專利名稱：控制裝置的老化診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制裝置的老化診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
導(dǎo)致對(duì)電梯和各種設(shè)備等進(jìn)行控制的控制裝置發(fā)生故障的主要原因 之一是因收容在控制裝置中且安裝有電子器件等的印刷線路板上的配線 和電子器件的連接端子(以下統(tǒng)稱為導(dǎo)電構(gòu)件)腐蝕而產(chǎn)生的老化。因此， 優(yōu)選預(yù)先對(duì)導(dǎo)電構(gòu)件進(jìn)行老化診斷，推定將來的老化進(jìn)度情況，以便能夠 在因老化而產(chǎn)生故障之前更換老化部分。
作為現(xiàn)有的老化診斷技術(shù)，已知有將與導(dǎo)電構(gòu)件相同的金屬材料作為 試驗(yàn)片，使其在控制裝置內(nèi)暴露一定期間，測(cè)定腐蝕厚度，根據(jù)腐蝕厚度 和暴露期間來求出平均的腐蝕進(jìn)度，并根據(jù)求出的平均腐蝕進(jìn)度來推定將 來的腐蝕量的方法。此外，在專利文獻(xiàn)l中公開了一種方法，其對(duì)作為腐 蝕量的影響因素的溫度和濕度等進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)測(cè)定值的范圍給予評(píng)分 數(shù)，同時(shí)根據(jù)評(píng)分?jǐn)?shù)的函數(shù)來求出將來的腐蝕量。
專利文獻(xiàn)1日本特開2001-215187。
然而，作為腐蝕量的影響因素的溫度和濕度因暴露試驗(yàn)片的季節(jié)而有 較大變動(dòng)，另外，控制裝置內(nèi)的溫度和濕度也會(huì)因控制裝置的運(yùn)行狀態(tài)而 變動(dòng)，因此，實(shí)際的腐蝕進(jìn)度并不是恒定的。在上述現(xiàn)有的方法中，沒有 對(duì)溫度以及濕度的變動(dòng)作出考慮，難以進(jìn)行高精度的腐蝕量的推定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高精度地推定導(dǎo)電構(gòu)件的將來的腐 蝕量的老化診斷系統(tǒng)。
為了解決上述課題，本發(fā)明的老化診斷系統(tǒng)的特征在于，具有溫度 傳感器，其測(cè)定收容有印刷線路板的箱體的內(nèi)部溫度，其中該印刷線路板上安裝有具有作為診斷對(duì)象的導(dǎo)電構(gòu)件的電子器件或者電氣器件；濕度傳
感器，其測(cè)定箱體內(nèi)部的濕度；腐蝕傳感器，其測(cè)定診斷對(duì)象的腐蝕量；
診斷處理裝置，其在設(shè)定期間記錄由利用各個(gè)傳感器中測(cè)定的箱體內(nèi)的溫
度以及濕度構(gòu)成的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和診斷對(duì)象的腐蝕數(shù)據(jù)，根據(jù)所記錄的 箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和腐蝕數(shù)據(jù)來推定診斷對(duì)象的將來的腐蝕量，進(jìn)行老化診
斷；外部空氣環(huán)境(open-air environment)數(shù)據(jù)庫，其記錄有由箱體外的 過去的溫度以及濕度構(gòu)成的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)，其中，診斷處理裝置求出 在設(shè)定期間記錄的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與腐蝕數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，并求出設(shè)定期 間內(nèi)的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)與箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系 和過去的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)來推定將來的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)該推定 的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)及其相關(guān)關(guān)系來推定診斷對(duì)象的將來的腐蝕量。
根據(jù)本發(fā)明，能夠按照實(shí)際情況來推定將來的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，因此 能夠高精度地推定診斷對(duì)象的將來的腐蝕量。即，根據(jù)與設(shè)定期間相同時(shí) 期的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)和箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求出例如外部空氣 環(huán)境數(shù)據(jù)與箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的溫度差、濕度差以及它們的周期性變化，并 將該數(shù)據(jù)與過去的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，如此，能夠在考慮到箱體 內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的周期性變化以及外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)的影響的情況下對(duì)將來 的箱體內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行推定。由于溫度和濕度是影響腐蝕量的影響因 素，因此，如果能夠根據(jù)實(shí)際情況高精度地對(duì)將來的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行 推定，便能夠高精度地推定將來的腐蝕量。此外，設(shè)定期間一般為1至3 個(gè)月，但為了進(jìn)行高精度推定，設(shè)定期間優(yōu)選在3個(gè)月以上。進(jìn)行簡(jiǎn)易推 定時(shí)，設(shè)定期間可以為一個(gè)星期左右，但此時(shí)優(yōu)選使用高精度的腐蝕傳感 器即電阻式腐蝕傳感器。另外，外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫可以使用例如氣象廳 的氣象統(tǒng)計(jì)信息。
在此，在控制裝置的設(shè)置環(huán)境是進(jìn)行空調(diào)控制的情況下，箱體外的溫 度及濕度即為空調(diào)的設(shè)定溫度及濕度。
此時(shí)，優(yōu)選老化診斷系統(tǒng)具有溫度傳感器，其測(cè)定收容有印刷線路 板且處于空調(diào)氛圍中的箱體的內(nèi)部溫度，其中該印刷線路板上安裝有具有 作為診斷對(duì)象的導(dǎo)電構(gòu)件的電子器件或者電氣器件；濕度傳感器，其測(cè)定 箱體內(nèi)的濕度；腐蝕傳感器，其測(cè)定診斷對(duì)象的腐蝕量；診斷處理裝置，其在設(shè)定期間記錄由利用各個(gè)傳感器中測(cè)定的箱體內(nèi)的溫度以及濕度構(gòu) 成的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和診斷對(duì)象的腐蝕數(shù)據(jù)，根據(jù)所記錄的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù) 據(jù)和腐蝕數(shù)據(jù)來推定診斷對(duì)象的將來的腐蝕量，進(jìn)行老化診斷；空調(diào)數(shù)據(jù) 庫，其記錄有由空調(diào)的設(shè)定溫度以及濕度構(gòu)成的空調(diào)數(shù)據(jù)，其中，診斷處 理裝置求出在設(shè)定期間記錄的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與腐蝕數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，并 根據(jù)箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與空調(diào)數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來推定將來的箱體內(nèi)環(huán) 境數(shù)據(jù)，同時(shí)通過該推定的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)及其相關(guān)關(guān)系來推定診斷對(duì)象 的將來的腐蝕量。
由此，與外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)的情況一樣，能夠根據(jù)空調(diào)的設(shè)定溫度以 及濕度對(duì)將來的箱體內(nèi)溫度以及濕度的變化進(jìn)行高精度的推定，從而能夠 高精度地推定腐蝕量。
然而，作為導(dǎo)致控制裝置發(fā)生故障的其他主要原因，可以列舉出印刷 線路板上的導(dǎo)電構(gòu)件之間的絕緣老化。由此，還需要與對(duì)腐蝕量進(jìn)行推定 相同地，對(duì)絕緣老化進(jìn)行推定。
此時(shí)，優(yōu)選老化診斷系統(tǒng)具有溫度傳感器，其測(cè)定收容有印刷線路 板的箱體的內(nèi)部溫度，其中該印刷線路板上安裝有具有作為診斷對(duì)象的導(dǎo)
電構(gòu)件的電子器件或者電氣器件；濕度傳感器，其測(cè)定箱體內(nèi)的濕度；塵
埃傳感器，其測(cè)定附 著在診斷對(duì)象上的塵埃量；診斷處理裝置，其在設(shè)定 期間記錄由利用各個(gè)傳感器中測(cè)定的箱體內(nèi)的溫度以及濕度構(gòu)成的箱體 內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和塵埃數(shù)據(jù)，并根據(jù)所記錄的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和塵埃數(shù)據(jù)對(duì)診 斷對(duì)象的絕緣老化進(jìn)行診斷；外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫，其記錄有由箱體外的
過去的溫度以及濕度構(gòu)成的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)，其中，診斷處理裝置求出 在設(shè)定期間記錄的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與絕緣老化的進(jìn)度的相關(guān)關(guān)系，并求出 設(shè)定期間內(nèi)的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)與箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該對(duì) 應(yīng)關(guān)系和過去的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)來推定將來的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù) 該推定的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)及其相關(guān)關(guān)系來推定診斷對(duì)象的將來的絕緣老 化的進(jìn)度。
由此，能夠與上述腐蝕量的推定相同地對(duì)將來的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行 高精度的推定。導(dǎo)致絕緣老化的主要原因是離子遷移，由于溫度和濕度以 及塵埃量是離子遷移的影響因素，因此，通過推定的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)以及根據(jù)設(shè)定期間記錄的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與絕緣老化的進(jìn)度的相關(guān)關(guān)系推定 的塵埃量，能夠?qū)^緣老化的進(jìn)度進(jìn)行高精度地推定。
另外，當(dāng)控制裝置的設(shè)置環(huán)境是進(jìn)行空調(diào)控制的情況下，優(yōu)選與上述 腐蝕量的推定相同地，具有空調(diào)數(shù)據(jù)庫。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種高精度地推定將來的腐蝕量的老化診斷系統(tǒng)。


圖1 (a)是本發(fā)明的第1實(shí)施例的老化診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，(b)是收 容在控制裝置中的印刷線路板的俯視圖。
圖2是老化診斷系統(tǒng)的處理流程圖。
圖3是診斷處理裝置的環(huán)境推定部分的處理工序。
圖4 (a)是內(nèi)部溫度和外部溫度的曲線圖，(b)是內(nèi)部溫度和外部溫 度的頻率特性。
圖5是控制裝置的內(nèi)部絕對(duì)濕度和外部絕對(duì)濕度的曲線圖。
圖6表示對(duì)環(huán)境推定部進(jìn)行腐蝕量推定的處理工序。
圖7 (a)是表示銀腐蝕量的實(shí)測(cè)值和推定值的圖，(b)是表示腐蝕壽 命與經(jīng)過年數(shù)的關(guān)系圖。
圖8是表示對(duì)環(huán)境推定部進(jìn)行絕緣老化推定的處理工序的圖。
圖9 (a)是表示離子遷移壽命與相對(duì)濕度和塵埃量的關(guān)系的圖，(b) 是離子遷移壽命與經(jīng)過年數(shù)的關(guān)系圖。圖10是本發(fā)明的第2實(shí)施例的老化診斷系統(tǒng)的環(huán)境推定部的處理工序。
符號(hào)說明
1老化診斷系統(tǒng)
2環(huán)境測(cè)定裝置
4診斷處理裝置
6外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫
9導(dǎo)電構(gòu)件10印刷線路板
12溫度傳感器
14濕度傳感器
16腐蝕傳感器
18塵埃傳感器
17腐蝕積算損傷率
18離子遷移積算損傷率
30環(huán)境推定部
32損傷推定部
34壽命診斷部
36腐蝕數(shù)據(jù)庫
38空調(diào)數(shù)據(jù)庫
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1 (a)是老化診斷系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)圖，圖1 (b)是收容在控制裝置3 中的印刷線路板10的俯視圖。老化診斷系統(tǒng)1由環(huán)境測(cè)定裝置2、診斷處 理裝置4、外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫6和診斷結(jié)果輸出裝置8構(gòu)成。
環(huán)境測(cè)定裝置2設(shè)置在控制電梯等的控制裝置3內(nèi)，控制裝置3內(nèi)收 容有具有作為診斷對(duì)象的導(dǎo)電構(gòu)件9的印刷線路板10。環(huán)境測(cè)定裝置2 具有測(cè)定控制裝置3內(nèi)的溫度(以下稱為內(nèi)部溫度)的溫度傳感器12、測(cè) 定控制裝置3內(nèi)的相對(duì)濕度(以下稱為內(nèi)部相對(duì)濕度)的濕度傳感器14、 測(cè)定導(dǎo)電構(gòu)件9的腐蝕量的腐蝕傳感器16、測(cè)定附著在導(dǎo)電構(gòu)件9的塵埃 量的塵埃傳感器18以及記錄各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫22。溫度傳感器 12和相對(duì)濕度傳感器14被構(gòu)成為以一定間隔測(cè)定內(nèi)部溫度以及內(nèi)部相對(duì) 濕度并將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫22。
以下參照?qǐng)D1 (b)對(duì)腐蝕傳感器16以及塵埃傳感器18進(jìn)行說明。腐 蝕傳感器16是電阻式腐蝕傳感器，其由玻璃等制成的基板23、電極墊24 和銀電極25構(gòu)成，并且安裝在印刷線路板10上。腐蝕傳感器16被構(gòu)成
9為利用銀電極25的截面積因腐蝕而減小后，電阻會(huì)增加這一特性，以一
定間隔測(cè)定腐蝕量并將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫22。塵埃傳感器18由玻璃等制 成的基板26、電極墊27以及梳齒電極28構(gòu)成，并且安裝在印刷線路板 10上。塵埃傳感器18構(gòu)成為以一定間隔根據(jù)因附著的塵埃而在電極之間 產(chǎn)生的泄漏電流來測(cè)定塵埃量并將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫22中。此外，作為 塵埃的種類，除了灰塵和線頭外，還可列舉出氣溶膠等。另外，可以由印 刷線路板10兼作基板23、 26使用。
環(huán)境測(cè)定裝置2的測(cè)定結(jié)果由診斷處理裝置4進(jìn)行處理。診斷處理裝 置4安裝在未圖示的計(jì)算機(jī)等信息處理終端中。外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫6中 保存有控制裝置3的外部溫度(以下稱為"外部溫度")的履歷以及控制裝 置3的外部的絕對(duì)濕度(以下稱為"外部絕對(duì)濕度")的履歷。外部空氣環(huán) 境數(shù)據(jù)庫6可以利用氣象廳公開的氣象統(tǒng)計(jì)信息中的離控制裝置3最近的 測(cè)定地點(diǎn)的信息。
如圖1 (a)所示，診斷處理裝置4由環(huán)境推定部30、損傷度推定部 32和壽命診斷部34構(gòu)成。環(huán)境推定部30構(gòu)成為根據(jù)環(huán)境測(cè)定裝置2的測(cè) 定結(jié)果以及外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫6的數(shù)據(jù)來推定內(nèi)部溫度以及控制裝置3 的內(nèi)部相對(duì)濕度(以下稱為"內(nèi)部相對(duì)濕度")，并將推定的結(jié)果輸出至損 傷度推定部32。損傷度推定部32構(gòu)成為根據(jù)環(huán)境推定部30的推定結(jié)果來 推定腐蝕量以及絕緣老化，并將推定的結(jié)果輸出到壽命診斷部34中。壽 命診斷部34構(gòu)成為根據(jù)損傷度推定部32的推定結(jié)果來診斷壽命，并將診 斷結(jié)果輸出到診斷結(jié)果輸出裝置8中。診斷結(jié)果輸出裝置8構(gòu)成為將診斷 結(jié)果輸出到未圖示的信息處理終端的顯示畫面中。
參照?qǐng)D2對(duì)上述結(jié)構(gòu)的老化診斷系統(tǒng)1的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖2是老化 診斷系統(tǒng)1的處理流程圖。在步驟1中，將環(huán)境測(cè)定裝置2的溫度傳感器 12以及濕度傳感器14設(shè)置在控制裝置3內(nèi)，如圖1 (b)所示，將腐蝕傳 感器16和塵埃傳感器18設(shè)置在印刷線路板10或者印刷線路板10的附近。 通過設(shè)置的各個(gè)傳感器進(jìn)行1至3個(gè)月的測(cè)定。進(jìn)行高精度測(cè)定時(shí)可以設(shè) 定為3個(gè)月以上，進(jìn)行簡(jiǎn)易測(cè)定時(shí)可以設(shè)定為1個(gè)星期左右。測(cè)定時(shí)期優(yōu) 選在對(duì)腐蝕和絕緣老化影響大的相對(duì)濕度高的時(shí)期。在本實(shí)施例中，作為 示例，在2007年8月到10月的3個(gè)月中進(jìn)行了測(cè)定。此外，通常，導(dǎo)電構(gòu)件9采用銅制成，但在此使用由不同于導(dǎo)電構(gòu)件9的金屬制成的銀電極 25進(jìn)行腐蝕量的推定。選擇銀電極的理由是，銀比銅容易腐蝕，由于腐蝕 在短期內(nèi)加劇，所以，通過推定銀的腐蝕，能夠盡早地對(duì)銅制的導(dǎo)電構(gòu)件
9的腐蝕采取措施。當(dāng)然，也可以使用銅來進(jìn)行腐蝕的推定。
以下參照?qǐng)D3至圖5對(duì)步驟2進(jìn)行說明。圖3是診斷處理裝置4的環(huán) 境推定部30的處理工序，圖4(a)是內(nèi)部溫度和外部溫度的曲線圖，圖 4 (b)是內(nèi)部溫度和外部溫度的頻率特性，圖5是控制裝置3的內(nèi)部絕對(duì) 濕度(以下稱為內(nèi)部絕對(duì)濕度)和外部絕對(duì)濕度的曲線圖。在步驟1中測(cè) 定的8月到10月的內(nèi)部溫度以及內(nèi)部相對(duì)濕度、保存在外部空氣環(huán)境數(shù) 據(jù)庫6中的8月到10月的外部溫度以及外部絕對(duì)濕度被輸入到環(huán)境推定 部30中。
首先，如圖4所示，在溫度方面，計(jì)算內(nèi)部溫度和外部溫度的溫度差 AT。溫度差A(yù)T根據(jù)8月到10月這3個(gè)月的平均溫度求出。并且，通過 離散傅立葉解析(Discrete Fourier Analysis)提取內(nèi)部溫度的頻率特性。內(nèi) 部溫度受到外部溫度和控制裝置3在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量的影響。例如，每 天運(yùn)行和停止的控制裝置3的內(nèi)部溫度受到外部溫度的變動(dòng)以及運(yùn)行和停 止的影響而具有以一天為周期的特征。另外，在工作日運(yùn)行和停止，而在 周末停止的控制裝置3除了具有以一天為周期的特征，同時(shí)還具有以一個(gè) 星期為周期的特征。通常，具有一個(gè)星期以上的周期特征的控制裝置3不 多，但通過傅立葉解析，能夠取得任何周期的頻率特性。圖4 (b)表示內(nèi) 部溫度和外部溫度的周期特性。內(nèi)部溫度和外部溫度均具有以一天為周期 的特征。但是，內(nèi)部溫度與控制裝置3的使用頻率對(duì)應(yīng)，具有顯著的以一 個(gè)星期為周期的特征。
根據(jù)測(cè)定期間比將求出的頻率特性保存在外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫6中的 測(cè)定期間更早的過去的外部溫度，例如2006年1月至12月的外部溫度， 并且結(jié)合由上述方法求出的溫度差A(yù)T以及頻率特性，能夠求出將來的例 如2009年1月至12月的內(nèi)部溫度的推定值。
以下對(duì)內(nèi)部相對(duì)濕度的推定方法進(jìn)行說明。由于控制裝置3外部的水 分立刻會(huì)進(jìn)入到控制裝置3的內(nèi)部，所以外部絕對(duì)濕度和內(nèi)部絕對(duì)濕度大 致一致。因此，將從外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫6得到的外部絕對(duì)濕度與根據(jù)測(cè)定的內(nèi)部溫度和內(nèi)部相對(duì)濕度算出的內(nèi)部絕對(duì)濕度進(jìn)行比較，如果能夠確 認(rèn)為同等的值，則能夠根據(jù)過去的外部絕對(duì)濕度，例如2006年的1月至 12月的外部絕對(duì)濕度，采用絕對(duì)濕度一溫度一相對(duì)濕度的換算式來推定將
來的例如2009年1月至12月的內(nèi)部相對(duì)濕度。
如上所述，在環(huán)境測(cè)定部分30中求出與測(cè)定期間相同時(shí)期的外部溫 度以及外部絕對(duì)濕度和內(nèi)部溫度以及內(nèi)部相對(duì)濕度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該對(duì) 應(yīng)關(guān)系和過去的外部溫度以及外部絕對(duì)濕度，能夠推定將來的內(nèi)部溫度以 及內(nèi)部相對(duì)濕度。
以下參照?qǐng)D6對(duì)步驟3中關(guān)于損傷推定部32的腐蝕的處理進(jìn)行說明。 圖6表示環(huán)境推定部30的處理工序。在步驟1中測(cè)定的腐蝕量以及在步 驟2中推定的內(nèi)部溫度以及內(nèi)部相對(duì)濕度被輸入到環(huán)境推定部30中。
此后，求出內(nèi)部溫度和內(nèi)部相對(duì)濕度與腐蝕量的相關(guān)關(guān)系。銀的腐蝕 量X以硫化銀的生成為主，例如在古河電工時(shí)報(bào)79巻93頁(1986年)
中揭示了作為實(shí)驗(yàn)式的式(1)。
X二X。'[H2S〗1. 。',、exp ( —E / kT) 't (1)
式中，Xo表示系數(shù)，[H2S]表示硫化氫的濃度，[RH]表示相對(duì)濕度，E 表示活性能量，K表示波耳茲曼常數(shù)(Boltzmann constant), T表示絕對(duì)溫 度，t表示時(shí)間。其中，如果將X(^[H2S]"定義為腐蝕性氣體系數(shù)Co，則 腐蝕量X由式(2)求出。
X=C0' [RH]、exp ( —E / kT) .t (2)
其中，環(huán)境測(cè)定裝置2的各個(gè)傳感器的單位測(cè)定時(shí)間tUT的腐蝕量XUT 在溫度T、相對(duì)濕度RH的環(huán)境下通過式(3)求出。 XUT=CV ,n'exp ( —E / kT) 'tUT (3)
其中，由于銀的腐蝕量X與時(shí)間成正比，因此，在腐蝕傳感器16的 測(cè)定期間tcs內(nèi)的腐蝕量Xcs作為單位時(shí)間tUT的腐蝕量XUT的積算值通過 式(4)求出。
Xcs=i;XUT =C0〗{[RH]n'exp (—E/kT) .tUT} (4)
根據(jù)式(4)，由式(5)求出Co。
Co=Xcs / S{[RH]n'exp ( —E / kT) 'tUT} (5)
如上所述，腐蝕性氣體系數(shù)Co在控制裝置的各個(gè)設(shè)置環(huán)境中為固有
12值，能夠通過將所測(cè)定的內(nèi)部溫度、內(nèi)部相對(duì)濕度、腐蝕量和測(cè)定期間代 入式(5)而決定。在使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)際的推定時(shí)，也可以通過如下方 法設(shè)定腐蝕性氣體系數(shù)，即，預(yù)先假設(shè)臨時(shí)的腐蝕性氣體系數(shù)，使得推定 的積算腐蝕量與腐蝕傳感器16的測(cè)定期間tcs內(nèi)的腐蝕量Xcs相等，以此 來設(shè)定腐蝕性氣體系數(shù)。在此，雖然沒有考慮腐蝕性氣體CO的季節(jié)性變
動(dòng)，但只要以某一規(guī)定的間隔進(jìn)行測(cè)定，考慮腐蝕性氣體Co的季節(jié)性變 動(dòng)，便能夠進(jìn)行更高精度的推定。通過將決定的腐蝕性氣體系數(shù)Co和在 步驟2中推定的內(nèi)部溫度和內(nèi)部相對(duì)濕度的值代入式(4)中，能夠推定 積算腐蝕量。圖7 (a)表示銀腐蝕量的實(shí)測(cè)值和推定值。兩者的值非常接 近，表明本推定方法是適當(dāng)?shù)耐贫ǚ椒ā?br> 以下對(duì)診斷對(duì)象金屬為銅的情況進(jìn)行說明。由于銅的腐蝕量與時(shí)間的 1/2次方成比例，因此不能簡(jiǎn)單地積算單位時(shí)間的腐蝕量。銅的腐蝕量 Xcu由式(6)求出。
<formula>formula see original document page 13</formula>
假定最初的單位時(shí)間t=t,時(shí)的溫度為TQ，相對(duì)濕度為RHQ，膜厚為 Xo時(shí)，腐蝕量由式(7)求出。
<formula>formula see original document page 13</formula>
將接下來的單位時(shí)間t= (t2—t》的溫度設(shè)定為TP相對(duì)濕度設(shè)定為 RHp膜厚設(shè)定為X,。在銅的表面形成有膜厚Xo的腐蝕皮膜。在此，假 定銅的腐蝕皮膜的耐腐蝕性與溫度和相對(duì)濕度無關(guān)。則在溫度為和相對(duì) 濕度為RH,的環(huán)境形成膜厚Xo的換算時(shí)間t2c由式(8)求出。 <formula>formula see original document page 13</formula> 因此，接下來的單位時(shí)間t二 (t2—t》的腐蝕量Xi由式(9)求出。<formula>formula see original document page 13</formula> 如上所述，通過修正經(jīng)過時(shí)間求出等價(jià)經(jīng)過時(shí)間，即使是像銅那樣的 腐蝕量不與時(shí)間成比例的金屬，也能夠高精度地推定腐蝕量。
在步驟4中，將在步驟3中推定的腐蝕量和保存在腐蝕數(shù)據(jù)庫36中 的腐蝕容許值的比例輸入到壽命診斷部34中。壽命診斷部34根據(jù)上述數(shù) 據(jù)求出腐蝕積算損傷率，如圖7 (b)所示，將腐蝕積算損傷率到達(dá)1的時(shí) 間點(diǎn)作為腐蝕壽命求出。以下參照?qǐng)D8對(duì)步驟3'中關(guān)于損傷度推定部32的絕緣老化的處理進(jìn)
行說明。圖8表示環(huán)境推定部30的絕緣老化的處理工序，在步驟1中測(cè) 定的塵埃量和在步驟2中推定的內(nèi)部溫度以及內(nèi)部相對(duì)濕度被輸入到環(huán)境 推定部分30中。
絕緣老化的主要原因是離子遷移。離子遷移的產(chǎn)生經(jīng)過陽極金屬的電 化學(xué)性溶解析出、金屬離子的傳輸和陰極中的電化學(xué)性析出這3個(gè)階段的 反應(yīng)，因此，在進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)時(shí)，有必要對(duì)各個(gè)階段的反應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在 此，使用對(duì)3個(gè)階段的反應(yīng)進(jìn)行綜合計(jì)算的壽命。圖9 (a)表示溫度和電
場(chǎng)強(qiáng)度為一定時(shí)的離子遷移壽命與相對(duì)濕度和塵埃量的關(guān)系。離子遷移壽 命L與絕對(duì)溫度T和相對(duì)濕度RH以及塵埃量D有關(guān)，并且由式(10)求 出。
L=CE-m*[RH]-n'D-p'exp (E / kT) (10)
式中，C表示常數(shù)，m、 n、 p表示指數(shù)，E表示活性能量，k表示波 耳茲曼常數(shù)。由于在實(shí)際環(huán)境中溫度和濕度會(huì)發(fā)生變動(dòng)，因此需要對(duì)溫度 和濕度的變動(dòng)作出了考慮的壽命推定式。在此，導(dǎo)入在疲勞壽命的推定中 使用的線性累積損傷法則(Miner法則)這一方法。假定相對(duì)濕度RHj、 RH2、 RH3、…的壽命為L(zhǎng)!、 L2、 L3、...。當(dāng)在相對(duì)濕度RH!、 RH2、 RH3、... 下分別暴露了t!、 t2、 t3、…時(shí)間時(shí)，可以將t,/Li、 t2/L2、 t3/L3、...作 為離子遷移損傷。因此，離子遷移損傷率的積算值由式(11)求出。 (t,/L。 + (t2/L2) + (t3/L3) + . (11)
離子遷移壽命的判斷值可以由式(12)求出。 (t/L') + (t2/L2) + (t3/L3) +... = 1 (12)
將在步驟2中推定的內(nèi)部溫度以及內(nèi)部相對(duì)濕度代入離子遷移壽命推 定式(12)中，此外，根據(jù)在測(cè)定期間內(nèi)附著的塵埃量求出每一單位時(shí)間 內(nèi)附著的塵埃量并代入離子遷移壽命推定式(12)中。由此，可以求出單 位時(shí)間(例如1個(gè)小時(shí))的離子遷移損傷量。
在步驟4'中，將在步驟3'中求出的每一單位時(shí)間內(nèi)的離子遷移損傷量 輸入到壽命診斷部34中。壽命診斷部34據(jù)此求出離子遷移的積算損傷率， 如圖9 (b)所示，將離子遷移的積算損傷率達(dá)到1的時(shí)間點(diǎn)作為絕緣老化 壽命求出。在步驟5中，將在步驟4以及4'中求出的腐蝕壽命以及絕緣老化壽命 輸出到未圖示的信息處理終端的顯示畫面上。老化診斷系統(tǒng)1的處理至此 結(jié)束。
如上所述，本實(shí)施例的老化診斷系統(tǒng)1具有測(cè)定控制裝置3內(nèi)的溫
度的溫度傳感器12，其中該控制裝置3中收容有具有導(dǎo)電構(gòu)件9的印刷線
路板10;測(cè)定相對(duì)濕度的濕度傳感器14;測(cè)定導(dǎo)電構(gòu)件9的腐蝕量的腐 蝕傳感器16;診斷處理裝置4;外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫6，本實(shí)施例的老化 診斷系統(tǒng)1能夠根據(jù)與測(cè)定期間相同時(shí)期的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)和控制裝置
3內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系求出外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)與控制裝置3內(nèi)環(huán)境數(shù)
據(jù)的溫度差和濕度差以及它們的周期，通過將該數(shù)據(jù)與過去的外部空氣環(huán)
境數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，能夠推定將來的控制裝置3內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。由此，能夠高
精度地推定溫度和相對(duì)濕度為影響因素的腐蝕量。
另外，具有塵埃傳感器18，能夠與推定腐蝕量相同地，推定將來的控 制裝置3內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)在設(shè)定期間記錄的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與絕緣老 化的進(jìn)度的相關(guān)關(guān)系推定塵埃量，從而，能夠高精度地推定絕緣老化的進(jìn) 度。
實(shí)施例2
圖10表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的老化診斷系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施 例中，控制裝置3的設(shè)定環(huán)境為進(jìn)行空調(diào)控制，取代第l實(shí)施例的外部空 氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫6，具有空調(diào)數(shù)據(jù)庫38，其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例相同?？照{(diào) 數(shù)據(jù)庫38中保存有控制裝置3的設(shè)置環(huán)境的設(shè)定溫度以及設(shè)定相對(duì)濕度。 能夠使用所述設(shè)定溫度以及設(shè)定相對(duì)濕度，采用與實(shí)施例l相同的步驟， 推定內(nèi)部溫度以及內(nèi)部相對(duì)濕度。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的以空調(diào)數(shù)據(jù)庫38替代了外部空氣環(huán)境數(shù) 據(jù)庫6的老化診斷系統(tǒng)1，與第l實(shí)施例相同地，能夠根據(jù)空調(diào)的設(shè)定溫 度以及濕度來高精度地推定將來的內(nèi)部溫度以及內(nèi)部濕度的變化，并且還 能夠高精度地推定腐蝕量以及絕緣老化。
以上對(duì)本實(shí)施例的老化診斷系統(tǒng)1進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不僅限于 上述實(shí)施例，本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)在應(yīng)用時(shí)可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?。例如，?本實(shí)施例中，將腐蝕傳感器16以及塵埃傳感器18安裝在印刷線路板10進(jìn)行了測(cè)定，但也可以將具有腐蝕傳感器16以及塵埃傳感器18的測(cè)定用 基板作為測(cè)定組件使用。另外，腐蝕傳感器16也可以構(gòu)成為通過比色法 或陰極還原法來測(cè)定腐蝕量。另外，塵埃傳感器1 8也可以構(gòu)成為使用"為
了評(píng)價(jià)大氣環(huán)境的腐蝕性而進(jìn)行的環(huán)境因子的測(cè)定"(JIS-Z-2382)和 JEIDA-63-2000示出的暴露紗布進(jìn)行的收集來進(jìn)行測(cè)定。
另外，腐蝕的診斷對(duì)象并不限于導(dǎo)電構(gòu)件，也能夠?qū)⒖刂蒲b置3內(nèi)的 金屬部分(例如斷路器等)作為對(duì)象。此時(shí)，優(yōu)選使用上述測(cè)定組件。
另外，對(duì)通過傅立葉解析法求出所測(cè)定的內(nèi)部溫度以及外部溫度的周 期性等的方法作了說朋，但并不服于通過傅立葉解析法求出的方法，也可 以采用通過移動(dòng)平均值求出平均特征，并根據(jù)對(duì)象溫度數(shù)據(jù)和平均特征的 差分求出周期性特征的方法。另外，按照傅立葉解析法求出的周期性特征， 決定移動(dòng)平均值的條件，由此，能夠進(jìn)行高精度的推定。并且，也可以使 用其他的時(shí)序性數(shù)據(jù)的解析方法。
進(jìn)而，在塵埃對(duì)腐蝕產(chǎn)生影響時(shí)，也可以在溫度和濕度之外，進(jìn)一步 推定塵埃量，并用于腐蝕量的推定中。
1權(quán)利要求
1.一種控制裝置的老化診斷系統(tǒng)，其具有溫度傳感器，其測(cè)定收容有印刷線路板的箱體的內(nèi)部溫度，其中該印刷線路板上安裝有具有作為診斷對(duì)象的導(dǎo)電構(gòu)件的電子器件或者電氣器件；濕度傳感器，其測(cè)定所述箱體內(nèi)的濕度；腐蝕傳感器，其測(cè)定所述診斷對(duì)象的腐蝕量；診斷處理裝置，其在設(shè)定期間記錄由利用所述各個(gè)傳感器測(cè)定的所述箱體內(nèi)的溫度以及濕度構(gòu)成的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述診斷對(duì)象的腐蝕數(shù)據(jù)，根據(jù)所記錄的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述腐蝕數(shù)據(jù)來推定所述診斷對(duì)象的將來的腐蝕量，進(jìn)行老化診斷；外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫，其記錄有由所述箱體外的過去的溫度以及濕度構(gòu)成的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)，所述控制裝置的老化診斷系統(tǒng)的特征在于，所述診斷處理裝置求出在所述設(shè)定期間記錄的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與所述腐蝕數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，并求出所述設(shè)定期間內(nèi)的所述外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)與所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系和過去的所述外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)推定將來的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)該推定的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述相關(guān)關(guān)系來推定所述診斷對(duì)象的將來的腐蝕量。
2. —種控制裝置的老化診斷系統(tǒng)，其具有溫度傳感器，其測(cè)定收 容有印刷線路板且處于空調(diào)氛圍中的箱體的內(nèi)部溫度，其中該印刷線路板 上安裝有具有作為診斷對(duì)象的導(dǎo)電構(gòu)件的電子器件或者電氣器件；濕度傳 感器，其測(cè)定所述箱體內(nèi)的濕度；腐蝕傳感器，其測(cè)定所述診斷對(duì)象的腐 蝕量；診斷處理裝置，其在設(shè)定期間記錄由利用所述各個(gè)傳感器測(cè)定的所 述箱體內(nèi)的溫度以及濕度構(gòu)成的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述診斷對(duì)象的腐蝕 數(shù)據(jù)，根據(jù)所記錄的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述腐蝕數(shù)據(jù)來推定所述診斷 對(duì)象的將來的腐蝕量，進(jìn)行老化診斷；空調(diào)數(shù)據(jù)庫，其記錄有由所述空調(diào) 的設(shè)定溫度以及濕度構(gòu)成的空調(diào)數(shù)據(jù)，所述控制裝置的老化診斷系統(tǒng)的特 征在于，所述診斷處理裝置求出在所述設(shè)定期間記錄的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù) 與所述腐蝕數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，并根據(jù)所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與所述空調(diào)數(shù)據(jù) 的對(duì)應(yīng)關(guān)系來推定將來的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)該推定的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述相關(guān)關(guān)系來推定所述診斷對(duì)象的將來的腐蝕量。
3. —種控制裝置的老化診斷系統(tǒng)，其具有溫度傳感器，其測(cè)定收 容有印,別線路板的箱休的內(nèi)部溫度，其中該印刷線路板上安裝有具有作為診斷對(duì)象的導(dǎo)電構(gòu)件的電子器件或者電氣器件；濕度傳感器，其測(cè)定所述 箱體內(nèi)的濕度；塵埃傳感器，其測(cè)定附著在所述診斷對(duì)象上的塵埃量；診 斷處理裝置，其在設(shè)定期間記錄由利用所述各個(gè)傳感器測(cè)定的所述箱體內(nèi)的溫度以及濕度構(gòu)成的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和塵埃數(shù)據(jù)，并根據(jù)所記錄的所述 箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述塵埃數(shù)據(jù)來診斷所述診斷對(duì)象的絕緣老化；外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫，其記錄有由所述箱體外的過去的溫度以及濕度構(gòu)成的外部 空氣環(huán)境數(shù)據(jù)，所述控制裝置的老化診斷系統(tǒng)的特征在于，所述診斷處理裝置求出在所述設(shè)定期間記錄的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù) 與所述絕緣老化的進(jìn)度的相關(guān)關(guān)系，并求出所述設(shè)定期間的所述外部空氣 環(huán)境數(shù)據(jù)與所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系和過去的所 述外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)來推定將來的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)該推定的 箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述相關(guān)關(guān)系來推定所述診斷對(duì)象的將來的絕緣老化的進(jìn)度。
4. 一種控制裝置的老化診斷系統(tǒng)，其具有溫度傳感器，其測(cè)定收 容有印刷線路板且處于空調(diào)氛圍中的箱體的內(nèi)部溫度，其中該印刷線路板 上安裝有具有作為診斷對(duì)象的導(dǎo)電構(gòu)件的電子器件或者電氣器件；濕度傳 感器，其測(cè)定所述箱體內(nèi)的濕度；塵埃傳感器，其測(cè)定附著在所述診斷對(duì) 象上的塵埃量；診斷處理裝置，其在設(shè)定期間記錄由利用在所述各個(gè)傳感 器測(cè)定的所述箱體內(nèi)的溫度以及濕度構(gòu)成的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和塵埃數(shù)據(jù)， 并根據(jù)所記錄的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述塵埃數(shù)據(jù)來診斷所述診斷對(duì) 象的絕緣老化；空調(diào)數(shù)據(jù)庫，其記錄有由所述空調(diào)的設(shè)定溫度以及濕度構(gòu) 成的空調(diào)數(shù)據(jù)，所述控制裝置的老化診斷系統(tǒng)的特征在于，所述診斷處理裝置求出在所述設(shè)定期間記錄的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù) 與所述絕緣老化的進(jìn)度的相關(guān)關(guān)系，并根據(jù)所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與所述空 調(diào)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系來推定將來的所述箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)該推定的 箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和所述相關(guān)關(guān)系來推定所述診斷對(duì)象的將來的絕緣老化 的進(jìn)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的控制裝置的老化診斷系統(tǒng)，其特征 在于，所述腐蝕傳感器為電阻式腐蝕傳感器。
全文摘要
提供高精度推定導(dǎo)電構(gòu)件腐蝕量的老化診斷系統(tǒng)。具有測(cè)定收容具有導(dǎo)電構(gòu)件的印刷線路板的控制裝置內(nèi)的溫度的溫度傳感器；濕度傳感器；腐蝕傳感器；診斷處理裝置，在設(shè)定期間記錄由各傳感器測(cè)定的控制裝置內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和導(dǎo)電構(gòu)件的腐蝕數(shù)據(jù)，根據(jù)記錄的箱體內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和腐蝕數(shù)據(jù)推定導(dǎo)電構(gòu)件將來的腐蝕量進(jìn)行老化診斷；記錄外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫，診斷處理裝置求出設(shè)定期間記錄的控制裝置內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)與腐蝕數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，求出與設(shè)定期間同時(shí)期的外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)與控制裝置內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由對(duì)應(yīng)關(guān)系和過去外部空氣環(huán)境數(shù)據(jù)推定將來的控制裝置內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，由推定的控制裝置內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和相關(guān)關(guān)系推定導(dǎo)電構(gòu)件將來的腐蝕量。
文檔編號(hào)G01N17/02GK101644654SQ20091000494
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者南谷林太郎, 大貫朗, 松井孝行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所;株式會(huì)社日立建筑系統(tǒng)