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No. 205（10月号）(pdfファイル）
http://www.htsj.or.jp/heat-page.html ౮⌀ ౮⌀ ࿑ ᾲ䈸䈒‛ᕈ⎇ⓥ䈱䈢䉄䈱ಽశታ㛎ⵝ⟎ An Experimental Setup for Thermal Radiation Spectroscopy ’㊁ବ㇢㧔੩ㇺᄢቇ㧕 Toshiro MAKINO (Kyoto University) e-mail: [email protected] ⑳ߪ㧘ቇ↢ߩ㗃߆ࠄታ㛎ⵝ⟎ࠍࠆߩ߇ᅢ߈ߢߞߚ㧚ቇౝߩᎿ႐ߦะߡߪᣓ⋚߿ࡈࠗࠬ⋚ࠍ㧘 ടᷫߥ࿑㕙ࠍ߽ߣߦⵝ⟎ࠍߞߡߚ㧚߿߇ߡ㧘ᯏ᪾♽Ꮏቇᢎቶߢߪ㧘ᛛቭߩᣇࠍ㒰ߌ߫ߜ߫ࠎߩᯏ᪾ߩᚻ ߦߥߞߡߚ㧚4 ඨ♿߹߃ߦ㧘㕙ߩᾲ߰ߊ‛ᕈ⎇ⓥߩߚߩಽశེ߇߶ߒߊߥߞߚ㧚⥄ὼ⇇߿↢↥ࡊࡠࠬ ߩታⅣႺਅߢߘߩ㕙⁁ᘒࠍᤨޘೞ߽ߦޘᄌൻߐߖߟߟࠆ㕙ߩ߰ߊ⽎ࠍ㧘ㄭ⚡ᄖ㨪⿒ᄖߩᵄ㐳ၞߢ㧘ᢙ⑽ ߩࠨࠗࠢ࡞࠲ࠗࡓߢ᷹ቯߢ߈ࠆⵝ⟎ࠍࠅߚߣᕁߞߚ㧚ߞߚ╙ 1 ภᯏߩ౮⌀߇౮⌀ ߢࠆ㧚Ფᣣ㧘Ꮏ႐ߦㅢ 㧘߹ߚ ߪࠎߛߠߌࠍ➅ࠅߒߡ㧘8 ࡆ࠶࠻ࠦࡦࡇࡘ࠲ߩᯏ᪾⺆ࠍᦠߚ㧚శቇ♽ߪว᧼ߩߦਗߴߚ㧚ߎ ߩⵝ⟎ߪ㧘ᒰᤨ㧘ᱧผ⊛ߦ߽࿖㓙⊛ߦ߽ᣂߒ߽ߩߢߞߚ㧚ߒ߆ߒ㧘߿߇ߡᓮ࿁〝ߩ ߪࠎߛ ߩਇ⦟ߩߚߦ േ߆ߥߊߥߞߚ㧚♿ߦߥߞߡ㧘౮⌀ ߩᡷ⦟ᯏࠍ㧘ߎࠎߤߪඨ߫ᄖᵈߒߡߞߚ㧚࿑ 1) ߪ㧘ߘߩᡷ⦟ᯏࠍ↪ ߡ᷹ቯߒߚ㧘 㜞᷷ᄢ᳇㉄ൻㆊ⒟ߦࠆ࠾࠶ࠤ࡞㕙ߩု⋥㏜㕙ᣇะ₸ࠬࡍࠢ࠻࡞ߩᤨ㑆ផ⒖ࠍ␜ߔ ߽ߩߢࠆ㧚ߎߩࠃ߁ߥ࿑ߪ㧘߹㧘ᐘߦߒߡ⃟ߒߊߥ߇㧘ᒰᤨߪ⑳߿⑳ߩห⎇ⓥ⠪߽㛳߈㧘⥄ᘟߒߚߊߡ ቇળߦ⥃ࠎߛ߽ߩߢࠆ㧚⎇ⓥ⠪ࠍᒁㅌߔࠆᣣߦ߆ 1 ᨎߩ࿑ࠍᱷߔߣߒߡ㧘ㆬ߱ߩߪߎߩ࿑߆߽ߒࠇߥ㧚 1) Wakabayashi, H. and Makino, T.: Measurement Science and Technology, vol.12, no.12, pp.2113-2120, Dec.2001. વᾲ 2009 ᐕ 10 J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 Vol.48 2009 No.205 October વ ᾲ ⋡ ᰴ ․ޛ㓸:⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ޜ વᾲ⎇ⓥߩᧂ〯㗔ၞ㧦‛ᕈߥࠄߑࠆ‛ᕈߦ㑐ߔࠆ⎇ⓥ ································································· ਛጊ ᕡ㧔ThermTech International㧕 ··········· 1 ቶ᷷ߩ᷹ቯᥤ/ኙ߰ߊવᾲ········································ ’㊁ବ㇢㧔੩ㇺᄢቇ㧕 ··········· 14 ᢿᾲ᧚ߩᾲવዉ₸᷹ቯ························································ ᄢ㜞ᒄ㧔࠾࠴ࠕࠬࢃ㧕 ··········· 20 ਗធ⛯ࠍ߽ߟᄙጀᐔ᧼♽ߩലᾲવዉ₸⹏ଔᴺߦߟߡ ·········· ንኼᄦ㧔ᾢᧄᄢቇ㧕 ··········· 26 ࡦ࡚ࠪࠤࡘ࠺ࠛޛ㧽ޜ ࡑ࠶ࠢࠬࡊࡦࠢ㧔1858㨪1947㧕ߩഞ❣ ························⧎సᖗ㧔᧲੩Ꮏᬺᄢቇ㧕 ··········· 32 ࠻ࠢࠚࠫࡠࡊޛ㧽ޜ ࡒࠬ࠻ࠨ࠙࠽ᶎߩ 7 ߟߩല↪ 㨪⊹⤏㕙ߩಝ❗⽎ߦ࿃ߔࠆല↪ߩㅪ㎮㨪 ···················································································· ┻㧔ᄢ㒋ࠟࠬࢃ㧕 ··········· 38 ޛ࿖㓙ᵴേળ⼏ႎ๔ޜ ╙ 7 ࿁ࠕࠫࠕᄥᐔᵗΆળ⼏ႎ๔ ····························· 㐷⣁ ᢅ㧔㐳ጟᛛⴚ⑼ቇᄢቇ㧕 ··········· 44 ╙ 20 ࿁ャㅍ⽎ߦ㑐ߔࠆ࿖㓙ࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ······························ ৻ችᶈᏒ㧔ጊ᪸ᄢቇ㧕 ··········· 46 ࡓ࠙ࠫࡐࡦࠪࠡ࡞ࡀࠛ࠭࠶ࠠޟ2009ޠႎ๔ ······················ ᩶ᧁ ᖗ㧔㐳ፒᄢቇ㧕 ··········· 48 ޛᏎ㗡ࠣࡆࠕ:heat-pageޜ ᾲ߰ߊ‛ᕈ⎇ⓥߩߚߩಽశታ㛎ⵝ⟎ ·································· ’㊁ବ㇢㧔੩ㇺᄢቇ㧕 ······ ⚕ⵣ ⴕޛࠞࡦ࠳ ········································································································· ޜ53 ߅ޛ⍮ࠄߖޜ ᐔᚑ 21 ᐕᐲ ᣣᧄવᾲቇળ ቇⴚ⾨ᛛⴚ⾨ᅑബ⾨ߩ㓸ߩ߅⍮ࠄߖ ································ 55 ╙ 47 ࿁ᣣᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ⎇ⓥ⊒⺰ᢥ㓸·································································· 59 ఝ⑲ࡊࡦ࠹࡚ࠪࡦ⾨㧔╙ 47 ࿁ᣣᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ㧕ߦߟߡ ··································· 62 ോዪ߆ࠄߩㅪ⛊··········································································································· 63 ✬㓸ㇱળࡁ࠻·············································································································· 67 Vol. 48㧘No. 205㧘October 2009 CONTENTS 㧨Special Issue㧪 An Unexplored Area in Heat Transfer Research: The Study on Pseudo Thermal Properties Wataru NAKAYAMA (ThermTech International)··········································································· 1 Measurement of Room Temperature, Hot and Cold, and Radiative Heat Transfer Toshiro MAKINO (Kyoto University)·························································································· 14 Measurement of thermal conductivity for thermal insulation Takahiro OHMURA (NICHIAS Corp.) ························································································ 20 How to Evaluate Effective Thermal Conductivity of Composite Plane Wall System with Parallel Connection Toshio TOMIMURA (Kumamoto University) ·············································································· 26 㧨Education Q㧪 A meritorious deed of Max Planck (1858 – 1947) Katsunori HANAMURA (Tokyo Institute of Technology)···························································· 32 㧨Project Q㧪 The Seven Benefits of Mist Sauna Bathing that Originate from Condensation at the Skin Surface Toshikazu TAKEMORI (Osaka Gas Co., Ltd.) ············································································· 38 㧨Report on International Conference㧪 Report on the 7th Asia-Pacific Conference on Combustion Satoshi KADOWAKI (Nagaoka University of Technology) ························································· 44 th The 20 International Symposium on Transport Phenomena - 2009 Koichi ICHIMIYA (University of Yamanashi)·············································································· 46 Report on Kids Energy Symposium 2009 Satoru MOMOKI (Nagasaki University) ······················································································ 48 㧨Opening-page Gravure:heat-page㧪 An Experimental Setup for Thermal Radiation Spectroscopy Toshiro MAKINO (Kyoto University)······································································ Opening Page 㧨Calendar㧪·························································································································································· 53 㧨Announcements㧪 ············································································································································ 55 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ વᾲ⎇ⓥߩᧂ〯㗔ၞ㧦‛ᕈߥࠄߑࠆ‛ᕈߦ㑐ߔࠆ⎇ⓥ An Unexplored Area in Heat Transfer Research: The Study on Pseudo Thermal Properties ਛጊ ᕡ㧔ThermTech International㧕 Wataru NAKAYAMA (ThermTech International) e-mail: [email protected] ߪߓߦ ࿑ 1 ߩࠗࠬ࠻ߩ⺑߆ࠄᆎߚߣᕁ߁㧚ߎ ࠇߪᣣߩવᾲ⎇ⓥ⇇ߩࠅࠃ߁ࠍ╩⠪ߥࠅߦᝒ ߃ߚ߽ߩߢࠆ㧚߹ࡎ࠶࠻ߥ⎇ⓥ㗔ၞߪ⸒߁߹ ߢ߽ߥߊ࠽ࡁ࠹ࠢߦ㑐ߔࠆ߽ߩߢࠆ㧚ߎࠇ߹ߢ ⑼ቇᛛⴚߩࡉࠢࠬ࡞ߩᄙߊߪಽሶ㧘ේሶ ࡌ࡞ߢߩ⽎ᯏ᭴ߩ⸃߆ࠄ↢߹ࠇߚ߽ߩߢ㧘ᒰ ὼߩᵹࠇߢࠆߣ⢐ߌࠆ㧚ࠃࠅᓸ⚦ߥ⇇߳ߣੱ ⍮ࠍᐢߍࠆദജߪ࿖ߩ⑼ቇᛛⴚ╷ߩᩇߩ৻ߟߦ ߽ߥߞߡ߅ࠅ㧘߹ߚࠍ࠼ࡢࠠߩޠࠢ࠹ࡁ࠽ޟ ߁࠻ࡇ࠶ࠢࠬߪࡑࠬࠦࡒߦขࠅߍࠄࠇࠆ㗫ᐲ ߇㜞㧚ᦝߥࠆࡉࠢࠬ࡞ࠍ᳞ߡ⎇ⓥ⾗㊄ ߣੱ᧚߇ᵈ߉ㄟ߹ࠇߡ߅ࠅ㧘વᾲ⎇ⓥߢ߽ᄢ߈ߥ ߁ߨࠅߣߒߡᗵߓࠄࠇࠆ㧚ᚒ߇࿖ߢߪዊ┻ㅴవ↢ ߇⒳ࠍ⫣߆ࠇߚಽሶേജቇ߇⧯ઍߩ⎇ⓥ⠪ߦ ᒁ߈⛮߇ࠇ㧘ᓸዊ⇇ࠍኻ⽎ߦߒߚ⎇ⓥߪ⋓ࠅ ߇ࠅࠍߖߡࠆ㧚ߎߩ⎇ⓥ㗔ၞࠍࡒࠢࡠવᾲ⎇ ⓥߣ߱ߎߣߦߒࠃ߁㧚ࡒࠢࡠવᾲ⎇ⓥߩ㓸ળߦ ᦨㄭᏨߒߚ☨࿖ߩ⎇ⓥ⠪߇㧘ᣣᧄߩ⧯ੱߚߜ ߩ⋓ࠅ߇ࠅ߱ࠅߦᢥሼㅢࠅ⋡ࠍਣߊߒߡᗵགྷߒ ߡߚ㧚ߣ߽߆ߊ⧯ઍ߇ᾲ᳇ḷࠇࠆ⎇ⓥࠍዷ 㐿ߒߡߊࠇࠆߩߪᔃᒝߎߣߢ㧘ᄙߊߩࡉࠢ ࠬ࡞߇↢߹ࠇࠆࠃ߁㗿ߞߡᏇ߹ߥ㧚 ৻ᣇ㧘⑳ߚߜߩⷞ⡬ⷡ߿⸅ⷡ߇߱ࠬࠤ࡞ߩ ⇇㧘හߜࡑࠢࡠࠬࠤ࡞ߩ⇇ߢ߽વᾲ⎇ⓥߩ ࠾࠭ߪᄙ㧚ߣߊߦⅣႺోߣᣂࠛࡀ࡞ࠡ 㐿⊒ࠍ⋡⊛ߣߒߚવᾲ⎇ⓥߦߪᦼᓙ߇㜞߹ߞߡ ࠆ㧚ߎߩ㗔ၞߩ⎇ⓥࠍࡑࠢࡠવᾲ⎇ⓥߣ߱ߎ ߣߦߒࠃ߁㧚ࡑࠢࡠવᾲ⎇ⓥߪડᬺຠߩ⸳⸘↢ ↥ߦ߽㑐ଥ߇ᷓߎߣ߆ࠄ㧘↥ቇදห⎇ⓥߦㆡߒ ߚ࠹ࡑ߽⼾ንߢࠆ㧚ૉߒ㧘ࡑࠢࡠવᾲ⎇ⓥߩ ኻ⽎ߣ࠾࠭ߪᄙ᭽ߢࠅ㧘߹ߚવᾲ⽎એᄖߩ ࿃ሶ㧘߃߫ࠦࠬ࠻߿␠ળᖱߥߤ߇⎇ⓥߩౝኈ ߦ㑐ㅪߒߡߊࠆ㧚ߎߩߚવᾲ⎇ⓥ⇇ోߣߒߡ ߪࡌࠢ࠻࡞߇ᢔߒߡࠆࠃ߁ߦ߃㧘߭ߣ㗃ߩ વᾲ⎇ⓥળࠍ⍮ߞߡࠆੱߚߜߦߪ‛⿷ࠅߥߊᕁ વᾲ 2009 ᐕ 10 femto pico nano micro 䊑䊧䊷䉪䉴䊦䊷䈲 䈖䈦䈤䈣䉋 macro ⺰ᢥ䈮䈭䉌䉖䋣䋣 䈎ᣂ䈚䈇⒳䈲䈭䈇䈎䋿 ↥ቇㅪ៤䈲䈬䈉䈭䈦䈩䈍䉎䋿 ࿑ 1 વᾲ⎇ⓥ⇇ߩẂឬ ߃ࠆ㧚߽ߞߣ߽ߎࠇߪᤨઍߩផ⒖ࠍ⠨߃ࠇ߫߿ ࠍᓧߥߎߣߢࠆ㧚╙ੑᰴᄢᚢᓟ߆ࠄ 1970 ᐕઍ ߦࠆ߹ߢߪ↥ᬺࠗࡦࡈߩᢛ߇࿖ኅ⊛ᬺߢ ࠅ㧘વᾲ⎇ⓥ߽ߘߩ৻┵ࠍᜂߞߡߚ㧚વᾲ ⽎ߩ⸃ߪ㧘ᄬᢌ߇⸵ߐࠇߥᄢⷙᮨࡊࡦ࠻ߩ ⸳⸘ߦߣߞߡ⥋㗴ߢߞߚ㧚‛ℂ⽎ࠍᷓߊ ㅊ᳞ߔࠆ⎇ⓥߪᄢቇߩ⎇ⓥᢎ⢒ࡒ࠶࡚ࠪࡦߣ߽ว ⥌ߒߡߚ㧚ߎߩࠃ߁ߥⅣႺߢ⢒ߞߚቇ↢߇߿߇ ߡቇ⇇ߣ↥ᬺ⇇ߢᵴべߒ㧘ᚒ߇࿖ᛛⴚߩၮ␆ࠍ ߞߚ㧚ߣหᤨߦ㧘ߎߩᤨઍߦၭࠊࠇߚଔ୯߽ⷰฃ ߌ⛮߇ࠇߡᣣߦ⥋ߞߡࠆ㧚↥ᬺ⇇ߢߚ⚻ 㛎߇ࠆੱߥࠄ߫⺕ߒ߽㧘ᛛⴚߩ⊒ዷߦߪ‛ℂ ⽎ߩ⸃એᄖߩⷐ࿃߽ᷓߊ⛊ࠎߢࠆߎߣߪᾫ⍮ ߒߡࠆߩߢࠆ߇㧘ଔ୯♽ߩߥ߆ߢߪ‛ޟℂ ⽎ߩ⸃⁛߇ޠභ⊛ߥᐳࠍභߡࠆ㧚ߎߩߎ ߣߪᢥㇱ⑼ቇ⋭ߩ⑼ቇ⎇ⓥ⾌㈩ಽ㧘ࠆߪડᬺ ߦ߅ߌࠆᧂ᧪ᔒะဳ⎇ⓥ㐿⊒ࡊࡠࠣࡓࠍࠆߣ ࠄ߆ߢࠆ㧚ଔ୯♽߆ࠄᄖࠇࠆⷐ࿃ߪ߭ߣߊ ߊࠅߦޟᵆ⥇ߣޠᒻኈߐࠇ㧘ߘߩౝኈߦߪ⑼ቇ ⊛ࡔࠬ߇ࠇࠄࠇߡߥ㧚 ߐߡ㧘ߎࠇ߹ߢㅀߴߡ߈ߚߥ߆ߢߩޠࡠࠢࡒޟ ߣߪߣޠࡠࠢࡑޟ㧘㐳ߐߩࠬࠤ࡞ߩߢߩߢ ࠆ㧚㐳ߐߩࠬࠤ࡞એᄖߦ߽ᤨ㑆ߩࠬࠤ࡞㧘 -1- J. 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HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ C One-point correlation C D D 1 Probability ~ Volume fraction 0 B C A Probability (a) Parallel laminate Two-point correlation r r* / l ࿑ 4 Ⓧጀ᭴ㅧ ߎߎߢ kC ߣ kD ߪߘࠇߙࠇ᧚ᢱ C ߣ D ߩᾲવዉ ₸㧘JC ߪ᧚ᢱ C ߩⓍ₸ߢࠆ㧚࿑ 4㧔b㧕ߢߪ Ⓧጀ⇇㕙߇ᾲᵹᣇะߦု⋥ߢ㧘╬ଔᾲવዉ₸ߪ̈⺞ ᐔဋ̉ 㧔harmonic mean㧕ߦࠃࠅߐࠇࠆ㧚 r/l ࿑ 3 ⶄว᧚ߩࡒࠢࡠ⚵❱ߦ㑐ߔࠆ⛔⸘㊂ z r/ l >> 1 ߢߪ 2 ὐ⋧㑐⏕₸ߪࠆቯ߹ߞߚ୯ ߦߥࠆ㧚 n ὐ⋧㑐㧦⸥ߣห᭽ߩታ㛎ߢ n ߩ㗂ὐࠍ ߔࠆតᩏ ࠍ↪ࠆߣ n ὐ⋧㑐߇᳞߹ࠆ㧚 ߒ߆ߒ㧘n > 2 ߩ႐วߩ n ὐ⋧㑐ߩ↪ᕈߪૐ ߊ㧘ಽᢔ⋧ಽᏓߩ․ᕈࠍߔࠆߦߪߖߗ 2 ὐ⋧㑐ߢචಽߢࠈ߁ߣ⠨߃ࠄࠇࠆ㧚 k eq (2) ᑼ㧔1㧕ߪ‛ᕈ୯ࠍቯ⟵ߢ߈ࠆߚߩචಽ᧦ઙߢ ࠅ㧘ᑼ㧔2㧕ߪᔅⷐචಽ᧦ઙߢࠆ㧚ߣߎࠈߢ L ߪࠨࡦࡊ࡞ኸᴺߣߒߡ߈ߚ߇㧘ᢙ୯⸃ᨆࠍߔࠆ㓙 ߩⷐ⚛ኸᴺߣ⠨߃ߡ߽ࠃ㧚ᢙ୯⸃ᨆߦ߅ߌࠆⷐ ⚛ኸᴺߦ㑐ߒߡᑼ㧔2㧕߇ᚑࠅ┙ߟߣ߈㧘ⶄว᧚ߪ ╬ଔ‛ᕈࠍ߃ߚဋ⾰᧚ᢱߣߒߡᛒ߁ߎߣ߇᧪ ࠆ㧚 ߣߎࠈ߇ᑼ㧔1㧕߅ࠃ߮㧔2㧕߇ᚑࠅ┙ߚߥߊߡ ߽╬ଔ‛ᕈࠍቯ⟵ߢ߈ࠆ႐ว߇ࠆ㧚ࠃߊ⍮ࠄࠇ ߚᐔⴕⷐ⚛߆ࠄᚑࠆⓍጀ᧚ߩ႐วߢࠆ㧚࿑ 4(a) ߢߪⓍጀ⇇㕙߇ᾲᵹᣇะߣᐔⴕߒߡ߅ࠅ㧘╬ଔᾲ વዉ₸ߪ̈▚ⴚᐔဋ̉ 㧔arithmetic mean㧕ߦࠃࠅ ߐࠇࠆ㧚 k eq k C J C k D 1 J C વᾲ 2009 ᐕ 10 1 ^J C k C 1 J C k D ` (4) ߎࠇࠄⓍጀ᧚ߢߪⓍጀⷐ⚛ߩኸᴺߦ㑐ߒᑼ㧔1㧕 ߇ᚑࠅ┙ߚߥߊߡ߽ࠃ㧚߹ߚ㧘Ⓧጀⷐ⚛ߩ㈩⟎ ߦ㑐ߒߡ⛔⸘ಣℂࠍᣉߔᔅⷐ߽ߥ߆ࠄ㧘2 ὐ⋧ 㑐㧘හߜᑼ㧔2㧕ߦᵈᗧࠍᛄ߁ᔅⷐ߇ߥ㧚ታ㓙㧘 ࿑ 4 ߢߪⓍጀⷐ⚛ߩ㈩ࠍ╬㑆㓒ߦߒߡࠆ߇㧘 છᗧߦ㈩ߒߡ߽ࠃߊ㧘߃߫᧚ᢱⷐ⚛ C ߣ D ࠍ ߹ߣ 2 ጀ᭴ㅧߦߒߡߒ߹ߞߡ߽ࠃ㧚ૉߒ㧘ߎ ߁ߒߚ⺰ߦߪႺ⇇᧦ઙߩਈ߃ᣇߦ㑐ߒᥧ㤩ߩੌ⸃ 㗄߇ࠆ㧚߃߫࿑ 4(a)ߩ႐ว㧘Ꮐฝߩ㕙߇ߘ ࠇߙࠇ৻᭽ߥ᷷ᐲߦߚࠇߡࠆ႐วߪ㧘ⷐ⚛ C ߣ D ߩౝㇱߩ᷷ᐲಽᏓߪ╬ߒߊ✢ᒻߢ㧘ⷐ⚛㑆ߩ ⇇㕙ߢߪ᷷ᐲᏅ߇ߥߊ㧘ᓥߞߡⷐ⚛㑆ߦᾲߩ឵ ߪή㧚ᑼ(3)ߩ╬ଔᾲવዉ₸ߪႺ⇇᷷ᐲ߇৻᭽ߢ ࠆ႐วߦߩߺ෩ኒߥવᾲ㊂ࠍਈ߃ࠆ㧚߃߫ 㕙ߦ৻᭽ᾲᵹ᧤ࠍਈ߃㧘ኻ㕙ߩ᷷ᐲࠍ৻᭽ߦࡠ ߦߔࠆߣ㧘ⷐ⚛㑆ߦ᷷ᐲᏅ߇↢ߓ㧘ᓥߞߡᾲ឵ ߇ⴕࠊࠇ㧘ⷐ⚛ C ߣ D ߩኸᴺ߇᷷ᐲಽᏓߦᓇ㗀ࠍ ߷ߔࠃ߁ߦߥࠆ㧚ߣࠅࠊߌⓍጀߩෘߐ L ߇ᓇ 㗀ࠍᜬߟࠃ߁ߦߥࠆߩߢ㧘෩ኒߥᗧߢߩ╬ଔ‛ ᕈࠍ᳞ࠆߎߣ߇᧪ߥߊߥࠆ㧚࿑ 4(b)ߩ႐วߢ ߪ㧘৻㕙ߩႺ⇇᷷ᐲ߇൨㈩ࠍߒ㧘ኻ㕙߇৻᭽ߢ ࠆߣ㧘ⷐ⚛ౝߢߩᾲᢔߪ 2 ᰴరㆊ⒟ߣߥࠅ㧘 ߿ߪࠅⷐ⚛ߣࠨࡦࡊ࡞ߩኸᴺ߇વᾲ㊂ߦᓇ㗀ࠍ ߷ߔࠃ߁ߦߥࠆ㧚 ߎߩࠃ߁ߦ㧘ᐔⴕⷐ⚛߆ࠄᚑࠆⓍጀ᧚ߩ႐ว㧘 ╬ଔᾲવዉ₸ࠍ෩ኒߦቯ⟵ߢ߈ࠆߩߪ㧘৻᭽᷷ᐲ ࠍႺ⇇᧦ઙߣߒߚ႐วߩߺߢࠆ㧚Ⴚ⇇᷷ᐲ߇৻ ᭽ߢߥ႐ว㧘ᑼ(3)ࠆߪ(4)ߦၮߠߊવᾲ㊂੍ ࿑ 3 ߩ 2 ὐ⋧㑐⏕₸ಽᏓᦛ✢ߦ߅ߡ㧘⏕₸ߩ ୯߇߶߷৻ቯߦߥࠆ r ߩ⥃⇇୯ࠍ r*ߣ⸥ߔߎߣߦ ߔࠆ㧚r*ࠍ↪ࠆߣ㧘 ̈‛ᕈ̉ࠍ᷹ቯߔࠆߚߩࠨ ࡦࡊ࡞ኸᴺ߇ḩߚߔߴ߈᧦ઙߪᰴߩࠃ߁ߦߥࠆ㧚 r* < L (b) Normal laminate (3) -3- J. 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HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ External router Internal router Metal 18 examples out of 27 combinations (Long range) Boundary in contact with metal Separated pair 0-0-0 0-0-1 0-0-2 1-0-0 1-0-1 1-0-2 0-1-1 0-1-2 Edge shared pair 1-1-1 1-1-2 0-2-2 1-2-2 Short range coupler Y-wires X-wires X-wire segment Insulation ring Via Y-wire segment ࿑ 10 2-1-0 2-0-0 Plate ࿑ 11 ㈩✢ጀⓍⷐ⚛ࠍㅢࠆᾲᵹߦᓇ㗀ߔࠆ 2-2-0 2-1-1 2-2-1 2-2-2 ㅪ⛯ࡔ࠲࡞ߦࠃࠆⓍⷐ⚛Ⴚ⇇㕙ㅪ⚿ࠍ ␜ߔࠗࡦ࠺࠶ࠢࠬ㩷 ⷐ࿃ Heat Flow Vectors through Volume Element 㐳ࡦࠫߩᓇ㗀ࠍઁߩⷐ⚛ߦ߷ߔ㧚ㅪ⛯㌃ߩ ᖱႎࠍߔߩߦ㧘ᜰᮡઃ߈Ⓧ₸(indexed volume fraction) JXY-YZ-ZX ࠍዉߔࠆ㧚ߎߎߢࠗࡦ࠺࠶ࠢࠬ ߪ㧘Ⓧⷐ⚛ߦᐳᮡ㧔x, y, z㧕ࠍ⸳ቯߒ㧘㌃߇ធߔ ࠆ XY, YZ, ZX 㕙ߩᢙࠍߔ㧚JXY-YZ-ZX ߪ․ቯߩࠗ ࡦ࠺࠶ࠢࠬߦዻߔࠆ㌃㈩✢ߩⓍࠍⷐ⚛Ⓧߢ 㒰ߒߚ୯ߢࠆ㧚߃߫࿑ 10 ߩᒰࡏ࠶ࠢࠬౝߩ ਛᲑߩ࿑ߪਅ㕙ࠍㅪ⚿ߔࠆࡆࠕߩߢ㧘J2-0-0 ߇ ࡆࠕߩⓍߦ㑐ߔࠆᖱႎߢࠆ㧚Internal router ߩવᾲ⚻〝ߪ᮸⢽ࠍ⚻↱ߔࠆવᾲ⚻〝ߦᲧߴᭂ ߡૐᾲᛶ᛫⚻〝ߢࠆ㧚Internal router ࠍ⚻↱ߔ ࠆᾲᵹߦߪᜰᮡઃ߈Ⓧ₸߇ᡰ㈩⊛ߥⷐ࿃ߢ㧘ᾲ ᵹ㊂ߣ JXY-YZ-ZX ߩ⋧㑐ࠍቯᑼൻߔࠆߩߪᲧセ⊛ኈ ᤃߢࠆ㧚ᜰᮡߩ✚ᢙߪోㇱߢ 27 ࠅ㧘ࠍㅪ⚿ ߩࠗࠬ࠻ߣߦ࿑ 11 ߦ␜ߔ㧚ࠗࡦ࠺࠶ࠢࠬߩ ߇ 2 એߢࠇ߫㧘Ⴚ⇇㕙ߩࠇ߆ߩኻ߇⋥ធㅪ ⚿ߐࠇߡࠆ㧚ߘߩࠃ߁ߥᜰᮡߩᢙߪ 23 ߢࠆ㧚 ࿑ 12 ㇱ䈱ᾲᛶ᛫䈫ኸᴺ⻉ర䈱㑐ଥ䉕᳞䉄䈩䈍䈒ᔅⷐ䈏 䈅䉎䋮Short range coupling 䈱㗴䈮㑐䈚䈩䈲㓸Ⓧ࿁ 〝⎇ⓥ⠪䈎䉌䈱⎇ⓥ䉅䈭䈘䉏䈩䈇䉎䈏[12]䋬㈩✢ 䈱ⶄ㔀䈘䈮ኻᔕ䈜䉎ᚻᴺ䈮㑐䈚䈩䈲ᧂ䈣ᚻઃ䈎䈝 䈱ᗵ䈏䈅䉎䋮 z External router ⸒߁߹ߢ߽ήߊ㧘ᵈ⋡ߔࠆⓍⷐ⚛ߩ࿐ߩ⁁ ᴫ߽Ⓧⷐ⚛ࠍㅢࠆᾲᵹߦᓇ㗀ߔࠆ㧚࿐⁁ᴫߪ㧘 Ⓧⷐ⚛Ⴚ⇇㕙ߦᗐቯߔࠆႺ⇇᧦ઙߦᤋߐࠇࠆ㧚 ৻⥸ߦ㧘✢ᒻࠪࠬ࠹ࡓߢࠇ߫Ⴚ⇇᧦ઙࠍᰴߩࠃ ߁ߦಽ⸃ߢ߈ࠃ߁㧚Ⴚ⇇㕙ߩኻࠍㆬ߮㧘ㆬࠎߛ㕙 ߩߺࠍᾲᵹ߇ᵹࠇ㧘ઁߩ㕙ߪᢿᾲߣߔࠆ㧚ㆬࠎߛ 㕙ࠍ̈ᵴᕈൻ㕙̉ߣ߱ߎߣߦߔࠆ㧚࿑ 12 ߦ̈ᵴ ᕈൻ㕙̉ߩኻࠍ㧘Ⓧⷐ⚛ࠍㅢㆊߔࠆᾲᵹࡌࠢ࠻ ࡞ߦࠃࠅ␜ߒߚ㧚 ̈ᵴᕈൻ㕙̉ߩኻߪ൩⺰ Internal router ߇ㅪ⚿ߔࠆႺ⇇㕙ߣߪ⁛┙ߩ߽ߩߢࠆ㧚 ࠄࠁࠆ̈ᵴᕈൻ㕙̉ߩኻߦኻᔕߒߡⓍⷐ⚛ౝ ㇱߩ᷷ᐲ⸃㧔ⷐ⚛⸃㧕ࠍ᳞ߡ߅ߌ߫㧘છᗧߩႺ ⇇᧦ઙ߇ਈ߃ࠄࠇߚߣ߈ߩ⸃ߪⷐ⚛⸃ߦὼࠆߴ߈ z Short range coupler ૐᾲવዉ᧚ߢࠆ⺃㔚᧚ࠍߒߡ Internal router ห჻߇ᾲ⚿วߔࠆᒻᘒ߇ᄙߊࠄࠇࠆ㧚࿑ 10 ߩਅ Ბߦߪ㧘⋥ߔࠆ㈩✢ߩ㑆ߩᾲ⚿ว㧘ࡆࠕߣ ㌃᧼ߩ㑆ߩ⛘✼ࡦࠣ㧔insulation ring㧕ࠍߒߡ ߩᾲ⚿วࠍ␜ߒߡࠆ㧚ߎࠇࠄߩ߇␜ໂߔࠆࠃ ߁ߦ㧘⺃㔚᧚ࠍߒߡߩᾲ⚿วߪ㧘⚿ว▎ᚲ߇ᄙ ᢙࠆ႐วߦᾲᵹߦᄢ߈ߥᓇ㗀ࠍ߷ߔ㧚Short range coupling ⚿วㇱߩᐞᒻ⁁ࠍߔߦߪ৻⥸ ߦᢙߩኸᴺࡄࡔ࠲ࠍᔅⷐߣߒ㧘ฎౖ⸃ᨆߦ ࠃࠆቯᑼൻߪ㔍ߒ㧚ᓥߞߡ㧘⚿วㇱಽࠍኻ⽎ߦ ᢙ୯⸃ᨆࠍⴕ㧘ᢙ୯ታ㛎࠺࠲ߩ⫾Ⓧ߆ࠄ⚿ว વᾲ 2009 ᐕ 10 Ⓧⷐ⚛ࠍㅢࠆᾲᵹߩਥᣇะ -9- J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ ㊀ߺࠍઃߌߡ㊀ߨวࠊߖࠇ᳞߫߹ࠆ㧚ታ㓙ߦߪⷐ ⚛⸃ࠍ◲ଢߥᜰᮡߢߔࠆᔅⷐ߇ࠆ㧚ᧄ⎇ⓥ ߢߪᰴߩࠃ߁ߦߒߡࠆ㧚వߕ㧘ᐞߟ߆ߩࠨࡦࡊ ࡞Ⓧⷐ⚛ࠍኻ⽎ߦᢙ୯⸃ᨆࠍⴕ߁㧚ฦߩޘᵴᕈ ൻ㕙ߩኻߦኻᔕߔࠆᢙ୯⸃ࠍ᳞㧘ᢙ୯⸃߆ࠄᾲ ᛶ᛫ࠍ᳞ߡ߅ߊ㧚ㅜ㧘ห৻ኸᴺߩဋ⾰Ⓧⷐ ⚛ࠍᗐቯߒ㧘ห৻ᵴᕈൻ㕙ኻߩ߽ߣߢߩᾲવዉᒻ ⁁ଥᢙ㧔shape factor㧕ࠍฎౖ⸃ᨆ߆ࠄ᳞ࠆ㧚ᢙ ୯⸃߆ࠄ᳞ߚᾲᛶ᛫ߦฎౖ⸃ᨆ߆ࠄ᳞ߚᒻ⁁ ଥᢙࠍਸ਼ߓ㧘ߘߩㅒᢙࠍߣࠇ߫ߘࠇ߇̈╬ଔᾲવ ዉ₸̉ߦߥࠆ㧚ߎ߁ߒߡ᳞ߚ̈╬ଔᾲવዉ₸̉ ߩ୯ߪᢙ୯⸃ᨆߩኻ⽎ߢࠆ․ቯߩࠨࡦࡊ࡞ߦኻ ᔕߔࠆ߽ߩߢ㧘ࠊ߫ࡇࡦࡐࠗࡦ࠻୯ߢࠆ㧚ߘ ߎߢ㧘ߎ߁ߒߚࡇࡦࡐࠗࡦ࠻୯ࠍゲߦߒߡ㧘ࠆ ⒟ᐲᐢ▸࿐ߩ㈩✢ࠗࠕ࠙࠻ࠍࠞࡃߔࠆ╬ଔ ᾲવዉ₸ផቯᑼࠍዉߊ㧚ߘߩᚻ㗅ߪ⚦߆ᛛⴚ⊛ ߥߎߣߦߥࠆߩߢ⋭⇛ߔࠆ߇㧘ⷐߪ Internal router ߩᜰᮡ㧔XY-YZ-ZX㧕ߣ External router㧔ᵴᕈൻ㕙ኻ㧕 ߩࠕ࠼ࠬ߇ਈ߃ࠄࠇߚߣ߈㧘ᜰᮡઃ߈Ⓧ₸ JXY-YZ-ZX ࠍઍߔࠆߣ╬ଔᾲવዉ₸߇᳞ࠄࠇࠆ ࠃ߁ߦߒߡ߅ߊ㧚ߘߩࠃ߁ߥ࠺࠲ࡃࡦࠢࠍ᭴▽ ߔࠆᬺࠍㅴߡࠆ㧚 Footprint 1.8 mm x 1.8 mm Thickness 0.3 mm Via outer diameter 0.08 mm Wire cross section 0.03 mm x 0.018 mm X-wires ࿑ 13 㜞ኒᐲ㈩✢ၮ᧼ߩⓍⷐ⚛ࡕ࠺࡞㩷 㩷 Heat flow route WN W U S N E L J 20 0 J 0 2 0 J 00 2 0.046 0.036 0.036 U Face Cross section ࠨࡦࡊ࡞Ⓧⷐ⚛ࠍኻ⽎ߦⴕߞߚᢙ୯⸃ᨆ⸃ߩ ࠍ␜ߔ㧚ࠨࡦࡊ࡞Ⓧⷐ⚛ߪ࿑ 13 ߦ␜ߔࠃ߁ߦ 1.8 x 1.8 x 0.3 mm3 ߩᄖᒻኸᴺࠍߒ㧘ౝㇱߦ 36 ߩࡆࠕߣ 4 ጀߩ⋥㈩✢ࠍౝ⬿ߒߡࠆ㧚ᵴ ᕈൻ㕙ኻ߇ W 㕙ߣ N 㕙ߢࠆߣ߈ߩ╬᷷✢ಽᏓ ࠍ࿑ 14 ߦ␜ߔ㧚࿑ 14㧔a㧕ߪ X ㈩✢ጀࠍᮮಾࠆᢿ 㕙ߢߩ᷷ᐲಽᏓ㧘 㧔b㧕ߪ Y ㈩✢ጀࠍᮮಾࠆᢿ㕙ߢ ߩ᷷ᐲಽᏓߢࠆ㧚X ㈩✢ߪ㜞᷷㕙ߢࠆ W 㕙ߦ ㅪ⚿ߒߡ߅ࠅ㧘Ⓧⷐ⚛߳ߩᾲᵹߩ࡞࠻ߦߥ ߞߡࠆ㧚৻ᣇ㧘Y ㈩✢ߪૐ᷷㕙ߢࠆ N 㕙ߦㅪ ⚿ߒߡ߅ࠅ㧘Ⓧⷐ⚛߆ࠄߩᾲᵹߩ࡞࠻ߦߥ ߞߡࠆ㧚ᄦߩޘ㈩✢ጀߦ߅ߌࠆᾲᵹߪ Internal router ߢࠆ㈩✢ߩᣇะߦᜰะߐࠇࠆ㧚ߣหᤨߦ㧘 X ㈩✢ጀߣ Y ㈩✢ጀߩ㑆ߩ Short range coupling ߦ ࠃࠅ㧘ᾲᵹߩਥᣇะߪ 90 ᐲォะߒߡࠆ㧚࿑ 14 ߦߪᜰᮡઃ߈Ⓧ₸ JXY-YZ-ZX ߩ୯߽␜ߒߚ㧚ᒰ External router ߦ㊀ⷐߥࠗࡦ࠺࠶ࠢࠬߪ 0-2-0 ߣ 0-0-2 ߢࠆ㧚࠺࠲ࡃࡦࠢߩߥ߆ߢ㧘ᒰⓍⷐ ⚛ߩ╬ଔᾲવዉ₸୯ߪJ0-2-0 ߣJ0-0-2 ߦ㑐ㅪઃߌࠄࠇ ߡࠆ㧚 વᾲ 2009 ᐕ 10 Vias Y-wires U Face Cross section (a) (b) ࿑ 14 Ⓧⷐ⚛ࡕ࠺࡞ߩᢿ㕙ߦ߅ߌࠆ╬᷷✢ಽᏓ ࿑ 15 ߦ⸃ᨆࠪࠬ࠹ࡓߩోࠬࠠࡓࠍ␜ߔ㧚࿑ ߩਅ߆ࠄߦะ߆߁ᵹࠇߦᴪߞߡ⺑ߔࠆ㧚ታ㓙 ߩ㈩✢ጀ㧔Actual system㧕ࠍⓍⷐ⚛ߦಽഀߔࠆ㧚 ㈩✢ጀߦਈ߃ࠄࠇߚႺ⇇᧦ઙ㧔System boundary condition㧕㧘߅ࠃ߮࿁〝ࠗࠕ࠙࠻㧘ࠆߪ࠴࠶ ࡊߩࡈࡠࠕࡊࡦࠍෳᾖߒ㧘ᾲᵹߩࡄ࠲ࡦࠍ ੍᷹ߔࠆ㧚ߎߎߢߪฦⓍⷐ⚛ࠍㅢㆊߔࠆᾲᵹߩ ቯᕈ⊛ߥᣇะࠍ⍮ࠆߩ߇⋡⊛ߢࠅ㧘ቯᕈ⸘▚ 㧔Qualitative computing㧕ߢࠃ㧚੍᷹ߒߚᾲᵹߦ ኻᔕߔࠆ╬ଔᾲવዉ₸୯ࠍ㧘࠺࠲ࡃࡦࠢ߆ࠄᓧ ࠆ㧚ᾲᵹߩㅢㆊ㕙߇ⶄᢙߦࠊߚࠆ႐วߪ㊀ߺࠍઃ ߌߚᐔဋ୯ߣߔࠆ㧚ฦⓍⷐ⚛ߪ᳞ߚ╬ଔᾲવ ዉ₸ࠍߔࠆဋ⾰ൻࡕ࠺࡞ⷐ⚛ߦᄌ឵ߐࠇࠆ 㧔Element-wise homogenization㧕㧚ဋ⾰ൻࡕ࠺࡞ߩ 㓸วߢࠆࡕ࠺࡞ࠪࠬ࠹ࡓࠍኻ⽎ߦ㧘Ꮕಽᴺ 㧔FDM㧕ࠆߪ㒢ⷐ⚛ᴺ㧔FEM㧕ࠦ࠼ࠍㆡ ↪ߒ᷷ᐲಽᏓࠍߔ㧚ᓧࠄࠇߚ⸃߇␜ߔᾲᵹಽ - 10 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ FDM or FEM analysis H2 H3 H1 Model system Element-wise homogenization H1 E1 Possible iteration H4 HN H2 H3 E2 HN H4 EN E4 E3 Qualitative heat flow map Qualitative computing Actual system E1 E2 E3 EN E4 Circuit layout Floor plan + System boundary condition ࿑ 15 ⸃ᨆࠪࠬ࠹ࡓ 㩷 Ꮣ߇ቯᕈ⸘▚ߩᲑ㓏ߢ੍᷹ߒߚಽᏓߣ⪺ߒߊ⇣ߥ ࠆߣ߈ߪⷐ⚛ဋ⾰ൻߩࠬ࠹࠶ࡊߦᚯࠅౣ⹜ⴕߔࠆ㧚 ߎ߁ߒߚ᭴ᗐߩታߦߪᄢ߈ߥ⺖㗴߇ᐞߟ߆ ࠅ㧘ߘࠇࠄࠍએਅߦߍߡ߅ߊ㧚 z ቯᕈ⸘▚㧔Qualitative computing㧕 ቯᕈ⸘▚ߪᢙ୯⸃ᨆߦ㑐ߔࠆᦨㄭߩ࠹ࡑ[13] ߢࠆ߇㧘࿑ 15 ߩቯᕈ⸘▚ߦ⋥ធ↪ࠆߎߣ߇ ᧪ࠆ⸘▚ࠦ࠼ߪᧂߛή㧚߹ߚ㧘̈ᡆૃ‛ᕈ̉ࠍ ↪ࠆ⸃ᨆ⥄߇㧘ࠆߴ߈⌀ߩ⸃ࠍ࿐ߎ ਅ㒢▸࿐ࠍቯࠆ⸘▚ߢࠅ㧘ቯᕈ⸘▚ߩ৻⒳ߣ ⸒߃ࠆ㧚ߎߩ⒳ߩቯᕈ⸘▚ᴺࠍ♽⛔┙ߡߡㆀⴕߔ ࠆᔅⷐ߇ࠆ߇㧘ߎߩ⺖㗴ߦ㑐ߔࠆ⎇ⓥߪㅜߦ ࠆ㧚 z ․ᓽᴺ ࿁〝࿑߆ࠄᾲવዉ⸘▚ߦᓇ㗀ߔࠆᒻ⁁ߩ․ᓽࠍ ߒ㧘ࠃࠅන⚐ߥ╬ଔᒻ⁁ߦ⟎߈឵߃ࠆᚻ㗅ࠍ ⥄േൻߢ߈ࠇ߫ଢߢࠆ㧚㔚᳇࿁〝࿑ߪታ㓙ߩ ࿁〝ߩ⽎ߢ㧘㜞ᐲߩ⽎߇⸵ߐࠇࠆ⢛᥊ߦ ߪ㧘㈩✢᧚ᢱߣ⺃㔚᧚ߩ㑆ߩ㔚᳇વዉᐲߩ㆑߇ ࠆ㧚හߜ㊄ዻߣ⛘✼᧚ߩ㔚᳇વዉᐲߩᲧߪ߅ࠃ ߘ 1020 ߢࠅ㧘࿁〝࿑ߢߪ⛘✼᧚ࠍήⷞߢ߈ࠆ㧚 ㈩✢㊄ዻߩታ㓙ߩᐞᒻ⁁ߦ㑐ߒߡ߽ᢿ㕙ኸᴺߣ 㐳ߐ߆ࠄ㔚᳇ᛶ᛫ࠍ᳞ߡ߅ߌ߫㧘࿁〝⸃ᨆߢߪ ᐞᒻ⁁ࠍ⠨ᘦߔࠆᔅⷐ߇ή㧚ߎࠇߦᲧߴ㊄ዻ ߣ⛘✼᧚ߩᾲવዉ₸ߩᲧߪߚ߆ߛ߆ 103 ߢࠅ㧘 㔚᳇࿁〝ߦ⼌߃ࠇ߫̈ṳࠇࠆ࿁〝̉ߢࠆ㧚 ̈ṳࠇ̉ ߪᐞᒻ⁁ߦᄢ߈ߊଐሽߔࠆߩߢ㧘ᾲᛶ᛫࿁〝✂ ࠍߞߚߣߒߡ߽ㄭૃߦㆊ߉ߕ㧘ㄭૃᐲ߇ߤࠇ߶ ߤ߆ࠍផቯߔࠆߩߪ㔍ߒ㧚ታߪ㔚᳇࿁〝✂ߢ߽ ାภォㅍߩᵄᢙ߇㜞ߊߥࠆߣ㈩✢⋧ߩ⺃ዉࠞ વᾲ 2009 ᐕ 10 - 11 - ࠶ࡊࡦࠣ߇ᒝ߹ࠅ㧘ᐞᒻ⁁ࠍ⠨ᘦߒߚ࿁〝⸃ ᨆ߇᳞ࠄࠇࠆࠃ߁ߦߥࠆ㧚㔚᳇࿁〝⸃ᨆߩ↪ ࠦ࠼ߦߪ․ᓽࠕ࡞ࠧ࠭ࡓࠍ⚵ߺㄟࠎߛ߽ ߩ߇ࠄࠇࠆ=?㧚 z Ⓧⷐ⚛ಽഀᴺ ৻⥸ߦ㧘ⶄว᧚ኻ⽎ߩᾲવዉᢙ୯⸃ᨆߢߪㆡᱜ ߥⓍⷐ⚛ኸᴺࠍㆬ߫ߥߌࠇ߫ߥࠄߥ㧚ᢥ₂ߦ ࠄࠇࠆⓍⷐ⚛ㆬቯᴺ[15]ߪ㧘Ⴚ⇇ߢߩᤨⓨ㑆 ᄌേ߇ౝㇱߢචಽߦᢔߔࠆࠃ߁ߦ㧘හߜ╬ଔ‛ ᕈߩቯ⟵߇ߡߪ߹ࠆ⒟ᐲߩᄢ߈ߐߦⓍⷐ⚛ኸ ᴺࠍㆬ߽߱ߩߢࠆ㧚ߎࠇߪ㧘⸃ᨆኻ⽎ߩࠪࠬ࠹ ࡓ߆ࠄⓍⷐ⚛ࠍછᗧߦߒߚߣ߈㧘ࠨࡦࡊ࡞ ౝㇱߩࡒࠢࡠ⚵❱߇⛔⸘⊛ߦߡߤߩࠨࡦࡊ࡞ߢ ߽หߓߦߥࠆߎߣࠍ߽ᗧߒߡࠆ㧚 ̈ᡆૃ‛ᕈ̉ ࠍᛒ߁⸃ᨆߢ߽㧘Ⓧⷐ⚛ࠍㆊᐲߦዊߐߊߣࠆߣ ࡒࠢࡠ㧔ࡔ࠲࡞㧕ⷐ⚛ߩᐞᒻ⁁ߩᓇ㗀߇ᒝߊߥ ࠅ㧘⇣ߥࠆࡒࠢࡠᐞᒻ⁁ࠍ൮ߔࠆ⸃ࠍߔ ߩ߇㔍ߒߊߥࠆ㧚ὼࠆߦ㧘Ⓧⷐ⚛ኸᴺࠍᄢ߈ߊ ߒߡߊߣ㧘৻⥸ߩⶄว᧚ߣߪ⇣ߥࠅ㧘ࡒࠢࡠ⚵ ❱߇⛔⸘⊛ߦ㓸⚂ߐࠇࠆߎߣߦߪߥࠄߥ㧚వߦ ㅀߴߚ Long range router ߩࡄ࠲ࡦߪ㧘Ⓧⷐ⚛ ࠍᄢ߈ߊߔࠆ߶ߤ⛔⸘⊛ಣℂࠍᣉߒߡ߽ᄙ᭽ൻߔ ࠆ㧚ߎߩࠃ߁ߥኻ⽎ߢߪࠆ⒟ᐲߩ᥉ㆉᕈࠍ߃ ߚ⸃ᨆࠍߔࠆߩ߇ᭂߡ㔍ߒߊᕁ߃ࠆ߇㧘㓸Ⓧ࿁ 〝㧔࿑ 16㧕ߩ႐วߦߪᢇ߇ࠆ㧚㓸Ⓧ࿁〝ߦ ߹ࠇࠆⷐ⚛Ṷ▚࿁〝㧔Gate㧕ߩᢙ㧔NG㧕ߣജ ┵ሶߩᢙ㧔NI/O㧕ߣߪ Rent ߩᴺೣߢ㑐ㅪઃߌࠄࠇ ࠆ㧚 NI O K N G p (7) ߎߎߢ K ߪᲧቯᢙ㧘p ߪ㓸Ⓧ࿁〝ߩᯏ⢻ߦଐሽ ߔࠆ୯ࠍߣࠆ㧚 Rent ߩᴺೣߪᒰೋ IBM ߩ E. 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T. and F. A. Kulacki, F. A., The Effective Thermal Conductivity of Saturated Porous Media, Advances in Heat Transfer, 39 (2006) 377. [2] Torquato, S., Random Heterogeneous Materials, Springer (2001). J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ [3] Banerjee, K. and Mehrota, [Interconnect] Warming, IEEE Devices, September 2001, 16. [4] Schafft, H. M., Thermal Electromigration Test Structures, InterPACK01, Paper IPACK2001-15534. [10] Lasance, C. J. M., Ten years of BoundaryCondition-1 Independent Compact Thermal Modeling of Electronic Parts: A Review, Heat A., Global Circuits and Analysis of IEEE Trans. Transfer Engineering, 29-2 (2008)149. [11] E. W. and Engquist, B., Finite Multi-Scale Modeling and Computation, Notices of the AMS, Electron Devices, ED34-3(1987)664. [5] Nakayama, W., Heat Conduction in Printed Circuit Boards: A Mesoscale Modeling Approach, 50-9 (2003) 1062. 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[15] Kanit, T., Forest, S., Galliet, I., Mounoury, V., and Jeulin, D., Determination of the Size of the Representative Volume Element for Random Composites: Statistical and Numerical Approach, International Journal of Solids and Structures, [7] ਛጊ ᕡ, ㈩✢ၮ᧼ߩ㜞ኒᐲൻߣᾲ㧦ታⵝᛛ ⴚߩ᧪ࠍᜏߊᣂߒᾲ⸃ᨆࠦ࠼♽ߩ㐿 ⊒㧘ࠛࠢ࠻ࡠ࠾ࠢࠬታⵝቇળ㧘ࠪࠬ࠹ࡓታ ⵝ CAE ⎇ⓥળ੍Ⓜ㧘2009 ᐕ 6 4 ᣣ㧚 [8] Lush, A. M., 2004, “Modeling Heat Conduction in Printed Circuit Boards Using Finite Element Analysis”, Electronics Cooling, http://www. electronics-cooling.com/html/2004_may_a3.html. [9] Boyalakuntla, D. S. and Murthy, J. Y., COBRA-Based Compact Models for Simulation of Electronic Chip Packages, Proc. ASME વᾲ 2009 ᐕ 10 40(2003)3647. - 13 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 室温の測定・暑い/寒い・ふく射伝熱 Measurement of Room Temperature, Hot and Cold, and Radiative Heat Transfer 牧野 俊郎 （京都大学） Toshiro MAKINO (Kyoto University) e-mail: [email protected] 1．はじめに 伝熱学の実験研究では，温度の測定はいちばんの 基礎になる．しかし，なかなかむずかしいものであ る．最先端の薄膜技術などというあたりでも，その 性能を左右する基板の温度の測定は，実にいい加減 である．基板の近くのどこかに被覆された熱電対を 置いて，その指示を基板温度などと称していること が多い．それでは，室温の身近な生活空間の温度な ら正しく測れているかというと，実はそうでもない． 熱電対を壁にビニールテープで貼り付けて壁の温 度を測ったつもりになっている，ふく射温度計の指 示をそのまま信じて有効数字 2 桁の値を示しては ばからない，そんな例が少なくない． 次に，ふく射伝熱である．伝熱の研究者なら，高 温では，あるいは低温でも真空の環境ではふく射伝 熱が優勢であるのは知っている．しかし，室温の環 境においてもふく射伝熱がかなり効くことはあま り気づかれていない．平板に沿う流れによる熱伝達 を詳細に調べる風洞実験の研究論文に，その平板を とり囲む壁の材質や温度が記述されることはない ようである．しかし，それでよいのであろうか． 筆者は，なん年か前から，冬に浴室に入るときに 寒いのが気になり始めた．歳をとったのであろうか． 本稿では，このことについて少し説明し，適切な室 温の測定法・ふく射伝熱のすごさについて，センス をもっていただこうと思う． 2．冬の浴室を温かく 都会のマンションでは，浴室は建物の北側の外気 に接する部分に配置されることが多い．冬の日に， 浴室の空気の温度は浴槽の蓋を 10min も開放して おけばある程度上昇するが，熱容量の大きい壁の温 度は容易には上がらない．そこでは，体表面から空 気への対流伝熱よりも体表面から壁へのふく射伝 熱がはるかに優勢であり，それゆえ冬の浴室は寒い． そもそも寒いというのは人間の感覚である．体表 伝熱 2009 年 10 月 - 14 - 面からエネルギーがそれまで以上に奪われて皮膚 が冷えていくときにそう感じる．ふだん，とくに冬 には厚く衣服を着ているが，浴室に入るときには， その衣服という壁をとり去って裸になり，冷えた浴 室の壁に体表面を曝す．猛烈なふく射エネルギー流 束が壁に向かう．そして，寒い． 以上は現象の分析であるが，われわれは工学者で ある．どげんかせんといかん．ついては，壁の前に 熱容量の小さい壁/カーテンを設け，そのカーテン が空気で温められてふく射流束が抑えられるのを 期待することにした．この目的のためのカーテンと してもち出したのが，“ぷちぷち” である[1]． “ぷちぷち” は，梱包用緩衝材のエアクッション であり，たとえば直径 10mm，高さ 5mm の円柱状 の空洞をピッチ 11mm で千鳥格子状に並べたもの （写真 1）であり，ホームセンターなどで幅 900mm や 1200mm のロールとして市販されているもので ある．いらいらするときには，その空洞を ぷちっ ぷちっ と潰して，こころの平静を得る．いろんな 用途に使える．横文字で書くときには， “petit-petit” と書くことにしている．フランス語で かわいい な どという意味の語である．ちなみに，“プチプチ” の呼び名は商標登録されてしまっているが，“ぷち ぷち”はだいじょうぶであるようである． この “ぷちぷち” を浴室の壁の前に壁から少し 離して垂らす．図 1 に示すようにである．貼っては 効果が減じる．写真 2 は，“ぷちぷち” を垂らした わが家の浴室のようすを示す．垂らしてみると，わ が家の浴室はあまり寒くなくなった．家族の評判も 悪くない．そこで，友人たちにはこれを勧めること にして，熱の学会でもお勧めしてきた．皆さんは納 得して聴いて下さっているようではあるが，うちで もやってみたという話は聞かない． これには，筆者にも反省すべき点があった．“ぷ ちぷち” が効くと言いながら，どの程度効くかとい う定量的なあたりについては何も言えない状態に J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 Figure 1 Bathroom with petit-petit sheets Photo 1 petit-petit sheet Photo 2 Bathroom with petit-petit sheets あったからである．そこで，この冬には実験をして みることにした．もちろん，それは事例研究であり， 事例の対象はわが家の浴室をおいて他にはない．か くして，冬の浴室で体表面から失われるエネルギー 流束を実験的に評価するにあたって，浴室の空気と 壁の温度をいかにして測定するかを，改めて考える ことになった． 3．室温の空気と壁の温度の測定法 温度は平衡系の状態量であり，その測定はむずか しい．測定に精度よりは正確度を要する場合，室温 の気体や表面の温度の測定もむずかしい．そのむず かしさは，温度計は温度計の温度を測る，というと ころに由来する[2]． 3.1 気体の温度の測定法 測定したい空気の温度は，浴室や壁向こうの空気 の（時間/空間）平均温度である．その測定では， 細い熱電対よりは，水銀の標準温度計やアルコール 伝熱 2009 年 10 月 - 15 - 温度計を用いて，温度計の水銀やアルコールが周囲 の空気と熱平衡になるのを待つのがよい．ついては， これで温度が正確に測定されるためには，温度計が 周囲の壁によって冷やされることがあってはなら ない．周囲に冷えた壁があると，人間のみならず温 度計も寒い．それゆえ，温度計の温度測定部に熱容 量が小さく放射率も小さい壁/カーテンを設けて， その壁が空気の温度と同じ温度になり，温度計から 冷えた浴室の壁に向かうふく射エネルギー流束が 抑えられるようにすべきである．そのような熱容量 の小さい壁としては，台所用の（公称）厚さ 11m のアルミニウム箔を用いるのがよい．これを温度計 の温度測定部にスカート状にとり付けて縫針で多 数の小孔を穿孔する（写真 3）．このスカートは， 温度測定部と周囲の壁との間のふく射伝熱を最小 化し，温度測定部が周囲の空気と同じ温度になるよ うに機能する． そのあたりの空気は湿り空気であり，とくに浴室 で浴槽の蓋を開けたままの状態では，その湿り空気 は相対湿度が 100%に近い状態にある．温度計は， なるべく浴室温より高い温度の部屋に置いていた ものを測定の前に浴室に持ち込むようにし，結露， 凝縮の影響を受けないように配慮するのがよい． 3.2 表面の温度の測定法 固体表面の温度を測定するには，ふく射温度計を 用いるのが簡便でよいという記述がどこかの教科 書にあったが，お勧めできない．ふく射温度計は表 面の温度を測るのではなく，表面から温度計にやっ て来るふく射を測るのである．測定されるふく射に は温度測定の対象とする表面で放射されたふく射 のみならず，他の表面で放射されてその表面で反射 されて，その後にふく射温度計にやって来るふく射 もしっかりと含まれている．たとえ温度測定の対象 とする表面で放射されたふく射だけがふく射温度 計にやって来たとしても，その表面の放射率が正確 に指定されないと，その表面の温度が解るわけがな い．すなわち，ふく射温度計を用いるのは，簡便で もやめておくのがよい．いえいえ，ふく射温度計以 上に簡便で安価な方法がある．次を読んでほしい． 固体表面の温度の測定には，写真 4 に示す手づ くりの表面温度測定プローブを用いるのがよい． そのプローブは，直径 28mm，長さ 30mm の程度の コルク栓に直径 100m の K 熱電対を渡し，熱電対 の表面に厚さ 11m のアルミニウム箔（§3.1）を J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 Photo 3 Mercury/ alcohol Photo 4 Probe for measuring surface thermometers with temperature radiation shields 貼ったものである．アルミニウム箔は，表面と熱電 対の間の熱抵抗を緩和する．熱電対とアルミニウム 箔の熱容量は小さく，コルクの熱伝導性は低いので， プローブと表面の間の熱平衡は容易に達成される． このプローブを表面に軽く押し付けて約 3s 後に表 面の温度を測定する．“ぷちぷち” などの柔軟性の ある表面の温度は発泡スチロール板を “ぷちぷち” などの裏面に置いて測定するのがよい．熱電対の零 接点は（氷シャーベット＋水）に浸して実現するの がよい．氷シャーベットは，家庭用の手回しのかき 氷製造機で作る．これには，力と根気が要る． ところで，このコルク栓の温度測定プローブを教 わったのは，30 年くらい前に東北大学の大谷茂盛 先生が京都大学の化学工学教室でお話されたとき のことであった．先生のそのときのお話の主題につ いては，申し訳ないが，全く憶えていない．しかし， このプローブのことはいまも鮮明に憶えている．大 谷先生の後継の三浦隆利教授にお尋ねして，この測 定法を紹介する文献[3]を教えていただいた． 3.3 熱流束の評価 浴室における体表面から空気への対流伝熱の熱流 束は，空気の（時間/空間）平均温度と体表面の温度 と（自然対流）熱伝達率によって評価される．体表 面の温度は，生活環境科学の分野で快適と感じる温 度とされてきた 33℃であるとする[+]．空気の平均温 度は，空気の流れがほとんどない実験空間に，注目 する垂直平板の表面が周囲の壁と同じ温度になるよ うに調整された条件/ふく射伝熱の影響が無視でき る条件を実現して， §3.1 に示した方法で測定した． 表面の温度は，§3.2 に示した方法で測定した．表 面の熱伝達率 h は h=4.9 W/(m2・K) と評価された． 3.4 ふく射流束の評価 いっぽう，体表面から浴室の壁に向かうふく射流 伝熱 2009 年 10 月 - 16 - 束を評価するには，浴室を構成する多数の壁と体表 面の温度と放射率を地道に測定し，伝熱学の教科書 [4]にある，要素表面の温度と放射率と形態係数を用 いるふく射エネルギー交換の方法で，ふく射流束を 計算するのがよい．世にはふく射流束計というもの があって便利そうであるが，よろしくない．その測 定器が測定するのは射度(radiosity)[4]であって，いま 評価したい正味の流束(net flux)ではないからである． 浴室の壁の温度は，§3.2 に示した方法で測定し た．教科書のふく射エネルギー交換の方法における 放射率は，本来は分光半球放射率であるべきである が，室温の表面どうしのふく射エネルギー交換につ いては，全半球放射率で代用しても，そう悪い近似 にはならない．そこで全半球放射率を知りたいが， そのあたりの室温の表面の 1 つずつについて全半 球放射率のデータはないし，まともな測定器もない． まともな測定器がない理由は簡単で，ふく射エネル ギー交換の方法に現れる放射率が半球放射率であ ることが，実は伝熱学の研究者にもよく理解されて いないからである．ならば作ろう．全半球放射率測 定器を開発した[5]．開発した測定器は，ペルチェ素 子で裏面から冷却したふく射流束計を室温の試料 表面に近接させて，そこでのふく射エネルギー交換 量を測定する方式のもので，ふく射流束計の表面の 全半球放射率も考慮するものである．浴室の壁や体 表面の全半球放射率は，この測定器で測定した． 4．浴室での実験 4.1 浴室の概要 実験は，京都市内の集合住宅の 3 階の 1 室の北側に 面する浴室で行った．浴室は w1150×d1670×h2100 mm の広さのものである（図 2） ．北側の壁に w520×h640 mm の窓⑩がある．窓のある北壁⑪と東壁⑤，⑥の裏 面は外気に面している．窓⑩は，おもに換気のために， 常に上部の高さ280mmの部分を半開きにしている （cf. 図 1） ．浴室の壁には “ぷちぷち” を壁から 15mm 程 度離して垂らす．“ぷちぷち” は，浴室の入口の扉⑧ を除き，浴室の側壁を窓⑩を含めて覆う． 4.2 実験の日の天気 実験は，2009 年 2 月 18 日の夜 21:13～23:46 に行 った．翌日の新聞によれば，その日は「最高気温 9.9℃（平年 9.6℃），最低気温-0.1℃（平年 1.5℃） ， 晴」であった[6]．実感では，しかし，この冬は平年 に比べて暖かかった． J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 ① ② ③ ④ ⑤ 湯沸器上面 湯沸器側面 浴槽 浴槽側面 東壁 Figure 2 ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 展開図的に表示するものであり，湯張り前後の浴室 の壁の温度を記号 → の前後に℃の単位で表す．→ の行を 2 段に示す壁(側壁⑤～⑪)については，上段 が “ぷちぷち” の設置がない場合，下段が “ぷちぷ ち” の設置がある場合を表す．図中の は各要素表 面の全半球放射率の測定結果である．これらの値は 新しく求めたものである．とくに人体の表面（皮膚） の値 =0.97 は貴重である． 5.2 壁と空気の温度分布とその変化 外気温は 5.0→5.0℃であったが，壁裏が外気に面 する壁⑪，⑤，⑥の温度は，夜が更けると，浴槽に 湯張りし浴室の気温が 12.6→18.7℃と上昇しても， むしろ低下した．いっぽう，“ぷちぷち” の表面の 温度の変化は小さかった．すなわち，湯張り前には 浴室の気温より高く，湯張り後には浴室の気温の程 度になった． 5.3 ふく射伝熱の計算 図 3 の実験結果に基づいて，人体から浴室の壁へ のふく射伝熱量を計算した．灰色・完全拡散流束近 似が成立し，形態係数と全半球放射率を用いる方法 （§3.4）が有効であるとした．ただし，わが家の 浴室の構造（図 2）を厳密に計算に反映させる意味 はほとんどないので，ふく射伝熱の計算は図 4 に示 すようなもっとも簡単な 2 体間ふく射エネルギー 交換のモデルをもってすることにした．すなわち， 浴室の壁を温度 T1 と全半球放射率1 が一様なくぼ みのない閉曲面 1 であるとし，裸の人体を温度 T2 東壁 ⑪ 北壁 南壁 ⑫ 床/洗い場 入口扉 ⑬ 天井 西壁 窓 …半開き Sketch of bathroom 4.3 実験の手順 実験の日には，まず，冬にはいつも垂らしている “ぷちぷち” を 19:50 にいったん巻き上げ，その約 140min 後から，壁と空気の温度を測定した．つい で，“ぷちぷち” を垂らし，“ぷちぷち” の表面の温 度を測定した．その後，浴槽の蓋を外して湯張りを 始め，その約 40min 後に，“ぷちぷち” の裏になっ た壁を含む壁と空気の温度を測定した．また，“ぷ ちぷち” の表面の温度を測定した． 5．冬の浴室の熱・ふく射環境 5.1 実験の結果 実験の結果を図 3 に示す[2]．図 3 は，浴室の壁を Figure 3 Distribution and change of temperatures of walls and air in and around bathroom 伝熱 2009 年 10 月 - 17 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 Table 1 Radiation energy loss from a human body “ぷちぷち” の設置がない場合 〈湯張り前〉 〈湯張り後〉 (壁) (人体) (空気) (壁) (人体) (空気) 13℃ ← 33℃ → 12.6℃ 14℃ ← 33℃ → 18.7℃ 1.17 kW 0.10 kW 1.12 kW 0.07 kW (ふく射伝熱) (対流伝熱) (ふく射伝熱) (対流伝熱) Figure 4 Simplest model for radiation energy exchange among surfaces と全半球放射率2 が一様な凸面だけで構成される 壁面 2 であるとして，人体 2 から浴室の壁 1 への ふく射伝熱量 Q 2→1 [単位: W]を，もっとも簡単な計 算式[4]， Q 2→1= (T14- T24)A2/{ 1 1 +( 1 2 -1) A1 A2 } “ぷちぷち” の設置がある場合 〈湯張り前〉 〈湯張り後〉 (壁) (人体) (空気) (壁) (人体) (空気) 16℃ ← 33℃ → 12.6℃ 18℃ ← 33℃ → 18.7℃ 0.76 kW 0.10 kW 0.67 kW 0.07 kW (ふく射伝熱) (対流伝熱) (ふく射伝熱) (対流伝熱) (1) で計算した．ただし，式(1)中の全半球放射率や温度 を評価するためには，次の加重平均の式を用いた． A1= Ai A2= Aj (2) 1A1= iAi 2A2= jAj (3) 1T14A1= iTi4Ai 2T24A2= jTj4Aj (4) i i i j j j ここで，下つき添字 i, j は，それぞれ浴室の壁 1 と 人体 2 を構成する要素表面を表す．浴室の壁の総面 積 A1 は 14.7m2 である．人体の表面の温度 T2 は 33℃， 体表面積 A2 は 1.20m2 であると仮定した．人体の全 半球放射率2 には測定値 0.97 を用いた． 5.3 計算の結果のまとめ 計算の結果を表 1 にとりまとめる．壁 1 の温度は 式(4)で計算される T1 である．湯張り後でも “ぷち ぷち” の設置がない場合には，人体から壁へのふく 射伝熱量は 1kW のオーダーにもなる．これはすご い．対流伝熱量はわずかに 70 W の程度であり，ふ く射伝熱量は圧倒的に大きい．男子学生は 1 日に 2500kcal のエネルギーを摂取するといわれている が，これを 24h で平均すると 120W になる．その 10 倍に近いエネルギーが浴室で一挙に放出される と，これは若い学生でも寒いはずである．ご老体に は，寒いでは済まない．いっぽう，“ぷちぷち” を 設置すると，そのふく射伝熱量/人体からのエネル ギー損失を 40%程度も軽減することができる． “ぷちぷち” を浴室に垂らしてみる価値は十分に ある．さあ，やってみよう．ところで，式(1)で放射 率1 を小さくすれば，ふく射伝熱量 Q 2→1 は小さく 伝熱 2009 年 10 月 - 18 - なるので，垂らすのは“ぷちぷち”より1 の小さい アルミニウム箔のほうがよさそうである．しかし， あまりお勧めできない．気持ちよくお風呂に入るこ とも重要であるからである． 6．デスクヒーターと冬の駐車場 これまでには，「浴室を温かく」というテーマを 挙げて，われわれのふだんの生活環境においてもふ く射伝熱は重要であり，また，それに対処するため にささいな工夫が可能であることを述べた．まだ紙 面に余裕があるので，冬を温かく暮らすためのふく 射伝熱の工夫について，もう少し述べる． 6.1 冷え症の強～い味方 冬の日に椅子に座って仕事をしていると，冷え症 でなくても，脚が冷える．しかし，こんども空気を 温める必要はない．注目すべきは壁の温度である． Figure 5 Desk heater, keeping her head cool and legs warm J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 ついては，デスクヒーターなる商品がある[7]． 図 5 に示すような屏風状のついたての表面を 40 ℃ くらいに温めるものである．脚の周囲に温かい壁を 設けて，空気ではなく にわか作りの壁を温め，そ して，脚をふく射でポカポカと温める．わずかに 135W の電力で“頭寒足熱”を実現してくれる．価 格は 1 万円くらいである．ふく射伝熱の妙である． 6.2 車のフロントガラスの凍結 冬の朝，駐車場に停めたわが家の車のフロントガ ラスが凍結していることがよくある．私の住む京都 では このなん年か最低気温が 0 ℃を下回ることは まれなのに，である．また，凍結は車のフロントガ ラスで起こり，車の屋根はフロントガラスほどには 凍らない．なぜか？ この現象に注目するきっかけを 下さったのは一関高専の佐々木世治先生であった． 現象を説明するキーワードは，低温の天空への ふく 射の放射(emission of radiation)である．ほかに考える べきあたりを表 2 にまとめる．さて，工学/実践であ るが，佐々木先生には， “駐車場には常緑樹を植えよ う！”とのご提案があった（図 6） ．荒木信幸先生に は， “私の車はわが家に向けて停めている”とのこと であった．世には，よ～く考えて，そして行動する 方もおられる． Figure 6 Frozen front glass of a car in a winter environment ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ 7．まとめ 室温の気体・表面についても，温度の測定はむず かしい．こころして当たるべきである．室温の空間 でも ふく射伝熱の寄与はすごいことがある．しか し，ささいな ふく射伝熱の工夫がわれわれの生活 環境を改善してくれることがある．注目すべきは， 空気の温度というより，むしろ“壁”の温度である ことが多い． 本研究経費の一部は科学研究費補助金(萌芽研究 19656057)によった． 文献と注 [1] http://leaf-me.eng.hokudai.ac.jp/JSTP/pdf/ SKmakino.pdf [2] 牧野俊郎: 冬の浴室の壁の温度分布とその壁と 体表面との間のふく射伝熱, 第 46 回日本伝熱シ ンポジウム講演論文集, vol.II+III, pp.511-512, 2009. [3] 武山斌郎・大谷茂盛・相原利雄: “大学講義 伝熱工 学”, pp.26-27, 丸善, 1983. [4] Incropera, F. P. and DeWitt, D. P.: “Introduction to Heat Transfer”, pp.585- 640, Wiley, 1985. [5] 若林英信・佐藤啓太・千田尚之・牧野俊郎: 室温 の表面の全半球放射率測定器の開発, 第 46 回日 本伝熱シンポジウム講演論文集, vol.I, pp.77-78, 2009. [6] 京都新聞, 朝刊, p.3, Feb. 19, 2009. [7] http://panasonic.co.jp/ha/info/important/ desk_heater/index.htm [+] 冬の浴室に入って 1min 程度の間の温度として は，すこし高めかもしれない． Table 2 Energy balance of a car in a winter environment ------------------------------------------------------------------------------------------ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᵆᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ټᆰᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᵇᴾ ࠝዯᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ Ḵᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᶐᵿᶂᴾ Ḵᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᶐᵿᶂᴾ Ḵᴾ ᴾ ᴾ Ḷᴾ ᶐᵿᶂᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᶐᵿᶂᴾ Ḵᴾ ᴾ ٻൢᴾ ḵᴾ ỉދఌᴾ ᴾ ἧἿὅἚỾἻἋᴾ ḳᴾ ٻൢᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ Ḵᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᶁᶍᶌᶔᴾ ᴾ ᴾ Ḵᶁᶍᶌᶂᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᶁᶍᶌᶔᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ Ḵᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ỉࡁᢿᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ Ḵᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ Ḵᶐᵿᶂᴾ ٻൢᴾ ḵᴾ ټᆰỆ᩿ẴỦᴾ ᴾ ˳ỉɦỉᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᶁᶍᶌᶔᴾ ᴾ ែ᩿ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ែ᩿ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ Ḵᶁᶍᶌᶂᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ Ḵᶁᶍᶌᶂᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᵆᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ עɦᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᵇᴾ ------------------------------------------------------------------------------------------- 伝熱 2009 年 10 月 - 19 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ ᢿᾲ᧚ߩᾲવዉ₸᷹ቯ Measurement of thermal conductivity for thermal insulation ᄢ 㜞ᒄ㧔࠾࠴ࠕࠬࢃ㧕 Takahiro OHMURA (NICHIAS Corp.) e-mail: [email protected] ␜ߒߡࠆ㧚࿑ਛߩ٤߿ٌ╬ߩ⸥ภߪ㧘ฦ⹜㛎ᯏ 㑐ߦࠃࠅ᷹ቯߐࠇߚ⚿ᨐࠍߒߡ߅ࠅ㧘᷹ቯ᷷ᐲ T ߦኻߒߡᦨዊ⥄ਸ਼ᴺࠍߞߡᓧࠄࠇߚㄭૃᑼࠍ ၮḰߦߒߚ߫ࠄߟ߈ࠍ␜ߒߡࠆ㧚ߎߎߢ㧘dzobs ߪ᷹ቯ୯㧘dzcalc ߪㄭૃᑼࠍߞߡᓧࠄࠇߚ⸘▚୯ ߢࠆ㧚ࠕ࡞ࡒ࠽㧙ࠪࠞ♽❫⛽⾰ᢿᾲ᧚ߢߪr 15%߶ߤߩ߫ࠄߟ߈߇␜ߐࠇߡ߅ࠅ㧘ࠤࠗ㉄ࠞ࡞ ࠪ࠙ࡓ᷷᧚ߢߪ-20㨪+15%ߩ▸࿐ߦ⥋ߞߡࠆ (dzobs㧙dzcalc)/dzcalc100 ߪߓߦ ᷷ᥦൻኻ╷߇ᕆോߣߥߞߚ㧘ᢿᾲ᧚ߩ ⊒㆐ߦߪߑ߹ߒ߽ߩ߇ࠅ㧘⌀ⓨᢿᾲ᧚ࠍᆎ 㧘࠽ࡁⶄว☸ሶࠍߞߚ߽ߩߥߤ㧘ᢿᾲᕈ⢻ߪ 㜞߹ࠆ৻ᣇߢࠆ㧚ߘࠇߦ㧘ᦨ߽㊀ⷐߥᕈ⢻ ᜰᮡߩ৻ߟߢࠆᾲવዉ₸ࠍ᷹ቯߔࠆᛛⴚ߽ࠢࡠ ࠭ࠕ࠶ࡊߐࠇߡ߈ߚ㧚ߎߩᛛⴚߪ㧘ߒߡᣂߒ ᛛⴚߣ߁ࠊߌߢߪߥ߇㧘ᢿᾲ᧚ߩᕈ⢻߇ᕆ ㅦߦะߒߡࠆߎߣ߽ߞߡ㧘᷹ቯ♖ᐲߦኻߔ ࠆ㑐ᔃ߇㜞߹ߞߡࠆ㧚 ߃߫⌀ⓨᢿᾲ᧚ߢߪ㧘ᾲવዉ₸ࠍ 0.01W/(m㨯 K)એਅߦߔࠆߎߣߢ㕖Ᏹߦ⭯ᢿᾲጀࠍታߔ ࠆߎߣ߇ߢ߈㧘಄⬿ᐶ߿⛎ḡེ㧘⓹ࠟࠬ㧘㈩▤ ᢿᾲ╬ߦ↪ߐࠇߡࠆ㧚ߚߛߒ㧘0.01W/(m㨯K) એਅߩᾲવዉ₸ࠍᱜ⏕ߦ᷹ቯߢ߈ࠆߩ߆ߣ߁ 㗴߇ࠆ㧚ᮡḰ‛⾰ߣߒߡ⇇⊛ߦ↪ߐࠇߡ ࠆࠣࠬ࠙࡞ߩᾲવዉ₸߇ 0.03㨪0.04/(m㨯K)ߢ ࠆߚ㧘ૐᾲવዉ₸㗔ၞߩ♖ᐲߩ⏕߇ߢ߈ߥ ߩ߇ታᖱߢࠆ㧚ߐࠄߦߪ㧘㊄ዻ▗߿ᯏࡈࠖ ࡞ࡓߦࠃࠆ⌀ⓨࡄ࠶ࠢࠍᔅⷐߣߔࠆߚ㧘⌀ⓨࡄ ࠶ࠢ᧚ࠍߒߡߩવᾲ߽⠨ᘦߒߥߌࠇ߫ߥࠄߕ㧘 ᾲવዉ₸ߣߒߡߤߩࠃ߁ߦ᷹ቯߔߴ߈߆߇㊀ⷐߥ ⺖㗴ߦߥߞߡࠆ㧚 ߎߎߢߪ㧘ᢿᾲ᧚ߩᾲવዉ₸᷹ቯߩ⁁㧘ਥߥ ᷹ቯේℂߣߘߩ㗴ὐ㧘ផቯᣇᴺ㧘⹜㛎ߦଐሽ ߔࠆ᷹ቯߩᵈᗧὐ╬ߦߟߡㅀߴߚ㧚 15 10 5 0 -5 -10 -15 300 400 500 600 T [K] 700 800 Fig. 1 Deviations of apparent thermal conductivity round-robin test results from value calculated with the corrected equation for fibrous alumina-silica [1]. (dzobs㧙dzcalc)/dzcalc100 15 ᢿᾲ᧚ߩᾲવዉ₸᷹ቯߩ⁁ ☨࿖ߩ࿖┙ᮡḰᛛⴚ⎇ⓥᚲ㧔National Institute of Standards and Technology, NIST㧕߇⇇⊛ߦⴕߞߚ ᾲવዉ₸ߩ࠙ࡦ࠼ࡠࡆࡦ⹜㛎ߢߪ㧘หߓ᷹ቯේ ℂ㧔⼔ᾲ᧼ᴺ㧕ࠍ↪ߚߦ߽㑐ࠊࠄߕ㧘ቶ᷷߆ ࠄ⚂ 500͠ߩ᷷ᐲ▸࿐ߦߡ㕖Ᏹߦᄢ߈ߥ߫ࠄߟ߈ ߩࠆߎߣ߇ႎ๔ߐࠇߡࠆ[1]㧚࿑ 1 ߣ 2 ߪߘߩ ⚿ᨐߢࠅ㧘ߘࠇߙࠇࠕ࡞ࡒ࠽㧙ࠪࠞ♽❫⛽⾰ ᢿᾲ᧚߅ࠃ߮ࠤࠗ㉄ࠞ࡞ࠪ࠙ࡓ᷷᧚ࠍ⹜㛎ߣ ߒߡታᣉߐࠇߚ⛘ኻ᷷ᐲ T ߦኻߔࠆᾲવዉ₸dzࠍ વᾲ 2009 ᐕ 10 20 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 300 400 500 T [K] 600 700 800 Fig. 2 Deviations of apparent thermal conductivity round-robin test results from value calculated with the corrected equation for calcium silicate [1]. - 20 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ 㕙ᣇะߦᵹࠇߥࠃ߁ߦߒߡࠆ㧚࿑ 3 (a)ߦ᷹ቯ ㇱߩ┙࿑ࠍ␜ߔ㧚 ߹ߚ㧘⹜㛎 1 ᨎᣇᑼߣ 2 ᨎᣇᑼ߇ࠅ㧘1 ᨎ ᣇᑼߢߪ⹜㛎ࠍ 1 ᨎ↪ᗧߒ㧘ਥᾲ᧼ࠍਛᔃߦߒ ߡ⹜㛎ࠍ⸳⟎ߔࠆߩኻߦᾲ߇ᵹࠇߥࠃ ߁ߦ㧘ㅒᵹ㒐ᱛ↪ᢿᾲ᧚ߣㅒᵹ㒐ᱛ↪ᾲ᧼ࠍ⸳ߌ ߡࠆ㧚࿑ 3 (b)ߦߘߩᮨᑼ࿑ࠍ␜ߔ㧚࿑ਛߩ⍫ශ ߪᾲᵹᣇะࠍ␜ߔ㧚ㅒᵹ㒐ᱛ↪ᾲ᧼ߩ᷷ᐲࠍਥᾲ ᧼ߣห᷷ᐲߦߥࠆࠃ߁ᓮߔࠆߎߣߢ㧘ਥᾲ᧼ߢ ⊒↢ߒߚోߡߩᾲ߇㧘⹜㛎ࠍㅢㆊߒߡ಄ළᾲ᧼ ߦๆߐࠇࠆ㧚৻ᣇ㧘࿑ 3 (c)ߦ␜ߔࠃ߁ߦ㧘2 ᨎ ᣇᑼߢߪห⾰หෘߩ⹜㛎ࠍ 2 ᨎ↪ᗧߒ㧘ߘࠇࠄ ߢਥᾲ᧼ࠍࠃ߁ߦ⸳⟎ߔࠆ㧚ᾲߪਥᾲ᧼ߢ⊒ ↢ߒ㧘2 ಽߐࠇߡߘࠇߙࠇߩ⹜㛎ࠍㅢㆊߒߡ಄ ළᾲ᧼ߦๆߐࠇࠆ㧚 NIST ߩ࠙ࡦ࠼ࡠࡆࡦ⚿ᨐߦ␜ߔࠃ߁ߦ㧘GHP ᴺߦߪ᷹ቯⵝ⟎㧔᷹ቯᯏ㑐㧕ߦࠃߞߡᄢ߈ߥᏅ߇ ↢ߓࠆߣ߁㗴߇ࠆ㧚ߘߩਥߥේ࿃ߩ৻ߟߣ ߒߡ⠨߃ࠄࠇࠆߩ߇㧘ⵝ⟎ߩⶄ㔀ߥ᭴ㅧߢࠆ㧚 ߃߫㧘GHP ᴺߢߪ⹜㛎ߦ৻ᰴరᣇะߦᾲࠍᵹ ߔߚߦ⼔ᾲ᧼ࠍ↪ߡࠆ㧚ߎߩ⼔ᾲ᧼ߩ ਥᾲ᧼ߦኻߔࠆᄢ߈ߐ߿⋧ኻ⟎㧘⼔ᾲ᧼ౝߩ ᷷ᐲಽᏓ㧘ਥᾲ᧼ߣߩᾲ⊛⛘✼ᕈߩᐲว╬߇㧘 ߎߣ߇ಽ߆ࠆ㧚 ߎߩࠃ߁ߥᄢ߈ߥ߫ࠄߟ߈߇↢ߓࠆේ࿃ߩ৻ߟ ߣߒߡ㧘ᮡḰ‛⾰߇⏕┙ߐࠇߡߥߎߣ߇឴ߍ ࠄࠇࠆ㧚ߔߥࠊߜ㧘ᐢ᷷ᐲ▸࿐ߦ߅ߡ᷹ቯߩ ᮡḰߣߥࠆ‛⾰߇߶ߣࠎߤήߣ߁㗴ߢࠆ㧚 ⇇⊛ߦߪ NIST ߇ឭଏߔࠆࠣࠬ࠙࡞㧘ᣣᧄ ߢߪ㧔⽷㧕ᑪ᧚⹜㛎ࡦ࠲߇ឭଏߒߡࠆࠣ ࠬ࠙࡞߇ሽߒߡࠆߛߌߢࠆ㧚ߒ߆ߒ㧘ߎ ࠇࠄߪቶ᷷ઃㄭߢߩߺ↪น⢻ߥ‛⾰ߢࠅ㧘㜞 ᷷ၞߢߪᮡḰ‛⾰߇ߥߩ߇ታ⁁ߢࠆ㧚ߘߩߚ 㧘⛘ኻᴺߢࠆ⼔ᾲ᧼ᴺ߇ᮡḰ⊛ߥ᷹ቯᣇᴺ ߣߐࠇߡߪࠆ߇㧘ߎߩ᷹ቯߦ߽ᒰὼߥ߇ࠄⵝ⟎ ߩ㆑ߦࠃࠆᏅ߇↢ߓ㧘ߘࠇࠍᩞᱜࠆߪᱜ ߔࠆߎߣ߇ߢ߈ߥ⁁ᴫߣߥߞߡࠆ[2]㧚 ᷹ቯᣇᴺߣ㗴ὐ ᾲવዉ₸ߩ᷹ቯᣇᴺߪ᭽߇ࠆߢޘ㧘ᄢߔࠆ ߣቯᏱᴺߣ㕖ቯᏱᴺߦಽߌࠄࠇࠆ㧚ᢿᾲ᧚ߩᾲવ ዉ₸᷹ቯߦߪਥߦቯᏱᴺ߇ᅢࠎߢ↪ࠄࠇ㧘⼔ ᾲ᧼ᴺ㧔Guarded Hot Plate method, GHP ᴺ㧕 㧘ᾲᵹ ⸘ᴺ㧔Heat Flow Meter method㧕 㧘ᐔ᧼Ყセᴺ╬߇ ઍ⊛ߢࠆ㧚․ߦ GHP ᴺߪ⛘ኻᴺߣ߽ࠃ߫ࠇ㧘 ᮡḰ⊛ߥ᷹ቯᣇᴺߣߒߡ⟎ઃߌࠄࠇߡࠆ㧚߹ ߚ㧘㕖ቯᏱᾲ✢ᴺߪ㧘ㅢᏱߩ㕖ቯᏱᴺߩࠃ߁ߦᾲ ᢔ₸ࠍ᷹ቯߔࠆߩߢߪߥߊᾲવዉ₸ࠍ⋥ធ᷹ቯ ߢ߈ࠆߚ㧘Ყセ⊛㗫❥ߦ↪ߐࠇߡࠆ㧚ߐࠄ ߦᦨㄭߢߪ㧘㕖ቯᏱᴺߩ৻ߟߢࠆᦼടᾲᴺ߇㧘 -170 㨪 1500͠ߩ᷷ᐲ▸࿐ߢᢿᾲ᧚ߩᾲવዉ₸᷹ ቯߦലߢࠆߎߣ߇␜ߐࠇߡࠆ[3, 4]㧚 ߎߎߢߪ㧘ISO ߿ JIS㧘ASTM ߢⷙᩰൻߐࠇߡ ࠆ GHP ᴺߣᾲᵹ⸘ᴺߦߟߡㅀߴࠆߎߣߦߔࠆ㧚 ⼔ᾲ᧼ᴺ㧔GHP ᴺ㧕 ⼔ᾲ᧼ᴺ[5]㧔Guarded Hot Plate method㧧GHP ᴺ㧕ߦࠃࠆ᷹ቯߪ㧘⹜㛎߇ෘߐ d ߩᐔ᧼ߢ㧘ෘ ߐᣇะߦ৻ᰴరቯᏱᾲᵹࠍታߐߖ㧘ߘߩᤨߩᾲ ᵹ㊂ Q [W]㧘ᾲᵹ㕙Ⓧ S [m2]㧘⹜㛎ߩਔ㕙㑆 ߩ᷷ᐲᏅǍǰ[͠]߆ࠄ㧘ᾲવዉ₸dz[W/(m㨯K)]ࠍᰴ ᑼࠃࠅ᳞ࠆᣇᴺߢࠆ㧚 Qd (1) O 'T S ࿑ 3 ߦ␜ߔࠃ߁ߦ㧘⊒ᾲㇱಽߪਥᾲ᧼ߣ⼔ᾲ ᧼߆ࠄߥࠅ㧘⼔ᾲ᧼ߪ㧘ᾲ⊛⛘✼ࠍ⋡⊛ߣߒߚ ࠡࡖ࠶ࡊࠍࠎߢ㧘ਥᾲ᧼ࠍขࠅ࿐᭴ㅧߦߥߞ ߡࠆ㧚ਔᾲ᧼ߩ᷷ᐲ߇Ᏹߦ╬ߒߊߥࠆࠃ߁ߦ ⼔ᾲ᧼ߩ᷷ᐲࠍᓮߔࠆߎߣߢ㧘ᾲ߇⹜㛎ߩ વᾲ 2009 ᐕ 10 Ԛ Ԝ ԝ ԙ Ԙ Ԝ Ԛ (a) Solid figures of double-side mode of operation. Ԛ Ԝ Heat flow Ԛ Ԙ Heat flow Ԙ Ԝ Ԟ ԛ ԙ Heat flow ԙ Ԛ (b) Single- side mode (c) Double- side of operation. mode of operation. ԘMetering section heater ԙGuard heater ԚCooling unit ԛAuxiliary heater ԜSpecimen ԝGap Ԟ Thermal insulation. Fig. 3 Schematic diagrams of Guarded Hot Plate method. [2] - 21 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ ਥᾲ᧼ߢ⊒↢ߔࠆᾲ㊂ߦዋߥ߆ࠄߕᓇ㗀ࠍ߷ߒ㧘 ߘߩߚⵝ⟎ߩ㆑ߦࠃࠆᏅ߇↢ߓߡߒ߹߁ߣ⠨ ߃ࠄࠇࠆ㧚৻⥸ߦߪ㧘᷷ᐲࡦࠨ㧔ᾲ㔚ኻ㧕ߩ ᢙࠍჇ߿ߒߡ᷷ᐲಽᏓ᷹ቯߩ♖ᐲࠍߍߚࠅ㧘ਥ ᾲ᧼ߣ⼔ᾲ᧼ߣߩᾲ⊛⛘✼ᕈࠍ㜞ࠆߚߦਔ ⠪ߩ㓗㑆ߩᄢ߈ߐ߿ᾲ⛘✼᧚ߩ⒳㘃ࠍᬌ⸛ߒߚࠅ ߔࠆ㧚ߐࠄߦ㧘ਥᾲ᧼ߣ⼔ᾲ᧼ߩ⋧ኻ⟎ࠍ ࠆߣߣ߽ߦ㧘ਔ⠪ࠍ࿕ቯߔࠆᓎഀࠍᨐߚߒߡ ࠆᡰᩇߦߟߡ߽㧘ߘߩᓘࠍዊߐߊߔࠆ㧘ࠆ ߪᢙࠍᷫࠄߔ╬ߩኻ╷ࠍᣉߒߡࠆ㧚ߒ߆ߒߥ߇ ࠄ㧘ߎࠇࠄߩࠃ߁ߥኻ╷ߪ᭴ㅧࠍࠃࠅⶄ㔀ߦߔࠆ ะࠍᜬߟ㧚߃߫㧘᷷ᐲࡦࠨࠍჇ߿ߔߎߣ ߢ㧘ߒࠈ࿐ߣߩᾲᵹ〝ࠍᣂߚߦࠆߎߣߦߥ ࠅ㧘⚿ᨐ⊛ߦᾲ៊ᄬ߿ᾲᵹࠍჇᄢߐߖࠆน⢻ᕈ ߇ࠅ㧘߹ߚ㧘ᡰᩇߦߟߡ߽㧘ሽߔࠆߎߣߢ ᾲᯅࠍߞߡࠆߎߣߦߥࠆ㧚ߘߩߚ㧘ਥᾲ᧼ ߦਈ߃ࠆᓇ㗀ࠍߤߎ߹ߢዊߐߊߢ߈ࠆ߆ߪ㧘⸳⸘ ⠪ߦଐሽߔࠆߣߎࠈ߇ᄢ߈ߊ㧘ߘࠇ߇ⵝ⟎㑆ߩᏅ ߩ৻ߟߦߥߞߡࠆߣ⠨߃ࠄࠇࠆ[2]㧚․ߦ㧘⌀ⓨ ᢿᾲ᧚ߢߪ㧘⹜㛎ࠍㅢㆊߔࠆᾲ㊂߇ᭂߡዊߐ ߊߥࠆߚ㧘ߘࠇߦߞߡਥᾲ᧼ߢ⊒↢ߔࠆᾲ㊂ ߽㕖Ᏹߦዊߐߊߥࠆ㧚ߘࠇ㧘ਥᾲ᧼ߣ⼔ᾲ᧼ ߣߩᾲ឵ࠍ߆ߦዊߐߊߔࠆ߆߇㧘ᓥ᧪ߩᢿᾲ ᧚ߩ႐วߦᲧߴߡ㕖Ᏹߦ㊀ⷐߦߥߞߡߊࠆ㧚 ৻ᣇ㧘ᢿᾲ᧚ߩਛߦߪ❫⛽⾰ࠆߪࠤࠗ㉄ࠞ ࡞ࠪ࠙ࡓ♽ߩࡏ࠼ߥߤ㧘ᾲવዉ₸߇ 0.15 W/(m㨯 K)એߩ᧚ᢱ߽ᄙߊ㧘ᑪ▽᧚ᢱ߿Ꮏᬺ᧚ᢱߣߒߡ ᐢߊࠊࠇߡࠆ㧚ߣߎࠈ߇㧘ᾲવዉ₸᷹ቯⵝ⟎ ߩ♖ᐲࠍ⏕ߢ߈ࠆ▸࿐ߪᮡḰ‛⾰ߢࠆࠣࠬ ࠙࡞ߩࡌ࡞㧔0.03㨪0.04 W/(m㨯K)㧕ߢࠅ㧘 0.15 W/(m㨯K)એߩᾲવዉ₸ࠍᱜ⏕ߦ᷹ቯߢ߈ߡ ࠆ߆ߤ߁߆ߪ㧘⏕ߩ᭽߇ߥ⁁ᴫߢࠆ㧚 ߎߎߢ 0.15W/(m㨯K)ࠍಾࠅߣߒߚߩߪ㧘╩⠪ߩ ߎࠇ߹ߢߩ᷹ቯ⚻㛎߆ࠄߢࠆ㧚ߎߩࠃ߁ߥ㗴 ߦኻߒ㧘ᄢࠄߪ㧘⇣ߥࠆ᷹ቯᣇᴺߢᓧࠄࠇߚ⚿ ᨐࠍᲧセߒ㧘ߘߩᢿᾲ᧚ߩᾲવዉ₸ࠍࠃࠅᱜ⏕ߦ ቯߔࠆߎߣࠍᬌ⸛ߒߡࠆ㧚ߎࠇ߹ߢߦ㧘❫⛽ ⾰ᢿᾲ᧚߿ࡦࠟ㧘ࠤࠗ㉄ࠞ࡞ࠪ࠙ࡓ᷷᧚╬ࠍ ኻ⽎ߦߒߡ 0.03㨪0.3W/(m㨯K)ߩ▸࿐ߢ GHP ᴺ㧘 㕖ቯᏱᾲ✢ᴺ㧘ᦼടᾲᴺࠍߞߡ᷹ቯᲧセߒߚ ߣߎࠈ㧘ߘࠇࠄߩᾲવዉ₸߇r10%ߩ▸࿐ߢ৻⥌ ߒ㧘᷹ቯᣇᴺߦଐሽߒߥߎߣࠍ⏕ߒߚ[2]㧚ߒ ߚ߇ߞߡ㧘ࠆ᧚ᢱߩᾲવዉ₸ࠍቯߔࠆߚߦ㧘 ⇣ߥࠆ᷹ቯᣇᴺߦࠃࠆ⚿ᨐᲧセ߇ലߢࠆߎߣ ߇␜ߐࠇߚ㧚ߚߛߒ㧘ߎߩᣇᴺߦࠃࠅᮡḰ‛⾰߇ ሽߒߥ㗔ၞߢߩ♖ᐲ⏕߇น⢻ߣߪߥߞߚ߇㧘 વᾲ 2009 ᐕ 10 - 22 - ห৻ⅣႺ㧔ห৻ⵝ⟎ߢ⇣ߥࠆ᷹ቯᣇᴺ㧕ߢ᷹ቯᲧセ ߒߡࠆߚ㧘⸳⸘ߩ⇣ߥࠆⵝ⟎ߢߩᲧセߢߪߥ 㧚ߒߚ߇ߞߡ㧘⸥ 3 ⒳㘃ߩ᷹ቯᣇᴺߢࠇ߫㧘 ߤߩࠃ߁ߥⵝ⟎ߢߞߡ߽⚿ᨐ߇৻⥌ߔࠆߣ߁ ߎߣߢߪߥߊ㧘ᓟ㧘⸳⸘ߩ⇣ߥࠆⵝ⟎ߦࠃࠆᏅ ⇣ࠍᬌ⸽ߒߡ߆ߥߌࠇ߫ߥࠄߥᲑ㓏ߢࠆ㧚 ߹ߚ㧘ታ㓙ߩᑪ▽ࠆߪᎿᬺ↪ㅜߣߒߡ↪ ߐࠇࠆ᧚ᢱߩਛߦߪ㧘▗⁁ߩ߽ߩ߿ෘߐᢙࡒߩ ࡍࡄ߆ࠄෘߐචࡒએਅߩ᧼⁁ߩ߽ߩ㧘ᦛ₸ ࠍᜬߟ߽ߩߥߤ᭽ࠅߢޘ㧘ోߡߩ᧚ᢱߦߟߡ ᷹ቯᲧセ߇น⢻ߥࠊߌߢߪߥ㧚ߘߩߚ㧘ߎࠇ ࠄߩ᧚ᢱߦߟߡߪ㧘᷹ቯ♖ᐲࠍᛠីߢ߈ߡߥ ߩ߇ታᖱߢࠅ㧘ૐᾲવዉ₸ߩ᷹ቯߣߪ㆑ߞߚ ᗧߢ㧘߹ߛ߹ߛ㔍ߒ᷹ቯ㗔ၞߣߥߞߡࠆ㧚 ᾲᵹ⸘ᴺ ᾲᵹ⸘ᴺ[6]ߪ㧘ᾲᵹ⸘ߦࠃࠅ⹜㛎ࠍㅢㆊߔࠆ ᾲᵹ㊂ࠍ᷹ቯߒߡᾲવዉ₸ࠍ᳞ࠆᣇᴺߢࠅ㧘 ᾲᵹ⸘ߣߒߡᮡḰ᧼ࠍ↪ߚᲧセᴺ߽߹ࠇࠆ㧚 ߹ߕ㧘ᾲᵹ⸘ߣ⹜㛎ࠍ㊀ߨ㧘ടᾲ᧼ߣ಄ළᾲ ᧼ߢᚲቯߩᐔဋ᷷ᐲߣ᷷ᐲᏅǍǰࠍਈ߃ቯᏱ⁁ᘒ ߣߔࠆ㧚ᰴߦ㧘⹜㛎ࠍㅢㆊߔࠆᾲᵹ㊂ Q ࠍᾲᵹ ⸘ߢ᷹ቯߒ㧘ᑼ(1)ࠍߞߡᾲવዉ₸ࠍ᳞ࠆ㧚৻ ⥸⊛ߦ㧘ᾲᵹ⸘ߪᾲᛶ᛫ߩቯߒߡࠆ⭯᧼⁁ ߩ᧚ᢱࠍၮ᧼ߦߒߡ㧘ߘߩਔ㕙㑆ߦࠨࡕࡄࠗ࡞ ࠍ㈩ߒߚ߽ߩߢ㧘ਔ㕙㑆ߦ᷷ᐲᏅ߇ࠆߣ߈ߦࠨ ࡕࡄࠗ࡞ߦ↢ߓࠆᾲ㔚ജ߆ࠄ឵▚ߒߡᾲᵹࠍ ᷹ቯߔࠆ⸘ེߢࠆ㧚ߎߎߢ㧘ᾲᵹ⸘ߪᮡḰ‛⾰ ࠍߞߡᩞᱜߐࠇࠆߩ߇৻⥸⊛ߢࠆ㧚 ߹ߚ㧘Ყセᴺߩ႐วߪ㧘ᾲᵹ⸘ߩઍࠊࠅߦ⹜㛎 ߣหᒻ⁁ߢᾲવዉ₸߇ᣢ⍮ߩᮡḰ᧼ࠍ㊀ߨߡᚲ ቯߩᐔဋ᷷ᐲߣ᷷ᐲᏅࠍਈ߃ቯᏱ⁁ᘒߣߒ㧘⹜㛎 ࠍㅢㆊߔࠆᾲᵹ㊂ࠍᮡḰ᧼ߦࠃߞߡ᳞ࠆ㧚 ߎߩࠃ߁ߦ㧘ᾲᵹ⸘ᴺߪේℂ⊛ߦ㕖Ᏹߦಽ߆ࠅ ߿ߔߊ㧘ⵝ⟎ߣߒߡ߽◲ଢߢ߿ߔߚ㧘⎇ ⓥᯏ㑐ߩߺߥࠄߕᄙߊߩડᬺߢ㐿⊒ຠߩᕈ⢻࠴ࠚ ࠶ࠢ߿ຠ▤ℂߥߤߦ↪ߐࠇߡࠆࠃ߁ߢࠆ㧚 ߚߛߒ㧘㗴ὐ߇㧘ᮡḰ‛⾰ߦࠃࠆᾲᵹ⸘ߩᩞᱜ ߦࠆ㧚ᾲᵹ⸘ࠍᩞᱜߔࠆߚᮡḰ‛⾰ࠍ↪ߔ ࠆ߇㧘ߘߩᮡḰ‛⾰ߩᾲવዉ₸ࠍቯߔࠆߩߦ㧘 ৻⥸⊛ߦߪ GHP ᴺࠍ↪ߒߡࠆ㧚ߒߚ߇ߞߡ㧘 ᾲᵹ⸘ᴺߪ GHP ᴺߩሶଏߩࠃ߁ߥ㑐ଥߦࠅ㧘 GHP ᴺߢ↢ߓߚ⺋Ꮕࠍߘߩ߹߹ᒁ߈⛮ߋߎߣߦ ߥࠆ㧚߹ߚ㧘ᮡḰ‛⾰ߩᾲવዉ₸ߦㄭ᧚ᢱࠍ᷹ ቯߔࠆ႐วߪ㗴ߥ߇㧘ᢿᾲ᧚ߦߪᄙߊߩ⒳㘃 ߇ࠅ㧘ਛߦߪᮡḰ‛⾰ߩᾲવዉ₸ߩ 5 એ߆ J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ ߌ㔌ࠇߚ߽ߩࠍኻ⽎ߣߔࠆߎߣ߽ࠆ㧚ߎߩࠃ߁ ߥ႐วߩ᷹ቯ⚿ᨐߪ㧘ߊ߹ߢ߽ෳ⠨୯ߢࠆߎ ߣࠍ⼂ߒߥߌࠇ߫ߥࠄߥ㧚 ᾲવዉ₸ߩផቯ ᷹ቯߣߪߦ㧘ᾲવዉ₸ࠍផቯߔࠆࠤࠬ߇ߒ ߫ߒ߫ࠆ㧚․ߦ㧘ᣂߒᢿᾲ᧚ࠍ⹜ߒߚ႐ว ߥߤ㧘ߘߩᾲવዉ₸ߩ᷹ቯ⚿ᨐߩᅷᒰᕈࠍ⏕ߔ ࠆ৻ߟߩᚻᲑߣߒߡ㧘ᣢ⍮ߩផቯᑼߦࠃࠆ⚿ᨐߣ ߩᲧセࠍⴕ߁ߎߣ߇ࠆ㧚⹜ຠߩౝㇱ᭴ㅧ߇ߤ ߩࠃ߁ߥ߽ߩߢࠆߩ߆㧘߃߫㧘ਇㅪ⛯ߥᵃ⁁ ߩⓨ㓗ࠍᜬߟ᭴ㅧߥߩ߆㧘ⓨ㓗߇ㅪ⛯⊛ߦㅪߥߞ ߡࠆߩ߆ߥߤࠍផቯߒ㧘ߘࠇߙࠇߦㆡߒߚផቯ ᑼࠍㆬᛯߒߡ᷹ቯ⚿ᨐߣߩᲧセࠍ⹜ߺࠆ㧚ߘߩ⚿ ᨐᰴ╙ߢ㧘ᢿᾲ᧚ߩᄢಠߩ᭴ㅧࠍ․ቯߢ߈ࠆߣ ߦ㧘᷹ቯᣇᴺߩᅷᒰᕈߩ⏕ߦ߽ߥࠆ㧚 ߚߛߒ㧘ផቯᑼߩᄙߊ߇㕖Ᏹߦߦߊߣ ߁৻㕙ࠍᜬߞߡࠆ㧚߃߫㧘ᄙߊߩᑼߪⓨ㓗₸ ࠍ↪ߒߡࠆ߇㧘ⓨ㓗₸ࠍ⍮ࠆߚߦߪ㧘ዋޘ ෩ኒߥ⸒ᣇߦߥࠆ߇㧘᭴ᚑߒߡࠆ᧚ᢱోߡߩ ⌀ኒᐲࠍᔅⷐߣߔࠆ㧚ߣߎࠈ߇㧘ᢿᾲ᧚ࠍ᭴ᚑߒ ߡࠆ᧚ᢱߪ㧘ਥේᢱߢࠆ❫⛽߿☳એᄖߦ߽㧘 ήᯏࠆߪᯏ♽ߩࡃࠗࡦ࠳ߥߤᄙᢙߩ᧚ᢱ ߇߹ࠇߡࠆߚ㧘ోߡߩ⌀ኒᐲࠍ⍮ࠆߎߣߪ ᄢ߈ߥᚻ㑆ߣߥࠆ㧚߹ߚ㧘᧚ߩޘᢱߘߩ߽ߩߩ ᾲવዉ₸ࠍᑼਛߢࠊߥߌࠇ߫ߥࠄߥ႐ว߽ ࠅ㧘↪ߒߡࠆ߶ߣࠎߤߩ᧚ᢱߦߟߡ㧘ޘ ߦߘߩᾲવዉ₸ࠍ᷹ቯߔࠆߎߣߪ߹ߕਇน⢻ߢ㧘 ㆡᒰߥ୯ࠍઍ↪ߔࠆߎߣߦߥߞߡߒ߹߁㧚ࠆ ߪ㧘ߎࠇࠄᄙ⒳㘃ߩ᧚ᢱߩోߡࠍᷙวߒߚ৻ߟߩ ࿕ߣߒߡߩᾲવዉ₸ࠍⷐ᳞ߐࠇࠆ႐ว߽ࠆ߇㧘 dz [W/(m K)] 400͠ 300͠ 㧦Measured values at 200 ͠ 㧦Measured values at 300 ͠ 㧦Measured values at 400 ͠ 㧦Calculated line at 200 ͠ 㧦Calculated line at 300 ͠ 㧦Calculated line at 400 ͠ O AU O (2) 1.6 u 10 8 U T3 Of (3) ࠍᓧߡࠆ[9]㧚᷹ቯ⚿ᨐߣߩᲧセࠍ࿑ 4 ߦ␜ߔ㧚 㧦Measured values at 22 ͠ 㧦Measured values at 37 ͠ 㧦Measured values at 52 ͠ 㧦Measured values at 67 ͠ 㧦Calculated line at 22 ͠ 㧦Calculated line at 37 ͠ 㧦Calculated line at 52 ͠ 㧦Calculated line at 67 ͠ 0.05 200͠ U T 3 C T D O f 3.1 u 10 5 U 0.06 0.1 B ߎߎߢ㧘Ȝ ߪᾲવዉ₸[W/(m㨯K)]㧘ȡ ߪ߆ߐኒᐲ [kg/m3]㧘T ߪ⛘ኻ᷷ᐲ[K]ߢࠅ㧘ଥᢙ A, B, C, D ߪታ㛎⚿ᨐ߆ࠄቯߐࠇ㧘ᷝ߃ሼߩ f ߪᵹࠍᗧ ߒߡࠆ㧚ߎߩផቯᑼߪ㧘ᢿᾲ᧚ౝߩᾲવዉ₸ ߇࿕㧘߰ߊ㧘ᵹߦߘࠇߙࠇነਈߔࠆᾲવዉ ₸ߩߢࠆߎߣࠍቯߒߡࠆ㧚ฝㄝߩ╙ 1 㗄 ߆ࠄ 3 㗄ߩ㗅ߦ㧘࿕㧘߰ߊ㧘ᵹߦነਈߔࠆ ᾲવዉ₸ࠍߒߡࠆ߇㧘ᵹߪ❫⛽߿☸ሶห჻ ߩធ⸅ㇱಽߩᾲᛶ᛫ߦ߽ᓇ㗀ࠍ߷ߔߚ㧘ଥᢙ C ߣ D ࠍߞߡ⺞ᢛߒߡࠆ㧚߃߫㧘ᵹࠍⓨ ᳇ߣߒߚ႐ว㧘ࡠ࠶ࠢ࠙࡞ᢿᾲ᧚ߢߪ A=3.1 10-5 W㨯m2/(kg㨯K), B=1.610-8 W㨯kg/(m4㨯K4), C = 0 K-1, D = 1 ߢࠅ㧘 dz [W/(m K)] 0.2 ታ᷹ߪ߹ߕήℂߢࠆ㧚߹ߚ㧘߰ߊߩᷫଥᢙ㧘 ࿕ߩᦛࠅߊߨࠅߩᐲว߿❫⛽ߩߨߓࠇ㧘ਇㅪ ⛯ᕈߩ࿃ሶߥߤࠍⷐ᳞ߐࠇࠆߎߣ߽ࠆ߇[7]㧘ߎ ࠇࠄߩ୯ࠍߤߩࠃ߁ߦቯߔࠆ߆ߪ㧘↪ߔࠆ ੱߦᄢ߈ߊଐሽߒߡߒ߹߁ߎߣߦߥࠆ㧚 ߘߎߢᄢࠄߪ㧘৻⥸⊛ߦ↪ߐࠇߡࠆᢿᾲ ᧚ߪ❫⛽߿☸ሶߥߤߩᷙวߢࠅ㧘ኈᤃߦಽ㘃ߢ ߈ࠆ߽ߩߢߪߥߎߣ㧘߹ߚ㧘ⓨ㓗₸ࠃࠅߪ߆ߐ ኒᐲߩᣇ߇Ꮏᬺ⊛ߦߪଢߦ߃ࠆߣ߁⠨߃ߦ ┙ߜ㧘Ꮏᬺ⊛ߦ◲ଢߦ߃ࠆផቯᑼߣߒߡᰴᑼࠍ ឭ᩺ߒߡࠆ[8]㧚 0.04 0.03 0 0 100 200 ǹ [kg/m3] 300 0 Fig. 4 Comparison of estimated result with measured result of Rock wool. [9] વᾲ 2009 ᐕ 10 50 100 ǹ [kg/m3] 150 200 Fig. 5 Comparison of estimated result with measured result of Glass wool. [10] - 23 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ ߐࠄߦቶ᷷ઃㄭߦ߅ߌࠆ᷷ᐲ▸࿐ߩ⁜㗔ၞߢ ߪ㧘ᰴᑼ߇ലߢࠆߎߣࠍ␜ߒߡࠆ[10] AU B U Alumina silica blanket ( U=125 kg/m 3) Oh , Ox , Oy [W/(m K)] O 0.15 T 3 E O f (4) ߃߫㧘ࠣࠬ࠙࡞ߢߪ O 5.2 u 10 5 U 1.3 u 10 U 8 T 3 4.0 u 10 3 O f (5) Oh Eq. (6) Oy 0.05 0 -200 ߢࠅ㧘᷹ቯ⚿ᨐߣߩᲧセࠍ࿑ 5 ߦ␜ߔ㧚 ᑼ(2)㧘(4)ߪฦ‛⾰ߦኻߔࠆ࿕ߩᑼߢߪߥߊ㧘 ᭴ㅧߣߒߡߩᑼߢࠆߚ㧘หߓ⒳㘃ߩ᧚ᢱࠍ ߞߚᢿᾲ᧚ߛߣߒߡ߽㧘❫⛽ᓘ߿☸ሶᓘ㧘ࡃࠗ ࡦ࠳╬߇㆑߁႐ว߿㧘㈩วᲧ₸߇⇣ߥࠆ႐วߥ ߤ㧘ߘࠇߙࠇߩ႐วߦᔕߓߡᑼਛߩଥᢙ߇ᄌࠊࠆ㧚 ߘߩߚ㧘ߎߩଥᢙࠍᲧセߔࠆߎߣߢߘߩᢿᾲ᧚ ߦ߅ߌࠆ࿕㧘߰ߊ㧘ᵹߩᾲવዉ₸ߦਈ߃ࠆ ᓇ㗀ࠍᲧセߔࠆߎߣ߇น⢻ߢࠆ㧚ߚߛߒ㧘వߦ ߽ㅀߴߚࠃ߁ߦ㧘ᾲવዉ₸߇࿕㧘߰ߊ㧘ᵹ ߦߘࠇߙࠇነਈߔࠆᾲવዉ₸ߩߢࠆߎߣࠍ ቯߒߡࠆߚ㧘߃߫㧘㐽᳇ሹߢ᭴ᚑߐࠇࠆࠃ ߁ߥᢿᾲ᧚ߦߪㆡ↪ߢ߈ߥ㧚 ߎߩࠃ߁ߦ㧘ផቯᣇᴺ߽චಽ⏕┙ߐࠇߡࠆߣ ߪ⸒߃ߥߩ߇⁁ߢࠅ㧘↪ߔࠆᢿᾲ᧚ߩ᭴ ㅧߦ૬ߖߡ㧘ㆡಾߥផቯᑼࠍតߔᔅⷐ߇ࠆ㧚 -100 0 100 T [͠] 200 300 400 Fig. 6 Thermal conductivities dzh, dzx, and dzy of alumina silica blanket with a bulk density ǹ=125 kg/m3. [11] ߆߽㊀ⷐߢࠆ㧚․ߦ❫⛽⾰ᢿᾲ᧚ߥߤߢߪ㧘ౝ ㇱߦ߹ࠇࠆ❫⛽ߦࠃࠅᾲ⊛ߦ㈩ะ߇↢ߓ㧘ෘߐ ᣇะߣ㕙ౝᣇะߢᾲવዉ₸߇ᄢ߈ߊ㆑ߞߡࠆ㧚 ߘߩߚ㧘᷹ቯᣇᴺߦࠃߞߡߪ⚿ᨐߦᄢ߈ߥᏅ߇ ↢ߓࠆ㧚߃߫㧘❫⛽߇છᗧߦ㈩ะߒߡࠆ㕙ౝ ߦᾲ✢ࠍ⸳⟎ߒߚ㕖ቯᏱᾲ✢ᴺߦࠃࠅᓧࠄࠇߚᾲ વዉ₸dzh ߣ㧘⹜㛎ߩෘߐᣇะ߅ࠃ߮㕙ౝᣇะߩ ߘࠇߙࠇߩᾲવዉ₸dzy ߣdzx ߦߪᄢ߈ߥᏅ߇ࠅ㧘 ߎࠇࠄ 3 ⠪ߦߪᰴᑼߩ㑐ଥ߇ࠆ[11]㧚 Ȝh 2 Ȝx Ȝ y (6) ৻ߣߒߡ㧘࿑ 6 ߦࠕ࡞ࡒ࠽㧙ࠪࠞ♽ᢿᾲ᧚ ߩᦼടᾲᴺߦࠃࠅᓧࠄࠇߚෘߐᣇะߣ㕙ౝᣇะ ߩᾲવዉ₸㧘߅ࠃ߮㕖ቯᏱᾲ✢ᴺߦࠃࠅᓧࠄࠇߚ ᾲવዉ₸ࠍᲧセߒߚ⚿ᨐࠍ␜ߔ㧚ߎߎߢ㧘٤ߣع ߪᦼടᾲᴺߦࠃࠅᓧࠄࠇߚ⹜㛎ߩෘߐᣇะ߅ ࠃ߮㕙ౝᣇะߩߘࠇߙࠇߩᾲવዉ₸dzy ߣdzx㧘ٌ ߪ㕖ቯᏱᾲ✢ᴺߦࠃࠅᓧࠄࠇߚᾲવዉ₸dz h ߢ ࠆ㧚 ߎߩࠃ߁ߦ㧘᷹ቯߩ㓙ߦߪ⹜㛎ߩౝㇱ᭴ㅧࠍ ⠨ᘦߒߡ᷹ቯᣇᴺࠍㆬᛯߔࠆᔅⷐ߇ࠆ㧚 ⹜㛎 ᢿᾲ᧚ߦ↪ߐࠇࠆ᧚ᢱߪ᭽ࠅߢޘ㧘․ߦㄭ ᐕ㧘ૐᾲવዉ₸ൻߩߚߦ㧘ᄙߊߩ⒳㘃ߩ᧚ᢱ߇ ᢿᾲ᧚ߣߒߡ↪ߐࠇࠆࠃ߁ߦߥߞߡ߈ߚ㧚⌀ⓨ ᢿᾲ᧚ߩࠃ߁ߦ㧘⌀ⓨࡄ࠶ࠢߩኈེ߹ߢࠍߡ ᢿᾲ᧚ߣߔࠇ߫㧘߆ߟߡߩᢿᾲ᧚ߩࠗࡔࠫߢ ࠆ✎ࠍᚑဳߒߚ߽ߩߣߪᄢ߈ߊ⇣ߥߞߡࠆ㧚߹ ߚ㧘࠽ࡁ☸ሶࠍߞߚᢿᾲ᧚ߦߒߡ߽㧘߹ߢ ↪ߒߡߥ߆ߞߚ᧚ᢱࠍ↪ߒߡࠆ㧚ߎࠇࠄೋ ߡߩ᧚ᢱࠍ↪ߔࠆ႐วߦ㗴ߦߥࠆߩ߇㧘᷷ ᐲᄌൻߦ߁ๆ⊒ᾲᔕߢࠆ㧚߃߫㧘ᯏಽ ࠍ߆ߢ߽ࠎߢࠇ߫㧘ᄢಠ㧘300͠એਅߢๆ⊒ ᾲᔕ߿⋧ᄌൻ߇↢ߓࠆ㧚ߘߩߚ㧘ᔕਛߦᾲ વዉ₸ࠍ᷹ቯߔࠆߣ㧘ᄢ߈ߥ⺋Ꮕࠍࠎߢߒ߹߁㧚 ࠆߪࡄ࡞ࡊߩࠃ߁ߥΆߔࠆ‛⾰ࠍࠎߢ ࠆ႐ว߽㧘᷹ቯߪ߶ߣࠎߤਇน⢻ߣߥࠆ㧚ߘߩߚ 㧘᷹ቯ೨ߦ㧘ᾲಽᨆⵝ⟎ߥߤࠍ↪ߒߡᾲ⊛ ᔕࠍචಽ࠴ࠚ࠶ࠢߒߥߊߡߪߥࠄߥ㧚 ߹ߚ㧘⹜㛎߇ᾲᵹߦኻߒߡ╬ᣇᕈߢࠆ߆ุ વᾲ 2009 ᐕ 10 Ox 0.10 ߅ࠊࠅߦ ㄭᐕ㧘ᢿᾲ᧚ߪ㧘ߘߩᕈ⢻ࠍะߐߖࠆߚߦ ࠃࠅⶄ㔀ൻߐࠇࠆࠃ߁ߦߥߞߡ߈ߚ㧚ߘࠇ㧘ᾲ વዉ₸ࠍ᷹ቯߔࠆ㓙ߪ㧘ߤߩࠃ߁ߥ᭴ᚑߩᢿᾲ᧚ ߥߩ߆㧘ๆ⊒ᾲᔕߥߤߦࠃࠆᓇ㗀ࠍήⷞߢ߈ࠆ ▸࿐ߢࠆߩ߆ߥߤ㧘᷹ቯ⠪߇නߦ᷹ቯߔࠆߛߌ ߢߥߊ㧘⹜㛎ߩਛりࠍࠃߊℂ⸃ߒߡᾲવዉ₸ࠍ ቯߔࠆᤨઍߦߥߞߡ߈ߚߣ⸒߃ࠆ㧚ߔߥࠊߜ㧘 ࠆේℂߦၮߠߚࠆⵝ⟎ߦࠃࠆ᷹ቯ⚿ᨐࠍ␜ ߔߛߌߢߪ㧘␠ળ⊛ߦචಽߥ⽿છࠍᨐߚߒߡࠆ - 24 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ․㓸㧦⸘ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ AJTEC-SHTC07 Symposium), 2007, Paper No. HT2007-32746. [4] Ohmura, T., Tsuboi, M., Onodera, M. and Tomimura, T., 24th ICAS Congress, 2004, ICAS 2004-8.9.R (paper No. 249). [5] JIS A 1412-1 [6] JIS A 1412-2 [7] ᣂ✬ᾲ‛ᕈࡂࡦ࠼ࡉ࠶ࠢ㧔ᣣᧄᾲ‛ᕈቇળ✬㧕 㧔㙃⾫ၴ㧕pp.195-197 (2008) [8] ᄢ㜞ᒄ㧘ဝᐙᙗ㧘ንኼᄦ㧘╙ 42 ࿁ ᣣ ᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ㧘I312㧘pp. 741-742, (2005) [9] ᄢ㜞ᒄ㧘ဝᐙᙗ㧘ዊ㊁ኹᱜ㧘ንኼᄦ㧘 Ꮊᄢቇᯏ⢻‛⾰⑼ቇ⎇ⓥᚲႎ๔ ╙ 16 Ꮞ PP.13-17 (2002) [10] ᄢ㜞ᒄ㧘ንኼᄦ㧘ᣣᧄᯏ᪾ቇળጊ᪸⻠Ṷ ળ⻠Ṷ⺰ᢥ㓸㧘410㧘pp. 103-104, (2005) [11] Ohmura, T., Tsuboi, M. and Tomimura, T., Int. J. Thermophysics, 2002, 3, No. 3, pp. 843-853. ߣߪ⸒߃ߥ⁁ᴫߦߥߞߡ߈ߡࠆ㧚ฦ⒳ᢿᾲ᧚ ߩ JIS ߿ ISO ࠍ⌑ߡ߽㧘ߘߩᾲવዉ₸ࠍ᷹ቯߔ ࠆᣇᴺߣߒߡ⼔ᾲ᧼ᴺ߿ᾲᵹ⸘ᴺ㧘㕖ቯᏱᾲ✢ ᴺߥߤ߇ᒁ↪ߐࠇߡࠆ߇㧘ߘߩ᧚ᢱߦㆡߒߚ᷹ ቯ᧦ઙࠍ⸥ߒߡࠆ߽ߩߪ㕖Ᏹߦዋߥ㧚 ᓟ㧘ᄙߊߩ⊛ᯏ㑐߿ᄢቇ㧘᳃㑆ડᬺ╬ߣߩ දജߩ߽ߣߢ㧘ᮡḰ‛⾰ࠍ⏕┙ߒ㧘⹜㛎ߦㆡߒ ߚ᷹ቯᣇᴺ㧘᷹ቯ᧦ઙ߇ᢛߐࠇ㧘ᐢᾲવዉ₸ ▸࿐ߢ᷹ቯ♖ᐲ߇ะߐࠇࠆߎߣࠍᦼᓙߔࠆ㧚 ෳ⠨ᢥ₂ [1] J. G. Hust and D. R. Smith, National Bureau of Standards Department of Commerce, (1988), NBSR 88-3087. [2] ᄢ㜞ᒄ㧘ᾲ‛ᕈ㧘21㧘No. 2㧘2007㧘pp. 86-96㧚 [3] Ohmura, T., Proceedings of the 7th ASME-JSME Thermal Engineering Conference and the ASME Simmer Heat Transfer Conference (7th વᾲ 2009 ᐕ 10 - 25 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 並列接続をもつ多層平板系の有効熱伝導率評価法について How to Evaluate Effective Thermal Conductivity of Composite Plane Wall System with Parallel Connection 富村 寿夫（熊本大学） Toshio TOMIMURA (Kumamoto University) e-mail: [email protected] 1. はじめに 複合材料の熱物性値に関しては，これまで数多 くの研究が行われており，熱伝導率などに関する 様々な測定値や整理式が提出されている[1-3]．例 えば，最も簡単な例を挙げると，熱伝導率が異な る平板を密着させた多層平板系の 1 次元熱伝導問 題では，各平板における熱抵抗が熱流に対して直 列あるいは並列に接続されていると考えることに より，総括熱抵抗すなわち有効熱伝導率を簡単に 求めることができる．また，このような多層平板 系が直列と並列の熱抵抗で構成されている場合も， 電気回路に基づくアナロジーにより有効熱伝導率 を簡単に評価することができるとされている． しかし，並列に配列された物体間の熱抵抗が大 きく異なる場合は，上記の方法では必ずしも正し い総括熱抵抗が評価できるとは限らず，また演習 問題的でありながら，明確な指針も示されていな いようである．すなわち，個々の熱伝導率は既知 であっても，それらが組み合わされた複合材料の 有効熱伝導率の推定となると，窮する場合もある． ここでは，最近，軽量かつ高遮音性に加え断熱 性にも優れた建築用の床材として普及しつつある ボイドスラブの有効熱伝導率の評価を具体例とし て検討した結果について報告する． 2009 年 10 月 1 1 1 R2 Ra Rb R2 L2 ka kb A 2 となる．したがって，この場合の総括熱抵抗 Rt は次式で表される． Rt R1 R2 R3 2 L2 L1 L 3 k1 A k a kb A k3 A [例 2] 伝熱工学資料 改訂第 5 版，日本機械学会 (2009). 図 2 のような複合体は，本来であれば，2 次元 温度場を計算しなければならないが，熱流に平行 した複合物質の熱伝導率差にあまり差がないとき， 等価回路に近似して 1 次元で概算できる． a A A/2 k1 T1 x T1 図1 - 26 - 1 1 L2 L2 k a A 2 kb A 2 これより， L1 2. 多層平板系の熱抵抗 まず，以下に，直列と並列の熱抵抗で構成され た多層平板系の総括熱抵抗あるいは全熱抵抗など をキーワードとして，テキストやハンドブックな どに記述されている内容を，そのまま列挙してみ ることとする．なお，図番号は筆者が変更した． [例 1] JSME テキストシリーズ，伝熱工学，日本 機械学会 (2005). つぎに，図 1 に示すように並列の熱抵抗を含む 場合を考える．抵抗 R2 は物体 a と物体 b の並列結 合として電気抵抗と同様に考えれば，次式で表さ 伝熱 れる． R1 L1 k1 A ka L2 k3 T4 b kb L2 L3 R2 L2 ka A 2 L2 k b A 2 R3 L3 k3 A T4 並列部が存在する多層平板の熱伝導 J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 d2, 3 d1 k2 T1 B d3 k1 k4 T2 A F C E Q k3 1 2 R2 図2 q R4 R3 B F T1 Ta G T2 T3 RB RA Ta Q ただし， R R1 R1 RF Tb T2 T3 並列多層平板とその熱抵抗 熱通過量 T2 T1 1 1 1 R2 R3 R R4 d 2, 3 d 2, 3 d1 d , R2 , R3 , R4 4 k1 A k2 A2 k3 A3 k4 A 2009 年 10 月 RG RD T3 T4 T5 Series and parallel one-dimensional heat transfer through a composite wall and electrical analog q Toverall Rth where the Rth are the thermal resistances of the various materials. The units for the thermal resistance are C/W or Fh/Btu. It is well to mention that in some system like that A2 A3 A である． 伝熱 RE なお，図 3 の上図に示すように並列的な構造を もつ多層平板の場合の等価回路は図 3 の下図のよ うに示される．ただしこの場合，1 次元熱伝導と して扱えるのは B，C，D の材質，F，G の材質の 熱伝導率が互いにあまり大きく異ならない場合に 限られる． [例 5] Holman, J. P., Heat Transfer, Ninth Edition, McGraw-Hill Higher Education (2002). The electrical analogy may be used to solve more complex problems involving both series and parallel thermal resistances. A typical problem and its analogous electric circuit are shown in Figure 4. The one-dimensional heat-flow equation for this type of problem may be written Tb RG RD T1 図3 RE RC 5 (筆者注 : [例 3] 伝熱ハンドブック －ソフト付 き－，日本機械学会 (1993). にも全く同様な記述 がなされている) [例 4] 庄司正弘，伝熱工学，東京大学出版会 (1955). E D RA T2 図4 C 4 RF RC T1 並列部が存在する多層平板の定常熱伝導 および多層平板の熱抵抗 A 3 RB R1 Q G D - 27 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 2d 2 A2 a B A Tf1 C 1=37℃ 25mm 1 A1 75mm T1 50mm 演習問題 1 Tf2 1 T1 T2 2a T3a 面積 A 2 q T3b 2b d1 図6 A 2 d2 複数の板が複合した場合の熱抵抗 in Figure 4 two-dimensional heat flow may result if the thermal conductivities of materials B, C, and D differ by an appreciable amount. In these cases other techniques must be employed to effect a solution. [例 6] 西川兼康・藤田恭伸 共著，伝熱学，理工 学社 (1982). 図 5 のような複合壁を通して単位時間に伝わる 熱量を求めよ．ただし，一次元熱流を仮定し，各 部の熱伝導率はそれぞれ A = 150 kcal/mh℃ B = 30 kcal/mh℃ C = 50 kcal/mh℃ D = 80 kcal/mh℃ 伝熱 2009 年 10 月 Qb T3b 2 A 2 等価電気回路 であり，B 部と D 部は同じ大きさである． [例 7] 竹中信幸・小澤 守・梅川尚嗣・浅野 等・ 松本亮介 共著，熱移動論入門，コロナ社 (2008). 【例題 6.1】 以上の考え方を，図 6 に示すような， 1 枚の板 (熱伝導率1 [W/(mK)]) と，それに積層 する等しい面積の 2 枚の異なった熱伝導率の板 (それぞれ 2a，2b [W/(mK)]) に適用して，全熱 抵抗を求めてみよう．ただし図 6’ (著者注 : 図省 略)の場合と同じく，積層板の両側の流体温度を Tf1，Tf2 [K]，熱伝達率を1，2 [W/(m2K)]，板の 厚さを d1，d2 [m] とし，熱移動は板の厚さ方向 (矢印の方向) のみの 1 次元場を考える．したがっ て，それぞれの板内部で板面に平行方向の熱移動 および 2 種類の板の端面での熱移動を考えない． 【解答】 電気回路とのアナロジーに基づく熱抵 抗の合成は図 6 のような並列回路であっても成立 し (ただし，図 6 の場合には並列回路になってい る部位での温度差がそれぼとなく，横方向に熱移 動が生じないことが条件になる)，キルヒホッフの 法則に従って全熱抵抗を求めることができる．図 6 と等価な電気回路は図 7 のように表され，全熱 抵抗は次式となる． 2 Tf1 Tf2 T2 2d 2 A 2 b 図7 図5 Qa d1 A1 Q = Qa + Qb 2=65℃ D T3a 2 A 2 1 d1 R A1 A1 1 2d 2 2 1 1 A2 a A 2 2d 2 2 A2b A 2 以上，7 つの例を挙げてみたが，[例 1]では，熱 流の条件に関して，何ら注釈が加えられていない． - 28 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 あるいは「ただし，図 6 の場合には並列回路にな っている部位での温度差がそれぼとなく，横方向 に熱移動が生じないことが条件になる」と，熱の 流れが最初から規定された問題となっている． 直列と並列の熱抵抗で構成された多層平板系の 総括熱抵抗あるいは全熱抵抗などの評価に際して ヒントになりそうな例を，筆者の手元にある書籍 類の中から可能な限り拾い出してみたものの，上 述のような情報しか得られず，このことは，個々 の事例において，暗に， 「自身で妥当な推算を行い なさい」と言われていることに等しいようである． そこで，以下では，ボイドスラブの有効熱伝導 率評価について検討した結果を述べることとする． なお，本例のモデルは次の[例 2]および[例 3]と同 じモデルになっている．[例 2]と[例 3]では，「熱流 に平行した複合物質の熱伝導率差にあまり差がな いとき」と記述されているが，定量的な表示はな されていない．また[例 4]でも， 「B，C，D の材質， F，G の材質の熱伝導率が互いにあまり大きく異 ならない場合に限られる」と書かれており，同様 に定量的な表示にはなっていない．なお，本例の モデルは次の[例 5]と同じであるが，[例 5]でも事 情は同じであり，” two-dimensional heat flow may result if the thermal conductivities of materials B, C, and D differ by an appreciable amount”とのみ記述さ れている．[例 6]の演習問題においては，与えられ た条件から，B 部と D 部の熱抵抗比は RB/RD = 8/3 となる．しかし，何ら理由が述べられないまま， この部分で熱が並列に流れるとした場合の解が示 されている．最後の[例 7]では，「熱移動は板の厚 さ方向 (矢印の方向) のみの 1 次元場を考える」 図8 3. ボイドスラブの有効熱伝導率の推算 建築用の床材として普及しつつあるボイドスラ ブは，軽量かつ高遮音性に加え断熱性にも優れた 特徴を有している．しかし，室内の熱環境の合理 的な設計に必要となる有効熱伝導率に関しては， 濱本ら[4, 5]の実測結果を除き，これまで報告され ていないようである． 3.1 物理モデルと有効熱伝導率の導出 図 8 にボイドスラブの例[6]を示す．白い立方体 形状のブロックがビーズ法ポリスチレンフォーム 製ボイドであり，それらの空隙にコンクリートが 打設されボイドスラブが完成する． 図 9 は，図 8 の写真に対応する，ボイドスラブ の概要図である．なお，煩雑さを避けるために， スラブ内の鉄筋は省略した．図からわかるように， ボイドの配列には周期性があり，ここでは赤い破 線で示した部分を解析対象とする．この結果，周 囲の 4 つの側面は断熱と見做すことができる． 図 10 に，解析対象であるボイドスラブ要素を示 す．ここで，各記号の意味は下記の通りである． コンクリートに関して w : 幅 [m] wc : 幅方向のコンクリート厚さ [m] l : 長さ (= 2lc + lv) [m] lc : 長さ方向のコンクリート厚さ [m] ts : 高さ (= tcl + tv + tcu) [m] tcl : 高さ方向の下部厚さ [m] tcu : 高さ方向の上部厚さ [m] c : 熱伝導率 [W/(mK)] ボイドに関して ボイドスラブの構造例 Front view Control volume Void Concrete Side view 図9 伝熱 ボイドスラブの概要 2009 年 10 月 - 29 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 ΔTcu’ wc wv ΔTcl’ lv lc l tcu tv Concrete c tcl ts Void v lv lc 図 10 ボイドスラブ要素 ΔTcu Side view ΔTcv Qc Qv Qcu Qcv’ Qcv’’ Qcl Qcl’ 温度低下量 [℃] Tcu : コンクリート上部での温度低下量 [℃] Qcl : コンクリート下部を流れる熱量 [W] Qcv’ : コンクリートとスラブの並列部のうち のコンクリート部を流れる熱量 [W] Qcv’’ : コンクリートとスラブの並列部のうち のスラブ部を流れる熱量 [W] Qcu : コンクリート上部を流れる熱量 [W] 図から，このモデルの場合の有効熱伝導率eff, 1 として次式が与えられる． l ΔTcl Qv 図 12 1 次元多層平板モデル 1-D Model (2) Side view lc Ȝ eff , 1 Ȝ c Qcu Qcv’ Qcv’’ t cl t v t cu tv t cl t cu wv l v wv l v Ȝ v 1 wl wl Ȝ c (1) なお，中央のコンクリートとスラブの並列部にお けるコンクリート部の熱抵抗を Rcv’ [℃/W]，スラ ブ部の熱抵抗を Rcv’’ [℃/W]とすると，これらの熱 抵抗は次式で与えられる． Qcl 1 次元多層平板モデル 1-D Model (1) wv : 幅 [m] lv : 長さ [m] tv : 高さ [m] v : 熱伝導率 [W/(mK)] 図 11 に，ボイドスラブ要素を下面から加熱し上 面を冷却した場合について，熱流に対して垂直な 面で要素を分割した，1 次元多層平板モデル 1-D Model (1) を示す．ここで，各記号の意味は下記 の通りである． Tcl : コンクリート下部での温度低下量 [℃] Tcv : コンクリートとボイドの並列部での 伝熱 ΔT v ΔT Qc Qcl’ lc 図 11 Qcu’ Qcu’ Concrete c Void v wc w Side view Front view 2009 年 10 月 Rcv tv Ȝ c wl wv lv (2) Rcv tv Ȝ v wv lv (3) 次に，ボイド部と比較して，熱抵抗が小さいコ ンクリート部により多くの熱が流れると考え，ボ イドスラブ要素を熱流に平行に分割した 1 次元多 層平板モデル 1-D Model (2) を図 12 に示す．ここ で，各記号の意味は下記の通りである． T : 周囲のコンクリート部での温度低下量 [℃] - 30 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 eff [W/(m・K)] 特集：計りにくいけれど必要な熱物性値 5 測定結果を○で示した．ここで，縦軸が有効熱伝 導率eff であり，横軸はコンクリートの高さ ts (= tcl + tv + tcu) に対するボイド高さ tv の比である．また， コンクリートの熱伝導率c として濱本ら[4, 5]の 測定結果 3.06 W/(mK)を用い，ボイドの熱伝導率 を 300 K におけるフォームポリスチレンのv= 0.071 W/(mK) [1]とし，その他の幾何寸法は w=0.3 m，wc=0.055 m，l=0.3 m，lc=0.055 m，tcl=0.051 m， tcu=0.041 m，wv=0.19 m，lv=0.19 m，tv=0, 0.01, 0.02, 0.04, 0.08, 0.133, 0.183, 0.258 m とした． 図から明らかなように，コンクリートとボイド の熱伝導率比が c / v = 3.06 / 0.071 43 あるいは 熱抵抗比が Rcv’/ Rcv’’ 0.016 と大きく異なる熱 抵抗が並列に含まれている場合には，1 次元多層 平板モデル 1-D Model (2)のほうが妥当な結果を与 え，ボイドスラブの有効熱伝導率の推算式として， 式(4)が有効であることがわかる． : 1-D Model (1), Eq. (1) : 1-D Model (2), Eq. (4) : 2-D Model : Measured [4, 5] 4 3 2 1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 tv / ts [-] 図 13 有効熱伝導率 eff とコンクリート高さ に対するボイド高さの比 ts / tv の関係 Tcl’ : 中央のコンクリート下部での温度低下 量 [℃] Tv : ボイド部での温度低下量 [℃] Tcu’ : 中央のコンクリート上部での温度低下 量[℃] Qc : 周囲のコンクリート部を流れる熱量 [W] 4.おわりに ここでは，並列接続をもつ多層平板系の具体例 としてボイドスラブを取りあげ，その有効熱伝導 率の評価法について検討した． 並列に配列された物体間の熱伝導率あるいは熱 抵抗比が大きく異なる系は，上記の例のほかに， 電子機器の積層基板や固体間の接触界面など，さ まざまである． 今後，このような系に見られる並列接続を典型 的なパターンに分類し，熱抵抗比をパラメータと した一般化を進めていく必要があり，現在，その 手法について検討中である． Qcl’ : 中央のコンクリート下部を流れる熱量 [W] Qv : ボイド部を流れる熱量 [W] Qcu’ : 中央のコンクリート上部を流れる熱量 [W] 図から，このモデルの場合の有効熱伝導率eff, として次式が与えられる． wl t t t wl Ȝ eff , 2 Ȝ c 1 v v Ȝ c v v cl v cu Ȝ wl wl t cl c t v t cu Ȝv 2 (4) 参考文献 [1] 伝熱工学資料 改訂第 5 版，日本機械学会 (2009). [2] 新編 熱物性ハンドブック [日本熱物性学会 編]，養賢堂 (2008). [3] 熱伝導率・熱拡散率の制御と測定評価方法， サイエンス&テクノロジー㈱ (2009). [4] 濱本ら，第 44 回 日本伝熱シンポ講論集， Ⅰ(2007) 256. [5] Y. Hamamoto et al., Proc. of the Asian Thermo -physical Properties Conf., (2007) Paper No. 013. さらに，ここでは，上記の 1 次元平板モデルの いずれが妥当であるかを評価するための補助的な モデルとして，図 10 の下図 (Side view) に関して， 奥行きが無限大の 2 次元モデル 2-D Model を考え， 熱回路網法により数値解析を行った． 3.2 解析結果とモデルの妥当性の検討 図 13 に，1 次元多層平板モデル 1-D Model (1) と 1-D Model (2)に基づく解析結果を，それぞれ，実 線と破線で示した．また，2 次元モデル 2-D Model に基づく解析結果を記号●で示し，濱本ら[4, 5]の 伝熱 2009 年 10 月 [6] ㈱ダイサン、ホームページ http://daisun-web. com/. - 31 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ࠛ࠺ࡘࠤ࡚ࠪࡦ㧽 ࡑ࠶ࠢࠬࡊࡦࠢ(1858㨪1947)ߩഞ❣ A meritorious deed of Max Planck (1858 – 1947) ⧎ సᖗ㧔᧲੩Ꮏᬺᄢቇ㧕 Katsunori HANAMURA (Tokyo Institute of Technology) e-mail: [email protected] ̖࠙ࠖࡦߩℂ⺰ ̆ࡊࡦࠢಽᏓ 1500K 1200K Q (1014 Hz) ࿑ 1 ࠙ࠖࡦߩᴺೣ ࡑ࠶ࠢࠬࡊࡦࠢ㧔1858㨪1947㧕 ---ࠗࠫࡦ࠭ߩℂ⺰ ߪߓߦ 19 ♿ᧃߦ㋕㍑ᬺ߇⋓ࠎߣߥߞߚ࠼ࠗ࠷ߢߪ㧘 ㋶⍹߆ࠄ㋕ࠍขࠅߔߦߚࠅ㧘ࠦࠢࠬࠍΆᢱ ߣߒߡ㧘⫳᳇ᯏ㑐ߢㅍ㘑ߔࠆᾲ㘑㜞Ἱ㋕ᴺ߇⊒ ߐࠇ߹ߒߚ㧚ߎߩߣ߈㧘㋕߇ṁߌࠆࠃ߁ߥ㧘ᒰ ᤨߣߒߡߪ㜞᷷ᐲࠍ᷹ቯߔࠆ᷷ᐲ⸘߇ήߊ㧘ߘ ߩ⦡ߣ᷷ᐲߩ㑐ଥ߇ߒߊ⎇ⓥߐࠇ߹ߒߚ㧚ߎࠇ ߇ࠃߊ⍮ࠄࠇߚࡊࡦࠢߩᴺೣߦߟߥ߇ࠅ㧘ߐࠄ ߦߪ㊂ሶജቇߩ᐀㐿ߌߣߥࠅ߹ߒߚ㧚 ᒰᤨ㧘࠙ࠖࡦߩᴺೣ㧔࿑ 1㧕ߪ㧘ᝄേᢙQ ߇㜞นⷞశ㗔ၞߦߪࠃߊว߁߇㧘ᝄേᢙ߇ૐ ⿒ᄖၞߢߪวࠊߥ㧘৻ᣇ㧘ࠗࠫࡦ࠭ ߩᴺೣ㧔࿑ 2㧕ߪ⿒ᄖၞߢߪࠃߊว߁߇ᝄേ ᢙ߇㜞ߊߥࠆߣ⎕✋ߔࠆ㧚ߘߎߦࡊࡦࠢ߇⊓႐ ߒ㧘ࠛࡀ࡞ࠡߩᦨዊනࠍ⠨߃㧘ߘߩᢛᢙߩ ࠛࡀ࡞ࠡ୯ߩߺขࠅ߁ࠆ↹ᦼ⊛ߥℂ⺰ࠍ⊒ߒ ߹ߒߚ㧚ߥߤߣߞߚ↹㘑ߩ⸥ㅀ߇ᄙߊߺࠄࠇ ߹ߔ㧚ߒ߆ߒߥ߇ࠄ㧘ታ㓙ߦߪߘ߁ߢߪߥߊ ߢ⌕ታ㧘߆ߟ෩ኒߥቇ㘑ߩࡊࡦࠢߦߣߞߡ㧘ข ࠅ߁ࠆᢛᢙߩࠛࡀ࡞ࠡ୯㧘ߣߞߚ⠨߃ᣇࠍ ฃߌࠇࠆߦߪぷふߒߚߣવ߃ࠄࠇߡ߹ߔ㧚ߎ વᾲ 2009 ᐕ 10 ̆ࡊࡦࠢಽᏓ 1500K Q (1014 Hz) ࿑ 2 ࠗࠫࡦ࠭ߩᴺ ߎߢߪ㧘ߘߩࡊࡦࠢߩᴺೣߩዉࠍ㘈ߺߥ߇ࠄ㧘 ߘߩ⠨߃ᣇߦ⸅ࠇߡߺߚ㧚 ࡊࡦࠢߩᴺೣ ౝᝌᑼߩ⊒ 1897 ᐕ߆ࠄ 1900 ᐕߩ 3 ᐕ㑆ߦ⠨߃ᛮߚࡊ ࡦࠢߪ㧘ߘߩ 10 ߦ㧘ᾲߩಽᏓᑼ߇એਅߩࠃ ߁ߦࠊߐࠇࠆߥࠄ߫㧘ోᵄᢙ㗔ၞߦ߅ߡታ 㛎୯ߣ߈ࠊߡࠃߊว߁ߎߣࠍ⊒ߒ߹ߒߚ㧚ߘ ࠇߪ㘧߮ࠅ⻠Ṷߢߞߚࠃ߁ߢߔ[1]㧚 - 32 - J. 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HTSJ, Vol. 48, No. 205 ࠛ࠺ࡘࠤ࡚ࠪࡦ㧽 ߹ߒߚ㧚࠙ࠖࡦߩᱷߒߚℂ⺰߆ࠄHߪᝄേᢙ ߣᲧ㑐ଥߦࠆߎߣߦߥࠅ߹ߔ㧚ߘߩଥᢙ߇ߔ ߥࠊߜࡊࡦࠢቯᢙ h ߢߔ߇㧘ᵄᢙQߦ㡆ߔ ࠆ㡆ሶ߇ hQߩනߢߒ߆ࠛࡀ࡞ࠡߩฃߌข ࠅࠍߒߥ㧘ߣߞߚߎߣࠍ㧘㔚᳇ᭂሶ߹ࠊࠅ ߩ㔚⏛᳇ቇࠍ෩ኒߦቇࠎߢ߈ߚࡊࡦࠢߦߪฃߌ ࠇ߇ߚౝኈߢߞߚߣᕁࠊࠇ߹ߔ㧚ߢߔ߆ࠄ㧘 ᒰᤨ㧘ߎߩℂ⺰ߪ㧘⊒ᓟ߽ᕋߒߍߥℂ⺰ߣߒߡ ߒ߫ࠄߊฃߌࠇࠄࠇߥ߆ߞߚࠃ߁ߢߔ㧚 ߎߩ⚿ᨐߪ㧘ᓟߦࠕࠗࡦࠪࡘ࠲ࠗࡦ߿ࡏࠕߥ ߤߦࠃߞߡ㊂ሶജቇߩၮ␆ߣߥࠅ߹ߔ㧚ߎߩᬺ❣ ߆ࠄࡊࡦࠢߪ㧘̌㊂ሶ⺰ߩῳ̍ߣߒߡ⍮ࠄࠇߡ ߅ࠅ㧘ࡁࡌ࡞‛ℂቇ⾨㧔1918 ᐕ㧕ߩฃ⾨ኻ⽎ߣ ࠅ߹ߒߚ㧚ߐࠄߦ㧘1930 ᐕߦߪ㧘ࠞࠗࠩࡧࠚ ࡞ࡋ࡞ࡓ⎇ⓥᚲߩᚲ㐳ߦዞછߒ߹ߒߚ㧚 ߒ߆ߒ㧘╙ੑᰴ⇇ᄢᚢਛߦߪ㧘1943 ᐕ㧘ࡌ࡞ વᾲ 2009 ᐕ 10 ࡦⓨⷅߦࠃߞߡኅࠍᄬ㧘ᆄߣߦࠛ࡞ࡌᴡ⇎ ߩࡠࠥ࠶࠷ߦ⇹㐿ߒ㧘ߐࠄߦ㧘1944 ᐕߦߪᰴ↵ ߩࠛ࡞ࡧࠖࡦ߇ಣೃߐࠇ㧘⥄り߽ޟ࿖⾚ߩῳߣޠ ߐࠇࠆߥߤᢔߔߢ߁ࠃߚߞߢޘ㧚 ╙ੑᰴ⇇ᄢᚢᓟ㧘ᓐࠍ⸥ᔨߒߡࠞࠗࠩࡧ ࠖ࡞ࡋ࡞ࡓ⎇ⓥᚲߪ⎇ࠢࡦࡊࠬࠢ࠶ࡑޟⓥᚲޠ ߣᡷฬߐࠇ߹ߒߚ㧚ߏሽߓߩࠃ߁ߦ㧘ࡑ࠶ࠢࠬ ࡊࡦࠢ⎇ⓥᚲߪ㧘߽‛ℂቇ⎇ⓥߩਛᔃߣ ߒߡ㧘᭽⎇ߥޘⓥᚑᨐࠍߍߡ߹ߔ㧚 ෳ⠨ᢥ₂ [1] ᾲユߣ㊂ሶ ‛ℂቇฎౖ⺰ᢥ෩ᦠ ‛ℂቇผ ⎇ⓥೀⴕળ✬ ᧲ᶏᄢቇ ળ (1976). [2] JSME ࠹ࠠࠬ࠻ࠪ࠭ વᾲᎿቇ㧘ᣣᧄᯏ᪾ ቇળ✬㧘ਣༀ (2005). - 37 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 プロジェクトＱ ミストサウナ入浴の 7 つの効用 ～皮膚表面の凝縮現象に起因する効用の連鎖～ The Seven Benefits of Mist Sauna Bathing that Originate from Condensation at the Skin Surface 竹森 利和（大阪ガス（株）） Toshikazu TAKEMORI (Osaka Gas Co., Ltd.) e-mail: [email protected] 温風で送り出す方式（水破砕式）である． 2.2 室温制御の目安とミストの粒径 いずれの方式においても，室温を上げるために は暖房機能が必要．サウナとして機能させるには， 室温 40℃，湿度 80～100％が制御の目安である． ミストの粒径は方式によって異なるが，概ね以 下の通り． ＜方式＞ ＜ミスト粒径＞ ノズル噴霧式 80～200μm 気化式 数μm 水破砕式 1μm 以下 1. はじめに 家庭の浴室に手軽に設置できる健康志向の入浴 機器として，ミストサウナ機能付き浴室暖房乾燥 機（商品名「ミストカワック」 ）を 2004 年 4 月に 発売した．商品の発売前から効用研究に着手し， 発売時には「温まり・発汗効果」と「肌水分量の 上昇」をプレスリリースした．以降， 「鼻詰まりの 緩和」「手足の冷え緩和」 「目尻のしわ・目立つ毛 穴の減少」などを含めて合計 7 つの効用を検証し， 学会等で発表してきた． 本稿では，それらの 7 つの効用について紹介す るとともに，それらの発現メカニズムについて伝 熱工学的な解析をもとに考察する． 3. ミストサウナ入浴の７つの効用 3.1 目的 顧客にとっての価値すなわち効用は購買動機に 直結する．ターゲット層の絞りこみと科学的な検 証方法により，訴求力の強い効用開発を目指して きた．表 1 に，これまでに検証した 7 つの効用と ターゲット層を示す． 「女性」に始まり，「アレル ギー鼻炎の人」や「肥満気味の男性，高齢者」な どにターゲット層を広げてきた． 3.2 方法 対象となる効用によって計測項目の違い等はあ るが，概ね以下の方法がとられた． 2. ミストサウナ 2.1 構造とミストの生成方式 図 1 に，ミストサウナ機能付き浴室暖房乾燥機 の構造とミストの生成方式を示す．大別すると 3 方式あり，1）高温水（約 65℃）をノズルから噴 霧する方式（ノズル噴霧式），2）高温水（約 80℃） がチューブ内を流れる熱交換器の外表面に温水拡 散パイプにより温水（約 60℃）を滴下しファンで 送風．気化を促進することで，高湿度の温風を生 成する方式（気化式） ，3）ノズル噴霧された温水 が水破砕面に当たり，飛散した小粒径のミストを 図1 伝熱 2009 年 10 月 ミストサウナ機能付き浴室暖房乾燥機の構造とミストの生成方式 - 38 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 プロジェクトＱ 表1 ‧ 自宅での連浴期間中は，食事量や運動量を変 えず，激しい運動や海外旅行を控えること等 に留意 3.3 結果 （1）温まり・発汗効果 冬季に，体が十分温まり適度な発汗を生じるこ とは，サウナとしての必須機能．その効果は，通 常の入浴（湯温 40℃，入浴時間 10 分）より強く， 安全上の理由で，高温のドライサウナ（室温 80℃ 以上）より弱いことを想定した． 図 2 に，温まり・発汗効果を示す．同図（左）に， 体温上昇（舌下温）と発汗量（厳密には，体重減少 量）を示す．ミストサウナ入浴時の体温上昇は通常 入浴時の 2 倍以上あり，発汗量もほぼ同様な傾向を 示す．同図（右）の皮膚温分布（サーモグラム）か ら，ミストサウナ入浴時では入浴後 20 分経過後で も，手足の皮膚温が高いことがわかる． これらの結果から，ミストサウナ入浴は通常入 浴の約 2 倍（体温上昇と発汗量から）の「温まり・ 発汗効果」があることがわかる． （2）肌水分量の増加 図 3 に，肌水分量の増加率を示す．肌水分量が 高いと，一般にカサカサ感などの肌感覚が改善さ れ，女性では「化粧ののりが良くなる」と言われ 肌の美容・健康に重要な要件と考えられている． 図 3 に 1 回入浴時の肌水分量の増加率と 1 ヶ月連 浴後の肌水分量の増加率[１]を示す．入浴後の肌水 分量の増加率は，ミストサウナ入浴時は約 40％で あり，通常入浴群の約 10％と比べると，格段に大 きい．しかしながら，入浴後の一時的な肌水分量 の増加が美肌効果をもたらすかは不明．そこで 1 ヶ月連浴の前後で調査した．その結果，ミスト サウナ連浴により，平常時（ミストサウナ入浴中 ミストサウナ入浴の７つの効用 効 用 ターゲット顧客 ①温まり・発汗効果 女性・ サウナ嫌いの人 ②肌水分量の増加 ③手足の冷えの緩和 ④鼻詰りの緩和 ⑤しわ・目立つ毛穴 の減少 ⑥体重・腹囲の減少 （メタボ予防） ⑦暑熱馴化 （熱中症対策） 冷えを感じる女性 アレルギー性 鼻炎の人 女性（しわ：中高年、 目立つ毛穴：若年） 分類 健康 美肌 ＱＯＬ 改善 ＱＯＬ 改善 美肌 肥満気味の人 健康 中年男性・高齢者 安全 ＜被験者群の構成＞ ‧ 通常入浴群（8～10 名）とミストサウナ群（8 ～10 名）の 2 つの被験者群を構成 ＜入浴条件＞ ‧ 通常入浴：湯温 40℃，入浴時間 10 分 ‧ ミストサウナ入浴：室温 40℃， 湿度 80～100％． 入浴時間 10 分 ＜入浴実施と計測の場所＞ ‧ 1 回入浴の場合は，当社の環境試験室（室温 24℃，湿度 50％に設定）において入浴し，入 浴中および前後で生理・心理計測を実施 ‧ 連浴の場合は，自宅で入浴を実施．連浴の前 後に，当社の環境試験室（上述と同じ）に於 いて，生理・心理計測を実施（⑦の暑熱馴化 の場合のみ，運動負荷実験を実施） ＜留意事項＞ ‧ 環境試験室での計測時は，実験前日や当日の 被験者の身体条件の統制（睡眠，食事，午前 中の活動制約）を実施 1 0.8 200 150 0.6 100 0.4 50 0.2 0 通常入浴群 ミストサウナ 入浴群 図2 伝熱 2009 年 10 月 皮膚温分布（サーモグラム） 250 肌水分量の増加率[%] （１回入浴後） ＊ ＊ 発汗量 [g] 体温上昇 [℃] 1.2 入浴後 20分経過 時 0 通常入浴群 ミストサウナ 入浴群 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 ミストサウナ 通常入浴群 入浴群 ＊ ＊ 図3 発汗・温まり効果 - 39 - 肌水分量の増加率[%] （１ヶ月連浴後） ＊，＊ 統計的な有意差有り 肌水分量 J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 プロジェクトＱ 域（冷えが緩和） 」であり，この領域のデータは， 通常入浴では 10 人中 3 人，ミストサウナ入浴群で は 10 人中 8 人だった． ミストサウナ入浴群において，手（指）の血流 量の増加が確認されている．阻害されていた手の 皮膚血管の拡張が促され，皮膚血管の活動性（拡 張・収縮のしやすさ）を高めた可能性が考えられる． （5）しわ・目立つ毛穴の減少[4] 女性の 90％以上がお肌の悩みを持つと言われ， 50 代女性の約 70％は「しわ」が，20 代女性の約 60％は「目立つ毛穴」が大きな悩みとのデータが ある． 図 6 に，目尻の小じわ（総面積）と目立つ毛穴 の減少率を示す．1 ヶ月のミストサウナ連浴によ り，目尻の小じわの総面積が約 30％減少し，さら に，入浴中にフェースエクササイズを行なうと， ミストサウナ入浴群では目立つ毛穴の数が約 7％ 減少した．図 6（下）に，目尻の小じわと目立つ 毛穴の計測例を示す． 「しわ」 「目立つ毛穴」の原因は乾燥・紫外線な どによる角質層の剥がれと言われる．ミストサウ ナ入浴により肌水分が増加し，角質層が整えられ たことがこれらの減少に繋がったと考えられる． （6）体重・体脂肪・腹囲の減少[5] 日本人の約 2,000 万人がメタボリックシンドロ ーム（内蔵脂肪型肥満）とその予備軍と言われる． その予防には運動と食事制限が効果的だが，補助 手段としてのミストサウナ入浴の効果を調べた． 図 7（上）に，3 ヶ月の連浴後の体重および腹囲 の減少量を示す．ミストサウナ入浴群では，平均 で体重は 1.50kg，腹囲は 2.84cm 減少した． 図 7（下）に，体重減少の要因についての考察 および入浴後を除く時間帯）にも，肌水分量は約 20％増加することがわかった．角質層の剥がれが 減少し肌からの水分蒸散量が減少することが確認 されており，このことが平常時の肌水分が増加し た要因と考えられる． （3）鼻詰りの緩和[2] 近年，花粉症などのアレルギー性鼻炎に悩む人 の数は増加傾向にある．鼻詰まり症状の緩和は， 日常生活の質や作業の生産性を向上させ，また就 寝前は入眠を助ける． 図 4 に，入浴後 30 分経過時の鼻詰まり感覚の改 善量と鼻腔の容積の増加量を示す．ミストサウナ 入浴では，入浴直後から約 40 分経過後まで，通常 入浴より，鼻詰まり感が改善された．そのことは 鼻腔の容積増加によって裏付けられている． メカニズムとして以下が考えられる．1）ミスト が鼻内を加温・湿潤し，鼻粘膜の血流を改善した， 2）ミストが鼻粘膜のホコリなど鼻づまりの原因と なるものを洗浄した，3）温熱効果により，自律神 経系がより正常な状態に改善された． （4）手足の冷え緩和[3] 冬は屋外の寒さで，夏は乗り物やビル・部屋の 冷房で，体が冷える．手足の冷えで悩む女性は少 なくない． 図 5（左）に，手の温冷感と皮膚温の変化を示 す．ミストサウナ入浴群では，皮膚温は約 1.8℃上 昇し，温冷感は 1 段階（「非常に寒い」～「非常に 暑い」までの 7 段階尺度）改善された．一方，通 常入浴群では，皮膚温の上昇は小さく，温冷感は 改善されなかった． 図 5（右）に，個人データを示す．同図中の肌 色部が「皮膚温が上昇し，温冷感が改善された領 0.6 0.4 0.2 図4 ミストサウナ 入浴群 鼻詰まりの緩和 伝熱 2009 年 10 月 0 ＊ ＊ 1.5 1 ＊ 0.5 0 -0.5 ミストサウナ 通常入浴群 入浴群 図5 - 40 - 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 皮膚温の変化（℃） 1 0.8 通常入浴群 2 1.2 手の温冷感 の増加量[段階] 鼻づまり感覚の改善量 [段階] ＊ ＊ 鼻腔容積の増加量 [cm3] 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 手の皮膚温 の増加量[℃] ＊，＊ 統計的な有意差有り 5 4 通常入浴群 ミストサウナ 入浴群 3 2 1 0 -1 -2 -4 -2 0 2 温冷感の変化 4 手の温冷感と皮膚温の変化 J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 プロジェクトＱ 1500ｇ 連浴に伴う 行動変化 633 ｇ 代謝亢進 522 ｇ Ⴘᇌƭൗᆭ 7Ჟถݲ 345 ｇ 通常入浴群 ミストサウナ 入浴群 図6 目尻のしわ・目立つ毛穴 の減少 図7 体重・腹囲の減少 通常入浴群 入浴群 個人別解析 80 70 80 70 60 50 40 30 20 10 ミストサウナ 0 ＊ ＊ 通常入浴群 ミストサウナ 入浴群 連浴前 60 50 40 30 連浴後 20 10 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 発汗量[mg/cm2/min] 図8 暑熱馴化 4. 効用の発現メカニズム 4.1 温熱効果，保 湿 効 果 [8] ミストサウナ入浴（温度 40℃，湿度 100％）に は，ドライサウナ入浴（温度 70℃，湿度 15％）に 匹敵する「温熱効果」がある[7]．何故，室温が低 いのに大きい温熱効果があるのか？また何故，強 い保湿効果があるのか？ そこで，これらの疑問に答えるために，当社が 開発した人体熱モデル[9]を用いて，ドライサウナ 入浴時とミストサウナ入浴時の伝熱過程について 調べた． （1）入浴時の伝熱過程 図 9 に，入浴 1 分後および 10 分後の人体の受熱 成分（対流・輻射・蒸発/凝縮）と総受熱量を示す． 対流および輻射による受熱は室温と皮膚温の差 に起因するため，ドライサウナ条件の輻射・対流 による受熱量はミストサウナ条件より一桁大きく， 10 分経過後のそれらによる受熱量の減少割合も 小さかった．湿度の低いドライサウナ条件では発 汗が生じる前の入浴 1 分後では蒸発による放熱は なく，発汗量の増加に伴い蒸発による放熱は大き くなり，入浴 10 分後には約 400W もの放熱が生じ た．一方，湿度 100％のミスト条件では皮膚表面 で凝縮が生じ，凝縮熱により人体が加温された． を示す．代謝亢進に加えて，ミストサウナの連浴 に伴う被験者の行動の変容等との複合的な要因が あったと推測される． （7）暑熱馴化（熱中症予防）[6] 地球温暖化やヒートアイランド現象，熱波の到 来等により，熱中症による救急搬送者数は年々， 増加傾向にある． 熱中症の予防対策の一つは「暑さに馴れる（暑 熱馴化） 」こと．暑熱馴化すると，発汗量がアップ し汗の蒸発により体温上昇を抑制し，同時に，汗 腺出口の導管による Na 再吸収機能が高くなり， 汗中 Na 濃度の低下し Na の体外流出を抑制する． 図 8（上）に，発汗量の増加率と汗中 Na 濃度の 減少率を示す．3 ヶ月間のミストサウナ連浴によ り，ミストサウナ入浴群では，発汗量は 89.6％増 加し，汗中 Na 濃度は 65.7％減少した．図 8（下） には，個人別に，連浴前後の発汗量と汗中Ｎａ濃 度について調べた結果を示す．ミストサウナ入浴 群では 8 人中 7 人が，連浴前の「発汗量が少なく 汗中 Na 濃度が高い状態」から，連浴後には「発 汗量が多く汗中 Na 濃度が低い状態」に移行する ことが確認された． これらの結果から，ミストサウナ連浴により 「暑熱馴化する」ことが示された． 伝熱 2009 年 10 月 実験参加 345 ｇ 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 発汗量の増加率[%] 腹囲の減少量[cm] 4 3.5 2 ＊ 3 ＊ 2.5 1.5 2 1.5 1 1 0.5 0.5 0 0 ミストサウナ -0.5 1 2 通常入浴群 入浴群 体重減の要因（仮説） 効果の例 ӫႸހƷƠǘ ዮ᩿ᆢ93ă60mm2 体重の減少量[kg] 2.5 目立つ毛穴 の減少率[%] 目尻のしわ（総面積） の減少率[%] 8 フェースエクサ ＊ 7 40 サイズ併用時 ＊ 6 30 5 20 4 3 10 2 0 1 -10 0 ミストサウナ 通常入浴群 入浴群 汗中Na濃度の減少率[%] ＊，＊ 統計的な有意差有り 50 - 41 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 プロジェクトＱ a) Convection 1 He at Loss [W] Mist 10 min Mist 1 min - 100 - 200 - 300 Dry 10 min Dry 1 min - 400 Heat Loss [W] b) Rad iation 0 -400 -600 - 700 -700 - 800 -800 Dry 10 min Dry 1 min d) Hea t Loss (to tal) 500 0 Ev aporation 300 Dry 10 min 200 1 -10 0 Mist Dry 10 min 10 min -20 0 -30 0 Dry 1 min Mist 1 min 0 - 100 Mi st 1 min -40 0 -50 0 Conden 1 sation Mist 10 min - 200 -60 0 -70 0 -80 0 - 300 図９ Mist 1 0 mi n -300 -500 400 （2）発現メカニズム 1）温熱効果 ドライサウナ条件では，輻射・対流による受熱 が大きいが，発汗が始まると蒸発による放熱が増 加し，過度の体温上昇を防ぐ．一方，ミストサウ ナ条件では，受熱量はドライサウナ条件の輻射と 対流を加えた受熱量の半分以下であり小さいが， 放熱経路がないという特徴がある． したがって，ミストサウナ条件では，ドライサ ウナ条件と比較すると少量の受熱（凝縮熱）があ るが，体内にすべて蓄積されるため，体温が上昇 する．これがミストサウナ入浴で温まり・発汗効 果が生じる理由と考えられる． 2）肌水分量の増加 ミストサウナ条件下では皮膚表面に多量の凝縮 水が発生し，皮膚を加温しながら加湿する．この 凝縮による加温・加湿効果により，肌が膨潤し経 皮の水分吸収率を上げ，肌水分の上昇をもたらし たと考えられる． 4.2 効用の連鎖（仮説） 図 10 に，効用の連鎖（仮説）を示す．元となる 現象は，皮膚表面の凝縮等により生じる「温熱効 果」 「保湿効果」の 2 つである． 温まり効果は，1 ヶ月連浴により，皮膚血管の 活動性を改善し，皮膚温を上昇させ，手足の冷え を改善した．さらに，3 ヶ月の連浴により，代謝 亢進効果に被験者の行動変化による効果（飲水頻 度の増加による食欲抑制等）が加わり， 「体重・腹 囲の減少」を，発汗機能を活性化することで「暑 熱馴化」をもたらした． 1 -200 - 600 100 Mis t 1 min -100 - 500 c) Evap oration He at Loss [W] 0 Dry 1 min 輻射・対流・蒸発成分と総受熱量 総受熱量は入浴直後の 1 分後ではドライサウナ 条件ではミストサウナ条件の 1.81 倍(688W/378W) だ が ， 入 浴 10 分 後 に は そ の 差 は 1.41 倍 (200W/143W)に減少した．ドライサウナ条件では 入浴 3 分後から発汗が生じ，蒸発潜熱による放熱 が増加したためと考えられる．一方ミストサウナ 条件でも同様に入浴 3 分後から発汗が生じたが， 汗が蒸発しないため発汗が人体からの放熱に寄与 しなかった（無効発汗） ． ＜ 1回 の 入 浴 効 果 ＞ 温 熱効果 ①発 刊・温 まり (2 0 04 ) ＜１ヶ 月の 連浴 効果＞ 皮 膚 血 流の 増加 代謝・発汗 機能の亢進 ④手足の冷え緩和 ( 2 00 7 ) ⑥体 重・ 腹囲の 減少 （ 20 0 9） ②鼻詰まり緩和 (2 0 05 ) 保湿効果 ③ 肌水分 量の 増加 （短 期効 果、入浴後） (2 0 0 4) ＜ 3ヶ 月 の 連 浴 効 果 ＞ ⑦ 暑 熱 馴 化 （ 2 0 09 ） 経皮水分 吸収率の上昇 角質層の 剥がれ減少 ③ 肌 水 分 量の 増 加 （長期効果、常時 ） ( 20 0 5) 肌質の改善 乾燥肌 ス キ ン ケ ア ーな ど （未検証） ⑤し わ・ 毛穴の 減少 ( 2 00 7 ) 図 10 効用の連鎖（仮説） 伝熱 2009 年 10 月 - 42 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 プロジェクトＱ 参考文献 [1] MURAKAMI，M.，The Efficacy of Daily Mist Bathing on Physiological Functions of Skin， Proceedings of The Third International Conference on Human-Environment System 一方，保湿効果は，温熱効果との相乗効果によ り，経皮水分吸収率を上げ，角質層の剥がれを減 らした．その結果， 「平常時の肌水分量の増加」「目 尻の小じわと目立つ毛穴の減少」をもたらした． さらに継続することで，乾燥肌やアトピー性皮膚 炎の人のスキンケアーに効果があるのではないか と考えている． [2] 5．終わりに ミストサウナの様々な効用は，高湿度下での皮 膚表面の凝縮現象により生じる「温熱効果」 「保湿 効果」に起因しており，ミストサウナ入浴の継続 （「連浴」 ）により，美容・健康に関する様々な効 用が連鎖的に表出したものと考えられる． [3] [4] [5] ミストサウナが普及し、その入浴法が日本人の 入浴習慣として定着するには，数年～10 年のオー ダーの年月が必要と思われる．ハードの性能アッ プとともに，さらにターゲット層を広げ、訴求力 の強い効用の検証が望まれる．今後も，ミストサ ウナを「美容や健康などに関する現代人の悩みを 解決するツール」と位置づけ，効用研究に取り組 みたい． [6] [7] [8] [9] 伝熱 2009 年 10 月 - 43 - (ICHES'05)，P-514 保手浜勝ら，鼻アレルギーに対するミストサ ウナの効果，耳展（2006） ，49 巻補１号 37－ 40 頁． 中原ら，ミストサウナの継続使用による手足 の冷え緩和効果，第 46 回日本生気象学会 (2007)，P-4． K,Nakahara，Effects of Mist Sauna Bathing and Face Exercise Combination on Skin Beauty，Proc. of Int. Biometeo.(2008)，P-01． 道広和美ら，ミストサウナ 3 ヶ月連浴の効用 ～体重・体脂肪率・腹囲の減少～，第 30 回日 本肥満学会抄録集，p.277 竹森利和ら，ミストサウナの継続使用による 暑熱馴化効果，第 48 回日本生気象学会大会 （2009 年 10 月） ，発表予定 河原ゆう子ら，ドライサウナとミストサウナ の生理的・心理的効果（その 2） ，日本建築学 会大会学術講演梗概集（2001 年 9 月） ，p827-828． 竹森利和，ミストサウナ入浴時の伝熱過程と 快適性，日本機械学会年次大会講演論文集， 2007(3)，p297-298． 竹森利和ら，人体熱モデルの開発，日本機械 学会論文集，61(1995)，584 B． J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ࿖㓙ᵴേળ⼏ႎ๔ ╙㧣࿁ࠕࠫࠕᄥᐔᵗΆળ⼏ႎ๔ Report on the 7th Asia-Pacific Conference on Combustion 㐷⣁ ᢅ㧔㐳ጟᛛⴚ⑼ቇᄢቇ㧕 Satoshi KADOWAKI (Nagaoka University of Technology) e-mail: [email protected] ߪߓߦ ╙ 7 ࿁ࠕࠫࠕᄥᐔᵗΆળ⼏߇㧘2009 ᐕ 5 24 ᣣ㧔ᣣ㧕߆ࠄ 27 ᣣ㧔᳓㧕ߦਗ਼ࠅ㧘บർ㧔บḧ㧕 ߦ߅ߡ㐿ߐࠇߚ㧚࿁߇ 7 ࿁⋡ߣߥࠆߎߩળ ⼏ߪ㧘1997 ᐕߩᄢ㒋ߦᆎ߹ࠅ㧘ߘߩᓟ㧘บධ㧔บ ḧ㧕㧘࠰࠙࡞㧔㖧࿖㧕㧘ධ੩㧔ਛ࿖㧕㧘ࠕ࠺࠼㧔ࠝ ࠬ࠻ࠕ㧕 㧘ฬฎደߢߐࠇߚ߽ߩߢࠆ㧚 ࿁ߩળ⼏ߢߪ㧘ߎࠇࠄߩၞߩΆ⎇ⓥ⠪߇৻ၴ ߦળߒ㧘ߘࠇߙࠇߩ⎇ⓥᚑᨐࠍ⊒ߒߚ㧚ߘߒߡ㧘 ᵴ⊒ߥ⼏⺰ߦ⧎ࠍດ߆ߖߚ㧚 ળ⼏ߩⷐ ࿁ߩ⚵❱ᆔຬળߩ࠴ࠚࠕࡑࡦߪ㧘࿖┙บḧᄢ ቇߩ㚍ዊᐽ㧔Hsiao-Kang Ma㧕ᢎߢߞߚ㧚ห࿖ ߩΆቇળℂ㐳ߢ߽ࠆ㚍ᢎࠍਛᔃߦ㧘ࡠ ࠞ࡞ࠦࡒ࠶࠹ࠖߩᣇ߇ޘදജߒ㧘ળ⼏ߩㆇ༡ߦൕ ߒࠎߢߚ㧚 ળ⼏ߪ㐿ળᑼߩᓟ㧘2 ઙߩၮ⺞⻠Ṷ㧔Plenary Lecture㧕ߣ 2 ઙߩࠛࡀ࡞ࠡ㧒Ά⎇ⓥߦ㑐ߔࠆ ႎ๔߇ߞߚ㧚ߘߩᓟ㧘212 ઙߩ৻⥸⻠Ṷ㧘2 ઙ ߩၮ ⺞ ⻠Ṷ 㧘ਗ ߮ߦ 5 ઙߩ ᓙ⻠ Ṷ㧔Invited Lecture㧕߇ߞߚ㧚 㐿ળᑼ⋥ᓟߩၮ⺞⻠Ṷߪ㧘ࡠࡦࠬࡧࠔࡕ ࠕ࿖┙⎇ⓥᚲ㧔☨࿖㧕ߩ Charles K. Westbrook ඳ ჻ߣ㧘ࡊࡦࠬ࠻ࡦᄢቇߩ Chung K. 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HTSJ, Vol. 48, No. 205 ⴕࠞࡦ࠳ Dr. Tai, C.H., National Pingtung Univ. of Science and Technology (Taiwan, ROC) E-mail: [email protected] Web: http://www.tuat.ac.jp/%7Epctfe/ 11 16() ޯ19(ᧁ) The 7th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing (PSFVIP-7) 㧔㐿㧦Kaohsiung, Taiwan, ROC㧕 2008.10.31 2009.4.15 11 16() ޯ20(㊄) International Conference on Power Engineering-09, Kobe (ICOPE-09) 㧔㐿㧦ᚭᏒ㧕 2008.12.31 Ryosuke Matsumoto 2009.3.31 Kansai University E-mail: [email protected] 11 28() ޯ29(ᣣ) ╙ 33 ࿁ੱ㑆↢ᵴⅣႺ♽ࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ 㧔㐿႐ᚲ㧦ጟᅚሶᄢቇ㧕 12 12 2(᳓) ޯ4(㊄) ╙ 47 ࿁Άࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ 㧔㐿㧦ᧅᏻᏒ㧕 5() ᣣᧄᷙ⋧ᵹቇળ ࠢ࠴ࡖࠪ࠭ 35 ․ߩ࡞ࡉࡃࡁ࠽ࡠࠢࠗࡑޟᕈߣߘߩᔕ↪ޠ 㧔㐿႐ᚲ㧦㑐ᄢቇᎿቇㇱ㧕 ᄢਛᔘൎ㧔ጟᅚሶᄢቇ㧕 FAX㧦092-683-1924 2009.10.16 E-mail: ohnaka㧬fwu.ac.jp http://www.jhes-jp.com/jp/ ᣣᧄΆቇળോዪ ޥ166-8532 ᧲੩ㇺ ᧖ਗ ↰ 3-30-22 ᄢቇ↢දቇળᡰេࡦ࠲ ౝ 2009.9.18 Tel㧦 03-5307-1172, Fax㧦 03-5307-1196 E-mail㧦 [email protected] http://www.combustionsociety.jp/sympo47/ ࠢ࠴ࡖࠪ࠭ㆇ༡ᆔຬળോዪ㧔↰ ਛᢅ༹㧘Ꮉญኼ㧕 Tel&Fax: 06-6879-7316 E-mail: [email protected] http://www.jsmf.gr.jp/schedule.htm ࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓታⴕᆔຬળോዪ ㊁ ஜᄥ㇢ ޥ980-8579 ችၔ⋵บᏒ㕍⪲⨹Ꮞሼ㕍⪲ 2009.10.19 6-6-01 ᧲ർᄢቇᄢቇ㒮ᖱႎ⑼ቇ⎇ⓥ⑼ Fax: 022-795-4541 E-mail㧦[email protected] http://www2.nagare.or.jp/cfd/cfd23/ 2009.8.31 2009.7.17 2009.11.20 12 16(᳓) ޯ18(㊄) ╙ 23 ࿁ᢙ୯ᵹജቇࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ 㧔㐿㧦บᏒ㧕 2009.9.12 12 17(ᧁ) ޯ18(㊄) ╙ 18 ࿁ᓸ☸ൻࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ 㧔㐿႐ᚲ㧦Ꮊᄢቇකቇㇱ㧕 2009.10.9 1 21(ᧁ) ޯ22(㊄) GTSJ ࠟࠬ࠲ࡆࡦࡒ࠽(╙ 38 ࿁㧕 㧔㐿㧦᧲੩ㇺ᷼㧕 2 2(Ἣ) ޯ3(᳓) 16th Symposium on "Microjoining and Assembly Thechnology in Electronics" 㧔㐿㧦ᮮᵿᏒ㧕 7 25(ᣣ) ޯ28(᳓) 8th International Energy Conversion Engineering Conference (IECEC2010) 㧔㐿㧦Nashville, Tennessee, USA㧕 2009.11.13 http://www.ilass-japan.gr.jp 㪉㪇㪈㪇 ᐕ㩷 વᾲ 2009 ᐕ 10 http://wwwsoc.nii.ac.jp/gtsj/ 2009.9.4 (␠)ṁធቇળ Mate 2010 ോዪ ޥ101-0025 ᧲੩ㇺජઍ↰↰ਭ㑆↸ 2009.11.24 1-11 http://wwwsoc.nii.ac.jp/jws/research/micro/mate /Mate2010.html 2009.11.19 http://www.aiaa.org/content.cfm?pageid=230&lu 2010.7.8 meetingid=2348&viewcon=other1144&id=1144 - 54 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ⴕࠞࡦ࠳ ᐔᚑ ᐕᐲᣣᧄવᾲቇળቇⴚ⾨ᛛⴚ⾨ᅑബ⾨ߩ㓸ߩ߅⍮ࠄߖ http://www.htsj.or.jp/award/award_info_2009-j.html ᣣᧄવᾲቇળߪ㧘ቇⴚ⾨㧘ᛛⴚ⾨㧘߅ࠃ߮ᅑബ⾨ࠍ⸳ߌߡ߹ߔ㧚ߟ߈߹ߒߡߪ㧘ਅ⸥ߩⷐ㗔ߦᓥߞߡᧄ ᐕᐲߩ㓸ࠍⴕ߹ߔߩߢ㧘⥄⮈㧘ઁ⮈ࠍࠊߕ㧘ᄙᢙߏᔕਅߐ㧚 㧝㧚ኻ⽎ߣߥࠆᬺ❣ 㧔㧝㧕 ቇⴚ⾨ߩኻ⽎ߪ㧘ේೣߣߒߡ㧘ᦨㄭ 3 ᐕ㑆ߩ Thermal Science and Engineering ߦឝタߐࠇߚ㧘 ࠆߪ㧘ᦨㄭ 5 ࿁ߩᣣᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓߦ߅ߡ⊒ߒ㧘࿖ౝᄖߢክᩏߩࠆቇⴚ⺰ᢥ㓸ߦឝタߐ ࠇߚવᾲߦ㑐ߔࠆఝ⑲ߥ⎇ⓥ⺰ᢥߣߒ߹ߔ㧚ߥ߅㧘ฃ⾨ኻ⽎⎇ⓥ⺖㗴ฬߪ㧘ᔅߕߒ߽⺰ᢥ㗴⋡ߣ৻⥌ ߔࠆᔅⷐߪࠅ߹ߖࠎ㧚߹ߚ㧘Thermal Science and Engineering ߦឝタߐࠇߚ⺰ᢥߪ㧘ᣣᧄવᾲࠪࡦ ࡐࠫ࠙ࡓߦ߅ߌࠆ⊒ߩήߦ߆߆ࠊࠄߕ㧘ฃ⾨ߩኻ⽎ߣߥࠅ߹ߔ㧚 㧔㧞㧕 ᛛⴚ⾨ߩኻ⽎ߪ㧘ߐࠇߚఝ⑲ߥવᾲᛛⴚߣߒ߹ߔ㧚 㧔㧟㧕 ᅑബ⾨ߩኻ⽎ߪ㧘ේೣߣߒߡ㧘ᦨㄭ 3 ࿁ߩᣣᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓߩߕࠇ߆ߦ߅ߡఝ⑲ߥ⺰ᢥ ࠍ⊒ߒߚ⧯ᚻ⎇ⓥ⠪㧔⊒ᤨߦ 30 ᱦ⒟ᐲએਅߩ⠪㧕ߣߒ߹ߔ㧚 㧔㧠㧕 ቇⴚ⾨߅ࠃ߮ᅑബ⾨ߩኻ⽎⾗ᩰߪ㧘ේೣߣߒߡᧄળળຬߦ㒢ࠅ߹ߔ㧚 㧔㧡㧕 ⿅⾨ᢙߪ㧘ቇⴚ⾨ 2 ઙ⒟ᐲ㧘ᛛⴚ⾨ 1 ઙ⒟ᐲ㧘ᅑബ⾨ 4 ઙ⒟ᐲߣߒ߹ߔ㧚 㧞㧚ㆬ⠨ᣇᴺ 㧔㧝㧕 ฦ⾨ߩㆬ⠨ߪ㧘ޟᓆㆬ⠨ᆔຬળޟ߇ޠᣣᧄવᾲቇળ⾨ክᩏㆬ⠨ᣇᴺౝⷙߔ߹ⴕߡߞࠃߦޠ㧚 㧔㧞㧕 ᓆㆬ⠨ᆔຬળߪ㧘ߩઁߦฦ⾨ߩࠍផ⮈ߔࠆߎߣ߇᧪ࠆ߽ߩߣߒ߹ߔ㧚 㧟㧚ឭᦠ㘃 㧔㧝㧕ᚲቯ↪⚕ ޟᣣᧄવᾲቇળቇⴚ⾨ ↳⺧ᦠផ⮈ᦠ ޠ㧨ቇⴚ⾨↪ Word ࡈࠔࠗ࡞㧪 ޟᣣᧄવᾲቇળᛛⴚ⾨ ↳⺧ᦠផ⮈ᦠ ޠ㧨ᛛⴚ⾨↪ Word ࡈࠔࠗ࡞㧪 ޟᣣᧄવᾲቇળᅑബ⾨ ↳⺧ᦠផ⮈ᦠ ޠ㧨ᅑബ⾨↪ Word ࡈࠔࠗ࡞㧪 ฦ⾨ߦᒰߔࠆ↳⺧ᦠផ⮈ᦠ 1 ㅢ ↪⚕ߪ⸥ࡎࡓࡍࠫ߆ࠄ࠳࠙ࡦࡠ࠼ߒߡߏ↪ߊߛߐ㧚ቇⴚ⾨㧘ᛛⴚ⾨㧘ᅑബ⾨ߘࠇߙࠇߦ↳⺧ ᦠផ⮈ᦠ߇⇣ߥࠅ߹ߔߩߢ㧘ߏᵈᗧߊߛߐ㧚 㧔㧞㧕⺰ᢥᛮ߹ߚߪᛛⴚౝኈෳ⠨⾗ᢱ 6 ㇱ 㧔㧟㧕ᣣᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ⻠Ṷ⺰ᢥ㓸ᛮ 6 ㇱ 㧔ቇⴚ⾨ᅑബ⾨ߩߺ㧕 㧠㧚ឭᦼ㒢㧦 ᐔᚑ 21 ᐕ 12 18 ᣣ㧔㊄㧕 㧡㧚ឭవ߅ࠃ߮วࠊߖవ ޥ182-8585 ᧲੩ㇺ⺞ᏓᏒ⺞Ꮣࡩਐ 1-5-1 㔚᳇ㅢାᄢቇ ⍮⢻ᯏ᪾Ꮏቇ⑼ ጊ↰ᐘ↢ ተ E-mail㧦 [email protected]㧘Tel㧦042-443-5434㧘FAX㧦042-484-3327 વᾲ 2009 ᐕ 10 - 55 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205 ᐔᚑ ᐕᐲ ᣣᧄવᾲቇળ⾨ ቇⴚ⾨ ↳⺧ᦠផ⮈ᦠ ᵈ⸥㧦ᣣᧄવᾲቇળ⾨ޟቇⴚ⾨ߪޠએਅߩࠃ߁ߦⷙቯߐࠇߡ߹ߔ⺧↳ޕផ⮈ߦߚߞߡߪߏᵈᗧਅߐޕ 㧝㧚 ቇⴚ⾨ߪޔේೣߣߒߡᦨޔㄭ㧡࿁ߩᣣᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓߦ߅ߡ⊒ߒޔThermal Science and Engineering ߩઁߩߘߪߚ߹ޔ࿖ౝᄖߢክᩏߩ ࠆ⺰ᢥ㓸ߦឝタߐࠇߚఝ⑲ߥવᾲߦ㑐ߔࠆ⎇ⓥࠍਥ⊛ߦⴕߞߚ⎇ⓥ⠪ߣߘߩห⎇ⓥ⠪ࠍኻ⽎ߣߔࠆ߅ߥޕ㧘ฃ⾨⎇ⓥ⺖㗴ฬߪᣣᧄવᾲ ࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓߢߩ⊒⺰ᢥฬߣ෩ኒߦ৻⥌ߔࠆߎߣࠍⷐߒߥޕ 㧞㧚 ቇⴚ⾨ߩฃ⾨⾗ᩰ⠪ߪේೣߣߒߡᧄળળຬߦ㒢ࠆޕ ↳⺧⠪ផ⮈⠪ฬ ᚲዻ ㅪ⛊వ ޥ 㔚 ශ e-mail ฃ⾨⠪㧔̪ห⎇ⓥ⠪ᰣߪㆡቱჇᷫߒߡߊߛߐᦠ⺧↳ޕផ⮈ᦠ߇㧞㗁ߦࠊߚߞߡ߽߆߹߹ߖࠎ㧕㧦 ⎇ⓥઍ⠪ ᳁ฬ㧔߰ࠅ߇ߥ㧕 ᚲዻ ⡯ฬ ળຬ⾗ᩰ غᱜળຬ غቇ↢ળຬ غฬળຬ ㅪ⛊వ ޥ 㔚 e-mail ห⎇ⓥ⠪ ᳁ฬ㧔߰ࠅ߇ߥ㧕 ᚲዻ ળຬ⾗ᩰ غᱜળຬ غቇ↢ળຬ غฬળຬ ⡯ฬ ㅪ⛊వ ޥ 㔚 e-mail ห⎇ⓥ⠪ ᳁ฬ㧔߰ࠅ߇ߥ㧕 ᚲዻ ⡯ฬ ળຬ⾗ᩰ غᱜળຬ غቇ↢ળຬ غฬળຬ ㅪ⛊వ ޥ 㔚 e-mail ฃ⾨ኻ⽎⎇ⓥ⺖㗴ฬ㧦 㑐ㅪ⎇ⓥߩᣣᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ⊒㧔̪ේೣߣߒߡᦨㄭߩ㧡࿁ߦ㒢ࠆޕ߹ߚߪߘߩࠦࡇ6 ㇱᷝઃ㧕 㧦 ⺰ᢥ㗴ฬ ⪺⠪ฬ ╙ ࿁ᣣᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ⻠Ṷ⺰ᢥ㓸 ╙ޔᏎ ޔг 㗁 ޔᐕ ฃ⾨ኻ⽎⎇ⓥౝኈߩ⊒ᬺ❣㧔̪߹ߚߪߘߩࠦࡇ6 ㇱᷝઃ㧕 㧦 ⺰ᢥ㗴ฬ ⪺⠪ฬ ឝタ ╙ Ꮞ ╙ޔภ ޔг 㗁 ޔᐕ ↳⺧ផ⮈ℂ↱㧦 વᾲ 2009 ᐕ 10 - 56 - J. 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HTSJ, Vol. 48, No. 205 熱流束センサーは、熱エネルギーの移動密度（W/cm2 ） に比例した直流電圧を出力 します。弊社の製品は米国バージニア工科大学が開発した新しい技術をVatell社で 商品化したもので、 大変手軽に高速・高精度で熱流量の測定をすることができます。 特に応答速度の早いこと、 センサーからの出力レベルが高いことが特徴で、熱流束 マイクロセンサー（ HFM）では、応答速度最高６マイクロ秒を達成しています。 熱流束マイクロセンサー 特 徴 使用例 ● 最高速の応答（約 6μ秒） ● 850℃まで外部冷却不要 ● 低雑音 / 高感度 ● 熱流束と温度を測定 ● 伝導、対流、輻射に等感度 ● エンジン内壁の熱伝達状態観察 ● ロケットエンジンのトラバース実験 ●タービンブレード熱風洞試験 ● 自動車用エアーバッグ安全性試験 ●ジェットエンジンバックファイヤー試験 ガードン型円形フォイルセンサー 水冷却型 センサー本体の構造は、薄膜フォイル･ディスクの中心と周囲の温度差を 測定する、差動型熱電対をとなっています。フォイル･ディスクはコンスタンタン で作られており、 銅製の円柱形ヒートシンクに取り付けられています。水冷式 は取付け場所の自由度が高く長時間の測定が可能です。 使用例 熱伝導 冷却型 ● 焼却炉・溶鉱炉の熱量測定 ● 火災実験の際の輻射熱ゲージ ● バーナーなど熱源の校正用基準器 ● 着火性・燃焼性試験（ISO5657,5658,5660） ● 米国連邦航空局のファイヤー･スモークテスト シート状熱流束センサー センサーは銅とニッケルのサーモパイルから構成されており、測定対象物 に貼付けて使います。センサーは厚さが 0 . 2 mmと薄いので、柔 軟 性に 富んでおり、直径1インチの円筒形に湾曲させる事が出来ますので、 パイプ などに貼り付けてお使いになるには最適です。 使用例 熱流束センサー 校 正サ ービス ● 電気・電子機器内の発熱・放熱状態測定 ● 熱交換器の効率測定 ● パイプの放熱状況測定 熱流束センサーの校正作業をお引き受けいたします。校正証明書は 米国基準局NISTにトレーサブルです。校正設備の物理的な制約で、 お引き受けできない場合もあります。ご相談ください。 〒106-0031 東京都港区西麻布 3-24 -17 霞ビル 4F TEL: 03-5785-2424 FAX: 03-5785-2323 URL E-mail [email protected] 䮍䭶䮕䭱䮜䭪䮀䬾䯸⁛⥄䬽㜞ᐲᛛⴚ䭡ᜬ䬳ᶏᄖ䮨䯃䭲䯃䬽 ᾲᵹ⸘䯻ᾲᵹ᧤䮂䮺䭼䯃䭡䬣⚫䬦䬵䬓䭍䬨䫻 䎃 CAPTEC ␠ 䯴䮜䮰䮺䮀䯵䎃 CAPTEC ␠䬾䯸⁛⥄䬽㜞ᐲᛛⴚ䬺䭗䭙䯸ૐᾲᛶ᛫䬶㜞ᗵᐲ䬹ᾲᵹ᧤䮂䮺䭼䯃䭡㐿⊒䯂ㅧ⥌䬦䬵䬙䭙䭍䬨䫻 ⅣႺ᷷ᐲ䬛ᄌൻ䬦䬵䭑ᗵᐲ䬾Ᏹ䬺৻ቯ䬶䯸ᾲᵹ᧤୯䬺Ყ䬦䬮㔚䭡㜞♖ᐲ䬺ജ䬦䭍䬨䫻ユ䮂䮺䭼䯃 䬾䯸ユᾲ䬽䭎䭡⸘᷹䬨䭚↹ᦼ⊛䬹䮂䮺䭼䯃䬶䬨䫻․ᵈᒻ⁁䭑ᛚ䬲䬵䬙䭙䭍䬨䫻 䎃 ᾲᵹ᧤䮂䮺䭼䯃䎃 䎃 䭼䭫䮁䰆 ᾲᛶ᛫୯䰆 ᾲવዉ₸䰆 ᷷ᐲ▸࿐䰆 ᔕ╵ㅦᐲ䰆 ᨵエᕈ䰆 䭱䮞䭾䮮䮺䰆 ․ᵈຠ䰆 5䐙5䱊300䐙300 [mm] 䯴ෘ䭎䰆0.4 [mm]䯵 0.00015 [䛐/(W/m2)] 2.7 䰧W/mK䰩 䯹200䱊200 [䛐] ⚂ 200 [ms] 䮜䮳䭴䭾䮝䮲䯹⋥ᓘ 30 [mm] 䬺ᒭᦛ 䮱䭿䮊䮐䯹ᐔ㕙↪ ᷷ᐲ⸘᷹↪ T ဳᾲ㔚ኻౝ⬿ ᦨ㜞᷷ᐲ 350 [䛐]䭍䬮䬾 380 [䛐]䯸㒐᳓ടᎿ 䎃 ユ䮂䮺䭼䯃䎃 䎃 䭼䭫䮁䰆 ෘ䭎䰆 ᷷ᐲ▸࿐䰆 ᔕ╵ㅦᐲ䰆 ᨵエᕈ䰆 䭱䮞䭾䮮䮺䰆 ․ᵈຠ䰆 ᵄ㐳㗔ၞ䰆 5䐙5䱊50䐙50 [mm] 0.25 [mm] 䯹200䱊250 [䛐] ⚂ 50 [ms] ⋥ᓘ 30 [mm] 䬺ᒭᦛ ᷷ᐲ⸘᷹↪ T ဳᾲ㔚ኻౝ⬿ ᦨ㜞᷷ᐲ 350 [䛐]䭍䬮䬾 380 [䛐] ᐢᏪၞ䯴นⷞ䯷⿒ᄖ䯵䯻ᮡḰ䯴⿒ᄖ䯵 䬈䭩䮞䮱䭸䯃䭾䮮䮺䬉 䧆વᾲ৻⥸䎃 䎃 䧆᷷ᾲⅣႺ䎃 䎃 䧆䭼䯃䮥䮲䮥䮔䭴䮺䎃 䎃 䧆㘩ຠ䯻⺞ℂ䯹ᚑ䭱䯃䮝䮺䎃 䎃 䧆䭺䮺䭶䮱䯃䮏䯂ਛၒ⸳ 䧊ᒰ␠䬶䬾䫺CAPTEC ຠ䬺ᦨㆡ䬹䮎䯃䮆䮴䭳䯃䭑ขᛒ䬲䬵䬙䭙䭍䬨䫻䎃 䬙᳇シ䬺䬙䬓ว䭞䬪ਅ䬤䬓䫻 㒢ળ␠ ᧄ 䮍䭶䮕䭱䮜䭪䮀䎃 䎃 䯴CAPTEC ␠ᣣᧄ✚ઍℂᐫ䯵䎃 䎃 䎃 䎃 䎃 䎃 䎃 䎃 䎃 䎃 URL: http://www.techno-office.com/ ␠䰆 䬊225-0011䎃 ᄹᎹ⋵ᮮᵿᏒ㕍⪲䬑䬥䭎㊁ 3-20-8-B TEL. 045 (901) 9861䎃 䎃 FAX. 045 (901) 9522 ✬㓸 ㇱળࡁ࠻ Note from the Editorial Board ᧄภߪ㧘᷹ࠅߦߊߌࠇߤᔅⷐߥᾲ‛ᕈ୯ߣ㗴ߒߡ․㓸ࠍ⚵ߺ߹ߒߚ㧚ᔅߕߒ߽‛ᕈ୯ߩߺ ߩߢߪߥߊ㧘⸘ࠅߦߊ᷷ᐲߦߟߡ߽ߏၫ╩ߚߛ߈߹ߒߚ㧚ߘߩᤄ㧘㋕߇ṁߌࠆ߶ߤߩ ᷷ᐲࠍߤߩࠃ߁ߦ᷹ࠆ߆㧘ߣߞߚᛛⴚ߇㧘ᓟߩ㊂ሶജቇߦ⊒ዷߒߡߞߚߎߣߪߏሽ⍮ߩߣ ߅ࠅߢࠅ㧘ᧄภߦ߅ߡ߽ࠛ࠺ࡘࠤ࡚ࠪࡦ Q ߢขࠅߍ߹ߒߚ㧚ߘߩᤨઍ⢛᥊ߦࠃࠅⷐ᳞ ߐࠇࠆ᷷ᐲၞ㧔㋕ߩⲢὐ߆ࠄᭂૐ᷷㧕߿♖ᐲ㧔ᄢⷙᮨᦸ㆙㏜ߥߤߩ㧘᷷ᐲ▤ℂߦࠃࠆᾲ⤘ ᒛᓮ㧕㧘᷹ቯ▸࿐㧔ⷙᮨ߆ࠄ࠽ࡁࠬࠤ࡞㧕ߥߤ߇⇣ߥࠅ߹ߔ㧚ㅊ᳞ߔࠇ߫ߔࠆ߶ߤ㧘 ߘߩ᷹ቯེ߽ᄢដ߆ࠅߣߥࠅ㧘ዊߐߥ⎇ⓥቶߢߪኻᔕߢ߈ߥߊߥࠅߟߟࠆࠃ߁ߦᕁࠊࠇ߹ߔ㧚 ߒ߆ߒߥ߇ࠄ㧘࠼ࠗࡃ1 ᧄߦࠃࠆశゲ⺞ᢛߦࠃߞߡ㊄ዻ㕙₸ࠬࡍࠢ࠻࡞ߩ࠳ࠗ࠽ࡒ ࠶ࠢߥᤨ㑆ᄌൻ߇ᝒ߃ࠄࠇ㧔ᧄภ⚕ⵣߩࠣࡆࠕෳᾖ㧕㧘ߘߎ߆ࠄᄙߊߩ⋉ߥᖱႎ߇ᓧࠄ ࠇࠆߩߺߥࠄߕ㧘ᓔᐕߩᄢᓮᚲࠄߩ⠨߃ᣇߦ৻⍹ࠍᛩߓࠆ⚿ᨐ߽ᓧࠄࠇࠆ႐ว߽ࠅ߹ߔ㧚߆ ߟߡࡊࡦࠢߪ㧘ᒰᤨߩᢎ߆ࠄ‛ޟℂቇߦߪ㊀▫ߩߔߺࠍߟߟߊࠃ߁ߥ࠹ࡑߒ߆ߥߊ㧘ᱷ ߐࠇߚⓨᵢ߽㑆߽ߥߊ⸃ߔࠆߛࠈ߁ߣޠ⡞߆ߐࠇ߹ߒߚ㧚ߘࠇߦ߽ߍߕߦ⠨߃ᛮߚ ⚿ᨐ߇ฬߥࡊࡦࠢߩᴺೣߣߒߡታࠍ⚿߮߹ߒߚ㧚࿁ߩ․㓸߆ࠄ߽㧘߹ߛ߹ߛߘ߁ߒߚ࠹ ࡑ߇ᱷߐࠇߡࠆࠃ߁ߦ߽⺒ߺขࠇ߹ߔ㧚ߎ߁ߒߚ⼏⺰߇⛮⛯ߒߡ⛯ߌࠄࠇࠆࠃ߁ߥ⸥ࠍ ᓟߣ߽ឝタߒߡ߈ߚߣᕁ߹ߔ㧚 ᒁ߈⛯߈ߏᡰេ⾦ࠅ߹ߔࠃ߁߅㗿ߚߒ߹ߔ㧚 ⧎ సᖗ 㧔᧲੩Ꮏᬺᄢቇ㧕 Katsunori Hanamura (Tokyo Institute of Technology) e-mail: [email protected] ળ㐳 ጊ↰ᐘ↢㧔㔚᳇ㅢାᄢቇ㧕 ㇱળ㐳 ⧎సᖗ㧔᧲੩Ꮏᬺᄢቇ㧕 ᆔ ຬ 㧔ℂ 㧕⍹Ⴆ ൎ㧔ንጊ⋵┙ᄢቇ㧕 ⮮ጟᕺሶ㧔 㧔ᩣ㧕㩖㨱㩧㩂㩆㨸㩏㩣㨯㩖㩣㨼㨹㩎㩨㧕 ᧼⼱⟵♿㧔ฬฎደᄢቇ㧕 ᯅᧄᓞ↵㧔ᐢፉᄢቇ㧕 ᷓᎹ㓷ᐘ㧔ਃ⪉㊀Ꮏ㧕 㧔⹏⼏ຬ㧕৻ᴺᏧ⨃ବ㧔ਃ⪉㔚ᯏ㧕 ਭⷺ༑ᓼ㧔ᄢ㒋ࠟࠬ㧕 ⼱ਭ㧔ᚭ㍑ᚲ㧕 ⊕ᮯ ੌ㧔᧲੩ᄢቇ㧕 㥱⮮ථᔒ㧔᧲੩Ꮏᬺᄢቇ㧕 ቬ㋕㓶㧔NEDO㧕 ᄢ㜞ᒄ㧔࠾࠴ࠕࠬ㧕 ↰ፒ ⼾㧔ᣣ↥⥄േゞ㧕 㧔ࠝࡉࠩࡃ㧕 㤥ဈବ㓶㧔㍑ࠨ࠴㧕 ንኼᄦ㧔ᾢᧄᄢቇ㧕 TSE ࠴ࡈࠛ࠺ࠖ࠲ 㐷ೣ㧔⾐ᄢቇ㧕 ✬㓸ᐙ ⍹↰⾫ᴦ㧔⾐ᄢቇ㧕 ✬㓸 ോዪ㧦 ᧲੩Ꮏᬺᄢቇ⚛ᓴⅣࠛࡀ࡞ࠡ⎇ⓥࡦ࠲ ⧎సᖗ ޥ152-8552 ᧲੩ㇺ⋡㤥ᄢጟጊ 2㧙12㧙1 I1-24 Tel&Fax: 03-5734-3705㧘[email protected] વᾲ 2009 ᐕ 10 - 67 - J. HTSJ, Vol. 48, No. 205