(57)【要約】【課題】測定性能に優れた熱伝導率測定装置を提供する。【解決手段】本発明に係る熱伝導率測定装置は、試料を加熱する熱板（１１０）を備えた熱伝導率測定装置であって、前記熱板（１１０）は、二次元的に配置されフレキシブルに連結された複数のブロック（１０）と、前記複数のブロック（１０）に挿通されたヒータ線（２０）と、を有するものである。前記ブロック（１０）は、セラミックス製であることとしてもよい。【選択図】図３
2012032231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を加熱する熱板を備えた熱伝導率測定装置であって、
前記熱板は、
二次元的に配置されフレキシブルに連結された複数のブロックと、
前記複数のブロックに挿通されたヒータ線と、
を有する
ことを特徴とする熱伝導率測定装置。
【請求項２】
前記ブロックは、セラミックス製である
ことを特徴とする請求項１に記載された熱伝導率測定装置。
【請求項３】
前記熱板は、主熱板と保護熱板とを含み、
前記主熱板及び前記保護熱板の一方又は両方が、前記複数のブロックを有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載された熱伝導率測定装置。
【請求項４】
前記熱板は、前記３つ以上のブロックの境界点に配置された熱電対をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載された熱伝導率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導率測定装置に関し、特に、熱伝導率測定装置の測定性能の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
断熱材等の試料の熱伝導率の測定は、保護熱板（Ｇｕａｒｄｅｄ  Ｈｏｔ  Ｐｌａｔｅ：ＧＨＰ）法や熱流計法により行われている。特に、１００℃以上の温度における熱伝導率は、ＧＨＰ法により測定することが主流である。ＧＨＰ法による熱伝導率の測定は、試料を加熱する熱板を備えた熱伝導率測定装置を使用して行われる。
【０００３】
従来、この熱伝導率測定装置としては、例えば、特許文献１に記載されているように、ステンレス等の金属製の板材と当該板材に配置されたヒータ線とを有する熱板を備えたものがあった。また、非特許文献１においては、アルミナ製の板材と、当該板材上に配置された複数の碍子管と、当該複数の碍子管に挿通された白金線と、を有する熱板を備えた熱伝導率測定装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１６９３４６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】大村高弘；熱物性、Vol.21, No.2, pp.86-96, 2007
【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、上記従来の熱伝導率測定装置の熱板は、実質的に可とう性を有しないものであったため、例えば、表面に凹凸のある試料の熱伝導率を測定する場合には、当該試料と当該熱板との間に隙間が形成され、熱伝導率を正確に測定できないことがあった。また、上記従来の熱伝導率測定装置の熱板においては、後述する劣化や破損等の不具合が一部に生じた場合、当該不具合の影響が他の部分に伝播しやすかった。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載されている熱伝導率測定装置の熱板においては、ヒータ線が金属板に配置されているため、例えば、８００℃程度の高温で熱伝導率の測定を繰り返すことにより、当該金属板が劣化して、ヒータ線や熱電対線の断線、当該金属板の変形や表面粗さの変化といった不具合が生じ、その結果、測定精度が低下したり、測定が不可能となることがあった。したがって、このような金属板を有する熱板を使用して、１０００℃を超える高温で熱伝導率の測定を行うことは実質的に不可能であった。また、上述の不具合が生じた熱板の修理には多大な手間と費用を要していた。
【０００８】
一方、上記非特許文献１に記載されている熱伝導率測定装置の熱板においては、ヒータ線がアルミナ板に配置されているため、１０００℃を超える高温（例えば、１０００℃〜１３００℃）での測定も可能であった。しかしながら、一般に、セラミックスは熱衝撃に弱く、セラミックス製の部材のサイズが大きくなるにつれて破損しやすくなる。このため、上記非特許文献１に記載されているアルミナ板は、高温での急激な温度変化により破損しやすいという問題があった。
【０００９】
また、熱板には熱電対が配置される。熱電対は、上記特許文献１に記載されているような金属板に対しては、溶接、又は当該金属板に穴や溝を形成して埋め込むといった方法により安定して固定することができた。しかしながら、上記非特許文献１に記載されているアルミナ板等のセラミックス板に対しては、金属板に対するような方法を使用できず、熱電対を安定して固定することが困難であった。このため、上記非特許文献１に記載されている熱伝導率測定装置においては、例えば、熱板に試料を設置する際に熱電対の位置がずれてしまう等、当該熱板の所望の位置に当該熱電対を安定して固定できないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、測定性能に優れた熱伝導率測定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】
【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装置は、試料を加熱する熱板を備えた熱伝導率測定装置であって、前記熱板は、二次元的に配置されフレキシブルに連結された複数のブロックと、前記複数のブロックに挿通されたヒータ線と、を有することを特徴とする。本発明によれば、測定性能に優れた熱伝導率測定装置を提供することができる。
【００１２】
また、前記ブロックは、セラミックス製であることとしてもよい。また、前記熱板は、主熱板と保護熱板とを含み、前記主熱板及び前記保護熱板の一方又は両方が、前記複数のブロックを有することとしてもよい。また、前記熱板は、前記３つ以上のブロックの境界点に配置された熱電対をさらに有することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、測定性能に優れた熱伝導率測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定装置の一例について、その主な構成の断面を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定装置の一例について、その一部を構成する部材を斜視で示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定装置の熱板の一例を平面視で示す説明図である。
【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ線で切断した熱板の断面を示す説明図である。
【図５】図３に示す熱板の一部を拡大して示す説明図である。
【図６】図４に示す熱板の一部を拡大して示す説明図である。
【図７】図６に示す熱板の一部が変形する様子を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定装置の熱板の他の例について、その一部の断面を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定装置の熱板のさらに他の例について、その一部の断面を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定装置の熱板のさらに他の例について、その一部を平面視で示す説明図である。
【図１１Ａ】図１０に示すＸＩ−ＸＩ線で切断した熱板の断面を示す説明図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示す熱板の一部が変形する様子を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定装置の熱板のさらに他の例について、その一部を平面視で示す説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る熱伝導率測定装置の他の例について、その主な構成の断面を示す説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る実施例において、ロックウール断熱材の熱伝導率を測定した結果の一例を示す説明図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る実施例において、シリカ系繊維断熱材の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】
【００１５】
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。
【００１６】
まず、本実施形態に係る熱伝導率測定装置（以下、「本装置１００」という。）の概要について説明する。図１は、本装置１００の一例について、その主な構成の断面を示す説明図である。図２は、本装置１００の一部を構成する部材を斜視で示す説明図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本装置１００は、試料２００を加熱する熱板１１０を備えた熱伝導率測定装置である。熱板１１０は、試料２００の一方側に配置されている。熱板１１０は、試料２００の一方側の表面（以下、「高温側表面２０１」という。）を加熱して、当該試料２００内に熱流を生じさせる。
【００１８】
また、この例において、熱板１１０は、主熱板１２０と保護熱板１３０とを含んでいる。主熱板１２０は、試料２００の中央部分に対応する位置に配置されて、熱板１１０の中央部分を構成する。保護熱板１３０は、主熱板１２０の外周を囲むように配置されて、熱板１１０の外周部分を構成する。保護熱板１３０の温度は、主熱板１２０の温度と等しくなるように制御される。主熱板１２０と保護熱板１３０との間には、これらの間の熱伝導を抑制するための断熱層１４０が形成されている。
【００１９】
本装置１００は、さらに、試料２００の他方側（熱板１１０とは反対側）に配置される冷却板１５０を備えている。すなわち、試料２００は、熱板１１０と冷却板１５０とに挟持される。冷却板１５０は、試料２００の他方側の表面（以下、「低温側表面２０２」という。）を高温側表面２０１より低い温度に維持する。
【００２０】
具体的に、例えば、熱板１１０は、試料２００の高温側表面２０１を第一の温度で加熱する高温側ヒータであり、冷却板１５０は、当該試料２００の低温側表面２０２を当該第一の温度より低い第二の温度で加熱する低温側ヒータである。
【００２１】
そして、定常状態においては、試料２００の高温側表面２０１は第一の温度に維持され、当該試料２００の低温側表面２０２は第二の温度に維持される。このとき、高温側表面２０１と低温側表面２０２との温度差（第一の温度と第二の温度との差）に基づいて、当該高温側表面２０１から当該低温側表面２０２に向けて、試料２００内に熱流が生じる。
【００２２】
また、この例において、本装置１００は、熱板１１０の試料２００と反対側に配置された断熱材１６０、当該断熱材１６０の当該熱板１１０と反対側に配置されて、その温度が主熱板１２０の温度と等しくなるように制御される補償ヒータ１７０、当該補償ヒータ１７０の当該断熱材１６０と反対側に配置された断熱材１６１、冷却板１５０の当該試料２００と反対側に配置された断熱材１６２、これらを含む積層体の外周を囲むように配置された断熱材１６３、及び当該断熱材１６３の外周を囲むように配置された外周ヒータ１７１をさらに備えている。
【００２３】
ここで、本装置１００による熱伝導率の測定方法について説明する。図１及び図２に示す例に係る本装置１００は、例えば、ＧＨＰ法又は周期加熱法による熱伝導率の測定に使用することができ、特にＧＨＰ法による測定に好ましく使用することができる。また、この例に係る本装置１００においては、試料２００が熱板１１０の一方側にのみ配置されているため、熱伝導率の測定は、いわゆる１枚法により行うこととなる。
【００２４】
ＧＨＰ法では、下記式（Ｉ）に示すように、厚さｄの平板である試料２００を熱板１１０で加熱して、当該試料２００の高温側表面２０１から低温側表面２０２に向けて（すなわち、熱板１１０から冷却板１５０に向けて）一次元定常熱流を生じさせ、このときの発熱量Ｑと、熱流面積Ｓ、当該試料２００の高温側表面２０１と低温側表面２０２との温度差Δθから、熱伝導率λを求める。
【００２５】
【数１】
2012032231.tif 000003
【００２６】
測定時には、保護熱板１３０の温度を、主熱板１２０の温度と等しくなるように制御することによって、試料２００の中央部分から外周方向に熱流が生じることを抑制する。また、断熱材１６０によって熱板１１０の試料２００と反対側を断熱し、さらに、補償ヒータ１７０の温度を、主熱板１２０の温度と等しくなるように制御することによって、当該主熱板１２０から当該試料２００と反対側に熱流が生じることを抑制し、当該主熱板１２０から冷却板１５０への効率的な熱流を実現する。なお、温度の測定には、例えば、熱電対が好ましく使用される。
【００２７】
測定の対象となる試料２００は、熱板１１０と冷却板１５０との間に挟持できるものであれば特に限られない。すなわち、試料２００としては、例えば、断熱材、プラスチック、木材、石膏ボード、セメントとすることができる。断熱材としては、例えば、ロックウール断熱材、グラスウール断熱材、アルミナファイバーウール断熱材、アルミナ系繊維質断熱材、アルミナシリカ系繊維質断熱材等の繊維質断熱材や、ケイ酸カルシウム断熱材等の多孔質断熱材が挙げられる。試料２００の形状は、平板状とすることが好ましい。
【００２８】
次に、本装置１００の熱板１１０について詳細に説明する。図３は、本装置１００の熱板１１０の一例を平面視で示す説明図である。図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線で切断した熱板１１０の断面を示す説明図である。図５は、図３に示す熱板１１０の一部を拡大して示す説明図である。図６は、図４に示す熱板１１０の一部を拡大して示す説明図である。図７は、図６に示す熱板１１０の一部が変形する様子を示す説明図である。
【００２９】
なお、本実施形態において、本装置１００が同様の部材を複数有する場合には、番号に小文字のアルファベットを加えた符号を付して説明することがある。また、同様の複数の部材を互いに区別する必要がない場合には、小文字のアルファベットを省略して番号のみからなる符号を付して説明することもある。
【００３０】
図３〜図７に示すように、本装置１００の熱板１１０は、二次元的に配置されフレキシブルに連結された複数のブロック１０と、当該複数のブロック１０に挿通されたヒータ線２０と、を有している。
【００３１】
この例において、熱板１１０は、主熱板１２０と保護熱板１３０とを有している。そして、これら主熱板１２０及び保護熱板１３０の両方が、複数のブロック１０を有している。より具体的に、熱板１１０は、１つの四角形状の主熱板１２０と、当該主熱板１２０の４つの辺に対応する位置に配置される４つの保護熱板１３０ａ〜１３０ｄと、を有している。そして、主熱板１２０、及び当該主熱板１２０を囲むように配置された４つの保護熱板１３０ａ〜１３０ｄの各々が、複数のブロック１０を有して構成されている。
【００３２】
複数のブロック１０は、互いに別体として形成された部材である。ブロック１０の形状やサイズは、複数の当該ブロック１０を二次元的に配置し、且つフレキシブルに連結できれば特に限られない。
【００３３】
すなわち、複数のブロック１０は、例えば、その試料２００側の表面（以下、「上面１１」という。）が二次元的に連なって、熱板１１０の当該試料２００側の表面（以下、「上面１１１」という。）を構成できるように形成されている。具体的に、図６に示すように、複数のブロック１０ａ〜１０ｄの各々は平坦な上面１１ａ〜１１ｄを有し、当該上面１１ａ〜１１ｄが二次元的に連なって、熱板１１０の平坦な上面１１１を形成している。また、図３〜図７に示す例において、各ブロック１０は、四角柱状に形成されている。
【００３４】
ブロック１０のサイズは、熱板１１０のフレキシビリティを実現することができ、当該ブロック１０にヒータ線２０を挿通できれば特に限られない。ブロック１０のサイズを小さくすることにより、熱板１１０の上面１１１が、試料２００の高温側表面２０１の形状に追従しやすくなるとともに、ヒータ線２０で加熱された場合に当該ブロック１０の温度を均一化しやすくなる。
【００３５】
すなわち、ブロック１０は、例えば、面積が２５〜１６００ｍｍ２の上面１１を有し、厚さが１〜４０ｍｍの部材とすることができる。より具体的に、ブロック１０が四角柱状の場合、当該ブロック１０は、例えば、５〜４０ｍｍ×５〜４０ｍｍの四角形の上面１１を有し、厚さが１〜４０ｍｍの部材とすることができる。
【００３６】
ブロック１０を構成する材料は、ヒータ線２０の発熱に耐える耐熱性と、当該ヒータ線２０からの熱を試料２００に伝える熱伝導性と、を有するものであれば特に限られない。すなわち、ブロック１０は、上述の耐熱性及び熱伝導性を有する任意の無機材料又は有機材料で構成することができ、特に耐熱性の観点から無機材料で構成されることが好ましい。また、ブロック１０を構成する材料は、絶縁性を有するものが好ましい。したがって、ブロックは、例えば、非金属無機材料で構成することが好ましい。
【００３７】
具体的に、ブロック１０を構成する材料としては、例えば、セラミックス、ガラス、金属、合成樹脂、セメントを使用することができ、特にセラミックスを好ましく使用することができる。
【００３８】
セラミックスは、特に５００℃以上で熱伝導率を測定する場合に好ましい。セラミックスとしては、例えば、１０００℃における熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを好ましく使用することができる。また、セラミックスとしては、例えば、嵩密度が２０００ｋｇ／ｍ３以上のものを好ましく使用することができる。
【００３９】
具体的に、セラミックスとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ムライト、マグネシア（ＭｇＯ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭酸ジルコニウム（Ｚｒ（ＣＯ３）２）、ガラスを結晶化させたセラミックス（例えば、商標名「パイロセラム」等で知られるデヒドロセラミックス）を使用することができ、特に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を好ましく使用することができる。金属としては、例えば、アルミニウム、鉄、チタン、ステンレス、銅、金を使用することができる。
【００４０】
そして、複数のブロック１０は、二次元的に配置されている。複数のブロック１０の配置は、当該複数のブロック１０が全体として熱板１１０を構成するような二次元的なものであれば特に限られず、例えば、行列状（マトリックス状）に配置することができる。
【００４１】
すなわち、複数のブロック１０は、例えば、ヒータ線２０に沿った方向（以下、「縦方向」という。）と、当該ヒータ線２０に直交する方向（以下、「横方向」という。）と、にそれぞれ直列的に配置される。
【００４２】
具体的に、この例では、図３及び図５に示すように、縦方向において隣接する同一形状のブロック１０（例えば、ブロック１０ｅとブロック１０ａ，１０ｂ）は、当該ブロック１０の横方向長さの半分だけずれて直列的に配置され、横方向において隣接する同一形状のブロック（例えば、ブロック１０ａ〜１０ｄ）は、ずれることなく直列的に配置されている。
【００４３】
さらに、複数のブロック１０は、フレキシブルに連結されている。すなわち、複数のブロック１０は、互いの相対的な位置関係を変更可能に連結されている。したがって、熱板１１０は、一次元的又は二次元的に曲げられるようになっている。
【００４４】
具体的に、この例では、図６に示すように、複数のブロック１０ａ〜１０ｄの平坦な上面１１ａ〜１１ｄが連なることにより、熱板１１０の平坦な上面１１１を形成することができる。一方、複数のブロック１０ａ〜１０ｄはフレキシブルに連結されているため、図７に示すように、一部のブロック１０ｃ，１０ｄが、他のブロック１０ａ，１０ｂに対して相対的に変位することができる。
【００４５】
この結果、複数のブロック１０ａ〜１０ｄの上面１１ａ〜１１ｄが連なって形成される熱板１１０の上面１１１には、凹凸形状が形成される。すなわち、図７に示す例では、熱板１１０の上面１１１において、一部のブロック１０ｃ，１０ｄの変位に対応して凸形状が形成されている。このように、複数のブロック１０は、試料２００の高温側表面２０１の形状に追従できるよう、フレキシブルに連結されている。
【００４６】
ヒータ線２０は、通電することにより発熱する発熱線であれば特に限られない。具体的に、ヒータ線２０は、例えば、ニクロム線、白金線、二珪化モリブデン線、フェライト系合金、タングステン、炭化珪素、ジルコニア、鉄クロム合金等の金属線とすることができる。ヒータ線２０の直径は、ブロック１０に挿通できる範囲で適宜設定することができ、例えば、０．１〜５ｍｍとすることができる。
【００４７】
ヒータ線２０の配置は、当該ヒータ線２０を複数のブロック１０に挿通できれば特に限られない。この例において、ヒータ線２０は、二次元的に配置された複数のブロック１０の各々に挿通されるように、二次元的に配置されている。具体的に、ヒータ線２０は、図３に示すように、二次元的に蛇行しながら配置されている。
【００４８】
また、主熱板１２０及び４つの保護熱板１３０ａ〜１３０ｄの各々に、１本のヒータ線２０が挿通されている。さらに、図３及び図５に示すように、主なブロック１０には、蛇行するヒータ線２０が２回ずつ挿通されている。
【００４９】
また、この例において、ヒータ線２０は、図４、図６及び図７に示すように、その試料２００側が複数のブロック１０で覆われている。すなわち、各ブロック１０は、当該ブロック１０に挿通されているヒータ線２０の試料２００側をその上面１１で覆っている。
【００５０】
したがって、ヒータ線２０は、ブロック１０を介して試料２００を加熱することとなる。すなわち、ヒータ線２０がブロック１０を加熱し、加熱された当該ブロック１０が試料２００を加熱する。このとき、ブロック１０は小さな部材であるため、当該ブロック１０の内部に収容されたヒータ線２０を発熱させることにより、当該ブロック１０を効率よく加熱し、当該ブロック１０の温度を容易に均一化することができる。
【００５１】
また、この例において、ヒータ線２０は、複数のブロック１０に固定されている。すなわち、図４、図６及び図７に示すように、ブロック１０の内部にはヒータ線２０に対応する形状で当該ヒータ線２０を嵌合可能な嵌合部１３が形成されており、当該ヒータ線２０は、当該嵌合部１３に嵌め入れられている。
【００５２】
なお、ブロック１０は、嵌合部１３に嵌め入れられたヒータ線２０を中心に回動可能とすることもできる。また、この例において、嵌合部１３は、ブロック１０の試料２００と反対側の表面（上面１１と反対側の表面）に開口している。
【００５３】
また、複数のブロック１０は、ヒータ線２０によって互いにフレキシブルに連結することもできる。すなわち、この例において、複数のブロック１０は、その各々に挿通されたヒータ線２０によってまとめられ、全体として熱板１１０を構成している。
【００５４】
そして、可とう性を有するヒータ線２０がたわむことによって、図７に示すように、複数のブロック１０の一部（ブロック１０ｃ，１０ｄ）が変位し、熱板１１０の上面１１１の一部を変形させることができる。また、ブロック１０が、当該ブロック１０に挿通されたヒータ線２０を中心に回動可能である場合には、当該ブロック１０の回動によっても、熱板１１０を変形させることができる。
【００５５】
熱板１１０は、図５〜図７に示すように、３つ以上のブロック１０の境界点に配置された熱電対３０をさらに有することができる。すなわち、本装置１００においては、熱板１１０の温度を制御するため（より具体的には、例えば、主熱板１２０の温度を所定値となるように制御するため、また、保護熱板１３０の温度を当該主熱板１２０の温度と一致するように制御するため）、当該熱板１１０に熱電対３０を配置する。
【００５６】
熱電対３０は、熱板１１０に関する温度制御に使用できるものであれば特に限られず、例えば、Ｒ型熱電対、Ｔ型熱電対、Ｋ型熱電対、Ｂ型熱電対、Ｎ型熱電対、Ｅ型熱電対、Ｊ型熱電対、Ｓ型熱電対を使用することができる。熱電対３０は、図６に示すように、第一の金属線３２（例えば、プラス極）、第二の金属線３３（例えば、マイナス極）及びこれらの接合点を構成する先端部３１を有している。
【００５７】
そして、図５〜図７に示す例では、熱電対３０の先端部３１が、隣接する３つのブロック１０ａ，１０ｂ，１０ｅの境界点（境界線の交差点）に配置されている。より具体的に、この例では、図６及び図７に示すように、隣接するブロック１０ａ，１０ｂの上面１１ａ，１１ｂの端部が面取りされているため、一方のブロック１０ａの上面１１ａと他方のブロック１０ｂの上面１１ｂとの間に窪み４０が形成されている。そして、この窪み４０に熱電対３０の先端部３１が配置されている。
【００５８】
このように、隣接する３つ以上のブロック１０の境界点に熱電対３０を配置することにより、熱板１１０において当該熱電対３０を所望の位置に確実に配置することができる。特に、境界点に窪み４０が形成されている場合には、熱電対３０の位置を確実に固定することができる。なお、熱電対３０は、例えば、隣接するブロック１０ａ，１０ｂの間に挟むことにより、熱板１１０における所望の位置に固定することもできる。
【００５９】
図８は、本装置１１０の熱板１１０の他の例について、その一部の断面を示す説明図である。図９は、本装置１１０の熱板１１０のさらに他の例について、その一部の断面を示す説明図である。図１０は、本装置１１０の熱板１１０のさらに他の例について、その一部の断面を平面視で示す説明図である。図１１Ａは、図１０に示すＸＩ−ＸＩ線で切断した熱板１１０の断面（すなわち、ヒータ線２０の延びる方向に沿って切断した熱板１１０の断面）を示す説明図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示す熱板１１０の一部が変形する様子を示す説明図である。
【００６０】
図８〜図１１に示すように、ブロック１０は、ヒータ線２０の一方側を覆う上面１１と、当該ヒータ線２０の他方側を覆う表面（以下、「下面１２」という。）と、を有することもできる。より具体的に、この例において、ブロック１０は、ヒータ線２０の全周を覆っている。
【００６１】
そして、複数のブロック１０ａ〜１０ｄの平坦な上面１１ａ〜１１ｄが連なることにより熱板１１０の上面１１１が形成され、平坦な下面１２ａ〜１２ｄが連なることにより、熱板１１０の反対側の平坦な表面（以下、「下面１１２」という。）が形成されている。また、各ブロック１０は、その上面１１側部分と下面１２側部分とが対称に形成されており、当該上面１１と当該下面１２との中間の位置にヒータ線２０が収容されている。
【００６２】
図８に示す例において、ヒータ線２０は、ブロック１０の内部に形成された嵌合部１３に嵌め入れられている。図９に示す例において、ブロック１０は、ヒータ線２０が挿通される筒状の保持部１４と、当該保持部１４と当該ヒータ線２０とを収容する外殻部１５と、を有している。この場合、保持部１４を絶縁性の材料（例えば、セラミックス製碍子管）で構成すれば、外殻部１５を導電性の材料（例えば、金属）で構成することができる。なお、図９に示す例では、外殻部１５と保持部１４との間には、ブロック１０内における当該保持部１４の位置を固定するために充填材１６（例えば、アルミナ系ファイバーのような繊維質断熱材）が充填されている。
【００６３】
図１０、図１１Ａ及び図１１Ｂは、ヒータ線２０の延びる方向においても効果的に変形することのできるブロック１０の一例を示す。この例において、ブロック１０の内部にはヒータ線２０が挿通される保持部１４が形成されている。この保持部１４は、ブロック１０の上面１１側及び下面１２側にそれぞれ設けられて互いに対向する上内面１７及び下内面１８を有している。そして、保持部１４内において、ヒータ線２０は、上内面１７と下内面１８との間に挿通されている。
【００６４】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、上内面１７及び下内面１８は、ヒータ線２０の延びる方向におけるブロック１０の一方側及び他方側から中央に向けて凸に湾曲した形状で形成されている。すなわち、上内面１７及び下内面１８は、ヒータ線２０の延びる方向におけるブロック１０の中央から一方側及び他方側に向けて、当該ヒータ線２０から離れるように湾曲しながら傾斜している。このため、図１１Ｂに示すように、ヒータ線２０の延びる方向に連なって配置された複数のブロック１０ａ〜１０ｄのうち、一部のブロック１０ｃ，１０ｄを当該ヒータ線２０に対して容易に傾斜させることができる。
【００６５】
この結果、複数のブロック１０ａ〜１０ｄの上面１１ａ〜１１ｄが連なって形成される熱板１１０の上面１１１には、凹凸形状が形成される。すなわち、図１１Ｂに示す例では、熱板１１０の上面１１１において、一部のブロック１０ｃ，１０ｄの変位に対応して凸形状が形成されている。このように、複数のブロック１０は、ヒータ線２０の延びる方向においても、試料２００の高温側表面２０１の形状に追従することができる。
【００６６】
なお、熱板１１０の複数のブロック１０をフレキシブルに連結する態様は、上述の例に限られない。すなわち、例えば、ブロック１０内に形成されたヒータ線２０が挿通される空間が、当該ヒータ線２０の直径より大きければ、当該ブロック１０を当該ヒータ線２０の延びる方向においても試料２００の高温側表面２０１の形状に追従できるようフレキシブルに連結することができる。また、ヒータ線２０自身が柔軟性（可とう性）に優れている場合には、複数のブロック１０の変形がより容易になる。
【００６７】
図１２は、本装置１００の熱板１１０のさらに他の例について、その一部を平面視で示す説明図である。この例において、複数のブロック１０は、縦方向及び横方向において互いにずれることなく直線的に配置されている。そして、隣接する４つのブロック１０ａ，１０ｂ，１０ｅ，１０ｆの境界点に熱電対３０の先端部３１が配置されている。また、各ブロック１０には、ヒータ線２０が１回ずつ挿通されている。
【００６８】
図１３は、本装置１００の他の例について、その主な構成の断面を示す説明図である。図１３に示す例では、熱板１１０の一方側に第一の試料２００ａが配置されるとともに、当該熱板１１０の他方側にも第二の試料２００ｂが配置される。第一の試料２００ａと第二の試料２００ｂとは同質且つ同一形状で形成されている。すなわち、第一の試料２００ａ及び第二の試料２００ｂとしては、同一の材料で同一の形状に形成された試料を２つ使用する。
【００６９】
そして、本装置１００は、さらに、第一の試料２００ａの熱板１１０と反対側に配置される第一の冷却板１５０ａと、第二の試料２００ｂの当該熱板１１０と反対側に配置される第二の冷却板１５０ｂと、備えている。すなわち、第一の試料２００ａは、熱板１１０と第一の冷却板１５０ａとに挟持され、第二の試料２００ｂは、当該熱板１１０と第二の冷却板１５０ｂとに挟持される。
【００７０】
また、本装置１００は、第一の冷却板１５０ａの第一の試料２００ａと反対側に配置された断熱材１６２ａ、第二の冷却板１５０ｂの第二の試料２００ｂと反対側に配置された断熱材１６２ｂ、これらを含む積層体の外周を囲むように配置された断熱材１６３、及び当該断熱材１６３の外周を囲むように配置された外周ヒータ１７１をさらに備えている。
【００７１】
この例に係る本装置１００によれば、熱板１１０の一方側と他方側との両方に試料２００ａ，２００ｂが配置されるため、いわゆる２枚法による熱伝導率の測定が可能となる。すなわち、熱伝導率の測定において、熱板１１０からの熱は、第一の試料２００ａ側と第二の試料２００ｂ側とに２分され、第一の冷却板１５０ａと第二の冷却板１５０ｂとに向けて、当該第一の試料２００ａと当該第二の試料２００ｂとの内部を流れる。
【００７２】
この場合、熱板１１０を構成するブロック１０は、図８及び図９に示すように、ヒータ線２０の第一の試料２００ａ側（上面１１側）と第二の試料２００ｂ側（下面１２側）とを覆うように形成され、その当該第一の試料２００ａ側部分（上面１１側部分）と当該第二の試料２００ｂ側部分（下面１２側部分）とが対称に形成されたものであることが好ましい。
【００７３】
なお、本装置１００は、上述の例に限られるものではない。すなわち、本装置１００が主熱板１２０と保護熱板１３０とを含む場合には、当該主熱板１２０及び当該保護熱板１３０の一方のみが、複数のブロック１０を有することとしてもよい。さらに、冷却板１５０、１５０ａ、１５０ｂも複数のブロック１０を有することとしてもよい。
【００７４】
また、熱板１１０に含まれる保護熱板１３０の数は特に限られず、１又は任意の２以上とすることができる。また、各ブロック１０においてヒータ線２０が挿通される数は特に限られず、１又は任意の２以上とすることができる。
【００７５】
また、本装置１００は、ＧＨＰ法以外の方法による熱伝導率の測定に使用することもできる。すなわち、本装置１００は、例えば、周期加熱法による熱伝導率の測定に使用することができる。具体的に、例えば、熱板１１０が主熱板１２０と保護熱板１３０とを含む場合には、当該主熱板１２０のヒータ線２０と当該保護熱板１３０のヒータ線２０とを電気的に直列に接続することにより、当該熱板１１０を周期加熱ヒータとして使用する。
【００７６】
以上説明したような本装置１００によれば、複数のブロック１０がフレキシブルに連結されているため、当該熱板１１０が試料２００の形状に追従することができる。このため、例えば、試料２００の表面に凹凸がある場合であっても、当該試料２００と熱板１１０との間に隙間が形成されるのを効果的に回避して、熱伝導率を正確に測定することができる。
【００７７】
また、複数のブロック１０は、その各々が互いに別体に形成され、その後、フレキシブルに連結されたものであるため、隣接するブロック１０は、互いの一部でのみ接触している。このため、熱板１１０を構成する一部のブロック１０に生じた劣化や破損の影響は、他のブロック１０に伝播しにくい。すなわち、例えば、図６〜図９に示す例において、一部のブロック１０ａに劣化や破損が生じた場合であっても、その影響は、他のブロック１０ｂ〜１０ｄには伝播しにくい。
【００７８】
また、例えば、熱板１１０の周囲の環境の温度が変化した場合には、当該温度の変化の影響が当該熱板１１０の中心部分にまで伝播しにくい。すなわち、図６〜図９に示すブロック１０ａが、熱板１１０の端部を構成する場合には、当該熱板１１０の周囲の環境の温度が変化すると、当該ブロック１０ａはその影響を受けやすいが、当該熱板１１０のより内部を構成する他のブロック１０ｂ〜１０ｄには、当該影響は伝播しにくい。
【００７９】
このように、熱板１１０の一部に熱的変化が生じた場合であっても、その影響は当該熱板１１０の他の部分に伝播しにくい。また、熱板１１０は、複数のブロック１０の集合体として構成されているため、その一部に不具合が生じた場合の修理は比較的容易である。
【００８０】
また、ブロック１０がセラミックス製である場合には、本装置１００は、高温での使用に適したものとなる。すなわち、この場合、ブロック１０は、金属が劣化するような高温でも劣化することなく使用することができる。
【００８１】
また、ブロック１０は比較的小さな部材であるため、熱衝撃による破損は生じにくい。したがって、この場合、本装置１００は、従来の熱伝導率測定装置では５〜１０回程度の測定を行うことで破損のために測定が不可能となっていた８００℃以上の高温でも熱伝導率を正確に繰り返し測定することができる。
【００８２】
もちろん、本装置１００は、従来の熱伝導率測定装置でも測定は可能ではあったが安定して測定することが困難であった温度範囲、例えば、８００〜１３００℃においても、熱伝導率を正確に繰り返し測定することができる。
【００８３】
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】
【００８４】
図１〜図７に示すような本装置１００を製造した。ブロック１０としては、２０ｍｍ×２０ｍｍの上面１１を有し、厚さが１０ｍｍであるアルミナ製の部材を使用した。ヒータ線２０としては、直径が３．２ｍｍの二珪化モリブデン線を使用した。ヒータ線２０は、図６に示すように、ブロック１０に形成された２つの嵌合部１３に嵌め入れられることにより、当該ブロック１０に２回ずつ挿通された。
【００８５】
そして、この本装置１００を使用して、１枚式のＧＨＰ法により、２種類の試料（ロックウール断熱材及びシリカ系繊維断熱材）の熱伝導率を測定した。すなわち、実施例１として、本装置１００を使用して、１００℃、２００℃、３００℃及び４００℃におけるロックウール断熱材の熱伝導率を測定した。また、実施例２として、本装置１００を使用して、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃及び６００℃におけるシリカ系繊維断熱材の熱伝導率を測定した。
【００８６】
また、比較のため、市販のＧＨＰ法用の熱伝導率測定装置（ＨＣ−０９０、英弘精機製）を使用して、同様に熱伝導率を測定した。この市販の熱伝導率測定装置は、図１及び図２に示すような構成を備えていた。ただし、この熱伝導率測定装置の主熱板及び保護熱板はいずれも、ステンレス製の金属板と、当該金属板に配置されたヒータ線と、を有するものであった。
【００８７】
そして、比較例１として、市販の熱伝導率測定装置を使用して、ロックウール断熱材の熱伝導率を測定した。また、比較例２として、市販の熱伝導率測定装置を使用して、シリカ系繊維断熱材の熱伝導率を測定した。
【００８８】
図１４及び図１５には、ロックウール断熱材及びシリカ系繊維断熱材の熱伝導率を測定した結果をそれぞれ示す。図１４及び図１５において、横軸は熱伝導率を測定した温度（℃）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。黒塗り丸印は、市販の熱伝導率測定装置を使用して測定した結果（比較例１、比較例２）を示し、白抜き四角印は、本装置１００を使用して測定した結果（実施例１、実施例２）を示す。また、図１４及び図１５において、２本の破線で囲んだ領域は、市販の熱伝導率測定装置を使用して測定した結果との誤差がプラス１０％（＋１０％）〜マイナス１０％（−１０％）である範囲を示している。
【００８９】
図１４及び図１５に示すように、本装置１００による測定結果は、市販の熱伝導率測定装置による測定結果とほぼ一致していた。すなわち、本装置１００は、上述のように熱板１１０がフレキシブルに連結された複数のブロック１０を有するという従来にない構成を備えながら、熱伝導率を高い精度で測定できることが確認された。
【符号の説明】
【００９０】
１０  ブロック、１１  上面、１２  下面、１３  嵌合部、１４  保持部、１５  外殻部、１６  充填材、１７  上内面、１８  下内面、２０  ヒータ線、３０  熱電対、３１  先端部、３２  第一の金属線、３３  第二の金属線、４０  窪み、１００  熱伝導率測定装置、１１０  熱板、１１１  上面、１１２  下面、１２０  主熱板、１３０  保護熱板、１４０  断熱層、１５０  冷却板、１６０，１６１，１６２，１６３  断熱材、１７０  補償ヒータ、１７１  外周ヒータ、２００  試料、２０１  高温側表面、２０２  低温側表面。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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