JP2004309375A

JP2004309375A - 寿命検出機能を有する電気・電子回路

Info

Publication number: JP2004309375A
Application number: JP2003104955A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Noda; 浩野田; Kenichi Ito; 堅一伊藤
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】簡単な構成で、電気・電子部品の寿命をより確実に検出できる寿命検出機能を有する電気・電子回路を提供する。
【解決手段】電気・電子機器１の本来の機能を発生させる本回路２内に設けられた電解コンデンサ２ａ，２ｂの寿命を検出する。寿命評価対象となる電気・電子部品の電解コンデンサ２ａ，２ｂより寿命時間が短い（耐環境性の劣る）被試験部品の電解コンデンサ３ａを設ける。さらに、この該被試験部品電解コンデンサ３ａの寿命を検出する検出回路を設け、被試験部品の電解コンデンサ３ａの寿命を検出することによって寿命評価対象となる電気・電子部品の電解コンデンサ２ａ，２ｂの寿命を推定する。簡単な手段で、本回路２内の寿命評価対象となる電気・電子部品の電解コンデンサ２ａ，２ｂの寿命がつきる前にその寿命をより確実に推定することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に使用される電気・電子部品の寿命検出、管理を行う寿命検出機能を有する電気・電子回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気・電子機器に使用される電気・電子回路には、経年変化によりその機能が劣化する部品や、電気・電子機器がおかれている環境の影響を受けて機能を失う部品が存在する。このような部品を使用している電気・電子機器を長年に渡り使用し続けるには、定期的に部品を交換して故障が発生する前に対応する処置が取られている。一般的には、このような部品の寿命を推定して、部品の交換間隔を決めて定期的に部品交換する方法が取られている。
【０００３】
しかし、部品の交換周期は部品の信頼性データからその部品の寿命を推定して一律に決められているため、実際に電気・電子機器がおかれた使用環境によって、その寿命より短かったり、長かったりする。推定した寿命より実際の寿命が短い場合には、部品交換前に電気・電子機器が故障することになる。反対に、実際の寿命の方が長い場合には、使用可能な部品まで交換することになり不経済である。
【０００４】
そこで、電気・電子機器に自己診断機能をもたせ電気・電子回路の動作を監視し、異常検出時や基準レベルを超えたときなどにアラームを発生して使用者に通知し、部品交換を促すようにした自己診断機能付き電気・電子機器も開発されている。
【０００５】
又、集積回路内における寿命を検出しようとする第１の構成素子と機能的に類似する第２の構成素子を備えて、該第２の構成素子には第１の構成素子と同じような動作をさせるが、２の構成素子には第１の構成素子よりも大きい負荷がかかるように構成し、第２の構成素子の故障を検出することによって、寿命を検出しようとしている第１の構成素子の寿命を推測するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
さらに、寿命評価対象となる電解コンデンサと同一使用の規格を有するダミーコンデンサに、寿命評価対象となる電解コンデンサと同様なストレスを印加し、このダミーコンデンサの容量を測定することによって、ダミーコンデンサ及び寿命評価対象となる電解コンデンサの寿命を判別するようにしたものも公知である（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２６３４５５号公報（段落「００１９」参照）
【特許文献２】
特開２００１−７６９８０号公報（段落「００１６」，「００１７」
参照）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
電気・電子機器を定期的に交換することは前述したように無駄が多く不経済である。又、電気・電子機器に自己診断機能を付加する場合、本来の電気・電子機器の回路を動作させながらこれら回路部品の劣化をも検出できるような回路に構成する必要がある。これは困難な場合が多く、回路構成が複雑なものとなるという欠点がある。
【０００９】
又、前述した特許文献１に記載されているような寿命検出回路では、寿命検出を行う回路自体が、寿命を検出しようとした対象回路構成と同等な機能を有する回路を備えねばならず、余分な回路を必要とする。さらに、特許文献２に記載された発明では、寿命評価対象となる電解コンデンサと同一のダミーコンデンサを用いて該ダミーコンデンサにも寿命評価対象となる電解コンデンサと同様なストレスを印加してダミーコンデンサ寿命を判別して寿命評価対象となる電解コンデンサの寿命を判別するものであるから、寿命評価対象となる電解コンデンサの方が、先に劣化が進んだ場合、ダミーコンデンサで異常が検出されるまでに、寿命評価対象となる電解コンデンサが故障してしまうという問題がある。
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で、電気・電子部品の寿命をより確実に検出できる寿命検出機能を有する電機・電子回路を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、電気・電子部品の寿命を検出する機能を有する電気・電子回路において、寿命評価対象となる電気・電子部品が接続される本回路と、前記寿命評価対象となる電気・電子部品に対して寿命時間が短い被試験部品と、該被試験部品の寿命を検出する検出回路とを備え、被試験部品の寿命を検出することによって、寿命評価対象となる電気・電子部品の寿命を検出するようにした。又、前記被試験部品は寿命評価対象となる電気・電子部品に対し、耐環境性が劣る部品とした。特に、前記寿命評価対象となる電気・電子部品をリード部がシールドされた電解コンデンサとして、前記被試験部品はリード部がシールドされていない電解コンデンサとした。又、寿命評価対象となる電気・電子部品を銀を含む電気・電子部品とし、被試験部品は前記寿命評価対象となる電気・電子部品のコーティングよりコーティング効果の劣るコーティングが施されている点で差異のある部品として、工作機械等に使用され切削油がかかる電気・電子回路における部品の寿命を未然に検出できるようにした。
【００１１】
さらに、前述した寿命評価対象となる電気・電子部品が接続される本回路がない場合であっても、耐環境性において寿命時間が短い被試験部品と、被試験部品の寿命を検出する回路とを備え、被試験部品の寿命を検出することによって、電気・電子回路がその置かれている環境から受ける影響の度合いを判定することも可能である。
【００１２】
特に工作機械等に使用され切削油がかかる電気・電子回路において、被試験部品に明らかに耐環境性が劣る銀を含む電気・電子部品を使用し、被試験部品の寿命を検出することで、この電気・電子回路では環境からの影響が大きくなっていることが分かる。その時点で電気・電子回路の洗浄などの環境からの影響を取り除くことで、電気・電子回路の寿命を延ばすようにした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態の概要ブロック図である。電気・電子機器で使用される部品より耐環境性が劣った寿命時間が短い電気・電子部品を被試験部品として、該被試験部品を検出対象の電気・電子部品と同様な環境におき、被試験部品の劣化を検出する。これによって、実際の電気・電子機器の回路で使用されている対象部品も同様な環境から影響を受け劣化が進んでいるものと推定するものである。
【００１４】
図１に示す実施形態の例では、電気・電子機器の対象部品が電解コンデンサの場合を示している。
電解コンデンサは、その内部に電解溶液が入っており、この電解溶液が外部に洩れることで充電容量が減少し劣化する。そのため、電解溶液が外部に洩れないようにリード部分を樹脂でシールドしている。しかし、このシールドにより永久に電解溶液が洩れ出すことはないというものではなく、長年使用し続ければ電解溶液の洩れが発生する。その発生時期は使用環境によって異なる。電解コンデンサのリード部分を樹脂でシールドすることは電解コンデンサの耐環境性をよくし寿命を延ばすことである。すなわち、リード部分を樹脂でシールドした電解コンデンサとシールドしていない電解コンデンサでは、耐環境性に差が生じシールドしていない電解コンデンサの方が先に劣化する。この実施形態では、このリード部分を樹脂でシールドしているか否かによって生じる耐環境性の差を利用するものである。
【００１５】
図１において、電気・電子機器１内の該電気・電子機器の本来の回路（以下本回路という）２には、寿命評価対象部品としてリード部分を樹脂でシールドした電解コンデンサ２ａ，２ｂを使用している。又、該電気・電子機器１内には、被試験部品回路３を設け、該被試験部品回路３にはリード部分が樹脂でシールドされていない電解コンデンサを被試験部品３ａとして組み込み、該被試験部品３ａを本回路２の寿命評価対象部品１ａ，１ｂと同様な使用環境下におく。そして、被試験部品３ａには、被試験部品のシールドされていない電解コンデンサ３ａの容量を測定し、該被試験部品３ａの劣化を検出する検出回路３ｂを設ける。
【００１６】
コンデンサの容量は、充電時間を計測することによって測定することができ、検出回路３ｂは、常時又は一定間隔時間おきに充電時間を測定し、予め設定した規定値を越えると警報を発生させるようにする。使用者はこの警報で被試験部品３ａの電解コンデンサが劣化したことを知り、かつ、これにより、本回路２で使用されている寿命評価対象の電解コンデンサ２ａ，２ｂがやがて劣化することを知ることができる。
【００１７】
従って、この警報が発生した段階で、本回路２で使用する電解コンデンサ２ａ，２ｂ及び被試験部品回路３内の被試験部品の電解コンデンサ３ａを全て交換することにより、本回路２で使用する電解コンデンサ２ａ，２ｂの不具合を未然に防止することができる。
【００１８】
上述した実施形態では、寿命評価対象部品として電解コンデンサの例を説明したが、他にも電気・電子機器に用いられる電気・電子部品において、本回路で使用される部品より耐環境性の劣る部品を被試験部品として用いて、上述した実施形態と同様に、被試験部品の劣化を検出することによって本回路で使用される部品の寿命を検出するようにする。
【００１９】
他の例として、例えば、環境により影響を受けやすい物質（例えば、銀、銅）を含んだ電気・電子部品の寿命を検出する例がある（以下、その物質を銀として説明する。）。銀を含んだ電気・電子部品は通常の使用環境では格別問題とはならないが、工作機械等が設置された環境の中に電気・電子機器が配置され、その中に銀を含んだ電気・電子部品があるような場合、工作機械の切削油の影響を受けこの銀を含んだ電気・電子部品の劣化が進み、不具合が発生する場合がある。銀を含んだ電気・電子部品に切削油が付着し、切削油に含まれる硫黄成分が部品の銀と反応して硫化し、絶縁物質が生成される。これにより電気・電子部品内での導通が低下、及び不導通となり誤動作が発生する。
【００２０】
従来、この対策として、電気・電子部品にコーティング剤を塗布して切削油が直接かからないようにしている。しかしながら、コーティング剤を塗布したとしても、その塗り方（塗り量等）によって、電気・電子部品に生じる影響が異なる。
そこで、本回路で使用される銀を含んだ電気・電子部品（寿命評価対象部品）は通常のコーティング剤の塗り方を適用したものを使用し、被試験部品としては、コーティング剤の塗り方を変更し、寿命評価対象部品よりもコーティング効果が少し落ちる（例えば塗り量が少ない）コーティングを施した同一機能の部品とする。そして、この被試験部品も電気・電子機器に配置し本回路の寿命評価対象部品と同様な環境の元で使用し、この被試験部品の導通状態を検出回路で常時又は所定時間間隔毎に測定し、導通状態が所定基準値以下になったときには警報を出力するようにして被試験部品の寿命を測定し、これにより本回路中の寿命評価対象部品の寿命を推測する。
【００２１】
前述した被試験部品の寿命を検出する回路を電気・電子回路がその置かれている環境から受けている影響の度合いを判定する回路にも応用可能である。
この場合、寿命評価対象となる電気・電子部品が接続される本回路がなくてもよい。例えば、工作機械等に使用され切削油がかかる電気・電子回路において、本回路は耐環境性が劣る銀を含む電気・電子部品を全く使用していない電気・電子回路であっても、被試験部品として明らかに耐環境性が劣る銀を含む電気・電子部品を使用する。使用するにつれ切削油などの環境からの影響を受ける。当然耐環境性が劣る被試験部品が最初に影響を受ける。
【００２２】
これを検出したときには、本回路も同様に多量の切削油等の汚れが付着しているなど影響を受けていると考えてよい。このような多量の切削油が付着している状態では別の要因の不具合が発生する確率が高くなっていると推定される。この時点で電気・電子回路の洗浄を行ない、切削油等の汚れを除去することにより、良好な状態を維持できる。
【００２３】
また、本回路に使用される電気・電子部品のリード線の径に対して、リード線の径が細い部品を被試験部品として使用すれば、機械などの振動や衝撃に対する影響を受けやすく、不具合の発生する確率が高くなる。この被試験部品の劣化状況を目安として、本回路の電子部品のリード線の破損の程度を検出することにより、事前に電気・電子回路の故障を防ぐことが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、電気・電子機器で使用される本来の電気・電子部品よりも耐環境性が劣った電気・電子部品を被試験部品とし、この被試験部品の劣化を検出することによって、電気・電子機器で使用される本来の電気・電子部品の劣化、寿命を検出するようにしたので、簡単で、無駄がなく、かつ寿命評価対象となる電気・電子部品の寿命がつきる前にその寿命をより確実に推定することができる。
【００２５】
また、耐環境性の劣る電気・電子部品の寿命を検出することで電気・電子回路がおかれている環境からの影響を把握し、影響が及ぶ前に適切な処置を行なうことが可能になり、予防保守に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概要ブロック図である。
【符号の説明】
１電気・電子機器
２電気・電子機器の本来の回路（本回路）
２ａ，２ｂ寿命評価対象部品電解コンデンサ
３被試験部品回路
３ａ被試験部品の電解コンデンサ
３ｂ検出回路

Claims

電気・電子部品の寿命を検出する機能を有する電気・電子回路において、
寿命評価対象となる電気・電子部品が接続される本回路と、
前記寿命評価対象となる電気・電子部品に対して寿命時間が短い被試験部品と、該被試験部品の寿命を検出する検出回路と、
を有することを特徴とする寿命検出機能を有する電気・電子回路。
前記被試験部品は寿命評価対象となる電気・電子部品に対し、耐環境性が劣る部品である請求項１に記載の寿命検出機能を有する電気・電子回路。
電気・電子部品の寿命を検出する機能を有する電気・電子回路において、
電気・電子部品が接続される本回路と、
前記本回路に使用される電気・電子部品に対して耐環境性の劣る被試験部品と、該被試験部品の寿命を検出する検出回路と、
を有することを特徴とする寿命検出機能を有する電気・電子回路。
前記被試験部品は、寿命評価対象となる電気・電子部品に対し、耐油性又は耐水性に劣る部品であることを特徴とする請求項２または３記載の寿命検出機能を有する電気・電子回路。
前記寿命評価対象となる電気・電子部品はリード部がシールドされており、前記被試験部品はリード部がシールドされていない点で差違のある部品で構成されている請求項４記載の寿命検出機能を有する電気・電子回路。
前記被試験部品は前記寿命評価対象となる電気・電子部品のコーティングよりコーティング効果の劣るコーティングが施されている点で差異のある部品で構成されている請求項４記載の寿命検出機能を有する電気・電子回路。
前記被試験部品は、寿命評価対象となる電気・電子部品に対し、耐振性又は耐衝撃性に劣る部品であることを特徴とする請求項２または３記載の寿命検出機能を有する電気・電子回路。
前記被試験部品は、寿命評価対象となる電気・電子部品に対し、リード線の径が細い点で差異のある部品で構成された部品であることを特徴とする請求項７記載の寿命検出機能を有する電気・電子回路。