JP2001099832A

JP2001099832A - 発汗状態を模擬した温湿度特性の簡易評価方法

Info

Publication number: JP2001099832A
Application number: JP28176999A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sekine; 淳一関根
Original assignee: Japan Synthetic Textile Inspection Institute Foundation
Current assignee: Kaken Test Center General Incorporated Foundation
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】人体からの実際の発汗状態、実着用に近い状
態での測定を可能にし、かつ布素材間の差が精度良く検
出できるような評価方法を提供する。【解決手段】産熱制御機構により温度を制御された産
熱体（１）と、この上方の周囲を囲う隔壁（２）と、産
熱体（１）の上面に平行にかつ隔壁（２）の上方に密接
して配置された布等の試料（３）とで微小空間（４）を
設け、産熱体（１）の上面を模擬皮膚（５）で被覆し、
模擬皮膚（５）に微量定量給液装置により計量された水
を供給し、試料（３）に密接して設けた温湿度センサー
（７）で微小空間（４）の温湿度を測定する方法におい
て、微小空間（４）を疎水性の透過性部材（８）で温湿
度均質化空間（９）と温湿度測定空間（１０）とに区分
した上、計量された水を模擬皮膚（５）上に実質上連続
的に供給しつつ温湿度を測定することからなる発汗状態
を模擬した温湿度特性の評価方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体の皮膚と衣服
との空間における発汗状態を模擬した装置を用いてその
空間の温湿度を測定し、衣服着用時の快適性の要因であ
るその空間内の温湿度等に及ぼす布の効果の評価に供し
得る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】人体の皮膚と衣服との空間の発汗状態を
模擬した装置は種々研究されており、大別すると水を供
給する系の装置と水蒸気（調温調湿空気）を供給する系
の装置とがある。水を供給する系の装置に関しては、例
えば若野ら（繊維機械学会誌，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．
３，Ｔ３８〜４７（１９９２））、特公平７−４３６１
２、特開平８−４７４８４、特開平９−７０４２２等が
公知であり、水蒸気（調温調湿空気）を供給する系の装
置に関しては、例えば実開平５−９４７６３、特開平１
０−１８１７２等が公知である。本発明者等は水蒸気
（調温調湿空気）を供給する系の装置よりも水を供給す
る系の装置の方が衣服着用時の人体の皮膚と衣服との空
間における発汗状態の模擬により近いと考え、水を供給
する系の装置について検討した。水を供給する系のうち
では若野らの装置がより簡便である。しかしながら、こ
の装置を用いた評価方法は、１０分間の乾燥定常状態到
達後に最大発汗能力１００ｍｇ／ｍｉｎを越える給水速
度１５６ｍｇ／ｍｉｎで、給水総量が１ｇに達するまで
水を給水（６．４ｍｉｎ）したのち給水を中止して、湿
潤定常状態をつくり、そののち乾燥状態に入り、乾燥終
了後ほぼ最初の状態に戻るまでを測定するものであり、
実質上連続的に発汗する実際の発汗状態とは異なるた
め、改良が望まれる。また、温湿度測定を行うと、測定
間で測定値の差が大きく、布素材間の差が精度良く検出
できないため、誤差をより小さくすることが望まれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記し
た従来技術の問題点を解決することにあり、特に実質上
連続的に発汗する実際の発汗状態、実着用に近い状態で
の測定を可能にし、かつ布素材間の差が精度良く検出で
きるような評価方法を確立することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は第１に、産熱制
御機構により温度を制御された産熱体（１）と、この上
方の周囲を囲う隔壁（２）と、産熱体（１）の上面に平
行にかつ隔壁（２）の上方に密接して配置された布等の
試料（３）とで微小空間（４）を設け、産熱体（１）の
上面を模擬皮膚（５）で被覆し、模擬皮膚（５）に微量
定量給液装置により計量された水を供給し、試料（３）
に密接して設けた温湿度センサー（７）で微小空間
（４）の温湿度を測定する方法において、微小空間
（４）を疎水性の透過性部材（８）で温湿度均質化空間
（９）と温湿度測定空間（１０）とに区分した上、計量
された水を模擬皮膚（５）上に実質上連続的に供給しつ
つ温湿度を測定することを特徴とする発汗状態を模擬し
た温湿度特性の評価方法である。本発明は第２に、測定
開始前に模擬皮膚（５）を水で湿潤させたのち乾燥させ
ることにより産熱体（１）と模擬皮膚（５）とを密着さ
せる上記の方法である。本発明は第３に、温湿度センサ
ー（７）の水平位置を温湿度測定空間（１０）内の湿度
分布の加重平均位置としてなる上記の方法である。本発
明は第４に、測定を温湿度測定空間（１０）の温湿度安
定化時間まで行う上記の方法である。本発明は第５に、
疎水性の透過性部材（８）が疎水性メッシュである上記
の方法である。本発明は第６に、上記の方法で測定した
温度Ｔ（℃）と相対湿度Ｕ（％ＲＨ）とより式１により
不快指数ＤＩを求めることを特徴とする発汗状態を模擬
した温湿度特性の評価方法である。ＤＩ＝０．８１Ｔ＋０．０１Ｕ（０．９９Ｔ−１４．３）＋４６．３（１）

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１において、産熱体（１）は制御装置により温度を制
御されるヒーター等を内蔵した加熱体で、通常断熱材に
より囲われ、その側面及び下面からの熱の流出、流入を
防がれている。例えば精密迅速熱物性測定装置サーモラ
ボII型保温性測定用ＢＴ−ＢＯＸ（カトーテック株式会
社製）の熱板を好適に用いることができる。この装置
は、消費電力の測定も可能である。この上方の周囲を囲
う隔壁（２）は、上記装置に付属のスペーサー枠に加
え、微小空間（４）の内容積を大としたい場合には必要
に応じ、例えば、発泡ポリエチレン等の断熱材で構成す
る。この隔壁（２）の上方に密接して配置された布等の
試料（３）は、上記装置に付属のサンプル取付枠に取り
付ける。微小空間（４）は、実着用における人体の皮膚
と衣服との空間に相当する。この微小空間（４）が小で
あるとその内部での温湿度の差が大となり、またこの微
小空間（４）が大であるとその内部での温湿度が安定す
るのに要する時間が大となり、いずれも好ましくなく、
最適の容量を求める必要がある。模擬皮膚（５）として
は適宜のものを用いうるが親水性で膨潤、変成しやすい
ものは好ましくない。たとえばパルプ性ろ紙にすると、
給水乾燥を繰り返すうちに変形し、微小空間（４）内の
温湿度に再現性がなくなるので好ましくない。水の拡散
や湿潤乾燥後の変形を考慮すると、ガラス繊維ろ紙等を
用いることが望ましい。ガラス繊維ろ紙としては厚さ
０．３ｍｍ以下のものを用いる（例えばＴｏｙｏＲｏ
ｓｈｉＫａｉｓｙａＦＩＬＴＥＲＰＡＰＥＲＧ
Ｃ５０）ことが望ましい。また、ろ紙上の温度は３０〜
４０℃、特に人の平均皮膚温である３５℃に保つことが
望ましい。

【０００６】産熱体（１）の熱を模擬皮膚（５）に伝え
るために、それらを密着させることが必要である。例え
ば、模擬皮膚（５）を水で湿潤させたのち乾燥させるこ
とで密着する。ガラス繊維は疎水性であるが、ガラス繊
維ろ紙に２ｇ／１００ｃｍ²以上の水、好ましくは約
２．５ｇ／１００ｃｍ²の水を給水湿潤させて乾燥させ
ると、驚くべきことに産熱体とガラス繊維ろ紙とが密着
し、微小空間（４）内の温湿度の再現性が向上すること
を見出した。乾燥時間を考慮すると、給水量は３ｇ／１
００ｃｍ²以下とすることが望ましい。このようにチュ
ーブ（６）は、本装置の上流側に設けられた微量定量給
液装置から計量された水を隔壁（２）を貫通して模擬皮
膚（５）の好ましくは中央部分に供給するのに用い、チ
ューブ内の水温の変化による影響、及び熱によるチュー
ブの変形を抑えるために断熱性でかつ耐熱性の素材、例
えばテフロン（登録商標）チューブを用いることが好ま
しい。また、先端を模擬皮膚面に沿うようにカッター等
で切断して、微量の水が模擬皮膚に速やかに浸透するよ
うに、接触させることが望ましい。試料（３）に密接し
て設けた温湿度センサー（７）は、試料の内側（微小空
間内）と、試料の外側（外表面）の領域に設置し、感湿
部を試料側に向ける。その水平面内の位置は、微小空間
（４）内の領域を代表する値を測定することが望まし
い。

【０００７】従来、水平位置は中央であったが、微小空
間内のセンサーの感湿部と反対側が結露するので、結露
しない位置にすべきである。例えば、湿度分布の加重平
均位置とすることが望ましい。疎水性メッシュを典型例
とする疎水性の透過性部材（８）は、微小空間（４）内
の温湿度をより均一化する際の１つの方法として用い
る。また、温湿度均質化空間（９）は、上記疎水性メッ
シュ（８）により区分された微小空間（４）の一部であ
り、微小空間（４）の温湿度をより均質とするために設
けられた空間である。温湿度測定空間（１０）は、より
均質とされた温湿度を測定するための空間であり、計量
された水を模擬皮膚に供給しつつこの空間の温湿度安定
化時間まで温湿度を測定する。評価方法としては、従来
は測定した温度、湿度、及びこれらより算出した蒸気圧
等によることか行われている。しかしながら例えばウー
ルの場合、微小空間（４）内の湿度は低めとなり、湿度
的には夏用快適素材といえるが、微小空間（４）内の温
度は高めとなり、温度的には夏用不快素材となり、実際
に着用した際の快適性を判断することは困難である。し
かしながら、驚くべきことにそれら温湿度より算出した
不快指数を用いると、実際に着用した際の快適性の経験
に合った判断をすることができることを見出した。不快
指数ＤＩ(discomfort index)は、温度をＴ（℃）、相対
湿度をＵ（％ＲＨ）として次式により求められる。ＤＩ＝０．８１Ｔ＋０．０１Ｕ（０．９９Ｔ−１４．
３）＋４６．３

【０００８】不快指数は、蒸し暑さを表す体感温度の一
つであり、日本人の体感では、７５以上で「やや暑
い」、８０以上で「暑くて汗が出る」、８５以上で「暑
くてたまらない」ほどになるといわれる。また、７０以
上になると一部の人が不快、７５以上で半数が不快、８
０以上になると全部の人が不快と感じるともいわれてい
る。体感温度は、アメリカ気象局が暖房や冷房に必要な
電力を予測するために使い始めた概念で、現在は温湿指
数と呼ばれる。体に感じる蒸し暑さは、気温の他に湿
度、風速によっても異なる。不快指数は気温と湿度だけ
で算出するので、必ずしも体感とは一致しないと言われ
ている。この概念を衣服着用時の快適感の推定、評価に
適用した例は知られていない。この概念を衣服着用時の
快適感の推定、評価に初めて適用したところ、実際に着
用した際の快適性の経験に合った判断をすることができ
ることを見出した。素材間の比較は、安定化したあとの
定常状態の温湿度、蒸気圧、及び不快指数によることも
できるし、これらが安定化するまでの非定常状態での変
化過程のそれらによることもできる。ここに安定化と
は、温度変化が０．１℃／５分以内でかつ湿度変化が
０．５％／分以内、好ましくは温度変化が０．１℃／１
０分以内でかつ湿度変化が０．２％／分以内、望ましく
は温度及び湿度が平行状態に達した状態を意味する。必
要に応じて風速の効果を調べる場合には風洞を用いれば
良く、その場合は温湿度のバラツキを更に減少させるこ
ともできる。

【０００９】上記のように、本発明では、産熱体上に模
擬皮膚を載せ、所定の温度に設定し加熱し、試料及び温
湿度センサーをセットし、微小空間内の温湿度が安定し
た後、給水しながら温湿度、及び消費電力を各領域の温
湿度が安定化するまで測定することによって、発汗状態
を模擬した温湿度特性を短時間により適正に評価しうる
のである。

【００１０】

【実施例】以下に定常状態についての本発明の代表的実
施例を説明する。

【００１１】〔実施例１〕測定開始前にガラス繊維ろ紙
に２．５ｇ／１００ｃｍ²の水を給水ののち乾燥し、３
５℃の産熱体表面とガラス繊維ろ紙とを密着させた。給
水速度２２ｍｇ／ｍｉｎ・１００ｃｍ²で測定開始後の
消費電力は、当初２０％の変動があるが、１０００秒以
降は２％に低下するとともに安定し、再現性もあった。
これに反し、１ｇ／１００ｃｍ²の水を給水した場合に
は、安定化後であっても５％の変動があるとともに、安
定化するまでの時間も７００〜１２００秒の間で変化
し、再現性が少なかった。

【００１２】〔実施例２〕疎水性メッシュをステンレス
製の５０メッシュ／２００メッシュ／５０メッシュで構
成し、温湿度測定空間内の位置による温湿度のバラツキ
を調べたところ、疎水性メッシュを用いない場合に比し
バラツキは半減した（図２，及び図３参照）。

【００１３】〔実施例３〕産熱体の表面温度を人の平均
皮膚温である３５℃に設定し、微量定量給液装置による
給液量（発汗量）をランニング時相当の２２ｍｇ／ｍｉ
ｎ・１００ｃｍ²（約１３０ｇ／ｈｒ・ｍ²）に設定し
た。模擬皮膚は、ガラス繊維ろ紙（厚さ０．１９ｍｍ）
を用い、試料には、日本規格協会より入手した堅牢度測
定用添付白布７点、市販のＹシャツ、及び清涼素材５点
を用いた。表１に、それらの性量を示す。（ここに、Ｃ
は綿、Ｃｕはキュプラ、Ｅはエステル、Ｎはナイロン、
Ｒはレーヨン、Ｓｉは絹、Ｗは毛（ウール）、Ｒｉは麻
をそれぞれ示す。）疎水性メッシュは、ステンレス製の５０メッシュ／２０
０メッシュ／５０メッシュで構成した。温湿度は、温湿
度安定化まで１２００秒間測定した。雰囲気温湿度は、
２０℃、６５％ＲＨとした。微小空間（４）内の安定化
温湿度の測定値は１１００秒及び１２００秒経過時点で
の値とし、各試料につき２回繰り返した。またこれらの
値を用いて不快指数を計算した。表２にそれらの結果の
平均値のみを示す。各素材間で性量は異なっている場合
もあるが、代表的な試料について説明すると、ナイロン
は微小空間内の温湿度とも高い傾向があり夏場の快適素
材としては不適であり、レーヨンは微小空間内の温湿度
とも低い傾向があり夏場の快適素材としては適当である
と考えられる。一方、ウールは微小空間内の湿度は低め
となり、湿度的には夏用快適素材といえるが、微小空間
内の温度は高めとなり、温度的には夏用不快素材とな
り、実際に着用した際の快適性を判断することは困難で
ある。しかしながら、微小空間内の不快指数をみると、
ウールは夏用の素材としては不快な傾向があることが判
る。次に、表２に示した結果より、各素材間に差がある
か否かを推定するために、統計学で公知である平均値の
差の検定を行ってみた。微小空間内の温度、湿度及び不
快指数につき計算した結果をそれぞれ表３，表４および
表５に示す。表中で＊印は５％の危険率で、**印は１％
危険率でそれぞれ有意差があるといえることを示す。こ
の結果より、例えば市販のＹシャツは、他の清涼素材と
比べ不快指数が高めであり、快適素材（１），（２）及
び（５）とは有意な差があり、不快であり、吸水速乾素
材（３）及び（４）とは、差があるとはいえないことが
判る。

【００１４】以上述べたように、本発明方法によれば温
度、湿度、及び不快指数等の温湿度特性の素材間差を明
確にすることができることが判る。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】

【表４】

【００１９】

【表５】

【００２０】

【発明の効果】連続的に発汗する実際の発汗状態、実着
用に近い状態での評価が可能となり、実着用時の温度及
び湿度の素材間差を明確にすることができる。更に、不
快指数を新たに用いることにより、実着用時の不快感の
布素材間差を精度良く検出できるようになる。また、本
発明方法の結果を用いて、実着用時に快適な衣服等の開
発を促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定装置の概略図。

【図２】微小空間の湿度分布の一例を示すグラフ。

【図３】微小空間の湿度分布の一例を示すグラフ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】産熱制御機構により温度を制御された産
熱体（１）と、この上方の周囲を囲う隔壁（２）と、産
熱体（１）の上面に平行にかつ隔壁（２）の上方に密接
して配置された布等の試料（３）とで微小空間（４）を
設け、産熱体（１）の上面を模擬皮膚（５）で被覆し、
模擬皮膚（５）に微量定量給液装置により計量された水
を供給し、試料（３）に密接して設けた温湿度センサー
（７）で微小空間（４）の温湿度を測定する方法におい
て、微小空間（４）を疎水性の透過性部材（８）で温湿
度均質化空間（９）と温湿度測定空間（１０）とに区分
した上、計量された水を模擬皮膚（５）上に実質上連続
的に供給しつつ温湿度を測定することを特徴とする発汗
状態を模擬した温湿度特性の評価方法。
【請求項２】測定開始前に模擬皮膚（５）を水で湿潤
させたのち乾燥させることにより産熱体（１）と模擬皮
膚（５）とを密着させる請求項１の方法。
【請求項３】温湿度センサー（７）の水平位置を温湿
度測定空間（１０）内の湿度分布の加重平均位置として
なる請求項１又は２の方法。
【請求項４】測定を温湿度測定空間（１０）の温湿度
安定化時間まで行う請求項１〜３のいずれか１項の方
法。
【請求項５】疎水性の透過性部材（８）が疎水性メッ
シュである請求項１〜４のいずれか１項の方法。
【請求項６】請求項１で測定した温度Ｔ（℃）と相対
湿度Ｕ（％ＲＨ）とより式１により不快指数ＤＩを求め
ることを特徴とする発汗状態を模擬した温湿度特性の評
価方法。ＤＩ＝０．８１Ｔ＋０．０１Ｕ（０．９９Ｔ−１４．３）＋４６．３（１）