かさ比重 グラスウール 密度 熱伝導率 計算

グラスウールの選定に欠かせない「かさ比重」とは、粉体や繊維体における見かけの密度を示す重要な指標です。本記事では、かさ比重と密度の関係、計算方法、そしてグラスウールの熱伝導率への影響について、金属加工工場での保温・保冷用途を中心に解説します。適切なグラスウール選定で、配管やダクトの保温効率を最大化できるのでしょうか?

かさ比重 とは グラスウール

かさ比重とグラスウールの関係
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かさ比重の定義と概要

粉体や粒体、繊維体を含む物質が外寸の体積内でどの程度の質量を占めるかを示す指標。グラスウールのかさ比重は、物質以外に空隙を含む物体の質量を外寸の体積で割った値として定義されます。

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みかけの密度との違い

かさ比重は「みかけの密度」とも呼ばれ、グラスウールの実体積ではなく、パッケージや施工時の見た目から計算した密度を指します。これは真密度(ガラス繊維そのものの密度)とは異なります。

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密度とかさ比重は本質的に同じ

グラスウールの場合、密度とかさ比重は表示する単位が異なるだけで、実質的にはほぼ同じものと考えて問題ありません。密度は kg/m³、かさ比重は g/cm³ で表現されます。

かさ比重の計算方法と単位変換

 

グラスウールのかさ比重は、以下の計算式で求められます。

計算式 説明
かさ比重 = 質量 ÷ 外寸体積 グラスウール全体の見かけの密度を算出
密度(kg/m³) ÷ 1000 = かさ比重(g/cm³) 単位変換による密度からかさ比重への換算


例えば、グラスウール24K(24kg/m³)の場合。

  • 24kg/m³ = 24000g/m³
  • 24000g ÷ (1m × 1m × 1m)
  • 24000g ÷ (100cm × 100cm × 100cm)
  • = 0.024g/cm³(かさ比重)

同様に、グラスウール32Kであれば0.032g/cm³、グラスウール40Kであれば0.040g/cm³となります。この理解は、金属加工工場での配管保温材や保冷材を選定する際に必須の知識です。

 

かさ比重と 熱伝導率の関係

グラスウールのかさ比重が高いほど、熱伝導率は低下し、保温性能が向上します。この関係は、細いガラス繊維の間に閉じ込められた「動かない空気」の層による特性に基づいています。

 

K値(密度) かさ比重 熱伝導率 W/(m・K) 特性
10K 0.010 0.050 低密度で軽量、保温性は劣る
24K 0.024 0.044~0.049 標準的な工場用途に適切
32K 0.032 0.036~0.046 中程度の密度で一般的
40K 0.040 0.044 国交省標準仕様(空調設備用)
48K 0.048 0.043 より高い保温性能
64K 0.064 0.040 高密度で高性能


かさ比重が低い(スカスカな)グラスウールでは、繊維の間の空気層が大きすぎたり、空気の対流が起きやすくなったりするため、熱が伝わりやすくなります。一方、かさ比重を上げると、繊維が密になり、空気がより細かく分断され、対流が抑制されます。その結果、熱が伝わりにくくなり、熱伝導率が低下するのです。

 

かさ比重 グラスウール 金属加工工場での実用性

金属加工工場では、高温の蒸気管や配管の保温、低温の冷水管の保冷など、幅広い用途でグラスウールが採用されています。かさ比重の選定は、エネルギーロスを最小化し、省エネルギー化に直結します。

 

工場で使用される一般的なグラスウール保温材。

  • 24K グラスウール:コストとバランスに優れ、中程度の保温が必要な用途向け
  • 32K グラスウール:ダクト、配管の標準保温材として広く採用
  • 40K グラスウール:国交省の標準仕様書で規定される品質基準

これらのかさ比重の違いにより、同じ厚さ(例:20mm、25mm、50mm)でも保温性能は大きく異なります。密度が高いほど、繊維が複雑に絡み合う空気層構造が形成され、より小さな空気室が熱の伝導を効果的に遮断します。

 

かさ比重の見直しで エネルギー効率を向上

従来、金属加工工場では低コストを重視して低密度のグラスウール(16K~20K)を採用してきた傾向があります。しかし、長期的な省エネルギー視点では、かさ比重をやや高めにシフトさせることで、大幅なエネルギーコスト削減が実現します。

 

密度2倍の効果は限定的という点も注意が必要です。グラスウールのかさ比重を2倍に高めても、熱伝導率(保温性能)が2倍になるわけではなく、低密度領域(10K~20K)から中密度領域(32K~40K)への移行が最も効率的です。さらに高密度化(64K以上)による性能向上は鈍化する傾向があります。

 

配管や機器の保温に際しては、かさ比重だけでなく、グラスウールの厚みも重要な要素です。厚みが増すほど、熱が伝わるまでの距離が長くなり、断熱効果が高まります。24Kと40Kの同じ厚さ製品を比較すると、40Kの方が優れた保温性能を示しますが、24Kであっても厚みを増すことで同等の性能を得ることも可能です。

 

かさ比重 グラスウール 選定時の実践的ポイント

金属加工工場での実装では、以下の点を総合的に検討してグラスウールのかさ比重を決定します。
用途別推奨かさ比重:

  • 蒸気配管(250℃以上):32K~40Kの中密度グラスウール
  • 冷却水配管(常温~低温):24K~32Kの標準密度グラスウール
  • 冷蔵倉庫・ショーケース:32K~64Kの高密度グラスウール
  • 空調ダクト保温:24K~40Kの標準~中密度グラスウール

保温板の場合、かさ比重が高い製品ほど施工時の取り扱い性は若干劣りますが、長期的な性能維持とメンテナンスコストを考慮すると、中程度の密度(32K~40K)が実装上の最適バランスとなります。

 

また、グラスウールのかさ比重が高いほど、繊維径も細くなる傾向があります。細繊維グラスウール(平均4~5μm)では、同じかさ比重でも繊維の本数が増え、空気層がより細分化されるため、通常繊維(7~8μm)よりも優れた保温性能を発揮します。

 

湿気対策も見落としてはいけません。かさ比重が高いグラスウールであっても、湿度の高い環境に露出すると、内部の空気層に水が浸入し、断熱性能が著しく低下します。配管保温材の施工には、防湿フィルムの併用が必須です。

 

かさ比重についての詳細な技術情報(マグ・イゾベール公式)
グラスウールの密度と熱伝導率の関係(空調衛生設備専門解説)

 

 


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