から第６５項に記されている。これは、腐食に
よる減肉に伴う電気抵抗の変化から腐食量をモニタリン
グする技術である。しかしこの測定法はリアルタイムの
センサとしては応答が遅い欠点がある。

【０００３】交流インピーダンス法を利用した技術に
は、特開昭６２−１０２１４８号公報、特開昭６３−１
４９５４９号公報、特開昭６３−２２２２５３号公報に
開示された、塗装膜の欠陥部の診断方法、コンクリート
中の鉄筋、配管等の腐食評価方法がある。これらは塗装
膜の評価、コンクリート中の鉄鋼材料評価に留まってお
り、吸排気装置に応用した例は存在しなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】発電プラントなどで使
用されている吸排気装置、例えばボイラと排気筒を結ぶ
煙路内やボイラと排煙脱硫装置を結ぶ煙路内の環境で
は、温度差による濡れ乾きが繰返し起こり、さらに燃焼
によって生じた硫化物を含むダストが常に浮遊してい
る。このような環境に材料が長時間曝されると、腐食に
より材料が劣化、減肉し装置の運転効率を悪化させるだ
けでなく、操業に支障をきたす場合もでてくる。プラン
トの安全操業を考えると、腐食環境中で使用している材
料の劣化評価および環境評価は必要不可欠である。

【０００５】腐食環境中の個々の元素濃度は、化学反応
を利用して検出することが可能である。しかし個々の元
素濃度から予測する材料の劣化度は実際と大きく異なっ
ている。個々の元素が組合さった総合的な腐食環境の評
価は、上記個々の元素濃度から材料の劣化度を予測する
技術では不可能であり、さらに腐食環境の変化、材料の
劣化度を連続的に評価することは非常に困難である。

【０００６】本発明の目的は、実環境がどのように変化
したか、またその環境中の材料がどれだけ腐食したかを
リアルタイムで監視（モニタリング）するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】腐食による材料の重量変
化は、腐食環境の変化とよく対応している。すなわち、
材料の重量変化から腐食環境の評価が可能である。ま
た、腐食による材料の電気化学的特性も腐食環境の変化
とよく対応しているため、上記重量変化と組み合わせる
ことにより、より正確な評価が可能となる。

【０００８】上記の目的は、気体流路と、該気体流路を
流れる気体を駆動する送風手段とを含んでなる吸排気装
置に、前記気体流路もしくは送風手段の中の前記気体に
接する位置に配置された検知部を備え材料の腐食量を検
知して出力する材料劣化測定手段及びまたは前記気体中
の腐食因子を検知して出力する環境測定手段と、前記気
体流路および送風手段の外に配置され前記材料劣化測定
手段及びまたは環境測定手段に接続されて該材料劣化測
定手段及びまたは環境測定手段の出力信号を記憶する記
憶手段と、該記憶手段の記憶内容を読み出し演算処理し
て出力する制御手段と、該制御手段の出力信号を表示す
る表示装置とを含んでなる腐食モニタ装置を備えること
によって達成される。

【０００９】上記材料劣化測定手段は、材料の試料の共
振周波数変化を検知するものとしてもよい。共振周波数
変化を検知するものとして、水晶マイクロバランス法を
利用し、水晶振動子表面に試料として気体流路もしくは
送風手段と同一の材料が固着されているものがある。ま
た、材料劣化測定手段が表面弾性波法を利用したもので
あり、圧電基板の表面に試料として気体流路もしくは送
風手段と同一の材料が固着されているものでもよい。

【００１０】上記環境測定手段が、水晶マイクロバラン
ス法を用いたものであり、水晶振動子の上に気体中の粒
子を堆積させ、粒子が堆積した状態での水晶振動子の振
動数を検知して出力するものでもよい。また、環境測定
手段が、交流インピーダンス法を用いたものであり、絶
縁物中に互いに対向して配置され、該絶縁物の表面と同
一面もしくは該絶縁物の表面から突出した端面を持つ一
対の電極と、該一対の電極に交流電圧を印加する手段
と、前記一対の電極間に流れる電流及び電圧を測定する
手段とを含んでなるものとしてもよい。さらに、互いに
対向して配置された前記一対の電極がそれぞれその一方
の端部のみが気体流路を流れる気体に曝露されるように
配置され、かつ環境測定手段は該電極を、周囲の絶縁物
に対して相対的に、前記一方の端部に向かって移動させ
る手段を含んで構成されているものとしてもよい。

【００１１】上記の目的は、環境測定手段として水晶マ
イクロバランス法を用いた吸排気装置において、水晶振
動子表面に所定の間隔をおいて一対の電極が形成され、
該一対の電極に交流電圧を印加する手段と、前記一対の
電極間に流れる電流及び電圧を測定する手段とを含んで
なる吸排気装置によっても達成される。

【００１２】上記の目的は、また、請求項１乃至１１の
いずれかに記載の吸排気装置において、材料劣化測定手
段及びまたは環境測定手段のうちの少なくとも検知部
が、ガス導入部とガス排出部を備えて部分的に気体流路
を形成するホルダに内装され、前記ガス導入部に、腐食
因子を振り分けるフィルタとフィルタ表面に付着した腐
食因子を機械的振動によって除去する装置とが設けられ
ている吸排気装置によっても達成される。

【００１３】上記の目的は、また、請求項１に記載の吸
排気装置において、制御手段がモデム及び通信回線を介
して遠隔地の制御装置及び表示装置に接続され、制御手
段の出力信号が該遠隔地の制御装置及び表示装置に伝送
可能に構成されている吸排気装置によっても達成され
る。

【００１４】上記の目的はさらに、腐食環境に配置され
た材料の共振周波数変化を測定し、予め求めておいた該
材料の周波数特性と腐食速度、または周波数特性と環境
の腐食性との関係を示すデータベースから、共振周波数
変化測定時における腐食速度および環境の腐食性を評価
することによっても達成される。

【００１５】

【作用】腐食環境中の材料は、腐食されて質量が時間と
ともに変化し、質量の変化につれて共振周波数も変化す
る。したがって、腐食性の気体が流れる気体流路中に、
この流路を構成する材料と同一材質の試料を配置し、そ
の状態で該試料の共振周波数もしくは共振周波数変化量
を検出することにより、試料の減量、つまり腐食量（材
料劣化量）をリアルタイムで知ることができる。腐食量
が判れば、その腐食量から逆にその試料が曝された気体
の腐食性を定量的、あるいは定性的に知ることができ
る。

【００１６】また、腐食性の気体には腐食因子として、
固体あるいは液体の粒子が含まれることが多く、これら
固体あるいは液体の粒子を検知部に堆積させ、その状態
で検知部の重量変化あるいはインピーダンス変化を検出
することにより、気体に含まれる腐食因子をリアルタイ
ムで定量的に把握することができる。

【００１７】ＡＴカットで作製された板状の水晶の両側
に電極を取付け、厚み方向に交流電圧をかけると、水晶
の圧電的性質により剪断方向に共振振動をおこす。この
共振周波数は水晶板の厚さの微小変化、さらにこの厚さ
の微小変化に対応する質量に比例する。この原理を利用
した微小質量変化検出方法が水晶マイクロバランス法
（Ｑuartz Ｃrystal Ｍicrobalance）ＱＣＭである。

【００１８】ＱＣＭは常時水晶振動子に電圧を印加して
測定する手段であるので、該水晶振動子上に対象気体中
の腐食因子（固体粒子、液体粒子）を堆積させ、堆積物
を含む水晶振動子の周波数変化の微分値を求めると、そ
の時点での腐食環境の変化をモニタリングすることが可
能である。また水晶振動子の表面に試料を配置し、試料
を対象気体に曝すとともに水晶振動子への堆積物の影響
を除いて測定開始時からの周波数変化の積分値を求める
と、その時点までの試料の腐食量を求めることが可能で
ある。

【００１９】表面弾性波法（Ｓurface Ａcoustic Ｗav
e）ＳＡＷは、圧電基板上に形成された一対のくし状電
極に電気信号を付加すると、基板表面に歪みが生じ、そ
の歪みが前記一対のくし状電極に対向して該圧電基板上
に配置された他方の電極に伝わって該他方の電極から再
び電気信号として取り出されることを利用したものであ
る。この基板表面を伝わる表面弾性波の伝搬速度は、伝
搬面の弾性的性質を敏感に反映する。圧電基板上に金属
試料膜を形成しておき、腐食環境に曝すと、表面弾性波
の伝搬速度は金属試料膜の腐食量に伴って変化するか
ら、この特性を利用して腐食検知手段として使用され
る。

【００２０】交流インピーダンス法は、被測定系に微小
振幅の正弦交流電圧を与え、系に流れる電流を測定する
方法である。この特徴は系の時間的変化の特徴を周波数
の関数として求められる点にある。またインピーダンス
は実数部成分と虚数部成分に分けられ、これらをCole−
Coleプロットすることにより電極反応抵抗、電気２重層
容量、液抵抗が求まる。絶縁物を挟んで一対の電極を対
向配置した検知部を設け、該検知部を腐食性を測定すべ
き対象気体中に配置して電極の間の絶縁物表面に気体中
に含まれる腐食因子であるダストや液体粒子を堆積させ
ると、電極間のインピーダンスが堆積の状況に応じて変
化する。この変化を検出すれば、気体中に含まれる腐食
因子を定量的あるいは定性的に知ることができる。

【００２１】上記マイクロバランス法や表面弾性波法、
あるいは交流インピーダンス法を用いる検知部を単独
で、あるいは組み合わせて吸排気装置の気体流路もしく
は送風手段のなかの腐食性気体中に配置し、所定の時間
間隔で測定し、得られたデータを予め用意されたデータ
ベースに基づいて制御手段で演算処理することにより、
試料の減量に基づく腐食量、腐食因子の堆積量に基づく
気体（環境）の腐食性をリアルタイムで検出することが
できる。

【００２２】また、制御手段をモデム及び通信回線を介
して遠隔地の他の制御装置や演算装置に接続しておけ
ば、例えば複数の自動車道トンネルの吸排気装置の状況
を１ヶ所の管理所で容易に掌握できる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に従って詳細に説
明する。図１に本発明の実施例である吸排気装置の腐食
モニタ装置の一例を示す。図示の腐食モニタ装置は、実
機中の材料の劣化状況、腐食環境を評価するための材料
劣化検出手段及びまたは環境測定手段を有した材料劣化
測定装置１と、材料劣化測定装置１に接続され材料劣化
測定装置１から得られたデータを一時的に保存するメモ
リー部２と、材料劣化測定装置１から得られたデータを
評価する際基準となるデータを格納しているデータベー
ス３と、メモリー部２及びデータベース３に接続されメ
モリー部２のデータとデータベース３のデータを総合的
に演算または評価する制御装置４と、制御装置４に接続
され演算／評価結果を表示するディスプレイ５と、制御
装置４に接続され制御装置４の出力信号を伝送用に変換
するモデム装置６と、モデム装置６に接続されたデータ
転送用の回線７と、回線７に接続された遠隔地側の制御
装置４’と、制御装置４’に接続されたディスプレイ
５’とを含んで構成されている。遠隔地から評価を行う
必要がない場合には、モデム装置６、データ転送用の回
線７、制御装置４’、及びディスプレイ５’は不必要で
ある。基本的には以上の構成であるが、材料劣化測定装
置１以外は操作する遠隔地に設置しても、プラントのあ
る現地に設置しても問題はない。

【００２４】材料劣化測定装置１は、測定対象の装置の
腐食環境中に設置され環境の変化、または腐食量の変化
を検出し、検出値に応じた信号をメモリー部２に送信す
る。メモリー部２では材料劣化測定装置１から送信され
た信号を保存し、さらに制御装置４にそれらのデータを
転送する。制御装置４はメモリー部２からデータの転送
を受けたら、データベース３からメモリー部２から転送
されたデータに関係するデータを読みだす。制御装置４
は、メモリー部２とデータベース３からのデータを演算
または評価し、材料の劣化状況、環境の変化、次のとる
べき行動など一連の結果をディスプレイ５に表示する。
また遠隔地から腐食状況を監視したい場合には、制御装
置４から出力された結果をモデム装置６、回線７を介し
て遠隔地の制御装置４’まで転送し、ディスプレイ５’
に制御装置４の出力を表示して評価する。

【００２５】材料劣化測定装置１の材料劣化検出手段及
びまたは環境測定手段としては、水晶マイクロバランス
法（Ｑuartz Ｃrystal Ｍicrobalance、以下ＱＣＭとい
う）、表面弾性波法（Ｓurface Ａcoustic Ｗave、以下
ＳＡＷという）、交流インピーダンス法などを利用した
装置が用いられる。

【００２６】図２に、ＱＣＭの構成の一例を示す。ＱＣ
Ｍは固有周波数を有する水晶板８、水晶板８の上下に蒸
着された蒸着膜９からなる電極、この電極に電圧を印加
させる発振回路１０、発振回路１０を周りの環境因子か
ら隔離するためのホルダ１１、水晶の振動数を測定する
ための周波数カウンタ１２を含んで構成される。水晶板
８と電極が検知部を構成し、水晶板８に蒸着する蒸着膜
９の材質は目的に応じて変えられる。湿度をモニタリン
グする場合には金、銀など耐食性に優れた材料が蒸着さ
れ、ある材料の実環境中での特性を調べる場合にはその
材料が蒸着される。この水晶振動子（蒸着膜を備えた水
晶板）に電圧を印加するための発振回路１０には、マイ
ルドな環境ではＣ−ＭＯＳ型発振回路が、過酷な環境で
はＴＴＬ発振回路が用いられる。水晶振動子の振動数測
定は周波数カウンタ１２で行われ、測定結果はメモリー
部２に転送、格納される。

【００２７】発振回路１０が長時間腐食環境に曝される
と、発振回路１０の故障の原因、もしくはデータのノイ
ズの原因となるため、発振回路１０は耐食性と加工性に
優れた樹脂で作製したホルダ１１で腐食環境から隔離さ
れる。マイルドな環境では、水晶振動子は実環境中に露
出していても問題はないが、大量の腐食因子を含む環境
中では水晶板８上に腐食因子が堆積してしまい、その重
みで水晶板８が振動しなくなってしまう。従って、水晶
板８も腐食環境からある程度隔離するのが望ましい。

【００２８】図３に上記環境中でも水晶振動子で測定可
能なホルダの構成の一例を示す。図示のホルダ１３は、
両端が端壁１３Ａ，Ｂで閉じられた断面四角形の角筒状
に形成されている。内部は長手方向軸線に直交する仕切
壁１３Ｃで測定の目的に応じていくつかの部屋に区画さ
れ、端壁１３Ａには腐食環境を形成するガスを内部に導
くためのガス導入窓１４、端壁１３Ｂにはガスを排出す
るためのガス排出窓１５、仕切壁１３Ｃにはガスを次の
区画に導くガス通過窓１４Ａが、それぞれ設けられてい
る。ガス導入窓１４、ガス通過窓１４Ａ，ガス排出窓１
５には、ホルダ１３に入った腐食因子の振り分けを行う
フィルタ１６、１７、１８、１９がそれぞれ装着され、
それらのフィルタにそれぞれ機械的振動を与える振動装
置２０が配置されている。ホルダ１３内の各々の部屋の
底部に水晶振動子２１が設置され、水晶振動子２１には
それぞれホルダ外部に配置された発振回路１０が接続さ
れている。図示の例では、発振回路１０はホルダ１３底
部外面の底部壁面を挟んで水晶振動子２１に対向する位
置に装着されている。

【００２９】これらホルダ１３は加工性と耐食性に優れ
た樹脂材料で作られていて、腐食環境内のガスの流れの
方向とホルダ長手方向軸線が平行になるように設置され
ている。フィルタ１６、１７、１８、１９の目の粗さは
ガス導入窓１４から排出窓１５に向かうに従って細かく
してあり、ホルダ１３内に流入するガス中のダストはフ
ィルタ１６、１７、１８、１９で振り分けられ、ホルダ
１３の各々の部屋の底部に設置された水晶振動子２１の
上に堆積する。腐食因子（ダスト）を振り分けるフィル
タ１６、１７、１８、１９は、その表面に腐食因子が付
着して目詰まりを起こさないように、振動装置２０によ
って常に振動が与えられる。

【００３０】水晶振動子２１には発振回路１０によって
高周波電圧が与えられ、高周波電圧を印加された水晶振
動子の振動数は水晶振動子の上に堆積するダストの量に
よって変化する。したがって、所定の時間間隔での振動
数の変化を測定すれば、その間に当該水晶振動子が配置
された部屋を通過したガスに含まれていた特定サイズの
ダストの量が検出され、ホルダ内の各部屋の水晶振動子
で検出されたダストの量を合計すれば、ガスの中に含ま
れる測定対象の腐食因子（ダスト）の量を知ることがで
きる。

【００３１】図４に交流インピーダンス法を用いる装置
の構成の一例を示す。図示の装置は、絶縁体からなる円
柱状の電極固定部２３と、この電極固定部２３に互いに
所定の間隔を置いて埋め込まれた一対の板状の交流イン
ピーダンス測定電極２２と、交流インピーダンス測定電
極２２（以下、電極２２という）にリード線２４で接続
され該電極２２に交流電圧を印加するポテンシオスタッ
ト２５と、印加された電圧に対応する電圧、電流の値を
読み取る電圧・電流測定装置２６とを含んで構成されて
いる。ポテンシオスタット２５は、印加する交流電圧の
周波数を制御できるようになっている。

【００３２】電極２２は、電極固定部２３内部に、板状
の電極２２の端面が表面に露出するように埋め込まれて
いる。また、蒸着によって電極２２を作製する場合には
電極固定部２３の表面に蒸着膜を形成して電極とする。
電極２２相互間の間隔は、環境に応じて１００μｍ〜１
０ｍｍ程度まで変化させる。電極の材料も目的に応じ
て、環境中の腐食因子の特性を調べたいときには耐食性
に優れた材料を使用し、実機中の材料のその環境での腐
食特性を評価したいような場合には実機中の材料と同じ
材料で電極２２を作製する。

【００３３】電極固定部２３は、その電極２２の端面を
含む上端面で形成される検知部が腐食環境に露出するよ
うに配置され、電極２２にポテンシオスタット２５から
交流電圧がリード線２４を介して印加される。電極２２
の端面を含む電極固定部２３の上端面は、腐食環境に曝
されていて、腐食環境を通過するガス中の腐食因子や水
分などが付着する。このため、電極２２に電圧が印加さ
れると、腐食因子や水分などの付着の程度や電極の腐食
の程度に応じて、電極２２の間に電流が流れる。流れる
電流の電圧値、電流値がそれぞれ電圧・電流測定装置２
６で読み取られ、メモリー部２に転送される。流れる電
流の電圧値、電流値に基づいて、ガス中の腐食因子や水
分などの量や電極の腐食量が定量される。なお交流イン
ピーダンス法においても、電極２２表面に腐食因子が堆
積しないよう、図３に示すホルダー１３との併用も有効
である。さらに図５に示すように、水晶板上２７に電極
２８を蒸着することによってＱＣＭとインピーダンスを
同時に測定できるようにしてもよい。

【００３４】実機中の材料と同じ材料で作製した電極２
２は、腐食因子によって時間とともに腐食、減肉してい
く。そのため電極間の距離に大きなずれを生じ、測定条
件が測定開始からの経過時間によって変化し、最悪の場
合には測定不能になるという問題が生じる。

【００３５】そこで図６に上記問題の対応策の一例を示
す。図示の装置は、一端面が平滑に、それと垂直な端面
の下部には溝３０が切ってある板状の一対の交流インピ
ーダンス測定電極２９と、この交流インピーダンス測定
電極２９（以下単に電極２９という）が内部に上下動可
能に嵌めこまれている電極固定部３１と、電極２９と図
示されていないポテンシオスタット２５を結ぶリード線
３２と、電極２９相互間に充填された電極シール３３
と、前記溝３０に係合する歯車を備えて電極２９を上下
させる駆動装置３４と、露出された電極表面を清浄する
ための研磨装置３６と、研磨装置３６を回転させるモー
タ３７と、研磨装置３６およびモータ３７を駆動させる
駆動アーム３８とを含んで構成されている。

【００３６】電極２９は平滑面（上端面）が表面に露出
するように電極固定部３１にはめこまれる。電極２９は
電極固定部３１に嵌めこまれた状態で、下部の溝３０が
充分電極固定部３１から露出する長さにしてある。また
電極２９相互の間には滑りをよくするための電極シール
３３が間に挟まれている。リード線３２は電極２９の最
下部に取り付けられている。以上の測定部が駆動装置３
４の上部に設置されている。電極２９の下部に取り付け
てある溝３０に駆動装置３４内のモータ３４Ａに取り付
けられた歯車３５を係合させ、モータ３４Ａを回転させ
ることによって電極２９を上下動させる。これによって
腐食で電極２９の露出された表面が減肉しても、駆動装
置３４で電極２９を押し上げ再び露出させることにより
正確な測定が可能となる。さらに露出した電極２９表面
を清浄面にするため、駆動アーム３８を操作し、研磨装
置３６を露出した電極２９表面に接触させ、モータ３７
を作動させることにより電極２９表面を清浄面とする。

【００３７】図７にＳＡＷの構成の一例を示す。図示の
ＳＡＷは、圧電基板４１と、この圧電基板４１上にプリ
ントされ電気信号を基板上に付加または検出するくし状
電極４０Ａ，４０Ｂと、該くし状電極４０Ａに電気信号
を印加する電源３９と、くし状電極４０Ｂで検出された
電気信号を増幅するアンプ４３と、増幅された電気信号
をデータとして取り込む周波数カウンタ４４とを含んで
構成されている。

【００３８】圧電基板４１の上に間隔をおいて一対のく
し状電極４０Ａがプリントされており、その間に測定試
料４２を均一な膜状にして接着する。圧電基板４１とこ
の圧電基板４１の面上に形成された電極４０Ａ，Ｂ及び
測定試料４２が検知部を構成する。電源３９よりくし状
電極４０Ａに高周波電圧信号を印加し、圧電基板４１上
に歪を生じさせる。印加される高周波は、測定資料４２
の材質や腐食環境を形成するガスの種類によっても異な
るが、通常１〜１０ＫＨzの範囲のものが使用される。
圧電基板４１の歪に伴う圧電基板４１の振動の周波数の
変化が、くし状電極４０Ａにそれぞれ対向させてプリン
トされたくし状電極４０Ｂから検出され、アンプ４３を
経由してカウンター４４に転送される。接着されている
測定試料４２が腐食されて減肉すると、圧電基板４１上
に生じる歪量が変化し、くし状電極４０Ｂから検出され
る周波数が変化する。この周波数変化に基づいて測定試
料４２の腐食量もしくは腐食量の変化量が定量される。
これらＳＡＷの回路では、回路上に腐食因子が堆積しな
いように、例えば図３に示すホルダー１３の最後尾の部
屋に配置し、上流側の部屋でダストを捕獲したあとのガ
スを対象とするのが望ましい。

【００３９】図８に、ＱＣＭ、ＳＡＷ、交流インピーダ
ンス法を用いる装置の検知部を一つの基板に埋め込ん
で、測定装置の検知部の設置をより簡略化したカード式
検知部の一例を示す。この基板は、ＱＣＭの水晶振動子
やＳＡＷ回路、交流インピーダンス測定用の電極を埋め
込むためのカード基板４５と、このカード基板４５に埋
め込まれるＱＣＭの水晶振動子４６，交流インピーダン
ス測定電極４７，ＳＡＷ回路４８と、同じくカード基板
４５に配置され水晶振動子４６と交流インピーダンス測
定用電極４７とＳＡＷ回路４８のデータを出力、転送す
る出力端４９とを含んで構成されている。また出力端４
９からの出力方法によって、リード線５０、発光・発信
素子５１と受光・受信素子５２、多ピン出力端５３とソ
ケット５４のいずれかを含む。

【００４０】水晶振動子４６、交流インピーダンス測定
電極４７、ＳＡＷ回路４８は、カード基板上に埋め込ま
れている。測定する際には、それらが埋め込まれたカー
ド基板４５がそのまま測定する腐食環境に設置される。
もし信頼性のあるデータを必要とする場合には、その程
度に応じて複数個の電極や回路を埋め込むようにすれば
よい。測定されたデータは出力端４９からメモリー部２
に転送される。出力端４９からメモリー部２への転送方
法は、水晶振動子４６、電極４７、ＳＡＷ４８それぞれ
からリード線５０を引く方法、また出力端４９に発光素
子５２を取付け水晶振動子４６、電極４７、ＳＡＷ４８
のそれぞれのデータを光、もしくは電波によって転送、
受光素子５２によって感知しメモリー部２に転送する方
法、また出力端４９を、ピンを基盤上に接着した多ピン
出力端５３とし、この多ピン出力端５３をメモリー部２
と接続されているソケット５４に差し込むことによって
データを転送する方法がある。

【００４１】図９に、ボイラプラントに本発明を適用し
た例を示す。図示の装置は、外気を吸い込み加圧して送
り出す押し込みファン５５と、押し込みファン５５の下
流側に接続され送りこまれた空気を加熱して火炉５７に
送り出すエアーヒータ５６と、該火炉５７を出た燃焼ガ
スを脱硝処理する脱硝装置５８と、脱硝された排ガスを
再加熱するエアーヒータ５９と、再加熱された排ガスを
加圧する誘引ファン６０と、該誘引ファンの吐出側に接
続された脱硫装置６１と、これら各層値の間を結ぶ気体
流路６２Ｇ〜６２Ｈとを含んで構成されている。これら
気体流路には、それぞれ先に述べたＱＣＭ，ＳＡＷ，交
流インピーダンス法を用いた検知部を単独または組み合
わせて装着した材料劣化測定装置１が配置されている。
気体流路６２Ｇ〜６２Ｈに流れる気体は、成分、温度、
湿度のいずれかが異なり、したがって腐食性も異なると
考えられるので、気体流路ごとに材料劣化測定装置１が
配置され、腐食量及びまたは腐食環境リアルタイムでが
モニタされる。なお、材料劣化測定装置１には、図１に
示されるメモリー部２、制御装置４などが接続されてい
るが、図示は省略した。

【００４２】図１０は、本発明に係る吸排気装置を自動
車道トンネルに装着した例を示す。図示の装置は、トン
ネル天井部下面６３に吊り金具６４で取付けられたトン
ネル用ジェットファン６５と、該トンネル用ジェットフ
ァン６５の吸い込み側と吐出側それぞれに装着された材
料劣化測定装置１と、トンネル天井部下面６３に装着さ
れた材料劣化測定装置１を含んで構成されている。本実
施例においては、トンネル天井部下面６３に装着された
材料劣化測定装置１はＱＣＭによる環境測定手段を備
え、トンネル用ジェットファン６５に装着された材料劣
化測定装置１はＳＡＷによる材料劣化検出手段を備えた
ものとしてある。本実施例によれば、トンネル天井部下
面６３に装着された環境測定手段により空気中のダスト
量を計測し、得られた値が予め設定されている値を超え
た場合にトンネル用ジェットファン６５を起動する等の
制御が可能になるとともに、測定困難なトンネル用ジェ
ットファン及び吊り金具の腐食を常時監視することが容
易である。なお、本図においても、材料劣化測定装置１
には、図１に示されるメモリー部２、制御装置４などが
接続され、トンネル用ジェットファン６５の制御装置の
設置場所に配置されているが、図示は省略した。

【００４３】

【発明の効果】腐食環境中にある吸排気装置の環境のモ
ニタリング、また吸排気装置内の材料の劣化状況をリア
ルタイムで把握することができ、予防保全の実施が可能
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】ＱＣＭの原理を示す概念図である。

【図３】本発明の実施例の部分を示す斜視透視図であ
る。

【図４】交流インピーダンス法の原理を示す概念図であ
る。

【図５】本発明の実施例のＱＣＭ・交流インピーダンス
法同時測定素子を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施例である露出制御可能なインピー
ダンス測定用電極の概念を示す斜視図である。

【図７】ＳＡＷの原理を示す概念図である。

【図８】本発明の実施例の材料劣化測定装置のカード式
検知部の構成の概念を示す斜視図である。

【図９】本発明をボイラプラントに適用した例を示すブ
ロック図である。

【図１０】本発明を自動車トンネルに適用した例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１材料劣化測定装置２メモリー部３データベース４制御装置５ディスプレイ６モデム装置７データ転送用回線８水晶板９蒸着膜１０発振回路１１ＱＣＭホルダ１２周波数カ
ウンタ１３過酷環境下用ＱＣＭホルダ１３Ａ，Ｂ端
壁１３Ｃ仕切壁１４ガス導入
窓１５ガス排出窓１６、１７、１
８、１９フィルタ２０振動装置２１水晶振動
子２２交流インピーダンス測定電極２３電極固定
部２４リード線２５ポテンシ
オスタット２６電圧・電流測定装置２７水晶板２８交流インピーダンス測定用電極２９交流イン
ピーダンス測定電極３０溝３１電極固定
部３２リード線３３電極シー
ル３４駆動装置３４Ａモータ３５歯車３６研磨装置３７モータ３８駆動アー
ム３９電源４０Ａ，Ｂく
し状電極４１圧電基板４２測定試料４３アンプ４４周波数カ
ウンタ４５カード基板４６水晶振動
子４７交流インピーダンス測定電極４８ＳＡＷ４９データ出力端５０リード線５１発光・発信素子５２受光・受
信素子５３多ピン出力端５４ソケット５５押し込みファン５６エアヒー
タ５７火炉５８脱硝装置５９エアヒータ６０誘引ファ
ン６１脱硫装置６３トンネル
天井部下面６４吊り金具６５トンネル
用ジェットファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者保坂信義茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者高津恭茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内 (72)発明者林眞琴茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気体流路と、該気体流路を流れる気体を
駆動する送風手段とを含んでなる吸排気装置において、
前記気体流路もしくは送風手段の中の前記気体に接する
位置に配置された検知部を備え材料の腐食量を検知して
出力する材料劣化測定手段及びまたは前記気体中の腐食
因子を検知して出力する環境測定手段と、前記気体流路
および送風手段の外に配置され前記材料劣化測定手段及
びまたは環境測定手段に接続されて該材料劣化測定手段
及びまたは環境測定手段の出力信号を記憶する記憶手段
と、該記憶手段の記憶内容を読み出し演算処理して出力
する制御手段と、該制御手段の出力信号を表示する表示
装置とを含んでなる腐食モニタ装置を備えたことを特徴
とする吸排気装置。
【請求項２】請求項１に記載の吸排気装置において、
材料劣化測定手段が試料の共振周波数変化を検知するも
のであることを特徴とする吸排気装置。
【請求項３】請求項２に記載の吸排気装置において、
材料劣化測定手段が水晶マイクロバランス法を利用した
ものであり、水晶振動子表面に試料として気体流路もし
くは送風手段と同一の材料が固着されていることを特徴
とする吸排気装置。
【請求項４】請求項２に記載の吸排気装置において、
材料劣化測定手段が表面弾性波法を利用したものであ
り、圧電基板の表面に試料として気体流路もしくは送風
手段と同一の材料が固着されていることを特徴とする吸
排気装置。
【請求項５】請求項１に記載の吸排気装置において、
環境測定手段が、水晶マイクロバランス法を用いたもの
であり、水晶振動子の上に気体中の粒子を堆積させ、粒
子が堆積した状態での水晶振動子の振動数を検知して出
力するものであることを特徴とする吸排気装置。
【請求項６】請求項１に記載の吸排気装置において、
環境測定手段が、交流インピーダンス法を用いたもので
あり、絶縁物中に互いに対向して配置され、該絶縁物の
表面と同一面もしくは該絶縁物の表面から突出した端面
を持つ一対の電極と、該一対の電極に交流電圧を印加す
る手段と、前記一対の電極間に流れる電流及び電圧を測
定する手段とを含んでなることを特徴とする吸排気装
置。
【請求項７】請求項６に記載の吸排気装置において、
互いに対向して配置された一対の電極がそれぞれその一
方の端部のみが気体流路を流れる気体に曝露されるよう
に配置され、かつ環境測定手段は該電極を、周囲の絶縁
物に対して相対的に、前記一方の端部に向かって移動さ
せる手段を含んで構成されていることを特徴とする吸排
気装置。
【請求項８】請求項５に記載の吸排気装置において、
水晶振動子表面に所定の間隔をおいて一対の電極が形成
され、該一対の電極に交流電圧を印加する手段と、前記
一対の電極間に流れる電流及び電圧を測定する手段とを
含んでなることを特徴とする吸排気装置。
【請求項９】請求項５に記載の吸排気装置において、
水晶マイクロバランス法を用いた環境子測定手段に加
え、交流インピーダンス法を用いた請求項６に記載の環
境測定手段が設けられていることを特徴とする吸排気装
置。
【請求項１０】請求項３に記載の吸排気装置におい
て、水晶マイクロバランス法を用いた材料劣化測定手段
に加え、交流インピーダンス法を用いた請求項６に記載
の環境測定手段が設けられていることを特徴とする吸排
気装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の吸排気装置におい
て、交流インピーダンス法用の電極が、水晶マイクロバ
ランス法に用いられる水晶振動子表面に配置されている
ことを特徴とする吸排気装置。
【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれかに記載
の吸排気装置において、材料劣化測定手段及びまたは環
境測定手段のうちの少なくとも検知部が、ガス導入部と
ガス排出部を備えて部分的に気体流路を形成するホルダ
に内装され、前記ガス導入部に、腐食因子を振り分ける
フィルタとフィルタ表面に付着した腐食因子を機械的振
動によって除去する装置とが設けられていることを特徴
とする吸排気装置。
【請求項１３】請求項１に記載の吸排気装置におい
て、制御手段がモデム及び通信回線を介して遠隔地の制
御装置及び表示装置に接続され、制御手段の出力信号が
該遠隔地の制御装置及び表示装置に伝送可能に構成され
ていることを特徴とする吸排気装置。
【請求項１４】腐食環境に配置された材料の共振周波
数変化を測定し、予め求めておいた該材料の周波数特性
と腐食速度、または周波数特性と環境の腐食性との関係
を示すデータベースから、共振周波数変化測定時におけ
る腐食速度および環境の腐食性を評価することを特徴と
する腐食評価方法。