JP5465625B2

JP5465625B2 - 通信装置

Info

Publication number: JP5465625B2
Application number: JP2010154425A
Authority: JP
Inventors: 宏暁道岡
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: JP2012018998A

Description

本発明は、通信制御処理を行うプリント基板等に対する結露発生を防止する構成を設けた通信装置に関する。

各種の通信システムは、送信局と受信局との間を有線や無線で接続し、それらの間が長距離の場合、中継局を設けることになる。このような通信システムに於ける送信局と受信局とは、通常は、操作担当者や保守担当者が常駐する場合が多いが、中継局は、山間部等に設置されて、無人状態で運用される場合が多くなる。又河川管理や交通管理等の各システムに於いては、各種の情報収集と警報等の伝送用の無線又は有線の通信装置を複数分散配置し、管理センタ以外は無人状態で運用されている。このような有線又は無線による各種の通信装置は、半導体集積回路等の複数の電子部品を搭載した単一又は複数のプリント基板を筐体に実装した構成が一般的である。又無人状態で運用される通信装置は、その大きさと設置位置の環境等によって種々の構成が適用されている。例えば、比較的小型で且つ小消費電力の構成の場合は、発熱量も少ないから完全密閉防水構造として屋外に設置可能の構成とすることができる。しかし、通常は、動作用の消費電力によって温度が上昇することになり、これを許容温度以下に維持する為に、各種の放熱手段が提案され且つ実用化されている。この放熱手段は、自然空冷やファンによる強制空冷等の構成を適用する場合が一般的である。

又通信装置を含む各種の電子機器は、温度が許容値を超えて上昇すると、電子回路素子等に於ける誤動作発生の可能性が大きくなる。従って、温度上昇を抑制する為の前述の自然空冷構成や強制空冷構成が適用されており、周囲の空気を流通させることにより放熱させる構成が一般的であり、特殊な装置以外は、乾燥空気等を使用せずに、自然の周囲の空気を流通させることになる。その為に、自然環境下では、比較的空気の湿度が低い場合と高い場合とがあり、高湿度の場合は、低温度部分に結露することがある。この結露による水分は、種々の悪影響を与えるものであり、特に電子機器に於いては影響が大きくなる。又結露による水分の影響や窓ガラスに生じることによる光透過性の劣化等の問題があり、このよう結露の発生を検出する為の手段が種々提案されている。例えば、試料をペルチェ素子等による冷却器によって冷却する試料冷却装置に於いて、試料の挿入や取り出しの為の扉を比較的長い時間継続して開けると、周辺の温かい湿度の高い空気が内部に流入し、既に冷却により低温状態となっている試料上に結露して試料の変質が生じる問題があり、そこで、試料冷却装置に、例えば、水分付着の有無により抵抗値が変化する特性の結露センサを設け、抵抗値の低下により結露発生を検出すると、冷却停止や警報発生等の手段を講じることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

又一般の住宅の窓ガラスや自動車の窓ガラスに結露し、特に自動車の場合のフロントガラスの結露による曇りは、視認性の低下により安全運転が困難となる。そこで、窓ガラスにペルチェ素子を固定し、その上に結露センサを設け、窓ガラス側を高温側とし、結露センサ側を低温側となるようにペルチェ素子に直流電圧を印加し、結露センサを窓ガラスより低温となるように制御することにより、窓ガラスに結露する前に、結露センサ側に結露するように構成し、この結露センサにより結露発生を検出した時、窓ガラスに対する結露発生の可能性が高くなったことを示すので、窓ガラスの表面温度を上昇させるか、又は乾燥した空気の吹き付け等を行う手段が提案されている（例えば、特許文献２参照）。又窓ガラスに結露して曇りガラス状になる前に、結露発生の可能性を検出する手段として、窓ガラスに取付けた結露センサと、窓ガラスの温度を検出する温度検出素子と、結露センサを冷却する為のペルチェ素子と、マイクロコンピュータとを設け、ペルチェ素子により、窓ガラス側より結露センサ側の温度を低くなるように制御し、窓ガラスに対する結露発生予想を行う手段が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

又ペルチェ素子は、供給電流方向に応じて、発熱による高温側と、その反対の低温側とに分かれるから、低温側により各種の冷却作用を行い、高温側により各種の加熱作用を行わせることが可能であり、このペルチェ素子の低温側によりレーザダイオードを冷却する構成とした光源に於いて、ペルチェ素子の低温側と、それにより冷却するレーザダイオードとを不活性ガスを封入したケースに密閉して、ペルチェ素子の低温側とそれにより冷却されるレーザダイオードとに対する結露の発生を防止し、そのペルチェ素子の高温側を大気中に露出させて放熱する構成として、長期間安定にレーザダイオードを動作可能とした光源が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００１−１２８３９号公報特開２００３−１７６９４２号公報特開２００４−２３９７８９号公報特開２００６−２５３２７４号公報

各種の通信装置は、前述のように、半導体集積回路素子やコンデンサ等の各種の回路素子を搭載したプリント基板を実装して構成され、消費電力に対応して発生した熱を、自然空冷や強制空冷等の冷却構成により放散させる構成を適用している。なお、携帯型電子装置のように完全密閉型の構成は、通常の局舎内に設置する通信装置には適用されていないものである。従って、通信装置の設置環境による影響を受け易くなり、例えば、前述の中継装置のように、山頂等の気候変動が大きく、比較的高湿度の状態が発生し易い環境に設置され、且つ無人状態で運用される状態が一般的である。このような設置環境に於いては、各種の保護手段を適用することが考えられており、例えば、温度上昇の検出やエラー発生の検出等の異常状態の検出手段や、各種の保護手段等を設け、異常発生検出時に、自動復帰処理等を実行させても、正常状態に自動復帰できない障害発生時には、保守者が派遣されて異常発生箇所の修復作業を行うことになる。このような状態が発生すると、復旧までに比較的長い時間を要することになる。

又通信装置は、動作中の消費電力に対応して温度が上昇するから、発生熱を放散させる為の自然冷却構成やファン回転等による強制空冷構成が適用されている。又通信装置を設置する局舎は、無人の場合、通信装置が風雨による直接的な影響を受けないような構成とするものであるが、通信装置内部には、その周辺の空気が流入するから、その周囲の気温や湿度の影響を受けることになる。例えば、降雨時等の高湿度状態で、且つ深夜等の軽負荷時や処理停止に近い状態に於いては、消費電力は零に近い状態に低下して、通信装置内部の温度も低下し、高湿度の空気が通信装置内部に停滞すると、プリント基板上や他の部分に結露する場合がある。この結露による水分によって回路間のリーク電流の増加や短絡等が発生することがあり、それによって、電子回路としての動作が不安定となり、更には、それに基づいて通信障害が発生する問題がある。又結露による水分により、金属部分上に錆が発生して、長期間運転時には、錆の拡大等により種々の障害の原因となる場合がある。このような問題点については、前述の特許文献１〜４を含む他の文献に於いても提示されていない。

本発明は、プリント基板上の結露発生の可能性を検出して、プリント基板上に結露することを回避可能とすることを目的とするものである。

本発明の通信装置は、単一又は複数のプリント基板を実装し、このプリント基板に対して空気を流通させる為のファンを設けた通信装置であって、前記プリント基板上に設けたペルチェ素子と、このペルチェ素子上に設けた結露センサと、前記プリント基板上又はその近傍の温度を検出する温度センサと、前記ファンにより前記プリント基板に対して流通させる空気の温度を上昇させるヒータと、前記ペルチェ素子の前記プリント基板側を高温側、前記結露センサ側を低温側となるように、ペルチェ素子に直流電圧を供給するペルチェ素子制御部と、前記結露センサによる結露検出信号及び前記温度センサに検出温度を基に、前記プリント基板上に結露しない空気温度となるように、前記ヒータと前記ファンとを制御する制御処理部とを含む制御回路とを備えている。

プリント基板上に設けた結露センサにより結露発生を検出した時点では、プリント基板上には未だ結露は発生していない状態で、且つファンが停止状態の場合は、湿度の高い空気がプリント基板上に停滞している状態であるから、ファンを駆動して、停滞している空気を排出することにより、プリント基板上に結露することを防止できる。又その時点の温度が低く、低温空気の流通により結露の可能性が高い場合は、ヒータによって温度を上昇させた空気を流通させて、プリント基板上に結露することを防止できる。

本発明の実施例１の説明図である。本発明の実施例１の結露検出回路の要部説明図である。

本発明の通信装置は、図１を参照して説明すると、単一又は複数のプリント基板２を実装し、このプリント基板２に対して空気を流通させる為のファン４を設けた通信装置１であって、プリント基板２上に設けたペルチェ素子１１と、このペルチェ素子１１上に設けた結露センサ１２と、ペルチェ素子１１のプリント基板２側を高温側、結露センサ１２側を低温側となるように、ペルチェ素子１１に直流電圧を供給するペルチェ素子制御部２３と、結露センサ１２による結露検出信号に応じて、ファン４の駆動制御を行う制御処理部２１とを含む制御回路３とを備えている。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は通信装置、２はプリント基板、３は制御回路、４は冷却用のファン、５は空気加熱用のヒータ、６は排気窓、１１はペルチェ素子、１２は結露センサ、１３は温度センサ、２１は制御処理部、２２は結露検出部、２３はペルチェ素子制御部、２４はファン制御部、２５はヒータ制御部を示す。通信装置１は、単一又は複数のプリント基板２を実装して構成されるもので、図示の構成は、単一のプリント基板を実装した場合を示し、プリント基板２には、図示を省略した半導体集積回路やコンデンサ等の電子部品を搭載して、送受信等の通信制御処理を実行する構成とするものであり、そのプリント基板２上の空き領域或は配線領域等に、直接又は絶縁層を介してペルチェ素子１１を固定し、その上に結露センサ１２を固定する。このペルチェ素子１１にペルチェ素子制御部２３から直流電圧を供給し、プリント基板２側を高温側とし、ペルチェ素子１１側を低温側となるように、印加電圧の極性を設定する。又このペルチェ素子１１による温度の影響を受けない位置に温度センサ１３を設ける。なお、ペルチェ素子１１と結露センサ１２との組合せによる構成は、同一のプリント基板２上に複数個所に配置することも可能であり、又温度センサ１３も複数個所に設けることが可能である。

又ファン４は、ファン制御部２４によって駆動制御され、吸気により一点鎖線矢印方向にプリント基板２上に冷却用の空気を流通させ、排気窓６から排出させる場合を示すが、ファン４を排気窓６側に設け、内部の空気を排気する構成として、プリント基板２上に冷却用の空気を流通させる構成とすることも可能である。又ヒータ５は、結露発生の可能性が高く、且つプリント基板２付近の温度が低い場合に、低温の空気を流通させると、結露発生を助長させる可能性が高い場合、プリント基板２上を流通させる空気温度を上昇させて、結露発生を確実に防止する為のものであり、比較的気温が高い環境等の通信装置の設置環境に応じては省略することも可能である。

又制御回路３は、制御処理部２１と結露検出部２２とペルチェ素子制御部２３とファン制御部２４とヒータ制御部２５とを含む構成を有する場合を示し、制御回路２１によりペルチェ素子制御部２３を制御して、このペルチェ素子制御部２３からペルチェ素子１１に対して、プリント基板２側を高温側、結露センサ１２側を低温側となるように、印加電圧極性を設定した直流電圧を供給する。このペルチェ素子１１の低温側に設けた結露センサ１２は、既に知られている各種の構成を適用することが可能であり、例えば、微小間隔で配置した電極間の水分による抵抗成分の低下によって結露発生とする構成等を適用することができる。又制御処理部２１は、結露検出部２２からの結露検出信号により、プリント基板２上に結露発生の可能性があることを認識し、ファン４が停止中の場合は、ファン制御部２４に制御信号を送出してファン４を駆動し、プリント基板２上に鎖線矢印方向に空気を流通させる。このファン４の駆動によっても、結露センサ１２による結露検出が継続する場合、ファン４により流通させる空気温度が低いか、又は空気の湿度が高い場合に相当し、温度センサ１３により検出した温度が、例えば、基準としている温度より高いか低いかにより、ヒータ５によって、流通させる空気温度を上昇させるか否かを判定する。例えば、温度が摂氏２８度で湿度が８０％の状態に於いては結露しないが、この状態から、例えば、温度が摂氏２４度に低下すると結露発生となる。又温度が摂氏１８度で湿度８０％の状態に於いては結露しないが、例えば、温度が摂氏１５度に低下すると結露発生となる。このように、結露検出時点の温度を温度センサ１３により検出して、ヒータ５を駆動するか否かを判定することができる。

図２は、結露検出部の要部を示し、１１はペルチェ素子、１２は結露センサ、１５はツェナーダイオード、１６は比較回路、１７は結露判定回路、１８，１９は抵抗を示す。ペルチェ素子１１に、図示を省略した直流電源から直流電圧を印加し、高温側は前述のプリント基板上に固定し、低温側に結露センサ１２を固定し、抵抗１８を介して直流電圧を印加する。比較回路１６は、抵抗１９とツェナーダイオード１５とによる定電圧を基準電圧とし、抵抗１８と結露センサ１２とによる分圧電圧と比較する。結露が発生しない場合、結露センサ１２は、抵抗値が無限大の状態に相当するから、直流電圧が抵抗１８を介して比較回路１６の一方の入力、ツェナーダイオード１５による基準電圧が他方の入力となり、例えば、＋極性の比較出力電圧となり、結露判定回路１７は、＋極性の比較出力電圧が入力されたことにより、結露の発生無しと判定する。又結露センサ１２に結露が発生すると、その抵抗値が無限大の状態から低下し、抵抗１８とによる分圧電圧が基準電圧より低下し、比較回路１６の比較出力電圧は−極性となり、結露判定回路１７は、−極性の比較出力電圧により、結露発生と判定する。このような結露発生検出信号を、図１に示す制御処理部２１に入力し、前述のように、ファン４の駆動制御やヒータ５の駆動制御等によって、プリント基板２上の結露発生を防止することができる。

１通信装置
２プリント基板
３制御回路
４冷却用のファン
５空気加熱用のヒータ
６排気窓
１１ペルチェ素子
１２結露センサ
１３温度センサ
２１制御処理部
２２結露検出部
２３ペルチェ素子制御部
２４ファン制御部
２５ヒータ制御部

Claims

単一又は複数のプリント基板を実装し、該プリント基板に対して空気を流通させる為のファンを設けた通信装置に於いて、
前記プリント基板上に設けたペルチェ素子と、
該ペルチェ素子上に設けた結露センサと、
前記プリント基板上又はその近傍の温度を検出する温度センサと、
前記ファンにより前記プリント基板に対して流通させる空気の温度を上昇させるヒータと、
前記ペルチェ素子の前記プリント基板側を高温側、前記結露センサ側を低温側となるように前記ペルチェ素子に直流電圧を供給するペルチェ素子制御部と、
前記結露センサによる結露検出信号及び前記温度センサに検出温度を基に、前記プリント基板上に結露しない空気温度となるように、前記ヒータと前記ファンとを制御する制御処理部を含む制御回路と
を備えたことを特徴とする通信装置。