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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024107478
(43)【公開日】2024-08-08
(54)【発明の名称】弾性熱量効果の測定方法
(51)【国際特許分類】
G01N 25/20 20060101AFI20240801BHJP
【ＦＩ】
G01N25/20 Z
【審査請求】有
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024098221
(22)【出願日】2024-06-18
(62)【分割の表示】P 2020218997の分割
【原出願日】2020-12-28
(71)【出願人】
【識別番号】301023238
【氏名又は名称】国立研究開発法人物質・材料研究機構
(72)【発明者】
【氏名】内田 健一
(72)【発明者】
【氏名】井口 亮
(72)【発明者】
【氏名】平井 孝昌
(57)【要約】
【課題】単位入力応力あたりの弾性熱量効果が大きな材料の探索に用いて好適な弾性熱量効果の測定方法を提供すること。
【解決手段】測定試験片に対して、測定試験片１０が熱的に非定常状態となる態様で引張応力又は引張ひずみを印加する工程（Ｓ１０２）と、測定試験片１０の表面の熱画像を測定する工程（Ｓ１０４）と、測定試験片１０の熱画像を読み込む工程（Ｓ１０６）と、前記読み込んだ測定試験片１０の熱画像に対して、測定試験片１０に対して印加される応力又は歪みに由来する温度変化を抽出する工程（Ｓ１０８）と、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又は歪みに同期して変化した温度変化のうち、振幅成分及び位相成分を抽出して画像化する工程（Ｓ１１０、Ｓ１１２）を備える。
【選択図】図５
【解決手段】測定試験片に対して、測定試験片１０が熱的に非定常状態となる態様で引張応力又は引張ひずみを印加する工程（Ｓ１０２）と、測定試験片１０の表面の熱画像を測定する工程（Ｓ１０４）と、測定試験片１０の熱画像を読み込む工程（Ｓ１０６）と、前記読み込んだ測定試験片１０の熱画像に対して、測定試験片１０に対して印加される応力又は歪みに由来する温度変化を抽出する工程（Ｓ１０８）と、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又は歪みに同期して変化した温度変化のうち、振幅成分及び位相成分を抽出して画像化する工程（Ｓ１１０、Ｓ１１２）を備える。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
引張応力が作用するときに応力集中が生ずるような切り込みパターンが形成された弾性熱量効果を用いた温度変調部材であって、
前記応力集中する場所では、動的な変調引張応力による温度変調をする温度変調部材。
前記応力集中する場所では、動的な変調引張応力による温度変調をする温度変調部材。
【請求項2】
前記温度変調部材は大略矩形状をしており、
前記切り込みパターンは、当該矩形状の領域の中央部又は左右の縁部の少なくとも一方に設けられると共に、前記切り込みパターンの切り込まれた方向は前記引張応力の印加方向に対して斜め方向又は大略直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の温度変調部材。
前記切り込みパターンは、当該矩形状の領域の中央部又は左右の縁部の少なくとも一方に設けられると共に、前記切り込みパターンの切り込まれた方向は前記引張応力の印加方向に対して斜め方向又は大略直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の温度変調部材。
【請求項3】
前記切り込みパターンは、前記矩形状の領域の中央部に設けられた中央部切り込みパターンと、前記矩形状の領域の左右の縁部から内側方向に形成された縁部切り込みパターンとを有し、
前記中央部切り込みパターンは前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられ、
前記左右の縁部切り込みパターンは前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられると共に、前記中央部切り込みパターンとは互い違いに配置されていることを特徴とする請求項２に記載の温度変調部材。
前記中央部切り込みパターンは前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられ、
前記左右の縁部切り込みパターンは前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられると共に、前記中央部切り込みパターンとは互い違いに配置されていることを特徴とする請求項２に記載の温度変調部材。
【請求項4】
前記引張応力は、静的なオフセット引張応力と、動的な変調引張応力の組み合わせであって、前記動的な変調引張応力の振幅は、前記オフセット引張応力より小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の温度変調部材。
【請求項5】
引張応力が作用するときに応力集中が生ずるような切り込みパターンが形成された弾性熱量効果の測定用試験片。
【請求項6】
前記測定用試験片は大略矩形状をしており、前記矩形状の長手方向に前記引張応力を作用させるための取付部を有し、
前記切り込みパターンは、当該矩形状の領域の中央部又は左右の縁部の少なくとも一方に設けられると共に、前記切り込みパターンの切り込まれた方向は前記引張応力の印加方向に対して斜め方向又は大略直交する方向であることを特徴とする請求項５に記載の測定用試験片。
前記切り込みパターンは、当該矩形状の領域の中央部又は左右の縁部の少なくとも一方に設けられると共に、前記切り込みパターンの切り込まれた方向は前記引張応力の印加方向に対して斜め方向又は大略直交する方向であることを特徴とする請求項５に記載の測定用試験片。
【請求項7】
前記切り込みパターンは、前記矩形状の領域の中央部に設けられた中央部切り込みパターンと、前記矩形状の領域の左右の縁部から内側方向に形成された縁部切り込みパターンとを有し、
前記中央部切り込みパターンは前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられ、
前記左右の縁部切り込みパターンは前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられると共に、前記中央部切り込みパターンとは互い違いに配置されていることを特徴とする請求項６に記載の測定用試験片。
前記中央部切り込みパターンは前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられ、
前記左右の縁部切り込みパターンは前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられると共に、前記中央部切り込みパターンとは互い違いに配置されていることを特徴とする請求項６に記載の測定用試験片。
【請求項8】
前記引張応力は、静的なオフセット引張応力と、動的な変調引張応力の組み合わせであって、前記動的な変調引張応力の振幅は、前記オフセット引張応力より小さいことを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の測定用試験片。
【請求項9】
測定試験片に対して、前記測定試験片が熱的に非定常状態となる態様で引張応力又は引張ひずみを印加する工程と、
前記測定試験片の表面の熱画像を測定する工程と、
前記測定試験片の熱画像を読み込む工程と、
前記読み込んだ前記測定試験片の熱画像に対して、前記測定試験片に対して印加される応力又はひずみに由来する温度変化を抽出する工程と、
前記測定試験片に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、振幅成分を抽出して画像化する工程と、
前記測定試験片に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、位相成分を抽出して画像化する工程と、
を備える弾性熱量効果の測定方法。
前記測定試験片の表面の熱画像を測定する工程と、
前記測定試験片の熱画像を読み込む工程と、
前記読み込んだ前記測定試験片の熱画像に対して、前記測定試験片に対して印加される応力又はひずみに由来する温度変化を抽出する工程と、
前記測定試験片に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、振幅成分を抽出して画像化する工程と、
前記測定試験片に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、位相成分を抽出して画像化する工程と、
を備える弾性熱量効果の測定方法。
【請求項10】
さらに、前記測定試験片の一定の領域における振幅成分及び位相成分の温度変化を用いた温度変化プロファイルを用いて、前記測定試験片の組成物質の弾性熱量効果係数を算出する工程を備えることを特徴とする請求項９に記載の弾性熱量効果の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば弾性熱量効果と素子形状加工（例えば、切り紙加工）を組み合わせた温度変調部材に関し、特に材料に柔軟性・伸縮性を与えつつ局所的に加熱冷却でき、かつ任意の温度分布を実現できる温度変調部材に関する。
また本発明は、弾性熱量効果を発揮する材料の探索に用いて好適な、弾性熱量効果の測定用試験片及び弾性熱量効果の測定方法に関する。
また本発明は、弾性熱量効果を発揮する材料の探索に用いて好適な、弾性熱量効果の測定用試験片及び弾性熱量効果の測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
弾性熱量効果とは、応力の印加・除荷に応じて、エントロピーの差に相当する発熱や吸熱が起こる効果をいう。弾性熱量効果はあらゆる固体材料が持つ普遍的な効果であり、環境負荷が大きなフロンガス等の気体冷媒を用いた蒸気圧縮式に代わる温度変調技術として注目を集めている。そこで、弾性熱量効果を用いた温度変調部材を利用することで、弾性熱量効果によって発生する温度分布・強度・符号を自在にデザイン可能となる。
【0003】
非特許文献１では、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ合金を用いて、形状記憶合金にみられる『大きく変形させる力を除くと元の形に戻る性質(超弾性)』を活用することで、極低温（４．２Ｋ）まで約７％の伸縮が可能な銅合金を開示している。そして、Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｎ合金を低温用固体冷却素子として用いることで、超電導デバイスや液化ガス用の冷凍機等への応用が期待されると主張している。
【0004】
しかしながら、弾性熱量効果の測定は、例えば上記のＣｕ－Ａｌ－Ｍｎ合金では、高温から極低温までの広域温度範囲での測定に当たって、熱電対による測定を必要としている。そして、熱電対のような接触式温度計を用いて試料の温度測定をしていたのでは、熱量が熱電対に流れて、試料の正確な温度測定ができず、そのため弾性熱量効果の測定が上手く行えないという課題があった。また、弾性熱量効果の測定では素子の変形(変位)を伴うため、温度計固定の安定性も温度測定に影響を及ぼすという課題があった。
【0005】
他方で、例えば特許文献１～３で提案されているように、赤外線カメラとプロセッサを用いたロックインサーモグラフィ装置（Lock-in thermography, ＬＩＴ）を用いて、被検査対象物の熱画像を探索することで、被検査対象物の欠陥を非破壊検査により検知することが提案されている。
このような非接触式温度計測手法であるロックインサーモグラフィ装置を用いると、温度計測の際の侵襲を低減し、温度計固定も必要としない試料の正確な温度測定が可能で、弾性熱量効果の測定が比較的正確かつ円滑に行える。
このような非接触式温度計測手法であるロックインサーモグラフィ装置を用いると、温度計測の際の侵襲を低減し、温度計固定も必要としない試料の正確な温度測定が可能で、弾性熱量効果の測定が比較的正確かつ円滑に行える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許第５２０１５８２号公報
【特許文献2】米国特許第５３７６７９３号公報
【特許文献3】米国特許第５５８２４８５号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】Cryogenic superelasticity with large elastocaloric effect, Kodai Niitsu, et.al., NPG Asia Materials (2018) 10, e457, doi：10.1038/am.2017.213
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
温度変調部材に用いて好適な単位入力応力あたりの弾性熱量効果が大きな材料の探索をする場合、一般的な線形弾性材料の弾性熱量効果の大きさは材料固有の熱弾性係数に制限され、出力は超弾性材料に比べて小さいという課題がある。
さらに、出力が小さいということは、ＬＩＴ測定に必要な変動荷重負荷印加時における、弾性熱量効果由来の温度変化に対する位置変位由来の誤差の割合が大きくなり、弾性熱量効果の正確な測定に悪影響を及ぼす課題もある。
また、弾性熱量効果の研究に関しては、材料探索が主に行われており、温度変調部材の最適な形状は明らかになっていない。
さらに、出力が小さいということは、ＬＩＴ測定に必要な変動荷重負荷印加時における、弾性熱量効果由来の温度変化に対する位置変位由来の誤差の割合が大きくなり、弾性熱量効果の正確な測定に悪影響を及ぼす課題もある。
また、弾性熱量効果の研究に関しては、材料探索が主に行われており、温度変調部材の最適な形状は明らかになっていない。
【0009】
そこで、本発明では、弾性熱量効果によって発生する温度分布・強度・符号、超弾性材料に限らず、一般的な線形弾性材料においても、材料の伸縮性を自在にデザイン可能な温度変調部材を提供することを目的とする。
また、本発明では、単位入力応力あたりの弾性熱量効果が大きな材料の探索に用いて好適な弾性熱量効果の測定用試験片及び弾性熱量効果の測定方法を提供することを目的とする。
また、本発明では、単位入力応力あたりの弾性熱量効果が大きな材料の探索に用いて好適な弾性熱量効果の測定用試験片及び弾性熱量効果の測定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】
【0010】
〔１〕本発明の弾性熱量効果を用いた温度変調部材は、例えば図１に示すように、引張応力が作用するときに応力集中が生ずるような切り込みパターンが形成された弾性熱量効果を用いた温度変調部材であって、前記応力集中する場所では、動的な変調引張応力による温度変調をする。
〔２〕本発明の弾性熱量効果の温度変調部材において、好ましくは、前記温度変調部材は大略矩形状をしており、前記切り込みパターンは、当該矩形状の領域の中央部又は左右の縁部の少なくとも一方に設けられると共に、前記切り込みパターンの切り込まれた方向は前記引張応力の印加方向に対して斜め方向又は大略直交する方向であるとよい。
〔３〕本発明の弾性熱量効果の温度変調部材において、好ましくは、前記切り込みパターンは、前記矩形状の領域の中央部に設けられた中央部切り込みパターン（６２ｃ）と、前記矩形状の領域の左右の縁部から内側方向に形成された縁部切り込みパターン（６２ａ、６２ｂ）とを有し、中央部切り込みパターン（６２ｃ）は前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられ、左右の縁部切り込みパターン（６２ａ、６２ｂ）は前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられると共に、中央部切り込みパターン（６２ｃ）とは互い違いに配置されているとよい。
〔４〕本発明の弾性熱量効果の温度変調部材において、好ましくは、前記引張応力は、静的なオフセット引張応力と、動的な変調引張応力の組み合わせであって、前記動的な変調引張応力の振幅は、前記オフセット引張応力より小さいとよい。
〔２〕本発明の弾性熱量効果の温度変調部材において、好ましくは、前記温度変調部材は大略矩形状をしており、前記切り込みパターンは、当該矩形状の領域の中央部又は左右の縁部の少なくとも一方に設けられると共に、前記切り込みパターンの切り込まれた方向は前記引張応力の印加方向に対して斜め方向又は大略直交する方向であるとよい。
〔３〕本発明の弾性熱量効果の温度変調部材において、好ましくは、前記切り込みパターンは、前記矩形状の領域の中央部に設けられた中央部切り込みパターン（６２ｃ）と、前記矩形状の領域の左右の縁部から内側方向に形成された縁部切り込みパターン（６２ａ、６２ｂ）とを有し、中央部切り込みパターン（６２ｃ）は前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられ、左右の縁部切り込みパターン（６２ａ、６２ｂ）は前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられると共に、中央部切り込みパターン（６２ｃ）とは互い違いに配置されているとよい。
〔４〕本発明の弾性熱量効果の温度変調部材において、好ましくは、前記引張応力は、静的なオフセット引張応力と、動的な変調引張応力の組み合わせであって、前記動的な変調引張応力の振幅は、前記オフセット引張応力より小さいとよい。
【0011】
〔５〕本発明の弾性熱量効果の測定用試験片は、例えば図２に示すように、引張応力が作用するときに応力集中が生ずるような切り込みパターンが形成されたものである。
〔６〕本発明の弾性熱量効果の測定用試験片において、好ましくは、測定用試験片（１０ｂ）は大略矩形状をしており、前記矩形状の長手方向に前記引張応力を作用させるための取付部を有し、前記切り込みパターンは、当該矩形状の領域の中央部又は左右の縁部の少なくとも一方に設けられると共に、前記切り込みパターンの切り込まれた方向は前記引張応力の印加方向に対して斜め方向又は大略直交する方向であるとよい。
〔７〕本発明の弾性熱量効果の測定用試験片において、例えば図２に示すように、好ましくは、前記切り込みパターンは、前記矩形状の領域の中央部に設けられた中央部切り込みパターン（１２ｃ）と、前記矩形状の領域の左右の縁部から内側方向に形成された縁部切り込みパターン（１２ａ、１２ｂ）とを有し、中央部切り込みパターン（１２ｃ）は前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられ、左右の縁部切り込みパターン（１２ａ、１２ｂ）は前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられると共に、中央部切り込みパターン（１２ｃ）とは互い違いに配置されているとよい。
〔８〕本発明の弾性熱量効果の測定用試験片において、好ましくは、前記引張応力は、静的なオフセット引張応力と、動的な変調引張応力の組み合わせであって、前記動的な変調引張応力の振幅は、前記オフセット引張応力より小さいとよい。
〔６〕本発明の弾性熱量効果の測定用試験片において、好ましくは、測定用試験片（１０ｂ）は大略矩形状をしており、前記矩形状の長手方向に前記引張応力を作用させるための取付部を有し、前記切り込みパターンは、当該矩形状の領域の中央部又は左右の縁部の少なくとも一方に設けられると共に、前記切り込みパターンの切り込まれた方向は前記引張応力の印加方向に対して斜め方向又は大略直交する方向であるとよい。
〔７〕本発明の弾性熱量効果の測定用試験片において、例えば図２に示すように、好ましくは、前記切り込みパターンは、前記矩形状の領域の中央部に設けられた中央部切り込みパターン（１２ｃ）と、前記矩形状の領域の左右の縁部から内側方向に形成された縁部切り込みパターン（１２ａ、１２ｂ）とを有し、中央部切り込みパターン（１２ｃ）は前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられ、左右の縁部切り込みパターン（１２ａ、１２ｂ）は前記矩形状の長手方向に一定間隔で複数設けられると共に、中央部切り込みパターン（１２ｃ）とは互い違いに配置されているとよい。
〔８〕本発明の弾性熱量効果の測定用試験片において、好ましくは、前記引張応力は、静的なオフセット引張応力と、動的な変調引張応力の組み合わせであって、前記動的な変調引張応力の振幅は、前記オフセット引張応力より小さいとよい。
【0012】
〔９〕本発明の弾性熱量効果の測定方法は、例えば図５に示すように、測定試験片に対して、測定試験片１０が熱的に非定常状態となる態様で引張応力又は引張ひずみを印加する工程（Ｓ１０２）と、測定試験片１０の表面の熱画像を測定する工程（Ｓ１０４）と、測定試験片１０の熱画像を読み込む工程（Ｓ１０６）と、前記読み込んだ測定試験片１０の熱画像に対して、測定試験片１０に対して印加される応力又は歪みに由来する温度変化を抽出する工程（Ｓ１０８）と、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又は歪みに同期して変化した温度変化のうち、振幅成分を抽出して画像化する工程（Ｓ１１０）と、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又は歪みに同期して変化した温度変化のうち、位相成分を抽出して画像化する工程と（Ｓ１１２）、を備えるものである。
〔１０〕本発明の弾性熱量効果の測定方法〔９〕において、好ましくは、さらに、測定試験片１０の一定の領域における振幅成分及び位相成分の温度変化を用いた温度変化プロファイルを求める工程（Ｓ１１４）と、前記温度変化プロファイルを用いて測定試験片１０の組成物質の弾性熱量効果係数を算出する工程（Ｓ１１６）を備えるとよい。
〔１０〕本発明の弾性熱量効果の測定方法〔９〕において、好ましくは、さらに、測定試験片１０の一定の領域における振幅成分及び位相成分の温度変化を用いた温度変化プロファイルを求める工程（Ｓ１１４）と、前記温度変化プロファイルを用いて測定試験片１０の組成物質の弾性熱量効果係数を算出する工程（Ｓ１１６）を備えるとよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明の弾性熱量効果を用いた温度変調部材によれば、切り込みパターンが形成されているため、切り込みパターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じ、この温度変動は温度変調部材全体で生じる温度変動と比較して数倍から数十倍大きいので、応力集中部近傍で大きな温度変調が実現できる。温度変調部材に設けられる切り込みパターンによっては、局所的に引張が生じたり圧縮されたりするため、温度変調の空間分布・符号もデザインすることができる。
本発明の弾性熱量効果の測定用試験片によれば、切り込みパターンが形成されているため、切り込みパターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じ、この温度変動は測定用試験片全体で生じる温度変動と比較して数倍から数十倍大きいので、切り紙加工して不均一な温度変化が生じても、ＬＩＴを用いることでその振る舞いを正確に測定できる。
本発明の弾性熱量効果の測定方法によれば、ＬＩＴ測定を用いているので、切り込みパターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じても、応力集中部近傍で大きな温度変調を正確に検出できる。
本発明の弾性熱量効果の測定用試験片によれば、切り込みパターンが形成されているため、切り込みパターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じ、この温度変動は測定用試験片全体で生じる温度変動と比較して数倍から数十倍大きいので、切り紙加工して不均一な温度変化が生じても、ＬＩＴを用いることでその振る舞いを正確に測定できる。
本発明の弾性熱量効果の測定方法によれば、ＬＩＴ測定を用いているので、切り込みパターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じても、応力集中部近傍で大きな温度変調を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態を示す温度変調部材の形状の一例を示す構成図で、併せて低周波ひずみ変形による弾性熱量効果を視覚化した温度変動分布図を示している。
【図2】本発明の一実施形態を示す測定試験片の形状の一例を示す構成図である。
【図3】弾性熱量効果のロックインサーモグラフィ測定のための実験装置の概念的構成図である。
【図5】本発明の弾性熱量効果の測定方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図6】本発明の比較例を示す、平板型測定試験片の低周波ひずみ変形による弾性熱量効果を視覚化した説明図である。
【図7】本発明の一実施形態を示す、切り紙型測定試験片の低周波ひずみ変形による弾性熱量効果を視覚化した説明図である。
【図8】切り紙型測定試験片の引張応力による応力分布の説明図である。
【図9】本発明の変形実施形態を示す、切り紙型測定試験片の低周波ひずみ変形による発熱分布を視覚化した説明図で、板厚が０．２ｍｍと０．３ｍｍの場合を示している。
【図10】本発明の実施例としての切り紙型測定試験片と、比較例の平板型測定試験片の、応力－ひずみ曲線の説明図である。
【図11】本発明の実施例としての切り紙型測定試験片と、比較例の平板型測定試験片の、単位入力応力あたりの弾性熱量効果の比較説明図である。
【図12】各種プラスチック材料における弾性熱量効果を比較した説明図である。
【図13】各種プラスチック材料における弾性熱量効果を比較した説明図で、単位入力応力あたりの弾性熱量効果を比較してある。
【図14】格子型にドット穴が形成されている温度変調部材の説明図である。
【図15】千鳥型にドット穴が形成されている温度変調部材の説明図である。
【図16】全幅の半分程度の内径を有するドット穴が形成されている温度変調部材の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
［温度変調部材］
図１は、本発明の一実施形態を示す、温度変調部材の形状の一例を示す構成図で、併せて低周波ひずみ変形による弾性熱量効果を視覚化した温度変動分布図を示している。図１において、（Ａ）は切り紙型温度変調部材６０の外形図、（Ｂ）は振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛、（Ｃ）は位相画像による温度変動分布図、（Ｃ２）は位相差の濃淡目盛である。
図において、切り紙型温度変調部材６０は、外形形状は幅７ｍｍ、長さ２０ｍｍ、板厚０．３ｍｍの平板スラブで、左右の縁部に縁側切込み部６２ａ、６２ｂが設けてあると共に、幅方向の中央部に中央切込み部６２ｃが設けてある。縁側切込み部６２ａ、６２ｂの長さは、例えば２ｍｍで、左右に４本ずつ等間隔の４ｍｍで平行に設けてある。中央切込み部６２ｃの長さは、例えば３ｍｍで、長手方向に等間隔の４ｍｍで平行に５本設けてある。切り紙型温度変調部材１０ｂでは、長手方向に縁側切込み部６２ａ、６２ｂと中央切込み部６２ｃが交互に設けてあるので、縁側切込み部６２ａ、６２ｂと中央切込み部６２ｃの間隔は２ｍｍとなっている。
［温度変調部材］
図１は、本発明の一実施形態を示す、温度変調部材の形状の一例を示す構成図で、併せて低周波ひずみ変形による弾性熱量効果を視覚化した温度変動分布図を示している。図１において、（Ａ）は切り紙型温度変調部材６０の外形図、（Ｂ）は振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛、（Ｃ）は位相画像による温度変動分布図、（Ｃ２）は位相差の濃淡目盛である。
図において、切り紙型温度変調部材６０は、外形形状は幅７ｍｍ、長さ２０ｍｍ、板厚０．３ｍｍの平板スラブで、左右の縁部に縁側切込み部６２ａ、６２ｂが設けてあると共に、幅方向の中央部に中央切込み部６２ｃが設けてある。縁側切込み部６２ａ、６２ｂの長さは、例えば２ｍｍで、左右に４本ずつ等間隔の４ｍｍで平行に設けてある。中央切込み部６２ｃの長さは、例えば３ｍｍで、長手方向に等間隔の４ｍｍで平行に５本設けてある。切り紙型温度変調部材１０ｂでは、長手方向に縁側切込み部６２ａ、６２ｂと中央切込み部６２ｃが交互に設けてあるので、縁側切込み部６２ａ、６２ｂと中央切込み部６２ｃの間隔は２ｍｍとなっている。
【0016】
このような構成された切り紙型温度変調部材によれば、静的なオフセット引張応力と、動的な変調引張応力の組み合わせた引張応力を印加することで、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じる。
即ち、引張試験機を用いて、切り紙型温度変調部材６０に対して初期ひずみε０として１．５％の引張ひずみを付与し、駆動周波数１Ｈｚでひずみ１．０％の振幅で往復引張試験を行ない、一分間にわたって熱画像信号を積算することでノイズを低減している。切り紙型温度変調部材６０には、縁側切込み部６２ａ、６２ｂと中央切込み部６２ｃの隣接部位に応力集中が生じているため、温度変動振幅の分布として、中心強度４００ｍＫ程度の輝点があらわれる。この輝点は、中央切込み部６２ｃを中心として六角形の頂点に相当する位置に存在している。
他方で、位相成分は中央切込み部６２ｃを中心として六角形の辺に相当する部位の位相が１８０°であるのに対して、中央切込み部６２ｃの中心部と縁側切込み部６２ａ、６２ｂを含む縁部は位相が０°であり、これらの位相差が１８０°である。即ち、切り紙型温度変調部材６０の局所的な場所に応じて、位相反転が観察される。このことは、吸熱と放熱の両方が１つの切り紙型温度変調部材６０に存在することを示している。
即ち、引張試験機を用いて、切り紙型温度変調部材６０に対して初期ひずみε０として１．５％の引張ひずみを付与し、駆動周波数１Ｈｚでひずみ１．０％の振幅で往復引張試験を行ない、一分間にわたって熱画像信号を積算することでノイズを低減している。切り紙型温度変調部材６０には、縁側切込み部６２ａ、６２ｂと中央切込み部６２ｃの隣接部位に応力集中が生じているため、温度変動振幅の分布として、中心強度４００ｍＫ程度の輝点があらわれる。この輝点は、中央切込み部６２ｃを中心として六角形の頂点に相当する位置に存在している。
他方で、位相成分は中央切込み部６２ｃを中心として六角形の辺に相当する部位の位相が１８０°であるのに対して、中央切込み部６２ｃの中心部と縁側切込み部６２ａ、６２ｂを含む縁部は位相が０°であり、これらの位相差が１８０°である。即ち、切り紙型温度変調部材６０の局所的な場所に応じて、位相反転が観察される。このことは、吸熱と放熱の両方が１つの切り紙型温度変調部材６０に存在することを示している。
【0017】
［弾性熱量効果の測定試験片］
図２は、本発明の一実施形態を示す、測定試験片の形状の一例を示す構成図で、（Ａ）は平板型測定試験片、（Ｂ）は切り紙型に切り込みが設けられた平板を示してある。
図において、平板型測定試験片１０ａは、例えば材料としてプラスチックの一例であるポリスチレン板を用い、形状は幅７ｍｍ、長さ２０ｍｍ、板厚０．３ｍｍの平板スラブである。測定試験片の形状はこれに限定されるものではないが、弾性熱量効果の高い材料探索という用途では、測定試験片の形状は標準化しておくことが好ましい。
切り紙型測定試験片１０ｂは、外形形状は平板型測定試験片１０ａと同様であるが、左右の縁部に縁側切込み部１２ａ、１２ｂが設けてあると共に、幅方向の中央部に中央切込み部１２ｃが設けてある。縁側切込み部１２ａ、１２ｂの長さは、例えば２ｍｍで、左右に４本ずつ等間隔の４ｍｍで平行に設けてある。中央切込み部１２ｃの長さは、例えば３ｍｍで、長手方向に等間隔の４ｍｍで平行に５本設けてある。切り紙型測定試験片１０ｂでは、長手方向に縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃが交互に設けてあるので、縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの間隔は２ｍｍとなっている。なお、測定試験片には、矩形状の長手方向に引張応力を作用させるための取付部を設けると、引張試験機２０への装着が容易になる。
図２は、本発明の一実施形態を示す、測定試験片の形状の一例を示す構成図で、（Ａ）は平板型測定試験片、（Ｂ）は切り紙型に切り込みが設けられた平板を示してある。
図において、平板型測定試験片１０ａは、例えば材料としてプラスチックの一例であるポリスチレン板を用い、形状は幅７ｍｍ、長さ２０ｍｍ、板厚０．３ｍｍの平板スラブである。測定試験片の形状はこれに限定されるものではないが、弾性熱量効果の高い材料探索という用途では、測定試験片の形状は標準化しておくことが好ましい。
切り紙型測定試験片１０ｂは、外形形状は平板型測定試験片１０ａと同様であるが、左右の縁部に縁側切込み部１２ａ、１２ｂが設けてあると共に、幅方向の中央部に中央切込み部１２ｃが設けてある。縁側切込み部１２ａ、１２ｂの長さは、例えば２ｍｍで、左右に４本ずつ等間隔の４ｍｍで平行に設けてある。中央切込み部１２ｃの長さは、例えば３ｍｍで、長手方向に等間隔の４ｍｍで平行に５本設けてある。切り紙型測定試験片１０ｂでは、長手方向に縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃが交互に設けてあるので、縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの間隔は２ｍｍとなっている。なお、測定試験片には、矩形状の長手方向に引張応力を作用させるための取付部を設けると、引張試験機２０への装着が容易になる。
【0018】
［弾性熱量効果の測定装置］
図３は、弾性熱量効果の測定試験片に対して用いる、弾性熱量効果のロックインサーモグラフィ測定のための実験装置の概念的構成図である。
図３に示すように、弾性熱量効果の測定装置は、測定試験片１０の引張試験を行う引張試験機２０、赤外線カメラ３０、解析用コンピュータ４０、フーリエ解析部５０、振幅画像部５２、及び位相画像部５４を備えている。
図３は、弾性熱量効果の測定試験片に対して用いる、弾性熱量効果のロックインサーモグラフィ測定のための実験装置の概念的構成図である。
図３に示すように、弾性熱量効果の測定装置は、測定試験片１０の引張試験を行う引張試験機２０、赤外線カメラ３０、解析用コンピュータ４０、フーリエ解析部５０、振幅画像部５２、及び位相画像部５４を備えている。
【0019】
図３に示す態様では、引張試験機２０は、平板状の測定試験片１０の長手方向の両端を挟み、一定速度で引張応力を増大させる。この場合、一定速度の対象は、測定試験片１０の変形速度であるひずみ速度と、測定試験片１０に印加される応力の速度とがある。
なお、本発明の弾性熱量効果の測定方法では、測定試験片１０から引張試験機２０への熱伝導は無視できるものとする仮定を設けるため、引張試験機２０の上面に測定試験片１０が直接接触する場合には、当該接触部は適切な断熱性を有する物質で構成するか、或いは熱抵抗の大きな接続構造を有することが好ましい。
なお、本発明の弾性熱量効果の測定方法では、測定試験片１０から引張試験機２０への熱伝導は無視できるものとする仮定を設けるため、引張試験機２０の上面に測定試験片１０が直接接触する場合には、当該接触部は適切な断熱性を有する物質で構成するか、或いは熱抵抗の大きな接続構造を有することが好ましい。
【0020】
引張試験機２０は、測定試験片１０に、所定の応力又はひずみ速度及び所定の周波数で、応力又はひずみを印加可能とされている。所定の応力又はひずみ速度とは、静的な平衡状態における引張応力が伸びを測定できると共に、測定時間が過度に長くならないように、調整した応力又はひずみ速度である。なお、引張試験機２０は、通常の引張試験機のように、測定試験片１０に、所定の応力又はひずみ速度で直線的に応力又はひずみを加えて、破断応力と破断伸びを測定するように、構成されていてもよい。
【0021】
また、引張試験機２０は、解析用コンピュータ４０と電気的に接続されており、引張試験機２０から解析用コンピュータ４０に対して参照信号（測定試験片１０に印加される応力又はひずみの周期に相当する信号）を送信可能に構成されている。
【0022】
弾性熱量効果の測定装置では、引張試験機２０から所定の周波数で測定試験片１０に応力又はひずみが印加されることにより、その応力又はひずみ印加に応答して測定試験片１０に温度変化が生じる。この温度変化は、赤外線カメラ３０によって撮影される。より具体的には、引張試験機２０により、測定対象物質が熱的に非定常状態となる周波数で、測定試験片１０に応力又はひずみを印加しながら、赤外線カメラ３０を用いて測定試験片１０の表面の温度分布が測定される。そして、測定された温度分布は、熱画像信号として、赤外線カメラ３０と電気的に接続された解析用コンピュータ４０に送信される。
【0023】
解析用コンピュータ４０では、赤外線カメラ３０から送信された熱画像信号と、引張試験機２０から送信された参照信号を用いて、応力又はひずみによって生じた温度変化を示す熱画像が生成される。
フーリエ解析部５０は、測定試験片１０に印加された応力又はひずみと同じ周波数で時間変化する温度変化信号を選択的に抽出するもので、解析画像を振幅画像部５２と位相画像部５４で表示する。
具体的には、ロックインサーモグラフィと呼ばれる手法を用い、赤外線カメラ３０から送信された熱画像信号から、解析用コンピュータ４０を介してフーリエ解析部５０によるフーリエ解析を行なう。赤外線カメラ３０から送信される熱画像信号には、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号が、応力又はひずみに同期して周期変化するように応力又はひずみ印加条件を設定することで、測定試験片１０に生じた弾性熱量効果に由来する温度変化信号成分を抽出して、振幅画像と位相画像が生成される。
フーリエ解析部５０は、測定試験片１０に印加された応力又はひずみと同じ周波数で時間変化する温度変化信号を選択的に抽出するもので、解析画像を振幅画像部５２と位相画像部５４で表示する。
具体的には、ロックインサーモグラフィと呼ばれる手法を用い、赤外線カメラ３０から送信された熱画像信号から、解析用コンピュータ４０を介してフーリエ解析部５０によるフーリエ解析を行なう。赤外線カメラ３０から送信される熱画像信号には、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号が、応力又はひずみに同期して周期変化するように応力又はひずみ印加条件を設定することで、測定試験片１０に生じた弾性熱量効果に由来する温度変化信号成分を抽出して、振幅画像と位相画像が生成される。
【0024】
そして、解析用コンピュータ４０では、このようにして得られる振幅画像及び位相画像について、測定試験片１０の一定の範囲における振幅成分及び位相成分の温度変化を用いた温度変化プロファイルを用いて、測定対象物質の弾性熱量効果係数を算出する。ここで、温度変化プロファイルは、例えば熱画像のあるエリア内の平均値をとって温度変化を見積もったものであり、信号が大きければ必ずしも平均化する必要はなく、温度変化の大きさを見積もれれば一次元プロファイルでもよく、所定幅の二次元プロファイルでもよい。温度変化プロファイルは、加工パターンを避けるように定義した任意のラインプロファイルでも良いし、ラインプロファイルを出さずに熱画像から直接温度変化を見積もってもよい。
【0025】
また、弾性熱量効果の測定装置では、引張試験機２０は、測定試験片１０に、所定の応力又はひずみ値で定常的に応力又はひずみを印加することも可能であるため、解析用コンピュータ４０では、測定試験片１０に一方向に定常的に応力又はひずみを印加して得られた温度変化信号と、逆方向に定常的に応力又はひずみを印加して得られた温度変化信号を用いて、測定試験片１０での弾性熱量効果を算出することができる。
【0026】
なお、ロックイン周波数は、力学的に安定な状態であって、熱的に非定常状態であることを考慮して、例えば１Ｈｚとすればよいが、これに限定されるものではなく、０．１Ｈｚ～１００Ｈｚの範囲でもよく、より好ましくは０．１Ｈｚ～１０Ｈｚの範囲でもよい。ここでは、引張試験機２０とロックインサーモグラフィを実行する解析用コンピュータ４０とは、ロックイン周波数について完全に一致している必要がある。位相に関しては同期していなくても測定可能であるが、同期していることが望ましい。両者が同期していれば、位相画像は固定位相となり、熱源は０または１８０°近傍の位相を示し、熱拡散による時間遅れも含めた位相画像が得られる。他方で、両者が同期していなければ、位相は必ずしも０または１８０°とは限定されない。
弾性熱量効果の本質は、外部駆動場の変化による断熱温度変化あるいは等温エントロピー変化である。そこで、弾性熱量効果は、ロックインサーモグラフィを使用して、パターン化された測定試験片１０での弾性熱量効果の可視化が行える。
弾性熱量効果の本質は、外部駆動場の変化による断熱温度変化あるいは等温エントロピー変化である。そこで、弾性熱量効果は、ロックインサーモグラフィを使用して、パターン化された測定試験片１０での弾性熱量効果の可視化が行える。
【0027】
図４は、本実施形態の弾性熱量効果の評価システム用の解析用コンピュータ４０の構成例を示すブロック図である。
図４に示すように、解析用コンピュータ４０は、赤外線カメラ３０から送信される熱画像信号（すなわち、測定試験片１０に印加された応力又はひずみに起因する測定試料の表面の温度分布を測定した熱画像信号）が入力される入力部４１と、当該熱画像信号を用いて熱画像を生成し、当該熱画像を用いて、測定試験片１０の弾性熱量効果を算出する演算部４２と、演算部４２で実行されるプログラムが記憶される記憶部４３と、上記熱画像、及び、測定試験片１０の弾性熱量効果の算出結果を含む演算結果を出力する出力部４４と、を備える。
図４に示すように、解析用コンピュータ４０は、赤外線カメラ３０から送信される熱画像信号（すなわち、測定試験片１０に印加された応力又はひずみに起因する測定試料の表面の温度分布を測定した熱画像信号）が入力される入力部４１と、当該熱画像信号を用いて熱画像を生成し、当該熱画像を用いて、測定試験片１０の弾性熱量効果を算出する演算部４２と、演算部４２で実行されるプログラムが記憶される記憶部４３と、上記熱画像、及び、測定試験片１０の弾性熱量効果の算出結果を含む演算結果を出力する出力部４４と、を備える。
【0028】
演算部４２は、入力部４１に入力された熱画像信号を記憶部４３に格納する。記憶部４
３には、後述する弾性熱量効果の評価方法を実行するためのコンピュータプログラム（弾
性熱量効果の解析プログラム）が記憶されているとともに、プログラム実行中に格納及び参照される種々の解析データ記憶領域が確保されている。解析データ記憶領域には、例えば、振幅画像４３ａ、位相画像４３ｂ（これらの振幅画像及び位相画像から得られる振幅成分及び位相成分の温度変化に関する温度変化プロファイル、及び、それらの特徴量を含む。）、弾性熱量効果係数４３ｃ等が含まれる。
３には、後述する弾性熱量効果の評価方法を実行するためのコンピュータプログラム（弾
性熱量効果の解析プログラム）が記憶されているとともに、プログラム実行中に格納及び参照される種々の解析データ記憶領域が確保されている。解析データ記憶領域には、例えば、振幅画像４３ａ、位相画像４３ｂ（これらの振幅画像及び位相画像から得られる振幅成分及び位相成分の温度変化に関する温度変化プロファイル、及び、それらの特徴量を含む。）、弾性熱量効果係数４３ｃ等が含まれる。
【0029】
演算部４２は、コンピュータプログラム（弾性熱量効果の解析プログラム）に基づいて所定の処理を実行し、実行結果が出力部４４に出力される。出力部４４としては、例えば、液晶表示装置、プリンタ等が用いられる。なお、出力部４４には、実行結果をフロッピディスク、ＵＳＢメモリ等の記録媒体に記録する記録装置を用いてもよい。
【0030】
［弾性熱量効果の測定方法］
弾性熱量効果の測定試験片に対して用いる、弾性熱量効果の測定方法は、図３に示す弾性熱量効果の測定装置を用いて、以下のようにして行われる。
図５は、本発明の弾性熱量効果の測定方法の一実施例を示すフローチャートで、解析用コンピュータ４０の演算部４２で実行される弾性熱量効果の解析プログラムの内容の一例を示している。
弾性熱量効果の測定試験片に対して用いる、弾性熱量効果の測定方法は、図３に示す弾性熱量効果の測定装置を用いて、以下のようにして行われる。
図５は、本発明の弾性熱量効果の測定方法の一実施例を示すフローチャートで、解析用コンピュータ４０の演算部４２で実行される弾性熱量効果の解析プログラムの内容の一例を示している。
【0031】
まず、測定試験片１０を引張試験機２０にセットする（Ｓ１０２）。次に、引張試験機２０により測定試験片１０に対して、測定試験片１０が熱的に非定常状態となる態様で引張応力又は引張ひずみを印加する（Ｓ１０２）。熱的に非定常状態とは、熱的に定常状態にいたる応答時間よりも速い速度で引張応力又は引張ひずみを印加することをいう。
赤外線カメラ３０を用いて測定試験片１０の熱画像を取得する（Ｓ１０４）。次に、赤外線カメラ３０から送信された測定試験片１０の熱画像を、解析用コンピュータ４０の入力部４１に入力して、測定試験片１０に印加された応力又はひずみに起因する測定試料の表面の温度分布を測定した熱画像信号を、読み込む（Ｓ１０６）。
赤外線カメラ３０を用いて測定試験片１０の熱画像を取得する（Ｓ１０４）。次に、赤外線カメラ３０から送信された測定試験片１０の熱画像を、解析用コンピュータ４０の入力部４１に入力して、測定試験片１０に印加された応力又はひずみに起因する測定試料の表面の温度分布を測定した熱画像信号を、読み込む（Ｓ１０６）。
【0032】
次に、読み込んだ測定試験片１０の熱画像に対して、測定試験片１０に対して印加される応力又はひずみに由来する温度変化を抽出する（Ｓ１０８）。具体的には、ロックインサーモグラフィと呼ばれる手法を用い、赤外線カメラ３０から送信された熱画像信号から、フーリエ解析部５０によるフーリエ解析により、測定試験片１０に印加された応力又はひずみと同じ周波数で時間変化する温度変化信号を選択的に抽出する。
【0033】
そして、解析用コンピュータ４０では、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、振幅成分を抽出して画像化し（Ｓ１１０）、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、位相成分を抽出して画像化する（Ｓ１１２）。なお、ロックインサーモグラフィには、熱画像の測定中にピクセル毎にリアルタイムにフーリエ解析を行う方式と、熱画像の動画を撮影して測定完了後にフーリエ解析を行う方式があるが、いずれを用いても良い。
【0034】
続いて、演算部４２では、測定試験片１０の一定の領域における振幅成分及び位相成分の温度変化を用いた温度変化プロファイルを求める（Ｓ１１４）。そして、前記温度変化プロファイルを用いて測定試験片１０の組成物質の弾性熱量効果係数を算出する（Ｓ１１６）。
なお、温度変化プロファイルを取得する際の範囲は、熱画像のサイズ（ピクセル数）やピクセルサイズ（粒子径）を考慮して、任意の値を設定することができる。後述する実施例では、６４０×５１２ピクセルの熱画像（ピクセルサイズ：１１μｍ×１１μｍ）において、関心領域(ROI: region of interest)を７×７ピクセルまたは３００×２４０ピクセルと設定して温度変調プロファイルを取得する例について説明する。
なお、温度変化プロファイルを取得する際の範囲は、熱画像のサイズ（ピクセル数）やピクセルサイズ（粒子径）を考慮して、任意の値を設定することができる。後述する実施例では、６４０×５１２ピクセルの熱画像（ピクセルサイズ：１１μｍ×１１μｍ）において、関心領域(ROI: region of interest)を７×７ピクセルまたは３００×２４０ピクセルと設定して温度変調プロファイルを取得する例について説明する。
【実施例0035】
図６は、本発明の比較例を示す、平板型測定試験片の低周波ひずみ変形による弾性熱量効果を視覚化した説明図である。図６（Ａ）は平板型測定試験片１０ａの外形図、（Ｂ）は振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛、（Ｃ）は位相画像による温度変動分布図、（Ｃ２）は位相差の濃淡目盛である。
図において、平板型測定試験片１０ａは、厚さ０．３ｍｍのポリスチレン製の平板スラブである。引張試験機２０は平板型測定試験片１０ａに対して初期ひずみε０として１．０％の引張ひずみを付与し、駆動周波数１Ｈｚでひずみ０．５％の振幅で往復引張試験を行ない、一分間にわたって熱画像信号を積算している。平板型測定試験片１０ａには、温度変動振幅の分布として、５０～７０ｍＫ程度の等方性の温度変動分布の振幅成分が観察されている。他方で、位相成分は１８０°と一様である。
図において、平板型測定試験片１０ａは、厚さ０．３ｍｍのポリスチレン製の平板スラブである。引張試験機２０は平板型測定試験片１０ａに対して初期ひずみε０として１．０％の引張ひずみを付与し、駆動周波数１Ｈｚでひずみ０．５％の振幅で往復引張試験を行ない、一分間にわたって熱画像信号を積算している。平板型測定試験片１０ａには、温度変動振幅の分布として、５０～７０ｍＫ程度の等方性の温度変動分布の振幅成分が観察されている。他方で、位相成分は１８０°と一様である。
【0036】
これに対して、平板型測定試験片１０ａにひずみを加えない場合、引張試験機２０が１Ｈｚで移動しても、温度変動分布図は一様となり（図示せず）、弾性熱量効果を視覚化した振幅画像に温度変動分布信号はみられない。即ち、この熱画像信号は、弾性変形の熱応答に対応し、弾性熱量効果が視覚化される。また、この熱画像信号では、少なくとも１０分経過しても、経時変化が見られなかった。
【0037】
図７は、本発明の一実施形態を示す、切り紙型ポリスチレン板の低周波ひずみ変形による弾性熱量効果を視覚化した説明図である。図７（Ａ）は切り紙型測定試験片１０ｂの外形図、（Ｂ）は振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛、（Ｃ）は位相画像による温度変動分布図、（Ｃ２）は位相差の濃淡目盛である。
図において、切り紙型測定試験片１０ｂは、厚さ０．３ｍｍのポリスチレン製の平板スラブで、縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの長手方向の間隔は２ｍｍとなっている。引張試験機２０は切り紙型測定試験片１０ｂに対して初期ひずみε０として１．５％の引張ひずみを付与し、駆動周波数１Ｈｚでひずみ１．０％の振幅で往復引張試験を行ない、一分間にわたって熱画像信号を積算することでノイズを低減している。切り紙型測定試験片１０ｂには、縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの隣接部位に応力集中が生じているため、温度変動振幅の分布として、中心強度４００ｍＫ程度の輝点があらわれる。この輝点は、中央切込み部１２ｃを中心として六角形の頂点に相当する位置に存在している。
他方で、位相成分は中央切込み部１２ｃを中心として六角形の辺に相当する部位の位相が１８０°であるのに対して、中央切込み部１２ｃの中心部と縁側切込み部１２ａ、１２ｂを含む縁部は位相が０°であり、これらの位相差が１８０°である。即ち、切り紙型測定試験片１０ｂの局所的な場所に応じて、位相反転が観察される。このことは、吸熱と放熱の両方が１つの切り紙型測定試験片１０ｂに存在することを示している。
図において、切り紙型測定試験片１０ｂは、厚さ０．３ｍｍのポリスチレン製の平板スラブで、縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの長手方向の間隔は２ｍｍとなっている。引張試験機２０は切り紙型測定試験片１０ｂに対して初期ひずみε０として１．５％の引張ひずみを付与し、駆動周波数１Ｈｚでひずみ１．０％の振幅で往復引張試験を行ない、一分間にわたって熱画像信号を積算することでノイズを低減している。切り紙型測定試験片１０ｂには、縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの隣接部位に応力集中が生じているため、温度変動振幅の分布として、中心強度４００ｍＫ程度の輝点があらわれる。この輝点は、中央切込み部１２ｃを中心として六角形の頂点に相当する位置に存在している。
他方で、位相成分は中央切込み部１２ｃを中心として六角形の辺に相当する部位の位相が１８０°であるのに対して、中央切込み部１２ｃの中心部と縁側切込み部１２ａ、１２ｂを含む縁部は位相が０°であり、これらの位相差が１８０°である。即ち、切り紙型測定試験片１０ｂの局所的な場所に応じて、位相反転が観察される。このことは、吸熱と放熱の両方が１つの切り紙型測定試験片１０ｂに存在することを示している。
【0038】
図８は、切り紙型測定試験片１０ｂの引張応力による応力分布の説明図である。切り紙型測定試験片１０ｂでは、初期ひずみε０を付与し、この初期ひずみε０よりも小さな振幅で往復引張ひずみを付与している。このような応力状況では、中央切込み部１２ｃの開口部には圧縮応力が作用し、隣接する中央切込み部１２ｃの境界となる領域では、引張応力が作用する。なお、隣接する中央切込み部１２ｃの境界となる領域は、左右の縁側切込み部１２ａ、１２ｂで挟まれた領域でもある。図７（Ｃ）の位相図で現れた位相反転の観察された領域は、中央切込み部１２ｃを中心として六角形の辺に相当する部位と、中央切込み部１２ｃの中心部と縁側切込み部１２ａ、１２ｂを含む縁部において、作用する応力の方向に対応するものであると解される。
【0039】
図９は、本発明の変形実施形態を示す、切り紙型測定試験片１０ｃ、１０ｄの低周波ひずみ変形による発熱分布を視覚化した説明図である。図９（Ａ）は切り紙型測定試験片１０ｃ、１０ｄの外形図、（Ｂ）は厚さ０．２ｍｍのポリスチレン製の切り紙型測定試験片１０ｃにおける振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛、（Ｃ）は厚さ０．３ｍｍのポリスチレン製の切り紙型測定試験片１０ｄにおける振幅画像による温度変動分布図、（Ｃ２）は温度変動分布の濃淡目盛である。
【0040】
図９（Ａ）において、切り紙型測定試験片１０ｃは、厚さ０．２ｍｍのポリスチレン製の平板スラブである。縁側切込み部１２ｄ、１２ｅの長さは、例えば３ｍｍで、左右に８本ずつ等間隔の２ｍｍで平行に設けてある。中央切込み部１２ｆの長さは、例えば５ｍｍで、長手方向に等間隔の２ｍｍで平行に９本設けてある。切り紙型測定試験片１０ｃでは、長手方向に縁側切込み部１２ｄ、１２ｅと中央切込み部１２ｃが交互に設けてあるので、縁側切込み部１２ｄ、１２ｅと中央切込み部１２ｆの間隔は１ｍｍとなっている。
切り紙型測定試験片１０ｄは、厚さ０．３ｍｍのポリスチレン製の平板スラブである。縁側切込み部１２ｄ、１２ｅと中央切込み部１２ｆの位置関係は、切り紙型測定試験片１０ｃと同様である。
切り紙型測定試験片１０ｄは、厚さ０．３ｍｍのポリスチレン製の平板スラブである。縁側切込み部１２ｄ、１２ｅと中央切込み部１２ｆの位置関係は、切り紙型測定試験片１０ｃと同様である。
【0041】
図９（Ｂ）において、引張試験機２０は切り紙型測定試験片１０ｃに対して初期ひずみε０として１．５％の引張ひずみを付与し、駆動周波数１Ｈｚでひずみ１．０％の振幅Δεで往復引張試験を行ない、一分間にわたって熱画像信号を積算している。
切り紙型測定試験片１０ｃでは、ひずみ１．０％の振幅Δεでの温度変動振幅Ａが、切り紙型測定試験片１０ｂでのひずみ１．０％の振幅Δεでの温度変動振幅Ａよりも低くなる。ただし、必要な応力は低くなる。即ち、ひずみε＝１％を生じさせるのに必要な引張応力は、次のようになる。
（ｉ）切込みパターンのない平板型測定試験片１０ａでは１３ＭＰａ、
（ｉｉ）縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの間隔が２ｍｍピッチの切り紙型測定試験片１０ｂでは４ＭＰａ、
（ｉｉｉ）縁側切込み部１２ｄ、１２ｅと中央切込み部１２ｆの間隔が１ｍｍピッチの切り紙型測定試験片１０ｃでは０．８ＭＰａ。
切り紙型測定試験片１０ｃでは、ひずみ１．０％の振幅Δεでの温度変動振幅Ａが、切り紙型測定試験片１０ｂでのひずみ１．０％の振幅Δεでの温度変動振幅Ａよりも低くなる。ただし、必要な応力は低くなる。即ち、ひずみε＝１％を生じさせるのに必要な引張応力は、次のようになる。
（ｉ）切込みパターンのない平板型測定試験片１０ａでは１３ＭＰａ、
（ｉｉ）縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの間隔が２ｍｍピッチの切り紙型測定試験片１０ｂでは４ＭＰａ、
（ｉｉｉ）縁側切込み部１２ｄ、１２ｅと中央切込み部１２ｆの間隔が１ｍｍピッチの切り紙型測定試験片１０ｃでは０．８ＭＰａ。
【0042】
図９（Ｃ）において、引張試験機２０は切り紙型測定試験片１０ｄに対して初期ひずみε０として６％の引張ひずみを付与し、駆動周波数１Ｈｚでひずみ５．０％の振幅Δεで往復引張試験を行ない、一分間にわたって熱画像信号を積算している。
【0043】
続いて応力σ－ひずみε曲線について説明する。次式で示すように、応力σは引張試験機２０のロードセルの荷重値Ｆを、測定試験片１０の幅ｗと厚さｔを乗じて得た断面積で除したものである。
【0044】
【数1】
【0045】
図１０は、本発明の実施例としての切り紙型測定試験片と、比較例の平板型測定試験片１０ａの、応力－ひずみ曲線の説明図である。図１０（Ａ）は厚さ０．２ｍｍのポリスチレン製の切り紙型測定試験片と平板型測定試験片１０ａの応力－ひずみ曲線、（Ｂ）は厚さ０．３ｍｍのポリスチレン製の切り紙型測定試験片と平板型測定試験片１０ａの応力－ひずみ曲線、（Ｃ）は印加と除荷を繰り返したヒステリシス曲線を表している。
応力σはひずみεとともに単調に増加し、フックの法則に対応する。即ち、弾性変形である。切り紙型測定試験片１０ｂに顔料を塗布している場合には、当該顔料は弾力性に影響を与える可能性がある。
切り紙型測定試験片１０ｂに設けられる縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの形状は、測定試験片１０の実効ヤング率の低下に寄与するが、完全に線形の相関ではない。また、周期的なひずみの適用によって生成されるヒステリシスは小さい。
応力σはひずみεとともに単調に増加し、フックの法則に対応する。即ち、弾性変形である。切り紙型測定試験片１０ｂに顔料を塗布している場合には、当該顔料は弾力性に影響を与える可能性がある。
切り紙型測定試験片１０ｂに設けられる縁側切込み部１２ａ、１２ｂと中央切込み部１２ｃの形状は、測定試験片１０の実効ヤング率の低下に寄与するが、完全に線形の相関ではない。また、周期的なひずみの適用によって生成されるヒステリシスは小さい。
【0046】
図１１において、（Ａ）は本発明の実施例としての切り紙型測定試験片１０ｂ、１０ｃ、１０ｄと、比較例の平板型測定試験片１０ａ、並びにＮｉ－Ｔｉ合金との単位入力応力あたりの弾性熱量効果の比較説明図、（Ｂ）は振幅画像による温度変動分布図である。単位入力応力あたりの弾性熱量効果は、単位応力偏差Δσあたりの温度変動振幅Ａ（＝Ａ／Δσ）で表される。ここで、Ａ／Δσはひずみ振幅Δεが０．５％の値を使用して計算された。また、切り紙型測定試験片１０ｂの切り紙サンプルの温度変動振幅Ａは、縁側切込み部１２ａ、１２ｂの縁で測定された。ここでは、温度変動振幅Ａを取得する関心領域(ROI: region of interest)を７×７ピクセルに取っている。
単位入力応力あたりの弾性熱量効果Ａ／Δσ［Ｋ／ＭＰａ］は、平板型測定試験片１０ａであって、板厚０．２ｍｍ、０．３ｍｍ共に０．０２［Ｋ／ＭＰａ］である。これに対して、切り紙型測定試験片１０ｂであって、板厚０．２ｍｍは０．１０［Ｋ／ＭＰａ］、板厚０．３ｍｍは０．１８［Ｋ／ＭＰａ］である。切り紙型測定試験片１０ｃは板厚０．２ｍｍで０．１４［Ｋ／ＭＰａ］、切り紙型測定試験片１０ｄは板厚０．３ｍｍで０．２８［Ｋ／ＭＰａ］である。超弾性Ｎｉ－Ｔｉ合金は０．０７［Ｋ／ＭＰａ］である。
単位入力応力あたりの弾性熱量効果Ａ／Δσ［Ｋ／ＭＰａ］は、平板型測定試験片１０ａであって、板厚０．２ｍｍ、０．３ｍｍ共に０．０２［Ｋ／ＭＰａ］である。これに対して、切り紙型測定試験片１０ｂであって、板厚０．２ｍｍは０．１０［Ｋ／ＭＰａ］、板厚０．３ｍｍは０．１８［Ｋ／ＭＰａ］である。切り紙型測定試験片１０ｃは板厚０．２ｍｍで０．１４［Ｋ／ＭＰａ］、切り紙型測定試験片１０ｄは板厚０．３ｍｍで０．２８［Ｋ／ＭＰａ］である。超弾性Ｎｉ－Ｔｉ合金は０．０７［Ｋ／ＭＰａ］である。
【0047】
平板型測定試験片１０ａと比較すると、切り紙型測定試験片１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの応力集中点近傍の方が単位入力応力あたりの弾性熱量効果が良い。また、切り紙型測定試験片に設けられる縁側切込み部と中央切込み部の形状を最適化すると、単位入力応力あたりに局所的に発生する弾性熱量効果による温度変化は大きくなる。例えば有限要素法を用いた弾塑性力学解析を併用して、応力集中部での正確な作用応力と試験片の最適構造を求めるとよい。
単位入力応力あたりの弾性熱量効果に関して、超弾性Ｎｉ－Ｔｉ合金（約１０Ｋ／２５０ＭＰａ：Δε＝３％）と切り紙型測定試験片１０ｂとの非常に大まかな比較をすると、切り紙型測定試験片１０ｂの性能が高くなっている。
単位入力応力あたりの弾性熱量効果に関して、超弾性Ｎｉ－Ｔｉ合金（約１０Ｋ／２５０ＭＰａ：Δε＝３％）と切り紙型測定試験片１０ｂとの非常に大まかな比較をすると、切り紙型測定試験片１０ｂの性能が高くなっている。
【0048】
図１２は、各種プラスチック材料における弾性熱量効果を比較した説明図で、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）について化学式、ヤング率［ＧＰａ］、比熱［Ｊ／ｇ・Ｋ］、密度［ｇ／ｃｍ３］、熱膨張係数［１０－５／Ｋ］を示してある。
【0049】
図１３は、各種プラスチック材料における弾性熱量効果を比較した説明図で、単位入力応力あたりの弾性熱量効果を比較してある。ここでは、弾性熱量効果による温度変調量を取得するＲＯＩを２４０×３００ピクセルに取っている。振幅画像での、応力振幅Δσは±０．５％を使用した。各種プラスチック材料における平板型測定試験片の板厚は１ｍｍであって、幅は６ｍｍであった。但し、ＰＶＤＦについては、板厚を５０μｍ、幅を６ｍｍとした。
単位応力偏差Δσあたりの温度変動振幅Ａ（＝Ａ／Δσ）は、ＰＰが０．０８［Ｋ／ＭＰａ］、ＰＶＣが０．０９［Ｋ／ＭＰａ］、ＨＤＰＥが０．２０［Ｋ／ＭＰａ］、ＰＥＴが０．１４［Ｋ／ＭＰａ］、ＰＳが０．１５［Ｋ／ＭＰａ］、ＰＶＤＦが０．１２［Ｋ／ＭＰａ］であった。
即ち、単位入力応力あたりの弾性熱量効果は、ＨＤＰＥ＞ＰＳ＞ＰＥＴ、ＰＶＤＦ、ＰＶＣ、ＰＰの順であった。以上から、弾性熱量効果の測定装置を評価するプラスチック材料として、ポリスチレンＰＳは比較的適していることが分かった。
単位応力偏差Δσあたりの温度変動振幅Ａ（＝Ａ／Δσ）は、ＰＰが０．０８［Ｋ／ＭＰａ］、ＰＶＣが０．０９［Ｋ／ＭＰａ］、ＨＤＰＥが０．２０［Ｋ／ＭＰａ］、ＰＥＴが０．１４［Ｋ／ＭＰａ］、ＰＳが０．１５［Ｋ／ＭＰａ］、ＰＶＤＦが０．１２［Ｋ／ＭＰａ］であった。
即ち、単位入力応力あたりの弾性熱量効果は、ＨＤＰＥ＞ＰＳ＞ＰＥＴ、ＰＶＤＦ、ＰＶＣ、ＰＰの順であった。以上から、弾性熱量効果の測定装置を評価するプラスチック材料として、ポリスチレンＰＳは比較的適していることが分かった。
【0050】
［温度変調部材の比較例］
続いて、温度変調部材の比較例を説明する。
図１４は、格子型にドット穴が形成されている温度変調部材の説明図で、（Ａ）は温度変調部材の外形図、（Ｂ）は要部の振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛である。
図１５は、千鳥型にドット穴が形成されている温度変調部材の説明図で、（Ａ）は温度変調部材の外形図、（Ｂ）は要部の振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛である。
図１６は、全幅の半分程度の内径を有するドット穴が形成されている温度変調部材の説明図で、（Ａ）は温度変調部材の外形図、（Ｂ）は要部の振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛である。
続いて、温度変調部材の比較例を説明する。
図１４は、格子型にドット穴が形成されている温度変調部材の説明図で、（Ａ）は温度変調部材の外形図、（Ｂ）は要部の振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛である。
図１５は、千鳥型にドット穴が形成されている温度変調部材の説明図で、（Ａ）は温度変調部材の外形図、（Ｂ）は要部の振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛である。
図１６は、全幅の半分程度の内径を有するドット穴が形成されている温度変調部材の説明図で、（Ａ）は温度変調部材の外形図、（Ｂ）は要部の振幅画像による温度変動分布図、（Ｂ２）は温度変動分布の濃淡目盛である。
【0051】
格子型、千鳥型にドット穴が形成されている温度変調部材では、縁側切込み部や中央切込み部が設けられた切り紙型温度変調部材と比較して、応力集中は低い。全幅の半分程度の内径を有するドット穴が形成されている温度変調部材についても同様である。そこで、図１４～図１６に開示された温度変調部材では、温度変動振幅の分布として、５０～７０ｍＫ程度の等方性の温度変動分布の振幅成分が観察されており、平板型測定試験片１０ａと大差ないものとなっている。
【0052】
続いて、本発明の弾性熱量効果を用いた温度変調部材についてさらに説明を追加する。
本発明の弾性熱量効果を用いた温度変調部材は、本発明の弾性熱量効果の測定用試験片と同様な形状でもよいが、外形形状は大略矩形に限定されるものではなく、丸形や楕円形でもよく、各種の任意の形状が選択できる。本発明の実施例ではプラスチック材料を用いたが、弾性熱量効果を示す材料であればプラスチック材料に限らず同様の効果が期待できる。特に、超弾性材料の場合、通常の弾性変形に伴うエントロピー変化に加えて、マルテンサイト相変化に伴うエントロピー変化も重畳し得るため、弾性熱量効果により大きな断熱温度変化を起こすことができる。
切り紙加工をすると素子全体としてみた時の伸縮性を向上できるので、この点においてもウェアラブルデバイス・フレキシブルエレクトロニクスデバイスとの親和性が高い。
切り紙加工をすると弱い力で引っ張れるようになるので、例えば板材のままでは引張圧縮が容易ではない超弾性金属における弾性熱量効果の用途拡大が期待できる。なお、引張応力の範囲は弾性変形の範囲内とするのが好ましいが、多少の塑性変形が許容される用途では、引張強度を多少超えてもよい。
本発明の弾性熱量効果を用いた温度変調部材は、本発明の弾性熱量効果の測定用試験片と同様な形状でもよいが、外形形状は大略矩形に限定されるものではなく、丸形や楕円形でもよく、各種の任意の形状が選択できる。本発明の実施例ではプラスチック材料を用いたが、弾性熱量効果を示す材料であればプラスチック材料に限らず同様の効果が期待できる。特に、超弾性材料の場合、通常の弾性変形に伴うエントロピー変化に加えて、マルテンサイト相変化に伴うエントロピー変化も重畳し得るため、弾性熱量効果により大きな断熱温度変化を起こすことができる。
切り紙加工をすると素子全体としてみた時の伸縮性を向上できるので、この点においてもウェアラブルデバイス・フレキシブルエレクトロニクスデバイスとの親和性が高い。
切り紙加工をすると弱い力で引っ張れるようになるので、例えば板材のままでは引張圧縮が容易ではない超弾性金属における弾性熱量効果の用途拡大が期待できる。なお、引張応力の範囲は弾性変形の範囲内とするのが好ましいが、多少の塑性変形が許容される用途では、引張強度を多少超えてもよい。
【0053】
本発明の弾性熱量効果を用いた温度変調部材によれば、切り込みパターンが形成されているため、切り込みパターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じ、この温度変動は測定用試験片全体で生じる温度変動と比較して数倍から数十倍大きいので、応力集中部近傍で大きな温度変調が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明の弾性熱量効果を用いた温度変調部材によれば、温度変調部材に柔軟性・伸縮性を与えつつ局所的に加熱冷却でき、かつ温度分布を色々デザインできるので、ウェアラブルデバイスやフレキシブルエレクトロニクス向けの冷却に用いて好適である。
本発明の弾性熱量効果の測定用試験片及び弾性熱量効果の測定方法は、ＬＩＴ測定を用いているので、切り込みパターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じても、応力集中部近傍で大きな温度変調を正確に検出でき、単位入力応力あたりの弾性熱量効果が大きな材料が探索に用いて好適である。
本発明の弾性熱量効果の測定用試験片及び弾性熱量効果の測定方法は、ＬＩＴ測定を用いているので、切り込みパターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じても、応力集中部近傍で大きな温度変調を正確に検出でき、単位入力応力あたりの弾性熱量効果が大きな材料が探索に用いて好適である。
【符号の説明】
【0055】
１０ 測定試験片
１０ａ 平板型測定試験片
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 切り紙型測定試験片
１２ａ、１２ｂ、１２ｄ、１２ｅ 縁側切込み部
１２ｃ、１２ｆ 中央切込み部
２０ 引張試験機
３０ 赤外線カメラ
４０ 計測用コンピュータ
４１ 入力部
４２ 演算部
４３ 記憶部
４４ 出力部
５０ 弾性熱量効果抽出部（フーリエ解析部）
５２ 振幅画像部
５４ 位相画像部
５６ 弾性熱量効果係数算出部
６０ 温度変調部材
６２ａ、６２ｂ 縁側切込み部
６２ｃ 中央切込み部
１０ａ 平板型測定試験片
１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 切り紙型測定試験片
１２ａ、１２ｂ、１２ｄ、１２ｅ 縁側切込み部
１２ｃ、１２ｆ 中央切込み部
２０ 引張試験機
３０ 赤外線カメラ
４０ 計測用コンピュータ
４１ 入力部
４２ 演算部
４３ 記憶部
４４ 出力部
５０ 弾性熱量効果抽出部（フーリエ解析部）
５２ 振幅画像部
５４ 位相画像部
５６ 弾性熱量効果係数算出部
６０ 温度変調部材
６２ａ、６２ｂ 縁側切込み部
６２ｃ 中央切込み部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【手続補正書】
【提出日】2024-06-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定試験片に対して、前記測定試験片が熱的に非定常状態となる態様で引張応力又は引張ひずみを印加する工程と、
前記測定試験片の表面の熱画像を測定する工程と、
前記測定試験片の熱画像を読み込む工程と、
前記読み込んだ前記測定試験片の熱画像に対して、前記測定試験片に対して印加される応力又はひずみに由来する温度変化を抽出する工程と、
前記測定試験片に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、振幅成分を抽出して画像化する工程と、
前記測定試験片に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、位相成分を抽出して画像化する工程と、
を備える弾性熱量効果の測定方法。
前記測定試験片の表面の熱画像を測定する工程と、
前記測定試験片の熱画像を読み込む工程と、
前記読み込んだ前記測定試験片の熱画像に対して、前記測定試験片に対して印加される応力又はひずみに由来する温度変化を抽出する工程と、
前記測定試験片に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、振幅成分を抽出して画像化する工程と、
前記測定試験片に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又はひずみに同期して変化した温度変化のうち、位相成分を抽出して画像化する工程と、
を備える弾性熱量効果の測定方法。
【請求項2】
さらに、前記測定試験片の一定の領域における振幅成分及び位相成分の温度変化を用いた温度変化プロファイルを用いて、前記測定試験片の組成物質の弾性熱量効果係数を算出する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の弾性熱量効果の測定方法。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】
本発明は、弾性熱量効果を発揮する材料の探索に用いて好適な、弾性熱量効果の測定方法に関する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
〔１〕本発明の弾性熱量効果の測定方法は、例えば図５に示すように、測定試験片に対して、測定試験片１０が熱的に非定常状態となる態様で引張応力又は引張ひずみを印加する工程（Ｓ１０２）と、測定試験片１０の表面の熱画像を測定する工程（Ｓ１０４）と、測定試験片１０の熱画像を読み込む工程（Ｓ１０６）と、前記読み込んだ測定試験片１０の熱画像に対して、測定試験片１０に対して印加される応力又は歪みに由来する温度変化を抽出する工程（Ｓ１０８）と、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又は歪みに同期して変化した温度変化のうち、振幅成分を抽出して画像化する工程（Ｓ１１０）と、測定試験片１０に生じた応力又はひずみに由来する温度変化信号から、前記応力又は歪みに同期して変化した温度変化のうち、位相成分を抽出して画像化する工程と（Ｓ１１２）、を備えるものである。
〔２〕本発明の弾性熱量効果の測定方法〔９〕において、好ましくは、さらに、測定試験片１０の一定の領域における振幅成分及び位相成分の温度変化を用いた温度変化プロファイルを求める工程（Ｓ１１４）と、前記温度変化プロファイルを用いて測定試験片１０の組成物質の弾性熱量効果係数を算出する工程（Ｓ１１６）を備えるとよい。
〔２〕本発明の弾性熱量効果の測定方法〔９〕において、好ましくは、さらに、測定試験片１０の一定の領域における振幅成分及び位相成分の温度変化を用いた温度変化プロファイルを求める工程（Ｓ１１４）と、前記温度変化プロファイルを用いて測定試験片１０の組成物質の弾性熱量効果係数を算出する工程（Ｓ１１６）を備えるとよい。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
本発明の弾性熱量効果の測定方法によれば、ＬＩＴ測定を用いているので、切り込みパ
ターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じても、応力
集中部近傍で大きな温度変調を正確に検出できる。
ターンの近傍で応力集中が生じ、弾性熱量効果による温度変動が局所的に生じても、応力
集中部近傍で大きな温度変調を正確に検出できる。