熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法
【課題】板状の被測定片を垂直配置や真空中に配置しなくても、当該被測定片の熱伝導率を求めることができる熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、被測定片１２の一端部１３ａを加熱し、この被測定片１２の一端部１３ａから他端部１３ｂに向う方向に沿って連続又は断続した当該被測定片１２の温度分布を検出し、被測定片１２の熱伝導抵抗Ｒｃｄ１と被測定片１２の熱伝達抵抗Ｒｃｖ１との比である熱抵抗比ｍ１と、板状の部材１６の一端部１７ａを加熱したときの当該部材１６における一端部１７ａから他端部１７ｂに向かう方向に沿った板状部材１６温度分布に基づく演算用熱伝達率ｈ２，ｈ２ａと、被測定片１２の温度分布と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、被測定片１２の一端部１３ａを加熱し、この被測定片１２の一端部１３ａから他端部１３ｂに向う方向に沿って連続又は断続した当該被測定片１２の温度分布を検出し、被測定片１２の熱伝導抵抗Ｒｃｄ１と被測定片１２の熱伝達抵抗Ｒｃｖ１との比である熱抵抗比ｍ１と、板状の部材１６の一端部１７ａを加熱したときの当該部材１６における一端部１７ａから他端部１７ｂに向かう方向に沿った板状部材１６温度分布に基づく演算用熱伝達率ｈ２，ｈ２ａと、被測定片１２の温度分布と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を測定するための熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、板状の被測定片の熱伝導率ｋを測定する方法として、以下の方法が知られている。
【０００３】
この方法では、図２０に示されるように、被測定片１００をその主面部１００ａが垂直となる姿勢で配置（垂直配置）し、自然空冷下で一方の端部１０２をヒーターＨ等で加熱する。この被測定片１００において、一方の端部１０２から他方の端部１０４に向かう方向に沿った複数箇所（図２０では７箇所）ｘ１,ｘ２,…で被測定片１００の温度をそれぞれ検出する。そして、求めた被測定片１００の各位置での温度と、計算式（具体的には、垂直配置された平板の自然対流式と放射式）と、を用いて自然空冷下で垂直配置された被測定片１００の熱伝達率ｈを算出する。この熱伝達率ｈは、他の姿勢で配置された平板の各位置での温度を検出して前記他の姿勢の平板に対する計算式によって求めた熱伝達率ｈに比べて誤差が少ない。そのため、上記の計算式（自然対流式及び放射式）によって求めた被測定片の熱伝達率ｈと、上記のようにして検出した被測定片１００の各位置ｘ１,ｘ２,…での温度と、フィン効率を算出するための計算式とから被測定片１００の熱伝導率ｋを精度よく導出することができる。
【０００４】
一方、板状の被測定片の熱伝導率ｋを測定する方法として、非特許文献１に記載の方法も知られている。この方法は、図２１に示されるように、真空中に配置された被測定片１００の一方の端部（基部）１０２を冷却部材１０６で挟み込み、被測定片１００の他方の端部である先端部１０４、及び基部１０２側の冷却部材１０６の近傍にヒーターＨ１，Ｈ２をそれぞれ設ける。そして、ヒーターＨ１，Ｈ２によって被測定片１００を加熱し、被測定片１００の温度を基部１０２から先端部１０４に向う方向に沿って複数箇所（図２１では３箇所）ｘ１,ｘ２,…で測定する。
【０００５】
真空中に配置されているので被測定片１００は、真空断熱状態となっている。このため、ヒーターＨ１,Ｈ２から冷却部材１０６に向けて被測定片１００中を流れる熱の被測定片１００表面から当該被測定片１００の周囲の空間への放熱が無視できる。そのため、被測定片１００の熱伝達率ｈを考慮することなく、被測定片１００内の熱流Ｑと被測定片１００の各位置ｘ１,ｘ２,…で測定された温度及び被測定片１００のヒーターＨ１，Ｈ２の位置における温度に基づく温度勾配とから所定の計算式によって被測定片１００の熱伝導率ｋを導出することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Journal of Heat Transfer, AUGUST 1997,Vol.119,P401-405
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記一つ目の熱伝導率の測定方法では、熱伝達率ｈを算出する際に、垂直配置した平板の自然対流式及び放射式を用いて被測定片１００の熱伝導率ｋを求めている。
【０００８】
一方、上記二つ目の熱伝導率の測定方法（非特許文献１に記載の方法）では、熱伝達率ｈを求める代わりに、被測定片１００を真空中に配置して真空断熱状態とし、これにより、被測定片１００中を流れるヒーターＨ１，Ｈ２からの熱流Ｑの熱損が無視できる状態にして、この熱流Ｑと被測定片１００の温度勾配とから熱伝導率ｋを求めている。そのため、被測定片１００が空気中に配置されると、熱伝導率ｋを精度よく求めることができない。
【０００９】
そこで、板状の被測定片を垂直配置や真空中に配置しなくても、当該被測定片の熱伝導率を求めることができる熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定装置であって、前記被測定片の一端部を加熱する加熱部と、前記被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する温度分布検出部と、前記被測定片の熱伝導率を算出する演算装置と、を備える。そして、前記演算装置は、演算用熱伝達率を格納する記憶部と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を有し、前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている。
【００１１】
本発明の熱伝導率測定装置によれば、熱伝導率が既知の板状の部材の一端から他端に向かう方向に沿った温度分布（板状部材温度分布）に基づいて導出される熱伝達率（演算用熱伝達率）を利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１２】
具体的に、被測定片の熱伝達率と、被測定片の温度分布（各位置の温度）から求められる第１の熱抵抗比とが分れば、これらを利用して被測定片の熱伝導率を求めることができる。そこで、熱伝導率が既知の板状の部材の熱伝導率と温度分布とから求まる前記板状の部材の熱伝達率（演算用熱伝達率）を被測定片の熱伝達率と擬制することにより、この演算用熱伝達率と被測定片の温度分布とから被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１３】
このように、本発明の熱伝導率測定装置によれば、熱伝導率が既知の板状の部材の熱伝達率を被測定片の熱伝達率と擬制することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式を用いた演算を行わなくても被測定片の熱伝導率を導出することができるため、被測定片を垂直配置しなくてもよい。
【００１４】
しかも、被測定片と当該被測定片の周囲の空間との間の熱移動を扱うための係数である被測定片の熱伝達率（詳しくは、被測定片の熱伝達率として擬制した演算用熱伝達率）を用いて被測定片の熱伝導率を求めているため、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１５】
具体的に、前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として前記記憶部に格納されてもよい。このような温度分布の関数として記憶部に格納された演算用熱伝達率を利用すれば、被測定片の温度分布を測定するだけで、演算により被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１６】
また、前記加熱部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の一端部を加熱可能であり、前記温度分布検出部は、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出可能であり、前記演算装置は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記温度分布検出部により検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、前記記憶部は、前記比較片熱伝達率導出部で求めた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として格納してもよい。このように、熱伝導率が既知の比較片を実際に加熱してその温度分布から求めた熱伝達率を演算用熱伝達率として利用することによっても、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１７】
この場合、一つの加熱部と一つの温度分布検出部とにより、比較片と被測定片との温度分布をそれぞれ求めて被測定物の熱伝導率を求めてもよく、また、異なる加熱部によって比較片と被測定片とを別々に加熱して異なる温度分布検出部によって比較片と被測定片との温度分布を別々に検出してもよい。
【００１８】
加熱と温度分布の検出とを別々に行う場合には、前記加熱部は、前記被測定片の一端部を加熱する被測定片加熱部と、熱伝導率が既知の板状の比較片の一端部を加熱する比較片加熱部とを有し、前記温度分布検出部は、被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出部と、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出部と、を有し、前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求めるようにしてもよい。
【００１９】
本発明に係る熱伝導率測定装置においては、前記被測定片の周囲と前記比較片の周囲とを同じ雰囲気条件に制御するための雰囲気制御手段を備えてもよい。尚、本発明における雰囲気条件とは、被測定片の周囲及び比較片の周囲の風速や風向、温度等のことをいう。
【００２０】
かかる構成では、被測定片及び比較片の周囲の雰囲気条件を雰囲気制御手段によって制御することにより、同じ雰囲気条件下で被測定片の温度分布と比較片の温度分布とをそれぞれ検出することができる。これにより、比較片の熱伝達率を用いて求めた被測定片の熱伝導率から、被測定片及び比較片の温度分布を測定したときの雰囲気条件の差異に基づく影響を排除することができる。即ち、比較片の熱伝達率を用いて被測定片の熱伝導率を算出するときの演算において雰囲気条件の差異に基づく影響が排除されるため、被測定片の熱伝導率をより精度よく求めることができる。
【００２１】
前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第１の熱抵抗比と前記比較片熱伝達率導出部で求められた比較片の熱伝達率と前記被測定片温度分布検出部で検出された被測定片の温度分布とから当該被測定片の熱伝導率を求める第１導出部と、前記被測定片が被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の１又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより構成されている場合に、前記第１導出部で求められた被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める第２導出部と、を有してもよい。
【００２２】
かかる構成によれば、薄く熱伝導率を求めることが困難な試験薄片であっても、当該試験薄片と厚さ調整薄片とを積層して被測定片とすることにより、試験薄片の熱伝導率を比較的正確に求めることができる。即ち、試験薄片と厚さ調整薄片とを積層して、一端部から他端部に向う熱流の通過する断面積を大きくすることにより一端部から他端部に向って流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとすることができ、これにより、薄く熱伝導率が小さな試験薄片の熱伝導率を求めることが可能となる。
【００２３】
また、厚さ調整薄片を用いることにより、試験薄片が１つあれば、この試験薄片の熱伝導率を求めることができる。
【００２４】
互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより構成される比較片を備えることが好ましい。
【００２５】
かかる構成によれば、複数の比較薄片を組み合わせることによって比較片の温度分布（温度勾配）を被測定片の温度分布（温度勾配）と近似させることにより、比較片の熱伝導率と被測定片の熱伝導率とが近似するため、この比較片の熱伝達率を用いて求めた被測定片の熱伝導率の精度がより向上する。
【００２６】
また、上記課題を解決すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率演算装置であって、演算用熱伝達率を格納すると共に、前記被測定片の一端部が加熱された状態で当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該被測定片の温度分布を格納する記憶部と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記記憶部に格納される前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を備える。そして、前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている。
【００２７】
本発明の熱伝導率測定装置によれば、熱伝導率が既知の板状の部材の一端から他端に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率を利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。これにより、被測定片を垂直配置しなくても当該被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００２８】
しかも、熱伝達率（演算用熱伝達率）を用いて被測定片の熱伝導率を求めているため、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００２９】
具体的に、前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として前記記憶部に格納されてもよい。このような温度分布の関数として記憶部に格納される演算用熱伝達率を利用すれば、被測定片の温度分布が当該熱伝導率演算装置に入力されるだけで、被測定片の熱伝導率が求まる。
【００３０】
また、前記記憶部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の当該熱伝達率と、前記比較片の一端部が加熱された状態で当該比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該比較片の温度分布と、を格納し、前記演算部は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される比較片の熱伝導率と、前記記憶部に格納される比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、前記比較片熱伝達率導出部は、当該比較片熱伝達率導出部において求められた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記記憶部に格納させてもよい。
【００３１】
このように、熱伝導率が既知の比較片を実際に加熱してその温度分布から求めた熱伝達率を当該熱伝導率演算装置に入力し、これを演算用熱伝達率として利用することによっても、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００３２】
また、上記課題を解決すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率算出プログラムであって、前記被測定片の一端部が加熱された状態で、当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片の温度分布と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った第１の温度分布に基づく演算用熱伝達率と、をコンピュータが受け取ることで、このコンピュータを、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記演算用熱伝達率と、前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出手段として機能させる。
【００３３】
このようなプログラムをコンピュータに読み込ませることにより、被測定片の温度分布と熱伝導率が既知の板状の部材の温度分布に基づく演算用熱伝達率とをコンピュータに入力すれば、当該コンピュータが被測定片の熱伝導率を算出する。
【００３４】
また、このプログラムでは、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。そのため、コンピュータに入力される被測定片の温度分布は、垂直配置した被測定片の温度分布でなく他の姿勢（例えば、水平配置等）で配置した被測定片の温度分布でもよい。さらに、このプログラムでは、熱伝達率（演算用熱伝達率）を用いて被測定片の熱伝導率を求めているので、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれているため、コンピュータに入力される被測定片の温度分布は、真空中でなく空気中に配置した被測定片の温度分布でもよい。
【００３５】
また、上記課題を解決すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定方法であって、前記被測定片の一端部を加熱し、この被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出工程と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出工程で検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出工程と、を備える。
【００３６】
本発明の熱伝導率測定方法によれば、被測定片の温度分布を検出し、熱伝導率が既知の板状の部材の一端から他端に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率を利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。これにより、被測定片を垂直配置しなくても当該被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００３７】
しかも、熱伝達率（演算用熱伝達率）を用いて被測定片の熱伝導率を求めているため、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００３８】
尚、演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として予め求められていてもよく、また、熱伝導率が既知の板状部材（比較片）を実際に加熱してその温度分布から求めてもよい。
【００３９】
比較片を実際に加熱して得られた温度分布から演算用熱伝達率を求める場合、熱伝導率が既知の板状の比較片の一端部を加熱し、この比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出工程と、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記比較片温度分布検出工程で検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出工程と、をさらに備え、前記被測定片熱伝導率導出工程は、前記比較片熱伝達率導出工程で求められる前記比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記被測定片の熱伝導率を求めるようにしてもよい。
【００４０】
この場合、前記比較片温度分布検出工程の前に、互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより前記比較片を形成する比較片形成工程を備え、前記比較片形成工程では、前記比較片温度分布検出工程で検出される温度分布が前記被測定片温度分布検出工程で検出される被測定片の温度分布に近くなるように、前記互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片が組み合わされて前記比較片が形成されることが好ましい。
【００４１】
かかる構成によれば、比較片の温度分布（温度勾配）が被測定片の温度分布（温度勾配）と近似するように複数の比較薄片を組み合わせて比較片を形成することにより、比較片の熱伝導率と被測定片の熱伝導率とが近似するため、この比較片の熱伝達率を用いて求めた被測定片の熱伝導率の精度がより向上する。
【００４２】
前記被測定片温度分布検出工程の前に、複数の被測定薄片を積層することにより前記被測定片を形成する被測定片作成工程を備えてもよい。
【００４３】
かかる構成によれば、薄く又は熱伝導率の小さな試験薄片でも、これら試験薄片を複数積層して被測定片とすることにより、試験薄片の熱伝導率を求めることができる。即ち、同じ材質の板状部材であれば一枚で求めた熱伝導率も複数枚重ねて求めた熱伝導率も同じ値となることを利用し、複数の試験薄片を積層して被測定片を作成することによって、一端部から他端部に向う熱流の通過する断面積を大きくして一端部から他端部に向かって流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとし、これにより、薄く熱伝導率が小さな試験薄片の熱伝導率も求めることが可能となる。
【００４４】
また、前記被測定片温度分布検出工程の前に、被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の１又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより前記被測定片を形成する被測定片形成工程と、前記被測定片熱伝導率導出工程で求められた前記被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める被測定薄片熱伝導率導出工程と、を備えてもよい。
【００４５】
かかる構成によれば、被測定薄片と厚さ調整薄片とを積層して被測定片を作成することにより、一端部から他端部に向う熱流の通過する断面積を大きくして一端部から他端部まで流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとすることができ、これにより、薄く又は熱伝導率が小さな被測定片の熱伝導率も求めることができる。また、厚さ調整薄片を用いて被測定片を作成するため、被測定薄片が少なく被測定薄片のみを積層しても十分な厚さの被測定片を作成できない場合でも、この被測定薄片の熱伝導率を求めることができる。
【発明の効果】
【００４６】
以上より、本発明によれば、板状の被測定片を垂直配置や真空中に配置しなくても、当該被測定片の熱伝導率を求めることができる熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図である。
【図２】図１の熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
【図３】被測定片本体と厚さ調整薄片とを積層した被測定片の構成を説明するための図である。
【図４】比較薄片を積層した比較片の構成を説明するための図である。
【図５】比較薄片を積層した比較片における比較薄片の組み合わせ毎の等価熱伝導率を示す図である。
【図６】被測定片及び比較片の内部に温度センサを配置した構成を説明するための図である。
【図７】被測定片及び比較片における各符号を説明するための図である。
【図８】第２実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図である。
【図９】図８の熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、第３実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した正面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の熱伝導率測定装置の測定部に断熱部材を設置した状態を示した図である。
【図１１】図１０（Ｂ）のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】第３実施形態の熱伝導率測定装置における温度センサ部の構造を概略的に示した平面図である。
【図１３】他実施形態の温度検出部の構造を概略的に示した正面図である。
【図１４】他実施形態の温度検出部の構造を概略的に示した正面図である。
【図１５】他実施形態の測定部における取付部材を説明するための図であって、図１５（Ａ）は被測定片を設置する前の状態を示し、図１５（Ｂ）は取付部材に被測定片を設置した状態を示す図である。
【図１６】他実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片（又は比較片）を配置した状態の構造を概略的に示した平面図である。
【図１７】他実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片を配置した状態の構造を概略的に示した平面図である。
【図１８】軟質材料の熱伝導率を測定するときの被測定片の構造を説明するための図である。
【図１９】軟質材料の熱伝導率とこれを挟み込む厚さ調整薄片の厚さに対する被測定片の有効熱伝導率との関係を示す図である。
【図２０】従来の熱伝導率測定方法を説明するための図である。
【図２１】従来の熱伝導率測定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００４９】
<第１実施形態>
図１は、本発明の第１実施形態による熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図であり、図２は、図１に示した熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
【００５０】
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態による熱伝導率測定装置１０の構成について説明する。
【００５１】
本実施形態の熱伝導率測定装置１０は、板状の被測定片１２の主面部１２ａに沿った方向の熱伝導率ｋ１を測定するものであり、図１及び図２に示すように、被測定片１２と比較片１６とを設置可能な測定部２０と、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する演算装置（熱伝導率演算装置）４０と、を備える。
【００５２】
測定部２０に設置される被測定片１２は、プリント基板や高熱伝導率のグラファイト板等の板状の部材である。被測定片１２は、一方向に直線状に延びる細長い形状である。この被測定片１２は、図１及び図２に示すように一端部１３ａが保持された状態で熱伝導率測定装置１０に設置され、その長手方向の熱伝導率ｋ１が測定される。被測定片１２は、単一の部材で構成される場合と、図３に示すように、被測定片本体（被測定薄片）１４と、１又は複数の厚さ調整薄片１５とを積層することにより構成される場合とがある。本実施形態の被測定片１２は、図１において左右に長い矩形状を有し、例えば、長さが１０ｍｍ〜１ｍ、幅が５ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００５３】
厚さ調整薄片１５は、被測定片本体１４が薄くて当該熱伝導率ｋ１ａが測定できない場合又は被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａが小さ過ぎて当該熱伝導率ｋ１ａが測定できない場合に、この被測定片本体１４と積層して被測定片本体１４よりも熱伝導率ｋの大きな被測定片１２を構成することにより、被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａの測定を可能にするためのものである。この厚さ調整薄片１５は、熱伝導率ｋｐが既知の材質で形成されている。このため、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層した被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができれば、この熱伝導率ｋ１から被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを演算によって求めることができる。
【００５４】
本実施形態では、例えば、被測定片本体１４は、長さが１０ｍｍ〜１ｍ、幅が５ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、厚さ調整薄片１５は、長さが１０ｍｍ〜１ｍ、幅が５ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。但し、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層した被測定片１２が、上記のように、長さが１０ｍｍ〜１ｍ、幅が５ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜１０ｍｍとなるように、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との長さ、幅、及び厚さがそれぞれ設定される。
【００５５】
本実施形態の被測定片１２では、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とが両面テープ１８により接着されているが、これに限定されず、接着剤等で接着されてもよい。
【００５６】
測定部２０に設置される比較片１６は、熱伝導率ｋ２が既知の板状部材であり、熱伝達率ｈ２を求めるために用いられる。即ち、本実施形態の熱伝導率測定装置１０は、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６から求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を被測定片１２の熱伝達率ｈ１と擬制し、この熱伝達率ｈ２を用いることで被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める。これら熱伝達率ｈや熱伝導率ｋは部材の形状により変化するため、比較片１６の形状は、被測定片１２の形状と近似している（被測定片１２と同じ形状を含む）ことが好ましい。
【００５７】
比較片１６は、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）に示すように、熱伝導率ｋ２を調整することができるように複数（本実施形態では２枚）の比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…を積層することにより構成される。各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…は、互いに熱伝導率ｋ２ａ，ｋ２ｂ，ｋ２ｃ，…や厚さが異なる。このように互いに熱伝導率ｋ２ａ，ｋ２ｂ，ｋ２ｃ，…や厚さの異なる比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…を組み合わせ可能とすることによって、後述する加熱時における比較片１６の温度分布（温度勾配）を被測定片１２の温度分布（温度勾配）に近づけることができる。これにより、比較片１６の熱伝導率ｋ２と被測定片１２の熱伝導率ｋ１とを近づけることができ、この熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６から求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を利用して被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めたときに、この被測定片１２の熱伝導率ｋ１の精度を向上させることができる。
【００５８】
各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…は、それぞれ熱伝導率ｋ２ａ，ｋ２ｂ，ｋ２ｃ，…が既知の板状の部材である。これらの比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…は、互いに熱伝導率ｋや厚さが異なるように形成されている。本実施形態では、比較薄片として、銅板１６ａとアルミ板１６ｂとＳＵＳ板１６ｃとが用いられる。各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、長さが１５ｃｍ、幅が２ｃｍであり、材質毎に１ｍｍと０．５ｍｍと０．２ｍｍとの３種類の厚さのものが用意されている。
【００５９】
尚、本実施形態の熱伝導率測定装置１０では、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を測定するときに比較片１６の熱伝導率ｋ２が必要となるため、各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃの組み合わせ毎に比較片１６の等価熱伝導率ｋ２が予め求められている。本実施形態において各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃを組み合わせたときの等価熱伝導率ｋ２は、図５及び以下の表１に示すような値となる。
【００６０】
【表１】
【００６１】
本実施形態では、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との接着と同様に、各比較薄片同士（例えば、１６ａ，１６ｂ）が両面テープ１８により接着されている。
【００６２】
測定部２０は、被測定片１２及び比較片１６を保持する固定部２２と、被測定片１２及び比較片１６の温度分布を検出する温度検出部（温度分布検出部）３０と、固定部２２に保持された被測定片１２及び比較片１６に送風するための送風手段３７と、送風手段３７から固定部２２に保持された状態の被測定片１２及び比較片１６に向う空気の流れを均一にする整流板３８と、を備える。
【００６３】
固定部２２は、被測定片１２の長手方向の一端部（第１端部）１３ａを保持することにより当該被測定片１２を固定する。また固定部２２は、比較片１６の長手方向の一端部（第３端部）１７ａを保持することにより当該比較片１６を固定する。即ち、本実施形態の固定部２２は、被測定片１２と比較片１６とを同時に保持することができる。具体的に、固定部２２は、被測定片１２と比較片１６とが互いに平行で且つ主面部１２ａ，１６ａが水平な姿勢となるように、被測定片１２の第１端部１３ａと比較片１６の第３端部１７ａとを上下方向から挟持することで当該被測定片１２及び比較片１６を固定する。このように、固定部２２が被測定片１２と比較片１６とを並べて保持することにより、当該被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件が制御し易くなる。尚、本実施形態において、雰囲気条件とは被測定片１２の周囲及び比較片１６の周囲の風速や風向、温度等のことをいう。
【００６４】
固定部２２は、支持部２３と押え部２４とを有する。この固定部２２では、支持部２３の上端面２３ａに被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａを置いた状態で押え部２４がこれら第１端部１３ａ及び第３端部１７ａを上側から支持部２３に対して押え付け、その状態で押え部２４が支持部２３に固定されることにより、被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａが挟持される。
【００６５】
支持部２３は、台の上に載置され、又は、固定体に固定されている。本実施形態の支持部２３は、断熱部材により形成されている。
【００６６】
本実施形態の押え部２４は、伝熱性を有する素材（例えば、金属等）で形成される押え部本体２５と、通電等によって発熱する発熱体２６と、を有する。押え部本体２５は、図１において上下方向に長い直方体形状を有し、発熱体２６は、柱形状を有する。そして、押え部本体２５の中心部を長手方向に貫通する穴２５ａに発熱体２６が嵌め込まれることで押え部２４が構成される。これにより、固定部２２が被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａを挟持（保持）した状態で発熱体２６が発熱することにより、その熱が第１端部１３ａ及び第３端部１７ａに伝わる。即ち、本実施形態の固定部２２は、被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａを加熱する加熱部も兼ねている。この押え部２４の四隅には、固定用ネジ２７が配設されており、この固定用ネジ２７によって押え部２４が支持部２３に対して着脱される。
【００６７】
温度検出部３０は、被測定片１２の温度分布を検出する第１検出部（被測定片温度分布検出部）３２と、比較片１６の温度分布を検出する第２検出部（比較片温度分布検出部）３４と、を備える。
【００６８】
第１検出部３２は、被測定片１２の第１端部１３ａから当該第１端部１３ａと反対側の端部（他端部）である第２端部１３ｂに向う方向に沿って当該被測定片１２の温度分布を検出し、第２検出部３４は、比較片１６の第３端部１７ａから当該第３端部１７ａと反対側の端部（他端部）である第４端部１７ｂに向う方向に沿って当該比較片１６の温度分布を検出する。
【００６９】
これら第１検出部３２及び第２検出部３４は、複数（本実施形態では５つ）の温度センサ３６をそれぞれ有する。各温度センサ３６は、被測定片１２又は比較片１６における当該温度センサ３６の取り付けられた部位の温度を検出し、この温度に応じた信号を出力する。本実施形態の第１検出部３２の各温度センサ３６は、被測定片１２に対して当該被測定片１２の第１端部１３ａから第２端部１３ｂに向かって間隔をおいて一列に並ぶように配置され、第２検出部３４の各温度センサ３６は、比較片１６に対して当該比較片１６の第３端部１７ａから第４端部１７ｂに向って間隔をおいて一列に並ぶように配置される。これにより、本実施形態の第１検出部３２は、被測定片１２において、第１端部１３ａから第２端部１３ｂに向って断続的な温度分布を検出する。同様に、本実施形態の第２検出部３４は、比較片１６において、第３端部１７ａから第４端部１７ｂに向かって断続的な温度分布を検出する。
【００７０】
これら各温度センサ３６は、被測定片１２又は比較片１６の表面（主面部）１２ａ，１６ａに接着等によって取り付けられるが、これに限定されず、図６に示すように、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との間や、比較薄片（例えば１６ａ，１６ｂ）同士の間に挟み込まれてもよい。このように温度センサ３６が被測定片１２や比較片１６の内部に配設されると外乱の影響が抑えられ、これにより、被測定片１２や比較片１６の温度の検出精度が向上する。その結果、求める被測定片１２の熱伝導率ｋ１の精度がより向上する。
【００７１】
本実施形態では、温度センサ３６として熱電対が用いられているが、これに限定されず、他の構成のセンサが用いられてもよい。また、本実施形態の温度センサ３６は、接触式のセンサであるが、放射温度計等の非接触式のセンサであってもよい。
【００７２】
送風手段３７は、被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件を制御するものである。本実施形態では、送風手段３７として送風ファンが用いられる。この送風ファン３７は、風速を調整可能に構成され、固定部２２に保持された状態の被測定片１２及び比較片１６の下方位置に配置される。具体的に、送風ファン３７は、被測定片１２及び比較片１６の主面（下面）に対向するように配置、即ち、被測定片１２及び比較片１６の下面に向けて送風できるように配置されている。このため、送風ファン３７が駆動することにより、被測定片１２及び比較片１６に対して下から上に向けて風が供給される。具体的に、送風ファン３７は、被測定片１２及び比較片１６の固定部２２に保持された部位以外の部位に対して下側から風を供給することにより、被測定片１２及び比較片１６の周囲の風速や風向き等を制御する。本実施形態の送風ファン３７は、演算装置４０に接続され、当該装置４０の送風手段制御部４８によって制御される。
【００７３】
整流板３８は、送風ファン３７から被測定片１２の下面の各部位に供給される風、及び比較片１６の下面の各部位に供給される風が一様となるようにするものであり、送風ファン３７と共に被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件を制御するための雰囲気条件制御手段を構成する。
【００７４】
この整流板３８は、送風ファン３７と固定部２２に保持された状態の被測定片１２及び比較片１６との間に配置される。詳しくは、整流板３８は、送風ファン３７と固定部２２に保持された状態の被測定片１２及び比較片１６との中間位置において、送風ファン３７と被測定片１２及び比較片１６との間を遮るように配置される。本実施形態では、整流板３８として金網が用いられ、この整流板３８は、送風ファン３７と被測定片１２及び比較片１６との間で水平方向に沿って配置される。整流板３８と送風ファン３７との間に空間が形成されるように、整流板３８と送風ファン３７とは、互いに間隔をおいて配置される。この空間は、バッファー空間として機能する。即ち、バッファー空間が設けられることにより、整流板３８を通過して被測定片１２及び比較片１６に供給される送風ファン３７からの風がより均一になる。
【００７５】
演算装置４０は、測定部２０で検出された被測定片１２（又は、被測定片本体１４）と比較片１６との各温度分布から被測定片１２（及び被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（及びｋ１ａ）を求める部位であり、記憶部４２と、所定の演算を行う演算部５０と、各種情報を入力するための入力部４４と、演算部５０での演算結果を表示する表示部４６と、送風ファン３７を制御するための送風手段制御部４８と、を備える。
【００７６】
記憶部４２は、各種情報が格納される部位であり、ハードディスク等で構成される。この記憶部４２は、被測定片１２の情報が格納される被測定片情報部４２ａと、比較片１６の情報が格納される比較片情報部４２ｂと、を有する。
【００７７】
被測定片情報部４２ａは、被測定片１２の形状に関する各値（以下、単に「被測定片１２の形状」とも称する。）や物性値（例えば、被測定片１２の厚さｔ１や被測定片１２の長さＬ１等の後述する演算に必要な各値、また、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものである場合には、被測定片本体１４の厚さｔ１ａや被測定片本体１４の長さＬ１等の被測定片本体１４の形状に関する各値、及び、各厚さ調整薄片１５の物性値（熱伝導率ｋｐ）や各厚さ調整薄片１５の厚さｔｐ等の形状に関する各値）の情報が格納される。尚、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものである場合には、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との各形状から求めることができる被測定片１２の形状（例えば、被測定片１２の厚さｔ１や被測定片１２の長さＬ１等）は、入力部４４から入力された被測定片本体１４の形状と厚さ調整薄片１５の形状とから演算部５０において計算され、その演算結果が被測定片情報部４２ａに格納される。
【００７８】
比較片情報部４２ｂは、比較片１６の形状に関する各値（以下、単に「比較片１６の形状」とも称する。）や物性値（例えば、比較片の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２や比較片１６の厚さｔ２等の各値、及び、比較片１６を構成する各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…の物性値や形状等）の情報が格納される。尚、各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…の形状から求めることができる比較片１６の形状（例えば、比較片１６の厚さｔ２や比較片１６の長さＬ２等）は、入力部４４から入力された各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…の形状に関する各値から演算部５０において計算され、その演算結果が比較片情報部４２ｂに格納される。
【００７９】
演算部５０は、種々の情報を処理可能ないわゆるコンピュータである。この演算部５０には、所定のプログラムが組み込まれ、このプログラムの実行によって機能的に第１演算部（比較片熱伝達率導出部）５２と、第２演算部（被測定片熱伝導率導出部）５４と、出力部５７と、が構成される。
【００８０】
第１演算部５２は、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比（第１の熱抵抗比）ｍ２と、記憶部４２（詳しくは比較片情報部４２ｂ）に格納されている比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２等の物性値及び比較片１６の形状と、第２検出部３４により検出された比較片１６の温度分布と、から当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を求める。
【００８１】
具体的に、第１演算部５２は、第２検出部３４で検出された比較片１６の長手方向の各位置における雰囲気温度（加熱していない状態の温度）からの上昇温度を測定して得られた上昇温度の温度分布と近似した曲線Ｔ（ｘ）を最小二乗法により求め、以下の式（１）によって比較片１６のフィン効率φｅｘｐを求める。
【数１】
ここで、Ｔ０は比較片１６の固定部２２側の根元温度であり、Ｌ２は、比較片１６の長さである。
【００８２】
そして、第１演算部５２は、この求められたフィン効率φｅｘｐと以下の式（２）とを比較することにより、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２を求める。
【数２】
ここで、ＴＬは、比較片１６の先端（第４の端部１７ｂ）の温度である。また、比較片１６の熱抵抗比ｍ２Ｌ２は、比較片１６の熱伝導抵抗（第２の熱伝導抵抗）Ｒｃｄ２と、比較片１６の熱伝達抵抗（第２の熱伝達抵抗）Ｒｃｖ２との比に基づく値である。尚、図７に示すように、熱伝導抵抗（第２の熱伝導抵抗）Ｒｃｄ２は、第３端部１７ａから第４端部１７ｂに向って熱が流れるときの抵抗であり、熱伝達抵抗（第２の熱伝達抵抗）Ｒｃｖ２は比較片１６の表面から当該比較片１６の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である。これら、熱伝導抵抗Ｒｃｄ２と熱伝達抵抗Ｒｃｖ２とは、以下の式（３）及び式（４）から求めることができる。
【数３】
【数４】
ここで、図７に示すように、Ａ２は比較片１６の断面積であり、Ｓ２は比較片１６の表面積であり、Ｐ２は比較片１６の周囲長さ（＝Ｓ２／Ｌ２）である。
【００８３】
第１演算部５２は、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２と形状と、から以下の式（５）により比較片１６の熱伝達率ｈ２を算出する。
【数５】
【００８４】
第２演算部５４は、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２で求められた比較片１６の熱伝達率（演算用熱伝達率）ｈ２と、第１検出部３２により検出された被測定片１２の温度分布（詳しくは、第１検出部３２で検出された被測定片１２の長さ方向の各位置における雰囲気温度（加熱していない状態の温度）からの上昇温度を測定して得られた上昇温度の温度分布）と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める。
【００８５】
具体的に、この第２演算部５４は、第１導出部５５と、第２導出部５６と、を備える。ここで被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１は、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と同様の以下の式（６）により定義される。
【数６】
ここで、図７に示すように、Ｌ１は被測定片１２の長さであり、Ａ１は被測定片１２の断面積であり、Ｓ１は被測定片１２の表面積であり、Ｐ１は被測定片１２の周囲長さ（＝Ｓ１／Ｌ１）である。また、被測定片１２の熱抵抗比ｍ１Ｌ１は、被測定片１２の熱伝導抵抗（第１の熱伝導抵抗）Ｒｃｄ１と、被測定片１２の熱伝達抵抗（第１の熱伝達抵抗）Ｒｃｖ１との比に基づく値である。尚、熱伝導抵抗Ｒｃｄ１は、第１端部１３ａから第２端部１３ｂに向って熱が流れるときの抵抗であり、熱伝達抵抗Ｒｃｖ１は被測定片１２の表面から当該被測定片１２の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である。これら熱伝導抵抗Ｒｃｄ１と熱伝達抵抗Ｒｃｖ１とは、式（３）及び式（４）と同様の式から求められる。
【００８６】
第１導出部５５は、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２で求められた比較片１６の熱伝達率ｈ２と、第１検出部３２で検出された被測定片１２の温度分布と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める。詳しくは、第１導出部５５は、第１検出部３２で検出された被測定片１２の温度分布から式（１）により被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求める。そして、第１導出部５５は、第１演算部５２と同様に、求めたフィン効率φｅｘｐと式（２）とを比較することにより、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。
【００８７】
第１導出部５５は、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２で求めた比較片１６の熱伝達率（演算用熱伝達率）ｈ２と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の形状とから、以下の式（７）により被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【数７】
【００８８】
第２導出部５６は、被測定片１２が被測定片本体１４と１又は複数の厚さ調整薄片１５とを積層することにより構成されている場合、即ち、被測定片本体１４に関する情報（形状）や厚さ調整薄片１５に関する情報（物性値及び形状）が記憶部４２入力されている場合に、第１導出部５５で求められた被測定片１２の熱伝導率ｋ１に基づいて、被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを求める。
【００８９】
具体的に、第２導出部５６は、記憶部４２（被測定片情報部４２ａ）に被測定片本体１４の形状や厚さ調整薄片１５の物性値及び形状が格納されていると判断した場合には、第１導出部５５で求められた被測定片１２の熱伝導率ｋ１と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の厚さｔ１と、被測定片本体１４の厚さｔ１ａと、厚さ調整薄片１５の熱伝導率ｋｐと、厚さ調整薄片１５の厚さｔｐとから以下の式（８）により被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを算出する。
【数８】
【００９０】
尚、本実施形態では、第２演算部５４（詳しくは第２導出部５６）が記憶部４２に被測定片本体１４の形状等が格納されているか否かにより、被測定片１２が単一の部材で形成されているか、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものかを判断しているが、切り換えスイッチ等を設け、これを切り換えることにより被測定片１２が単一の部材か積層体かを熱伝導率測定装置１０が判断するように構成されてもよい。
【００９１】
出力部５７は、第１導出部５５における演算結果又は第２導出部５６における演算結果を表示部４６に出力する。具体的に、出力部５７は、入力部４４から入力されて記憶部４２に格納されている被測定片１２の情報に基づき、被測定片１２が単一の部材で形成されている場合には、第１導出部５５の演算結果を表示部４６に出力する一方、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものである場合には、第２導出部５６の演算結果を表示部４６に出力する。尚、出力部５７は、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものである場合に、第２導出部５６の演算結果と共に第１導出部５５の演算結果を表示部４６に出力してもよい。
【００９２】
入力部４４は、キーボードやタッチパネル等で構成され、被測定片１２及び比較片１６に関する情報等を入力する部位である。具体的に、入力部４４は、被測定片１２や比較片１６の形状や物性値等の情報を入力し、これら情報を記憶部４２に格納させる。本実施形態では、入力部４４は、被測定片１２の厚さｔ１、被測定片本体１４の厚さｔ１ａ、厚さ調整薄片１５の熱伝導率ｋｐ、厚さ調整薄片１５の厚さｔｐ、比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２、比較片１６の厚さｔ２等を入力する。
【００９３】
表示部４６は、演算装置４０（演算部５０）での演算結果を受けて被測定片１２（及び被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（及びｋ１ａ）を出力（表示）する。本実施形態の表示部４６は、演算結果を画面に表示するが、印字等によって出力（表示）するように構成されてもよい。
【００９４】
送風手段制御部４８は、被測定片１２及び比較片１６に所定の風速で風が供給されるように送風ファン３７を制御する。本実施形態の送風手段制御部４８は、演算装置４０に設けられているが、これに限定されず、他の装置等に設けられてもよい。
【００９５】
このように構成される熱伝導率測定装置１０では、以下のようにして被測定片１２（及び被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（及びｋ１ａ）が測定される。
【００９６】
先ず、比較片１６を構成する比較薄片１６ａ，１６ｂ，…の組み合わせを決定する。
【００９７】
具体的に、被測定片１２と、比較薄片１６ａ，１６ｂ，…を任意に組み合わせた比較片１６とが用意され、これら被測定片１２と比較片１６との温度を測定する各部位に温度センサ３６がそれぞれ貼り付けられる。詳しくは、温度センサ３６が被測定片１２及び比較片１６の主面部１２ａ，１６ａにおいて一端部１３ａ，１７ａから他端部１３ｂ，１７ｂに向けて等間隔で一列に並ぶように貼り付けられる。各温度センサ３６が貼り付けられた被測定片１２及び比較片１６は、被測定片１２の第１端部１３ａと比較片１６の第３端部１７ａとを固定部２２に保持させ、これにより測定部２０に設置される。この状態で、固定部２２の発熱体２６を発熱させることにより、被測定片１２の第１端部１３ａと比較片１６の第３端部１７ａとが加熱される。
【００９８】
演算装置４０の送風手段制御部４８は、被測定片１２と比較片１６との加熱が始まると、送風ファン３７を駆動させて被測定片１２及び比較片１６に送風する。これにより、被測定片１２と比較片１６とにおける固定部２２に保持された部位以外の部位、即ち、露出した部分には、水平方向において均一な風が供給され、同じ雰囲気条件下で被測定片１２と比較片１６とが加熱される。
【００９９】
この状態で、温度検出部３０の第１検出部３２が被測定片１２の第１端部１３ａから第２端部１３ｂまでの温度分布を検出すると共に、第２検出部３４が比較片１６の第３端部１７ａから第４端部１７ｂまでの温度分布を検出する。詳しくは、第１検出部３２の各温度センサ３６が測定部位における雰囲気温度（加熱していない状態の温度）から上昇した分の温度（上昇温度）を検出することにより、第１検出部３２は、被測定片１２の第１端部１３ａから第２端部１３ｂまでの上昇温度の温度分布を検出する。同様に、第２検出部３４の各温度センサ３６が測定部位における雰囲気温度（加熱していない状態の温度）から上昇した分の温度（上昇温度）を検出することにより、第２検出部３４は、比較片１６の第３端部１７ａから第４端部１７ｂまでの上昇温度の温度分布を検出する。
【０１００】
このとき、被測定片１２の温度分布の熱勾配と比較片１６の温度分布の熱勾配とが大きく異なると、求める被測定片１２の熱伝導率ｋ１の誤差が大きくなるため、比較片１６を構成する比較薄片１６ａ，１６ｂ，…の組み合わせが変更される。具体的には、上述のように予め求めておいた種々の組み合わせにおける等価熱伝導率（図５及び表１参照）から、温度分布が被測定片１２の温度分布と近くなるような（詳しくは、長手方向の各位置における被測定片１２と比較片１６との温度差が所定の値以下となるような）組み合わせが選択され、比較片１６を構成する比較薄片の組み合わせが決定される。
【０１０１】
尚、比較片１６を構成する比較薄片１６ａ，１６ｂ，…の組み合わせを変更するときには、測定部２０から比較片１６が取り外され、この比較片１６から当該比較片１６に取り付けられている各温度センサ３６が取り外される。そして、組み合わせを変更した後の比較片１６の各温度測定位置に温度センサ３６がそれぞれ取り付けられたあと、比較片１６が測定部２０に設置される。
【０１０２】
一方、被測定片１２に関する情報と比較片１６に関する情報とが入力部４４から演算装置４０に入力される。具体的に、被測定片１２の形状（例えば、被測定片１２の長さＬ１と、被測定片１２の断面積Ａ１と、被測定片１２の周囲の長さＰ１（＝Ｓ１／Ｌ１）等）が入力部４４から入力され、記憶部４２の被測定片情報部４２ａに格納される。
【０１０３】
被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との積層体の場合は、被測定片本体１４の形状と厚さ調整薄片１５の物性値及び形状とが入力部４４からそれぞれ入力され、被測定片情報部４２ａに格納される。このとき、これら被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との形状から計算により求めることができる被測定片１２の形状（例えば、被測定片１２の厚さｔ１等）は、前記入力された被測定片本体１４の形状と厚さ調整薄片１５の形状とから計算されて被測定片情報部４２ａに格納される。
【０１０４】
また、比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２、比較片１６の長さＬ２と、比較片１６の断面積Ａ２と、比較片１６の周囲の長さＰ２（＝Ｓ２／Ｌ２）と、が入力部４４から入力され、記憶部４２の比較片情報部４２ｂに格納される。
【０１０５】
次に、比較片１６の組み合わせが決定され、この比較片１６と被測定片１２とが測定部２０に設置されると、固定部２２により、被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａが加熱される。このとき、前記同様、送風手段制御部４８が送風ファン３７を制御して被測定片１２及び比較片１６に送風を行う。そして、温度検出部３０により被測定片１２の温度分布と比較片１６の温度分布とが検出される。
【０１０６】
このように、被測定片１２及び比較片１６の形状及び物性値が記憶部４２に格納された状態で、被測定片１２及び比較片１６の温度分布が検出されると、第１演算部５２は、第２検出部３４が検出した比較片１６の温度分布と式（１）とから比較片１６のフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）とから比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２を求める。そして、第１演算部５２は、この求めた単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と記憶部４２に格納されている比較片１６の熱伝導率ｋ２とに基づいて式（５）から比較片１６の熱伝達率ｈ２を算出する。
【０１０７】
第１演算部５２が比較片１６の熱伝達率ｈ２を求めると、第２演算部５４の第１導出部５５は、第１検出部３２が検出した被測定片１２の温度分布と式（１）とから被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）とから被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。第１導出部５５は、この被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と第１演算部５２が求めた比較片１６の熱伝達率ｈ２とを用いて式（７）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【０１０８】
被測定片１２が単一の部材で構成されている場合には、第１導出部５５が被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めると、出力部５７がこの演算結果を表示部４６に出力する。そして、表示部４６は、この出力部５７から送られてきた演算結果を表示する。
【０１０９】
一方、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層することにより構成されている場合には、第２導出部５６がさらに演算を行って被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを導出する。具体的に、第２導出部５６は、記憶部４２の被測定片情報部４２ａに格納されている情報に基づいて被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とにより構成されていると判断すると、第１導出部５５が求めた被測定片１２の熱伝導率ｋ１と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の厚さｔ１と、被測定片本体１４の厚さｔ１ａと、厚さ調整薄片１５の熱伝導率ｋｐ及び厚さｔｐとを用いて式（８）から被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを算出する。
【０１１０】
出力部５７は、第２導出部５６で演算が行われた場合には、第２導出部５６の演算結果（被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａ）を表示部４６に出力する。このとき、出力部５７が第２導出部５６の演算結果（被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａ）と共に第１導出部５５の演算結果（被測定片１２の熱伝導率ｋ１）を表示部４６に出力するように構成されてもよい。そして、表示部４６は、この出力部５７から送られてきた演算結果（被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａ、被測定片１２の熱伝導率ｋ１）等を表示する。
【０１１１】
以上説明したように、第１実施形態の熱伝導率測定装置１０によれば、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６を利用して求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を演算用熱伝達率として利用することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片１２の熱伝達率ｈ１を算出しなくても、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１１２】
具体的に、被測定片１２の熱伝達率ｈ１と、被測定片１２の温度分布から求められる被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１とが分れば、これらを利用して被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。そこで、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６を用いて、この比較片１６の熱伝導率ｋ２と温度分布とから当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を求め、この熱伝達率（演算用熱伝達率）ｈ２を被測定片１２の熱伝達率ｈ１と擬制することにより、この熱伝達率ｈ２と被測定片１２の温度分布とから被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１１３】
このように、本実施形態の熱伝導率測定装置１０によれば、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６から求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を被測定片１２の熱伝達率ｈ１と擬制することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式を用いた演算を行わなくても被測定片１２の熱伝導率ｋ１を導出することができる。即ち、熱伝導率測定装置１０によれば、被測定片１２を垂直配置しなくても当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１１４】
しかも、被測定片１２と当該被測定片１２の周囲の空間との間の熱移動を扱うための係数である被測定片１２の熱伝達率ｈ１（詳しくは、被測定片１２の熱伝達率ｈ１として擬制した比較片１６の熱伝達率ｈ２）を用いて被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めているため、演算結果には被測定片１２から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片１２を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１１５】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、被測定片１２の周囲の雰囲気条件及び比較片１６の周囲の雰囲気条件を雰囲気制御手段（本実施例では、送風ファン３７及び整流板３８）によって制御することにより、同じ雰囲気条件下で被測定片１２の温度分布と比較片１６の温度分布とをそれぞれ検出することができる。これにより、比較片１６の熱伝達率ｈ２を用いて求めた被測定片１２の熱伝導率ｋ１から、被測定片１２及び比較片１６の温度分布を測定したときの雰囲気条件の差異に基づく影響を排除することができる。即ち、比較片１６の熱伝達率ｈ２を用いて被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出するときの演算において雰囲気条件の差異に基づく影響が排除され、被測定片１２の熱伝導率ｋ１がより精度よく求まる。
【０１１６】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、送風ファン（送風手段）３７によって被測定片１２及び比較片１６への風速を調整して当該被測定片１２及び当該比較片１６の周囲の風速（周囲風速）をそれぞれ同じにすることで、同じ雰囲気条件下で被測定片１２及び比較片１６の温度分布を検出することができる。
【０１１７】
しかも、熱伝導率ｋの大きな被測定片１２や比較片１６の温度分布を検出する場合には、被測定片１２や比較片１６の周囲風速を大きくすることによって、一端部１３ａ，１７ａから他端部１３ｂ，１７ｂに向って流れる熱の温度勾配を大きくすることができ、これにより、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を精度よく求めることができる。即ち、被測定片１２や比較片１６の熱伝導率ｋ１，ｋ２が大きく一端部１３ａ，１７ａから他端部１３ｂ，１７ｂに向う方向への温度分布の温度勾配が小さいと被測定片１２や比較片１６の温度分布を用いて演算したときに演算結果の誤差が大きくなるため、求めた被測定片１２の熱伝導率ｋ１の誤差が大きくなる。そのため、送風ファン３７によって被測定片１２や比較片１６の周囲風速を大きくして一端部１３ａ，１７ａから他端部１３ｂ，１７ｂに向う方向の温度分布の温度勾配を大きくしてこの温度分布を計算に適した（即ち、前記演算結果の誤差が大きくならない程度の）温度勾配とすることにより、前記誤差を抑えることができる。
【０１１８】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、整流板３８によって送風ファン３７からの被測定片１２及び比較片１６の各部位に対する風速を一様にすることができ、これにより被測定片１２及び比較片１６において部分的に熱伝達率ｈ１，ｈ２が変化するのを防ぐことができる。その結果、被測定片１２の熱伝導率ｋ１をより精度よく求めることができる。
【０１１９】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、第２演算部５４が第１導出部５５と第２導出部５６とを有することによって、薄い被測定片本体１４又は熱伝導率ｋ１ａの小さな被測定片本体１４であっても、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層して被測定片１２とすることにより、被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを求めることができる。即ち、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層して、一端部１３ａから他端部１３ｂに向う熱流の通過する断面積を大きくすることにより一端部１３ａから他端部１３ｂに向って流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとすることができ、これにより、薄い又は熱伝導率が小さな被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを求めることが可能となる。
【０１２０】
また、厚さ調整薄片１５を用いることにより、被測定片本体１４が１つあれば、この被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを求めることができる。
【０１２１】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、被測定片１２を固定する固定部と比較片１６を固定する固定部とが共通の固定部材（支持部２３と押え部２４）で構成されることにより、被測定片１２の固定部と比較片１６の固定部とが別々に構成される場合に比べて熱伝導率測定装置１０の構成を簡略化することができる。しかも、被測定片１２と比較片１６とを並べて固定することにより、これら被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件の制御が容易になると共に、被測定片１２と比較片１６との温度分布を同時に測定することが可能となる。
【０１２２】
<第２実施形態>
図８は、本発明の第２実施形態による熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図であり、図９は、図８に示した熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
【０１２３】
次に、図８及び図９を参照して、本発明の第２実施形態による熱伝導率測定装置１０ａの構成について説明するが、上記第１実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【０１２４】
この第２実施形態に係る熱伝導率測定装置１０ａは、上記第１実施形態による熱伝導率測定装置１０と異なり、被測定片１２の第２端部側端面における境界条件と比較片１６の第４端部側端面における境界条件とを断熱条件にするための断熱部６０を備えている。
【０１２５】
具体的に、本実施形態による熱伝導率測定装置１０ａは、測定部２０と演算装置４０とを備える。測定部２０は、固定部２２と断熱部６０と温度検出部３０と送風ファン３７と整流板３８とを備える。
【０１２６】
断熱部６０は、断熱性を有する素材により形成され、被測定片１２と比較片１６とを固定部２２に保持させたときに、この被測定片１２の第２端部１３ｂ側の端面（第２端部側端面）と比較片１６の第４端部１７ｂ側の端面（第４端部側端面）とに当接する部材である。このように被測定片１２の第２端部側端面及び比較片１６の第４端部側端面に当接することにより、断熱部６０は、これら第２端部側端面の境界条件と第４端部側端面の境界条件とを断熱条件にする。
【０１２７】
演算装置４０は、記憶部４２と演算部５０と入力部４４と表示部４６と送風手段制御部４８と、を備え、演算部５０は、第１演算部５２ａと第２演算部５４と出力部５７とを備える。
【０１２８】
第１演算部５２ａは、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２と、第２検出部３４により検出された比較片１６の温度分布と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の形状と、から当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を求める。
【０１２９】
具体的に、本実施形態の第１演算部５２ａは、第１実施形態と異なり、第４端部側端面の境界条件が断熱条件となっている状態で第２検出部３４により検出された比較片１６の温度分布と式（１）とから比較片１６のフィン効率φｅｘｐを求める。そして、第１演算部５２ａは、このフィン効率φｅｘｐと以下の式（９）とを比較することにより、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２を求める。
【数９】
【０１３０】
第１演算部５２ａは、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２が求まると、第１実施形態と同様に、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２及び形状とを用いて式（５）から比較片１６の熱伝達率ｈ２を算出する。
【０１３１】
第２演算部５４は、第１導出部５５ａと第２導出部５６とを有する。第１導出部５５ａは、第１検出部３２で検出された被測定片１２の温度分布から式（１）により被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求め、第１演算部５２ａと同様に、このフィン効率φｅｘｐと式（９）とを比較することにより、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。
【０１３２】
そして、第１導出部５５ａは、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２ａで求めた比較片１６の熱伝達率ｈ２と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の形状とから、式（７）により被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【０１３３】
このように構成される熱伝導率測定装置１０ａでは、第１演算部５２ａにおいて単位長さ当たりの比較片１６の熱抵抗比ｍ２を求めるときに式（２）の代わりに式（９）が用いられ、且つ第１導出部５５ａにおいて単位長さ当たりの被測定片１２の熱抵抗比ｍ１を求めるときに式（２）の代わりに式（９）が用いられる以外は、第１実施形態の熱伝導率測定装置１０と同様にして被測定片１２（被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（ｋ１ａ）が求められる。
【０１３４】
以上説明したように、第２実施形態の熱伝導率測定装置１０ａによっても、第１実施形態と同様に、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６を利用して求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を利用することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。しかも、被測定片１２と当該被測定片１２の周囲の空間との間の熱移動を扱うための係数である被測定片１２の熱伝達率ｈ１（詳しくは、被測定片１２の熱伝達率ｈ１として擬制した比較片１６の熱伝達率ｈ２）を用いて被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めているため、演算結果には被測定片１２から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片１２を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１３５】
<第３実施形態>
図１０（Ａ）は、本発明の第３実施形態による熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置し、断熱部材を取り除いた状態の構造を概略的に示した正面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の熱伝導率測定装置に断熱部材を設置した状態の図であり、図１１は、図１０（Ｂ）のＸＩ―ＸＩ断面図であり、図１２は、第３実施形態の熱伝導率測定装置における温度センサ部の構造を概略的に示した平面図である。
【０１３６】
次に、図１０（Ａ）乃至図１２を参照して、本発明の第３実施形態による熱伝導率測定装置１０ｂの構成について説明するが、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【０１３７】
この第３実施形態による熱伝導率測定装置１０ｂは、測定部２０ａと演算装置４０とを備える。ここで、本実施形態の演算装置４０は、第２実施形態の演算装置４０と同様の構成であるため、説明を省略する。
【０１３８】
測定部２０ａは、固定部２２ａと、断熱部６０と、温度検出部３０ａと、温度検出部３０ａを支持する温度センサ支持部７０と、被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件を断熱条件にするための断熱部材７２と、送風ファン３７と、整流板３８とを備える。固定部２２ａは、第１実施形態及び第２実施形態と異なり、被測定片１２及び比較片１６を保持したときに上側に支持部２３が位置すると共に下側に押え部２４が位置するように構成される。即ち、固定部２２ａにおいて、第１実施形態及び第２実施形態の固定部２２に対して支持部２３と押え部２４とが上下反対に配置されている。
【０１３９】
温度検出部３０ａは、第１検出部３２ａと、第２検出部３４ａと、を備える。これら第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａは、第１実施形態及び第２実施形態と異なり、被測定片１２及び比較片１６の各温度測定部位に対して一度に温度センサ３６を設置できるように構成される。具体的に、第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａは、複数（本実施形態では５つ）の温度センサ３６と、これら複数の温度センサ３６が配置される配置用板材３５とをそれぞれ有する（図１２参照）。
【０１４０】
配置用板材３５は、板状の部材であり、主面部３５ａに間隔をおいて一列に並ぶように複数の温度センサ３６が配置されている。この主面部３５ａにおける温度センサ３６の配置は、温度分布を検出するために第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）の配置用板材３５を被測定片１２（比較片１６）に重ねたときに、当該被測定片１２（当該比較片１６）の各温度測定部位に対応している。この配置用板材３５は、熱伝導率ｋの小さな樹脂により形成されている。配置用板材３５がこのような樹脂で形成されることにより、被測定片１２及び比較片１６の温度分布を測定するときに、この配置用板材３５からの熱流による影響を抑えることができる。
【０１４１】
このように構成される第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）が被測定片１２（比較片１６）に取り付けられることで、被測定片１２の各温度測定部位に対して温度センサ３６がそれぞれ配置された状態となる。具体的に、第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）は、当該第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）の配置用板材３５と被測定片１２（比較片１６）との間に主面部３５ａに配置された各温度センサ３６が挟み込まれるように配置用板材３５と被測定片１２（比較片１６）とが重ね合わされる。このとき、第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）と被測定片１２（比較片１６）とは両面テープ等によって接着される。このように第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）が被測定片１２（比較片１６）に取り付けられることで、被測定片１２（比較片１６）の温度測定位置に複数の温度センサ３６が一度に配置される。
【０１４２】
温度センサ支持部７０は、第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａを下方側から支持する部材であり、断熱素材で形成されている。この温度センサ支持部７０は、固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２（比較片１６）に、第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）の配置用板材３５の各温度センサ３６が密着するように下側から配置用板材３５を支持する。
【０１４３】
断熱部材７２は、被測定片１２及び比較片１６を断熱状態とするためにその周囲を覆うものであり、被測定片１２及び比較片１６に対して着脱可能である。この断熱部材７２は、通常、測定部２０ａから取り外されている（図１０（Ａ）参照）。そして、被測定片１２の熱伝導率ｋ１が小さく、そのままの状態で温度分布を検出すると温度勾配が大きくなり過ぎ、この温度分布を用いて演算すると演算結果の誤差が大きくなるような被測定片１２の場合に、断熱部材７２は、被測定片１２及び比較片１６に対して取り付けられ（図１０（Ｂ）参照）、被測定片１２及び比較片１６を断熱状態にする。このように断熱部材７２によって被測定片１２及び比較片１６が断熱状態とされると、被測定片１２及び比較片１６から外部に熱が逃げなくなって温度勾配が小さくなるため、被測定片１２及び比較片１６から検出される温度分布が演算に適した温度勾配となる。
【０１４４】
本実施形態の断熱部材７２は、固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２及び比較片１６において雰囲気中に露出している上面側を覆うように取り付けることで、被測定片１２及び比較片１６を断熱状態にする。尚、本実施形態の断熱部材７２は、被測定片１２及び比較片１６の下側に第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａ並びに温度センサ支持部７０が配置されているため、雰囲気中に露出した被測定片１２及び比較片１６の上面側を覆う形状を有しているが、第１実施形態や第２実施形態のように、被測定片１２及び比較片１６の固定部２２に保持された部位以外の部位が雰囲気中に露出している場合には、この露出した部位全体を覆うような形状を有するように構成される。
【０１４５】
送風ファン３７は、第１実施形態及び第２実施形態と異なり、固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２及び比較片１６の上方位置に配置される。これにより、送風ファン３７は、被測定片１２及び比較片１６に対して上方から下方に向けて風を供給する。
【０１４６】
整流板３８は、送風ファン３７から被測定片１２の上面の各部位に供給される風、及び比較片１６の上面の各部位に供給される風が一様となるようにするものである。この整流板３８は、送風ファン３７と固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２及び比較片１６との間に配置される。
【０１４７】
このように構成される熱伝導率測定装置１０ｂでは、第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａの配置用板材３５が被測定片１２及び比較片１６に貼り付けられ、この貼り付けられた被測定片１２及び比較片１６が固定部２２ａに保持されると共に温度センサ支持部７０上に配置される（図１０（Ａ）参照）。このように、被測定片１２及び比較片１６が測定部２０ａに設置されると、固定部２２ａにより被測定片１２の第１端部１３ａと比較片１６の第３端部１７ａとが加熱されると共に送風ファン３７が被測定片１２と比較片１６とに送風を開始する。そして、演算装置４０が第２実施形態と同様にして被測定片１２（被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（ｋ１ａ）を求める。
【０１４８】
一方、被測定片１２の熱伝導率ｋ１が小さく、そのままの状態で温度分布を検出すると温度勾配が大きくなり過ぎ、この温度分布を用いて演算すると演算結果の誤差が大きくなるような被測定片１２の場合には、送風ファン３７を駆動させずに、被測定片１２及び比較片１６に対して断熱部材７２が取り付けられる（図１０（Ｂ）に示す状態）。具体的には、温度センサ支持部７０の上に第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａが貼り付けられた被測定片１２及び比較片１６が配置された状態で、その上側から被測定片１２及び比較片１６を覆うように断熱部材７２が被せられる。この状態で固定部２２ａによって被測定片１２及び比較片１６が加熱され、第２実施形態と同様にして、被測定片１２の熱伝導率ｋ１が測定される。このように断熱部材７２によって被測定片１２及び比較片１６を断熱状態とすることで、外部に熱が逃げなくなって温度勾配が小さくなり、被測定片１２及び比較片１６から検出される温度分布を演算に適した温度勾配とすることができる。
【０１４９】
尚、本発明の熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法は、上記第１実施形態乃至第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１５０】
被測定片１２（比較片１６）の温度分布から単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）を求める具体的構成は限定されない。上記第１実施形態の第１導出部５５（第１演算部５２）では、被測定片１２（比較片１６）の温度分布から式（１）によりフィン効率φｅｘｐが求められ、このフィン効率φｅｘｐと式（２）とから単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）が求められ、上記第２実施形態の第１導出部５５ａ（第１演算部５２ａ）では、被測定片１２（比較片１６）の温度分布から式（１）によりフィン効率φｅｘｐが求められ、このフィン効率φｅｘｐと式（９）とから単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）が求められるが、例えば、以下の方法等によって単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）が求められてもよい。
【０１５１】
この方法において、被測定片１２（比較片１６）の両端温度を用いる場合（両端温度固定条件）には、以下の式（１０−１）（式（１０−２））で表されるフィン温度分布解析式から求められる。具体的に、式（１０−１）（式（１０−２））における各温度測定部位の温度と温度検出部３０により実測（検出）された被測定片１２（比較片１６）の各温度測定部位の温度との標準偏差σを最小とする単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）が求められる。
【数１０】
ここで、Ｔ０は被測定片１２（比較片１６）の根元（第１端部１３ａ（第３端部１７ａ））温度であり、ＴＬは先端（第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ））の温度であり、ｘは根元からの距離である。
【０１５２】
また、標準偏差σは、以下の式（１１）により定義される。
【数１１】
ここで、ｎは測定点の数であり、ｉは各測定点（即ち、各温度測定部位）に被測定片１２（比較片１６）の根元側から先端に向かって順に番号をふったときの測定点の位置を示す番号である。
【０１５３】
尚、上記の方法は、第１実施形態のように被測定片１２（比較片１６）の加熱側と反対の端面が断熱条件でない場合の方法であって、第２実施形態のように被測定片１２（比較片１６）の加熱側と反対の端面が断熱条件の場合には、次のようにして単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１(ｍ２)が求められる。この場合、上記の方法と異なり、被測定片１２及（比較片１６）の各温度測定部位の温度が以下の式（１２−１）（式（１２−２））で表されるフィン温度分布解析式により求められる。そして、上記の方法と同様に、標準偏差σを最小とするような単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１(ｍ２)が求められる。
【数１２】
【０１５４】
上記第１実施形態乃至第３実施形態の第１検出部３２，３２ａ（第２検出部３４，３４ａ）は、被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）までの温度を断続的に検出するが、これに限定されず、連続的に温度を検出するように構成されてもよい。
【０１５５】
例えば、温度検出部は、赤外線センサ等の温度センサを移動させつつ被測定片１２（比較片１６）の温度を測定するように構成されてもよい。具体的に、図１３に示すように、温度検出部１３０は、被測定片１２（比較片１６）の温度を検出する温度センサ１３６と、この温度センサ１３６を被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）に向う方向に沿って移動させる移動手段６２とを備える。
【０１５６】
図１３において温度センサ１３６は赤外線センサ等の放射温度計であるが、これに限定されず、被測定片１２（比較片１６）の温度を検出可能で且つ被測定片１２（比較片１６）に沿って移動させることが可能であれば、接触式の温度センサであってもよく、放射温度計以外の非接触式の温度センサであってもよい。
【０１５７】
移動手段６２は、被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）に向かう方向に沿って温度センサ１３６を案内する案内部材６３と、温度センサ１３６を案内部材６３に沿って往復移動させる駆動部６４とを有する。案内部材６３は、固定部２２に保持された被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）に向う方向に沿って延び、温度センサ１３６がこの方向に往復移動自在に取り付けられている。
【０１５８】
このような温度検出部１３０によれば、上記第１実施形態や第２実施形態のように複数の熱電対３６を被測定片１２や比較片１６に装着する手間がなくなる。また、この温度検出部１３０によれば、被測定片１２及び比較片１６における連続的な温度分布を検出することができるため、断続的な温度分布を検出する場合に比べ、熱伝導率測定装置における被測定片１２の熱伝導率ｋ１の測定精度を向上させることができる。
【０１５９】
尚、これら温度センサ１３６と移動手段６２とで構成される温度検出部１３０は、被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）までの温度を連続的に検出するだけでなく、断続的に（例えば、図１３におけるｘ＝０、ｘ１、ｘ２、Ｌの位置等）検出してもよい。
【０１６０】
また、温度検出部は、図１４に示すように、例えば、赤外線カメラのような、被測定片１２（比較片１６）における加熱される部位から第２端部１３ｂ(第４端部１７ｂ)までの全体の温度を同時に測定できる構成であってもよい。この温度検出部１３０ａを用いた場合でも、上記第１実施形態や第２実施形態のように複数の温度センサ３６を被測定片１２や比較片１６に貼り付ける手間がなくなる。また、被測定片１２及び比較片１６における連続的な温度分布が検出できるため、被測定片１２の熱伝導率ｋ１の測定精度を向上させることができる。
【０１６１】
被測定片１２及び比較片１６の表面を塗装等によって黒色にしてもよい。この場合、図１３及び図１４に示すように、放射率と熱伝導率ｋとが既知の黒色テープ７４が被測定片１２及び比較片１６の表面に貼り付けられてもよい。これにより、塗装によって表面を黒色にする場合に比べ、被測定片１２及び比較片１６の表面を黒色にすることが容易になる。尚、黒色テープ７４を貼り付けた被測定片１２が用いられると、求まった熱伝導率ｋが被測定片１２と黒色テープ７４との等価熱伝導率となるが、黒色テープ７４の放射率と、熱伝導率ｋ３と、厚さｔ３とが既知であるため、以下の式（１３）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１が求まる。
【数１３】
ここで、ｔａｌｌは、被測定片１２の厚さｔ１と、この被測定片１２の両面にそれぞれ貼り付けられた黒色テープの厚さｔ３とを合わせた厚さである。即ち、ｔａｌｌ＝ｔ１＋２ｔ３である。
【０１６２】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、被測定片１２及び比較片１６における第１端部１３ａ及び第３端部１７ａが固定部２２，２２ａに保持（挟持）されているが、図１３及び図１４に示すように、第１端部１３ａ及び第３端部１７ａよりも第２端部１３ｂ及び第４端部１７ｂ側の部位が保持される、即ち、固定部２２，２２ａから第１端部１３ａ及び第３端部１７ａが突出した状態で被測定片１２及び比較片１６が測定部２０に設置されてもよい。この場合、温度検出部１３０（１３０ａ，３０）は、被測定片１２及び比較片１６の固定部２２，２２ａに保持された部位（加熱される部位）から第２端部１３ｂ及び第４端部１７ｂまでの温度分布を検出する。
【０１６３】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、固定部２２，２２ａに被測定片１２の一部を保持させることにより測定部２０に被測定片１２が設置されるが、被測定片１２の設置方法はこれに限定されない。例えば、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、熱伝導率ｋｂ及び厚さｔｂが既知の板状部材で形成された取付部材７６に被測定片１２が取り付けられることで、当該被測定片１２が測定部２０に設置されるように構成されてもよい。
【０１６４】
具体的に、取付部材７６は、一方向（図１５（Ａ）において左右方向）に延びる矩形状の板状部材であり、一方の面上において取付部材７６の一端部７６ａから他端部７６ｂに向けて間隔をおいて一列に並ぶように複数の温度センサ３６が配設されている。この取付部材７６に配置された複数の温度センサ３６が第１検出部３２を構成する。本実施形態では、７つの温度センサ３６が等間隔に並んでいる。この取付部材７６の一端部７６ａは固定部２２に保持されている。そして、この複数の温度センサ３６が配設された面に接するように被測定片１２が重ねられる。このとき、被測定片１２と取付部材７６とは、両面テープによって接着され、被測定片１２は、第１端部１３ａ側の端面が固定部２２に接するように固定部２２側に寄せて取り付けられる（図１５（Ｂ）参照）。
【０１６５】
この場合、取付部材７６と被測定片１２とが重なっている部分の温度分布が演算に用いられ、演算装置４０の第２演算部５４の第１導出部５５は、被測定片１２と取付部材７６とを合わせた等価熱伝導率ｋ４を求める。そして、第２導出部５６は、第１導出部５５が求めた被測定片１２と取付部材７６との等価熱伝導率ｋ４と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の厚さｔ１、取付部材７６の熱伝導率ｋｂ、及び取付部材７６の厚さｔｂと、を用いて以下の式（１４）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。これにより、取付部材の長さよりも短ければ、種々の長さの被測定片１２の熱伝導率ｋ１を容易に測定することができる。
【数１４】
ここで、ｔ４は被測定片１２の厚さｔ１と取付部材７６の厚さｔｂとを合わせた厚さである。
【０１６６】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、被測定片１２と比較片１６とが共通の固定部２２，２２ａに保持されているが、これに限定されず、被測定片１２が保持される固定部と比較片１６が保持される固定部とが別々の部材により構成されてもよい。また、固定部２２，２２ａは、互いに平行に並ぶように被測定片１２と比較片１６とを保持しているが、これに限定されない。
【０１６７】
上記第１実施形態乃至第３実施形態の測定部２０，２０ａでは、被測定片１２と比較片１６との加熱及び温度分布の検出が同時に行われているが、これに限定されない。比較片１６（被測定片１２）の加熱及び温度分布の検出が行われたあと、被測定片１２（比較片１６）の加熱及び温度分布の検出が行われるように熱伝導率測定装置１０，１０ａ，１０ｂが構成されてもよい。
【０１６８】
具体的に、熱伝導率測定装置は、図１６に示されるように、測定部２０を備え、この測定部２０は、固定部２２ａと温度検出部３０ｂとを備える。固定部２２ａは、被測定片１２及び比較片１６のいずれか一方を保持し、温度検出部３０ｂは、固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２又は比較片１６の長手方向の温度分布を検出する。
【０１６９】
演算装置４０は、第１演算部５２と第２演算部５４とを有する演算部５０と、記憶部４２と、送風手段制御部４８と、表示部４６とを備える。記憶部４２は、第１演算部５２で求められた比較片１６の熱伝達率ｈ２を格納する熱伝達率記憶部４２ｃを有する。
【０１７０】
この熱伝導率測定装置１０ｃでは、先ず、比較片１６が固定部２２ａに固定された状態で加熱され、温度検出部３０ｂにより比較片１６の温度分布が検出される。演算装置４０の第１演算部５２（５２ａ）は、この比較片１６の温度分布と式（１）とからフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）（第２実施形態のように比較片１６の第４端部側端面が断熱条件のときは式（９））とを比較することにより、比較片１６の単位長さあたりの熱抵抗比ｍ２を求める。第１演算部５２（５２ａ）は、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の熱伝導率ｋ２及び形状とを用いて式（５）から比較片１６の熱伝達率ｈ２を算出する。そして、第１演算部５２（５２ａ）は、この比較片１６の熱伝達率ｈ２を出力して記憶部４２の熱伝達率記憶部４２ｃに格納させる。
【０１７１】
次に、固定部２２ａに固定された比較片１６が取り外され、被測定片１２が固定部２２ａに固定される。そして、被測定片１２が固定部２２ａに固定された状態で加熱され、温度検出部３０ｂにより被測定片１２の温度分布が検出される。演算装置４０の第２演算部５４（詳しくは、第１導出部５５（５５ａ））は、温度検出部３０ｂで検出された被測定片１２の温度分布と式（１）とから被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）（第２実施形態のように被測定片１２の第２端部側端面が断熱条件のときは式（９））とを比較することにより、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。第１導出部５５（５５ａ）は、第１演算部５２で求められて記憶部４２の熱伝達率記憶部４２ｃに格納されている比較片１６の熱伝達率ｈ２を引き出し、この熱伝達率ｈ２と、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の形状とを用いて式（７）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【０１７２】
このように、比較片１６と被測定片１２とに対して、順に加熱及び温度分布検出が行われても、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６を実際に加熱してその温度分布から求めた熱伝達率ｈ２を演算用熱伝達率として利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片１２の熱伝達率ｈ１を算出しなくても、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１７３】
尚、被測定片１２と比較片１６とに対する加熱及び温度分布の検出が行われるときの当該被測定片１２における雰囲気条件と比較片１６における雰囲気条件とを同じにすることで、求める熱伝導率ｋ１の測定制度がより向上する。
【０１７４】
熱伝導率測定装置は、比較片１６の加熱及び温度分布検出を行わずに、被測定片１２の加熱及び温度分布検出を行うだけで、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めるように構成されてもよい。
【０１７５】
例えば、上記第１実施形態の演算装置（例えば、コンピュータ等）４０には、以下の熱伝導率算出プログラムが組み込まれている。
【０１７６】
被測定片１２の一端部１３ａが加熱された状態で、当該被測定片１２の一端部１３ａから他端部１３ｂに向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片１２の温度分布と、熱伝導率ｋ２が既知の板状の比較片１６の一端部１７ａが加熱された状態で、当該比較片１６の一端部１７ａから他端部１７ｂに向う方向に沿って連続又は断続に検出された比較片１６の温度分布と、比較片１６の熱伝導率ｋ２と、を演算装置４０が受け取ることで、この演算装置４０を、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片１６の熱伝導率ｋ２と、比較片１６の温度分布と、から当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を求める第１演算部（比較片熱伝達率導出手段）５２と、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２で導出された比較片１６の熱伝達率ｈ２と、被測定片１２の温度分布と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める第２演算部５４の第１導出部（被測定片熱伝導率導出手段）５５と、して機能させる。
【０１７７】
これに対し、演算装置（例えば、コンピュータ等）に、以下の熱伝導率算出プログラムが組み込まれてもよい。
【０１７８】
被測定片１２の一端部１３ａが加熱された状態で、当該被測定片１２の一端部１３ａから他端部１３ｂに向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片１２の温度分布と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った温度分布に基づく演算用熱伝達率ｈ２ａと、を演算装置が受け取ることで、この演算装置を、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、演算用熱伝達率ｈ２ａと、被測定片１２の温度分布と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める第２演算部５４ａの第１導出部（被測定片熱伝導率導出手段）５５として機能させる。
【０１７９】
具体的に、上記の熱伝導率算出プログラムが演算装置に組み込まれた熱伝導率測定装置は、図１７に示されるように、測定部２０と演算装置４０とを備える。測定部２０は、被測定片１２を固定する固定部２２ａと、この固定部２２ａに固定された被測定片１２の長手方向の温度分布を検出する温度検出部３０ｂと、を有する。演算装置４０は、第２演算部５４ａと、記憶部４２と、送風手段制御部４８と、表示部４６とを備える。記憶部４２は、演算用熱伝達率ｈ２ａを格納する熱伝達率記憶部１４２ｃを有する。演算用熱伝達率ｈ２ａは、熱伝導率ｋが既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材の温度分布に基づくものであり、実験又はコンピュータ等での演算によって求められる。この演算用熱伝達率ｈ２ａは、入力部４４等から予め記憶部４２の熱伝達率記憶部１４２ｃに格納されている。具体的に、演算用熱伝達率ｈ２ａは、板状の部材の長手方向に沿った温度分布に対応する値であり、温度分布（温度分布を関数で近似したときにこの関数によって表される曲線の形状）が変化するとこれに対応して変化する。即ち、演算用熱伝達率ｈ２ａは、板状部材の温度分布の関数である。例えば、演算用熱伝達率ｈ２ａは、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材の温度分布を関数ｆ（ｘ）で表した（又は近似した）ときにこの関数ｆ（ｘ）を変関数とする汎関数Ｆ（ｆ（ｘ））として表される。尚、熱伝達率記憶部１４２ｃに格納される演算用熱伝達率ｈ２ａは、板状部材の温度分布の関数に限定されない。例えば、異なる数千の板状部材における温度分布と、各温度分布が得られた板状部材の熱伝達率ｈとを関連付けて熱伝達率記憶部１４２ｃに格納させ、これら格納された温度分布から、検出した被測定片１２の温度分布に近い温度分布を選択し、この選択した温度分布に対応する熱伝達率ｈを演算用熱伝達率ｈ２ａとして用いるように構成されてもよい。
【０１８０】
この熱伝導率測定装置１０ｄでは、固定部２２ａに被測定片１２が固定される。そして、被測定片１２が固定部２２ａに固定された状態で加熱され、温度検出部３０ｂによりその温度分布が検出される。演算装置４０の第２演算部５４ａ（詳しくは、第１導出部５５）は、温度検出部３０ｂで検出された被測定片１２の温度分布と式（１）とから被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）とを比較することにより、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。第１導出部５５は、記憶部４２の熱伝達率記憶部１４２ｃに予め格納されている演算用熱伝達率ｈ２ａを引き出し、この演算用熱伝達率ｈ２ａと、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の形状とを用いて式（７）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【０１８１】
この熱伝導率測定装置１０ｄのように、温度分布の関数として記憶部４２（詳しくは、熱伝達率記憶部１４２ｃ）に格納される演算用熱伝達率ｈ２ａを利用しても、垂直配置の板状の被測定片１２に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片１２の熱伝達率ｈ１を算出しなくても、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１８２】
また、温度分布の関数として記憶部に予め格納しておいた演算用熱伝達率ｈ２ａを用いることで、比較片（熱伝導率ｋが既知の板状の部材）１６の温度分布を測定して比較片１６の熱伝達率ｈ２を求める必要がないため、被測定片１２の温度分布を測定するだけで、演算により被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。これにより、装置構成の簡略化を図ることができる。
【０１８３】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、固定部２２，２２ａが第１端部１３ａ及び第３端部１７ａを加熱する加熱部を兼ねているが、これに限定されず、被測定片１２（比較片１６）を保持する固定部と、被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）を加熱する加熱部とがそれぞれ設けられてもよい。
【０１８４】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、熱伝導率ｋ１が測定される被測定物（被測定片１２）は、定形性を有する素材であるが、これに限定されない。即ち、熱伝導率測定装置は、樹脂やグリース等の軟質材料の熱伝導率ｋを測定することも可能である。
【０１８５】
具体的には、この場合、被測定片１２が、図１８に示すように、一対の厚さ調整薄片１５，１５の間に軟質材料１９を挟み込むことにより構成される。
【０１８６】
そして、入力部４４から記憶部４２の被測定片情報部４２ａに、軟質材料１９の厚さ（即ち、一対の厚さ調整薄片１５，１５の間隔）ｔｓと、被測定片１２の厚さｔ１（＝ｔｓ＋２ｔｐ）と、が入力され、第２演算部５４の第２導出部５６が、第１導出部５５が求めた被測定片１２（軟質材料１９を一対の厚さ調整薄片１５，１５で挟み込んだ被測定片１２）の熱伝導率ｋ１に基づいて、軟質材料１９の熱伝導率ｋｓを求める。具体的に、第２導出部５６は、第１導出部５５で求められた被測定片１２の熱伝導率ｋ１と、被測定片１２の厚さｔ１（＝ｔｓ＋２ｔｐ）と、被測定片情報部４２ａに格納されている軟質材料１９の厚さ（即ち、一対の厚さ調整薄片１５，１５の間隔）ｔｓと、被測定片情報部４２ａに格納されている厚さ調整薄片１５の熱伝導率ｋｐ及び厚さ調整薄片１５の厚さｔｐとから以下の式（１５）により軟質材料１９の熱伝導率ｋｓを算出する。
【数１５】
【０１８７】
このように測定することで、被測定片１２における軟質材料１９と厚さ調整薄片１５との間の界面熱抵抗が影響しないため軟質材料１９そのものの熱伝導率が得られる。即ち、従来の一方向熱流定常比較法では、得られる熱伝導率に界面熱抵抗成分の影響が大きく現れるが、上記のようにして得られた熱伝導率ｋｓに含まれている界面熱抵抗成分は、他の熱抵抗成分に比べて無視できるため軟質材料１９の熱伝導率ｋｓがより高精度に得られる。
【０１８８】
尚、軟質材料１９の熱伝導率ｋｓを測定するための被測定片１２では、厚さ調整薄片１５の厚さが薄く且つ軟質材料１９の厚さｔｓが厚いほど、得られる熱伝導率ｋｓの精度が高くなる。詳しくは、以下の理由による。
【０１８９】
軟質材料（例えば、グリース）１９の熱伝導率ｋｓとこれを挟む厚さ調整薄片（例えば、ＳＵＳで形成された板）１５の厚さｔｐに対する被測定片１２の有効熱伝導率を求め、その結果を図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示す。これらの図において、グラフにおける曲線の右上がり勾配が大きくなるほど軟質材料１９の熱伝導率ｋｓを感度よく測定することができる。図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）によれば、厚さが１ｍｍの厚さ調整薄片１５を表す曲線よりも厚さが０．１ｍｍの厚さ調整薄片１５を表す曲線の方が、曲線の右上がりの勾配が大きくなっていることがわかる。また、厚さが０．１ｍｍの軟質材料１９を表す曲線よりも厚さが０．５ｍｍのグラフの方がグラフの右側が立ち上がり、この０．５ｍｍのグラフよりも１ｍｍの軟質材料１９を表す曲線の方がさらに右上がりの勾配が大きくなっていることがわかる。従って、被測定片１２を形成するときに、厚さ調整薄片１５の厚さｔｐをより薄くし且つ軟質材料１９の厚さｔｓをより厚くすることにより、得られる軟質材料１９の熱伝導率ｋｓの精度がより向上する。
【０１９０】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、熱伝導率の被測定物（被測定片本体）１４の厚さが小さいときには、厚さ調整薄片１５と積層して被測定片１２を構成することにより、熱が流れる断面積を大きくして被測定物１４の熱伝導率を測定しているが、複数の被測定物を積層して被測定片１２を構成することにより熱が流れる断面積を大きくしてもよい。即ち、同じ材質の板状部材であれば一枚で求めた熱伝導率も複数枚重ねて求めた熱伝導率も同じ値となるため、複数の被測定物を積層して被測定片１２を構成することによって、一端部１３ａから他端部１３ｂに向う熱流の通過する断面積を大きくして一端部１３ａから他端部１３ｂに向けて流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとし、これにより、薄い又は熱伝導率が小さな被測定物の熱伝導率を求めることが可能となる。
【符号の説明】
【０１９１】
１０，１０ａ，１０ｂ 熱伝導率測定装置
１２ 被測定片
１３ａ 第１端部（被測定片の一端部）
１３ｂ 第２端部（被測定片の他端部）
１４ 被測定片本体
１５ 厚さ調整薄片
１６ 比較片
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 比較薄片
１７ａ 第３端部（比較片の一端部）
１７ｂ 第４端部（比較片の他端部）
２２，２２ａ 固定部
３２，３２ａ 第１検出部（被測定片温度分布検出部）
３４，３４ａ 第２検出部（比較片温度分布検出部）
３６，１３６ 温度センサ
３７ 送風ファン（送風手段）
３８ 整流板
４０ 演算装置
４２ 記憶部
４４ 入力部
５２，５２ａ 第１演算部（比較片熱伝達率導出部）
５４，５４ａ 第２演算部（被測定片熱伝導率導出部）
５５，５５ａ 第１導出部
５６ 第２導出部
ｈ１ 被測定片の熱伝達率
ｈ２ 比較片の熱伝達率
ｋ１ 被測定片の熱伝導率
ｋ２ 比較片の熱伝導率（等価熱伝導率）
ｋｐ 厚さ調整薄片の熱伝導率
ｍ１ 単位長さ当たりの被測定片の熱抵抗比
ｍ２ 単位長さ当たりの比較片の熱抵抗比
Ｒｃｄ１ 被測定片の熱伝導抵抗
Ｒｃｄ２ 比較片の熱伝導抵抗
Ｒｃｖ１ 被測定片の熱伝達抵抗
Ｒｃｖ２ 比較片の熱伝達抵抗
φｅｘｐ フィン効率
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を測定するための熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、板状の被測定片の熱伝導率ｋを測定する方法として、以下の方法が知られている。
【０００３】
この方法では、図２０に示されるように、被測定片１００をその主面部１００ａが垂直となる姿勢で配置（垂直配置）し、自然空冷下で一方の端部１０２をヒーターＨ等で加熱する。この被測定片１００において、一方の端部１０２から他方の端部１０４に向かう方向に沿った複数箇所（図２０では７箇所）ｘ１,ｘ２,…で被測定片１００の温度をそれぞれ検出する。そして、求めた被測定片１００の各位置での温度と、計算式（具体的には、垂直配置された平板の自然対流式と放射式）と、を用いて自然空冷下で垂直配置された被測定片１００の熱伝達率ｈを算出する。この熱伝達率ｈは、他の姿勢で配置された平板の各位置での温度を検出して前記他の姿勢の平板に対する計算式によって求めた熱伝達率ｈに比べて誤差が少ない。そのため、上記の計算式（自然対流式及び放射式）によって求めた被測定片の熱伝達率ｈと、上記のようにして検出した被測定片１００の各位置ｘ１,ｘ２,…での温度と、フィン効率を算出するための計算式とから被測定片１００の熱伝導率ｋを精度よく導出することができる。
【０００４】
一方、板状の被測定片の熱伝導率ｋを測定する方法として、非特許文献１に記載の方法も知られている。この方法は、図２１に示されるように、真空中に配置された被測定片１００の一方の端部（基部）１０２を冷却部材１０６で挟み込み、被測定片１００の他方の端部である先端部１０４、及び基部１０２側の冷却部材１０６の近傍にヒーターＨ１，Ｈ２をそれぞれ設ける。そして、ヒーターＨ１，Ｈ２によって被測定片１００を加熱し、被測定片１００の温度を基部１０２から先端部１０４に向う方向に沿って複数箇所（図２１では３箇所）ｘ１,ｘ２,…で測定する。
【０００５】
真空中に配置されているので被測定片１００は、真空断熱状態となっている。このため、ヒーターＨ１,Ｈ２から冷却部材１０６に向けて被測定片１００中を流れる熱の被測定片１００表面から当該被測定片１００の周囲の空間への放熱が無視できる。そのため、被測定片１００の熱伝達率ｈを考慮することなく、被測定片１００内の熱流Ｑと被測定片１００の各位置ｘ１,ｘ２,…で測定された温度及び被測定片１００のヒーターＨ１，Ｈ２の位置における温度に基づく温度勾配とから所定の計算式によって被測定片１００の熱伝導率ｋを導出することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Journal of Heat Transfer, AUGUST 1997,Vol.119,P401-405
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記一つ目の熱伝導率の測定方法では、熱伝達率ｈを算出する際に、垂直配置した平板の自然対流式及び放射式を用いて被測定片１００の熱伝導率ｋを求めている。
【０００８】
一方、上記二つ目の熱伝導率の測定方法（非特許文献１に記載の方法）では、熱伝達率ｈを求める代わりに、被測定片１００を真空中に配置して真空断熱状態とし、これにより、被測定片１００中を流れるヒーターＨ１，Ｈ２からの熱流Ｑの熱損が無視できる状態にして、この熱流Ｑと被測定片１００の温度勾配とから熱伝導率ｋを求めている。そのため、被測定片１００が空気中に配置されると、熱伝導率ｋを精度よく求めることができない。
【０００９】
そこで、板状の被測定片を垂直配置や真空中に配置しなくても、当該被測定片の熱伝導率を求めることができる熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定装置であって、前記被測定片の一端部を加熱する加熱部と、前記被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する温度分布検出部と、前記被測定片の熱伝導率を算出する演算装置と、を備える。そして、前記演算装置は、演算用熱伝達率を格納する記憶部と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を有し、前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている。
【００１１】
本発明の熱伝導率測定装置によれば、熱伝導率が既知の板状の部材の一端から他端に向かう方向に沿った温度分布（板状部材温度分布）に基づいて導出される熱伝達率（演算用熱伝達率）を利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１２】
具体的に、被測定片の熱伝達率と、被測定片の温度分布（各位置の温度）から求められる第１の熱抵抗比とが分れば、これらを利用して被測定片の熱伝導率を求めることができる。そこで、熱伝導率が既知の板状の部材の熱伝導率と温度分布とから求まる前記板状の部材の熱伝達率（演算用熱伝達率）を被測定片の熱伝達率と擬制することにより、この演算用熱伝達率と被測定片の温度分布とから被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１３】
このように、本発明の熱伝導率測定装置によれば、熱伝導率が既知の板状の部材の熱伝達率を被測定片の熱伝達率と擬制することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式を用いた演算を行わなくても被測定片の熱伝導率を導出することができるため、被測定片を垂直配置しなくてもよい。
【００１４】
しかも、被測定片と当該被測定片の周囲の空間との間の熱移動を扱うための係数である被測定片の熱伝達率（詳しくは、被測定片の熱伝達率として擬制した演算用熱伝達率）を用いて被測定片の熱伝導率を求めているため、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１５】
具体的に、前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として前記記憶部に格納されてもよい。このような温度分布の関数として記憶部に格納された演算用熱伝達率を利用すれば、被測定片の温度分布を測定するだけで、演算により被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１６】
また、前記加熱部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の一端部を加熱可能であり、前記温度分布検出部は、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出可能であり、前記演算装置は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記温度分布検出部により検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、前記記憶部は、前記比較片熱伝達率導出部で求めた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として格納してもよい。このように、熱伝導率が既知の比較片を実際に加熱してその温度分布から求めた熱伝達率を演算用熱伝達率として利用することによっても、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００１７】
この場合、一つの加熱部と一つの温度分布検出部とにより、比較片と被測定片との温度分布をそれぞれ求めて被測定物の熱伝導率を求めてもよく、また、異なる加熱部によって比較片と被測定片とを別々に加熱して異なる温度分布検出部によって比較片と被測定片との温度分布を別々に検出してもよい。
【００１８】
加熱と温度分布の検出とを別々に行う場合には、前記加熱部は、前記被測定片の一端部を加熱する被測定片加熱部と、熱伝導率が既知の板状の比較片の一端部を加熱する比較片加熱部とを有し、前記温度分布検出部は、被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出部と、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出部と、を有し、前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求めるようにしてもよい。
【００１９】
本発明に係る熱伝導率測定装置においては、前記被測定片の周囲と前記比較片の周囲とを同じ雰囲気条件に制御するための雰囲気制御手段を備えてもよい。尚、本発明における雰囲気条件とは、被測定片の周囲及び比較片の周囲の風速や風向、温度等のことをいう。
【００２０】
かかる構成では、被測定片及び比較片の周囲の雰囲気条件を雰囲気制御手段によって制御することにより、同じ雰囲気条件下で被測定片の温度分布と比較片の温度分布とをそれぞれ検出することができる。これにより、比較片の熱伝達率を用いて求めた被測定片の熱伝導率から、被測定片及び比較片の温度分布を測定したときの雰囲気条件の差異に基づく影響を排除することができる。即ち、比較片の熱伝達率を用いて被測定片の熱伝導率を算出するときの演算において雰囲気条件の差異に基づく影響が排除されるため、被測定片の熱伝導率をより精度よく求めることができる。
【００２１】
前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第１の熱抵抗比と前記比較片熱伝達率導出部で求められた比較片の熱伝達率と前記被測定片温度分布検出部で検出された被測定片の温度分布とから当該被測定片の熱伝導率を求める第１導出部と、前記被測定片が被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の１又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより構成されている場合に、前記第１導出部で求められた被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める第２導出部と、を有してもよい。
【００２２】
かかる構成によれば、薄く熱伝導率を求めることが困難な試験薄片であっても、当該試験薄片と厚さ調整薄片とを積層して被測定片とすることにより、試験薄片の熱伝導率を比較的正確に求めることができる。即ち、試験薄片と厚さ調整薄片とを積層して、一端部から他端部に向う熱流の通過する断面積を大きくすることにより一端部から他端部に向って流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとすることができ、これにより、薄く熱伝導率が小さな試験薄片の熱伝導率を求めることが可能となる。
【００２３】
また、厚さ調整薄片を用いることにより、試験薄片が１つあれば、この試験薄片の熱伝導率を求めることができる。
【００２４】
互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより構成される比較片を備えることが好ましい。
【００２５】
かかる構成によれば、複数の比較薄片を組み合わせることによって比較片の温度分布（温度勾配）を被測定片の温度分布（温度勾配）と近似させることにより、比較片の熱伝導率と被測定片の熱伝導率とが近似するため、この比較片の熱伝達率を用いて求めた被測定片の熱伝導率の精度がより向上する。
【００２６】
また、上記課題を解決すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率演算装置であって、演算用熱伝達率を格納すると共に、前記被測定片の一端部が加熱された状態で当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該被測定片の温度分布を格納する記憶部と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記記憶部に格納される前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を備える。そして、前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている。
【００２７】
本発明の熱伝導率測定装置によれば、熱伝導率が既知の板状の部材の一端から他端に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率を利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。これにより、被測定片を垂直配置しなくても当該被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００２８】
しかも、熱伝達率（演算用熱伝達率）を用いて被測定片の熱伝導率を求めているため、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００２９】
具体的に、前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として前記記憶部に格納されてもよい。このような温度分布の関数として記憶部に格納される演算用熱伝達率を利用すれば、被測定片の温度分布が当該熱伝導率演算装置に入力されるだけで、被測定片の熱伝導率が求まる。
【００３０】
また、前記記憶部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の当該熱伝達率と、前記比較片の一端部が加熱された状態で当該比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該比較片の温度分布と、を格納し、前記演算部は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される比較片の熱伝導率と、前記記憶部に格納される比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、前記比較片熱伝達率導出部は、当該比較片熱伝達率導出部において求められた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記記憶部に格納させてもよい。
【００３１】
このように、熱伝導率が既知の比較片を実際に加熱してその温度分布から求めた熱伝達率を当該熱伝導率演算装置に入力し、これを演算用熱伝達率として利用することによっても、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００３２】
また、上記課題を解決すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率算出プログラムであって、前記被測定片の一端部が加熱された状態で、当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片の温度分布と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った第１の温度分布に基づく演算用熱伝達率と、をコンピュータが受け取ることで、このコンピュータを、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記演算用熱伝達率と、前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出手段として機能させる。
【００３３】
このようなプログラムをコンピュータに読み込ませることにより、被測定片の温度分布と熱伝導率が既知の板状の部材の温度分布に基づく演算用熱伝達率とをコンピュータに入力すれば、当該コンピュータが被測定片の熱伝導率を算出する。
【００３４】
また、このプログラムでは、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。そのため、コンピュータに入力される被測定片の温度分布は、垂直配置した被測定片の温度分布でなく他の姿勢（例えば、水平配置等）で配置した被測定片の温度分布でもよい。さらに、このプログラムでは、熱伝達率（演算用熱伝達率）を用いて被測定片の熱伝導率を求めているので、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれているため、コンピュータに入力される被測定片の温度分布は、真空中でなく空気中に配置した被測定片の温度分布でもよい。
【００３５】
また、上記課題を解決すべく、本発明は、板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定方法であって、前記被測定片の一端部を加熱し、この被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出工程と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出工程で検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出工程と、を備える。
【００３６】
本発明の熱伝導率測定方法によれば、被測定片の温度分布を検出し、熱伝導率が既知の板状の部材の一端から他端に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率を利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片の熱伝導率を求めることができる。これにより、被測定片を垂直配置しなくても当該被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００３７】
しかも、熱伝達率（演算用熱伝達率）を用いて被測定片の熱伝導率を求めているため、演算結果には被測定片から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片の熱伝導率を求めることができる。
【００３８】
尚、演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として予め求められていてもよく、また、熱伝導率が既知の板状部材（比較片）を実際に加熱してその温度分布から求めてもよい。
【００３９】
比較片を実際に加熱して得られた温度分布から演算用熱伝達率を求める場合、熱伝導率が既知の板状の比較片の一端部を加熱し、この比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出工程と、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記比較片温度分布検出工程で検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出工程と、をさらに備え、前記被測定片熱伝導率導出工程は、前記比較片熱伝達率導出工程で求められる前記比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記被測定片の熱伝導率を求めるようにしてもよい。
【００４０】
この場合、前記比較片温度分布検出工程の前に、互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより前記比較片を形成する比較片形成工程を備え、前記比較片形成工程では、前記比較片温度分布検出工程で検出される温度分布が前記被測定片温度分布検出工程で検出される被測定片の温度分布に近くなるように、前記互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片が組み合わされて前記比較片が形成されることが好ましい。
【００４１】
かかる構成によれば、比較片の温度分布（温度勾配）が被測定片の温度分布（温度勾配）と近似するように複数の比較薄片を組み合わせて比較片を形成することにより、比較片の熱伝導率と被測定片の熱伝導率とが近似するため、この比較片の熱伝達率を用いて求めた被測定片の熱伝導率の精度がより向上する。
【００４２】
前記被測定片温度分布検出工程の前に、複数の被測定薄片を積層することにより前記被測定片を形成する被測定片作成工程を備えてもよい。
【００４３】
かかる構成によれば、薄く又は熱伝導率の小さな試験薄片でも、これら試験薄片を複数積層して被測定片とすることにより、試験薄片の熱伝導率を求めることができる。即ち、同じ材質の板状部材であれば一枚で求めた熱伝導率も複数枚重ねて求めた熱伝導率も同じ値となることを利用し、複数の試験薄片を積層して被測定片を作成することによって、一端部から他端部に向う熱流の通過する断面積を大きくして一端部から他端部に向かって流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとし、これにより、薄く熱伝導率が小さな試験薄片の熱伝導率も求めることが可能となる。
【００４４】
また、前記被測定片温度分布検出工程の前に、被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の１又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより前記被測定片を形成する被測定片形成工程と、前記被測定片熱伝導率導出工程で求められた前記被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める被測定薄片熱伝導率導出工程と、を備えてもよい。
【００４５】
かかる構成によれば、被測定薄片と厚さ調整薄片とを積層して被測定片を作成することにより、一端部から他端部に向う熱流の通過する断面積を大きくして一端部から他端部まで流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとすることができ、これにより、薄く又は熱伝導率が小さな被測定片の熱伝導率も求めることができる。また、厚さ調整薄片を用いて被測定片を作成するため、被測定薄片が少なく被測定薄片のみを積層しても十分な厚さの被測定片を作成できない場合でも、この被測定薄片の熱伝導率を求めることができる。
【発明の効果】
【００４６】
以上より、本発明によれば、板状の被測定片を垂直配置や真空中に配置しなくても、当該被測定片の熱伝導率を求めることができる熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図である。
【図２】図１の熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
【図３】被測定片本体と厚さ調整薄片とを積層した被測定片の構成を説明するための図である。
【図４】比較薄片を積層した比較片の構成を説明するための図である。
【図５】比較薄片を積層した比較片における比較薄片の組み合わせ毎の等価熱伝導率を示す図である。
【図６】被測定片及び比較片の内部に温度センサを配置した構成を説明するための図である。
【図７】被測定片及び比較片における各符号を説明するための図である。
【図８】第２実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図である。
【図９】図８の熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、第３実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した正面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の熱伝導率測定装置の測定部に断熱部材を設置した状態を示した図である。
【図１１】図１０（Ｂ）のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】第３実施形態の熱伝導率測定装置における温度センサ部の構造を概略的に示した平面図である。
【図１３】他実施形態の温度検出部の構造を概略的に示した正面図である。
【図１４】他実施形態の温度検出部の構造を概略的に示した正面図である。
【図１５】他実施形態の測定部における取付部材を説明するための図であって、図１５（Ａ）は被測定片を設置する前の状態を示し、図１５（Ｂ）は取付部材に被測定片を設置した状態を示す図である。
【図１６】他実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片（又は比較片）を配置した状態の構造を概略的に示した平面図である。
【図１７】他実施形態に係る熱伝導率測定装置に被測定片を配置した状態の構造を概略的に示した平面図である。
【図１８】軟質材料の熱伝導率を測定するときの被測定片の構造を説明するための図である。
【図１９】軟質材料の熱伝導率とこれを挟み込む厚さ調整薄片の厚さに対する被測定片の有効熱伝導率との関係を示す図である。
【図２０】従来の熱伝導率測定方法を説明するための図である。
【図２１】従来の熱伝導率測定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００４９】
<第１実施形態>
図１は、本発明の第１実施形態による熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図であり、図２は、図１に示した熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
【００５０】
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態による熱伝導率測定装置１０の構成について説明する。
【００５１】
本実施形態の熱伝導率測定装置１０は、板状の被測定片１２の主面部１２ａに沿った方向の熱伝導率ｋ１を測定するものであり、図１及び図２に示すように、被測定片１２と比較片１６とを設置可能な測定部２０と、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する演算装置（熱伝導率演算装置）４０と、を備える。
【００５２】
測定部２０に設置される被測定片１２は、プリント基板や高熱伝導率のグラファイト板等の板状の部材である。被測定片１２は、一方向に直線状に延びる細長い形状である。この被測定片１２は、図１及び図２に示すように一端部１３ａが保持された状態で熱伝導率測定装置１０に設置され、その長手方向の熱伝導率ｋ１が測定される。被測定片１２は、単一の部材で構成される場合と、図３に示すように、被測定片本体（被測定薄片）１４と、１又は複数の厚さ調整薄片１５とを積層することにより構成される場合とがある。本実施形態の被測定片１２は、図１において左右に長い矩形状を有し、例えば、長さが１０ｍｍ〜１ｍ、幅が５ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００５３】
厚さ調整薄片１５は、被測定片本体１４が薄くて当該熱伝導率ｋ１ａが測定できない場合又は被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａが小さ過ぎて当該熱伝導率ｋ１ａが測定できない場合に、この被測定片本体１４と積層して被測定片本体１４よりも熱伝導率ｋの大きな被測定片１２を構成することにより、被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａの測定を可能にするためのものである。この厚さ調整薄片１５は、熱伝導率ｋｐが既知の材質で形成されている。このため、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層した被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができれば、この熱伝導率ｋ１から被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを演算によって求めることができる。
【００５４】
本実施形態では、例えば、被測定片本体１４は、長さが１０ｍｍ〜１ｍ、幅が５ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、厚さ調整薄片１５は、長さが１０ｍｍ〜１ｍ、幅が５ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。但し、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層した被測定片１２が、上記のように、長さが１０ｍｍ〜１ｍ、幅が５ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ〜１０ｍｍとなるように、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との長さ、幅、及び厚さがそれぞれ設定される。
【００５５】
本実施形態の被測定片１２では、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とが両面テープ１８により接着されているが、これに限定されず、接着剤等で接着されてもよい。
【００５６】
測定部２０に設置される比較片１６は、熱伝導率ｋ２が既知の板状部材であり、熱伝達率ｈ２を求めるために用いられる。即ち、本実施形態の熱伝導率測定装置１０は、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６から求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を被測定片１２の熱伝達率ｈ１と擬制し、この熱伝達率ｈ２を用いることで被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める。これら熱伝達率ｈや熱伝導率ｋは部材の形状により変化するため、比較片１６の形状は、被測定片１２の形状と近似している（被測定片１２と同じ形状を含む）ことが好ましい。
【００５７】
比較片１６は、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）に示すように、熱伝導率ｋ２を調整することができるように複数（本実施形態では２枚）の比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…を積層することにより構成される。各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…は、互いに熱伝導率ｋ２ａ，ｋ２ｂ，ｋ２ｃ，…や厚さが異なる。このように互いに熱伝導率ｋ２ａ，ｋ２ｂ，ｋ２ｃ，…や厚さの異なる比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…を組み合わせ可能とすることによって、後述する加熱時における比較片１６の温度分布（温度勾配）を被測定片１２の温度分布（温度勾配）に近づけることができる。これにより、比較片１６の熱伝導率ｋ２と被測定片１２の熱伝導率ｋ１とを近づけることができ、この熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６から求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を利用して被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めたときに、この被測定片１２の熱伝導率ｋ１の精度を向上させることができる。
【００５８】
各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…は、それぞれ熱伝導率ｋ２ａ，ｋ２ｂ，ｋ２ｃ，…が既知の板状の部材である。これらの比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…は、互いに熱伝導率ｋや厚さが異なるように形成されている。本実施形態では、比較薄片として、銅板１６ａとアルミ板１６ｂとＳＵＳ板１６ｃとが用いられる。各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、長さが１５ｃｍ、幅が２ｃｍであり、材質毎に１ｍｍと０．５ｍｍと０．２ｍｍとの３種類の厚さのものが用意されている。
【００５９】
尚、本実施形態の熱伝導率測定装置１０では、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を測定するときに比較片１６の熱伝導率ｋ２が必要となるため、各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃの組み合わせ毎に比較片１６の等価熱伝導率ｋ２が予め求められている。本実施形態において各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃを組み合わせたときの等価熱伝導率ｋ２は、図５及び以下の表１に示すような値となる。
【００６０】
【表１】
【００６１】
本実施形態では、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との接着と同様に、各比較薄片同士（例えば、１６ａ，１６ｂ）が両面テープ１８により接着されている。
【００６２】
測定部２０は、被測定片１２及び比較片１６を保持する固定部２２と、被測定片１２及び比較片１６の温度分布を検出する温度検出部（温度分布検出部）３０と、固定部２２に保持された被測定片１２及び比較片１６に送風するための送風手段３７と、送風手段３７から固定部２２に保持された状態の被測定片１２及び比較片１６に向う空気の流れを均一にする整流板３８と、を備える。
【００６３】
固定部２２は、被測定片１２の長手方向の一端部（第１端部）１３ａを保持することにより当該被測定片１２を固定する。また固定部２２は、比較片１６の長手方向の一端部（第３端部）１７ａを保持することにより当該比較片１６を固定する。即ち、本実施形態の固定部２２は、被測定片１２と比較片１６とを同時に保持することができる。具体的に、固定部２２は、被測定片１２と比較片１６とが互いに平行で且つ主面部１２ａ，１６ａが水平な姿勢となるように、被測定片１２の第１端部１３ａと比較片１６の第３端部１７ａとを上下方向から挟持することで当該被測定片１２及び比較片１６を固定する。このように、固定部２２が被測定片１２と比較片１６とを並べて保持することにより、当該被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件が制御し易くなる。尚、本実施形態において、雰囲気条件とは被測定片１２の周囲及び比較片１６の周囲の風速や風向、温度等のことをいう。
【００６４】
固定部２２は、支持部２３と押え部２４とを有する。この固定部２２では、支持部２３の上端面２３ａに被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａを置いた状態で押え部２４がこれら第１端部１３ａ及び第３端部１７ａを上側から支持部２３に対して押え付け、その状態で押え部２４が支持部２３に固定されることにより、被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａが挟持される。
【００６５】
支持部２３は、台の上に載置され、又は、固定体に固定されている。本実施形態の支持部２３は、断熱部材により形成されている。
【００６６】
本実施形態の押え部２４は、伝熱性を有する素材（例えば、金属等）で形成される押え部本体２５と、通電等によって発熱する発熱体２６と、を有する。押え部本体２５は、図１において上下方向に長い直方体形状を有し、発熱体２６は、柱形状を有する。そして、押え部本体２５の中心部を長手方向に貫通する穴２５ａに発熱体２６が嵌め込まれることで押え部２４が構成される。これにより、固定部２２が被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａを挟持（保持）した状態で発熱体２６が発熱することにより、その熱が第１端部１３ａ及び第３端部１７ａに伝わる。即ち、本実施形態の固定部２２は、被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａを加熱する加熱部も兼ねている。この押え部２４の四隅には、固定用ネジ２７が配設されており、この固定用ネジ２７によって押え部２４が支持部２３に対して着脱される。
【００６７】
温度検出部３０は、被測定片１２の温度分布を検出する第１検出部（被測定片温度分布検出部）３２と、比較片１６の温度分布を検出する第２検出部（比較片温度分布検出部）３４と、を備える。
【００６８】
第１検出部３２は、被測定片１２の第１端部１３ａから当該第１端部１３ａと反対側の端部（他端部）である第２端部１３ｂに向う方向に沿って当該被測定片１２の温度分布を検出し、第２検出部３４は、比較片１６の第３端部１７ａから当該第３端部１７ａと反対側の端部（他端部）である第４端部１７ｂに向う方向に沿って当該比較片１６の温度分布を検出する。
【００６９】
これら第１検出部３２及び第２検出部３４は、複数（本実施形態では５つ）の温度センサ３６をそれぞれ有する。各温度センサ３６は、被測定片１２又は比較片１６における当該温度センサ３６の取り付けられた部位の温度を検出し、この温度に応じた信号を出力する。本実施形態の第１検出部３２の各温度センサ３６は、被測定片１２に対して当該被測定片１２の第１端部１３ａから第２端部１３ｂに向かって間隔をおいて一列に並ぶように配置され、第２検出部３４の各温度センサ３６は、比較片１６に対して当該比較片１６の第３端部１７ａから第４端部１７ｂに向って間隔をおいて一列に並ぶように配置される。これにより、本実施形態の第１検出部３２は、被測定片１２において、第１端部１３ａから第２端部１３ｂに向って断続的な温度分布を検出する。同様に、本実施形態の第２検出部３４は、比較片１６において、第３端部１７ａから第４端部１７ｂに向かって断続的な温度分布を検出する。
【００７０】
これら各温度センサ３６は、被測定片１２又は比較片１６の表面（主面部）１２ａ，１６ａに接着等によって取り付けられるが、これに限定されず、図６に示すように、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との間や、比較薄片（例えば１６ａ，１６ｂ）同士の間に挟み込まれてもよい。このように温度センサ３６が被測定片１２や比較片１６の内部に配設されると外乱の影響が抑えられ、これにより、被測定片１２や比較片１６の温度の検出精度が向上する。その結果、求める被測定片１２の熱伝導率ｋ１の精度がより向上する。
【００７１】
本実施形態では、温度センサ３６として熱電対が用いられているが、これに限定されず、他の構成のセンサが用いられてもよい。また、本実施形態の温度センサ３６は、接触式のセンサであるが、放射温度計等の非接触式のセンサであってもよい。
【００７２】
送風手段３７は、被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件を制御するものである。本実施形態では、送風手段３７として送風ファンが用いられる。この送風ファン３７は、風速を調整可能に構成され、固定部２２に保持された状態の被測定片１２及び比較片１６の下方位置に配置される。具体的に、送風ファン３７は、被測定片１２及び比較片１６の主面（下面）に対向するように配置、即ち、被測定片１２及び比較片１６の下面に向けて送風できるように配置されている。このため、送風ファン３７が駆動することにより、被測定片１２及び比較片１６に対して下から上に向けて風が供給される。具体的に、送風ファン３７は、被測定片１２及び比較片１６の固定部２２に保持された部位以外の部位に対して下側から風を供給することにより、被測定片１２及び比較片１６の周囲の風速や風向き等を制御する。本実施形態の送風ファン３７は、演算装置４０に接続され、当該装置４０の送風手段制御部４８によって制御される。
【００７３】
整流板３８は、送風ファン３７から被測定片１２の下面の各部位に供給される風、及び比較片１６の下面の各部位に供給される風が一様となるようにするものであり、送風ファン３７と共に被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件を制御するための雰囲気条件制御手段を構成する。
【００７４】
この整流板３８は、送風ファン３７と固定部２２に保持された状態の被測定片１２及び比較片１６との間に配置される。詳しくは、整流板３８は、送風ファン３７と固定部２２に保持された状態の被測定片１２及び比較片１６との中間位置において、送風ファン３７と被測定片１２及び比較片１６との間を遮るように配置される。本実施形態では、整流板３８として金網が用いられ、この整流板３８は、送風ファン３７と被測定片１２及び比較片１６との間で水平方向に沿って配置される。整流板３８と送風ファン３７との間に空間が形成されるように、整流板３８と送風ファン３７とは、互いに間隔をおいて配置される。この空間は、バッファー空間として機能する。即ち、バッファー空間が設けられることにより、整流板３８を通過して被測定片１２及び比較片１６に供給される送風ファン３７からの風がより均一になる。
【００７５】
演算装置４０は、測定部２０で検出された被測定片１２（又は、被測定片本体１４）と比較片１６との各温度分布から被測定片１２（及び被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（及びｋ１ａ）を求める部位であり、記憶部４２と、所定の演算を行う演算部５０と、各種情報を入力するための入力部４４と、演算部５０での演算結果を表示する表示部４６と、送風ファン３７を制御するための送風手段制御部４８と、を備える。
【００７６】
記憶部４２は、各種情報が格納される部位であり、ハードディスク等で構成される。この記憶部４２は、被測定片１２の情報が格納される被測定片情報部４２ａと、比較片１６の情報が格納される比較片情報部４２ｂと、を有する。
【００７７】
被測定片情報部４２ａは、被測定片１２の形状に関する各値（以下、単に「被測定片１２の形状」とも称する。）や物性値（例えば、被測定片１２の厚さｔ１や被測定片１２の長さＬ１等の後述する演算に必要な各値、また、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものである場合には、被測定片本体１４の厚さｔ１ａや被測定片本体１４の長さＬ１等の被測定片本体１４の形状に関する各値、及び、各厚さ調整薄片１５の物性値（熱伝導率ｋｐ）や各厚さ調整薄片１５の厚さｔｐ等の形状に関する各値）の情報が格納される。尚、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものである場合には、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との各形状から求めることができる被測定片１２の形状（例えば、被測定片１２の厚さｔ１や被測定片１２の長さＬ１等）は、入力部４４から入力された被測定片本体１４の形状と厚さ調整薄片１５の形状とから演算部５０において計算され、その演算結果が被測定片情報部４２ａに格納される。
【００７８】
比較片情報部４２ｂは、比較片１６の形状に関する各値（以下、単に「比較片１６の形状」とも称する。）や物性値（例えば、比較片の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２や比較片１６の厚さｔ２等の各値、及び、比較片１６を構成する各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…の物性値や形状等）の情報が格納される。尚、各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…の形状から求めることができる比較片１６の形状（例えば、比較片１６の厚さｔ２や比較片１６の長さＬ２等）は、入力部４４から入力された各比較薄片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…の形状に関する各値から演算部５０において計算され、その演算結果が比較片情報部４２ｂに格納される。
【００７９】
演算部５０は、種々の情報を処理可能ないわゆるコンピュータである。この演算部５０には、所定のプログラムが組み込まれ、このプログラムの実行によって機能的に第１演算部（比較片熱伝達率導出部）５２と、第２演算部（被測定片熱伝導率導出部）５４と、出力部５７と、が構成される。
【００８０】
第１演算部５２は、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比（第１の熱抵抗比）ｍ２と、記憶部４２（詳しくは比較片情報部４２ｂ）に格納されている比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２等の物性値及び比較片１６の形状と、第２検出部３４により検出された比較片１６の温度分布と、から当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を求める。
【００８１】
具体的に、第１演算部５２は、第２検出部３４で検出された比較片１６の長手方向の各位置における雰囲気温度（加熱していない状態の温度）からの上昇温度を測定して得られた上昇温度の温度分布と近似した曲線Ｔ（ｘ）を最小二乗法により求め、以下の式（１）によって比較片１６のフィン効率φｅｘｐを求める。
【数１】
ここで、Ｔ０は比較片１６の固定部２２側の根元温度であり、Ｌ２は、比較片１６の長さである。
【００８２】
そして、第１演算部５２は、この求められたフィン効率φｅｘｐと以下の式（２）とを比較することにより、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２を求める。
【数２】
ここで、ＴＬは、比較片１６の先端（第４の端部１７ｂ）の温度である。また、比較片１６の熱抵抗比ｍ２Ｌ２は、比較片１６の熱伝導抵抗（第２の熱伝導抵抗）Ｒｃｄ２と、比較片１６の熱伝達抵抗（第２の熱伝達抵抗）Ｒｃｖ２との比に基づく値である。尚、図７に示すように、熱伝導抵抗（第２の熱伝導抵抗）Ｒｃｄ２は、第３端部１７ａから第４端部１７ｂに向って熱が流れるときの抵抗であり、熱伝達抵抗（第２の熱伝達抵抗）Ｒｃｖ２は比較片１６の表面から当該比較片１６の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である。これら、熱伝導抵抗Ｒｃｄ２と熱伝達抵抗Ｒｃｖ２とは、以下の式（３）及び式（４）から求めることができる。
【数３】
【数４】
ここで、図７に示すように、Ａ２は比較片１６の断面積であり、Ｓ２は比較片１６の表面積であり、Ｐ２は比較片１６の周囲長さ（＝Ｓ２／Ｌ２）である。
【００８３】
第１演算部５２は、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２と形状と、から以下の式（５）により比較片１６の熱伝達率ｈ２を算出する。
【数５】
【００８４】
第２演算部５４は、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２で求められた比較片１６の熱伝達率（演算用熱伝達率）ｈ２と、第１検出部３２により検出された被測定片１２の温度分布（詳しくは、第１検出部３２で検出された被測定片１２の長さ方向の各位置における雰囲気温度（加熱していない状態の温度）からの上昇温度を測定して得られた上昇温度の温度分布）と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める。
【００８５】
具体的に、この第２演算部５４は、第１導出部５５と、第２導出部５６と、を備える。ここで被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１は、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と同様の以下の式（６）により定義される。
【数６】
ここで、図７に示すように、Ｌ１は被測定片１２の長さであり、Ａ１は被測定片１２の断面積であり、Ｓ１は被測定片１２の表面積であり、Ｐ１は被測定片１２の周囲長さ（＝Ｓ１／Ｌ１）である。また、被測定片１２の熱抵抗比ｍ１Ｌ１は、被測定片１２の熱伝導抵抗（第１の熱伝導抵抗）Ｒｃｄ１と、被測定片１２の熱伝達抵抗（第１の熱伝達抵抗）Ｒｃｖ１との比に基づく値である。尚、熱伝導抵抗Ｒｃｄ１は、第１端部１３ａから第２端部１３ｂに向って熱が流れるときの抵抗であり、熱伝達抵抗Ｒｃｖ１は被測定片１２の表面から当該被測定片１２の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である。これら熱伝導抵抗Ｒｃｄ１と熱伝達抵抗Ｒｃｖ１とは、式（３）及び式（４）と同様の式から求められる。
【００８６】
第１導出部５５は、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２で求められた比較片１６の熱伝達率ｈ２と、第１検出部３２で検出された被測定片１２の温度分布と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める。詳しくは、第１導出部５５は、第１検出部３２で検出された被測定片１２の温度分布から式（１）により被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求める。そして、第１導出部５５は、第１演算部５２と同様に、求めたフィン効率φｅｘｐと式（２）とを比較することにより、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。
【００８７】
第１導出部５５は、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２で求めた比較片１６の熱伝達率（演算用熱伝達率）ｈ２と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の形状とから、以下の式（７）により被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【数７】
【００８８】
第２導出部５６は、被測定片１２が被測定片本体１４と１又は複数の厚さ調整薄片１５とを積層することにより構成されている場合、即ち、被測定片本体１４に関する情報（形状）や厚さ調整薄片１５に関する情報（物性値及び形状）が記憶部４２入力されている場合に、第１導出部５５で求められた被測定片１２の熱伝導率ｋ１に基づいて、被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを求める。
【００８９】
具体的に、第２導出部５６は、記憶部４２（被測定片情報部４２ａ）に被測定片本体１４の形状や厚さ調整薄片１５の物性値及び形状が格納されていると判断した場合には、第１導出部５５で求められた被測定片１２の熱伝導率ｋ１と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の厚さｔ１と、被測定片本体１４の厚さｔ１ａと、厚さ調整薄片１５の熱伝導率ｋｐと、厚さ調整薄片１５の厚さｔｐとから以下の式（８）により被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを算出する。
【数８】
【００９０】
尚、本実施形態では、第２演算部５４（詳しくは第２導出部５６）が記憶部４２に被測定片本体１４の形状等が格納されているか否かにより、被測定片１２が単一の部材で形成されているか、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものかを判断しているが、切り換えスイッチ等を設け、これを切り換えることにより被測定片１２が単一の部材か積層体かを熱伝導率測定装置１０が判断するように構成されてもよい。
【００９１】
出力部５７は、第１導出部５５における演算結果又は第２導出部５６における演算結果を表示部４６に出力する。具体的に、出力部５７は、入力部４４から入力されて記憶部４２に格納されている被測定片１２の情報に基づき、被測定片１２が単一の部材で形成されている場合には、第１導出部５５の演算結果を表示部４６に出力する一方、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものである場合には、第２導出部５６の演算結果を表示部４６に出力する。尚、出力部５７は、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層したものである場合に、第２導出部５６の演算結果と共に第１導出部５５の演算結果を表示部４６に出力してもよい。
【００９２】
入力部４４は、キーボードやタッチパネル等で構成され、被測定片１２及び比較片１６に関する情報等を入力する部位である。具体的に、入力部４４は、被測定片１２や比較片１６の形状や物性値等の情報を入力し、これら情報を記憶部４２に格納させる。本実施形態では、入力部４４は、被測定片１２の厚さｔ１、被測定片本体１４の厚さｔ１ａ、厚さ調整薄片１５の熱伝導率ｋｐ、厚さ調整薄片１５の厚さｔｐ、比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２、比較片１６の厚さｔ２等を入力する。
【００９３】
表示部４６は、演算装置４０（演算部５０）での演算結果を受けて被測定片１２（及び被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（及びｋ１ａ）を出力（表示）する。本実施形態の表示部４６は、演算結果を画面に表示するが、印字等によって出力（表示）するように構成されてもよい。
【００９４】
送風手段制御部４８は、被測定片１２及び比較片１６に所定の風速で風が供給されるように送風ファン３７を制御する。本実施形態の送風手段制御部４８は、演算装置４０に設けられているが、これに限定されず、他の装置等に設けられてもよい。
【００９５】
このように構成される熱伝導率測定装置１０では、以下のようにして被測定片１２（及び被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（及びｋ１ａ）が測定される。
【００９６】
先ず、比較片１６を構成する比較薄片１６ａ，１６ｂ，…の組み合わせを決定する。
【００９７】
具体的に、被測定片１２と、比較薄片１６ａ，１６ｂ，…を任意に組み合わせた比較片１６とが用意され、これら被測定片１２と比較片１６との温度を測定する各部位に温度センサ３６がそれぞれ貼り付けられる。詳しくは、温度センサ３６が被測定片１２及び比較片１６の主面部１２ａ，１６ａにおいて一端部１３ａ，１７ａから他端部１３ｂ，１７ｂに向けて等間隔で一列に並ぶように貼り付けられる。各温度センサ３６が貼り付けられた被測定片１２及び比較片１６は、被測定片１２の第１端部１３ａと比較片１６の第３端部１７ａとを固定部２２に保持させ、これにより測定部２０に設置される。この状態で、固定部２２の発熱体２６を発熱させることにより、被測定片１２の第１端部１３ａと比較片１６の第３端部１７ａとが加熱される。
【００９８】
演算装置４０の送風手段制御部４８は、被測定片１２と比較片１６との加熱が始まると、送風ファン３７を駆動させて被測定片１２及び比較片１６に送風する。これにより、被測定片１２と比較片１６とにおける固定部２２に保持された部位以外の部位、即ち、露出した部分には、水平方向において均一な風が供給され、同じ雰囲気条件下で被測定片１２と比較片１６とが加熱される。
【００９９】
この状態で、温度検出部３０の第１検出部３２が被測定片１２の第１端部１３ａから第２端部１３ｂまでの温度分布を検出すると共に、第２検出部３４が比較片１６の第３端部１７ａから第４端部１７ｂまでの温度分布を検出する。詳しくは、第１検出部３２の各温度センサ３６が測定部位における雰囲気温度（加熱していない状態の温度）から上昇した分の温度（上昇温度）を検出することにより、第１検出部３２は、被測定片１２の第１端部１３ａから第２端部１３ｂまでの上昇温度の温度分布を検出する。同様に、第２検出部３４の各温度センサ３６が測定部位における雰囲気温度（加熱していない状態の温度）から上昇した分の温度（上昇温度）を検出することにより、第２検出部３４は、比較片１６の第３端部１７ａから第４端部１７ｂまでの上昇温度の温度分布を検出する。
【０１００】
このとき、被測定片１２の温度分布の熱勾配と比較片１６の温度分布の熱勾配とが大きく異なると、求める被測定片１２の熱伝導率ｋ１の誤差が大きくなるため、比較片１６を構成する比較薄片１６ａ，１６ｂ，…の組み合わせが変更される。具体的には、上述のように予め求めておいた種々の組み合わせにおける等価熱伝導率（図５及び表１参照）から、温度分布が被測定片１２の温度分布と近くなるような（詳しくは、長手方向の各位置における被測定片１２と比較片１６との温度差が所定の値以下となるような）組み合わせが選択され、比較片１６を構成する比較薄片の組み合わせが決定される。
【０１０１】
尚、比較片１６を構成する比較薄片１６ａ，１６ｂ，…の組み合わせを変更するときには、測定部２０から比較片１６が取り外され、この比較片１６から当該比較片１６に取り付けられている各温度センサ３６が取り外される。そして、組み合わせを変更した後の比較片１６の各温度測定位置に温度センサ３６がそれぞれ取り付けられたあと、比較片１６が測定部２０に設置される。
【０１０２】
一方、被測定片１２に関する情報と比較片１６に関する情報とが入力部４４から演算装置４０に入力される。具体的に、被測定片１２の形状（例えば、被測定片１２の長さＬ１と、被測定片１２の断面積Ａ１と、被測定片１２の周囲の長さＰ１（＝Ｓ１／Ｌ１）等）が入力部４４から入力され、記憶部４２の被測定片情報部４２ａに格納される。
【０１０３】
被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との積層体の場合は、被測定片本体１４の形状と厚さ調整薄片１５の物性値及び形状とが入力部４４からそれぞれ入力され、被測定片情報部４２ａに格納される。このとき、これら被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５との形状から計算により求めることができる被測定片１２の形状（例えば、被測定片１２の厚さｔ１等）は、前記入力された被測定片本体１４の形状と厚さ調整薄片１５の形状とから計算されて被測定片情報部４２ａに格納される。
【０１０４】
また、比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２、比較片１６の長さＬ２と、比較片１６の断面積Ａ２と、比較片１６の周囲の長さＰ２（＝Ｓ２／Ｌ２）と、が入力部４４から入力され、記憶部４２の比較片情報部４２ｂに格納される。
【０１０５】
次に、比較片１６の組み合わせが決定され、この比較片１６と被測定片１２とが測定部２０に設置されると、固定部２２により、被測定片１２の第１端部１３ａ及び比較片１６の第３端部１７ａが加熱される。このとき、前記同様、送風手段制御部４８が送風ファン３７を制御して被測定片１２及び比較片１６に送風を行う。そして、温度検出部３０により被測定片１２の温度分布と比較片１６の温度分布とが検出される。
【０１０６】
このように、被測定片１２及び比較片１６の形状及び物性値が記憶部４２に格納された状態で、被測定片１２及び比較片１６の温度分布が検出されると、第１演算部５２は、第２検出部３４が検出した比較片１６の温度分布と式（１）とから比較片１６のフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）とから比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２を求める。そして、第１演算部５２は、この求めた単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と記憶部４２に格納されている比較片１６の熱伝導率ｋ２とに基づいて式（５）から比較片１６の熱伝達率ｈ２を算出する。
【０１０７】
第１演算部５２が比較片１６の熱伝達率ｈ２を求めると、第２演算部５４の第１導出部５５は、第１検出部３２が検出した被測定片１２の温度分布と式（１）とから被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）とから被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。第１導出部５５は、この被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と第１演算部５２が求めた比較片１６の熱伝達率ｈ２とを用いて式（７）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【０１０８】
被測定片１２が単一の部材で構成されている場合には、第１導出部５５が被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めると、出力部５７がこの演算結果を表示部４６に出力する。そして、表示部４６は、この出力部５７から送られてきた演算結果を表示する。
【０１０９】
一方、被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層することにより構成されている場合には、第２導出部５６がさらに演算を行って被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを導出する。具体的に、第２導出部５６は、記憶部４２の被測定片情報部４２ａに格納されている情報に基づいて被測定片１２が被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とにより構成されていると判断すると、第１導出部５５が求めた被測定片１２の熱伝導率ｋ１と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の厚さｔ１と、被測定片本体１４の厚さｔ１ａと、厚さ調整薄片１５の熱伝導率ｋｐ及び厚さｔｐとを用いて式（８）から被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを算出する。
【０１１０】
出力部５７は、第２導出部５６で演算が行われた場合には、第２導出部５６の演算結果（被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａ）を表示部４６に出力する。このとき、出力部５７が第２導出部５６の演算結果（被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａ）と共に第１導出部５５の演算結果（被測定片１２の熱伝導率ｋ１）を表示部４６に出力するように構成されてもよい。そして、表示部４６は、この出力部５７から送られてきた演算結果（被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａ、被測定片１２の熱伝導率ｋ１）等を表示する。
【０１１１】
以上説明したように、第１実施形態の熱伝導率測定装置１０によれば、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６を利用して求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を演算用熱伝達率として利用することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片１２の熱伝達率ｈ１を算出しなくても、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１１２】
具体的に、被測定片１２の熱伝達率ｈ１と、被測定片１２の温度分布から求められる被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１とが分れば、これらを利用して被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。そこで、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６を用いて、この比較片１６の熱伝導率ｋ２と温度分布とから当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を求め、この熱伝達率（演算用熱伝達率）ｈ２を被測定片１２の熱伝達率ｈ１と擬制することにより、この熱伝達率ｈ２と被測定片１２の温度分布とから被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１１３】
このように、本実施形態の熱伝導率測定装置１０によれば、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６から求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を被測定片１２の熱伝達率ｈ１と擬制することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式を用いた演算を行わなくても被測定片１２の熱伝導率ｋ１を導出することができる。即ち、熱伝導率測定装置１０によれば、被測定片１２を垂直配置しなくても当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１１４】
しかも、被測定片１２と当該被測定片１２の周囲の空間との間の熱移動を扱うための係数である被測定片１２の熱伝達率ｈ１（詳しくは、被測定片１２の熱伝達率ｈ１として擬制した比較片１６の熱伝達率ｈ２）を用いて被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めているため、演算結果には被測定片１２から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片１２を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１１５】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、被測定片１２の周囲の雰囲気条件及び比較片１６の周囲の雰囲気条件を雰囲気制御手段（本実施例では、送風ファン３７及び整流板３８）によって制御することにより、同じ雰囲気条件下で被測定片１２の温度分布と比較片１６の温度分布とをそれぞれ検出することができる。これにより、比較片１６の熱伝達率ｈ２を用いて求めた被測定片１２の熱伝導率ｋ１から、被測定片１２及び比較片１６の温度分布を測定したときの雰囲気条件の差異に基づく影響を排除することができる。即ち、比較片１６の熱伝達率ｈ２を用いて被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出するときの演算において雰囲気条件の差異に基づく影響が排除され、被測定片１２の熱伝導率ｋ１がより精度よく求まる。
【０１１６】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、送風ファン（送風手段）３７によって被測定片１２及び比較片１６への風速を調整して当該被測定片１２及び当該比較片１６の周囲の風速（周囲風速）をそれぞれ同じにすることで、同じ雰囲気条件下で被測定片１２及び比較片１６の温度分布を検出することができる。
【０１１７】
しかも、熱伝導率ｋの大きな被測定片１２や比較片１６の温度分布を検出する場合には、被測定片１２や比較片１６の周囲風速を大きくすることによって、一端部１３ａ，１７ａから他端部１３ｂ，１７ｂに向って流れる熱の温度勾配を大きくすることができ、これにより、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を精度よく求めることができる。即ち、被測定片１２や比較片１６の熱伝導率ｋ１，ｋ２が大きく一端部１３ａ，１７ａから他端部１３ｂ，１７ｂに向う方向への温度分布の温度勾配が小さいと被測定片１２や比較片１６の温度分布を用いて演算したときに演算結果の誤差が大きくなるため、求めた被測定片１２の熱伝導率ｋ１の誤差が大きくなる。そのため、送風ファン３７によって被測定片１２や比較片１６の周囲風速を大きくして一端部１３ａ，１７ａから他端部１３ｂ，１７ｂに向う方向の温度分布の温度勾配を大きくしてこの温度分布を計算に適した（即ち、前記演算結果の誤差が大きくならない程度の）温度勾配とすることにより、前記誤差を抑えることができる。
【０１１８】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、整流板３８によって送風ファン３７からの被測定片１２及び比較片１６の各部位に対する風速を一様にすることができ、これにより被測定片１２及び比較片１６において部分的に熱伝達率ｈ１，ｈ２が変化するのを防ぐことができる。その結果、被測定片１２の熱伝導率ｋ１をより精度よく求めることができる。
【０１１９】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、第２演算部５４が第１導出部５５と第２導出部５６とを有することによって、薄い被測定片本体１４又は熱伝導率ｋ１ａの小さな被測定片本体１４であっても、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層して被測定片１２とすることにより、被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを求めることができる。即ち、被測定片本体１４と厚さ調整薄片１５とを積層して、一端部１３ａから他端部１３ｂに向う熱流の通過する断面積を大きくすることにより一端部１３ａから他端部１３ｂに向って流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとすることができ、これにより、薄い又は熱伝導率が小さな被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを求めることが可能となる。
【０１２０】
また、厚さ調整薄片１５を用いることにより、被測定片本体１４が１つあれば、この被測定片本体１４の熱伝導率ｋ１ａを求めることができる。
【０１２１】
また、第１実施形態による熱伝導率測定装置１０では、被測定片１２を固定する固定部と比較片１６を固定する固定部とが共通の固定部材（支持部２３と押え部２４）で構成されることにより、被測定片１２の固定部と比較片１６の固定部とが別々に構成される場合に比べて熱伝導率測定装置１０の構成を簡略化することができる。しかも、被測定片１２と比較片１６とを並べて固定することにより、これら被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件の制御が容易になると共に、被測定片１２と比較片１６との温度分布を同時に測定することが可能となる。
【０１２２】
<第２実施形態>
図８は、本発明の第２実施形態による熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置した状態の構造を概略的に示した平面図であり、図９は、図８に示した熱伝導率測定装置の構造を概略的に示した正面図である。
【０１２３】
次に、図８及び図９を参照して、本発明の第２実施形態による熱伝導率測定装置１０ａの構成について説明するが、上記第１実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【０１２４】
この第２実施形態に係る熱伝導率測定装置１０ａは、上記第１実施形態による熱伝導率測定装置１０と異なり、被測定片１２の第２端部側端面における境界条件と比較片１６の第４端部側端面における境界条件とを断熱条件にするための断熱部６０を備えている。
【０１２５】
具体的に、本実施形態による熱伝導率測定装置１０ａは、測定部２０と演算装置４０とを備える。測定部２０は、固定部２２と断熱部６０と温度検出部３０と送風ファン３７と整流板３８とを備える。
【０１２６】
断熱部６０は、断熱性を有する素材により形成され、被測定片１２と比較片１６とを固定部２２に保持させたときに、この被測定片１２の第２端部１３ｂ側の端面（第２端部側端面）と比較片１６の第４端部１７ｂ側の端面（第４端部側端面）とに当接する部材である。このように被測定片１２の第２端部側端面及び比較片１６の第４端部側端面に当接することにより、断熱部６０は、これら第２端部側端面の境界条件と第４端部側端面の境界条件とを断熱条件にする。
【０１２７】
演算装置４０は、記憶部４２と演算部５０と入力部４４と表示部４６と送風手段制御部４８と、を備え、演算部５０は、第１演算部５２ａと第２演算部５４と出力部５７とを備える。
【０１２８】
第１演算部５２ａは、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２と、第２検出部３４により検出された比較片１６の温度分布と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の形状と、から当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を求める。
【０１２９】
具体的に、本実施形態の第１演算部５２ａは、第１実施形態と異なり、第４端部側端面の境界条件が断熱条件となっている状態で第２検出部３４により検出された比較片１６の温度分布と式（１）とから比較片１６のフィン効率φｅｘｐを求める。そして、第１演算部５２ａは、このフィン効率φｅｘｐと以下の式（９）とを比較することにより、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２を求める。
【数９】
【０１３０】
第１演算部５２ａは、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２が求まると、第１実施形態と同様に、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の熱伝導率（等価熱伝導率）ｋ２及び形状とを用いて式（５）から比較片１６の熱伝達率ｈ２を算出する。
【０１３１】
第２演算部５４は、第１導出部５５ａと第２導出部５６とを有する。第１導出部５５ａは、第１検出部３２で検出された被測定片１２の温度分布から式（１）により被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求め、第１演算部５２ａと同様に、このフィン効率φｅｘｐと式（９）とを比較することにより、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。
【０１３２】
そして、第１導出部５５ａは、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２ａで求めた比較片１６の熱伝達率ｈ２と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の形状とから、式（７）により被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【０１３３】
このように構成される熱伝導率測定装置１０ａでは、第１演算部５２ａにおいて単位長さ当たりの比較片１６の熱抵抗比ｍ２を求めるときに式（２）の代わりに式（９）が用いられ、且つ第１導出部５５ａにおいて単位長さ当たりの被測定片１２の熱抵抗比ｍ１を求めるときに式（２）の代わりに式（９）が用いられる以外は、第１実施形態の熱伝導率測定装置１０と同様にして被測定片１２（被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（ｋ１ａ）が求められる。
【０１３４】
以上説明したように、第２実施形態の熱伝導率測定装置１０ａによっても、第１実施形態と同様に、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６を利用して求めた当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を利用することにより、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片の熱伝達率を算出しなくても、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。しかも、被測定片１２と当該被測定片１２の周囲の空間との間の熱移動を扱うための係数である被測定片１２の熱伝達率ｈ１（詳しくは、被測定片１２の熱伝達率ｈ１として擬制した比較片１６の熱伝達率ｈ２）を用いて被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めているため、演算結果には被測定片１２から周囲の空間への放熱の影響が含まれており、これにより、被測定片１２を真空中に配置して真空断熱状態としなくても被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１３５】
<第３実施形態>
図１０（Ａ）は、本発明の第３実施形態による熱伝導率測定装置に被測定片及び比較片を設置し、断熱部材を取り除いた状態の構造を概略的に示した正面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の熱伝導率測定装置に断熱部材を設置した状態の図であり、図１１は、図１０（Ｂ）のＸＩ―ＸＩ断面図であり、図１２は、第３実施形態の熱伝導率測定装置における温度センサ部の構造を概略的に示した平面図である。
【０１３６】
次に、図１０（Ａ）乃至図１２を参照して、本発明の第３実施形態による熱伝導率測定装置１０ｂの構成について説明するが、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【０１３７】
この第３実施形態による熱伝導率測定装置１０ｂは、測定部２０ａと演算装置４０とを備える。ここで、本実施形態の演算装置４０は、第２実施形態の演算装置４０と同様の構成であるため、説明を省略する。
【０１３８】
測定部２０ａは、固定部２２ａと、断熱部６０と、温度検出部３０ａと、温度検出部３０ａを支持する温度センサ支持部７０と、被測定片１２及び比較片１６の雰囲気条件を断熱条件にするための断熱部材７２と、送風ファン３７と、整流板３８とを備える。固定部２２ａは、第１実施形態及び第２実施形態と異なり、被測定片１２及び比較片１６を保持したときに上側に支持部２３が位置すると共に下側に押え部２４が位置するように構成される。即ち、固定部２２ａにおいて、第１実施形態及び第２実施形態の固定部２２に対して支持部２３と押え部２４とが上下反対に配置されている。
【０１３９】
温度検出部３０ａは、第１検出部３２ａと、第２検出部３４ａと、を備える。これら第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａは、第１実施形態及び第２実施形態と異なり、被測定片１２及び比較片１６の各温度測定部位に対して一度に温度センサ３６を設置できるように構成される。具体的に、第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａは、複数（本実施形態では５つ）の温度センサ３６と、これら複数の温度センサ３６が配置される配置用板材３５とをそれぞれ有する（図１２参照）。
【０１４０】
配置用板材３５は、板状の部材であり、主面部３５ａに間隔をおいて一列に並ぶように複数の温度センサ３６が配置されている。この主面部３５ａにおける温度センサ３６の配置は、温度分布を検出するために第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）の配置用板材３５を被測定片１２（比較片１６）に重ねたときに、当該被測定片１２（当該比較片１６）の各温度測定部位に対応している。この配置用板材３５は、熱伝導率ｋの小さな樹脂により形成されている。配置用板材３５がこのような樹脂で形成されることにより、被測定片１２及び比較片１６の温度分布を測定するときに、この配置用板材３５からの熱流による影響を抑えることができる。
【０１４１】
このように構成される第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）が被測定片１２（比較片１６）に取り付けられることで、被測定片１２の各温度測定部位に対して温度センサ３６がそれぞれ配置された状態となる。具体的に、第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）は、当該第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）の配置用板材３５と被測定片１２（比較片１６）との間に主面部３５ａに配置された各温度センサ３６が挟み込まれるように配置用板材３５と被測定片１２（比較片１６）とが重ね合わされる。このとき、第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）と被測定片１２（比較片１６）とは両面テープ等によって接着される。このように第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）が被測定片１２（比較片１６）に取り付けられることで、被測定片１２（比較片１６）の温度測定位置に複数の温度センサ３６が一度に配置される。
【０１４２】
温度センサ支持部７０は、第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａを下方側から支持する部材であり、断熱素材で形成されている。この温度センサ支持部７０は、固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２（比較片１６）に、第１検出部３２ａ（第２検出部３４ａ）の配置用板材３５の各温度センサ３６が密着するように下側から配置用板材３５を支持する。
【０１４３】
断熱部材７２は、被測定片１２及び比較片１６を断熱状態とするためにその周囲を覆うものであり、被測定片１２及び比較片１６に対して着脱可能である。この断熱部材７２は、通常、測定部２０ａから取り外されている（図１０（Ａ）参照）。そして、被測定片１２の熱伝導率ｋ１が小さく、そのままの状態で温度分布を検出すると温度勾配が大きくなり過ぎ、この温度分布を用いて演算すると演算結果の誤差が大きくなるような被測定片１２の場合に、断熱部材７２は、被測定片１２及び比較片１６に対して取り付けられ（図１０（Ｂ）参照）、被測定片１２及び比較片１６を断熱状態にする。このように断熱部材７２によって被測定片１２及び比較片１６が断熱状態とされると、被測定片１２及び比較片１６から外部に熱が逃げなくなって温度勾配が小さくなるため、被測定片１２及び比較片１６から検出される温度分布が演算に適した温度勾配となる。
【０１４４】
本実施形態の断熱部材７２は、固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２及び比較片１６において雰囲気中に露出している上面側を覆うように取り付けることで、被測定片１２及び比較片１６を断熱状態にする。尚、本実施形態の断熱部材７２は、被測定片１２及び比較片１６の下側に第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａ並びに温度センサ支持部７０が配置されているため、雰囲気中に露出した被測定片１２及び比較片１６の上面側を覆う形状を有しているが、第１実施形態や第２実施形態のように、被測定片１２及び比較片１６の固定部２２に保持された部位以外の部位が雰囲気中に露出している場合には、この露出した部位全体を覆うような形状を有するように構成される。
【０１４５】
送風ファン３７は、第１実施形態及び第２実施形態と異なり、固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２及び比較片１６の上方位置に配置される。これにより、送風ファン３７は、被測定片１２及び比較片１６に対して上方から下方に向けて風を供給する。
【０１４６】
整流板３８は、送風ファン３７から被測定片１２の上面の各部位に供給される風、及び比較片１６の上面の各部位に供給される風が一様となるようにするものである。この整流板３８は、送風ファン３７と固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２及び比較片１６との間に配置される。
【０１４７】
このように構成される熱伝導率測定装置１０ｂでは、第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａの配置用板材３５が被測定片１２及び比較片１６に貼り付けられ、この貼り付けられた被測定片１２及び比較片１６が固定部２２ａに保持されると共に温度センサ支持部７０上に配置される（図１０（Ａ）参照）。このように、被測定片１２及び比較片１６が測定部２０ａに設置されると、固定部２２ａにより被測定片１２の第１端部１３ａと比較片１６の第３端部１７ａとが加熱されると共に送風ファン３７が被測定片１２と比較片１６とに送風を開始する。そして、演算装置４０が第２実施形態と同様にして被測定片１２（被測定片本体１４）の熱伝導率ｋ１（ｋ１ａ）を求める。
【０１４８】
一方、被測定片１２の熱伝導率ｋ１が小さく、そのままの状態で温度分布を検出すると温度勾配が大きくなり過ぎ、この温度分布を用いて演算すると演算結果の誤差が大きくなるような被測定片１２の場合には、送風ファン３７を駆動させずに、被測定片１２及び比較片１６に対して断熱部材７２が取り付けられる（図１０（Ｂ）に示す状態）。具体的には、温度センサ支持部７０の上に第１検出部３２ａ及び第２検出部３４ａが貼り付けられた被測定片１２及び比較片１６が配置された状態で、その上側から被測定片１２及び比較片１６を覆うように断熱部材７２が被せられる。この状態で固定部２２ａによって被測定片１２及び比較片１６が加熱され、第２実施形態と同様にして、被測定片１２の熱伝導率ｋ１が測定される。このように断熱部材７２によって被測定片１２及び比較片１６を断熱状態とすることで、外部に熱が逃げなくなって温度勾配が小さくなり、被測定片１２及び比較片１６から検出される温度分布を演算に適した温度勾配とすることができる。
【０１４９】
尚、本発明の熱伝導率測定装置、熱伝導率演算装置、熱伝導率算出プログラム、及び熱伝導率測定方法は、上記第１実施形態乃至第３実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１５０】
被測定片１２（比較片１６）の温度分布から単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）を求める具体的構成は限定されない。上記第１実施形態の第１導出部５５（第１演算部５２）では、被測定片１２（比較片１６）の温度分布から式（１）によりフィン効率φｅｘｐが求められ、このフィン効率φｅｘｐと式（２）とから単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）が求められ、上記第２実施形態の第１導出部５５ａ（第１演算部５２ａ）では、被測定片１２（比較片１６）の温度分布から式（１）によりフィン効率φｅｘｐが求められ、このフィン効率φｅｘｐと式（９）とから単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）が求められるが、例えば、以下の方法等によって単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）が求められてもよい。
【０１５１】
この方法において、被測定片１２（比較片１６）の両端温度を用いる場合（両端温度固定条件）には、以下の式（１０−１）（式（１０−２））で表されるフィン温度分布解析式から求められる。具体的に、式（１０−１）（式（１０−２））における各温度測定部位の温度と温度検出部３０により実測（検出）された被測定片１２（比較片１６）の各温度測定部位の温度との標準偏差σを最小とする単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１（ｍ２）が求められる。
【数１０】
ここで、Ｔ０は被測定片１２（比較片１６）の根元（第１端部１３ａ（第３端部１７ａ））温度であり、ＴＬは先端（第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ））の温度であり、ｘは根元からの距離である。
【０１５２】
また、標準偏差σは、以下の式（１１）により定義される。
【数１１】
ここで、ｎは測定点の数であり、ｉは各測定点（即ち、各温度測定部位）に被測定片１２（比較片１６）の根元側から先端に向かって順に番号をふったときの測定点の位置を示す番号である。
【０１５３】
尚、上記の方法は、第１実施形態のように被測定片１２（比較片１６）の加熱側と反対の端面が断熱条件でない場合の方法であって、第２実施形態のように被測定片１２（比較片１６）の加熱側と反対の端面が断熱条件の場合には、次のようにして単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１(ｍ２)が求められる。この場合、上記の方法と異なり、被測定片１２及（比較片１６）の各温度測定部位の温度が以下の式（１２−１）（式（１２−２））で表されるフィン温度分布解析式により求められる。そして、上記の方法と同様に、標準偏差σを最小とするような単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１(ｍ２)が求められる。
【数１２】
【０１５４】
上記第１実施形態乃至第３実施形態の第１検出部３２，３２ａ（第２検出部３４，３４ａ）は、被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）までの温度を断続的に検出するが、これに限定されず、連続的に温度を検出するように構成されてもよい。
【０１５５】
例えば、温度検出部は、赤外線センサ等の温度センサを移動させつつ被測定片１２（比較片１６）の温度を測定するように構成されてもよい。具体的に、図１３に示すように、温度検出部１３０は、被測定片１２（比較片１６）の温度を検出する温度センサ１３６と、この温度センサ１３６を被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）に向う方向に沿って移動させる移動手段６２とを備える。
【０１５６】
図１３において温度センサ１３６は赤外線センサ等の放射温度計であるが、これに限定されず、被測定片１２（比較片１６）の温度を検出可能で且つ被測定片１２（比較片１６）に沿って移動させることが可能であれば、接触式の温度センサであってもよく、放射温度計以外の非接触式の温度センサであってもよい。
【０１５７】
移動手段６２は、被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）に向かう方向に沿って温度センサ１３６を案内する案内部材６３と、温度センサ１３６を案内部材６３に沿って往復移動させる駆動部６４とを有する。案内部材６３は、固定部２２に保持された被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）に向う方向に沿って延び、温度センサ１３６がこの方向に往復移動自在に取り付けられている。
【０１５８】
このような温度検出部１３０によれば、上記第１実施形態や第２実施形態のように複数の熱電対３６を被測定片１２や比較片１６に装着する手間がなくなる。また、この温度検出部１３０によれば、被測定片１２及び比較片１６における連続的な温度分布を検出することができるため、断続的な温度分布を検出する場合に比べ、熱伝導率測定装置における被測定片１２の熱伝導率ｋ１の測定精度を向上させることができる。
【０１５９】
尚、これら温度センサ１３６と移動手段６２とで構成される温度検出部１３０は、被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）から第２端部１３ｂ（第４端部１７ｂ）までの温度を連続的に検出するだけでなく、断続的に（例えば、図１３におけるｘ＝０、ｘ１、ｘ２、Ｌの位置等）検出してもよい。
【０１６０】
また、温度検出部は、図１４に示すように、例えば、赤外線カメラのような、被測定片１２（比較片１６）における加熱される部位から第２端部１３ｂ(第４端部１７ｂ)までの全体の温度を同時に測定できる構成であってもよい。この温度検出部１３０ａを用いた場合でも、上記第１実施形態や第２実施形態のように複数の温度センサ３６を被測定片１２や比較片１６に貼り付ける手間がなくなる。また、被測定片１２及び比較片１６における連続的な温度分布が検出できるため、被測定片１２の熱伝導率ｋ１の測定精度を向上させることができる。
【０１６１】
被測定片１２及び比較片１６の表面を塗装等によって黒色にしてもよい。この場合、図１３及び図１４に示すように、放射率と熱伝導率ｋとが既知の黒色テープ７４が被測定片１２及び比較片１６の表面に貼り付けられてもよい。これにより、塗装によって表面を黒色にする場合に比べ、被測定片１２及び比較片１６の表面を黒色にすることが容易になる。尚、黒色テープ７４を貼り付けた被測定片１２が用いられると、求まった熱伝導率ｋが被測定片１２と黒色テープ７４との等価熱伝導率となるが、黒色テープ７４の放射率と、熱伝導率ｋ３と、厚さｔ３とが既知であるため、以下の式（１３）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１が求まる。
【数１３】
ここで、ｔａｌｌは、被測定片１２の厚さｔ１と、この被測定片１２の両面にそれぞれ貼り付けられた黒色テープの厚さｔ３とを合わせた厚さである。即ち、ｔａｌｌ＝ｔ１＋２ｔ３である。
【０１６２】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、被測定片１２及び比較片１６における第１端部１３ａ及び第３端部１７ａが固定部２２，２２ａに保持（挟持）されているが、図１３及び図１４に示すように、第１端部１３ａ及び第３端部１７ａよりも第２端部１３ｂ及び第４端部１７ｂ側の部位が保持される、即ち、固定部２２，２２ａから第１端部１３ａ及び第３端部１７ａが突出した状態で被測定片１２及び比較片１６が測定部２０に設置されてもよい。この場合、温度検出部１３０（１３０ａ，３０）は、被測定片１２及び比較片１６の固定部２２，２２ａに保持された部位（加熱される部位）から第２端部１３ｂ及び第４端部１７ｂまでの温度分布を検出する。
【０１６３】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、固定部２２，２２ａに被測定片１２の一部を保持させることにより測定部２０に被測定片１２が設置されるが、被測定片１２の設置方法はこれに限定されない。例えば、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、熱伝導率ｋｂ及び厚さｔｂが既知の板状部材で形成された取付部材７６に被測定片１２が取り付けられることで、当該被測定片１２が測定部２０に設置されるように構成されてもよい。
【０１６４】
具体的に、取付部材７６は、一方向（図１５（Ａ）において左右方向）に延びる矩形状の板状部材であり、一方の面上において取付部材７６の一端部７６ａから他端部７６ｂに向けて間隔をおいて一列に並ぶように複数の温度センサ３６が配設されている。この取付部材７６に配置された複数の温度センサ３６が第１検出部３２を構成する。本実施形態では、７つの温度センサ３６が等間隔に並んでいる。この取付部材７６の一端部７６ａは固定部２２に保持されている。そして、この複数の温度センサ３６が配設された面に接するように被測定片１２が重ねられる。このとき、被測定片１２と取付部材７６とは、両面テープによって接着され、被測定片１２は、第１端部１３ａ側の端面が固定部２２に接するように固定部２２側に寄せて取り付けられる（図１５（Ｂ）参照）。
【０１６５】
この場合、取付部材７６と被測定片１２とが重なっている部分の温度分布が演算に用いられ、演算装置４０の第２演算部５４の第１導出部５５は、被測定片１２と取付部材７６とを合わせた等価熱伝導率ｋ４を求める。そして、第２導出部５６は、第１導出部５５が求めた被測定片１２と取付部材７６との等価熱伝導率ｋ４と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の厚さｔ１、取付部材７６の熱伝導率ｋｂ、及び取付部材７６の厚さｔｂと、を用いて以下の式（１４）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。これにより、取付部材の長さよりも短ければ、種々の長さの被測定片１２の熱伝導率ｋ１を容易に測定することができる。
【数１４】
ここで、ｔ４は被測定片１２の厚さｔ１と取付部材７６の厚さｔｂとを合わせた厚さである。
【０１６６】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、被測定片１２と比較片１６とが共通の固定部２２，２２ａに保持されているが、これに限定されず、被測定片１２が保持される固定部と比較片１６が保持される固定部とが別々の部材により構成されてもよい。また、固定部２２，２２ａは、互いに平行に並ぶように被測定片１２と比較片１６とを保持しているが、これに限定されない。
【０１６７】
上記第１実施形態乃至第３実施形態の測定部２０，２０ａでは、被測定片１２と比較片１６との加熱及び温度分布の検出が同時に行われているが、これに限定されない。比較片１６（被測定片１２）の加熱及び温度分布の検出が行われたあと、被測定片１２（比較片１６）の加熱及び温度分布の検出が行われるように熱伝導率測定装置１０，１０ａ，１０ｂが構成されてもよい。
【０１６８】
具体的に、熱伝導率測定装置は、図１６に示されるように、測定部２０を備え、この測定部２０は、固定部２２ａと温度検出部３０ｂとを備える。固定部２２ａは、被測定片１２及び比較片１６のいずれか一方を保持し、温度検出部３０ｂは、固定部２２ａに保持された状態の被測定片１２又は比較片１６の長手方向の温度分布を検出する。
【０１６９】
演算装置４０は、第１演算部５２と第２演算部５４とを有する演算部５０と、記憶部４２と、送風手段制御部４８と、表示部４６とを備える。記憶部４２は、第１演算部５２で求められた比較片１６の熱伝達率ｈ２を格納する熱伝達率記憶部４２ｃを有する。
【０１７０】
この熱伝導率測定装置１０ｃでは、先ず、比較片１６が固定部２２ａに固定された状態で加熱され、温度検出部３０ｂにより比較片１６の温度分布が検出される。演算装置４０の第１演算部５２（５２ａ）は、この比較片１６の温度分布と式（１）とからフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）（第２実施形態のように比較片１６の第４端部側端面が断熱条件のときは式（９））とを比較することにより、比較片１６の単位長さあたりの熱抵抗比ｍ２を求める。第１演算部５２（５２ａ）は、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２が求まると、この単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片情報部４２ｂに格納されている比較片１６の熱伝導率ｋ２及び形状とを用いて式（５）から比較片１６の熱伝達率ｈ２を算出する。そして、第１演算部５２（５２ａ）は、この比較片１６の熱伝達率ｈ２を出力して記憶部４２の熱伝達率記憶部４２ｃに格納させる。
【０１７１】
次に、固定部２２ａに固定された比較片１６が取り外され、被測定片１２が固定部２２ａに固定される。そして、被測定片１２が固定部２２ａに固定された状態で加熱され、温度検出部３０ｂにより被測定片１２の温度分布が検出される。演算装置４０の第２演算部５４（詳しくは、第１導出部５５（５５ａ））は、温度検出部３０ｂで検出された被測定片１２の温度分布と式（１）とから被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）（第２実施形態のように被測定片１２の第２端部側端面が断熱条件のときは式（９））とを比較することにより、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。第１導出部５５（５５ａ）は、第１演算部５２で求められて記憶部４２の熱伝達率記憶部４２ｃに格納されている比較片１６の熱伝達率ｈ２を引き出し、この熱伝達率ｈ２と、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の形状とを用いて式（７）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【０１７２】
このように、比較片１６と被測定片１２とに対して、順に加熱及び温度分布検出が行われても、熱伝導率ｋ２が既知の比較片１６を実際に加熱してその温度分布から求めた熱伝達率ｈ２を演算用熱伝達率として利用することによって、垂直配置の板状の被測定片に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片１２の熱伝達率ｈ１を算出しなくても、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１７３】
尚、被測定片１２と比較片１６とに対する加熱及び温度分布の検出が行われるときの当該被測定片１２における雰囲気条件と比較片１６における雰囲気条件とを同じにすることで、求める熱伝導率ｋ１の測定制度がより向上する。
【０１７４】
熱伝導率測定装置は、比較片１６の加熱及び温度分布検出を行わずに、被測定片１２の加熱及び温度分布検出を行うだけで、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めるように構成されてもよい。
【０１７５】
例えば、上記第１実施形態の演算装置（例えば、コンピュータ等）４０には、以下の熱伝導率算出プログラムが組み込まれている。
【０１７６】
被測定片１２の一端部１３ａが加熱された状態で、当該被測定片１２の一端部１３ａから他端部１３ｂに向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片１２の温度分布と、熱伝導率ｋ２が既知の板状の比較片１６の一端部１７ａが加熱された状態で、当該比較片１６の一端部１７ａから他端部１７ｂに向う方向に沿って連続又は断続に検出された比較片１６の温度分布と、比較片１６の熱伝導率ｋ２と、を演算装置４０が受け取ることで、この演算装置４０を、比較片１６の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ２と、比較片１６の熱伝導率ｋ２と、比較片１６の温度分布と、から当該比較片１６の熱伝達率ｈ２を求める第１演算部（比較片熱伝達率導出手段）５２と、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、第１演算部５２で導出された比較片１６の熱伝達率ｈ２と、被測定片１２の温度分布と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める第２演算部５４の第１導出部（被測定片熱伝導率導出手段）５５と、して機能させる。
【０１７７】
これに対し、演算装置（例えば、コンピュータ等）に、以下の熱伝導率算出プログラムが組み込まれてもよい。
【０１７８】
被測定片１２の一端部１３ａが加熱された状態で、当該被測定片１２の一端部１３ａから他端部１３ｂに向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片１２の温度分布と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った温度分布に基づく演算用熱伝達率ｈ２ａと、を演算装置が受け取ることで、この演算装置を、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、演算用熱伝達率ｈ２ａと、被測定片１２の温度分布と、から当該被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求める第２演算部５４ａの第１導出部（被測定片熱伝導率導出手段）５５として機能させる。
【０１７９】
具体的に、上記の熱伝導率算出プログラムが演算装置に組み込まれた熱伝導率測定装置は、図１７に示されるように、測定部２０と演算装置４０とを備える。測定部２０は、被測定片１２を固定する固定部２２ａと、この固定部２２ａに固定された被測定片１２の長手方向の温度分布を検出する温度検出部３０ｂと、を有する。演算装置４０は、第２演算部５４ａと、記憶部４２と、送風手段制御部４８と、表示部４６とを備える。記憶部４２は、演算用熱伝達率ｈ２ａを格納する熱伝達率記憶部１４２ｃを有する。演算用熱伝達率ｈ２ａは、熱伝導率ｋが既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材の温度分布に基づくものであり、実験又はコンピュータ等での演算によって求められる。この演算用熱伝達率ｈ２ａは、入力部４４等から予め記憶部４２の熱伝達率記憶部１４２ｃに格納されている。具体的に、演算用熱伝達率ｈ２ａは、板状の部材の長手方向に沿った温度分布に対応する値であり、温度分布（温度分布を関数で近似したときにこの関数によって表される曲線の形状）が変化するとこれに対応して変化する。即ち、演算用熱伝達率ｈ２ａは、板状部材の温度分布の関数である。例えば、演算用熱伝達率ｈ２ａは、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材の温度分布を関数ｆ（ｘ）で表した（又は近似した）ときにこの関数ｆ（ｘ）を変関数とする汎関数Ｆ（ｆ（ｘ））として表される。尚、熱伝達率記憶部１４２ｃに格納される演算用熱伝達率ｈ２ａは、板状部材の温度分布の関数に限定されない。例えば、異なる数千の板状部材における温度分布と、各温度分布が得られた板状部材の熱伝達率ｈとを関連付けて熱伝達率記憶部１４２ｃに格納させ、これら格納された温度分布から、検出した被測定片１２の温度分布に近い温度分布を選択し、この選択した温度分布に対応する熱伝達率ｈを演算用熱伝達率ｈ２ａとして用いるように構成されてもよい。
【０１８０】
この熱伝導率測定装置１０ｄでは、固定部２２ａに被測定片１２が固定される。そして、被測定片１２が固定部２２ａに固定された状態で加熱され、温度検出部３０ｂによりその温度分布が検出される。演算装置４０の第２演算部５４ａ（詳しくは、第１導出部５５）は、温度検出部３０ｂで検出された被測定片１２の温度分布と式（１）とから被測定片１２のフィン効率φｅｘｐを求め、このフィン効率φｅｘｐと式（２）とを比較することにより、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１を求める。第１導出部５５は、記憶部４２の熱伝達率記憶部１４２ｃに予め格納されている演算用熱伝達率ｈ２ａを引き出し、この演算用熱伝達率ｈ２ａと、被測定片１２の単位長さ当たりの熱抵抗比ｍ１と、被測定片情報部４２ａに格納されている被測定片１２の形状とを用いて式（７）から被測定片１２の熱伝導率ｋ１を算出する。
【０１８１】
この熱伝導率測定装置１０ｄのように、温度分布の関数として記憶部４２（詳しくは、熱伝達率記憶部１４２ｃ）に格納される演算用熱伝達率ｈ２ａを利用しても、垂直配置の板状の被測定片１２に対する自然対流式や放射式といった計算式を用いた演算によって被測定片１２の熱伝達率ｈ１を算出しなくても、被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。
【０１８２】
また、温度分布の関数として記憶部に予め格納しておいた演算用熱伝達率ｈ２ａを用いることで、比較片（熱伝導率ｋが既知の板状の部材）１６の温度分布を測定して比較片１６の熱伝達率ｈ２を求める必要がないため、被測定片１２の温度分布を測定するだけで、演算により被測定片１２の熱伝導率ｋ１を求めることができる。これにより、装置構成の簡略化を図ることができる。
【０１８３】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、固定部２２，２２ａが第１端部１３ａ及び第３端部１７ａを加熱する加熱部を兼ねているが、これに限定されず、被測定片１２（比較片１６）を保持する固定部と、被測定片１２（比較片１６）の第１端部１３ａ（第３端部１７ａ）を加熱する加熱部とがそれぞれ設けられてもよい。
【０１８４】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、熱伝導率ｋ１が測定される被測定物（被測定片１２）は、定形性を有する素材であるが、これに限定されない。即ち、熱伝導率測定装置は、樹脂やグリース等の軟質材料の熱伝導率ｋを測定することも可能である。
【０１８５】
具体的には、この場合、被測定片１２が、図１８に示すように、一対の厚さ調整薄片１５，１５の間に軟質材料１９を挟み込むことにより構成される。
【０１８６】
そして、入力部４４から記憶部４２の被測定片情報部４２ａに、軟質材料１９の厚さ（即ち、一対の厚さ調整薄片１５，１５の間隔）ｔｓと、被測定片１２の厚さｔ１（＝ｔｓ＋２ｔｐ）と、が入力され、第２演算部５４の第２導出部５６が、第１導出部５５が求めた被測定片１２（軟質材料１９を一対の厚さ調整薄片１５，１５で挟み込んだ被測定片１２）の熱伝導率ｋ１に基づいて、軟質材料１９の熱伝導率ｋｓを求める。具体的に、第２導出部５６は、第１導出部５５で求められた被測定片１２の熱伝導率ｋ１と、被測定片１２の厚さｔ１（＝ｔｓ＋２ｔｐ）と、被測定片情報部４２ａに格納されている軟質材料１９の厚さ（即ち、一対の厚さ調整薄片１５，１５の間隔）ｔｓと、被測定片情報部４２ａに格納されている厚さ調整薄片１５の熱伝導率ｋｐ及び厚さ調整薄片１５の厚さｔｐとから以下の式（１５）により軟質材料１９の熱伝導率ｋｓを算出する。
【数１５】
【０１８７】
このように測定することで、被測定片１２における軟質材料１９と厚さ調整薄片１５との間の界面熱抵抗が影響しないため軟質材料１９そのものの熱伝導率が得られる。即ち、従来の一方向熱流定常比較法では、得られる熱伝導率に界面熱抵抗成分の影響が大きく現れるが、上記のようにして得られた熱伝導率ｋｓに含まれている界面熱抵抗成分は、他の熱抵抗成分に比べて無視できるため軟質材料１９の熱伝導率ｋｓがより高精度に得られる。
【０１８８】
尚、軟質材料１９の熱伝導率ｋｓを測定するための被測定片１２では、厚さ調整薄片１５の厚さが薄く且つ軟質材料１９の厚さｔｓが厚いほど、得られる熱伝導率ｋｓの精度が高くなる。詳しくは、以下の理由による。
【０１８９】
軟質材料（例えば、グリース）１９の熱伝導率ｋｓとこれを挟む厚さ調整薄片（例えば、ＳＵＳで形成された板）１５の厚さｔｐに対する被測定片１２の有効熱伝導率を求め、その結果を図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）に示す。これらの図において、グラフにおける曲線の右上がり勾配が大きくなるほど軟質材料１９の熱伝導率ｋｓを感度よく測定することができる。図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）によれば、厚さが１ｍｍの厚さ調整薄片１５を表す曲線よりも厚さが０．１ｍｍの厚さ調整薄片１５を表す曲線の方が、曲線の右上がりの勾配が大きくなっていることがわかる。また、厚さが０．１ｍｍの軟質材料１９を表す曲線よりも厚さが０．５ｍｍのグラフの方がグラフの右側が立ち上がり、この０．５ｍｍのグラフよりも１ｍｍの軟質材料１９を表す曲線の方がさらに右上がりの勾配が大きくなっていることがわかる。従って、被測定片１２を形成するときに、厚さ調整薄片１５の厚さｔｐをより薄くし且つ軟質材料１９の厚さｔｓをより厚くすることにより、得られる軟質材料１９の熱伝導率ｋｓの精度がより向上する。
【０１９０】
上記第１実施形態乃至第３実施形態では、熱伝導率の被測定物（被測定片本体）１４の厚さが小さいときには、厚さ調整薄片１５と積層して被測定片１２を構成することにより、熱が流れる断面積を大きくして被測定物１４の熱伝導率を測定しているが、複数の被測定物を積層して被測定片１２を構成することにより熱が流れる断面積を大きくしてもよい。即ち、同じ材質の板状部材であれば一枚で求めた熱伝導率も複数枚重ねて求めた熱伝導率も同じ値となるため、複数の被測定物を積層して被測定片１２を構成することによって、一端部１３ａから他端部１３ｂに向う熱流の通過する断面積を大きくして一端部１３ａから他端部１３ｂに向けて流れる熱の温度勾配を演算に適した大きさとし、これにより、薄い又は熱伝導率が小さな被測定物の熱伝導率を求めることが可能となる。
【符号の説明】
【０１９１】
１０，１０ａ，１０ｂ 熱伝導率測定装置
１２ 被測定片
１３ａ 第１端部（被測定片の一端部）
１３ｂ 第２端部（被測定片の他端部）
１４ 被測定片本体
１５ 厚さ調整薄片
１６ 比較片
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 比較薄片
１７ａ 第３端部（比較片の一端部）
１７ｂ 第４端部（比較片の他端部）
２２，２２ａ 固定部
３２，３２ａ 第１検出部（被測定片温度分布検出部）
３４，３４ａ 第２検出部（比較片温度分布検出部）
３６，１３６ 温度センサ
３７ 送風ファン（送風手段）
３８ 整流板
４０ 演算装置
４２ 記憶部
４４ 入力部
５２，５２ａ 第１演算部（比較片熱伝達率導出部）
５４，５４ａ 第２演算部（被測定片熱伝導率導出部）
５５，５５ａ 第１導出部
５６ 第２導出部
ｈ１ 被測定片の熱伝達率
ｈ２ 比較片の熱伝達率
ｋ１ 被測定片の熱伝導率
ｋ２ 比較片の熱伝導率（等価熱伝導率）
ｋｐ 厚さ調整薄片の熱伝導率
ｍ１ 単位長さ当たりの被測定片の熱抵抗比
ｍ２ 単位長さ当たりの比較片の熱抵抗比
Ｒｃｄ１ 被測定片の熱伝導抵抗
Ｒｃｄ２ 比較片の熱伝導抵抗
Ｒｃｖ１ 被測定片の熱伝達抵抗
Ｒｃｖ２ 比較片の熱伝達抵抗
φｅｘｐ フィン効率
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定装置であって、
前記被測定片の一端部を加熱する加熱部と、
前記被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する温度分布検出部と、
前記被測定片の熱伝導率を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、演算用熱伝達率を格納する記憶部と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を有し、
前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている熱伝導率測定装置。
【請求項２】
前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として前記記憶部に格納される請求項１に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項３】
前記加熱部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の一端部を加熱可能であり、
前記温度分布検出部は、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出可能であり、
前記演算装置は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記温度分布検出部により検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、
前記記憶部は、前記比較片熱伝達率導出部で求めた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として格納する請求項１又は２に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項４】
前記加熱部は、前記被測定片の一端部を加熱する被測定片加熱部と、熱伝導率が既知の板状の比較片の一端部を加熱する比較片加熱部とを有し、
前記温度分布検出部は、被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出部と、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出部と、を有し、
前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める請求項３に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項５】
前記被測定片の周囲と前記比較片の周囲とを同じ雰囲気条件に制御するための雰囲気制御手段を備える請求項４に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項６】
前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第１の熱抵抗比と前記比較片熱伝達率導出部で求められた比較片の熱伝達率と前記被測定片温度分布検出部で検出された被測定片の温度分布とから当該被測定片の熱伝導率を求める第１導出部と、
前記被測定片が被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の１又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより構成されている場合に、前記第１導出部で求められた被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める第２導出部と、を有する請求項３乃至５のいずれか１項に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項７】
互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより構成される比較片を備える請求項３乃至６のいずれか１項に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項８】
板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率演算装置であって、
演算用熱伝達率を格納すると共に、前記被測定片の一端部が加熱された状態で当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該被測定片の温度分布を格納する記憶部と、
前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記記憶部に格納される前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を備え、
前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている熱伝導率演算装置。
【請求項９】
前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布を変数とする関数として前記記憶部に格納される請求項８に記載の熱伝導率演算装置。
【請求項１０】
前記記憶部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の当該熱伝達率と、前記比較片の一端部が加熱された状態で当該比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該比較片の温度分布と、を格納し、
前記演算部は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される比較片の熱伝導率と、前記記憶部に格納される比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、
前記比較片熱伝達率導出部は、当該比較片熱伝達率導出部において求められた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記記憶部に格納させる請求項８又は９に記載の熱伝導率演算装置。
【請求項１１】
板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率算出プログラムであって、
前記被測定片の一端部が加熱された状態で、当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片の温度分布と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った第１の温度分布に基づく演算用熱伝達率と、をコンピュータが受け取ることで、
このコンピュータを、
前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記演算用熱伝達率と、前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出手段として機能させるための熱伝導率算出プログラム。
【請求項１２】
板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定方法であって、
前記被測定片の一端部を加熱し、この被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出工程と、
前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出工程で検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出工程と、を備える熱伝導率測定方法。
【請求項１３】
前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布を変数とする関数として予め求められている請求項１２に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１４】
熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の一端部を加熱し、この比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出工程と、
前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記比較片温度分布検出工程で検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出工程と、を備え、
前記被測定片熱伝導率導出工程は、前記比較片熱伝達率導出工程で求められる前記比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記被測定片の熱伝導率を求める請求項１６又は１３に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１５】
前記比較片温度分布検出工程の前に、互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより前記比較片を形成する比較片形成工程を備え、
前記比較片形成工程では、前記比較片温度分布検出工程で検出される温度分布が前記被測定片温度分布検出工程で検出される被測定片の温度分布に近くなるように、前記互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片が組み合わされて前記比較片が形成される請求項１４に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１６】
前記被測定片温度分布検出工程の前に、複数の被測定薄片を積層することにより前記被測定片を形成する被測定片作成工程を備える請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１７】
前記被測定片温度分布検出工程の前に、被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の１又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより前記被測定片を形成する被測定片形成工程と、
前記被測定片熱伝導率導出工程で求められた前記被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める被測定薄片熱伝導率導出工程と、を備える請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１】
板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定装置であって、
前記被測定片の一端部を加熱する加熱部と、
前記被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する温度分布検出部と、
前記被測定片の熱伝導率を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、演算用熱伝達率を格納する記憶部と、前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を有し、
前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている熱伝導率測定装置。
【請求項２】
前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布の関数として前記記憶部に格納される請求項１に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項３】
前記加熱部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の一端部を加熱可能であり、
前記温度分布検出部は、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出可能であり、
前記演算装置は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記温度分布検出部により検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、
前記記憶部は、前記比較片熱伝達率導出部で求めた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として格納する請求項１又は２に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項４】
前記加熱部は、前記被測定片の一端部を加熱する被測定片加熱部と、熱伝導率が既知の板状の比較片の一端部を加熱する比較片加熱部とを有し、
前記温度分布検出部は、被側定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出部と、前記比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出部と、を有し、
前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出部により検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める請求項３に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項５】
前記被測定片の周囲と前記比較片の周囲とを同じ雰囲気条件に制御するための雰囲気制御手段を備える請求項４に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項６】
前記被測定片熱伝導率導出部は、前記第１の熱抵抗比と前記比較片熱伝達率導出部で求められた比較片の熱伝達率と前記被測定片温度分布検出部で検出された被測定片の温度分布とから当該被測定片の熱伝導率を求める第１導出部と、
前記被測定片が被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の１又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより構成されている場合に、前記第１導出部で求められた被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める第２導出部と、を有する請求項３乃至５のいずれか１項に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項７】
互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより構成される比較片を備える請求項３乃至６のいずれか１項に記載の熱伝導率測定装置。
【請求項８】
板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率演算装置であって、
演算用熱伝達率を格納すると共に、前記被測定片の一端部が加熱された状態で当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該被測定片の温度分布を格納する記憶部と、
前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される演算用熱伝達率と、前記記憶部に格納される前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出部と、を備え、
前記演算用熱伝達率は、熱伝導率が既知の板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づいている熱伝導率演算装置。
【請求項９】
前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布を変数とする関数として前記記憶部に格納される請求項８に記載の熱伝導率演算装置。
【請求項１０】
前記記憶部は、熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の当該熱伝達率と、前記比較片の一端部が加熱された状態で当該比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された当該比較片の温度分布と、を格納し、
前記演算部は、前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記記憶部に格納される比較片の熱伝導率と、前記記憶部に格納される比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出部を有し、
前記比較片熱伝達率導出部は、当該比較片熱伝達率導出部において求められた比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記記憶部に格納させる請求項８又は９に記載の熱伝導率演算装置。
【請求項１１】
板状の被測定片の熱伝導率を算出するための熱伝導率算出プログラムであって、
前記被測定片の一端部が加熱された状態で、当該被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続的又は断続的に検出された被測定片の温度分布と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った第１の温度分布に基づく演算用熱伝達率と、をコンピュータが受け取ることで、
このコンピュータを、
前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、前記演算用熱伝達率と、前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出手段として機能させるための熱伝導率算出プログラム。
【請求項１２】
板状の被測定片の熱伝導率を導出するための熱伝導率測定方法であって、
前記被測定片の一端部を加熱し、この被測定片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該被測定片の温度分布を検出する被測定片温度分布検出工程と、
前記被測定片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第１の熱伝導抵抗と前記被測定片の表面から当該被測定片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第１の熱伝達抵抗との比である第１の熱抵抗比と、板状の部材の一端部を加熱したときの当該部材における一端部から他端部に向かう方向に沿った板状部材温度分布に基づく演算用熱伝達率と、前記被測定片温度分布検出工程で検出された前記被測定片の温度分布と、から当該被測定片の熱伝導率を求める被測定片熱伝導率導出工程と、を備える熱伝導率測定方法。
【請求項１３】
前記演算用熱伝達率は、前記板状部材温度分布を変数とする関数として予め求められている請求項１２に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１４】
熱伝導率が既知の板状の部材である比較片の一端部を加熱し、この比較片の一端部から他端部に向う方向に沿って連続又は断続した当該比較片の温度分布を検出する比較片温度分布検出工程と、
前記比較片の内部を一端部から他端部に向って熱が流れるときの抵抗である第２の熱伝導抵抗と前記比較片の表面から当該比較片の周囲の空間に熱が出るときの抵抗である第２の熱伝達抵抗との比である第２の熱抵抗比と、前記比較片の熱伝導率と、前記比較片温度分布検出工程で検出された前記比較片の温度分布と、から当該比較片の熱伝達率を求める比較片熱伝達率導出工程と、を備え、
前記被測定片熱伝導率導出工程は、前記比較片熱伝達率導出工程で求められる前記比較片の熱伝達率を前記演算用熱伝達率として前記被測定片の熱伝導率を求める請求項１６又は１３に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１５】
前記比較片温度分布検出工程の前に、互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片を積層することにより前記比較片を形成する比較片形成工程を備え、
前記比較片形成工程では、前記比較片温度分布検出工程で検出される温度分布が前記被測定片温度分布検出工程で検出される被測定片の温度分布に近くなるように、前記互いに同一又は異なる熱伝導率の複数の比較薄片が組み合わされて前記比較片が形成される請求項１４に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１６】
前記被測定片温度分布検出工程の前に、複数の被測定薄片を積層することにより前記被測定片を形成する被測定片作成工程を備える請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１７】
前記被測定片温度分布検出工程の前に、被測定薄片と熱伝導率が既知で且つ板状の１又は複数の厚さ調整薄片とを積層することにより前記被測定片を形成する被測定片形成工程と、
前記被測定片熱伝導率導出工程で求められた前記被測定片の熱伝導率と当該被測定片の厚さと前記被測定薄片の厚さと前記厚さ調整薄片の熱伝導率と当該厚さ調整薄片の厚さとから、前記被測定薄片の熱伝導率を求める被測定薄片熱伝導率導出工程と、を備える請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の熱伝導率測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
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【図１６】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−１１７９３９（Ｐ２０１２−１１７９３９Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６８６４９（Ｐ２０１０−２６８６４９）
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【出願人】（５０３４２０８３３）学校法人常翔学園 (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【出願人】（５０３４２０８３３）学校法人常翔学園 (62)
【Ｆターム（参考）】
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