JP2001091413A

JP2001091413A - 電子機器の寿命監視装置

Info

Publication number: JP2001091413A
Application number: JP26473799A
Authority: JP
Inventors: Takahito Kaneda; 隆仁金田; Kenji Kawada; 健志河田; Soichi Takatani; 壮一高谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】【課題】装置内の複数の異なる有寿命部品に対し、個
々のユーザーの運用形態、及び部品の特徴に応じて部品
の寿命判定を的確に、かつ自動的に行えるようにした
い。【解決手段】各有寿命部品の配置に応じて、基準位置
との基準温度偏差を構成情報メモリに格納しておく。温
度テーブルメモリ１０６には、各有寿命部品対応に、温
度と寿命係数との関係を格納しておく。残寿命時間メモ
リ１０７には、順次時間経過と共に縮小してゆく残寿命
時間を、各有寿命部品対応に格納しておく。上記基準位
置に設けた温度センサ１１０で検出した温度から、構成
情報メモリ１０５内の対応偏差温度を読み出し加減算
し、各有寿命部品温度を予測する。この温度で温度テー
ブルメモリ１０６から寿命係数Ｋを読み出し、経過寿命
時間を算出し、残寿命メモリ１０７の残時間から差し引
く。零であれば寿命になったと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有寿命部品の保守
交換が必要なハードディスク等電子機器に対し、特にそ
れぞれ特性の異なる複数の有寿命部品を搭載する電子機
器に最適な各部品の交換時期の判定やきめ細やかな保守
が必要な寿命監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器を構成する部品には経年劣化に
より、運用途中で定期的に交換を行わなくてはならない
ものが多数存在する。従来、有寿命部品の寿命時間はそ
の運用形態や設置環境には関係なく、製造メーカによっ
て一律に通電時間である固定値に定められ、その値を元
に交換が実施されていた。このような、有寿命部品の寿
命判定機構の具体例が特開平４−１８６２８５号公報に
開示されている。本方式はモニタ表示端末のＣＲＴ寿命
に関するもので、該端末装置内に通電時間の積算を行う
タイマとメモリを持ち、通算通電時間が出荷時にあらか
じめ設定した寿命時間に達した場合、装置の寿命に達し
たことを通報することで、装置の実使用時間に即した寿
命判定を実現しようというものである。また、特開平７
−３０６２３９号、特開平５−２８１００１号では、筐
体内の各有寿命部品毎にセンサーを取付け、そのセンサ
ーからの温度状態のデータから各部品の寿命を予測する
方式である。さらに、特開平１１−１４５７６号では、
実装基板に対し赤外線カメラを用い、その各基板搭載部
品の温度変化量を測定しデータベース化し、ある一定の
温度変化回数となったときに部品寿命の予測を行う方式
である。

【０００３】更なる従来例には、特開昭６２−１９５５
４４号、特開平６−４２９８６号がある。特開昭６２−
１９５５４４号は、赤外線温度計により基板全体の温度
分布を検出し、この温度分布から温度等高線を求め、個
々の部品について、その配置位置と温度等高線とから、
部品の温度を求め、寿命消費量を得る例である。特開平
６−４２９８６号は、温度、湿度、振動などの環境変量
をセンサで検出し、この検出量を含む入力経歴データと
加速係数（一種の寿命係数）と稼働時間とから部品寿命
を予測する例である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の中で、特
開平４−１８６２８５号は、通電時間の積算によりＣＲ
Ｔ寿命を予測するものであるが、環境条件である温度等
が反映しておらず、予測寿命に信頼性が欠けるとの問題
がある。特開平７−３０６２３９号、特開平５−２８１
００１号は、環境条件である温度等が反映している点で
信頼性があるが、個々の部品毎に温度センサを付加して
おり、部品の増加に対応した数の温度センサを取り付け
ねばならないとの問題がある。特開平１１−１４５７６
号は、温度分布を１つの機材で得ている点の利点を持つ
が、その機材は赤外線カメラであり、高価であるとの問
題がある。特開昭６２−１９５５４４号は、特開平１１
−１４５７６号と同様に赤外線カメラを使っており、同
様の問題がある。特開昭６２−４２９８６号は、センサ
と部品との対応関係は一対一であることが前提である。
また、複数部品に対して共通センサであることも考えら
れるが、その場合には、複数部品に対して画一的にセン
サ出力を割り当てることになり、センサ出力の信頼性に
欠けるとの問題がある。

【０００５】本発明の目的は、ダウンサイズ化の進んだ
製品において、装置内部の複数の異なる有寿命部品に対
し、各部品単位にセンサを設けることなく、温度等の環
境情報を取り込み、個々のユーザーの運用形態、及び部
品の特徴に応じて部品の寿命判定を行える寿命監視装置
を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、有寿命部品を
搭載した電子機器において、機器上の基準位置に設置し
た環境変量検出センサと、この基準位置の環境変量と各
有寿命部品の環境変量の基準偏差を、有寿命部品対応に
格納する第１のメモリと、有寿命部品毎に、環境変量と
寿命係数との関係をデータ化して格納する第２のメモリ
と、有寿命部品毎の残寿命時間を格納する第３のメモリ
と、環境変量センサの検出信号を取り込み、有寿命部品
対応に、この検出信号と第１、第２、第３のメモリから
の対応する基準偏差、寿命係数、残寿命の時間とを用い
て、この検出時点での残寿命時間を求める第１の手段
と、この求めた残寿命時間の検定を行い、有限の残寿命
時間である時に第３のメモリに格納し、そうでない時に
部品の寿命である旨の出力を行う第２の手段と、を有す
る電子機器の寿命監視装置を開示する。

【０００７】更に本発明は、第２の手段は、検出変量と
基準偏差との加減算を行って、各寿命部品の温度を予測
し、この予測温度により第２のメモリから寿命係数を読
み出して経過時間との乗算による経過寿命時間を求め、
第３のメモリからの残寿命時間から経過時間を差し引
き、その検出時点での残寿命時間を求めるものとした電
子機器の寿命監視装置を開示する。

【０００８】更に本発明は、環境変量センサとは、温度
センサ、湿度センサ、振動センサのいずれかとした電子
機器の寿命監視装置を開示する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の電子機器の寿命
監視装置１０１の構成例、及び電子機器との関連を示す
図である。電子機器を搭載した筐体内や基板上（以下両
者を併せて筐体内と呼ぶ）には、筐体内の温度を測定す
る温度センサ１１０を設置した。筐体内に設けた電子機
器の例としては、例えばハードディスクドライバー装置
（ＨＤＤ）がある。回転駆動をモータによって行ってい
ることから発熱量が多く、ファン等によって空冷しなが
ら運転している。しかし、このＨＤＤは、ディスク、モ
ータ、回転機構、電解コンデンサ等の各種の有寿命部品
を持っており、寿命監視が必要である。寿命監視装置１
０１は、電源としてのバックアップバッテリ１０４、構
成情報メモリ１０５、温度テーブルメモリ１０６、残寿
命時間メモリ１０７、ＲＡＳシステム部１０８、計測タ
イミングを指定する周期タイマ１０９、入出力操作用の
コンソール１１１を持つ。ここでＲＡＳシステム部１０
８のＲＡＳとは、信頼度（Reliability）、可用性（Ava
ilability）、保守性（Serviceability）の略であり、
信頼性の尺度としてよく用いられる性質を列挙したもの
である。信頼性向上のための諸機能を指すこともある。
対象とする装置の信頼性を向上するためには、障害の発
生を少なくするが、障害が発生してもできるだけ対象と
する装置の運転を続行できるように信頼度を上げるか、
故障の発見と修理に要する時間を短縮して保守性を高め
るなどして対象とする装置の可用性を高める必要があ
る。こうしたＲＡＳに関する処理や手当を行うものがＲ
ＡＳシステム部１０８である。本例では、メモリ１０
５、１０６、１０７、タイマ１０８、センサ１１０の各
データを取り込み残寿命時間の監視を行うものとして位
置づけている。コンソール１１１は、この監視のために
各種の入力操作を行う。

【００１０】構成情報メモリ１０５の内容を図２に示
す。構成情報とは、筐体（対象とする装置）内の複数の
各有寿命部品１０２と温度センサ１１０との配置位置の
相異による、温度の基準偏差データ（基準温度分布デー
タ）を指す。有寿命部品１０２と温度センサ１１０との
配置位置が異なること、その異なる配置位置を考慮して
温度センサ１１０の検出温度からどれだけ偏差があるか
を基準データとして格納させたものである。図２で、ア
ドレス０は部品Ａ１、アドレス１は、部品Ａ２、アドレ
ス２は部品Ａ３の如く設定されている。この設定データ
は、事前に実験的、経験的に得たものである。例えば、
部品Ａ１は、基準位置の検出温度Ｔに対して＋１０゜Ｃ
高く、部品Ａ２は、検出温度Ｔに対して−５゜Ｃ低く、
部品Ａ３は検出温度Ｔに対して−７゜Ｃ低いとみなして
いる。こうした部品Ａ１、Ａ２、Ａ３、…によって温度
が異なるのは、配置位置の違いと併せて、冷却用ファン
の筐体内での空気流の流れや発熱源の近くにある部品等
によるものである。

【００１１】温度テーブルメモリ１０６は、温度と寿命
係数との関係を、部品毎にデータ化したデータテーブル
である。ある部品の温度Ｍ゜Ｃと寿命軽数Ｋとの関係図
を図３に示す。この関係図は例えばアレイニクスの法則
を利用して求めたものである。温度テーブルメモリ１０
６の内容例を図４に示す。図３で、５０゜Ｃ程度までの
寿命係数Ｋはほぼ一定（１．０前後）、５０゜Ｃを越え
ると直線的に増加するものとしている。こうした寿命係
数特性は、部品によって種々であり、図４では、横アド
レスに部品Ａ１、Ａ２、Ａ３、…を対応させ、縦アドレ
スは温度を対応させた。例えば、部品Ａ２対応の横アド
レス１は、図３の特性例のデータとしており、３０゜Ｃ
未満までは寿命係数Ｋは、Ｋ＝１．０、３０゜Ｃ〜５０
゜ＣではＫ＝１．１、６０゜ＣではＫ＝２．０となる例
である。

【００１２】図５は、残寿命時間メモリ１０７の内容例
を示す。アドレスは、部品対応化している。例えば、ア
ドレス０対応の部品の残寿命時間は、１００００時間
（ｈ）、アドレス１対応の部品は９０００時間（ｈ）、
…の如きデータとなっている。この残寿命時間は、装置
納品時にあっては、メーカの設定した最大稼働可能時間
が設定されており、装置稼働時間と共に減算更新され
る。

【００１３】図６は、ＲＡＳシステム部１０８の内部構
成例を示し、図７は、その処理フローを示す。ＲＡＳシ
ステム部１０８は、演算係数演算部２０２、寿命時間演
算部２０３、寿命時間判定部２０４、から成る。図７で
フロー３０１、３０２の演算は演算部２０２が行い、フ
ロー３０３、３０４の演算は演算部２０３が行い、フロ
ー３０５、３０６、３０７の演算は演算２０４が行う。

【００１４】図６、図７について更に詳述する。筐体内
装置が稼働中であるとする。演算係数演算部２０２は、
温度センサ１１０からの検出温度情報（データ）を取り
込む。この取り込み時間間隔は、周期タイマ１０９で定
まる。一方、構成情報メモリ１０５をアクセスして、全
部品Ａ１、Ａ２、Ａ３、…対応の基準温度偏差を読み出
す。この基準温度偏差と温度センサ１１０の検出温度情
報とから、各部品の温度（これを部品配置温度と呼ぶ）
を予測する。例えば、検出温度をＤ０とすると、図２か
ら部品Ａ１、Ａ２、Ａ３、…についての予測部品配置温
度Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃを下式で算出する（フロー３０
１）。Ｄａ＝Ｄ０＋１０Ｄｂ＝Ｄ０−５Ｄｃ＝Ｄ０−７ …………………

【００１５】次に、フロー３０２で、部品名と算出温度
Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、…との関係から、図４の温度テーブ
ルメモリ１０６をアクセスして、対応する寿命係数Ｋ
ａ、Ｋｂ、Ｋｃ、…を求める。例えば部品Ａ１の横アド
レスが０、部品Ａ２の横アドレスが１、部品Ａ３の横ア
ドレスが２、…とし、更にＤａ＝６０゜Ｃ、Ｄｂ＝４５
゜Ｃ、Ｄｃ＝４３゜Ｃ、…とすると、寿命係数Ｋａ、Ｋ
ｂ、Ｋｃは以下となる。部品Ａ１の寿命係数Ｋａ＝２.０部品Ａ２の寿命係数Ｋｂ＝１.１部品Ａ３の寿命係数Ｋｃ＝１.１

【００１６】演算部２０３では、先ず寿命経過時間ｔを
求める（フロー３０３）。寿命経過時間ｔとは、測定間
隔（タイマ１０９）τ０に寿命係数Ｋを乗じた値であ
り、上記の部品Ａ１、Ａ２、Ａ３に関しては、下記とな
る。ｔａ＝Ｋａ×τ０＝２τ０ｔｂ＝Ｋｂ×τ０＝１.１τ０ｔｃ＝Ｋｃ×τ０＝１.１τ０次に、メモリ１０７の残寿命時間を読み出す。部品Ａ１
がアドレス０、部品Ａ２がアドレス１、部品Ａ３がアド
レス２とすると、その時の残寿命時間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ
は下記で求める（フロー３０４）。Ｔａ＝１００００−ｔａ＝１００００−２τ０Ｔｂ＝９０００−ｔｂ＝９０００−１.１τ０Ｔｃ＝１２０００−ｔｃ＝１２０００−１.１τ０

【００１７】演算部２０４では、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの各
値について零か否か（即ち寿命がつきる状態にあるか否
か）を検定チェックし（フロー３０５）、零でなけれ
ば、フロー３０６で、メモリ１０７のアドレス０、１、
２にＴａ、Ｔｂ、Ｔｃを格納し、残寿命時間を更新す
る。零又は負であれば、その該当部品の寿命がつきたと
してアラームを出す（フロー３０７）。

【００１８】図８は、対象装置として、ＨＤＤ（ハード
ディスク装置）の具体例を示す。このＨＤＤでは、図
（ロ）に示すように筐体１１４内に２枚のハードディス
ク１０２Ａ、１０２Ｂを収納してある。図（イ）は筐体
の一部のケースをはずした内部配置例を示す。左側上方
に冷却ファン１１３を有し、右側下方向には２枚のハー
ドディスク１０２Ａ、１０２Ｂを設置してある。中央付
近の基準位置に、温度センサ１１０を配置した。ファン
１１３を通して吸気がなされ、内部を通って、外部排気
となる。その途中位置に温度センサ１１０を設けた。２
枚のハードディスク１０２Ａ、１０２Ｂは、モータで回
転駆動するが、そのモータが熱源となり、ディスク１０
２Ａ、１０２Ｂはかなり高温となる。それを冷却するた
めに、ファン１１３を取り付けている。しかし、それで
も、温度は高く、寿命が問題となる。例えばあるハード
ディスクは、４年の寿命とされ、４年毎に交換が必要と
なる。しかし、これは個々の駆動状態を考慮したもので
なく、メーカが一率に設計的、経験的に定めたものであ
り、本来は個々の駆動状態に応じて寿命を測定し、監視
すべきである。

【００１９】そこで、かかるＨＤＤについて、温度セン
サ１１０の位置の温度に対するハードディスク１０２
Ａ、１０２Ｂの位置の基準温度偏差を事前に求めてメモ
リ１０５に格納しておき、温度センサ１１０の測定温度
にその温度偏差を加算（又は減算）し、ハードディスク
１０２Ａ、１０２Ｂの温度を予測算出する。更に、メモ
リ１０６をアクセスして、ハードディスク１０２Ａ、１
０２Ｂの寿命係数を読み出しこれから経過寿命時間を求
める。更にメモリ１０７をアクセスして、残寿命時間を
算出する。更に、ＨＤＤの他に、ファン１１３も寿命に
限界があり、同様に、メモリ１０５、１０６、１０７に
対応データを格納しておき、残寿命時間を算出する。こ
うして算出した残寿命時間について、フロー３０５で判
定を行い、寿命監視を行う（フロー３０６、３０７）。

【００２０】図９は、サイリスタ装置（インバータやコ
ンバータ）の例である。サイリスタは高電流を流すた
め、寿命に限界がある。そこで、例えば実装した４個の
サイリスタ１０２Ｃ〜１０２Ｆ及びファン１１３につい
て、それぞれ寿命監視を行う。温度センサとして、２つ
のセンサ１１０Ａ、１１０Ｂを吸気位置、排気位置にそ
れぞれ設置した。４個のサイリスタ１０２Ｃ〜１０２
Ｆ、ファン１１３について、２つのセンサ１１０Ａ、１
１０Ｂ対応にメモリ１０５、１０６、１０７に対応デー
タを格納させておくことで、寿命監視を行う。この場
合、２つのセンサ１１０Ａ、１１０Ｂ対応の２つの検出
温度に関連させるか、どちらか近い方のセンサに関連さ
せるか、どちらでもよい。また寿命に限界がある例とし
ては、ＣＲＴやそれに使うフライバックトランス、ま
た、電解コンデンサも対象となる。また、発熱する各種
の電子部品も当然に対象となる。

【００２１】寿命監視として、温度センサの例とした
が、モータ等の動作の監視には振動センサ、部品の腐蝕
防止の監視には、湿度センサを設置する例もある。より
一般的には環境監視ができる全ての種類のセンサが対象
となる。

【００２２】寿命監視のためには、朝、昼、夜（夕方含
む）等の時間帯で監視するやり方もある。また電源オン
とした時に高電流が流れるため、その時点毎に監視する
やり方もある。また、季節に応じて各種のパラメータを
設定しておくやり方もある。監視時間幅はタイマで定ま
るものとしたが、任意に手動設定するやり方もある。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、温度等の環境変量セン
サの設置位置と監視対象部品位置との関係から定まる基
準温度等の偏差パラメータを、メモリに格納しておくこ
とで、監視対象部品の寿命監視を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による有寿命部品の寿命
監視装置の構成例図である。

【図２】本発明の構成情報メモリ１０５のデータ例図で
ある。

【図３】本発明の温度Ｍと寿命係数Ｋとの関係例図であ
る。

【図４】本発明の温度テーブルメモリ１０６のデータ例
図である。

【図５】本発明の残寿命時間メモリ１０７のデータ例図
である。

【図６】本発明の一実施の形態によるＲＡＳシステム部
１０８の構成例図である。

【図７】寿命予測方式による有寿命部品の寿命時間診断
手順フローチャートである。

【図８】本発明の一実施の形態によるＨＤＤ内の有寿命
部品と温度センサの構成例図である。

【図９】本発明のサイリスタ装置への適用例図である。

【符号の説明】

１０１寿命時間監視装置１０２有寿命部品１０４バックアップバッテリ１０５構成情報メモリ１０６温度テーブルメモリ１０７残寿命時間メモリ１０８ＲＡＳシステム部１０９周期タイマ１１０温度センサ１１１コンソール２０２演算係数演算部２０３寿命時間演算部２０４寿命時間判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高谷壮一茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか事業所内Ｆターム(参考） 2G024 AD21 BA12 CA13 CA17 EA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有寿命部品を搭載した電子機器におい
て、機器上の基準位置に設置した環境変量検出センサと、この基準位置の環境変量と各有寿命部品の環境変量の基
準偏差を、有寿命部品対応に格納する第１のメモリと、有寿命部品毎に、環境変量と寿命係数との関係をデータ
化して格納する第２のメモリと、有寿命部品毎の残寿命時間を格納する第３のメモリと、環境変量センサの検出信号を取り込み、有寿命部品対応
に、この検出信号と第１、第２、第３のメモリからの対
応する基準偏差、寿命係数、残寿命の時間とを用いて、
この検出時点での残寿命時間を求める第１の手段と、この求めた残寿命時間の検定を行い、有限の残寿命時間
である時に第３のメモリに格納し、そうでない時に部品
の寿命である旨の出力を行う第２の手段と、を有する電子機器の寿命監視装置。
【請求項２】第２の手段は、検出変量と基準偏差との
加減算を行って、各寿命部品の温度を予測し、この予測
温度により第２のメモリから寿命係数を読み出して経過
時間との乗算による経過寿命時間を求め、第３のメモリ
からの残寿命時間から経過時間を差し引き、その検出時
点での残寿命時間を求めるものとした請求項１の電子機
器の寿命監視装置。
【請求項３】環境変量センサとは、温度センサ、湿度
センサ、振動センサのいずれかとした請求項１の電子機
器の寿命監視装置。