(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のＤＳＣ法よりも容易に大きな試料の熱容量を測定する装置を提供する。【解決手段】熱容量測定装置に熱流測定装置を収容する試験槽と試験槽内の空気温度を調整する空気調和機を備え、熱流測定装置は試料の載置面を有するヒートシンクと載置面を通過する熱流を測定する熱流センサと試料の表面温度を測定する温度センサとこれらを収容する遮蔽容器を備え、空気温度を第一温度から第二温度に調整させ当該調整中の所定期間に測定した熱流の積分値を算出する熱量算出部と、所定期間の開始及び終了時に測定した表面温度の差分値を算出する温度差算出部と、第一試料を載置面に載置した状態で算出させた前記積分値を差分値で除算した結果で第一試料の熱容量を除算した結果を感度係数とする係数算出部と、第二試料を載置面に載置した状態で算出させた積分値と前記感度係数との積を差分値で除算した結果を第二試料の熱容量とする熱容量算出部とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱流測定装置を収容する試験槽と、
前記試験槽内の空気温度を調整する空気調和機とを備え、
前記熱流測定装置は、
試料を直接的又は間接的に載置するための載置面を有するヒートシンクと、
前記載置面を通過する熱流を測定する熱流センサと、
前記試料の表面温度を測定する温度センサと、
前記ヒートシンク、前記熱流センサ、前記温度センサ及び前記載置面に載置された試料を収容する遮蔽容器とを備え、
前記空気調和機によって前記空気温度を第一温度から前記第一温度とは異なる第二温度に調整させ、当該調整中の所定期間に前記熱流センサが測定した熱流の積分値を算出する熱量算出部と、
前記所定期間の開始時に前記温度センサが測定した表面温度と前記所定期間の終了時に前記温度センサが測定した表面温度との差分値を算出する温度差算出部と、
熱容量が既知の第一試料を前記載置面に載置した状態で、前記熱量算出部によって算出させた第一積分値を前記温度差算出部によって算出させた第一差分値で除算し、当該除算の結果で前記第一試料の熱容量を除算した結果を感度係数として算出する係数算出部と、
熱容量が未知の第二試料を前記載置面に載置した状態で、前記熱量算出部によって算出させた第二積分値と前記感度係数との積を、前記温度差算出部によって算出させた第二差分値で除算した結果を、前記第二試料の熱容量として算出する熱容量算出部と、
を備える熱容量測定装置。
【請求項２】
前記係数算出部は、前記載置面に試料を載置していない状態で前記熱量算出部に算出させた基準積分値を前記第一積分値から減算した結果を前記第一差分値で除算し、当該除算の結果で前記第一試料の熱容量を除算した結果を前記感度係数として算出し、
前記熱容量算出部は、前記基準積分値を前記第二積分値から減算した結果と前記感度係数との積を、前記第二差分値で除算した結果を、前記第二試料の熱容量として算出する請求項１に記載の熱容量測定装置。
【請求項３】
前記熱流センサは、前記載置面に取り付けられた薄板状のペルチェ素子によって構成されている請求項１又は２に記載の熱容量測定装置。
【請求項４】
前記第一試料の前記載置面に載置される側の表面の面積は、前記ペルチェ素子の表面面積よりも小さい請求項３に記載の熱容量測定装置。
【請求項５】
前記第二試料の前記載置面に載置される側の表面の面積は、前記ペルチェ素子の表面面積よりも小さい請求項３又は４に記載の熱容量測定装置。
【請求項６】
前記第一試料と前記第二試料は、互いに同じ外形寸法である請求項１から５の何れか一項に記載の熱容量測定装置。
【請求項７】
前記温度センサは、薄膜状に形成され、前記載置面に取り付けられている請求項１から６の何れか一項に記載の熱容量測定装置。
【請求項８】
熱流測定装置を収容する試験槽と、前記試験槽内の空気温度を調整する空気調和機とを備えた熱容量測定装置における熱容量測定方法であって、
前記熱流測定装置は、
試料を直接的又は間接的に載置するための載置面を有するヒートシンクと、
前記載置面を通過する熱流を測定する熱流センサと、
前記試料の表面温度を測定する温度センサと、
前記ヒートシンク、前記熱流センサ、前記温度センサ及び前記載置面に載置された試料を収容する遮蔽容器とを備え、
前記空気調和機によって前記空気温度を第一温度から前記第一温度とは異なる第二温度に調整させ、当該調整中の所定期間に前記熱流センサが測定した熱流の積分値を算出する熱量算出処理と、
前記所定期間の開始時に前記温度センサが測定した表面温度と前記所定期間の終了時に前記温度センサが測定した表面温度との差分値を算出する温度差算出処理と、を
熱容量が既知の第一試料を前記載置面に載置した状態で実行し、前記熱量算出処理によって算出させた第一積分値を前記温度差算出部によって算出させた第一差分値で除算し、当該除算の結果で前記第一試料の熱容量を除算した結果を感度係数として算出し、
熱容量が未知の第二試料を前記載置面に載置した状態で、前記熱量算出処理と前記温度差算出処理とを実行し、前記熱量算出処理によって算出させた第二積分値と前記感度係数との積を、前記温度差算出処理によって算出させた第二差分値で除算した結果を、前記第二試料の熱容量として算出する
熱容量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の熱容量を測定する熱容量測定装置及び熱容量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、非特許文献１に記載のように、所謂ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）法と呼ばれる測定方法で、熱容量が既知の第一試料と熱容量が未知の第二試料とを用いて、第二試料の熱容量を測定する方法が知られている。
【０００３】
具体的には、ＤＳＣ法では、先ず、第一試料及び第二試料を収容した遮蔽容器を、恒温槽内に収容された熱容量の大きなヒートシンク（熱溜）に載置する。そして、恒温槽内の空気温度及びヒートシンクの温度をヒーター等で調整することで、第一試料及び第二試料の表面温度を同一温度に維持しながら変化させる。このとき、熱流センサによって、ヒートシンクと試料との間に流れる熱流の差分を温度の関数として測定し、当該測定した差分に基づいて、任意の温度での第二試料の熱容量を算出する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日鉄住金テクノロジー株式会社、”ＮＳＳＴつうしん  初春  Ｎｏ．９４（２０１７年１月１日発行）”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２９年８月１０日検索］、インターネット  ＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｓｓｔ．ｎｓｓｍｃ．ｃｏｍ／ｔｓｕｓｈｉｎ／ｐｄｆ／２０１７／９４＿３ｓ．ｐｄｆ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来のＤＳＣ法では、二つの試料を同時にヒートシンクに載置する必要があるため、試料の大きさが制限されるという問題があった。また、二つの試料の表面温度を同一温度に維持しながら変化させるため、恒温槽内の空気温度やヒートシンクの温度制御が煩雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされた発明であり、従来のＤＳＣ法よりも、容易な制御によって大きな試料の熱容量を測定できる熱容量測定装置及び熱容量測定方法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】
本発明による熱容量測定装置は、熱流測定装置を収容する試験槽と、前記試験槽内の空気温度を調整する空気調和機とを備え、前記熱流測定装置は、試料を直接的又は間接的に載置するための載置面を有するヒートシンクと、前記載置面を通過する熱流を測定する熱流センサと、前記試料の表面温度を測定する温度センサと、前記ヒートシンク、前記熱流センサ、前記温度センサ及び前記載置面に載置された試料を収容する遮蔽容器とを備え、前記空気調和機によって前記空気温度を第一温度から前記第一温度とは異なる第二温度に調整させ、当該調整中の所定期間に前記熱流センサが測定した熱流の積分値を算出する熱量算出部と、前記所定期間の開始時に前記温度センサが測定した表面温度と前記所定期間の終了時に前記温度センサが測定した表面温度との差分値を算出する温度差算出部と、熱容量が既知の第一試料を前記載置面に載置した状態で、前記熱量算出部によって算出させた第一積分値を前記温度差算出部によって算出させた第一差分値で除算し、当該除算の結果で前記第一試料の熱容量を除算した結果を感度係数として算出する係数算出部と、熱容量が未知の第二試料を前記載置面に載置した状態で、前記熱量算出部によって算出させた第二積分値と前記感度係数との積を、前記温度差算出部によって算出させた第二差分値で除算した結果を、前記第二試料の熱容量として算出する熱容量算出部と、を備える。
【０００８】
また、本発明による熱容量測定方法は、熱流測定装置を収容する試験槽と、前記試験槽内の空気温度を調整する空気調和機とを備えた熱容量測定装置における熱容量測定方法であって、前記熱流測定装置は、試料を直接的又は間接的に載置するための載置面を有するヒートシンクと、前記載置面を通過する熱流を測定する熱流センサと、前記試料の表面温度を測定する温度センサと、前記ヒートシンク、前記熱流センサ、前記温度センサ及び前記載置面に載置された試料を収容する遮蔽容器とを備え、前記空気調和機によって前記空気温度を第一温度から前記第一温度とは異なる第二温度に調整させ、当該調整中の所定期間に前記熱流センサが測定した熱流の積分値を算出する熱量算出処理と、前記所定期間の開始時に前記温度センサが測定した表面温度と前記所定期間の終了時に前記温度センサが測定した表面温度との差分値を算出する温度差算出処理と、を熱容量が既知の第一試料を前記載置面に載置した状態で実行し、前記熱量算出処理によって算出させた第一積分値を前記温度差算出部によって算出させた第一差分値で除算し、当該除算の結果で前記第一試料の熱容量を除算した結果を感度係数として算出し、熱容量が未知の第二試料を前記載置面に載置した状態で、前記熱量算出処理と前記温度差算出処理とを実行し、前記熱量算出処理によって算出させた第二積分値と前記感度係数との積を、前記温度差算出処理によって算出させた第二差分値で除算した結果を、前記第二試料の熱容量として算出する。
【０００９】
本構成によれば、遮蔽容器内に収容されたヒートシンクの載置面に第一試料が載置され、感度係数が算出された後、載置面に第二試料が載置され、前記算出された感度係数を用いて第二試料の熱容量が算出される。このため、従来のＤＳＣ法とは異なり、ヒートシンクの載置面に第一試料及び第二試料を同時に載置することを回避できる。これにより、従来のＤＳＣ法よりも、より大きい第一試料及び第二試料を個別にヒートシンクに載置して、第二試料の熱容量を算出できる。
【００１０】
また、従来のＤＳＣ法とは異なり、第一試料及び第二試料の表面温度を同一温度に維持しながら変化させるための、試験槽内の空気温度やヒートシンクの煩雑な温度制御を行うことなく、空気温度の調整が可能な既存の試験槽を用いて、容易に第二試料の熱容量を算出できる。
【００１１】
また、前記係数算出部は、前記載置面に試料を載置していない状態で前記熱量算出部に算出させた基準積分値を前記第一積分値から減算した結果を前記第一差分値で除算し、当該除算の結果で前記第一試料の熱容量を除算した結果を前記感度係数として算出し、前記熱容量算出部は、前記基準積分値を前記第二積分値から減算した結果と前記感度係数との積を、前記第二差分値で除算した結果を、前記第二試料の熱容量として算出することが好ましい。
【００１２】
本構成によれば、第一積分値によって表される、載置面における第一試料と接触している領域及び載置面における空気と接触している領域を通過した熱流の積分値から、基準積分値によって表される、載置面における空気と接触している領域のみを通過した熱流の積分値を減算した結果に基づき、感度係数が算出される。
【００１３】
このため、ヒートシンクと空気との熱交換によって生じた載置面を通過する熱流の積分値をキャンセルし、主にヒートシンクと第一試料との熱交換によって生じた載置面を通過する熱流の積分値に基づき、感度係数を精度良く算出できる。また、ヒートシンクと空気との熱交換によって生じた載置面を通過する熱流の積分値をキャンセルし、主にヒートシンクと第二試料との熱交換によって生じた載置面を通過する熱流の積分値と、上記精度良く算出された感度係数と、に基づき、第二試料の熱容量を精度良く算出できる。
【００１４】
また、前記熱流センサは、前記載置面に取り付けられた薄板状のペルチェ素子によって構成されていることが好ましい。
【００１５】
例えば、試料の表面に熱流センサを取り付け、当該試料を載置面に載置して、熱流センサが取り付けられた領域を通過する熱流を測定するとする。この場合、例えば、試料の表面の凹部に熱流センサが取り付けられたこと等が原因で、熱流センサが載置面に接触していない状態で試料が載置面に載置され、載置面を通過していない、空気と試料との熱交換によって生じた熱流が誤って測定される虞がある。
【００１６】
しかし、本構成によれば、薄板状のペルチェ素子が載置面に取り付けられている。このため、載置面における薄板状のペルチェ素子が取り付けられている領域に、試料の少なくとも一部が接触するように試料を載置するだけで、ヒートシンクと載置面に載置された試料との熱交換によって生じた載置面を通過する熱流を精度良く測定できる。
【００１７】
また、前記第一試料の前記載置面に載置される側の表面の面積は、前記ペルチェ素子の表面面積よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
本構成によれば、第一試料の載置面に載置される側の表面の面積がペルチェ素子の表面面積よりも小さいため、載置面におけるペルチェ素子が取り付けられている領域内に第一試料を載置することができる。これにより、載置面と第一試料の表面とが接触している領域を通過する全ての熱流を測定できる。その結果、載置面及び第一試料の表面とが接触している領域を通過する熱流の一部だけを測定する場合よりも、ヒートシンクと第一試料との熱交換によって生じた熱流を多く測定し、精度良く感度係数を算出できる。
【００１９】
また、前記第二試料の前記載置面に載置される側の表面の面積は、前記ペルチェ素子の表面面積よりも小さいことが好ましい。
【００２０】
本構成によれば、第二試料の載置面に載置される側の表面の面積がペルチェ素子の表面面積よりも小さいため、載置面におけるペルチェ素子が取り付けられている領域内に第二試料を載置することができる。これにより、載置面と第二試料の表面とが接触している領域を通過する全ての熱流を測定できる。その結果、載置面及び第二試料の表面とが接触している領域を通過する熱流の一部だけを測定する場合よりも、ヒートシンクと第二試料との熱交換によって生じた熱流を多く測定し、精度良く第二試料の熱容量を算出できる。
【００２１】
また、前記第一試料と前記第二試料は、互いに同じ外形寸法であることが好ましい。
【００２２】
本構成によれば、第一試料と第二試料が互いに同じ外形寸法であるので、第一試料及び第二試料を其々同じ姿勢で載置面に載置することで、載置面と第一試料とが接触している領域の面積と載置面と第二試料とが接触している領域の面積とを等しくすることができる。これにより、互いに等しい面積の領域を通過した熱流の積分値である第一積分値及び第二積分値を用いて、互いに異なる面積の領域を通過した熱流の積分値である第一積分値及び第二積分値を用いる場合よりも、精度良く第二試料の熱容量を算出できる。
【００２３】
また、前記温度センサは、薄膜状に形成され、前記載置面に取り付けられていることが好ましい。
【００２４】
本構成によれば、温度センサが、薄膜状に形成され、載置面に取り付けられているので、第一試料及び第二試料が其々載置面に載置された場合に、載置面及び試料の表面を通過する熱流にとって温度センサが大きな抵抗となることを回避できる。これにより、熱流センサが載置面及び試料の表面を通過する熱流を精度良く測定できなくなることを回避できる。
【００２５】
また、第一試料及び第二試料の表面に取り付ける温度センサを用いた場合、当該温度センサが載置面に接触しない状態で載置され、試料の表面における載置面に接していない領域の表面温度しか測定できない虞がある。しかし、本構成によれば、温度センサが載置面に取り付けられているので、載置面における温度センサが取り付けられている領域に、試料の少なくとも一部が接触するように試料を載置するだけで、試料の表面における載置面と接触している領域の表面温度を精度良く測定できる。これにより、載置面と接触している試料の表面の表面温度を用いて、感度係数及び第二試料の熱容量を精度良く算出できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、従来のＤＳＣ法よりも、容易な制御によって大きな試料の熱容量を測定できる熱容量測定装置及び熱容量測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】熱容量測定装置の側面断面図の一例を示す図である。
【図２】熱容量測定装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】試料の熱容量の測定方法を示すフローチャートである。
【図４】試験槽内の空気温度の調整中における熱流センサの出力値の時系列変化の一例を示すグラフである。
【図５】重量が異なる三個のアルミニウムの熱容量を算出した結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（全体像）
以下、本発明に係る熱容量測定装置及び熱容量測定方法の一実施形態について説明する。図１は、熱容量測定装置１００の側面断面図の一例を示す図である。図１に示すように、熱容量測定装置１００は、空調室８と、熱流測定装置１を収容する試験槽９と、を備えている。
【００２９】
空調室８には、空気調和機８１と送風機８２とが設けられている。空気調和機８１は、吸込口８９から空調室８内に吸い込まれた空気の温度を調整し、当該温度を調整した後の空気を送風機８２に向けて吐き出す。
【００３０】
送風機８２は、空気調和機８１の吐き出した温度調整後の空気を、吹出口８８から試験槽９内へ送り込む。図１の矢印に示すように、吹出口８８から試験槽９内へ空気が送り込まれることによって生じた気流によって、試験槽９内の空気は吸込口８９から空調室８内に吸い込まれる。その結果、空調室８内に吸い込まれた空気の温度が再び空気調和機８１によって調整される。これを繰り返すことで、試験槽９内の空気温度が調整される。尚、空気調和機８１は、空気の温度に限らず、空気の湿度を調整するように構成されていてもよい。
【００３１】
試験槽９には、試験槽９内の空気環境を測定する環境センサ９１と熱流測定装置１を載置するための棚板９２と試験槽９を開閉するための開閉扉９３とが設けられている。環境センサ９１は、例えば温度センサによって構成され、定期的に試験槽９内の空気温度を測定する。空気調和機８１は、環境センサ９１によって測定された試験槽９内の空気温度が所定の設定温度となるように、吸込口８９から空調室８内に吸い込まれた空気の温度を調整する。
【００３２】
尚、環境センサ９１が、更に湿度センサによって構成され、定期的に試験槽９内の空気の湿度を更に測定するようにしてもよい。この場合、空気調和機８１が、環境センサ９１によって測定された試験槽９内の空気の湿度が所定の設定湿度となるように、吸込口８９から空調室８内に吸い込まれた空気の湿度を調整するようにしてもよい。
【００３３】
棚板９２に載置される熱流測定装置１は、ヒートシンク１８と遮蔽容器１９とを備えている。ヒートシンク１８は、試料ＳＰを直接的に載置するための載置面１８ａと、試料ＳＰを間接的に載置するための載置面１８ｃと、を有している。載置面１８ａは、ヒートシンク１８と同じ材質の板状の部材で構成され、不図示のボルト等で載置面１８ｃと略平行となるように取り付けられている。載置面１８ａと載置面１８ｃとの間には、後述の熱流センサ１１が設けられている。これにより、試料ＳＰは、載置面１８ａに載置されることによって、載置面１８ａ及び熱流センサ１１を介して間接的に載置面１８ｃに載置される。ヒートシンク１８は、例えば試料ＳＰの約十数倍の重量を有するアルミニウム等、試料ＳＰよりも十分に熱容量が大きな物質によって構成されている。
【００３４】
また、載置面１８ａの下端には、試料ＳＰを支持するガイド部１８ｂが設けられている。これにより、試料ＳＰが載置面１８ａに載置された状態を維持するようにしている。ガイド部１８ｂは、ヒートシンク１８と同じ材質で構成されている。
【００３５】
尚、図１は、ヒートシンク１８が、図１の紙面表裏の方向に延びる三角柱状に構成され、載置面１８ａが前記三角柱の斜面である載置面１８ｃと略平行に構成されている例を示している。しかし、これに限らず、ヒートシンク１８を例えば直方体状に構成し、当該直方体の上部の水平面を試料ＳＰを間接的に載置するための載置面１８ｃとしてもよい。そして、当該載置面１８ｃと略平行となるように、試料ＳＰを直接的に載置するための載置面１８ａを構成してもよい。この場合、当該載置面１８ａにガイド部１８ｂを設けなくてもよい。
【００３６】
載置面１８ａには、熱流センサ１１と温度センサ１２とが取り付けられている。
【００３７】
熱流センサ１１は、例えば、一面が載置面１８ａに接触し、他面が載置面１８ｃに接触する一の薄板状のペルチェ素子によって構成されている。熱流センサ１１は、定期的に載置面１８ａを通過する熱流を測定する。載置面１８ａに載置された試料ＳＰの表面温度が載置面１８ａの温度よりも高い場合、試料ＳＰの表面から載置面１８ａへと熱流が流れ込み、試料ＳＰとヒートシンク１８との間で熱交換が行われる。このとき、熱流センサ１１は、ヒートシンク１８が吸熱しているものとして、載置面１８ａを通過した熱流をプラス（＋）で表した値を出力する。
【００３８】
これとは反対に、載置面１８ａに載置された試料ＳＰの表面温度が載置面１８ａの温度よりも低い場合、載置面１８ａから試料ＳＰの表面へと熱流が流れ出て、ヒートシンク１８と試料ＳＰとの間で熱交換が行われる。このとき、熱流センサ１１は、ヒートシンク１８が放熱しているものとして、載置面１８ａを通過した熱流をマイナス（−）で表した値を出力する。
【００３９】
尚、図１に示すように、後述の第一試料及び第二試料等、試料ＳＰの載置面１８ａに載置される側の表面ＳＰａの面積は、熱流センサ１１を構成するペルチェ素子の表面面積よりも小さいことが好ましい。この場合、載置面１８ａにおけるペルチェ素子が取り付けられている領域内に試料ＳＰを載置することができる。これにより、試料ＳＰが載置面１８ａに載置された場合に、熱流センサ１１は、載置面１８ａ及び試料ＳＰの表面とが接触している領域を通過する全ての熱流を測定できる。
【００４０】
しかし、試料ＳＰの載置面１８ａに載置される側の表面ＳＰａの面積が、熱流センサ１１を構成するペルチェ素子の表面面積よりも大きくなることも考えられる。そこで、複数の薄板状のペルチェ素子を、一面が載置面１８ａに接触し、他面が載置面１８ｃに接触するようにして並べて配置し、これらを電気的に直列に接続することによって、熱流センサ１１を構成する等のようにしてもよい。
【００４１】
温度センサ１２は、薄膜状の熱電対によって構成され、載置面１８ａに載置された試料ＳＰの表面温度を測定する。このため、試料ＳＰが載置面１８ａに載置された場合に、載置面１８ａ及び試料ＳＰの表面を通過する熱流にとって、温度センサ１２が大きな抵抗となることを回避できる。これにより、熱流センサ１１が、載置面１８ａ及び試料ＳＰの表面を通過する熱流を精度良く測定できなくなることを回避できる。
【００４２】
また、温度センサ１２が載置面１８ａに取り付けられているので、載置面１８ａにおける温度センサ１２が取り付けられている領域に、試料ＳＰの少なくとも一部が接触するように試料ＳＰを載置するだけで、試料ＳＰの表面における載置面１８ａと接触している領域の表面温度を精度良く測定できる。
【００４３】
遮蔽容器１９は、ヒートシンク１８、熱流センサ１１、温度センサ１２及び載置面１８ａに載置された試料ＳＰを収容する容器である。つまり、遮蔽容器１９は、吹出口８８から試験槽９内に流れ込むことで生じた空気の気流から、ヒートシンク１８、熱流センサ１１、温度センサ１２及び載置面１８ａに載置された試料ＳＰを遮蔽するために設けられている。これにより、前記気流がヒートシンク１８及び試料ＳＰに当たることによって、試料ＳＰとヒートシンク１８との間の熱交換が促進又は停滞し、載置面１８ａを通過する熱流量が変化することを回避できる。
【００４４】
（機能構成）
次に、熱容量測定装置１００の機能構成について詳述する。図２は、熱容量測定装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、熱容量測定装置１００は、更に、制御部１０と、インターフェイス部３０と、表示部４０と、操作部５０と、記憶部６０と、を備えている。
【００４５】
制御部１０は、上述の空気調和機８１、送風機８２、環境センサ９１、熱流センサ１１及び温度センサ１２等、熱容量測定装置１００が備える各部の制御を行う。具体的には、制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性メモリーと、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリー、時刻を計時するタイマー回路等を備えたマイクロコンピューターによって構成される。
【００４６】
制御部１０は、不揮発性メモリーに記憶された制御プログラムをＣＰＵに実行させることにより、熱量算出部１３、温度差算出部１４、係数算出部１５及び熱容量算出部１６として機能する。熱量算出部１３、温度差算出部１４、係数算出部１５及び熱容量算出部１６の詳細については後述する。
【００４７】
インターフェイス部３０は、熱容量測定装置１００が不図示のネットワークを介して外部装置と通信するための通信インターフェイス回路によって構成される。インターフェイス部３０は、制御部１０による制御の下、ネットワークを介して外部装置との間で通信する。例えば、インターフェイス部３０は、制御部１０による制御の下、外部装置からネットワークを介して試験槽９内の空気温度の設定温度を受信する。
【００４８】
表示部４０は、例えば、液晶ディスプレイによって構成され、制御部１０による制御の下、熱容量測定装置１００の操作画面やメッセージ等の各種情報を表示する。当該操作画面には、試験槽９内の空気温度の設定温度の入力操作が可能な操作画面等が含まれる。
【００４９】
操作部５０は、例えば、表示部４０が有する各種情報の表示面上に設けられたタッチパネル装置によって構成される。操作部５０は、前記表示面に表示された各種画面内のソフトキーが操作されると、当該ソフトキー及び操作に対応付けられた指示の入力を受け付ける。また、操作部５０は、タッチパネル装置に限らず、各種情報を入力するためのキーボードや各種画面内のソフトキーを操作するためのマウス等を備えて構成してもよい。
【００５０】
記憶部６０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置によって構成され、制御部１０による制御の下、各種データを記憶する。また、記憶部６０は、表示部４０に表示される操作画面を示す画像や、制御部１０による制御に用いられる各種データ等を予め記憶している。
【００５１】
（試料の熱容量の測定方法）
以下では、熱容量測定装置１００における試料ＳＰの熱容量の測定方法について説明する。図３は、熱容量測定装置１００における試料ＳＰの熱容量の測定方法を示すフローチャートである。尚、当該説明において、熱量算出部１３、温度差算出部１４、係数算出部１５及び熱容量算出部１６の詳細について説明する。
【００５２】
制御部１０は、熱容量Ｃ（Ｊ／Ｋ）が既知の第一試料を載置面１８ａに載置することをユーザに案内する操作画面を、表示部４０に表示させる。尚、第一試料としては、公知文献等によって比熱ｃ（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））が知られている、例えばアルミニウム等の入手が容易な試料ＳＰを用いてもよい。比熱ｃ（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））が既知の試料ＳＰを第一試料とする場合、当該第一試料の重量ｍ（ｇ）と当該比熱ｃ（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））との積を１０００で除算した結果（＝ｍ×ｃ／１０００）が、当該第一試料の熱容量Ｃ（Ｊ／Ｋ）となる。
【００５３】
そして、図３に示すように、ユーザによって、第一試料が載置面１８ａに載置され、操作部５０を用いて当該載置の作業を終了したことを示す情報の入力操作が行われたとする（Ｓ１１）。
【００５４】
この場合、熱量算出部１３は、第一試料が載置面１８ａに載置されている状態であると判断し、空気調和機８１によって試験槽９内の空気温度を、第一温度から第一温度とは異なる第二温度に調整させる（Ｓ１２）。尚、第一温度及び第二温度は、ユーザによって操作部５０を用いて適宜入力され、制御部１０による制御の下、揮発性メモリー又は記憶部６０に予め記憶されている。
【００５５】
Ｓ１２における試験槽９内の空気温度の調整が開始されると、熱量算出部１３は、当該調整中の所定期間（以降、測定期間と記載する）に、熱流センサ１１が測定した熱流の積分値を第一積分値として算出する（Ｓ１３）。つまり、Ｓ１２及びＳ１３は、熱量算出処理の一例である。
【００５６】
測定期間は、例えば、Ｓ１２における試験槽９内の空気温度の調整が開始された時刻から、熱流センサ１１の出力値に変化が見られなくなるまでの期間に定められ、不揮発性メモリー又は記憶部６０に予め記憶されている。この場合、Ｓ１３において、熱量算出部１３は、Ｓ１２の開始後、熱流センサ１１の出力値が前回の熱流センサ１１の出力値と等しくなるまで、熱流センサ１１の出力値を累積加算し、当該累積加算結果を第一積分値として算出する。
【００５７】
図４は、試験槽９内の空気温度の調整中における熱流センサ１１の出力値の時系列変化の一例を示すグラフである。図４において、左側の縦軸は、熱流センサ１１の出力値（Ｖ）を示す。右側の縦軸は、環境センサ９１が出力する試験槽９内の空気温度（℃）及び温度センサ１２の出力値（℃）を示す。横軸は、熱量算出部１３による試験槽９内の空気温度の調整処理の開始時点からの経過時間を示し、「０ｍｉｎ」は、熱量算出部１３による試験槽９内の空気温度の調整処理の開始時点を示す。
【００５８】
図４の波形Ｗａ〜Ｗｃは、互いに異なる３種類の試料ＳＰを其々載置面１８ａに載置した状態で前記調整処理が行われているときに、熱流センサ１１が定期的に出力する出力値（Ｖ）の時系列変化を示す。図４の波形Ｗｄは、環境センサ９１が定期的に出力する試験槽９内の空気温度（℃）の時系列変化を示す。図４の波形Ｗｅは、載置面１８ａに試料ＳＰを載置していない状態で前記調整処理が行われているときに、熱流センサ１１が定期的に出力する出力値（Ｖ）の時系列変化を示す。図４の波形Ｗｆは、前記３種類の試料ＳＰのうちのある一の試料ＳＰを載置面１８ａに載置した状態で前記調整処理が行われているときに、温度センサ１２が定期的に出力する出力値（℃）の時系列変化を示す。
【００５９】
例えば、図４の波形Ｗｄに示すように、Ｓ１２において、試験槽９内の空気温度を、第一温度「２５℃（＝２９８Ｋ）」から第二温度「１５℃（＝２８８Ｋ）」に調整する処理が行われたとする。また、測定期間が、上述のように、Ｓ１２における試験槽９内の空気温度の調整が開始された時刻から、熱流センサ１１の出力値に変化が見られなくなるまでの期間に定められているとする。
【００６０】
この場合、Ｓ１３において、熱量算出部１３は、Ｓ１２における調整の開始時点「０ｍｉｎ」の後、例えば波形Ｗａに示すように、熱流センサ１１の出力値が連続して所定回数（例えば３回）同じ値になる等、熱流センサ１１の出力値に変化が見られなくなる時点、例えば「３６０ｍｉｎ」まで、熱流センサ１１の出力値を累積加算し、当該累積加算結果を第一積分値として算出する。
【００６１】
尚、測定期間は、Ｓ１３を実行する前に、上記第一温度及び第二温度と同様、ユーザによって操作部５０を用いて入力された固定値（例えば、１２０分（＝２時間））に定められ、制御部１０による制御の下、揮発性メモリー又は記憶部６０に記憶されてもよい。この場合、Ｓ１３において、熱量算出部１３は、Ｓ１２の開始後、測定期間が経過するまでの間、熱流センサ１１の出力値を累積加算し、当該累積加算結果を第一積分値として算出する。
【００６２】
例えば、図４の波形Ｗｄに示すように、Ｓ１２において、試験槽９内の空気温度を、第一温度「２５℃（＝２９８Ｋ）」から第二温度「１５℃（＝２８８Ｋ）」に調整する処理が行われたとする。また、測定期間が、上述のように、ユーザによって操作部５０を用いて入力された「１２０分」に定められているとする。
【００６３】
この場合、Ｓ１３において、熱量算出部１３は、例えば波形Ｗｂに示すように、Ｓ１２における調整の開始時点「０ｍｉｎ」から、測定期間である「１２０分」が経過した時点「１２０ｍｉｎ」までの間、「０Ｖ」から「−０．００５Ｖ」まで変化する熱流センサ１１の出力値を累積加算し、当該累積加算結果を第一積分値として算出する。
【００６４】
また、Ｓ１２における試験槽９内の空気温度の調整が開始されると、温度差算出部１４は、前記測定期間の開始時に温度センサ１２が測定した第一試料の表面温度と、前記測定期間の終了時に温度センサ１２が測定した第一試料の表面温度との差分値を、第一差分値として算出する（Ｓ１４）。つまり、Ｓ１４は、温度差算出処理の一例である。
【００６５】
具体的には、上述のように、前記測定期間が、例えばＳ１２における試験槽９内の空気温度の調整が開始された時刻から、熱流センサ１１の出力値に変化が見られなくなるまでの期間に定められているとする。この場合、Ｓ１４において、温度差算出部１４は、例えば図４の波形Ｗｆに示すように、Ｓ１２の開始時に温度センサ１２が測定した第一試料の表面温度「２５℃（＝２９８Ｋ）」から、その後、熱流センサ１１の出力値が前回の出力値と等しくなったときに温度センサ１２が測定した第一試料の表面温度「１５℃（＝２８８Ｋ）」を減算した結果「１０Ｋ」を、第一差分値として算出する。
【００６６】
一方、上述のように、前記測定期間が、ユーザによって操作部５０を用いて入力された固定値に定められ、例えば、「１２０分（＝２時間）」に定められているとする。この場合、Ｓ１４において、温度差算出部１４は、例えば図４の波形Ｗｆに示すように、Ｓ１２の開始時に温度センサ１２が測定した第一試料の表面温度「２５℃（＝２９８Ｋ）」から、Ｓ１２の開始時点から測定期間が経過したとき「１２０ｍｉｎ」に温度センサ１２が測定した第一試料の表面温度「１７℃（＝２９０Ｋ）」を減算した結果「８Ｋ」を、第一差分値として算出する。
【００６７】
次に、係数算出部１５は、Ｓ１３で算出された第一積分値をＳ１４で算出された第一差分値で除算し、当該除算の結果で第一試料の既知の熱容量を除算した結果を、感度係数として算出する（Ｓ１５）。ここで、感度係数とは、熱流センサ１１の出力値が単位値（例えば１Ｖ）であるときに、熱流センサ１１を通過する熱量（例えば、Ｗ／Ｖ）を示す。
【００６８】
具体的には、第一試料の既知の熱容量Ｃ１は、感度係数Ｘと、測定期間Δｔと、測定期間Δｔ中の熱流センサ１１の出力値Ｑ１、及び、Ｓ１４で算出された第一差分値、つまり、測定期間Δｔの開始時と終了時における温度センサ１２の出力値の差分ΔＴ１と、を用いた下記の式（１）によって表すことができる。
【数１】
2019049502.tif 000003
【００６９】
式（１）の右辺の分子における感度係数Ｘと異なる項は、測定期間Δｔの開始時点「０」から終了時点「Δｔ」までの間の熱流センサ１１の出力値Ｑ１の積分値を表し、つまり、Ｓ１３で算出された第一積分値を表している。式（１）を変形すると、感度係数Ｘを算出する下記式（２）が得られる。
【数２】
2019049502.tif 000004
【００７０】
したがって、係数算出部１５は、Ｓ１５において、式（２）に示すように、Ｓ１３で算出された第一積分値をＳ１４で算出された第一差分値ΔＴ１で除算し、当該除算の結果で第一試料の既知の熱容量Ｃ１を除算した結果を、感度係数Ｘとして算出する。
【００７１】
次に、制御部１０は、熱容量が未知の第二試料を載置面１８ａに載置することをユーザに案内する操作画面を表示部４０に表示させる。例えば、第二試料としては、車両に搭載されるリチウムイオン電池等、複数種類の材料によって構成される試料ＳＰを用いることができる。
【００７２】
尚、第一試料と第二試料は、互いに同じ外形寸法であることが好ましい。ここで、試料ＳＰの外形寸法とは、試料ＳＰに外接する直方体の高さ、幅及び奥行きを示す。この場合、第一試料及び第二試料を其々同じ姿勢で載置面１８ａに載置することで、載置面１８ａと第一試料とが接触している領域の面積と載置面１８ａと第二試料とが接触している領域の面積とを等しくすることができる。これにより、第一試料及び第二試料が其々載置面１８ａに載置された場合に、熱流センサ１１によって互いに等しい面積の領域を通過した熱流を測定させることができる。
【００７３】
そして、ユーザによって第二試料が載置面１８ａに載置され、操作部５０を用いて当該載置の作業を終了したことを示す情報の入力操作が行われたとする（Ｓ１６）。この場合、熱量算出部１３は、第二試料が載置面１８ａに載置されている状態であると判断し、Ｓ１２と同様にして、空気調和機８１によって試験槽９内の空気温度を、Ｓ１２における第一温度と同じ第一温度から、Ｓ１２における第二温度と同じ第二温度に調整させる（Ｓ１７）。
【００７４】
Ｓ１７における試験槽９内の空気温度の調整が開始されると、熱量算出部１３は、Ｓ１３と同様にして、Ｓ１３における測定期間と同じ測定期間に、熱流センサ１１が測定した熱流の積分値を第二積分値として算出する（Ｓ１８）。つまり、Ｓ１７及びＳ１８は、熱量算出処理の一例である。
【００７５】
また、Ｓ１７における試験槽９内の空気温度の調整が開始されると、温度差算出部１４は、Ｓ１４と同様にして、Ｓ１７の調整中における前記測定期間の開始時に温度センサ１２が測定した第二試料の表面温度と、測定期間の終了時に温度センサ１２が測定した第二試料の表面温度との差分値を、第二差分値として算出する（Ｓ１９）。つまり、Ｓ１９は、温度差算出処理の一例である。
【００７６】
そして、熱容量算出部１６は、Ｓ１８で算出された第二積分値とＳ１５で算出された感度係数Ｘとの積を、Ｓ１９で算出された第二差分値で除算した結果を、第二試料の熱容量として算出する（Ｓ２０）。
【００７７】
具体的には、第二試料の未知の熱容量Ｃ２は、式（１）と同様、感度係数Ｘと、測定期間Δｔと、測定期間Δｔ中の熱流センサ１１の出力値Ｑ２、及び、Ｓ１９で算出された第二差分値、つまり、測定期間Δｔの開始時と終了時における温度センサ１２の出力値の差分ΔＴ２と、を用いた下記の式（３）によって表すことができる。
【数３】
2019049502.tif 000005
【００７８】
式（３）の右辺の分子における感度係数Ｘと異なる項は、測定期間Δｔの開始時点「０」から終了時点「Δｔ」までの間の熱流センサ１１の出力値Ｑ２の積分値を表し、つまり、Ｓ１８で算出された第二積分値を表している。
【００７９】
したがって、熱容量算出部１６は、Ｓ２０において、式（３）に示すように、Ｓ１８で算出された第二積分値とＳ１５で算出された感度係数Ｘとの積を、Ｓ１９で算出された第二差分値ΔＴ２で除算した結果を、第二試料の熱容量Ｃ２として算出する。
【００８０】
（算出結果の具体例）
以下では、上述の熱容量測定方法によって第二試料の熱容量Ｃ２を算出した結果の具体例について、図５を用いて説明する。図５は、重量が異なる三個のアルミニウムの熱容量を算出した結果の一例を示す図である。
【００８１】
本具体例では、図５の第一行に示すように、重量ｍが「７４ｇ」であり、比熱ｃが「８９３．２４Ｊ／（ｋｇ*Ｋ）」であり、熱容量Ｃｉｄ（＝ｃ×ｍ／１０００）が「６６．１０（＝７４×８９３．２４／１０００）Ｊ／Ｋ」であることが既知のアルミニウムを、第一試料とした。尚、当該アルミニウムの比熱ｃ「８９３．２４Ｊ／（ｋｇ*Ｋ）」は、以下のように推算した。先ず、公知文献で知られている、表面温度が「２００Ｋ（＝−７３℃）」、「２５０Ｋ（＝−２３℃）」、「２９８．１５Ｋ（＝２５．１５℃）」、「３５０Ｋ（＝７７℃）」であるときのアルミニウムの比熱ｃ「７９０．５Ｊ／（ｋｇ*Ｋ）」、「８５５．４Ｊ／（ｋｇ*Ｋ）」、「８９７Ｊ／（ｋｇ*Ｋ）」、「９３０．６Ｊ／（ｋｇ*Ｋ）」に基づき、アルミニウムの表面温度と比熱ｃとの関係を表す近似式を導出した。そして、当該近似式を用いて、表面温度が「２９３Ｋ（＝２０℃）」であるときのアルミニウムの比熱ｃを推算した。また、重量ｍが「７４ｇ」、「１５２ｇ」及び「２０９ｇ」の三個のアルミニウムを其々第二試料として、図３に示す熱容量測定方法で各アルミニウムの熱容量を算出した。
【００８２】
Ｓ１２及びＳ１７では、図４の波形Ｗｄに示すように、試験槽９内の空気温度を第一温度「２５℃（＝２９８Ｋ）」から第二温度「１５℃（＝２８８Ｋ）」に調整する処理を行った。重量ｍが「７４ｇ」のアルミニウムを第二試料とした場合、当該Ｓ１７が行われている間、熱流センサ１１の出力値は、図４の波形Ｗａに示すように変化した。また、重量ｍが「１５２ｇ」のアルミニウムを第二試料とした場合、熱流センサ１１の出力値は、図４の波形Ｗｂに示すように変化し、重量ｍが「２０９ｇ」のアルミニウムを第二試料とした場合、熱流センサ１１の出力値は、図４の波形Ｗｃに示すように変化した。また、上記三個のアルミニウムの何れを第二試料とした場合であっても、Ｓ１９で算出された第二差分値は「１０Ｋ」であった。
【００８３】
そして、重量ｍが「７４ｇ」のアルミニウムを第二試料とした場合、図５の一行目に示すように、Ｓ２０において、式（３）の右辺の分子に示す、第二積算値と感度係数Ｘとの積（以降、熱流積算値と記載する）は「６８１．６６Ｊ」と算出された。当該熱流積算値「６８１．６６Ｊ」をＳ１９で算出された第二差分値「１０Ｋ」で除算した結果、当該第二試料の熱容量Ｃｃａｌは、「６８．１７Ｊ／Ｋ」と算出された。当該算出された第二試料の熱容量Ｃｃａｌ「６８．１７Ｊ／Ｋ」は、公知文献において知られている第二試料の熱容量Ｃｉｄ「６６．１０Ｊ／Ｋ」の「３．１３％」に相当する誤差を含む結果となった。
【００８４】
同様にして、重量ｍが「１５２ｇ」のアルミニウムを第二試料とした場合、図５の二行目に示すように、Ｓ２０で算出された第二試料の熱容量Ｃｃａｌ「１３６．５８Ｊ／Ｋ」は、公知文献において知られている当該第二試料の熱容量Ｃｉｄ「１３５．７７Ｊ／Ｋ」の「０．６０％」に相当する誤差を含む結果となった。
【００８５】
また、重量ｍが「２０９ｇ」のアルミニウムを第二試料とした場合、図５の三行目に示すように、Ｓ２０で算出された第二試料の熱容量Ｃｃａｌ「１８０．４２Ｊ／Ｋ」は、公知文献において知られている当該第二試料の熱容量Ｃｉｄ「１８６．６９Ｊ／Ｋ」の「−３．３６％」に相当する誤差を含む結果となった。
【００８６】
このように、図３に示す熱容量測定方法によれば、公知文献において知られている熱容量の「４％」以内に相当する誤差を含む程度に、精度良く熱容量を算出できることがわかった。
【００８７】
以上の通り、本実施形態の構成によれば、遮蔽容器１９内に収容されたヒートシンク１８の載置面１８ａに第一試料が載置され、感度係数Ｘが算出された後、載置面１８ａに第二試料が載置され、前記算出された感度係数Ｘを用いて第二試料の熱容量が算出される。このため、従来のＤＳＣ法とは異なり、ヒートシンク１８の載置面１８ａに第一試料及び第二試料を同時に載置することを回避できる。これにより、従来のＤＳＣ法よりも、より大きい第一試料及び第二試料を個別にヒートシンク１８に載置して、第二試料の熱容量を算出できる。
【００８８】
また、従来のＤＳＣ法とは異なり、第一試料及び第二試料の表面温度を同一温度に維持しながら変化させるための、試験槽９内の空気温度やヒートシンク１８の煩雑な温度制御を行うことなく、空気温度の調整が可能な既存の試験槽を用いて、容易に第二試料の熱容量を算出できる。
【００８９】
（変形実施形態）
尚、上記実施形態は、本発明に係る実施形態の例示に過ぎず、本発明を上記実施形態に限定する趣旨ではない。例えば、以下に示す変形実施形態であってもよい。
【００９０】
（１）Ｓ１３の後、載置面１８ａに試料ＳＰを載置していない状態で、熱量算出部１３が、Ｓ１２を行い、Ｓ１３と同様に、Ｓ１３における測定期間と同じ測定期間に、熱流センサ１１が測定した熱流の積分値を、基準積分値として算出するようにしてもよい。
【００９１】
そして、Ｓ１５では、係数算出部１５が、Ｓ１３で算出された第一積分値をＳ１３の後に算出した基準積分値で減算した結果を、Ｓ１４で算出された第一差分値で除算し、当該除算の結果で第一試料の既知の熱容量を除算した結果を、感度係数として算出するようにしてもよい。
【００９２】
具体的には、感度係数Ｘは、第一試料の既知の熱容量Ｃ１と、測定期間Δｔと、載置面１８ａに第一試料を載置した時の測定期間Δｔ中の熱流センサ１１の出力値Ｑ１、載置面１８ａに試料ＳＰを載置していない時の測定期間Δｔ中の熱流センサ１１の出力値Ｑ０、及び、Ｓ１４で算出された第一差分値、つまり、測定期間Δｔの開始時と終了時における温度センサ１２の出力値の差分ΔＴ１と、を用いた下記の式（４）によって表すことができる。当該式（４）を変形することで、感度係数Ｘは、下記の式（５）によって表すことができる。
【数４】
2019049502.tif 000006
【００９３】
式（５）の右辺の分母における第一項は、測定期間Δｔの開始時点「０」から終了時点「Δｔ」までの間の熱流センサ１１の出力値Ｑ１の積分値を表し、つまり、Ｓ１３で算出された第一積分値を表している。また、式（５）の右辺の分母における第二項は、測定期間Δｔの開始時点「０」から終了時点「Δｔ」までの間の熱流センサ１１の出力値Ｑ０の積分値を表し、つまり、Ｓ１３の後に熱量算出部１３によって算出された基準積分値を表している。したがって、Ｓ１５において、係数算出部１５が、式（５）を用いて感度係数Ｘを算出するようにしてもよい。
【００９４】
尚、Ｓ１３の後、例えば、載置面１８ａに試料ＳＰを載置していない状態で、試験槽９内の空気温度を第一温度「２５℃（＝２９８Ｋ）」から第二温度「１５℃（＝２８８Ｋ）」に調整する処理を行ったとする。この場合、載置面１８ａに試料ＳＰを載置していない時の測定期間Δｔ中の熱流センサ１１の出力値Ｑ０は、例えば、図４の波形Ｗｅに示すように変化する。
【００９５】
また、これに合わせて、Ｓ２０では、熱容量算出部１６が、Ｓ１８で算出された第二積分値からＳ１３の後に熱量算出部１３によって算出された基準積分値を減算した結果とＳ１５で算出された感度係数Ｘとの積を、Ｓ１９で算出された第二差分値で除算した結果を、第二試料の熱容量として算出するようにしてもよい。
【００９６】
具体的には、第二試料の未知の熱容量Ｃ２は、感度係数Ｘと、測定期間Δｔと、載置面１８ａに第二試料を載置した時の測定期間Δｔ中の熱流センサ１１の出力値Ｑ２、載置面１８ａに試料ＳＰを載置していない時の測定期間Δｔ中の熱流センサ１１の出力値Ｑ０、及び、Ｓ１９で算出された第二差分値、つまり、測定期間Δｔの開始時と終了時における温度センサ１２の出力値の差分ΔＴ２と、を用いた下記の式（６）によって表すことができる。当該式（６）を変形することで、第二試料の未知の熱容量Ｃ２は、下記の式（７）によって表すことができる。
【数５】
2019049502.tif 000007
【００９７】
式（７）の右辺の分子における第二項内の第一項は、測定期間Δｔの開始時点「０」から終了時点「Δｔ」までの間の熱流センサ１１の出力値Ｑ２の積分値を表し、つまり、Ｓ１８で算出された第二積分値を表している。式（７）の右辺の分子における第二項内の第二項は、測定期間Δｔの開始時点「０」から終了時点「Δｔ」までの間の熱流センサ１１の出力値Ｑ０の積分値を表し、つまり、Ｓ１３の後に熱量算出部１３によって算出された基準積分値を表している。したがって、Ｓ２０において、熱容量算出部１６が、式（７）を用いて第二試料の未知の熱容量Ｃ２を算出するようにしてもよい。
【００９８】
本構成によれば、第一積分値によって表される、載置面１８ａにおける第一試料と接触している領域及び載置面１８ａにおける空気と接触している領域を通過した熱流の積分値から、基準積分値によって表される、載置面１８ａにおける空気と接触している領域のみを通過した熱流の積分値を減算した結果に基づき、感度係数Ｘが算出される。
【００９９】
このため、ヒートシンク１８と空気との熱交換によって生じた載置面１８ａを通過する熱流の積分値をキャンセルして、主にヒートシンク１８と第一試料との熱交換によって生じた載置面１８ａを通過する熱流の積分値に基づき、感度係数Ｘを精度良く算出できる。また、ヒートシンク１８と空気との熱交換によって生じた載置面１８ａを通過する熱流の積分値をキャンセルし、主にヒートシンク１８と第二試料との熱交換によって生じた載置面１８ａを通過する熱流の積分値と、上記精度良く算出された感度係数Ｘと、に基づき、第二試料の熱容量Ｃ２を精度良く算出できる。
【０１００】
（２）熱流センサ１１は、載置面１８ａに取り付けられた薄板状のペルチェ素子に限らず、例えば、載置面１８ｃに取り付けられた薄板状のペルチェ素子または試料ＳＰの表面に貼り付け可能な薄膜状のペルチェ素子等によって構成されてもよい。この場合、ヒートシンク１８に載置面１８ａを備えず、載置面１８ｃの下端にガイド部１８ｂを設けるようにしてもよい。そして、Ｓ１１及びＳ１６において、第一試料及び第二試料に貼り付けた当該熱流センサ１１が載置面１８ｃと接触するように、第一試料及び第二試料を直接的に載置面１８ｃに載置するようにしてもよい。また、Ｓ１３及びＳ１８において、当該熱流センサ１１が定期的に出力する、第一試料及び第二試料の表面と載置面１８ｃとを通過する熱流の測定値が、上述の載置面１８ａを通過する熱流の測定値であるものとして、第一積分値及び第二積分値を算出するようにしてもよい。また、温度センサ１２は、載置面１８ａに取り付けられた薄膜状の熱電対に限らず、例えば、試料ＳＰの表面に貼り付け可能な薄膜状の熱電対によって構成されてもよい。
【０１０１】
（３）第二試料の重量ｍが既知の場合、熱容量算出部１６は、Ｓ２０で算出した第二試料の熱容量を、当該既知の重量ｍで除算することによって、当該除算結果を第二試料の比熱として更に算出するようにしてもよい。
【０１０２】
（４）上述の実施形態では、例えば図４の波形Ｗｄに示すように、Ｓ１２及びＳ１７において、試験槽９内の空気温度を、第一温度「２５℃（＝２９８Ｋ）」から、第一温度よりも低い第二温度「１５℃（＝２８８Ｋ）」に下げる調整を行うことで、第二試料の熱容量を算出する具体例について説明した。しかし、これに限らず、Ｓ１２及びＳ１７において、試験槽９内の空気温度を、第一温度（例えば「１５℃（＝２８８Ｋ）」）から、第一温度よりも高い第二温度（例えば「２５℃（＝２９８Ｋ）」）に上げる調整を行うことによって、第二試料の熱容量を算出するようにしてもよい。
【０１０３】
（５）試験槽９内の複数箇所に、各箇所の周囲の空気環境を測定する環境センサ９１を其々設けてもよい。この場合、熱流測定装置１の最も近くに配置されている環境センサ９１によって測定された空気温度を用いて、Ｓ１２及びＳ１７における空気温度の調整を行うようにしてもよい。又は、前記複数箇所に設けられた環境センサ９１によって測定された空気温度の平均値を用いて、Ｓ１２及びＳ１７における空気温度の調整を行うようにしてもよい。これらにより、試験槽９内の複数箇所における各空気温度に偏差が生じている場合に、Ｓ１２及びＳ１７において空気温度の調整をより精度良く行えるようにしてもよい。
【０１０４】
（６）ヒートシンク１８の載置面１８ａ又は載置面１８ｃの複数箇所に温度センサ１２を設けてもよい。又は、第一試料及び第二試料の表面に複数の温度センサ１２を貼り付けるようにしてもよい。この場合、Ｓ１４及びＳ１８において、複数の温度センサ１２の出力値の平均値を、第一試料及び第二試料の表面温度として用いるようにしてもよい。これらにより、第一試料及び第二試料の表面における各表面温度に偏差が生じている場合に、Ｓ１４における第一差分値の算出及びＳ１８における第二差分値の算出が精度良く行えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１  熱流測定装置
１０  制御部
１１  熱流センサ
１２  温度センサ
１３  熱量算出部
１４  温度差算出部
１５  係数算出部
１６  熱容量算出部
１８  ヒートシンク
１８ａ  載置面
１９  遮蔽容器
８  空調室
８１  空気調和機
８２  送風機
９  試験槽
９１  環境センサ
１００  熱容量測定装置
Ｃ、Ｃｃａｌ、Ｃｉｄ  熱容量
ＳＰ  試料
ＳＰａ  試料の載置面に載置される側の表面
Ｘ  感度係数
【図１】
2019049502.tif 000008
【図２】
2019049502.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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