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HEAT FLUX SENSOR, CALIBRATION METHOD FOR THE HEAT FLUX SENSOR, METHOD FOR DETECTING ABNORMALITIES OF MEASUREMENT OBJECT, AND METHOD FOR DETECTING OPERATIONAL ABNORMALITIES OF ENGINE

Patent code P200016580
Posted date Feb 14, 2020
Application number P2015-209118
Publication number P2017-083206A
Patent number P6622559
Date of filing Oct 23, 2015
Date of publication of application May 18, 2017
Date of registration Nov 29, 2019
Inventor
  • (In Japanese)中別府 修
Applicant
  • (In Japanese)学校法人明治大学
Title HEAT FLUX SENSOR, CALIBRATION METHOD FOR THE HEAT FLUX SENSOR, METHOD FOR DETECTING ABNORMALITIES OF MEASUREMENT OBJECT, AND METHOD FOR DETECTING OPERATIONAL ABNORMALITIES OF ENGINE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat flux sensor that can precisely detect a heat flux of a measurement object, a calibration method for the heat flux sensor, a method for detecting abnormalities of a measurement object, and a method for detecting operational abnormalities of an engine.
SOLUTION: A heat flux sensor 1 includes a multilayer structure 20 in which a substrate 10, an insulating layer 21, a resistor layer 22, and a protective layer 23 are deposited in that order from the substrate 10 side. The heat flux sensor 1 determines a heat flux based on the resistance value of a resistor 25 provided in the resistor layer 22.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

エンジンの内壁面を通過する熱流束の測定は、エンジンからの熱損失を把握するために、エンジンの研究開発において重要視されてきた。エンジンの内壁面を通過する熱流束の測定方法として、従来、同軸型熱電対センサや薄膜熱電対センサによる表面温度計測と、非定常熱伝導解析を組み合わせた測定方法がある(例えば、特許文献1~4参照)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、熱流束センサおよびその較正方法、被測定物の異常検知方法並びにエンジンの動作異常検知方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
基板と、前記基板側から絶縁層、抵抗体層、および保護層がこの順で積層された積層構造体と、を備え、
前記抵抗体層に抵抗体が設けられており、
前記抵抗体の代表スケールが、下記(2)式を満たし、
前記代表スケール=Lとされた第1抵抗体のほかに、前記第1抵抗体の代表スケールよりも代表スケールが小さい第2抵抗体を単数または複数備え、
前記抵抗体の抵抗値に基づいて、熱流束を求めることを特徴とする熱流束センサ。
L≧4×(a/f)0.5 ・・・(2)
ただし、L;抵抗体の代表スケール(m)
a;基板の温度伝導率
f;較正用発熱変動の周波数

【請求項2】
 
前記抵抗体の抵抗値と、前記抵抗体の抵抗温度係数に基づいて前記抵抗体の温度変化を求める請求項1に記載の熱流束センサ。

【請求項3】
 
前記積層構造体は、前記保護層に積層された導電性材料による遮蔽層を備える請求項1または2に記載の熱流束センサ。

【請求項4】
 
前記基板の基板厚さが、下記(1)式を満たす請求項1~3のうちのいずれか1項に記載の熱流束センサ。
D≧2.3×(a/f)0.5 ・・・(1)
ただし、D;基板厚さ(m)
a;基板の温度伝導率(m2/s)
f;周期変動の計測に要求されるカットオフ周波数(Hz)

【請求項5】
 
請求項1~4のうちのいずれか1項に記載の熱流束センサの較正方法であって、
前記抵抗体に交流発熱による既知の付与熱流束を与えるとともに、前記既知の付与熱流束を与えている間における前記抵抗体の温度変化を計測し、
前記熱流束センサの伝熱モデルを用いた非定常熱伝導解析によって計測熱流束を求め、
前記付与熱流束と前記計測熱流束との比較結果に基づいて、前記熱流束センサの伝熱モデルを調整することを特徴とする熱流束センサの較正方法。

【請求項6】
 
請求項1~4のうちのいずれか1項に記載の熱流束センサによって、被測定物の異常を検知する被測定物の異常検知方法であって、
前記抵抗体に対して周期的発熱を生じさせながら、前記抵抗体の温度変化を前記熱流束センサによって測定し、
前記抵抗体の温度変化量に基づいて前記被測定物の異常を検知する被測定物の異常検知方法。

【請求項7】
 
請求項1~4のうちのいずれか1項に記載の熱流束センサによって、エンジンの動作異常を検知するエンジンの動作異常検知方法であって、
運転中の前記エンジンの壁面温度または壁面熱流束を前記熱流束センサによって継続的に計測し、
前記壁面温度または壁面熱流束の計測結果に基づいて前記エンジンの動作異常を検知することを特徴とするエンジンの動作異常検知方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015209118thum.jpg
State of application right Registered
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