(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗りかごを駆動する巻上機を制御し、最小配線間隔と同間隔以上の劣化検知用配線を有するプリント基板を備えたエレベータの制御装置において、
前記劣化検知用配線に電圧を印加する電圧印加回路と、
前記劣化検知用配線の抵抗値と閾値を比較して測定し、前記閾値以下の場合は１、前記閾値より大きい場合は０となるデジタル信号を出力する劣化判定回路と、
前記デジタル信号が１となる回数を積算する積算回路と、
積算された回数に対応して異常信号を発生する異常信号発生回路と、
を備え、前記測定の間隔は１時間に１回以上、前記積算は少なくとも１日分行うことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたエレベータの制御装置において、前記電圧印加回路は前記劣化検知用配線へ１時間周期のパルス電圧を印加することを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたエレベータの制御装置において、前記閾値を第二の閾値とし、前記第二の閾値より大きい第一の閾値を設け、前記第一の閾値よりも前記劣化検知用配線の抵抗値が低下した時点で前記測定間隔を短縮することを特徴とするエレベータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置のプリント基板に係わり、プリント基板が機能損傷する前に、損傷原因となるイオンマイグレーションや腐食等の兆候を検出するプリント基板の構成方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板が機能損傷する前に劣化を検知する方法として、従来特開２００４−１７９４５６号公報，特開２００１−３５８４２９号公報，特開平５−１２９７３８号公報にあるように正規の配線より絶縁距離の狭い間隔の配線，狭い幅の配線，薄いレジスト膜を有する配線などイオンマイグレーションや腐食を生じ易い配線を設け、この配線にイオンマイグレーションや腐食を発生させて劣化を検知する方法がある。さらにこの劣化を検出する方法として、特開２００４−１７９４５６号公報，特開平１０−２３９３７４号公報，特開平５−１２９７３８号公報にあるようにアナログＩＣ，デジタルＩＣ，トランジスタなどを用いて配線間の絶縁抵抗や配線抵抗を測定して、それを配線間の絶縁抵抗や配線抵抗の閾値と比較して劣化を検出している。ここで劣化検出信号は外部に出力され、一定間隔でマイコンに読込まれ警報信号を発生させる。また特開２００１−３５８４２９号公報，特開２００１−２５１０２６号公報にあるように配線間の絶縁抵抗や配線抵抗を一定間隔で測定し、マイコンにより劣化を検出して、警報信号を発生させる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７９４５６号公報
【特許文献２】特開２００１−３５８４２９号公報
【特許文献３】特開２００１−２５１０２６号公報
【特許文献４】特開平１０−２３９３７４号公報
【特許文献５】特開平５−１２９７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術を用いれば、正規の配線よりイオンマイグレーションや腐食を生じ易い配線を設けているため、プリント基板が機能損傷する前に部品交換，基板交換など保守をすることができる。
【０００５】
しかし従来技術では、イオンマイグレーションや腐食を生じ易い配線として正規の配線より絶縁距離の狭い間隔の配線，狭い幅の配線，薄いレジスト膜を有する配線などを採用している。プリント基板の配線ルールの観点から、著しく絶縁距離の狭い間隔の配線や狭い幅の配線は作成することができないことが課題となる。また同一のプリント基板に部分的に薄いレジスト膜を作成することは、コスト高になることが課題となる。
【０００６】
また従来技術では、イオンマイグレーションや腐食を発生させて劣化を検知する。イオンマイグレーションは電極金属の溶解析出による短絡である。初期段階の短絡では、比較的短時間に焼き切れて、絶縁抵抗が初期値に復帰することがある。劣化検出信号を一定間隔でマイコンに読込み警報信号を発生させる場合、読込み間隔が長いと劣化を見落とすことが課題となる。またイオンマイグレーションは稼動後数年かけて発生する現象であり、マイコンに読込む間隔を短くすると、マイコンへの負荷が増大することが課題となる。ただしさらにイオンマイグレーションが進行した段階では常時絶縁抵抗が低下した状態が継続するため、測定間隔に依らず劣化を検知できる。
【０００７】
また従来技術では、腐食損傷を評価するためには、イオンマイグレーション測定用の配線とは別に、腐食測定用の配線と劣化検知回路が必要となり、回路が複雑になること、スペースを必要とすることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、乗りかごを駆動する巻上機を制御し、最小配線間隔と同間隔以上の劣化検知用配線を有するプリント基板を備えたエレベータの制御装置において、前記劣化検知用配線に電圧を印加する電圧印加回路と、前記劣化検知用配線の抵抗値と閾値を比較して測定し、前記閾値以下の場合は１、前記閾値より大きい場合は０となるデジタル信号を出力する劣化判定回路と、前記デジタル信号が１となる回数を積算する積算回路と、積算された回数に対応して異常信号を発生する異常信号発生回路と、を備え、前記測定の間隔は１時間に１回以上、前記積算は少なくとも１日分行うものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、イオンマイグレーションによる短絡，腐食による断線が生じる以前の兆候を検知することにより、プリント基板が機能損傷する前に保守センタ等へ警報を促し、部品交換などの保守を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１０はエレベータの全体の構成を示す図である。昇降路３０内には、乗客３１が利用する乗りかご３２と、つりあいおもり３３がある。これら乗りかご３２とつりあいおもり３３は、ロープ３４によってつるされている。ここで巻上げ機３５によって、ロープ３４を上下に巻上げることにより、乗りかご３２を駆動する。この巻上げ機３５は制御装置２０からの制御信号により制御される。また異常事態が発生すると、保守センタ２１に自動発報する構成となっている。
【００１１】
図１１が制御装置２０の内部の構成を示す図である。制御装置２０はＭＰＵ基板２２，Ｉ／Ｏ基板２３，主回路基板２４，自動遠隔診断装置基板２５で構成されている。ここでＭＰＵ基板２２とＩ／Ｏ基板２３によってエレベータの安全装置などの入出力を行っている。またＭＰＵ基板２２と主回路基板２４によって巻上げ機のインバータ制御を行っている。さらに異常事態が発生するまたはその兆候が現れると、ＭＰＵ基板２２から自動遠隔診断装置基板２５に信号を送ることにより、自動遠隔診断装置基板２５が保守センタ２１に自動発報する構成となっている。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の第１の実施形態であるプリント基板の劣化検出装置のブロック図である。プリント基板１には、本来の配線に加えてプリント基板の最小配線間隔と同間隔以上の劣化検知用配線２を備えている。すなわち劣化検知用配線は、本来の配線と同一プロセスで製造できる。ここでプリント基板１とは、図５で説明したＭＰＵ基板２２，Ｉ／Ｏ基板２３，主回路基板２４，自動遠隔診断装置基板２５に加えエレベータに備付けのプリント基板全てに当てはまるものである。
【００１３】
プリント基板の劣化検知用配線２には、配線絶縁抵抗の低下の有無を検知する劣化判定回路３，絶縁抵抗の低下の有無を検知した信号を積算する積算回路４，積算回路の積算回数に対応して異常信号を発生する異常信号発生回路５が接続されている。
【００１４】
図２は、図１に示した本発明の第１の実施形態をわかり易く説明した一例図である。劣化検知用配線２は、一方にアース、他方には劣化判定回路３の構成部品である抵抗６、さらに電圧印加回路７が接続されている。劣化検知用配線２に電圧印加回路７によりパルス電圧８（Ｖcc）が印加されると、劣化判定回路３は、イオンマイグレーションや腐食が性能に影響を及ぼす状態の絶縁抵抗値を、予め絶縁抵抗の閾値３ｃとして決定されている。比較回路３ｂでは、劣化検知用配線２の抵抗値と絶縁抵抗の閾値３ｃを比較して、その結果をデジタル信号３ａとして出力する。すなわち劣化検知用配線２の抵抗値が低下して絶縁抵抗の閾値３ｃ以下の場合は１（Ｖcc）、絶縁抵抗の閾値３ｃより大きい場合は０（ＧＮＤ）が出力される。絶縁抵抗の閾値３ｃの設定については後述する。劣化判定回路３はコンパレータまたはトランジスタ、抵抗により構成されているが、劣化検知用配線２の抵抗値と絶縁抵抗の閾値３ｃを比較して、その結果をデジタル出力する回路であればこの限りではない。劣化判定回路３については後述する。
【００１５】
積算回路４では、絶縁抵抗の閾値３ｃに対して劣化検知用配線２における絶縁抵抗の低下の有無を検知したデジタル信号３ａを積算する。積算回路４としては、デジタル信号３ａを処理する順序回路であるカウンタ回路が用いられるが、フリップフロップ回路やレジスタ回路を用いてもよい。積算回路４は、劣化判定回路３から出力されたデジタル信号３ａを開始時点から積算し、保持することが可能である。なお積算値は、例えば１日毎，１か月毎，１年毎など一定期間毎にリセットしてもよい。劣化検知用配線２の絶縁抵抗値は、配線上の塵埃量，周囲環境の相対湿度に影響するため、１日の中でも測定時刻によりその絶縁抵抗値は大きく異なる。測定間隔が１日１回の場合は、絶縁抵抗が最も低い時間帯を測定することができない恐れがある。これに対して、例えば１時間に１回の測定間隔とすれば絶縁抵抗の最低値を確実に測定できる。測定間隔は１時間に１回以上が好ましく、測定期間については後述する。
【００１６】
以上のように、劣化検知用配線２の絶縁抵抗値は、配線上の塵埃量、周囲環境の相対湿度に影響し、少なくとも１日周期で変動する。そのため１日（２４時間）分の劣化検知用配線２における絶縁抵抗の低下の有無を検知したデジタル信号３ａを積算，保持できる回路が必要となる。従来技術では、マイコンによりデジタル信号３ａを保持しているが、マイコンを用いると回路構成が複雑化すること、コストが高いこと、消費電力が大きいことが短所となる。アナログＩＣ，デジタルＩＣ，トランジスタなどを用いて劣化検知用配線２における絶縁抵抗の低下の有無を検知したデジタル信号３ａを積算回路で積算する回路構成により、これらの短所を解決できる。
【００１７】
異常信号発生回路５では、積算回路４の積算回数に対応して異常信号を発生する異常信号を発生するが接続されている。例えば積算回路４の積算値１回を閾値とすれば、劣化検知用配線２の絶縁抵抗が一度だけ絶縁抵抗の閾値３ｃ以下になった場合に異常信号発生回路５から信号が発報される。ここで安全率２を想定して、積算回路４の積算値２回を閾値してもよい。
【００１８】
図３はエレベータ制御装置付近の温湿度の経時的変化（２日間分）を表している。制御装置の周囲環境は、エレベータが稼動停止している１日目の深夜に温度低下に伴い相対湿度が急激に上昇する傾向が見られたが、２日目の深夜に相対湿度の上昇は見られなかった。イオンマイグレーションや腐食は相対湿度の上昇と共に増大することが知られている。また配線の絶縁抵抗は、高湿度環境において配線間で形成される水膜厚さと水膜に溶解する塵埃やＨ2Ｓなど大気中の腐食性ガス成分に比例することが知られている。例えば劣化検知用配線２の絶縁抵抗を１日１回の測定した場合、その測定時刻が、高湿度条件と一致しない場合がある。したがって低い相対湿度環境で劣化検知用配線２における絶縁抵抗の低下の有無を検知することになり、危険側の検知といえる。すなわちイオンマイグレーションや腐食を事前に検知できない場合があることになる。全国のエレベータ制御装置の環境測定に基づき、１時間毎に測定すればその環境での１日における最大相対湿度を測定でき、それを見落とすことはない。
【００１９】
配線の絶縁抵抗は、高湿度環境において配線間で形成される水膜厚さと水膜に溶解する塵埃やＨ2Ｓなど大気中の腐食性ガス成分に比例する。塵埃は、海塩粒子をはじめ排気ガスに含まれる煤，金属粉などさまざまである。このうちイオンマイグレーションや腐食に影響を及ぼす要因は、主として塩化ナトリウム，塩化マグネシウムなどのイオン性物質である。塩化ナトリウムを堆積させたプリント基板における劣化検知用配線２の絶縁抵抗と相対湿度の関係を図４に示す。塵埃量が増える共に劣化検知用配線２の絶縁抵抗は低下する。相対湿度が上昇するとさらに劣化検知用配線２の絶縁抵抗は低下する。相対湿度４０％環境で測定した絶縁抵抗は１０8Ω（図中Ａ点）であるが、相対湿度が７０％に増加した環境で測定した絶縁抵抗は１０5Ω（図中Ｂ点）である。一般にイオンマイグレーションは、１０6Ω以下で発生するといわれている。劣化検知用配線２の絶縁抵抗を１日１回測定した場合では、Ｂ点を見落とす可能性があるが、例えば１時間毎に測定すれば絶縁抵抗の最低値を測定できる。
【００２０】
劣化検知用配線２の絶縁抵抗が１０6Ωの場合、劣化検知用配線２間の漏れ電流は１μＡであり、局所的に電流が集中することでパターンの溶解（マイグレーション）が発生する。絶縁抵抗が１０6Ω以上であってもわずかながら溶解が進行していると推定される。ここで実施例１の構成で絶縁抵抗１０7Ωを閾値として、塵埃量（２）の塵埃が堆積している環境を考える。周囲環境の相対湿度の最大値が９０％になる環境では、劣化検知用配線２の絶縁抵抗が１０7Ω以下となる。絶縁抵抗の低下を検知したデジタル信号３ａを積算回路４で積算し、異常信号発生回路５で異常信号を発生する。また絶縁抵抗１０6Ωを閾値として、塵埃量（２）の塵埃が堆積している環境を考える。この場合は周囲環境の相対湿度が１００％でも絶縁抵抗１０6Ωを下回ることはない。絶縁抵抗が低下しないことを検知したデジタル信号３ａを積算回路４で積算されず、異常信号発生回路５で異常信号を発生する異常信号を発生することはない。このように、装置の重要度に対応して、絶縁抵抗の閾値を決めることができる。
【００２１】
図５は、実際に本発明の実施例１の構成での出力信号を示す。絶縁抵抗の低下の有無を検知する劣化判定回路３への電圧印加回路７からのパルス電圧８として１時間周期を例にする。ここで対象としているパターンに堆積している塵埃量を図４の塵埃量（３）とすると、相対湿度が５０％以上で絶縁抵抗が１０7Ω以下となり劣化判定回路３からデジタル信号（Ｖcc）が出力されるが、相対湿度が５０％以下で絶縁抵抗が１０7Ωより大きくなりデジタル信号（ＧＮＤ）が出力される。時刻２：００で一度劣化判定回路３からデジタル信号（Ｖcc）が出力されると、積算回路４でデジタル信号（Ｖcc）が保持される。なお劣化判定回路３への電圧印加回路７からの電圧は、パルス電圧８以外に連続Ｖcc印加電圧でもよい。ここではイオンマイグレーションが発生し、成長することも考えられる。イオンマイグレーションの兆候のみを検知する場合に比べて厳しい評価となる。
【００２２】
従来技術では、イオンマイグレーションは発生し続けること、成長することを前提としているため、一度低下した絶縁抵抗が増大することを考慮していない。すなわちイオンマイグレーションが発生した劣化検知用配線２の絶縁抵抗は低い状態を保持していることを前提としているため、データを保持する回路がない。従来技術で相対湿度に依存して変動する絶縁抵抗の低下（塵埃に含まれるイオン性物質に起因する絶縁抵抗の低下）を評価するには、マイコンにより常時検知し続ける必要がある。また初期においては、マイグレーション成長とショートによるマイグレーションの消失を繰り返す。この場合も、マイコンにより常時検知し続ける必要がある。
【００２３】
本発明では、イオンマイグレーションの発生を検知するのではなく、イオンマイグレーションが発生し易い環境、すなわちイオンマイグレーションの兆候を検知するための劣化検知方法を提供するこの劣化検知方法は、マイコンを用いずにデジタルＩＣ，アナログＩＣ，トランジスタなどにより実現できるため、構成が簡単で省スペースであること、低コストであること、省電力であることが特徴である。
【００２４】
以上マイグレーションの兆候を検知する構造として説明したが、同様の構造で腐食の兆候を検知することも可能である。劣化検知用配線２の絶縁抵抗は、配線間の水膜形成と水膜に溶解する塵埃量やＨ2Ｓなどの大気中の腐食性ガス成分に比例する。腐食はマイグレーションと同様に相対湿度の上昇と共に増大することが知られている。またＨ2Ｓなどの大気中の腐食性ガス成分に比例する。予め腐食寿命と絶縁抵抗の関係を求めておけば、図６に示すＨ2Ｓ環境における劣化検知用配線２の絶縁抵抗に及ぼす相対湿度の関係から、腐食損傷の兆候を検知できる。また図中の点線のように安全率を考慮してレベル１〜３を選定してもよい。
【００２５】
以上のように本発明では、劣化検知用配線２付近に形成される水膜の電気伝導度、すなわち絶縁抵抗を測定するため、イオンマイグレーションや腐食の兆候を検知するのに一種類の劣化検知用配線２で評価できる。イオンマイグレーションと腐食における絶縁抵抗の閾値が両者で異なる場合は、以下実施例２に示す構造を用いても良い。
【実施例２】
【００２６】
図７は本発明の第２の実施形態であるプリント基板の劣化検出装置のブロック図である。プリント基板の最小絶縁距離と同間隔以上の劣化検知用配線２には、絶縁抵抗の低下の有無を検知する劣化判定回路３，積算回路４，異常信号発生回路５が２系統以上接続されている。絶縁抵抗の低下の有無を検知する劣化判定回路３では、異なる絶縁抵抗の閾値が設定されている。例えば第一の閾値として１０8Ω、第二の閾値として１０7Ωを設定することで、イオンマイグレーションや腐食の兆候の程度を判断し、機能損傷の危険度を判定する。また第一の閾値まで絶縁抵抗が低下した時点で、測定期間を短縮する回路を加えることにより、より確実にマイグレーションや腐食の兆候を検知できる特徴がある。イオンマイグレーションと腐食における絶縁抵抗の閾値が両者で異なる場合でも有効である。
【００２７】
実施例１，実施例２で用いたプリント基板の最小絶縁距離と同間隔以上の劣化検知用配線２，絶縁抵抗の低下の有無を検知する劣化判定回路３について説明する。
【００２８】
プリント基板の最小絶縁距離と同間隔以上の劣化検知用配線２としては、図８（ａ）に示すようにくし型配線２ａが一般に用いられる。くし型配線２ａは、配線面積を拡大する利点がある反面、スペースを要する。イオンマイグレーションは、ＩＣや特に絶縁距離が短いＬＳＩのリードフレーム間で発生することが多いため、図８（ｂ）に示すようにＩＣやＬＳＩチップの最集外周の電極に隣接してダミー配線２ｃを最小絶縁距離と同間隔以上の間隔で形成して、両者間の絶縁抵抗を測定する。ここではデジタルＩＣ（例えばバッファ）１０を例として示す。さらに図８（ｃ）のように実際のＩＣやＬＳＩチップのリードフレーム２ｂ間で絶縁抵抗を測定してもよい。ここではアナログＩＣ（例えばコンパレータ）９を例として示す。この場合に劣化検知用配線の絶縁距離は、用いられるＩＣやＬＳＩチップのリードフレーム間隔の制約を受ける。
【００２９】
絶縁抵抗の低下の有無を検知する劣化判定回路３としては、図９（ａ）アナログＩＣ（例えばコンパレータ）９，（ｂ）デジタルＩＣ（例えばバッファ）１０，（ｃ）トランジスタ１１が用いられる。（ｂ）デジタルＩＣ（ｃ）トランジスタでは、劣化検知用配線２の絶縁抵抗が小さい場合に有効である。
【００３０】
以上エレベータの制御装置を例に話をすすめたが、本発明はエスカレータをはじめ全てのプリント基板を備えた制御装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態であるプリント基板の劣化検出装置のブロック図。
【図２】図１に示した本発明の第１の実施形態のブロック図をわかり易く説明した一例図。
【図３】エレベータ制御装置付近の温湿度の経時的変化を示した図。
【図４】塩化ナトリウムを堆積させたプリント基板における劣化検知用配線２絶縁抵抗と相対湿度の関係を示した図。
【図５】実施例１の構成での出力信号を示す図。
【図６】Ｈ2Ｓ環境における劣化検知用配線の絶縁抵抗に及ぼす相対湿度の関係を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態であるプリント基板の劣化検出装置のブロック図。
【図８】劣化検知用配線の構成を示す図。
【図９】劣化判定回路の構成を示す図。
【図１０】エレベータの全体の構成を示す図。
【図１１】制御装置の内部の構成を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１  プリント基板
２  劣化検知用配線
２ａ  くし型配線
２ｂ  リードフレーム
３  劣化判定回路
３ａ  デジタル信号
３ｂ  比較回路
３ｃ  絶縁抵抗の閾値
４  積算回路
５  異常信号発生回路
６  抵抗
７  電圧印加回路
８  パルス電圧
９  アナログＩＣ
１０  デジタルＩＣ
１１  トランジスタ
２０  制御装置
２１  保守センタ
２２  ＭＰＵ基板
２３  Ｉ／Ｏ基板
２４  主回路基板
２５  自動遠隔診断装置基板
３０  昇降路
３１  乗客
３２  乗りかご
３３  つりあいおもり
３４  ロープ
３５  巻上げ機
【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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