JP5509195B2 - 熱伝導測定装置及び熱伝導測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱伝導測定装置及び熱伝導測定方法に関するものである。

従来、定常法により樹脂材等の測定対象物の熱伝導に関する物性値を測定する装置として、下記特許文献１に開示されているように、熱抵抗測定装置が知られている。この特許文献に開示された測定装置では、測定対象物を一対の部材（挟持部材）で挟んで層状の構造体とし、この層状構造体を上部ロッドと下部ロッドとの間に挟み込む構成となっている。上部ロッドは、熱源に接続されるとともに、長手方向の複数個所で温度を測定することができるように構成されている。また下部ロッドは、冷却装置に接続されるとともに、長手方向の複数個所で温度を測定することができるように構成されている。

この測定装置では、上部ロッド及び下部ロッドによって層状構造体に荷重を加えた状態で熱を流し、上部ロッド及び下部ロッドの複数個所で温度を測定することにより、層状構造体の熱抵抗を測定する。そして、予備試験として、挟持部材のそれぞれについての熱抵抗を予め測定するとともに、この挟持部材と上部ロッド又は下部ロッドとの界面での熱抵抗を測定する。この予備試験によって得られた熱抵抗を層状構造体の熱抵抗から差し引くことにより、挟持部材と測定対象物との界面の熱抵抗を含む樹脂材の熱抵抗を測定することができる。

また、特許文献１には、上部ロッド、層状構造体及び下部ロッドの全体を断熱材で覆ったり、恒温炉内に設置することにより、周囲への熱の放出を防止することが開示されている。

前述したように、前記特許文献１に開示された熱抵抗測定装置によって測定対象物の熱抵抗を求めるには、挟持部材自体の熱抵抗、挟持部材と上部ロッド又は下部ロッドとの界面での熱抵抗を予め測定する予備試験が必要である。このため、測定作業が煩雑なものとなるばかりでなく、測定時間も長時間化してしまう。

特許第３８５８６６０号公報

本発明の目的は、測定対象物の熱伝導に関する物性値の測定の簡便化を図ることである。

本発明の一局面に従う熱伝導測定装置は、一方向熱流定常比較法による測定に用いられる熱伝導測定装置であって、加熱源に熱的に接続される加熱側部材と、冷却源に熱的に接続される冷却側部材と、前記加熱側部材と熱的に結合される加熱側挟持部と、前記冷却側部材と熱的に結合される冷却側挟持部とを有し、前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との間に測定対象物を挟み込む挟持部と、前記加熱側挟持部の温度と前記冷却側挟持部の温度とを測定する挟持部温度測定部と、前記加熱側部材の温度勾配及び前記冷却側部材の温度勾配を導出するとともに、前記挟持部温度測定部において測定した温度から前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との温度差を導出する温度演算部と、前記温度演算部による演算結果に基づいて、前記測定対象物の熱伝導に関する物性値を導出する物性値導出部と、を備えている。

本発明の他の一局面に従う熱伝導測定方法は、測定対象物の熱伝導に関する物性値を測定する方法であって、測定対象物を、加熱側挟持部と冷却側挟持部とを有する挟持部によって挟持し、加熱源に熱的に接続された加熱側部材によって前記加熱側挟持部を加熱するとともに、冷却源に熱的に接続された冷却側部材によって前記冷却側挟持部を冷却し、前記加熱側部材の温度、前記冷却側部材の温度、前記加熱側挟持部の温度及び前記冷却側挟持部の温度を測定し、前記測定した値から、前記加熱側部材の温度勾配及び前記冷却側部材の温度勾配を導出するとともに、前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との温度差を導出し、前記導出の結果に基づいて、測定対象物の熱伝導に関する物性値を導出する熱伝導測定方法である。

本発明の他の一局面に従う熱伝導測定方法は、測定対象物の熱伝導に関する物性値を測定する方法であって、測定対象物を、加熱側挟持部と冷却側挟持部とを有する挟持部によって挟持し、加熱源に熱的に接続された加熱側部材によって前記加熱側挟持部を加熱するとともに、冷却源に熱的に接続された冷却側部材によって前記冷却側挟持部を冷却し、前記加熱側部材の温度勾配から前記加熱側部材を通る第１熱流を導出し、前記冷却側部材の温度勾配から前記冷却側部材を通る第２熱流を導出し、前記第１熱流と前記第２熱流との平均値から前記挟持部を通過する平均熱流ｑを導出し、前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との間の温度差ΔＴ_Ｂを導出し、かつ、前記平均熱流ｑと、前記加熱側挟持部及び前記冷却側挟持部の熱伝導率ｋ_Ｂと、前記加熱側挟持部及び前記冷却側挟持部の温度測定位置と前記測定対象物との間の距離ｔ_ＳＢとから、温度差ΔＴ_ＳＢを導出し、前記温度差ΔＴ_Ｂと前記温度差ΔＴ_ＳＢとから、測定対象物の上下面間の温度差ΔＴ_Ｓを導出し、前記温度差ΔＴ_Ｓと測定対象物の厚みｔ_ｓとに基づいて、測定対象物の温度勾配を導出し、前記導出された測定対象物での前記温度勾配と前記平均熱流ｑとに基づいて、測定対象物の熱伝導に関する物性値を導出する熱伝導測定方法である。

本発明の実施形態に係る熱伝導測定装置の全体構成を概略的に示す図である。 試料ブロックをスペーサ及び試料が載せられた状態で示す斜視図である。 （ａ）（ｂ）試料ブロックを互いに対向する側面を正面として見たときの正面図である。 熱伝導率を求める手順を説明するための図である。 熱伝導率を求める手順を説明するための図である。 試料厚さと相対不確かさとの関係を示す特性図である。 各温度及び熱伝導率の時間推移を示す特性図である。 前記熱伝導測定装置による測定結果の一例を示す図である。 変形例による上部ロッド及び下部ロッドの構成を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る熱伝導測定装置１０は、主として、測定装置本体１２と測定制御装置１４と記録装置１６とを備えている。

測定装置本体１２は、加熱源である加熱ブロック２１と、上部継ぎ手ブロック２２と、加熱側部材である上部ロッド２３と、カートリッジ２４と、冷却側部材である下部ロッド２５と、下部継ぎ手ブロック２６と、冷却源である冷却ブロック２７と、加圧力調整部３０とを主として備えている。測定装置本体１２の測定部は、冷却ブロック２７、下部継ぎ手ブロック２６、下部ロッド２５、カートリッジ２４、上部ロッド２３、上部継ぎ手ブロック２２及び加熱ブロック２１が、下から順に配設された構成となっている。

上部ロッド２３及び下部ロッド２５は、同様の構成のものである。上部ロッド２３及び下部ロッド２５は、円柱状又は四角柱状に形成されている。円柱状に形成される場合、上部ロッド２３及び下部ロッド２５は、直径１０〜１００ｍｍ、長さ３０〜６０ｍｍに形成される。四角柱状の場合には、上部ロッド２３及び下部ロッド２５は、一辺１０〜１００ｍｍの矩形断面に形成される。なお、上部ロッド２３及び下部ロッド２５の形状はこれに限られるものではない。

ロッド２３，２５の材質としては、銅（ＪＩＳ Ｃ１１００）、アルミニウム（ＪＩＳ Ａ１１００）、ニッケル（ＪＩＳ ＮＷ２２００）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、３０６）等が好ましい。

上部ロッド２３は、その上端部において上部継ぎ手ブロック２２によって加熱ブロック２１と接続されている。上部継ぎ手ブロック２２は、上部ロッド２３を加熱ブロック２１に対して位置決めした状態で加熱ブロック２１と上部ロッド２３とを互いに接続する。下部ロッド２５は、その下端部において下部継ぎ手ブロック２６によって冷却ブロック２７と接続されている。下部継ぎ手ブロック２６は、下部ロッド２５を冷却ブロック２７に対して位置決めした状態で冷却ブロック２７と下部ロッド２５とを互いに接続する。これら継ぎ手ブロック２２，２６は、例えば銅等の熱伝導性の高い材質の継ぎ手である。すなわち、上部ロッド２３は加熱ブロック２１と熱的に結合され、また下部ロッド２５は冷却ブロック２７と熱的に結合されている。

上部継ぎ手ブロック２２と上部ロッド２３との間には、熱抵抗抑制材である介在層としてのシリコングリース（例えば、信越シリコン社製、Ｇ−７４７等）３２が塗布されている。また下部継ぎ手ブロック２６と下部ロッド２５との間にも、熱抵抗抑制材である介在層としてのシリコングリース３３が塗布されている。シリコングリース３２，３３は電気絶縁性を有する。グリース３２（３３）を介して上部継ぎ手ブロック２２（下部継ぎ手ブロック２６）と上部ロッド２３（下部ロッド２５）とを接続することにより、継ぎ手ブロック２２（２６）とロッド２３（２５）との密着を確保でき、これにより界面での熱伝達の低下を防止することができる。

加熱ブロック２１及び冷却ブロック２７は、加熱ブロック２１から冷却ブロック２７に向かって一方向に伝わる熱を発生させるためのものであり、それぞれペルチエ素子（図示省略）を備えている。加熱ブロック２１は、ペルチエ素子の発熱部の発熱によって発熱し、冷却ブロック２７は、ペルチエ素子の吸熱部の吸熱により冷却される。

測定装置本体１２には、加熱ブロック２１及び冷却ブロック２７内のペルチエ素子からの熱を吸収するための放熱器３５が設けられている。放熱器３５は、加熱ブロック２１及び冷却ブロック２７に流体（水、空気）を流して、ブロック２１，２７内のペルチエ素子から出る熱を吸熱する。放熱器３５は、例えば冷却水を供給するチラーや、空気中に放熱させるヒートシンク等によって構成することができる。加熱ブロック２１のペルチエ素子の発熱部の反対側の吸熱と、冷却ブロック２７のペルチエ素子の吸熱部の反対側の発熱とを放熱器３５によって相殺できるので、前記冷却水やチラーの供給量をある程度減らすことができる。放熱器３５は、測定終了後に加熱ブロック２１を冷却することによって上部ロッド２３を冷却する冷却手段として機能する。また、後述の断熱材３７と併用することにより、放熱器３５は、加熱側ブロック２１のペルチエ素子の吸熱側による後述のロードセル３０ｄへの熱的影響を防止している。

測定装置本体１２には、カートリッジ２４と上下ロッド２３，２５との間の押圧力、および試料Ｗに加えられる押圧力を調整するための加圧力調整部３０が設けられている。加圧力調整部３０は、支持台３０ａと、この支持台３０ａに対して上下方向に移動可能な押圧部材３０ｂと、押圧部材３０ｂを押圧するための圧力調整用ねじ３０ｃと、加圧力検出部としてのロードセル３０ｄと、コイルばねからなる膨張許容ばね３０ｆとを有する。押圧部材３０ｂは、ロードセル３０ｄを押圧可能に配設されていて、圧力調整用ねじ３０ｃのねじ込み量に応じて下方に変位してロードセル３０ｄを押圧する。これにより、カートリッジ２４と上下ロッド２３，２５との間の押圧力、及び試料Ｗに加えられる押圧力が調整される。膨張許容ばね３０ｆは、圧力調整用ねじ３０ｃと押圧部材３０ｂとの間に配設されており、収縮することによって測定時の試料Ｗの膨張を許容する。なお、押圧部材３０ｂと支持台３０ａとの間には、コイルばね３０ｅが配設されている。

ロードセル３０ｄは、断熱材３７を介して加熱ブロック２１の上に配設されている。ロードセル３０ｄには、圧力調整用ねじ３０ｃのねじ込み量に応じた荷重が負荷される。ロードセル３０ｄは、この荷重に応じた信号を出力する。ロードセル３０ｄから出力された信号は、測定制御装置１４に入力される。測定制御装置１４の荷重表示部５３は、ロードセル３０ｄの検出値を表示する。

カートリッジ２４は、測定対象物である試料Ｗを保持する挟持部であり、上部ロッド２３及び下部ロッド２５とは別個に形成されている。そして、カートリッジ２４は、測定時に上部ロッド２３及び下部ロッド２５間に挟み込まれる一方、測定後にはそこから取り外すことができる。すなわち、カートリッジ２４は、上部ロッド２３及び下部ロッド２５に対して着脱可能となっている。

カートリッジ２４は、上下一対の試料ブロック２４ａ，２４ｂを備えており、加熱側挟持部である上側試料ブロック２４ａと、冷却側挟持部である下側試料ブロック２４ｂとによって試料Ｗを挟み込んだ構成である。カートリッジ２４全体の厚み（上下方向の厚み）は、５０ｍｍ以下、より具体的には、２〜２０ｍｍ程度であるのが好ましく、試料Ｗの厚みは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍであるのが好ましい。試料Ｗの厚みがこの範囲内であれば試料ブロック２４ａ，２４ｂの熱のほぼ全てを伝えることができるので、測定装置本体１２の周囲を断熱する等の手段を用いることなく、熱伝導に関する物性値を測定することができる。

各試料ブロック２４ａ，２４ｂは、円柱状又は四角柱状に形成されており、円柱状の場合には直径１０〜１００ｍｍ程度に設定され、長さ（上下方向の厚み）は１〜５ｍｍ程度に設定されている。四角柱状の場合には、一辺が１０〜１００ｍｍ程度、長さ１〜５ｍｍ程度に設定される。試料Ｗとの接触面は、０．０１ｍｍ以下の平面度、表面粗さ、平行度に調整されている。

上側試料ブロック２４ａと下側試料ブロック２４ｂとは、試料Ｗ自体の粘着力又は接着力によって固定されていてもよく、あるいは粘着テープ等の補助的手段によって固定されていてもよい。また、上側試料ブロック２４ａ及び下側試料ブロック２４ｂのそれぞれに、フランジ部が突出形成されていて、このフランジ部（図示省略）を利用しつつ、ねじ止め等の補助的手段によって両ブロック２４ａ，２４ｂを固定するようにしてもよい。フランジ部の構成については特に限定されるものではないが、例えば、各ブロック２４ａ，２４ｂにおいて対角線方向に対向する一対の角部の近傍に設けられていてもよい。この場合には、表面積の増加を抑制しつつ、ブロック２４ａ，２４ｂ同士を固定する機能を確保することができる。カートリッジ２４の両ブロック２４ａ，２４ｂにフランジ部が設けられる場合には、試料Ｗの厚みを算出する際にこのフランジ部の厚みを利用することも可能である。

試料ブロック２４ａ，２４ｂの材質は、銅（ＪＩＳ Ｃ１１００）、アルミニウム（ＪＩＳ Ａ１１００）、ニッケル（ＪＩＳ ＮＷ２２００）等であるのが好ましい。さらに、試料ブロック２４ａ，２４ｂの表面には、電解めっき又は無電解めっきにより、実使用に近い表面処理を施してもよい。なお、熱伝導測定装置１０が、電気特性を測定する構成の場合には、試料ブロック２４ａ，２４ｂの材質は銅であるのが好ましい。

カートリッジ２４は、介在層３９，４０を介して上部ロッド２３及び下部ロッド２５と接続されている。すなわち、上部ロッド２３と上側試料ブロック２４ａとの間に介在層３９が存在し、下側試料ブロック２４ｂと下部ロッド２５との間に介在層４０が存在している。この介在層３９，４０は、接触熱抵抗低減材料であり、電気的絶縁性を有するシリコングリースからなる。

試料Ｗは、ディスペンサ又はスクリーン印刷により、規定の厚みに調整されて試料ブロック２４ａ，２４ｂに塗布される。すなわち、一方の試料ブロック２４ａ（２４ｂ）において、試料Ｗとの接触面となる内側面に試料Ｗが塗布される。そして、この一方の試料ブロック２４ａ（２４ｂ）にもう一方の試料ブロック２４ｂ（２４ａ）を重ね合わせることにより、カートリッジ２４が作成される。

試料Ｗが例えば硬化性樹脂材料の場合には、規定の厚みに調整された状態で加熱処理を行うことにより固められる。この場合、スクリーン印刷等によって試料Ｗ厚みを調整してもよいが、図２に示すように、スペーサ４２を用いて試料ブロック２４ａ，２４ｂ間の間隙幅を調整することも可能である。具体的には、一方の試料ブロック２４ａ（２４ｂ）の内側面に試料Ｗを塗布するとともに、試料Ｗが塗布されたところに、ビーズ等の径が既知である略球状のスペーサ４２を配設する。そして、この状態で試料Ｗを挟み込むようにもう一方の試料ブロック２４ｂ（２４ａ）を重合することにより、試料Ｗが所定の厚みに調整されたカートリッジ２４を得ることができる。なお、スペーサ４２は、厚みが既知であり試料ブロック２４ａ，２４ｂとの接触面が極小のものであれば、どのようなものでもよい。

試料Ｗの厚みは、カートリッジ２４の全体の厚みから、各試料ブロック２４ａ，２４ｂの厚みを差し引くことにより求められる。厚みの測定には、最小読み精度０．００１ｍｍのマイクロメータやこれと同等以上の測定精度を有する計測器が用いられる。なお、試料Ｗは、不定形のものに限られず、定形のものでもよい。一定の形状を保持する定形の試料Ｗの場合には、予め厚みを測定した上で試料ブロック２４ａ，２４ｂ上に載置してもよい。

上部ロッド２３、下部ロッド２５及び各試料ブロック２４ａ，２４ｂには、それぞれ温度測定用の穴２３ａ，２５ａ，２４ｃ，２４ｄが設けられている。上部ロッド２３及び下部ロッド２５では、複数（図例では、４つ）の穴２３ａ，２５ａが長手方向に等間隔に並ぶように設けられている。ここでいう長手方向とは、上部ロッド２３及び下部ロッド２５において熱の伝わる方向であり、加熱ブロック２１と冷却ブロック２７とが並ぶ方向（上下方向）である。

各穴２３ａ，２５ａには、例えば熱電対等の温度センサ４４，４７を挿入可能となっている。つまり、上部ロッド２３の穴２３ａは、加熱側部材温度測定部である温度センサ４４の温度測定端としての検知部を取り付け可能であり、また下部ロッド２５の穴２５ａは、冷却側部材温度測定部である温度センサ４７の温度測定端としての検知部を取り付け可能となっている。このように長手方向の複数個所で温度を検出できるので、この複数個所の温度差に基づいて、上部ロッド２３及び下部ロッド２５での温度勾配をそれぞれ導出することができる。なお、穴２３ａ，２５ａには、穴２３ａ，２５ａの内周面と温度センサ４４，４７の密着を確保すべく、図略のグリースが充填されている。

図３（ａ）にも示すように、各試料ブロック２４ａ，２４ｂの穴２４ｃ，２４ｄも複数（図例では３つ）設けられている。穴２４ｃ，２４ｄは、試料ブロック２４ａ，２４ｂの１つの側面に、ブロック２４ａ，２４ｂの幅方向に等間隔に並ぶように配設されている。すなわち、複数の穴２４ｃ，２４ｄは、試料ブロック２４ａ，２４ｂにおける試料Ｗとの接触面に平行な方向に並ぶように等間隔に配設されている。これら穴２４ｃ，２４ｄには、例えば熱電対等の温度センサ４５，４６を挿入可能となっている。つまり、試料ブロック２４ａ，２４ｂの穴２４ｃ，２４ｄは、挟持部温度測定部である温度センサ４５，４６の温度測定端としての検知部をそれぞれ取り付け可能となっている。言い換えると、穴２４ｃ（穴２４ｄ）は３つ設けられており、この穴２４ｃ（２４ｄ）のそれぞれに温度センサ４５（４６）の検知部が配設されている。したがって、温度センサ４５，４６の検知部は、試料ブロック２４ａ，２４ｂの幅方向の複数個所に配置されている。なお、穴２４ｃ，２４ｄには、穴２４ｃ，２４ｄの内周面と温度センサ４５，４６の密着を確保すべく、図略のグリースが充填されている。また、穴２４ｃ，２４ｄは、各試料ブロック２４ａ，２４ｂにそれぞれ１つずつ設けられる構成としてもよい。複数の穴２４ｃ，２４ｄを設けて、複数個所で温度の測定を行うことにより、測定精度を向上することができる。

温度センサ４４〜４７は、例えば熱電対によって構成される。なお、これと同等の性能を有する温度センサによって構成することも可能である。温度センサ４４〜４７の検出信号は、記録装置１６の演算部に入力される。

図３（ｂ）に示すように、各試料ブロック２４ａ，２４ｂには、電気抵抗測定用の穴２４ｅ，２４ｆが設けられている。この電気抵抗測定用の穴２４ｅ，２４ｆは、温度測定用の穴２４ｃ，２４ｄとは反対側の側面に配設されている。電気抵抗測定用の穴２４ｅ，２４ｆは、２つ設けられており、何れもねじ穴からなる。一方の穴２４ｅ，２４ｆは、定電流印加用であり、もう一方の穴２４ｅ，２４ｆは、電圧測定用である。試料ブロック２４ａ（２４ｂ）と上部ロッド２３（下部ロッド２５）との間のシリコングリース３９（４０）が電気的絶縁性のある材料であり、しかも試料ブロック２４ａ（２４ｂ）が導電材料からなるので、上下の試料ブロック２４ａ，２４ｂに電気抵抗測定用の端子（図示省略）を接続することにより試料Ｗの電気抵抗を測定することができる。

図１に示すように、測定制御装置１４は、測定条件や各種警報の設定を行うための条件設定部５１と、加熱ブロック２１の加熱量及び冷却ブロック２７の冷却量を制御する温度制御部５２と、荷重表示部５３とを有する。

条件設定部５１は、タッチパネル等の図略の入力部を有しており、この入力部により、測定のための条件を入力できる。条件設定部５１において設定される測定条件としては、例えば試料温度、試料温度幅、試料温度上限値等を挙げることができる。試料温度上限値は、警報判定を行うための基準として用いられる。

温度制御部５２は、条件設定部５１において設定された条件に応じて加熱ブロック２１の加熱量及び冷却ブロック２７の吸熱量を制御する。すなわち、温度制御部５２には、温度センサ４４〜４７から出力された信号が入力される。温度制御部５２は、この受信した信号に基づいて、試料Ｗの温度が条件設定部５１によって設定された試料温度になるように、加熱ブロック２１のペルチエ素子及び冷却ブロック２７のペルチエ素子を制御する。

また温度制御部５２は、加熱ブロック２１、試料ブロック２４ａ，２４ｂ、冷却ブロック２７の温度が設定温度で安定するように、加熱ブロック２１及び冷却ブロック２７のペルチエ素子を制御する。温度変動幅は、例えば±０．５Ｋ以下に制御される。

荷重表示部５３は、ロードセル３０ｄから出力された信号が入力され、ロードセル３０ｄの検出圧力を表示する。

記録装置１６には、入力部６１と演算部６２と記録部６３と表示部６４とが含まれている。入力部６１は、カートリッジ２４の全体厚み、温度測定位置（穴２４ｃ，２４ｄの位置）等、温度勾配を演算するための諸元に関するデータを入力するためのものである。ここで入力されるデータは、実測されたデータである。

演算部６２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行させることにより、所定の機能を発揮するものである。この機能には、温度演算部６６と物性値導出部６７と電気特性測定部６８とが含まれている。

温度演算部６６には、上部ロッド２３の温度測定用穴２３ａに取り付けられた温度センサ４４からの信号と、上側試料ブロック２４ａの温度測定用穴２４ｃに取り付けられた温度センサ４５からの信号と、下側試料ブロック２４ｂの温度測定用穴２４ｄに取り付けられた温度センサ４６からの信号と、下部ロッド２５の温度測定用穴２５ａに取り付けられた温度センサ４７からの信号とが入力される。

温度演算部６６は、試料ブロック２４ａ，２４ｂ間の温度差を導出する。すなわち、温度演算部６６は、上側試料ブロック２４ａと下側試料ブロック２４ｂとの平均温度差をブロック２４ａ，２４ｂ間の温度差として導出する。具体的には、温度演算部６６は、試料ブロック２４ａ，２４ｂ毎に複数個所の温度データを平均して、その平均値同士の差を試料ブロック２４ａ，２４ｂ間の温度差として導出する。この場合、温度データの平均化の前に不良データと判断されるデータを削除するようにしてもよい。なお、温度演算部６６は、上側試料ブロック２４ａと下側試料ブロック２４ｂとで上下一対となっている各検出端（穴２４ｃ，２４ｄ）を１セットとして、そのセット毎の温度差を出し、この温度差の平均値を試料ブロック２４ａ，２４ｂ間の温度差として導出してもよい。この場合、温度差を計算する前に不良データと判断されるデータを削除してもよく、あるいは温度差を計算してから不良データと判断されるデータ（温度差のデータ）を削除するようにしてもよい。

温度演算部６６は、上部ロッド２３における温度測定位置に関するデータと温度センサ４４の検出値とに基づいて、上部ロッド２３での温度勾配を導出する。また、温度演算部６６は、下部ロッド２５における温度測定位置に関するデータと温度センサ４７の検出値とに基づいて、下部ロッド２５での温度勾配を導出する。

物性値導出部６７は、温度演算部６６の測定結果に基づいて、試料Ｗの熱伝導に関する物性値を導出する。ここでは、熱伝導率を導出するものとする。物性値導出部６７は、入力されたカートリッジ２４の全体厚みに関するデータを用いて、予め記憶されている試料ブロック２４ａ，２４ｂの温度測定位置と試料Ｗとの間の距離を導出するとともに試料Ｗの厚みを導出し、温度センサ４５及び温度センサ４６の検出値に基づいて、試料Ｗの上下面の温度を算出し、この算出された温度データと試料Ｗの厚みとに基づいて、試料Ｗでの温度勾配を導出する。そして、この温度勾配から試料Ｗの熱伝導率を導出する。

電気特性測定部６８は、両試料ブロック２４ａ，２４ｂに装着された端子の端子間電圧及び電流値に基づいて、試料Ｗの電気抵抗を導出する。両試料ブロック２４ａ，２４ｂ間の抵抗測定は、微小の抵抗値の測定となるため、４端子法（定電流を印加して電圧測定）によって測定するのが望ましい。

記録部６３は、各温度センサ４４〜４７によって測定された温度、導出された熱伝導率、測定された試料Ｗの導通抵抗値等を記録する。表示部６４は、各温度センサ４４〜４７によって測定された温度、導出された熱伝導率、導通抵抗値等を表示する。

次に、熱伝導測定装置１０を用いて熱伝導率を測定する手順について説明する。

まずカートリッジ２４を作成する。このカートリッジ２４の作成工程では、一方の試料ブロック２４ａ（２４ｂ）に、規定の厚みに調整されるように試料Ｗを塗布する。そして、必要に応じてスペーサ４２を設置し、試料Ｗの塗布面が挟み込まれるように他方の試料ブロック２４ｂ（２４ａ）を重ね合わせる。これにより、カートリッジ２４が出来上がる。そして、カートリッジ２４全体の厚みをマイクロメータで測定する。この測定値は、入力部６１によって記録装置１６に入力する。なお、試料Ｗの厚みを規制するためには、スペーサ４２を用いるのが望ましい。

次に、カートリッジ２４を上部ロッド２３及び下部ロッド２５間にセットし、各試料ブロック２４ａ，２４ｂに温度センサ４５，４６を取り付けるとともに電気特性測定用の端子を取り付ける。このとき上部ロッド２３及び下部ロッド２５には温度センサ４４，４７が既に取り付けられている。このとき、上部ロッド２３とカートリッジ２４との接触面及びカートリッジ２４と下部ロッド２５との接触面にシリコングリース３９，４０を塗布する。これにより接触熱抵抗を低減することができる。

次に、加圧力調整部３０の圧力調整用ねじ３０ｃをねじ込み、カートリッジ２４と上下ロッド２３，２５との間の押圧力、及び試料Ｗに加えられる押圧力を調整する。測定制御装置１４の荷重表示部５３にはロードセル３０ｄの検出荷重が表示されるため、この表示を参照しながら押圧力を調整すればよい。

押圧力が調整されたら測定を開始する。すなわち、加熱ブロック２１を加熱するとともに冷却ブロック２７を冷却する。これに伴い、加熱ブロック２１から上部ロッド２３、カートリッジ２４、下部ロッド２５へと熱が伝わり、各温度センサ４４〜４７の測定データが所定時間ごとに出力される。各温度は、記録装置１６の表示部６４に表示されるとともに記録部６３に記録される。このとき、試料温度の変化量が１分間あたり０．２Ｋ以下になるまで制御を行い、温度変化量が０．２Ｋ以下になった後に定常状態とみなし、この定常状態における温度の記録を行う。

記録装置１６の演算部６２では、各温度センサ４４〜４７による測定値と、温度測定位置に関するデータとに基づいて、上部ロッド２３での温度勾配、下部ロッド２５での温度勾配およびカートリッジ２４での温度勾配を導出する。上部ロッド２３及び下部ロッド２５については、温度の測定位置が予め記憶されている。このため、この記憶された測定位置と、測定された温度とに基づいて、上部ロッド２３及び下部ロッド２５での温度勾配が導出される。一方、カートリッジ２４については、カートリッジ２４ごとに厚みが異なるため、入力部６１によって入力されたカートリッジ２４の厚みに関するデータを用いて、予め記憶されている試料ブロック２４ａ，２４ｂの温度測定位置と試料Ｗとの間の距離を導出するとともに試料Ｗの厚みを導出する。そして、演算部６２では、温度センサ４５及び温度センサ４６の検出値に基づいて、試料Ｗの上下面の温度を算出し、この算出された温度のデータと試料Ｗの厚みとに基づいて、温度勾配を導出する。

続いて、演算部６２は、試料Ｗの熱伝導率を導出する。熱伝導率の算出は以下の通り行う。すなわち、図４及び図５に示すように、試料Ｗの熱伝導率をｋ_ｓ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、上部ロッド２３及び下部ロッド２５の熱伝導率ｋ_ｒ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、試料ブロック２４ａ，２４ｂの熱伝導率ｋ_Ｂ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、試料Ｗの厚みｔ_ｓ［ｍ］、試料ブロック２４ａ，２４ｂのセンサ位置と試料Ｗとの間の距離ｔ_ＳＢ［ｍ］、上下試料ブロック２４ａ，２４ｂのセンサ間の温度差ΔＴ_Ｂ［Ｋ］、試料Ｗの上下面間の温度差ΔＴ_ｓ［Ｋ］、試料ブロック２４ａ，２４ｂのセンサと試料Ｗ表面との温度差ΔＴ_ＳＢ［Ｋ］、上部ロッド２３を通過する熱流速ｑ_１［Ｗ／ｍ^２］、下部ロッド２５を通過する熱流速ｑ_２［Ｗ／ｍ^２］、試料Ｗを通過する熱流速ｑ［Ｗ／ｍ^２］、上部ロッド２３での温度勾配（ｄＴ／ｄｘ）_１［Ｋ／ｍ］、下部ロッド２５での温度勾配（ｄＴ／ｄｘ）_２［Ｋ／ｍ］、試料Ｗの温度勾配（ｄＴ／ｄｘ）_ｓ［Ｋ／ｍ］とすると、以下の関係式（１）〜（６）が成立する。

前記の関係式（３）において、試料Ｗの熱伝導率ｋ_ｓを導出するには、関係式（４）から試料Ｗの上下表面間の温度差ΔＴ_ｓを求める一方、試料Ｗ厚みｔ_ｓは、入力部６１によって入力されたカートリッジ２４の全体厚みから予め記憶されている上側試料ブロック２４ａ及び下側試料ブロック２４ｂの厚みを差し引いて求める。そして、関係式（６）により、試料Ｗの温度勾配（ｄＴ／ｄｘ）_ｓを求める。この温度勾配と関係式（１）（２）から得られる熱流速ｑとにより、試料Ｗの熱伝導率ｋ_ｓを求めることができる。

熱伝導測定装置１０により試料Ｗの熱伝導率ｋ_ｓを測定するときの誤差を解析した結果の一例を図６に示す。図６は、各種熱伝導率ｋ_ｓの試料Ｗについて、試料厚みｔ_ｓに対する熱伝導率のばらつきの程度を評価するものである。この結果から、不確かさ１０％以下となる試料Ｗ厚みは以下の通りである。

この評価結果から、熱伝導率ｋ_ｓの大きな試料Ｗほど試料厚みが厚いものでも測定精度を確保できることが分かる。これは、熱伝導率ｋ_ｓの大きな試料Ｗでは、上側試料ブロック２４ａの熱を下側試料ブロック２４ｂに伝え易いことから、外部に放出される熱が少ないことを意味している。そして、熱伝導率ｋ_ｓの高い試料Ｗ（５Ｗ／ｍＫ程度以上）の場合には、試料Ｗ厚みが１０ｍｍ以下であれば、測定精度が得られることが分かる。一方、試料Ｗ厚みの上限値については、熱伝導率ｋ_ｓの低い試料Ｗほど、測定精度を確保できる制約を受けることになる。これに対し、試料Ｗ厚みの下限値については、熱伝導率ｋ_ｓの低い材質（０．５Ｗ／ｍＫ）の試料Ｗの場合でも０．２ｍｍ以上であれば、測定精度を確保でき、最も熱伝導率ｋ_ｓの高い材質（５０Ｗ／ｍＫ）の試料Ｗでも０．５ｍｍ以上の厚みがあれば、測定精度を確保することができる。

図７は、上部ロッド２３、下部ロッド２５、上下試料ブロック２４ａ，２４ｂの温度の時間推移及び測定された熱伝導率ｋ_ｓの時間推移を示す一例である。この図から分かるように、測定開始後、各温度が定常状態に落ち着くまでに各温度が変動するが、その場合でも導出された熱伝導率ｋ_ｓは安定している。

図８は、各種試料Ｗについて測定した結果の一例を示している。試料Ｗとしては、シリコングリース、導電性接着剤、ステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４）を用いた。なお、この測定においては、シリコングリース、導電性接着剤の場合には、スペーサ４２を用いることによって厚みを規制し、ステンレス鋼材の場合には予め厚みを調整したものを用いるようにした。図８に示すように、熱伝導測定装置１０では、各種試料Ｗについて熱伝導率を精度よく測定できることが分かる。

以上説明したように、本実施形態によれば、測定試料Ｗ毎にカートリッジ２４を用意し、カートリッジ２４の交換を行えば、各試料Ｗについて測定を行うことができる。このため、試料ごとに高価な上下ロッド２３，２５を交換する必要がなくなる。したがって、複数の試料Ｗの伝熱特性の測定を安価に行うことができる。しかも、カートリッジ式であって測定装置本体１２から取り外すことができるため、例えば、試料Ｗの環境試験を行う前後でそれぞれ伝熱特性を測定することが可能である。このため、環境試験前後での伝熱特性の変化を知ることができる。

また、本実施形態では、試料Ｗを挟持する上側試料ブロック２４ａと下側試料ブロック２４ｂとのそれぞれの温度を測定する温度センサ４５，４６を備え、温度演算部６６が、これらの上下両試料ブロック２４ａ，２４ｂ間の温度差を導出するとともに、上部ロッド２３及び下部ロッド２５の温度勾配を導出する。そして、物性値導出部６７は、この演算結果に基づいて試料Ｗの熱伝導率を導出する。このように、本実施形態では、上側試料ブロック２４ａと下側試料ブロック２４ｂのそれぞれの温度を測定して、その温度差を導出することができるため、従来の装置のように予備試験を行う必要がない。このため、試料Ｗの熱伝導率の測定の簡便化を図ることができる。

また、本実施形態では、試料Ｗが試料ブロック２４ａ，２４ｂによって挟み込まれた構成のカートリッジ２４を上下ロッド２３，２５間に挟み込む構成としている。したがって、樹脂材等のように熱で溶けてしまうような試料Ｗの場合であっても、溶融した試料Ｗがロッド２３，２５に付着することがない。このため、ロッド２３，２５の交換を余儀なくされることを回避することができる。しかも、上下の試料ブロック２４ａ，２４ｂの温度を測定して、伝熱特性を算出しているので、外乱の影響を受け難い。

また本実施形態では、試料ブロック２４ａ，２４ｂには、幅方向の複数個所で温度を測定することができるので、測定精度を向上することができる。

また本実施形態において、スペーサ４２を用いる場合には、試料Ｗが例えばペースト状の不定形材料からなる場合や変形する可能性がある場合であっても、試料ブロック２４ａ，２４ｂ間の距離が安定する。このため、不定形材料からなる試料Ｗあるいは変形する可能性のある試料Ｗの場合でも、測定精度を確保することができる。

さらにスペーサ４２が略球状に形成されている場合には、スペーサ４２と上側試料ブロック２４ａ（下側試料ブロック２４ｂ）との接触面積が大きくならないようにすることができるので、試料Ｗの熱伝導率の測定に影響を与え難くすることができる。

また本実施形態では、上部ロッド２３と上側試料ブロック２４ａとの間が電気的に絶縁されるとともに、下部ロッド２５と下側試料ブロック２４ｂとの間が電気的に絶縁されるが、熱的には絶縁されない。このため、上部ロッド２３及び下部ロッド２５の影響を受けることなく、カートリッジ２４或いは試料Ｗの電気的特性を測定することができる。したがって、この態様によれば、伝熱特性の測定に加え、電気的特性の測定も行うことができる。また本実施形態では、電気的特性が既知である試料ブロック２４ａ，２４ｂを用いているので、試料Ｗの電気特性を導出することができる。

また本実施形態では、加熱ブロック２１及び冷却ブロック２７がそれぞれペルチエ素子を備える構成となっている。このため、ペルチエ素子による加熱・冷却制御を行うことができるので、制御性を向上できるともに、測定安定時間を短縮することができる。しかも、印加電圧の向きを変えることにより、測定終了後に加熱ブロック２１のペルチエ素子によって加熱ブロック２１を冷却するとともに、冷却ブロック２７のペルチエ素子によって冷却ブロック２７を加熱することができるので、作業者が加熱ブロック２１及び冷却ブロック２７を取り扱える温度になるまでの時間が短くなり、カートリッジ２４の交換作業の作業時間を短縮することができる。

また本実施形態では、測定終了後に上部ロッド２３を冷却する放熱器３５が設けられているので、カートリッジ２４の交換作業に要する時間を短縮することができる。

また本実施形態では、上部ロッド２３（下部ロッド２５）と試料ブロック２４ａ，２４ｂとの間に使用するグリース３９，４０等の接触熱抵抗低減材料の熱抵抗を試料Ｗの熱伝導率測定と並行して測定することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、図９に示すように、上側の試料ブロック２４ａは、インロー嵌合等によって上部ロッド２３に嵌め合わせてもよく、また下側の試料ブロック２４ｂは、インロー嵌合等によって下部ロッド２５に嵌め合わせてもよい。具体的に、上部ロッド２３の下端部には、嵌合部としての嵌合用突起（以下、単に突起という）２３ｂが設けられている。この突起２３ｂは、上部ロッド２３の下端面の周縁部、より具体的には隅角部において、下方に向かって突出している。図例では、四隅において平面視で鉤状に形成されたものを示している。上側の試料ブロック２４ａは、前記実施形態と異なり、上部ロッド２３の横断面よりも少し小さな横断面を有し、試料ブロック２４ａは、上部ロッド２３の突起２３ｂの内側面に接する状態で上部ロッド２３に結合されている。一方、下部ロッド２５の上端部には、嵌合部としての嵌合用突起２５ｂが設けられている。この突起２５ｂの形状は、上部ロッド２３の突起２３ｂの形状と同じである。そして、下側の試料ブロック２４ｂは、下部ロッド２５の横断面よりも少し小さな横断面を有し、試料ブロック２４ｂは、下部ロッド２５の突起２５ｂの内側面に接する状態で下部ロッド２５に結合されている。なお、突起２３ｂ，２５ｂは前記の構成に限られるものではない。例えば、四隅ではなく、下端面（又は上端面）の各辺に平板状に形成されていてもよい。

この上部ロッド２３（下部ロッド２５）は、横断面積が一定の本体部と、この本体部から長手方向に突出した突起２３ｂ（２５ｂ）と、を備える構成となっているが、温度測定用の穴２３ａ（２５ａ）は、何れも横断面積が一定の本体部に設けられているので、本体部から延出される突起２３ｂ（２５ｂ）が設けられているとしても、上部ロッド２３（下部ロッド２５）の温度には影響を与えない。

この変形例では、上部ロッド２３の突起２３ｂによって上側試料ブロック２４ａを所定位置に保持することができるとともに、下部ロッド２５の突起２５ｂによって下側試料ブロック２４ｂを所定位置に保持することができる。このため、上部ロッド２３、両試料ブロック２４ａ，２４ｂ及び下部ロッド２５の芯出しを容易に行うことができる。すなわち、上側試料ブロック２４ａ及び下側試料ブロック２４ｂの測定端間の温度差を導出するので、上部ロッド２３及び下部ロッド２５においてそれぞれ温度勾配を導出するだけで、上部ロッド２３（下部ロッド２５）と上側試料ブロック２４ａ（下側試料ブロック２４ｂ）との界面での熱伝達率を導出する必要がない。このため、上部ロッド２３及び下部ロッド２５は、その長手方向の全体に亘って横断面が一定である必要はなく、これにより、上部ロッド２３及び下部ロッド２５の先端部に断面積の異なる突起２３ｂ，２５ｂを設けることができる。したがって、上部ロッド２３及び下部ロッド２５において断面積一定のところに温度勾配測定用の穴２３ａ，２５ａが設けられる一方、ロッド２３，２５の先端側の部位を、試料ブロック２４ａ，２４ｂを嵌合するための部位として形成することにより、温度勾配への影響を与え難くしつつ、芯出しし易い構成とすることができる。

前記実施形態では、上部ロッド２３及び下部ロッド２５に温度測定用の複数の穴２３ａ，２５ａを設け、これらの穴２３ａ，２５ａの位置での測定温度に基づいて温度勾配を導出するようにしたが、これに限られるものではない。非接触式の温度センサを用いて、上部ロッド２３及び下部ロッド２５の長手方向の複数個所の温度を求めて、温度勾配を算出するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、上側試料ブロック２４ａ及び下側試料ブロック２４ｂに温度測定用穴２４ｃ，２４ｄを設け、これらの穴２４ｃ，２４ｄの位置での測定を熱電対で行うようにしたが、これに限られるものではない。例えば、非接触式の温度センサ（挟持部温度測定部）を用いて、穴２４ｃ，２４ｄの位置での温度を求めて温度差を算出するようにしてもよい。この場合、穴２４ｃ，２４ｄでの放射率は１であることから、ペイントなどで表面を塗布して放射率を１にするという操作が不要となるという利点がある。

また、前記実施形態では、加熱ブロック２１及び冷却ブロック２７の何れもがペルチエ素子を有する構成としたが、これに限られるものではない。加熱ブロック２１が電熱線等からなるヒータによって加熱される構成でもよく、冷却ブロック２７が冷却水通路を有し、冷却水によって冷却される構成としてもよい。

また、前記実施形態では、継ぎ手ブロック２２（２６）によって加熱ブロック２１（冷却ブロック２７）とロッド２３（２５）とを結合する構成としたが、これに限られるものではなく、加熱ブロック２１及び冷却ブロック２７の形状を調整することにより継ぎ手ブロック２２，２６を省略する構成としてもよい。

また、前記実施形態では、伝熱特性に加えて電気的特性についても測定可能な装置としたが、これに限られるものではない。試料Ｗの伝熱特性のみを測定できる装置としてもよい。

また、前記実施形態では、上部ロッド２３、カートリッジ２４、下部ロッド２５を断熱しない構成としたが、これらを断熱材で覆ったり、恒温槽内に設置したりして、放熱を抑える構成にしてもよい。

前記実施形態をまとめると、以下の通りである。

(1) 本実施形態の熱伝導測定装置では、測定対象物を挟持する加熱側挟持部と冷却側挟持部のそれぞれの温度を測定する挟持部温度測定部を備え、温度演算部が、加熱側挟持部と冷却側挟持部の温度差を導出するとともに、加熱側部材及び冷却側部材の温度勾配を導出する。そして、物性値導出部は、この演算結果に基づいて測定対象物の熱伝導に関する物性値を導出する。このように、本実施形態の熱伝導測定装置では、加熱側挟持部と冷却側挟持部のそれぞれの温度を測定して、その温度差を導出することができるため、熱伝導に関する物性値の測定に際し、従来の装置のように予備試験を行う必要がない。このため、測定対象物の熱伝導に関する物性値の測定の簡便化を図ることができる。

(2) 前記挟持部温度測定部は、温度測定端を有し、前記温度測定端が前記挟持部の幅方向の複数個所に配置されているのが好ましい。この態様では、測定精度を向上することができる。

(3) 前記熱伝導測定装置は、前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との間の隙間を規制するスペーサを備えていてもよい。この態様では、加熱側挟持部と冷却側挟持部との間にスペーサが設けられているので、測定対象物が例えばペースト状の不定形材料からなる場合や変形する可能性がある場合であっても、加熱側挟持部と冷却側挟持部との間の距離が安定する。このため、不定形材料からなる測定対象物あるいは変形する可能性のある測定対象物の場合でも、測定精度を確保することができる。

(4) 前記スペーサは、略球状に形成されているのが好ましい。この態様では、スペーサと加熱側挟持部（冷却側挟持部）との接触面積が大きくならないようにすることができるので、測定対象物の熱伝導に関する物性値の測定に影響を与え難くすることができる。

(5) 前記熱伝導測定装置は、前記加熱側部材と前記加熱側挟持部との間に、電気絶縁材料からなる介在層が設けられ、前記冷却側部材と前記冷却側挟持部との間に、電気絶縁材料からなる介在層が設けられ、前記加熱側挟持部及び前記冷却側挟持部は、導電材料からなり、前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との間の電気特性を測定可能な電気特性測定部を備えているのが好ましい。

この態様では、加熱側部材と加熱側挟持部との間が電気的に絶縁されるとともに、冷却側部材と冷却側挟持部との間が電気的に絶縁されるが、熱的には絶縁されない。このため、加熱側部材及び冷却側部材の影響を受けることなく、挟持部或いは測定対象物の電気的特性を測定することができる。したがって、この態様によれば、１つの測定対象物に対し、熱伝導に関する物性値の測定に加え、電気的特性の測定をも行うことができる。

(6) 前記加熱側部材は、前記加熱側挟持部に外嵌される嵌合部を有していてもよく、また、前記冷却側部材は、前記冷却側挟持部に外嵌される嵌合部を有していてもよい。

この態様では、加熱側部材の嵌合部によって加熱側挟持部を所定位置に保持することができるとともに、冷却側部材の嵌合部によって冷却側挟持部を所定位置に保持することができる。このため、加熱側部材、両挟持部及び冷却側部材の芯出しを容易に行うことができる。

(7) 前記冷却源及び前記加熱源の一方又は双方には、ペルチエ素子が含まれていてもよい。

この態様では、ペルチエ素子による加熱制御及び冷却制御の少なくとも一方を行うことができるので、制御性を向上できるともに、測定安定時間を短縮することができる。また、冷却源及び加熱源の双方にペルチエ素子が含まれる場合には、印加電圧の向きを変えることにより、加熱源のペルチエ素子によって加熱源を冷却するとともに、冷却源のペルチエ素子によって冷却源を加熱することができる。このため、作業者が加熱源及び冷却源を取り扱える温度になるまでの時間が短くなり、これにより、挟持部の交換作業の作業時間を短縮することができる。

(8) 前記熱伝導測定装置は、前記加熱側部材を冷却可能な冷却手段を備えていてもよい。この態様では、測定終了後に挟持部の交換作業に要する時間を短縮することができる。

(9) 前記熱伝導測定装置が、熱伝導率が０．１〜１００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の測定対象物の熱伝導率を測定する装置である場合には、前記測定対象物の厚みは、０．１ｍｍ以上で、１０ｍｍ以下であるのが好ましい。測定対象物の厚みがこの範囲であれば、加熱側挟持部の熱のほぼ全てが測定対象物に伝わるため、測定装置の周囲を断熱する等の手段を用いることなく、熱伝導に関する物性値を測定することができる。

(10)前記挟持部は、取替え可能なカートリッジ構造となっているのが好ましい。この態様では、複数の測定対象物を測定する場合でも、カートリッジ構造の挟持部を取り替えれば済むので、交換作業を容易化することができる。

(11)本実施形態の熱伝導測定方法は、測定対象物の熱伝導に関する物性値を測定する方法であって、測定対象物を、加熱側挟持部と冷却側挟持部とを有する挟持部によって挟持し、加熱源に熱的に接続された加熱側部材によって前記加熱側挟持部を加熱するとともに、冷却源に熱的に接続された冷却側部材によって前記冷却側挟持部を冷却し、前記加熱側部材の温度、前記冷却側部材の温度、前記加熱側挟持部の温度及び前記冷却側挟持部の温度を測定し、前記測定した値から、前記加熱側部材の温度勾配及び前記冷却側部材の温度勾配を導出するとともに、前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との間の温度差を導出し、前記導出の結果に基づいて、測定対象物の熱伝導に関する物性値を導出する熱伝導測定方法である。

(12)前記熱伝導測定方法において、加熱側挟持部及び冷却側挟持部の温度をその幅方向の複数個所で測定するのが好ましい。

(13)前記熱伝導測定方法において、測定終了後に冷却手段によって前記加熱側部材を冷却するようにしてもよい。

(14)前記熱伝導測定方法において、前記挟持部として、取替え可能なカートリッジ構造の挟持部を作成し、この挟持部を前記加熱側部材と前記冷却側部材との間に装着して、この状態で測定対象物の熱伝導に関する物性値の測定を行うようにしてもよい。

(15)前記熱伝導測定方法において、前記加熱側挟持部の温度と前記冷却側挟持部の温度を測定する温度測定端を設け、前記温度測定端により前記加熱側挟持部の温度と前記冷却側挟持部の温度とを測定するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、測定対象物の熱伝導に関する値の測定を簡便化することができる。

２１ 加熱ブロック（加熱源の一例）
２３ 上部ロッド（加熱側部材の一例）
２３ａ 穴
２３ｂ 突起
２４ カートリッジ（挟持部の一例）
２４ａ 上側試料ブロック（加熱側挟持部の一例）
２４ｂ 下側試料ブロック（冷却側挟持部の一例）
２５ 下部ロッド（冷却側部材の一例）
２５ｂ 突起
２７ 冷却ブロック（冷却源の一例）
３５ 放熱器
３９ 介在層
４０ 介在層
４２ スペーサ
４４ 温度センサ
４５ 温度センサ（挟持部温度測定部の一例）
４６ 温度センサ（挟持部温度測定部の一例）
４７ 温度センサ
５２ 温度制御部
６２ 演算部
６６ 温度演算部
６７ 物性値導出部
６８ 電気特性測定部

Claims (16)

1. 一方向熱流定常比較法による測定に用いられる熱伝導測定装置であって、
   加熱源に熱的に接続される加熱側部材と、
   冷却源に熱的に接続される冷却側部材と、
   前記加熱側部材と熱的に結合される加熱側挟持部と、前記冷却側部材と熱的に結合される冷却側挟持部とを有し、前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との間に測定対象物を挟み込む挟持部と、
   前記加熱側挟持部の温度と前記冷却側挟持部の温度とを測定する挟持部温度測定部と、
   前記加熱側部材の温度勾配及び前記冷却側部材の温度勾配を導出するとともに、前記挟持部温度測定部において測定した温度から前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との温度差を導出する温度演算部と、
   前記温度演算部による演算結果に基づいて、前記測定対象物の熱伝導に関する物性値を導出する物性値導出部と、を備えている熱伝導測定装置。
2. 請求項１に記載の熱伝導測定装置において、
   前記挟持部温度測定部は、温度測定端を有し、前記温度測定端が前記挟持部の幅方向の複数個所に配置されている熱伝導測定装置。
3. 請求項１又は２に記載の熱伝導測定装置において、
   前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との間の隙間を規制するスペーサを備えている熱伝導測定装置。
4. 請求項３に記載の熱伝導測定装置において、
   前記スペーサは、略球状に形成されている熱伝導測定装置。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の熱伝導測定装置において、
   前記加熱側部材と前記加熱側挟持部との間に、電気絶縁材料からなる介在層が設けられ、
   前記冷却側部材と前記冷却側挟持部との間に、電気絶縁材料からなる介在層が設けられ、
   前記加熱側挟持部及び前記冷却側挟持部は、導電材料からなり、
   前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との間の電気特性を測定可能な電気特性測定部を備えている熱伝導測定装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の熱伝導測定装置において、
   前記加熱側部材は、前記加熱側挟持部に外嵌される嵌合部を有し、
   前記冷却側部材は、前記冷却側挟持部に外嵌される嵌合部を有する熱伝導測定装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の熱伝導測定装置において、
   前記冷却源及び前記加熱源の一方又は双方には、ペルチエ素子が含まれている熱伝導測定装置。
8. 請求項１から７の何れか１項に記載の熱伝導測定装置において、
   前記加熱側部材を冷却可能な冷却手段を備えている熱伝導測定装置。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の熱伝導測定装置において、
   熱伝導率が０．１〜１００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の測定対象物の熱伝導率を測定する装置であり、
   前記測定対象物の厚みは、０．１ｍｍ以上で、１０ｍｍ以下である熱伝導測定装置。
10. 請求項１から９の何れか１項に記載の熱伝導測定装置において、
    前記挟持部が、取替え可能なカートリッジ構造となっている熱伝導測定装置。
11. 測定対象物の熱伝導に関する物性値を測定する方法であって、
    測定対象物を、加熱側挟持部と冷却側挟持部とを有する挟持部によって挟持し、
    加熱源に熱的に接続された加熱側部材によって前記加熱側挟持部を加熱するとともに、冷却源に熱的に接続された冷却側部材によって前記冷却側挟持部を冷却し、
    前記加熱側部材の温度、前記冷却側部材の温度、前記加熱側挟持部の温度及び前記冷却側挟持部の温度を測定し、
    前記測定した値から、前記加熱側部材の温度勾配及び前記冷却側部材の温度勾配を導出するとともに、前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との温度差を導出し、
    前記導出の結果に基づいて、測定対象物の熱伝導に関する物性値を導出する熱伝導測定方法。
12. 請求項１１に記載の熱伝導測定方法において、
    前記加熱側挟持部及び前記冷却側挟持部の温度をその幅方向の複数個所で測定する熱伝導測定方法。
13. 請求項１１又は１２に記載の熱伝導測定方法において、
    測定終了後に冷却手段によって前記加熱側部材を冷却する熱伝導測定方法。
14. 請求項１１から１３の何れか１項に記載の熱伝導測定方法において、
    前記挟持部として、取替え可能なカートリッジ構造の挟持部を作成し、この挟持部を前記加熱側部材と前記冷却側部材との間に装着して、この状態で測定対象物の熱伝導に関する物性値の測定を行う熱伝導測定方法。
15. 請求項１１から１４の何れか１項に記載の熱伝導測定方法において、
    前記加熱側挟持部の温度と前記冷却側挟持部の温度を測定する温度測定端を設け、
    前記温度測定端により前記加熱側挟持部の温度と前記冷却側挟持部の温度とを測定する熱伝導測定方法。
16. 測定対象物の熱伝導に関する物性値を測定する方法であって、
    測定対象物を、加熱側挟持部と冷却側挟持部とを有する挟持部によって挟持し、
    加熱源に熱的に接続された加熱側部材によって前記加熱側挟持部を加熱するとともに、冷却源に熱的に接続された冷却側部材によって前記冷却側挟持部を冷却し、
    前記加熱側部材の温度勾配から前記加熱側部材を通る第１熱流を導出し、
    前記冷却側部材の温度勾配から前記冷却側部材を通る第２熱流を導出し、
    前記第１熱流と前記第２熱流との平均値から前記挟持部を通過する平均熱流ｑを導出し、
    前記加熱側挟持部と前記冷却側挟持部との間の温度差ΔＴ_Ｂを導出し、かつ、前記平均熱流ｑと、前記加熱側挟持部及び前記冷却側挟持部の熱伝導率ｋ_Ｂと、前記加熱側挟持部及び前記冷却側挟持部の温度測定位置と前記測定対象物との間の距離ｔ_ＳＢとから、温度差ΔＴ_ＳＢを導出し、
    前記温度差ΔＴ_Ｂと前記温度差ΔＴ_ＳＢとから、前記測定対象物の上下面間の温度差ΔＴ_Ｓを導出し、
    前記温度差ΔＴ_Ｓと測定対象物の厚みｔ_ｓとに基づいて、測定対象物の温度勾配を導出し、
    前記導出された測定対象物での前記温度勾配と前記平均熱流ｑとに基づいて、測定対象物の熱伝導に関する物性値を導出する熱伝導測定方法。

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