JP2012181090A - 熱流束センサ - Google Patents

Abstract

【課題】取扱いが容易な熱流束センサを提供する。
【解決手段】熱流束センサ１０は、(i)板状の部材であり、厚さ方向DR_THに直交する下面２４に下面側温度検出素子１４が固着され、上面２６に上面側温度検出素子１６が固着された熱抵抗体１２と、(ii)少なくとも下面２４側の熱流束センサ１０表面に設けられた絶縁膜２２と、(iii)下面２４以外の熱抵抗体１２の表面上に構成され温度検出素子１４，１６と電気的に接続されており、温度検出素子１４，１６に通電するためのリード線５４が連結される端子部１８とを備えている。そして、熱流束センサ１０は、被測定体５０の表面における熱流束を測定するために下面２４側が被測定体５０の表面に付着される。従って、熱流束センサ１０を被測定体５０の表面に例えば接着剤などを用いて容易に取り付けることができるので、熱流束センサ１０の取扱いが容易である。
【選択図】図５

Description

本発明は、被測定体の表面における熱流を測定するセンサに関するものである。

１対の温度検出素子の各々により検出される温度の相互差に基づいて被測定体の表面における熱流束を測定するための熱流束センサがよく知られている。例えば、特許文献１に記載された熱流束センサがそれである。その特許文献１の熱流束センサは、薄膜成形技術を用いて製作しうる範囲の膜厚を有する熱抵抗薄膜を備えており、温度を検出する抵抗温度計素子金属薄膜がその熱抵抗薄膜の両面にそれぞれ被着されて構成されている。この熱流束センサは、剛性が高い熱良導体である基板上に形成されている。この熱流束センサを用いれば、上記熱流束によって２つの前記熱抵抗薄膜の相互間に生じる温度差すなわち温度勾配をブリッジ回路を介して測定し、上記熱流束を算出することができる。熱流束とは、熱流の単位面積あたりのエネルギのことである。

特開昭６０−２０１２２４号公報

前記特許文献１の熱流束センサは、剛性が高い熱良導体である基板上に形成されており、その熱流束センサ自体は薄膜であるため剛性が極めて低いので、上記基板は必須である。このように熱流束センサが上記基板上に形成されているため、被測定体に熱流束センサを取り付ける場合には被測定体に掘込みが必要であり、熱流束センサの取付けが煩雑であるという課題があった。なお、このような課題は未公知である。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、取扱いが容易な熱流束センサを提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、（ａ）薄膜状に形成された１対の温度検出素子の各々により検出される温度の相互差に基づいて被測定体の表面における熱流束を測定するための熱流束センサであって、（ｂ）板状の部材であり、厚さ方向に直交する一方の面に前記１対の温度検出素子のうちの一方の素子が固着され、他方の面にその１対の温度検出素子のうちの他方の素子が固着された熱抵抗体と、少なくとも前記一方の面側の熱流束センサ表面に設けられた絶縁膜と、前記一方の面以外の前記熱抵抗体の表面上に構成され前記１対の温度検出素子と電気的に接続されており、その１対の温度検出素子に通電するための配線が連結される端子部とを備え、（ｃ）熱流束を測定するために前記一方の面側が前記被測定体の表面に付着されることにある。

このようにすれば、前記熱抵抗体が板状の部材であるので、その熱抵抗体が例えば薄膜である従来の熱流束センサのようには、熱流束センサに剛性を付与するための基板などの母材が必要とされない。また、前記一方の面上に実装された前記一方の素子等と前記被測定体との間の電気的な絶縁は前記絶縁膜により確保される。従って、熱流束センサを前記被測定体の表面に例えば接着剤などを用いて容易に取り付けることができる。また、前記端子部が、上記被測定体に対向する前記一方の面以外の前記熱抵抗体の表面上に構成されているので、上記被測定体の表面に取り付けられた熱流束センサに対して容易に配線することが可能である。要するに、熱流束センサの取扱いが容易である。

ここで、好適には、前記熱抵抗体の直交する２方向の幅のうち短い側の幅寸法に対するその熱抵抗体の厚さの比率が０．３以下である。このようにすれば、前記被測定体の表面上で熱流束センサが取り付けられた部位における熱流束を精度良く測定することが可能である。上記比率が０．３を超えれば上記熱流束の測定精度が低下する。

また、好適には、前記端子部は前記他方の面上のうち一側部に寄せて配設されている。このようにすれば、上記端子部に接続された配線が前記熱流束の測定精度を低下させるほどには熱流束センサまわりの流体の流れを変化させないように、熱流束センサに配線することが可能である。上記熱流束センサまわりの流体としては、例えば空気等の気体や水等の液体が考えられる。

また、好適には、（ａ）前記熱抵抗体は長手状であり、（ｂ）前記端子部はその熱抵抗体の長手方向の片側に寄せて配設されている。このようにすれば、上記端子部に接続された配線が前記熱流束の測定精度に与える影響を一層低下させることができる。

また、好適には、前記端子部は、前記熱抵抗体において前記一方の面の端縁と前記他方の面の端縁とをつなぐ側面上に構成されている。このようにすれば、上記端子部に接続された配線が前記熱流束の測定精度を低下させるほどには熱流束センサまわりの流体の流れを変化させないように、熱流束センサに配線することが、例えば前記上面上に上記端子部が構成されたものと比較して容易である。

また、好適には、前記一方の素子と前記端子部とを電気的に接続する薄膜状のリード部が屈曲されている前記一方の面の端縁において、前記熱抵抗体の角部がなだらかに形成されている。このようにすれば、上記角部が鋭角である場合と比較して、熱流束センサが被測定体の表面に貼り付けられる際に上記角部の近傍がその被測定体の表面と摺れても、その角部の近傍における上記リード部または前記絶縁膜の損傷を防止することができる。

また、好適には、前記熱抵抗体の材質はソーダガラスである。

また、好適には、前記１対の温度検出素子は、前記熱抵抗体の厚さ方向に互いに重ねて配設されている。

また、好適には、前記他方の素子は、前記熱抵抗体の前記他方の面上において前記端子部を除いた区域内の中央部に配設されており、前記一方の素子は、その他方の素子に対して前記熱抵抗体の厚さ方向に重ねて配設されている。

また、本発明に係る熱伝達率計測装置は、（ａ）請求項１から６の何れか１項に記載の熱流束センサと、前記被測定体まわりの流体の温度を検出する流体温度検出装置とを備えており、（ｂ）その流体に対するその被測定体の表面における熱伝達率を計測するための熱伝達率計測装置である。このような熱伝達率計測装置であれば、熱流束センサが取り付けられた被測定体の部位における熱伝達率を、容易に計測することが可能である。例えば、上記被測定体の表面温度は熱流束センサの前記一方の素子（温度検出素子）により検出できるので、熱流束センサの他に上記被測定体の表面温度を検出するための温度センサを設ける必要がないという利点がある。

また、本発明に係る熱流束センサ検定装置は、（ａ）流路内を一方向に流れる流体を冷却または加熱する冷熱内壁面を含む閉流路と、その冷熱内壁面の上流端から所定距離以上下流側のその冷熱内壁面上に付着された請求項１から６の何れか１項に記載の熱流束センサとを備えており、（ｂ）前記熱流束センサが付着されたセンサ付着部位における熱伝達率を所定の熱伝達率計算式を用いて算出することにより、その熱伝達率に基づいて、前記１対の温度検出素子の各々により検出される温度の相互差と前記センサ付着部位における熱流束との関係を算出するための熱流束センサ検定装置である。このような熱流束センサ検定装置であれば、その熱流束センサ検定装置を用いて、上記温度の相互差と上記熱流束との関係を精度良く求めることができるので、その温度の相互差と熱流束との関係を予め求めておき、その予め求めた関係を用いて、前記熱流束センサを用いた上記熱流束の測定、延いてはその熱流束に基づく熱伝達率の測定を精度良く行うことが可能となる。

本発明が適用された実施例１の熱流束センサの正面図である。 図１において矢印AR01方向から見た熱流束センサの側面図である。 図２において矢印AR02方向から見た熱流束センサの背面図である。 図１におけるIＶ矢視部断面の断面図である。 熱流束の測定における図１の熱流束センサの被測定体に対する設置状態およびその熱流束センサに対する配線の概略を説明するための図である。 図５に示す温度測定回路の具体的構成であるブリッジ回路を説明するための回路図である。 図１の熱流束センサにおいて、熱抵抗体の幅ｄに対する厚さｔの比率である熱抵抗体板厚比率RTdt（＝ｔ／ｄ）と、下面側（貼付面側）の熱流束（貼付面熱流束）と上面中心の上面側温度検出素子位置における熱流束（上面の温度検出素子部熱流束）との比率である上下面熱流束比率RT_THとの関係を計測した計測結果を表した図である。 図１の熱流束センサを用いて、上面側検出温度と下面側検出温度との相互差である上下面温度差とセンサ付着部位における熱流束との関係を実験的に求めるための熱流束センサ検定装置の正面図である。 図８におけるＡ矢視部断面の断面図である。 実施例１での図１に相当する実施例２の熱流束センサの正面図である。 実施例１での図４に相当する断面図、すなわち、図１０におけるＢ矢視部断面の断面図である。 図１０におけるＢ矢視部断面の断面図であって、図１１とは別の例を示す断面図である。 実施例３の熱流束センサを示した斜視図である。 実施例４の熱流束センサを示した斜視図である。 実施例１での図１に相当する実施例５の熱流束センサの正面図である。 実施例１での図２に相当する側面図すなわち図１５において矢印AR05方向から見た熱流束センサの側面図である。 実施例１での図３に相当する背面図すなわち図１６において矢印AR06方向から見た熱流束センサの背面図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された一実施例である熱流束センサ１０の正面図である。図２は、図１において矢印AR01方向から見た熱流束センサ１０の側面図である。図３は、図２において矢印AR02方向から見た熱流束センサ１０の背面図である。すなわち、図１が熱流束センサ１０の上面を表す上面図であるとすれば、図３は熱流束センサ１０の下面を表す下面図である。図１〜図３に示すように、熱流束センサ１０は、熱流束センサ１０の基材として機能する熱抵抗体１２と、温度センサである１対の温度検出素子１４，１６と、４箇所の端子部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ（以下、特に区別しない場合には単に、端子部１８と表す）と、その端子部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄのそれぞれと温度検出素子１４または１６とを電気的に接続するリード部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ（以下、特に区別しない場合には単に、リード部２０と表す）と、電気的な絶縁層である絶縁膜２２とを備えている。この熱流束センサ１０は、１対の温度検出素子１４，１６の各々により検出される温度の相互差に基づいて被測定体５０（図５参照）の表面における熱流束を測定するために用いられる。

熱抵抗体１２は板状の部材であり、その形状は例えば幅ｄが５mm、長さＬが７mm、厚さｔが１．３mm程度の直方体である。この熱抵抗体１２では、例えば、(i)熱を伝導し難いこと、(ii)被測定体５０まわりの流体と化学反応しないこと、(iii)吸湿しないこと、などの物性が必要とされる。上記(iii)の吸湿しないことという物性が必要とされるのは、熱抵抗体１２に吸湿する性質があるとすれば熱抵抗体１２が吸湿量の変化に応じて膨張又は収縮をするため、熱抵抗体１２上の温度検出素子１４，１６に歪みの影響が及ぶことに起因してその温度検出素子１４，１６の測定精度が悪化するからである。上記必要とされる物性から、熱抵抗体１２の材質は、例えばガラス、樹脂、セラミックなどであれば良く、金属に比して熱伝導率が小さいものが適切である。本実施例では、熱抵抗体１２の材質はソーダガラスである。

前記１対の温度検出素子１４，１６のうちの一方の素子１４は、熱抵抗体１２の厚さ方向DR_THに直交する一方の面である下面２４に固着されており、他方の素子１６は、熱抵抗体１２の他方の面である上面２６に固着されている。その他方の素子１６は、熱抵抗体１２の上面２６上において端子部１８を除いた区域内の中央部に配設されており、その一方の素子１４と他方の素子１６とは、熱抵抗体１０の厚さ方向DR_THに互いに重ねて配設されている。以下の説明では、一方の素子１４を下面側温度検出素子１４と呼び、他方の素子１６を上面側温度検出素子１６と呼ぶものとし、両者を特に区別しない場合には温度検出素子１４，１６と表す。温度検出素子１４，１６は何れも薄膜状に形成された素子である。温度検出素子１４，１６は、熱電対であっても差し支えないが、本実施例では、温度に応じて抵抗値が変化するもの例えば白金（Pt）等の金属である。そして、温度検出素子１４，１６は、温度変化に対する抵抗値の変化勾配が温度検出に適した所定勾配となるように、細線形状になっている。

４箇所の端子部１８はそれぞれ、熱流束センサ１０に接続されるリード線５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ（以下、特に区別しない場合には単に、リード線５４と表す）すなわち温度検出素子１４，１６に通電するためのリード線（配線）５４（図５参照）が連結されるリード線連結部である。端子部１８は、下面２４以外の熱抵抗体１２の表面上の何処に構成されても差し支えないが、図１に示すように本実施例では、熱抵抗体１２の上面２６上に構成されている。具体的に、その４箇所の端子部１８は何れも上面２６上のうち一側部に寄せて配設されている。詳細には、熱抵抗体１２が長手状の直方体であるので、その４箇所の端子部１８は全て、上面側温度検出素子１６からできるだけ離れるように、熱抵抗体１２の長手方向の片側に寄せて配設されている。具体的には、図１に示すように、４箇所の端子部１８は、熱抵抗体１２の上面２６を取り囲む４辺のうち上面側温度検出素子１６から最も離れた短辺２８近傍においてその短辺２８に沿って直列的に配設されている。具体的に、端子部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄはそれぞれ、リード部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを構成する導電体が上面２６上で延設され、その延設された導電体の表面において絶縁膜２２が除かれていることで構成される。

リード部２０は、端子部１８と温度検出素子１４または１６とを電気的に接続する薄膜状の配線部である。具体的に、リード部２０ａは上面側温度検出素子１６の一端と端子部１８ａとを互いに導通させており、リード部２０ｂは上面側温度検出素子１６の他端と端子部１８ｂとを互いに導通させており、リード部２０ｃは下面側温度検出素子１４の一端と端子部１８ｃとを互いに導通させており、リード部２０ｄは下面側温度検出素子１４の他端と端子部１８ｄとを互いに導通させている。リード部２０は、端子部１８と温度検出素子１４または１６とを互いに導通させることができれば、その材質に特に限定は無いが、本実施例では、リード部２０の材質は温度検出素子１４，１６と同じ白金などの金属である。リード部２０は、それが接続される温度検出素子１４または１６と同一または略同一の厚さである。

リード部２０ａ，２０ｂは、それらが接続される上面側温度検出素子１６が熱抵抗体１２の上面２６に配設されているので、その上面２６に形成されている。一方で、リード部２０ｃ，２０ｄは、それらが接続される下面側温度検出素子１４が熱抵抗体１２の下面２４に配設され端子部１８ｃ，１８ｄが上面２６に配設されているので、図１におけるIＶ矢視部断面の断面図である図４に示すように、熱抵抗体１２において下面２４の端縁と上面２６の端縁とをつなぐ一側面３０上を介して下面２４から上面２６に亘って形成されており、その下面２４及び上面２６のそれぞれの端縁で屈曲されている。リード部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、上記したように白金などの金属薄膜であるが、全てが導電性のペーストを使って形成されていてもよく、或いは、リード部２０の一部分だけ、例えば上記一側面３０上のリード部２０ｃ，２０ｄだけが導電性のペーストを使って形成されていてもよい。

絶縁膜２２は、熱抵抗体１２、温度検出素子１４，１６、及びリード部２０の表面全体すなわち熱流束センサ１０の外面全体を、端子部１８の部分を除いて覆う絶縁薄膜である。端子部１８において絶縁膜２２が除かれていることで、前記配線５４を端子部１８に導通を確保しつつ接続することが可能である。絶縁膜２２の材質としては、熱抵抗体１２、温度検出素子１４，１６、及びリード部２０と相性の良いものが採用され、絶縁膜２２には例えばガラス質の膜やポリイミドなどの樹脂膜が使用されるが、本実施例の絶縁膜２２は二酸化ケイ素（SiO₂）から構成されたガラス質の膜である。絶縁膜２２はその厚さが数μｍ〜数十μｍであり、例えば、温度検出素子１４，１６及びリード部２０が実装された熱抵抗体１２の表面に絶縁膜２２の構成材料が塗布され硬化させられることにより形成される。

絶縁膜２２のうち、熱抵抗体１２の下面２４上と前記一側面３０上とに形成されたものは、熱流束センサ１０が貼り付けられる被測定体５０に対するリード部２０ｃ，２０ｄ及び下面側温度検出素子１４の絶縁を確保するための絶縁層であり、熱抵抗体１２の上面２６上に形成されたものは、上面側温度検出素子１６とリード部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとを埃などから保護するためのものである。従って、絶縁膜２２は温度検出素子１４，１６とリード部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとの表面を覆っていれば良く、それら以外の箇所では必ずしも絶縁膜２２が形成されている必要はなく、例えば前記端子部１８の部分以外において絶縁膜２２が形成されていない箇所があっても差し支えない。更に、前記一側面３０側での被測定体５０に対する絶縁が不要な環境や、上面側温度検出素子１６とリード部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとを埃などから保護する必要がない環境もあり得るので、絶縁膜２２は、少なくとも熱抵抗体１２の下面２４側の熱流束センサ１０の表面に、下面側温度検出素子１４及びリード部２０ｃ，２０ｄを覆うように設けられていればよい。なお、各図では、絶縁膜２２を判り易く表示するするため、絶縁膜２２が実際よりも厚く記載されている。

次に、熱流束センサ１０の使用方法等に関して図５を用いて説明する。図５は、熱流束の測定における熱流束センサ１０の被測定体５０に対する設置状態および熱流束センサ１０に対する配線の概略を説明するための図である。図５に示すように、熱流束センサ１０は、被測定体５０表面の熱流束を測定するために、その熱流束の測定箇所において、下面２４側が被測定体５０の表面に付着される。具体的には、熱流束センサ１０は、熱伝導率の大きな接着剤またはグリース等から構成された接着層５２が下面２４側に薄く付けられて、その接着層５２を介して被測定体５０の表面に貼り付けられる。接着層５２の構成材料としては、例えばフィラーが含有されているような高熱伝導タイプの接着剤またはグリースが好ましい。熱流束センサ１０の端子部１８ａ，１８ｂにはそれぞれリード線５４ａ，５４ｂの一端が例えばハンダ付けによって接続され、リード線５４ａ，５４ｂの他端は、上面側温度検出素子１６により検出される上面側検出温度TEMP_TPを測定するためのアンプである上面側温度測定回路５６に接続されている。また、熱流束センサ１０の端子部１８ｃ，１８ｄにはそれぞれリード線５４ｃ，５４ｄの一端が例えばハンダ付けによって接続され、リード線５４ｃ，５４ｄの他端は、下面側温度検出素子１４により検出される下面側検出温度TEMP_BMを測定するためのアンプである下面側温度測定回路５８に接続されている。このとき、４箇所の端子部１８は全て熱抵抗体１２の下面２４側ではなく上面２６側に配設されているので、その端子部１８にリード線５４が接続された状態において熱流束センサ１０の下面側は平面または略平面であり、熱流束センサ１０を被測定体５０の表面に容易に貼り付けることが可能である。また、下面２４側の熱流束センサ１０の表面全体が絶縁膜２２で覆われているので、熱流束センサ１０を被測定体５０の表面に貼り付けた状態において下面側温度検出素子１４の被測定体５０に対する絶縁は確保されており、下面側温度測定回路５８は下面側温度検出素子１４の出力を正確に得ることが可能である。

上記のような配線により、下面側温度検出素子１４は、リード部２０ｃ，２０ｄと端子部１８ｃ，１８ｄとリード線５４ｃ，５４ｄとを順次介して下面側温度測定回路５８に接続されている。一方で、上面側温度検出素子１６は、リード部２０ａ，２０ｂ端子部１８ａ，１８ｂとリード線５４ａ，５４ｂとを順次介して上面側温度測定回路５６に接続されている。温度測定回路５６，５８は何れも同じ回路構成であり、温度検出素子１４，１６の出力を温度に変換する。温度測定回路５６，５８の回路構成は具体的には図６のようなブリッジ回路になっている。図６は、温度測定回路５６，５８の回路構成を説明するための概略図である。図６に示すように、リード線５４の前記他端は、温度測定回路５６，５８に設けられた配線ターミナル６０に接続されている。温度測定回路５６，５８は、３つの抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を含むブリッジ回路を備えており、所定の印加電圧Ｅが供給されている。温度検出素子１４，１６の温度が高くなるほど温度検出素子１４，１６の端子間抵抗が大きくなるので、その温度検出素子１４，１６の端子間抵抗に応じた出力電圧Ｅ_０が、温度検出素子１４，１６の検出温度TEMP_BM，TEMP_TPを表す出力値として得られるようになっている。その出力電圧Ｅ_０を上記検出温度TEMP_BM，TEMP_TPに変換するためには、例えば、温度検出素子１４，１６の各々に対して、温度既知の環境下で上記出力電圧Ｅ_０と上記検出温度TEMP_BM，TEMP_TPとの関係を予め測定して得た検定線を作成しておく。そして、温度測定回路５６，５８では、その予め設定された検定線が用いられることにより、出力電圧Ｅ_０が上記検出温度TEMP_BM，TEMP_TPに変換される。

図５に戻り、被測定体５０の表面において、被測定体５０の表面とその周りの流体例えば空気又は水との間に温度差があると、熱流束センサ１０が有する熱抵抗体１２の厚さ方向DR_THに熱が伝わる。そうすると、熱抵抗体１２の下面２４と上面２６との間での温度差ΔTEMP_BMTPすなわち下面側検出温度TEMP_BMと上面側検出温度TEMP_TPとの差である上下面温度差ΔTEMP_BMTP（＝TEMP_BM−TEMP_TP）が生じ、その上下面温度差ΔTEMP_BMTPは、被測定体５０の表面において熱流束センサ１０が付着されたセンサ付着部位における熱流束に比例する。従って、熱流束センサ１０を用いて、下面側温度検出素子１４で下面側検出温度TEMP_BMを測定すると共に上面側温度検出素子１６で上面側検出温度TEMP_TPを測定し、それらの検出温度TEMP_BM，TEMP_TPから算出された上下面温度差ΔTEMP_BMTPに基づいて、下記式（１）から上記熱流束を計算することができる。下記式（１）において、熱流束の単位は「Ｗ／ｍ²」であり、比例係数Ｃの単位は「Ｗ／(ｍ²・Ｋ)」であり、上下面温度差ΔTEMP_BMTPの単位は「Ｋ」である。下記式（１）内の比例係数Ｃは、下記式（２）により熱抵抗体１２の熱伝導率及び厚さに基づいて算出されてもよいが、上記熱流束をより正確に算出するためには、予め実験的に求められるのが好ましい。下記式（２）において、熱抵抗体１２の熱伝導率の単位は「Ｗ／(ｍ・Ｋ)」であり、熱抵抗体１２の厚さの単位は「ｍ」である。
熱流束＝比例係数Ｃ×上下面温度差ΔTEMP_BMTP ・・・（１）
比例係数Ｃ＝熱抵抗体１２の熱伝導率／熱抵抗体１２の厚さ ・・・（２）

更に、被測定体５０まわりの前記流体に対する被測定体５０の表面（センサ付着部位）における熱伝達率を、熱流束センサ１０を用いて測定することが可能である。例えば、被測定体５０から十分に離れた所でその被測定体５０まわりの上記流体の温度である流体温度Ｔfを流体温度検出装置６２を用いて検出し測定する。その流体温度検出装置６２としては、温度検出素子１４，１６と同様のセンサや熱電対など一般的な温度センサを用いることができる。また、熱流束センサ１０が被測定体５０に貼り付けられることで下面側温度検出素子１４は被測定体５０の表面に貼り付けられたのと同等の状態で設置されることになるので、下面側検出温度TEMP_BMは被測定体５０の表面の温度とみなすことができる。従って、上記熱伝達率は、下記式（３）により、前記式（１）で算出される熱流束と、流体温度Ｔfと下面側検出温度TEMP_BMとの温度差ΔTEMP_F（＝TEMP_BM−Ｔf）とに基づいて算出される。
熱伝達率＝熱流束／温度差ΔTEMP_F ・・・（３）

このように、熱流束センサ１０による測定に対して流体温度Ｔfの測定を追加するだけで、容易に上記熱伝達率を測定することが可能である。言い換えれば、熱流束センサ１０と流体温度検出装置６２とを含む上記熱伝達率を測定するための熱伝達率計測装置６４が構成されることで、容易に上記熱伝達率を測定することが可能である。

ところで図１〜図３に示すように熱流束センサ１０の熱抵抗体１２は板状の直方体であるが、熱抵抗体１２の幅ｄと厚さｔとの大小関係は、熱流束センサ１０による熱流束の測定誤差に影響する。詳細に説明すると、熱抵抗体１２を流れる熱流束が同じである場合、上下面温度差ΔTEMP_BMTPは熱抵抗体１２の厚さｔが大きいほど大きくなるため、上面側検出温度TEMP_TPと下面側検出温度TEMP_BMとのそれぞれの測定誤差が上記熱流束の測定誤差に与える影響を小さくすることができる。しかし、熱抵抗体１２の厚さｔが大きくなるに従い、熱抵抗体１２の厚さ方向DR_THに平行な側面（図３の一側面３０を含む）の面積が大きくなるので、その熱抵抗体１２の側面とその側面まわりの流体との熱の授受が大きくなる。このため、熱抵抗体１２の厚さｔが小さい場合と大きい場合とを比較すれば、熱流束センサ１０の被測定体５０に対する貼付面側すなわち下面２４側の熱流束が互いに同じであったとしても、熱抵抗体１２の厚さｔが大きい場合は熱抵抗体１２の上記側面での熱の授受により上面２６の熱流束が小さくなる。従って、上面側温度検出素子１６の出力値（上面側検出温度TEMP_TP）が変わり、被測定体５０の表面における熱流束の測定に測定誤差を生じさせることになる。図７は、熱抵抗体１２の幅ｄに対する厚さｔの比率RTdtである熱抵抗体板厚比率RTdt（＝ｔ／ｄ）と、下面２４側（貼付面側）の熱流束（貼付面熱流束）と上面２６中心の上面側温度検出素子１６位置における熱流束（上面２６の温度検出素子部熱流束）との比率RT_THである上下面熱流束比率RT_TH（＝上面２６の温度検出素子部熱流束／貼付面熱流束）との関係を計測した計測結果である。ここで、上記貼付面熱流束が変わらなければ、上面側温度検出素子１６により検出される上面側検出温度TEMP_TPはその上下面熱流束比率RT_THが１であるときが最も高く、上下面熱流束比率RT_THが低下するほど低くなるので、実際の計測では、図７の縦軸の上下面熱流束比率RT_THを上面側検出温度TEMP_TPに置き換えて計測を行い、図７に示す計測結果を得た。言い換えれば、図７において、上下面熱流束比率RT_THが１で一定である範囲では上面側検出温度TEMP_TPは計測中の最高温度で一定であり、上下面熱流束比率RT_THが１よりも低い範囲では、上面側検出温度TEMP_TPは、上下面熱流束比率RT_THが１であるときの温度から上下面熱流束比率RT_THが低いほど低下しているということである。この図７に示す計測結果から、熱抵抗体板厚比率RTdtが０．３以下すなわち「ｔ／ｄ≦０．３」であれば、熱流束センサ１０による熱流束の測定は、熱抵抗体１２の厚さｔの増加に起因した前記側面からの放熱の影響を略受けず、熱抵抗体板厚比率RTdtが０．３を超えるとその放熱の影響を大きく受け易いことが判った。そこで、本実施例の熱流束センサ１０では、熱抵抗体板厚比率RTdtが０．３以下にされている。なお、熱抵抗体１２の長手方向寸法である長さＬは、熱抵抗体板厚比率RTdtの算出の基になる幅ｄには該当しない。すなわち、その熱抵抗体板厚比率RTdtの算出の基になる幅ｄとは、熱抵抗体１２の直交する２方向の幅のうち短い側の幅寸法を意味している。

上述したように、本実施例の熱流束センサ１０は、(i)下面側温度検出素子１４と上面側温度検出素子１６とにより、下面側検出温度TEMP_BMと上面側検出温度TEMP_TPとをそれぞれ測定でき、(ii)熱流束センサ１０を被測定体５０の表面に貼り付けて使用することで、下面側温度検出素子１４が検出する下面側検出温度TEMP_BMは被測定体５０の表面温度と略同じ温度であるとみなせる、という特徴を有する。一方、従来の技術では、下面側検出温度TEMP_BMと上面側検出温度TEMP_TPとをそれぞれ測定するのではなく上下面温度差ΔTEMP_BMTPだけを測定しており、熱流束センサで被測定体５０の表面温度を測定できなかった。そのため、従来の技術では、被測定体５０の表面からそのまわりの流体への熱伝達率を測定する場合には、被測定体５０の表面温度を測定する温度センサ等が別に必要であったが、本実施例の熱流束センサ１０を用いれば、そのような別の温度センサ等は必要ない。この熱流束センサ１０の特徴を更に生かすため、以下に、上記熱伝達率をより高精度に測定する方法、具体的には、前記式（１）における比例係数Ｃを予め実験的に求めておきその比例係数Ｃを用いて上記熱伝達率を測定する方法を説明する。

被測定体５０の表面に熱流束センサ１０を貼り付けてその貼付部位における熱伝達率を測定する場合、熱流束センサ１０が設けられたことにより、例えば熱流束センサ１０近傍の熱の流れが乱されたり、被測定体５０まわりの流体（空気など）の流れが被測定体５０の表面から突き出した熱流束センサ１０によって乱されたりすることが原因となって、上記熱伝達率に測定誤差が生じる。そのため、その熱伝達率の測定精度を高めるには、このような測定誤差を生じる原因まで考慮して、熱流束センサ１０の上下面温度差ΔTEMP_BMTPと上記熱伝達率との関係が予め求められており、その予め求められた関係を基にして上下面温度差ΔTEMP_BMTPから上記熱伝達率が求められる必要がある。ここで、熱流束センサ１０により測定される熱流束と熱流束センサ１０の上下面温度差ΔTEMP_BMTPとは前記式（１）に示すように比例関係にあり、一般的な熱流束センサによる熱流束の測定では、前記式（１）の比例係数Ｃは前記式（２）で算出される。しかし、被測定体５０の表面に熱流束センサ１０を貼り付けて、その周りを流体が流れている場合には、実際には、様々な外乱により前記式（２）は必ずしも成立しない。そこで、前記式（１）における比例係数Ｃが、その比例係数Ｃを実験的に求めるための熱流束センサ検定装置７０（以下、検定装置７０という）を使って算出される。

図８は前記検定装置７０の正面図であり、図９は図８におけるＡ矢視部断面の断面図である。そのＡ矢視部断面は、閉流路７２内での熱流束センサ１０のセンサ付着部位における断面である。図８及び図９に示すように、検定装置７０はその検定装置７０の長手方向に貫通した閉流路７２を備えており、図８の矢印AR03，AR04に示すように、流体たとえば空気または水が、閉流路７２の上流側から下流側に向けて一定の質量流量（単位は例えばkg／s）で流される。その閉流路７２の長手方向に直交する横断面の形状は矩形形状であり、閉流路７２を囲む４つの内壁面のうちの一壁面が薄板の金属板７４で構成された金属壁面７６であり、その他の内壁面７８，８０，８２は樹脂などの断熱材８３で構成された断熱壁面である。

検定装置７０は加熱装置である電気ヒータ８４を備えており、その電気ヒータ８４は、閉流路７２に対して金属板７４を介して外側に配設されている。そのため、電気ヒータ８４が通電されて発熱すると金属壁面７６が加熱され、閉流路７２内に流れる前記流体が加熱される。すなわち、その金属壁面７６は、本発明の冷熱内壁面に対応し、本実施例では具体的に、閉流路７２内を一方向に流れる前記流体を電気ヒータ８４によって加熱する加熱内壁面として機能する。閉流路７２の前記横断面は矩形形状であるので金属壁面７６は平面であり、そのため、円筒管などの曲面の内壁面と比較して、金属壁面７６の表面に熱流束センサ１０を貼り付けるのが容易である。また、金属板７４および電気ヒータ８４は閉流路７２の全長にわたって設けられている。

検定装置７０において、熱流束センサ１０は閉流路７２内の金属壁面（冷熱内壁面）７６上であって図９に示す横断面の中央部に付着されている、具体的には、貼り付けられている。閉流路７２内の流体の流れ方向において、熱流束センサ１０が金属壁面７６の表面に貼り付けられる位置すなわち熱流束センサ１０の取付位置は、金属壁面７６の上流端から所定距離以上離れた下流側、すなわち、流体の流れ状態が閉流路７２の長手方向位置に応じて大きく変化する図８の助走区間よりも下流側とされている。言い換えれば、熱流束センサ１０による測定は、上記助走区間よりも下流側である図８にてＷdで示す流体流れが発達した領域で行われる。なぜなら、上記発達した領域では、金属壁面７６から閉流路７２内の流体に対する熱伝達率が略一定値であるので、その熱伝達率の算出において上記流体の流れ方向の位置を考慮する必要がなく、より簡素な熱伝達率の推定式、例えば下記式（４）として示す所定の熱伝達率計算式が使えるからである。また、熱流束センサ１０の前記取付位置における流路断面すなわち図９に示す横断面において、金属壁面７６から十分に離れた閉流路７２内の位置（温度層より外側）における流体の流体温度Ｔfを測定する熱電対などで構成された流体温度測定素子８６が設けられている。
ｈ＝Ｑ／Ａ_HT／（TEMP_BM−Ｔf） ・・・（４）
Ｑ＝q1×α×（Ｔ_２−Ｔ_１） ・・・（５）

上記式（４）において、ｈは、熱流束センサ１０が付着されたセンサ付着部位における熱伝達率である。Ｑは、金属壁面７６から流体への熱移動量（単位は例えばＷ）であり、上記式（５）により算出される。Ａ_HTは、閉流路７２内の流体に対する伝熱面積、すなわち、閉流路７２の上流端から上記センサ付着部位までの金属壁面７６の長手方向寸法Ｌ_HT（図８参照）とその金属壁面７６の幅Ｄ_HT（図９参照）との積である。TEMP_BMは、下面側温度検出素子１４により検出される前記下面側検出温度である。Ｔfは流体温度測定素子８６により測定される流体温度である。また、上記式（５）において、q1は閉流路７２内の流体の質量流量である。αはその流体の比熱である。Ｔ_２は閉流路７２の下流端すなわち閉流路７２の出口における流体の温度であり、Ｔ_１は閉流路７２の上流端すなわち閉流路７２の入口における流体の初期温度である。

検定装置７０を用いた測定結果を基にして、前記センサ付着部位における熱伝達率は前記式（４）で計算され、金属壁面７６の表面温度は下面側温度検出素子１４により測定される。このことから、熱流束センサ１０の熱流束は下記式（６）で計算される。そうすると、上面側検出温度TEMP_TPと下面側検出温度TEMP_BMとの相互差（上下面温度差ΔTEMP_BMTP）と前記センサ付着部位における熱流束との関係、具体的には、前記式（１）における比例係数Ｃが、下記式（６）で算出された熱流束と上下面温度差ΔTEMP_BMTPとに基づいて下記式（７）により算出される。
熱流束＝熱伝達率ｈ×（下面側検出温度TEMP_BM−流体温度Ｔf） ・・・（６）
比例係数Ｃ＝熱流束／上下面温度差ΔTEMP_BMTP ・・・（７）

上記式（７）により算出された比例係数Ｃを使うことで、被測定体５０の表面に付着された熱流束センサ１０により得られる上下面温度差ΔTEMP_BMTPと、下面側検出温度TEMP_BMとして検出される被測定体５０の表面温度と、図５に示す流体温度検出装置６２により測定される流体温度Ｔfとに基づいて、下記式（８）を用いて、測定したい被測定体５０の表面における熱伝達率を測定することができる。ここで、下記式（８）は前記式（１）と前記式（３）とから成立する計算式であり、下記式（８）の温度差ΔTEMP_Fは前述したように「ΔTEMP_F＝下面側検出温度TEMP_BM−流体温度Ｔf」として算出される。以上のように、検定装置７０を用いて比例係数Ｃを算出しておけば、それ以後の熱流束センサ１０を使った熱伝達率の測定において、その熱伝達率を精度良く測定することができる。
熱伝達率＝比例係数Ｃ×上下面温度差ΔTEMP_BMTP／温度差ΔTEMP_F ・・・（８）

なお、前記式（５）の質量流量q1を求めるために、閉流路７２内を流れる流体の流速を測定する必要がある。そのためには、例えば一般的に知られた流量計を使いその流体の体積流量を測定し、その体積流量に流体の密度をかけて質量流量q1を計算すればよい。また、検定装置７０の閉流路７２の横断面形状は矩形であるが、その形状は矩形に限られるものではなく、例えば閉流路７２は円管や環状であっても差し支えない。検定装置７０は加熱装置として電気ヒータ８４を備えているが、その電気ヒータ８４に替えて、例えば冷水やペルチェ素子を用いて金属壁面７６を冷却する冷却装置を備え、その冷却装置によって金属壁面７６が冷却されても差し支えない。すなわち、金属壁面７６は、閉流路７２内を一方向に流れる前記流体を上記冷却装置によって冷却する冷却内壁面として機能してもよいということである。

本実施例では、次のような効果（Ａ１）〜（Ａ８）がある。（Ａ１）本実施例によれば、熱流束センサ１０は、(i)板状の部材であり、厚さ方向DR_THに直交する下面２４に下面側温度検出素子１４が固着され、上面２６に上面側温度検出素子１６が固着された熱抵抗体１２と、(ii)少なくとも下面２４側の熱流束センサ１０表面に設けられた絶縁膜２２と、(iii)下面２４以外の熱抵抗体１２の表面上に構成され温度検出素子１４，１６と電気的に接続されており、温度検出素子１４，１６に通電するための配線（リード線）５４が連結される端子部１８とを備えている。そして、熱流束センサ１０は、被測定体５０の表面における熱流束を測定するために下面２４側が被測定体５０の表面に付着される。このような構成から、熱抵抗体１２が板状の部材であるので、その熱抵抗体１２が例えば薄膜である従来の熱流束センサのようには、熱流束センサ１０に剛性を付与するための基板などの母材が必要とされない。また、熱抵抗体１２の下面２４上に実装された下面側温度検出素子１４等と被測定体５０との間の電気的な絶縁は絶縁膜２２により確保される。従って、熱流束センサ１０を被測定体５０の表面に例えば接着剤などを用いて容易に取り付けることができる。また、図５に示すように、熱流束センサ１０の端子部１８が、被測定体５０に対向する下面２４以外の熱抵抗体１２の表面上、具体的には熱抵抗体１２の上面２６上に構成されているので、被測定体５０の表面に取り付けられた熱流束センサ１０に対して容易に配線することが可能である。要するに、熱流束センサ１０の取扱いが容易である。

（Ａ２）また、本実施例によれば、熱抵抗体１２の直交する２方向の幅のうち短い側の幅寸法、具体的には図１に示す幅ｄの寸法に対する熱抵抗体１２の厚さｔの比率である熱抵抗体板厚比率RTdt（＝ｔ／ｄ）が０．３以下である。従って、被測定体５０の表面上で熱流束センサ１０が取り付けられた部位における熱流束を精度良く測定することが可能である。

（Ａ３）また、本実施例によれば、熱流束センサ１０の端子部１８は熱抵抗体１２の上面２６上のうち一側部に寄せて配設されている。従って、上記端子部１８に接続されたリード線５４（図５参照）が前記熱流束の測定精度を低下させるほどには熱流束センサ１０まわりの流体の流れを変化させないように、熱流束センサ１０に上記リード線５４を配線することが可能である。例えば仮に端子部１８が上面側温度検出素子１６を取り囲むようにように配置されている場合には、リード線５４が熱流束センサ１０まわりの流体の流れを変化させないようにそのリード線５４を配線するためには相当の注意を要するところ、本実施例のような端子部１８の配置であれば、熱流束センサ１０まわりの流体の流れを変化させないように容易にリード線５４を配線できる。

（Ａ４）また、本実施例によれば、熱流束センサ１０の端子部１８は、熱抵抗体１２の長手方向の片側に寄せて配設されている。従って、上記端子部１８に接続されたリード線５４が前記熱流束の測定精度に与える影響を一層低下させることができる。

（Ａ５）また、本実施例によれば、熱抵抗体１２の材質はソーダガラスであるので、熱流束センサ１０の熱抵抗体１２として必要とされる物性を備え、剛性の高い熱抵抗体１２を安価に得ることが可能である。

（Ａ６）また、本実施例によれば、熱流束センサ１０は被測定体５０の表面に貼り付けられてその貼付部位における熱伝達率が測定される際には、熱流束センサ１０が被測定体５０に貼り付けられることで下面側温度検出素子１４は被測定体５０の表面に貼り付けられたのと同等の状態で設置されることになる。そのため、下面側温度検出素子１４によって検出される下面側検出温度TEMP_BMは被測定体５０の表面の温度とみなすことができる。従って、下面側検出温度TEMP_BMを得ることができない熱流束センサではその熱流束センサとは別に被測定体５０の表面温度を測定する温度センサ等が必要になるところ、本実施例の熱流束センサ１０を用いれば、そのような別の温度センサ等は必要ない。そのため、熱伝達率の測定が煩雑になることが回避され、上記別の温度センサ等の追加による測定系の乱れ増加に起因した測定精度低下を招かないようにすることが可能である。

（Ａ７）また、本実施例によれば、熱伝達率計測装置６４は、（ａ）熱流束センサ１０と、被測定体５０まわりの流体の温度Ｔfを検出する流体温度検出装置６２とを備えており、（ｂ）その流体に対する被測定体５０の表面における熱伝達率を計測するための熱伝達率計測装置である。従って、熱流束センサ１０が取り付けられた被測定体５０の部位における熱伝達率を、容易に計測することが可能である。例えば、被測定体５０の表面温度は熱流束センサ１０の下面側温度検出素子１４により検出できるので、熱流束センサ１０の他に被測定体５０の表面温度を検出するための温度センサを設ける必要がないという利点がある。

（Ａ８）また、本実施例によれば、図８および図９に示す検定装置７０は、（ａ）流路内を一方向に流れる流体を加熱する金属壁面７６を含む閉流路７２と、その金属壁面７６の上流端から所定距離（図８の助走距離）以上下流側の金属壁面７６上に付着された熱流束センサ１０とを備えており、（ｂ）熱流束センサ１０が付着されたセンサ付着部位における熱伝達率を所定の熱伝達率計算式たとえば前記式（４）を用いて算出することにより、その熱伝達率に基づいて、熱流束センサ１０の温度検出素子１４，１６の各々により検出される温度の相互差（上下面温度差ΔTEMP_BMTP）と上記センサ付着部位における熱流束との関係を算出するための熱流束センサ検定装置である。従って、検定装置７０を用いて、上記上下面温度差ΔTEMP_BMTPと上記熱流束との関係を精度良く求めることができるので、熱流束センサ１０を用いた上記熱流束の測定、延いてはその熱流束に基づく熱伝達率の測定を精度良く行うことが可能となる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下の実施例の説明において、実施例相互に重複する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

実施例１の熱流束センサ１０では、図４に示すように、熱抵抗体１２の下面２４上に実装されたリード部２０ｃ，２０ｄはその下面２４の端縁で屈曲され、熱抵抗体１２の前記一側面３０上にまで延設されている。図５に示すように熱流束センサ１０は被測定体５０の表面に貼り付けて使用されるが、その貼付け時に下面２４と一側面３０との境界を成すエッジ部分が被測定体５０の表面と摺れ易いので、そのエッジ部分で屈曲されているリード部２０ｃ，２０ｄが損傷する可能性がある。また、そのエッジ部分におけるリード部２０ｃ，２０ｄが損傷するに至らないとしても、そのエッジ部分で絶縁膜２２が剥がれた場合に、熱流束センサ１０が貼り付けられる被測定体５０の表面が金属などの導電体であれば、そのエッジ部分におけるリード部２０ｃ，２０ｄと被測定体５０の表面とが互いに接触して短絡することもあり得る。

そこで、図１０および図１１に示すように、本実施例の熱流束センサ１１０では、下面側温度検出素子１４と端子部１８ｃ，１８ｄとを電気的に接続する薄膜状のリード部２０ｃ，２０ｄが屈曲されている下面２４の端縁において、熱抵抗体１１２の下面側角部１１４がなだらかに形成されている。ここで、図１０は、実施例１での図１に相当する熱流束センサ１１０の正面図であり、図１１は、実施例１での図４に相当する断面図すなわち図１０におけるＢ矢視部断面の断面図である。具体的に、本実施例の熱抵抗体１１２の下面側角部１１４は、前述の図４に示すようなエッジ状ではなく、図１１にて矢印Ｃで指し示すように面取りされた面取形状で形成されている。更に好ましくは、熱抵抗体１１２では、リード部２０ｃ，２０ｄが屈曲されている上面２６の端縁においても下面側と同様に、熱抵抗体１１２の上面側角部１１６は上記面取形状で形成されている。そして、リード部２０ｃ，２０ｄは下面側角部１１４および上面側角部１１６の外形形状に沿って屈曲されている。これにより、熱流束センサ１１０が被測定体５０の表面に貼り付けられる際に前記下面側角部１１４の近傍が被測定体５０の表面と摺れても、その下面側角部１１４の近傍におけるリード部２０ｃ，２０ｄまたは絶縁膜２２の損傷を防止することができる。

なお、熱抵抗体１１２は、図１１に示す下面側角部１１４と上面側角部１１６とが前記面取形状で形成されている点が実施例１の熱抵抗体１２とは異なるが、それ以外の点では実施例１の熱抵抗体１２と同じである。また、図１１に示すように、熱抵抗体１１２の下面側角部１１４と上面側角部１１６とはそれぞれ前記面取形状で形成されているが、それら角部１１４，１１６は、下面２４または上面２６と前記一側面３０とが交差して成すエッジよりもなだらかに形成せれていればよく、例えば、図１１とは別の例を示す前記Ｂ矢視部断面の断面図である図１２にて矢印Ｒで指し示すように、コーナーＲのような曲面形状で形成されていても差し支えない。

本実施例では、前述の実施例１の効果（Ａ１）〜（Ａ６）に加え、更に次のような効果がある。すなわち、本実施例によれば、熱流束センサ１１０の下面側温度検出素子１４と端子部１８ｃ，１８ｄとを電気的に接続する薄膜状のリード部２０ｃ，２０ｄが屈曲されている下面２４の端縁において、熱抵抗体１１２の下面側角部１１４がなだらかに形成されている。従って、その下面側角部１１４が鋭角のエッジ部分である場合と比較して、熱流束センサ１１０が被測定体５０の表面に貼り付けられる際に下面側角部１１４の近傍が被測定体５０の表面と摺れても、その下面側角部１１４の近傍におけるリード部２０ｃ，２０ｄまたは絶縁膜２２の損傷を防止することができる。また、絶縁膜２２が塗布などによって形成される場合には、なだらかに形成された角部１１４，１１６に絶縁膜２２を十分な厚さで形成し易くなる。

実施例１で説明した熱流束の測定では、端子部１８が熱流束センサ１０の出力に影響を及ぼさないようにして、その熱流束の測定精度の低下が防止されるのが好ましい。ここで、実施例１の熱流束センサ１０の上面側温度検出素子１６付近の熱流束は、熱流束センサ１０の表面近傍の流体の流れの状態に応じて変化する。もし、端子部１８が上面側温度検出素子１６よりも上記流体の流れの上流側にあると、その端子部１８に接続されたリード線５４により上記流体の流れが乱され、上面側温度検出素子１６の表面での熱伝達の様子が変わり、そのリード線５４による上記流体の流れの乱れが無い場合と比較して熱流束センサ１０近傍における熱伝達率が変化し（流体の流れの乱れが大きいほど熱伝達率が大きくなる）、熱流束センサ１０を使った熱流束測定や熱伝達率測定（以下、熱流束測定等という）に影響を及ぼす。そこで、実施例１では、熱流束センサ１０において、端子部１８の全部を図１に示す上面２６上の短辺２８近傍にまとめて配設することで、端子部１８が熱流束測定等に影響することになる範囲を極力狭くして、熱流束測定等を高精度に行い得る前記流体の流れの範囲を広げている。本実施例では、端子部１８が熱流束測定等に与える影響を抑えることを目的とした実施例１の熱流束センサ１０とは別の熱流束センサ１３０を図１３を用いて説明する。

図１３は、本実施例の熱流束センサ１３０を示した斜視図である。図１３に示す熱流束センサ１３０では、端子部１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ（以下、特に区別しない場合には単に、端子部１３２と表す）が、熱抵抗体１２において下面２４の端縁と上面２６の端縁とをつなぐ一側面３０上に構成されている。このこと以外の点、すなわち、端子部１３２の配置以外の点では、熱流束センサ１３０は実施例１の熱流束センサ１０と同じである。

熱流束センサ１３０では、端子部１３２が上記一側面３０上に配設されているため、リード部１３４ａ，１３４ｂが、一側面３０側の上面２６の端縁で屈曲されてその一側面３０上にまで延設されている。リード部１３４ａ，１３４ｂはそれぞれ、この点が実施例１のリード部２０ａ，２０ｂとは異なるが、それ以外の点ではリード部２０ａ，２０ｂと同じである。また、熱流束センサ１３０のリード部１３４ｃ，１３４ｄは、下面２４から上記一側面３０上までであり、上面２６にまでは及んでいない。この点が実施例１のリード部２０ｃ，２０ｄとは異なるが、それ以外の点ではリード部２０ｃ，２０ｄと同じである。なお、熱流束センサ１３０に用いられる熱抵抗体１２は実施例１のものそのままである。

本実施例では、前述の実施例１の効果（Ａ１），（Ａ２），（Ａ５），（Ａ６）に加え、更に次のような効果がある。すなわち、本実施例によれば、端子部１３２の全部が、熱抵抗体１２において下面２４の端縁と上面２６の端縁とをつなぐ一側面３０上に構成されている。従って、端子部１３２に接続された配線例えば図５のリード線５４が前記熱流束測定等の測定精度を低下させるほどには熱流束センサ１３０まわりの流体の流れを変化させないように、熱流束センサ１３０に配線することが、実施例１の熱流束センサ１０と比較して容易である。

本実施例では、端子部１８，１３２が熱流束測定等に与える影響を抑えることを目的とした実施例１，３の熱流束センサ１０，１３０とは別の熱流束センサ１５０を図１４を用いて説明する。

図１４は、本実施例の熱流束センサ１５０を示した斜視図である。図１４に示すように、熱流束センサ１５０では、熱抵抗体１５２が端子部１８を設ける側に伸ばされている。言い換えれば、熱抵抗体１５２は、その熱抵抗体１５２の上面１５６に設けられた上面側温度検出素子１６と端子部１８との間における熱抵抗体１５２の長手方向の距離DS01を実施例１の熱抵抗体１２よりも大きくしたものである。熱流束センサ１５０はこの距離DS01が異なる他は実施例１の熱流束センサ１０と同じであり、下面側温度検出素子１４と上面側温度検出素子１６とが熱抵抗体１５０の厚さ方向DR_THに互いに重ねて配設されている点も実施例１の熱流束センサ１０と同じである。熱流束センサ１５０のように上記距離DS01が大きくなると、例え端子部１８が上面側温度検出素子１６よりも流体の流れの上流側に来たとしても、その端子部１８によるその流れの乱れが上面側温度検出素子１６に及び難くなる。このことからすれば、上面１５６側から見た熱流束センサ１５０の形状すなわち熱抵抗体１５２の形状は、正方形であるよりも、端子部１８が配設される一側部の側に上面１５６及び下面が長くされた長方形であることが望ましいと言える。

なお、熱流束センサ１５０のリード部１５８ａ，１５８ｂはそれぞれ、前記距離DS01が大きい分、熱抵抗体１５２の上面１５６上において長くなっている点が実施例１のリード部２０ａ，２０ｂとは異なるが、それ以外の点ではその実施例１のリード部２０ａ，２０ｂと同じである。また、熱流束センサ１５０のリード部１５８ｃ，１５８ｄはそれぞれ、前記距離DS01が大きい分、熱抵抗体１５２の下面上において長くなっている点が実施例１のリード部２０ｃ，２０ｄとは異なるが、それ以外の点ではその実施例１のリード部２０ｃ，２０ｄと同じである。

本実施例では、前述の実施例１の効果（Ａ１）〜（Ａ６）に加え、更に次のような効果がある。すなわち、本実施例によれば、熱流束センサ１５０の熱抵抗体１５２は、その熱抵抗体１５２の上面１５６に設けられた上面側温度検出素子１６と端子部１８との間における熱抵抗体１５２の長手方向の距離DS01を実施例１の熱抵抗体１２よりも大きくしたものである。従って、熱流束センサ１５０は、実施例１の熱流束センサ１０と比較して、端子部１８に接続された配線例えば図５のリード線５４が前記熱流束測定等の測定精度に与える影響をより一層抑えることが可能である。

前述した実施例１〜４の熱流束センサ１０，１１０，１３０，１５０の外形形状は何れも直方体であるが、熱流束センサの外形形状は直方体に限定されるものではなく、例えば、円板形状であってもよい。本実施例の熱流束センサ１７０は、図１５〜図１７に示すように円板形状をしている点が実施例１の熱流束センサ１０とは異なるが、それ以外の点では実施例１の熱流束センサ１０と同じである。

図１５は、実施例１での図１に相当する熱流束センサ１７０の正面図である。図１６は、実施例１での図２に相当する側面図すなわち図１５において矢印AR05方向から見た熱流束センサ１７０の側面図である。図１７は、実施例１での図３に相当する背面図すなわち図１６において矢印AR06方向から見た熱流束センサ１７０の背面図である。図１５〜図１７に示すように、熱流束センサ１７０の構成要素は、実施例１の熱流束センサ１０の構成要素に対し、熱流束センサ１７０が円板形状であることに合わせて形状または配置が変更されているが、それ以外の点では実施例１の熱流束センサ１０の構成要素と同じである。例えば、熱流束センサ１７０の熱抵抗体１７２は円板形状であり、その熱抵抗体１７２の下面１７４の中央部には下面側温度検出素子１４が固着されており、熱抵抗体１７２の上面１７６の中央部には上面側温度検出素子１６が固着されている。そして、端子部１８の全部はその上面１７６上の一側部に寄せて配設されているが、上面１７６の端縁形状が円弧であるので、その円弧状の端縁に沿って配設されている。そのため、上面側温度検出素子１６と端子部１８ａ，１８ｂとを電気的に接続するリード部１７８ａ，１７８ｂはそれぞれ、実施例１のリード部２０ａ，２０ｂと同じ機能を有するが、上面１７６上における平面形状がそのリード部２０ａ，２０ｂと異なっている。また下面１７４側でも同様であり、下面側温度検出素子１４と端子部１８ｃ，１８ｄとを電気的に接続するリード部１７８ｃ，１７８ｄはそれぞれ、実施例１のリード部２０ｃ，２０ｄと同じ機能を有するが、その平面形状がそのリード部２０ｃ，２０ｄと異なっている。なお、熱流束センサ１７０では、図７の横軸を構成する熱抵抗体板厚比率RTdtの基になる幅ｄには、熱抵抗体１７２の直径Ｄ１が該当する。

本実施例では、前述の実施例１の効果（Ａ１）〜（Ａ３），（Ａ５），（Ａ６）がある。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

例えば、前述の実施例１〜５において、熱抵抗体１２の材質はソーダガラスであるが、温度検出素子１４，１６の測定精度に影響しない範囲内で撓むことが可能なゴムなどの弾性体であっても差し支えない。

また、前述の実施例１〜５において、前記熱流束測定等の際に、熱流束センサ１０，１１０，１３０，１５０，１７０は接着層５２を介して被測定体５０の表面に付着されるが、その接着層５２を介さず例えば磁力などにより直接的に被測定体５０の表面に付着されても差し支えない。

１０，１１０，１３０，１５０，１７０：熱流束センサ
１２，１１２，１５２，１７２：熱抵抗体
１４：下面側温度検出素子（一方の素子）
１６：上面側温度検出素子（他方の素子）
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ：端子部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃ，１３４ｄ，１５８ａ，１５８ｂ，１５８ｃ，１５８ｄ，１７８ａ，１７８ｂ，１７８ｃ，１７８ｄ：リード部
２２：絶縁膜
２４，１７４：下面（一方の面）
２６，１５６，１７６：上面（他方の面）
３０：一側面（側面）
５０：被測定体
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ：リード線（配線）
６２：流体温度検出装置
６４：熱伝達率計測装置
７０：検定装置（熱流束センサ検定装置）
７２：閉流路
７６：金属壁面（冷熱内壁面）
１１４：下面側角部（角部）

Claims (8)

1. 薄膜状に形成された１対の温度検出素子の各々により検出される温度の相互差に基づいて被測定体の表面における熱流束を測定するための熱流束センサであって、
   板状の部材であり、厚さ方向に直交する一方の面に前記１対の温度検出素子のうちの一方の素子が固着され、他方の面に該１対の温度検出素子のうちの他方の素子が固着された熱抵抗体と、
   少なくとも前記一方の面側の熱流束センサ表面に設けられた絶縁膜と、
   前記一方の面以外の前記熱抵抗体の表面上に構成され前記１対の温度検出素子と電気的に接続されており、該１対の温度検出素子に通電するための配線が連結される端子部とを備え、
   熱流束を測定するために前記一方の面側が前記被測定体の表面に付着される
   ことを特徴とする熱流束センサ。
2. 前記熱抵抗体の直交する２方向の幅のうち短い側の幅寸法に対する該熱抵抗体の厚さの比率が０．３以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱流束センサ。
3. 前記端子部は前記他方の面上のうち一側部に寄せて配設されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱流束センサ。
4. 前記熱抵抗体は長手状であり、
   前記端子部は該熱抵抗体の長手方向の片側に寄せて配設されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の熱流束センサ。
5. 前記端子部は、前記熱抵抗体において前記一方の面の端縁と前記他方の面の端縁とをつなぐ側面上に構成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱流束センサ。
6. 前記一方の素子と前記端子部とを電気的に接続する薄膜状のリード部が屈曲されている前記一方の面の端縁において、前記熱抵抗体の角部がなだらかに形成されている
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の熱流束センサ。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の熱流束センサと、前記被測定体まわりの流体の温度を検出する流体温度検出装置とを備えており、
   該流体に対する該被測定体の表面における熱伝達率を計測するための熱伝達率計測装置。
8. 流路内を一方向に流れる流体を冷却または加熱する冷熱内壁面を含む閉流路と、該冷熱内壁面の上流端から所定距離以上下流側の該冷熱内壁面上に付着された請求項１から６の何れか１項に記載の熱流束センサとを備えており、
   前記熱流束センサが付着されたセンサ付着部位における熱伝達率を所定の熱伝達率計算式を用いて算出することにより、該熱伝達率に基づいて、前記１対の温度検出素子の各々により検出される温度の相互差と前記センサ付着部位における熱流束との関係を算出するための熱流束センサ検定装置。
   

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