JPH08166293A - 温度履歴の推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特殊な測定具を必要とせず、簡便にして低コ
ストで実施でき、信頼性が高く、また長期にわたる試験
にも適用可能な温度履歴の推定方法を得る。 【構成】 温度に依存して反応速度の変化する化学反応
に基づく部品を第１部品として被測定位置に配設し、第
１部品を被測定位置における温度下に規定時間Ｔ１１だ
け晒し、規定時間Ｔ１１経過した第１部品の属性値を第
１測定値Ｖ１１とし、第１部品と同種の部品を第２部品
として恒温度下に晒し、規定時間Ｔ１１だけ経過した状
態における第２部品の属性値を第２測定値Ｃ２１とし、
第１測定値Ｖ１１と合致する第２測定値Ｃ２１に対応す
る恒温度を以て第１部品が晒された温度とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度履歴の推定方法、
とりわけ自動車構造材や自動車搭載部品の温度履歴の推
定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、自動車の高機能化にともなう作動
環境の変化と、高分子材料ならびに電子部品を含む搭載
部品の増加で、構成材や搭載部品の熱による劣化をはじ
め、寿命の定量的な測定が不可欠となりつつある。とり
わけ、高温下の環境のエンジンルーム内で作動する部品
については、晒される熱ストレスの把握のために、温度
履歴の測定が有効である。従来、このような自動車内の
各部の温度環境を測定するために、電子式の計測器を各
車両の各部分に搭載して、ロギングによりデータ収集し
ていたが、コスト的に不利であり、しかも車内に場所を
とるため、専用のテスト用車両を準備しなければならな
かった。

【０００３】そこで、簡便な温度履歴の推定方法とし
て、変色温度に達すると熱分解等により組成変化をおこ
し、短時間に不可逆的に変色する温度表示シートを、車
内の非測定位置に貼り付けるものが開示されている。例
えばこのような例として、特開昭６３―２３１２３１号
公報開示の、不可逆シートの構成斜視図を図８に示す。
同図で、５２〜５４は不可逆性温度表示シートで、基材
５１に貼付されている。この不可逆性温度表示シートが
貼付された基材５１を、車内の非測定位置に配設し、温
度変化発生によって該測定位置の温度を推定するもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような不可逆性温度表示シートによる方法は、不可逆性
温度表示シートが変色温度に達すると、数分乃至数十分
程度で不可逆変色するため、例えば変色温度が長時間維
持される環境の温度履歴を測定するには適さなかった。
さらに、ひとたび変色すると、以降の測定には使用でき
ないため、長期連続して測定するには適さないという欠
点があった。

【０００５】本発明は、従来技術の有するこのような課
題や欠点を解決するためなされたもので、その目的は特
殊な測定試料や測定具を必要とせず、簡便にして低コス
トで実施でき、かつ多くの試料数に基づいて信頼性が高
く、また長期にわたる試験にも適用可能な温度履歴の推
定方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を実現するため
本発明に係る温度履歴の推定方法は、温度に依存して反
応速度の変化する化学反応に基づく部品を第１部品とし
て被測定位置に配設し、該第１部品を該被測定位置にお
ける温度下に規定時間だけ晒し、前記規定時間が経過し
た前記第１部品の属性値を第１測定値とし、前記第１部
品と同種の部品を第２部品として恒温度下に晒し、前記
規定時間だけ経過した状態における該第２部品の属性値
を第２測定値とし、前記第１測定値と合致する第２測定
値に対応する恒温度を以て前記第１部品が晒された温度
とすることを特徴とする。あるいは、前記第２部品を複
数個用い、該各第２部品を複数の異なる恒温度下にそれ
ぞれ晒し、前記規定時間だけ経過した状態における前記
各第２部品の属性値を各第２測定値とし、得られた複数
個の第２測定値の内／外挿によって前記第１測定値に対
応する恒温度を推定し、該推定恒温度を以て前記第１部
品が晒された温度とすることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明に係る温度履歴の推定方法は、第１部品
と第２部品が同種類であり、しかも両部品は、温度に依
存して反応速度の変化する化学反応に基づいて属性値を
変化させるものであるから、アレニウスモデルに該当す
る。すなわち属性値の変化時間の対数が、絶対温度Ｔの
逆数の線形１次式で示される。したがって、第１部品を
被測定位置の未知温度下に規定時間だけ晒したのち採取
された属性値を第１測定値とし、一方、既知の恒温度下
に規定時間だけ晒した第２部品の属性値を第２測定値と
すると、第１測定値が第２測定値に等しい場合には、第
１部品が第２部品と同じ温度環境下で同じ温度履歴を受
けたものと推定される。この結果、被測定位置の未知温
度が既知の恒温度に等しいことが推定される。

【０００８】また、複数個の同種類の第２部品を複数の
異なる恒温度下にそれぞれ規定時間だけ晒し、得られた
温度依存の複数個の第２測定値間の内／外挿によって第
１測定値に等しくなる温度を推定すると、第１部品がこ
の推定温度環境下で温度履歴を受けたものと推定され
る。この結果、被測定位置の未知温度が前記推定温度に
等しいことが推定される。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は、本発明に係る温度履歴の推定方法
の一実施例の説明図である。本実施例では、第１部品お
よび第２部品としてアルミ電解コンデンサを用いる。ア
ルミ電解コンデンサは、自然放置される場合には、通電
使用される場合に比べて程度の差はあるものの、電解液
の一部の分解や絶縁材の絶縁性の劣化が進行する。この
電解液の分解や絶縁性の劣化は化学反応に基づくもので
あり、よってその属性値の変化、例えば静電容量の変化
はアレニウスモデルに従う。すなわち静電容量の変化時
間、例えば静電容量が１％減少する時間の対数が、絶対
温度Ｔの逆数の線形１次式で示される。

【００１０】したがって、第１部品を未知の温度である
被測定位置に規定時間だけ晒したのち、測定した静電容
量の変化率を第１測定値とし、一方、既知の恒温度下に
規定時間だけ晒した第２部品の静電容量の変化率を第２
測定値とすると、第１測定値が第２測定値に等しい場合
には、第１部品が第２部品と同じ温度環境下で同じ温度
履歴を受けたものと推定される。この結果、被測定位置
の未知温度を既知の恒温度に等しいと推定する。

【００１１】図３は、本発明に係る温度履歴の推定方法
を自動車の環境に適用して第１測定値を採取するための
配設例の斜視図である。まず、図３のようにアルミ電解
コンデンサ１を第１部品として、直方体形状のアルミ製
の測定ボックス２の本体３側に取付ける。アルミ電解コ
ンデンサ１には結線や通電をせず、放置状態とする。本
体３には湿度による影響を除去するための除湿剤５を収
めてケースカバー４を閉じる。前記のような測定ボック
ス２を複数個作成し、そのうちの１個を自動車１０のエ
ンジンルーム１１内に配設搭載し、他の１個の測定ボッ
クス２Ａをキャビン１２内に配設搭載し、さらに他の１
個の測定ボックス２Ｂをトランクルーム１３内に配設搭
載して、この車載環境下で規定時間Ｔ１１だけ経過させ
ることによって各測定ボックス２、２Ａ、２Ｂ内の各第
１部品に温度履歴を与える。このようにして規定時間Ｔ
１１の経過時点で、各測定ボックス２、２Ａ、２Ｂ内の
各第１部品の静電容量変化率（属性値）Ｃを測定し、こ
れを第１測定値Ｖ１１とする。

【００１２】一方、第１部品であるアルミ電解コンデン
サと同種類のアルミ電解コンデンサ２１を第２部品とし
て、前記と同様に測定ボックス２０に収めたものを、図
４の斜視図に示す、摂氏３０度に設定された恒温器２２
に入れて、この摂氏３０度の恒温下で規定時間Ｔ１１だ
け経過させることによって、測定ボックス２０内の第１
部品２１に温度履歴を与える。こののち、第２部品２１
の静電容量変化率Ｃを測定し、これを第２測定値Ｃ２１
とする。この第２測定値Ｃ２１が、いわゆる対照とな
る。また、第２測定値Ｃ２１は異なる経過時間毎に測定
採取して、図１に示すようなカーブを描画可能としてお
くのが便利である。

【００１３】前記のように第１測定値Ｖ１１ならびに、
摂氏３０度における第２測定値Ｃ２１が採取されると、
図１に示すように、横軸を経過時間Ｔ、縦軸を静電容量
変化率Ｃとする直交座標上に第２測定値Ｃ２１をカーブ
で表示しておき、ついで第１測定値Ｖ１１として、例え
ば前記のうちのトランクルーム１３内に配設搭載された
測定ボックス２Ｂ内の第１部品の測定値を、規定時間Ｔ
１１において座標上にプロットする。ここで第１測定値
Ｖ１１の静電容量変化率Ｃの値と、第２測定値Ｃ２１の
静電容量変化率Ｃの値とが、同じ値（Ｐ１１）となれ
ば、第１部品２が第２部品２１と同じ温度環境下で同じ
温度履歴を受けたものと推定される。この結果、被測定
位置すなわちトランクルーム１３内の温度を、恒温度の
摂氏３０度に等しいと推定できる。

【００１４】図２は、本発明に係る温度履歴の推定方法
の別の実施例の説明図である。本実施例では、対照とし
て用いられる第２部品を４個用い、各第２部品をそれぞ
れ温度が摂氏２５度、４５度、６５度、８５度と異なる
温度に設定されている４基の恒温器にそれぞれ入れて、
各恒温度下にそれぞれ晒し、時間経過にともなう各第２
部品の静電容量変化率Ｃを各第２測定値とする。得られ
た４個の第２測定値を、前記と同様に横軸を経過時間
Ｔ、縦軸を静電容量変化率Ｃとする直交座標上に温度を
パラメータとして、Ｃ２２〜Ｃ２５のようにカーブ表示
しておき、ついで第１部品の第１測定値Ｖ１２として、
例えば前記のうちのエンジンルーム１１内に配設搭載さ
れた測定ボックス内の第１部品の測定値を、規定時間Ｔ
２１において座標上にプロットする。ここで、第１測定
値Ｖ２１の静電容量変化率Ｃが図示のようにＰ１２で、
規定時間Ｔ２１における第２部品の測定値カーブＣ２３
とＣ２４の中間に相当する場合は、第１測定値Ｖ１２か
らそれぞれ測定値カーブＣ２３とＣ２４間の値ｄ２３、
ｄ２４によって内挿し、第１測定値Ｖ１２に対応する温
度（この場合は約摂氏５８度）を推定する。この推定温
度を以て第１部品が晒された温度とする。

【００１５】前記実施例では、第１部品ならびに第２部
品としてアルミ電解コンデンサを用いたが、以下にのべ
る各実施例では、第１部品および第２部品として乾電池
を用いる。乾電池は、放置状態にあっても内部で反応が
進行し、いわゆる自然放電と称せられている起電圧の劣
化が生じる。この起電圧の劣化は電池内部の化学反応に
基づくものであり、よって前記同様にアレニウスモデル
に従う。すなわち起電圧の劣化時間、例えば起電圧が１
％減少する時間の対数が、絶対温度Ｔの逆数の線形１次
式で示される。したがって、乾電池を温度履歴推定のた
めの第１部品および第２部品として用いることが可能に
なる。図５に示すように、乾電池３１はホルダ３６に格
納され、測定ボックス３２の本体３３内に、除湿剤３５
とともに収められ、カバー３４が施される。

【００１６】図６は、このような乾電池としてマンガン
電池を用いた、本発明に係る温度履歴の推定方法の他の
実施例の説明図である。マンガン電池の自然放電は比較
的速く進行するので、本実施例は短期の測定に好適であ
る。マンガン電池を第１部品として、前記と同様に自動
車に搭載し、そのまま規定期間Ｔ３１だけ車載環境で経
過させて、この第１部品に温度履歴を与え、この温度履
歴による第１部品の電圧変化率Ｅの第１測定値Ｖ１３
を、同種類のマンガン電池を対照環境下で晒した第２測
定値Ｃ３１〜Ｃ３４上にプロットして、車載環境すなわ
ち温度環境を推定するものである。前記同様に、第１測
定値Ｖ１３が第２測定値間にあれば、内／外挿によって
第１測定値Ｖ１３の温度が推定される。

【００１７】図７は、本発明に係る温度履歴の推定方法
のさらに別の実施例の説明図である。本実施例では、第
１部品としてアルカリ電池を用いている。アルカリ電池
の自然放電は比較的緩やかに進行するので、本実施例は
比較的長期の測定に好適である。アルカリ電池を第１部
品として自動車に搭載し、そのまま規定期間Ｔ４１だけ
車載環境で経過させて、この第１部品に温度履歴を与
え、この温度履歴によるアルカリ電池の電圧変化率Ｅの
第１測定値Ｖ１４を、同種類のアルカリ電池を対照環境
下で晒した第２測定値Ｃ４１〜Ｃ４４上にプロットし
て、この場合の車載環境すなわち温度環境を推定するも
のである。また前記同様に、内／外挿によって第１測定
値Ｖ１４の温度を推定できる。

【００１８】前記各実施例では、第１部品ならびに第２
部品としてアルミ電解コンデンサや乾電池を用いたが、
本発明による方法はこれに限られず、アレニウス則にし
たがう原理に基づくあらゆる部品が使用可能である。ま
た、規定時間以外に、定期的に第１部品ならびに第２部
品の特性を測定し、変化を時系列的に確認することも可
能である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る温度履
歴の推定方法は、温度によって属性値が変化する部品を
用い、被測定位置への配設下での属性値変化と、対照に
よる属性値変化との比較照合によって被測定位置におけ
る温度履歴を推定するので、特殊な測定試料や測定具を
必要とせず、簡便にして低コストで実施することができ
る。さらに低コストで多くの試料から測定値を採取でき
るから、推定値の精度ならびに信頼性を高めることが可
能である。また比較的長期にわたる試験にも適用可能で
あるから、比較的長寿命の部材や部品の温度履歴推定に
効果的に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度履歴の推定方法の一実施例の
説明図である。

【図２】本発明に係る温度履歴の推定方法の別の実施例
の説明図である。

【図３】本発明に係る温度履歴の推定方法を自動車の環
境に適用して第１測定値を採取するための配設例の斜視
図である。

【図４】本発明に係る温度履歴の推定方法で用いる第２
測定値を採取するための装置の斜視図である。

【図５】本発明に係る温度履歴の推定方法で用いる第２
部品の他の例と設定具である。

【図６】本発明に係る温度履歴の推定方法の他の実施例
の説明図である。

【図７】本発明に係る温度履歴の推定方法のさらに別の
実施例の説明図である。

【図８】従来の温度履歴の推定方法に用いられる不可逆
シートの構成斜視図である。

【符号の説明】

１ アルミ電解コンデンサ（第１部品） ２ エンジンルーム内配設の測定ボックス ２Ａ キャビン内配設の測定ボックス ２Ｂ トランクルーム内配設の測定ボックス ３ 本体 ４ ケースカバー ５ 除湿剤 １０ 自動車 １１ エンジンルーム １２ キャビン １３ トランクルーム Ｃ 静電容量変化率（第２測定値） Ｃ２１ アルミ電解コンデンサ（第２部品）の測定カー
ブ Ｔ 経過時間 Ｔ１１ 規定時間 Ｖ１１ アルミ電解コンデンサ（第１部品）のプロット
された第１測定値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池谷 仁 静岡県榛原郡榛原町布引原206−１ 矢崎 部品株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度に依存して反応速度の変化する化学
   反応に基づく部品を第１部品として被測定位置に配設
   し、該第１部品を該被測定位置における温度下に規定時
   間だけ晒し、前記規定時間が経過した前記第１部品の属
   性値を第１測定値とし、前記第１部品と同種の部品を第
   ２部品として恒温度下に晒し、前記規定時間だけ経過し
   た状態における該第２部品の属性値を第２測定値とし、
   前記第１測定値と合致する第２測定値に対応する恒温度
   を以て前記第１部品が晒された温度とすることを特徴と
   する温度履歴の推定方法。
2. 【請求項２】 前記第２部品を複数個用い、該各第２部
   品を複数の異なる恒温度下にそれぞれ晒し、前記規定時
   間だけ経過した状態における前記各第２部品の属性値を
   各第２測定値とし、得られた複数個の第２測定値の内／
   外挿によって前記第１測定値に対応する恒温度を推定
   し、該推定恒温度を以て前記第１部品が晒された温度と
   することを特徴とする請求項１記載の温度履歴の推定方
   法。