(57)【要約】      （修正有）【課題】高い精度で熱拡散率を測定することができる方法及び装置を提供する。【解決手段】試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２に向けて温度波を伝播させること、前記周期加熱面における第一温度波を測定すること、前記周期加熱面と前記温度波吸収面との間の前記試験体の内部の所定位置１４における第二温度波を測定すること、前記第一温度波と前記第二温度波との振幅比又は位相差から前記試験体の熱拡散率を得ること、を含み、前記温度波吸収面と対向する位置に、前記温度波吸収面の温度を所定の一定値に維持するための、発熱体１２１と前記発熱体の前記温度波吸収面側を覆う被覆材１２２とを有する温度波吸収ヒータ１２０を配置し、前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に、前記温度波吸収ヒータの前記被覆材の熱容量より大きい熱容量を有する高熱容量部材４００を配置した状態で、前記第一温度波及び前記第二温度波を測定する。【選択図】図３
2015068782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期加熱法により熱拡散率を測定する方法であって、
試験体の周期加熱面から温度波吸収面に向けて温度波を伝播させること；
前記周期加熱面における第一温度波を測定すること；
前記周期加熱面と前記温度波吸収面との間の前記試験体の内部の所定位置における第二温度波を測定すること；
前記第一温度波と前記第二温度波との振幅比又は位相差から前記試験体の熱拡散率を得ること；
を含み、
前記温度波吸収面と対向する位置に、前記温度波吸収面の温度を所定の一定値に維持するための、発熱体と前記発熱体の前記温度波吸収面側を覆う被覆材とを有する温度波吸収ヒータを配置し、
前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に、前記温度波吸収ヒータの前記被覆材の熱容量より大きい熱容量を有する高熱容量部材を配置した状態で、前記第一温度波及び前記第二温度波を測定する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に前記高熱容量部材を配置して、前記温度波吸収面の温度を所定値±１℃の範囲内に維持した状態で、前記第一温度波及び前記第二温度波を測定する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に前記高熱容量部材を配置するとともに、前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に形成され前記高熱容量部材で囲まれた隙間に、前記温度波吸収面の温度を測定するための温度センサを配置した状態で、前記第一温度波及び前記第二温度波を測定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
周期加熱法により熱拡散率を測定するための装置であって、
試験体の周期加熱面から温度波吸収面に向けて温度波を伝播させるために前記周期加熱面に対向して配置される周期加熱ヒータ；
前記試験体の前記温度波吸収面の温度を所定の一定値に維持するために前記温度波吸収面に対向して配置される、発熱体と前記発熱体の前記温度波吸収面側を覆う被覆材とを有する温度波吸収ヒータ；
前記周期加熱面における第一温度波を測定するための第一温度センサ；
前記周期加熱面と前記温度波吸収面との間の前記試験体の内部の所定位置における第二温度波を測定するための第二温度センサ；
前記温度波吸収面の温度を測定するための第三温度センサ；及び
前記試験体の前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に配置される、前記温度波吸収ヒータの前記被覆材の熱容量より大きい熱容量を有する高熱容量部材；
を有する
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に形成され前記高熱容量部材で囲まれた隙間に配置された前記第三温度センサを有する
ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱拡散率を測定する方法及び装置に関し、特に、周期加熱法により熱拡散率を測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験体の熱伝導率を測定するための方法としては、定常法である保護熱板（Ｇｕａｒｄｅｄ  Ｈｏｔ  Ｐｌａｔｅ：ＧＨＰ）法や熱流計法の他に、非定常法である周期加熱法がある。
【０００３】
周期加熱法においては、試験体の表面から内部に、一次元方向に温度波を伝播させ、当該表面で測定される温度波と、当該内部で測定される温度波との振幅比又は位相差から、当該試験体の熱拡散率を求め、さらに、当該熱拡散率と、別途測定された当該試験体の密度及び比熱とから当該試験体の熱伝導率を求める（特許文献１、特許文献２、非特許文献１、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２７０１０号公報
【特許文献２】特開２０００−０５５８４６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】大村高弘；熱物性, 21(2), 2007, 86-96
【非特許文献２】大村高弘、坪井幹憲；熱物性, 13(4), 1999, 264-270
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の周期加熱法においては、十分に高い精度で熱拡散率を測定することが難しかった。
【０００７】
すなわち、試験体の周期加熱面から、反対側の温度波吸収面に向けて温度波を伝播させる際、当該温度波吸収面の温度を所定の一定値に維持するために、当該温度波吸収面の温度が当該所定の一定値を下回ると、当該温度波吸収面に対向して配置されたヒータの出力を上げて当該温度波吸収面を加熱し、当該温度波吸収面の温度を上昇させる。
【０００８】
しかしながら、従来、試験体の温度波吸収面にヒータからの熱が一気に伝わることにより、当該温度波吸収面の温度が急激に上昇して、上記所定の一定値を大幅に上回り、その結果、当該温度波吸収面の温度を当該所定の一定値に維持することが難しくなることがあった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、高い精度で熱拡散率を測定することができる方法及び装置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】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る方法は、周期加熱法により熱拡散率を測定する方法であって、試験体の周期加熱面から温度波吸収面に向けて温度波を伝播させること；前記周期加熱面における第一温度波を測定すること；前記周期加熱面と前記温度波吸収面との間の前記試験体の内部の所定位置における第二温度波を測定すること；前記第一温度波と前記第二温度波との振幅比又は位相差から前記試験体の熱拡散率を得ること；を含み、前記温度波吸収面と対向する位置に、前記温度波吸収面の温度を所定の一定値に維持するための、発熱体と前記発熱体の前記温度波吸収面側を覆う被覆材とを有する温度波吸収ヒータを配置し、前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に、前記温度波吸収ヒータの前記被覆材の熱容量より大きい熱容量を有する高熱容量部材を配置した状態で、前記第一温度波及び前記第二温度波を測定することを特徴とする。本発明によれば、高い精度で熱拡散率を測定する方法を提供することができる。
【００１１】
また、前記方法において、前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に前記高熱容量部材を配置して、前記温度波吸収面の温度を所定値±１℃の範囲内に維持した状態で、前記第一温度波及び前記第二温度波を測定することとしてもよい。また、前記方法において、前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に前記高熱容量部材を配置するとともに、前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に形成され前記高熱容量部材で囲まれた隙間に、前記温度波吸収面の温度を測定するための温度センサを配置した状態で、前記第一温度波及び前記第二温度波を測定することとしてもよい。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る装置は、周期加熱法により熱拡散率を測定するための装置であって、試験体の周期加熱面から温度波吸収面に向けて温度波を伝播させるために、前記周期加熱面に対向して配置される周期加熱ヒータ；前記試験体の前記温度波吸収面の温度を所定の一定値に維持するために前記温度波吸収面に対向して配置される、発熱体と前記発熱体の前記温度波吸収面側を覆う被覆材とを有する温度波吸収ヒータ；前記周期加熱面における第一温度波を測定するための第一温度センサ；前記周期加熱面と前記温度波吸収面との間の前記試験体の内部の所定位置における第二温度波を測定するための第二温度センサ；前記温度波吸収面の温度を測定するための第三温度センサ；及び前記試験体の前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に配置される、前記温度波吸収ヒータの前記被覆材の熱容量より大きい熱容量を有する高熱容量部材；を有することを特徴とする。本発明によれば、高い精度で熱拡散率を測定する装置を提供することができる。
【００１３】
また、前記装置は、前記温度波吸収面と前記温度波吸収ヒータとの間に形成され前記高熱容量部材で囲まれた隙間に配置された前記第三温度センサを有することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高い精度で熱拡散率を測定する方法及び装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】周期加熱法により試験体の熱拡散率を測定する原理を示す説明図である。
【図２】周期加熱法において試験体を伝播する温度波の例を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る熱拡散率測定装置の一例について、その主な構成を断面視で示す説明図である。
【図４】本実施形態に係る実施例１において振幅比を計算した結果を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係る実施例２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。
【図６】本実施形態に係る実施例２において熱伝導率を測定した結果の他の例を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る実施例２において熱伝導率を測定した結果のさらに他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、本実施形態に限られるものではない。
【００１７】
まず、本実施形態に係る熱拡散率測定方法（本方法）及び熱拡散率測定装置（本装置）の概要について説明する。図１は、周期加熱法により試験体の熱拡散率を測定する原理を示す説明図である。図２は、周期加熱法において試験体を伝播する温度波の一例を示す説明図である。図３は、本装置の一例の主な構成を断面視で示す説明図である。
【００１８】
本方法は、周期加熱法により熱拡散率を測定する方法であって、試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２に向けて温度波を伝播させること；当該周期加熱面１１における第一温度波Ｔ１を測定すること；当該周期加熱面１１と当該温度波吸収面１２との間の当該試験体１０の内部の所定位置１４における第二温度波Ｔ２を測定すること；当該第一温度波Ｔ１と当該第二温度波Ｔ２との振幅比又は位相差から当該試験体１０の熱拡散率を得ること；を含む。
【００１９】
本装置１００は、周期加熱法により熱拡散率を測定するための装置であって、試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２に向けて温度波を伝播させるために、当該周期加熱面１１に対向して配置される周期加熱ヒータ１１０；当該試験体１０の当該温度波吸収面１２の温度を所定の一定値に維持するために、当該温度波吸収面１２に対向して配置される温度波吸収ヒータ１２０；当該周期加熱面１１における第一温度波Ｔ１を測定するための第一温度センサ３１０；当該周期加熱面１１と当該温度波吸収面１２との間の当該試験体１０の内部の所定位置１４における第二温度波Ｔ２を測定するための第二温度センサ３２０；当該温度波吸収面１２の温度を測定するための第三温度センサ３３０；
を有する。
【００２０】
ここで、周期加熱法について説明する。周期加熱法においては、試験体１０の周期加熱面１１から内部に、一次元方向（図１に示す矢印Ｄの指す方向）に温度波を伝播させ、当該周期加熱面１１で測定される第一温度波Ｔ１（図２に示すθ０ｓｉｎ（ωｔ）で近似される温度波）と、当該内部の所定の位置１４で測定される第二温度波Ｔ２（図２に示すθ１ｓｉｎ（ωｔ＋φ）で近似される温度波）との振幅比Ａ（＝θ１／θ０：振幅の減衰率を示す比率）又は位相差φから、当該試験体１０の熱拡散率を求める。なお、試験体１０の内部を伝播する温度波は、次第に減衰するため、第二温度波Ｔ２の振幅θ１は、第一温度波Ｔ１の振幅θ０より小さい。
【００２１】
また、試験体１０の周期加熱面１１と反対側の温度波吸収面１２（温度波が伝播する一次元方向における周期加熱面１１と反対側の試験体１０の表面）の温度Ｔ３は、図２に示すように、所定の一定値θ２に維持されていると仮定する。
【００２２】
すなわち、周期加熱法においては、試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２への一次元方向の熱流を仮定する。具体的に、例えば、図１に示すように、この一次元方向（矢印Ｄの指す方向）にｘ軸を設定し、試験体１０の厚さ（周期加熱面１１と温度波吸収面１２との距離）がｄであるとすると，当該ｘ軸の原点（ｘ＝０）の位置に当該試験体１０の温度波吸収面１２が配置され、ｘ＝ｄの位置に当該試験体１０の周期加熱面１１が配置される。
【００２３】
ここで、原点の温度（温度波吸収面１２の温度）は所定の一定値に維持され、ｘ＝ｄの位置の温度（周期加熱面１１の温度）は、ｓｉｎ（ωｔ＋η）で表される周期（ωは角振動数［ｓ−１］、ｔ時間［ｓ］、ηは任意の位相［ｒａｄ］である。）で変化していると仮定する。
【００２４】
そして、上述のとおり、試験体１０の周期加熱面１１に第一温度波Ｔ１が与えられ、当該試験体１０の内部の所定位置１４に第二温度波Ｔ２が到達し、当該試験体１０の温度波吸収面１２の温度は所定の一定値θ２に維持されるという条件の下で一次元の熱伝導方程式を解くと、ｘ＝ｄの位置（周期加熱面１１）で測定される第一温度波Ｔ１と、任意の位置ｘ＝ｘｍ（ｄ＞ｘｍ＞０）（例えば、試験体１０の内部の所定位置１４）で測定される第二温度波Ｔ２と、の振幅比Ａ（＝θ１／θ０）（θ０は第一温度波Ｔ１の振幅であり、θ１は第二温度波Ｔ２の振幅である。）及び位相差φは、それぞれ下記の式（Ｉ）及び式（ＩＩ）により求められる。
【数１】
2015068782.tif 000003
【数２】
2015068782.tif 000004
【００２５】
上記式（Ｉ）、（ＩＩ）において、ｋは下記の式（ＩＩＩ）で表され、ｉは虚数単位である。また、下記式（ＩＩＩ）において、ωは、下記の式（ＩＶ）で表される角振動数であり、κは熱拡散率［ｍ２／ｓ］である。また、下記式（ＩＶ）において、ｆは周期［ｓ］である。
【数３】
2015068782.tif 000005
【数４】
2015068782.tif 000006
【００２６】
こうして、試験体１０の周期加熱面１１における第一温度波Ｔ１と、当該試験体１０の内部の所定位置１４における第二温度波Ｔ２とを比較することにより得られた振幅比Ａ又は位相差φに基づき、当該試験体１０の熱拡散率κが求められる。
【００２７】
すなわち、まず振幅比Ａを上記式（Ｉ）に代入してｋを求め、次いで当該ｋの値を上記式（ＩＩＩ）に代入して、試験体１０の熱拡散率κ［ｍ２／ｓ］が得られる。同様に、位相差φ［ｒａｄ］を上記式（ＩＩ）に代入してｋを求め、当該ｋの値を上記式（ＩＩＩ）に代入して、試験体１０の熱拡散率κ［ｍ２／ｓ］が得られる。
【００２８】
さらに、試験体１０の熱伝導率λ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］は，上述のようにして得られた熱拡散率κ［ｍ２／ｓ］と、別途測定された当該試験体１０の密度ρ［ｋｇ／ｍ３］及び比熱ｃ［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］とを下記の式（Ｖ）に代入することにより求められる。
【数５】
2015068782.tif 000007
【００２９】
本装置１００は、上述のような周期加熱法により試験体１０の熱拡散率を測定する本方法において好ましく使用される。本装置１００は、図３に示すように、周期加熱ヒータ１１０及び温度波吸収ヒータ１２０を有している。周期加熱ヒータ１１０は、試験体１０の周期加熱面１１に温度波を与えるよう当該周期加熱面１１を加熱する。
【００３０】
図３に示す例において、周期加熱ヒータ１１０には、直流電源２００と、ファンクションジェネレーター２１０とが接続されている。直流電源２００は、周期加熱ヒータ１１０に直流電流を供給する。ファンクションジェネレーター２１０は、周期加熱ヒータ１１０が発生させる温度波の周期及び振幅を設定する装置である。周期加熱ヒータ１１０は、ファンクションジェネレーター２１０によって設定された周期及び振幅を有する温度波を、直流電源２００を介して発生させる。
【００３１】
温度波吸収ヒータ１２０は、試験体１０の温度波吸収面１２の温度が所定の一定値θ２に維持されるよう当該温度波吸収面１２の加熱を調節する。
【００３２】
また、本装置１００は、試験体１０の側面１３（図１及び図３に示すように、周期加熱面１１と温度波吸収面１２とをつなぐ試験体１０の表面）の温度を所定範囲内に維持するために、当該側面１３に対向して配置される周囲ヒータ１３０を有している。周囲ヒータ１３０は、試験体１０の側面１３の温度が所定範囲内に維持されるよう当該側面１３の加熱を調節する。
【００３３】
周囲ヒータ１３０の配置は、当該周囲ヒータ１３０が側面１３に対向して配置されれば特に限られないが、図３に示す例において、当該周囲ヒータ１３０は、隙間Ｇを介して当該側面１３に対向して配置されている。この隙間Ｇは、気体（例えば、空気）が充填された空間であることとしてもよいし、真空であることとしてもよい。周囲ヒータ１３０の形状は特に限られないが、当該周囲ヒータ１３０は、例えば、試験体１０の側面１３を囲む筒状のヒータ（例えば、円筒ヒータ）であることとしてもよい。
【００３４】
周期加熱ヒータ１１０、温度波吸収ヒータ１２０及び周囲ヒータ１３０は、それぞれ試験体１０の周期加熱面１１、温度波吸収面１２及び側面１３を加熱できるヒータであれば特に限られないが、例えば、電熱ヒータ、ランプヒータ又はレーザー照射装置である。
【００３５】
また、本装置１００は、第一温度センサ３１０、第二温度センサ３２０及び第三温度センサ３３０とを有している。第一温度センサ３１０、第二温度センサ３２０及び第三温度センサ３３０は、図１及び図３に示すように、温度波が伝播される一次元方向において直線的に配置されることが好ましい。
【００３６】
すなわち、第一温度センサ３１０、第二温度センサ３２０及び第三温度センサ３３０は、例えば、周期加熱面１１から温度波吸収面１２に引いた仮想的な垂線上に配置されることが好ましく、当該垂線を中心とする半径５ｍｍ以下の当該周期加熱面１１に平行な仮想的な円内に配置されることとしてもよい。
【００３７】
温度波吸収ヒータ１２０は、第三温度センサ３３０による温度波吸収面１２の温度の測定結果に基づいて、当該温度波吸収面１２の温度が所定の一定値に維持されるよう、当該温度波吸収面１２の加熱を調節する。
【００３８】
また、図３に示す例において、本装置１００は、周囲ヒータ１３０による加熱を調節するための第四温度センサ３４０を有している。この例において、第四温度センサ３４０は、試験体１０の側面１３に対向する、周囲ヒータ１３０の表面と接触して配置されている。周囲ヒータ１３０は、第四温度センサ３４０による温度の測定結果に基づいて、当該周囲ヒータ１３０の出力（当該周囲ヒータ１３０による加熱）を調節する。
【００３９】
第一温度センサ３１０、第二温度センサ３２０、第三温度センサ３３０及び第四温度センサ３４０は、例えば、熱電対又は白金抵抗体である。
【００４０】
なお、第一温度センサ３１０、第二温度センサ３２０、第三温度センサ３３０及び第四温度センサ３４０の厚さが、試験体１０の厚さに比べて無視できないくらい大きい場合には、当該温度センサを介した熱損失によって温度波が歪み、測定の誤差が生じる。このため、第一温度センサ３１０、第二温度センサ３２０、第三温度センサ３３０及び第四温度センサ３４０の厚さは、例えば、試験体１０の厚さｄの１０分の１以下であることが好ましい。
【００４１】
すなわち、例えば、第一温度センサ３１０、第二温度センサ３２０、第三温度センサ３３０及び第四温度センサ３４０が、筐体を有する熱電対である場合には、当該筐体の厚さ（熱電対が円筒状の筐体を有する場合には、当該筐体の直径）が試験体１０の厚さｄの１０分の１以下であることが好ましい。
【００４２】
また、図３に示す例において、本装置１００は、温度波吸収ヒータ１２０の試験体１０と反対側に配置された冷却装置１４０を有する。冷却装置１４０は、温度波が温度波吸収面１２に効率よく吸収されるように、温度波吸収ヒータ１２０を冷却する。冷却装置１４０は、例えば、冷媒を含む冷却タンクである。
【００４３】
また、図３に示す例において、本装置１００は、周期加熱ヒータ１１０の試験体１０と反対側に配置された補助ヒータ１５０を有する。補助ヒータ１５０は、周期加熱ヒータ１１０からの熱損失を低減させるよう当該周期加熱ヒータ１１０を保温する。補助ヒータ１５０は、例えば、電熱ヒータである。
【００４４】
また、図３に示す例において、本装置１００は、周囲ヒータ１３０と補助ヒータ１５０との間に配置された断熱材１６０を有する。この断熱材１６０は、試験体１０の周囲の熱的安定性を確保する。また、図３に示す例において、本装置１００は、冷却装置１４０の周囲に配置された断熱材１７０を有する。この断熱材１７０は、試験体１０の周囲の熱的安定性を確保する。また、図３に示す例においては、上述した測定系が金属板１８０（例えば、ステンレス板）の上に配置されるとともに、筐体１９０（例えば、ベルジャー）により覆われている。
【００４５】
測定の対象となる試験体１０は、周期加熱ヒータ１１０と温度波吸収ヒータ１２０との間に配置されるものであれば特に限られない。具体的に、試験体１０は、例えば、断熱材、断熱材と他の部材との積層体、プラスチック、金属、木材、石膏ボード及びセメントからなる群より選択されることとしてもよい。より具体的に、断熱材は、例えば、繊維質断熱材、多孔質断熱材又は真空断熱材であることとしてもよい。
【００４６】
繊維質断熱材は、例えば、ロックウール断熱材、グラスウール断熱材、アルミナ系繊維質断熱材（例えば、アルミナファイバーウール断熱材）、及びアルミナシリカ系繊維質断熱材からなる群より選択されることとしてもよい。
【００４７】
多孔質断熱材は、例えば、無機多孔質断熱材（例えば、ケイ酸カルシウム断熱材）又は発泡樹脂断熱材（例えば、発泡ゴム成形体、発泡ポリウレタン成形体又は発泡スチロール成形体）からなる群より選択されることとしてもよい。
【００４８】
断熱材と他の部材との積層体は、例えば、当該断熱材と、当該断熱材に積層された金属部材及び／又はガラス部材とを有する積層体であることとしてもよい。
【００４９】
また、本方法においては、後述のとおり、比較的高い温度（例えば、８００℃以上）で比較的低い熱伝導率を示す試験体１０の熱拡散率を高い精度で測定することができる。そこで、例えば、試験体１０は、例えば、１０００℃において０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有することとしてもよく、１０００℃において０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有することとしてもよく、１０００℃において０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有することとしてもよい。なお、試験体１０の熱伝導率の下限値は特に限られないが、例えば、当該試験体１０は、１０００℃において０．０１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有することとしてもよい。
【００５０】
試験体１０の形状は、周期加熱ヒータ１１０と温度波吸収ヒータ１２０との間に配置されるものであれば特に限られないが、例えば、平板状であることが好ましい。試験体１０が平板状である場合には、周期加熱面１１と温度波吸収面１２とは略平行に配置される。
【００５１】
試験体１０は、１つの試験体からなることとしてもよいし、温度波が伝播する方向に積層された２つ以上の同質の試験体からなることとしてもよい。すなわち、試験体１０は、例えば、１つの板状断熱材であることとしてもよいし、２つ以上の同一種類の板状断熱材が積層してなる積層体であることとしてもよい。
【００５２】
試験体１０が２つ以上の試験体を積層してなる場合、隣接する２つの試験体の間に隙間が形成されると、当該２つの試験体の間に気体（空気）の層が形成され、測定結果が気体の熱伝導率の影響を受け、誤差が生じる。
【００５３】
このため、試験体１０が２つ以上の試験体を積層してなる場合、温度波が伝播する方向に隣接する一対の当該試験体において、一方の試験体の表面と、当該表面に対向する他方の試験体の表面との間には、例えば、０．５ｍｍ以上の隙間を形成しないことが好ましい。
【００５４】
そして、本方法においては、まず、試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２に向けて温度波を伝播させる。すなわち、周期加熱面１１に対向する周期加熱ヒータ１１０によって、所定の周期及び所定の振幅を有する温度波を発生させる。その結果、試験体１０の周期加熱面１１には、周期加熱ヒータ１１０が発生させた温度波に対応する温度波が与えられる。
【００５５】
本方法において、周期加熱面１１に与えられ、試験体１０の内部を伝播する温度波は、完全に減衰することはなく、温度波吸収面１２に到達する。すなわち、周期加熱ヒータ１１０は、試験体１０の温度波吸収面１２に到達する温度波を、当該試験体１０の周期加熱面１１に与える。
【００５６】
また、周期加熱ヒータ１１０は、振幅の中心が所定温度である温度波を発生させる。振幅の中心の温度は、特に限られないが、例えば、−１９０〜１５００℃の範囲内の所定温度であることとしてもよく、２５〜１５００℃の範囲内の所定温度であることとしてもよく、７００〜１５００℃の範囲内の所定温度であることとしてもよく、８００〜１５００℃の範囲内の所定温度であることとしてもよい。本方法においては、このような比較的高い温度（例えば、７００〜１５００℃又は８００〜１５００℃）においても、試験体１０の熱拡散率を高い精度で測定することができる。
【００５７】
なお、例えば、試験体１０の１０００℃における熱拡散率を測定する場合には、周期加熱面１１における温度波の振幅の中心温度と、温度波吸収面１２における所定の一定温度との算術平均値が１０００℃となるような条件で測定を行う。
【００５８】
また、温度波の振幅が大きすぎる場合には、例えば、試験体１０の周囲の気体（試験体１０の側面１３と接している気体（隙間Ｇに充填されている気体））、当該気体と接している周囲ヒータ１３０、熱損失を防ぐために配置されている断熱材１６０，１７０等の他の部材の温度が周期的に変化して別の温度波が形成されてしまう。
【００５９】
そして、この別の温度波が試験体１０の側面１３から当該試験体１０の内部へ侵入し、周期加熱面１１から温度波吸収面１２に向けて伝播している本来の温度波と重なり、測定誤差が生じる。
【００６０】
このため、周期加熱ヒータ１１０で発生させる温度波の振幅は、例えば、１〜１０℃の範囲内の所定値であることが好ましく、１〜５℃の範囲内の所定値であることがより好ましく、２〜４℃の範囲内の所定値であることが特に好ましい。
【００６１】
また、周期加熱ヒータ１１０で発生させる温度波は、例えば、所定温度±１０℃の範囲内で変化することが好ましく、所定温度±５℃の範囲内で変化することが好ましく、所定温度±２℃の範囲内で変化することが好ましい。
【００６２】
温度波の振幅が上記の適切な範囲内であることにより、試験体１０に温度波を適切に伝播させることができ、測定精度を高めることができる。なお、例えば、温度波の振幅の中心の温度が１０００℃であり、当該振幅が５℃である場合、当該温度波は、１０００±５℃の範囲内（９９５℃〜１００５℃）で周期的に変化する。
【００６３】
また、温度波の周期が長すぎる場合、試験体１０の温度が、当該試験体１０内の当該温度波が伝播する方向における全ての位置でほぼ均一に変化してしまい、当該試験体１０の内部を当該温度波が伝播するという状態を形成することができなくなり、測定誤差が生じる。一方、温度波の周期が短すぎる場合、当該温度波が試験体１０の内部を伝播する間に、当該温度波が途中で完全に減衰して消滅してしまい、測定誤差が生じる。
【００６４】
このため、周期加熱ヒータ１１０で発生させる温度波の周期は、例えば、１〜１２０分の範囲内の所定値であることが好ましく、１５〜１００分の範囲内の所定値であることがより好ましく、３０〜６０分の範囲内の所定値であることが特に好ましい。温度波の周期が上記の適切な範囲内であることにより、試験体１０に温度波を適切に伝播させることができ、測定精度を高めることができる。
【００６５】
また、温度波の振幅の中心の温度が一定とならず、時間の経過とともに上昇又は下降する場合（温度波がドリフトする場合）には、当該温度波が歪んでしまうため、周期加熱面１１における第一温度波Ｔ１と、試験体１０の内部の所定位置１４における第二温度波Ｔ２との振幅比又は位相差を正確に測定できなくなり、測定誤差が生じる。
【００６６】
このため、例えば、試験体１０を伝播する、連続する３周期分の温度波（例えば、第一温度センサ３１０及び／又は第二温度センサ３２０により測定される）において、各１周期分の温度波の振幅の中心温度の平均値と、当該３周期分の温度波の振幅の中心温度の平均値との差分が、±２℃以内であることが好ましく、±１℃以内であることがより好ましく、±０．２℃以内であることが特に好ましい。
【００６７】
また、例えば、試験体１０を伝播する、連続する３周期分の温度波において、各１周期分の温度波の振幅の中心温度の平均値の、当該３周期分の振幅の中心温度の平均値に対する変化率（当該各１周期分の平均値から当該３周期分の平均値を減じた値を、当該３周期分の平均値で除して得られた値に、１００を乗じて算出される変化率）が、±２％以内であることが好ましく、±０．５％以内であることがより好ましく、±０．２％以内であることが特に好ましい。このように温度波のドリフトを抑制することにより、温度波の振幅比又は位相差を正確に測定することができ、熱拡散率の測定精度を高めることができる。
【００６８】
また、本方法においては、試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２に向けて温度波を伝播させている間、当該温度波吸収面１２の温度を、所定の一定値となるよう調節する。
【００６９】
すなわち、温度波吸収面１２の温度が所定の一定値となるよう、温度波吸収ヒータ１２０による当該温度波吸収面１２の加熱を調節する。このとき、温度波吸収ヒータ１２０は、第三温度センサ３３０による温度波吸収面１２の温度の測定結果に基づき、温度波吸収面１２の加熱を調節する。
【００７０】
具体的に、温度波吸収ヒータ１２０は、温度波吸収面１２の温度が所定の一定値を下回った場合には、その出力を上げて当該温度波吸収面１２の加熱を強め、当該温度波吸収面１２の温度を上昇させる。
【００７１】
また、温度波吸収ヒータ１２０は、温度波吸収面１２の温度が所定の一定値を上回った場合には、その出力を下げて当該温度波吸収面１２の加熱を弱め、当該温度波吸収面１２の温度を低下させる。なお、温度波吸収面１２の加熱を弱める場合、上述した冷却装置１４０を作動させて、温度波吸収ヒータ１２０を冷却することとしてもよい。
【００７２】
温度波吸収面１２の温度が調節されるべき所定の一定値は、例えば、周期加熱面１１における温度波の振幅の中心温度より、０〜２０℃の範囲内の所定値だけ低い又は高い温度であることとしてもよく、当該振幅の中心温度より、０〜１０℃の範囲内の所定値だけ低い又は高い温度であることとしてもよく、当該振幅の中心温度より、０〜５℃の範囲内の所定値だけ低い又は高い温度であることとしてもよい。すなわち、温度波吸収面１２の温度が調節されるべき所定の一定値は、例えば、周期加熱面１１における温度波の振幅の中心温度±２０℃の範囲内の所定の一定値であることとしてもよく、当該中心温度±１０℃の範囲内の所定の一定値であることとしてもよく、中心温度±５℃の範囲内の所定の一定値であることとしてもよい。
【００７３】
また、本方法においては、上述のとおり、上記式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を使って熱拡散率κを求める。この測定原理は、試験体１０の一方の表面（周期加熱面１１）の温度を周期的に変化させ、且つその反対側の表面（温度波吸収面１２）の温度を一定にするという条件で熱伝導方程式を解いて得られる解を使うというものであるが、実際には、温度波吸収面１２の温度を完全に一定にすることは不可能である。このため、温度波吸収面１２における温度の変動をどの程度まで抑えることができるかが、測定精度に大きく影響する。
【００７４】
この点、温度波吸収面１２の温度は、所定の一定値±０．５℃の範囲内に維持することが好ましく、所定の一定値±０．２℃の範囲内に維持することがより好ましく、所定の一定値±０．０５℃の範囲内に維持することが特に好ましい。温度波吸収面１２の温度を上記のように所定の一定値又はその極近傍の温度に維持することにより、測定精度を高めることができる。
【００７５】
また、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に他の部材を配置すると、周期加熱面１１から伝播してきた温度波が、当該温度波吸収面１２で効率よく吸収されず（消滅せず）、測定誤差が生じることがある。
【００７６】
そこで、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間には他の部材を配置せず、当該温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０とを接触させることとしてもよい。なお、温度波吸収面１２の温度を測定するための第三温度センサ３３０は、例えば、当該温度波吸収面１２と接触して配置されることとしてもよい。この場合、第三温度センサ３３０は、温度波吸収ヒータ１２０と接触することなく配置されることとしてもよい。
【００７７】
また、本方法においては、試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２に向けて温度波を伝播させている間、当該試験体１０の側面１３の温度を、所定範囲内となるよう調節する。
【００７８】
すなわち、側面１３の温度が所定範囲内となるよう、周囲ヒータ１３０による当該側面１３の加熱を調節する。このとき、周囲ヒータ１３０は、第四センサ３４０が温度を測定した結果に基づき、試験体１０の側面１３の加熱を調節する。
【００７９】
具体的に、周囲ヒータ１３０は、測定温度が所定範囲を下回った場合には、その出力を上げて当該側面１３の加熱を強め、当該側面１３の温度を上昇させる。また、周囲ヒータ１３０は、測定温度が所定範囲を上回った場合には、その出力を下げて当該側面１３の加熱を弱め、当該側面１３の温度を低下させる。
【００８０】
側面１３の温度が調節されるべき所定範囲は、例えば、周期加熱面１１における温度波の振幅の中心温度と温度波吸収面１２の所定の一定温度との算術平均値±５０℃の範囲であることが好ましく、当該算術平均値±２０℃の範囲であることがより好ましく、当該算術平均値±５℃の範囲であることが特に好ましい。
【００８１】
また、本方法においては、試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２に向けて温度波を伝播させている間、当該試験体１０の側面１３の温度を調節するための周囲ヒータ１３０の温度を、所定の範囲内となるよう調節することとしてもよい。
【００８２】
すなわち、上述のとおり、周囲ヒータ１３０の温度が周期的に変化すると、周期加熱面１１から温度波吸収面１２に向けて伝播している本来の温度波と異なる別の温度波が形成され、測定誤差が生じる。
【００８３】
このため、周囲ヒータ１３０の温度の変化は可能な限り抑えることが好ましい。そこで、周囲ヒータ１３０の温度を、所定の範囲内、すなわち所定の一定値及びその近傍に維持する。
【００８４】
具体的に、図３に示すように、第四温度センサ３４０を、試験体１０の側面１３に対向する、周囲ヒータ３４０の表面に配置し、当該第四温度センサ３４０による温度の測定結果に基づき、当該測定される温度が所定の範囲内となるよう、当該周囲ヒータ１３０の出力（当該周囲ヒータ１３０による加熱）を調節する。
【００８５】
周囲ヒータ１３０の温度が調節されるべき所定範囲は、例えば、周期加熱面１１における温度波の振幅の中心温度と温度波吸収面１２の所定の一定温度との算術平均値±５０℃の範囲であることが好ましく、当該算術平均値±２０℃の範囲であることがより好ましく、当該算術平均値±５℃の範囲であることが特に好ましい。
【００８６】
次に、本方法においては、試験体１０の周期加熱面１１における第一温度波Ｔ１と、当該試験体１０の内部の所定位置１４における第二温度波Ｔ２とを測定する。すなわち、周期加熱ヒータ１１０から周期加熱面１１に与えられた温度波Ｔ１を第一温度センサ３１０によって測定するとともに、当該周期加熱面１１から試験体１０の内部の所定位置１４に伝播された第二温度波Ｔ２を第二温度センサ３２０によって測定する。
【００８７】
そして、本方法においては、上述のようにして測定された第一温度波Ｔ１と第二温度波Ｔ２との振幅比又は位相差から試験体１０の熱拡散率を得る。すなわち、上述のとおり、第一温度波Ｔ１の振幅θ０と、第二温度波Ｔ２の振幅θ１とから振幅比Ａ（＝θ１／θ０）を求め、上記の式（Ｉ）と式（ＩＩＩ）とから熱拡散率κを求める。また、第一温度波Ｔ１と第二温度波Ｔ２との位相のずれから位相差φを求め、上記の式（ＩＩ）と式（ＩＩＩ）とから熱拡散率κを求める。
【００８８】
ここで、本発明において特徴的なことの一つは、図３に示すように、本装置１００が、発熱体１２１と当該発熱体１２１の温度波吸収面１２側を覆う被覆材１２２とを有する温度波吸収ヒータ１２０と、当該温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に配置される、当該温度波吸収ヒータ１２０の当該被覆材１２２の熱容量より大きい熱容量を有する高熱容量部材４００とを有し、本方法において、当該温度波吸収面１２と対向する位置に、当該温度波吸収面１２の温度を所定の一定値に維持するための、発熱体１２１と当該発熱体１２１の当該温度波吸収面１２側を覆う被覆材１２２とを有する温度波吸収ヒータ１２０を配置し、当該温度波吸収面１２と当該温度波吸収ヒータ１２０との間に、当該温度波吸収ヒータ１２０の当該被覆材１２２の熱容量より大きい熱容量を有する当該高熱容量部材４００を配置した状態で、第一温度波Ｔ１及び第二温度波Ｔ２を測定することである。
【００８９】
すなわち、上述した測定原理においては、温度波吸収面１２（ｘ軸の原点）の温度が常に一定と仮定しているが、実際には、当該温度波吸収面１２の温度を厳密に一定に維持することは難しく、その結果、測定誤差が生じる。
【００９０】
具体的に、例えば、温度波の周期が比較的短い場合、温度波吸収ヒータ１２０の出力を素早く且つ頻繁に変化させることになる。しかしながら、例えば、温度波吸収ヒータ１２０の発熱体１２１の温度波吸収面１２側を覆う被覆材１２２の熱容量が小さい場合には、当該温度波吸収ヒータ１２０の出力を大きく変化させることにより、当該被覆材１２２の温度（温度波吸収面１２に対向する、温度波吸収ヒータ１２０の表面の温度）及び当該温度波吸収面１２の温度が急激に変化してしまい、当該温度波吸収面１２の温度を所定の一定値となるよう調節することが難しくなる。
【００９１】
そこで、本発明においては、試験体１０の温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に、当該温度波吸収ヒータ１２０の被覆材１２２の熱容量より大きい熱容量を有する高熱容量部材４００を配置する。この高熱容量部材４００を温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間（特に、温度波吸収面１２と、温度波吸収ヒータ１２０の発熱体１２１との間）に配置することにより、温度波吸収ヒータ１２０の出力の大きな変化によって当該温度波吸収面１２の温度が急激に変化することを効果的に防止することができる。したがって、試験体１０の温度波吸収面１２の温度を所定の一定値又はその極近傍に維持することができ、高い精度で当該試験体１０の熱拡散率を測定することができる。
【００９２】
具体的に、本方法においては、例えば、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に高熱容量部材４００を配置して、当該温度波吸収面１２の温度を所定値±１℃の範囲内に維持した状態で、第一温度波Ｔ１及び第二温度波Ｔ２を測定する。この場合、温度波吸収面１２の温度を、所定値±０．５℃の範囲内に維持することが好ましく、所定値±０．１℃の範囲内に維持することがより好ましい。
【００９３】
高熱容量部材４００の熱容量は、温度波吸収ヒータ１２０の被覆材１２２の熱容量より大きければ特に限られないが、例えば、当該被覆材１２２の熱容量の２倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましい。
【００９４】
なお、温度波吸収ヒータ１２０は、発熱体１２１と被覆材１２２とを有するヒータであれば特に限られないが、例えば、好ましくは電熱ヒータである。発熱体１２１は、例えば、ニクロム線等の電熱線である。被覆材１２２は、例えば、アルミナ等の無機材料又はステンレス等の金属材料である。
【００９５】
また、高熱容量部材４００の熱容量は、例えば、温度波吸収ヒータ１２０の被覆材１２２の熱容量より大きく、且つ５０Ｊ／Ｋ以上、好ましくは１００Ｊ／Ｋ以上であることとしてもよい。この場合、より高い精度で試験体１０の熱拡散率を測定することができる。
【００９６】
すなわち、例えば、試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２に比較的大きな振幅を有する温度波が到達する場合（例えば、試験体１０の厚さが比較的小さい場合）、第三温度センサ３３０により測定される温度に基づき温度波吸収ヒータ１２０の出力を適切に制御して温度波吸収面１２の温度を所定の一定値に維持することは容易ではない。
【００９７】
この場合、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に熱容量が比較的大きい（５０Ｊ／Ｋ以上又は１００Ｊ／Ｋ以上）高熱容量部材４００を配置することにより、温度波吸収面１２に到達した温度波を効果的に減衰させて、その振幅を効果的に低減させることができ、温度波吸収面１２の温度を所定の一定値となるよう調節することがより容易になる。
【００９８】
高熱容量部材４００の形状は、当該高熱容量部材４００を試験体１０の温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に配置できれば特に限られないが、例えば、平板状であることが好ましい。
【００９９】
高熱容量部材４００を構成する材料は、上述のような比較的大きな熱容量を有するものであれば特に限られないが、例えば、セラミックス（例えば、アルミナ）、セメント、ガラス等の無機材料、ステンレス等の金属材料及びプラスチック等の有機材料からなる群より選択される１つ以上であることとしてもよい。また、比較的高い温度（例えば、７００〜１５００℃又は８００〜１５００℃）で熱拡散率を測定する場合には、当該測定温度で使用可能な耐熱性を有する材料から構成される高熱容量部材４００を使用する。具体的に、この場合、無機材料又は金属材料から構成される高熱容量部材４００を使用することが好ましい。
【０１００】
なお、第三温度センサ３３０は、温度波吸収ヒータ１２０と温度波吸収面１２との間において、温度波吸収面ヒータ１２０と接触することなく配置されることとしてもよい。この場合、第三温度センサ３３０は、温度波吸収ヒータ１２０と接触することなく、高熱容量部材４００と接触して配置されることとしてもよい。これらの場合には、第三温度センサ３３０による、高熱容量部材４００の温度又は当該温度に対応する温度の測定結果に基づいて、温度波吸収面１２の温度を所定の一定値又はその極近傍に効果的に調節することができる。
【０１０１】
また、図３に示すように、本装置１００は、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に形成され高熱容量部材４００で囲まれた隙間５００に配置された第三温度センサ３３０を有することとしてもよく、本方法においては、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に高熱容量部材４００を配置するとともに、当該温度波吸収面１２と当該温度波吸収ヒータ１２０との間に形成され当該高熱容量部材４００で囲まれた隙間５００に、当該温度波吸収面１２の温度を測定するための温度センサ（第三温度センサ３３０）を配置した状態で、第一温度波Ｔ１及び第二温度波Ｔ２を測定することとしてもよい。
【０１０２】
この場合、第三温度センサ３３０による、高熱容量部材４００の温度又は当該温度に対応する温度の測定結果に基づいて、温度波吸収面１２の温度を所定の一定値又はその極近傍により効果的に調節することができる。
【０１０３】
第三温度センサ３３０が配置される隙間５００は、当該第三温度センサ３３０を収容できる空間が形成されていれば特に限られないが、例えば、高熱容量部材４００の表面に形成された、当該第三温度センサ３３０を収容できる切り欠き又は溝であることとしてもよく、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に配置された２つ以上の高熱容量板４００の間に形成される隙間であることとしてもよい。
【０１０４】
温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に形成された隙間５００において、第三温度センサ３３０は、温度波吸収面ヒータ１２０と接触することなく配置されることとしてもよい。また、第三温度センサ３３０は、温度波吸収ヒータ１２０と接触することなく、高熱容量部材４００と接触して、上記隙間５００に配置されることとしてもよい。
【０１０５】
これらの場合、第三温度センサ３３０による、高熱容量部材４００の温度又は当該温度に対応する温度の測定結果に基づいて、温度波吸収面１２の温度を所定の一定値又はその極近傍により効果的に調節することができる。
【０１０６】
また、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に高熱容量部材４００を配置した状態で、試験体１０の周期加熱面１１から当該温度波吸収面１２に向けて、周期が比較的短い（例えば、２０分以下、より具体的には、１〜２０分）温度波を伝播させて、当該試験体１０の熱拡散率を測定することとしてもよい。高熱容量部材４００を配置することによる効果は、温度波の周期が比較的短い場合に特に顕著になる。
【０１０７】
また、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に高熱容量部材４００を配置した状態で、比較的高い温度（例えば、７００℃以上、又は８００℃以上）で、試験体１０の熱拡散率を測定することとしてもよい。高熱容量部材４００を配置することによる効果は、測定温度が比較的高い場合に特に顕著になる。
【０１０８】
また、例えば、試験体１０の周期加熱面１１に温度波を与える周期加熱ヒータ１１０で発生する温度波の振幅が所定値±１０℃の範囲内であり、当該周期加熱ヒータ１１０と接触しているのは当該試験体１０と補助ヒータ１５０のみであり、当該試験体１０の周期加熱面１１と対向する当該周期加熱ヒータ１１０の表面の面積が、当該周期加熱面１１の面積±２０％の範囲内であることが好ましい。
【０１０９】
また、試験体１０、周期加熱ヒータ１１０、温度波吸収ヒータ１２０、補助ヒータ１５０等を含む測定部を収容する筐体１９０、当該測定部を取り囲むヒータ、壁材等の放射率が０．１以上であり、これらの熱容量が５０Ｊ／Ｋ以上であることが好ましい。
【０１１０】
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１】
【０１１１】
図４には、試験体１０の温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に高熱容量部材４００を配置した場合、及び当該高熱容量部材４００を配置しない場合のそれぞれについて、当該温度波吸収面１２における温度波の振幅を理論的に検討した結果を示す。
【０１１２】
すなわち、高熱容量部材４００を配置した場合については、当該高熱容量部材４００の密度が３８００（ｋｇ／ｍ３）、比熱が１０００（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、体積が４．５×１０−５（ｍ３）（＝０．１×０．１５×０．００３）であるという条件、また、当該高熱容量部材４００を配置しない場合については、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に形成される空気層の密度が１．０（ｋｇ／ｍ３）、比熱が１０００（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、体積が１．５×１０−５（ｍ３）（＝０．１×０．１５×０．０００１）であるという条件にて、コンピュータを使用した数値計算により熱伝導方程式を解いた。
【０１１３】
図４において、横軸は温度波の周期（分）を示し、縦軸は試験体１０の周期加熱面１１から温度波吸収面１２に到達する温度波の振幅θ0と、高熱容量板４００の温度振幅θ、又は温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間の空気層の温度振幅θとの比（θ／θ0）を示している。また、図４では、高熱容量部材４００に対して、試験体１０から熱が三角関数的に流入してくると仮定して熱伝導方程式を解いた結果を実線で示し、当該高熱容量部材４００を配置しない場合の結果を破線で示している。
【０１１４】
ここで、高熱容量部材４００の比熱をＣｐ、密度をρ、体積をｖ、試験体１０から当該高熱容量部材４００への熱伝達率をα、その時の伝熱面積をＳ、当該試験体１０から当該高熱容量部材４００に入る温度波をθｓ、当該高熱容量部材４００又は空気層の温度をθとすると、下記式（ＶＩ）で表される熱伝導率方程式が成立する。
【数６】
2015068782.tif 000008
【０１１５】
上記式（ＶＩ）を変形すると、下記式（ＶＩＩ）を得る。
【数７】
2015068782.tif 000009
【０１１６】
ここで、Ａを下記式（ＶＩＩＩ）のように置くと、上記式（ＶＩＩ）は下記式（ＩＸ）のようになる。
【数８】
2015068782.tif 000010
【数９】
2015068782.tif 000011
【０１１７】
温度波θｓが下記式（Ｘ）のように表され、高熱容量部材４００又は空気層の温度θが下記（ＸＩ）のように表されるとして、当該式（Ｘ）及び当該式（ＸＩ）を上記式（ＩＸ）に代入すると、下記式（ＸＩＩ）を得る。
【数１０】
2015068782.tif 000012
【数１１】
2015068782.tif 000013
【数１２】
2015068782.tif 000014
【０１１８】
ここで、時間ｔによらず上記式（ＩＸ）が成立する場合には、下記式（ＸＩＩＩ）及び下記式（ＸＩＶ）が成立する。
【数１３】
2015068782.tif 000015
【数１４】
2015068782.tif 000016
【０１１９】
上記式（ＸＩＩＩ）及び上記式（ＸＩＶ）より、下記式（ＸＶ）及び下記式（ＸＶＩ）を得る。
【数１５】
2015068782.tif 000017
【数１６】
2015068782.tif 000018
【０１２０】
さらに、上記式（ＸＶ）を変形すると、下記式（ＸＶＩＩ）を得る。
【数１７】
2015068782.tif 000019
【０１２１】
したがって、上記式（ＸＶＩＩ）を使って、試験体１０から高熱容量部材４００又は空気層に温度波が伝播した際の振幅比（θ／θ0）を求めることができる。
【０１２２】
図４において、温度波の振幅比θ/θ0が小さいほど（すなわち、振幅の減衰が大きいほど）、温度波吸収ヒータ１２０の出力が小さくなるため、温度波吸収面１２の温度を所定の一定値に調節しやすいことになる。
【０１２３】
すなわち、例えば、周期の短い温度波を使用した測定では、短い時間間隔で温度波吸収ヒータ１２０の出力を制御しなければならない。このため、温度波が減衰されないまま温度波吸収面１２に到達すると、温度波吸収ヒータ１２０は短時間で出力を急激に増加させることになり、その結果、温度波吸収面１２の温度がオーバーシュートし、当該温度波吸収面１２における温度を所定の一定値に維持することが難しくなる。
【０１２４】
この点、図４から、高熱容量部材４００を配置しない場合には（破線）、周期の全範囲で温度波は全く減衰しない（振幅比は一定）という結果が得られた。一方、高熱容量部材４００を配置する場合には（実線）、特に、周期が２０分以下の範囲で短くなるにつれて、振幅比が急速に小さくなるという結果が得られた。
【０１２５】
すなわち、高熱容量部材４００を配置することにより、周期の短い温度波を使用する測定においても温度波吸収面１２における温度を所定の一定値に維持しやすくなることが確認された。
【実施例２】
【０１２６】
図３に示すように高熱容量部材４００を有する本装置１００を使用する本方法により試験体１０の熱拡散率を測定し、さらに当該熱拡散率から当該試験体１０の熱伝導率を求めた。
【０１２７】
高熱容量部材４００としては、温度波吸収ヒータ１２０の被覆材１２２の熱容量の約１０倍の熱容量（約１７０Ｊ／Ｋ）を有するアルミナ製の平板（７３ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）２枚を使用した。
【０１２８】
周期加熱ヒータ１１０、温度波吸収ヒータ１２０及び周囲加熱ヒータ１３０としては、金属製の電熱線からなる発熱体１２１と、当該発熱体１２１を被覆するセラミック製の被覆材１２２とを有する電熱ヒータを使用した。
【０１２９】
第一温度センサ３１０、第二温度センサ３２０、第三温度センサ３３０及び第四温度センサ３４０としては、直径が試験体１０の厚さの１０分の１以下であり、且つ高熱容量部材４００の厚さの１０分の１以下である円筒状の筐体を有する熱電対を使用した。
【０１３０】
より具体的に、図３に示すように、温度波吸収面１２と温度波吸収ヒータ１２０との間に、隙間５００を空けて２枚のアルミナ板からなる高熱容量部材４００を配置するとともに、当該２枚のアルミナ板に挟まれた当該隙間５００に、熱電対からなる第三温度センサ３３０を配置した。
【０１３１】
また、図示はしていないが、周期加熱面１１に溝を形成して当該溝内に第一温度センサ３１０を配置するとともに、当該周期加熱面１１と周期加熱ヒータ１１０との間（当該第一温度センサ３１０と当該周期加熱ヒータ１１０との間）に、無機繊維製のフリースを配置した。
【０１３２】
また、周囲ヒータ１３０は、予め出力を所定値±０．０５％の範囲に制限して使用した。また、周期加熱面１１と、試験体１０の内部の所定位置１４とで測定された温度波は、その一周期分の測定値を最小二乗法により三角関数に近似し、当該近似により得られた温度波の位相差から、当該試験体１０の熱拡散率を測定した。
【０１３３】
まず、試験体１０としてアルミナ−シリカ系繊維質断熱材（１５０ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ３０ｍｍ）１枚を使用し、当該試験体１０の１００℃、２００℃、４００℃、６００℃、８００℃、１０００℃、１２００℃、１４００℃及び１５００℃における熱拡散率を測定し、当該熱拡散率から熱伝導率を求めた。周期加熱ヒータ１１０で発生させた温度波の振幅は３℃であり、周期は６０分であった。試験体１０の温度波吸収面１２の温度は、所定値±０．０５℃の範囲内に維持された。また、試験体１０を伝播する、連続する３周期分の温度波において、各１周期分の温度波の振幅の中心温度の平均値と、当該３周期分の温度波の振幅の中心温度の平均値との差分は、±２℃以内であった。また、比較のため、この試験体１０の熱伝導率をＧＨＰ法によっても測定した。
【０１３４】
また、試験体１０として繊維補強セメント板（１５０ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ２０ｍｍ）２枚を使用し、当該試験体１０の１００℃、３００℃及び５００℃における熱拡散率を測定し、当該熱拡散率から熱伝導率を求めた。周期加熱ヒータ１１０で発生させた温度波の振幅は２℃であり、周期は６０分であった。試験体１０の温度波吸収面１２の温度は、所定値±０．０５℃の範囲内に維持された。また、試験体１０を伝播する、連続する３周期分の温度波において、各１周期分の温度波の振幅の中心温度の平均値と、当該３周期分の温度波の振幅の中心温度の平均値との差分は、±２℃以内であった。また、比較のため、この試験体１０の熱伝導率をＧＨＰ法によっても測定した。
【０１３５】
また、試験体１０としてステンレス（ＳＵＳ）板（１５０ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ５０ｍｍ）を使用し、当該試験体１０の１１０℃における熱拡散率を測定し、当該熱拡散率から熱伝導率を求めた。周期加熱ヒータ１１０で発生させた温度波の振幅は５℃であり、周期は５分であった。試験体１０の温度波吸収面１２の温度は、所定値±０．０５℃の範囲内に維持された。また、試験体１０を伝播する、連続する３周期分の温度波において、各１周期分の温度波の振幅の中心温度の平均値と、当該３周期分の温度波の振幅の中心温度の平均値との差分は、±２℃以内であった。
【０１３６】
図５、図６及び図７に、アルミナ−シリカ系繊維質断熱材、繊維補強セメント板及びＳＵＳ板の熱伝導率を測定した結果をそれぞれ示す。図５〜図７において、横軸は熱伝導率を測定した温度（℃）（周期加熱面１１における温度波の振幅の中心温度と、温度波吸収面１２の所定の一定温度との算術平均値）を示し、縦軸は各温度で測定された熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を示す。
【０１３７】
図５及び図６において、丸印は周期加熱法を使用した本方法で測定した結果を示し、四角印はＧＨＰ法で測定した結果を示す。図７において、丸印は周期加熱法を使用した本方法で測定した結果を示し、実線は、文献値（新編熱物性ハンドブック  日本熱物性学会編  ｐ．２１３（２００８年３月２５日  第１版発行））を示す。
【０１３８】
図５及び図６に示すように、本装置１００を使用した本方法による測定結果は、ＧＨＰ法による測定結果とほぼ一致した。さらに、図７に示すように、本装置１００を使用した本方法による測定結果は、文献値とも一致していた。すなわち、本装置１００を使用した本方法によれば、広い温度範囲において高い精度で熱拡散率及び熱伝導率を測定できることが確認された。
【符号の説明】
【０１３９】
１０  試験体、１１  周期加熱面、１２  温度波吸収面、１３  側面、１４  試験体内部の所定位置、１００  熱拡散率測定装置、１１０  周期加熱ヒータ、１２０  温度波吸収ヒータ、１２１  発熱体、１２２  被覆材、１３０  周囲ヒータ、１４０  冷却装置、１５０  補助ヒータ、１６０，１７０  断熱材、１８０  金属板、１９０  筐体、２００  直流電源、２１０  ファンクションジェネレータ、３１０  第一温度センサ、３２０  第二温度センサ、３３０  第三温度センサ、３４０  第四温度センサ、４００  高熱容量部材、５００  隙間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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