非定常状態における木材中の水分移動が熱的性質に与える影響

木材中水分运动对非稳态热性能的影响

• 批准号: 21K05703
• 负责人: 前田 啓
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Forest Research and Management Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05703/
• 关键词: 熱線法; ホットディスク法; 木材; 熱物性; 熱伝導率; 水分移動; 定常法; 非定常法

本研究では、内部に含水率勾配が存在する木材について、水分移動に伴った熱移動が非定常法（熱線法、ホットディスク法）により測定される熱物性に影響を与えるかどうか検証することを目標としている。その中で今年度は、木材内部の熱伝導率のばらつきと非定常法により得られる熱物性値の関係を明らかにするため、密度の異なる単板を積層した際の層構成が測定値に与える影響を検討した。熱線法による熱伝導率の測定では、バルサ、ヒノキ、タモのスライス単板（厚さ1mm）を計6枚積層して測定を行った。積層方法は、母材の樹種の単板の上に別の樹種の単板を被覆した場合（被覆パターン）と、母材となる樹種の単板の1枚を別の樹種の単板と交換した場合（挿入パターン）の2種類とし、熱線が繊維方向と繊維直交方向の場合の熱伝導率測定を行った。被覆パターンにおける熱伝導率は、積層枚数が多くなるほど被覆材の熱伝導率に近づく傾向が見られた。その中で、被覆枚数を増やすことによる熱伝導率の変化が最も大きかった位置は、熱線が繊維方向の時は2、3枚目、熱線が繊維直交方向の時は1、2枚目と、熱線の向きによる違いが確認された。また、被覆パターンにおける積層枚数が増えるときの熱伝導率の変化幅と、挿入パターンで同じ位置に挿入した際の熱伝導率の変化幅は概ね一致していた。ホットディスク法については、台板となる木材に異なる樹種の単板を被覆し、20、40、80、160秒間の加熱を行った際の熱物性の変化を検討した。その結果、被覆枚数が少ない場合は熱伝導率・熱拡散率のいずれも加熱時間による変化が大きかった一方、被覆枚数が増えると加熱時間による違いは熱拡散率の方が顕著となっていた。上記に加え、非定常法による木材・木質材料の熱物性測定において課題となりうる要因についても検討を行い、測定間隔や熱線と試料の角度が測定値に与える影響について明らかにした。

This study で は, internal hook with が に moisture content exist す る wood に つ い に with っ て, water movement た hot mobile が unsteady method (hotline, ホ ッ ト デ ィ ス ク method) に よ り determination さ れ る に influence を in thermal and physical properties and え る か ど う か 検 card す る こ と を target と し て い る. そ の で in our internal heat の 伝 は, wood permeability の ば ら つ き と unsteady method に よ り have ら れ る on thermal physical property numerical の masato を and Ming ら か に す る た め, density の different な る 単 plate を horizon し た interstate の layers が determination of numerical に with え る influence を beg し 検 た. Hotline method に よ る 伝 heat conductivity determination of の で は, バ ル サ, ヒ ノ キ, タ モ の ス ラ イ ス 単 plates (1 mm thick さ) を meter six horizon し て line measurement を っ た. Horizon method は, parent metal の tree の の 単 plate に don't の tree の を 単 plate coating し た occasions (covering パ タ ー ン) と, parent metal と な る tree の 単 plate の one を don't の tree の 単 plate と exchange し た occasions (scions into パ タ ー ン) の 2 kinds と し, hotline が 繊 d direction と 繊 d orthogonal direction の occasions の 伝 heat conductivity measurement line を っ た. Coating パ タ ー ン に お け る 伝 heat conductivity は, horizon が much く な る ほ ど coating material の 伝 heat conductivity に nearly づ く tendency が see ら れ た. そ の で, covering number を raised や す こ と に よ る 伝 heat conductivity の variations change が も most big き か っ た location は, hotline が 繊 の は 2 d direction, three orders, hotline が 繊 d orthogonal direction is の は 1, 2 pieces of mesh と, hotline の to き に よ る) い が confirm さ れ た. ま た, covering パ タ ー ン に お け る horizon number が raised え る と き の 伝 heat conductivity の variations of と and scions into パ タ ー ン で position with じ に scions into し た interstate の 伝 heat conductivity の - the picture は almost consistent ね し て い た. ホ ッ ト デ ィ ス ク method に つ い て は, bedplate と な る wood に different な る tree の を 単 plate coating し, 20, 40, 80, 160 seconds between の line heating を っ た interstate の の thermal physical properties - the を beg し 検 た. そ の results, covering several が less な い occasions は 伝 conductivity, hot company spread rate の い ず れ も heating time に よ る large variations change が き か っ た side, covering several が raised え る と heating time に よ る) い は hot company spread rate の party が 顕 the と な っ て い た. Written に え, unsteady method に よ る wood, woodiness material thermal physical determination に の お い て subject と な り う る by に つ い て も beg を 検 い, determination of interval や hotline と sample が の Angle measurement numerical に with え る influence に つ い て Ming ら か に し た.

项目成果

異なる樹種の単板を積層した際の単板構成と熱線法で測定される熱伝導率の関係

热线法测定不同树种单板层压时单板成分与导热系数的关系

• 发表时间: 2023
• 作者: 前田啓;松永正弘;小林正彦;神林徹;石川敦子
• 通讯作者: 石川敦子

熱線法による木材の熱伝導率の測定

使用热线法测量木材的导热系数

• 发表时间: 2022
• 作者: 前田啓;松永正弘;小林正彦;神林徹;石川敦子
• 通讯作者: 石川敦子

実験講座（81）昇温曲線から考える非定常法による木材の熱伝導率・熱拡散率の測定と誤差の要因

实验课程（81）考虑温升曲线及误差原因的非定常法测量木材的导热系数和热扩散系数

• 发表时间: 2023
• 期刊: 木材工業
• 作者: Honoka ASAJIMA;Michiko INANAGA;Keita ARAKAWA;井上昭夫・前田桐子・池田拓実;前田啓
• 通讯作者: 前田啓