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熱流束センサーの選定:避けるべきこと

多くの用途には小さすぎるセンサー

熱流束は空間的にばらつきが大きく、1点の測定値だけでは対象領域全体を代表できないことがよくあります。 そのため、複数のセンサーを併用して平均化することが推奨されます。また、過度に小型のセンサーは使用しないでください。

一般的には、10 × 10 mm 以上のサイズ

脆弱な配線、ストレインリリーフ不足

適切なストレインリリーフを選定し、規格外の信号線接続は避けてください。

フレックス基板やプリント基板の細い銅配線は非常に脆弱で、はんだパッドがあっても動的な応力に耐える設計にはなっていません。 配線に力が加わる可能性がある場合は、センサーと信号線の接続部が十分に強固で、センサー側に応力が伝わらない構造(ストレインリリーフ)を必ず確保してください。

信頼性のためには、良質な配線に投資することが重要です。

熱電堆パターンが見えるセンサーは不適切:熱伝導率依存性が高い証拠

微小スケールの影響に注意:熱拡散板付きセンサーを使用すること

熱拡散板(スプレッダー)は、センサー表面を覆う導電層であり、測定が熱伝導率の影響を受けにくくなるよう熱を均一に広げる役割を果たします。 スプレッダーを備えていないセンサーを使用する場合は、局所的な熱の偏りによって測定誤差が増大する可能性があるため注意が必要です。熱拡散板が重要である理由については、当社の技術ノート「Why use spreaders」をご参照ください。

サーマルガードなし

エッジ効果に注意してください。センサー全面を覆うように熱拡散板(スプレッダー)を配置することは避けるべきです。   スプレッダーは多くの用途で有効ですが、一般的な熱流束測定では、センサー周囲にパッシブガード領域を設ける方が適切です。

ガードはエッジ効果に対する感度を低減し、さらにセンサーの感度領域を乱さずに取り付けを行うためのスペースとしても利用できます。

不安定な空気層、空洞構造、腐食しやすいスプレッダー

腐食に注意し、適切な IP(防水・防塵)保護等級を備えたセンサーを選定してください。

多くのセンサーには次のような問題点があります。

  • 外気に露出したままの配線接続部
  • 無防護の(銅製)熱拡散板(スプレッダー)
  • 内部に空気層(キャビティ)を持つ構造

これらの空洞部分は水分で満たされる可能性があり、内部腐食やセンサーの不安定化を引き起こす大きな要因となります。

湿気が侵入すると、腐食の起点となるだけでなく、長期的な性能劣化や故障リスクにもつながります。 詳細については、当社の「センサー技術レビュー」をご参照ください。

信号線がハウジングに接触している設計

信号品質と電気的安全性を確保するため、信号線は必ずセンサーハウジングから電気的に絶縁されている必要があります。

信号線が適切に絶縁されていないセンサーは、以下のような重大な問題を引き起こす可能性があります。

  • 電気的ノイズ耐性(イミュニティ)の低下
  • グラウンドループによるゼロオフセット誤差の発生
  • 安全性の低下(外部環境との接触によるリスク)

特に、外気に露出したままの配線接続部を持つセンサーは、測定誤差だけでなく安全面でも高リスクです。 産業環境では、このような構造は使用が認められない場合が多いことにも注意が必要です。

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