JP2019207112A - 熱流束センサおよび熱量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量を同じセンサで計測する。【解決手段】熱流束センサは、放射側表面２ａを有する１つの連続する板状部材２を備える。センサ本体部２は、第１熱電変換部７が形成された第１センサ部４と、第２熱電変換部８が形成された第２センサ部５とを有する。放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａの放射率は、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａの放射率と異なる。演算部３は、各部分５ａ、５ｂの放射率と、第１熱電変換部の出力値と、第２熱電変換部の出力値と、計測対象物の表面の放射率とを用いて、計測対象物からの対流放熱量と放射放熱量とを求める。【選択図】図１

Description

本発明は、熱流束センサおよび熱量計測装置に関するものである。

特許文献１には、計測対象物からの放射放熱と対流放熱とのうち放射放熱のみの熱量を計測できる放射熱センサが開示されている。

特開２０１７−３４１８３号公報

計測対象物からの放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量を計測する場合、上記した従来の放射熱センサを用いることで、放射放熱の熱量を計測することができる。しかしながら、対流放熱の熱量を計測できる対流熱センサを新たに開発しなければならない。

また、仮に、対流放熱の熱量を計測できる対流熱センサが開発されたとしても、別体の放射熱センサと対流熱センサとを用いるよりも、１つのセンサ部材を用いて、放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量を計測できることが望まれる。

本発明は上記点に鑑みて、放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量を１つのセンサ部材で計測することができる熱流束センサおよび熱量計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
計測対象物から放出される熱量に応じた出力を発生する熱流束センサであって、
計測対象物側とされる対象物側表面（２ｂ）と、対象物側表面の反対側の放射側表面（２ａ）とを有する１つの連続する板状部材（２）を備え、
板状部材は、第１熱電変換部（７）が形成された第１領域（４）と、板状部材のうち対象物側表面に沿う方向で第１領域の隣りに位置する、第２熱電変換部（８）が形成された第２領域（５）とを有し、
第１熱電変換部は、複数の熱電部材（２１、２２）のそれぞれが互いに電気的に接続されており、
第２熱電変換部は、複数の熱電部材（２１、２２）のそれぞれが互いに電気的に接続され、かつ、第１熱電変換部と電気的に接続されておらず、
同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、放射側表面のうち第１領域（４）に対応する部分（４ａ）の放射率は、放射側表面のうち第２領域（５）に対応する部分（５ａ）の放射率と異なる。

これによれば、センサ部材としての１つの板状部材は、第１領域と第２領域とを有する。放射側表面のうち第１領域に対応する部分の放射率と、放射側表面のうち第２領域に対応する部分の放射率とが異なる。このため、放射側表面のうち第１領域に対応する部分の放射率と、放射側表面のうち第２領域に対応する部分の放射率と、第１熱電変換部の出力値と、第２熱電変換部の出力値とを用いて、対流放熱量および放射放熱量の全熱量と放射率との関係を求めることができる。この関係において、対流放熱量は放射率の大きさに関わらず一定であり、放射放熱量は放射率の大きさによって異なることを用いて、求めた関係と計測対象物の表面の放射率とに基づいて、計測対象物からの対流放熱量と放射放熱量とを求めることができる。よって、放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量を１つのセンサ部材で計測することができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における熱量計測装置の構成を示す図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 第１実施形態における複数の第１導体パターンのレイアウトを示す図である。 第１実施形態における複数の第２導体パターンのレイアウトを示す図である。 計測対象物の放熱面のうちセンサ本体部が配置されていない部位での計測対象物の放熱を示す模式図である。 計測対象物の放熱面のうち第１センサ部が配置されている部位での計測対象物の放熱を示す模式図である。 計測対象物の放熱面のうち第２センサ部が配置されている部位での計測対象物の放熱を示す模式図である。 放射率と熱量との関係を示すグラフである。 第２実施形態における演算部の演算内容を説明するための図である。 第３実施形態におけるセンサ本体部の断面図である。 第４実施形態におけるセンサ本体部の断面図である。 第５実施形態におけるセンサ本体部の断面図である。 第６実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。 第７実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。 第８実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。 第９実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。 第１０実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。 第１１実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。 第１２実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。 第１３実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。 第１４実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。 第１５実施形態におけるセンサ本体部の平面概念図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１に示す本実施形態の熱量計測装置１は、計測対象物からの対流放熱と放射放熱とのそれぞれの熱量を、１つのセンサ部材を用いて計測するものである。このため、熱量計測装置１は、局所の放熱内訳を求める用途、例えば、断熱材等の材料の開発に用いられる。

熱量計測装置１は、センサ本体部２と、演算部３とを備える。センサ本体部２は、計測対象物から放出される熱の熱流束に応じた出力を発生する熱流束センサである。熱流束は、単位時間および単位面積当たりの熱量である。

センサ本体部２は、１つの連続する板状部材である。センサ本体部２が、センサ部材に相当する。センサ本体部２は、放射側表面２ａと、対象物側表面２ｂとを有する。放射側表面２ａは、対象物側表面２ｂの反対側のセンサ本体部２の表面である。対象物側表面２ｂは、センサ本体部２が計測対象物に設置されるときに、計測対象物側とされるセンサ本体部２の表面である。図２、３に示すセンサ本体部２の上面が放射側表面２ａである。図２、３に示すセンサ本体部２の下面が対象物側表面２ｂである。

図１に示すように、センサ本体部２は、第１センサ部４と第２センサ部５とを１つずつ有する。第１センサ部４は、センサ本体部２のうち第１熱電変換部７が形成された第１領域である。第２センサ部５は、センサ本体部２のうち第２熱電変換部８が形成された第２領域である。第１領域および第２領域は、センサ本体部２において放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で特定される領域である。第２センサ部５は、センサ本体部２のうち対象物側表面２ｂに沿う方向で第１センサ部４の隣りに位置する。

本実施形態では、センサ本体部２の平面形状は、長方形である。第１センサ部４と第２センサ部５とのそれぞれの平面形状は、センサ本体部２の長辺に平行な線で、センサ本体部２を２等分した一方と他方のそれぞれに近い長方形である。

第１熱電変換部７は、第１配線７ａ、７ｂを介して、演算部３と電気的に接続されている。第２熱電変換部８は、第２配線８ａ、８ｂを介して、演算部３と電気的に接続されている。

演算部３は、計測対象物から放出される熱量を演算する。演算部３は、プロセッサ、メモリを含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。メモリは、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。演算部３は、メモリに記憶されたプログラムに従って各種演算、処理を行う。

図２、３に示すように、センサ本体部２は、絶縁基材２０と、複数の熱電部材２１、２２と、複数の第１導体パターン２３と、複数の第２導体パターン２４と、第１保護部材２５と、第２保護部材２６とを備える。

絶縁基材２０は、フィルム状である。絶縁基材２０は、第１面２０ａと、その反対側の第２面２０ｂとを有する。図２、３では、第１面２０ａは、絶縁基材２０の下面である。絶縁基材２０は、熱可塑性樹脂で構成されている。

複数の熱電部材２１、２２は、熱電変換材料で構成されている。複数の熱電部材２１、２２のそれぞれは、絶縁基材２０の内部に配置されている。具体的には、複数の熱電部材２１、２２のそれぞれは、絶縁基材２０に形成された複数の孔の内部に配置されている。

複数の熱電部材２１、２２は、複数の第１熱電部材２１と、複数の第２熱電部材２２とを含む。複数の第２熱電部材２２は、複数の第１熱電部材２１を構成する材料とは異なる材料で構成されている。複数の第１熱電部材２１を構成する材料として、例えば、Ｐ型半導体材料が挙げられる。複数の第２熱電部材２２を構成する材料として、例えば、Ｎ型半導体材料が挙げられる。複数の熱電部材２１、２２は、複数の第１熱電部材２１のそれぞれと、複数の第２熱電部材２２のそれぞれとが交互に配置されている。

複数の第１導体パターン２３および複数の第２導体パターン２４は、導体膜がパターニングされたものである。図２に示すように、複数の第１導体パターン２３は、絶縁基材２０の第１面２０ａ側に配置されている。複数の第１導体パターン２３は、複数の熱電部材２１、２２のうち隣り合う第１熱電部材２１と第２熱電部材２２とを接続する複数の第１接続部２３１を含む。

複数の第２導体パターン２４は、絶縁基材２０の第２面２０ｂ側に配置されている。複数の第２導体パターン２４は、複数の熱電部材２１、２２のうち隣り合う第１熱電部材２１と第２熱電部材２２とを接続する複数の第２接続部２４１を含む。複数の第１接続部２３１のそれぞれと複数の第２接続部２４１のそれぞれとは、複数の第１熱電部材２１のそれぞれと複数の第２熱電部材２２のそれぞれとを交互に電気的に接続している。

第１保護部材２５は、フィルム状である。第１保護部材２５は、絶縁基材２０の第１面２０ａ側に積層されている。第１保護部材２５は、複数の第１導体パターン２３を覆っている。第１保護部材２５は、熱可塑性樹脂で構成されている。

第２保護部材２６は、フィルム状である。第２保護部材２６は、絶縁基材２０の第２面２０ｂ側に積層されている。第２保護部材２６は、複数の第２導体パターン２４を覆っている。第２保護部材２６は、熱可塑性樹脂で構成されている。具体的には、第２保護部材２６は、熱可塑性のポリイミド樹脂で構成されている。

複数の第１導体パターン２３は、図４に示すように配置されている。図４は、図２、３に示される複数の第１導体パターン２３を上から見た平面図である。図４では、図２、３の絶縁基材２０の第２面２０ｂおよび複数の第１導体パターン２３が示されている。図４では、複数の熱電部材２１、２２のそれぞれの配置場所が示されている。図２は、図４のII−II線断面図に相当する。図３は、図４のIII−III線断面図に相当する。複数の第１導体パターン２３は、外部と電気的に接続される４つの接続端子部２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄを含む。

複数の第２導体パターン２４は、図５に示すように配置されている。図５は、図２、３に示される複数の第２導体パターン２４を上から見た平面図である。図５では、図２、３の第１保護部材２５の上面および複数の第２導体パターン２４が示されている。図５では、複数の熱電部材２１、２２のそれぞれの配置場所が示されている。

図４、５に示すように、第１センサ部４では、複数の第１接続部２３１および複数の第２接続部２４１は、２つの接続端子部２３２ａ、２３２ｂの間において、複数の第１熱電部材２１のそれぞれと、複数の第２熱電部材２２のそれぞれとを交互に電気的に接続している。これにより、図１中の第１熱電変換部７が形成されている。

第２センサ部５では、複数の第１接続部２３１および複数の第２接続部２４１は、２つの接続端子部２３２ｃ、２３２ｄの間において、複数の第１熱電部材２１のそれぞれと、複数の第２熱電部材２２のそれぞれとを交互に電気的に接続している。これにより、第２熱電変換部８が形成されている。第２熱電変換部８は、第１熱電変換部７と直列に接続されていない。すなわち、第２熱電変換部８は、第１熱電変換部７と電気的に接続されていない。

このように、本実施形態では、第１熱電変換部７と第２熱電変換部８とが１つの多層基板に形成されている。換言すると、第１熱電変換部７と第２熱電変換部８とがセンサ本体部２に内蔵されている。

図３に示すように、センサ本体部２は、第２センサ部５の位置に表面処理層２７を有している。表面処理層２７は、図４、５に示すように、センサ本体部２のうち第２熱電変換部８と重なる位置に配置されている。換言すると、センサ本体部２のうち表面処理層２７と重なる位置に、第２熱電変換部８が形成されている。

表面処理層２７は、第２保護部材２６に対する表面処理法によって第２保護部材２６の表面上に形成されている。表面処理層２７は、アルミニウムによって構成されている。表面処理法としては、スパッタ蒸着法やめっき法が採用可能である。表面処理層２７の表面は、光沢面である。

このように、表面処理層２７は、第２保護部材２６を構成する材料とは異なる材料で構成されている。同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、表面処理層２７の表面での放射率は、第２保護部材２６の表面での放射率と異なる。第１センサ部４の位置での第２保護部材２６の表面が、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａに相当する。表面処理層２７の表面が、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａに相当する。このため、同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａの放射率は、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａの放射率と異なる。以下では、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａを第１センサ部４の表面４ａという。放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａを第２センサ部５の表面５ａという。

次に、本実施形態の熱量計測装置１による放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量の計測について説明する。

計測対象物から放出される熱量の計測では、センサ本体部２が計測対象物の放熱面に設置される。計測対象物の放熱面は、熱が放出される計測対象物の表面である。

計測対象物の放熱面から第１センサ部４と第２センサ部５のそれぞれを通過して空間へ熱が放出される。このとき、第１熱電変換部７の第１接続部２３１側と第２接続部２４１側とに温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって第１熱電変換部７に熱起電力が発生する。すなわち、第１熱電変換部７は、計測対象物から第１センサ部４を通過して放出される熱の熱流束に応じた電気的な出力を発生する。同様に、第２熱電変換部８の第１接続部２３１側と第２接続部２４１側とに温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって第２熱電変換部８に熱起電力が発生する。すなわち、第２熱電変換部８は、計測対象物から第２センサ部５を通過して放出される熱の熱流束に応じた電気的な出力を発生する。熱流束は、単位時間および単位面積当たりの熱量である。熱流束の単位は、Ｗ／ｍ^２である。

演算部３は、第１熱電変換部７の出力値と第２熱電変換部８の出力値とに基づいて、放射率と計測対象物から放出される熱量との関係を求める。

ここで、放射率と計測対象物から放出される熱量との関係について説明する。図６、７、８に示すように、物体の表面から空間への放熱には、放射放熱と対流放熱とがある。放射放熱は、熱が電磁波として放出される現象である。対流放熱は、流体の流れに熱が移動する現象である。

図６に示すように、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａのうちセンサ本体部２が設置されていない部位において、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａから放出される放射放熱による、単位時間および単位面積当たりの熱量は、α_１・σ・Ｔｓ_１ ^４で表される。α_１は、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａの放射率である。σは、ステファン・ボルツマン定数である。Ｔｓ_１は、放射放熱している計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａの温度である。

また、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａから放出される対流放熱による、単位時間および単位面積当たりの熱量は、ｈ・（ｔｓ１−ｔ２）で表される。ｈは、熱伝達率である。ｔｓ１は、対流放熱している計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａの温度である。ｔ２は、流体の温度である。

したがって、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａから放出される、単位時間および単位面積当たりの熱量ｑ_１は、下記の式で示される。熱量ｑ_１の単位は、Ｗ／ｍ^２である。

ｑ_１＝α_１・σ・Ｔｓ_１ ^４＋ｈ・（ｔｓ１−ｔ２）
図７に示すように、第１センサ部４の表面４ａから放出される放射放熱による、単位時間および単位面積当たりの熱量は、α_２・σ・Ｔｓ_２ ^４で表される。α_２は、第１センサ部４の表面４ａの放射率である。Ｔｓ_２は、放射放熱している第１センサ部４の表面４ａの温度である。

また、第１センサ部４の表面４ａから放出される対流放熱による、単位時間および単位面積当たりの熱量は、ｈ・（ｔｓ２−ｔ２）で表される。ｔｓ２は、対流放熱している第１センサ部４の表面４ａの温度である。

したがって、第１センサ部４の表面４ａから放出される、単位時間および単位面積当たりの熱量ｑ_２は、下記の式で示される。熱量ｑ_２の単位は、Ｗ／ｍ^２である。

ｑ_２＝α_２・σ・Ｔｓ_２ ^４＋ｈ・（ｔｓ２−ｔ２）
図８に示すように、第２センサ部５の表面５ａから放出される放射放熱による、単位時間および単位面積当たりの熱量は、α_３・σ・Ｔｓ_３ ^４で表される。α_３は、第２センサ部５の表面５ａの放射率である。Ｔｓ_３は、放射放熱している第２センサ部５の表面５ａの温度である。

また、第２センサ部５の表面５ａから放出される対流放熱による、単位時間および単位面積当たりの熱量は、ｈ・（ｔｓ３−ｔ２）で表される。ｔｓ３は、対流放熱している第２センサ部５の表面５ａの温度である。

したがって、第２センサ部５の表面５ａから放出される、単位時間および単位面積当たりの熱量ｑ_３は、下記の式で示される。熱量ｑ_３の単位は、Ｗ／ｍ^２である。

ｑ_３＝α_３・σ・Ｔｓ_３ ^４＋ｈ・（ｔｓ３−ｔ２）
ここで、図６、７、８に示すように、放射放熱している物体の表面Ｍ１ａ、４ａ、５ａの放射率が異なる。しかし、計測対象物Ｍ１の熱容量が充分大きければ、熱変化分をどんどん計測対象物Ｍ１が吸収する。このため、放射放熱している物体の表面Ｍ１ａ、４ａ、５ａの温度Ｔｓ_１、Ｔｓ_２ 、Ｔｓ_３については、Ｔｓ_１ ＝Ｔｓ_２ ＝Ｔｓ_３とみなすことができる。また、センサ本体部２は薄いため、対流放熱している物体の表面Ｍ１ａ、４ａ、５ａの温度ｔｓ１、ｔｓ２、ｔｓ３については、ｔｓ１＝ｔｓ２＝ｔｓ３とみなすことができる。

このため、第１センサ部４の表面４ａから放出される、単位時間および単位面積当たりの熱量ｑ_２および第２センサ部５の表面５ａから放出される、単位時間および単位面積当たりの熱量ｑ_３は、次のように表される。

ｑ_２＝α_２・σ・Ｔｓ_１ ^４＋ｈ・（ｔｓ１−ｔ２）
ｑ_３＝α_３・σ・Ｔｓ_１ ^４＋ｈ・（ｔｓ１−ｔ２）
したがって、放射率αと計測対象物Ｍ１から放出される全熱量ｑとの関係は、図９に示すグラフの関係がある。グラフの縦軸は計測対象物Ｍ１から放出される全熱量ｑを示す。グラフの横軸は放射率αを示す。図９に示すグラフは、一次関数のグラフである。

計測対象物Ｍ１から放出される全熱量ｑは、対流放熱によって放出される熱量である対流放熱量ｑｆと、放射放熱によって放出される熱量である放射放熱量ｑｅとの合計である。なお、全熱量ｑ、対流放熱量ｑｆおよび放射放熱量ｑｅは、単位時間および単位面積当たりの熱量である。

対流放熱量ｑｆは、放射率αの大きさに関わらず、一定である。このため、対流放熱量ｑｆは、図９に示すグラフの切片に相当する。放射放熱量ｑｅは、放射率αが大きいほど、大きくなる。このため、計測対象物Ｍ１から放出される全熱量ｑは、放射率αが大きいほど、大きくなる。

そこで、演算部３は、第１熱電変換部７の出力値から放射率α_２のときの全熱量ｑ_２を求める。例えば、第１熱電変換部７の出力電圧値がｖ１、全熱量ｑ_２を求めるための補正係数がｋ１のとき、全熱量ｑ_２は、次式で表される。
ｑ_２＝ｋ１・ｖ１

同様に、演算部３は、第２熱電変換部８の出力値から放射率α_３のときの全熱量ｑ_３を求める。例えば、第２熱電変換部８の出力電圧値がｖ２、全熱量ｑ_３を求めるための補正係数がｋ２のとき、全熱量ｑ_３は、次式で表される。
ｑ_３＝ｋ２・ｖ２

そして、演算部３は、第１センサ部４の表面４ａの放射率α_２と、第２センサ部５の表面５ａの放射率α_３と、放射率α_２のときの全熱量ｑ_２と、放射率α_３のときの全熱量ｑ_３とを用いて、図９のグラフに表される放射率αと全熱量ｑとの関係を求める。なお、第１熱電変換部７の出力値と第２熱電変換部８の出力値とから、直接、図９のグラフに表される放射率αと全熱量ｑとの関係を、演算部３が求めてもよい。

そして、演算部３は、その関係に基づいて、対流放熱量ｑｆを演算する。対流放熱量ｑｆは、その関係において、放射率αが０のときの全熱量である。

さらに、演算部３は、その関係と計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａの放射率α_１とに基づいて、放射率α_１のときの全熱量ｑ_１を求める。このとき、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａの放射率α_１は、ユーザによって予め調べられたものが用いられる。演算部３は、放射率α_１のときの全熱量ｑ_１から対流放熱量ｑｆを減算する。これにより、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａからの放射放熱量ｑｅ_１が求められる。

その後、演算部３は、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａからの放射放熱量ｑｅ_１と対流放熱量ｑｆとを図示しない表示部に表示させる。

以上の説明の通り、本実施形態のセンサ本体部２では、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａの放射率は、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａの放射率と異なる。

これによれば、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａの放射率と、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａの放射率と、第１熱電変換部７の出力値と、第２熱電変換部８の出力値とを用いて、対流放熱量および放射放熱量の全熱量と放射率との関係を求めることができる。この関係において、対流放熱量は放射率の大きさに関わらず一定であり、放射放熱量は放射率の大きさによって異なることを用いて、求めた関係と計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａの放射率α_１とに基づいて、計測対象物Ｍ１からの対流放熱量と放射放熱量とを求めることができる。よって、放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量を同じセンサで計測することができる。

また、本実施形態の熱量計測装置１は、センサ本体部２と、演算部３とを備える。演算部３は、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａの放射率と、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａの放射率と、第１熱電変換部７の出力値と、第２熱電変換部８の出力値とを用いて、対流放熱量および放射放熱量の全熱量と放射率との関係を求める。演算部３は、この関係において、対流放熱量は放射率の大きさに関わらず一定であり、放射放熱量は放射率の大きさによって異なることを用いる。そして、演算部３は、求めた関係と計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａの放射率α_１とに基づいて、計測対象物Ｍ１からの対流放熱量と放射放熱量とを求める。

このように、演算部３は、第１熱電変換部７の出力値と、第２熱電変換部８の出力値とを用いて、対流放熱量と放射放熱量とを演算する。これにより、放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量を１つのセンサ部材で計測することができる。

なお、本実施形態では、演算部３は、単位時間および単位面積あたりの熱量（すなわち、熱流束）を演算した。しかしながら、演算部３は、指定された面積から放出される単位時間あたりの熱量（すなわち、熱流量）を演算してもよい。また、演算部３は、指定された面積から指定された時間に放出される熱量（すなわち、総放熱量）を演算してもよい。

また、本実施形態では、第１センサ部４と第２センサ部５のそれぞれの平面形状は、図１に示す長方形である。しかしながら、第１センサ部４と第２センサ部５のそれぞれの平面形状は、図１に示す形状よりも細長い形状であってもよい。

また、本実施形態では、第１センサ部４と第２センサ部５のそれぞれの平面形状は、同じ大きさである。しかしながら、第１センサ部４と第２センサ部５のそれぞれの平面形状は、異なる大きさであってもよい。

（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して演算部３による演算方法の一部を変更したものである。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、演算部３は、第１熱電変換部７の出力値から放射率α_２のときの全熱量ｑ_２を求める。演算部３は、第２熱電変換部８の出力値から放射率α_３のときの全熱量ｑ_３を求める。演算部３は、図９に示すグラフの関係と、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａの放射率α_１とに基づいて、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａからの放射放熱量ｑｅ_１と対流放熱量ｑｆとを演算する。

ただし、本実施形態では、第１実施形態と異なり、演算部３は、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａの放射率α_１と、第１センサ部４の表面４ａの放射率α_２と、第２センサ部５の表面５ａの放射率α_３と、放射率α_２のときの全熱量ｑ_２と、放射率α_３のときの全熱量ｑ_３とを用いて、放射率α_１のときの放射放熱量ｑｅ_１を求める。このとき、図１０に示す点Ａ、Ｂ、Ｃを直線で結んだ三角形と、図９に示す点Ｄ、Ｅ、Ｆを直線で結んだ三角形とが相似であるという関係を用いる。なお、図１０中の線分ＡＣは、図９中の線分ＡＣと同じである。これにより、放射放熱量ｑｅ_１は式（１）で表される。
ｑｅ_１＝（ｑ_３−ｑ_２）・α_１／（α_３−α_２） （１）

同様に、演算部３は、放射率α_１と、放射率α_２と、放射率α_３と、放射率α_２のときの全熱量ｑ_２と、放射率α_３のときの全熱量ｑ_３とを用いて、放射率α_２のときの放射放熱量ｑｅ_２を求める。このとき、図１０に示す点Ａ、Ｂ、Ｃを直線で結んだ三角形と、図９に示す点Ｃ、Ｈ、Ｆを直線で結んだ三角形とが相似であるという関係を用いる。これにより、放射放熱量ｑｅ_２は式（２）で表される。
ｑｅ_２＝（ｑ_３−ｑ_２）・α_２／（α_３−α_２） （２）

さらに、演算部３は、式（３）に示すように、放射率α_２のときの全熱量ｑ_２から放射率α_２のときの放射放熱量ｑｅ_２を減算する。これにより、対流放熱量ｑｆが求められる。
ｑｆ＝ｑ_２−ｑｅ_２ （３）

なお、本実施形態では、放射率α_２のときの全熱量ｑ_２から放射率α_２のときの放射放熱量ｑｅ_２を減算して対流放熱量ｑｆを求めた。しかしながら、式（４）に示すように、放射率α_３のときの全熱量ｑ_３から放射率α_３のときの放射放熱量ｑｅ_３を減算して対流放熱量ｑｆを求めてもよい。
ｑｆ＝ｑ_３−ｑｅ_３ （４）

この場合、演算部３は、放射率α_１と、放射率α_２と、放射率α_３と、放射率α_２のときの全熱量ｑ_２と、放射率α_３のときの全熱量ｑ_３とを用いて、放射率α_３のときの放射放熱量ｑｅ_３を求める。このとき、図１０に示す点Ａ、Ｂ、Ｃを直線で結んだ三角形と、図９に示す点Ａ、Ｇ、Ｆを直線で結んだ三角形とが相似であるという関係を用いる。これにより、放射放熱量ｑｅ_３は式（５）で表される。
ｑｅ_３＝（ｑ_３−ｑ_２）・α_３／（α_３−α_２） （５）

本実施形態では、上記の式（１）のように、演算部３は、第１熱電変換部７の出力値から求めた全熱量ｑ_２と、第２熱電変換部８の出力値から求めた全熱量ｑ_３との差分に、放射率α_１、α_２、α_３を用いた係数を乗算する。このとき用いられる係数は、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａからの放射放熱量ｑｅ_１を求めるための係数である。これにより、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａからの放射放熱量ｑｅ_１を求めることができる。

さらに、上記の式（２）、（５）のように、演算部３は、第１熱電変換部７の出力値から求めた全熱量ｑ_２と、第２熱電変換部８の出力値から求めた全熱量ｑ_３との差分に、放射率α_１、α_２、α_３を用いた係数を乗算する。このとき用いられる係数は、第１センサ部４の表面４ａまたは第２センサ部５の表面５ａからの放射放熱量ｑｅ_２、ｑｅ_３を求めるための係数である。これにより、第１センサ部４の表面４ａまたは第２センサ部５の表面５ａからの放射放熱量ｑｅ_２、ｑｅ_３を求めることができる。

さらに、演算部３は、第１センサ部４の表面４ａからの全熱量ｐ_２から第１センサ部４の表面４ａからの放射放熱量ｑｅ_２を減算する。または、第２センサ部５の表面５ａからの全熱量ｑ_３から第２センサ部５の表面５ａからの放射放熱量ｑｅ_３を減算する。これにより、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａからの対流放熱量ｑｆを求めることができる。

（第３実施形態）
図１１に示すように、本実施形態は、センサ本体部２が第１センサ部４の位置に表面処理層２８を有する点で、第１実施形態と異なる。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

表面処理層２８は、表面処理層２７と同様に、アルミニウムによって構成されている。表面処理層２７の表面は光沢面である。これに対して、表面処理層２８の表面は、表面処理層２７の表面よりも粗い粗面である。このため、同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、表面処理層２７の表面での放射率は、表面処理層２８の表面での放射率と異なる。表面処理層２８の表面が、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａに相当する。表面処理層２７の表面が、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａに相当する。

したがって、本実施形態においても、同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａの放射率は、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａの放射率と異なる。このため、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第４実施形態）
図１２に示すように、本実施形態は、第１センサ部４の位置と第２センサ部５の位置とで、第２保護部材２６の材質が異なる点で、第１実施形態と異なる。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

第２保護部材２６のうち第１センサ部４の位置での保護部材２６１は、第２保護部材２６のうち第２センサ部５の位置での保護部材２６２を構成する材料とは異なる材料で構成されている。このため、同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、保護部材２６１の表面での放射率は、保護部材２６２の表面での放射率と異なる。保護部材２６１の表面が、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａに相当する。保護部材２６２の表面が、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａに相当する。

したがって、本実施形態においても、同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａの放射率は、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａの放射率と異なる。このため、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第５実施形態）
図１３に示すように、本実施形態は、第１センサ部４の位置と第２センサ部５の位置とで、第２保護部材２６の材質が部分的に異なる点で、第１実施形態と異なる。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

第１センサ部４の位置では、第２保護部材２６は１種類の保護部材２６１で構成されている。第２センサ部５の位置では、第２保護部材２６は、積層された２種類の保護部材２６１、２６２で構成されている。このため、同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、第２保護部材２６の表面での放射率は、第１センサ部４の位置と第２センサ部５の位置とで異なる。第２保護部材２６の表面のうち第１センサ部４に対応する部分が、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａに相当する。第２保護部材２６の表面のうち第２センサ部５に対応する部分が、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａに相当する。

したがって、本実施形態においても、同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、放射側表面２ａのうち第１センサ部４に対応する部分４ａの放射率は、放射側表面２ａのうち第２センサ部５に対応する部分５ａの放射率と異なる。このため、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第６実施形態）
図１４に示すように、本実施形態では、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向での第１センサ部４の平面形状および第２センサ部５の平面形状が第１実施形態と異なる。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

第１実施形態と同様に、センサ本体部２には、第１センサ部４と第２センサ部５とが１つずつ存在する。第１センサ部４は、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で一続きである。第２センサ部５は、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で一続きである。

本実施形態では、第１センサ部４は、渦巻き状に配置されている。第２センサ部５は、センサ本体部２のうち第１センサ部４を除く渦巻き状の領域に配置されている。すなわち、第２センサ部５も、渦巻き状に配置されている。

このため、第１方向Ｄ１で、第１センサ部４の一部４１と、第２センサ部５の一部５１と、第１センサ部４の他の一部４２とが順に配置されている。第２方向Ｄ２で、第１センサ部４の一部４１と、第２センサ部５の一部５２と、第１センサ部４の他の一部４３とが順に配置されている。第２方向Ｄ２は、第１方向に直交する。本実施形態では、第１方向Ｄ１が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。第２方向Ｄ２が放射側表面２ａに沿う方向のうち一方向に直交する方向に相当する。

ここで、熱量計測装置１は、第１センサ部４の表面４ａの放射率と第２センサ部５の表面５ａの放射率とが異なることを利用して、対流放熱量および放射放熱量を計測する。計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａに温度分布があり、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａに設置したセンサ本体部２の第１センサ部４と第２センサ部５とに温度差が生じる場合がある。この場合、この温度差の影響によって、対流放熱量および放射放熱量の計測に誤差が生じる。

これに対して、本実施形態によれば、センサ本体部２において、放射側表面２ａに沿う方向で、第１センサ部４と第２センサ部５とが混在している。このため、計測対象物Ｍ１の表面Ｍ１ａに温度分布がある場合でも、表面Ｍ１ａのうち表面温度が同じまたは近い領域に、第１センサ部４と第２センサ部５とを位置させることができる。これにより、第１センサ部４と第２センサ部５との温度差を小さくすることができる。放射率の違いで生じる温度差の影響を小さくすることができる。よって、対流放熱量および放射放熱量の計測の誤差を低減することができる。

また、本実施形態と異なり、センサ本体部２に複数の第１センサ部４と複数の第２センサ部５が存在する場合を想定する。この場合、複数の第１センサ部４のそれぞれが放射側表面２ａに沿う方向で間をあけて配置される。複数の第２センサ部５のそれぞれは、隣り合う第１センサ部４の間に配置される。

この場合では、複数の第１センサ部４のそれぞれに存在する第１熱電変換部７同士を接続するための配線層を、センサ本体部２の厚さ方向で第１熱電変換部７が形成された層とは異なる位置に形成しなければならない。同様に、複数の第２センサ部５のそれぞれに存在する第２熱電変換部８同士を接続するための配線層を、センサ本体部２の厚さ方向で第１熱電変換部７が形成された層とは異なる位置に形成しなければならない。このように、センサ本体部２を多層化すると、センサ本体部２が厚くなってしまう。

これに対して、本実施形態では、第１センサ部４は放射側表面２ａに沿う方向で一続きである。このため、第１熱電変換部７同士を接続するための配線層をセンサ本体部２の厚さ方向で追加する必要がない。同様に、第２センサ部５は放射側表面２ａに沿う方向で一続きである。このため、第２熱電変換部８同士を接続するための配線層をセンサ本体部２の厚さ方向で追加する必要がない。よって、センサ本体部２に複数の第１センサ部４と複数の第２センサ部５が存在する場合と比較して、センサ本体部２を薄くすることができる。

（第７実施形態）
図１５に示すように、本実施形態では、第１センサ部４の平面形状および第２センサ部５の平面形状が第１実施形態と異なる。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

第１実施形態と同様に、センサ本体部２には、第１センサ部４と第２センサ部５とが１つずつ存在する。第１センサ部４は、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で一続きである。第２センサ部５は、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で一続きである。

本実施形態では、第１センサ部４は、複数の第１延伸部４４、４５、４６と１つの第２延伸部４７とを有する形状である。複数の第１延伸部４４、４５、４６は、第１方向Ｄ１に延伸している。複数の第１延伸部４４、４５、４６のそれぞれは、互いに間をあけて第２方向Ｄ２に並んでいる。第２延伸部４７は、第２方向Ｄ２に延伸している。第２延伸部４７は、複数の第１延伸部４４、４５、４６のそれぞれの第１方向Ｄ１の一方側の端部と連なっている。

第２センサ部５は、複数の第３延伸部５４、５５、５６と１つの第４延伸部５７とを有する形状である。複数の第３延伸部５４、５５、５６は、第１方向Ｄ１に延伸している。複数の第３延伸部５４、５５、５６のそれぞれは、複数の第１延伸部４４、４５、４６のそれぞれの隣りに配置されている。第４延伸部５７は、第２方向Ｄ２に延伸している。第４延伸部５７は、複数の第３延伸部５４、５５、５６のそれぞれの第１方向Ｄ１の他方側の端部と連なっている。

このため、第２方向Ｄ２で、第１センサ部４の一部４４と、第２センサ部５の一部５５と、第１センサ部４の一部４５とが順に配置されている。よって、本実施形態によっても、第６実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態では、第２方向Ｄ２が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。

なお、計測の誤差を低減するという観点では、本実施形態よりも、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との両方向で、第１センサ部４の一部と、第２センサ部５の一部と、第１センサ部４の一部とが順に配置されていることが好ましい。

（第８実施形態）
図１６に示すように、本実施形態では、第１センサ部４の平面形状および第２センサ部５の平面形状が第１実施形態と異なる。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

第１実施形態と同様に、センサ本体部２には、第１センサ部４と第２センサ部５とが１つずつ存在する。第１センサ部４は、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で一続きである。第２センサ部５は、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で一続きである。

本実施形態では、第２センサ部５の周囲に第１センサ部４が環状に配置されている。このため、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の両方向で、第１センサ部４の一部と、第２センサ部５の全部と、第１センサ部４の一部とが順に配置されている。よって、本実施形態によっても、第６実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の一方が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の他方が第２方向Ｄ２が放射側表面２ａに沿う方向のうち一方向に直交する方向に相当する。

（第９実施形態）
図１７に示すように、本実施形態では、センサ本体部２には、複数の第１センサ部４、４０１、４０２と、複数の第２センサ部５、５０１、５０２とが存在する。複数の第１センサ部４、４０１、４０２のそれぞれは、第２方向Ｄ２に延伸している。複数の第２センサ部５、５０１、５０２のそれぞれは、第２方向Ｄ２に延伸している。複数の第１センサ部４、４０１、４０２のそれぞれと、複数の第２センサ部５、５０１、５０２のそれぞれとが、第１方向Ｄ１に交互に並んでいる。

第１センサ部４０１、４０２は、第１実施形態の第１センサ部４と同じ構造である。第２センサ部５０１、５０２は、第１実施形態の第２センサ部５と同じ構造である。複数の第１センサ部４、４０１、４０２のそれぞれに存在する第１熱電変換部７同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。この配線層は、センサ本体部２のうちセンサ本体部２の厚さ方向で第１熱電変換部７が形成された層とは異なる位置に形成される。同様に、複数の第２センサ部５、５０１、５０２のそれぞれに存在する第２熱電変換部８同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、第１方向Ｄ１で、第１センサ部４、第２センサ部５、第１センサ部４０１が順に並んでいる。本実施形態では、第１方向Ｄ１が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。第１センサ部４が複数の第１センサ部のうち１つの第１センサ部に相当する。第２センサ部５が複数の第２センサ部のうち１つの第２センサ部に相当する。第１センサ部４０１が複数の第１センサ部のうち他の１つの第１センサ部に相当する。このため、本実施形態によっても、第６実施形態と同様に、対流放熱量および放射放熱量の計測の誤差を低減することができるという効果が得られる。

（第１０実施形態）
図１８に示すように、本実施形態では、センサ本体部２には、複数の第１センサ部４、４０１と、複数の第２センサ部５、５０１とが存在する。複数の第１センサ部４、４０１のそれぞれは、Ｌ字状である。複数の第２センサ部５、５０１のそれぞれは、Ｌ字状である。複数の第１センサ部４、４０１のそれぞれと複数の第２センサ部５、５０１のそれぞれとが隣り合わせに配置されている。

第１センサ部４０１は、第１実施形態の第１センサ部４と同じ構造である。第２センサ部５０１、５０２は、第１実施形態の第２センサ部５と同じ構造である。第９実施形態と同様に、複数の第１センサ部４、４０１のそれぞれに存在する第１熱電変換部７同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。複数の第２センサ部５、５０１、５０２のそれぞれに存在する第２熱電変換部８同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、例えば、図１８中の線Ｌ１の位置において、第１方向Ｄ１で、第１センサ部４、第２センサ部５、第１センサ部４０１が順に並んでいる。さらに、図１８中の線Ｌ２の位置において、第２方向Ｄ２で、第１センサ部４、第２センサ部５、第１センサ部４０１が順に並んでいる。本実施形態では、第１方向Ｄ１が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。第２方向Ｄ２が放射側表面２ａに沿う方向のうち一方向に直交する方向に相当する。第１センサ部４が複数の第１センサ部のうち１つの第１センサ部に相当する。第２センサ部５が複数の第２センサ部のうち１つの第２センサ部に相当する。第１センサ部４０１が複数の第１センサ部のうち他の１つの第１センサ部に相当する。

このため、本実施形態によっても、第６実施形態と同様に、対流放熱量および放射放熱量の計測の誤差を低減することができるという効果が得られる。

（第１１実施形態）
図１９に示すように、本実施形態では、センサ本体部２には、複数の第１センサ部４、４０１、４０２、４０３と、複数の第２センサ部５、５０１、５０２、５０３、５０４とが存在する。

複数の第１センサ部４、４０１、４０２、４０３のそれぞれは、四角形である。複数の第２センサ部５、５０１、５０２、５０３、５０４のそれぞれは、四角形である。複数の第１センサ部４、４０１、４０２、４０３と複数の第２センサ部５、５０１、５０２、５０３、５０４とは、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とで、第１センサ部と第２センサ部とが隣り合わせになるように配置されている。

第１センサ部４０１、４０２、４０３は、第１実施形態の第１センサ部４と同じ構造である。第２センサ部５０１、５０２、５０３、５０４は、第１実施形態の第２センサ部５と同じ構造である。第９実施形態と同様に、複数の第１センサ部４、４０１、４０２、４０３のそれぞれに存在する第１熱電変換部７同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。複数の第２センサ部５、５０１、５０２、５０３、５０４のそれぞれに存在する第２熱電変換部８同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、第１方向Ｄ１で、第１センサ部４、第２センサ部５、第１センサ部４０１が順に並んでいる。第１センサ部４が複数の第１センサ部のうち１つの第１センサ部に相当する。第２センサ部５が複数の第２センサ部のうち１つの第２センサ部に相当する。第１センサ部４０１が複数の第１センサ部のうち他の１つの第１センサ部に相当する。

さらに、第２方向Ｄ２で、第１センサ部４０２、第２センサ部５、第１センサ部４０３が順に並んでいる。第１センサ部４０２が複数の第１センサ部のうち１つの第１センサ部に相当する。第２センサ部５が複数の第２センサ部のうち１つの第２センサ部に相当する。第１センサ部４０３が複数の第１センサ部のうち他の１つの第１センサ部に相当する。

本実施形態では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の一方が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の他方が第２方向Ｄ２が放射側表面２ａに沿う方向のうち一方向に直交する方向に相当する。

このため、本実施形態によっても、第６実施形態と同様に、対流放熱量および放射放熱量の計測の誤差を低減することができるという効果が得られる。

（第１２実施形態）
図２０に示すように、本実施形態では、センサ本体部２には、複数の第１センサ部４、４０１、４０２、４０３と、複数の第２センサ部５、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７、５０８とが存在する。

複数の第２センサ部５、５０１〜５０８のそれぞれは、四角形である。１つの第２センサ部５を基点として、この１つの第２センサ部５の対角線方向に、他の複数の第２センサ部５０１〜５０８が並んでいる。センサ本体部２のうち複数の第２センサ部５、５０１〜５０８を除く領域が、複数の第１センサ部４、４０１、４０２、４０３である。本実施形態においても、複数の第１センサ部４、４０１、４０２、４０３と、複数の第２センサ部５、５０１〜５０８とは、第１センサ部と第２センサ部とが隣り合わせになるように配置されている。

第１センサ部４０１、４０２、４０３は、第１実施形態の第１センサ部４と同じ構造である。第２センサ部５０１〜５０８は、第１実施形態の第２センサ部５と同じ構造である。第９実施形態と同様に、複数の第１センサ部４、４０１、４０２、４０３のそれぞれに存在する第１熱電変換部７同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。複数の第２センサ部５、５０１〜５０８のそれぞれに存在する第２熱電変換部８同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、第１方向Ｄ１で、第１センサ部４、第２センサ部５、第１センサ部４０１が順に並んでいる。第１センサ部４が複数の第１センサ部のうち１つの第１センサ部に相当する。第２センサ部５が複数の第２センサ部のうち１つの第２センサ部に相当する。第１センサ部４０１が複数の第１センサ部のうち他の１つの第１センサ部に相当する。

さらに、第２方向Ｄ２で、第１センサ部４０２、第２センサ部５、第１センサ部４０３が順に並んでいる。第１センサ部４０２が複数の第１センサ部のうち１つの第１センサ部に相当する。第２センサ部５が複数の第２センサ部のうち１つの第２センサ部に相当する。第１センサ部４０３が複数の第１センサ部のうち他の１つの第１センサ部に相当する。

本実施形態では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の一方が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の他方が第２方向Ｄ２が放射側表面２ａに沿う方向のうち一方向に直交する方向に相当する。

このため、本実施形態によっても、第６実施形態と同様に、対流放熱量および放射放熱量の計測の誤差を低減することができるという効果が得られる。

（第１３実施形態）
図２１に示すように、本実施形態では、センサ本体部２には、１つの第１センサ部４と、複数の第２センサ部５、５０１、５０２、５０３、５０４とが存在する。複数の第２センサ部５、５０１、５０２、５０３、５０４のそれぞれは、四角形である。複数の第２センサ部５、５０１、５０２、５０３、５０４のそれぞれは、互いに間をあけて配置されている。第１センサ部４は、複数の第２センサ部５、５０１、５０２、５０３、５０４のそれぞれの間に配置されている。第１センサ部４は、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で一続きである。

第２センサ部５０１〜５０４は、第１実施形態の第２センサ部５と同じ構造である。第９実施形態と同様に、複数の第２センサ部５、５０１〜５０４のそれぞれに存在する第２熱電変換部８同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、第１方向Ｄ１で、第１センサ部４の一部４１１、第２センサ部５、第１センサ部４の一部４１２が順に並んでいる。第２センサ部５が複数の第２センサ部のうち１つの第２センサ部に相当する。さらに、第２方向Ｄ２で、第１センサ部４の一部４１３、第２センサ部５、第１センサ部４の一部４１４が順に並んでいる。本実施形態では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の一方が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の他方が放射側表面２ａに沿う方向のうち一方向に直交する方向に相当する。

このため、本実施形態によっても、第６実施形態と同様に、対流放熱量および放射放熱量の計測の誤差を低減することができるという効果が得られる。

（第１４実施形態）
図２２に示すように、本実施形態では、センサ本体部２には、２つの第１センサ部４、４０１と、１つの第２センサ部５とが存在する。２つの第１センサ部４、４０１のうち１つの第１センサ部４は四角形である。第２センサ部５は、第１センサ部４の周囲に環状に配置されている。第２センサ部５は、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で一続きである。２つの第１センサ部４、４０１のうち他の１つの第１センサ部４０１は、第２センサ部５の周囲に環状に配置されている。

第１センサ部４０１は、第１実施形態の第１センサ部４と同じ構造である。第９実施形態と同様に、複数の第１センサ部４、４０１のそれぞれに存在する第１熱電変換部７同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、第１方向Ｄ１で、第１センサ部４、第２センサ部５の一部５１１、第１センサ部４０１の一部が順に並んでいる。さらに、第２方向Ｄ２で、第１センサ部４、第２センサ部５の一部５１２、第１センサ部４０１の一部が順に並んでいる。第１センサ部４が複数の第１センサ部のうち１つの第１センサ部に相当する。第１センサ部４０１が複数の第１センサ部のうち他の１つの第１センサ部に相当する。本実施形態では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の一方が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２の他方が放射側表面２ａに沿う方向のうち一方向に直交する方向に相当する。

このため、本実施形態によっても、第６実施形態と同様に、対流放熱量および放射放熱量の計測の誤差を低減することができるという効果が得られる。

（第１５実施形態）
図２３に示すように、本実施形態では、センサ本体部２には、２つの第１センサ部４、４０１と、１つの第２センサ部５が存在する。２つの第１センサ部４、４０１は、第１方向で間をあけて配置されている。第２センサ部５は、２つの第１センサ部４、４０１の間に配置されている。第２センサ部５は、放射側表面２ａおよび対象物側表面２ｂに沿う方向で一続きである。

第１センサ部４０１は、第１実施形態の第１センサ部４と同じ構造である。第９実施形態と同様に、複数の第１センサ部４、４０１のそれぞれに存在する第１熱電変換部７同士は、図示しない配線層を介して、電気的に接続されている。熱量計測装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、第１方向Ｄ１で、第１センサ部４、第２センサ部５の全部、第１センサ部４０１が順に並んでいる。第１センサ部４が複数の第１センサ部のうち１つの第１センサ部に相当する。第２センサ部５の全部には、第２センサ部５の一部が含まれる。第１センサ部４０１が複数の第１センサ部のうち他の１つの第１センサ部に相当する。第１方向Ｄ１が放射側表面２ａに沿う方向での一方向に相当する。

このため、本実施形態によっても、第６実施形態と同様に、対流放熱量および放射放熱量の計測の誤差を低減することができるという効果が得られる。

（他の実施形態）
（１）上記した各実施形態では、センサ本体部２に、第１センサ部４と第２センサ部５との２種類のセンサ部が設けられていた。しかしながら、センサ本体部２に、３種以上のセンサ部が設けられてもよい。この場合、３種以上のセンサ部での放射側表面の放射率は異なる。そして、３種以上のセンサ部に形成された熱電変換部のそれぞれからの出力値を用いて、放射率αと全熱量ｑとの関係を求めることができる。

（２）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、熱流束センサは、板状部材を備える。板状部材は、第１領域と、第２領域とを有する。同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、放射側表面のうち第１領域に対応する部分の放射率は、放射側表面のうち第２領域に対応する部分の放射率と異なる。

また、第２の観点によれば、第１領域は、放射側表面に沿う方向で一続きである。第２領域は、放射側表面に沿う方向で一続きである。放射側表面に沿う方向のうち一方向で、第１領域の一部と、第２領域の一部と、第１領域の他の一部とが順に配置されている。

これによれば、第１領域の一部と、第２領域の一部と、第１領域の他の一部とが順に配置されている。これにより、計測対象物の表面に温度分布がある場合に、第１領域と第２領域との温度差を低減することができる。第１領域と第２領域との温度差の影響による対流放熱量と放射放熱量との計測の誤差を低減することができる。

さらに、これによれば、第１領域は、放射側表面に沿う方向で一続きである。第２領域は、放射側表面に沿う方向で一続きである。このため、第１熱電変換部同士を接続するための配線層および第２熱電変換部同士を接続するための配線層を板状部材の厚さ方向で追加する必要がない。よって、板状部材に複数の第１領域と複数の第２領域が存在する場合と比較して、板状部材を薄くすることができる。

また、第３の観点によれば、放射側表面に沿う方向のうち一方向に直交する方向で、第１領域の一部と、第２領域の一部と、第１領域の他の一部とが順に配置されている。

対流放熱量と放射放熱量との計測の誤差を低減するためには、第２の観点に加えて、一方向に直交する方向においても、第１領域の一部と、第２領域の一部と、第１領域の他の一部とが順に配置されていることが好ましい。

また、第４の観点によれば、第１領域は、渦巻き状に配置されている。第２領域は、第１領域に沿って渦巻き状に配置されている。第３の観点の具体的な構成として、第４の観点の構成を採用することができる。

また、第５の観点によれば、板状部材には、第１領域が含まれる、第１熱電変換部が形成された複数の第１領域と、第２領域が含まれる、第２熱電変換部が形成された複数の第２領域とが存在する。複数の第１領域のそれぞれに存在する第１熱電変換部同士は、電気的に接続されている。複数の第２領域のそれぞれに存在する第２熱電変換部同士は、電気的に接続されている。放射側表面に沿う方向のうち一方向で、複数の第１領域のうち１つの第１領域と、複数の第２領域のうち１つの第２領域と、複数の第１領域のうち他の１つの第１領域とが順に配置されている。

これによれば、１つの第１領域と、１つの第２領域と、他の１つの第１領域とが順に配置されている。これにより、計測対象物の表面に温度分布がある場合に、第１領域と第２領域との温度差を低減することができる。第１領域と第２領域との温度差の影響による対流放熱量と放射放熱量との計測の誤差を低減することができる。

また、第６の観点によれば、放射側表面に沿う方向のうち一方向に直交する方向で、複数の第１領域のうち１つの第１領域と、複数の第２領域のうち１つの第２領域と、複数の第１領域のうち他の１つの第１領域とが順に配置されている。

対流放熱量と放射放熱量との計測の誤差を低減するためには、第５の観点に加えて、一方向に直交する方向においても、１つの第１領域と、１つの第２領域と、他の１つの第１領域とが順に配置されていることが好ましい。

また、第７の観点によれば、第１領域は、放射側表面に沿う方向で一続きである。板状部材には、第２領域が含まれる、第２熱電変換部が形成された複数の第２領域が存在する。複数の第２領域のそれぞれに存在する第２熱電変換部同士は、電気的に接続されている。放射側表面に沿う方向のうち一方向で、第１領域の一部と、複数の第２領域のうち１つの第２領域と、第１領域の他の一部とが順に配置されている。

これによれば、第１領域の一部と、１つの第２領域と、第１領域の他の一部とが順に配置されている。これにより、計測対象物の表面に温度分布がある場合に、第１領域と第２領域との温度差を低減することができる。第１領域と第２領域との温度差の影響による対流放熱量と放射放熱量との計測の誤差を低減することができる。

また、第８の観点によれば、板状部材には、第１領域が含まれる、第１熱電変換部が形成された複数の第１領域が存在する。複数の第１領域のそれぞれに存在する第１熱電変換部同士は、電気的に接続されている。第２領域は、放射側表面に沿う方向で一続きである。放射側表面に沿う方向のうち一方向で、複数の第１領域のうち１つの第１領域と、第２領域の一部と、複数の第１領域のうち他の１つの第１領域とが順に配置されている。

これによれば、１つの第１領域と、第２領域の一部と、他の１つの第１領域とが順に配置されている。これにより、計測対象物の表面に温度分布がある場合に、第１領域と第２領域との温度差を低減することができる。第１領域と第２領域との温度差の影響による対流放熱量と放射放熱量との計測の誤差を低減することができる。

また、第９の観点によれば、熱量計測装置は、計測対象物から対流放熱によって放出される対流放熱量および計測対象物から放射放熱によって放出される放射放熱量を計測する。この熱量計測装置は、第１の観点ないし第８の観点のいずれか１つに記載の熱流束センサと、対流放熱量および放射放熱量を演算する演算部とを備える。演算部は、放射側表面のうち第１領域に対応する部分の放射率と、放射側表面のうち第２領域に対応する部分の放射率と、第１熱電変換部の出力値と、第２熱電変換部の出力値とから得られる対流放熱量および放射放熱量の全熱量と放射率との関係を用いるとともに、関係において、対流放熱量は放射率の大きさに関わらず一定であり、放射放熱量は放射率の大きさによって異なることを用いて、関係と計測対象物の表面の放射率とに基づいて、対流放熱量と放射放熱量とを演算する。

このように、演算部は、第１熱電変換部の出力値と、第２熱電変換部の出力値とを用いて、対流放熱量と放射放熱量とを演算する。これにより、放射放熱と対流放熱とのそれぞれの熱量を同じセンサで計測することができる。

２ センサ本体部
２ａ 放射側表面
３ 演算部
４ 第１センサ部
４ａ 第１センサ部の表面
５ 第２センサ部
５ａ 第２センサ部の表面
７ 第１熱電変換部
９ 第２熱電変換部

Claims (9)

1. 計測対象物から放出される熱量に応じた出力を発生する熱流束センサであって、
   前記計測対象物側とされる対象物側表面（２ｂ）と、前記対象物側表面の反対側の放射側表面（２ａ）とを有する１つの連続する板状部材（２）を備え、
   前記板状部材は、第１熱電変換部（７）が形成された第１領域（４）と、前記板状部材のうち前記対象物側表面に沿う方向で前記第１領域の隣りに位置する、第２熱電変換部（８）が形成された第２領域（５）とを有し、
   前記第１熱電変換部は、複数の熱電部材（２１、２２）のそれぞれが互いに電気的に接続されており、
   前記第２熱電変換部は、複数の熱電部材（２１、２２）のそれぞれが互いに電気的に接続され、かつ、前記第１熱電変換部と電気的に接続されておらず、
   同一の表面温度および同一の熱放射の波長で比較したとき、前記放射側表面のうち前記第１領域（４）に対応する部分（４ａ）の放射率は、前記放射側表面のうち前記第２領域（５）に対応する部分（５ａ）の放射率と異なる、熱流束センサ。
2. 前記第１領域は、前記放射側表面に沿う方向で一続きであり、
   前記第２領域は、前記放射側表面に沿う方向で一続きであり、
   前記放射側表面に沿う方向のうち一方向で、前記第１領域の一部（４１）と、前記第２領域の一部（５１）と、前記第１領域の他の一部（４２）とが順に配置されている、請求項１に記載の熱流束センサ。
3. 前記放射側表面に沿う方向のうち前記一方向に直交する方向で、前記第１領域の一部（４１）と、前記第２領域の一部（５２）と、前記第１領域の他の一部（４３）とが順に配置されている、請求項２に記載の熱流束センサ。
4. 前記第１領域は、渦巻き状に配置され、
   前記第２領域は、前記第１領域に沿って渦巻き状に配置されている、請求項３に記載の熱流束センサ。
5. 前記板状部材には、前記第１領域が含まれる、前記第１熱電変換部が形成された複数の第１領域（４、４０１）と、前記第２領域が含まれる、前記第２熱電変換部が形成された複数の第２領域（５、５０１）とが存在し、
   前記複数の第１領域のそれぞれに存在する前記第１熱電変換部同士は、電気的に接続されており、
   前記複数の第２領域のそれぞれに存在する前記第２熱電変換部同士は、電気的に接続されており、
   前記放射側表面に沿う方向のうち一方向で、前記複数の第１領域のうち１つの第１領域（４）と、前記複数の第２領域のうち１つの第２領域（５）と、前記複数の第１領域のうち他の１つの第１領域（４０１）とが順に配置されている、請求項１に記載の熱流束センサ。
6. 前記放射側表面に沿う方向のうち前記一方向に直交する方向で、前記複数の第１領域のうち１つの第１領域（４）と、前記複数の第２領域のうち１つの第２領域（５）と、前記複数の第１領域のうち他の１つの第１領域（４０１）とが順に配置されている、請求項５に記載の熱流束センサ。
7. 前記第１領域（４）は、前記放射側表面に沿う方向で一続きであり、
   前記板状部材には、前記第２領域が含まれる、前記第２熱電変換部が形成された複数の第２領域（５、５０１、５０２）が存在し、
   前記複数の第２領域のそれぞれに存在する前記第２熱電変換部同士は、電気的に接続されており、
   前記放射側表面に沿う方向のうち一方向で、前記第１領域の一部（４１１）と、前記複数の第２領域のうち１つの第２領域（５）と、前記第１領域の他の一部（４１２）とが順に配置されている、請求項１に記載の熱流束センサ。
8. 前記板状部材には、前記第１領域が含まれる、前記第１熱電変換部が形成された複数の第１領域（４、４０１）が存在し、
   前記複数の第１領域のそれぞれに存在する前記第１熱電変換部同士は、電気的に接続されており、
   前記第２領域（５）は、前記放射側表面に沿う方向で一続きであり、
   前記放射側表面に沿う方向のうち一方向で、前記複数の第１領域のうち１つの第１領域（４）と、前記第２領域の一部（５１１）と、前記複数の第１領域のうち他の１つの第１領域（４０１）とが順に配置されている、請求項１に記載の熱流束センサ。
9. 計測対象物から対流放熱によって放出される対流放熱量および前記計測対象物から放射放熱によって放出される放射放熱量を計測する熱量計測装置であって、
   請求項１ないし８のいずれか１つに記載の熱流束センサ（２）と、
   前記対流放熱量および前記放射放熱量を演算する演算部（３）とを備え、
   前記演算部は、前記放射側表面のうち前記第１領域に対応する部分の放射率と、前記放射側表面のうち前記第２領域に対応する部分の放射率と、前記第１熱電変換部の出力値と、前記第２熱電変換部の出力値とから得られる前記対流放熱量および前記放射放熱量の全熱量と放射率との関係を用いるとともに、前記関係において、前記対流放熱量は放射率の大きさに関わらず一定であり、前記放射放熱量は放射率の大きさによって異なることを用いて、前記関係と前記計測対象物の表面の放射率とに基づいて、前記対流放熱量と前記放射放熱量とを演算する、熱量計測装置。

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