FHF05SC series
自己校正機能付き薄膜熱流量センサー 2 台
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- 自己校正機能
- 内蔵ヒーター
- IP67 等級
- 柔軟な設計
熱拡散板およびヒーターを備えた自己校正式薄膜熱流量センサー 2 台
熱流量測定の世界的リーダーが提供する次世代センサーをご紹介します。FHF05SC センサーは、標準モデルである FHF05 シリーズ熱流量センサーにヒーターを一体化した構造を持ち、センサーを取り外すことなく自己テストを実行して、使用中の機能性や安定性を確認できます。これにより、高精度かつ長期的な熱流量測定が可能となり、カロリメーターの構築、ゼロ熱流によるコア温度測定、さらには熱伝導率試験装置など、幅広い用途に適しています。サイズは 50 × 50 mm の標準モデルと、より高感度な 85 × 85 mm の大型モデルの 2 種類をラインアップしています。
- 自己校正機能
- 内蔵ヒーター
- IP67 等級
- 柔軟な設計
仕様
| 測定範囲 | (-10 ~ +10) x 10³ W/m² |
| 連続使用 | -40 ~ +120 °C** |
| オンライン機能テスト | 自己校正を含むセルフテスト |
| 温度センサー | T 型熱電対(IEC 60584‑1 クラス 2)* |
| センサー厚さ | 0.7 x 10⁻³ m |
| 許容曲げ半径 | ≥ 15 x 10⁻³ m |
| 熱拡散板 | 付属 |
| センサーの熱抵抗 | 24 x 10⁻⁴ K/(W/m²) |
すべての仕様
| 測定対象 | 熱流束 |
| 温度センサー | T 型熱電対(IEC 60584‑1 クラス 2)* |
| 熱拡散板 | 付属 |
| オンライン機能テスト | 自己校正を含むセルフテスト |
| 許容曲げ半径 | ≥ 15 x 10⁻³ m |
| 定格負荷ケーブル | ≤ 1.6 kg |
| ガード付き箔部の外形寸法 | (50 x 50) x 10⁻³ m, (85 x 85) x 10⁻³ m |
| センサーの熱抵抗 | 24 x 10⁻⁴ K/(W/m²) |
| センサー厚さ | 0.7 x 10⁻³ m |
| 校正の不確かさ | ± 5 % (k = 2) |
| 測定範囲 | (-10 ~ +10) x 10³ W/m² |
| 各モデルの公称感度 | |
| – 50×50 | 13×10⁻⁶ V/(W/m²) |
| – 85×85 | 50×10⁻⁶ V/(W/m²) |
| 連続使用 | -40 ~ +120 °C** |
| 短時間 | -160 ~ +150 °C** |
| IP 等級 | IP67*** |
| 標準リード線長 | 2 m |
| 各モデルのヒーター抵抗値 | |
| – 50×50 | 公称 120 Ω |
| – 85×85 | 公称 40 Ω |
| ヒーター電源 | 12 VDC |
| オプション | |
| – ケーブル長:5 m または 10 m | |
| – ケーブルなし **** | |
| – BLK:黒ステッカー、GLD:金ステッカー | |
| * 温度測定の不確かさ:±1 °C または 0.0075 × T °C 詳細については取扱説明書を参照してください。 | |
| **測定温度が −160 °C の場合は、Hukx へお問い合わせください。 | |
| ***結露、湿潤、水中での長期使用については、付録を参照してください。 | |
| **** センサーフォイル単体(ケーブルおよびケーブル接続ブロックを除く)は、真空中で使用できます。 | |
比類なき品質保証
FHF05SC 自己校正型センサーは、熱流束センサーとヒーターを組み合わせた構造になっています。この組み合わせは、最高レベルの品質保証が求められる場合や、長期にわたる熱流束測定に使用されます。
薄型で柔軟性が高く、多用途に使用できる FHF05SC センサーは、組み込まれた対象物や取り付けられた表面を通過する熱流束(W/m²)を測定します。各センサーにはサーモパイルが内蔵されており、FHF05SC の柔軟な本体を挟んだ温度差を測定し、それがそのまま熱流束に変換されます。さらに、Type T 熱電対により追加の温度測定が可能です。サーモパイルと熱電対はいずれも受動素子であり、外部電源を必要としません。
複数の小型サーマルスプレッダーがセンサー表面に導電層を形成し、測定が熱伝導率に依存する度合いを低減します。これらのスプレッダーにより、FHF05SC センサーの感度は周囲材料の熱特性に左右されません。競合製品の多くはスプレッダーを備えていないため、取り付ける材料によって感度が変動し、信頼性が低下します。
FHF05SC センサーの特長として、ヒーターが内蔵されている点が挙げられます。このヒーターは数分間通電することでセルフテストに使用できます。作動時には電源が必要です。
特長と利点
- セルフテスト用ヒーターを内蔵
- 高い柔軟性(最小曲げ半径 ≥ 15 × 10⁻³ m)
- 低熱抵抗
- 広い動作温度範囲
- 高速応答
- Type T 熱電対を内蔵
- ケーブル接続ブロックを含む堅牢な設計(ストレインリリーフ対応)
- IP67 保護等級(屋外や湿潤環境で必須)
- 低熱伝導率依存性を実現するサーマルスプレッダーを内蔵
FHF05SC センサーの使用は非常に簡単です。熱流束測定では、一般的なデータロガーに直接接続できます。熱流束(W/m²)は、センサー出力(微小電圧)を感度で割ることで算出します。感度値は製品証明書に記載されています。
校正基準条件とは異なる環境で使用する場合、FHF05SC シリーズの熱流束感度は証明書記載値と異なる可能性があります。対処方法については取扱説明書をご参照ください。
また、温度測定を行う際は、データ収集装置が Type T 熱電対に対応していることをご確認ください。
セルフテスト
熱流束を測定する際、センサーの性能を定期的に確認したい場合があります。使用中、フィルムヒーターを数分間だけ作動させることで、セルフテスト(自己校正を含む)を実施できます。セルフテスト時の熱流束センサーの応答により、その性能が検証されます。 このとき、ケーブル接続、データ収集、センサーと周囲環境との熱的接続、データ処理も暗黙的に確認されます。
熱流束センサーは長期間設置されることが多いため、セルフテスト機能を利用することで、性能の安定性を確認するためにセンサーを研究室へ持ち込む必要がなくなります。ヒーターは、表面積と電気抵抗が高精度に特性化され、トレーサブルな値を持っています。
堅牢で安定
FHF05SC センサーには、ポッティング処理されたケーブル接続ブロックが装備されており、湿気の侵入を防ぐとともにストレインリリーフとしても機能します。これにより、過酷な環境下でも高い堅牢性と安定性を発揮します。
測定および制御
データ取得および制御に必要な要件:
- 熱流束測定:ミリボルト測定 1 チャンネル
- ヒーター電圧:電圧測定 1 チャンネル
- (任意)ヒーター電流:電流測定 1 チャンネル、または抵抗を介した電圧測定
- ヒーター電流のオン/オフ制御:12 VDC 公称出力のリレー 1 個
- 温度測定:Type T 熱電対
BLK / GLD ステッカーシリーズ
エネルギー輸送や熱流束をより詳細に研究したい方に向けて、Hukx は測定精度をさらに高めるソリューションを提供します。FHF05SC に、放射吸収性の黒(BLK)ステッカーと放射反射性の金(GLD)ステッカーを組み合わせてご注文いただけます。
この 2 種類のステッカーを活用することで、
- BLK センサー:対流 + 放射熱流束を測定
- GLD センサー:対流熱流束のみを測定
という使い分けが可能になります。両者の測定値を差し引くことで、放射熱流束を求めることができます。
BLK–GLD ステッカーは、すべてのセンサー寸法に対応したサイズが用意されており、ユーザー自身で貼り付けることができます。また、オプションとして FHF センサーにあらかじめ貼り付けた状態での出荷も可能です。
取り付け方法については、BLK–GLD ステッカーシリーズの取扱説明書およびインストール動画をご参照ください。
推奨用途
- 高いデータ品質保証を伴う、高精度な熱流束の科学計測
- 対流熱伝達メカニズムの研究
- カロリメータ(熱量計)試作
- ゼロ熱流束方式による非侵襲コア温度測定
- 熱伝導率試験装置
アクセサリー
よくある質問
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熱流束はどのように測定するのですか?
熱流束センサーは、表面に入射または表面を通過するエネルギー流束を [W/m²] の単位で測定します。 熱流束の発生源には、以下のようなものがあります。
- 伝導(conduction)
- 放射(radiation)
- 対流(convection)
対流および伝導による熱伝達は、温度差に起因します。熱は常に高温側から低温側へ、つまり熱源から熱シンクへと流れます。対流および伝導による熱流束は、この熱をセンサー内部へ流入させることで測定します。一方、放射による熱流束は、黒色吸収体を備えた熱流束センサーを使用して測定します。吸収体は放射エネルギーを吸収し、それを伝導エネルギーへと変換します。Hukx は 1993 年に、土壌や壁面の熱流束測定用センサーの開発からスタートしました。その後、多様な用途に対応するため、特殊センサーやシステムを数多く追加してきました。
Hukx の熱流束センサーは、用途に応じて最適化されています:
- 使用温度範囲
- 測定可能な熱流束範囲
- 感度
- 応答速度
- 化学的耐性、安全要件
- サイズ、形状、分光特性
Hukx は熱流束測定における世界的なマーケットリーダーです。熱流束センサーを用いた測定の基礎を簡潔に説明したホワイトペーパーを用意しています。測定時に注意すべき一般的なポイントや、意外な応用例についても紹介しています。ぜひ当社のホワイトペーパーをご覧ください。
熱流束センサーで測定を行う際に最も重要となるのは何か?
- 時間的・空間的な代表性:平均化
熱流束センサーは特定の位置で測定を行います。その位置は、あなたが測定したい対象を代表しているでしょうか。可能であれば、小型センサーよりも比較的大きなセンサーを使用し、複数のセンサーを併用することを検討してください。熱的プロセスはしばしば大きな時定数を持つため、瞬間的な測定は誤解を招く可能性があります。全体像を把握するために平均化を行ってください。 - 光学特性
熱流センサーが放射も測定する場合、表面の色に注意してください。必要に応じてセンサー表面を塗装します。光沢のある金属表面は赤外線と可視光の両方を反射することに注意してください。塗料は可視域では異なる色を持つ場合がありますが、遠赤外域では一般的に「黒色」吸収体として機能します。 - センサーの熱抵抗
熱流束センサーは局所的な熱流を歪めます。この影響を最小限に抑えるためには、可能な限り熱抵抗の低いセンサーを使用してください。 - エッジ効果
熱流束センサーは局所的に熱流パターンを歪め、特にセンサーの縁付近で顕著です。エッジ効果による誤差を避けるためには、センサーの周囲に非感応部(パッシブガード)を設けることが不可欠です。
その他にも重要な特性があります。熱流束の基礎と応用に関する当社のホワイトペーパーをご覧ください。また、「熱流束センサーの設置方法」に関するノートも参考になります。
表面エネルギー流束を測定するには、どのセンサーを使用すればよいですか?
Hukx は、表面エネルギー流束の測定用にさまざまなセンサーを製造しています。いずれも高い信頼性が実証されています。
これらの最先端センサーは、世界の fluxnet コミュニティ向けに設計されています。
- NR01 は、市場をリードする 4 成分ネット放射計です。
- HFP01 と HFP01SC は、地中熱流束を測定します。
- STP01 は、正確な温度プロファイル測定を提供します。
- TP01 は、土壌の熱伝導率測定における代表的なセンサーです。
Hukx 製のセンサーは、一般的な多くのデータロガーモデルと互換性があるように設計されています。多くのモデル向けに、サンプルプログラムや配線図も用意しています。
建物の断熱性能(R値)と熱伝達率(U値)を測定する方法は?
建物の研究では、現場で 断熱性能(R値) を測定することがよく行われます。代わりに、その逆数である熱コンダクタンス(Λ値)や、周囲空気の境界層熱抵抗を含む 熱伝達率(U値) を測定する方法もあります。 R値の測定は、熱流束 Φ と温度差 ΔT を同時に時間平均して測定することに基づいています(壁の両側にそれぞれ 2 つの温度センサーを使用)。
R = ΔT/Φ
Hukx は、建物のエネルギーバジェット測定や建材の特性評価に使用される、さまざまなセンサーおよび測定システムを提供しています。
HFP01 熱流束センサーと TRSYS20 測定システムは、建築物理において、壁、窓、その他の建築要素の現場測定に広く使用されています。
-HFP01 は、ISO 9869、ASTM C1046、ASTM 1155 の規格に従って、建物外皮の 断熱性能(R値) および 熱伝達率(U値) の現場測定に使用できます。HFP01 は、土壌だけでなく、壁や建物外皮を通過する熱流束測定において、世界で最も広く使用されているセンサーです。HFP01 は、取り付けられた対象物を通過する熱流束を W/m² で測定します。
-TRSYS20 は、建物外皮の 断熱性能(R値)、熱コンダクタンス(Λ値)、熱伝達率(U値) を現場で高精度に測定するためのシステムです。TRSYS20 は主に、ISO 9869 および ASTM C1155 / C1046 の標準手法に従った測定に使用されます。高精度の電子機器、HFP01 センサー 2 個、マッチングされた熱電対 2 組を備え、2 箇所での測定により高い信頼性を確保します。特に壁の温度差が非常に小さい場合でも測定を継続できる高精度が特徴です。
完全な熱流束測定システムはどこで見つけることができますか?
Hukx は、熱流束測定のマーケットリーダーとして、センサーとシステムの両方を提供しています。
これらの測定システムには通常、測定・制御ユニットと、熱流束のほか温度や湿度などの他の測定項目を測定するための 1 つ以上のセンサーが含まれます。例として、TCOM01 センサーを含む TCOMSYS01 Hot Cube 熱的快適性測定システム、2 つの HFP01 熱流束センサーと 2 組のマッチングされた熱電対を組み込んだ TRSYS01 測定システムがあります。
「センサーのみ」はこちらでご覧いただけます。完全な測定システムは、別ページに掲載されています。
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