(57)【要約】  【課題】真空断熱材の熱伝導率を高精度で測定可能な熱物性測定方法を提供する。  【解決手段】被測定物１０５の一方の表面温度が所定の高温度帯で一様になると共に他方の表面温度が所定の低温度帯で一様になるように、第１の高温側調整器１１１と第２の高温側調整器１１２と第１の低温側調整器１１４と第２の低温側調整器１１５の出力を調整した後、第１の高温側調整器１１１から被測定物１０５に向かう熱流密度を高温側熱流密度検知手段１１３で検知すると共に、被測定物１０５から第１の低温側調整器１１４に向かう熱流密度を低温側熱流密度検知手段１１６で検知し、高温側熱流密度検知手段１１３で検知した熱流密度と低温側熱流密度検知手段１１６で検知した熱流密度とを基にして被測定物１０５の厚み方向への熱流密度を得、高温側調整手段１０３と低温側調整手段１０４との間隔を基に厚みを測定し、被測定物１０５の熱伝導率を算出する。【選択図】図１
2008286720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の高温側調整器を板状の被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの一方の表面の中央部と当接させると共に、前記第１の高温側調整器の外周側に位置する第２の高温側調整器を前記被測定物の前記一方の表面の外周部と当接させ、
第１の低温側調整器を板状の被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの他方の表面の中央部と当接させると共に、前記第１の低温側調整器の外周側に位置する第２の低温側調整器を前記被測定物の前記他方の表面の外周部と当接させ、
前記被測定物の前記一方の表面温度が所定の高温度帯で一様になるように前記第１の高温側調整器と前記第２の高温側調整器の出力を調整すると共に、前記被測定物の前記他方の表面温度が所定の低温度帯で一様になるように前記第１の低温側調整器と前記第２の低温側調整器の出力を調整した後、
前記第１の高温側調整器から前記被測定物に向かう熱流密度を高温側熱流密度検知手段で検知すると共に、前記被測定物から前記第１の低温側調整器に向かう熱流密度を低温側熱流密度検知手段で検知し、
前記高温側熱流密度検知手段で検知した熱流密度と前記低温側熱流密度検知手段で検知した熱流密度とを基にして前記被測定物の厚み方向への熱流密度を得ることを特徴とする熱物性測定方法。
【請求項２】
高温側熱流密度検知手段を、第１の高温側調整器よりも小さい面で被測定物と接触させると共に、低温側熱流密度検知手段を、第１の低温側調整器よりも小さな面で前記被測定物と接触させることを特徴とする請求項１に記載の熱物性測定方法。
【請求項３】
第１の高温側調整器と第２の高温側調整器とからなる高温側調整手段と、第１の低温側調整器と第２の低温側調整器とからなる低温側調整手段との間隔を調節可能且つ前記間隔を測定可能に構成して、前記高温側調整手段と前記低温側調整手段とで被測定物を挟んだ時の前記高温側調整手段と前記低温側調整手段との間隔を基に前記被測定物の厚みを測定し、高温側熱流密度検知手段と低温側熱流密度検知手段とで得られた熱流密度と前記被測定物の厚みとを基に前記被測定物の熱伝導率を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の熱物性測定方法。
【請求項４】
被測定物は、真空断熱材であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱物性測定方法。
【請求項５】
被測定物が配置される空間を除湿する除湿手段を用いて、前記被測定物が配置される空間の湿度を所定湿度以下にした後に、第１の高温側調整器から前記被測定物に向かう熱流密度を高温側熱流密度検知手段で検知すると共に、前記被測定物から第１の低温側調整器に向かう熱流密度を低温側熱流密度検知手段で検知することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の熱物性測定方法。
【請求項６】
板状の被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの一方の表面の中央部と当接し前記被測定物の前記一方の表面の中央部の温度を高温度帯に調整する第１の高温側調整器と、
前記第１の高温側調整器の外周側に位置し前記被測定物の前記一方の表面の外周部と当接し前記被測定物の前記一方の表面の外周部の温度を高温度帯に調整する第２の高温側調整器と、
前記被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの他方の表面の中央部と当接し前記被測定物の前記他方の表面の中央部の温度を低温度帯に調整する第１の低温側調整器と、
前記第１の低温側調整器の外周側に位置し前記被測定物の前記他方の表面の外周部と当接し前記被測定物の前記他方の表面の外周部の温度を低温度帯に調整する第２の低温側調整器と、
前記被測定物の前記一方の表面温度が所定の高温度帯で一様になるように前記第１の高温側調整器と前記第２の高温側調整器の出力を調整すると共に、前記被測定物の前記他方の表面温度が所定の低温度帯で一様になるように前記第１の低温側調整器と前記第２の低温側調整器の出力を調整する温度制御手段と、
前記第１の高温側調整器から前記被測定物に向かう熱流密度を検知する高温側熱流密度検知手段と、
前記被測定物から前記第１の低温側調整器に向かう熱流密度を検知する低温側熱流密度検知手段とを備えることを特徴とする熱物性測定装置。
【請求項７】
高温側熱流密度検知手段は、第１の高温側調整器よりも小さい面で被測定物と接触し、低温側熱流密度検知手段は、第１の低温側調整器よりも小さな面で前記被測定物と接触することを特徴とする請求項６に記載の熱物性測定装置。
【請求項８】
第１の高温側調整器と第２の高温側調整器とからなる高温側調整手段と、第１の低温側調整器と第２の低温側調整器とからなる低温側調整手段との間隔を調節可能且つ前記間隔を測定可能に構成され、前記高温側調整手段と前記低温側調整手段とで被測定物を挟んだ時の前記高温側調整手段と前記低温側調整手段との間隔を基に前記被測定物の厚みを測定する厚み測定手段を備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の熱物性測定装置。
【請求項９】
被測定物が配置される空間を除湿する除湿手段を備えたことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の熱物性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱材など高性能断熱材の断熱性能を評価するための熱物性を測定する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、真空断熱材は、冷蔵庫、自動販売機などの冷凍冷蔵機器やジャーポットなどの温熱機器に多く用いられ、これらの機器の消費エネルギーを格段に削減し、省エネ効果を大幅に向上した。
【０００３】
一般に、このような用途で用いられる真空断熱材は、真空断熱材の強度を確保するための芯材と、ガスバリア性を有し芯材を覆う外被材と、外被材内部の余分な水分を吸着する水分吸着剤で構成される。
【０００４】
なお、芯材は、グラスウール、ロックウール、セラミックファイバーなどの繊維系や、非結晶珪素、シリカなどの粉末系が一般的に用いられる。また、外被材としては、外部から真空断熱材内部へのガス浸入を抑制するように、樹脂フィルム、蒸着フィルム、金属箔フィルムなどのガスバリア性に優れたフィルム材料を用いる。
【０００５】
また、一般に断熱材の断熱性能は、断熱材の片面から反対面への単位面積当たりの熱流密度を厚みで除した熱伝導率で評価される。この熱伝導率が小さいものほど断熱性能が高いことを意味する。
【０００６】
熱伝導率の測定は、断熱材を温度調整可能な平行平板で挟み、断熱材の厚み方向に所定の温度差をつけたときの単位面積当たりの熱流密度を測定する。同時に平行平板間の厚みを測定し、熱伝導率を算出する。
【０００７】
このとき、真空断熱材のような多層構造の断熱材では、厚み方向の熱伝導率と比較して、それに垂直な方向への熱伝導率が著しく大きくなり、伝熱経路が複数になることがある。このため、熱流密度を厚み方向と、それに垂直な方向の複数を測定し、全体の見かけの熱流密度から見かけの熱伝導率を得る測定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図２は、厚みに対して垂直方向に熱流計を備えた従来の熱伝導率測定装置の構造を示す概略断面図である。
【０００９】
縦方向熱流計ｆｕ，ｆｌは、被測定断熱材Ｓを厚み方向に貫流する熱流を検出するものであり、各々同一構成のものを上下に配置する。横方向熱流計ｆｕｈ，ｆｌｈは、それぞれ上下に配置した縦方向熱流計ｆｕ，ｆｌに密着され、且つ、間に挟んだ被測定断熱材Ｓの表皮を流れる熱流を検出するものである。
【００１０】
すなわち、熱流計ｆｕ，ｆｌ，ｆｕｈ，ｆｌｈは二層構成となり、被測定断熱材Ｓから見て、この両面に密着する上下方向に配置した横方向熱流計ｆｕｈ，ｆｌｈは内層となり、この外側に配置した縦方向熱流計ｆｕ，ｆｌは外層となる。なお、被測定断熱材Ｓ上面中央温度Ｔ１、下面中央温度Ｔ２、周囲温度Ｔａを測定する。
【００１１】
まず、断熱性の大きい熱伝導率が既知の標準試料を装着し、縦方向熱流計ｆｕ，ｆｌを校正する。なお、厚みに垂直な方向の熱流密度は、誤差範囲内でゼロである。
【００１２】
次に、被測定断熱材Ｓに使用される表皮材のシート状サンプルを密着させて装着し、厚み方向の熱流密度と、それに垂直な方向の熱流密度を検出し、先の校正で得られた関係式に基づき、厚み方向とそれに垂直方向の２つの伝熱経路を合計した見かけの熱伝導率と、厚み方向の熱伝導率と、さらに表皮材の見かけの熱伝導率を求めることが可能になる。
【特許文献１】特開平７−２０９２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の構成では、被測定断熱材Ｓの熱伝導率を求めるために、被測定断熱材Ｓの上下面に温度差を設け、厚み方向への熱流密度と、厚みに垂直方向である表面の熱流密度を検出し、標準試料による校正から得られる関係式から算出される。
【００１４】
つまり、被測定断熱材Ｓの熱伝導率として、厚み方向への熱流密度が支配的な場合は、断熱材としての指標として適しているが、厚み方向の断熱性能が向上すると、垂直方向の熱流密度の影響度が相対的に大きくなり、本方法での算出値は適当でなくなるという課題があった。
【００１５】
また、被測定断熱材Ｓが真空断熱材である場合、断熱部の熱抵抗が一般的な断熱材と比較して著しく増大することに加えて、その周縁にヒレ部があり、表面が均一に温度調整できず、ヒレ部からの放熱または吸熱により、表面に大きな温度勾配が形成され、さらに厚みの垂直方向への熱流密度が増大するという課題があった。
【００１６】
さらに、本来ヒレ部にあたる部分の温度調整をするために設けられている温度調整器は、被測定断熱材Ｓと接触しておらず、そのまま所定の低温設定値に温度調整しようとすると、空間内の水分が結露することにより水の凝縮潜熱により温度調整が困難であるという課題があった。
【００１７】
本発明は、被測定断熱材表面で厚み方向への熱流密度を精度良く測定できるように、厚みに垂直方向への熱流密度を低減して熱伝導率など熱物性測定方法および装置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】
【００１８】
上記目的を達成するために本発明の熱物性測定方法は、第１の高温側調整器を板状の被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの一方の表面の中央部と当接させると共に、前記第１の高温側調整器の外周側に位置する第２の高温側調整器を前記被測定物の前記一方の表面の外周部と当接させ、第１の低温側調整器を板状の被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの他方の表面の中央部と当接させると共に、前記第１の低温側調整器の外周側に位置する第２の低温側調整器を前記被測定物の前記他方の表面の外周部と当接させ、前記被測定物の前記一方の表面温度が所定の高温度帯で一様になるように前記第１の高温側調整器と前記第２の高温側調整器の出力を調整すると共に、前記被測定物の前記他方の表面温度が所定の低温度帯で一様になるように前記第１の低温側調整器と前記第２の低温側調整器の出力を調整した後、前記第１の高温側調整器から前記被測定物に向かう熱流密度を高温側熱流密度検知手段で検知すると共に、前記被測定物から前記第１の低温側調整器に向かう熱流密度を低温側熱流密度検知手段で検知し、前記高温側熱流密度検知手段で検知した熱流密度と前記低温側熱流密度検知手段で検知した熱流密度とを基にして前記被測定物の厚み方向への熱流密度を得るのである。
【００１９】
これにより、被測定物の上下面を加熱または冷却して温度差を設けて、被測定物表面中央部に位置する高温側熱流密度検出手段と低温側熱流密度検出手段とによって、厚み方向への熱流密度を検出する時に、高温側および低温側熱流密度検出手段の外周側の被測定物の表面温度は、高温側および低温側熱流密度検出手段の位置する被測定物の中央部の表面温度と一様な温度になるように調整しているので、被測定物表面の横方向への熱移動が抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００２０】
また、本発明の熱物性測定装置は、板状の被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの一方の表面の中央部と当接し前記被測定物の前記一方の表面の中央部の温度を高温度帯に調整する第１の高温側調整器と、前記第１の高温側調整器の外周側に位置し前記被測定物の前記一方の表面の外周部と当接し前記被測定物の前記一方の表面の外周部の温度を高温度帯に調整する第２の高温側調整器と、前記被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの他方の表面の中央部と当接し前記被測定物の前記他方の表面の中央部の温度を低温度帯に調整する第１の低温側調整器と、前記第１の低温側調整器の外周側に位置し前記被測定物の前記他方の表面の外周部と当接し前記被測定物の前記他方の表面の外周部の温度を低温度帯に調整する第２の低温側調整器と、前記被測定物の前記一方の表面温度が所定の高温度帯で一様になるように前記第１の高温側調整器と前記第２の高温側調整器の出力を調整すると共に、前記被測定物の前記他方の表面温度が所定の低温度帯で一様になるように前記第１の低温側調整器と前記第２の低温側調整器の出力を調整する温度制御手段と、前記第１の高温側調整器から前記被測定物に向かう熱流密度を検知する高温側熱流密度検知手段と、前記被測定物から前記第１の低温側調整器に向かう熱流密度を検知する低温側熱流密度検知手段とを備えるものである。
【００２１】
これにより、第１、第２の高温側調整器と第１、第２の低温側調整器とにより被測定物の上下面を加熱または冷却して温度差を設けて、被測定物表面中央部に位置する高温側熱流密度検出手段と低温側熱流密度検出手段とによって、厚み方向への熱流密度を検出する時に、高温側および低温側熱流密度検出手段の外周側の被測定物の表面温度は、高温側および低温側熱流密度検出手段の位置する被測定物の中央部の表面温度と一様な温度になるように温度制御手段が第１、第２の高温側調整器の出力と第１、第２の低温側調整器の出力とを調整しているので、被測定物表面の横方向への熱移動が抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、被測定物の上下面を加熱または冷却して温度差を設けて、被測定物表面中央部に位置する高温側熱流密度検出手段と低温側熱流密度検出手段とによって、厚み方向への熱流密度を検出する時に、高温側および低温側熱流密度検出手段の外周側の被測定物の表面温度は、高温側および低温側熱流密度検出手段の位置する被測定物の中央部の表面温度と一様な温度になるように調整しているので、被測定物表面の横方向への熱移動が抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の請求項１に記載の熱物性測定方法の発明は、第１の高温側調整器を板状の被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの一方の表面の中央部と当接させると共に、前記第１の高温側調整器の外周側に位置する第２の高温側調整器を前記被測定物の前記一方の表面の外周部と当接させ、第１の低温側調整器を板状の被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの他方の表面の中央部と当接させると共に、前記第１の低温側調整器の外周側に位置する第２の低温側調整器を前記被測定物の前記他方の表面の外周部と当接させ、前記被測定物の前記一方の表面温度が所定の高温度帯で一様になるように前記第１の高温側調整器と前記第２の高温側調整器の出力を調整すると共に、前記被測定物の前記他方の表面温度が所定の低温度帯で一様になるように前記第１の低温側調整器と前記第２の低温側調整器の出力を調整した後、前記第１の高温側調整器から前記被測定物に向かう熱流密度を高温側熱流密度検知手段で検知すると共に、前記被測定物から前記第１の低温側調整器に向かう熱流密度を低温側熱流密度検知手段で検知し、前記高温側熱流密度検知手段で検知した熱流密度と前記低温側熱流密度検知手段で検知した熱流密度とを基にして前記被測定物の厚み方向への熱流密度を得るのである。
【００２４】
これにより、被測定物の上下面を加熱または冷却して温度差を設けて、被測定物表面中央部に位置する高温側熱流密度検出手段と低温側熱流密度検出手段とによって、厚み方向への熱流密度を検出する時に、高温側および低温側熱流密度検出手段の外周側の被測定物の表面温度は、高温側および低温側熱流密度検出手段の位置する被測定物の中央部の表面温度と一様な温度になるように調整しているので、被測定物表面の横方向への熱移動が抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００２５】
また、請求項２に記載の熱物性測定方法の発明は、請求項１に記載の発明において、高温側熱流密度検知手段を、第１の高温側調整器よりも小さい面で被測定物と接触させると共に、低温側熱流密度検知手段を、第１の低温側調整器よりも小さな面で前記被測定物と接触させることを特徴とするものであり、被測定物表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００２６】
また、請求項３に記載の熱物性測定方法の発明は、請求項１または２に記載の発明において、第１の高温側調整器と第２の高温側調整器とからなる高温側調整手段と、第１の低温側調整器と第２の低温側調整器とからなる低温側調整手段との間隔を調節可能且つ前記間隔を測定可能に構成して、前記高温側調整手段と前記低温側調整手段とで被測定物を挟んだ時の前記高温側調整手段と前記低温側調整手段との間隔を基に前記被測定物の厚みを測定し、高温側熱流密度検知手段と低温側熱流密度検知手段とで得られた熱流密度と前記被測定物の厚みとを基に前記被測定物の熱伝導率を算出することを特徴とするものであり、被測定物表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することに加えて、断熱材の断熱性能の指標として有用な熱伝導率の算出が可能になる。
【００２７】
また、請求項４に記載の熱物性測定方法の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明における被測定物を、真空断熱材としたものであり、ヒレ部を有する被測定物表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００２８】
また、請求項５に記載の熱物性測定方法の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、被測定物が配置される空間を除湿する除湿手段を用いて、前記被測定物が配置される空間の湿度を所定湿度以下にした後に、第１の高温側調整器から前記被測定物に向かう熱流密度を高温側熱流密度検知手段で検知すると共に、前記被測定物から第１の低温側調整器に向かう熱流密度を低温側熱流密度検知手段で検知することを特徴とするものであり、大気中の湿度の影響を抑制して、被測定物表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００２９】
また、請求項６に記載の熱物性測定装置の発明は、板状の被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの一方の表面の中央部と当接し前記被測定物の前記一方の表面の中央部の温度を高温度帯に調整する第１の高温側調整器と、前記第１の高温側調整器の外周側に位置し前記被測定物の前記一方の表面の外周部と当接し前記被測定物の前記一方の表面の外周部の温度を高温度帯に調整する第２の高温側調整器と、前記被測定物における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの他方の表面の中央部と当接し前記被測定物の前記他方の表面の中央部の温度を低温度帯に調整する第１の低温側調整器と、前記第１の低温側調整器の外周側に位置し前記被測定物の前記他方の表面の外周部と当接し前記被測定物の前記他方の表面の外周部の温度を低温度帯に調整する第２の低温側調整器と、前記被測定物の前記一方の表面温度が所定の高温度帯で一様になるように前記第１の高温側調整器と前記第２の高温側調整器の出力を調整すると共に、前記被測定物の前記他方の表面温度が所定の低温度帯で一様になるように前記第１の低温側調整器と前記第２の低温側調整器の出力を調整する温度制御手段と、前記第１の高温側調整器から前記被測定物に向かう熱流密度を検知する高温側熱流密度検知手段と、前記被測定物から前記第１の低温側調整器に向かう熱流密度を検知する低温側熱流密度検知手段とを備えるものである。
【００３０】
これにより、第１、第２の高温側調整器と第１、第２の低温側調整器とにより被測定物の上下面を加熱または冷却して温度差を設けて、被測定物表面中央部に位置する高温側熱流密度検出手段と低温側熱流密度検出手段とによって、厚み方向への熱流密度を検出する時に、高温側および低温側熱流密度検出手段の外周側の被測定物の表面温度は、高温側および低温側熱流密度検出手段の位置する被測定物の中央部の表面温度と一様な温度になるように温度制御手段が第１、第２の高温側調整器の出力と第１、第２の低温側調整器の出力とを調整しているので、被測定物表面の横方向への熱移動が抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００３１】
また、請求項７に記載の熱物性測定装置の発明は、請求項６に記載の発明における高温側熱流密度検知手段が、第１の高温側調整器よりも小さい面で被測定物と接触し、低温側熱流密度検知手段が、第１の低温側調整器よりも小さな面で前記被測定物と接触することを特徴とするものであり、被測定物表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００３２】
また、請求項８に記載の熱物性測定装置の発明は、請求項６または７に記載の発明において、第１の高温側調整器と第２の高温側調整器とからなる高温側調整手段と、第１の低温側調整器と第２の低温側調整器とからなる低温側調整手段との間隔を調節可能且つ前記間隔を測定可能に構成され、前記高温側調整手段と前記低温側調整手段とで被測定物を挟んだ時の前記高温側調整手段と前記低温側調整手段との間隔を基に前記被測定物の厚みを測定する厚み測定手段を備えたことを特徴とするものであり、厚み測定手段により測定した被測定物の厚みと、高温側熱流密度検知手段と低温側熱流密度検知手段で測定される熱流密度の平均値とから断熱材の断熱性能の指標として有用な熱伝導率を算出することが可能になる。
【００３３】
また、請求項９に記載の熱物性測定装置の発明は、請求項６から８のいずれか一項に記載の発明に加えて、被測定物が配置される空間を除湿する除湿手段を備えたことを特徴とするものであり、除湿手段により測定雰囲気を除湿することにより、大気中の湿度の影響を抑制して、被測定物表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における熱物性測定装置の概略断面図である。
【００３６】
図１に示すように、熱物性測定装置１０１は、測定室１０２内に天側で上下に可動する高温側調整手段１０３と、底側で固定された低温側調整手段１０４を備えており、低温側調整手段１０４上には被測定物１０５である真空断熱材を静置し、上方から高温側調整手段１０３を下降させて、被測定物１０５を挟む。
【００３７】
被測定物１０５である真空断熱材は、粉体または発泡樹脂である芯材１０６と水分吸着剤１０７を袋状の外被材１０８内に挿入し、内部を１０Ｐａ以下に減圧した構成である。一般的に外被材１０８で袋体を作製するときには、シート状の２枚の周縁部を熱溶着するため、熱溶着部分は芯材１０６がないヒレとなる。
【００３８】
高温側調整手段１０３は、モーター１０９と軸１１０によって連結されている。また、高温側調整手段１０３内部には、中央部を所定の温度に調整する第１の高温側調整器１１１と、その外側の温度を調整する第２の高温側調整器１１２が備えられている。第２の高温側調整器１１２は、第１の高温側調整器１１１の形状に合わせて、リング状の取り囲むように配置しても構わないし、複数を周囲に並べても良い。
【００３９】
通常、第１の高温側調整器１１１および第２の高温側調整器１１２は電気ヒーターやペルチェ素子などが用いられ、室温よりも高い温度に設定される。さらに、第１の高温側調整器１１１の下部には高温側熱流密度検知手段１１３が備えられており、高温側調整手段１０３から被測定物１０５に流れる熱流密度を検出する。
【００４０】
低温側調整手段１０４は、中央部を所定の温度に調整する第１の低温側調整器１１４と、その外側の温度を調整する第２の低温側調整器１１５が備えられている。第１の低温側調整器１１４および第２の低温側調整器１１５は、一般に冷却水やブライン等を循環させることにより、室温よりも低い温度に設定される。さらに、第１の低温側調整器１１４の下部には低温側熱流密度検知手段１１６が備えられており、被測定物１０５から低温側調整手段１０４に流れる熱流密度を検出する。
【００４１】
測定室１０２内の相対湿度が高い場合には、低温側調整手段１０４表面で大気中の水分が結露することにより、その凝縮伝熱によって低温側熱流密度検出手段１１６の検出値に影響を与えるため、測定室１０２と熱物性測定装置１０１の外部に備えられた除湿手段１１７が配管１１８で接続されており、配管１１８上には開閉バルブ１１９が備えられている。
【００４２】
制御装置１２０は、厚み測定手段１２１、温度制御手段１２２、高温側熱流密度計１２３、低温側熱流密度計１２４、除湿制御手段１２５で構成されている。厚み測定手段１２１はモーター１０９と、温度制御手段１２２は高温側調整手段１０３および低温側調整手段１０４と、高温側熱流密度計１２３は高温側熱流密度検知手段１１３と、低温側熱流密度計１２４は低温側熱流密度検出手段１１６と、除湿制御手段１２５は除湿手段１１７と、それぞれ配線されている。
【００４３】
以上のように構成された熱物性測定装置について、以下その動作について説明する。
【００４４】
まず、測定室１０２内が空の状態で、高温側調整手段１０３を低温側調整手段１０４に接触するまで下降させる。この状態をゼロ点として、高温側調整手段１０３が測定室１０２天面に接触するまで上昇させ、ゼロ点からのモーター１０９の回転数を厚み測定手段１２１に記憶する。
【００４５】
次に、被測定物１０５を低温側調整手段１０４上に静置した後、再び高温側調整手段１０３を被測定物１０５に接触するまで下降させる。この下降するのに要した回転数を先に測定した回転数から差し引いた値を長さ換算したものが、被測定物１０５の厚みとなる。なお、被測定物１０５の厚み測定は、厚みゲージ等を用いて予め測定し、制御手段１２０に手入力しても良い。
【００４６】
高温側調整手段１０３の位置決めが完了すると、温度制御手段１２１により、高温側調整手段１０３および低温側調整手段１０４を所定の温度に調整する。たとえば、高温側調整手段１０３は１０から１００℃、低温側調整手段１０４は−２０から２０℃の間で設定できる。
【００４７】
高温側調整手段１０３では、中央部の第１の高温側調整器１１１と、その外側の第２の高温側調整器１１２は独立して制御可能である。また、低温側調整手段１０４も中央部の第１の低温側調整器１１４と、その外側の第２の低温側調整器１１５は独立して制御可能である。
【００４８】
被測定物１０５として真空断熱材のようなヒレを有するものを測定する場合、第２の高温側調整器１１２および第２の低温側調整器１１４は被測定物１０５と接触しない部分があり、第１の高温側調整器１１１および第１の低温側調整器１１３と比較して出力を大きくし、加熱または冷却能力を増大させる。
【００４９】
さらに、高温側調整手段１０３と低温側調整手段１０４との間で被測定物１０５がない空間部分の湿度が高い場合、低温側調整手段１０４表面で水分が結露することにより温度調整が不安定になり易いので、除湿制御手段１２５に予め記録された湿度以下になるまで除湿手段１１７により除湿を行う。
【００５０】
被測定物１０５の高温側と低温側の温度が安定した後、高温側熱流密度検知手段１１３および低温側熱流密度検知手段１１６により被測定物１０５中央付近の熱流密度を測定し、それらの平均値から被測定物１０５の熱流密度を算出する。
【００５１】
また、この値を厚みで除した値が熱伝導率であり、断熱材の断熱性能を評価する指標として有効である。なお、熱物性測定装置１０１を真空断熱材の製造工程に適用することで、真空断熱材の品質を向上することができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態の熱物性測定方法は、第１の高温側調整器１１１を板状の被測定物１０５における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの一方の表面の中央部と当接させると共に、第１の高温側調整器１１１の外周側に位置する第２の高温側調整器１１２を被測定物１０５の一方の表面の外周部と当接させ、第１の低温側調整器１１４を板状の被測定物１０５における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの他方の表面の中央部と当接させると共に、第１の低温側調整器１１４の外周側に位置する第２の低温側調整器１１５を被測定物１０５の他方の表面の外周部と当接させ、被測定物１０５の一方の表面温度が所定の高温度帯で一様になるように第１の高温側調整器１１１と第２の高温側調整器１１２の出力を調整すると共に、被測定物１０５の他方の表面温度が所定の低温度帯で一様になるように第１の低温側調整器１１４と第２の低温側調整器１１５の出力を調整した後、第１の高温側調整器１１１から被測定物１０５に向かう熱流密度を高温側熱流密度検知手段１１３で検知すると共に、被測定物１０５から第１の低温側調整器１１４に向かう熱流密度を低温側熱流密度検知手段１１６で検知し、高温側熱流密度検知手段１１３で検知した熱流密度と低温側熱流密度検知手段１１６で検知した熱流密度とを基にして被測定物１０５の厚み方向への熱流密度を得るのである。
【００５３】
これにより、被測定物１０５の上下面を加熱または冷却して温度差を設けて、被測定物１０５表面中央部に位置する高温側熱流密度検出手段１１３と低温側熱流密度検出手段１１６とによって、厚み方向への熱流密度を検出する時に、高温側および低温側熱流密度検出手段１１３，１１６の外周側の被測定物１０５の表面温度は、高温側および低温側熱流密度検出手段１１３，１１６の位置する被測定物１０５の中央部の表面温度と一様な温度になるように調整しているので、被測定物１０５表面の横方向への熱移動が抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００５４】
また、被測定物１０５の厚みに対して垂直方向への温度勾配はほとんどないので熱流密度も抑制されている。つまり、被測定物１０５の高温側から低温側への熱流は、ほぼ厚み方向のみとなることから、被測定物１０５真空断熱材のようにヒレを有する形状であり、さらに厚み方向への熱抵抗が大きく、厚みに対して垂直方向へ熱流が生じ易い断熱材であっても、精度良く熱物性を測定することができる。
【００５５】
また、高温側熱流密度検知手段１１３を、第１の高温側調整器１１１よりも小さい面で被測定物１０５と接触させると共に、低温側熱流密度検知手段１１６を、第１の低温側調整器１１４よりも小さな面で被測定物１０５と接触させるので、被測定物１０５表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００５６】
また、第１の高温側調整器１１１と第２の高温側調整器１１２とからなる高温側調整手段１０３と、第１の低温側調整器１１４と第２の低温側調整器１１５とからなる低温側調整手段１０４との間隔を調節可能且つ、その間隔を測定可能に構成して、高温側調整手段１０３と低温側調整手段１０４とで被測定物１０５を挟んだ時の高温側調整手段１０３と低温側調整手段１０４との間隔を基に被測定物１０５の厚みを測定し、高温側熱流密度検知手段１１３と低温側熱流密度検知手段１１６とで得られた熱流密度と被測定物１０５の厚みとを基に被測定物１０５の熱伝導率を算出するので、被測定物１０５表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することに加えて、断熱材の断熱性能の指標として有用な熱伝導率の算出が可能になる。
【００５７】
また、被測定物１０５を、真空断熱材としたもので、ヒレ部を有する被測定物表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００５８】
また、被測定物１０５が配置される空間を除湿する除湿手段１１７を用いて、被測定物１０５が配置される空間の湿度を所定湿度以下にした後に、第１の高温側調整器１１１から被測定物１０５に向かう熱流密度を高温側熱流密度検知手段１１３で検知すると共に、被測定物１０５から第１の低温側調整器１１４に向かう熱流密度を低温側熱流密度検知手段１１６で検知するので、大気中の湿度の影響を抑制して、被測定物１０５表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００５９】
また、本実施の形態の熱物性測定装置は、板状の被測定物１０５における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの一方の表面の中央部と当接し被測定物１０５の一方の表面の中央部の温度を高温度帯に調整する第１の高温側調整器１１１と、第１の高温側調整器１１１の外周側に位置し被測定物１０５の一方の表面の外周部と当接し被測定物１０５の一方の表面の外周部の温度を高温度帯に調整する第２の高温側調整器１１２と、被測定物１０５における厚み方向に垂直な対向する２つの表面のうちの他方の表面の中央部と当接し被測定物１０５の他方の表面の中央部の温度を低温度帯に調整する第１の低温側調整器１１４と、第１の低温側調整器１１４の外周側に位置し被測定物１０５の他方の表面の外周部と当接し被測定物１０５の他方の表面の外周部の温度を低温度帯に調整する第２の低温側調整器１１５と、被測定物１０５の一方の表面温度が所定の高温度帯で一様になるように第１の高温側調整器１１１と第２の高温側調整器１１２の出力を調整すると共に、被測定物１０５の他方の表面温度が所定の低温度帯で一様になるように第１の低温側調整器１１４と第２の低温側調整器１１５の出力を調整する温度制御手段１２２と、第１の高温側調整器１１１から被測定物１０５に向かう熱流密度を検知する高温側熱流密度検知手段１１３と、被測定物１０５から第１の低温側調整器１１４に向かう熱流密度を検知する低温側熱流密度検知手段１１６とを備えるものである。
【００６０】
これにより、第１、第２の高温側調整器１１１，１１２と第１、第２の低温側調整器１１４，１１５とにより被測定物１０５の上下面を加熱または冷却して温度差を設けて、被測定物１０５表面中央部に位置する高温側熱流密度検出手段１１３と低温側熱流密度検出手段１１６とによって、厚み方向への熱流密度を検出する時に、高温側および低温側熱流密度検出手段１１３，１１６の外周側の被測定物１０５の表面温度は、高温側および低温側熱流密度検出手段１１３，１１６の位置する被測定物１０５の中央部の表面温度と一様な温度になるように温度制御手段１２２が第１、第２の高温側調整器１１１，１１２の出力と第１、第２の低温側調整器１１４，１１５の出力とを調整しているので、被測定物１０５表面の横方向への熱移動が抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００６１】
また、高温側熱流密度検知手段１１３が、第１の高温側調整器１１１よりも小さい面で被測定物１０５と接触し、低温側熱流密度検知手段１１６が、第１の低温側調整器１１４よりも小さな面で被測定物１０５と接触するので、被測定物１０５表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【００６２】
また、第１の高温側調整器１１１と第２の高温側調整器１１２とからなる高温側調整手段１０３と、第１の低温側調整器１１４と第２の低温側調整器１１５とからなる低温側調整手段１０４との間隔を調節可能且つ、その間隔を測定可能に構成され、高温側調整手段１０３と低温側調整手段１０４とで被測定物１０５を挟んだ時の高温側調整手段１０３と低温側調整手段１０４との間隔を基に被測定物１０５の厚みを測定する厚み測定手段１２１を備えたので、厚み測定手段１２１により測定した被測定物１０５の厚みと、高温側熱流密度検知手段１１３と低温側熱流密度検知手段１１６で測定される熱流密度の平均値とから断熱材の断熱性能の指標として有用な熱伝導率を算出することが可能になる。
【００６３】
また、被測定物１０５が配置される空間を除湿する除湿手段１１７を備えたので、除湿手段１１７により測定雰囲気を除湿することにより、大気中の湿度の影響を抑制して、被測定物１０５表面内の熱流密度を検出部の横方向への熱移動がさらに抑制され、厚み方向の熱流密度が精度良く検出することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかる熱物性測定方法および装置は、熱抵抗が大きく、厚み方向に垂直な対向する２つの表面の温度を均一にし難い板状の被測定物の厚み方向の熱流密度および熱伝導率を精度良く測定できるので、真空断熱材等の断熱材の熱物性測定に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１における熱物性測定装置の概略断面図
【図２】従来の熱伝導率測定装置の構造を示す概略断面図
【符号の説明】
【００６６】
１０１  熱物性測定装置
１０３  高温側調整手段
１０４  低温側調整手段
１０５  被測定物（真空断熱材）
１１１  第１の高温側調整器
１１２  第２の高温側調整器
１１３  高温側熱流密度検知手段
１１４  第１の低温側調整器
１１５  第２の低温側調整器
１１６  低温側熱流密度検知手段
１１７  除湿手段
１２１  厚み測定手段
１２２  温度制御手段
【図１】
2008286720.tif 000003
【図２】
2008286720.tif 000004