JP2024044355A - Hydrogen sulfide defect risk detection device and sample used therefor - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成及び簡単な判断基準により、硫化水素による腐食によりプリント基板等に不具合が発生するリスクを検出できる硫化水素による不具合リスク検出装置及びそれに用いるサンプルを提供する。【解決手段】不具合リスク検出装置100は、透光部材116及び銀膜118を含む被測定部材114と、被測定部材に光を照射する発光部102と、銀膜を透過した光を検知する光検知部106と、被測定部材に発光部から光を照射した状態において、光検知部に流れる電流に応じた電圧を発生する測定端子と、測定端子の電圧を測定する測定部と、測定された電圧に基づき、被測定部材の周囲に配置されたプリント基板において硫化水素による腐食により不具合が発生するリスクを検出する検出部とを含み、検出部は、測定された電圧としきい値とを比較することによりリスクを検出する。これにより、簡単な構成及び簡単な判断基準により不具合リスクを検出できる。【選択図】図1[Problem] To provide a hydrogen sulfide defect risk detection device and a sample used therein, which can detect the risk of defects occurring in printed circuit boards and the like due to corrosion caused by hydrogen sulfide with a simple configuration and simple judgment criteria. [Solution] A defect risk detection device 100 includes a measured member 114 including a light-transmitting member 116 and a silver film 118, a light-emitting unit 102 that irradiates light onto the measured member, a light-detecting unit 106 that detects the light transmitted through the silver film, a measurement terminal that generates a voltage corresponding to the current flowing through the light-detecting unit when the measured member is irradiated with light from the light-emitting unit, a measurement unit that measures the voltage of the measurement terminal, and a detection unit that detects the risk of defects occurring in printed circuit boards arranged around the measured member due to corrosion caused by hydrogen sulfide based on the measured voltage, and the detection unit detects the risk by comparing the measured voltage with a threshold value. This makes it possible to detect the defect risk with a simple configuration and simple judgment criteria. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、硫化水素による腐食によりプリント基板等に不具合が発生するリスクを検出する硫化水素による不具合リスク検出装置及びそれに用いるサンプルに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen sulfide failure risk detection device for detecting the risk of failure occurring in a printed circuit board or the like due to corrosion caused by hydrogen sulfide, and a sample used therein.
下水道処理施設等においては硫化水素が発生し易く、電気機器(電気設備を含む)に使用されているプリント基板の金属部分(電気配線パターン等)は、硫化水素により腐食される。プリント基板の金属部分が硫化水素により腐食されると、近接する配線パターンが短絡する等、故障等の不具合が発生する。設置された電気機器の保全のためには、設置環境における硫化水素の濃度を監視し、硫化水素による腐食による不具合発生の予兆を検出することが好ましい。 Hydrogen sulfide is easily generated in sewage treatment facilities and the like, and metal parts (electrical wiring patterns, etc.) of printed circuit boards used in electrical equipment (including electrical equipment) are corroded by hydrogen sulfide. When the metal parts of a printed circuit board are corroded by hydrogen sulfide, problems such as short circuits between adjacent wiring patterns and failures occur. In order to maintain the installed electrical equipment, it is preferable to monitor the concentration of hydrogen sulfide in the installation environment and detect signs of malfunctions due to corrosion caused by hydrogen sulfide.
大気中の腐食性物質の有無、及び、その腐食度合を診断する方法として、ユーロフィンFQL株式会社製のエコチェッカ(登録商標)IIが知られている。これは、5種類(銀、銅、鉄ニッケル合金、アルミニウム、鉄)の試験金属片を含む。これらの金属片を一定期間(1か月)測定環境に暴露した後、その後の試験金属片の変色を製品付属の色見本と比較することにより、腐食性ガスの有無、及び、およその腐食度合(腐食性ガスの目安濃度に対応)を判定する。暴露後の金属片を、ユーロフィンFQL株式会社に送付して分析を依頼すれば、例えば、銀の腐食量を蛍光X線分析等により定量的に分析した結果に基づく硫化水素濃度(目安濃度)が報告される。 The EcoChecker (registered trademark) II manufactured by Eurofins FQL Co., Ltd. is known as a method for diagnosing the presence or absence of corrosive substances in the atmosphere and the degree of corrosion. It contains five types of test metal pieces (silver, copper, iron-nickel alloy, aluminum, and iron). After exposing these metal pieces to the measurement environment for a certain period of time (one month), the presence or absence of corrosive gases and the approximate degree of corrosion (corresponding to the approximate concentration of corrosive gases) are determined by comparing the discoloration of the test metal pieces with the color samples provided with the product. If the exposed metal pieces are sent to Eurofins FQL Co., Ltd. for analysis, for example, a hydrogen sulfide concentration (approximate concentration) based on the results of a quantitative analysis of the amount of corrosion of silver using fluorescent X-ray analysis or the like is reported.
また、下記特許文献1には、腐食環境モニタリング装置が開示されている。この腐食環境モニタリング装置は、銀によるプリント基板パターンの抵抗を常時監視し、パターンが腐食(銀が酸化銀に変化)することによる抵抗値の増加を監視することにより、環境における腐食性物質(硫化水素)の濃度等を長期間にわたってモニタリングする。
The following
下記特許文献2には、大気中の腐食性ガスを高精度に測定する環境測定装置が開示されている。この環境測定装置は、銀の硫化(硫黄分付着)による重量増加を、QCM(Quartz Crystal Microbalance)センサにより検出する。QCMセンサは、水晶振動子の電極の質量が腐食により変化すると、その腐食量に応じて共振周波数が減少する性質を利用した質量センサである。
下記特許文献3には、測定対象となるガスの濃度を短時間に精度良く簡便に測定することが可能な環境測定装置が開示されている。具体的には、腐食ガス(例えば、亜硫酸ガス、硫化水素ガス、塩素ガス、アンモニアガス、窒素酸化物ガス)への暴露により変色する金属薄膜のサンプル(例えば、Cu-Ag-Snからなる合金)の変色度合を撮影し、色の三要素(赤、青、緑)の強度及び割合を分析することにより、腐食ガス濃度の推定を行う。推定のために、予め各種ガスによる試験による変色度合を確認しておく。
硫化水素が発生し得る環境に設置された電気機器の保全においては、硫化水素による腐食の進行状況を自動的に常時監視できれば好ましい。上記したように、試験金属片を所定期間暴露した後、蛍光X線分析する方法においては、サンプル暴露期間(1カ月)の硫化水素濃度の推定は可能ではある。しかし、機器に不具合が発生するリスクを推定するための硫化水素による暴露程度を推定するためには、1カ月の濃度推定結果を代表値として推定を行うことしかできない。したがって、硫化水素濃度に変動があった場合には推定が不正確となる。また、硫化水素濃度推定のためには蛍光X線分析を行うことが必要であり、現地において判断ができず、且つ、分析料金が必要である。 In maintaining electrical equipment installed in an environment where hydrogen sulfide may be generated, it would be preferable to automatically and constantly monitor the progress of corrosion caused by hydrogen sulfide. As described above, in the method of exposing a test metal piece for a specified period of time and then performing X-ray fluorescence analysis, it is possible to estimate the hydrogen sulfide concentration during the sample exposure period (one month). However, in order to estimate the degree of exposure to hydrogen sulfide to estimate the risk of equipment malfunction, it is only possible to make an estimate using the one-month concentration estimate result as a representative value. Therefore, if there is a fluctuation in the hydrogen sulfide concentration, the estimate will be inaccurate. In addition, X-ray fluorescence analysis is required to estimate the hydrogen sulfide concentration, which cannot be determined on-site and requires an analysis fee.
特許文献1においては、銀のパターンの抵抗値が明確に増大するには、パターン断面が完全に硫化する必要がある。即ち、銀のパターンの抵抗値の増大が検知されたときには、既に不具合が発生していると言える。したがって、プリント基板の腐食による不具合発生の予兆を検知するには、感度が低すぎる。
In
特許文献2においては、共振周波数の変動を検知する機能が必要であり、そのための機器が高価である。また、硫化以外の現象(例えば、高湿度による水分付着又は酸化等)による重量増加に反応する。また、温度変化によっても共鳴周波数は影響を受けるので、硫化水素の検出方法としては、精度が十分ではない。
特許文献3においては、サンプル表面の変色により検知するので、高感度であり、複数ガスを評価できる。しかし、サンプルの撮影、各色要素への分解及び演算が必要である。また、評価のための専用の合金基板が必要であるうえ、予め各種ガスに対する試験による変色度合を確認する必要があり、高価な装置となる。
In
したがって、本発明は、簡単な構成及び簡単な判断基準により、硫化水素による腐食によりプリント基板等に不具合が発生するリスクを検出できる硫化水素による不具合リスク検出装置及びそれに用いるサンプルを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hydrogen sulfide failure risk detection device that can detect the risk of failure in printed circuit boards, etc. due to corrosion caused by hydrogen sulfide, with a simple configuration and simple judgment criteria, and a sample used therein. shall be.
本発明の第1の局面に係る不具合リスク検出装置は、透光部材及び透光部材の表面に配置された銀膜を含む被測定部材と、被測定部材に光を照射する発光部と、被測定部材に含まれる銀膜を透過した光を検知する光検知部と、被測定部材に発光部から光を照射した状態において、光検知部に流れる電流に応じた電圧を発生する測定端子と、測定端子の電圧を測定する測定部と、測定部により測定された電圧に基づき、被測定部材の周囲に配置されたプリント基板において硫化水素による腐食により不具合が発生するリスクを検出する検出部とを含み、検出部は、測定部により測定された電圧としきい値とを比較することによりリスクを検出する。 The defect risk detection device according to a first aspect of the present invention includes a measured member including a translucent member and a silver film disposed on the surface of the translucent member, a light emitting unit that irradiates light onto the measured member, a light detecting unit that detects the light that has passed through the silver film contained in the measured member, a measurement terminal that generates a voltage corresponding to the current flowing through the light detecting unit when the measured member is irradiated with light from the light emitting unit, a measurement unit that measures the voltage of the measurement terminal, and a detection unit that detects the risk of a defect occurring due to corrosion caused by hydrogen sulfide in a printed circuit board disposed around the measured member based on the voltage measured by the measurement unit, and the detection unit detects the risk by comparing the voltage measured by the measurement unit with a threshold value.
これにより、簡単な構成及び簡単な判断基準により、硫化水素による腐食によりプリント基板等に不具合が発生するリスク(即ち不具合リスク)を検出できる。即ち、銀膜に光を照射し、その透過性を表す1回の測定値(電圧)を1つのしきい値と比較する簡単な判断基準により判定するので、ある期間にわたって測定を繰返し、時系列データを記録する必要はなく、硫化水素の濃度を測定又は推定する等の複雑な処理も不要である。また、安価な不具合リスク検出装置を実現できる。したがって、複数の監視対象における不具合リスクの監視を安価に実現できる。 Thereby, with a simple configuration and simple criteria, it is possible to detect the risk of a malfunction occurring in a printed circuit board or the like due to corrosion caused by hydrogen sulfide (that is, malfunction risk). In other words, the silver film is irradiated with light and the measurement value (voltage) representing the transmittance is compared with a single threshold.The judgment is based on a simple criterion, so the measurement is repeated over a certain period of time and the time series There is no need to record data, and no complicated processing such as measuring or estimating the concentration of hydrogen sulfide is necessary. Furthermore, an inexpensive malfunction risk detection device can be realized. Therefore, monitoring of malfunction risks in multiple monitoring targets can be realized at low cost.
好ましくは、発光部は、発光ダイオードを含み、光検知部は、フォトトランジスタを含み、被測定部材は、発光ダイオードから放射された光がフォトトランジスタにより受光されるまでに通過する光路上に、表面が光路に垂直になるように配置される。これにより、不具合リスク検出装置を容易に構成できる。 Preferably, the light-emitting unit includes a light-emitting diode, the light-detecting unit includes a phototransistor, and the measured member is disposed on an optical path through which light emitted from the light-emitting diode passes before being received by the phototransistor, with the surface being perpendicular to the optical path. This makes it easy to configure a malfunction risk detection device.
より好ましくは、銀膜の厚さは、50nm以上1000nm以下である。これにより、精度よく不具合リスクの発生を検出できる。また、銀膜の厚さを調整すれば、硫化水素による腐食が任意のレベルに到達したことを検知可能になる。 More preferably, the thickness of the silver film is 50 nm or more and 1000 nm or less. This allows the occurrence of malfunction risks to be detected with high accuracy. Furthermore, by adjusting the thickness of the silver film, it becomes possible to detect when corrosion due to hydrogen sulfide has reached a desired level.
さらに好ましくは、銀膜の厚さは、100nm以上500nm以下である。これにより、より精度よく不具合リスクの発生を検出できる。 More preferably, the thickness of the silver film is between 100 nm and 500 nm. This allows the occurrence of a defect risk to be detected more accurately.
本発明の第2の局面に係る不具合リスク検出装置は、第1透光部材及び第1透光部材の表面に配置された第1厚さの銀膜を含む第1被測定部材と、第1被測定部材に光を照射する第1発光部と、第1被測定部材に含まれる銀膜を透過した光を検知する第1光検知部と、第1被測定部材に第1発光部から光を照射した状態において、第1光検知部に流れる電流に応じた電圧を発生する第1測定端子と、第1測定端子の電圧を測定する第1測定部と、第1測定部により測定された電圧に基づき、第1被測定部材の周囲に配置されたプリント基板において硫化水素による腐食による不具合の発生に関する第1リスクを検出する第1検出部と、第2透光部材及び第2透光部材の表面に配置された第2厚さの銀膜を含む第2被測定部材と、第2被測定部材に光を照射する第2発光部と、第2被測定部材に含まれる銀膜を透過した光を検知する第2光検知部と、第2被測定部材に第2発光部から光を照射した状態において、第2光検知部に流れる電流に応じた電圧を発生する第2測定端子と、第2測定端子の電圧を測定する第2測定部と、第2測定部により測定された電圧に基づき、第2被測定部材の周囲に配置されたプリント基板において硫化水素による腐食による不具合の発生に関する第2リスクを検出する第2検出部とを含み、第1検出部は、第1測定部により測定された電圧としきい値とを比較することにより第1リスクを検出し、第2検出部は、第2測定部により測定された電圧としきい値とを比較することにより第2リスクを検出する。これにより、同じ環境において、不具合リスクの異なるレベル(即ち、硫化水素による腐食の進展段階)を判定できる。 A defect risk detection device according to a second aspect of the present invention includes a first measured member including a first translucent member and a silver film of a first thickness arranged on the surface of the first translucent member, a first light-emitting unit that irradiates light onto the first measured member, a first light-detecting unit that detects light that has passed through the silver film included in the first measured member, a first measurement terminal that generates a voltage corresponding to a current flowing through the first light-detecting unit when light is irradiated onto the first measured member from the first light-emitting unit, a first measurement unit that measures the voltage of the first measurement terminal, a first detection unit that detects a first risk of a defect occurring due to corrosion by hydrogen sulfide in a printed circuit board arranged around the first measured member based on the voltage measured by the first measurement unit, and a second measured member including a second translucent member and a silver film of a second thickness arranged on the surface of the second translucent member. The device includes a member, a second light-emitting unit that irradiates light onto a second measured member, a second light-detecting unit that detects light that has passed through a silver film included in the second measured member, a second measuring terminal that generates a voltage corresponding to the current flowing through the second light-detecting unit when the second measured member is irradiated with light from the second light-emitting unit, a second measuring unit that measures the voltage of the second measuring terminal, and a second detecting unit that detects a second risk of a defect caused by corrosion due to hydrogen sulfide on a printed circuit board arranged around the second measured member based on the voltage measured by the second measuring unit, and the first detecting unit detects the first risk by comparing the voltage measured by the first measuring unit with a threshold value, and the second detecting unit detects the second risk by comparing the voltage measured by the second measuring unit with a threshold value. This makes it possible to determine different levels of defect risk (i.e., the progression stage of corrosion due to hydrogen sulfide) in the same environment.
本発明の第3の局面に係るサンプルは、プリント基板において硫化水素による腐食により不具合が発生するリスクを検出するためのサンプルであって、透光部材と、透光部材の表面に配置された、厚さが50nm以上1000nm以下である銀膜とを含み、プリント基板の周囲に配置された状態において、銀膜の光の透過性を判定することによりリスクが検出される。これにより、精度よく不具合リスクの発生を検出できる。 The sample according to the third aspect of the present invention is a sample for detecting the risk of a defect occurring in a printed circuit board due to corrosion caused by hydrogen sulfide, and includes a light-transmitting member and a silver film having a thickness of 50 nm to 1000 nm arranged on the surface of the light-transmitting member, and the risk is detected by determining the light transmittance of the silver film when it is arranged around the printed circuit board. This allows the occurrence of a defect risk to be detected with high accuracy.
本発明によれば、簡単な構成及び簡単な判断基準により、硫化水素による腐食によりプリント基板等に不具合が発生するリスクを検出できる硫化水素による不具合リスク検出装置を実現できる。不具合リスク検出装置を用いて、自動的に常時監視することにより、不具合が発生する前にその予兆を検出できる。 According to the present invention, a hydrogen sulfide defect risk detection device can be realized that can detect the risk of defects occurring in printed circuit boards and the like due to corrosion caused by hydrogen sulfide using a simple configuration and simple judgment criteria. By using the defect risk detection device for automatic constant monitoring, it is possible to detect signs of defects before they occur.
以下の実施の形態においては、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 In the following embodiments, identical parts are given the same reference numbers. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed descriptions thereof will not be repeated.
プリント基板を硫化水素に暴露した場合に発生する典型的な不具合として、次の(1)及び(2)が知られている。
(1)硫化銅がプリント基板のパターン(配線、ランド等)からその周囲に進展(腐食進展)し、隣のパターンまで至り、短絡する。
(2)プリント基板のパターン内部の断面全体が硫化し、その部分の抵抗値が上昇する。
過去の不具合を調査した結果、大部分のケースにおいて不具合(2)よりも不具合(1)が先に発生することが確認された。したがって、不具合(1)が発生する前に、その予兆を検出できれば好ましい。以下において、硫化水素が発生し得る環境に設置された電気機器等に含まれるプリント基板等が硫化水素により腐食されることにより、配線が短絡する等の不具合(1)が発生するリスクを、硫化水素による不具合リスク、又は、単に不具合リスクという。
The following (1) and (2) are known to be typical defects that occur when a printed circuit board is exposed to hydrogen sulfide.
(1) Copper sulfide advances (corrosively advances) from the patterns (wiring, lands, etc.) of the printed circuit board to their surroundings, reaching adjacent patterns and causing a short circuit.
(2) The entire cross section inside the printed circuit board pattern is sulfurized, causing the resistance value of that area to increase.
As a result of investigating past malfunctions, it was confirmed that in most cases malfunction (1) occurs before malfunction (2). Therefore, it would be preferable to detect a sign of malfunction (1) before it occurs. Hereinafter, the risk of malfunction (1), such as wiring shorting, occurring due to hydrogen sulfide corrosion of printed circuit boards and the like included in electrical equipment and the like installed in an environment where hydrogen sulfide can be generated, is referred to as malfunction risk due to hydrogen sulfide, or simply malfunction risk.
通常、プリント配線のパターン間距離は100μm以上あるので、硫化水素環境に暴露されても、腐食進展距離が20μ程度までであれば、絶縁劣化(短絡等)に至ることはない。硫化水素濃度時間積が約15000ppb・日以下であれば、腐食進展距離が20μm以下であることが知られている(例えば、特開2022-62304参照)。硫化水素濃度時間積とは、硫化水素への暴露開始から、硫化水素濃度の測定時までの経過日数との積(単位は、ppb・日)を意味する。 Normally, the distance between patterns in printed wiring is 100 μm or more, so even if exposed to a hydrogen sulfide environment, insulation deterioration (short circuit, etc.) will not occur as long as the corrosion progression distance is up to about 20 μm. It is known that if the hydrogen sulfide concentration time product is approximately 15,000 ppb/day or less, the corrosion progression distance will be 20 μm or less (see, for example, JP 2022-62304). The hydrogen sulfide concentration time product refers to the product (in ppb/day) of the number of days that have elapsed since the start of exposure to hydrogen sulfide and the time the hydrogen sulfide concentration is measured.
一方、腐食進展距離が50μm以上になると、不具合リスクは高くなる。硫化水素環境への暴露期間が長くなり、硫化水素濃度時間積が約10000ppb・日になれば、不具合リスクが高いと考えることができる。本発明の実施の形態に係る不具合リスク検出装置は、安全を見込んで、硫化水素濃度時間積が、例えば3000~4000ppb・日程度の暴露状態になった時期を検出する。硫化水素濃度時間積が3000~4000ppb・日程度になれば、腐食が進行しており、不具合リスクが高くはないが生じている状態になったと考えることができる。 On the other hand, if the corrosion progression distance is 50 μm or more, the risk of malfunction increases. If the exposure period to the hydrogen sulfide environment becomes longer and the hydrogen sulfide concentration time product becomes approximately 10,000 ppb/day, the risk of malfunction can be considered to be high. The malfunction risk detection device according to the embodiment of the present invention detects the time when the exposure state reaches, for example, a hydrogen sulfide concentration time product of about 3,000 to 4,000 ppb/day, with a view to safety. If the hydrogen sulfide concentration time product becomes approximately 3,000 to 4,000 ppb/day, corrosion has progressed and it can be considered that the risk of malfunction is not high, but does occur.
(不具合リスク検出装置の構成)
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る不具合リスク検出装置100は、光を放射する発光部102と、発光部102に電力を供給する電源部104と、光を検知する光検知部106と、制御部108と、記憶部110と、タイマ112と、被測定部材114とを含む。不具合リスク検出装置100は、各部を作動させるための電源(図示せず)、及び、制御部108に対する指示を入力するための操作装置(図示せず)をも含む。操作装置として、例えば、コンピュータ用キーボード、マウス及びタッチパネル等を採用できる。図1には、硫化水素による腐食の発生対象の一例として、プリント基板900を示す。
(Configuration of malfunction risk detection device)
Referring to FIG. 1, a malfunction
発光部102は、例えば発光ダイオード(以下、LED(Light Emitting Diode)という)により実現される。発光部102は、LEDに限らず、所定時間(例えば0.1秒~数秒程度)、所定方向に、所定強度の光を安定して出力できる発光素子であればよい。発光部102は、例えば赤色光(例えば、光の中心波長630nm)を放射する。なお、発光部102は、可視光(例えば、360nm~830nm)の少なくとも一部の波長の光を放射可能であればよい。電源部104は、制御部108による制御を受けて、発光部102に、発光部102を点灯させるための電力を供給する。
The light-emitting
光検知部106は、例えばフォトトランジスタにより実現される。光検知部106は、フォトトランジスタに限らず、発光部102の放射光を検知し、その強度(光量)に応じた大きさの電気信号(例えば電圧又は電流)を出力できる素子であればよい。光検知部106の検出感度の中心は、発光部102の放射光の中心波長(例えば630nm)の付近にあることが好ましい。
The
被測定部材114は、透光部材116及び銀薄膜118を含む。銀薄膜118は、透光部材116の一方の面に配置されている。被測定部材114は、銀薄膜118が配置された面が、発光部102に対向するように配置されている。透光部材116の表面全面に銀薄膜118が配置されていても、表面の一部に銀薄膜118が配置されていてもよい。なお、被測定部材114は、銀薄膜118が配置された面が光検知部106に対向するように配置されてもよい。また、銀薄膜118は、透光部材116の両面に配置されていてもよい。
The member to be measured 114 includes a light-transmitting
透光部材116は、光の透過性が高い部材により形成されている。発光部102から放射される光は透光部材116を透過する。透光部材116は、例えばフィルム状に形成されている。透光部材116は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、アクリル(PMMA)等の樹脂により形成される。また、透光部材116は、ガラスであってもよい。
The light-transmitting
銀薄膜118は、銀(Ag)により形成されている。銀薄膜118は、例えば、透光部材116の表面に対して銀を蒸着又はスパッタリングして積層させることにより形成される。また、銀薄膜118は、透光部材116の表面を銀メッキ(例えば、電気メッキ等)することにより形成されてもよい。銀薄膜118は、硫化水素を検出するためのものである。実施例として後述するように、銀が硫化水素の存在する環境に暴露されると、時間経過とともに、銀の硫化が進行し、当初の銀色から透明感のある茶色に変色し、それに伴い、次第に光の透過性を得るようになる。透過性を得るに至るまでの硫化水素暴露程度(硫化水素濃度時間積(ppb・日))は、銀薄膜の厚さに依存する(厚さを厚くすれば、光の透過性を得るのに必要な硫化水素濃度時間積が大きくなる)。そのため、銀薄膜の厚さを適切に設定することにより、暴露しているフィルムサンプルにおいて、任意の硫化水素濃度時間積の到来を推定できる。
The silver
銀薄膜118が薄すぎると、銀の硫化が進行していない状態であっても光の透過性があるので好ましくない。例えば、50nm未満であれば、自然光の下において光が透過することを目視により確認できた。また、銀薄膜118が厚すぎると、表面からの硫化が進行しても内部の硫化が進行しない(即ち、膜全体に厚さ方向への硫化が進行しない)ので、光の透過性を生じない。銀薄膜118の厚さは、1μm以下とすることができる。銀薄膜118の厚さは、50nm~1000nmの範囲であることが好ましい。より好ましくは、銀薄膜118の厚さは100nm~500nmである。
If the silver
発光部102から出力された照射光Linは、銀薄膜118に照射される。硫化水素暴露程度が小さく、銀の硫化が進行していない状態であれば、発光部102からの照射光Linは銀薄膜118により反射され、光検知部106により検出されない。硫化水素暴露程度が大きくなり、銀の硫化が進行すると、上記したように、銀薄膜118の光の透過性が高くなり、発光部102からの照射光Linは銀薄膜118及び透光部材116を透過し、透過光Loutとして光検知部106により検出される。銀の硫化が進むほど、光の透過性が高くなるので、光検知部106により検出される透過光Loutの光量により、硫化水素暴露程度、即ち硫化水素濃度時間積を評価できる。
The silver
発光部102、光検知部106及び被測定部材114は、光検知系を構成する。不具合リスク検出装置100の光検知系は、例えば、硫化水素が発生し得る環境に設置された電気機器内のプリント基板900の近くに配置される。なお、電気機器内に限定されず、発光部102から放射された光が光検知部106により検出される状態であればよく、発光部102、光検知部106及び被測定部材114は、環境光を遮蔽できる環境に配置されていればよい。電源部104、制御部108、記憶部110及びタイマ112の配置場所は任意であり、監視対象である電気機器内に配置されても、電気機器外に配置されてもよい。
The
制御部108は、例えばCPU(Central Processing Unit)であり、電源部104の出力を制御して、発光部102を点灯又は消灯させる。例えば、制御部108が電源部104に対してハイレベル(例えば5V)の信号を出力すると、電源部104は発光部102に電力を供給する。これにより、発光部102が点灯する。制御部108が電源部104に対してローレベル(例えば0V)の信号を出力すると、電源部104は発光部102への電力供給を停止する。これにより、点灯していた発光部102は消灯する。
The
また、制御部108は、所定のタイミングにおいて、光検知部106の出力信号を取得する。例えば、光検知部106がA/D変換機能を有していれば、制御部108は、光検知部106から出力されるデジタルデータを取得する。光検知部106がアナログ信号を出力すれば、制御部108は、入力されるアナログ信号を所定の時間間隔をもってサンプリングして、デジタルデータを生成する。
The
記憶部110は、制御部108から入力されるデータを記憶する揮発性又は不揮発性のメモリである。タイマ112は、制御部108からの要求を受けて、現在時刻を表す情報(以下、単に現在時刻という)を出力する。
The
上記したように、発光部102から放射される照射光Linは、被測定部材114(即ち透光部材116上の銀薄膜118)に照射され、被測定部材114(即ち銀薄膜118及び透光部材116)を透過した透過光Loutは、光検知部106により検知される。光検知部106により測定される光量は、銀薄膜118の状態(硫化の進行程度)に応じて変化する。銀薄膜118が硫化水素により腐食されると光の透過性が高くなるので、測定値はより大きくなる。銀薄膜118の腐食の程度は、周囲環境の硫化水素濃度、及び、電気機器内に被測定部材114が設置されてからの時間経過に応じて増大する。したがって、定期的に、制御部108により電源部104を制御して発光部102を点灯させた状態において、光検知部106により検出される光量を測定すれば、銀薄膜118の腐食状態を観測できる。
As described above, the irradiation light Lin emitted from the
発光部102にLEDを用い、光検知部106にフォトトランジスタを用いた光検知系の回路の例を図2に示す。図2を参照して、発光部102は、端子140及び142の間に直列接続されたLED130及び抵抗素子R1を含む。光検知部106は、端子144及び146の間に直列接続されたフォトトランジスタ132及び抵抗素子R2を含む。
FIG. 2 shows an example of a light detection circuit using an LED as the
端子142及び146を接地した状態において、発光部102の端子140及び142間に電源部104から直流電圧を印加することにより、LED130が光(例えば赤色光)を放射する。光検知部106は、端子144及び146の間に所定の直流電圧が印加された状態において、フォトトランジスタ132に透過光Lout(銀薄膜118を透過した発光部102の放射光(赤色光))が入射すると、フォトトランジスタ132はオンして電流が流れる(端子144及び146の間に電流が流れる)。制御部108は、それに伴う電圧降下により測定端子134に生じる電圧(以下、発生電圧という)を測定する。フォトトランジスタ132を流れる電流値はフォトトランジスタ132に入射する光量に依存するので、測定端子134において測定される発生電圧はフォトトランジスタ132に入射する光量を表す。なお、抵抗素子R1及びR2は、LED130及びフォトトランジスタ132に応じた適切な抵抗値を有していればよい。抵抗素子R1及びR2の少なくとも一方は、可変抵抗器であってもよい。
With the
測定開始時には、被測定部材114の銀薄膜118は腐食されていない状態(以下、初期状態ともいう)である。したがって、発生電圧は約0Vである。銀薄膜118の初期状態において、発生電圧が0Vでない場合もあるので、発生電圧を相対値として評価できれば、効率的である。例えば、銀薄膜118の銀の初期状態において測定された発生電圧の値が所定値になるように、図2の回路を調整すれば、発生電圧を相対値として評価できる。図2の回路の調整は、抵抗素子R1及びR2のいずれかの抵抗値を調整することにより行われる。
When the measurement starts, the
(不具合リスクの検出処理)
以下に、図3を参照して、図1の不具合リスク検出装置100により実行される、電気機器のプリント基板における、硫化水素による不具合リスクを検出する処理に関して説明する。上記したように、硫化水素濃度時間積が約3000~4000ppb・日になる時期を検出することにより、硫化水素による不具合リスクを検出する。
(Detection process of defect risk)
The process of detecting a defect risk due to hydrogen sulfide in a printed circuit board of an electrical device, which is executed by the defect
図3に示した処理は、制御部108が、予め記憶部110に記憶されている所定のプログラムを読出して実行することにより行われる。発光部102及び光検知部106は、図2に示した回路を構成しており、不具合リスク検出装置100の光検知系は、電気機器(配電盤等)の内部(外部の光が入らない暗所)に配置されているとする。
The processing shown in FIG. 3 is performed by the
不具合リスク検出装置100の記憶部110には、測定を実行する時刻を特定するための情報(以下、測定時刻情報という)、しきい値Th、及び、メッセージが記憶されているとする。測定時刻情報は、どのようなタイミングにおいて測定を行うかに応じて指定されていればよく、任意である。例えば、一定の時間間隔をもって測定を行う場合、測定時刻情報は、開始時刻及び時間間隔Δtであればよい。予め指定された時刻に測定を行う場合、測定時刻情報は、時刻を直接表す情報であればよい。ここでは、所定時間(時間間隔Δt)毎に測定を行うとする。
It is assumed that the
しきい値Thは実数であり、被測定部材114(即ち銀薄膜118)の銀の初期状態において測定された発生電圧が0Vである場合、又は、0Vになるように、図2の回路が予め調整されている場合、例えば、Th=2(V)に設定される。メッセージは、硫化水素による不具合リスクが発生したことを知らせるメッセージ(以下、不具合リスク報知という)を含む。 The threshold value Th is a real number, and the circuit of FIG. If it has been adjusted, it is set to Th=2 (V), for example. The message includes a message notifying that a risk of malfunction due to hydrogen sulfide has occurred (hereinafter referred to as malfunction risk notification).
ステップ300において、制御部108は、タイマ112から現在時刻を取得し、記憶部110に記憶されている測定時刻情報を参照して、測定時間になったか否か(即ち、前回の測定から時間間隔Δtが経過したか否か)を判定する。測定時間になったと判定された場合、制御はステップ302に移行する。そうでなければ、制御はステップ308に移行する。
In
ステップ302において、制御部108は、発光部102を点灯させ、測定端子134の発生電圧V1を測定する。測定された発生電圧(以下、測定電圧ともいう)V1は、記憶部110に記憶される。その後、制御部108は発光部102を消灯し、制御はステップ304に移行する。
In
ステップ304において、制御部108は、記憶部110に記憶されている測定電圧V1及びしきい値Thを読出し、測定電圧V1がしきい値Th以上(即ちV1≧Th1)であるか否かを判定する。V1≧Th1であると判定された場合、制御はステップ306に移行する。そうでなければ(V1<Th1)、制御はステップ308に移行する。
In
ステップ306において、制御部108は、記憶部110から所定のメッセージ(即ち、不具合リスク報知)を読出して提示する。その後、制御はステップ308に移行する。上記したように、不具合リスク報知は、不具合リスクが発生したことを表す。しきい値Thは、上記したようにTh=2(V)に設定されている。この値は、実施例として後述するように、硫化水素濃度時間積が3000~4000ppb・日程度になるときの光検知部106の発生電圧に対応しており、不具合リスクが発生した段階を検出するためのものである。上記したように、不具合リスクが発生した段階においては、リスクが高いとは言えないが、硫化水素による腐食は進行しており、当該環境においてそのまま電気機器を使用し続けると不具合リスクが高くなる。
In
不具合リスク検出装置100が音響出力装置又は画像表示装置を備えていれば、メッセージを音響又は画像として提示できる。不具合リスク検出装置100から外部の音響出力装置又は画像表示装置に、提示するメッセージを表すデータを、有線通信又は無線通信により伝送してもよい。これにより、管理室等に配置された音響出力装置又は画像表示装置により、メッセージが提示される。
If the defect
ステップ308において、制御部108は、終了の指示を受けたか否かを判定する。終了の指示を受けた場合、本プログラムは終了する。そうでなければ、制御はステップ300に戻り、上記の処理を繰返す。終了の指示は、例えば、不具合リスク検出装置100の電源をオフする操作により行われる。
In
以上により、電気機器が配置された周囲環境の硫化水素濃度を算出することなく、電気機器内のプリント基板における硫化水素による不具合リスクの発生を自動的に検出できる。即ち、硫化水素濃度時間積が約3000~4000ppb・日になる頃、即ち不具合リスクが高くはないが、発生したことを自動的に常時監視でき、硫化水素濃度が変化しても、不具合リスクの発生を精度よく検出できる。不具合リスクの発生を検出することにより、電気機器の性能低下、故障等が生じる前に、対策を取ることができ、電気機器を適切に管理できる。 As described above, it is possible to automatically detect the occurrence of a risk of a malfunction due to hydrogen sulfide on a printed circuit board in an electrical device without calculating the hydrogen sulfide concentration in the surrounding environment in which the electrical device is placed. In other words, when the hydrogen sulfide concentration time product reaches approximately 3000 to 4000 ppb/day, the risk of failure is not high, but occurrences can be automatically monitored at all times, and even if the hydrogen sulfide concentration changes, the risk of failure will decrease. Occurrence can be detected with high accuracy. By detecting the occurrence of malfunction risks, countermeasures can be taken before the performance of electrical equipment deteriorates or breakdowns occur, and electrical equipment can be managed appropriately.
透光部材116に銀薄膜118を配置した簡単な構成の被測定部材114を用い、発光部102及び光検知部106の間に被測定部材114を配置するという簡単な光学系を採用している。したがって、レンズ、ミラー及びプリズム等の高価な部品を用いることなく、簡単な構成であり、調整が容易であり、且つ、安価な光学系を実現できる。また、1回の測定電圧を1つのしきい値と比較するという簡単な判定処理により、所定の硫化水素濃度時間積に到達したこと、即ち不具合リスクの発生を容易に検出できる。したがって、制御部108及び記憶部110に、高性能の素子を用いる必要はなく、不具合リスク検出装置100を安価に実現できる。
A simple optical system is adopted in which the measured
銀薄膜118の腐食を光の透過性の変化(発生電圧の変化)として観測することにより、硫化水素による不具合リスクの発生を精度よく検出できる。測定結果(発生電圧)が電気信号であるので、容易に遠隔監視が可能になる。また、不具合リスク検出装置100は、被測定部材114を交換するだけで、容易に観測を継続できる。例えば、ステップ306において提示するメッセージ(不具合リスク報知)に、被測定部材114の交換が必要である旨を含めておけば、被測定部材114が交換されることにより、硫化水素による不具合リスクの検出精度を高い状態に維持できる。例えば、ステップ306においてメッセージが提示されたときに、何らかの硫化水素対策(例えば、プリント基板の交換等)がなされ、被測定部材114が交換された場合、再度、不具合リスクの発生(即ち硫化水素濃度時間積が約3000~4000ppb・日になる頃)を検出できる。また、硫化水素対策がなされないまま、被測定部材114が交換された場合でも、交換したときから、硫化水素濃度時間積が約3000~4000ppb・日になる頃を検出できるので、次回、メッセージが提示されたときには、硫化水素濃度時間積が約6000~8000ppb・日になったことが分かる。
By observing the corrosion of the silver
上記したしきい値Thの値(Th=2(V))は一例であり、この値に限定されない。銀薄膜118の厚さ、及び、検出されるべき硫化水素濃度時間積(ppb・日)に応じて、予備実験を行うことにより、しきい値Thを適切な値に設定できる。即ち、透光部材116上の銀薄膜118の厚さを調整することにより、任意の硫化水濃度時間積に到達したことを検知可能にできる。
The above-mentioned value of threshold value Th (Th = 2 (V)) is an example and is not limited to this value. By conducting a preliminary experiment according to the thickness of the
上記においては、所定のスケジュールにより、測定及び判定を自動的に実行する場合を説明したが、これに限定されない。人により操作スイッチ等が操作されたときに、測定及び判定が実行されるようにしてもよい。これにより、さらに安価に不具合リスク検出装置を実現できる。また、例えば、管理者による巡回点検時に、手動操作により不具合リスクの検出を行うことができる。 Although the above describes a case where measurement and judgment are performed automatically according to a predetermined schedule, this is not limiting. Measurement and judgment may also be performed when an operating switch or the like is operated by a person. This makes it possible to realize a malfunction risk detection device at even lower cost. Also, for example, malfunction risks can be detected by manual operation during patrol inspections by an administrator.
上記したように、被測定部材114は、透光部材116と、透光部材116の表面に配置された、厚さが50nm以上1000nm以下である銀薄膜118とを含む。被測定部材114は、プリント基板900の周囲に配置された状態において、銀薄膜118の光の透過性を判定することにより不具合リスクの発生を検出するために利用される。被測定部材114は、不具合リスクの発生の検出に非常に有効である。
As described above, the member to be measured 114 includes the light-transmitting
また、測定毎に得られた電圧をしきい値と比較する2値判定回路(コンパレータ等)を構成し、その出力値によりリレー接点をオンオフするように構成してもよい。例えば、リレーがオンすれば、ランプが点灯する又はブザーが鳴るように構成できる。ランプの点灯又はブザーの音響により、不具合リスクの発生を報知できる。このように構成することにより、非常に簡単且つ安価にリモート監視が可能になる。 Alternatively, a binary determination circuit (such as a comparator) may be configured to compare the voltage obtained for each measurement with a threshold value, and the relay contact may be turned on or off based on its output value. For example, when a relay is turned on, a lamp may be lit or a buzzer may sound. The occurrence of a malfunction risk can be notified by lighting a lamp or sounding a buzzer. With this configuration, remote monitoring becomes possible very simply and at low cost.
上記においては、測定毎に得られた電圧をしきい値と比較することにより不具合リスクの有無を判定する2値判定により不具合リスクを検出する場合を説明したが、これに限定されない。上記したように、図3に示したステップ302は繰返し実行されるので、測定された発生電圧を、測定開始からの経過時間と対応させて記憶部110に記憶すれば、一連の時系列データが得られる。時系列データを、画像表示装置等にグラフとして表示すれば、しきい値に達したか否かの判定に加えて、しきい値に達するまでの電圧変化を観測できるので、不具合リスクの発生の予兆を監視することも可能になる。
In the above description, a case has been described in which a failure risk is detected by binary determination in which the presence or absence of a failure risk is determined by comparing the voltage obtained for each measurement with a threshold value, but the present invention is not limited to this. As described above, step 302 shown in FIG. 3 is repeatedly executed, so if the measured generated voltage is stored in the
なお、電気機器の点検時等に扉が開けられると、機器内部に外部からの光が入り、光検知系にも光が照射された状態になることがある。そのような状態において、発生電圧の測定タイミングになり測定が実行されると、測定値は本来の値よりも大きくなる。管理者等は、扉を開ける等、機器内部に外部からの光が入る状態になることを事前に知ることができるので、不具合リスク検出装置100を一時的に停止させればよい。
When the door is opened during inspection of electrical equipment, for example, light from the outside may enter the inside of the equipment, and the light detection system may also be irradiated with light. In such a state, when the time comes to measure the generated voltage and the measurement is performed, the measured value will be higher than the actual value. Since the manager or the like can know in advance that the door will be opened, etc., and light from the outside will enter the inside of the equipment, the manager or the like can simply temporarily stop the malfunction
(第1変形例)
上記においては、銀薄膜118の厚さが一定である被測定部材114を用いる場合を説明したが、これに限定されない。厚さが異なる複数の銀薄膜を同時に用いてもよい。例えば、厚さが異なる複数の銀薄膜を1つの透光部材の表面に配置してもよい。図4を参照して、第1変形例に係る被測定部材200は、その表面に銀薄膜204、206及び208が配置されている。銀薄膜204、206及び208のそれぞれの厚さt1、t2及びt3は、t1<t2<t3である。透光部材202上の銀薄膜204、206及び208の位置は、任意である。
(First Modification)
In the above, the case where the measured
測定は、図1に示した構成において、被測定部材114を被測定部材200により代替し、発光部102の放射光が被測定部材200の銀薄膜204、206及び208の各々に順次照射されるように、被測定部材200を動作させ、それぞれを透過した光を光検知部106により検出すればよい。なお、被測定部材200を固定して、発光部102及び光検知部106を移動させて測定してもよい。
In the measurement, the member to be measured 114 is replaced by the member to be measured 200 in the configuration shown in FIG. It is sufficient to operate the members to be measured 200 as shown in FIG. Note that measurement may be performed by fixing the member to be measured 200 and moving the
銀薄膜の厚さが異なれば、光の透過性が同程度になったとき(即ち、発生電圧(図2に示した測定端子134の電圧)が同程度になったとき)の硫化水素濃度時間積は異なる。したがって、被測定部材200のように、厚さが異なる複数の銀薄膜を用い、同じしきい値Th(例えばTh=2V)を用いて判定することにより、不具合リスクの複数のレベル(即ち、異なる硫化水素濃度時間積)を判定できる。
If the thickness of the silver thin film is different, the hydrogen sulfide concentration time when the light transmittance becomes the same (that is, when the generated voltage (the voltage of the
例えば、銀薄膜118の厚さをより薄く調整することにより、上記したように、硫化水素による不具合リスクが発生した状態(不具合リスク報知を提示する状態)の前の段階における、硫化水素による腐食が進行している状態を検出できる。また、銀薄膜118の厚さをより厚く調整することにより、硫化水素による不具合リスクが発生した状態の後の段階における、硫化水素による不具合リスクが高くなった状態等を検出できる。
For example, by adjusting the thickness of the
(第2変形例)
上記においては、所定の環境に1つの不具合リスク検出装置100を設置する場合を説明したが、これに限定されない。所定の環境に、銀薄膜118の厚さが異なる被測定部材114を用いた不具合リスク検出装置100を複数設置してもよい。例えば、図1及び図2に示した構成の不具合リスク検出装置100を2つ用意し、同じ環境に設置する。但し、2つの不具合リスク検出装置100において用いる被測定部材114に関しては、厚さが異なる銀薄膜118を有するものを用いる。いずれの不具合リスク検出装置100においても、不具合リスクの検出方法は図3と同じであり、例えば、同じしきい値Th(例えばTh=2V)を用いる。
(Second modification)
Although the case where one failure
同じ硫化水素の環境に配置されていても、即ち、硫化水素に対する暴露程度(即ち硫化水素濃度時間積)が同じであっても、銀薄膜118の厚さによって、銀薄膜118の光の透過性、即ち発生電圧は異なる。このことは、同じ発生電圧が測定されたとしても、銀薄膜118の厚さによって、硫化水素濃度時間積が異なることを意味する。したがって、同じ環境において、異なる膜厚の銀薄膜118を用いて、同じしきい値により不具合リスクを判定することにより、異なる硫化水素濃度時間積を検出でき、不具合リスクの異なるレベルを判定できる。即ち、膜厚が異なる複数の銀薄膜118を用いることにより、第1変形例と同様に、硫化水素による不具合リスクが発生した状態(不具合リスク報知を提示する状態)、硫化水素による腐食が進行している状態、硫化水素による不具合リスクが高くなった状態等を検出できる。
Even if the silver
(第3変形例)
第1変形例においては、厚さが異なる複数の銀薄膜を1つの透光部材の表面に配置して、不具合リスクの複数のレベル(即ち、異なる硫化水素濃度時間積)を判定する場合を説明したが、これに限定されない。1つの被測定部材114に対して複数のしきい値を用いることによっても、不具合リスクの複数のレベルを判定できる。第3変形例においては、図1及び図2と同じ構成において、図5に示したように複数のしきい値を用いて判定を行う。
(Third Modification)
In the first modified example, a case has been described in which a plurality of thin silver films with different thicknesses are arranged on the surface of one light-transmitting member to determine a plurality of levels of risk of malfunction (i.e., different hydrogen sulfide concentration time products), but this is not limiting. A plurality of threshold values can also be used for a single measured
図5に示したフローチャートは、図3に示したフローチャートにおいて、ステップ304及びステップ306を、ステップ320からステップ326により代替したものである。図5において、図3と同じ符号を付したステップの処理は、図3と同じである。したがって、以下においては、重複説明を繰返さず、主として異なる点に関して説明する。ここでは、記憶部110には、複数のしきい値Thi(i=1~n:nは自然数)と、各しきい値Thiに対応するメッセージが記憶されているとする。
In the flowchart shown in FIG. 5,
上記したようにステップ302により、発光部102を点灯させ、測定端子134の発生電圧V1を測定した後、ステップ320において、制御部108は、記憶部110に記憶された複数のしきい値の中から最大のしきい値を1つ読出す。後述するように、ステップ320は繰返し実行されるので、既に読出したしきい値と重複しないように読出す。しきい値Thiが読出されたとする。その後、制御はステップ322に移行する。
As described above, in
ステップ322において、制御部108は、ステップ302により記憶部110に記憶された測定電圧V1を読出し、測定電圧V1がしきい値Thi以上(即ちV1≧Thi)であるか否かを判定する。V1≧Thiであると判定された場合、制御はステップ324に移行する。そうでなければ(V1<Thi)、制御はステップ308に移行する。
In
ステップ324において、制御部108は、記憶部110から、ステップ320により読出したしきい値Thiに対応するi番目のメッセージを読出して提示する。その後、制御はステップ308に移行する。即ち、1つのメッセージが提示されると、制御はステップ308に移行する。
In
後述するように、硫化水素に対する暴露程度、即ち硫化水素濃度時間積に応じて、銀薄膜118の光の透過性が変化し、発生電圧が変化する。異なる複数のしきい値は異なる硫化水素濃度時間積に対応する。したがって、硫化水素濃度時間積(即ちしきい値)に応じた、メッセージを記憶しておけばよい。例えば、上記したように、硫化水素による腐食が進行していることを知らせるメッセージ(以下、腐食進行警報という)、及び、硫化水素による不具合リスクが高くなったことを知らせるメッセージ(以下、不具合リスク警報という)を設定しておくことができる。しきい値に対応するメッセージは、しきい値が小さい順に、腐食進行警報、不具合リスク報知、及び、不具合リスク警報である。
As described below, the light transmittance of the silver
ステップ326において、全てのしきい値に関して判定処理が終了したか否かを判定する。終了したと判定された場合、制御はステップ308に移行する。そうでなければ、制御はステップ320に戻り、上記したように、重複しないように新たなしきい値が読出され、判定処理が実行される。
In
これにより、銀薄膜118の硫化が進行していない状態においては、メッセージは提示されず、銀薄膜118の硫化が進行すれば、例えば、腐食進行警報、不具合リスク報知、及び、不具合リスク警報が順に提示される。なお、提示するメッセージは、腐食進行警報、不具合リスク報知、及び、不具合リスク警報に限らない、2つのしきい値を用いて、2種類のメッセージを提示するようにしてもよい。4つ以上のしきい値を用いて、4種類以上のメッセージを提示するようにしてもよい。
As a result, when sulfurization of the silver
以下において実験結果を示し、本発明の有効性を示す。図2に示した回路構成の光検知系を採用した不具合リスク検出装置(図1参照)を用いて、硫化水素が存在する環境において測定を行った。 The experimental results are presented below to demonstrate the effectiveness of the present invention. Measurements were performed in an environment where hydrogen sulfide was present using a malfunction risk detection device (see Figure 1) that employs an optical detection system with the circuit configuration shown in Figure 2.
発光部102には、波長630nmの赤色を放射するLEDを用いた。抵抗素子R1に900Ωの抵抗を用い、端子140及び142間の印加電圧はDC5Vとした。光検知部106には、フォトトランジスタを用いた。抵抗素子R2には12.5kΩの抵抗を用い、端子144及び146間の印加電圧はDC5Vとした。透光部材116にはポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用い、その表面に、スパッタリングにより、厚さが100nmの銀薄膜118を形成して、被測定部材114(以下、フィルムサンプルという)とした。しきい値Thは2Vとした。作製したフィルムサンプルを用いて暴露試験を行った。即ち、硫化水素濃度の測定装置を別途用意して、硫化水素濃度を測定しながら、作製したフィルムサンプルを、硫化水素濃度時間積が400~4000ppb・日の範囲にわたって硫化水素に暴露させた。
For the
実験結果を図6及び図7に示す。図6は、時間経過に伴い変化したフィルムサンプル(即ち被測定部材114)を目視した結果を示す。図7は、硫化水素濃度時間積に対応する発生電圧(即ち測定電圧)を、黒四角を用いてプロットしたものである。縦軸の測定電圧は、銀薄膜の初期状態において測定された発生電圧を基準値とした相対値である。硫化水素濃度時間積が1000ppb・日以下である期間は、フィルムサンプル表面(即ち、銀薄膜側の面)は茶色に変色はするが、裏面(即ちPETフィルム側の面)は概ね銀色のままであった。一方、硫化水素濃度時間積が2500ppb・日以上になると、フィルムサンプルの裏面まで茶色に変色するとともに、フィルムサンプルを光が透過することを目視により確認できるようになった。 The experimental results are shown in FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows the results of visual observation of the film sample (ie, the member to be measured 114) that changed over time. In FIG. 7, the generated voltage (ie, measured voltage) corresponding to the hydrogen sulfide concentration time product is plotted using black squares. The measured voltage on the vertical axis is a relative value with the generated voltage measured in the initial state of the silver thin film as a reference value. During the period when the hydrogen sulfide concentration time product is less than 1000 ppb/day, the surface of the film sample (i.e., the surface on the thin silver film side) turns brown, but the back surface (i.e., the surface on the PET film side) remains mostly silver. there were. On the other hand, when the hydrogen sulfide concentration time product exceeded 2500 ppb/day, the back surface of the film sample turned brown, and it became possible to visually confirm that light was passing through the film sample.
図7に示した結果においても、フィルムサンプルの銀薄膜部の硫化が薄膜厚み方向に進行し、光の透過性が大きくなるとともに、測定電圧(即ち発生電圧)が上昇していることが分かる。図7から、発生電圧2Vをしきい値Th(図7の破線参照)とすると、概ね3000~4000ppb・日の暴露に至っていることを定量的に判定できることが分かる。発生電圧がしきい値Th(即ち2V)に達していない場合は、所定の硫化水素濃度時間積(即ち3000~4000ppb・日)に達していない、即ち、即ち不具合リスクが発生していないと判定できる。したがって、同じフィルムサンプルをそのまま用いて暴露を継続し、次回確認すればよい。 The results shown in FIG. 7 also show that the sulfidation of the silver thin film portion of the film sample progresses in the direction of the thin film thickness, and as the light transmittance increases, the measured voltage (ie, the generated voltage) increases. From FIG. 7, it can be seen that if the generated voltage of 2V is taken as the threshold value Th (see the broken line in FIG. 7), it can be quantitatively determined that the exposure has reached approximately 3000 to 4000 ppb·day. If the generated voltage has not reached the threshold Th (i.e. 2V), it is determined that the predetermined hydrogen sulfide concentration time product (i.e. 3000 to 4000 ppb/day) has not been reached, that is, there is no risk of failure. can. Therefore, you can continue exposure using the same film sample and check next time.
図6及び図7示した実験結果は、銀薄膜の厚さを100nmとしたフィルムサンプルを用いた場合の事例である。銀薄膜の厚さを変えると、異なる硫化水素暴露リスクの発生(即ち、異なる硫化水素濃度時間積の到来)を判定できる。例えば、同じしきい値Th(例えば2V)を用いて判定する場合、銀薄膜の厚さが100nmよりも薄いフィルムサンプルを用いると、3000~4000ppb・日よりも小さい硫化水素濃度時間積において、銀薄膜の光透過性が高くなり、発生電圧がしきい値Thに達する。銀薄膜の厚さが100nmよりも厚いフィルムサンプルを用いると、3000~4000ppb・日よりも大きい硫化水素濃度時間積において、銀薄膜の光透過性が高くなり、発生電圧がしきい値Thに達する。 The experimental results shown in Figures 6 and 7 are for a case where a film sample with a silver thin film thickness of 100 nm was used. By changing the thickness of the silver thin film, it is possible to determine the occurrence of different hydrogen sulfide exposure risks (i.e., the arrival of different hydrogen sulfide concentration-time products). For example, when using the same threshold value Th (e.g., 2 V), if a film sample with a silver thin film thickness thinner than 100 nm is used, the light transmittance of the silver thin film increases and the generated voltage reaches the threshold value Th for hydrogen sulfide concentration-time products smaller than 3000 to 4000 ppb-days. If a film sample with a silver thin film thicker than 100 nm is used, the light transmittance of the silver thin film increases and the generated voltage reaches the threshold value Th for hydrogen sulfide concentration-time products larger than 3000 to 4000 ppb-days.
100nmと異なる厚さの銀薄膜を用いたフィルムサンプルに対しては、硫化水素濃度時間積が3000~4000ppb・日に到達したことを判定するためのしきい値Thは2Vとは異なる値となる。100nmと異なる厚さの銀薄膜を用いたフィルムサンプルに対しては、上記と同様に暴露試験を行い、図6及び図7に示したのと同様にして、銀薄膜に光の透過性が得られる硫化水素濃度時間積を確認し、所定の硫化水素濃度時間積に到達したことを判定するためのしきい値Thを決定すればよい。 For a film sample using a silver thin film with a thickness different from 100 nm, the threshold value Th for determining that the hydrogen sulfide concentration time product has reached 3000 to 4000 ppb/day is a value different from 2 V. . For film samples using thin silver films with a thickness different from 100 nm, an exposure test was conducted in the same manner as above, and in the same manner as shown in FIGS. 6 and 7, light transmittance was obtained in the thin silver film. What is necessary is to check the hydrogen sulfide concentration time product and determine the threshold value Th for determining that the predetermined hydrogen sulfide concentration time product has been reached.
以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。 Although the present invention has been described above by describing the embodiments, the above-described embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the above-described embodiments. The scope of the present invention is indicated by each claim, with reference to the description of the detailed description of the invention, and all changes within the scope and meaning equivalent to the words described therein are defined. include.
100 不具合リスク検出装置
102 発光部
104 電源部
106 光検知部
108 制御部
110 記憶部
112 タイマ
114、200 被測定部材
116、202 透光部材
118、204、206、208 銀薄膜
130 LED
132 フォトトランジスタ
134 測定端子
140、142、144、146 端子
900 プリント基板
Lin 照射光
Lout 透過光
R1、R2 抵抗素子
t1、t2、t3 厚さ
100 Malfunction
132
Claims (5)
前記被測定部材に光を照射する発光部と、
前記被測定部材に含まれる前記銀膜を透過した光を検知する光検知部と、
前記被測定部材に前記発光部から光を照射した状態において、前記光検知部に流れる電流に応じた電圧を発生する測定端子と、
前記測定端子の電圧を測定する測定部と、
前記測定部により測定された前記電圧に基づき、前記被測定部材の周囲に配置されたプリント基板において硫化水素による腐食により不具合が発生するリスクを検出する検出部とを含み、
前記検出部は、前記測定部により測定された電圧としきい値とを比較することにより前記リスクを検出することを特徴とする、不具合リスク検出装置。 a measurement target member including a light-transmitting member and a silver film disposed on a surface of the light-transmitting member;
A light emitting unit that irradiates light onto the member to be measured;
a light detection unit that detects light transmitted through the silver film included in the measurement target member;
a measurement terminal that generates a voltage corresponding to a current flowing through the light detection unit when the member to be measured is irradiated with light from the light emitting unit;
A measurement unit that measures a voltage at the measurement terminal;
a detection unit that detects a risk of a malfunction occurring due to corrosion caused by hydrogen sulfide in a printed circuit board arranged around the measured member based on the voltage measured by the measurement unit,
A malfunction risk detection device characterized in that the detection unit detects the risk by comparing the voltage measured by the measurement unit with a threshold value.
前記光検知部は、フォトトランジスタを含み、
前記被測定部材は、前記発光ダイオードから放射された光が前記フォトトランジスタにより受光されるまでに通過する光路上に、前記表面が前記光路に垂直になるように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の不具合リスク検出装置。 the light emitting unit includes a light emitting diode;
the light detection unit includes a phototransistor;
The malfunction risk detection device described in claim 1, characterized in that the measured part is positioned on the optical path through which light emitted from the light-emitting diode passes before being received by the phototransistor, with the surface being perpendicular to the optical path.
前記第1被測定部材に光を照射する第1発光部と、
前記第1被測定部材に含まれる前記銀膜を透過した光を検知する第1光検知部と、
前記第1被測定部材に前記第1発光部から光を照射した状態において、前記第1光検知部に流れる電流に応じた電圧を発生する第1測定端子と、
前記第1測定端子の電圧を測定する第1測定部と、
前記第1測定部により測定された前記電圧に基づき、前記第1被測定部材の周囲に配置されたプリント基板において硫化水素による腐食による不具合の発生に関する第1リスクを検出する第1検出部と、
第2透光部材及び前記第2透光部材の表面に配置された第2厚さの銀膜を含む第2被測定部材と、
前記第2被測定部材に光を照射する第2発光部と、
前記第2被測定部材に含まれる前記銀膜を透過した光を検知する第2光検知部と、
前記第2被測定部材に前記第2発光部から光を照射した状態において、前記第2光検知部に流れる電流に応じた電圧を発生する第2測定端子と、
前記第2測定端子の電圧を測定する第2測定部と、
前記第2測定部により測定された前記電圧に基づき、前記第2被測定部材の周囲に配置された前記プリント基板において硫化水素による腐食による不具合の発生に関する第2リスクを検出する第2検出部とを含み、
前記第1検出部は、前記第1測定部により測定された電圧としきい値とを比較することにより前記第1リスクを検出し、
前記第2検出部は、前記第2測定部により測定された電圧と前記しきい値とを比較することにより前記第2リスクを検出することを特徴とする、不具合リスク検出装置。 a first measured member including a first transparent member and a silver film having a first thickness disposed on the surface of the first transparent member;
a first light emitting section that irradiates light to the first member to be measured;
a first light detection unit that detects light transmitted through the silver film included in the first member to be measured;
a first measurement terminal that generates a voltage according to a current flowing through the first light detection section when the first member to be measured is irradiated with light from the first light emitting section;
a first measurement unit that measures the voltage of the first measurement terminal;
a first detection unit that detects a first risk related to the occurrence of a malfunction due to corrosion due to hydrogen sulfide in a printed circuit board disposed around the first member to be measured, based on the voltage measured by the first measurement unit;
a second member to be measured including a second light-transmitting member and a silver film having a second thickness disposed on the surface of the second light-transmitting member;
a second light emitting unit that irradiates light to the second member to be measured;
a second light detection unit that detects light transmitted through the silver film included in the second member to be measured;
a second measurement terminal that generates a voltage according to the current flowing through the second light detection section in a state in which the second measured member is irradiated with light from the second light emitting section;
a second measurement unit that measures the voltage of the second measurement terminal;
a second detection unit that detects a second risk related to the occurrence of a malfunction due to corrosion due to hydrogen sulfide in the printed circuit board disposed around the second member to be measured, based on the voltage measured by the second measurement unit; including;
The first detection unit detects the first risk by comparing the voltage measured by the first measurement unit with a threshold,
The failure risk detection device, wherein the second detection unit detects the second risk by comparing the voltage measured by the second measurement unit with the threshold value.
透光部材と、
前記透光部材の表面に配置された、厚さが50nm以上1000nm以下である銀膜とを含み、
前記プリント基板の周囲に配置された状態において、前記銀膜の光の透過性を判定することにより前記リスクが検出されることを特徴とする、サンプル。 A sample for detecting the risk of malfunctions caused by hydrogen sulfide corrosion on printed circuit boards,
A translucent member;
a silver film disposed on the surface of the light-transmitting member and having a thickness of 50 nm or more and 1000 nm or less,
The sample is characterized in that the risk is detected by determining the light transmittance of the silver film while the sample is placed around the printed circuit board.
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