【2021年版】熱流センサーメーカー9社一覧

熱流センサーのメーカー9社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。

熱流センサーとは？
熱流センサーのメーカー9社一覧

熱流センサーとは

熱流センサーとは、その名の通り熱量を検知するためのセンサーです。
では、熱量について説明します。熱は高温度部位から低温度部位へ熱エネルギーが移動します。その熱の移動量が熱流になります。熱流を計測することにより熱の移動量がわかりますのでその後の温度変化なども推測することができます。
熱流センサーは、センサーを通過した熱量を電気信号に変換して測定することができます。
熱流センサーは、フレキシブルで曲面への貼り付けが可能なものや、防水のものなどがあり、用途に応じて選択できます。

熱流センサーの使用用途

熱流センサーの用途は、従来は住宅設備の断熱性能の評価や検査などに使われてきました。
近年は、センサーの小型化、フレキシブル化により住宅設備以外での用途も増えてきました。代表的なものでは、電子部品の内部に熱流センサーを設置することで、電子部品の発熱量を計測することができます。その結果、放熱対策を検討することに利用されています。
また、自動車での用途では、エンジンルーム内での熱ロス、車室内でのシートヒーター、エアコンの評価などにも使われています。

熱流センサーの原理

熱流センサーの原理は、熱伝導率が既知である物質をセンサーとして使用し、そのセンサーの表裏面の温度を測定することによって熱流による電気信号を出力することです。これは、フーリエの法則（単位断面積あたり、単位時間あたりに流れる熱量は、温度勾配に比例するというもの）とゼーベック効果（ある物質の両端に温度差を与えるとその両端間に電圧が生じること）を利用しています。
構造は、熱伝導率が既知である、プラスチックやセラミックスに熱電対を直列に接続して検出を行っているために感度が良いです。
現在のセンサでは、P型とN型の半導体を使用して、小型化されています。異なる半導体を使用しているので、ゼーベック効果により電圧を発生し、それを測定することで熱量の検知が可能となります。
測定物に熱流センサーを貼り付けると接触熱抵抗の影響により、誤差が発生してしまいます。そのため、近年では、非常に薄く抵抗の少ないセンサーなども開発されています。

熱流センサーの使い方

熱流センサーは、設置場所に適したものを選定する必要があります。

熱流センサーの使用にあたっては、使用可能な温度の上下限を確認し、仕様の範囲内の条件で使用することが重要です。範囲外の温度条件下での使用は、接着面が剥がれてしまうなどの不具合の原因となります。

熱流センサーは、測定対象物に対して設置面に埋め込むか、設置面に貼り付けることにより取り付けます。貼り付けには、接着剤や熱伝導性の高いシリコングリースなどを使用しますが、長期間の取り付けか、短期間の取り付けかによって適宜選択します。固定する際には、取付面に空気や異物が入らないようする必要があります。なお熱流センサーを設置する前には、熱流計に温度差をつけて熱流フラックスの方向と熱流計出力の極性を確認します。

熱流の計測は、熱流センサに熱流が通過する際にセンサの表面側と裏面側の間で発生する温度差を起電圧に変換することで行います。熱流束は、以下の式から算出されます。
Ｑ＝Ｅ／ｋ
Q：熱流束（W/m²）、Ｅ：出力電圧（mV）、ｋ：感度定数（mV/（W/m²））

熱流センサーの活用

熱流センサーの活用事例として、相変化中の物質の熱流出入量の計測技術に関する情報が報告されています。

この計測技術においては、袋状にした熱流センサーの中に測定対象物を封入して、その測定物の熱の流出入量を計測することができます。また、この袋状の熱流センサーに保冷剤を入れ、熱の流入量を計測して外部端末に保冷能力の残量や保冷効果が持続する残り時間を表示するシステムが開発されています。

この計測技術によれば、熱が熱流センサーを通過して保冷剤などの対象物に流入するため、熱流センサーの出力を計測することで熱流入量を直接計測できるようになります。また、低温物流や氷枕、高温作業用衣服の冷却などに使う保冷剤の融解の事前予測や熱流入履歴の取得などが可能になり、保冷能力がなくなる前に交換できるようになるなど、利便性向上への貢献が期待できます。

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