(57)【要約】【課題】三次元的に且つ被測定対象物の材質に関わらず熱流束密度を測定することが可能な三次元熱流束計測装置を提供する。【解決手段】三次元熱流束計測装置の測定部１５を、相互に直交する三方向に沿ってそれぞれ基準点Ｏを中心として所定距離２δ離間して配置された二個を一対とする三対の熱電対１１ａ及び１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄ、１１ｅ及び１１ｆと、熱伝導率が低く且つ熱抵抗が大きい材料からなり熱電対１１ａ〜１１ｆを一体的に固定する棒状体１２ａ〜１２ｃとから構成した。【選択図】図１
2018004582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に直交する三方向に沿ってそれぞれ基準点を中心として所定距離離間して配置された二個を一対とする三対の熱電対と、
熱伝導率が低く且つ熱抵抗が大きい材料からなり前記熱電対を一体的に固定する固定手段と
からなる測定手段を備えることを特徴とする三次元熱流束計測装置。
【請求項２】
基準点に配置された一個の熱電対、及び、前記一個の熱電対に対し相互に直交する三方向にそれぞれ所定距離離間して配置された三個の熱電対と、
熱伝導率が低く且つ熱抵抗が大きい材料からなり前記熱電対を一体的に固定する固定手段と
からなる測定手段を備えることを特徴とする三次元熱流束計測装置。
【請求項３】
前記固定手段が、相互に直交する三方向に延びて一体化され、両端に前記熱電対が固定される三本の棒状体である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の三次元熱流束計測装置。
【請求項４】
前記固定手段が、その表面に前記熱電対を固定されるブロック体である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の三次元熱流束計測装置。
【請求項５】
前記所定距離が、相互に直交する三方向に沿ってそれぞれ配置された二つの熱電対間で前記固定手段が所定の熱抵抗を確保することができる最小の距離である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の三次元熱流束計測装置。
【請求項６】
前記熱電対により検出した温度に基づいて測定箇所の三次元的な熱流束密度を算出する演算手段を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の三次元熱流束計測装置。
【請求項７】
測定領域に一定距離間隔で配設される複数の前記測定手段を備え、
前記演算手段が、複数の前記測定手段により取得した温度に基づいてそれぞれ熱流束密度を求め、求めた複数の熱流束密度から前記測定領域全体の熱流束を算出する
ことを特徴とする請求項６記載の三次元熱流束計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元熱流束計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、伝熱体に径方向に沿って二つの穴を形成し、この穴に一対の熱電対をそれぞれの測温点が雄ねじ部の中心軸方向に離れて配置されるように埋設して構成した熱流束計によって、被測定物の熱流束を測定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３０７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した熱流束計は、一対の熱電対で熱流束を測定するため、一次元的な熱流束しか測定することができない。具体的には、一対の熱電対で伝熱体の縦方向の熱流束のみを計測するため、伝熱体の横方向や奥行き方向の熱流束を測定することができない。そのため、熱流束を正確に計測することができないおそれがあった。また、伝熱体の材質を被測定物と同じ材質としているため、熱流束を測定する材質が限定されてしまうという問題もあった。
【０００５】
このようなことから本発明は、三次元的に且つ被測定対象物の材質に関わらず熱流束密度を測定することが可能な三次元熱流束計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る三次元熱流束計測装置は、
相互に直交する三方向に沿ってそれぞれ基準点を中心として所定距離離間して配置された二個を一対とする三対の熱電対と、
熱伝導率が低く且つ熱抵抗が大きい材料からなり前記熱電対を一体的に固定する固定手段と
からなる測定手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、上記の課題を解決するための第２の発明に係る三次元熱流束計測装置は、
基準点に配置された一個の熱電対、及び、前記一個の熱電対に対し相互に直交する三方向にそれぞれ所定距離離間して配置された三個の熱電対と、
熱伝導率が低く且つ熱抵抗が大きい材料からなり前記熱電対を一体的に固定する固定手段と
からなる測定手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の課題を解決するための第３の発明に係る三次元熱流束計測装置は、
前記固定手段が、相互に直交する三方向に延びて一体化され、両端に前記熱電対が固定される三本の棒状体である
ことを特徴とする。
【０００９】
また、上記の課題を解決するための第４の発明に係る三次元熱流束計測装置は、
前記固定手段が、その表面に前記熱電対を固定されるブロック体である
ことを特徴とする。
【００１０】
また、上記の課題を解決するための第５の発明に係る三次元熱流束計測装置は、
前記所定距離が、相互に直交する三方向に沿ってそれぞれ配置された二つの熱電対間で前記固定手段が所定の熱抵抗を確保することができる最小の距離である
ことを特徴とする。
【００１１】
また、上記の課題を解決するための第６の発明に係る三次元熱流束計測装置は、
前記熱電対により検出した温度に基づいて測定箇所の三次元的な熱流束密度を算出する演算手段を備える
ことを特徴とする。
【００１２】
また、上記の課題を解決するための第７の発明に係る三次元熱流束計測装置は、
測定領域に一定距離間隔で配設される複数の前記測定手段を備え、
前記演算手段が、複数の前記測定手段により取得した温度に基づいてそれぞれ熱流束密度を求め、求めた複数の熱流束密度から前記測定領域全体の熱流束を算出する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る三次元熱流束計測装置によれば、三次元的に且つ被測定対象物の材質に関わらず熱流束を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に係る三次元熱流束計測装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例２に係る三次元熱流束計測装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例３に係る三次元熱流束計測装置の構成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例４に係る三次元熱流束計測装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る三次元熱流束計測装置は、温度差が生じている物体（被測定対象物）の温度分布から測定箇所における熱流束密度を三次元的に計測する装置であり、物体内部の任意の位置における熱流束密度を三次元のベクトル成分として取得するものである。
以下、図面を参照しつつ本発明に係る三次元熱流束計測装置について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１を用いて本発明の実施例１に係る三次元熱流束計測装置の詳細を説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施例において三次元熱流束計測装置は、第一〜第六の熱電対１１ａ〜１１ｆと、固定手段としての第一〜第三の棒状体１２ａ〜１２ｃと、演算手段としての演算部１３と、表示部１４とを備えている。
【００１８】
第一〜第三の棒状体１２ａ〜１２ｃは相互に直交し、且つそれぞれの中心で交差している。図１に示す例では、第一の棒状体１２ａはｘ軸方向に沿って配置され、第二の棒状体１２ｂはｙ軸方向に沿って配置され、第三の棒状体１２ｃはｚ軸方向に沿って配置されている。
【００１９】
また、第一〜第三の棒状体１２ａ〜１２ｃは、樹脂等の熱伝導率が低い材料から構成し、棒状体１２ａ〜１２ｃそれぞれの両端間で熱的な相関を限りなく０に近づけるものとする。これら第一〜第三の棒状体１２ａ〜１２ｃは、一体的に形成される、又ははめ込み式に形成される等により、一体化されている。
【００２０】
そして第一の棒状体１２ａの両端にはそれぞれ第一，第二の熱電対１１ａ，１１ｂが固定され、第二の棒状体１２ｂの両端にはそれぞれ第三，第四の熱電対１１ｃ，１１ｄが固定され、第三の棒状体１２ｃの両端にはそれぞれ第五，第六の熱電対１１ｅ，１１ｆが固定されている。
【００２１】
すなわち、熱電対１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆは、棒状体１２ａ，１２ｂ，１２ｃの交点を基準点Ｏ（０，０，０）として、中心座標がそれぞれａ（δ，０，０），ｂ（−δ，０，０），ｃ（０，δ，０），ｄ（０，−δ，０），ｅ（０，０，δ），ｆ（０，０，−δ）となっている。要するに、第一〜第六の熱電対１１ａ〜１１ｆは、それぞれ基準点Ｏからの距離がδ、第一，第二の熱電対１１ａ，１１ｂ間の距離、第三，第四の熱電対１１ｃ，１１ｄ間の距離、第五，第六の熱電対１１ｅ，１１ｆ間の距離がそれぞれ基準点Ｏを中心として２δとなっている。なお、距離δは棒状体１２ａ〜１２ｃがそれぞれの両端間で所定の熱抵抗Ｒ（例えば、モータ部品間の熱抵抗を測定する場合、モータ部品間の熱抵抗が大きくて０．１程度であればＲ＞１とするなど、被測定対象物に応じて設定される）を確保することができる最小の距離とする。
【００２２】
以下、第一及び第二の熱電対１１ａ及び１１ｂ、第三及び第四の熱電対１１ｃ及び１１ｄ、並びに第五及び第六の熱電対１１ｅ及び１１ｆをそれぞれプローブと称し、第一〜第六の熱電対１１ａ〜１１ｆおよび第一〜第三の棒状体１２ａ〜１２ｃを測定部１５と称する。
【００２３】
演算部１３は、第一〜第六の熱電対１１ａ〜１１ｆによって検知した温度に基づいて基準点Ｏにおける温度勾配のベクトル成分（以下、単に温度勾配と称する）∇Ｔを算出する。具体的には、第一〜第六の熱電対１１ａ〜１１ｆによって検出した温度をＴａ〜Ｔｆとした場合、温度勾配∇Ｔを下式（１）によって算出する。
【００２４】
【数１】
2018004582.tif 000003
【００２５】
例えば、第一〜第六の熱電対１１ａ〜１１ｆによって検出した温度Ｔａ〜Ｔｆがそれぞれ
Ｔａ＝Ｔ（δ，０，０）＝１１℃
Ｔｂ＝Ｔ（−δ，０，０）＝９℃
Ｔｃ＝Ｔ（０，δ，０）＝１２℃
Ｔｄ＝Ｔ（０，−δ，０）＝９℃
Ｔｅ＝Ｔ（０，０，δ）＝１３℃
Ｔｆ＝Ｔ（０，０，−δ）＝９℃
であり、距離δがδ＝１０［ｍｍ］であった場合、温度勾配∇Ｔは下式（２）に示す値となる。
【００２６】
【数２】
2018004582.tif 000004
【００２７】
このようにして求めた温度勾配∇Ｔにより、どの方向にどれだけ熱量が伝搬しているか（熱流束）を把握することができる。
すなわち、被測定対象物の温度勾配∇Ｔとして下式（３）に示す関係式が成り立つ。
【００２８】
【数３】
2018004582.tif 000005
【００２９】
つまり、上述した第一，第二の熱電対１１ａ，１１ｂ間、第三，第四の熱電対１１ｃ，１１ｄ間、第五，第六の熱電対１１ｅ，１１ｆ間の距離２δと、第一〜第六の熱電対１１ａ〜１１ｆによって検出した温度Ｔａ〜Ｔｆとを用いて、式（３）により測定部１５を設置した測定箇所における温度勾配∇Ｔを求めることができる。
【００３０】
さらに、演算部１３では、上式（３）によって求めた温度勾配∇Ｔと測定部１５周辺の被測定対象物の熱伝導率λとを用いて、基準点Ｏにおける熱流束密度のベクトル成分（以下、単に熱流束密度と称する）ｑ［Ｗ／ｍ2］を下式（４）により求める。
【００３１】
【数４】
2018004582.tif 000006
【００３２】
表示部１４は、演算部１３によって算出した温度勾配∇Ｔおよび熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］を表示する。
【００３３】
なお、測定部１５はできるだけ均一な物質に対して設置することが望ましい。例えば、被測定対象物が空気であり、測定部１５を空気中に配置する場合、測定部１５が他の物質（例えば、金属や樹脂など）に接触しないように、他の物質から離間した状態で測定部１５を配置する必要がある。このように測定部１５に被測定対象物とは異なる物質を接触させないことで上式（４）の精度が向上する。したがって、測定部１５を設置する場所としては、異なる物質同士が接触する部分（例えば樹脂と金属との接続部等）を避けることが望ましい。
【００３４】
なお、本実施例において説明した測定部１５は、流体の温度勾配を計測する場合に適用すると好適である。被測定対象物が固体である場合、測定部１５を被測定対象物に埋め込んで当該被測定対象物の温度勾配を計測する。
【００３５】
このように構成される本実施例に係る三次元熱流束計測装置によれば、被測定対象物の熱流束を三次元的に捉えることができるようになり、被測定対象物の熱流束を正確に測定することが可能となる。より具体的には、棒状体１２ａ〜１２ｃの長さ（距離δ）をそれぞれの両端間で被測定対象物に応じて設定される所定の熱抵抗Ｒを確保することができる最小の距離としたため、大掛かりな装置を用いることなく、極めて小型のスペースに測定部１５を設置することができ、測定部１５を設置した場所における三次元的な熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］を局所量として取得することができる。
【００３６】
また、第一〜第三の棒状体１２ａ〜１２ｃを熱伝導率が低い材料とし、この棒状体１２ａ〜１２ｃに第一〜第六の熱電対１１ａ〜１１ｆを固定する構成としたため、被測定対象物の材質に限定されることなく、熱流束の測定を行うことができる。
【００３７】
例えば、被測定対象物が加熱され外部に放熱している場合、本実施例に係る三次元熱流束計測装置により、どの方向にどれだけの放熱がなされているかを任意の位置で三次元的に捉えることができるようになり、被測定対象物が上下方向にのみ放熱していない場合には横方向や奥行き方向への放熱対策を施すなど、最適な除熱方法を確立できるようになるなどの利点がある。
【００３８】
なお、上述したように、距離δは棒状体１２ａ〜１２ｃがそれぞれの両端間で被測定対象物に応じて設定される所定の熱抵抗Ｒを確保することができる最小の距離とすることが望ましいが、これに限定されるものではなく、被測定対象物の大きさ及び温度差の大小に応じて決定してもよい。
【実施例２】
【００３９】
図２を用いて本発明の実施例２に係る三次元熱流束計測装置の詳細を説明する。本実施例は、上述した実施例１の測定部１５を被測定対象物に対して所定距離間隔で複数設置するものである。以下、実施例１で説明した部材と同様の作用を奏する部材には同一の符号を付し重複する説明を省略する。
【００４０】
図２に示すように、本実施例において測定部１５は被測定対象物の任意の測定領域Ｓに対し所定距離間隔で複数設置されている。換言すると、一つの測定部１５は任意の測定領域Ｓを等分（図２に示す例では１２等分）に分割した領域ΔＳの中心にそれぞれ配置されている。
【００４１】
そして、本実施例において演算部１３は、各測定部１５の第一〜第六の熱電対１１ａ〜１１ｆによって検知した温度に基づいて基準点Ｏにおける温度勾配∇Ｔ及び熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］を求め、さらに、求めた各熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］から被測定対象物の任意の測定領域Ｓを横切る熱流束Ｑ［Ｗ］を法線ベクトルｎを導入して下式（５）により求める。
【００４２】
【数５】
2018004582.tif 000007
【００４３】
表示部１４は、演算部１３によって算出した温度勾配∇Ｔ、熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］及び熱流束Ｑ［Ｗ］を表示する。
【００４４】
本実施例に係る三次元熱流束計測装置によれば、実施例１の効果に加えて、ΔＳは測定箇所周辺の有限面積領域であるため、複数の測定部１５を任意の測定領域Ｓに所定距離間隔で配置することにより、上式（５）から任意の測定領域Ｓを横切る全熱流束Ｑ［Ｗ］を取得することができる。
【実施例３】
【００４５】
図３を用いて本発明の実施例３に係る三次元熱流束計測装置の詳細を説明する。本実施例は、上述した実施例１又は実施例２に比較して、プローブを保持する部材として棒状体１２ａ〜１２ｃに代えて、図３に示すブロック体２２を用いるものである。
【００４６】
具体的には、図３に示すように、本実施例において三次元熱流束計測装置は、第一〜第六の熱電対２１ａ〜２１ｆと、直方体状に形成された固定手段としてのブロック体２２と、演算手段としての演算部２３と、表示部２４とを備えている。
【００４７】
第一，第二の熱電対２１ａ，２１ｂはブロック体２２の相互に対向する第一，第二の面２２ａ，２２ｂの中心にそれぞれ固定され、第三，第四の熱電対２１ｃ，２１ｄはブロック体２２の相互に対向する第三，第四の面２２ｃ，２２ｄの中心にそれぞれ固定され、第五，第六の熱電対２１ｅ，２１ｆはブロック体２２の相互に対向する第五，第六の面２２ｅ，２２ｆの中心にそれぞれ固定されている。
【００４８】
熱電対２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆは、ブロック体２２の重心を基準点Ｏ（０，０，０）として、中心座標がそれぞれａ（−δ，０，０），ｂ（δ，０，０），ｃ（０，−δ，０），ｄ（０，δ，０），ｅ（０，０，−δ），ｆ（０，０，δ）となっている。すなわち、第一〜第六の熱電対２１ａ〜２１ｆは、それぞれ基準点Ｏからの距離がδ、第一，第二の熱電対２１ａ，２１ｂ間の距離、第三，第四の熱電対２１ｃ，２１ｄ間の距離、第五，第六の熱電対２１ｅ，２１ｆ間の距離がそれぞれ２δとなっている。
【００４９】
また、ブロック体２２は、熱的性質が一様で方向性がなく、できるだけ熱伝導率が低く且つ熱抵抗が大きいとともに、周囲温度による応答性を高めるため熱容量ができるだけ小さい材料（好適には樹脂等の非金属。例えば、発泡樹脂（発泡スチロール）等）から構成する。これは、測定部２５を配置することによる被測定対象物の周辺における本来の伝熱への影響を最小限に抑えるためである。
【００５０】
また、熱電対２１ａ〜２１ｆは位置を固定するためブロック体２２に埋め込む構造とすることが望ましい。
また、ブロック体２２は実施例１において説明した棒状体１２ａ〜１２ｃと同様に、なるべく小型に形成することが望ましいが、小型であることと熱抵抗が大きいこととは相反するため、ブロック体２２の材質に留意する必要がある。
【００５１】
本実施例では、第一及び第二の熱電対２１ａ及び２１ｂ、第三及び第四の熱電対２１ｃ及び２１ｄ、並びに第五及び第六の熱電対２１ｅ及び２１ｆがそれぞれプローブを構成し、第一〜第六の熱電対２１ａ〜２１ｆおよびブロック体２２が測定部２５を構成する。
【００５２】
演算部２３は、第一〜第六の熱電対２１ａ〜２１ｆによって検知した測定箇所の温度に基づいて基準点Ｏにおける温度勾配∇Ｔ及び基準点Ｏにおける熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］（及び熱流束Ｑ［Ｗ］）を算出する。なお、温度勾配∇Ｔ及び熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］（及び熱流束Ｑ［Ｗ］）の算出方法については、上述した実施例１（又は実施例２）と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５３】
表示部２４は、演算部２３によって算出した温度勾配∇Ｔ及び熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］（及び熱流束Ｑ［Ｗ］）を表示する。
【００５４】
本実施例に係る三次元熱流束計測装置においては、被測定対象物が固体である場合、測定部２５を被測定対象物に埋め込んで温度勾配の計測を行うと好適である。また、被測定対象物が流体である場合は、測定部２５を被測定対象物の環境に設置して温度勾配の計測を行う。
【００５５】
このように構成される本実施例に係る三次元熱流束計測装置によれば、実施例１又は実施例２に係る三次元熱流束計測装置による作用効果に加えて、測定部２５が第一〜第六の熱電対２１ａ〜２１ｆおよびブロック体２２から構成されるため、固体状の被測定対象物に対して測定部２５を容易に埋め込むことができるという利点がある。
【００５６】
なお、本実施例ではブロック体２２を直方体状とする例を示したが、ブロック体２２は直方体状に限定されるものではなく、例えば球体状に形成する等、第一〜第六の熱電対２１ａ〜２１ｆの位置関係が上述した座標ａ〜ｆとなるようにこれら熱電対２１ａ〜２１ｆを固定することができれば他の形状でもよい。さらに、ブロック体２２は対称性を有する形状とすればより好適である。
【実施例４】
【００５７】
図４を用いて本発明の実施例４に係る三次元熱流束計測装置の詳細を説明する。本実施例は、上述した実施例１〜３に比較して、熱電対の数が異なるものである。すなわち、実施例１〜３では、六つの熱電対１１ａ〜１１ｆ又は２１ａ〜２１ｆを用いる例を示したが、本実施例では、熱電対の配置に、プローブの原点（基準点）が計測点と半格子ずれたスタッガード格子と呼ばれるモデルを用いる。すなわち、図４に示すように、一つの熱電対３１ｄを各軸成分で共有することにより熱電対を四つ（３１ａ〜３１ｄ）とし、計測点を最小に抑える。
【００５８】
具体的に説明すると、本実施例に係る三次元熱流束計測装置は、第一〜第四の熱電対３１ａ〜３１ｄと、固定手段としての第一〜第三の棒状体３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、演算手段としての演算部３３と、表示部３４とを備えている。
【００５９】
第一〜第三の棒状体３２ａ〜３２ｃは相互に直交した状態で、それぞれの一端が相互に連結されている。これら第一〜第三の棒状体３２ａ〜３２ｃは、一体的に形成される等により一体化されている。第一の棒状体３２ａはｘ軸方向に沿って配置され、第二の棒状体３２ｂはｙ軸方向に沿って配置され、第三の棒状体３２ｃはｚ軸方向に沿って配置されている。
【００６０】
そして、第一の熱電対３１ａは第一の棒状体３２ａの他端に固定され、第二の熱電対３１ｂは第二の棒状体３２ｂの他端に固定され、第三の熱電対３１ｃは第三の棒状体３２ｃの他端に固定されている。また、第四の熱電対３１ｄは第一〜第三の棒状体３２ａ〜３２ｃのそれぞれの一端を相互に連結した連結部分に固定されている。
【００６１】
すなわち、熱電対３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、熱電対３１ｄの中心座標を基準点Ｏ（０，０，０）として、中心座標がそれぞれａ（２δ，０，０），ｂ（０，２δ，０），ｃ（０，０，２δ）となっており、第一〜第三の熱電対３１ａ〜３１ｃは、それぞれ第四の熱電対３１ｄからの距離が２δとなっている。
【００６２】
本実施例では、第一及び第四の熱電対３１ａ及び３１ｄ、第二及び第四の熱電対３１ｂ及び３１ｄ、並びに第三及び第四の熱電対３１ｃ及び３１ｄがそれぞれプローブを構成し、第一〜第四の熱電対３１ａ〜３１ｄおよび第一〜第三の棒状体３２ａ〜３２ｃが測定部３５を構成する。
【００６３】
演算部３３は、第一〜第四の熱電対３１ａ〜３１ｄによって検知した測定箇所の温度に基づいて計測点（δ，δ，δ）における温度勾配∇Ｔを算出する。具体的には、第一〜第四の熱電対３１ａ〜３１ｄによって検出した温度をＴａ〜Ｔｄとした場合、温度勾配∇Ｔを下式（６）によって算出する。
【００６４】
【数６】
2018004582.tif 000008
【００６５】
つまり、上述した第一，第四の熱電対３１ａ，３１ｄ間、第二，第四の熱電対３１ｂ，３１ｄ間、第三，第四の熱電対３１ｃ，３１ｄ間の距離２δと、第一〜第四の熱電対３１ａ〜３１ｄによって検出した温度Ｔａ〜Ｔｄとを用いて、式（６）により計測点（δ，δ，δ）における温度勾配∇Ｔを求めるのである。
【００６６】
なお、各棒状体３２ａ〜３２ｃの中間点を基準点に近づけることにより空間精度を向上させることができるため、距離δは、第一〜第三の棒状体３２ａ〜３２ｃがそれぞれの両端間で被測定対象物に応じて設定される所定の熱抵抗Ｒを確保することができる範囲で可能な限り小さくすることが望ましい。
【００６７】
さらに、演算部３３では、測定部３５周辺の被測定対象物の熱伝導率λを用いて、計測点（δ，δ，δ）における熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］を下式（７）により求める。
【００６８】
【数７】
2018004582.tif 000009
【００６９】
表示部３４は、演算部３３によって算出した温度勾配∇Ｔおよび熱流束密度ｑ［Ｗ／ｍ2］（及び熱流束Ｑ［Ｗ］）を表示する。
【００７０】
このように構成される本実施例に係る三次元熱流束計測装置によれば、実施例１〜３に比較して、各棒状体３２ａ〜３２ｃの中間点が基準点Ｏからδだけずれることにより熱電対の数を最小としつつ被測定対象物の熱流束を三次元的に捉えることができるため、低コスト化が可能となる。
【００７１】
なお、本実施例では第一〜第四の熱電対３１ａ〜３１ｄを棒状体３２ａ〜３２ｃに固定する例を示したが、第一〜第四の熱電対３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの位置関係が上述した座標ａ，ｂ，ｃ，Ｏとなるように固定することができれば第一〜第四の熱電対３１ａ〜３１ｄをブロック体に固定する等としてもよい。
また、各軸方向の微係数は＋（正）にとるか−（負）にとるかでそれぞれ前進差分か後退差分かが区別される。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、被測定対象物の熱流束密度を測定する熱流束計測装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１１ａ〜１１ｆ，２１ａ〜２１ｆ，３１ａ〜３１ｄ  熱電対
１２ａ〜１２ｃ，３２ａ〜３２ｃ  棒状体（固定手段）
１３，２３，３３  演算部
１４，２４，３４  表示部
１５，２５，３５  測定部
２２  ブロック体
２２ａ〜２２ｆ  面
【図１】
2018004582.tif 000010
【図２】
2018004582.tif 000011
【図３】
2018004582.tif 000012
【図４】
2018004582.tif 000013