JP2009145146A - Environment measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大気環境を測定する環境測定装置に関する。 The present invention relates to an environment measuring device for measuring an atmospheric environment.
電子機器および電気機器等の機器は、設置される大気環境に含まれる二酸化硫黄ガス(SO2)、硫化水素ガス(H2S)、二酸化窒素ガス(NO2)、塩素ガス(Cl2)等のような腐食性ガスの影響を受けるとその特性が変化する。したがって、機器が設置される大気環境を測定し、大気環境を評価することは、機器の製造業者および機器の利用者にとって重要である。 Devices such as electronic equipment and electrical equipment are sulfur dioxide gas (SO 2 ), hydrogen sulfide gas (H 2 S), nitrogen dioxide gas (NO 2 ), chlorine gas (Cl 2 ), etc. contained in the installed atmospheric environment. When affected by corrosive gases such as Therefore, measuring the atmospheric environment in which the equipment is installed and evaluating the atmospheric environment is important for equipment manufacturers and equipment users.
一方、機器が設置される大気環境の腐食性ガス濃度は、一般的には1ppm以下と低濃度であり、汎用されるガス検知器等を利用して簡便に測定することはできない。したがって、従来の腐食性ガス濃度の測定は、「対象とする大気を採取して科学的にガスを分析する方法」や「対象とする大気中に特定の物質を一定期間暴露してその物質変化を調べる方法」が利用されている。 On the other hand, the corrosive gas concentration in the atmospheric environment where the equipment is installed is generally as low as 1 ppm or less, and cannot be easily measured using a commonly used gas detector or the like. Therefore, the conventional measurement of corrosive gas concentration is based on the “method of collecting the target atmosphere and scientifically analyzing the gas” or the “substance change by exposing a specific substance to the target atmosphere for a certain period of time”. Is used.
従来行なわれていた「対象とする大気を採取する方法」では、機器の設置される環境で採取した大気を実験室等へ持ち帰り、実験室で大気に含有される腐食性ガスを分析している。また、ガスの分析は専門的であるため、専門家が行なっている。したがって、機器の設置場所において、容易かつ短時間で大気環境の測定結果を得ることができない問題があった。 In the conventional “method of collecting the target air”, the air collected in the environment where the equipment is installed is taken back to the laboratory and the corrosive gas contained in the atmosphere is analyzed in the laboratory. . Moreover, since gas analysis is professional, it is performed by experts. Therefore, there is a problem that the measurement result of the atmospheric environment cannot be obtained easily and in a short time at the installation location of the device.
また、「特定の物質を大気中に暴露する方法」では、機器の設置される大気環境中に金属板やガスを吸着する薬剤を染み込ませたろ紙を一定期間暴露し、その金属板の重量変化または薬剤へのガスの吸着量を調べている。しかしながら、金属の重量変化や薬剤への吸着の変化が生じるまでには数週間から数ヶ月程度の期間が必要となる。また、この方法でも、測定対象である大気中に暴露した金属やろ紙を実験室等へ持ち帰り、専門家が測定結果を得ている。したがって、機器の設置場所において容易かつ短時間で測定結果を得ることができない問題があった。 In addition, in the “method of exposing a specific substance to the atmosphere”, a filter sheet that has been impregnated with a metal plate or a gas adsorbing agent in the atmospheric environment where the equipment is installed is exposed for a certain period of time. Or the amount of gas adsorbed to the drug is examined. However, a period of several weeks to several months is required until a change in the weight of the metal or a change in adsorption to the drug occurs. Also in this method, the metal or filter paper exposed to the air to be measured is brought back to the laboratory or the like, and specialists obtain measurement results. Therefore, there is a problem that the measurement result cannot be obtained easily and in a short time at the installation location of the device.
これに対し、近年では、水晶振動子上に成膜された物質の重量変化を振動数の変化量から求めて環境を評価する技術もある(例えば、特許文献1参照)。また、2種類以上の金属薄膜を1枚の絶縁基板上に形成し、その透過光、反射光および電気抵抗の変化量から環境を評価する技術もある(例えば、特許文献2参照)。
特許文献1および2で記載されている水晶振動子を用いた方法や絶縁基板を用いた方法では、従来の測定方法で必要としていたように数週間から数ヶ月程の長時間は要していない。この引用文献1および2に記載される方法では、従来必要としていた程の期間は必要としないものの、水晶振動子や絶縁基板に成膜した金属を短時間で変化させることはできず、大気環境の測定結果を短時間(例えば、2〜3時間)で得ることはできない。また、薄膜を形成する複数種類の金属の選定作業や、複雑な構成の装置の製造作業により、高コストであるという問題があった。さらに、水晶振動子を使用した場合にも構成が複雑になり、コストの削減を図ることはできない問題があった。 In the method using a crystal resonator and the method using an insulating substrate described in Patent Documents 1 and 2, a long time of several weeks to several months is not required as required by a conventional measurement method. . The methods described in the cited references 1 and 2 do not require a period as long as necessary in the past, but the metal deposited on the crystal resonator or the insulating substrate cannot be changed in a short time, and the atmospheric environment The measurement result cannot be obtained in a short time (for example, 2 to 3 hours). In addition, there is a problem that the cost is high due to the selection of a plurality of types of metals for forming a thin film and the manufacturing of a device having a complicated configuration. Further, when a crystal resonator is used, the configuration becomes complicated, and there is a problem that the cost cannot be reduced.
上記課題に鑑み、本発明は、大気環境を短時間で容易に測定することのできる環境測定装置を提供する。 In view of the above problems, the present invention provides an environment measuring apparatus that can easily measure the atmospheric environment in a short time.
本発明の特徴に係る環境測定装置は、周囲の大気環境に含まれる腐食性ガスの含有状態を測定する環境測定装置であって、前記大気環境から収集した大気に酸化剤として金属を酸化させるガスを添加する酸化部と、金属部分を有する測定素子と、前記大気と添加された前記酸化剤とを含む気体を前記金属部分に放出する放出管と、前記金属部分の腐食状態を測定することで前記大気環境を測定する測定部とを備えている。 An environment measuring device according to a feature of the present invention is an environment measuring device that measures the content of corrosive gas contained in an ambient air environment, and gas that oxidizes a metal as an oxidant to the air collected from the air environment Measuring a corrosive state of the metal part, a measuring element having a metal part, a measuring element having a metal part, a discharge tube for releasing a gas containing the atmosphere and the added oxidant to the metal part, and A measurement unit for measuring the atmospheric environment.
また、本発明の他の特徴に係る環境測定装置は、周囲の大気環境に含まれる腐食性ガスの含有状態を測定する環境測定装置であって、前記大気環境から収集した大気に湿度を与える加湿部と、金属部分を有する測定素子と、前記大気に湿度が与えられた気体を前記金属部分に放出する放出管と、前記金属部分の腐食状態を測定することで前記大気環境を測定する測定部とを備えている。 An environment measuring device according to another aspect of the present invention is an environment measuring device that measures the content of corrosive gas contained in the surrounding air environment, and is a humidifier that applies humidity to the air collected from the air environment. , A measuring element having a metal part, a discharge pipe for releasing a gas with humidity in the atmosphere to the metal part, and a measuring part for measuring the atmospheric environment by measuring the corrosion state of the metal part And.
本発明によれば、大気環境を短時間で容易に測定することができる。 According to the present invention, the atmospheric environment can be easily measured in a short time.
本発明の最良の実施形態に係る環境測定装置は、大気中に含まれる腐食性ガスの影響を受けると特性が変化して機能が低下する電子機器や電気機器等の機器の付近に設置され、機器に影響を与えるガスの含有状態(含有の有無や含有率)を測定する。 The environment measuring apparatus according to the best embodiment of the present invention is installed in the vicinity of a device such as an electronic device or an electric device whose characteristics change and its function is deteriorated when affected by corrosive gas contained in the atmosphere, Measure the gas content (presence / absence and content) that affects the equipment.
図1に示すように、本発明の最良の実施形態に係る環境測定装置1は、導入管11から導入された大気に酸化剤を導入する酸化部12と、大気に湿度を与える加湿部13と、酸化剤が与えられ又は加湿された大気をチャンバー16内の測定素子15に放出する放出管14と、測定素子15の状態変化を測定して大気中に含まれるガスの量を求める測定部18とを備えている。
As shown in FIG. 1, the environment measuring apparatus 1 according to the best embodiment of the present invention includes an
導入管11は、一端が環境を測定する大気中に存在しており、他端が環境測定装置1内に存在している。環境測定装置1では、この導入管11から測定対象となる大気が導入される。 One end of the introduction pipe 11 is present in the atmosphere for measuring the environment, and the other end is present in the environment measurement apparatus 1. In the environment measuring apparatus 1, the air to be measured is introduced from the introduction pipe 11.
酸化部12は、金属の酸化剤となるガスを予め保持しており、導入管11を介して採取された大気に対し、適量のガス(酸化剤)を導入する。ここで酸化剤は、測定素子15の材質によって定められる。例えば、過酸化水素ガス(H2O2)やオゾンガス(O3)は、多種の金属の腐食反応を加速させるとともに、低コストで収集および保持することができるため、酸化部12が保持する酸化剤に好ましいガスである。
The
加湿部13は、図2に一例を示すように、水が貯えられる水槽13aに気体が通過可能な通過管13bが設置され、導入管11から湿度の低い気体が導入されると通過管13bを通過する気体に湿度を与え、湿度の高い気体として放出管14から放出する。図2(a)は、加湿部13の側面図であり、図2(b)は、加湿部13の水槽13aの上面図である。
As shown in an example in FIG. 2, the
具体的には、水槽13a内には恒温の水が貯えられており、水槽13aの内部には、図2に示すように、シリコンチューブで構成される通過管13bが複数配置されている。加湿部13に導入された気体は分流して入口13cから通過管13bに導入される。シリコンは、気体の透過性が大きい物質であるため、気体が通過管13bを通過する際、水槽13aに貯えられる水の一部は通過管13bの側面を浸透する。したがって、通過管13bを通過する気体には湿度が与えられる。また、加湿部13は、通過管13bの出口13dから排出された湿度の与えられた気体を、放出管14に供給する。
Specifically, constant temperature water is stored in the
このとき、気体への水蒸気の供給を短時間で行うためには、水槽13aに貯えられる水の水温を上げる方法や、シリコンと気体との接触面積を増加させるために径の小さい多数のマイクロシリコンチューブを通過管13bとして用いる方法が考えられる。また、水槽13aに貯えられる水の水温やシリコンチューブの性質(径や成分)を調整することにより、気体へ供給する水蒸気の量を一定に保つことができる。なお、通過管13bには、シリコンのチューブの他、透過性ポリウレタン樹脂のチューブを利用することもできる。
At this time, in order to supply the water vapor to the gas in a short time, a method for raising the temperature of the water stored in the
放出管14は、加湿部13から供給された気体を放出して測定素子15に気体を送風する。
The
測定素子15は、一定の気圧に保持されたチャンバー16内の放出管14から放出される気体が当たる位置に載置されている。例えば、チャンバー16内から、ポンプ17によって一定量の気体が排出されると、所定速度で放出管14から気体が放出された気体が測定素子15に送風される。
The measuring element 15 is placed at a position where the gas discharged from the
図3で一例を示すように、測定素子15は、ガラス基板等の基板15aの表面15b上に金属15cがコーティングされた構成である。ここで、図3(a)は、測定素子15の上面図であり、図3(b)は、測定素子15の側面図である。 As shown in FIG. 3, the measurement element 15 has a configuration in which a metal 15c is coated on a surface 15b of a substrate 15a such as a glass substrate. Here, FIG. 3A is a top view of the measuring element 15, and FIG. 3B is a side view of the measuring element 15.
測定素子15にコーティングされる金属15cは、測定対象であるガスの種類によって定められる。銅(Cu)は比較的低コストであるとともに、二酸化硫黄ガス、硫化水素ガス、二酸化窒素ガス、塩素ガス、アンモニアガス等の一般的な腐食性ガスとの反応性が高い金属である。したがって、基板15aには、銅をコーティングすることが好ましく、以下では銅をコーティングした場合を例にして説明する。 The metal 15c coated on the measuring element 15 is determined by the type of gas to be measured. Copper (Cu) is a metal having a relatively low cost and high reactivity with general corrosive gases such as sulfur dioxide gas, hydrogen sulfide gas, nitrogen dioxide gas, chlorine gas, and ammonia gas. Therefore, it is preferable to coat the substrate 15a with copper. Hereinafter, a case where copper is coated will be described as an example.
なお、「電子情報技術産業協会」の「IT−1004 産業用情報処理・制御機器設置環境基準」でも上述した二酸化硫黄ガス、硫化水素ガス、二酸化窒素ガス、塩素ガス、アンモニアガスを測定して腐食性のレベルを想定している。また、銅の他には、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Ai)等もコーティングの金属として利用することができる。 Corrosion by measuring sulfur dioxide gas, hydrogen sulfide gas, nitrogen dioxide gas, chlorine gas, and ammonia gas as described above in "IT-1004 Industrial Information Processing and Control Equipment Installation Environmental Standard" of "Electronic Information Technology Industry Association" Assume sex level. In addition to copper, nickel (Ni), silver (Ag), tin (Sn), zinc (Zn), aluminum (Ai), and the like can also be used as a coating metal.
ここで、環境測定装置1による測定時間は、酸化剤や湿度の有無の他、測定素子15にコーティングされている金属15cの形状、膜厚によって左右される。また、測定素子15に気体が放出される際の流速(気体量)によっても測定時間が左右される。 Here, the measurement time by the environment measuring apparatus 1 depends on the shape and film thickness of the metal 15c coated on the measuring element 15, in addition to the presence or absence of an oxidizing agent and humidity. The measurement time also depends on the flow rate (gas amount) when the gas is released to the measurement element 15.
まず、測定時間を左右する金属15cのコーティングの形状について説明する。測定素子15は、例えば、図3(a)に示すように、基板15aの表面15b上にH型に金属15cをコーティングして幅(面積)の狭い部分を反応スポット15dとし、放出管14から放出される気体を反応スポット15dに集中的に当てることで、金属15cの腐食速度を促進させて短時間で測定結果を得ることができる。すなわち、放出管14から気体が放出される金属15cの範囲が広い場合、気体の当たり方が不均一となるとともに金属15cが腐食するまでに時間を要する。一方、狭い範囲の反応スポット15dに集中的に気体を当てれば、気体の当たり方も均一であるとともに金属15cが短時間で腐食する。なお、放出管14から気体が送風される反応スポット15dの幅や長さ、コーティングの形状は限定されず、図3(a)に示すようなH型でなくてもよい。
First, the shape of the metal 15c coating that affects the measurement time will be described. For example, as shown in FIG. 3A, the measuring element 15 is formed by coating a metal 15c on the surface 15b of the substrate 15a to form a reaction spot 15d in a portion having a narrow width (area). By intensively applying the released gas to the reaction spot 15d, the corrosion rate of the metal 15c can be accelerated and the measurement result can be obtained in a short time. That is, when the range of the metal 15c from which the gas is discharged from the
次に、測定時間に影響する金属15cのコーティングの膜厚について説明する。測定素子15の金属15cの膜厚は、薄いと測定対象のガス以外によって金属が酸化し、厚いと酸化に長時間を要するため、適当な膜厚にする必要がある。図4は、横軸を膜厚(μm)、縦軸を測定開始から経過した時間(分)として、膜厚0.1〜0.5μmの銅の電気抵抗の変化量が400mΩに達するまでの経過時間を表わすグラフである。なお、図4に示す測定結果は、大気中に0.1ppmの二酸化窒素ガスを含み、酸化剤として0.3ppmの過酸化水素ガスを添加し、湿度を80%にした場合の一例である。 Next, the film thickness of the metal 15c coating that affects the measurement time will be described. If the thickness of the metal 15c of the measuring element 15 is thin, the metal is oxidized by a gas other than the gas to be measured, and if it is thick, it takes a long time to oxidize. In FIG. 4, the horizontal axis is the film thickness (μm), and the vertical axis is the time (minutes) elapsed from the start of measurement until the change in the electrical resistance of the copper film having a film thickness of 0.1 to 0.5 μm reaches 400 mΩ. It is a graph showing elapsed time. In addition, the measurement result shown in FIG. 4 is an example when the atmosphere contains 0.1 ppm of nitrogen dioxide gas, 0.3 ppm of hydrogen peroxide gas is added as an oxidizing agent, and the humidity is 80%.
図4に示す例では、測定開始時からの電気抵抗の変化量が400Ωになるまでには、例えば、膜厚が0.3μmのときには240分(4時間)以内であるが、膜厚が0.4μmのときには約360分(6時間)かかり、膜厚が0.5μmのときには約480分(8時間)かかっている。すなわち、膜厚が厚いときには腐食が進む速度が遅いため、電気抵抗の変化にも時間がかかることがわかる。 In the example shown in FIG. 4, until the amount of change in electrical resistance from the start of measurement reaches 400Ω, for example, it is within 240 minutes (4 hours) when the film thickness is 0.3 μm, but the film thickness is 0 It takes about 360 minutes (6 hours) when .4 μm and it takes about 480 minutes (8 hours) when the film thickness is 0.5 μm. That is, when the film thickness is thick, the rate at which the corrosion proceeds is slow, so that it takes time to change the electrical resistance.
また、図5は、横軸を膜厚(μm)、縦軸を電気抵抗(Ω)として、膜厚0.02〜0.1μmの銅の電気抵抗を表わすグラフである。図5に示す例では、膜厚が薄くなるにつれて、電気抵抗が高くなっている傾向にある。これは、膜厚を薄くしたときには、基板の表面上に均一に金属をコーティングするのが困難となり、基板の表面上で金属が不連続となる部分が生じて電気抵抗が高くなるためである。 FIG. 5 is a graph showing the electrical resistance of copper having a thickness of 0.02 to 0.1 μm, with the horizontal axis representing the film thickness (μm) and the vertical axis representing the electrical resistance (Ω). In the example shown in FIG. 5, the electrical resistance tends to increase as the film thickness decreases. This is because when the film thickness is reduced, it becomes difficult to uniformly coat the metal on the surface of the substrate, and a portion where the metal becomes discontinuous is generated on the surface of the substrate, resulting in an increase in electrical resistance.
図4および図5で示したように、測定素子15の金属15cの膜厚は、厚すぎても薄すぎても電気抵抗の変化量を正確かつ短時間で求めるのは困難である。図4および図5に示すグラフから、膜厚は0.05〜0.3μm程度であるのが最適であり、以下では、膜厚0.1μmの銅をコーティングにした測定素子15を例にして説明する。 As shown in FIGS. 4 and 5, it is difficult to accurately determine the amount of change in electrical resistance in a short time even if the film thickness of the metal 15 c of the measuring element 15 is too thick or too thin. From the graphs shown in FIG. 4 and FIG. 5, it is optimal that the film thickness is about 0.05 to 0.3 μm. In the following, the measurement element 15 coated with copper having a film thickness of 0.1 μm is taken as an example. explain.
続いて、測定時間に影響する気体の流速(気体の放出量)について説明する。例えば、放出管14から放出される気体の流速が小さいと測定素子15にコーティングされた銅の腐食反応速度は小さくなり、流速が大きすぎる場合にも銅の腐食反応速度は小さくなる。図6は、横軸を電気抵抗の変化量(mΩ)、縦軸を気体の流速(ml/分)として、酸化剤として0.3ppmの過酸化水素ガスを添加したときの、0.1μmの膜厚でコーティングした銅の測定開始前と測定開始から4時間後との電気抵抗の変化量を表わしている。図6によれば、放出管14から放出する気体の流速が1000ml/分を超えると、電気抵抗の変化量が小さくなっており、流速が大きすぎると腐食速度が小さくなることが分かる。したがって、ポンプ17は、放出管14から放出される気体の流速が、銅の腐食反応速度を最短にするように制御するのが望ましく、図6の条件と同一の条件の場合、流速が400〜1000ml/分が適当であり、腐食反応速度を最短に調整することができることが分かる。
Next, the gas flow rate (gas release amount) that affects the measurement time will be described. For example, if the flow rate of the gas released from the
測定部18は、測定素子15の電気抵抗の変化量に基づいてガスの量を測定する。例えば、測定部18は抵抗測定器であって、測定素子15にコーティングされた金属15cの電気抵抗を測定している。測定部18によって測定される金属15c電気抵抗の変化量により、大気環境に含まれる腐食性ガスの含有状態を測定することができる。すなわち、大気環境で腐食性ガスを含有しているときには短時間で電気抵抗が変化し、大気環境で腐食性ガスを大量に含有しているときには、電気抵抗の変化時間がさらに短縮される。したがって、大気環境中における腐食性ガスの含有率や、含有される腐食性ガスの種類等の詳細なデータを得ることは困難であるが、腐食性ガスの含有状態(含有の有無や含有量の大小)を測定することができる。
The
環境測定装置1は、酸化部12および加湿部13を有し、気体に酸化剤を添加するとともに蒸気を添加しているが、酸化部12または加湿部13のいずれか一方のみを有する構成でもよい。なお、湿度が低いよりも高い場合のほうが腐食反応は加速され、酸化剤は基板の表面15bにコーティングされた金属と反応しやすい状態になるため、より短時間で環境測定を行なうためには、酸化部12および加湿部13の両方を備えることが好ましいことが、図7の測定結果から明らかである。
The environment measuring device 1 includes the
図7は、腐食性ガスとして二酸化硫黄ガス、硫化水素ガス、二酸化窒素ガスまたは塩素ガスを含む大気環境において、0.1μmの膜厚で銅をコーティングした測定素子15を有する環境測定装置1を用いて、測定開始前の銅の電気抵抗と測定開始から4時間後の銅の電気抵抗の変化量が200mΩ以上であるか200mΩ以下であるかをて表わしている。なお、図7の例は、酸化剤として0.6ppmのオゾンを追加し、大気中に腐食性ガスとして0.1ppmの二酸化硫黄ガス、0.01ppmの硫化水素ガス、0.05ppmの二酸化窒素ガス、0.01ppmの塩素ガスが含まれる一例である。 FIG. 7 shows an environment measuring apparatus 1 having a measuring element 15 coated with copper with a thickness of 0.1 μm in an atmospheric environment containing sulfur dioxide gas, hydrogen sulfide gas, nitrogen dioxide gas or chlorine gas as a corrosive gas. The change in the electrical resistance of copper before the start of measurement and the change in the electrical resistance of copper after 4 hours from the start of measurement is 200 mΩ or more or 200 mΩ or less. In addition, the example of FIG. 7 adds 0.6 ppm ozone as an oxidizing agent, 0.1 ppm sulfur dioxide gas, 0.01 ppm hydrogen sulfide gas, 0.05 ppm nitrogen dioxide gas as corrosive gas in the atmosphere. This is an example in which 0.01 ppm of chlorine gas is contained.
図7によれば、例えば、湿度が40%であり、酸化剤を添加していないときには、測定開始前と測定開始から4時間後との電気抵抗の変化量は200mΩ以下である。一方、湿度40%であり、酸化剤を添加したときには、大気環境に含まれる腐食性ガスによって測定開始前と測定開始から4時間後の電気抵抗の変化量が異なっている。すなわち、腐食性ガスが硫化水素ガスの場合には200mΩ以上の電気抵抗の変化量を生じているが、二酸化硫黄ガス、二酸化窒素ガスおよび塩素ガスの場合には200mΩ以上の電気抵抗の変化量は生じていない。 According to FIG. 7, for example, when the humidity is 40% and no oxidizing agent is added, the amount of change in electrical resistance before the start of measurement and after 4 hours from the start of measurement is 200 mΩ or less. On the other hand, when the humidity is 40% and an oxidizing agent is added, the amount of change in electrical resistance before the start of measurement and after 4 hours from the start of measurement differs depending on the corrosive gas contained in the atmospheric environment. That is, when the corrosive gas is hydrogen sulfide gas, a change in electric resistance of 200 mΩ or more is generated, but in the case of sulfur dioxide gas, nitrogen dioxide gas and chlorine gas, the change in electric resistance of 200 mΩ or more is It has not occurred.
また、湿度が80%であり、酸化剤を添加していないときには、測定開始前と測定開始から4時間後との電気抵抗の変化量は200mΩ以下である。一方、湿度が80%であり、酸化剤を添加したときには、測定開始前と測定開始から4時間後との電気抵抗の変化量は200mΩ以上である。 When the humidity is 80% and no oxidant is added, the amount of change in electrical resistance before the start of measurement and after 4 hours from the start of measurement is 200 mΩ or less. On the other hand, when the humidity is 80% and an oxidizing agent is added, the amount of change in electrical resistance before the start of measurement and after 4 hours from the start of measurement is 200 mΩ or more.
なお、図示を用いた説明を省略するが、実験からは、湿度が60%以下の場合には、金属の腐食速度が小さく、長い測定時間が必要であるという結果を得ている。 In addition, although description using illustration is abbreviate | omitted, when the humidity is 60% or less, the experiment has obtained the result that the corrosion rate of a metal is small and long measurement time is required.
図8は、横軸を測定時間(分)、縦軸を電気抵抗の変化量(mΩ)として、環境測定装置1で硫化水素ガス濃度がそれぞれ0.1ppm、0.05ppm、0.01ppmのときの測定開始から240分間(4時間)後までの測定素子15にコーティングされている銅の電気抵抗の変化量を表わしている。図8は、酸化部12は酸化剤として0.6ppmの過酸化水素ガスを用い、加湿部13は気体の湿度を80%に加湿した状態で電気抵抗の変化量を測定した一例である。図8に示す結果から、約120分(2時間)で電気抵抗の変化が表れているのがわかる。
FIG. 8 shows the measurement time (minutes) on the horizontal axis and the amount of change in electrical resistance (mΩ) on the vertical axis when the hydrogen sulfide gas concentration is 0.1 ppm, 0.05 ppm, and 0.01 ppm, respectively, in the environment measurement apparatus 1. Represents the amount of change in the electrical resistance of copper coated on the measuring element 15 from 240 minutes (4 hours) after the start of measurement. FIG. 8 shows an example in which the
また、図9は、横軸を測定時間(分)、縦軸を電気抵抗の変化量(mΩ)として、環境測定装置1で塩素ガス濃度がそれぞれ0.1ppm、0.05ppm、0.02ppmのときの測定開始から240分間(4時間)後までの測定素子15にコーティングされている銅の電気抵抗の変化量を表わしている。図9は、酸化部12は酸化剤として0.6ppmの過酸化水素ガスを用い、加湿部13は気体の湿度を80%に加湿した状態で電気抵抗の変化量を測定した一例である。図9に示す結果から、約120分(2時間)で電気抵抗の変化が表れているのがわかる。
Further, in FIG. 9, the horizontal axis represents the measurement time (minutes) and the vertical axis represents the change in electrical resistance (mΩ), and the chlorine gas concentrations in the environmental measurement apparatus 1 are 0.1 ppm, 0.05 ppm, and 0.02 ppm, respectively. This represents the amount of change in the electrical resistance of copper coated on the measuring element 15 from the start of the measurement to 240 minutes (4 hours) later. FIG. 9 shows an example in which the
上述した図8および図9によれば、酸化剤や水蒸気(湿度)等を有効に利用すれば、2時間程度の短時間でも環境大気に含まれる腐食性ガスによって金属を腐食させ、電気抵抗として腐食性ガスによる影響を測定することができることが分かる。 According to FIG. 8 and FIG. 9 described above, if an oxidizing agent, water vapor (humidity) or the like is effectively used, the metal is corroded by the corrosive gas contained in the environmental atmosphere even in a short time of about 2 hours, and the electric resistance is obtained. It can be seen that the influence of the corrosive gas can be measured.
上述したように、本発明の最良の実施形態に係る環境測定装置によれば、測定対象である大気に対して酸化剤または蒸気を添加して、測定素子の金属の腐食を促進している。したがって、従来の測定方法と比較して、4時間程度と短時間で測定結果を得ることができる。 As described above, according to the environment measuring apparatus according to the best embodiment of the present invention, the oxidizing agent or the vapor is added to the air to be measured to promote the corrosion of the metal of the measuring element. Therefore, the measurement result can be obtained in a short time of about 4 hours as compared with the conventional measurement method.
すなわち、機器は定期的なメンテナンスなどを行うことが一般的であるが、これらのメンテナンスには4時間程度の時間を要している。したがって、上述した環境測定装置1を利用すれば、メンテナンスを行う時間内で機器周囲の大気環境を測定することも可能である。メンテナンス時間を利用して上述した環境測定装置を利用した簡単な測定よって大気環境中に腐食性ガスが含まれることが明らかになった後で、必要な場合にのみ詳細な測定を行なうことで、従来のように全ての大気環境で測定時間の長い大掛かりな測定を行えばよく、測定の手間を軽減することができる。 That is, it is common for equipment to perform regular maintenance and the like, but this maintenance takes about 4 hours. Therefore, if the environment measuring apparatus 1 described above is used, it is possible to measure the atmospheric environment around the device within the maintenance time. By making a detailed measurement only when necessary after it becomes clear that corrosive gas is contained in the atmospheric environment by simple measurement using the environmental measurement device described above using maintenance time, It is sufficient to perform large-scale measurement with a long measurement time in all atmospheric environments as in the past, and the labor of measurement can be reduced.
〈変形例〉
放出管14は、図10に一例を示すように、隔壁14aを設けることもできる。放出管14に隔壁14aを設けた場合、気体の乱流を防止することとなり測定素子15では基板の表面15bには放出管14から放出される気体が均一に当たるため、基板15aの表面15bにおいて腐食反応を均一にすることができる。このとき、放出する気体の圧損を最小限にするため、隔壁には薄い板を用いるのが望ましい。
<Modification>
The
1…環境測定装置
11…導入管
12…酸化部
13…加湿部
13a…水槽
13b…通過管
13c…入口
13d…出口
14…放出管
14a…隔壁
15…測定素子
15a…基板
15b…表面
15c…金属(金属部分)
15d…反応スポット
16…チャンバー
17…ポンプ
18…測定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Environmental measuring apparatus 11 ... Introducing
15d ...
Claims (9)
前記大気環境から収集した大気に酸化剤として金属を酸化させるガスを添加する酸化部と、
金属部分を有する測定素子と、
前記酸化部において前記大気に前記酸化剤が添加された気体を前記金属部分に放出する放出管と、
前記金属部分の腐食状態を測定することで前記大気環境を測定する測定部と、
を備えることを特徴とする環境測定装置。 An environmental measuring device for measuring the content of corrosive gas contained in the surrounding atmospheric environment,
An oxidation part for adding a gas that oxidizes a metal as an oxidant to the atmosphere collected from the atmospheric environment;
A measuring element having a metal part;
A discharge pipe that discharges, to the metal part, a gas in which the oxidizing agent is added to the atmosphere in the oxidation part;
A measurement unit for measuring the atmospheric environment by measuring the corrosion state of the metal part;
An environment measuring device comprising:
前記大気環境から収集した大気に湿度を与える加湿部と、
金属部分を有する測定素子と、
前記加湿部において前記大気に湿度が与えられた気体を前記金属部分に放出する放出管と、
前記金属部分の腐食状態を測定することで前記大気環境を測定する測定部と、
を備えることを特徴とする環境測定装置。 An environmental measuring device for measuring the content of corrosive gas contained in the surrounding atmospheric environment,
A humidifying unit for applying humidity to the atmosphere collected from the atmospheric environment;
A measuring element having a metal part;
A discharge pipe for releasing a gas in which humidity is given to the atmosphere in the humidifying section to the metal part;
A measurement unit for measuring the atmospheric environment by measuring the corrosion state of the metal part;
An environment measuring device comprising:
前記放出管は、前記酸化部において前記酸化剤が添加されるとともに前記加湿部において湿度が与えられた気体を前記金属部分に放出する
ことを特徴とする請求項1に記載の環境測定装置。 Further comprising a humidifying unit for applying humidity to the collected atmosphere,
The environment measuring device according to claim 1, wherein the discharge pipe releases the gas to which the oxidizer is added in the oxidation portion and humidity is given in the humidification portion to the metal portion.
前記測定部は、前記金属部分の電気抵抗の変化量を測定して前記大気環境における腐食性ガスの含有状態を測定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載の環境測定装置。 The metal part is a thin film in which the surface of the measuring element is coated with a single metal or alloy having a high reaction with at least one of sulfurous acid gas, hydrogen sulfide gas, nitrogen oxide gas, chlorine gas, and ammonia gas And
The environmental measurement according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement unit measures the amount of change in electrical resistance of the metal part to measure the state of corrosive gas contained in the atmospheric environment. apparatus.
前記測定部は、前記金属部分の電気抵抗の変化量を測定して前記大気環境における腐食性ガスの含有状態を測定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載の環境測定装置。 The metal part is a thin film coated with copper on the surface of the measuring element,
The environmental measurement according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement unit measures the amount of change in electrical resistance of the metal portion to measure the state of corrosive gas in the atmospheric environment. apparatus.
水の充填される水槽と、
前記水槽に配置され、前記気体が通過可能であるとともに前記水槽中の水が水蒸気として透過し、通過する前記気体に湿度を与える通過管と、
が設けられることを特徴とする請求項2又は3に記載の環境測定装置。 The humidifying part is
A water tank filled with water;
A passage tube disposed in the water tank, through which the gas can pass and water in the water tank is transmitted as water vapor, and gives humidity to the passing gas;
The environment measuring device according to claim 2, wherein the environmental measuring device is provided.
前記放出管から400〜1000ml/分の流速で前記金属部分に前記気体を放出するようにチャンバー内の気圧を制御するポンプを有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1に記載の環境測定装置。 The measuring element is installed in a chamber at a constant pressure,
8. The pump according to claim 1, further comprising a pump that controls an atmospheric pressure in the chamber so that the gas is discharged from the discharge pipe to the metal portion at a flow rate of 400 to 1000 ml / min. Environmental measuring device.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011214860A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Nec Corp | Test material sensing method, sensing device, and sensing set |
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-
2007
- 2007-12-13 JP JP2007321527A patent/JP2009145146A/en active Pending
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