(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶円盤と、
前記水晶円盤の表裏に設けたセンサ電極と、
前記水晶円盤の表裏に設けた劣化測定用導電性部材と
を備えたことを特徴とする水晶マイクロバランス腐食センサ。
【請求項２】
前記センサ電極が円盤状電極であり、
前記劣化測定用導電性部材が前記センサ電極に対して半径方向に０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ離間して配置された同心円状の弧状導電性部材であることを特徴とする請求項１に記載の水晶マイクロバランス腐食センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水晶マイクロバランス腐食センサを複数個、筐体内に互いに隔壁を介して収容し、
測定用の前記水晶マイクロバランス腐食センサを測定雰囲気中に晒すと共に、待機用の前記水晶マイクロバランス腐食センサ或いは測定完了した前記水晶マイクロバランス腐食センサを測定雰囲気から隔離するシャッター部材を備え、
前記劣化測定用導電性部材からの測定信号により前記シャッター部材を開閉する開閉機構と、前記シャッター部材の開閉に伴って、前記測定用の前記水晶マイクロバランス腐食センサから前記待機用の水晶マイクロバランス腐食センサに切り替える切替機構と
を有していることを特徴とする腐食センサシステム。
【請求項４】
水晶円盤と、
前記水晶円盤の表裏に設けたセンサ電極と、
前記水晶円盤の表裏に設けた劣化測定用導電性部材と
を備えた水晶マイクロバランス腐食センサを複数個、筐体内に隔壁を介して配置し、測定している前記水晶マイクロバランス腐食センサの前記劣化測定用導電性部材からの出力と、予め定めたセンサ交換指標抵抗値を比較して待機している前記水晶マイクロバランス腐食センサに切り替えることを特徴とする腐食ガス測定方法。
【請求項５】
前記待機している前記水晶マイクロバランス腐食センサに切り替える前に、前記待機している水晶マイクロバランス腐食センサを前記測定雰囲気に晒してプレセンシング期間を設けることを特徴とする請求項４に記載の腐食ガス測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶マイクロバランス腐食センサ、腐食センサシステム及び腐食ガス測定方法、例えば、長時間連続測定が可能な水晶マイクロバランス腐食センサ、腐食センサシステム及び腐食ガス測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化水素等の腐食性ガスは生活環境中の大気に含まれており、このような腐食性ガスはたとえ低濃度であっても電子機器の劣化を促進するなどの悪影響を及ぼすことが良く知られている。このため、電子機器の設置環境では雰囲気中に含まれる腐食性ガスの影響を常に監視する必要がある。
【０００３】
従来、このような生活環境中の腐蝕性ガスの監視のために、水晶マイクロバランス（ＱＣＭ；Ｑｕａｒｔｓ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）腐食センサが用いられている。
【０００４】
このＱＣＭ腐食センサの構造は通常のＱＣＭセンサと同様であるが、注目する腐食ガスによって腐食する金属を電極材料として使用するものであり、水晶円盤（ＡＴカット）を２枚のセンサ電極で挟んだ構造である。
【０００５】
このＱＣＭ腐食センサを腐食性ガス中に設置すると、センサ電極表面が腐食し、この腐食膜厚の厚さに対応してセンサ共振周波数は減少していく。この減少量（率）を時間的にモニタリングすることによって、ＱＣＭ腐食センサを設置している環境の腐食する程度をリアルタイムで認識することができる。
【０００６】
一般に、腐食環境測定では、短くて１週間、普通数ヶ月連続で長時間測定を行い、その期間中の腐食量をモニタリングすることによって環境を監視する。腐食性ガスの発生源は主に製紙工場、ゴム工場、ごみ処理場等であるが、これ以外に生活環境周辺の物が発生源となっていることもある。
【０００７】
これら発生源の状況によって周辺に多くの腐食性ガスが放出されることがあり、腐食性ガス濃度は短時間で大きく変化する。このため、腐食性ガスを監視するためには、長時間測定だけでなく連続的測定をすることも重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２２２５８１号公報
【特許文献２】特開平０７−１１３７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述したように、ＱＣＭ腐食センサではセンサ電極自体が腐食反応箇所となる。そのため、腐食環境中に曝露し続ければ腐食が進行して電極が損傷し、やがてＱＣＭ腐食センサは動作不能となるという問題がある。
【００１０】
図１３は、ＱＣＭ腐食センサの動作特性の説明図であり、図１３（ａ）に示すように、時間の経過とともに腐食が進行して周波数変化が徐々に増大（周波数としては減少）し、ついには測定不能に陥る。図１３（ｂ）は、測定初期におけるＱＣＭ腐食センサの概念的構成図であり、図１３（ｃ）は測定不能に陥ったＱＣＭ腐食センサの概念的構成図である。図１３（ｃ）に示すように、センサ電極の表面に激しい腐食が見られる。
【００１１】
ＱＣＭ腐食センサを使用できる時間（寿命）は腐食性ガスの種類や腐食性ガス濃度にもよるが、使用しているセンサが１つであれば、このセンサが動作不能となった時点で測定は終了することになる。
【００１２】
環境雰囲気中の腐食性ガスの長時間測定は、ＱＣＭ腐食センサが使用不能になるたびにＱＣＭ腐食センサを次々に交換すれば可能である。上述したように環境中の腐食性ガスモニタリングには、連続的に測定することも重要である。つまり、センサが不能となってから新しいセンサに取り替えて再びセンシングを開始するまでの時間をいかに短くするかが重要となる。
【００１３】
しかし、そのために測定期間中、常に人がセンサの動作を監視し続けるというのは現実的ではない。また、環境中の腐食性ガスの濃度は測定場所によって大きく異なるうえに、時間によっても大きく変化するため、センサ状況を予測して交換時期を予め設定することは困難である。これらのことから、ＱＣＭ腐食センサで腐食ガスを長時間継続して測定・監視するのは困難であった。
【００１４】
したがって、本発明は、腐食ガスを長時間継続して測定・監視することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
開示する一観点からは、水晶円盤と、前記水晶円盤の表裏に設けたセンサ電極と、前記水晶円盤の表裏に設けた劣化測定用導電性部材とを備えたことを特徴とする水晶マイクロバランス腐食センサが提供される。
【００１６】
また、開示する別の観点からは、上記の水晶マイクロバランス腐食センサを複数個、筐体内に互いに隔壁を介して収容し、測定用の前記水晶マイクロバランス腐食センサを測定雰囲気中に晒すと共に、待機用の前記水晶マイクロバランス腐食センサ或いは測定完了した前記水晶マイクロバランス腐食センサを測定雰囲気から隔離するシャッター部材を備え、前記劣化測定用導電性部材からの測定信号により前記シャッター部材を開閉する開閉機構と、前記シャッター部材の開閉に伴って、前記測定用の前記水晶マイクロバランス腐食センサから前記待機用の水晶マイクロバランス腐食センサに切り替える切替機構とを有していることを特徴とする腐食センサシステムが提供される。
【００１７】
また、開示するさらに別の観点からは、水晶円盤と、前記水晶円盤の表裏に設けたセンサ電極と、前記水晶円盤の表裏に設けた劣化測定用導電性部材とを備えたことを特徴とする水晶マイクロバランス腐食センサの前記劣化測定用導電性部材からの出力により腐食状態のモニタリングを行うことを特徴とする腐食ガス測定方法が提供される。
【００１８】
また、開示するさらに別の観点からは、水晶円盤と、前記水晶円盤の表裏に設けたセンサ電極と、前記水晶円盤の表裏に設けた劣化測定用導電性部材とを備えた水晶マイクロバランス腐食センサを複数個、筐体内に隔壁を介して配置し、測定している前記水晶マイクロバランス腐食センサの前記劣化測定用導電性部材からの出力と、予め定めたセンサ交換指標抵抗値を比較して待機している前記水晶マイクロバランス腐食センサに切り替えることを特徴とする腐食ガス測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
開示の水晶マイクロバランス腐食センサ、腐食センサシステム及び腐食ガス測定方法によれば、腐食ガスを長時間継続して測定・監視することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態のＱＣＭ腐食センサの概略的構成図である。
【図２】本発明の実施の形態のＱＣＭ腐食センサのセンサ交換時期の説明図である。
【図３】共振周波数の経時変化の一例である。
【図４】本発明の実施例１のＱＣＭ腐食センサ素子の構成説明図である。
【図５】本発明の実施例１のＱＣＭ腐食センサの装置構成図である。
【図６】本発明の実施例２の腐食センサシステムの概念的システム構成図である。
【図７】センサセル部分の開閉状態の説明図である。
【図８】ＱＣＭ腐食センサ素子の切り替えと、周波数変化、抵抗変化、ステップモータ電流の相関の説明図である。
【図９】本発明の実施例３の腐食センサシステムの動作の説明図である。
【図１０】本発明の実施例４を適用する腐食状態の説明図である。
【図１１】本発明の実施例４の腐食センサシステムの途中までの動作の説明図である。
【図１２】本発明の実施例４の腐食センサシステムの図１１以降の動作の説明図である。
【図１３】ＱＣＭ腐食センサの動作特性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
ここで、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態のＱＣＭ腐食センサを説明する。図１は、本発明の実施の形態のＱＣＭ腐食センサの概略的構成図であり、水晶円盤１、水晶円盤１の両主面に設けた一対のセンサ電極２１，２２、センサ電極２１，２２に接続する電極引出部３１，３２を設けてＱＣＭ腐食センサ本体部とする。
【００２２】
本発明はさらにセンサ電極２１，２２に対して半径方向に０．５ｍｍ〜１．０ｍｍだけ離間した位置に、センサ電極２１，２２と同じ材料からなり、センサ電極２１，２２に対して同心円状の弧状導電性部材からなる劣化測定用導電性部材４１，４２を設ける。
【００２３】
この劣化測定用導電性部材４１，４２には、引出部５１，５２が設けられている。なお、重量的なバランスをとるために表裏に設けているが、一方は測定用に用いる必要はない。電極引出部３１，３２及び引出部５１，５２は、テフロン（登録商標）等の絶縁体８を挟んで一体化されたバネ支持体となる端子６１，６２及び端子７１，７２にそれぞれ接続される。これは、センサの振動支持部分が左右で２か所ずつになると振動モードに影響を与えるためである。
【００２４】
なお、水晶円盤１としては、通常は、厚みすべり振動で振動するＡＴカットの水晶円盤を用い、センサ電極２１，２２としては腐食ガスに対する腐食反応に優れた導電体であれば何でも良いが、典型的にはＡｇ或いはＣｕを用いる。
【００２５】
腐食ガスの測定に際しては、ＱＣＭ腐食センサ本体部で腐食性ガス環境を測定するのと同時に、劣化測定用導電性部材４１の抵抗を測定する。この抵抗値を監視することによってセンサ電極の劣化度をリアルタイムで確認し、それによって抵抗値をセンサ交換時期の指標として用いて、ＱＣＭ腐食センサを交換するタイミングを計る。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態のＱＣＭ腐食センサのセンサ交換時期の説明図である。図に示すように、ＱＣＭセンサの周波数変化は、時間の経過とともに変化する。即ち、腐食環境にＱＣＭ腐食センサを曝露すると、センサ電極が腐食して、腐食の進行によってセンサ電極の質量が増加する。それに伴って、共振周波数が減少する。ただし、図２では測定開始時の共振周波数を基準（＝０Ｈｚ）とし、減少量を縦軸にして示している
【００２７】
さらに、腐食環境の測定を継続的に行うとセンサ電極の腐食が進行し、電極が損傷する。センサ電極の損傷がある程度以上進んだとき、ＱＣＭ腐食センサの表裏でセンサ電極が対向している円形部分に十分な電流を供給できなくなり、ＱＣＭ腐食センサはセンシング不能となる。
【００２８】
劣化測定用導電性部材の抵抗値は腐食の進行に伴って増加する。そこで、ＱＣＭ腐食センサを交換する時期の指標とする抵抗値（センサ交換指標抵抗値：Ｒｒｅｆ）を予め設定しておき、Ｒｒｅｆよりも大きくなったときアラームなどで知らせるようにしておき、ＱＣＭ腐食センサを交換する。
【００２９】
センサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆの設定手順は以下である。測定に使用するＱＣＭ腐食センサと同じ仕様のセンサ、即ち、同じ構造、材料、製造工程で製造されたセンサでさらに同じランバードから切り出された水晶円盤を用いているＱＣＭセンサを準備する。
【００３０】
このＱＣＭセンサを腐食ガスに曝露していない状況で劣化測定用導電性部材の抵抗値を確認してこれを初期抵抗値とする。次に適当な濃度の腐食性ガス雰囲気中にＱＣＭセンサを挿入して共振周波数と劣化測定用導電性部材の抵抗値を測定する。抵抗測定部は劣化測定用電極の抵抗変化を測定できるものであれば何でも良いが、例えば、ホイートストンブリッジ回路を用いる。
【００３１】
図３は、共振周波数の経時変化の一例であり、測定時間に応じて共振周波数は減少して（周波数変化としては増加して）いくが、ある時間から図３（ａ）に示すように急激な低下や図３（ｂ）に示すように細かく増加と減少を繰り返す不規則な変化を示す。共振周波数経時変化がこのように変化しはじめた時点での劣化測定用導電性部材の抵抗値がセンサ交換指標抵抗値となる。以上の構成装置で測定を行うことによって、センサ故障を事前に認識することができ、故障前にセンサを交換することで長時間センシングが可能となる。
【００３２】
このようなＱＣＭ腐食センサを用いて長時間連続センシングを行うためには、複数のＱＣＭ腐食センサを筐体内に互いに隔壁を介して収容する。稼働しているＱＣＭ腐食センサを測定雰囲気中に晒すと共に、待機状態のＱＣＭ腐食センサや測定を完了したＱＣＭ腐食センサを測定雰囲気から隔離するように、シャッター部材を設け、劣化測定用導電性部材の抵抗値がセンサ交換指標抵抗値となった時点で、稼働しているＱＣＭ腐食センサから待機状態のＱＣＭ腐食センサに切り替える。
【００３３】
この時、各ＱＣＭ腐食センサに接続している共振周波数測定部と劣化測定部は常時ＯＮにしても良いが、モニタリングしている部分のみＯＮとすると消費電力を節約できる。また、劣化測定用導電性部材の抵抗値Ｒｄｅｇとセンサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆの比が０.８程度になった時点で、次のＱＣＭ腐食センサの発振回路及び周波数カウンタを筐体の蓋を閉じたままで始動して待機させておいても良い。
【００３４】
この待機動作期間中の共振周波数を計測して、基本共振周波数と大きく異なる場合や、不安定な場合にはこのＱＣＭ腐食センサを故障センサと認識して、センシングには使用せず、さらに次のＱＣＭ腐食センサを待機動作させる。待機動作で意図した周波数で安定的に共振することが認識できれば、このＱＣＭ腐食センサは稼働センサとする。
【００３５】
また、使用するセンサ電極の種類によるが、センサ電極が腐食のメカニズムが初期とある程度時間が経過した後では異なり、初期とその後では腐食性ガス濃度と腐食膜厚の増加の対応が違ってしまう場合がある。このような場合は、センサセルの蓋を一つづつ開けて順番にセンシングするような方法では、次のＱＣＭ腐食センサに切り替えると急激に腐食膜が増加して前のＱＣＭ腐食センサの終了直前の腐食と整合しなくなってしまう。
【００３６】
そこで、センサセルの蓋を２つ同時に開けている期間を設ける必要がある。次のＱＣＭ腐食センサの待機動作のあとにセンサセルを開けてＱＣＭ腐食センサを曝露してセンサ電極の腐食膜厚が比較的緩やかな増加をする領域に到達するまでプレセンシングを行う。実際には腐食初期の急激に腐食膜厚が増加するのは２時間程度であるので、次のＱＣＭセンサは５時間程度のプレセンシングの後、使用可能となる。
【００３７】
次のＱＣＭ腐食センサのプレセンシングのタイミングは前のＱＣＭ腐食センサのセンシング中であればいつでも良い。但し、前のＱＣＭ腐食センサのセンシングを開始するのと同時に次のＱＣＭ腐食センサのプレセンシングを行い、プレセンシングが終了したときには、センサセルの蓋を閉じて待機動作しているのが最も確実で簡単である。
【００３８】
このように、本発明の実施の形態においては、劣化測定用導電性部材をセンサ電極の近傍に設けているので、センサ電極の劣化状態をリアルタイムに監視することができ、それによって長時間の確実なセンシングが可能になる。
【実施例１】
【００３９】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例１のＱＣＭ腐食センサを説明する。図４は、本発明の実施例１のＱＣＭ腐食センサ素子の構成説明図である。ＱＣＭ腐食センサ素子本体部は直径が例えば、８ｍｍでＡＴカットの水晶円盤２１と、水晶円盤２１の両主面に設けた直径が例えば、５ｍｍで厚さが０．１μｍのＡｇ膜からなる一対のセンサ電極２２１，２２２を備えている。また、センサ電極２２１，２２２に接続するＡｇ膜からなる電極引出部２３１，２３２、電極引出部２３１，２３２に半田で固定されたＡｕからなる端子２４１，２４２を備えている。なお、水晶円盤２１の厚さｔは、１０ＭＨｚの基本周波数で発振させるために、０．１６７ｍｍとする。
【００４０】
また、センサ電極２２１，２２２に対して半径方向に０．５ｍｍ離れた位置に、幅が電極引出部２３１，２３２の幅と同じ、例えば、１．０ｍｍで厚さが０．１μｍのＡｇ膜からなる劣化測定用導電性部材２５１，２５２を設け、一方の劣化測定用導電性部材２５１を測定用にモニタリング用として用いる。また、劣化測定用導電性部材２５１，２５２に接続するＡｇ膜からなる引出部２６１，２６２，２６３，２６４、引出部２６１，２６２に半田で固定されたＡｕからなる端子２７１，２７２を備えている。
【００４１】
端子２４１，２４２と端子２７１，２７２とは厚さが０．０５ｍｍのテフロン（登録商標）からなる絶縁膜を挟んでバネ支持体２８として一体化されている。また、測定端側ではそれぞれ分岐してガラスハーメチックシールで金属ベース２９に植設される。
【００４２】
図５は、本発明の実施例１のＱＣＭ腐食センサの装置構成図であり、ＱＣＭ腐食センサ素子の発振回路接続用端子となる端子２４１，２４２は、発振回路３１と周波数カウンタ３２とからなる共振周波数測定部３０に接続される。
【００４３】
一方、ＱＣＭ腐食センサ素子の劣化測定回路接続端子となる端子２７１，２７２はホイートストンブリッジ回路４１、直流電源４２、電圧計４３からなる抵抗測定部４０に接続され、劣化測定用導電性部材２５１の抵抗変化をモニタリングする。
【００４４】
ホイートストンブリッジ回路４１はブリッジ抵抗をＲ１〜Ｒ４としてＲ４と直列にＱＣＭ腐食センサ素子を接続している。Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒとすれば、劣化測定用導電性部材２５１の抵抗Ｒｄｅｇは、Ｖを直流電源４２の電圧、Ｅ０を電圧計４３の示す電圧とすると、
Ｒｄｅｇ＝｛４Ｅ０／（Ｖ−２Ｅ０）｝×Ｒ
として求まる。なお、図では直流抵抗を測定しているが、電極材料のマイグレーションの発生を考慮しなくてはならない場合がある。このようなときには交流抵抗値で測定しても良い。
【００４５】
この時、予め事前にセンサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆを取得しておき、劣化測定用導電性部材２５１の抵抗Ｒｄｅｇがセンサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆを超えた時点でアラームを発して、ＱＣＭ腐食センサ素子を交換する。
【００４６】
このように、本発明の実施例１においては、センサ電極の近傍に劣化測定用導電性部材を設けているので、センサが故障して測定不能となる前に劣化を検知して交換しているので、長時間の安定した測定が可能になる。
【実施例２】
【００４７】
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施例２の腐食センサシステムを説明する。図６は、本発明の実施例２の腐食センサシステムの概念的システム構成図であり、左側の図は腐食センサシステムの構成説明図であり、断面図と上面図で示している。また、右側の図は、各ＱＣＭ腐食センサの接続状態を示した図である。
【００４８】
左側の図に示すように、腐食センサシステムは、隔壁５１で仕切られた筐体５０に設けられた４つのセル室５２にそれぞれＱＣＭ腐食センサ素子２０１〜２０４が収容されている。筐体５０の上部には、センシング中のＱＣＭ腐食センサ素子２０１以外のＱＣＭ腐食センサ素子を測定雰囲気中に晒さないように９０°の開口部５４を有する蓋５３が設けられており、この蓋５３は筐体５０の底部に設けられたステップモータ５５によって駆動される。
【００４９】
右側の図に示すように、各ＱＣＭ腐食センサ素子２０１〜２０４には、発振回路３１１〜３１４、周波数カウンタ３２１〜３２４、抵抗測定部４０１〜４０４が接続されており、切り替えスイッチ５６により順次切り替えて連続して測定を行う。なお、ステップモータ５５、発振回路３１１〜３１４、周波数カウンタ３２１〜３２４、抵抗測定部４０１〜４０４はＰＣ（パーソナルコンピュータ）５７で制御される。
【００５０】
周波数カウンタ３２１〜３２４からＰＣ５７へ共振周波数のデータが送られるが、これはＰＣ５７内のメモリに記憶される。また、ＰＣ５７は抵抗測定部４０１〜４０４から送られてくる劣化測定用導電性部材の抵抗値Ｒｄｅｇのデータと予めＰＣ５７で設定したセンサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆとを比較する。
【００５１】
図７は、センサセル部分の開閉状態の説明図である。図に示すように、各ＱＣＭ腐食センサ素子２０１〜２０４の劣化測定用導電性部材の抵抗Ｒｄｅｇがセンサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆに達するたびに、ステップモータ５５で蓋５３を順次９０°回転させてセンシングを行うＱＣＭ腐食センサ素子２０１〜２０４を順次切り替える。
【００５２】
図８は、ＱＣＭ腐食センサ素子の切り替えと、周波数変化、抵抗変化、ステップモータ電流の相関の説明図である。図に示すように、劣化測定用導電性部材の抵抗値が予め設定したセンサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆに達した時点で、ステップモータを駆動して次のＱＣＭ腐食センサ素子２０２に切り替える。この動作を順次繰り返すことによって、長時間連続測定を行うことが可能になる。
【実施例３】
【００５３】
次に、図９を参照して、本発明の実施例３の腐食センサシステムを説明するが、この実施例３は、上記の実施例２における次にセンシングを行うＱＣＭ腐食センサ素子をセンシング前に待機状態にしたものである。図９は、本発明の実施例３の腐食センサシステムの動作の説明図である。図９（ａ）は蓋の開閉状態の説明図であり、図９（ｂ）は次のＱＣＭ腐食センサ素子の待機状態の説明図であり、上段はセンシング中のＱＣＭ腐食センサ素子の周波数変化特性図であり、下段は待機中のＱＣＭ腐食センサ素子の周波数変化特性図である。
【００５４】
図９に示すように、まず、ＱＣＭ腐食センサ素子２０１で通常の腐食ガスのセンシングを行う。この時、次にセンシングを行うＱＣＭ腐食センサ素子２０２はＯＦＦ状態とする。
【００５５】
次いで、センシング中のＱＣＭ腐食センサ素子２０１の劣化測定用導電性部材の抵抗値Ｒｄｅｇがセンサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆに対して予め設定した割合、ここでは、０．８倍になった時点で、次のＱＣＭ腐食センサ素子２０２をＯＮにする。なお、この待機動作期間中の共振周波数を計測して、周波数と大きく異なる場合や、不安定な場合にはこのＱＣＭ腐食センサ素子２０２を故障センサと認識して、センシングには使用せず、さらに次のＱＣＭ腐食センサ素子２０３を待機動作させる。
【００５６】
次いで、センシング中のＱＣＭ腐食センサ素子２０１の劣化測定用導電性部材の抵抗値Ｒｄｅｇが、センサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆと同じになったときに、待機動作しているＱＣＭ腐食センサ素子２０２のセンサセルの蓋５３を開き、センシングを開始する。
【００５７】
本発明の実施例３においては、次にセンシング予定のＱＣＭ腐食センサ素子を事前に待機動作させて予め素子特性を測定しているので、センシング中のＱＣＭ腐食センサ素子が故障した場合に、次のＱＣＭ腐食センサ素子による測定を支障なく行うことができる。
【実施例４】
【００５８】
次に、図１０乃至図１２を参照して、本発明の実施例４の腐食センサシステムを説明するが、この実施例４は、上記の実施例２における次にセンシングを行うＱＣＭ腐食センサ素子をセンシング前にプレセンシングを行うようにしたものである。図１０は、本発明の実施例４を適用する腐食状態の説明図である。
【００５９】
図１０に示すように、使用するセンサ電極の材料と腐蝕性ガスとの相関によるが、センサ電極の腐食のメカニズムが初期とある程度時間が経過した後では異なり、初期とその後では腐食性ガス濃度と腐食膜厚の増加の対応が違ってしまう場合がある。このような事実は事前の実験により確認すれば良く、例えば、Ａｇ電極と硫化水素ガスの関係がこれに当たる。
【００６０】
このような場合は、センサセルの蓋を一つづつ開けて順番にセンシングするような方法では、次のセンサに切り替えると急激に腐食膜が増加して前のセンサの終了直前の腐食と整合しなくなってしまう。
【００６１】
そこで、センサセルの蓋を２つ同時に開けている期間を設けて、次にセンシング予定のＱＣＭ腐食センサ素子をＯＮにしてプレセンシングを行うようにする。この動作をするにはステップモータは１個ではなく２個、蓋は半円形のものが２枚必要となる。
【００６２】
図１１及び図１２は、本発明の実施例４の腐食センサシステムの動作の説明図である。図１１（ａ）及び図１１（ａ）は蓋の開閉状態の説明図であり、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）は次のＱＣＭ腐食センサ素子の動作の説明図であり、上段はセンシング中のＱＣＭ腐食センサ素子の周波数変化特性図であり、下段は待機中のＱＣＭ腐食センサ素子の周波数変化特性図である。
【００６３】
図１１に示すように、まず、ＱＣＭ腐食センサ素子２０１で通常の腐食ガスのセンシングを行う。この時、次にセンシングを行うＱＣＭ腐食センサ素子２０２はＯＦＦ状態とする。
【００６４】
次いで、センシング中のＱＣＭ腐食センサ素子２０１の劣化測定用導電性部材の抵抗値Ｒｄｅｇがセンサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆに対して予め設定した割合、ここでは、０．８倍になった時点で、蓋５３を閉めたまま、次のＱＣＭ腐食センサ素子２０２をＯＮにする。なお、ここでも、この待機動作期間中の共振周波数を計測して、周波数と大きく異なる場合や、不安定な場合にはこのＱＣＭ腐食センサ素子２０２を故障センサと認識して、センシングには使用せず、さらに次のＱＣＭ腐食センサ素子２０３を待機動作させる。
【００６５】
次いで、図１２に示すように、センシング中のＱＣＭ腐食センサ素子２０１の劣化測定用導電性部材の抵抗値Ｒｄｅｇから予測して故障までの時間が６時間程度と見込まれるタイミングで、ＱＣＭ腐食センサ素子２０２の蓋５３を開いてプレセンシングを開始する。実際には、腐食初期の急激に腐食膜厚が増加するのは２時間程度であるので、次のセンサは５時間程度のプレセンシングの後、使用可能となる。
【００６６】
次いで、センシング中のＱＣＭ腐食センサ素子２０１の劣化測定用導電性部材の抵抗値Ｒｄｅｇが、センサ交換指標抵抗値Ｒｒｅｆと同じになったときに、ＱＣＭ腐食センサ素子２０１の蓋５３を閉じて、次に待機動作しているＱＣＭ腐食センサ素子２０２によるセンシングを開始する。
【００６７】
本発明の実施例４においては、次にセンシング予定のＱＣＭ腐食センサ素子を事前にプレセンシングを行って、初期腐食を行っているので、安定した連続長時間測定が可能になる。なお、５時間程度経過してもセンシング中のＱＣＭ腐食センサ素子２０１が故障しない場合には、プレセンシングを終了させてＱＣＭ腐食センサ素子２０２のセンサセルの蓋５３を閉じて待機動作を継続させる。
【００６８】
なお、上記の実施例２乃至実施例４においては、使用するＱＣＭ腐食センサ素子の数を４個としているが、２個以上であればいくつでも良く、使用する個数に合わせてセンサセルの蓋に設ける開口部の角度を調整すれば良い。また、各実施例においては、電極引出部をセンサ電極及び劣化測定用導電性部材と同じ材料で構成しているが、電極引出部の腐食を抑えるために、Ａｕ膜で形成しても良い。
【００６９】
ここで、実施例１乃至実施例４を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
（付記１）水晶円盤と、前記水晶円盤の表裏に設けたセンサ電極と、前記水晶円盤の表裏に設けた劣化測定用導電性部材とを備えたことを特徴とする水晶マイクロバランス腐食センサ。
（付記２）前記センサ電極が円盤状電極であり、前記劣化測定用導電性部材が前記センサ電極に対して半径方向に０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ離間して配置された同心円状の弧状導電性部材であることを特徴とする付記１に記載の水晶マイクロバランス腐食センサ。
（付記３）前記センサ電極に接続しているバネ支持体と、前記劣化測定用導電性部材に接続しているバネ支持体を絶縁層を挟んで対向させて一体化したことを特徴とする付記１または付記２に記載の水晶マイクロバランス腐食センサ。
（付記４）付記１乃至付記３のいずれか１に記載の水晶マイクロバランス腐食センサを複数個、筐体内に互いに隔壁を介して収容し、測定用の前記水晶マイクロバランス腐食センサを測定雰囲気中に晒すと共に、待機用の前記水晶マイクロバランス腐食センサ或いは測定完了した前記水晶マイクロバランス腐食センサを測定雰囲気から隔離するシャッター部材を備え、前記劣化測定用導電性部材からの測定信号により前記シャッター部材を開閉する開閉機構と、前記シャッター部材の開閉に伴って、前記測定用の前記水晶マイクロバランス腐食センサから前記待機用の水晶マイクロバランス腐食センサに切り替える切替機構とを有していることを特徴とする腐食センサシステム。
（付記５）前記シャッター部材は、前記待機用の水晶マイクロバランス腐食センサがプレセンシング状態になった場合に、前記待機用の水晶マイクロバランス腐食センサを前記測定雰囲気に晒すように開閉動作を行う機構を有していることを特徴とする付記４に腐食センサシステム。
（付記６）水晶円盤と、前記水晶円盤の表裏に設けたセンサ電極と、前記水晶円盤の表裏に設けた劣化測定用導電性部材とを備えた水晶マイクロバランス腐食センサの前記劣化測定用導電性部材からの出力により腐食状態のモニタリングを行うことを特徴とする腐食ガス測定方法。
（付記７）水晶円盤と、前記水晶円盤の表裏に設けたセンサ電極と、前記水晶円盤の表裏に設けた劣化測定用導電性部材とを備えたことを特徴とする水晶マイクロバランス腐食センサを複数個、筐体内に隔壁を介して配置し、測定している前記水晶マイクロバランス腐食センサの前記劣化測定用導電性部材からの出力と、予め定めたセンサ交換指標抵抗値を比較して待機している前記水晶マイクロバランス腐食センサに切り替えることを特徴とする腐食ガス測定方法。
（付記８）前記待機している前記水晶マイクロバランス腐食センサに切り替える前に、前記待機している水晶マイクロバランス腐食センサを前記測定雰囲気に晒してプレセンシング期間を設けることを特徴とする付記７に記載の腐食ガス測定方法。
【符号の説明】
【００７０】
１ 水晶円盤
２１，２２ センサ電極
３１，３２ 電極引出部
４１，４２ 劣化測定用導電性部材
５１，５２ 引出部
６１，６２，７１，７２ 端子
８ 絶縁体
２０１〜２０４ ＱＣＭ腐食センサ素子
２１ 水晶円盤
２２１，２２２ センサ電極
２３１，２３２ 電極引出部
２４１，２４２ 端子
２５１，２５２ 劣化測定用導電性部材
２６１〜２６４ 引出部
２７１，２７２ 端子
２８ バネ支持体
２９ 金属ベース
３０ 共振周波数測定部
３１，３１１〜３１４ 発振回路
３２，３２１〜３２４ 周波数カウンタ
４０，４０１〜４０４ 抵抗測定部
４１ ホイートストンブリッジ回路
４２ 直流電源
４３ 電圧計
５０ 筐体
５１ 隔壁
５２ セル室
５３ 蓋
５４ 開口部
５５ ステップモータ
５６ 切り替えスイッチ
５７ ＰＣ
【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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