(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の絶縁基材（１００）、熱電能が異なる金属から構成されて前記絶縁基材の厚み方向に通じる複数のビアホール（１０１、１０２）に埋め込まれた複数の導電体（１３０、１４０）、複数の前記導電体における前記絶縁基材の厚み方向の一方の端部同士に接続する表面配線パターン（１１１）、複数の前記導電体における前記絶縁基材の厚み方向の他方の端部同士に接続する裏面配線パターン（１２１）、前記絶縁基材の厚み方向の一方の面（１００ａ）と前記表面配線パターンとを覆う表面保護部材（１１０）、および前記絶縁基材の厚み方向の他方の面（１００ｂ）と前記裏面配線パターンとを覆う裏面保護部材（１２０）を有し、厚み方向の一方の面と他方の面との間を流れる熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
熱電能が異なる金属から構成された第１導体（２１）と第２導体（２２）とが接合された接合部を有する熱電対（２０）、前記第１導体と前記第２導体とが並ぶ方向に対し交差する方向の一方の側から前記熱電対を覆う第１絶縁シート（２１０）、および第１絶縁シートとは反対側から前記熱電対を覆う第２絶縁シート（２２０）を有し、前記接合部の温度を検出する熱電対シート（２００）と、を備え、
前記熱電対シートは、前記表面保護部材および前記裏面保護部材が前記絶縁基材から面方向に延びた位置に固定されている熱流測定装置。
【請求項２】
前記熱電対シートは、前記表面保護部材と前記裏面保護部材とが前記絶縁基材から面方向に延びた位置において、前記裏面保護部材のうち前記表面保護部材とは反対側に固定されるものであり、
前記熱流束センサに複数の前記導電体が配置される箇所における前記裏面保護部材のうち前記絶縁基材とは反対側の面（１２０ｂ）と、前記熱電対シートに前記接合部が配置される箇所における前記熱電対シートのうち前記裏面保護部材とは反対側の面（２００ｂ）とが揃っている請求項１に記載の熱流測定装置。
【請求項３】
前記熱電対シートは、前記表面保護部材と前記裏面保護部材とが前記絶縁基材から面方向に延びた位置において、前記表面保護部材と前記裏面保護部材との間に固定されるものであり、
前記熱流束センサに複数の前記導電体が配置される箇所における前記裏面保護部材のうち前記絶縁基材とは反対側の面と、前記熱電対シートに前記接合部が配置される箇所における前記裏面保護部材のうち前記熱電対シートとは反対側の面とが揃っている請求項１に記載の熱流測定装置。
【請求項４】
前記熱電対シートが設けられた箇所の厚み（Ｔ１）は、前記熱流束センサが設けられた箇所の厚み（Ｔ２）の範囲内となっている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱流測定装置。
【請求項５】
前記絶縁基材は、前記熱電対シート側の辺（１２）から前記導電体側へ凹む凹部（１１）を有しており、
前記熱電対シートが有する前記熱電対の前記接合部は、前記絶縁基材が有する前記凹部に入り込んでいる請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱流測定装置。
【請求項６】
前記熱電対の前記第１導体と前記第２導体とは金属箔から構成されており、
前記第１導体は、前記接合部とは反対側の端部に配線接続用の第１パッド部（２４）を有し、
前記第２導体は、前記接合部とは反対側の端部に配線接続用の第２パッド部（２５）を有し、
前記第１パッド部を除く前記第１導体の幅は、前記第１パッド部の幅より細く、
前記第２パッド部を除く前記第２導体の幅は、前記第２パッド部の幅より細い請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱流測定装置。
【請求項７】
前記熱電対の前記第１導体と前記第２導体とは線状部材から構成されており、
前記第１導体には、前記接合部とは反対側の端部に配線接続用の第１パッド（２６）が取り付けられ、
前記第２導体には、前記接合部とは反対側の端部に配線接続用の第２パッド（２７）が取り付けられている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱流束センサと熱電対とを一体に構成した熱流測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄い板状に形成され、厚み方向の一方の面と他方の面との間を流れる熱流束に応じた信号を出力する熱流束センサが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載には、１個の多層基板を製造する工程で、電気的に独立した複数の熱流束センサを同時に形成した熱流測定装置が記載されている。この熱流測定装置は、複数の熱流束センサの性能個体差を小さくしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１１９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の熱流測定装置は、測定対象物の表面に取り付けることにより、測定対象物の内部で発生する熱を測定することが可能である。しかし、測定対象物の表面の熱流は、測定対象物の内部で発生する熱の影響を受けると共に、外気温の変化による影響も受ける。そのため、熱流測定装置は、測定対象物の内部で発生する熱に応じた信号を出力すると共に、外気温の変化に応じた信号も出力する。したがって、熱流測定装置を測定対象物の表面に取り付けた熱流測定では、外気温の変化に応じた信号が温度ドリフトとなるため、測定対象物の内部で発生する熱の検出が困難になるという問題がある。
【０００６】
その対策として、熱流測定装置に対し、熱流束センサに加え、熱電対を設けることが考えられる。熱電対を用いて外気温の変化による対象物の表面の温度変化を検出すれば、熱流束センサから出力される信号と熱電対から出力される信号とに基づき、熱流束センサの信号から温度ドリフトの影響を低減することが可能である。
【０００７】
しかし、熱流測定装置に対して熱流束センサと熱電対とを設ける場合、次の問題がある。
【０００８】
（１）仮に熱流束センサと熱電対とを厚み方向に積み重ねて配置する構成とすると、熱流測定装置の厚みが大きくなる。このような熱流測定装置を測定対象物の表面に取り付けた場合、その測定対象物の表面近傍の気流が乱れる。そのため、熱流束センサの出力信号および熱電対の出力信号が、測定対象物の内部で発生する熱よる測定対象物表面の熱流や、外気温の変化による測定対象物表面の熱流に正確に対応したものとならない。したがって、このような構成とした場合、熱流測定装置は、測定対象物の内部で発生する熱を正確に検出することが困難である。
【０００９】
（２）また、仮に熱流束センサと熱電対とを面方向に離れた位置に配置する構成とすると、熱流束センサが検出する熱流と熱電対が検出する温度変化とがそれぞれ測定対象物の異なる位置のものとなる。その場合、熱電対の信号と熱流束センサの信号とが対応したものにならない。したがって、このような構成とした場合にも、熱流測定装置は、熱流束センサの信号から温度ドリフトの影響を低減することが困難である。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みて、測定対象物の熱流を正確に検出できる熱流測定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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、熱流測定装置は、熱流束センサおよび熱電対シートを備える。熱流束センサは、板状の絶縁基材（１００）、熱電能が異なる金属から構成されて絶縁基材の厚み方向に通じる複数のビアホール（１０１、１０２）に埋め込まれた複数の導電体（１３０、１４０）、複数の導電体における絶縁基材の厚み方向の一方の端部同士に接続する表面配線パターン（１１１）、複数の導電体における絶縁基材の厚み方向の他方の端部同士に接続する裏面配線パターン（１２１）、絶縁基材の厚み方向の一方の面（１００ａ）と表面配線パターンとを覆う表面保護部材（１１０）、および絶縁基材の厚み方向の他方の面（１００ｂ）と裏面配線パターンとを覆う裏面保護部材（１２０）を有し、厚み方向の一方の面と他方の面との間を流れる熱流束を検出する。熱電対シートは、熱電能が異なる金属から構成された第１導体（２１）と第２導体（２２）とが接合された接合部を有する熱電対（２０）、第１導体と第２導体とが並ぶ方向に対し交差する方向の一方の側から熱電対を覆う第１絶縁シート（２１０）、および第１絶縁シートとは反対側から熱電対を覆う第２絶縁シート（２２０）を有し、接合部の温度を検出する。この熱電対シートは、表面保護部材および裏面保護部材が絶縁基材から面方向に延びた位置に固定されている。
【００１２】
これによれば、仮に熱流束センサと熱電対とを厚み方向に重ねて配置した構成と比較して、熱流測定装置の厚みを薄くすることが可能である。そのため、測定対象物の表面に熱流測定装置を取り付けたとき、その測定対象物の表面近傍の気流の乱れが抑制される。したがって、熱流測定装置は、熱流束センサの出力信号と熱電対の出力信号とに基づき、外気温の変化等による温度ドリフトを低減し、測定対象物の熱流を正確に検出できる。
【００１３】
また、熱流束センサと熱電対とを面方向に近づけることが可能になるので、熱流束センサと熱電対とはそれぞれ、測定対象物のほぼ同じ位置の熱流および温度を検出する。そのため、熱電対の信号と熱流束センサの信号とが対応したものとなる。したがって、熱流測定装置は、熱流束センサの信号から温度ドリフトの影響を低減することができる。
【００１４】
なお、上記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の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱流測定装置を測定対象物に取り付けた状態を模式的に示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面の模式図である。
【図３】熱流測定装置を構成する熱流束センサの出力特性と熱電対の出力特性とを模式的に示すグラフである。
【図４】第１実施形態に係る熱流測定装置の平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】第１実施形態に係る熱流測定装置の製造方法のフローチャートである。
【図７】熱流測定装置を構成する熱電対シートの製造方法のフローチャートである。
【図８】熱流測定装置を構成する熱電対シートの製造方法の説明図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図１０】熱流測定装置を構成する熱電対シートの製造方法の説明図である。
【図１１】熱流測定装置を構成する熱電対シートの製造方法の説明図である。
【図１２】熱流測定装置を構成する熱電対シートの製造方法の説明図である。
【図１３】熱流測定装置を構成する熱電対シートの製造方法の説明図である。
【図１４】熱流測定装置を構成する熱電対シートの製造方法の説明図である。
【図１５】熱流測定装置を構成する熱流束センサ用の部材の模式図である。
【図１６】熱流測定装置の製造方法の説明図である。
【図１７】熱流測定装置の製造方法の説明図である。
【図１８】本発明の第２実施形態に係る熱流測定装置の断面図である。
【図１９】図１８のＸＩＸ方向の平面図である。
【図２０】第２実施形態の熱流測定装置の製造方法の説明図である。
【図２１】本発明の第３実施形態に係る熱流測定装置を構成する熱電対の平面図である。
【図２２】本発明の第４実施形態に係る熱流測定装置を構成する熱電対の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１および図２に示すように、本実施形態の熱流測定装置１は、熱流束センサ１０と熱電対２０とが一体に構成されたものである。
【００１８】
熱流束センサ１０は、絶縁基材１００と、その絶縁基材１００の厚み方向の一方の面を覆う表面保護部材１１０と、他方の面を覆う裏面保護部材１２０とを有する。絶縁基材１００には、ゼーベック効果を発揮するように互いに熱電能が異なる金属から構成された複数の層間接続部材１３０、１４０が埋め込まれている。表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０にはそれぞれ、複数の層間接続部材１３０、１４０を直列接続するための表面配線パターン１１１および裏面配線パターン１２１が形成されている。熱流束センサ１０は、その厚み方向の一方の面と他方の面との間を流れる熱流束に応じて層間接続部材１３０、１４０に発生する熱起電力に応じた信号を出力する。なお、熱流束センサ１０の厚み方向とは、絶縁基材１００、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０の積層方向のことである。また、本実施形態の層間接続部材１３０、１４０は、特許請求の範囲に記載の「導電体」に相当する。
【００１９】
熱電対シート２００は、熱電対２０、第１絶縁シート２１０および第２絶縁シート２２０を有する。熱電対２０は、第１導体２１と第２導体２２とが接合されたものである。第１導体２１と第２導体２２とは、それぞれ熱電能が異なる金属箔から構成されている。第１導体２１と第２導体２２とが接合された部分を接合部２３という。熱電対２０は、その接合部２３と、第１導体２１および第２導体２２に配線３４、３５を通じて接続される検出部３０との間の温度差に応じて熱電対２０に発生する熱起電力に応じた信号を出力する。第１絶縁シート２１０は、第１導体２１と第２導体２２とが並ぶ方向に対し交差する方向の一方の側から熱電対２０を覆っている。第２絶縁シート２２０は、第１絶縁シート２１０とは反対側から熱電対２０を覆っている。なお、熱流束センサ１０および熱電対シート２００の構成の詳細については後述する。
【００２０】
熱流測定装置１は、測定対象物２の表面３に取り付けて使用することが可能である。なお、図２では、測定対象物２の内部の熱発生源４を模式的に破線で示している。
【００２１】
熱流束センサ１０が有する裏面配線パターン１２１の端部のパッド部１２４、１２５にそれぞれ接続する配線３１、３２は、チューブ状のシールド線３３の内側を通り、検出部３０に接続されている。熱電対２０が有する第１導体２１と第２導体２２にそれぞれ接続する配線３４、３５も、チューブ状のシールド線３３の内側を通り、検出部３０に接続されている。これにより、熱流束センサ１０の出力信号と、熱電対２０の出力信号とは、検出部３０に入力される。
【００２２】
検出部３０は、マイクロコンピュータおよびその周辺機器などから構成されている。検出部３０は、その熱流束センサ１０の出力信号と熱電対２０の出力信号とに基づき、測定対象物２の内部の熱発生源４で発生した熱が測定対象物２の内部から表面３に伝わり、その表面３を流れる熱流を測定することが可能である。検出部３０は、この測定対象物２の表面３で測定される熱流に基づき、測定対象物２の熱発生源４で発生した熱量の算出を可能なものとしてもよい。
【００２３】
シールド線３３は外部からの電磁波の侵入を防ぐための導体を有している。シールド線３３が有する導体は、シールド線３３の内部で配線を囲うように筒状に形成され、配線３６などを通じて測定対象物２に電気的に接続されている。シールド線３３が有する導体は、グランド３７に接続することが好ましい。これにより、熱流束センサ１０および熱電対２０が出力する電圧信号に対するノイズを低減することが可能である。
【００２４】
図３では、検出部３０において検出される熱電対２０の出力信号の一例を実線Ａに模式的に示し、その際の熱流速センサの出力信号の一例を実線Ｂに模式的に示している。
【００２５】
この例では、外気温が、時刻ｔ０から時刻ｔ４にかけて次第に上昇し、時刻ｔ４から時刻ｔ８にかけて次第に下降しているものとする。また、検出部３０の温度は、時刻ｔ０から時刻ｔ８に亘りほぼ一定であるとする。
【００２６】
測定対象物２の表面３の温度は、外気温の上昇に伴って上昇し、外気温の低下に伴って低下する。そのため、実線Ａに示すように、熱電対２０の出力信号は、時刻ｔ０から時刻ｔ４にかけて次第に上昇し、時刻ｔ４から時刻ｔ８にかけて次第に下降している。
【００２７】
一方、測定対象物２の表面３の熱流束は、外気温の上昇に伴って外気側から測定対象物２側に流れ、外気温の低下に伴って測定対象物２側から外気側に流れる。そのため、実線Ｂに示すように、熱流束センサ１０の出力信号は、時刻ｔ０から時刻ｔ４にかけて次第に下降し、時刻ｔ４から時刻ｔ８にかけて次第に上昇している。すなわち、熱電対２０の出力信号と熱流束センサ１０の出力信号とは、外気温の変化によって測定対象物２の表面３を流れる熱流に対して逆向きの挙動を示す。
【００２８】
ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、および、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間に、測定対象物２の内部の熱発生源４で熱が発生したものとする。このとき、熱発生源４で発生した熱は測定対象物２の内部から表面３に伝わり、その表面３に熱流が流れる。そのため、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間で、熱電対２０の出力信号と熱流束センサ１０の出力信号とはいずれも上昇し、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間で、熱電対２０の出力信号と熱流束センサ１０の出力信号とはいずれも下降している。また、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間で、熱電対２０の出力信号と熱流束センサ１０の出力信号とはいずれも上昇し、時刻ｔ６から時刻ｔ７の間で、熱電対２０の出力信号と熱流束センサ１０の出力信号とはいずれも下降している。すなわち、熱電対２０の出力信号と熱流束センサ１０の出力信号とは、測定対象物２の内部の熱発生源４で発生した熱が測定対象物２の内部を伝わり、測定対象物２の表面３を流れる熱流に対して同じ向きの挙動を示す。
【００２９】
したがって、検出部３０は、熱流束センサ１０の出力信号と熱電対２０の出力信号とを比べることで、外気温の変化によって測定対象物２の表面３を流れる熱流を除き、測定対象物２の内部の熱発生源４で発生した熱により測定対象物２の表面３を流れる熱流のみを測定することが可能である。
【００３０】
次に、熱流測定装置１が備える熱流束センサ１０および熱電対シート２００の構成について説明する。
【００３１】
図４および図５に示すように、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続された構造を有する。
【００３２】
絶縁基材１００は、可撓性を有する熱可塑性樹脂フィルムまたは熱硬化性樹脂フィルムから板状に構成されている。絶縁基材１００には、厚み方向に通じる複数の第１ビアホール１０１および第２ビアホール１０２が形成されている。
【００３３】
第１ビアホール１０１には第１層間接続部材１３０が配置され、第２ビアホール１０２には第２層間接続部材１４０が埋め込まれている。つまり、絶縁基材１００には、第１層間接続部材１３０と第２層間接続部材１４０とが互い違いになるように埋め込まれている。
【００３４】
第１層間接続部材１３０と第２層間接続部材１４０とは、ゼーベック効果を発揮するように、熱電能が互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成されている。例えば、第１層間接続部材１３０は、Ｐ型を構成するＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。また、例えば、第２層間接続部材１４０は、Ｎ型を構成するＢｉ−Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。
【００３５】
なお、図４では、第１、第２層間接続部材１３０、１４０は、後述する表面配線パターン１１１に隠れて見えないものであるが、説明の便宜上、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の位置を破線で示し、そこにハッチングを施してある。
【００３６】
表面保護部材１１０は、絶縁基材１００の表面１００ａを覆っている。表面保護部材１１０は、可撓性を有する熱可塑性樹脂フィルムまたは熱硬化性樹脂フィルムから構成されている。また、表面保護部材１１０は、絶縁基材１００よりも面方向の一方に長く形成されており、絶縁基材１００から面方向の一方に延びている。
【００３７】
表面保護部材１１０には、絶縁基材１００に向き合う面１１０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の表面配線パターン１１１が形成されている。なお、図４では、表面保護部材１１０が透明または半透明のものであるとして、複数の表面配線パターン１１１の位置を実線にて記載している。この複数の表面配線パターン１１１は、第１層間接続部材１３０の一方の端部と、それに隣り合う第２層間接続部材１４０の一方の端部とに電気的に接続している。
【００３８】
裏面保護部材１２０は、絶縁基材１００の裏面１００ｂを覆っている。裏面保護部材１２０は、可撓性を有する熱可塑性樹脂フィルムまたは熱硬化性樹脂フィルムにて構成されている。また、裏面保護部材１２０は、絶縁基材１００よりも面方向の一方に長く形成されており、絶縁基材１００から面方向の一方に延びている。なお、裏面保護部材１２０は、表面保護部材１１０よりも長く延びている。
【００３９】
裏面保護部材１２０には、絶縁基材１００に向き合う面１２０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の裏面配線パターン１２１が形成されている。この複数の裏面配線パターン１２１は、第１層間接続部材１３０の他方の端部と、それに隣り合う第２層間接続部材１４０の他方の端部とに電気的に接続している。
【００４０】
互いに隣接する第１層間接続部材１３０と第２層間接続部材１４０とは、表面配線パターン１１１と裏面配線パターン１２１とによって交互に折り返されるようにして接続されている。このようにして、第１層間接続部材１３０と第２層間接続部材１４０とは、表面配線パターン１１１と裏面配線パターン１２１によって直列接続されている。
【００４１】
裏面配線パターン１２１のうち第１、第２層間接続部材１３０、１４０を直列接続したものの端部となる延長配線１２２、１２３は、裏面保護部材１２０が絶縁基材１００よりも面方向の一方に延びている箇所に設けられている。裏面保護部材１２０が表面保護部材１１０よりもさらに長く延びた箇所において、裏面配線パターン１２１の延長配線１２２、１２３は外気に露出する。その延長配線１２２、１２３が外気に露出した箇所は、配線を接続するための端子として機能するパッド部１２４、１２５となる。
【００４２】
熱流束センサ１０は、その厚み方向の一方の面と他方の面との間を熱流束が流れると、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の端部と他方の端部に温度差が生じる。その際、ゼーベック効果によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。熱流束センサ１０は、この熱起電力をセンサ信号（例えば、電圧信号）として出力する。
【００４３】
続いて、熱電対シート２００の構成について説明する。
【００４４】
熱電対シート２００は、熱電対２０、第１絶縁シート２１０および第２絶縁シート２２０が一体化された構造を有する。熱電対２０は、ゼーベック効果を発揮するように、互いに熱電能が異なる金属からなる第１導体２１と第２導体２２とが溶接などにより接合されたものである。第１導体２１と第２導体２２とが接合された箇所が、温度を検出するための接合部２３となる。なお、本実施形態の第１導体２１と第２導体２２とは、金属箔で構成されている。
【００４５】
第１絶縁シート２１０は、可撓性を有する熱可塑性樹脂フィルムまたは熱硬化性樹脂フィルムから板状に構成されている。第１絶縁シート２１０は、第１導体２１と第２導体２２とが並ぶ方向に対し交差する方向の一方の側から熱電対２０を覆っている。第２絶縁シート２２０は、第１絶縁シート２１０とは反対側から熱電対２０を覆っている。第１絶縁シート２１０は、第２絶縁シート２２０よりも面方向の一方に長く形成されており、第２絶縁シート２２０から面方向の一方に延びている。
【００４６】
第１絶縁シート２１０が第２絶縁シート２２０よりも長く延びた箇所において、熱電対２０を構成する第１導体２１と第２導体２２とは外気に露出する。その露出した箇所は、配線を接続するための端子として機能するパッド部２４、２５となる。
【００４７】
熱電対２０は、接合部２３と検出部３０との間に温度差が生じると、ゼーベック効果によって接合部２３に熱起電力が発生する。熱電対２０は、この熱起電力をセンサ信号（例えば、電圧信号）として出力する。
【００４８】
熱電対シート２００は、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０が絶縁基材１００から面方向に延びた位置に固定されている。ここで、熱流束センサ１０を構成する絶縁基材１００は、熱電対シート２００側の辺１２から層間接続部材１３０、１４０側へ凹む凹部１１を有している。熱電対シート２００が有する熱電対２０の接合部２３は、絶縁基材１００が有する凹部１１に入り込んでいる。そのため、熱流束センサ１０の第１、第２層間接続部材１３０、１４０と、熱電対２０の接合部２３との距離は近いものとなっている。
【００４９】
また、本実施形態では、裏面保護部材１２０は、絶縁基材１００から面方向に延びた位置において、表面保護部材１１０側に曲げられ、表面保護部材１１０に密着している。熱電対シート２００は、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０とが密着した位置において、裏面保護部材１２０のうち表面保護部材１１０とは反対側に固定されている。この状態において、熱流束センサ１０に複数の層間接続部材１３０、１４０が配置される箇所における裏面保護部材１２０のうち絶縁基材１００とは反対側の面１２０ｂと、熱電対シート２００に接合部２３が配置される箇所における熱電対シート２００のうち裏面保護部材１２０とは反対側の面２００ｂとは揃っている。
【００５０】
なお、本明細書において「２つの面が揃っている」という場合、２つの面が同一平面上に揃っている状態に加え、製造公差または経年変化などにより僅かにずれている状態も含むものである。
【００５１】
熱電対シート２００の厚みは、絶縁基材１００の厚みと同じであるか、またはそれより薄い。そのため、熱流測定装置１は、熱電対シート２００が設けられた箇所の厚みＴ１が、熱流束センサ１０が設けられた箇所の厚みＴ２の範囲内となっている。
【００５２】
次に、熱流測定装置１の製造方法について説明する。なお、この製造方法は、複数の熱流測定装置を同時に製造するものである。
【００５３】
図６に示すように、この製造方法は、熱電対シート形成工程Ｓ１０、熱流束センサ用部材用意工程Ｓ２０、積層体形成工程Ｓ３０および一体プレス工程Ｓ４０を含んでいる。
【００５４】
まず、熱流測定装置１の製造方法のうち、熱電対シート形成工程Ｓ１０について説明する。熱電対シート形成工程Ｓ１０は、図７に示した熱電対用意工程Ｓ１１、熱電対積層体形成工程Ｓ１２、プレス工程Ｓ１３および切断工程Ｓ１４により、熱電対シート２００を形成する。
【００５５】
熱電対用意工程Ｓ１１では、互いに熱電能の異なる金属箔から構成される第１導体２１と第２導体２２を用意し、その先端同士を溶接により接合して接合部２３を形成する。これにより、熱電対２０が用意される。
【００５６】
次に、熱電対積層体形成工程Ｓ１２では、図８および図９に示すように、所定のサイズに形成された治具ベース４０の上に第１離型紙５１と第２絶縁シート２２０を配置し、その上から治具ベース４０に対し端部位置決め治具４１および中間位置決め治具４２をボルト４３により固定する。第１離型紙５１として、例えばアラミド樹脂などから形成される熱硬化性樹脂シートまたは熱可塑性樹脂シートが使用される。第２絶縁シート２２０として、例えば表面と裏面に粘着層を有するアラミド樹脂などから形成される熱硬化性樹脂シートまたは熱可塑性樹脂シートが使用される。また、端部位置決め治具４１および中間位置決め治具４２には、熱電対２０を位置決めするための複数の溝部４４、４５が設けられている。その複数の溝部４４、４５に合わせて、第２絶縁シート２２０の上に複数の熱電対２０を配置する。なお、複数の熱電対２０は、端部位置決め治具４１および中間位置決め治具４２にそれぞれ設けられた複数の溝部４４、４５が並ぶ方向に配置されると共に、中間位置決め治具４２を挟んで向き合うように配置される。
【００５７】
続いて、図１０に示すように、第１離型紙５１と第２絶縁シート２２０と熱電対２０の上から治具ベース４０に対し、押さえ治具４６をボルト４３により固定する。これにより、第１離型紙５１と第２絶縁シート２２０と熱電対２０の位置ずれが防がれる。その後、中間位置決め治具４２を治具ベース４０から取り外す。
【００５８】
次に、図１１に示すように、第１離型紙５１と第２絶縁シート２２０と熱電対２０の上に、第１絶縁シート２１０を配置する。これにより、熱電対２０の積層体が形成される。第１絶縁シート２１０として、例えば表面と裏面に粘着層を有するアラミド樹脂などから形成される熱硬化性樹脂シートまたは熱可塑性樹脂シートが使用される。
【００５９】
続いて、図１２に示すように、治具ベース４０をプレス機７０に設置し、第１絶縁シート２１０の上にさらに第２離型紙５２と第１緩衝材６１を配置する。第２離型紙５２として、例えばアラミド樹脂などから形成される熱硬化性樹脂シートまたは熱可塑性樹脂シートが使用される。第１緩衝材６１として、例えばテフロン（登録商標）が使用される。
【００６０】
次に、プレス工程Ｓ１３では、プレス機７０により熱電対２０の積層体を積層方向に加圧しつつ加熱し、第１絶縁シート２１０と熱電対２０と第２絶縁シート２２０とを圧着する。このときのプレス機７０の圧力は例えば２ＭＰａ以上、温度は３００℃以上である。これにより、第１絶縁シート２１０と第２絶縁シート２２０が有する粘着層同士が接合し、図１３に示した状態の一体シート２０１となる。
【００６１】
続いて、切断工程Ｓ１４では、図１３の一点鎖線Ｃ１〜Ｃ４で示した位置で一体シート２０１を切断する。これにより、図１４に示すように、所定の実装寸法に成形された熱電対シート２００が形成される。
【００６２】
次に、熱流測定装置１の製造方法のうち、熱流束センサ用部材用意工程Ｓ２０について説明する。
【００６３】
図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、熱流束センサ用部材用意工程Ｓ２０では、絶縁基材１００、表面配線パターン１１１、表面保護部材１１０、裏面配線パターン１２１および裏面保護部材１２０を用意する。
【００６４】
図１５（Ｂ）に示すように、絶縁基材１００は、熱流束センサ１０を構成するために熱電能が異なる複数種の導電性ペースト１３１、１４１が複数のビアホール１０１、１０２に埋め込まれたものである。絶縁基材１００は、複数層で構成されたものであってもよく、または単層で構成されたものであってもよい。
【００６５】
この絶縁基材１００の製造方法の一例を説明する。まず、絶縁基材１００に対し、ドリルまたはレーザなどにより複数の第１ビアホール１０１を形成する。この複数の第１ビアホール１０１に対し、固相焼結により第１層間接続部材１３０を形成するための第１導電性ペースト１３１を充填する。なお、第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する方法（装置）としては、本出願人による特願２０１０−５０３５６号に記載の方法（装置）を採用すると良い。
【００６６】
簡単に説明すると、図示しない保持台上に敷いた図示しない吸着紙の上に絶縁基材１００を配置する。そして、第１導電性ペースト１３１を溶融させつつ、第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する。これにより、第１導電性ペースト１３１の有機溶剤の大部分が吸着紙に吸着され、第１ビアホール１０１に合金の粉末が密接して配置される。
【００６７】
なお、第１導電性ペースト１３１は、金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末をパラフィン等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。
【００６８】
次に、絶縁基材１００に対し、ドリルまたはレーザなどにより複数の第２ビアホール１０２を形成する。複数の第２ビアホール１０２は、複数の第１ビアホール１０１と第１ビアホール１０１との間に位置するように形成される。この複数の第２ビアホール１０２に対し、固相焼結により第２層間接続部材１４０を形成するための第２導電性ペースト１４１を充填する。第２導電性ペースト１４１の充填方法は、上述した第１導電性ペースト１３１の充填方法と同じ方法で行うことができる。
【００６９】
なお、第２導電性ペースト１４１は、第１導電性ペースト１３１を構成する金属原子と異なる金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ−Ｔｅ合金の粉末をテレピネ等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。なお、第２導電性ペースト１４１の有機溶剤として、パラフィン等を使用してもよい。
【００７０】
図１５（Ａ）に示すように、表面配線パターン１１１は、複数の導電性ペースト１３１、１４１における絶縁基材１００の厚み方向の一方の端部同士に接続するものである。また、表面保護部材１１０は、絶縁基材１００の厚み方向の一方の面と表面配線パターン１１１とを覆うものである。表面保護部材１１０は、絶縁基材１００よりも面方向に長い。
【００７１】
この表面配線パターン１１１と表面保護部材１１０の製造方法の一例を説明する。まず、表面保護部材１１０のうち少なくとも絶縁基材１００と対向する面に銅箔等を形成する。そして、その銅箔を適宜パターニングすることにより、表面保護部材１１０に対し表面配線パターン１１１を形成する。
【００７２】
図１５（Ｃ）に示すように、裏面配線パターン１２１は、複数の導電性ペースト１３１、１４１における絶縁基材１００の厚み方向の他方の端部同士に接続するものである。また、裏面保護部材１２０は、絶縁基材１００の厚み方向の他方の面と裏面配線パターン１２１とを覆うものである。裏面保護部材１２０は、絶縁基材１００および表面保護部材１１０よりも面方向に長い。
【００７３】
この裏面配線パターン１２１と裏面保護部材１２０の製造方法の一例を説明する。まず、裏面保護部材１２０のうち少なくとも絶縁基材１００と対向する面に銅箔等を形成する。そして、その銅箔を適宜パターニングすることにより、裏面保護部材１２０に対し裏面配線パターン１２１を形成する。
【００７４】
続いて、熱流測定装置１の製造方法のうち、積層体形成工程Ｓ３０について説明する。
【００７５】
図１６および図１７に示すように、プレス機の下側プレス板７１の上に、第３離型紙５３を配置し、その上に図１４で示した熱電対シート２００を配置する。続いて、下側プレス板７１の上に配置された第３離型紙５３の上と熱電対シート２００の上に裏面配線パターン１２１が形成された裏面保護部材１２０を積層した後、その裏面配線パターン１２１の上に絶縁基材１００、および、表面配線パターン１１１が形成された表面保護部材１１０を順に積層する。さらに、表面保護部材１１０の上に第４離型紙５４と第２緩衝材６２を配置する。なお、第３、第４離型紙５４として、例えばアラミド樹脂などから形成される熱硬化性樹脂シートまたは熱可塑性樹脂シートが使用される。また、第２緩衝材６２として、例えばテフロンが使用される。
【００７６】
これにより、熱電対シート２００は、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０とが絶縁基材１００から面方向に延びた位置において、裏面保護部材１２０のうち表面保護部材１１０とは反対側に配置されることとなる。このとき、裏面保護部材１２０における絶縁基材１００とは反対側に位置する面１２０ｂのうち少なくとも導電性ペースト１３１、１４１が配置された箇所と、熱電対シート２００における裏面保護部材１２０とは反対側の面２００ｂのうち少なくとも接合部２３が配置された箇所とを揃えた状態とする。なお、裏面保護部材１２０における絶縁基材１００とは反対側に位置する面１２０ｂの全面と、熱電対シート２００における裏面保護部材１２０とは反対側の面２００ｂの全面とを揃えた状態とすることが好ましい。また、熱電対シート２００が有する熱電対２０の接合部２３を、絶縁基材１００が有する凹部１１に入り込ませるようにして、接合部２３と導電性ペースト１３１、１４１とを近づけて配置する。このようにして、積層体が形成される。
【００７７】
なお、本明細書において「２つの箇所を揃えた状態とする」という場合、２つの箇所を同一平面上に揃えることに加え、製造公差などにより僅かにずれている状態も含むものである。また、「全面を揃えた状態とする」という場合も、全面を同一平面上に揃えることに加え、製造公差などにより僅かにずれている状態も含むものである。
【００７８】
次に、熱流測定装置１の製造方法のうち、一体プレス工程Ｓ４０について説明する。一体プレス工程Ｓ４０では、プレス機の下側プレス板７１と上側プレス板７２との間に配置された積層体を真空状態の中で積層方向に加圧しつつ加熱する。このときのプレス機の圧力は例えば１０ＭＰａ以上、温度は３２０℃以上である。これにより、絶縁基材１００の複数のビアホール１０１、１０２に埋め込まれた複数の第１、第２導電性ペースト１３１、１４１は、固体焼結して複数の第１、第２層間接続部材１３０、１４０となると共に、その第１、第２層間接続部材１３０、１４０と表面配線パターン１１１と裏面配線パターン１２１とが電気的に接続する。さらに、絶縁基材１００と表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０と熱電対シート２００とが圧着される。この１回の一体プレス工程Ｓ４０により、積層体が一体化し、熱流束センサ１０と熱電対２０とが一体に形成される。
【００７９】
なお、上述した製造方法により製造された複数の熱流測定装置は、後の工程で単一の熱流測定装置１に分割される。
【００８０】
以上説明した第１実施形態の熱流測定装置１は、次の作用効果を奏する。
【００８１】
（１）第１実施形態の熱流測定装置１は、熱電対シート２００が、表面保護部材１１０または裏面保護部材１２０が絶縁基材１００から面方向に延びた位置に固定されている。
【００８２】
これによれば、仮に熱流束センサ１０と熱電対２０とを厚み方向に積み重ねて配置した構成と比較して、熱流測定装置１の厚みを薄くすることが可能である。そのため、測定対象物２の表面３に熱流測定装置１を取り付けたとき、その測定対象物２の表面３の近傍の気流の乱れが抑制される。したがって、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の出力信号と熱電対２０の出力信号とに基づき、外気温の変化等による温度ドリフトを低減し、測定対象物２の熱流を正確に検出できる。
【００８３】
また、表面保護部材１１０または裏面保護部材１２０が絶縁基材１００から面方向に延びた位置に熱電対シート２００を固定することで、熱流束センサ１０と熱電対２０とを面方向において近い位置に設けることが可能になる。そのため、熱流束センサ１０と熱電対２０とはそれぞれ、測定対象物２のほぼ同じ位置の熱流および温度を検出する。したがって、熱電対２０の信号と熱流束センサ１０の信号とが対応したものとなる。その結果、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の信号から温度ドリフトの影響を低減することができる。
【００８４】
（２）第１実施形態では、熱流束センサ１０に複数の層間接続部材１３０、１４０が配置される箇所における裏面保護部材１２０のうち絶縁基材１００とは反対側の面１２０ｂと、熱電対シート２００に接合部２３が配置される箇所における熱電対シート２００のうち裏面保護部材１２０とは反対側の面２００ｂとが揃っている。
【００８５】
これによれば、熱流測定装置１を測定対象物２の表面３に取り付けたとき、測定対象物２の表面３に熱流束センサ１０と熱電対２０の接合部２３とを近づけると共に、測定対象物２の表面３に熱流束センサ１０と熱電対シート２００とを密着させることが可能である。したがって、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の出力信号と熱電対２０の出力信号とに基づき、測定対象物２の熱流特性を正確に検出できる。
【００８６】
（３）第１実施形態では、熱電対シートが設けられた箇所の厚みＴ１は、熱流束センサ１０が設けられた箇所の厚みＴ２の範囲内となっている。
【００８７】
これによれば、熱流測定装置１の厚みを熱流束センサ１０の厚みＴ２の範囲内で薄くすることが可能である。そのため、測定対象物２の表面３に熱流測定装置１を取り付けたとき、その測定対象物２の表面３の近傍の気流の乱れを抑制できる。
【００８８】
（４）第１実施形態では、熱電対シート２００が有する熱電対２０の接合部２３は、絶縁基材１００が有する凹部１１に入り込んでいる。
【００８９】
これによれば、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の層間接続部材１３０、１４０と熱電対２０の接合部２３との距離を近づけることで、測定対象物２のほぼ同一箇所の熱流および温度を測定することが可能である。したがって、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の出力信号と熱電対２０の出力信号とに基づき、測定対象物２の熱流特性を正確に検出できる。
【００９０】
第１実施形態の熱流測定装置１の製造方法は、次の作用効果を奏する。
【００９１】
（５）第１実施形態による熱流測定装置１の製造方法は、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０とが絶縁基材１００から面方向に延びた位置において、裏面保護部材１２０のうち表面保護部材１１０とは反対側に熱電対シート２００を配置して積層体を形成し、その積層体を積層方向に加圧しつつ加熱する。このとき、導電性ペースト１３１、１４１を固体焼結させて層間接続部材１３０、１４０とすると共に、層間接続部材１３０、１４０と表面配線パターン１１１と裏面配線パターン１２１とを電気的に接続し、且つ、絶縁基材１００と表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０と熱電対シート２００とを圧着する。これにより、熱流束センサ１０と熱電対２０とが一体に形成される。
【００９２】
これによれば、熱流測定装置１が備える熱流束センサ１０の箇所の厚みと熱電対シート２００の箇所の厚みとを揃え、且つ、熱流測定装置１の厚みを薄くすることが可能となる。そのため、測定対象物２の表面３に熱流測定装置１を取り付けた場合、その測定対象物２の表面３の近傍の気流の乱れが抑制される。したがって、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の出力信号と熱電対２０の出力信号とに基づき、外気温の変化等による温度ドリフトを低減し、測定対象物２の熱流を正確に検出できる。
【００９３】
また、この製造方法によれば、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０および熱電対シート２００等に対し１回のプレス加工をすることで、熱流測定装置１を形成することが可能となる。そのため、それらの部材にしわや隙間などができることを抑制できる。
【００９４】
（６）第１実施形態の製造方法では、積層体に対して一体プレス工程Ｓ４０を行う際、裏面保護部材１２０における絶縁基材１００とは反対側に位置する面１２０ｂのうち少なくとも導電性ペースト１３１、１４１が配置された箇所と、熱電対シート２００における裏面保護部材１２０とは反対側の面２００ｂのうち少なくとも接合部２３が配置された箇所とを揃えた状態とする。
【００９５】
これによれば、熱流測定装置１は、測定対象物２の表面３に取り付けた場合、測定対象物２の表面３に対して熱流束センサ１０と熱電対２０の接合部２３とを近づけると共に、測定対象物２の表面３に熱流束センサ１０と熱電対シート２００とを密着させることが可能である。したがって、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の出力信号と熱電対２０の出力信号とに基づき、測定対象物２の熱流特性を正確に検出できる。
【００９６】
（７）第１実施形態の製造方法では、積層体形成工程Ｓ３０を行う際、熱電対シート２００が有する熱電対２０の接合部２３を絶縁基材１００が有する凹部１１に入り込ませる。
【００９７】
これによれば、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の層間接続部材１３０、１４０と熱電対２０の接合部２３との距離が近くなるので、測定対象物２のほぼ同一箇所の熱流および温度を測定することが可能である。したがって、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の出力信号と熱電対２０の出力信号とに基づき、測定対象物２の熱流特性を正確に検出できる。
【００９８】
（８）第１実施形態の製造方法では、熱電対シート形成工程Ｓ１０の際、熱電対２０の一方の側に第１絶縁シート２１０を配置し、他方の側に第２絶縁シート２２０を配置して形成した熱電対２０の積層体を積層方向に加圧しつつ加熱して、第１絶縁シート２１０と熱電対２０と第２絶縁シート２２０とを圧着する。
【００９９】
これによれば、熱電対２０を細いものを使用した場合でも、その取り扱いを容易に行うことが可能である。そのため、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０とが絶縁基材１００から面方向に延びた位置に熱電対シート２００を配置する際、熱流束センサ１０に対する熱電対シート２００の位置決めを正確且つ容易に行うことができる。
【０１００】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して熱電対シート２００の配置を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１０１】
図１８および図１９に示すように、第２実施形態の熱流測定装置１を構成する熱電対シート２００は、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０とが絶縁基材１００から面方向に延びた位置において、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０との間に固定されている。この状態において、熱流束センサ１０に複数の層間接続部材１３０、１４０が配置される箇所における裏面保護部材１２０のうち絶縁基材１００とは反対側の面１２０ｂと、熱電対シート２００に接合部２３が配置される箇所における裏面保護部材１２０のうち熱電対シート２００とは反対側の面１２０ｂとは揃っている。
【０１０２】
なお、熱電対シート２００と裏面保護部材１２０の間には、短絡防止用絶縁シート２３０が設けられている。この短絡防止用絶縁シート２３０は、熱電対シート２００が有する熱電対２０のパッド部２４、２５と、裏面配線パターン１２１が熱電対シート２００の有する第２絶縁シート２２０から露出したパッド部１２４、１２５とが短絡することを防ぐものである。
【０１０３】
熱電対シート２００と短絡防止用絶縁シート２３０とを合わせた厚みは、絶縁基材１００の厚みと同じであるか、またはそれより薄い。そのため、熱流測定装置１は、熱電対シート２００が設けられた箇所の厚みＴ１が、熱流束センサ１０が設けられた箇所の厚みＴ２の範囲内となっている。
【０１０４】
次に、第２実施形態の熱流測定装置１の製造方法について説明する。
【０１０５】
第２実施形態の製造方法も第１実施形態と同様に、熱電対シート形成工程Ｓ１０、熱流束センサ用部材用意工程Ｓ２０、積層体形成工程Ｓ３０および一体プレス工程Ｓ４０を含んでいる。熱電対シート形成工程Ｓ１０と熱流束センサ用部材用意工程Ｓ２０と一体プレス工程Ｓ４０は、第１実施形態で説明した工程と同じである。
【０１０６】
第２実施形態の積層体形成工程Ｓ３０では、図２０に示すように、プレス機の下側プレス板７１の上に配置した第３離型紙５３の上に、裏面配線パターン１２１が形成された裏面保護部材１２０を配置する。裏面保護部材１２０の上に、絶縁基材１００と熱電対シート２００とを並べて配置し、その上に、表面配線パターン１１１が形成された表面保護部材１１０を配置し、さらに、第４離型紙５４と第２緩衝材６２を配置する。
【０１０７】
これにより、熱電対シート２００は、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０とが絶縁基材１００から面方向に延びた位置において、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０との間に配置されることとなる。このとき、裏面保護部材１２０における絶縁基材１００とは反対側に位置する面１２０ｂのうち少なくとも導電性ペースト１３１、１４１が配置された箇所と、裏面保護部材１２０における熱電対シート２００とは反対側の面１２０ｂのうち少なくとも接合部２３が配置された箇所とをほぼ同一平面上に揃えた状態とする。なお、裏面保護部材１２０における絶縁基材１００とは反対側に位置する面１２０ｂの全面と、裏面保護部材１２０における熱電対シート２００とは反対側の面１２０ｂの全面とを揃えた状態とすることが好ましい。また、熱電対シート２００が有する熱電対２０の接合部２３を、絶縁基材１００が有する凹部１１に入り込ませるようにして、接合部２３と導電性ペースト１３１、１４１とを近づけて配置する。このようにして、積層体が形成される。
【０１０８】
次に、一体プレス工程Ｓ４０において、プレス機の下側プレス板７１と上側プレス板７２の間に配置された積層体を真空状態の中で積層方向に加圧しつつ加熱する。これにより、絶縁基材１００の複数のビアホール１０１、１０２に埋め込まれた複数の第１、第２導電性ペースト１３１、１４１は、固体焼結して複数の第１、第２層間接続部材１３０、１４０となると共に、その第１、第２層間接続部材１３０、１４０と表面配線パターン１１１と裏面配線パターン１２１とが電気的に接続する。さらに、絶縁基材１００と表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０と熱電対シート２００とが圧着される。この１回の一体プレス工程Ｓ４０により、積層体が一体化し、熱流束センサ１０と熱電対２０とが一体に形成される。
【０１０９】
以上説明した第２実施形態の熱流測定装置１は、熱流束センサ１０に複数の層間接続部材１３０、１４０が配置される箇所における裏面保護部材１２０のうち絶縁基材１００とは反対側の面１２０ｂと、熱電対シート２００に接合部２３が配置される箇所における裏面保護部材１２０のうち熱電対シート２００とは反対側の面１２０ｂとが揃っている。
【０１１０】
この構成によっても、仮に熱流束センサ１０のうち測定対象物２とは反対側の面に熱電対２０を積み重ねて設けた構成と比較して、熱電対２０の接合部２３を測定対象物２の表面３に近づけることが可能である。また、測定対象物２の表面３に熱流束センサ１０と熱電対シート２００とを密着させることが可能である。したがって、熱流測定装置１は、熱流束センサ１０の出力信号と熱電対２０の出力信号とに基づき、測定対象物２の熱流特性を正確に検出できる。
【０１１１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態に対して熱電対シート２００が有する熱電対２０の構成を変更したものであり、その他については第１、第２実施形態と同様であるため、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１１２】
図２１では、熱流測定装置１を構成する熱電対シート２００が有する熱電対２０のみを示している。熱電対２０は、互いに熱電能が異なる金属箔から構成された第１導体２１と第２導体２２とが溶接などにより接合されたものである。第１導体２１と第２導体２２とが接合された箇所が、温度を検出するための接合部２３となる。第１導体２１は、接合部２３とは反対側の端部に配線接続用の第１パッド部２４を有している。また、第２導体２２は、接合部２３とは反対側の端部に配線接続用の第２パッド部２５を有している。ここで、第３実施形態の熱電対２０は、第１パッド部２４を除く第１導体２１の幅Ｗ１が、第１パッド部２４の幅Ｗ２より細い。また、第２パッド部２５を除く第２導体２２の幅Ｗ３が、第２パッド部２５の幅Ｗ４より細い。熱電対２０は、接合部２３と検出部３０との間に温度差が生じると、ゼーベック効果によって接合部２３に発生する熱起電力をセンサ信号として出力する。
【０１１３】
第３実施形態では、上記の構成により、第１パッド部２４を除く第１導体２１の熱容量を小さくし、第２パッド部２５を除く第２導体２２の熱容量を小さくすることが可能である。そのため、熱電対２０は、接合部２３と検出部３０との間に温度差が生じたとき、その接合部２３の熱が第１導体２１と第２導体２２に伝わることが抑制される。したがって、熱電対２０は、接合部２３に発生する熱起電力が接合部２３から第１導体２１と第２導体２２への伝熱によって小さくなることが抑制されるので、接合部２３の温度を正確に検出できる。
【０１１４】
なお、第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様に、第１絶縁シート２１０と第２絶縁シート２２０とによって熱電対２０を両面から覆うことで、熱電対シート２００が形成される。そのため、第１パッド部２４を除く第１導体２１の幅Ｗ１と、第２パッド部２５を除く第２導体２２の幅Ｗ３とを細くした場合でも、熱電対シート２００の取り扱いを容易に行うことが可能である。したがって、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０とが絶縁基材１００から面方向に延びた位置に熱電対シート２００を配置する際、熱流束センサ１０に対する熱電対シート２００の位置決めを正確且つ容易に行うことができる。
【０１１５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態も、第１実施形態に対して熱電対シート２００が有する熱電対２０の構成を変更したものであり、その他については第１、第２実施形態と同様であるため、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１１６】
図２２では、熱流測定装置１を構成する熱電対シート２００が有する熱電対２０のみを示している。熱電対２０は、互いに熱電能が異なる線状部材から構成された第１導体２１と第２導体２２とが溶接などにより接合されたものである。第１導体２１と第２導体２２とが接合された箇所が、温度を検出するための接合部２３となる。第１導体２１には、接合部２３とは反対側の端部に配線接続用の第１パッド２６が溶接などにより取り付けられている。また、第２導体２２には、接合部２３とは反対側の端部に配線接続用の第２パッド２７が溶接などにより取り付けられている。線状部材から構成された第１導体２１の幅Ｗ５は、第１パッド２６の幅Ｗ６より細い。また、線状部材から構成された第２導体２２の幅Ｗ７は、第２パッド２７の幅Ｗ８より細い。熱電対２０は、接合部２３と検出部３０との間に温度差が生じると、ゼーベック効果によって接合部２３に発生する熱起電力をセンサ信号として出力する。
【０１１７】
第４実施形態では、上記の構成により、第１導体２１の熱容量を小さくし、第２導体２２の熱容量を小さくすることが可能である。そのため、熱電対２０は、接合部２３と検出部３０との間に温度差が生じたとき、その接合部２３の熱が第１導体２１と第２導体２２に伝わることが抑制される。したがって、熱電対２０は、第１導体２１と第２導体２２への伝熱によって接合部２３に発生する熱起電力が小さくなることが抑制されるので、接合部２３の温度を正確に検出できる。
【０１１８】
なお、第４実施形態においても、第１〜第３実施形態と同様に、第１絶縁シート２１０と第２絶縁シート２２０とによって熱電対２０を両面から覆うことで、熱電対シート２００が形成される。そのため、第１導体２１の幅Ｗ５と第２導体２２の幅Ｗ７とを細くした場合でも、熱電対シート２００の取り扱いを容易に行うことが可能である。そのため、表面保護部材１１０と裏面保護部材１２０とが絶縁基材１００から面方向に延びた位置に熱電対シート２００を配置する際、熱流束センサ１０に対する熱電対シート２００の位置決めを正確且つ容易に行うことができる。
【０１１９】
（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形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【０１２０】
例えば、上述した実施形態では熱流測定装置は測定対象物の表面に取り付けて使用するものとしたが、熱流測定装置は測定対象物の内部に埋め込んで使用してもよい。
【０１２１】
（まとめ）
上述の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、熱流測定装置は、熱流束センサおよび熱電対シートを備える。熱流束センサは、板状の絶縁基材、熱電能が異なる金属から構成されて絶縁基材の厚み方向に通じる複数のビアホールに埋め込まれた複数の導電体、複数の導電体における絶縁基材の厚み方向の一方の端部同士に接続する表面配線パターン、複数の導電体における絶縁基材の厚み方向の他方の端部同士に接続する裏面配線パターン、絶縁基材の厚み方向の一方の面（１００ａ）と表面配線パターンとを覆う表面保護部材、および絶縁基材の厚み方向の他方の面（１００ｂ）と裏面配線パターンとを覆う裏面保護部材を有し、厚み方向の一方の面と他方の面との間を流れる熱流束を検出する。熱電対シートは、熱電能が異なる金属から構成された第１導体と第２導体とが接合された接合部を有する熱電対、第１導体と第２導体とが並ぶ方向に対し交差する方向の一方の側から熱電対を覆う第１絶縁シート、および第１絶縁シートとは反対側から熱電対を覆う第２絶縁シートを有し、接合部の温度を検出する。その熱電対シートは、表面保護部材および裏面保護部材が絶縁基材から面方向に延びた位置に固定されている。
【０１２２】
第２の観点によれば、熱電対シートは、表面保護部材と裏面保護部材とが絶縁基材から面方向に延びた位置において、裏面保護部材のうち表面保護部材とは反対側に固定されるものである。熱流束センサに複数の導電体が配置される箇所における裏面保護部材のうち絶縁基材とは反対側の面と、熱電対シートに接合部が配置される箇所における熱電対シートのうち裏面保護部材とは反対側の面とが揃っている。
【０１２３】
これによれば、熱流測定装置を測定対象物の表面に取り付けたとき、測定対象物の表面に対し熱流束センサと熱電対の接合部とを近づけると共に、測定対象物の表面に熱流束センサと熱電対シートとを密着させることが可能である。したがって、熱流測定装置は、熱流束センサの出力信号と熱電対の出力信号とに基づき、測定対象物の熱流特性を正確に検出できる。
【０１２４】
第３の観点によれば、熱電対シートは、表面保護部材と裏面保護部材とが絶縁基材から面方向に延びた位置において、表面保護部材と裏面保護部材との間に固定されるものである。熱流束センサに複数の導電体が配置される箇所における裏面保護部材のうち絶縁基材とは反対側の面と、熱電対シートに接合部が配置される箇所における裏面保護部材のうち熱電対シートとは反対側の面とが揃っている。
【０１２５】
この構成によっても、仮に熱流束センサのうち測定対象物とは反対側の面に熱電対を積み重ねて設けた構成と比較して、熱電対の接合部を測定対象物の表面に近づけることが可能である。また、測定対象物の表面に熱流束センサと熱電対シートとを密着させることが可能である。したがって、熱流測定装置は、熱流束センサの出力信号と熱電対の出力信号とに基づき、測定対象物の熱流特性を正確に検出できる。
【０１２６】
第４の観点によれば、電対シートが設けられた箇所の厚みは、熱流束センサが設けられた箇所の厚みの範囲内となっている。
これによれば、熱流測定装置の厚みを熱流束センサの厚みの範囲内で薄くすることが可能である。そのため、測定対象物の表面に熱流測定装置を取り付けたとき、その測定対象物の表面近傍の気流の乱れを抑制できる。
【０１２７】
第５の観点によれば、絶縁基材は、熱電対シート側の辺から導電体側へ凹む凹部を有している。熱電対シートが有する熱電対の接合部は、絶縁基材が有する凹部に入り込んでいる。
【０１２８】
これによれば、熱流測定装置は、熱流束センサの導電体と熱電対の接合部との距離を近づけることで、測定対象物のほぼ同一箇所の熱流および温度を測定することが可能である。したがって、熱流測定装置は、熱流束センサの出力信号と熱電対の出力信号とに基づき、測定対象物の熱流特性を正確に検出できる。
【０１２９】
第６の観点によれば、熱電対の第１導体と第２導体とは金属箔から構成されている。第１導体は、接合部とは反対側の端部に配線接続用の第１パッド部を有する。第２導体は、接合部とは反対側の端部に配線接続用の第２パッド部を有する。第１パッド部を除く第１導体の幅は、第１パッド部の幅より細い。第２パッド部を除く第２導体の幅は、第２パッド部の幅より細い。
【０１３０】
これによれば、第１パッド部を除く第１導体の熱容量を小さくし、第２パッド部を除く第２導体の熱容量を小さくすることが可能である。そのため、接合部の熱が第１導体と第２導体に伝わることが抑制される。したがって、熱電対は、接合部の温度を正確に検出できる。
【０１３１】
第７の観点によれば、熱電対の第１導体と第２導体とは線状部材から構成されている。第１導体には、接合部とは反対側の端部に配線接続用の第１パッドが取り付けられている。第２導体には、接合部とは反対側の端部に配線接続用の第２パッドが取り付けられている。
【０１３２】
これによれば、第１導体と第２導体の熱容量が小さくなるので、接合部の熱が第１導体と第２導体に伝わることが抑制される。したがって、熱電対は、接合部の温度を正確に検出できる。
【符号の説明】
【０１３３】
１      熱流測定装置
１０    熱流束センサ
２０    熱電対
１００  絶縁基材
１１０  表面保護部材
１２０  裏面保護部材
２００  熱電対シート
２１０  第１絶縁シート
２２０  第２絶縁シート
【図１】
0006500841.tif 000002
【図２】
0006500841.tif 000003
【図３】
0006500841.tif 000004
【図４】
0006500841.tif 000005
【図５】
0006500841.tif 000006
【図６】
0006500841.tif 000007
【図７】
0006500841.tif 000008
【図８】
0006500841.tif 000009
【図９】
0006500841.tif 000010
【図１０】
0006500841.tif 000011
【図１１】
0006500841.tif 000012
【図１２】
0006500841.tif 000013
【図１３】
0006500841.tif 000014
【図１４】
0006500841.tif 000015
【図１５】
0006500841.tif 000016
【図１６】
0006500841.tif 000017
【図１７】
0006500841.tif 000018
【図１８】
0006500841.tif 000019
【図１９】
0006500841.tif 000020
【図２０】
0006500841.tif 000021
【図２１】
0006500841.tif 000022
【図２２】
0006500841.tif 000023