JP3958731B2

JP3958731B2 - 衣服内環境模擬測定装置および評価方法

Info

Publication number: JP3958731B2
Application number: JP2003334836A
Authority: JP
Inventors: 三貴加藤
Original assignee: 財団法人日本化学繊維検査協会
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005097797A

Description

本発明は衣服内環境模擬測定装置および評価方法に関するものである。より詳しくは、衣服を着用した際に人体から衣服を通して外界に熱および水分が移動する状態を模擬し、主として織物、編物、コーティング布、シート、不織布等の衣服に用いる繊維材料の熱および水分の移動特性を明らかにする衣服内環境模擬測定装置および評価方法に関するものである。

衣服内環境を模擬した測定装置および評価方法は、快適な衣類を開発するための繊維材料の熱と水蒸気の移動特性に関する基礎的な情報を得るために重要であり、これまでにも多くの研究開発がなされてきた。例えば［特許文献１]には測定対象試料の両側に位置させる薄層状の一対の空間を形成する手段と、これら空間に予めそれぞれ所定の温度湿度に調節した空気を通過させる一対の手段と、上記空間内での空気の温度湿度変化を検出する手段からなり、例えば着衣直後のような衣服内の温度と湿度とが非定常状態での測定が可能な装置が開示されている。

また［特許文献１]にはこのほか、定常状態での測定に適した代表的な従来装置、すなわち外部環境及び擬似皮膚板の条件を制御し衣服内環境模擬室の水分と熱の移動特性を同時かつ経時的に測定できる装置や、衣服素材によって仕切られた三つの小空間内に温度湿度センサを設け所定の温度湿度の外部環境が順次各空間に影響を及ぼす状況を観察する装置や、衣服素材の両側に異なる温度湿度に精密に制御した空気を流し一方の空気の温度湿度を変化させることによって衣服素材の温度が変化する状況を観察する装置が開示されている。

これらの装置は温度と相対湿度の精度良い測定を行うことができる。しかしながらこれらの装置は着衣直後のような衣服内の温度と湿度とが非定常状態での測定に適したものが少ない。またこれらの装置は、精度良い測定を行うために空気を所定の温度湿度に調節して送風する大型の装置や、所定の温度に調節した温水を循環する装置等が必要である。更に衣類用素材の開発段階のように試料を数多く測定する場合には、装置がさらに大型化するか、測定に長時間を必要とする。このため、着衣直後のような衣服内の温度と湿度とが非定常状態での測定が可能で、大型の設備を必要とせず、複数の試料の測定も簡便にかつ精度良く行うことができる装置や評価方法が望まれる。

このような観点から、本出願人は先に［特許文献２］で発汗状態を模擬した温湿度特性の簡易評価方法の発明を提案したが、多数の試料を測定する場合には精密な装置を多数要するか測定に長時間を要する場合があり、また試料間差を明確に評価できない場合もあり、さらに測定を簡便かつ精度良く行うことができる装置や評価方法が望まれる。
特開平１０−１８１７２号公報特開２００１−９９８３２号公報

本発明は衣服内の温度と湿度とが非定常状態での測定や解析も可能で、大型の設備を必要とせず、複数の試料の測定も簡便にかつ精度良く行うことができる衣服内環境模擬測定装置および評価方法を提供することを目的とする。

本発明は第１に、衣服内環境模擬室内の温度と湿度とを同時かつ経時的に測定する衣服内環境模擬測定装置において、発熱性部材の上に配した保水性部材の上に、透湿防水性シート状部材と試料とで仕切った衣服内環境模擬室を有する容器を該保水性部材に対して着脱自在に積載し、且つ、該容器の衣服内環境模擬室を仕切る透湿防水性シート状部材の下側に、側壁に開口をもつ模擬皮膚環境温度湿度調整室を設けたことを特徴とする衣服内環境模擬測定装置である。
本発明は第２に、該容器を複数個積載してなる上記の衣服内環境模擬測定装置である。
本発明は第３に、マイクロヒータをエアブリッジ形成したセンサチップを温度と湿度の測定器として用いてなる上記の衣服内環境模擬測定装置である。
本発明は第４に、該容器の衣服内環境模擬室を仕切る試料の上側に、蓋を有する開口型の外部環境温度湿度調整室を設けてなる上記の衣服内環境模擬測定装置である。
本発明は第５に、該試験試料用の表面温度測定用の温度計を配してなる上記の衣服内環境模擬測定装置である。
本発明は第６に、該保水性部材に給水するための給水装置を配し該容器の外部の位置で該保水性部材に給水するようにした上記の衣服内環境模擬測定装置である。
本発明は第７に、上記の衣服内環境模擬測定装置を用いて、衣服内環境模擬室内および少なくとも外部環境の温度と湿度とを同時かつ経時的に測定する衣服内環境模擬評価方法において、それぞれの温度測定値の差または湿度測定値の差を使って非平衡状態を含む試験試料の熱および水蒸気の移動特性を解析することを特徴とする衣服内環境模擬評価方法である。
本発明は第８に、上記の衣服内環境模擬測定装置を用いて、衣服内環境模擬室内および少なくとも外部環境の温度と湿度とを同時かつ経時的に測定する衣服内環境模擬評価方法において、湿度の指標として絶対湿度または空気中水分量を用いて試験試料の水蒸気の移動特性を解析することを特徴とする衣服内環境模擬評価方法である。

本発明により、従来は不可能であった、衣服内の温度と湿度とが非平衡状態でも測定や解析が可能で、大型の設備を必要とせず、複数の試料の測定も簡便にかつ精度良く行うことができる衣服内環境模擬測定装置および評価方法を提供することができる。

本発明において、試験の対象とする試料は、主として織物、編物、コーティング布、シート、不織布等の繊維材料のほか、紙、フィルム等の平面状透湿素材である。
以下に図面を用いて本発明の好ましい態様について説明する。
図１は本発明の実施に適する衣服内環境模擬測定装置の一例の概念図である。
この装置の主要部分は、平面状発熱性部材８と、その上に積層した保水性部材７と、その上面に着脱自在に積載しかつ透湿防水性シート状部材２と試料３とで仕切った衣服内環境模擬室４を有する容器１と、衣服内環境模擬室内等の雰囲気の温度と湿度とを同時かつ経時的に測定する温度湿度測定器とで構成する。
ここに衣服内環境模擬室内等とは、衣服内環境模擬室内と、外部環境または外部環境温度湿度調整室内を含み、このほか必要に応じて模擬皮膚環境温度湿度調整室内をも含む。外部環境温度湿度調整室および模擬皮膚環境温度湿度調整室については後述する。

上述した従来の装置は、厳密に制御された密閉型環境装置内で試料の取り付けや交換を行うものであり、これら作業は煩雑で時間を要する。本発明は透湿防水性シート状部材と試料とを予め取り付けた容器を積載するのみであるので、作業が容易になると同時に、系の温度湿度も早期に安定させることができる。
平面状発熱性部材８は電熱ヒータ等（図示せず）で加熱される部材で、その材質はアルミニウム等の熱伝導性が良好な材質であることが好ましい。必要に応じて模擬汗腺を設けたり、多孔質体としても良い。また平面状発熱性部材８の上面内の温度分布は±２℃以内、好ましくは±１℃以内、より好ましくは±０．５℃以内であることが望ましい。しかしながら驚くべきことに、後述する本発明方法の一つである差分法を用いることにより、これら範囲外の温度分布であっても精度の良い試験結果が得られ、装置の簡便化を達成することができる。

平面状発熱性部材８の上面の表面積は容器１の下面の表面積と同等以上であることが好ましく、平面状発熱性部材８一つに対して容器１を複数積載できる表面積をもつことがより好ましい。また平面状発熱性部材８の上面の容器を積載する表面以外は非透湿性部材で被覆して、不必要な水の蒸発を防止してもよい。本発明装置は着脱容易なので一つの容器を使用して試験を行ってもよいが、複数の容器を使用して複数の試料についての試験を同時に行うことがより好ましく、そうすることにより試験時間を大幅に短縮することができる。図１には二つの容器１を使用した例を示したが、これに限定されたものではない。複数の容器を使用して同時に試験することにより、例えば対照試料と試験試料との特性の相互比較を、同時に精度良くかつ容易に行えるようになる。この相互比較法は、理論解析用試料を作製するための定性的スクリーニングの段階で多数の試料の特性を迅速に比較する場合に特に有用である。

保水性部材７は平面状発熱性部材８の上面に積層する。保水性部材７と平面状発熱性部材８とは、それらに蓄積した空気中の塵埃や水蒸気を発生させるために使用する水の中の微量成分残留物の除去作業、保水性部材７の交換作業、試験開始時に行う保水性部材７への給水作業等を容易にするために、この保水性部材７と平面状発熱性部材８とは必ずしも機械的に固定する必要はない。
保水性部材７は、保水性がある平面状の材料、すなわち織物、編物、シート、不織布、ろ紙等を用いることができるが、平面状発熱性部材８からの伝熱が均一かつ速やかで耐久性がある薄い緻密な織物が望ましい。材質は天然繊維、再生繊維、合成繊維を用いることができるが、綿等のセルロース系繊維や吸水性合成繊維を用いることが望ましい。繊維は直径が小で、異形断面であることが望ましい。

保水性部材７は試験開始前に水中に浸すこと等により充分含水させたのち、予め例えば人体の皮膚温度に近い３０〜４０℃程度に加熱しておいた発熱性部材上に密着させて積層する。驚くべきことに本発明の構成にすることにより、例えば試験開始前に保水性部材７を水中に漬けて引き上げる程度の簡単な操作を行うのみで足り、含水量を厳密に制御することなく、後述する模擬皮膚環境温度湿度調整室５内を再現性ある湿度とすることができる。保水性部材７には、必要に応じて図２に示すように給水してもよい。

容器１の外形は、円柱や角柱のように線対称または面対称であることが望ましい。この容器１には、透湿防水性シート状部材２と平面状の試料３とで容器１を平行に仕切った衣服内環境模擬室４を設ける。衣服内環境模擬室４は、人体の皮膚と衣料との間の衣服内環境を模擬するものである。
このように形成した衣服内環境模擬室４のみをそのまま使用しても良いが、後述の差分法により試料の熱および水蒸気の移動特性を解析するためには、容器の衣服内環境模擬室４を仕切る透湿防水性シート状部材２の下側に続けて、開口型の模擬皮膚環境温度湿度調整室５を設けることが望ましい。この場合、開口型の模擬皮膚環境温度湿度調整室５の側壁に相当する例えば円筒体１７には、図３に示すように開口２１を設け、保水性部材７より発生した水蒸気がその蒸気圧により強制的に衣服内環境模擬室４に送り込まれないようにすることが望ましい。驚くべきことに、このように構成することにより、再現性ある模擬皮膚環境温度湿度調整室５内の環境温度湿度が得られることが判明した。

また試験室内等の環境の変動の影響をより減少させるために、容器の衣服内環境模擬室４を仕切る試料３の上側に続けて、開口型の外部環境温度湿度調整室６を設けることが望ましい。さらに試験室内等の環境の変動の影響を減少させるためには、図２に示すように、外部環境温度湿度調整室６の上方に空隙を介して、温度湿度を調整した空気の導入路２０を設けた蓋１４を設けることがより望ましい。このように構成すると導入空気が衣服内環境模擬室４に強制的に送り込まれるのを防止することができ、さらに例えばシルカゲル充填管内を通過させた相対湿度１０％の空気を導入することで、外部環境温度湿度調整室６内の湿度はほぼ５０％の一定に保つことができる。

衣服内環境模擬室４を仕切る透湿防水性シート状部材２は人体の皮膚を模擬し、かつ平面状発熱性部材８より供給される熱とこの熱により保水性部材７から発生する水蒸気を迅速かつ均一に衣服内環境模擬室に移動させるためのもので、透湿性と防水性即ち液体状の水を通さない特性とをもつシート状部材であり、特に透湿度が１０００〜５００００ｇ／ｍ²・日の疎水性ポリマーからなる多孔質膜が好ましく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等の疎水性ポリマーからなる微多孔質フィルムが好ましく、特に延伸微多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルムが好ましい。厚さは特に制限はないが、１００μｍ未満が好ましい。

このように構成した容器１は、保水性部材７の上面に必ずしも機械的に固定する必要はなく、固定手段なしに単に積載するだけでもよい。このように容器１を保水性部材７の上面に固定手段なしに積載しても、精度良い試験を行うことができることは驚くべきことである。

上述した衣服内環境模擬室４、模擬皮膚環境温度湿度調整室５、外部環境温度湿度調整室６の温度と湿度とは温度湿度センサ９で検出し、温度湿度測定器１０で両者を同時にかつ経時的に計測、記録する。記録した測定値は、コンピュータにより解析することができる。
温度と湿度の測定は、一般には熱電対やポリーマーセンサが用いられることが殆どであるが、本発明者の研究によるとこれら従来型のセンサを用いると結露を生じることが多く、このことが衣服内環境模擬室４内の温度湿度の測定値の変動を引き起こす大きな要因であることが判明した。本発明ではマイクロヒータをエアブリッジ形成したセンサチップを用いることで、この問題を解決することができることも見出した。

図２は本発明の実施に適する衣服内環境模擬測定装置の他の一例の概念図であり、その構成は殆ど上述した。図２ではまた温度センサ１５と温度測定器１２を使用し、試料３の表面温度をも同時に測定し、吸湿に伴う試料の発熱性も試験できるようにした例である。
次に、容器について、より詳細に説明する。

図３は図２に概略を示した容器１の一例の正面断面概略図、図４は図３容器側面のＡ−Ａ断面図の一例の概略図である。本例では、容器１本体の横断面が円筒形の場合を示す。
衣服内環境模擬室４、模擬皮膚環境温度湿度調整室５、外部環境温度湿度調整室６の主要部分は、円筒体１７とフランジ１６とで構成する。これらの材質は任意に選ぶことができるが、測定環境温度および湿度の変動の影響を抑制し、供給雰囲気中の水分の容器系外への逃散を抑制し、吸湿等に伴う反応熱の容器系外への逃散を抑制し、かつ容器内の観察を容易にするために、透明な合成樹脂製、例えばアクリル樹脂や塩化ビニル樹脂製等であることが好ましい。特に５〜１５ｍｍ程度の比較的肉厚の合成樹脂を用いることは、その重量が上述した固定手段なしの積載を一層効果的にする点で望ましい。
円筒体１７とフランジ１６とは接着するか、旋盤加工等により一体ものとすることが望ましい。

透湿防水性シート状部材２と平面状の試料３は、円筒体１７の間に挟み、容器１内に密閉する。透湿防水性シート状部材２と平面状の試料３は必要に応じ、別途作成した試料台（図示せず）に挟んだり貼付したりしてもよい。また透湿防水性シート状部材２と平面状の試料３端部からの雰囲気の漏洩や外部雰囲気中の水蒸気の吸湿を防止するために、パッキンを使用したり、試料の大きさを容器の円筒体外部の直径より小としたり、円筒体相互をはめ込み構造としてもよい。

衣服内環境模擬室４と模擬皮膚環境温度湿度調整室５、外部環境温度湿度調整室６とは、フランジに設けたボルト穴１８等を用い、ボルトやナット等を介して締結するが、密閉性が保てれば、他の治具を用いてもよい。外部環境温度湿度調整室６の上方に間隙を介して蓋を設ける場合も同様である。

開口型の模擬皮膚環境温度湿度調整室５の側壁に相当する例えば円筒体１７には、開口２１を設けると、保水性部材７より発生した水蒸気がその蒸気圧により強制的に衣服内環境模擬室４に送り込まれることが防止でき、より実際に近い測定結果を得ることができる。また例えば空気を水充填管中に通して飽和水蒸気含有空気をこの衣服内環境模擬室４に導入したり、水滴を保水性部材７上に滴下してもよい。

外部環境温度湿度調整室６の上方に空隙を介して蓋１４を設ける場合には、温度湿度を調整した空気の導入路２０を設けるとよい。導入空気の湿度の調整は、例えば空気をシリカゲルや塩化カルシウム充填管中を通過させることにより簡便に行うことができる。上記空隙は導入空気量にもよるが、意外なことに１〜３０mm程度の間の任意の間隔としてもほぼ一定の湿度となる。
図３には衣服内環境模擬室４が一つの場合を例示したが、重ね着の模擬試験を行う場合には、試料を複数枚重ねて試験してもよいし、衣服内環境模擬室４を複数個使用して試験してもよい。

センサ９は温度湿度センサである。従来、雰囲気の湿度測定に多く用いられている湿度計測器は高分子やセラミックス等の検知材料膜のセンサを用いたもので、これらは水分の吸収・放出量に応じて膜の静電容量や電気伝導度の値をとらえ、相対湿度の値に変換しているので時定数が大であり遅れが生じるため、一定時間経過後の安定した値を扱うのに適している。これらセンサを本発明の測定装置に用いてもよいが、応答が遅く、雰囲気湿度の瞬時の変化に伴う試料の吸湿放湿特性の測定用には十分な性能を有しているとはいえない。さらに本発明者の研究によれば、外部環境温度湿度調整室６や衣服内環境模擬室４内の相対湿度が高い場合は特に、従来型のセンサ周辺に結露を生じ、湿度の測定値に誤差を生じることも判明した。

この理由から、本発明に用いる湿度測定器としては、例えば［特許文献３］および［特許文献４］に例示されるマイクロヒータをエアブリッジ形成したセンサチップを用いた湿度測定器が好適である。この方式の小型センサユニットを搭載した高速湿度測定器（例えばリコーエレメックス株式会社製の高速絶対湿度計測器ＲＨＭ−１０００Ｓ型）はマイクロ構造のセンサを搭載し、気体（水蒸気）の熱伝導に応じた熱交換量をヒータの抵抗値の値として捕らえ絶対湿度として計測することができ、またヒータは微少熱容量であるため急速に発熱させることができ微少空間の絶対湿度を捕らえ出力するので、従来型センサの欠点であった水分の吸脱着の緩やかな動きを回避し、再現性の高い俊敏な応答が得られ、非定常状態においてもより正しい測定結果を得ることができる。また微小なヒータを用いているため、結露を防止することもできる。さらにこの計測器は、湿度と同時に微少空間の雰囲気の温度も出力することができ、ほぼ同一付近の温度・絶対湿度の状態もわかるので、本発明の実施に好適である。

ただしマイクロヒータ部分は１７５μｍ×１７５μｍ程度の微少面積である場合が多く、例えば織物や編物試料の近傍で湿度を測定する際に織り目や編み目を通過してくる空気の影響を受けることがある。このためセンサ９の先端のマイクロヒータ部分は試料３に密接させて設置するのでなく、試料から１mm程度以上離れた場所に設置するとよい。
試料３の表面には必要に応じて温度センサ１５、好ましくはフィルム形状の温度センサを設置して、吸湿に伴う発熱による試料表面温度の変化を測定できるようにしてもよい。
これら湿度または温度の測定値は連続的に測定し記録できることが望ましく、記録のための記憶装置を設けることが望ましい。また測定値の解析等のために、データ処理装置を設けることが望ましい。
以上に本発明の装置について説明したが、次に本発明の評価方法の特徴について説明する。測定方法については、実施例で詳細に説明することにする。

本発明の評価方法の一つは上述のように、衣服内環境模擬室内および少なくとも外部環境につき、温度と湿度とを同時かつ経時的に測定する衣服内環境模擬評価方法に属するものであるが、それぞれの温度測定値の差または湿度測定値の差を使って非平衡状態を含む試験試料の熱および水蒸気の移動特性を解析することに特徴がある。

試験開始直後は、衣服内環境模擬室内と外部環境（外部環境温度湿度調整室内の環境を含む）、さらには模擬皮膚環境温度湿度調整室の温度と湿度とは刻々と変化する非平衡状態であり、その様子は試料により異なる。前述の文献にも記載されているように、温度と湿度の測定値そのままでも有用な情報が得られる。しかしながら本発明者の詳細な研究によれば、それぞれの室間の温度の差または湿度の差を用いると、本発明のような簡便な評価方法であっても雰囲気の微妙な変動等による各室内の温度と湿度の微妙な変動を相殺したより精度良い解析ができることが判明した。

一般に、同一雰囲気内の同一測定点の温度の差を使って繊維や布帛の特性評価を行う技術は、吸湿発熱効果の評価（例えば［特許文献５］、［特許文献６］および［特許文献７］）を行う場合に使用されているが、本発明は衣服内環境模擬室内および少なくとも外部環境の少なくとも二つの異なる雰囲気の異なる測定点での温度の差を使って繊維や布帛の特性評価を行うものである。

また一般に、同一雰囲気内の同一測定点の湿度の差を使って繊維や布帛の特性評価を行う技術は、吸放湿性の評価（例えば［特許文献８］、［特許文献９］および［特許文献１０］）を行う場合に使用されているが、本発明は衣服内環境模擬室内および少なくとも外部環境の少なくとも二つの異なる雰囲気の異なる測定点での湿度の差を使って繊維や布帛の特性評価を行うものである。

本発明の評価方法のさらに別の一つは上述のように、衣服内環境模擬室内および少なくとも外部環境につき、温度と湿度とを同時かつ経時的に測定する衣服内環境模擬評価方法に属するもので、湿度の指標として絶対湿度または空気中の水蒸気量を用いることに特徴がある。

前述の文献に記載されているように各室内雰囲気の湿度の指標は一般には相対湿度が用いられている。温度および相対湿度から計算できる絶対湿度または空気中水分量を用いた繊維関連の技術として、炭素繊維または黒鉛繊維の製造条件として規定した例（例えば［特許文献１１］）があるが、本発明とは目的、構成、効果が全く異なるものである。本発明者の詳細な研究によると、衣服内環境模擬評価方法に湿度の指標として絶対湿度または空気中水分量を用いると、相対湿度を用いては達し得ないより精度良い解析ができることが判明した。
特開平１０−２１３４７０号公報特開平１０−２５３４１５号公報特開２０００−１９９１８０号公報特開２００１−４９５７９号公報特開２００１−２４８０７０号公報特開２００３−２２７０１５号公報特開２００３−２２７０１６号公報特開２００３−２２７０１７号公報特開平６−２６４３１１号公報以下に、本発明に係わる代表例を詳細に説明する。

容器の組み立て
図２に示した概念図に準じた装置を用いた。
容器は図３および図４に準じた構造のアクリル樹脂製で、その主要部は中空円筒形（外径７５mm、内径５５ｍｍ）のものを用いた。模擬皮膚環境温度湿度調整室５と衣服内環境模擬室４と外部環境温度湿度調整室６下部と蓋１４それぞれを構成する円筒体１７の外形および内径は同一とした。また衣服内環境模擬室４の円筒体１７の長さは５３ｍｍ、模擬皮膚環境温度湿度調整室５の円筒体１７および外部環境温度湿度調整室６下部の円筒体１７の長さはそれぞれ３５ｍｍ、外部環境温度湿度調整室６上部の蓋１４の円筒体１７の長さは３０ｍｍとした。模擬皮膚環境温度湿度調整室５の側壁には直径１４mmの開口を設け、蓋１４の円筒部側壁には調湿空気導入路２０を設け、蓋１４の円筒体と外部環境温度湿度調整室６の下部円筒体との間隙は１０mmとした。組み立てた容器全体の重さはｇであった。

また透湿防水性シート状部材２としては、ＪＩＳＬ１０９９(繊維製品の透湿度試験方法)に規定されている、空孔率約８０％の微多孔構造をもつ、厚さ約２５μｍ、透湿度約１００００のポリテトラフルオロエチレンフィルム（商品名「ゴアテックス」膜）を、試験試料には、ＪＩＳＬ０８０３（染色堅牢度試験用添付白布）に規定された貼付白布を用いた。

試料の調整と容器への取り付けは、次のようにして行った。透湿防水性シート状部材と、各種の添付白布から選んだ試料とから、直径７０ｍｍの試験片をそれぞれ切り出し、外径７１mm、内径５５mm、深さ０．５ｍｍの試料把持部と外形６８mm、内径５８mmのパッキン挿入部とを有する一枚の厚さ５mmの二枚一組（計１０mm）の試料台（図示せず）にそれぞれはさみ、模擬皮膚環境温度湿度調整室５と衣服内環境模擬室４との間、および衣服内環境模擬室４と外部環境温度湿度調整室６との間にパッキンを介してそれぞれ装着し、各室の円筒体に設けた外形９８mmのフランジの開口１８に挿入したボルトとこれに嵌合するナットとにより締結して密閉するとともに一体化させた。

また容器１の衣服内環境模擬室４、模擬皮膚環境温度湿度調整室５、外部環境温度湿度調整室６の各室には、それぞれの内部雰囲気温度湿度測定用の小型センサユニット（リコーエレメックス株式会社製の高速絶対湿度計測器ＲＨＭ−１０００Ｓ型）を搭載したセンサケーブルをシリコンゴム製の栓中に貫通させ、各室の側壁に設けた直径１４mmの開口に挿入し、密閉した。

測定準備
このようにして組み立てた容器には次いで、外部環境温度湿度調整室６上部の蓋１４から調湿空気を３００ｃｃ／分の割合で導入した。導入する調湿空気は、空気中の水分をシリカゲル充填管で除去して調整した相対湿度１０％の除湿空気を用いた。この調湿空気は、温度および湿度の測定開始以前から供給を開始し、測定中は連続的に供給した。
また温度湿度測定装置も起動し、各測定値はインターフェース（リコーエレメックス株式会社製ＲＳ４８５型）を介してパソコンに連続的に収集、記録した。

平面状の発熱性部材（図２の番号８）としては、表面温度の均一性に特に留意して作製した縦３０ｃｍ、横４５ｃｍの低温用ホットプレートを試作して用い、保水性部材（図２の番号７）としては、ＪＩＳＬ０８０３（染色堅牢度試験用添付白布）に規定された綿貼付白布を用いた。この綿貼付白布の蒸発性自由水分量をＪＩＳＬ１０９６（一般織物試験方法）に規定される方法で測定したところ、２．９１ｇ／２０２．５ｃｍ^２であった。
このホットプレートの上面に、水中に漬けて含水させた上記綿の添付白布を気泡が含まれないように平面状に積層し、ホットプレートの表面温度が所定温度（本実施例の場合は３６℃）になるように調節した。
そののち、実施例１で説明したようにして組み立てた容器の模擬皮膚環境温度湿度調整室５下側の開口端を下にして、ホットプレート上の含水綿添付白布面の上に積載した。この含水綿添付白布には、水を満たしたビーカーから綿布の毛細管現象を利用して水を供給した。

衣服内環境模擬室の温度、相対湿度特性測定
実施例１〜２で容器を組み立て、装置の測定準備を行ったのち、標準状態（２０℃、６５％RH）の恒温恒湿湿内で、試験容器内各室の温度および相対湿度の測定を６０分間連続して行った。なお試料としては、ＪＩＳＬ０８０３（染色堅牢度試験用添付白布）に規定されたナイロン、絹、ウール、レーヨン、キュプラ、綿、エステル各添付白布を用いた。それら試料の６０分間の測定値の全平均値を用い、最小有意差法により試料間の有意差検定を行った。
相対湿度の差について、代表的な結果を表１から表３に示す。表中の＊＊印および＊印はそれぞれ危険率１％および５％で有意であることを表す。添付白布のナイロンとキュプラ・綿、絹とレーヨン・キュプラ・綿、ウールとレーヨン・綿との差は１％の危険率で有意であった。またウールとキュプラとの差は５％の危険率で有意であった。

また温度の差について、代表的な結果を表４から表５に示す。添付白布のナイロンと絹・キュプラ、絹とウール・レーヨン・綿・エステルとの差は１％の危険率で有意であった。またナイロンと綿との差は５％の危険率で有意であった

衣服内環境模擬室の空気中の絶対湿度測定
実施例３の表２では添付白布の絹とウール・エステルとの相対湿度差は有意でなかった。そこで絶対湿度を求めて再検討してみた。最小有意差法で解析した例を表６に示す。その結果、衣服内気候模擬室内の絶対湿度は、絹とウール・エステルとの差が１％の危険率で有意となり、検出力が高まったことが判る。絶対湿度が異なるということは、温度が同一の場合には水蒸気圧が異なることになり、水蒸気の透過性に差異をもたらすと考えられる。

測定初期と後期の熱および水分移動特性
実施例３で得られた温度と相対湿度の測定時間に対する挙動は、測定初期と後期とでは挙動が大きく異なる。すなわち温度、相対湿度とも測定初期（特に０〜１０分）では変化が急な非平衡状態であり、測定後期（特に５０〜６０分）では変化が緩慢で平衡状態に近い。
そこでJIS L 1096（一般織物試験方法）とJIS L 1099（繊維製品の透湿度測定方法）とに規定されている方法に従い添付白布各試料の通気量と透湿度とを測定し、測定初期および後期の衣服内環境模擬室内の温度と湿度指標との相関性を検討してみた。
まず水分移動に関係する因子の相関係数は表７に示すとおりで、湿度の指標としての絶対湿度は測定初期では通気量と最も相関性が高く、測定後期では透湿度と最も相関性が高いことが判った。これに対し、湿度の指標として相対湿度を用いた場合は、湿度の指標として絶対湿度を用いた場合よりも相関性が低く、傾向が把握しにくいことも判った。

また布帛性量を含めた熱移動に関係する因子の相関係数は表８に示すとおりで、測定初期および測定後期とも、相関係数は布帛質量＞通気量＞布帛厚さ＞透湿度の順に大であった。

差分解析
図１に示した概念図に準じた装置で、上部解放開放型容器を用い、温度のみを調節した事務所内で行った以外は実施例１〜実施例３と同様にして試験を行った。
模擬皮膚環境温度湿度調整室内の相対湿度は驚くべきことに試験開始後１分程度で１００％に到達した。しかしながら模擬皮膚環境温度湿度調整室内の温度は、試料にもよるが試験開始後２０〜３０分は急速に上昇し、その後も徐々に上昇する場合があることが判明した。また衣服内環境模擬室内の温度もその影響を受け、同様な傾向を示した。しかしながら各室の温度の差分を求めると、実際には１０〜２０分程度で平衡状態になることがわかり、より現実に近い解析をすることができる。表９にウール添付白布の場合の例を示す。

本発明の実施に適する装置の一例の概念図本発明の実施に適する装置の他の一例の概念図容器１の正面の断面図の一例の概略図容器の側面の断面図の一例の概略図

符号の説明

１容器
２透湿防水性シート状部材
３試料
４衣服内環境模擬室
５模擬皮膚環境温度湿度調整室
６外部環境温度湿度調整室
７保水性部材
８発熱性部材
９温度湿度センサ
１０温度湿度測定器
１１空気供給器
１２温度測定器
１３温度測定器
１４蓋
１５温度センサ
１６フランジ
１７円筒体
１８ボルト穴
１９ボルト
２０空気導入路
２１開口

Claims

衣服内環境模擬室内の温度と湿度とを同時かつ経時的に測定する衣服内環境模擬測定装置において、発熱性部材の上に配した保水性部材の上に、透湿防水性シート状部材と試料とで仕切った衣服内環境模擬室を有する容器を該保水性部材に対して着脱自在に積載し、且つ該容器の衣服内環境模擬室を仕切る透湿防水性シート状部材の下側に、側壁に開口をもつ模擬皮膚環境温度湿度調整室を設けたことを特徴とする衣服内環境模擬測定装置。
該容器を複数個積載してなる請求項１記載の衣服内環境模擬測定装置。
マイクロヒータをエアブリッジ形成したセンサチップを温度と湿度の測定器として用いてなる請求項１または２記載の衣服内環境模擬測定装置。
該容器の衣服内環境模擬室を仕切る試料の上側に、蓋を有する開口型の外部環境温度湿度調整室を設けてなる請求項１〜３のいずれか１項記載の衣服内環境模擬測定装置。
該試験試料の表面温度測定用の温度計を配してなる請求項１〜４のいずれか１項記載の衣服内環境模擬測定装置。
該保水性部材に給水するための給水装置を配し該容器の外部の位置で該保水性部材に給水するようにした請求項１〜５のいずれか１項記載の衣服内環境模擬測定装置。
請求項１〜６のいずれか１項記載の衣服内環境模擬測定装置を用いて、衣服内環境模擬室内および少なくとも外部環境の温度と湿度とを同時かつ経時的に測定する衣服内環境模擬評価方法において、それぞれの温度測定値の差または湿度測定値の差を使って非平衡状態を含む試験試料の熱および水蒸気の移動特性を解析することを特徴とする衣服内環境模擬評価方法。
請求項１〜６のいずれか１項記載の衣服内環境模擬測定装置を用いて、衣服内環境模擬室内および少なくとも外部環境の温度と湿度とを同時かつ経時的に測定する衣服内環境模擬評価方法において、湿度の指標として絶対湿度または空気中の水蒸気量を用いて試験試料の水蒸気の移動特性を解析することを特徴とする衣服内環境模擬評価方法。