地中放熱を模擬した室内照射試験

試験方法は、図－

4.6

のように、

平板はスリット側を下面にして設 置し、平板と光源の位置関係は光源 を平板中央に対して光軸方向に斜 め

45°

、高さ

200mm

となるよう設置 した。また、温度の測定には

T

熱電 対を使用し、平板の温度は表面から 深さ

10mm

の位置で測定し、敷砂内 部の温度は平板裏面から深さ

30

、

100

、

200mm

の

3

点で測定した。測 定間隔は

5

分とし、ランプを

4

時間 照射後、

20

時間放熱した。敷砂には、

絶乾炉にて絶乾にした後、恒温恒湿 室で保管した

6

号珪砂を約

0.14m ³

使用した。敷砂をプラスチック製容 器に入れた上に、平板を深さ

30mm

まで埋設するとともに、敷砂上部お よび平板の側面をスチレンフォー ム材で断熱した。また、放熱時には、

平板側面に加えて平板上面に もスチレンフォーム材を設置 して断熱した。

（

2

）昇温時の温度およびエ ネルギー変化

平板の表面積と昇温温度の 関係を図－

4.7

に、昇温時に蓄 積されたエネルギーと表面積 の関係を図－

4.8

に示す。図－

4.7

からは、スリット幅の変化

に伴う昇温温度の違いは顕著となっていない。一方、図－

4.8

では、スリット幅 が大きい平板の方が、スリット幅が小さい平板よりも蓄積されたエネルギーが 少なくなっている。これは、平板

1

枚当たりの比熱の違いによるものと考えら れる。スリット本数で比較をすると、スリット本数が多い平板の方が、スリッ ト本数が少ない平板よりも昇温温度が小さいことが図－

4.7

からわかる。また、

図－

4.8

から、スリット本数が増え、表面積が増加するにしたがって、蓄積エネ

30m m

断熱材

珪砂

ブロック

10mm

断熱材

100m m 200m m

：温度測定点

30m m

45 ° 200m m 300mm

300m m

上面図

側面図

図－

4.6

光源と平板の位置関

係および温度測定点

27 28 29 30 31 32 33

120000 140000 160000 180000 200000

昇温温度

(

℃

表面積

(mm

²

)

60mm 80mm 90mm 120mm 3-5 0-0 1

本

2

本

3

本

4

本

図－

4.7

表面積と平板の昇温温度

77

ルギーが減少していること がわかる。これらは、表面積 が増加することで地中への 移動熱量が増加するため、舗 装版のエネルギーが増加し にくくなるためと考えられ る。これは、平板の表面積と 敷砂の深さ

30mm

における温 度変化を示した図－

4.9

にお いて、表面積が大きくなると 敷砂の昇温温度が高くなっ ていることからも推察され る。

（

3

）降温時の温度および 放出エネルギー

平板の表面積と降温初期

2

時間での温度変化量を図－

4.10

に示す。スリット幅

60

、

90

、

120mm

において、スリッ ト本数が増加した場合には、

降温温度が小さくなってい ることがわかる。これは、ス リット本数が多いものは昇 温時の蓄積エネルギーが小 さいため、降温時の放出エネ ルギーが減少し、降温温度も 小さくなったと考えられる。

また、スリット本数が

2

本か ら

3

本へと増加する際に、降 温温度が大きくなっている ことがわかる。これは、スリ

ットと温度測定点の位置関係によるものだと考えられる。図－

4.11

に示すよう に、スリット本数が奇数のものは、温度測定点の直下にスリットが配置されて いる。そのため、温度測定点と敷砂の距離も近くなり、測定点周辺の温度が低 下しやすい状態となったと考えられる。平板の表面積と降温初期

2

時間の放出

200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

120000 140000 160000 180000 200000

蓄積エネルギー

(kJ )

表面積

(mm

²

)

60mm 80mm 90mm 120mm 3-5 0-0 1

本

2

本

3

本

4

本

図－

4.8

表面積と蓄積エネルギー

8.5 8 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13

120000 140000 160000 180000 200000

昇温温度

(

℃

)

表面積

(mm

²

)

60mm 80mm 90mm 120mm 3-5 0-0 1

本

2

本

3

本

4

本

図－

4.9

深さ

30mm

における敷砂の昇温温度

12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0

120000 140000 160000 180000 200000

降温温度

(

℃

)

表面積

(mm

²

)

60mm 80mm 90mm 120mm 0-0 3-5 1

本

2

本

3

本

4

本

図－

4.10

表面積と降温温度

78

エネルギーの関係を図－

4.12

に示す。スリット幅

60

、

90

、

120mm

において、表 面積が大きくなるにつれて放出エネルギーは少なくなることがわかる。これは、

図－

4.8

に示したように、表面積が大きいほど蓄積エネルギーが小さいことから、

降温時に放出するエネルギーも小さくなっていると考えられる。

（

4

）スリット内の敷砂の実積率試験

平板から地中へ効果的に熱を伝えるためには、スリット内に敷砂が密に充填 されている必要があると考えられる。しかし、スリット幅が異なる場合にはス リット内の敷砂の充填度合いも異なると考えられる。そこで、充填度合いを比 較するために、

JIS A 1104

に準拠して、骨材の単位容積質量および実積率試験を 行った。

本試験で使用した容器寸法は表－

4.4

に示すとおり、平板に設けたスリット幅 と同一の内径とした。内径

3mm

の容器はアクリル製で、内径

60

、

80

、

90

、

120mm

の容器はステンレス製である。試料には、地中放熱を模擬した室内照射試験に おいて敷砂として用いた

6

号珪砂を使用した。また、容器寸法が小さいため、

ジッキングにより試料を詰めた。

容器内径と実積率の関係を図－

4.13

に示す。容器内径が大きいほど実積率が 高くなっていることがわかるが、内径

3mm

と

120mm

における実積率の差は

1.6%

に留まっている。これは、今回の検討では、珪砂の粒径に対して容器の内径が 十分に大きかったため、容器の寸法が実積率へと与える影響が小さくなり、大 きな差が出なかったと考えられる。これらから、地中放熱を模擬した室内照射 試験において、スリット幅が大きいほど、蓄積エネルギーが少なかった理由の 一つには、充填状態は同程度であるが、スリット内に熱を伝える媒体である敷 砂が多かったため、効果的に地中へと熱を伝えたことが考えられる。また、実

図－

4.11

スリットの配置と

温度測定点

80 100 120 140 160 180 200

120000 140000 160000 180000 200000

放出エネルギー

(kJ /

枚

)

表面積

(mm

²

)

60mm 80mm 90mm 120mm 0-0 3-5 1

本

2

本

3

本

4

本

図－

4.12

表面積と放出エネルギー

79

積率試験において、容器に試料を詰 める作業が容易であったのに対し て、照射試験においてスリット幅

3mm

の平板は設置が困難であった ことから、スリット内は十分に敷砂 で充填できていなかった可能性が 考えられる。実験の確実性を考慮す ると、平板裏面のスリットに敷砂を 充填する際には、ある程度

のスリット幅が必要である と考えられる。すなわち、

スリット幅が小さい平板と 比べて、スリット幅が大き い平板は蓄積エネルギーが 少なかった事を考慮すると、

実積率は移動熱量に影響を 与えると考えられる。

(mm) φ

ｈ

(mm) L

(mm ³ )

3 500 3533

60 80 226080

80 100 502400 90 110 699435 120 150 1695600

表－

4.4

実積率試験の容器寸法

60.9

61.8

61.9 62.1

62.5

60.5 61.0 61.5 62.0 62.5 63.0

0 50 100

実積率

(%)

容器内径

(mm)

図－

4.13

実積率と容器内径

80

4.3

室内照射試験

ドキュメント内 都市環境科学研究科 都市基盤環境学域 (ページ 77-82)