; 1 ; :1 / 1炭化学会誌 9(2),68-74(2013) < C iThevVoodC a r b o n i z aI t o nR e s e a r c l iS o c i cザ ット {研究報告} 関野登特側発 守幸寺争終 F (サーモカールりを炭化することで, ット)の開発を進めている。木片炭化マッ 700T の場合,事f:l空 r~Hの克かけの熱伝導率は 0.042 W/mKとなっ として,炭化の進行で比較的小さな粗空間が連続して大ぎな組空 1 ) 5 )1が形成された I 可能性あるいは微調1表 訴の物理的変化によ キーワード:木片炭化マット, Mechanismsb e h i n db e t t e rt h e r m a li n s u l a t i o nc a p a c i t yo f c a r b o n i z e db i n d e r l e s swoods h a v i n gi n s u l a t i o np a n e l s I n v e s t i g a t i o nfroma p p a r e n tt h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fc o a r s ep o r e 司 NoboruS e k i n o *料 * , KosukeYamaguchi*料 A b s t r a c : tByc a r b o n i z i n gb i n d e r l e s swoods h a v i n gi n s u l a t i o np a n e l s( T h e r m o c u r lR ),anewm a t t y p ei n s u l a t o r ( c a r b o n i z e dwoods h a v i n gm a t ;CWS拡)h a sbeend e v e l o p e d .Minimumt h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fCWSMwas a b o u tt w o t h i r d so ft h a to fT h e r m o c u r II1 . wh i c hwasb a s e dont h et h e o r yt h a tc o a r s ep o r ec h a n g e sc a u s e d b yc a r b o n i z a t i o nmayp r o v i d et h ep a n e l sw i t hb e t t e ri n s u l a t i o nc a p a c i t yi nt e r m so fr e d u c i n gc o n v e c t i v eand p p a r e n tt h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fc o a r s ep o r e sλ (¥ ' 1 )w h i c hi n c l u d e st h e r a d i a n th e a tt r a n s f e r .I nt h i sr e p o r t,a e f f e c t so fc o n v e c t i v eandr a d i a n th e a tt r a n s f e rwasc a l c u l a t e dbyt h eu s eo famixl a wo fl a y e ra r r a n g e m e n t p a r a l l e landp e r p e n d i c u l a rt od i r e c t i o no fh e a tf l o wandt h e s ev a l u e swered i s c u s s e dw i t hr e l a t i o nt omat t h e r m a lc o n d u c t i v i t y .Thev a l u eo f λ v lo b t a i n e df o ramatc a r 、 b o n i z e da t4000Cwas0 . 0 3 1W/m , Ki twaso n l y1 . 2 4 l U t i m e st h et h e r m a lc o n d u c t i v i t yo ft h es t a t i ca i r .I twasa l s oa b o u t0 . 7t i m e st h ev a l u ef o rThermoc u r l( 0 . 0 4 5W/ mK)andt h i ss u g g e s t st h a tr e d u c i n gc o a r s ep o r e sp l a yar o l et od e p r e s sc o n v e c t i v eandr a d i a n th e a tt r a n s f e r . ll vwas0 . 0 4 2W/mKwhenc a r b o n i z e da t7000C .T h i ss u g g e s t st h a te x c e s s i v e Ont h eo t h e rh a n d .t h ev a l u eo fi c a r b o n i z e dt e m p e r a t u r ec a u s e sc o n t i n u o u sc o a r s ep o r e sw h i c ha l l o wg r e a t e rc o n v e c t i v eh e a tt r a n s f e ro rc a u s e s p h y s i c a lc h a n g e sont h ec a r b o n i z e dwoods u r f a c ew h i c hi n c r e a s er a d i a n th e a tt r a n s f e r . ゃ K e y w o r d s :c a r b o n i z e dwoods h a v i n gma , ta p p a r e n tt h e r m a lc o n d u c t i v i t y,c o a r ‘ s ep o r e,r a d i a n th e a tt r a n s f e r, c o n v e c t i v eh e a tt r a n s f e r カ モ ネ サ 1. 絡 雷 のプレーナ一緒を原料とし,接着剤 ~n~ 添加の原料 はブレカット工 マットを型枠中 F a c u l t yo fA g r i c u l t u r e,I w a t eU n i v e r s i t y :大建工業株式会社 D a i k e nc o r p o r a t i o n : 020-8550,岩手県盛関市上田 3下院 1 8 8e m a i l :s e k i n o @ i w a t e u . a c . j p 1 8 8,M orioka,I w a t e020-8550,J a p a n C o r r e s p o n d i n ga u t h o r :Ueda3 6 8 したのち,防湿フィルムで ドおよびアンモニア吸着能 I ) などが検討されてきた。 木片炭化マット 5 ) を表 1t こ示す。同一 0 400Cで で詑べると, 7000Cで、最大で、あった。最小の熱伝 350kg/m3,炭化温度 400Cという 0 山 内 山 尚 製造条件(炭化後の密度: 113kg/m3) で得られ,そ 113kg/m3の木 の値は 0.044W/mI くであった。 は 0.069W/mK るから, 8 ) であ こ 0) 3~4 として, 国1 木質小片鱗熱材(左)とそのパネル施工(右) 細分化による対流伝熱の抑制, などが考えられた 5へ 吸 湿 性 の 差 異 に 起 因 す る と熱{云導率の合水率 の 3割程度が そこで,マッ とその画像解析を行い, 区1 3に ト 示すような粗空般の 10m m2以上が空 i 域全体の 50%を 熱材では, えるが,木片炭化マットのそれは 5 菌2 木片能化マット(寸法:約 20cmx2 0仁m x5cm) 2m m 以下の空隙が相対的に多かった。この 対流転熱の差異に起因す 表1 木片炭化マットの熱伝導率 (W/mK) る 200 初対i q 訟 ! 支 2 5 0 (kg/m3) 300 そこで本研究では, ' 1 0 0 5 0 0 6 0 0 700 0 . 0 4 6 0 . 0 5 1 0 . 01 8 0 . 0 5 4 ( 9 2 ) ( 7 7 ) ( 71 ) ( 6 8 ) 0 . 0 4 4 0 . 0 5 1 0 . 0 4 9 0 . 0 51 ( 11 3 ) ( 91 ) ( 8 5 ) ( 8 1 ) 0 . 0 5 0 0 . 0 5 5 0 . 0 5 6 0 . 0 6 0 ( 1 3 8 ) ( 12 1 ) ( 11 6 ) ( 1 1 5 ) 0 隙の“見かけ マット 3 ) この 火災時の遮熱牲にも短れるが 4 ) 断熱材の中では熱伝導率が比較的大きく, また,生物 劣化の懸怠など,いくつかの改善点が指摘されている 2 これらの改善を割るため, との関係を論じる。ここで,“見かけ" Z i iの安気の缶導伝熱,対流伝熱および荘i 空 とは,組空 i ~3 倍の積度で成 ì~ し,これを炭化することでマット 木片炭化マットA 円 競化マット いずに形状が維持でき, これ まで,製造条件と熱伝導率の関係 5 . 6 ) ホルムアルデヒ C 渓す“木片炭化マッド, (匿のが考案された 5 )。木片 i立 、 。 σ、。、。、 マ<"';l ~マ ー 〉 屯 〉 屯 , 0 わ ミ で ナ 伊叫 、 げ 2) 空傍:の大きさ (mm 思3 マット組窓際の断菌額分布 (A, sの条件は毘6に記載) -69- cmu 島市いa 岱 Cz 密度を木質小片断熱材と向じ程度(約 100kg/m つに 5050505AV5AV50 5 5 4 4 6 1 ν 3 2 ゥ“ 1 1 ネルギーが少なく された{直と と , 0 (ぷ)命誌叫吋﹂ V設け}絡問問援制糾州明 される(関 1 ) る ,伝熱モデ、/レを基にしたマット I~I j主.下殺のカッコザヲは炭化{去のマッ i、特~l交 Ckg/m'l して るデータとなり得るが, その解 釈は定性的な域を脱しない。 炭化 I 品 u 支 ( C C ) 製造条件 と少なく, 2 … 空 A m i n γー =…一一言ア 記(守)号令 ることを意味する。 V + 1 ア 一 苛 p a fi n A⋮ ?と 2 . 1 熱伝導モデル x m IA 2 理論および方法 ) l ( 隙表面の紹射伝熱の三形態が反映された伝熱が含まれ Vw'Aw+Vs'Asザ ト Vv ! ' A v l+ Vv s ' A v s ( 2 ) 、 、J される転熱モデルとして, A =Zx A, , " x+ (1 (木材実箕)と細!胞内孔(空隙)の 2要素に分けて考 Z )X Amin ( 3 ) える Kollmannのi 直 子 I j ・ 3 粒 子J I モデル臼}がある。本研究 では,このモデル在図 4に治す 4つの要素,すなわち, 木片間組空隙の見かけの熱伝導率(Av1) の算出は, 表 1に示した 12条件の木片炭化マット(初期密度 3 炭化あるいは未炭化の木片実質,吸着水分, 条 件 × 炭 化 協 度 4条件)および襟度 80,90, 100, 木}十回粗空隙(マット粗空隙)へと拡張して用いた。 3 110, 120 kg/m の 5条件の木質小片断熱材を対象 に対して塑素が直ダIjに連なる場合(直列モデ ル:全体淳さ D,要素}享さ d ),定常時の熱流は とした。ただし,後述するようにえ v1はある 抗最小の要素に支配されるため,このモデルで熱{云導 における材料定数として求められるため,炭化調度 率 が 最 小 (Arnin) となり,積層系の複合員。によりえ mm 400,500,600, 700Cの木片炭化マット群および は (1) 式で算出できる。一方,各要素が熱 i 東方向と 3 80~ 120 kg/m の木質小片断熱材の計 5 0 1 話 , F,要素 1 高f ), 並列になる場合(並列モデル:全体1 トの熱伝導率は,炭化マットでは表 1に示した値であ このモデルで熱伝導率が最大(丸山)となり, り,水質小片的i 熱材で、は既報 できる。ただし, 2 ) の竣合刻によりえ rnaxは ( V, A は,それぞれ, に対してえ v1が算出された。なお,計算に使用したマッ 1 0 ) より以下の値を用い , 0.064W/mK(90k g/ ) た 。 0.063W/mK(80kg/m3 あり,添え w,v !,s ,v sは,それぞれ,吸着水分, m3), 0.066W/mK( 100kg/m3 110 ), 0.069W/mK( 炭化あるいは未炭化の木片実箆,細胞内孔を示す。 kg/m3),0.071 W/mK( 120kg/m3 ) o 実際の材料(マット)の A min とえ は , 表 2は,計算に用いた各要素の熱伝導率 的には 1 1 ) および に必要な密度などの一覧である。まず,熱 maxの間に存在する。すなわち,マットが i 1 段着水分の熱伝導率は通常のノ くの熱 多数の直列モデルと並列モデルの混合体と考えれば, 伝導率に関して I により, マットの熱転導率えは 2成分混合系の複合員J 伝導率と!可等と仮定した。木片実質の熱伝導率は炭化 ( 3 ) 式で算出できる。ただし, zは材料中の並列モデ の前後で値が異なるか否かの文献が見当たらず,本研 ルの混合比 ( 0<Z<1 ) である。 司等と仮定し,木材実質の値すな 究では炭化の前後で 1 わち繊維方向 ( 1 / ) で 0.65 W/mK, 交 方 向 ( ム ) 2 . 2 対象材料および要素の物性値 で 0. 42W/mI くを用いた。なお,モデルとの対応を考 表2 計算に用いた饗棄の熱伝導率,密度など 熟流 。 5 善 湿 分 水 接 間 f w v l 木片間粗空静: f I F f s 木片実質 細胞内子L 吸湿水分 木 片 Eし子 実 質 抱 線 内 鶴 護夢J I モヂ jレ 入 (min) ミ オ' [ 1 1 ノ j 、 J i I Vr熱材 投手J I モヂ jレ 入 (max) l 汲i H Il水分 水} l実質 ( 1 1 ) ミ ヰj 十三た質(上) 定 問 』 包I j サ 干 し 後 ; } 支 (g/cm3) l 汲! i 込水分 r w オ ミ ) 十 : c J f i 質r s 気乾;j三 j 守r a 合 水 準M C ( % ) 1 鎧 幸 吉 叫 熱伝当事 (W/mK) d w d v l d s d v s 吸 ; { c} f炭 化 マット 物 性1 [ [の稔類 2 5 ' Cの1 f l ' ( 1 7 えの然f ぷ浮守2 0 . 6 0 0 . 6 5 0 . 4 2 0 . 0 2 5 0 . 6 0 0 . 6 5 1 2 O ., O .0 2 5 1 .2 2 -1 .2 3 1 .4 -1 .6 1 .2 1 1 .5 注2 0 . 2 3 0 . 2 5 0 . 3 8 1 . 1 :3 9 .5 正E 4 5 .8~7.5 H 主列モデル)1] 1 ) , 1 ( ( 9 モ デ ルm 約止祭気 t 1 1 J ' . l 炭化 I 昆皮 4 0 0 6 0 0 ' ¥ : :で1.2 3、7 0 0Cで1.2 2 1 0 0Cで1.4、5 0 0 6 0 0 ' Cで1.5 、700"Cで1.6 t : l 2 I)~ イヒ n~ll!r 4 I t 3 : l J ; z 化 的 I I [ 史' 4 0 0 5 0 0 . Cで0 . 2 3、6 0 0 ' Cで0 . 2 4、7 0 0Cで0 . 2 5 i : A: 炭化 i K V i ! '400.Cで5 . 8、5 0 0 6 0 0 ' Cで6 . 7、7 0 0 ' Cで7 . 5 0 0 霞4 熱伝導の4要索霞列・:ill!:列モデル 0 -70- した場合,並列モデルの混合上t zが材料の密度に依存 して,前者の館は並列モデルで,後者の{誌は直ダJ I モ デルで使用した。また,細胞内孔の熱伝導率は,炭化 旨J 商した。さらに信回ら しないことを t の有無に拘わらず対流が生じない程度に微細な空 i 器 ! と 3 間 0. 4~ 0 . 9g/cm の単層 PBに対して,木材実 仮定し,静止空気の熱伝導率を用いた。 i 投湿水分,接若斉I J,空路部の 4要素からなる熱伝導の された全体の容積が必要となる。ここで, 数であると結論付けた。 (マット)中の誼列モデルと並列モデルにおいて,名 そこで本研究では, ~ 1 21 kg/m, 600C・ 72~ 116kg/m3, 700 o C・ 3 kg/m3 の木質小片断熱材の言' l 5種類について,それぞ W,容諮 V とすると,マット全体および各要素 れが由有の Zを持つと仮定し,以下の方法により の容績は, ( 4 )~ ( 8 ) 式で表現できる。ただし,添 開粗空 i 訟の見かけの熱伝導率 Av Ji を決定した。 5,V5は,前述と問様に,それぞれ, まず,対象材料について,表 2に示した密度,含水 炭化あるいは未炭化の木片実 4 )~ ( 8 ) より各要素の容積およ を用いて,式 ( と と水分重長i から成 された全体の容績を求める。次に,式 ( 1 ),( 2 ) ると仮定した。 からえ,,1をパラメータとして l irnin とえ I聞を求め,こ なお,表 2に示す水分密度, V 0 68~ 115kg/m3のマットおよび密度給関 80~ 120 含水率 MC (%)におけるマットについて,也、民 r, し , W, 十Ww MC W ,(I+ ' { 百 百 ) f f 7 別的と共に式 ( 3 ) に代入することで, れ ら を え の 実) 木片密度は, 対象とする密度範罰での Zの平均値 ( n=3または 5 ) ( 4 ) と変動係数を求める。パラメータ Avlを刻み ' 1 話0.001 W/mKで変化させ, V、 I , ら , MC¥ 1 1 1 " , MC W, ( l土 盟 ) 彊j r fl l t v l C W, ( l十而百) ( 5 ) 山(_I__ +~ì , "'¥r , 100 f コニ、N fw の算出結果 3 . 1 … Ww X λvl 1 玄1 5に,パラメータ 数の変化を示す。 l v IC -x 1 1 ・伐} r 、 、 Av l とな 1 3 . 結果および考察 ( 7 ) , f ヱ zの変動係数を極小にするえ,, が求める る 。 ( 6 ) fw) V, - W, v " w zの変動係数の極小館が得られる ま で を 繰 り 返 す 。 Zが国有t 1 立であるという仮定か f v , . , 0 0 のように各容積の算出が可能となる。 細胞内孔を示す。また, 400Cで成形した密 閤 92~ 138kg/m3 の マ ッ ト , 悶 500 C・77 要素の容積比率が両モデ、ルで向じと仮定すると,以下 着水分, は , 直ヲJ I・並列モデルを適用し,混合比 Zが材料問有の定 さて, ( l ) , ( 2 ) 式の計算には,各要素の容積およ え字 W, 1 5 ) ( 8 ) Av lの変化に対する Zの変動係 zの変動係数を栂ノトとする Av Jが求 める値となるから,陪 5の上から 以下の方法で決定された。まず¥吸着水分の密度は, 材で 0.045W/mK, 400Cのマットで 0.031 0 を用いた。 炭化 W/mK, 500Cで 0.039W/mK, 600Tで 0.033WI 可等の市販木炭における 木片の実費密度は,炭化度が i mK (侶!昂式では 0.032W/mK), 700Cで 0.042WI 含水率に応じた結合水の平均密度 1 3 ) 1 2 ) 0 0 を用いた。 炭化木片の気乾密度は, に応じた木炭の密度残存率 1 4 ) mK (回帰式では 0.041W/mK) が最適な Avl として および原料の気乾密 決定された。 度から算出した。一方,マットの含水率(熱伝導率測 400Cでの倍 0.031W/mKは 定時の議湿度 25C,65%RHにおける平衡髄)は炭 熱材の値 0.045W/m1 くの約 7訟であり,静止空気の 化および米炭化木片の吸着等損線引を用いて算出し 熱伝導率 0.025W/mK (20C) 11) に対して 2割増し 0 0 0 た 。 2. 3 という低い髄となった。一方,炭化温度 500~ 600Cでの値は 0.033-0039WIη 1 1 くで 400Cに比べ 0 0 の決定方法 λvl 目 Kollmann9)は , 2要素系の直ダI J .並列モデルを木材, て大きく,さらに 700Cでは水質小片断熱材のそれと 0 パーティクルボード (PB),ファイパーボードに 近接するほど大きな{誌であった。この嬰国として,炭 t ヴ 'ZA イヒの進行で比較的小さな総空!践が連続してしまい,大 0 . 0 3 8 きな粗空隙が形成された可能性あるいは報細表面の物 0 . 0 3 4 制制緩判断縦ハロ N 理的変化による輔射伝熱の増加が推察される。 さて,マット内部の粗窓隙の様子 1 6 ) をi 翠 6に示す。 これらの2 手真は関 3のマット粗空隙データに対応する 新熱材の粗 ものである。両関を見比べると,木質小片 i 0 ャ γコ 0 . 9 9 0 . 0 3 0 掻I J、 { 直 (0.045W/mK) 0 . 0 2 6 0 . 0 2 2 カ1 空[践と比較して炭化調度 400Cのマットは 木質小片断熱材 y=7 3 9 ( x0 . 0 4 5) 2 +0β21 0 . 0 1 8 0 . 0 4 0 小さいこと,炭化温度 500Cのマットは 400Tに比 0 べて組空隙が幾分大きいこと伺える(図 3でマット 8 0 . 0 4 2 0 は Aより 5m m 以上の窓際割合が高い)。 このよう 0 . 1 5 7 な組空隙構造の相違はマットの熱伝導率の差異に関す 炭 化j 昆凌 400C る定性的な解釈に役立つが,本研究による Av l の評舗によって断熱性向上の要関に関する定量的な解 震0.154 戸 J f t 翠J I 、 値 (0.031W/mK) 0 . 1 5 3 N 0 . 1 5 2 0 . 0 2 6 3 . 2 混合比 Z 0 . 0 2 8 決定された最適え v lを用いて計算したえ m出と Am i n, 議 総 裁 縦GN 材料ごとに示したのが関 7である。混合比 Zは水質 . 6 1,炭化潟度 400Cで 0 . 3 4,500C 小片算熱材で 0 0 で0 . 4 6,600Cで 0 . 5 2,700Cで 0 . 5 7となった。 0 Zは熱i 慌が最大となる並列モデルの存在の程度を示す 炭化温度 500C 0 . 1 5 9 yコ 2 3 0 ( x 0 . 0 3 9 ) 2 + 0 . 1 5 6 r=0 . 9 9 0 . 1 5 8 0 . 1 5 7 0 . 1 5 6 0 . 1 5 4 0 . 0 3 4 0 . 0 3 6 0.063 . 0 5 1 0.055W/mK,600Tで 0.048 mK, 500Tで 0 0 . 1 4 3 0 議 総 額 対GN 0.056W/mK,700Cで 0.054 0.060W/mKであっ 恥 た。物性値 Av lは材料ごとに若干異なるため厳密には 直接比較できないが,上記の熱{云導率の序列は Zの序 列と一致していた。ちなみに,信慣ら 0 . 0 4 0 0 . 0 4 2 0 . 0 4 4 0 叩 0 0 . 0 3 8 ( W/mK) λvl 0 . 1 4 5 ー 0 0 . 1 6 0 400Cで 0.044-0.050W/ -0 . 0 7 1W /mK, 0 . 0 3 6 0 . 1 5 5 z の備が小さいほど,材料の熱伝導率は小さいことにな る。対象材料の熱伝導率は, 0 . 0 3 4 0 . 0 3 0 0 . 0 3 2 λvl ( W/mK) 0 . 1 6 1 およびえ実測{庇混合比 Zについて, 5種:類の対象 から,要素の設定が同じで物性値が向等であれば, 0 . 9 9 0 . 1 5 5 G 0 警 暴 y=2 2 1( x 0 . 0 3 1) 2 + 0 . 1 5 3 9 0 . 1 5 6 採 草 壁 釈が深まったと言える。 0 . 0 5 0 0 . 1 5 8 2 0 0 . 0 4 8 0 . 0 4 4 0 . 0 4 6 λvl(W/mK) が密度範囲 0. 4 0 . 1 4 1 炭化温度 600C yコ 3 3 4 ( x 0 . 0 3 2 ) 2 十0 . 1 3 7 rコ 0 . 9 9 0 . 1 3 9 0 . 1 3 7 1 5 ) ~ 0 .9g /cm3の単厨 PBを対象に木材実質 0 . 1 3 5 0 . 0 2 8 I 吸湿水分, 0 . 0 3 0 空i 捺部の 4要素モデルを適用して得た Zは 0 . 0 3 2 0 . 0 3 4 0 . 0 3 6 0 . 0 3 8 λvl(W/mK) 0 . 3 5であった。嬰素の設定が異なるため直接比較は 0 . 1 4 3 断熱性が期待できないマット系新熱材(木質小片断熱 0 . 1 4 1 材や木片炭化マット)では, 森山開}議w mGN しいが,材料内部の組空関において静止空気相当の zが比較的大きな髄とな る可能性が示唆される。 0 0 . 1 3 9 0 . 1 3 7 極小 l W i : 0 . 1 3 5 4 . 結iS (0.042W/mK) 0 . 1 3 3 0 . 0 3 7 木片炭化マットの断熱性が木質小片!新熱材よりも れる主な理府は,マット構造に起因すると指摘されて いた 炭化 j 温度 700C y= 3 7 2 ( x 0 . 0 4 1 ) 2 十0 . 1 3 5 r =0 . 9 9 0 . 0 3 9 0 . 0 4 1 0 . 0 4 3 λxl(W/mK) 関5 パラメ…タ 。すなわち,マット紐空齢、の細分化による対 5 . 6 ) -72- 0 . 0 4 5 Zの変動係数の欝掠 λvlと 0 . 0 4 7 0 . 1 0 (上) ← イ 0 . 0 8 【木質小片断熱材} max X マット密震:9 0k g / n ぞ 0.06 F 寸 寸 → 高 度 ) 熱伝導率:0 . 0 6 4W / r r l i トO邸 0 0 0 0 0 3 機 λmin 護0.02 木賞 I J、片断熱材 Z之 0 . 6 1,λvl=O045W/mK 司 0 . 0 0 70 90 110 密度 C k g / m3) 130 中 0 . 1 0 【木片炭化マット A ] 五 0.06 炭化温度:4 0 0C 0 マット龍震 .-------イ二;プ 0 . 0 8 初期密度:2 0 0k g / が λ(笑 j~IJ 億) ¥、 : s : 海 9 2k g / 訂 ι & 品 0 . 0 4 j 草 寺 炭化温度 400C l 認 0.02 熱伝導率:0 . 0 4 6W / r r 0 議 λmm Zな 0.34λvl=0.031W/mK 0 . 0 0 85 0 . 1 0 [木片炭化マット B ] 0 . 0 8 (XE¥ ﹀﹀﹀持機川思議 (下) 初期密慶:2 5 0k g / が 炭化温農:5 0 00c マット密度:9 1k g / r r 105 125 密度 C k g / m3) 一τ五? γ λ i:λn: 0 . 0 6 0 . 0 4 炭化i 温度 500C 0 0 . 0 2 熱伝導率:0 . 0 5 1W / n 0 . 0 0 70 流伝熱の抑制,組空 i 路表面の輔射の低下が主要因に挙 げられた。そこで本研究では,マット紐空 r~誌の空気の 伝導伝熱,対流伝熱および粗空隙表面における稲射伝 0 . 0 2 熱の三形態が反映された転熱の指擦を“見かけの熱伝 0 . 0 0 γ どぺ詞 炭化混度 600C 0 65 85 105 密度 C k g / m3) 吸着水分,小片開 .並列モデルと熟年導の複 0 . 1 0 し,マット内の粗空隙の見かけの熱伝導率 0 . 0 8 空隙の 4要素からなる (XE¥ ﹀﹀)川町静思議 Av li を試算した。 Jの値は, 得られたえ v 400Cのマットで 0 0.031W/mKであり,静止空気の熱伝導率 0.025W/ mI くの 2 λmax noaυaaa ハ Unu ハ ununu υ n (XE¥ ﹀﹀)総務思議 臨6 マット内部(深さ 5mm)の糧空隙の議子 16) し程度であった。この値は木質小片断熱 130 90 110 密度 C k g / m3) 0 . 1 0 とし, 145 十 0 . 0 6 J 125 ーぺ立 λmiも 0 . 0 4 炭化混度 700C 0 0 . 0 2 0 . 0 0 材の傾 0.045W/mKの約 2/3であり,小片間粗空隙 60 ! 闘す低減の現れと言える。 の細分化による対流抑制や i 80 100 密度 C k g / m3) 120 また,炭化混皮の上昇とともにえ v lの植は増加する 図7 最適 λ v lにおける λm 叩 λ m l nと実現日備との比較 向があり,炭化協度 700Tで 0.042W/mKとなった。 qJ 可/ 5 ) 山口 この要閣として,過度に炭化が進むと粗空隙が連続し 告 , 41,pp.1ω15 l 高射伝熱が増 て対涜抑制効果が低下すること,表面の i 大することが推祭された。 6 ) SekinoN.YamaguchiK . (2010) Proceedings さで,本研究の言1 算では,炭化後の実費の熱伝導率 o f2010SWST/UNECE-TCConvention, IW-3, Geneva, S w i t z e r l a n d,p p .1 l1 4 をえミ炭化と持等の値とした。しかし,一般に木炭は炭 化の進行に伴い導電性が高くなり 1 7 ) 7 ) 1 1 1口晃輔,関野登,栗本康司,小藤田久義 (2011) 熱エネルギーは 木質炭化学会誌, 7(2),76-82 原子の振動エネルギーの弾性波としての国体中の輸送 とともに,自由電子が国体中を巡ることでエネルギー が輸送される ,関野登 (2010) 岩手大学、演習林報 8 ) 汚村義大, I 羽野設, I L I内英彦 (2004)木材学会誌, 。したがって,炭化指度が高いほど実 50(6),397-403 1 0 ) 質部の熱伝導率は高くなると誰祭されるが,報告側は 9 ) Kollmann F, P .( 1968) Principles ofWood 見当たらない。また,その異方性に関しでも未知な点 Science and Technology 1Solid Wood, が多く,今後の検討課題と言える。ただし,マット全 Springer-Verlag (Berlin), pp.247-249 鷲野主主, J i 1村英彦 (2004)木材学会誌, 1 0 )河村義大, I 対する実質容績の割合は 5%程度であるため, となる実質の熱伝導率の変化がマット に及ぼす彩響は小さく 50(4),228-235 組空隙の熱物性が支配的と考 11)日本熱物性学会編 (2000) 熱物性ハンドブック えられる。 改訂第 2版,主主授堂(東京), pp.57-59,64-67, 210,595 1 2 ) 越島哲夫,杉原彦一,浜問良三,福山万次 謝辞 ( 1979) 新訂基礎木材工学,フタノ 本研究は平成 23 (大阪), pp.59 究 (C) 課是認番号 21580199, j 研 究代表 の一部として行った。本研究の一部は,第 9 3 ), 1 3 )岸本定吉,阿部房子(1964) 木材学会誌, 10( 間木琵炭化学会研究発表会 (2011年 6月,秋開)で 120-122 1 4 ) 里中型一(1963)北海道大学農学部演習林研究報 発表した。 告 , 22(2),pp.614-619 11 ) 1 5 ) 信回聡,大熊幹章(1981) 木材学会誌, 27( 文献 1 ) 関野登 (2004)特許第 3607254号 775-781 2 ) 株式会社ヤマウチ:“サーモカール"カタログ 1 6 )山口晃輔 (2011)修士学校論文,信手大学 1 7 )宕崎ilJ l l(2009) 炭の製造と利用技能,株式会社ヱ (2006) ヌ・ティー・エス(東京), pp.113ω121 3 ) 関野登 (2009)木材工業, 64(2),52-57 7 す鰯 (2008)木材保存, 34(2), 4 ) 谷内静規,関野登, iJ~ r 60-68 (原稿受付 2012年 4月 27B .原稿受理 2012年 6月 27日) -74-
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