(57)【要約】  本発明は、熱流れを各々受容することができる実質的に平らで相互に平行な２つの取入れ面を有して成る熱流束コンパレーターに関する。そのコンパレーターは、第２金属材料から成る分離した第１金属ウェハー（２）でもって部分的に一方の表面が被覆される第１金属材料から成るストリップ（１）、その熱電回路の両側に配置される第１絶縁材料から成る第１層（５，６）、および、熱電回路とは反対側にある第１絶縁材料から成る前記２つの第１層（５，６）のそれぞれの表面に配置される第２ウェハー（３ｂ）および第３ウェハー（４ｂ）を少なくとも有して成る。前記第２ウェハー（３ｂ）および関連する第３ウェハー（４ｂ）は、同じ材料から形成され、実質的に同じ厚さを有している。また、第１絶縁材料から成る前記第１層（５，６）は、同じ厚さを有している。
2005512040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱流束を各々受けることができ、相互に略平行で略平面状の２つの入力面を有する熱流束コンパレーターであって、該コンパレーターは、その２つの入力面の間に、
−所定の熱伝導率および所定の熱起電力を有する第１金属材料から成る少なくとも１つの略平らなストリップ（１）を有して成る、所定の長手方向（Ｌ）を有する熱電回路であって、ストリップは、少なくとも２つの面を有し、その面の１つが、第１金属材料よりも高い熱伝導率を有し、かつ、第１金属材料と異なる熱起電力を有する第２金属材料から形成された別々の第１金属パッド（２）で部分的に被覆されている熱電回路、
−該第１金属材料および該第２金属材料よりも低い熱伝導率を有する第１絶縁材料から成り、第１金属材料から成るストリップ（１）の平面に直交する方向（Ｎ）にて熱電回路の各側に配置される２つの第１層（５，６）、ならびに
−熱電回路から離れる方向を向いた第１絶縁材料から成る該２つの第１層（５，６）のそれぞれの面に配置される第２パッド（３）および第３パッド（４）であって、第１パッドと共に、第１パッド、第２パッドおよび関連する第３パッドから各々成るセルを形成し、そして、同じセルの該第２パッド（３）および関連する第３パッド（４）が、そのセルの該第１パッド（２）の２つの異なる長手方向端部に対して該直交方向（Ｎ）で略垂直に配置される、第２パッド（３）および第３パッド（４）
を有して成っており、
該第２パッド（３）および関連する第３パッド（４）は、同じ材料から形成され、該直交方向（Ｎ）に沿って略同じ厚さを有しており、また、第１絶縁材料から成る該２つの第１層（５，６）は、該直交方向（Ｎ）に沿って同じ厚さを有する、
熱流束コンパレーター。
【請求項２】
前記第２パッド（３ａ）および第３パッド（４ａ）は、輻射反射体である、請求項１に記載の熱流束コンパレーター。
【請求項３】
前記第２パッド（３ａ）および第３パッド（４ａ）は、アルミニウム、銀、金、クロム、銅およびそのような金属の少なくとも１種類を含んで成る合金から成る群から選択される材料から形成される、請求項２に記載の熱流束コンパレーター。
【請求項４】
前記第２パッド（３）および第３パッド（４）は、輻射吸収体である、請求項１に記載の熱流束コンパレーター。
【請求項５】
それぞれ第１絶縁材料から成る前記２つの第１層（５，６）に隣接するように、熱電回路から離れる方向を向く該第１層のそれぞれの面側に配置され、第２パッド（３ｂ）または第３パッド（４ｂ）を被覆する、少なくとも２つの面を各々有する第２絶縁材料から成る２つの第２層（７，８）を更に含んでおり、
該第２パッドおよび該第３パッドが、第１絶縁材料から成る層（５，６）および第２絶縁材料から成る層（７，８）よりも高い熱伝導率を有する材料から形成される、請求項１に記載の熱流束コンパレーター。
【請求項６】
前記第２パッド（３ｂ）および第３パッド（４ｂ）の構成材料は金属材料である、請求項５に記載の熱流束コンパレーター。
【請求項７】
前記第２パッド（３ｂ）および第３パッド（４ｂ）の構成材料は、銅、アルミニウム、銀、クロム、ニッケル、およびそのような金属の少なくとも１種類を含んで成る合金から成る群から選択される、請求項６に記載の熱流束コンパレーター。
【請求項８】
第２絶縁材料から成る前記第２層（７，８）は、前記直交方向（Ｎ）に沿って同じ厚さを有する、請求項５〜７のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項９】
第２絶縁材料から成る前記第２層（７，８）は、隣接して配置される第１絶縁材料から成る前記第１層（５，６）の前記直交方向（Ｎ）の厚さよりも大きい該直交方向（Ｎ）の厚さを各々有する、請求項５〜８のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１０】
それぞれ第１絶縁材料から成る２つの前記第１層（５，６）の両側に配置される２つの付加的な層（７，８）を更に含み、
これらの付加的な層が前記第２パッド（３）および第３パッド（４）にそれぞれに接触し、また
各々の付加的な層（７，８）と、前記直交方向（Ｎ）に沿ってその付加的な層（７，８）に隣接する第１絶縁材料から成る該第１層（５，６）との間では、熱絶縁部（１１）が、該第２パッド（３ｂ）または第３パッド（４ｂ）の間にそれぞれ設けられている、
請求項１に記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１１】
熱電回路から離れる方向を向く第２絶縁材料から成る前記第２層（７，８）の一方の面に隣接するように配置される第１金属層（９）を更に含む、請求項５〜１０のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１２】
熱電回路から離れる方向を向く第２絶縁材料からそれぞれ成る前記第２層（７，８）の面に隣接するように配置される２つの金属層（９，１０）を更に含む、請求項５〜１０のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１３】
第１金属材料はコンスタンタン系のものである、請求項１〜１２のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１４】
第１金属材料は銅系のものである、請求項１〜１２のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１５】
第２金属材料は、銅、金、銀、ニッケル、およびそのような金属の少なくとも１種類から成る合金から成る群から選択される、請求項１〜１４のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１６】
前記直交方向（Ｎ）に沿って重なるように配置され、絶縁材料から成る少なくとも１つの層（５）によって相互に分離されている、相互に略平行で略平らな幾つかのストリップ（１−１，１−２，１−３，１−４）を熱電回路は有して成り、全てのストリップの第１パッドが該直交方向に沿って相互に垂直となるように、各々のストリップに第１パッド（２）が設けられている、請求項１〜１５のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１７】
少なくとも１つの入力面でサポート（１００，１０１）と組み合わすことができる熱流束コンパレーターであって、その入力面に該サポートと熱接触するための材料を更に含む、請求項５〜１６のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１８】
温度を測定する熱電対（２０）が更に組み込まれている、請求項１〜１７のいずれかに記載の熱流束コンパレーター。
【請求項１９】
熱電対（２０）は、異なる第１金属材料および第２金属材料からそれぞれ成る２つのストリップ（２１，２２）から形成されており、その２つのストリップが、前記熱電回路から電気的に絶縁された状態で相互に接触している、請求項１８に記載の熱流束コンパレーター。
【請求項２０】
２つの入力面の各々でそれぞれ受けられる２つの入射熱流束を比較するための請求項１〜１９のいずれかに記載の熱流束コンパレーターの使用。
【請求項２１】
コンパレーターの２つの入力面の少なくとも一方で生じる熱現象を検知するための請求項１〜１９のいずれかに記載の熱流束コンパレーターの使用。
【請求項２２】
熱流束コンパレーターの前記熱電回路の金属ストリップの端部を外部の電気デバイス（３００）に接続するコネクション（２００，２０１）間で電流を生じさせるための請求項１〜１９のいずれかに記載の熱流束コンパレーターの使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、熱流束計と通常呼ばれる熱流束（または熱フラックス）を測定するデバイスに関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、少なくとも１つの面で熱流束を受けた際に電気信号を送ることができる熱電デバイスに関する。
【０００３】
米国特許第４０２９５２１号には、熱電検出器の例が開示されているものの、検出を意図する熱流束を１つだけしか受け取られないという欠点を有している。更に、この熱電検出器は、そのデバイスの感知面で受けた熱流束を取り出すという特定の機能を有するサポートを組み合わせる必要がある。
【０００４】
特に、本発明の目的は、デバイスの２つの面の各々でそれぞれ同時に受ける２つの熱流束を比較して、それに応じた電気信号を送ることができる２面式熱電デバイス（ｔｗｏ−ｆａｃｅｄ  ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）を提案することによって、上述の欠点を緩和することである。
【０００５】
このため、本発明の熱流束コンパレーター（または熱流束比較計）は、
熱流束を各々受容することができ、相互に略平行で略平面状の２つの入力面を有する熱流束コンパレーターであって、そのコンパレーターは、２つの入力面の間に、
−所定の熱伝導率および所定の熱起電力（または熱電能）を有する第１金属材料から成る少なくとも１つの略平らなストリップを有して成る、所定の長手方向を有する熱電回路であって、少なくとも２つの面を有し、その面の１つが、第１金属材料よりも高い熱伝導率を有し、かつ、第１金属材料と異なる熱起電力を有する第２金属材料から形成される別個の第１金属パッドで部分的に被覆されている熱電回路、
−前記第１金属材料および第２金属材料よりも低い熱伝導率を有する第１絶縁材料から成り、第１金属材料から成るストリップの平面に直交する方向にて熱電回路の両側に配置される２つの第１層、ならびに
−熱電回路から離れる方向を向いた第１絶縁材料から成る前記２つの第１層のそれぞれの面に配置される第２パッドおよび第３パッドであって、熱電回路と共に、第１パッド、第２パッドおよび関連する第３パッドから各々成るセルを形成し、そして、同じセルの前記第２パッドおよび関連する第３パッドが、前記直交方向において、そのセルの前記第１パッドの２つの異なる長手方向端部から略垂直方向に配置されるように、第１パッドに対して配置される第２パッドおよび第３パッド
を有して成っている。
【０００６】
本発明では、前記第２パッドおよび関連する第３パッドは、同じ材料から形成され、前記直交方向に沿って略同じ厚さを有している。更に、第１絶縁材料から成る前記２つの第１層は、前記直交方向に沿って同じ厚さを有している。
【０００７】
「絶縁材料」という用語は、電気的かつ熱的に絶縁性の材料を意味することを理解されよう。かかる材料は、特に、第１金属材料および第２金属材料の熱伝導率よりも少なくとも１／１０倍低い熱伝導率を有している。特に、第１絶縁材料は、有機材料、ガラスまたは雲母等であってよい。
【０００８】
本発明の熱流束コンパレーターは、熱電回路の両側にて部分的に対称な構造を有している。このような特性に起因して、コンパレーターによって送られる電気信号は、入力面の各々でそれぞれ受けられる２つの入射熱流束の比較に依存している。
【０００９】
本発明の熱流束コンパレーターの適当な操作条件下では、２つの入力面が相互に独立しており、２つの入力面にそれぞれ入射する２つの独立した熱流束を比較することができる。
【００１０】
更に、そのような比較では、２つの熱流束の各々は、制御された数値係数によって重みが付けられてもよい。この数値係数は、例えば、熱電回路のストリップ平面に平行な平面状のそれぞれの第２パッド領域（または第２パッド面積）と第３パッド領域（または第３パッド面積）との比によって決められる。
【００１１】
本発明の熱流束コンパレーターの好ましい態様では、第２パッドおよび第３パッドは同じ寸法を有しており、その結果、コンパレーターによって送られる電気信号は、２つの熱流束の差に直接的に依存している。更に、そのような場合、２つの入力面は、個々の熱流束に関して同じ動的応答特性を有している。
【００１２】
このような種類の熱電検出器の構成では、検知される信号は、２つの入射熱流束間の競合に起因する２つの入力面の間の熱流れに関係することが確認された。第１パッドは、ストリップの長手方向（入射する熱流束の方向に垂直な方向）に沿ってオフセットされるように相互に配置される第２パッドおよび第３パッドと協働する。パッドの熱伝導率が高いことに起因して、関連するパッドは、そのようなオフセットされる方向に沿って熱流れを部分的にチャネリング（偏流）させることになる。このようなチャネリングから、第１パッドの各々の長手方向端部で局所的な温度勾配が生じる。それゆえ、この第１パッドの２つの長手方向端部での温度勾配が相互に相殺されないような２つの熱流束の場合では、各々の第１パッドによって、素電気信号（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｓｉｇｎａｌ）が生じることになる。
【００１３】
第１パッド、第２パッドおよび第３パッドは、全ての個々の第１パッドによって生じる素電気信号が一体的に加えられるように配置されている。従って、熱電回路のストリップの２つの端部の間において、熱流束コンパレーターによって送られる電気信号とは、そのような素電気信号が加えられたものに対応することになる。
【００１４】
第１金属材料は、例えば、コンスタンタン、銅およびそのような金属の少なくとも１種類に基づく合金である。
【００１５】
本発明の第１態様において、入力面の各々で輻射熱流束（または放射熱流束）を受けるようにコンパレーターが設計される。
【００１６】
そのような場合、前記第２パッドおよび第３パッドは、輻射反射体であってよい。有利には、そのようなパッドは、アルミニウム、銀、金、クロム、銅、またはそのような金属の少なくとも１種類を含んで成る合金等、輻射反射性を有するがために選択される材料から形成される。
【００１７】
別法にて、前記第２パッドおよび第３パッドは輻射吸収体であってよい。そのようなパッドは、特に酸化クロムまたは幾つかの金属の酸化物が混ざったもの等、輻射吸収性を有するがために選択される材料から形成される。
【００１８】
本発明の第２態様では、入力面の各々で、接触によって伝えられる熱流束、即ち、伝導熱流束および／または対流熱流束を受けるようにコンパレーターが設計される。
【００１９】
そのような場合、少なくとも２つの面を各々有する第２絶縁材料から成る２つの第２層がコンパレーターに更に含まれることになる。なお、その第２層は、それぞれ第１絶縁材料から成る前記２つの第１層に隣接するように、熱電回路と離れる方向を向く当該第１層のそれぞれの面側に配置され、第２パッドまたは第３パッドをそれぞれ被覆している。
【００２０】
前記第２パッドおよび第３パッドは、第１絶縁材料から成る層および第２絶縁材料から成る層よりも高い熱伝導率を有する材料から形成される。前記第２パッドおよび第３パッドのこのような構成材料は、銅、アルミニウム、銀、クロム、ニッケルおよびそのような金属の少なくとも１種類を含んで成る合金等の金属材料であることが好ましい。
【００２１】
熱流束コンパレーターの好ましい態様では、流束は、２つの面の各々と接触することによって伝えられる。また、第２絶縁材料から成る前記第２層は、前記直交方向に沿って同じ厚さを有している。
【００２２】
このような好ましい態様を変更した態様では、第２絶縁材料から成る各々の前記第２層の厚さは、隣接して配置される第１絶縁材料から成る前記第１層の前記直交方向に沿った厚さよりも大きいことが好ましい。具体的には、そのような構成では、特に、入力面と接触するコンパレーターの外部にあるサポート性質のコンパレーターによって、送られる電気信号への影響が減じられることに起因して、熱流束を検知する精度が増加することになる。
【００２３】
接触によって熱流束を伝えるコンパレーターの別の態様では、コンパレーターが、第１絶縁材料から成る２つの前記第１層の両側にそれぞれ配置される２つの付加的な層を含んでいる。
【００２４】
このような付加的な層は、前記第２パッドおよび第３パッドにそれぞれ接触している。更に、このような追加の層の各々と、前記直交方向に沿って当該層に隣接する第１絶縁材料から成る第１層との間では、熱絶縁空間が、前記第２パッドまたは第３パッドの間にそれぞれ設けられる。
【００２５】
接触により熱流束を伝えるコンパレーターは、熱電回路から離れる方向を向いた第２絶縁材料から成る前記第２層の前記一方の面に隣接するように配置される金属層を更に含んでいてもよい。その金属層によって、入力面でのコンパレーターと外部のサポートとの熱接触が向上することになる。また、金属層によって、入力面を介してコンパレーターに入る熱流束が乱されて、この入力面の温度が一様になることが可能となる。その場合、送られる電気信号の精度が向上することになる。２つの入力面が、かかる金属層を各々有してもよく、その結果、送られる信号の精度は、前記入力面の各々によって受容される熱流束に関して対称的に向上する。
【００２６】
必要に応じて、コンパレーターは、以下のアレンジメントのいずれか１つまたは幾つかを更に利用するものであってもよい：
−前記直交方向に沿って重ねられ、絶縁材料から成る少なくとも１つの層によって相互に分けられている、相互に略平行で略平らな幾つかのストリップを熱電回路が有して成り、全てのストリップの第１パッドが該直交方向に沿って相互に垂直になるように、各々のストリップに第１パッドが設けられているアレンジメント；
−熱流束コンパレーターが、少なくとも１つの入力面で、サポートと組み合わすことができ、その熱流束コンパレーターが、その入力面に当該サポートと熱接触するための材料を更に含んでいるアレンジメント；
−熱流束コンパレーターが、温度を測定する熱電対を更に組み込んでいるアレンジメント；
−熱電対が、異なる第１金属材料および第２金属材料からそれぞれ形成される２つのストリップから形成されており、その２つのストリップが、前記熱電回路から電気的に絶縁された状態にあり、相互に接触しているアレンジメント。
【００２７】
また、本発明は、２つの入力面の各々でそれぞれ受けられる２つの熱流束を比較するために、上述の熱流束コンパレーターの使用法にも関している。
【００２８】
また、本発明は、このような熱流束コンパレーターの前記熱電回路の金属ストリップの端部を外部の電気デバイスに接続するコネクション（または接続部）間で電流を生じさせるための熱流束コンパレーターの使用法にも関している。
【００２９】
図面に関連して、本発明を制限するものではない例としての態様についての以下の説明から、本発明の他の特徴および利点が明らかになるであろう。
【００３０】
種々の図において、同一の要素は、同じ参照番号で示している。これらの図において、また、図示されるコンパレーターの中間の面に直交する垂直な軸Ｎに関して、「下方」および「上方」という用語は、そのような垂直軸Ｎに沿って相互に配置される要素を表すのに用いられる。図をより容易に理解できるように、相対的な比を保持することなく実際のデバイスの寸法を変更している。
【００３１】
図１ａおよび図１ｂは、輻射熱流束コンパレーターをそれぞれ斜視図および断面図で示している。このコンパレーターは、長手方向Ｌにおいて蛇行するフラットなストリップ１から成る。ストリップ１は、コンスタンタン金属から形成され、矩形銅パッド２で上面が部分的に被覆されている。ストリップ１は、５ミクロン〜２５ミクロンの厚さ、例えば２５ミクロンの厚さを有しており、０．３ミリメートルの幅を有している。パッド２は、２ミリメートルの長さ、０．３ミリメートルの幅、および５ミクロンの厚さを有している。ストリップ１に沿って連続する２つのパッド２は、２ミリメートルの間隔で相互に離れている。一般的に、ストリップ１に沿う２つの連続するパッド２の間の距離がパッド２の長さと同じである場合、コンパレーターの性能がよりよい。
【００３２】
コンスタンタン・ストリップ１の熱伝導率は約２０Ｗ／ｍ℃であり、パッド２の熱伝導率は約４００Ｗ／ｍ℃である。
【００３３】
有利には、パッド２は、その表面に入射される輻射物に対して特に吸収性を有するように、表面処理、例えば酸化または硫化等に付される。
【００３４】
パッド２が設けられたストリップ１は、２５ミクロン〜１２０ミクロンの厚さ、例えば５０ミクロンの厚さを有する２つの同じプラスチック・フィルム、例えばカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）フィルムの間に挿入される。
【００３５】
アルミニウム反射体３ａおよび４ａは、それぞれ矩形銅パッド２の端部の下方および上方に、そのような２つのフィルム５，６の片側に配置され、各パッド２が、ストリップ１の長手方向に垂直な方向で対向する２つのエッジ部の下方に反射体３ａを有すると共に、その上方に反射体４ａを有している。このような反射体３ａ，４ａは、例えば０．０１ミクロン〜３０ミクロンの厚さ、０．３ミリメートルの幅、および２ミリメートルの長さを有している。反射体３ａ，４ａの長辺は、１つの同じセルに関連するパッド２の長辺と平行である。また、反射体３ａ，４ａは、このパッド２の短辺の一方に中心を合わせるように設けられている。
【００３６】
有利には、蛇行部の長手方向Ｌに沿って、ストリップ１の２つの隣接する平行な部分（ストリップ１の同じ蛇行部で外方向レッグとリターン・レッグとを形成している）間で相互にオフセットされるようにパッド２を配置することができる。このようなオフセット部がパッド２の長さに等しく、それが、長手方向Ｌに沿って連続する２つのパッドの間の長さに等しい場合、反射体３ａ、同様に反射体４ａは、それぞれの平面状の蛇行部に垂直な直線に沿って整列することになる。その場合、反射体３ａおよび４ａを、そのような直線に沿うように一体的に集めて、連続的なバンドを形成することができるので、熱流束コンパレーターの感度を更に増加させることができる。
【００３７】
図１ｂは、２つの輻射熱流束の挙動、即ち、フィルム５の下面およびフィルム６の上面にそれぞれに入射する下方熱流束Φｉの挙動および上方熱流束Φｓの挙動を模式的に示している。なお、これらのフィルム５，６のそれぞれの面は、コンパレーターの入力面を成している。各パッド２の端部の一方で下方輻射流束Φｉが受容され、同じパッドの他方の端部で上方輻射流束Φｓが受容されるように、各々の入射する輻射流束Φｉ、Φｓは反射体３ａ，４ａで反射される。これらの２つの輻射流束のいずれが大きいかに応じて、熱流れは、各パッド２内をその長手方向に流れることになり、それによって、パッド２の各端部にて、コンパレーターによって送られる電気信号に対して素となるような寄与がもたらされる。そのような素となるように寄与するパッド２の端部に対応する反射体３ａまたは４ａよりも下方の位置か、または、上方の位置かに応じて、全てのパッド２の寄与が加えられたり、または相互から差し引かれたりすることになる。
【００３８】
全く接触することなく、コンパレーターの両側に入射する２つの熱輻射流束を比べるために、かかる輻射熱流束コンパレーターを垂直に懸架してもよい。このような２つの入射する熱輻射流束の供給源に応じて、当該２つの流束が、相互に独立していたり部分的に相互に相関があったりしてもよく、相互に独立してコンパレーターによって検知されることになる。
【００３９】
また、かかる輻射熱流束コンパレーターによって送られる電気信号は、２つの入力面に入射する輻射流束ΦｉおよびΦｓにのみ依存し、熱流束コンパレーターの固有の温度からは独立していることが観察された。コンパレーターのこのような固有の温度は、他のパラメーター、特に伝導熱流束および／または対流熱流束に対するコンパレーターの位置に依存しており、送られる電気信号に変動を与えるような変化をもたらさない。
【００４０】
図２は、接触伝達型熱流束コンパレーター（ｃｏｎｔａｃｔ−ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ  ｈｅａｔ  ｆｌｕｘ  ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）の断面図である。上述したように、このコンパレーターは、同じ寸法を有するコンスタンタン・ストリップ１を有して成っており、そのストリップ１が、上述したように、同じ寸法を有する矩形銅パッド２で部分的に被覆され、同じフィルム５とフィルム６との間に挿入されている。
【００４１】
熱伝導要素３ｂおよび４ｂは、上述の輻射流束コンパレーターの反射体３ａおよび４ａと同様の配置となるように、各パッド２の端部に沿って垂直方向に配置されており、輻射流束コンパレーターの反射体３ａおよび４ａに取って代わるものとなっている。熱伝導要素３ｂおよび４ｂは、例えば銅から形成されており、次の寸法：１．５ミリメートルの長さ；０．３ミリメートルの幅、３０ミクロンの厚さを有している。伝導要素３ｂは、カプトン・フィルム５と付加的なカプトン・フィルム７との間に配置される。伝導要素４ｂは、カプトン・フィルム６と付加的なカプトン・フィルム８との間に同様に配置される。フィルム５および６は、５０ミクロンの同じ厚さを有し、フィルム７および８は、１２０ミクロンの同じ厚さを有している。フィルム７の下面およびフィルム８の上面は、コンパレーターの２つの入力面を成している。
【００４２】
このような熱流束コンパレーターは、そのそれぞれの入力面に２つの熱流束を接触によって当該コンパレーターに伝える２つのサポート１００と１０１との間で使用される。サポート１００とフィルム８との間およびサポート１０１とフィルム７との間の熱接触をそれぞれ向上させるために、そのようなフィルムは、ストリップ１から離れる方向を向く面が個々の金属層９および１０で各々被覆されている。これらの金属層は、好ましくは軟金属から形成され、０．０１ミクロン〜１００ミクロンの厚さを有しており、それによって、各々の接触する熱流束がコンパレーターの各入力面の全表面に分散されることが確保される。熱接触材料の付加的な層（図２および図３に図示せず）を、金属層９とサポート１０１との間および金属層１０とサポート１００との間に配置してもよい。このような付加的な熱接触材料を用いる場合、金属層９および金属層１０の表面に存在する屈曲部（ａｎｆｒａｃｔｕｏｓｉｔｙ）ならびにサポート１００および１０１の表面に存在する屈曲部に入り込むことができるゲルを使用することが有利となる。
【００４３】
図３の接触型熱流束コンパレーターは、熱伝導要素３ｂおよび４ｂがより大きい厚さ、例えば７０ミクロンの厚さを有していることを除いて、図２の接触型熱流束コンパレーターと同様のものである。このような仕様において、カプトン・フィルム５および７は、相互に直接的に接触しておらず、要素３ｂによって規則的に離隔する間隔で離れた状態が維持されている。同様に、カプトン・フィルム６および８も、相互に直接的に接触しておらず、要素４ｂによって離れた状態が維持されている。従って、伝導要素３ｂおよび４ｂの周囲において、固体材料が存在しない熱絶縁空間１１が、フィルム５とフィルム７との間およびフィルム６とフィルム８との間に残されることになる。このような構成によって、パッド２の端部の周りで熱流れの濃度が増加し（または熱流れが集まり）、コンパレーターの感度が向上することになる。
【００４４】
図４は、上述の伝導性ストリップ１を有して成る熱電回路を全体的に示している。その回路は、正方形または矩形（例えば一辺が３ｃｍの正方形）の全体輪郭の内側に描かれた平行に蛇行した形態をしている。このストリップ１は、その上面に銅パッド２を有しており、カプトン・フィルム５の上面に適用されている。その蛇行部の真ん中に、２つの異なる金属材料からそれぞれ成る２つのパーツ２１，２２から構成される熱電対２０が配置されている。なお、そのような２つの金属材料は、異なる個々の熱起電力を有している。パーツ２１は例えばコンスタンタンから形成され、パーツ２２は例えば銅から形成される。これら２つのパーツ２１，２２は、それらの個々の端部２３，２４の一方で接触しており、かかるアレンジメントを成すコンパレーター内の温度に応じた電圧を送ることができる熱電対が形成されている。更に、そのような電圧は、パーツ２１，２２の２つの他方の個々の端部２５，２６の間で検知されることになる。
【００４５】
このような態様の１つの特別な利点は、かかる熱流束コンパレーターの製造が簡単なことであり、また、その製造コストが安く、更には、そのようなコンパレーターの取り扱いが容易であることである。これらは、金属パッドが、その金属パッドを構成することを目的とする金属を溶解したイオンの形態で含む溶液から電気メッキをすることによって形成できることに起因している。それゆえ、製造プロセスは、例えば、そのような電気メッキ工程、マスクを配置し、除去する工程、化学エッチング工程、プラスチックおよび／または金属フィルムを切断する工程、ならびに重ねた層を組み合わせる工程等、簡単な工程から成っている。
【００４６】
上述の態様に対応する熱流束コンパレーターの取り扱いに応じて、その使用法は異なることになる。
【００４７】
第１使用法は、２つの媒体の間での接触により変換される熱流束または輻射熱流束を検知し、比較することである。このようなことを行うために、ストリップ１の２つの端部が、電圧を測定するためのメーターのターミナルに接続される。この場合、このようなメーターによって示される電圧値は、コンパレーターの個々の２つの入力面によって受けられる熱流束の差が測定されたものである。熱流束の２つのソース媒体の各々は、固体サポートだけでなく、流体、液体、ガス状またはフレキシブルな媒体、特に生物学的な媒体であってもよい。２つのソース媒体は必ずしも相互に同一である必要はない。これらの２つのソース媒体の一方が輻射に対して透過性を有する場合には、そのソース媒体は、輻射熱流束をコンパレーターの面の一方に伝えることができる。かかる場合、他方のソース媒体は、接触することによって又は輻射の形態で、熱流束をコンパレーターに伝えることができる。輻射熱流束を受けることを意図する入力面には金属層９／１０が配置されないが、接触によって伝えられる熱流束のみを受けることを意図するコンパレーターの入力面には、必要に応じて金属層９／１０が配置される。
【００４８】
このような第１使用法の１つの特別のケースには、コンパレーターの２つの入力面の少なくとも一方で生じる熱現象の検知、例えば水分（または湿気分）の凝縮または蒸発などの検知がある。このようなことを行うために、本発明の接触伝達型熱流束コンパレーターは、例えば冷たいサポートに配置される。２つの入力面の一方は、このようなサポートと接触している。他方の入力面は、有利には、或る量の水分を可逆的に吸収することができるブロッター（または吸取紙、ｂｌｏｔｔｅｒ）で被覆される。水分は、外部の影響の効果が作用する状況下において、ブロッターで凝縮または蒸発できる。サポートと接触する入力面に対して、ブロッターで被覆される入力面での接触により受け取られる熱流束がそれぞれ増加および減少するので、そのような凝縮および蒸発が、熱流束コンパレーターによって検知されることになる。このような使用法は、熱流束コンパレーターの感度によって可能となり、食料品を蓄える冷凍（または冷蔵）システムを検査するのに特に適当である。
【００４９】
第２使用法は、コンパレーターの外部の電気デバイスに供することを目的とする電流を発生させることである。かかる場合、ストリップ１の端部が、電気デバイスの２つの供給ターミナルに接続される。
【００５０】
このような電流を発生させる用途のために、コンパレーターは、有利には、幾つかの金属ストリップ、例えば図５で１−１，１−２，１−３および１−４と表される４つの金属ストリップから成るものであってよい。銅パッド２を備えるこれらのストリップは相互に同じであり、積み重なるように重ねられることになる。図５によると、このような積み重ねにおいて２つの連続するストリップが、例えば５０ミクロンの厚さのプラスチック・フィルム５、例えばカプトン・フィルムによって離隔されている。積み重なった部分の下方の回路のパッド２と垂直方向に揃って各々の回路のパッド２が配置されるように、ストリップがアレンジされることになる。伝導要素３ｂ，４ｂ、カプトン・フィルム７，８および金属層９，１０が、積み重なった部分の両側に配置されることによって、コンパレーターが完成される。金属層９，１０は、コンパレーターの入力面を被覆し、２つの熱流束をコンパレーターに伝える２つのサポート１００，１０１と接触している。
【００５１】
電気接続部２００，２０１によって、ストリップ１−１，１−２，１−３，１−４の端部が一体的に接続されることによって、それらが、図５に示すような並列回路、直列回路、または、並列／直列がミックスされた電気回路として電気的に接続されることになる。また、電気接続部２００，２０１によって、ストリップ１−１，１−２，１−３，１−４の端部が外部の電気デバイス３００の入力ターミナルに接続される。デバイス３００に接続されるコンパレーターによって、消費に応じた電流および電圧が当該デバイス３００に供給されるように、接続部２００，２０１が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１ａ】図１ａは、本発明の輻射熱流束コンパレーターを一部分解した斜視図である。
【図１ｂ】図１ｂは、同じ輻射熱流束コンパレーターの断面図であり、２つの入力面に入射される輻射熱流束を示している。
【図２】図２は、熱流束が熱接触で伝えられるコンパレーターを示す。
【図３】図３は、熱流束が熱接触で伝えられる本発明のコンパレーターを変更した別の態様を示す。
【図４】図４は、熱電対が組み合わされた、第１絶縁材料から成る第１層の表面の熱電回路のアレンジメントを示す。
【図５】図５は、電流発生機として使用され、電気デバイスに接続される本発明の熱流束コンパレーターを示す。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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