パルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法並びにその測定装置
【課題】パルス若しくは周期的に変化する熱源を用いることで、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性値を精度よく測定する方法およびその測定装置を提供する。
【解決手段】加熱吸熱切替え可能な点状熱源２を、二次元異方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に接触し、前記被測定物体１の表面を前記点状熱源２により加熱吸熱して、この被測定物体１の表面の複数箇所に配置した温度測定素子３で、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【解決手段】加熱吸熱切替え可能な点状熱源２を、二次元異方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に接触し、前記被測定物体１の表面を前記点状熱源２により加熱吸熱して、この被測定物体１の表面の複数箇所に配置した温度測定素子３で、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性である主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，及び主軸角測定方法並びにこれらを測定する測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次元異方性熱伝導物質の効率的，高精度の主軸熱物性値（主軸熱伝導率、主軸熱拡散率など）の分離測定法を確立することは重要である（特許文献１参照）。
【０００３】
従来の二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性値（主軸熱伝導率，主軸熱拡散率など）の分離測定法では、一定出力の熱源を用いて測定していたが、非定常状態の温度分布から主軸熱伝導率，主軸熱拡散率を同時に精度よく求める事が難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１４８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の測定法が有していた問題点を解決するものであり、パルス若しくは周期的に変化する熱源を用いることで、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性値（主軸熱伝導率，主軸熱拡散率など）を精度よく測定する方法及びその測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００７】
加熱吸熱切替え可能な点状熱源２を、二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に接触し周期的に加熱吸熱して、この被測定物体１の表面の複数箇所に配置した温度測定素子３で、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における周期的な温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定することを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【０００８】
また、ペルチエ素子８により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源２を、二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に接触し、前記ペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記被測定物体１の表面を前記点状熱源２によりパルス若しくは周期的に加熱吸熱し、この被測定物体１の表面の複数箇所に配置した温度測定素子３で、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定することを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【０００９】
また、前記被測定物体１の表面の複数箇所に配置する前記温度測定素子３を、前記点状熱源２を中心とする互いに等角度を成す複数の放射方向を測定軸方向としてこの測定軸方向に等間隔に配置し、この温度測定素子３により各測定点の前記温度波の位相差及び温度差を測定して、各測定軸方向の熱伝導率および熱拡散率を実測値として算出し、これらの算出結果を用いて前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を算出することを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【００１０】
また、前記各測定軸方向の熱伝導率は、前記点状熱源２から単位時間当たりに流れる熱量，前記点状熱源２からこの放射方向である前記測定軸方向の前記各測定点までの距離の対数比，前記被測定物体１の厚さ，及び前記測定点の温度差で表されるQ・ln(r２/r１)/（2πhΔT）により算出し、前記各測定軸方向の熱拡散率は、パルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の時間に関する位相差で表されるtΔr２/(4πτ２)により算出することを特徴とする請求項３記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【００１１】
また、前記点状熱源２をペルチエ素子８を有する構成とし、このペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記点状熱源２が前記被測定物体１の表面に対して加熱と吸熱とを繰り返す熱流束の印加条件を設定し、絶対法を用いて前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を同時に測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【００１２】
また、加熱吸熱切替え可能な点状熱源２と、被測定物体１の表面に複数箇所に配置する温度測定素子３とを具備し、前記被測定物体１を前記点状熱源２で周期的に加熱吸熱して、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における周期的な温度波の位相差及び温度差を前記温度測定素子３で測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するように構成したことを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【００１３】
また、ペルチエ素子８により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源２と、被測定物体１の表面に複数箇所に配置する温度測定素子３とを具備し、前記ペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記点状熱源２が周期的に加熱吸熱を繰り返すように構成し、前記被測定物体１を前記点状熱源２で周期的に加熱吸熱して、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態におけるパルス周期若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期関数で表される周期の温度波の位相差及び温度差を前記温度測定素子３で測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するように構成したことを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【００１４】
また、前記温度測定素子３を、前記点状熱源２を中心とする互いに等角度を成す複数の放射方向の直線上に等間隔に配置し、各測定点の時間に関するパルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の位相差および温度差を用いて各測定軸方向の熱伝導率及び熱拡散率を実測値として算出する実測値算出部16を具備し、これらの算出結果を用いて前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を算出するように構成したことを特徴とする請求項６，７のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【００１５】
また、前記実測値算出部16は、前記各測定軸上の熱伝導率を、前記点状熱源２から単位時間当たりに流れる熱量，前記点状熱源２から放射方向線上の前記測定点までの距離の対数比，前記被測定物体１の厚さ，及び前記測定点の温度差で表されるQ・ln(r２/r１)/（2πhΔT）により算出する手段と、前記各測定軸上の熱拡散率を、パルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の時間に関する位相差で表されるtΔr２/(4πτ２)により算出する手段とで構成したことを特徴とする請求項８記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【００１６】
また、前記点状熱源２を、ペルチエ素子８を有する構成とし、このペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を加えて前記点状熱源２が前記被測定物体１の表面に対してパルス周期若しくは周期関数で表される周期で加熱と吸熱とを繰り返す熱流束の印加条件を設定し、絶対法を用いて前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を同時に測定するように構成したことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のようにしたから、二次元異方性熱伝導物質の効率的且つ高精度の主軸熱物性値（主軸熱伝導率、主軸熱拡散率など）を測定することができる。
【００１８】
また、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性を測定することで二次元等方性熱伝導物質との識別が容易に可能となる。即ち、例えば、二次元異方性熱伝導物質は、主軸熱伝導率が通常二つの異なる値となるが、二次元等方性熱伝導物質の場合は、この値が同一となるため値が一つとなることで容易に識別ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施例の二次元異方性熱伝導物質の点状熱源に対する温度測定素子の配置状況を示す説明図である。
【図２】本実施例の点状熱源、ペルチエ素子、試料ホルダー部を示す説明概要図である。
【図３】本実施例の二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性値及び主軸角を測定する測定装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２１】
また、本発明による測定方法は、例えば、熱源であるペルチエ素子８の片面に同一面積の薄い銅などの金属板９を貼り付けこの面上に細い金属棒10を溶接したものを点状熱源２とし、この点状熱源２の熱源となるペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電した状態の点状熱源２の先端を二次元異方性熱伝導物質である被測定物体１に接触させ、被測定物体１の表面に接触させた一点の熱源点を中心として一様に熱を拡散させるため、熱は二次元異方性熱伝導物質の特性を反映した形で拡散していくので、異方性特性を考慮した二次元的な被測定物体１の表面の温度分布から、温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定することにより二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定する。
【００２２】
また、本発明による測定装置は、例えば、一定形状の棒状金属体10にペルチエ素子８を接続したもので、この棒状金属体10が、点状熱源２となり点接触した被測定物体１の表面に熱が流れていく熱流場を形成し、点状熱源２から同一間隔で離れた三カ所の位置に、等角度（例えば１２０°間隔）で９点の温度測定点を設け、これら温度測定点の温度場の変化する非定常状態若しく温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定し、等間隔にある三方向の熱伝導率、及び熱拡散率を測定し、これらの測定値から主軸方向を算出し、最終的に、主軸熱伝導率、主軸熱拡散率、及び主軸角を測定する装置である。
【００２３】
また、例えば、二次元異方性物質の表面上に設定された各温度測定点の温度測定は、点状熱源２によって加えられた熱量が、被測定物体１に如何に加熱、吸収、拡散されるかを測定するものであり、例えば、実験に当たっては、二次元異方性熱伝導物質の熱のリーク損失を防ぐため被測定物体１全体及び点状熱源２をホルダー11で覆う。
【００２４】
また、例えば、主軸熱物性測定においてより精度の高い測定を行う場合には、点状熱源２による被測定物体１の表面上にある９点の測定温度点温度をｍＫの高分解能温度で測定する必要があるが、本装置は、この要求を十分に満たしており、二次元異方性熱伝導物質の主軸物性値を測定、算出する手段を備えている。
【００２５】
従って、本発明は、二次元異方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に直接設定した点状熱源２により、例えばペルチエ素子８にパルス電流若しくは周期関数で表される周期的な電流を加え、発生した熱を微少面積の点状熱源２から、被測定物体１の表面に熱を加え、被測定物体１の表面、及び内部を熱が拡散していく状況を、例えば、一方向に３点ずつ等間隔に設置した温度測定素子３により時間を関数として測定し、その幾何学的関係を利用して、三方向の熱伝導率、及び熱拡散率より主軸角の方向と、各主軸熱物性値である、二つの主軸熱伝導率、及び二つの主軸熱拡散率を直接決定することができる。
【実施例】
【００２６】
本発明の具体的な実施例について図１〜図３に基づいて説明する。
【００２７】
本実施例は、ペルチエ素子８により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源２を二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に接触し、ペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して被測定物体１の表面を周期的に加熱吸熱し、点状熱源２を接触させる被測定物体１の表面に複数箇所に配置した温度測定素子３で、被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定して、被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法である。
【００２８】
先ず、本実施例の二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率、主軸熱拡散率、及び主軸角を測定するための二次元熱物性測定部，測定装置及び測定装置全体図を、それぞれ図１〜図３に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、その熱流計式多点温度測定法による二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置の点状熱源２、及び９箇所の温度測定点（点（ア）から点（ケ）のｒ１，ｒ２，ｒ３の各位置に取り付け）の配置状況を示している。温度測定素子３としての熱電対３の取り付け位置は角度αとして、α＝１２０°の場合を示しているが、α＝１２０°の同一角上の異なる３軸、即ち、熱電対設置軸Ｌ１（０°）４、熱電対設置軸Ｌ２（１２０°）５、熱電対設置軸Ｌ３（２４０°）６における測定軸上の９点の温度変化を測定することにより、実測熱伝導率（式（１））と実測熱拡散率（式（８））を求めることにより、２種類の異なる主軸熱伝導率（式（４），式（５））、主軸熱拡散率（式（１１），式（１２））及び主軸角の位置φλ（式（７））を同時に測定できることを示している。
【００３０】
図２は、点状熱源２とペルチエ素子８及び試料ホルダー部の詳細を示している。
【００３１】
具体的には、ペルチエ素子８の片面に例えば同一面積の薄い銅などの金属板９を貼り付けこの面上に細い円柱状の金属棒10を溶接して点状熱源２を構成し、この点状熱源２の先端が試料１（被測定物体１）の表面に接触するように点状熱源２を試料１上に立設し、二次元異方性熱伝導物質の熱のリーク損失を防ぐため試料１全体及び点状熱源２をホルダー11で覆った構成としている。
【００３２】
また、上述のように構成した点状熱源２に設けたペルチエ素子８にペルチエ素子用電源14でパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を周期的に加え、点状熱源２に流入熱量Ｑを発生させ、二次元異方性熱伝導物質である試料１の表面に熱を加える。
【００３３】
この流入熱量Ｑは、熱流計７で温度測定点（コ）及び温度測定点（サ）の温度を測定し、既知である円柱状の金属体10の熱伝導率を用いて、フーリエの法則から求めることができる。
【００３４】
また、試料１の表面は、対流による熱損出を減少させるため、点状熱源２とペルチエ素子８及び試料ホルダー部を断熱材12で覆い、主軸熱物性値の測定精度を高めることができる。
【００３５】
図３は、測定装置の全体概要図を示している。二次元異方性熱伝導物質である試料１を試料設置台13にのせ、ホルダー１１で被測定物体１の全体を覆った後、点状熱源２を用いて試料１を局所的にパルス周期若しくは周期関数で表される周期で周期的に加熱、吸熱し、試料１の表面に配置した９点の熱電対３の温度変化と位相温度変化を、マルチ温度計15を使って測定し、これらの測定データを実測値算出部16としてのコンピュータ16に格納する。
【００３６】
これらの温度変化の測定値は、直ちに、コンピュータ16により二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率、主軸熱拡散率、比熱、及び主軸角として、瞬時に解析・表示されることとなる。
【００３７】
また、上述した測定方法及び測定装置を用いて、二次元異方性熱伝導物質である試料１の表面に設置した３組×３対の熱電対３の中央にペルチエ素子８により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源２を設置し、ペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電してパルス周期若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期関数で表される周期で発生させた点状熱源２の熱を加え、この熱が拡散して二次元異方性熱伝導物質の特性を反映した非定常温度分布若しくは定常温度分布を示すことになるが、この温度の変化若しくは分布状態を測定して、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率と主軸熱拡散率とが同時に分離測定できることを以下に理論的に示す。
【００３８】
３対の熱電対による一方向の熱伝導率は、熱電対３の点状熱源２からの距離と定常状態の測定温度差の式（１）で表すことができる。測定温度は周期を帯びているが、この周期をフーリエ変換もしくは１次近似等により取り除いた値を使用して、測定温度差を求める。
【００３９】
【数１】
【００４０】
ここで、Ｑ：点状熱源２から供給される熱量、ｈ：二次元異方性熱伝導物質の試料の厚さ、λｉ：測定軸方向の実測熱伝導率、ｒ１、ｒ２：温度測定位置までの半径を表す。
【００４１】
一般的に、３つの測定軸における熱伝導率を用いて、次式より主軸熱伝導率は、式（２）により算出される。
【００４２】
【数２】
【００４３】
ここで、λｐ１：一つの主軸熱伝導率、α：三つの測定軸の間の角度、λ１、λ２、λ３：三つの軸における熱伝導率の実測値を示す。
【００４４】
同様にλＰ２は、次式（３）で算出される。
【００４５】
【数３】
【００４６】
ここで、λｐ２は他方の主軸熱伝導率を示す。
【００４７】
特に、式（１）で実験的に求められた０°，１２０°，及び２４０°における熱伝導率は、二次元異方性熱伝導物質の熱物性値を表しているので、次式より１つの主軸熱伝導率λＰ1は、式（４）により算出される。
【００４８】
【数４】
【００４９】
同様にλＰ２は、次式（５）で算出される。
【００５０】
【数５】
【００５１】
更に、二次元異方性熱伝導物質の主軸角φλは、一般的に式（６）により求められる。
【００５２】
【数６】
【００５３】
ここで、φλは実験的に３つの測定軸の実測熱伝導率λ１、λ２、λ３によって決定される主軸角、λｋ１,λｋ２は定数である。
【００５４】
特に０°，１２０°及び２４０°における主軸角φλは、式（７）により求められる。
【００５５】
【数７】
【００５６】
一方、０°，１２０°及び２４０°の９点の温度を測定することにより、非定常状態における温度波の位相差から時間遅れを求め、更に次式（８）を用いて、これらの各軸方向における熱拡散率を求めることができる。
【００５７】
【数８】
【００５８】
ここで、Δｒ：ｒ２−ｒ１若しくはｒ３−ｒ２で表される設置熱電対間距離、ｔ：熱源の周期、τ：２つの温度波の時間遅れ、κｉ：測定軸方向の実測熱拡散率の測定値を示す。
【００５９】
一般的に、３つの測定軸における熱拡散率を用いて、次式より主軸熱拡散率は、式（９）により算出される。
【００６０】
【数９】
【００６１】
ここで、κｐ１：一つの主軸熱伝導率、κ１、κ２、κ３：３つの測定軸における熱拡散率の実測値を示す。
【００６２】
同様に、もう一方の主軸熱拡散率κＰ２を、次式（１０）により求めることができる。
【００６３】
【数１０】
【００６４】
ここで、λｐ２は他方の主軸熱伝導率である。
【００６５】
特に、０°，１２０°，及び２４０°における熱拡散率の実測値により、次式（１１）を用いて、一つの主軸熱拡散率κＰ１を求めることができる。
【００６６】
【数１１】
【００６７】
同様に、もう一方の主軸熱拡散率κＰ２を、次式（１２）により求めることができる。
【００６８】
【数１２】
【００６９】
更に、被測定物体の比熱は、これらの主軸熱伝導率及び主軸熱拡散率から、次式（１３）により算出できる。
【００７０】
【数１３】
【００７１】
ここで、ｃは比熱、ρは試料密度である。
【００７２】
上述した主軸熱伝導率の算出式、式（４），式（５）及び主軸熱拡散率の算出式、式（１１），式（１２）、その主軸角の算出式、式（７）に従って二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を高精度に測定することが可能となる。
【００７３】
従って、本実施例は、二次元異方性熱伝導物質である試料１の表面に、ペルチエ素子８により加熱吸熱の切替え可能な点状熱源２を接触させ、このペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電してパルス周期若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期関数で表される周期で発生させた点状熱源２の熱を加え、この熱が拡散して二次元異方性熱伝導物質の特性を反映した非定常状態若しくは定常状態における温度分布の変化状態を測定して、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率と主軸熱拡散率とが同時に分離測定できる効率的且つ高精度に二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性値（主軸熱伝導率，主軸熱拡散率など）を測定する方法並びにその測定装置となる。
【００７４】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 被測定物体
２ 点状熱源
３ 温度測定素子
８ ペルチエ素子
16 実測値算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性である主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，及び主軸角測定方法並びにこれらを測定する測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次元異方性熱伝導物質の効率的，高精度の主軸熱物性値（主軸熱伝導率、主軸熱拡散率など）の分離測定法を確立することは重要である（特許文献１参照）。
【０００３】
従来の二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性値（主軸熱伝導率，主軸熱拡散率など）の分離測定法では、一定出力の熱源を用いて測定していたが、非定常状態の温度分布から主軸熱伝導率，主軸熱拡散率を同時に精度よく求める事が難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１４８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の測定法が有していた問題点を解決するものであり、パルス若しくは周期的に変化する熱源を用いることで、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性値（主軸熱伝導率，主軸熱拡散率など）を精度よく測定する方法及びその測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００７】
加熱吸熱切替え可能な点状熱源２を、二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に接触し周期的に加熱吸熱して、この被測定物体１の表面の複数箇所に配置した温度測定素子３で、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における周期的な温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定することを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【０００８】
また、ペルチエ素子８により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源２を、二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に接触し、前記ペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記被測定物体１の表面を前記点状熱源２によりパルス若しくは周期的に加熱吸熱し、この被測定物体１の表面の複数箇所に配置した温度測定素子３で、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定することを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【０００９】
また、前記被測定物体１の表面の複数箇所に配置する前記温度測定素子３を、前記点状熱源２を中心とする互いに等角度を成す複数の放射方向を測定軸方向としてこの測定軸方向に等間隔に配置し、この温度測定素子３により各測定点の前記温度波の位相差及び温度差を測定して、各測定軸方向の熱伝導率および熱拡散率を実測値として算出し、これらの算出結果を用いて前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を算出することを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【００１０】
また、前記各測定軸方向の熱伝導率は、前記点状熱源２から単位時間当たりに流れる熱量，前記点状熱源２からこの放射方向である前記測定軸方向の前記各測定点までの距離の対数比，前記被測定物体１の厚さ，及び前記測定点の温度差で表されるQ・ln(r２/r１)/（2πhΔT）により算出し、前記各測定軸方向の熱拡散率は、パルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の時間に関する位相差で表されるtΔr２/(4πτ２)により算出することを特徴とする請求項３記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【００１１】
また、前記点状熱源２をペルチエ素子８を有する構成とし、このペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記点状熱源２が前記被測定物体１の表面に対して加熱と吸熱とを繰り返す熱流束の印加条件を設定し、絶対法を用いて前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を同時に測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法に係るものである。
【００１２】
また、加熱吸熱切替え可能な点状熱源２と、被測定物体１の表面に複数箇所に配置する温度測定素子３とを具備し、前記被測定物体１を前記点状熱源２で周期的に加熱吸熱して、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における周期的な温度波の位相差及び温度差を前記温度測定素子３で測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するように構成したことを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【００１３】
また、ペルチエ素子８により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源２と、被測定物体１の表面に複数箇所に配置する温度測定素子３とを具備し、前記ペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記点状熱源２が周期的に加熱吸熱を繰り返すように構成し、前記被測定物体１を前記点状熱源２で周期的に加熱吸熱して、この被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態におけるパルス周期若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期関数で表される周期の温度波の位相差及び温度差を前記温度測定素子３で測定して、前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するように構成したことを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【００１４】
また、前記温度測定素子３を、前記点状熱源２を中心とする互いに等角度を成す複数の放射方向の直線上に等間隔に配置し、各測定点の時間に関するパルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の位相差および温度差を用いて各測定軸方向の熱伝導率及び熱拡散率を実測値として算出する実測値算出部16を具備し、これらの算出結果を用いて前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を算出するように構成したことを特徴とする請求項６，７のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【００１５】
また、前記実測値算出部16は、前記各測定軸上の熱伝導率を、前記点状熱源２から単位時間当たりに流れる熱量，前記点状熱源２から放射方向線上の前記測定点までの距離の対数比，前記被測定物体１の厚さ，及び前記測定点の温度差で表されるQ・ln(r２/r１)/（2πhΔT）により算出する手段と、前記各測定軸上の熱拡散率を、パルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の時間に関する位相差で表されるtΔr２/(4πτ２)により算出する手段とで構成したことを特徴とする請求項８記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【００１６】
また、前記点状熱源２を、ペルチエ素子８を有する構成とし、このペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を加えて前記点状熱源２が前記被測定物体１の表面に対してパルス周期若しくは周期関数で表される周期で加熱と吸熱とを繰り返す熱流束の印加条件を設定し、絶対法を用いて前記被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を同時に測定するように構成したことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のようにしたから、二次元異方性熱伝導物質の効率的且つ高精度の主軸熱物性値（主軸熱伝導率、主軸熱拡散率など）を測定することができる。
【００１８】
また、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性を測定することで二次元等方性熱伝導物質との識別が容易に可能となる。即ち、例えば、二次元異方性熱伝導物質は、主軸熱伝導率が通常二つの異なる値となるが、二次元等方性熱伝導物質の場合は、この値が同一となるため値が一つとなることで容易に識別ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施例の二次元異方性熱伝導物質の点状熱源に対する温度測定素子の配置状況を示す説明図である。
【図２】本実施例の点状熱源、ペルチエ素子、試料ホルダー部を示す説明概要図である。
【図３】本実施例の二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性値及び主軸角を測定する測定装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２１】
また、本発明による測定方法は、例えば、熱源であるペルチエ素子８の片面に同一面積の薄い銅などの金属板９を貼り付けこの面上に細い金属棒10を溶接したものを点状熱源２とし、この点状熱源２の熱源となるペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電した状態の点状熱源２の先端を二次元異方性熱伝導物質である被測定物体１に接触させ、被測定物体１の表面に接触させた一点の熱源点を中心として一様に熱を拡散させるため、熱は二次元異方性熱伝導物質の特性を反映した形で拡散していくので、異方性特性を考慮した二次元的な被測定物体１の表面の温度分布から、温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定することにより二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定する。
【００２２】
また、本発明による測定装置は、例えば、一定形状の棒状金属体10にペルチエ素子８を接続したもので、この棒状金属体10が、点状熱源２となり点接触した被測定物体１の表面に熱が流れていく熱流場を形成し、点状熱源２から同一間隔で離れた三カ所の位置に、等角度（例えば１２０°間隔）で９点の温度測定点を設け、これら温度測定点の温度場の変化する非定常状態若しく温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定し、等間隔にある三方向の熱伝導率、及び熱拡散率を測定し、これらの測定値から主軸方向を算出し、最終的に、主軸熱伝導率、主軸熱拡散率、及び主軸角を測定する装置である。
【００２３】
また、例えば、二次元異方性物質の表面上に設定された各温度測定点の温度測定は、点状熱源２によって加えられた熱量が、被測定物体１に如何に加熱、吸収、拡散されるかを測定するものであり、例えば、実験に当たっては、二次元異方性熱伝導物質の熱のリーク損失を防ぐため被測定物体１全体及び点状熱源２をホルダー11で覆う。
【００２４】
また、例えば、主軸熱物性測定においてより精度の高い測定を行う場合には、点状熱源２による被測定物体１の表面上にある９点の測定温度点温度をｍＫの高分解能温度で測定する必要があるが、本装置は、この要求を十分に満たしており、二次元異方性熱伝導物質の主軸物性値を測定、算出する手段を備えている。
【００２５】
従って、本発明は、二次元異方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に直接設定した点状熱源２により、例えばペルチエ素子８にパルス電流若しくは周期関数で表される周期的な電流を加え、発生した熱を微少面積の点状熱源２から、被測定物体１の表面に熱を加え、被測定物体１の表面、及び内部を熱が拡散していく状況を、例えば、一方向に３点ずつ等間隔に設置した温度測定素子３により時間を関数として測定し、その幾何学的関係を利用して、三方向の熱伝導率、及び熱拡散率より主軸角の方向と、各主軸熱物性値である、二つの主軸熱伝導率、及び二つの主軸熱拡散率を直接決定することができる。
【実施例】
【００２６】
本発明の具体的な実施例について図１〜図３に基づいて説明する。
【００２７】
本実施例は、ペルチエ素子８により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源２を二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体１の表面に接触し、ペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して被測定物体１の表面を周期的に加熱吸熱し、点状熱源２を接触させる被測定物体１の表面に複数箇所に配置した温度測定素子３で、被測定物体１の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定して、被測定物体１の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法である。
【００２８】
先ず、本実施例の二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率、主軸熱拡散率、及び主軸角を測定するための二次元熱物性測定部，測定装置及び測定装置全体図を、それぞれ図１〜図３に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、その熱流計式多点温度測定法による二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置の点状熱源２、及び９箇所の温度測定点（点（ア）から点（ケ）のｒ１，ｒ２，ｒ３の各位置に取り付け）の配置状況を示している。温度測定素子３としての熱電対３の取り付け位置は角度αとして、α＝１２０°の場合を示しているが、α＝１２０°の同一角上の異なる３軸、即ち、熱電対設置軸Ｌ１（０°）４、熱電対設置軸Ｌ２（１２０°）５、熱電対設置軸Ｌ３（２４０°）６における測定軸上の９点の温度変化を測定することにより、実測熱伝導率（式（１））と実測熱拡散率（式（８））を求めることにより、２種類の異なる主軸熱伝導率（式（４），式（５））、主軸熱拡散率（式（１１），式（１２））及び主軸角の位置φλ（式（７））を同時に測定できることを示している。
【００３０】
図２は、点状熱源２とペルチエ素子８及び試料ホルダー部の詳細を示している。
【００３１】
具体的には、ペルチエ素子８の片面に例えば同一面積の薄い銅などの金属板９を貼り付けこの面上に細い円柱状の金属棒10を溶接して点状熱源２を構成し、この点状熱源２の先端が試料１（被測定物体１）の表面に接触するように点状熱源２を試料１上に立設し、二次元異方性熱伝導物質の熱のリーク損失を防ぐため試料１全体及び点状熱源２をホルダー11で覆った構成としている。
【００３２】
また、上述のように構成した点状熱源２に設けたペルチエ素子８にペルチエ素子用電源14でパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を周期的に加え、点状熱源２に流入熱量Ｑを発生させ、二次元異方性熱伝導物質である試料１の表面に熱を加える。
【００３３】
この流入熱量Ｑは、熱流計７で温度測定点（コ）及び温度測定点（サ）の温度を測定し、既知である円柱状の金属体10の熱伝導率を用いて、フーリエの法則から求めることができる。
【００３４】
また、試料１の表面は、対流による熱損出を減少させるため、点状熱源２とペルチエ素子８及び試料ホルダー部を断熱材12で覆い、主軸熱物性値の測定精度を高めることができる。
【００３５】
図３は、測定装置の全体概要図を示している。二次元異方性熱伝導物質である試料１を試料設置台13にのせ、ホルダー１１で被測定物体１の全体を覆った後、点状熱源２を用いて試料１を局所的にパルス周期若しくは周期関数で表される周期で周期的に加熱、吸熱し、試料１の表面に配置した９点の熱電対３の温度変化と位相温度変化を、マルチ温度計15を使って測定し、これらの測定データを実測値算出部16としてのコンピュータ16に格納する。
【００３６】
これらの温度変化の測定値は、直ちに、コンピュータ16により二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率、主軸熱拡散率、比熱、及び主軸角として、瞬時に解析・表示されることとなる。
【００３７】
また、上述した測定方法及び測定装置を用いて、二次元異方性熱伝導物質である試料１の表面に設置した３組×３対の熱電対３の中央にペルチエ素子８により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源２を設置し、ペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電してパルス周期若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期関数で表される周期で発生させた点状熱源２の熱を加え、この熱が拡散して二次元異方性熱伝導物質の特性を反映した非定常温度分布若しくは定常温度分布を示すことになるが、この温度の変化若しくは分布状態を測定して、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率と主軸熱拡散率とが同時に分離測定できることを以下に理論的に示す。
【００３８】
３対の熱電対による一方向の熱伝導率は、熱電対３の点状熱源２からの距離と定常状態の測定温度差の式（１）で表すことができる。測定温度は周期を帯びているが、この周期をフーリエ変換もしくは１次近似等により取り除いた値を使用して、測定温度差を求める。
【００３９】
【数１】
【００４０】
ここで、Ｑ：点状熱源２から供給される熱量、ｈ：二次元異方性熱伝導物質の試料の厚さ、λｉ：測定軸方向の実測熱伝導率、ｒ１、ｒ２：温度測定位置までの半径を表す。
【００４１】
一般的に、３つの測定軸における熱伝導率を用いて、次式より主軸熱伝導率は、式（２）により算出される。
【００４２】
【数２】
【００４３】
ここで、λｐ１：一つの主軸熱伝導率、α：三つの測定軸の間の角度、λ１、λ２、λ３：三つの軸における熱伝導率の実測値を示す。
【００４４】
同様にλＰ２は、次式（３）で算出される。
【００４５】
【数３】
【００４６】
ここで、λｐ２は他方の主軸熱伝導率を示す。
【００４７】
特に、式（１）で実験的に求められた０°，１２０°，及び２４０°における熱伝導率は、二次元異方性熱伝導物質の熱物性値を表しているので、次式より１つの主軸熱伝導率λＰ1は、式（４）により算出される。
【００４８】
【数４】
【００４９】
同様にλＰ２は、次式（５）で算出される。
【００５０】
【数５】
【００５１】
更に、二次元異方性熱伝導物質の主軸角φλは、一般的に式（６）により求められる。
【００５２】
【数６】
【００５３】
ここで、φλは実験的に３つの測定軸の実測熱伝導率λ１、λ２、λ３によって決定される主軸角、λｋ１,λｋ２は定数である。
【００５４】
特に０°，１２０°及び２４０°における主軸角φλは、式（７）により求められる。
【００５５】
【数７】
【００５６】
一方、０°，１２０°及び２４０°の９点の温度を測定することにより、非定常状態における温度波の位相差から時間遅れを求め、更に次式（８）を用いて、これらの各軸方向における熱拡散率を求めることができる。
【００５７】
【数８】
【００５８】
ここで、Δｒ：ｒ２−ｒ１若しくはｒ３−ｒ２で表される設置熱電対間距離、ｔ：熱源の周期、τ：２つの温度波の時間遅れ、κｉ：測定軸方向の実測熱拡散率の測定値を示す。
【００５９】
一般的に、３つの測定軸における熱拡散率を用いて、次式より主軸熱拡散率は、式（９）により算出される。
【００６０】
【数９】
【００６１】
ここで、κｐ１：一つの主軸熱伝導率、κ１、κ２、κ３：３つの測定軸における熱拡散率の実測値を示す。
【００６２】
同様に、もう一方の主軸熱拡散率κＰ２を、次式（１０）により求めることができる。
【００６３】
【数１０】
【００６４】
ここで、λｐ２は他方の主軸熱伝導率である。
【００６５】
特に、０°，１２０°，及び２４０°における熱拡散率の実測値により、次式（１１）を用いて、一つの主軸熱拡散率κＰ１を求めることができる。
【００６６】
【数１１】
【００６７】
同様に、もう一方の主軸熱拡散率κＰ２を、次式（１２）により求めることができる。
【００６８】
【数１２】
【００６９】
更に、被測定物体の比熱は、これらの主軸熱伝導率及び主軸熱拡散率から、次式（１３）により算出できる。
【００７０】
【数１３】
【００７１】
ここで、ｃは比熱、ρは試料密度である。
【００７２】
上述した主軸熱伝導率の算出式、式（４），式（５）及び主軸熱拡散率の算出式、式（１１），式（１２）、その主軸角の算出式、式（７）に従って二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を高精度に測定することが可能となる。
【００７３】
従って、本実施例は、二次元異方性熱伝導物質である試料１の表面に、ペルチエ素子８により加熱吸熱の切替え可能な点状熱源２を接触させ、このペルチエ素子８にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電してパルス周期若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期関数で表される周期で発生させた点状熱源２の熱を加え、この熱が拡散して二次元異方性熱伝導物質の特性を反映した非定常状態若しくは定常状態における温度分布の変化状態を測定して、二次元異方性熱伝導物質の主軸熱伝導率と主軸熱拡散率とが同時に分離測定できる効率的且つ高精度に二次元異方性熱伝導物質の主軸熱物性値（主軸熱伝導率，主軸熱拡散率など）を測定する方法並びにその測定装置となる。
【００７４】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 被測定物体
２ 点状熱源
３ 温度測定素子
８ ペルチエ素子
16 実測値算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱吸熱切替え可能な点状熱源を、二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体の表面に接触し周期的に加熱吸熱して、この被測定物体の表面の複数箇所に配置した温度測定素子で、この被測定物体の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における周期的な温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定することを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項２】
ペルチエ素子により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源を、二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体の表面に接触し、前記ペルチエ素子にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記被測定物体の表面を前記点状熱源によりパルス若しくは周期的に加熱吸熱し、この被測定物体の表面の複数箇所に配置した温度測定素子で、この被測定物体の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定することを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項３】
前記被測定物体の表面の複数箇所に配置する前記温度測定素子を、前記点状熱源を中心とする互いに等角度を成す複数の放射方向を測定軸方向としてこの測定軸方向に等間隔に配置し、この温度測定素子により各測定点の前記温度波の位相差及び温度差を測定して、各測定軸方向の熱伝導率および熱拡散率を実測値として算出し、これらの算出結果を用いて前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を算出することを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項４】
前記各測定軸方向の熱伝導率は、前記点状熱源から単位時間当たりに流れる熱量，前記点状熱源からこの放射方向である前記測定軸方向の前記各測定点までの距離の対数比，前記被測定物体の厚さ，及び前記測定点の温度差で表されるQ・ln(r２/r１)/（2πhΔT）により算出し、前記各測定軸方向の熱拡散率は、パルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の時間に関する位相差で表されるtΔr２/(4πτ２)により算出することを特徴とする請求項３記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項５】
前記点状熱源を、ペルチエ素子を有する構成とし、このペルチエ素子にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記点状熱源が前記被測定物体の表面に対して加熱と吸熱とを繰り返す熱流束の印加条件を設定し、絶対法を用いて前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を同時に測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項６】
加熱吸熱切替え可能な点状熱源と、被測定物体の表面に複数箇所に配置する温度測定素子とを具備し、前記被測定物体を前記点状熱源で周期的に加熱吸熱して、この被測定物体の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における周期的な温度波の位相差及び温度差を前記温度測定素子で測定して、前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するように構成したことを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【請求項７】
ペルチエ素子により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源と、被測定物体の表面に複数箇所に配置する温度測定素子とを具備し、前記ペルチエ素子にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記点状熱源が周期的に加熱吸熱を繰り返すように構成し、前記被測定物体を前記点状熱源で周期的に加熱吸熱して、この被測定物体の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態におけるパルス周期若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期関数で表される周期の温度波の位相差及び温度差を前記温度測定素子で測定して、前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するように構成したことを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【請求項８】
前記温度測定素子を、前記点状熱源を中心とする互いに等角度を成す複数の放射方向の直線上に等間隔に配置し、各測定点の時間に関するパルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の位相差および温度差を用いて各測定軸方向の熱伝導率及び熱拡散率を実測値として算出する実測値算出部を具備し、これらの算出結果を用いて前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を算出するように構成したことを特徴とする請求項６，７のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【請求項９】
前記実測値算出部は、前記各測定軸上の熱伝導率を、前記点状熱源から単位時間当たりに流れる熱量，前記点状熱源から放射方向線上の前記測定点までの距離の対数比，前記被測定物体の厚さ，及び前記測定点の温度差で表されるQ・ln(r２/r１)/（2πhΔT）により算出する手段と、前記各測定軸上の熱拡散率を、パルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の時間に関する位相差で表されるtΔr２/(4πτ２)により算出する手段とで構成したことを特徴とする請求項８記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【請求項１０】
前記点状熱源を、ペルチエ素子を有する構成とし、このペルチエ素子にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を加えて前記点状熱源が前記被測定物体の表面に対してパルス周期若しくは周期関数で表される周期で加熱と吸熱とを繰り返す熱流束の印加条件を設定し、絶対法を用いて前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を同時に測定するように構成したことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【請求項１】
加熱吸熱切替え可能な点状熱源を、二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体の表面に接触し周期的に加熱吸熱して、この被測定物体の表面の複数箇所に配置した温度測定素子で、この被測定物体の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における周期的な温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定することを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項２】
ペルチエ素子により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源を、二次元異方性熱伝導物質若しくは二次元等方性熱伝導物質である被測定物体の表面に接触し、前記ペルチエ素子にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記被測定物体の表面を前記点状熱源によりパルス若しくは周期的に加熱吸熱し、この被測定物体の表面の複数箇所に配置した温度測定素子で、この被測定物体の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における温度波の位相差及び温度差を測定して、前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定することを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項３】
前記被測定物体の表面の複数箇所に配置する前記温度測定素子を、前記点状熱源を中心とする互いに等角度を成す複数の放射方向を測定軸方向としてこの測定軸方向に等間隔に配置し、この温度測定素子により各測定点の前記温度波の位相差及び温度差を測定して、各測定軸方向の熱伝導率および熱拡散率を実測値として算出し、これらの算出結果を用いて前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を算出することを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項４】
前記各測定軸方向の熱伝導率は、前記点状熱源から単位時間当たりに流れる熱量，前記点状熱源からこの放射方向である前記測定軸方向の前記各測定点までの距離の対数比，前記被測定物体の厚さ，及び前記測定点の温度差で表されるQ・ln(r２/r１)/（2πhΔT）により算出し、前記各測定軸方向の熱拡散率は、パルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の時間に関する位相差で表されるtΔr２/(4πτ２)により算出することを特徴とする請求項３記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項５】
前記点状熱源を、ペルチエ素子を有する構成とし、このペルチエ素子にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記点状熱源が前記被測定物体の表面に対して加熱と吸熱とを繰り返す熱流束の印加条件を設定し、絶対法を用いて前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を同時に測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定方法。
【請求項６】
加熱吸熱切替え可能な点状熱源と、被測定物体の表面に複数箇所に配置する温度測定素子とを具備し、前記被測定物体を前記点状熱源で周期的に加熱吸熱して、この被測定物体の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態における周期的な温度波の位相差及び温度差を前記温度測定素子で測定して、前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するように構成したことを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【請求項７】
ペルチエ素子により加熱と吸熱とに切替え可能な点状熱源と、被測定物体の表面に複数箇所に配置する温度測定素子とを具備し、前記ペルチエ素子にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を通電して前記点状熱源が周期的に加熱吸熱を繰り返すように構成し、前記被測定物体を前記点状熱源で周期的に加熱吸熱して、この被測定物体の温度場の変化する非定常状態若しくは温度場の変化しない定常状態におけるパルス周期若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期関数で表される周期の温度波の位相差及び温度差を前記温度測定素子で測定して、前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率，比熱など主軸熱物性値を測定するように構成したことを特徴とするパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【請求項８】
前記温度測定素子を、前記点状熱源を中心とする互いに等角度を成す複数の放射方向の直線上に等間隔に配置し、各測定点の時間に関するパルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の位相差および温度差を用いて各測定軸方向の熱伝導率及び熱拡散率を実測値として算出する実測値算出部を具備し、これらの算出結果を用いて前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を算出するように構成したことを特徴とする請求項６，７のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【請求項９】
前記実測値算出部は、前記各測定軸上の熱伝導率を、前記点状熱源から単位時間当たりに流れる熱量，前記点状熱源から放射方向線上の前記測定点までの距離の対数比，前記被測定物体の厚さ，及び前記測定点の温度差で表されるQ・ln(r２/r１)/（2πhΔT）により算出する手段と、前記各測定軸上の熱拡散率を、パルス周期若しくは周期関数で表される周期の温度波の時間に関する位相差で表されるtΔr２/(4πτ２)により算出する手段とで構成したことを特徴とする請求項８記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【請求項１０】
前記点状熱源を、ペルチエ素子を有する構成とし、このペルチエ素子にパルス電流若しくはｓｉｎ関数，ｃｏｓ関数などの周期的な電流を加えて前記点状熱源が前記被測定物体の表面に対してパルス周期若しくは周期関数で表される周期で加熱と吸熱とを繰り返す熱流束の印加条件を設定し、絶対法を用いて前記被測定物体の主軸熱伝導率，主軸熱拡散率及び主軸角を同時に測定するように構成したことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のパルス・周期法による多点温度測定を用いた二次元異方性熱伝導物質の主軸熱定数測定装置。
【図２】
【図３】
【図１】
【図３】
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１６４０３２（Ｐ２０１１−１６４０３２Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９４９４（Ｐ２０１０−２９４９４）
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（５９６０２１２０７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【出願人】（５９６０２１２０７）
【Ｆターム（参考）】
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