JIS A 1412-2:1999 熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法―第２部：熱流計法（ＨＦＭ法） | ページ 3

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    験体内の端面熱損失に関しては,周囲温度が加熱板又は冷却熱板の温度であるときの保護熱板法装置
    におけるものと同様である。
c) 試験体1枚対称構成方式では,2枚の熱流計の出力値の平均を,試験体を通過する熱流の測定値とす
    ることにすれば,端面条件による影響を最も受けない形式といえる。さらに,2枚の熱流計が同一で
    あり,作用面の温度の均一性が達成されている場合には,端面熱損失の評価を最も容易に実施できる
    構成である。
2.4.3  端面熱損失の評価 2.4.2のa)からc)に示したいずれの構成の場合にも,端面熱損失に対する感度
は,熱流計の感度及びその主要面に沿って存在する温度差の大小等と密接な関係をもつものである。いろ
いろな操作条件での熱流の測定結果に及ぼす端面熱損失の影響については,環境条件を変化させて実験的
にチェックする方法以外には確かめる方法はない。
  いずれの場合にも,1.7による試験体の厚さに対して要求される諸制約を満たす必要がある。そのような
条件の場合には,端面熱損失は0.5%より少なくなると考えられる。端面熱損失による誤差を小さくするた
めの非常におおまかな指針は,周辺からの熱流損失を試験体を通過する熱流の20%以下に留めるようにす
ることである。
  端面熱流損失に関する解析法は,第1部(保護熱板法)に示されている。
2.5   測定機器
2.5.1  温度
2.5.1.1  加熱板及び冷却熱板の温度 試験体と接触している加熱及び冷却熱板(もし必要ならば熱流計)
の作用面の温度差を1%の精度で測定できるものとする。
  なお,熱流計の表面温度の測定に関しては,2.3.5を参照。
  加熱板又は冷却熱板の作用面の温度は,絶縁された温度センサを作用表面の溝の中又は表面直下に埋設
したもので測定することが多い。図1のc)のような構成を使用する場合には,冷却熱板と加熱板の各作用
面に取り付けられたセンサは示差的に結線されることも多い。そのような場合には,各センサは板から電
気的に絶縁することが必要である。1M   坎   上の抵抗が好ましい。各面に取り付けられる熱電対の数は,
 10 A 又は2のいずれか多い本数とする。ただし,Aはm2単位で示した測定領域の面積である。
  なお,表面積が0.04m2以下の熱板の場合には,熱電対を頻繁に交換するとか熱電対の校正チェックを正
規に行うようにすれば各表面の熱電対の数は一つでも十分である。新しい装置に対しては最小限2本の熱
電対を設けるほうがよい。
2.5.1.2  試験体温度差
a) 非硬質試験体でその表面が熱板の面にうまくなじむようなもので,熱抵抗が0.5m2・K/W以上の場合
    には,その試験体にかかる温度差は,通常各熱板及び/又は熱流計などの試験体に接する側の作用面
    に埋設したセンサで測定するのが普通である。
b) 硬質の試験体の場合には,測定装置の作用面と試験体との間に接触抵抗が生じることが考えられる。
    そのような場合の有効な一つの方法として,試験体と各熱板の向かい合う作用面との間に,適当な均
    質材料からなる緩衝シート又は測温シートを用いる(第1部 保護熱板法2.4.1.2参照)。
2.5.1.3  温度センサ 熱電対を使用する場合に,各熱板の表面に取り付ける熱電対の直径は0.6mmを超え
ないものを使用し,また,小型の測定装置の場合には,直径が0.2mmを超えないことが望ましい。
  試験体に取り付ける熱電対は,その直径が0.2mmを超えないものを使用する。はく(箔)状の熱電対で
もよい。試験体が低熱抵抗の場合には,熱電対を試験体の表面に取り付けることが望ましい。
  試験体面の温度を測定する際に使用される熱電対は,校正済みのものを用いる。その他の例えば,白金

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抵抗センサのような温度センサも,同等又はそれ以上の正確さ,感度及び安定性をもつものとする。熱流
の状態がセンサの周囲でゆがんだり,センサのドリフト現象又はその他の要因によって生じる測定上の誤
差は1%以下とする。
    備考 温度測定は,JIS Z 8704に規定する“熱電対を用いたB級測定方式”を,熱電対はJIS C 1602
          を参照する。JISでは最小線径は0.65mmである。校正されていれば0.6mmの代わりに使用し
          て差し支えない。
2.5.2  電気測定システム 測定システムの設計は,使用する温度センサの種類,熱電対の感度,温度差を
検出する回路などによって異なる。熱流計法測定装置の測定能力の迅速性は,測定システムが,熱抵抗,
熱コンダクタンス又は熱伝導率を直ちに計算し表示するようにした場合に発揮される。又は個々の温度セ
ンサを監視する機能を備えるべきである。
  測定システムは,次のような性能をもっていることが必要である。
a) 試験体にかかる温度差を±0.5%以内の誤差で測定し,熱電対からの出力を±0.6%以内の誤差で測定す
    るのに十分な感度,直線性及び入力インピーダンス。
b) 熱流検出センサの最小出力の0.15%以上の感度。
c) 熱流検出センサからの出力として考えられるすべての範囲において,非直線に基づく誤差が0.1%より
    小さいもの。
d) 考えられるすべての条件下において,入力インピーダンスによる誤差が読取り値の0.1%より大きくな
    らないもの(ほとんどの装置では,1M 坎   上で十分である。)。
e) 校正から次の校正の行われるまでの通常の期間,又は30日のいずれか長い方の期間内において,安定
    性に基づく誤差がいずれの読取り値に対しても0.2%以内であるもの。
f)  十分なノイズ軽減が施され,温度差の値又は熱電対出力に生じるノイズは,0.1%rms以内であるもの。
2.5.3  厚さ測定 試験体の厚さ測定は,0.5%以内の精度で測定できるものを用いる。熱膨張又は熱板によ
る圧縮で試験体の厚さが変化することがあるので,可能なら試験体の厚さは,試験中の温度又は加圧状態
で装置内で測るのが望ましい。厚さの測定は,熱板の四隅及び熱板中央における垂直軸沿いに設けたゲー
ジポイントで行う。試験体を装着せずに,装置内に装着したときと同じ力が試験体に加わるようにして,
装置に装着するときと同じ測定ポイントで求めてもよい。電気変換器を使用する場合には,その直線性や
電気回路系について1年以内の間隔で確認する。
2.6   機械器具
2.6.1  架台 測定装置を保持する架台が必要である。
2.6.2  締付け力 良好な接触状態が得られるように,システムに対して再現性のある一定の締付け力が加
えられるようにする。また,熱板間の距離を正確に保てるようにする。試験体に加える圧力は,2.5kPa以
上は必要でない。容易に圧縮される試験体について試験する場合には,試験体が圧縮されるのを防ぐため
に,熱板の隅又は周辺部に,断面積が小さく熱伝導率の小さな材料で作られた支持材を使用する。
2.6.3  恒温容器 雰囲気温度を所定の温度に維持できる恒温容器内に,装置本体を収容する。冷却熱板の
温度が室温より低いときに所定の露点を維持でき,また,平均温度が室温よりかなり高いとき,端面熱損
失による誤差を低減するように,恒温容器内の温湿度を調節する。
  特に試験温度が計測室の気温とかなり異なる場合には,その必要がある。恒温容器などの中に設置され
ている低温部の温度よりも,容器内の露点は少なくとも5K程度低くなるようにし,結露現象が発生した
り試験体が吸湿しないようにする。
  雰囲気の圧力及び気体の性質を調節する方法は,特殊な気体雰囲気中での測定が必要なときに備えれば

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よい。
3. 試験方法
3.1   一般 試験担当者は,前述の伝熱の基本及び装置の原理に熟知していることが前提である。また,
測定を始める前に,試料の供出者,又は材料・製品若しくは断熱システムの伝熱特性を必要とする当事者
と,測定の内容について協議し,測定の結果に関係する次のことについて判断しなければならない。
a) 使用する測定装置の大きさ及び形状 必要な伝熱特性を求めるためには,大きさが特定されている試
    験装置では,あらゆる厚さの試験体を測定したり,必要な特性を得るために設定できる温度及び周囲
    条件の範囲が十分でない場合がある。
b) 試験体の大きさ及び数量 測定対象となる試料の最終的な使用上の要求による。材料・製品又は断熱
    システムが著しい異方性をもつものであれば,まず,熱流計法装置が測定に適しているかどうかを判
    断する[1.8.1a)及び第1部 3.4.1参照]。
c) 測温シートを用いること,又は熱電対を試験体に直接取り付けることの必要性(2.5.1.2参照) 熱抵
    抗の小さい硬質材料を試験体とする場合に,接触抵抗の影響を除いて,両面の温度差を正確に測定す
    るために必要である。
d) 試験体を防湿材で包むことの必要性 試験体の吸湿を防ぐために考慮する。
e) 試験体の厚さ支持材及び試験体加圧の必要性 圧縮されやすい試験体のときに考慮する。
f)  物性値としての測定と仕様適合性としての測定 試験担当者は,1.3に与えられている定常伝熱特性
    の一つを測定するということと,材料又は製品の仕様書の要求による測定との違いを認識しなければ
    ならない。後者の場合には,この規格に適合しない試験体についてサンプリングを行う場合があり,
    平行度や平面性が不十分であったり,最終仕様とかけはなれた厚さの試験体を測定することにもなる。
    このような測定値は,その材料のロットの合否を判断するためのものであって,材料の熱特性として
    必ずしも意味のあるものとはならないことがある。
3.2   試験体 試験対象の材料から試料を採取し,その試料から試験体を作製する。サンプリングの手順
は,材料又は製品の仕様書で定めることが望ましい。サンプリングがこの規格の適用範囲を外れていたり,
仕様書に定められていない場合は,当事者と協議する。
3.2.1  試験体の寸法及び選定 試験装置の種類(2.1参照)によって,1枚又は2枚の試験体を試料から
選定する。2枚の試験体を必要とするときは,厚さの差が2%を超えないものを選ぶ。試験体は加熱板を完
全に覆う大きさとする。実際の施工厚さ,又は試験対象の材料を代表する厚さとする。これらの試験体は,
1.7, 1.8に示した一般的な要求事項に合うものとする。
3.2.2  試験体の準備及び養生 試験体の準備及び養生は,材料又は製品の仕様書による。仕様書がない場
合,次のガイドラインによる。
3.2.2.1  一般の試験体(吹込み材料を除く)
a) 準備 試験体の表面は,試験体と熱板が密着するように適当な方法で平らにする。硬質材料の試験体
    表面は加熱板作用面と同じ程度に平滑にし,全表面が試験体厚さの2%以内で平行になるようにする。
    熱抵抗が小さい硬質材料が試験体の場合の試験体温度差の測定は,2.5.1.2b)による。
      試験体面に配置する熱電対の数は 10 A 本又は2本の大きい方とする。Aは伝熱面積で単位はm2で
    ある。試験体の有効厚さは,両面の熱電対の位置で,試験体面に垂直な平均距離を取る。熱電対は,
    2.5.1.3による。
b) 養生 試験体の質量を求めた後,試験体は,その材料に対し適切な温度又は仕様書に定められた温度

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    で,一定の質量になるように養生する。
      質量の相対減量は,乾燥の前後に求めた質量から計算する。熱的に敏感な材料は,試験体が変化す
    るような温度にさらしてはならない。例えば,低密度の繊維材料又は発泡プラスチックを試験する場
    合,296±1K (23±1℃) ; (50±10) %RHの標準状態になっている試験室に入れて一定質量になるように
    する。
      一定質量に養生した後,試験体は封をしたデシケータ又は封をし一部真空にしたポリエチレンの袋
    の中に入れ,常温まで冷却し保管する。試験時間を少なくするため,試験装置にセットする直前に試
    験時の平均温度になるように養生するとよい。水分の吸収を防ぐため,乾燥が終わり次第,試験体を
    速やかに装置に設置する。
      試験中,試験体での水分の移動を防ぐため,試験体自身を水蒸気を透過しない袋に入れて密閉して
    もよい。その袋の存在が試験体と熱板の間に熱抵抗を生じる場合は,2.5.1.2に示されているように,
    硬質試験体を試験するのに用いる緩衝シートと同じように取り扱う。
3.2.2.2  吹込み材料 吹込み材料を試験するとき,試験体の厚さは,吹込み材料のビーズ,粒,薄片(フ
レーク)などの平均寸法の少なくも10倍,できれば20倍にする。試料は,試験に必要な量より少し多め
に採取し,養生の前後にひょう(秤)量する。次にA法又はB法に記されている手順を用い,試験時の密
度をもつ量をひょう量する。
a)   法 装置を垂直に扱う方法である。2面(又は4面)の測定面の間に,試験体の厚さに相当するス
    ペーサを入れて熱流計法装置に設定する。スペーサは,断面積の小さい熱伝導率の小さい材料で作る。
    熱流計の外周に,サンプルを封じ込めるのに適した熱伝導率の小さい薄い板(複数)を入れ,その上
    面が開放された箱になるようにする。ひょう量し養生された材料を4等分する。次に,それらを,箱
    の1/4の容積になるまで,振動又はたたいて均一な密度になるように詰める。この作業を繰り返して
    試験体を作る。
b)   法 装置を水平に扱う方法である。加熱板と同じ外形寸法をもち,熱伝導率の小さい材料でできた
    1個又は2個の浅い箱を使用する。箱の縁は,箱の深さが試験される試験体の厚さに等しくなるよう
    な幅にする。箱の角(複数)に,試験厚に等しい厚さで熱伝導率の小さい材料でできた断面積の小さ
    いスペーサを置き,フレームに対するカバー(複数)の間の間隔が試験厚に等しくなることを確かめ
    る。厚さ50                      ート状のプラスチック材料,又は熱に対する抵抗があり,光を反射しな
    い板を用い,箱の縁に固定する。試験体からみた面の全半球放射率は,作業温度において0.8以上で
    なければならない。もし,カバーが大きな熱抵抗をもつ場合には,硬質試験体に対し3.2.2.1で示され
    た試験体の正味の熱コンダクタンスを決定する方法を使用する。ひょう量し養生された材料を,二等
    分する。一つのカバーを所定の位置に取り付け,箱を平板上に水平に置いて,全体に等しく,かつ,
    均一な密度の試験体になるように注意して一つを箱に入れる。そして残りのカバーを用いて,装置に
    収められるように密閉された試験体を作る。圧縮性の材料は,入れるとき,カバーが少しふくらみ,
    望ましい密度で熱板とよく接触するようにする。
      試験体を準備する間に材料の減量があるので,試験の前に再びひょう量する。この場合,材料の試
    験時の密度を計算するため,養生された箱とカバーの質量を試験の後に測定する。
3.3   測定手順
3.3.1  質量 試験体を装置に入れる直前に,0.5%の精度で質量を測定する。

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3.3.2  厚さ及び密度 試験時の厚さ,試験時の容積(下記の備考を参照)は,加熱板,冷却熱板及び熱流
計を所定の位置に置くことによって押し付けられた厚さ,又は試験の初めに測定された試験体の厚さを用
いる。試験体の厚さは,2.5.3に示す方法で測定するか又は装置の外で試験中試験体に働く圧力を再現して
厚さ計を用いて測定する。これらのデータ及び養生された試験体について3.3.1で求めた質量から試験時の
密度を計算する。
  ブランケット又はバット状の材料は,通常,押し付けられた厚さで試験される。材料仕様は厚さを定め
ているが,その数値は,ときとして単に公称値的なものである。密度と測定された伝熱特性との間の,よ
り正しい相関関係を得るためには,できれば常に試験中の厚さをモニタすることが望ましい。
    備考 試験時の容積の計算には,材料仕様又は他の適当な方法によって得られた試験体の幅方向の寸
          法を使い,厚さ測定の精度と同じとする。
3.3.3  温度差の選択 温度差は,次のうちから選択する。
a) 特定の材料,製品又は構成材の仕様の要求。
b) 試験体又はサンプルに対する仕様の特定の条件。
c) 試験体内の物質移動を最小限にしなければならないときは,この量の測定に要する正確度と両立しう
    る最低の温度差。この場合,この規格に適合しないことがあるので,報告書にその旨を記載する。
3.3.4  周囲条件 装置の種類及び試験温度によって2.4に示されているように,周囲の断熱材及び/又は
規定された周囲条件を適用する(第1部 3.3.4参照)。
3.3.5  熱流及び温度の測定
3.3.5.1  平均温度と熱流計出力を観測し,平均温度及び試験体両面の温度降下が熱平衡に達しているかど
うかをチェックする。
3.3.5.2  試験体の          到         ァクタは,平衡に達する時間を決めるのに大きな役割がある。読取りの時
間間隔は,多くの試験に対し,上に定められた時間間隔の1/10を要する程度であるかもしれない。実験的
に相関関係を求めることが推奨される(附属書D参照)。
  よりよい近似的方法又は同じ装置において同様な試験体での経験がない場合には,連続した5回の観測
によって,熱抵抗の値が一方向に単調に変化することなく1%以内になるまで,試験体の              死   地
時間間隔,又は300秒のうち,いずれか大きい時間間隔で観測する。
                      ここに,      d :  試験時の試験体厚さ (m)
                                           試験体の密度 (kg/m3)
                                    c :  試験体の比熱 [J/ (kg・K)   ]
                                    R :  熱抵抗 (m2・K/W)
  熱抵抗は,W単位を (J/h) に変換する。これらの値は,材料についての知識によって推定する。
3.3.5.3  時間に対する熱流計出力の変化を監視することは,平衡の安定度をチェックするのに役立つ,特
に,材料の種類が未知の場合,又は試験される材料の周囲湿度に対する感度に危険の疑いがある場合にい
える。もし,この出力が,その平均値に対して,1.5%以上変化する場合,試験担当者は,その理由を調査
しなければならない。
3.3.5.4  平衡の読みが得られた後で,試験体の面に取り付けられた熱電対によって温度を測定する。
3.3.6  最終の質量及び厚さの測定 3.3.5の観測を完了した後,直ちに試験体の質量を測定する。試験体
が押し付けられたものでない場合は,試験の初めに厚さを測定する。試験体の容積変化があれば,これを
報告する。
3.4   計算

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