WO2022259423A1 - センサ、および、当該センサを備える電気機器 - Google Patents

センサ、および、当該センサを備える電気機器 Download PDF

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WO2022259423A1
WO2022259423A1 PCT/JP2021/021924 JP2021021924W WO2022259423A1 WO 2022259423 A1 WO2022259423 A1 WO 2022259423A1 JP 2021021924 W JP2021021924 W JP 2021021924W WO 2022259423 A1 WO2022259423 A1 WO 2022259423A1
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environment
structures
analysis device
corrosive gas
resistance
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PCT/JP2021/021924
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English (en)
French (fr)
Inventor
雷蔵 前田
哲夫 田中
修 水野
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light

Definitions

  • the present disclosure relates to a sensor that identifies the type of corrosive gas present in the environment, and an electrical device equipped with the sensor.
  • Patent Document 1 discloses a corrosive environment monitoring system for identifying types of corrosive gases present in the environment.
  • This corrosive environment monitoring system includes a corrosive sensor having a channel structure with one end closed and the other end open.
  • a transparent substrate is formed on the top, bottom, left, and right surfaces of the opening, and a metal thin film is formed on the surface of the transparent substrate that comes into contact with the corrosive gas flowing from the opening.
  • the corrosion sensor With the corrosion sensor, the degree of discoloration of the metal thin film can be confirmed through the transparent substrate. Identify types.
  • Patent Document 2 discloses an environment diagnosis tool that determines the type and concentration of corrosive gas in the installation environment.
  • the environmental diagnostic tool comprises a thin film of at least two metals, the composition of which varies continuously in a plane. This environmental diagnostic tool measures the direction and speed of movement of the resistance neutral point between any two points (if the thin film is made of three kinds of metals, any three points) with different compositions on the thin film. based on the type and concentration of corrosive gas present in the installation environment.
  • Patent Document 1 requires a complicated device such as a camera for image processing. Moreover, the technique disclosed in Patent Document 2 requires a terminal for measuring the resistance neutral point. As described above, in any technology, the size of the device tends to increase, and it is difficult to mount the device on a small electric device.
  • the present disclosure has been made in view of such circumstances, and is intended to clarify whether the first type of corrosive gas and the second type of corrosive gas exist independently or coexist. It is an object of the present invention to provide an identifiable small sensor and an electric device including the sensor.
  • a sensor identifies types of corrosive gases present in the environment.
  • the types of corrosive gas include at least a first type and a second type.
  • the sensor includes a sensor body including at least three structures, a measuring device for measuring the resistance value of each of the at least three structures or the resistance value of the sensor body, the resistance value measured by the measuring device, An analysis device for identifying the type of corrosive gas present in the environment based on corrosion resistance information indicating the magnitude relationship of corrosion resistance for each environment of at least three structures, and a notification device for notifying the content identified by the analysis device And prepare.
  • the at least three structures include a thin film made of a first metallic material, the first structure having the thin film exposed to the environment, and a thin film made of a second metallic material different from the first metallic material.
  • a third structure including a second structure in which the thin film is exposed to the environment, and a thin film made of a second metal material, the surface of the thin film exposed to the environment being covered with a coating material including structs and The first type of corrosive gas and the second type of corrosive gas corrode the first metallic material and the second metallic material, respectively. Corrosion resistance magnitudes of the at least three structures differ among the first environment, the second environment, and the third environment.
  • a first type of corrosive gas is present and a second type of corrosive gas is absent.
  • the first type of corrosive gas is absent and the second type of corrosive gas is present.
  • a first type of corrosive gas and a second type of corrosive gas are present.
  • An electrical device includes the sensor described above.
  • a small sensor capable of identifying whether a first type of corrosive gas and a second type of corrosive gas are present alone or coexisting;
  • An electrical device including the sensor can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing an electric device including a sensor according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a sensor main body according to Embodiment 1;
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of wiring 41-second structure 121B-wiring 42 in FIG. 1 is a perspective view showing an example of a first structure or a second structure according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4;
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of a third structure according to Embodiment 1;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view along line VII-VII of FIG.
  • FIG. 6; 4 is a perspective view showing another example of the first structure or the second structure according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX of FIG. 8;
  • FIG. 8 is a perspective view showing another example of the third structure according to the first embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view along line XI-XI of FIG. 10; It is a figure which shows an example of corrosion resistance information.
  • 4 is a flowchart showing an example of analysis processing according to Embodiment 1;
  • 4 is a flowchart showing an example of analysis processing according to Embodiment 1;
  • 4 is a flowchart showing an example of analysis processing according to Embodiment 1;
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of corrosion resistance information in a modified example of Embodiment 1;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a method of calculating a corrosion rate in Embodiment 2;
  • FIG. It is a figure which shows an example of the test conditions of the experiment performed when creating an estimation formula.
  • FIG. 10 is a diagram showing an electric device provided with a sensor according to Embodiment 4;
  • FIG. 12 is a perspective view showing an example of a first structure and a second structure according to Embodiment 4; 21 is a cross-sectional view taken along line XXI-XXI of FIG. 20;
  • FIG. FIG. 12 is a perspective view showing an example of a third structure according to Embodiment 4;
  • FIG. 23 is a cross-sectional view taken along line XXIII-XXIII of FIG. 22;
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of a sensor main body according to Embodiment 4; 4 is a flow chart showing a process for recording changes in resistance;
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of analysis processing according to Embodiment 4;
  • FIG. 16 is a flow chart showing an example of analysis processing according to Embodiment 5.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a sensor main body according to Embodiment 6;
  • FIG. 13 is a flow chart showing an example of analysis processing according to Embodiment 6.
  • corrosive gas is a general term for sulfur-based gas, chlorine-based gas, and nitrogen oxides.
  • Sulfur-based gases are classified into sulfur flowers (S 8 ) and other sulfur-based gases.
  • Other sulfur-based gases include hydrogen sulfide (H 2 S), sulfur dioxide (SO 2 ), and the like.
  • the other sulfur-based gas is an example of the "first type” corrosive gas, and the flower of sulfur is an example of the "second type” corrosive gas.
  • the chlorine-based gas includes chlorine gas (Cl 2 ).
  • Chlorine gas is an example of a "third class" corrosive gas.
  • Nitrogen oxides (NOx) include, for example, nitrogen dioxide (NO 2 ).
  • Silver (Ag) reacts sharply to sulfur flowers and chlorine gas.
  • Copper (Cu) is sensitive to hydrogen sulfide, sulfur dioxide, and nitrogen dioxide.
  • Nickel (Ni) is sensitive to sulfur dioxide and chlorine gas.
  • Aluminum (Al) reacts sensitively to sulfur dioxide and chlorine gas.
  • Tin (Sn) reacts sharply to chlorine gas.
  • first environment an environment in which other sulfur-based gases are present and sulfur flowers are not present
  • second environment an environment in which sulfur flowers are present but other sulfur-based gases are not present
  • third environment an environment in which the concentration of sulfur-based gases is higher than that of sulfur flowers
  • the types of corrosive gases present in the environment are limited to sulfur-based gases, and it is determined whether sulfur flowers and other sulfur-based gases exist independently or coexist. Identify.
  • the types of corrosive gases present in the environment are limited to sulfur-based gas and chlorine gas, and the types of corrosive gases present in the environment are specified.
  • Embodiment 1. 1A and 1B are diagrams showing an electric device including a sensor according to Embodiment 1.
  • electrical equipment 900 is, for example, a power conversion device such as an inverter or a converter, but the type of electrical equipment is not particularly limited.
  • the electric device 900 is installed in a programmable logic controller (PLC), an elevator, a generator, an automobile, a railway, or the like. Under such usage environments for various applications, the electric device 900 (more specifically, the electric device main body 90) may suffer corrosion damage due to the corrosive gas.
  • PLC programmable logic controller
  • An electric device 900 includes a sensor 101 and an electric device main body 90 .
  • Sensor 101 identifies the types of corrosive gases present in the environment in which electrical device 900 (ie, sensor 101) is installed.
  • the sensor 101 includes a sensor main body 11 , a temperature/humidity sensor 12 , a resistance measuring device 20 , a recording device 30 (corresponding to a “storage device”), an analysis device 31 and a notification device 40 .
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration of a sensor main body according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of wiring 41-second structure 121B-wiring 42 in FIG.
  • FIG. 3 shows the cross-sectional configuration of the wiring 41-second structure 121B-wiring 42, and the cross-sectional configuration of the wiring 41-first structure 121A-wiring 42, and the cross-sectional configuration of the wiring 41-third structure.
  • the cross-sectional configuration of the structure 121C-wiring 42 is also the same as the cross-sectional configuration shown in FIG.
  • sensor body 11 includes three structures (first structure 121A, second structure 121B, and third structure 121C), circuit board 3, and wiring. 4 , solder 5 , and a terminal switch 52 .
  • first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C are collectively referred to as the three structures 121 as well.
  • the first structure 121A includes a metal thin film, more specifically, a thin film made of copper, and the thin film is exposed to the environment.
  • Copper is an example of a "first metal material.” Copper is corroded by both flowers of sulfur and other sulfur-based gases. However, as described above, copper sensitively reacts to other sulfur-based gases.
  • the second structure 121B includes a thin metal film, specifically a thin film made of silver, and the thin film is exposed to the environment.
  • Silver is an example of a "second metal material.” Silver is corroded by both flowers of sulfur and other sulfur-based gases. However, as described above, silver sensitively reacts to sulfur flowers.
  • the third structure 121C includes a thin metal film, more specifically a thin film made of silver, and the surface of the thin film exposed to the environment is covered with a coating material made of silicone resin.
  • the thickness of the metal thin films of the three structures 121 are all set to 10 ⁇ m. Also, the thickness of the coating material is set to 10 ⁇ m. Note that the thicknesses of the metal thin films of the three structures 121 may be different from each other. Also, the thickness of the metal thin film and the thickness of the coating material may be different from each other.
  • the circuit board 3 is, for example, a printed board, and is configured so that various wirings and electronic components can be mounted thereon.
  • the wiring 4 includes a wiring 41 , three wirings 42 and a wiring 43 .
  • the wiring 41 , the three wirings 42 , and the wiring 43 are conductor wirings arranged on the circuit board 3 .
  • the three wirings 42 correspond to the three structures 121 respectively.
  • the wiring 41, each wiring 42, and the wiring 43 are spaced apart from each other.
  • As a material for the wiring 4 copper, tin, chromium (Cr), or the like can be used.
  • the surface of the wiring 4 may be coated with a resin such as a resist having a slight gas permeability.
  • Each structure is arranged to connect between the wiring 41 and the corresponding wiring 42 and is mounted on the wirings 41 and 42 with solder 5 .
  • the terminal switch 52 is arranged to connect between one or a plurality of wirings 42 selected from the three wirings 42 and the wiring 43 .
  • the wirings 41 and 43 are connected to the resistance measuring device 20 (see FIG. 1). Therefore, the terminal switch 52 is configured to be able to switch between a state in which each structure and the resistance measuring device 20 (see FIG. 1) are electrically connected and a state in which the structure is not electrically connected. Thereby, the resistance value of each of the first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C can be measured.
  • the resistance measuring device 20 measures the resistance values of the first structural body 121A, the second structural body 121B, and the third structural body 121C.
  • the resistance value measured by the resistance measuring device 20 is stored by the recording device 30 .
  • a predetermined voltage is applied from the electrical equipment main body 90 across the sensor main body 11 (that is, between the wiring 41 and the wiring 43).
  • Resistance measuring instrument 20 includes, for example, voltmeter 201 and ammeter 202 .
  • a voltmeter 201 measures the voltage applied across the sensor body 11 .
  • Ammeter 202 measures the current flowing through sensor body 11 .
  • the resistance measuring device 20 calculates the resistance value of the electrically connected structure based on the value indicated by the voltmeter 201 and the value indicated by the ammeter 202 .
  • a voltage may be applied across sensor body 11 by a power source (for example, a small battery) independent of electrical device body 90 .
  • the temperature and humidity sensor 12 measures the temperature and humidity of the environment in which the electric device 900 exists.
  • the temperature and humidity measured by the temperature and humidity sensor 12 are stored by the recording device 30 .
  • the analysis device 31 includes, for example, a microprocessor.
  • the analysis device 31 identifies the type of corrosive gas present in the environment based on the resistance value measured by the resistance measuring device 20 and corrosion resistance information to be described later. Note that the analysis device 31 determines the type of corrosive gas present in the environment based on the resistance value measured by the resistance measuring device 20, the temperature and humidity measured by the temperature and humidity sensor 12, and corrosion resistance information described later. may be specified.
  • the contents specified by the analysis device 31 are stored by the recording device 30 .
  • the notification device 40 is composed of a liquid crystal display, an LED (Light Emitting Diode) indicator, or the like.
  • the notification device 40 notifies the user of the content specified by the analysis device 31 .
  • the recording device 30 stores corrosion resistance information, which will be described later.
  • the recording device 30 also stores the resistance value measured by the resistance measuring device 20, the temperature and humidity measured by the temperature/humidity sensor 12, and the measurement times thereof in association with each other.
  • the recording device 30 also stores the content specified by the analysis device 31 .
  • the electric device 900 may not include the temperature/humidity sensor 12 in some cases. Also, the recording device 30 and the analysis device 31 may be provided in the electric device main body 90 instead of being provided in the sensor 101 .
  • FIG. 4 A detailed configuration of each of the three structures will be described with reference to FIGS. 4 to 11.
  • FIG. 4 A detailed configuration of each of the three structures will be described with reference to FIGS. 4 to 11.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of the first structure or the second structure according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4.
  • each of first structure 121A and second structure 121B includes insulating substrate 6, electrode pair 7, and metal thin film 8.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of the first structure or the second structure according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4.
  • each of first structure 121A and second structure 121B includes insulating substrate 6, electrode pair 7, and metal thin film 8.
  • the insulating substrate 6 is, for example, an insulating substrate having a rectangular parallelepiped shape.
  • a material of the insulating substrate 6 for example, aluminum oxide ( Al2O3 ) , glass ( SiO2 ), or silicon wafer (Si) can be used.
  • the electrode pair 7 includes a first electrode 71 and a second electrode 72, which are a pair of electrodes.
  • the first electrode 71 is arranged so as to cover one side surface (the left side surface in the figure) and part of the upper surface of the insulating substrate 6
  • the second electrode 72 is arranged on one of the side surfaces of the insulating substrate 6 where the first electrode 71 is arranged. It is arranged so as to cover the opposite side surface (the right side surface in the figure) and part of the upper surface.
  • the first electrode 71 and the second electrode 72 are conductive thin films and can be formed by tin plating, for example. Also, the first electrode 71 and the second electrode 72 are electrically connected to the metal thin film 8 .
  • the metal thin film 8 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the metal thin film 8 is arranged on the upper surface of the insulating substrate 6 so that the first electrode 71, the metal thin film 8, and the second electrode 72 are connected in series in this order.
  • the length along the direction of current flow is the film length l of the metal thin film 8
  • the length in the direction perpendicular to the direction of current flow is the film width w of the metal thin film 8
  • the thickness of the metal thin film 8 is film thickness. Define the thickness d1.
  • each of the film width w and the film length l is set to be sufficiently larger than the film thickness d1.
  • the film thickness d1 is set to 3 ⁇ m to 12 ⁇ m, the film width w to 0.8 mm, and the film length l to 1.6 mm.
  • the film thickness is the shortest among these three, so the direction in which corrosion progresses is narrowed down to the thickness direction of the metal thin film 8. it is possible to think. Further, by setting the film width, film length, and film thickness to such lengths, it is possible to reduce the size of the sensor 101 (see FIG. 1).
  • FIG. 6 is a perspective view showing an example of the third structure according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII--VII of FIG. 6 and 7, third structure 121C includes insulating substrate 6, electrode pair 7, metal thin film 8, and coating material a1.
  • the third structure 121C is the same as the second structure 121B except that it contains the coating material a1.
  • the coating material a1 covers the surface of the metal thin film 8 exposed to the environment.
  • the thickness d2 of the coating material a1 may or may not be the same as the thickness of the metal thin film 8 .
  • the coating material a1 exhibits specific gas permeability with respect to flowers of sulfur. As a result, the coating material a1 reduces the corrosion rate of the coated metal thin film 8 (that is, increases the corrosion resistance) in the first environment where there is no sulfur bloom, and in the second environment where sulfur bloom exists. and in the third environment, it accelerates the corrosion rate of the covering metal thin film 8 (that is, reduces the corrosion resistance). As a result, the magnitude relationship of the corrosion resistance of the second structure 121B and the third structure 121C is determined in the environment where sulfur flowers do not exist (first environment) and the environment in which sulfur flowers exist (second environment or second environment). 3 environment).
  • the metal thin film 8 of the first structure 121A is made of copper
  • the metal thin film 8 of the second structure 121B is made of silver. Therefore, the magnitude relationship of the corrosion resistance of the first structure 121A and the second structure 121B is determined by the environment (first environment or third environment) in which other sulfur-based gas exists and the environment in which other sulfur-based gas does not exist. It will be different from the environment (second environment).
  • the magnitude relationship of corrosion resistance of the first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C differs among the first environment, the second environment, and the third environment. It will be.
  • the material of the metal thin film 8, the film thickness of the metal thin film 8, the material of the coating material a1, and the thickness of the coating material a1 described above are only examples.
  • the corrosion resistance of the first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C is different from each other. Anything that is different is fine.
  • the material of the metal thin film 8 silver, copper, nickel, tin, aluminum, or alloys thereof can be used. These materials are metals with lower electrical resistance than the primary oxides and react with the primary corrosive gases. Therefore, these materials are suitable as materials for identifying the types of corrosive gases present in the environment to which electrical equipment 900 is exposed.
  • the coating material a1 may be any material that exhibits specific gas permeability or water vapor permeability with respect to a certain type of corrosive gas.
  • a coating material made of resin, a coating material made of ester resin, a coating material made of epoxy resin, or agar may be used.
  • the gas permeability for example, the oxygen permeability may be about 1000 to 40000 [cc/m 2 ⁇ day at 20° C. (2 mm)].
  • FIGS. 4 to 7 are merely examples. Other shapes of the metal thin film will be described with reference to FIGS. 8 to 11.
  • FIG. 8 to 11 the shapes of the metal thin films shown in FIGS. 4 to 7 are merely examples. Other shapes of the metal thin film will be described with reference to FIGS. 8 to 11.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another example of the first structure or the second structure according to Embodiment 1.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a perspective view showing another example of the third structure according to Embodiment 1.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI--XI in FIG. 10.
  • the metal thin film 8 has a meandering shape bent at regular intervals.
  • Each structure in another example is the same as each structure shown in FIGS. 4 to 7 except that the metal thin film 8 has a meandering shape bent at regular intervals.
  • the film length (the physical length of the metal thin film 8 from one end e1 to the other end e2) is 1 m
  • the film width w is 0.1 mm
  • the meandering interval s is It is about 0.1 mm.
  • FIG. 4 and FIG. 6 as the three structures will be representatively described below, but the structure shown in FIG. and the structure shown in FIG. 10 can be read as appropriate.
  • Corrosion resistance information (corrosion resistance information) Corrosion resistance information will be described mainly with reference to FIGS. 1, 2, and 12.
  • FIG. FIG. 12 is a diagram showing an example of corrosion resistance information. Corrosion resistance information indicates the magnitude relationship of corrosion resistance for each environment of the structure included in the sensor 101 . In FIG. 12, numbers 1, 2, and 3 are assigned in descending order of corrosion resistance for each environment.
  • the magnitude relationship of corrosion resistance for each environment of the structure included in the sensor 101 can be calculated by the following method.
  • a method of calculating the magnitude relationship of the corrosion resistance for each environment will be described using the three structures 121 described above as an example.
  • the sensor 101 including the first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C, or the electric device 900 equipped with the sensor 101 is placed in the first environment and the second environment. , and a third environment for a period of time. It is assumed that the initial film thickness of each structure is set sufficiently thick (for example, 20 ⁇ m). A certain period of time is, for example, one month. After a certain period of time has passed, the remaining film thickness of the metal thin film 8 of each of the first structural body 121A, the second structural body 121B, and the third structural body 121C is measured for each exposed environment.
  • the remaining film thickness refers to the film thickness of the portion of the metal thin film 8 that has not been corroded by the corrosive gas and has maintained its metallic state.
  • the film thickness of the metal thin film 8 may be measured by measuring the actual remaining film thickness by cross-sectional observation, or by using the correlation equation between the volume of the metal thin film 8 and the electric resistance (Equation 1 described later) to maintain the metal state.
  • the film thickness of the part may be calculated.
  • the amount of decrease in the metal thin film 8 of each structure is calculated based on the measured remaining film thickness.
  • the residual film thickness of the first structural body 121A exposed to the first environment is 10 ⁇ m
  • the residual film thickness of the second structural body 121B exposed to the first environment is 15 ⁇ m
  • the remaining film thickness of the third structure 121C exposed to the first environment is 18 ⁇ m.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C is determined so that the corrosion resistance of the structure with a larger decrease from the initial film thickness is lower.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures in the first environment, can be determined as first structure 121A ⁇ second structure 121B ⁇ third structure 121C.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 can be determined based on the amount of decrease from the initial film thickness.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of multiple structures may be determined based on the corrosion rate or corrosion rate. In such a case, the magnitude relationship of the corrosion resistance of the plurality of structures is determined such that the structure with a higher corrosion rate or a higher corrosion rate has lower corrosion resistance.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of multiple structures may be determined based on the disconnection status. In such a case, the magnitude relationship of the corrosion resistance of the plurality of structures is determined so that the structure in which disconnection occurred earlier has lower corrosion resistance.
  • the recording device 30 stores information (ie, corrosion resistance information) indicating the magnitude relationship of corrosion resistance for each environment of the three structures 121 thus determined. Further, in the present embodiment, analysis device 31 calculates the corrosion rates of three structures 121 in an environment where sensor 101 (or electric device 900) is actually exposed, and calculates the corrosion rates based on the corrosion rates. to specify the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 . Then, the analysis device 31 identifies the type of the corrosive gas based on the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three identified structures 121 and the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 for each environment indicated by the corrosion resistance information. do.
  • the magnitude relationship in corrosion resistance for each environment of the three structures 121 shown in FIG. 12 is merely an example. If the material of the metal thin film 8, the thickness of the metal thin film 8, the material of the coating material a1, and the thickness of the coating material a1 are different from those shown in FIG. This is different from the magnitude relationship shown in FIG. Even in such a case, the magnitude relationship of corrosion resistance for each environment of the three structures 121 may be determined by the method described above, and the magnitude relationship may be stored in the recording device 30 as corrosion resistance information.
  • FIG. 13 to 15 are flowcharts showing an example of analysis processing according to the first embodiment. The processes shown in FIGS. 13 to 15 are called from a main routine (not shown) at predetermined intervals and executed by the analysis device 31.
  • FIG. Each step (hereinafter abbreviated as S) is basically implemented by software processing by the analysis device 31 , but may be implemented by hardware processing by an electronic circuit fabricated in the analysis device 31 .
  • S1 to S12 are processes for measuring resistance values.
  • the analysis device 31 uses a time measurement device such as a microcontroller built in the electrical device 900 to measure the resistance value at regular time intervals.
  • S1 to S4 are processes for measuring the resistance value of the first structure 121A.
  • the analysis device 31 operates the terminal switcher 52 to switch terminals.
  • the analysis device 31 electrically connects the first structure 121 ⁇ /b>A and the resistance measuring device 20 .
  • the analysis device 31 uses the resistance measuring device 20 to measure the resistance value between both ends of the first structure 121A.
  • the analysis device 31 calculates the time during which the resistance value was measured (measurement time), the resistance value measured by the resistance measuring device 20, and the temperature and humidity measured by the temperature/humidity sensor 12 when the resistance value was measured. It writes in the recording device 30 as the measurement result of one structure 121A. Note that the analysis device 31 may write the time at which the resistance value was measured (measurement time) and the resistance value measured by the resistance measuring device 20 to the recording device 30 as the measurement result of the first structure 121A. .
  • S5 to S8 are processes for measuring the resistance value of the second structure 121B.
  • the analysis device 31 operates the terminal switcher 52 to switch the terminals.
  • the analysis device 31 electrically connects the second structure 121 ⁇ /b>B and the resistance measuring device 20 .
  • the analysis device 31 uses the resistance measuring device 20 to measure the resistance value between both ends of the second structure 121B.
  • the analysis device 31 calculates the time during which the resistance value is measured (measurement time), the resistance value measured by the resistance measuring device 20, and the temperature and humidity measured by the temperature/humidity sensor 12 when the resistance value is measured. 2 is written in the recording device 30 as the measurement result of the structure 121B. Note that the analysis device 31 may write the time at which the resistance value was measured (measurement time) and the resistance value measured by the resistance measuring device 20 to the recording device 30 as the measurement result of the second structure 121B. .
  • S9 to S12 are processes for measuring the resistance value of the third structure 121C.
  • the analysis device 31 operates the terminal switcher 52 to switch terminals.
  • the analysis device 31 electrically connects the third structure 121 ⁇ /b>C and the resistance measuring device 20 .
  • the analysis device 31 uses the resistance measuring device 20 to measure the resistance value between both ends of the third structure 121C.
  • the analysis device 31 calculates the time during which the resistance value is measured (measurement time), the resistance value measured by the resistance measuring instrument 20, and the temperature and humidity measured by the temperature/humidity sensor 12 when the resistance value is measured. 3 is written in the recording device 30 as the measurement result of the structure 121C. Note that the analysis device 31 may write the time at which the resistance value was measured (measurement time) and the resistance value measured by the resistance measuring device 20 to the recording device 30 as the measurement result of the third structure 121C. .
  • the measurement results thus obtained are used when calculating the corrosion rates of the first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C.
  • the analysis device 31 shifts the process to S13 shown in FIG.
  • S13 to S16 are processes for calculating the corrosion rate of the first structure 121A.
  • the analysis device 31 refers to the measurement result of the first structure 121A stored in the recording device 30, and determines whether or not disconnection has occurred in the first structure 121A.
  • a state in which a disconnection occurs in a structure means a state in which corrosion of the metal thin film 8 included in the structure progresses sufficiently, most of the metal thin film 8 is replaced by corrosion products, and the resistance increases sharply. Point. Therefore, when the resistance value of the structure is, for example, 100 times greater than the initial value, the analysis device 31 determines that the structure has a disconnection.
  • the analysis device 31 shifts the process to S17. On the other hand, if no disconnection has occurred in the first structure 121A (NO in S13), the analysis device 31 shifts the process to S14.
  • the analysis device 31 uses the following equation 1 to determine the metal thin film of the first structure 121A. 8 remaining film thickness dl1 121A is calculated.
  • dl1 121A ⁇ l/(w ⁇ Rl1 121A )[m] (Formula 1) (dl1 121A : the latest film thickness (remaining film thickness) of the metal thin film 8 of the first structure 121A, ⁇ : the electrical resistivity of the metal material contained in the metal thin film 8, l: the film length of the metal thin film 8 (design value), w: film width (design value) of the metal thin film 8, Rl1 121A : latest resistance value of the metal thin film 8 of the first structure 121A)
  • the analysis device 31 may correct ⁇ with the temperature Templ1 (°C) at the time of resistance measurement stored in the recording device 30 using Equation 2 below.
  • ⁇ 20 and k have specific values for each type of metal material contained in the metal thin film 8, they are applied and used.
  • the analysis device 31 uses Equation 3 below to calculate the corrosion rate V 121A of the first structure 121A.
  • V 121A (dl0 121A - dl1 121A )/(Tl1-T0) [m/h] (Formula 3) (dl0 121A : initial film thickness of metal thin film 8 of first structure 121A, Tl1: measurement time of latest resistance value Rl1 121A , T0: initial measurement time)
  • the analysis device 31 writes the corrosion rate V 121A to the recording device 30 as the latest corrosion rate of the first structure 121A.
  • S17 to S20 are processes for calculating the corrosion rate V 121B of the second structure 121B.
  • the analysis device 31 refers to the measurement result of the second structure 121B stored in the recording device 30, and determines whether or not disconnection has occurred in the second structure 121B. If disconnection has occurred in the second structure 121B (YES in S17), the analysis device 31 shifts the process to S21. On the other hand, if no disconnection has occurred in the second structural body 121B (NO in S17), the analysis device 31 shifts the process to S18.
  • the analysis device 31 calculates the corrosion rate V 121B of the second structure 121B in the same manner as in S14-S16, and uses the calculated corrosion rate V 121B as the latest corrosion rate of the second structure 121B.
  • the speed is written in the recording device 30 .
  • S21 to S24 are processes for calculating the corrosion rate V 121C of the third structure 121C.
  • the analysis device 31 refers to the measurement result of the third structure 121C stored in the recording device 30, and determines whether or not the disconnection has occurred in the third structure 121C. If disconnection has occurred in the third structural body 121C (YES in S21), the analysis device 31 shifts the process to S25. On the other hand, if no disconnection has occurred in the third structure 121C (NO in S21), the analysis device 31 shifts the process to S22.
  • the analysis device 31 calculates the corrosion rate V 121C of the third structure 121C in the same manner as in S14 to S16, and uses the calculated corrosion rate V 121C as the latest corrosion rate of the third structure 121C. The speed is written in the recording device 30 . After S21 or S24, the analysis device 31 shifts the process to S25 shown in FIG.
  • S25-S36 are processes for identifying the type of corrosive gas present in the environment and reporting the identified content.
  • the analysis device 31 extracts the latest corrosion rates V 121A , V 121B , and V 121C from the recording device 30 . Note that when it is determined in S13, S17, and/or S21 that a wire breakage has occurred, the analysis device 31 extracts from the recording device 30 the latest corrosion rate among the corrosion rates calculated before the wire breakage. do.
  • the analysis device 31 determines whether or not the corrosion rate V121A , the corrosion rate V121B , and the corrosion rate V121C are all zero. When corrosion rate V 121A , corrosion rate V 121B , and corrosion rate V 121C are all 0 (YES in S26), analysis device 31 shifts the process to S27. On the other hand, when at least one of corrosion rate V 121A , corrosion rate V 121B , and corrosion rate V 121C is not 0 (NO in S26), analysis device 31 shifts the process to S28.
  • the analysis device 31 identifies that no sulfur-based gas exists.
  • the analysis device 31 specifies the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 based on the corrosion rate V121A , the corrosion rate V121B , and the corrosion rate V121C . It can be said that the higher the corrosion rate, the lower the corrosion resistance. Therefore, the analysis device 31 identifies the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 such that the corrosion resistance decreases as the corrosion rate increases.
  • the analysis device 31 refers to the corrosion resistance information stored in the recording device 30, and determines whether the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three specified structures 121 matches the magnitude relationship of the corrosion resistance in the first environment. judge. If the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three identified structures 121 matches the magnitude relationship of the corrosion resistance in the first environment (YES in S29), the analysis device 31 shifts the process to S30. On the other hand, if the magnitude relationship of the corrosion resistance of the identified three structures 121 does not match the magnitude relationship of the corrosion resistance in the first environment (NO in S29), the analysis device 31 shifts the process to S31.
  • the analysis device 31 identifies the types of corrosive gases present in the environment as other sulfur-based gases.
  • the analysis device 31 refers to the corrosion resistance information stored in the recording device 30, and determines whether the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three specified structures 121 matches the magnitude relationship of the corrosion resistance in the second environment. judge. If the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three specified structures 121 matches the magnitude relationship of the corrosion resistance in the second environment (YES in S31), the analysis device 31 shifts the process to S32. On the other hand, if the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three specified structures 121 does not match the magnitude relationship of the corrosion resistance in the second environment (NO in S31), the analysis device 31 shifts the process to S33.
  • the analysis device 31 identifies the type of corrosive gas present in the environment as flower of sulfur.
  • the analysis device 31 refers to the corrosion resistance information stored in the recording device 30, and determines whether the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three specified structures 121 matches the magnitude relationship of the corrosion resistance in the third environment. judge. If the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three identified structures 121 matches the magnitude relationship of the corrosion resistance in the third environment (YES in S33), the analysis device 31 shifts the process to S34. On the other hand, if the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three specified structures 121 does not match the magnitude relationship of the corrosion resistance in the third environment (NO in S33), the analysis device 31 shifts the process to S35.
  • the analysis device 31 identifies the types of corrosive gases present in the environment as sulfur flowers and other sulfur-based gases.
  • the analysis device 31 identifies that the main cause of corrosion is not the sulfur-based gas.
  • the analysis device 31 causes the notification device 40 to notify the specified content.
  • the analysis device 31 displays the content specified in S27, S30, S32, S34, or S35 on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 when the process is shifted from S27, the analysis device 31 outputs a message such as "the sulfur-based gas does not exist.” Please continue to use it.” is displayed on the liquid crystal display. It should be noted that when the processing has been transferred from S27, the analysis device 31 does not have to display anything on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "corrosive gas is ***.” on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "Consider corrosive factors other than sulfur-based gas.” on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 ends the series of processes shown in FIGS. 13-15.
  • the analysis device 31 may notify the user of the specified content by causing the indicator corresponding to the specified content to emit light in S36.
  • the indicator corresponding to the specified content may be displayed in S36.
  • a color is determined, and the analysis device 31 causes an indicator corresponding to the specified content to emit light.
  • the analysis device 31 may notify the specified content by sound.
  • the analysis device 31 determines whether or not disconnection has occurred in the structure based on the film thickness of the portion of the metal thin film 8 that maintains the metallic state (that is, the remaining film thickness). You may As an example, the analysis device 31 may determine that disconnection has occurred in the structure when the remaining thickness of the metal thin film 8 is less than 1% of the initial thickness. In such cases, S13, S17 and S21 are performed after S14, S18 and S22 respectively.
  • the analysis device 31 may specify the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 based on the corrosion rates of the three structures 121. In that case, in S15, S19, and S23, the analysis device 31 calculates the corrosion rate instead of the corrosion rate. Further, in S16, S20, and S24, the analysis device 31 writes the corrosion rate to the recording device 30 instead of the corrosion rate. Furthermore, in S ⁇ b>25 , the analysis device 31 extracts the latest corrosion rate from the recording device 30 . Then, in S28, the analysis device 31 specifies the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 such that the corrosion resistance decreases as the corrosion rate increases.
  • Equation 4 used to calculate the corrosion rate P 121A of the first structure 121A is shown below.
  • the corrosion rate P 121B of the second structure 121B and the corrosion rate P 121C of the third structure 121C can be calculated.
  • the corrosion rate P 121A , the corrosion rate P 121B , and the corrosion rate P 121C are all 0 in S26. It is determined whether or not.
  • corrosion rate P 121A , corrosion rate P 121B , and corrosion rate P 121C are all 0 (YES in S26)
  • analysis device 31 shifts the process to S27.
  • at least one of corrosion rate P 121A , corrosion rate P 121B , and corrosion rate P 121C is not 0 (NO in S26)
  • analysis device 31 shifts the process to S28.
  • the sensor 101 includes the three structures 121 (first structure 121A, second structure 121B, and third structure 121C) described above.
  • the material of the metal thin film 8 of each structure was copper for the first structure 121A and silver for the second structure 121B and the third structure 121C.
  • the film thickness of the metal thin film 8 of the three structures 121 was all 10 ⁇ m.
  • the coating material a1 of the third structure 121C was a silicone resin having an oxygen permeability of 31000 [cc/m 2 ⁇ day at 20°C (2 mm)], and the thickness of the coating material a1 was 10 ⁇ m. .
  • the electrical device 900 was exposed to a 75° C. temperature environment in which S8 was present. On the fourth day after the start of exposure, disconnection occurred in the third structure 121C. Furthermore, on the 7th day after the start of exposure, disconnection occurred in the second structure 121B, and on the 20th day after the start of exposure, disconnection occurred in the first structure 121A.
  • Electrical device 900 was exposed to an environment of 40° C./95% RH/(0.2 ppm S 8 +3 ppm H 2 S). On the fifth day after the start of exposure, disconnection occurred in the first structure 121A. Furthermore, on the 8th day after the start of exposure, disconnection occurred in the third structure 121C.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures in an environment where S8 and H2S coexist and the concentration of H2S is higher than the concentration of S8 (that is, the third environment) is 1 structure 121A ⁇ third structure 121C ⁇ second structure 121B.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures is: first structure 121A ⁇ second structure 121B ⁇ It has been proved that when the third structure 121C is used, it can be determined that the electric device 900 is in the first environment, that is, it can be determined that the type of corrosive gas present in the environment is other sulfur-based gas. rice field.
  • the electric device 900 is the second structure. It was proved that it can be determined that it exists in the environment, that is, it can be determined that the kind of corrosive gas that exists in the environment is sulfur flowers.
  • the electric device 900 is the third structure. It was proved that it can be determined that it exists in the environment, that is, it can be determined that sulfur flowers and other sulfur-based gases coexist in the environment.
  • the sensor 101 includes three structures 121 whose corrosion resistance is different in the first environment, the second environment, and the third environment. Further, according to Embodiment 1, the resistance value of each structure can be measured to specify the corrosion rate or corrosion rate of each structure. Therefore, the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 can be specified. Further, by comparing the corrosion resistance magnitude relationship of the identified three structures 121 with the corrosion resistance information stored in the recording device 30, the type of corrosive gas present in the environment can be identified. Therefore, it is possible to identify whether the first type of corrosive gas and the second type of corrosive gas exist independently or coexist.
  • the corrosion rate is calculated based on the latest residual film thickness and initial film thickness of the metal thin film 8 . That is, the corrosion rate is calculated based on the total amount of corrosion from the manufacture of electrical device 900 to the present time. Therefore, it is possible to identify the type of corrosive gas that has had the greatest impact on electrical device 900 from the time electrical device 900 was manufactured to the present time.
  • FIG. 16 shows an example of the magnitude relationship of corrosion resistance of these structures according to environment when the sensor 101 includes four structures.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of corrosion resistance information in the modified example of Embodiment 1.
  • the sensor 101 comprises a first structure 121A, a second structure 121B, a third structure 121C and a fourth structure.
  • the fourth structure is obtained by replacing the coating material of the third structure 121C with urethane-based resin.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the four structures for each environment differs between the first environment, the second environment, and the third environment. This makes it possible to identify the type of corrosive gas present in the environment based on the magnitude of the corrosion resistance of the four structures exposed to the environment. Therefore, it is possible to identify whether the first type of corrosive gas and the second type of corrosive gas exist independently or coexist.
  • Embodiment 2 The configuration of the electrical equipment in the second embodiment is the same as the configuration of electrical equipment 900 in the first embodiment. Also, the analysis processing in the second embodiment is the same as the analysis processing in the first embodiment except that the corrosion rate calculation method is different.
  • the analysis device 31 calculated the corrosion rate based on the latest residual film thickness and initial film thickness of the metal thin film 8 . On the other hand, in the second embodiment, the analysis device 31 is based on the latest residual film thickness of the metal thin film 8 and the residual film thickness of the metal thin film 8 at the point in time preceding the latest measurement time by an arbitrary time. Calculate the corrosion rate.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining a method of calculating a corrosion rate according to Embodiment 2.
  • the analyzer 31 measures the residual film thickness dl1 121A of the metal thin film 8 at the measurement time T1 when the latest resistance value was measured, and The remaining film thickness dl2 of the metal thin film 8 and 121A are calculated.
  • Arbitrary time is 24 hours, for example.
  • the arbitrary time is set by the analysis device 31 based on the user's operation.
  • the analysis device 31 calculates the remaining film thickness dl2 121A of the metal thin film 8 using Equation 1 above.
  • the calculation method of the remaining film thickness dl1 121A is as described above.
  • the analysis device 31 uses Equation 3 above to calculate the corrosion rate V 121A of the first structure 121A. At that time, the analysis device 31 replaces "dl0 121A " in Expression 3 with “dl2 121A ", “Tl1” with “T1”, and “T0” with “T2".
  • the analysis device 31 may use Equation 4 above to calculate the corrosion rate instead of the corrosion rate. At that time, the analysis device 31 replaces "dl0 121A " in Equation 4 with "dl2 121A ".
  • the analyzer 31 compares the latest residual film thickness of the metal thin film 8 and the residual film thickness of the metal thin film 8 at the point in time preceding the latest measurement time by an arbitrary time. Based on this, the corrosion rates of the second structure 121B and the third structure 121C are calculated.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 can be specified based on the latest corrosion rate. Therefore, the type of corrosive gas identified from the magnitude relationship is the type of corrosive gas present in the immediate environment.
  • the installation environment of the electrical device 900 may change. In the example shown in FIG. 17, the installation environment of the electric device 900 is changed from "40° C./95% RH/3 ppm H 2 S environment" to "75° C./S 8 environment". Even in such a case, according to the second embodiment, it is possible to identify the type of corrosive gas present in the immediate environment.
  • the electric device 900 having the same configuration as the example of the first embodiment was exposed to an environment in which corrosive gas was present.
  • the electrical device 900 was exposed to an environment of 40° C./95% RH/(3 ppm H 2 S).
  • the corrosion rates of the three structures 121 were in the order of first structure 121A>second structure 121B>third structure 121C. That is, it can be said that the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 is first structure 121A ⁇ second structure 121B ⁇ third structure 121C.
  • the magnitude relationship of the corrosion rates of the three structures 121 in the range from 2 hours after the movement to 50 hours after the movement is: first structure 121A ⁇ second structure 121B ⁇ third structure 121C. there were. That is, it can be said that the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 is first structure 121A>second structure 121B>third structure 121C.
  • the corrosion rate in an arbitrary time range. Therefore, it is possible to grasp the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 121 in the immediate environment. Therefore, it is possible to identify whether the first type of corrosive gas and the second type of corrosive gas exist independently or coexist in the immediate environment.
  • Embodiment 3 The configuration of the electrical equipment in the third embodiment is the same as the configuration of electrical equipment 900 in the first embodiment.
  • the analysis device 31 calculates the concentration of the corrosive gas in addition to identifying the type of corrosive gas present in the environment.
  • the analysis device 31 uses the method described in the first or second embodiment to identify the type of corrosive gas present in the environment. If the specified type of corrosive gas is either sulfur flower or other sulfur-based gas, the analysis device 31 substitutes the measured value of the corrosive factor into the estimation formula described below to determine the environmental Calculate the concentration of corrosive gases present in the Corrosion factors are factors that cause corrosion, such as temperature, humidity, and concentrations of corrosive gases.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of test conditions for experiments performed when creating an estimation formula.
  • a metal thin film for example, a thin film made of silver
  • a plurality of model environments are set so that conditions regarding corrosion factors are different from each other.
  • a plurality of model environments are set to differ from each other in at least one of environmental temperature, environmental humidity, and corrosive gas concentration.
  • the temperature range is 25-45° C.
  • the humidity range is 60-90% RH
  • the concentration range of H 2 S is 0.05-1. 05 ppm.
  • multiple test conditions are established by dividing each of these ranges into, for example, three levels.
  • the temperature conditions are divided into 25°C, 35°C and 45°C
  • the humidity conditions are divided into 60% RH, 75% RH and 90% RH
  • the corrosive gas concentration condition is 0.05 ppm. Divided into 0.55 ppm and 1.05 ppm. By combining these, 27 test conditions as shown in FIG. 18 are set.
  • each test condition includes a temperature condition, a humidity condition, and a corrosive gas concentration condition.
  • the corrosion rate (V c1 to V c27 ) of each metal thin film is calculated from the change in the corrosion amount of these metal thin films over time.
  • an estimation formula is created using analysis of variance.
  • Formula 5 is an example of an estimation formula created in this way.
  • Formula 5 is an estimation formula used when estimating the concentration of H 2 S.
  • V H2S-Ag 36.0-1.5T+0.021T2-0.12[ H2O ]-489.2[ H2S ]+396.6[ H2S ] 2 + 28.2T [ H2S ] ⁇ 0.39 T 2 [H 2 S] ⁇ 25.1 T [H 2 S] 2 +0.36 T 2 [H 2 S] 2 +0.65 [H 2 O] [H 2 S] (Formula 5) (V H2S-Ag ⁇ 10 -4 : silver corrosion rate (g/(m 2 h)), T: temperature (°C), [H 2 O]: humidity (% RH), [H 2 S]: H2S concentration (ppm))
  • the analysis device 31 calculates the corrosion rate of the second structure 121B, the temperature of the environment, and the humidity of the environment by using the formula 5 " V H2S-Ag ”, “T”, and “H 2 O” are respectively substituted to calculate the concentration of other sulfur-based gas (H 2 S in this example).
  • the corrosion rate of the second structure 121B, which is substituted into the estimation formula, is the value calculated by the analysis device 31 when identifying the type of corrosive gas present in the environment, and the temperature and humidity of the environment are: These are values measured by the temperature/humidity sensor 12 .
  • the estimation formula used when estimating the concentration of sulfur flowers can be created by similar experiments that define a model environment in which sulfur flowers exist.
  • the analysis device 31 substitutes the corrosion rate of the second structure 121B, the environmental temperature, and the environmental humidity into the equation to obtain sulfur Calculate the concentration of flowers.
  • the analysis device 31 causes the notification device 40 to notify the calculated concentration.
  • Embodiment 3 it is possible to calculate the concentration of corrosive gases present in the environment.
  • a silver thin film was used as a metal thin film similar to the metal thin film 8 included in the sensor 101, but a copper thin film may be used instead.
  • the analysis device 31 substitutes the corrosion rate of the first structure 121A into the estimation formula instead of the corrosion rate of the second structure 121B.
  • the above estimation formula was created in a model environment where only one type of corrosive gas exists. Therefore, when only one type of corrosive gas exists, the accuracy of the corrosive gas concentration calculated using the estimation formula is relatively high. However, there is a high possibility that multiple corrosive gases coexist in an actual environment. Therefore, the corrosive gas concentration calculated using the estimation formula is only a reference value.
  • the above estimation formula was created in a model environment with constant temperature, humidity, and corrosive gas concentration.
  • the temperature, humidity, and corrosive gas concentration change depending on the time of day, season, and/or work process. Therefore, it may be difficult to obtain the true value of the corrosive gas concentration even if the corrosive factor value obtained at the time of the latest measurement is substituted into the estimation formula created based on the model environment. Therefore, the analysis device 31 may substitute average values of temperature and humidity into the estimation formula as corrosion factors. As a result, the accuracy of calculation of the corrosive gas concentration by the analysis device 31 is enhanced.
  • the analysis device 31 may substitute the corrosion rate in a relatively short period and the temperature and humidity in that period into the estimation formula, as in the second embodiment. As a result, the accuracy of calculation of the corrosive gas concentration by the analysis device 31 is enhanced.
  • the analysis device 31 may calculate the concentration of the corrosive gas using a known formula instead of the above estimation formula.
  • the analysis device 31 identifies the disconnection status, more specifically, the order in which the disconnection occurs from changes in the resistance value of the sensor body, and based on the identified order, determines the type of corrosive gas present in the environment. identify.
  • FIG. 19A and 19B are diagrams showing an electric device including a sensor according to Embodiment 4.
  • FIG. The configuration of electrical device 900A is the same as that of electrical device 900 (see FIG. 1) according to Embodiment 1, except that the sensor main body of the sensor is different and temperature/humidity sensor 12 (see FIG. 1) is not present.
  • 900 A of electric equipments are provided with the sensor 101A and the electric equipment main body 90.
  • the sensor 101A includes a sensor main body 11A, a resistance measuring device 20, a recording device 30, an analysis device 31, and a notification device 40.
  • the sensor main body 11A includes three structures (a first structure 122A, a second structure 122B, and a third structure 122C), a resistor 91, and wiring 4.
  • the wiring 4 includes a wiring 41 and a wiring 42 .
  • the wiring 4 is arranged on the circuit board.
  • the three structures 122 and the resistor 91 are arranged to connect between the wirings 41 and 42 and are mounted on the wirings 41 and 42 by soldering.
  • the three structures 122 and the resistor 91 are connected in series between the wiring 41 and the wiring 42 .
  • FIG. 20 is a perspective view showing an example of a first structure and a second structure according to Embodiment 4.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line XXI-XXI of FIG. 20.
  • first structural body 122A and second structural body 122B are the same as first structural body 121A and second structural body 121B described above except that resistor 9 is provided, respectively. Same as configuration.
  • the first structure 122A and the second structure 122B each include an insulating substrate 6, an electrode pair 7, a metal thin film 8, and a resistor 9.
  • the metal thin film 8 and the resistor 9 are connected in parallel between the first electrode 71 and the second electrode 72 .
  • the metal thin film 8 is arranged at a position exposed to the environment outside the resistor 9 .
  • the resistance value of the metal thin film 8 is set to be much smaller than the resistance value of the resistor 9 .
  • the resistor 9 has high corrosion resistance to corrosive gas and is hardly corroded by corrosive gas.
  • an oxide semiconductor for example, ruthenium oxide (RuO 2 )
  • the resistance value of resistor 9 is preferably set higher than the resistance value of metal thin film 8 .
  • FIG. 22 is a perspective view showing an example of a third structure according to Embodiment 4.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view along line XXIII-XXIII of FIG. 22.
  • third structural body 122C has the same configuration as third structural body 121C described above, except that resistor 9 is provided.
  • the third structure 122C includes an insulating substrate 6, an electrode pair 7, a metal thin film 8, a resistor 9, and a coating material a1.
  • the coating material a1 covers the surface of the metal thin film 8 exposed to the environment.
  • the material of the metal thin film 8 of the second structure 122B is silver
  • the film width w is set to 0.5 mm
  • the film length l is set to 1 mm
  • the film thickness d1 is set to 5 ⁇ m.
  • the material of the resistor 9 of the second structure 122B is ruthenium oxide
  • the resistance value RR of the resistor 9 is set to 400 ⁇ .
  • the metal thin film 8 and the resistor 9 are connected in parallel.
  • the electrical resistivity ⁇ of silver contained in the metal thin film 8 is 1.6 ⁇ 10 ⁇ 8 at 20°C.
  • the initial resistance value R 02 of the second structure 122B in a 20° C. environment can be calculated using Equation 1 above and Equation 6 below.
  • the initial resistance value R02 of the second structure 122B calculated in this manner is substantially the same as the resistance value R0 of the metal thin film 8, as shown below.
  • the second structure 122B is continuously exposed to the environment, and the resistance value when the metal thin film 8 is disconnected is similarly calculated.
  • the resistance value R 0 ′ of the metal thin film 8 is infinite
  • the resistance value R 02 ′ of the second structure 122B is calculated using the following Equation 7.
  • the resistance value R 02 ′ of the second structure 122B calculated in this way is substantially the same as the resistance value R 2 R of the resistor 9 of the second structure 122B, as shown below.
  • the initial resistance value R 02 of the second structure 122B is substantially the same as the resistance value R 0 of the metal thin film 8, and the resistance value R 02 ′ of the second structure 122B after disconnection is equal to that of the resistor 9 becomes almost the same as the resistance value RR of The same is true for the first structure 122A and the third structure 122C.
  • the resistance value of the resistor 9 of any one structure among the three structures 122 is different from the resistance value of each resistor 9 of the remaining structures, and the remaining structures is set so as not to match the sum of the resistance values of the resistors 9 of a plurality of structures arbitrarily selected from . With such a setting, it is possible to identify the structure in which the disconnection has occurred from the change in the resistance value of the sensor main body 11A (see FIG. 19).
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of the configuration of the sensor main body according to Embodiment 4.
  • FIG. The sensor main body 11A includes three structures 122, a resistor 91, and wirings 41 and .
  • the first structure 122A includes a metal thin film 8, more specifically, a thin film made of copper, and a resistor 9. Metal thin film 8 is exposed to the environment. The resistance value of the resistor 9 is set to 200 ⁇ .
  • the second structure 122B includes a metal thin film 8, specifically a thin film made of silver, and a resistor 9. Metal thin film 8 is exposed to the environment.
  • the resistance value of the resistor 9 is set to 400 ⁇ .
  • the third structure 122C includes a metal thin film 8, specifically a thin film made of silver, and a resistor 9.
  • the surface of the metal thin film 8 exposed to the environment is covered with a coating material composed of silicone resin.
  • the resistance value of the resistor 9 is set to 800 ⁇ .
  • the thickness of the metal thin films of the three structures 122 are all set to 5 ⁇ m. Also, the thickness of the coating material is set to 5 ⁇ m. Note that the thicknesses of the metal thin films of the three structures 122 may be different from each other. Also, the thickness of the metal thin film and the thickness of the coating material may be different from each other.
  • a coating material composed of silicone-based resin exhibits specific gas permeability to sulfur flowers.
  • the corrosion resistance magnitude relationship between the second structure 122B and the third structure 122C is different between an environment in which sulfur flowers do not exist (first environment) and an environment in which sulfur flowers exist (second environment or second environment). 3 environment).
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the first structure 122A and the second structure 122B is determined by the environment (first environment or third environment) in which other sulfur-based gas exists and the environment in which other sulfur-based gas does not exist. It will be different from the environment (second environment).
  • the magnitude relationship of corrosion resistance of the first structure 122A, the second structure 122B, and the third structure 122C differs among the first environment, the second environment, and the third environment. It will be.
  • the recording device 30 stores information (that is, corrosion resistance information) indicating the magnitude relationship of corrosion resistance for each environment of the three structures 122 .
  • analysis device 31 identifies the order of occurrence of disconnection based on changes in the resistance value of sensor main body 11A in an environment in which sensor 101A (or electric device 900A) is actually exposed. do. Then, the analysis device 31 specifies the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 based on the order of occurrence of disconnection. Then, the analysis device 31 identifies the type of corrosive gas based on the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three identified structures 122 and the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 for each environment indicated by the corrosion resistance information. do.
  • the material of the metal thin film 8, the film thickness of the metal thin film 8, the material of the coating material, and the thickness of the coating material described above are only examples.
  • the corrosion resistance of the first structure 122A, the second structure 122B, and the third structure 122C is different from each other. Anything that is different is fine.
  • the resistance value of the resistor 9 shown in FIG. 24 is merely an example.
  • the resistance value of the resistor 9 of any one structure among the three structures 122 is different from the resistance value of each resistor 9 of the remaining structures and is arbitrarily selected from the remaining structures. It may be set so as not to match the sum of the resistance values of the resistors 9 of the plurality of structures.
  • the resistance value of the resistor 91 shown in FIG. 24 is merely an example.
  • FIG. 25 is a flow chart showing a process for recording changes in resistance.
  • the processing shown in FIG. 25 is called from a main routine (not shown) at predetermined intervals and executed by the analysis device 31 .
  • Each step (hereinafter abbreviated as S) is basically implemented by software processing by the analysis device 31 , but may be implemented by hardware processing by an electronic circuit fabricated in the analysis device 31 .
  • the analysis device 31 measures the resistance value of the sensor main body 11A (hereinafter also referred to as "combined resistance X").
  • the resistance value of the sensor main body 11A is the combined resistance value of the three structures 122 (including the metal thin film 8 and the resistor 9), the resistor 91, the wiring 41, and the wiring .
  • the analysis device 31 identifies the reference resistance range REFn to which the combined resistance X measured in S41 corresponds from among a plurality of reference resistance ranges REFn (n is an integer equal to or greater than 1).
  • the same number of reference resistance ranges REFn as the number of combinations of disconnection/non-disconnection of N structures (that is, 2 to the Nth power) are set in advance.
  • eight (2 to the third power) reference resistance ranges (reference resistance range REF1 to reference resistance range REF8) are set.
  • the reference resistance range REF1 is the range of the combined resistance X when no disconnection occurs in any structure, and is set to be substantially equal to the value of the resistor 91 (100 ⁇ X ⁇ 300).
  • the reference resistance range REF2 is the range of combined resistance X when disconnection occurs in the first structure 122A, and is set to 300 ⁇ X ⁇ 500.
  • the reference resistance range REF3 is the range of combined resistance X when disconnection occurs in the second structure 122B, and is set to 500 ⁇ X ⁇ 700.
  • the reference resistance range REF4 is the range of combined resistance X when disconnection occurs in the third structure 122C, and is set to 900 ⁇ X ⁇ 1100.
  • the reference resistance range REF5 is the range of combined resistance X when disconnection occurs in the first structure 122A and the second structure 122B, and is set to 700 ⁇ X ⁇ 900.
  • a reference resistance range REF6 is a range of combined resistance X when disconnection occurs in the first structure 122A and the third structure 122C, and is set to 1100 ⁇ X ⁇ 1300.
  • a reference resistance range REF7 is a range of combined resistance X when disconnection occurs in the second structure 122B and the third structure 122C, and is set to 1300 ⁇ X ⁇ 1500.
  • a reference resistance range REF8 is a range of combined resistance X when disconnection occurs in the first structural body 122A, the second structural body 122B, and the third structural body 122C, and is set to 1500 ⁇ X. ing.
  • the analysis device 31 writes the reference resistance range REFn specified in S42 and the measurement time of the combined resistance X to the recording device 30 as measurement data.
  • FIG. 26 is a flowchart illustrating an example of analysis processing according to Embodiment 4.
  • FIG. The processing shown in FIG. 26 is called from a main routine (not shown) at predetermined intervals and executed by the analysis device 31 . It is preferable that the cycle in which the process of FIG. 26 is called is set to be longer than the cycle in which the process of FIG. 25 is called.
  • Each step (hereinafter abbreviated as S) is basically implemented by software processing by the analysis device 31 , but may be implemented by hardware processing by an electronic circuit fabricated in the analysis device 31 .
  • the analysis device 31 refers to the measurement data (the reference resistance range REFn and the measurement time of the combined resistance X) stored in the recording device 30 to determine whether or not disconnection has occurred.
  • the analysis device 31 determines that a disconnection has occurred. If disconnection has occurred (YES in S51), the analysis device 31 shifts the process to S53. On the other hand, if disconnection has not occurred (NO in S51), the analysis device 31 shifts the process to S52.
  • the analysis device 31 identifies that no sulfur-based gas exists.
  • the analysis device 31 refers to the measurement data (the reference resistance range REFn and the measurement time of the combined resistance X) stored in the recording device 30 to identify the order of occurrence of disconnection.
  • the reference resistance range REFn specified so far is accumulated together with the measurement time of the combined resistance X in the recording device 30 . Therefore, the analysis device 31 can grasp how the reference resistance range changes.
  • the analysis device 31 identifies the order of occurrence of disconnection from the change in the reference resistance range.
  • the reference resistance range REF2 and the reference resistance range REF5 are stored in the recording device 30, and the combined resistance X measurement time is older in the reference resistance range REF2 than in the reference resistance range REF5.
  • the analysis device 31 identifies the order of occurrence of disconnection of the first structure 122A and the second structure 122B in this order.
  • the analysis device 31 identifies the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 based on the order of occurrence of disconnection identified in S53. It can be said that the earlier the occurrence of disconnection, the lower the corrosion resistance. Therefore, the analysis device 31 specifies the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 such that the earlier the breakage occurs, the lower the corrosion resistance.
  • the analysis device 31 identifies the type of corrosive gas present in the environment in the same manner as in the first embodiment (see S29-S35).
  • the analysis device 31 causes the notification device 40 to notify the specified content.
  • the analysis device 31 displays the content specified in S52 or S55 on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 when the process is shifted from S52, the analysis device 31 outputs a message such as "the sulfur-based gas does not exist.” Please continue to use it.” is displayed on the liquid crystal display. It should be noted that when the process has been transferred from S52, the analysis device 31 does not have to display anything on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "Corrosive gas is ***" or “Consider corrosive factors other than sulfur-based gas.” Display a message on the liquid crystal display.
  • the notification device 40 may be an LED indicator, buzzer, speaker, or the like.
  • an electric device 900A (in this example, an inverter) provided with a sensor 101A was exposed to an environment in which corrosive gas was present.
  • Sensor 101A includes the three structures 122 described above (first structure 122A, second structure 122B, and third structure 122C).
  • the material of the metal thin film 8 of each structure was copper for the first structure 122A and silver for the second structure 122B and the third structure 122C.
  • the film thickness of the metal thin film 8 of the three structures was 10 ⁇ m.
  • the coating material a1 of the third structure 122C was a silicone resin having an oxygen permeability of 31000 [cc/m 2 ⁇ day at 20°C (2 mm)], and the thickness of the coating material a1 was 10 ⁇ m. .
  • the resistance value of the resistor 9 of the first structure 122A is 200 ⁇
  • the resistance of the resistor 9 of the second structure 122B is 400 ⁇
  • the resistance of the resistor 9 of the third structure 122C is 800 ⁇
  • the resistance value of the resistor 91 was 100 ⁇ .
  • the combined resistance X on the 6th day after the start of exposure was 300 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred in the first structure 122A. This proves that the increase in the resistance value from 100 ⁇ to 300 ⁇ can be determined to be caused by the disconnection occurring in the first structure 122A.
  • the combined resistance X of the sensor body 11A on the 140th day after the start of exposure was 700 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred not only in the first structure 122A but also in the second structure 122B. This proves that the increase in the resistance value from 300 ⁇ to 700 ⁇ can be determined to be due to the occurrence of a new disconnection in the second structure 122B.
  • first structure 122A second structure It has been proved that body 122B ⁇ third structure 122C.
  • the combined resistance X of the sensor body 11A on the 4th day after the start of exposure was 900 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred in the third structure 122C. This proves that the increase in the resistance value from 100 ⁇ to 900 ⁇ can be determined to be caused by the occurrence of disconnection in the third structure 122C.
  • the combined resistance X of the sensor body 11A on the 7th day after the start of exposure was 1300 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred not only in the third structure 122C but also in the second structure 122B. This proves that the increase in the resistance value from 900 ⁇ to 1300 ⁇ can be determined to be caused by the occurrence of a new disconnection in the second structure 122B.
  • the combined resistance X of the sensor body 11A on the 6th day after the start of exposure was 300 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred in the first structure 122A. This proves that the increase in the resistance value from 100 ⁇ to 300 ⁇ can be determined to be caused by the disconnection occurring in the first structure 122A.
  • the combined resistance X of the sensor body 11A on the 8th day after the start of exposure was 1100 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred not only in the first structure 122A but also in the third structure 122C. This proves that the increase in the resistance value from 300 ⁇ to 1100 ⁇ can be determined to be caused by the occurrence of a new disconnection in the third structure 122C.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures in an environment where S8 and H2S coexist and the concentration of H2S is higher than the concentration of S8 (that is, the third environment) is 1 structure 122A ⁇ third structure 122C ⁇ second structure 122B.
  • the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures is: first structure 122A ⁇ second structure 122B ⁇ It has been proved that when the third structure 122C is used, it can be determined that the electric device 900A is in the first environment, that is, it can be determined that the type of corrosive gas present in the environment is other sulfur-based gas. rice field.
  • the electric device 900A is the second structure. It was proved that it can be determined that it exists in the environment, that is, it can be determined that the kind of corrosive gas that exists in the environment is sulfur flowers.
  • the electric device 900A is the third structure. It was proved that it can be determined that it exists in the environment, that is, it can be determined that sulfur flowers and other sulfur-based gases coexist in the environment.
  • the sensor 101A includes three structures 122 whose corrosion resistance magnitudes are different in the first environment, the second environment, and the third environment. Further, according to the fourth embodiment, the combined resistance X changes due to the occurrence of disconnection, and the change in the combined resistance X is stored in the recording device 30 . Therefore, since the order of occurrence of disconnection can be specified, the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 can be specified. In addition, by comparing the corrosion resistance magnitude relationship of the identified three structures 122 with the corrosion resistance information stored in the recording device 30, the type of corrosive gas present in the environment can be identified. Therefore, it is possible to identify whether the first type of corrosive gas and the second type of corrosive gas exist independently or coexist.
  • the resistance value of the resistor 9 can be set higher than the resistance value of the metal thin film 8 .
  • the disconnected structure can be identified based on the change in the combined resistance X. can do. Therefore, even if the measurement accuracy of the resistance measuring device 20 is low, the first type of corrosive gas and the second type of corrosive gas exist independently or coexist. It is possible to identify whether
  • the analysis device 31 identifies the disconnection status, more specifically, the presence or absence of disconnection from the resistance value of the sensor body, and determines the type of corrosive gas present in the environment based on the identified presence or absence of disconnection. Identify.
  • the configuration of the electrical equipment including the sensor according to Embodiment 5 is the same as the configuration of electrical equipment 900A (see FIG. 19) according to Embodiment 4.
  • the analysis device 31 according to the fifth embodiment like the analysis device 31 according to the fourth embodiment, identifies the disconnection state from the resistance value (combined resistance X) of the sensor main body 11A.
  • the analysis device 31 since the analysis device 31 does not write the measured combined resistance X in the recording device 30, the history of the combined resistance X does not remain. Therefore, in the fifth embodiment, the order of occurrence of disconnection cannot be grasped. Therefore, the analysis device 31 according to Embodiment 5 identifies the type of corrosive gas present in the environment by identifying the presence or absence of disconnection at the present time.
  • the recording device 30 stores information (that is, corrosion resistance information) indicating the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 for each environment.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating an example of analysis processing according to Embodiment 5.
  • FIG. The processing shown in FIG. 27 is called from a main routine (not shown) at predetermined intervals and executed by the analysis device 31 .
  • Each step (hereinafter abbreviated as S) is basically implemented by software processing by the analysis device 31 , but may be implemented by hardware processing by an electronic circuit fabricated in the analysis device 31 .
  • the analysis device 31 measures the combined resistance X at the present time.
  • the analysis device 31 identifies the reference resistance range REFn corresponding to the combined resistance X.
  • the processing of S61 and S62 is the same as the processing of S41 and S42.
  • the analysis device 31 determines whether or not disconnection has occurred. If the reference resistance range REFn identified in S62 is outside the reference resistance range REF1, the analysis device 31 determines that a disconnection has occurred. If disconnection has occurred (YES in S63), the analysis device 31 shifts the process to S65. On the other hand, if disconnection has not occurred (NO in S63), the analysis device 31 shifts the process to S64.
  • the analysis device 31 identifies that no disconnection has occurred.
  • the analysis device 31 determines whether disconnection has occurred in all structures. If the reference resistance range REFn specified in S62 is the reference resistance range REF8, the analysis device 31 determines that disconnection has occurred in all structures. If disconnection has occurred in all structures (YES in S65), the analysis device 31 shifts the process to S66. On the other hand, if there is a structure with no disconnection (NO in S65), the analysis device 31 shifts the process to S67.
  • the analysis device 31 determines that at least one of sulfur flowers and other sulfur-based gases, that is, a sulfur-based gas is present.
  • the analysis device 31 identifies the presence or absence of disconnection in the structure based on the reference resistance range REFn identified in S62.
  • the analysis device 31 identifies the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 based on the presence/absence of disconnection identified in S67.
  • the analysis device 31 determines the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 so that the structure specified as having a wire breakage in S67 has a lower corrosion resistance than the structure specified as having no wire breakage in S67. identify.
  • the analysis device 31 determines that the first structure 122A is the second structure 122B and the third structure 122B. It is specified as less corrosion resistant than 122C.
  • the analysis device 31 determines that the second structure 122B has higher corrosion resistance than the first structure 122A and the third structure 122C. identify as low.
  • the analysis device 31 determines that the third structure 122C has higher corrosion resistance than the first structure 122A and the second structure 122B. identify as low.
  • the analysis device 31 determines that the first structure 122A and the second structure 122B are the third structures. It is identified as being less corrosion resistant than structure 122C.
  • the analysis device 31 determines that the first structure 122A and the third structure 122C are the second structures. It is identified as being less corrosion resistant than structure 122B.
  • the analysis device 31 determines that the second structure 122B and the third structure 122C are the first structures. It is identified as being less corrosion resistant than structure 122A.
  • the analysis device 31 refers to the corrosion resistance information stored in the recording device 30, and identifies an environment that matches the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 identified in S68. Note that if one applicable environment cannot be identified from the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 identified in S68, the analysis device 31 identifies all applicable environments.
  • the analysis device 31 identifies the type of corrosive gas present in the environment based on the environment identified at S69. As an example, if the environment identified in S69 is the first environment, the analysis device 31 identifies other sulfur-based gases as the type of corrosive gas present in the environment. Further, when the environment identified in S69 is the second environment, the analysis device 31 identifies the type of corrosive gas present in the environment as flower of sulfur. If the environment identified in S69 is the third environment, the analysis device 31 identifies the type of corrosive gas present in the environment as sulfur flowers and other sulfur-based gases.
  • the analysis device 31 specifies that at least other sulfur-based gases are present.
  • the analysis device 31 causes the notification device 40 to notify the specified content.
  • the analysis device 31 displays the content specified in S64, S66, or S70 on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "currently, disconnection cannot be detected.” on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "Sulfur-based gas is present.” on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "The corrosive gas is ***.” on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 outputs a message such as "other sulfur-based gases are present. Note that sulfur flowers may also be present.” is displayed on the LCD.
  • the order of occurrence of disconnection cannot be specified in the present embodiment.
  • the second structure 122B may be disconnected first.
  • the third structural body 122C may be disconnected first.
  • the second structure 122B and the third structure 122C may be disconnected first.
  • the analysis device 31 displays a message such as "Corrosive gas is ***.” A corrosive factor may exist.” may be displayed.
  • the notification device 40 may be an LED indicator, buzzer, speaker, or the like.
  • the combined resistance X on the 6th day after the start of exposure was 300 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred in the first structure 122A. This proves that the increase in the resistance value from 100 ⁇ to 300 ⁇ can be determined to be caused by the disconnection occurring in the first structure 122A.
  • the structure with the lowest corrosion resistance among the three structures 122 is the first structure 122A. Proven.
  • the combined resistance X of the sensor main body 11A on the 140th day after the start of exposure was 700 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred not only in the first structure 122A but also in the second structure 122B. This proves that the increase in resistance value from 100 ⁇ to 700 ⁇ can be determined to be caused by disconnection between the first structure 122A and the second structure 122B.
  • the first structure 122A and the second structure 122B of the three structures 122 are the third It proved to be less corrosion resistant than structure 122C.
  • the combined resistance X of the sensor body 11A on the 4th day after the start of exposure was 900 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred in the third structure 122C. This proves that the increase in the resistance value from 100 ⁇ to 900 ⁇ can be determined to be caused by the occurrence of disconnection in the third structure 122C.
  • the structure having the lowest corrosion resistance among the three structures 122 is the third structure 122C. Proven.
  • the combined resistance X of the sensor body 11A on the 7th day after the start of exposure was 1300 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred not only in the third structure 122C but also in the second structure 122B. This proves that the increase in the resistance value from 100 ⁇ to 1300 ⁇ can be determined to be caused by disconnection between the second structure 122B and the third structure 122C.
  • the second structure 122B and the third structure 122C of the three structures 122 are the first It proved to be less corrosion resistant than structure 122A.
  • the combined resistance X of the sensor body 11A on the 6th day after the start of exposure was 300 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred in the first structure 122A. This proves that the increase in the resistance value from 100 ⁇ to 300 ⁇ can be determined to be caused by the disconnection occurring in the first structure 122A.
  • the structure with the lowest corrosion resistance among the three structures 122 The body proved to be the first structure 122A.
  • the combined resistance X of the sensor body 11A on the 8th day after the start of exposure was 1100 ⁇ . At this time, it was confirmed that disconnection occurred not only in the first structure 122A but also in the third structure 122C. This proves that the increase in the resistance value from 100 ⁇ to 1100 ⁇ can be determined to be caused by disconnection between the first structure 122A and the third structure 122C.
  • the first structure among the three structures 122 122A and third structure 122C proved to be less corrosion resistant than second structure 122B.
  • the electrical device 900A when the third structure 122C of the three structures 122 has the lowest corrosion resistance, it can be determined that the electrical device 900A is in the second environment. It was proved that the kind of gas can be determined to be sulfur flower.
  • the electric device 900A is the first structure. It was proved that it can be determined that it exists in the environment, that is, it can be determined that the type of corrosive gas that exists in the environment is other sulfur-based gases.
  • the electric device 900A is the second structure. It was proved that it can be determined that it exists in the environment, that is, it can be determined that the kind of corrosive gas that exists in the environment is sulfur flowers.
  • the electric device 900A is the third structure. It was proved that it can be determined that the corrosive gas exists in the environment, that is, it can be determined that the types of corrosive gases that exist in the environment are sulfur flowers and other sulfur-based gases.
  • the sensor 101A includes three structures 122 whose corrosion resistance is different in the first environment, the second environment, and the third environment. Further, according to the fifth embodiment, the combined resistance X changes due to occurrence of wire breakage. Therefore, since it is possible to specify the presence or absence of disconnection, it is possible to specify the magnitude relationship of the corrosion resistance of the three structures 122 . In addition, by comparing the corrosion resistance magnitude relationship of the identified three structures 122 with the corrosion resistance information stored in the recording device 30, the type of corrosive gas present in the environment can be identified. Therefore, it is possible to identify whether the first type of corrosive gas and the second type of corrosive gas exist independently or coexist.
  • Embodiment 6 the number of target corrosive gas types is greater than in the first to fifth embodiments.
  • the corrosive gases targeted in the sixth embodiment are sulfur-based gas and chlorine gas.
  • the configuration of the electric device according to Embodiment 6 is the same as the configuration of electric device 900 (see FIG. 1) according to Embodiment 1, except that the number of structures included in the sensor body of the sensor is different.
  • 28 is a diagram illustrating an example of a configuration of a sensor main body according to Embodiment 6.
  • the sensor main body 11B in Embodiment 6 includes five structures (first structure 121A, second structure 121B, third structure 121C, fourth structure 121D, and fifth structure 121E ), wiring 4 and terminal switch 52 .
  • first structure 121A, the second structure 121B, the third structure 121C, the fourth structure 121D, and the fifth structure 121E are also collectively referred to as the five structures 123. .
  • the wiring 4 includes a wiring 41 , five wirings 42 and a wiring 43 .
  • the wiring 4 is arranged on the circuit board.
  • the five wirings 42 correspond to the five structures 123 respectively.
  • each structure is arranged to connect between the wiring 41 and the corresponding wiring 42, and is mounted on the wirings 41 and 42 by soldering.
  • the first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C are as described above.
  • the fourth structural body 121D and the fifth structural body 121E are the same as the first structural body 121A except that the metal material of the thin film is different.
  • the fourth structure 121D includes a metal thin film, specifically a thin film made of tin, and the thin film is exposed to the environment.
  • Tin is an example of a "third metal material”. Chlorine gas selectively corrodes tin.
  • the fifth structure 121E includes a thin metal film, specifically a thin film made of nickel, and the thin film is exposed to the environment. Nickel is corroded by both sulfur dioxide and chlorine gas.
  • the thickness of the metal thin films of the five structures 123 are all set to 10 ⁇ m. Also, the thickness of the coating material is set to 10 ⁇ m. Note that the thicknesses of the metal thin films of the five structures 123 may be different from each other. Also, the thickness of the metal thin film and the thickness of the coating material may be different from each other.
  • the corrosion resistance of the first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C is different in the first environment, the second environment, and the third environment. different from each other.
  • FIG. 12 shows information (ie, corrosion resistance information) indicating the magnitude relationship of corrosion resistance for each environment of first structure 121A, second structure 121B, and third structure 121C.
  • the indicated magnitude relationship is stored in the recording device 30 .
  • analysis device 31 calculates the corrosion rates of five structures 123 under the environment where sensor 101 (or electric device 900) is actually exposed.
  • the analysis device 31 identifies the presence or absence of chlorine gas based on the corrosion rate of the fourth structure 121D. Since nickel is corroded by both sulfur dioxide and chlorine gas, the analysis device 31 determines the presence or absence of sulfur dioxide based on the corrosion rate of the fourth structure 121D and the corrosion rate of the fifth structure 121E. identify.
  • analysis device 31 identifies the magnitude relationship of corrosion resistance of first structure 121A, second structure 121B, and third structure 121C based on the corrosion rates thereof, and performs the same steps as in the first embodiment. Then, it is specified whether sulfur flower and hydrogen sulfide exist independently or coexist.
  • the material of the metal thin film, the film thickness of the metal thin film, the material of the coating material, and the thickness of the coating material described above are only examples.
  • the corrosion resistance of the first structure 121A, the second structure 121B, and the third structure 121C is different from each other. Anything that is different is fine.
  • FIG. 29 is a flowchart illustrating an example of analysis processing according to Embodiment 6.
  • FIG. 29 is called from a main routine (not shown) at predetermined intervals and executed by the analysis device 31 .
  • Each step (hereinafter abbreviated as S) is basically implemented by software processing by the analysis device 31 , but may be implemented by hardware processing by an electronic circuit fabricated in the analysis device 31 .
  • the analysis device 31 calculates the corrosion rate of each of the five structures 123 using the method described in Embodiment 1 or Embodiment 2, and writes them to the recording device 30.
  • the analysis device 31 extracts the latest corrosion rates of the five structures 123 from the recording device 30.
  • the analysis device 31 determines whether the corrosion rate V 121D of the fourth structure 121D is zero.
  • the process of S83 is a process for determining whether chlorine gas exists. If the corrosion rate of the fourth structure 121D including a tin thin film that is selectively corroded by chlorine gas is 0, it can be said that chlorine gas does not exist. If corrosion rate V 121D is 0 (YES in S83), analysis device 31 shifts the process to S85. On the other hand, if the corrosion rate V 121D is not 0 (NO in S83), the analysis device 31 shifts the process to S84.
  • the analysis device 31 identifies the presence of chlorine gas. Since chlorine gas corrodes most metal materials, it is difficult to accurately evaluate the effects of corrosive gases other than chlorine gas. Therefore, when the analysis device 31 specifies that chlorine gas exists, it does not specify the presence or absence of corrosive gases other than chlorine gas.
  • the analysis device 31 determines whether the corrosion rate V 121E of the fifth structure 121E is zero.
  • the process of S85 is a process for determining whether or not sulfur dioxide exists. Nickel is corroded by both sulfur dioxide and chlorine gas. Since S85 is performed when YES in S83, that is, when chlorine gas does not exist, it is possible to specify the presence or absence of sulfur dioxide based on the corrosion rate V121E . If the corrosion rate V 121E is 0, it can be said that sulfur dioxide is not present. If corrosion rate V 121E is 0 (YES in S85), analysis device 31 shifts the process to S87. On the other hand, if the corrosion rate V 121E is not 0 (NO in S85), the analysis device 31 shifts the process to S86.
  • the analysis device 31 identifies the presence of sulfur dioxide.
  • copper is also corroded by sulfur dioxide, whereas silver is hardly affected by sulfur dioxide. Therefore, when determining that sulfur dioxide exists, analysis device 31 further determines whether sulfur flowers coexist based on the corrosion rates of second structure 121B and third structure 121C (S88 to S92).
  • the analysis device 31 identifies the presence or absence of hydrogen sulfide and sulfur flowers by executing the processes of S28 to S35 (see FIG. 15) described in the first embodiment.
  • the analysis device 31 identifies hydrogen sulfide as the type of corrosive gas present in the environment.
  • the analysis device 31 identifies the types of corrosive gases present in the environment as flowers of sulfur and hydrogen sulfide.
  • the analysis device 31 determines whether the corrosion rate V 121B and the corrosion rate V 121C are both zero. If both corrosion rate V 121B and corrosion rate V 121C are 0 (YES in S88), analysis device 31 shifts the process to S89. On the other hand, if at least one of corrosion rate V 121B and corrosion rate V 121C is not 0 (NO in S88), analysis device 31 shifts the process to S90.
  • the analysis device 31 specifies that the type of corrosive gas present in the environment is sulfur dioxide, and that hydrogen sulfide and sulfur flowers do not exist.
  • the analysis device 31 determines whether or not the corrosion rate V 121B > the corrosion rate V 121C .
  • the case of corrosion rate V 121B > corrosion rate V 121C means that the magnitude relationship between the corrosion resistance of the second structure 121B and the third structure 121C is the second structure 121B ⁇ the third structure 121C, that is, , the environment to which the sensor 101 (or the electric device 900) is exposed is the first environment. If corrosion rate V 121B >corrosion rate V 121C (YES in S90), analysis device 31 shifts the process to S91. On the other hand, if the corrosion rate V 121B >corrosion rate V 121C is not satisfied (NO in S90), the analysis device 31 shifts the process to S92.
  • the analysis device 31 identifies that there is a possibility that hydrogen sulfide exists in the environment together with sulfur dioxide. That is, the analysis device 31 identifies that sulfur dioxide is present in the environment but sulfur flowers are not present, and that hydrogen sulfide may be present in addition to sulfur dioxide.
  • the analysis device 31 identifies that sulfur dioxide and sulfur flowers are present in the environment.
  • the analysis device 31 causes the notification device 40 to notify the specified content.
  • the analysis device 31 displays the content specified in S84, S87, S89, S91, or S92 on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "Chlorine gas is present" on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "corrosive gas is ***.” please” is displayed on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "Sulfur dioxide is present. Sulfur flowers and hydrogen sulfide are not present.” is displayed on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "There is a possibility that hydrogen sulfide may exist in the environment together with sulfur dioxide.” on the liquid crystal display.
  • the analysis device 31 displays a message such as "Sulfur dioxide and sulfur flowers exist" on the liquid crystal display.
  • the notification device 40 may be an LED indicator, buzzer, speaker, or the like.
  • Embodiment 6 it is only possible to specify whether the first type of corrosive gas and the second type of corrosive gas exist independently or coexist. It is also possible to identify the presence or absence of the third type of corrosive gas.
  • the presence or absence of coexistence of sulfur flowers and other sulfur-based gases can be said to be useful information for improving the corrosiveness of the environment. According to the present disclosure, it is possible to identify whether the flowers of sulfur and other sulfur-based gases exist independently or coexist, so it is possible to provide useful information for improving the corrosiveness of the environment. can.

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Abstract

センサ(101)は、3つの構造体(121)と、抵抗値を測定する測定器(20)と、測定器(20)により測定された抵抗値と、3つの構造体(121)の耐食性情報とに基づいて、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する解析装置(31)と、解析装置(31)により特定された内容を報知する報知装置(40)と、を備える。3つの構造体は、第1の構造体と、第2の構造体と、第3の構造体と、を含む。3つの構造体(121)の耐食性の大小関係は、第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なる。第1の環境では、第1の種類の腐食性ガスが存在し、かつ、第2の種類の腐食性ガスが存在しない。第2の環境では、第1の種類の腐食性ガスが存在せず、かつ、第2の種類の腐食性ガスが存在する。第3の環境では、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとが存在する。

Description

センサ、および、当該センサを備える電気機器
 本開示は、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定するセンサ、および、当該センサを備える電気機器に関するものである。
 電気機器が腐食性ガスの存在する環境に設置された場合、時間経過とともに電気機器の腐食が進行し、回路基板などが腐食により損傷する虞がある。一例として、金属配線が腐食により断線する虞がある。このような不具合を未然に防止するために、設置環境における電気機器の腐食の進行度合いを把握するための技術が提案されている。
 たとえば、国際公開第2020/039611号公報(特許文献1)は、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定するための腐食環境モニタリングシステムを開示する。この腐食環境モニタリングシステムは、一方端が閉止され、他方端が開口部とされた通路構造を有する腐食センサを備える。開口部に対する上下面または左右面の一部面は透明基板で形成され、開口部から流入する腐食性ガスと接触する透明基板上の面には金属薄膜が形成されている。腐食センサは、透明基板を透して金属薄膜の変色度合いを確認可能であり、予め観測されている金属薄膜の変色度合いと腐食性ガスの種類との関係から、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。
 たとえば、特開2006-10497号公報(特許文献2)は、設置環境における腐食性ガスの種類とその濃度とを判定する環境診断ツールを開示する。環境診断ツールは、少なくとも2種類の金属からなり、組成が平面内で連続的に変化した薄膜を備える。この環境診断ツールは、薄膜上における組成の異なる任意の2点(薄膜が3種類の金属からなる場合には任意の3点)の間にある抵抗中立点が腐食に伴い移動する方向と速度とに基づいて、設置環境に存在する腐食性ガスの種類およびその濃度を判定する。
国際公開第2020/039611号公報 特開2006-10497号公報
 特許文献1に開示された技術では、画像処理のためにカメラ等の複雑な装置が必要である。また、特許文献2に開示された技術では、抵抗中立点を測定するための端子が必要である。このように、いずれの技術においても装置が大型化する傾向にあり、小型での電気機器への搭載が難しい。
 また、これらの先行技術は、複数の種類の腐食性ガスがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定することを想定していない。
 本開示は、係る実情に鑑みてなされたものであり、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定可能な小型のセンサ、および、当該センサを備える電気機器を提供することを一つの目的とする。
 本開示のある局面に従うセンサは、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。腐食性ガスの種類は、第1の種類と、第2の種類とを少なくとも含む。当該センサは、少なくとも3つの構造体を含むセンサ本体と、少なくとも3つの構造体の各々の抵抗値、または、センサ本体の抵抗値を測定する測定器と、測定器により測定された抵抗値と、少なくとも3つの構造体の環境別の耐食性の大小関係を示す耐食性情報とに基づいて、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する解析装置と、解析装置により特定された内容を報知する報知装置と、を備える。少なくとも3つの構造体は、第1の金属材料からなる薄膜を含み、当該薄膜が環境に露出している第1の構造体と、第1の金属材料とは異なる第2の金属材料からなる薄膜を含み、当該薄膜が環境に露出している第2の構造体と、第2の金属材料からなる薄膜を含み、当該薄膜の環境に暴露される面がコーティング材で覆われている第3の構造体と、を含む。第1の種類の腐食性ガス、および、第2の種類の腐食性ガスは、第1の金属材料および第2の金属材料をそれぞれ腐食する。少なくとも3つの構造体の耐食性の大小関係は、第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なる。第1の環境では、第1の種類の腐食性ガスが存在し、かつ、第2の種類の腐食性ガスが存在しない。第2の環境では、第1の種類の腐食性ガスが存在せず、かつ、第2の種類の腐食性ガスが存在する。第3の環境では、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとが存在する。
 本開示の他の局面に従う電気機器は、上述のセンサを備える。
 本開示によれば、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定可能な小型のセンサ、および、当該センサを備える電気機器を提供することができる。
実施の形態1に係るセンサを備える電気機器を示す図である。 実施の形態1におけるセンサ本体の構成の一例を示す図である。 図2の配線41-第2の構造体121B-配線42での断面構成の一例を示す図である。 実施の形態1に係る第1の構造体または第2の構造体の一例を示す斜視図である。 図4のV-V線に沿った断面図である。 実施の形態1に係る第3の構造体の一例を示す斜視図である。 図6のVII-VII線に沿った断面図である。 実施の形態1に係る第1の構造体または第2の構造体の他の例を示す斜視図である。 図8のIX-IX線に沿った断面図である。 実施の形態1に係る第3の構造体の他の例を示す斜視図である。 図10のXI-XI線に沿った断面図である。 耐食性情報の一例を示す図である。 実施の形態1に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態1の変形例における耐食性情報の一例を示す図である。 実施の形態2における腐食速度の算出方法を説明するための図である。 推定式を作成する際に行われる実験の試験条件の一例を示す図である。 実施の形態4に係るセンサを備える電気機器を示す図である。 実施の形態4に係る第1の構造体および第2の構造体の一例を示す斜視図である。 図20のXXI-XXI線に沿った断面図である。 実施の形態4に係る第3の構造体の一例を示す斜視図である。 図22のXXIII-XXIII線に沿った断面図である。 実施の形態4におけるセンサ本体の構成の一例を示す図である。 抵抗値の変化を記録するための処理を示すフローチャートである。 実施の形態4に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態5に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態6におけるセンサ本体の構成の一例を示す図である。 実施の形態6に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。
 以下、図面を参照しつつ、各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能は同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される実施の形態および変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
 本開示において、腐食性ガスとは、硫黄系ガス、塩素系ガス、窒素酸化物の総称である。硫黄系ガスは、硫黄華(S)とその他硫黄系ガスとに分類される。その他硫黄系ガスは、硫化水素(HS)や、二酸化硫黄(SO)などを含む。その他硫黄系ガスは「第1の種類」の腐食性ガスの一例であり、硫黄華は「第2の種類」の腐食性ガスの一例である。塩素系ガスは、塩素ガス(Cl)を含む。塩素ガスは、「第3の種類」の腐食性ガスの一例である。窒素酸化物(NOx)は、たとえば二酸化窒素(NO)を含む。
 銀(Ag)は、硫黄華および塩素ガスに鋭敏に反応する。銅(Cu)は、硫化水素、二酸化硫黄、および二酸化窒素に鋭敏に反応する。ニッケル(Ni)は、二酸化硫黄および塩素ガスに鋭敏に反応する。アルミニウム(Al)は、二酸化硫黄および塩素ガスに鋭敏に反応する。錫(Sn)は、塩素ガスに鋭敏に反応する。
 以下では、その他硫黄系ガスが存在し、硫黄華は存在しない環境を「第1の環境」と称し、硫黄華が存在し、その他硫黄系ガスは存在しない環境を「第2の環境」と称し、その他硫黄系ガスと硫黄華とが共存し、その他硫黄系ガスの濃度の方が硫黄華の濃度よりも高い環境を「第3の環境」と称する。
 実施の形態1~5では、環境に存在する腐食性ガスの種類を硫黄系ガスに限定し、硫黄華とその他硫黄系ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定する。これに対し、実施の形態6では、環境に存在する腐食性ガスの種類を硫黄系ガスと塩素ガスとに限定し、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。
 実施の形態1.
 図1は、実施の形態1に係るセンサを備える電気機器を示す図である。図1を参照して、電気機器900は、たとえばインバータまたはコンバータなどの電力変換装置であるが、電気機器の種類は特に限定されるものではない。電気機器900は、プログラマブルロジックコントローラ(PLC:Programmable Logic Controller)、昇降機、発電機、自動車または鉄道などに設置される。このような各種用途での使用環境下において、電気機器900(より詳細には、電気機器本体90)では、腐食性ガスにより腐食損傷が生じる可能性がある。
 電気機器900は、センサ101と、電気機器本体90とを備える。センサ101は、電気機器900(すなわち、センサ101)が設置されている環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。センサ101は、センサ本体11と、温湿度センサ12と、抵抗測定器20と、記録装置30(「記憶装置」に相当)と、解析装置31と、報知装置40とを備える。
 ここで、図2および図3を参照して、センサ本体11の構成について説明する。図2は、実施の形態1におけるセンサ本体の構成の一例を示す図である。図3は、図2の配線41-第2の構造体121B-配線42での断面構成の一例を示す図である。図3には、配線41-第2の構造体121B-配線42での断面構成を示すが、配線41-第1の構造体121A-配線42での断面構成、および、配線41-第3の構造体121C-配線42での断面構成も、図3に示す断面構成と同様である。
 図2および図3を参照して、センサ本体11は、3つの構造体(第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121C)と、回路基板3と、配線4と、半田5と、端子切替器52とを備える。以下では、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cを総称して、3つの構造体121とも称する。
 第1の構造体121Aは、金属薄膜、詳細には、銅からなる薄膜を含み、当該薄膜が環境に露出している。銅は、「第1の金属材料」の一例である。銅は、硫黄華とその他硫黄系ガスとのいずれによっても腐食する。ただし、銅は、上述したように、その他硫黄系ガスに鋭敏に反応する。
 第2の構造体121Bは、金属薄膜、詳細には銀からなる薄膜を含み、当該薄膜が環境に露出している。銀は、「第2の金属材料」の一例である。銀は、硫黄華とその他硫黄系ガスとのいずれによっても腐食する。ただし、銀は、上述したように、硫黄華に鋭敏に反応する。
 第3の構造体121Cは、金属薄膜、詳細には銀からなる薄膜を含み、当該薄膜の環境に暴露される面がシリコーン系樹脂で構成されるコーティング材で覆われている。
 3つの構造体121の金属薄膜の厚さは、いずれも10μmに設定されている。また、コーティング材の厚さも、10μmに設定されている。なお、3つの構造体121の金属薄膜の厚さは互いに異なっていてもよい。また、金属薄膜の厚さとコーティング材の厚さとは互いに異なっていてもよい。
 回路基板3は、たとえばプリント基板であって、様々な配線および電子部品を実装することが可能に構成されている。
 配線4は、配線41、3つの配線42、および配線43を含む。配線41、3つの配線42、および配線43は、回路基板3上に配置された導体配線である。3つの配線42は、3つの構造体121にそれぞれ対応する。配線41、各配線42、および配線43は、互いに間隔を隔てて配置されている。配線4の材料としては、銅や錫やクロム(Cr)などを用いることができる。配線4の表面は、レジスト等のガスの透過性がわずかな樹脂でコーティングされていてもよい。
 各構造体は、配線41と対応する配線42との間を接続するように配置され、半田5により配線41,42上に実装されている。端子切替器52は、3つの配線42のうち選択された1または複数の配線42と配線43との間を接続するように配置される。配線41,43は、抵抗測定器20(図1参照)に接続される。そのため、端子切替器52は、各構造体と抵抗測定器20(図1参照)とが電気的に接続されている状態と、そうでない状態とを構造体毎に切り替え可能に構成される。これにより、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの各々の抵抗値を測定することができる。
 再び図1を参照して、抵抗測定器20は、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの各々の抵抗値を測定する。抵抗測定器20により測定された抵抗値は、記録装置30により記憶される。図1に示す例では、あらかじめ定められた電圧が、電気機器本体90からセンサ本体11の両端間(すなわち、配線41と配線43との間)に印加される。抵抗測定器20は、たとえば、電圧計201と電流計202とを含む。電圧計201は、センサ本体11の両端間に印加された電圧を測定する。電流計202は、センサ本体11を流れる電流を測定する。抵抗測定器20は、電圧計201が示す値と電流計202が示す値とに基づいて、電気的に接続されている構造体の抵抗値を算出する。なお、図示しないが、電気機器本体90とは独立した電源(たとえば、小型電池)によってセンサ本体11の両端間に電圧が印加されてもよい。
 温湿度センサ12は、電気機器900が存在する環境の温度および湿度を測定する。温湿度センサ12により測定された温湿度は、記録装置30により記憶される。
 解析装置31は、たとえば、マイクロプロセッサを含む。解析装置31は、抵抗測定器20により測定された抵抗値と、後述する耐食性情報とに基づいて、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。なお、解析装置31は、抵抗測定器20により測定された抵抗値と、温湿度センサ12により測定された温湿度と、後述する耐食性情報とに基づいて、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定してもよい。解析装置31により特定された内容は、記録装置30により記憶される。
 報知装置40は、液晶ディスプレイまたはLED(Light Emitting Diode)インジケータなどにより構成される。報知装置40は、解析装置31により特定された内容をユーザに報知する。
 記録装置30は、後述する耐食性情報を記憶している。また、記録装置30は、抵抗測定器20により測定された抵抗値、温湿度センサ12により測定された温湿度、および、それらの測定時間を対応付けて記憶する。また、記録装置30は、解析装置31により特定された内容を記憶する。
 なお、電気機器900は温湿度センサ12を備えない場合があってもよい。また、記録装置30および解析装置31はセンサ101内に設けられるのではなく、電気機器本体90に設けられてもよい。
 図4~図11を参照して、3つの構造体の各々の詳細な構成について説明する。
 図4は、実施の形態1に係る第1の構造体または第2の構造体の一例を示す斜視図である。図5は、図4のV-V線に沿った断面図である。図4および図5を参照して、第1の構造体121Aおよび第2の構造体121Bの各々は、絶縁基板6と、電極対7と、金属薄膜8とを含む。
 絶縁基板6は、たとえば直方体形状を有する絶縁性の基板である。絶縁基板6の材料として、たとえば、酸化アルミニウム(Al)、ガラス(SiO)、またはシリコンウェハ(Si)を用いることができる。
 電極対7は、一対の電極である第1電極71と第2電極72とを含む。第1電極71は絶縁基板6の1つの側面(図では左側面)と上面の一部とを覆うように配置され、第2電極72は絶縁基板6の側面のうち第1電極71が配置された側面の反対側の側面(図では右側面)と上面の一部とを覆うように配置される。第1電極71および第2電極72は、導体薄膜であり、たとえば、錫メッキにより形成することができる。また、第1電極71および第2電極72は、金属薄膜8と電気的に接続される。
 金属薄膜8は、直方体形状を有する。第1電極71、金属薄膜8、および第2電極72がこの順で直列に接続されるように、金属薄膜8は絶縁基板6の上面に配置される。ここで、電流が流れる方向に沿った長さを金属薄膜8の膜長l、電流が流れる方向に対し垂直な方向の長さを金属薄膜8の膜幅w、金属薄膜8の厚さを膜厚d1と定義する。
 このように定義した場合、膜幅wおよび膜長lの各々は、膜厚d1よりも十分に大きくなるように設定される。一例として、膜厚d1は3μm~12μm、膜幅wは0.8mm、膜長lは1.6mmに設定される。
 膜幅、膜長、および膜厚をこのような長さに設定することで、これら3つの中で膜厚が最も短くなることから腐食が進行する方向を金属薄膜8の厚さ方向に絞って考えることが可能となる。また、膜幅、膜長、および膜厚をこのような長さに設定することで、センサ101(図1参照)の小型化を実現できる。
 図6は、実施の形態1に係る第3の構造体の一例を示す斜視図である。図7は、図6のVII-VII線に沿った断面図である。図6および図7を参照して、第3の構造体121Cは、絶縁基板6と、電極対7と、金属薄膜8と、コーティング材a1とを含む。第3の構造体121Cは、コーティング材a1を含むこと以外は、第2の構造体121Bと同じである。
 コーティング材a1は、金属薄膜8の環境に暴露される面を覆う。コーティング材a1の厚さd2は、金属薄膜8の厚さと同じでもよいし、そうでなくともよい。
 コーティング材a1は、硫黄華に対して、特異的なガス透過性を示す。これにより、コーティング材a1は、硫黄華が存在しない第1の環境においては、被覆している金属薄膜8の腐食速度を減速させ(すなわち、耐食性を高め)、硫黄華が存在する第2の環境および第3の環境においては、被覆している金属薄膜8の腐食速度を加速させる(すなわち、耐食性を低くする)。その結果、第2の構造体121Bおよび第3の構造体121Cの耐食性の大小関係は、硫黄華が存在しない環境(第1の環境)と、硫黄華が存在する環境(第2の環境または第3の環境)とでは異なることになる。
 また、銅は銀よりも、その他硫黄系ガスに対し鋭敏に反応する。すなわち、銅は銀よりも、その他硫黄系ガスに対する耐食性が低い。上述の通り、第1の構造体121Aの金属薄膜8は銅からなり、第2の構造体121Bの金属薄膜8は銀からなる。ゆえに、第1の構造体121Aおよび第2の構造体121Bの耐食性の大小関係は、その他硫黄系ガスが存在する環境(第1の環境または第3の環境)と、その他硫黄系ガスが存在しない環境(第2の環境)とでは異なることになる。
 したがって、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの耐食性の大小関係は、第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なることになる。
 なお、上述の、金属薄膜8の材料、金属薄膜8の膜厚、コーティング材a1の材料、およびコーティング材a1の厚さは一例にすぎない。これらは、第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの耐食性の大小関係が互いに異なるようなものであればよい。
 具体的には、金属薄膜8の材料としては、銀、銅、ニッケル、錫、アルミニウム、または、これらの合金を用いることができる。これらの材料は、主要な酸化物よりも電気抵抗が小さい金属であり、主要な腐食性ガスと反応する。ゆえに、これらの材料は、電気機器900が暴露された環境に存在する腐食性ガスの種類を特定するための材料として好適である。
 コーティング材a1としては、ある種類の腐食性ガスに対して、特異的なガス透過性、もしくは水蒸気透過性を示すものであればよく、たとえば、ウレタン系樹脂で構成されたコーティング材や、アクリル系樹脂で構成されたコーティング材や、エステル系樹脂で構成されたコーティング材や、エポキシ系樹脂で構成されたコーティング材や、寒天であってもよい。ガス透過性として、たとえば、酸素透過性が1000~40000[cc/m・day at 20℃(2mm)]程度であればよい。
 また、図4~図7に示す金属薄膜の形状は一例にすぎない。図8~図11を参照して、金属薄膜の他の形状について説明する。
 図8は、実施の形態1に係る第1の構造体または第2の構造体の他の例を示す斜視図である。図9は、図8のIX-IX線に沿った断面図である。図10は、実施の形態1に係る第3の構造体の他の例を示す斜視図である。図11は、図10のXI-XI線に沿った断面図である。
 図8~図11を参照して、他の例において、金属薄膜8は一定間隔で屈曲した蛇行形状を有する。他の例における各構造体は、金属薄膜8が一定間隔で屈曲した蛇行形状であること以外は、図4~図7に示した各構造体と同様である。
 このような場合の一例として、膜長(一端e1から他端e2までの金属薄膜8の物理的な長さ)は1mであり、膜幅wは0.1mmであり、蛇行形状の間隔sは0.1mm程度である。このような長さの設定により、センサ101(図1参照)の小型化を実現できる。また、このような長さの設定および形状により、金属薄膜8の腐食面積が広がることから、センサ101の解析精度が高まる。
 以下では、3つの構造体として、図4に示した構造体と図6に示した構造体とを採用する例について代表的に説明するが、3つの構造体として、図8に示した構造体と図10に示した構造体とを採用する例に適宜読み替えることができる。
 (耐食性情報)
 主に、図1、図2、および図12を参照して、耐食性情報について説明する。図12は、耐食性情報の一例を示す図である。耐食性情報は、センサ101に含まれる構造体の環境別の耐食性の大小関係を示す。図12では、環境別に耐食性が低い構造体から順に1、2、3と番号が割り当てられている。
 センサ101に含まれる構造体の環境別の耐食性の大小関係は、以下のような方法で算出することができる。ここでは、上述の3つの構造体121を例に、環境別の耐食性の大小関係の算出方法について説明する。
 まず、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cを含むセンサ101、または、当該センサ101を搭載した電気機器900を、第1の環境、第2の環境、および第3の環境の各々の環境に一定期間曝す。なお、各構造体の初期膜厚は十分に厚め(たとえば、20μm)に設定されているものとする。一定期間とは、たとえば1カ月である。一定期間が経過した後、曝されていた環境毎に、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの各々の金属薄膜8の残存膜厚を測定する。
 残存膜厚とは、金属薄膜8のうち腐食性ガスによって腐食せず、金属状態を維持した部分の膜厚を指す。金属薄膜8の膜厚測定は、実際の残存膜厚を断面観察から計測してもよいし、金属薄膜8の体積と電気抵抗との相関式(後述する式1)から、金属状態を維持した部分の膜厚を計算してもよい。
 次いで、測定した残存膜厚を基に各構造体の金属薄膜8の減少量を算出する。
 一例として、第1の環境に曝されていた第1の構造体121Aの残存膜厚が10μmであり、第1の環境に曝されていた第2の構造体121Bの残存膜厚が15μmであり、第1の環境に曝されていた第3の構造体121Cの残存膜厚が18μmであったとする。このような場合には、第1の構造体121Aの金属薄膜8の減少量は20μm-10μm=10μmであり、第2の構造体121Bの金属薄膜8の減少量は20μm-15μm=5μmであり、第3の構造体121Cの金属薄膜8の減少量は20μm-18μm=2μmである。
 初期膜厚からの減少量が多いほど、耐食性は低いといえる。そこで、初期膜厚からの減少量が多い構造体ほど耐食性が低くなるように、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの耐食性の大小関係を決定する。上述の例では、第1の環境においては、3つの構造体の耐食性の大小関係は、第1の構造体121A<第2の構造体121B<第3の構造体121Cと決定することができる。同様に、第2の環境および第3の環境についても、初期膜厚からの減少量を基に、3つの構造体121の耐食性の大小関係を決定することができる。
 なお、複数の構造体の耐食性の大小関係は、腐食速度または腐食割合を基に決定してもよい。このような場合には、腐食速度が速い構造体、または、腐食割合が大きい構造体ほど耐食性が低くなるように、複数の構造体の耐食性の大小関係を決定する。
 また、複数の構造体の耐食性の大小関係は、断線状況を基に決定してもよい。このような場合には、断線が早く発生した構造体ほど耐食性が低くなるように、複数の構造体の耐食性の大小関係を決定する。
 本実施の形態においては、このようにして決定された3つの構造体121の環境別の耐食性の大小関係を示す情報(すなわち、耐食性情報)が記録装置30に記憶されている。また、本実施の形態においては、解析装置31は、実際にセンサ101(または電気機器900)が暴露されている環境下での3つの構造体121の腐食速度を算出し、当該腐食速度を基に3つの構造体121の耐食性の大小関係を特定する。そして、解析装置31は、特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係と、耐食性情報が示す3つの構造体121の環境別の耐食性の大小関係とに基づいて、腐食性ガスの種類を特定する。
 なお、図12に示す3つの構造体121の環境別の耐食性の大小関係は一例にすぎない。金属薄膜8の材料、金属薄膜8の膜厚、コーティング材a1の材料、およびコーティング材a1の厚さが図2に示すものと異なれば、3つの構造体121の環境別の耐食性の大小関係は図12に示す大小関係とは異なる。そのような場合であっても、上述のような方法で3つの構造体121の環境別の耐食性の大小関係を決定し、当該大小関係を耐食性情報として記録装置30に記憶させておけばよい。
 (センサ101による処理の詳細)
 主に、図1および図13~図15を参照して、センサ101による解析処理について説明する。図13~図15は、実施の形態1に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。図13~図15に示す処理は図示しないメインルーチンからあらかじめ定められた周期で呼び出され、解析装置31により実行される。各ステップ(以下、Sと略す)は、基本的に解析装置31によるソフトウェア処理によって実現されるが、解析装置31内に作製された電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。
 図13を参照して、S1~S12は、抵抗値を測定する処理である。解析装置31は、電気機器900に内蔵されたマイクロコントローラ等の時間計測装置を用いて、一定時間ごとに抵抗値を測定する。
 S1~S4は、第1の構造体121Aの抵抗値を測定する処理である。S1において、解析装置31は、端子切替器52を作動させて端子を切り替える。S2において、解析装置31は、第1の構造体121Aと抵抗測定器20とを電気的に接続する。S3において、解析装置31は、抵抗測定器20を用いて第1の構造体121Aの両端間の抵抗値を測定する。S4において、解析装置31は、抵抗値を測定した時間(測定時間)、抵抗測定器20により測定された抵抗値、および、抵抗値の測定時に温湿度センサ12により測定された温湿度を、第1の構造体121Aの測定結果として記録装置30に書き込む。なお、解析装置31は、抵抗値を測定した時間(測定時間)、および、抵抗測定器20により測定された抵抗値を、第1の構造体121Aの測定結果として記録装置30に書き込むのでもよい。
 S5~S8は、第2の構造体121Bの抵抗値を測定する処理である。S5において、解析装置31は、端子切替器52を作動させて端子を切り替える。S6において、解析装置31は、第2の構造体121Bと抵抗測定器20とを電気的に接続する。S7において、解析装置31は、抵抗測定器20を用いて第2の構造体121Bの両端間の抵抗値を測定する。S8において、解析装置31は、抵抗値を測定した時間(測定時間)、抵抗測定器20により測定された抵抗値、および、抵抗値の測定時に温湿度センサ12により測定された温湿度を、第2の構造体121Bの測定結果として記録装置30に書き込む。なお、解析装置31は、抵抗値を測定した時間(測定時間)、および、抵抗測定器20により測定された抵抗値を、第2の構造体121Bの測定結果として記録装置30に書き込むのでもよい。
 S9~S12は、第3の構造体121Cの抵抗値を測定する処理である。S9において、解析装置31は、端子切替器52を作動させて端子を切り替える。S10において、解析装置31は、第3の構造体121Cと抵抗測定器20とを電気的に接続する。S11において、解析装置31は、抵抗測定器20を用いて第3の構造体121Cの両端間の抵抗値を測定する。S12において、解析装置31は、抵抗値を測定した時間(測定時間)、抵抗測定器20により測定された抵抗値、および、抵抗値の測定時に温湿度センサ12により測定された温湿度を、第3の構造体121Cの測定結果として記録装置30に書き込む。なお、解析装置31は、抵抗値を測定した時間(測定時間)、および、抵抗測定器20により測定された抵抗値を、第3の構造体121Cの測定結果として記録装置30に書き込むのでもよい。
 このようにして得られた測定結果は、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの腐食速度を算出する際に使用される。S12の後、解析装置31は、処理を図14に示すS13に移行する。
 図14を参照して、S13~S16は、第1の構造体121Aの腐食速度を算出する処理である。S13において、解析装置31は、記録装置30に記憶されている第1の構造体121Aの測定結果を参照し、第1の構造体121Aで断線が発生しているか否かを判定する。構造体で断線が発生している状態とは、当該構造体に含まれる金属薄膜8の腐食が十分に進行し、金属薄膜8のほとんどが腐食生成物に置き換わり、抵抗が急激に増加した状態を指す。そこで、解析装置31は、構造体の抵抗値がたとえば初期値の100倍より大きい場合に、当該構造体で断線が発生していると判定する。
 第1の構造体121Aで断線が発生している場合には(S13においてYES)、解析装置31は処理をS17に移行する。一方、第1の構造体121Aで断線が発生していない場合には(S13においてNO)、解析装置31は処理をS14に移行する。
 S14において、解析装置31は、記録装置30に記憶されている第1の構造体121Aの最新の抵抗値Rl1121Aを基に、以下の式1を用いて、第1の構造体121Aの金属薄膜8の残存膜厚dl1121Aを算出する。
 dl1121A=ρ×l/(w×Rl1121A)[m]・・・(式1)
 (dl1121A:第1の構造体121Aの金属薄膜8の最新の膜厚(残存膜厚)、ρ:金属薄膜8に含まれる金属材料の電気抵抗率、l:金属薄膜8の膜長(設計値)、w:金属薄膜8の膜幅(設計値)、Rl1121A:第1の構造体121Aの金属薄膜8の最新の抵抗値)
 また、解析装置31は、以下の式2を用いて、ρを記録装置30に記憶されている抵抗値の測定時の温度Templ1(℃)で補正してもよい。
 ρ=ρ20×(1+k×10-3×(Templ1-20))[10-8Ω・m]・・・(式2)
 (ρ20:20℃での金属の電気抵抗率[10-8Ω・m]、k:電気抵抗率の温度係数[10-11Ω・m/K])
 なお、ρ20およびkは、金属薄膜8に含まれる金属材料の種類ごとに固有の値があるため、それらを適用して使用する。
 S15において、解析装置31は、以下の式3を用いて、第1の構造体121Aの腐食速度V121Aを算出する。
 V121A=(dl0121A-dl1121A)/(Tl1-T0)[m/h]・・・(式3)
 (dl0121A:第1の構造体121Aの金属薄膜8の初期膜厚、Tl1:最新の抵抗値Rl1121Aの測定時間、T0:初期測定時間)
 なお、各構造体の金属薄膜8の初期膜厚は、記録装置30にあらかじめ記憶されている。S16において、解析装置31は、腐食速度V121Aを第1の構造体121Aの最新の腐食速度として記録装置30に書き込む。
 S17~S20は、第2の構造体121Bの腐食速度V121Bを算出する処理である。S17において、解析装置31は、記録装置30に記憶されている第2の構造体121Bの測定結果を参照し、第2の構造体121Bで断線が発生しているか否かを判定する。第2の構造体121Bで断線が発生している場合には(S17においてYES)、解析装置31は処理をS21に移行する。一方、第2の構造体121Bで断線が発生していない場合には(S17においてNO)、解析装置31は処理をS18に移行する。
 S18~S20において、解析装置31は、S14~S16と同様にして、第2の構造体121Bの腐食速度V121Bを算出し、算出した腐食速度V121Bを第2の構造体121Bの最新の腐食速度として記録装置30に書き込む。
 S21~S24は、第3の構造体121Cの腐食速度V121Cを算出する処理である。S21において、解析装置31は、記録装置30に記憶されている第3の構造体121Cの測定結果を参照し、第3の構造体121Cで断線が発生しているか否かを判定する。第3の構造体121Cで断線が発生している場合には(S21においてYES)、解析装置31は処理をS25に移行する。一方、第3の構造体121Cで断線が発生していない場合には(S21においてNO)、解析装置31は処理をS22に移行する。
 S22~S24において、解析装置31は、S14~S16と同様にして、第3の構造体121Cの腐食速度V121Cを算出し、算出した腐食速度V121Cを第3の構造体121Cの最新の腐食速度として記録装置30に書き込む。S21またはS24の後、解析装置31は、処理を図15に示すS25に移行する。
 図15を参照して、S25~S36は、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定し、特定した内容を報知する処理である。S25において、解析装置31は、記録装置30から最新の腐食速度V121A,V121B,V121Cを抽出する。なお、S13、S17、および/またはS21で断線が発生していると判定された場合には、解析装置31は、断線前に算出された腐食速度のうち最新の腐食速度を記録装置30から抽出する。
 S26において、解析装置31は、腐食速度V121A、腐食速度V121B、および腐食速度V121Cが全て0であるか否かを判定する。腐食速度V121A、腐食速度V121B、および腐食速度V121Cが全て0である場合には(S26においてYES)、解析装置31は処理をS27に移行する。一方、腐食速度V121A、腐食速度V121B、および腐食速度V121Cのうち少なくとも1つが0ではない場合には(S26においてNO)、解析装置31は処理をS28に移行する。
 S27において、解析装置31は、硫黄系ガスが存在しないと特定する。
 S28において、解析装置31は、腐食速度V121A、腐食速度V121B、および腐食速度V121Cに基づいて、3つの構造体121の耐食性の大小関係を特定する。腐食速度が速いほど、耐食性は低いといえる。ゆえに、解析装置31は、腐食速度が速いほど耐食性が低くなるように、3つの構造体121の耐食性の大小関係を特定する。
 S29において、解析装置31は、記録装置30に記憶されている耐食性情報を参照し、特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係が第1の環境における耐食性の大小関係と一致するか否かを判定する。特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係が第1の環境における耐食性の大小関係と一致する場合には(S29においてYES)、解析装置31は処理をS30に移行する。一方、特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係が第1の環境における耐食性の大小関係と一致しない場合には(S29においてNO)、解析装置31は処理をS31に移行する。
 S30において、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類をその他硫黄系ガスに特定する。
 S31において、解析装置31は、記録装置30に記憶されている耐食性情報を参照し、特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係が第2の環境における耐食性の大小関係と一致するか否かを判定する。特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係が第2の環境における耐食性の大小関係と一致する場合には(S31においてYES)、解析装置31は処理をS32に移行する。一方、特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係が第2の環境における耐食性の大小関係と一致しない場合には(S31においてNO)、解析装置31は処理をS33に移行する。
 S32において、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類を硫黄華に特定する。
 S33において、解析装置31は、記録装置30に記憶されている耐食性情報を参照し、特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係が第3の環境における耐食性の大小関係と一致するか否かを判定する。特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係が第3の環境における耐食性の大小関係と一致する場合には(S33においてYES)、解析装置31は処理をS34に移行する。一方、特定した3つの構造体121の耐食性の大小関係が第3の環境における耐食性の大小関係と一致しない場合には(S33においてNO)、解析装置31は処理をS35に移行する。
 S34において、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類を硫黄華とその他硫黄系ガスとに特定する。
 S35において、解析装置31は、腐食の主要因は硫黄系ガスではないと特定する。
 S36において、解析装置31は、特定した内容を報知装置40に報知させる。一例として、解析装置31は、S27、S30、S32、S34、またはS35で特定した内容を液晶ディスプレイに表示する。
 詳細には、S27から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「硫黄系ガスは存在しません。」といったメッセージや、「硫黄系ガスによる影響はありません。」といったメッセージや、「継続して使用して下さい。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。なお、S27から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、液晶ディスプレイに何も表示しなくてもよい。
 また、S30、S32、またはS34から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「腐食性ガスは***です。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 また、S35から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「硫黄系ガス以外の腐食要因を検討してください。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 S36の後、解析装置31は、図13~図15に示す一連の処理を終了する。
 なお、報知装置40がLEDインジケータである場合には、S36において、解析装置31は特定した内容に対応するインジケータを発光させることにより、特定した内容をユーザに報知してもよい。詳細には、あらかじめ「硫黄系ガスが存在しない場合」、「環境に存在する腐食性ガスの種類が硫黄華である場合」、「環境に存在する腐食性ガスの種類がその他硫黄系ガスである場合」、「環境に存在する腐食性ガスの種類が硫黄華およびその他硫黄系ガスである場合」、および「硫黄系ガス以外の腐食要因が考えられる場合」のそれぞれに対し割り当てるインジケータの、箇所または色を決めておき、解析装置31は、特定した内容に対応するインジケータを発光させる。
 また、報知装置40がブザーまたはスピーカーなどである場合には、S36において、解析装置31は特定した内容を音により報知してもよい。
 また、解析装置31は、構造体で断線が発生しているか否かを、構造体に含まれる金属薄膜8のうち金属状態を維持した部分の膜厚(すなわち、残存膜厚)に基づいて判定してもよい。一例として、解析装置31は、金属薄膜8の残存膜厚が初期膜厚の1%未満になった場合に、当該構造体で断線が発生していると判定してもよい。このような場合には、S13、S17、およびS21は、それぞれS14、S18、およびS22の後に行われる。
 また、S28において、解析装置31は、3つの構造体121の腐食割合に基づいて、当該3つの構造体121の耐食性の大小関係を特定してもよい。その場合には、S15、S19、およびS23において、解析装置31は、腐食速度に替えて腐食割合を算出する。また、S16、S20、およびS24において、解析装置31は、腐食速度に替えて腐食割合を記録装置30に書き込む。さらに、S25において、解析装置31は、記録装置30から最新の腐食割合を抽出する。そして、S28において、解析装置31は、腐食割合が大きいほど、耐食性が低くなるように、3つの構造体121の耐食性の大小関係を特定する。
 一例として、以下に、第1の構造体121Aの腐食割合P121Aの算出に用いられる式4を示す。
 P121A=(dl0121A-dl1121A)/dl0121A[単位なし]・・・(式4)
 同様にして、第2の構造体121Bの腐食割合P121B、および、第3の構造体121Cの腐食割合P121Cを算出することができる。
 なお、解析装置31は、S15、S19、およびS23において、腐食速度に替えて腐食割合を算出した場合には、S26では、腐食割合P121A、腐食割合P121B、および腐食割合P121Cが全て0であるか否かを判定する。腐食割合P121A、腐食割合P121B、および腐食割合P121Cが全て0である場合には(S26においてYES)、解析装置31は処理をS27に移行する。一方、腐食割合P121A、腐食割合P121B、および腐食割合P121Cのうち少なくとも1つが0ではない場合には(S26においてNO)、解析装置31は処理をS28に移行する。
 続いて、実施の形態1に係るセンサ101の有効性に関する検証結果について説明する。以下に説明する実施例では、センサ101が設けられた電気機器900(この例では、インバータ)を腐食性ガスが存在する環境に暴露した。センサ101は、上述の3つの構造体121(第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121C)を含む。また、各構造体の金属薄膜8の材料は、第1の構造体121Aが銅であり、第2の構造体121Bおよび第3の構造体121Cが銀であった。3つの構造体121の金属薄膜8の膜厚は、いずれも10μmであった。第3の構造体121Cのコーティング材a1は、酸素透過性が31000[cc/m・day at 20℃(2mm)]であるシリコーン系樹脂であり、コーティング材a1の厚さは10μmであった。
 実施の形態1の第1実施例.
 電気機器900を、40℃/95%RH/3ppm HSの環境に暴露した。暴露開始3日目において、3つの構造体121の腐食速度の大小関係は、第1の構造体121A>第2の構造体121B>第3の構造体121Cであった。また、同様の条件にてHSをSOに置き換えた際の3つの構造体121の腐食速度の大小関係は、第1の構造体121A>第2の構造体121B>第3の構造体121Cであった。
 当該検証から、HSまたはSOが存在し、Sが存在しない環境(すなわち、第1の環境)における3つの構造体の耐食性の大小関係は、第1の構造体121A<第2の構造体121B<第3の構造体121Cであることが証明された。
 実施の形態1の第2実施例.
 電気機器900を、Sが存在する75℃の温度環境に暴露した。暴露開始4日目に、第3の構造体121Cにおいて断線が発生した。さらに、暴露開始7日目に、第2の構造体121Bにおいて断線が発生し、暴露開始20日目に、第1の構造体121Aにおいて断線が発生した。
 断線の発生時期が早いほど、耐食性は低いといえる。ゆえに、当該検証から、Sが存在し、HSやSOが存在しない環境(すなわち、第2の環境)における3つの構造体の耐食性の大小関係は、第1の構造体121A>第2の構造体121B>第3の構造体121Cであることが証明された。
 実施の形態1の第3実施例.
 電気機器900を、40℃/95%RH/(0.2ppm S+3ppm HS)の環境に暴露した。暴露開始5日目に、第1の構造体121Aにおいて断線が発生した。さらに、暴露開始8日目に、第3の構造体121Cにおいて断線が発生した。
 当該検証から、SとHSとが共存し、HSの濃度がSの濃度よりも高い環境(すなわち、第3の環境)における3つの構造体の耐食性の大小関係は、第1の構造体121A<第3の構造体121C<第2の構造体121Bであることが証明された。
 また、実施の形態1の第1実施例、第2実施例、および第3実施例における検証から、3つの構造体の耐食性の大小関係が第1の構造体121A<第2の構造体121B<第3の構造体121Cとなる場合には、電気機器900が第1の環境にあると判断できる、すなわち、環境に存在する腐食性ガスの種類はその他硫黄系ガスであると判断できることが証明された。
 また、これらの検証から、3つの構造体の耐食性の大小関係が第1の構造体121A>第2の構造体121B>第3の構造体121Cとなる場合には、電気機器900が第2の環境にあると判断できる、すなわち、環境に存在する腐食性ガスの種類は硫黄華であると判断できることが証明された。
 また、これらの検証から、3つの構造体の耐食性の大小関係が第1の構造体121A<第3の構造体121C<第2の構造体121Bとなる場合には、電気機器900が第3の環境にあると判断できる、すなわち、環境には硫黄華とその他硫黄系ガスとが共存していると判断できることが証明された。
 このように、実施の形態1によれば、センサ101は、耐食性の大小関係が第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なる3つの構造体121を備える。また、実施の形態1によれば各構造体の抵抗値を測定して、各構造体の腐食速度または腐食割合を特定することができる。そのため、3つの構造体121の耐食性の大小関係を特定することができる。また、特定された3つの構造体121の耐食性の大小関係を、記録装置30に記憶されている耐食性情報と比較することにより、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定することができる。ゆえに、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定することができる。
 また、実施の形態1によれば、金属薄膜8の最新の残存膜厚と初期膜厚とに基づいて腐食速度が算出される。すなわち、腐食速度は、電気機器900が製造されてから現時点までの総腐食量に基づいて算出される。ゆえに、電気機器900が製造されてから現時点までの間に、電気機器900に最も大きな影響を与えた腐食性ガスの種類を特定することができる。
 なお、センサ101が備える構造体の数は、3以上であればよい。一例として、図16に、センサ101が4つの構造体を備える場合の、これらの構造体の環境別の耐食性の大小関係の一例を示す。
 図16は、実施の形態1の変形例における耐食性情報の一例を示す図である。センサ101は、第1の構造体121A、第2の構造体121B、第3の構造体121C、および第4の構造体を備える。第4の構造体は、第3の構造体121Cのコーティング材をウレタン系樹脂に替えたものである。
 図16に示すように、4つの構造体の環境別の耐食性の大小関係は第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なっている。これにより、ある環境に暴露された4つの構造体の耐食性の大小関係に基づいて、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定することができる。ゆえに、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定することができる。
 実施の形態2.
 実施の形態2における電気機器の構成は、実施の形態1における電気機器900の構成と同じである。また、実施の形態2における解析処理は、腐食速度の算出方法が異なること以外は、実施の形態1における解析処理と同じである。実施の形態1では、解析装置31は、金属薄膜8の最新の残存膜厚と初期膜厚とに基づいて腐食速度を算出した。これに対し、実施の形態2では、解析装置31は、金属薄膜8の最新の残存膜厚と、最新の測定時間から任意の時間だけ遡った時点における金属薄膜8の残存膜厚とに基づいて腐食速度を算出する。
 主に、図1、図14、および図17を参照して、実施の形態2における腐食速度の算出方法について説明する。図17は、実施の形態2における腐食速度の算出方法を説明するための図である。
 実施の形態2では、S14において、解析装置31は、最新の抵抗値を測定した測定時間T1における金属薄膜8の残存膜厚dl1121Aと、測定時間T1より任意の時間だけ遡った測定時間T2における金属薄膜8の残存膜厚dl2121Aとを算出する。任意の時間とは、たとえば24時間である。任意の時間は、ユーザによる操作に基づいて解析装置31が設定する。解析装置31は、記録装置30に記憶されている測定時間T2における抵抗値Rl2121Aを基に、上述の式1を用いて金属薄膜8の残存膜厚dl2121Aを算出する。なお、残存膜厚dl1121Aの算出方法は上述の通りである。
 S15において、解析装置31は、上述の式3を用いて、第1の構造体121Aの腐食速度V121Aを算出する。その際、解析装置31は、式3における「dl0121A」を「dl2121A」に、「Tl1」を「T1」に、「T0」を「T2」に読み替える。
 なお、実施の形態1と同様に、解析装置31は、上述の式4を用いて、腐食速度に替えて腐食割合を算出してもよい。その際、解析装置31は、式4における「dl0121A」を「dl2121A」に読み替える。
 S18およびS19、ならびに、S22およびS23においても、解析装置31は、金属薄膜8の最新の残存膜厚と、最新の測定時間から任意の時間だけ遡った時点における金属薄膜8の残存膜厚とに基づいて、第2の構造体121Bならびに第3の構造体121Cの腐食速度を算出する。
 これにより、3つの構造体121の耐食性の大小関係を直近の腐食速度に基づいて特定することができる。そのため、当該大小関係から特定される腐食性ガスの種類は、直近の環境に存在する腐食性ガスの種類となる。図17に示すように、電気機器900の設置環境が変化する場合がある。図17に示す例では、電気機器900の設置環境は、「40℃/95%RH/3ppm HSの環境」から「75℃/Sの環境」に変化している。このような場合であっても、実施の形態2に従えば、直近の環境に存在する腐食性ガスの種類を特定することができる。
 続いて、実施の形態2に係るセンサ101の有効性に関する検証結果について説明する。以下に説明する実施例では、実施の形態1の実施例と同様の構成を有する電気機器900を腐食性ガスが存在する環境に暴露した。
 実施の形態2の第1実施例.
 まず、電気機器900を、40℃/95%RH/(3ppm HS)の環境に暴露した。暴露開始1日目において、3つの構造体121の腐食速度の大小関係は、第1の構造体121A>第2の構造体121B>第3の構造体121Cであった。すなわち、3つの構造体121の耐食性の大小関係は、第1の構造体121A<第2の構造体121B<第3の構造体121Cであるといえる。
 その後、同じ電気機器900をさきほどの暴露環境から移動させ、Sが存在する75℃の温度環境に暴露した。移動後2時間経過後から50時間経過後までの範囲における、3つの構造体121の腐食速度の大小関係は、第1の構造体121A<第2の構造体121B<第3の構造体121Cであった。すなわち、3つの構造体121の耐食性の大小関係は、第1の構造体121A>第2の構造体121B>第3の構造体121Cといえる。
 当該検証により、電気機器900の設置環境が変化すると、3つの構造体121の耐食性の大小関係が変化することが証明された。ゆえに、直近の環境における3つの構造体121の耐食性の大小関係を把握できれば、直近の環境に存在する腐食性ガスの種類を特定できることが証明された。
 このように、実施の形態2に従えば、任意の時間範囲での腐食速度を算出することができる。ゆえに、直近の環境における3つの構造体121の耐食性の大小関係を把握することができる。ゆえに、直近の環境において、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定することができる。
 実施の形態3.
 実施の形態3における電気機器の構成は、実施の形態1における電気機器900の構成と同じである。実施の形態3では、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定することに加え、当該腐食性ガスの濃度を算出する。
 まず、解析装置31は、実施の形態1または2で説明した方法を用いて、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。解析装置31は、特定した腐食性ガスの種類が硫黄華とその他硫黄系ガスとのいずれか一方であった場合には、以下に述べる推定式に腐食因子の測定値を代入することにより、環境に存在する腐食性ガスの濃度を算出する。腐食因子とは、腐食の原因となる要素であり、たとえば、温度、湿度、および腐食性ガスの濃度等である。
 図18は、推定式を作成する際に行われる実験の試験条件の一例を示す図である。当該実験では、センサ101に含まれる金属薄膜8と同様の金属薄膜(たとえば、銀からなる薄膜)を条件の異なる複数のモデル環境に暴露する。複数のモデル環境は、腐食因子に関する条件が互いに異なるように設定される。一例として、複数のモデル環境は、互いに、環境の温度、環境の湿度、および腐食性ガスの濃度のうち少なくとも1つが異なるように設定される。
 モデル環境として、たとえば、HSが存在し、温度の範囲は25~45℃であり、湿度の範囲は60~90%RHであり、HSの濃度の範囲は0.05~1.05ppmであると定める。実験計画法に基づき、これらの範囲のそれぞれをたとえば3つの水準で分けることにより、複数の試験条件を設定する。一例として、温度に関する条件を25℃と35℃と45℃とに分け、湿度に関する条件を60%RHと75%RHと90%RHとに分け、腐食性ガスの濃度に関する条件を0.05ppmと0.55ppmと1.05ppmとに分ける。そして、これらを組み合わせることにより、図18に示すような27個の試験条件を設定する。
 図18に示すように、各々の試験条件は、温度に関する条件、湿度に関する条件、および腐食性ガスの濃度に関する条件を含む。試験条件の数(この例では、27個)だけ金属薄膜を用意し、これらの金属薄膜を、試験条件により特定される27個の環境に一定時間暴露する。次いで、これらの金属薄膜の腐食量の経時変化から、各金属薄膜の腐食速度(Vc1~Vc27)を算出する。次いで、算出した腐食速度(Vc1~Vc27)を基に、分散分析を用いて推定式を作成する。下記の式5は、このようにして作成された推定式の一例である。式5は、HSの濃度を推定する際に用いられる推定式である。
 VH2S-Ag=36.0-1.5T+0.021T-0.12[HO]-489.2[HS]+396.6[HS]+28.2T[HS]-0.39T[HS]-25.1T[HS]+0.36T[HS]+0.65[HO][HS]・・・(式5)
 (VH2S-Ag×10-4:銀の腐食速度(g/(m・h))、T:温度(℃)、[HO]:湿度(%RH)、[HS]:HS濃度(ppm))
 解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスをその他硫黄系ガスに特定した場合には、第2の構造体121Bの腐食速度、環境の温度、および環境の湿度を、上述の式5の「VH2S-Ag」、「T」、および「HO」にそれぞれ代入することにより、その他硫黄系ガス(この例では、HS)の濃度を算出する。推定式に代入される、第2の構造体121Bの腐食速度は、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する際に解析装置31により算出された値であり、環境の温度および湿度は、温湿度センサ12により測定された値である。
 硫黄華の濃度を推定する際に用いられる推定式は、硫黄華が存在するモデル環境を定めた同様の実験により作成することができる。解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスを硫黄華に特定した場合には、当該式に第2の構造体121Bの腐食速度、環境の温度、および環境の湿度を代入することにより、硫黄華の濃度を算出する。
 解析装置31は、算出した濃度を報知装置40に報知させる。
 このように、実施の形態3に従えば、環境に存在する腐食性ガスの濃度を算出することができる。なお、上述の実験では、センサ101に含まれる金属薄膜8と同様の金属薄膜として、銀からなる薄膜を採用したが、これに替えて銅からなる薄膜を採用してもよい。そのような場合には、解析装置31は、第2の構造体121Bの腐食速度に替えて、第1の構造体121Aの腐食速度を推定式に代入するものとする。
 上述の推定式は、腐食性ガスが1種類しか存在しないモデル環境で作成されている。ゆえに、腐食性ガスが1種類しか存在しない場合には、推定式を用いて算出された腐食性ガスの濃度の精度は比較的高いといえる。しかしながら、実環境では複数の腐食性ガスが共存している可能性が高い。ゆえに、推定式を用いて算出された腐食性ガスの濃度は、あくまで参考値である。
 また、上述の推定式は、温度、湿度、および腐食性ガスの濃度が一定のモデル環境で作成されている。しかしながら、実環境では、温度、湿度、および腐食性ガスの濃度は、時間帯、季節、および/または作業工程等により変化する。そのため、モデル環境に基づいて作成された推定式に最新の測定時に得られた腐食因子の値を代入しても、腐食性ガスの濃度の真値を得ることが難しい場合もある。そこで、解析装置31は、腐食因子として、温度や湿度の平均値を推定式に代入してもよい。これにより、解析装置31による腐食性ガスの濃度の算出精度が高まる。
 また、解析装置31は、実施の形態2のように、比較的短い期間における腐食速度と、その期間における温度および湿度を推定式に代入してもよい。これにより、解析装置31による腐食性ガスの濃度の算出精度が高まる。
 また、解析装置31は、上述の推定式に替えて、公知の式を用いて、腐食性ガスの濃度を算出してもよい。
 実施の形態4.
 実施の形態4では、解析装置31は、センサ本体の抵抗値の変化から断線状況、詳細には、断線の発生順を特定し、特定した順番に基づいて、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。
 図19は、実施の形態4に係るセンサを備える電気機器を示す図である。電気機器900Aの構成は、センサのセンサ本体が異なること、および、温湿度センサ12(図1参照)が存在しないこと以外は実施の形態1に係る電気機器900(図1参照)の構成と同様である。電気機器900Aは、センサ101Aと、電気機器本体90とを備える。センサ101Aは、センサ本体11Aと、抵抗測定器20と、記録装置30と、解析装置31と、報知装置40とを備える。
 センサ本体11Aは、3つの構造体(第1の構造体122A、第2の構造体122B、および第3の構造体122C)と、抵抗体91と、配線4とを備える。以下では、第1の構造体122A、第2の構造体122B、および第3の構造体122Cを総称して、3つの構造体122とも称する。配線4は、配線41と配線42とを含む。配線4は、回路基板上に配置される。また、3つの構造体122および抵抗体91は、配線41と配線42との間を接続するように配置され、半田により配線41,42上に実装される。また、3つの構造体122および抵抗体91は、配線41と配線42との間で直列に接続される。
 図20は、実施の形態4に係る第1の構造体および第2の構造体の一例を示す斜視図である。図21は、図20のXXI-XXI線に沿った断面図である。図20および図21を参照して、第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bはそれぞれ、抵抗体9を備えること以外は上述の第1の構造体121Aおよび第2の構造体121Bの構成と同様である。第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bはそれぞれ、絶縁基板6と、電極対7と、金属薄膜8と、抵抗体9とを含む。
 金属薄膜8および抵抗体9は、第1電極71と第2電極72との間で並列に接続されている。金属薄膜8は、抵抗体9よりも外側の、環境に露出する位置に配置される。金属薄膜8の抵抗値は、抵抗体9の抵抗値に比べて非常に小さく設定されている。
 抵抗体9は、腐食性ガスに対する耐食性が高く、腐食性ガスによってはほとんど腐食しない。抵抗体9の材料としては、酸化物半導体(たとえば、酸化ルテニウム(RuO))を採用することができる。抵抗体9の抵抗値は、金属薄膜8の抵抗値よりも高く定められることが好ましい。
 図22は、実施の形態4に係る第3の構造体の一例を示す斜視図である。図23は、図22のXXIII-XXIII線に沿った断面図である。図22および図23を参照して、第3の構造体122Cは、抵抗体9を備えること以外は上述の第3の構造体121Cの構成と同様である。第3の構造体122Cは、絶縁基板6と、電極対7と、金属薄膜8と、抵抗体9と、コーティング材a1とを含む。コーティング材a1は、金属薄膜8の環境に暴露される面を覆う。
 次に、再び図20を参照して、第2の構造体122Bを例に、断線前後における抵抗値の変化について説明する。一例として、第2の構造体122Bの金属薄膜8の材料は銀であり、膜幅wは0.5mm、膜長lは1mm、膜厚d1は5μmに設定されているものとする。また、第2の構造体122Bの抵抗体9の材料は酸化ルテニウムであり、当該抵抗体9の抵抗値Rは400Ωに設定されているものとする。また、金属薄膜8と抵抗体9とは、並列に接続されている。また、金属薄膜8に含まれる銀の電気抵抗率ρは、20℃において1.6×10-8であるとする。
 20℃の環境における第2の構造体122Bの初期抵抗値R02は、上述の式1および以下の式6を用いて算出することができる。このようにして算出した第2の構造体122Bの初期抵抗値R02は、以下に示す通り、金属薄膜8の抵抗値Rとほぼ同じになる。
 R02=R×R/(R+R)=6.4×10-3Ω・・・(式6)
 (R:金属薄膜8の抵抗値=1.6×10-8×1×10-3/(0.5×10-3×5×10-6)=6.4×10-3Ω、R=400Ω)
 この第2の構造体122Bを環境に暴露し続けて、金属薄膜8が断線した時の抵抗値を同様に計算する。実際には、金属薄膜8の腐食が進行すると、金属薄膜8の材料は金属から腐食生成物に変化し、物理的には断線しない。しかし、腐食生成物の抵抗は金属の抵抗の10万倍以上になり、電気的には絶縁、すなわち断線状態と見なせる。そこで、金属薄膜8の抵抗値R’を無限大として、以下の式7を用いて第2の構造体122Bの抵抗値R02’を算出する。このようにして算出した第2の構造体122Bの抵抗値R02’は、以下に示す通り、第2の構造体122Bの抵抗体9の抵抗値Rとほぼ同じになる。
 R02’=R’×R/(R’+R)=R/(1+R/R’)≒R=400Ω・・・(式7)
 このように、第2の構造体122Bの初期抵抗値R02は金属薄膜8の抵抗値Rとほぼ同じであり、断線後の第2の構造体122Bの抵抗値R02’は抵抗体9の抵抗値Rとほぼ同じになる。第1の構造体122Aおよび第3の構造体122Cについても同様のことがいえる。本実施の形態において、3つの構造体122のうち任意の1つの構造体の抵抗体9の抵抗値は、残りの構造体の各々の抵抗体9の抵抗値と異なり、かつ、残りの構造体から任意に選択される複数の構造体の抵抗体9の抵抗値の合計と一致しないように設定されている。このような設定により、センサ本体11A(図19参照)の抵抗値の変化から断線が発生している構造体を特定することが可能となる。
 図24は、実施の形態4におけるセンサ本体の構成の一例を示す図である。センサ本体11Aは、3つの構造体122と、抵抗体91と、配線41,42とを含む。
 第1の構造体122Aは、金属薄膜8、詳細には、銅からなる薄膜と、抵抗体9とを含む。金属薄膜8は、環境に露出している。抵抗体9の抵抗値は、200Ωに設定されている。
 第2の構造体122Bは、金属薄膜8、詳細には銀からなる薄膜と、抵抗体9とを含む。金属薄膜8は、環境に露出している。抵抗体9の抵抗値は、400Ωに設定されている。
 第3の構造体122Cは、金属薄膜8、詳細には銀からなる薄膜と、抵抗体9とを含む。金属薄膜8の環境に暴露される面は、シリコーン系樹脂で構成されるコーティング材で覆われている。抵抗体9の抵抗値は、800Ωに設定されている。
 3つの構造体122の金属薄膜の厚さは、いずれも5μmに設定されている。また、コーティング材の厚さも、5μmに設定されている。なお、3つの構造体122の金属薄膜の厚さは互いに異なっていてもよい。また、金属薄膜の厚さとコーティング材の厚さとは互いに異なっていてもよい。
 シリコーン系樹脂で構成されるコーティング材は、硫黄華に対して、特異的なガス透過性を示す。その結果、第2の構造体122Bおよび第3の構造体122Cの耐食性の大小関係は、硫黄華が存在しない環境(第1の環境)と、硫黄華が存在する環境(第2の環境または第3の環境)とでは異なることになる。
 また、銅は銀よりも、その他硫黄系ガスに対し鋭敏に反応する。ゆえに、第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bの耐食性の大小関係は、その他硫黄系ガスが存在する環境(第1の環境または第3の環境)と、その他硫黄系ガスが存在しない環境(第2の環境)とでは異なることになる。
 したがって、第1の構造体122A、第2の構造体122B、および第3の構造体122Cの耐食性の大小関係は、第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なることになる。
 本実施の形態においては、3つの構造体122の環境別の耐食性の大小関係を示す情報(すなわち、耐食性情報)が記録装置30に記憶されている。また、本実施の形態においては、解析装置31は、実際にセンサ101A(または電気機器900A)が暴露されている環境下でのセンサ本体11Aの抵抗値の変化を基に断線の発生順を特定する。そして、解析装置31は、断線の発生順を基に3つの構造体122の耐食性の大小関係を特定する。そして、解析装置31は、特定した3つの構造体122の耐食性の大小関係と、耐食性情報が示す3つの構造体122の環境別の耐食性の大小関係とに基づいて、腐食性ガスの種類を特定する。
 なお、上述の、金属薄膜8の材料、金属薄膜8の膜厚、コーティング材の材料、およびコーティング材の厚さは一例にすぎない。これらは、第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで、第1の構造体122A、第2の構造体122B、および第3の構造体122Cの耐食性の大小関係が互いに異なるようなものであればよい。
 また、図24に示す抵抗体9の抵抗値は一例にすぎない。3つの構造体122のうち任意の1つの構造体の抵抗体9の抵抗値は、残りの構造体の各々の抵抗体9の抵抗値と異なり、かつ、残りの構造体から任意に選択される複数の構造体の抵抗体9の抵抗値の合計と一致しないように設定されていればよい。
 また、図24に示す抵抗体91の抵抗値は一例にすぎない。
 主に、図19、図24、および図25を参照して、抵抗値の変化を記録するための処理について説明する。図25は、抵抗値の変化を記録するための処理を示すフローチャートである。図25に示す処理は図示しないメインルーチンからあらかじめ定められた周期で呼び出され、解析装置31により実行される。各ステップ(以下、Sと略す)は、基本的に解析装置31によるソフトウェア処理によって実現されるが、解析装置31内に作製された電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。
 S41において、解析装置31は、センサ本体11Aの抵抗値(以下、「合成抵抗X」とも称する)を測定する。センサ本体11Aの抵抗値は、3つの構造体122(金属薄膜8と抵抗体9とを含む)と、抵抗体91と、配線41と、配線42との合成抵抗の値である。
 S42において、解析装置31は、複数の基準抵抗範囲REFn(nは1以上の整数)の中から、S41で測定した合成抵抗Xが該当する基準抵抗範囲REFnを特定する。あらかじめ、N個の構造体の断線有無の組み合わせのパターンの数(すなわち、2のN乗)と同じ数の基準抵抗範囲REFnが設定されている。この例では、8(2の3乗)個の基準抵抗範囲(基準抵抗範囲REF1~基準抵抗範囲REF8)が設定されている。
 一例として、基準抵抗範囲REF1は、いずれの構造体においても断線が発生していない場合の合成抵抗Xの範囲であり、抵抗体91の値とほぼ同等(100≦X<300)に設定されている。基準抵抗範囲REF2は、第1の構造体122Aで断線が発生している場合の合成抵抗Xの範囲であり、300≦X<500と設定されている。基準抵抗範囲REF3は、第2の構造体122Bで断線が発生している場合の合成抵抗Xの範囲であり、500≦X<700と設定されている。基準抵抗範囲REF4は、第3の構造体122Cで断線が発生している場合の合成抵抗Xの範囲であり、900≦X<1100と設定されている。
 基準抵抗範囲REF5は、第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bで断線が発生している場合の合成抵抗Xの範囲であり、700≦X<900と設定されている。基準抵抗範囲REF6は、第1の構造体122Aおよび第3の構造体122Cで断線が発生している場合の合成抵抗Xの範囲であり、1100≦X<1300と設定されている。基準抵抗範囲REF7は、第2の構造体122Bおよび第3の構造体122Cで断線が発生している場合の合成抵抗Xの範囲であり、1300≦X<1500と設定されている。
 基準抵抗範囲REF8は、第1の構造体122A、第2の構造体122B、および第3の構造体122Cで断線が発生している場合の合成抵抗Xの範囲であり、1500≦Xと設定されている。
 S43において、解析装置31は、S42で特定した基準抵抗範囲REFnと、合成抵抗Xの測定時間とを測定データとして記録装置30に書き込む。
 S43の後、解析装置31は、図25に示す一連の処理を終了する。
 主に、図19、図24、および図26を参照して、実施の形態4に係る解析処理について説明する。図26は、実施の形態4に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。図26に示す処理は図示しないメインルーチンからあらかじめ定められた周期で呼び出され、解析装置31により実行される。図26の処理が呼び出される周期は、図25の処理が呼び出される周期よりも長くなるように設定されることが好ましい。各ステップ(以下、Sと略す)は、基本的に解析装置31によるソフトウェア処理によって実現されるが、解析装置31内に作製された電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。
 S51において、解析装置31は、記録装置30に記憶されている測定データ(基準抵抗範囲REFnと合成抵抗Xの測定時間)を参照して、断線が発生しているか否かを判定する。測定データとして、基準抵抗範囲REF2~8の少なくとも1つが記憶されている場合には、解析装置31は、断線が発生していると判定する。断線が発生している場合には(S51においてYES)、解析装置31は処理をS53に移行する。一方、断線が発生していない場合には(S51においてNO)、解析装置31は処理をS52に移行する。
 S52において、解析装置31は、硫黄系ガスが存在しないと特定する。
 S53おいて、解析装置31は、記録装置30に記憶されている測定データ(基準抵抗範囲REFnと合成抵抗Xの測定時間)を参照して、断線の発生順を特定する。記録装置30には、これまでに特定された基準抵抗範囲REFnが合成抵抗Xの測定時間と共に蓄積されている。そのため、解析装置31は、基準抵抗範囲がどのように変化しているかを把握することができる。解析装置31は、基準抵抗範囲の変化から、断線の発生順を特定する。
 一例として、記録装置30に基準抵抗範囲REF2と基準抵抗範囲REF5とが記憶されており、基準抵抗範囲REF2の方が基準抵抗範囲REF5よりも合成抵抗Xの測定時間が古かったとする。このような場合には、第1の構造体122Aで断線が発生した後、第2の構造体122Bで断線が発生したと判断できる。そこで、このような場合には、解析装置31は、第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bの断線の発生順をこの順に特定する。
 S54において、解析装置31は、S53で特定した断線の発生順に基づいて、3つの構造体122の耐食性の大小関係を特定する。断線の発生時期が早いほど、耐食性は低いといえる。ゆえに、解析装置31は、断線の発生時期が早いほど耐食性が低くなるように、3つの構造体122の耐食性の大小関係を特定する。
 S55において、解析装置31は、実施の形態1と同様にして(S29~S35参照)、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。
 S56において、解析装置31は、特定した内容を報知装置40に報知させる。一例として、解析装置31は、S52またはS55で特定した内容を液晶ディスプレイに表示する。
 詳細には、S52から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「硫黄系ガスは存在しません。」といったメッセージや、「硫黄系ガスによる影響はありません。」といったメッセージや、「継続して使用して下さい。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。なお、S52から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、液晶ディスプレイに何も表示しなくてもよい。
 また、S55から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「腐食性ガスは***です。」といったメッセージや、「硫黄系ガス以外の腐食要因を検討してください。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 S56の後、解析装置31は、図26に示す一連の処理を終了する。
 なお、報知装置40は、LEDインジケータ、ブザー、またはスピーカーなどでもよい。
 続いて、実施の形態4に係るセンサ101Aの有効性に関する検証結果について説明する。以下に説明する実施例では、センサ101Aが設けられた電気機器900A(この例では、インバータ)を腐食性ガスが存在する環境に暴露した。センサ101Aは、上述の3つの構造体122(第1の構造体122A、第2の構造体122B、および第3の構造体122C)を含む。また、各構造体の金属薄膜8の材料は、第1の構造体122Aが銅であり、第2の構造体122Bおよび第3の構造体122Cが銀であった。3つの構造体の金属薄膜8の膜厚は、いずれも10μmであった。第3の構造体122Cのコーティング材a1は、酸素透過性が31000[cc/m・day at 20℃(2mm)]であるシリコーン系樹脂であり、コーティング材a1の厚さは10μmであった。第1の構造体122Aの抵抗体9の抵抗値は200Ωであり、第2の構造体122Bの抵抗体9の抵抗値は400Ωであり、第3の構造体122Cの抵抗体9の抵抗値は800Ωであり、抵抗体91の抵抗値は100Ωであった。
 実施の形態4の第1実施例.
 電気機器900Aを、40℃/95%RH/3ppm HSの環境に暴露した。暴露開始1日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、100Ωであった。このとき、いずれの構造体においても断線は発生していなかった。
 暴露開始6日目における合成抵抗Xは、300Ωであった。このとき、第1の構造体122Aで断線が発生していることが確認された。これにより、100Ωから300Ωへの抵抗値の増加は、第1の構造体122Aで断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 暴露開始140日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、700Ωであった。このとき第1の構造体122Aに加え、第2の構造体122Bでも断線が発生していることが確認された。これにより、300Ωから700Ωへの抵抗値の増加は、第2の構造体122Bで新たに断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 また、当該検証から、HSが存在し、Sが存在しない環境(すなわち、第1の環境)における3つの構造体の耐食性の大小関係は、第1の構造体122A<第2の構造体122B<第3の構造体122Cであることが証明された。
 実施の形態4の第2実施例.
 電気機器900Aを、Sが存在する75℃の温度環境に暴露した。暴露開始1日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、100Ωであった。このとき、いずれの構造体においても断線は発生していなかった。
 暴露開始4日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、900Ωであった。このとき、第3の構造体122Cで断線が発生していることが確認された。これにより、100Ωから900Ωへの抵抗値の増加は、第3の構造体122Cで断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 暴露開始7日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、1300Ωであった。このとき第3の構造体122Cに加え、第2の構造体122Bでも断線が発生していることが確認された。これにより、900Ωから1300Ωへの抵抗値の増加は、第2の構造体122Bで新たに断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 また、当該検証から、Sが存在し、HSが存在しない環境(すなわち、第2の環境)における3つの構造体の耐食性の大小関係は、第1の構造体122A>第2の構造体122B>第3の構造体122Cであることが証明された。
 実施の形態4の第3実施例.
 電気機器900Aを、40℃/95%RH/(0.2ppm S+3ppm HS)の環境に暴露した。暴露開始1日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、100Ωであった。このとき、いずれの構造体においても断線は発生していなかった。
 暴露開始6日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、300Ωであった。このとき、第1の構造体122Aで断線が発生していることが確認された。これにより、100Ωから300Ωへの抵抗値の増加は、第1の構造体122Aで断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 暴露開始8日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、1100Ωであった。このとき第1の構造体122Aに加え、第3の構造体122Cでも断線が発生していることが確認された。これにより、300Ωから1100Ωへの抵抗値の増加は、第3の構造体122Cで新たに断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 当該検証から、SとHSとが共存し、HSの濃度がSの濃度よりも高い環境(すなわち、第3の環境)における3つの構造体の耐食性の大小関係は、第1の構造体122A<第3の構造体122C<第2の構造体122Bであることが証明された。
 また、実施の形態4の第1実施例、第2実施例、および第3実施例における検証から、3つの構造体の耐食性の大小関係が第1の構造体122A<第2の構造体122B<第3の構造体122Cとなる場合には、電気機器900Aが第1の環境にあると判断できる、すなわち、環境に存在する腐食性ガスの種類はその他硫黄系ガスであると判断できることが証明された。
 また、これらの検証から、3つの構造体の耐食性の大小関係が第1の構造体122A>第2の構造体122B>第3の構造体122Cとなる場合には、電気機器900Aが第2の環境にあると判断できる、すなわち、環境に存在する腐食性ガスの種類は硫黄華であると判断できることが証明された。
 また、これらの検証から、3つの構造体の耐食性の大小関係が第1の構造体122A<第3の構造体122C<第2の構造体122Bとなる場合には、電気機器900Aが第3の環境にあると判断できる、すなわち、環境には硫黄華とその他硫黄系ガスとが共存していると判断できることが証明された。
 このように、実施の形態4によれば、センサ101Aは、耐食性の大小関係が第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なる3つの構造体122を備える。また、実施の形態4によれば、断線の発生により合成抵抗Xが変化するとともに、合成抵抗Xの変化が記録装置30に記憶される。そのため、断線の発生順を特定することができるため、3つの構造体122の耐食性の大小関係を特定することができる。また、特定された3つの構造体122の耐食性の大小関係を、記録装置30に記憶されている耐食性情報と比較することにより、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定することができる。ゆえに、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定することができる。
 また、実施の形態4によれば、抵抗体9の抵抗値を金属薄膜8の抵抗値よりも高く設定しておくことができる。これにより、抵抗測定器20の測定精度が低く、金属薄膜8の微小な抵抗値の変化を測定できないような場合であっても、合成抵抗Xの変化を基に断線している構造体を特定することができる。ゆえに、抵抗測定器20の測定精度が低い場合であっても、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定することができる。
 実施の形態5.
 実施の形態5では、解析装置31は、センサ本体の抵抗値から断線状況、詳細には、断線の有無を特定し、特定した断線の有無に基づいて、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。
 実施の形態5に係るセンサを備える電気機器の構成は、実施の形態4に係る電気機器900A(図19参照)の構成と同様である。また、実施の形態5に係る解析装置31は、実施の形態4に係る解析装置31と同様に、センサ本体11Aの抵抗値(合成抵抗X)から断線状況を特定する。しかしながら、実施の形態5では、解析装置31は測定した合成抵抗Xを記録装置30に書き込まないことから、合成抵抗Xの履歴が残らない。そのため、実施の形態5では、断線の発生順を把握できない。そこで、実施の形態5に係る解析装置31は、現時点における断線の有無を特定することにより、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。
 3つの構造体122の耐食性の大小関係は、実施の形態4の第1実施例、第2実施例、および第3実施例における検証から、図12に示す3つの構造体121の耐食性の大小関係と同様であることが証明されている。本実施の形態においても、3つの構造体122の環境別の耐食性の大小関係を示す情報(すなわち、耐食性情報)が記録装置30に記憶されている。
 主に、図19、図24、および図27を参照して、実施の形態5に係る解析処理について説明する。図27は、実施の形態5に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。図27に示す処理は図示しないメインルーチンからあらかじめ定められた周期で呼び出され、解析装置31により実行される。各ステップ(以下、Sと略す)は、基本的に解析装置31によるソフトウェア処理によって実現されるが、解析装置31内に作製された電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。
 S61において、解析装置31は、現時点における合成抵抗Xを測定する。S62において、解析装置31は、合成抵抗Xに該当する基準抵抗範囲REFnを特定する。S61およびS62の処理は、S41およびS42の処理と同じである。
 S63において、解析装置31は、断線が発生しているか否かを判定する。S62で特定した基準抵抗範囲REFnが基準抵抗範囲REF1以外である場合には、解析装置31は、断線が発生していると判定する。断線が発生している場合には(S63においてYES)、解析装置31は処理をS65に移行する。一方、断線が発生していない場合には(S63においてNO)、解析装置31は処理をS64に移行する。
 S64において、解析装置31は、断線は発生していないと特定する。
 S65において、解析装置31は、全ての構造体で断線が発生しているか否かを判定する。S62で特定した基準抵抗範囲REFnが基準抵抗範囲REF8である場合には、解析装置31は、全ての構造体で断線が発生していると判定する。全ての構造体で断線が発生している場合には(S65においてYES)、解析装置31は処理をS66に移行する。一方、断線が発生していない構造体がある場合には(S65においてNO)、解析装置31は処理をS67に移行する。
 S66において、解析装置31は、硫黄華とその他硫黄系ガスとの少なくとも一方、すなわち、硫黄系ガスが存在していると判断する。
 S67において、解析装置31は、S62で特定した基準抵抗範囲REFnを基に構造体の断線有無を特定する。
 S68において、解析装置31は、S67で特定した断線有無に基づいて、3つの構造体122の耐食性の大小関係を特定する。解析装置31は、S67で断線が発生していると特定した構造体がS67で断線が発生していないと特定した構造体よりも耐食性が低くなるように3つの構造体122の耐食性の大小関係を特定する。
 詳細には、断線が発生している構造体が第1の構造体122Aだけである場合には、解析装置31は、第1の構造体122Aは第2の構造体122Bおよび第3の構造体122Cよりも耐食性が低いと特定する。
 断線が発生している構造体が第2の構造体122Bだけである場合には、解析装置31は、第2の構造体122Bは第1の構造体122Aおよび第3の構造体122Cよりも耐食性が低いと特定する。
 断線が発生している構造体が第3の構造体122Cだけである場合には、解析装置31は、第3の構造体122Cは第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bよりも耐食性が低いと特定する。
 断線が発生している構造体が第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bである場合には、解析装置31は、第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bは第3の構造体122Cよりも耐食性が低いと特定する。
 断線が発生している構造体が第1の構造体122Aおよび第3の構造体122Cである場合には、解析装置31は、第1の構造体122Aおよび第3の構造体122Cは第2の構造体122Bよりも耐食性が低いと特定する。
 断線が発生している構造体が第2の構造体122Bおよび第3の構造体122Cである場合には、解析装置31は、第2の構造体122Bおよび第3の構造体122Cは第1の構造体122Aよりも耐食性が低いと特定する。
 S69において、解析装置31は、記録装置30に記憶されている耐食性情報を参照し、S68で特定した3つの構造体122の耐食性の大小関係と一致する環境を特定する。なお、S68で特定した3つの構造体122の耐食性の大小関係では、該当する環境を1つに特定することができない場合には、解析装置31は、該当する環境を全て特定する。
 S70において、解析装置31は、S69で特定した環境に基づいて、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定する。一例として、S69で特定した環境が第1の環境である場合には、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類をその他硫黄系ガスに特定する。また、S69で特定した環境が第2の環境である場合には、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類を硫黄華に特定する。また、S69で特定した環境が第3の環境である場合には、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類を硫黄華とその他硫黄系ガスとに特定する。
 また、S69で特定した環境が第1の環境と第3の環境とである場合には、解析装置31は、少なくともその他硫黄系ガスが存在すると特定する。
 S71において、解析装置31は、特定した内容を報知装置40に報知させる。一例として、解析装置31は、S64、S66、またはS70で特定した内容を液晶ディスプレイに表示する。
 詳細には、S64から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「現状、断線は検知できません。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 また、S66から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「硫黄系ガスが存在します。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 また、S70から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「腐食性ガスは***です。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。なお、S70において、少なくともその他硫黄系ガスが存在すると特定された場合には、解析装置31は、「その他硫黄系ガスが存在します。なお、硫黄華も存在する可能性があります。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 また、2つの構造体で断線が発生している場合に、本実施の形態においては、断線の発生順までは特定することができない。たとえば、第1の構造体122Aと第2の構造体122Bとで断線が発生している場合に、第2の構造体122Bの方が先に断線している可能性もある。また、第1の構造体122Aと第3の構造体122Cとで断線が発生している場合に、第3の構造体122Cの方が先に断線している可能性もある。また、第2の構造体122Bと第3の構造体122Cとで断線が発生している場合に、第2の構造体122Bの方が先に断線している可能性もある。これらの可能性を考慮して、2つの構造体で断線が発生している場合には、解析装置31は、「腐食性ガスは***です。」といったメッセージとともに、「硫黄系ガス以外の腐食要因が存在する可能性があります。」といったメッセージを表示してもよい。
 S71の後、解析装置31は、図27に示す一連の処理を終了する。
 なお、報知装置40は、LEDインジケータ、ブザー、またはスピーカーなどでもよい。
 続いて、実施の形態5に係るセンサ101Aの有効性に関する検証結果について説明する。当該検証は、実施の形態4に係るセンサの有効性に関する検証と同じ条件で行われた。
 実施の形態5の第1実施例.
 電気機器900Aを、40℃/95%RH/3ppm HSの環境に暴露した。暴露開始1日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、100Ωであった。このとき、いずれの構造体においても断線は発生していなかった。
 暴露開始6日目における合成抵抗Xは、300Ωであった。このとき、第1の構造体122Aで断線が発生していることが確認された。これにより、100Ωから300Ωへの抵抗値の増加は、第1の構造体122Aで断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 また、HSが存在し、Sが存在しない環境(すなわち、第1の環境)においては、3つの構造体122のうち最も耐食性が低い構造体は第1の構造体122Aであることが証明された。
 さらに暴露開始140日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、700Ωであった。このとき第1の構造体122Aに加え、第2の構造体122Bでも断線が発生していることが確認された。これにより、100Ωから700Ωへの抵抗値の増加は、第1の構造体122Aと第2の構造体122Bとで断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 また、HSが存在し、Sが存在しない環境(すなわち、第1の環境)においては、3つの構造体122のうち第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bは第3の構造体122Cよりも耐食性が低いことが証明された。
 実施の形態5の第2実施例.
 電気機器900Aを、Sが存在する75℃の温度環境に暴露した。暴露開始1日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、100Ωであった。このとき、いずれの構造体においても断線は発生していなかった。
 暴露開始4日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、900Ωであった。このとき、第3の構造体122Cで断線が発生していることが確認された。これにより、100Ωから900Ωへの抵抗値の増加は、第3の構造体122Cで断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 また、Sが存在し、HSが存在しない環境(すなわち、第2の環境)においては、3つの構造体122のうち最も耐食性が低い構造体は第3の構造体122Cであることが証明された。
 暴露開始7日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、1300Ωであった。このとき第3の構造体122Cに加え、第2の構造体122Bでも断線が発生していることが確認された。これにより、100Ωから1300Ωへの抵抗値の増加は、第2の構造体122Bと第3の構造体122Cとで断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 また、Sが存在し、HSが存在しない環境(すなわち、第2の環境)においては、3つの構造体122のうち第2の構造体122Bおよび第3の構造体122Cは第1の構造体122Aよりも耐食性が低いことが証明された。
 実施の形態5の第3実施例.
 電気機器900Aを、40℃/95%RH/(0.2ppm S+3ppm HS)の環境に暴露した。暴露開始1日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、100Ωであった。このとき、いずれの構造体においても断線は発生していなかった。
 暴露開始6日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、300Ωであった。このとき、第1の構造体122Aで断線が発生していることが確認された。これにより、100Ωから300Ωへの抵抗値の増加は、第1の構造体122Aで断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 また、HSとSとが共存し、HSの濃度がSの濃度よりも高い環境(すなわち、第3の環境)においては、3つの構造体122のうち最も耐食性が低い構造体は第1の構造体122Aであることが証明された。
 暴露開始8日目におけるセンサ本体11Aの合成抵抗Xは、1100Ωであった。このとき第1の構造体122Aに加え、第3の構造体122Cでも断線が発生していることが確認された。これにより、100Ωから1100Ωへの抵抗値の増加は、第1の構造体122Aと第3の構造体122Cとで断線が発生したことが原因であると判断できることが証明された。
 また、HSとSとが共存し、HSの濃度がSの濃度よりも高い環境(すなわち、第3の環境)においては、3つの構造体122のうち第1の構造体122Aおよび第3の構造体122Cは第2の構造体122Bよりも耐食性が低いことが証明された。
 また、実施の形態5の第1実施例、第2実施例、および第3実施例における検証から、3つの構造体122のうち第1の構造体122Aが最も耐食性が低い場合には、電気機器900Aは第1の環境または第3の環境にあると判断できる、すなわち、環境には少なくともその他硫黄系ガスが存在すると判断できることが証明された。
 また、これらの検証から、3つの構造体122のうち第3の構造体122Cが最も耐食性が低い場合には、電気機器900Aは第2の環境にあると判断できる、すなわち、環境に存在する腐食性ガスの種類は硫黄華であると判断できることが証明された。
 また、これらの検証から、3つの構造体122のうち第1の構造体122Aおよび第2の構造体122Bが第3の構造体122Cよりも耐食性が低い場合には、電気機器900Aは第1の環境にあると判断できる、すなわち、環境に存在する腐食性ガスの種類はその他硫黄系ガスであると判断できることが証明された。
 また、これらの検証から、3つの構造体122のうち第2の構造体122Bおよび第3の構造体122Cが第1の構造体122Aよりも耐食性が低い場合には、電気機器900Aは第2の環境にあると判断できる、すなわち、環境に存在する腐食性ガスの種類は硫黄華であると判断できることが証明された。
 また、これらの検証から、3つの構造体122のうち第1の構造体122Aおよび第3の構造体122Cが第2の構造体122Bよりも耐食性が低い場合には、電気機器900Aは第3の環境にあると判断できる、すなわち、環境に存在する腐食性ガスの種類は硫黄華とその他硫黄系ガスとであると判断できることが証明された。
 このように、実施の形態5によれば、センサ101Aは、耐食性の大小関係が第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なる3つの構造体122を備える。また、実施の形態5によれば、断線の発生により合成抵抗Xが変化する。そのため、断線の有無を特定することができるため、3つの構造体122の耐食性の大小関係を特定することができる。また、特定された3つの構造体122の耐食性の大小関係を、記録装置30に記憶されている耐食性情報と比較することにより、環境に存在する腐食性ガスの種類を特定することができる。ゆえに、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定することができる。
 実施の形態6.
 実施の形態6では、対象とする腐食性ガスの種類の数が実施の形態1~5よりも多い。詳細には、実施の形態6で対象とする腐食性ガスは、硫黄系ガスおよび塩素ガスである。
 実施の形態6における電気機器の構成は、センサのセンサ本体に含まれる構造体の数が異なること以外は実施の形態1に係る電気機器900(図1参照)の構成と同様である。図28は、実施の形態6におけるセンサ本体の構成の一例を示す図である。
 実施の形態6におけるセンサ本体11Bは、5つの構造体(第1の構造体121A、第2の構造体121B、第3の構造体121C、第4の構造体121D、および第5の構造体121E)と、配線4と、端子切替器52とを備える。以下では、第1の構造体121A、第2の構造体121B、第3の構造体121C、第4の構造体121D、および第5の構造体121Eを総称して、5つの構造体123とも称する。
 配線4は、配線41、5つの配線42、および配線43を含む。配線4は、回路基板上に配置される。5つの配線42は、5つの構造体123にそれぞれ対応する。また、各構造体は、配線41と対応する配線42との間を接続するように配置され、半田により配線41,42上に実装される。
 第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cは、上述の通りである。第4の構造体121Dおよび第5の構造体121Eは、薄膜の金属材料が異なること以外は、第1の構造体121Aと同じである。
 詳細には、第4の構造体121Dは、金属薄膜、詳細には、錫からなる薄膜を含み、当該薄膜が環境に露出している。錫は、「第3の金属材料」の一例である。塩素ガスは、錫を選択的に腐食する。
 第5の構造体121Eは、金属薄膜、詳細には、ニッケルからなる薄膜を含み、当該薄膜が環境に露出している。ニッケルは、二酸化硫黄と塩素ガスとのいずれによっても腐食する。
 5つの構造体123の金属薄膜の厚さは、いずれも10μmに設定されている。また、コーティング材の厚さも、10μmに設定されている。なお、5つの構造体123の金属薄膜の厚さは互いに異なっていてもよい。また、金属薄膜の厚さとコーティング材の厚さとは互いに異なっていてもよい。
 上述の通り、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの耐食性の大小関係は、第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なる。
 本実施の形態においては、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの環境別の耐食性の大小関係を示す情報(すなわち、耐食性情報)として、図12に示す大小関係が記録装置30に記憶されている。本実施の形態においては、解析装置31は、実際にセンサ101(または電気機器900)が暴露されている環境下での5つの構造体123の腐食速度を算出する。
 塩素ガスは錫を選択的に腐食することから、解析装置31は、第4の構造体121Dの腐食速度を基に塩素ガスの存在有無を特定する。ニッケルは二酸化硫黄と塩素ガスとのいずれによっても腐食することから、解析装置31は、第4の構造体121Dの腐食速度と第5の構造体121Eの腐食速度とを基に二酸化硫黄の存在有無を特定する。
 また、解析装置31は、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの腐食速度を基にこれらの耐食性の大小関係を特定し、実施の形態1と同様にして硫黄華と硫化水素とがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのか特定する。
 なお、上述の、金属薄膜の材料、金属薄膜の膜厚、コーティング材の材料、およびコーティング材の厚さは一例にすぎない。これらは、第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで、第1の構造体121A、第2の構造体121B、および第3の構造体121Cの耐食性の大小関係が互いに異なるようなものであればよい。
 主に図1、図28、および図29を参照して、実施の形態6に係る解析処理について説明する。図29は、実施の形態6に係る解析処理の一例を示すフローチャートである。図29に示す処理は図示しないメインルーチンからあらかじめ定められた周期で呼び出され、解析装置31により実行される。各ステップ(以下、Sと略す)は、基本的に解析装置31によるソフトウェア処理によって実現されるが、解析装置31内に作製された電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。
 S81において、解析装置31は、実施の形態1または実施の形態2で述べた方法を用いて、5つの構造体123の各々の腐食速度を算出し、それらを記録装置30に書き込む。
 S82において、解析装置31は、記録装置30から5つの構造体123の最新の腐食速度を抽出する。
 S83において、解析装置31は、第4の構造体121Dの腐食速度V121Dが0であるか否かを判定する。S83の処理は、塩素ガスが存在するか否かを判定するための処理である。塩素ガスにより選択的に腐食される錫からなる薄膜を含む第4の構造体121Dの腐食速度が0であれば、塩素ガスは存在しないといえる。腐食速度V121Dが0である場合には(S83においてYES)、解析装置31は処理をS85に移行する。一方、腐食速度V121Dが0でない場合には(S83においてNO)、解析装置31は処理をS84に移行する。
 S84において、解析装置31は、塩素ガスが存在すると特定する。なお、塩素ガスは、ほとんどの金属材料を腐食させるため、塩素ガス以外の腐食性ガスの影響を正確に評価することは難しい。そのため、解析装置31は、塩素ガスが存在すると特定した場合には、塩素ガス以外の腐食性ガスの存在有無を特定することは行わない。
 S85において、解析装置31は、第5の構造体121Eの腐食速度V121Eが0であるか否かを判定する。S85の処理は、二酸化硫黄が存在するか否かを判定するための処理である。ニッケルは、二酸化硫黄と塩素ガスとのいずれによっても腐食する。S85はS83においてYESの場合、すなわち塩素ガスが存在しない場合に行われることから、腐食速度V121Eを基に二酸化硫黄の存在有無を特定することが可能となる。腐食速度V121Eが0であれば、二酸化硫黄は存在しないといえる。腐食速度V121Eが0である場合には(S85においてYES)、解析装置31は、処理をS87に移行する。一方、腐食速度V121Eが0でない場合には(S85においてNO)、解析装置31は、処理をS86に移行する。
 S86において、解析装置31は、二酸化硫黄が存在すると特定する。ここで、銅は、二酸化硫黄によっても腐食するのに対し、銀は二酸化硫黄による影響をほとんど受けない。そこで、解析装置31は、二酸化硫黄が存在すると特定した場合には、第2の構造体121Bおよび第3の構造体121Cの腐食速度を基に、硫黄華の共存有無をさらに特定する(S88~S92)。
 S87において、解析装置31は、実施の形態1で述べたS28~S35(図15参照)の処理を実行することにより、硫化水素と硫黄華との存在有無を特定する。なお、実施の形態6では、S30において、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類を硫化水素に特定する。また、実施の形態6では、S34において、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類を硫黄華と硫化水素とに特定する。
 S88において、解析装置31は、腐食速度V121Bおよび腐食速度V121Cがいずれも0であるか否かを判定する。腐食速度V121Bおよび腐食速度V121Cがいずれも0である場合には(S88においてYES)、解析装置31は処理をS89に移行する。一方、腐食速度V121Bおよび腐食速度V121Cの少なくとも一方が0ではない場合には(S88においてNO)、解析装置31は処理をS90に移行する。
 S89において、解析装置31は、環境に存在する腐食性ガスの種類は二酸化硫黄であり、硫化水素および硫黄華は存在しないと特定する。
 S90において、解析装置31は、腐食速度V121B>腐食速度V121Cであるか否かを判定する。腐食速度V121B>腐食速度V121Cの場合とは、第2の構造体121Bおよび第3の構造体121Cの耐食性の大小関係が第2の構造体121B<第3の構造体121Cの場合、すなわち、センサ101(または電気機器900)が暴露されている環境が第1の環境の場合といえる。腐食速度V121B>腐食速度V121Cである場合には(S90においてYES)、解析装置31は処理をS91に移行する。一方、腐食速度V121B>腐食速度V121Cでない場合には(S90においてNO)、解析装置31は処理をS92に移行する。
 S91において、解析装置31は、環境には二酸化硫黄とともに硫化水素が存在する可能性があると特定する。すなわち、解析装置31は、環境には二酸化硫黄が存在するが、硫黄華は存在しないこと、および、二酸化硫黄以外に硫化水素が存在する可能性があることを特定する。
 S92において、解析装置31は、環境には二酸化硫黄とともに硫黄華が存在すると特定する。
 S93において、解析装置31は、特定した内容を報知装置40に報知させる。一例として、解析装置31は、S84、S87、S89、S91、またはS92で特定した内容を液晶ディスプレイに表示する。
 詳細には、S84から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「塩素ガスが存在します。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 また、S87から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、解析装置31は、「腐食性ガスは***です。」といったメッセージや「硫黄系ガス以外の腐食要因を検討してください。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 また、S89から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「二酸化硫黄が存在します。硫黄華および硫化水素は存在しません。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 また、S91から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「環境には二酸化硫黄とともに硫化水素が存在する可能性があります。」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 また、S92から処理が移行されてきた場合には、解析装置31は、「二酸化硫黄とともに硫黄華が存在します」といったメッセージを液晶ディスプレイに表示する。
 S93の後、解析装置31は、図29に示す一連の処理を終了する。
 なお、報知装置40は、LEDインジケータ、ブザー、またはスピーカーなどでもよい。
 このように、実施の形態6によれば、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定できるだけでなく、第3の種類の腐食性ガスの存在有無をも特定することができる。
 以上、各実施の形態について説明した。上述の通り、本開示によれば、第1の種類の腐食性ガスと第2の種類の腐食性ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定することができる。一例として、上述の各実施の形態では、硫黄華とその他硫黄系ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定する場合を例に説明した。
 硫黄華とその他硫黄系ガスとは、腐食させる金属の種類が類似している。そのため、特許文献1または特許文献2に開示の技術では、硫黄華とその他硫黄系ガスとが、それぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定することはできない。一般に、ガスによる腐食の因子は、腐食性ガスの種類と金属の種類との組合せ(金属の腐食性)、腐食性ガスの濃度、温度、および湿度と言われている。これは、硫化水素または二酸化硫黄による腐食に当てはまり、各因子の値が大きいほど、腐食速度は速くなる。一方、硫黄華による腐食では、湿度の影響はほとんど受けない。環境の腐食性を改善する方法の一つとして、空調等により湿度を低下させる方法が提案されるが、この方法は硫化水素および二酸化硫黄には有効でも、硫黄華にはほとんど無効である。ゆえに、硫黄華とその他硫黄系ガスとの共存有無は、環境の腐食性の改善に有用な情報といえる。本開示によれば、硫黄華とその他硫黄系ガスとがそれぞれ単独で存在しているのか、もしくは共存しているのかを特定できることから、環境の腐食性の改善に有用な情報を提供することができる。
 今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 3 回路基板、4,41,42,43 配線、5 半田、6 絶縁基板、7 電極対、8 金属薄膜、9,91 抵抗体、11,11A,11B センサ本体、12 温湿度センサ、20 抵抗測定器、30 記録装置、31 解析装置、40 報知装置、52 端子切替器、71 第1電極、72 第2電極、90 電気機器本体、101,101A センサ、121A,122A 第1の構造体、121B,122B 第2の構造体、121C,122C 第3の構造体、121D 第4の構造体、121E 第5の構造体、201 電圧計、202 電流計、900,900A 電気機器、a1 コーティング材。

Claims (13)

  1.  環境に存在する腐食性ガスの種類を特定するセンサであって、
     前記腐食性ガスの種類は、第1の種類と、第2の種類とを少なくとも含み、
     前記センサは、
      少なくとも3つの構造体を含むセンサ本体と、
      前記少なくとも3つの構造体の各々の抵抗値、または、前記センサ本体の抵抗値を測定する測定器と、
      前記測定器により測定された抵抗値と、前記少なくとも3つの構造体の環境別の耐食性の大小関係を示す耐食性情報とに基づいて、環境に存在する前記腐食性ガスの種類を特定する解析装置と、
      前記解析装置により特定された内容を報知する報知装置と、を備え、
     前記少なくとも3つの構造体は、
      第1の金属材料からなる薄膜を含み、当該薄膜が環境に露出している第1の構造体と、
      前記第1の金属材料とは異なる第2の金属材料からなる薄膜を含み、当該薄膜が環境に露出している第2の構造体と、
      前記第2の金属材料からなる薄膜を含み、当該薄膜の環境に暴露される面がコーティング材で覆われている第3の構造体と、を含み、
     前記第1の種類の腐食性ガス、および、前記第2の種類の腐食性ガスは、前記第1の金属材料および前記第2の金属材料をそれぞれ腐食し、
     前記少なくとも3つの構造体の耐食性の大小関係は、第1の環境と、第2の環境と、第3の環境とで互いに異なり、
     前記第1の環境では、前記第1の種類の腐食性ガスが存在し、かつ、前記第2の種類の腐食性ガスが存在せず、
     前記第2の環境では、前記第1の種類の腐食性ガスが存在せず、かつ、前記第2の種類の腐食性ガスが存在し、
     前記第3の環境では、前記第1の種類の腐食性ガスと前記第2の種類の腐食性ガスとが存在する、センサ。
  2.  前記測定器は、前記少なくとも3つの構造体の各々の抵抗値を測定し、
     前記解析装置は、
      前記測定器により測定された抵抗値に基づいて、前記少なくとも3つの構造体の各々の腐食速度または腐食割合を算出し、
      算出した腐食速度または腐食割合に基づいて、前記少なくとも3つの構造体の耐食性の大小関係を特定し、
      前記耐食性情報と、特定した前記少なくとも3つの構造体の耐食性の大小関係とに基づいて、環境に存在する前記腐食性ガスの種類を特定する、請求項1に記載のセンサ。
  3.  前記センサは、前記測定器により測定された抵抗値と、前記測定器により抵抗値が測定された測定時間とを対応付けて記憶する記憶装置をさらに備え、
     前記測定器は、前記少なくとも3つの構造体の各々の抵抗値を定められた周期で測定し、
     前記解析装置は、第1の測定時間に測定された抵抗値と、当該第1の測定時間から任意の時間だけ遡った第2の測定時間に測定された抵抗値とに基づいて、前記少なくとも3つの構造体の各々の腐食速度または腐食割合を算出する、請求項2に記載のセンサ。
  4.  前記解析装置は、環境の温度、環境の湿度、および、算出した腐食速度に基づいて、環境に存在する前記腐食性ガスの濃度をさらに算出し、
     前記報知装置は、前記解析装置により算出された前記腐食性ガスの濃度をさらに報知する、請求項2または請求項3に記載のセンサ。
  5.  前記解析装置は、式に環境の温度、環境の湿度、および、算出した腐食速度を代入することにより、環境に存在する前記腐食性ガスの濃度を算出し、
     前記式は、温度、湿度、および前記腐食性ガスの濃度のうち少なくとも1つが異なる複数のモデル環境下で得られた前記薄膜の腐食速度を基に分散分析を用いて作成される、請求項4に記載のセンサ。
  6.  前記少なくとも3つの構造体の各々は、薄膜に並列に接続された抵抗体をさらに含み、
     前記少なくとも3つの構造体のうち任意の1つの構造体の抵抗体の抵抗値は、残りの構造体の各々の抵抗体の抵抗値と異なり、かつ、前記残りの構造体から任意に選択される複数の構造体の抵抗体の抵抗値の合計と一致せず、
     前記測定器は、前記センサ本体の抵抗値を測定し、
     前記解析装置は、
      前記測定器により測定された抵抗値に基づいて、前記少なくとも3つの構造体の断線状況を特定し、
      特定した前記断線状況に基づいて、前記少なくとも3つの構造体の耐食性の大小関係を特定し、
      前記耐食性情報と、特定した前記少なくとも3つの構造体の耐食性の大小関係とに基づいて、環境に存在する前記腐食性ガスの種類を特定する、請求項1に記載のセンサ。
  7.  前記断線状況は、前記少なくとも3つの構造体における断線の発生順である、請求項6に記載のセンサ。
  8.  前記断線状況は、前記少なくとも3つの構造体における断線の有無である、請求項6に記載のセンサ。
  9.  前記腐食性ガスの種類は、第3の種類をさらに含み、
     前記少なくとも3つの構造体は、前記第1の金属材料と前記第2の金属材料とは異なる第3の金属材料からなる薄膜を含み、当該薄膜が環境に露出している第4の構造体をさらに含み、
     前記第3の種類の腐食性ガスは、前記第3の金属材料を選択的に腐食する、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のセンサ。
  10.  前記コーティング材は、前記第1の環境において、被覆している前記薄膜の腐食速度を減速させ、前記第2の環境および前記第3の環境においては、被覆している前記薄膜の腐食速度を加速させ、
     前記第1の金属材料は前記第2の金属材料よりも、前記第1の種類の腐食性ガスに対する耐食性が低い、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載のセンサ。
  11.  前記コーティング材はシリコーン系樹脂で構成される、請求項1~請求項10のいずれか1項に記載のセンサ。
  12.  前記少なくとも3つの構造体の薄膜の厚さは互いに同じである、請求項1~請求項11のいずれか1項に記載のセンサ。
  13.  請求項1~請求項12のいずれか1項に記載のセンサを備える、電気機器。
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