JP5364611B2

JP5364611B2 - 監視装置

Info

Publication number: JP5364611B2
Application number: JP2010026842A
Authority: JP
Inventors: 巌織田
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2030-02-09
Also published as: JP2011163925A

Description

本発明は、被監視装置に対する塩害の予測監視できる監視装置に関する。

近年、回路の高集積化に伴い、海岸近くに設置される通信施設などの装置に対する塩害対策の重要性がさらに増している。装置に塩害による故障や異常が発生する前に、塩害を予測監視できる技術が開発されている。

特許文献１は、実際に使用されている監視対象の硝子に、鋭角な尖状部を有する一対の放電電極を設けることにより、模擬碍子などによらないで実際に使用されている実機の碍子が塩害による放電を生じうる状況を事前に精度良く検出できる技術を開示している。

特開２００８−１７５６９９号公報

しかしながら、特許文献１のような従来技術では、通信機器などの監視対象の装置の回路の配線間隔と同じ間隔を置いて配置した一対の放電電極の場合、監視対象の装置や回路にとって直接影響の無い、高湿度の環境下や小さな水滴が付着しただけで、間隔が狭いために放電してしまうという検出の精度に問題がある。

上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の目的は、高湿度の環境下などのであっても、確度高く塩害の予測監視できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の監視装置は、基板上に所定の間隔を置いて平行に配置される監視電極対と、監視電極対が形成された側の基板上に、監視電極対の間に監視電極対それぞれと間隔を置いて平行に配置される監視測定電極と、監視電極対が形成された側の基板上に、一方の監視電極と所定の間隔を置いて平行にかつ他方の監視電極と並列に配置される基準電極と、監視電極対が形成された側の基板上に、一方の監視電極と基準電極との間に監視測定電極と並列に配置される基準測定電極と、監視電極対に電圧を印加するとともに、基準測定電極と基準電極との間の電圧を測定する場合に、一方の監視電極と基準電極との間に電圧を印加する電源と、監視測定電極と他方の監視電極との間の電圧を監視電圧値として測定する第１の測定手段と、基準測定電極と基準電極との間の電圧を基準電圧値として測定する第２の測定手段と、監視電圧値および基準電圧値に基づいて、基板に付着した水分による一方の監視電極と基準電極とのマイグレーションに対する水分による監視電極対のマイグレーションの度合いを監視電圧値と基準電圧値との差分として検出し、検出した度合いに基づいて監視対象の装置に対する塩害を予測監視する検出手段と、を備える。

また、検出手段は、差分と所定の閾値とを比較し、差分が所定の閾値以上の場合、監視対象の装置が故障する可能性があると判定し、外部に判定結果を出力してもよい。

また、一方の監視電極は、銀メッキされてもよい。

本発明によれば、高湿度の環境下などのであっても、確度高く塩害の予測監視できる。

一の実施形態に係る塩害監視装置１００の回路図一の実施形態の変形例に係る塩害監視装置２００の回路図他の実施形態に係る塩害監視装置３００の回路図

《一の実施形態》
図１は、本発明の一の実施形態に係る塩害監視装置１００の構成を示す回路図である。

本実施形態に係る塩害監視装置１００は、センサ部Ｓ、電圧計６、７、ボルテージフォロア８、スイッチ９、直流電源１０、検出回路１１から構成される。なお、本実施形態の塩害監視装置１００は、監視対象となる装置に配置され、不図示のコンピュータなどと情報伝達可能に接続され、塩害による故障が起きる可能性が高いと判定した場合、コンピュータ（不図示）に警報信号を出力するものとする。

センサ部は、図に示すように、不図示の陶器や硝子などの絶縁体からなる基板上に配置された電極１〜５を有する。電極１〜５は、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金などの金属電極である。

電極２は、電極１の一部分と対向し間隔Ｄを置いて平行に配置される。さらに、電極１と電極２との間に、電極１および電極２それぞれと間隔を置いて電極３が平行に配置される。電極３は、電圧計６による電極２との間の電圧値Ｖｍを測定するための測定用電極である。一方、電極１および電極２は、後述する直流電源１０の出力電圧Ｖが印加され、海水などを含む湿気や基板（不図示）に付着する水滴に応じて、エレクトロケミカルマイグレーション（以下、イオンマイグレーション）を起こす。本実施形態では、特に、電極１として電極表面全体が銀メッキされたものを用い、電極１によるイオンマイグレーションを加速度的に起こさせ進行させる。この電極１のイオンマイグレーションの進行に応じて、センサ部の基板（不図示）の表面抵抗は変化し、その表面を流れるリーク電流が変化する。本実施形態の塩害監視装置１００は、そのリーク電流の変化を、電圧計６が測定する電圧値Ｖｍに基づいて、電極１のイオンマイグレーションの進行の度合いを検出し、監視対象の装置の塩害を予測監視する。

一方、センサ部の電極４は、電極２と並列にかつ電極１の一部分と対向し間隔Ｄを置いて平行に基板（不図示）上に配置される。電極５は、電極１と電極４との間に電極３と並列に配置される。電圧計７は、電極１によるイオンマイグレーションの進行の度合いの基準となる電圧として、電極５と電極４との間の電圧値Ｖｒを測定する。なお、電圧計６、７には、一般的な直流電圧計を適宜選択して用いられる。

なお、各電極１〜５の長さや間隔Ｄなどの間隔は、塩害監視装置１００に求められる塩害の検出精度や印加される直流電源１０の出力電圧Ｖなどに応じて、適宜決定されることが好ましい。また、センサ部の部分だけ取りはずし可能に配置されてもよい。

ボルテージフォロア８は、ＯＰアンプから形成されるボルテージフォロアである。本実施形態では、スイッチ９の切換動作に応じて、ボルテージフォロア８は、センサ部の電極４を、通常時には電極１と同電位にし、塩害の予測監視時には電極２と同電位にする。なお、スイッチ９は、一般的なスイッチで形成され、検出回路１１からの指示に基づいて切換動作する。

直流電源１０は、一般的な直流電源を適宜選択して用いることができる。なお、直流電源１０として、監視対象の装置からの出力電圧を用いてもよい。また、本実施形態の直流電源１０は、監視対象の装置の駆動電圧よりも高い出力電圧Ｖを出力し、センサ部の間隔Ｄに応じて調整されるものとする。すなわち、電極１と電極２および電極４との間の印加される電圧は高いが、センサ部の間隔Ｄを基板（不図示）に付着する水滴や埃などの大きさより大きくし、銀メッキされた電極１によるイオンマイグレーションの加速度的な進行の効果とともに、実際の回路の配線間隔の場合と同様の状況が再現できる。これにより、高湿度などによる塩害検出の誤動作を防止でき、監視対象の装置が故障する前に塩害を予測監視できる。

検出回路１１は、電圧計６が測定した電圧値Ｖｍに基づいて、電極１のイオンマイグレーションの進行の度合いを検出し、塩害の予測監視する。なお、本実施形態の検出回路１１は、電圧計７、スイッチ９と連携して動作することにより、電圧計６が測定した電圧値Ｖｍと電圧計７が測定した電圧値Ｖｒとの差分を求め、高湿度などの影響を排除したイオンマイグレーションの進行の度合いを検出する。

次に、塩害監視装置１００の監視動作について説明する。

検出回路１１は、通常時、電極４が電極１と同電位になるようにスイッチ９を切換動作させ、電極２と対向する電極１の部分でのイオンマイグレーションを進行させる。一方、電極１と電極４との間には、電圧は印加されない。よって、電極４と対向する電極１の部分では、海水などの含む高湿度の環境や水滴が基板（不図示）に付着したとしても、イオンマイグレーションはあまり進行しない。これにより、電極２と対向する電極１の部分のイオンマイグレーションが進行するに従い、電極１と電極２との間の表面抵抗は、電極１と電極４との間の表面抵抗よりも小さくなる。同時に、電極１により近い電極１と電極３との間の表面抵抗は、電極３と電極２との間のより小さくなる。すなわち、スイッチ９が、塩害の予測監視時に電極４と電極２とが同電位になるように切換動作した場合、電圧計６が測定する電極３と電極２との間の電圧値Ｖｍは、電圧計７が測定する電極５と電極４との間の電圧値Ｖｒより大きくなることを意味する。

一方、塩害の予測監視時、検出回路１１は、電極４と電極２とが同電位になるようにスイッチ９を切換動作させ、電圧計６、７が測定した電圧値Ｖｍ、Ｖｒを取得する。検出回路１１は、差分電圧ΔＶ＝（Ｖｍ−Ｖｒ）を求め、閾値Ｖαとの比較を行いイオンマイグレーションの進行の度合いを検出する。検出回路１１は、差分電圧ΔＶが閾値Ｖα以上の場合、イオンマイグレーションが進行し監視対象の装置が故障する可能性があると判定し、コンピュータ（不図示）に対して警報信号を出力する。その警報信号を受信したコンピュータ（不図示）は、例えば、モニタなどに警告表示して、オペレータに監視対象の装置に必要な塩害対策を施すよう通知する。

このように、本実施形態は、電極１と電極２との間でイオンマイグレーションを進行させ、電極１と電極４との間でイオンマイグレーションを進行させないようにすることにより、高湿度などの影響を排除したイオンマイグレーションの進行の度合いを検出でき、確度高く塩害を予測監視できる。

また、監視対象の装置同様に塩害が進行するが、センサ部の電極１と電極２および電極４との間に、装置を駆動させる最大電圧よりも高い直流電源１０の出力電圧Ｖを印加することにより、監視対象の装置が故障する前に、確度高く塩害を予測監視できる。

さらに、電極１として銀メッキされたものを用いることにより、イオンマイグレーションを加速度的に進行させることができ、監視対象の装置が故障する前に、より確度高く塩害を予測監視できる。

また、センサ部は電極１〜５からなる簡単な構造であることから、容易に回路規模の小型化ができ、コストの削減を図ることができる。
《一の実施形態の変形例》
図２は、本発明の一の実施形態に係る塩害監視装置１００の変形例として、塩害監視装置２００の構成を示す回路図である。

本実施形態に係る塩害監視装置２００において、一の実施形態に係る塩害監視装置１００の構成要素と同じ動作をするものは、同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る塩害監視装置２００と一の実施形態の塩害監視装置１００と異なる点は、図２に示すように、電極２が、電極１と同じ長さを持って平行に配置され、電極４が電極５とともに電極１と電極２との間に配置される。電極４は、スイッチ９の切換動作に応じて、電極１と電極２との間でのイオンマイグレーションのうち、電極４と対向する電極１の部分でのイオンマイグレーションを抑制するガード電極として動作する。なお、本実施形態の電極４は、電極１との電位差が電極１と電極２との電位差とほぼ同じになるように、可能な限り電極２の近傍に配置されることが好ましい。本実施形態に係る塩害監視装置２００の動作は、一の実施形態に係る塩害監視装置１００の場合と同一であるから、詳細な説明は省略する。

また、センサ部は電極１〜５からなる簡単な構造であることから、容易に回路規模の小型化ができ、コストの削減を図ることができる。
《他の実施形態》
図３は、本発明の他の実施形態に係る塩害監視装置３００の構成を示す回路図である。

本実施形態に係る塩害監視装置３００において、一の実施形態に係る塩害監視装置１００の構成要素と同じ動作をするものは、同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る塩害監視装置３００と一の実施形態の塩害監視装置１００と異なる点は、下記のとおりである。

（１）本実施形態のセンサ部の銀メッキされた電極１が２つの銀メッキされた電極１および１’に分割される。また、電極３、５が無い。なお、
（２）一般的な直流電流計である電流計２０、２１を用い、電極１と電極２との間および電極１’と電極４との間の基板（不図示）の表面を流れるリーク電流の電流値Ｉｍ、Ｉｒを測定する。

（３）検出回路２２は、図３に示すように、電流計２０が測定した電流値Ｉｍに基づいて、電極１のイオンマイグレーションの進行の度合いを検出し、塩害の予測監視する。なお、本実施形態の検出回路２２は、電圧計２１、スイッチ９と連携して動作することにより、電流計２０が測定した電流値Ｉｍと電流計２１が測定した電流値Ｉｒとの差分を求め、高湿度などの影響を排除したイオンマイグレーションの進行の度合いを検出する。

次に、本実施形態に係る塩害監視装置３００の監視動作について説明する。

検出回路２２は、通常時、電極４が電極１’と同電位になるようにスイッチ９を切換動作させ、電極１のイオンマイグレーションを進行させる。一方、電極１’と電極４との間は、スイッチ９の切換動作により、直流電源１０の出力電圧Ｖが印加されず、電極１’のイオンマイグレーションはあまり進行しない。

一方、塩害の予測監視時、検出回路２２は、電極４と電極２とが同電位になるようにスイッチ９を切換動作させ、電流計２０、２１が測定した電流値Ｉｍ、Ｉｒを取得する。検出回路２２は、差分電流ΔＩ＝（Ｉｍ−Ｉｒ）を求め、閾値Ｉαとの比較しイオンマイグレーションの進行の度合いを検出する。検出回路２２は、差分電流ΔＩが閾値Ｉα以上の場合、イオンマイグレーションが進行し監視対象の装置が故障する可能性があると判定し、コンピュータ（不図示）に対して警報信号を出力する。その警報信号を受信したコンピュータ（不図示）は、例えば、モニタなどに警告表示して、オペレータに監視対象の装置に必要な塩害対策を施すよう通知する。

このように、本実施形態は、電極１と電極２との間でイオンマイグレーションを進行させ、電極１’と電極４との間でイオンマイグレーションを進行させないようにすることにより、高湿度などの影響を排除したイオンマイグレーションの進行の度合いを検出でき、確度高く塩害を予測監視できる。

また、監視対象の装置同様に塩害が進行するが、センサ部の電極１と電極２および電極１’と電極４との間に、装置を駆動させる最大電圧よりも高い直流電源１０の出力電圧Ｖを印加することにより、監視対象の装置が故障する前に、確度高く塩害を予測監視できる。

さらに、電極１、１’として銀メッキされたものを用いることにより、イオンマイグレーションを加速度的に進行させることができ、監視対象の装置が故障する前に、より確度高く塩害を予測監視できる。

また、センサ部は４つの電極からなる簡単な構造であることから、容易に回路規模の小型化ができ、コストの削減を図ることができる。
《実施形態の補足事項》
上記一の実施形態では、検出回路１１による塩害の予測監視をより正確に行うために、差分電圧ΔＶ＝（Ｖｍ−Ｖｒ）を求めたが、本発明はこれに限定されない。例えば、監視装置１００を設置した直後に、検出回路１１は、電圧計６、７に初期電圧値Ｖｍ０、Ｖｒ０を測定させて保持し、差分電圧ΔＶを（Ｖｍ−Ｖｍ０）−（Ｖｒ−Ｖｒ０）として求めてもよい。これにより、より正確な塩害の予測監視ができる。

上記他の実施形態では、検出回路２２による塩害の予測監視をより正確に行うために、差分電流ΔＩ＝（Ｉｍ−Ｉｒ）を求めたが、本発明はこれに限定されない。例えば、監視装置３００を設置した直後に、検出回路２２は、電流計２０、２１に初期電流値Ｉｍ０、Ｉｒ０を測定させて保持し、差分電流ΔＩを（Ｉｍ−Ｉｍ０）−（Ｉｒ−Ｉｒ０）として求めてもよい。これにより、より正確な塩害の予測監視ができる。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。

１〜５、１’ 電極、６、７電圧計、８ボルテージフォロア、９スイッチ、１０直流電源、１１、２２検出装置、２０、２１電流計、１００、２００、３００塩害監視装置

Claims

基板上に所定の間隔を置いて平行に配置される監視電極対と、
前記監視電極対が形成された側の前記基板上に、前記監視電極対の間に前記監視電極対それぞれと間隔を置いて平行に配置される監視測定電極と、
前記監視電極対が形成された側の前記基板上に、一方の前記監視電極と前記所定の間隔を置いて平行にかつ他方の監視電極と並列に配置される基準電極と、
前記監視電極対が形成された側の前記基板上に、前記一方の監視電極と前記基準電極との間に前記監視測定電極と並列に配置される基準測定電極と、
前記監視電極対に電圧を印加するとともに、前記基準測定電極と前記基準電極との間の電圧を測定する場合に、前記一方の監視電極と前記基準電極との間に前記電圧を印加する電源と、
前記監視測定電極と前記他方の監視電極との間の電圧を監視電圧値として測定する第１の測定手段と、
前記基準測定電極と前記基準電極との間の電圧を基準電圧値として測定する第２の測定手段と、
前記監視電圧値および前記基準電圧値に基づいて、前記基板に付着した水分による前記一方の監視電極と前記基準電極とのマイグレーションに対する前記水分による前記監視電極対のマイグレーションの度合いを前記監視電圧値と前記基準電圧値との差分として検出し、検出した前記度合いに基づいて監視対象の装置に対する塩害を予測監視する検出手段と、
を備えることを特徴とする監視装置。
請求項１に記載の監視装置において、
前記検出手段は、前記差分と所定の閾値とを比較し、前記差分が前記所定の閾値以上の場合、前記監視対象の装置が故障する可能性があると判定し、外部に判定結果を出力することを特徴とする監視装置。
請求項１または請求項２に記載の監視装置において、
前記一方の監視電極は、銀メッキされることを特徴とする監視装置。