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温度・熱流束測定装置

国内特許コード P110002696
整理番号 13359
掲載日 2011年5月31日
出願番号 特願2009-163844
公開番号 特開2011-017669
登録番号 特許第5305354号
出願日 平成21年7月10日(2009.7.10)
公開日 平成23年1月27日(2011.1.27)
登録日 平成25年7月5日(2013.7.5)
発明者
  • 劉 維
  • 千葉 雅昭
  • 高瀬 和之
出願人
  • 独立行政法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 温度・熱流束測定装置
発明の概要

【課題】流体と接する面における温度と熱流束とを正確に測定する。
【解決手段】測定ヘッドの形状は円筒形であり、この上面が伝熱面であり、断熱壁20の存在によってこの円周方向には断熱条件が成立している。この温度・熱流束測定装置によって、伝熱面11において流体90と接する複数の位置P~Pにおける温度Tw(Tw~Tw)、及び熱流束(熱流)qw~qwがそれぞれ算出される。ただし、これらの値はこの測定ヘッドによって直接計測されず、直接計測される量は、P~P直下の測定ヘッド10の表面(伝熱面11)からhの深さにおける温度T(T1,1~T1,n)と、同じくhの深さ(h>h)における温度T(T2,1~T2,n)である。Tw~Tw、qw~qwは、実測されたT1,1~T1,n、及びT2,1~T2,nから2次元熱伝導の逆問題解析によって演算部によって算出される。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


試料の温度を測定するためには、例えば熱電対を用いた温度計が用いられており、これを試料表面に接触させることによってその温度を測定することができる。また、試料の温度を測定するだけではなく、試料のある箇所における熱流束を測定することが必要な場合も多く、この場合には、熱流束計が用いられる。熱流束計においては、試料における温度差と熱伝導率とから、熱流束(熱流)を測定する。



温度と熱流束とを同時に測定する装置の一例は、例えば特許文献1に記載されている。この装置においては、基板の面上に温度測定素子(熱抵抗素子、熱電対等)を配列した上に絶縁層を形成した構成を、基板の表裏両面に具備する。各々の絶縁層表面には、温度測定素子に直結させた測定パターンが突出して設けられる。



この装置は、半導体チップ等における温度と熱流束を測定するのに用いられる。その際には、この装置における一方の面を試料(半導体チップ)に接触させる。これによって、この面に設けられた測定パターンが試料に接し、その温度が温度測定素子によって検出され、測定パターン(温度測定素子)が2次元アレイとされているため、温度分布を測定することができる。また、この温度分布より、基板面と平行な方向の熱流束を計測することができる。一方、他方の面に設けられた測定パターンは試料と接することはないが、この測定パターンの温度から、基板面と垂直な方向の熱流束を計測することができる。



また、この装置においては、基板として可撓性のある軟性フィルム等を用いることにより、試料の形状に応じて基板を変形させて測定パターンを試料に密着させることができる。従って、試料の形状によらずに正確な測定が可能である。従って、この温度・熱流束測定装置は、半導体チップのような、定形性がある発熱体を被測定試料とした測定に適している。

産業上の利用分野


本発明は、物体と接した面における温度及び熱流束(熱流)を測定する温度・熱流束測定装置に関する。また、この面に対する温度測定方法、熱流束測定方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
伝熱面が物体と接するように設置された際の前記伝熱面上における温度及び熱流束を測定する温度・熱流束測定装置であって、
平坦である前記伝熱面を上面とし、前記伝熱面から伝熱層を介した2種類の異なる深さにおいて、温度測定素子が線状に配列された第1及び第2の温度測定素子群がそれぞれ形成された構成を具備する測定ヘッドと、
前記第1及び第2の温度測定素子群の出力より、2次元熱伝導逆問題解析を用いて前記伝熱面上における温度及び熱流束を算出する演算部と、
を具備し、
前記温度測定素子は、前記測定ヘッド内に設けられた複数の配線からなる配線群と、金属層との接点で構成された熱電対であり、前記第1又は第2の温度測定素子群の出力は、前記各配線毎に接続された端子と、前記金属層に接続された共通の端子と、から取り出され、
前記伝熱面は、前記第1又は第2の温度測定素子群の前記温度測定素子を構成する前記金属層の表面とされたことを特徴とする温度・熱流束測定装置。

【請求項2】
前記測定ヘッドにおける前記伝熱面の周囲に断熱壁が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の温度・熱流束測定装置。

【請求項3】
前記金属層における前記配線群と接する箇所は銅で構成され、前記配線はコンスタンタンで構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の温度・熱流束測定装置。

【請求項4】
前記金属層は、前記配線群と接する側の面を銅とした積層構造であることを特徴とする請求項に記載の温度・熱流束測定装置。

【請求項5】
前記物体は流体であることを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の温度・熱流束測定装置。
産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009163844thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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