JP5646973B2 - Thermal conductivity measurement device, thermal conductivity calculation device, thermal conductivity calculation program, and thermal conductivity measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を測定するための熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法に関するものである。 The present invention relates to a thermal conductivity measuring device, a thermal conductivity computing device, a thermal conductivity calculating program, and a thermal conductivity measuring method for measuring the thermal conductivity of a plate-like piece to be measured.
従来、板状の被測定片の熱伝導率kを測定する方法として、以下の方法が知られている。 Conventionally, the following method is known as a method for measuring the thermal conductivity k of a plate-like piece to be measured.
この方法では、図20に示されるように、被測定片100をその主面部100aが垂直となる姿勢で配置(垂直配置)し、自然空冷下で一方の端部102をヒーターH等で加熱する。この被測定片100において、一方の端部102から他方の端部104に向かう方向に沿った複数箇所(図20では7箇所)x1,x2,…で被測定片100の温度をそれぞれ検出する。そして、求めた被測定片100の各位置での温度と、計算式(具体的には、垂直配置された平板の自然対流式と放射式)と、を用いて自然空冷下で垂直配置された被測定片100の熱伝達率hを算出する。この熱伝達率hは、他の姿勢で配置された平板の各位置での温度を検出して前記他の姿勢の平板に対する計算式によって求めた熱伝達率hに比べて誤差が少ない。そのため、上記の計算式(自然対流式及び放射式)によって求めた被測定片の熱伝達率hと、上記のようにして検出した被測定片100の各位置x1,x2,…での温度と、フィン効率を算出するための計算式とから被測定片100の熱伝導率kを精度よく導出することができる。
In this method, as shown in FIG. 20, the measured
一方、板状の被測定片の熱伝導率kを測定する方法として、非特許文献1に記載の方法も知られている。この方法は、図21に示されるように、真空中に配置された被測定片100の一方の端部(基部)102を冷却部材106で挟み込み、被測定片100の他方の端部である先端部104、及び基部102側の冷却部材106の近傍にヒーターH1,H2をそれぞれ設ける。そして、ヒーターH1,H2によって被測定片100を加熱し、被測定片100の温度を基部102から先端部104に向う方向に沿って複数箇所(図21では3箇所)x1,x2,…で測定する。
On the other hand, a method described in
真空中に配置されているので被測定片100は、真空断熱状態となっている。このため、ヒーターH1,H2から冷却部材106に向けて被測定片100中を流れる熱の被測定片100表面から当該被測定片100の周囲の空間への放熱が無視できる。そのため、被測定片100の熱伝達率hを考慮することなく、被測定片100内の熱流Qと被測定片100の各位置x1,x2,…で測定された温度及び被測定片100のヒーターH1,H2の位置における温度に基づく温度勾配とから所定の計算式によって被測定片100の熱伝導率kを導出することができる。
Since it is arrange | positioned in the vacuum, the to-
上記一つ目の熱伝導率の測定方法では、熱伝達率hを算出する際に、垂直配置した平板の自然対流式及び放射式を用いて被測定片100の熱伝導率kを求めている。
In the first method for measuring the thermal conductivity, when calculating the heat transfer coefficient h, the thermal conductivity k of the
一方、上記二つ目の熱伝導率の測定方法(非特許文献1に記載の方法)では、熱伝達率hを求める代わりに、被測定片100を真空中に配置して真空断熱状態とし、これにより、被測定片100中を流れるヒーターH1,H2からの熱流Qの熱損が無視できる状態にして、この熱流Qと被測定片100の温度勾配とから熱伝導率kを求めている。そのため、被測定片100が空気中に配置されると、熱伝導率kを精度よく求めることができない。
On the other hand, in the second method for measuring the thermal conductivity (method described in Non-Patent Document 1), instead of obtaining the heat transfer coefficient h, the measured
そこで、板状の被測定片を垂直配置や真空中に配置しなくても、当該被測定片の熱伝導率を求めることができる熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法を提供する。 Therefore, a thermal conductivity measuring device, a thermal conductivity calculation device, and a thermal conductivity calculation that can determine the thermal conductivity of the measured piece without arranging the plate-like measured piece vertically or in a vacuum. A program and a thermal conductivity measurement method are provided.
そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定装置であって、前記被測定片の一端部を加熱する加熱部と、前記被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する温度分布検出部と、前記被測定片の熱伝導率を算出する演算装置と、を備える。そして、前記演算装置は、演算用熱伝達率を格納する記憶部と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第1の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第1の熱伝達抵抗との比である第1の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を有し、前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention is a thermal conductivity measuring device for deriving the thermal conductivity of a plate-like piece to be measured, a heating unit for heating one end of the piece to be measured, A temperature distribution detector that detects the temperature distribution of the measurement piece continuously or intermittently along the direction from one end of the measured piece to the other end, and the thermal conductivity of the measurement piece. An arithmetic device for calculating. And the said arithmetic unit is the memory | storage part which stores the heat transfer coefficient for a calculation, and the 1st heat conduction resistance which is resistance when heat flows inside the said to-be-measured piece from one end part to the other end part, A first thermal resistance ratio, which is a ratio to a first heat transfer resistance that is a resistance when heat is generated from the surface of the measurement piece to the space around the measurement piece, and stored in the storage unit. A measurement piece thermal conductivity deriving unit for obtaining the thermal conductivity of the measurement piece from the heat transfer coefficient for calculation and the temperature distribution of the measurement piece detected by the temperature distribution detection unit; The calculation heat transfer coefficient is based on a plate-like member temperature distribution along a direction from one end portion to the other end portion of the member when the one end portion of the plate-like member having a known thermal conductivity is heated. .
本発明の熱伝導率測定装置によれば、熱伝導率が既知の板状の部材の一端から他端に向かう方向に沿った温度分布(板状部材温度分布)に基づいて導出される熱伝達率(演算用熱伝達率)を利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。 According to the thermal conductivity measuring device of the present invention, the heat transfer derived based on the temperature distribution (plate-shaped member temperature distribution) along the direction from one end of the plate-shaped member having a known thermal conductivity toward the other end. By using the rate (heat transfer coefficient for calculation), it is necessary to calculate the heat transfer coefficient of the measured piece by calculation using a calculation formula such as a natural convection formula or a radiation formula for the plate-like measured piece arranged vertically. In addition, the thermal conductivity of the measured piece can be obtained.
具体的に、被測定片の熱伝達率と、被測定片の温度分布(各位置の温度)から求められる第1の熱抵抗比とが分れば、これらを利用して被測定片の熱伝導率を求めることができる。そこで、熱伝導率が既知の板状の部材の熱伝導率と温度分布とから求まる前記板状の部材の熱伝達率(演算用熱伝達率)を被測定片の熱伝達率と擬制することにより、この演算用熱伝達率と被測定片の温度分布とから被測定片の熱伝導率を求めることができる。 Specifically, if the heat transfer coefficient of the measured piece and the first thermal resistance ratio obtained from the temperature distribution (temperature at each position) of the measured piece are known, the heat of the measured piece can be obtained using these. Conductivity can be determined. Therefore, to simulate the heat transfer coefficient of the plate-like member (heat transfer coefficient for calculation) obtained from the heat conductivity and temperature distribution of the plate-like member whose heat conductivity is known with the heat transfer coefficient of the measured piece. Thus, the thermal conductivity of the measured piece can be obtained from the heat transfer coefficient for calculation and the temperature distribution of the measured piece.
このように、本発明の熱伝導率測定装置によれば、熱伝導率が既知の板状の部材の熱伝達率を被測定片の熱伝達率と擬制することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式を用いた演算を行わなくても被測定片の熱伝導率を導出することができるため、被測定片を垂直配置しなくてもよい。 As described above, according to the thermal conductivity measuring device of the present invention, the plate-shaped member having a vertical arrangement is obtained by imitating the heat transfer coefficient of the plate-shaped member having a known heat conductivity with the heat transfer coefficient of the measured piece. Since it is possible to derive the thermal conductivity of the measurement piece without performing a calculation using a natural convection formula or a radiation formula for the measurement piece, the measurement piece need not be arranged vertically.
しかも、被測定片と当該被測定片の周囲の空間との間の熱移動を扱うための係数である被測定片の熱伝達率(詳しくは、被測定片の熱伝達率として擬制した演算用熱伝達率)を用いて被測定片の熱伝導率を求めているため、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片の熱伝導率を求めることができる。 Moreover, the heat transfer coefficient of the measured piece, which is a coefficient for handling the heat transfer between the measured piece and the space around the measured piece (more specifically, for calculation that simulates the heat transfer coefficient of the measured piece Since the thermal conductivity of the measured piece is calculated using the heat transfer coefficient), the calculation result includes the effect of heat radiation from the measured piece to the surrounding space. The thermal conductivity of the piece to be measured can be obtained without placing it in a vacuum insulation state.
具体的に、前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として前記記憶部に格納されてもよい。このような温度分布の関数として記憶部に格納された演算用熱伝達率を利用すれば、被測定片の温度分布を測定するだけで、演算により被測定片の熱伝導率を求めることができる。 Specifically, the heat transfer coefficient for calculation may be stored in the storage unit as a function of the plate member temperature distribution. If the heat transfer coefficient for calculation stored in the storage unit as a function of such a temperature distribution is used, the thermal conductivity of the measured piece can be obtained by calculation only by measuring the temperature distribution of the measured piece. .
また、前記加熱部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の一端部を加熱可能であり、前記温度分布検出部は、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出可能であり、前記演算装置は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第2の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第2の熱伝達抵抗との比である第2の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記温度分布検出部により検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、前記記憶部は、前記比較片熱伝達率導出部で求めた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として格納してもよい。このように、熱伝導率が既知の比較片を実際に加熱してその温度分布から求めた熱伝達率を演算用熱伝達率として利用することによっても、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。 Further, the heating unit can heat one end portion of a comparison piece that is a plate-like member having a known thermal conductivity, and the temperature distribution detection unit is directed from one end portion to the other end portion of the comparison piece. The temperature distribution of the comparison piece can be detected continuously or intermittently along the line, and the arithmetic unit is a resistance when heat flows through the comparison piece from one end to the other end. A second heat resistance ratio that is a ratio of a heat conduction resistance of 2 and a second heat transfer resistance that is a resistance when heat is emitted from the surface of the comparison piece to the space around the comparison piece; A comparison piece heat transfer coefficient deriving unit for obtaining a heat transfer coefficient of the comparison piece from the heat conductivity of the comparison piece and the temperature distribution of the comparison piece detected by the temperature distribution detection unit, and the storage unit The heat transfer coefficient of the comparison piece obtained by the comparison piece heat transfer coefficient deriving unit may be stored as the heat transfer coefficient for calculation. . Thus, by actually heating a comparison piece having a known thermal conductivity and using the heat transfer coefficient obtained from the temperature distribution as a heat transfer coefficient for calculation, it is also possible to obtain a plate-like piece to be measured vertically arranged. The thermal conductivity of the measured piece can be obtained without calculating the heat transfer coefficient of the measured piece by calculation using a calculation formula such as a natural convection formula or a radiation formula.
この場合、一つの加熱部と一つの温度分布検出部とにより、比較片と被測定片との温度分布をそれぞれ求めて被測定物の熱伝導率を求めてもよく、また、異なる加熱部によって比較片と被測定片とを別々に加熱して異なる温度分布検出部によって比較片と被測定片との温度分布を別々に検出してもよい。 In this case, the thermal conductivity of the object to be measured may be obtained by obtaining the temperature distribution of the comparison piece and the piece to be measured by one heating unit and one temperature distribution detecting unit, respectively, or by different heating parts. The comparison piece and the measurement piece may be separately heated, and the temperature distributions of the comparison piece and the measurement piece may be separately detected by different temperature distribution detection units.
加熱と温度分布の検出とを別々に行う場合には、前記加熱部は、前記被測定片の一端部を加熱する被測定片加熱部と、熱伝導率が既知の板状の比較片の一端部を加熱する比較片加熱部とを有し、前記温度分布検出部は、被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出部と、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出部と、を有し、前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第1の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求めるようにしてもよい。 When heating and temperature distribution detection are separately performed, the heating unit includes a measurement piece heating unit that heats one end of the measurement piece, and one end of a plate-like comparison piece having a known thermal conductivity. The temperature distribution detecting unit continuously or intermittently along the direction from one end portion of the side fixed piece to the other end portion, the temperature distribution of the piece to be measured. And a comparison piece temperature distribution detection unit for detecting the temperature distribution of the comparison piece continuously or intermittently along the direction from one end to the other end of the comparison piece. The measured piece thermal conductivity deriving unit is detected by the first thermal resistance ratio, the heat transfer coefficient for calculation stored in the storage unit, and the measured piece temperature distribution detecting unit. The thermal conductivity of the measurement piece may be obtained from the temperature distribution of the measurement piece.
本発明に係る熱伝導率測定装置においては、前記被測定片の周囲と前記比較片の周囲とを同じ雰囲気条件に制御するための雰囲気制御手段を備えてもよい。尚、本発明における雰囲気条件とは、被測定片の周囲及び比較片の周囲の風速や風向、温度等のことをいう。 The thermal conductivity measuring apparatus according to the present invention may include an atmosphere control means for controlling the periphery of the measured piece and the periphery of the comparison piece to the same atmospheric condition. The atmospheric condition in the present invention means the wind speed, wind direction, temperature, etc. around the measured piece and around the comparative piece.
かかる構成では、被測定片及び比較片の周囲の雰囲気条件を雰囲気制御手段によって制御することにより、同じ雰囲気条件下で被測定片の温度分布と比較片の温度分布とをそれぞれ検出することができる。これにより、比較片の熱伝達率を用いて求めた被測定片の熱伝導率から、被測定片及び比較片の温度分布を測定したときの雰囲気条件の差異に基づく影響を排除することができる。即ち、比較片の熱伝達率を用いて被測定片の熱伝導率を算出するときの演算において雰囲気条件の差異に基づく影響が排除されるため、被測定片の熱伝導率をより精度よく求めることができる。 In such a configuration, by controlling the atmospheric conditions around the measurement piece and the comparison piece by the atmosphere control means, it is possible to detect the temperature distribution of the measurement piece and the temperature distribution of the comparison piece under the same atmospheric conditions. . Thereby, the influence based on the difference in atmospheric conditions when measuring the temperature distribution of the measurement piece and the comparison piece can be eliminated from the thermal conductivity of the measurement piece obtained using the heat transfer coefficient of the comparison piece. . That is, since the influence based on the difference in the atmospheric condition is excluded in the calculation when calculating the thermal conductivity of the measurement piece using the heat transfer coefficient of the comparison piece, the thermal conductivity of the measurement piece can be obtained more accurately. be able to.
前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第1の熱抵抗比と前記比較片熱伝達率導出部で求められた比較片の熱伝達率と前記被測定片温度分布検出部で検出された被測定片の温度分布とから当該被測定片の熱伝導率を求める第1導出部と、前記被測定片が被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の1又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより構成されている場合に、前記第1導出部で求められた被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める第2導出部と、を有してもよい。 The measurement piece thermal conductivity deriving unit is detected by the first piece of thermal resistance ratio and the heat transfer coefficient of the comparison piece obtained by the comparison piece heat transfer coefficient deriving unit and the measurement piece temperature distribution detection unit. A first derivation unit that obtains the thermal conductivity of the measured piece from the temperature distribution of the measured piece; and one or more thickness adjustments in which the measured piece has a known thermal conductivity with the measured thin piece and has a plate shape When configured by laminating thin pieces, the thermal conductivity of the piece to be measured, the thickness of the piece to be measured, the thickness of the piece to be measured, and the thickness adjusting piece obtained by the first derivation unit A second derivation unit that obtains the thermal conductivity of the measured thin piece from the thermal conductivity of the thin piece and the thickness of the thickness adjusting thin piece.
かかる構成によれば、薄く熱伝導率を求めることが困難な試験薄片であっても、当該試験薄片と厚さ調整薄片とを積層して被測定片とすることにより、試験薄片の熱伝導率を比較的正確に求めることができる。即ち、試験薄片と厚さ調整薄片とを積層して、一端部から他端部に向う熱流の通過する断面積を大きくすることにより一端部から他端部に向って流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとすることができ、これにより、薄く熱伝導率が小さな試験薄片の熱伝導率を求めることが可能となる。 According to such a configuration, even if the test thin piece is thin and it is difficult to obtain the thermal conductivity, the test thin piece and the thickness adjusting thin piece are laminated to form a measured piece, whereby the thermal conductivity of the test thin piece is obtained. Can be determined relatively accurately. In other words, the temperature gradient of heat flowing from one end to the other end is calculated by increasing the cross-sectional area through which the heat flow from one end to the other end passes by laminating the test flake and the thickness adjustment flake. Therefore, it is possible to obtain the thermal conductivity of a thin test piece having a small thermal conductivity.
また、厚さ調整薄片を用いることにより、試験薄片が1つあれば、この試験薄片の熱伝導率を求めることができる。 Further, by using the thickness adjusting thin piece, if there is one test thin piece, the thermal conductivity of this test thin piece can be obtained.
互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより構成される比較片を備えることが好ましい。 It is preferable to provide a comparison piece constituted by laminating a plurality of comparison thin pieces having the same or different thermal conductivity.
かかる構成によれば、複数の比較薄片を組み合わせることによって比較片の温度分布(温度勾配)を被測定片の温度分布(温度勾配)と近似させることにより、比較片の熱伝導率と被測定片の熱伝導率とが近似するため、この比較片の熱伝達率を用いて求めた被測定片の熱伝導率の精度がより向上する。 According to this configuration, by combining a plurality of comparative thin pieces, the temperature distribution (temperature gradient) of the comparison piece is approximated to the temperature distribution (temperature gradient) of the measurement piece, so that the thermal conductivity of the comparison piece and the measurement piece are compared. Therefore, the accuracy of the thermal conductivity of the measured piece obtained using the heat transfer coefficient of the comparative piece is further improved.
また、上記課題を解決すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率演算装置であって、演算用熱伝達率を格納すると共に、前記被測定片の一端部が加熱された状態で当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該被測定片の温度分布を格納する記憶部と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第1の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第1の熱伝達抵抗との比である第1の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記記憶部に格納される前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を備える。そして、前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている。 Further, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a thermal conductivity calculation device for calculating the thermal conductivity of a plate-shaped measurement piece, storing a calculation heat transfer coefficient and measuring the measurement target. A storage unit for storing a temperature distribution of the measurement piece continuously or intermittently detected along a direction from the one end portion of the measurement piece to the other end portion in a state where one end portion of the piece is heated; Heat is emitted from the surface of the measurement piece to the space around the measurement piece, the first heat conduction resistance that is resistance when heat flows from one end to the other end of the measurement piece. A first heat resistance ratio that is a ratio to the first heat transfer resistance that is a resistance of the operation, a heat transfer coefficient for calculation stored in the storage unit, and the measured piece stored in the storage unit A measurement piece thermal conductivity deriving unit that obtains the thermal conductivity of the measurement piece from the temperature distribution; And the said heat transfer coefficient for calculation is based on the plate-shaped member temperature distribution along the direction which goes to the other end part from the one end part in the said member when the one end part of the plate-shaped member with known heat conductivity is heated. ing.
本発明の熱伝導率測定装置によれば、熱伝導率が既知の板状の部材の一端から他端に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率を利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。これにより、被測定片を垂直配置しなくても当該被測定片の熱伝導率を求めることができる。 According to the thermal conductivity measuring device of the present invention, by using the heat transfer coefficient for calculation based on the plate-like member temperature distribution along the direction from one end of the plate-like member whose heat conductivity is known to the other end. It is possible to obtain the thermal conductivity of a measured piece without calculating the heat transfer coefficient of the measured piece by calculation using a natural convection formula or a radiation formula for a plate-like measured piece arranged vertically. it can. Accordingly, the thermal conductivity of the measurement piece can be obtained without arranging the measurement piece vertically.
しかも、熱伝達率(演算用熱伝達率)を用いて被測定片の熱伝導率を求めているため、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片の熱伝導率を求めることができる。 Moreover, since the thermal conductivity of the measured piece is obtained using the heat transfer coefficient (heat transfer coefficient for calculation), the calculation result includes the influence of heat radiation from the measured piece to the surrounding space. Thus, the thermal conductivity of the measurement piece can be obtained without placing the measurement piece in a vacuum and bringing it into a vacuum heat insulation state.
具体的に、前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として前記記憶部に格納されてもよい。このような温度分布の関数として記憶部に格納される演算用熱伝達率を利用すれば、被測定片の温度分布が当該熱伝導率演算装置に入力されるだけで、被測定片の熱伝導率が求まる。 Specifically, the heat transfer coefficient for calculation may be stored in the storage unit as a function of the plate member temperature distribution. If the heat transfer coefficient for calculation stored in the storage unit as a function of the temperature distribution is used, the temperature distribution of the measured piece can be simply input to the thermal conductivity calculating device, and the heat transfer of the measured piece can be performed. The rate is determined.
また、前記記憶部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の当該熱伝達率と、前記比較片の一端部が加熱された状態で当該比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該比較片の温度分布と、を格納し、前記演算部は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第2の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第2の熱伝達抵抗との比である第2の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される比較片の熱伝導率と、前記記憶部に格納される比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、前記比較片熱伝達率導出部は、当該比較片熱伝達率導出部において求められた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記記憶部に格納させてもよい。 In addition, the storage unit includes the heat transfer coefficient of the comparison piece, which is a plate-like member having a known thermal conductivity, and one end portion to the other end portion of the comparison piece in a state where one end portion of the comparison piece is heated. And the temperature distribution of the comparison piece detected continuously or intermittently along the direction toward, and the calculation unit heats the inside of the comparison piece from one end to the other end. Second thermal resistance which is the ratio of the second heat conduction resistance which is the resistance to the second heat transfer resistance which is the resistance when heat is emitted from the surface of the comparison piece to the space around the comparison piece A comparison piece heat transfer coefficient deriving unit for obtaining a heat transfer coefficient of the comparison piece from the ratio, the thermal conductivity of the comparison piece stored in the storage unit, and the temperature distribution of the comparison piece stored in the storage unit The comparison piece heat transfer coefficient deriving unit has the heat transfer coefficient of the comparison piece obtained in the comparison piece heat transfer coefficient deriving unit. It may be stored in the storage unit as a serial arithmetic heat transfer coefficient.
このように、熱伝導率が既知の比較片を実際に加熱してその温度分布から求めた熱伝達率を当該熱伝導率演算装置に入力し、これを演算用熱伝達率として利用することによっても、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。 In this way, by actually heating a comparison piece having a known thermal conductivity and inputting the heat transfer coefficient obtained from the temperature distribution to the heat conductivity calculation device, and using this as the heat transfer coefficient for calculation. However, the thermal conductivity of the measured piece can be obtained without calculating the heat transfer coefficient of the measured piece by calculation using a natural convection formula or a radiation formula for a plate-like measured piece arranged vertically. Can do.
また、上記課題を解決すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率算出プログラムであって、前記被測定片の一端部が加熱された状態で、当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片の温度分布と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った第1の温度分布に基づく演算用熱伝達率と、をコンピュータが受け取ることで、このコンピュータを、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第1の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第1の熱伝達抵抗との比である第1の熱抵抗比と、前記演算用熱伝達率と、前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出手段として機能させる。 Moreover, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a thermal conductivity calculation program for calculating the thermal conductivity of a plate-like measurement piece, in a state where one end of the measurement piece is heated. In the member when the temperature distribution of the measured piece continuously or intermittently detected along the direction from the one end portion to the other end portion of the measured piece and one end portion of the plate-like member is heated The computer receives the heat transfer coefficient for calculation based on the first temperature distribution along the direction from the one end portion toward the other end portion, so that the computer can be connected to the inside of the measured piece from the one end portion to the other end portion. A first heat conduction resistance that is a resistance when heat flows toward the first and a first heat transfer resistance that is a resistance when heat is emitted from the surface of the measurement piece to the space around the measurement piece. First heat resistance ratio, the heat transfer coefficient for calculation, and the piece to be measured And temperature distribution, is from function as measured Katanetsu conductivity deriving means for obtaining a thermal conductivity of the measured piece.
このようなプログラムをコンピュータに読み込ませることにより、被測定片の温度分布と熱伝導率が既知の板状の部材の温度分布に基づく演算用熱伝達率とをコンピュータに入力すれば、当該コンピュータが被測定片の熱伝導率を算出する。 By causing the computer to read such a program, if the computer inputs the temperature distribution of the measured piece and the heat transfer coefficient for calculation based on the temperature distribution of the plate-like member whose thermal conductivity is known, the computer The thermal conductivity of the measured piece is calculated.
また、このプログラムでは、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。そのため、コンピュータに入力される被測定片の温度分布は、垂直配置した被測定片の温度分布でなく他の姿勢(例えば、水平配置等)で配置した被測定片の温度分布でもよい。さらに、このプログラムでは、熱伝達率(演算用熱伝達率)を用いて被測定片の熱伝導率を求めているので、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれているため、コンピュータに入力される被測定片の温度分布は、真空中でなく空気中に配置した被測定片の温度分布でもよい。 In addition, this program does not calculate the heat transfer coefficient of the measured piece by calculation using a natural convection formula or a radiation formula for the plate-shaped measured piece arranged vertically. The rate can be determined. Therefore, the temperature distribution of the measurement piece input to the computer may be the temperature distribution of the measurement piece arranged in another posture (for example, horizontal arrangement) instead of the temperature distribution of the measurement piece arranged vertically. In addition, in this program, the thermal conductivity of the measurement piece is obtained using the heat transfer coefficient (calculation heat transfer coefficient), so the calculation results include the effect of heat radiation from the measurement piece to the surrounding space. Therefore, the temperature distribution of the measurement piece input to the computer may be the temperature distribution of the measurement piece arranged in the air instead of in a vacuum.
また、上記課題を解決すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定方法であって、前記被測定片の一端部を加熱し、この被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出工程と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第1の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第1の熱伝達抵抗との比である第1の熱抵抗比と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出工程で検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出工程と、を備える。 Further, in order to solve the above problems, the present invention provides a thermal conductivity measurement method for deriving the thermal conductivity of a plate-like piece to be measured, comprising heating one end of the piece to be measured, A measurement piece temperature distribution detecting step for detecting a temperature distribution of the measurement piece continuously or intermittently along a direction from one end portion of the measurement piece to the other end portion, and the inside of the measurement piece from the one end portion to the other end A first heat conduction resistance which is a resistance when heat flows toward the part, and a first heat transfer resistance which is a resistance when heat is emitted from the surface of the measurement piece to the space around the measurement piece. Heat transfer for calculation based on the first thermal resistance ratio, which is the ratio of the plate member, and the plate member temperature distribution along the direction from one end to the other end of the member when one end of the plate member is heated And the temperature distribution of the measured piece detected in the measured piece temperature distribution detecting step It comprises a measured Katanetsu conductivity deriving step of determining the thermal conductivity of the measurement piece, a.
本発明の熱伝導率測定方法によれば、被測定片の温度分布を検出し、熱伝導率が既知の板状の部材の一端から他端に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率を利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。これにより、被測定片を垂直配置しなくても当該被測定片の熱伝導率を求めることができる。 According to the thermal conductivity measurement method of the present invention, the temperature distribution of the measured piece is detected, and based on the plate-like member temperature distribution along the direction from one end of the plate-like member having a known thermal conductivity to the other end. By using the heat transfer coefficient for calculation, it is possible to calculate the heat transfer coefficient of the measured piece without calculating the heat transfer coefficient of the measured piece by a calculation formula such as a natural convection formula or a radiation formula for a plate-like measured piece arranged vertically. The thermal conductivity of the measurement piece can be obtained. Accordingly, the thermal conductivity of the measurement piece can be obtained without arranging the measurement piece vertically.
しかも、熱伝達率(演算用熱伝達率)を用いて被測定片の熱伝導率を求めているため、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片の熱伝導率を求めることができる。 Moreover, since the thermal conductivity of the measured piece is obtained using the heat transfer coefficient (heat transfer coefficient for calculation), the calculation result includes the influence of heat radiation from the measured piece to the surrounding space. Thus, the thermal conductivity of the measurement piece can be obtained without placing the measurement piece in a vacuum and bringing it into a vacuum heat insulation state.
尚、演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として予め求められていてもよく、また、熱伝導率が既知の板状部材(比較片)を実際に加熱してその温度分布から求めてもよい。 The heat transfer coefficient for calculation may be obtained in advance as a function of the temperature distribution of the plate-like member, and the temperature distribution is obtained by actually heating a plate-like member (comparison piece) having a known thermal conductivity. You may ask for.
比較片を実際に加熱して得られた温度分布から演算用熱伝達率を求める場合、熱伝導率が既知の板状の比較片の一端部を加熱し、この比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出工程と、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第2の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第2の熱伝達抵抗との比である第2の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記比較片温度分布検出工程で検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出工程と、をさらに備え、前記被測定片熱伝導率導出工程は、前記比較片熱伝達率導出工程で求められる前記比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記被測定片の熱伝導率を求めるようにしてもよい。 When calculating the heat transfer coefficient for calculation from the temperature distribution obtained by actually heating the comparison piece, one end of the plate-like comparison piece having a known thermal conductivity is heated, and the other end of the comparison piece is changed from one end to the other. A comparison piece temperature distribution detection step for detecting the temperature distribution of the comparison piece that is continuous or intermittent along the direction toward the portion, and resistance when heat flows from one end portion to the other end portion in the comparison piece. A second heat resistance ratio that is a ratio between a certain second heat conduction resistance and a second heat transfer resistance that is a resistance when heat is emitted from the surface of the comparison piece to the space around the comparison piece; A comparison piece heat transfer coefficient derivation step for obtaining a heat transfer coefficient of the comparison piece from the heat conductivity of the comparison piece and the temperature distribution of the comparison piece detected in the comparison piece temperature distribution detection step; The measured piece thermal conductivity deriving step is calculated in the comparative piece heat transfer coefficient deriving step. The heat transfer coefficient of 較片 as the arithmetic thermal conductivity may be obtained a thermal conductivity of the measured piece.
この場合、前記比較片温度分布検出工程の前に、互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより前記比較片を形成する比較片形成工程を備え、前記比較片形成工程では、前記比較片温度分布検出工程で検出される温度分布が前記被測定片温度分布検出工程で検出される被測定片の温度分布に近くなるように、前記互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片が組み合わされて前記比較片が形成されることが好ましい。 In this case, before the comparison piece temperature distribution detection step, a comparison piece forming step of forming the comparison piece by stacking a plurality of comparison thin pieces having the same or different thermal conductivity is provided. In the comparison piece formation step, A plurality of the same or different thermal conductivities so that the temperature distribution detected in the comparison piece temperature distribution detection step is close to the temperature distribution of the measurement piece detected in the measurement piece temperature distribution detection step. It is preferable that the comparison piece is formed by combining the comparison pieces.
かかる構成によれば、比較片の温度分布(温度勾配)が被測定片の温度分布(温度勾配)と近似するように複数の比較薄片を組み合わせて比較片を形成することにより、比較片の熱伝導率と被測定片の熱伝導率とが近似するため、この比較片の熱伝達率を用いて求めた被測定片の熱伝導率の精度がより向上する。 According to such a configuration, the heat of the comparison piece is obtained by combining the plurality of comparison thin pieces so that the temperature distribution (temperature gradient) of the comparison piece approximates the temperature distribution (temperature gradient) of the measurement piece. Since the conductivity and the thermal conductivity of the measurement piece are approximate, the accuracy of the thermal conductivity of the measurement piece obtained using the heat transfer coefficient of the comparison piece is further improved.
前記被測定片温度分布検出工程の前に、複数の被測定薄片を積層することにより前記被測定片を形成する被測定片作成工程を備えてもよい。 Before the measurement piece temperature distribution detection step, a measurement piece creation step of forming the measurement piece by stacking a plurality of measurement thin pieces may be provided.
かかる構成によれば、薄く又は熱伝導率の小さな試験薄片でも、これら試験薄片を複数積層して被測定片とすることにより、試験薄片の熱伝導率を求めることができる。即ち、同じ材質の板状部材であれば一枚で求めた熱伝導率も複数枚重ねて求めた熱伝導率も同じ値となることを利用し、複数の試験薄片を積層して被測定片を作成することによって、一端部から他端部に向う熱流の通過する断面積を大きくして一端部から他端部に向かって流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとし、これにより、薄く熱伝導率が小さな試験薄片の熱伝導率も求めることが可能となる。 According to such a configuration, even for a thin test piece having a small thermal conductivity, the thermal conductivity of the test thin piece can be obtained by laminating a plurality of these test pieces to form a measured piece. In other words, if the plate-like member is made of the same material, the fact that the thermal conductivity obtained by one sheet and the thermal conductivity obtained by stacking a plurality of sheets have the same value is utilized, and a plurality of test slices are laminated to be measured. By making the cross-sectional area through which the heat flow from one end to the other end passes, the temperature gradient of the heat flowing from one end to the other end is set to a size suitable for calculation. It is also possible to determine the thermal conductivity of a test flake having a small thermal conductivity.
また、前記被測定片温度分布検出工程の前に、被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の1又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより前記被測定片を形成する被測定片形成工程と、前記被測定片熱伝導率導出工程で求められた前記被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める被測定薄片熱伝導率導出工程と、を備えてもよい。 Further, before the measurement piece temperature distribution detecting step, the measurement piece is formed by laminating the measurement piece and one or more plate-shaped thickness adjustment pieces having a known thermal conductivity. The thermal conductivity of the measurement piece, the thickness of the measurement piece, the thickness of the measurement piece, and the heat conduction of the thickness adjustment piece obtained in the measurement piece forming step and the measurement piece thermal conductivity derivation step A measurement thin piece thermal conductivity deriving step for obtaining a thermal conductivity of the measurement target thin piece from the rate and the thickness of the thickness adjusting thin piece.
かかる構成によれば、被測定薄片と厚さ調整薄片とを積層して被測定片を作成することにより、一端部から他端部に向う熱流の通過する断面積を大きくして一端部から他端部まで流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとすることができ、これにより、薄く又は熱伝導率が小さな被測定片の熱伝導率も求めることができる。また、厚さ調整薄片を用いて被測定片を作成するため、被測定薄片が少なく被測定薄片のみを積層しても十分な厚さの被測定片を作成できない場合でも、この被測定薄片の熱伝導率を求めることができる。 According to such a configuration, the cross-sectional area through which the heat flow from one end to the other end is increased by laminating the measured thin piece and the thickness adjusting thin piece to create the measured piece. The temperature gradient of the heat flowing to the end can be set to a magnitude suitable for calculation, and thereby the thermal conductivity of the measurement piece that is thin or has a low thermal conductivity can also be obtained. In addition, since the specimen to be measured is prepared using the thickness adjustment thin piece, even when the specimen to be measured cannot be produced with a sufficient thickness even if only a few specimen thin pieces are laminated, Thermal conductivity can be determined.
以上より、本発明によれば、板状の被測定片を垂直配置や真空中に配置しなくても、当該被測定片の熱伝導率を求めることができる熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the thermal conductivity measuring device and the thermal conductivity capable of obtaining the thermal conductivity of the measurement piece without arranging the plate-like measurement piece in a vertical arrangement or in a vacuum. An arithmetic device, a thermal conductivity calculation program, and a thermal conductivity measurement method can be provided.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態による熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図であり、図2は、図1に示した熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a plan view schematically showing a structure in which a measurement piece and a comparison piece are installed in the thermal conductivity measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is shown in FIG. It is the front view which showed roughly the structure of the heat conductivity measuring apparatus.
まず、図1及び図2を参照して、本発明の第1実施形態による熱伝導率測定装置10の構成について説明する。
First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the structure of the thermal
本実施形態の熱伝導率測定装置10は、板状の被測定片12の主面部12aに沿った方向の熱伝導率k1を測定するものであり、図1及び図2に示すように、被測定片12と比較片16とを設置可能な測定部20と、被測定片12の熱伝導率k1を算出する演算装置(熱伝導率演算装置)40と、を備える。
Thermal
測定部20に設置される被測定片12は、プリント基板や高熱伝導率のグラファイト板等の板状の部材である。被測定片12は、一方向に直線状に延びる細長い形状である。この被測定片12は、図1及び図2に示すように一端部13aが保持された状態で熱伝導率測定装置10に設置され、その長手方向の熱伝導率k1が測定される。被測定片12は、単一の部材で構成される場合と、図3に示すように、被測定片本体(被測定薄片)14と、1又は複数の厚さ調整薄片15とを積層することにより構成される場合とがある。本実施形態の被測定片12は、図1において左右に長い矩形状を有し、例えば、長さが10mm〜1m、幅が5mm〜100mm、厚さが0.1mm〜10mmである。
The
厚さ調整薄片15は、被測定片本体14が薄くて当該熱伝導率k1aが測定できない場合又は被測定片本体14の熱伝導率k1aが小さ過ぎて当該熱伝導率k1aが測定できない場合に、この被測定片本体14と積層して被測定片本体14よりも熱伝導率kの大きな被測定片12を構成することにより、被測定片本体14の熱伝導率k1aの測定を可能にするためのものである。この厚さ調整薄片15は、熱伝導率kpが既知の材質で形成されている。このため、被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層した被測定片12の熱伝導率k1を求めることができれば、この熱伝導率k1から被測定片本体14の熱伝導率k1aを演算によって求めることができる。
本実施形態では、例えば、被測定片本体14は、長さが10mm〜1m、幅が5mm〜100mm、厚さが0.1mm〜10mmであり、厚さ調整薄片15は、長さが10mm〜1m、幅が5mm〜100mm、厚さが0.1mm〜10mmである。但し、被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層した被測定片12が、上記のように、長さが10mm〜1m、幅が5mm〜100mm、厚さが0.1mm〜10mmとなるように、被測定片本体14と厚さ調整薄片15との長さ、幅、及び厚さがそれぞれ設定される。
In the present embodiment, for example, the measured piece
本実施形態の被測定片12では、被測定片本体14と厚さ調整薄片15とが両面テープ18により接着されているが、これに限定されず、接着剤等で接着されてもよい。
In the measured
測定部20に設置される比較片16は、熱伝導率k2が既知の板状部材であり、熱伝達率h2を求めるために用いられる。即ち、本実施形態の熱伝導率測定装置10は、熱伝導率k2が既知の比較片16から求めた当該比較片16の熱伝達率h2を被測定片12の熱伝達率h1と擬制し、この熱伝達率h2を用いることで被測定片12の熱伝導率k1を求める。これら熱伝達率hや熱伝導率kは部材の形状により変化するため、比較片16の形状は、被測定片12の形状と近似している(被測定片12と同じ形状を含む)ことが好ましい。
比較片16は、図4(A)乃至図4(C)に示すように、熱伝導率k2を調整することができるように複数(本実施形態では2枚)の比較薄片16a,16b,16c,…を積層することにより構成される。各比較薄片16a,16b,16c,…は、互いに熱伝導率k2a,k2b,k2c,…や厚さが異なる。このように互いに熱伝導率k2a,k2b,k2c,…や厚さの異なる比較薄片16a,16b,16c,…を組み合わせ可能とすることによって、後述する加熱時における比較片16の温度分布(温度勾配)を被測定片12の温度分布(温度勾配)に近づけることができる。これにより、比較片16の熱伝導率k2と被測定片12の熱伝導率k1とを近づけることができ、この熱伝導率k2が既知の比較片16から求めた当該比較片16の熱伝達率h2を利用して被測定片12の熱伝導率k1を求めたときに、この被測定片12の熱伝導率k1の精度を向上させることができる。
各比較薄片16a,16b,16c,…は、それぞれ熱伝導率k2a,k2b,k2c,…が既知の板状の部材である。これらの比較薄片16a,16b,16c,…は、互いに熱伝導率kや厚さが異なるように形成されている。本実施形態では、比較薄片として、銅板16aとアルミ板16bとSUS板16cとが用いられる。各比較薄片16a,16b,16cは、長さが15cm、幅が2cmであり、材質毎に1mmと0.5mmと0.2mmとの3種類の厚さのものが用意されている。
Each of the
尚、本実施形態の熱伝導率測定装置10では、被測定片12の熱伝導率k1を測定するときに比較片16の熱伝導率k2が必要となるため、各比較薄片16a,16b,16cの組み合わせ毎に比較片16の等価熱伝導率k2が予め求められている。本実施形態において各比較薄片16a,16b,16cを組み合わせたときの等価熱伝導率k2は、図5及び以下の表1に示すような値となる。
In the thermal
本実施形態では、被測定片本体14と厚さ調整薄片15との接着と同様に、各比較薄片同士(例えば、16a,16b)が両面テープ18により接着されている。
In the present embodiment, each of the comparative thin pieces (for example, 16 a and 16 b) is bonded by the double-
測定部20は、被測定片12及び比較片16を保持する固定部22と、被測定片12及び比較片16の温度分布を検出する温度検出部(温度分布検出部)30と、固定部22に保持された被測定片12及び比較片16に送風するための送風手段37と、送風手段37から固定部22に保持された状態の被測定片12及び比較片16に向う空気の流れを均一にする整流板38と、を備える。
The
固定部22は、被測定片12の長手方向の一端部(第1端部)13aを保持することにより当該被測定片12を固定する。また固定部22は、比較片16の長手方向の一端部(第3端部)17aを保持することにより当該比較片16を固定する。即ち、本実施形態の固定部22は、被測定片12と比較片16とを同時に保持することができる。具体的に、固定部22は、被測定片12と比較片16とが互いに平行で且つ主面部12a,16aが水平な姿勢となるように、被測定片12の第1端部13aと比較片16の第3端部17aとを上下方向から挟持することで当該被測定片12及び比較片16を固定する。このように、固定部22が被測定片12と比較片16とを並べて保持することにより、当該被測定片12及び比較片16の雰囲気条件が制御し易くなる。尚、本実施形態において、雰囲気条件とは被測定片12の周囲及び比較片16の周囲の風速や風向、温度等のことをいう。
The fixing
固定部22は、支持部23と押え部24とを有する。この固定部22では、支持部23の上端面23aに被測定片12の第1端部13a及び比較片16の第3端部17aを置いた状態で押え部24がこれら第1端部13a及び第3端部17aを上側から支持部23に対して押え付け、その状態で押え部24が支持部23に固定されることにより、被測定片12の第1端部13a及び比較片16の第3端部17aが挟持される。
The fixing
支持部23は、台の上に載置され、又は、固定体に固定されている。本実施形態の支持部23は、断熱部材により形成されている。
The
本実施形態の押え部24は、伝熱性を有する素材(例えば、金属等)で形成される押え部本体25と、通電等によって発熱する発熱体26と、を有する。押え部本体25は、図1において上下方向に長い直方体形状を有し、発熱体26は、柱形状を有する。そして、押え部本体25の中心部を長手方向に貫通する穴25aに発熱体26が嵌め込まれることで押え部24が構成される。これにより、固定部22が被測定片12の第1端部13a及び比較片16の第3端部17aを挟持(保持)した状態で発熱体26が発熱することにより、その熱が第1端部13a及び第3端部17aに伝わる。即ち、本実施形態の固定部22は、被測定片12の第1端部13a及び比較片16の第3端部17aを加熱する加熱部も兼ねている。この押え部24の四隅には、固定用ネジ27が配設されており、この固定用ネジ27によって押え部24が支持部23に対して着脱される。
The
温度検出部30は、被測定片12の温度分布を検出する第1検出部(被測定片温度分布検出部)32と、比較片16の温度分布を検出する第2検出部(比較片温度分布検出部)34と、を備える。
The
第1検出部32は、被測定片12の第1端部13aから当該第1端部13aと反対側の端部(他端部)である第2端部13bに向う方向に沿って当該被測定片12の温度分布を検出し、第2検出部34は、比較片16の第3端部17aから当該第3端部17aと反対側の端部(他端部)である第4端部17bに向う方向に沿って当該比較片16の温度分布を検出する。
The
これら第1検出部32及び第2検出部34は、複数(本実施形態では5つ)の温度センサ36をそれぞれ有する。各温度センサ36は、被測定片12又は比較片16における当該温度センサ36の取り付けられた部位の温度を検出し、この温度に応じた信号を出力する。本実施形態の第1検出部32の各温度センサ36は、被測定片12に対して当該被測定片12の第1端部13aから第2端部13bに向かって間隔をおいて一列に並ぶように配置され、第2検出部34の各温度センサ36は、比較片16に対して当該比較片16の第3端部17aから第4端部17bに向って間隔をおいて一列に並ぶように配置される。これにより、本実施形態の第1検出部32は、被測定片12において、第1端部13aから第2端部13bに向って断続的な温度分布を検出する。同様に、本実施形態の第2検出部34は、比較片16において、第3端部17aから第4端部17bに向かって断続的な温度分布を検出する。
Each of the
これら各温度センサ36は、被測定片12又は比較片16の表面(主面部)12a,16aに接着等によって取り付けられるが、これに限定されず、図6に示すように、被測定片本体14と厚さ調整薄片15との間や、比較薄片(例えば16a,16b)同士の間に挟み込まれてもよい。このように温度センサ36が被測定片12や比較片16の内部に配設されると外乱の影響が抑えられ、これにより、被測定片12や比較片16の温度の検出精度が向上する。その結果、求める被測定片12の熱伝導率k1の精度がより向上する。
Each of these
本実施形態では、温度センサ36として熱電対が用いられているが、これに限定されず、他の構成のセンサが用いられてもよい。また、本実施形態の温度センサ36は、接触式のセンサであるが、放射温度計等の非接触式のセンサであってもよい。
In the present embodiment, a thermocouple is used as the
送風手段37は、被測定片12及び比較片16の雰囲気条件を制御するものである。本実施形態では、送風手段37として送風ファンが用いられる。この送風ファン37は、風速を調整可能に構成され、固定部22に保持された状態の被測定片12及び比較片16の下方位置に配置される。具体的に、送風ファン37は、被測定片12及び比較片16の主面(下面)に対向するように配置、即ち、被測定片12及び比較片16の下面に向けて送風できるように配置されている。このため、送風ファン37が駆動することにより、被測定片12及び比較片16に対して下から上に向けて風が供給される。具体的に、送風ファン37は、被測定片12及び比較片16の固定部22に保持された部位以外の部位に対して下側から風を供給することにより、被測定片12及び比較片16の周囲の風速や風向き等を制御する。本実施形態の送風ファン37は、演算装置40に接続され、当該装置40の送風手段制御部48によって制御される。
The air blowing means 37 controls the atmospheric conditions of the measured
整流板38は、送風ファン37から被測定片12の下面の各部位に供給される風、及び比較片16の下面の各部位に供給される風が一様となるようにするものであり、送風ファン37と共に被測定片12及び比較片16の雰囲気条件を制御するための雰囲気条件制御手段を構成する。
The rectifying
この整流板38は、送風ファン37と固定部22に保持された状態の被測定片12及び比較片16との間に配置される。詳しくは、整流板38は、送風ファン37と固定部22に保持された状態の被測定片12及び比較片16との中間位置において、送風ファン37と被測定片12及び比較片16との間を遮るように配置される。本実施形態では、整流板38として金網が用いられ、この整流板38は、送風ファン37と被測定片12及び比較片16との間で水平方向に沿って配置される。整流板38と送風ファン37との間に空間が形成されるように、整流板38と送風ファン37とは、互いに間隔をおいて配置される。この空間は、バッファー空間として機能する。即ち、バッファー空間が設けられることにより、整流板38を通過して被測定片12及び比較片16に供給される送風ファン37からの風がより均一になる。
The rectifying
演算装置40は、測定部20で検出された被測定片12(又は、被測定片本体14)と比較片16との各温度分布から被測定片12(及び被測定片本体14)の熱伝導率k1(及びk1a)を求める部位であり、記憶部42と、所定の演算を行う演算部50と、各種情報を入力するための入力部44と、演算部50での演算結果を表示する表示部46と、送風ファン37を制御するための送風手段制御部48と、を備える。
The
記憶部42は、各種情報が格納される部位であり、ハードディスク等で構成される。この記憶部42は、被測定片12の情報が格納される被測定片情報部42aと、比較片16の情報が格納される比較片情報部42bと、を有する。
The
被測定片情報部42aは、被測定片12の形状に関する各値(以下、単に「被測定片12の形状」とも称する。)や物性値(例えば、被測定片12の厚さt1や被測定片12の長さL1等の後述する演算に必要な各値、また、被測定片12が被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層したものである場合には、被測定片本体14の厚さt1aや被測定片本体14の長さL1等の被測定片本体14の形状に関する各値、及び、各厚さ調整薄片15の物性値(熱伝導率kp)や各厚さ調整薄片15の厚さtp等の形状に関する各値)の情報が格納される。尚、被測定片12が被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層したものである場合には、被測定片本体14と厚さ調整薄片15との各形状から求めることができる被測定片12の形状(例えば、被測定片12の厚さt1や被測定片12の長さL1等)は、入力部44から入力された被測定片本体14の形状と厚さ調整薄片15の形状とから演算部50において計算され、その演算結果が被測定片情報部42aに格納される。
Measured
比較片情報部42bは、比較片16の形状に関する各値(以下、単に「比較片16の形状」とも称する。)や物性値(例えば、比較片の熱伝導率(等価熱伝導率)k2や比較片16の厚さt2等の各値、及び、比較片16を構成する各比較薄片16a,16b,16c,…の物性値や形状等)の情報が格納される。尚、各比較薄片16a,16b,16c,…の形状から求めることができる比較片16の形状(例えば、比較片16の厚さt2や比較片16の長さL2等)は、入力部44から入力された各比較薄片16a,16b,16c,…の形状に関する各値から演算部50において計算され、その演算結果が比較片情報部42bに格納される。
The comparison
演算部50は、種々の情報を処理可能ないわゆるコンピュータである。この演算部50には、所定のプログラムが組み込まれ、このプログラムの実行によって機能的に第1演算部(比較片熱伝達率導出部)52と、第2演算部(被測定片熱伝導率導出部)54と、出力部57と、が構成される。
The
第1演算部52は、比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比(第1の熱抵抗比)m2と、記憶部42(詳しくは比較片情報部42b)に格納されている比較片16の熱伝導率(等価熱伝導率)k2等の物性値及び比較片16の形状と、第2検出部34により検出された比較片16の温度分布と、から当該比較片16の熱伝達率h2を求める。
The
具体的に、第1演算部52は、第2検出部34で検出された比較片16の長手方向の各位置における雰囲気温度(加熱していない状態の温度)からの上昇温度を測定して得られた上昇温度の温度分布と近似した曲線T(x)を最小二乗法により求め、以下の式(1)によって比較片16のフィン効率φexpを求める。
そして、第1演算部52は、この求められたフィン効率φexpと以下の式(2)とを比較することにより、比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比m2を求める。
第1演算部52は、比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比m2が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比m2と、比較片情報部42bに格納されている比較片16の熱伝導率(等価熱伝導率)k2と形状と、から以下の式(5)により比較片16の熱伝達率h2を算出する。
第2演算部54は、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1と、第1演算部52で求められた比較片16の熱伝達率(演算用熱伝達率)h2と、第1検出部32により検出された被測定片12の温度分布(詳しくは、第1検出部32で検出された被測定片12の長さ方向の各位置における雰囲気温度(加熱していない状態の温度)からの上昇温度を測定して得られた上昇温度の温度分布)と、から当該被測定片12の熱伝導率k1を求める。
The
具体的に、この第2演算部54は、第1導出部55と、第2導出部56と、を備える。ここで被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1は、比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比m2と同様の以下の式(6)により定義される。
第1導出部55は、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1と、第1演算部52で求められた比較片16の熱伝達率h2と、第1検出部32で検出された被測定片12の温度分布と、から当該被測定片12の熱伝導率k1を求める。詳しくは、第1導出部55は、第1検出部32で検出された被測定片12の温度分布から式(1)により被測定片12のフィン効率φexpを求める。そして、第1導出部55は、第1演算部52と同様に、求めたフィン効率φexpと式(2)とを比較することにより、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1を求める。
The
第1導出部55は、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比m1と、第1演算部52で求めた比較片16の熱伝達率(演算用熱伝達率)h2と、被測定片情報部42aに格納されている被測定片12の形状とから、以下の式(7)により被測定片12の熱伝導率k1を算出する。
第2導出部56は、被測定片12が被測定片本体14と1又は複数の厚さ調整薄片15とを積層することにより構成されている場合、即ち、被測定片本体14に関する情報(形状)や厚さ調整薄片15に関する情報(物性値及び形状)が記憶部42入力されている場合に、第1導出部55で求められた被測定片12の熱伝導率k1に基づいて、被測定片本体14の熱伝導率k1aを求める。
The
具体的に、第2導出部56は、記憶部42(被測定片情報部42a)に被測定片本体14の形状や厚さ調整薄片15の物性値及び形状が格納されていると判断した場合には、第1導出部55で求められた被測定片12の熱伝導率k1と、被測定片情報部42aに格納されている被測定片12の厚さt1と、被測定片本体14の厚さt1aと、厚さ調整薄片15の熱伝導率kpと、厚さ調整薄片15の厚さtpとから以下の式(8)により被測定片本体14の熱伝導率k1aを算出する。
尚、本実施形態では、第2演算部54(詳しくは第2導出部56)が記憶部42に被測定片本体14の形状等が格納されているか否かにより、被測定片12が単一の部材で形成されているか、被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層したものかを判断しているが、切り換えスイッチ等を設け、これを切り換えることにより被測定片12が単一の部材か積層体かを熱伝導率測定装置10が判断するように構成されてもよい。
In the present embodiment, the second measuring unit 54 (specifically, the second deriving unit 56) determines whether the measured
出力部57は、第1導出部55における演算結果又は第2導出部56における演算結果を表示部46に出力する。具体的に、出力部57は、入力部44から入力されて記憶部42に格納されている被測定片12の情報に基づき、被測定片12が単一の部材で形成されている場合には、第1導出部55の演算結果を表示部46に出力する一方、被測定片12が被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層したものである場合には、第2導出部56の演算結果を表示部46に出力する。尚、出力部57は、被測定片12が被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層したものである場合に、第2導出部56の演算結果と共に第1導出部55の演算結果を表示部46に出力してもよい。
The
入力部44は、キーボードやタッチパネル等で構成され、被測定片12及び比較片16に関する情報等を入力する部位である。具体的に、入力部44は、被測定片12や比較片16の形状や物性値等の情報を入力し、これら情報を記憶部42に格納させる。本実施形態では、入力部44は、被測定片12の厚さt1、被測定片本体14の厚さt1a、厚さ調整薄片15の熱伝導率kp、厚さ調整薄片15の厚さtp、比較片16の熱伝導率(等価熱伝導率)k2、比較片16の厚さt2等を入力する。
The
表示部46は、演算装置40(演算部50)での演算結果を受けて被測定片12(及び被測定片本体14)の熱伝導率k1(及びk1a)を出力(表示)する。本実施形態の表示部46は、演算結果を画面に表示するが、印字等によって出力(表示)するように構成されてもよい。
The
送風手段制御部48は、被測定片12及び比較片16に所定の風速で風が供給されるように送風ファン37を制御する。本実施形態の送風手段制御部48は、演算装置40に設けられているが、これに限定されず、他の装置等に設けられてもよい。
The
このように構成される熱伝導率測定装置10では、以下のようにして被測定片12(及び被測定片本体14)の熱伝導率k1(及びk1a)が測定される。
In the thermal
先ず、比較片16を構成する比較薄片16a,16b,…の組み合わせを決定する。
First, the combination of the comparison
具体的に、被測定片12と、比較薄片16a,16b,…を任意に組み合わせた比較片16とが用意され、これら被測定片12と比較片16との温度を測定する各部位に温度センサ36がそれぞれ貼り付けられる。詳しくは、温度センサ36が被測定片12及び比較片16の主面部12a,16aにおいて一端部13a,17aから他端部13b,17bに向けて等間隔で一列に並ぶように貼り付けられる。各温度センサ36が貼り付けられた被測定片12及び比較片16は、被測定片12の第1端部13aと比較片16の第3端部17aとを固定部22に保持させ、これにより測定部20に設置される。この状態で、固定部22の発熱体26を発熱させることにより、被測定片12の第1端部13aと比較片16の第3端部17aとが加熱される。
Specifically, a
演算装置40の送風手段制御部48は、被測定片12と比較片16との加熱が始まると、送風ファン37を駆動させて被測定片12及び比較片16に送風する。これにより、被測定片12と比較片16とにおける固定部22に保持された部位以外の部位、即ち、露出した部分には、水平方向において均一な風が供給され、同じ雰囲気条件下で被測定片12と比較片16とが加熱される。
When the
この状態で、温度検出部30の第1検出部32が被測定片12の第1端部13aから第2端部13bまでの温度分布を検出すると共に、第2検出部34が比較片16の第3端部17aから第4端部17bまでの温度分布を検出する。詳しくは、第1検出部32の各温度センサ36が測定部位における雰囲気温度(加熱していない状態の温度)から上昇した分の温度(上昇温度)を検出することにより、第1検出部32は、被測定片12の第1端部13aから第2端部13bまでの上昇温度の温度分布を検出する。同様に、第2検出部34の各温度センサ36が測定部位における雰囲気温度(加熱していない状態の温度)から上昇した分の温度(上昇温度)を検出することにより、第2検出部34は、比較片16の第3端部17aから第4端部17bまでの上昇温度の温度分布を検出する。
In this state, the
このとき、被測定片12の温度分布の熱勾配と比較片16の温度分布の熱勾配とが大きく異なると、求める被測定片12の熱伝導率k1の誤差が大きくなるため、比較片16を構成する比較薄片16a,16b,…の組み合わせが変更される。具体的には、上述のように予め求めておいた種々の組み合わせにおける等価熱伝導率(図5及び表1参照)から、温度分布が被測定片12の温度分布と近くなるような(詳しくは、長手方向の各位置における被測定片12と比較片16との温度差が所定の値以下となるような)組み合わせが選択され、比較片16を構成する比較薄片の組み合わせが決定される。
At this time, when the thermal gradient of the temperature distribution of the
尚、比較片16を構成する比較薄片16a,16b,…の組み合わせを変更するときには、測定部20から比較片16が取り外され、この比較片16から当該比較片16に取り付けられている各温度センサ36が取り外される。そして、組み合わせを変更した後の比較片16の各温度測定位置に温度センサ36がそれぞれ取り付けられたあと、比較片16が測定部20に設置される。
When the combination of the comparison
一方、被測定片12に関する情報と比較片16に関する情報とが入力部44から演算装置40に入力される。具体的に、被測定片12の形状(例えば、被測定片12の長さL1と、被測定片12の断面積A1と、被測定片12の周囲の長さP1(=S1/L1)等)が入力部44から入力され、記憶部42の被測定片情報部42aに格納される。
On the other hand, information regarding the
被測定片12が被測定片本体14と厚さ調整薄片15との積層体の場合は、被測定片本体14の形状と厚さ調整薄片15の物性値及び形状とが入力部44からそれぞれ入力され、被測定片情報部42aに格納される。このとき、これら被測定片本体14と厚さ調整薄片15との形状から計算により求めることができる被測定片12の形状(例えば、被測定片12の厚さt1等)は、前記入力された被測定片本体14の形状と厚さ調整薄片15の形状とから計算されて被測定片情報部42aに格納される。
When the measured
また、比較片16の熱伝導率(等価熱伝導率)k2、比較片16の長さL2と、比較片16の断面積A2と、比較片16の周囲の長さP2(=S2/L2)と、が入力部44から入力され、記憶部42の比較片情報部42bに格納される。
Further, the thermal conductivity (equivalent thermal conductivity) k 2 of the
次に、比較片16の組み合わせが決定され、この比較片16と被測定片12とが測定部20に設置されると、固定部22により、被測定片12の第1端部13a及び比較片16の第3端部17aが加熱される。このとき、前記同様、送風手段制御部48が送風ファン37を制御して被測定片12及び比較片16に送風を行う。そして、温度検出部30により被測定片12の温度分布と比較片16の温度分布とが検出される。
Next, when the combination of the
このように、被測定片12及び比較片16の形状及び物性値が記憶部42に格納された状態で、被測定片12及び比較片16の温度分布が検出されると、第1演算部52は、第2検出部34が検出した比較片16の温度分布と式(1)とから比較片16のフィン効率φexpを求め、このフィン効率φexpと式(2)とから比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比m2を求める。そして、第1演算部52は、この求めた単位長さ当たりの熱抵抗比m2と記憶部42に格納されている比較片16の熱伝導率k2とに基づいて式(5)から比較片16の熱伝達率h2を算出する。
As described above, when the temperature distribution of the
第1演算部52が比較片16の熱伝達率h2を求めると、第2演算部54の第1導出部55は、第1検出部32が検出した被測定片12の温度分布と式(1)とから被測定片12のフィン効率φexpを求め、このフィン効率φexpと式(2)とから被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1を求める。第1導出部55は、この被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比m1と第1演算部52が求めた比較片16の熱伝達率h2とを用いて式(7)から被測定片12の熱伝導率k1を算出する。
When the
被測定片12が単一の部材で構成されている場合には、第1導出部55が被測定片12の熱伝導率k1を求めると、出力部57がこの演算結果を表示部46に出力する。そして、表示部46は、この出力部57から送られてきた演算結果を表示する。
When the measured
一方、被測定片12が被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層することにより構成されている場合には、第2導出部56がさらに演算を行って被測定片本体14の熱伝導率k1aを導出する。具体的に、第2導出部56は、記憶部42の被測定片情報部42aに格納されている情報に基づいて被測定片12が被測定片本体14と厚さ調整薄片15とにより構成されていると判断すると、第1導出部55が求めた被測定片12の熱伝導率k1と、被測定片情報部42aに格納されている被測定片12の厚さt1と、被測定片本体14の厚さt1aと、厚さ調整薄片15の熱伝導率kp及び厚さtpとを用いて式(8)から被測定片本体14の熱伝導率k1aを算出する。
On the other hand, when the measured
出力部57は、第2導出部56で演算が行われた場合には、第2導出部56の演算結果(被測定片本体14の熱伝導率k1a)を表示部46に出力する。このとき、出力部57が第2導出部56の演算結果(被測定片本体14の熱伝導率k1a)と共に第1導出部55の演算結果(被測定片12の熱伝導率k1)を表示部46に出力するように構成されてもよい。そして、表示部46は、この出力部57から送られてきた演算結果(被測定片本体14の熱伝導率k1a、被測定片12の熱伝導率k1)等を表示する。
When the calculation is performed by the
以上説明したように、第1実施形態の熱伝導率測定装置10によれば、熱伝導率k2が既知の比較片16を利用して求めた当該比較片16の熱伝達率h2を演算用熱伝達率として利用することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片12の熱伝達率h1を算出しなくても、被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。
As described above, according to the thermal
具体的に、被測定片12の熱伝達率h1と、被測定片12の温度分布から求められる被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1とが分れば、これらを利用して被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。そこで、熱伝導率k2が既知の比較片16を用いて、この比較片16の熱伝導率k2と温度分布とから当該比較片16の熱伝達率h2を求め、この熱伝達率(演算用熱伝達率)h2を被測定片12の熱伝達率h1と擬制することにより、この熱伝達率h2と被測定片12の温度分布とから被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。
Specifically, if the heat transfer coefficient h 1 of the measured
このように、本実施形態の熱伝導率測定装置10によれば、熱伝導率k2が既知の比較片16から求めた当該比較片16の熱伝達率h2を被測定片12の熱伝達率h1と擬制することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式を用いた演算を行わなくても被測定片12の熱伝導率k1を導出することができる。即ち、熱伝導率測定装置10によれば、被測定片12を垂直配置しなくても当該被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。
Thus, according to the thermal
しかも、被測定片12と当該被測定片12の周囲の空間との間の熱移動を扱うための係数である被測定片12の熱伝達率h1(詳しくは、被測定片12の熱伝達率h1として擬制した比較片16の熱伝達率h2)を用いて被測定片12の熱伝導率k1を求めているため、演算結果には被測定片12から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片12を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。
Moreover, the heat transfer coefficient h 1 of the
また、第1実施形態による熱伝導率測定装置10では、被測定片12の周囲の雰囲気条件及び比較片16の周囲の雰囲気条件を雰囲気制御手段(本実施例では、送風ファン37及び整流板38)によって制御することにより、同じ雰囲気条件下で被測定片12の温度分布と比較片16の温度分布とをそれぞれ検出することができる。これにより、比較片16の熱伝達率h2を用いて求めた被測定片12の熱伝導率k1から、被測定片12及び比較片16の温度分布を測定したときの雰囲気条件の差異に基づく影響を排除することができる。即ち、比較片16の熱伝達率h2を用いて被測定片12の熱伝導率k1を算出するときの演算において雰囲気条件の差異に基づく影響が排除され、被測定片12の熱伝導率k1がより精度よく求まる。
Further, in the thermal
また、第1実施形態による熱伝導率測定装置10では、送風ファン(送風手段)37によって被測定片12及び比較片16への風速を調整して当該被測定片12及び当該比較片16の周囲の風速(周囲風速)をそれぞれ同じにすることで、同じ雰囲気条件下で被測定片12及び比較片16の温度分布を検出することができる。
Further, in the thermal
しかも、熱伝導率kの大きな被測定片12や比較片16の温度分布を検出する場合には、被測定片12や比較片16の周囲風速を大きくすることによって、一端部13a,17aから他端部13b,17bに向って流れる熱の温度勾配を大きくすることができ、これにより、被測定片12の熱伝導率k1を精度よく求めることができる。即ち、被測定片12や比較片16の熱伝導率k1,k2が大きく一端部13a,17aから他端部13b,17bに向う方向への温度分布の温度勾配が小さいと被測定片12や比較片16の温度分布を用いて演算したときに演算結果の誤差が大きくなるため、求めた被測定片12の熱伝導率k1の誤差が大きくなる。そのため、送風ファン37によって被測定片12や比較片16の周囲風速を大きくして一端部13a,17aから他端部13b,17bに向う方向の温度分布の温度勾配を大きくしてこの温度分布を計算に適した(即ち、前記演算結果の誤差が大きくならない程度の)温度勾配とすることにより、前記誤差を抑えることができる。
In addition, when detecting the temperature distribution of the
また、第1実施形態による熱伝導率測定装置10では、整流板38によって送風ファン37からの被測定片12及び比較片16の各部位に対する風速を一様にすることができ、これにより被測定片12及び比較片16において部分的に熱伝達率h1,h2が変化するのを防ぐことができる。その結果、被測定片12の熱伝導率k1をより精度よく求めることができる。
Further, in the thermal
また、第1実施形態による熱伝導率測定装置10では、第2演算部54が第1導出部55と第2導出部56とを有することによって、薄い被測定片本体14又は熱伝導率k1aの小さな被測定片本体14であっても、被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層して被測定片12とすることにより、被測定片本体14の熱伝導率k1aを求めることができる。即ち、被測定片本体14と厚さ調整薄片15とを積層して、一端部13aから他端部13bに向う熱流の通過する断面積を大きくすることにより一端部13aから他端部13bに向って流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとすることができ、これにより、薄い又は熱伝導率が小さな被測定片本体14の熱伝導率k1aを求めることが可能となる。
Further, in the thermal
また、厚さ調整薄片15を用いることにより、被測定片本体14が1つあれば、この被測定片本体14の熱伝導率k1aを求めることができる。
Further, by using the thickness adjusting
また、第1実施形態による熱伝導率測定装置10では、被測定片12を固定する固定部と比較片16を固定する固定部とが共通の固定部材(支持部23と押え部24)で構成されることにより、被測定片12の固定部と比較片16の固定部とが別々に構成される場合に比べて熱伝導率測定装置10の構成を簡略化することができる。しかも、被測定片12と比較片16とを並べて固定することにより、これら被測定片12及び比較片16の雰囲気条件の制御が容易になると共に、被測定片12と比較片16との温度分布を同時に測定することが可能となる。
In the thermal
<第2実施形態>
図8は、本発明の第2実施形態による熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図であり、図9は、図8に示した熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
<Second Embodiment>
FIG. 8 is a plan view schematically showing a structure in which the measurement piece and the comparison piece are installed in the thermal conductivity measurement apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is shown in FIG. It is the front view which showed roughly the structure of the heat conductivity measuring apparatus.
次に、図8及び図9を参照して、本発明の第2実施形態による熱伝導率測定装置10aの構成について説明するが、上記第1実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
Next, the configuration of the thermal
この第2実施形態に係る熱伝導率測定装置10aは、上記第1実施形態による熱伝導率測定装置10と異なり、被測定片12の第2端部側端面における境界条件と比較片16の第4端部側端面における境界条件とを断熱条件にするための断熱部60を備えている。
Unlike the thermal
具体的に、本実施形態による熱伝導率測定装置10aは、測定部20と演算装置40とを備える。測定部20は、固定部22と断熱部60と温度検出部30と送風ファン37と整流板38とを備える。
Specifically, the thermal
断熱部60は、断熱性を有する素材により形成され、被測定片12と比較片16とを固定部22に保持させたときに、この被測定片12の第2端部13b側の端面(第2端部側端面)と比較片16の第4端部17b側の端面(第4端部側端面)とに当接する部材である。このように被測定片12の第2端部側端面及び比較片16の第4端部側端面に当接することにより、断熱部60は、これら第2端部側端面の境界条件と第4端部側端面の境界条件とを断熱条件にする。
The
演算装置40は、記憶部42と演算部50と入力部44と表示部46と送風手段制御部48と、を備え、演算部50は、第1演算部52aと第2演算部54と出力部57とを備える。
The
第1演算部52aは、比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比m2と、比較片情報部42bに格納されている比較片16の熱伝導率(等価熱伝導率)k2と、第2検出部34により検出された比較片16の温度分布と、比較片情報部42bに格納されている比較片16の形状と、から当該比較片16の熱伝達率h2を求める。
The
具体的に、本実施形態の第1演算部52aは、第1実施形態と異なり、第4端部側端面の境界条件が断熱条件となっている状態で第2検出部34により検出された比較片16の温度分布と式(1)とから比較片16のフィン効率φexpを求める。そして、第1演算部52aは、このフィン効率φexpと以下の式(9)とを比較することにより、比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比m2を求める。
第1演算部52aは、比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比m2が求まると、第1実施形態と同様に、この単位長さ当たりの熱抵抗比m2と、比較片情報部42bに格納されている比較片16の熱伝導率(等価熱伝導率)k2及び形状とを用いて式(5)から比較片16の熱伝達率h2を算出する。
When the thermal resistance ratio m 2 per unit length of the
第2演算部54は、第1導出部55aと第2導出部56とを有する。第1導出部55aは、第1検出部32で検出された被測定片12の温度分布から式(1)により被測定片12のフィン効率φexpを求め、第1演算部52aと同様に、このフィン効率φexpと式(9)とを比較することにより、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1を求める。
The
そして、第1導出部55aは、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比m1と、第1演算部52aで求めた比較片16の熱伝達率h2と、被測定片情報部42aに格納されている被測定片12の形状とから、式(7)により被測定片12の熱伝導率k1を算出する。
The
このように構成される熱伝導率測定装置10aでは、第1演算部52aにおいて単位長さ当たりの比較片16の熱抵抗比m2を求めるときに式(2)の代わりに式(9)が用いられ、且つ第1導出部55aにおいて単位長さ当たりの被測定片12の熱抵抗比m1を求めるときに式(2)の代わりに式(9)が用いられる以外は、第1実施形態の熱伝導率測定装置10と同様にして被測定片12(被測定片本体14)の熱伝導率k1(k1a)が求められる。
In thus configured thermal
以上説明したように、第2実施形態の熱伝導率測定装置10aによっても、第1実施形態と同様に、熱伝導率k2が既知の比較片16を利用して求めた当該比較片16の熱伝達率h2を利用することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。しかも、被測定片12と当該被測定片12の周囲の空間との間の熱移動を扱うための係数である被測定片12の熱伝達率h1(詳しくは、被測定片12の熱伝達率h1として擬制した比較片16の熱伝達率h2)を用いて被測定片12の熱伝導率k1を求めているため、演算結果には被測定片12から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片12を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。
As described above, by the thermal
<第3実施形態>
図10(A)は、本発明の第3実施形態による熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置し、断熱部材を取り除いた状態の構造を概略的に示した正面図であり、図10(B)は、図10(A)の熱伝導率測定装置に断熱部材を設置した状態の図であり、図11は、図10(B)のXI―XI断面図であり、図12は、第3実施形態の熱伝導率測定装置における温度センサ部の構造を概略的に示した平面図である。
<Third embodiment>
FIG. 10 (A) is a front view schematically showing the structure in a state in which the measurement piece and the comparison piece are installed in the thermal conductivity measurement device according to the third embodiment of the present invention and the heat insulating member is removed, FIG. 10B is a view showing a state where a heat insulating member is installed in the thermal conductivity measuring device shown in FIG. 10A, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. These are the top views which showed roughly the structure of the temperature sensor part in the thermal conductivity measuring apparatus of 3rd Embodiment.
次に、図10(A)乃至図12を参照して、本発明の第3実施形態による熱伝導率測定装置10bの構成について説明するが、上記第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
Next, the configuration of the thermal
この第3実施形態による熱伝導率測定装置10bは、測定部20aと演算装置40とを備える。ここで、本実施形態の演算装置40は、第2実施形態の演算装置40と同様の構成であるため、説明を省略する。
The thermal
測定部20aは、固定部22aと、断熱部60と、温度検出部30aと、温度検出部30aを支持する温度センサ支持部70と、被測定片12及び比較片16の雰囲気条件を断熱条件にするための断熱部材72と、送風ファン37と、整流板38とを備える。固定部22aは、第1実施形態及び第2実施形態と異なり、被測定片12及び比較片16を保持したときに上側に支持部23が位置すると共に下側に押え部24が位置するように構成される。即ち、固定部22aにおいて、第1実施形態及び第2実施形態の固定部22に対して支持部23と押え部24とが上下反対に配置されている。
The measuring
温度検出部30aは、第1検出部32aと、第2検出部34aと、を備える。これら第1検出部32a及び第2検出部34aは、第1実施形態及び第2実施形態と異なり、被測定片12及び比較片16の各温度測定部位に対して一度に温度センサ36を設置できるように構成される。具体的に、第1検出部32a及び第2検出部34aは、複数(本実施形態では5つ)の温度センサ36と、これら複数の温度センサ36が配置される配置用板材35とをそれぞれ有する(図12参照)。
The
配置用板材35は、板状の部材であり、主面部35aに間隔をおいて一列に並ぶように複数の温度センサ36が配置されている。この主面部35aにおける温度センサ36の配置は、温度分布を検出するために第1検出部32a(第2検出部34a)の配置用板材35を被測定片12(比較片16)に重ねたときに、当該被測定片12(当該比較片16)の各温度測定部位に対応している。この配置用板材35は、熱伝導率kの小さな樹脂により形成されている。配置用板材35がこのような樹脂で形成されることにより、被測定片12及び比較片16の温度分布を測定するときに、この配置用板材35からの熱流による影響を抑えることができる。
The disposing
このように構成される第1検出部32a(第2検出部34a)が被測定片12(比較片16)に取り付けられることで、被測定片12の各温度測定部位に対して温度センサ36がそれぞれ配置された状態となる。具体的に、第1検出部32a(第2検出部34a)は、当該第1検出部32a(第2検出部34a)の配置用板材35と被測定片12(比較片16)との間に主面部35aに配置された各温度センサ36が挟み込まれるように配置用板材35と被測定片12(比較片16)とが重ね合わされる。このとき、第1検出部32a(第2検出部34a)と被測定片12(比較片16)とは両面テープ等によって接着される。このように第1検出部32a(第2検出部34a)が被測定片12(比較片16)に取り付けられることで、被測定片12(比較片16)の温度測定位置に複数の温度センサ36が一度に配置される。
By attaching the first detection unit 32a (second detection unit 34a) configured in this way to the measurement piece 12 (comparison piece 16), the
温度センサ支持部70は、第1検出部32a及び第2検出部34aを下方側から支持する部材であり、断熱素材で形成されている。この温度センサ支持部70は、固定部22aに保持された状態の被測定片12(比較片16)に、第1検出部32a(第2検出部34a)の配置用板材35の各温度センサ36が密着するように下側から配置用板材35を支持する。
The temperature
断熱部材72は、被測定片12及び比較片16を断熱状態とするためにその周囲を覆うものであり、被測定片12及び比較片16に対して着脱可能である。この断熱部材72は、通常、測定部20aから取り外されている(図10(A)参照)。そして、被測定片12の熱伝導率k1が小さく、そのままの状態で温度分布を検出すると温度勾配が大きくなり過ぎ、この温度分布を用いて演算すると演算結果の誤差が大きくなるような被測定片12の場合に、断熱部材72は、被測定片12及び比較片16に対して取り付けられ(図10(B)参照)、被測定片12及び比較片16を断熱状態にする。このように断熱部材72によって被測定片12及び比較片16が断熱状態とされると、被測定片12及び比較片16から外部に熱が逃げなくなって温度勾配が小さくなるため、被測定片12及び比較片16から検出される温度分布が演算に適した温度勾配となる。
The
本実施形態の断熱部材72は、固定部22aに保持された状態の被測定片12及び比較片16において雰囲気中に露出している上面側を覆うように取り付けることで、被測定片12及び比較片16を断熱状態にする。尚、本実施形態の断熱部材72は、被測定片12及び比較片16の下側に第1検出部32a及び第2検出部34a並びに温度センサ支持部70が配置されているため、雰囲気中に露出した被測定片12及び比較片16の上面側を覆う形状を有しているが、第1実施形態や第2実施形態のように、被測定片12及び比較片16の固定部22に保持された部位以外の部位が雰囲気中に露出している場合には、この露出した部位全体を覆うような形状を有するように構成される。
The
送風ファン37は、第1実施形態及び第2実施形態と異なり、固定部22aに保持された状態の被測定片12及び比較片16の上方位置に配置される。これにより、送風ファン37は、被測定片12及び比較片16に対して上方から下方に向けて風を供給する。
Unlike the first embodiment and the second embodiment, the
整流板38は、送風ファン37から被測定片12の上面の各部位に供給される風、及び比較片16の上面の各部位に供給される風が一様となるようにするものである。この整流板38は、送風ファン37と固定部22aに保持された状態の被測定片12及び比較片16との間に配置される。
The rectifying
このように構成される熱伝導率測定装置10bでは、第1検出部32a及び第2検出部34aの配置用板材35が被測定片12及び比較片16に貼り付けられ、この貼り付けられた被測定片12及び比較片16が固定部22aに保持されると共に温度センサ支持部70上に配置される(図10(A)参照)。このように、被測定片12及び比較片16が測定部20aに設置されると、固定部22aにより被測定片12の第1端部13aと比較片16の第3端部17aとが加熱されると共に送風ファン37が被測定片12と比較片16とに送風を開始する。そして、演算装置40が第2実施形態と同様にして被測定片12(被測定片本体14)の熱伝導率k1(k1a)を求める。
In the thermal
一方、被測定片12の熱伝導率k1が小さく、そのままの状態で温度分布を検出すると温度勾配が大きくなり過ぎ、この温度分布を用いて演算すると演算結果の誤差が大きくなるような被測定片12の場合には、送風ファン37を駆動させずに、被測定片12及び比較片16に対して断熱部材72が取り付けられる(図10(B)に示す状態)。具体的には、温度センサ支持部70の上に第1検出部32a及び第2検出部34aが貼り付けられた被測定片12及び比較片16が配置された状態で、その上側から被測定片12及び比較片16を覆うように断熱部材72が被せられる。この状態で固定部22aによって被測定片12及び比較片16が加熱され、第2実施形態と同様にして、被測定片12の熱伝導率k1が測定される。このように断熱部材72によって被測定片12及び比較片16を断熱状態とすることで、外部に熱が逃げなくなって温度勾配が小さくなり、被測定片12及び比較片16から検出される温度分布を演算に適した温度勾配とすることができる。
On the other hand, the thermal conductivity k 1 of the measured
尚、本発明の熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法は、上記第1実施形態乃至第3実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The thermal conductivity measuring device, the thermal conductivity calculating device, the thermal conductivity calculating program, and the thermal conductivity measuring method of the present invention are not limited to the first to third embodiments, but Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
被測定片12(比較片16)の温度分布から単位長さ当たりの熱抵抗比m1(m2)を求める具体的構成は限定されない。上記第1実施形態の第1導出部55(第1演算部52)では、被測定片12(比較片16)の温度分布から式(1)によりフィン効率φexpが求められ、このフィン効率φexpと式(2)とから単位長さ当たりの熱抵抗比m1(m2)が求められ、上記第2実施形態の第1導出部55a(第1演算部52a)では、被測定片12(比較片16)の温度分布から式(1)によりフィン効率φexpが求められ、このフィン効率φexpと式(9)とから単位長さ当たりの熱抵抗比m1(m2)が求められるが、例えば、以下の方法等によって単位長さ当たりの熱抵抗比m1(m2)が求められてもよい。
The specific configuration for obtaining the thermal resistance ratio m 1 (m 2 ) per unit length from the temperature distribution of the measured piece 12 (comparative piece 16) is not limited. In the first derivation unit 55 (first arithmetic unit 52) of the first embodiment, the fin efficiency φ exp is obtained from the temperature distribution of the measured piece 12 (comparison piece 16) by the equation (1), and this fin efficiency φ The thermal resistance ratio m 1 (m 2 ) per unit length is obtained from exp and the expression (2). In the
この方法において、被測定片12(比較片16)の両端温度を用いる場合(両端温度固定条件)には、以下の式(10−1)(式(10−2))で表されるフィン温度分布解析式から求められる。具体的に、式(10−1)(式(10−2))における各温度測定部位の温度と温度検出部30により実測(検出)された被測定片12(比較片16)の各温度測定部位の温度との標準偏差σを最小とする単位長さ当たりの熱抵抗比m1(m2)が求められる。
また、標準偏差σは、以下の式(11)により定義される。
尚、上記の方法は、第1実施形態のように被測定片12(比較片16)の加熱側と反対の端面が断熱条件でない場合の方法であって、第2実施形態のように被測定片12(比較片16)の加熱側と反対の端面が断熱条件の場合には、次のようにして単位長さ当たりの熱抵抗比m1(m2)が求められる。この場合、上記の方法と異なり、被測定片12及(比較片16)の各温度測定部位の温度が以下の式(12−1)(式(12−2))で表されるフィン温度分布解析式により求められる。そして、上記の方法と同様に、標準偏差σを最小とするような単位長さ当たりの熱抵抗比m1(m2)が求められる。
上記第1実施形態乃至第3実施形態の第1検出部32,32a(第2検出部34,34a)は、被測定片12(比較片16)の第1端部13a(第3端部17a)から第2端部13b(第4端部17b)までの温度を断続的に検出するが、これに限定されず、連続的に温度を検出するように構成されてもよい。
The
例えば、温度検出部は、赤外線センサ等の温度センサを移動させつつ被測定片12(比較片16)の温度を測定するように構成されてもよい。具体的に、図13に示すように、温度検出部130は、被測定片12(比較片16)の温度を検出する温度センサ136と、この温度センサ136を被測定片12(比較片16)の第1端部13a(第3端部17a)から第2端部13b(第4端部17b)に向う方向に沿って移動させる移動手段62とを備える。
For example, the temperature detection unit may be configured to measure the temperature of the measurement target piece 12 (comparison piece 16) while moving a temperature sensor such as an infrared sensor. Specifically, as shown in FIG. 13, the
図13において温度センサ136は赤外線センサ等の放射温度計であるが、これに限定されず、被測定片12(比較片16)の温度を検出可能で且つ被測定片12(比較片16)に沿って移動させることが可能であれば、接触式の温度センサであってもよく、放射温度計以外の非接触式の温度センサであってもよい。
In FIG. 13, the
移動手段62は、被測定片12(比較片16)の第1端部13a(第3端部17a)から第2端部13b(第4端部17b)に向かう方向に沿って温度センサ136を案内する案内部材63と、温度センサ136を案内部材63に沿って往復移動させる駆動部64とを有する。案内部材63は、固定部22に保持された被測定片12(比較片16)の第1端部13a(第3端部17a)から第2端部13b(第4端部17b)に向う方向に沿って延び、温度センサ136がこの方向に往復移動自在に取り付けられている。
The moving means 62 moves the
このような温度検出部130によれば、上記第1実施形態や第2実施形態のように複数の熱電対36を被測定片12や比較片16に装着する手間がなくなる。また、この温度検出部130によれば、被測定片12及び比較片16における連続的な温度分布を検出することができるため、断続的な温度分布を検出する場合に比べ、熱伝導率測定装置における被測定片12の熱伝導率k1の測定精度を向上させることができる。
According to such a
尚、これら温度センサ136と移動手段62とで構成される温度検出部130は、被測定片12(比較片16)の第1端部13a(第3端部17a)から第2端部13b(第4端部17b)までの温度を連続的に検出するだけでなく、断続的に(例えば、図13におけるx=0、x1、x2、Lの位置等)検出してもよい。
Note that the
また、温度検出部は、図14に示すように、例えば、赤外線カメラのような、被測定片12(比較片16)における加熱される部位から第2端部13b(第4端部17b)までの全体の温度を同時に測定できる構成であってもよい。この温度検出部130aを用いた場合でも、上記第1実施形態や第2実施形態のように複数の温度センサ36を被測定片12や比較片16に貼り付ける手間がなくなる。また、被測定片12及び比較片16における連続的な温度分布が検出できるため、被測定片12の熱伝導率k1の測定精度を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 14, the temperature detection unit, for example, from a heated portion in the measurement target piece 12 (comparison piece 16) such as an infrared camera to the
被測定片12及び比較片16の表面を塗装等によって黒色にしてもよい。この場合、図13及び図14に示すように、放射率と熱伝導率kとが既知の黒色テープ74が被測定片12及び比較片16の表面に貼り付けられてもよい。これにより、塗装によって表面を黒色にする場合に比べ、被測定片12及び比較片16の表面を黒色にすることが容易になる。尚、黒色テープ74を貼り付けた被測定片12が用いられると、求まった熱伝導率kが被測定片12と黒色テープ74との等価熱伝導率となるが、黒色テープ74の放射率と、熱伝導率k3と、厚さt3とが既知であるため、以下の式(13)から被測定片12の熱伝導率k1が求まる。
上記第1実施形態乃至第3実施形態では、被測定片12及び比較片16における第1端部13a及び第3端部17aが固定部22,22aに保持(挟持)されているが、図13及び図14に示すように、第1端部13a及び第3端部17aよりも第2端部13b及び第4端部17b側の部位が保持される、即ち、固定部22,22aから第1端部13a及び第3端部17aが突出した状態で被測定片12及び比較片16が測定部20に設置されてもよい。この場合、温度検出部130(130a,30)は、被測定片12及び比較片16の固定部22,22aに保持された部位(加熱される部位)から第2端部13b及び第4端部17bまでの温度分布を検出する。
In the first to third embodiments, the
上記第1実施形態乃至第3実施形態では、固定部22,22aに被測定片12の一部を保持させることにより測定部20に被測定片12が設置されるが、被測定片12の設置方法はこれに限定されない。例えば、図15(A)及び図15(B)に示すように、熱伝導率kb及び厚さtbが既知の板状部材で形成された取付部材76に被測定片12が取り付けられることで、当該被測定片12が測定部20に設置されるように構成されてもよい。
In the first to third embodiments, the
具体的に、取付部材76は、一方向(図15(A)において左右方向)に延びる矩形状の板状部材であり、一方の面上において取付部材76の一端部76aから他端部76bに向けて間隔をおいて一列に並ぶように複数の温度センサ36が配設されている。この取付部材76に配置された複数の温度センサ36が第1検出部32を構成する。本実施形態では、7つの温度センサ36が等間隔に並んでいる。この取付部材76の一端部76aは固定部22に保持されている。そして、この複数の温度センサ36が配設された面に接するように被測定片12が重ねられる。このとき、被測定片12と取付部材76とは、両面テープによって接着され、被測定片12は、第1端部13a側の端面が固定部22に接するように固定部22側に寄せて取り付けられる(図15(B)参照)。
Specifically, the
この場合、取付部材76と被測定片12とが重なっている部分の温度分布が演算に用いられ、演算装置40の第2演算部54の第1導出部55は、被測定片12と取付部材76とを合わせた等価熱伝導率k4を求める。そして、第2導出部56は、第1導出部55が求めた被測定片12と取付部材76との等価熱伝導率k4と、被測定片情報部42aに格納されている被測定片12の厚さt1、取付部材76の熱伝導率kb、及び取付部材76の厚さtbと、を用いて以下の式(14)から被測定片12の熱伝導率k1を算出する。これにより、取付部材の長さよりも短ければ、種々の長さの被測定片12の熱伝導率k1を容易に測定することができる。
上記第1実施形態乃至第3実施形態では、被測定片12と比較片16とが共通の固定部22,22aに保持されているが、これに限定されず、被測定片12が保持される固定部と比較片16が保持される固定部とが別々の部材により構成されてもよい。また、固定部22,22aは、互いに平行に並ぶように被測定片12と比較片16とを保持しているが、これに限定されない。
In the first to third embodiments, the
上記第1実施形態乃至第3実施形態の測定部20,20aでは、被測定片12と比較片16との加熱及び温度分布の検出が同時に行われているが、これに限定されない。比較片16(被測定片12)の加熱及び温度分布の検出が行われたあと、被測定片12(比較片16)の加熱及び温度分布の検出が行われるように熱伝導率測定装置10,10a,10bが構成されてもよい。
In the
具体的に、熱伝導率測定装置は、図16に示されるように、測定部20を備え、この測定部20は、固定部22aと温度検出部30bとを備える。固定部22aは、被測定片12及び比較片16のいずれか一方を保持し、温度検出部30bは、固定部22aに保持された状態の被測定片12又は比較片16の長手方向の温度分布を検出する。
Specifically, as shown in FIG. 16, the thermal conductivity measurement device includes a
演算装置40は、第1演算部52と第2演算部54とを有する演算部50と、記憶部42と、送風手段制御部48と、表示部46とを備える。記憶部42は、第1演算部52で求められた比較片16の熱伝達率h2を格納する熱伝達率記憶部42cを有する。
The
この熱伝導率測定装置10cでは、先ず、比較片16が固定部22aに固定された状態で加熱され、温度検出部30bにより比較片16の温度分布が検出される。演算装置40の第1演算部52(52a)は、この比較片16の温度分布と式(1)とからフィン効率φexpを求め、このフィン効率φexpと式(2)(第2実施形態のように比較片16の第4端部側端面が断熱条件のときは式(9))とを比較することにより、比較片16の単位長さあたりの熱抵抗比m2を求める。第1演算部52(52a)は、比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比m2が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比m2と、比較片情報部42bに格納されている比較片16の熱伝導率k2及び形状とを用いて式(5)から比較片16の熱伝達率h2を算出する。そして、第1演算部52(52a)は、この比較片16の熱伝達率h2を出力して記憶部42の熱伝達率記憶部42cに格納させる。
In the thermal
次に、固定部22aに固定された比較片16が取り外され、被測定片12が固定部22aに固定される。そして、被測定片12が固定部22aに固定された状態で加熱され、温度検出部30bにより被測定片12の温度分布が検出される。演算装置40の第2演算部54(詳しくは、第1導出部55(55a))は、温度検出部30bで検出された被測定片12の温度分布と式(1)とから被測定片12のフィン効率φexpを求め、このフィン効率φexpと式(2)(第2実施形態のように被測定片12の第2端部側端面が断熱条件のときは式(9))とを比較することにより、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1を求める。第1導出部55(55a)は、第1演算部52で求められて記憶部42の熱伝達率記憶部42cに格納されている比較片16の熱伝達率h2を引き出し、この熱伝達率h2と、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1と、被測定片情報部42aに格納されている被測定片12の形状とを用いて式(7)から被測定片12の熱伝導率k1を算出する。
Next, the
このように、比較片16と被測定片12とに対して、順に加熱及び温度分布検出が行われても、熱伝導率k2が既知の比較片16を実際に加熱してその温度分布から求めた熱伝達率h2を演算用熱伝達率として利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片12の熱伝達率h1を算出しなくても、被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。
Thus, for a
尚、被測定片12と比較片16とに対する加熱及び温度分布の検出が行われるときの当該被測定片12における雰囲気条件と比較片16における雰囲気条件とを同じにすることで、求める熱伝導率k1の測定制度がより向上する。
Note that the thermal conductivity to be obtained is obtained by making the atmospheric condition in the
熱伝導率測定装置は、比較片16の加熱及び温度分布検出を行わずに、被測定片12の加熱及び温度分布検出を行うだけで、被測定片12の熱伝導率k1を求めるように構成されてもよい。
The thermal conductivity measuring device obtains the thermal conductivity k 1 of the measured
例えば、上記第1実施形態の演算装置(例えば、コンピュータ等)40には、以下の熱伝導率算出プログラムが組み込まれている。 For example, the following thermal conductivity calculation program is incorporated in the arithmetic device (for example, a computer) 40 of the first embodiment.
被測定片12の一端部13aが加熱された状態で、当該被測定片12の一端部13aから他端部13bに向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片12の温度分布と、熱伝導率k2が既知の板状の比較片16の一端部17aが加熱された状態で、当該比較片16の一端部17aから他端部17bに向う方向に沿って連続又は断続に検出された比較片16の温度分布と、比較片16の熱伝導率k2と、を演算装置40が受け取ることで、この演算装置40を、比較片16の単位長さ当たりの熱抵抗比m2と、比較片16の熱伝導率k2と、比較片16の温度分布と、から当該比較片16の熱伝達率h2を求める第1演算部(比較片熱伝達率導出手段)52と、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1と、第1演算部52で導出された比較片16の熱伝達率h2と、被測定片12の温度分布と、から当該被測定片12の熱伝導率k1を求める第2演算部54の第1導出部(被測定片熱伝導率導出手段)55と、して機能させる。
The temperature of the
これに対し、演算装置(例えば、コンピュータ等)に、以下の熱伝導率算出プログラムが組み込まれてもよい。 On the other hand, the following thermal conductivity calculation program may be incorporated in an arithmetic device (for example, a computer etc.).
被測定片12の一端部13aが加熱された状態で、当該被測定片12の一端部13aから他端部13bに向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片12の温度分布と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った温度分布に基づく演算用熱伝達率h2aと、を演算装置が受け取ることで、この演算装置を、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1と、演算用熱伝達率h2aと、被測定片12の温度分布と、から当該被測定片12の熱伝導率k1を求める第2演算部54aの第1導出部(被測定片熱伝導率導出手段)55として機能させる。
The temperature of the
具体的に、上記の熱伝導率算出プログラムが演算装置に組み込まれた熱伝導率測定装置は、図17に示されるように、測定部20と演算装置40とを備える。測定部20は、被測定片12を固定する固定部22aと、この固定部22aに固定された被測定片12の長手方向の温度分布を検出する温度検出部30bと、を有する。演算装置40は、第2演算部54aと、記憶部42と、送風手段制御部48と、表示部46とを備える。記憶部42は、演算用熱伝達率h2aを格納する熱伝達率記憶部142cを有する。演算用熱伝達率h2aは、熱伝導率kが既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材の温度分布に基づくものであり、実験又はコンピュータ等での演算によって求められる。この演算用熱伝達率h2aは、入力部44等から予め記憶部42の熱伝達率記憶部142cに格納されている。具体的に、演算用熱伝達率h2aは、板状の部材の長手方向に沿った温度分布に対応する値であり、温度分布(温度分布を関数で近似したときにこの関数によって表される曲線の形状)が変化するとこれに対応して変化する。即ち、演算用熱伝達率h2aは、板状部材の温度分布の関数である。例えば、演算用熱伝達率h2aは、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材の温度分布を関数f(x)で表した(又は近似した)ときにこの関数f(x)を変関数とする汎関数F(f(x))として表される。尚、熱伝達率記憶部142cに格納される演算用熱伝達率h2aは、板状部材の温度分布の関数に限定されない。例えば、異なる数千の板状部材における温度分布と、各温度分布が得られた板状部材の熱伝達率hとを関連付けて熱伝達率記憶部142cに格納させ、これら格納された温度分布から、検出した被測定片12の温度分布に近い温度分布を選択し、この選択した温度分布に対応する熱伝達率hを演算用熱伝達率h2aとして用いるように構成されてもよい。
Specifically, a thermal conductivity measurement device in which the above-described thermal conductivity calculation program is incorporated in an arithmetic device includes a
この熱伝導率測定装置10dでは、固定部22aに被測定片12が固定される。そして、被測定片12が固定部22aに固定された状態で加熱され、温度検出部30bによりその温度分布が検出される。演算装置40の第2演算部54a(詳しくは、第1導出部55)は、温度検出部30bで検出された被測定片12の温度分布と式(1)とから被測定片12のフィン効率φexpを求め、このフィン効率φexpと式(2)とを比較することにより、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1を求める。第1導出部55は、記憶部42の熱伝達率記憶部142cに予め格納されている演算用熱伝達率h2aを引き出し、この演算用熱伝達率h2aと、被測定片12の単位長さ当たりの熱抵抗比m1と、被測定片情報部42aに格納されている被測定片12の形状とを用いて式(7)から被測定片12の熱伝導率k1を算出する。
In the thermal
この熱伝導率測定装置10dのように、温度分布の関数として記憶部42(詳しくは、熱伝達率記憶部142c)に格納される演算用熱伝達率h2aを利用しても、垂直配置の板状の被測定片12に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片12の熱伝達率h1を算出しなくても、被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。
As in the thermal
また、温度分布の関数として記憶部に予め格納しておいた演算用熱伝達率h2aを用いることで、比較片(熱伝導率kが既知の板状の部材)16の温度分布を測定して比較片16の熱伝達率h2を求める必要がないため、被測定片12の温度分布を測定するだけで、演算により被測定片12の熱伝導率k1を求めることができる。これにより、装置構成の簡略化を図ることができる。
Further, the temperature distribution of the comparison piece (a plate-like member having a known thermal conductivity k) 16 is measured by using the calculation heat transfer coefficient h 2a stored in the storage unit in advance as a function of the temperature distribution. since it is not necessary to obtain the heat transfer coefficient h 2 of the
上記第1実施形態乃至第3実施形態では、固定部22,22aが第1端部13a及び第3端部17aを加熱する加熱部を兼ねているが、これに限定されず、被測定片12(比較片16)を保持する固定部と、被測定片12(比較片16)の第1端部13a(第3端部17a)を加熱する加熱部とがそれぞれ設けられてもよい。
In the first to third embodiments, the fixing
上記第1実施形態乃至第3実施形態では、熱伝導率k1が測定される被測定物(被測定片12)は、定形性を有する素材であるが、これに限定されない。即ち、熱伝導率測定装置は、樹脂やグリース等の軟質材料の熱伝導率kを測定することも可能である。 In the first to third embodiments, the object to be measured thermal conductivity k 1 is measured (the measured piece 12) is a material having a fixed form, but is not limited thereto. That is, the thermal conductivity measuring device can also measure the thermal conductivity k of a soft material such as resin or grease.
具体的には、この場合、被測定片12が、図18に示すように、一対の厚さ調整薄片15,15の間に軟質材料19を挟み込むことにより構成される。
Specifically, in this case, the
そして、入力部44から記憶部42の被測定片情報部42aに、軟質材料19の厚さ(即ち、一対の厚さ調整薄片15,15の間隔)tsと、被測定片12の厚さt1(=ts+2tp)と、が入力され、第2演算部54の第2導出部56が、第1導出部55が求めた被測定片12(軟質材料19を一対の厚さ調整薄片15,15で挟み込んだ被測定片12)の熱伝導率k1に基づいて、軟質材料19の熱伝導率ksを求める。具体的に、第2導出部56は、第1導出部55で求められた被測定片12の熱伝導率k1と、被測定片12の厚さt1(=ts+2tp)と、被測定片情報部42aに格納されている軟質材料19の厚さ(即ち、一対の厚さ調整薄片15,15の間隔)tsと、被測定片情報部42aに格納されている厚さ調整薄片15の熱伝導率kp及び厚さ調整薄片15の厚さtpとから以下の式(15)により軟質材料19の熱伝導率ksを算出する。
このように測定することで、被測定片12における軟質材料19と厚さ調整薄片15との間の界面熱抵抗が影響しないため軟質材料19そのものの熱伝導率が得られる。即ち、従来の一方向熱流定常比較法では、得られる熱伝導率に界面熱抵抗成分の影響が大きく現れるが、上記のようにして得られた熱伝導率ksに含まれている界面熱抵抗成分は、他の熱抵抗成分に比べて無視できるため軟質材料19の熱伝導率ksがより高精度に得られる。
By measuring in this way, the thermal conductivity of the
尚、軟質材料19の熱伝導率ksを測定するための被測定片12では、厚さ調整薄片15の厚さが薄く且つ軟質材料19の厚さtsが厚いほど、得られる熱伝導率ksの精度が高くなる。詳しくは、以下の理由による。
In the measured
軟質材料(例えば、グリース)19の熱伝導率ksとこれを挟む厚さ調整薄片(例えば、SUSで形成された板)15の厚さtpに対する被測定片12の有効熱伝導率を求め、その結果を図19(A)及び図19(B)に示す。これらの図において、グラフにおける曲線の右上がり勾配が大きくなるほど軟質材料19の熱伝導率ksを感度よく測定することができる。図19(A)及び図19(B)によれば、厚さが1mmの厚さ調整薄片15を表す曲線よりも厚さが0.1mmの厚さ調整薄片15を表す曲線の方が、曲線の右上がりの勾配が大きくなっていることがわかる。また、厚さが0.1mmの軟質材料19を表す曲線よりも厚さが0.5mmのグラフの方がグラフの右側が立ち上がり、この0.5mmのグラフよりも1mmの軟質材料19を表す曲線の方がさらに右上がりの勾配が大きくなっていることがわかる。従って、被測定片12を形成するときに、厚さ調整薄片15の厚さtpをより薄くし且つ軟質材料19の厚さtsをより厚くすることにより、得られる軟質材料19の熱伝導率ksの精度がより向上する。
Soft material (e.g., grease) thermal conductivity of 19 k s and thickness control slices sandwiching the (e.g., a plate formed of SUS) seeking effective thermal conductivity of the
上記第1実施形態乃至第3実施形態では、熱伝導率の被測定物(被測定片本体)14の厚さが小さいときには、厚さ調整薄片15と積層して被測定片12を構成することにより、熱が流れる断面積を大きくして被測定物14の熱伝導率を測定しているが、複数の被測定物を積層して被測定片12を構成することにより熱が流れる断面積を大きくしてもよい。即ち、同じ材質の板状部材であれば一枚で求めた熱伝導率も複数枚重ねて求めた熱伝導率も同じ値となるため、複数の被測定物を積層して被測定片12を構成することによって、一端部13aから他端部13bに向う熱流の通過する断面積を大きくして一端部13aから他端部13bに向けて流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとし、これにより、薄い又は熱伝導率が小さな被測定物の熱伝導率を求めることが可能となる。
In the first to third embodiments, when the thickness of the object to be measured (measurement piece main body) 14 having a low thermal conductivity is small, the
10,10a,10b 熱伝導率測定装置
12 被測定片
13a 第1端部(被測定片の一端部)
13b 第2端部(被測定片の他端部)
14 被測定片本体
15 厚さ調整薄片
16 比較片
16a,16b,16c 比較薄片
17a 第3端部(比較片の一端部)
17b 第4端部(比較片の他端部)
22,22a 固定部
32,32a 第1検出部(被測定片温度分布検出部)
34,34a 第2検出部(比較片温度分布検出部)
36,136 温度センサ
37 送風ファン(送風手段)
38 整流板
40 演算装置
42 記憶部
44 入力部
52,52a 第1演算部(比較片熱伝達率導出部)
54,54a 第2演算部(被測定片熱伝導率導出部)
55,55a 第1導出部
56 第2導出部
h1 被測定片の熱伝達率
h2 比較片の熱伝達率
k1 被測定片の熱伝導率
k2 比較片の熱伝導率(等価熱伝導率)
kp 厚さ調整薄片の熱伝導率
m1 単位長さ当たりの被測定片の熱抵抗比
m2 単位長さ当たりの比較片の熱抵抗比
Rcd1 被測定片の熱伝導抵抗
Rcd2 比較片の熱伝導抵抗
Rcv1 被測定片の熱伝達抵抗
Rcv2 比較片の熱伝達抵抗
φexp フィン効率
10, 10a, 10b Thermal
13b Second end (the other end of the measured piece)
14
17b Fourth end (the other end of the comparison piece)
22, 22a fixed
34, 34a Second detector (comparison piece temperature distribution detector)
36, 136
38
54, 54a Second calculation unit (measurement piece thermal conductivity deriving unit)
55, 55a
k p thickness adjusting thermal conductivity m 1 unit thermal resistivity R cd2 comparison piece of thermal resistance ratio R cd1 measured piece of Comparative pieces per thermal resistance ratio m 2 unit length of the measured pieces per length of the foil the heat transfer resistance phi exp fin efficiency of the thermal resistivity R cv1 heat transfer resistance R cv2 comparison pieces of the measurement piece
Claims (17)
前記被測定片の一端部を加熱する加熱部と、
前記被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する温度分布検出部と、
前記被測定片の熱伝導率を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、演算用熱伝達率を格納する記憶部と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第1の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第1の熱伝達抵抗との比である第1の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を有し、
前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている熱伝導率測定装置。 A thermal conductivity measuring device for deriving the thermal conductivity of a plate-like measured piece,
A heating unit that heats one end of the measured piece;
A temperature distribution detector that detects the temperature distribution of the measured piece continuously or intermittently along the direction from one end of the fixed piece to the other end;
An arithmetic unit for calculating the thermal conductivity of the measurement piece,
The computing device includes a storage unit that stores a heat transfer coefficient for computation, a first heat conduction resistance that is a resistance when heat flows from one end portion to the other end portion of the measured piece, and the measured target. A first thermal resistance ratio, which is a ratio of the first heat transfer resistance, which is a resistance when heat is generated from the surface of the measurement piece to the space around the measurement piece, and an operation stored in the storage unit A measured piece thermal conductivity deriving unit for obtaining a thermal conductivity of the measured piece from a heat transfer coefficient and a temperature distribution of the measured piece detected by the temperature distribution detecting unit;
The calculation heat transfer coefficient is based on a plate-like member temperature distribution along a direction from one end portion to the other end portion of the member when the one end portion of the plate-like member having a known thermal conductivity is heated. Thermal conductivity measuring device.
前記温度分布検出部は、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出可能であり、
前記演算装置は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第2の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第2の熱伝達抵抗との比である第2の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記温度分布検出部により検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、
前記記憶部は、前記比較片熱伝達率導出部で求めた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として格納する請求項1又は2に記載の熱伝導率測定装置。 The heating unit is capable of heating one end of a comparison piece that is a plate-like member having a known thermal conductivity,
The temperature distribution detector can detect the temperature distribution of the comparison piece continuously or intermittently along the direction from one end of the comparison piece to the other end,
The arithmetic unit heats the interior of the comparison piece from the surface of the comparison piece to the second heat conduction resistance, which is a resistance when heat flows from one end to the other end, and to the space around the comparison piece. The second heat resistance ratio, which is the ratio with the second heat transfer resistance, which is the resistance when the heat is emitted, the thermal conductivity of the comparison piece, and the temperature distribution of the comparison piece detected by the temperature distribution detector And a comparison piece heat transfer coefficient derivation unit for obtaining the heat transfer coefficient of the comparison piece from
The thermal conductivity measuring device according to claim 1, wherein the storage unit stores the heat transfer coefficient of the comparison piece obtained by the comparison piece heat transfer coefficient deriving unit as the heat transfer coefficient for calculation.
前記温度分布検出部は、被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出部と、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出部と、を有し、
前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第1の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める請求項3に記載の熱伝導率測定装置。 The heating unit includes a measurement piece heating unit that heats one end of the measurement piece, and a comparison piece heating unit that heats one end of a plate-like comparison piece having a known thermal conductivity,
The temperature distribution detection unit is a measurement piece temperature distribution detection unit that detects the temperature distribution of the measurement piece continuously or intermittently along a direction from one end portion of the measurement target piece to the other end portion, and A comparison piece temperature distribution detection unit that detects the temperature distribution of the comparison piece continuously or intermittently along the direction from one end of the comparison piece to the other end;
The measured piece thermal conductivity deriving unit includes the first thermal resistance ratio, a calculation heat transfer coefficient stored in the storage unit, and the measured piece detected by the measured piece temperature distribution detecting unit. The thermal conductivity measuring device according to claim 3, wherein the thermal conductivity of the measured piece is obtained from the temperature distribution of the sample.
前記被測定片が被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の1又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより構成されている場合に、前記第1導出部で求められた被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める第2導出部と、を有する請求項3乃至5のいずれか1項に記載の熱伝導率測定装置。 The measurement piece thermal conductivity deriving unit is detected by the first piece of thermal resistance ratio and the heat transfer coefficient of the comparison piece obtained by the comparison piece heat transfer coefficient deriving unit and the measurement piece temperature distribution detection unit. A first derivation unit for obtaining the thermal conductivity of the measurement piece from the temperature distribution of the measurement piece;
When the measured piece is configured by laminating the measured thin piece and one or more plate-shaped thickness adjusting thin pieces with known thermal conductivity, the measured value obtained by the first deriving unit is obtained. From the thermal conductivity of the measurement piece, the thickness of the measurement piece, the thickness of the measurement piece, the thermal conductivity of the thickness adjustment piece, and the thickness of the thickness adjustment piece, the thermal conductivity of the measurement piece is determined. The thermal conductivity measuring device according to claim 3, further comprising a second derivation unit to be obtained.
演算用熱伝達率を格納すると共に、前記被測定片の一端部が加熱された状態で当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該被測定片の温度分布を格納する記憶部と、
前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第1の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第1の熱伝達抵抗との比である第1の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記記憶部に格納される前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を備え、
前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている熱伝導率演算装置。 A thermal conductivity calculation device for calculating the thermal conductivity of a plate-shaped measurement piece,
The heat transfer coefficient for calculation is stored, and the one end of the measurement piece is continuously or intermittently detected along the direction from one end to the other end of the measurement piece while being heated. A storage unit for storing the temperature distribution of the measured piece;
Heat is emitted from the surface of the measurement piece to the space around the measurement piece, the first heat conduction resistance that is resistance when heat flows from one end to the other end of the measurement piece. A first heat resistance ratio that is a ratio to the first heat transfer resistance that is a resistance of the operation, a heat transfer coefficient for calculation stored in the storage unit, and the measured piece stored in the storage unit A temperature distribution, and a measured piece thermal conductivity derivation unit for obtaining the thermal conductivity of the measured piece from the temperature distribution,
The calculation heat transfer coefficient is based on a plate-like member temperature distribution along a direction from one end portion to the other end portion of the member when the one end portion of the plate-like member having a known thermal conductivity is heated. Thermal conductivity calculator.
前記演算部は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第2の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第2の熱伝達抵抗との比である第2の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される比較片の熱伝導率と、前記記憶部に格納される比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、
前記比較片熱伝達率導出部は、当該比較片熱伝達率導出部において求められた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記記憶部に格納させる請求項8又は9に記載の熱伝導率演算装置。 The storage unit is directed from the one end of the comparison piece to the other end in a state where the heat transfer coefficient of the comparison piece, which is a plate-like member having a known thermal conductivity, and one end of the comparison piece is heated. Storing the temperature distribution of the comparison piece detected continuously or intermittently along the direction,
The arithmetic unit heats the interior of the comparison piece from the surface of the comparison piece to the second heat conduction resistance which is a resistance when heat flows from one end to the other end and the space around the comparison piece. A second heat resistance ratio that is a ratio with a second heat transfer resistance that is a resistance at the time of occurrence of heat, a thermal conductivity of a comparison piece stored in the storage unit, and a comparison piece stored in the storage unit A heat distribution coefficient deriving section for obtaining the heat transfer coefficient of the comparison piece from the temperature distribution of
The comparison piece heat transfer coefficient derivation unit stores the heat transfer coefficient of the comparison piece obtained in the comparison piece heat transfer coefficient derivation unit in the storage unit as the heat transfer coefficient for calculation. Thermal conductivity calculator.
前記被測定片の一端部が加熱された状態で、当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片の温度分布と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った第1の温度分布に基づく演算用熱伝達率と、をコンピュータが受け取ることで、
このコンピュータを、
前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第1の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第1の熱伝達抵抗との比である第1の熱抵抗比と、前記演算用熱伝達率と、前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出手段として機能させるための熱伝導率算出プログラム。 A thermal conductivity calculation program for calculating the thermal conductivity of a plate-shaped object to be measured,
In a state where one end of the measured piece is heated, the temperature distribution of the measured piece detected continuously or intermittently along the direction from the one end to the other end of the measured piece, and a plate shape When the computer receives the heat transfer coefficient for calculation based on the first temperature distribution along the direction from one end to the other end of the member when one end of the member is heated,
This computer,
Heat is emitted from the surface of the measurement piece to the space around the measurement piece, the first heat conduction resistance that is resistance when heat flows from one end to the other end of the measurement piece. The thermal conductivity of the measured piece from the first thermal resistance ratio, which is a ratio to the first heat transfer resistance that is the resistance of the time, the heat transfer coefficient for calculation, and the temperature distribution of the measured piece The thermal conductivity calculation program for making it function as a to-be-measured piece thermal conductivity derivation means for calculating | requiring.
前記被測定片の一端部を加熱し、この被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出工程と、
前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第1の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第1の熱伝達抵抗との比である第1の熱抵抗比と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出工程で検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出工程と、を備える熱伝導率測定方法。 A thermal conductivity measurement method for deriving the thermal conductivity of a plate-shaped measurement piece,
A measurement piece temperature distribution detection step of heating one end of the measurement piece and detecting a temperature distribution of the measurement piece continuously or intermittently along a direction from the one end to the other end of the measurement piece; ,
Heat is emitted from the surface of the measurement piece to the space around the measurement piece, the first heat conduction resistance that is resistance when heat flows from one end to the other end of the measurement piece. Along the direction from one end of the member to the other end when the one end of the plate-like member is heated, and the first heat resistance ratio that is the ratio of the first heat transfer resistance that is the resistance The measured piece for obtaining the thermal conductivity of the measured piece from the heat transfer coefficient for calculation based on the plate member temperature distribution and the temperature distribution of the measured piece detected in the measured piece temperature distribution detecting step A thermal conductivity measurement method comprising: a thermal conductivity derivation step.
前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第2の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第2の熱伝達抵抗との比である第2の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記比較片温度分布検出工程で検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出工程と、を備え、
前記被測定片熱伝導率導出工程は、前記比較片熱伝達率導出工程で求められる前記比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記被測定片の熱伝導率を求める請求項16又は13に記載の熱伝導率測定方法。 One end of a comparison piece, which is a plate-like member having a known thermal conductivity, is heated, and the temperature distribution of the comparison piece that is continuous or intermittent along the direction from one end to the other end of the comparison piece is detected. A comparison piece temperature distribution detection step;
A second heat conduction resistance which is a resistance when heat flows from one end to the other end in the inside of the comparison piece and a resistance when heat is emitted from the surface of the comparison piece to the space around the comparison piece A second heat resistance ratio that is a ratio to the second heat transfer resistance, a thermal conductivity of the comparison piece, and a temperature distribution of the comparison piece detected in the comparison piece temperature distribution detection step. A comparison piece heat transfer coefficient derivation step for obtaining a heat transfer coefficient of the comparison piece,
17. The measurement piece thermal conductivity deriving step obtains the thermal conductivity of the measurement piece using the heat transfer coefficient of the comparison piece obtained in the comparison piece heat transfer coefficient deriving step as the heat transfer coefficient for calculation. Or the thermal conductivity measuring method of 13.
前記比較片形成工程では、前記比較片温度分布検出工程で検出される温度分布が前記被測定片温度分布検出工程で検出される被測定片の温度分布に近くなるように、前記互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片が組み合わされて前記比較片が形成される請求項14に記載の熱伝導率測定方法。 Before the comparison piece temperature distribution detection step, comprising a comparison piece forming step of forming the comparison piece by laminating a plurality of comparison thin pieces having the same or different thermal conductivity,
In the comparison piece forming step, the temperature distribution detected in the comparison piece temperature distribution detection step is the same or different from each other so that the temperature distribution of the measurement piece detected in the measurement piece temperature distribution detection step is close to the temperature distribution of the measurement piece. The thermal conductivity measuring method according to claim 14, wherein a plurality of comparative thin pieces having thermal conductivity are combined to form the comparative piece.
前記被測定片熱伝導率導出工程で求められた前記被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める被測定薄片熱伝導率導出工程と、を備える請求項12乃至15のいずれか1項に記載の熱伝導率測定方法。 Before the measurement piece temperature distribution detecting step, the measurement piece is formed by laminating the measurement piece and one or more plate-shaped thickness adjustment pieces with known thermal conductivity. Forming process;
The thermal conductivity of the measured piece, the thickness of the measured piece, the thickness of the measured thin piece, the thermal conductivity of the thickness adjustment thin piece, and the thickness adjustment obtained in the step of deriving the measured piece thermal conductivity The thermal conductivity measuring method according to any one of claims 12 to 15, further comprising: a measured thin piece thermal conductivity derivation step for obtaining a thermal conductivity of the measured thin piece from a thickness of the thin piece.
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