断熱材の熱伝導率算出方法
【課題】断熱材の熱伝導率λを測定する場合、温度条件Ｔ1、Ｔ2や寸法・形状及び材質が変われば断熱材の外皮材４を通過する外皮材通過熱流ｑvが変化し、熱伝導率λが変化するため、その度に被測定断熱材Ｓの熱流ｑと温度条件Ｔ1、Ｔ2を計測し、熱伝導率λを算出する必要がある。
【解決手段】予め算出した基準断熱材Ｓ´の基準熱伝導率λbtと、被測定断熱材Ｓの局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを足し合わせることで、所望する寸法・形状及び温度条件Ｔ1，Ｔ2の断熱材Ｓの熱伝導率λpi（ｉは１）を測定すること無しに断熱材Ｓの熱伝導率λを算出できる。
【解決手段】予め算出した基準断熱材Ｓ´の基準熱伝導率λbtと、被測定断熱材Ｓの局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを足し合わせることで、所望する寸法・形状及び温度条件Ｔ1，Ｔ2の断熱材Ｓの熱伝導率λpi（ｉは１）を測定すること無しに断熱材Ｓの熱伝導率λを算出できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫用や住宅用、車載用として普及している外皮材で内部の高性能断熱材料を被った構成のもの、例えば真空断熱材の熱伝導率を算出する断熱材の熱伝導率算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、断熱材の熱伝導率算出方法として、ＪＩＳ１４２０，ＩＳＯ８３０１等において詳細が規定されているが、特に真空断熱材のような芯材を外皮材で覆う形式の断熱材では、温度条件により断熱材の外皮材を通る外皮材通過熱流が変化するため熱伝導率の算出は困難であった。
【０００３】
図１６は、熱流の経路を示す断熱材Ｓの断面を示した図である。断熱材Ｓの下平面１から上平面２へ伝わる矢印で表す総和熱流３は、外皮材４の中を流れる外皮材通過熱流５と芯材６を通過する芯材通過熱流７とにほぼ２分されて流れている。通常、均一な物質の熱伝導率は、温度条件が多少変化してもほぼ一定であるが、上述したような外皮材４と芯材６とからなる断熱材Ｓの場合には、断熱材の上平面２と下平面１の温度条件が変化すれば、外皮材通過熱流５と芯材通過熱流７がそれぞれ変わるため、熱伝導率も変化する。
【０００４】
そこで、従来このような断熱材Ｓの熱伝導率を算出する場合、外皮材４を通る外皮材通過熱流５と、断熱材Ｓの上平面２と下平面１とを貫く芯材通過熱流７とを別々に測定する装置を用いて算出していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１７は、前記測定装置に関する説明図である。測定装置は、測定対象となる断熱材Ｓの上下に縦方向の熱流密度Ｆuh、Ｆlhを測定するための２つの熱流計ｆu、ｆlと、外皮材４を通る熱流密度Ｆuv、Ｆlvを測定するための横方向に配置させた熱流計ｆuh、ｆlhからなる。熱流計ｆuh、ｆlhは、熱流計ｆu、ｆlと密着して配置されている。断熱材Ｓの上平面２の温度Ｔ1と下平面１の温度Ｔ2との温度差を一定に保ち、かつ断熱材Ｓの周囲温度Ｔaを、温度Ｔ1及び温度Ｔ2を用いて数１で表される平均温度に保ちながら測定する。
【０００６】
【数１】
【０００７】
上平面２と下平面１のそれぞれにおいて、断熱材Ｓの縦方向の熱流密度Ｆuh、Ｆlhと横方向の熱流密度Ｆuv、Ｆlvの２つの伝熱経路の合計した熱流密度Ｆut、Ｆltと定義すれば、Ｆut、Ｆltは数２で表される。
【０００８】
【数２】
【０００９】
本測定方法により、Ｆut、Ｆltを用いて断熱材Ｓの熱伝導率λa、縦方向の熱伝導率λv及び外皮材の熱伝導率λcは数３により求められる。
【００１０】
【数３】
【特許文献１】特開平７−２０９２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来の方法では、断熱材の温度条件や寸法・形状及び材質が変われば断熱材の外皮材を通過する熱流が変化するために、その度に測定対象となる断熱材の熱流と温度を計測し、熱伝導率を算出しなければならないという課題を有していた。つまり、λa、λv、λcを分けて計測することはできるが、それらの関係が非常に複雑であるので、一部の条件が変わった時に、既知のλa、λv、λcから新しい条件に対応する値を求められないという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、所望する寸法・形状及び温度条件の測定対象となる断熱材の熱伝導率を測定することなく、簡単かつ正確に算出する方法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】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱伝導率算出方法は、断熱材Ｓの厚みと芯材の種類が同じである基準断熱材Ｓ´を予め用意し、その上面中心の芯材通過熱流ｑhを測定し基準熱伝導率λbtを算出するステップ（ステップＡと呼ぶ）と、外皮材の一面から対面の測定点Ｇにおいて前記外皮材を介して伝わる局所ヒートリーク熱流ｑ´を算出し、局所ヒートリーク熱伝導率λhtを算出するステップ（ステップＢと呼ぶ）と、前記基準熱伝導率λbtと前記局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを合算して、前記断熱材Ｓの測定点Ｇの熱伝導率λpi（ｉは１）を算出するステップ（ステップＣと呼ぶ）からなることを特徴とする。さらに、前記ステップＣを前記外皮材の測定面全体におけるｎ個の測定点で行うステップ（ステップＤと呼ぶ）と、前記ｎ個の測定点で算出された熱伝導率λPi（ｉは１からｎ）を総和した値を測定点数ｎで除した値から前記断熱材Ｓの熱伝導率λを算出するステップ（ステップＥと呼ぶ）からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の断熱材の熱伝導率算出方法によれば、予め基準断熱材Ｓ´の基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを求めておけば、所望する断熱材Ｓの熱伝導率λpi（ｉは１）を測定することなしに簡単かつ正確に算出することができる。この熱伝送率λpi（ｉは１）を測定面全体におけるｎ個の測定点で算出し、その平均をとることによって断熱材Ｓの熱伝導率λを正確に算出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
なお、図１６と図１７と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における断熱材の熱伝導率算出方法のフローチャートである。図１において１０１は基準熱伝導率λbtの測定ステップ、１０２は局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出ステップ、１０３は基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtを用いて求められる断熱材の熱伝導率λpi（ｉは１、以降局所熱伝導率λPと呼ぶ）の算出ステップ、１０４は被測定断熱材の測定面全体に渡って局所熱伝導率λPを求め、平均を取ることで決定できる熱伝導率λの算出ステップである。
【００１８】
具体的には、まず、基準断熱材Ｓ´を用いて基準熱伝導率λbtを算出する。基準断熱材Ｓ´は、所望する被測定断熱材の外皮材、芯材の物性及び厚みが同構成で、基準断熱材Ｓ´の中央部まで外皮材を介して熱流が伝わらない十分大きな長方形形状の断熱材である。基準熱伝導率λbtは、基準断熱材Ｓ´の中央部において熱流及び温度を測定し算出する。
【００１９】
次に、局所ヒートリーク熱伝導率λhtを算出する。局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出方法は、被測定断熱材の局所熱伝導率λPを測定し、この局所熱伝導率λPと予め測定した基準熱伝導率λbtとの差として求める。
【００２０】
基準熱伝導率λbtは主として芯材の材質により、局所ヒートリーク熱伝導率λhtは主として外皮材の材質により変化するので、厚みと形状が同一である被測定断熱材であれば、各種芯材や外皮材に対して基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtを予め求めておくことにより、各種芯材と外皮材との組み合わせで構成される被測定断熱材の局所熱伝導率λPを予め求めた基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtとの和より簡単かつ正確に算出することができる。この局所熱伝導率λPを被測定断熱材の測定面全体に渡って求め、平均を取ることによって被測定断熱材の熱伝導率λを定義することができる。
【００２１】
断熱材の熱伝導率λの算出方法を説明する前に、図２を用いて本発明における断熱材の測定環境及び基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtについて説明する。
【００２２】
図２は、芯材６を外皮材４で被った構成の被測定断熱材Ｓの断面図である。Ｐu、Ｐlは被測定断熱材Ｓの上下の平面、Ｅx、Ｅyは平面Ｐuを構成する辺、Ｌは被測定断熱材Ｓの厚さ、Ｇは平面Ｐu上の任意の測定点、Ｔaは周囲温度であり、従来技術と同様に数１の通り測定点Ｇにおける上面温度Ｔ1と下面温度Ｔ2の平均値で表される。
【００２３】
【数１】
【００２４】
測定において上面温度Ｔ1及び下面温度Ｔ2に温度差ができれば、外皮材４を通過する外皮材通過熱流ｑvと芯材６を通過する縦方向の芯材通過熱流ｑhとが生じる。外皮材通過熱流ｑvは外皮材を伝わる一方、測定点Ｇの上面Ｐuへ外皮材通過熱流ｑvの一部が外皮材ヒートリーク熱流ｑv´として伝わる。局所熱流ｑは縦方向に通過する外皮材ヒートリーク熱流ｑv´と芯材６を通過する縦方向の芯材通過熱流ｑhとの和となり数４として表される。
【００２５】
【数４】
【００２６】
また、基準熱伝導率λbtは芯材通過熱流ｑhのみの熱伝導率を表したものであり、局所ヒートリーク熱伝導率λhtは外皮材４を介して伝わる縦方向の外皮材ヒートリーク熱流ｑv´のみの熱伝導率を表したものであるため、測定点Ｇにおける温度Ｔ1、Ｔ2、検査面積ΔＧ及び被測定断熱材Ｓの厚さＬを用いて数５で表される。
【００２７】
【数５】
【００２８】
この芯材通過熱流ｑhは芯材６の材質により変化する。一般に、芯材６は外皮材４に比べて局所熱伝導率λpが桁違いに小さいため、芯材通過熱流ｑhは任意の測定点Ｇでほぼ一定の値となる。一方、局所ヒートリーク熱伝導率λhtは、測定点Ｇのとる位置により外皮材通過熱流ｑvが異なるため一定値とはならない。以下に、本発明の断熱材の熱伝導率算出方法について述べるとともに作用を説明する。
【００２９】
熱伝導率を求めたい被測定断熱材Ｓの周囲温度Ｔaと上下平面温度Ｔ1、Ｔ2が決まれば、まず、基準熱伝導率λbtの測定ステップ１０１を行う。詳細に説明するために図３を用いて説明する。図３は、基準熱伝導率λbtの測定ステップ１０１の流れを示したフローチャートである。基準熱伝導率λbtを測定する流れとして、局所熱伝導率λpの測定点の設定ステップ３０１を行った後、基準断熱材の局所熱伝導率λpの測定ステップ３０２を行い、最後に、基準熱伝導率λbtの判定ステップ３０３により基準熱伝導率λbtを求める。
【００３０】
図４は、基準熱伝導率λbtの測定方法に関する説明図である。図３に示した局所熱伝導率λpの測定点の設定ステップ３０１を行うために用いる基準断熱材Ｓ´の芯材６、外皮材４の物性及び厚さＬは、所望する被測定断熱材Ｓと芯材６、外皮材４の物性及び厚さＬが同じとなるものを用いる。基準熱伝導率λbtは外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の影響がない局所熱伝導率λpを測定する必要があるため、基準断熱材Ｓ´の形状は、向かい合う辺同士の距離ができるだけ離れている形状を用いる。特に、基準断熱材Ｓ´の寸法として長辺と短辺との長さが一致する１５０ｍｍ×１５０ｍｍ以上の正方形形状が好ましい。また基準断熱材Ｓ´は、上面を構成する辺の長さが厚みの６倍以上であることが好ましい。
【００３１】
まず図３に示した局所熱伝導率λpの測定点の設定ステップ３０１を行う。図４の基準断熱材Ｓ´の上下平面Ｐu´、Ｐl´上に、上平面Ｐu´を構成する辺Ｅx´、Ｅy´と平行となる複数の線ＥＬ´を、間隔ΔＥ´で等間隔となるよう格子状に描く。この時、１本の線ＥＬ´は基準断熱材Ｓ´の中心点を通るようにひく。格子状にひかれた線ＥＬ´のそれぞれの交点を測定点Ｇ´とし、特に上平面Ｐu´の中心点をＣ、中心点Ｃに隣接する測定点をＣ´とする。ここで間隔ΔＥ´は１０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３２】
次に図３に示した基準断熱材Ｓ´の局所熱伝導率λpの測定ステップ３０２を行う。図４の測定点Ｇ´、Ｃ及びＣ´における局所熱流ｑ、温度Ｔ1、Ｔ2、測定点Ｇ´における検査面積ΔＧ´及び断熱材厚さＬを夫々求め、数６のように測定点Ｇ´、Ｃ及びＣ´における局所熱伝導率λpを求める。
【００３３】
【数６】
【００３４】
最後に、図３に示した局所熱伝導率λpの測定ステップ３０２で求めた局所熱伝導率λpが基準熱伝導率λbtとなり得るかどうかの基準熱伝導率λbtの判定ステップ３０３を行う。基準熱伝導率λbtの判定は数６のように、図４の測定点Ｃにおける局所熱伝導率λpが、測定点Ｃに隣接する夫々の測定点Ｃ´の局所熱伝導率λpと同じとなるかどうかで行い、この条件を満たす局所熱伝導率λpを基準熱伝導率λbtとする。
【００３５】
この判定方法の手続きとして、まず、測定点Ｃの局所熱伝導率λpが格子上に設定された測定点Ｃ´に隣接する夫々の測定点Ｇ´の局所熱伝導率λpと比べて最小となるかどうかを判定する。測定点Ｃの局所熱伝導率λpが最小となる場合は、測定点Ｃが辺Ｅx´またはＥy´から等距離にあるため、辺Ｅx´、Ｅy´から回り込む外皮材通過熱流ｑvが上平面Ｐu´の中心点で最小となる場合と、辺Ｅx´、Ｅy´からの熱の回り込みがなく芯材通過熱流ｑhのみとなる場合がある。測定点Ｃの局所熱伝導率λpが最小とならない場合は、基準断熱材Ｓ´の形状や厚さＬが不均一であるため、辺Ｅx´、Ｅy´から回り込む外皮材通過熱流ｑvの伝わりが不均一となる場合であり、この場合は、基準断熱材Ｓ´の形状や厚さを均一にする必要がある。
【００３６】
次に、測定点Ｃの局所熱流ｑが芯材通過熱流ｑhのみとなるかどうかを判定する。判定方法として、測定点Ｃ、Ｃ´の局所熱伝導率λpがそれぞれ同じ値をとるかどうかを判定する。これは、辺Ｅx´、Ｅy´からの熱の回り込みがある場合は、隣接する測定点Ｃ´の局所熱伝導率λpが、測定点Ｃの局所熱伝導率λpよりも高くなるが、辺Ｅx´、Ｅy´からの熱の回り込みがない場合は、測定点Ｃ、Ｃ´における局所熱伝導率λpが芯材通過熱流ｑhの影響のみとなるため、測定点Ｃ、Ｃ´のいずれの場所でも局所熱伝導率λpがそれぞれ同じ値となるためである。測定点Ｃ、Ｃ´の局所熱伝導率λpがそれぞれ一致しない場合は、辺Ｅx´、Ｅy´からの熱の回り込みの影響をなくすため、測定に用いた基準断熱材Ｓ´よりも辺Ｅx´、辺Ｅy´の長さが各々長いものを用いる必要がある。これより基準熱伝導率λbtは上記の判定方法より決定する。 以上の工程をステップＡと呼ぶ。
【００３７】
基準熱伝導率λbtが決まれば、図１で示した局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出ステップ１０２を行う。図５は局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出に関する説明図である。平面Ｐu上の任意の測定点Ｇにおける芯材通過熱流ｑhは一般に、芯材６の局所熱伝導率λpが外皮材４に比べて小さいためほぼ一定の値となる。また、外皮材４の厚みは芯材６に比べて桁違いに薄いため、測定点Ｇにおける芯材通過熱流ｑhは、外皮材４においてほとんど拡散せずに縦方向へ流れる。そのため、外皮材４を介して伝わる縦方向の外皮材ヒートリーク熱流ｑv´は、局所熱流ｑから芯材通過熱流ｑhを差し引いた形となり、数７で表される。
【００３８】
【数７】
【００３９】
また、数５、数６より、外皮材ヒートリーク熱流ｑv´、局所熱流ｑ及び芯材通過熱流ｑhは数８として表される。
【００４０】
【数８】
【００４１】
上記より得られた数８を数７に代入することにより数９が得られる。
【００４２】
【数９】
【００４３】
数９で得られた局所ヒートリーク熱伝導率λhtは、温度Ｔ1、Ｔ2の温度差が変化すると、それに合わせて変化する。温度Ｔ1、Ｔ2の温度差が変化する場合、局所ヒートリーク熱伝導率λhtを温度差の関数として取り扱うことで、所望する温度差における局所ヒートリーク熱伝導率λhtを算出することができる。つまり、所望する温度Ｔ1、Ｔ2の温度差をΔＴCとし、予め算出しておいた温度差ΔＴa、ΔＴbにおける局所ヒートリーク熱伝導率をそれぞれλhta、λhtbとすると、この局所ヒートリーク熱伝導率λhta、λhtbを用いて、温度差ΔＴCにおける局所ヒートリーク熱伝導率λhtcは数学的補間、例えば線形補間方法やラグランジュ補間方法により求めることができる。線形補間方法の一例を数１０に示す。ここで、ａは温度差による重み係数である。
【００４４】
【数１０】
【００４５】
この時、温度差ΔＴa、ΔＴbの選択には、温度差ΔＴcが温度差ΔＴa、ΔＴbの間に含まれるよう定めることが好ましい。このように局所ヒートリーク熱伝導率λhtを温度差の関数として取り扱うことで、所望する温度差における局所ヒートリーク熱伝導率λhtを、予め測定しておいた局所ヒートリーク熱伝導率λhtより測定することなしに算出することができる。 以上の工程をステップＢと呼ぶ。
【００４６】
次に図１に示した局所熱伝導率λpの算出ステップ１０３を行う。所望する測定点Ｇの局所熱伝導率λpは予め算出した局所ヒートリーク熱伝導率λhtと基準熱伝導率λbtとにより数９を変形した数１１で与えられる。
【００４７】
【数１１】
【００４８】
数１１より局所熱伝導率λpは基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtとの足し合わせであることが解る。これは局所ヒートリーク熱伝導率λhtが主として外皮材４の外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の影響を受け、基準熱伝導率λbtが主として芯材６の芯材通過熱流ｑhの影響を受けるためである。つまり、複数ある外皮材４の局所ヒートリーク熱伝導率λhtと、複数ある芯材６の基準熱伝導率λbtとを予め別々に測定しておけば、所望する外皮材４と芯材６の組み合わせにおける被測定断熱材Ｓの局所熱伝導率λpは、被測定断熱材Ｓの厚みと形状がそれぞれ同一であれば、局所ヒートリーク熱伝導率λhtと基準熱伝導率λbtの足し合わせを行うだけで、所望する組み合わせの局所熱伝導率を算出することができる。
【００４９】
例えば、ｎ個の芯材Ｓ1、Ｓ2・・・Ｓi・・・Ｓnと、ｍ個の外皮材Ｓ1´、Ｓ2´・・・Ｓj´・・・Ｓm´の組み合わせ、つまりｎ×ｍ個を測定する場合、前記従来の測定方法では、全ての被測定断熱材Ｓの組み合わせｎ×ｍ回を測定する必要がある。一方、本発明の方法を用いれば、外皮材４に対応した局所ヒートリーク熱伝導率λhtをｎ回と、芯材６に対応した基準熱伝導率λbtをｍ回測定し、所望する被測定断熱材Ｓの外皮材４の基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを足し合わせることで、所望する局所熱伝導率λpが求められる。例えば、被測定断熱材Ｓを構成する芯材６と外皮材４との各組み合わせにおける局所熱伝導率λpは、それぞれの芯材Ｓ1、Ｓ2・・・Ｓi・・・Ｓnの基準熱伝導率λbt1、λbt2・・・λbti・・・λbtmと、各々の外皮材Ｓ1´、Ｓ2´・・・Ｓj´・・・Ｓm´の局所ヒートリーク熱伝導率をλht1、λht2・・・λhtj・・・λhtnとを用いて、種類ｉの心材７と、種類ｊの外皮材４との組み合わせにおける局所熱伝導率λpは数１２で表される。
【００５０】
【数１２】
【００５１】
以上の工程をステップＣと呼ぶ。
【００５２】
最後に、図１に示した熱伝導率λの算出ステップ１０４を行う。図６は、図１に示した熱伝導率λの算出ステップ１０４の説明図である。芯材６を外皮材４で被った形式の被測定断熱材Ｓの局所熱伝導率λpiは、測定面Ｐu上の測定点Ｇiの測定位置により、夫々異なる値をとるため、被測定断熱材Ｓの熱伝導率λを求める場合、測定面Ｐu上に複数の測定点Ｇiを配置し、この測定点Ｇiにおける局所熱伝導率λpiを夫々測定し、測定した局所熱伝導率λpiの総和平均をとることで正確に熱伝導率λを求めることができる。ここで、測定点Ｇi及び局所熱伝導率λpiの下付き添え字ｉは、測定点番号を表す。
【００５３】
熱伝導率λの算出方法４は、まず、被測定断熱材Ｓの測定面Ｐu上に、複数の測定線ＥＬを格子状に間隔ΔＥで等間隔にひき、夫々の格子状に測定点Ｇiを配置する。この時、測定線ＥＬが形成する格子形状は直交するようにとる。また、間隔ΔＥＬは、断熱材の熱伝導率λが所望する誤差以内に収まるよう十分に小さくとる。被測定断熱材Ｓの測定面を構成する辺Ｅx、Ｅyに隣接する測定点Ｇiと辺Ｅx、Ｅyとの距離はΔＥＬとなるようにする。被測定断熱材Ｓの形状の角が直角ではない多角形で構成される場合は、端部からの距離ができるだけ間隔ΔＥＬとなるようにとり、かつΔＥＬの値を小さくすることで誤差を小さくする。特に、外皮材の材質がアルミニウムとポリエチレン等の樹脂材により形成されていて、被測定断熱材Ｓの大きさが数１００ｍｍ程度の大きさであれば、間隔ΔＥＬを１０ｍｍ程度とすることが好ましい。次に、各測定点Ｇiにおける全ての局所熱伝導率λpiを測定する。 以上の工程をステップＤと呼ぶ。
【００５４】
最後に測定した全ての局所熱伝導率λpiの平均をとるために、数１３のように、局所熱伝導率λpiの総和を測定点数で割ることにより被測定断熱材λの熱伝導率を求める。ここで、測定点数をｎ個とする。
【００５５】
【数１３】
【００５６】
以上の工程をステップＥと呼ぶ。
【００５７】
このように本発明の方法を用いることで、前記従来の測定方法ではｎ×ｍ回の測定が必要であったが、本発明の方法ではｎ回の基準熱伝導率λbtの測定と、ｍ回の局所ヒートリーク熱伝導率λhtの測定を行えば、それ以上の測定を行うことなしに全ての組み合わせにおける被測定断熱材Ｓの局所熱伝導率λpの算出が行える。また、被測定断熱材Ｓの平面 Ｐu上で複数の測定点Ｇにおける局所熱伝導率λpを測定し、測定値の平均をとることにより、被測定断熱材の熱伝導率λを正確に算出することができる。
【００５８】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における熱伝導率算出方法に関する構成を示した図である。熱伝導率λを算出する流れは上述の実施の形態１の通り、基準断熱材Ｓ´を用いて基準熱伝導率λbtの測定ステップ１０１を行い、また、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ７０１及び１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を用いた局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出ステップ７０２を行い、上述の実施の形態１と同様に、局所ヒートリーク熱伝導率λhtと基準熱伝導率λbtより局所熱伝導率λpの算出ステップ１０３を行い、最後に熱伝導率λの算出ステップ１０４を行う。ここで１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）のカッコ内ｄは、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）が距離の関数として与えられるため、規準とする辺、例えば後述の説明に用いる図８に示した辺Ｅx´から測定点Ｇ´までの最短距離ｄを表している。実施の形態２と上述の実施の形態１との構成上の相違点は、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ７０１を用いることで、凸多角形の被測定断熱材Ｓにおける任意の寸法・形状及び温度条件における局所熱伝導率λpを算出できる点である。
【００５９】
具体的には、凸多角形の所望する寸法・形状の被測定断熱材の局所熱伝導率λpは、断熱材の一辺からのみの熱流の回り込みを表す１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）と基準熱伝導率λbtを用いて算出することができる。まず、局所熱伝導率λpを求める点と被測定断熱材の測定面を構成する各辺からの最短距離を求め、この距離に対応する１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を算出する。次に、算出した１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の前記各辺についての総和を求め、その点の局所ヒートリーク熱伝導率λhtとする。この局所ヒートリーク熱伝導率λhtと基準熱伝導率λbtとから任意の点の局所熱伝導率λpを算出する。また、この局所熱伝導率λpを被測定断熱材の測定面全体に渡って求め、平均を取ることによって被測定断熱材の熱伝導率を定義することができる。
【００６０】
実施の形態２の説明を行う前に、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）について図８を用いて説明する。基準断熱材Ｓ´の測定平面Ｐu´上の測定点Ｇ´において、外皮材４を通過する外皮材通過熱流ｑvは、数１４で表されるように基準断熱材Ｓ´の測定平面Ｐu´に対して垂直方向に伝わる外皮材ヒートリーク熱流ｑv´と外皮材４を伝わるｘ方向外皮材通過熱流ｑvx及びｙ方向外皮材通過熱流ｑvyとに分けられる。
【００６１】
【数１４】
【００６２】
ここでｘ方向外皮材通過熱流ｑvxは辺Ｅx´と平行をなし、ｙ方向外皮材通過熱流ｑvyは辺Ｅy´と平行をなす。そのため、ｘ方向外皮材通過熱流ｑvxとｙ方向外皮材ｑvyのベクトルの向きは直交する。今、被測定断熱材Ｓの辺Ｅy´からの外皮材通過熱流ｑvの回りこみが無い場合を考える。外皮材通過熱流ｑvの回りこみが無い場合とは、辺Ｅy´から伝わる外皮材通過熱流ｑvが測定点Ｇ´へ伝わる経緯で、全て縦方向（芯材６を上下面を通過する方向）に流れ出た状態、つまり測定点Ｇ´が辺Ｅy´から十分に離れていることをいう。この時、外皮材通過熱流ｑvは辺Ｅx´から伝わるｙ方向外皮材通過熱流ｑvyのみとなり、ｘ方向外皮材通過熱流ｑvxは零となる。そのため測定点Ｇ´における外皮材ヒートリーク熱流ｑv´は辺Ｅx´から測定点Ｇ´までの最短経路となる距離ｄに応じて変化する。このため１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）は辺Ｅx´から測定点Ｇ´までの最短距離ｄと外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の変化量との関数として与えられる。
【００６３】
ここから図７に従って、実施の形態２における本発明の断熱材の熱伝導率算出方法について述べるとともに作用を説明する。まず、基準熱伝導率λbtの測定ステップ１０１を行う。基準熱伝導率λbtの測定は、上述の実施の形態１と同じ方法により求めることができる。
【００６４】
次に、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ７０１を行う。図９は１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ７０１に関するフローチャートである。１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出を行う流れとして、まず、基準断熱材Ｓ´を用いて局所熱伝導率λpの測定点Ｇ´の設定ステップ９０１を行い、設定した複数ある測定点Ｇ´における１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を算出するために、局所熱伝導率λpを測定できるかの判定ステップ９０２を行い、この判定で測定が可能であることが判れば、設定した測定点Ｇ´における局所熱伝導率λpの測定ステップ９０３を行い、最後に測定した局所熱伝導率λpから１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ９０４を行う。
【００６５】
図１０は、局所熱伝導率λpの測定点Ｇi´の設定ステップ９０１に関する説明図である。局所熱伝導率λpの測定は、長辺と短辺の長さに差があまりなく、向かい合う辺と辺同士が十分に距離のある長方形形状の基準断熱材Ｓ´を用いて行う。測定点Ｇi´の位置を決めるために、基準断熱材Ｓ´の中心を通り基準断熱材Ｓ´の測定面Ｐu´を構成する辺Ｅy´と平行となるように測定線ＥＬ´を１本ひく。少なくとも３点以上の測定点Ｇi´を測定線ＥＬ´上に基準断熱材Ｓ´の中心点Ｇ1´から間隔ΔＥ´y刻みで等間隔に配置する。ここでＧi´の下文字ｉは、測定点番号を表し、中心点を基準に中心点をｉ＝１、中心点から間隔ΔＥ´y離れた測定点番号をｉ＝２、中心点から間隔（ｊ−１）×ΔＥy離れた測定点番号をｉ＝ｊとする。
【００６６】
測定点の位置が決定すれば、次に１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出のための局所熱伝導率λpの判定ステップ９０２を行う。この局所熱伝導率λpを測定する場合、局所熱伝導率λpもまた基準断熱材Ｓ´の１辺からのみ伝わる外皮材通過熱流ｑvを表す必要がある。また、説明のために、測定点Ｇi´における局所熱伝導率を特にλpiとしてあらわす。
【００６７】
測定では、基準断熱材Ｓ´の１辺からのみの外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の変化量を測定する必要があるため、基準断熱材Ｓ´を構成する他辺からの外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の影響が入らないようにするため、基準とする１辺を基準断熱材Ｓ´を構成する辺のうち長辺を取る必要がある。ここでは、長方形形状の基準断熱材Ｓ´の長辺である１辺を辺Ｅx´として説明を行う。まず、辺Ｅx´以外からの外皮材通過熱流ｑvの影響が入らないよう、測定面Ｐu´を構成する辺Ｅx´、辺Ｅy´から等距離に位置する中心点Ｇ1´の局所熱伝導率λp1を測定する。次に、測定した中心点Ｇ1´の局所熱伝導率λp1が基準熱伝導率λbtと一致するかを判定し、中心点Ｇ1´において外皮材通過熱流ｑvの影響がないことを確認する。中心点Ｇ1´における局所熱伝導率λp1が基準熱伝導率λbtより高くなる場合は、基準断熱材Ｓ´の辺Ｅx´、Ｅy´からの熱流ｑvが中心点Ｇ1にまで伝わっていることを表している。この場合、基準断熱材Ｓ´の寸法をさらに大きく取る必要がある。
【００６８】
一方、中心点Ｇ1´における局所熱伝導率λp1が基準熱伝導率λbtと一致すれば、中心点Ｇ1´上では、基準断熱材Ｓ´の辺Ｅx´、Ｅy´から伝わる外皮材通過熱流ｑvの影響が無いことがわかる。また、測定線ＥＬ´上に設けた測定点Ｇi´上でも、基準断熱材Ｓ´の辺Ｅy´から伝わる外皮材通過熱流ｑvが無く、辺Ｅx´から伝わる外皮材通過熱流ｑvのみとなるため、基準断熱材Ｓ´の１辺からのみ伝わる外皮材通過熱流ｑvの影響を表すことができる。特に、外皮材の材質がアルミニウムとポリエチレン等の樹脂材により形成されていれば、基準断熱材Ｓ´の大きさとして１５０ｍｍ×１５０ｍｍ程度以上の正方形形状とすることが好ましい。
【００６９】
次に、局所熱伝導率λpの測定方法１９として、測定線ＥＬ´上に配した全ての測定点Ｇi´における局所熱流ｑ、温度Ｔ1i、Ｔ2i及び断熱材厚さＬを求め、測定点Ｇi´における局所熱伝導率λpiを上述実施の形態１で用いた式３により算出する。最後に、求めた局所熱伝導率λpiと基準熱伝導率λbtとを用いて１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出方法２０を行う。上述の実施の形態１のように、局所ヒートリーク熱伝導率λhtは測定点Ｇi´で測定される局所熱伝導率λpiから基準熱伝導率λbtを引いた値となるため、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）についても同様に算出が行え、数１５で表される。
【００７０】
【数１５】
【００７１】
以上の工程をステップＦと呼ぶ。
【００７２】
１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）は、最短距離ｄの関数として表されるため、例えば、数１６のような最短距離ｄを用いた関数として与えることができる。
【００７３】
【数１６】
【００７４】
ここで、ｄは距離を表し、Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ａ3、・・・、Ａnはｎ次の多項式の係数である。
【００７５】
また、温度Ｔ1i、Ｔ2iの温度差が変化する場合、上述の実施の形態１と同様に、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）もまた変化する。所望する温度Ｔ1i、Ｔ2iの温度差をΔＴCiとし、予め算出しておいた温度差ΔＴai、ΔＴbiにおける１次元局所ヒートリーク熱伝導率をそれぞれλht（ｄ）a、λht（ｄ）bとする。この局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）a、λht（ｄ）bを用いて、温度差ΔＴCiにおける局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）cは、例えば線形補間方法により数１７で求められる。
【００７６】
【数１７】
【００７７】
この時、温度差ΔＴai、ΔＴbiの選択には、温度差ΔＴCiが温度差ΔＴai、ΔＴbiの間に含まれるよう定めることが好ましい。このように１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を温度の関数として取り扱うことで、所望する温度差における１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を、予め測定しておいた１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）より測定することなしに算出することができる。以上の工程をステップＧと呼ぶ。
【００７８】
次に、上述の方法で求めた１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を用いた局所ヒートリーク熱伝導率算出ステップ７０２について説明する。図１１は、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を用いた局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出に関するフローチャートである。局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出の流れとして、まず、被測定断熱材Ｓの測定点Ｇと被測定断熱材Ｓの各辺との最短距離ｄの算出ステップ１１１を行い、各辺の最短距離ｄにおける１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ１１２を行なう。このステップで算出した１次元局所ヒートリーク熱伝導率の和から局所ヒートリーク熱伝導率を算出するステップ１１３を行い、最後に、測定点Ｇにおける局所熱伝導率λpの算出ステップ１１４を行う。上記の１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を用いた局所熱伝導率λpの算出に関する具体例について図１２を用いて説明する。図１２は、４辺から構成された被測定断熱材Ｓを用いた例である。まず、所望する測定点Ｇから辺Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3、Ｅ4に対する最短距離ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4の算出を行う。次に、求めたそれぞれの最短距離ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4に対する１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ1）、 λht（ｄ2）、 λht（ｄ3）、λht（ｄ4）を数１５より算出する。最後に、求めた１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ1）、λht（ｄ2）、λht（ｄ3）、λht（ｄ4）と、基準熱伝導率λbtとを足し合せることで局所熱伝導率λpの算出を行う。
【００７９】
被測定断熱材Ｓがｎ角形の場合、被測定断熱材Ｓを構成する辺Ｅm（ｎ≧ｍ）から測定点Ｇまでの最短距離ｄmで得られる１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄm）と、基準熱伝導率λbtを用いて局所熱伝導率λpは数１８で表される。
【００８０】
【数１８】
【００８１】
以上の工程をステップＨと呼ぶ。
【００８２】
このように数１８を用いることで、予め基準断熱材により基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtを求めておくことで、被測定断熱材Ｓの寸法・形状及び温度が変わる場合でも、所望する局所熱伝導率λpを測定することなく算出できるという効果が得られる。
【００８３】
また、被測定断熱材の熱伝導率λは、上述の実施の形態１と同じ方法により、局所熱伝導率λpを被測定断熱材の測定面全体の平均をとることにより求めることができる。
【００８４】
次に、本発明の方法を用いて得られた結果と実験により得られた結果について説明する。図１３は、本発明の方法で用いた被測定断熱材Ｓの測定環境の説明図である。被測定断熱材Ｓにおいて、まず、格子状に複数の測定線ＥＬを間隔ΔＥで等間隔にひき、また、測定線ＥＬが構成する格子の交点の１点は、被測定断熱材Ｓの中心を通るようにひく。ここで、測定した被測定断熱材Ｓの形状は、正方形、長方形の２種類で、厚さ２ｍｍの心材７を外皮材４で被った構造の断熱材である。断熱材形状のそれぞれの寸法は、正方形が５０ｍｍ×５０ｍｍ、１００ｍｍ×１００ｍｍ、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、長方形が４０ｍｍ×８０ｍｍ、６０ｍｍ×１２０ｍｍ、８０ｍｍ×１６０ｍｍ、となる６種類の断熱材を測定し結果比較を行った。測定に際して間隔ΔＥＬは１０ｍｍ間隔とし、また、測定線ＥＬが形成する格子形状は直交するような配置として測定を行う。
【００８５】
測定点Ｇにおける局所熱伝導率λPは被測定断熱材の厚さＬ、測定点をＧ、測定点Ｇにおける検査面積をΔＧ、測定点Ｇにおける温度をＴ1、Ｔ2、温度をＴ1、Ｔ2の平均温度をとる周囲温度をＴa、測定点Ｇにおける熱流をｑとして、熱流ｑと温度Ｔ1、Ｔ2及び断熱材の厚さＬを測定し数３より測定点Ｇにおける局所熱伝導率λpを測定する。また、本発明の方法についても、上述した実施の形態２の方法により局所熱伝導率λpを算出した後、数１３を用いて、全ての測定点Ｇにおける局所熱伝導率λpの平均をとり熱伝導率λを算出する。
【００８６】
図１４、１５は、実験により測定された熱伝導率λ及び本発明の方法により算出された熱伝導率λとの結果比較図である。図１４は正方形、図１５は長方形についてそれぞれ上述した方法により熱伝導率λを測定した結果であり、熱伝導率λは、夫々の結果において平均１％前後で良好に一致し、最大でも誤差約３％以内に収まることがわかる。
【００８７】
本発明の方法により、予め基準断熱材Ｓ´により基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtを求めておくことで、被測定断熱材Ｓの寸法・形状及び温度が変わる場合でも、所望する局所熱伝導率λpを測定することなく算出でき、また、被測定断熱材の熱伝導率λは、この算出された局所熱伝導率λpを被測定断熱材の測定面全体の平均をとることにより、簡単かつ正確に算出できるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の断熱材の熱伝導率算出方法は、断熱材、特に外皮材と芯材とから構成された断熱材の熱伝導率を算出するのに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１における断熱材の熱伝導率算出方法のフローチャート
【図２】本発明の実施の形態１における断熱材の熱伝導率算出方法の測定環境及び基準熱伝導率と局所ヒートリーク熱伝導率の説明図
【図３】基準熱伝導率λbtの測定ステップのフローチャート
【図４】基準熱伝導率λbtの測定ステップに関する説明図
【図５】局所ヒートリーク熱伝導率の算出に関する説明図
【図６】熱伝導率λの算出ステップの説明図
【図７】本発明の実施の形態２における断熱材の熱伝導率算出方法のフローチャート
【図８】１次元局所ヒートリーク熱伝導率の説明図
【図９】１次元局所ヒートリーク熱伝導率算出ステップのフローチャート
【図１０】熱伝導率の測定点の設定に関する説明図
【図１１】１次元局所ヒートリーク熱伝導率を用いた局所ヒートリーク熱伝導率算出ステップのフローチャート
【図１２】局所熱伝導率算出に関する具体例を示した説明図
【図１３】本発明の方法及び実験で用いた被測定断熱材の測定環境の説明図
【図１４】実験と本発明の方法により得られた正方形形状の熱伝導率結果の比較図
【図１５】実験と本発明の方法により得られた長方形形状の熱伝導率結果の比較図
【図１６】断熱材の芯材と外皮材を伝わる熱流経路を示した図
【図１７】従来の測定方法及び測定装置に関する説明図
【符号の説明】
【００９０】
Ｓ 被測定断熱材
４ 外皮材
６ 芯材
１０１ 基準熱伝導率λbtの測定ステップ
１０２ 局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出ステップ
１０３ 局所熱伝導率λpの算出ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫用や住宅用、車載用として普及している外皮材で内部の高性能断熱材料を被った構成のもの、例えば真空断熱材の熱伝導率を算出する断熱材の熱伝導率算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、断熱材の熱伝導率算出方法として、ＪＩＳ１４２０，ＩＳＯ８３０１等において詳細が規定されているが、特に真空断熱材のような芯材を外皮材で覆う形式の断熱材では、温度条件により断熱材の外皮材を通る外皮材通過熱流が変化するため熱伝導率の算出は困難であった。
【０００３】
図１６は、熱流の経路を示す断熱材Ｓの断面を示した図である。断熱材Ｓの下平面１から上平面２へ伝わる矢印で表す総和熱流３は、外皮材４の中を流れる外皮材通過熱流５と芯材６を通過する芯材通過熱流７とにほぼ２分されて流れている。通常、均一な物質の熱伝導率は、温度条件が多少変化してもほぼ一定であるが、上述したような外皮材４と芯材６とからなる断熱材Ｓの場合には、断熱材の上平面２と下平面１の温度条件が変化すれば、外皮材通過熱流５と芯材通過熱流７がそれぞれ変わるため、熱伝導率も変化する。
【０００４】
そこで、従来このような断熱材Ｓの熱伝導率を算出する場合、外皮材４を通る外皮材通過熱流５と、断熱材Ｓの上平面２と下平面１とを貫く芯材通過熱流７とを別々に測定する装置を用いて算出していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１７は、前記測定装置に関する説明図である。測定装置は、測定対象となる断熱材Ｓの上下に縦方向の熱流密度Ｆuh、Ｆlhを測定するための２つの熱流計ｆu、ｆlと、外皮材４を通る熱流密度Ｆuv、Ｆlvを測定するための横方向に配置させた熱流計ｆuh、ｆlhからなる。熱流計ｆuh、ｆlhは、熱流計ｆu、ｆlと密着して配置されている。断熱材Ｓの上平面２の温度Ｔ1と下平面１の温度Ｔ2との温度差を一定に保ち、かつ断熱材Ｓの周囲温度Ｔaを、温度Ｔ1及び温度Ｔ2を用いて数１で表される平均温度に保ちながら測定する。
【０００６】
【数１】
【０００７】
上平面２と下平面１のそれぞれにおいて、断熱材Ｓの縦方向の熱流密度Ｆuh、Ｆlhと横方向の熱流密度Ｆuv、Ｆlvの２つの伝熱経路の合計した熱流密度Ｆut、Ｆltと定義すれば、Ｆut、Ｆltは数２で表される。
【０００８】
【数２】
【０００９】
本測定方法により、Ｆut、Ｆltを用いて断熱材Ｓの熱伝導率λa、縦方向の熱伝導率λv及び外皮材の熱伝導率λcは数３により求められる。
【００１０】
【数３】
【特許文献１】特開平７−２０９２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来の方法では、断熱材の温度条件や寸法・形状及び材質が変われば断熱材の外皮材を通過する熱流が変化するために、その度に測定対象となる断熱材の熱流と温度を計測し、熱伝導率を算出しなければならないという課題を有していた。つまり、λa、λv、λcを分けて計測することはできるが、それらの関係が非常に複雑であるので、一部の条件が変わった時に、既知のλa、λv、λcから新しい条件に対応する値を求められないという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、所望する寸法・形状及び温度条件の測定対象となる断熱材の熱伝導率を測定することなく、簡単かつ正確に算出する方法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】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱伝導率算出方法は、断熱材Ｓの厚みと芯材の種類が同じである基準断熱材Ｓ´を予め用意し、その上面中心の芯材通過熱流ｑhを測定し基準熱伝導率λbtを算出するステップ（ステップＡと呼ぶ）と、外皮材の一面から対面の測定点Ｇにおいて前記外皮材を介して伝わる局所ヒートリーク熱流ｑ´を算出し、局所ヒートリーク熱伝導率λhtを算出するステップ（ステップＢと呼ぶ）と、前記基準熱伝導率λbtと前記局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを合算して、前記断熱材Ｓの測定点Ｇの熱伝導率λpi（ｉは１）を算出するステップ（ステップＣと呼ぶ）からなることを特徴とする。さらに、前記ステップＣを前記外皮材の測定面全体におけるｎ個の測定点で行うステップ（ステップＤと呼ぶ）と、前記ｎ個の測定点で算出された熱伝導率λPi（ｉは１からｎ）を総和した値を測定点数ｎで除した値から前記断熱材Ｓの熱伝導率λを算出するステップ（ステップＥと呼ぶ）からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の断熱材の熱伝導率算出方法によれば、予め基準断熱材Ｓ´の基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを求めておけば、所望する断熱材Ｓの熱伝導率λpi（ｉは１）を測定することなしに簡単かつ正確に算出することができる。この熱伝送率λpi（ｉは１）を測定面全体におけるｎ個の測定点で算出し、その平均をとることによって断熱材Ｓの熱伝導率λを正確に算出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
なお、図１６と図１７と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における断熱材の熱伝導率算出方法のフローチャートである。図１において１０１は基準熱伝導率λbtの測定ステップ、１０２は局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出ステップ、１０３は基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtを用いて求められる断熱材の熱伝導率λpi（ｉは１、以降局所熱伝導率λPと呼ぶ）の算出ステップ、１０４は被測定断熱材の測定面全体に渡って局所熱伝導率λPを求め、平均を取ることで決定できる熱伝導率λの算出ステップである。
【００１８】
具体的には、まず、基準断熱材Ｓ´を用いて基準熱伝導率λbtを算出する。基準断熱材Ｓ´は、所望する被測定断熱材の外皮材、芯材の物性及び厚みが同構成で、基準断熱材Ｓ´の中央部まで外皮材を介して熱流が伝わらない十分大きな長方形形状の断熱材である。基準熱伝導率λbtは、基準断熱材Ｓ´の中央部において熱流及び温度を測定し算出する。
【００１９】
次に、局所ヒートリーク熱伝導率λhtを算出する。局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出方法は、被測定断熱材の局所熱伝導率λPを測定し、この局所熱伝導率λPと予め測定した基準熱伝導率λbtとの差として求める。
【００２０】
基準熱伝導率λbtは主として芯材の材質により、局所ヒートリーク熱伝導率λhtは主として外皮材の材質により変化するので、厚みと形状が同一である被測定断熱材であれば、各種芯材や外皮材に対して基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtを予め求めておくことにより、各種芯材と外皮材との組み合わせで構成される被測定断熱材の局所熱伝導率λPを予め求めた基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtとの和より簡単かつ正確に算出することができる。この局所熱伝導率λPを被測定断熱材の測定面全体に渡って求め、平均を取ることによって被測定断熱材の熱伝導率λを定義することができる。
【００２１】
断熱材の熱伝導率λの算出方法を説明する前に、図２を用いて本発明における断熱材の測定環境及び基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtについて説明する。
【００２２】
図２は、芯材６を外皮材４で被った構成の被測定断熱材Ｓの断面図である。Ｐu、Ｐlは被測定断熱材Ｓの上下の平面、Ｅx、Ｅyは平面Ｐuを構成する辺、Ｌは被測定断熱材Ｓの厚さ、Ｇは平面Ｐu上の任意の測定点、Ｔaは周囲温度であり、従来技術と同様に数１の通り測定点Ｇにおける上面温度Ｔ1と下面温度Ｔ2の平均値で表される。
【００２３】
【数１】
【００２４】
測定において上面温度Ｔ1及び下面温度Ｔ2に温度差ができれば、外皮材４を通過する外皮材通過熱流ｑvと芯材６を通過する縦方向の芯材通過熱流ｑhとが生じる。外皮材通過熱流ｑvは外皮材を伝わる一方、測定点Ｇの上面Ｐuへ外皮材通過熱流ｑvの一部が外皮材ヒートリーク熱流ｑv´として伝わる。局所熱流ｑは縦方向に通過する外皮材ヒートリーク熱流ｑv´と芯材６を通過する縦方向の芯材通過熱流ｑhとの和となり数４として表される。
【００２５】
【数４】
【００２６】
また、基準熱伝導率λbtは芯材通過熱流ｑhのみの熱伝導率を表したものであり、局所ヒートリーク熱伝導率λhtは外皮材４を介して伝わる縦方向の外皮材ヒートリーク熱流ｑv´のみの熱伝導率を表したものであるため、測定点Ｇにおける温度Ｔ1、Ｔ2、検査面積ΔＧ及び被測定断熱材Ｓの厚さＬを用いて数５で表される。
【００２７】
【数５】
【００２８】
この芯材通過熱流ｑhは芯材６の材質により変化する。一般に、芯材６は外皮材４に比べて局所熱伝導率λpが桁違いに小さいため、芯材通過熱流ｑhは任意の測定点Ｇでほぼ一定の値となる。一方、局所ヒートリーク熱伝導率λhtは、測定点Ｇのとる位置により外皮材通過熱流ｑvが異なるため一定値とはならない。以下に、本発明の断熱材の熱伝導率算出方法について述べるとともに作用を説明する。
【００２９】
熱伝導率を求めたい被測定断熱材Ｓの周囲温度Ｔaと上下平面温度Ｔ1、Ｔ2が決まれば、まず、基準熱伝導率λbtの測定ステップ１０１を行う。詳細に説明するために図３を用いて説明する。図３は、基準熱伝導率λbtの測定ステップ１０１の流れを示したフローチャートである。基準熱伝導率λbtを測定する流れとして、局所熱伝導率λpの測定点の設定ステップ３０１を行った後、基準断熱材の局所熱伝導率λpの測定ステップ３０２を行い、最後に、基準熱伝導率λbtの判定ステップ３０３により基準熱伝導率λbtを求める。
【００３０】
図４は、基準熱伝導率λbtの測定方法に関する説明図である。図３に示した局所熱伝導率λpの測定点の設定ステップ３０１を行うために用いる基準断熱材Ｓ´の芯材６、外皮材４の物性及び厚さＬは、所望する被測定断熱材Ｓと芯材６、外皮材４の物性及び厚さＬが同じとなるものを用いる。基準熱伝導率λbtは外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の影響がない局所熱伝導率λpを測定する必要があるため、基準断熱材Ｓ´の形状は、向かい合う辺同士の距離ができるだけ離れている形状を用いる。特に、基準断熱材Ｓ´の寸法として長辺と短辺との長さが一致する１５０ｍｍ×１５０ｍｍ以上の正方形形状が好ましい。また基準断熱材Ｓ´は、上面を構成する辺の長さが厚みの６倍以上であることが好ましい。
【００３１】
まず図３に示した局所熱伝導率λpの測定点の設定ステップ３０１を行う。図４の基準断熱材Ｓ´の上下平面Ｐu´、Ｐl´上に、上平面Ｐu´を構成する辺Ｅx´、Ｅy´と平行となる複数の線ＥＬ´を、間隔ΔＥ´で等間隔となるよう格子状に描く。この時、１本の線ＥＬ´は基準断熱材Ｓ´の中心点を通るようにひく。格子状にひかれた線ＥＬ´のそれぞれの交点を測定点Ｇ´とし、特に上平面Ｐu´の中心点をＣ、中心点Ｃに隣接する測定点をＣ´とする。ここで間隔ΔＥ´は１０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３２】
次に図３に示した基準断熱材Ｓ´の局所熱伝導率λpの測定ステップ３０２を行う。図４の測定点Ｇ´、Ｃ及びＣ´における局所熱流ｑ、温度Ｔ1、Ｔ2、測定点Ｇ´における検査面積ΔＧ´及び断熱材厚さＬを夫々求め、数６のように測定点Ｇ´、Ｃ及びＣ´における局所熱伝導率λpを求める。
【００３３】
【数６】
【００３４】
最後に、図３に示した局所熱伝導率λpの測定ステップ３０２で求めた局所熱伝導率λpが基準熱伝導率λbtとなり得るかどうかの基準熱伝導率λbtの判定ステップ３０３を行う。基準熱伝導率λbtの判定は数６のように、図４の測定点Ｃにおける局所熱伝導率λpが、測定点Ｃに隣接する夫々の測定点Ｃ´の局所熱伝導率λpと同じとなるかどうかで行い、この条件を満たす局所熱伝導率λpを基準熱伝導率λbtとする。
【００３５】
この判定方法の手続きとして、まず、測定点Ｃの局所熱伝導率λpが格子上に設定された測定点Ｃ´に隣接する夫々の測定点Ｇ´の局所熱伝導率λpと比べて最小となるかどうかを判定する。測定点Ｃの局所熱伝導率λpが最小となる場合は、測定点Ｃが辺Ｅx´またはＥy´から等距離にあるため、辺Ｅx´、Ｅy´から回り込む外皮材通過熱流ｑvが上平面Ｐu´の中心点で最小となる場合と、辺Ｅx´、Ｅy´からの熱の回り込みがなく芯材通過熱流ｑhのみとなる場合がある。測定点Ｃの局所熱伝導率λpが最小とならない場合は、基準断熱材Ｓ´の形状や厚さＬが不均一であるため、辺Ｅx´、Ｅy´から回り込む外皮材通過熱流ｑvの伝わりが不均一となる場合であり、この場合は、基準断熱材Ｓ´の形状や厚さを均一にする必要がある。
【００３６】
次に、測定点Ｃの局所熱流ｑが芯材通過熱流ｑhのみとなるかどうかを判定する。判定方法として、測定点Ｃ、Ｃ´の局所熱伝導率λpがそれぞれ同じ値をとるかどうかを判定する。これは、辺Ｅx´、Ｅy´からの熱の回り込みがある場合は、隣接する測定点Ｃ´の局所熱伝導率λpが、測定点Ｃの局所熱伝導率λpよりも高くなるが、辺Ｅx´、Ｅy´からの熱の回り込みがない場合は、測定点Ｃ、Ｃ´における局所熱伝導率λpが芯材通過熱流ｑhの影響のみとなるため、測定点Ｃ、Ｃ´のいずれの場所でも局所熱伝導率λpがそれぞれ同じ値となるためである。測定点Ｃ、Ｃ´の局所熱伝導率λpがそれぞれ一致しない場合は、辺Ｅx´、Ｅy´からの熱の回り込みの影響をなくすため、測定に用いた基準断熱材Ｓ´よりも辺Ｅx´、辺Ｅy´の長さが各々長いものを用いる必要がある。これより基準熱伝導率λbtは上記の判定方法より決定する。 以上の工程をステップＡと呼ぶ。
【００３７】
基準熱伝導率λbtが決まれば、図１で示した局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出ステップ１０２を行う。図５は局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出に関する説明図である。平面Ｐu上の任意の測定点Ｇにおける芯材通過熱流ｑhは一般に、芯材６の局所熱伝導率λpが外皮材４に比べて小さいためほぼ一定の値となる。また、外皮材４の厚みは芯材６に比べて桁違いに薄いため、測定点Ｇにおける芯材通過熱流ｑhは、外皮材４においてほとんど拡散せずに縦方向へ流れる。そのため、外皮材４を介して伝わる縦方向の外皮材ヒートリーク熱流ｑv´は、局所熱流ｑから芯材通過熱流ｑhを差し引いた形となり、数７で表される。
【００３８】
【数７】
【００３９】
また、数５、数６より、外皮材ヒートリーク熱流ｑv´、局所熱流ｑ及び芯材通過熱流ｑhは数８として表される。
【００４０】
【数８】
【００４１】
上記より得られた数８を数７に代入することにより数９が得られる。
【００４２】
【数９】
【００４３】
数９で得られた局所ヒートリーク熱伝導率λhtは、温度Ｔ1、Ｔ2の温度差が変化すると、それに合わせて変化する。温度Ｔ1、Ｔ2の温度差が変化する場合、局所ヒートリーク熱伝導率λhtを温度差の関数として取り扱うことで、所望する温度差における局所ヒートリーク熱伝導率λhtを算出することができる。つまり、所望する温度Ｔ1、Ｔ2の温度差をΔＴCとし、予め算出しておいた温度差ΔＴa、ΔＴbにおける局所ヒートリーク熱伝導率をそれぞれλhta、λhtbとすると、この局所ヒートリーク熱伝導率λhta、λhtbを用いて、温度差ΔＴCにおける局所ヒートリーク熱伝導率λhtcは数学的補間、例えば線形補間方法やラグランジュ補間方法により求めることができる。線形補間方法の一例を数１０に示す。ここで、ａは温度差による重み係数である。
【００４４】
【数１０】
【００４５】
この時、温度差ΔＴa、ΔＴbの選択には、温度差ΔＴcが温度差ΔＴa、ΔＴbの間に含まれるよう定めることが好ましい。このように局所ヒートリーク熱伝導率λhtを温度差の関数として取り扱うことで、所望する温度差における局所ヒートリーク熱伝導率λhtを、予め測定しておいた局所ヒートリーク熱伝導率λhtより測定することなしに算出することができる。 以上の工程をステップＢと呼ぶ。
【００４６】
次に図１に示した局所熱伝導率λpの算出ステップ１０３を行う。所望する測定点Ｇの局所熱伝導率λpは予め算出した局所ヒートリーク熱伝導率λhtと基準熱伝導率λbtとにより数９を変形した数１１で与えられる。
【００４７】
【数１１】
【００４８】
数１１より局所熱伝導率λpは基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtとの足し合わせであることが解る。これは局所ヒートリーク熱伝導率λhtが主として外皮材４の外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の影響を受け、基準熱伝導率λbtが主として芯材６の芯材通過熱流ｑhの影響を受けるためである。つまり、複数ある外皮材４の局所ヒートリーク熱伝導率λhtと、複数ある芯材６の基準熱伝導率λbtとを予め別々に測定しておけば、所望する外皮材４と芯材６の組み合わせにおける被測定断熱材Ｓの局所熱伝導率λpは、被測定断熱材Ｓの厚みと形状がそれぞれ同一であれば、局所ヒートリーク熱伝導率λhtと基準熱伝導率λbtの足し合わせを行うだけで、所望する組み合わせの局所熱伝導率を算出することができる。
【００４９】
例えば、ｎ個の芯材Ｓ1、Ｓ2・・・Ｓi・・・Ｓnと、ｍ個の外皮材Ｓ1´、Ｓ2´・・・Ｓj´・・・Ｓm´の組み合わせ、つまりｎ×ｍ個を測定する場合、前記従来の測定方法では、全ての被測定断熱材Ｓの組み合わせｎ×ｍ回を測定する必要がある。一方、本発明の方法を用いれば、外皮材４に対応した局所ヒートリーク熱伝導率λhtをｎ回と、芯材６に対応した基準熱伝導率λbtをｍ回測定し、所望する被測定断熱材Ｓの外皮材４の基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを足し合わせることで、所望する局所熱伝導率λpが求められる。例えば、被測定断熱材Ｓを構成する芯材６と外皮材４との各組み合わせにおける局所熱伝導率λpは、それぞれの芯材Ｓ1、Ｓ2・・・Ｓi・・・Ｓnの基準熱伝導率λbt1、λbt2・・・λbti・・・λbtmと、各々の外皮材Ｓ1´、Ｓ2´・・・Ｓj´・・・Ｓm´の局所ヒートリーク熱伝導率をλht1、λht2・・・λhtj・・・λhtnとを用いて、種類ｉの心材７と、種類ｊの外皮材４との組み合わせにおける局所熱伝導率λpは数１２で表される。
【００５０】
【数１２】
【００５１】
以上の工程をステップＣと呼ぶ。
【００５２】
最後に、図１に示した熱伝導率λの算出ステップ１０４を行う。図６は、図１に示した熱伝導率λの算出ステップ１０４の説明図である。芯材６を外皮材４で被った形式の被測定断熱材Ｓの局所熱伝導率λpiは、測定面Ｐu上の測定点Ｇiの測定位置により、夫々異なる値をとるため、被測定断熱材Ｓの熱伝導率λを求める場合、測定面Ｐu上に複数の測定点Ｇiを配置し、この測定点Ｇiにおける局所熱伝導率λpiを夫々測定し、測定した局所熱伝導率λpiの総和平均をとることで正確に熱伝導率λを求めることができる。ここで、測定点Ｇi及び局所熱伝導率λpiの下付き添え字ｉは、測定点番号を表す。
【００５３】
熱伝導率λの算出方法４は、まず、被測定断熱材Ｓの測定面Ｐu上に、複数の測定線ＥＬを格子状に間隔ΔＥで等間隔にひき、夫々の格子状に測定点Ｇiを配置する。この時、測定線ＥＬが形成する格子形状は直交するようにとる。また、間隔ΔＥＬは、断熱材の熱伝導率λが所望する誤差以内に収まるよう十分に小さくとる。被測定断熱材Ｓの測定面を構成する辺Ｅx、Ｅyに隣接する測定点Ｇiと辺Ｅx、Ｅyとの距離はΔＥＬとなるようにする。被測定断熱材Ｓの形状の角が直角ではない多角形で構成される場合は、端部からの距離ができるだけ間隔ΔＥＬとなるようにとり、かつΔＥＬの値を小さくすることで誤差を小さくする。特に、外皮材の材質がアルミニウムとポリエチレン等の樹脂材により形成されていて、被測定断熱材Ｓの大きさが数１００ｍｍ程度の大きさであれば、間隔ΔＥＬを１０ｍｍ程度とすることが好ましい。次に、各測定点Ｇiにおける全ての局所熱伝導率λpiを測定する。 以上の工程をステップＤと呼ぶ。
【００５４】
最後に測定した全ての局所熱伝導率λpiの平均をとるために、数１３のように、局所熱伝導率λpiの総和を測定点数で割ることにより被測定断熱材λの熱伝導率を求める。ここで、測定点数をｎ個とする。
【００５５】
【数１３】
【００５６】
以上の工程をステップＥと呼ぶ。
【００５７】
このように本発明の方法を用いることで、前記従来の測定方法ではｎ×ｍ回の測定が必要であったが、本発明の方法ではｎ回の基準熱伝導率λbtの測定と、ｍ回の局所ヒートリーク熱伝導率λhtの測定を行えば、それ以上の測定を行うことなしに全ての組み合わせにおける被測定断熱材Ｓの局所熱伝導率λpの算出が行える。また、被測定断熱材Ｓの平面 Ｐu上で複数の測定点Ｇにおける局所熱伝導率λpを測定し、測定値の平均をとることにより、被測定断熱材の熱伝導率λを正確に算出することができる。
【００５８】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における熱伝導率算出方法に関する構成を示した図である。熱伝導率λを算出する流れは上述の実施の形態１の通り、基準断熱材Ｓ´を用いて基準熱伝導率λbtの測定ステップ１０１を行い、また、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ７０１及び１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を用いた局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出ステップ７０２を行い、上述の実施の形態１と同様に、局所ヒートリーク熱伝導率λhtと基準熱伝導率λbtより局所熱伝導率λpの算出ステップ１０３を行い、最後に熱伝導率λの算出ステップ１０４を行う。ここで１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）のカッコ内ｄは、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）が距離の関数として与えられるため、規準とする辺、例えば後述の説明に用いる図８に示した辺Ｅx´から測定点Ｇ´までの最短距離ｄを表している。実施の形態２と上述の実施の形態１との構成上の相違点は、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ７０１を用いることで、凸多角形の被測定断熱材Ｓにおける任意の寸法・形状及び温度条件における局所熱伝導率λpを算出できる点である。
【００５９】
具体的には、凸多角形の所望する寸法・形状の被測定断熱材の局所熱伝導率λpは、断熱材の一辺からのみの熱流の回り込みを表す１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）と基準熱伝導率λbtを用いて算出することができる。まず、局所熱伝導率λpを求める点と被測定断熱材の測定面を構成する各辺からの最短距離を求め、この距離に対応する１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を算出する。次に、算出した１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の前記各辺についての総和を求め、その点の局所ヒートリーク熱伝導率λhtとする。この局所ヒートリーク熱伝導率λhtと基準熱伝導率λbtとから任意の点の局所熱伝導率λpを算出する。また、この局所熱伝導率λpを被測定断熱材の測定面全体に渡って求め、平均を取ることによって被測定断熱材の熱伝導率を定義することができる。
【００６０】
実施の形態２の説明を行う前に、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）について図８を用いて説明する。基準断熱材Ｓ´の測定平面Ｐu´上の測定点Ｇ´において、外皮材４を通過する外皮材通過熱流ｑvは、数１４で表されるように基準断熱材Ｓ´の測定平面Ｐu´に対して垂直方向に伝わる外皮材ヒートリーク熱流ｑv´と外皮材４を伝わるｘ方向外皮材通過熱流ｑvx及びｙ方向外皮材通過熱流ｑvyとに分けられる。
【００６１】
【数１４】
【００６２】
ここでｘ方向外皮材通過熱流ｑvxは辺Ｅx´と平行をなし、ｙ方向外皮材通過熱流ｑvyは辺Ｅy´と平行をなす。そのため、ｘ方向外皮材通過熱流ｑvxとｙ方向外皮材ｑvyのベクトルの向きは直交する。今、被測定断熱材Ｓの辺Ｅy´からの外皮材通過熱流ｑvの回りこみが無い場合を考える。外皮材通過熱流ｑvの回りこみが無い場合とは、辺Ｅy´から伝わる外皮材通過熱流ｑvが測定点Ｇ´へ伝わる経緯で、全て縦方向（芯材６を上下面を通過する方向）に流れ出た状態、つまり測定点Ｇ´が辺Ｅy´から十分に離れていることをいう。この時、外皮材通過熱流ｑvは辺Ｅx´から伝わるｙ方向外皮材通過熱流ｑvyのみとなり、ｘ方向外皮材通過熱流ｑvxは零となる。そのため測定点Ｇ´における外皮材ヒートリーク熱流ｑv´は辺Ｅx´から測定点Ｇ´までの最短経路となる距離ｄに応じて変化する。このため１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）は辺Ｅx´から測定点Ｇ´までの最短距離ｄと外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の変化量との関数として与えられる。
【００６３】
ここから図７に従って、実施の形態２における本発明の断熱材の熱伝導率算出方法について述べるとともに作用を説明する。まず、基準熱伝導率λbtの測定ステップ１０１を行う。基準熱伝導率λbtの測定は、上述の実施の形態１と同じ方法により求めることができる。
【００６４】
次に、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ７０１を行う。図９は１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ７０１に関するフローチャートである。１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出を行う流れとして、まず、基準断熱材Ｓ´を用いて局所熱伝導率λpの測定点Ｇ´の設定ステップ９０１を行い、設定した複数ある測定点Ｇ´における１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を算出するために、局所熱伝導率λpを測定できるかの判定ステップ９０２を行い、この判定で測定が可能であることが判れば、設定した測定点Ｇ´における局所熱伝導率λpの測定ステップ９０３を行い、最後に測定した局所熱伝導率λpから１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ９０４を行う。
【００６５】
図１０は、局所熱伝導率λpの測定点Ｇi´の設定ステップ９０１に関する説明図である。局所熱伝導率λpの測定は、長辺と短辺の長さに差があまりなく、向かい合う辺と辺同士が十分に距離のある長方形形状の基準断熱材Ｓ´を用いて行う。測定点Ｇi´の位置を決めるために、基準断熱材Ｓ´の中心を通り基準断熱材Ｓ´の測定面Ｐu´を構成する辺Ｅy´と平行となるように測定線ＥＬ´を１本ひく。少なくとも３点以上の測定点Ｇi´を測定線ＥＬ´上に基準断熱材Ｓ´の中心点Ｇ1´から間隔ΔＥ´y刻みで等間隔に配置する。ここでＧi´の下文字ｉは、測定点番号を表し、中心点を基準に中心点をｉ＝１、中心点から間隔ΔＥ´y離れた測定点番号をｉ＝２、中心点から間隔（ｊ−１）×ΔＥy離れた測定点番号をｉ＝ｊとする。
【００６６】
測定点の位置が決定すれば、次に１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出のための局所熱伝導率λpの判定ステップ９０２を行う。この局所熱伝導率λpを測定する場合、局所熱伝導率λpもまた基準断熱材Ｓ´の１辺からのみ伝わる外皮材通過熱流ｑvを表す必要がある。また、説明のために、測定点Ｇi´における局所熱伝導率を特にλpiとしてあらわす。
【００６７】
測定では、基準断熱材Ｓ´の１辺からのみの外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の変化量を測定する必要があるため、基準断熱材Ｓ´を構成する他辺からの外皮材ヒートリーク熱流ｑv´の影響が入らないようにするため、基準とする１辺を基準断熱材Ｓ´を構成する辺のうち長辺を取る必要がある。ここでは、長方形形状の基準断熱材Ｓ´の長辺である１辺を辺Ｅx´として説明を行う。まず、辺Ｅx´以外からの外皮材通過熱流ｑvの影響が入らないよう、測定面Ｐu´を構成する辺Ｅx´、辺Ｅy´から等距離に位置する中心点Ｇ1´の局所熱伝導率λp1を測定する。次に、測定した中心点Ｇ1´の局所熱伝導率λp1が基準熱伝導率λbtと一致するかを判定し、中心点Ｇ1´において外皮材通過熱流ｑvの影響がないことを確認する。中心点Ｇ1´における局所熱伝導率λp1が基準熱伝導率λbtより高くなる場合は、基準断熱材Ｓ´の辺Ｅx´、Ｅy´からの熱流ｑvが中心点Ｇ1にまで伝わっていることを表している。この場合、基準断熱材Ｓ´の寸法をさらに大きく取る必要がある。
【００６８】
一方、中心点Ｇ1´における局所熱伝導率λp1が基準熱伝導率λbtと一致すれば、中心点Ｇ1´上では、基準断熱材Ｓ´の辺Ｅx´、Ｅy´から伝わる外皮材通過熱流ｑvの影響が無いことがわかる。また、測定線ＥＬ´上に設けた測定点Ｇi´上でも、基準断熱材Ｓ´の辺Ｅy´から伝わる外皮材通過熱流ｑvが無く、辺Ｅx´から伝わる外皮材通過熱流ｑvのみとなるため、基準断熱材Ｓ´の１辺からのみ伝わる外皮材通過熱流ｑvの影響を表すことができる。特に、外皮材の材質がアルミニウムとポリエチレン等の樹脂材により形成されていれば、基準断熱材Ｓ´の大きさとして１５０ｍｍ×１５０ｍｍ程度以上の正方形形状とすることが好ましい。
【００６９】
次に、局所熱伝導率λpの測定方法１９として、測定線ＥＬ´上に配した全ての測定点Ｇi´における局所熱流ｑ、温度Ｔ1i、Ｔ2i及び断熱材厚さＬを求め、測定点Ｇi´における局所熱伝導率λpiを上述実施の形態１で用いた式３により算出する。最後に、求めた局所熱伝導率λpiと基準熱伝導率λbtとを用いて１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出方法２０を行う。上述の実施の形態１のように、局所ヒートリーク熱伝導率λhtは測定点Ｇi´で測定される局所熱伝導率λpiから基準熱伝導率λbtを引いた値となるため、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）についても同様に算出が行え、数１５で表される。
【００７０】
【数１５】
【００７１】
以上の工程をステップＦと呼ぶ。
【００７２】
１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）は、最短距離ｄの関数として表されるため、例えば、数１６のような最短距離ｄを用いた関数として与えることができる。
【００７３】
【数１６】
【００７４】
ここで、ｄは距離を表し、Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ａ3、・・・、Ａnはｎ次の多項式の係数である。
【００７５】
また、温度Ｔ1i、Ｔ2iの温度差が変化する場合、上述の実施の形態１と同様に、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）もまた変化する。所望する温度Ｔ1i、Ｔ2iの温度差をΔＴCiとし、予め算出しておいた温度差ΔＴai、ΔＴbiにおける１次元局所ヒートリーク熱伝導率をそれぞれλht（ｄ）a、λht（ｄ）bとする。この局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）a、λht（ｄ）bを用いて、温度差ΔＴCiにおける局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）cは、例えば線形補間方法により数１７で求められる。
【００７６】
【数１７】
【００７７】
この時、温度差ΔＴai、ΔＴbiの選択には、温度差ΔＴCiが温度差ΔＴai、ΔＴbiの間に含まれるよう定めることが好ましい。このように１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を温度の関数として取り扱うことで、所望する温度差における１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を、予め測定しておいた１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）より測定することなしに算出することができる。以上の工程をステップＧと呼ぶ。
【００７８】
次に、上述の方法で求めた１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を用いた局所ヒートリーク熱伝導率算出ステップ７０２について説明する。図１１は、１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を用いた局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出に関するフローチャートである。局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出の流れとして、まず、被測定断熱材Ｓの測定点Ｇと被測定断熱材Ｓの各辺との最短距離ｄの算出ステップ１１１を行い、各辺の最短距離ｄにおける１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）の算出ステップ１１２を行なう。このステップで算出した１次元局所ヒートリーク熱伝導率の和から局所ヒートリーク熱伝導率を算出するステップ１１３を行い、最後に、測定点Ｇにおける局所熱伝導率λpの算出ステップ１１４を行う。上記の１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ）を用いた局所熱伝導率λpの算出に関する具体例について図１２を用いて説明する。図１２は、４辺から構成された被測定断熱材Ｓを用いた例である。まず、所望する測定点Ｇから辺Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3、Ｅ4に対する最短距離ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4の算出を行う。次に、求めたそれぞれの最短距離ｄ1，ｄ2，ｄ3，ｄ4に対する１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ1）、 λht（ｄ2）、 λht（ｄ3）、λht（ｄ4）を数１５より算出する。最後に、求めた１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄ1）、λht（ｄ2）、λht（ｄ3）、λht（ｄ4）と、基準熱伝導率λbtとを足し合せることで局所熱伝導率λpの算出を行う。
【００７９】
被測定断熱材Ｓがｎ角形の場合、被測定断熱材Ｓを構成する辺Ｅm（ｎ≧ｍ）から測定点Ｇまでの最短距離ｄmで得られる１次元局所ヒートリーク熱伝導率λht（ｄm）と、基準熱伝導率λbtを用いて局所熱伝導率λpは数１８で表される。
【００８０】
【数１８】
【００８１】
以上の工程をステップＨと呼ぶ。
【００８２】
このように数１８を用いることで、予め基準断熱材により基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtを求めておくことで、被測定断熱材Ｓの寸法・形状及び温度が変わる場合でも、所望する局所熱伝導率λpを測定することなく算出できるという効果が得られる。
【００８３】
また、被測定断熱材の熱伝導率λは、上述の実施の形態１と同じ方法により、局所熱伝導率λpを被測定断熱材の測定面全体の平均をとることにより求めることができる。
【００８４】
次に、本発明の方法を用いて得られた結果と実験により得られた結果について説明する。図１３は、本発明の方法で用いた被測定断熱材Ｓの測定環境の説明図である。被測定断熱材Ｓにおいて、まず、格子状に複数の測定線ＥＬを間隔ΔＥで等間隔にひき、また、測定線ＥＬが構成する格子の交点の１点は、被測定断熱材Ｓの中心を通るようにひく。ここで、測定した被測定断熱材Ｓの形状は、正方形、長方形の２種類で、厚さ２ｍｍの心材７を外皮材４で被った構造の断熱材である。断熱材形状のそれぞれの寸法は、正方形が５０ｍｍ×５０ｍｍ、１００ｍｍ×１００ｍｍ、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、長方形が４０ｍｍ×８０ｍｍ、６０ｍｍ×１２０ｍｍ、８０ｍｍ×１６０ｍｍ、となる６種類の断熱材を測定し結果比較を行った。測定に際して間隔ΔＥＬは１０ｍｍ間隔とし、また、測定線ＥＬが形成する格子形状は直交するような配置として測定を行う。
【００８５】
測定点Ｇにおける局所熱伝導率λPは被測定断熱材の厚さＬ、測定点をＧ、測定点Ｇにおける検査面積をΔＧ、測定点Ｇにおける温度をＴ1、Ｔ2、温度をＴ1、Ｔ2の平均温度をとる周囲温度をＴa、測定点Ｇにおける熱流をｑとして、熱流ｑと温度Ｔ1、Ｔ2及び断熱材の厚さＬを測定し数３より測定点Ｇにおける局所熱伝導率λpを測定する。また、本発明の方法についても、上述した実施の形態２の方法により局所熱伝導率λpを算出した後、数１３を用いて、全ての測定点Ｇにおける局所熱伝導率λpの平均をとり熱伝導率λを算出する。
【００８６】
図１４、１５は、実験により測定された熱伝導率λ及び本発明の方法により算出された熱伝導率λとの結果比較図である。図１４は正方形、図１５は長方形についてそれぞれ上述した方法により熱伝導率λを測定した結果であり、熱伝導率λは、夫々の結果において平均１％前後で良好に一致し、最大でも誤差約３％以内に収まることがわかる。
【００８７】
本発明の方法により、予め基準断熱材Ｓ´により基準熱伝導率λbtと局所ヒートリーク熱伝導率λhtを求めておくことで、被測定断熱材Ｓの寸法・形状及び温度が変わる場合でも、所望する局所熱伝導率λpを測定することなく算出でき、また、被測定断熱材の熱伝導率λは、この算出された局所熱伝導率λpを被測定断熱材の測定面全体の平均をとることにより、簡単かつ正確に算出できるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の断熱材の熱伝導率算出方法は、断熱材、特に外皮材と芯材とから構成された断熱材の熱伝導率を算出するのに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１における断熱材の熱伝導率算出方法のフローチャート
【図２】本発明の実施の形態１における断熱材の熱伝導率算出方法の測定環境及び基準熱伝導率と局所ヒートリーク熱伝導率の説明図
【図３】基準熱伝導率λbtの測定ステップのフローチャート
【図４】基準熱伝導率λbtの測定ステップに関する説明図
【図５】局所ヒートリーク熱伝導率の算出に関する説明図
【図６】熱伝導率λの算出ステップの説明図
【図７】本発明の実施の形態２における断熱材の熱伝導率算出方法のフローチャート
【図８】１次元局所ヒートリーク熱伝導率の説明図
【図９】１次元局所ヒートリーク熱伝導率算出ステップのフローチャート
【図１０】熱伝導率の測定点の設定に関する説明図
【図１１】１次元局所ヒートリーク熱伝導率を用いた局所ヒートリーク熱伝導率算出ステップのフローチャート
【図１２】局所熱伝導率算出に関する具体例を示した説明図
【図１３】本発明の方法及び実験で用いた被測定断熱材の測定環境の説明図
【図１４】実験と本発明の方法により得られた正方形形状の熱伝導率結果の比較図
【図１５】実験と本発明の方法により得られた長方形形状の熱伝導率結果の比較図
【図１６】断熱材の芯材と外皮材を伝わる熱流経路を示した図
【図１７】従来の測定方法及び測定装置に関する説明図
【符号の説明】
【００９０】
Ｓ 被測定断熱材
４ 外皮材
６ 芯材
１０１ 基準熱伝導率λbtの測定ステップ
１０２ 局所ヒートリーク熱伝導率λhtの算出ステップ
１０３ 局所熱伝導率λpの算出ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材が外皮材に包まれ、厚みが均一である断熱材Ｓの熱伝導率算出方法であって、
断熱材Ｓの厚みと芯材の種類が同じである基準断熱材Ｓ´を予め用意し、その上面中心の芯材通過熱流ｑhを測定し基準熱伝導率λbtを算出するステップ（ステップＡと呼ぶ）と、
前記外皮材の一面から対面の測定点Ｇにおいて前記外皮材を介して伝わる局所ヒートリーク熱流ｑ´を算出し、局所ヒートリーク熱伝導率λhtを算出するステップ（ステップＢと呼ぶ）と、
前記基準熱伝導率λbtと前記局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを合算して、前記断熱材Ｓの測定点Ｇの熱伝導率λpi（ｉは１）を算出するステップ（ステップＣと呼ぶ）からなることを特徴とする断熱材の熱伝導率算出方法。
【請求項２】
さらに、前記ステップＣを前記外皮材の測定面全体におけるｎ個の測定点で行うステップ（ステップＤと呼ぶ）と、
前記ｎ個の測定点で算出された熱伝導率λPi（ｉは１からｎ）を総和した値を測定点数ｎで除した値から前記断熱材Ｓの熱伝導率λを算出するステップ（ステップＥと呼ぶ）
からなることを特徴とする請求項１に記載の断熱材の熱伝導率算出方法。
【請求項３】
前記基準断熱材Ｓ´は、上面を構成する辺の長さが厚みの６倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の断熱材の熱伝導率算出方法。
【請求項１】
芯材が外皮材に包まれ、厚みが均一である断熱材Ｓの熱伝導率算出方法であって、
断熱材Ｓの厚みと芯材の種類が同じである基準断熱材Ｓ´を予め用意し、その上面中心の芯材通過熱流ｑhを測定し基準熱伝導率λbtを算出するステップ（ステップＡと呼ぶ）と、
前記外皮材の一面から対面の測定点Ｇにおいて前記外皮材を介して伝わる局所ヒートリーク熱流ｑ´を算出し、局所ヒートリーク熱伝導率λhtを算出するステップ（ステップＢと呼ぶ）と、
前記基準熱伝導率λbtと前記局所ヒートリーク熱伝導率λhtとを合算して、前記断熱材Ｓの測定点Ｇの熱伝導率λpi（ｉは１）を算出するステップ（ステップＣと呼ぶ）からなることを特徴とする断熱材の熱伝導率算出方法。
【請求項２】
さらに、前記ステップＣを前記外皮材の測定面全体におけるｎ個の測定点で行うステップ（ステップＤと呼ぶ）と、
前記ｎ個の測定点で算出された熱伝導率λPi（ｉは１からｎ）を総和した値を測定点数ｎで除した値から前記断熱材Ｓの熱伝導率λを算出するステップ（ステップＥと呼ぶ）
からなることを特徴とする請求項１に記載の断熱材の熱伝導率算出方法。
【請求項３】
前記基準断熱材Ｓ´は、上面を構成する辺の長さが厚みの６倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の断熱材の熱伝導率算出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−２４８２７２（Ｐ２００７−２４８２７２Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７２３１７（Ｐ２００６−７２３１７）
【出願日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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