JP2011253887A - 電子回路の冷却部の異常検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】電子回路の冷却部の実装不良や故障等の異常を確実且つ簡便な手法で検査可能な異常検査システムを提供する。
【解決手段】発熱部品２と該発熱部品を冷却する冷却部３とを備えた電子回路１における冷却部の異常検査システムが、発熱部品２の温度を検出する部品温度検出部４と、発熱部品２における消費電流を検出する消費電流検出部５と、部品温度検出部４によって検出された部品温度と消費電流検出部５によって検出された消費電流とに基づいて冷却部３の異常を判定する異常判定部７とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路の冷却部の異常検査システムに関する。

電子回路において中央演算処理装置（ＣＰＵ）等の発熱の大きな電子部品の冷却部として、例えばヒートシンクや冷却ファン、ヒートパイプ、ペルチェ素子が用いられている。冷却部に関してヒートシンクを例に用いて説明すると、図１２は、セラミックＢＧＡパッケージ等の冷却すべき電子部品３１の取り付け平面に対して、放熱フィンを備えたヒートシンク３２が、傾くことなく密着して正しく実装されている状態を示している。ヒートシンク３２がこのような正しい実装状態にある場合には、電子部品３１の熱がヒートシンク３２に効率良く伝達し、放熱フィンから効率良く放熱され、電子部品３１が冷却される。なお、ヒートシンク３２と電子部品３１との間は、接着剤３３によって接着されるが、シリコングリース又は熱伝導シート等を介在させる場合もある。

一方、図１３に示されるように、ヒートシンク３２が、接着剤の過不足等によって傾いた状態で電子部品３１に固定される場合や、図１４に示されるように、ヒートシンク３２を固定する接着剤が厚い状態で固定される場合がある。その結果、電子部品３１の熱がヒートシンク３２に効率良く伝達しないことから冷却効果の低下や、接着不良等によって製品出荷後にヒートシンク３２が電子部品３１から取れてしまうという問題がある。この問題を解決するため、製造時にヒートシンク３２の実装状態を目視により検査するのは人件費がかかる上に確実性に欠ける。

このような問題を防止するために冷却部の実装状態を調べる手段として、特許文献１には、半導体装置のバーンイン試験を実施する場合に装着するヒートシンクにおいて、半導体装置とヒートシンク本体との密着性を機械的な検知手段を備えたことを特徴とするヒートシンクの装置の発明が記載されている。

なお、その他の例として、特許文献２には、異なる電流を流したときのヒートシンクのそれぞれの温度を測定して冷却ファンの異常を検出する発明が記載されている。また、特許文献３及び特許文献４には、ヒートシンクの２箇所に温度検出器を設け、それら２箇所の温度差と所定の値とを比較することにより冷却ファンの異常を検出する発明が記載されている。また、特許文献５には、単一の温度検出器の検出値と周囲温度とから冷却部の異常を検出する発明が記載されている。また、特許文献６には、ヒートシンク上の２箇所の測定点において検出された検出温度から冷却部の異常を検出する発明が記載されている。

特開平５−２２３８９０号公報 特開２００９−１３０２２３号公報 特開２００４−１５０７７７号公報 特開２００５−３２７８５５号公報 特開２００６−２９４９７８号公報 特開２００７−２２１９０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置は複雑且つ高価である。さらに、製品出荷後に、振動や衝撃によりヒートシンクの実装状態が変化することもあるが、その装置を当該電子部品が使用されている現場に持ち込み、実装状態を調査することは困難である。また、冷却部として冷却ファンを用いた場合には、それ自体がモーター等により駆動する部品であるため、電子部品に比べて故障しやすいという問題がある。

本発明は、一態様において、電子回路の冷却部の実装不良や故障等の異常を確実且つ簡便な手法で検査可能な異常検査システムを提供する。

請求項１に記載の発明によれば、発熱部品と該発熱部品を冷却する冷却部とを備えた電子回路における前記冷却部の異常検査システムであって、前記発熱部品の温度を検出する部品温度検出部と、前記発熱部品における消費電流を検出する消費電流検出部と、前記部品温度検出部によって検出された部品温度と前記消費電流検出部によって検出された消費電流とに基づいて前記冷却部の異常を判定する異常判定部と、を具備した冷却部の異常検査システムが提供される。

また、請求項２に記載の発明によれば請求項１に記載の発明において、前記部品温度をＴとし、前記消費電流をＩとし、予め定められた前記部品温度の限界部品温度をＴｍａｘとし、予め定められた前記発熱部品の限界消費電流をＩｍａｘとし、予め定められた当該異常検査システムの限界周囲温度をＴａｍａｘとすると、
Ｔ＞（Ｔｍａｘ−Ｔａｍａｘ）×Ｉ／Ｉｍａｘ＋Ｔａｍａｘ
又は、
Ｉ＞Ｉｍａｘ
の関係式を満たしたときに、前記異常判定部が異常と判定する冷却部の異常検査システムが提供される。

すなわち、請求項１及び２に記載の発明では、電子回路の冷却部の実装不良や故障等の異常を確実且つ簡便な手法で検査が可能になるという効果を奏する。また、これら発明は、ある時点での部品温度及び消費電流に基づいて異常の判定するため、その判定を短時間で行うことができるという効果も奏する。

また、請求項３に記載の発明によれば、発熱部品と該発熱部品を冷却する冷却部とを備えた電子回路における前記冷却部の異常検査システムであって、前記発熱部品の温度を検出する部品温度検出部と、前記発熱部品を昇温させる回路動作の実行前に前記部品温度検出部によって検出された第１部品温度及び前記回路動作の実行後に前記部品温度検出部によって検出された第２部品温度に基づいて前記冷却部の異常を判定する異常判定部と、を具備した冷却部の異常検査システムが提供される。

また、請求項４に記載の発明によれば請求項３に記載の発明において、前記第１部品温度をＴ１とし、前記第２部品温度をＴ２とすると、予め定められた冷却部の正常及び異常の境界を示す関数ｆ：Ｔ２＝ｆ（Ｔ１）において、Ｔ２＞ｆ（Ｔ１）の関係式を満たしたときに、前記異常判定部が異常と判定する冷却部の異常検査システムが提供される。

すなわち、請求項３及び４に記載の発明では、電子回路の冷却部の実装不良や故障等の異常を確実且つ簡便な手法で検査が可能になるという効果を奏する。また、これら発明は、部品温度のみに基づいて異常の判定するため、その温度は１箇所の温度でもいいことから、より単純な構成でその判定を行うことができるという効果も奏する。

また、請求項５に記載の発明によれば、発熱部品と該発熱部品を冷却する冷却部とを備えた電子回路における前記冷却部の異常検査システムであって、前記発熱部品における消費電流を検出する消費電流検出部と、前記発熱部品を昇温させる回路動作の実行前に前記消費電流検出部によって検出された第１消費電流及び前記回路動作の実行後に前記消費電流検出部によって検出された第２消費電流に基づいて前記冷却部の異常を判定する異常判定部と、を具備した冷却部の異常検査システムが提供される。

また、請求項６に記載の発明によれば請求項５に記載の発明において、前記第１消費電流をＩ１とし、前記第２消費電流をＩ２とすると、予め定められた冷却部の正常及び異常の境界を示す関数ｇ：Ｉ２＝ｇ（Ｉ１）において、Ｉ２＞ｇ（Ｉ１）の関係式を満たしたときに、前記異常判定部が異常と判定する冷却部の異常検査システムが提供される。

すなわち、請求項５及び６に記載の発明では、電子回路の冷却部の実装不良や故障等の異常を確実且つ簡便な手法で検査が可能になるという効果を奏する。また、これら発明は、消費電流のみに基づいて異常の判定するため、各部の温度を検出する必要が無く、より単純な構成でその判定を行うことができるという効果も奏する。

また、請求項７に記載の発明によれば請求項１から６のいずれか１つに記載の発明において、当該異常検査システムの周囲温度を検出する周囲温度検出部をさらに具備し、前記異常判定部が、さらに、該周囲温度検出部によって検出された周囲温度に基づいて前記冷却部の異常を判定する冷却部の異常検査システムが提供される。

すなわち、請求項７に記載の発明では、判定に際して周囲温度をさらに考慮することから、より精度の高い異常の判定を行うことができるという効果を奏する。

また、請求項８に記載の発明によれば請求項１及び請求項３から６のいずれか１つに記載の発明において、当該異常検査システムを所定の温度に維持するように収容可能な恒温槽をさらに具備した冷却部の異常検査システムが提供される。

すなわち、請求項８に記載の発明では、常に同一の周囲温度で異常の判定を行うことができることから、よく校正のされた条件の下より精度の高い異常の判定を行うことができるという効果を奏する。また、周囲温度が一定であることから、当該異常検査システム自体には周囲温度を検出する手段を設ける必要はなく、且つ、検査の時間や場所に依らない安定した検査環境を作り出すことが可能となる。

また、請求項９に記載の発明によれば請求項１から８のいずれか１つに記載の発明において、前記異常判定部が異常と判定すると、異常を画面に表示若しくは音声で通知し、又は、判定結果を記録し、又は、前記発熱部品を省電力状態に移行し、又は、前記発熱部品の電源を遮断し、又は、異常の監視を行うシステムへ通知する冷却部の異常検査システムが提供される。

すなわち、請求項９に記載の発明では、出荷後のシステム動作中に、画面表示や音声でユーザーやオペレーターに異常を通知したり判定結果を記録したり、省電力状態へ移行したり、電源を遮断したり、異常の監視を行うシステムへ通知したりすることによって、冷却部の交換・修理等を促すことができ、加熱による発熱部品の破損等の障害を未然に防ぐことが可能になるという効果を奏する。従って、請求項９に記載の発明は、衝撃や経年変化による冷却部の実装状態変化や故障等を自己診断するシステムとして応用することもできる。なお、本発明は、出荷前の試験においても有効である。

各請求項に記載の発明によれば、電子回路の冷却部の実装不良や故障等の異常を確実且つ簡便な手法で検査が可能になるという共通の効果を奏する。

本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの概略を示すブロック図である。 本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの具体的構成を示す図である。 本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの別の具体的構成を示す図である。 本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第１の実施形態を示す図である。 本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第２の実施形態を示す図である。 本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第３の実施形態を示す図である。 本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第４の実施形態を示す図である。 本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第５の実施形態を示す図である。 本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第６の実施形態を示す図である。 本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第７の実施形態を示す図である。 第２の実施形態における異常判定処理のフローチャートである。 ヒートシンクの正常な実装状態を示す図である。 ヒートシンクの異常な実装状態を示す図である。 ヒートシンクの異常な実装状態を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの概略を示すブロック図である。異常検査システムは、電子回路１を有し、電子回路１には発熱部品２が実装されており、発熱部品２には発熱部品２を冷却する冷却部３が設けられている。ここで発熱部品とは、一般に電子回路に実装される電子部品のうち特に発熱の大きい部品のことであり、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）が挙げられる。また、冷却部とは、発熱部品に発生した熱を電子回路外へ放出させて冷却するため、通常、発熱部品に当接又は近接して実装される部材のことであり、例えばヒートシンクや冷却ファン、ヒートパイプ、ペルチェ素子が挙げられる。

また、本発明の一態様による異常検査システムは、部品温度検出部４及び消費電流検出部５をさらに有している。部品温度検出部４は、発熱部品２の温度の温度を検出する機能を有しており、消費電流検出部５は、発熱部品２又は発熱部品２を含む部品群における消費電流を検出する機能を有している。なお、異常検査システムは、部品温度検出部４及び消費電流検出部５のいずれか一方を有するような構成であってもよい。さらに、本発明の一態様による異常検査システムは、発熱部品２の温度変化の影響を受けない程度に離れた場所に、当該異常検査システムの周囲の環境の温度を測定するための周囲温度検出部６を有してもよい。

また、本発明の一態様による異常検査システムは、異常判定部７を有している。異常判定部７は、例えば、双方向性バスによって互いに接続されたＣＰＵとＲＯＭ（リードオンリメモリ）とＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）とを備え、さらに不揮発性メモリを備えていてもよい。なお発熱部品２と異常判定部７に備えられたＣＰＵは同一であってもよい。

異常判定部７は、部品温度検出部４によって検出された部品温度と消費電流検出部５によって検出された消費電流とのいずれか一方又は双方に基づいて、冷却部３の実装不良や故障等の異常を判定する機能を有している。異常判定部７は、異常の判定に際して、周囲温度検出部６によって検出された周囲温度をさらに考慮してもよい。

さらに、本発明の一態様による異常検査システムは、異常判定部７による判定の結果、異常と判定された場合に、その結果を出力する異常結果出力部８を有してもよい。異常結果出力部８は、例えば、警告を画面表示するディスプレイや、音声で警告音を鳴らしたりするスピーカーや、異常を記録する不揮発性メモリや、異常検査システムによって管理されている電子回路１の電力を制御する電力制御装置等が挙げられる。ディスプレイやスピーカーによって警告が発せられることによって、ユーザーやオペレーターは異常を検知することができる。また、電力制御装置に異常結果が出力されることによって、発熱部品２を省電力状態に移行したり、発熱部品２の電源を遮断したり等の過熱を防止する措置をとることができる。また、異常の監視を行うシステム、例えば、外部のシステムへ異常の通知をすることもできる。

次に、図２を参照しながら、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの具体的構成について説明する。図２では、冷却部としてヒートシンクを用いている。電子回路１１には発熱部品１２が実装されており、発熱部品１２には発生した熱を外部へ放出するヒートシンク１３が設けられている。ヒートシンク１３によって外部へ放出された熱は、冷却ファン１４によって、例えば電子回路１１を収容する筐体の外部へと放出される。

また、発熱部品１２の温度を検出するために、部品温度センサ１５が発熱部品近傍に配置され、さらに、発熱部品１２の温度変化に影響の受けない程度に離れた場所に、当該異常検査システムの周囲の環境の温度を測定するための周囲温度センサ１６が配置されている。さらに、電子回路１１には電源１７が接続され、電子回路１１に流れる電流が電流計１８によって検出される。その結果、発熱部品１２の消費電流が算出される構成となっている。

次に、図３を参照しながら、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの別の具体的構成について説明する。図３では、冷却部としてヒートシンクを用いている。電子回路２１には発熱部品２２が実装されており、発熱部品２２には発生した熱を外部へ放出するヒートシンク２３が設けられている。ヒートシンク２３によって外部へ放出された熱は、冷却ファン２４によって、例えば電子回路２１を収容する筐体の外部へと放出される。

また、発熱部品２２の温度を検出するために、部品温度センサ２５が電子回路２１上に実装され、さらに、発熱部品２２の温度変化に影響の受けない程度に離れた電子回路２１上に、当該異常検査システムの周囲の環境の温度を測定するための周囲温度センサ２６が実装されている。さらに、電子回路２１には電源２７が接続され、電子回路１１に流れる電流が電流計２８によって検出される。その結果、発熱部品２２の消費電流が算出される構成となっている。

なお、図２及び図３において、温度センサとして、赤外線温度センサや熱電対等を用いてもよく、電子回路に流れる電流を検出する手段として、電源に電流プローブを接続するようにしてもよい。また、図２及び図３に示された構成は例示であり、以下にいくつかの実施形態によって示される冷却部の異常の判定において、用いられない値を検出する構成は、当該実施形態においては必須の構成ではない。例えば、図４に示される第１の実施形態では冷却部の異常の判定において周囲温度を考慮しないため、図２の周囲温度センサ１６や図３の周囲温度センサ２６は必須の構成ではない。

以下に、図１を参照しながら説明した異常判定部７において冷却部の異常を判定するための方法について、いくつかの実施形態に基づいて説明する。

図４は、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第１の実施形態を示す図である。横軸は、消費電流検出部５によって検出された発熱部品２の消費電流Ｉを示し、縦軸は、部品温度検出部４によって検出された発熱部品２の温度である部品温度Ｔを示す。さらに、製品仕様等によって予め定められた部品温度Ｔの限界の高温である限界部品温度をＴｍａｘとし、製品仕様等によって予め定められた消費電流Ｉの限界値である限界消費電流をＩｍａｘとし、製品仕様等によって予め定められた当該異常検査システムの周囲温度の限界の高温である限界周囲温度をＴａｍａｘとする。限界周囲温度Ｔａｍａｘは、限界部品温度Ｔｍａｘよりも小さい。

この場合において、予め実験を行うことによって、図４に示される座標系に冷却部の正常及び異常の結果をプロットすると、その境界線を１次近似して以下の式（１）で表すことができる。なお、式（１）は、図４において線Ｌ１で示されている。
Ｔ＝（Ｔｍａｘ−Ｔａｍａｘ）×Ｉ／Ｉｍａｘ＋Ｔａｍａｘ ・・・（１）
また、製品仕様等で予め定められていることから限界消費電流Ｉｍａｘについての以下の式（２）も境界線となる。
Ｉ＝Ｉｍａｘ ・・・（２）

従って、本実施形態の異常判定部７は、
Ｔ＞（Ｔｍａｘ−Ｔａｍａｘ）×Ｉ／Ｉｍａｘ＋Ｔａｍａｘ ・・・（３）
又は、
Ｉ＞Ｉｍａｘ ・・・（４）
の関係式を満たしたときに、異常と判定する。

すなわち、式（３）に関しては、消費電流が少ないにもかかわらず部品温度が高いということは、冷却部に異常が生じていると判断できる。式（４）に関しては、消費電流が限界値を超えているため異常が生じていると判断できる。なお、図４において斜線で示され且つ「ＯＫ」で示された領域は、冷却部が正常であると判定される領域を示している。それ以外の領域で「ＮＧ」で示された領域は、冷却部が異常であると判定される領域を示している。これらの情報はＲＯＭに記憶されている。

図５は、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第２の実施形態を示す図である。本実施形態では、所定の回路動作を実行して発熱部品を意図的に昇温させる。その前後における部品温度を部品温度検出部によって検出し、これらの値を比較することで異常の判定を行う。図５において、横軸は、所定の回路動作の実行前の部品温度Ｔ１を示し、縦軸は、所定の回路動作の実行後の部品温度Ｔ２を示す。なお、所定の回路動作とは、例えば、電子回路の機能を検証する試験である機能試験等がそれに該当する。

この場合において、予め実験を行うことによって、図５に示される座標系に冷却部の正常及び異常の結果をプロットすると、その境界線を１次近似して以下の関数ｆで示される式（５）で表すことができる。なお、式（５）は、図５において線Ｌ２で示されている。
Ｔ２＝ｆ（Ｔ１） ・・・（５）

従って、本実施形態の異常判定部７は、
Ｔ２＞ｆ（Ｔ１） ・・・（６）
の関係式を満たしたときに、異常と判定する。

すなわち、冷却部が正常な場合には、所定の回路動作によって昇温した発熱部品が冷却部によって冷却されるが、式（６）を満たしているということは正常な冷却がなされておらず、冷却部に異常が生じていると判断できる。なお、図５において斜線で示され且つ「ＯＫ」で示された領域は、冷却部が正常であると判定される領域を示している。それ以外の領域で「ＮＧ」で示された領域は、冷却部が異常であると判定される領域を示している。これらの情報はＲＯＭに記憶されている。

図６は、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第３の実施形態を示す図である。本実施形態では、所定の回路動作を実行して発熱部品を意図的に昇温させる。その前後における消費電流を消費電流検出部によって検出し、これらの値を比較することで異常の判定を行う。図６において、横軸は、所定の回路動作の実行前の消費電流Ｉ１を示し、縦軸は、所定の回路動作の実行後の消費電流Ｉ２を示す。なお、所定の回路動作とは、例えば、電子回路の機能を検証する試験である機能試験等がそれに該当する。

この場合において、予め実験を行うことによって、図６に示される座標系に冷却部の正常及び異常の結果をプロットすると、その境界線を１次近似して以下の関数ｇで示される式（７）で表すことができる。なお、式（７）は、図５において線Ｌ２で示されている。
Ｉ２＝ｇ（Ｉ１） ・・・（７）

従って、本実施形態の異常判定部７は、
Ｉ２＞ｇ（Ｉ１） ・・・（８）
の関係式を満たしたときに、異常と判定する。

すなわち、所定の回路動作を実行すると、発熱部品が昇温し、その上昇に伴いリーク電流も増大するが、冷却部が正常な場合には、所定の回路動作によって昇温した発熱部品が冷却部によって冷却されてリーク電流が減少し、消費電流Ｉ２も減少する。しかしながら、式（８）を満たしているということは発熱部品の正常な冷却がなされておらず、冷却部に異常が生じていると判断できる。なお、図６において斜線で示され且つ「ＯＫ」で示された領域は、冷却部が正常であると判定される領域を示している。それ以外の領域で「ＮＧ」で示された領域は、冷却部が異常であると判定される領域を示している。これらの情報はＲＯＭに記憶されている。

図７は、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第４の実施形態を示す図である。本実施形態では、図４に示される第１の実施形態に、さらに、当該異常検査システムの周囲温度を考慮することで、より正確な異常の判定を行うものである。図７において、横軸は、消費電流検出部５によって検出された発熱部品２の消費電流Ｉを示し、縦軸は、部品温度検出部４によって検出された発熱部品２の温度である部品温度Ｔを示す。さらに、製品仕様等によって予め定められた部品温度Ｔの限界の高温である限界部品温度をＴｍａｘとし、製品仕様等によって予め定められた消費電流Ｉの限界値である限界消費電流をＩｍａｘとし、製品仕様等によって予め定められた当該異常検査システムの周囲温度の限界の高温である限界周囲温度をＴａｍａｘとし、周囲温度検出部６によって検出された周囲温度Ｔａとする。限界周囲温度Ｔａｍａｘは、限界部品温度Ｔｍａｘよりも小さく、周囲温度Ｔａは、限界周囲温度Ｔａｍａｘよりも小さい。

この場合において、予め実験を行うことによって、図７に示される座標系に冷却部の正常及び異常の結果をプロットすると、その境界線を１次近似して以下の式（９）で表すことができる。なお、式（９）は、図７において線Ｌ４で示されている。
Ｔ＝（Ｔｍａｘ−Ｔａｍａｘ）×Ｉ／Ｉｍａｘ＋Ｔａ ・・・（９）
また、製品仕様等で予め定められていることから限界消費電流Ｉｍａｘについての以下の式（１０）も境界線となる。
Ｉ＝Ｉｍａｘ ・・・（１０）

従って、本実施形態の異常判定部７は、
Ｔ＞（Ｔｍａｘ−Ｔａｍａｘ）×Ｉ／Ｉｍａｘ＋Ｔａ ・・・（１１）
又は、
Ｉ＞Ｉｍａｘ ・・・（１２）
の関係式を満たしたときに、異常と判定する。

すなわち、式（１１）に関しては、消費電流が少ないにもかかわらず部品温度が高いということは、冷却部に異常が生じていると判断できる。式（１２）に関しては、消費電流が限界値を超えているため異常が生じていると判断できる。なお、図７において斜線で示され且つ「ＯＫ」で示された領域は、冷却部が正常であると判定される領域を示している。それ以外の領域で「ＮＧ」で示された領域は、冷却部が異常であると判定される領域を示している。これらの情報はＲＯＭに記憶されている。

図４と図７とを比較すると、図７で示される第４の実施形態の方が異常と判定される領域が大きくなっている。すなわち、周囲温度を考慮することによって、より精度の高い異常の判定を行うことができる。

図８は、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第５の実施形態を示す図である。本実施形態は、図７に示される第４の実施形態において、異常検査システムを、所定の温度を維持するように構成された恒温槽に収容し、電子回路の周囲温度を常に一定として異常の判定を行うものである。図８において、横軸は、消費電流検出部５によって検出された発熱部品２の消費電流Ｉを示し、縦軸は、部品温度検出部４によって検出された発熱部品２の温度である部品温度Ｔを示す。さらに、製品仕様等によって予め定められた部品温度Ｔの限界の高温である限界部品温度をＴｍａｘとし、製品仕様等によって予め定められた消費電流Ｉの限界値である限界消費電流をＩｍａｘとし、製品仕様等によって予め定められた当該異常検査システムの周囲温度の限界の高温である限界周囲温度をＴａｍａｘとし、一定に維持された周囲温度をＴａｆｉｘとする。限界周囲温度Ｔａｍａｘは、限界部品温度Ｔｍａｘよりも小さく、周囲温度Ｔａｆｉｘは、限界周囲温度Ｔａｍａｘよりも小さい。

この場合において、予め実験を行うことによって、図８に示される座標系に冷却部の正常及び異常の結果をプロットすると、その境界線を１次近似して以下の式（１３）で表すことができる。なお、式（１３）が、図８において線Ｌ５で示されている。
Ｔ＝（Ｔｍａｘ−Ｔａｍａｘ）×Ｉ／Ｉｍａｘ＋Ｔａｆｉｘ ・・・（１３）
また、製品仕様等で予め定められていることから限界消費電流Ｉｍａｘについての以下の式（１４）も境界線となる。
Ｉ＝Ｉｍａｘ ・・・（１４）

従って、本実施形態の異常判定部７は、
Ｔ＞（Ｔｍａｘ−Ｔａｍａｘ）×Ｉ／Ｉｍａｘ＋Ｔａｆｉｘ ・・・（１５）
又は、
Ｉ＞Ｉｍａｘ ・・・（１６）
の関係式を満たしたときに、異常と判定する。

すなわち、式（１５）に関しては、消費電流が少ないにもかかわらず部品温度が高いということは、冷却部に異常が生じていると判断できる。式（１６）に関しては、消費電流が限界値を超えているため異常が生じていると判断できる。なお、図８において斜線で示され且つ「ＯＫ」で示された領域は、冷却部が正常であると判定される領域を示している。それ以外の領域で「ＮＧ」で示された領域は、冷却部が異常であると判定される領域を示している。これらの情報はＲＯＭに記憶されている。

図４と図８とを比較すると、図８で示される第５の実施形態の方が異常と判定される領域が大きくなっている。すなわち、周囲温度を考慮することによって、より精度の高い異常の判定を行うことができる。さらに、周囲温度が一定であることから、当該異常検査システム自体には周囲温度を検出する手段を設ける必要はなく、検査の時間や場所に依らない安定した検査環境を作り出すことが可能となる。

図９は、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第６の実施形態を示す図である。本実施形態では、図５に示される第２の実施形態に、さらに、電子回路の周囲温度を考慮することで、より正確な異常の判定を行うものである。本実施形態では、所定の回路動作を実行して発熱部品を意図的に昇温させる。その前後における部品温度を部品温度検出部によって検出し、これらの値を比較することで異常の判定を行う。図９において、横軸（Ｘ軸）は、所定の回路動作の実行前の部品温度Ｔ１を示し、縦軸（Ｙ軸）は、所定の回路動作の実行後の部品温度Ｔ２を示す。さらに、垂直方向のＺ軸を加え、Ｚ軸は、周囲温度検出部６によって検出された周囲温度Ｔａとする。なお、所定の回路動作とは、例えば、電子回路の機能を検証する試験である機能試験等がそれに該当する。

この場合において、予め実験を行うことによって、図９に示される３次元の座標系に冷却部の正常及び異常の結果をプロットすると、その境界は平面で近似することができ、図９において平面Ｓ１で示されている。

従って、本実施形態の異常判定部７は、図９に示された座標系おいて、検出された部品温度Ｔ１、Ｔ２及び周囲温度Ｔａによって特定される点が、平面Ｓ１で区切られた空間領域のうち、原点を含まない側の領域にあるときに、異常と判定する。

すなわち、冷却部が正常な場合には、所定の回路動作によって昇温した発熱部品が冷却部によって冷却されて、部品温度Ｔ２は減少する。しかしながら、検出された部品温度Ｔ１、Ｔ２及び周囲温度Ｔａによって特定される点が、境界平面Ｓ１で区切られた原点側の領域にないということは、発熱部品の正常な冷却がなされておらず、冷却部に異常が生じていると判断できる。なお、図９において原点を含み斜線で示され且つ「ＯＫ」で示される側の領域は、冷却部が正常であると判定される領域を示している。それ以外の空間領域で「ＮＧ」で示された領域は、冷却部が異常であると判定される領域を示している。これらの情報はＲＯＭに記憶されている。

図１０は、本発明の一態様による冷却部の異常検査システムの第７の実施形態を示す図である。本実施形態では、図６に示される第３の実施形態に、さらに、電子回路の周囲温度を考慮することで、より正確な異常の判定を行うものである。本実施形態では、所定の回路動作を実行して発熱部品を意図的に昇温させる。その前後における消費電流を消費電流検出部によって検出し、これらの値を比較することで異常の判定を行う。図１０において、横軸（Ｘ軸）は、所定の回路動作の実行前の消費電流Ｉ１を示し、縦軸（Ｙ軸）は、所定の回路動作の実行後の消費電流Ｉ２を示す。さらに、垂直方向のＺ軸を加え、Ｚ軸は、周囲温度検出部６によって検出された周囲温度Ｔａとする。なお、所定の回路動作とは、例えば、電子回路の機能を検証する試験である機能試験等がそれに該当する。

この場合において、予め実験を行うことによって、図１０に示される３次元の座標系に冷却部の正常及び異常の結果をプロットすると、その境界は平面で近似することができ、図１０において平面Ｓ２で示されている。

従って、本実施形態の異常判定部７は、図１０に示された座標系において、検出された消費電流Ｉ１、Ｉ２及び周囲温度Ｔａによって特定される点が、平面Ｓ２で区切られた空間領域のうち、原点を含まない側の領域にあるときに、異常と判定する。

すなわち、所定の回路動作を実行すると、発熱部品が昇温し、その上昇に伴いリーク電流も増大するが、冷却部が正常な場合には、所定の回路動作によって昇温した発熱部品が冷却部によって冷却されてリーク電流が減少し、消費電流Ｉ２も減少する。しかしながら、消費電流Ｉ１、Ｉ２及び周囲温度Ｔａによって特定される点が、境界平面Ｓ２で区切られた原点側の領域にないということは発熱部品の正常な冷却がなされておらず、冷却部に異常が生じていると判断できる。なお、図１０において原点を含み斜線で示され且つ「ＯＫ」で示される側の領域は、冷却部が正常であると判定される領域を示している。それ以外の空間領域で「ＮＧ」で示された領域は、冷却部が異常であると判定される領域を示している。これらの情報はＲＯＭに記憶されている。

図９及び図１０に示された第６の実施形態及び第７の実施形態について、電子回路の周囲温度を考慮しない場合に較べて、より精度の高い異常の判定を行うことができる。さらに、これら実施形態における異常検査システムを、上述の恒温槽に収容し、周囲温度を常に一定として異常の判定を行うこともできる。この場合、当該異常検査システム自体には周囲温度を検出する手段を設ける必要はなく、検査の時間や場所に依らない安定した検査環境を作り出すことが可能となる。

最後に、図１１を参照しながら、第２の実施形態における異常判定部で実行される異常判定処理のフローチャートについて説明する。この処理は、冷却部の検査を実行しようとしたとき実行されるルーチンとして行われる。また、異常判定部７によって予め定められた時間間隔で自動的に実行されるルーチンとして行ってもよい。なお、他の実施形態の異常判定処理のフローチャートについて、当業者であれば図１１に示されたフローチャートに基づいて容易に想到できるであろう。

図１１を参照すると、まず始めにステップ１０１において、部品温度Ｔ１が読み込まれる。次いでステップ１０２では、所定の回路動作が実行される。次いで、ステップ１０３では、部品温度Ｔ２が読み込まれる。次いでステップ１０４では、ＲＯＭから読み込まれたＴ２＞ｆ（Ｔ１）の関係式を満たしているか否かが判定される。当該関係式を満たしている場合には、冷却部が異常であるとして、ステップ１０５へ進み、異常結果の出力を行ってルーチンを終了する。一方、ステップ１０４において、上記関係式を満たしていない場合には、冷却部が正常であるとして、ルーチンを終了する。

上述した実施形態は、予め実験を行うことによって得られた冷却部の正常及び異常の結果から、その境界を直線又は平面で近似したが、当然のことながら、曲線又は曲面によって近似してもよい。また、上述した実施形態において、部品温度検出部によって検出される発熱部品の部品温度を、発熱部品近傍の温度に置き換えてもよい。

１ 電子回路
２ 発熱部品
３ 冷却部
４ 部品温度検出部
５ 消費電流検出部
７ 異常判定部

Claims (9)

1. 発熱部品と該発熱部品を冷却する冷却部とを備えた電子回路における前記冷却部の異常検査システムであって、
   前記発熱部品の温度を検出する部品温度検出部と、
   前記発熱部品における消費電流を検出する消費電流検出部と、
   前記部品温度検出部によって検出された部品温度と前記消費電流検出部によって検出された消費電流とに基づいて前記冷却部の異常を判定する異常判定部と、
   を具備した冷却部の異常検査システム。
2. 前記部品温度をＴとし、前記消費電流をＩとし、予め定められた前記部品温度の限界部品温度をＴｍａｘとし、予め定められた前記発熱部品の限界消費電流をＩｍａｘとし、予め定められた当該異常検査システムの限界周囲温度をＴａｍａｘとすると、
   Ｔ＞（Ｔｍａｘ−Ｔａｍａｘ）×Ｉ／Ｉｍａｘ＋Ｔａｍａｘ
   又は、
   Ｉ＞Ｉｍａｘ
   の関係式を満たしたときに、前記異常判定部が異常と判定する請求項１に記載の冷却部の異常検査システム。
3. 発熱部品と該発熱部品を冷却する冷却部とを備えた電子回路における前記冷却部の異常検査システムであって、
   前記発熱部品の温度を検出する部品温度検出部と、
   前記発熱部品を昇温させる回路動作の実行前に前記部品温度検出部によって検出された第１部品温度及び前記回路動作の実行後に前記部品温度検出部によって検出された第２部品温度に基づいて前記冷却部の異常を判定する異常判定部と、
   を具備した冷却部の異常検査システム。
4. 前記第１部品温度をＴ１とし、前記第２部品温度をＴ２とすると、予め定められた冷却部の正常及び異常の境界を示す関数ｆ：Ｔ２＝ｆ（Ｔ１）において、Ｔ２＞ｆ（Ｔ１）の関係式を満たしたときに、前記異常判定部が異常と判定する請求項３に記載の冷却部の異常検査システム。
5. 発熱部品と該発熱部品を冷却する冷却部とを備えた電子回路における前記冷却部の異常検査システムであって、
   前記発熱部品における消費電流を検出する消費電流検出部と、
   前記発熱部品を昇温させる回路動作の実行前に前記消費電流検出部によって検出された第１消費電流及び前記回路動作の実行後に前記消費電流検出部によって検出された第２消費電流に基づいて前記冷却部の異常を判定する異常判定部と、
   を具備した冷却部の異常検査システム。
6. 前記第１消費電流をＩ１とし、前記第２消費電流をＩ２とすると、予め定められた冷却部の正常及び異常の境界を示す関数ｇ：Ｉ２＝ｇ（Ｉ１）において、Ｉ２＞ｇ（Ｉ１）の関係式を満たしたときに、前記異常判定部が異常と判定する請求項５に記載の冷却部の異常検査システム。
7. 当該異常検査システムの周囲温度を検出する周囲温度検出部をさらに具備し、
   前記異常判定部が、さらに、該周囲温度検出部によって検出された周囲温度に基づいて前記冷却部の異常を判定する請求項１から６のいずれか１つに記載の冷却部の異常検査システム。
8. 当該異常検査システムを所定の温度に維持するように収容可能な恒温槽をさらに具備した請求項１及び請求項３から６のいずれか１つに記載の冷却部の異常検査システム。
9. 前記異常判定部が異常と判定すると、異常を画面に表示若しくは音声で通知し、又は、判定結果を記録し、又は、前記発熱部品を省電力状態に移行し、又は、前記発熱部品の電源を遮断し、又は、異常の監視を行うシステムへ通知する請求項１から８のいずれか１つに記載の冷却部の異常検査システム。

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