気中放熱室内照射試験

第 4 章 エネルギー移動に関する検討

度の違いを考慮する必要がある。そこで、平板

1

枚あたりの比熱を用いて、ブ ロックの温度変化をエネルギー変化量に換算して比較することとした。平板

1

枚当たりの比熱は、コンクリート標準示方書設計編において、単位重量比熱の 特性値として与えられる

1.05kJ/kg

･

K

と、平板の体積から算出した。ブロックの 名称をスリット本数

-

スリット深さの順とし、各平板に設けたスリットの本数、

深さ、幅および表面積、質量、単位体積基準の比熱は表－

4.2

に示すとおりとな る。

試験方法は図－

4.1

のように、平板はスリット側を上面にして設置し、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

290mm

となるよう設置した。また、平板上面以外からの熱の移動を制限するため、ス チレンフォーム材により平板の周囲を断熱した。照射時間は

4

時間とし、降温 は平板の温度が室温程度となるまで行った。昇温時には、平板の昇温を促すた めにビニール製の囲いの中でランプを照射し、降温時にはランプを消灯すると ともに囲いを撤去した。温度は、

T

熱電対を使用して

1

分おきに測定した。測定 点は、平板の底面から深さ

10mm

および平板付近の室温とした。

300

300 45 °

上面図

60 10 290

45 °

：温度測定点 側面図

図－

4.1

光源と平板の位置関

係および温度測定点

本数 深さ 幅

(

本

) (mm) (mm)

0-0 0 0 90000 12.5 13.2

5-10 5 10 120000 12.4 13.0 5-20 5 20 150000 12.3 12.9 5-30 5 30 180000 12.2 12.8 15-10 15 10 180000 12.2 12.8 15-20 15 20 270000 11.9 12.5 15-30 15 30 360000 11.6 12.2 25-10 25 10 240000 12.0 12.6 25-20 25 20 390000 11.5 12.1 25-30 25 30 540000 11.0 11.5

1

枚当た りの比熱

(kJ/K

･枚

)

質量

(kg)

ブロッ

ク名称

スリット 表面積

(mm ² )

3

表－

4.2

各平板の表面積、質量、比熱

73

（

2

）昇温時の温度およびエネルギー変化 平板上面の表面積と昇温

温度の関係は、図－

4.2

の とおりである。スリット深 さ

10mm

および

20mm

にお いて、スリット本数が増加 して表面積が大きくなると、

昇温温度が低くなることが わかる。これは、スリット 本数が多いものは昇温時に も空気中に放熱しているこ とによると考えられる。ス リット深さ

30mm

の場合で 傾向が異なるのは、昇温過 程での空気中への放熱が、

ほかのものと異なるためと 考えられる。各平板に蓄積 されたエネルギーと表面積 の関係は、図－

4.3

のよう になる。スリット深さ

10mm

及び

20mm

において、

スリットの本数が増加して

表面積が大きくなると、蓄積エネルギーが減少することがわかる。また、スリ ットの本数が同じ場合には、スリット深さ

20mm

の平板の蓄積エネルギーが最 も高くなっていることがわかる。すなわち、投影面積に依存するエネルギーの 入力だけではなく、平板の表面積による媒体との熱交換の影響を考慮する必要 があると考えられる。

20 21 22 23 24 25 26 27 28

0 200000 400000 600000

昇温温度

(

℃

)

表面積

(mm

²

)

10mm 20mm 30mm 0-0 5

本

15

本

25

本

図－

4.2

最大昇温温度と表面積

250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350

0 200000 400000 600000

蓄積エネルギー

(kJ )

表面積

(mm2)

10mm 20mm 30mm 0-0 5

本

15

本

25

本

図－

4.3

表面積と蓄積エネルギー

74

（

3

）降温時の温度および降温時間

平板の最高温度を基準とした降温初期の

2

時間における降温温度と表面積の 関係を図－

4.4

に示す。降温初期の降温温度は、いずれの場合も、表面積の増加 に伴って高くなっている。そして、スリット本数が増加し、表面積が大きくな るほど大きくなることがわかる。これは、表面積の増加により、移動熱量が増 加したことによると考えられる。また、

44

℃から

34

℃までの

10

℃降温するため に要した時間を図－

4.5

に示す。一般に、表面積の増加に伴って、降温に要する 時間が減少するとわかる。これは、表面積の増加による熱の移動量の増加によ るものと考えられる。また、スリット深さで比較するために、スリット本数

15

本および

25

本の降温時間に着目すると、スリット深さ

10mm

と

20mm

の降温時 間の差の方が、深さ

20mm

と

30mm

の降温時間の差よりも大きいことがわかる。

これは、今回の検討で使用したスリットの幅が狭く、スリット内で空気の移動 が起きにくくなり、スリットの深い部分では常に温度が高い状態にあったため と考えられる。これらのことから、舗装版表面のスリット深さを大きくするこ とは、表面積増加の観点からは舗装版の降温速度を速くすると考えられるが、

同時に放熱に有効なスリット深さがあることも考えられる。

図－

4.4

表面積と降温温度

8.5 8 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13

0 200000 400000 600000

降温温度

(

℃

)

表面積

(mm

²

)

10mm 20mm 30mm 0-0 5

本

15

本

25

本

100 105 110 115 120 125 130

0 200000 400000 600000

降温時間

(mi n. )

表面積

(mm

²

)

10mm 20mm 30mm 0-0 5

本

15

本

25

本

図－

4.5

表面積と降温時間

75

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 73-77)