(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の建築材の外側表面を実際に熱したときに前記建築材の外側表面の温度及び内側表面の温度のそれぞれの経時変化を測定した際の測定結果を取得する測定結果取得部と、
前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みと同じ厚みを有する仮想の無限平板を該無限平板の厚み方向において複数の層に分割したときの当該複数の層の各々の熱伝導率を求めるために数値解析を実施する数値解析実施部と、
前記数値解析によって得られた前記複数の層の各々の熱伝導率を記憶する記憶部と、を有し、
前記数値解析実施部は、前記数値解析において、
前記複数の層の各々について仮の熱伝導率を設定する設定工程と、
設定された前記仮の熱伝導率、及び、前記測定結果が示す前記建築材の外側表面の温度の経時変化を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記無限平板の内側表面の温度の経時変化を算出する算出工程と、を行い、
前記記憶部は、前記算出工程において算出された前記無限平板の内側表面の温度の経時変化と前記測定結果が示す前記建築材の内側表面の温度の経時変化とが一致又は近似するように設定されたときの前記仮の熱伝導率を前記複数の層の各々の熱伝導率として記憶することを特徴とする熱伝導率算出装置。
【請求項２】
前記数値解析実施部は、前記算出工程において、前記複数の層の各々について設定された前記仮の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解く処理を層別に繰り返し実行することにより、前記複数の層の各々中、前記無限平板の厚み方向においてより内側に位置する端面の温度の経時変化を算出することを特徴とする請求項１に記載の熱伝導率算出装置。
【請求項３】
前記数値解析実施部は、前記算出工程において、前記複数の層の各々について設定された前記仮の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解く処理を層別に繰り返し実行することにより、前記複数の層の各々における代表箇所の温度の経時変化を算出し、
前記記憶部は、前記複数の層の各々の熱伝導率を、前記複数の層の各々における前記代表箇所の温度と対応付けて記憶することを特徴とする請求項２に記載の熱伝導率算出装置。
【請求項４】
前記数値解析実施部は、前記無限平板を該無限平板の厚み方向において３つ以上の層に分割したときの当該３つ以上の層の各々の熱伝導率を求めるために前記数値解析を実施することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱伝導率算出装置。
【請求項５】
平板状の建築材の外側表面を実際に熱したときに前記建築材の外側表面の温度及び内側表面の温度のそれぞれの経時変化を測定した際の測定結果を取得する測定結果取得部と、
前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みと同じ厚みを有する仮想の無限平板を該無限平板の厚み方向において複数の層に分割したときの当該複数の層の各々の熱伝導率を求めるために数値解析を実施する数値解析実施部と、
前記数値解析によって得られた前記複数の層の各々の熱伝導率を記憶する記憶部と、
前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みとは異なる厚みを有する第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測する温度変化予測部と、を有し、
前記数値解析実施部は、前記数値解析において、
前記複数の層の各々について仮の熱伝導率を設定する設定工程と、
設定された前記仮の熱伝導率、及び、前記測定結果が示す前記建築材の外側表面の温度の経時変化を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記無限平板の内側表面の温度の経時変化を算出する算出工程と、を行い、
前記記憶部は、前記算出工程において算出された前記無限平板の内側表面の温度の経時変化と前記測定結果が示す前記建築材の内側表面の温度の経時変化とが一致又は近似するように設定されたときの前記仮の熱伝導率を前記複数の層の各々の熱伝導率として記憶し、
前記温度変化予測部は、
前記第二の無限平板の厚み方向において前記第二の無限平板を、前記無限平板を分割したときとは異なる数の層に分割したときに前記第二の無限平板における各々の層の熱伝導率を前記記憶部に記憶された熱伝導率に基づいて推算する推算工程と、
推算された前記第二の無限平板における各々の層の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測する予測工程と、を行うことを特徴とする温度予測装置。
【請求項６】
前記温度変化予測部は、前記推算工程において、
前記第二の無限平板を、前記無限平板を分割したときとは異なる数の層に分割した上で、前記第二の無限平板における各々の層のうち、選択された層に対して、前記記憶部に記憶された前記複数の層の各々の前記熱伝導率を割り当てる処理と、
前記第二の無限平板における各々の層のうち、前記熱伝導率が割り当てられていない特定層の熱伝導率を、前記第二の無限平板の厚み方向において前記特定層を挟む位置に在る層に割り当てられた前記熱伝導率に基づく補間によって推算する処理と、を実行することを特徴とする請求項５に記載の温度予測装置。
【請求項７】
コンピュータによって読み取られて実行されることにより、コンピュータを請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱伝導率算出装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
コンピュータによって読み取られて実行されることにより、コンピュータを請求項５又は６に記載の温度予測装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項９】
コンピュータが、平板状の建築材の外側表面を実際に熱したときに前記建築材の外側表面の温度及び内側表面の温度のそれぞれの経時変化を測定した際の測定結果を取得するステップと、
コンピュータが、前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材と同じ厚みを有する仮想の無限平板を該無限平板の厚み方向において複数の層に分割したときの当該複数の層の各々の熱伝導率を求めるために数値解析を実施するステップと、
コンピュータが、前記数値解析によって得られた前記複数の層の各々の熱伝導率を記憶部に記憶させるステップと、を有し、
コンピュータは、前記数値解析において、
前記複数の層の各々について仮の熱伝導率を設定する設定工程と、
設定された前記仮の熱伝導率、及び、前記測定結果が示す前記建築材の外側表面の温度の経時変化を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記無限平板の内側表面の温度の経時変化を算出する算出工程と、を行い、
コンピュータは、前記算出工程において算出された前記無限平板の内側表面の温度の経時変化と前記測定結果が示す前記建築材の内側表面の温度の経時変化とが一致又は近似するように設定されたときの前記仮の熱伝導率を前記複数の層の各々の熱伝導率として前記記憶部に記憶させることを特徴とする熱伝導率算出方法。
【請求項１０】
コンピュータが、平板状の建築材の外側表面を実際に熱したときに前記建築材の外側表面の温度及び内側表面の温度のそれぞれの経時変化を測定した際の測定結果を取得するステップと、
コンピュータが、前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みと同じ厚みを有する仮想の無限平板を該無限平板の厚み方向において複数の層に分割したときの当該複数の層の各々の熱伝導率を求めるために数値解析を実施するステップと、
コンピュータが、前記数値解析によって得られた前記複数の層の各々の熱伝導率を記憶部に記憶させるステップと、
コンピュータが、前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みとは異なる厚みを有する第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測するステップと、を有し、
コンピュータは、前記数値解析において、
前記複数の層の各々について仮の熱伝導率を設定する設定工程と、
設定された前記仮の熱伝導率、及び、前記測定結果が示す前記建築材の外側表面の温度の経時変化を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記無限平板の内側表面の温度の経時変化を算出する算出工程と、を行い、
コンピュータは、前記算出工程において算出された前記無限平板の内側表面の温度の経時変化と前記測定結果が示す前記建築材の内側表面の温度の経時変化とが一致又は近似するように設定されたときの前記仮の熱伝導率を前記複数の層の各々の熱伝導率として前記記憶部に記憶させ、
コンピュータは、前記第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測する際に、
前記第二の無限平板の厚み方向において前記第二の無限平板を、前記無限平板を分割したときとは異なる数の層に分割したときに前記第二の無限平板における各々の層の熱伝導率を前記記憶部に記憶された熱伝導率に基づいて推算する推算工程と、
推算された前記第二の無限平板における各々の層の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測する予測工程と、を行うことを特徴とする温度予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導率算出装置、熱伝導率算出方法及びコンピュータを熱伝導率算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムに係り、特に、建築材の熱伝導率を数値解析によって算出する熱伝導率算出装置、熱伝導率算出方法及びコンピュータプログラムに関する。また、本発明は、温度予測装置、温度予測方法及びコンピュータを温度予測装置として機能させるためのコンピュータプログラムに係り、特に、算出した熱伝導率を用いて予測対象の温度を予測する温度予測装置、温度予測方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築材について耐火性・防火性等の伝熱性能を評価するにあたり、当該建築材の外側表面を熱したときの反対側の面（内側表面）の温度を把握することがある。かかる表面温度の把握方法としては、実験による方法と、数値解析による方法が挙げられる。実験による方法では、建築材の断片に相当する試験体を用意し、実際に試験体の外側表面を熱して当該試験体の内側表面の温度を測定することになる。ただし、実験による方法では、実験条件に応じて試験体を変える必要があるため、試験体を成形する手間を要する。また、所望の実験結果が得られるまで試験体を作り変えながら実験を繰り返すため、コストが割高になってしまう。
【０００３】
一方で、数値解析による方法は、建築材の熱伝導率等を入力値として熱伝導方程式を解くことで建築材の内側表面温度を予測するものであり、実験による方法と比較して安価である。ここで、数値解析による方法を用いる場合には、当然ながら高い解析精度が要求されることになるが、精度向上を図る上では、入力値とされる熱伝導率の正確性が求められることになる。ここで、熱伝導率は、一般的に実験等を行って実測することによって求めるが、建築材の耐火性・防火性等を評価する場面において熱伝導率を求める際は、標準的な測定方法がない場合には数値解析によって求めることになる。そして、近年では、ある材料を実際に加熱したときの温度を実測し、その実測結果を用いて当該ある材料の熱伝導率を算出する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の熱伝導率算出方法について概説すると、熱伝導率を仮設定してシミュレーションしたときの対象物の温度の計算値と、当該対象物を実際に加熱したときの温度の測定値と、を比較し、測定値に一致する計算結果が得られたときの熱伝導率の仮設定値を、対象物の熱伝導率とする。このように特許文献１の熱伝導率算出方法によれば、実測結果を用いて熱伝導率を算出することで未知の熱伝導率を精度良く得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０６９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、建築材の外側表面を実際に熱したときに当該建築材内で生じる物理現象（例えば、建築材内部における水分移動、損傷過程、変質過程など）については、当該建築材の実際の熱伝導率に影響を及ぼす場合がある。この結果、建築材の熱伝導率が部位に応じて異なるようになる。したがって、熱伝導率を算出する場合には、部位間での熱伝導率の相違を反映した形で算出する必要がある。これに対し、前述した特許文献１の熱伝導率算出方法では、一つの対象物について一つの熱伝導率を得るものであり、対象物内部における熱伝導率の違い（分布）まで把握し得ない。このため、建築材内において熱伝導率が部位間で異なることを考慮して各部位の熱伝導率を算出する技術が求められている。
【０００７】
また、ある厚みの建築材に対して当該建築材内の各部位における熱伝導率を把握したときには、把握した各部位の熱伝導率を、以後の数値解析（具体的には、建築材の表面温度予測）を行う際に利用することがある。一例を挙げて説明すると、熱伝導率の算出対象とされた建築材と同じ材質であって厚みが異なる建築材について、その外側表面を熱したときの内側表面の温度を数値解析によって予測する場合には、その前段階で算出した熱伝導率を利用して内側表面の温度を精度よく予測することが求められる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、建築材内における各部位の熱伝導率を精度よく算出することが可能な装置を提供することである。これと併せて、建築材内における各部位の熱伝導率を精度よく算出するための方法、及び、コンピュータを熱伝導率算出装置として機能させるためのコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、ある厚みの建築材について算出した熱伝導率に基づき、当該建築材と同じ材質であって厚みが異なる建築材の内側表面の温度を精度よく予測することが可能な装置を提供することである。これと併せて、厚みが異なる建築材の内側表面の温度を精度よく予測するための方法、及び、コンピュータを温度予測装置として機能させるためのコンピュータプログラム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】
【０００９】
前記課題は、本発明の熱伝導率算出装置によれば、（Ａ）平板状の建築材の外側表面を実際に熱したときに前記建築材の外側表面の温度及び内側表面の温度のそれぞれの経時変化を測定した際の測定結果を取得する測定結果取得部と、（Ｂ）前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みと同じ厚みを有する仮想の無限平板を該無限平板の厚み方向において複数の層に分割したときの当該複数の層の各々の熱伝導率を求めるために数値解析を実施する数値解析実施部と、（Ｃ）前記数値解析によって得られた前記複数の層の各々の熱伝導率を記憶する記憶部と、を有し、（Ｄ）前記数値解析実施部は、前記数値解析において、（ｄ１）前記複数の層の各々について仮の熱伝導率を設定する設定工程と、（ｄ２）設定された前記仮の熱伝導率、及び、前記測定結果が示す前記建築材の外側表面の温度の経時変化を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記無限平板の内側表面の温度の経時変化を算出する算出工程と、を行い、（Ｅ）前記記憶部は、前記算出工程において算出された前記無限平板の内側表面の温度の経時変化と前記測定結果が示す前記建築材の内側表面の温度の経時変化とが一致又は近似するように設定されたときの前記仮の熱伝導率を前記複数の層の各々の熱伝導率として記憶することにより解決される。
【００１０】
以上のように構成された本発明の熱伝導率算出装置では、熱伝導率の算出対象となる建築材の外側表面を熱したときの外側表面温度及び内側表面温度の実測値を取得する。その一方で、上記建築材と同じ材質からなり且つ厚みが同じ仮想の無限平板を複数の層に分割し、各層の熱伝導率を数値解析によって算出する。この際、各層の熱伝導率は、上記の実測値に基づいて精度よく算出される。より具体的に説明すると、各層の熱伝導率として仮の熱伝導率を設定し、設定された仮の熱伝導率、及び建築材の外側表面温度の実測値を用いて熱伝導方程式を解くことで、無限平板の内側表面の温度を算出する。そして、各層について設定された仮の熱伝導率のうち、無限平板の内側表面温度の算出結果と上記建築材の内側表面温度の実測値とが一致又は近似するように設定されたときの仮の熱伝導率を、各層の熱伝導率として採用する。以上の結果、実験における実測値を用いて数値解析を行うことで、外側表面を熱した建築材内の各部の熱伝導率を精度よく算出することが可能となる。
【００１１】
また、上記の熱伝導率算出装置において、前記数値解析実施部は、前記算出工程において、前記複数の層の各々について設定された前記仮の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解く処理を層別に繰り返し実行することにより、前記複数の層の各々中、前記無限平板の厚み方向においてより内側に位置する端面の温度の経時変化を算出すると好適である。
上記の構成によれば、無限平板における複数の層の各々について熱伝導方程式を順次解くことにより、各層の内側端面の温度（換言すると、境界温度）を算出する。そして、複数の層の中で最も内側に位置する層について算出した端面温度は、無限平板の内側表面の温度の算出値に相当し、実験における実測値と対比される。このような手順により、建築材内各部の熱伝導率を精度よく算出することが可能となる。
【００１２】
また、上記の熱伝導率算出装置において、前記数値解析実施部は、前記算出工程において、前記複数の層の各々について設定された前記仮の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解く処理を層別に繰り返し実行することにより、前記複数の層の各々における代表箇所の温度の経時変化を算出し、前記記憶部は、前記複数の層の各々の熱伝導率を、前記複数の層の各々における前記代表箇所の温度と対応付けて記憶すると更に好適である。
上記の構成によれば、各層の熱伝導率が、各層の代表箇所の温度と対応付けられて記憶される。すなわち、各層の熱伝導率は、その温度依存性を反映した値として記憶されることになる。これにより、各層の熱伝導率を一層精度よく算出することが可能となる。
【００１３】
また、上記の熱伝導率算出装置において、前記数値解析実施部は、前記無限平板を該無限平板の厚み方向において３つ以上の層に分割したときの当該３つ以上の層の各々の熱伝導率を求めるために前記数値解析を実施すると尚一層好適である。
上記の構成によれば、無限平板が３つ以上の層に分割されるため、３つ以上の熱伝導率が算出されることになる。このため、層の数が増えるほど、建築材内各部における熱伝導率（換言すると、建築材内における熱伝導率の分布）をより細やかに把握することが可能となる。
【００１４】
また、前述した課題は、本発明の温度予測装置によれば、（Ａ）平板状の建築材の外側表面を実際に熱したときに前記建築材の外側表面の温度及び内側表面の温度のそれぞれの経時変化を測定した際の測定結果を取得する測定結果取得部と、（Ｂ）前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みと同じ厚みを有する仮想の無限平板を該無限平板の厚み方向において複数の層に分割したときの当該複数の層の各々の熱伝導率を求めるために数値解析を実施する数値解析実施部と、（Ｃ）前記数値解析によって得られた前記複数の層の各々の熱伝導率を記憶する記憶部と、（Ｄ）前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みとは異なる厚みを有する第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測する温度変化予測部と、を有し、（Ｅ）前記数値解析実施部は、前記数値解析において、（ｅ１）前記複数の層の各々について仮の熱伝導率を設定する設定工程と、（ｅ２）設定された前記仮の熱伝導率、及び、前記測定結果が示す前記建築材の外側表面の温度の経時変化を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記無限平板の内側表面の温度の経時変化を算出する算出工程と、を行い、（Ｆ）前記記憶部は、前記算出工程において算出された前記無限平板の内側表面の温度の経時変化と前記測定結果が示す前記建築材の内側表面の温度の経時変化とが一致又は近似するように設定されたときの前記仮の熱伝導率を前記複数の層の各々の熱伝導率として記憶し、（Ｇ）前記温度変化予測部は、（ｇ１）前記第二の無限平板の厚み方向において前記第二の無限平板を、前記無限平板を分割したときとは異なる数の層に分割したときに前記第二の無限平板における各々の層の熱伝導率を前記記憶部に記憶された熱伝導率に基づいて推算する推算工程と、（ｇ２）推算された前記第二の無限平板における各々の層の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測する予測工程と、を行うことによって解決される。
【００１５】
以上のように構成された本発明の温度予測装置では、建築材内各部の熱伝導率を算出し、その算出値に基づき、当該建築材と同じ材質であって且つ厚みが異なる第二の無限平板内各部の熱伝導率を推定する。そして、推定した第二の無限平板内各部の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解くことで、外側表面を熱したときの第二の無限平板の内側表面の温度を予測する。これにより、熱伝導率の算出対象とした建築材とは厚みが異なる平板状の建築材について、その内側表面温度の経時変化を精度よく予測することが可能となる。
【００１６】
また、上記の温度予測装置において、前記温度変化予測部は、前記推算工程において、前記第二の無限平板を、前記無限平板を分割したときとは異なる数の層に分割した上で、前記第二の無限平板における各々の層のうち、選択された層に対して、前記記憶部に記憶された前記複数の層の各々の前記熱伝導率を割り当てる処理と、前記第二の無限平板における各々の層のうち、前記熱伝導率が割り当てられていない特定層の熱伝導率を、前記第二の無限平板の厚み方向において前記特定層を挟む位置に在る層に割り当てられた前記熱伝導率に基づく補間によって推算する処理と、を実行すると好適である。
上記の構成によれば、無限平板を分割したときよりも多い数の層に第二の無限平板を分割した場合において、第二の無限平板における複数の層のうち、無限平板を分割したときと同じ数の層に対して、無限平板における各層について算出した熱伝導率を割り当てる。また、熱伝導率が割り当てられていない特定層の熱伝導率を、特定層を挟む位置に在る層に割り当てられた熱伝導率に基づいて補間する。これにより、第二の無限平板における各層の熱伝導率を適切に推定することが可能となる。
【００１７】
また、前述の課題は、本発明のコンピュータプログラムによれば、コンピュータによって読み取られて実行されることにより、コンピュータを請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱伝導率算出装置として機能させることで解決される。
上記のコンピュータプログラムであれば、コンピュータに読み込まれることで、外側表面を熱したときの建築材内各部の熱伝導率を精度よく算出することが可能な熱伝導率算出装置を実現することが可能となる。
【００１８】
また、前述の課題は、本発明のコンピュータプログラムによれば、コンピュータによって読み取られて実行されることにより、コンピュータを請求項５又は６に記載の温度予測装置として機能させることで解決される。
上記のコンピュータプログラムであれば、コンピュータに読み込まれることで、熱伝導率の算出対象とした建築材とは厚みが異なる建築材について、その内側表面温度を精度よく予測することが可能な温度予測装置を実現することが可能となる。
【００１９】
また、前述の課題は、本発明の熱伝導率算出方法によれば、（Ａ）コンピュータが、平板状の建築材の外側表面を実際に熱したときに前記建築材の外側表面の温度及び内側表面の温度のそれぞれの経時変化を測定した際の測定結果を取得するステップと、（Ｂ）コンピュータが、前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材と同じ厚みを有する仮想の無限平板を該無限平板の厚み方向において複数の層に分割したときの当該複数の層の各々の熱伝導率を求めるために数値解析を実施するステップと、（Ｃ）コンピュータが、前記数値解析によって得られた前記複数の層の各々の熱伝導率を記憶部に記憶させるステップと、を有し、（Ｄ）コンピュータは、前記数値解析において、（ｄ１）前記複数の層の各々について仮の熱伝導率を設定する設定工程と、（ｄ２）設定された前記仮の熱伝導率、及び、前記測定結果が示す前記建築材の外側表面の温度の経時変化を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記無限平板の内側表面の温度の経時変化を算出する算出工程と、を行い、（Ｅ）コンピュータは、前記算出工程において算出された前記無限平板の内側表面の温度の経時変化と前記測定結果が示す前記建築材の内側表面の温度の経時変化とが一致又は近似するように設定されたときの前記仮の熱伝導率を前記複数の層の各々の熱伝導率として前記記憶部に記憶させることにより解決される。
上記の方法によれば、外側表面を熱したときの建築材内各部の熱伝導率を精度よく算出することが可能となる。
【００２０】
また、前述の課題は、本発明の温度予測方法によれば、（Ａ）コンピュータが、平板状の建築材の外側表面を実際に熱したときに前記建築材の外側表面の温度及び内側表面の温度のそれぞれの経時変化を測定した際の測定結果を取得するステップと、（Ｂ）コンピュータが、前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みと同じ厚みを有する仮想の無限平板を該無限平板の厚み方向において複数の層に分割したときの当該複数の層の各々の熱伝導率を求めるために数値解析を実施するステップと、（Ｃ）コンピュータが、前記数値解析によって得られた前記複数の層の各々の熱伝導率を記憶部に記憶させるステップと、（Ｄ）コンピュータが、前記建築材と同じ材質からなり且つ前記建築材の厚みとは異なる厚みを有する第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測するステップと、を有し、（Ｅ）コンピュータは、前記数値解析において、（ｅ１）前記複数の層の各々について仮の熱伝導率を設定する設定工程と、（ｅ２）設定された前記仮の熱伝導率、及び、前記測定結果が示す前記建築材の外側表面の温度の経時変化を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記無限平板の内側表面の温度の経時変化を算出する算出工程と、を行い、（Ｆ）コンピュータは、前記算出工程において算出された前記無限平板の内側表面の温度の経時変化と前記測定結果が示す前記建築材の内側表面の温度の経時変化とが一致又は近似するように設定されたときの前記仮の熱伝導率を前記複数の層の各々の熱伝導率として前記記憶部に記憶させ、（Ｇ）コンピュータは、前記第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測する際に、（ｇ１）前記第二の無限平板の厚み方向において前記第二の無限平板を、前記無限平板を分割したときとは異なる数の層に分割したときに前記第二の無限平板における各々の層の熱伝導率を前記記憶部に記憶された熱伝導率に基づいて推算する推算工程と、（ｇ２）推算された前記第二の無限平板における各々の層の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解くことにより、前記第二の無限平板の内側表面の温度の経時変化を予測する予測工程と、を行うことにより解決される。
上記の方法によれば、熱伝導率の算出対象とした建築材とは厚みが異なる建築材について、その内側表面温度を精度よく予測することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、平板状の建築材の外側表面を実際に熱したときの実測値から、当該建築材内各部の熱伝導率を数値解析によって精度よく算出することが可能となる。また、数値解析によって算出した熱伝導率に基づき、同じ材質であって厚みが異なる平板（平板状の建築材）の内側表面温度を、数値計算によって精度よく予測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンピュータのハードウェア構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るコンピュータの構成をデータ処理の観点から示した図である。
【図３】熱伝導率算出フローの流れを示した図である。
【図４】熱伝導率算出用の数値解析の手順を示した図である。
【図５】算出工程の説明図である。
【図６】無限平板における複数の層の各々の熱伝導率を示す図である。
【図７】熱伝導率の温度依存性についての説明図である。
【図８】温度予測フローの流れを示した図である。
【図９】温度予測用の数値解析の手順を示した図である。
【図１０】予測工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００２４】
なお、本実施形態では、建物の外壁材として利用される壁体（以下、単に壁体）を『平板状の建築材』の一例として挙げることとする。ただし、本発明は、建物中の外壁以外の部位を構成する建築材、例えば、床や屋根として利用される建築材に対しても適用可能である。
【００２５】
＜＜熱伝導率算出及び温度予測の概要＞＞
先ず、本実施形態に係る熱伝導率算出及び温度予測について、その概要を説明する。
本実施形態に係る熱伝導率算出は、建築材としての壁体を想定して行われる。また、本実施形態に係る温度予測についても、熱伝導率算出と同様、建築材としての壁体を想定して行われる。より詳しく説明すると、本実施形態に係る温度予測は、壁体の防耐火性能を評価するために行われ、例えば、壁体の外側表面を所定の加熱条件で熱したときの当該壁体の内側表面温度を予測するために行われる。
【００２６】
ここで、「壁体の外側表面」とは、壁体の厚み方向一端面のことであり、壁体が建物中に設置された状態では屋外側に位置する面である。「壁体の内側表面」とは、壁体の厚み方向他端面（すなわち、外側表面とは反対側の面）のことであり、壁体が建物中に設置された状態では屋内側に位置する面である。
【００２７】
熱伝導率算出と温度予測との実施順序について説明すると、熱伝導率算出が先行して行われ、その後、算出された熱伝導率を用いて温度予測が行われることになっている。より具体的に説明すると、熱伝導率算出は、厚みｔ１の壁体を想定して行われる。これに対して、温度予測は、厚みｔ１とは異なる厚みｔ２の壁体を想定して行われる。そして、本実施形態では、厚みｔ２の壁体の外側表面を熱したときの当該壁体の内側表面を予測する際に、厚みｔ１の壁体について算出した熱伝導率を用いることになっている。
【００２８】
また、本実施形態において、熱伝導率算出及び温度予測は、いずれもコンピュータによって行われることになっており、厳密には数値解析にて行われることになっている。つまり、熱伝導率算出用の数値解析が先に行われ、その後に温度予測用の数値解析が行われる。なお、熱伝導率算出が行われる前段階には、熱伝導率算出の際に必要な値を得るための実験（具体的には、後述する燃焼実験）が行われることになっている。
【００２９】
＜＜本実施形態に係る熱伝導率算出装置及び温度予測装置の構成について＞＞
次に、本実施形態に係る熱伝導率算出装置及び温度予測装置の構成について説明する。本実施形態に係る熱伝導率算出装置及び温度予測装置は、共通のコンピュータ１によって構成されている。このコンピュータ１は、パソコン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、スマートフォン等であり、図１に示すように、ＣＰＵ１ａ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ１ｂ、マウスやキーボード等の入力デバイス１ｃ、モニタ等の出力デバイス１ｄ、ハードディスクドライブ１ｅ、Ｉ／Ｏポート１ｆを構成機器として備えている。図１は、コンピュータ１のハードウェア構成を示す図である。
【００３０】
また、コンピュータ１には、コンピュータプログラムとしての伝熱解析プログラムがインストールされている。この伝熱解析プログラムがコンピュータ（厳密にはＣＰＵ１ａ）によって読み出されて実行されることにより、コンピュータ１は、熱伝導率算出装置として機能すると共に、温度予測装置として機能するようになる。
【００３１】
コンピュータ１の構成をデータ処理の観点から改めて説明すると、コンピュータ１は、図２に示すように、測定結果取得部１１と、数値解析実施部１２と、記憶部１３と、温度変化予測部１４と、を有する。図２は、コンピュータ１が有する複数のデータ処理部を示ブロック図である。以下、それぞれのデータ処理部について説明する。
【００３２】
測定結果取得部１１は、燃焼実験における測定結果を取得するものであり、コンピュータ１のＣＰＵ１ａ、メモリ１ｂ、入力デバイス１ｃ及びＩ／Ｏポート１ｆが伝熱解析プログラムと協働することで構成されている。具体的に説明すると、測定結果取得部１１は、燃焼実験終了後に行うユーザ操作を受け付けることで燃焼実験における測定結果を取得する。ただし、これに限定されるものではなく、燃焼実験時に測定対象を検知するセンサ（不図示）からの出力信号を受信し、当該入力信号を解析することで測定結果を取得してもよい。
【００３３】
数値解析実施部１２は、熱伝導率算出用の数値解析を実施するものであり、コンピュータ１のＣＰＵ１ａ、メモリ１ｂ、入力デバイス１ｃ及びハードディスクドライブ１ｅが伝熱解析プログラムと協働することで構成されている。熱伝導率算出用の数値解析について説明すると、厚みｔ１の無限平板の熱伝導率を求めるための数値解析（厳密には、非定常熱伝導解析）である。なお、「無限平板」とは、燃焼実験時に試験体として用いた壁体と同じ材質からなり且つ同じ厚みを有する仮想の無限平板を意味する。
【００３４】
また、数値解析実施部１２は、数値解析として、下記の熱伝導方程式を解く処理を実行する。
0006482970.tif 000002
Ｔ：温度
ｔ：時間
ｘ：無限平板の厚み方向における位置
ｋ：熱伝導率
Ｃｐ：比熱容量
ρ：密度
【００３５】
ちなみに、本実施形態において、数値解析実施部１２は、熱伝導方程式の解法として一般的な解法（例えば、差分法、有限要素法、有限体積法など）を採用している。また、数値解析実施部１２は、熱伝導方程式を解くにあたり、初期条件や境界条件等に関する入力操作を受け付け、これらの入力値を取得する。
【００３６】
記憶部１３は、数値解析実施部１２が実施した数値解析によって得られた熱伝導率の算出値を記憶するものであり、コンピュータ１のメモリ１ｂやハードディスクドライブ１ｅによって構成されている。なお、本実施形態において、記憶部１３に記憶される熱伝導率は、温度の関数として規定されることになっている。すなわち、本実施形態では、数値解析によって得られた熱伝導率が温度と対応付けて記憶部１３に記憶されることになっている。
【００３７】
温度変化予測部１４は、温度予測用の数値解析を実施するものであり、コンピュータ１のＣＰＵ１ａ、メモリ１ｂ、入力デバイス１ｃ及びハードディスクドライブ１ｅが伝熱解析プログラムと協働することで構成されている。温度予測用の数値解析について説明すると、第二の無限平板の外側表面を熱した場合における当該第二の無限平板の内側表面温度の経時変化を予測するための数値解析（厳密には、非定常伝熱解析）である。なお、「第二の無限平板」とは、燃焼実験時に試験体として用いた壁体と同じ材質からなり且つ当該壁体の厚みとは異なる厚みを有する仮想の無限平板を意味する。ちなみに、以下では、第二の無限平板が上記の壁体の厚みより大きい厚みを有するケースを例に挙げて説明する。
【００３８】
また、温度変化予測部１４は、数値解析として、上記の熱伝導方程式を解く処理を実行する。ちなみに、本実施形態において、温度変化予測部１４は、熱伝導方程式の解法として一般的な解法（例えば、差分法、有限要素法、有限体積法など）を採用している。また、温度変化予測部１４は、熱伝導方程式を解くにあたり、初期条件や境界条件等に関する入力操作を受け付け、これらの入力値を取得する。なお、取得する入力値の中には、数値解析実施部１２による熱伝導率算出用の数値解析によって算出された熱伝導率が含まれている。
【００３９】
＜＜本実施形態に係る熱伝導率算出フローについて＞＞
次に、本実施形態に係る熱伝導率算出フローについて説明する。熱伝導率算出フローとは、コンピュータ１（厳密には数値解析実施部１２）が実施する数値解析に係るデータ処理フローのことである。なお、熱伝導率算出フローでは、本発明の熱伝導率算出方法が採用されている。すなわち、以下に説明する熱伝導率算出フローの内容には、本発明の熱伝導率算出方法の内容が含まれている。また、図３に図示する各ステップは、本発明の熱伝導率算出方法を構成するステップに相当する。図３は、熱伝導率算出フローの流れを示した図である。
【００４０】
熱伝導率算出フローでは、熱伝導率算出用の数値解析が実施される。具体的に説明すると、先ず、測定結果取得部１１が燃焼実験の実測値を取得するところから始まる（Ｓ００１）。ここで、燃焼実験について説明すると、厚みｔ１の壁体の外側表面を所定の加熱条件にて実際に熱する実験である。なお、本実施形態では、防耐火性能試験の実施基準に準拠した加熱条件、具体的にはＩＳＯ８３４に準拠した標準加熱曲線に沿った加熱履歴となるように外側表面を熱する。
【００４１】
そして、燃焼実験では壁体のうち、加熱側の面（すなわち、外側表面）及び非加熱側の面（すなわち、内側表面）のそれぞれの温度の経時変化を測定する。測定結果取得部１１は、かかる測定結果を取得する。具体的に説明すると、外側表面温度及び内側表面温度のそれぞれについて、経時変化の近似式（時間の関数）をユーザが設定し、当該近似式に関する情報が入力デバイスを通じてコンピュータ１に入力される。かかる入力を受け付けることで、測定結果取得部１１は、燃焼実験の実測値を取得する。ここで、燃焼実験の実測値は、厚みｔ１の壁体の外側表面を所定の加熱条件にて実際に熱したときの当該壁体の外側表面及び内側表面温度のそれぞれの経時変化を測定した際の測定結果に相当する。
【００４２】
熱伝導率算出フローの説明に戻ると、燃焼実験の実測値を取得した後、数値解析実施部１２は、その他の入力値を取得する（Ｓ００２）。具体的に説明すると、燃焼実験に用いた壁体の厚みｔ１、並びに、壁体の物性値としての比熱及び密度が入力値として取得される。
【００４３】
また、本ステップＳ００２では、数値解析の解析条件として無限平板の分割数が入力されることになっている。ここで、「分割数」とは、無限平板をその厚み方向において複数の層に分割する際の分割数を意味する。そして、無限平板を分割してなる複数の層の各々は、後に熱伝導方程式を解く際の単位領域に相当する。換言すると、熱伝導率算出用の数値解析では、熱伝導方程式を分割層毎に解くことになり、分割層毎に熱伝導率が算出されることになっている。
【００４４】
以上のように無限平板を複数の層に分割して層毎に熱伝導率を算出することで、無限平板の内部における熱伝導率の分布を適切に得ることが可能となる。これにより、燃焼実験において壁体内で起きた事象、具体的には、加熱時間の経過に従って壁体内における水分分布が変化することに起因して壁体内各部の熱伝導率にバラツキが生じた状況を踏まえて、精度よく熱伝導率を算出することが可能となる。
【００４５】
なお、複数の層の各々は、層間で厚みが揃った層として設定されることになっている。また、本実施形態では、分割数が３以上の自然数に設定されることになっている。分割数の設定値については、壁体の厚みｔ１に応じて適切な値に設定されるが、以下では、分割数を「５」と設定したケースを例に挙げて説明することとする。
【００４６】
入力値の取得後、数値解析実施部１２は、熱伝導率算出用の数値解析を実施する（Ｓ００３）。そして、数値解析実施部１２は、上記の数値解析によって得られた層毎の熱伝導率を記憶部１３に記憶させる（Ｓ００４）。以上までのステップが終了した時点で熱伝導率算出フローが終了する。
【００４７】
ところで、熱伝導率算出用の数値解析を実施するステップＳ００３において、数値解析実施部１２は、入力値として得た分割数にて無限平板を複数の層に分割し、各層の熱伝導率を求めるために数値解析を実施する。具体的には、上述した熱伝導方程式を解く処理を層別に繰り返し実行することにより、各層の熱伝導率を算出する。以下、熱伝導率算出用の数値解析の手順について図４を参照しながら説明する。図４は、熱伝導率算出用の数値解析の手順を示した図である。
【００４８】
熱伝導率算出用の数値解析は、図４に示すように、大きく２つの工程に分かれており、具体的には設定工程Ｓ０１１と算出工程Ｓ０１２とに分かれている。そして、これらの工程は、所定の条件（以下、解析条件）が成立するまで繰り返し実施される。
【００４９】
先ず、設定工程Ｓ０１１では、複数の層（具体的には５つの層）に分割された無限平板の各層について仮の熱伝導率を設定する。具体的に説明すると、数値解析実施部１２は、各層について仮の値として設定された熱伝導率を入力値として取得する。ちなみに、本実施形態では、仮の熱伝導率として具体的な数値が層別に入力されることになっている。
【００５０】
なお、熱伝導率を除く物性値（具体的には、比熱及び密度）については、層間で共通の値となっており、具体的には、数値解析実施部１２がステップＳ００２にて取得した入力値に相当する値となっている。
【００５１】
次に、算出工程Ｓ０１２では、設定工程Ｓ０１１で設定された仮の熱伝導率、及び、ステップＳ００１において取得された燃焼実験の実測値が示す壁体の外側表面温度の経時変化（厳密には、入力された経時変化の近似式）を用いて熱伝導方程式を解く。これにより、無限平板の外側表面を燃焼実験時の加熱条件と同じ条件にて熱した場合における無限平板の温度分布の経時変化を算出することになる。より詳しく説明すると、算出工程Ｓ０１２では、層別に設定された仮の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を解く処理を層別に繰り返し実行する。これにより、複数の層の各々中、無限平板の厚み方向において内側境界面（すなわち、より内側に位置する端面）の温度の経時変化が算出される。
【００５２】
算出工程Ｓ０１２について、図５に図示の無限平板Ｘ１を例に挙げてより詳細に説明する。図５は、算出工程についての説明図であり、無限平板Ｘ１の温度分布の算出結果を示した図である。
【００５３】
算出工程Ｓ０１２では、複数の層のうち、最も外側に位置する層である最外層Ｌ１について熱伝導方程式を解く。この際、最外層Ｌ１の外側表面（すなわち、無限平板Ｘ１の外側表面）の温度の経時変化を境界条件とする。この境界条件としては、ステップＳ００１にて数値解析実施部１２が取得した、燃焼実験の実測値が示す壁体の外側表面温度の経時変化を用いる。
【００５４】
そして、数値解析実施部１２は、最外層Ｌ１について設定された仮の熱伝導率を用いて、最外層Ｌ１についての熱伝導方程式を数値解析によって解く。これにより、最外層Ｌ１の内側境界面の温度の経時変化が算出される。ここで、本実施形態において「層における内側境界面」は、層における代表箇所に相当する。つまり、本実施形態において、層の内側境界面の温度は、層における代表箇所の温度に相当することになる。ただし、代表箇所については特に限定されるものではなく、層における任意の位置（例えば、厚み方向における中央位置）に設定してもよい。
【００５５】
その後、数値解析実施部１２は、複数の層のうち、最外層Ｌ１と隣接する中間層Ｌ２について熱伝導方程式を解く。この際、中間層Ｌ２と最外層Ｌ１との境界面の温度の経時変化、つまり、既に計算した最外層Ｌ１の内側境界面の温度の経時変化を境界条件とする。そして、中間層Ｌ２について設定された仮の熱伝導率を用いて中間層Ｌ２についての熱伝導率方程式を数値解析によって解くことで、中間層Ｌ２の内側境界面の温度（つまり、中間層Ｌ２における代表箇所の温度）の経時変化が算出される。
【００５６】
以降、同様の手順により、中間層Ｌ３、Ｌ４について、それぞれに設定された仮の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を数値解析によって解くことで、中間層Ｌ３、Ｌ４の各々の内側境界面の温度の経時変化（つまり、中間層Ｌ３、Ｌ４における代表箇所の温度）が算出される。
【００５７】
そして、数値解析実施部１２は、複数の層のうち、最も内側に位置する層である最内層Ｌ５について熱伝導方程式を解く。この際、中間層Ｌ４と最内層Ｌ５との境界面の温度の経時変化、つまり、既に計算した中間層Ｌ４の内側境界面の温度の経時変化を境界条件とする。そして、数値解析実施部１２は、最内層Ｌ５について設定された仮の熱伝導率を用いて最内層Ｌ５についての熱伝導方程式を数値計算によって解く。これにより、最内層Ｌ５の内側端面の温度（つまり、最内層Ｌ５における代表箇所の温度であって、換言すると、無限平板Ｘ１の内側表面）の経時変化が算出される。
【００５８】
以上までに説明した一連の数値解析処理（層別に熱伝導方程式を解く処理）は、各層について設定された仮の熱伝導率を変えながら繰り返し実行され、具体的には、下記の解析条件（１）、（２）が成立するまで実行される（Ｓ０１３）。
（１）無限平板Ｘ１内の温度分布が、図５に示すように、より内側に位置するほど温度が小さくなるような分布となっていること。
（２）無限平板Ｘ１の内側表面温度の経時変化と、測定結果取得部１１が取得した燃焼実験時の実測値（具体的には、測定結果が示す壁体の内側表面温度の経時変化）と、が一致又は近似すること。
【００５９】
ここで、「近似する」とは、温度の経時変化同士を対比して両者の類似度合い（マッチング度合い）を評価した際に当該類似度合いが基準値（閾値）を超えている状態であることを意味する。なお、類似度合いの評価方法や基準値については、特に限定されるものではなく、本実施形態では公知の内容を採用しているものとする。
【００６０】
そして、上記の解析条件（１）及び（２）を満たすように設定されたときの仮の熱伝導率を複数の層の各々の熱伝導率として採用する。これにより、無限平板Ｘ１（換言すると、同一の厚みを有する壁体）内部の熱伝導率が算出される。
【００６１】
また、本実施形態では、各層の熱伝導率を、各層の中央位置の温度と対応付けて算出することになっており、具体的には、温度の関数として算出されることになっている。かかる内容について、以下、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、無限平板における複数の層の各々の熱伝導率を示す図であり、横軸が温度を、縦軸が熱伝導率をそれぞれ示している。図７は、熱伝導率の温度依存性についての説明図であり、横軸が時間を、縦軸が温度をそれぞれ示している。
【００６２】
算出工程では、前述したように、無限平板における複数の層の各々について仮の熱伝導率を設定する。具体的には、各層に対して熱伝導率の候補を複数設定し、それぞれの設定値を入力値として用いる。また、前述したように、算出工程では、仮の熱伝導率を用いて熱伝導方程式を層別に解くことにより、各層の内側境界面（最内層Ｌ５においては内側端面）の温度の経時変化を算出する。そして、前述の解析条件（１）及び（２）を満たすように設定されたときの仮の熱伝導率を、各層の熱伝導率として採用する。
【００６３】
一方で、解析条件（特に、条件（２））を満たすときの熱伝導率は、無限平板の温度に応じて変化する。すなわち、各層の熱伝導率は、温度依存性を示し、各層における代表箇所の温度に応じて変化する。この事について図７を参照しながら説明すると、図７中、実線で示すグラフＧｓは、燃焼実験時の実測値、すなわち、壁体の内側表面温度の経時変化に関する実測値（測定結果）を示している。
【００６４】
また、図７中、破線にて示すグラフＧｘ１〜Ｇｘ１０は、算出工程において熱伝導方程式を解いて算出された温度の経時変化のうち、無限平板Ｘ１の内側表面（つまり、最内層Ｌ５の内側端面）の温度の経時変化に関する算出結果を示している。ここで、上記のグラフＧｘ１〜Ｇｘ１０の各々が示す温度の経時変化は、互いに異なる値の熱伝導率の下で算出されたものである。これは、前述したように、熱伝導率算出用の数値解析では熱伝導率（厳密には、仮の熱伝導率）を変化させながら無限平板Ｘ１の内側表面温度を算出することになっていることを反映している。つまり、熱伝導率（仮の熱伝導率）の設定数と同じ数だけ、無限平板Ｘ１の内側表面について算出した温度の経時変化を示すグラフが作成される。なお、図７には、無限平板Ｘ１の内側表面について算出した温度の経時変化を示すグラフのうち、一部のみのグラフＧｘ１〜Ｇｘ１０のみを図示しており、実際にはより多くのグラフが作成されることになっている。
【００６５】
そして、図７に示すように、各グラフＧｘ１〜Ｇｘ１０は、その一部の範囲において燃焼実験時の実測値を示すグラフＧｓと略一致する。この各グラフＧｘ１〜Ｇｘ１０における燃焼実験時の実測値と略一致する範囲、換言すると、どのグラフＧｘ１〜Ｇｘ１０が燃焼実験時の実測値と略一致するのかは、温度（厳密には、最内層Ｌ５内の内側端面の温度）に応じて変化する。
【００６６】
以上の状況を考慮し、本実施形態では、各グラフＧｘ１〜Ｇｘ１０に対して設定されている熱伝導率のそれぞれを、当該各グラフＧｘ１〜Ｇｘ１０が燃焼実験時の実測値と略一致する温度範囲において採用することとしている。この結果、最内層Ｌ５の熱伝導率については、最内層Ｌ５の内側端面の温度に対応付けられて算出されることになり、より具体的には、温度の関数として規定されることになる。そして、温度の関数として規定された熱伝導率が、最内層Ｌ５の熱伝導率として記憶部１３に記憶される（つまり、最内層Ｌ５における代表箇所の温度と対応付けて記憶されることになる）。
【００６７】
同様にして、最内層Ｌ５以外の層（すなわち、最外層Ｌ１及び中間層Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）の各々に対して算出される熱伝導率についても、各層の内側境界面の温度の関数として規定され、当該温度と対応付けて記憶部１３に記憶されることになる。
【００６８】
以上のように本実施形態では、無限平板における各層の熱伝導率が、当該各層における代表箇所（具体的には内側端面）の温度に対する依存性を考慮した形で算出され、具体的には、図６に示すように温度の関数として規定される。このように熱伝導率の温度依存性を反映した形で各層の熱伝導率を算出することで、より妥当な算出値が得られるようになる。なお、図６中、グラフＲｓ１〜Ｒｓ５が、各層の熱伝導率を示しており、より具体的には、グラフＲｓ１が最内層Ｌ５の熱伝導率を、グラフＲｓ２が中間層Ｌ４の熱伝導率を、グラフＲｓ３が中間層Ｌ３の熱伝導率を、グラフＲｓ４が中間層Ｌ２の熱伝導率を、グラフＲｓ５が最外層Ｌ１の熱伝導率を、それぞれ示している。
【００６９】
＜＜本実施形態に係る温度予測フローについて＞＞
次に、本実施形態に係る温度予測フローについて説明する。温度予測フローとは、コンピュータ１（厳密には温度変化予測部１４）が実施する数値解析に係るデータ処理フローのことである。なお、温度予測フローでは、本発明の温度予測方法が採用されている。すなわち、以下に説明する温度予測フローの内容には、本発明の温度予測方法の内容が含まれている。また、図８に図示する各ステップは、本発明の温度予測方法を構成するステップに相当する。図８は、温度予測フローの流れを示した図である。
【００７０】
温度予測フローでは、上述した温度予測用の数値解析が実施され、かかる数値解析により、第二の無限平板の外側表面を熱した場合における当該第二の無限平板の内側表面温度の経時変化が予測される。温度予測フローでは、先ず、温度変化予測部１４が数値解析に必要となる各種の入力値を取得する（Ｓ０２１）。本ステップＳ０２１において取得される入力値は、第二の無限平板の厚みｔ２、比熱及び密度、並びに当該第二の無限平板の外側表面を熱した際の加熱条件（厳密には、ＩＳＯ８３４に準拠した標準加熱曲線を表した近似式）等である。
【００７１】
ここで、入力値について説明しておくと、第二の無限平板の厚みｔ２は、前述したように、燃焼実験において試験体として用いられた壁体の厚みｔ１よりも大きい値となっている。一方で、第二の無限平板の比熱及び密度については、試験体として用いられた壁体の比熱及び密度と同値となっている。
【００７２】
また、ステップＳ０２１における入力値の中には、数値計算の計算条件としての分割数が含まれている。ここで、「分割数」とは、第二の無限平板をその厚み方向において複数の層に分割する際の分割数を意味する。そして、第二の無限平板を分割してなる複数の層の各々は、後に熱伝導方程式を解く際の単位領域に相当する。
【００７３】
なお、第二の無限平板に対して設定される分割数は、熱伝導率算出フローにおいて設定された分割数（すなわち、無限平板に対して設定された分割数）よりも大きい値になっている。より詳しく説明すると、熱伝導率算出フローにおいて無限平板を複数の層に分割した際の各層の厚みと、温度予測フローにおいて第二の無限平板を複数の層に分割した際の各層の厚みと、が揃うように、第二の無限平板に対する分割数が設定される。換言すると、第二の無限平板の厚みｔ２については、熱伝導率算出時に設定された無限平板の厚みｔ１との間の差が当該無限平板における各層（分割層）の厚みの整数倍となるように入力される。
【００７４】
ちなみに、第二の無限平板における複数の層の各々は、層間で厚みが揃った層として設定されることになっている。また、本実施形態において、分割数は、熱伝導率算出フローにおいて設定された分割数よりも大きい数である限り、任意の値に設定可能であるが、以下では、分割数を「７」と設定したケースを例に挙げて説明することとする。
【００７５】
数値解析に必要な各種の入力値を取得した後、温度変化予測部１４は、温度予測用の数値解析を実施する（Ｓ０２２）。この数値解析により、第二の無限平板の内側表面温度の経時変化が予測され、その予測結果がコンピュータ１のモニタ画面等に表示されるようになる（Ｓ０２３）。以上までのステップが終了した時点で温度予測フローが終了する。
【００７６】
ところで、温度予測用の数値解析では、熱伝導率算出用の数値解析にて算出された熱伝導率を用いて第二の無限平板の内側表面温度の経時変化を予測する。具体的には、第二の無限平板を分割してなる複数の層の各々について、当該各々の熱伝導率を、熱伝導率算出用の数値解析にて算出された熱伝導率に基づいて推算する。その後、第二の無限平板における各層について、推算した熱伝導率を用いて既述の熱伝導方程式を解くことにより、当該各層の内側端面（内側境界面）の温度の経時変化を算出する。
【００７７】
以下、温度予測用の数値解析の手順について図９及び図１０を参照しながら説明する。図９は、温度予測用の数値解析の手順を示した図である。図１０は、温度予測用の数値解析における予測工程Ｓ０３２についての説明図であり、第二の無限平板Ｘ２の温度分布の算出結果を示した図である。
【００７８】
温度予測用の数値解析は、図９に示すように、大きく２つの工程に分かれており、具体的には、推算工程Ｓ０３１と予測工程Ｓ０３２とに分かれている。推算工程Ｓ０３１では、第二の無限平板Ｘ２を複数の層（具体的には７つの層）に分割した際の各層について、当該各層の熱伝導率を記憶部１３に記憶された熱伝導率に基づいて推算する。
【００７９】
推算工程Ｓ０３１についてより詳細に説明すると、温度変化予測部１４は、第二の無限平板Ｘ２における各々の層に対して、記憶部１３に記憶された熱伝導率を割り当てる割り当て処理を実行する（Ｓ０３１Ａ）。この割り当て処理Ｓ０３１Ａでは、第二の無限平板Ｘ２における複数の層（具体的には、７つの層）の中から所定数の層を選択する。なお、本実施形態では、熱伝導率算出フローにおいて設定された無限平板Ｘ１における複数の層と同数の層（すなわち、５つの層）を選択する。そして、選択された層に対して、熱伝導率算出フローにおいて算出された無限平板Ｘ１における各層の熱伝導率を割り当てる。
【００８０】
熱伝導率の割り当て手順について説明すると、本実施形態では、第二の無限平板Ｘ２における複数の層のうち、最も外側に位置する層である最外層Ｌｔ１に対して、無限平板Ｘ１における最外層Ｌ１の熱伝導率を割り当てる。また、第二の無限平板Ｘ２において最も内側に位置する最内層Ｌｔ７に対して、無限平板Ｘ１における最内層Ｌ５の熱伝導率を割り当てる。さらに、第二の無限平板Ｘ２における残りの層（最外層Ｌｔ１及び最内層Ｌｔ７以外の層）のうち、３つの層に対して、無限平板Ｘ１における中間層Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の熱伝導率を割り当てる。なお、以下では、第二の無限平板Ｘ２において二番目に外側に位置する層Ｌｔ２に対して、無限平板Ｘ１における中間層Ｌ２の熱伝導率を割り当て、第二の無限平板Ｘ２において四番目に外側に位置する層Ｌｔ４に対して、無限平板Ｘ１における中間層Ｌ３の熱伝導率を割り当て、第二の無限平板Ｘ２において六番目に外側に位置する層Ｌｔ６に対して、無限平板Ｘ１における中間層Ｌ４の熱伝導率を割り当てることとする。
【００８１】
そして、割り当て処理Ｓ０３１Ａの終了後、温度変化予測部１４は、第二の無限平板Ｘ２における各々の層のうち、熱伝導率が割り当てられていない層（以下、特定層）の熱伝導率を補間によって推算する補間処理を実行する（Ｓ０３１Ｂ）。この補間処理Ｓ０３１Ｂでは、第二の無限平板Ｘ２の厚み方向において特定層を挟む位置に在る層に割り当てられた熱伝導率に基づいて補間することで特定層の熱伝導率を推算する。
【００８２】
特定層の熱伝導率を推算する手順について説明すると、割り当て処理Ｓ０３１Ａにおいて熱伝導率が割り当てられていない層のうち、三番目に外側に位置する層Ｌｔ３の熱伝導率については、二番目に外側に位置する層Ｌｔ２の熱伝導率、及び、四番目に外側に位置する層Ｌｔ４の熱伝導率によって補間することで推算する。同様に、五番目に外側に位置する層Ｌｔ５の熱伝導率については、四番目に外側に位置する層Ｌｔ４の熱伝導率、及び、六番目に外側に位置する層Ｌｔ６の熱伝導率によって補間することで推算する。
【００８３】
なお、補間方法については、特に限定されるものではなく、公知の補間方法を利用することが可能である。また、補間によって推算された熱伝導率についても、図６に示すように、割り当てられた熱伝導率と同様、温度の関数として表現されることになっている。ちなみに、図６中、グラフＲｃ１、Ｒｃ２が補間によって推算された熱伝導率を示すグラフである。より厳密に説明すると、図６中、グラフＲｃ１（すなわち、第二の無限平板Ｘ２において五番目に外側に位置する層Ｌｔ５の熱伝導率）は、グラフＲｓ３の熱伝導率とグラフＲｓ４の熱伝導率とによって補間することで推算される。また、図６中、グラフＲｃ２（すなわち、第二の無限平板Ｘ２において三番目に外側に位置する層Ｌｔ３の熱伝導率）は、グラフＲｓ４の熱伝導率とグラフＲｓ５の熱伝導率とによって補間することで推算される。
【００８４】
次に、予測工程Ｓ０３２では、第二の無限平板Ｘ２の内側表面温度の経時変化を算出する。具体的に説明すると、予測工程Ｓ０３２では、ステップＳ０２１にて入力値として取得した加熱条件（すなわち、ＩＳＯ８３４に準拠した標準加熱曲線を表した近似式）と、上述の割り当て処理Ｓ０３１Ａや補間処理Ｓ０３１Ｂにて推定された第二の無限平板Ｘ２における各層の熱伝導率とを用いて熱伝導方程式を解く処理を層別に繰り返し実行する。これにより、第二の無限平板Ｘ２における複数の層の各々について、その内側境界面（最内層Ｌｔ７においては内側端面）の温度の経時変化が算出（予測）される。換言すると、図１０に示すような第二の無限平板Ｘ２内における温度分布の経時変化が、予測結果として得られるようになる。
【００８５】
以上のように予測工程Ｓ０３２では、熱伝導率算出フローで算出された熱伝導率を用いて、熱伝導率算出フローで取り扱った無限平板Ｘ１よりも厚みが大きい第二の無限平板Ｘ２について、その内側表面温度の経時変化を予測することが可能となる。
【００８６】
より詳しく説明すると、本実施形態では、燃焼実験を行うことで、厚みがｔ１となった壁体の外側表面を実際に熱したときの当該壁体の内側表面温度の経時変化について実測値を得ることが可能である。また、取得した実測値に基づいて、壁体と同じ材質及び厚みとなった無限平板Ｘ１における複数の層の各々の熱伝導率（換言すると、無限平板Ｘ１内における熱伝導率の分布）を算出する。さらに、熱伝導率の算出結果に基づき、上記の無限平板Ｘ１よりも厚みが大きい第二の無限平板Ｘ２について、その内部の温度分布、及び内側表面温度のそれぞれについて経時変化を予測する。このように本実施形態では、ある厚みｔ１の壁体を用いて燃焼実験を行ったときの実測値に基づいて、より大きな厚み（具体的には厚みｔ２）となった壁体の外側表面を熱したときの当該壁体の内側表面温度の経時変化を予測する。
【００８７】
以上の結果、壁体の外側表面を熱したときの当該壁体の内側表面温度の経時変化を把握する上で、当該壁体の厚みを変える度に燃焼実験を行う必要がなく、その分、手間やコストを抑えることが可能となる。一方で、壁体の内側表面温度の経時変化を予測するための数値解析では、ある厚みの壁体を試験体として行った燃焼実験の実測値から熱伝導率を算出し、その算出結果を用いて熱伝導方程式を解くことで、当該内側表面温度の経時変化を予測する。このように燃焼実験の実測結果を数値解析（厳密には、数値解析に用いる熱伝導率）に反映すれば、壁体の外側表面を実際に燃やした場合に生じる事象のうち、熱伝導率に影響を及ぼす事象（例えば、壁体におけるクラック発生や脱落、焼失等）によって熱伝導率が変化した場合、当該熱伝導率の変化を考慮した形で温度予測を行うことが可能となる。
【００８８】
なお、上述した温度予測フローでは、無限平板Ｘ１の厚み（換言すると、燃焼実験時に試験体として用いた壁体の厚みと同じ厚み）よりも大きな厚みを有する第二の無限平板Ｘ２について、その内部の温度分布及び内側表面温度のそれぞれの経時変化を予測することとした。ただし、これに限定されるものではなく、無限平板Ｘ１の厚みよりも小さな厚みを有する第二の無限平板Ｘ２について、その内部の温度分布及び内側表面温度のそれぞれの経時変化を予測する温度予測フローを実施してもよい。以下、温度予測フロー（他の温度予測フロー）について説明することとする。
【００８９】
他の温度予測フローは、概ね上述した温度予測フローと同じ手順にて進められる。一方、他の温度予測フローでは、入力値である分割数（すなわち、第二の無限平板に対して設定される分割数）として、熱伝導率算出フローにおいて無限平板に対して設定された分割数よりも小さい値を取得する。ちなみに、他の温度予測フローにおいて取得される分割数は、熱伝導率算出フローにおいて設定された分割数よりも小さい数である限り、任意の値でよいが、以下では、分割数を「３」と設定したケースを例に挙げて説明する。
【００９０】
他の温度予測フローにおける数値解析は、上述した温度予測フローと同様、推算工程Ｓ０３１及び予測工程Ｓ０３２に分かれている。そして、他の温度予測フローにおける推算工程Ｓ０３１では、第二の無限平板Ｘ２を複数の層（具体的には３つの層）に分割した際の各層について、当該各層の熱伝導率を記憶部１３に記憶された熱伝導率に基づいて推算する。より詳しく説明すると、第二の無限平板Ｘ２における各々の層に対して、記憶部１３に記憶された熱伝導率を割り当てる割り当て処理Ｓ０３１Ａを実行する。この割り当て処理Ｓ０３１Ａでは、熱伝導率算出フローにおいて設定された無限平板Ｘ１における複数の層（すなわち、５つの層）の中から、第二の無限平板Ｘ２における複数の層（具体的には、３つの層）と同数の層を選択する。そして、抽出した層の熱伝導率を、第二の無限平板Ｘ２における各層の熱伝導率として割り当てる。
【００９１】
熱伝導率の割り当て手順について具体的に説明すると、第二の無限平板Ｘ２における複数の層のうち、最も外側に位置する層に対して、無限平板Ｘ１における最外層Ｌ１の熱伝導率を割り当てる。また、第二の無限平板Ｘ２において最も内側に位置する層に対して、無限平板Ｘ１における最内層Ｌ５の熱伝導率を割り当てる。なお、第二の無限平板Ｘ２における残りの層（すなわち、中央の層）に対しては、無限平板Ｘ１における中間層Ｌ３の熱伝導率を割り当てるのが好適である。
【００９２】
上述の手順にて第二の無限平板Ｘ２における各層の熱伝導率が設定された後には、予測工程Ｓ０３２が実施される。これにより、第二の無限平板Ｘ２における各層について、その内側境界面（最も内側に位置する層においては内側端面）の温度の経時変化が予測されるようになる。
【００９３】
以上までに説明してきた他の温度予測フローにより、無限平板Ｘ１の厚みよりも小さな厚みを有する第二の無限平板Ｘ２について、その内部の温度分布及び内側表面温度の各々の経時変化を精度よく予測することが可能となる。
【符号の説明】
【００９４】
１  コンピュータ
１ａ  ＣＰＵ１ａ、１ｂ  メモリ、１ｃ  入力デバイス１ｃ
１ｄ  出力デバイス、１ｅ  ハードディスクドライブ、１ｆ  Ｉ／Ｏポート
１１  測定結果取得部
１２  数値解析実施部
１３  記憶部
１４  温度変化予測部
【図１】
0006482970.tif 000003
【図２】
0006482970.tif 000004
【図３】
0006482970.tif 000005
【図４】
0006482970.tif 000006
【図５】
0006482970.tif 000007
【図６】
0006482970.tif 000008
【図７】
0006482970.tif 000009
【図８】
0006482970.tif 000010
【図９】
0006482970.tif 000011
【図１０】
0006482970.tif 000012