(57)【要約】【課題】計測誤差が小さく、感度が高い熱流束計を提供すること。【解決手段】熱流束計１は、絶縁体からなる第１入力面部材２１及び第２入力面部材２２と、第１入力面部材２１の成膜面２１１に成膜された複数の熱電対３０からなる熱電対層３とを有する。熱電対３０は第１金属膜３１と第２金属膜３２とを接合してなる。熱電対層３は、第１金属膜３１と第２金属膜３２とが交互に配列されるように、複数の熱電対３０を直列接続してなる。第２入力面部材２２は、第２金属膜３２の一部に当接する当接部２２１を備えている。当接部２２１は、第２金属膜３２における第１金属膜３１との２つの接続点３３１、３３２のうちの一方により近い位置において当接している。２つの接続点３３１、３３２のうち、当接部２２１に近い側の接続点である第１接続点３３１は、複数の第２金属膜３２において、熱電対３０の配列方向の同じ側に配された接続点である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置された絶縁体からなる第１入力面部材（２１）及び第２入力面部材（２２）と、
上記第１入力面部材における上記第２入力面部材側の面である成膜面（２１１）に成膜された、複数の熱電対（３０）からなる熱電対層（３）と、を有し、
上記熱電対は、互いに異種金属からなる第１金属膜（３１）と第２金属膜（３２）とを接合してなり、
上記熱電対層は、上記第１金属膜と上記第２金属膜とが上記成膜面に沿って交互に配列されるように、複数の上記熱電対を直列接続してなり、
上記第２入力面部材は、上記第２金属膜の一部に当接する当接部（２２１）を備え、
上記当接部は、上記第２金属膜における上記第１金属膜との２つの接続点（３３１、３３２）のうちの一方の接続点（３３１）により近い位置において当接しており、
上記第２金属膜における２つの上記接続点のうち、上記当接部に近い側の接続点である第１接続点（３３１）は、複数の上記第２金属膜において、上記熱電対の配列方向の同じ側に配された接続点である、熱流束計（１）。
【請求項２】
上記第１入力面部材及び上記第２入力面部材は、ＡｌＮ又はＳｉＯ2からなる、請求項１に記載の熱流束計。
【請求項３】
上記第２入力面部材は、上記第１入力面部材との対向面に、凸部（２２２）を有し、該凸部の突出側端面が上記当接部を構成している、請求項１又は２に記載の熱流束計。
【請求項４】
上記第２金属膜は、厚み方向から見た形状が円形状である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱流束計。
【請求項５】
上記当接部は、上記第１接続点を跨ぐように、上記第２金属膜と上記第１金属膜との双方に当接している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱流束計。
【請求項６】
上記第２金属膜は、上記第２入力面部材側へ突出した突出部（３２１）を部分的に有し、該突出部に上記当接部が当接している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱流束計。
【請求項７】
上記第１入力面部材における上記成膜面には、上記熱電対層との密着を向上させる密着膜（４）が成膜されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱流束計。
【請求項８】
上記密着膜は、Ａｌ2Ｏ3を主成分として有する、請求項７に記載の熱流束計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱流束を計測するための熱流束計に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱流束を計測するための熱流束計として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。かかる熱流束計は、熱電対を構成する二種の金属を絶縁層上に成膜してなる。そして、熱流束計内において、熱電対の２つの接点に温度差を付けるように、熱流束の移動経路をコントロールできるような構成となっている。これにより、熱電対において、ゼーベック効果に起因する熱起電力を生じさせて、熱流束を計測することができるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２７８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような構成の熱流束計においては、感度を向上させにくいという課題がある。つまり、熱流束計の感度を向上させるにあたっては、上記の熱起電力が大きくなりやすい構成とする必要がある。そして、そのためには、熱電対の２つの接点間の温度差が大きくなるようにする、或いは、熱電対の接点数を増やす、という手段が一般に考えられる。
【０００５】
特許文献１に開示の熱流束計においては、熱電対の接点数を増やすために、熱電対を成膜した絶縁層を複数層積層した構成としてある。
ところが、このような積層構造とすると、熱流束計の厚みが大きくなる。それゆえ、積層方向に移動する熱流束に対して、熱抵抗が大きくなる。特に、絶縁層は、電気的な絶縁性のみならず、熱的な絶縁性をも有するものが一般に用いられるため、この絶縁層が複数積層されることで、熱抵抗が大きくなる。そうすると、本来測定したい熱流束の値と、計測値との間の誤差が大きくなってしまうという課題がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、計測誤差が小さく、感度が高い熱流束計を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、互いに対向配置された絶縁体からなる第１入力面部材（２１）及び第２入力面部材（２２）と、
上記第１入力面部材における上記第２入力面部材側の面である成膜面（２１１）に成膜された、複数の熱電対（３０）からなる熱電対層（３）と、を有し、
上記熱電対は、互いに異種金属からなる第１金属膜（３１）と第２金属膜（３２）とを接合してなり、
上記熱電対層は、上記第１金属膜と上記第２金属膜とが上記成膜面に沿って交互に配列されるように、複数の上記熱電対を直列接続してなり、
上記第２入力面部材は、上記第２金属膜の一部に当接する当接部（２２１）を備え、
上記当接部は、上記第２金属膜における上記第１金属膜との２つの接続点（３３１、３３２）のうちの一方の接続点（３３１）により近い位置において当接しており、
上記第２金属膜における２つの上記接続点のうち、上記当接部に近い側の接続点である第１接続点（３３１）は、複数の上記第２金属膜において、上記熱電対の配列方向の同じ側に配された接続点である、熱流束計（１）にある。
【発明の効果】
【０００８】
上記熱流束計においては、上記熱電対層が、上記第１入力面部材の成膜面に形成され、上記第２入力面部材が、熱電対層の第２金属膜の一部に当接している。そのため、第１入力面部材と第２入力面部材との間に流れる熱流束に対して、熱抵抗を小さくすることができる。それゆえ、熱流束の計測誤差を小さくすることができる。
【０００９】
また、熱電対層は、複数の熱電対を直列接続してなる。これにより、熱流束計に流れる熱流束に起因する熱起電力を大きくすることができる。しかも、これら複数の熱電対は、第１入力面部材の成膜面に成膜されている。それゆえ、熱電対の接続点の数を増やしても、熱抵抗が大きくなることがない。従って、熱流束の計測誤差を大きくすることなく、感度を向上させることができる。
【００１０】
以上のごとく、上記態様によれば、計測誤差が小さく、感度が高い熱流束計を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、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ものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１における、熱流束計の分解斜視説明図。
【図２】実施形態１における、熱流束計の断面図であり、図４のII−II線矢視断面に相当する断面図。
【図３】実施形態１における、熱流束計の断面図であり、図４のIII−III線矢視断面に相当する断面図。
【図４】図２のIV−IV線矢視断面に相当する断面図。
【図５】実施形態１における、第１入力面部材の平面図。
【図６】実施形態１における、熱流束計の断面図であり、熱流れを説明する説明図。
【図７】実施形態１における、熱流束計の一部の拡大断面図であり、熱流れを説明する説明図。
【図８】実施形態１の熱流束計における熱電対に等価な、２接点の熱電対の説明図。
【図９】実施形態１の熱流束計における熱電対に等価な、直列接続した熱電対の説明図。
【図１０】実施形態１における、熱電対層の一部の説明図。
【図１１】変形形態における、熱電対層の一部の説明図。
【図１２】実施形態２における、熱流束計の断面説明図。
【図１３】実施形態２における、熱電対層の一部の平面説明図。
【図１４】実施形態３における、熱流束計の一部の拡大断面説明図。
【図１５】実施形態４における、熱流束計の断面説明図。
【図１６】実施形態４における、熱電対層の一部の平面説明図。
【図１７】実施形態５における、熱流束計の断面説明図。
【図１８】実験例における、試験結果を示す線図。
【図１９】実験例における、試験機の断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
熱流束計に係る実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。
本実施形態の熱流束計１は、図１〜図３に示すごとく、第１入力面部材２１及び第２入力面部材２２と、熱電対層３と、を有する。
【００１３】
第１入力面部材２１及び第２入力面部材２２は、互いに対向配置されていると共に、絶縁体からなる。熱電対層３は、第１入力面部材２１における第２入力面部材２２側の面である成膜面２１１に成膜された、複数の熱電対３０からなる。
【００１４】
図１〜図４に示すごとく、熱電対３０は、互いに異種金属からなる第１金属膜３１と第２金属膜３２とを接合してなる。本実施形態においては、第１金属膜３１は白金−ロジウム合金（すなわちＰｔ−Ｒｈ）からなり、第２金属膜３２は白金（すなわちＰｔ）からなる。
熱電対層３は、第１金属膜３１と第２金属膜３２とが成膜面２１１に沿って交互に配列されるように、複数の熱電対３０を直列接続してなる。
【００１５】
第２入力面部材２２は、第２金属膜３２の一部に当接する当接部２２１を備えている。
当接部２２１は、第２金属膜３２における第１金属膜３１との２つの接続点３３１、３３２のうちの一方の接続点３３１により近い位置において当接している。
【００１６】
第２金属膜３２における２つの接続点３３１、３３２のうち、当接部２２１に近い側の接続点を第１接続点３３１とする。この第１接続点３３１は、複数の第２金属膜３２において、熱電対３０の配列方向の同じ側に配された接続点である。
【００１７】
ここで、熱電対３０の配列方向とは、直列接続された複数の熱電対３０が配列する方向であり、必ずしも直線的な方向とは限らない。例えば、本実施形態においては、図５に示すごとく、複数の熱電対３０が互いに直列接続されつつ、折返し、蛇行しながら配列されている。すなわち、この場合、配列方向は蛇行していることとなる。この蛇行した配列方向において、各第２金属膜３２の同じ側に接合された第１金属膜３１との接続点が、第１接続点３３１となる。
【００１８】
本実施形態において、当接部２２１は、図２〜図４に示すごとく、第１接続点３３１を跨ぐように、第２金属膜３２と第１金属膜３１との双方に当接している。そして、当接部２２１は、第２接続点３３２には、当接していない。ここで、第２接続点３３２は、第２金属膜３２における、第１接続点３３１と反対側の第１金属膜３１との接続点である。つまり、第２接続点３３２においては、第２入力面部材２２が第２金属膜３２に当接していない。これにより、図６、図７に示すごとく、第２接続点３３２には、第２入力面部材２２からの熱Ｈが、直接伝わらないよう構成されている。一方、第１接続点３３１には、第２入力面部材２２からの熱Ｈが直接伝わる。
【００１９】
それゆえ、各熱電対３０の第２金属膜３２において、第１接続点３３１と第２接続点３３２との間に温度差が生じる。すなわち、第１接続点３３１が、第２接続点３３２に対して高温の状態が得られる。第１金属膜３１と第２金属膜３２とからなる熱電対３０は、図８に示すように、Ｐｔ−Ｒｈからなる配線８１と、Ｐｔからなる配線８２とをその両端部において接続した熱電対８と、電気的に等価である。
【００２０】
図８に示す熱電対８において、２つの接点８３１、８３２の間に温度差が生じることにより、ゼーベック効果に基づき、高温側接点８３１から低温側接点８３２へ向かう熱起電力が生じる。
【００２１】
実施形態１の熱流束計１における熱電対３０は、図９に示すように、Ｐｔ配線８２とＰｔ−Ｒｈ配線８１とを交互に直列接続したものに相当するが、これは、図８に示す熱電対と等価である。つまり、図９に示すように、熱電対８０において、Ｐｔ配線８２には、高温側接点８３１から低温側接点８３２へ向かう、熱起電力が生じる。
このようにして、熱電対３０における第２金属膜３２において、第１接続点３３１から第２接続点３３２へ向かう方向の熱起電力が、発生する。
【００２２】
このような現象が、互いに直列接続された複数の熱電対３０において、それぞれ生じる。そして、熱電対層３における複数の熱電対３０は、配列方向における同じ向きに、熱起電力を生じる。それゆえ、これら複数の熱電対３０における熱起電力の電圧が重畳して、熱流束計１の一対のリードから、高い電圧が検出される。
【００２３】
第１入力面部材２１及び第２入力面部材２２は、ＡｌＮ（すなわち、窒化アルミニウム）又はＳｉＯ2（すなわち、二酸化ケイ素）からなる。
図１〜図３に示すごとく、第２入力面部材２２は、第１入力面部材２１との対向面に、凸部２２２を有する。凸部２２２の突出側端面が当接部２２１を構成している。
【００２４】
第１入力面部材２１は、平板状の部材である。そして、成膜面２１１は平坦面となっている。また、本実施形態においては、第１入力面部材２１は、図５に示すごとく、厚み方向から見た形状が略円形状となる、円盤形状を有する。
【００２５】
図１に示すごとく、第２入力面部材２２も、厚み方向から見た形状が略円形状となる、円盤形状を有する。ただし、厚み方向から見たときの第１入力面部材２１及び第２入力面部材２２の形状は、特に限定されるものではない。第１入力面部材２１及び第２入力面部材２２の形状は、例えば、四角形状、六角形状等、熱流束計１の配設箇所に応じて適宜設計することができる。
【００２６】
また、厚み方向から見たとき、第１入力面部材２１と第２入力面部材２２とは、略同等の形状、大きさを有する。そして、第１入力面部材２１と第２入力面部材２２とは、互いにその略全面において対向している。
【００２７】
図１〜図３に示すごとく、第２入力面部材２２は、円盤状の基板部２２０と、上記凸部２２２とを有する。凸部２２２は、基板部２２０から第１入力面部材２１側へ突出している。凸部２２２は、図４に示すごとく、基板部２２０の厚み方向から見たとき、長尺に形成されている。第２入力面部材２２は、凸部２２２を複数有する。複数の凸部２２２は、互いに平行に配置されている。また、複数の凸部２２２は、略等間隔に配列されている。
なお、凸部２２２は、基板部２２０と一体的に形成されている。ただし、凸部２２２は、基板部２２０とは別部材の柱状体を、基板部２２０に接合したものとしてもよい。
【００２８】
図５に示すごとく、熱電対層３においては、上述のように、複数の熱電対３０が互いに直列接続されつつ、折返し、蛇行しながら配列されている。具体的には、複数の熱電対３０が直線状に配列された直線状部分３４が、複数本、略平行に並列配置されている。この並列方向Ｙは、直線状部分３４の長手方向Ｘに直交する方向である。そして、並列方向Ｙに隣り合う直線状部分３４は、互いにその一端同士において接続されている。
【００２９】
なお、図４に示すごとく、複数本の直線状部分３４の並列方向Ｙと、凸部２２２の長手方向とは、略平行となっている。換言すると、直線状部分３４の長手方向Ｘと凸部２２２の長手方向とは、互いに略直交している。
【００３０】
このようにして、熱電対層３は、折返し、蛇行した形状に、複数の熱電対３０が配列した状態となっている。そして、この蛇行した配列方向における熱電対層３の両端部に、それぞれ、図６に示すリード１１が接続される。これら一対のリード１１から、熱電対層３にて生じた熱起電力が出力されることとなる。ここで、出力される熱起電力の電圧は、熱電対層３を構成する複数の熱電対３０における電圧が重畳した大きさとなる。
【００３１】
図５に示すごとく、第２金属膜３２は、厚み方向から見た形状が円形状である。なお、ここで、円形状とは、幾何学的に正確な真円に限らない。例えば、円形に近い楕円形或いは高次の多角形など、略円形となる形状も、上記の円形状に含まれる。
【００３２】
図１０に示すごとく、第２金属膜３２は、熱電対層３における各直線状部分３４に、等間隔に配列されている。第１金属膜３１は、各直線状部分３４において、隣り合う第２金属膜３２の間を埋めるように、配置されている。第２金属膜３２の直径ｄ３２は、直線状部分３４の幅ｄ３１と同等としてある。すなわち、第２金属膜３２の直径ｄ３２を、第１金属膜３１の幅ｄ３１と同等としてある。なお、第２金属膜３２の直径ｄ３２を、第１金属膜３１の幅ｄ３１よりも若干大きくすることもできる。
【００３３】
熱電対層３において、直線状部分３４の一端同士を繋ぐ部分、すなわち折返し部分は、第１金属膜３１によって構成されている。並列方向Ｙに隣り合う直線状部分３４における第２金属膜３２は、並列方向Ｙに対して傾斜する方向に隣り合っている。そして、これらの第２金属膜３２同士は、直線状部分３４の長手方向Ｘにおいて、第２金属膜３２の直径ｄ３２と同程度、ずれて配置されている。
【００３４】
そして、図４に示すごとく、厚み方向から見たとき、第２入力面部材２２における共通の凸部２２２が、異なる複数の直線状部分３４における第２金属膜３２に、それぞれ部分的に重なる。例えば、第２金属膜３２の半径の長さと同程度の長さ領域において、それぞれの第２金属膜３２と重なる。また、凸部２２２は、第２金属膜３２における第１金属膜３１との第１接続点３３１を跨ぐように配置される。
【００３５】
この凸部２２２が重なる第１接続点３３１は、直線状部分３４の長手方向Ｘにおいては、すべて第２金属膜３２に対して同じ側に配置されていることにはならない。しかし、上述のように、本実施形態においては、熱電対層３が蛇行しているため、その蛇行した配列方向においては、すべての第１接続点３３１が、第２金属膜３２に対して同じ側に配置されていることとなる。このようにして、凸部２２２の突出側端面である当接部２２１が、第１接続点３３１を跨ぐように、複数の第２金属膜３２に当接している。
【００３６】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記熱流束計１においては、熱電対層３が、第１入力面部材２１の成膜面２１１に形成され、第２入力面部材２２が、熱電対層３の第２金属膜３２の一部に当接している。そのため、第１入力面部材２１と第２入力面部材２２との間に流れる熱流束に対して、熱抵抗を小さくすることができる。それゆえ、熱流束の計測誤差を小さくすることができる。
【００３７】
また、熱電対層３は、複数の熱電対３０を直列接続してなる。これにより、熱流束計１に流れる熱流束に起因する熱起電力を大きくすることができる。しかも、これら複数の熱電対３０は、第１入力面部材２１の成膜面２１１に成膜されている。それゆえ、熱電対３０の接続点３３１、３３２の数を増やしても、熱抵抗が大きくなることがない。従って、熱流束の計測誤差を大きくすることなく、感度を向上させることができる。
【００３８】
第１入力面部材２１及び第２入力面部材２２は、ＡｌＮ又はＳｉＯ2からなる。これにより、第１入力面部材２１及び第２入力面部材２２を、電気絶縁性を有し、かつ熱伝導性、剛性及び耐熱性に優れたものとすることができる。それゆえ、まず、第１入力面部材２１及び第２入力面部材２２と、熱電対層３との間に、樹脂等の絶縁層を設ける必要がない。これにより、熱流束計１における熱抵抗を小さくすることができ、計測誤差を小さくすることができる。また、高温領域における熱流束の計測も可能となる。
【００３９】
また、第２入力面部材２２は凸部２２２を有し、凸部２２２の突出側端面が当接部２２１を構成している。これにより、第２金属膜３２における所定の一部に、容易かつ正確に、第２入力面部材２２を当接させることができる。それゆえ、熱流束計１の計測感度を効率的に向上させることができる。
【００４０】
また、図１０に示すごとく、第２金属膜３２は、厚み方向から見た形状が円形状である。これにより、第２金属膜３２の配設ピッチを短くすることができる。例えば、隣り合う直線状部分３４にそれぞれ属する第２金属膜３２同士が近接しすぎると、両者間の絶縁を図ることが困難となるおそれがある。つまり、成膜時において、第２金属膜３２は、直線状部分３４に直交する方向へ若干広がることがある。それゆえ、隣り合う直線状部分３４の間隔Ｂ１をある程度確保する必要がある。
【００４１】
ここで、図１１に示すごとく、第２金属膜３２が、矩形状を有する場合、隣り合う直線状部分３４にそれぞれ属する第２金属膜３２同士の間隔Ｃ２は、小さくなりやすい。それゆえ、隣り合う直線状部分３４の間隔Ｂ２を大きくする必要がある。これに対して、本実施形態のように、第２金属膜３２を円形状とすることで、隣り合う直線状部分３４にそれぞれ属する第２金属膜３２同士の間隔Ｃ１を大きく保ちやすい。それゆえ、図１０に示すごとく、隣り合う直線状部分３４の間隔Ｂ１を小さくすることができる。これにより、熱電対３０の配設密度を高くすることができる。その結果、第１入力面部材２１の成膜面２１１に成膜する熱電対３０の数を多くすることができる。したがって、熱流束計１の大型化を招くことなく、感度を向上させることができる。
【００４２】
また、当接部２２１は、第１接続点３３１を跨ぐように、第２金属膜３２と第１金属膜３１との双方に当接している。これにより、当接部２２１を、容易かつ確実に、第１接続点３３１に当接させることができる。それゆえ、第２金属膜３２における第１接続点３３１と第２接続点３３２との間の温度差を、より大きくすることができる。その結果、熱電対３０の熱起電力を大きくすることができ、熱流束計１の感度をより向上させることができる。
【００４３】
また、熱電対層３は、一つの成膜面２１１にのみ成膜すればよいため、熱流束計１の製造を容易にすることができる。
【００４４】
以上のごとく、本実施形態によれば、計測誤差が小さく、感度が高い熱流束計を提供することができる。
【００４５】
（実施形態２）
本実施形態は、図１２、図１３に示すごとく、第２入力面部材２２の凸部２２２を、各第１接続点３３１に個別に対応するように設けた熱流束計１の形態である。
本実施形態においては、各凸部２２２は、円柱形状に形成してある。各凸部２２２は、突出方向から見た大きさが、第２金属膜３２と略同等となっている。そして、各凸部２２２は、第２金属膜３２の半径の長さ分、第２金属膜３２に重なっている。
【００４６】
その他の構成は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本実施形態においても、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
【００４７】
（実施形態３）
本実施形態は、図１４に示すごとく、当接部２２１が第１接続点３３１を跨がずに、第２金属膜３２に当接した形態である。
すなわち、当接部２２１は、第１金属膜３１に当接せず、第２金属膜３２の一部に当接している。ただし、当接部２２１は、第２接続点３３２よりも第１接続点３３１に近い位置に配置されている。
その他の構成は、実施形態２と同様であり、実施形態２と同様の作用効果を奏する。
【００４８】
（実施形態４）
本実施形態は、図１５、図１６に示すごとく、第２金属膜３２が、第２入力面部材２２側へ突出した突出部３２１を部分的に有する、熱流束計１の形態である。
そして、突出部３２１に当接部２２１が当接している。
【００４９】
本形態においては、第２入力面部材２２が、平板状に形成されており、対向面２２３に凸部を有していない。すなわち、第２入力面部材２２における第１入力面部材２１との対向面２２３は、平坦面となっている。
そして、第１入力面部材２１に成膜した第２金属膜３２が、突出部３２１を有する。これにより、平坦な第２入力面部材２２の対向面２２３が、第２金属膜３２のうちの突出部３２１のみに当接することとなる。この当接部２２１は、第２金属膜３２における、第２接続点３３２よりも第１接続点３３１に近い。
【００５０】
すなわち、突出部３２１は、第２金属膜３２における、第１接続点３３１に近い側の一部に形成されている。例えば、図１６に示すごとく、第２金属膜３２の中心から第１接続点３３１に近い側の半円形状の部分に、突出部３２１を形成することができる。
【００５１】
このような突出部３２１を有する第２金属膜３２を形成するにあたっては、例えば、２段階にて成膜を行うことが考えられる。すなわち、第１金属膜３１と同程度の厚みの円柱状の土台部分を形成した後、その土台部分の上面の一部に突出部３２１を成膜する。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００５２】
本実施形態においては、第２入力面部材２２に凸部等を設ける必要がない。そのため、第２入力面部材２２を簡単な形状とすることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００５３】
なお、第１金属膜３１における第１接続点３３１に隣接する部位にも突出部を部分的に設けた構成とすることもできる。また、第２金属膜３２に突出部３２１を設けると共に、第２入力面部材２２に凸部２２２（図１〜図４参照）を設ける構成とすることもできる。
【００５４】
（実施形態４）
本実施形態は、図１７に示すごとく、第１入力面部材２１における成膜面２１１に、熱電対層３との密着を向上させる密着膜４が成膜されている、熱流束計１の形態である。
密着膜４は、Ａｌ2Ｏ3（すなわち、アルミナ）を主成分として有する。
【００５５】
密着膜４は、熱電対層３に比べて充分に薄い膜である。密着膜４の膜厚は、例えば、１μｍ以下である。
熱電対層３は、密着膜４を介して、第１入力面部材２１の成膜面２１１に形成されている。本実施形態においては、密着膜４は、第１入力面部材２１における成膜面２１１の全体に形成されている。
【００５６】
密着膜４は、成膜面２１１に、例えば、スパッタリングによって成膜することができる。スパッタリングの際の温度は、約４００℃程度とすることが好ましい。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００５７】
本実施形態においては、成膜面２１１における熱電対層３の密着力を向上させることができる。すなわち、密着膜４を形成することにより、第１入力面部材２１の成膜面２１１が緻密になるため、密着力を向上させることができる。これにより、一層耐久性に優れた熱流束計１を得ることができる。
【００５８】
なお、本実施形態による熱電対層の密着力の向上につき、テープ試験を行うことにより、以下のように確認することができた。テープ試験は、１２．７ｍｍ四方のＡｌＮ板に３ｍｍ四方のＰｔ、Ｐｔ-Ｒｈをそれぞれ成膜し、ＪＩＳ  Ｚ１５２２に適合する、呼び幅１２ｍｍのテープを用いて実施した。ＪＩＳ  Ｈ８５０４：１９９９を参考に、空気が残らないように上記試験サンプルにテープを貼り付けた状態からテープを引き離し密着性を確認した。
【００５９】
テープ試験にあたっては、試料１として、第１入力面部材と同質のＡｌＮ板の表面に、上記の条件のもと、密着膜４をスパッタリングにより形成した後、ＰｔのパターンとＰｔ−Ｒｈのパターンとを成膜したものを用意した。また、試料２として、ＡｌＮ板の表面に、密着膜４を設けずに、ＰｔのパターンとＰｔ−Ｒｈのパターンとを成膜したものを用意した。さらに、試料３として、ＡｌＮ板の表面に、密着膜４を形成した後、ＰｔのパターンとＰｔ−Ｒｈのパターンとを成膜したものを用意した。ただし、密着膜４のスパッタ時の温度を、室温とした点が、試料１と異なる。
【００６０】
テープ試験の結果、試料２においては、ＰｔのパターンとＰｔ−Ｒｈのパターンとに、剥離が生じた。また、試料３においては、Ｐｔ−Ｒｈのパターンに剥離が生じた。これに対して、試料１においては、ＰｔのパターンとＰｔ−Ｒｈのパターンとのいずれにも、剥離は生じなかった。
【００６１】
この結果からも分かるように、密着膜４を形成することにより、熱電対層３の密着力を向上させることができる。なお、このテープ試験は、熱電対層の密着性を測る試験としては厳しい条件であり、剥離が生じたとしても、必ずしも製品として不良となるわけではない。一方、テープ試験において剥離が生じなかった試料１は、熱電対層の密着信頼性が極めて高いと言える。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。
【００６２】
（実験例）
本実験例においては、図１８に示すごとく、実施形態１の熱流束計１の出力特性を調べた。
比較試料として、一対の金属板の内側に樹脂フィルムを介して熱電対層を挟持した構成の熱流束計を作成した。ここで、樹脂フィルムとしては、厚み２５μｍのカプトン（登録商標）シートを用いた。
【００６３】
試験にあたっては、図１９に示すような試験機５を用いる。試験機５は、低熱源部５１と、高熱源部５２との間に、試料Ｓを設置するよう構成されている。低熱源部５１は、冷却水Ｗを流通させる冷却水流路５１１を有する。高熱源部５２は、ヒータ５２１を有する。ヒータ５２１と試料Ｓとの間は、熱伝導部材５２５によって熱的に接続されている。低熱源部５１と試料Ｓとの間も、熱伝導部材５１５によって熱的に接続されている。そして、一対の熱伝導部材５１５、５２５に、試料Ｓが挟持されるよう構成されている。
【００６４】
また、ヒータ５２１は、熱伝導部材５２５との接触面以外を、断熱材５２２によって覆っている。さらに、試料Ｓ、熱伝導部材５２５、５１５、ヒータ５２１、及び断熱材５２２は、デシケータ５０内に配置されている。そして、デシケータ５０は、内部を真空引きできるように、真空ポンプとつながる真空配管５３に接続されている。
【００６５】
このような試験機５に、実施形態１の試料Ｓ１と、比較試料Ｓ２とをそれぞれ設置して、それぞれの熱流束計にて、熱流束を測定した。すなわち、ヒータ５２１から生じた熱が、熱流束計である試料Ｓを通過して、低熱源部５１へ移動する熱流束を、それぞれの試料Ｓ１、Ｓ２を用いて測定した。ヒータ５２１から生じる熱は、ヒータ５２１の規格から予め把握できる。
【００６６】
熱流束を３段階に変化させて、各試料Ｓ１、Ｓ２の出力を測定した。その結果を、図１８に示す。同図において、直線Ｓ１にて繋いだ３つのプロットが、実施形態１の試料Ｓ１による計測結果である。また、同図において、直線Ｓ２にて繋いだ３つのプロットが、比較試料Ｓ２による計測結果である。
【００６７】
同図から分かるように、比較試料Ｓ２の出力は、小さく、また、熱流束の増加に伴う出力の増加も小さかった。これに対して、実施形態１の試料Ｓ１は、出力が大きく、また、熱流束の増加に伴う出力の増加も大きかった。
この結果から、実施形態１の熱流束計は、比較試料に対して、感度が大幅に向上していることが分かる。
【００６８】
なお、上記実施形態においては、第１金属膜３１をＰｔ−Ｒｈとし、第２金属膜３２をＰｔとしたものを示したが、これらの金属膜の材料は、これに限定されるものではない。例えば、第１金属膜３１をコンスタンタン、第２金属膜３２を銅とすることもできる。
【００６９】
また、当接部２２１と熱電対層３との間は、接着剤にて接着されていてもよい。ただし、この場合、接着剤は、当接部２２１と熱電対層３との間の熱伝達を阻害しないような厚み及び素材とする。
【００７０】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  熱流束計
２１  第１入力面部材
２１１  成膜面
２２  第２入力面部材
２２１  当接部
３  熱電対層
３０  熱電対
３１  第１金属膜
３２  第２金属膜
３３１  第１接続点
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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