(57)【要約】【課題】被計測者の不快感を抑制すると共に、被計測者の生理的熱量を精度良く計測するこの可能な熱流束センサを提供する。【解決手段】人体から放出される熱量または人体が受熱する熱流束を計測するための熱流束センサ２は、多孔質フィルム１０および熱電対回路アレイ部２０を備える。多孔質フィルム１０は、薄板状に形成され、板厚方向の一方の面から他方の面に亘って多数の孔１３が連通する連続胞多孔質構造を有する。熱電対回路アレイ部２０は、多孔質フィルム１０の内部に設けられ、多孔質フィルム１０の板厚方向に通過する熱流束に応じたセンサ信号を出力する。【選択図】図２
2019132802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体から放出される熱量または人体が受熱する熱量を計測するための熱流束センサであって、
薄板状に形成され、板厚方向の一方の面から他方の面に亘って多数の孔（１３）が連通する構造を有する多孔質フィルム（１０）と、
前記多孔質フィルムの内部に設けられ、前記多孔質フィルムの板厚方向に通過する熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱電対回路アレイ部（２０）と、を備える熱流束センサ。
【請求項２】
前記多孔質フィルムは、その板厚方向および面方向に多数の前記孔が連通するスポンジ状の構造を有している、請求項１に記載の熱流束センサ。
【請求項３】
前記熱流束センサは、前記熱電対回路アレイ部を覆うと共に、前記多孔質フィルムの内部に設けられる絶縁膜（３０）をさらに備える、請求項１または２に記載の熱流束センサ。
【請求項４】
前記熱電対回路アレイ部は、
第１熱電材料で形成される複数の第１熱電部材（２１）と、
前記第１熱電材料とは性質または材質の異なる第２熱電材料で形成され、複数の前記第１熱電部材のそれぞれと交互に並ぶ複数の第２熱電部材（２２）と、
複数の前記第１熱電部材および複数の前記第２熱電部材のうち隣り合って並ぶ前記第１熱電部材の一端と前記第２熱電部材の一端とを接続する複数の第１導体パターン（２３）と、
複数の前記第１熱電部材および複数の前記第２熱電部材のうち隣り合って並ぶ前記第１熱電部材の他端と前記第２熱電部材の他端とを接続する複数の第２導体パターン（２４）とを有しており、
前記絶縁膜は、複数の前記第１熱電部材、複数の前記第２熱電部材、複数の前記第１導体パターンおよび複数の前記第２導体パターンを覆うものである、請求項３に記載の熱流束センサ。
【請求項５】
前記多孔質フィルムは、前記熱電対回路アレイ部を覆う前記絶縁膜の凹凸の隙間に入り込んでいる、請求項３または４に記載の熱流束センサ。
【請求項６】
前記多孔質フィルムは、熱伝導率が０．２１Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱流束センサ。
【請求項７】
前記多孔質フィルムの表面および前記多孔質フィルムが有する多数の前記孔の内面には、ヒドロキシ基が発現されている、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱流束センサ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の前記熱流束センサ（２）と、
前記熱電対回路アレイ部から出力されるセンサ信号に基づいて人体から放出される熱量または人体が受熱する熱量を算出する算出部（３）と、を備える熱量計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱流束センサ、及び、それを用いた熱量計測器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、無孔質フィルムの内部に熱電対アレイ部が設けられた熱流束センサが記載されている。この熱流束センサは、板厚方向の一方から他方へ流れる熱流束を測定可能なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された熱流束センサは、人体から放出される熱量または人体が受熱する熱量の計測（すなわち、生体センシング）に用いることが可能である。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の熱流束センサを被計測者の人体に取り付けて生体センシングに使用する場合、被計測者の皮膚から出た汗が皮膚と無孔質フィルムとの間に溜まると、被計測者が不快を感じるといった問題がある。また、この熱流束センサを生体センシング使用する場合、被計測者の皮膚から出た汗が無孔質フィルムに吸収され、その後、無孔質フィルムの皮膚とは反対側の面から蒸発するので、潜熱放散の時間遅れにより検出時間に遅れが生じるという問題がある。さらに、この熱流束センサを生体センシング使用する場合、被計測者の皮膚から出た汗が無孔質フィルムに吸収される際、その吸湿による吸熱反応が生じるので、検出精度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、被計測者の不快感を抑制すると共に、被計測者の生理的熱量を精度良く計測するこの可能な熱流束センサ、および、それを用いた熱量計測器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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、人体から放出される熱量または人体が受熱する熱流束を計測するための熱流束センサであって、多孔質フィルムおよび熱電対回路アレイ部を備える。多孔質フィルムは、薄板状に形成され、板厚方向の一方の面から他方の面に亘って多数の孔が連通する構造（以下、「連続胞多孔質構造」という。）を有する。熱電対回路アレイ部は、多孔質フィルムの内部に設けられ、多孔質フィルムの板厚方向に通過する熱流束に応じたセンサ信号を出力する。
【０００８】
これによれば、熱流束センサを人体に取り付けて使用する場合、皮膚から出た汗は、多孔質フィルムに溜まることなく、皮膚表面で直接蒸発するか、または、多孔質フィルムが有する多数の孔の内面に瞬時に広がり、その孔の内面で蒸発する。このように、多孔質フィルムから汗が瞬時に蒸発するので、潜熱放散の時間遅れが生じることが抑制される。また、多孔質フィルムに汗が溜まることがないので、吸湿による吸熱反応が生じることが抑制される。そのため、熱電対回路アレイ部は、計測者の皮膚表面で生じる対流や汗の蒸発潜熱等により被計測者の人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束に応じたセンサ信号を時間遅れ無く、且つ、精度よく出力することが可能である。したがって、この熱流束センサは、被計測者の不快感を抑制すると共に、被計測者の人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束を精度良く計測することができる。
【０００９】
請求項７に記載の発明は、熱量計測器に関する発明である。熱量計測器は、請求項１等に記載の熱流束センサ、および算出部を備える。算出部は、熱電対回路アレイ部から出力されるセンサ信号に基づいて人体から放出される熱量または人体が受熱する熱量を算出する。
【００１０】
これによれば、熱量計測器は、被計測者の人体から放出される熱量および人体が受熱する熱量の総熱量収支を計測し、被計測者の熱的不快度を推定することが可能である。
【００１１】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における熱量計測器の全体構成を示す図である。
【図２】図１中の熱流束センサのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図３中のＩＶ部分の拡大図である。
【図５】熱流束センサを人体の皮膚表面に取り付けた状態を示す断面図である。
【図６】比較例の熱流束センサの平面図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】比較例の熱流束センサを人体の皮膚表面に取り付けた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００１４】
本実施形態の熱量計測器１は、人体から放出される熱量または人体が受熱する生理的熱量を計測することが可能な計測器である。図１に示すように、熱量計測器１は、熱流束センサ２および算出部３などを備えている。
【００１５】
熱流束センサ２は、可撓性を有する薄板状に形成され、被計測者の皮膚表面に取り付けて使用されるものである。熱流束センサ２は、人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束に応じたセンサ信号を出力する。なお、熱流束とは、単位時間当たりに単位面積を流れる熱量である。
【００１６】
図２および図３に示すように、熱流束センサ２は、多孔質フィルム１０と、その多孔質フィルム１０の内側に設けられる熱電対回路アレイ部２０および絶縁膜３０を備えている。
【００１７】
図１に示すように、算出部３は、熱流束センサ２が有する熱電対回路アレイ部２０と配線４を介して電気的に接続されている。算出部３には、熱流束センサ２の熱電対回路アレイ部２０から出力されるセンサ信号が入力される。算出部３は、そのセンサ信号に基づいて、人体から放出される熱量または人体が受熱する生理的熱量を算出する。熱量計測器１は、被計測者の人体から放出される熱量および人体が受熱する熱量の総熱量収支を計測し、被計測者の熱的不快度を推定することが可能である。
【００１８】
図４は、熱流束センサ２が備える多孔質フィルム１０の一例を示すものである。図４に示すように、多孔質フィルム１０は、板厚方向の一方の面から他方の面に亘って多数の孔が連通する構造（以下、「連続胞多孔質構造」という。）を有している。なお、多孔質フィルム１０が有する多数の孔は、板厚方向に連通しているだけでなく、多孔質フィルム１０の面方向や、斜め方向にも連通している。換言すれば、連続胞多孔質構造の多孔質フィルム１０は、スポンジ状の構造を有していると言える。そのため、熱流束センサ２が被計測者の皮膚表面に取り付けられて使用される際、この多孔質フィルム１０は、皮膚表面から出る汗を吸い上げると共に、その吸収した汗を蒸発させて空気中へ放出することが可能な構造である。すなわち、被計測者の皮膚表面から出た汗は、皮膚表面から多孔質フィルム１０の孔の内側の空間を通じて大気へ直接蒸発するか、または、多孔質フィルム１０の孔の内壁に表面張力によって広がり、その内壁面から蒸発して大気へ放出される。
【００１９】
また、この多孔質フィルム１０は、スポンジ状の構造であるので、高い柔軟性と伸縮性を有する。そのため、熱流束センサ２が被計測者の皮膚表面に取り付けられて使用される際、多孔質フィルム１０から被計測者の皮膚表面に与える圧力が小さく、被計測者が感じる装着感を低減することが可能である。さらに、多孔質フィルム１０がスポンジ状の構造であることで、多孔質フィルム１０が取り付けられる皮膚表面の湿度を、大気の湿度とほぼ同一にすることができる。したがって、この熱流束センサ２は、被計測者が熱流束センサ２を装着した時の快適感を高めることができる。
【００２０】
なお、多孔質フィルム１０は、ＮａＣｌ電解質の濡れ性が高い材料を採用することが好ましい。また、多孔質フィルム１０の表面および多孔質フィルム１０が有する多数の孔の内面には、ヒドロキシ基を発現させることが好ましい。これにより、被計測者の皮膚表面から出る汗に対し、多孔質フィルム１０の濡れ性が向上する。したがって、熱流束センサ２を人体に取り付けて使用する場合、皮膚から出た汗を、多孔質フィルム１０が有する多数の孔の内面に瞬時に広げ、蒸発させることが可能となる。なお、多孔質フィルム１０の表面および多孔質フィルム１０が有する多数の孔の内面にヒドロキシ基を発現させるための表層改質手段として、プラズマ処理やＵＶ処理を採用可能である。
【００２１】
また、多孔質フィルム１０の熱伝導率は、一般的な皮膚の熱伝導率である０．２１Ｗ／ｍＫ以上とすることが好ましい。これにより、熱流束センサ２を人体に取り付けて使用する場合、多孔質フィルム１０による断熱効果が低減される。そのため、皮膚表面に熱流束センサ２を取り付けた部位と熱流束センサ２を取り付けていない部位とで、皮膚表面の放熱量および受熱量が変わることが抑制される。なお、多孔質フィルム１０の熱伝導率は、発泡倍率の設定により調整可能である。換言すれば、多孔質フィルム１０の熱伝導率は、多孔質フィルム１０が有する多数の孔の密度などにより調整可能である。
【００２２】
なお、以下の説明では、熱流束センサ２のうち板厚方向の一方の面を第１面１１と呼び、他方の面を第２面１２と呼ぶこととする。熱流束センサ２は、第２面１２が人体の皮膚表面側に配置され、第１面１１が人体の皮膚表面とは反対側に配置されるものとする。
【００２３】
図２および図３に示すように、多孔質フィルム１０の内側に、熱電対回路アレイ部２０および絶縁膜３０が設けられている。なお、熱電対回路アレイ部２０を覆う絶縁膜３０のうち第２面１２側の面３１は、熱流束センサ２の第２面１２側に、多孔質フィルム１０から露出していることが好ましい。これにより、皮膚表面と多孔質フィルム１０との間で発汗が生じることを抑制できる。
【００２４】
熱電対回路アレイ部２０は、複数の第１熱電部材２１、複数の第２熱電部材２２、複数の第１導体パターン２３、複数の第２導体パターン２４を有している。熱電対回路アレイ部２０は、多孔質フィルム１０の板厚方向に通過する熱流束に応じたセンサ信号を出力する。
【００２５】
複数の第１熱電部材２１は、第１熱電材料で形成されている。複数の第２熱電部材２２は、第１熱電材料とは性質または材質の異なる第２熱電材料で形成されている。第１熱電材料および第２熱電材料として、半導体材料や金属材料が用いられる。多孔質フィルム１０の面方向において、複数の第２熱電部材２２のそれぞれは、複数の第１熱電部材２１のそれぞれと交互に並ぶように配置されている。
【００２６】
複数の第１導体パターン２３は、複数の第１熱電部材２１および複数の第２熱電部材２２のうち隣り合って並ぶ第１熱電部材２１の一端と第２熱電部材２２の一端とを接続する接続部材である。複数の第１導体パターン２３は、複数の第１熱電部材２１および複数の第２熱電部材２２に対して多孔質フィルム１０の第１面１１側に配置されている。
【００２７】
複数の第２導体パターン２４は、複数の第１熱電部材２１および複数の第２熱電部材２２のうち隣り合って並ぶ第１熱電部材２１の他端と第２熱電部材２２の他端とを接続する接続部材である。複数の第２導体パターン２４は、複数の第１熱電部材２１および複数の第２熱電部材２２に対して多孔質フィルム１０の第２面１２側に配置されている。複数の第１導体パターン２３および複数の第２導体パターン２４は、平面形状が所望のパターンに形成された導体膜である。導体膜として、金属薄膜が用いられる。
【００２８】
多孔質フィルム１０の一方の面から他方の面に向かって熱電対回路アレイ部２０を熱流が通過する際、その熱電対回路アレイ部２０のうち第１面１１側の部位と第２面１２側の部位とに温度差が生じる。すなわち、第１熱電部材２１および第２熱電部材２２の一端と他端とに温度差が生じる。すると、ゼーベック効果により、第１熱電部材２１および第２熱電部材２２に熱起電力が発生する。熱電対回路アレイ部２０は、この熱起電力、具体的には電圧をセンサ信号として出力する。このように、熱電対回路アレイ部２０は、多孔質フィルム１０の板厚方向に通過する熱流束の大きさに応じたセンサ信号を出力する。
【００２９】
絶縁膜３０は、熱電対回路アレイ部２０が有する複数の第１熱電部材２１、複数の第２熱電部材２２、複数の第１導体パターン２３および複数の第２導体パターン２４を覆っている。絶縁膜３０は、無孔質の絶縁材料により形成されている。これにより、熱流束センサ２が被計測者の人体に取り付けられる場合、被計測者の皮膚から出た汗が多孔質フィルム１０に吸い上げられても、熱電対回路アレイ部２０が短絡することが防がれる。
【００３０】
なお、多孔質フィルム１０は、熱電対回路アレイ部２０を覆う絶縁膜３０の凹凸の隙間に入り込んでいる。そのため、熱流束センサ２を人体の皮膚表面に取り付けて使用する場合、多孔質フィルム１０による断熱効果が低減される。また、人体の皮膚表面から出た汗を広げるための多孔質フィルム１０の孔の内壁の表面積を大きくすることで、汗の蒸発を促進することができる。
【００３１】
次に、本実施形態の熱流束センサ２の製造方法の一例について説明する。なお、ここで説明する熱流束センサ２の製造方法は、一例に過ぎず、本実施形態の熱流束センサ２の製造方法を限定するものではない。
【００３２】
まず、熱流束センサ２の製造方法では、熱電対回路アレイ部２０を形成する。次に、熱電対回路アレイ部２０の表面に、浸漬または紛体塗装などの方法により、絶縁膜３０を形成する。続いて、絶縁膜３０が設けられた熱電対回路アレイ部２０の外側に、連続胞多孔質構造の多孔質フィルム１０を形成するための基材および薬剤を配置し、発泡させる。これにより、熱流束センサ２が形成される。
【００３３】
或いは、連続胞多孔質構造の多孔質フィルム１０は、超臨界二酸化炭素により樹脂を発泡させて形成してもよい。具体的には、高温高圧の容器内に樹脂と熱電対回路アレイ部２０を配置し、そこに超臨界状態の二酸化炭素を注入する。すると、その二酸化炭素が樹脂の内部に浸透する。その後、圧力を開放すると、樹脂に浸透していた二酸化炭素が放散し発泡する。この方法によっても、熱流束センサ２を形成可能である。
【００３４】
次に、本実施形態の熱量計測器１の使用方法について説明する。
【００３５】
熱量計測器１は、被計測者の冷熱感および温熱感に関する生体センシングに用いられる。例えば、被計測者を車両の乗員とした場合、夏季等に車室内の温度が高い車両に乗員が乗り込む際、その乗員の皮膚表面が受熱することで温熱感が得られる。一方、車室内を空調する空調装置の冷房能力が増大する際、その車室内に乗車している乗員の皮膚表面から放熱することで冷熱感が得られる。皮膚表面近傍の熱流束を精度よく検出する熱流束センサ２は、被計測者の皮膚感覚に近いセンサ信号を出力することで、精度の高い生体センシングを行うことに適している。
【００３６】
本実施形態の熱流束センサ２は、被計測者の皮膚表面に取り付けて使用される。図５では、被計測者の皮膚４０の表面４１（以下、単に「皮膚表面４１」と記載する）から出た汗が蒸発する様子を、符号Ｓを付した矢印等により模式的に示している。被計測者の皮膚表面４１から出た汗は、その一部が、皮膚表面４１から直接蒸発し、多孔質フィルム１０の孔１３の内側の空間を通じて大気へ放出される。また、被計測者の皮膚表面４１から出た汗は、他の一部が、多孔質フィルム１０の孔１３の内壁に表面張力によって広がり、その内壁面から蒸発して大気へ放出される。なお、図５では、多孔質フィルム１０の孔１３の内壁に広がった状態の汗を、符号Ｗを付した破線等により模式的に示している。
【００３７】
このように、被計測者の皮膚表面４１から出た汗は、多孔質フィルム１０の孔１３の内側の空間では、気相状態となっている。そして、多孔質フィルム１０は、連続胞多孔質構造（すなわち、スポンジ状の構造）を有しているので通気性がよい。そのため、多孔質フィルム１０の孔１３の内側の空間の湿度と、大気の湿度とが、ほぼ同一または近い状態に保たれる。これにより、被計測者の皮膚表面４１のうち熱流束センサ２が貼り付けられていない部位が受熱または放熱する熱量と、被計測者の皮膚表面４１のうち熱流束センサ２が貼り付けられている部位が受熱または放熱する熱量とが近似したものとなる。したがって、本実施形態の熱流束センサ２は、被計測者の皮膚表面４１のうち熱流束センサ２が貼り付けられていない部位とほぼ同じ条件で、被計測者の温熱感および冷熱感に関する精度の高い生体センシングを行うことができる。
【００３８】
上述した本実施形態の熱流束センサ２と比較するため、比較例の熱流束センサ１００について説明する。
【００３９】
図６および図７に示すように、比較例の熱流束センサ１００は、樹脂から形成されるソリッドフィルム１０１の内部に熱電対回路アレイ部２０が設けられたセンサ本体部１１０と、そのセンサ本体部１１０の板厚方向の一方と他方にそれぞれ設けられた吸湿フィルム１２０、１３０とを備えている。比較例の熱電対回路アレイ部２０は、上述した本実施形態の熱電対回路アレイ部２０と実質的に同一の構成である。ソリッドフィルム１０１には、板厚方向の一方から他方に通じる複数の貫通孔１０３が設けられている。なお、この貫通孔１０３は、ソリッドフィルム１０１のうち、熱電対回路アレイ部２０を除く位置に設けられている。また、吸湿フィルム１２０、１３０は、汗を吸収および放出することの可能な多孔質材料により形成されている。
【００４０】
次に、比較例の熱流束センサ１００の使用方法について説明する。
【００４１】
図８に示すように、比較例の熱流束センサ１００も、被計測者の皮膚表面４１に取り付けて使用される。図８では、被計測者の皮膚表面４１から出た汗が蒸発する様子を、符号Ｓを付した矢印等により模式的に示している。被計測者の皮膚表面４１から出た汗は、まず、皮膚表面４１側に配置された吸湿フィルム１２０に吸収される。そして、皮膚表面４１側の吸湿フィルム１２０から、表面張力により、ソリッドフィルム１０１に設けられた複数の貫通孔１０３を通り、大気側に配置された吸湿フィルム１３０に吸収される。その後、大気側に配置された吸湿フィルム１３０の内部またはその表面で蒸発し、その吸湿フィルム１３０から大気へ放出される。したがって、被計測者の皮膚表面４１から出た汗は、熱流束センサ１００が備える吸湿フィルム１２０とソリッドフィルム１０１の内部では、液相状態となっている。
【００４２】
ところで、比較例の熱流束センサ１００が備えるソリッドフィルム１０１に設けられた複数の貫通孔１０３の分布密度は、皮膚表面４１の汗腺の分布密度に対して少ない。そのため、比較例の熱流束センサ１００では、皮膚表面４１側の吸湿フィルム１２０に吸収された汗が、ソリッドフィルム１０１の複数の貫通孔１０３を通って大気側の吸湿フィルム１３０へ移動しにくいといった問題がある。したがって、被計測者の皮膚から出た汗が、皮膚表面４１側の吸湿フィルム１２０→複数の貫通孔１０３→大気側の吸湿フィルム１３０の順に移動した後、その大気側の吸湿フィルム１３０で蒸発すると、潜熱放散の時間遅れにより検出時間に遅れが生じる。また、被計測者の皮膚表面４１から出た汗が吸湿フィルム１２０、１３０やソリッドフィルム１０１に吸収される際、その吸湿による吸熱反応が生じると、熱流束センサ１００から出力されるセンサ信号が、被計測者の温熱感および冷熱感とは異なるものになる。
【００４３】
上述した比較例の熱流束センサ１００に対し、本実施形態の熱流束センサ２およびそれを用いた熱量計測器１は、次の作用効果を奏する。
【００４４】
（１）本実施形態の熱流束センサ２が備える多孔質フィルム１０は、板厚方向の一方の面から他方の面に亘って多数の孔１３が連通する連続胞多孔質構造を有している。これにより、熱流束センサ２を人体に取り付けて使用する場合、皮膚から出た汗は、多孔質フィルム１０に溜まることなく、皮膚表面４１で直接蒸発するか、または、多孔質フィルム１０が有する多数の孔１３の内面に瞬時に広がり、その孔１３の内面で蒸発する。このように、多孔質フィルム１０から汗が瞬時に蒸発するので、潜熱放散の時間遅れが生じることが抑制される。また、多孔質フィルム１０に汗が溜まることがないので、吸湿による吸熱反応が生じることが抑制される。そのため、熱電対回路アレイ部２０は、皮膚表面４１で生じる対流および汗の蒸発潜熱などにより放出又は受熱する熱流束に応じたセンサ信号を時間遅れ無く、且つ、精度よく出力することが可能である。したがって、この熱流束センサ２は、被計測者の不快感を抑制すると共に、被計測者の人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束を精度良く計測することができる。
【００４５】
（２）本実施形態の熱流束センサ２は、熱電対回路アレイ部２０を覆う絶縁膜３０を備えている。これにより、皮膚表面４１から出た汗が多孔質フィルム１０が有する多数の孔１３の内面に広がる場合、熱電対回路アレイ部２０が短絡することが絶縁膜３０により防がれる。
【００４６】
（３）本実施形態の熱流束センサ２が備える多孔質フィルム１０は、熱伝導率が０．２１Ｗ／ｍＫ以上である。これにより、多孔質フィルム１０の熱伝導率は、一般的な皮膚の熱伝導率以上となり、多孔質フィルム１０による断熱効果が低減される。そのため、熱流束センサ２を人体に取り付けて使用する場合、多孔質フィルム１０によって皮膚表面４１の放熱量および受熱量が変わることが抑制される。したがって、この熱流束センサ２は、人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束を精度良く計測することができる。
【００４７】
（４）本実施形態の熱流束センサ２が備える多孔質フィルム１０の表面および多孔質フィルム１０が有する多数の孔１３の内面には、ヒドロキシ基が発現されている。これにより、多孔質フィルム１０の表面および多孔質フィルム１０が有する多数の孔１３の内面の濡れ性が向上する。そのため、熱流束センサ２を人体に取り付けて使用する場合、皮膚から出た汗は、多孔質フィルム１０が有する多数の孔１３の内面に瞬時に広がり、その孔１３の内面で瞬時に蒸発するので、潜熱放散の時間遅れが生じることが抑制される。したがって、この熱流束センサ２は、被計測者の快適感を高めると共に、人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束を精度良く計測することができる。
【００４８】
（５）本実施形態の熱流束センサ２を用いた熱量計測器１は、算出部３により、熱電対回路アレイ部２０から出力されるセンサ信号に基づいて人体から放出される熱量または人体が受熱する熱量を算出する。これにより、熱量計測器１は、被計測者の人体から放出される熱量および人体が受熱する熱量の総熱量収支を計測し、被計測者の熱的不快度を推定することが可能である。
【００４９】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【００５０】
例えば、上記説明では熱量計測器１の被計測者を車両の乗員として説明したが、熱量計測器１の被計測者はそれに限定されるものでない。
【００５１】
また、例えば、熱流束センサ２の熱電対回路アレイ部２０の構成は、上述した構成に限定されない。熱電対回路アレイ部２０は、多孔質フィルム１０の板厚方向に通過する熱流束に応じたセンサ信号を出力するものであればよい。
【００５２】
また、例えば、熱流束センサ２の熱電対回路アレイ部２０を覆う絶縁膜３０のうち第２面１２側の面３１は、多孔質フィルム１０から第２面１２側に露出することなく、多孔質フィルム１０に埋め込まれていてもよい。
【００５３】
なお、多孔質フィルム１０の材料、表層処理、熱伝導率の設定などは、何ら限定するものでない。
【００５４】
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、人体から放出される熱量または人体が受熱する熱流束を計測するための熱流束センサは、多孔質フィルムおよび熱電対回路アレイ部を備える。多孔質フィルムは、薄板状に形成され、板厚方向の一方の面から他方の面に亘って多数の孔が連通する構造を有する。熱電対回路アレイ部は、多孔質フィルムの内部に設けられ、多孔質フィルムの板厚方向に通過する熱流束に応じたセンサ信号を出力する。
【００５５】
第２の観点によれば、多孔質フィルムは、その板厚方向および面方向に多数の孔が連通するスポンジ状の構造を有している。これによれば、熱量計測器を人体に取り付けて使用する場合、皮膚から出た汗は、多孔質フィルムに溜まることなく、皮膚表面から直接蒸発するか、または、多孔質フィルムが有する多数の孔の内面に瞬時に広がり、その孔の内面で蒸発する。このように、多孔質フィルムから汗が瞬時に蒸発するので、潜熱放散の時間遅れが生じることが抑制される。また、多孔質フィルムに汗が溜まることがないので、吸湿による吸熱反応が生じることが抑制される。そのため、熱電対回路アレイ部は、皮膚表面で生じる対流や汗の蒸発潜熱により被計測者の人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束に応じたセンサ信号を時間遅れ無く、且つ、精度よく出力することが可能である。したがって、この熱流束センサは、被計測者の人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束を精度良く計測することができる。さらに、多孔質フィルムは、スポンジ状の構造を有していることで、高い柔軟性と伸縮性を有すると共に、多孔質フィルムが取り付けられる皮膚表面の湿度を、大気の湿度とほぼ同一にすることができる。したがって、この熱流束センサは、被計測者が熱流束センサを装着した時の快適感を高めることができる。
【００５６】
第３の観点によれば、熱流束センサは、熱電対回路アレイ部を覆うと共に、多孔質フィルムの内部に設けられる絶縁膜をさらに備える。これによれば、皮膚から出た汗が多孔質フィルムが有する多数の孔の内面に広がる場合、絶縁膜は、熱電対回路アレイ部が短絡することを防ぐことができる。
【００５７】
第４の観点によれば、熱電対回路アレイ部は、複数の第１熱電部材、複数の第２熱電部材、複数の第１導体パターン、および複数の第２導体パターンを有している。複数の第１熱電部材は、第１熱電材料で形成されている。複数の第２熱電部材は、第１熱電材料とは性質または材質の異なる第２熱電材料で形成され、複数の第１熱電部材のそれぞれと交互に並ぶ。複数の第１導体パターンは、複数の第１熱電部材および複数の第２熱電部材のうち隣り合って並ぶ第１熱電部材の一端と第２熱電部材の一端とを接続する。複数の第２導体パターンは、複数の第１熱電部材および複数の第２熱電部材のうち隣り合って並ぶ第１熱電部材の他端と第２熱電部材の他端とを接続する。絶縁膜は、複数の第１熱電部材、複数の第２熱電部材、複数の第１導体パターンおよび複数の第２導体パターンを覆うものである。これによれば、皮膚から出た汗が多孔質フィルムが有する多数の孔の内面に広がる場合、絶縁膜は、熱電対回路アレイ部が短絡することを防ぐことができる。
【００５８】
第５の観点によれば、多孔質フィルムは、熱電対回路アレイ部を覆う絶縁膜の凹凸の隙間に入り込んでいる。これによれば、熱流束センサを人体に取り付けて使用する場合、多孔質フィルムによる断熱効果が低減される。そのため、熱流束センサを人体に取り付けて使用する場合、多孔質フィルムによって皮膚表面の放熱量および受熱量が変わることが抑制される。また、皮膚表面から出た汗を広げるための多孔質フィルムの孔の内壁の表面積を大きくすることで、汗の蒸発を促進することができる。
【００５９】
第５の観点によれば、多孔質フィルムは、熱伝導率が０．２１Ｗ／ｍＫ以上である。これによれば、多孔質フィルムの熱伝導率は、一般的な皮膚の熱伝導率以上となり、多孔質フィルムによる断熱効果が低減される。そのため、熱流束センサを人体に取り付けて使用する場合、多孔質フィルムによって皮膚表面の放熱量および受熱量が変わることが抑制される。したがって、この熱流束センサは、人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束を精度良く計測することができる。
【００６０】
第６の観点によれば、多孔質フィルムの表面および多孔質フィルムが有する多数の孔の内面には、ヒドロキシ基が発現されている。これによれば、多孔質フィルムの表面および多孔質フィルムが有する多数の孔の内面の濡れ性が向上する。そのため、熱流束センサを人体に取り付けて使用する場合、皮膚から出た汗は、多孔質フィルムが有する多数の孔の内面に瞬時に広がり、その孔の内面で瞬時に蒸発するので、潜熱放散の時間遅れが生じることが防がれる。したがって、この熱流束センサは、被計測者の快適感を高めると共に、人体から放出される熱流束または人体が受熱する熱流束を精度良く計測することができる。
【００６１】
第７の観点は、熱量計測器に関するものである。熱量計測器は、上述した第１から第６の観点のいずれか１つに記載の熱流束センサ、および算出部を備える。算出部は、熱電対回路アレイ部から出力されるセンサ信号に基づいて人体から放出される熱量または人体が受熱する熱量を算出する。これによれば、熱量計測器は、被計測者の人体から放出される熱量および人体が受熱する熱量の総熱量収支を計測し、被計測者の熱的不快度を推定することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
２    熱流束センサ
１０  多孔質フィルム
１３  孔
２０  熱電対回路アレイ部
【図１】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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