(57)【要約】【課題】試料に磁場や電場を与えた場合であっても、試料の熱伝導率を正確に計測することが可能な熱伝導率測定システムを提供する。【解決手段】熱伝導率測定システムは、電場／磁場印加手段と、温度勾配予測手段と、温度勾配調整手段と、熱伝導率計測手段と、を有する。電場／磁場印加手段は、試料に電場又は磁場を与える。温度勾配予測手段は、試料中の複数点で検出した温度に基づき、試料の内部での温度勾配を予測する。温度勾配調整手段は、電場／磁場印加手段によって電場又は磁場が印加されたときに、温度勾配予測手段が予測した温度勾配をなくすように、試料を加熱又は冷却する。熱伝導計測手段は、温度勾配調整手段により試料を加熱又は冷却した状態で試料の熱伝導率を計測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の熱伝導率を計測する熱伝導率測定システムであって、
前記試料に電場又は磁場を与える電場／磁場印加手段と、
前記試料中の複数点で検出した温度に基づき、前記試料の内部での温度勾配を予測する温度勾配予測手段と、
前記電場／磁場印加手段によって電場又は磁場が印加されたときに、前記温度勾配予測手段が予測した温度勾配をなくすように、前記試料を加熱又は冷却する温度勾配調整手段と、
前記温度勾配調整手段により前記試料を加熱又は冷却した状態で前記試料の熱伝導率を計測する熱伝導率計測手段と、
を有することを特徴とする熱伝導率測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導率の計測技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、試料の熱伝導率を計測する技術が知られている。例えば、特許文献１には、熱伝導率を測定する試料の両面の温度差と、試料の厚さ方向に流れる熱流量とをそれぞれ計測して所定の算出式により熱伝導率を求める熱伝導率測定装置において、試料に密着させて一対の熱電変換装置を配置することで、試料の平均温度を制御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】特開昭６３−２９０９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内部で抵抗率が異なる試料において、磁場や電場を与えたときの熱伝導率を求める場合、磁場や電場を与えることにより発生した電流に起因した試料自体の発熱によって、試料中に温度勾配が生じる。この場合、正確な熱伝導率を求めることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、試料に磁場や電場を与えた場合であっても、試料の熱伝導率を正確に計測することが可能な熱伝導率測定システムを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、試料の熱伝導率を計測する熱伝導率測定システムは、前記試料に電場又は磁場を与える電場／磁場印加手段と、前記試料中の複数点で検出した温度に基づき、前記試料の内部での温度勾配を予測する温度勾配予測手段と、前記電場／磁場印加手段によって電場又は磁場が印加されたときに、前記温度勾配予測手段が予測した温度勾配をなくすように、前記試料を加熱又は冷却する温度勾配調整手段と、前記温度勾配調整手段により前記試料を加熱又は冷却した状態で前記試料の熱伝導率を計測する熱伝導率計測手段と、を有する。
【０００７】
上記の熱伝導率測定システムは、電場／磁場印加手段と、温度勾配予測手段と、温度勾配調整手段と、熱伝導率計測手段と、を有する。電場／磁場印加手段は、試料に電場又は磁場を与える。温度勾配予測手段は、試料中の複数点で検出した温度に基づき、試料の内部での温度勾配を予測する。温度勾配調整手段は、電場／磁場印加手段によって電場又は磁場が印加されたときに、温度勾配予測手段が予測した温度勾配をなくすように、試料を加熱又は冷却する。熱伝導計測手段は、温度勾配調整手段により試料を加熱又は冷却した状態で試料の熱伝導率を計測する。この態様により、熱伝導率測定システムは、電場又は磁場を与えた試料の熱伝導率を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る熱伝導率測定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は、温度勾配検出処理の概要を示す図である。（Ｂ）は、放射温度計の検出値に基づく熱伝導率可変材料内の温度の推定値を示す。
【図３】（Ａ）は、温度勾配調整処理の概要を示す図である。（Ｂ）は、調整用加熱部による加熱時での熱伝導率可変材料内の座標と温度との関係を示す。
【図４】熱伝導率計測処理の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明に係る電動車両の好適な実施の形態について説明する。
【００１０】
［熱伝導率測定システムの構成］
図１は、本実施形態に係る熱伝導率測定システムの構成を示すブロック図である。熱伝導率測定システムは、試料である熱伝導率可変材料１の熱伝導率を測定するシステムであって、電源２と、熱伝導率測定装置３と、放射温度計４と、調整用加熱部５と、測定用加熱部６とを有する。
【００１１】
熱伝導率可変材料１は、第１材料１１と第２材料１２との積層体であり、電場や磁場の印加の有無により熱伝導率が変化する。図１は、熱伝導率可変材料１が電源２により所定の電圧が印加された状態を示す。また、第１材料１１は、第２材料１２よりも抵抗率が高い。従って、電源２により電圧が印加された場合の第１材料１１の発熱量は、第２材料１２の発熱量よりも多くなる。
【００１２】
放射温度計４は、熱伝導率可変材料１を対象とした放射側温を行う。放射温度計４は、熱伝導率の計測時には、第２材料１２側の熱伝導率可変材料１の表面である第２表面９ｄでの温度を計測する。また、放射温度計４は、熱伝導率の計測前の熱伝導率可変材料１内の温度勾配を検出する処理では、境界面９ｍの温度、第１材料１１側の熱伝導率可変材料１の表面である第１表面９ｕの温度、及び第２表面９ｄでの温度を計測する。
【００１３】
調整用加熱部５は、第２表面９ｄから熱伝導率可変材料１を加熱するためのレーザである。調整用加熱部５は、熱伝導率可変材料１内に生じた温度勾配をキャンセルする（即ち温度勾配を０にする）のに用いられる。測定用加熱部６は、熱伝導率の測定を目的として第１表面９ｕから熱伝導率可変材料１を加熱するためのレーザである。調整用加熱部５及び測定用加熱部６は、熱伝導率測定装置３の制御に基づき加熱の有無が切り替えられる。
【００１４】
熱伝導率測定装置３は、レーザフラッシュ法に基づき、電圧印加時の熱伝導率可変材料１の熱伝導率を計測する。このとき、熱伝導率測定装置３は、熱伝導率可変材料１への電圧印加によって生じる電流と、第１材料１１と第２材料１２との抵抗率の差異とに起因して生じる熱伝導率可変材料１内の温度勾配をなくすように、調整用加熱部５により第２表面９ｄを加熱する。そして、熱伝導率測定装置３は、測定用加熱部６により第１表面９ｕを加熱し、第２表面９ｄの温度変化を測定することで、熱伝導率可変材料１の熱伝導率を求める。
【００１５】
［計測方法］
次に、熱伝導率測定装置３が実行する熱伝導率の計測方法について説明する。概略的には、熱伝導率測定装置３は、熱伝導率可変材料１への電圧印加時に生じる温度勾配を検出する処理（「温度勾配検出処理」とも呼ぶ。）、検出した温度勾配をなくすように調整用加熱部５により熱伝導率可変材料１を加熱する処理（「温度勾配調整処理」とも呼ぶ。）、及びレーザフラッシュ法により熱伝導率可変材料１の熱伝導率を計測する処理（「熱伝導率計測処理」とも呼ぶ。）を順に実行する。これにより、熱伝導率測定装置３は、電場又は磁場の作用により変化した熱伝導率可変材料１の熱伝導率を的確に計測する。
【００１６】
（１）温度勾配検出処理
図２（Ａ）は、温度勾配検出処理の概要を示す図である。図２（Ａ）に示すように、放射温度計４は、放射側温により、第１表面９ｕでの温度「Ｔｕ」、境界面９ｍでの温度「Ｔｍ」、第２表面９ｄでの温度「Ｔｄ」をそれぞれ取得し、熱伝導率測定装置３へ供給する。
【００１７】
図２（Ｂ）は、放射温度計４の検出値に基づく熱伝導率可変材料１内の温度の推定値を示す。なお、図２（Ｂ）に示すグラフの縦軸「距離」は、第２表面９ｄの垂直方向を基準とした場合の第２表面９ｄから熱伝導率可変材料１内の各位置までの距離を示す。また、計測点２１は、第２表面９ｄを放射側温した場合の計測結果を示し、計測点２２は、境界面９ｍを放射側温した場合の計測結果を示し、計測点２３は、第１表面９ｕを放射側温した場合の計測結果を示す。
【００１８】
図２（Ｂ）に示すように、第１材料１１が第２材料１２よりも抵抗率が高く、発熱量が多いため、第２材料１２から遠い第１材料１１側の第１表面９ｕに近付くほど計測温度は高くなり、第１材料１１から遠い第２材料１２側の第２表面９ｄに近付くほど計測温度は低くなる。そして、この場合、熱伝導率測定装置３は、計測点２１〜２３に基づき、温度と距離Ｌとの関係を示す直線（即ち一次式）を認識し、当該直線のグラフの傾き「θ」を、電圧印加時に生じる熱伝導率可変材料１の温度勾配として認識する。
【００１９】
（２）温度勾配調整処理
図３（Ａ）は、温度勾配調整処理の概要を示す図である。図３（Ａ）に示すように、温度勾配調整処理では、熱伝導率測定装置３は、調整用加熱部５により、温度が低い側の第２表面９ｄから熱伝導率可変材料１を加熱する。この場合、熱伝導率測定装置３は、調整用加熱部５の出力を、温度勾配検出処理により検出した傾きθが大きいほど大きくする。具体的には、熱伝導率測定装置３は、想定される傾きθごとに、当該傾きθの温度勾配をキャンセルするのに必要な調整用加熱部５の出力値を示すマップ又は式を、予めメモリ等に記憶し、当該マップ等を参照して調整用加熱部５の出力を決定する。
【００２０】
図３（Ｂ）は、調整用加熱部５による加熱時での熱伝導率可変材料１内の温度を示す。ここで、計測点２１Ａは、第２表面９ｄを放射側温した場合の計測結果を示し、計測点２２Ａは、境界面９ｍを放射側温した場合の計測結果を示し、計測点２３Ａは、第１表面９ｕを放射側温した場合の計測結果を示す。
【００２１】
図３（Ｂ）に示すように、この場合、温度が低い側の第２表面９ｄが調整用加熱部５により傾きθに応じて加熱された結果、第２表面９ｄでの計測温度Ｔｄと、境界面９ｍでの計測温度Ｔｍと、第１表面９ｕでの計測温度Ｔｕとがそれぞれ等しくなり、熱伝導率可変材料１内での温度勾配がなくなっている。
【００２２】
（３）熱伝導率計測処理
図４は、熱伝導率計測処理の概要を示す図である。図４に示すように、熱伝導率測定装置３は、熱伝導率測定処理では、勾配検出処理に基づき調整用加熱部５により第２表面９ｄを加熱した状態で、熱伝導率可変材料１の熱伝導率の計測を行う。図４の例では、熱伝導率測定装置３は、レーザフラッシュ法により熱伝導率可変材料１の熱伝導率を算出するため、測定用加熱部６により第１表面９ｕから熱伝導率可変材料１を加熱し、放射温度計４により第２表面９ｄの温度Ｔｄを計測する。そして、熱伝導率測定装置３は、温度Ｔｄの変化に基づき熱伝導率を算出する。この場合、熱伝導率可変材料１内の温度勾配は調整用加熱部５の加熱によりキャンセルされているため、熱伝導率測定装置３は、電圧が印加された熱伝導率可変材料１の熱伝導率を正確に計測することができる。
【００２３】
［変形例］
次に、上述の実施形態に好適な変形例について説明する。
【００２４】
（変形例１）
熱伝導率可変材料１は、図１に示すように複層構造であるものに限定されず、抵抗率に変動がある単層構造であってもよい。この場合であっても、熱伝導率測定装置３は、熱伝導率可変材料１内の温度勾配を、熱伝導率可変材料１の複数地点での温度を計測することにより検出する。そして、熱伝導率測定装置３は、温度が低い側の表面から熱伝導率可変材料１を調整用加熱部５により加熱することで、温度勾配をキャンセルした状態で熱伝導率計測処理を行う。
【００２５】
（変形例２）
熱伝導率測定装置３は、温度が低い側の第２表面９ｄから熱伝導率可変材料１を加熱する場合に代えて、温度が高い側の第１表面９ｕから熱伝導率可変材料１を冷却してもよい。この場合、熱伝導率測定システムは、調整用加熱部５に代えて、熱伝導率可変材料１を冷却するための冷却部を有し、熱伝導率測定装置３は、温度勾配調整処理では、温度が低い側の第１表面９ｕから熱伝導率可変材料１を当該冷却部により冷却することで熱伝導率可変材料１内の温度勾配をなくす。
【００２６】
（変形例３）
熱伝導率測定装置３は、熱伝導計測処理においてレーザフラッシュ法に基づき、熱伝導率を算出したが、これに限定されず、パルス加熱法、周期加熱法、ステップ加熱法、定常法などの種々の方法により熱伝導率を算出してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…熱伝導率可変材料
２…電源
３…熱伝導率測定装置
４…放射温度計
５…調整用加熱部
６…測定用加熱部
１１…第１材料
１２…第２材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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