JP2003130737A - 熱流束計 - Google Patents
熱流束計Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定物１９と伝熱体１０との接触状態の変
動を無くし、熱流束をその実際に近い状態で正確に測定
する。 【解決手段】 熱流束計は、被測定物１９と同じ材質
で、且つ被測定物１９に設けたねじ孔２０にねじ込まれ
た雄ねじ部１１を有する伝熱体１０と、この雄ねじ部１
１の端面から外周面の縦方向に設けた一対の溝１４ａ、
１４ｂと、これらの溝１４ａ、１４ｂの先端部から雄ね
じ部１１の径方向に穿孔され、先端が雄ねじ部１１の中
心付近に達した穴１５ａ、１５ｂと、これら溝１４ａ、
１４ｂ及び穴１５ａ、１５ｂに埋設され、先端の測温点
１７ａ、１７ｂが穴１５ａ、１５ｂの先端付近に達した
一対の熱電対１６ａ、１６ｂとを有する。これら一対の
熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂが雄ねじ
部１１の中心軸方向にずれて配置されている。
動を無くし、熱流束をその実際に近い状態で正確に測定
する。 【解決手段】 熱流束計は、被測定物１９と同じ材質
で、且つ被測定物１９に設けたねじ孔２０にねじ込まれ
た雄ねじ部１１を有する伝熱体１０と、この雄ねじ部１
１の端面から外周面の縦方向に設けた一対の溝１４ａ、
１４ｂと、これらの溝１４ａ、１４ｂの先端部から雄ね
じ部１１の径方向に穿孔され、先端が雄ねじ部１１の中
心付近に達した穴１５ａ、１５ｂと、これら溝１４ａ、
１４ｂ及び穴１５ａ、１５ｂに埋設され、先端の測温点
１７ａ、１７ｂが穴１５ａ、１５ｂの先端付近に達した
一対の熱電対１６ａ、１６ｂとを有する。これら一対の
熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂが雄ねじ
部１１の中心軸方向にずれて配置されている。
Description
【０００１】本発明は、一対の熱電対を使用し、自動車
のエンジンのシリンダ壁等の被測定物の或る２点の温度
差を測定することにより、被測定物の材料内で伝導する
熱流束を測定するために熱流束計に関する。
のエンジンのシリンダ壁等の被測定物の或る２点の温度
差を測定することにより、被測定物の材料内で伝導する
熱流束を測定するために熱流束計に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱流束計は、被測定物の中で熱流束が伝
導する方向に離して一対の熱電対の測温点を被測定物内
に埋め込み、その２点における温度差を測定することに
より、被測定物内を伝導する熱流束を測定するものであ
る。例えば、自動車のエンジンの駆動時のエンジンシリ
ンダ壁の熱解析を行うための測定値を得るために使用さ
れる。
導する方向に離して一対の熱電対の測温点を被測定物内
に埋め込み、その２点における温度差を測定することに
より、被測定物内を伝導する熱流束を測定するものであ
る。例えば、自動車のエンジンの駆動時のエンジンシリ
ンダ壁の熱解析を行うための測定値を得るために使用さ
れる。
【０００３】現実にはエンジンのシリンダ壁等の被測定
物にそのまま熱電対の測温点を埋め込むことはできない
ため、金属ブロック状の伝熱体に熱電対とその測温点を
埋め込み、被測定物に設けた孔の中に前記伝熱体を密に
嵌め込むことが行われている。図５と図６は、このよう
な従来の熱流束計において、熱電対の先端を埋設した金
属ブロック状の伝熱体１を被測定物８の孔に嵌め込んだ
状態を示す。
物にそのまま熱電対の測温点を埋め込むことはできない
ため、金属ブロック状の伝熱体に熱電対とその測温点を
埋め込み、被測定物に設けた孔の中に前記伝熱体を密に
嵌め込むことが行われている。図５と図６は、このよう
な従来の熱流束計において、熱電対の先端を埋設した金
属ブロック状の伝熱体１を被測定物８の孔に嵌め込んだ
状態を示す。
【０００４】図５と図６に示すように、エンジンのシリ
ンダ壁のような被測定物８には孔が開けられ、この孔に
円筒形の金属ブロック状の伝熱体１が嵌め込まれる。こ
の伝熱体１には、その一方の端面側からその内部に向け
て一対の穴５ａ、５ｂが穿たれ、その中に熱電対３ａ、
３ｂが埋め込まれている。そしてこの熱電対３ａ、３ｂ
の先端の測温点６ａ、６ｂは、前記穴５ａ、５ｂの内奥
部の先端部分で伝熱体１に接触している。前記の穴５
ａ、５ｂの深さは互いに異なっており、これらの穴５
ａ、５ｂに取り付けられた熱電対３ａ、３ｂの測温点６
ａ、６ｂは、伝熱体１の中心軸方向、すなわち被測定物
８の厚さ方向にずれて配置されている。
ンダ壁のような被測定物８には孔が開けられ、この孔に
円筒形の金属ブロック状の伝熱体１が嵌め込まれる。こ
の伝熱体１には、その一方の端面側からその内部に向け
て一対の穴５ａ、５ｂが穿たれ、その中に熱電対３ａ、
３ｂが埋め込まれている。そしてこの熱電対３ａ、３ｂ
の先端の測温点６ａ、６ｂは、前記穴５ａ、５ｂの内奥
部の先端部分で伝熱体１に接触している。前記の穴５
ａ、５ｂの深さは互いに異なっており、これらの穴５
ａ、５ｂに取り付けられた熱電対３ａ、３ｂの測温点６
ａ、６ｂは、伝熱体１の中心軸方向、すなわち被測定物
８の厚さ方向にずれて配置されている。
【０００５】図５で示した従来例では、穴５ａ、５ｂは
伝熱体１の周面近くに設けられた断面Ｕ字形の溝状のも
のである。他方、図６で示した従来例では、穴５ａ、５
ｂは伝熱体１の中心近くに設けられたものである。何れ
の従来例でも、穴５ａ、５ｂは互いに平行に設けられて
おり、従って熱電対３ａ、３ｂの測温点６ａ、６ｂは、
伝熱体１の中心軸方向にずれているだけでなく、その円
周方向や径方向にもずれている。
伝熱体１の周面近くに設けられた断面Ｕ字形の溝状のも
のである。他方、図６で示した従来例では、穴５ａ、５
ｂは伝熱体１の中心近くに設けられたものである。何れ
の従来例でも、穴５ａ、５ｂは互いに平行に設けられて
おり、従って熱電対３ａ、３ｂの測温点６ａ、６ｂは、
伝熱体１の中心軸方向にずれているだけでなく、その円
周方向や径方向にもずれている。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】従来構造の図５に
示す熱流束計では、熱電対３ａ、３ｂの測温点６ａ、６
ｂが伝熱体１の周面近くの溝状の穴５ａ、５ｂに設けら
れているため、伝熱体１と被測定物８との接触状態の違
いによって伝熱体１と被測定物８との温度分布が異なり
測定誤差が生じる。特に、伝熱体１は円筒形であるた
め、その加工精度による被測定物８の穴との寸法公差に
より、その周面の被測定物８との接触状態が微妙に異な
り、これが測定誤差を生じる原因となる。さらに、溝状
の穴５ａ、５ｂとそれに設けた熱電対３ａ、３ｂのリー
ドが伝熱体１より外部に出ていることにより、その部分
だけが局部的に表面積が大きくなり、いわゆるフィン効
果により、その部分だけ放熱量が大きくなる。このた
め、熱電対３ａ、３ｂの測温点６ａ、６ｂの部分が被測
定物８の熱流束の伝導を正確に再現できず、これが測定
誤差の原因となる。
示す熱流束計では、熱電対３ａ、３ｂの測温点６ａ、６
ｂが伝熱体１の周面近くの溝状の穴５ａ、５ｂに設けら
れているため、伝熱体１と被測定物８との接触状態の違
いによって伝熱体１と被測定物８との温度分布が異なり
測定誤差が生じる。特に、伝熱体１は円筒形であるた
め、その加工精度による被測定物８の穴との寸法公差に
より、その周面の被測定物８との接触状態が微妙に異な
り、これが測定誤差を生じる原因となる。さらに、溝状
の穴５ａ、５ｂとそれに設けた熱電対３ａ、３ｂのリー
ドが伝熱体１より外部に出ていることにより、その部分
だけが局部的に表面積が大きくなり、いわゆるフィン効
果により、その部分だけ放熱量が大きくなる。このた
め、熱電対３ａ、３ｂの測温点６ａ、６ｂの部分が被測
定物８の熱流束の伝導を正確に再現できず、これが測定
誤差の原因となる。
【０００７】また、図６に示す熱流束計では、熱電対３
ａ、３ｂの測温点６ａ、６ｂが伝熱体１の周面より内奥
に設けられているため、伝熱体１と被測定物８との接触
状態の違いによる測定誤差は或る程度解消できる。しか
し、測温点６ａ、６ｂが伝熱体１の径方向にずれること
により、熱電対３ａ、３ｂのリードが伝熱体１より外部
に出ることによるフィン効果が生じ、熱電対３ａ、３ｂ
が埋め込まれた部分の温度が下がる。このため、被測定
物８の厚み方向に伝導する熱流束を測定する場合に誤差
が生じる。さらに、伝熱体１の内奥部の中心軸方向に穴
５ａ、５ｂを設けることにより、伝熱体１の中心付近を
その中心軸方向に伝導する熱流束に影響を与えるため、
被測定物８の実際の熱流束を正確に測定できないという
問題がある。
ａ、３ｂの測温点６ａ、６ｂが伝熱体１の周面より内奥
に設けられているため、伝熱体１と被測定物８との接触
状態の違いによる測定誤差は或る程度解消できる。しか
し、測温点６ａ、６ｂが伝熱体１の径方向にずれること
により、熱電対３ａ、３ｂのリードが伝熱体１より外部
に出ることによるフィン効果が生じ、熱電対３ａ、３ｂ
が埋め込まれた部分の温度が下がる。このため、被測定
物８の厚み方向に伝導する熱流束を測定する場合に誤差
が生じる。さらに、伝熱体１の内奥部の中心軸方向に穴
５ａ、５ｂを設けることにより、伝熱体１の中心付近を
その中心軸方向に伝導する熱流束に影響を与えるため、
被測定物８の実際の熱流束を正確に測定できないという
問題がある。
【０００８】本発明は、このような従来の熱流束計にお
ける課題に鑑み、被測定物と伝熱体との接触状態の変動
を無くし、さらに被測定物の内部を伝導する熱流を熱電
対の測温点の部分で正確に再現することができ、これに
より熱流束をその実際に近い状態で正確に測定すること
が可能な熱流束計を提供することを目的とする。
ける課題に鑑み、被測定物と伝熱体との接触状態の変動
を無くし、さらに被測定物の内部を伝導する熱流を熱電
対の測温点の部分で正確に再現することができ、これに
より熱流束をその実際に近い状態で正確に測定すること
が可能な熱流束計を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記の目的
を達成するため、金属ブロック状の伝熱体１０を被測定
物１９と同じ材質とし、被測定物１９の熱流に近似した
熱流を伝熱体１０に再現できるようにすると共に、それ
を単に被測定部材１９の孔に嵌め込むだけでなく、伝熱
体１０に雄ねじ部１１を設け、被測定部材１９に設けた
ねじ孔２０にこの雄ねじ部１１をねじ込んで、伝熱体１
０と被測定部材１９との接触面積の増大と安定を図っ
た。
を達成するため、金属ブロック状の伝熱体１０を被測定
物１９と同じ材質とし、被測定物１９の熱流に近似した
熱流を伝熱体１０に再現できるようにすると共に、それ
を単に被測定部材１９の孔に嵌め込むだけでなく、伝熱
体１０に雄ねじ部１１を設け、被測定部材１９に設けた
ねじ孔２０にこの雄ねじ部１１をねじ込んで、伝熱体１
０と被測定部材１９との接触面積の増大と安定を図っ
た。
【００１０】さらに、熱電対１６ａ、１６ｂは、主に雄
ねじ部１１の外周面付近に縦方向、すなわち雄ねじ部１
１の中心軸と平行な方向に設けた溝１４ａ、１４ｂに埋
設するが、その熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、
１７ｂは、雄ねじ部１１の径方向に穿った穴１５ａ、１
５ｂにより雄ねじ部１１の中心付近に導入し、そこで雄
ねじ部１１に接触させるようにした。これにより、熱電
対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂは、雄ねじ部
１１の中心軸方向から大きくずれずに、中心軸方向に列
んで配置されることになり、その方向に伝導する熱流束
を正確に測定できるようになる。また、熱電対１６ａ、
１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂを雄ねじ部１１の中心に
導く穴１５ａ、１５ｂは、雄ねじ部１１の径方向に穿た
れているので、熱流に与える影響は極めて少なく、被測
定物１９の熱流に近似した熱流を伝熱体１０にそのまま
再現することができる。
ねじ部１１の外周面付近に縦方向、すなわち雄ねじ部１
１の中心軸と平行な方向に設けた溝１４ａ、１４ｂに埋
設するが、その熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、
１７ｂは、雄ねじ部１１の径方向に穿った穴１５ａ、１
５ｂにより雄ねじ部１１の中心付近に導入し、そこで雄
ねじ部１１に接触させるようにした。これにより、熱電
対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂは、雄ねじ部
１１の中心軸方向から大きくずれずに、中心軸方向に列
んで配置されることになり、その方向に伝導する熱流束
を正確に測定できるようになる。また、熱電対１６ａ、
１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂを雄ねじ部１１の中心に
導く穴１５ａ、１５ｂは、雄ねじ部１１の径方向に穿た
れているので、熱流に与える影響は極めて少なく、被測
定物１９の熱流に近似した熱流を伝熱体１０にそのまま
再現することができる。
【００１１】すなわち、本発明による熱流束計は、被測
定物１９と同じ材質で、且つ被測定物１９に設けたねじ
孔２０にねじ込まれた雄ねじ部１１を有する伝熱体１０
と、この雄ねじ部１１の端面から外周面の縦方向に設け
た一対の溝１４ａ、１４ｂと、これらの溝１４ａ、１４
ｂの先端部から雄ねじ部１１の径方向に穿孔され、先端
が雄ねじ部１１の中心付近に達した穴１５ａ、１５ｂ
と、これら溝１４ａ、１４ｂ及び穴１５ａ、１５ｂに埋
設され、先端の測温点１７ａ、１７ｂが穴１５ａ、１５
ｂの先端付近に達した一対の熱電対１６ａ、１６ｂとを
有し、これら一対の熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７
ａ、１７ｂが雄ねじ部１１の中心軸方向にずれて配置さ
れているものである。
定物１９と同じ材質で、且つ被測定物１９に設けたねじ
孔２０にねじ込まれた雄ねじ部１１を有する伝熱体１０
と、この雄ねじ部１１の端面から外周面の縦方向に設け
た一対の溝１４ａ、１４ｂと、これらの溝１４ａ、１４
ｂの先端部から雄ねじ部１１の径方向に穿孔され、先端
が雄ねじ部１１の中心付近に達した穴１５ａ、１５ｂ
と、これら溝１４ａ、１４ｂ及び穴１５ａ、１５ｂに埋
設され、先端の測温点１７ａ、１７ｂが穴１５ａ、１５
ｂの先端付近に達した一対の熱電対１６ａ、１６ｂとを
有し、これら一対の熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７
ａ、１７ｂが雄ねじ部１１の中心軸方向にずれて配置さ
れているものである。
【００１２】この場合に、雄ねじ部１１に設けられた一
対の溝１４ａ、１４ｂによる熱電対１６ａ、１６ｂの測
温点１７ａ、１７ｂの付近での熱流の影響を小さくする
ため、一対の溝１４ａ、１４ｂは、出来るだけ離して設
けるのが好ましい。すなわち、雄ねじ部１１に設けられ
た一対の溝１４ａ、１４ｂは、雄ねじ部１１の中心を挟
んで対向する外周面の互いに反対側の位置に設けるのが
よい。
対の溝１４ａ、１４ｂによる熱電対１６ａ、１６ｂの測
温点１７ａ、１７ｂの付近での熱流の影響を小さくする
ため、一対の溝１４ａ、１４ｂは、出来るだけ離して設
けるのが好ましい。すなわち、雄ねじ部１１に設けられ
た一対の溝１４ａ、１４ｂは、雄ねじ部１１の中心を挟
んで対向する外周面の互いに反対側の位置に設けるのが
よい。
【００１３】さらに、熱電対１６ａ、１６ｂの高温下で
測温点１７ａ、１７ｂに発生する起電力に対する熱電対
１６ａ、１６ｂのノイズの影響を低減するため、熱電対
１６ａ、１６ｂは、熱電対素線をシース内でツイスト状
に配置したツイストペアケーブル型のものを使用するの
がよい。
測温点１７ａ、１７ｂに発生する起電力に対する熱電対
１６ａ、１６ｂのノイズの影響を低減するため、熱電対
１６ａ、１６ｂは、熱電対素線をシース内でツイスト状
に配置したツイストペアケーブル型のものを使用するの
がよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１と図２は、熱流束計の熱電対を取り付け、被測定物
に埋め込むための伝熱体１０の形状を示す。
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１と図２は、熱流束計の熱電対を取り付け、被測定物
に埋め込むための伝熱体１０の形状を示す。
【００１５】この伝熱体１０は、後述する被測定物と同
じ材質からなり、外周にねじ溝を形成した雄ねじ部１１
と、この雄ねじ部１１を被測定物のねじ孔にねじ込むた
め、スパナ等を掛ける頭部１３とを有している。さら
に、この頭部１３と雄ねじ部１１との間に円柱形で雄ね
じ部１１のねじ径より径の大きな中間部１２を有してい
る。
じ材質からなり、外周にねじ溝を形成した雄ねじ部１１
と、この雄ねじ部１１を被測定物のねじ孔にねじ込むた
め、スパナ等を掛ける頭部１３とを有している。さら
に、この頭部１３と雄ねじ部１１との間に円柱形で雄ね
じ部１１のねじ径より径の大きな中間部１２を有してい
る。
【００１６】前記雄ねじ部１１の外周面の中心を挟んで
対向した位置には、雄ねじ部１１の端面から中間部１２
側に向けて長さが違う一対の溝１４ａ、１４ｂが掘られ
ている。図示の例では、一方の溝１４ａは、雄ねじ部１
１の全長にわたっており、雄ねじ部１１の端面から中間
部１２との境の部分にまで達している。他方の溝１４ｂ
は、雄ねじ部１１の端面からごく僅かの距離だけ掘られ
ておいる。
対向した位置には、雄ねじ部１１の端面から中間部１２
側に向けて長さが違う一対の溝１４ａ、１４ｂが掘られ
ている。図示の例では、一方の溝１４ａは、雄ねじ部１
１の全長にわたっており、雄ねじ部１１の端面から中間
部１２との境の部分にまで達している。他方の溝１４ｂ
は、雄ねじ部１１の端面からごく僅かの距離だけ掘られ
ておいる。
【００１７】さらに、それぞれの溝１４ａ、１４ｂの終
端からそれらの溝１４ａ、１４ｂと直角に、すなわち雄
ねじ部１１の径方向に穴１５ａ、１５ｂが掘られ、その
先端は雄ねじ部１１の中心に達している。これらの穴１
５ａ、１５ｂの径は二段になっており、溝１４ａ、１４
ｂに近い開口部付近の部分は太く、それから雄ねじ部１
１の中心までの部分の穴径はそれより小さい。
端からそれらの溝１４ａ、１４ｂと直角に、すなわち雄
ねじ部１１の径方向に穴１５ａ、１５ｂが掘られ、その
先端は雄ねじ部１１の中心に達している。これらの穴１
５ａ、１５ｂの径は二段になっており、溝１４ａ、１４
ｂに近い開口部付近の部分は太く、それから雄ねじ部１
１の中心までの部分の穴径はそれより小さい。
【００１８】さらに図３に示すように、これらの溝１４
ａ、１４ｂにはそれぞれ熱電対１６ａ、１６ｂの先端側
が埋設され、さらにその先端部が穴１５ａ、１５ｂに挿
入されている。そして、熱電対１６ａ、１６ｂの先端の
測温点１７ａ、１７ｂが雄ねじ部１１の中心にある穴１
５ａ、１５ｂの最奥部にまで達し、そこで雄ねじ部１１
の穴１５ａ、１５ｂの奥の壁面に接している。すなわ
ち、熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂは、
雄ねじ部１１の中心に達し、そこで雄ねじ部１１と接触
している。そして、これら一対の熱電対１６ａ、１６ｂ
の測温点１７ａ、１７ｂは、雄ねじ部１１の中心軸方向
に離れて配置されている。
ａ、１４ｂにはそれぞれ熱電対１６ａ、１６ｂの先端側
が埋設され、さらにその先端部が穴１５ａ、１５ｂに挿
入されている。そして、熱電対１６ａ、１６ｂの先端の
測温点１７ａ、１７ｂが雄ねじ部１１の中心にある穴１
５ａ、１５ｂの最奥部にまで達し、そこで雄ねじ部１１
の穴１５ａ、１５ｂの奥の壁面に接している。すなわ
ち、熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂは、
雄ねじ部１１の中心に達し、そこで雄ねじ部１１と接触
している。そして、これら一対の熱電対１６ａ、１６ｂ
の測温点１７ａ、１７ｂは、雄ねじ部１１の中心軸方向
に離れて配置されている。
【００１９】熱電対１６ａ、１６ｂは、耐熱性、強度、
耐ノイズ性が要求されることから、極細のメタルシース
型熱電対を使用し、メタルシースを接地しない非接地型
として使用するのがよい。特に耐ノイズ性を考慮する
と、熱電対１６ａ、１６ｂの素線をシース内でツイスト
にしたツイストペアケーブル型の熱電対１６ａ、１６ｂ
を使用するのが好ましい。図３に示すように、熱電対１
６ａ、１６ｂの末端にはターミナル１８ａ、１８ｂを設
け、その測温点１７ａ、１７ｂに発生する起電力を測定
するための計器に接続する。
耐ノイズ性が要求されることから、極細のメタルシース
型熱電対を使用し、メタルシースを接地しない非接地型
として使用するのがよい。特に耐ノイズ性を考慮する
と、熱電対１６ａ、１６ｂの素線をシース内でツイスト
にしたツイストペアケーブル型の熱電対１６ａ、１６ｂ
を使用するのが好ましい。図３に示すように、熱電対１
６ａ、１６ｂの末端にはターミナル１８ａ、１８ｂを設
け、その測温点１７ａ、１７ｂに発生する起電力を測定
するための計器に接続する。
【００２０】他方、図４に示すように、前記の伝熱体１
０を埋め込む側のエンジンのシリンダ壁のような被測定
物１９には、それを貫通するようにねじ孔２０を設け
る。このねじ孔２０の雌ねじは、前記伝熱体１０の雄ね
じ部１１のねじと適合している。図示に例では、ねじ孔
２０の深さは被測定物１９の幅より僅かに浅く、このね
じ孔２０を越える部分の熱源側、例えばエンジンのシリ
ンダ壁であれば、シリンダーの内側の面側には、浅い座
穴が設けられている。この座穴の径は前記伝熱体１０の
中間部１２が密に嵌合されるとなっている。
０を埋め込む側のエンジンのシリンダ壁のような被測定
物１９には、それを貫通するようにねじ孔２０を設け
る。このねじ孔２０の雌ねじは、前記伝熱体１０の雄ね
じ部１１のねじと適合している。図示に例では、ねじ孔
２０の深さは被測定物１９の幅より僅かに浅く、このね
じ孔２０を越える部分の熱源側、例えばエンジンのシリ
ンダ壁であれば、シリンダーの内側の面側には、浅い座
穴が設けられている。この座穴の径は前記伝熱体１０の
中間部１２が密に嵌合されるとなっている。
【００２１】前述のようにして熱電対１６ａ、１６ｂを
取り付けた伝熱体１０は、その雄ねじ部１１が被測定物
１９の熱源側からねじ孔２０にねじ込まれる。この雄ね
じ部１１を被測定物１９のねじ孔２０に一杯にねじ込む
と、伝熱体１０の中間部１２の雄ねじ部１１側の端面が
ねじ孔２０の熱源側の座穴の奥の面に当たり、停止され
る。この状態では、伝熱体１０の雄ねじ部１１の端面が
被測定物１９の熱源側と反対側の面と面一となる。さら
にこの状態で、図４に二点鎖線で示した部分、すなわ
ち、頭部１３と中間部１２の一部を、被測定物１９の熱
源側の面と面一となるよう切断し、取り除く。これによ
り、伝熱体１０の両端面は、被測定物１９の熱源側の面
とその反対側の面の双方の面で面一となる。
取り付けた伝熱体１０は、その雄ねじ部１１が被測定物
１９の熱源側からねじ孔２０にねじ込まれる。この雄ね
じ部１１を被測定物１９のねじ孔２０に一杯にねじ込む
と、伝熱体１０の中間部１２の雄ねじ部１１側の端面が
ねじ孔２０の熱源側の座穴の奥の面に当たり、停止され
る。この状態では、伝熱体１０の雄ねじ部１１の端面が
被測定物１９の熱源側と反対側の面と面一となる。さら
にこの状態で、図４に二点鎖線で示した部分、すなわ
ち、頭部１３と中間部１２の一部を、被測定物１９の熱
源側の面と面一となるよう切断し、取り除く。これによ
り、伝熱体１０の両端面は、被測定物１９の熱源側の面
とその反対側の面の双方の面で面一となる。
【００２２】このような熱流束計では、一対の熱電対１
６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂが伝熱体１０の中
心にあって、その中心軸方向に離れて配置されているた
め、その２つの測温点１７ａ、１７ｂで測定される温度
差により、伝熱体１０内をその中心軸方向、すなわち被
測定物１９の厚さ方向に伝導する熱流束を測定すること
ができる。
６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、１７ｂが伝熱体１０の中
心にあって、その中心軸方向に離れて配置されているた
め、その２つの測温点１７ａ、１７ｂで測定される温度
差により、伝熱体１０内をその中心軸方向、すなわち被
測定物１９の厚さ方向に伝導する熱流束を測定すること
ができる。
【００２３】例えば、伝熱体１０の熱伝導率がλ（Ｗ／
ｍｋ）、２つ熱電対１６ａ、１６ｂの温接点１７ａ、１
７ｂの距離をＬ（ｍ）とすると、熱電対１６ａの温度測
定値Ｔ１と熱電対１６ｂの温度測定値Ｔ２から熱流束ｑ
（Ｗ／ｍ2 ）は次式で求められる。 ｑ＝λ（Ｔ１−Ｔ２）/ Ｌ
ｍｋ）、２つ熱電対１６ａ、１６ｂの温接点１７ａ、１
７ｂの距離をＬ（ｍ）とすると、熱電対１６ａの温度測
定値Ｔ１と熱電対１６ｂの温度測定値Ｔ２から熱流束ｑ
（Ｗ／ｍ2 ）は次式で求められる。 ｑ＝λ（Ｔ１−Ｔ２）/ Ｌ
【００２４】この場合に、被測定物１９と伝熱体１０の
材質が異なると、伝熱体１０に被測定物１９本来の熱流
束を再現できず、測定温度誤差を生じる原因となる。従
って、伝熱体１０の材質は、被測定物１９と同じにす
る。伝熱体１０の材質を被測定物１９と同じにすれば両
者は熱伝導率が同じであるために、熱流方向に対する伝
熱体１０と被測定物１９の温度勾配が等しくなり、伝熱
体１１には本来の熱流方向以外の熱流が発生しないの
で、測定誤差が改善される。
材質が異なると、伝熱体１０に被測定物１９本来の熱流
束を再現できず、測定温度誤差を生じる原因となる。従
って、伝熱体１０の材質は、被測定物１９と同じにす
る。伝熱体１０の材質を被測定物１９と同じにすれば両
者は熱伝導率が同じであるために、熱流方向に対する伝
熱体１０と被測定物１９の温度勾配が等しくなり、伝熱
体１１には本来の熱流方向以外の熱流が発生しないの
で、測定誤差が改善される。
【００２５】また、熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７
ａ、１７ｂで測定される温度測定値の誤差を極力抑える
ために、熱電対１６ａ、１６ｂの直径、伝熱体１０の雄
ねじ部１１の溝１４ａ、１４ｂの幅と深さ及び穴１５
ａ、１５ｂの径はできるだけ小さく、穴１５ａ、１５ｂ
の深さはできるだけ深い方が好ましい。前述のように、
穴１５ａ、１５ｂの最奥部が雄ねじ部１１の中心に達す
る必要があり、これにより、測温点１７ａ、１７ｂが存
在する中心軸上に伝熱体１０の物質本来の温度分布が生
じることになる。熱電対１６ａ、１６ｂのシースの外径
をｄとすると、熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、
１７ｂをｄ×８以上の深さまで埋め込めば、熱電対のフ
ィン効果によって放熱する熱影響範囲から抜け出すこと
ができる。この条件を満たすためには、伝熱体１０の雄
ねじ部１１の直径はｄ×１６である必要があることにな
る。より望ましくは熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７
ａ、１７ｂが位置する穴１５ａ、１５ｂの最奥部の深さ
は熱電対直径の８．３倍以上がよい。
ａ、１７ｂで測定される温度測定値の誤差を極力抑える
ために、熱電対１６ａ、１６ｂの直径、伝熱体１０の雄
ねじ部１１の溝１４ａ、１４ｂの幅と深さ及び穴１５
ａ、１５ｂの径はできるだけ小さく、穴１５ａ、１５ｂ
の深さはできるだけ深い方が好ましい。前述のように、
穴１５ａ、１５ｂの最奥部が雄ねじ部１１の中心に達す
る必要があり、これにより、測温点１７ａ、１７ｂが存
在する中心軸上に伝熱体１０の物質本来の温度分布が生
じることになる。熱電対１６ａ、１６ｂのシースの外径
をｄとすると、熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７ａ、
１７ｂをｄ×８以上の深さまで埋め込めば、熱電対のフ
ィン効果によって放熱する熱影響範囲から抜け出すこと
ができる。この条件を満たすためには、伝熱体１０の雄
ねじ部１１の直径はｄ×１６である必要があることにな
る。より望ましくは熱電対１６ａ、１６ｂの測温点１７
ａ、１７ｂが位置する穴１５ａ、１５ｂの最奥部の深さ
は熱電対直径の８．３倍以上がよい。
【００２６】例えば、直径０．３ｍｍのメタルシース型
熱電対を用いる場合、穴１５ａ、１５ｂの深さは熱電対
直径の約８．３倍以上の２．５ｍｍ以上が適当であると
いうことになる。従って、伝熱部材１０の雄ねじ部１１
の直径は５ｍｍ以上が必要となる。
熱電対を用いる場合、穴１５ａ、１５ｂの深さは熱電対
直径の約８．３倍以上の２．５ｍｍ以上が適当であると
いうことになる。従って、伝熱部材１０の雄ねじ部１１
の直径は５ｍｍ以上が必要となる。
【００２７】また、熱電対１６ａ、１６ｂを雄ねじ部１
１の溝１４ａ、１４ｂ等に固定するのに樹脂系接着剤等
を用いるが、この樹脂系接着剤を収めるために必要最小
限の溝１４ａ、１４ｂの幅と深さも必要である。例え
ば、熱電対１６ａ、１６ｂにシース外径０．３ｍｍのメ
タルシース型熱電対を用いる場合、溝１４ａ、１４ｂの
幅は０．７ｍｍ、溝１４ａ、１４ｂの深さは雄ねじ部１
１のねじ山から１．５ｍｍ、穴１５ａ、１５ｂの径は
０．３５ｍｍが必要である。
１の溝１４ａ、１４ｂ等に固定するのに樹脂系接着剤等
を用いるが、この樹脂系接着剤を収めるために必要最小
限の溝１４ａ、１４ｂの幅と深さも必要である。例え
ば、熱電対１６ａ、１６ｂにシース外径０．３ｍｍのメ
タルシース型熱電対を用いる場合、溝１４ａ、１４ｂの
幅は０．７ｍｍ、溝１４ａ、１４ｂの深さは雄ねじ部１
１のねじ山から１．５ｍｍ、穴１５ａ、１５ｂの径は
０．３５ｍｍが必要である。
【００２８】このようにして、伝熱体１０への熱電対１
６ａ、１６ｂの取付に伴う測定温度誤差を考慮した寸法
や構造とし、また伝熱体１０を被測定物１９に取り付け
るのが容易で、しかも伝熱体１０と被測定物１９とが平
均的且つ安定した接触状態となるように、雄ねじ部１１
とねじ孔２０によるねじ方式の取付手段を採用すること
により、より正確な熱流束が測定できるようになる。
６ａ、１６ｂの取付に伴う測定温度誤差を考慮した寸法
や構造とし、また伝熱体１０を被測定物１９に取り付け
るのが容易で、しかも伝熱体１０と被測定物１９とが平
均的且つ安定した接触状態となるように、雄ねじ部１１
とねじ孔２０によるねじ方式の取付手段を採用すること
により、より正確な熱流束が測定できるようになる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれる熱流
束計では、被測定物と伝熱体との接触状態の変動を無く
し、さらに熱流束が伝導する方向の熱流束の変動を正確
に測定することができ、これにより実際の熱流束をその
実際に近い状態で正確に測定することが可能となる。
束計では、被測定物と伝熱体との接触状態の変動を無く
し、さらに熱流束が伝導する方向の熱流束の変動を正確
に測定することができ、これにより実際の熱流束をその
実際に近い状態で正確に測定することが可能となる。
【図１】本発明の一実施形態による熱流束計に使用する
伝熱体の外形を示す側面図である。
伝熱体の外形を示す側面図である。
【図２】同実施形態による熱流束計に使用する伝熱体の
縦断側面図である。
縦断側面図である。
【図３】同実施形態による熱流束計に使用する伝熱体に
熱電対を組み込んだ状態のの縦断側面図である。
熱電対を組み込んだ状態のの縦断側面図である。
【図４】同実施形態による熱流束計に使用する伝熱体に
熱電対を組み込み、この伝熱体を被測定物に取り付けた
状態の縦断側面図である。
熱電対を組み込み、この伝熱体を被測定物に取り付けた
状態の縦断側面図である。
【図５】従来例である熱流束計に使用する伝熱体に熱電
対を組み込み、この伝熱体を被測定物に取り付けた状態
の正面図と縦断側面図である。
対を組み込み、この伝熱体を被測定物に取り付けた状態
の正面図と縦断側面図である。
【図６】他の従来例である熱流束計に使用する伝熱体に
熱電対を組み込み、この伝熱体を被測定物に取り付けた
状態の正面図と縦断側面図である。
熱電対を組み込み、この伝熱体を被測定物に取り付けた
状態の正面図と縦断側面図である。
【符号の説明】
１０ 伝熱体
１１ 伝熱体の雄ねじ部
１４ａ 伝熱体の溝
１４ｂ 伝熱体の溝
１５ａ 伝熱体の穴
１５ｂ 伝熱体の穴
１６ａ 熱電対
１６ｂ 熱電対
１７ａ 熱電対の測温点
１７ｂ 熱電対の測温点
１９ 被測定物
２０ 被測定物のねじ孔
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 三浦 邦明
茨城県日立市滑川本町三丁目19番５号 助
川電気工業株式会社内
Ｆターム(参考） 2G040 AB08 BA08 BA25 CA01 CA22
DA03
Claims (3)
- 【請求項１】 一対の熱電対（１６ａ）、（１６ｂ）に
より、被測定物（１９）の材料内の熱流束を測定する熱
流束計において、被測定物（１９）と同じ材質で、且つ
被測定物（１９）に設けたねじ孔（２０）にねじ込まれ
た雄ねじ部（１１）を有する伝熱体（１０）と、この雄
ねじ部（１１）の端面から外周面の縦方向に設けた一対
の溝（１４ａ）、（１４ｂ）と、これらの溝（１４
ａ）、（１４ｂ）の先端部から雄ねじ部（１１）の径方
向に穿孔され、先端が雄ねじ部（１１）の中心付近に達
した穴（１５ａ）、（１５ｂ）と、これら溝（１４
ａ）、（１４ｂ）及び穴（１５ａ）、（１５ｂ）に埋設
され、先端の測温点（１７ａ）、（１７ｂ）が穴（１５
ａ）、（１５ｂ）の先端付近に達した一対の熱電対（１
６ａ）、（１６ｂ）とを有し、これら一対の熱電対（１
６ａ）、（１６ｂ）の測温点（１７ａ）、（１７ｂ）が
雄ねじ部（１１）の中心軸方向にずれて配置されている
ことを特徴とする熱流束計。 - 【請求項２】 一対の溝（１４ａ）、（１４ｂ）は、雄
ねじ部（１１）の中心を挟んで対向する外周面の互いに
反対側の位置に設けられていることを特徴とする請求項
１に記載の熱流束計。 - 【請求項３】 一対の熱電対（１６ａ）、（１６ｂ）
は、熱電対素線をシース内でツイスト状に配置したツイ
ストペアケーブル型であることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の熱流束計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330899A JP3782958B2 (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 熱流束計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330899A JP3782958B2 (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 熱流束計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130737A true JP2003130737A (ja) | 2003-05-08 |
| JP3782958B2 JP3782958B2 (ja) | 2006-06-07 |
Family
ID=19146553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001330899A Expired - Lifetime JP3782958B2 (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 熱流束計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3782958B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009058403A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Yamari Sangyo Kk | 熱電対 |
| WO2011040634A1 (ja) | 2009-10-02 | 2011-04-07 | イマジニアリング株式会社 | 熱流束計測装置、及び熱流束計測方法 |
| WO2014104077A1 (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | 三菱重工業株式会社 | 熱流束センサ及び熱流束センサの製造方法 |
| JP2015014586A (ja) * | 2013-06-04 | 2015-01-22 | 株式会社デンソー | 車両用の異常判定装置 |
| JP2020516871A (ja) * | 2017-04-03 | 2020-06-11 | 韓国原子力研究院Ｋｏｒｅａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ | 熱伝達率測定素子 |
| WO2021024837A1 (ja) * | 2019-08-02 | 2021-02-11 | 日本発條株式会社 | 温度センサ及びヒータユニット |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10775244B2 (en) | 2018-08-27 | 2020-09-15 | General Electric Company | Temperature sensor system |
-
2001
- 2001-10-29 JP JP2001330899A patent/JP3782958B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009058403A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Yamari Sangyo Kk | 熱電対 |
| US9127988B2 (en) | 2009-10-02 | 2015-09-08 | Imagineering, Inc. | Heat flux measurement apparatus and heat flux measurement method |
| WO2011040634A1 (ja) | 2009-10-02 | 2011-04-07 | イマジニアリング株式会社 | 熱流束計測装置、及び熱流束計測方法 |
| JP5540241B2 (ja) * | 2009-10-02 | 2014-07-02 | イマジニアリング株式会社 | 熱流束計測装置、及び熱流束計測方法 |
| WO2014104077A1 (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | 三菱重工業株式会社 | 熱流束センサ及び熱流束センサの製造方法 |
| JP2014126545A (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱流束センサ及び熱流束センサの製造方法 |
| US9909936B2 (en) | 2012-12-27 | 2018-03-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Heat flux sensor and method for manufacturing same |
| JP2015014586A (ja) * | 2013-06-04 | 2015-01-22 | 株式会社デンソー | 車両用の異常判定装置 |
| JP2020516871A (ja) * | 2017-04-03 | 2020-06-11 | 韓国原子力研究院Ｋｏｒｅａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ | 熱伝達率測定素子 |
| US11221261B2 (en) | 2017-04-03 | 2022-01-11 | Korea Atomic Energy Research Institute | Device for measuring heat transfer rate |
| JP7032432B2 (ja) | 2017-04-03 | 2022-03-08 | 韓国原子力研究院 | 熱伝達率測定素子 |
| WO2021024837A1 (ja) * | 2019-08-02 | 2021-02-11 | 日本発條株式会社 | 温度センサ及びヒータユニット |
| JP2021025852A (ja) * | 2019-08-02 | 2021-02-22 | 日本発條株式会社 | 温度センサ、ヒータユニット |
| EP4009024A4 (en) * | 2019-08-02 | 2023-08-09 | NHK Spring Co., Ltd. | TEMPERATURE SENSOR AND HEATER UNIT |
| US12000737B2 (en) | 2019-08-02 | 2024-06-04 | Nhk Spring Co., Ltd. | Temperature sensor and heater unit |
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| JP3782958B2 (ja) | 2006-06-07 |
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