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。

这项研究旨在验证伴随着水分转移的传热是否会影响通过内部有水分含量梯度的木材（热射线方法，热盘方法，热盘方法）测得的热性能。在这个财政年度，为了阐明木材内部电导率的变化与通过不稳定方法获得的热性能之间的关系，我们研究了层结构的影响，当堆叠具有不同密度的单个VE对测量值的效果。在使用热射线方法测量热导率时，将六片Balsa，Cypress和Ash堆叠在一起，总共堆叠六张（厚度为1mm）。层压方法包括两种类型：当将另一种树种的单个贴面涂在基本木材材料的单个贴面上（涂层图案）时，当基本木材材料的一个单板被用另一种树种的单个贴面替换为基本木材材料（插入图案）（插入图案）时，当热射线在温暖射线方向上测量了纤维纤维和纤维的方向时，测量了热量。随着层压板数量的增加，涂料模式的导热率倾向于接近涂层材料的导热率。其中，观察到差异取决于热射线的方向，在热射线的方向上，由于涂层纸的数量增加而导致的热导率的变化是当热射线朝纤维方向上的第二和第三片，而当热射线朝纤维正径的方向朝向纤维时，第一和第二片是第二和第三片。此外，当涂层模式中的层压板数量增加时，导热率的变化通常与导热率的变化相吻合，而当在插入模式中以相同位置插入涂层模式的层压板数量。关于热盘方法，当用作底座的木材被不同树种的单板覆盖并加热20、40、80和160秒时，检查了热性能的变化。结果，当涂层板的数量很小时，由于加热时间增加了热导率和热扩散率，而当涂层板的数量增加时，由于加热时间而引起的差异更为明显。除上述内容外，还检查了使用不稳定方法测量木材和木材材料的热物理特性时可能是问题的因素，并且阐明了测量间隔的影响以及热射线和样品对测量值的影响。

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