JP3780513B2 - 人工発汗装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人工発汗装置に関し、特に、簡単に発汗量を計量制御することができる人工発汗装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発汗機能を持つ擬似人体が、衣料分野あるいは空調分野で注目されている。当該擬似人体は、例えば衣料分野では、衣料の断熱性・発汗作用の評価用に使用されており、空調分野では、自動車の室内空調制御の評価用に使用されている。さらに、火災時に着用する防護服の快適性の評価用にも発汗機能を持つ擬似人体は使用されている。
【０００３】
従来の擬似人体には、擬似人体の外部の温度や湿度等を計測する温度センサや湿度センサが備えられている。そして、これらのセンサが計測した温度や湿度から推定される人体の発汗量と同量の汗を擬似人体から発生させるように擬似人体の発汗量が制御されている。
【０００４】
発汗量の制御は、例えば擬似人体内部の温度と湿度を調節して、擬似人体内部の水蒸気の分圧を制御し、擬似人体内部と外部の水蒸気の分圧に差異を持たせることで行われている。例えば擬似人体内部の水蒸気の分圧を外部よりも高くすればするほど、擬似人体内部から水蒸気が汗として擬似人体の表面に放散する量が多くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、擬似人体の内部と外部の水蒸気の分圧に差異を持たせようとすると、擬似人体内部と外部の水蒸気の分圧を得る必要があり、そのため擬似人体の内部と外部に温度センサや湿度センサ等を備えなければならない。
【０００６】
よって、擬似人体全面から発汗する蒸気を計測するためには、擬似人体の外部表面に多くのセンサを取り付ける必要が生じるので、センサの配線等、擬似人体の構造が複雑となると共に、擬似人体の製造工数が多くなって製造コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、簡単な構造であって容易に擬似人体の発汗量を制御することができる人工発汗装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決しようとする手段】
本発明の人工発汗装置は、図１に示すように、擬似人体表面内層に加熱層が備えられ、上記擬似人体の表面側に保水材が配置され、当該保水材のさらに表面に透湿膜が配設されており、さらに、上記保水材への給水量を制御する給水制御手段が備えられている。この構成において、保水材の保水率と蒸発量（発汗量）とが平衡に保たれている状態下では、上記保水材への給水量は、擬似人体の発汗量と等しくなり、上記保水材への給水量を制御することで、擬似人体の発汗量も制御することができる。
【０００９】
また、綿織物、絹織物、羊毛織物、紙、不織布その他蒸気を透過する透湿性部材で擬似人体の表面外部を囲み、擬似人体と上記透湿性部材で囲まれた空間層の湿度を計測する湿度センサを人工発汗装置に備え、当該湿度センサが示す湿度に基づいて、上記給水制御手段が上記保水材への給水量を制御するようにしてもよい。この構成によれば、上記空間層の湿度と擬似人体の発汗量の関係が明らかとなり、擬似人体の発汗量を制御することにより、上記空間層の湿度を任意に設定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本発明の構成を示す概念図である。擬似人体１の表面の下層全体に均一に、例えばニッケルワイヤヒータを用いた加熱層１０が設けられている。一方、上記擬似人体１の表面には、保水材１１が配置されており、また、上記保水材１１の外側に透湿膜３が配設されている。上記保水材１１は、頭、胸、背中、腕、足等の複数のパーツに分かれており、それぞれのパーツの例えば中央部付近には、給水チューブ１２の一端が取り付けられている。各給水チューブ１２の他端は、図２に示すようにそれぞれのパーツ用の給水ポンプ３０に接続されている。
【００１１】
さらに、上記保水材１１の透湿膜３寄りには、上記加熱層１０とは別の加熱層２０が設けられている。なお、加熱層１０は、擬似人体１の発汗を促進するために配設され、加熱層２０は、主に擬似人体１からの発熱を担うために配設されている。
【００１２】
上記保水材１１には、ポリビニルアルコールの多孔質体を使用することができる。さらに、上記加熱層１０としては、シリコンラバーヒータも使用することができる。
【００１３】
上記給水チューブ１２には上記給水ポンプ３０より水が供給されており、上記給水ポンプ３０は図３に示す給水制御手段２１によって制御されている。上記給水チューブ１２に供給された水は、上記保水材１１に供給される。
【００１４】
上記加熱層１０または上記加熱層２０が加熱されると、擬似人体１の保水材１１と透湿膜３とが均等に加熱され、この状態において加熱層１０、２０の温度と、擬似人体１の外部の温度、湿度が一定であれば、上記保水材１１への給水量に応じた発汗が擬似人体１から生じることになる。
【００１５】
ところで、上記保水材１１への給水量を制御することにより、擬似人体１の発汗量も制御することができる。これは、図４に示すように、ある一定時間ある一定量の給水を保水材１１に行うことにより、保水材１１の保水率と蒸発率とが平衡状態となり、給水ポンプ３０の給水量が擬似人体１の発汗量となるためである。
【００１６】
なお、上記加熱層１０、２０の加熱用の電力の供給量は、任意に設定できるようになっている。
【００１７】
また、上記給水制御手段２１や給水ポンプ３０が設けられる位置は、擬似人体１内部であっても外部であってもよい。
【００１８】
（実施の形態２）
上記保水材１１への給水量の制御は、実施の形態１のように単に保水材１１への給水量を一定に制御するほかに、例えば擬似人体１の表面の外側近傍に透湿膜３から放散される蒸気を透過する透過性部材１５にて囲まれた空間層１４の湿度を用いて行うことも可能である。
【００１９】
実施の形態１に記載のように、擬似人体１から放散される発汗量は、上記給水ポンプ３０の給水量に依存する。なお、上記擬似人体１の表面近傍に位置する上記空間層１４の湿度は、上記給水ポンプ３０の給水量、即ち、発汗量に依存することになる。
【００２０】
そこで、本実施の形態では上記空間層１４の湿度を上記給水制御手段２１に入力し、上記給水制御手段２１は、入力された湿度を用いて給水ポンプ３０の給水量を制御して、上記空間層１４の湿度を調整している。
【００２１】
上記空間層１４とは、例えば図５に示すように、擬似人体１の表面外側に、上記擬似人体１の表面と上記透湿性部材１５にて囲まれた空間である。上記透湿性部材１５には、綿織物、絹織物、羊毛織物、紙、不織布などの蒸気を透過する材質を用いることができる。また当該空間層１４は、例えば擬似人体１に衣服を着せた状態で、当該衣服と擬似人体１との間に生じる空間として形成される。
【００２２】
上記空間層１４内には、湿度センサ１３が設けられ、当該湿度センサ１３の出力は、上記給水制御手段２１に入力されるようになっている。
【００２３】
湿度センサ１３の出力によって空間層１４の湿度を調整する場合、上記給水制御手段２１は、湿度センサ１３が測定した空間層１４の湿度が高いと判断した場合は、給水ポンプ３０に供給される電圧を小さくして給水量を少なくし、また、湿度センサ１３が測定した空間層１４の湿度が低いと判断した場合は、給水ポンプ３０に供給される電圧を大きくして給水量を多くする。
【００２４】
以上のように上記空間層１４の湿度から給水ポンプ３０へ供給される電圧を制御することで、擬似人体１は、上記空間層１４の湿度を所定の値にすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように保水材への給水量、或いは、上記空間層の湿度に基づいて給水ポンプの給水量を制御することで、擬似人体の発汗量も制御することができる。
【００２６】
従って、発汗量を制御するために、擬似人体内部の温度や湿度を計測する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断面を示す概念図である。
【図２】本発明の平面を示す概念図である。
【図３】本発明の概念図である。
【図４】保水材への給水量と、擬似人体の発汗量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の概念図である。
【符号の説明】
１ 擬似人体
３ 透湿膜
１０ ２０ 加熱層
１１ 保水材
１２ 給水チューブ
１３ 湿度センサ
１４ 空間層
１５ 透湿性部材
２１ 給水制御手段

Claims (1)

1. 擬似人体表面内層に備えた加熱層と、上記擬似人体の表面に配置した保水材と、
   上記保水材の更に表面に配設した透湿膜とを備えた人工発汗装置において、
   所定温度に保持された保水材の保水率と蒸発率とが平衡に保たれた状態において、上記保水材への給水量が、上記透湿膜からの蒸発量と同じ量となる給水制御手段を備えたことを特徴とする人工発汗装置。

Images