(57)【要約】【課題】判定精度の向上を図るとともに、判定時間の短縮を図り、製造工期を短くすることが可能な判定装置および判定方法を得る。【解決手段】恒温槽を設定温度にして（ステップＳ１）、判定対象のヒートパイプに一定の熱を印加し（ステップＳ２）、加熱中のヒートパイプの各部の温度を所定の時間間隔で測定する（ステップＳ３）。所定の条件を満たしたら、熱印加を終了する（ステップＳ４，Ｓ５）。ヒートパイプの各部ごとに、温度測定結果を所定の指数関数に当てはめ、当該指数関数の回帰直線からヒートパイプの各部の時定数を求め（ステップＳ６）、上記時定数に基づいて、判定対象の上記ヒートパイプが良品か否かを判定する（ステップＳ７）。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
判定対象のヒートパイプに一定の熱を印加する加熱手段と、
上記加熱手段により加熱中の上記ヒートパイプの各部の温度を所定の時間間隔で測定する温度測定手段と、
上記ヒートパイプの各部ごとに、上記温度測定手段による測定結果を所定の指数関数に当てはめる指数関数化手段と、
上記ヒートパイプの各部ごとに、上記指数関数の回帰直線を求める回帰直線演算手段と、
上記回帰直線から、上記ヒートパイプの各部の時定数を求める時定数演算手段と、
上記時定数に基づいて、判定対象の上記ヒートパイプが良品か否かを判定する良品／不良品判定手段と
を備えたことを特徴とするヒートパイプの性能劣化の判定装置。
【請求項２】
上記良品／不良品判定手段は、
上記ヒートパイプの各部の時定数のうちの最大値と最小値との差を求めて、当該差が所定の基準値以下の場合を良品と判定し、当該差が所定の基準値より大きい場合を不良品と判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプの性能劣化の判定装置。
【請求項３】
判定対象のヒートパイプに一定の熱を印加する加熱ステップと、
加熱中の上記ヒートパイプの各部の温度を所定の時間間隔で測定する温度測定ステップと、
上記ヒートパイプの各部ごとに、上記温度測定ステップによる測定結果を所定の指数関数に当てはめる指数関数化ステップと、
上記ヒートパイプの各部ごとに、上記指数関数の回帰直線を求める回帰直線演算ステップと、
上記回帰直線から、上記ヒートパイプの各部の時定数を求める時定数演算ステップと、
上記時定数に基づいて、判定対象の上記ヒートパイプが良品か否かを判定する良品／不良品判定ステップと
を備えたことを特徴とするヒートパイプの性能劣化の判定方法。
【請求項４】
上記良品／不良品判定ステップは、
上記ヒートパイプの各部の時定数のうちの最大値と最小値との差を求めて、当該差が所定の基準値以下の場合を良品と判定し、当該差が所定の基準値より大きい場合を不良品と判定する
ことを特徴とする請求項３に記載のヒートパイプの性能劣化の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はヒートパイプの性能劣化の判定装置および判定方法に関し、特に、宇宙用、工業用、家庭用の熱交換器、排熱装置として用いられるヒートパイプの性能劣化の判定装置および判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートパイプは、自身の素材と内部に混入した水が反応して不凝縮性ガスが内部に発生し、徐々に増加してゆくことにより性能が劣化してゆく。従来は、ヒートパイプを４５日間スクリーニングして強制的に不凝縮性ガスを発生、増加させ、ヒートパイプ各部の温度を測定し、最高温度と最低温度の差で性能劣化を判定していた。
【０００３】
従来のヒートパイプの機能試験においては、ヒートパイプの一方の端部に発熱体を取り付け、他方の端部に吸熱体を設けておき、発熱体を加熱することによりヒートパイプ内の流路内にある作動流体が蒸発し、蒸気の形でヒートパイプの発熱体側から吸熱体側へ流れていき、そこで冷却され、凝縮し液体となる。液体となった作動流体は、流路の外側に設けられたウイックを経由して、発熱体側へ戻っていく。このようにして、不凝縮性ガスによる非動作領域を吸熱体側に形成する。このとき、吸熱体側の管壁には温度センサを取り付け、温度分布が測定できるようにしておく。正常に動作している吸熱体側では、作動流体が潜熱の形で熱を供給しているため、管壁の温度が一定になる。しかしながら、非動作領域が存在する吸熱体側では作動流体からの熱の供給がないため、正常に動作している領域より管壁の温度が低くなる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２８０４７４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のヒートパイプにおいては、温度センサを設けて、ヒートパイプの温度測定に使用している温度センサの精度が±０．５℃（ＪＩＳ規格公称）であり、また、測定装置や計測器も誤差を持っているため、ヒートパイプの性能劣化（温度差）が誤差に埋もれてしまい、正確性を欠く（例えば、４５日経っても温度差が０．２℃程度しかつかない等）。このような判定法で製品に合格を与えることは、品質保証の観点からもマイナスであるという問題点があった。なお、温度センサはＪＩＳ規格クラス１（最高精度）のものを使用しており、温度センサによるこれ以上の精度アップは不可能である。
【０００６】
また、不凝縮性ガスの増加は微量であるため、例えば４５日間という長い期間スクリーニングを行い、ガスを発生させてやらなければ、差を検出できない。このスクリーニング期間は、ヒートパイプの製造工期にダイレクトに反映され、長工期化を招いているという問題点があった。
【０００７】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、判定精度の向上を図るとともに、判定時間の短縮を図り、製造工期を短くすることが可能なヒートパイプの性能劣化の判定装置および判定方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、判定対象のヒートパイプに一定の熱を印加する加熱手段と、上記加熱手段により加熱中の上記ヒートパイプの各部の温度を所定の時間間隔で測定する温度測定手段と、上記ヒートパイプの各部ごとに、上記温度測定手段による測定結果を所定の指数関数に当てはめる指数関数化手段と、上記ヒートパイプの各部ごとに、上記指数関数の回帰直線を求める回帰直線演算手段と、上記回帰直線から、上記ヒートパイプの各部の時定数を求める時定数演算手段と、上記時定数に基づいて、判定対象の上記ヒートパイプが良品か否かを判定する良品／不良品判定手段とを備えたヒートパイプの性能劣化の判定装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のヒートパイプの性能劣化の判定装置の構成を示した図である。図１に示すように、判定対称のヒートパイプ１は恒温槽２内に設けられている。ヒートパイプ１には、ヒートパイプ１の各部の温度を測定するための複数の温度センサ３が貼り付けられている。なお、図１の例においては、温度センサ３は１２個設けられている。各温度センサ３は、信号線４を介して、恒温槽２の外部に設けられた計測器５に接続されている。また、ヒートパイプ１の一方の端部には、ヒートパイプ１に熱を印加するためのヒータ６が設けられている。
【００１０】
次に動作について説明する。図７に、本実施の形態の処理の流れを示す。まずはじめに、ヒートパイプ各部の温度推移データの取得方法について説明する。まず、恒温槽２を所定の温度（例えば、−５０℃）に設定し、恒温槽２内の温度が当該設定温度になるのを待つ（図７のステップＳ１）。恒温槽２の温度が設定温度になり、さらにヒートパイプ１の各部位の温度が全て恒温槽２の設定温度以下になったら、ヒータ６から熱の印加を開始する（図７のステップＳ２）。熱の印加は常に一定量になるように行う。
【００１１】
熱の印加が始まると、ヒートパイプ１は動作を開始し、ヒートパイプ１の各部位の温度が次第に上がってゆく。このとき、計測器５は、各温度センサ３の計測温度を一定時間（例えば４５秒）ごとに取り込み、対数として保存する（図７のステップＳ３）。全ての温度センサ３の温度が上がり切り、なお余りある時間まで（すなわち、例えば、全ての温度センサ３の３分間の温度変化が０．５℃以下になってからさらに１０分待つ等の所定の条件を満たすまで）熱印加を続け、熱印加が十分であると判定されたら（ステップＳ４）、熱印加および温度データの取得動作を終了する（ステップＳ５）。取得したヒートパイプ１の各部の温度推移データの例を図２に示す。説明のため、明らかな良品と明らかな不良品の２本のヒートパイプについて示す。なお、図２において、Ｔｉｍｅは測定時間であり、４５秒間隔で測定されている。また、ＴＣ１〜ＴＣ１２は、ヒートパイプ１の各部を示しており、ＴＣ１がヒータ６に最も近い温度センサ３が設けられている部位であり、ＴＣ２がヒータ６に２番目に近い温度センサ３が設けられている部位で、ＴＣ３が３番目、ＴＣ４が４番目といったように、それぞれ順に設けられており、ＴＣ１２がヒータ６から最も遠い温度センサ３が設けられている部位である。
【００１２】
次に、取得したデータからの時定数の計算方法（図７のステップＳ６）について説明する。図２に示した取得したデータを元に、ヒートパイプ１の各部位（各ＴＣ）のそれぞれについて時定数を求める。今、ヒートパイプ１に一定の熱を印加し続けたときのヒートパイプ１の温度推移が、下記の指数関数
【００１３】
Ｙ＝Ａ［１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）］          τは時定数
【００１４】
に乗るとして、各時間ごとに、ｔ／τの値を計算する（図３のＡ部分）。これをｘ軸に時間を取り、プロットしたのが図４のグラフである。なお、図３および図４においては、ＴＣ１２についてであり、図４において、１００は良品のプロット、１０１は不良品のプロットである。
【００１５】
次に、各プロット（ｔ／τ）の値を最小２乗法により直線回帰することにより、図４に示すように、このグラフに対して回帰直線１０２および１０３を引き、その直線の式を求めると、例えば、良品であれば、ｙ＝０．００１７ｘ（Ｒ２＝０．９１３３）となり、不良品であれば、ｙ＝０．００１１ｘ（Ｒ２＝０．７４９１）となる。ｙにｔ／τを代入し、ｘにｔを代入すると、時定数τの値が求まる。図４の例であれば、良品の場合τ＝５８８、不良品の場合τ＝９０９となる。
【００１６】
このようにして、ヒートパイプの各部位（各ＴＣ１〜ＴＣ１２）について時定数を求めると、図５のようになり、図５をグラフ化したものが図６である。
【００１７】
次に、次定数を用いた性能劣化の判定方法（図７のステップＳ７）について説明する。図６によると、良品と不良品のグラフの形状に明らかに差があるのが分かる。良品は時定数の値がヒートパイプ１のどの部位もほぼ一定、不良品は不凝縮性ガスが溜まっていないと思われる部分（ＴＣ１〜ＴＣ６）の時定数が良品より小さく、不凝縮性ガスが溜まっていると思われる部分（ＴＣ７〜ＴＣ１２）の時定数が熱源（ヒータ６）から遠ざかるに従って、大きくなっている。
【００１８】
時定数を用いた判定法としては、種々の方法が色々と考えられるが、本実施の形態では、各部位の時定数の最大値と最小値の差により判定することとする。
【００１９】
良品    ：時定数最大値−時定数最小値  ≦  基準値（例えば２００）
不良品：時定数最大値−時定数最小値  ＞  基準値
【００２０】
図６の例では、良品は時定数の最大値はＴＣ９〜ＴＣ１２の値の５８８、最小値はＴＣ１〜ＴＣ８の値の５５６となり、時定数最大値−時定数最小値＝５８８−５５６＝２２となる。一方、不良品は最大値はＴＣ１２の値である９０９、最小値はＴＣ３の値である４７６となり、時定数最大値−時定数最小値＝９０９−４７６＝４３３となる。基準値が２００であれば、２２は明らかな良品、４３３は明らかな不良品と判定できる。この方法によれば、簡単な演算処理により判定が行えるので、処理の負荷も少なく、処理時間も早くすることができる。
【００２１】
本発明の効果について説明する。従来方法では、データのプロットの１つ１つに温度の測定誤差が（±０．５℃以上）が入っているので、良品と不良品の性能の差が微少な場合（例：温度差にして０．５℃以下）、正確に判定するのは困難であるが、本発明の方法では、時定数のプロット１つ１つは、温度センサの測定誤差も含めた最小誤差の回帰曲線から求めた値であるので従来方式のプロットよりも信頼性が高く、不良品か否かを精度高く判定することができる。
【００２２】
また、従来方法では、ヒートパイプ内に溜まっている不凝縮性ガスの量が温度差として検知できるまでスクリーニング（４５日間程度）を行う必要があったが、本発明の方法では、時定数に差が現れるまでスクリーニングすればよいので（９００秒程度）、判定時間の短縮を図ることができ、これにより、ヒートパイプ製造工期を短くすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は、判定対象のヒートパイプに一定の熱を印加する加熱手段と、上記加熱手段により加熱中の上記ヒートパイプの各部の温度を所定の時間間隔で測定する温度測定手段と、上記ヒートパイプの各部ごとに、上記温度測定手段による測定結果を所定の指数関数に当てはめる指数関数化手段と、上記ヒートパイプの各部ごとに、上記指数関数の回帰直線を求める回帰直線演算手段と、上記回帰直線から、上記ヒートパイプの各部の時定数を求める時定数演算手段と、上記時定数に基づいて、判定対象の上記ヒートパイプが良品か否かを判定する良品／不良品判定手段とを備えたヒートパイプの性能劣化の判定装置であるので、判定精度の向上を図るとともに、判定時間の短縮を図り、製造工期を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートパイプの性能劣化の判定装置の構成を示した構成図である。
【図２】本発明の判定装置により取得したヒートパイプの各部の温度推移データの一例を示した説明図である。
【図３】本発明の判定装置により取得したヒートパイプの各部の時間毎の時間／時定数の一例を示した説明図である。
【図４】図３をグラフに示した説明図である。
【図５】本発明の判定装置により取得したヒートパイプ各部の時定数の一例を示した説明図である。
【図６】図５をグラフに示した説明図である。
【図７】本発明のヒートパイプの性能劣化の判定方法の処理の流れを示した流れ図である。
【符号の説明】
１  ヒートパイプ、２  恒温槽、３  温度センサ、４  信号線、５  計測器、６  ヒータ。
【図１】
2004301475.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004301475.tif 000007
【図６】
2004301475.tif 000008
【図７】
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