JP2013190312A - 変化管理インジケーター - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構造で、夜間であっても、運動体であっても、光を当てることにより、容易かつ正確にその温度等の変化を確認できる変化管理インジケーターを提供する。
【解決手段】温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化に対応して不透明状態と透明状態との間で変化する変化受容体１を再帰反射性基板２に覆設して形成されている。また、変化許容体１が変化により液化若しくは気化するものであるときは、液化した変化許容体１１が通過可能な透過孔３を施して再帰反射性基板２の表面に液化した変化許容体１１が残らないようにして、再帰反射性を損なわないようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化に対応して不透明状態と透明状態との間で変化する変化受容体１の変化で、その変化を表示させ、その変化を認知することで変化受容体１が設置された観察点の環境変化を察知するに際し、その観察点が暗所や夜間でも、また比較的遠く離れていても、また回転や振幅その他の運動をしていても容易その変化を確実に認識できるようにしようとする変化管理インジケーターに関するものである。

現在、機械、設備、定温保存品の温度管理のために、示温材料により温度に応じて可逆的に或いは非可逆的に変色する温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化を表示するインジケーターが目的に応じて種々使用されている。

このような変化許容体の多くは、ある状態を分岐点として不透明な状態から透明な状態に変化するものとして蝋やパラフィン、脂肪酸等があり、その分岐点はその物質、配合等により種々提供されてきていて、一般には、その変化許容体１の下層に特定の色や文字等を配置し、ある状態ではその色や文字等が不透明な変化許容体で覆われて見えないが、設定された分岐点を超えると、可逆的或いは非可逆的に変化許容体が透明化し、その下層の色や文字を見えるようにすることにより、分岐点を越えた、或いは超えた履歴があることを表示するものが周知であり、種々の分野で活躍しているところである。

しかしながら、昼間や十分に明るい環境下では容易に認識できても、夜間や照明が不十分な環境では、せっかくの表示も正確に識別しがたい場合がある。そのようなことを考慮すると、背景に反射面を設けることも考えられるが、単に反射面を設けるのであれば、表示面に光を照射した場合、特定の方向（特に垂直方向）以外の方向からでは認識し辛い欠点がある。特に暗い環境下で遠くになると尚一層判別が困難となっており、また回転や高速移動体が対象の場合は更に困難となっている。

一方、いずれからの方向の光照射に対しても反射光を認識できるものとして、再帰反射性素材が知られており、その表面に変化許容体を積層することが考えられるが、一般的にそのような変化許容体は不透明な固相から透明な液相に変化するので、液化した変化許容体が再帰反射性基板の表面を不規則に濡らしてしまうため、再帰反射性が損なわれ、変化を識別するのには使えないものであった。

特開２００６−２５０５５３号公報 特開２００６−５０８３２９号公報

現在提供されているインジケーターでは、日中や十分な照明のある環境であれば問題なく性能が発揮できるものであっても、夜間や照明が不十分な環境、或いは回転するものや移動するものでは十分に機能を発揮できない問題があるが、本発明は、そのような夜間や照明が不十分な環境であっても、光を照射することにより状態の変化を容易かつ確実に認識把握できるインジケーターを提供しようとするものである。

本発明の特許請求の範囲の請求項１に記載の変化管理インジケーターは、温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化に対応して不透明状態と透明状態との間で変化する変化受容体１を再帰反射性基板２に覆設して成ることを特徴とする。ここでは、変化許容体１は、可逆・非可逆何れも含む。

請求項２に記載のインジケーターは、温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化に対応して不透明状態から流動乃至飛散可能に変化する変化受容体１を再帰反射性基板２の表面に覆設したものであって、特定の変化により変化許容体１が再帰反射性基板２の表面より実質的に消失することを特徴とする。この場合の変化許容体１の変化自体は可逆的、非可逆的の何れでも良いが、液化若しくは気化により、再帰反射性基板表面２の表面より消失可能なものである。

請求項３のインジケーターは、温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化で固相から透明な液相若しくは気相に変化する変化受容体１を再帰反射性基板２の表面に覆設し、液化若しくは気化した変化受容体１１が通過可能な浸透孔３をこの再帰反射性基板２の表裏を貫通して形成したことを特徴とするものである。ここでも変化許容体１の変化自体は可逆的、非可逆的の何れでも良いが、液化若しくは気化した変化許容体１１が浸透孔３から流出し再帰反射性基板２の表面から実質的に消失するようにしてある。

請求項４のインジケーターは、温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化で固相から透明な液相若しくは気相に変化する変化受容体１を再帰反射性基板２の表面に覆設し、この再帰反射性基板２に、液化若しくは気化した変化受容体１１が通過可能な表裏を貫通する浸透孔３を施すと共に、再帰反射性基板２の裏面に液化若しくは気化した変化受容体１を吸収する吸収層４を施したことを特徴とする。ここでは、液化若しくは気化し、浸透孔３を通過した変化許容体１１を吸収層４で吸収して、再帰反射性基板２の表面からの消失を促進する。

請求項４に記載の変化管理インジケーターは、請求項１乃至４のいずれかに記載の変化管理インジケーターにおいて再帰反射性基板２が、プリズム部５を有するものであることを特徴とする。

請求項５に記載の変化管理インジケーターは、請求項１乃至４のいずれかに記載の変化管理インジケーターにおいて再帰反射性基板２が、透明球体６を有するものであることを特徴とする。

本発明変化管理インジケーターは、夜や暗い環境であっても、回転や移動するものに対してでも、照明を照射することにより、変化許容体１が透明に変化或いは消失しておれば、再帰反射性基板２の再帰反射性を目視して、容易かつ確実にインジケーターが付着された地点の分岐点を超えた変化を察知することができる。或いは逆に当初は反射光が見えたものが、見えなくなる場合もあり、また、可逆的であっても、非可逆的であっても用途に応じて変化許容体１を任意に選定することができる。相が変化するものであれば、透明樹脂袋体やケースに封入でき、それ自体で外形が維持できるもの、例えば液晶や特殊ガラス、ウェハー等であれば原理的には単独で積層可能である。光や特定の物質、成分と接触することにより変化する変化許容体１であれば、排気ガスや放射能、電流や磁場、特定の波長の光の検出のためのインジケーターとして機能させることができる。

変化許容体１は、その設置環境条件が分岐点を超えると、不透明状態から流動乃至飛散により第２項のように実質的に消失する場合、変化許容体１の変化特性が可逆性、非可逆性を問わず、当初不透明で再帰反射性基板２の反射性をブロックしており、一旦分岐点を超えて変化許容体１による表面の隠蔽が消失すると、再帰反射性基板２の反射特性を発揮できるものであり、温度を分岐点にするものであれば、パラフィン系、脂肪酸系の液化するもの、樟脳のように昇華するもの等がある。変化許容体１は一般的に保護のために外層を透明樹脂の外皮で覆うことが多いが、その周辺のシール部分も環境変化でシールが緩み、液化乃至気化した変化許容体が洩れ出ることにより、再帰反射性基板２の上面より変化した変化許容体１１を実質的に消失させることも可能である。

変化許容体１が、その設置環境条件が分岐点を超えると、固相から液相若しくは気相に変化する場合、第３項の発明のように、浸透孔３を経て液化若しくは気化した変化許容体１１が再帰反射性基板２の表面より裏面に抜けるため、再帰反射性が損なわれることがなく、懐中電灯などで光を照射すると、再帰反射性基板２の再帰反射性により、設置地点の環境が分岐点を超えたことを容易かつ確実に認識することができる。このように透明に液化乃至気化した変化許容体１１が再帰反射性基板２の反射面に残らないようにしておくと、変化許容体１自体が可逆的に変態するものであっても、非可逆的なものとして機能させることができる。

また、更に第４項の発明のように、浸透孔３に加え、再帰反射性基板２の裏面に吸収層４を積層しておくと、液化乃至気化した変化許容体１１の浸透孔３の通過が促進されて、迅速に再帰反射性の特性を発揮させることができ、変化許容体１の液化に影響されず、状態の変化を再帰反射性により、光照射で再帰反射性反射として認識できて、上記と同様、夜間や暗い環境でも対応できる。特に夜間、遠い位置からでも、また観測客体が回転や移動していても容易に状態変化を確認できる。

また、本発明は、再帰反射性基板２が、プリズム部５を有するタイプであっても、透明球体６を有するタイプであっても、対応ができるので、両者の特性に応じたものを使い分けることができる。

以下、本発明の実施の好ましい形態を図に基づいて詳細に説明する。尚、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。

本発明において、変化許容体１は、用途に応じて熱溶融乃至昇華性物質、湿度変化に対応して溶融乃至気化する物質、時間経過に応じて溶融する物質にて構成される。出発時点（正常時点）で固相であって、その下層の表示を隠しておき、変化を察知したい時点で透明な固相或いはジェル状、もしくは液相に変質することにより、下層の表示が透視できるようになるものであれば、変化対象は任意である。

一般的には不透明な固相から融点を超えると透明な液相に変態するものが殆どであるが、液晶やアモルファス、東芝株式会社が発表しているEITは、固体又は準固体でありながら、透明―不透明間で変化し得るものも知られており、その特性を臨界点として識別するのにも対応することが可能であり、本発明はそのような固相で透明−不透明に変態可能な変化許容体１も含む。また排気ガスや汚染放射能、特定の波長光に反応して透明・不透明に変化する物質も知られており、温度による分岐点に代え、それらの反応要因を分岐点として捉えることができる。因みに東芝株式会社のＥＩＴは特定波長幅の光を透過し、それ以外は透過せず、不透明になると考えられる。

その中で最も多用される熱溶融性物質を用いたもので説明すると、常圧（１気圧）下で、所定の温度において融点を有し、粒状又は粉末状の固体から液体に変化する物質であり、また、固体状態においては、透明でなく白濁（不透明）であり、液体状態において透明である特性を有したものである。

上記特性を有する熱溶融性物質としては種々のものがあり、例えば、パラフィン、脂肪酸、脂肪酸エステル、アルコール、アミン、アミド及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種類が使用される。

更に具体的に一例を挙げれば、所望される変化許容体１の温度表示に応じて、下記に示す熱溶融性物質を適宜選択して、単独で、或いは、複数種混合して使用し得る。

（パラフィン）
ｎ−ヘキサデカン（Ｃ₁₆Ｈ₃₄）
融点１８．２℃
ｎ−ヘンエイコサン（Ｃ₂₁Ｈ₄₄）
融点４０．５℃
ｎ−テトラコサン（Ｃ₂₄Ｈ₅₀）
融点５０．６℃
ｎ−オクタコサン（Ｃ₂₈Ｈ₅₈）
融点６１．４℃
ｎ−テトラコンタン（Ｃ₄₀Ｈ₈₂）
融点８１．０℃
（脂肪酸）
ペラルゴン酸（Ｃ₈Ｈ₁₇ＣＯＯＨ）
融点１２．５℃
ラウリン酸（Ｃ₁₁Ｈ₂₃ＣＯＯＨ）
融点４４．２℃
ステアリン酸（Ｃ₁₇Ｈ₃₅ＣＯＯＨ）
融点６９．６℃
ベヘン酸（Ｃ₂₁Ｈ₄₃ＣＯＯＨ）
融点７９．９℃
（脂肪酸エステル）
ミリスチン酸エチル（Ｃ₁₃Ｈ₂₇ＣＯＯＣ₂Ｈ₅） 融点１２．３℃
ステアリン酸メチル（Ｃ₁₇Ｈ₃₅ＣＯＯＣＨ₃） 融点３９．１℃
ベヘン酸メチル（Ｃ₂₁Ｈ₄₃ＣＯＯＣＨ₃） 融点５３．３℃
（アルコール）
１−ドデカノール（Ｃ₁₂Ｈ₂₅ＯＨ）
融点２４．０℃
１−オクタデカノール（Ｃ₁₈Ｈ₃₇ＯＨ）
融点５８．０℃
１−トリアコンタノール（Ｃ₃₀Ｈ₆₁ＯＨ） 融点８６．５℃
（アミン）
テトラデシルアミン（Ｃ₁₄Ｈ₂₉ＮＨ₂） 融点３７．０℃
ドコシルアミン（Ｃ₂₂Ｈ₄₅ＮＨ₂） 融点６３．０℃
（アミド）
へプタンアミド（Ｃ₆Ｈ₁₃ＣＯＮＨ₂） 融点９６℃
オクタンアミド（Ｃ₇Ｈ₁₅ＣＯＮＨ₂） 融点１０５℃

目的の温度に対応して選定された素材による変化許容体１は、再帰反射性基板２の表面に装着される。この場合、必要に応じて再帰反射性基板２の裏面には、台紙１４、変化許容体１の表面には必要な場合は透明被覆７が施される。８は離型紙９を剥がして測定地点に貼り付ける粘着層である。もちろん台紙１４はなくても構わないが、変化許容体１は再帰反射性基板２を十分に覆うように設定される。

ここで変化許容体１を透明被覆１７に封入した場合は、図１のように再帰反射性基板２に装着できるもので、再帰反射性基板２のタイプは任意である。即ち、再帰反射性基板２は、一般的に、プリズム部５を有するもの（図１参照）と、内部に微細ガラス球などの透明球体６を内包したもの（図３参照）が知られており、その再帰反射のメカニズムについては周知であるので詳細は省略するが、表面が液層で覆われなければ図２、４の矢印のように入射方向に反射されるようになっているはずのところ、いずれも、表面が液相で密着して覆われると、再帰反射性は阻害される。１２は必要に応じて透明球体６に施される反射層である。

ここで変化許容体１が状態の変化により、不透明な固相から透明な固相もしくはジェル状に変化する場合は、再帰反射性基板２に変化許容体１を直接積層させることができ、図１或いは３の透明被覆１７による密封は割愛できるが、液相に変化する場合は透明被覆１７に密封することになる。

この場合、図２、４は、それぞれ図１、３の不透明な変化許容体１が、環境状態の変化により透明な変化許容体１１に変化した状態を示し、観察点から照射された入射光は、均質厚みの透明な変化許容体１１を透過して、再帰反射性により、観察者に反射されて確認される。このタイプでは、上方や側方からの観察をしたい部位は勿論、天井のように下方から観察したい部位でも適用できる。

図５、７は、再帰反射性基板２に表裏を貫通する浸透孔３を多数施したもので、いずれも変化許容体１が不透明な固相を示し、図６、８はそれが液相の変化許容体１１に変化した状態を示すもので、液相に変化した変化許容体１１は浸透孔３を通して毛細管現象により、或いは落下により裏面側に抜ける。この場合、好ましくは、裏面側には吸い取り紙のような吸収層４を積層しておくようにする。そうすると、裏面が下位置の場合は勿論、裏面が上、或いは横向きであっても問題なく再帰反射性基板２表面に液相の変化許容体１が実質的に残留せず、再帰反射性が発揮できる。また、液相の変化許容体１１の再帰反射性基板２の透過が促進される。

本発明は、以上のような幾つかの形態があるが、いずれも、雰囲気変化を察知したい地点に再帰反射性基板２の裏面の台紙１４又は吸収層４を貼り付ける。一般的には離型紙９を剥がして粘着や接着層８させるが、台紙１４や吸収層４を大きくして壁に吊り下げたり、磁着等、任意である。

例えば配線の接続部で接続不良時の異常昇温を感知したい時であれば、通常は変化許容体１は固相であり、不透明であって、その背部の再帰反射性基板２は見えないが、一定の温度以上に昇温すると、変化許容体１は溶融してその成分に因り透明な固相、ジェル状或いは液相に変化し、再帰反射性基板２の表面が露見する。尚、再帰反射性基板２の表面には必要に応じて透明着色や文字表示、蛍光や蓄光性着色を施しても良い。

この状態で昼や、十分に明るい状況であれば、正常に見えなかった再帰反射性基板２の露見を認識して温度等の異常表示として認識できる。そして夜や照明のない暗い環境の場合、照明をそのポイントに当てると、再帰反射により、キラッと光ることで異常を認識することができる。
また、再帰反射性基板２には赤や青その他任意の着色や文字、イメージを施すこともでき、光ることで異常を確認 付け足して離れた場所から確認できる、光を当てることで遠くからとか 一カ所から多数の部分の異常や変化の確認も可能になる等、従来はできなかった範囲まで活用分野が広がるものである。

５０℃付近を分岐点としたいときは、変化許容体１の主成分として、ｎ−テトラコサン（Ｃ₂₄Ｈ₅₀） （融点５０．６℃）を使用し、好結果を得ることができた。

本発明は通常の明るい環境での温度等の変化のチェックは勿論、暗い環境や比較的遠くの観察点においても、鉄道の架線の継ぎ目や、屋外の配線の継ぎ目、車軸の回転部での金属疲労等による異常昇温等、インジケーターの変化があっても確認が容易でない環境においても、懐中電灯でインジケーターを灯すと、異常があれば再帰反射により、キラッと光り、容易で確実に認識することができ、また、通電を利用するもののようにエネルギーも不要であり、設置する場所も選ばないものである。

例えば鉄道関係のような夜間の屋外で比較的距離があるような状況や、工場や倉庫等で暗い環境で、高所に多数のインジケーターを装着してあっても、遠くから懐中電灯やサーチライトを照射することにより、異常があれば容易にそれを発見することができて、種々の現場での安全性の確保に寄与できるものである。

特に移動体や高速回転車輪などでは暗い場合、離れた位置からでは、光を当ててもインジケーターの変化を確認しにくいものであるが、本発明ではそのような悪条件下でも、光を当てると簡単活確実に異常状態を検出することができ、種々の安全性確保の向上に寄与できるものである。再帰反射性により悪条件でも認識できるので、インジケーターの表面積を小さくすることができる。

また、変化許容体１が変化の前後で再帰反射性基板２の表面に残存する場合は、可逆的変化の識別、非可逆的変化の識別のいずれにも対応が可能であり、非可逆的変化をする場合は、変化履歴を検出でき、可逆的変化をする場合は、その時点での状態を検出できる。

本発明の一実施例の概略断面図。 同上の他の作用説明のための概略断面図。 同上の第２の実施例の概略断面図。 同上の他の作用説明のための概略断面図。 同上の第３の実施例の概略断面図。 同上の他の作用説明のための概略断面図。 同上の第４の実施例の概略断面図。 同上の他の作用説明のための概略断面図。

１は変化許容体、２は再帰反射性基板、３は浸透孔、４は吸収層、５はプリズム部、6は透明球体、１１は液化した変化許容体である。

Claims (6)

1. 温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化に対応して不透明状態と透明状態との間で変化する変化受容体１を再帰反射性基板２の表面に覆設して成ることを特徴とする変化管理インジケーター。
2. 温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化に対応して不透明状態から流動乃至飛散可能に変化する変化受容体１を再帰反射性基板２の表面に覆設したものであって、特定の変化により変化許容体１が再帰反射性基板２の表面より実質的に消失可能であることを特徴とする変化管理インジケーター。
3. 温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化で不透明な固相から透明な液相若しくは気相に変化する変化受容体１を再帰反射性基板２の表面に覆設し、液化若しくは気化した変化受容体１１が通過可能な浸透孔３をこの再帰反射性基板２の表裏を貫通して形成して成ることを特徴とする変化管理インジケーター。
4. 温度、湿度、波長、化学反応、電流や磁場、時間経過等の変化で不透明な固相から透明な液相若しくは気相に変化する変化受容体１を再帰反射性基板２の表面に覆設し、この再帰反射性基板２に、液化若しくは気化した変化受容体１１が通過可能な表裏を貫通する浸透孔３を施すと共に、再帰反射性基板２の裏面に液化若しくは気化した変化受容体１１を吸収する吸収層４を施して成ることを特徴とする変化管理インジケーター。
5. 再帰反射性基板２が、プリズム部５を有するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の変化管理インジケーター。
6. 再帰反射性基板２が、透明球体６を有するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の変化管理インジケーター。