熱伝導の基礎知識

熱伝導のしやすさを表す物理量を熱伝導率といい、単位は［W/(m・K)］で表されます。熱伝導率はある温度の物体がもつ物理性質であり、数値は実験的に求められています。 一般的に金属は熱伝導率が大きく、樹脂や木材、水などは金属の1/100以下程度、空気はさらにその1/10程度の熱伝導率をもちます。熱伝導の大きい物体ほど熱が伝わりやすいため、同じ温度であれば金属がより熱く感じるのは経験的にご存じの人も多いでしょう。

熱伝導率だけ見れば、断熱をするのに最も効果的なのは空気の層で覆ってしまうことです。ただし、これは静止状態の空気の話で、実際の空気は流体であり、温度差による体積変化だけでも対流が起きてしまうため、熱伝導＋熱伝達で熱が伝わりやすくなってしまいます。

そのため、空気をなるべく対流させないよう保持したり、静止空気以上の性能で熱伝導を防ぐする役割を果たすのが断熱材です。低温～常温の断熱では発泡スチロールなどがなじみがあると思います。高温になる加熱装置では温度帯に応じてロックウール、セラミックウール、キャスタブルなどが使用されます。

湿気を含んで内部結露が発生したり重力により長期間熱を加えることで断熱効果を得られなくなってしまいます。

また、当然のことですが表面に傷が入ってしまったり、断熱材が剥がれた箇所から熱が漏れていきます。

無駄な熱を逃がさないように断熱材を施工しますが断熱材にも寿命があります。

知らない間に、外部への放熱が増えていることもあります。

また断熱材を施工し作業環境がよくなった事例もございます。

既存の断熱材の交換や、ダクトへの断熱材の施工も当社にお任せください。

樹脂加熱事例

樹脂の押出し成形品の応力除去テストの依頼がきました。いままでバッチ炉で８時間かけていた作業をインライン化して時短・省スペース化を図るためのテストです。エコムテクニカルセンターでの熱処理テストでは金属だけでなく、樹脂もよく扱いますが、どちらかというと肉薄の成形品が多く、厚みのある“塊”は初めてでした。実際にトライしたところ、100℃上げるのに 4 時間以上もかかりました。樹脂と金属では熱伝導率に雲泥の差があることは当然知っていたのですが、あらためて素材の違いや形、大きさによって昇温時間が大きく異なることを実感させられるテストでした。

気になるロックウールとアスベストとの違い

ロックウールとアスベストは外見が似ていますが異なるものです。アスベストは人体の健康に害があると一般に知られていますが、ロックウールは日本や米国では発がん性が無いと分類されています。 ロックウールは耐火性に優れる断熱材として広く普及されており。防音材としても使われています。

炉表面の温度を下げることで、放散熱量を削減することが出来ます。同じ断熱厚みでも、より高機能な断熱材を使うことで表面温度を下げることが出来ます。

使用条件　：　炉内温度500℃　/　大気温度30℃　/　断熱厚さ（1）150mm

通常断熱

ロックウール150mm（熱伝導率：0.093[W/(m・K)] at 282℃）

断熱強化

高機能断熱材25mm（熱伝導率：0.021[W/(m・K)] ）
+ ロックウール 125mm（同：0.066 at 188 ℃）