JP7437286B2 - 腐食環境モニタリングシステム及び腐食環境モニタリング方法 - Google Patents

Description

本発明は、腐食環境モニタリングシステム及び腐食環境モニタリング方法に関する。

電力、下水道、プラントなどの社会インフラ設備では、故障による操業停止が社会活動に影響を及ぼすため、設備を安定稼働させることが要求されている。特に、腐食性の厳しい環境で操業している設備では、設備自体の耐食性と共に、併設されている情報機器や制御機器などの電子機器の耐食性を確保することが重要である。

腐食障害が想定される設備に併設されている電子機器では、適切な防食対策が取られているが、設置実績が少なく、防食対策が十分でない設備では、新たな腐食障害が発生する可能性がある。このような設備で、適切な防食対策を施すためには、現地環境を測定して診断することが有効であり、環境の腐食性を長期にわたりモニタリングする装置で、腐食環境を連続的にモニタリングすることが望まれている。

従来、このような用途に使用される腐食環境のモニタリング装置として、特許文献１に記載されたものが提案されている。
特許文献１には、腐食環境をモニタリングするセンサとして、一方の面に開口部を有し、開口部以外の面を封止した筐体内に、腐食性ガスに対して腐食し難い第１の薄膜金属と、腐食し易い第２の薄膜金属とを備える構成が開示されている。
特許文献１に記載の技術では、センサの第１の金属薄膜に外部電圧または電流を印加して、第２の薄膜金属の腐食状況に対応した電気抵抗変化を測定することで、環境中の腐食性物質の発生状況を取得することができる。

ＷＯ２０１７／０６１１８２

特許文献１に記載されるセンサを使った腐食環境モニタリング装置によると、センサを設置した現地において、第２の薄膜金属の腐食状況に対応した電気抵抗変化から、現地に設置された情報機器や制御機器内の部品にどの程度の腐食リスクがあるのかを予測することができる。

しかしながら、特許文献１に記載される従来のセンサでは、現地環境で腐食が発生することは分かっても、腐食の原因になるガス種を検出することは困難であった。
従来、腐食の原因になるガス種を検出するためには、環境中のガスを現地から持ち帰って、特別な機器で分析する必要があった。したがって、ガス分析に特別なスキルを有するエンジニアが必要であると共に、診断が完了するまで長期間かかってしまうという問題がある。例えば、測定対象のプラントが海外にある場合には、ガスの輸送と分析に１ヶ月程度の期間が必要な場合があった。

したがって、センサが設置された環境で発生するガス種の特定や、その腐食性ガスによる腐食リスクの診断を、現地や遠隔で特別なスキルを必要とせずに迅速に行うことが望まれた。しかしながら、現地に腐食性ガスの分析機器を持ち込み、ガス種を特定すれば、腐食リスクをより正しく診断することはできるものの、さまざまな環境に分析機器を持ち込めないため、海外など遠隔地で腐食リスクを正しく診断することは極めて困難であった。

本発明は、環境の腐食性のモニタリングだけでなくガス種などについても診断が可能な腐食環境モニタリングシステム及び腐食環境モニタリング方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、腐食環境モニタリングシステムとして、絶縁板と、その絶縁板に形成されたベース金属薄膜と、そのベース金属薄膜の少なくとも一部領域に形成され、ベース金属薄膜より腐食性物質に対して腐食し易く、ベース金属薄膜より抵抗値が低い金属よりなるセンシング金属薄膜と、を有する積層体と、その積層体を内包し、側面方向に開口部を有し、内部に腐食性物質のガス通路を形成する筐体とを有する腐食環境モニタリングセンサと、腐食環境モニタリングセンサのベース金属薄膜上の２箇所の間の電気抵抗を検出する抵抗値測定部と、抵抗値測定部が測定した電気抵抗の時間変化に基づいて、腐食性物質の種類を判定する判定部と、を備えたものである。

本発明によれば、腐食環境モニタリングセンサを使って測定したデータから、腐食環境モニタリングセンサを設置した環境の腐食性物質の種類を判定できるようになる。
したがって、従来必要であった腐食性物質の種類を判定するための分析作業や、その分析に必要な特別なスキルが不要になり、環境の腐食性物質の種類を判定するのに要する手間とコストを低減することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施の形態例による腐食環境モニタリングシステムの全体構成を示す図である。 本発明の一実施の形態例による腐食環境モニタリングセンサの構成の例（例１）を示す上面図（ａ）、Ａ－Ａ線に沿う断面図（ｂ）、Ｂ－Ｂ線に沿う断面図（ｃ）である。 本発明の一実施の形態例による腐食環境モニタリングセンサの構成の例（例２）を示す上面図（ａ）、Ｃ－Ｃ線に沿う断面図（ｂ）、Ｄ－Ｄ線に沿う断面図（ｃ）である。 本発明の一実施の形態例による腐食環境モニタリングセンサの電気抵抗が腐食により変化する原理を示す図である。 本発明の一実施の形態例による腐食環境モニタリングセンサの電気抵抗の変化が、ガス濃度によって相違する例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による腐食環境モニタリングセンサの電気抵抗の変化が、腐食性物質によって相違する例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による腐食環境モニタリングセンサの電気抵抗の解析例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による腐食環境モニタリングシステムによる処理の流れの例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態例（以下「本例」と称する）を、添付図面を参照して説明する。

＜システム構成＞
図１は、本例の腐食環境モニタリングシステム１００の全体構成を示す。
図１に示す例は、プラント設備１０１が設置された工場内の環境を、腐食環境モニタリングシステム１００で計測する構成である。すなわち、プラント設備１０１は、制御機器１０２による制御で稼働するように構成されている。そして、制御機器１０２が設置された工場内には、腐食環境モニタリングセンサ１と、その腐食環境モニタリングセンサ１に接続された腐食環境モニタリング装置１１０が設置されている。

腐食環境モニタリング装置１１０及び制御機器１０２は、ネットワークＮを介して監視センタ１２０に接続されている。監視センタ１２０は表示装置１２１を備え、この表示装置１２１に工場内の環境である腐食環境のモニタリング状況やプラント設備１０１の稼働状況が表示される。

腐食環境モニタリング装置１１０は、抵抗値測定部１１１、判定部１１２及び記憶部１１３を備える。
抵抗値測定部１１１は、腐食環境モニタリングセンサ１に配置されたベース金属薄膜２（図２）の電気抵抗値を測定する。
判定部１１２は、抵抗値測定部１１１が測定した電気抵抗値の変化に基づいて、腐食環境の状況を判定すると共に、腐食物質の種類であるガス種を判定する。
記憶部１１３には、抵抗値測定部１１１で測定した電気抵抗値の変化が記憶される。また、記憶部１１３には、抵抗値変化と腐食厚さとの関係を示す情報も記憶される。
この電気抵抗値の変化と腐食量の関係を示す情報は検量線データと呼ばれ、本例の場合、この検量線の情報は、複数の腐食物質について記憶部１１３に記憶される。

このように、腐食環境モニタリング装置１１０内の判定部１１２で判定されたガス種や腐食環境の状況についての情報は、記憶部１１３に記憶される。そして、記憶部１１３に記憶ガス種や腐食環境の状況の情報は、ネットワークＮを介して監視センタ１２０に伝送され、監視センタ１２０内の表示装置１２１に表示される。なお、腐食環境モニタリング装置１１０において、ガス種や腐食環境を表示するようにしてもよい。

＜腐食環境モニタリングセンサの構成＞
図２は、本例の腐食環境モニタリングセンサ１の構成の例（例１）を示す上面図（ａ）、Ａ－Ａ線に沿う断面図（ｂ）、Ｂ－Ｂ線に沿う断面図（ｃ）である。但し、図２（ａ）の上面図では、基板５の上側の筐体６は仮想線で示す。

腐食環境モニタリングセンサ１には、横長の基板５の上に、絶縁板４を介して、ベース金属薄膜２が配置され、さらにベース金属薄膜２を支持部材として、ベース金属薄膜２上の全領域にセンシング金属薄膜３が配置される。
腐食性ガス１０は、図２（ａ）に示す横長の基板５の左端側の開口部７から腐食環境モニタリングセンサ１内に流入する。
ベース金属薄膜２とセンシング金属薄膜３は、基板５の長辺に沿って２本平行に配置されると共に、開口部７に近接した側の端が接続されて、コの字型に形成されている。

ベース金属薄膜２は、環境中に存在する腐食性ガス１０に対して、センシング金属薄膜３よりも腐食し難い、例えばステンレスやクロムのような材料からなる。
センシング金属薄膜３は、腐食性ガス１０に対してベース金属薄膜２よりも腐食し易い、例えば銀のような材料からなる。

ベース金属薄膜２とセンシング金属薄膜３とが配置された基板５の上面及び下面は、筐体６により覆われている。但し、図２（ａ）及び（ｃ）に示すように、筐体６の左端には、筐体６が配置されない開口部７が形成され、腐食環境モニタリングセンサ１の内部のガス通路８に腐食性ガス１０が流入する構造になっている。すなわち、センシング金属薄膜３は、ガス通路８内で露出した状態になっている。

また、腐食環境モニタリングセンサ１は、図２（ｃ）に示すように、筐体６の右端から基板５が突出している。そして、２本平行配置されたベース金属薄膜２の右端に、引出電極９が接続され、その引出電極９の先端の端子９ａ，９ｂが、筐体６から突出した基板５上に配置されている。
図１に示す腐食環境モニタリング装置１１０の抵抗値測定部１１１は、この端子９ａ，９ｂ間の電気抵抗値を測定する。

図３は、本例の腐食環境モニタリングセンサ１の別の構成の例（例２）を示す上面図（ａ）、Ａ－Ａ線に沿う断面図（ｂ）、Ｂ－Ｂ線に沿う断面図（ｃ）である。図３の例の場合でも、図２と同様に、（ａ）の上面図では、基板５の上側の筐体６は仮想線で示している。

図３に示す例２の腐食環境モニタリングセンサ１の場合、基板５の上に、絶縁板４を介してコの字型にベース金属薄膜２が形成されている点は、図２に示す腐食環境モニタリングセンサ１と同じである。
図３に示す腐食環境モニタリングセンサ１が図２に示す腐食環境モニタリングセンサ１と異なる点は、ベース金属薄膜２の上に形成されるセンシング金属薄膜３ａ，３ｂの配置構成の違いである。

すなわち、図３の例では、２本のセンシング金属薄膜３ａ，３ｂが用意され、この２本のセンシング金属薄膜３ａ，３ｂが開口部７寄りの端部以外の２本平行配置されたベース金属薄膜２の上に配置されている。したがって、図３（ａ）に示すように、開口部７寄りの端部では、ベース金属薄膜２がガス通路８内に露出している。
図３に示す腐食環境モニタリングセンサ１のその他の構成は、図２に示す腐食環境モニタリングセンサ１と同じである。

図４は、図２又は図３に示す腐食環境モニタリングセンサ１を腐食環境に暴露した状態とし、時間の経過によって腐食が進行することで、腐食環境モニタリング装置１１０の抵抗値測定部１１１で測定される抵抗値が変化する状態を示している。
図４は、暴露前、暴露後時刻ａ、暴露後時刻ｂ、暴露後時刻ｃ、暴露後時刻ｄにおけるベース金属薄膜２、センシング金属薄膜３（３ａ，３ｂ）からなる積層体の腐食状況を示す正面図と、腐食状況に対応する暴露時間と電気抵抗値の関係を示す。ここでの暴露後時刻ａ～ｄは、暴露後時刻ａ＜暴露後時刻ｂ＜暴露後時刻ｃ＜暴露後時刻ｄの関係を持つ。

なお、図２及び図３のセンサ構成では、ベース金属薄膜２とセンシング金属薄膜３（３ａ，３ｂ）をコ字状に２本平行に配置したが、図４では説明を簡単にするため、ベース金属薄膜２とセンシング金属薄膜３は、直線状にＩ型に配置した場合としている。図４に示すグラフでの抵抗値は、そのＩ型のベース金属薄膜２の両端で測定したものである。

暴露前では、ベース金属薄膜２とセンシング金属薄膜３の双方共に腐食していない。
暴露前における腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、ベース金属薄膜２の電気抵抗Ｒ_ＢＭ１とセンシング金属薄膜３の電気抵抗Ｒ_ＳＭ１との並列回路で示される。
そして、暴露前における腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、センシング金属の比抵抗が、ベース金属の比抵抗に比較して小さいため、センシング金属薄膜３の電気抵抗値（電気抵抗Ｒ_ＳＭ１）で示される。

暴露からある程度の時間が経過した暴露後時刻ａでは、環境中に存在する腐食性ガス１０により、ガス通路８に接するセンシング金属薄膜３の上面から、腐食生成物３１が形成される。腐食性ガス１０が、開口部７（左側）から、ガス通路８の奥行き側（右側）に向けて侵入するため、センシング金属薄膜３は、腐食性ガス１０の濃度流束が高い開口部７側から腐食する。

暴露後時刻ａでは、センシング金属薄膜３の左端において、腐食生成物３１が長さＬ_Ａだけ形成され、センシング金属薄膜３も左端に一部だけ残存している。
腐食生成物３１が形成された長さＬ_Ａと腐食生成物３１が形成されない残りの長さとを分けて示すと、ベース金属薄膜２の電気抵抗値は、電気抵抗Ｒ_ＢＭ２と電気抵抗Ｒ_ＢＭ３の和になる。

しかし、センシング金属薄膜３の電気抵抗値は、腐食生成物３１が形成された長さＬ_Ａの部分だけ暴露前の抵抗値とは異なった値になる。すなわち、腐食生成物３１が形成された長さＬ_Ａの部分は、電気抵抗Ｒ_ＳＭ２と腐食生成物３１の電気抵抗Ｒ_ＣＰ２が並列に接続された値になる。したがって、暴露後時刻ａに示す電気抵抗値は、図４の暴露後時刻ａに示すように、電気抵抗Ｒ_ＢＭ２と電気抵抗Ｒ_ＳＭ２と電気抵抗Ｒ_ＣＰ２との並列抵抗と、電気抵抗Ｒ_ＢＭ３と電気抵抗Ｒ_ＳＭ３との並列抵抗とが直列に接続された等価回路で示される。

そして、暴露後時刻ａにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、ベース金属の比抵抗、センシング金属の比抵抗、腐食生成物３１の比抵抗の大小関係から、点線矢印で示すようになる。したがって、暴露後時刻ａにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、センシング金属薄膜３の電気抵抗Ｒ_ＳＭ２と電気抵抗Ｒ_ＳＭ３との直列回路（直列抵抗）で近似することができる。暴露後時刻ａでは、センシング金属薄膜３が全長に渡って存在しているため、暴露前におけるセンサチップの電気抵抗値からの変化は非常に小さい。

暴露後時刻ｂでは、腐食性ガス１０が、開口部７（左側）からガス通路８の奥行き側に向けて、さらに侵入するため、センシング金属薄膜３は、腐食性ガス１０の濃度流束が高い開口部７からさらに腐食する。
暴露後時刻ｂでは、腐食生成物３１が長さＬ_Ｂだけ形成され、センシング金属薄膜３の左端において、腐食生成物３１が、センシング金属薄膜３の下面に到達し、センシング金属薄膜３はセンシング金属薄膜３の左端には残存しない状態になっている。
この暴露後時刻ｂにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、暴露後時刻ａと同様に考えると、ベース金属薄膜２の電気抵抗Ｒ_ＢＭ４と電気抵抗Ｒ_ＢＭ５、センシング金属薄膜３の電気抵抗Ｒ_ＳＭ４と電気抵抗Ｒ_ＳＭ５、腐食生成物３１の電気抵抗Ｒ_ＣＰ４の等価回路で示される。

そして、暴露後時刻ｂにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、ベース金属の比抵抗、センシング金属の比抵抗、腐食生成物３１の比抵抗の大小関係から、点線矢印で示すように電流が流れるルートの合成抵抗となる。
したがって、暴露後時刻ｂにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、センシング金属薄膜３の電気抵抗Ｒ_ＳＭ４と電気抵抗Ｒ_ＳＭ５との直列回路（直列抵抗）で近似することができる。
暴露後時刻ｂにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、暴露後時刻ａよりは若干大きいが、依然として暴露前における腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値との変化は小さい。

この暴露後時刻ｂを境に、腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値の変化は、大きくなる。
暴露後時刻ｂからある程度時間が経過した暴露後時刻ｃでは、腐食性ガス１０が、開口部７（左側）から、ガス通路８の奥行き側に向けて、更に侵入するため、センシング金属薄膜３は、腐食性ガス１０の濃度流束が高い開口部７から、より大きく腐食する。
暴露後時刻ｃでは、腐食生成物３１が、センシング金属薄膜３のある程度の長さで全厚さに形成されると共に、長さＬ_Ｃだけ厚さが変化した状態になる。この長さＬ_Ｃは、暴露後時刻ｂでの腐食生成物３１の長さＬ_Ｂと等しい。

暴露後時刻ｃにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、暴露後時刻ａと同様に考えると、ベース金属薄膜２の電気抵抗Ｒ_ＢＭ６と電気抵抗Ｒ_ＢＭ７と電気抵抗Ｒ_ＢＭ８、センシング金属薄膜３の電気抵抗Ｒ_ＳＭ７と電気抵抗Ｒ_ＳＭ８、及び腐食生成物３１の電気抵抗Ｒ_ＣＰ６と気抵抗Ｒ_ＣＰ７の等価回路で示される。
そして、暴露後時刻ｃにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、ベース金属の比抵抗、センシング金属の比抵抗、腐食生成物３１の比抵抗の大小関係が、腐食生成物３１の比抵抗＞ベース金属の比抵抗＞センシング金属の比抵抗となることから、点線矢印で示すように電流が流れるルートの合成抵抗となる。

すなわち、暴露後時刻ｃにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、ベース金属薄膜２の電気抵抗Ｒ_ＢＭ６と、センシング金属薄膜３の電気抵抗Ｒ_ＳＭ７と電気抵抗Ｒ_ＳＭ８との直列回路で近似することができる。
したがって、暴露後時刻ｃにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、暴露前における腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値から比較的大きく変化している。

暴露後時刻ｄにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、ベース金属薄膜２の電気抵抗Ｒ_ＢＭ９と電気抵抗Ｒ_ＢＭ１０と電気抵抗Ｒ_ＢＭ１１、センシング金属薄膜３の電気抵抗Ｒ_ＳＭ１０と電気抵抗Ｒ_ＳＭ１１、腐食生成物３１の電気抵抗Ｒ_ＣＰ９と電気抵抗Ｒ_ＣＰ１０の等価回路で示される。
そして、暴露後時刻ｄにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、上述のベース金属の比抵抗、センシング金属の比抵抗、腐食生成物３１の比抵抗の大小関係から、点線矢印で示すように電流が流れるルートの合成抵抗となる。
したがって、暴露後時刻ｃにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、ベース金属薄膜２の電気抵抗Ｒ_ＢＭ９と、センシング金属薄膜３の電気抵抗Ｒ_ＳＭ１０と電気抵抗Ｒ_ＳＭ１１との直列回路（直列抵抗）で近似することができる。

暴露後時刻ｄでは、腐食生成物３１が、センシング金属薄膜３のある程度の長さで全厚さに形成されると共に、長さＬ_Ｄだけ厚さが変化した状態である。この長さＬ_Ｄは、暴露後時刻ｃでの腐食生成物３１の長さＬ_Ｃと等しい。
この暴露後時刻ｄにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、暴露後時刻ｃにおける腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値と比べて、単位時間ごとにほぼ一定に抵抗値が増加するような比較的大きな変化である。但し、後述する図５や図６に示すように、暴露時間をより長時間で見たときには、この電気抵抗値の増加は直線的なものではない。

＜ガス濃度による電気抵抗の変化＞
図４で説明したように、本例の腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値は、腐食環境に設置してから、ある程度の時間（図４の暴露後時刻ｂ）が経過するまで変化がほとんどない状態であり、その後は徐々に変化していく。以下の説明では、電気抵抗値の変化がほとんどない期間を潜伏時間と称する。
図５は、腐食の原因になるガスの種類が同じであり、そのガスの濃度だけが異なる場合の抵抗値変化特性ｃ１，ｃ２を比較したものである。ここでは、腐食環境モニタリングセンサ１のセンシング金属薄膜３として銀が使用され、腐食の原因になるガスとして、銀を腐食させるＨ_２Ｓ、Ｓ_８などが使用されるものとする。

図５において、抵抗値変化特性ｃ１はガス濃度が１倍（×１）の状態であり、抵抗値変化特性ｃ２はガス濃度が２倍（×２）の状態を示す。図５の縦軸は電気抵抗値であり、横軸は時間である。
ここで、ガス濃度が１倍の場合の抵抗値変化特性ｃ１の潜伏時間をθ_１、潜伏時間経過後に抵抗値が変化する変化量の傾きをα_１とする。また、ガス濃度が２倍の場合の抵抗値変化特性ｃ２の潜伏時間をθ_２、潜伏時間経過後に抵抗値が変化する変化量の傾きをα_２とする。

このとき、潜伏時間θ_１，θ_２は、ガス濃度を反映したものになる。すなわち、ガス濃度１倍の潜伏時間θ_１を０．５倍すると、ガス濃度２倍の潜伏時間θ_２になる。抵抗値が変化する変化量の傾きをα_１，α_２についても、ガス濃度に比例して変化する。
このため、ガス濃度が変わっても、θ_１α_１＝θ_２α_２は同じ値をとり、ガス種ごとに固有の値をとる。

＜ガス種による電気抵抗の変化＞
図６は、ガス種によって電気抵抗値が変化する状態を示す。図５の縦軸は電気抵抗値であり、横軸は時間である。
図６では、ガス種Ｈ_２Ｓの特性と、ガス種Ｓ_８の特性を示す。ここで、両ガスの空気中の濃度は異なるが、それぞれの潜伏時間θ_Ｈ２Ｓ，θ_Ｓ８が等しい場合である。潜伏時間経過後の抵抗値の変化量の傾きα_Ｈ２Ｓ，α_Ｓ８は、ガス種Ｈ_２Ｓとガス種Ｓ_８とで、それぞれ異なったものになる。
本例においては、潜伏期間θと潜伏時間経過後の抵抗値の変化量の傾きαの積であるθ×αがガス種ごとに固有の値をとることを利用して、腐食の原因となるガス種（原因物質）を判別するようにしたものである。

＜ガス種による実際の解析データの例＞
図７は、腐食原因物質Ｓ_８が含まれるガスｇ１の環境で解析した電気抵抗値の変化例と、腐食原因物質Ｈ_２Ｓが含まれるガスｇ２の環境で解析した電気抵抗値の変化例を示す。図７の縦軸は電気抵抗値（Ω）であり、横軸は時間（ｈ）である。
図７の例では、物質Ｓ_８が含まれるガスｇ１は、潜伏時間θ_Ｓ８は５０ｈ（時間）であり、潜伏時間経過後の抵抗値の変化量の傾きα_Ｓ８は０．７Ω／ｈである。

一方、物質Ｓ_Ｈ２Ｓが含まれるガスｇ２は、潜伏時間θ_Ｈ２Ｓは１０ｈであり、潜伏時間経過後の抵抗値の変化量の傾きα_Ｈ２Ｓは６Ω／ｈである。
このように、腐食原因物質Ｓ_８と腐食原因物質Ｈ_２Ｓとでは、抵抗値の変化量の傾きα_Ｈ２Ｓ，α_Ｓ８は相違し、傾きα_Ｈ２Ｓ，α_Ｓ８と潜伏時間θ_Ｈ２Ｓ，θ_Ｓ８との乗算値から、２つの腐食原因物質Ｓ_８，Ｈ_２Ｓを判別することができる。

例えば、腐食環境モニタリング装置１１０の判定部１１２が、腐食原因物質Ｓ_８と腐食原因物質Ｈ_２Ｓとを判別する場合、腐食原因物質Ｓ_８についての抵抗値の変化量の傾きα_Ｓ８と潜伏時間θ_Ｓ８との乗算値ｘ１と、腐食原因物質Ｈ_２Ｓについての抵抗値の変化量の傾きα_Ｈ２Ｓと潜伏時間θ_Ｈ２Ｓとの乗算値ｘ２との間の値となる閾値ｔｈ１を設定する。そして、判定部１１２は、測定データから得た乗算値を閾値ｔｈ１と比較することにより、ガス種として、腐食原因物質Ｓ_８が含まれるか、あるいは腐食原因物質Ｈ_２Ｓが含まれるかを判定することができる。

図７の例の場合には、物質Ｓ_８が含まれるガスｇ１は、潜伏時間θ_Ｓ８は５０ｈ、抵抗値の変化量の傾き０．７Ω／ｈであるから、ガスｇ１の乗算値は５０×０．７＝３５になる。一方、物質Ｓ_Ｈ２Ｓが含まれるガスｇ２は、潜伏時間θ_Ｈ２Ｓは１０ｈ、抵抗値の変化量の傾きα_Ｈ２Ｓは６Ω／ｈであるから、ガスｇ２の乗算値は１０×６＝６０になる。
したがって、閾値ｔｈ１として、３５と６０のほぼ中間の値に設定すれば、ガスに含まれる腐食原因物質が、Ｓ_８かＨ_２Ｓかを判別することができる。

＜腐食環境モニタリング装置の判定部での処理＞
図８は、腐食環境モニタリング装置１１０の判定部１１２での判定処理の流れを示すフローチャートである。
まず、腐食環境モニタリング装置１１０の抵抗値測定部１１１は、腐食環境モニタリングセンサ１の電気抵抗値を測定して、測定データ及び測定時刻データを記憶部１１３に記憶する（ステップＳ１１）。
そして、判定部１１２は、記憶部１１３に記憶された測定データが、腐食環境に設置された腐食環境モニタリングセンサ１の初期の測定データか否かを判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２で初期の測定データであると判定したとき（ステップＳ１２のＹＥＳ）、判定部１１２は、抵抗値変化がほとんどない潜伏時間θと、潜伏時間経過後の電気抵抗値の変化量の傾きαが取得できるまで測定データを監視し、該当する潜伏時間θと変化量の傾きαを測定する（ステップＳ１３）。

次に、判定部１１２は、潜伏時間θと変化量の傾きαの乗算値と、予め設定した閾値とを比較する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４で乗算値が予め設定した閾値以上であると判定されたとき（ステップＳ１４のＹＥＳ）、判定部１１２は、ガス種として腐食原因物質Ｈ_２Ｓが含まれると判定する（ステップＳ１５）。

また、ステップＳ１４で乗算値が予め設定した閾値未満であると判定されたときは（ステップＳ１４のＮＯ）、判定部１１２は、ガス種として腐食原因物質Ｓ_８が含まれると判定する（ステップＳ１６）。
そして、判定部１１２は、ステップＳ１５又はＳ１６で判定したガス種のデータを記憶部１１３に記憶する登録処理を行う（ステップＳ１７）。

そして、ステップＳ１２で初期の測定データでないと判定した場合、つまり既にガス種が登録されている場合には（ステップＳ１２のＮＯ）、判定部１１２は、登録したガス種が、Ｓ_８とＨ_２Ｓのいずれかであるかを判定する（ステップＳ１８）。同様に、ステップＳ１７でガス種を登録した後にも、ステップＳ１８のガス種の判定を行う。

ステップＳ１８で、ガス種がＨ_２Ｓであると判定したとき（ステップＳ１８のＨ_２Ｓ）、判定部１１２は、電気抵抗値の変化ΔＲを測定する（ステップＳ２１）。そして、判定部１１２は、ガス種Ｈ_２Ｓ用の検量線データを記憶部１１３から取得する（ステップＳ２２）。このガス種Ｈ_２Ｓ用の検量線データは、ガス種Ｈ_２Ｓの場合における、電気抵抗値の変化とセンシング金属薄膜３の腐食厚さとの関係を示すデータである。

さらに、判定部１１２は、測定した電気抵抗値の変化ΔＲと検量線データと基づいて、センシング金属薄膜３の腐食厚さを算出する（ステップＳ２３）。これにより、判定部１１２は、腐食環境モニタリングセンサ１が設置された環境の腐食性を評価する（ステップＳ２４）。

ステップＳ１８で、ガス種がＳ_８であると判定したとき（ステップＳ１８のＳ_８）、判定部１１２は、電気抵抗値の変化ΔＲを測定する（ステップＳ３１）。そして、判定部１１２は、ガス種Ｓ_８用の検量線データを記憶部１１３から取得する（ステップＳ３２）。このガス種Ｓ_８用の検量線データは、ガス種Ｓ_８の場合における、電気抵抗値の変化とセンシング金属薄膜３の腐食厚さとの関係を示すデータである。

さらに、判定部１１２は、測定した電気抵抗値の変化ΔＲと検量線データと基づいて、センシング金属薄膜３の腐食厚さを算出する（ステップＳ３３）。これにより、判定部１１２は、腐食環境モニタリングセンサ１が設置された環境の腐食性を評価する（ステップＳ３４）。
なお、腐食環境モニタリング装置１１０内の判定部１１２は、ステップＳ２３又はＳ３３での腐食厚さの算出までを行い、腐食環境モニタリングセンサ１が設置された環境の腐食性の評価については、ガス種や腐食厚さのデータを取得した外部の情報処理装置が行うようにしてもよい。

以上説明したように、本例の腐食環境モニタリングシステム１００によると、腐食環境モニタリングセンサ１を設置した環境の腐食性の評価ができると共に、腐食性物質の種類を判定することができる。特に、腐食性物質の種類が判定できることで、腐食環境の適切な評価が可能になり、該当する場所に設置する機器の腐食による寿命や、機器の耐腐食性をどの程度にするかの診断を正確に行うことができる。また、腐食性物質の種類を判定する際には、電気抵抗がほぼ変化しない潜伏時間を使うことで、正確な腐食性物質の種類の判定ができる効果を有する。

また、図２や図３などに示す構成の腐食環境モニタリングセンサ１を使ってモニタリングを行うことで、図４で説明したようなセンシング金属薄膜３，３ａ，３ｂの腐食が生じ、設置環境のモニタリングや腐食性物質の判定を良好に行うことができる。特に、センシング金属薄膜３，３ａ，３ｂやベース金属薄膜２をコ字状に形成した構成の腐食環境モニタリングセンサ１としたことで、電気抵抗がほぼ変化しない潜伏時間が、腐食性物質の種類に応じた状況で発生し、腐食性物質の判定を適切に行えるようになる。
さらに、図３に示すように、腐食環境モニタリングセンサ１の開口部７側にセンシング金属薄膜３ａ，３ｂが配置されず、ベース金属薄膜２だけが露出した箇所を設けることで、電気抵抗がほぼ変化しない潜伏時間の算出がより正確に行えるようになる。

＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施の形態例では、腐食性物質の種類を判定する処理として、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）と単体硫黄（Ｓ_８）とを判定するようにしたが、本発明は、その他の腐食性物質が存在する環境にも適用が可能である。
具体的には、Ｈ_２Ｓ、Ｓ_８以外にも、硫化カルボニル（ＯＣＳ）、二硫化炭素（ＣＳ_２）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）などの判定に適用が可能である。これらのＨ_２Ｓ、Ｓ_８、ＯＣＳ、ＣＳ_２、ＳＯ_２は、いずれも銀を腐食させるガスであり、腐食環境モニタリングセンサ１のセンシング金属薄膜３，３ａ，３ｂとして、銀が適用可能である。例えば、上述した実施の形態例で説明したＨ_２ＳとＳ_８の判定の他に、Ｈ_２ＳとＯＣＳの判定を行うようにしてもよい。

なお、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）は、火山に加えて下水や排水でも発生する。単体硫黄（Ｓ_８）は、ゴム、接着剤からのアウトガスとして発生する。硫化カルボニル（ＯＣＳ）や二硫化炭素（ＣＳ_２）は、都市活動に由来する硫酸エアロゾルの前駆物質や壁紙床材からのアウトガスとして発生する。

また、図１に示すようにプラント設備１０１の制御機器１０２が設置された工場内の腐食性環境を評価するのは一例であり、本発明は、その他の各種環境での腐食性の評価に適用が可能である。具体的には、本発明は、製造現場や輸送現場の他、下水道設備などの各種社会インフラ設備での腐食性の評価に適用が可能である。

さらに、図１に示す腐食環境モニタリングシステム１００では、腐食環境モニタリング装置１１０をネットワークで外部に接続して、外部で腐食性環境の評価を行うようにしたが、腐食環境モニタリングセンサ１が接続された腐食環境モニタリング装置１１０内で評価までの全ての処理を行うようにしてもよい。
あるいは、腐食環境モニタリングセンサ１が設置された箇所では、抵抗値の測定のみを行って、その抵抗値の変化に基づいた判定を外部で行うようにしてもよい。

また、図１に示す腐食環境モニタリング装置１１０については、モニタリング処理を行う専用のハードウェアで構成する他に、プログラム（ソフトウェア）に基づいて演算処理を実行するコンピュータで構成してもよい。
但し、モニタリング処理をコンピュータで実行する場合には、腐食環境モニタリングセンサの抵抗値測定処理や、抵抗値の時間変化から腐食性物質の種類を判定する判定処理を行うプログラムをコンピュータに実装する必要がある。

さらにまた、図１のブロック図では、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものだけを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。また、図８に示すフローチャートにおいて、処理結果に影響を及ぼさない範囲で、複数の処理を同時に実行するか、あるいは処理順序を変更してもよい。

１…腐食環境モニタリングセンサ、２…ベース金属薄膜、３，３ａ，３ｂ…センシング金属薄膜、４…絶縁板、５…基板、６…筐体、７…開口部、８…ガス通路、９…引出電極、９ａ，９ｂ…端子、１０…腐食性ガス、３１…腐食生成物、１００…腐食環境モニタリングシステム、１０１…プラント設備、１０２…制御機器、１１０…腐食環境モニタリング装置、１１１…抵抗値測定部、１１２…判定部、１１３…記憶部、１２０…監視センタ、１２１…表示装置

Claims (6)

1. 絶縁板と、前記絶縁板に形成されたベース金属薄膜と、前記ベース金属薄膜の少なくとも一部領域に形成され、前記ベース金属薄膜より腐食性物質に対して腐食し易く、前記ベース金属薄膜より抵抗値が低い金属よりなるセンシング金属薄膜と、を有する積層体と、
   前記積層体を内包し、側面方向に開口部を有し、内部に前記腐食性物質のガス通路を形成する筐体と、
   を有する腐食環境モニタリングセンサと、
   前記腐食環境モニタリングセンサのベース金属薄膜上の２箇所の間の電気抵抗を検出する抵抗値測定部と、
   前記抵抗値測定部が測定した電気抵抗の時間変化に基づいて、前記腐食性物質の種類を判定する判定部と、を備えた
   腐食環境モニタリングシステム。
2. 前記判定部は、電気抵抗がほぼ変化しない潜伏時間と、前記潜伏時間が経過した後の電気抵抗の単位時間当たりの変化の傾きとを乗算した算出値と、予め設定した閾値との比較で、腐食性物質の種類を判定する
   請求項１に記載の腐食環境モニタリングシステム。
3. さらに前記判定部は、判定した腐食性物質の種類に応じて、電気抵抗変化と前記センシング金属薄膜の腐食量との関係を示す検量線データを取得し、前記抵抗値測定部が測定した電気抵抗の変化と検量線データとに基づいて、前記腐食環境モニタリングセンサを設置した環境を評価する
   請求項２に記載の腐食環境モニタリングシステム。
4. 前記腐食環境モニタリングセンサの前記ベース金属薄膜は、前記筐体の開口部側から前記ガス通路の奥行き側に向けて形成される長辺部に沿って２本平行に配置し、２本平行に配置した前記ベース金属薄膜の前記開口部側の端部を接続し、２本平行に配置した前記ベース金属薄膜の前記ガス通路の奥行き側の端に、電気抵抗を検出する端子を接続した
   請求項２に記載の腐食環境モニタリングシステム。
5. ２本平行に配置した前記ベース金属薄膜の前記開口部側の端部には、前記センシング金属薄膜を形成しない
   請求項４に記載の腐食環境モニタリングシステム。
6. 絶縁板と、前記絶縁板に形成されたベース金属薄膜と、前記ベース金属薄膜の少なくとも一部領域に形成され、前記ベース金属薄膜より腐食性物質に対して腐食し易く、前記ベース金属薄膜より抵抗値が低い金属よりなるセンシング金属薄膜と、を有する積層体と、
   前記積層体を内包し、側面方向に開口部を有し、内部に前記腐食性物質のガス通路を形成する筐体と、
   を有する腐食環境モニタリングセンサを所定箇所に設置して、腐食環境をモニタリングする腐食環境モニタリング方法であって、
   抵抗値測定部が前記腐食環境モニタリングセンサのベース金属薄膜上の２箇所の間の電気抵抗を検出する抵抗値測定処理と、
   判定部が、前記抵抗値測定処理により測定した電気抵抗の時間変化に基づいて、前記腐食性物質の種類を判定する判定処理と、を含む
   腐食環境モニタリング方法。

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