(57)【要約】【課題】電気機器の劣化状態を容易に把握する。【解決手段】電気機器の寿命を判定する装置による寿命判定方法であって、前記電気機器の寿命を判定するための素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定するステップと、前記測定された各々の周囲温度に基づいて、所定の係数をそれぞれ導出するステップと、前記それぞれ導出された所定の係数に前記時間間隔を乗じて等価稼動時間をそれぞれ取得するステップと、前記それぞれ取得された等価稼働時間を積算するステップと、前記素子の規定寿命から前記積算された等価稼働時間を減算して得た値が０以下であるかどうか判定するステップと、前記減算して得た値が０以下であった場合、前記電気機器が寿命になったと推定するステップとを備える。【選択図】図３
2016031305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の寿命を判定する装置による寿命判定方法であって、
前記電気機器の寿命を判定するための素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定するステップと、
前記測定された各々の周囲温度に基づいて、所定の係数をそれぞれ導出するステップと、
前記それぞれ導出された所定の係数に前記時間間隔を乗じて等価稼動時間をそれぞれ取得するステップと、
前記それぞれ取得された等価稼働時間を積算するステップと、
前記素子の規定寿命から前記積算された等価稼働時間を減算して得た値が０以下であるかどうか判定するステップと、
前記減算して得た値が０以下であった場合、前記電気機器が寿命になったと推定するステップと
を備えることを特徴とする寿命判定方法。
【請求項２】
電気機器寿命を予測する装置による寿命予測方法であって、
前記電気機器の稼働時間を計測するステップと、
前記電気機器の寿命を判定するための素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定するステップと、
前記測定された各々の周囲温度に基づいて、所定の係数をそれぞれ導出するステップと、
前記それぞれ導出された所定の係数に前記時間間隔を乗じて等価稼動時間をそれぞれ取得するステップと、
前記それぞれ取得された等価稼働時間を積算するステップと、
前記計測された稼働時間から前記積算された等価稼働時間を除算して計算値を取得し、前記素子の規定寿命に前記取得した計算値を乗算して得た値から、前記積算された等価稼働時間を減算して、前記電気機器の寿命残時間を取得するステップと
を備えることを特徴とする寿命予測方法。
【請求項３】
前記測定された各々の周囲温度と前記素子の上限温度と前記素子の劣化速度を表す係数とに基づいて、所定の係数をそれぞれ導出するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の寿命判定方法。
【請求項４】
前記素子に隣接して設置されたダイオードの順方向降下電圧または前記素子に隣接して設置されたトランジスタのベース・エミッタ電圧を測定するステップをさらに備え、
前記測定された順方向降下電圧または前記測定されたベース・エミッタ電圧に基づいて、所定の係数を導出することを特徴とする請求項１に記載の寿命判定方法。
【請求項５】
前記素子への印加電圧を測定するステップと、
前記素子に流れる電流を測定するステップとをさらに備え、
前記測定された各々の周囲温度と前記測定された印加電圧と前記測定された電流とに基づいて、所定の係数を導出することを特徴とする請求項１に記載の寿命判定方法。
【請求項６】
前記素子に隣接して設置されたダイオードの順方向降下電圧または前記素子に隣接して設置されたトランジスタのベース・エミッタ電圧を測定するステップと、
前記素子への印加電圧を測定するステップと、
前記素子に流れる電流を測定するステップとをさらに備え、
前記測定された順方向降下電圧または前記測定されたベース・エミッタ電圧に基づいて、所定の係数を導出し、該導出した所定の係数と前記測定された印加電圧と前記測定された電流とに基づいて、所定の係数を導出することを特徴とする請求項１に記載の寿命判定方法。
【請求項７】
電気機器の寿命判定装置であって、
前記電気機器の寿命を判定するための素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定する測定部と、
前記測定された各々の周囲温度に基づいて、所定の係数をそれぞれ導出する導出部と、
前記それぞれ導出された所定の係数に前記時間間隔を乗じて等価稼動時間をそれぞれ取得する算出部と、
前記それぞれ取得された等価稼働時間を積算する積算部と、
前記素子の規定寿命から前記積算された等価稼働時間を減算して得た値が０以下であるかどうか判定する判定部と、
前記減算して得た値が０以下であった場合、前記電気機器が寿命になったと推定する推定部と
を備えたことを特徴とする寿命判定装置。
【請求項８】
電気機器の寿命予測装置であって、
前記電気機器の稼働時間を計測する計測部と、
前記電気機器の寿命を判定するための素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定する測定部と、
前記測定された各々の周囲温度に基づいて、所定の係数をそれぞれ導出する導出部と、
前記それぞれ導出された所定の係数に前記時間間隔を乗じて等価稼動時間をそれぞれ取得する第１の算出部と、
前記それぞれ取得された等価稼働時間を積算する積算部と、
前記計測された稼働時間から前記積算された等価稼働時間を除算して計算値を取得し、前記素子の規定寿命に前記取得した計算値を乗算して得た値から、前記積算された等価稼働時間を減算して、前記電気機器の寿命残時間を取得する第２の算出部と
を備えたことを特徴とする寿命予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寿命判定方法、寿命予測方法、および装置に関し、より詳細には、電気機器の劣化状態を把握するための寿命判定方法、寿命予測方法、および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＣＴ（Information and Communication Technology：情報通信技術）装置などの電気機器に内蔵された電源装置のコンバータの各特性を確認する方法が存在する。ＩＣＴ装置は、サーバやルータを含む。電源装置には、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどのコンバータが設置される。そこで、例えば、コンバータのリップル電圧、変換効率、インピーダンス等を測定する方法（例えば、非特許文献１または非特許文献２を参照）で取得した値と初期値とを比較して、電源装置のコンバータの劣化状態を把握する方法が考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「電子情報技術産業協会規格 ＪＥＩＴＡ ＲＣ−９１３１Ｃ スイッチング電源試験方法（ＡＣ−ＤＣ）」、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.jeita.or.jp/japanese/standard/book/RC-9131C/＞、２０１２年１１月
【非特許文献２】「電子情報技術産業協会規格 ＪＥＩＴＡ ＲＣ−９１４１Ａ スイッチング電源試験方法（ＤＣ−ＤＣ）」、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.jeita.or.jp/japanese/standard/book/RC-9141A/＞、２０１２年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１または非特許文献２に記載された試験方法において、コンバータの各特性を測定するためには、試験場や試験設備等の試験する環境が整っていることが前提である。したがって、電気機器を常時稼動し続けている現場において、電気機器の電源装置に内蔵されたコンバータの各特性を測定するためには、試験環境を一から用意する必要があり、多大な時間とコストを費やす可能性があるという問題があった。
【０００５】
電気機器を構成する部品のうち、抵抗、ダイオード、トランジスタについては、温度や経年による特性劣化が比較的小さいことに対して、コンデンサについては、温度や経年による特性劣化が大きい。よって、コンデンサの劣化が、電気機器の劣化を左右し、コンデンサの寿命が、電気機器の寿命を決めてしまうことになる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電気機器を構成する部品のうち、コンデンサのような環境条件による特性劣化の大きな素子を寿命判定素子として電気機器の寿命を推定するための寿命判定方法、寿命予測方法、および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電気機器の寿命を判定する装置による寿命判定方法であって、前記電気機器の寿命を判定するための素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定するステップと、前記測定された各々の周囲温度に基づいて、所定の係数をそれぞれ導出するステップと、前記それぞれ導出された所定の係数に前記時間間隔を乗じて等価稼動時間をそれぞれ取得するステップと、前記それぞれ取得された等価稼働時間を積算するステップと、前記素子の規定寿命から前記積算された等価稼働時間を減算して得た値が０以下であるかどうか判定するステップと、前記減算して得た値が０以下であった場合、前記電気機器が寿命になったと推定するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、電気機器の寿命が推定できるため、電気機器の劣化状態を容易に把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる寿命判定装置の構成を含むブロック図である。
【図２】経過時間に伴う寿命判定素子の周囲温度の推移、および寿命判定素子の周囲温度と係数との関係を表す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる寿命判定方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる寿命予測装置の構成を含むブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる寿命予測方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる寿命判定方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第４の実施形態にかかる寿命判定装置の構成を含むブロック図である。
【図８】経過時間に伴うダイオードの順方向降下電圧の推移、およびダイオードの順方向降下電圧と係数との関係を表す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態にかかる寿命判定方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第５の実施形態にかかる寿命判定装置の構成を含むブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態にかかる寿命判定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。但し、本発明の実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。
【００１１】
＜第１の実施形態＞  
電気機器に設置される電源装置のコンバータには、寿命判定素子として、例えば、アルミ電解コンデンサが存在する。アルミ電解コンデンサは、理想の環境（例えば、理想の温度）において使用される場合、規定の寿命時間で寿命を迎える。しかし、アルミ電解コンデンサの周囲温度が所定温度より高い場合、劣化する速度が上がり、アルミ電解コンデンサは早く寿命を迎えることになる。
【００１２】
本発明の第１の実施形態では、電気機器の寿命判定素子の周囲温度を測定し、測定した温度を電気機器の稼動時間に換算し、換算した時間を電気機器の実際の稼動時間に付加して、付加した後の稼働時間と電気機器の寿命判定素子の規定寿命とを比較して、電気機器が寿命となったかどうかを判定する。電気機器の寿命判定素子の規定寿命とは、寿命判定素子の種類、製品によって定められる寿命である。
【００１３】
図１に本発明の第１の実施形態にかかる寿命判定装置の構成を含むブロック図を示す。電気機器１は、商用電力系統２から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷に給電する電源装置１１と、電源装置１１から出力された電力を消費する負荷１２とを備える。負荷１２は、例えば、ＣＰＵ、メモリなどをいう。電源装置１１は、交流電力から直流電力に変換するコンバータ１１１を備える。コンバータ１１１は、寿命判定素子を備え、コンバータ１１１の寿命判定素子の周囲温度を検出する温度センサを有するセンサ部１１１１を備える。コンバータ１１１は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータをいう。温度センサは、寿命判定素子に隣接して設置される。
【００１４】
本発明の第１の実施形態にかかる寿命判定装置３は、稼働時間計測部３１、温度測定部３２、記憶部３３、係数導出部３４、等価稼働時間算出部３５、等価稼働時間積算部３６、規定寿命取得部３７、判定部３８、状態推定部３９、出力部４０を備える。寿命判定装置３は、例えば、不図示のコンピュータを含み、記憶部３３を除く各機能部に係る機能は、当該コンピュータに備えられたＣＰＵによって実行される。記憶部３３は、例えば、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶領域で構成される。
【００１５】
稼働時間計測部３１は、電気機器１が稼動している時間を計測する。温度測定部３２は、センサ部１１１１から温度情報を受信する。温度測定部３２が受信した温度情報は、記憶部３３に格納される。
【００１６】
係数導出部３４は、温度測定部３２で測定された温度に基づいて所定の係数を導出する。所定の係数は、電気機器１の実際の稼働時間に乗算して等価稼働時間を取得するために必要な係数であり、詳細は後述する。等価稼働時間は、電気機器１が寿命となったかどうかを判定したり、電気機器１の寿命を予測したりするために必要な時間であり、電気機器１の実際の稼働時間に所定の係数を乗算することによって求められる。
【００１７】
等価稼働時間算出部３５は、一定の時間間隔に各所定の係数を乗算して、等価稼動時間をそれぞれ算出する。等価稼働時間積算部３６は、算出された各等価稼動時間を積算して、等価稼動時間の積算値を算出する。
【００１８】
規定寿命取得部３７は、予め定められた、電気機器１の寿命判定素子の規定寿命Ｌ0を記憶部３３から取得する。判定部３８は、取得された規定寿命Ｌ0から等価稼動時間の積算値を減算して得た値が０以下であるかどうかを判定する。
【００１９】
状態推定部３９は、減算して得た値が０以下であった場合、電気機器１が寿命になったと推定する。出力部４０は、例えば、電気機器１が寿命になった旨（例えば、警告やアラーム）をディスプレイ等の表示装置に表示する。
【００２０】
＜所定の係数の導出方法＞  
稼働時間計測部３１は、電気機器１が稼動を開始した時刻から、稼働時間Ｌdを計測する。電気機器１が稼動を開始した時刻は、例えば、電気機器１の入力付近に設置された電流センサで、一定の電流値を超える電流が測定された場合の時刻をいう。
【００２１】
温度測定部３２は、予め定められた一定の時間間隔で電気機器１の寿命判定素子の周囲温度を測定する。本実施形態では、予め定められた一定の時間間隔は１秒とする。
【００２２】
係数導出部３４は、一定の時間間隔ごとに測定された周囲温度に基づいて、所定の係数をそれぞれ導出する。係数導出部３４は、例えば、測定された温度と所定の係数との関係を表したテーブルを参照して、所定の係数ａ（ｉ）をそれぞれ導出する。測定された温度と所定の係数との関係を表したテーブルは、予め記憶部３３に格納されている。
【００２３】
温度測定部３２が寿命判定素子の周囲温度の測定を開始した時刻からの経過時間をｉとし、ｉを次の（式１）に表す。  
ｉ＝１，２，．．．，ｎ      （式１）
ｎは、温度測定部３２が寿命判定素子の周囲温度を測定する任意の経過時間である。経過時間ｉは、電気機器１の稼動時間上の時間である。
【００２４】
図２に経過時間ｉに伴う寿命判定素子の周囲温度Ｔ（ｉ）の推移および周囲温度Ｔ（ｉ）と係数の関係を表す。図２（ａ）に経過時間ｉに伴う寿命判定素子の周囲温度Ｔ（ｉ）の１秒ごとの推移を表し、図２（ｂ）に周囲温度Ｔ（ｉ）と係数との関係を表した表を示す。ここで、  
所定の係数ａ（ｉ）＝温度係数Ａ      （式２）  
とすると、経過時間（電気機器１の稼働時間）が３秒、即ち、ｎ＝３のとき、係数導出部３４は、（式２）により、所定の係数ａ（１）を２．００、所定の係数ａ（２）を２．１４、所定の係数ａ（３）を２．１４として導出する。
【００２５】
等価稼働時間算出部３５は、次の（式３）を用いて、一定の時間間隔（１秒）に各所定の係数ａ（ｉ）を乗算して、等価稼動時間ｔ（ｉ）をそれぞれ算出する。  
ｔ（ｉ）＝ａ（ｉ）・１      （式３）
したがって、等価稼働時間ｔ（ｉ）は、（式３）にａ（１）、ａ（２）、およびａ（３）を代入すると、  
ｔ（１）＝２．００・１      （式４）  
ｔ（２）＝２．１４・１      （式５）  
ｔ（３）＝２．１４・１      （式６）  
となる。
【００２６】
等価稼働時間積算部３６は、次の（式７）を用いて、算出した各等価稼動時間ｔ（ｉ）を積算して、等価稼動時間の積算値Ｌeを算出する。
【００２７】
【数１】
2016031305.tif 000003
【００２８】
（式４）から（式７）から、等価稼働時間の積算値Ｌeは、
Ｌe＝ｔ（１）＋ｔ（２）＋ｔ（３）    （式８）
となるため、  
Ｌe＝６．２８      （式９）  
となる。
【００２９】
これは、電気機器１の稼動時間Ｌdが３秒であるのに対して、等価稼働時間の積算値Ｌeは６．２８秒となり、劣化する速度が２倍以上であることを意味している。
【００３０】
判定部３８は、取得された規定寿命Ｌ0から等価稼動時間の積算値Ｌeを減算して得た値が０以下であるかどうかを判定する。
【００３１】
状態推定部３９は、減算して得た値が０以下であった場合、電気機器１が寿命になったと推定する。
【００３２】
＜フローチャート＞  
図３に本発明の第１の実施形態にかかる寿命判定方法のフローチャートを示す。温度測定部３２は、センサ部１１１１を用いて電気機器１の寿命判定素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定する（ステップ３０１）。係数導出部３４は、一定の時間間隔ごとに測定された温度に基づいて、所定の係数ａ（ｉ）をそれぞれ導出する（ステップ３０２）。等価稼働時間算出部３５は、一定の時間間隔に各所定の係数ａ（ｉ）を乗算して、等価稼動時間をそれぞれ算出する（ステップ３０３）。等価稼働時間積算部３６は、算出した各等価稼動時間を積算して、等価稼動時間の積算値を算出する（ステップ３０４）。規定寿命取得部３７は、記憶部３３から電気機器１の寿命判定素子の規定寿命を取得する（ステップ３０５）。判定部３８は、取得された規定寿命から等価稼動時間の積算値を減算して得た値が０以下であるかどうかを判定する（ステップ３０６）。状態推定部３９は、減算して得た値が０以下であった場合、電気機器１が寿命になったと推定する（ステップ３０７）。
【００３３】
本実施形態によれば、電気機器の寿命が推定できるため、電気機器の劣化状態を容易に把握することが可能となる。
【００３４】
＜第２の実施形態＞  
本発明の第２の実施形態では、電気機器の寿命判定素子の周囲温度を測定し、測定した温度を電気機器の稼動時間に換算し、換算した時間を電気機器の実際の稼動時間に付加して、付加した後の稼働時間と電気機器の実際の稼動時間とを比較して、電気機器の寿命を予測する。
【００３５】
図４に本発明の第２の実施形態にかかる寿命予測装置の構成を含むブロック図を示す。本発明の第２の実施形態にかかる寿命予測装置４は、計測された稼働時間から等価稼動時間の積算値を除算して所定の計算値を取得し、取得された規定寿命に取得した所定の計算値を乗算した値から、等価稼動時間の積算値を減算して電気機器１の寿命残時間を取得する寿命残時間算出部（第２の算出部）４１をさらに備える。出力部４０は、例えば、取得された電気機器１の寿命残時間をディスプレイ等の表示装置に表示する。
【００３６】
本実施形態にかかる寿命予測装置４が備える他の機能部は、本発明の第１の実施形態にかかる寿命判定装置３が備える他の機能部と異ならないので、説明を省略する。
【００３７】
＜電気機器の寿命残時間の算出＞  
寿命残時間算出部４１は、次の（式１０）を用いて、電気機器１の寿命残時間Ｌrを算出する。
【００３８】
【数２】
2016031305.tif 000004
【００３９】
右辺の第１項の括弧内の式は、寿命判定素子の周囲温度が測定された環境に合わせるように調整した寿命時間を表す。
【００４０】
例えば、寿命判定素子の規定寿命Ｌ0が５００００時間で、計測された実際の稼働時間Ｌdが１２００時間で、等価稼働時間の積算値Ｌeが２０００時間であった場合を考える。すると、当該調整した寿命時間は、３００００時間となり、電気機器１の寿命残時間Ｌrは、２８０００時間となる。（式１０）では、寿命判定素子の周囲温度が今まで測定されてきた環境と同じ環境で、電気機器１がさらに稼動し続けた場合において、残り何時間で寿命を迎えるのかを把握することが可能となる。
【００４１】
なお、電気機器１の寿命残時間Ｌrは、（式１０）ではなく、  
Ｌr＝Ｌ0−Ｌe      （式１１）  
で表す式を用いて求めてもよい。例えば、寿命判定素子の規定寿命Ｌ0が５００００時間で、等価稼働時間の積算値Ｌeが２０００時間であった場合、電気機器１の寿命残時間Ｌrは、４８０００時間となる。（式１１）では、単純に規定寿命が残り何時間であるかを把握することが可能となる。言い換えれば、今後、理想の環境で電気機器１を稼動させ続けた場合の寿命の残り時間を把握することが可能となる。
【００４２】
電気機器の寿命残時間を把握することで、当該電気機器の寿命を予測することが可能となる。
【００４３】
＜フローチャート＞  
図５に本発明の第２の実施形態にかかる寿命予測方法のフローチャートを示す。稼働時間計測部３１は、電気機器１の稼働時間を計測する（ステップ５０１）。温度測定部３２は、センサ部１１１１を用いて電気機器１の寿命判定素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定する（ステップ５０２）。係数導出部３４は、一定の時間間隔ごとに測定された温度に基づいて、所定の係数ａ（ｉ）をそれぞれ導出する（ステップ５０３）。等価稼働時間算出部（第１の算出部）３５は、一定の時間間隔に各所定の係数ａ（ｉ）を乗算して、等価稼動時間をそれぞれ算出する（ステップ５０４）。等価稼働時間積算部３６は、算出した各等価稼動時間を積算して、等価稼動時間の積算値を算出する（ステップ５０５）。規定寿命取得部３７は、記憶部３３から電気機器１の寿命判定素子の規定寿命を取得する（ステップ５０６）。寿命残時間算出部４１は、計測された稼働時間から等価稼動時間の積算値を除算して所定の計算値を取得し、取得された規定寿命に取得した所定の計算値を乗算して得た値から、等価稼動時間の積算値を減算して、電気機器１の寿命残時間を取得する（ステップ５０７）。出力部４０は、取得された電気機器１の寿命残時間を表示する（ステップ５０８）。
【００４４】
本実施形態によれば、電気機器の寿命を容易に予測することが可能となる。また、本実施形態によれば、故障や劣化が生じる前の適正な時期に電気機器・電源装置・内部部品の交換等のメンテナンスを行うことが可能となる。さらに、本実施形態によれば、故障する可能性が高い時期の予測が可能となるため、予め電気機器・電源装置・内部部品の交換・メンテナンスの予定を立てることが可能となり、故障によって生じるコストを低減させることが可能となる。
【００４５】
＜第３の実施形態＞  
本実施形態では、所定の係数ａ（ｉ）を、テーブルを参照して取得していた本発明の第１の実施形態と異なり、電気機器の寿命判定素子の周囲温度と所定の係数ａ（ｉ）との関係式を用いて、所定の係数ａ（ｉ）を求める。本実施形態にかかる寿命判定装置が備える機能部は、本発明の第１の実施形態にかかる寿命判定装置３が備える機能部と異ならないので、説明を省略する。
【００４６】
＜電気機器の寿命判定素子の周囲温度と所定の係数との関係式＞  
係数導出部３４は、次の（式１２）を用いて、一定の時間間隔ごとに測定された寿命判定素子の周囲温度に基づいて、所定の係数ａ（ｉ）をそれぞれ導出する。  
【００４７】
【数３】
2016031305.tif 000005
【００４８】
Ｔrefは電気機器１の寿命判定素子のカテゴリ上限温度（℃）であり、Ｔ（ｉ）は寿命判定素子の周囲温度（℃）である。カテゴリ上限温度とは、各寿命判定素子を連続的に使用できる最高周囲温度をいい、カテゴリ上限温度より高い周囲温度で寿命判定素子を使用すれば、より劣化し易くなる。ｘは劣化進行係数（劣化速度を表す係数）を表す。劣化進行係数ｘは、電気機器１の寿命判定素子が劣化する速度に係る係数であり、値が高いと劣化する速度が遅くなり、値が低いと劣化する速度が早くなる。上限温度Ｔrefおよび係数ｘは、記憶部３３に格納される。
【００４９】
＜フローチャート＞  
図６に本発明の第３の実施形態にかかる寿命判定方法のフローチャートを示す。温度測定部３２は、センサ部１１１１を用いて電気機器１の寿命判定素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定する（ステップ６０１）。係数導出部３４は、一定の時間間隔ごとに測定された周囲温度、電気機器１の寿命判定素子の上限温度、劣化進行係数に基づいて、所定の係数ａ（ｉ）をそれぞれ導出する（ステップ６０２）。等価稼働時間算出部３５は、一定の時間間隔に各所定の係数ａ（ｉ）を乗算して、等価稼動時間をそれぞれ算出する（ステップ６０３）。等価稼働時間積算部３６は、算出された各等価稼動時間を積算して、等価稼動時間の積算値を算出する（ステップ６０４）。規定寿命取得部３７は、記憶部３３から電気機器１の寿命判定素子の規定寿命を取得する（ステップ６０５）。判定部３８は、取得された規定寿命から等価稼動時間の積算値を減算して得た値が０以下であるかどうかを判定する（ステップ６０６）。状態推定部３９は、減算して得た値が０以下であった場合、電気機器１が寿命になったと推定する（ステップ６０７）。
【００５０】
本実施形態によれば、電気機器の寿命が推定できるため、電気機器の劣化状態を容易に把握でき、第１の実施形態よりも正確に劣化状態を把握することが可能となる。
【００５１】
＜第４の実施形態＞  
電気機器に設置される電源装置のコンバータを構成する部品のうち、例えば、ダイオードの順方向降下電圧Ｖfは、ダイオードの周囲温度によって変化し、トランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶBEは、トランジスタの周囲温度によって変化する。寿命判定の対象となる電気機器の寿命判定素子がダイオードやトランジスタに隣接して設置されていた場合、当該ダイオードの順方向降下電圧Ｖfまたは当該トランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶBEを測定することで、判定対象の電気機器の寿命判定素子の周囲温度を把握することが可能である。
【００５２】
本実施形態では、寿命判定素子の周囲温度から所定の係数を導出していた本発明の第１の実施形態と異なり、ダイオードの順方向降下電圧Ｖfまたはトランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶBEを測定し、測定された電圧に基づいて、所定の係数ａ（ｉ）を導出する。
【００５３】
図７に本発明の第４の実施形態にかかる寿命判定装置の構成を含むブロック図を示す。電気機器５は、商用電力系統２から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷に給電する電源装置５１と、電源装置５１から出力された電力を消費する負荷１２とを備える。電源装置５１は、交流電力から直流電力に変換するコンバータ５１１を備える。コンバータ５１１は、寿命判定素子を備え、コンバータ５１１を構成するダイオードの順方向降下電圧Ｖfまたはトランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶBEを測定する電圧計１１１２を備える。本実施形態では、ダイオード、トランジスタに隣接して設置される寿命判定素子について、ダイオードの順方向降下電圧またはトランジスタのベース・エミッタ間電圧の測定値に基づいて求めた電気機器５の等価稼働時間の積算値と、寿命判定素子の規定寿命とを比較して、電気機器５の寿命判定を行う。
【００５４】
本発明の第４の実施形態にかかる寿命判定装置６は、電圧計１１１２から、電圧情報を受信する電圧測定部６１を備える。電圧測定部６１が測定した電圧情報は、記憶部３３に格納される。本実施形態にかかる寿命判定装置６が備える他の機能部は、本発明の第１の実施形態にかかる寿命判定装置３が備える他の機能部と異ならないので、説明を省略する。
【００５５】
＜所定の係数の導出方法＞  
電圧測定部６１は、電圧計１１１２を用いて電気機器５のダイオードの順方向降下電圧Ｖfまたはトランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶBEを一定の時間間隔で測定する。本実施形態では、予め定められた時間間隔は１秒とする。
【００５６】
係数導出部３４は、一定の時間間隔ごとに測定された電圧に基づいて、所定の係数ａ（ｉ）をそれぞれ導出する。係数導出部３４は、例えば、測定された電圧と所定の係数との関係を表したテーブルを参照して、所定の係数ａ（ｉ）をそれぞれ導出する。測定された電圧と所定の係数との関係を表したテーブルは、予め記憶部３３に格納されている。次に、寿命判定の対象となる電気機器５の寿命判定素子がダイオードに隣接して設置されていた場合を考える。
【００５７】
図８に経過時間ｉに伴うダイオードの順方向降下電圧Ｖf（ｉ）の推移およびダイオードの順方向降下電圧Ｖf（ｉ）と係数の関係を表す。図８（ａ）に経過時間ｉに伴うダイオードの順方向降下電圧Ｖf（ｉ）の１秒ごとの推移を表し、図８（ｂ）にダイオードの順方向降下電圧Ｖf（ｉ）と係数との関係を表した表を示す。ここで、  
所定の係数ａ（ｉ）＝電圧係数Ｂ      （式１３）  
とすると、経過時間（電気機器５の稼働時間）が３秒、即ち、ｎ＝３のとき、係数導出部３４は、（式１３）により、所定の係数ａ（１）を２．００、所定の係数ａ（２）を２．１４、所定の係数ａ（３）を２．１４として導出する。
【００５８】
算出した所定の係数ａ（ｉ）を使用して、電気機器５が寿命になったと推定するまでの処理については、第１の実施形態と異ならないため、説明を省略する。
【００５９】
＜フローチャート＞  
図９に本発明の第４の実施形態にかかる寿命判定方法のフローチャートを示す。電圧測定部６１は、電圧計１１１２を用いて電気機器５のダイオードの順方向降下電圧Ｖfまたはトランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶBEを一定の時間間隔で測定する（ステップ９０１）。係数導出部３４は、一定の時間間隔ごとに測定された電圧に基づいて、所定の係数ａ（ｉ）をそれぞれ導出する（ステップ９０２）。等価稼働時間算出部３５は、一定の時間間隔に各所定の係数ａ（ｉ）を乗算して、等価稼動時間をそれぞれ算出する（ステップ９０３）。等価稼働時間積算部３６は、算出された各等価稼動時間を積算して、等価稼動時間の積算値を算出する（ステップ９０４）。規定寿命取得部３７は、記憶部３３から電気機器５の寿命判定素子の規定寿命を取得する（ステップ９０５）。判定部３８は、取得された規定寿命から等価稼動時間の積算値を減算して得た値が０以下であるかどうかを判定する（ステップ９０６）。状態推定部３９は、減算して得た値が０以下であった場合、電気機器５が寿命になったと推定する（ステップ９０７）。
【００６０】
本実施形態によれば、温度センサを用いずに電気機器の寿命が推定できるため、電気機器の劣化状態を安価かつ容易に把握することが可能となる。
【００６１】
＜第５の実施形態＞  
電気機器に設置される電源装置のコンバータの寿命判定素子の劣化状態は、寿命判定素子の周囲温度だけでなく、寿命判定素子に印加される電圧や、寿命判定素子に流れるリップル電流によっても変化する。
【００６２】
寿命判定素子に印加される電圧によって、寿命判定素子の誘電体が劣化する可能性がある。よって、寿命判定素子に印加される電圧を測定することで、寿命判定素子が劣化する速度を推定することが可能となる。
【００６３】
また、一定の電流値より大きいリップル電流が寿命判定素子を流れると、寿命判定素子が有する等価直列抵抗に応じて発熱し、自己上昇温度が大きくなる。自己上昇温度が大きくなると、寿命判定素子が劣化する速度が上昇することになる。したがって、寿命判定素子のリップル電流を測定することで、寿命判定素子が劣化する速度を推定することが可能となる。
【００６４】
そこで、本実施形態では、電気機器の寿命判定素子の周囲温度を測定し、さらに、電気機器の寿命判定素子に印加される電圧（寿命判定素子への印加電圧）を測定し、電気機器の寿命判定素子に流れるリップル電流を測定して、測定した各パラメータを反映させた所定の係数Ｍ（ｉ）を導出する。そして、導出した所定の係数Ｍ（ｉ）に基づいて求めた電気機器の等価稼働時間の積算値と、寿命判定素子の規定寿命とを比較して、電気機器の寿命判定を行う。
【００６５】
図１０に本発明の第５の実施形態にかかる寿命判定装置の構成を含むブロック図を示す。電気機器７は、商用電力系統２から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷に給電する電源装置７１と、電源装置７１から出力された電力を消費する負荷１２とを備える。電源装置７１は、交流電力から直流電力に変換するコンバータ７１１を備える。コンバータ７１１は、寿命判定素子を備え、コンバータ７１１を構成する寿命判定素子の周囲温度を検出する温度センサを有するセンサ部１１１１と、寿命判定素子に印加される電圧を測定する電圧計１１１２と、コンバータ７１１の寿命判定素子に流れるリップル電流を検出する電流センサを有する電流計１１１３とを備える。温度センサは、寿命判定素子に隣接して設置される。また、電流センサは、コンバータ７１１の出力端付近に接続され、コンバータ７１１の出力から流れる電流を検出する。
【００６６】
本発明の第５の実施形態にかかる寿命判定装置８は、センサ部１１１１から、温度情報を受信する温度測定部３２と、電圧計１１１２から、電圧情報を受信する電圧測定部６１と、電流計１１１３から、電流情報を受信する電流測定部８１とを備える。温度測定部３２が測定した温度情報、電圧測定部６１が測定した電圧情報および電流測定部８１が測定した電流情報は、記憶部３３に格納される。本実施形態にかかる寿命判定装置８が備える他の機能部は、本発明の第１の実施形態にかかる寿命判定装置３が備える他の機能部と異ならないので、説明を省略する。
【００６７】
＜所定の係数の導出方法＞  
温度測定部３２は、予め定められた一定の時間間隔で電気機器７の寿命判定素子の周囲温度を測定する。また、電圧測定部６１は、電圧計１１１２を用いて寿命判定素子に印加される電圧を当該一定の時間間隔で測定する。そして、電流測定部８１は、電流計１１１３を用いてコンバータ７１１の寿命判定素子に流れるリップル電流を当該一定の時間間隔で測定する。本実施形態では、予め定められた時間間隔は１秒とする。
【００６８】
係数導出部３４は、例えば、次の（式１４）を用いて、所定の係数Ｍ（ｉ）をそれぞれ導出する。  
Ｍ（ｉ）＝ａ（ｉ）・Ｖ（ｉ）・Ｉ（ｉ）      （式１４）
ａ（ｉ）は寿命判定素子の周囲温度に基づいて導出した所定の係数、Ｖ（ｉ）は寿命判定素子に印加される電圧に基づいて導出した所定の係数、Ｉ（ｉ）はコンバータ７１１の寿命判定素子に流れるリップル電流に基づいて導出した所定の係数である。
【００６９】
算出した所定の係数Ｍ（ｉ）は、第１の実施形態にかかる所定の係数ａ（ｉ）の代わりに用いることができる。所定の係数Ｍ（ｉ）を使用して、電気機器７が寿命になったと推定するまでの処理については、第１の実施形態と異ならないため、説明を省略する。
【００７０】
＜フローチャート＞  
図１１に本発明の第５の実施形態にかかる寿命判定方法のフローチャートを示す。温度測定部３２は、センサ部１１１１を用いて電気機器７の寿命判定素子の周囲温度を一定の時間間隔で測定する（ステップ１１０１）。電圧測定部６１は、電圧計１１１２を用いて寿命判定素子に印加される電圧を当該一定の時間間隔で測定する（ステップ１１０２）。電流測定部８１は、電流計１１１３を用いてコンバータ７１１の寿命判定素子に流れるリップル電流を一定の時間間隔で測定する（ステップ１１０３）。係数導出部３４は、寿命判定素子の周囲温度と測定された電圧と測定されたリップル電流とに基づいて、所定の係数Ｍ（ｉ）をそれぞれ導出する（ステップ１１０４）。等価稼働時間算出部３５は、一定の時間間隔に各所定の係数Ｍ（ｉ）を乗算して、等価稼動時間をそれぞれ算出する（ステップ１１０５）。等価稼働時間積算部３６は、算出された各等価稼動時間を積算して、等価稼動時間の積算値を算出する（ステップ１１０６）。規定寿命取得部３７は、記憶部３３から電気機器７の寿命判定素子の規定寿命を取得する（ステップ１１０７）。判定部３８は、取得された規定寿命から等価稼動時間の積算値を減算して得た値が０以下であるかどうかを判定する（ステップ１１０８）。状態推定部３９は、減算して得た値が０以下であった場合、電気機器７が寿命になったと推定する（ステップ１１０９）。
【００７１】
本実施形態によれば、電気機器の寿命が、第１の実施形態より正確に推定できるため、電気機器の劣化状態を容易かつ正確に把握することが可能となる。
【００７２】
本発明の別の実施形態では、第４の実施形態と第５の実施形態とを組み合わせて、電気機器の寿命を判定してもよい。具体的には、寿命判定の対象である寿命判定素子にダイオードまたはトランジスタが隣接して設置されている場合に、寿命判定素子の周囲温度を測定せずに、当該ダイオードの順方向降下電圧または当該トランジスタのベース・エミッタ間電圧を測定する。そして、測定したダイオードの順方向降下電圧またはトランジスタのベース・エミッタ間電圧に基づいて所定の係数ａ（ｉ）を導出する。そして、導出した所定の係数ａ（ｉ）と所定の係数Ｖ（ｉ）と所定の係数Ｉ（ｉ）とから所定の係数Ｍ（ｉ）を算出して（（式１４）における説明を参照）、所定の係数Ｍ（ｉ）を用いて等価稼働時間ｔ（ｉ）を算出する。そして、当該等価稼働時間ｔ（ｉ）の積算値Ｌeと規定寿命Ｌ0を比較して電気機器の寿命を判定する。
【００７３】
本発明の別の実施形態によれば、温度センサを用いずに電気機器の寿命が、第１の実施形態より正確に推定できるため、電気機器の劣化状態を安価で容易かつ正確に把握することが可能となる。
【００７４】
なお、本実施形態では、（式１）から（式３）、（式７）、（式１０）から（式１４）、電気機器の各寿命判定素子の規定寿命などは、それぞれ記憶部３３に格納される。
【００７５】
また、第１の実施形態から第５の実施形態までのコンバータには、商用電力系統からの交流電力が入力されているが、商用電力系統の代わりに直流電源から直流電力を入力してもよい。この場合のコンバータは、入力された直流電力を所望の電圧値に調整して直流電力を出力するＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
【００７６】
本発明の第１、第３から第５の実施形態の寿命判定装置、および第２の実施形態の寿命予測装置において対象とされる寿命判定素子は、電源装置内に設置されているが、これに限定されず、電源装置外に設置されてもよい。
【００７７】
本発明の第１、第３から第５の実施形態の寿命判定装置、および第２の実施形態の寿命予測装置にかかる出力部４０は、電気機器が寿命になった旨や電気機器の寿命残時間をディスプレイ等の表示装置に表示するが、これに限定されず、例えば、電気機器が寿命になった旨や電気機器の寿命残時間に係る情報を、媒体に印刷したり、外部メモリに出力したりしてもよい。
【００７８】
さらに、本発明の第１、第３から第５の実施形態の寿命判定装置の構成、および第２の実施形態の寿命予測装置の構成について、構成の一部または全部が単独で構成されてもよいし、構成の一部または全部が別の装置の一部として構成されてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１、５、７  電気機器
２  商用電力系統
３、６、８  寿命判定装置
４  寿命予測装置
１１、５１、７１  電源装置
１２  負荷
３１  稼動時間計測部
３２  温度測定部
３３  記憶部
３４  係数導出部
３５  等価稼働時間算出部
３６  等価稼働時間積算部
３８  判定部
３９  状態推定部
４０  出力部
４１  寿命残時間算出部
６１  電圧測定部
８１  電流測定部
１１１、５１１、７１１  コンバータ
１１１１  センサ部
１１１２  電圧計
１１１３  電流計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016031305.tif 000011
【図７】
2016031305.tif 000012
【図８】
2016031305.tif 000013
【図９】
2016031305.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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