JP7226417B2 - 硫化水素濃度推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、硫化水素が発生し得る環境における硫化水素濃度測定装置、及び、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に関する。

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。

大気中の腐食性物質の有無、及び、その腐食度合いを診断する方法として、富士通クオリティ・ラボ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、およその腐食度合い（目安濃度）を判定する。暴露後の金属片を、富士通クオリティ・ラボ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が報告される。

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。

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）の変色度合いを撮影し、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いを確認しておく。

特開２０１９－１１３４３３号公報 国際公開第２０１３／１８６８５６号 特開２０１１－１９６９８５号公報

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、環境中の硫化水素濃度、及び、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。しかし、試験金属片を所定期間暴露した後、蛍光Ｘ線分析する方法では、暴露期間を含めて評価のための期間が１カ月以上かかる問題がある。評価結果は、１か月の暴露結果であり、１か月間の平均値と言える。１カ月の期間内における濃度の変動については評価できない。また、試験金属片の設置、回収及び評価という煩雑な作業が必要であり、手間がかかり、自動的な常時監視用途には使用できない。

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。

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）による重量増加にも反応してしまうので、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り、そのための高価な装置が必要となる。また、評価のために専用の合金基板が必要である上、予め各種ガスによる試験による変色度合いを確認する必要があり、自動的な常時監視用途には使用できない。

したがって、本発明は、電気機器が設置された環境中の硫化水素濃度を、自動的に常時監視できる硫化水素濃度推定装置を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、硫化水素による腐食の進行状況を自動的に常時監視し、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提供することを第２の目的とする。

本発明の第１の局面に係る硫化水素濃度推定装置は、表面に銀が配置された反射部と、反射部の表面に配置された銀に光を照射する発光部と、反射部の表面に配置された銀により反射された光を検知する光検知部と、反射部の表面に配置された銀に発光部から光を照射した状態で、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、反射部の周囲環境の硫化水素濃度の推定値を算出する算出部とを含む。これにより、環境中の硫化水素濃度を自動的に常時監視できる。

好ましくは、所定期間において測定部により繰返し測定された電圧により構成される第１の時系列データにおいて、１つの第１電圧から、第１電圧が測定されたときよりもＫ日前に測定された第２電圧を減算して得られる差をΔＹとし、定数をＬとし、推定値をＣとして、算出部は、推定値を、Ｃ＝－（ΔＹ／Ｋ）／Ｌにより算出し、Ｌは、電圧の測定データを、電圧の測定時における硫化水素濃度及び測定開始からの経過日数の積に対してプロットしたグラフを直線近似したときの傾きの大きさを表す値である。これにより、硫化水素濃度を精度よく且つ容易に推定できる。

より好ましくは、電圧の測定間隔は、１分以上１時間以下であり、算出部は、第１の時系列データから決定される移動中央値により構成される第２の時系列データを、第１の時系列データに置換えて、推定値を算出し、移動中央値は、第１の時系列データにおいて連続する１２時間以上２日間以下の期間におけるデータを大きさの順にならべたときの中央値である。これにより、測定データに現れる特異点を除去できるので、硫化水素濃度を、より精度よく推定できる。

さらに好ましくは、反射部は、Ｌ字形に交差する２つの反射面を含み、２つの反射面の一方の反射面に発光部から照射される光は一方の反射面により反射された後、他方の反射面により反射され、２つの反射面の少なくとも一方の反射面の少なくとも一部は銀メッキされている。これにより、発光部及び光検知部により構成される光学系をコンパクトにできる。また、発光部からの光が反射する部分の面積を大きくでき、より広い面積における銀の変色による影響を発生電圧に反映させることができ、測定データを安定させることができる。

好ましくは、反射部は、Ｌ字形に交差する２つの反射面を含み、２つの反射面の一方の反射面に発光部から照射される光は一方の反射面により反射された後、他方の反射面により反射され、２つの反射面のうちの１つの反射面だけが銀メッキされ、残りの反射面は、硫化水素により腐食されない物質で形成されている。これにより、銀の腐食により反射光が小さくなり過ぎることを抑制できるので、検出精度が向上する。

より好ましくは、硫化水素濃度推定装置は、反射部の上に載置される平板を含み、反射部に対向しない側の平板の面は、銀メッキされている。これにより、平板の銀メッキが腐食されて測定に使用できなくなったときに、平板を容易に交換でき、硫化水素濃度推定を速やかに再開できる。

本発明の第２の局面に係る硫化水素による不具合リスク検出装置は、表面に銀が配置された反射部と、反射部の表面に配置された銀に光を照射する発光部と、反射部の表面に配置された銀により反射された光を検知する光検知部と、反射部の表面に配置された銀に発光部から光を照射した状態で、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、反射部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む。これにより、プリント基板の腐食の進行状況を自動的に常時監視でき、腐食による不具合リスクを検出できる。

好ましくは、検出部は、所定期間において測定部により測定された電圧により構成される時系列データにおける極大点を検出し、極大点の後、所定の観察期間内に極小点が存在するか否かを判定し、観察期間内に極小点が存在しないと判定されたことを受けて、リスクが検出されたと決定し、観察期間は、２０日以上３０日以下である。これにより、プリント基板の腐食により不具合が発生する前に、その予兆を検出できる。

本発明によれば、電気機器が設置された環境における硫化水素濃度を自動的に常時監視できる。また、硫化水素による腐食の進行状況を、自動的に常時監視し、不具合が発生する前にその予兆を検出できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る硫化水素濃度推定装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示した硫化水素濃度推定装置の光検知系を示す回路図である。 図３は、図１に示した硫化水素濃度推定装置により実行される硫化水素濃度推定処理を示すフローチャートである。 図４は、第１変形例に係る光検知系の配置を示す断面図である。 図５は、第２変形例に係る光検知系の配置を示す断面図である。 図６は、第３変形例に係る光検知系の配置を示す断面図である。 図７は、プリント基板を種々の硫化水素濃度の環境に暴露した結果を示すグラフである。 図８は、本発明の第２の実施の形態に係る硫化水素による不具合リスク検出装置の概略構成を示すブロック図である。 図９は、図８に示した不具合リスク検出装置の光検知系を示す回路図である。 図１０は、図８に示した不具合リスク検出装置により実行される硫化水素による不具合リスク検出処理を示すフローチャートである。 図１１は、図１０に示したリスク判定処理を示すフローチャートである。 図１２は、硫化水素濃度推定装置による異なる硫化水素濃度の環境における測定結果を示すグラフである。 図１３は、図１２に示した測定データを、硫化水素濃度と日数との積を横軸として表したグラフである。 図１４は、図１２に示した硫化水素濃度推定装置による測定データから硫化水素濃度を推定した結果を示すグラフである。 図１５は、高濃度の硫化水素の環境における不具合リスク検出装置による測定結果を示すグラフである。 図１６は、図１５に示した測定データを、硫化水素濃度と日数との積を横軸として表したグラフである。 図１７は、図１５に示した測定データから求めた傾きを示すグラフである。

以下の実施の形態では、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。

（第１の実施の形態）
（硫化水素濃度推定装置の構成）
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る硫化水素濃度推定装置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、光反射部１１４とを含む。硫化水素濃度推定装置１００は、各部を作動させるための電源（図示せず）、並びに、制御部１０８に対する指示を入力するためのコンピュータ用キーボード及びマウス等の操作装置（図示せず）をも含む。発光部１０２、光検知部１０６及び光反射部１１４は、硫化水素が発生し得る環境に設置された電気機器内に配置される。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及び光反射部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。

発光部１０２は、例えば発光ダイオード（以下、ＬＥＤ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～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の放射光の波長は、光検知部１０６により検知され得る波長であればよく、任意である。発光部１０２の放射光は、例えば、可視光線、赤外線又は紫外線等である。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。

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、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、電流）を出力できる素子であればよい。光検知部１０６は、発光部１０２の放射光の中心波長を、検出感度の中心付近に有することが好ましい。

光反射部１１４は、Ｌ字形部材１１６及び銀Ａｇを含む。Ｌ字形部材１１６の、発光部１０２側の直交する２つの表面１２０及び１２２には銀Ａｇが配置されている。表面１２０及び１２２の全面に銀Ａｇが配置されていても、一部に銀Ａｇが配置されていてもよい。例えば、表面１２０及び１２２は銀メッキされている。これにより、図１において点線で示したように、発光部１０２から照射される光は銀Ａｇにより反射されて光検知部１０６に入射される。Ｌ字形部材１１６は断面Ｌ字形に形成されており、発光部１０２から光検知部１０６への光路を比較的狭い空間に収めることができる。Ｌ字形部材１１６は、２つの表面１２０及び１２２が約９０°を成すように配置されていればよく、Ｌ字形とはそのような形状も含む意味である。例えば、Ｌ字形部材１１６は、金属板の折り曲げ加工により形成できる。Ｌ字形部材１１６は、２つの平面部材を略直交するように接合したものであってもよい。発光部１０２、光検知部１０６及び光反射部１１４は、光検知系を構成する。

発光部１０２及び光検知部１０６は、例えば、ＬＥＤ及びフォトトランジスタを１つのパッケージに収容した素子であるフォトリフレクタにより実現できる。これにより、部品点数を低減でき、光検知系をコンパクトに形成できる。

制御部１０８は、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。

また、制御部１０８は、所定のタイミングで、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でサンプリングして、デジタルデータを生成する。

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、現在時刻を出力する。

上記したように、発光部１０２から放射される光は、表面１２０上の銀Ａｇにより反射され、再度表面１２２上の銀Ａｇにより反射されて発光部１０２の光軸と略平行に戻り、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、光反射部１１４の銀Ａｇの状態に応じて変化する。銀Ａｇが硫化水素により腐食されると光の反射率が低下するので、測定値はより小さくなる。光反射部１１４の銀Ａｇの腐食の程度は、周囲環境の硫化水素濃度、及び、電気機器内に光反射部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を点灯させた状態で、光検知部１０６により検出される光量を測定すれば、銀Ａｇの腐食状態の変化を観測できる。

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Ｒ１を含む。図２において、光反射部１１４の銀Ａｇを便宜上平板で示す。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、抵抗Ｒ２及びＲ３を含む。端子１４２及び１４６を接地した状態で、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で、フォトトランジスタ１３２に光（銀Ａｇにより反射された発光部１０２の放射光）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で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Ｒ１、Ｒ２及びＲ３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Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、可変抵抗器であってもよい。

（硫化水素濃度の推定方法）
図２に示した回路を硫化水素が発生し得る環境に設置し、所定のタイミングで発生電圧を測定し、時系列データを取得する。例えば、実施例として後述する図１２に示すようなデータを取得する。測定開始時には、光反射部１１４の銀Ａｇは腐食されていない状態（以下、初期状態ともいう）である。測定開始からの経過時間Ｔ（単位は日）に測定された発生電圧をＹ（Ｔ）とし、次式により硫化水素濃度の推定値Ｃ（単位はｐｐｂ）を算出する。
Ｃ＝－（ΔＹ／ΔＴ）／Ｌ ・・・（式１）

式１において、ΔＹ（日）は、経過時間Ｔ及びＴ－ΔＴにおける発生電圧Ｙの差、即ちΔＹ＝Ｙ（Ｔ）－Ｙ（Ｔ－ΔＴ）であり、Ｌは定数である。実施例として後述するように、濃度・日数積に対する発生電圧のグラフは、濃度・日数積が比較的小さい範囲においては直線で近似でき、その傾き（係数Ｌに対応）は一定値である。式１は、この知見に基づいている。

発生電圧Ｙは相対値として評価すればよく、例えば、光反射部１１４の銀Ａｇの初期状態において測定された発生電圧Ｙの値が“１３０”になるように、図２の回路が調整された場合、Ｌ＝０．０７５である。図２の回路の調整は、抵抗Ｒ１～Ｒ３のいずれかの値を調整することにより行われる。

なお、式１により得られる推定値Ｃが有効である（硫化水素濃度を表している）と言えるためには、後述するように、硫化水素濃度（ｐｐｂ）と経過時間（日）との積Ｓが所定のしきい値以下であることが必要である。上記したように、光反射部１１４の銀Ａｇの初期状態において測定された発生電圧Ｙが“１３０”になるように、図２の回路が調整されていた場合、しきい値は１３００（ｐｐｂ・日）であり、Ｓ≦１３００ であることが必要である。Ｓがしきい値を超える（Ｓ＞１３００）期間においては、式１により算出された推定値Ｃは有効ではない（硫化水素濃度を表していない）。

（硫化水素濃度の推定動作）
以下に、図３を参照して、図１の硫化水素濃度推定装置１００により、電気機器の設置環境における硫化水素濃度の推定値を推定する処理に関して説明する。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、硫化水素濃度推定装置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。また、光反射部１１４の銀Ａｇの初期状態において測定された発生電圧が“１３０”になるように、図２の回路が予め調整されているとする。

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）、所定のしきい値Ｔｈ１、式１のパラメータ（Ｌ、Ｋ（日））、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で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、一定の時間間隔で測定を行う場合、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、１時間毎に測定を行うとする（Δｔ＝１（時間））。

図２に示した回路が上記したように予め調整されているので、Ｌ＝０．０７５である。Ｋは、式１のΔＴに対応し、経過時間の差を日単位で表したものである。ここでは、Ｋ＝３（日）及びＫ＝１０（日）の２つの値が、記憶部１１０に記憶されているとする。しきい値Ｔｈ１は、算出された値が硫化水水素の推定値として有効であるか否かを判定するために使用される。図２の回路が上記したように予め調整されているので、Ｔｈ１＝１３００（ｐｐｂ・日）である。

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、測定時刻になったか否かを判定する。測定時刻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３２２に移行する。

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の発生電圧を測定する。測定された発生電圧は、測定開始からの経過時間Ｔと対応させて記憶部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。ステップ３０２は繰返し実行されるので、一連の時系列データが記憶部１１０に記憶される。

ステップ３０４において、制御部１０８は、特異点を除去できるか否かを判定する。除去可能と判定された場合、制御はステップ３０６に移行する。そうでなければ、制御はステップ３２２に移行する。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。そのような状態で、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。また、結露等により、測定値が本来の値よりも小さくなることもある。硫化水素濃度を精確に推定するには、これらの測定異常値を特異点として除去することが好ましい。特異点を除去するには、例えば、移動中央値を代表値とすることができる。具体的には、時系列データにおいて、連続する所定数（例えば、２５個（２４時間の測定回数））のデータを大きさの順に並べた場合に中央に位置する値（中央値）を、代表値とする。即ち、移動中央値を算出するには、所定数の測定データが必要であるので、所定数の測定データが得られるまでは、特異点を除去するとは判定されない。

ステップ３０６において、制御部１０８は、ステップ３０２で測定された一連の時系列データから特異点を除去する。具体的には、制御部１０８は、最新の測定データ（最後にステップ３０２が実行されて測定されたデータ）から連続する所定数の過去の測定データを対象として移動中央値を求め、その移動中央値を、最新の測定データの測定時刻と対応させて、記憶部１１０に記憶する。その後、制御はステップ３０８に移行する。上記したように、移動中央値を求める処理が一度可能になれば、その後は、新たに測定データが取得される度に、ステップ３０８が実行される。したがって、ステップ３０２により測定された時系列データから、特異点が除去された時系列データが記憶部１１０に記憶される。特異点が除去されたデータ（発生電圧）をＹ（Ｔ）で表す。

ステップ３０８において、制御部１０８は、硫化水素濃度の推定処理を実行するか否かを判定する。推定処理は、データ測定タイミングと同じ間隔（例えば１時間）で実行されても、異なる時間間隔（例えば１日）で実行されてもよい。推定を実行すると判定された場合、制御はステップ３１０に移行する。そうでなければ、制御はステップ３２２に移行する。なお、後述するように、硫化水素濃度の推定処理を実行するためには、Ｋ日間を超える測定データが必要である。したがって、Ｋ日間を超える測定データが記憶部１１０に記憶されるまでは、硫化水素濃度の推定処理を実行するとは判定されない。

ステップ３１０において、制御部１０８は、記憶部１１０から１つＫを読出す。その後、制御はステップ３１２に移行する。

ステップ３１２において、制御部１０８は、記憶部１１０に記憶されている特異点が除去されたデータＹ（Ｔ）の中から１つのデータを特定し、そのデータからＫ日前のデータＹ（Ｔ－Ｋ）を特定し、２つのデータの差ΔＹ（Ｔ）＝Ｙ（Ｔ）－Ｙ（Ｔ－Ｋ）を算出する。制御部１０８は、算出されたΔＹ（Ｔ）を記憶部１１０に記憶する。ステップ３１２の処理は、繰返し実行されるので、同じＫを用いて既に硫化水素濃度が推定された時刻のデータは対象外とされる。その後、制御はステップ３１４に移行する。差ΔＹ（Ｔ）を算出するには、Ｋ日間を超える測定データが必要である。

ステップ３１４において、制御部１０８は、記憶部１１０からステップ３１２で算出されたΔＹ（Ｔ）を読出し、上記の式１によりＣ（Ｔ）を算出し、経過時間Ｔにおける硫化水素濃度の推定値として、記憶部１１０に記憶する。その後、制御はステップ３１６に移行する。これにより、測定時刻（経過時間Ｔ）における硫化水素濃度の推定値Ｃ（Ｔ）の時系列データが記憶部１１０に記憶される。

ステップ３１６において、制御部１０８は、推定処理が完了したか否かを判定する。上記したように、記憶部１１０には２つのＫが記憶されているので、各Ｋに関してステップ３１０～３１４が実行された後に、完了したと判定される。そうでなければ、制御はステップ３１０に戻り、制御部１０８は別のＫを記憶部１１０から読出して、ステップ３１２及び３１４を実行する。これにより、Ｋ毎に、硫化水素濃度の推定値Ｃ（Ｔ）の時系列データが記憶部１１０に記憶される。

ステップ３１８において、制御部１０８は、最後にステップ３０６が実行されて記憶部１１０に記憶されたデータ（発生電圧）Ｙがしきい値Ｔｈ１（例えば、３０）よりも大きいか否かを判定する。データＹが、しきい値Ｔｈ１よりも大きいと判定された場合、制御はステップ３２２に移行する。そうでなければ、制御はステップ３２０に移行する。

ステップ３１８は、算出された硫化水素濃度の推定値の有効性を判定する処理である。上記したように、式１により計算された硫化水素濃度の推定値が有効であるためには、濃度・日数積ＳがＳ≦１３００であることが必要である。したがって、濃度・日数積Ｓを繰返し計算し、計算値Ｓとしきい値（例えば、１３００）とを比較してもよいが、ここでは、より簡便な方法を用いる。式１を変形すると、Ｃ×ΔＴ×Ｌ＝－ΔＹ となる。Ｃ×ΔＴ＝１３００（濃度測定可能範囲を定めるしきい値）、Ｌ＝０．０７５とすると、－ΔＹ＝１３００×０．０７５＝９７．５（約１００）となる。即ち、濃度・日数積が１３００になると、測定値Ｙは、銀Ａｇの初期状態における発生電圧から約１００低下していると言える。銀Ａｇの初期状態における発生電圧の値を１３０としているので、測定値Ｙが３０（＝１３０－１００）まで低下していれば、濃度・日数積は１３００を超えていると言える。したがって、ステップ３１８において、ステップ３０６により決定されたデータ（移動中央値）をしきい値Ｔｈ１（＝３０）と比較することにより、算出された硫化水素濃度の推定値の有効性を判定できる。

なお、ステップ３２２に移行する前に、制御部１０８は、硫化水素濃度の推定値Ｃ（Ｔ）の時系列データを提示する。例えば、硫化水素濃度をモニターするために、最新の硫化水素濃度を数字で提示する。また、硫化水素濃度の時系列データをグラフとして提示してもよい。上記したように、ステップ３１８の判定結果がＹＥＳ（Ｙ＞３０）であれば、濃度・日数積Ｓｉが１３００以下であり、算出されたＣ（Ｔ）は、硫化水素濃度の推定値として有効であるので、ユーザ（管理者）は、硫化水素濃度の変化に応じて、機器保全のための対策を適宜行うことができる。

ステップ３２０において、制御部１０８は、記憶部１１０から所定のメッセージを読出し、提示する。上記したように、Ｙ＞Ｔｈ１でなければ、光反射部１１４の銀Ａｇの腐食が進み、算出されたＣ（Ｔ）は硫化水素濃度の推定値として有効ではない。したがって、例えば、測定を継続するには光反射部１１４の交換が必要である旨を提示する。硫化水素濃度推定装置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。硫化水素濃度推定装置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出力してもよい。

ステップ３２２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、硫化水素濃度推定装置１００の電源をオフする操作により行われる。

以上により、電気機器が設置された環境における硫化水素濃度を常時監視可能になる。即ち、光反射部１１４の銀Ａｇの腐食状態に応じて、光検知部１０６により検出される光量（測定端子１３４に発生する電圧）が変化する。したがって、硫化水素濃度推定装置１００は、予め定められたタイミングで、発光部１０２を点灯させて測定端子１３４に発生する電圧を測定することを所定の期間繰返すことにより、式１を用いて、光反射部１１４が配置された電気機器の周囲環境における硫化水素濃度を自動的に推定できる。硫化水素濃度の推定値を提示することによい、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。

硫化水素濃度推定装置１００は比較的簡単な機器構成であり、安価な装置として実現できる。Ｌ字形部材１１６を銀メッキすることにより、光反射部１１４を容易且つ安価に実現できる。

光反射部１１４をＬ字形に形成することにより、上記したように、光検知系をコンパクトに形成できる。さらに、発光部１０２からの光が光反射部１１４の反射面に斜めに入射するので、光が反射する部分の面積を大きくできる。より広い面積における銀Ａｇの変色による影響を発生電圧に反映させることができるので、測定データが安定する。

銀Ａｇの腐食を光の反射率の変化（発生電圧の変化）として観測することにより、硫化水素濃度を精度よく推定できる。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、硫化水素濃度推定装置１００は、算出される推定値が有効でなくなれば、光反射部１１４の交換が必要である旨のメッセージ等を提示するので、光反射部１１４を交換するだけで、容易に観測を継続でき、硫化水素濃度の推定精度が高い状態に維持できる。

上記した係数Ｌ及びＫ（＝ΔＴ）の値は、一例であり、上記の値に限定されない。光反射部１１４の銀Ａｇの初期状態において測定された発生電圧が“１３０”以外の値になるように、図２の回路が予め調整されていれば、係数Ｌは上記と異なる値となる。また、例えば、Ｋ（日）は環境中の硫化水素濃度に応じて、１以上１５以下の間の実数であればよい。また、推定値の有効性を判定するためのしきい値Ｔｈ１も、上記の値に限定されない。より高い精度が要求される場合には、しきい値Ｔｈ１として、上記の値よりも大きい値を使用すればよい。

上記では２つのＫを用いる場合を説明したが、これに限定されない。３つ以上のＫを用いてもよい。予め、硫化水素濃度の高低がある程度分かる場合には、それに応じた１つのＫを設定すればよい。

また、測定時間間隔、及び、移動中央値の算出に用いるデータ数は、上記の値に限定されない。測定時間間隔は、１分以上１時間以下の値であり、移動中央値の算出に用いるデータ数は半日以上２日以下の間に測定されたデータを用いてもよい。

上記では、測定データから特定点を除去するために、移動中央値を用いる場合を説明したが、これに限定されない。例えば、移動中央値に代えて、移動平均値を用いてもよい。さらに、単純な移動平均値ではなく、連続する複数の測定データを大きい順に並べて、その中央付近の平均値を用いてもよい。例えば、連続する２５個の測定データを対象とする場合、１１番目～１５番目の測定データの平均値を用いることができる。

上記では、ステップ３１８において、測定データＹ（特異点除去後）がしきい値Ｔｈ１（例えば、３０）よりも大きくない場合に、硫化水素濃度の推定値が有効でないと判定したが、これに限定されない。測定データＹ（特定点除去後）から算出される値を用いてもよい。例えば、発生電圧の初期値（１３０）に対する測定値Ｙの比率（Ｙ／１３０）が所定値（例えば、３０／１３０≒０．２３）より大きくない場合に、硫化水素濃度の推定値が有効でないと判定することもできる。

（第１変形例）
上記では、Ｌ字形部材１１６の表面１２０及び１２２に銀Ａｇを配置して、発光部１０２の放射光を反射する場合を説明したが、これに限定されない。図４に示すように、表面１２０及び１２２の一方の面にのみ銀Ａｇが配置されていてもよい。例えば、図４の（ａ）は、水平の表面１２０上に銀Ａｇが配置（例えば銀メッキ）された構成を示す。表面１２０の全面に銀Ａｇが配置されていても、一部に銀Ａｇが配置されていてもよい。図４の（ｂ）は、鉛直の表面１２２上に銀Ａｇが配置（例えば銀メッキ）された構成を示す。表面１２２の全面に銀Ａｇが配置されていても、一部に銀Ａｇが配置されていてもよい。図４の（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合にも、銀Ａｇが配置されていない面は、光を反射するように鏡面仕上げされており、硫化水素により腐食されないことが好ましい。

（第２変形例）
上記では、Ｌ字形部材１１６の表面に直接銀Ａｇを配置する場合を説明したが、これに限定されない。銀メッキされた平板を用いた構成であってもよい。例えば、図５に示すように、Ｌ字形部材１１６の上に銀メッキ板１２４が配置される構成とすることができる。銀Ａｇが配置されていない表面１２２は、光を反射するように鏡面仕上げされており、硫化水素により腐食されないことが好ましい。このような構成により、上記したように、濃度・日数積がしきい値を超えて、算出される推定値Ｃが有効でないと判定された場合には、銀メッキ板１２４を交換するだけで容易に測定を再開できる。

（第３変形例）
上記では、断面Ｌ字形のＬ字形部材１１６及び銀Ａｇを含む光反射部１１４を用いる場合を説明したが、これに限定されない。光反射部１１４に代えて、図６に示したように、平板１２６及び銀Ａｇを含む光反射部１１８を用いてもよい。平板１２６の一方の平面には銀Ａｇが配置（例えば銀メッキ）され、発光部１０２から放射された光は銀Ａｇにより１回反射され、光検知部１０６により検出される。

第２変形例及び第３変形例のように、発光部１０２の放射光を銀Ａｇにより１回だけ反射させることにより、銀Ａｇが腐食され変色した場合に、反射光の減衰量が小さくなり過ぎることを抑制できる。発光部１０２の放射光が、腐食され変色した銀Ａｇ（硫化銀）によって２回反射されると、光検知部１０６に入射する光量は小さくなり過ぎる。したがって、測定される発生電圧も小さくなり過ぎ、測定精度が低下する。第２変形例及び第３変形例のように構成することにより、測定精度の低下を抑制でき、硫化水素濃度の推定値の精度低下を抑制できる。

（第４変形例）
図１、図４及び図５においては、発光部１０２の上方に光検知部１０６を配置する場合を説明したが、これに限定されない。図１、図４及び図５において、発光部１０２及び光検知部１０６の位置を入替え、発光部１０２を光検知部１０６の上方に配置してもよい。

（第２の実施の形態）
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、大部分のケースで不具合（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。第２の実施の形態においては、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（以下、硫化水素による不具合リスクという）を検出することを目的とする。

図７に、硫化水素環境におけるプリント基板の腐食の程度を示す。具体的には、模擬プリント基板を濃度が異なる複数の硫化水素環境に暴露し、暴露開始からの経過時間に応じて、腐食進展距離を測定した。縦軸は、腐食進展距離（μｍ）であり、横軸は、腐食進展距離の測定時の硫化水素濃度と、暴露開始から測定時までの経過日数との積（濃度・日数積（ｐｐｂ・日））である。

通常、プリント配線のパターン間距離は１００μｍ以上あるので、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。即ち、図７において、下向きの矢印で示したように、腐食進展距離が２０μｍ以下であれば、不具合が発生するリスクはないと考えられる。一方、上向きの矢印で示したように、腐食進展距離が５０μｍ以上になると、不具合が発生するリスクは高くなる。図７に示した測定結果から、濃度・日数積が約１５０００ｐｐｂ・日以下であれば、腐食進展距離が２０μｍ以下であることが分かる（斜線領域参照）。したがって、安全を見込んで、濃度・日数積が約１００００ｐｐｂ・日になる時期を検出できれば好ましい。

第１の実施の形態と同様に硫化水素濃度を算出し（図３のステップ３１４参照）、それを用いて濃度・日数積を算出し、その値を所定のしきい値Ｔｈ２（例えば、１００００（ｐｐｂ・日））と比較することにより、不具合リスクの予兆を検出することが考えられる。しかし、上記したように、硫化水素濃度を精度よく算出できるのは、濃度・日数積が約１３００ｐｐｂ・日までである。それに対して、後述するように、第２の実施の形態においては、電気機器が設置された環境の硫化水素濃度を算出することなく、不具合リスクの予兆を自動的に検出できる。

（不具合リスク検出装置の構成）
図８を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る不具合リスク検出装置２００は、光を放射する発光部２０２と、発光部２０２に電力を供給する電源部１０４と、光を検知する光検知部２０６と、制御部２０８と、記憶部１１０と、タイマ１１２と、光反射部１１４とを含む。不具合リスク検出装置２００は、図１に示した硫化水素濃度推定装置１００において、発光部１０２、光検知部１０６及び制御部１０８がそれぞれ発光部２０２、光検知部２０６及び制御部２０８で代替されたものである。発光部２０２、光検知部２０６及び制御部２０８以外の構成は硫化水素濃度推定装置１００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。

発光部２０２は、例えばＬＥＤにより実現される。発光部２０２は、ＬＥＤに限らず、所定時間（例えば０．１～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２０２は、赤色光（例えば、光の中心波長６３０ｎｍ）を放射する。

光検知部２０６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２０６は、フォトトランジスタに限らず、発光部２０２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、電流）を出力できる素子であればよい。光検知部２０６は、発光部２０２の放射光の中心波長６３０ｎｍを、検出感度の中心付近に有することが好ましい。

発光部２０２、光検知部２０６及び光反射部１１４は、光検知系を構成する。不具合リスク検出装置２００の光検知系は、電気機器内のプリント基板９００の近くに配置される。不具合リスク検出装置２００の検知系は、硫化水素濃度推定装置１００の検知系と同様の回路により実現される。発光部２０２にＬＥＤを用い、光検知部２０６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９に示す。図９は、図２と同様の回路である。図９は図２と異なり、ＬＥＤ２３０は赤色光を放射し、フォトトランジスタ２３２はＬＥＤ２３０から放射される赤色光を検知する。

制御部２０８は、硫化水素濃度推定装置１００の制御部１０８と同様に、ＣＰＵであり、電源部１０４の出力を制御して、発光部２０２の点灯を制御し、光検知部２０６により光を検出する。制御部２０８が制御部１０８と異なる点は、制御部１０８が硫化水素濃度の推定値を算出したのに対して、制御部２０８は硫化水素による不具合リスクを検出することである。

（不具合リスクの検出動作）
以下に、図１０を参照して、図８の不具合リスク検出装置２００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、濃度・日数積が約１００００ｐｐｂ・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。実施例として後述するように、硫化水素の濃度・日数積が約１００００（ｐｐｂ・日）になる頃には、赤色光を照射して測定した発生電圧のグラフに極大点が生じ、その後、発生電圧は２０～３０日間にわたって減少する、という知見が得られた。これに基づき、この極大点を検出することにより、硫化水素の濃度・日数積が約１００００になったことを検出する。

図１０に示した処理は、制御部２０８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２０２及び光検知部２０６は、図９に示した回路を構成しており、不具合リスク検出装置２００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。また、光反射部１１４の銀Ａｇの初期状態において測定された発生電圧が“１３０”になるように、図９の回路が予め調整されているとする。

不具合リスク検出装置２００の記憶部１１０には、硫化水素濃度推定装置１００と同様に、測定時刻情報、パラメータ（Ｌ、Ｋ（日））及びメッセージが記憶されているとする。ここでは、１時間毎に測定を行うとする（Δｔ＝１（時間））。Ｌ及びＫは、それぞれ０．０７５及び１０（日）である。なお、メッセージの内容は、後述するように硫化水素濃度推定装置１００とは異なる。

ステップ４００において、制御部２０８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、測定時刻になったか否かを判定する。測定時刻になったと判定された場合、制御はステップ４０２に移行する。そうでなければ、制御はステップ４２２に移行する。

ステップ４０２において、制御部２０８は、発光部２０２を点灯させ、測定端子１３４の発生電圧を測定する。測定された発生電圧は、測定開始からの経過時間Ｔと対応させて記憶部１１０に記憶される。その後、制御部２０８は発光部２０２を消灯し、制御はステップ４０４に移行する。ステップ４０２は繰返し実行されるので、一連の時系列データが記憶部１１０に記憶される。

ステップ４０４において、制御部２０８は、ステップ３０４（図３参照）と同様に、特異点を除去できるか否かを判定する。除去可能と判定された場合、制御はステップ４０６に移行する。そうでなければ、制御はステップ４２２に移行する。

ステップ４０６において、制御部２０８は、ステップ３０６（図３参照）と同様に、ステップ４０２で測定された一連の時系列データから特異点を除去する。その後、制御はステップ４０８に移行する。これにより、ステップ４０２により測定された時系列データから、特異点が除去された時系列データが記憶部１１０に記憶される。特異点が除去されたデータ（発生電圧）をＹ（Ｔ）で表す。

ステップ４０８において、制御部２０８は、リスク判定処理を実行するか否かを判定する。リスク判定処理は、データ測定タイミングと同じ間隔（例えば１時間）で実行されても、異なる時間間隔（例えば１日）で実行されてもよい。リスク検出処理を実行すると判定された場合、制御はステップ４１０に移行する。そうでなければ、制御はステップ４２２に移行する。なお、後述するように、リスク判定処理を実行するためには、Ｋ日間を超える測定データが必要である。したがって、Ｋ日間を超える測定データが記憶部１１０に記憶されるまでは、リスク判定処理を実行するとは判定されない。

ステップ４１０において、制御部２０８は、記憶部１１０からＫを読出す。その後、制御はステップ４１２に移行する。

ステップ４１２において、制御部２０８は、記憶部１１０に記憶されている特異点が除去されたデータＹ（Ｔ）の中から１つのデータを特定し、そのデータからＫ日前のデータＹ（Ｔ－Ｋ）を特定し、２つのデータの差ΔＹ（Ｔ）＝Ｙ（Ｔ）－Ｙ（Ｔ－Ｋ）を算出する。制御部２０８は、算出されたΔＹ（Ｔ）を記憶部１１０に記憶する。その後、制御はステップ４１４に移行する。差ΔＹ（Ｔ）を算出するには、Ｋ日間を超える測定データが必要である。

ステップ４１４において、制御部２０８は、ステップ４１４により算出されたΔＹ（Ｔ）と、係数Ｌとを記憶部１１０から読出し、次式により傾きα（Ｔ）を算出する。
α（Ｔ）＝－（ΔＹ（Ｔ）／Ｋ）／Ｌ ・・・（式２）
制御部２０８は、経過時間Ｔ毎に、α（Ｔ）を算出し記憶部１１０に記憶する。その後、制御はステップ４１６に移行する。これにより、経過時刻Ｔにおけるα（Ｔ）の時系列データが記憶部１１０に記憶される。ステップ４１４は繰返し実行されるが、新たに測定されたデータを用いてα（Ｔ）が算出され、算出済みのα（Ｔ）を再度算出することはしない。

ステップ４１６において、制御部２０８は、リスク判定処理を実行する。具体的には、制御部２０８は、図１１のフローチャートにより示される処理を実行する。

ステップ５００において、制御部２０８は、記憶部１１０に記憶されているＹ（Ｔ）の中から極大点を検出し、最新の極大点を特定する情報のみを残す。具体的には、制御部２０８は、傾きα（Ｔ）の時系列データを記憶部１１０から読出し、α（Ｔ）の符号（以下、極性という）が正（プラス）から負（マイナス）に変化する点を検出する。α（Ｔ）は、Ｙ（Ｔ）の時系列データの１次微分係数に相当するので、α（Ｔ）の極性が正から負に変化する点は、Ｙ（Ｔ）が極大値になる点（極大点）に相当する。ステップ５００は繰返し実行されるが、前回ステップ５００が実行されてから新たに算出されたα（Ｔ）を処理対象とし、既に処理済みのα（Ｔ）は処理対象とはしない。なお、α（Ｔ）の極性が正から負に変化する点が、Ｙ（Ｔ）の極大点にどの程度一致するかは、Ｋの値に依存するが、リスク検出のためには、ある程度近ければよい。

極大点は複数検出され得る。極大点が検出されない場合もある。制御部２０８は、検出された極大点と、既に記憶部１１０に記憶されている極大点とを含めて、最新の（最も経過時間が大きい）極大点のみを残す。即ち、極大点が１つ又は複数検出された場合、極大点を特定する情報（例えば、経過時間）が記憶部１１０に記憶されていれば、それを削除し、最新の極大点を特定する情報を記憶部１１０に記憶する。極大点が検出されず、極大点を特定する情報が記憶部１１０に記憶されていれば、その情報を記憶部１１０に記憶したままにする。

ステップ５０２において、制御部２０８は、極大点が存在するか否かを判定する。具体的には、制御部１０８は、記憶部１１０に極大点を特定する情報が記憶されているか否かを判定する。記憶されていれば、極大点ありと判定され、制御はステップ５０４に移行する。そうでなければ、制御は図１０のフローチャートに戻り、ステップ４１８に移行する。

ステップ５０４において、制御部２０８は、ステップ５０２により特定された極大点に関して、その極大点の後の所定の観察期間Ｕ（例えば、２０日間）において、α（Ｔ）の極性が反転しているか否かを判定する。極性の反転があると判定された場合、制御はステップ５０６に移行する。そうでなければ、制御はステップ５０８に移行する。極大点の後の観察期間Ｕの一部にα（Ｔ）が存在しない（測定データがなくα（Ｔ）が未算出である期間がある）場合、算出されているα（Ｔ）に関して、極性の反転の有無を判定する。なお、極大点の後に、α（Ｔ）の極性が反転していれば、その点は極小点（Ｙ（Ｔ）が極大値になる点）である。即ち、極大点の後の観察期間Ｕにおいて、α（Ｔ）の極性が反転しているか否かを判定することは、極小点の有無を判定することと言える。

ステップ５０６において、制御部２０８は、記憶部１１０に記憶されている極大点を特定する情報を削除する。その後、制御はステップ４１８（図１０）に移行する。

ステップ５０８において、制御部２０８は、極大点の後の観察期間Ｕが経過したか否かを判定する。経過したと判定された場合、制御はステップ５１０に移行する。そうでなければ、制御はステップ４１８（図１０）に移行する。

ステップ５１０において、制御部２０８は、記憶部１１０に記憶されている極大点をリスク点と決定し、決定されたことを表す情報を記憶部１１０に記憶する。例えば、制御部２０８は、記憶部１１０に設けられた所定のフラグ（以下、リスクフラグという）を、初期値と異なる値に設定する。その後、制御はステップ４１８（図１０）に移行する。リスク点とは、硫化水素による腐食によりプリント基板に不具合が発生する可能性が高くなる時期を意味し、上記したように、硫化水素の濃度・日数積が約１００００（ｐｐｂ・日）になる時期（経過時間）を意味する。リスク点（極大点）は、不具合が発生する可能性が高くなる予兆と言える。

図１０に戻り、ステップ４１８において、制御部２０８は、リスク点が検出されたか否かを判定する。具体的には、制御部２０８はリスクフラグに初期値と異なる値が設定されているか否かを判定する。リスクフラグが初期値と異なる値であれば、リスク点が検出されたと判定し、制御はステップ４２０に移行する。そうでなければ、制御はステップ４２２に移行する。

ステップ４２０において、制御部２０８は、記憶部１１０から所定のメッセージを読出し、提示する。上記したように、リスク点が検出された場合、プリント基板のパターンの腐食が進み、プリント基板に不具合が発生する可能性が高くなる。したがって、例えば、電気機器内のプリント基板に不具合が発生する可能性が高くなっている旨を提示する。また、記憶部１１０に記憶されている極大点（リスク点）を特定する情報（経過時間）から、リスク点が発生した日を特定し、その日をメッセージと共に提示してもよい。不具合リスク検出装置２００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２００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出力してもよい。

ステップ４２２において、制御部２０８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４００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２００の電源をオフする操作により行われる。

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不具合リスクを自動的に検出できる。即ち、硫化水素の濃度・日数積が約１００００ｐｐｂ・日になる頃に発生する極大点、即ち不具合リスクの予兆を自動的に常時監視でき、硫化水素濃度が変化しても、不具合リスクの予兆を精度よく検出できる。不具合リスク予兆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。

不具合リスク検出装置２００は比較的簡単な機器構成であり、安価な装置として実現できる。Ｌ字形部材１１６を銀メッキすることにより、光反射部１１４を容易且つ安価に実現できる。

銀Ａｇの腐食を光の反射率の変化（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予兆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。

上記では、算出されたα（Ｔ）の時系列データを記憶する場合を説明したが、これに限定されない。極大点の検出、及び、極大点がリスク点であるか否かは、α（Ｔ）の極性（符号）のみにより判定されるので、少なくともα（Ｔ）の極性の時系列データを記憶しておけばよい。

上記した係数Ｌ、Ｋ及び観察期間Ｕの値は、一例であり、上記の値に限定されない。Ｋ（日）は、５以上２０以下の間の実数であればよい。上記したように、α（Ｔ）の極性が分かればよいので、係数Ｌは、０以外の任意の定数（実数）であればよい。係数Ｌとして負の値を使用する場合には、リスク判定の処理において、極性の判定において、正と負とを入替えて判定すればよい。観察期間Ｕは、上記した値（２０日）に限定されない。観察期間Ｕは、２０日以上３０日以下の値であればよい。

第１の実施の形態に関して上記した第１～第４の変形例は、第２の実施の形態においても可能である。

以下に、第１の実施の形態に関する実験結果を示し、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硫化水素濃度推定装置（図１参照）を用いて、異なる３つの環境において測定を行った。

光検知系には、図５（第２変形例）に示した構成を採用した。Ｌ字形部材に載置する銀メッキされた平板を複数作製した。銀メッキは、硬質・光沢銀メッキとし、厚さ３μｍに形成した。銀の純度は約９９％である。硬質の銀メッキとしたので、銀以外に微量の添加物が含まれている。光源には、中心波長６３０ｎｍの赤色ＬＥＤを用いた。光検知系の回路において抵抗Ｒ１として可変抵抗器を用いた。各環境において、実験を開始する前に、上記したように、初期状態（無腐食状態）の銀メッキ板を用いて、発生電圧の測定値（ＡＤ変換後の値）が約“１３０”（誤差±３）になるように抵抗Ｒ１の値を調整した。

１１月１９日から翌年の３月末頃まで、１時間毎に測定を行った結果を図１２の（ａ）～（ｃ）に示す。図１２の（ａ）～（ｃ）はそれぞれ、硫化水素濃度が約２００ｐｐｂ（高濃度）、約１５ｐｐｂ（低濃度）及び約１ｐｐｂ（ほぼゼロ濃度）である環境における測定データを示す。示されている測定データは、上記したように、実測値の時系列データから、連続する２５個のデータの移動中央値を用いて特異点を除去したものである。各環境の硫化水素濃度は、エコチェッカＩＩを用いて測定した。いずれのグラフも、縦軸は、発生電圧（相対値）であり、横軸は測定日（年を省略した月日表示）であり、経過時間（日）に対応する。

各環境の測定データ（発生電圧（相対値））に関して、上記したように濃度・日数積Ｓを求め、濃度・日数積Ｓ（ｐｐｂ・日）を横軸として測定データをプロットし、図１３に示すグラフを生成した。図１３の（ａ）～（ｃ）のグラフは、それぞれ図１２の（ａ）～（ｃ）に示した測定データから生成された。濃度・日数積Ｓの算出に用いた日数は、測定開始からの経過日数である。濃度・日数積Ｓの算出に用いた硫化水素濃度は、上記したように、エコチェッカＩＩを用いて測定した。具体的には、各環境にエコチェッカＩＩを設置して約１か月毎に交換し、回収したエコチェッカＩＩを富士通クオリティ・ラボ株式会社に分析依頼して硫化水素濃度（目安濃度）を得た。得られた硫化水素濃度は、エコチェッカＩＩが設置された期間における硫化水素の平均濃度と言える。したがって、濃度・日数積Ｓにおいて、各エコチェッカＩＩから得られた硫化水素濃度（目安濃度）を、そのエコチェッカＩＩを設置した期間における硫化水素濃度とした。

図１３の（ａ）～（ｃ）の各々には、発生電圧をＹとして、下記の式３の直線を破線で示している。
Ｙ＝１３０－０．０７５Ｓ ・・・（式３）
図１３の（ａ）～（ｃ）から、濃度・日数積Ｓが０～約１３００ｐｐｂ・日の範囲において、破線の直線は、測定データをほぼ再現できていることが分かる。即ち、上記したように、濃度・日数積Ｓが比較的小さい範囲（Ｓ≦１３００（ｐｐｂ・日））においては、発生電圧Ｙは、濃度・日数積Ｓに対して線形に変化し、その傾きは、硫化水素濃度に依存しないことが確認された。

したがって、上記の式１により、硫化水素濃度を推定できることが分かる。濃度・日数積Ｓは、硫化水素濃度Ｃと日数Ｔの積（Ｃ×Ｔ）であるので、Ｔ＝Ｔ１及びＴ＝Ｔ１＋ΔＴの各々における発生電圧をＹ１及びＹ１＋ΔＹで表すと、式３から、次の２式が得られる。
Ｙ１＝１３０－０．０７５×（Ｃ×Ｔ１）
Ｙ１＋ΔＹ＝１３０－０．０７５×（Ｃ×（Ｔ１＋ΔＴ））
したがって、ΔＹ＝－０．０７５×（Ｃ×ΔＴ）であり、これを変形すると、
Ｃ＝－（ΔＹ／ΔＴ）／０．０７５ となる。
ここで、直線の傾き０．０７５をＬで表すと、上記の式１となる。

図１４の（ａ）～（ｃ）は、各環境の測定データ（発生電圧（相対値））に関して、上記の式１を用いて、硫化水素濃度Ｃを算出した結果を示す。図１４の（ａ）～（ｃ）のグラフは、それぞれ図１２の（ａ）～（ｃ）に示した測定データから生成された。式１において、Ｌ＝０．０７５とした。Ｋに関しては、濃度・日数積Ｓが１３００ｐｐｂ・日を超えないように、異なる値を用いた。具体的には、図１２の（ａ）に示した測定データ（高濃度）に関しては、Ｋ＝３（日）とし、図１２の（ｂ）及び（ｃ）に示した測定データに関しては、Ｋ＝１０（日）とした。

上記したように、測定開始は１１月１９日であるが、図１４の（ａ）においては、特異点の除去に１日、濃度推定のために３日（Ｋ＝３）を要しているので、１１月１３日からの算出値が示されている。図１４の（ａ）から、１１月１９日～１１月２６日の７日間の測定結果を反映した硫化水素濃度の推定値は約２５０～３６０ｐｐｂである。一方、エコチェッカＩＩによる１１月１９日～１２月２０日の１カ月間の硫化水素濃度の平均値は２００ｐｐｂであった。これらの値の差異は、測定期間の違いによるものと考えられ、概ね硫化水素濃度の推定ができていることが分かる。

また、図１４の（ｂ）及び（ｃ）においては、特異点の除去に１日、濃度推定のために１０日（Ｋ＝１０）を要しているので、１１月３０日からの算出値が示されている。図１４の（ｂ）から、硫化水素濃度の推定値は９～１８ｐｐｂであることが分かる。図１４の（ｃ）から、硫化水素濃度の推定値は０～２ｐｐｂであることが分かる。したがって、いずれも、エコチェッカＩＩによる硫化水素濃度（それぞれ約１５ｐｐｂ及び約１ｐｐｂ）とほぼ一致している。したがって、硫化水素濃度推定装置を用いて２週間程度の期間、発生電圧を測定することにより、硫化水素濃度によらず、環境の硫化水素濃度を精度よく推定できることが確認できた。

以下に、第２の実施の形態に関する実験結果を示し、本発明の有効性を示す。図１５は、図９に示した回路構成の光検知系を採用した硫化水素による不具合リスク検出装置（図８参照）を用いて、高濃度（５０～２００ｐｐｂ）の硫化水素環境において測定を行った結果を示す。

光検知系には、図５（第２変形例）に示した構成を採用した。Ｌ字形部材に載置する銀メッキされた平板を、実施例１と同様に作製した。光源には、中心波長６３０ｎｍの赤色ＬＥＤを用いた。光検知系の回路において抵抗Ｒ１として可変抵抗器を用いた。各環境において、実験を開始する前に、上記したように、初期状態（無腐食状態）の銀メッキ板を用いて、発生電圧の測定値（ＡＤ変換後の値）が約“１３０”（誤差±３）になるように抵抗Ｒ１の値を調整した。

１１月１９日から翌年の３月末頃まで、１時間毎に測定を行った。示されている測定データは、実測値の時系列データから、連続する２５個のデータの移動中央値を用いて特異点を除去したものである。環境の硫化水素濃度は、エコチェッカＩＩを用いて測定した。縦軸は、発生電圧（相対値）であり、横軸は測定日（年を省略した月日表示）であり、経過時間（日）に対応する。

図１５に示した測定データ（発生電圧）には、符号Ａ及びＢを付した矢印で示しているように２つの極大点（それぞれ、極大点Ａ及びＢという）が存在する。

図１５に示した測定データに関して、上記したように濃度・日数積Ｓを求め、濃度・日数積Ｓ（ｐｐｂ・日）を横軸として測定データをプロットし、図１６に示すグラフを生成した。濃度・日数積Ｓの算出に用いた日数は、測定開始からの経過日数である。濃度・日数積Ｓの算出に用いた硫化水素濃度は、上記したように、エコチェッカＩＩを用いて測定した。具体的には、各環境にエコチェッカＩＩを設置して約１か月毎に交換し、回収したエコチェッカＩＩを富士通クオリティ・ラボ株式会社に分析依頼して硫化水素濃度（目安濃度）を得た。濃度・日数積Ｓにおいて、各エコチェッカＩＩから得られた硫化水素濃度（目安濃度）を、そのエコチェッカＩＩを設置した期間における硫化水素濃度とした。

図１６において、図１５における極大点Ａ及びＢに対応する点を、同じ符号Ａ及びＢを付して示す。図１６において、濃度・日数積Ｓが約１００００ｐｐｂ・日になる少し前に、符号Ｂで示した点が存在している。したがって、図１５における極大点Ｂを検出すれば、濃度・日数積が約１００００ｐｐｂ・日になる時期を検出でき、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できることが分かる。なお、この現象は、銀の腐食の進行に伴い、銀（硫化銀）の色が例えば、銀色→茶色→青色→黒色と変化することによるものと考えられる。即ち、青色に変化する過程で色が薄くなる現象が観測され、一時的に赤色ＬＥＤの放射光の反射率が上昇し（発生電圧が増大し）、その後、黒色に変色することにより、反射率は所定の期間（２０～３０日間）以上継続して低下する（発生電圧が減少する）。

図１５においては、極大点Ｂの前に極大点Ａが存在するので、単に極大点を検出する処理によっては、最初の極大点Ａが検出されてしまう。それに対して、図１１に示したリスク判定処理により、極大点Ａを除外し、極大点Ｂを検出できる。即ち、図１１のステップ５００により、測定開始後、最初に極大点Ａが検出されるが、ステップ５０４～５０８により、極大点Ａは除外され、極大点Ｂが検出される。図１７を参照して、具体的に示す。

図１７は、図１５に示した測定データに関して、Ｋ＝１０、Ｌ＝０．０７５とし、上記の式２により算出した発生電圧の傾きαを示す。図１７において、特異点の除去に１日、傾きαの算出のために１０日（Ｋ＝１０）を要しているので、１１月３０日からの算出値が示されている。なお、図１７において、測定日１２月１日～１２月２１日の間に、グラフが連続していない部分（傾きが示されていない部分）が存在するが、これは、その間の傾きが－２０未満又は２０超であるためである。

図１７において、図１５の極大点Ａ及びＢの位置（測定日）を符号Ａ及びＢを付して示す。極大点においては、接線の傾きが０であり、その前後において接線の傾きの符号（極性）が変わるが、図１７に示した傾きαは、接線を近似するものであり、１０日（Ｋ＝１０）間隔の２つの測定データの差ΔＹを用いて、上記したように式２により算出されている。図１５に示した極大点Ａに関しては、その前後で測定データが大きく変化しているので、図１７においては、符号Ｃを付した矢印で示す横軸（測定日）上の点（以下、点Ｃという）として現れている。一方、図１５に示した極大点Ｂは、比較的なだらかに変化している部分の極大点であり、図１７においても、ほぼ同じ位置に現れている。

式２により算出される傾きαが、図１７に示したように変化するので、図１１に示したステップ５００により、極大点Ａに対応する点Ｃが検出され、記憶部１１０に記憶される。しかし、その後、観察期間（２０日間）内に、傾きαの極性が正から負に変化するので（符号Ｄ参照）、ステップ５０４及び５０６により、極大点Ａに対応する点Ｃは除外（記憶部１１０から削除）される。その後、ステップ５００により、極大点Ｂに対応する点が検出され、その後、観察期間（２０日間）において傾きαの極性は変化しない。したがって、ステップ５１０により、極大点Ｂがリスク点として決定される。即ち、濃度・日数積が約１００００ｐｐｂ・日になる時期を、不具合リスクの予兆として検出できる。

なお、極大点Ｂがリスク点として決定されるのは、極大点Ｂが発生してから観察期間（例えば、２０日）が経過したときである。その間に、プリント基板は硫化水素により腐食される。しかし、極大点Ｂは濃度・日数積Ｓ＝１００００ｐｐｂ・日になる頃に発生するので、極大点Ｂから観察期間以内であれば、濃度・日数積Ｓが、不具合が発生する可能性が高くなる約１５０００ｐｐｂ・日以上になることはない。

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。

１００ 硫化水素濃度推定装置
１０２、２０２ 発光部
１０４ 電源部
１０６、２０６ 光検知部
１０８、２０８ 制御部
１１０ 記憶部
１１２ タイマ
１１４、１１８ 光反射部
１１６ Ｌ字形部材
１２０、１２２ 表面
１２４ 銀メッキ板
１２６ 平板
１３０、２３０ ＬＥＤ
１３２、２３２ フォトトランジスタ
１３４ 測定端子
１４０、１４２、１４４、１４６ 端子
２００ 不具合リスク検出装置
９００ プリント基板
Ａｇ 銀
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗

Claims (2)

1. 表面に銀が配置された反射部と、
   前記反射部の前記表面に配置された前記銀に光を照射する発光手段と、
   前記反射部の前記表面に配置された前記銀により反射された光を検知する光検知手段と、
   前記反射部の前記表面に配置された前記銀に前記発光手段から光を照射した状態で、前記光検知手段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手段と、
   前記測定手段により測定された前記電圧に基づき、前記反射部の周囲環境の硫化水素濃度の推定値を算出する算出手段とを含み、
   所定期間において前記測定手段により繰返し測定された前記電圧により構成される第１の時系列データにおいて、１つの第１電圧から、前記第１電圧が測定されたときよりもＫ日前に測定された第２電圧を減算して得られる差をΔＹとし、定数をＬとし、前記推定値をＣとして、前記算出手段は、前記推定値を、Ｃ＝－（ΔＹ／Ｋ）／Ｌにより算出し、
   前記Ｌは、前記電圧の測定データを、前記電圧の測定時における硫化水素濃度及び測定開始からの経過日数の積に対してプロットしたグラフを直線近似したときの傾きの大きさを表す値であることを特徴とする、硫化水素濃度推定装置。
2. 前記電圧の測定間隔は、１分以上１時間以下であり、
   前記算出手段は、前記第１の時系列データから決定される移動中央値により構成される第２の時系列データを、前記第１の時系列データに置換えて、前記推定値を算出し、
   前記移動中央値は、前記第１の時系列データにおいて連続する１２時間以上２日間以下の期間におけるデータを大きさの順にならべたときの中央値であることを特徴とする、請求項１に記載の硫化水素濃度推定装置。

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