JP5574142B2

JP5574142B2 - 冷却液管理装置及び方法並びに測温素子

Info

Publication number: JP5574142B2
Application number: JP2009014829A
Authority: JP
Inventors: 研次小柳
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2029-01-26
Also published as: JP2010168640A

Description

本発明は、熱処理に供される冷却液の濃度を管理する冷却液管理装置と冷却液管理方法並びにそれらに用いられる測温素子に関する。

熱処理に供される冷却液は使用し続けることにより劣化する。よって、同じ冷却液を使用し続けると適正な硬さを得ることができず、焼き割れが生じるおそれがある。
特許文献１に開示されている冷却能試験方法では、冷却液を冷却槽に循環して導入し、試験片を昇温して冷却槽内の冷却液に試験片の下方を一部のみ浸漬し、時間経過に伴う試験片の温度変化を計測することで、冷却曲線を求め、この冷却曲線から冷却能を評価している。
特許文献２に開示されている冷却性能評価方法では、熱電対から出力される電圧をＡＤ変換して演算制御回路に入力し、演算制御回路において熱電対の出力値と銀棒の温度とが一次関数、即ち比例関係となるよう補正をすることで、迅速かつ容易に冷却曲線を求めている。
特許文献３には、できるだけ工業的用途に近い条件で金属合金又は他の新材料と既知の焼入剤との関係などを再現性よく試験することができる研究用装置について開示され、焼入れ液を試験片に対して循環し攪拌することが重要であるとしている。

特許第２６２３３５９号公報（特に特許請求の範囲の記載）特開昭６０−１９０８４７号公報（特に５頁左下欄２〜１１行の記載）特開昭６３−１２５６１３号公報(特に発明の要旨の欄の記載)

特許文献１に開示されている方法では、試験片の下部の一部のみを冷却液に浸漬するため、冷却液水面での冷却挙動が変動し、冷却液の効果を正確に評価することができないおそれがある。試験片と冷却液との接触面積が変化しえるからである。特に、従来のように、試験片を含む測温部を金属製にすると、冷却液から測温部分への熱移動が測定環境の影響を大きく受け、性能評価を安定的にかつ再現性よく行えない。性能評価は繰り返し行うことが評価信用度を高める常套手段となっているが、測定時間の間隔が短くなると測温部分に熱が蓄積し、評価性能の信憑性も低下するおそれがある。また、特許文献１や特許文献３に記載の技術のように冷却液を循環して流水状態で性能評価を測定すると、冷却液の量が多くなり、取り扱いが煩雑になりやすい。

そこで、本発明の目的は、熱処理用の冷却液を容易に管理することができる新たな冷却液評価装置及び方法とそれらに用いられる測温素子を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明における冷却液管理装置の一つの構成は、管理対象となる冷却液を収容する容器と、合金製の試験片に温度検出素子が接続され、試験片及び温度検出素子を取り付ける取付軸部が熱的に絶縁されてなる測温手段と、容器の上方に配置されており、加熱コイルを有する加熱手段と、試験片を加熱コイルに挿入し、加熱手段が試験片を所定温度まで加熱すると試験片を下降して容器内の冷却液に浸漬する上下動手段と、を有し、
測温手段は、上端に穴を有する試験片と、試験片の上端に接続された中空の連結部と、連結部の上端に接続され樹脂又は発泡セラミックスでなる中空の取付軸部と、先端部が試験片の穴に挿入され、かつ連結部及び取付軸部に挿通された温度検出素子と、を有する。
好ましくは、基準データを格納した基準データ蓄積部を備え、基準データは、試験片が冷却液により第１の温度から第２の温度まで冷却されるのに要する時間と冷却液の濃度との関係を示すデータ列である。
さらに好ましくは、出力するデータを取り込んで処理するデータ処理部を備え、データ処理部が、管理対象となる冷却液中にある試験片が第１の温度から第２の温度に至るまで時間を求め、基準データ蓄積部に格納されている基準データと比較し、その冷却液の濃度を算出する。
特に、上下動手段は、鉛直方向に配設されたレールと、このレール上を走査するスライダーとを有することが好ましい。

本発明における冷却液管理方法の一つの構成は、試験片を加熱するステップＡと、管理対象となる静止状態の冷却液に試験片を浸漬し、試験片の温度を測定するステップＢと、試験片が第１の温度から第２の温度まで冷却される時間を求めるステップＣと、ステップＡ乃至ステップＣを繰り返し行って、冷却される時間の平均値を求め、予め基準データとして求めておいた冷却時間と冷却液の濃度との関係から、求めた冷却される時間の平均値における濃度を求めて管理対象となる冷却液の濃度を推定するステップＤと、を含み、
ステップＡ乃至ステップＣを行う際には、上端に穴を有する合金製の試験片と、試験片の上端に接続された中空の連結部と、連結部の上端に接続され樹脂又は発泡セラミックスでなる中空の取付軸部と、先端部が試験片の穴に挿入され、かつ連結部及び取付軸部に挿通された温度検出素子と、を備える測温素子を使用し、
管理対象となる同一の冷却液について、ステップＤで推定した濃度と計測日時とを記録しておき、濃度の変化に基いて冷却液の管理を行う。

本発明における測温素子の一つの構成は、上端に穴を有する合金製の試験片と、試験片の上端に接続された中空の連結部と、連結部の上端に接続され樹脂又は発泡セラミックスでなる中空の取付軸部と、先端部が試験片の穴に挿入され、かつ連結部及び取付軸部に挿通された温度検出素子と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、加熱した試験片を静止状態の冷却液に漬浸し、冷却液の温度を測定する。その際、取付軸部は試験片と熱的に絶縁されており、かつ冷却液を循環していないため、試験片から所定量の冷却液に熱が伝達される。しかも、冷却液は攪拌等されないため、試験片から冷却液に伝達される熱流が測定毎に変化しにくい。よって、予め濃度が既知である冷却液を基準溶液として準備し、昇温した試験片をその基準溶液に浸漬し、試験片が所定の温度まで冷却される時間を測定しておき、管理対象となる冷却液について基準溶液の場合と同様、昇温した試験片を冷却液に浸漬し、試験片が所定の温度まで冷却される時間を計測して、基準溶液と冷却液との冷却時間を比較することで、冷却液の濃度を推定することができる。

本発明の実施形態に係る冷却液管理装置の左側面図である。図１に示す冷却液管理装置の正面図である。図１に示す冷却液管理装置の右側面図である。図１に示す測温手段を示し、（Ａ）はその全体側面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図１に示す測温手段の分解図である。図１に示す温度検出素子の先端部の断面図である。図１に示す計測制御手段が測温手段をどのように移動するかを模式的に示す図である。図１に示す基準データ蓄積部に格納されている基準データをグラフ化した図である。温度検出素子による出力データをグラフ化したものである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明するが、本発明は特許請求の範囲に記載した範囲において適宜変更して実施することができる。

〔冷却液管理装置及び測温素子〕
図１乃至図３は本発明の実施形態に係る冷却液管理装置１０を示し、図１は左側面図、図２は正面図、図３は右側面図である。冷却液管理装置１０は、管理対象となる冷却液１や濃度が既知の基準溶液２を入れる容器１１と、試験片２１及び温度検出素子（温度測定素子ともいう。）２２などで構成されている測温手段２０と、試験片２１を加熱する加熱手段１３と、測温手段２０を上下動する上下動手段１４と、温度検出素子２２から出力されたデータの処理並びに加熱手段１３及び上下動手段１４の制御を行う計測制御手段１５と、を有する。なお、測温手段２０は、本発明の実施形態に係る測温素子に対応するものである。

容器１１、測温手段２０、加熱手段１３、上下動手段１４及び計測制御手段１５は、図示しない筐体内に配置され、筺体のベース部１２ａに支柱１２ｂが鉛直方向に立設されている。ベース部１２ａには、容器１１を載置する台座１１ａが螺子などで固定されている。台座１１ａは熱伝導性の低い断熱材、例えば樹脂又は発泡セラミックスで成形されている。加熱手段１３の一部をなす加熱コイル１３ａが台座１１ａの上方に配置されるよう、この加熱コイル１３ａはアタッチメント１３ｃによって支柱１２ｂに固定されている。支柱１２ｂに近接して上下動手段１４が筐体のベース部１２ａに立設されている。測温手段２０は、容器１１の上方に、その長手方向が鉛直方向となるよう配置される。

冷却液管理装置１０の各構成部品について説明する。
容器１１は、例えば広口ビンなどであって、管理対象となる冷却液１や基準溶液２を収容できるよう上端が開口している。容器１１は、冷却液１を収容した状態で台座１１ａ上に載置され、上端の開口から試験片２１が挿入される。

図４は測温手段２０を示し、（Ａ）はその全体側面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図であり、図５は測温手段２０の分解図である。図６は温度検出素子２２の先端部２２ｂの断面図である。測温手段２０の構成は次の通りである。略円筒状試験片２１の上端に中空の連結部２３が接続され、その連結部２３の上端に中空の取付軸部２４が接続され、温度検出素子２２が取付軸部２４及び連結部２３の中空に挿通され、温度検出素子２２の先端部２２ｂが試験片２１に嵌め込まれている。

試験片２１は、図４や図５に示すように、細長い略円筒形を有する。試験片２１の上端部２１ａは、本体部２１ｂより径が小さい中径部２１ｃと、中径部２１ｃよりさらに径の小さい小径部２１ｄとで構成され、上端部２１ａが段差を有している。上端部２１ａの軸には穴２１ｅが穿設されている。試験片２１は加熱手段１３で数百℃まで昇温するので耐熱性素材、例えばＣｏとＦｅとの合金であるインコネルなどで形成される。

連結部２３は、図４及び図５に示すように、細長で中空円筒形を有する。連結部２３は、例えばＳＵＳ３０４などのステンレス鋼で形成されている。
取付軸部２４は、図４及び図５に示すように、細長で中空円筒形を有する。取付軸部２４の下端部２４ａは径の広い内径の挿入部２４ｂを有し、挿入部２４ｂに連結部２３の上端部２３ａが挿入される。取付軸部２４の上端部２４ｃは上下で対をなす鍔２４ｄを有しており、上端部２４ｃは図１乃至図３に示す測温手段支持部１７に把握され、測温手段支持部１７はアタッチメント１６によって上下動手段１４に取り付けられている。取付軸部２４は、蓄熱し難い断熱素材、例えばポリアセタール樹脂やフッ素樹脂その他の樹脂のほか発泡セラミックスで形成されていることが好ましい。ポリアセタール樹脂は結晶性のエンジニアリングプラスチックであり、その連続使用温度は９５℃（ＵＬ認定温度）である。フッ素樹脂はポリアセタール樹脂よりも耐熱性の高いスーパーエンジニアリングプラスチックであり、その連続最高使用温度は２６０℃である。発泡セラミックとしては、例えば陶磁器質の粉末と発泡剤とを混合した原料粉末を加熱発泡することで得られるものであってもよい。このような断熱性を有する素材で取付軸部２４を構成することにより、取付軸部２４は熱遮断性が高く、後述するように試験片２１を加熱手段１３で昇温しても取付軸部２４に熱が篭り難い。

温度検出素子２２は例えばシース熱電対であり、例えば図６に示すように熱電対素線２２ｃ，２２ｃが金属保護管でなるシース２２ａの内に挿入され、シース２２ａ内にＭｇＯなどの無機絶縁物の粉末でなる充填剤２２ｄが密封されている。図６に示す接地型の熱電対では、シース２２ａの先端部２２ｂに素線２２ｃ,２２ｃを直接溶接して構成されるので、応答速度が速く、高温下での温度測定にも適する。もちろん、絶縁型とも呼ばれる非接地型でも、露出型であっても構わない。一対の熱電対素線２２ｃ，２２ｃの後端には中継スリーブ２２ｅを介して補償導線２２ｆが接続され、補償導線２２ｆの後端にはコネクタ２２ｇが接続されている。コネクタ２２ｇは計測制御手段１５に配線により接続されている。

ここで、図４（Ｂ）に示すように、温度検出素子２２の先端部２２ｂは、その先端が試験片２１における上端部２１ａの穴底部２１ｆに接触するよう、穴２１ｅに嵌め込まれている。その際、温度検出素子２２は穴２１ｅの内壁にろう付けされている。試験片２１における上端部２１ａのうち中径部２１ｃに、連結部２３における下端部２３ｂが接続されている。試験片２１の上端部２１ａと連結部２３の下端部２３ｂとの間にろう付けがなされ、冷却液１の測温手段２０の内部中空への侵入が防止されている。連結部２３の上端部２３ａは取付軸部２４の挿入部２４ｂに挿入され、取付軸部２４における側部孔２４ｅにビス２６が螺合し、ビス２６により連結部２３が締め付けられている。図４（Ｂ）に示すように、温度検出素子２２の先端側のみが試験片２１に埋め込まれ、温度検出素子２２は連結部２３の内周壁には接触していない。

加熱手段１３は、鉛直方向に加熱コイル１３ａと、加熱コイル１３ａに高周波電力を印加するための電源部１３ｂと、を備えている。加熱コイル１３ａは、支柱１２ｂにアタッチメント１３ｃで取り付けられ、容器１１の上方に配置されている。

上下動手段１４は、図３に示すように、ベース部１２ａ上に支柱１２ｂに近接して立設されており、鉛直方向に配設されるレール１４ａと、レール１４ａ上を鉛直上下方向に移動するスライダー１４ｂと、を備えている。スライダー１４ｂは制御部１４ｃにより電気で駆動され、退避位置から所定の第１及び第２の位置まで下降する。第１及び第２の位置については後述する。スライダー１４ｂの後端部には、近接スイッチ１８が取り付けられている。この近接スイッチ１８はベース部１２ａとの距離に関するデータを検出して制御部１４ｃに出力し、制御部１４ｃがスライダー１４ｂを退避位置、第１の位置及び第２の位置に停止させる。

測温手段２０は、上下動手段１４に、水平部１６ａと鉛直部１６ｂとでなるアタッチメント１６により取り付けられている。水平部１６ａの一端がスライダー１４ｂに取り付けられ、鉛直部１６ｂの上端部１６ｃに測温手段支持部１７が取り付けられている。測温手段支持部１７には水平方向に挟持部１７ａが延設されており、挟持部１７ａが取付軸部２４を把持している。

計測制御手段１５は、測温手段２０における温度検出素子２２と、加熱手段１３における電源部１３ｂと、上下動手段１４における制御部１４ｃと、に接続され、これら電源部１３ｂ及び制御部１４ｃを制御する。図７は、計測制御手段１５が測温手段２０をどのように移動するかを模式的に示す図である。計測制御手段１５は、測温手段２０が図１に示す初期状態となる退避位置において操作者から開始ボタン（図示せず）の入力があると、制御部１４ｃがスライダー１４ｂを下降し第１の位置で停止させる。第１の位置とは、図７に示すように試験片２１が加熱コイル１３ａに挿入される状態である。計測制御手段１５は、スライダー１４ｂが第１の位置に停止すると、電源部１３ｂから加熱コイル１３ａに所定時間所定の高周波電圧が印加され、加熱コイル１３ａに高周波電流が流れる。所定時間とは、試験片２１が室温から４５０〜６００℃の範囲の一定温度、例えば５２０℃まで昇温する時間である。温度検出素子２２から試験片２１の温度に対応する電圧が出力されるため、計測制御手段１５はその電圧の値を取り込む。計測制御手段１５はその電圧値から試験片２１が既定の温度まで上昇したことを確認すると、電源部１３ｂから加熱コイル１３ａへの通電を停止し、制御部１４ｃを駆動してスライダー１４ｂをさらに下降させて試験片２１が完全に冷却液１や基準溶液２に浸漬する位置まで下降し停止させる。計測制御手段１５は温度検出素子２２から随時出力される電圧値をデータ列として取り込む。その電圧値が所定の値になると、即ち試験片２１が室温近くまで冷却されると、計測制御手段１５は制御部１４ｃによりスライダー１４ｂを鉛直上方へ移動する。これにより、試験片２１は、冷却液１や基準溶液２から引き上げられ、さらに加熱コイル１３ａからひき抜かれ、図１に示す退避位置まで鉛直上方へ移動する。

計測制御手段１５は、さらに、基準データ蓄積部１５ａとデータ処理部１５ｂと管理データ蓄積部１５ｃとを有する。
基準データ蓄積部１５ａは、冷却液１の濃度と冷却時間との関係を示すデータ列を基準データとして格納している。ここで、冷却時間とは、試験片２１を冷却液１中に浸漬したとき、試験片２１が第１の温度から第２の温度になるまでに要する時間である。
データ処理部１５ｂは、試験片２１を冷却液１に浸漬しているとき温度検出素子２２から出力されるデータを取り込み、試験片２１が第１の温度から第２の温度になるまでに要する時間を求める。この求めた時間（以下、「冷却時間」と呼ぶ。）を基準データ蓄積部１５ａの基準データと参照し、管理対象となる冷却液１の濃度を求める。データ処理部１５ｂは、管理対象となる冷却液１の場合と同様、濃度が既知の基準溶液の冷却時間も同様な手法により求める。
管理データ蓄積部１５ｃは、管理対象となる冷却液１についてデータ処理部１５ｂで求めた値を計測日時とサンプル番号と共に蓄積する。

〔冷却液管理方法〕
次に、本発明の実施形態に係る冷却液管理方法について説明しながら、図１に示す冷却液管理装置１０についてさらに詳細に説明する。冷却液１を管理する前提として、基準データ蓄積部１５ａに基準データを格納する作業を行った後に、冷却液１の管理作業を行うことができる。

〔基準データの作成〕
基準データの格納作業について説明する。
図８は、基準データをグラフ化した図である。図８の横軸は冷却時間（秒）であり、縦軸は濃度（％）である。この基準データは次のようにして作成される。図９は温度検出素子２２による出力をグラフ化したものである。図９の横軸は時間であり、縦軸は温度である。

先ず、焼き入れ剤と水との割合を変えて複数の冷却液を作製する。例えば０〜２５％の範囲で５％おきに基準溶液２を作製する。この濃度範囲に濃度設定した理由は、１２．５％以上の濃度を有する冷却液を用いると、焼き入れ硬化不良が生じる一方、７．５％以下の濃度を有する冷却液を用いると、焼き割れが生じるためである。基準溶液２として、例えば６種類の冷却液を用いる。焼き入れ剤０、３０、６０、９０、１２０、１５０ミリリットルに対し、それぞれ水を入れ焼き入れ剤と水との全容量が６００ミリリットルとなるように混合し、それぞれ冷却液の濃度が０、５、１０、１５、２０、２５％となるようにする。

次に、基準溶液２を所定温度として３０℃に昇温する。その後、図１乃至図３に示す冷却液管理装置１０における台座１１ａ上に容器１１を載せる。一方、図７に示すように、測温手段２０が上下動手段１４により下降し、試験片２１を加熱コイル１３ａ内に挿入する。加熱コイル１３ａに高周波電流を流して５００℃前後、例えば５２０℃まで試験片２１を誘導加熱する。試験片２１が所定温度まで加熱されると加熱コイル１３ａへの通電を停止する。

その後、上下動手段１４が測温手段２０をさらに下降させ、試験片２１を容器１１内の基準溶液２に浸す。図７に示すように、測温手段２０の連結部２３の外周表面に設けられた基準線２５を基準溶液２の水面に合わせる。試験片２１が例えば基準溶液２と同程度の温度まで冷却されると、上下動手段１４が測温手段２０を鉛直上方へ移動する。即ち、試験片２１が基準溶液２及び加熱コイル１３ａから引き出され、測定手段２０が図１に示す退避状態の位置に配置される。その後、試験片２１が室温まで空冷される。

計測制御手段１５は例えば自ら備えるモニターに温度検出素子２２が出力したデータを図９に示すように表示する。加熱コイル１３ａは室温から試験片２１を加熱して温度Ｔ_０まで上昇し、その後、試験片２１を基準溶液２に浸漬するので、試験片２１が基準溶液２により冷却される。ここで、試験片２１が温度Ｔ_１から温度Ｔ_２まで冷却されるまでの時間ｔを求め、基準溶液２の濃度と冷却時間ｔとの関係を求める。

以上の処理を濃度の異なる各基準溶液２について行い、濃度毎の基準溶液２と時間ｔとの関係を求める。これをグラフとして模式的に示したのが、図８である。図８から分かるように、冷却時間ｔと冷却液の濃度とは一対一に対応している。よって、焼き入れ現場において、誘導加熱により所定温度に加熱した試験片２１を、管理対象となる冷却液１に浸漬し、試験片２１が第１の温度Ｔ_１から第２の温度Ｔ_２までに冷却される時間を求めることで、冷却液１の濃度が推定される。

〔冷却液の管理方法〕
次に、焼き入れなどで使用する冷却液１の管理方法について説明する。
管理対象となる冷却液１を容器１１に入れ、所定温度として基準データ作成時と同様、３０℃の一定の温度に冷却液を昇温した後、容器１１を図１乃至図３に示す台座１１ａ上に置く。その後、図７に示すように、上下動手段１４が測温手段２０を下降し試験片２１を加熱コイル１３ａ内に挿入する。加熱コイル１３ａに高周波電流を流して５００℃前後例えば５２０℃まで試験片２１を誘導加熱する。試験片２１が所定の温度まで加熱されると加熱コイル１３ａへの通電を停止する。その後、上下動手段１４が測温手段２０をさらに下降し、試験片２１を容器１１内の冷却液１に浸す。その際、図７に示すように、基準線２５を冷却液１の水面に合わせる。試験片２１が例えば冷却液１と同程度の温度まで冷却されると、上下動手段１４が測温手段２０を鉛直上方に移動する。即ち、試験片２１が基準溶液２及び加熱コイル１３ａから引き出され、測定手段２０を図１に示す退避状態に戻す。その後、試験片２１が室温まで空冷される。

計測制御手段１５には、試験片２１の加熱前から冷却液１に浸漬して冷却されるまでの間、温度検出素子２２から出力されるデータが入力される。計測制御手段１５には、前述にように、基準データ蓄積部１５ａとデータ処理部１５ｂと管理データ蓄積部１５ｃとが備えられているので、各部が次のような演算処理を行う。

先ず、データ処理部１５ｂは温度検出素子２２から出力されたデータから、その冷却液１に関する冷却時間ｔを求める。即ち、計測制御手段１５には温度検出素子２２から出力データ列が経過時間と共に格納される。よって、図９に模式的に示すように、試験片２１が温度Ｔ_１から温度Ｔ_２に至るまでの時間を算出する。この温度Ｔ_１、Ｔ_２の値は、基準データ作成時に用いた値と同じであり、例えば、４５０℃から１５０℃まで冷却される時間を冷却時間ｔとして算出する。これら、冷却液１のサンプル番号と、データ処理部１５ｂが算出した冷却時間ｔと、試験片２１を昇温して冷却液１に浸漬した日時とを、管理データ蓄積部１５ｃに格納する。

そこで、作業者は、管理データ蓄積部１５ｃに格納されているそのサンプル番号のデータとこのたび計測した値とを比較する。計測して求めた値が、規定範囲内であればその冷却液１を使用する一方、規定範囲外であれば新たな冷却液を作製して使用する。

また、管理データ蓄積部１５ｃに格納されているそのサンプル番号に関するデータ列、つまり、冷却時日時毎の冷却時間を相互に比較することで、そのサンプル番号の冷却液が使用限界に達しようとしているか否かを判断することができる。

本発明の実施形態における主要な特徴点について以下に説明する。
第１に、静止状態の冷却液１中に試験片２１を完全に浸漬して試験片２１の温度を温度検出素子２２で測定している。よって、試験片２１周りの冷却液１の部分がほぼ同じであり、試験片２１から冷却液に伝達される熱流が測定毎に変化しない。即ち、冷却液を循環していたり攪拌している場合とは異なり、本発明の実施形態では冷却液を強制的に流動しておらず、静置されている一定量の冷却液に対して試験片２１の熱が伝わることになる。測定毎に同じ量、同じ温度の冷却液１に試験片２１を浸漬するので、試験片２１から冷却液１に伝わる熱量も変化せず、試験片２１の温度が冷却液の性質、即ち濃度に直接影響する。よって、試験片２１の温度をモニターすることで、冷却液の濃度をモニターすることができる。

第２に、測温手段２０を、耐熱性の試験片２１を熱的に断熱した取付軸部２４に連結部２３により取り付けて構成している。即ち、取付軸部２４を試験片２１や連結部２３の素材と比べて熱伝導性が低い断熱材、例えばポリアセタール樹脂、フッ素樹脂その他の樹脂や発泡セラミックスで構成することにより、加熱手段１３で試験片２１を昇温しても試験片２１の熱が取付軸部２４に蓄熱され難い。実際、試験片２１を加熱手段１３で昇温しても連結部２３と取付軸部２４との接触部分の温度は２００℃程度まで秒単位に昇温したが、加熱手段１３による試験片２１の加熱を停止すると直ちにその接触部分の温度は下降した。よって、試験片２１の熱が冷却液１側に伝達され、取付軸部２４側に伝達されない。このことから、測定を繰り返し行っても、試験片２１を室温まで下げることで、測温手段２０に熱が篭ることがなく、試験片２１の温度をモニターすることで、試験片２１から冷却液１に流れる熱量を相対的にかつ間接的に測定することができる。

第３に、データ処理部１５ｂが冷却時間を求める際、昇温している試験片２１が冷却液１に浸漬されても、試験片２１の表面に形成される蒸気膜の影響を受けにくい範囲、例えば、第１の温度として例えば４５０℃、第２の温度として例えば１５０℃を設定するとよい。

第４に、計測制御手段１５が管理対象となる冷却液の冷却時間を算出し、その冷却時間から求めた冷却液の濃度を記録しておくことにより、冷却液の使用可能性について客観的なデータを提示することができる。

本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態に変更して実施することができる。例えば次のように実施することができる。

測温手段２０の試験片２１や連結部２３は目視によりその表面を観察して汚れなどが付着していないかを確認することで、正確な計測を行える。試験片２１や連結部２３に付着している冷却液１は例えば水で濡らしたウエス等により拭き取るとよい。その際、布表面に研磨材を接着剤によって固着した研磨布などの研磨工具、例えば住友３Ｍ社製のスコッチ・ブライト（登録商標）により試験片２１や連結部２３の全体をまんべんなく磨き、再び水で濡らしたウエス等により表面の汚れを拭き取り、乾いたウエス等で表面の水気を拭き取ることで、計測部位を正常に保つことができ、ひいては正確な濃度測定を行うことができる。

データ処理部１５ｂは、同じ冷却液、基準溶液に対し一回の測定ではなく、同じタイミングで複数回繰り返し測定して冷却時間を求め、その平均値から図８に示す冷却時間と冷却液の濃度との関係に基いて冷却液の濃度を求め、基準データ蓄積部１５ａや管理データ蓄積部１５ｃにデータとして蓄積してもよい。これにより、測定誤差を小さくすることができる。

冷却液１に試験片２１を浸漬している間、断熱材でなるカバーで包囲しておくことにより、試験片２１に対して外部から熱の出入りがなく、正確な計測を行うことができる。

１：冷却液
２：基準溶液
１０：冷却液管理装置
１１：容器
１１ａ：台座
１２ａ：ベース部
１２ｂ：支柱
１３：加熱手段
１３ａ：加熱コイル
１３ｂ：電源部
１３ｃ：アタッチメント
１４：上下動手段
１４ａ：レール
１４ｂ：スライダー
１４ｃ：制御部
１５：計測制御手段
１５ａ：基準データ蓄積部
１５ｂ：データ処理部
１５ｃ：管理データ蓄積部
１６：アタッチメント
１６ａ：水平部
１６ｂ：鉛直部
１６ｃ：上端部
１７：測温手段支持部
１７ａ：挟持部
１８：近接スイッチ
２０：測温手段（測温素子）
２１：試験片
２１ａ：上端部
２１ｂ：本体部
２１ｃ：中径部
２１ｄ：小径部
２１ｅ：穴
２１ｆ：穴底部
２２：温度検出素子
２２ａ：シース
２２ｂ：先端部
２２ｃ：素線
２２ｄ：充填剤
２２ｅ：中継スリーブ
２２ｆ：補償導線
２２ｇ：コネクタ
２３：連結部
２３ａ：上端部
２３ｂ：下端部
２４：取付軸部
２４ａ：下端部
２４ｂ：挿入部
２４ｃ：上端部
２４ｄ：鍔
２４ｅ：側部孔
２５：基準線
２６：ビス

Claims

管理対象となる冷却液を収容する容器と、
合金製の試験片に温度検出素子が接続され、該試験片及び該温度検出素子を取り付ける取付軸部が熱的に絶縁されてなる測温手段と、
上記容器の上方に配置されており、加熱コイルを有する加熱手段と、
上記試験片を上記加熱コイルに挿入し、上記加熱手段が上記試験片を所定温度まで加熱すると上記試験片を下降して上記容器内の冷却液に浸漬する上下動手段と、
を有し、
上記測温手段は、上端に穴を有する上記試験片と、該試験片の上端に接続された中空の連結部と、該連結部の上端に接続され樹脂又は発泡セラミックスでなる中空の取付軸部と、先端部が上記試験片の穴に挿入され、かつ上記連結部及び上記取付軸部に挿通された上記温度検出素子と、を有する、冷却液管理装置。
さらに、基準データを格納した基準データ蓄積部を備え、
上記基準データは、前記試験片が冷却液により第１の温度から第２の温度まで冷却されるのに要する時間と冷却液の濃度との関係を示すデータ列である、請求項１に記載の冷却液管理装置。
さらに、出力するデータを取り込んで処理するデータ処理部を備え、
該データ処理部が、管理対象となる冷却液に前記試験片が漬浸されている状態で前記試験片が第１の温度から第２の温度に至るまでの時間を求め、前記基準データ蓄積部に格納されている基準データと比較し、その冷却液の濃度を算出する、請求項２に記載の冷却液管理装置。
前記上下動手段は、鉛直方向に配設されたレールと、このレール上を走査するスライダーとを有する、請求項１乃至３の何れかに記載の冷却液管理装置。
上端に穴を有する合金製の試験片と、
上記試験片の上端に接続された中空の連結部と、
上記連結部の上端に接続され樹脂又は発泡セラミックスでなる中空の取付軸部と、
先端部が上記試験片の穴に挿入され、かつ上記連結部及び上記取付軸部に挿通された温度検出素子と、
を含む、測温素子。
試験片を加熱するステップＡと、
管理対象となる静止状態の冷却液に上記試験片を浸漬し該試験片の温度を測定するステップＢと、
上記試験片が第１の温度から第２の温度まで冷却される時間を求めるステップＣと、
上記ステップＡ乃至上記ステップＣを繰り返し行って、冷却される時間の平均値を求め、予め基準データとして求めておいた冷却時間と冷却液の濃度との関係から、求めた冷却される時間の平均値における濃度を求めて管理対象となる冷却液の濃度を推定するステップＤと、
を含み、
上記ステップＡ乃至上記ステップＣを行う際に、上端に穴を有する合金製の上記試験片と、上記試験片の上端に接続された中空の連結部と、上記連結部の上端に接続され樹脂又は発泡セラミックスでなる中空の取付軸部と、先端部が上記試験片の穴に挿入され、かつ上記連結部及び上記取付軸部に挿通された温度検出素子と、を備える測温素子を使用し、
管理対象となる同一の冷却液について、上記ステップＤで推定した濃度と計測日時とを記録しておき、濃度の変化に基いて冷却液の管理を行う、冷却液管理方法。