高性能防寒用被服材料設計のための材料の伝熱機構の解析

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02808010
• Research Institution: Hokkaido University of Education
• Principal Investigator: 藤本 尊子 北海道教育大学, 教育学部岩見沢分校, 助教授 (00115073)
• Keywords: radiative heat transfer / fiber assembly / air permeability / emissivity / effective thermal conductivity

Research Abstract

1.現有Thermolab II型を使用し、平板間に置かれた繊維集合体の定常状態での有効熱伝導率の測定を行なった。条件としては、金属板の放射率、繊維種、直径を変化させた実験を行い、有効伝導率の違いを調べた。
2.輻射の影響を受けない方法である非定常熱線法により被服材料の有効熱伝導率を測定し、1.の結果と照合することにより、防寒用被服材料の利用される繊維密度領域(体積分率が10%以下)において、材料内で輻射による熱輸送が支配的になることを定量的に捉えた。
3.伝導と輻射双方を考慮し、材料の光学的厚さの関数とした輻射熱輸送式を解いて理論解析を行い、材料内部での温度、輻射熱流束の分布モデルを計算した。さらに実験結果と照合した結果、繊維集合体内の低密度領域で分散乱、吸収の効果、繊維太さの効果、繊維集合体両側の放射率の及ぼす熱輸送効果について数量的評価がなされた。ここでは、伝導と輻射の双方の寄与の分離も行なった。
4.空気の流動にともなう熱輸送は低密度被服材料の保温性評価にとってきわめて重要であるので、上記の繊維集合体を用いて、材料を空気が通過することによる効果の評価を行なった。現有Thermolabo II型の大型熱板を利用し、下方加熱(空気層+試料)での熱輸送率を測定するとともに、通気性試験機により通気性を測定した。
5.4.の実験結果について、通気性評価式を導出するとともに、通気性が熱輸送に及ぼす効果を考察した。
以上の成果1、2、3については、成果(研究発表)論文(1)および(3)で、4、5については(2)、(4)で、その一部を公表している。

Research Products

• [Publications] Fujimoto Takako: "Evaluation of Heat Transfer Characteristics of Clothing Materials" Proceedings of the 19th Textile Research Symposium. 59-62 (1990)
• [Publications] Fujimoto Takako: "Evaluation of Air Permeability of Fiber Assemblies and Effects on the Thermal Insulation" Proceedings of the Eleventh Japan Symposium on Thermophysical Properties. 345-348 (1990)
• [Publications] 藤本 尊子: "被服材料における熱輸送の特性" 日本熱物性学会誌. 5. 23-30 (1991)
• [Publications] 藤本 尊子: "繊維集合体の通気性の解析と熱移動特性との関係" 日本繊維機械学会誌.