特許ウォッチ

公開番号2025097785
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023214196
出願日2023-12-19
発明の名称放熱量測定方法及び熱流センサ
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人
主分類G01K 17/00 20060101AFI20250624BHJP(測定;試験)
要約【課題】熱流センサを用いて熱源からの放熱量を簡便ながらより精確に測定できる方法及びこの測定に用いられる熱流センサの提供。
【解決手段】熱流センサを用いて熱源からの放熱量を測定する方法及びこれに用いられる熱流センサである。熱流センサは、シート状であり熱源の放熱面の一部を覆うようにして第1主面を密着配置させているとともに、第1主面と対をなす第2主面の上の放熱面との輻射率を補正する輻射率調整薄膜を含み、輻射率調整薄膜は第2主面の上に設けられた非金属薄膜と、非金属薄膜の少なくとも一部を露出させるように非金属薄膜の上に与えられた金属薄膜とからなる。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
熱流センサを用いて熱源からの放熱量を測定する方法であって、
前記熱流センサは、シート状であり前記熱源の放熱面の一部を覆うようにして第１主面を密着配置させているとともに、前記第１主面と対をなす第２主面の上の前記放熱面との輻射率を補正する輻射率調整薄膜を含み、
前記輻射率調整薄膜は前記第２主面の上に設けられた非金属薄膜と、前記非金属薄膜の少なくとも一部を露出させるように前記非金属薄膜の上に与えられた金属薄膜とからなることを特徴とする熱源からの放熱量の測定方法。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記輻射率調整薄膜は前記非金属薄膜の前記金属薄膜による被覆面積を変化させて前記放熱面との輻射率の補正を与えることを特徴とする請求項１記載の放熱量の測定方法。
【請求項３】
前記非金属薄膜は有機物からなることを特徴とする請求項２記載の放熱量の測定方法。
【請求項４】
前記金属薄膜は最大厚さ１００ｎｍ以下の蒸着膜であることを特徴とする請求項３記載の放熱量の測定方法。
【請求項５】
前記蒸着膜はアルミニウムを含むことを特徴とする請求項４記載の放熱量の測定方法。
【請求項６】
前記第１主面と前記第２主面との間の熱流を熱電変換し前記放熱量に対応する信号出力を与えることを特徴とする請求項１乃至５のうちの１つに記載の放熱量の測定方法。
【請求項７】
熱源からの放熱量を測定する熱流センサであって、
前記熱流センサは、シート状であり、
前記熱源の放熱面の一部を覆うようにして密着配置させる第１主面と、前記第１主面と対をなす第２主面と、からなるセンサ本体部と、
前記第２主面の上の前記放熱面との輻射率を補正する輻射率調整薄膜と、
を含み、
前記輻射率調整薄膜は前記第２主面の上に設けられた非金属薄膜と、前記非金属薄膜の少なくとも一部を露出させるように前記非金属薄膜の上に与えられた金属薄膜とからなることを特徴とする熱源からの放熱量を測定する熱流センサ。
【請求項８】
前記輻射率調整薄膜は前記非金属薄膜の前記金属薄膜による被覆面積を変化させて前記放熱面との輻射率の補正を与えることを特徴とする請求項７記載の熱流センサ。
【請求項９】
前記非金属薄膜は有機物からなることを特徴とする請求項８記載の熱流センサ。
【請求項１０】
前記金属薄膜は最大厚さ１００ｎｍ以下の蒸着膜であることを特徴とする請求項９記載の熱流センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源からの放熱量の測定方法及びこれに用いられる熱流センサに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
熱源の近傍に熱流センサを与えて該熱源からの放熱量を測定できる。ここで、熱流センサと熱源との間の隙間は熱抵抗となるため、より正確な測定のためには、熱源の表面に沿って熱流センサを配置させることになる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、熱電変換素子を用いた熱流センサ及びこれを用いた放射放熱量の測定方法を開示している。特性の異なる熱電材料（熱電変換材料）からなる第１熱電部材と第２熱電部材とが熱源（計測対象物）上に並置されてゼーベック効果による起電力を生じるように配置され、かかる起電力から放射熱の熱量を測定している。
【０００４】
また、特許文献２では、同様に熱電変換素子を用いて、放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量を測定する熱流センサ及びこれを用いた放熱量の測定方法を開示している。放射率の異なるセンサ部材の２つの領域での熱電変換部の出力値から、対流放熱量及び放射放熱量の全熱量と放射率との関係を求めている。ここで、対流放熱量は放射率の大きさに関わらず一定である一方、放射放熱量は放射率の大きさによって異なることから、熱源（計測対象物）からの対流放熱量と放射放熱量とを求めることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－０３４１８３号公報
特開２０１９－２０７１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、熱流センサによる熱源からの放熱量の測定において、より正確な測定のためには、熱源の表面に沿って熱流センサを密着配置させることが重要である。近年、フレキシブルなフィルム状の熱流センサも提案されており、平面だけでなく、各種形状の表面を有する熱源であっても、その表面に沿って熱流センサを容易に密着配置させることが可能となっている。
【０００７】
ここで、熱流センサを熱源上に隙間なく配置した場合、空気中では、熱源の表面からの放熱は対流と輻射によって生じる。まず、熱流センサの有する熱抵抗が対流熱伝達から見積もられる熱流センサ表面－空気（外気）間の熱抵抗よりも十分に小さければ、熱流センサを配置させたことによる熱源の表面からの放熱量の対流成分への影響は小さくなる。一方、熱流センサを配置させたことによる輻射成分への影響を低減するためには、熱源の表面と熱流センサの表面の輻射率を揃えることが必要となる。熱流センサの表面の輻射率を制御するには、例えば、より低い輻射率とするには金属薄膜、より高い輻射率とするには黒体塗膜を該表面に与えることが考慮できる。しかしながら、これら表面薄膜は材料固有の輻射率を与えるもので、連続的に輻射率を制御できるものではない。故に、輻射率を連続的に制御できるような輻射率調整薄膜を用いて、簡便ながらより精確に放熱量を測定できる方法が求められた。
【０００８】
本発明は、上記したような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、熱流センサを用いて熱源からの放熱量を簡便ながらより精確に測定できる方法及びこの測定に用いられる熱流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による測定方法は、熱流センサを用いて熱源からの放熱量を測定する方法であって、前記熱流センサは、シート状であり前記熱源の放熱面の一部を覆うようにして第１主面を密着配置させているとともに、前記第１主面と対をなす第２主面の上の前記放熱面との輻射率を補正する輻射率調整薄膜を含み、前記輻射率調整薄膜は前記第２主面の上に設けられた非金属薄膜と、前記非金属薄膜の少なくとも一部を露出させるように前記非金属薄膜の上に与えられた金属薄膜とからなることを特徴とする。
【００１０】
かかる特徴によれば、間欠的なアイランド状に非金属薄膜の表面を覆う金属薄膜を設けるだけで、輻射率を連続的に制御できて、熱流センサを用いて熱源からの放熱量を簡便ながらより精確に測定できるのである。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許