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| タイトル： | 特許公報(B2)_グラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置 |
| 出願番号： | 2003396458 |
| 年次： | 2008 |
| IPC分類： | G01N 27/04 |
特許情報キャッシュ
佐久間 学 品田 宏章 松井 昭三 JP 4173431 特許公報(B2) 20080822 2003396458 20031127 グラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置 株式会社竹中工務店 000003621 山名 正彦 100090114 佐久間 学 品田 宏章 松井 昭三 20081029 G01N 27/04 20060101AFI20081009BHJP JPG01N27/04 B Ｇ０１Ｎ ２７／００ − ２７／２４ 登録実用新案第３０６５３２８（ＪＰ，Ｕ） 実開平０２−０１２６５０（ＪＰ，Ｕ） 特表平０８−５０８５７８（ＪＰ，Ａ） 特許第３０８８５７１（ＪＰ，Ｂ２） 実開昭６３−１８６２３６（ＪＰ，Ｕ） 特開平０９−１４５６５０（ＪＰ，Ａ） 特公平０７−０５８２５３（ＪＰ，Ｂ２） 5 2005156382 20050616 10 20060630 豊田 直樹 この発明は、配管やダクト類の外周を断熱被覆した保温材、或いは建物の壁、屋根、天井等に配置された断熱材など、一般的にグラスウール、ロックウールを使用した保温材、断熱材が結露により性能低下や劣化をしているか否かをいわゆる非破壊検査方式で測定し確認する含水率測定装置の技術分野に属する。 我が国の気候は高温多湿で特に梅雨時の湿度は９０％を超える場合もあるので、配管類の保温材、或いは建築用の断熱材の結露事故の懸念が高い。事実、改修工事で冷水配管の保温材を解体し剥がしてみたとき、管体に錆の発生を確認する事例がある。これは保温材が結露による水分、湿気を含んだが故の結果である。保温材や断熱材が湿気を含むと、例えばロックウールの場合、図１０に示したように、熱伝導率は含水率５ｗｔ％で３倍近くに高くなる事実が知られている（図１０は日東紡績株式会社出典のデータである。）。 保温材が湿気を含んで保温、断熱性能が低下すると、例えば冷水配管のロックウールが含水率５ｗｔ％になった場合には、冷水を冷熱源から７℃で送り出しても、配管途中で昇温してしまい、空調機等の負荷側機器に到達したときには８℃程度になってしまうことがある。これは大きなエネルギロスであり、空調機などが所定の能力を発揮し得ないことにつながる。このように保温材や断熱材の性能劣化は大いに問題視され、その測定、確認の技術、とりわけ非破壊検査方式で測定し確認する技術の確立が強く要請されている。 先行技術として、下記特許文献１に開示された「断熱材で被覆された配管および機器などの腐食部位検出方法」は、配管の材質、経年、構成、運転条件などに基づく総合的評価によって検査対象部位を特定し、その検査対象部位の熱画像撮影による表面温度分布に基づいて、含水部を検出する。次いで前記含水部の電気伝導度を測定して含水率を測定し、もって総合評価として危険度の高い腐食環境規模、腐食部位を特定する方法である。 特許文献２に開示された「水分測定法」は、ＬＮＧ輸送配管の保温材に対して、速中性子を放射する線源と、熱中性子を検出する検出器とを備えた中性子水分計を使用し、保温材内に分布する水分の弾性散乱により帰ってくる中性子を捕捉して含水量を判定する方法である。 特許文献３に開示された「建築材料用水分計」は、例えば石膏ボードに開けた穴へ電極を挿入し（接触させ）、電流を流し、計測した電圧を基準電圧と比較して、含水率を判定し、例えばカビが発生する危険度を知ることができる。特許第３０８８５７１号公報特公平７−５８２５３号公報特開平９−１４５６５０号公報 上記特許文献１に記載された「腐食部位検出方法」は、含水部の電気伝導度を測定する手段として、その段落番号［００１８］には、「針状」の電極を断熱材の表面から含水部に突き刺し、電気伝導度を測定すると記載されている。しかし、本願発明者らの実験結果を図９に示したように、外径が０．８mm及び２mmの針状電極を電極間距離を１０mmで使用し、直流３Ｖを通電した測定結果は、前者を−◆−線で表し、後者を−■−線で表した通り、０．８mm電極の場合は水分含有率が１０ｗｔ％でも、テスターの抵抗値はほぼ無限大に近く測定不可能であった。また、２mm電極の場合にも、水分含有率が８ｗｔ％ではテスターの抵抗値はほぼ無限大に近く測定不可能であり、水分含有率１０ｗｔ％でやっとテスターの反応が明確になり測定可能となったにすぎない。しかし、図１０に基づいて既に説明したとおり、含水率が５ｗｔ％を超えたあたりでは、もはや熱伝導率は飽和状態に近い数値を示すのであり、前記１０ｗｔ％でやっと反応するような測定精度ではとうてい実用に供し得ないことは明らかである。 上記特許文献２に記載された「水分測定法」は、たしかに一案ではある。しかし、速中性子を放射する線源および熱中性子を検出する検出器を使用する関係上、これらの性能、機能を熟知した専門家による測定が必要であり、誰でもが簡易に実施できる技術ではない。また、捕捉された熱中性子の中性子計数率と含水量の相関は被検査体の材質や厚さなどで一定に定まるもので、水分が被検査体の厚さ方向に偏在すると、正確な含水量測定が不可能という問題もあり、汎用性に欠ける技術である。 特許文献３に開示された「水分計」は、本来建築材料に含まれた水分の量を測定しカビが発生する危険性を予測する目的のものである。また、測定の為には例えば石膏ボードに電極を接触させるための孔を開ける等の下準備が必要である。しかも測定結果は、含水率がどの程度の水準にあるかを「少ない」「中くらい」「多い」のように大雑把に把握できるに止まり、本発明が目的とする程度に高い測定精度を達成することはできない。 本発明の目的は、水分含有率が５ｗｔ％以下、好ましくは３ｗｔ％程度で充分に信頼のおける測定精度を発揮してグラスウール又はロックウールで構成された保温材や断熱材の含水率を測定でき、しかも誰でもが軽便に使用でき、実用的な非破壊検査方式の保温材又は断熱材の含水率測定装置を提供することである。 上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置は、 グラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材１の中へ電極１０を突き刺し、その電極１０、１０間へ通電して電気伝導度を測定し当該保温材又は断熱材１の含水率を測定する装置において、 電極１０は薄くて平たく幅寸が大きいナイフ形状とされ、少なくとも２本の前記電極１０、１０の広幅面の相互間に、グラスウール又はロックウールが進入して接する通電間隔Ｗを開けて平行に配置され絶縁性のホルダー１１にその基端が固定されており、 保温材又は断熱材１の中へ突き刺された前記２本の電極１０、１０および同２本の電極１０、１０間へ進入して接したグラスウール又はロックウールへ通電する電源１５と、その通電時に保温材又は断熱材１の電気伝導度を測定する計器１６とが接続されていることを特徴とする。 請求項２に記載した発明に係るグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置は、 グラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材１の中へ電極１０を突き刺し、その電極１０、１０間へ通電して電気伝導度を測定し当該保温材又は断熱材１の含水率を測定する装置において、 電極１０は薄くて平たく幅寸が大きいナイフ形状とされ、少なくとも２本の前記電極１０、１０がその広幅面の相互間に、グラスウール又はロックウールが進入して接する通電間隔Ｗを開けて平行に配置され絶縁性のホルダー１１にその基端が固定されており、 保温材又は断熱材１の中へ突き刺された前記２本の電極１０、１０および同２本の電極１０、１０間へ進入して接したグラスウール又はロックウールへ通電する電源１５と、その通電時に保温材又は断熱材１の被測定物の電気伝導度を測定する計器１６とが接続されており、 前記２本の電極１０、１０と略平行に配置され電極１０の先端よりも一定の長さ先端が突き出た行き止まりガイド２０の基端が前記絶縁性のホルダー１１に固定されていることを特徴とする。 請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載したグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置において、 電気伝導度を測定する計器１６は、電極１０、１０間へ通電した電圧値及び電流値を計測する計器１６ａ、１６ｂであることを特徴とする。 請求項４に記載した発明は、請求項１又は２に記載したグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置において、 電気伝導度を測定する計器１６は、電極１０、１０間へ通電した抵抗値を測定する計器１６ｃであることを特徴とする。 請求項５に記載した発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載したグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置において、 電気伝導度を測定する計器１６は、同計器１６で測定したした電気量を含水率に演算する演算装置１７と、その演算結果を入力する含水率計１８および表示部１９と接続されていることを特徴とする。 本発明に係るグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置は、２本の電極１０、１０が薄く平たくて幅寸が大きいナイフ形状なので、例えば配管２の外周に巻かれたロックウール、グラスウールの如き保温材１等の中へ切り裂く形にスムーズに突き刺すことができ、同保温材１を圧縮変形等させる度合いは極めて小さいから、保温材１等が自然な状態のままの測定ができ実効精度が高い。 電極１０を薄く平たくて幅寸が大きいナイフ形状に構成したので、いわゆる通電表面積が充分に大きいから、高い測定感度を発揮する。即ち、図９に幅寸７mmの電極による測定結果を−△−線で表し、幅寸１５mmの電極による測定結果を−×−線で表したように、含水率が３ｗｔ％でも充分に明解な抵抗値の測定感度が確認され、信頼性の高い測定結果が得られる。従って、保温材１等の断熱、保温性能の適否に関して、非破壊検査法により的確な判断情報が得られ、改修、更新の要不要の判断に寄与する。 本発明に係るグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置は、２本の電極１０、１０を保温材１等の中へ突き刺し、一例として３Ｖ程度の小さな電源電池１５と計器１６とで電気伝導度を、例えば電流値と電圧値又は抵抗値として測定する含水率を推定する簡素な構成であるから、現場で誰でも軽便に使用でき、使い勝手が良いし、安価に提供できるのである。 グラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材１の中へ電極１０を突き刺し、電気伝導度を測定して当該保温材又は断熱材１の含水率を推定する測定装置であり、電極１０は薄くて平たく幅寸が大きいナイフ形状とし、少なくとも２本の電極１０、１０はその広幅面の相互間に一定の通電間隔Ｗ、もっと具体的に言えば図２に示すようにグラスウールやロックウールを圧縮変形させる度合いが小さく、グラスウールやロックウールが自然な状態のまま２本の電極１０、１０の間へ進入する間隔Ｗを開けて平行に配置する。そして、前記２本の電極１０、１０と略平行な配置で電極１０よりも一定の長さ突き出した行き止まりガイド２０を備えた構成で実施する。 図１は、本発明に係るグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置の実施例を示す。 これは図２に示すように、配管２の外周に巻き付けて被覆した保温材１の中へ２本の電極１０、１０を突き刺し、両電極１０、１０間の保温材の電気伝導度を測定して含水率を求める構成であり、もって同保温材１の劣化の有無や断熱、保温性能の低下の度合い、或いは劣化度を推定することができる。グラスウールやロックウールで構成されているかぎり、配管２の保温材１に限らず、建築物の壁等に配置した断熱材についても同様に使用することができることは、以下の各実施例でも同様である。 本発明の場合、センサーとしての電極１０は、薄くて平たく幅寸が大きいナイフ形状とし、もって通電表面積が充分大きい構成としたことを特徴とする。即ち、本願発明者らの実験結果によると、既往の針状電極の場合とナイフ形状（薄板形状）の場合とでは、図９に示したように、電気抵抗値の測定結果に大差が認められ、針状電極ではとうてい実用性を期待できないことを確認できたからである。外径が２mm（長さ１cm当たりの表面積は６０mm２）の針状電極の実験結果によれば、図９中の−■−線で明らかなように含水率８ｗｔ％ではほとんど測定不能であり、実用的ではない。外径を更に太くすれば、或いは更に測定感度が上昇するかもしれないが、そうすると、保温材１の中へ突き刺す際の抵抗が増大して、保温材１へ突き刺し難いし、或いは保温材１を圧縮した突き刺し状態での測定になってしまい、実体とはかけ離れた測定結果を得ることになってしまう懸念がある。 これに対して、本発明のようにナイフ形状の電極とした場合は、実験に供した幅寸７mmの電極でも、厚さ寸法を無視しても、長さ１cm当たりの表面積は１４０mm２と、上記既往の外径２mmの針状電極のほぼ２倍にもなり、幅寸１５mmの電極の表面積は長さ１cm当たりにつき３００mm２と大きいので、図９中に測定結果を前者は−△−線で、後者は−×−線で表したように、含水率が３ｗｔ％でも充分に明解な抵抗値の測定感度が確認され、信頼性の高い測定結果が得られる。したがって、本発明に使用するナイフ形状電極１０の幅寸は、好ましくは１０mm以上２０mm程度が実用上好適と考えられる。幅寸２０mm以上に大きくなりすぎると、保温材１へ突き刺す際の抵抗が増大するし、また、突き刺した際の傷が大きくなると考えられるからである。 図１、図２の実施例では、上記２本のナイフ形状電極１０、１０は、その広幅面の相互間の通電間隔Ｗを例えば１０mm又は２０mm程度に開けて略平行に配置され、各電極１０の上端は絶縁性のホルダー１１に固定して支持されている。前記２本の電極１０、１０と導通された端子１２、１３が、リード線１４により電源１５及び電気伝導度を測定する計器１６と接続して閉回路を構成している。そして前記の計器１６で計測した電気量は、パーソナルコンピュータの如き演算装置１７へ入力され、演算装置１７の演算結果を含水率計１８へ入力して、得られた含水率を表示部（ディスプレイ）１９に目視可能に表示する構成とされている。図１中の符号２１はホルダー１１へ取り付けた操作用の取っ手である。 上記ナイフ形状の電極１０は、上述したように幅寸が１０mm乃至２０mm程度とし、厚さは保温材１の中へ表面のアルミ箔のような表皮材３と共に一気に切り裂く形に突き刺す作業に耐え得る剛性を発揮するように、可能な限りに薄く、例えば０．５mm程度に構成されている。電極１０の先端は、切れ味の鋭い切っ先（エッジ）１０ａに形成されている。もっとも、切っ先（エッジ）１０ａは、図３（Ａ）に示すように、山形に尖った形状、或いは図３（Ｂ）に示すように切り出しナイフのように片傾斜の形状などで実施することもできる。 図１に示した含水率測定装置は、使用者が取っ手２１を握り持ち、図４のようなフローで使用される。即ち、検査対象の保温材１について、先ずは測定対象域の特定を行う。検査、測定作業の省力化を図るためである。保温材１に劣化箇所があると、その部位では断熱性が悪くなっているので、例えば冷水配管の場合には冷熱が漏れているため、表皮材３の温度が低下している。そうした温度低下の箇所は手で触ってみれば分かる。より機械的に高精度の作業を行う場合には、公知の表面温度計（例えば株式会社テックジャムが製造販売するデジタル表面温度計）を使用することが好ましい。 こうして測定対象域の特定がなされると、その場所の保温材１へ上記の含水率測定装置の電極１０、１０を突き刺し、通電して電気伝導度を計器１６で測定する。保温材１に対して、２本の電極１０は薄くて平たく幅寸が大きいナイフ形状で切っ先１０ａを有するから、配管２の外周に巻かれて形状的安定性があるロックウール、グラスウールの如き保温材１の中へは切り裂く形にスムーズに突き刺すことができ、ロックウールやグラスウールをさして変形させないで済み、且つロックウールやグラスウールはスムーズに２本の電極１０、１０間へ進入して接する（図２を参照）から、保温材１を自然な被覆形状のまま測定することができる。この意味でも測定精度と実効性が高い。前記のようにして計器１６が測定した電気伝導度は、演算装置１７へ入力して演算した結果を、含水率計１８が含水率に換算し、表示部１９に表示する。 図５と図６に示した含水率測定装置の構成の大部分は、上記の実施例１と共通する。本実施例の場合は、２本のナイフ形状電極１０、１０と略平行な配置で、電極１０よりも例えば１０mm程度の長さ突き出して、配管２の表面へ先行して突き当たる行き止まりガイド２０を備えていることを特徴とする。なお、図５は、行き止まりガイド２０が２本の電極１０、１０の中間位置に１本設けられた実施例を示し、図７は行き止まりガイド２０が２本の電極１０、１０の両外側に２本設けられた実施例を示している。 配管２の外周に巻かれるロックウール、グラスウールの如き保温材１の巻き厚は、配管２の外径、或いは配管２の中に通す冷水等の温度などに応じて大小に異なる。保温材１の含水率測定はできるだけ配管２の表面近くで行う必要性があるが、その一方で、電極１０が配管２と接触して短絡現象を生ずると測定誤差を生じる不都合がある。その解決策として上記の行き止まりガイド２０を設け、測定誤差を未然に確実に防止する構成である。したがって、行き止まりガイド２０はセラミックの如き絶縁材料で実施するのが好ましい。 本実施例の含水率測定装置によれば、測定作業に際しては、常に行き止まりガイド２０が配管２の表面に突き当たるまで差し込めば良い。そうすると、配管２の表面に一定寸法まで接近した接近位置の含水率測定ができ、信頼性の高い測定結果が得られるのである。 最後に、図８（Ａ）は、上記電気伝導度を測定する計器１６が、電圧値を計測する電圧計１６ａ及び電流値を計測する電流計１６ｂから成る場合（請求項３記載の発明）の回路図を示す。Ｒｘが保温材又は断熱材１の電気抵抗を表す。 図８（Ｂ）は、上記電気伝導度を測定する計器１６が、抵抗値Ｒｘを直接測定する抵抗計１６ｃである場合（請求項４記載の発明）の回路図を示す。電源１５は直流又は交流の何れであっても良い。本発明の実施例１である含水率測定装置を示す斜視図である。上記含水率測定装置による測定状態の主要部を示す断面図である。（Ａ）及び（Ｂ）はナイフ形状電極の異なる実施例を示す正面図である。保温材の含水率測定作業のフローである。本発明の実施例２である含水率測定装置を示す斜視図である。上記含水率測定装置による測定状態の主要部を示す断面図である。図５とは異なる実施例を示す斜視図である。（Ａ）及び（Ｂ）は電気伝導度を測定する計器の具体的な回路図である。電極の形状による保温材の含水率測定の感度を示すグラフである。保温材の水分率と熱伝導率の関係を示すグラフである。符号の説明 １ 配管保温材 ２ 配管 １０ 電極 Ｗ 通電間隔 １５ 電源 １６ 電気伝導度の測定計器 １７ 演算装置 １８ 含水率計 １９ 表示部 ２０ 行き止まりガイド １６ａ 電圧計 １６ｂ 電流計 １６ｃ 抵抗計 グラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の中へ電極を突き刺し、その電極間へ通電して電気伝導度を測定し当該保温材又は断熱材の含水率を測定する装置において、 電極は薄くて平たく幅寸が大きいナイフ形状とされ、少なくとも２本の前記電極の広幅面の相互間に、グラスウール又はロックウールが進入して接する通電間隔を開けて平行に配置され絶縁性のホルダーにその基端が固定されており、 保温材又は断熱材の中へ突き刺された前記２本の電極および同２本の電極間へ進入して接したグラスウール又はロックウールへ通電する電源と、その通電時に保温材又は断熱材の電気伝導度を測定する計器とが接続されていることを特徴とする、グラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置。 グラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の中へ電極を突き刺し、その電極間へ通電して電気伝導度を測定し当該保温材又は断熱材の含水率を測定する装置において、 電極は薄くて平たく幅寸が大きいナイフ形状とされ、少なくとも２本の前記電極がその広幅面の相互間に、グラスウール又はロックウールが進入して接する通電間隔を開けて平行に配置され絶縁性のホルダーにその基端が固定されており、 保温材又は断熱材の中へ突き刺された前記２本の電極および同２本の電極間へ進入して接したグラスウール又はロックウールへ通電する電源と、その通電時に保温材又は断熱材の被測定物の電気伝導度を測定する計器とが接続されており、 前記２本の電極と略平行に配置され電極の先端よりも一定の長さ先端が突き出た行き止まりガイドの基端が前記絶縁性のホルダーに固定されていることを特徴とする、グラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置。 電気伝導度を測定する計器は、電極間へ通電した電圧値及び電流値を計測する計器であることを特徴とする、請求項１又は２に記載したグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置。 電気伝導度を測定する計器は、電極間へ通電した抵抗値を測定する計器であることを特徴とする、請求項１又は２に記載したグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置。 電気伝導度を測定する計器は、同計器で測定したした電気量を含水率に演算する演算装置と、その演算結果を入力する含水率計および表示部と接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載したグラスウール又はロックウールで構成された保温材又は断熱材の含水率測定装置。