はじめに
HFM 446Lambda は、建物の断熱などに使用される断熱材の熱伝導率を調べるための貴重なツールです。建物の断熱性を高めることは、冬の暖房や夏の冷房のエネルギー消費を抑え、ひいてはCO2排出量を削減することにつながります。
熱分析装置の開発・製造メーカーとして、NETZSCH 、測定装置のCO2フットプリントも考慮している。その1つの側面が、HFM 446Lambda の稼働に必要なエネルギーです。HFM 446Lambda Eco-Lineのエネルギー消費量は、測定時間の短縮といわゆるEco Modeでの動作時の省エネにより、旧モデルと比較して大幅に削減されています。もちろん、旧モデルもエコラインへのアップグレードが可能です。
測定中のエネルギー消費
表 1 は、HFM446 の全温度範囲にわたって NIST SRM 1450d 繊維板の一般的な測定を行った際の、3 台の HFM 446Lambda 装置 (Small 、Medium 、Large) の消費電力をまとめたものです。消費電力はワットメーターを使用して測定し、記録した。
表1: NIST SRM 1450dで80℃から-10℃の平均試料温度（10セットポイント、ΔT=20 K）を測定した際のHFM446（測定ユニットと冷却器）の平均消費電力。
| Small | Medium | Large | |
|---|---|---|---|
| 測定単位 [kW］ | 0.2 | 0.3 | 0.2 |
| チラー [kW］ | 0.5 | 0.8 | 0.8 |
HFM 446Small の総消費電力は約 0.7 kW、HFM 446Medium およびLarge の総消費電力はそれぞれ約 1.0 kW です。年間消費電力量は、消費電力に測定時間（下記参照）と測定回数を乗じることで算出できます。
測定時間の短縮
HFM 446Lambda エコラインの主な利点のひとつは、旧型の HFM 446 よりも測定時間が短縮されたにもかかわらず、測定結果の精度は同等であることです。測定時間の短縮は、プレート温度制御の改善、熱流束信号のフィルタリングの改善、およびより洗練された安定性基準によって達成されます。測定時間の短縮は、図2に示すとおりです。 HFM 446 Lambda SmallNIST SRM 1450dの熱伝導率測定における、平均試料温度80°Cと-10°C（10セットポイント、ΔT=20 K）の間のエコラインと旧モデルの過渡平均温度曲線の比較です。エコライン・バージョンでは、この場合、測定全体で約370分かかり、旧モデルよりも約200分（35％）速くなっています。
一般的に、測定時間はもちろん試料の特性、測定条件、HFM装置のサイズ（Small 、Medium 、Large ）に依存します。表2は、HFM446エコラインの各装置タイプにおける測定時間の平均相対短縮を、いくつかの例示的な試料について示したものです。
表 2: 新しい HFM 446Lambda エコラインによる測定時間の平均相対短縮時間
| Small | Medium | Large | |
|---|---|---|---|
| NIST SRM 1540d | -35% | -21% | -31% |
| IRMM440 | n.a. | -18% | -30% |
| パイレックス（装置キット付き | -21% | -34% | n.a. |
| VIP | -26% | -36% | -5% |
| CP: 固形ポリマー | -27% | -36% | n.a. |
1450dやIRMM440ガラス繊維ボードなどの標準的な断熱材では、20～35％の時間短縮が可能です。パイレックスホウケイ酸ガラスのような熱伝導率の高い試料や、真空断熱パネル（VIP）のような熱伝導率が非常に低い製品では、測定時間は最大3分の1まで短縮されます。PE-HDやPOM-Cのような固体ポリマーの比熱容量を測定する場合、測定時間は最大30%短縮されます。
表2に示した数値は、それぞれのHFM測定で節約できるエネルギーとコストを直接反映したものです。
しかし、測定時間そのものを直接比較することだけが考慮すべき点ではない。例えば、HFM446の旧モデルでは、10個のセットポイントを持つ測定が場合によっては朝から夕方まで続くため、1営業日に1個の試料を測定することが可能でした。このような測定が終わると、通常オペレータはもうラボにおらず、次の試料を入れることができません。したがって、昼夜の残りの時間を利用した新しい測定を開始することができません。より高速なHFM446エコラインでは、午後にはすでに同じ測定が終了している可能性が高く、すぐに次の検体を測定することができます。この例では、1日に1つだけでなく2つの試料をHFM446エコラインで調査することができ、このような包括的な長時間測定では100％の効率化につながります。
アイドリング・モードとエコ・モード
測定が行われていないとき（スタンバイモード）、HFM Eco-LineはアイドルモードまたはEco Modeになります。
- アイドルモードでは、HFMのプレート温度はあらかじめ設定された値に保持され、そのプレート温度で新しい測定を素早く開始することができます。チラーはアイドルモード中も稼働しており、消費電力は0.5～1.0kWです。
- 新しいEco Modeでは、HFMプレート温度制御とチラーはオフになります。従って、Eco Modeでのシステム全体のエネルギー消費はほぼゼロです。
SmartMode ソフトウェアは、図3に示すようなユーザー定義のタイムスケジュールを提供し、アイドルモードまたはEco Modeのいずれかをアクティブにします。夜間や週末に測定が行われない場合、Eco Modeでのエネルギー節約は大きい。なお、Eco-Line装置がEco Modeで行うように、ソフトウェア経由で冷凍機のスイッチを切ることは、HFM 446Lambda の旧モデルでは不可能でした。
概要
HFM 446Lambda エコラインによる測定は、HFM 446の旧モデルと比較して最大40%高速化できます。さらに、いわゆる Eco Mode は、測定が実行されていないときに、ユーザー定義のタイムスケジュールに従って冷凍機のスイッチを切ることを可能にします。測定シーケンスにもよりますが、この2つの改善により、電気エネルギー消費量の低減とともに、100％の高効率化を実現することができます。後者は運転コストの節約につながるだけでなく、CO2排出量の削減にも貢献する。
なお、旧型モデルでもエコラインへのアップグレードは可能です。HFMのアップグレードについては、お近くの販売代理店にお問い合わせください。