熱伝導率測定方法
【課題】測定精度が向上した熱伝導率測定方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る熱伝導率測定方法は、加熱板３０と冷却熱板３０との間に、試験体１０を、前記試験体１０の外周面１１が前記加熱板３０の外周面３１及び前記冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置し、前記加熱板３０と前記冷却熱板４０との間で前記試験体１０の前記外周面１１を断熱材２０で覆い、熱流計法により前記試験体１０の熱伝導率を測定する方法である。
【解決手段】本発明に係る熱伝導率測定方法は、加熱板３０と冷却熱板３０との間に、試験体１０を、前記試験体１０の外周面１１が前記加熱板３０の外周面３１及び前記冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置し、前記加熱板３０と前記冷却熱板４０との間で前記試験体１０の前記外周面１１を断熱材２０で覆い、熱流計法により前記試験体１０の熱伝導率を測定する方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導率測定方法に関し、特に、熱流計法による熱伝導率の測定における精度の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
断熱材等の試験体の熱伝導率を測定する方法として、熱流計法がある（例えば、特許文献１、特許文献２）。熱流計法は、簡便で使い勝手が良いため研究機関のみならず多くの企業で開発品の性能チェックや製品管理等に利用されている。
【０００３】
ただし、熱流計法による測定精度は、標準物質を使用した熱流計の校正に依存する。このため、熱流計法においては、標準物質による熱流計の校正を適切に行う必要がある。
【０００４】
この標準物質としては、例えば、断熱材の熱伝導率測定用として、米国の国立標準技術研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮＩＳＴ）より、グラスウールボード（熱伝導率：０．０３〜０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ））、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス（熱伝導率：１Ｗ／（ｍ・Ｋ））及びパイロセラム（熱伝導率：３〜５Ｗ／（ｍ・Ｋ））が提供されている。
【０００５】
そして、一般に、試験体の熱伝導率を測定する場合には、当該試験体の熱伝導率と同程度の熱伝導率を有する標準物質で校正された熱流計を使用する。このため、従来、例えば、グラスウールボードは、熱伝導率が０．０３〜０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の試験体の測定に使用され、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス及びパイロセラムは、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）付近又はそれ以上の試験体の測定に使用されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−０８４７８０号公報
【特許文献２】実開平０１−１２９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば、グラスウールボードは柔軟な表面を有するのに対し、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス及びパイロセラムは硬い表面を有するため、当該Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス及びパイロセラムを標準物質として使用する場合には、当該標準物質の硬い表面と熱板との間に空気層からなる隙間が形成されてしまうという問題があった。
【０００８】
標準物質と熱板との間に空気層が形成されると、当該標準物質の熱伝導率は、当該標準物質の真の熱伝導率より小さい値として測定されてしまう。また、標準物質を熱板に押しつける圧力が変化すると、空気層の厚さが変化するため、空気層が形成された状態で正確な校正を行うことは困難であった。また、空気層が形成された状態で熱流計の校正を行った場合、当該熱流計を使用した試験体の測定時に当該空気層と同一の空気層が形成されていなければ、当該試験体の熱伝導率を正確に測定することは困難であった。
【０００９】
一方、従来、例えば、グラスウールボードで校正した熱流計を使用して、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の試験体の熱伝導率を測定すると、当該グラスウールボードの熱伝導率と当該試験体の熱伝導率との差が大きいため、当該試験体の熱伝導率を正確に測定することが困難であった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、測定精度が向上した熱伝導率測定方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法は、加熱板と冷却熱板との間に、試験体を、前記試験体の外周面が前記加熱板の外周面及び前記冷却熱板の外周面より内側となるように配置し、前記加熱板と前記冷却熱板との間で前記試験体の前記外周面を断熱材で覆い、熱流計法により前記試験体の熱伝導率を測定することを特徴とする。本発明によれば、測定精度が向上した熱伝導率測定方法を提供することができる。
【００１２】
また、前記方法においては、熱伝導率が前記試験体のそれの２分の１以下である標準物質で校正された熱流計を使用することとしてもよい。また、前記方法においては、前記試験体と前記加熱板との間及び前記試験体と前記冷却熱板との間の少なくとも一方に、熱伝導率が前記試験体のそれより小さい熱抵抗層を配置することとしてもよい。
【００１３】
また、前記方法においては、前記試験体の前記加熱板側の第一伝熱表面及び前記冷却熱板側の第二伝熱表面のそれぞれに、温度センサーを直接接触させて配置することとしてもよい。この場合、前記温度センサーは示差熱電対であり、前記示差熱電対の起電力に基づき前記試験体の前記第一伝熱表面と前記第二伝熱表面との温度差を算出し、前記温度差に基づいて前記試験体の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【００１４】
また、前記方法においては、前記試験体と前記加熱板との間及び前記試験体と前記冷却熱板との間の少なくとも一方に、熱伝導率が前記試験体のそれより大きい熱拡散層を配置することとしてもよい。この場合、前記熱拡散層の前記試験体側に、放射率が前記熱拡散層のそれより大きい熱吸収層を配置することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測定精度が向上した熱伝導率測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法における試験体の配置の一例の断面を示す説明図である。
【図２】図１に示す配置を平面視で示す説明図である。
【図３】図１に示す配置を構成する部材を斜視で示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法で使用される熱伝導率測定装置の一例の断面を示す説明図である。
【図５】従来の熱伝導率測定方法で使用されていた熱伝導率測定装置の断面を示す説明図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法における試験体の配置の他の例の断面を示す説明図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法における試験体の配置のさらに他の例の断面を示す説明図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法における試験体の配置のさらに他の例の断面を示す説明図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係る比較例における試験体の配置の一例の断面を示す説明図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係る比較例における試験体の配置の他の例の断面を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る実施例において熱伝導率を測定した結果の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法（以下、「本方法」という。）について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。
【００１８】
図１は、本方法における試験体１０の配置の一例の断面を示す説明図である。図２は、図１に示す配置を平面視で示す説明図である。すなわち、図１は、図２に示すＩ−Ｉ線で切断した配置の断面を示している。図３は、図１に示す配置を構成する部材を斜視で示す説明図である。図４は、本方法で使用される熱伝導率測定装置１の一例の断面を示す説明図である。図５は、従来の熱伝導率測定方法で使用されていた熱伝導率測定装置１００の断面を示す説明図である。
【００１９】
本方法は、熱流計（Ｈｅａｔ Ｆｌｏｗ Ｍｅｔｅｒ）法（ＨＦＭ法）により試験体１０の熱伝導率を測定する方法である。熱流計法は、例えば、ＪＩＳ Ａ １４１２−２に規定される。すなわち、ＪＩＳ Ａ １４１２−２は、平板状の断熱材の定常状態における熱伝導率を熱流計法を使用して測定する方法を規定する。
【００２０】
熱流計法は、試験体１０を通過する熱流量を熱流計５０により測定して当該試験体１０の熱伝導率を求める方法である。なお、本発明において、熱流計法は、熱流計として標準板（標準物質で構成される板状の試験体）を使用する比較法（例えば、ＪＩＳ Ａ １４１２−２の附属書Ａに規定される平板比較法）を含む。
【００２１】
熱流計法においては、まず、熱流計５０と試験体１０とを重ね、加熱板３０と冷却熱板４０とで所定の平均温度と温度差とを与え、定常状態を形成する。すなわち、図１及び図４に示すように、試験体１０は、加熱板３０と冷却熱板４０との間に配置される。
【００２２】
そして、高温側ヒータである加熱板３０により試験体１０の当該加熱板３０側の伝熱表面（以下、「第一伝熱表面１２ａ」という。）を第一の温度に保持し、低温側ヒータである冷却熱板４０により当該試験体１０の当該冷却熱板４０側の伝熱表面（以下、「第二伝熱表面１２ｂ」という。）を当該第一の温度より低い第二の温度に保持することにより、当該第一伝熱表面１２ａと当該第二伝熱表面１２ｂとの間に温度差を形成する。
【００２３】
次に、試験体１０を通過する熱流量を熱流計５０で測定する。すなわち、図１及び図４に示す例において、試験体１０の加熱板３０側及び冷却熱板４０側にはそれぞれ熱流計５０が配置されている。より具体的に、この例において、第一伝熱表面１２ａ側の熱流計５０は、加熱板３０に埋め込まれ、第二伝熱表面１２ｂ側の熱流計５０は、冷却熱板４０に埋め込まれている。
【００２４】
そして、上述の温度差が形成された定常状態において、試験体１０を通過する熱流量を熱流計５０で測定する。なお、この例において、熱流計５０は、温度センサーとしても機能する。すなわち、熱流計５０に含まれる温度センサー（例えば、示差熱電対）によって試験体１０の第一伝熱表面１２ａの温度及び第二伝熱表面１２ｂの温度を測定する。
【００２５】
また、この例では、測定精度を高めるため、試験体１０の加熱板３０側の熱流計５０及び冷却熱板４０側の熱流計５０のそれぞれで熱流量を測定し、測定された熱流量の平均値を求めることとしているが、これに限られず、熱流計５０は、試験体１０の加熱板３０側及び冷却熱板４０側の少なくとも一方に配置されればよい。ただし、熱流計５０が試験体１０の加熱板３０側及び冷却熱板４０側の一方にのみ配置される場合であっても、温度センサーは当該試験体１０の当該加熱板３０側及び当該冷却熱板４０側のそれぞれに配置する。
【００２６】
そして、熱流計５０により測定された結果を使用して、試験体１０の熱伝導率は、下記の式（Ｉ）により求められる。
【数１】
【００２７】
式（Ｉ）において、λは試験体１０の熱伝導率であり、Ｑは試験体１０を通過する熱流量であり、Δθは試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差であり、ｄは試験体１０の厚さ（例えば、第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの距離）であり、Ｓは熱流が通過する面積（例えば、第一伝熱表面１２ａの面積と第二伝熱表面１２ｂの面積とが同一の場合には当該面積）である。なお、実際の測定では、式（Ｉ）の右辺のパラメータのうち、特に、熱流量Ｑ及び温度差Δθを正確に測定することが非常に難しい。
【００２８】
本方法において、熱伝導率が既知の標準板を使用する場合には、熱流計５０の代わりに試験体１０と同一形状の当該標準板を当該試験体１０に重ねて所定の平均温度と温度差とを与えて定常状態を形成し、当該試験体１０を通過する熱流量を当該標準板によって求める。
【００２９】
すなわち、試験体１０及び標準板の周辺部分からの熱損失を無視できると仮定すれば、当該試験体１０の熱伝導率は、下記の式（ＩＩ）から求められる。
【数２】
【００３０】
式（ＩＩ）において、λは試験体１０の熱伝導率（実測値）［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、λｓは標準板の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、Δθｓは、標準板の加熱板３０側（高温側）の表面と冷却熱板４０側（低温側）の表面との温度差［℃］であり、Δθは、試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差［℃］であり、ｄｓは標準板の厚さ［ｍ］であり、ｄは試験体１０の厚さ［ｍ］である。
【００３１】
ここで、標準物質を使用した熱流計５０の校正について説明する。熱流計５０は、例えば、熱抵抗の安定している薄い板状の材料から構成される基板と、当該基板の一方の表面及び他方の表面に接続された複数の示差熱電対（サーモパイル）とを有する。この基板の一方の表面と他方の表面との間に温度差が形成されると、サーモパイルに起電力が発生する。
【００３２】
熱流計５０の校正においては、標準物質（具体的には、例えば、当該標準物質から構成される標準板）に当該熱流計５０を重ね、当該標準物質の一方側の伝熱表面と他方側の伝熱表面との間に所定の温度差を形成した場合における熱流量と起電力との関係を求める。
【００３３】
すなわち、まず、この場合の熱流量は、下記の式（ＩＩＩ）で表される。
【数３】
【００３４】
式（ＩＩＩ）において、Ｑｓは標準物質を通過する熱流量であり、λｓは標準物質の熱伝導率であり、Δθｓは標準物質に形成される温度差であり、ｄｓは標準物質の厚さであり、Ｓｓは熱流の通過する面積（例えば、標準物質の伝熱表面の面積）である。ここで、熱伝導率λｓは温度の関数であることから、測定温度を変えることで、当該熱伝導率λｓが変わり、その結果、標準物質を通過する熱流量Ｑｓも変わる。
【００３５】
そこで、測定温度を変えながら、各測定温度におけるサーモパイルの起電力を測定することにより、下記の式（ＩＶ）で表される関係が得られる。
【数４】
【００３６】
式（ＩＶ）において、Ｖｓは熱流計５０で発生する起電力であり、ｆ（Ｖｓ，θ）は起電力Ｖｓ及び温度θの関数である。すなわち、熱流計５０を校正するということは、この関数ｆ（Ｖｓ，θ）を決定することである。
【００３７】
熱流計５０が適切に校正されたかどうかは、当該熱流計５０がどの程度の熱流量Ｑｓの範囲で校正されたかによって決まる。例えば、上記式（ＩＩＩ）によれば、熱流計５０の校正時の熱流量Ｑｓは、標準物質の熱伝導率λｓに比例する。
【００３８】
このため、標準物質として、上述のグラスウールボードを使用した校正時の熱流量Ｑｓと、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスを使用した校正時の熱流量Ｑｓとの比は、当該グラスウールボードの熱伝導率λｓ（０．０３５Ｗ／（ｍ・Ｋ））と、当該Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスの熱伝導率λｓ（１Ｗ／（ｍ・Ｋ））との比となる。すなわち、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスを使用した校正時の熱流量Ｑｓは、グラスウールボードを使用した校正時の熱流量Ｑｓの約３０倍となる。
【００３９】
このため、例えば、グラスウールボードで校正した熱流計５０を使って、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスと同等の１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の熱伝導率を測定する場合には、当該グラスウールボードによる校正で得られた係数Ａｓを使用して、当該グラスウールボードによる校正時の熱流量Ｑｓの約３０倍もの大きな熱流量を測定することになり、測定の誤差が極めて大きくなってしまう。
【００４０】
したがって、従来、例えば、熱伝導率がグラスウールボードのそれと同等の標準物質で校正した熱流計５０を使って、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスと同等の熱伝導率を測定することは適切でないというのが技術常識であった。
【００４１】
しかしながら一方で、グラスウールボードのように柔軟な表面を有する標準物質を使用する場合には、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスのように硬い表面を有する標準物質を使用する場合に比べて、当該標準物質と加熱板３０及び／又は冷却熱板４０との間に不要な熱抵抗となる空気層が形成されることを効果的に回避することができるため、熱流計５０の正確な校正を行うことができる。
【００４２】
そこで、本発明の発明者は、グラスウールボードで校正した熱流計５０を使用して、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスのように１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の熱伝導率を正確に測定する方法について、独自に鋭意検討を重ね、本発明を完成するに至った。
【００４３】
本方法は、このような発明者独自の検討に基づくものであり、加熱板３０と冷却熱板４０との間に、試験体１０を、当該試験体１０の外周面１１が当該加熱板３０の外周面３１及び当該冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置し、当該加熱板３０と当該冷却熱板４０との間で当該試験体１０の当該外周面１１を断熱材２０で覆い、熱流計法により当該試験体１０の熱伝導率を測定する方法である。
【００４４】
すなわち、本方法においては、まず、加熱板３０及び冷却熱板４０より小さいサイズの試験体１０を使用する。より具体的に、試験体１０の第一伝熱表面１２ａの面積及び第二伝熱表面１２ｂの面積は、加熱板３０の当該試験体１０側の伝熱表面３１の面積及び冷却熱板４０の当該試験体１０側の伝熱表面４１の面積より小さくなっている。
【００４５】
そして、このような試験体１０の外周面１１を、その全周にわたって断熱材２０で囲むとともに、当該試験体１０と当該断熱材２０とを加熱板３０と冷却熱板４０との間に配置する。
【００４６】
このとき、試験体１０は加熱板３０及び冷却熱板４０より小さいため、その外周面１１は、当該加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より内側に配置される。すなわち、図２に示す例では、試験体１０の外周面１１が、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より径方向の内側となるように配置されている。
【００４７】
なお、主熱板と当該主熱板を囲む保護熱板とを含む加熱板３０を使用する場合（例えば、ＪＩＳ Ａ １４１２−２の附属書Ｂに規定される保護熱板式熱流計法により熱伝導率を測定する場合）には、試験体１０は、その外周面１１が当該保護熱板の外周面より内側となるように配置されることとしてもよく、その外周面１１が当該主熱板の外周面より内側となるように配置されることとしてもよい。
【００４８】
そして、本方法においては、加熱板３０と冷却熱板４０との間に、試験体１０及び当該試験体１０の外周面１１に沿って配置された断熱材２０が挟持された状態で、当該試験体１０の熱伝導率を測定する。本方法において熱伝導率を測定する温度は特に限られないが、例えば、−１０〜６００℃の範囲内であることとしてもよい。
【００４９】
より具体的に、熱伝導率を測定する温度は、例えば、−１０〜１００℃の範囲内であることとしてもよく、−１０〜７０℃の範囲内であることとしてもよい。この場合、例えば、グラスファイバーボード等の繊維体である標準物質による熱流計５０の適切な校正を確実に行うことができる。
【００５０】
また、熱伝導率を測定する温度は、例えば、１００〜６００℃の範囲内であることとしてもよい。なお、上述のとおり、本方法により熱伝導率を測定する温度は、これらの例に限られず、例えば、試験体１０（例えば、カーボン繊維断熱材等の無機材料から構成される試験体１０）の厚さが１００ｍｍである場合、当該試験体１０の第一伝熱表面１２ａを２０００℃に維持するとともに、第二伝熱表面１２ｂを４００℃以下の温度に維持した状態で当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【００５１】
試験体１０は、本方法において測定の対象となるものであれば特に限られない。試験体１０を構成する材料は、熱伝導率を測定できるものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。
【００５２】
無機材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、砂、土、石及びレンガからなる群より選択される１種以上とすることができる。有機材料としては、例えば、合成樹脂、合成ゴム、天然ゴム、紙及び木材からなる群より選択される１種以上とすることができる。
【００５３】
試験体１０の形状は、加熱板３０と冷却熱板４０との間に配置できれば特に限られず、例えば、板状とすることができる。また、図１〜図４に示す例において、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂの形状は円形となっているが、これに限られず、例えば、楕円や多角形等、任意の形状であってもよい。
【００５４】
試験体１０の熱伝導率は、特に限られないが、例えば、−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよく、０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよく、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよく、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。試験体１０の上記熱伝導率の上限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。
【００５５】
本方法においては、熱伝導率が試験体１０のそれの２分の１以下である標準物質で校正された熱流計５０を使用することとしてもよい。すなわち、この場合、本方法において所定の温度で測定される試験体１０の熱伝導率は、熱流計５０の校正に使用された標準物質のそれの２倍以上となる。標準物質の熱伝導率は、試験体１０のそれの５分の１以下であることとしてもよく、１０分の１以下であることとしてもよく、２０分の１以下であることとしてもよい。なお、標準物質の熱伝導率は、試験体１０のそれの１０００分の１以上であることとしてもよい。
【００５６】
標準物質の熱伝導率は、特に限られないが、例えば、−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。標準物質の上記熱伝導率の下限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、０．００１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。
【００５７】
そして、本方法においては、このように熱伝導率の比較的小さい標準物質で校正した熱流計５０を使用して、熱伝導率の比較的大きい試験体１０の測定を行うことができる。
【００５８】
すなわち、本方法においては、例えば、−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃の温度範囲における熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であって試験体１０のそれの２分の１以下である標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。また、例えば、上記温度範囲における熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であって試験体１０のそれの２分の１以下、５分の１以下又は１０分の１以下である標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。また、例えば、上記温度範囲における熱伝導率が０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であって試験体１０のそれの２分の１以下、５分の１以下、１０分の１以下又は２０分の１以下である標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【００５９】
また、本方法においては、例えば、−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃の温度範囲における熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。また、例えば、上記温度範囲における熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上又は１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。また、例えば、上記温度範囲における熱伝導率が０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上又は１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【００６０】
標準物質は、熱流計５０の校正に使用できるものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。すなわち、標準物質は、例えば、繊維体であることとしてもよい。繊維体は、無機繊維及び／又は有機繊維から構成される成形体である。
【００６１】
無機繊維としては、例えば、アルミナ−シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、ガラス繊維（例えば、グラスウール）、バサルト繊維及び金属繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができる。有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、羊毛、木綿、麻及びアセテート繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００６２】
また、標準物質は、例えば、合成樹脂であることとしてもよい。この場合、標準物質は、合成樹脂の発泡体であることとしてもよい。合成樹脂の発泡体としては、例えば、ウレタンフォーム及びポリスチレンフォームからなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００６３】
標準物質は、グラスウールボードのように、柔軟な表面を有することが好ましい。すなわち、標準物質は、例えば、加熱板３０の伝熱表面３１及び冷却熱板４０の伝熱表面４１等の表面の形状に応じて変形し密着するような柔軟な表面を有することが好ましい。
【００６４】
断熱材２０は、試験体１０の外周面１１を介した熱の流入出を抑制できる断熱性を有するものであれば特に限られず、熱伝導率が当該試験体１０のそれより小さい任意の断熱材を使用することができる。
【００６５】
断熱材２０を構成する材料は、上述の断熱性を発揮するものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。無機材料としては、無機繊維を好ましく使用することができる。無機繊維系の断熱材２０としては、例えば、アルミナ−シリカ系断熱材、アルミナ系断熱材、シリカ系断熱材、ロックウール断熱材、グラスウール断熱材、ケイ酸カルシウム保温材、金属繊維断熱材からなる群より選択される１種以上を使用することができる。無機繊維以外の無機材料から校正される断熱材２０としては、例えば、金属箔を積層させることにより構成された金属保温材を使用することができる。
【００６６】
有機材料としては、合成樹脂を好ましく使用することができる。この場合、断熱材２０としては、合成樹脂の発泡体を好ましく使用することができる。合成樹脂の発泡体である断熱材２０としては、例えば、ウレタンフォーム断熱材、ポリスチレンフォーム断熱材及び梱包材（例えば、エアキャップ）からなる群より選択される１種以上を使用することができる。また、有機繊維系の断熱材２０を使用することもできる。また、断熱材２０としては、例えば、ナノ複合材料断熱材（例えば、シリカ微粒子等の金属酸化物微粒子を含む多孔性断熱材）又は真空断熱材を使用することもできる。
【００６７】
断熱材２０の形状は、当該断熱材２０が加熱板３０と冷却熱板４０との間で試験体１０の外周面１１を覆うことができれば特に限られず、例えば、板状又はシート状であることが好ましい。
【００６８】
具体的に、断熱材２０は、例えば、その厚さが試験体１０のそれよりも小さいシート状の断熱材（例えば、無機繊維系のシート状断熱材）を複数積層して構成されてもよい。この場合、積層されるシート状断熱材の数によって、試験体１０の厚さに合った、適切な厚さの断熱材２０を形成することができる。
【００６９】
シート状の断熱材２０としては、例えば、アルミナ−シリカ系ペーパー等の無機繊維系ペーパー、発泡ゴムシートやウレタンフォームシート等の発泡樹脂系ペーパー、木質ペーパーや紙等の有機繊維系ペーパーからなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００７０】
断熱材２０の熱伝導率は、試験体１０のそれより小さければ特に限られないが、例えば、当該試験体１０の熱伝導率の１０分の１以下であることとしてもよい。また、例えば、断熱材２０の−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。断熱材２０の上記熱伝導率の下限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、０．００１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。
【００７１】
断熱材２０は、その内周面２１と試験体１０の外周面１１との距離が１ｍｍ以下となるように配置されることが好ましく、その内周面２１の少なくとも一部が試験体１０の外周面１１と接するように配置されることがより好ましく、その内周面２１が試験体１０の外周面１１に密着するように配置されることが特に好ましい。
【００７２】
なお、図１〜図４に示す例において、断熱材２０は、その外周面２２が、伝熱方向（加熱板３０から冷却熱板４０に向かう方向）において、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１と重なるように配置されているが、これに限られない。
【００７３】
すなわち、断熱材２０の外周面２２の位置は、当該断熱材２０によって試験体１０の外周面１１を介した熱の流入出を抑制できれば特に限られず、例えば、当該外周面２２が加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置されることとしてもよく、当該外周面２２が加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より外側となるように配置されることとしてもよい。
【００７４】
ただし、断熱材２０の外周面２２が、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より外側となる場合には、外気との熱交換が行われる面積が増大してしまい、また、当該外周面２２が当該外周面３１，４１より内側となる場合には、当該加熱板３０及び冷却熱板４０と外気との間で熱の流入出が生じてしまい、いずれの場合も測定の誤差が大きくなりやすい。このため、図１〜図４に示すように、伝熱方向において、断熱材２０の外周面２２の位置は、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１の位置と一致していることが好ましい。
【００７５】
図４に示す熱伝導率測定装置１は、図１〜図３に示すような試験体１０の配置を含み、さらに当該配置を囲む断熱層６０を備えている。この断熱層６０は、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１を介する熱の流入出を抑制するために設けられている。
【００７６】
図４に示す例において、この断熱層６０は、加熱板３０の外周面３１、断熱材２０の外周面２２及び冷却熱板４０の外周面４１を囲むように配置されている。また、図４に示す例において、断熱層６０と、加熱板３０の外周面３１、断熱材２０の外周面２２及び冷却熱板４０の外周面４１との間には空気層６１が形成されている。
【００７７】
断熱層６０を構成する材料は、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１を介する熱の流入出を抑制するものであれば特に限られず、例えば、ウレタンフォーム、アルミナシリカ系断熱材、ケイ酸カルシウム保温材、ロックウール、グラスウール及びポリスチレンフォームからなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。
【００７８】
本方法によれば、加熱板３０と冷却熱板４０との間で、試験体１０の外周面１１を介した熱の流入出を効果的に抑制することができる。このため、例えば、熱伝導率が試験体１０のそれより小さい標準物質で校正した熱流計５０を使用する場合であっても、当該試験体１０の熱伝導率を精度よく測定することができる。
【００７９】
すなわち、本方法においては、加熱板３０及び冷却熱板４０よりも小さいサイズの試験体１０を使用し、且つ当該加熱板３０と冷却熱板４０との間で当該試験体１０の外周面１１を断熱材２０で覆うことにより、当該試験体１０の外周面１１を介した熱の流入出を効果的に抑制し、熱伝導率が当該試験体１０のそれより小さい標準物質による熱流計５０の校正時の環境に近い環境を実現する。
【００８０】
そして、熱伝導率が小さい標準物質で校正した熱流計５０を、当該校正時の環境に近い環境で使用することにより、当該標準物質のそれより大きな試験体１０の熱伝導率を精度よく測定することができる。
【００８１】
なお、従来は、図５に示すように、試験体１１０のサイズは、加熱板１３０及び冷却熱板１４０のサイズと同一であった。すなわち、試験体１１０は、その外周面１１１が、伝熱方向において、加熱板１３０の外周面１３１及び冷却熱板１４０の外周面１４１と一致する位置となるように配置されていた。
【００８２】
この点、例えば、上述のＪＩＳ Ａ １４１２−２には、試験体１１０のサイズは、加熱板１３０を完全に覆うサイズとすることや、試験体１１０の形状及び寸法は、加熱板１３０のそれらに合わせることが規定されている。
【００８３】
これは、従来、熱伝導率が試験体１１０のそれと同等の標準物質で熱流計１５０を校正することが技術常識であったため、加熱板１３０及び冷却熱板１４０を、これらと同一の形状及び寸法の当該試験体１１０で完全に覆うことにより、当該標準物質による校正時と同一の環境を形成できると考えられていたためである。
【００８４】
これに対し、本発明の発明者は、熱伝導率が試験体１０のそれより小さい標準物質で熱流計５０を校正し、且つ当該熱流計５０を当該校正時の環境に近い環境で使用することにより、当該標準物質の熱伝導率より大きな当該試験体１０の熱伝導率を正確に測定するという独自の技術思想に基づき検討を重ね、上述のような本方法に到達したのである。
【００８５】
また、図５に示すように、従来の熱伝導率測定装置１００も、図４に示す断熱層６０と同様の断熱層１６０を有していた。この断熱層１６０は、試験体１１０の外周面１１１と接することなく配置されていた。すなわち、断熱層１６０と、加熱板１３０の外周面１３１、試験体１１０の外周面１１１及び冷却熱板１４０の外周面１４１との間には空気層１６１が形成されていた。具体的、断熱層１６０は、例えば、これら外周面１３１，１１１，１４１から１ｍｍ以上離れて配置されていた。
【００８６】
図６Ａには、本方法における試験体１０の配置の他の例を示す。すなわち、本方法においては、図６Ａに示すように、試験体１０と加熱板３０との間及び当該試験体１０と冷却熱板４０との間の少なくとも一方に、熱伝導率が当該試験体１０のそれより小さい熱抵抗層７０を配置することとしてもよい。具体的に、図６Ａに示す例においては、試験体１０と加熱板３０との間及び当該試験体１０と冷却熱板４０との間にそれぞれ熱抵抗層７０が配置されている。
【００８７】
熱抵抗層７０の熱伝導率は、試験体１０のそれより小さければ特に限られないが、例えば、当該試験体１０のそれの１０分の１以下であることとしてもよく、２分の１以下であることとしてもよい。
【００８８】
また、例えば、熱抵抗層７０の−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。熱抵抗層７０の上記熱伝導率の下限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、０．００１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。
【００８９】
熱抵抗層７０を構成する材料は、当該熱抵抗層７０による熱抵抗を試験体１０によるそれより大きくするものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。
【００９０】
無機材料及び／又は有機材料としては、無機繊維及び／又は有機繊維を好ましく使用することができる。無機繊維としては、例えば、アルミナ−シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、ガラス繊維及びバサルト繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができる。有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、羊毛、木綿、麻及びアセテート繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００９１】
また、熱抵抗層７０を構成する有機材料は、ゴム等の合成樹脂であることとしてもよい。この場合、熱抵抗層７０としては、発泡ゴムシート等、合成樹脂の発泡体を好ましく使用することができる。また、熱抵抗層７０は、木材及び／又は紙で構成されることとしてもよい。
【００９２】
熱抵抗層７０は、柔軟なシートから構成されることが好ましい。すなわち、例えば、熱抵抗層７０が無機繊維及び／又は有機繊維から構成されるシート、ゴムシート及び発泡体シートからなる群より選択される１種以上である場合には、当該熱抵抗層７０は、柔軟なシートから構成されたものとすることができる。
【００９３】
熱抵抗層７０が柔軟なシートから構成されることにより、例えば、当該熱抵抗層７０と、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び／又は第二伝熱表面１２ｂとの間に隙間（空気層）が形成されることを効果的に回避することができる。
【００９４】
本方法においては、熱抵抗層７０を設けることにより、試験体１０を通過する熱流量を効果的に低減することができる。すなわち、試験体１０に熱抵抗層７０を積層することにより、当該試験体１０と当該熱抵抗層７０とを含み、正味の熱伝導性が当該試験体１０単独のそれより低い、仮想的な試験体を形成することができる。
【００９５】
このため、例えば、熱伝導率が試験体１０のそれより小さい標準物質で校正した熱流計５０を使用する場合であっても、当該試験体１０の熱伝導率を精度よく測定することができる。
【００９６】
すなわち、本方法においては、熱抵抗層７０を設けることにより、試験体１０を通過する熱流量を効果的に抑制し、熱伝導率が当該試験体１０のそれより小さい標準物質による熱流計５０の校正時の環境に近い環境を実現する。
【００９７】
そして、熱伝導率が小さい標準物質で校正した熱流計５０を、当該校正時の環境に近い環境で使用することにより、当該標準物質より大きな試験体１０の熱伝導率を精度よく測定することができる。
【００９８】
また、熱伝導率が試験体１０のそれより小さく柔軟な表面を有する標準物質で校正した熱流計５０を使用する場合には、柔軟なシートから構成される熱抵抗層７０を設けることにより、当該標準物質による熱流計５０の校正時の環境により近い環境を実現することもできる。
【００９９】
また、本方法は、図６Ａに示すように、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに、温度センサー５１を直接接触させて配置することとしてもよい。すなわち、この場合、試験体１０の第一伝熱表面１２ａの温度を測定するための温度センサー５１が当該第一伝熱表面１２ａに直接接触して配置され、第二伝熱表面１２ｂの温度を測定するための温度センサー５１が当該第二伝熱表面１２ｂに直接接触して配置される。温度センサー５１は、温度を測定できるものであれば特に限られないが、例えば、熱電対であることとしてもよい。
【０１００】
温度センサー５１を配置する方法は特に限られず、例えば、当該温度センサー５１と、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂとを溶接する方法や、粘着テープによって当該温度センサー５１を当該第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂに貼り付ける方法を使用することができる。
【０１０１】
なお、図６Ａに示す例では、第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに温度センサー５１を配置するとともに、試験体１０の加熱板３０側及び冷却熱板４０側のそれぞれに熱流計５０が配置されているが、温度センサー５１の配置はこれに限られず、例えば、温度センサーとしても機能する熱流計５０を当該第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに接触させて配置することとしてもよい。
【０１０２】
試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに、温度センサー５１を直接接触させて配置することにより、当該第一伝熱表面１２ａの温度及び第二伝熱表面１２ｂの温度を正確に測定することができる。
【０１０３】
すなわち、上述のとおり、上記式（Ｉ）に基づき試験体１０の熱伝導率を測定するにあたっては、当該試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差を正確に測定することは容易でない。特に、試験体１０の熱伝導率が比較的大きい場合には、第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差が小さくなるため、当該温度差を正確に測定することは難しい。
【０１０４】
この点、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに直接接触する温度センサー５１によれば、小さな温度差を正確に測定することができる。
【０１０５】
さらに、本方法においては、温度センサー５１は示差熱電対であり、当該示差熱電対の起電力に基づき試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差を算出し、当該温度差に基づいて当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【０１０６】
すなわち、この場合、温度センサー５１は、第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに直接接触して配置された示差熱電対である。示差熱電対は、特に限られないが、例えば、Ｋタイプ、Ｔタイプ、Ｂタイプ、Ｒタイプ、Ｓタイプ、Ｎタイプ、Ｅタイプ及び／又はＪタイプのものを使用することができる。
【０１０７】
そして、定常状態において生じる示差熱電対の起電力を測定し、測定された当該起電力を温度に換算することにより、当該第一伝熱表面１２ａと当該第二伝熱表面１２ｂとの温度差を算出する。
【０１０８】
このように示差熱電対の起電力から換算することにより、当該示差熱電対の温度測定により算出する場合に比べて、第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差をより正確に求めることができる。
【０１０９】
また、熱抵抗層７０が柔軟なシートから構成されている場合には、当該熱抵抗層７０を試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び／又は第二伝熱表面１２ｂに積層することにより、当該第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂに配置された温度センサー５１の凹凸による隙間の形成を効果的に回避することができる。
【０１１０】
図６Ｂには、本方法における試験体１０の配置のさらに他の例を示す。すなわち、本方法においては、図６Ｂに示すように、試験体１０と加熱板３０との間及び当該試験体１０と冷却熱板４０との間の少なくとも一方に、熱伝導率が当該試験体１０のそれより大きい熱拡散層８０を配置することとしてもよい。
【０１１１】
具体的に、図６Ｂに示す例において、熱拡散層８０は、試験体１０と加熱板３０との間及び当該試験体１０と冷却熱板４０との間のそれぞれに配置されており、より具体的には、一方の熱抵抗層７０と試験体１０（さらに具体的には、試験体１０及び断熱材２０）との間及び他方の熱抵抗層７０と当該試験体１０（さらに具体的には、当該試験体１０及び当該断熱材２０）との間のそれぞれに配置されている。なお、熱抵抗層７０は、例えば、一方の熱抵抗層７０と加熱板３０との間及び他方の熱抵抗層７０と冷却熱板４０との間のそれぞれに配置されることとしてもよいが、上述の図６Ｂに示す配置が好ましい。
【０１１２】
熱拡散層８０の熱伝導率は、試験体１０の熱伝導率より大きければ特に限られず、例えば、当該試験体１０の熱伝導率の１０倍以上であることとしてもよく、１００倍以上であることとしてもよい。
【０１１３】
また、例えば、熱拡散層８０の−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよく、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。熱拡散層８０の上記熱伝導率の上限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、２０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。
【０１１４】
熱拡散層８０を構成する材料は、当該熱拡散層８０の熱伝導率が試験体１０のそれより大きくなるものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。すなわち、熱拡散層８０は、例えば、金属シート、合成樹脂シート及び炭素繊維シートからなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。
【０１１５】
金属シートを構成する金属としては、熱伝導率の高いものが好ましく、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、ステンレス及びこれらの合金からなる群より選択される１種以上を使用することができる。合成樹脂シートとしては、粘着性のあるものが好ましく、例えば、ポリイミドフィルム及びフッ素系樹脂フィルムからなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【０１１６】
熱拡散層８０を設けることにより、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び／又は第二伝熱表面１２ｂに沿った方向における熱伝導を促進し、当該方向における当該第一伝熱表面１２ａの温度及び／又は第二伝熱表面１２ｂの温度を均一化することができる。
【０１１７】
このため、例えば、熱流計５０及び／又は温度センサー５１を配置する位置、及び／又は当該熱流計５０及び／又は温度センサー５１が存在することによる外部との熱交換の影響を効果的に低減することができる。
【０１１８】
図６Ｃには、本方法における試験体１０の配置のさらに他の例を示す。すなわち、本方法においては、図６Ｃに示すように、熱拡散層８０の試験体１０側に、放射率が当該熱拡散層８０のそれより大きい熱吸収層８１を配置することとしてもよい。
【０１１９】
具体的に、図６Ｃに示す例において、熱吸収層８１は、一方の熱拡散層８０の試験体１０側及び他方の熱拡散層８０の当該試験体１０側のそれぞれに配置されており、より具体的には、一方の熱拡散層８０と試験体１０（さらに具体的には、試験体１０及び断熱材２０）との間及び他方の熱拡散層８０と当該試験体１０（さらに具体的には、当該試験体１０及び当該断熱材２０）との間のそれぞれに配置されている。
【０１２０】
熱吸収層８１の放射率は、熱拡散層８０の放射率より大きければ特に限られないが、１．０に近いほど好ましく、例えば、０．５以上であることとしてもよく、０．８以上であることが好ましい。熱吸収層８１を構成する材料は、当該熱吸収層８１の放射率が熱拡散層８０のそれより大きくなるものであれば特に限られない。すなわち、熱吸収層８１は、例えば、熱拡散層８０の試験体１０側の表面に黒色の塗料を塗布することにより形成された層であることとしてもよい。
【０１２１】
熱吸収層８１を設けることにより、熱拡散層８０による熱輻射の反射を効果的に抑制することができる。
【０１２２】
次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。
【実施例】
【０１２３】
市販の熱伝導率測定装置（ＨＣ−１１０、英弘精機株式会社製）を使用して、熱流計法により、試験体１０の熱伝導率を測定した。この熱伝導率測定装置は、−１０℃以上の温度における熱伝導率の測定に好ましく使用されるものであった。
【０１２４】
標準物質としては、ＮＩＳＴから提供されたグラスファイバーボード（ＳＲＭ １４５０ｃ）を使用した。このグラスファイバーボードは、加熱板３０等の表面と良好に接触する柔軟な表面を有し、当該グラスファイバーボードと当該加熱板３０等の表面との接触熱抵抗をほぼ無視できる程度の低い熱伝導率（約０．０３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）と高い空隙率とを有していた。また、このグラフファイバーボードは、６〜７０℃の温度範囲で好ましく使用されるものであった。
【０１２５】
試験体１０としては、ＮＩＳＴから提供されたＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラス（Ｐｙｒｅｘ（登録商標） ７７４０）を使用した。このＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラスは、直径が５０ｍｍ、厚さが６．６ｍｍ、重量が２９．７ｇ、密度が２．２×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【０１２６】
加熱板３０及び冷却熱板４０はいずれも、温度センサーとしても機能する熱流計５０が埋め込まれた直径が６１ｍｍの円板状のヒータであった。そして、グラスファイバーボードにより校正した熱流計５０を使用して、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスからなる試験体１０の熱伝導率を測定した。
【０１２７】
［比較例１］
図７Ａに示すように、加熱板３０と冷却熱板４０との間に、試験体１０を、当該試験体１０の外周面１１が当該加熱板３０の外周面３１及び当該冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置し、当該試験体１０の外周面１１を断熱材２０（例えば、図６Ａ参照）等で覆うことなく、当該試験体１０の熱伝導率を測定した。
【０１２８】
すなわち、図７Ａに示すように、試験体１０の外周面１１と加熱板３０及び冷却熱板４０の外周面３１，４１との間には何も配置されず、空気層６２からなる隙間が形成されていた。
【０１２９】
［比較例２］
図７Ｂに示すように、上述した比較例１の配置（図７Ａに示す配置）に次の構成を追加して、試験体１０の熱伝導率を測定した。すなわち、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに温度センサー５１を直接接触させて配置するとともに、当該第一伝熱表面１２ａ上の温度センサー５１の加熱板３０側、及び当該第二伝熱表面１２ｂ上の温度センサー５１の冷却熱板４０側のそれぞれに、無機繊維ペーパーの一種であるセラミックスペーパーから構成される熱抵抗層７０を積層した。
【０１３０】
温度センサー５１としては、市販の示差熱電対（Ｋタイプ）を使用し、当該示差熱電対の起電力から換算することにより、試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差を算出した。
【０１３１】
［実施例１］
図６Ａに示すように、上述した比較例２の配置（図７Ｂに示す配置）に次の構成を追加して、試験体１０の熱伝導率を測定した。すなわち、加熱板３０と冷却熱板４０との間で、試験体１０の外周面１１を断熱材２０で覆った。断熱材２０は、リング状のセラミックスペーパーを複数積層することにより形成した。
【０１３２】
［実施例２］
図６Ｂに示すように、上述した実施例１の配置（図６Ａに示す配置）に次の構成を追加して、試験体１０の熱伝導率を測定した。すなわち、一方の熱抵抗層７０と試験体１０との間、及び他方の熱抵抗層７０と当該試験体１０との間に熱拡散層８０を配置した。熱拡散層８０としては、円形のアルミニウム箔を使用した。
【０１３３】
［実施例３］
図６Ｃに示すように、上述した実施例２の配置（図６Ｂに示す配置）に次の構成を追加して、試験体１０の熱伝導率を測定した。すなわち、熱拡散層８０の試験体１０側の表面に熱吸収層８１を形成した。熱吸収層８１は、熱拡散層８０を構成するアルミニウム箔の試験体１０側の表面に黒色の塗料を塗布することにより形成した。
【０１３４】
［熱伝導率の測定結果］
図８に熱伝導率を測定した結果を示す。図８において、横軸は熱伝導率を測定した温度θ（℃）を示し、縦軸は測定された熱伝導率λ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を示す。また、図８において、白抜き三角印は比較例１、白抜き菱形印は比較例２、黒塗り四角印は実施例１、黒塗り三角印は実施例２、及び黒塗り丸印は実施例３においてそれぞれ測定された値を示し、実線は、使用された熱伝導率測定装置の製造者（英弘精機株式会社）から試験体１０（Ｐｙｒｅｘ（登録商標） ７７４０）の真の熱伝導率として提供された標準値を示す。
【０１３５】
図８に示すように、比較例１及び比較例２において測定された熱伝導率は、標準値より顕著に小さかった。すなわち、比較例１及び比較例２においては、試験体１０の熱伝導率を正確に測定することはできなかった。
【０１３６】
これに対し、実施例１〜３において測定された熱伝導率は、標準値に近かった。すなわち、実施例１〜３においては、加熱板３０と冷却熱板４０との間で試験体１０の外周面１１を断熱材２０で覆うことにより、比較例１，２に比べて測定精度が顕著に向上した。さらに、実施例２では、標準値との差が１０％の範囲内の熱伝導率が得られ、実施例３では、当該標準値との差が５％の範囲内の熱伝導率が得られた。
【０１３７】
このように、加熱板３０と冷却熱板４０との間に、試験体１０を、当該試験体１０の外周面１１が当該加熱板３０の外周面３１及び当該冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置し、当該加熱板３０と当該冷却熱板４０との間で当該試験体１０の当該外周面１１を断熱材２０で覆うことにより、熱流計５０の校正に使用した標準物質の熱伝導率の約３０倍に相当する１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の熱伝導率を精度よく測定することができた。
【符号の説明】
【０１３８】
１ 熱伝導率測定装置、１０ 試験体、１１ 試験体の外周面、１２ａ 第一伝熱表面、１２ｂ 第二伝熱表面、２０ 断熱材、２１ 断熱材の内周面、２２ 断熱材の外周面、３０ 加熱板、３１ 加熱板の外周面、３２ 加熱板の伝熱表面、４０ 冷却熱板、４１ 冷却熱板の外周面、４２ 冷却熱板の伝熱表面、５０ 熱流計、６０ 断熱層、６１ 空気層、６２ 空気層、７０ 熱抵抗層、８０ 熱拡散層、８１ 熱吸収層、１００ 従来の熱伝導率測定装置、１００ 試験体、１１１ 試験体の外周面、１３０ 加熱板、１３１ 加熱板の外周面、１４０ 冷却熱板、１４１ 冷却熱板の外周面、１５０ 熱流計、１６０ 断熱層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導率測定方法に関し、特に、熱流計法による熱伝導率の測定における精度の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
断熱材等の試験体の熱伝導率を測定する方法として、熱流計法がある（例えば、特許文献１、特許文献２）。熱流計法は、簡便で使い勝手が良いため研究機関のみならず多くの企業で開発品の性能チェックや製品管理等に利用されている。
【０００３】
ただし、熱流計法による測定精度は、標準物質を使用した熱流計の校正に依存する。このため、熱流計法においては、標準物質による熱流計の校正を適切に行う必要がある。
【０００４】
この標準物質としては、例えば、断熱材の熱伝導率測定用として、米国の国立標準技術研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮＩＳＴ）より、グラスウールボード（熱伝導率：０．０３〜０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ））、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス（熱伝導率：１Ｗ／（ｍ・Ｋ））及びパイロセラム（熱伝導率：３〜５Ｗ／（ｍ・Ｋ））が提供されている。
【０００５】
そして、一般に、試験体の熱伝導率を測定する場合には、当該試験体の熱伝導率と同程度の熱伝導率を有する標準物質で校正された熱流計を使用する。このため、従来、例えば、グラスウールボードは、熱伝導率が０．０３〜０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の試験体の測定に使用され、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス及びパイロセラムは、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）付近又はそれ以上の試験体の測定に使用されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−０８４７８０号公報
【特許文献２】実開平０１−１２９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば、グラスウールボードは柔軟な表面を有するのに対し、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス及びパイロセラムは硬い表面を有するため、当該Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラス及びパイロセラムを標準物質として使用する場合には、当該標準物質の硬い表面と熱板との間に空気層からなる隙間が形成されてしまうという問題があった。
【０００８】
標準物質と熱板との間に空気層が形成されると、当該標準物質の熱伝導率は、当該標準物質の真の熱伝導率より小さい値として測定されてしまう。また、標準物質を熱板に押しつける圧力が変化すると、空気層の厚さが変化するため、空気層が形成された状態で正確な校正を行うことは困難であった。また、空気層が形成された状態で熱流計の校正を行った場合、当該熱流計を使用した試験体の測定時に当該空気層と同一の空気層が形成されていなければ、当該試験体の熱伝導率を正確に測定することは困難であった。
【０００９】
一方、従来、例えば、グラスウールボードで校正した熱流計を使用して、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の試験体の熱伝導率を測定すると、当該グラスウールボードの熱伝導率と当該試験体の熱伝導率との差が大きいため、当該試験体の熱伝導率を正確に測定することが困難であった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、測定精度が向上した熱伝導率測定方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法は、加熱板と冷却熱板との間に、試験体を、前記試験体の外周面が前記加熱板の外周面及び前記冷却熱板の外周面より内側となるように配置し、前記加熱板と前記冷却熱板との間で前記試験体の前記外周面を断熱材で覆い、熱流計法により前記試験体の熱伝導率を測定することを特徴とする。本発明によれば、測定精度が向上した熱伝導率測定方法を提供することができる。
【００１２】
また、前記方法においては、熱伝導率が前記試験体のそれの２分の１以下である標準物質で校正された熱流計を使用することとしてもよい。また、前記方法においては、前記試験体と前記加熱板との間及び前記試験体と前記冷却熱板との間の少なくとも一方に、熱伝導率が前記試験体のそれより小さい熱抵抗層を配置することとしてもよい。
【００１３】
また、前記方法においては、前記試験体の前記加熱板側の第一伝熱表面及び前記冷却熱板側の第二伝熱表面のそれぞれに、温度センサーを直接接触させて配置することとしてもよい。この場合、前記温度センサーは示差熱電対であり、前記示差熱電対の起電力に基づき前記試験体の前記第一伝熱表面と前記第二伝熱表面との温度差を算出し、前記温度差に基づいて前記試験体の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【００１４】
また、前記方法においては、前記試験体と前記加熱板との間及び前記試験体と前記冷却熱板との間の少なくとも一方に、熱伝導率が前記試験体のそれより大きい熱拡散層を配置することとしてもよい。この場合、前記熱拡散層の前記試験体側に、放射率が前記熱拡散層のそれより大きい熱吸収層を配置することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測定精度が向上した熱伝導率測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法における試験体の配置の一例の断面を示す説明図である。
【図２】図１に示す配置を平面視で示す説明図である。
【図３】図１に示す配置を構成する部材を斜視で示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法で使用される熱伝導率測定装置の一例の断面を示す説明図である。
【図５】従来の熱伝導率測定方法で使用されていた熱伝導率測定装置の断面を示す説明図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法における試験体の配置の他の例の断面を示す説明図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法における試験体の配置のさらに他の例の断面を示す説明図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法における試験体の配置のさらに他の例の断面を示す説明図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係る比較例における試験体の配置の一例の断面を示す説明図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係る比較例における試験体の配置の他の例の断面を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る実施例において熱伝導率を測定した結果の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定方法（以下、「本方法」という。）について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。
【００１８】
図１は、本方法における試験体１０の配置の一例の断面を示す説明図である。図２は、図１に示す配置を平面視で示す説明図である。すなわち、図１は、図２に示すＩ−Ｉ線で切断した配置の断面を示している。図３は、図１に示す配置を構成する部材を斜視で示す説明図である。図４は、本方法で使用される熱伝導率測定装置１の一例の断面を示す説明図である。図５は、従来の熱伝導率測定方法で使用されていた熱伝導率測定装置１００の断面を示す説明図である。
【００１９】
本方法は、熱流計（Ｈｅａｔ Ｆｌｏｗ Ｍｅｔｅｒ）法（ＨＦＭ法）により試験体１０の熱伝導率を測定する方法である。熱流計法は、例えば、ＪＩＳ Ａ １４１２−２に規定される。すなわち、ＪＩＳ Ａ １４１２−２は、平板状の断熱材の定常状態における熱伝導率を熱流計法を使用して測定する方法を規定する。
【００２０】
熱流計法は、試験体１０を通過する熱流量を熱流計５０により測定して当該試験体１０の熱伝導率を求める方法である。なお、本発明において、熱流計法は、熱流計として標準板（標準物質で構成される板状の試験体）を使用する比較法（例えば、ＪＩＳ Ａ １４１２−２の附属書Ａに規定される平板比較法）を含む。
【００２１】
熱流計法においては、まず、熱流計５０と試験体１０とを重ね、加熱板３０と冷却熱板４０とで所定の平均温度と温度差とを与え、定常状態を形成する。すなわち、図１及び図４に示すように、試験体１０は、加熱板３０と冷却熱板４０との間に配置される。
【００２２】
そして、高温側ヒータである加熱板３０により試験体１０の当該加熱板３０側の伝熱表面（以下、「第一伝熱表面１２ａ」という。）を第一の温度に保持し、低温側ヒータである冷却熱板４０により当該試験体１０の当該冷却熱板４０側の伝熱表面（以下、「第二伝熱表面１２ｂ」という。）を当該第一の温度より低い第二の温度に保持することにより、当該第一伝熱表面１２ａと当該第二伝熱表面１２ｂとの間に温度差を形成する。
【００２３】
次に、試験体１０を通過する熱流量を熱流計５０で測定する。すなわち、図１及び図４に示す例において、試験体１０の加熱板３０側及び冷却熱板４０側にはそれぞれ熱流計５０が配置されている。より具体的に、この例において、第一伝熱表面１２ａ側の熱流計５０は、加熱板３０に埋め込まれ、第二伝熱表面１２ｂ側の熱流計５０は、冷却熱板４０に埋め込まれている。
【００２４】
そして、上述の温度差が形成された定常状態において、試験体１０を通過する熱流量を熱流計５０で測定する。なお、この例において、熱流計５０は、温度センサーとしても機能する。すなわち、熱流計５０に含まれる温度センサー（例えば、示差熱電対）によって試験体１０の第一伝熱表面１２ａの温度及び第二伝熱表面１２ｂの温度を測定する。
【００２５】
また、この例では、測定精度を高めるため、試験体１０の加熱板３０側の熱流計５０及び冷却熱板４０側の熱流計５０のそれぞれで熱流量を測定し、測定された熱流量の平均値を求めることとしているが、これに限られず、熱流計５０は、試験体１０の加熱板３０側及び冷却熱板４０側の少なくとも一方に配置されればよい。ただし、熱流計５０が試験体１０の加熱板３０側及び冷却熱板４０側の一方にのみ配置される場合であっても、温度センサーは当該試験体１０の当該加熱板３０側及び当該冷却熱板４０側のそれぞれに配置する。
【００２６】
そして、熱流計５０により測定された結果を使用して、試験体１０の熱伝導率は、下記の式（Ｉ）により求められる。
【数１】
【００２７】
式（Ｉ）において、λは試験体１０の熱伝導率であり、Ｑは試験体１０を通過する熱流量であり、Δθは試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差であり、ｄは試験体１０の厚さ（例えば、第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの距離）であり、Ｓは熱流が通過する面積（例えば、第一伝熱表面１２ａの面積と第二伝熱表面１２ｂの面積とが同一の場合には当該面積）である。なお、実際の測定では、式（Ｉ）の右辺のパラメータのうち、特に、熱流量Ｑ及び温度差Δθを正確に測定することが非常に難しい。
【００２８】
本方法において、熱伝導率が既知の標準板を使用する場合には、熱流計５０の代わりに試験体１０と同一形状の当該標準板を当該試験体１０に重ねて所定の平均温度と温度差とを与えて定常状態を形成し、当該試験体１０を通過する熱流量を当該標準板によって求める。
【００２９】
すなわち、試験体１０及び標準板の周辺部分からの熱損失を無視できると仮定すれば、当該試験体１０の熱伝導率は、下記の式（ＩＩ）から求められる。
【数２】
【００３０】
式（ＩＩ）において、λは試験体１０の熱伝導率（実測値）［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、λｓは標準板の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、Δθｓは、標準板の加熱板３０側（高温側）の表面と冷却熱板４０側（低温側）の表面との温度差［℃］であり、Δθは、試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差［℃］であり、ｄｓは標準板の厚さ［ｍ］であり、ｄは試験体１０の厚さ［ｍ］である。
【００３１】
ここで、標準物質を使用した熱流計５０の校正について説明する。熱流計５０は、例えば、熱抵抗の安定している薄い板状の材料から構成される基板と、当該基板の一方の表面及び他方の表面に接続された複数の示差熱電対（サーモパイル）とを有する。この基板の一方の表面と他方の表面との間に温度差が形成されると、サーモパイルに起電力が発生する。
【００３２】
熱流計５０の校正においては、標準物質（具体的には、例えば、当該標準物質から構成される標準板）に当該熱流計５０を重ね、当該標準物質の一方側の伝熱表面と他方側の伝熱表面との間に所定の温度差を形成した場合における熱流量と起電力との関係を求める。
【００３３】
すなわち、まず、この場合の熱流量は、下記の式（ＩＩＩ）で表される。
【数３】
【００３４】
式（ＩＩＩ）において、Ｑｓは標準物質を通過する熱流量であり、λｓは標準物質の熱伝導率であり、Δθｓは標準物質に形成される温度差であり、ｄｓは標準物質の厚さであり、Ｓｓは熱流の通過する面積（例えば、標準物質の伝熱表面の面積）である。ここで、熱伝導率λｓは温度の関数であることから、測定温度を変えることで、当該熱伝導率λｓが変わり、その結果、標準物質を通過する熱流量Ｑｓも変わる。
【００３５】
そこで、測定温度を変えながら、各測定温度におけるサーモパイルの起電力を測定することにより、下記の式（ＩＶ）で表される関係が得られる。
【数４】
【００３６】
式（ＩＶ）において、Ｖｓは熱流計５０で発生する起電力であり、ｆ（Ｖｓ，θ）は起電力Ｖｓ及び温度θの関数である。すなわち、熱流計５０を校正するということは、この関数ｆ（Ｖｓ，θ）を決定することである。
【００３７】
熱流計５０が適切に校正されたかどうかは、当該熱流計５０がどの程度の熱流量Ｑｓの範囲で校正されたかによって決まる。例えば、上記式（ＩＩＩ）によれば、熱流計５０の校正時の熱流量Ｑｓは、標準物質の熱伝導率λｓに比例する。
【００３８】
このため、標準物質として、上述のグラスウールボードを使用した校正時の熱流量Ｑｓと、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスを使用した校正時の熱流量Ｑｓとの比は、当該グラスウールボードの熱伝導率λｓ（０．０３５Ｗ／（ｍ・Ｋ））と、当該Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスの熱伝導率λｓ（１Ｗ／（ｍ・Ｋ））との比となる。すなわち、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスを使用した校正時の熱流量Ｑｓは、グラスウールボードを使用した校正時の熱流量Ｑｓの約３０倍となる。
【００３９】
このため、例えば、グラスウールボードで校正した熱流計５０を使って、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスと同等の１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の熱伝導率を測定する場合には、当該グラスウールボードによる校正で得られた係数Ａｓを使用して、当該グラスウールボードによる校正時の熱流量Ｑｓの約３０倍もの大きな熱流量を測定することになり、測定の誤差が極めて大きくなってしまう。
【００４０】
したがって、従来、例えば、熱伝導率がグラスウールボードのそれと同等の標準物質で校正した熱流計５０を使って、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスと同等の熱伝導率を測定することは適切でないというのが技術常識であった。
【００４１】
しかしながら一方で、グラスウールボードのように柔軟な表面を有する標準物質を使用する場合には、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスのように硬い表面を有する標準物質を使用する場合に比べて、当該標準物質と加熱板３０及び／又は冷却熱板４０との間に不要な熱抵抗となる空気層が形成されることを効果的に回避することができるため、熱流計５０の正確な校正を行うことができる。
【００４２】
そこで、本発明の発明者は、グラスウールボードで校正した熱流計５０を使用して、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスのように１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の熱伝導率を正確に測定する方法について、独自に鋭意検討を重ね、本発明を完成するに至った。
【００４３】
本方法は、このような発明者独自の検討に基づくものであり、加熱板３０と冷却熱板４０との間に、試験体１０を、当該試験体１０の外周面１１が当該加熱板３０の外周面３１及び当該冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置し、当該加熱板３０と当該冷却熱板４０との間で当該試験体１０の当該外周面１１を断熱材２０で覆い、熱流計法により当該試験体１０の熱伝導率を測定する方法である。
【００４４】
すなわち、本方法においては、まず、加熱板３０及び冷却熱板４０より小さいサイズの試験体１０を使用する。より具体的に、試験体１０の第一伝熱表面１２ａの面積及び第二伝熱表面１２ｂの面積は、加熱板３０の当該試験体１０側の伝熱表面３１の面積及び冷却熱板４０の当該試験体１０側の伝熱表面４１の面積より小さくなっている。
【００４５】
そして、このような試験体１０の外周面１１を、その全周にわたって断熱材２０で囲むとともに、当該試験体１０と当該断熱材２０とを加熱板３０と冷却熱板４０との間に配置する。
【００４６】
このとき、試験体１０は加熱板３０及び冷却熱板４０より小さいため、その外周面１１は、当該加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より内側に配置される。すなわち、図２に示す例では、試験体１０の外周面１１が、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より径方向の内側となるように配置されている。
【００４７】
なお、主熱板と当該主熱板を囲む保護熱板とを含む加熱板３０を使用する場合（例えば、ＪＩＳ Ａ １４１２−２の附属書Ｂに規定される保護熱板式熱流計法により熱伝導率を測定する場合）には、試験体１０は、その外周面１１が当該保護熱板の外周面より内側となるように配置されることとしてもよく、その外周面１１が当該主熱板の外周面より内側となるように配置されることとしてもよい。
【００４８】
そして、本方法においては、加熱板３０と冷却熱板４０との間に、試験体１０及び当該試験体１０の外周面１１に沿って配置された断熱材２０が挟持された状態で、当該試験体１０の熱伝導率を測定する。本方法において熱伝導率を測定する温度は特に限られないが、例えば、−１０〜６００℃の範囲内であることとしてもよい。
【００４９】
より具体的に、熱伝導率を測定する温度は、例えば、−１０〜１００℃の範囲内であることとしてもよく、−１０〜７０℃の範囲内であることとしてもよい。この場合、例えば、グラスファイバーボード等の繊維体である標準物質による熱流計５０の適切な校正を確実に行うことができる。
【００５０】
また、熱伝導率を測定する温度は、例えば、１００〜６００℃の範囲内であることとしてもよい。なお、上述のとおり、本方法により熱伝導率を測定する温度は、これらの例に限られず、例えば、試験体１０（例えば、カーボン繊維断熱材等の無機材料から構成される試験体１０）の厚さが１００ｍｍである場合、当該試験体１０の第一伝熱表面１２ａを２０００℃に維持するとともに、第二伝熱表面１２ｂを４００℃以下の温度に維持した状態で当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【００５１】
試験体１０は、本方法において測定の対象となるものであれば特に限られない。試験体１０を構成する材料は、熱伝導率を測定できるものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。
【００５２】
無機材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、砂、土、石及びレンガからなる群より選択される１種以上とすることができる。有機材料としては、例えば、合成樹脂、合成ゴム、天然ゴム、紙及び木材からなる群より選択される１種以上とすることができる。
【００５３】
試験体１０の形状は、加熱板３０と冷却熱板４０との間に配置できれば特に限られず、例えば、板状とすることができる。また、図１〜図４に示す例において、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂの形状は円形となっているが、これに限られず、例えば、楕円や多角形等、任意の形状であってもよい。
【００５４】
試験体１０の熱伝導率は、特に限られないが、例えば、−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよく、０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよく、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよく、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。試験体１０の上記熱伝導率の上限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。
【００５５】
本方法においては、熱伝導率が試験体１０のそれの２分の１以下である標準物質で校正された熱流計５０を使用することとしてもよい。すなわち、この場合、本方法において所定の温度で測定される試験体１０の熱伝導率は、熱流計５０の校正に使用された標準物質のそれの２倍以上となる。標準物質の熱伝導率は、試験体１０のそれの５分の１以下であることとしてもよく、１０分の１以下であることとしてもよく、２０分の１以下であることとしてもよい。なお、標準物質の熱伝導率は、試験体１０のそれの１０００分の１以上であることとしてもよい。
【００５６】
標準物質の熱伝導率は、特に限られないが、例えば、−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。標準物質の上記熱伝導率の下限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、０．００１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。
【００５７】
そして、本方法においては、このように熱伝導率の比較的小さい標準物質で校正した熱流計５０を使用して、熱伝導率の比較的大きい試験体１０の測定を行うことができる。
【００５８】
すなわち、本方法においては、例えば、−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃の温度範囲における熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であって試験体１０のそれの２分の１以下である標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。また、例えば、上記温度範囲における熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であって試験体１０のそれの２分の１以下、５分の１以下又は１０分の１以下である標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。また、例えば、上記温度範囲における熱伝導率が０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であって試験体１０のそれの２分の１以下、５分の１以下、１０分の１以下又は２０分の１以下である標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【００５９】
また、本方法においては、例えば、−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃の温度範囲における熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。また、例えば、上記温度範囲における熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上又は１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。また、例えば、上記温度範囲における熱伝導率が０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の標準物質で校正した熱流計５０を使用して、当該温度範囲において、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上又は１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【００６０】
標準物質は、熱流計５０の校正に使用できるものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。すなわち、標準物質は、例えば、繊維体であることとしてもよい。繊維体は、無機繊維及び／又は有機繊維から構成される成形体である。
【００６１】
無機繊維としては、例えば、アルミナ−シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、ガラス繊維（例えば、グラスウール）、バサルト繊維及び金属繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができる。有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、羊毛、木綿、麻及びアセテート繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００６２】
また、標準物質は、例えば、合成樹脂であることとしてもよい。この場合、標準物質は、合成樹脂の発泡体であることとしてもよい。合成樹脂の発泡体としては、例えば、ウレタンフォーム及びポリスチレンフォームからなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００６３】
標準物質は、グラスウールボードのように、柔軟な表面を有することが好ましい。すなわち、標準物質は、例えば、加熱板３０の伝熱表面３１及び冷却熱板４０の伝熱表面４１等の表面の形状に応じて変形し密着するような柔軟な表面を有することが好ましい。
【００６４】
断熱材２０は、試験体１０の外周面１１を介した熱の流入出を抑制できる断熱性を有するものであれば特に限られず、熱伝導率が当該試験体１０のそれより小さい任意の断熱材を使用することができる。
【００６５】
断熱材２０を構成する材料は、上述の断熱性を発揮するものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。無機材料としては、無機繊維を好ましく使用することができる。無機繊維系の断熱材２０としては、例えば、アルミナ−シリカ系断熱材、アルミナ系断熱材、シリカ系断熱材、ロックウール断熱材、グラスウール断熱材、ケイ酸カルシウム保温材、金属繊維断熱材からなる群より選択される１種以上を使用することができる。無機繊維以外の無機材料から校正される断熱材２０としては、例えば、金属箔を積層させることにより構成された金属保温材を使用することができる。
【００６６】
有機材料としては、合成樹脂を好ましく使用することができる。この場合、断熱材２０としては、合成樹脂の発泡体を好ましく使用することができる。合成樹脂の発泡体である断熱材２０としては、例えば、ウレタンフォーム断熱材、ポリスチレンフォーム断熱材及び梱包材（例えば、エアキャップ）からなる群より選択される１種以上を使用することができる。また、有機繊維系の断熱材２０を使用することもできる。また、断熱材２０としては、例えば、ナノ複合材料断熱材（例えば、シリカ微粒子等の金属酸化物微粒子を含む多孔性断熱材）又は真空断熱材を使用することもできる。
【００６７】
断熱材２０の形状は、当該断熱材２０が加熱板３０と冷却熱板４０との間で試験体１０の外周面１１を覆うことができれば特に限られず、例えば、板状又はシート状であることが好ましい。
【００６８】
具体的に、断熱材２０は、例えば、その厚さが試験体１０のそれよりも小さいシート状の断熱材（例えば、無機繊維系のシート状断熱材）を複数積層して構成されてもよい。この場合、積層されるシート状断熱材の数によって、試験体１０の厚さに合った、適切な厚さの断熱材２０を形成することができる。
【００６９】
シート状の断熱材２０としては、例えば、アルミナ−シリカ系ペーパー等の無機繊維系ペーパー、発泡ゴムシートやウレタンフォームシート等の発泡樹脂系ペーパー、木質ペーパーや紙等の有機繊維系ペーパーからなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００７０】
断熱材２０の熱伝導率は、試験体１０のそれより小さければ特に限られないが、例えば、当該試験体１０の熱伝導率の１０分の１以下であることとしてもよい。また、例えば、断熱材２０の−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。断熱材２０の上記熱伝導率の下限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、０．００１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。
【００７１】
断熱材２０は、その内周面２１と試験体１０の外周面１１との距離が１ｍｍ以下となるように配置されることが好ましく、その内周面２１の少なくとも一部が試験体１０の外周面１１と接するように配置されることがより好ましく、その内周面２１が試験体１０の外周面１１に密着するように配置されることが特に好ましい。
【００７２】
なお、図１〜図４に示す例において、断熱材２０は、その外周面２２が、伝熱方向（加熱板３０から冷却熱板４０に向かう方向）において、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１と重なるように配置されているが、これに限られない。
【００７３】
すなわち、断熱材２０の外周面２２の位置は、当該断熱材２０によって試験体１０の外周面１１を介した熱の流入出を抑制できれば特に限られず、例えば、当該外周面２２が加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置されることとしてもよく、当該外周面２２が加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より外側となるように配置されることとしてもよい。
【００７４】
ただし、断熱材２０の外周面２２が、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１より外側となる場合には、外気との熱交換が行われる面積が増大してしまい、また、当該外周面２２が当該外周面３１，４１より内側となる場合には、当該加熱板３０及び冷却熱板４０と外気との間で熱の流入出が生じてしまい、いずれの場合も測定の誤差が大きくなりやすい。このため、図１〜図４に示すように、伝熱方向において、断熱材２０の外周面２２の位置は、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１の位置と一致していることが好ましい。
【００７５】
図４に示す熱伝導率測定装置１は、図１〜図３に示すような試験体１０の配置を含み、さらに当該配置を囲む断熱層６０を備えている。この断熱層６０は、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１を介する熱の流入出を抑制するために設けられている。
【００７６】
図４に示す例において、この断熱層６０は、加熱板３０の外周面３１、断熱材２０の外周面２２及び冷却熱板４０の外周面４１を囲むように配置されている。また、図４に示す例において、断熱層６０と、加熱板３０の外周面３１、断熱材２０の外周面２２及び冷却熱板４０の外周面４１との間には空気層６１が形成されている。
【００７７】
断熱層６０を構成する材料は、加熱板３０の外周面３１及び冷却熱板４０の外周面４１を介する熱の流入出を抑制するものであれば特に限られず、例えば、ウレタンフォーム、アルミナシリカ系断熱材、ケイ酸カルシウム保温材、ロックウール、グラスウール及びポリスチレンフォームからなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。
【００７８】
本方法によれば、加熱板３０と冷却熱板４０との間で、試験体１０の外周面１１を介した熱の流入出を効果的に抑制することができる。このため、例えば、熱伝導率が試験体１０のそれより小さい標準物質で校正した熱流計５０を使用する場合であっても、当該試験体１０の熱伝導率を精度よく測定することができる。
【００７９】
すなわち、本方法においては、加熱板３０及び冷却熱板４０よりも小さいサイズの試験体１０を使用し、且つ当該加熱板３０と冷却熱板４０との間で当該試験体１０の外周面１１を断熱材２０で覆うことにより、当該試験体１０の外周面１１を介した熱の流入出を効果的に抑制し、熱伝導率が当該試験体１０のそれより小さい標準物質による熱流計５０の校正時の環境に近い環境を実現する。
【００８０】
そして、熱伝導率が小さい標準物質で校正した熱流計５０を、当該校正時の環境に近い環境で使用することにより、当該標準物質のそれより大きな試験体１０の熱伝導率を精度よく測定することができる。
【００８１】
なお、従来は、図５に示すように、試験体１１０のサイズは、加熱板１３０及び冷却熱板１４０のサイズと同一であった。すなわち、試験体１１０は、その外周面１１１が、伝熱方向において、加熱板１３０の外周面１３１及び冷却熱板１４０の外周面１４１と一致する位置となるように配置されていた。
【００８２】
この点、例えば、上述のＪＩＳ Ａ １４１２−２には、試験体１１０のサイズは、加熱板１３０を完全に覆うサイズとすることや、試験体１１０の形状及び寸法は、加熱板１３０のそれらに合わせることが規定されている。
【００８３】
これは、従来、熱伝導率が試験体１１０のそれと同等の標準物質で熱流計１５０を校正することが技術常識であったため、加熱板１３０及び冷却熱板１４０を、これらと同一の形状及び寸法の当該試験体１１０で完全に覆うことにより、当該標準物質による校正時と同一の環境を形成できると考えられていたためである。
【００８４】
これに対し、本発明の発明者は、熱伝導率が試験体１０のそれより小さい標準物質で熱流計５０を校正し、且つ当該熱流計５０を当該校正時の環境に近い環境で使用することにより、当該標準物質の熱伝導率より大きな当該試験体１０の熱伝導率を正確に測定するという独自の技術思想に基づき検討を重ね、上述のような本方法に到達したのである。
【００８５】
また、図５に示すように、従来の熱伝導率測定装置１００も、図４に示す断熱層６０と同様の断熱層１６０を有していた。この断熱層１６０は、試験体１１０の外周面１１１と接することなく配置されていた。すなわち、断熱層１６０と、加熱板１３０の外周面１３１、試験体１１０の外周面１１１及び冷却熱板１４０の外周面１４１との間には空気層１６１が形成されていた。具体的、断熱層１６０は、例えば、これら外周面１３１，１１１，１４１から１ｍｍ以上離れて配置されていた。
【００８６】
図６Ａには、本方法における試験体１０の配置の他の例を示す。すなわち、本方法においては、図６Ａに示すように、試験体１０と加熱板３０との間及び当該試験体１０と冷却熱板４０との間の少なくとも一方に、熱伝導率が当該試験体１０のそれより小さい熱抵抗層７０を配置することとしてもよい。具体的に、図６Ａに示す例においては、試験体１０と加熱板３０との間及び当該試験体１０と冷却熱板４０との間にそれぞれ熱抵抗層７０が配置されている。
【００８７】
熱抵抗層７０の熱伝導率は、試験体１０のそれより小さければ特に限られないが、例えば、当該試験体１０のそれの１０分の１以下であることとしてもよく、２分の１以下であることとしてもよい。
【００８８】
また、例えば、熱抵抗層７０の−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよく、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。熱抵抗層７０の上記熱伝導率の下限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、０．００１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。
【００８９】
熱抵抗層７０を構成する材料は、当該熱抵抗層７０による熱抵抗を試験体１０によるそれより大きくするものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。
【００９０】
無機材料及び／又は有機材料としては、無機繊維及び／又は有機繊維を好ましく使用することができる。無機繊維としては、例えば、アルミナ−シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、ガラス繊維及びバサルト繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができる。有機繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、羊毛、木綿、麻及びアセテート繊維からなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【００９１】
また、熱抵抗層７０を構成する有機材料は、ゴム等の合成樹脂であることとしてもよい。この場合、熱抵抗層７０としては、発泡ゴムシート等、合成樹脂の発泡体を好ましく使用することができる。また、熱抵抗層７０は、木材及び／又は紙で構成されることとしてもよい。
【００９２】
熱抵抗層７０は、柔軟なシートから構成されることが好ましい。すなわち、例えば、熱抵抗層７０が無機繊維及び／又は有機繊維から構成されるシート、ゴムシート及び発泡体シートからなる群より選択される１種以上である場合には、当該熱抵抗層７０は、柔軟なシートから構成されたものとすることができる。
【００９３】
熱抵抗層７０が柔軟なシートから構成されることにより、例えば、当該熱抵抗層７０と、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び／又は第二伝熱表面１２ｂとの間に隙間（空気層）が形成されることを効果的に回避することができる。
【００９４】
本方法においては、熱抵抗層７０を設けることにより、試験体１０を通過する熱流量を効果的に低減することができる。すなわち、試験体１０に熱抵抗層７０を積層することにより、当該試験体１０と当該熱抵抗層７０とを含み、正味の熱伝導性が当該試験体１０単独のそれより低い、仮想的な試験体を形成することができる。
【００９５】
このため、例えば、熱伝導率が試験体１０のそれより小さい標準物質で校正した熱流計５０を使用する場合であっても、当該試験体１０の熱伝導率を精度よく測定することができる。
【００９６】
すなわち、本方法においては、熱抵抗層７０を設けることにより、試験体１０を通過する熱流量を効果的に抑制し、熱伝導率が当該試験体１０のそれより小さい標準物質による熱流計５０の校正時の環境に近い環境を実現する。
【００９７】
そして、熱伝導率が小さい標準物質で校正した熱流計５０を、当該校正時の環境に近い環境で使用することにより、当該標準物質より大きな試験体１０の熱伝導率を精度よく測定することができる。
【００９８】
また、熱伝導率が試験体１０のそれより小さく柔軟な表面を有する標準物質で校正した熱流計５０を使用する場合には、柔軟なシートから構成される熱抵抗層７０を設けることにより、当該標準物質による熱流計５０の校正時の環境により近い環境を実現することもできる。
【００９９】
また、本方法は、図６Ａに示すように、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに、温度センサー５１を直接接触させて配置することとしてもよい。すなわち、この場合、試験体１０の第一伝熱表面１２ａの温度を測定するための温度センサー５１が当該第一伝熱表面１２ａに直接接触して配置され、第二伝熱表面１２ｂの温度を測定するための温度センサー５１が当該第二伝熱表面１２ｂに直接接触して配置される。温度センサー５１は、温度を測定できるものであれば特に限られないが、例えば、熱電対であることとしてもよい。
【０１００】
温度センサー５１を配置する方法は特に限られず、例えば、当該温度センサー５１と、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂとを溶接する方法や、粘着テープによって当該温度センサー５１を当該第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂに貼り付ける方法を使用することができる。
【０１０１】
なお、図６Ａに示す例では、第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに温度センサー５１を配置するとともに、試験体１０の加熱板３０側及び冷却熱板４０側のそれぞれに熱流計５０が配置されているが、温度センサー５１の配置はこれに限られず、例えば、温度センサーとしても機能する熱流計５０を当該第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに接触させて配置することとしてもよい。
【０１０２】
試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに、温度センサー５１を直接接触させて配置することにより、当該第一伝熱表面１２ａの温度及び第二伝熱表面１２ｂの温度を正確に測定することができる。
【０１０３】
すなわち、上述のとおり、上記式（Ｉ）に基づき試験体１０の熱伝導率を測定するにあたっては、当該試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差を正確に測定することは容易でない。特に、試験体１０の熱伝導率が比較的大きい場合には、第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差が小さくなるため、当該温度差を正確に測定することは難しい。
【０１０４】
この点、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに直接接触する温度センサー５１によれば、小さな温度差を正確に測定することができる。
【０１０５】
さらに、本方法においては、温度センサー５１は示差熱電対であり、当該示差熱電対の起電力に基づき試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差を算出し、当該温度差に基づいて当該試験体１０の熱伝導率を測定することとしてもよい。
【０１０６】
すなわち、この場合、温度センサー５１は、第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに直接接触して配置された示差熱電対である。示差熱電対は、特に限られないが、例えば、Ｋタイプ、Ｔタイプ、Ｂタイプ、Ｒタイプ、Ｓタイプ、Ｎタイプ、Ｅタイプ及び／又はＪタイプのものを使用することができる。
【０１０７】
そして、定常状態において生じる示差熱電対の起電力を測定し、測定された当該起電力を温度に換算することにより、当該第一伝熱表面１２ａと当該第二伝熱表面１２ｂとの温度差を算出する。
【０１０８】
このように示差熱電対の起電力から換算することにより、当該示差熱電対の温度測定により算出する場合に比べて、第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差をより正確に求めることができる。
【０１０９】
また、熱抵抗層７０が柔軟なシートから構成されている場合には、当該熱抵抗層７０を試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び／又は第二伝熱表面１２ｂに積層することにより、当該第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂに配置された温度センサー５１の凹凸による隙間の形成を効果的に回避することができる。
【０１１０】
図６Ｂには、本方法における試験体１０の配置のさらに他の例を示す。すなわち、本方法においては、図６Ｂに示すように、試験体１０と加熱板３０との間及び当該試験体１０と冷却熱板４０との間の少なくとも一方に、熱伝導率が当該試験体１０のそれより大きい熱拡散層８０を配置することとしてもよい。
【０１１１】
具体的に、図６Ｂに示す例において、熱拡散層８０は、試験体１０と加熱板３０との間及び当該試験体１０と冷却熱板４０との間のそれぞれに配置されており、より具体的には、一方の熱抵抗層７０と試験体１０（さらに具体的には、試験体１０及び断熱材２０）との間及び他方の熱抵抗層７０と当該試験体１０（さらに具体的には、当該試験体１０及び当該断熱材２０）との間のそれぞれに配置されている。なお、熱抵抗層７０は、例えば、一方の熱抵抗層７０と加熱板３０との間及び他方の熱抵抗層７０と冷却熱板４０との間のそれぞれに配置されることとしてもよいが、上述の図６Ｂに示す配置が好ましい。
【０１１２】
熱拡散層８０の熱伝導率は、試験体１０の熱伝導率より大きければ特に限られず、例えば、当該試験体１０の熱伝導率の１０倍以上であることとしてもよく、１００倍以上であることとしてもよい。
【０１１３】
また、例えば、熱拡散層８０の−１０〜１００℃又は−１０〜７０℃における熱伝導率は、１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよく、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることとしてもよい。熱拡散層８０の上記熱伝導率の上限値は特に限られないが、例えば、当該熱伝導率は、２０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることとしてもよい。
【０１１４】
熱拡散層８０を構成する材料は、当該熱拡散層８０の熱伝導率が試験体１０のそれより大きくなるものであれば特に限られず、任意の無機材料及び／又は有機材料とすることができる。すなわち、熱拡散層８０は、例えば、金属シート、合成樹脂シート及び炭素繊維シートからなる群より選択される１種以上であることとしてもよい。
【０１１５】
金属シートを構成する金属としては、熱伝導率の高いものが好ましく、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、ステンレス及びこれらの合金からなる群より選択される１種以上を使用することができる。合成樹脂シートとしては、粘着性のあるものが好ましく、例えば、ポリイミドフィルム及びフッ素系樹脂フィルムからなる群より選択される１種以上を使用することができる。
【０１１６】
熱拡散層８０を設けることにより、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び／又は第二伝熱表面１２ｂに沿った方向における熱伝導を促進し、当該方向における当該第一伝熱表面１２ａの温度及び／又は第二伝熱表面１２ｂの温度を均一化することができる。
【０１１７】
このため、例えば、熱流計５０及び／又は温度センサー５１を配置する位置、及び／又は当該熱流計５０及び／又は温度センサー５１が存在することによる外部との熱交換の影響を効果的に低減することができる。
【０１１８】
図６Ｃには、本方法における試験体１０の配置のさらに他の例を示す。すなわち、本方法においては、図６Ｃに示すように、熱拡散層８０の試験体１０側に、放射率が当該熱拡散層８０のそれより大きい熱吸収層８１を配置することとしてもよい。
【０１１９】
具体的に、図６Ｃに示す例において、熱吸収層８１は、一方の熱拡散層８０の試験体１０側及び他方の熱拡散層８０の当該試験体１０側のそれぞれに配置されており、より具体的には、一方の熱拡散層８０と試験体１０（さらに具体的には、試験体１０及び断熱材２０）との間及び他方の熱拡散層８０と当該試験体１０（さらに具体的には、当該試験体１０及び当該断熱材２０）との間のそれぞれに配置されている。
【０１２０】
熱吸収層８１の放射率は、熱拡散層８０の放射率より大きければ特に限られないが、１．０に近いほど好ましく、例えば、０．５以上であることとしてもよく、０．８以上であることが好ましい。熱吸収層８１を構成する材料は、当該熱吸収層８１の放射率が熱拡散層８０のそれより大きくなるものであれば特に限られない。すなわち、熱吸収層８１は、例えば、熱拡散層８０の試験体１０側の表面に黒色の塗料を塗布することにより形成された層であることとしてもよい。
【０１２１】
熱吸収層８１を設けることにより、熱拡散層８０による熱輻射の反射を効果的に抑制することができる。
【０１２２】
次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。
【実施例】
【０１２３】
市販の熱伝導率測定装置（ＨＣ−１１０、英弘精機株式会社製）を使用して、熱流計法により、試験体１０の熱伝導率を測定した。この熱伝導率測定装置は、−１０℃以上の温度における熱伝導率の測定に好ましく使用されるものであった。
【０１２４】
標準物質としては、ＮＩＳＴから提供されたグラスファイバーボード（ＳＲＭ １４５０ｃ）を使用した。このグラスファイバーボードは、加熱板３０等の表面と良好に接触する柔軟な表面を有し、当該グラスファイバーボードと当該加熱板３０等の表面との接触熱抵抗をほぼ無視できる程度の低い熱伝導率（約０．０３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）と高い空隙率とを有していた。また、このグラフファイバーボードは、６〜７０℃の温度範囲で好ましく使用されるものであった。
【０１２５】
試験体１０としては、ＮＩＳＴから提供されたＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラス（Ｐｙｒｅｘ（登録商標） ７７４０）を使用した。このＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラスは、直径が５０ｍｍ、厚さが６．６ｍｍ、重量が２９．７ｇ、密度が２．２×１０３ｋｇ／ｍ３であった。
【０１２６】
加熱板３０及び冷却熱板４０はいずれも、温度センサーとしても機能する熱流計５０が埋め込まれた直径が６１ｍｍの円板状のヒータであった。そして、グラスファイバーボードにより校正した熱流計５０を使用して、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）ガラスからなる試験体１０の熱伝導率を測定した。
【０１２７】
［比較例１］
図７Ａに示すように、加熱板３０と冷却熱板４０との間に、試験体１０を、当該試験体１０の外周面１１が当該加熱板３０の外周面３１及び当該冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置し、当該試験体１０の外周面１１を断熱材２０（例えば、図６Ａ参照）等で覆うことなく、当該試験体１０の熱伝導率を測定した。
【０１２８】
すなわち、図７Ａに示すように、試験体１０の外周面１１と加熱板３０及び冷却熱板４０の外周面３１，４１との間には何も配置されず、空気層６２からなる隙間が形成されていた。
【０１２９】
［比較例２］
図７Ｂに示すように、上述した比較例１の配置（図７Ａに示す配置）に次の構成を追加して、試験体１０の熱伝導率を測定した。すなわち、試験体１０の第一伝熱表面１２ａ及び第二伝熱表面１２ｂのそれぞれに温度センサー５１を直接接触させて配置するとともに、当該第一伝熱表面１２ａ上の温度センサー５１の加熱板３０側、及び当該第二伝熱表面１２ｂ上の温度センサー５１の冷却熱板４０側のそれぞれに、無機繊維ペーパーの一種であるセラミックスペーパーから構成される熱抵抗層７０を積層した。
【０１３０】
温度センサー５１としては、市販の示差熱電対（Ｋタイプ）を使用し、当該示差熱電対の起電力から換算することにより、試験体１０の第一伝熱表面１２ａと第二伝熱表面１２ｂとの温度差を算出した。
【０１３１】
［実施例１］
図６Ａに示すように、上述した比較例２の配置（図７Ｂに示す配置）に次の構成を追加して、試験体１０の熱伝導率を測定した。すなわち、加熱板３０と冷却熱板４０との間で、試験体１０の外周面１１を断熱材２０で覆った。断熱材２０は、リング状のセラミックスペーパーを複数積層することにより形成した。
【０１３２】
［実施例２］
図６Ｂに示すように、上述した実施例１の配置（図６Ａに示す配置）に次の構成を追加して、試験体１０の熱伝導率を測定した。すなわち、一方の熱抵抗層７０と試験体１０との間、及び他方の熱抵抗層７０と当該試験体１０との間に熱拡散層８０を配置した。熱拡散層８０としては、円形のアルミニウム箔を使用した。
【０１３３】
［実施例３］
図６Ｃに示すように、上述した実施例２の配置（図６Ｂに示す配置）に次の構成を追加して、試験体１０の熱伝導率を測定した。すなわち、熱拡散層８０の試験体１０側の表面に熱吸収層８１を形成した。熱吸収層８１は、熱拡散層８０を構成するアルミニウム箔の試験体１０側の表面に黒色の塗料を塗布することにより形成した。
【０１３４】
［熱伝導率の測定結果］
図８に熱伝導率を測定した結果を示す。図８において、横軸は熱伝導率を測定した温度θ（℃）を示し、縦軸は測定された熱伝導率λ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を示す。また、図８において、白抜き三角印は比較例１、白抜き菱形印は比較例２、黒塗り四角印は実施例１、黒塗り三角印は実施例２、及び黒塗り丸印は実施例３においてそれぞれ測定された値を示し、実線は、使用された熱伝導率測定装置の製造者（英弘精機株式会社）から試験体１０（Ｐｙｒｅｘ（登録商標） ７７４０）の真の熱伝導率として提供された標準値を示す。
【０１３５】
図８に示すように、比較例１及び比較例２において測定された熱伝導率は、標準値より顕著に小さかった。すなわち、比較例１及び比較例２においては、試験体１０の熱伝導率を正確に測定することはできなかった。
【０１３６】
これに対し、実施例１〜３において測定された熱伝導率は、標準値に近かった。すなわち、実施例１〜３においては、加熱板３０と冷却熱板４０との間で試験体１０の外周面１１を断熱材２０で覆うことにより、比較例１，２に比べて測定精度が顕著に向上した。さらに、実施例２では、標準値との差が１０％の範囲内の熱伝導率が得られ、実施例３では、当該標準値との差が５％の範囲内の熱伝導率が得られた。
【０１３７】
このように、加熱板３０と冷却熱板４０との間に、試験体１０を、当該試験体１０の外周面１１が当該加熱板３０の外周面３１及び当該冷却熱板４０の外周面４１より内側となるように配置し、当該加熱板３０と当該冷却熱板４０との間で当該試験体１０の当該外周面１１を断熱材２０で覆うことにより、熱流計５０の校正に使用した標準物質の熱伝導率の約３０倍に相当する１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の熱伝導率を精度よく測定することができた。
【符号の説明】
【０１３８】
１ 熱伝導率測定装置、１０ 試験体、１１ 試験体の外周面、１２ａ 第一伝熱表面、１２ｂ 第二伝熱表面、２０ 断熱材、２１ 断熱材の内周面、２２ 断熱材の外周面、３０ 加熱板、３１ 加熱板の外周面、３２ 加熱板の伝熱表面、４０ 冷却熱板、４１ 冷却熱板の外周面、４２ 冷却熱板の伝熱表面、５０ 熱流計、６０ 断熱層、６１ 空気層、６２ 空気層、７０ 熱抵抗層、８０ 熱拡散層、８１ 熱吸収層、１００ 従来の熱伝導率測定装置、１００ 試験体、１１１ 試験体の外周面、１３０ 加熱板、１３１ 加熱板の外周面、１４０ 冷却熱板、１４１ 冷却熱板の外周面、１５０ 熱流計、１６０ 断熱層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱板と冷却熱板との間に、試験体を、前記試験体の外周面が前記加熱板の外周面及び前記冷却熱板の外周面より内側となるように配置し、
前記加熱板と前記冷却熱板との間で前記試験体の前記外周面を断熱材で覆い、
熱流計法により前記試験体の熱伝導率を測定する
ことを特徴とする熱伝導率測定方法。
【請求項２】
熱伝導率が前記試験体のそれの２分の１以下である標準物質で校正された熱流計を使用する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項３】
前記試験体と前記加熱板との間及び前記試験体と前記冷却熱板との間の少なくとも一方に、熱伝導率が前記試験体のそれより小さい熱抵抗層を配置する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項４】
前記試験体の前記加熱板側の第一伝熱表面及び前記冷却熱板側の第二伝熱表面のそれぞれに、温度センサーを直接接触させて配置する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱伝導率測定方法。
【請求項５】
前記温度センサーは示差熱電対であり、
前記示差熱電対の起電力に基づき前記試験体の前記第一伝熱表面と前記第二伝熱表面との温度差を算出し、
前記温度差に基づいて前記試験体の熱伝導率を測定する
ことを特徴とする請求項４に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項６】
前記試験体と前記加熱板との間及び前記試験体と前記冷却熱板との間の少なくとも一方に、熱伝導率が前記試験体のそれより大きい熱拡散層を配置する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱伝導率測定方法。
【請求項７】
前記熱拡散層の前記試験体側に、放射率が前記熱拡散層のそれより大きい熱吸収層を配置する
ことを特徴とする請求項６に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項１】
加熱板と冷却熱板との間に、試験体を、前記試験体の外周面が前記加熱板の外周面及び前記冷却熱板の外周面より内側となるように配置し、
前記加熱板と前記冷却熱板との間で前記試験体の前記外周面を断熱材で覆い、
熱流計法により前記試験体の熱伝導率を測定する
ことを特徴とする熱伝導率測定方法。
【請求項２】
熱伝導率が前記試験体のそれの２分の１以下である標準物質で校正された熱流計を使用する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項３】
前記試験体と前記加熱板との間及び前記試験体と前記冷却熱板との間の少なくとも一方に、熱伝導率が前記試験体のそれより小さい熱抵抗層を配置する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項４】
前記試験体の前記加熱板側の第一伝熱表面及び前記冷却熱板側の第二伝熱表面のそれぞれに、温度センサーを直接接触させて配置する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱伝導率測定方法。
【請求項５】
前記温度センサーは示差熱電対であり、
前記示差熱電対の起電力に基づき前記試験体の前記第一伝熱表面と前記第二伝熱表面との温度差を算出し、
前記温度差に基づいて前記試験体の熱伝導率を測定する
ことを特徴とする請求項４に記載の熱伝導率測定方法。
【請求項６】
前記試験体と前記加熱板との間及び前記試験体と前記冷却熱板との間の少なくとも一方に、熱伝導率が前記試験体のそれより大きい熱拡散層を配置する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱伝導率測定方法。
【請求項７】
前記熱拡散層の前記試験体側に、放射率が前記熱拡散層のそれより大きい熱吸収層を配置する
ことを特徴とする請求項６に記載の熱伝導率測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８８２５８（Ｐ２０１３−８８２５８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８２５０（Ｐ２０１１−２２８２５０）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
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