JP2013019712A - Specific heat measurement device and specific heat measurement method - Google Patents

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Sakiyoshi Kaneko
崎良 金子
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To directly and accurately measure the specific heat of a measurement sample without correcting the thermal capacity of a holding unit which holds the measurement sample in heat insulation type specific heat measurement.SOLUTION: There is provided a specific heat measurement method including: a first step of storing a first holding unit 1 which holds a measurement sample as an object of specific heat measurement and a second holding unit 2 which has the same thermal capacity therewith in a storage space enclosed with a heat insulation wall 3; a second step of changing the storage space into a heat insulation state; and a third step of inputting a predetermined quantity of heat to the measurement sample 8 while holding the storage space in the heat insulation state, and supplying the same quantity of heat to both the holding units so that no temperature difference is generated between the temperature in the first holding unit 1 and the temperature in the second holding unit 2 as a result of the input of the quantity of heat. In the third step, a change quantity of the temperature in the first holding unit generated when the predetermined quantity of heat is input to the measurement sample 8 is found, and the specific heat of the measurement sample 8 is calculated on the basis of the change quantity of the temperature.

Description

本発明は、測定サンプルの比熱を測定する比熱測定装置および比熱測定方法に関する。   The present invention relates to a specific heat measuring apparatus and a specific heat measuring method for measuring specific heat of a measurement sample.

近年、グリーンテクノロジーの代表的なテーマとして、自動車産業においては、ハイブリッド自動車や電気自動車の開発が急務になっている。この種の自動車の主要部品となる車載用のリチウムイオン電池は、エネルギー密度が大きく、電池内部に大きなエネルギーを保持している。車載用のリチウムイオン電池の熱的な安全性の評価項目の一つに、当該電池の比熱がある。   In recent years, development of hybrid vehicles and electric vehicles has become an urgent task in the automobile industry as a representative theme of green technology. An in-vehicle lithium ion battery, which is a main part of this type of automobile, has a high energy density and holds a large amount of energy inside the battery. One of the evaluation items for the thermal safety of a lithium ion battery for vehicle use is the specific heat of the battery.

比熱測定装置としては、断熱式比熱測定装置と、投下(落下)型比熱測定装置とが知られている(たとえば、特許文献1、2を参照)。断熱式比熱測定装置は、断熱状態で測定サンプルに既知の熱量(ジュール熱)を投入したときの温度変化を計測し、この計測結果に基づいて測定サンプルの比熱を測定するものである。   As the specific heat measuring device, an adiabatic specific heat measuring device and a dropping (falling) specific heat measuring device are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The adiabatic specific heat measuring device measures a temperature change when a known amount of heat (Joule heat) is input to a measurement sample in an adiabatic state, and measures the specific heat of the measurement sample based on the measurement result.

投下型比熱測定装置は、上部収納部と下部収納部とを備えるものである。測定サンプルは、上部収納部に置かれる。下部収納部には規定温度の水が充填される。そして、実際の比熱測定では、上部収納部に置かれた測定サンプルを、下部収納部内の水に投入(落下)させる。このとき、測定サンプルの温度を下部収納部内の水の温度よりも高くした状態で、測定サンプルを水中に投入する。そうすると、測定サンプルの熱を受け取って水の温度が上昇するため、そのときの水の温度上昇から測定サンプルの比熱を測定する。   The drop-type specific heat measuring device includes an upper storage portion and a lower storage portion. The measurement sample is placed in the upper storage. The lower storage portion is filled with water at a specified temperature. In the actual specific heat measurement, the measurement sample placed in the upper storage part is poured (dropped) into the water in the lower storage part. At this time, the measurement sample is poured into water in a state where the temperature of the measurement sample is higher than the temperature of the water in the lower housing. Then, the heat of the measurement sample is received and the temperature of the water rises. Therefore, the specific heat of the measurement sample is measured from the temperature rise of the water at that time.

特開2002−156345号公報JP 2002-156345 A 特開2003−287510号公報JP 2003-287510 A

ところで上記断熱式比熱測定装置では、下記(1)および(2)の2種類の断熱制御が必要になる。
(1)測定サンプルとこれを保持する保持ユニット(サンプルを収容する容器など)の温度を外界の電気炉内壁温度と同一温度に制御する。
(2)測定サンプル温度と保持ユニット温度の間で熱収支がないように断熱温度制御する。
(2)の断熱制御に関しては、測定サンプル自身が内部ヒータもしくは自己発熱反応により温度上昇したとき、その熱が測定サンプルと直接接触している保持ユニットに移動することは避けられない。すなわち、測定サンプルから熱が逸散することなく断熱状態にしておくことができない。このため、従来の断熱式比熱測定法では、測定サンプルから保持ユニットに熱が逸散することを前提に、保持ユニットの熱容量は既知であるとして、測定終了後に得られた測定サンプルと保持ユニットのジュール熱の合算値から保持ユニットの比熱を補正して未知測定サンプルの比熱を求めている。つまり、比熱測定によって得られた比熱値については、常に保持ユニットの熱容量分を補正する必要があった。
By the way, in the adiabatic specific heat measuring device, the following two types of adiabatic control (1) and (2) are required.
(1) The temperature of the measurement sample and the holding unit (such as a container for storing the sample) that holds the sample is controlled to be the same as the temperature of the inner wall of the electric furnace.
(2) Adiabatic temperature control is performed so that there is no heat balance between the measured sample temperature and the holding unit temperature.
Regarding the heat insulation control of (2), when the temperature of the measurement sample itself rises due to an internal heater or a self-heating reaction, it is inevitable that the heat moves to the holding unit in direct contact with the measurement sample. That is, the heat cannot be kept from being dissipated from the measurement sample. Therefore, in the conventional adiabatic specific heat measurement method, assuming that the heat capacity of the holding unit is known on the assumption that heat is dissipated from the measurement sample to the holding unit, the measurement sample obtained after the measurement and the holding unit The specific heat of the holding unit is corrected from the total value of the Joule heat to obtain the specific heat of the unknown measurement sample. That is, for the specific heat value obtained by the specific heat measurement, it is necessary to always correct the heat capacity of the holding unit.

本発明の主な目的は、断熱式比熱測定において、測定サンプルを保持する保持ユニットの熱容量分を補正しなくても、測定サンプルの比熱を直接かつ正確に測定することができる技術を提供することにある。   The main object of the present invention is to provide a technique capable of directly and accurately measuring the specific heat of a measurement sample without correcting the heat capacity of a holding unit that holds the measurement sample in adiabatic specific heat measurement. It is in.

本発明の第1の態様は、
比熱測定の対象となる測定サンプルを保持する第1保持ユニットと、
前記第1保持ユニットと同一の熱容量を有するものであって、前記測定サンプルを保持しない、実質的に空の第2保持ユニットと、
前記第1保持ユニットおよび前記第2保持ユニットを収容する収容空間を形成する断熱壁と、
前記測定サンプルを保持する前記第1保持ユニット内の温度を測定する第1の温度センサと、
前記測定サンプルを保持しない前記第2保持ユニット内の温度を測定する第2の温度センサと、
前記断熱壁の温度を測定する第3の温度センサと、
前記第1保持ユニットに保持された測定サンプルを加熱するサンプル加熱ヒータと、
前記第1保持ユニットを加熱する第1の加熱ヒータと、
前記第2保持ユニットを加熱する第2の加熱ヒータと、
前記断熱壁を加熱する第3の加熱ヒータと、
前記第1の温度センサ、前記第2の温度センサおよび前記第3の温度センサの各測定結果に基づいて、前記第3の加熱ヒータの駆動を制御する第1の温度制御手段と、
前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの各測定結果に基づいて、前記第1の加熱ヒータおよび前記第2の加熱ヒータの駆動を制御する第2の温度制御手段と、
前記測定サンプルの比熱を演算によって求める演算手段と
を備え、
前記第1の温度制御手段は、前記断熱壁が形成する収容空間を、前記第1保持ユニットと前記断熱壁との間の熱移動および前記第2保持ユニットと前記断熱壁との間の熱移動がない断熱状態に維持するように、前記第3の加熱ヒータの駆動を制御し、
前記第2の温度制御手段は、前記収容空間を前記断熱状態に維持している状況下で、前記サンプル加熱ヒータの駆動により前記測定サンプルに規定の熱量を入力した場合に、前記第1の温度センサが測定した温度と前記第2の温度センサが測定した温度との間に温度差が生じないように、前記第1の加熱ヒータおよび前記第2の加熱ヒータの両方に同一の電流を供給し、
前記演算手段は、前記収容空間を前記断熱状態に維持している状況下で、前記測定サンプルに前記規定の熱量を入力した場合に、前記第1の温度センサの測定結果に基づいて前記第1保持ユニット内の温度変化量を求め、さらに当該温度変化量に基づいて前記測定サンプルの比熱を算出する
ことを特徴とする比熱測定装置である。
The first aspect of the present invention is:
A first holding unit for holding a measurement sample to be measured for specific heat;
A substantially empty second holding unit that has the same heat capacity as the first holding unit and does not hold the measurement sample;
A heat insulating wall forming an accommodation space for accommodating the first holding unit and the second holding unit;
A first temperature sensor for measuring a temperature in the first holding unit for holding the measurement sample;
A second temperature sensor that measures the temperature in the second holding unit that does not hold the measurement sample;
A third temperature sensor for measuring the temperature of the heat insulating wall;
A sample heater for heating the measurement sample held in the first holding unit;
A first heater for heating the first holding unit;
A second heater for heating the second holding unit;
A third heater for heating the heat insulation wall;
First temperature control means for controlling the driving of the third heater based on the measurement results of the first temperature sensor, the second temperature sensor, and the third temperature sensor;
Second temperature control means for controlling the driving of the first heater and the second heater based on the measurement results of the first temperature sensor and the second temperature sensor;
And calculating means for calculating specific heat of the measurement sample by calculation,
The first temperature control means includes a heat transfer between the first holding unit and the heat insulating wall and a heat transfer between the second holding unit and the heat insulating wall in the housing space formed by the heat insulating wall. Controlling the drive of the third heater so as to maintain a heat insulation state without
The second temperature control means is configured to input the prescribed amount of heat to the measurement sample by driving the sample heater in a state where the accommodation space is maintained in the heat insulating state. The same current is supplied to both the first heater and the second heater so that there is no temperature difference between the temperature measured by the sensor and the temperature measured by the second temperature sensor. ,
When the specified heat amount is input to the measurement sample in a state in which the accommodation space is maintained in the heat insulating state, the calculation means is configured to input the first temperature sensor based on a measurement result of the first temperature sensor. A specific heat measurement apparatus characterized in that a temperature change amount in a holding unit is obtained, and a specific heat of the measurement sample is calculated based on the temperature change amount.

本発明の第2の態様は、
前記第1の加熱ヒータと前記第2の加熱ヒータを直列に接続し、
前記第2の温度制御手段は、前記直列に接続された前記第1の加熱ヒータと前記第2の加熱ヒータに電流を供給する電流回路を有する
ことを特徴とする上記第1の態様に記載の比熱測定装置である。
The second aspect of the present invention is:
Connecting the first heater and the second heater in series;
The said 2nd temperature control means has a current circuit which supplies an electric current to the said 1st heater connected in series and the said 2nd heater, The said 1st aspect characterized by the above-mentioned. It is a specific heat measuring device.

本発明の第3の態様は、
前記測定サンプルは、板状の構造体であり、
前記第1保持ユニットは、前記測定サンプルをサンドイッチ状に挟んで保持する一対の保持部材を有し、
前記第2保持ユニットは、前記一対の保持部材と同一の構造物からなる一対の保持部材を有する
ことを特徴とする上記第1又は第2の態様に記載の比熱測定装置である。
The third aspect of the present invention is:
The measurement sample is a plate-like structure,
The first holding unit has a pair of holding members that hold the measurement sample in a sandwich shape,
The second heat retention unit according to the first or second aspect, wherein the second holding unit has a pair of holding members made of the same structure as the pair of holding members.

本発明の第4の態様は、
前記測定サンプルは、フィルムでラミネートされたリチウムイオン電池であり、
前記第2保持ユニットは、前記フィルムと同一の構造物からなるフィルムを空サンプルとして保持する
ことを特徴とする上記第3の態様に記載の比熱測定装置である。
The fourth aspect of the present invention is:
The measurement sample is a lithium ion battery laminated with a film,
The second holding unit is a specific heat measuring apparatus according to the third aspect, wherein a film made of the same structure as the film is held as an empty sample.

本発明の第5の態様は、
比熱測定の対象となる測定サンプルを保持する第1保持ユニットと、前記第1保持ユニットと同一の熱容量を有するものであって、前記測定サンプルを保持しない、実質的に空の第2保持ユニットとを、断熱壁で囲まれた収容空間に収容する第1工程と、
前記第1工程の後に、前記第1保持ユニットと前記断熱壁との間の熱移動および前記第2保持ユニットと前記断熱壁との間の熱移動がない断熱状態に前記収容空間を遷移させる第2工程と、
前記第2工程の後に、前記収容空間を前記断熱状態に維持しつつ、前記測定サンプルに規定の熱量を入力するとともに、当該規定量の熱量の入力によって前記第1保持ユニット内の温度と前記第2保持ユニット内の温度との間に温度差が生じないように、前記第1保持ユニットおよび前記第2保持ユニットの両方に同一の熱量を供給する第3工程と
を含み、
前記第3工程において、前記測定サンプルに前記規定の熱量を入力した場合に生じる前記第1保持ユニット内の温度変化量を求め、当該温度変化量に基づいて前記測定サンプルの比熱を算出する
ことを特徴とする比熱測定方法である。
According to a fifth aspect of the present invention,
A first holding unit that holds a measurement sample to be subjected to specific heat measurement, and a substantially empty second holding unit that has the same heat capacity as the first holding unit and does not hold the measurement sample. A first step of housing the in a housing space surrounded by a heat insulating wall;
After the first step, the housing space is changed to a heat insulating state in which there is no heat transfer between the first holding unit and the heat insulating wall and heat transfer between the second holding unit and the heat insulating wall. Two steps,
After the second step, a predetermined amount of heat is input to the measurement sample while maintaining the accommodation space in the heat insulating state, and the temperature in the first holding unit and the first amount are input by inputting the predetermined amount of heat. A third step of supplying the same amount of heat to both the first holding unit and the second holding unit so as not to cause a temperature difference with the temperature in the two holding units;
In the third step, obtaining a temperature change amount in the first holding unit that occurs when the prescribed heat amount is input to the measurement sample, and calculating a specific heat of the measurement sample based on the temperature change amount. This is a specific heat measurement method.

本発明によれば、断熱式比熱測定において、測定サンプルを保持する保持ユニットの熱容量分を補正しなくても、測定サンプルの比熱を直接かつ正確に測定することが可能となる。   According to the present invention, in the adiabatic specific heat measurement, it is possible to directly and accurately measure the specific heat of the measurement sample without correcting the heat capacity of the holding unit that holds the measurement sample.

本発明の実施の形態に係る比熱測定装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the specific heat measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る比熱測定方法の手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of the specific heat measuring method which concerns on embodiment of this invention. 第1保持ユニット内の温度変化と第2保持ユニット内の温度変化を示す図である。It is a figure which shows the temperature change in a 1st holding unit, and the temperature change in a 2nd holding unit.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施の形態においては、次の順序で説明を行う。
1.比熱測定装置の構成
2.比熱測定方法
3.実施の形態の効果
4.変形例等
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the embodiment of the present invention, description will be given in the following order.
1. 1. Configuration of specific heat measuring device 2. Specific heat measurement method Effects of the embodiment 4. Modifications etc.

<1.比熱測定装置の構成>
図1は本発明の実施の形態に係る比熱測定装置の構成例を示す概略図である。まず、本発明の実施の形態においては、比熱測定の対象となる測定サンプルの一例として、リチウムイオン電池を想定する。また、各種用途のリチウムイオン電池の中でも、特に、ハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載されるラミネートタイプのリチウムイオン電池を測定サンプルとする。この測定サンプルは、平面視矩形をなす平板状の構造を有する。測定サンプルのサイズを例示すると、平面的な寸法はA4版サイズ(297mm×210mm)程度、厚み寸法(板厚)が10mm程度となる。
<1. Configuration of specific heat measuring device>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a specific heat measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. First, in the embodiment of the present invention, a lithium ion battery is assumed as an example of a measurement sample to be subjected to specific heat measurement. Further, among lithium ion batteries for various uses, a laminate type lithium ion battery mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like is used as a measurement sample. This measurement sample has a flat plate-like structure having a rectangular shape in plan view. To illustrate the size of the measurement sample, the planar dimension is about A4 size (297 mm × 210 mm) and the thickness dimension (plate thickness) is about 10 mm.

図示した比熱測定装置100は、上述した測定サンプルの比熱測定を実現するために、第1保持ユニット1と、第2保持ユニット2と、断熱壁3と、ヒータ駆動部4と、第1の温度制御部5と、第2の温度制御部6と、信号処理部7を備えている。   The illustrated specific heat measuring apparatus 100 includes a first holding unit 1, a second holding unit 2, a heat insulating wall 3, a heater driving unit 4, and a first temperature in order to realize the specific heat measurement of the measurement sample described above. A control unit 5, a second temperature control unit 6, and a signal processing unit 7 are provided.

(第1保持ユニット)
第1保持ユニット1は、上述の構造を有する測定サンプル8を保持するものである。第1保持ユニット1は、一対の保持部材11a,11bを有している。一対の保持部材11a,11bは、測定サンプル8をサンドイッチ状に挟んで保持するものである。一対の保持部材11a,11bには、それぞれヒータ14a,14bが内蔵されている。保持部材11aは、たとえば、2枚の薄いアルミニウム板の間に、ヒータ14aを構成するフィルムヒータ(面状発熱体)を挟んで、それらを接着等により一体化した構造になっている。保持部材11aを構成するアルミニウム板の厚さは、たとえば、1〜2mm程度となっている。保持部材11aの平面サイズは、少なくとも測定サンプル8の平面サイズと同等になっている。以上の点は、保持部材11bについても同様である。ヒータ14a,14bは、第1保持ユニット1を加熱する「第1の加熱ヒータ」に相当するものである。
(First holding unit)
The 1st holding | maintenance unit 1 hold | maintains the measurement sample 8 which has the above-mentioned structure. The first holding unit 1 has a pair of holding members 11a and 11b. The pair of holding members 11a and 11b hold the measurement sample 8 in a sandwich shape. Heaters 14a and 14b are built in the pair of holding members 11a and 11b, respectively. The holding member 11a has a structure in which, for example, a film heater (planar heating element) constituting the heater 14a is sandwiched between two thin aluminum plates, and these are integrated by bonding or the like. The thickness of the aluminum plate constituting the holding member 11a is, for example, about 1 to 2 mm. The planar size of the holding member 11 a is at least equivalent to the planar size of the measurement sample 8. The same applies to the holding member 11b. The heaters 14 a and 14 b correspond to “first heaters” that heat the first holding unit 1.

第1保持ユニット1には、サンプル加熱ヒータ12と、温度センサ13とが設けられている。サンプル加熱ヒータ12は、第1保持ユニット1に保持される測定サンプル8を加熱するものである。サンプル加熱ヒータ12は、たとえば、フィルムヒータを用いて構成されている。サンプル加熱ヒータ12は、測定サンプル8の平面サイズと同一のサイズ又はそれよりも大きいサイズの発熱面を有している。   The first holding unit 1 is provided with a sample heater 12 and a temperature sensor 13. The sample heater 12 heats the measurement sample 8 held by the first holding unit 1. The sample heater 12 is configured using, for example, a film heater. The sample heater 12 has a heating surface having the same size as the planar size of the measurement sample 8 or a larger size.

温度センサ13は、測定サンプル8を保持する第1保持ユニット1内の温度を測定する「第1の温度センサ」に相当するものであり、さらに詳しくは、一対の保持部材11a,11bの間に挟んで保持される測定サンプル8の温度を測定するものである。温度センサ13は、たとえば、熱電対を用いた温度センサとなっている。温度センサ13は、第1保持ユニット1に測定サンプル8をセットした場合に、測定サンプル8と熱的(物理的)に接する状態で、サンプル加熱ヒータ12と保持部材11bとの間に配置されている。   The temperature sensor 13 corresponds to a “first temperature sensor” that measures the temperature in the first holding unit 1 that holds the measurement sample 8, and more specifically, between the pair of holding members 11a and 11b. The temperature of the measurement sample 8 held between the two is measured. The temperature sensor 13 is a temperature sensor using a thermocouple, for example. When the measurement sample 8 is set in the first holding unit 1, the temperature sensor 13 is disposed between the sample heater 12 and the holding member 11 b so as to be in thermal (physical) contact with the measurement sample 8. Yes.

(第2保持ユニット)
第2保持ユニット2は、これに付属する加熱ヒータ等を含めて、上述した第1保持ユニット1と同一の熱容量を有している。具体的には、第2保持ユニット2は、上述した一対の保持部材11a,11bと同一の構造物からなる一対の保持部材16a,16bを有している。つまり、第2保持ユニット2は、実質的に第1保持ユニット1と同一の構成となっている。ただし、第2保持ユニット2は、測定サンプル8を保持しない実質的に空の状態となっている。このため、第1保持ユニット1に測定サンプル8を保持した状態では、測定サンプル8の熱容量の分だけ、第1保持ユニット1のほうが第2保持ユニット2よりも大きな熱容量を有することになる。一対の保持部材16a,16bには、それぞれヒータ19a,19bが内蔵されている。
(Second holding unit)
The second holding unit 2 has the same heat capacity as the first holding unit 1 described above, including the heater attached thereto. Specifically, the 2nd holding unit 2 has a pair of holding members 16a and 16b which consist of the same structure as a pair of holding members 11a and 11b mentioned above. That is, the second holding unit 2 has substantially the same configuration as the first holding unit 1. However, the second holding unit 2 is substantially empty and does not hold the measurement sample 8. For this reason, when the measurement sample 8 is held in the first holding unit 1, the first holding unit 1 has a larger heat capacity than the second holding unit 2 by the heat capacity of the measurement sample 8. Heaters 19a and 19b are built in the pair of holding members 16a and 16b, respectively.

第2保持ユニット2には、ダミーのヒータ(以下、「ダミーヒータ」と記す)17と、温度センサ18とが設けられている。ダミーヒータ17は、上述したサンプル加熱ヒータと同じ構造(形状、寸法)になっている。温度センサ18は、測定サンプル8を保持しない第2保持ユニット2内の温度を測定する「第2の温度センサ」に相当するものであり、さらに詳しくは、一対の保持部材16a,16bの間に挟んで保持される空サンプル10の温度を測定するものである。   The second holding unit 2 is provided with a dummy heater (hereinafter referred to as “dummy heater”) 17 and a temperature sensor 18. The dummy heater 17 has the same structure (shape and size) as the sample heater described above. The temperature sensor 18 corresponds to a “second temperature sensor” that measures the temperature in the second holding unit 2 that does not hold the measurement sample 8, and more specifically, between the pair of holding members 16a and 16b. The temperature of the empty sample 10 held between the two is measured.

空サンプル10は、ダミーヒータ17と保持部材16bとの間に介装されている。この空サンプル10は、測定サンプル8となるリチウムイオン電池の封止に用いられているアルミニウムのラミネートフィルムで構成されている。このように第2保持ユニット2内に空サンプル10を設ける理由は、ラミネートフィルムの部分を除いたリチウムイオン電池そのものの比熱を測定するためである。ただし、ラミネートフィルムの部分を含めて測定サンプル8の比熱を測定する場合、あるいはリチウムイオン電池の比熱を測定するにあたってラミネートフィルムの熱容量の影響が無視し得る程度に小さい場合は、第2保持ユニット2内に空サンプル10を設けなくてもよい。   The empty sample 10 is interposed between the dummy heater 17 and the holding member 16b. The empty sample 10 is composed of an aluminum laminate film used for sealing a lithium ion battery to be the measurement sample 8. The reason for providing the empty sample 10 in the second holding unit 2 in this way is to measure the specific heat of the lithium ion battery itself excluding the laminate film portion. However, when the specific heat of the measurement sample 8 including the laminate film portion is measured, or when the influence of the heat capacity of the laminate film is so small as to be negligible when measuring the specific heat of the lithium ion battery, the second holding unit 2 It is not necessary to provide the empty sample 10 inside.

温度センサ18は、たとえば、上記の温度センサ13と同様に、熱電対を用いた温度センサとなっている。温度センサ18は、空サンプル10と熱的に接触する状態で、ダミーヒータ17と保持部材16bとの間に配置されている。   The temperature sensor 18 is, for example, a temperature sensor using a thermocouple, similar to the temperature sensor 13 described above. The temperature sensor 18 is disposed between the dummy heater 17 and the holding member 16b while being in thermal contact with the empty sample 10.

本実施の形態においては、板状の構造体を測定サンプル8としているため、これに対応して第1保持ユニット1および第2保持ユニット2もそれぞれ全体的に板状のユニット構造体となっている。   In the present embodiment, the plate-like structure is used as the measurement sample 8, and accordingly, the first holding unit 1 and the second holding unit 2 are also entirely plate-like unit structures. Yes.

(断熱壁)
断熱壁3は、第1保持ユニット1および第2保持ユニット2を収容する収容空間を形成するものである。断熱壁3は、第1保持ユニット1および第2保持ユニット2の形状および大きさに対応した筐体構造を有している。ちなみに、図1においては、各構成部分を見た目で分かりやすく表記するために、断熱壁3の断面を正方形に近いに形状で表している。しかし実際には、第1保持ユニット1および第2保持ユニット2が板状になっているため、断熱壁3の左右方向の寸法は上下方向の寸法よりも十分に小さい構造(扁平の筐体構造)になっている。
(Insulated wall)
The heat insulating wall 3 forms an accommodation space for accommodating the first holding unit 1 and the second holding unit 2. The heat insulating wall 3 has a housing structure corresponding to the shape and size of the first holding unit 1 and the second holding unit 2. Incidentally, in FIG. 1, the cross section of the heat insulating wall 3 is represented by a shape close to a square in order to clearly show each component part in an easy-to-understand manner. However, actually, since the first holding unit 1 and the second holding unit 2 are plate-like, the size of the heat insulating wall 3 in the left-right direction is sufficiently smaller than the size in the vertical direction (flat housing structure) )It has become.

断熱壁3は、たとえば、ロックウールなどの断熱材を用いて形成されている。断熱壁3の内部(又は内面)には、断熱制御用の温度センサ20a,20bおよびヒータ21a,21bが設けられている。温度センサ20a,20bは、断熱壁3の温度を測定する「第3の温度センサ」に相当するものである。温度センサ20aは、第1保持ユニット1に対向(対面)する断熱壁3の一部に配置されている。温度センサ20bは、第2保持ユニット2に対向(対面)する断熱壁3の一部に配置されている。   The heat insulating wall 3 is formed using a heat insulating material such as rock wool, for example. Inside the heat insulating wall 3 (or the inner surface), temperature sensors 20a, 20b and heaters 21a, 21b for heat insulation control are provided. The temperature sensors 20 a and 20 b correspond to “third temperature sensors” that measure the temperature of the heat insulating wall 3. The temperature sensor 20a is disposed on a part of the heat insulating wall 3 facing (facing) the first holding unit 1. The temperature sensor 20b is disposed on a part of the heat insulating wall 3 facing (facing) the second holding unit 2.

ヒータ21a,21bは、断熱壁3を加熱する「第3の加熱ヒータ」に相当するものである。ヒータ21aは、少なくとも第1保持ユニット1に対向する断熱壁3の壁面を加熱対象に含むように配置されている。ヒータ21bは、少なくとも第2保持ユニット2に対向する断熱壁3の壁面を加熱対象に含むように配置されている。   The heaters 21 a and 21 b correspond to a “third heater” that heats the heat insulating wall 3. The heater 21a is disposed so as to include at least the wall surface of the heat insulating wall 3 facing the first holding unit 1 as a heating target. The heater 21b is arranged to include at least the wall surface of the heat insulating wall 3 facing the second holding unit 2 as a heating target.

(ヒータ駆動部)
ヒータ駆動部4は、予め決められた条件にしたがってサンプル加熱ヒータ12を駆動するものである。ヒータ駆動部4は、定電流回路22を用いて構成されている。定電流回路22は、サンプル加熱ヒータ12に一定の電流を供給するものである。定電流回路22がサンプル加熱ヒータ12に電流を供給すると、これを受けてサンプル加熱ヒータ12が熱を発生する。
(Heater drive unit)
The heater driving unit 4 drives the sample heater 12 according to predetermined conditions. The heater driving unit 4 is configured using a constant current circuit 22. The constant current circuit 22 supplies a constant current to the sample heater 12. When the constant current circuit 22 supplies a current to the sample heater 12, the sample heater 12 generates heat in response to the current.

(第1の温度制御部)
第1の温度制御部5は、温度センサ13、温度センサ18および温度センサ20a,20bの各測定結果に基づいて、ヒータ21a,21bの駆動を制御する「第1の温度制御手段」に相当するものである。温度センサ13は、温度の測定データとなる測定信号S1を出力する。温度センサ18は、温度の測定データとなる測定信号S2を出力する。温度センサ20aは、温度の測定データとなる測定信号S3を出力し、温度センサ20bは、温度の測定データとなる測定信号S4を出力する。
(First temperature control unit)
The first temperature control unit 5 corresponds to “first temperature control means” that controls the driving of the heaters 21a and 21b based on the measurement results of the temperature sensor 13, the temperature sensor 18, and the temperature sensors 20a and 20b. Is. The temperature sensor 13 outputs a measurement signal S1 serving as temperature measurement data. The temperature sensor 18 outputs a measurement signal S2 serving as temperature measurement data. The temperature sensor 20a outputs a measurement signal S3 serving as temperature measurement data, and the temperature sensor 20b outputs a measurement signal S4 serving as temperature measurement data.

第1の温度制御部5は、後述する温度差ΔT1およびΔT2を検出する温度差検出回路23と、この温度差検出回路23が検出した温度差ΔT1,ΔT2に基づいて電流制御を行う制御回路24と、この制御回路24からの制御指令にしたがってヒータ21a,21bに電流を供給する電流回路25とを用いて構成されている。   The first temperature control unit 5 includes a temperature difference detection circuit 23 that detects temperature differences ΔT1 and ΔT2, which will be described later, and a control circuit 24 that performs current control based on the temperature differences ΔT1 and ΔT2 detected by the temperature difference detection circuit 23. And a current circuit 25 that supplies current to the heaters 21a and 21b in accordance with a control command from the control circuit 24.

温度差検出回路23は、温度センサ18を用いて測定される温度Trに対応する測定信号S2と、温度センサ20aを用いて測定される温度Tout1に対応する測定信号S3と、温度センサ20bを用いて測定される温度Tout2に対応する測定信号S4とを入力信号としている。そして、温度差検出回路23は、温度Trと温度Tout1との温度差ΔT1に基づく温度差検出信号S5を出力するとともに、温度Trと温度Tout2との温度差ΔT2に基づく温度差検出信号S6を出力する。   The temperature difference detection circuit 23 uses the measurement signal S2 corresponding to the temperature Tr measured using the temperature sensor 18, the measurement signal S3 corresponding to the temperature Tout1 measured using the temperature sensor 20a, and the temperature sensor 20b. The measurement signal S4 corresponding to the measured temperature Tout2 is used as an input signal. The temperature difference detection circuit 23 outputs a temperature difference detection signal S5 based on the temperature difference ΔT1 between the temperature Tr and the temperature Tout1, and outputs a temperature difference detection signal S6 based on the temperature difference ΔT2 between the temperature Tr and the temperature Tout2. To do.

制御回路24は、温度差検出回路23から与えられる温度差検出信号S5を入力信号とし、この入力信号に対応する制御信号S7を生成する一方、温度差検出回路23から与えられる温度差検出信号S6を入力信号とし、この入力信号に対応する制御信号S8を生成するものである。電流回路25は、制御回路24から与えられる制御信号S7に基づいてヒータ21aに電流を供給する一方、制御回路24から与えられる制御信号S8に基づいてヒータ21bに電流を供給するものである。   The control circuit 24 receives the temperature difference detection signal S5 given from the temperature difference detection circuit 23 as an input signal and generates a control signal S7 corresponding to this input signal, while the temperature difference detection signal S6 given from the temperature difference detection circuit 23. Is an input signal, and a control signal S8 corresponding to this input signal is generated. The current circuit 25 supplies current to the heater 21a based on the control signal S7 given from the control circuit 24, and supplies current to the heater 21b based on the control signal S8 given from the control circuit 24.

(第2の温度制御部)
第2の温度制御部6は、温度センサ13および温度センサ18の各測定結果に基づいて、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bの駆動を制御する「第2の温度制御手段」に相当するものである。第1の温度制御部5は、後述する温度差ΔT0を検出する温度差検出回路27と、この温度差検出回路27が検出した温度差ΔT0に基づいて電流制御を行う制御回路28と、この電流回路28からの制御指令にしたがってヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bに電流を供給する電流回路29とを用いて構成されている。
(Second temperature control unit)
The second temperature control unit 6 corresponds to “second temperature control means” that controls the driving of the heaters 14 a and 14 b and the heaters 19 a and 19 b based on the measurement results of the temperature sensor 13 and the temperature sensor 18. It is. The first temperature control unit 5 includes a temperature difference detection circuit 27 that detects a temperature difference ΔT0 described later, a control circuit 28 that performs current control based on the temperature difference ΔT0 detected by the temperature difference detection circuit 27, and the current In accordance with a control command from the circuit 28, the heaters 14a and 14b and the current circuit 29 for supplying current to the heaters 19a and 19b are used.

温度差検出回路27は、温度センサ13を用いて測定される温度Tsに対応する測定信号S1と、温度センサ18を用いて測定される温度Trに対応する測定信号S2とを入力とし、それらの温度差ΔT0に基づく温度差検出信号S9を出力するものである。制御回路28は、温度差検出回路27から与えられる温度差検出信号S9を入力信号とし、この入力信号に対応する制御信号S10を生成するものである。電流回路29は、制御回路28から与えられる制御信号S10に基づいて、上述したヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bにそれぞれ同一の電流を供給するものである。   The temperature difference detection circuit 27 receives the measurement signal S1 corresponding to the temperature Ts measured using the temperature sensor 13 and the measurement signal S2 corresponding to the temperature Tr measured using the temperature sensor 18 as input. A temperature difference detection signal S9 based on the temperature difference ΔT0 is output. The control circuit 28 uses the temperature difference detection signal S9 given from the temperature difference detection circuit 27 as an input signal, and generates a control signal S10 corresponding to this input signal. The current circuit 29 supplies the same current to the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b, respectively, based on the control signal S10 supplied from the control circuit 28.

(信号処理部)
信号処理部7は、上述した温度センサ13を用いて測定される温度Tsに対応する測定信号S1を入力とし、この入力信号を用いて、比熱測定に係る種々の処理(演算処理を含む)を行うものである。具体的な処理内容については後段で記述する。
(Signal processing part)
The signal processing unit 7 receives the measurement signal S1 corresponding to the temperature Ts measured using the temperature sensor 13 described above, and uses this input signal to perform various processes (including arithmetic processing) related to specific heat measurement. Is what you do. Specific processing contents will be described later.

<2.比熱測定方法>
続いて、本発明の実施の形態に係る比熱測定方法について説明する。この比熱測定方法は、上述した比熱測定装置100を用いて行われるものである。
<2. Specific heat measurement method>
Subsequently, the specific heat measurement method according to the embodiment of the present invention will be described. This specific heat measurement method is performed using the specific heat measurement apparatus 100 described above.

図2は本発明の実施の形態に係る比熱測定方法の手順の一例を示すフローチャートである。まず、比熱測定の対象となる測定サンプル8を用意するとともに、この測定サンプル8を第1保持ユニット1にセットする(ステップSt1)。ここでは一例として、測定サンプル8の熱容量が600(J:ジュール)、ラミネートフィルム(空サンプル10)の質量が10g、測定サンプル8の質量(ラミネートフィルムの質量を除く)が200gであると仮定する。ラミネートフィルムと測定サンプル8の質量は、図示しない質量計を用いて予め測定することにより、既知の情報として取り扱うことができる。ここでは、測定サンプル8の質量を測定した得られた測定データを、電子データとして記憶手段(RAM等)に予め記憶しておくものとする。記憶手段は、信号処理部7が備える機能の一つである。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of the procedure of the specific heat measurement method according to the embodiment of the present invention. First, a measurement sample 8 to be subjected to specific heat measurement is prepared, and the measurement sample 8 is set in the first holding unit 1 (step St1). Here, as an example, it is assumed that the heat capacity of the measurement sample 8 is 600 (J: Joule), the mass of the laminate film (empty sample 10) is 10 g, and the mass of the measurement sample 8 (excluding the mass of the laminate film) is 200 g. . The mass of the laminate film and the measurement sample 8 can be handled as known information by measuring in advance using a mass meter (not shown). Here, it is assumed that measurement data obtained by measuring the mass of the measurement sample 8 is stored in advance in a storage means (such as a RAM) as electronic data. The storage means is one of the functions provided in the signal processing unit 7.

次に、断熱壁3が形成する収容空間に第1保持ユニット1および第2保持ユニット2を収容した状態で、この収容空間を断熱状態に遷移させる(ステップSt2)。ここで記述する「断熱状態」とは、次の4つの要件を共に満たす状態をいう。
(1)第1保持ユニット1(測定サンプル8を含む)の温度と第2保持ユニット2の温度が同一であること。
(2)第1保持ユニット1と第2保持ユニット2との間の熱移動がないこと。
(3)第1保持ユニット1と断熱壁3との間の熱移動がないこと。
(4)第2保持ユニット2と断熱壁3との間の熱移動がないこと。
要するに、測定サンプル温度と保持ユニット温度の間で熱収支がない状態である。
Next, in a state where the first holding unit 1 and the second holding unit 2 are housed in the housing space formed by the heat insulating wall 3, the housing space is changed to a heat insulating state (step St2). The “adiabatic state” described here refers to a state that satisfies the following four requirements.
(1) The temperature of the first holding unit 1 (including the measurement sample 8) and the temperature of the second holding unit 2 are the same.
(2) There is no heat transfer between the first holding unit 1 and the second holding unit 2.
(3) There is no heat transfer between the first holding unit 1 and the heat insulating wall 3.
(4) There is no heat transfer between the second holding unit 2 and the heat insulating wall 3.
In short, there is no heat balance between the measured sample temperature and the holding unit temperature.

上述した収容空間の断熱状態は、後述する熱量の入力に伴う測定サンプル8の温度上昇が停止するまで維持される。そのための断熱制御として、第1の温度制御部5は、次のような処理を行う。すなわち、温度差検出回路23は、予め決められた時間間隔で温度センサ18および温度センサ20a,20bの各測定信号S2,S3,S4を取り込む。そして、温度差検出回路23は、それらの測定信号S2,S3,S4を取り込むたびに、温度センサ18から出力される測定信号S2が示す温度Trと温度センサ20aから出力される測定信号S3が示す温度Tout1との温度差ΔT1を検出する。また、温度差検出回路23は、温度センサ18から出力される測定信号S2が示す温度Trと温度センサ20bから出力される測定信号S4が示す温度Tout2との温度差ΔT2を検出する。   The heat insulation state of the accommodation space described above is maintained until the temperature rise of the measurement sample 8 due to the input of the heat amount described later stops. As the heat insulation control for that purpose, the first temperature control unit 5 performs the following processing. That is, the temperature difference detection circuit 23 takes in the measurement signals S2, S3, S4 of the temperature sensor 18 and the temperature sensors 20a, 20b at predetermined time intervals. The temperature difference detection circuit 23 indicates the temperature Tr indicated by the measurement signal S2 output from the temperature sensor 18 and the measurement signal S3 output from the temperature sensor 20a every time the measurement signals S2, S3, S4 are captured. A temperature difference ΔT1 from the temperature Tout1 is detected. The temperature difference detection circuit 23 detects a temperature difference ΔT2 between the temperature Tr indicated by the measurement signal S2 output from the temperature sensor 18 and the temperature Tout2 indicated by the measurement signal S4 output from the temperature sensor 20b.

これに対して、制御回路24は、温度差検出回路23で検出した温度差ΔT1が予め決められた閾値Sh1以上である場合は、ヒータ21aをオンする旨の制御信号S7を電流回路25に送出し、温度差ΔT1が閾値Sh1未満である場合は、ヒータ21aをオフする旨の制御信号S7を電流回路25に送出する。同様に、制御回路24は、温度差検出回路23が検出した温度差ΔT2が予め決められた閾値Sh2以上である場合は、ヒータ21bをオンする旨の制御信号S8を電流回路25に送出し、温度差ΔT2が閾値Sh2未満である場合は、ヒータ21bをオフする旨の制御信号S8を電流回路25に送出する。   In contrast, when the temperature difference ΔT1 detected by the temperature difference detection circuit 23 is equal to or greater than a predetermined threshold Sh1, the control circuit 24 sends a control signal S7 to turn on the heater 21a to the current circuit 25. If the temperature difference ΔT1 is less than the threshold value Sh1, a control signal S7 for turning off the heater 21a is sent to the current circuit 25. Similarly, when the temperature difference ΔT2 detected by the temperature difference detection circuit 23 is equal to or greater than a predetermined threshold Sh2, the control circuit 24 sends a control signal S8 to turn on the heater 21b to the current circuit 25, When the temperature difference ΔT2 is less than the threshold value Sh2, a control signal S8 for turning off the heater 21b is sent to the current circuit 25.

これにより、電流回路25は、温度差ΔT1が閾値Sh1以上となったときだけ、ヒータ21aに電流を供給する。また、電流回路25は、温度差ΔT2が閾値Sh2以上となったときだけ、ヒータ21bに電流を供給する。このため、第1保持ユニット1と断熱壁3との間で温度差(熱移動)が生じないように、ヒータ21aの駆動が制御される。同様に、第2保持ユニット2と断熱壁3との間で温度差(熱移動)が生じないように、ヒータ21bの駆動が制御される。閾値Sh1と閾値Sh2は、基本的に同じ値を適用することができる。   Thereby, the current circuit 25 supplies a current to the heater 21a only when the temperature difference ΔT1 becomes equal to or greater than the threshold value Sh1. The current circuit 25 supplies current to the heater 21b only when the temperature difference ΔT2 becomes equal to or greater than the threshold value Sh2. For this reason, the drive of the heater 21a is controlled so that a temperature difference (heat transfer) does not occur between the first holding unit 1 and the heat insulating wall 3. Similarly, the drive of the heater 21b is controlled so that a temperature difference (heat transfer) does not occur between the second holding unit 2 and the heat insulating wall 3. Basically, the same value can be applied to the threshold value Sh1 and the threshold value Sh2.

次に、上述した断熱状態のもとで、第1保持ユニット1にセットしてある測定サンプル8の温度Tsを測定する(ステップSt3)。測定サンプル8の温度は、温度センサ13を用いて測定する。具体的には、信号処理部7が、温度センサ13から出力される測定信号S1を取り込み、この測定信号S1が示す温度Tsの電子データを信号処理部7自身の記憶手段に記憶する。   Next, the temperature Ts of the measurement sample 8 set in the first holding unit 1 is measured under the above-described heat insulation state (step St3). The temperature of the measurement sample 8 is measured using the temperature sensor 13. Specifically, the signal processing unit 7 takes in the measurement signal S1 output from the temperature sensor 13, and stores the electronic data of the temperature Ts indicated by the measurement signal S1 in the storage unit of the signal processing unit 7 itself.

次に、定電流回路22からサンプル加熱ヒータ12に電流を流すことにより、測定サンプル8を加熱する(ステップSt4)。サンプル加熱ヒータ12に電流を流すタイミングは、上記の断熱状態が安定した後のタイミングとする。また、測定サンプル8に入力する熱量を既知の情報(Q)として取り扱うために、予め決められた量の電流をサンプル加熱ヒータ12に流す。たとえば、サンプル加熱ヒータ12に対して、2.00(W:ワット)の電力を予め決められた時間だけ供給する。そうすると、サンプル加熱ヒータ12の発熱によって、測定サンプル8の温度が、たとえば3秒あたり0.01℃の割合で上昇する。ちなみに、本実施の形態においては、サンプル加熱ヒータ12への電流の供給により、2Wの電力で合計60秒だけ熱量(Q=120J)を入力するものとする。このステップSt4で入力する熱量Qは、「規定の熱量」に相当するものである。この熱量Qは、比熱を求める演算処理(後述)の前に、信号処理部7の記憶手段に記憶しておけばよい。   Next, the measurement sample 8 is heated by passing a current from the constant current circuit 22 to the sample heater 12 (step St4). The timing at which current flows through the sample heater 12 is the timing after the above-described heat insulation state is stabilized. Further, in order to handle the amount of heat input to the measurement sample 8 as known information (Q), a predetermined amount of current is passed through the sample heater 12. For example, power of 2.00 (W: watt) is supplied to the sample heater 12 for a predetermined time. Then, due to the heat generated by the sample heater 12, the temperature of the measurement sample 8 rises at a rate of 0.01 ° C. per 3 seconds, for example. By the way, in the present embodiment, it is assumed that the amount of heat (Q = 120 J) is input with a power of 2 W for a total of 60 seconds by supplying a current to the sample heater 12. The amount of heat Q input in step St4 corresponds to the “specified amount of heat”. This amount of heat Q may be stored in the storage means of the signal processing unit 7 before a calculation process (described later) for obtaining specific heat.

サンプル加熱ヒータ12が発生する熱は、第1保持ユニット1に保持された測定サンプル8に付与される。ただし、単にサンプル加熱ヒータ12を発熱させると、それによって測定サンプル8に入力された熱量Qが、測定サンプル8だけでなく、その近傍のユニット構成部材(保持部材11a,11bなど)にも拡散して消費される。そうすると、ユニット構成部材への熱の拡散によって測定サンプル8の比熱を正確に測定できなくなる。そこで、本実施の形態においては、以下のような温度制御処理を採用している。   The heat generated by the sample heater 12 is applied to the measurement sample 8 held in the first holding unit 1. However, when the sample heater 12 is simply heated, the amount of heat Q input to the measurement sample 8 is diffused not only to the measurement sample 8 but also to unit constituent members (holding members 11a, 11b, etc.) in the vicinity thereof. Is consumed. Then, the specific heat of the measurement sample 8 cannot be accurately measured due to the diffusion of heat to the unit constituent members. Therefore, in the present embodiment, the following temperature control process is adopted.

まず、温度差検出回路27は、予め決められた時間間隔で、温度センサ13を用いて測定サンプル8の温度Tsを測定する一方、温度センサ18を用いて空サンプル10の温度Trを測定する(ステップSt5)。このとき、温度差検出回路27は、温度センサ13,18を用いて測定した温度Ts,Trの温度差ΔT0を検出し、この検出結果を温度差検出信号S9として制御回路28に出力する。   First, the temperature difference detection circuit 27 measures the temperature Ts of the measurement sample 8 using the temperature sensor 13 at a predetermined time interval, and measures the temperature Tr of the empty sample 10 using the temperature sensor 18 ( Step St5). At this time, the temperature difference detection circuit 27 detects the temperature difference ΔT0 between the temperatures Ts and Tr measured using the temperature sensors 13 and 18, and outputs the detection result to the control circuit 28 as a temperature difference detection signal S9.

そうすると、制御回路28は、温度差検出回路27が検出した温度差ΔT0が予め決められた閾値Sh3以上であるかどうかにより、温度差の有無を判断する(ステップSt6)。このとき、制御回路28は、温度差が「あり」と判断した場合(温度差ΔTが閾値Sh3以上の場合)は、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bをオンする旨の制御信号S10を電流回路25に送出し、温度差が「なし」と判断した場合(温度差ΔTが閾値Sh3未満の場合)は、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bをオフする旨の制御信号S10を電流回路25に送出する。これに対して、電流回路29は、制御回路28が温度差ありと判断した場合に、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bに対して、それぞれ同一の電流を供給する(ステップSt7)。その後は、温度差ΔT0が実質的にゼロになる(ΔT0<Sh3の条件を満たす)まで、ステップSt6,St7の処理を繰り返す。   Then, the control circuit 28 determines whether or not there is a temperature difference depending on whether or not the temperature difference ΔT0 detected by the temperature difference detection circuit 27 is equal to or greater than a predetermined threshold value Sh3 (step St6). At this time, when the control circuit 28 determines that the temperature difference is “present” (when the temperature difference ΔT is greater than or equal to the threshold value Sh3), the control circuit 28 outputs a control signal S10 for turning on the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b. When the temperature difference is determined to be “none” (when the temperature difference ΔT is less than the threshold value Sh3), a control signal S10 for turning off the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b is sent to the current circuit 25. To send. In contrast, when the control circuit 28 determines that there is a temperature difference, the current circuit 29 supplies the same current to the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b, respectively (step St7). Thereafter, the processes of steps St6 and St7 are repeated until the temperature difference ΔT0 becomes substantially zero (the condition of ΔT0 <Sh3 is satisfied).

これにより、電流回路29は、温度差検出回路27が検出した温度差ΔTが閾値Sh3以上となっているときだけ、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bに同一の電流を供給することになる。このため、上記ステップSt3における測定サンプル8の加熱(熱量の入力)により、第1保持ユニット1内の測定サンプル8の温度が上昇し、各温度センサ13,18の測定温度Ts,Trに閾値Sh3以上の温度差ΔT0が生じると、その都度、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bに対して、連続的に又は断続的(間欠的)に同一の電流が供給される。   Thus, the current circuit 29 supplies the same current to the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b only when the temperature difference ΔT detected by the temperature difference detection circuit 27 is equal to or greater than the threshold value Sh3. For this reason, the temperature of the measurement sample 8 in the first holding unit 1 rises due to the heating of the measurement sample 8 in step St3 (input of the amount of heat), and the threshold temperature Sh3 is added to the measurement temperatures Ts, Tr of the temperature sensors 13, 18. When the above temperature difference ΔT0 occurs, the same current is supplied continuously or intermittently (intermittently) to the heaters 14a, 14b and the heaters 19a, 19b each time.

このようにヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bに同一の電流を供給すると、第1保持ユニット1および第2保持ユニット2に対して、それぞれ同一の熱量が与えられる。このため、第1保持ユニット1内の温度と第2保持ユニット2内の温度は、共に上昇する。ただし、第1保持ユニット1には測定サンプル8がセットされ、第2保持ユニット2には空サンプル10がセットされている。このため、第2保持ユニット2全体の熱容量は、第1保持ユニット1全体の熱容量に比べて、測定サンプル8の熱容量分だけ小さくなっている。   When the same current is supplied to the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b in this way, the same amount of heat is given to the first holding unit 1 and the second holding unit 2, respectively. For this reason, both the temperature in the 1st holding | maintenance unit 1 and the temperature in the 2nd holding | maintenance unit 2 rise. However, the measurement sample 8 is set in the first holding unit 1, and the empty sample 10 is set in the second holding unit 2. For this reason, the heat capacity of the entire second holding unit 2 is smaller than the heat capacity of the entire first holding unit 1 by the heat capacity of the measurement sample 8.

したがって、第1保持ユニット1および第2保持ユニット2にそれぞれ同一の熱量を与えると、第1保持ユニット1に比べて第2保持ユニット2の方が、温度上昇する割合が高くなる。このため、上記ステップSt3における測定サンプル8の加熱(規定の熱量の入力)によって測定サンプル8の温度Tsが上昇し、これによって各温度センサ13,18の測定温度Ts,Trに閾値Sh3以上の温度差ΔT0が生じても、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bに同一の電流を供給することにより、温度Tsに温度Trが追いつく。その結果、第1保持ユニット1内における測定サンプル8の温度Tsと、第2保持ユニット2内の空サンプル10の温度Trとは、互いに同様の態様で変化する。この点については、後段で詳しく説明する。   Therefore, when the same amount of heat is applied to the first holding unit 1 and the second holding unit 2, the second holding unit 2 has a higher rate of temperature rise than the first holding unit 1. For this reason, the temperature Ts of the measurement sample 8 rises due to the heating of the measurement sample 8 in step St3 (input of a prescribed amount of heat), and thereby the temperature Ts, Tr of each of the temperature sensors 13, 18 exceeds the threshold value Sh3. Even if the difference ΔT0 occurs, the temperature Tr catches up with the temperature Ts by supplying the same current to the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b. As a result, the temperature Ts of the measurement sample 8 in the first holding unit 1 and the temperature Tr of the empty sample 10 in the second holding unit 2 change in the same manner. This will be described in detail later.

なお、上述した温度差ΔT0は、これとの比較対象となる閾値Sh3を非常に小さな値で設定することにより、実質的にゼロに近い微差とする。このことから、第2の温度制御部6は、温度センサ13が測定した温度Tsと温度センサ18が測定した温度Trとの間に実質的な温度差ΔT0が生じないように、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bの両方に同一の電流を供給する温度制御処理を行うものとなる。   Note that the above-described temperature difference ΔT0 is set to a slight difference that is substantially close to zero by setting the threshold value Sh3 to be compared with this to a very small value. Therefore, the second temperature control unit 6 uses the heaters 14a and 14b so that a substantial temperature difference ΔT0 does not occur between the temperature Ts measured by the temperature sensor 13 and the temperature Tr measured by the temperature sensor 18. In addition, a temperature control process for supplying the same current to both the heaters 19a and 19b is performed.

その後、上記ステップSt6において制御回路28が温度差を「なし」と判断し、この状態が予め決められた時間にわたって継続すると(ステップSt8でYesと判断すると)、その段階で測定サンプル8の温度Tsを測定する(ステップSt9)。具体的には、上記ステップSt3と同様に、信号処理部7は、温度センサ13から出力される測定信号S1を取り込み、この測定信号S1が示す温度Tsの電子データを信号処理部7自身の記憶手段に記憶する。   Thereafter, in step St6, the control circuit 28 determines that the temperature difference is “none”, and if this state continues for a predetermined time (determined as Yes in step St8), the temperature Ts of the measurement sample 8 at that stage. Is measured (step St9). Specifically, as in step St3, the signal processing unit 7 takes in the measurement signal S1 output from the temperature sensor 13, and stores the electronic data of the temperature Ts indicated by the measurement signal S1 in the signal processing unit 7 itself. Store in the means.

次に、信号処理部7は、上記ステップSt3,St9で記憶手段に記憶した2つの測定温度Tsの電子データを用いて、測定サンプル8の比熱を算出する(ステップSt10)。ここでは説明の便宜上、上記ステップSt3で測定した測定サンプル8の温度Tsを第1のサンプル温度Ts1とし、上記ステップSt9で測定した測定サンプル8の温度Tsを第2のサンプル温度Ts2とする。そうした場合、信号処理部7は、第2のサンプル温度Ts2と第1のサンプル温度Ts1との温度差ΔTsを演算により求める。この温度差ΔTsは、熱量Qの入力に伴う第1保持ユニット1内の温度変化量(温度上昇量)に相当する。ここでは一例として、ΔTs=0.2℃と算出されたものとする。そうすると、信号処理部7は、以下の(1)式に基づいて測定サンプル8の比熱(定圧比熱)Cpを算出する。   Next, the signal processing unit 7 calculates the specific heat of the measurement sample 8 using the electronic data of the two measurement temperatures Ts stored in the storage unit in Steps St3 and St9 (Step St10). Here, for convenience of explanation, the temperature Ts of the measurement sample 8 measured in step St3 is defined as a first sample temperature Ts1, and the temperature Ts of the measurement sample 8 measured in step St9 is defined as a second sample temperature Ts2. In such a case, the signal processing unit 7 obtains a temperature difference ΔTs between the second sample temperature Ts2 and the first sample temperature Ts1 by calculation. This temperature difference ΔTs corresponds to a temperature change amount (temperature increase amount) in the first holding unit 1 accompanying the input of the heat quantity Q. Here, as an example, it is assumed that ΔTs = 0.2 ° C. is calculated. Then, the signal processing unit 7 calculates the specific heat (constant pressure specific heat) Cp of the measurement sample 8 based on the following equation (1).

Cp=Q/(ΔTs×m) …(1)
Cpは測定サンプルの比熱(J/K・g)
Qは測定サンプルに入力した熱量(J)
mは測定サンプルの質量(g)
Cp = Q / (ΔTs × m) (1)
Cp is the specific heat of the measurement sample (J / K · g)
Q is the amount of heat input to the measurement sample (J)
m is the mass of the measurement sample (g)

ここで、予め信号処理部7の記憶手段に記憶してあるQ=120Jおよびm=200gの各数値を上記(1)式に代入し、かつ上記の演算により求めたΔTs=0.2℃の数値を代入すると、Cp=3.0(J/K・g)として求まる。   Here, the numerical values of Q = 120J and m = 200 g stored in advance in the storage means of the signal processing unit 7 are substituted into the above equation (1), and ΔTs = 0.2 ° C. obtained by the above calculation is satisfied. When a numerical value is substituted, it is obtained as Cp = 3.0 (J / K · g).

図3は、本発明の実施の形態に係る比熱測定方法を実施した場合に、第1保持ユニット1内の温度および第2保持ユニット2内の温度が、それぞれどのように変化するかを示す図である。図中の温度Tsは、温度センサ13によって測定される、第1保持ユニット1内の温度であり、実質的には測定サンプル8の温度である。また、温度Trは、温度センサ18によって測定される、第2保持ユニット2内の温度であり、実質的には空サンプル10の温度である。また、図中のタイミングt1は、上記のサンプル加熱ヒータ12によって入力熱量Qを印加するタイミングを示し、タイミングt2は、温度Tsの上昇が停止して平衡状態に移行し始めるタイミングを示し、t1からt2までの期間Ltは、温度Tsが上昇し続ける期間(以下、「温度上昇期間」という)を示している。   FIG. 3 is a diagram showing how the temperature in the first holding unit 1 and the temperature in the second holding unit 2 change when the specific heat measurement method according to the embodiment of the present invention is performed. It is. The temperature Ts in the figure is the temperature in the first holding unit 1 measured by the temperature sensor 13 and is substantially the temperature of the measurement sample 8. The temperature Tr is a temperature in the second holding unit 2 measured by the temperature sensor 18 and is substantially the temperature of the empty sample 10. In addition, timing t1 in the figure indicates the timing at which the input heat quantity Q is applied by the sample heater 12, and timing t2 indicates the timing at which the rise in the temperature Ts stops and the transition to the equilibrium state starts. A period Lt until t2 indicates a period during which the temperature Ts continues to rise (hereinafter referred to as “temperature rise period”).

図から分かるように、上記ステップSt3でサンプル加熱ヒータ12に一定の電流を流すと、それをきっかけとして温度Tsが上昇を始める。この温度上昇中においては、前述したヒータ21a,21bへの電流の供給によって断熱状態が維持される。また、温度Tsと温度Trとの間に温度差ΔT0が生じると、これをゼロとするようにヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bに同一の電流が供給される。このため、温度Tsが上昇を始めると、これに追従するかたちで温度Trも上昇を始める。   As can be seen from the figure, when a constant current is passed through the sample heater 12 in step St3, the temperature Ts starts to rise. During this temperature rise, the adiabatic state is maintained by supplying the current to the heaters 21a and 21b described above. Further, when a temperature difference ΔT0 occurs between the temperature Ts and the temperature Tr, the same current is supplied to the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b so as to be zero. For this reason, when the temperature Ts starts to rise, the temperature Tr also starts to rise following the temperature Ts.

その際、ヒータ14a,14bへの電流の供給によって第1保持ユニット1に与えられる熱量は、測定サンプル8を除いた部分の熱容量による熱量損失分に相当するものとなる。この点について、以下に詳しく説明する。   At this time, the amount of heat given to the first holding unit 1 by supplying current to the heaters 14 a and 14 b corresponds to the amount of heat loss due to the heat capacity of the portion excluding the measurement sample 8. This point will be described in detail below.

まず、第1保持ユニット1が有するトータルの熱容量をC1とし、測定サンプル8が有する熱容量をC2とし、測定サンプル8を除いた部分の熱容量をC3とする。そうした場合、これらの熱容量の関係は、以下の(2)式のようになる。
C1=C2+C3 …(2)
First, the total heat capacity of the first holding unit 1 is C1, the heat capacity of the measurement sample 8 is C2, and the heat capacity of the portion excluding the measurement sample 8 is C3. In such a case, the relationship between these heat capacities is as shown in the following equation (2).
C1 = C2 + C3 (2)

また、第2保持ユニット2が有する熱容量をC4とすると、この熱容量C4は、第1保持ユニット1が有する熱容量C1のうち、測定サンプル8を除いた部分の熱容量C3に等しいものとなる。   If the heat capacity of the second holding unit 2 is C4, the heat capacity C4 is equal to the heat capacity C3 of the portion excluding the measurement sample 8 in the heat capacity C1 of the first holding unit 1.

また、断熱壁3内での温度制御の形態として、熱量Qの入力に伴って温度Tsが上昇するときに、温度Tsと温度Trとの温度差ΔT0がゼロになるように、ヒータ14a,14bとヒータ19a,19bに同一の電流を供給すると、その都度、測定サンプル8を除いた部分の熱容量C3による熱量損失分が補填される。   Further, as a form of temperature control in the heat insulating wall 3, when the temperature Ts rises with the input of the heat quantity Q, the heaters 14a and 14b are set such that the temperature difference ΔT0 between the temperature Ts and the temperature Tr becomes zero. When the same current is supplied to the heaters 19a and 19b, the heat loss due to the heat capacity C3 of the portion excluding the measurement sample 8 is compensated each time.

そして、温度上昇期間Ltにおいて、入力熱量Qの印加に伴う温度Tsの上昇に対し、これに追従するように温度Trを上昇させて、両者の温度差ΔT0をなくすように制御すると、この温度上昇期間Ltが終わるタイミングt2では、測定サンプル8を除いた部分の熱容量c3によって生じるすべての熱量損失分が補填された状態となる。   Then, in the temperature rise period Lt, if the temperature Tr is raised so as to follow the rise in the temperature Ts accompanying the application of the input heat quantity Q, and the temperature difference ΔT0 is controlled to be eliminated, this temperature rise At the timing t2 when the period Lt ends, all the heat loss caused by the heat capacity c3 excluding the measurement sample 8 is compensated.

このため、温度Tsの上昇が停止して平衡状態に遷移したときの温度Ts2は、第1保持ユニット1が有する熱容量C1のうち、測定サンプル8以外の部分の熱容量C3を除いた、測定サンプル8のみの熱容量C2に対応したものとなる。したがって、上述した第2のサンプル温度Ts2と第1のサンプル温度Ts1との温度差ΔTsは、サンプル加熱ヒータ12への電流の供給によって発生する熱量Qを測定サンプル8にのみ入力したときの、測定サンプル8自身の温度変化を示すものとなる。よって、この温度差ΔTsを上記の(1)式に代入すれば、測定サンプル8の比熱を正確に求めることができる。   For this reason, the temperature Ts2 when the rise in the temperature Ts stops and transitions to the equilibrium state is the measurement sample 8 excluding the heat capacity C3 of the heat capacity C1 of the first holding unit 1 other than the measurement sample 8. It corresponds to only the heat capacity C2. Therefore, the above-described temperature difference ΔTs between the second sample temperature Ts2 and the first sample temperature Ts1 is measured when the heat quantity Q generated by supplying the current to the sample heater 12 is input only to the measurement sample 8. It shows the temperature change of the sample 8 itself. Therefore, if this temperature difference ΔTs is substituted into the above equation (1), the specific heat of the measurement sample 8 can be accurately obtained.

<3.実施の形態の効果>
本発明の実施の形態に係る比熱測定装置および比熱測定方法によれば、以下のような効果が得られる。
<3. Effects of the embodiment>
According to the specific heat measuring apparatus and the specific heat measuring method according to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.

すなわち、比熱測定の対象として、上述した大判のリチウムイオン電池のように、何らかの保持を必要とする物体を測定サンプル8とする場合に、この測定サンプル8の比熱を正確に測定することができる。さらに記述すると、比熱測定の対象となる測定サンプル8が板状の構造体であって、この測定サンプル8を一対の保持部材11a,11bでサンドイッチ状に挟んで保持する場合に、保持部材11a,11b等の熱容量によって生じる熱量損失分を補填しつつ、規定の熱量の入力に伴う測定サンプル8の温度変化量を求めることができる。このため、断熱式比熱測定において、測定サンプル8を保持する第1保持ユニット1の熱容量分を補正しなくても、測定サンプル8の比熱を直接かつ正確に測定することができる。   That is, when an object that needs to be held as the measurement sample 8 is used as a target for specific heat measurement, such as the large-sized lithium ion battery described above, the specific heat of the measurement sample 8 can be accurately measured. More specifically, when the measurement sample 8 to be subjected to the specific heat measurement is a plate-like structure and the measurement sample 8 is sandwiched and held between the pair of holding members 11a and 11b, the holding members 11a and 11a, The amount of temperature change of the measurement sample 8 accompanying the input of the prescribed heat quantity can be obtained while compensating for the heat loss caused by the heat capacity such as 11b. For this reason, in the adiabatic specific heat measurement, the specific heat of the measurement sample 8 can be directly and accurately measured without correcting the heat capacity of the first holding unit 1 holding the measurement sample 8.

また、比熱測定の対象となる測定サンプル8が、フィルムでラミネートされたリチウムイオン電池である場合に、このフィルムと同一の構造物からなるフィルムを空サンプル10として第2保持ユニット2に保持するようにしている。このため、リチウムイオン電池を測定サンプル8とする場合に、第2保持ユニット2に空サンプル10を設けない場合に比べて、ラミネートフィルムの熱容量の影響を排除したかたちで、リチウムイオン電池自身の比熱を正確に測定することができる。   Further, when the measurement sample 8 to be measured for specific heat is a lithium ion battery laminated with a film, a film made of the same structure as this film is held in the second holding unit 2 as an empty sample 10. I have to. For this reason, when the measurement sample 8 is a lithium ion battery, the specific heat of the lithium ion battery itself is eliminated in the form of eliminating the influence of the heat capacity of the laminate film, compared to the case where the empty sample 10 is not provided in the second holding unit 2. Can be measured accurately.

<4.変形例等>
なお、本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
<4. Modified example>
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements may be added within the scope of deriving specific effects obtained by the constituent requirements of the invention and combinations thereof. Including.

たとえば、上記図1においては、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bに対して、電流回路29からそれぞれ個別に電流を供給する構成になっているが、本発明はこれに限らず、次のような構成を採用してもよい。すなわち、図示はしないが、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bを直列に接続し、この直列接続のヒータ14a,14bとヒータ19a,19bに対して共通の電流回路29から電流を供給する構成としてもよい。この構成を採用すれば、より簡単な回路構成によって、ヒータ14a,14bおよびヒータ19a,19bに同一の電流をほぼ同時に流すことができる。   For example, in FIG. 1 described above, the current is individually supplied from the current circuit 29 to the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b. However, the present invention is not limited to this, and is as follows. Various configurations may be adopted. That is, although not shown, the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b are connected in series, and current is supplied from a common current circuit 29 to the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b connected in series. Also good. If this configuration is adopted, the same current can be supplied to the heaters 14a and 14b and the heaters 19a and 19b almost simultaneously with a simpler circuit configuration.

また、比熱測定の対象となる測定サンプルとしても、上述したリチウムイオン電池に限らず、種々の形状、大きさの物体を測定サンプルとすることができる。また、第1保持ユニット、第2保持ユニットおよび断熱壁の各構成(形状、大きさなど)についても、測定サンプルの形状、大きさ等にあわせて種々の変形が可能である。たとえば、第1保持ユニット、第2保持ユニットおよび断熱壁が、それぞれ略円筒状をなすものであってもよい。また、自己発熱反応を起こす測定サンプルについても完全な断熱状態での断熱上昇温度曲線が得られる。   Further, the measurement sample to be subjected to the specific heat measurement is not limited to the above-described lithium ion battery, and objects of various shapes and sizes can be used as the measurement sample. In addition, the respective configurations (shape, size, etc.) of the first holding unit, the second holding unit, and the heat insulating wall can be variously modified according to the shape, size, etc. of the measurement sample. For example, the first holding unit, the second holding unit, and the heat insulating wall may each be substantially cylindrical. In addition, an adiabatic rise temperature curve in a completely adiabatic state is obtained for a measurement sample that causes a self-heating reaction.

1…第1保持ユニット
2…第2保持ユニット
3…断熱壁
4…ヒータ駆動部
5…第1の温度制御部
6…第2の温度制御部
7…信号処理部
8…測定サンプル
10…空サンプル
11a,11b,16a,16b…保持部材
12…サンプル加熱ヒータ
13,18,20a,20b…温度センサ
14a,14b,19a,19b,21a,21b…ヒータ
17…ダミーヒータ
22…定電流回路
23,27…温度差検出回路
24,28…制御回路
25,29…電流回路
100…比熱測定装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st holding unit 2 ... 2nd holding unit 3 ... Heat insulation wall 4 ... Heater drive part 5 ... 1st temperature control part 6 ... 2nd temperature control part 7 ... Signal processing part 8 ... Measurement sample 10 ... Empty sample 11a, 11b, 16a, 16b ... holding member 12 ... sample heater 13, 18, 20a, 20b ... temperature sensor 14a, 14b, 19a, 19b, 21a, 21b ... heater 17 ... dummy heater 22 ... constant current circuit 23, 27 ... Temperature difference detection circuit 24, 28 ... Control circuit 25, 29 ... Current circuit 100 ... Specific heat measuring device

Claims (5)

比熱測定の対象となる測定サンプルを保持する第1保持ユニットと、
前記第1保持ユニットと同一の熱容量を有するものであって、前記測定サンプルを保持しない、実質的に空の第2保持ユニットと、
前記第1保持ユニットおよび前記第2保持ユニットを収容する収容空間を形成する断熱壁と、
前記測定サンプルを保持する前記第1保持ユニット内の温度を測定する第1の温度センサと、
前記測定サンプルを保持しない前記第2保持ユニット内の温度を測定する第2の温度センサと、
前記断熱壁の温度を測定する第3の温度センサと、
前記第1保持ユニットに保持された測定サンプルを加熱するサンプル加熱ヒータと、
前記第1保持ユニットを加熱する第1の加熱ヒータと、
前記第2保持ユニットを加熱する第2の加熱ヒータと、
前記断熱壁を加熱する第3の加熱ヒータと、
前記第1の温度センサ、前記第2の温度センサおよび前記第3の温度センサの各測定結果に基づいて、前記第3の加熱ヒータの駆動を制御する第1の温度制御手段と、
前記第1の温度センサおよび前記第2の温度センサの各測定結果に基づいて、前記第1の加熱ヒータおよび前記第2の加熱ヒータの駆動を制御する第2の温度制御手段と、
前記測定サンプルの比熱を演算によって求める演算手段と
を備え、
前記第1の温度制御手段は、前記断熱壁が形成する収容空間を、前記第1保持ユニットと前記断熱壁との間の熱移動および前記第2保持ユニットと前記断熱壁との間の熱移動がない断熱状態に維持するように、前記第3の加熱ヒータの駆動を制御し、
前記第2の温度制御手段は、前記収容空間を前記断熱状態に維持している状況下で、前記サンプル加熱ヒータの駆動により前記測定サンプルに規定の熱量を入力した場合に、前記第1の温度センサが測定した温度と前記第2の温度センサが測定した温度との間に温度差が生じないように、前記第1の加熱ヒータおよび前記第2の加熱ヒータの両方に同一の電流を供給し、
前記演算手段は、前記収容空間を前記断熱状態に維持している状況下で、前記測定サンプルに前記規定の熱量を入力した場合に、前記第1の温度センサの測定結果に基づいて前記第1保持ユニット内の温度変化量を求め、さらに当該温度変化量に基づいて前記測定サンプルの比熱を算出する
ことを特徴とする比熱測定装置。
A first holding unit for holding a measurement sample to be measured for specific heat;
A substantially empty second holding unit that has the same heat capacity as the first holding unit and does not hold the measurement sample;
A heat insulating wall forming an accommodation space for accommodating the first holding unit and the second holding unit;
A first temperature sensor for measuring a temperature in the first holding unit for holding the measurement sample;
A second temperature sensor that measures the temperature in the second holding unit that does not hold the measurement sample;
A third temperature sensor for measuring the temperature of the heat insulating wall;
A sample heater for heating the measurement sample held in the first holding unit;
A first heater for heating the first holding unit;
A second heater for heating the second holding unit;
A third heater for heating the heat insulation wall;
First temperature control means for controlling the driving of the third heater based on the measurement results of the first temperature sensor, the second temperature sensor, and the third temperature sensor;
Second temperature control means for controlling the driving of the first heater and the second heater based on the measurement results of the first temperature sensor and the second temperature sensor;
And calculating means for calculating specific heat of the measurement sample by calculation,
The first temperature control means includes a heat transfer between the first holding unit and the heat insulating wall and a heat transfer between the second holding unit and the heat insulating wall in the housing space formed by the heat insulating wall. Controlling the drive of the third heater so as to maintain a heat insulation state without
The second temperature control means is configured to input the prescribed amount of heat to the measurement sample by driving the sample heater in a state where the accommodation space is maintained in the heat insulating state. The same current is supplied to both the first heater and the second heater so that there is no temperature difference between the temperature measured by the sensor and the temperature measured by the second temperature sensor. ,
When the specified heat amount is input to the measurement sample in a state in which the accommodation space is maintained in the heat insulating state, the calculation means is configured to input the first temperature sensor based on a measurement result of the first temperature sensor. A specific heat measuring device, wherein a temperature change amount in the holding unit is obtained, and a specific heat of the measurement sample is calculated based on the temperature change amount.
前記第1の加熱ヒータと前記第2の加熱ヒータを直列に接続し、
前記第2の温度制御手段は、前記直列に接続された前記第1の加熱ヒータと前記第2の加熱ヒータに電流を供給する電流回路を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の比熱測定装置。
Connecting the first heater and the second heater in series;
2. The specific heat measurement according to claim 1, wherein the second temperature control unit includes a current circuit that supplies current to the first heater and the second heater connected in series. apparatus.
前記測定サンプルは、板状の構造体であり、
前記第1保持ユニットは、前記測定サンプルをサンドイッチ状に挟んで保持する一対の保持部材を有し、
前記第2保持ユニットは、前記一対の保持部材と同一の構造物からなる一対の保持部材を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の比熱測定装置。
The measurement sample is a plate-like structure,
The first holding unit has a pair of holding members that hold the measurement sample in a sandwich shape,
The specific heat measuring apparatus according to claim 1, wherein the second holding unit has a pair of holding members made of the same structure as the pair of holding members.
前記測定サンプルは、フィルムでラミネートされたリチウムイオン電池であり、
前記第2保持ユニットは、前記フィルムと同一の構造物からなるフィルムを空サンプルとして保持する
ことを特徴とする請求項3に記載の比熱測定装置。
The measurement sample is a lithium ion battery laminated with a film,
The specific heat measuring apparatus according to claim 3, wherein the second holding unit holds a film made of the same structure as the film as an empty sample.
比熱測定の対象となる測定サンプルを保持する第1保持ユニットと、前記第1保持ユニットと同一の熱容量を有するものであって、前記測定サンプルを保持しない、実質的に空の第2保持ユニットとを、断熱壁で囲まれた収容空間に収容する第1工程と、
前記第1工程の後に、前記第1保持ユニットと前記断熱壁との間の熱移動および前記第2保持ユニットと前記断熱壁との間の熱移動がない断熱状態に前記収容空間を遷移させる第2工程と、
前記第2工程の後に、前記収容空間を前記断熱状態に維持しつつ、前記測定サンプルに規定の熱量を入力するとともに、当該規定量の熱量の入力によって前記第1保持ユニット内の温度と前記第2保持ユニット内の温度との間に温度差が生じないように、前記第1保持ユニットおよび前記第2保持ユニットの両方に同一の熱量を供給する第3工程と
を含み、
前記第3工程において、前記測定サンプルに前記規定の熱量を入力した場合に生じる前記第1保持ユニット内の温度変化量を求め、当該温度変化量に基づいて前記測定サンプルの比熱を算出する
ことを特徴とする比熱測定方法。
A first holding unit that holds a measurement sample to be subjected to specific heat measurement, and a substantially empty second holding unit that has the same heat capacity as the first holding unit and does not hold the measurement sample. A first step of housing the in a housing space surrounded by a heat insulating wall;
After the first step, the housing space is changed to a heat insulating state in which there is no heat transfer between the first holding unit and the heat insulating wall and heat transfer between the second holding unit and the heat insulating wall. Two steps,
After the second step, a predetermined amount of heat is input to the measurement sample while maintaining the accommodation space in the heat insulating state, and the temperature in the first holding unit and the first amount are input by inputting the predetermined amount of heat. A third step of supplying the same amount of heat to both the first holding unit and the second holding unit so as not to cause a temperature difference with the temperature in the two holding units;
In the third step, obtaining a temperature change amount in the first holding unit that occurs when the prescribed heat amount is input to the measurement sample, and calculating a specific heat of the measurement sample based on the temperature change amount. Specific heat measurement method.
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