專利名稱：剩余壽命預(yù)測(cè)方法、溫度檢測(cè)構(gòu)造和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)測(cè)電容器等的剩余壽命的方法、適合該方法的溫度檢測(cè)構(gòu)造以及配有電容器的電源裝置等的各種電子裝置。
眾所周知，電解電容器的壽命可以根據(jù)表示溫度和壽命之間關(guān)系的作為溫度-壽命法則的阿雷尼厄斯(Arrhenius)定律，通過下述運(yùn)算式進(jìn)行計(jì)算。
Lx＝Lo×2(To-tx)/10×kLx實(shí)際使用時(shí)的估計(jì)壽命(小時(shí))Lo最高使用溫度下的保障壽命(小時(shí))To最高使用溫度(℃)tx實(shí)際使用溫度(℃)k壽命系數(shù)再有，壽命系數(shù)k由電容器廠商提出各種方式，是基于施加電壓、脈動(dòng)電流、環(huán)境溫度等的換算系數(shù)。
以往，提出過有關(guān)基于這樣的運(yùn)算式的壽命預(yù)測(cè)的各種方案。
但是，在以往例中，按基于阿雷尼厄斯定律的運(yùn)算式來計(jì)算估計(jì)壽命，從該估計(jì)壽命中減去實(shí)際的運(yùn)行時(shí)間，在達(dá)到預(yù)定的閾值時(shí)，判定為已到壽命并輸出警告，不能在實(shí)際使用中通知剩余壽命。
一般地，各種生產(chǎn)設(shè)備等中使用的電子裝置的更換被排在年間計(jì)劃表中，以便在生產(chǎn)業(yè)務(wù)等中不產(chǎn)生障礙。但是，在某日突然發(fā)出壽命到期的警報(bào)輸出和顯示的以往例中，使用便利性差，壽命到期的警報(bào)輸出和顯示在定期維護(hù)期間以外出現(xiàn)時(shí)，存在為了進(jìn)行裝置交換而必須使生產(chǎn)線停止的難題。
因此，期望可以預(yù)測(cè)實(shí)際使用中的剩余壽命、即可運(yùn)行的剩余時(shí)間。
而且，如果高精度地進(jìn)行基于阿雷尼厄斯定律的壽命預(yù)測(cè)，則從上述運(yùn)算式可知，需要正確地檢測(cè)電解電容器的實(shí)際使用溫度(tx)。為了檢測(cè)電解電容器的實(shí)際使用溫度，可設(shè)置溫度傳感器，但由于受到其周圍的空氣對(duì)流等影響，不容易進(jìn)行正確的溫度檢測(cè)。
特別是在電源裝置中，通過變壓器使初級(jí)側(cè)電路和次級(jí)側(cè)電路絕緣，相對(duì)于成為預(yù)知壽命對(duì)象的電解電容器是初級(jí)側(cè)電路，根據(jù)來自溫度傳感器的檢測(cè)溫度而對(duì)壽命進(jìn)行運(yùn)算的低電壓驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)等運(yùn)算電路是次級(jí)側(cè)電路。因此，獲得電解電容器和溫度傳感器的絕緣，同時(shí)正確地檢測(cè)電解電容器的溫度就更加困難。
在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，具有以下構(gòu)成。
即，本發(fā)明的剩余壽命測(cè)定方法是用于預(yù)測(cè)對(duì)象物的剩余壽命，其中，該方法包括計(jì)算步驟，根據(jù)基于溫度-壽命法則的運(yùn)算式，計(jì)算規(guī)定溫度下的剩余壽命；以及變換步驟，將算出的剩余壽命變換成實(shí)際使用中的剩余壽命。
根據(jù)本發(fā)明，按照基于溫度-壽命法則的運(yùn)算式，計(jì)算規(guī)定溫度下的剩余壽命，通過將其變換成實(shí)際使用中的剩余壽命，可以預(yù)測(cè)實(shí)際使用中的剩余壽命，從而可以根據(jù)該剩余壽命來掌握更換時(shí)機(jī)并制定維護(hù)計(jì)劃。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在每次經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間時(shí)，進(jìn)行所述計(jì)算步驟和所述變換步驟；在所述計(jì)算步驟中，將實(shí)際使用中的所述預(yù)定時(shí)間的經(jīng)過換算成所述規(guī)定溫度的經(jīng)過時(shí)間并從剩余壽命中減去；在所述變換步驟中，根據(jù)所述規(guī)定溫度下的剩余壽命和實(shí)際使用中的剩余壽命之間的比例關(guān)系來進(jìn)行變換。
這里，所謂每經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間可以是每經(jīng)過固定的時(shí)間、即間隔固定的時(shí)間，也可以是間隔不固定的時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明，如果經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間，則將該經(jīng)過時(shí)間換算成規(guī)定溫度下的經(jīng)過時(shí)間，從規(guī)定溫度下的剩余壽命中減去，將得到的規(guī)定溫度下的剩余壽命使用比例關(guān)系變換成實(shí)際使用中的剩余壽命，所以每經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間，可以預(yù)測(cè)該時(shí)刻的剩余壽命。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在所述計(jì)算步驟中，使用實(shí)際使用時(shí)的溫度，根據(jù)溫度-壽命法則來進(jìn)行所述換算；在所述變換步驟中，以所述規(guī)定溫度下的初始時(shí)刻的總剩余壽命作為基準(zhǔn)，根據(jù)所述規(guī)定溫度下的另一時(shí)刻的剩余壽命、以及與所述另一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際使用中的經(jīng)過時(shí)間，變換為實(shí)際使用中的剩余壽命。
根據(jù)本發(fā)明，如果經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間，則使用實(shí)際使用時(shí)的溫度并根據(jù)溫度-時(shí)間法則，將該經(jīng)過時(shí)間換算成規(guī)定溫度下的經(jīng)過時(shí)間，所以即使實(shí)際使用時(shí)的溫度從規(guī)定溫度變化了也可正確地?fù)Q算，并且將換算的經(jīng)過時(shí)間從規(guī)定溫度下的剩余壽命中減去，所以算出的規(guī)定溫度下的剩余壽命成為包含直至目前的實(shí)際使用溫度的以過去歷史為基礎(chǔ)的剩余壽命，可以高精度地預(yù)測(cè)剩余壽命。而且，將規(guī)定溫度下的初始時(shí)刻的總剩余壽命作為基準(zhǔn)進(jìn)行變換，所以與將實(shí)際使用開始后時(shí)刻的剩余壽命作為基準(zhǔn)的情況相比，可以高精度地變換為實(shí)際使用中的剩余壽命。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，剩余壽命的預(yù)測(cè)對(duì)象物是電容器。
根據(jù)本發(fā)明，可以預(yù)測(cè)電容器的剩余壽命，所以可以將配有電容器的各種裝置的剩余壽命作為電容器的剩余壽命來進(jìn)行預(yù)測(cè)。
本發(fā)明的溫度檢測(cè)構(gòu)造用于檢測(cè)電容器的溫度，其中，將檢測(cè)所述電容器溫度的溫度傳感器用絕緣帶卷繞并緊貼配置在所述電容器上。
根據(jù)本發(fā)明，作為絕緣帶，是市場(chǎng)銷售的非常薄的膠帶，所以即使卷繞這樣的絕緣帶，其厚度也非常薄，可以確保期望的絕緣性能，同時(shí)可以使溫度傳感器非?？拷娙萜鞯嘏渲?，可以高精度地檢測(cè)電容器的溫度。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，將卷繞了所述絕緣帶的溫度傳感器和所述電容器容納在熱收縮管內(nèi)并進(jìn)行一體化。
根據(jù)本發(fā)明，通過熱收縮管的收縮隔著絕緣帶使溫度傳感器被緊貼于電容器上的狀態(tài)下使兩者進(jìn)行一體化，通過熱收縮管的導(dǎo)熱使管內(nèi)溫度均衡，電容器溫度和傳感器檢測(cè)溫度的差幾乎沒有。此外，通過由熱收縮管的一體化，使熱容量相同，不會(huì)因外部風(fēng)等造成只有溫度傳感器的溫度急劇變動(dòng)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述電容器是通過變壓器絕緣的初級(jí)側(cè)的電路部件，所述溫度傳感器是裝入次級(jí)側(cè)電路的部件，該溫度傳感器通過引線連接到次級(jí)側(cè)電路。
根據(jù)本發(fā)明，可以卷繞所述絕緣帶來確保初級(jí)側(cè)電路部件的電容器和裝入次級(jí)側(cè)電路中的溫度傳感器之間的期望絕緣。此外，緊貼配置在電容器上的溫度傳感器必須連接到次級(jí)側(cè)電路上，但包含電容器的初級(jí)側(cè)的電路部件通過安裝的電路基板的布線圖形進(jìn)行連接，所以難以確保必要的絕緣距離。因此，通過使用引線，不接觸所述電路基板，可以從其上方跨越至次級(jí)側(cè)的電路，確保期望的絕緣性能并同時(shí)進(jìn)行連接。
本發(fā)明的電子裝置配有電容器，該電子裝置包括溫度傳感器，檢測(cè)所述電容器的溫度；運(yùn)算裝置，使用來自所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度，來運(yùn)算所述電容器的剩余壽命；以及通知裝置，通知運(yùn)算后的剩余壽命；所述運(yùn)算裝置配有根據(jù)基于電容器溫度-壽命法則的運(yùn)算式，計(jì)算規(guī)定溫度下的剩余壽命的計(jì)算部。
根據(jù)本發(fā)明，使用來自檢測(cè)電容器溫度的溫度傳感器的檢測(cè)溫度，按照基于電容器溫度-壽命法則的運(yùn)算式，來計(jì)算規(guī)定溫度下的剩余壽命，所以從規(guī)定溫度下的剩余壽命和實(shí)際使用中的剩余壽命大致比例關(guān)系來看，可以將所述規(guī)定溫度下的初始時(shí)刻的總剩余壽命和根據(jù)所述運(yùn)算式算出的剩余壽命的比率看成實(shí)際使用中的所述比率，例如可以進(jìn)行剩余壽命為總壽命(總剩余壽命)的百分之多少的通知，根據(jù)該通知，可以掌握更換時(shí)機(jī)，制定維護(hù)計(jì)劃。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述運(yùn)算裝置運(yùn)算實(shí)際使用中的所述電容器的剩余壽命，配有將所述計(jì)算部算出的規(guī)定溫度下的剩余壽命變換成實(shí)際使用中的剩余壽命的變換部；所述通知裝置顯示運(yùn)算后的剩余壽命。
根據(jù)本發(fā)明，按照基于電容器溫度-壽命法則的運(yùn)算式，計(jì)算規(guī)定溫度下的剩余壽命，將其變換成實(shí)際使用中的剩余壽命并用通知裝置進(jìn)行顯示，所以可以根據(jù)該剩余壽命來掌握更換時(shí)機(jī)并制定維護(hù)計(jì)劃。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述運(yùn)算裝置在每經(jīng)過預(yù)定時(shí)間時(shí)，運(yùn)算實(shí)際使用中的所述電容器的剩余壽命；所述計(jì)算部將實(shí)際使用中的所述預(yù)定時(shí)間的經(jīng)過換算成所述規(guī)定溫度下的經(jīng)過時(shí)間并從剩余壽命中減去；所述變換部根據(jù)所述規(guī)定溫度下的剩余壽命和實(shí)際使用中的剩余壽命之間的比例關(guān)系進(jìn)行變換。
根據(jù)本發(fā)明，如果經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間，則將該經(jīng)過時(shí)間換算成規(guī)定溫度下的經(jīng)過時(shí)間，從規(guī)定溫度下的剩余壽命中減去，將得到的規(guī)定溫度下的剩余壽命使用比例關(guān)系變換成實(shí)際使用中的剩余壽命并進(jìn)行通知，所以每經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間，可以通知該時(shí)刻的剩余壽命。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述計(jì)算部使用來自所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度，根據(jù)電容器溫度-壽命法則來進(jìn)行所述換算；所述變換部以所述規(guī)定溫度下的初始時(shí)刻的總剩余壽命作為基準(zhǔn)，根據(jù)所述規(guī)定溫度下的另一時(shí)刻的剩余壽命、以及與所述另一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際使用中的經(jīng)過時(shí)間，變換為實(shí)際使用中的剩余壽命。
根據(jù)本發(fā)明，如果經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間，則使用實(shí)際使用時(shí)的溫度，根據(jù)電容器溫度-壽命法則，將該經(jīng)過時(shí)間換算成規(guī)定溫度下的經(jīng)過時(shí)間，所以即使實(shí)際使用時(shí)的溫度從規(guī)定溫度變化了，也可以正確地進(jìn)行換算，此外，將換算的經(jīng)過時(shí)間從規(guī)定溫度下的剩余壽命中減去，所以算出的規(guī)定溫度下的剩余壽命成為包含直至目前的實(shí)際使用溫度的以過去的歷史為基礎(chǔ)的剩余壽命，可以高精度地預(yù)測(cè)剩余壽命。而且，將規(guī)定溫度下的初始時(shí)刻的總剩余壽命為基準(zhǔn)來進(jìn)行變換，所以與將開始了實(shí)際使用后的時(shí)刻的剩余壽命作為基準(zhǔn)的情況相比，可以高精度地變換為實(shí)際使用中的剩余壽命。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該電子裝置備有將所述變換部中的作為變換基準(zhǔn)的所述初始時(shí)刻的總剩余壽命置換成另一時(shí)刻的剩余壽命的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，在溫度條件極大不同的環(huán)境中使用的情況下，通過將變換的基準(zhǔn)點(diǎn)置換成溫度條件改變后的時(shí)刻，可以進(jìn)行精度高的剩余壽命的運(yùn)算。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述電容器是通過變壓器絕緣的初級(jí)側(cè)的電路部件，所述溫度傳感器是裝入在次級(jí)側(cè)電路上的部件，將該溫度傳感器用絕緣帶卷繞并緊貼配置在所述電容器上。
根據(jù)本發(fā)明，作為絕緣帶，是市場(chǎng)銷售的非常薄的膠帶，所以即使卷繞這樣的絕緣帶，其厚度也非常薄，可以確保初級(jí)側(cè)的電容器和次級(jí)側(cè)的溫度傳感器的期望的絕緣性能，同時(shí)可以使溫度傳感器非?？拷娙萜鞯嘏渲?，可以高精度地檢測(cè)電容器的溫度。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，將卷繞了所述絕緣帶的溫度傳感器和所述電容器容納在熱收縮管內(nèi)并進(jìn)行一體化，同時(shí)將所述溫度傳感器通過引線連接到所述運(yùn)算裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過熱收縮管的收縮隔著絕緣帶在溫度傳感器緊貼于電容器上的狀態(tài)下使兩者進(jìn)行一體化，通過熱收縮管的導(dǎo)熱使管內(nèi)溫度均衡，電容器溫度和傳感器檢測(cè)溫度的差幾乎沒有。此外，通過由熱收縮管的一體化，熱容量相同，不會(huì)因外部風(fēng)等造成只有溫度傳感器的溫度急劇地變動(dòng)。將緊貼配置在電容器上的溫度傳感器連接到次級(jí)側(cè)電路的運(yùn)算裝置，但包含電容器的初級(jí)側(cè)的電路部件通過安裝的基板的布線圖形進(jìn)行連接，所以難以確保必要的絕緣距離。因此，通過使用引線，不接觸所述基板，可以從其上方跨越至次級(jí)側(cè)的電路，確保期望的絕緣性能并同時(shí)進(jìn)行連接。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述通知裝置可將運(yùn)算后的剩余壽命切換為符號(hào)顯示和數(shù)值顯示。
根據(jù)本發(fā)明，在壽命到期前的很長期間，通過符號(hào)顯示，可以將所有的劣化狀態(tài)作為目標(biāo)來掌握，如果壽命到期的期間變短，則切換為數(shù)值顯示，從而在管理上可以有效地靈活使用。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述運(yùn)算裝置備有將所述計(jì)算部算出的規(guī)定溫度下的剩余壽命在所述規(guī)定溫度下的初始時(shí)刻的總剩余壽命中占有的比例作為劣化度進(jìn)行計(jì)算的劣化度計(jì)算部；所述通知裝置顯示算出的所述劣化度。
根據(jù)本發(fā)明，使運(yùn)算后的剩余壽命不限于何年、何月、或何時(shí)這樣的數(shù)值顯示，例如可使用占總壽命(總剩余壽命)的多少比例或百分之多少來顯示是否劣化，根據(jù)該劣化度，對(duì)更換時(shí)機(jī)進(jìn)行管理。
圖4是將

圖1的電源裝置的一部分進(jìn)行剖切后的平面圖；圖5是表示電源裝置的示意結(jié)構(gòu)的方框圖；圖6a～圖6c是表示電解電容器的溫度檢測(cè)構(gòu)造的說明圖；圖7是計(jì)算剩余壽命的說明圖；圖8是模擬地表示顯示定時(shí)的切換的說明圖；圖9是說明復(fù)位功能的說明圖。
圖1表示本發(fā)明的電子裝置一例的電源裝置1的整體立體圖，而圖2和圖3分別表示其分解的立體圖，圖4表示將一部分進(jìn)行剖切后的平面圖。
該電源裝置1構(gòu)成為箱型單元狀，可自由拆裝地安裝在橫架固定于電源設(shè)施的DIN導(dǎo)軌等的支撐導(dǎo)軌2的前面，該箱體3由將樹脂成形為向前面開口的有進(jìn)深的箱形的外殼本體3a、以及在該本體前面固定連接的樹脂制的前蓋3b構(gòu)成，在該箱體3的內(nèi)部裝入支撐如圖3所示的電源電路部4。
在所述箱體3的前面，即前蓋3b的前壁的上下中間部位，可自由拆裝地固定連接有將樹脂成形為向后開口淺的箱形的輔助外殼5，在前蓋3b和輔助外殼5之間形成的空間中，如后所述，如圖2和圖4所示那樣裝入支撐有進(jìn)行剩余壽命等運(yùn)算的運(yùn)算電路部6。
作為電源電路的基板，所述電源電路部4配有面向左右的主基板7和在其前部面向前后連接的前部基板8，在主基板7上安裝有構(gòu)成電源電路的各種電子部件9，同時(shí)在前部基板8上安裝有輸入輸出用的端子臺(tái)10、11等。再有，圖示省略了端子彈簧。
作為運(yùn)算電路用的基板，所述運(yùn)算電路部6配有在前蓋3b前面平行支撐的輔助基板12，在該輔助基板12上，安裝有顯示通知剩余壽命、電壓設(shè)定值、輸出電壓當(dāng)前值、輸出電流當(dāng)前值、峰值電流值等的作為通知裝置的LED顯示器13、切換顯示模式的模式切換開關(guān)14、CPU15等。而且，裝配在運(yùn)算電路部6的輔助基板12的背面的連接器16a和裝配在電源電路部4的前部基板8上的連接器16b通過前蓋3b上形成的開口17進(jìn)行連接，將電源電路部4和運(yùn)算電路部6進(jìn)行電連接。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，作為箱體3的前壁的前蓋3b成為將電源電路部4和運(yùn)算電路部6隔絕的遮熱用的隔斷壁，有效地阻斷來自電源電路部4的熱。
圖5是本實(shí)施例的電源裝置1的方框圖。
電源電路部4包括對(duì)交流輸入進(jìn)行整流平滑的輸入整流電路31；配有FET等切換元件的開關(guān)電路32；對(duì)應(yīng)于切換元件的通斷動(dòng)作將輸入變換成規(guī)定的輸出的變壓器33；以及對(duì)來自變壓器33的輸出進(jìn)行整流的輸出整流電路34；這樣的結(jié)構(gòu)基本上與以往例相同。
在本實(shí)施例中，在LED顯示器13中，配有輸出電壓檢測(cè)電路35、輸出電流檢測(cè)電路36和電流/電壓變換器37，以顯示輸出電壓值、輸出電流值、峰值電流值等，輸出電壓檢測(cè)電路35和電流/電壓變換器37的輸出通過上述的連接器16a、16b等提供給運(yùn)算電路部6。運(yùn)算電路部6配有未圖示的運(yùn)算放大器、以及A/D變換器39、42、45、溫度數(shù)據(jù)庫40、電流數(shù)據(jù)庫43、電壓數(shù)據(jù)庫46和上述的CPU15等，該CPU15包括剩余壽命計(jì)算部41、實(shí)際使用中的剩余壽命變換部48以及現(xiàn)在電流計(jì)算部44、現(xiàn)在電壓計(jì)算部47等。
此外，在本實(shí)施例中，為了可以掌握該電源裝置1的更換時(shí)機(jī)，用次級(jí)側(cè)的運(yùn)算電路部6如后述那樣按照基于阿雷尼厄斯定律的運(yùn)算式來計(jì)算被變壓器33絕緣的作為初級(jí)側(cè)電路部件的圖3所示的電解電容器24的剩余壽命，并將剩余壽命顯示在LED顯示器13上。
根據(jù)阿雷尼厄斯定律，在運(yùn)算電解電容器24的壽命中，需要檢測(cè)電解電容器24的溫度，為了進(jìn)行精度高的剩余壽命的運(yùn)算，需要以高精度進(jìn)行電解電容器24的溫度檢測(cè)。
這時(shí)，電解電容器24是初級(jí)側(cè)的電路部件，檢測(cè)該電解電容器24的溫度的溫度傳感器被連接到作為次級(jí)側(cè)電路的運(yùn)算電路部6，需要使電解電容器24和溫度傳感器可靠地絕緣。按照作為代表性的安全規(guī)格的IEC60950，就初級(jí)-次級(jí)間的絕緣而言，需要空間距離為4mm、蠕變距離為5mm、固體絕緣為0.4mm的距離。相反，為了高精度地檢測(cè)電解電容器24的溫度，期望使溫度傳感器盡量靠近電解電容器24。
因此，在本實(shí)施例中，形成以下的溫度檢測(cè)構(gòu)造。
即，如圖6所示，作為檢測(cè)電解電容器24的溫度的溫度傳感器22，使用安裝在小形的傳感器基板21上的熱敏電阻，將該溫度傳感器22和傳感器基板21用絕緣性薄膜膠帶23(即絕緣帶)卷繞多層，在本實(shí)施例中，用厚度為0.025mm的聚酯薄膜膠帶卷繞三層，由此，可符合薄膜絕緣規(guī)定。
而且，將用薄膜膠帶23絕緣覆蓋的溫度傳感器22和傳感器基板21在與電解電容器24的外周面貼著的狀態(tài)下裝入熱收縮管25，通過使熱收縮管25加熱收縮，使溫度傳感器22隔著薄的絕緣層緊貼于電解電容器24。作為熱收縮管25，例如可以使用將聚烯烴樹脂、氟系聚合物或可熱塑性彈性物作為材料的熱收縮管。
這樣，通過用薄膜膠帶23來絕緣覆蓋溫度傳感器22和傳感器基板21，可以符合期望的絕緣性能、即符合薄膜絕緣規(guī)定，同時(shí)可以非常靠近電解電容器24地配置溫度傳感器22。如上所述，薄膜膠帶23的厚度為0.025mm，所以卷繞三層的薄膜膠帶23的厚度為0.075mm，各段都小于上述IEC60950中規(guī)定的固體絕緣的必要距離0.4mm，可以使薄膜膠帶23造成的絕熱影響非常小。
而且，使用熱收縮管25來使電解電容器24和溫度傳感器22及傳感器基板21一體化，所以可提高電解電容器24和溫度傳感器22的密接性，同時(shí)通過熱收縮管25的熱傳導(dǎo)使管內(nèi)溫度均勻，電解電容器溫度和傳感器檢測(cè)溫度的差幾乎沒有。此外，通過熱收縮管25而一體化，使熱容量相同，不會(huì)因?yàn)橥獠康娘L(fēng)等造成只有溫度傳感器22的溫度急劇變動(dòng)。
再有，薄膜膠帶23的厚度和寬度或熱收縮管25的長度等不限于圖6，當(dāng)然可適當(dāng)選擇。
而且，在本實(shí)施例中，如圖3所示，將從傳感器基板21導(dǎo)出的引線26跨越主基板7的上方連接到前部基板8，將來自溫度傳感器22的檢測(cè)輸出通過圖5所示的溫度/電壓變換器38和所述連接器16a、16b提供給運(yùn)算電路部6。由此，不使用安裝了包含電解電容器4的初級(jí)側(cè)的電路部件的主基板7的布線圖形等，就可以將溫度傳感器22的檢測(cè)輸出提供給運(yùn)算電路部6。
下面，詳細(xì)說明運(yùn)算電路部6中的電解電容器24的剩余壽命的計(jì)算。
如上所述，可知電解電容器的壽命可根據(jù)基于阿雷尼厄斯定律的下述運(yùn)算式進(jìn)行計(jì)算。
Lx＝Lo×2(To-tx)/10×k……(1)Lx實(shí)際使用時(shí)的估計(jì)壽命(小時(shí))
Lo最高使用溫度下的保障壽命(小時(shí))To最高使用溫度(℃)tx實(shí)際使用溫度(℃)k壽命系數(shù)在本實(shí)施例中，首先確定規(guī)定溫度、例如標(biāo)準(zhǔn)的使用條件下假設(shè)的電解電容器24的溫度t0℃，按照上述式(1)來計(jì)算該規(guī)定溫度t0℃下的初始時(shí)刻的總剩余壽命L0。
即L0＝Lo×2(To-t0)/10×k接著，如果開始電源裝置1的實(shí)際使用，則每經(jīng)過一定時(shí)間a、例如每經(jīng)過1/60小時(shí)(1分鐘)，根據(jù)基于阿雷尼厄斯定律的運(yùn)算式的下式，來計(jì)算規(guī)定溫度t0℃下的剩余壽命。
Ln＝Ln-1-a×2(tx-t0)/10×k……(2)這里，n＝1，2，3…，tx是在預(yù)定的一定時(shí)間a中通過溫度傳感器22檢測(cè)出溫度的平均溫度(℃)。
如式(2)所示，每經(jīng)過一定時(shí)間a，計(jì)算的剩余壽命Ln比上次計(jì)算的剩余壽命Ln-1小，剩余壽命逐漸減小。
在式(2)中，右邊的第2項(xiàng)、即a×2(tx-t0)/10×k是將檢測(cè)出的實(shí)際使用溫度tx下經(jīng)過的一定時(shí)間a換算成規(guī)定溫度t0下經(jīng)過的時(shí)間。例如，在檢測(cè)出的實(shí)際使用溫度tx與規(guī)定溫度t0相等時(shí)，如果忽略壽命系數(shù)k，則所述第2項(xiàng)變成a，與實(shí)際使用下的經(jīng)過時(shí)間a一致，在檢測(cè)出的實(shí)際使用溫度tx比規(guī)定溫度t0高10℃時(shí)，成為2a，變成實(shí)際使用溫度下的經(jīng)過時(shí)間a的兩倍，而在檢測(cè)出的實(shí)際使用溫度tx比規(guī)定溫度t0低10℃時(shí)，成為a/2，變成實(shí)際使用溫度下的經(jīng)過時(shí)間a的1/2。
這樣，每隔一定時(shí)間a，使用在該期間檢測(cè)出的實(shí)際使用溫度tx，根據(jù)阿雷尼厄斯定律，換算成規(guī)定溫度t0下的經(jīng)過時(shí)間，將其從上次的剩余壽命Ln-1中減去，作為本次規(guī)定溫度t0下的剩余壽命Ln。
因此，計(jì)算的規(guī)定溫度t0下的剩余壽命Ln成為包含到目前的實(shí)際使用下的溫度tx和壽命系數(shù)k的基于過去的所有歷史的剩余壽命，可進(jìn)行精度高的剩余壽命的預(yù)測(cè)。
將這樣計(jì)算的規(guī)定溫度t0下的剩余壽命Ln如下面那樣變換成實(shí)際使用的剩余壽命。
圖7是用于該變換的說明圖。在該圖中，縱軸表示規(guī)定溫度t0下的剩余壽命，表示了初始時(shí)刻的總剩余壽命(總壽命)L0、以及某個(gè)時(shí)刻的剩余壽命Ln。而橫軸是對(duì)應(yīng)于實(shí)際使用的剩余壽命，表示至所述某個(gè)時(shí)刻的實(shí)際使用的經(jīng)過時(shí)間Xn、以及到達(dá)壽命為止的實(shí)際使用的經(jīng)過時(shí)間Xx。
如上所述，每經(jīng)過一定時(shí)間a，就計(jì)算規(guī)定溫度t0下的剩余壽命Ln，從運(yùn)轉(zhuǎn)開始起的經(jīng)過時(shí)間也每隔時(shí)間a進(jìn)行累計(jì)，圖7表示至計(jì)算剩余壽命Ln的某個(gè)時(shí)刻為止從開始運(yùn)轉(zhuǎn)后經(jīng)過Xn時(shí)間的情況。
在本實(shí)施例中，利用規(guī)定溫度t0下的剩余壽命和實(shí)際使用的剩余壽命大致成正比的關(guān)系，將縱軸的初始時(shí)刻的總剩余壽命L0的點(diǎn)A、某個(gè)時(shí)刻的剩余壽命Ln和至所述某個(gè)時(shí)刻為止實(shí)際使用的經(jīng)過時(shí)間Xn的交點(diǎn)B相連接的直線與橫軸相交的點(diǎn)作為到達(dá)壽命為止的經(jīng)過時(shí)間Xx。
因此，所述某個(gè)時(shí)刻n的剩余壽命Lrest可以按Lrest＝Xx-Xn＝{Ln/(L0-Ln)}×Xn……(3)來計(jì)算。
即，根據(jù)初始時(shí)刻的總剩余壽命L0、每經(jīng)過一定時(shí)間a算出的規(guī)定溫度t0下的剩余壽命Ln、到該時(shí)刻的從運(yùn)轉(zhuǎn)開始起的經(jīng)過時(shí)間Xn來計(jì)算實(shí)際使用的剩余壽命Lrest。
但是，在運(yùn)轉(zhuǎn)開始的初期，有直線的斜率極大地變動(dòng)的危險(xiǎn)，所以在Xx變?yōu)轭A(yù)定的Xmax以上(Xx≥Xmax)時(shí)，使Xx＝Xmax。
以上這樣計(jì)算的實(shí)際使用的剩余壽命Lrest也可以用多少年、多少月、多少天或多少小時(shí)這樣的數(shù)值來表示，電解電容器的壽命一般從幾年到十幾年。因此，即使可從運(yùn)轉(zhuǎn)開始起進(jìn)行數(shù)值顯示，但由于到達(dá)壽命為止的時(shí)間過長，所以難以有效利用剩余壽命Lrest。此外，如果從運(yùn)轉(zhuǎn)開始起的經(jīng)過時(shí)間Xn小，則其越小，上述直線的斜率變動(dòng)越大，所以計(jì)算的實(shí)際使用的剩余壽命Lrest也極大地變動(dòng)。
因此，在本實(shí)施例中，將計(jì)算的實(shí)際使用的剩余壽命Lrest如下表示。
即，圖8是模擬地表示對(duì)電解電容器的剩余壽命進(jìn)行顯示時(shí)的定時(shí)切換的圖。
電解電容器的壽命被規(guī)定為從初始容量減少到20～30％的時(shí)刻，所以計(jì)算的實(shí)際使用的剩余壽命Lrest從達(dá)到固定值(在例中為2年)以下的時(shí)刻起進(jìn)行年數(shù)值顯示，對(duì)從初始值起改變到年數(shù)值顯示的期間進(jìn)行等分，在LED顯示器13上進(jìn)行‘FULL’、‘HALF’等字符顯示。具體地說，LED顯示器13進(jìn)行‘FUL’、‘HAF’這樣的字符顯示或‘2.0y’這樣的年數(shù)值顯示。
此外，在本實(shí)施例中，在因設(shè)備的變更等造成溫度和負(fù)載等使用條件極大變化而使上述圖7的直線斜率中途極大變化時(shí)，對(duì)應(yīng)于該變化，如下進(jìn)行高精度的剩余壽命的預(yù)測(cè)。
圖9是與上述圖7對(duì)應(yīng)的圖，用X坐標(biāo)表示各時(shí)刻的橫軸的實(shí)際使用的經(jīng)過時(shí)間，用Y坐標(biāo)表示縱軸的規(guī)定溫度下的剩余壽命。
從運(yùn)轉(zhuǎn)開始起經(jīng)過了X1時(shí)間的C時(shí)刻(X1、Y2)的實(shí)際使用的剩余壽命Lrest被限制在用虛線表示的壽命限度內(nèi)，所以為X10-X1。這里，X10對(duì)應(yīng)于上述的Xmax，是電解電容器的物性方面的壽命限度。在C時(shí)刻(X1，Y2)以后，實(shí)際使用溫度tx變大并且斜率改變的D時(shí)刻(X2，Y3)的剩余壽命Lrest成為用點(diǎn)劃線表示的X9-X2。本來，真正的剩余壽命Lrest應(yīng)該為用新的實(shí)線表示的直線與橫軸的交點(diǎn)(x6，0)的X6-X2。
上述式(3)是假設(shè)從運(yùn)轉(zhuǎn)開始至n時(shí)刻的經(jīng)過時(shí)間Xn的直線斜率固定，而以初始時(shí)刻的總剩余壽命L0的點(diǎn)作為基準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)算。因此，在斜率中途變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生誤差。但是，該誤差隨著時(shí)間的經(jīng)過而被校正并消除。例如，E時(shí)刻(X3，Y4)的剩余壽命Lrest如雙點(diǎn)劃線所示為X8-X3，而F時(shí)刻(X4，Y5)的剩余壽命Lrest如細(xì)實(shí)線所示為X7-X4，與真正的剩余壽命Lrest的誤差被稍微校正，在Lrest≈0的H時(shí)刻(x6，0)附近，該誤差被消除。
另一方面，在斜率改變的C(X1，Y2)時(shí)刻，如果置換復(fù)位為X1＝0、L0＝Y(jié)2，則作為基準(zhǔn)的初始時(shí)刻的總剩余壽命L0的點(diǎn)(0，L0)被置換為C時(shí)刻(X1，Y2)，由此，可以防止產(chǎn)生誤差。
因此，在本實(shí)施例中，在因設(shè)備變更等造成溫度和負(fù)載等使用條件極大變化時(shí)，在該時(shí)刻，通過開關(guān)和外部信號(hào)進(jìn)行復(fù)位，對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行置換并顯示沒有誤差的剩余壽命。
另外，在本實(shí)施例中，也可以用下式來計(jì)算當(dāng)前壽命相對(duì)于初始時(shí)刻的總剩余壽命L0減少了多少、即劣化了多少，表示為劣化度E(％)。
E＝(Ln/L0)×100在實(shí)際使用的溫度tx高時(shí)和低時(shí)，圖7所示的直線的斜率有所不同，所以即使剩余壽命Lrest相同，劣化度E也不相同。因此，在以一定的剩余范圍作為基準(zhǔn)來確定交換期時(shí)，基于該劣化度的顯示是有效的。
(其他實(shí)施例)在上述實(shí)施例中，盡管每隔預(yù)定的固定時(shí)間就計(jì)算剩余壽命，但作為本發(fā)明的其他實(shí)施例，也可以響應(yīng)操作等來運(yùn)算并顯示剩余壽命。
在上述實(shí)施例中，盡管將連接兩點(diǎn)的直線與橫軸的交點(diǎn)作為壽命到期為止的經(jīng)過時(shí)間Xx，但不限于兩點(diǎn)，也可以用三點(diǎn)以上的點(diǎn)通過最小二乘法來求出直線。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，按照基于溫度-壽命法則的運(yùn)算式，來計(jì)算規(guī)定溫度下的剩余壽命，將其變換成實(shí)際使用中的剩余壽命并進(jìn)行通知，所以可以根據(jù)該剩余壽命來掌握更換時(shí)機(jī)并制定維護(hù)計(jì)劃，如以往通知壽命到期那樣，可以預(yù)先避免因突然的壽命到期而使設(shè)備生產(chǎn)線停止的狀況，在配有電容器的電源裝置等各種電子裝置的更換時(shí)機(jī)掌握上特別有效。
此外，根據(jù)本發(fā)明，將薄的絕緣帶卷繞在溫度傳感器上來確保絕緣，并且可以將溫度傳感器緊貼配置在電容器上，可進(jìn)行精度高的溫度檢測(cè)，并通過用熱收縮管將溫度傳感器和電解電容器進(jìn)行一體化，因此不會(huì)因外部風(fēng)等造成只有溫度傳感器的溫度急劇變動(dòng)，可以進(jìn)行精度高的溫度檢測(cè)、所以可以進(jìn)行精度高的剩余壽命的計(jì)算。
權(quán)利要求
1.一種剩余壽命預(yù)測(cè)方法，用于預(yù)測(cè)對(duì)象物的剩余壽命，其特征在于，該方法包括計(jì)算步驟，根據(jù)基于溫度-壽命法則的運(yùn)算式，計(jì)算規(guī)定溫度下的剩余壽命；以及變換步驟，將算出的剩余壽命變換成實(shí)際使用中的剩余壽命。
2.如權(quán)利要求1所述的剩余壽命測(cè)定方法，其特征在于，在每次經(jīng)過預(yù)定時(shí)間時(shí)，進(jìn)行所述計(jì)算步驟和所述變換步驟；在所述計(jì)算步驟中，將實(shí)際使用中的所述預(yù)定時(shí)間的經(jīng)過換算成所述規(guī)定溫度的經(jīng)過時(shí)間并從剩余壽命中減去；在所述變換步驟中，根據(jù)所述規(guī)定溫度下的剩余壽命和實(shí)際使用中的剩余壽命之間的比例關(guān)系來進(jìn)行變換。
3.如權(quán)利要求2所述的剩余壽命測(cè)定方法，其特征在于，在所述計(jì)算步驟中，使用實(shí)際使用時(shí)的溫度，根據(jù)溫度-壽命法則來進(jìn)行所述換算；在所述變換步驟中，以所述規(guī)定溫度下的初始時(shí)刻的總剩余壽命作為基準(zhǔn)，根據(jù)所述規(guī)定溫度下的另一時(shí)刻的剩余壽命、以及與所述另一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際使用中的經(jīng)過時(shí)間，變換為實(shí)際使用中的剩余壽命。
4.如權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的剩余壽命測(cè)定方法，其特征在于，所述對(duì)象物是電容器。
5.一種溫度檢測(cè)構(gòu)造，用于檢測(cè)電容器的溫度，其特征在于，將檢測(cè)所述電容器溫度的溫度傳感器用絕緣帶卷繞并緊貼配置在所述電容器上。
6.如權(quán)利要求5所述的溫度檢測(cè)構(gòu)造，其特征在于，將卷繞了所述絕緣帶的溫度傳感器和所述電容器容納在熱收縮管內(nèi)并進(jìn)行一體化。
7.如權(quán)利要求5或6所述的溫度檢測(cè)構(gòu)造，其特征在于，所述電容器是通過變壓器絕緣的初級(jí)側(cè)的電路部件，所述溫度傳感器是裝入次級(jí)側(cè)電路的部件，該溫度傳感器通過引線連接到次級(jí)側(cè)電路。
8.一種電子裝置，配有電容器，其特征在于，該電子裝置包括溫度傳感器，檢測(cè)所述電容器的溫度；運(yùn)算裝置，使用來自所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度，來運(yùn)算所述電容器的剩余壽命；以及通知裝置，通知運(yùn)算后的剩余壽命；所述運(yùn)算裝置配有根據(jù)基于電容器溫度-壽命法則的運(yùn)算式，計(jì)算規(guī)定溫度下的剩余壽命的計(jì)算部。
9.如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其特征在于，所述運(yùn)算裝置運(yùn)算實(shí)際使用中的所述電容器的剩余壽命，配有將所述計(jì)算部算出的規(guī)定溫度下的剩余壽命變換成實(shí)際使用中的剩余壽命的變換部；所述通知裝置顯示運(yùn)算后的剩余壽命。
10.如權(quán)利要求9所述的電子裝置，其特征在于，所述運(yùn)算裝置在每經(jīng)過預(yù)定時(shí)間時(shí)，運(yùn)算實(shí)際使用中的所述電容器的剩余壽命；所述計(jì)算部將實(shí)際使用中的所述預(yù)定時(shí)間的經(jīng)過換算成所述規(guī)定溫度下的經(jīng)過時(shí)間并從剩余壽命中減去；所述變換部根據(jù)所述規(guī)定溫度下的剩余壽命和實(shí)際使用中的剩余壽命之間的比例關(guān)系進(jìn)行變換。
11.如權(quán)利要求10所述的電子裝置，其特征在于，所述計(jì)算部使用來自所述溫度傳感器的檢測(cè)溫度，根據(jù)電容器溫度-壽命法則來進(jìn)行所述換算；所述變換部以所述規(guī)定溫度下的初始時(shí)刻的總剩余壽命作為基準(zhǔn)，根據(jù)所述規(guī)定溫度下的另一時(shí)刻的剩余壽命、以及與所述另一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際使用中的經(jīng)過時(shí)間，變換為實(shí)際使用中的剩余壽命。
12.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其特征在于，該電子裝置備有將所述變換部中的作為變換基準(zhǔn)的所述初始時(shí)刻的總剩余壽命置換成另一時(shí)刻的剩余壽命的裝置。
13.如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其特征在于，所述電容器是通過變壓器絕緣的初級(jí)側(cè)的電路部件，所述溫度傳感器是裝入在次級(jí)側(cè)電路上的部件，將該溫度傳感器用絕緣帶卷繞并緊貼配置在所述電容器上。
14.如權(quán)利要求13所述的電子裝置，其特征在于，將卷繞了所述絕緣帶的溫度傳感器和所述電容器容納在熱收縮管內(nèi)并進(jìn)行一體化，同時(shí)將所述溫度傳感器通過引線連接到所述運(yùn)算裝置。
15.如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其特征在于，所述通知裝置可將運(yùn)算后的剩余壽命切換為符號(hào)顯示和數(shù)值顯示。
16.如權(quán)利要求8所述的電子裝置，其特征在于，所述運(yùn)算裝置備有將所述計(jì)算部算出的規(guī)定溫度下的剩余壽命在所述規(guī)定溫度下的初始時(shí)刻的總剩余壽命中占有的比例作為劣化度進(jìn)行計(jì)算的劣化度計(jì)算部；所述通知裝置顯示算出的所述劣化度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種剩余壽命預(yù)測(cè)方法、溫度檢測(cè)構(gòu)造和電子裝置，通過可容易地掌握識(shí)別剩余壽命，可以進(jìn)行維護(hù)管理，而不在生產(chǎn)工序等中產(chǎn)生障礙。本發(fā)明是檢測(cè)裝入在設(shè)備內(nèi)的電解電容器24的溫度，根據(jù)溫度－壽命法則來運(yùn)算實(shí)際使用中的剩余壽命，并顯示剩余壽命。并具有這樣的構(gòu)造，即將電解電容器24和卷繞薄膜膠帶23進(jìn)行絕緣的溫度傳感器22容納在熱收縮管25內(nèi)，使次級(jí)側(cè)的溫度傳感器22緊貼在初級(jí)側(cè)的電解電容器24上。
文檔編號(hào)H01G13/00GK1439867SQ0310489
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月21日
發(fā)明者五十棲正志, 大場(chǎng)恒俊 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社