(57)【要約】【課題】電源無しの簡易な構造で温度が所定の温度に達したか否かの温度履歴を検出することができる温度履歴センサ、これを用いた温度履歴測定装置および温度履歴検出方法を提供する。【解決手段】温度管理対象物とともに設置される温度履歴センサ１であって、所定の脱分極温度を有する圧電体１０１と、圧電体の両種面に設けられた電極１０２と、を備え、脱分極の判定により温度履歴を検出可能にする。これにより、脱分極の有無により電源無しの簡易な構造で温度管理対象物の温度が所定の温度に達したか否かの温度履歴を検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度管理対象物とともに設置される温度履歴センサであって、
所定の脱分極温度を有する圧電体と、
前記圧電体の両主面に設けられた電極と、を備え、
脱分極の判定により温度履歴を検出可能にすることを特徴とする温度履歴センサ。
【請求項２】
前記所定の脱分極温度は、０℃以下であることを特徴とする請求項１記載の温度履歴センサ。
【請求項３】
分極方向を区別可能にする識別表示を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の温度履歴センサ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の温度履歴センサから温度履歴を検出する温度履歴検出装置であって、
前記電極間の容量を測定する容量測定部と、
前記測定された容量から脱分極を判定する判定部と、を備えることを特徴とする温度履歴検出装置。
【請求項５】
前記温度履歴センサに徐々に直流電圧を印加するＤＣバイアス印加部を更に備え、
前記容量測定部は、前記温度履歴センサに徐々に直流電圧を印加されたときの前記温度履歴センサの容量変化を測定し、前記容量変化の測定結果により不正な分極処理の有無の判定を可能にすることを特徴とする請求項４記載の温度履歴検出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の温度履歴センサを利用した温度履歴検出方法であって、
前記温度履歴センサを脱分極温度を変えて複数準備し、前記温度管理対象物とともに設置するステップと、
前記温度履歴センサを取り出し、前記温度履歴センサのそれぞれに対して脱分極温度を超えたか否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする温度履歴検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度管理対象物とともに設置される温度履歴センサ、これを用いた温度履歴検出装置および温度履歴検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流通の現場では運ぶ製品の温度を監視する必要性が注目されている。特に食品などの分野においては、例えば冷凍食品は、劣化を防ぐために通常−１８℃以下に保持されており、凍らすことができない野菜類などは、冷蔵状態で運ぶ必要がある。
【０００３】
このような食品の輸送中に、ひとたび温度が高くなってしまうと、食品の解凍による劣化、鮮度の低下などが加速され、最悪は腐敗を招いてしまう。これに対し、温度を監視する方法として、運ぶ製品中に温度センサを入れておき、温度の履歴を監視しながら、運送することにより、もしくは電源を組み合わせることによって、センサからの温度信号を読み取り、通信する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】田村敏行、高橋観二郎、「冷凍食品の流通段階における温度履歴管理システム技術」、食品と技術、日本、財団法人食品産業センター、２００７年４月２５日、４３０号、１−８頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、温度センサの駆動には電源を必要とするため、例えば、輸送中に所定値より温度が上がらなかったことを確認するためには、荷物の中にセンサと共に電池を搭載するか、もしくは、外部より誘導などの方法で電源を供給する必要がある。そのため、荷物の中に入れる温度計測セットの構造の複雑化かつ重量の増大化が進み、さらには、電池を使う場合には電池切れの問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電源無しの簡易な構造で温度が所定の温度に達したか否かの温度履歴を検出することができる温度履歴センサ、これを用いた温度履歴検出装置および温度履歴検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するため、本発明の温度履歴センサは、温度管理対象物とともに設置される温度履歴センサであって、所定の脱分極温度を有する圧電体と、前記圧電体の両主面に設けられた電極と、を備え、脱分極の判定により温度履歴を検出可能にすることを特徴としている。これにより、脱分極の有無により電源無しの簡易な構造で温度管理対象物の温度が所定の温度に達したか否かの温度履歴を検出することができる。
【０００８】
（２）また、本発明の温度履歴センサは、前記所定の脱分極温度が、０℃以下であることを特徴としている。これにより、冷凍、冷蔵製品の近傍に設置して、温度が上限を超えたか否かを検出可能にできる。
【０００９】
（３）また、本発明の温度履歴センサは、分極方向を区別可能にする識別表示を更に備えることを特徴としている。これにより、予め識別表示に対して実際に設定する分極方向を決めておき、脱分極が生じたときに再度分極する不正を検知可能にできる。
【００１０】
（４）また、本発明の温度履歴検出装置は、上記の温度履歴センサから温度履歴を検出する温度履歴検出装置であって、前記電極間の容量を測定する容量測定部と、前記測定された容量から脱分極を判定する判定部と、を備えることを特徴としている。このように、本発明の温度履歴検出装置は、温度履歴センサの容量を測定することで脱分極があったかを判定することができる。
【００１１】
（５）また、本発明の温度履歴検出装置は、前記温度履歴センサに徐々に直流電圧を印加するＤＣバイアス印加部を更に備え、前記容量測定部は、前記温度履歴センサに徐々に直流電圧を印加されたときの前記温度履歴センサの容量変化を測定し、前記容量変化の測定結果により不正な分極処理の有無の判定を可能にすることを特徴としている。これにより、一旦脱分極したセンサを再分極するといった運送時の不正を防ぐことができる。
【００１２】
（６）また、本発明の温度履歴検出方法は、上記の温度履歴センサを利用した温度履歴検出方法であって、前記温度履歴センサを脱分極温度を変えて複数準備し、前記温度管理対象物とともに設置するステップと、前記温度履歴センサを取り出し、前記温度履歴センサのそれぞれに対して脱分極温度を超えたか否かを判定するステップと、を含むことを特徴としている。これにより、細かく温度範囲を設けておき、温度が最高でどの範囲まで達したかを検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電源無しの簡易な構造で温度が所定の温度に達したか否かの温度履歴を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の温度履歴センサを示す正面図である。
【図２】第１、第２の実施形態の温度履歴検出装置を示す概略回路図である。
【図３】第３の実施形態の温度履歴検出装置を示す概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
（温度履歴センサ）
図１は、温度履歴センサ１を示す正面図である。図１に示すように、温度履歴センサ１は、圧電体１０１および電極１０２を備えており、電極１０２は、圧電体１０１の両主面に設けられている。なお、主面とは、板状体のもっとも広い面をいう。使用前の圧電体１０１は、分極されている。
【００１７】
温度履歴センサ１は、温度管理対象物とともに設置され、その後、回収された温度履歴センサ１に対する脱分極の判定により温度履歴を検出可能にする。具体的には、圧電体１０１が、所定の脱分極温度を有し、設置回収後の温度履歴センサ１における圧電体１０１の脱分極の有無により温度が所定の脱分極温度に達したか否かの温度履歴を検出することができる。なお、温度管理対象物は、たとえば野菜のような冷蔵食品や冷凍食品等の温度管理が必要な物である。
【００１８】
圧電体１０１の所定の脱分極温度は、０℃以下であることが好ましい。これにより、冷凍、冷蔵製品の近傍に設置して、温度が上限を超えたか否かを検出可能にできる。一般的に使われている圧電素子は、室温で安定して使用できるように、脱分極温度が室温より充分に高い温度の物が採用されており、例えば、−１８℃で分極が取れてしまうような使い勝手の悪い材質は使われない。このように０℃より低い脱分極特性を示す圧電材料の用途として温度履歴センサ１は従来無かったものである。
【００１９】
脱分極特性を示す圧電材料として鉛を含む系が挙げられ、例えば、材料：脱分極温度として列挙すると、Ｐｂ（Ｎｉ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ３：−１２０℃、Ｐｂ（Ｍｇ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ３：−１０℃、Ｐｂ（Ｍｎ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ３：−１２０℃、Ｐｂ（Ｃｏ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ３：−９８℃、Ｐｂ（Ｍｇ１/３Ｔａ２/３）Ｏ３：−９８℃（各々脱分極温度は代表値）などが挙げられる。なお、材料の混合により中間の脱分極温度を有する材料を圧電体の材料として用いることもできる。たとえばＰｂ（Ｎｉ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ３（−１２０℃）とＰｂ（Ｍｇ１/３Ｎｂ２/３）Ｏ３（−１０℃）とを混合し、脱分極温度−６５℃の圧電体１０１を有する温度履歴センサ１を作製することが可能である。
【００２０】
（温度履歴検出装置）
図２は、温度履歴検出装置２を示す概略回路図である。温度履歴検出装置２は、温度履歴センサ１から温度履歴を検出する。図２に示すように、温度履歴検出装置２は、容量測定部２０１および判定部２０３を備える。
【００２１】
容量測定部２０１は、電極間の容量を測定する。圧電素子は、分極後にはその静電容量が一般的に数１０％程度上昇する。脱分極温度とは、その温度を超えると、分極が取れてしまう温度である。脱分極温度が−１８℃ということは、−１８℃より高い温度になると、分極が外れ、容量が低下することを意味する。
【００２２】
判定部２０３は、測定された容量から脱分極を判定する。このように、本発明の温度履歴検出装置２は、温度履歴センサ１の容量を測定することで脱分極があったかを判定することができる。
【００２３】
（温度履歴検出方法）
例えば冷凍食品の温度履歴を管理する場合を例にとって説明する。温度履歴センサ１として、分極がなされており脱分極温度が−１８℃の圧電体１０１を用いる。
【００２４】
例えば、−１８℃のような特殊な脱分極温度を有する圧電材料を用いた温度履歴センサ１を事前に−１８℃以下の環境下で分極をしておく。その上で、温度履歴センサ１を温度の管理対象である荷物に同梱する。そうすることで、運送中に温度が−１８℃よりも高くなった場合には、温度履歴センサ１の設置および回収後に荷受人がその容量の低下を検知して、輸送中に温度が高い状態になったことを知ることができる。なお、圧電体１０１が鉛系材料の場合には、温度履歴センサ１を樹脂類の包装または容器で覆った状態で温度管理対象物とともに設置することが好ましい。その場合、包装または容器から電極のみを外部へ取り出して使用する。
【００２５】
［第２の実施形態］
上記の実施形態では、１つの温度履歴センサ１を用いているが、それぞれ脱分極温度の異なる材料で構成された複数の温度履歴センサ１を同梱することもできる。すなわち、まず脱分極温度の異なる複数の温度履歴センサ１を準備し、温度管理対象物とともに設置する。そして、温度管理後、温度履歴センサを取り出し、温度履歴センサのそれぞれに対して脱分極温度を超えたか否かを判定する。これにより、単に何℃以下に保たれていただけではなくて、最高温度が属する温度領域、すなわち最高温度が何℃以上で、何℃以下に保たれていたかを知ることができる。
【００２６】
例えば、上記−１８℃の温度履歴センサ１のほかに、−３０℃で脱分極する温度履歴センサ１を同梱した場合を想定する。その場合には、−３０℃のセンサが脱分極していて、−１８℃のセンサが脱分極していなければ、保管温度はその間にあったということになり、温度管理対象物が至った最高温度の範囲を知ることができる。温度履歴センサ１を３個以上用いてもよく、細かく設けた温度範囲について温度が最高でどの範囲まで達したかを検出することができる。
【００２７】
［第３の実施形態］
上記の実施形態では、分極方向の取り決めはないが、温度履歴センサ１の分極方向を送り主、受け主であらかじめ分かるように決めておくこともできる。受け主はその分極方向を確認することで、一旦脱分極したセンサを再分極するといった運送時の不正を防ぐことができる。
【００２８】
この場合、温度履歴センサ１は、受け主が分極方向を区別可能にできる程度の識別表示を備えている必要がある。識別表示には、形態も含まれ、たとえばユニモルフのように一方に偏りのある形態であってもよい。これにより、予め識別表示に対して実際に設定する分極方向を決めておき、脱分極が生じたときに逆方向に分極し直す不正があったときにはこれを検出できる。
【００２９】
分極方向の確認は、例えば温度履歴センサ１を薄板に貼り付けたユニモルフもしくはバイモルフ構造にして、外部から直流電圧を印加したときのその湾曲の方向から判断することができる。また、圧電素子にＤＣバイアスを徐々に加えていったときに、順方向では、容量の変化がないのに対し、逆方向では、一旦容量が低下し、また上昇するといった現象が発生することで、これを検知できる。
【００３０】
図３は、温度履歴検出装置３を示す概略回路図である。温度履歴検出装置３は、温度履歴センサ１から温度履歴を検出し、容量測定部２０１および判定部２０３を備える点で、第２の実施形態における温度履歴検出装置２と同様である。ただし、温度履歴検出装置３は、ＤＣバイアス印加部３０２を備えている。ＤＣバイアス印加部３０２は、温度履歴センサ１に対し一定方向でＤＣバイアスを加える機能を有している。
【００３１】
これにより、温度履歴センサ１を薄板に貼り付けたユニモルフもしくはバイモルフ構造が形成されている場合には、湾曲方向で分極方向が正常か否かを確認できる。また、ユニモルフもしくはバイモルフ構造を有していない場合でも、その際に、容量測定部２０１が、温度履歴センサ１の容量変化を測定することで、温度履歴センサ１に逆方向の分極がなされていないかを検出することができる。
【００３２】
本発明により、運送時に同梱するセンサは、温度履歴センサ１としての圧電素子だけとなる。よって、温度管理方法が非常にシンプルになるため、コストを劇的に下げることができ、より安価な食品にも使うことができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  温度履歴センサ
２、３  温度履歴検出装置
１０１  圧電体
１０２  電極
２０１  容量測定部
２０３  判定部
３０２  ＤＣバイアス印加部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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