特開 2023-154170 汚損物質検出センサおよび汚損物質量測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023154170

(43)【公開日】2023-10-19

(54)【発明の名称】汚損物質検出センサおよび汚損物質量測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 5/02 20060101AFI20231012BHJP

   G01N 17/04 20060101ALI20231012BHJP

【ＦＩ】

G01N5/02 A

G01N17/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022063306

(22)【出願日】2022-04-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 広崇

(72)【発明者】

【氏名】茶円 豊

(72)【発明者】

【氏名】原口 智

(72)【発明者】

【氏名】長 広明

【テーマコード（参考）】

2G050

【Ｆターム（参考）】

2G050BA05

2G050CA01

2G050EB03

2G050EC01

(57)【要約】

【課題】汚損物質の付着量を精度よく測定することができる汚損物質検出センサ、汚損物質量測定装置を提供することである。
【解決手段】実施形態の汚損物質検出センサは、水晶板と、水晶板を挟む電極対と、を備える水晶振動子センサを有する。電極対の少なくとも一方の電極が、複数種の金属からなる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水晶板と、前記水晶板を挟む電極対と、を備える水晶振動子センサを備え、前記電極対の少なくとも一方の電極が、複数種の金属からなる、汚損物質検出センサ。

【請求項2】

前記電極の表面に１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、前記第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備え、前記第１領域と前記第２領域とが隣接する、請求項１に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項3】

前記電極が、１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、前記第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備え、前記第１領域と前記第２領域とが部分的に接触する、請求項１に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項4】

前記電極が、前記水晶板上に設けられ１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、基材と、前記基材上に島状に設けられ、前記第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する島状部とを備える、請求項１に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項5】

前記基材と、前記水晶板との間に、１以上の中間層をさらに備える、請求項４に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項6】

前記島状部が、単独の金属粒子からなる請求項４または５に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項7】

前記島状部が、複数の金属粒子からなる請求項４または５に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項8】

前記島状部間の距離が１μｍ以下である、請求項４または５に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項9】

前記島状部の最大高さが前記基材の厚さ以下である、請求項４または５に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項10】

前記電極が、前記水晶板上に設けられ、１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、基材と、前記基材上に設けられ、前記第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する多孔質層とを備える、請求項１に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項11】

前記基材と、前記水晶板との間に、１以上の中間層をさらに備える、請求項１０に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項12】

前記多孔質層が、複数の金属粒子からなる請求項１０または１１に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項13】

前記第１金属の標準電極電位が、前記第２金属の標準電極電位よりも低い、請求項１０または１１に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項14】

前記電極の表面に、相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙がある、請求項１または２に記載の汚損物質検出センサ。

【請求項15】

請求項１または２に記載の汚損物質検出センサを備える汚損物質量測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、汚損物質検出センサおよび汚損物質量測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

絶縁材料の絶縁特性は、材料自体の経年劣化や汚損物質などにより低下する。例えば、電力設備の絶縁材料の絶縁特性が低下した場合、設備停止に至る恐れがある。

【0003】

大気中の汚損物質を評価するセンサとして、水晶振動子マイクロバランス法（ＱＣＭ法）を用いたセンサが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－２３７６５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、汚損物質の付着量を精度よく測定できる汚損物質検出センサおよび汚損物質量測定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の汚損物質検出センサは、水晶板と、水晶板を挟む電極対と、を備える水晶振動子センサを持つ。電極対の少なくとも一方の電極が、複数種の金属からなる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る汚損物質量測定装置の構成を示す概略図。

【図2】第１実施形態に係る汚損物質検出センサの平面図。

【図3】図２の汚損物質検出センサのＡ－Ａ線に沿った断面図。

【図4】第１実施形態に係る汚損物質量測定装置の汚損物質検出センサに汚損物質が付着した際の腐食反応を説明する説明図。

【図5】第１実施形態に係る汚損物質量測定装置の汚損物質検出センサに汚損物質が付着してから時間が経過した後の状態を示す断面図。

【図6】第１実施形態に係る汚損物質量算出装置３０の構成を示す概略ブロック図。

【図7】汚損物質量算出装置を実装するコンピュータの構成を示す概略ブロック図。

【図8】第２実施形態に係る汚損物質量測定装置の構成を示す概略図。

【図9】第２実施形態に係る汚損物質検出センサの平面図。

【図10】図９の汚損物質検出センサのＢ－Ｂ線に沿った断面図。

【図11】第３実施形態に係る汚損物質量測定装置の構成を示す概略図。

【図12】第３実施形態に係る汚損物質検出センサの平面図。

【図13】図１２の汚損物質検出センサのＣ－Ｃ線に沿った断面図。

【図14】第４実施形態に係る汚損物質量測定装置の構成を示す概略図。

【図15】第４実施形態に係る汚損物質検出センサの平面図。

【図16】図１５の汚損物質検出センサのＤ－Ｄ線に沿った断面図。

【図17】第４実施形態に係る汚損物質量測定装置の汚損物質検出センサに汚損物質が付着してから時間が経過した後の状態を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態の汚損物質検出センサおよび汚損物質量測定装置を、図面を参照して説明する。

【0009】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る汚損物質量測定装置１０の構成を示す概略図である。
汚損物質量測定装置１０は、汚損物質検出センサ２０と、汚損物質量算出装置３０とを有する。なお、第１実施形態の汚損物質量測定装置１０では、汚損物質検出センサ２０は、汚損物質量算出装置３０と有線で接続している。なお、汚損物質検出センサ２０は、汚損物質量算出装置３０と無線で接続していてもよいし、インターネットなどのネットワークを介して接続していてもよい。汚損物質検出センサ２０は、汚損状態を推定する対象物Ｏの近傍に設置される。汚損物質量算出装置３０は、汚損物質検出センサ２０に付着した塩分量を算出し、対象物Ｏの汚損状態を推定する。

【0010】

（汚損物質検出センサ）
図２は、第１実施形態に係る汚損物質検出センサ２０の構造を示す平面図である。図３は、第１実施形態に係る汚損物質検出センサ２０のＡ－Ａ線に沿った断面図である。汚損物質検出センサ２０は、水晶振動子センサ２１と、温湿度センサ２３と、を備える。

【0011】

水晶振動子センサ２１は、第１電極２１１と、第２電極２１２と、水晶板２１３と、発振回路２１５と、周波数計測回路２１６とを備える。第１電極２１１および第２電極２１２は、複数種の金属からなる電極である。複数種の電極は、例えば、互いに接触する第１部分（基材）と、第２部分（島状部）とを有し、第１部分と第２部分とが異なる金属からなる。電極が複数種の金属からなるので、異なる金属間で局部電池が形成され、腐食が進む。これによって、汚損物質の検出感度を向上することができる。第１電極２１１および第２電極２１２が水晶板２１３を挟む電極対となる。水晶振動子センサ２１は、例えば、ＱＣＭ（水晶振動子マイクロバランス）センサである。水晶板２１３は、第１電極２１１と第２電極２１２とで挟まれる。発振回路２１５は、第１電極２１１と第２電極２１２との間に電圧を印加する。第１電極２１１と第２電極２１２との間に電圧が印加されることで、水晶板２１３が振動し、電気信号を出力する。周波数計測回路２１６は、水晶振動子センサ２１が出力する電気信号の周波数を計測する。

【0012】

温湿度センサ２３は、水晶振動子センサ２１の近傍に設けられ、水晶振動子センサ２１の周囲の温度および相対湿度を計測する。

【0013】

水晶板２１３は水晶振動子に用いられる公知の水晶板を用いることができる。

【0014】

第１電極２１１は、当該表面に１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備える。第１電極２１１の表面において、第１領域と第２領域とは、隣接する。第１領域の例として、第１基材２１７を用い、第２領域の例として、第１島状部２１８を用いた例を説明する。

【0015】

第１電極２１１は、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第１基材２１７と、第１基材２１７上に島状に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第１島状部２１８とを備える。第１島状部２１８は複数あることが好ましい。第１島状部２１８は、「島状部」の例である。第１基材は、「基材」の例である。

【0016】

第１基材２１７の主成分が第１金属であることが好ましい。主成分として第１金属の含有量は、第１基材２１７の全質量に対して、５０質量％以上である。複数の第１金属を含有する場合は、第１金属の含有量は、その合計の含有量とする。第１基材２１７は、単一の第１金属から構成されていてもよいので、第１金属の含有量の上限は１００質量％である。第１基材２１７は、第１島状部２１８と局部電池が形成され、腐食が進行するのであれば、第1金属の含有量が１００質量％でなくてもよい。第１金属の含有量は、第１基材２１７の全質量に対して、６０質量％以上が好ましい。より好ましくは、第１金属の含有量は８０質量％以上である。さらに好ましくは第１金属の含有量は、９９．０質量％以上である。第１金属の含有量は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）で測定できる。ＥＤＸで測定する場合は、第１金属の含有量は、第１基材２１７において、ランダムに選択した５か所で測定した平均値とする。第１金属が２種以上である場合は、第１金属の含有量は、それらの金属の合計値とする。

【0017】

第１基材２１７の第１金属の標準電極電位は、第１島状部２１８の第２金属の標準電極電位よりも低いことが好ましい。標準電極電位（standard electrode potential）は、ある電気化学反応（電極反応）について、標準状態（反応に関与する全ての化学種の活量が1かつ平衡状態となっている時）の電極電位である。第１金属は、例えば、Ａｌ（標準電極電位：－１．６７６Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）などである。第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも低ければ、第１基材２１７中の第１金属と第１島状部２１８中の第２金属とで局部電池が形成された場合に、第１基材２１７において、後述する腐食が進行する。第１島状部２１８よりも体積が大きい第１基材２１７側が腐食されるので、より多くの汚損物質の量を計測することができる。これによって、精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0018】

第１島状部２１８は、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を含有する。複数の第２金属を含有する場合は、第２金属の含有量は、その合計の含有量とする。第２金属の標準電極電位が第１金属の標準電極電位よりも高ければ、第２金属は、特に限定されない。第２金属は、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｕ（標準電極電位：１．５２０Ｖ）、Ｐｔ（標準電極電位：１．１８８Ｖ）などである。例えば、Ａｕを第２金属とする場合は、第１金属としてＡｕよりも標準電極電位が低いＡｌ、Ｃｕ、Ａｇなどを用いることができる。第２金属の含有量は、第１島状部２１８の全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、第２金属の含有量は、８０質量％以上である。さらに好ましくは、第２金属の含有量は９９．０質量％以上である。第２金属の含有量の上限は１００質量％である。第２金属の含有量は、例えば、ＥＤＸで測定できる。ＥＤＸで測定する場合は、第２金属の含有量は、第１島状部２１８のランダムに選択した５か所で測定した値の平均値とする。第２金属が２種以上である場合は、第２金属の含有量は、それらの金属の合計値とする。

【0019】

第１島状部２１８間の距離は、１μｍ以下であることが好ましい。第１島状部２１８間の距離が１μｍ以下であると、第１島状部２１８間の第１基材２１７の露出する（大気と接触する）面積が小さくなり、腐食が進行しやすくなる。第１島状部２１８間の距離は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。第１島状部２１８間の距離が１０ｎｍ以上であれば、吸着した水によって形成される水膜の厚さを１０ｎｍ以上にすることができる。吸着水による水膜の厚さが１０ｎｍ以上になれば、腐食反応を促進することができる。第１島状部２１８間の距離は、ランダムに第１島状部２１８を選択し、各第１島状部２１８間の距離を１０か所測定した測定値の平均値としてもよい。

【0020】

第１島状部２１８の最大高さは、第１基材２１７の厚さ以下であることが好ましい。

【0021】

第１島状部２１８は、単独の金属粒子２５０からなる。金属粒子２５０の平均粒径は、１０ｎｍ以上であればよい。金属粒子２５０の大きさが１０ｎｍ以上であれば、大気中の水が表面に吸着して形成される水膜の厚さが１０ｎｍ以上となり、腐食が進行しやすくなるので好ましい。金属粒子２５０の平均粒径は、第１基材２１７の厚さ以下であればよい。金属粒子２５０の平均粒径が第１基材の厚さ以下であれば、第１島状部２１８と第１基材２１７との間の空隙に、１０ｎｍ以上の厚さの水膜が形成される。平均粒径は、例えば、汚損物質検出センサ２０の断面を走査型電子型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でランダムに１０個観察し、その平均値を平均粒径としてもよい。

【0022】

第１島状部２１８が島状に形成されることで、第１電極２１１の表面に相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙があることが好ましい。空隙は、第１基材２１７と第１島状部２１８との間または、第１島状部２１８間に形成される。例えば、温度としては、－１０℃～４０℃の間である。毛管凝縮ができる空隙については、公知の式（例えば、Ｋｅｌｖｉｎの毛管凝縮の式）を用いて計算することができる。

【0023】

第２電極２１２は、当該表面に１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備える。第２電極２１２の表面において、第１領域と第２領域とは、隣接する。第１領域の例として、第２基材２１９を用い、第２領域の例として、第２島状部２２０を用いた例を説明する。

【0024】

第２電極２１２は、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第２基材２１９と、第２基材２１９上に島状に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第２島状部２２０とを備える。第２島状部２２０は、「島状部」の例である。第２基材２１９は、「基材」の例である。

【0025】

第２基材２１９の主成分が第１金属であることが好ましい。主成分として第１金属の含有量は、第２基材２１９の全質量に対して、５０質量％以上である。第２基材２１９は、単一の第１金属から構成されていてもよいので、第１金属の含有量の上限は１００質量％である。第２基材２１９は、第２島状部２２０と局部電池が形成され、腐食が進行するのであれば、第1金属の含有量が１００質量％でなくてもよい。第１金属の含有量は、第２基材２１９の全質量に対して、６０質量％以上が好ましい。より好ましくは、第１金属の含有量は８０質量％以上である。さらに好ましくは第１金属の含有量は、９９．０質量％以上である。第１金属の含有量は、例えば、ＥＤＸで測定できる。ＥＤＸで測定する場合は、第１金属の含有量は、第２基材２１９において、ランダムに選択した５か所で測定した平均値とする。第１金属が２種以上である場合は、第１金属の含有量は、それらの金属の合計値とする。

【0026】

第２基材２１９の第１金属の標準電極電位は、第２島状部２２０の第２金属の標準電極電位よりも低いことが好ましい。第１金属は、例えば、Ａｌ（標準電極電位：－１．６７６Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）などである。第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも低ければ、第２基材２１９中の第１金属と第２島状部２２０中の第２金属とで局部電池が形成された場合に、第２基材２１９において、後述する腐食が進行する。第２島状部２２０よりも体積が大きい第２基材２１９側が腐食されるので、より多くの汚損物質の量を計測することができる。これによって、精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0027】

第２島状部２２０は、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を含有する。第２金属の標準電極電位が第１金属の標準電極電位よりも高ければ、第２金属は、特に限定されない。第２金属は、例えばＡｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｕ（標準電極電位：１．５２０Ｖ）、Ｐｔ（標準電極電位：１．１８８Ｖ）などである。例えば、Ａｕを第２金属とする場合は、第１金属としてＡｕよりも標準電極電位が低いＡｌ、Ｃｕ、Ａｇなどを用いることができる。第２金属の含有量は、第２島状部２２０の全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、第２金属の含有量は、８０質量％以上である。さらに好ましくは、第２金属の含有量は９９．０質量％以上である。第２金属の含有量の上限は１００質量％である。第２金属の含有量は、例えば、ＥＤＸで測定できる。ＥＤＸで測定する場合は、第２金属の含有量は、第２島状部２２０のランダムに選択した５か所で測定した値の平均値とする。第２金属が２種以上である場合は、第２金属の含有量は、それらの金属の合計値とする。

【0028】

第２島状部２２０間の距離は、１μｍ以下であることが好ましい。第２島状部２２０間の距離が１μｍ以下であると、第２島状部２２０間の第２基材２１９の露出する（大気と接触する）面積が小さくなり、腐食が進行しやすくなる。第２島状部２２０間の距離は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。第２島状部２２０間の距離が１０ｎｍ以上であれば、吸着した水によって形成される水膜の厚さを１０ｎｍ以上にすることができる。第２島状部２２０間の距離は、ランダムに第２島状部２２０を選択し、各第２島状部２２０間の距離を１０か所測定した測定値の平均値としてもよい。

【0029】

第２島状部２２０の最大高さは、第２基材２１９の厚さ以下であることが好ましい。

【0030】

第２島状部２２０は、単独の金属粒子２５１からなる。金属粒子２５１の平均粒径は、１０ｎｍ以上であればよい。金属粒子２５１の大きさが１０ｎｍ以上であれば、大気中の水が金属粒子２５１の表面に吸着し、金属粒子２５１間に形成される水膜の厚さが１０ｎｍ以上となるので、好ましい。金属粒子２５１の平均粒径は、第２基材２１９の厚さ以下であればよい。金属粒子２５１の平均粒径が第１基材の厚さ以下であれば、第２島状部２２０と第２基材２１９との間の空隙に、１０ｎｍ以上の厚さの水膜が形成される。１０ｎｍ以上の厚さの水膜があることで、水膜中のイオンの移動が容易になり、腐食が進行しやすくなる。

【0031】

第２島状部２２０が島状に形成されることで、第２電極２１２の表面に相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙があることが好ましい。相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙は、第２基材２１９と第２島状部２２０との間または、第２島状部２２０間に形成される。この空隙において、毛管凝縮が発生し、水膜が形成される。温度は汚損物質検出センサ２０が置かれる環境によるので、特に限定されない。例えば、温度としては、－１０℃～４０℃の間である。毛管凝縮ができる空隙については、公知の式（例えば、Ｋｅｌｖｉｎの毛管凝縮の式）を用いて計算することができる。

【0032】

（汚損物質が付着した際の汚損物質検出センサの挙動）
図４は、汚損物質が第１電極２１１に付着した際の腐食反応を説明するための説明図である。大気中の水分が第１電極２１１に吸着することで水膜３００が形成される。これによって、第１基材２１７と第１島状部２１８との間に局部電池が形成される。第１実施形態において、第１基材２１７の第１金属が第１島状部２１８の第２金属に比べて卑の電位である。即ち第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも低い場合、第１基材２１７の溶解に相当するアノード反応が促進される。これによって、第１基材２１７のイオン化が促進され、腐食速度が上昇する。

【0033】

吸着した水膜３００の抵抗値は、大気側から結露した蒸留水であるので、抵抗値が高い。そのため、この状態の腐食速度は遅い。しかし、第１電極２１１の表面にイオン性の汚損物質４００（例えば、塩化ナトリウムなど）が付着した場合、水膜３００の電気伝導度が上がり、水膜３００の抵抗値が低下する。水膜３００の抵抗値が低下することで、電池の化学反応が促進されるとともに、腐食生成物５００の安定皮膜が形成されなくなることで、腐食が進行する。

【0034】

腐食反応により形成された腐食生成物５００による質量変化を、汚損物質検出センサ２０を用いて周波数変化として測定することができる。腐食速度は、イオン性汚損物質の存在量と相関があることから、汚損物質検出センサ２０の水晶振動子センサ２１の周波数変化から、第１電極２１１上の汚損物質の存在量を推定することができる。具体的には、第１電極２１１上の汚損物質４００の存在量を等価塩分量として表し、種々の等価塩分量のレベルで汚損させた汚損物質検出センサ２０の周波数変化量のデータを取得する。得られたデータを用い、検量線を作成する。次に、汚損物質検出センサ２０の出力から検量線を用いて、等価塩分量に換算することで、汚損物質の存在量を推定することができる。なお、第１実施形態の場合は、第１電極２１１および第２電極２１２上にある汚損物質の存在量となる。

【0035】

図５は、第１実施形態に係る汚損物質量測定装置の汚損物質検出センサに汚損物質が付着してから時間が経過した後の状態を示す断面図である。第１基材２１７の第１金属が第１島状部２１８の第２金属に比べて卑の電位であるので、腐食による減肉は第１基材２１７から始まる。このとき、第１基材２１７は、第１島状部２１８よりも十分な体積があるので、第１電極２１１に付着した汚損物質を腐食反応によって全て消費することができる。また、第１島状部２１８は、減肉されないので、第１電極２１１の表面上に形成された微細な空隙を維持できる。そのため、水膜３００の厚さを維持しやすくすることができる。また、第１基材２１７の腐食により形成された凹部３５０の毛管凝縮によって、更に水が吸着しやすくなる。

【0036】

（汚損物質量算出装置）
図６は、第１実施形態に係る汚損物質量算出装置３０の構成を示す概略ブロック図である。汚損物質量算出装置３０は、データベース３１、計測データ保存部３２、温度補正部３３、平滑化部３４、変動量演算部３５、検量線決定部３６、塩分量演算部３７および出力部３８を有する。

【0037】

データベース３１には、補正をするための水晶振動子センサ２１の温度特性および湿度特性のデータなどを保存する。

【0038】

計測データ保存部３２は、汚損物質検出センサ２０から計測データを一定の時間ステップで読み出し、記憶する。時間ステップは、特に制限はないが、例えば１分である。具体的には、計測データ保存部３２は、周波数計測回路２１６が計測した水晶振動子センサ２１の共振周波数、および温湿度センサ２３が計測した温度および相対湿度を記憶する。

【0039】

温度補正部３３は、計測データ保存部３２に記録された温度と、データベース３１に記録された水晶振動子センサ２１の温度特性とに基づいて、計測データ保存部３２に記録された水晶振動子センサ２１の共振周波数を補正する。具体的には、温度補正部３３は、温度特性関数（補正用の温度特性の関数）に温度を代入することで周波数偏差を求め、共振周波数を基準温度（例えば２５℃）の共振周波数に補正する。以下、温度補正部３３によって補正された共振周波数を補正周波数という。

【0040】

平滑化部３４は、水晶振動子センサ２１の補正周波数、並びに相対湿度の単位時間ごとの移動平均値を求める。例えば、平滑化部３４は、１分間隔の時系列データについて、１２時間を窓として移動平均値を求める。

【0041】

変動量演算部３５は、第１電極２１１の腐食に起因する水晶振動子センサ２１の周波数の変動量の時間微分を求める。変動量演算部３５は、例えば、水晶振動子センサ２１の補正周波数の移動平均値を一定時間で除算することで、周波数の変化量を求める。

【0042】

検量線決定部３６は、平滑化部３４が算出した相対湿度の移動平均値をデータベース３１が記憶する検量線の勾配を導出するための関数に代入することで検量線の勾配を決定する。

【0043】

塩分量演算部３７は、検量線決定部３６が決定した勾配に係る検量線と変動量演算部３５が算出した周波数の変動量とに基づいて、汚損物質検出センサ２０に付着した塩分量を判定する。

【0044】

出力部３８は、塩分量演算部で算出された塩分量（汚損物質の推定量）のデータをディスプレイまたは記憶装置に出力する。

【0045】

（コンピュータ構成）
図７は、汚損物質量算出装置３０を実装するコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。コンピュータ５０は、プロセッサ５１、メインメモリ５３、ストレージ５５、インタフェース５７を備える。コンピュータ５０は、汚損物質量算出装置３０を実装する一例であり、汚損物質量算出装置３０を実装する装置はこれに限定されない。

【0046】

上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ５５に記憶されている。プロセッサ５１は、プログラムをストレージ５５から読み出してメインメモリ５３に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ５１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ５３に確保する。プロセッサ５１の例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサなどが挙げられる。

【0047】

プログラムは、コンピュータ５０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ５０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などのカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＧＡＬ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。この場合、プロセッサ５１によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。このような集積回路も、プロセッサの一例に含まれる。

【0048】

ストレージ５５の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリなどが挙げられる。ストレージ５５は、コンピュータ５０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース５７または通信回線を介してコンピュータ５０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５０が当該プログラムをメインメモリ５３に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ５５は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0049】

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ５５に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0050】

（水晶振動子センサの製造方法）
第１基材２１７上に複数の第１島状部２１８を形成する方法は特に限定されない。例えば、スパッタ蒸着や電子ビーム蒸着などの物理蒸着が1つの例として挙げられる。スパッタ条件として真空度を通常よりも低くすることが好ましい。これによって、ターゲット粒子の平均自由工程を短くし、第１基材２１７と第１島状部２１８との密着性を低減することができる。また、ターゲット粒子がガス分子とぶつかることによって冷却が進み、球状のまま第１基材２１７の表面に蒸着する。真空度の条件は、使用する材料に応じて適宜設定することができる。また第１基材２１７の露出がある程度必要であるので、非常に短時間のスパッタ時間、または基材を斜めに傾け蒸着させ堆積密度を下げることが好ましい。スパッタ時間は、蒸着する材料に応じて適宜設定することができる。

【0051】

別の例としては、第１島状部２１８となる金属粒子２５０を用意し、第１基材２１７に塗布し電子ビームなどの加熱方法で第１基材２１７と金属粒子２５０とを焼結させる方法がある。

【0052】

以上、第１実施形態に係る汚損物質検出センサ２０および汚損物質量測定装置１０を説明した。このように第１実施形態に係る汚損物質検出センサ２０は、水晶板と、前記水晶板を挟む電極対と、を備える水晶振動子センサを備え、前記電極対の少なくとも一方の電極が、複数種の金属からなる。これにより、異なる金属間で局部電池が形成されることで、汚損物質による腐食を促進することができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下においても、汚損物質の量を測定することができる。

【0053】

第１実施形態の汚損物質検出センサ２０において、第１電極２１１が、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第１基材２１７と、第１基材２１７上に島状に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第１島状部２１８とを備える。そのため、第１基材２１７と複数の第１島状部２１８との間で、局部電池が多数形成され、より腐食しやすくすることができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下において、より精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0054】

第１実施形態に係る汚損物質検出センサ２０において、第１基材２１７の第１金属の標準電極電位は、第１島状部２１８の第２金属の標準電極電位よりも低い。これによって、第１基材２１７が腐食されるので、より多くの汚損物質を検出することができる。

【0055】

ここでは、第１電極２１１が第１基材２１７と第１島状部２１８とを備える場合を説明したが、本発明はこの構成に限定されない。

【0056】

第２電極２１２が第２基材２１９と第２島状部２２０とを備える場合で説明したが、本発明はこの構成に限定されない。

【0057】

汚染物質検出センサ２０は、第１基材２１７と水晶板２１３との間に、１以上の図示しない中間層をさらに備えてもよい。中間層としては、例えば、第１金属と異なる金属からなる層、絶縁体からなる層などが挙げられる。

【0058】

汚染物質検出センサ２０は、第２基材２１９と水晶板２１３との間に、１以上の図示しない中間層をさらに備えてもよい。中間層としては、例えば、第１金属と異なる金属からなる層、絶縁体からなる層などが挙げられる。

【0059】

第１実施形態では、第１電極２１１および第２電極２１２がともに複数種の金属から形成されていたが、少なくとも１方の電極が複数種の金属から形成されていてもよい。

【0060】

第１電極２１１の第１金属と第２電極２１２の第１金属は同一でもよいし、異なっていてもよい。第１電極２１１の第２金属と第２電極２１２の第２金属は同一でもよいし、異なっていてもよい。

【0061】

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る第２実施形態の汚損物質量測定装置１０Ａを、図８を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

【0062】

図８は、第２実施形態に係る汚損物質量測定装置１０Ａの構成を示す概略図である。
汚損物質量測定装置１０Ａは、汚損物質検出センサ２０Ａと、汚損物質量算出装置３０とを有する。汚損物質検出センサ２０Ａは、汚損状態を推定する対象物Ｏの近傍に設置される。汚損物質量算出装置３０は、汚損物質検出センサ２０に付着した塩分量を算出し、対象物Ｏの汚損状態を推定する。

【0063】

（汚損物質検出センサ）
図９は、第２実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ａの構造を示す平面図である。図１０は、第２実施形態に係る汚損物質検出センサ２０ＡのＢ－Ｂ線に沿った断面図である。汚損物質検出センサ２０Ａは、水晶振動子センサ２１Ａと、温湿度センサ２３と、を備える。

【0064】

水晶振動子センサ２１Ａは、第１電極２１１Ａと、第２電極２１２Ａと、水晶板２１３と、発振回路２１５と、周波数計測回路２１６とを備える。第１電極２１１Ａおよび第２電極２１２Ａは、複数種の金属からなる電極である。電極が複数種の金属からなるので、異なる金属間で局部電池が形成され、腐食が進む。これによって、汚損物質の検出感度を向上することができる。第１電極２１１Ａおよび第２電極２１２Ａが水晶板２１３を挟む電極対となる。水晶振動子センサ２１Ａは、例えば、ＱＣＭ（水晶振動子マイクロバランス）センサである。水晶板２１３は、第１電極２１１Ａと第２電極２１２Ａとで挟まれる。発振回路２１５は、第１電極２１１Ａと第２電極２１２Ａとの間に電圧を印加する。第１電極２１１Ａと第２電極２１２Ａとの間に電圧が印加されることで、水晶板２１３が振動し、電気信号を出力する。周波数計測回路２１６は、水晶振動子センサ２１Ａが出力する電気信号の周波数を計測する。

【0065】

第１電極２１１Ａは、１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備える。第１電極２１１Ａにおいて、第１領域と第２領域とが部分的に接触する。第１領域の例として、第１基材２１７を用い、第２領域の例として、第１多孔質層２１８Ａを用いた例を説明する。

【0066】

第１電極２１１Ａは、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第１基材２１７と、第１基材２１７上に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第１多孔質層２１８Ａとを備える。第１多孔質層２１８Ａは、「多孔質層」の例である。

【0067】

第１基材２１７の主成分が第１金属であることが好ましい。主成分として第１金属の含有量は、第１基材２１７の全質量に対して、５０質量％以上である。第１基材２１７は、単一の第１金属から構成されていてもよいので、第１金属の含有量の上限は１００質量％である。第１基材２１７は、第１多孔質層２１８Ａと局部電池が形成され、腐食が進行するのであれば、第1金属の含有量が１００質量％でなくてもよい。第１金属の含有量は、第１基材２１７の全質量に対して、６０質量％以上が好ましい。より好ましくは、第１金属の含有量は８０質量％以上である。さらに好ましくは第１金属の含有量は、９９．０質量％以上である。第１金属の含有量は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）で測定できる。ＥＤＸで測定する場合は、第１金属の含有量は、第１基材２１７において、ランダムに選択した５か所で測定した平均値とする。第１金属が２種以上である場合は、第１金属の含有量は、それらの金属の合計値とする。

【0068】

第１基材２１７の第１金属の標準電極電位は、第１多孔質層２１８Ａの第２金属の標準電極電位よりも低いことが好ましい。第１金属は、例えば、Ａｌ（標準電極電位：－１．６７６Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）などである。第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも低ければ、第１基材２１７中の第１金属と第１多孔質層２１８Ａ中の第２金属とで局部電池が形成された場合に、第１基材２１７において、後述する腐食が進行する。第１多孔質層２１８Ａよりも体積が大きい第１基材２１７側が腐食されるので、より多くの汚損物質の量を計測することができる。これによって、精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0069】

第１多孔質層２１８Ａは、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を含有する。第２金属の標準電極電位が第１金属の標準電極電位よりも高ければ、第２金属は、特に限定されない。第２金属は、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｕ（標準電極電位：１．５２０Ｖ）、Ｐｔ（標準電極電位：１．１８８Ｖ）などである。例えば、Ａｕを第２金属とする場合は、第１金属としてＡｕよりも標準電極電位が低いＡｌ、Ｃｕ、Ａｇなどを用いることができる。第２金属の含有量は、第１多孔質層２１８Ａの全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、第２金属の含有量は、８０質量％以上である。さらに好ましくは、第２金属の含有量は９９．０質量％以上である。第２金属の含有量の上限は１００質量％である。第２金属の含有量は、例えば、ＥＤＸで測定できる。ＥＤＸで測定する場合は、第２金属の含有量は、第１多孔質層２１８Ａにおいて、ランダムに選択した５か所で測定した値の平均値とする。第２金属が２種以上である場合は、第２金属の含有量は、それらの金属の合計値とする。

【0070】

第１多孔質層２１８Ａは、複数の金属粒子２５０Ａからなる多孔質の層である。金属粒子２５０Ａは、１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する。測定精度を向上するためには、単一の第２金属からなる金属粒子２５０Ａが好ましい。

【0071】

金属粒子２５０Ａの平均粒径は、１０ｎｍ以上であればよい。金属粒子２５０Ａの大きさが１０ｎｍ以上であれば、吸着水によって金属粒子２５０Ａ間に形成される水膜の厚さが１０ｎｍ以上となるので、好ましい。金属粒子２５０Ａの平均粒径は、第１基材２１７の厚さ以下であればよい。金属粒子２５０Ａの平均粒径が第１基材の厚さ以下であれば、第１多孔質層２１８Ａを構成する金属粒子２５０Ａと第１基材２１７との間の空隙に、毛管凝縮によって１０ｎｍ以上の厚さの水膜が形成される。

【0072】

第１多孔質層２１８Ａの厚さは、第１基材２１７の厚さ以下であることが好ましい。

【0073】

第１多孔質層２１８Ａが第１基材２１７上に形成されることで、第１電極２１１の表面に相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙が形成される。空隙は、第１基材２１７と第１多孔質層２１８Ａの間または、第１多孔質層２１８Ａ中の空隙に形成される。例えば、温度としては、－１０℃～４０℃の間である。毛管凝縮ができる空隙については、公知の式（例えば、Ｋｅｌｖｉｎの毛管凝縮の式）を用いて計算することができる。

【0074】

第２電極２１２Ａは、１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備える。第２電極２１２Ａにおいて、第１領域と第２領域とが部分的に接触する。第１領域の例として、第２基材２１９を用い、第２領域の例として、第２多孔質層２２０Ａを用いた例を説明する。

【0075】

第２電極２１２Ａは、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第２基材２１９と、第２基材２１９上に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第２多孔質層２２０Ａとを備える。第２多孔質層２２０Ａは、「多孔質層」の例である。

【0076】

第２基材２１９の主成分が第１金属であることが好ましい。主成分として第１金属の含有量は、第２基材２１９の全質量に対して、５０質量％以上である。第２基材２１９は、単一の第１金属から構成されていてもよいので、第１金属の含有量の上限は１００質量％である。第２基材２１９は、第２多孔質層２２０Ａと局部電池が形成され、腐食が進行するのであれば、第1金属の含有量が１００質量％でなくてもよい。第１金属の含有量は、第２基材２１９の全質量に対して、６０質量％以上が好ましい。より好ましくは、第１金属の含有量は８０質量％以上である。さらに好ましくは第１金属の含有量は、９９．０質量％以上である。第１金属の含有量は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）で測定できる。ＥＤＸで測定する場合は、第１金属の含有量は、第２基材２１９において、ランダムに選択した５か所で測定した平均値とする。第１金属が２種以上である場合は、第１金属の含有量は、それらの金属の合計値とする。

【0077】

第２基材２１９の第１金属の標準電極電位は、第２多孔質層２２０Ａの第２金属の標準電極電位よりも低いことが好ましい。第１金属は、例えば、Ａｌ（標準電極電位：－１．６７６Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）などである。第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも低ければ、第２基材２１９中の第１金属と第２多孔質層２２０Ａ中の第２金属とで局部電池が形成された場合に、第２基材２１９において、後述する腐食が進行する。第２多孔質層２２０Ａよりも体積が大きい第２基材２１９側が腐食されるので、より多くの汚損物質の量を計測することができる。これによって、精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0078】

第２多孔質層２２０Ａは、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を含有する。第２金属の標準電極電位が第１金属の標準電極電位よりも高ければ、第２金属は、特に限定されない。第２金属は、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｕ（標準電極電位：１．５２０Ｖ）、Ｐｔ（標準電極電位：１．１８８Ｖ）などである。例えば、Ａｕを第２金属とする場合は、第１金属としてＡｕよりも標準電極電位が低いＡｌ、Ｃｕ、Ａｇなどを用いることができる。第２金属の含有量は、第２多孔質層２２０Ａの全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、第２金属の含有量は、８０質量％以上である。さらに好ましくは、第２金属の含有量は９９．０質量％以上である。第２金属の含有量の上限は１００質量％である。第２金属の含有量は、例えば、ＥＤＸで測定できる。ＥＤＸで測定する場合は、第２金属の含有量は、第２多孔質層２２０Ａにおいて、ランダムに選択した５か所で測定した値の平均値とする。第２金属が２種以上である場合は、第２金属の含有量は、それらの金属の合計値とする。

【0079】

第２多孔質層２２０Ａは、複数の金属粒子２５１Ａからなる多孔質の層である。金属粒子２５１Ａは、１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する。測定精度を向上するためには、単一の第２金属からなる金属粒子２５１Ａが好ましい。

【0080】

金属粒子２５１Ａの平均粒径は、１０ｎｍ以上であればよい。金属粒子２５１Ａの大きさが１０ｎｍ以上であれば、吸着水によって金属粒子２５１Ａ間に形成される水膜の厚さが１０ｎｍ以上となるので、好ましい。金属粒子２５１Ａの平均粒径は、第２基材２１９の厚さ以下であればよい。金属粒子２５１Ａの平均粒径が第１基材の厚さ以下であれば、第２多孔質層２２０Ａを構成する金属粒子２５１Ａと第２基材２１９との間の空隙に、毛管凝縮によって１０ｎｍ以上の厚さの水膜が形成される。

【0081】

第２多孔質層２２０Ａの厚さは、第２基材２１９の厚さ以下であることが好ましい。

【0082】

第２多孔質層２２０Ａが第２基材２１９上に形成されることで、第２電極２１２Ａの表面に相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙が形成される。空隙は、第２基材２１９と第２多孔質層２２０Ａとの間または、第２多孔質層２２０Ａ中の空隙に形成される。

【0083】

（水晶振動子センサの製造方法）
第１基材２１７上に第１多孔質層２１８Ａを形成する方法は特に限定されない。第１多孔質層となる金属粒子２５０Ａを用意し、第１基材２１７に塗布する。その後、電子ビームなどの加熱方法で第１基材２１７と金属粒子２５０Ａとを焼結させる。

【0084】

以上、第２実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ａおよび汚損物質量測定装置１０Ａを説明した。このように第２実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ａは、水晶板と、前記水晶板を挟む電極対と、を備える水晶振動子センサを備え、前記電極対の少なくとも一方の電極が、複数種の金属からなる。これにより、異なる金属間で局部電池が形成されることで、汚損物質による腐食を促進することができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下においても、汚損物質の量を測定することができる。

【0085】

第２実施形態の汚損物質検出センサ２０Ａにおいて、第１電極２１１が、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第１基材２１７と、第１基材２１７上に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第１多孔質層２１８Ａとを備える。そのため、第１基材２１７と第１多孔質層２１８Ａとの間で、局部電池が多数形成され、より腐食しやすくすることができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下において、より精度高く汚損物質の量を測定することができる。また、第１多孔質層２１８Ａの空隙において、毛管凝縮が起こり、厚さ１０ｎｍ以上の水膜を形成することができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下においても、より精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0086】

第２実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ａにおいて、第１基材２１７の第１金属の標準電極電位は、第１多孔質層２１８Ａの第２金属の標準電極電位よりも低い。これによって、第１基材２１７が腐食されるので、より多くの汚損物質を検出することができる。

【0087】

汚染物質検出センサ２０Ａは、第１基材２１７と水晶板２１３との間に、１以上の図示しない中間層をさらに備えてもよい。中間層としては、例えば、第１金属と異なる金属からなる層、絶縁体からなる層などが挙げられる。

【0088】

汚染物質検出センサ２０Ａは、第２基材２１９と水晶板２１３との間に、１以上の図示しない中間層をさらに備えてもよい。中間層としては、例えば、第１金属と異なる金属からなる層、絶縁体からなる層などが挙げられる。

【0089】

＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る第３実施形態の汚損物質量測定装置１０Ｂを、図１１を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態および第２実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

【0090】

図１１は、第３実施形態に係る汚損物質量測定装置１０Ｂの構成を示す概略図である。
汚損物質量測定装置１０Ｂは、汚損物質検出センサ２０Ｂと、汚損物質量算出装置３０とを有する。汚損物質検出センサ２０Ｂは、汚損状態を推定する対象物Ｏの近傍に設置される。汚損物質量算出装置３０は、汚損物質検出センサ２０Ｂに付着した塩分量を算出し、対象物Ｏの汚損状態を推定する。

【0091】

（汚損物質検出センサ）
図１２は、第３実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ｂの構造を示す平面図である。図１３は、第３実施形態に係る汚損物質検出センサ２０ＢのＣ－Ｃ線に沿った断面図である。汚損物質検出センサ２０Ｂは、水晶振動子センサ２１Ｂと、温湿度センサ２３と、を備える。

【0092】

水晶振動子センサ２１Ｂは、第１電極２１１Ｂと、第２電極２１２Ｂと、水晶板２１３と、発振回路２１５と、周波数計測回路２１６とを備える。第１電極２１１Ｂおよび第２電極２１２Ｂは、複数種の金属からなる電極である。電極が複数種の金属からなるので、異なる金属間で局部電池が形成され、腐食が進む。これによって、汚損物質の検出感度を向上することができる。第１電極２１１Ｂおよび第２電極２１２Ｂが水晶板２１３を挟む電極対となる。水晶振動子センサ２１Ｂは、例えば、ＱＣＭ（水晶振動子マイクロバランス）センサである。水晶板２１３は、第１電極２１１Ｂと第２電極２１２Ｂとで挟まれる。発振回路２１５は、第１電極２１１Ｂと第２電極２１２Ｂとの間に電圧を印加する。第１電極２１１Ｂと第２電極２１２Ｂとの間に電圧が印加されることで、水晶板２１３が振動し、電気信号を出力する。周波数計測回路２１６は、水晶振動子センサ２１Ｂが出力する電気信号の周波数を計測する。

【0093】

第１電極２１１Ｂは、当該表面に１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備える。第１電極２１１Ｂの表面において、第１領域と第２領域とは、隣接する。第１領域の例として、第１基材２１７を用い、第２領域の例として、第１島状部２１８Ｂを用いた例を説明する。

【0094】

第１電極２１１Ｂは、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第１基材２１７と、第１基材２１７上に島状に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第１島状部２１８Ｂとを備える。第１島状部２１８Ｂは、「島状部」の例である。第１基材は、「基材」の例である。

【0095】

第１基材２１７の主成分が第１金属であることが好ましい。主成分として第１金属の含有量は、第１基材２１７の全質量に対して、５０質量％以上である。第１基材２１７は、単一の第１金属から構成されていてもよいので、第１金属の含有量の上限は１００質量％である。第１基材２１７は、第１島状部２１８Ｂと局部電池が形成され、腐食が進行するのであれば、第1金属の含有量が１００質量％でなくてもよい。第１金属の含有量は、第１基材２１７の全質量に対して、６０質量％以上が好ましい。より好ましくは、第１金属の含有量は８０質量％以上である。さらに好ましくは第１金属の含有量は、９９．０質量％以上である。

【0096】

第１基材２１７の第１金属の標準電極電位は、第１島状部２１８Ｂの第２金属の標準電極電位よりも低いことが好ましい。第１金属は、例えば、Ａｌ（標準電極電位：－１．６７６Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）などである。第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも低ければ、第１基材２１７中の第１金属と第１島状部２１８Ｂ中の第２金属とで局部電池が形成された場合に、第１基材２１７において、後述する腐食が進行する。第１島状部２１８Ｂよりも体積が大きい第１基材２１７側が腐食されるので、より多くの汚損物質の量を計測することができる。これによって、精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0097】

第１島状部２１８Ｂは、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を含有する。第２金属の標準電極電位が第１金属の標準電極電位よりも高ければ、第２金属は、特に限定されない。第２金属は、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｕ（標準電極電位：１．５２０Ｖ）、Ｐｔ（標準電極電位：１．１８８Ｖ）などである。例えば、Ａｕを第２金属とする場合は、第１金属としてＡｕよりも標準電極電位が低いＡｌ、Ｃｕ、Ａｇなどを用いることができる。第２金属の含有量は、第１島状部２１８Ｂの全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、第２金属の含有量は、８０質量％以上である。さらに好ましくは、第２金属の含有量は９９．０質量％以上である。第２金属の含有量の上限は１００質量％である。第２金属の含有量は、例えば、ＥＤＸで測定できる。ＥＤＸで測定する場合は、第２金属の含有量は、第１島状部２１８Ｂのランダムに選択した５か所で測定した値の平均値とする。第２金属が２種以上である場合は、第２金属の含有量は、それらの金属の合計値とする。

【0098】

第１島状部２１８Ｂ間の距離は、１μｍ以下であることが好ましい。第１島状部２１８Ｂ間の距離が１μｍ以下であると、第１島状部２１８Ｂ間の第１基材２１７の露出する（大気と接触する）面積が小さくなり、腐食が進行しやすくなる。第１島状部２１８Ｂ間の距離は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。第１島状部２１８Ｂ間の距離が１０ｎｍ以上であれば、吸着した水によって形成される水膜の厚さを１０ｎｍ以上にすることができる。第１島状部２１８Ｂ間の距離は、ランダムに第１島状部２１８Ｂを選択し、各第１島状部２１８Ｂ間の距離を１０か所測定した測定値の平均値としてもよい。

【0099】

第１島状部２１８Ｂの最大高さは、第１基材２１７の厚さ以下であることが好ましい。

【0100】

第１島状部２１８Ｂは、単独の金属粒子２５０Ｂからなる。金属粒子２５０Ｂの平均粒径は、１０ｎｍ以上であればよい。金属粒子２５０Ｂの大きさが１０ｎｍ以上であれば、大気中の水が表面に吸着して形成される水膜の厚さが１０ｎｍ以上となり、腐食が進行しやすくなるので好ましい。金属粒子２５０Ｂの平均粒径は、第１基材２１７の厚さ以下であればよい。金属粒子２５０Ｂの平均粒径が第１基材の厚さ以下であれば、第１島状部２１８Ｂと第１基材２１７との間の空隙に、１０ｎｍ以上の厚さの水膜が形成される。

【0101】

第１島状部２１８Ｂが島状に形成されることで、第１電極２１１Ｂの表面に相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙があることが好ましい。空隙は、第１基材２１７と第１島状部２１８Ｂとの間または、第１島状部２１８Ｂ間に形成される。例えば、温度としては、－１０℃～４０℃の間である。毛管凝縮ができる空隙については、公知の式（例えば、Ｋｅｌｖｉｎの毛管凝縮の式）を用いて計算することができる。第２金属の含有量は、第１島状部２１８Ｂの全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、第２金属の含有量は、８０質量％以上である。さらに好ましくは、第２金属の含有量は９９．０質量％以上である。第２金属の含有量の上限は１００質量％である。

【0102】

第２電極２１２Ｂは、当該表面に１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備える。第２電極２１２Ｂの表面において、第１領域と第２領域とは、隣接する。第１領域の例として、第２基材２１９を用い、第２領域の例として、第２島状部２２０Ｂを用いた例を説明する。

【0103】

第２電極２１２Ｂは、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第２基材２１９と、第２基材２１９上に島状に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第２島状部２２０Ｂとを備える。第２島状部２２０Ｂは、「島状部」の例である。第２基材２１９は、「基材」の例である。

【0104】

第２基材２１９の主成分が第１金属であることが好ましい。主成分として第１金属の含有量は、第２基材２１９の全質量に対して、５０質量％以上である。第２基材２１９は、単一の第１金属から構成されていてもよいので、第１金属の含有量の上限は１００質量％である。第２基材２１９は、第２島状部２２０Ｂと局部電池が形成され、腐食が進行するのであれば、第1金属の含有量が１００質量％でなくてもよい。第１金属の含有量は、第２基材２１９の全質量に対して、６０質量％以上が好ましい。より好ましくは、第１金属の含有量は８０質量％以上である。さらに好ましくは第１金属の含有量は、９９．０質量％以上である。

【0105】

第２基材２１９の第１金属の標準電極電位は、第２島状部２２０Ｂの第２金属の標準電極電位よりも低いことが好ましい。第１金属は、例えば、Ａｌ（標準電極電位：－１．６７６Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）などである。第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも低ければ、第２基材２１９中の第１金属と第２島状部２２０Ｂ中の第２金属とで局部電池が形成された場合に、第２基材２１９において、後述する腐食が進行する。第２島状部２２０Ｂよりも体積が大きい第２基材２１９側が腐食されるので、より多くの汚損物質の量を計測することができる。これによって、精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0106】

第２島状部２２０Ｂは、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を含有する。第２金属の標準電極電位が第１金属の標準電極電位よりも高ければ、第２金属は、特に限定されない。第２金属は、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｕ（標準電極電位：１．５２０Ｖ）、Ｐｔ（標準電極電位：１．１８８Ｖ）などである。例えば、Ａｕを第２金属とする場合は、第１金属としてＡｕよりも標準電極電位が低いＡｌ、Ｃｕ、Ａｇなどを用いることができる。第２金属の含有量は、第２島状部２２０Ｂの全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、第２金属の含有量は、８０質量％以上である。さらに好ましくは、第２金属の含有量は９９．０質量％以上である。第２金属の含有量の上限は１００質量％である。

【0107】

第２島状部２２０Ｂ間の距離は、１μｍ以下であることが好ましい。第２島状部２２０Ｂ間の距離が１μｍ以下であると、第２島状部２２０Ｂ間の第２基材２１９の露出する（大気と接触する）面積が小さくなり、腐食が進行しやすくなる。第２島状部２２０Ｂ間の距離は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。第２島状部２２０Ｂ間の距離が１０ｎｍ以上であれば、吸着した水によって形成される水膜の厚さを１０ｎｍ以上にすることができる。第２島状部２２０Ｂ間の距離は、ランダムに第２島状部２２０Ｂを選択し、各第２島状部２２０Ｂ間の距離を１０か所測定した測定値の平均値としてもよい。

【0108】

第２島状部２２０Ｂの最大高さは、第２基材２１９の厚さ以下であることが好ましい。

【0109】

第２島状部２２０Ｂは、複数の金属粒子２５１Ｂからなる。複数の金属粒子２５１Ｂから第２島状部２２０Ｂがなるので、金属粒子２５１Ｂ間に毛管凝縮で１０ｎｍ以上の水膜が形成されやすい。

【0110】

金属粒子２５１Ｂの平均粒径は、１０ｎｍ以上であればよい。金属粒子２５１Ｂの大きさが１０ｎｍ以上であれば、大気中の水が金属粒子２５１Ｂの表面に吸着し、金属粒子２５１Ｂ間に形成される水膜の厚さが１０ｎｍ以上となるので、好ましい。金属粒子２５１Ｂの平均粒径は、第２基材２１９の厚さ以下であればよい。金属粒子２５１Ｂの平均粒径が第１基材の厚さ以下であれば、第２島状部２２０Ｂと第２基材２１９との間の空隙に、１０ｎｍ以上の厚さの水膜が形成される。１０ｎｍ以上の厚さの水膜があることで、水膜中のイオンの移動が容易になり、腐食が進行しやすくなる。

【0111】

第２島状部２２０Ｂが島状に形成されることで、第２電極２１２Ｂの表面に相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙があることが好ましい。相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙は、第２基材２１９と第２島状部２２０Ｂとの間または、第２島状部２２０Ｂ内の金属粒子２５１Ｂ間に形成される。この空隙において、毛管凝縮が発生し、水膜が形成される。温度は汚損物質検出センサ２０Ｂが置かれる環境によるので、特に限定されない。例えば、温度としては、－１０℃～４０℃の間である。毛管凝縮ができる空隙については、公知の式（例えば、Ｋｅｌｖｉｎの毛管凝縮の式）を用いて計算することができる。

【0112】

（水晶振動子センサの製造方法）
第１基材２１７上に複数の第１島状部２１８Ｂを形成する方法は特に限定されない。
例えば、第１島状部２１８Ｂとなる金属粒子２５０Ｂを用意し、第１基材２１７に塗布する。とした後、電子ビームなどの加熱方法で第１基材２１７と金属粒子２５０Ｂとを焼結させることで、第１島状部２１８Ｂを形成してもよい。

【0113】

以上、第３実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ｂおよび汚損物質量測定装置１０Ｂを説明した。このように第３実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ｂは、水晶板と、前記水晶板を挟む電極対と、を備える水晶振動子センサを備え、前記電極対の少なくとも一方の電極が、複数種の金属からなる。これにより、異なる金属間で局部電池が形成されることで、汚損物質による腐食を促進することができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下においても、汚損物質の量を測定することができる。

【0114】

第３実施形態の汚損物質検出センサ２０Ｂにおいて、第１電極２１１Ｂが、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第１基材２１７と、第１基材２１７上に島状に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第１島状部２１８Ｂとを備える。そのため、第１基材２１７と複数の第１島状部２１８Ｂとの間で、局部電池が多数形成され、より腐食しやすくすることができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下において、より精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0115】

第３実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ｂにおいて、第１基材２１７の第１金属の標準電極電位は、第１島状部２１８Ｂの第２金属の標準電極電位よりも低い。これによって、第１基材２１７が腐食されるので、より多くの汚損物質を検出することができる。

【0116】

第３実施形態において、第１島状部２１８Ｂおよび第２島状部２２０Ｂ中の金属粒子間の空隙において、毛管凝縮が起こり、厚さ１０ｎｍ以上の水膜を形成することができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下においても、より精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0117】

ここでは、第１電極２１１Ｂが第１基材２１７と第１島状部２１８Ｂとを備える場合を説明したが、本発明はこの構成に限定されない。

【0118】

第２電極２１２Ｂが第２基材２１９と第２島状部２２０Ｂとを備える場合で説明したが、本発明はこの構成に限定されない。

【0119】

汚染物質検出センサ２０Ｂは、第１基材２１７と水晶板２１３との間に、１以上の図示しない中間層をさらに備えてもよい。中間層としては、例えば、第１金属と異なる金属からなる層、絶縁体からなる層などが挙げられる。

【0120】

汚染物質検出センサ２０Ｂは、第２基材２１９と水晶板２１３との間に、１以上の図示しない中間層をさらに備えてもよい。中間層としては、例えば、第１金属と異なる金属からなる層、絶縁体からなる層などが挙げられる。

【0121】

第３実施形態では、第１電極２１１Ｂおよび第２電極２１２Ｂがともに複数種の金属から形成されていたが、少なくとも１方の電極が複数種の金属から形成されていてもよい。

【0122】

第１電極２１１Ｂの第１金属と第２電極２１２Ｂの第１金属は同一でもよいし、異なっていてもよい。第１電極２１１Ｂの第２金属と第２電極２１２Ｂの第２金属は同一でもよいし、異なっていてもよい。

【0123】

＜第４実施形態＞
次に、本発明に係る第４実施形態の汚損物質量測定装置１０Ｃを、図１４を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

【0124】

図１４は、第４実施形態に係る汚損物質量測定装置１０Ｃの構成を示す概略図である。
汚損物質量測定装置１０Ｃは、汚損物質検出センサ２０Ｃと、汚損物質量算出装置３０とを有する。汚損物質検出センサ２０Ｃは、汚損状態を推定する対象物Ｏの近傍に設置される。汚損物質量算出装置３０は、汚損物質検出センサ２０Ｃに付着した塩分量を算出し、対象物Ｏの汚損状態を推定する。

【0125】

（汚損物質検出センサ）
図１５は、第４実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ｃの構造を示す平面図である。図１６は、第４実施形態に係る汚損物質検出センサ２０ＣのＤ－Ｄ線に沿った断面図である。汚損物質検出センサ２０Ｃは、水晶振動子センサ２１Ｃと、温湿度センサ２３と、を備える。

【0126】

水晶振動子センサ２１Ｃは、第１電極２１１Ｃと、第２電極２１２Ｃと、水晶板２１３と、発振回路２１５と、周波数計測回路２１６とを備える。第１電極２１１Ｃおよび第２電極２１２Ｃは、複数種の金属からなる電極である。電極が複数種の金属からなるので、異なる金属間で局部電池が形成され、腐食が進む。これによって、汚損物質の検出感度を向上することができる。第１電極２１１Ｃおよび第２電極２１２Ｃが水晶板２１３を挟む電極対となる。水晶振動子センサ２１Ｃは、例えば、ＱＣＭ（水晶振動子マイクロバランス）センサである。水晶板２１３は、第１電極２１１Ｃと第２電極２１２Ｃとで挟まれる。発振回路２１５は、第１電極２１１Ｃと第２電極２１２Ｃとの間に電圧を印加する。第１電極２１１Ｃと第２電極２１２Ｃとの間に電圧が印加されることで、水晶板２１３が振動し、電気信号を出力する。周波数計測回路２１６は、水晶振動子センサ２１Ｃが出力する電気信号の周波数を計測する。

【0127】

第１電極２１１Ｃは、当該表面に１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備える。第１電極２１１Ｃの表面において、第１領域と第２領域とは、隣接する。第１領域の例として、第１基材２１７Ｃを用い、第２領域の例として、第１島状部２１８Ｃを用いた例を説明する。

【0128】

第１電極２１１Ｃは、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第１基材２１７Ｃと、第１基材２１７Ｃ上に島状に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第１島状部２１８Ｃとを備える。第１島状部２１８Ｃは、「島状部」の例である。第１基材は、「基材」の例である。

【0129】

第１基材２１７Ｃの主成分が第１金属であることが好ましい。主成分として第１金属の含有量は、第１基材２１７Ｃの全質量に対して、５０質量％以上である。第１基材２１７Ｃは、単一の第１金属から構成されていてもよいので、第１金属の含有量の上限は１００質量％である。第１基材２１７Ｃは、第１島状部２１８Ｃと局部電池が形成され、腐食が進行するのであれば、第1金属の含有量が１００質量％でなくてもよい。第１金属の含有量は、第１基材２１７Ｃの全質量に対して、６０質量％以上が好ましい。より好ましくは、第１金属の含有量は８０質量％以上である。さらに好ましくは第１金属の含有量は、９９．０質量％以上である。第１金属の含有量は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）で測定できる。

【0130】

第１基材２１７Ｃの第１金属の標準電極電位は、第１島状部２１８Ｃの第２金属の標準電極電位よりも高い。第１金属は、例えば、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｕ（標準電極電位：１．５２０Ｖ）、Ｐｔ（標準電極電位：１．１８８Ｖ）などである。第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも高ければ、第１基材２１７Ｃ中の第１金属と第１島状部２１８Ｃ中の第２金属とで局部電池が形成された場合に、第１島状部２１８Ｃにおいて、後述する腐食が進行する。これによって、精度高く汚損物質の量を測定することができる。例えば、Ａｕを第１金属とする場合は、Ａｕよりも標準電極電位が低いＡｌ、Ｃｕ、Ａｇなどを第２金属として用いることができる。

【0131】

第１島状部２１８Ｃは、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を含有する。第２金属の標準電極電位が第１金属の標準電極電位よりも低ければ、第２金属は、特に限定されない。第２金属は、Ａｌ（標準電極電位：－１．６７６Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）などである。第２金属の含有量は、第１島状部２１８Ｃの全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、第２金属の含有量は、８０質量％以上である。さらに好ましくは、第２金属の含有量は９９．０質量％以上である。第２金属の含有量の上限は１００質量％である。

【0132】

第１島状部２１８Ｃ間の距離は、１μｍ以下であることが好ましい。第１島状部２１８Ｃ間の距離が１μｍ以下であると、第１島状部２１８Ｃの密度が高くなり、腐食が進行しやすくなる。第１島状部２１８Ｃ間の距離は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。第１島状部２１８Ｃ間の距離が１０ｎｍ以上であれば、吸着した水によって形成される水膜の厚さを１０ｎｍ以上にすることができる。第１島状部２１８Ｃ間の距離は、ランダムに第１島状部２１８Ｃを選択し、各第１島状部２１８Ｃ間の距離を１０か所測定した測定値の平均値としてもよい。

【0133】

第１島状部２１８Ｃの最大高さは、第１基材２１７Ｃの厚さ以下であることが好ましい。

【0134】

第１島状部２１８Ｃは、単独の金属粒子２５０Ｃからなる。金属粒子２５０Ｃの平均粒径は、１０ｎｍ以上であればよい。金属粒子２５０Ｃの大きさが１０ｎｍ以上であれば、大気中の水が表面に吸着して形成される水膜の厚さが１０ｎｍ以上となり、腐食が進行しやすくなるので好ましい。金属粒子２５０Ｃの平均粒径は、第１基材２１７Ｃの厚さ以下であればよい。金属粒子２５０Ｃの平均粒径が第１基材の厚さ以下であれば、第１島状部２１８Ｃと第１基材２１７Ｃとの間の空隙に、１０ｎｍ以上の厚さの水膜が形成される。

【0135】

第１島状部２１８Ｃが島状に形成されることで、第１電極２１１Ｃの表面に相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙があることが好ましい。空隙は、第１基材２１７Ｃと第１島状部２１８Ｃとの間または、第１島状部２１８Ｃ間に形成される。例えば、温度としては、－１０℃～４０℃の間である。毛管凝縮ができる空隙については、公知の式（例えば、Ｋｅｌｖｉｎの毛管凝縮の式）を用いて計算することができる。

【0136】

第２電極２１２Ｃは、当該表面に１種以上の第１金属を５０質量％以上含有する、第1領域と、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を５０質量％以上含有する第２領域とを備える。第２電極２１２Ｃの表面において、第１領域と第２領域とは、隣接する。第１領域の例として、第２基材２１９Ｃ用い、第２領域の例として、第２島状部２２０Ｃを用いた例を説明する。

【0137】

第２電極２１２Ｃは、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第２基材２１９Ｃと、第２基材２１９Ｃ上に島状に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第２島状部２２０Ｃとを備える。第２島状部２２０Ｃは、「島状部」の例である。第２基材２１９Ｃは、「基材」の例である。

【0138】

第２基材２１９Ｃの主成分が第１金属からなることが好ましい。主成分として第１金属の含有量は、第２基材２１９Ｃの全質量に対して、５０質量％以上である。第２基材２１９Ｃは、単一の第１金属から構成されていてもよいので、第１金属の含有量の上限は１００質量％である。第２基材２１９Ｃは、第２島状部２２０Ｃと局部電池が形成され、腐食が進行するのであれば、第1金属の含有量が１００質量％でなくてもよい。第１金属の含有量は、第２基材２１９Ｃの全質量に対して、６０質量％以上が好ましい。より好ましくは、第１金属の含有量は８０質量％以上である。さらに好ましくは第１金属の含有量は、９９．０質量％以上である。

【0139】

第４実施形態において、第２基材２１９Ｃの第１金属の標準電極電位は、第２島状部２２０Ｃの第２金属の標準電極電位よりも高い。第１金属は、例えば、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｕ（標準電極電位：１．５２０Ｖ）、Ｐｔ（標準電極電位：１．１８８Ｖ）などである。第１金属の標準電極電位が第２金属の標準電極電位よりも高ければ、第２基材２１９Ｃ中の第１金属と第２島状部２２０Ｃ中の第２金属とで局部電池が形成された場合に、第２島状部２２０Ｃにおいて、後述する腐食が進行する。これによって、精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0140】

第２島状部２２０Ｃは、第１金属とは異なる１種以上の第２金属を含有する。第４実施形態において、第２金属の標準電極電位が第１金属の標準電極電位よりも高い。第２金属は、第２金属の標準電極電位が第１金属の標準電極電位よりも高ければ、特に限定されない。第４実施形態において、第２金属は、Ａｌ（標準電極電位：－１．６７６Ｖ）、Ｃｕ（標準電極電位：０．３４０Ｖ）、Ａｇ（標準電極電位：０．７９９Ｖ）などである。第２金属の含有量は、第２島状部２２０Ｃの全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましい。より好ましくは、第２金属の含有量は、８０質量％以上である。さらに好ましくは、第２金属の含有量は９９．０質量％以上である。第２金属の含有量の上限は１００質量％である。

【0141】

第２島状部２２０Ｃ間の距離は、１μｍ以下であることが好ましい。第２島状部２２０Ｃ間の距離が１μｍ以下であると、第２島状部２２０Ｃの密度が上昇し、腐食が進行しやすくなる。第２島状部２２０Ｃ間の距離は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。第２島状部２２０Ｃ間の距離が１０ｎｍ以上であれば、吸着した水によって形成される水膜の厚さを１０ｎｍ以上にすることができる。第２島状部２２０Ｃ間の距離は、ランダムに第２島状部２２０Ｃを選択し、各第２島状部２２０Ｃ間の距離を１０か所測定した測定値の平均値としてもよい。

【0142】

第２島状部２２０Ｃの最大高さは、第２基材２１９Ｃの厚さ以下であることが好ましい。

【0143】

第２島状部２２０Ｃは、複数の金属粒子２５１Ｃからなる。複数の金属粒子２５１Ｃから第２島状部２２０Ｃがなるので、金属粒子２５１Ｃ間に毛管凝縮で１０ｎｍ以上の水膜が形成されやすい。

【0144】

金属粒子２５１Ｃの平均粒径は、１０ｎｍ以上であればよい。金属粒子２５１Ｃの大きさが１０ｎｍ以上であれば、大気中の水が金属粒子２５１Ｃの表面に吸着し、金属粒子２５１Ｃ間に形成される水膜の厚さが１０ｎｍ以上となるので、好ましい。金属粒子２５１Ｃの平均粒径は、第２基材２１９Ｃの厚さ以下であればよい。金属粒子２５１Ｃの平均粒径が第１基材の厚さ以下であれば、第２島状部２２０Ｃと第２基材２１９Ｃとの間の空隙に、１０ｎｍ以上の厚さの水膜が形成される。１０ｎｍ以上の厚さの水膜があることで、水膜中のイオンの移動が容易になり、腐食が進行しやすくなる。

【0145】

第２島状部２２０Ｃが島状に形成されることで、第２電極２１２Ｃの表面に相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙があることが好ましい。相対湿度６０％以下の範囲において毛管凝縮が可能な空隙は、第２基材２１９Ｃと第２島状部２２０Ｃとの間または、第２島状部２２０Ｃ内の金属粒子２５１Ｃ間に形成される。この空隙において、毛管凝縮が発生し、水膜が形成される。温度は汚損物質検出センサ２０Ｃが置かれる環境によるので、特に限定されない。例えば、温度としては、－１０℃～４０℃の間である。毛管凝縮ができる空隙については、公知の式（例えば、Ｋｅｌｖｉｎの毛管凝縮の式）を用いて計算することができる。

【0146】

（汚損物質が付着した際の汚損物質検出センサの挙動）
図１７は、第４実施形態に係る汚損物質量測定装置の汚損物質検出センサに汚損物質が付着してから時間が経過した後の状態を示す断面図である。第１基材２１７Ｃの第１金属が第１島状部２１８Ｃの第２金属に比べて貴であるので、腐食による減肉は第１島状部２１８Ｃから始まる。第１島状部２１８Ｃは減肉によって縮小していく。そのため、第１島状部２１８Ｃの量が汚損物質に対して十分でない場合、第１島状部２１８Ｃの消失によって、腐食が第１基材２１７Ｃで進行し始めるなど、腐食の進行形態が変化する可能性がある。第１島状部２１８Ｃが消失することによって電極表面の凹凸が平坦に近づき、吸着水による水膜が薄くなる可能性がある。水膜が薄くなるとイオンの移動が困難になり、腐食反応速度が遅くなる可能性がある。

【0147】

（水晶振動子センサの製造方法）
第１基材２１７上に複数の第１島状部２１８Ｃを形成する方法は特に限定されない。第１実施形態と同様の製造方法で第１島状部２１８Ｃを形成することができる。

【0148】

以上、第４実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ｃおよび汚損物質量測定装置１０Ｃを説明した。このように第４実施形態に係る汚損物質検出センサ２０Ｃは、水晶板と、前記水晶板を挟む電極対と、を備える水晶振動子センサを備え、前記電極対の少なくとも一方の電極が、複数種の金属からなる。これにより、異なる金属間で局部電池が形成されることで、汚損物質による腐食を促進することができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下においても、汚損物質の量を測定することができる。

【0149】

第４実施形態の汚損物質検出センサ２０Ｃにおいて、第１電極２１１Ｃが、水晶板２１３上に設けられ、第１金属を５０質量％以上含有する、第１基材２１７と、第１基材２１７上に島状に設けられ、第２金属を５０質量％以上含有する、第１島状部２１８Ｃとを備える。そのため、第１基材２１７と複数の第１島状部２１８Ｃとの間で、局部電池が多数形成され、より腐食しやすくすることができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下において、より精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0150】

第４実施形態において、第１島状部２１８Ｃおよび第２島状部２２０Ｃ中の金属粒子間の空隙において、毛管凝縮が起こり、厚さ１０ｎｍ以上の水膜を形成することができる。これによって、相対湿度６０％以下の低湿度環境下においても、より精度高く汚損物質の量を測定することができる。

【0151】

ここでは、第１電極２１１Ｃが第１基材２１７Ｃと第１島状部２１８Ｃとを備える場合を説明したが、本発明はこの構成に限定されない。

【0152】

第２電極２１２Ｃが第２基材２１９Ｃと第２島状部２２０Ｃとを備える場合で説明したが、本発明はこの構成に限定されない。

【0153】

汚染物質検出センサ２０Ｃは、第１基材２１７Ｃと水晶板２１３との間に、１以上の図示しない中間層をさらに備えてもよい。中間層としては、例えば、第１金属と異なる金属からなる層、絶縁体からなる層などが挙げられる。

【0154】

汚染物質検出センサ２０Ｃは、第２基材２１９Ｃと水晶板２１３との間に、１以上の図示しない中間層をさらに備えてもよい。中間層としては、例えば、第１金属と異なる金属からなる層、絶縁体からなる層などが挙げられる。

【0155】

第４実施形態では、第１電極２１１Ｃおよび第２電極２１２Ｃがともに複数種の金属から形成されていたが、少なくとも１方の電極が複数種の金属から形成されていてもよい。

【0156】

第１電極２１１Ｃの第１金属と第２電極２１２Ｃの第１金属は同一でもよいし、異なっていてもよい。第１電極２１１Ｃの第２金属と第２電極２１２Ｃの第２金属は同一でもよいし、異なっていてもよい。

【0157】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、汚損物質検出センサは、水晶板と、水晶板を挟む電極対と、を備える水晶振動子センサを有する。電極対の少なくとも一方の電極が、複数種の金属からなる。これにより、汚損物質検出センサ２０に付着する汚損物質の付着量が水晶振動子センサ２１の振動数の変化として現れる。よって、汚損物質検出センサ２０を用いることで、汚損物質の付着量を精度よく測定することができる。

【0158】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0159】

１０…汚損物質量測定装置 ２０…汚損物質検出センサ ２１…水晶振動子センサ ２１１…第１電極 ２１２…第２電極 ２１３…水晶板 ２１５…発振回路 ２１６…周波数計測回路 ２３…温湿度センサ ３０…汚損物質量算出装置 ３１…データベース ３２…計測データ保存部 ３３…温度補正部 ３４…平滑化部 ３５…変動量演算部 ３６…検量線決定部 ３７…塩分量演算部 ３８…出力部 ５０…コンピュータ ５１…プロセッサ ５３…メインメモリ ５５…ストレージ ５７…インタフェース ３００…水膜 ４００…汚損物質 ５００…腐食生成物 Ｏ…対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】