(57)【要約】【課題】環境測定装置及び環境測定方法において、大気中の腐食性ガスを高精度に測定すること。【解決手段】第１のQCMセンサ１１ａの第１の共振周波数f1mの第１の変化量Δf1mと、第２のQCMセンサ１１ｂの第２の共振周波数f2mの第２の変化量Δf2mとを算出する演算部１３を備え、演算部１４が、第１の期間T1内における第１の変化量Δf1mと、該第１の期間T1内における第２の変化量Δf2mとに基づいて、該第２の変化量Δf2mを補正する環境測定装置１０による。【選択図】図３
2013186856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のQCMセンサの第１の共振周波数の第１の変化量と、第２のQCMセンサの第２の共振周波数の第２の変化量とを算出する演算部を備え、
前記演算部が、
第１の期間内における前記第１の変化量と、該第１の期間内における前記第２の変化量とに基づいて、該第２の変化量を補正することを特徴とする環境測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、
前記第１の期間内での前記第１の変化量の第１の増分と、前記第１の期間内における前記第２の変化量の第２の増分との第１の比を求め、
前記第２の変化量に前記第１の比を乗じることにより、該第２の変化量の前記補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の環境測定装置。
【請求項３】
前記演算部は、
前記第１の期間内の第１の時刻において前記第２の共振周波数の取得を開始し、
前記第１の期間内の第２の時刻において前記第１の共振周波数の取得を終了することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の環境測定装置。
【請求項４】
前記第１のQCMセンサは、
水晶振動子と、
前記水晶振動子の一方の主面に形成された第１の電極と、
前記水晶振動子の他方の主面に形成され、前記第１の電極との間に電圧が印加される第２の電極と、
前記一方の主面と前記他方の主面の少なくとも一方に形成された配線とを有し、
前記演算部は、前記配線の抵抗値が予め定められた閾値を超えた時刻を前記第１の時刻とすることを特徴とする請求項３に記載の環境測定装置。
【請求項５】
前記演算部は、
前記第２の変化量に前記第１の比を乗じた値に、前記第１の時刻での前記第１の変化量を加えることにより、前記第２の変化量を補正することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の環境測定装置。
【請求項６】
前記第１のQCMセンサを収容する第１の部屋と、
前記第２のQCMセンサを収容する第２の部屋と、
前記第１の部屋と前記第２の部屋の各々に連通する窓が形成され、かつ前記第１の部屋と前記第２の部屋を塞ぐ遮蔽部を備えた移動可能なシャッタとを更に有し、
前記第１の期間よりも前においては、前記第１の部屋に前記窓が連通すると共に、前記第２の部屋が前記遮蔽部で塞がれ、
前記第１の期間内においては、前記第１の部屋と前記第２の部屋の各々に前記窓が連通し、
前記第１の期間よりも後においては、前記第２の部屋に前記窓が連通すると共に、前記第１の部屋が前記遮蔽部で塞がれることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の環境測定装置。
【請求項７】
前記シャッタは、長手方向に移動可能な長尺状のフィルムであることを特徴とする請求項６に記載の環境測定装置。
【請求項８】
前記シャッタは、
第１の開口と第２の開口とが形成され、第１の軸を中心にして回転可能な第１の回転板と、
第３の開口と第４の開口とが形成され、前記第１の軸と同軸の第２の軸を中心にして回転可能な第２の回転板とを備え、
前記第１の期間よりも前においては、前記第１の部屋の上で前記第１の開口と前記第４の開口とが重なることにより前記窓が形成されると共に、前記第１の回転板と前記第２の回転板の少なくとも一方によって前記第２の部屋が塞がれ、
前記第１の期間内においては、前記第１の部屋の上で前記第１の開口と前記第３の開口とが重なり、かつ、前記第２の部屋の上で前記第２の開口と前記第４の開口とが重なることにより、前記第１乃至第４の開口の各々で前記窓が形成され、
前記第１の期間よりも後においては、前記第２の部屋の上で前記第１の開口と前記第４の開口とが重なることにより前記窓が形成されると共に、前記第１の回転板と前記第２の回転板の少なくとも一方によって前記第１の部屋が塞がれることを特徴とする請求項６に記載の環境測定装置。
【請求項９】
前記第１の回転板と前記第２の回転板は平面視で円形であり、
前記第１の開口と前記第２の開口は、前記第１の軸から前記１の回転板の周縁に向かって延びる扇形であり、
前記第３の開口と前記第４の開口は、前記第２の軸から前記２の回転板の周縁に向かって延びる扇形であることを特徴とする請求項８に記載の環境測定装置。
【請求項１０】
前記第１の部屋と前記第２の部屋の各々が形成され、平面視で前記第１の回転板と前記第２の回転板の各々の周縁に重なる開口端を備えた円筒状の筐体と、
前記第１の回転板の前記周縁と前記筐体の前記開口端の各々に密着する第１の摺滑体と、
前記第２の回転板の前記周縁と前記第１の回転板の前記周縁の各々に密着する第２の摺滑体とを更に有することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の環境測定装置。
【請求項１１】
前記第１の摺滑体は、前記開口端に固着された弾性体を有することを特徴とする請求項１０に記載の環境測定装置。
【請求項１２】
前記弾性体に乾燥剤を含浸させたことを特徴とする請求項１１に記載の環境測定装置。
【請求項１３】
前記第２の回転板の下面に凹部を設け、該凹部に乾燥剤を収容したことを特徴とする請求項８に記載の環境測定装置。
【請求項１４】
前記第１の部屋と前記第２の部屋の中に乾燥剤が設けられたことを特徴とする請求項６乃至付記請求項１２のいずれか１項に記載の環境測定装置。
【請求項１５】
前記演算部は、
第３のQCMセンサの第３の共振周波数の第３の変化量を算出し、
前記第１の期間よりも後の第２の期間内での前記第１の変化量の第１の増分と、前記第２の期間内における前記第３の変化量の第３の増分との第２の比を求め、
前記第３の変化量に前記第２の比を乗じることにより、該第３の変化量を補正することを特徴とする請求項２に記載の環境測定装置。
【請求項１６】
前記演算部は、
前記第１の期間内の第１の時刻において前記第１の共振周波数の取得を開始し、
前記第１の期間内の第２の時刻において前記第２の共振周波数の取得を終了し、
前記第２の期間内の第３の時刻において前記第３の共振周波数の取得を開始し、
前記第２の期間内の第４の時刻において前記第１の共振周波数の取得を終了することを特徴とする請求項１５に記載の環境測定装置。
【請求項１７】
前記演算部は、
前記第３の変化量に前記第２の比を乗じた値に、前記第２の変化量に前記第１の比を乗じた値の前記第２の時刻での値と、前記第２の時刻と前記第３の時刻との間における前記第１の変化量の増分とを加えることにより、前記第３の変化量を補正することを特徴とする請求項１６に記載の環境測定装置。
【請求項１８】
前記第１のQCMセンサを収容する第１の部屋と、
前記第１の部屋の両隣のうちの一方に設けられ、前記第２のQCMセンサを収容する第２の部屋と、
前記第１の部屋の両隣のうちの他方に設けられ、前記第３のQCMセンサを収容する第３の部屋と、
前記第１乃至第３の部屋のうち、隣り合う二つの前記部屋の各々に連通する窓が形成され、かつ残りの一つの前記部屋を塞ぐ遮蔽部を備えた移動可能なシャッタとを更に有し、
前記第１の期間よりも前においては、前記第２の部屋に前記窓が連通すると共に、前記第１の部屋と前記第３の部屋が前記遮蔽部で塞がれ、
前記第１の期間内においては、前記第１の部屋と前記第２の部屋の各々に前記窓が連通すると共に、前記第３の部屋が前記遮蔽部で塞がれ、
前記第２の期間内においては、前記第１の部屋と前記第３の部屋の各々に前記窓が連通し、前記第２の部屋が前記遮蔽部で塞がれ、
前記第２の期間よりも後においては、前記第３の部屋に前記窓が連通すると共に、前記第１の部屋と前記第２の部屋が前記遮蔽部で塞がれることを特徴とする請求項１５乃至請求項１７のいずれか１項に記載の環境測定装置。
【請求項１９】
前記演算部は、
前記第１の期間よりも前の第３の期間内での前記第１の変化量の第１の増分と、前記第３の期間内における前記第２の変化量の第２の増分との第３の比を求め、
前記第２の変化量に前記第３の比を乗じることにより、該第２の変化量を補正することを特徴とする請求項１４に記載の環境測定装置。
【請求項２０】
前記演算部は、
前記第３の期間内の第５の時刻において前記第２の共振周波数の取得を開始し、
前記第３の期間内の第６の時刻において前記第１の共振周波数の取得を終了することを特徴とする請求項１９に記載の環境測定装置。
【請求項２１】
第１のQCMセンサの第１の共振周波数の第１の変化量を算出するステップと、
第２のQCMセンサの第２の共振周波数の第２の変化量を算出するステップと、
第１の期間内における前記第１の変化量と、該第１の期間内における前記第２の変化量とに基づいて、該第２の変化量を補正するステップと、
を有することを特徴とする環境測定方法。
【請求項２２】
第１の期間内での前記第１の変化量の第１の増分と、前記第１の期間内における前記第２の変化量の第２の増分との第１の比を求めるステップを更に有し、
前記第２の変化量を補正するステップにおいて、該第２の変化量に前記第１の比を乗じることにより、該第２の変化量を補正することを特徴とする請求項２１に記載の環境測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境測定装置及び環境測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中には電子機器を腐食させる腐食性ガスが含まれることがある。腐食性ガスの発生源としては、例えば、製紙工場やゴム工場等の化学工場、ごみ処理場、下水処理場、火山、及び化学物質を含んだ日用品等がある。【０００３】
これらの発生源から出る腐食性ガスの一つとしては硫化水素ガスがあり、電子機器内の配線がその硫化水素ガスによって腐食し、当該電子機器が故障することがある。特に、情報化社会において電子機器が社会インフラのシステム基盤を支えている場合には、電子機器の故障により社会活動が麻痺するおそれもある。【０００４】
腐食性ガスに起因した電子機器の故障を未然に防ぐには、電子機器が設置されている環境中に含まれている腐食性ガスを監視し、その腐食性ガスによる腐食で電子機器が故障する可能性を事前に把握するのが有用である。【０００５】
腐食性ガスを監視するセンサとしてQCM(Quartz Crystal Microbalance)センサが知られている。QCMセンサは、水晶振動子の電極の質量が腐食により変化するとその腐食量に応じて共振周波数が減少する性質を利用することで、極めて微量な質量変化を測定することができる質量センサである。【０００６】
そのQCMセンサにおいては、時間の経過と共に電極の腐食量が多くなると共振周波数の変化が鈍くなり、QCMセンサはその寿命を迎える。そのため、長期間にわたって腐食ガスを監視する場合には、寿命が近づいたQCMセンサを新品のQCMセンサに交換し、監視の空白期間が生じないようにするのが好ましい。【０００７】
但し、QCMセンサには個体差があるため、交換後のQCMセンサによって腐食性ガスによる腐食量の測定精度が維持できるとは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
環境測定装置及び環境測定方法において、大気中の腐食性ガスを高精度に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下の開示の一観点によれば、第１のQCMセンサの第１の共振周波数の第１の変化量と、第２のQCMセンサの第２の共振周波数の第２の変化量とを算出する演算部を備え、前記演算部が、第１の期間内における前記第１の変化量と、該第１の期間内における前記第２の変化量とに基づいて、該第２の変化量を補正する環境測定装置が提供される。【００１０】
また、その開示の他の観点によれば、第１のQCMセンサの第１の共振周波数の第１の変化量を算出するステップと、第２のQCMセンサの第２の共振周波数の第２の変化量を算出するステップと、第１の期間内における前記第１の変化量と、該第１の期間内における前記第２の変化量とに基づいて、該第２の変化量を補正するステップとを有する環境測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、その調査で使用したQCMセンサの斜視図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は、QCMセンサの個体差を調査して得られたグラフである。
【図３】図３は、第１実施形態に係る環境測定装置の構成図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る環境測定装置が備える発振回路の回路図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る環境測定装置が備える駆動部のコネクタ付近の拡大図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る環境測定装置が備える各QCMセンサの測定結果の一例を示す図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る環境測定方法について説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は、第１実施形態において、第１の補正係数の算出方法を説明するための図である。
【図９】図９は、第１実施形態において、補正後の第２のグラフを示す図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態で使用するセンサユニットの斜視図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態で使用するセンサユニットが備えるシャッタの展開図である。
【図１２】図１２は、図１０のI−I線に沿う断面図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る環境測定装置の構成図である。
【図１４】図１４（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態で使用するセンサユニットの動作について説明するための平面図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態で使用するセンサユニットの平面図である。
【図１６】図１６（ａ）は、第３実施形態で使用する第１の回転板の平面図であり、図１６（ｂ）は、第３実施形態で使用する第２の回転板５２の平面図である。
【図１７】図１７（ａ）は図１５のII−II線に沿う断面図であり、図１７（ｂ）は第２の回転板に乾燥剤を収容した場合の拡大断面図である。
【図１８】図１８は、第３実施形態に係るセンサユニットの筐体の開口端の拡大断面図である。
【図１９】図１９は、第３実施形態に係る環境測定装置の構成図である。
【図２０】図２０（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態において、第１の時刻よりも前の時刻におけるセンサユニットの状態を示す図である。
【図２１】図２１（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態において、第１の時刻と第２の時刻との間の時刻におけるセンサユニットの状態を示す図である。
【図２２】図２２（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態において、第２の時刻よりも後の時刻におけるセンサユニットの状態を示す図である。
【図２３】図２３は、第４実施形態に係るQCMセンサの平面図である。
【図２４】図２４は、第５実施形態に係る環境測定装置の構成図である。
【図２５】図２５は、第５実施形態で使用するセンサユニットの斜視図である。
【図２６】図２６は、図２５のIII−III線に沿う断面図である。
【図２７】図２７は、第５実施形態における第２のQCMセンサと駆動部との拡大図である。
【図２８】図２８は、第５実施形態における各QCMセンサの測定結果の一例を示す図である。
【図２９】図２９は、第５実施形態に係る環境測定方法について説明するためのフローチャートである。
【図３０】図３０は、第５実施形態において第１の補正係数の算出方法について説明するための図である。
【図３１】図３１は、第５実施形態で生成された測定値により得られたグラフである。
【図３２】図３２は、図３１のグラフの拡大図である。
【図３３】図３３は、第６実施形態で使用するセンサユニットの平面図である。
【図３４】図３４は、第６実施形態で使用するセンサユニットが備えるシャッタの平面図である。
【図３５】図３５は、図３３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図３６】図３６は、第６実施形態に係る環境測定装置の構成図である。
【図３７】図３７（ａ）〜（ｄ）は、第６実施形態に係る環境測定装置が備えるセンサユニットの動作について説明するための平面図である。
【図３８】図３８（ａ）は、第７実施形態で使用するセンサユニットの平面図であり、図３８（ｂ）は図３８（ａ）のV−V線に沿う断面図である。
【図３９】図３９は、第７実施形態で使用するセンサユニットが備えるシャッタの展開図である。
【図４０】図４０は、第７実施形態に係る環境測定装置の構成図である。
【図４１】図４１（ａ）〜（ｃ）は、第７実施形態に係る環境測定装置が備えるセンサユニットの動作について説明するための平面図（その１）である。
【図４２】図４２（ａ）、（ｂ）は、第７実施形態に係る環境測定装置が備えるセンサユニットの動作について説明するための平面図（その２）である。
【図４３】図４３は、第８実施形態で使用する各QCMセンサの測定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が行った調査結果について説明する。その調査では、以下のようにしてQCMセンサの個体差が調べられた。
【００１３】
図１は、その調査で使用したQCMセンサ１の斜視図である。
【００１４】
QCMセンサ１は、円盤状の水晶振動子５と、その水晶振動子５の一方の主面に形成された第１の電極６と、水晶振動子５の他方の主面に形成された第２の電極７とを備える。
【００１５】
水晶振動子５のサイズやカットは特に限定されない。本調査では、直径が８mmのATカットの水晶振動子５を使用する。
【００１６】
また、第１の電極６と第２の電極７の各々の材料は、検知の対象となる腐食性ガスに応じて選択される。例えば、硫化水素を検出する場合には第１の電極６と第２の電極７の材料として銀を使用し得る。また、塩素を検出する場合には、第１の電極６と第２の電極７の材料として銅を使用し得る。
【００１７】
そして、第１の電極６と第２の電極７の各々には金等を材料とする導線８が、引き出し配線９を介して電気的に接続され、その導線８によって上記の水晶振動子５が支持される。
【００１８】
実使用下においては、導線８を介して第１の電極６と第２の電極７との間に所定の電圧を印加することにより水晶振動子５を発振させる。水晶振動子５は、使用開始の時点では基本周波数Fと呼ばれる共振周波数で発振するが、腐食によって第１の電極６と第２の電極７の質量が増加するとその共振周波数fは徐々に低下する。
【００１９】
ここで、使用開始の時点と比較して第１の電極６と第２の電極７の総質量がMfだけ増加したときの周波数fの変化量Δfm（＝F−f）は、次の式（１）のSaurbreyの式によって表される。
【００２０】
【数１】
2013186856.tif 000003
【００２１】
但し、Fは基本共振周波数、ρqは水晶の密度、μqは水晶のせん断応力、Sは第１の電極６と第２の電極７の総表面積である。
【００２２】
QCMセンサ１によって腐食性ガスによる腐食量の測定を開始して間もない時期は、環境中の腐食ガスの濃度に応じて第１の電極６や第２の電極７の腐食が進行する。よって、この時期においては、上記の質量の増加量Mfの時間変化を式（１）のSaurbreyの式によってΔfmとして感度よく読み取ることができる。
【００２３】
しかし、腐食が第１の電極６と第２の電極７の大部分に及ぶと、これらの電極の腐食が進行しにくくなりいずれは飽和するため、上記の質量の増加量MfからΔfmを読み取ることができなくなる。また、腐食が停止する前であっても、腐食に伴う第１の電極６と第２の電極７の質量の増加によって水晶振動子５の振動に対する負荷が大きくなりすぎ、その結果、安定な共振範囲を超えて共振周波数が不安定になることもある。これらの場合には、QCMセンサ１で腐食性ガスをこれ以上監視することはできなくなり、QCMセンサ１は寿命を迎えることになる。
【００２４】
このようにQCMセンサが寿命を迎えたときは、長期間にわたる腐食性ガスによる腐食量の監視を継続するために、古いQCMセンサを新しいQCMセンサに交換する。このとき、新旧のQCMセンサの仕様が異なると、式（１）の右辺の比例定数（−2F2/(ρqμq)1/2）が交換前と変わってしまうため、交換前後における腐食性ガスによる腐食量の変動を把握できなくなり、腐食性ガスによる腐食量の測定精度が低下してしまう。
【００２５】
よって、古いQCMセンサを新品に交換するときには、当該QCMセンサと同一の仕様のQCMセンサに交換するのが好ましい。ここで、QCMセンサの仕様としては、例えば、水晶振動子５のサイズやカット面、第１の電極６と第２の電極７の各々のサイズと材料等がある。
【００２６】
但し、仕様を同一にしようとしても、実際には製造時における材料や加工のばらつきが原因で式（１）の右辺の比例定数はQCMセンサごとに異なった値となる。また、電極の腐食の仕方もQCMセンサごとに異なったものとなる。これらにより、各QCMセンサの腐食特性に個体差が生じてしまう。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）は、そのような個体差を調査して得られたグラフである。
【００２８】
これらのうち、図２（ａ）は、第１の電極６と第２の電極７の各々の材料として銀を用い、硫化水素を含有した雰囲気にQCMセンサ１を暴露して得られた結果である。なお、その雰囲気の温度は２５℃、湿度は５０％である。また、その雰囲気中における硫化水素の濃度は０．２５ppmである。
【００２９】
そして、図２（ａ）の横軸は、上記の雰囲気へのQCMセンサ１の暴露時間であり、縦軸は共振周波数の変化量Δfmである。
【００３０】
図２（ａ）には複数本のグラフが示されているが、これらはいずれも同一ロット内の同一仕様のQCMセンサを用いて得られたグラフである。
【００３１】
各グラフは互いに完全には重なっておらず、各グラフ間で共振周波数の変化量が最大で１０％程度異なっている。異なるロットのQCMセンサの場合には、これよりも更にグラフが相違すると予想される。
【００３２】
このことから、同一仕様であっても各QCMセンサに個体差が生じることが確認された。
【００３３】
図２（ｂ）は、第１の電極６と第２の電極７の各々を二層構造の金属層とし、図２（ａ）と同じ調査をして得られたグラフである。なお、二層構造の金属層の最下層には各電極６、７と配線８とを電気的に導通させる役割を担う金層を形成し、最上層には腐食させる金属として銅層を形成した。
【００３４】
なお、このように第１の電極６と第２の電極７を多層構造にした場合、各層の密着性を高めるための金属層を層間に形成してもよい。また、第１の電極６と水晶振動子５との間にこれらの密着力を高める金属層を形成してもよい。更に、第２の電極７と水晶振動子５との間にこれらの密着力を高める金属層を形成してもよい。
【００３５】
この場合も、図２（ａ）と同様に、各QCMセンサに個体差が生じることが明らかとなった。
【００３６】
このように個体差があると、寿命を迎えた古いQCMセンサと交換後の新しいQCMセンサとで測定値の傾向が異なってしまい、長期間にわたって大気中の腐食性ガスによる腐食量を高精度に監視するのが難しくなってしまう。
【００３７】
QCMセンサの個体差を予測するために、測定の初期の段階でそのQCMセンサを実際に腐食させ、図２（ａ）、（ｂ）のようなグラフを作成することも考えられる。しかし、この方法では、予測通りに腐食が進行するとは限らないうえに、腐食させた分だけQCMセンサの寿命が短くなってしまう。
【００３８】
以下、本実施形態について説明する。
【００３９】
（第１実施形態）
本実施形態では、古いQCMセンサを新しいQCMセンサに交換して長期間にわたって腐食性ガスを監視すると共に、交換時に新旧のQCMセンサの個体差を考慮することで腐食性ガスによる腐食量の測定精度を維持する。
【００４０】
図３は、本実施形態に係る環境測定装置の構成図である。
【００４１】
この環境測定装置１０は、駆動部１３と演算部１４とを備える。
【００４２】
このうち、駆動部１３は、交換前の古い第１のQCMセンサ１１ａと、交換後の新しい第２のQCMセンサ１１ｂの各々に接続される。
【００４３】
なお、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂは、図１に示したのと同じ構造を有しており、それらの仕様は同一である。本実施形態では、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの各々の水晶振動子５の直径を８mmとし、各電極６、７として厚さが０．１μmの銀膜を形成する。また、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの基本共振周波数は、例えば２５MHzである。
【００４４】
更に、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの各電極６、７を予めある程度腐食させるエージング処理を行ってもよい。そのエージング処理により、図２（ａ）、（ｂ）に示したような測定の初期段階における腐食特性の急峻な変化を避けてより安定な腐食特性領域での測定が可能になる。これについては、後述の各実施形態でも同様である。
【００４５】
駆動部１３は、第１及び第２の発振回路１６ａ、１６ｂと、第１及び第２の周波数カウンタ１８ａ、１８ｂとを備える。
【００４６】
第１及び第２の発振回路１６ａ、１６ｂは、それぞれ第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂを基本共振周波数で発振させるための回路である。
【００４７】
図４は、第１の発振回路１６ａの回路図である。なお、第２の発振回路１６ｂの回路図もこれと同様なので、ここでは省略する。
【００４８】
図４に示すように、第１の発振回路１６ａは、インバータ１７と、第１及び第２の抵抗R1、R2と、第１及び第２のキャパシタC1、C2とを備える。これらの値を適切に設定することで、第１のQCM１１ａセンサを所定の共振周波数で安定して発振させることができる。
【００４９】
このような回路においては、インバータ１７が第１のQCMセンサ１１ａと協働して並列共振回路を形成しており、第１及び第２のキャパシタC1、C2の容量値を適宜設定することで、第１のQCMセンサ１１ａを発振させることができる。
【００５０】
なお、第１のQCMセンサ１１ａを流れる水晶電流の大きさは第１の抵抗R1によって調節される。そして、インバータ１７には電源電圧Vddが印加されており、第２の抵抗R2がインバータ２８の帰還抵抗として機能する。
【００５１】
再び図３を参照する。
【００５２】
第１の周波数カウンタ１８ａは、第１の発振回路１６ａに接続されており、第１のQCMセンサ１１ａの第１の共振周波数f1mを測定する。同様に、第２の周波数カウンタ１８ｂは、第２の発振回路１６ｂに接続されており、第２のQCMセンサ１１ｂの第２の共振周波数f2mを測定する。
【００５３】
演算部１４は、パーソナルコンピュータ等の計算機であって、上記の駆動部１３から第１の共振周波数f1mと第２の共振周波数f2mとを取得する。
【００５４】
図５は、駆動部１３のコネクタ付近の拡大図である。
【００５５】
図５に示すように、駆動部１３には、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの各々の導線８が脱着可能な四つのコネクタ１９が設けられる。
【００５６】
本実施形態では、ユーザは、最初にコネクタ１９に第１のQCMセンサ１１ａを差し込み、第１のQCMセンサ１１ａにより大気中の腐食性ガスによる腐食量を監視する。そして、第１のQCMセンサ１１ａの寿命が近づいたら、ユーザは新品の第２のQCMセンサ１１ｂをコネクタ１９に装着する。
【００５７】
図６は、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの測定結果の一例を示す図である。
【００５８】
なお、図６の横軸は、第１のQCMセンサ１１ａで測定を開始してからの経過時間である。そして、図６の縦軸は、第１のQCMセンサ１１ａの第１の共振周波数f1mの第１の変化量Δf1mと、第２のQCMセンサ１１ｂの第２の共振周波数f2mの第２の変化量Δf2mである。
【００５９】
なお、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの各々の基本周波数をそれぞれF1、F2とするとき、各変化量Δf1m、Δf2mはそれぞれΔf1m＝F1−f1m、Δf2m＝F2−f2mで定義される。
【００６０】
また、図６では、第１の変化量Δf1mを第１のグラフA1で表し、第２の変化量Δf2mを第２のグラフA2で表している。
【００６１】
図６に示すように、本実施形態では、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの両方で測定を行う第１の期間T1を設ける。
【００６２】
第１の期間T1の始期である第１の時刻tsは、第１のQCMセンサ１１ａの共振周波数の第１の変化量Δf1mが予め定められた第１の規定値Fsmとなった時刻である。
【００６３】
そして、第１の期間T1の終期である第２の時刻tcは、第１の変化量Δf1mが予め定められた第２の規定値Fcmとなった時刻である。
【００６４】
各規定値のうち、第２の規定値Fcmは、第１のQCMセンサ１１ａが寿命を迎えたと判断される第１の変化量Δf1mである。そして、第１の規定値Fsmは、第１のQCMセンサ１１ａの寿命が近いと判断される第１の変化量Δf1mである。
【００６５】
第１の規定値Fsmの設定方法は特に限定されない。例えば、第１のQCMセンサ１１ａと同一仕様の他のQCMセンサを実際に腐食させ、そのQCMセンサが寿命となったときの共振周波数の変化量を測定し、当該変化量から１％〜５％程度小さい値を第１の規定値Fsmとして設定し得る。また、後述のように本実施形態では第１の期間T1における各変化量Δf1m、Δf2mを利用して補正を行うため、第１の期間T1が長いほど補正に要するデータを多く集めることができる。
【００６６】
なお、QCMセンサの特性ばらつきも考慮して、ある程度のマージンを見込んで規定値Fcmを設定するのが好ましい。このようにマージンを大きくすることで、より確実で精度の高い補正が可能になる。但し、QCMセンサを交換するまでの間に測定が可能な期間、すなわち実質的な寿命が短くなるのを防止するため、測定の目的などに配慮して適切な値に規定値Fcmを設定するのが好ましい。
【００６７】
その第１の期間T1においては、同一の仕様の第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサとを用いて同一の大気中の腐食性ガスを監視するので、本来なら第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの測定結果から得られる腐食速度、すなわち周波数変化の速度は同一となるはずである。
【００６８】
しかし、既述のような個体差によって測定結果にばらつきが生じ、図６のように第１の期間T1におけるグラフの傾き（腐食速度）が第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂとで異なっている。
【００６９】
そこで、本実施形態では、以下のようにして第２のQCMセンサ１１ｂの第２の変化量Δf2mを補正することにより、第２のグラフA2の傾きを第１のグラフA1の傾きに合せる。
【００７０】
図７は、本実施形態に係る環境測定方法について説明するためのフローチャートである。
【００７１】
最初のステップS1では、時刻tにおいて、演算部１４が第１のQCMセンサ１１ａの第１の共振周波数f1mを取得し、当該時刻tにおける共振周波数f1mの第１の変化量Δf1mを算出する。第１の変化量Δf1mは、時刻0における第１のQCMセンサ１１ａの共振周波数である基本周波数F1と、当該時刻tにおける第１の共振周波数f1mとの差（F1−f1m）である。
【００７２】
次に、ステップS2に移り、第１の変化量Δf1mが第１の規定値Fsm以上であるか否かを演算部１４が判断する。
【００７３】
ここで、第１の規定値Fsm以上ではない（NO）と判断された場合には、第１のQCMセンサ１１ａはまだ寿命に近づいていないと考えられるので、ステップS1に戻り、第１のQCMセンサ１１ａによる測定を継続する。
【００７４】
一方、ステップS2において第１の規定値Fsm以上である（YES）と判断された場合には、時刻tが既述の第１の期間T1内に入っており、第１のQCMセンサ１１ａの寿命が近いと考えられる。
【００７５】
そこで、この場合は、ステップS3に移り、ユーザが駆動部１３に新品の第２のQCMセンサ１１ｂを装着し、第２のQCMセンサ１１ｂによる測定の準備をする。
【００７６】
次に、ステップS4に移り、演算部１４が、第２のQCMセンサ１１ｂの第２の共振周波数f2mの取得を開始する。その開始時刻は、第２のQCMセンサ１１ｂの装着の手間などを考えると上記の第１の時刻tsよりも数秒から数分程度のわずかな時間だけ遅れるが、実質的には第１の時刻tsから第２の共振周波数f2mの取得が開始される。
【００７７】
そして、演算部１４が、時刻tにおける第２の共振周波数f2mの第２の変化量Δf2mの算出を開始する。第２の変化量Δf2mは、第１の時刻tsにおける第２のQCMセンサ１１ｂの共振周波数である基本周波数F2と、時刻tにおける第２の共振周波数f2mとの差（F2−f2m）である。
【００７８】
次に、ステップS5に移り、第１の変化量Δf1mが既述の第２の規定値Fcm以上であるか否かを演算部１４が判断する。
【００７９】
ここで、第２の規定値Fcm以上ではない（NO）と判断された場合には、第１のQCMセンサ１１ａはその寿命に達しつつあるものの、まだ寿命は迎えていないと考えられるので、ステップS4に戻る。
【００８０】
一方、ステップS5において第２の規定値Fcm以上である（YES）と判断された場合には、第１のQCMセンサ１１ａは寿命に達したと考えられる。
【００８１】
よって、この場合は、ステップS6に移り、第１のQCMセンサ１１ａによる第１の共振周波数f1mの取得を終了する。その終了時刻は、第１の変化量Δf1mが第２の規定値Fcmに等しくなった第２の時刻tcである。
【００８２】
次に、ステップS7に移り、演算部１４が、第２の時刻tcにおける第２の変化量Δf2mを算出する。以下では、このように算出した第２の変化量Δf2mを本実施形態ではFemと書く。Femは、第１の期間T1内における第２の変化量Δf2mの増分に相当し、第２の増分の一例である。
【００８３】
次いで、ステップS8に移り、演算部１４が、第１の時刻ts以降の時刻における第２の変化量Δf2mを補正するための第１の補正係数C1を算出する。
【００８４】
図８は、第１の補正係数C1の算出方法を説明するための図である。図８では、図６に示したグラフA2を縦軸方向に平行移動することにより、第１の時刻tsにおけるグラフA1にグラフA2の始点を合せている。
【００８５】
このように単にグラフを縦軸方向に平行移動しただけでは、各グラフA1、A2の傾きの相違が原因でこれらのグラフA1、A2を繋ぐことはできない。
【００８６】
本ステップでは、このような傾きの相違を解消させるために、演算部１４が第２の変化量Δf2mに乗じるべき第１の補正係数C1を以下のように求める。
【００８７】
まず、第１の期間T1内での第１の変化量Δf1mの第１の増分Fcm−Fsmを算出する。
【００８８】
次いで、第１の増分Fcm−Fsmと第２の増分Femとの第１の比（Fcm−Fsm）／Femを算出し、その第１の比を第１の補正係数C1とする。このように算出された第１の補正係数C1は、期間T1における図６の各グラフA1、A2の傾きの比に等しい。
【００８９】
次に、ステップS9に移り、演算部１４が、第１の時刻ts以降の時刻における第２の変化量Δf2mに上記の第１の補正係数C1を乗じることにより、当該第２の変化量Δf2mを補正する。
【００９０】
上記のように第１の補正係数C1は各グラフA1、A2の傾きの比に等しいため、本ステップで第２の変化量Δf2mに第１の補正係数C1を乗じると、グラフA2を補正してその傾きをグラフA1の傾きに合せることができる。
【００９１】
但し、本ステップでは各グラフA1、A2の傾きが合せられたのみであって、これらのグラフの高さは合せられていない。
【００９２】
そこで、ステップS10に移り、ステップS9で算出した補正値（C1×Δf2m）に、更に第１の時刻tsにおける第１の変化量Δf1mである第１の規定値Fsmを加えることにより、第２の変化量Δf2mを再度補正する。
【００９３】
図９は、補正後の第２のグラフA2を示す図である。
【００９４】
図９に示すように、ステップS9における補正により、第１の期間T1におけるグラフA2の傾きがグラフA1の傾きに一致する。そして、ステップS10における補正により各グラフA1、A2の高さが合せられる。
【００９５】
以上により、本実施形態に係る環境測定方法の基本ステップが終了する。
【００９６】
上記した本実施形態によれば、図９に示したように、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂを用いて長期間にわたって大気中の腐食性ガスを監視することができる。
【００９７】
しかも、第２のQCMセンサ１１ｂの第２の変化量Δf2mを補正することにより、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの個体差が原因で測定結果が不正確になるのを防止して、長期間にわたって腐食性ガスを高精度に監視できる。
【００９８】
（第２実施形態）
第１実施形態では、寿命を迎えつつあるQCMセンサをユーザが自ら新品に交換した。本実施形態では、QCMセンサの交換を以下のように自動で行う。
【００９９】
図１０は、本実施形態で使用するセンサユニットの斜視図である。
【０１００】
このセンサユニット２５は、筐体２６とフィルム状のシャッタ２８とを有する。
【０１０１】
このうち、筐体２６には開口２６ａが設けられており、その開口２６ａ内に第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂとが収容される。筐体２６の材料は特に限定されないが、本実施形態では樹脂又は金属をその材料として使用する。
【０１０２】
そして、シャッタ２８は、モータ２７によってその長手方向に移動可能であると共に、上記の開口２６ａに重なる窓２８ａを有する。
【０１０３】
図１１は、シャッタ２８の展開図である。
【０１０４】
シャッタ２８は、樹脂フィルム等の可撓性フィルムを加工して形成され、上記の窓２８ａは平面視で矩形状である。また、シャッタ２８において窓２８ａが形成されていない部分は、上記の開口２６ａを塞ぐ遮蔽部２８ｂとして供される。
【０１０５】
図１２は、図１０のI−I線に沿う断面図である。
【０１０６】
図１２に示すように、シャッタ２８は筐体２６の内部において二つのローラ３０によって巻回されると共に、補助ローラ３１によってシャッタ２８の張力が調節される。
【０１０７】
また、筐体２６の内側には仕切り板３２が設けられる。その仕切り板３２は、樹脂板又は金属板であって、筐体２６の内側の空間を第１の部屋３５と第２の部屋３６とに分ける。
【０１０８】
図１３は、このセンサユニット２５を備えた環境測定装置４０の構成図である。なお、図１３において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１０９】
図１３に示すように、センサユニット２５内の第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂは駆動部１３に接続される。
【０１１０】
また、演算部１４の後段には、センサユニット２５のモータ２７の回転量を制御するための制御部１５が設けられる。本実施形態ではパーソナルコンピュータ等の計算機を制御部１５として用いる。
【０１１１】
次に、センサユニット２５の動作について説明する。
【０１１２】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、センサユニット２５の動作について説明するための平面図である。
【０１１３】
図１４（ａ）は、時刻tが第１の時刻tsよりも前の状態を示す図である。この時刻においては、第１実施形態で説明したように、第１のQCMセンサ１１ａはまだその寿命に近づいておらず、第１のQCMセンサ１１ａのみで腐食性ガスによる腐食量の測定を行う。
【０１１４】
よって、この時刻においては、第１の部屋３５にシャッタ２８の窓２８ａを連通させることにより、腐食性ガスを含む大気に第１のQCMセンサ１１ａを暴露させる。また、新品の第２のQCMセンサ１１ｂの各電極６、７が腐食するのを防止するために、シャッタ２８の遮蔽部２８ｂで第２の部屋３６を塞ぐ。
【０１１５】
図１４（ｂ）は、時刻tが第１の時刻tsと第２の時刻tcとの間における状態を示す図である。
【０１１６】
この時刻は第１実施形態で説明した第１の期間T1内にあるため、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの両方を利用して補正が行われる。よって、この時刻においては、第１の部屋３５と第２の部屋３６の各々に窓２８ａを連通させることにより、腐食性ガスを含む大気に第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの両方を暴露させる。
【０１１７】
図１４（ｃ）は、時刻tが第２の時刻tcよりも後の状態を示す図である。この時刻においては、第１実施形態で説明したように、新品の第２のQCMセンサ１１ｂで腐食性ガスによる腐食量の測定を行う。
【０１１８】
そのため、この場合は、第２の部屋３５に窓２８ａを連通させることにより、腐食性ガスを含む大気に第２のQCMセンサ１１ｂを暴露させる。なお、第１のQCMセンサ１１ａによる測定は終了しているので、第１のQCMセンサ１１ａを収容した第１の部屋３５は遮蔽部２８ｂで塞がれる。
【０１１９】
以上説明した本実施形態によれば、図１４（ａ）〜（ｃ）に示したように、時刻tに応じて第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂのどちらを大気に暴露するするのかを制御部１５が自動的に選択するので、ユーザの負担を減らすことができる。
【０１２０】
更に、センサユニット２５に予め新品の第２のQCMセンサ１１ｂを収納しておくので、駆動部１３に第２のQCMセンサ１１ｂを装着する手間も省ける。
【０１２１】
しかも、第１のQCMセンサ１１ａの寿命が近くなるまでは、第２のQCMセンサ１１ｂは第２の部屋３６の中に収納されており外部の腐食性ガスに曝されないので、新品の第２のQCMセンサ１１ｂの各電極６、７が腐食されるのを防止することもできる。
【０１２２】
なお、図１４（ｃ）の状態では、第１のQCMセンサ１１ａでの測定は終了しているので、図１４（ｃ）の状態に代えて図１４（ｂ）状態にしても測定には影響がない。但し、第１のQCMセンサ１１ａを収容した第１の部屋３５内やコネクタ１９部の汚染などを抑制する観点においては、図１４（ｃ）のように遮蔽部２８ｂで第１のQCMセンサ１１ａを遮蔽することが望ましい。
【０１２３】
（第３実施形態）
第２実施形態では、図１１に示すように、長尺状のシャッタ２８を使用した。これに対し、本実施形態では、以下のように円形のシャッタを使用する。
【０１２４】
図１５は、本実施形態で使用するセンサユニットの平面図である。
【０１２５】
このセンサユニット４２は、平面視で円筒状の筐体４３と、円形のシャッタ５９と、そのシャッタ５９に被せられたキャップ６０とを有する。
【０１２６】
このうち、シャッタ５９は、後述のように互いに独立して回転可能な二枚の回転板を重ねてなり、その周縁が筐体４３に重なる。
【０１２７】
一方、筐体４３は、樹脂又は金属を整形してなり、その内側に第１〜第４の部屋４４〜４７を有する。そして、これら第１〜第４の部屋４４〜４７には、それぞれ第１〜第４のQCMセンサ１１ａ〜１１ｄが収納される。なお、これらのQCMセンサ１１ａ〜１１ｄの構造は図１に示したのと同様なので、その説明は省略する。
【０１２８】
また、キャップ６０は、円形のリングの内側に十字型の桟を設けてなる。
【０１２９】
図１６（ａ）は、上記のシャッタ５９として用いられる第１の回転板５１の平面図であり、図１６（ｂ）は、第１の回転板５１と共に用いられる第２の回転板５２の平面図である。
【０１３０】
図１６（ａ）に示すように、第１の回転板５１は平面視で円形であって、第１の軸５１ａを中心にして回転可能であると共に、第１の開口５３と第２の開口５４とを有する。これらの開口の形状は特に限定されないが、本実施形態では第１の軸５１ａから第１の回転板５１の周縁に向かって延びる扇形に第１の開口５３と第２の開口５４とを形成する。
【０１３１】
また、図１６（ｂ）に示すように、第２の回転板５２も第１の回転板５１と同様の円形である。
【０１３２】
第２の回転板５２は、第２の回転軸５２ａを中心に回転可能であって、上記した第１及び第２の開口５３、５４と同一形状の第３及び第４の開口５５、５６を備える。
【０１３３】
なお、第１の回転板５１と第２の回転板５２は、いずれも金属板又は樹脂板である。
【０１３４】
図１７（ａ）は、図１５のII−II線に沿う断面図である。
【０１３５】
図１７（ａ）に示すように、上記の第１の回転板５１と第２の回転板５２は、筐体４３の開口端４３ａの上に順に重ねられる。
【０１３６】
そして、上記のキャップ６０は、その内側側面が筐体４３の外周側面に固定されていると共に、第２の回転板５２の上面に摺接することにより、第１及び第２の回転板５１、５２に生じるガタを抑制する。
【０１３７】
また、各部屋４４〜４７の中には、シリカゲル等の乾燥剤６６が設けられる。第１〜第４のQCMセンサ１１ａ〜１１ｄの各電極６、７は腐食性ガスで腐食するが、その腐食が進行する速度は大気中の水分量が多いほど速くなる。そのため、乾燥剤６６により各部屋４４〜４７を低湿度の状態に保つことで、腐食性ガスを監視する前に第１〜第４のQCMセンサ１１ａ〜１１ｄの各電極６、７の腐食が進んでこれらのセンサの寿命が短くなるのを防止できる。
【０１３８】
更に、乾燥剤６６は、水分だけでなく腐食性ガスなども吸着する性質を持つので、第１〜第４のQCMセンサ１１ａ〜１１ｄを保管している各部屋４４〜４７の雰囲気が乾燥剤６６によって清浄される効果も期待できる。
【０１３９】
乾燥剤６６を収容する部位は上記に限定されない。図１７（ｂ）は、第２の回転板５２に乾燥剤６６を収容した場合の拡大断面図である。
【０１４０】
なお、図１７（ｂ）において、図１７（ａ）で説明したのと同じ要素には図１７（ａ）におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１４１】
図１７（ｂ）の例では、第２の回転板５２ａの下面５２ｘに凹部５２ｙを設け、その凹部５２ｙ内に乾燥剤６６を収容する。なお、その凹部５２ｙの開口端には通気性を有するメッシュ状の蓋５８が設けられ、重力で乾燥剤６６が下に脱落するのを蓋５８で防ぐ。
【０１４２】
これによれば、各部屋４４〜４７が第２の回転板５２で塞がれているときにはこれらの部屋の湿度を乾燥剤６６で低減できる。
【０１４３】
また、第２の回転板５２を回転させて第３の開口５５や第４の開口５６を通じて各部屋４４〜４７を大気に解放するときは、第１の回転板５１と第２の回転板５２との間に乾燥剤６６が閉じ込められる。よって、各部屋４４〜４７に収容された各QCMセンサ１１１ａ〜１１ｄを大気に曝してこれらのQCMセンサで測定を開始するとき、乾燥剤６６が原因で各QCMセンサ１１１ａ〜１１ｄの周囲の相対湿度が低下するのを防止できる。
【０１４４】
一方、第１の回転軸５１ａと第２の回転軸５２ａは同軸をなしており、第１の回転軸５１ａは第１のモータ６１と機械的に接続され、第２の回転軸５２ａは第２のモータ６２と機械的に接続される。
【０１４５】
図１８は、筐体４３の上記の開口端４３ａの拡大断面図である。
【０１４６】
図１８に示すように、キャップ６０の縁部には、上記の第１〜第４の部屋４４〜４７の気密性を高めるための第１〜第３の摺滑体６５〜６７が設けられる。
【０１４７】
このうち、第１の摺滑体６５は、筐体４３の開口端４３ａに固定された弾性体６５ａと、弾性体６５ａの上に固定されたシール材６５ｂとを有する。弾性体６５ａは、例えばスポンジやゴムであって、自身が弾性変形することにより第１の摺滑体６５と第１の回転板５１との密着力を高める。
【０１４８】
なお、その弾性体６５ａにシリカゲル等の乾燥剤を含浸させてもよい。これにより、乾燥剤６６（図１７（ａ）、（ｂ）参照）と同じ機能を弾性体６５ａが有するようになり、各部屋４４〜４７を低湿度に維持して第１〜第４のQCMセンサ１１ａ〜１１ｄの各電極６、７が不必要に腐食してしまうのを防止できる。
【０１４９】
また、シール６５ｂは、第１の回転板５１に密着して上記の第１〜第４の部屋４４〜４７の気密性を高めると共に、第１の摺滑体６５と第１の回転板５１との間の摩擦力を低減して第１の回転板５１の回転運動をスムーズにする。
【０１５０】
シール６５ｂの材料は特に限定されないが、本実施形態では滑性の良好なシリコーン系樹脂やフッ素系樹脂等をシール６５ｂの材料として使用する。
【０１５１】
そして、第２の摺滑体６６は、第１の回転板５１の上面に固着されると共に、第２の回転板５２の周縁に密着して、第１の回転板５１と第２の回転板５２との摩擦力を低減する。同様に、第３の摺滑体６７は第２の回転板５２の上面に固着され、第２の回転板５２とキャップ６０との摩擦力を低減する。
【０１５２】
これら第２及び第３の摺滑体６６、６７の材料としては、例えばシリコーン系樹脂やフッ素系樹脂等を使用し得る。
【０１５３】
図１９は、このセンサユニット４２を備えた環境測定装置７０の構成図である。なお、図１９において、第２実施形態の図１３で説明したのと同じ要素には図１３におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１５４】
図１９に示すように、演算部１３には、第１〜第４のQCMセンサ１１ａ〜１１ｄの各々に対応した第１〜第４の発振回路１６ａ〜１６ｄと、第１〜第４の周波数カウンタ１８ａ〜１８ｄが設けられる。
【０１５５】
このうち、第３及び第４の発振回路１６ｃ、１６ｃは、それぞれ第３のQCMセンサ１１ｃと第４のQCMセンサ１１ｄを基本波モードで共振させるための回路であり、図４に示したのと同じ回路構成を有する。
【０１５６】
また、第３の周波数カウンタ１８ｃは、第３の発振回路１６ｃに接続されており、第３のQCMセンサ１１ｃの第３の共振周波数f3mを測定する。同様に、第４の周波数カウンタ１８ｄは、第４の発振回路１６ｄに接続されており、第４のQCMセンサ１１ｄの第４の共振周波数f4mを測定する。
【０１５７】
更に、演算部１４の後段には、第１のモータ６１と第２のモータ６２（図１７（ａ）参照）の回転量を制御するための制御部１５が設けられる。
【０１５８】
次に、センサユニット４２の動作について説明する。
【０１５９】
図２０〜図２２は、センサユニット４２の動作について説明するための平面図である。
【０１６０】
このうち、図２０（ａ）〜（ｃ）は時刻tが第１の時刻tsよりも前の状態を示す図であって、図２０（ａ）はセンサユニット４２の平面図、図２０（ｂ）は第１の回転板５１の平面図、図２０（ｃ）は第２の回転板５２の平面図である。
【０１６１】
この時刻においては、第１実施形態で説明したように、第１のQCMセンサ１１ａはまだその寿命に近づいておらず、第１のQCMセンサ１１ａのみで腐食性ガスによる腐食量の測定を行う。
【０１６２】
よって、この時刻においては、第１の回転板５１と第２の回転板５２の各々の回転量を調節することにより、第１の部屋４４の上で第１の開口５３と第４の開口５６を重ねてこれらの開口で窓Wを形成し、その窓Wから第１のQCMセンサ１１ａを暴露させる。
【０１６３】
また、新品の第２〜第４のQCMセンサ１１ｂ〜１１ｄの各電極６、７が腐食するのを防止するために、第１の回転板５１と第２の回転板５２の少なくとも一方によって第２〜第４の部屋４５〜４７を塞ぐ。
【０１６４】
図２１は、時刻tが第１の時刻tsと第２の時刻tcとの間における状態を示す図であって、図２１（ａ）はセンサユニット４２の平面図、図２１（ｂ）は第１の回転板５１の平面図、図２１（ｃ）は第２の回転板５２の平面図である。
【０１６５】
この時刻は第１実施形態で説明した第１の期間T1内にあるため、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの両方を利用して補正が行われる。
【０１６６】
よって、この時刻においては、第１の部屋４４の上で第１の開口５３と第３の開口５５とを重ね、かつ第２の部屋４５の上で第２の開口５４と第４の開口５６とを重ねる。これにより、第１〜第４の開口５３〜５６の各々で窓Wが形成され、その窓Wから第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂとを暴露させる。
【０１６７】
なお、第３の部屋４６と第４の部屋４７は、これらの部屋に収納されている第３のQCMセンサ１１ｃと第４のQCMセンサ１１ｄの各電極６、７が腐食するのを防止するために、第１の回転板５１と第２の回転板５２によって塞がれる。
【０１６８】
図２２は、時刻tが第２の時刻tcよりも後の状態を示す図であって、図２２（ａ）はセンサユニット４２の平面図、図２２（ｂ）は第１の回転板５１の平面図、図２２（ｃ）は第２の回転板５２の平面図である。
【０１６９】
この時刻においては、第１実施形態で説明したように、新品の第２のQCMセンサ１１ｂで腐食量の測定を行う。
【０１７０】
そのため、この場合は、第２の部屋４５の上で第１の開口５３と第４の開口５６とを重ねることにより窓Wを形成し、その窓Wから第２のQCMセンサ１１ｂを暴露させる。
【０１７１】
また、新品の第３のQCMセンサ１１ｃと第４のQCMセンサ１１ｄの各電極６、７が腐食するのを防止するために、第３の部屋４６と第４の部屋４７を第１の回転板５１と第２の回転板５２の少なくとも一方によって塞ぐ。
【０１７２】
更に、寿命となった第１のQCMセンサ１１ｄを大気に暴露する必要もないので、第１の回転板５１と第２の回転板５２の少なくとも一方によって第１の部屋４４を塞ぐ。
【０１７３】
その後、第２のQCMセンサ１１ｂの寿命が近づいたら第３のQCMセンサ１１ｃで測定を引き継ぎ、更にその第３のQCMセンサ１１ｃの寿命が近づいたら第４のQCMセンサ１１ｄに測定を引き継ぐ。これらの引継ぎ時の補正方法は第１実施形態と同じであり、また各回転板５１、５２の動きも図２０〜図２２と同様なので、これらの説明については省略する。
【０１７４】
以上説明した本実施形態によれば、第２実施形態と同様に、第１〜第４のQCMセンサ１１ａ〜１１ｄのうち大気に暴露するQCMセンサを自動的に選択することでユーザの負担を軽減できる。
【０１７５】
更に、一つのセンサユニット４２内に収納できるQCMセンサの個数が第２実施形態よりも多い４個なので、第１〜第４のQCMセンサ１１ａ〜１１ｄを順に使用することでより長期にわたって大気中の腐食性ガスを監視することができる。
【０１７６】
（第４実施形態）
第１実施形態では、図７に示したように、ステップS2で第１のQCMセンサ１１ａの寿命が近いか否かを判断するときに、その判断基準として第１の規定値Fsmを利用した。
【０１７７】
第１の規定値Fsmは、第１のQCMセンサ１１ａの第１の共振周波数f1mの第１の変化量Δf1mに予め定めておいた規定値であるが、これに代えて以下のようにして第１のQCMセンサ１１ａの寿命を判断してもよい。
【０１７８】
図２３は、本実施形態に係る第１のQCMセンサ１１ａの平面図である。なお、図２３において第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１７９】
図２３に示すように、本実施形態では、水晶振動子５の主面に第１の電極６から独立した配線９を設け、その配線９の抵抗値Rを演算部１４（図３参照）が測定する。なお、第１の電極６とは反対側の水晶振動子５の主面に配線９を設けてもよい。
【０１８０】
第１のQCMセンサ１１ａを腐食ガスの雰囲気中におくと、第１の電極６だけでなく配線９も腐食してその抵抗値Rが上昇する。そのため、配線９の抵抗値Rを監視することにより、第１の電極６がどの程度腐食しているかの目安をつけることができ、第１のQCMセンサ１１ａの寿命が近いかどうかを予測できる。
【０１８１】
配線９の材料は特に限定されない。但し、第１の電極６の材料として使用される銀や銅等のように、腐食を測定したい金属と同一の材料で配線９を形成するのが好ましい。このように第１の電極６と同じ材料を使用すれば、腐食の速度が配線９と第１の電極６とで同程度となるため、配線９の抵抗値Rに基づいて第１のQCMセンサ１１の寿命を正確に予測することができる。
【０１８２】
本実施形態におけるステップS2（図７参照）の処理方法も特に限定されない。例えば、配線９の抵抗値Rに閾値R1を定めておき、ステップS2で抵抗値Rが閾値R1以上であるか否かを演算部１４に判断させてもよい。
【０１８３】
ここで、抵抗値Rが閾値R1以上である（YES）と判断された場合には第１のQCMセンサ１１の寿命が近いため、第１実施形態に従ってステップS3に進む。また、抵抗値Rが閾値R1以上ではない（NO）と判断された場合には第１のQCMセンサ１１の寿命がまだ近くないため、第１実施形態と同様にステップS1に戻ればよい。
【０１８４】
以上説明した本実施形態によれば、第１のQCMセンサ１１に形成した配線９の抵抗値Rを測定することにより、第１のQCMセンサ１１の寿命を簡単に予測することができる。
【０１８５】
（第５実施形態）
本実施形態では、以下のように補正専用のQCMセンサを用いることにより、各QCMセンサを補正する。
【０１８６】
図２４は、本実施形態に係る環境測定装置の構成図である。なお、図２４において、図３で説明したのと同じ要素には図３におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１８７】
図２４に示すように、この環境測定装置７０においては、第１実施形態と同様に駆動部１３に第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂが装着される。
【０１８８】
これらのうち、第１のQCMセンサ１１ａは、補正専用のセンサであって、センサユニット７１に収められる。センサユニット７１は、後述のように補正を行うときのみ第１のQCMセンサ１１ａを大気に暴露し、補正を行わないときは大気から第１のQCMセンサ１１ａを隔離する。
【０１８９】
一方、第２のQCMセンサ１１ｂは、大気中の腐食性ガスによる腐食量の量を監視するのに使用され、寿命が近づいたら新品のQCMセンサに交換される。
【０１９０】
図２５は、センサユニット７１の斜視図である。なお、図２５において、図１０〜図１２で説明したのと同じ要素にはこれらにおけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１９１】
このセンサユニット７１は、モータ２７が回転することでシャッタ２８がその長手方向に移動する。そして、シャッタ２８の移動量を制御することにより、シャッタ２８の窓２８ａから第１のQCMセンサ１１を露出させたり、シャッタ２８の遮蔽部２８ｂで筐体２６の開口２６ａを塞いだりすることができる。
【０１９２】
図２６は、図２５のIII−III線に沿う断面図である。
【０１９３】
本実施形態では、センサユニット７１内に第１のQCMセンサ１１ａを一つのみ収容するので、図１２のような仕切り板３２は不要であり、筐体２６内には単一の部屋のみが画定される。
【０１９４】
図２７は、第２のQCMセンサ１１ｂと駆動部１３との拡大図である。
【０１９５】
図２７に示すように、駆動部１３には、第２のQCMセンサ１１ｂの二つの導線８が脱着可能な二つのコネクタ１９が設けられる。
【０１９６】
本実施形態では、第２のQCMセンサ１１ｂがその寿命を迎えたら、ユーザがコネクタ１９から第２のQCMセンサ１１ｂを外し、新品の第３のQCMセンサ１１ｃをコネクタ１９に装着する。
【０１９７】
第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃの仕様は特に限定されない。但し、新旧のQCMセンサを交換する前後における腐食性ガスによる腐食量の変動を正確に把握するために、本実施形態では第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃの仕様を同一とする。なお、既述のように、QCMセンサの仕様には、水晶振動子５のサイズやカット面、第１の電極６と第２の電極７の各々のサイズと材料等がある。
【０１９８】
次に、本実施形態に係る環境測定方法について説明する。
【０１９９】
図２８は、第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃの測定結果の一例を示す図であって、図中の第１〜第３のグラフA1〜A3はそれぞれ第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃの測定結果に対応する。
【０２００】
また、各グラフの横軸は、第２のQCMセンサ１１ｂで測定を開始してからの経過時間である。そして、各グラフの縦軸は、第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃの各々の共振周波数の変化量である第１〜第３の変化量Δf1m〜Δf3mである。
【０２０１】
なお、第３の変化量Δfm3は、第３のQCMセンサ１１ｃの第３の共振周波数f3mを用いてΔf3m＝F3−f3mで定義される。ここで、F3は第３のQCMセンサ１１ｃの基本周波数である。
【０２０２】
図２８に示すように、本実施形態では、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの両方で測定を行う第１の期間T1の他に、第１のQCMセンサ１１ａと第３のQCMセンサ１１ｃの両方で測定を行う第２の期間T2を設ける。
【０２０３】
第１の期間T1の始期である第１の時刻tsは、第２のQCMセンサ１１ｂの共振周波数の第２の変化量Δf2mが予め定められた第１の規定値Fsmとなった時刻である。そして、第１の期間T1の終期である第２の時刻tcは、第２の変化量Δf2mが予め定められた第２の規定値Fcmとなった時刻である。
【０２０４】
また、第２の期間T2の始期である第３の時刻tdは、第３のQCMセンサ１１ｃの第３の共振周波数f3mの取得を開始する時刻である。更に、第２の期間T2の始期である第４の時刻teは、第１のQCMセンサ１１ａの第１の共振周波数f1mの取得を終了する時刻である。
【０２０５】
ここで、上記のように第１及び第２のQCMセンサ１１ａ、１１ｂはそれらの仕様は同一なので、第１の期間T1においては第１のグラフA1と第２のグラフA2の傾きが同一となるはずである。しかし、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの個体差が原因で、実際には図２８のように第１の期間T1において各グラフA1、A2の傾きは相違する。
【０２０６】
これと同様の理由により、第２の期間T2においては第１のグラフA1と第３のグラフA3の各々の傾きが相違する。
【０２０７】
このような個体差が原因で大気中の腐食性ガスによる腐食量の測定結果が不正確になるのを防止するために、本実施形態では以下のようにして第２のQCMセンサ１１ｂと第３のQCMセンサ１１ｃの測定値を補正する。
【０２０８】
図２９は、本実施形態に係る環境測定方法について説明するためのフローチャートである。
【０２０９】
最初のステップS20では、時刻tにおいて、演算部１４が第２のQCMセンサ１１ｂの第２の共振周波数f2mを取得し、当該時刻tにおける共振周波数f2mの第２の変化量Δf2mを算出する。第２の変化量Δf2mは、時刻0における第２のQCMセンサ１１ｂの共振周波数である基本周波数F2と、当該時刻tにおける第２の共振周波数f2mとの差（F2−f2m）である。
【０２１０】
次に、ステップS21に移り、第２の変化量Δf2mが第１の規定値Fsm以上であるか否かを演算部１４が判断する。
【０２１１】
ここで、第１の規定値Fsm以上ではない（NO）と判断された場合には、第２のQCMセンサ１１ｂはまだ寿命に近づいていないと考えられるので、ステップS20に戻り、第２のQCMセンサ１１ｂによる測定を継続する。
【０２１２】
一方、ステップS21において第１の規定値Fsm以上である（YES）と判断された場合には、時刻tが既述の第１の期間T1内に入っており、第２のQCMセンサ１１ｂの寿命が近いと考えられる。
【０２１３】
そこで、この場合は、ステップS22に移り、制御部１５の制御下でモータ２７（図２５参照）を駆動することにより、シャッタ２８を移動させてその窓２８ａから第１のQCMセンサ１１ａを露出させ、第１のQCMセンサ１１ａによる補正の準備をする。
【０２１４】
次に、ステップS23に移り、演算部１４が、第１のQCMセンサ１１ａの第１の共振周波数f1mの取得を開始する。その開始時刻は、シャッタ２８（図２５参照）の移動に要する時間を考えると上記の第１の時刻tsよりも若干程度遅れるが、実質的には第１の時刻tsから第１の共振周波数f1mの取得が開始される。
【０２１５】
そして、演算部１４が、時刻tにおける第１の共振周波数f1mの第１の変化量Δf1mの算出を開始する。第１の変化量Δf1mは、第１の時刻tsにおける第１のQCMセンサ１１ａの共振周波数である基本周波数F1と、時刻tにおける第１の共振周波数f1mとの差（F1−f1m）である。
【０２１６】
次に、ステップS24に移り、第１の変化量Δf1mが既述の第２の規定値Fcm以上であるか否かを演算部１４が判断する。
【０２１７】
ここで、第２の規定値Fcm以上ではない（NO）と判断された場合には、第２のQCMセンサ１１ｂはその寿命に達しつつあるものの、まだ寿命は迎えていないと考えられるので、ステップS23に戻る。
【０２１８】
一方、ステップS24において第２の規定値Fcm以上である（YES）と判断された場合には、第２のQCMセンサ１１ｂは寿命に達したと考えられる。
【０２１９】
よって、この場合は、ステップS25に移り、第２の変化量Δf2mが第２の規定値Fcmに等しくなった第２の時刻tcにおいて第２のQCMセンサ１１ｂによる測定を終了する。
【０２２０】
次に、ステップS26に移り、演算部１４が、第２の時刻tc以前の時刻における第２の変化量Δf2mを事後的に補正するための第１の補正係数C1を算出する。
【０２２１】
図３０は、第１の補正係数C1の算出方法について説明するための図である。図３０では、図２８に示した第１のグラフA1を上方に平行移動することにより、第１の時刻tsにおける第２のグラフA2に第１のグラフA1の始点を合せている。
【０２２２】
また、第３のグラフA3についても、上方に平行移動することによりその始点を第３の時刻tdにおける第１のグラフA1に合せている。
【０２２３】
このように単にグラフを平行移動しただけでは、第１〜第３のグラフA1〜A3の傾きの相違が原因で各グラフを繋ぐことはできない。
【０２２４】
本ステップでは、これらのグラフのうち第１のグラフA1と第２のグラフA2の各々の傾きの相違を解消させるために第２の変化量Δf2mに乗じるべき第１の補正係数C1を演算部１４が以下のように求める。
【０２２５】
まず、第１の期間T1内での第１の変化量Δf1mの第１の増分Fc−Fsと、第１の期間T1内での第２の変化量Δf2mの第２の増分Fcm−Fsmとを算出する。なお、Fsは第１の時刻tsでの第１の変化量Δf1mの値であり、Fcは第２の時刻tcでの第１の変化量Δf1mの値である。
【０２２６】
そして、演算部１４が、これら第１の増分Fc−Fsと第２の増分Fcm−Fsmとの第１の比（Fc−Fs）／（Fcm−Fsm）を算出し、その第１の比を第１の補正係数C1とする。このように算出された第１の補正係数C1は、第１の期間T1における図２８の第２のグラフA2と第１のグラフA1の各々の傾きの比に等しい。
【０２２７】
次に、ステップS27に移り、演算部１４が、第１の時刻ts以前の時刻における第２の変化量Δf2mに上記の第１の補正係数C1を乗じることにより、既に算出済みの当該第２の変化量Δf2mを事後的に補正する。
【０２２８】
上記のように第１の補正係数C1は各グラフA1、A2の傾きの比に等しいため、本ステップで第２の変化量Δf2mに第１の補正係数C1を乗じると、グラフA2を補正してその傾きをグラフA1の傾きに合せることができる。
【０２２９】
また、第１の期間T1においては、第２のQCMセンサ１１ｂの腐食が相当程度進んで第２のグラフA2の傾きが安定しているため、上記の第２の増分Fcm−Fsmには誤差が生じ難く、本ステップで精度よく第２の変化量Δf2mを補正することができる。
【０２３０】
次いで、ステップS28に移り、ユーザがコネクタ１９（図２７参照）から第２のQCMセンサ１１ｂを外し、新品の第３のQCMセンサ１１ｃをコネクタ１９に装着する。
【０２３１】
次に、ステップS29に移り、演算部１４が、第３の時刻tdにおいて第３のQCMセンサ１１ｃの第３の共振周波数f3mの取得を開始すると共に、時刻tにおける第３の共振周波数f3mの第３の変化量Δf3mを算出する。
【０２３２】
既述のように、時刻tでの第３の変化量Δf3mは、第３のQCMセンサ１１ｃの基本周波数F3と時刻tでの第３の共振周波数f3mとを用いてΔf3m＝F3−f3mで定義される。
【０２３３】
次いで、ステップS30に移り、演算部１４が、上記の第３の変化量Δf3mが予め定めておいた第３の規定値Fem以上であるか否かを判断する。
【０２３４】
第３の規定値Femは、第３のQCMセンサ１１ｃの補正をするのに十分な大きさの第３の変化量Δf3mが得られたか否かを判断する目安であり、ユーザが予め設定しておく。また、第３の規定値Femは、図３０に示されるように、第２の期間T2における第３のグラフA3の増加量、すなわち第３の変化量Δf3mの第３の増分としての意義も有する。
【０２３５】
ここで、第３の規定値Fem以上ではない（NO）と判断された場合には第３の変化量Δf3mの大きさがまだ十分ではないため、再びステップS29に戻る。
【０２３６】
一方、ステップS30において第３の規定値Fem以上である（YES）と判断された場合にはステップS31に移る。ステップS31においては、制御部１５の制御下でモータ２７（図２５参照）を駆動することによりシャッタ２８を移動させ、シャッタ２８の遮蔽部２８ｂで第１のQCMセンサ１１ａを遮蔽する。
【０２３７】
これにより、ステップS23において開始した第１のQCMセンサ１１ａの第１の共振周波数f1mの取得が終了する。
【０２３８】
また、このようにシャッタ２８で開口２６ａを塞ぐことで、第１のQCMセンサ１１ａの各電極６、７を外気から隔離することができる。その結果、外気に含まれる腐食性ガスが原因の各電極６、７の腐食の進行が停止し、第１のQCMセンサ１１ａの寿命を延ばすことができる。
【０２３９】
次に、ステップS32に移る。ステップS32では、図３０に示すように、演算部１４が、第２の期間T2における第１の変化量Δf1mの第１の増分Fe−Fdと、第２の期間T2における第３の変化量Δf3mの第３の増分Femとを算出する。
【０２４０】
更に、演算部１４が、これら第１の増分Fe−Fdと第３の増分Femとの第２の比（Fe−Fd）／Femを算出し、その第２の比を第２の補正係数C2とする。このように算出された第２の補正係数C2は、第２の期間T2における図２８の第１のグラフA1と第３のグラフA3の各々の傾きの比に等しい。
【０２４１】
次に、ステップS33に移り、演算部１４が、第３の時刻td以降の時刻における第３の変化量Δf3mに上記の第２の補正係数C2を乗じることにより、当該第３の変化量Δf3mを補正する。
【０２４２】
上記のように第２の補正係数C2は各グラフA1、A3の傾きの比に等しいため、本ステップで第３の変化量Δf3mに第２の補正係数C2を乗じると、グラフA3を補正してその傾きをグラフA1の傾きに合せることができる。
【０２４３】
更に、第３のグラフA3の高さを補正後の第１のグラフA1に合せるために、第３の変化量Δf3mを演算部１４が次の式（２）のように更に補正する。
【０２４４】
Δf3m←C2×Δf3m+C1×Fcm+(Fd−Fc)      ・・・（２）
式（２）の右辺第２項は、ステップS27で補正済の第２のグラフA2の第２の時刻tcでの値である。また、右辺第３項は、第２の時刻tcと第３の時刻tdとの間における第１のグラフA1の増分である。これら２項を上記の補正値（C2×Δf3m）に加えることで、第１のグラフA1の増分を考慮しつつ、第３のグラフA3の高さを補正後の第１のグラフA1に合せることができる。
【０２４５】
次に、ステップS34に移り、上記のステップS27とステップS33で算出した補正値を利用して、演算部１４が全ての時刻tにおける測定値を以下のように生成する。
【０２４６】
まず、時刻tが第２の時刻tcよりも前の場合には、当該時刻tの測定値として、ステップS27で算出した値（C1×Δf2m）を利用する。
【０２４７】
また、時刻tが第２の時刻tcと第３の時刻tdとの間の場合には、Δf1m+C1×Fcmを測定値として利用する。
【０２４８】
そして、時刻tが第３の時刻tdよりも後の場合には、式（２）の補正値（C2×Δf3m+C1×Fcm+(Fd−Fc)）を測定値として利用する。
【０２４９】
図３１は、本ステップで生成された測定値により得られたグラフである。なお、このグラフの横軸と縦軸の意味は図２８で説明したのと同じなので、ここではその説明を省略する。
【０２５０】
また、図３１においては、補正前の第１〜第３のグラフA1〜A3に相当する部分にそれぞれ符号A1〜A3を付している。そして、第１〜第４の時刻ts〜teに対応するグラフの値をそれぞれF01〜F04で示している。
【０２５１】
図３１に示すように、上記のように補正をすることで全ての時刻tにわたって連続的に測定値を取得することができる。
【０２５２】
図３２は、第１〜第４の時刻ts〜teにおける図３１のグラフの拡大図である。
【０２５３】
図３２に示すように、上記の補正で第１〜第４の時刻ts〜teにおけるグラフが滑らかに接続される。
【０２５４】
以上により、本実施形態に係る環境測定方法の基本ステップを終了する。
【０２５５】
上記した本実施形態によれば、第１のQCMセンサ１１ａを補正専用のセンサとして用いる。これにより、第２のQCMセンサ１１ｂの第２の変化量Δf2mと第３のQCMセンサ１１ｃの第３の変化量Δf3mの各々を補正して、図３１に示したように全時刻tにわたって連続的な測定値を得ることができる。
【０２５６】
また、第１のQCMセンサ１１ｂを補正の目的のみに使用し、補正を行わないときには第１のQCMセンサ１１ｂを大気から隔離することにより、第１のQCMセンサ１１ｂの寿命を延ばすこともできる。
【０２５７】
更に、補正のみに使用する第１のQCMセンサ１１ｂは、補正のたびに大気に曝されてその電極６、７の腐食がある程度進行しているので、エージング処理を行ったときと同様にその特性が安定している。よって、本実施形態のように第１のQCMセンサ１１ｂを基準にして第２の変化量Δf2mや第３の変化量Δf3mを補正することで、その補正の精度が高められる。
【０２５８】
（第６実施形態）
第５実施形態では、図２９のステップS28において、寿命を迎えた第２のQCMセンサ１１ｂをユーザが自ら新品の第３のQCMセンサ１１ｃに交換した。本実施形態では、この交換を以下のように自動的に行う。
【０２５９】
図３３は、本実施形態で使用するセンサユニット８０の平面図である。なお、図３３において、図１５で説明したのと同じ要素には図１５におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０２６０】
このセンサユニット８０は、平面視で円筒状の筐体４３と、円形で樹脂製又は金属製のシャッタ５９と、そのシャッタ５９に被せられたキャップ６０とを有する。
【０２６１】
これらのうち、筐体４３の内部には第１〜第４の部屋４４〜４７が設けられる。
【０２６２】
各部屋の位置は特に限定されないが、本実施形態では第１の部屋４４の両隣のうちの一方に第２の部屋４５を設け、当該両隣の他方に第３の部屋４６を設ける。また、第４の部屋４７は、第１の部屋４５と第３の部屋４６の両方に隣り合うように設けられる。
【０２６３】
そして、第１〜第３の部屋４４〜４６にはそれぞれ第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃが収納される。なお、本実施形態では第４の部屋４７にはQCMセンサを収容しない。
【０２６４】
一方、シャッタ５９は、第３実施形態では図１５のように二枚の回転板５１、５２を備えていたが、本実施形態のシャッタ５９は一枚の回転板のみから形成される。
【０２６５】
図３４は、そのシャッタ５９の平面図である。
【０２６６】
図３４に示すように、シャッタ５９は平面視で円形であって、軸５９ａを中心にして回転可能である。更に、シャッタ５９には第１の窓８１と第２の窓８２とが形成されており、これらの窓が形成されていない部分のシャッタ５９は上記の第１〜第４の部屋４４〜４７を塞ぐ遮蔽部５９ｂとして供される。
【０２６７】
第１の窓８１と第２の窓８２の各々は、上記した第１〜第４の部屋４４〜４７のうちで隣接する二つの部屋に対応するように形成される。これにより、第１〜第４の部屋４４〜４７のなかから選択した隣接する二つの部屋が第１の窓８１と第２の窓８２に連通し、選択されなかった残りの部屋が遮蔽部５９ｂで塞がれることになる。
【０２６８】
図３５は、図３３のIV−IV線に沿う断面図である。
【０２６９】
キャップ６０は、その内側側面が筐体４３の外周側面と機械的に固定されていると共に、シャッタ５９の上面に摺接することにより、当該シャッタ５９に生じるガタを抑制する。
【０２７０】
一方、軸５９ａはモータ８６と機械的に接続されており、モータ８６が回転することによってシャッタ５９を回転させることができる。
【０２７１】
なお、各部屋４４〜４６の中に第３実施形態で説明した乾燥剤６６（図１７（ａ）、（ｂ）参照）を入れ、水分が原因で第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃの各電極６、７の腐食が助長されるのを防止してもよい。
【０２７２】
図３６は、このセンサユニット８０を備えた環境測定装置９０の構成図である。なお、図３６において、図１９や図２４で説明したのと同じ要素にはこれらの図におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０２７３】
図３６に示すように、センサユニット８０内の第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃは、駆動部１３と演算部１４を介して制御部１５と接続される。本実施形態では、その制御部１５がモータ８６の回転量を制御することにより、シャッタ５９の回転量を調節する。
【０２７４】
次に、センサユニット８０の動作について説明する。
【０２７５】
図３７（ａ）〜（ｄ）は、センサユニット８０の動作について説明するための平面図である。
【０２７６】
このうち、図３７（ａ）は、時刻tが第１の時刻tsよりも前の状態を示す図である。この時刻においては、第５実施形態で説明したように、第２のQCMセンサ１１ｂはまだその寿命に近づいておらず、第２のQCMセンサ１１ｂのみで腐食性ガスによる腐食量の測定を行う。
【０２７７】
よって、この時刻においては、シャッタ５９の回転量を調節することにより、第２の窓８２を第２の部屋４５に連通させ、その第２の窓８２から第２のQCMセンサ１１ｂを暴露させる。
【０２７８】
また、補正用の第１のQCMセンサ１１ａと新品の第３のQCMセンサ１１ｃの各電極６、７が腐食するのを防止するために、第１の部屋４４と第３の部屋４６を遮蔽部５９ｂで塞ぐ。
【０２７９】
図３７（ｂ）は、時刻tが第１の時刻tsと第２の時刻tcとの間における状態を示す図である。
【０２８０】
この時刻は第５実施形態で説明した第１の期間T1内にあるため、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの両方を利用して補正が行われる。
【０２８１】
よって、この時刻においては、第１の部屋４４に第２の開口８２を連通させると共に、第２の部屋４５に第１の開口８１を連通させることにより、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの各々を各窓８１、８２から暴露させる。
【０２８２】
なお、第３の部屋４６は、その中に収納されている第３のQCMセンサ１１ｃの各電極６、７が腐食するのを防止するために、遮蔽部５９ｂによって塞がれる。
【０２８３】
図３７（ｃ）は、時刻tが第３の時刻tdと第４の時刻teとの間における状態を示す図である。
【０２８４】
この時刻は第５実施形態で説明した第２の期間T2内にあるため、第１のQCMセンサ１１ａと第３のQCMセンサ１１ｃの両方を利用して補正が行われる。
【０２８５】
よって、この時刻においては、第１の部屋４４に第１の開口８１を連通させると共に、第３の部屋４６に第２の開口８２を連通させることにより、第１のQCMセンサ１１ａと第３のQCMセンサ１１ｃの各々を各窓８１、８２から暴露させる。
【０２８６】
更に、寿命となった第２のQCMセンサ１１ｂを大気に暴露する必要もないので、遮蔽部５９ｂで第１の部屋４５を塞ぐ。
【０２８７】
図３７（ｄ）は、時刻tが第４の時刻teよりも後における状態を示す図である。
【０２８８】
この時刻においては、第５実施形態で説明したように、第３のQCMセンサ１１ｃのみで腐食性ガスによる腐食量の測定を行う。よって、この場合は、第３の部屋４６に第１の窓８１を連通させることにより、第１の窓８１から第３のQCMセンサ１１ｃを暴露させる。
【０２８９】
また、補正用の第１のQCMセンサ１１ａの各電極６、７が大気中の腐食性ガスで腐食するのを防止するため、遮蔽部５９ｂで第１の部屋４４を塞ぐ。更に、寿命となった第２のQCMセンサ１１ｂを大気に暴露する必要もないので、遮蔽部５９ｂで第１の部屋４５も塞ぐ。
【０２９０】
以上説明した本実施形態によれば、交換用の新品の第３のQCMセンサ１１ｃを予めセンサユニット８０内に設けておくので、第２のQCMセンサ１１ｂが寿命を迎えたときにユーザが各センサを自ら脱着する必要がなく、ユーザの負担軽減を図ることができる。
【０２９１】
しかも、シャッタ５９を回転させるための機構は極めてシンプルであり、第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃのうちで大気に暴露するQCMセンサを簡単に選択することができる。
【０２９２】
（第７実施形態）
第６実施形態では、図３３のシャッタ５９として回転板を用いたが、本実施形態ではフィルム状のシャッタを用いる。
【０２９３】
図３８（ａ）は本実施形態で使用するセンサユニット９０の平面図であり、図３８（ｂ）は図３８（ａ）のV−V線に沿う断面図である。
【０２９４】
なお、図３８（ａ）、（ｂ）において図１０〜図１２で説明したのと同じ要素にはこれらにおけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０２９５】
図３８（ａ）に示すように、このセンサユニット９０は、モータ２７が回転することでシャッタ２８がその長手方向に移動する。
【０２９６】
シャッタ２８には第１の窓２８ｃが設けられる。シャッタ２８の移動量を制御することにより、第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃの各々を第１の窓２８ｃから露出させたり、シャッタ２８の遮蔽部２８ｂで筐体２６の開口２６ａを塞いだりすることができる。
【０２９７】
また、図３８（ｂ）に示すように、筐体２６の内部には、第１実施形態で説明した仕切り板３２が四つ設けられ、これらの仕切り板３２によって第１〜第３の部屋９１〜９３が画定される。
【０２９８】
なお、本実施形態では各仕切り板３２の端部を底板７３で連結することにより、第１〜第３の部屋９１〜９３の底面をその底板７３で画定する。
【０２９９】
図３９は、シャッタ２８の展開図である。
【０３００】
シャッタ２８には第１の窓２８ｃと第２の窓２８ｄとが間隔をおいて形成される。このうち、第１の窓２８ｃは、第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃのなかから選択された一個又は二個のQCMセンサを暴露させるのに使用される。一方、第２の窓２８ｃは、補正用に使用する第１のQCMセンサ１１ａのみを暴露するために使用される。
【０３０１】
図４０は、このセンサユニット９０を備えた環境測定装置１００の構成図である。なお、図４０において、第６実施形態の図３６で説明したのと同じ要素には図３６におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０３０２】
図４０に示すように、センサユニット９０内の第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃは、駆動部１３と演算部１４を介して制御部１５と接続される。本実施形態では、その制御部１５がモータ２７の回転量を制御することにより、シャッタ２８の移動量を調節する。
【０３０３】
次に、センサユニット１００の動作について説明する。
【０３０４】
図４１〜図４２は、センサユニット１００の動作について説明するための平面図である。
【０３０５】
図４１（ａ）は、時刻tが第１の時刻tsよりも前の状態を示す図である。この時刻においては、図２８を参照して説明したように、第２のQCMセンサ１１ｂはまだその寿命に近づいておらず、第２のQCMセンサ１１ｂのみで腐食性ガスによる腐食量の測定を行う。
【０３０６】
よって、この時刻においては、第２の部屋９２のみにシャッタ２０の第１の窓２８ａを連通させることにより、腐食性ガスを含む大気に第２のQCMセンサ１１ｂを暴露させる。また、補正用の第１のQCMセンサ１１ａと新品の第３のQCMセンサ１１ｃの各電極６、７が腐食するのを防止するために、シャッタ２８の遮蔽部２８ｂで第１の部屋９１と第３の部屋９３を塞ぐ。
【０３０７】
図４１（ｂ）は、時刻tが第１の時刻tsと第２の時刻tcとの間における状態を示す図である。
【０３０８】
この時刻は図２８の第１の期間T1内にあるため、第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの両方を利用して補正が行われる。
【０３０９】
よって、この時刻においては、第１の部屋９１と第２の部屋９２の両方に第１の窓２８ｃを連通させることにより、第１の窓２８ｃから第１のQCMセンサ１１ａと第２のQCMセンサ１１ｂの各々を暴露させる。
【０３１０】
なお、新品の第３のQCMセンサ１１ｃの各電極６、７が腐食するのを防止するため、第３の部屋９３については遮蔽部２８ｂで塞ぐ。
【０３１１】
図４１（ｃ）は、時刻tが第２の時刻tcと第３の時刻tdとの間における状態を示す図である。
【０３１２】
この時刻においては、図２８に示したように、補正用の第１のQCMセンサ１１ａのみで測定が行われる。そのため、一つのセンサのみを暴露する大きさに形成された第２の窓２８ｄのみを第１の部屋９１に連通させ、第２の窓２８ｄから第１のQCMセンサ１１ａを暴露させる。
【０３１３】
図４２（ａ）は、時刻tが第３の時刻tdと第４の時刻teとの間における状態を示す図である。
【０３１４】
この時刻は、図２８で説明した第２の期間T2内にあるため、第１のQCMセンサ１１ａと第３のQCMセンサ１１ｃの両方を利用して補正が行われる。
【０３１５】
よって、この時刻においては、第１の部屋９１と第３の部屋９３の両方に第１の窓２８ｃを連通させることにより、第１のQCMセンサ１１ａと第３のQCMセンサ１１ｃの各々を第１の窓２８ｃから暴露させる。
【０３１６】
図４２（ｂ）は、時刻tが第４の時刻teよりも後における状態を示す図である。
【０３１７】
この時刻においては、図２８に示したように、第３のQCMセンサ１１ｃのみで腐食性ガスによる腐食量の測定を行う。よって、この場合は、第３の部屋４６に第１の窓２８ｃを連通させることにより、第１の窓２８ｃから第３のQCMセンサ１１ｃを暴露させる。
【０３１８】
また、補正用の第１のQCMセンサ１１ａの各電極６、７が大気中の腐食性ガスで腐食するのを防止するため、遮蔽部２８ｂで第１の部屋４４を塞ぐ。更に、寿命となった第２のQCMセンサ１１ｂを大気に暴露する必要もないので、遮蔽部２８ｂで第１の部屋４５も塞ぐ。
【０３１９】
以上説明した本実施形態によれば、図４１〜図４２に示したように、時刻tに応じて第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃのどれを大気に暴露するするのかを自動的に選択するので、ユーザの負担を減らすことができる。
【０３２０】
更に、第１〜第３のQCMセンサ１１ａ〜１１ｃを予め筐体２６の中に収容しておくことでこれらのセンサを交換する手間が省け、ユーザの更なる負担軽減を図ることが可能となる。
【０３２１】
（第８実施形態）
第５実施形態では、図２８に示したように、第２のQCMセンサ１１ｂが寿命を迎える頃に第１の期間T1を設け、その第１の期間T1における第１の変化量Δf1mを利用することにより、第２の変化量Δf2mを補正した。
【０３２２】
これに対し、本実施形態では、第２のQCMセンサ１１ｂによる測定を開始した直後での第１の変化量Δf1mを利用することにより、第２の変化量Δf2mを補正する。
【０３２３】
図４３は、第１及び第２のQCMセンサ１１ａ、１１ｄ（図２４参照）の測定結果の一例を示す図であって、図中の第１及び第２のグラフA1、A2はそれぞれ第１及び第２のQCMセンサ１１ａ、１１ｂの測定結果に対応する。
【０３２４】
なお、各グラフの横軸は、任意の時刻を原点とした経過時間である。そして、各グラフの縦軸は、第１及び第２のQCMセンサ１１ａ、１１ｂの各々の共振周波数の変化量である第１及び第２の変化量Δf1m、Δf2mである。
【０３２５】
図４３に示すように、本実施形態では、第２のQCMセンサ１１ｂによる測定の初期、すなわち、一連の連続した測定の最初に、当該第２のQCMセンサ１１ｂと補正用の第１のQCMセンサ１１ａの両方で測定を行う第３の期間T3を設ける。
【０３２６】
第３の期間T3の始期である第５の時刻tfは、第２のQCMセンサ１１ｂの第２の共振周波数f2mの取得を開始し、演算部１４（図２４参照）が第２の共振周波数f2mの第２の変化量Δf2mの計算を始める時刻である。この時刻は、第１のQCMセンサ１１ａの第１の共振周波数f1mの取得を開始し、演算部１４が第１の共振周波数f1mの第１の変化量Δf1mの計算を始める時刻に等しい。
【０３２７】
また、第３の期間T3の終期である第６の時刻tgは、第２の変化量Δf2mが予め定められた規定値Femとなり、演算部１４が第１の共振周波数f1mの取得を終了して第１の変化量Δf1mの計算を終える時刻である。
【０３２８】
第５実施形態で説明したように、第１及び第２のQCMセンサ１１ａ、１１ｂの各々の仕様は同一であるものの、それらの個体差が原因で第３の期間T3における第１のグラフA1と第２のグラフA2の傾きは相違する。
【０３２９】
そこで、本実施形態では以下のような補正を行うことで第２のグラフA2の傾きを第１のグラフA1の傾きに合せる。
【０３３０】
まず、演算部１４が、第３の期間T3内での第１の変化量Δf1mの第１の増分Fgと、当該第３の期間T3内での第２の変化量Δf2mの第２の増分Femとの第３の比Fg／Femを求め、第３の比を第３の補正係数C3とする。このように算出された第３の補正係数C3は、第３の期間T3における図４３の各グラフA1、A2の傾きの比に等しい。
【０３３１】
その後、演算部１４が、第６の時刻tg以降の時刻における第２の変化量Δf2mに上記の第３の補正係数C3を乗じることにより、当該第２の変化量Δf2mを補正する。
【０３３２】
上記のように第３の補正係数C3は各グラフA1、A2の傾きの比に等しいため、このように第２の変化量Δf2mを補正することで、第２のグラフA2の傾きを第１のグラフA1の傾きに合せることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月15日(2014.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のQCMセンサの第１の共振周波数の第１の変化量と、第２のQCMセンサの第２の共振周波数の第２の変化量とを算出する演算部を備え、
前記演算部が、
第１の期間内における前記第１の変化量と、該第１の期間内における前記第２の変化量とに基づいて、該第２の変化量を補正することを特徴とする環境測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、
前記第１の期間内での前記第１の変化量の第１の増分と、前記第１の期間内における前記第２の変化量の第２の増分との第１の比を求め、
前記第２の変化量に前記第１の比を乗じることにより、該第２の変化量の前記補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の環境測定装置。
【請求項３】
前記第１のQCMセンサを収容する第１の部屋と、
前記第２のQCMセンサを収容する第２の部屋と、
前記第１の部屋と前記第２の部屋の各々に連通する窓が形成され、かつ前記第１の部屋と前記第２の部屋を塞ぐ遮蔽部を備えた移動可能なシャッタとを更に有し、
前記第１の期間よりも前においては、前記第１の部屋に前記窓が連通すると共に、前記第２の部屋が前記遮蔽部で塞がれ、
前記第１の期間内においては、前記第１の部屋と前記第２の部屋の各々に前記窓が連通し、
前記第１の期間よりも後においては、前記第２の部屋に前記窓が連通すると共に、前記第１の部屋が前記遮蔽部で塞がれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の環境測定装置。
【請求項４】
前記シャッタは、長手方向に移動可能な長尺状のフィルムであることを特徴とする請求項３に記載の環境測定装置。
【請求項５】
前記シャッタは、
第１の開口と第２の開口とが形成され、第１の軸を中心にして回転可能な第１の回転板と、
第３の開口と第４の開口とが形成され、前記第１の軸と同軸の第２の軸を中心にして回転可能な第２の回転板とを備え、
前記第１の期間よりも前においては、前記第１の部屋の上で前記第１の開口と前記第４の開口とが重なることにより前記窓が形成されると共に、前記第１の回転板と前記第２の回転板の少なくとも一方によって前記第２の部屋が塞がれ、
前記第１の期間内においては、前記第１の部屋の上で前記第１の開口と前記第３の開口とが重なり、かつ、前記第２の部屋の上で前記第２の開口と前記第４の開口とが重なることにより、前記第１乃至第４の開口の各々で前記窓が形成され、
前記第１の期間よりも後においては、前記第２の部屋の上で前記第１の開口と前記第４の開口とが重なることにより前記窓が形成されると共に、前記第１の回転板と前記第２の回転板の少なくとも一方によって前記第１の部屋が塞がれることを特徴とする請求項３に記載の環境測定装置。
【請求項６】
前記第１の部屋と前記第２の部屋の各々が形成され、平面視で前記第１の回転板と前記第２の回転板の各々の周縁に重なる開口端を備えた円筒状の筐体と、
前記第１の回転板の前記周縁と前記筐体の前記開口端の各々に密着する第１の摺滑体と、
前記第２の回転板の前記周縁と前記第１の回転板の前記周縁の各々に密着する第２の摺滑体とを更に有することを特徴とする請求項５に記載の環境測定装置。
【請求項７】
前記第１の摺滑体は、前記開口端に固着された弾性体を有することを特徴とする請求項６に記載の環境測定装置。
【請求項８】
前記弾性体に乾燥剤を含浸させたことを特徴とする請求項７に記載の環境測定装置。
【請求項９】
前記第１の部屋と前記第２の部屋の中に乾燥剤が設けられたことを特徴とする請求項３乃至付記請求項８のいずれか１項に記載の環境測定装置。
【請求項１０】
第１のQCMセンサの第１の共振周波数の第１の変化量を算出するステップと、
第２のQCMセンサの第２の共振周波数の第２の変化量を算出するステップと、
第１の期間内における前記第１の変化量と、該第１の期間内における前記第２の変化量とに基づいて、該第２の変化量を補正するステップと、
を有することを特徴とする環境測定方法。
【国際調査報告】
2013186856.tif 000047
2013186856.tif 000048
2013186856.tif 000049
2013186856.tif 000050