JP7616564B2

JP7616564B2 - 熱貫流率測定装置及び方法

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Publication number: JP7616564B2
Application number: JP2021039510A
Authority: JP
Inventors: 隆博筒本; 浩治長谷川; 紘志末村
Original assignee: Hiroshima Prefecture
Current assignee: Hiroshima Prefecture
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2025-01-17
Anticipated expiration: 2041-03-11
Also published as: JP2021162579A

Description

本発明は、断熱性能を測定する測定対象物の測定対象範囲の面形状が、平面、曲面又は三次元での変化がある面のいずれかの面形状であっても熱貫流率を測定することができる熱貫流率測定装置及び方法に関する。

非特許文献１には、建築用構成材の断熱性測定方法として校正熱箱法及び保護熱箱法が記載され、該保護熱箱法は保護熱箱の中に加熱箱が設置され、保護熱箱は試験体表面と平行な損失熱量と加熱箱周壁部からの損失熱量を最小にするように制御され加熱箱への供給熱量に基づき試験体通過熱量を測定する技術であるが、試験体表面と平行な損失熱量と加熱箱周壁部からの損失熱量をともに０とする理想状態での測定は困難である。そこで保護熱箱法を基に改善された校正熱箱法は加熱箱への供給熱量から試験体表面と平行な損失熱量と加熱箱周壁部からの損失熱量を差し引いて試験体通過熱量を測定する技術が開示されている。

また、「８．３サーモパイル」に記載されているようにサーモパイルは加熱箱周壁部の熱流を監視するために用いられ、「８．５温度制御」には加熱箱、保護熱箱及び冷却チャンバー内の空気温度の変動を連続した２回の測定期間で試験体両側の空気温度差の１％以内と記載されている。他方、校正熱箱法の装置は「５．２校正熱箱法」に記載されているように装置全体が恒温室内に設置される。「７．２．１箱の構造」には加熱箱は気密材で試験体に密着させると記載されている。

非特許文献２には、建具の断熱性試験方法について記載され、「図３校正熱箱法試験装置（断面）」に記載されているように、高温室と低温室の境界に試験体が設置され、その試験体の高温室側に熱箱が設置されて、日本産業規格ＪＩＳＡ１４２０の規定に従って造られかつ該規定に従って試験体の熱貫流率を測定する方法が開示されている。

特許文献１には、保冷車体の外形寸法等の寸法、保冷車体内の温度等の温度情報、保冷車体内に設置された伝熱ヒータの電圧をデジタル量にして検出するヒータ電圧トランスジューサ等から熱貫流率を演算する保冷車体の熱貫流率自動測定装置が開示されている。

特開平２－２７２３３４号公報

日本産業規格ＪＩＳＡ１４２０日本産業規格ＪＩＳＡ４７１０

ハイブリッド車や電気自動車等の自動車の空調性能の効率化や燃費改善のために自動車の車内の断熱性能の向上が求められている。そこで、自動車の乗員が乗る車内の周壁を形づくる部品、例えばバックドア、フロントドア、リアドア又はルーフ等の部品ごとの断熱性能の評価が簡易にできる方法が求められつつある。

非特許文献１では、図５（ａ）に示すように、試験体２５の厚さ方向の高温側に接する一方の面から低温側に接する他方の面への通過熱量から熱貫流率は、加熱箱２１、保護熱箱２２、冷却チャンバー２３、加熱手段２４、送風手段２６、試験体２５を備えた保護熱箱法試験装置２０を使用して、試験体２５の熱流に対して垂直な面積Ａの値と、加熱箱２１側の雰囲気温度Ｔｎｉから冷却側の雰囲気温度Ｔｎｅを減算した値とを乗算した値で、試験体通過熱量Φ１を除算することにより求められる。また、加熱箱２１側の雰囲気温度Ｔｎｉ及び冷却側の雰囲気温度Ｔｎｅは、一定であることを要件としている。

前記試験体通過熱量Φ１は、加熱箱２１内に内設した加熱手段２４及び送風手段２６の発熱量Φｐから、加熱箱２１の周壁部から保護熱箱２２側に向けて通過する熱量Φ３と試験体２５表面と平行な損失熱量Φ２を減算する。非特許文献１の「５．１保護熱箱法」には「理想的にはΦ２＝Φ３＝０であるが、実際の測定においてはΦ２＝Φ３＝０とすることは困難であり、Φｐに対してΦ２及びΦ３の校正が必要になる。」と記載されている。このため、損失熱量Φ２及び通過熱量Φ３を予め校正しなければならない煩わしさがあるという問題があった。

非特許文献２の校正熱箱法試験装置３０は、図５（ｂ）に示すように、高温室３２、低温室３３の境に設置され、加熱箱３１、加熱箱３１内に内設する加熱手段３４、送風手段３５及びバッフル３６、低温室３３内に設置するバッフル３８及び送風手段３７、試験体４０を装着する高い断熱性を有する取付パネル３９を備えている。熱流の流れは図５（ａ）に示す保護熱箱法試験装置２０とほぼ同じであるが、試験体４０の表面と平行な損失熱量Φ２に該当する損失が高い断熱性を有する取付パネル３９によりほぼ無視できるようにしている。よって、非特許文献２についても加熱箱３１の周壁部から高温室３２側に向けて通過する熱量Φ３については、事前に熱抵抗が既知の校正板を用いて校正しておかねばならない煩わしさがあるという問題があった。

また、図５（ａ）又は（ｂ）に示すように、非特許文献１に規定する熱貫流率測定装置２０及び非特許文献２に規定する熱貫流率測定装置３０はいずれも建築用構成材を測定する目的で規定されており、基本的にはいずれも平板状体を測定することから、加熱箱２１又は３１の上端縁部形状は凹凸がない直線状の形状である。したがって、自動車部品のバックドア等の三次元で変化する形状を持つ試験体すなわち断熱性能測定対象物１０の熱貫流率を測定するためには、例えば図１１又は図１２に示すように、加熱箱７１の上端縁部形状や加熱箱７１を囲繞する保護熱箱７２の上端縁部形状を自動車部品のバックドア等の三次元で変化する形状に合わせて専用の加熱箱７１や保護熱箱７２を製作しなければならなかった。

例えば、自動車のバックドアの熱貫流率を測定するには、図１１に示すように加熱手段３及び送風手段４を備えた加熱・送風手段７３を内設した加熱箱７１の上縁部形状、及び、保護熱箱７２の上面形状をバックドア７４の形状に合うようにバックドア専用の形状を有する熱貫流率測定装置７０を製作し、図１２（ａ）又は（ｂ）に示すように熱貫流率測定装置７０の開口部にバックドア７４を載置して加熱箱７１内を閉塞状態にして熱貫流率を測定する。このことは、特定部品専用の熱貫流率測定装置を異なる形状を有する部品ごとに製作しなければならないことから、投資効率が極めて低く、かつ多くの種類の熱貫流率測定装置の置き場に困るという問題があった。

また、非特許文献１に規定する熱貫流率測定装置２０、又は非特許文献２に規定する熱貫流率測定装置３０は、恒温室等の部屋においての測定、及び、測定対象部品を単体で持ち込み熱貫流率測定装置に取り付けて測定することを前提としているので、例えば自動車部品のバックドア等を自動車から取り外して持ち込まなければ測定できないという煩わしい問題があった。

さらに、非特許文献１に規定する熱貫流率測定装置２０、又は非特許文献２に規定する熱貫流率測定装置３０の冷却チャンバの筐体は遮光可能な断熱材で造られる。このため、例えば自動車の外板部材には自然光からのふく射熱が発生するが、前記外板部材に該当する被熱貫流率測定対象物に対する自然光からのふく射熱の影響による熱貫流率を把握できないという問題があった。

特許文献１の発明は、保冷車体全体の断熱性能の評価をするものであり、自動車を構成する部品ごとに断熱性能を示す熱貫流率を測定することはできないという問題があった。

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、例えば自動車の複雑な形状を有する部品ごとに自動車に取り付けた状態で簡易に熱貫流率を測定できる熱貫流率測定装置及び方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の熱貫流率測定装置は、断熱性能測定対象物の厚さ方向の高温側に接する一方の面から低温側に接する他方の面への通過熱量を測定する熱貫流率測定装置であって、加熱手段及び送風手段を内設し、断熱性能測定対象物の着設により開口部が塞がれ閉塞状態となる、無通気性及び断熱性を有する加熱箱と、前記断熱性能測定対象物の高温側となる前記加熱箱の内部の雰囲気温度と、前記断熱性能測定対象物の低温側となる空間の雰囲気温度をそれぞれ測定する複数の温度測定手段と、前記加熱手段を制御し熱貫流率を算出する制御部と、を備え、前記加熱箱の周壁部の全域における内部側表面と外部側表面との温度差を出力電圧で測定可能に、複数のサーモパイル又は複数の熱流計を略等面積間隔で１つずつ配設し、前記複数のサーモパイル又は前記複数の熱流計をそれぞれ直列接続させた回路を形成し、前記制御部が、前記複数のサーモパイル又は前記複数の熱流計を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロになるように、前記加熱箱内の前記加熱手段を制御することを特徴とする。

請求項２に記載の熱貫流率測定装置は、請求項１において、前記加熱箱の周壁部の厚みが全域で略均一の場合は、前記加熱箱の周壁部の内部側全表面又は外部側全表面に亘って複数の熱流計を、又は、前記加熱箱の周壁部の内部側全表面及び外部側全表面に亘って複数のサーモパイルを、略等面積間隔で１つずつ配設したことを特徴とする。

請求項３に記載の熱貫流率測定装置は、請求項１において、前記加熱箱の周壁部の厚みが全域で不均一の場合は、前記加熱箱の周壁部の内部側全表面又は外部側全表面に亘って複数の熱流計を略等面積間隔で１つずつ配設したことを特徴とする。

請求項４に記載の熱貫流率測定装置は、請求項１～３のいずれかにおいて、前記略等面積間隔の設定は、前記サーモパイルを配設する場合は前記加熱箱の周壁部の内部側及び外部側のそれぞれの全表面を同じ等面積間隔とし、又は、前記熱流計を配設する場合は前記加熱箱の周壁部の内部側又は外部側の全表面を等面積間隔とし、ならびに、前記等面積間隔として５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数で分割して得られる略等面積を間隔として設定することを特徴とする。

請求項５に記載の熱貫流率測定装置は、請求項１～４のいずれかにおいて、前記加熱箱が箱状体内に前記箱状体から取外し可能に設置され、かつ前記加熱箱が、無通気性、断熱性及び可撓性を有する周壁部を備えた袋状の形態を有する加熱袋であることを特徴とする。

請求項６に記載の熱貫流率測定装置は、請求項１～５のいずれかにおいて、前記低温側の空間を形成する筐体に、熱交換器で該筐体内の空気を冷却する水冷式、又は、該筐体内に冷風を送り込む空冷式の冷却手段を備えたことを特徴とする。

請求項７に記載の熱貫流率測定装置は、請求項６において、前記低温側の空間を形成する筐体の、前記断熱性能測定対象物と対向する側の壁部に、前記筐体の外方に設けた光源からの前記筐体内の前記断熱性能測定対象物に対するふく射を可能とするガラス壁部を設けたことを特徴とする。

請求項８に記載の熱貫流率測定装置は、請求項７において、前記ガラス壁部と前記断熱性能測定対象物との間に、前記断熱性能測定対象物に略平行に設けた板状のバッフル板を、前記光源からの前記断熱性能測定対象物に対するふく射を可能とするガラス板とすることを特徴とする。

請求項９に記載の熱貫流率測定装置は、請求項７又は８において、前記筐体内の前記断熱性能測定対象物に対する前記ふく射の強度を調整するためのふく射強度調整手段を設けたことを特徴とする。

請求項１０に記載の熱貫流率測定装置は、請求項７～９のいずれかにおいて、前記ガラス壁部と前記断熱性能測定対象物との間であって、前記ガラス壁部近傍に送風手段を設け、かつ前記送風手段により発生する気流の速度を、自然条件の風速の中から選択した風速を再現可能にする気流速度制御手段を設けたことを特徴とする。

請求項１１に記載の熱貫流率測定方法は、加熱袋を用いて自動車のドアの熱貫流率を測定する方法であって、前記加熱袋は、略中央部に配設した加熱・送風手段と、該加熱・送風手段を囲繞可能な周壁部とを備え、前記周壁部は、無通気性、断熱性及び可撓性を有し、前記周壁部の厚みが全域で不均一である場合は、前記周壁部の内部側の全表面又は外部側の全表面にわたり、複数の熱流計を５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設して、前記複数の熱流計を直列接続させた回路を備え、前記加熱袋を自動車のドア開口部の内部に設置し、前記加熱袋の周壁部が挟着されるように前記ドアを閉じて開口部を塞ぎ、前記加熱袋内部を閉塞状態とし、前記自動車のドアを断熱性能測定対象物として、前記周壁部に取り付けられた前記複数の熱流計を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロとなるように前記加熱袋内の加熱手段を制御し、さらに前記自動車の車内雰囲気温度が安定するように前記車内雰囲気温度を制御し熱貫流率を算出することを特徴とする。

請求項１２に記載の熱貫流率測定方法は、加熱袋を用いて自動車のドアの熱貫流率を測定する方法であって、前記加熱袋は、略中央部に配設した加熱・送風手段と、該加熱・送風手段を囲繞可能な周壁部とを備え、前記周壁部は、無通気性、断熱性及び可撓性を有し、前記周壁部の厚みが全域で略均一である場合は、前記周壁部の内部側及び外部側の２面それぞれの全表面にわたり、複数のサーモパイルを前記２面それぞれ５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの同じ等面積分割数で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設して、前記複数のサーモパイルを直列接続させた回路、あるいは、前記周壁部の内部側の全表面又は外部側の全表面にわたり、複数の熱流計を５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設して、前記複数の熱流計を直列接続させた回路、を備え、前記加熱袋を自動車のドア開口部の内部に設置し、前記加熱袋の周壁部が挟着されるように前記ドアを閉じて開口部を塞ぎ、前記加熱袋内部を閉塞状態とし、前記自動車のドアを断熱性能測定対象物として、前記周壁部に取り付けられた前記複数のサーモパイルを直列接続させた回路からの出力電圧又は前記複数の熱流計を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロとなるように、前記加熱袋内の加熱手段を制御し、さらに前記自動車の車内雰囲気温度を安定させるように前記雰囲気温度を制御し熱貫流率を算出することを特徴とする。

請求項１３に記載の熱貫流率測定方法は、請求項１１又は１２において、前記ドアが、フロントドア、リアドア又はバックドアのいずれかであることを特徴とする。

請求項１～４のいずれかに記載の熱貫流率測定装置は、加熱箱の周壁部から箱状体側への熱流収支をゼロとみなすことが実現できたことから、非特許文献１の保護熱箱法試験装置で規定する「加熱箱の周壁部からの損失熱量Φ３」を事前に把握して校正しておくことをしなくてもよいという顕著な効果を奏する。これにより、前記保護熱箱法試験装置の構成要件である保護熱箱を加熱箱と一体的に組み立てたものでなければならないという制約を解除することができ、例えば、前記保護熱箱を自動車のボディで代用させることができるようになった。

また、非特許文献１の保護熱箱法試験で測定した熱貫流率と、本発明の熱貫流率測定装置により測定した熱貫流率との測定誤差を最小化できるという効果を奏する。

請求項５に記載の熱貫流率測定装置は、従来ならば３次元で形状変化する断熱性能測定対象物を測定するときは、無通気性と断熱性を有する材料で断熱性能測定対象物の外面形状に合わせた保護熱箱及び加熱箱を製作しなければならず、その断熱性能測定対象物のみしか使用できないのを、加熱箱の周壁部の材質を可撓性を有する部材にすることが実現できたことにより、１つの加熱袋で３次元で変化する形状を有する断熱性能測定対象物に対応できるので、加熱箱を形状の異なる断熱性能測定対象物ごとに専用で製作しなくても１つの加熱袋でよいという効果を奏する。

請求項６に記載の熱貫流率測定装置は、冷却手段を手軽に持ち運びできるので、低温の恒温室で測定しなくとも、あるいは、非特許文献１又は非特許文献２に規定する加熱箱と一体的な冷却チャンバーを用いなくても、部屋の内外のいずれの測定場所であっても精度の高い熱貫流率を得ることができるという効果を奏する。

請求項７～９に記載の熱貫流率測定装置は、例えば自動車の外板部材に発生する、太陽等の自然光から発生するふく射熱の影響を受けたときの熱貫流率を測定できるという効果を奏する。

請求項１０に記載の熱貫流率測定装置は、自然条件である風速の影響を受けたときの熱貫流率を測定できるという効果を奏する。

請求項１１～１３のいずれかに記載の自動車のドアの熱貫流率測定方法は、自動車にドアを装着した状態で加熱袋を装着して熱貫流率を測定することができるという効果を奏する。

本発明の熱貫流率測定装置の説明図で、加熱箱の周壁部の材質を、可撓性を有する部材とした形態の説明図で、（ａ）がサーモパイルを等面積間隔で配設した、拡げた場合の平面視の説明図で、（ｂ）が（ａ）のＡ－Ａ断面の説明図である。本発明の熱貫流率測定装置の加熱箱の周壁部の全域に亘って、（ａ）が複数のサーモパイルを配設した説明図で、（ｂ）が複数の熱流計を配設した説明図である。本発明の熱貫流率測定装置の加熱箱の可撓性を有する部材からなる周壁部の全域に亘って、（ａ）がサーモパイルを配設した説明図で、（ｂ）が複数の熱流計を配設した説明図である。低温側に設ける可搬式の冷却箱の説明図で、（ａ）が水冷方式の説明図で、（ｂ）が空冷方式の説明図である。日本産業規格の説明図で、（ａ）が非特許文献１の日本産業規格ＪＩＳＡ１４２０の保護熱箱法試験装置の説明図で、（ｂ）が非特許文献２の日本産業規格ＪＩＳＡ４７１０の校正熱箱法試験装置の説明図である。加熱箱に配設するサーモパイル等の配設間隔と測定誤差の試験をする装置の説明図である。図６に示す加熱箱の展開図と等面積間隔の説明図で、（ａ）は１面が１等面積間隔で全面で５等面積間隔の説明図で、（ｂ）は１面が４等面積間隔で全面で２０等面積間隔の説明図で、（ｃ）は１面が９等面積間隔で全面で４５等面積間隔の説明図である。サーモパイルの配設間隔を決める、壁面部の全表面に対する等面積分割数と、該サーモパイル測定誤差との関係を示す図である。熱伝導率が既知の試験体を使用して本発明の熱貫流率測定装置の測定値の信頼性の試験結果を示す図である。自動車の熱貫流率測定対象部品の説明図で、自動車に加熱袋装着可能な部品と、自動車から外さないと加熱袋を装着できない部品の説明図である。上縁部を例えばバックドアの外周縁形状に合うように製作した加熱箱の説明図である。図１１に示す加熱箱にバックドアを装着した図で、（ａ）はバックドア装着した斜視説明図で、（ｂ）が（ａ）のＢ－Ｂ断面説明図である。本発明の熱貫流率測定装置の加熱袋を自動車のバックドアに装着させた図で、（ａ）は車内側から見たバックドアに装着した加熱袋の状態の説明図で、（ｂ）は車外側から見たバックドアを開にして加熱袋を装着させた状態の説明図である。加熱箱の展開図と等面積間隔の説明図で、１つの面が全面となる場合の全面で３６等面積間隔の説明図である。光源及びガラス壁部等を追加設置した熱貫流率測定装置の説明図である。ふく射熱がある状況下での送風機の風量と熱貫流率の関係を示す図である。ふく射熱がない状況、及びライト照射によるふく射熱がある状況での熱貫流率の変化を示す図である。

本発明である熱貫流率測定装置１及び方法は、断熱性能測定対象物１０の熱貫流率を測定する装置及び方法である。非特許文献１又は非特許文献２で問題であった、第一に加熱箱２の周壁部から保護熱箱６側に向けて通過する熱量Φ３を事前に熱抵抗が既知の校正板を用いて校正しておかねばならないという煩わしさの問題、及び、第二に加熱箱２及び保護熱箱６のそれぞれの断熱性能測定対象物１０を受ける上縁部形状を断熱性能測定対象物１０の三次元で変化する形状に合わせて専用の加熱箱２や保護熱箱６を製作しなければならないという問題を解決させるべく、発明者は本発明の熱貫流率測定装置１及び方法を想到した。

本発明の熱貫流率測定装置１は、図２（ａ）又は図２（ｂ）に示すように、熱貫流率測定装置１は、断熱性能測定対象物１０の厚さ方向の高温側に接する一方の面から低温側に接する他方の面への通過熱量を測定する熱貫流率測定装置１であって、加熱手段３及び送風手段４を内設し、断熱性能測定対象物１０の着設により開口部が塞がれ閉塞状態となる、無通気性及び断熱性を有する加熱箱２と、前記断熱性能測定対象物１０の高温側となる前記加熱箱２の内部の雰囲気温度と、前記断熱性能測定対象物１０の低温側となる空間の雰囲気温度をそれぞれ測定する複数の温度測定手段１５、１６と、前記加熱手段３を制御し熱貫流率を算出する制御部７と、を備え、前記加熱箱２の周壁部９の全域における内部側表面と外部側表面との温度差を出力電圧で測定可能に、複数のサーモパイル１１又は複数の熱流計１２を略等面積間隔で１つずつ配設し、前記複数のサーモパイル１１又は前記複数の熱流計１２をそれぞれ直列接続させた回路を形成し、前記制御部７が、前記複数のサーモパイル１１又は前記複数の熱流計１２を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロになるように、前記加熱箱２内の前記加熱手段３を制御する。

また、熱貫流率測定装置１は、前記加熱箱２の周壁部９全体を囲繞しかつ前記加熱箱２と閉塞空間を形成する箱状体６を備え、前記箱状体６内には加熱手段１９及び送風手段１７が内設され、前記送風手段１７は作動し続け、前記制御部７は前記箱状体６内部の雰囲気温度を一定になるように前記箱状体６内部に設けた温度測定手段（図示なし）からの温度情報に基づき前記加熱手段１９を制御部７により制御する。

前記熱貫流率測定装置１は、図１に示すように加熱箱２ａと箱状体６とは分離する形態Ａと、図２又は図３に示すように加熱箱２と箱状体６とが一体的に組立てられる形態Ｂがある。前記形態Ａの場合は、箱状体６は例えば自動車８０の乗員が乗る車内を形成するボディが相当する。

すなわち、前記熱貫流率測定装置１は、前記形態Ａの場合は、前記箱状体６の筐体を自動車８０のボディで代用することができ、加熱手段１９、送風手段１７、車内雰囲気温度測定手段及び制御手段を備えた車内温度安定化手段を自動車８０の車内に持ち込むことにより、前記箱状体６の機能と同じ機能を発揮させることができる。

前記熱貫流率測定装置１は、図２又は図３に示すように、断熱性能測定対象物１０は加熱箱２の断熱性を有する周壁９のみで支持され箱状体６とは隔離されているので断熱性能測定対象物１０の表面と平行な損失熱量をゼロとみなすことができ、かつ、前記加熱箱２の周壁部９の全域における内部側表面と外部側表面との温度差を表す出力電圧をゼロに制御するので加熱箱２の周壁部９から箱状体６側への熱流収支をゼロとみなすことができる。これによって、第一の問題であった「加熱箱２の周壁部から保護熱箱６側に向けて通過する熱量Φ３及び試験体表面と平行な損失熱量Φ２を事前に熱抵抗が既知の校正板を用いて校正しておかねばならないという煩わしさ」を解消できた。

したがって、前記熱貫流率測定装置１は、前記加熱手段３及び前記送風手段４において消費される電力の計測値から算出される、前記加熱箱２の内部から前記断熱性能測定対象物１０の厚さ方向に沿って前記低温側となる空間へ前記断熱性能測定対象物１０を通過する熱量と、前記断熱性能測定対象物１０における熱流に対して垂直な面積と、前記加熱箱２の内部の雰囲気温度と、前記断熱性能測定対象物１０の低温側となる空間の雰囲気の温度とを用いて、前記断熱性能測定対象物１０の熱貫流率を算出できる。したがって、前記熱貫流率測定装置１を使用すると、前記加熱手段３及び前記送風手段４において消費される電力の計測値から算出される加熱箱内供給熱量Φｐを把握すれば、前記通過熱量Φ３及び前記損失熱量Φ２を考慮しなくても前記通過熱量Φ１を容易に求められるという顕著な効果を奏する。

本発明の熱貫流率測定装置１の前記加熱箱２は、図２に示すように、加熱手段３と送風手段４を内設し、前記断熱性能測定対象物１０の着設により開口部が塞がれ閉塞状態となる。前記加熱箱２の周壁部９は無通気性及び断熱性を有し、前記加熱箱２の内部の温度は一定に維持される。前記加熱手段３は加熱できるものであればよく例えばヒータがあり、前記送風手段４は送風ができるものであればよく例えばファンがある。前記加熱手段３は前記制御部７で制御されるが、前記送風手段４は前記制御部７で制御することなく常時作動させる。

前記加熱箱２は、図２、図３に示すように、上部に開口部を有する筐体であり、上部開口部の周縁部に前記断熱性能測定対象物１０を載置する構成にし、前記断熱性能測定対象物１０が箱状体６と接触しないように隔離するようにしている。そして、加熱箱２の周壁部９は少なくとも無通気性及び断熱性を有する部材から造られる。前記加熱箱２内には、加熱手段３、送風手段４、温度測定手段１５が内設されている。

この前記断熱性能測定対象物１０を加熱箱２の周縁部９のみで支持し前記周縁部９としか接触しないようにする構成により、前記断熱性能測定対象物１０の側面での損失熱量をゼロとみなすことができる。

前記複数の温度測定手段１５、１６は、少なくとも前記断熱性能測定対象物１０の高温側となる前記加熱箱２の内部の雰囲気温度を測定する温度センサー１５と、前記断熱性能測定対象物１０の低温側となる空間の雰囲気の温度を測定する温度センサー１６を備える。前記温度センサー１５、１６からの温度情報は制御部７内に設置したデータロガー（図示なし）に記憶される。前記加熱箱２の内部の雰囲気温度と低温側となる空間の雰囲気の温度は熱貫流率を算出するためのデータとして制御部７で演算される。

次に、前記制御部７は、前記複数のサーモパイル１１を直列接続させた回路からの出力電圧又は前記複数の熱流計１２を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロになるように、加熱箱２内に内設した加熱手段３を制御し、温度センサー１５からの加熱箱２内部の雰囲気温度及び温度センサー１６からの前記断熱性能測定対象物１０の低温側となる空間の雰囲気の温度をデータロガー（図示なし）に入力して記憶させ、予め既知の前記断熱性能測定対象物１０の伝熱面積（前記断熱性能測定対象物１０における熱流に対して垂直な面積）、前記加熱手段３及び送風手段４の供給熱量をもとに熱貫流率を導き出し出力する制御を行う。前記出力は制御部７に設けたディスプレイや接続させたパソコンの画面に表示することができる。

前記箱状体６は、前記加熱箱２の周壁部９の全体を囲繞しかつ前記加熱箱２と閉塞空間を形成する。非特許文献１における保護熱箱２２や、非特許文献２における高温室３２を本発明では改良を行ったものであり、本発明では加熱箱２と閉塞空間を形成可能なものであればよく、保護熱箱や高温室でなく自動車の車内でもよいようにできた。例えば図１０に示すようにドア類をすべて閉にした自動車８０の車内８１に加熱箱２を設置して測定可能にできる。前記箱状体６は自動車８０のボディに該当し、前記加熱箱２と前記箱状体６との間の閉塞空間は前記自動車８０の全ドアを全閉した車内に該当する。

次に、サーモパイル１１又は熱流計１２について説明する。前記加熱箱２の周壁部９の厚みが全域で略均一の場合は、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、又は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、前記加熱箱２の周壁部９の内部側全表面又は外部側全表面に亘って複数の熱流計１２、又は、前記加熱箱２の周壁部９の内部側全表面及び外部側全表面に亘って複数のサーモパイル１１を、略等面積間隔で１つずつ配設する。

また、図２（ｂ）又は図３（ｂ）に示すように、前記加熱箱２の周壁部９の厚みが全域で不均一の場合は、前記加熱箱２の周壁部９の内部側全表面又は外部側全表面に亘って複数の熱流計１２を略等面積間隔で１つずつ配設する。

前記複数のサーモパイル１１を直列接続させた回路からの出力電圧又は前記複数の熱流計１２を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロになった状態では、前記加熱箱２の周壁部９を通した、箱状体６により形成する空間に対する熱流収支がゼロの状態とみなせる。これにより、図５（ａ）に示すような非特許文献１の保護熱箱法に規定された「加熱箱周壁からの損失熱量Φ３」を事前に把握して校正しておくという煩わしいことをしなくてもよい。

次に、複数のサーモパイル１１を前記周壁部９の内部側全表面及び外部側全表面の表裏に略等面積間隔に配設して複数のサーモパイル１１による出力電圧をゼロに制御することによって、高い精度の熱貫流率を得られることを、図６に示すようなサーモパイル配設検討用の熱貫流率測定装置１ｃを使用し検証した。前記熱貫流率測定装置１ｃは加熱箱２の周壁部９や箱状体６を備えて、前記周壁部９の５面はすべて１面が１ｍ四方の大きさにした。加熱箱２の周壁部９の熱伝導率と厚みは既知であるので前記周壁部９の通過熱量Ｑ２は計算上求められる。また、試験体１０ａの熱貫流率、伝熱面積、加熱箱内雰囲気温度と冷却側雰囲気温度は把握できるので、試験体１０ａの通過熱量Ｑ１は求められる。そこで、試験体１０ａの通過熱量Ｑ１を分母とし、加熱箱２の周壁部９の通過熱量Ｑ２からサーモパイル１１又は熱流計１２による全熱流収支値Ｑ３を減算した値を分子として除算した値を測定誤差として算出する。

すなわち、計算上で求められる通過熱量Ｑ２と、サーモパイル１１又は熱流計１２で測定されたＱ３との比較を行った。通過熱量Ｑ２と全熱流収支値Ｑ３との差が大きいと測定誤差が多くなり、通過熱量Ｑ２と全熱流収支値Ｑ３との差が小さくなると測定誤差は小さくなる。

試験例１は、周壁部９の展開図である図７（ａ）に示すように１ｍ四方の１面の中心に１個のサーモパイルを配置した全面で５等面積分割で等面積の場合であり、５面に配置したそれぞれのサーモパイル同士を直列接続させ５つのサーモパイルからなる複数のサーモパイル１１とした。試験例２は、周壁部９の展開図である図７（ｂ）に示すように１ｍ四方の１面を４つに等面積分割しそれぞれの中心に１個のサーモパイルを配置した全面で２０等面積分割で等面積の場合であり、５面に配置したサーモパイル同士を直列接続させた２０個のサーモパイルからなる複数のサーモパイル１１とした。試験例３は、周壁部９の展開図である図７（ｃ）に示すように１ｍ四方の１面を９つに等面積分割しそれぞれの中心に１個のサーモパイルを配置した全面で４５等面積分割で等面積の場合であり、５面に配置したサーモパイル同士を直列接続させた４５個のサーモパイルからなる複数のサーモパイル１１とした。

試験例として実施しなかったが、前記サーモパイル１１を熱流計１２に変えても前記サーモパイル１１の場合と同じ等面積間隔を当てはめることができる。また、図７に示すように周壁部９が５面となる形態に限らず、図１４に示すように周壁部９の全体が１面の形態でもよい。図１４に示すように周壁部９の全体が１面の形態の場合は、例えば３６等面積分割ができ、複数のサーモパイル１１又は複数の熱流計１２を等面積間隔で配設することができる。すなわち、縦横の分割数を変えれば、例えば８０等面積分割、７０等面積分割、６０等面積分割、５０等面積分割等のように任意に設定することができる。

また、前記試験体１０ａの熱貫流率を１Ｗ／ｍ^２Ｋ（図８において符号△）、２Ｗ／ｍ^２Ｋ（図８において符号□）、４Ｗ／ｍ^２Ｋ（図８において符号〇）と変化させて前記等面積分割数による測定誤差を検証し、その結果を図８に示す。図８において、分割記号Ｌは４５等面積分割の場合を示し、分割記号Ｍは２０等面積分割の場合を示し、分割記号Ｎは５等面積分割の場合を示している。なお、等面積分割をせず全面で１つしかサーモパイル１１を設けなかった場合は、熱貫流率が１Ｗ／ｍ^２Ｋの場合の測定誤差は７９．３％、熱貫流率が２Ｗ／ｍ^２Ｋの場合の測定誤差は３９．６％、熱貫流率が４Ｗ／ｍ^２Ｋの場合の測定誤差は１９．８％であった。

図８から、等面積分割数が５の場合より等面積分割数が２０（等分割面積０．２５ｍ^２）の場合の方が、さらには等面積分割数が４５の場合（等分割面積０．１１ｍ^２）の方が、すなわち等面積分割数が増加する場合の方が測定誤差が小さくなることが示されている。また、試験体１０ａの熱貫流率が大きい部材ほど測定誤差が小さいことが示されている。これにより、サーモパイル１１を配設する等面積間隔は、測定誤差をより小さくするためには、等面積分割数は２０以上が好ましく、等面積分割数は４５以上がより好ましく、さらに等面積分割数は８０が一層好ましい。なお、図７（ａ）に示すように１ｍ四方の１面を５つ合わせた５面とした場合の等面積は、０．２５ｍ^２以下が好ましく、分割面積０．１１ｍ^２以下がより好ましい。

したがって、前記略等面積間隔の設定は、前記サーモパイル１１を配設する場合は前記加熱箱２の周壁部９の内部側及び外部側のそれぞれの全表面を同じ等面積間隔とし、又は、前記熱流計１２を配設する場合は前記加熱箱２の周壁部９の内部側又は外部側の全表面を等面積間隔とし、ならびに、前記等面積間隔として５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数で分割して得られる略等面積を間隔として設定する。

前記５等面積未満の等面積分割では測定誤差が大きすぎて問題となり、前記８０等面積分割超では測定誤差が極小になるがサーモパイル１１又は熱流計１２を配設するのに多大の時間がかかり高価になるという問題があることから、前記等面積間隔として５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数が好ましい。

次に、図２に示すような熱貫流率測定装置１で、温度センサー１６で測定した外気温（図５（ａ）に示す保護熱箱法試験装置２０の冷却チャンバー２３の気温に相当し、図５（ｂ）に示す校正熱箱法試験装置３０の低温室３３の気温に相当し、本発明の断熱性能測定対象物１０の低温側となる空間の気温に該当する。）と、温度センサー１５で測定した加熱箱２の内部の雰囲気の温度との温度差が、熱貫流率測定に与える影響を試験した。断熱性能測定対象物１０は、熱伝導率が０．０２Ｗ／ｍＫと既知の建築用断熱材を使用し、略分割面積０．１１ｍ^２の略等面積間隔で配設したサーモパイル１１を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロになる制御を制御部７で実施した。外気温と加熱箱内雰囲気温度との温度差を、温度差１０℃をグラフＱで、温度差２０℃をグラフＲ，温度差３０℃をグラフＳで表し、その結果を図９に示す。なお、この断熱性能測定対象物１０が厚み均一の平板状体であることから、図９では熱貫流率を熱伝導率に換算して表示している。

図９から、前記温度差が２０℃以上になると、試験に使用した建築用断熱材の熱伝導率０．０２Ｗ／ｍＫにほぼ近い値が得られている。よって、加熱箱２内の雰囲気温度と、断熱性能測定対象物１０の低温側となる空間の気温との温度差を２０℃以上にして熱貫流率を測定することが好ましい。

次に、図３に示すように、前記加熱箱２が前記箱状体６から取外し可能に設置され、かつ前記加熱箱２が、無通気性、断熱性及び可撓性を有する周壁部９ａを備えた袋状の形態を有する加熱袋２ａとすることができる。前記加熱袋２ａを前記箱状体６から取り外すと、熱貫流率測定装置１ａは図１（ａ）、（ｂ）に示すような形態となる。

すなわち、図３に示すような熱貫流率測定装置１の前記加熱袋２ａの周壁部９ａの材質を可撓性を有する部材とし、前記部材としては例えば無通気性、断熱性及び可撓性を有する発砲シール材やゴム材があり、その例として厚さ２０ｍｍのエプトシーラー（日東電工株式会社製）などがある。前記周壁部９ａの厚みは、サーモパイル１１又は熱流計１２の装着可能性及び断熱性を考慮して少なくとも１０ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上がより好ましい。

加熱袋２ａの周壁部９ａを無通気性、断熱性及び可撓性を有する部材にすると、平面視の図１（ａ）又は側面視の図１（ｂ）に示すように、平面状に拡げることができ、加熱手段３、送風手段４を内設させ、上面側に開口部８ａを設けた加熱・送風手段８（加熱手段３及び送風手段４を内設している。）を中央部に配設し、無通気性、断熱性及び可撓性を有する部材にサーモパイル１１又は熱流計１２を等面積間隔で直列接続で配設している。可撓性を有する袋状体となることから、平板状に拡げたり、折り曲げて包み込んだ袋状体に変化させることができる。

加熱袋２ａの周壁部９ａが無通気性、断熱性及び可撓性を有する部材であるので、袋状体として使用できることから、図３（ａ）に示すようにサーモパイル１１を備えた袋状体、又は、図３（ｂ）に示すように熱流計１２を備えた袋状体で使用することができる。これにより、周壁部９ａを袋状にしてフレキシブル性を持たすことで、断熱性能測定対象物１０への取り付け部も自由度が高くなり、形状が三次元で変化する、複数の形状が異なる断熱性能測定対象物１０の断熱性能を、１つの加熱袋２ａを備えた熱貫流率測定装置１ａで測定可能とすることができる。これにより、第二の問題であった「加熱箱２及び保護熱箱６のそれぞれの断熱性能測定対象物１０を受ける上縁部形状を断熱性能測定対象物１０の三次元で変化する形状に合わせて専用の加熱箱２や保護熱箱６を製作しなければならない」を解消できた。

例えば図１０に示すように自動車８０におけるフロントドア８３等の開閉可能なドアは自動車８０に装着した状態で熱貫流率を測定することができ、図１３（ｂ）に示すようにバックドア７４の開口部に、加熱・送風手段８と可撓性を有する周壁部９ａを備える熱貫流率測定装置１ａをセットし、図１３（ａ）に示すように前記周壁部９ａの周縁部をバックドア７４の開口部の縁部に挟着するようにバックドア７４を閉じた状態で熱貫流率を測定することができる。

また、例えば図１０に示すようにフロントガラス８２は開閉不可であるので自動車８０から取り外すが、フロントガラス８２の三次元形状に合わせた新たな専用の形状の周壁部を有する加熱箱２を製作することがなく、可撓性を有する加熱袋２ａを用いて熱貫流率を測定することができる。

次に、図４に示すように、前記低温側の空間を形成する筐体１８に、熱交換器４３で該筐体１８内の空気を冷却する水冷式、又は、該筐体１８内に冷風を送り込む空冷式の冷却手段５０を備える。

前記筐体１８内の空間は、本発明の断熱性能測定対象物１０の低温側となる空間に該当し、図５（ａ）に示す保護熱箱法試験装置２０の冷却チャンバー２３の改良になり、又は、図５（ｂ）に示す校正熱箱法試験装置３０の低温室３３の改良になる。前記保護熱箱法試験装置２０及び前記校正熱箱法試験装置３０は、大型の建具も測定対象としていることから、恒温室等の部屋においての測定を前提としているため、前記冷却チャンバー２３又は前記低温室３３は大型になり容易に持ち運びできないものであった。本発明の熱貫流率測定装置１又は１ａは持ち運び可能とすることができたので、これに合わせて持ち運び可能な冷却手段５０を想到した。

水冷式の冷却手段５０は、図４（ａ）に示すように、循環水冷却装置４１で冷却させた冷水が配管４２内を流動し筐体１８内に設けられた熱交換器４３で筐体１８内の空気を冷却し、その冷却空気Ｇが送風手段４５でバッフル４４のガイドにより断熱性能測定対象物１０に向けて層流となって流動させている。加熱箱６内の雰囲気温度と前記冷却空気Ｇの温度とは２０℃以上の差をつけることが好ましい。

空冷式の冷却手段５０は、図４（ｂ）に示すように、循環空気冷却装置４１ａで冷却させた冷却空気Ｇが、ダクト４６内を流動し筐体１８内に設けられた仕切り板４７でガイドされながら断熱性能測定対象物１０に向けて層流となって流動させている。加熱箱２内の雰囲気温度と前記冷却空気Ｇの温度とは２０℃以上の差をつけることが好ましい。

可搬式の冷却手段５０により、熱貫流率測定をする場所の制限、例えば校正熱箱法試験装置３０で規定されている低温室３３という制限がなくなり、大掛かりな恒温室も必要としないので、断熱性能測定対象物１０が取り付けられている場所で加熱箱２内の雰囲気温度と前記冷却空気Ｇの温度とは２０℃以上の差をつけることが容易にできることから、断熱性能測定対象物１０が取り付けられている場所での測定の精度を高めることができる。

次に、低温側を自然条件である太陽からのふく射及び風速の影響を受けたときとの熱貫流率を測定可能な熱貫流率測定装置１ｂについて説明する。前記熱貫流率測定装置１ｂは、図１５に示すように、前記低温側の空間を形成する筐体１８の、前記断熱性能測定対象物１０と対向する側の壁部に、前記筐体１８の外方に設けた光源６０からの前記筐体１８内の前記断熱性能測定対象物１０に対するふく射を可能とするガラス壁部６１を設けている。

そして、筐体１８内で一様な空気温度分布を得るためにバッフル板４４ａを設置する場合は、前記ガラス壁部６１と前記断熱性能測定対象物１０との間に、前記断熱性能測定対象物１０に略平行に設けた板状のバッフル板４４ａを、前記光源６０からの前記断熱性能測定対象物１０に対するふく射を可能とするガラス板とする。

そして、例えば自動車の外板が自然条件である太陽からのふく射による影響を受けたときの熱貫流率を測定可能とするためにふく射強度調整手段を設けている。前記ふく射強度調整手段は、例えば、ふく射強度を高くする、すなわちふく射熱を高くするときは前記光源温度を高くする制御を行い、ふく射強度を低くする、すなわちふく射熱を低くするときは前記光源温度を低くする制御を行う手段である。前記ふく射強度調整手段としては、前記光源６０の温度を制御する、例えば制御部７内に設けた、前記光源６０に印加する電圧の大きさを変換するスライダック等がある。前記ふく射強度調整手段を調整することにより、前記筐体１８内の前記断熱性能測定対象物１０に対する前記ふく射強度を調整する。

また、例えば自動車の外板が自然条件である風による影響を受けたときの熱貫流率を測定可能とするために、前記ガラス壁部６１と前記断熱性能測定対象物１０との間であって、前記ガラス壁部６１近傍に送風手段４５を設け、かつ自然条件の風速の中から選択した風速を再現可能にする気流速度制御手段を制御部７内に設け、前記送風手段４５により発生する気流の速度を調整している。

まず、熱貫流率測定装置１ｂを使用して得られた、前記送風機４５の風量と熱貫流率の関係を説明する。図１６に示すように、前記断熱性能測定対象物１０として、アルミニウム板（厚さ３ｍｍ、△印）、ポリプロピレン板（厚さ０．７ｍｍ、□印）及びガラス板（厚さ４ｍｍ、〇印）の各平板状を使用した。横軸に風量を縦軸に熱貫流率を示している。なお、自然条件を再現させるために、太陽光によるふく射の影響を検証するため、光源６０をライトＯＮさせてふく射センサ６３のふく射熱をモニターし、光源６０のふく射強度を調整した。

図１６から、風量が増加するほど、すなわち気流の速度が速くなるほど、断熱性能測定対象物１０の材質にかかわらず熱貫流率が緩やかに上昇していることが示されている。このことは自然条件で風があるときは、例えば自動車の外板を通した自動車室内からの熱の流れは、風量が増加するほど増加することを示している。よって、発明の熱貫流率測定装置１ｂを使用して風の影響を考慮した自動車ドア構造体の断熱性能を評価することができる。

次に、熱貫流率測定装置１ｂを使用して得られた、太陽光を再現させるライト照射によるふく射と熱貫流率の関係を説明する。図１７に示すように、自然条件に近いふく射の影響を検証するため、光源６０をライトＯＮさせて自然条件に近いふく射のある昼間の時間帯と、光源６０をライトＯＦＦさせてふく射のない夜の時間帯をつくって検証した。前記断熱性能測定対象物１０として、アルミニウム板（厚み３ｍｍ、△印）、ポリプロピレン板（厚み０．７ｍｍ、□印）及びガラス板（厚み４ｍｍ、〇印）の各平板状を使用した。横軸に経過時間を縦軸に熱貫流率を示している。

図１７に示すように、光源６０によるふく射熱が発生しないときは、断熱性能測定対象物１０の熱貫流率はいずれの材質も略同じレベルであるが、光源６０によるふく射熱が発生したときは、断熱性能測定対象物１０の熱貫流率は、材質により相違が発生することが示されている。例えば、アルミニウム板（△印）の場合は光源６０によるふく射熱が発生するときも発生していないときも略一定であるのに対して、ポリプロピレン板（□印）やガラス板（〇印）の場合は光源６０によるふく射熱が発生すると発生していないときに比較して見かけの熱貫流率が低下することが示された。これは、ふく射熱に対する遮熱性能がアルミニウム板に比べポリプロピレン板及びガラス板では悪いことを示している。

次に、熱貫流率測定方法を説明する。周壁部９ａの厚みが全域で不均一である場合は、熱貫流率測定方法の第一の方法は、図１や図１３に示すように、加熱袋２ａを用いて自動車８０のドアの熱貫流率を測定する方法であって、前記加熱袋２ａは、略中央部に配設した加熱・送風手段８と、該加熱・送風手段８を囲繞可能な周壁部９ａとを備え、前記周壁部９ａは、無通気性、断熱性及び可撓性を有し、かつ、前記周壁部９ａの内部側の全表面又は外部側の全表面にわたり、複数の熱流計１２を５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設して、前記複数の熱流計１２を直列接続させた回路を備え、前記加熱袋２ａを自動車８０のドア開口部の内部に設置し、前記加熱袋２ａの周壁部９ａが挟着されるように前記ドアを閉じて開口部を塞ぎ、前記加熱袋２ａ内部を閉塞状態とし、前記自動車８０のドアを断熱性能測定対象物１０として、前記周壁部９ａに取り付けられた前記複数の熱流計１２を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロとなるように前記加熱袋２ａ内の加熱手段３を制御し、さらに前記自動車８０の車内雰囲気温度が安定するように前記車内雰囲気温度を制御し熱貫流率を算出する方法である。

また、周壁部９ａの厚みが全域で略均一である場合は、熱貫流率測定方法の第二の方法は、加熱袋２ａを用いて自動車８０のドアの熱貫流率を測定する方法であって、前記加熱袋２ａは、略中央部に配設した加熱・送風手段８と、該加熱・送風手段８を囲繞可能な周壁部９ａとを備え、前記周壁部９ａは、無通気性、断熱性及び可撓性を有し、かつ、前記周壁部９ａの内部側及び外部側の２面それぞれの全表面にわたり、複数のサーモパイル１１を前記２面それぞれ５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの同じ等面積分割数で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設して、前記複数のサーモパイル１１を直列接続させた回路、あるいは、前記周壁部９ａの内部側の全表面又は外部側の全表面にわたり、複数の熱流計１２を５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設して、前記複数のサーモパイル１１を直列接続させた回路、を備え、前記加熱袋２ａを自動車８０のドア開口部の内部に設置し、前記加熱袋２ａの周壁部９ａが挟着されるように前記ドアを閉じて開口部を塞ぎ、前記加熱袋２ａ内部を閉塞状態とし、前記自動車８０のドアを断熱性能測定対象物１０として、前記周壁部９ａに取り付けられた前記複数のサーモパイル１１を直列接続させた回路からの出力電圧又は前記複数の熱流計１２を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロとなるように、前記加熱袋２ａ内の加熱手段３を制御し、さらに前記自動車８０の車内雰囲気温度を安定させるように前記雰囲気温度を制御し熱貫流率を算出する方法である。

前記熱貫流率測定方法の第一の方法及び第二の方法とも、前記自動車８０の車内の閉塞空間の温度は、自動車８０を屋内に入庫させて屋外の太陽光の影響を受けないようにして、車内に加熱手段（図示なし）及び送風手段（図示なし）を備えた車内温度安定化手段（図示なし）を持ち込み、持ち込んだ前記送風手段を測定中は常時作動させ、持ち込んだ前記加熱手段の作動を車内雰囲気温度が安定するように制御し、車内の雰囲気温度を安定させ略一定化させる。

自動車８０の車内に持ち込む車内温度安定化手段には、加熱手段、送風手段、車内雰囲気温度測定手段、及び、前記車内雰囲気温度測定手段からの温度情報に基づき持ち込んだ加熱手段の作動を制御する制御手段が備えられている。

前記ドアは、加熱袋２ａの周壁部９ａを挟んで閉じられるドアが適しており、フロントドア、リアドア又はバックドアが該当する。

次に、図１３に示すように自動車８０にバックドア７４を装着した状態で熱貫流率を測定する熱貫流率測定装置１の使用例を説明する。まず、図１に示すような、無通気性、断熱性及び可撓性を有する周壁部９ａを備えた袋状の形態の加熱袋２ａと、前記加熱袋２ａの略中央部に配設した、加熱手段３及び送風手段４を内設した加熱・送風手段８と、加熱袋２ａ内部の雰囲気温度を測定する温度測定手段１５と、外部の雰囲気温度を測定する温度測定手段１６と、制御部７とを備える熱貫流率測定装置１ａを準備する。

前記周壁部９ａの厚みは全域で略同一の場合であるので、前記加熱箱２ａの周壁部９ａの内部側全表面及び外部側全表面に亘って複数のサーモパイルを、等面積間隔として４５等面積分割で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設したものを使用した。

次に、太陽光の影響を受けないようにするために自動車８０を屋内に移動する。そして、図１３（ｂ）に示すように、バックドア７４を開にして、加熱・送風手段８をバックドア７４側にくるように可撓性を有する周壁部９ａを拡げバックドア７４の開口部を覆い、その状態を維持したままでバックドア７４を閉じる。これにより、図１３（ａ）に示すように、加熱袋２ａ内部は閉塞空間が形成される。

そして、加熱手段（図示なし）及び送風手段（図示なし）を備えた車内温度安定化手段（図示なし）を車内に持ち込み、背もたれを倒した上に前記車内温度安定化手段を載置し、全ドアを閉状態にする。車内も全ドアを閉とすることにより閉塞空間が形成される。この閉塞空間が保護熱箱の閉塞空間に相当する。そして、前記送風手段を作動させ、前記加熱手段の作動を車内雰囲気温度情報に基づいて制御して車内の雰囲気の温度を安定化させた。

そして、加熱袋２ａ内に設置した加熱・送風手段８の送風手段４を作動させ、前記複数のサーモパイルを直列接続させた回路からの出力電圧がゼロになるように、前記加熱袋２ａ内の前記加熱手段３を制御する。

そして、前記バックドア７４の高温側となる前記加熱袋２ａの内部の雰囲気温度と、前記バックドア７４の低温側となる車外の空間の雰囲気温度と、前記加熱手段３及び前記送風手段４において消費される電力の計測値から算出される、前記加熱袋２ａの内部から前記バックドア７４の厚さ方向に沿って前記低温側となる空間へ前記バックドア７４を通過する熱量と、前記バックドア７４における熱流に対して垂直な面積とを用いて、前記バックドア７４の熱貫流率を制御部７により算出する。

このときに、高温側となる前記加熱袋２ａの内部の雰囲気温度と、前記バックドア７４の低温側となる車外の空間の雰囲気温度との差を２０℃以上にすると精度の高い貫流率を算出できる。

前記熱貫流率測定方法は、加熱袋２ａの周壁部９ａに取り付けられた前記複数のサーモパイル１１を直列接続させた回路からの出力電圧又は前記複数の熱流計１２を直列接続させた回路からの出力電圧をゼロになるように前記加熱袋２ａ内の加熱手段３を制御することによって、非特許文献１に規定する保護熱箱の筐体が、全ドアを閉にした状態の自動車に該当し、自動車にドアを装着した状態で熱貫流率を測定することができるという顕著な効果を有する。

１熱貫流率測定装置
１ａ熱貫流率測定装置
１ｂ熱貫流率測定装置
１ｃ熱貫流率測定装置
２加熱箱
２ａ加熱箱
３加熱手段
４送風手段
６箱状体
７制御部
８加熱・送風手段
８ａ開口部
９周壁部
１０断熱性能測定対象物
１０ａ試験体
１１サーモパイル
１２熱流計
１５温度センサー
１６温度センサー
１８筐体
４１循環水冷却装置
４１ａ循環空気冷却装置
４２配管
４３熱交換器
４４バッフル
４４ａバッフル
４５送風手段
４６ダクト
４７仕切り板
５０冷却手段
６０光源
６１ガラス壁部
６３ふく射センサ
７０熱貫流率測定装置
７１加熱箱
７２保護熱箱
７３加熱・送風手段
７４バックドア
８０自動車
８１車内
８２フロントガラス
８３フロントドア
Ｇ冷却空気

Claims

断熱性能測定対象物の厚さ方向の高温側に接する一方の面から低温側に接する他方の面への通過熱量を測定する熱貫流率測定装置であって、
加熱手段及び送風手段を内設し、断熱性能測定対象物の着設により開口部が塞がれ閉塞状態となる、無通気性及び断熱性を有する加熱箱と、
前記断熱性能測定対象物の高温側となる前記加熱箱の内部の雰囲気温度と、前記断熱性能測定対象物の低温側となる空間の雰囲気温度をそれぞれ測定する複数の温度測定手段と、
前記加熱手段を制御し熱貫流率を算出する制御部と、を備え、
前記加熱箱の周壁部の全域における内部側表面と外部側表面との温度差を出力電圧で測定可能に、複数のサーモパイル又は複数の熱流計を略等面積間隔で１つずつ配設し、前記複数のサーモパイル又は前記複数の熱流計をそれぞれ直列接続させた回路を形成し、
前記制御部が、前記複数のサーモパイル又は前記複数の熱流計を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロになるように、前記加熱箱内の前記加熱手段を制御することを特徴とする熱貫流率測定装置。
前記加熱箱の周壁部の厚みが全域で略均一の場合は、前記加熱箱の周壁部の内部側全表面又は外部側全表面に亘って複数の熱流計を、又は、前記加熱箱の周壁部の内部側全表面及び外部側全表面に亘って複数のサーモパイルを、略等面積間隔で１つずつ配設したことを特徴とする請求項１に記載の熱貫流率測定装置。
前記加熱箱の周壁部の厚みが全域で不均一の場合は、前記加熱箱の周壁部の内部側全表面又は外部側全表面に亘って複数の熱流計を略等面積間隔で１つずつ配設したことを特徴とする請求項１に記載の熱貫流率測定装置。
前記略等面積間隔の設定は、前記サーモパイルを配設する場合は前記加熱箱の周壁部の内部側及び外部側のそれぞれの全表面を同じ等面積間隔とし、又は、前記熱流計を配設する場合は前記加熱箱の周壁部の内部側又は外部側の全表面を等面積間隔とし、ならびに、前記等面積間隔として５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数で分割して得られる略等面積を間隔として設定することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の熱貫流率測定装置。
前記加熱箱が箱状体内に前記箱状体から取外し可能に設置され、かつ前記加熱箱が、無通気性、断熱性及び可撓性を有する周壁部を備えた袋状の形態を有する加熱袋であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の熱貫流率測定装置。
前記低温側の空間を形成する筐体に、熱交換器で該筐体内の空気を冷却する水冷式、又は、該筐体内に冷風を送り込む空冷式の冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の熱貫流率測定装置。
前記低温側の空間を形成する筐体の、前記断熱性能測定対象物と対向する側の壁部に、前記筐体の外方に設けた光源からの前記筐体内の前記断熱性能測定対象物に対するふく射を可能とするガラス壁部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の熱貫流率測定装置。
前記ガラス壁部と前記断熱性能測定対象物との間に、前記断熱性能測定対象物に略平行に設けた板状のバッフル板を、前記光源からの前記断熱性能測定対象物に対するふく射を可能とするガラス板とすることを特徴とする請求項７に記載の熱貫流率測定装置。
前記筐体内の前記断熱性能測定対象物に対する前記ふく射の強度を調整するためのふく射強度調整手段を設けたことを特徴とする請求項７又は８に記載の熱貫流率測定装置。
前記ガラス壁部と前記断熱性能測定対象物との間であって、前記ガラス壁部近傍に送風手段を設け、かつ前記送風手段により発生する気流の速度を、自然条件の風速の中から選択した風速を再現可能にする気流速度制御手段を設けたことを特徴とする請求項７～９のいずれかに記載の熱貫流率測定装置。
加熱袋を用いて自動車のドアの熱貫流率を測定する方法であって、
前記加熱袋は、略中央部に配設した加熱・送風手段と、該加熱・送風手段を囲繞可能な周壁部とを備え、
前記周壁部は、無通気性、断熱性及び可撓性を有し、
前記周壁部の厚みが全域で不均一である場合は、
前記周壁部の内部側の全表面又は外部側の全表面にわたり、複数の熱流計を５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設して、前記複数の熱流計を直列接続させた回路を備え、
前記加熱袋を自動車のドア開口部の内部に設置し、前記加熱袋の周壁部が挟着されるように前記ドアを閉じて開口部を塞ぎ、前記加熱袋内部を閉塞状態とし、前記自動車のドアを断熱性能測定対象物として、
前記周壁部に取り付けられた前記複数の熱流計を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロとなるように前記加熱袋内の加熱手段を制御し、さらに前記自動車の車内雰囲気温度が安定するように前記車内雰囲気温度を制御し熱貫流率を算出することを特徴とする熱貫流率測定方法。
加熱袋を用いて自動車のドアの熱貫流率を測定する方法であって、
前記加熱袋は、略中央部に配設した加熱・送風手段と、該加熱・送風手段を囲繞可能な周壁部とを備え、
前記周壁部は、無通気性、断熱性及び可撓性を有し、
前記周壁部の厚みが全域で略均一である場合は、
前記周壁部の内部側及び外部側の２面それぞれの全表面にわたり、複数のサーモパイルを前記２面それぞれ５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの同じ等面積分割数で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設して、前記複数のサーモパイルを直列接続させた回路、あるいは、前記周壁部の内部側の全表面又は外部側の全表面にわたり、複数の熱流計を５等面積分割～８０等面積分割のうちのいずれかの等面積分割数で分割して得られる略等面積の間隔で１つずつ配設して、前記複数の熱流計を直列接続させた回路、を備え、
前記加熱袋を自動車のドア開口部の内部に設置し、前記加熱袋の周壁部が挟着されるように前記ドアを閉じて開口部を塞ぎ、前記加熱袋内部を閉塞状態とし、前記自動車のドアを断熱性能測定対象物として、
前記周壁部に取り付けられた前記複数のサーモパイルを直列接続させた回路からの出力電圧又は前記複数の熱流計を直列接続させた回路からの出力電圧がゼロとなるように、前記加熱袋内の加熱手段を制御し、さらに前記自動車の車内雰囲気温度を安定させるように前記雰囲気温度を制御し熱貫流率を算出することを特徴とする熱貫流率測定方法。
前記ドアが、フロントドア、リアドア又はバックドアのいずれかであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の熱貫流率測定方法。