JP4198152B2 - Simulated skin device and characteristic evaluation method using the same - Google Patents

Simulated skin device and characteristic evaluation method using the same Download PDF

Info

Publication number
JP4198152B2
JP4198152B2 JP2005370483A JP2005370483A JP4198152B2 JP 4198152 B2 JP4198152 B2 JP 4198152B2 JP 2005370483 A JP2005370483 A JP 2005370483A JP 2005370483 A JP2005370483 A JP 2005370483A JP 4198152 B2 JP4198152 B2 JP 4198152B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
simulated skin
temperature
heat
simulated
thermoelectric conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005370483A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007171036A (en
Inventor
照子 田村
孝之 仙波
康憲 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INTERCROSS CORPORATION
Wacoal Corp
Original Assignee
INTERCROSS CORPORATION
Wacoal Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INTERCROSS CORPORATION, Wacoal Corp filed Critical INTERCROSS CORPORATION
Priority to JP2005370483A priority Critical patent/JP4198152B2/en
Publication of JP2007171036A publication Critical patent/JP2007171036A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4198152B2 publication Critical patent/JP4198152B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Instructional Devices (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

本発明は、模擬皮膚装置およびそれを用いた特性評価方法に関する。   The present invention relates to a simulated skin device and a characteristic evaluation method using the same.

従来から、衣服に用いる布地の保温特性や蒸散特性などの物理特性を評価するために、人の皮膚を模擬する試験装置が利用されている(例えば、非特許文献1参照)。非特許文献1記載の試験装置では、試験サンプルを取り付ける金属板の表面温度を目標温度に調節するため、該金属板を加熱する電気ヒータをその下面側に備えている。また、供給電力に応じて電気ヒータから出力される熱がすべて金属板の上面から放熱されるようにするため、すなわち金属板の下面並びに側面からの放熱および電気ヒータからの直接的な放熱を抑制するため、金属板の側面並びに下面および電気ヒータの周囲をガードで囲むとともに、このガードの温度が電気ヒータの温度と一致するようにガードに埋め込まれたガードヒータを制御する構成をとっている。
「アイエスオー 11092:1993(E)(ISO 11092:1993(E))」,インターナショナル オーガニゼーション フォー スタンダァディゼーション(International Organization for Standardization)
2. Description of the Related Art Conventionally, a test apparatus that simulates human skin has been used to evaluate physical properties such as heat retention characteristics and transpiration characteristics of fabrics used for clothes (see, for example, Non-Patent Document 1). In the test apparatus described in Non-Patent Document 1, an electric heater for heating the metal plate is provided on the lower surface side in order to adjust the surface temperature of the metal plate to which the test sample is attached to the target temperature. In addition, all the heat output from the electric heater according to the supplied power is radiated from the upper surface of the metal plate, that is, the heat radiation from the lower and side surfaces of the metal plate and the direct heat radiation from the electric heater are suppressed. For this purpose, the side and bottom surfaces of the metal plate and the periphery of the electric heater are surrounded by a guard, and the guard heater embedded in the guard is controlled so that the temperature of the guard matches the temperature of the electric heater.
“IS 11092: 1993 (E) (ISO 11092: 1993 (E))”, International Organization for Standardization (International Organization for Standardization)

非特許文献1に開示された試験装置では、金属板上面からの放熱量を電気ヒータへの供給電力から求めるため、放熱量を精度よく求めようとすると、上述したように金属板加熱用の電気ヒータの温度とガードの温度とを一致させ、金属板上面以外からの放熱を抑制する必要がある。   In the test apparatus disclosed in Non-Patent Document 1, the amount of heat released from the upper surface of the metal plate is obtained from the power supplied to the electric heater. It is necessary to match the temperature of the heater and the temperature of the guard to suppress heat dissipation from other than the upper surface of the metal plate.

しかしながら、このような構成では、金属板表面の温度すなわち電気ヒータの温度を変化させた場合、電気ヒータの温度変化に合わせてガードの温度を遅れなく追従させることが困難である。そのため、上記試験装置では、金属板の表面温度が一定に保持される定常状態での特性評価を行うことはできるが、金属板の表面温度が経時的に変化する過渡状態での特性評価を行うことは困難であった。   However, in such a configuration, when the temperature of the metal plate surface, that is, the temperature of the electric heater is changed, it is difficult to follow the temperature of the guard without delay in accordance with the temperature change of the electric heater. For this reason, the test apparatus can perform characteristic evaluation in a steady state in which the surface temperature of the metal plate is kept constant, but performs characteristic evaluation in a transient state in which the surface temperature of the metal plate changes with time. It was difficult.

一方、例えば、暑い屋外から冷房が効いた涼しい屋内に入ったときや、寒い屋外から暖房の効いた暖かい屋内に入った場合などを想定した試験を行うため、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態を模擬することができる装置が望まれていた。   On the other hand, for example, when a test is performed assuming that the air enters from a hot outdoor to a cool indoor, or from a cold outdoor to a warm indoor heated, a transient in which the skin temperature changes over time An apparatus capable of simulating a state has been desired.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、模擬皮膚の表面温度をリアルタイムで調節でき、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態を模擬することが可能な模擬皮膚装置およびそれを用いた特性評価方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and can simulate a transient state in which the surface temperature of the simulated skin can be adjusted in real time and the skin temperature changes over time. It aims at providing the characteristic evaluation method using it.

本発明に係る模擬皮膚装置は、模擬皮膚部材と、電気エネルギーと熱エネルギーとの変換を行う、加熱と冷却との切り替え可能な熱電変換素子と、模擬皮膚部材と熱電変換素子との間に設けられ、模擬皮膚部材と熱電変換素子との間で熱エネルギーを伝達するとともに、前記模擬皮膚部材と前記熱電変換素子との間で伝達される伝達される熱エネルギー量を検出する熱流束検出手段と、熱流束検出手段を介することなく模擬皮膚部材と熱電変換素子との間で伝達される熱エネルギーを遮断する断熱部材と、熱流束検出手段の検出結果に基づいて、熱電変換素子に供給する電力を調節する制御手段とを備えることを特徴とする。 A simulated skin device according to the present invention is provided between a simulated skin member, a thermoelectric conversion element capable of switching between heating and cooling, which converts electrical energy and thermal energy, and the simulated skin member and the thermoelectric conversion element. A heat flux detecting means for transmitting thermal energy between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element and detecting an amount of transmitted thermal energy transmitted between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element ; A heat insulating member that cuts off heat energy transmitted between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element without going through the heat flux detecting means, and electric power supplied to the thermoelectric conversion element based on the detection result of the heat flux detecting means And a control means for adjusting.

本発明に係る模擬皮膚装置によれば、熱流束検出手段を介することなく模擬皮膚部材−熱電変換素子間で伝達される熱エネルギーが断熱部材により遮断される。その結果、略すべての熱エネルギーが熱流束検出手段を介して伝達されることとなるため、模擬皮膚部材と熱電変換素子との間で授受される熱エネルギー量をリアルタイムかつ高精度に検出することができる。このリアルタイムに検出された結果に基づいて熱電変換素子に供給する電力を調節することにより、模擬皮膚部材の温度をリアルタイムに調節することができるため、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態を模擬することが可能となる。   According to the simulated skin device of the present invention, the heat energy transmitted between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element without the heat flux detection means is blocked by the heat insulating member. As a result, almost all of the heat energy is transmitted through the heat flux detection means, so that the amount of heat energy transferred between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element can be detected in real time and with high accuracy. Can do. Since the temperature of the simulated skin member can be adjusted in real time by adjusting the power supplied to the thermoelectric conversion element based on the result detected in real time, the transient state in which the skin temperature changes over time is simulated. It becomes possible to do.

本発明に係る模擬皮膚装置は、模擬皮膚部材の表面温度を検出する温度検出手段を備え、上記制御手段が、温度検出手段の検出結果をさらに考慮して前記熱電変換素子に供給する電力を制御することが好ましい。   The simulated skin apparatus according to the present invention includes temperature detection means for detecting the surface temperature of the simulated skin member, and the control means controls the power supplied to the thermoelectric conversion element further considering the detection result of the temperature detection means. It is preferable to do.

このようにすれば、模擬皮膚部材表面の温度むらなどをも考慮して熱電変換素子の発熱量を調節することが可能となる。   If it does in this way, it will become possible to adjust the calorific value of a thermoelectric conversion element also in consideration of temperature nonuniformity on the surface of a simulation skin member.

また、本発明に係る模擬皮膚装置では、熱電変換素子としてペルチェ素子が好適に用いられる。このように、熱電変換素子としてペルチェ素子を用いた場合には、電圧の印加方向を切り替えることによって模擬皮膚部材を加熱のみならず冷却することもでき、かつ供給電力量を調節することにより加熱量および冷却量を適切に調節することが可能となる。   In the simulated skin device according to the present invention, a Peltier element is preferably used as the thermoelectric conversion element. Thus, when a Peltier element is used as a thermoelectric conversion element, the simulated skin member can be cooled as well as heated by switching the voltage application direction, and the amount of heating can be adjusted by adjusting the amount of power supplied. In addition, the cooling amount can be adjusted appropriately.

本発明に係る特性評価方法は、上記模擬皮膚装置を用いて布地の特性を評価することを特徴とする。   The characteristic evaluation method according to the present invention is characterized by evaluating the characteristic of the fabric using the simulated skin device.

上述したように本発明に係る模擬皮膚装置は、模擬皮膚部材の表面温度をリアルタイムで調節でき、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態を模擬することができる。そのため、本発明に係る特性評価方法によれば、皮膚の表面温度が一定に保持される定常状態のみならず、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態における布地の物理的特性を評価することが可能となる。   As described above, the simulated skin device according to the present invention can adjust the surface temperature of the simulated skin member in real time, and can simulate a transient state in which the skin temperature changes with time. Therefore, according to the characteristic evaluation method according to the present invention, it is possible to evaluate not only the steady state where the skin surface temperature is kept constant, but also the physical characteristics of the fabric in a transient state where the skin temperature changes over time. It becomes possible.

本発明によれば、熱流束検出手段を介することなく模擬皮膚部材−熱電変換素子間で伝達される熱エネルギーを遮断するとともに、熱流束検出手段の検出結果に基づいて熱電変換素子に供給する電力を調節する構成としたので、模擬皮膚部材の表面温度をリアルタイムで調節でき、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態を模擬することが可能となる。   According to the present invention, the heat energy transmitted between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element without passing through the heat flux detecting means is cut off, and the power supplied to the thermoelectric conversion element based on the detection result of the heat flux detecting means. Since the surface temperature of the simulated skin member can be adjusted in real time, it is possible to simulate a transient state in which the skin temperature changes with time.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、ここでは、模擬皮膚装置を布地の特性評価装置に適用した場合を例にして説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the figure, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts. Here, a case where the simulated skin device is applied to a fabric characteristic evaluation device will be described as an example.

まず、図1および図2を用いて、本実施形態に係る模擬皮膚装置1を用いた布地の特性評価装置100の構成を説明する。図1は、模擬皮膚装置1を用いた布地の特性評価装置100の概要構成を示すブロック図である。図2は、模擬皮膚装置1の上面図である。   First, the structure of the fabric characteristic evaluation apparatus 100 using the simulated skin apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a fabric characteristic evaluation apparatus 100 using the simulated skin apparatus 1. FIG. 2 is a top view of the simulated skin device 1.

布地の特性評価装置100は、模擬皮膚を用いて人体の皮膚と衣服との間の衣服内環境をシミュレートすることにより、衣服に用いる布地の保温特性や蒸散特性などの物理特性を評価するための装置である。このような機能を実現するために、特性評価装置100は、模擬皮膚の表面温度や発汗量を調節することにより皮膚の状態をシミュレートする模擬皮膚装置1、試料である布地80が取り付けられる枠体82、布地80と模擬皮膚装置1との間の空間の温度を計測する温度センサ71や湿度を計測する湿度センサ73、および布地80の外側の温度を計測する温度センサ72や湿度を計測する湿度センサ74などを備えて構成されている。   The cloth characteristic evaluation apparatus 100 uses a simulated skin to simulate the environment in the clothes between the human skin and the clothes, thereby evaluating the physical characteristics such as the heat retaining characteristics and the transpiration characteristics of the cloth used for the clothes. It is a device. In order to realize such a function, the characteristic evaluation device 100 includes a simulated skin device 1 that simulates the state of the skin by adjusting the surface temperature of the simulated skin and the amount of sweating, and a frame on which the sample fabric 80 is attached. The body 82, the temperature sensor 71 that measures the temperature of the space between the fabric 80 and the simulated skin device 1, the humidity sensor 73 that measures the humidity, and the temperature sensor 72 that measures the temperature outside the fabric 80 and the humidity are measured. A humidity sensor 74 is provided.

まず、特性評価装置の主要な構成である模擬皮膚装置1について説明する。模擬皮膚装置1は、模擬皮膚部材10の下方に配置されたペルチェ素子20によって模擬皮膚部材10を加熱または冷却して模擬皮膚部材10の表面温度を目標温度に調節するとともに、ポンプ54を駆動してタンク56に貯留された水を模擬皮膚部材10の表面に供給することにより人などの皮膚を模擬するものである。   First, the simulated skin apparatus 1 which is a main configuration of the characteristic evaluation apparatus will be described. The simulated skin apparatus 1 adjusts the surface temperature of the simulated skin member 10 to a target temperature by heating or cooling the simulated skin member 10 with a Peltier element 20 disposed below the simulated skin member 10, and drives the pump 54. By supplying the water stored in the tank 56 to the surface of the simulated skin member 10, the skin of a person or the like is simulated.

模擬皮膚部材10は、正方形の銅板12、該銅板12の上面に積層された正方形のアルミニウム板14、および該アルミニウム板14の上面に積層された模擬皮膚層16を有して構成される。銅板12には、大きさが、縦200mm、横200mmのものを用いた。アルミニウム板14には、大きさが、縦200mm、横200mmのものを用いた。また、模擬皮膚層16には、表面に水を拡散させるために、例えばナイロン繊維などで編まれた布地が好適に用いられる。なお、銅板12とアルミニウム板14との間には、熱伝導率の高いペーストなどを塗布することが好ましい。   The simulated skin member 10 includes a square copper plate 12, a square aluminum plate 14 laminated on the upper surface of the copper plate 12, and a simulated skin layer 16 laminated on the upper surface of the aluminum plate 14. As the copper plate 12, a copper plate having a length of 200 mm and a width of 200 mm was used. As the aluminum plate 14, one having a size of 200 mm in length and 200 mm in width was used. For the simulated skin layer 16, for example, a fabric knitted with nylon fibers is preferably used in order to diffuse water on the surface. In addition, it is preferable to apply a paste having a high thermal conductivity between the copper plate 12 and the aluminum plate 14.

アルミニウム板14の表面には4個の温度センサ18が等間隔に取り付けられている(図2参照)。温度センサ18はアルミニウム板14の表面温度、すなわち模擬皮膚表面の温度を検出するものであり、特許請求の範囲に記載の温度検出手段として機能する。温度センサ18には、例えば熱電対やサーミスタなどが好適に用いられる。なお、本実施形態ではT型熱電対を用いた。各温度センサ18は、後述する電子制御装置40に接続されており、アルミニウム板14の表面温度に応じた検出信号が電子制御装置40に出力される。   Four temperature sensors 18 are attached to the surface of the aluminum plate 14 at equal intervals (see FIG. 2). The temperature sensor 18 detects the surface temperature of the aluminum plate 14, that is, the temperature of the simulated skin surface, and functions as a temperature detecting means described in the claims. For example, a thermocouple or a thermistor is preferably used for the temperature sensor 18. In this embodiment, a T-type thermocouple is used. Each temperature sensor 18 is connected to an electronic control device 40 described later, and a detection signal corresponding to the surface temperature of the aluminum plate 14 is output to the electronic control device 40.

銅板12の下面には、4個の熱流束センサ20が等間隔に取り付けられている。熱流束センサ20は、単位面積当たりにおける熱エネルギーの伝達量(W/cm)および熱流の方向を検出するものであり、特許請求の範囲に記載の熱流束検出手段として機能する。熱流束センサ20としては、サーモパイルや熱抵抗体となる物質の薄膜を間に挟んだ一対の熱電対から構成される公知の熱流束センサを用いることができる。なお、本実施形態では、市販の熱流束センサを用いた。各熱流束センサ20も、後述する電子制御装置40に接続されており、熱流束値に応じた検出信号が電子制御装置40に出力される。 Four heat flux sensors 20 are attached to the lower surface of the copper plate 12 at equal intervals. The heat flux sensor 20 detects the amount of heat energy transferred per unit area (W / cm 2 ) and the direction of the heat flow, and functions as a heat flux detection means described in the claims. As the heat flux sensor 20, a known heat flux sensor composed of a pair of thermocouples sandwiching a thin film of a substance that becomes a thermopile or a thermal resistor can be used. In the present embodiment, a commercially available heat flux sensor is used. Each heat flux sensor 20 is also connected to an electronic control device 40 described later, and a detection signal corresponding to the heat flux value is output to the electronic control device 40.

各熱流束センサ20の下面には、電気エネルギーと熱エネルギーとの変換を行う熱電変換素子であるペルチェ素子22が取り付けられている(図2参照)。ペルチェ素子22の上面から放出される熱エネルギーは、熱流束センサ20を介して銅板12およびアルミニウム板14に伝達され、アルミニウム板14の上面から模擬皮膚層16を介して放出される。なお、銅板12と熱流束センサ20との間、および熱流束センサ20とペルチェ素子22との間には、熱伝導率の高いペーストを塗布することが好ましい。   A Peltier element 22, which is a thermoelectric conversion element that converts electric energy and heat energy, is attached to the lower surface of each heat flux sensor 20 (see FIG. 2). Thermal energy released from the upper surface of the Peltier element 22 is transmitted to the copper plate 12 and the aluminum plate 14 via the heat flux sensor 20, and released from the upper surface of the aluminum plate 14 via the simulated skin layer 16. In addition, it is preferable to apply | coat a paste with high heat conductivity between the copper plate 12 and the heat flux sensor 20, and between the heat flux sensor 20 and the Peltier element 22. FIG.

各ペルチェ素子22は、電力を供給するペルチェ素子駆動用電源(以下、単に「電源」という)42に接続されている。各ペルチェ素子22の発熱量または吸熱量は、電源42の出力を制御することによって個別に調節される。また、ペルチェ素子22による加熱と冷却との切り替えは、印加電圧の極性を逆転することにより行われる。電源42は、後述する電子制御装置40に接続されており、電子制御装置40からの制御信号によってその動作が制御される。   Each Peltier element 22 is connected to a Peltier element driving power source (hereinafter simply referred to as “power source”) 42 for supplying power. The amount of heat generated or the amount of heat absorbed by each Peltier element 22 is individually adjusted by controlling the output of the power source 42. Further, switching between heating and cooling by the Peltier element 22 is performed by reversing the polarity of the applied voltage. The power source 42 is connected to an electronic control device 40 described later, and its operation is controlled by a control signal from the electronic control device 40.

各ペルチェ素子22の下面には、各ペルチェ素子22の下面から放出される熱を外部に放出するためのファン24が取り付けられている。   A fan 24 is attached to the lower surface of each Peltier element 22 for releasing heat released from the lower surface of each Peltier element 22 to the outside.

模擬皮膚部材10の側面並びに底面、各熱流束センサ20の側面、および各ペルチェ素子の側面は、熱を遮断する断熱部材30によって囲まれている。断熱部材30としては、例えばコルクなどが用いられる。   The side surface and bottom surface of the simulated skin member 10, the side surface of each heat flux sensor 20, and the side surface of each Peltier element are surrounded by a heat insulating member 30 that blocks heat. For example, cork is used as the heat insulating member 30.

本実施形態では、熱流束センサ20を介してペルチェ素子22が取り付けられるとともに、模擬皮膚部材10の側面並びに底面、各熱流束センサ20および各ペルチェ素子22の側面を断熱部材30で囲むことにより、ペルチェ素子22の上面から放出される熱エネルギーがすべて熱流束センサ20を介して銅板12、アルミニウム板14に伝達され、アルミニウム板14の上面から放出されるように構成されている。   In the present embodiment, the Peltier element 22 is attached via the heat flux sensor 20, and the side surface and bottom surface of the simulated skin member 10, the heat flux sensor 20, and the side surfaces of each Peltier element 22 are surrounded by the heat insulating member 30. All the heat energy emitted from the upper surface of the Peltier element 22 is transmitted to the copper plate 12 and the aluminum plate 14 via the heat flux sensor 20 and is emitted from the upper surface of the aluminum plate 14.

また、模擬皮膚部材10を構成する銅板12並びにアルミニウム板14、および断熱部材30には、これらを貫通するように16個の発汗孔50が等間隔に形成されている(図2参照)。各発汗孔50には、水を貯留するタンク56と各発汗孔50を連結する配管52が接続されている。配管52にはポンプ54が設けられており、ポンプ54が駆動されることによってタンク56に貯留された水が配管52および発汗孔50を通して、模擬皮膚部材10を構成するアルミニウム板14の上面に供給される。アルミニウム板14上に供給された水は模擬皮膚層16によって均一に拡散される。また、タンク56の周囲にはマントルヒータ58が取り付けられており、タンク56に貯留された水が適温(例えば36℃)に調節される。   In addition, 16 sweat holes 50 are formed at equal intervals in the copper plate 12, the aluminum plate 14, and the heat insulating member 30 constituting the simulated skin member 10 so as to penetrate these (see FIG. 2). Each sweat hole 50 is connected to a tank 56 that stores water and a pipe 52 that connects each sweat hole 50. The pipe 52 is provided with a pump 54. When the pump 54 is driven, water stored in the tank 56 is supplied to the upper surface of the aluminum plate 14 constituting the simulated skin member 10 through the pipe 52 and the sweat holes 50. Is done. The water supplied on the aluminum plate 14 is uniformly diffused by the simulated skin layer 16. A mantle heater 58 is attached around the tank 56, and the water stored in the tank 56 is adjusted to an appropriate temperature (eg, 36 ° C.).

上述したポンプ54および各配管52の開閉を行う電磁弁(図示せず)は、例えば、RS232Cなどの通信回線を介して電子制御装置40に接続されており、電子制御装置40からの制御信号によって制御される。すなわち、模擬皮膚部材10に供給される水の量は、ポンプ54および電磁弁が電子制御装置40によって制御されることにより調節される。なお、ポンプとして、チューブをローラでしごいて水を圧送する形式のものを用い、このローラの回転数を制御することにより模擬皮膚部材10に供給される水の量を調節する構成としてもよい。   The above-described solenoid valve (not shown) for opening and closing the pump 54 and each pipe 52 is connected to the electronic control device 40 via a communication line such as RS232C, for example, and is controlled by a control signal from the electronic control device 40. Be controlled. That is, the amount of water supplied to the simulated skin member 10 is adjusted by controlling the pump 54 and the electromagnetic valve by the electronic control unit 40. In addition, it is good also as a structure which adjusts the quantity of the water supplied to the simulated skin member 10 by using the thing of the type which squeezes a tube with a roller and pumps water as a pump, and controls the rotation speed of this roller. .

電子制御装置40は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM等により構成されている。電子制御装置40としては、パーソナルコンピュータが好適に用いられる。なお、パーソナルコンピュータに代えて、専用のコントローラを用いても良い。   The electronic control unit 40 includes a microprocessor that performs calculations, a ROM that stores programs for causing the microprocessor to execute each process, a RAM that stores various data such as calculation results, and the like. As the electronic control device 40, a personal computer is preferably used. A dedicated controller may be used in place of the personal computer.

上述したように、電子制御装置40には、温度センサ18、熱流束センサ20、電源42、およびポンプ54などが接続されている。電子制御装置40は、温度センサ18および/または熱流束センサ20からの検出結果に基づいて、アルミニウム板14の温度が予め設定され記憶されている目標温度と一致するように電源42を制御してペルチェ素子22に供給する電力を調節する。すなわち、電子制御装置40は、特許請求の範囲に記載された制御手段として機能する。   As described above, the temperature sensor 18, the heat flux sensor 20, the power source 42, the pump 54, and the like are connected to the electronic control unit 40. The electronic control unit 40 controls the power supply 42 based on the detection results from the temperature sensor 18 and / or the heat flux sensor 20 so that the temperature of the aluminum plate 14 matches the preset target temperature stored. The electric power supplied to the Peltier element 22 is adjusted. In other words, the electronic control device 40 functions as a control unit described in the claims.

電子制御装置40には、後述するシーケンスを設定するキーボードなどの入力装置44が接続されている。また、電子制御装置40には、シーケンスの設定状態や温度などの測定結果を表示するディスプレイ46も接続されている。そして、電子制御装置40は、予め設定され記憶されたシーケンスに従って、模擬皮膚部材10の表面温度を調節するとともに、ポンプ54などを駆動してその表面に水を供給する。このようにして、模擬皮膚装置1は、模擬皮膚部材10の表面温度、および発汗量(給水量)を調節することにより皮膚の状態をシミュレートする。   The electronic control device 40 is connected to an input device 44 such as a keyboard for setting a sequence to be described later. The electronic control device 40 is also connected to a display 46 that displays measurement results such as sequence setting status and temperature. Then, the electronic control unit 40 adjusts the surface temperature of the simulated skin member 10 according to a preset and stored sequence, and drives the pump 54 and the like to supply water to the surface. In this way, the simulated skin device 1 simulates the skin condition by adjusting the surface temperature of the simulated skin member 10 and the amount of sweat (water supply amount).

模擬皮膚装置1の上部には、試料としての布地80が固定された枠体82が着脱自在に積載される。枠体82は、2組の互いに対向する2辺により構成された正方形の枠体である。枠体82には、上記断熱部材30と同様に、例えばコルクなどの素材が用いられる。布地80は、枠体82よりも少し小さい正方形形状にカットされ、その外縁が全周にわたって枠体82に固定される。   A frame body 82 to which a fabric 80 as a sample is fixed is detachably loaded on the simulated skin apparatus 1. The frame body 82 is a square frame body constituted by two sets of two sides facing each other. A material such as cork, for example, is used for the frame 82, similarly to the heat insulating member 30. The fabric 80 is cut into a square shape that is slightly smaller than the frame body 82, and its outer edge is fixed to the frame body 82 over the entire circumference.

枠体82の上部には、外部からの風を遮るとともに熱や湿気の外部への放散を抑制して測定環境を適切な状態に保持する風防90が着脱自在に積載されている。風防90は、内部の観察を容易にするために、例えば、アクリル樹脂や塩化ビニル樹脂などで形成されていることが好ましい。また、風防90の上部には、布地80に風を送り熱の滞留を抑制する送風ファン92が着脱自在に取り付けられる。送風ファン92は、例えば、風速が0〜5m/secとなるように制御される。   A windshield 90 is detachably mounted on the upper portion of the frame 82 to block the wind from the outside and suppress the diffusion of heat and moisture to the outside to keep the measurement environment in an appropriate state. The windshield 90 is preferably formed of, for example, an acrylic resin or a vinyl chloride resin in order to facilitate observation of the inside. A blower fan 92 that sends wind to the fabric 80 and suppresses heat retention is detachably attached to the upper portion of the windshield 90. The blower fan 92 is controlled such that the wind speed is 0 to 5 m / sec, for example.

また、特性評価装置100は、布地80と模擬皮膚部材10との間の空間や風防90内の温度や湿度などを同時かつ経時的に計測する複数の温度センサや湿度センサなどを有している。例えば、布地80と模擬皮膚部材10との間には、該空間の温度を計測する温度センサ71および該空間の湿度を計測する湿度センサ73が設けられている。また、風防90内、すなわち布地80の外側には、該空間の温度を計測する温度センサ72、該空間の湿度を計測する湿度センサ74、および風防90内の風速を検出する風速センサ75が設けられている。なお、本実施形態では、温度センサ71,72としてT型熱電対を用いた。また、風速センサ75として、室内風速用微風速センサを用いた。各温度センサ71,72、各湿度センサ73,74、および風速センサ75は、電子制御装置40に接続され、各センサからの測定結果が電子制御装置40に入力される。   In addition, the characteristic evaluation apparatus 100 includes a plurality of temperature sensors, humidity sensors, and the like that simultaneously and temporally measure the space between the fabric 80 and the simulated skin member 10 and the temperature and humidity in the windshield 90. . For example, a temperature sensor 71 that measures the temperature of the space and a humidity sensor 73 that measures the humidity of the space are provided between the fabric 80 and the simulated skin member 10. A temperature sensor 72 that measures the temperature of the space, a humidity sensor 74 that measures the humidity of the space, and a wind speed sensor 75 that detects the wind speed in the windshield 90 are provided inside the windshield 90, that is, outside the fabric 80. It has been. In the present embodiment, T-type thermocouples are used as the temperature sensors 71 and 72. Further, as the wind speed sensor 75, a fine wind speed sensor for indoor wind speed was used. The temperature sensors 71 and 72, the humidity sensors 73 and 74, and the wind speed sensor 75 are connected to the electronic control device 40, and measurement results from the sensors are input to the electronic control device 40.

次に、特性評価装置100を用いて布地の保温特性や蒸散特性などの物理特性を評価する場合を例にして、模擬皮膚装置1の動作、および模擬皮膚装置1を用いた布地の特性評価方法について説明する。   Next, taking as an example the case of evaluating physical properties such as heat retention characteristics and transpiration characteristics of the fabric using the characteristic evaluation apparatus 100, the operation of the simulated skin apparatus 1 and the characteristics evaluation method of the fabric using the simulated skin apparatus 1 Will be described.

特性評価装置100では、まず、測定開始からの動作内容および動作順序を規定するためのシーケンスが設定され電子制御装置40のメモリに記憶される。特性評価装置100は、このシーケンスに従って自動的に模擬皮膚表面の温度や発汗量などを調節するとともに、そのときの模擬皮膚と衣服との間の衣服内環境および衣服外環境を同時かつ経時的に測定する。   In the characteristic evaluation apparatus 100, first, a sequence for defining the operation content and the operation sequence from the start of measurement is set and stored in the memory of the electronic control unit 40. The characteristic evaluation apparatus 100 automatically adjusts the temperature of the simulated skin surface, the amount of sweat, and the like according to this sequence, and simultaneously and temporally changes the environment inside and outside the clothes between the simulated skin and the clothes at that time. taking measurement.

ここで、ディスプレイ46に表示されるシーケンスの設定画面の一例を図3に示す。この設定画面には、設定総シーケンス数を入力するためのシーケンス数入力欄110、表示するシーケンス番号を選択するための表示シーケンス選択欄112、および選択されたシーケンスの設定内容が示される設定内容欄114などが表示される。図3に示す表示例では、シーケンス数入力欄110で設定された5つのシーケンスのうち、選択された第1シーケンスの設定内容が表示されている。なお、本実施形態では、シーケンス数入力欄110に入力できる最大シーケンス数は15とした。   An example of a sequence setting screen displayed on the display 46 is shown in FIG. This setting screen includes a sequence number input column 110 for inputting the total number of set sequences, a display sequence selection column 112 for selecting a sequence number to be displayed, and a setting content column for displaying the setting content of the selected sequence. 114 etc. are displayed. In the display example shown in FIG. 3, the setting contents of the selected first sequence among the five sequences set in the sequence number input field 110 are displayed. In the present embodiment, the maximum number of sequences that can be entered in the sequence number input field 110 is 15.

シーケンスの設定内容欄114には、制御開始からの経過時間により当該シーケンスの制御開始タイミングを入力するための経過時間入力欄116、温度値による制御か熱流束値による制御かを選択するための熱制御方式入力欄118、ポンプ54のON/OFFや給水量などの制御方式を入力するためのポンプ制御方式入力欄120、および模擬皮膚部材10の目標表面温度を入力するための熱制御運転入力欄122などが設けられている。   The sequence setting content column 114 includes an elapsed time input column 116 for inputting the control start timing of the sequence according to the elapsed time from the start of control, and a heat for selecting whether the control is based on the temperature value or the heat flux value. A control method input field 118, a pump control method input field 120 for inputting a control method such as ON / OFF of the pump 54 and a water supply amount, and a thermal control operation input field for inputting a target surface temperature of the simulated skin member 10. 122 etc. are provided.

なお、設定入力が終了した場合に「OKボタン」124を選択すると、入力された設定が確定される。一方、「キャンセル」ボタン126を選択した場合には、設定が確定されることなく、直前の画面に戻る。また、「条件の保存」ボタン128を選択すると、確定された設定がメモリなどに保存される。さらに、「条件の呼出し」ボタン130を選択すると、以前設定した条件を呼出すことができる。   If the “OK button” 124 is selected when the setting input is completed, the input setting is confirmed. On the other hand, when the “Cancel” button 126 is selected, the setting is not finalized and the screen returns to the previous screen. When the “save condition” button 128 is selected, the confirmed setting is saved in a memory or the like. Furthermore, when the “call condition” button 130 is selected, a previously set condition can be called.

次に、測定開始後30分経過したタイミングで給水を開始し、75分経過したときに給水を停止するとともに、測定開始後60分経過したタイミングで目標温度を30℃から34℃に上げ、75分経過したときに目標温度を34℃から32℃に下げるようにシーケンスを設定した場合を例にして、特性評価装置100の動作をより具体的に説明する。なお、本発明がこれらに限定されるものではないことは言うまでもない。   Next, water supply is started at the timing when 30 minutes have elapsed after the start of measurement, and the water supply is stopped when 75 minutes have elapsed, and the target temperature is increased from 30 ° C. to 34 ° C. at the timing when 60 minutes have elapsed after the start of measurement. The operation of the characteristic evaluation apparatus 100 will be described more specifically by taking as an example a case where a sequence is set so as to lower the target temperature from 34 ° C. to 32 ° C. when minutes have elapsed. Needless to say, the present invention is not limited to these examples.

この動作を実行させるために、上述したシーケンス設定画面から次の第1シーケンス〜第4シーケンスを設定する。
(1)第1シーケンス[安静状態]
開始時間 0分
温度設定 模擬皮膚表面温度30℃
給水 OFF
(2)第2シーケンス[発汗開始]
開始時間 測定開始後30分
温度設定 模擬皮膚面温度30℃
給水 ON
(3)第3シーケンス[皮膚温上昇・発汗継続]
開始時間 測定開始後60分
温度設定 模擬皮膚面温度34℃
給水 ON
(4)第4シーケンス[皮膚温低下・発汗停止]
開始時間 測定開始後75分
温度設定 模擬皮膚面温度32℃
給水 OFF
In order to execute this operation, the following first sequence to fourth sequence are set from the sequence setting screen described above.
(1) First sequence [resting state]
Start time 0 minutes Temperature setting Simulated skin surface temperature 30 ° C
Water supply OFF
(2) Second sequence [start sweating]
Start time 30 minutes after starting measurement Temperature setting Simulated skin surface temperature 30 ° C
Water supply ON
(3) Third sequence [skin temperature rise, sweating continued]
Start time 60 minutes after starting measurement Temperature setting Simulated skin surface temperature 34 ℃
Water supply ON
(4) Fourth sequence [skin temperature reduction, sweating stop]
Start time 75 minutes after starting measurement Temperature setting Simulated skin surface temperature 32 ° C
Water supply OFF

上述した図3に示される表示例は、第1シーケンスの設定を示したものである。第1シーケンスの設定では、経過時間入力欄116に「0」時間「0」分を入力し、熱制御方式入力欄118の「温度値における制御」を選択し、ポンプ制御方式入力欄120の「停止」を選択するとともに、熱制御運転入力欄122に「30.0」±「0.5」℃を入力する。同様にして第2〜第4シーケンスを設定する。なお、第2〜第4シーケンスの設定方法は第1シーケンスの場合と同様であるので、ここでは説明を省略する。   The display example shown in FIG. 3 described above shows the setting of the first sequence. In the setting of the first sequence, “0” time “0” minutes are input in the elapsed time input field 116, “control in temperature value” is selected in the thermal control method input field 118, and “ “Stop” is selected, and “30.0” ± “0.5” ° C. is entered in the thermal control operation input field 122. Similarly, the second to fourth sequences are set. Note that the setting method of the second to fourth sequences is the same as that of the first sequence, and thus description thereof is omitted here.

続いて、設定された条件に従って、上記第1シーケンス〜第4シーケンスが自動的に順次実行されることにより、実際に即した皮膚面の状況が模擬的に再現され、皮膚〜衣服間の熱や水分の移動状態がシミュレートされる。   Subsequently, according to the set conditions, the first sequence to the fourth sequence are automatically and sequentially executed, so that the actual skin condition is reproduced in a simulated manner. Moisture movement is simulated.

ここで、上記第1シーケンス〜第4シーケンスを実行したときの特性評価装置100の動作結果および測定結果を図4(a)〜(d)に示す。図4(a)は模擬皮膚温度の経時変化を示すグラフであり、横軸は測定開始からの経過時間(分)であり、縦軸は模擬皮膚温度(℃)である。図4(b)は模擬皮膚熱流量の経時変化を示すグラフであり、横軸は測定開始からの経過時間(分)であり、縦軸は模擬皮膚熱流量(W/m)である。図4(c)は衣服内温度の経時変化を示すグラフであり、横軸は測定開始からの経過時間(分)であり、縦軸は衣服内温度(℃)である。また、図4(d)は衣服内湿度の経時変化を示すグラフであり、横軸は測定開始からの経過時間(分)であり、縦軸は衣服内湿度(%RH)である。 Here, the operation results and measurement results of the characteristic evaluation apparatus 100 when the first to fourth sequences are executed are shown in FIGS. FIG. 4A is a graph showing the time course of the simulated skin temperature, the horizontal axis is the elapsed time (minutes) from the start of measurement, and the vertical axis is the simulated skin temperature (° C.). FIG. 4B is a graph showing the change over time of the simulated skin heat flow, the horizontal axis is the elapsed time (minutes) from the start of measurement, and the vertical axis is the simulated skin heat flow (W / m 2 ). FIG. 4 (c) is a graph showing the change over time in the clothing temperature, the horizontal axis is the elapsed time (minutes) from the start of measurement, and the vertical axis is the clothing temperature (° C.). FIG. 4D is a graph showing the change over time in the clothes humidity, the horizontal axis is the elapsed time (minutes) from the start of measurement, and the vertical axis is the clothes humidity (% RH).

測定開始後30分経過するまでは、第1シーケンスが実行され、模擬皮膚部材10の表面温度が30℃に調節されるとともに、ポンプ54の駆動が停止され給水が停止される。そのため、模擬皮膚温度は図4(a)に示されるように略30℃に保たれる。また、第1シーケンス実行中は、図4(b)〜(d)に示されるように、模擬皮膚熱流、衣服内温度、衣服内湿度も略一定に保たれる。第1シーケンスの実行中、電子制御装置40は、設定された目標温度と温度センサ18により検出された模擬皮膚部材10の表面実温度とが一致するように、例えば公知のPID演算などによるフィードバック制御を行う。なお、シーケンスの設定を変更することにより、熱流束センサ20により検出された熱流速が目標熱流束と一致するようにフィードバック制御することもできる。さらに、熱流束センサ20により検出された熱流束に加え各温度センサ18により検出された実温度および温度差を考慮してフィードバック制御を実行する構成としてもよい。   The first sequence is executed until 30 minutes have elapsed from the start of measurement, the surface temperature of the simulated skin member 10 is adjusted to 30 ° C., the drive of the pump 54 is stopped, and water supply is stopped. Therefore, the simulated skin temperature is maintained at approximately 30 ° C. as shown in FIG. Further, during the execution of the first sequence, as shown in FIGS. 4B to 4D, the simulated skin heat flow, the temperature in the clothes, and the humidity in the clothes are kept substantially constant. During the execution of the first sequence, the electronic control unit 40 performs feedback control by, for example, a known PID calculation so that the set target temperature matches the actual surface temperature of the simulated skin member 10 detected by the temperature sensor 18. I do. Note that, by changing the setting of the sequence, feedback control can be performed so that the heat flow rate detected by the heat flux sensor 20 matches the target heat flux. Further, the feedback control may be executed in consideration of the actual temperature and the temperature difference detected by each temperature sensor 18 in addition to the heat flux detected by the heat flux sensor 20.

測定開始後30分が経過すると第2シーケンスが実行される。第2シーケンスでは、ポンプ54が駆動されて模擬皮膚部材10の表面に水が供給される。その結果、図4(d)に示されるように、衣服内湿度が上昇する。ここで、衣服内湿度の上昇角度から布地の吸水性、吸湿性や透湿性などを評価することができる。また、ピーク値の高さやピーク維持時間から水分のこもりやすさを評価することができる。   When 30 minutes have elapsed after the start of measurement, the second sequence is executed. In the second sequence, the pump 54 is driven to supply water to the surface of the simulated skin member 10. As a result, as shown in FIG. 4D, the humidity in the clothes increases. Here, the water absorption, hygroscopicity, moisture permeability, etc. of the fabric can be evaluated from the rising angle of the humidity in the clothes. In addition, it is possible to evaluate the easiness of moisture accumulation from the height of the peak value and the peak maintenance time.

続いて、測定開始後60分が経過すると第3シーケンスが実行される。第3シーケンスでは、ポンプ54の駆動が維持されたまま、目標温度が30℃から34℃に持ち替えられる。ここで、電子制御装置40は、上述したように、設定された目標温度と温度センサ18により検出された模擬皮膚部材10の表面実温度とが一致するようにペルチェ素子22に供給する電力をフィードバック制御する。そのため、模擬皮膚熱流が増大する(図4(b)参照)とともに模擬皮膚部材10の表面温度が略34℃まで上昇する(図4(a)参照)。その結果、図4(c)に示されるように衣服内温度が上昇する。ここで、衣服内温度の上昇角度、ピークの高さやピーク維持時間から布地の放熱特性/保温特性などを評価することができる。   Subsequently, the third sequence is executed when 60 minutes have elapsed after the start of measurement. In the third sequence, the target temperature is changed from 30 ° C. to 34 ° C. while the drive of the pump 54 is maintained. Here, as described above, the electronic control unit 40 feeds back the electric power supplied to the Peltier element 22 so that the set target temperature matches the actual surface temperature of the simulated skin member 10 detected by the temperature sensor 18. Control. Therefore, the simulated skin heat flow increases (see FIG. 4B) and the surface temperature of the simulated skin member 10 rises to approximately 34 ° C. (see FIG. 4A). As a result, the temperature in the clothes increases as shown in FIG. Here, the heat radiation characteristics / heat retention characteristics of the fabric can be evaluated from the rising angle of the temperature in the clothes, the peak height, and the peak maintenance time.

測定開始後75分が経過すると第4シーケンスが実行される。第4シーケンスでは、ポンプ54の駆動が停止されるとともに、目標温度が34℃から32℃に持ち替えられる。そのため、模擬皮膚熱流が減少する(図4(b)参照)とともに模擬皮膚部材10の表面温度が略32℃まで低下する(図4(a)参照)。その結果、図4(c)に示されるように衣服内温度が低下する。また、図4(d)に示されるように、衣服内湿度が低下する。ここで、衣服内温度の下降角度から布地の放熱特性/保温特性などを評価することができる。また、衣服内湿度の下降角度から布地の蒸散特性などを評価することができる。その後、測定開始後90分が経過した時点で測定が自動的に終了する。   When 75 minutes have elapsed after the start of measurement, the fourth sequence is executed. In the fourth sequence, the drive of the pump 54 is stopped and the target temperature is changed from 34 ° C. to 32 ° C. Therefore, the simulated skin heat flow is reduced (see FIG. 4B) and the surface temperature of the simulated skin member 10 is reduced to about 32 ° C. (see FIG. 4A). As a result, the temperature in the clothes decreases as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 4D, the humidity in the clothes decreases. Here, the heat dissipation characteristics / heat retention characteristics of the fabric can be evaluated from the descending angle of the temperature in the clothes. Further, the transpiration characteristics of the fabric can be evaluated from the descending angle of the humidity in the clothes. Thereafter, the measurement is automatically terminated when 90 minutes have elapsed since the start of the measurement.

本実施形態によれば、設定された目標温度と温度センサ18により検出された模擬皮膚部材10の表面実温度とが一致するようにペルチェ素子22に供給する電力がフィードバック制御されることにより、模擬皮膚部材10の温度がリアルタイムに調節されるので、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態を模擬することが可能となる。   According to the present embodiment, the power supplied to the Peltier element 22 is feedback-controlled so that the set target temperature and the actual surface temperature of the simulated skin member 10 detected by the temperature sensor 18 coincide with each other. Since the temperature of the skin member 10 is adjusted in real time, it is possible to simulate a transient state in which the skin temperature changes with time.

本実施形態によれば、熱流束センサ20を介することなく模擬皮膚部材10−ペルチェ素子22間で伝達される熱エネルギーが断熱部材30により遮断される。その結果、略すべての熱エネルギーが熱流束センサ20を介して伝達されることとなるため、模擬皮膚部材10とペルチェ素子22との間で授受される熱エネルギー量をリアルタイムかつ高精度に検出することができる。このリアルタイムに検出された結果に基づいてペルチェ素子22に供給する電力が調節されることにより、模擬皮膚部材10の温度がリアルタイムに調節されるので、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態をより精度よく模擬することが可能となる。   According to the present embodiment, the heat energy transmitted between the simulated skin member 10 and the Peltier element 22 without passing through the heat flux sensor 20 is blocked by the heat insulating member 30. As a result, almost all of the heat energy is transmitted through the heat flux sensor 20, so that the amount of heat energy transferred between the simulated skin member 10 and the Peltier element 22 is detected in real time and with high accuracy. be able to. Since the power supplied to the Peltier element 22 is adjusted based on the result detected in real time, the temperature of the simulated skin member 10 is adjusted in real time. It becomes possible to simulate with high accuracy.

また、本実施形態によれば、熱流束センサ20の検出結果に加え、温度センサ18の検出結果をさらに考慮してペルチェ素子22に供給する電力を制御することにより、模擬皮膚部材10の表面温度むらを考慮してペルチェ素子22の発熱量を調節することができる。その結果、本実施形態では、模擬皮膚部材10表面の温度むらを±0.5℃以内に抑えることが可能となった。   Further, according to the present embodiment, the surface temperature of the simulated skin member 10 is controlled by controlling the power supplied to the Peltier element 22 in consideration of the detection result of the temperature sensor 18 in addition to the detection result of the heat flux sensor 20. The amount of heat generated by the Peltier element 22 can be adjusted in consideration of unevenness. As a result, in this embodiment, the temperature unevenness on the surface of the simulated skin member 10 can be suppressed to within ± 0.5 ° C.

また、本実施形態によれば、熱電変換素子としてペルチェ素子を用いたので、電圧の印加方向を切り替えることによって模擬皮膚部材10を加熱のみならず冷却することができ、かつ供給電力量を調節することにより加熱量および冷却量を精度よく調節することが可能となる。   According to the present embodiment, since the Peltier element is used as the thermoelectric conversion element, the simulated skin member 10 can be cooled as well as heated by switching the voltage application direction, and the amount of power supplied is adjusted. This makes it possible to accurately adjust the heating amount and the cooling amount.

さらに、模擬皮膚装置1によれば、上述したように模擬皮膚部材10の表面温度をリアルタイムで調節でき、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態をシミュレートすることができる。そのため、本実施形態に係る特性評価方法によれば、皮膚の表面温度が一定に保持される定常状態のみならず、皮膚温度が経時的に変化する過渡状態における布地の物理的特性を評価することが可能となる。   Furthermore, according to the simulated skin apparatus 1, the surface temperature of the simulated skin member 10 can be adjusted in real time as described above, and a transient state in which the skin temperature changes with time can be simulated. Therefore, according to the characteristic evaluation method according to the present embodiment, not only the steady state in which the skin surface temperature is kept constant, but also the physical characteristics of the fabric in the transient state in which the skin temperature changes over time. Is possible.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係る模擬皮膚装置1を布地の特性評価装置100に適用した場合を例にして説明したが、これは用途の一例であり、模擬皮膚装置が適用される用途は布地の特性評価装置に限定されないことは言うまでもない。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the case where the simulated skin apparatus 1 according to the present invention is applied to the fabric characteristic evaluation apparatus 100 has been described as an example. However, this is an example of the application, and the application to which the simulated skin apparatus is applied. It goes without saying that the invention is not limited to a fabric property evaluation apparatus.

上記実施形態では、模擬皮膚部材10を構成する部材に銅板やアルミニウム板を用いたが、材質は銅やアルミニウムに限られることなく、他の熱伝導性が良好な材質の部材を用いてもよい。   In the above embodiment, a copper plate or an aluminum plate is used as a member constituting the simulated skin member 10, but the material is not limited to copper or aluminum, and a member having a material with good thermal conductivity may be used. .

また、模擬皮膚装置1に用いられるペルチェ素子の個数や配置、および熱流速センサの個数や配置などは、上記実施形態に限られることなく、模擬皮膚装置の要求仕様などに応じて適宜変更することが好ましい。さらに、ペルチェ素子に代えて、電気ヒータなどを用いることもできる。   Further, the number and arrangement of Peltier elements used in the simulated skin apparatus 1 and the number and arrangement of the heat flow rate sensors are not limited to the above-described embodiment, but may be changed as appropriate according to the required specifications of the simulated skin apparatus. Is preferred. Further, an electric heater or the like can be used instead of the Peltier element.

実施形態に係る模擬皮膚装置を用いた布地の特性評価装置の概要構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the fabric characteristic evaluation apparatus using the simulated skin apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る模擬皮膚装置の上面図である。It is a top view of the simulation skin apparatus concerning an embodiment. シーケンスの設定画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the setting screen of a sequence. (a)は模擬皮膚温度の経時変化を示すグラフである。(b)は模擬皮膚熱流の経時変化を示すグラフである。(c)は衣服内温度の経時変化を示すグラフである。(d)は衣服内湿度の経時変化を示すグラフである。(A) is a graph which shows the time-dependent change of simulated skin temperature. (B) is a graph which shows a time-dependent change of the simulated skin heat flow. (C) is a graph which shows a time-dependent change of the temperature in clothes. (D) is a graph which shows a time-dependent change of the humidity in clothes.

符号の説明Explanation of symbols

1…模擬皮膚装置、10…模擬皮膚部材、12…銅板、14…アルミニウム板、16…模擬皮膚層、18…温度センサ、20…熱流束センサ、22…ペルチェ素子、24…ファン、26…、30…断熱部材、40…電子制御装置、42…ペルチェ素子駆動用電源、50…発汗孔、52…配管、54…ポンプ、56…タンク、58…マントルヒータ、71,72…温度センサ、73,74…湿度センサ、75…風速センサ、80…試験サンプル、90…風防、92…送風ファン、100…特性評価装置。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Simulated skin apparatus, 10 ... Simulated skin member, 12 ... Copper plate, 14 ... Aluminum plate, 16 ... Simulated skin layer, 18 ... Temperature sensor, 20 ... Heat flux sensor, 22 ... Peltier element, 24 ... Fan, 26 ..., DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Thermal insulation member, 40 ... Electronic control unit, 42 ... Power supply for Peltier element drive, 50 ... Sweat hole, 52 ... Pipe, 54 ... Pump, 56 ... Tank, 58 ... Mantle heater, 71, 72 ... Temperature sensor, 73, 74 ... Humidity sensor, 75 ... Wind speed sensor, 80 ... Test sample, 90 ... Windshield, 92 ... Blower fan, 100 ... Characteristic evaluation apparatus.

Claims (3)

模擬皮膚部材と、
電気エネルギーと熱エネルギーとの変換を行う、加熱と冷却との切り替え可能な熱電変換素子と、
前記模擬皮膚部材と前記熱電変換素子との間に設けられ、前記模擬皮膚部材と前記熱電
変換素子との間で熱エネルギーを伝達するとともに、前記模擬皮膚部材と前記熱電変換素子との間で伝達される熱エネルギー量を検出する熱流束検出手段と、
前記熱流束検出手段を介することなく前記模擬皮膚部材と前記熱電変換素子との間で伝達される熱エネルギーを遮断する断熱部材と、
前記熱流束検出手段の検出結果に基づいて、前記熱電変換素子に供給する電力を調節する制御手段と、を備えることを特徴とする模擬皮膚装置。
A simulated skin member;
A thermoelectric conversion element capable of switching between heating and cooling, which converts electrical energy and thermal energy;
Provided between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element, and transmits thermal energy between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element, and between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element. Heat flux detection means for detecting the amount of heat energy to be produced ;
A heat insulating member that blocks heat energy transmitted between the simulated skin member and the thermoelectric conversion element without going through the heat flux detecting means;
A simulated skin device comprising: control means for adjusting electric power supplied to the thermoelectric conversion element based on a detection result of the heat flux detection means.
前記模擬皮膚部材の表面温度を検出する温度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果をさらに考慮して前記熱電変換素子に供給する電力を制御することを特徴とする請求項1に記載の模擬皮膚装置。
Temperature detecting means for detecting the surface temperature of the simulated skin member,
The simulated skin apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls electric power supplied to the thermoelectric conversion element in consideration of a detection result of the temperature detection unit.
請求項1〜のいずれかに記載の模擬皮膚装置を用いて布地の特性を評価することを特徴とする特性評価方法。
Characteristics evaluation method and evaluating the characteristics of the fabric by using a simulated skin device according to any one of claims 1-2.
JP2005370483A 2005-12-22 2005-12-22 Simulated skin device and characteristic evaluation method using the same Active JP4198152B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005370483A JP4198152B2 (en) 2005-12-22 2005-12-22 Simulated skin device and characteristic evaluation method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005370483A JP4198152B2 (en) 2005-12-22 2005-12-22 Simulated skin device and characteristic evaluation method using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007171036A JP2007171036A (en) 2007-07-05
JP4198152B2 true JP4198152B2 (en) 2008-12-17

Family

ID=38297784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005370483A Active JP4198152B2 (en) 2005-12-22 2005-12-22 Simulated skin device and characteristic evaluation method using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4198152B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5634730B2 (en) * 2010-03-30 2014-12-03 ユニ・チャーム株式会社 Artificial sweater
KR101253988B1 (en) 2011-03-15 2013-04-11 주식회사 비티 simulator for diagnosis practice of arthritis
JP5503675B2 (en) 2012-02-24 2014-05-28 一般財団法人カケンテストセンター Sorption exothermic measuring device and measuring method
JP6464523B2 (en) * 2015-01-07 2019-02-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Instantaneous contact thermal sensation evaluation method
WO2016121061A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 一般財団法人カケンテストセンター Sweat simulator and sweat simulation method
US11519793B2 (en) 2017-03-27 2022-12-06 Sony Corporation Skin simulation device, electronic apparatus evaluation method, and electronic apparatus evaluation system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007171036A (en) 2007-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4198152B2 (en) Simulated skin device and characteristic evaluation method using the same
US8221338B2 (en) Therapeutic treatment appliance
US20060222046A1 (en) Specimen heater and control system for accelerated weathering test apparatus
US20100071443A1 (en) Temperature-controlled rheometer
ES2704060T3 (en) Procedure and device for determining the thermal loss coefficient of a room
KR20190133161A (en) Simulated skin device, electronics evaluation method, and electronics evaluation system
KR20120033415A (en) Apparatus and method for controlling temperature of livestock barn
KR20100038435A (en) Method and apparatus for activating physiological functions
KR20170003027A (en) Cooking apparatus having automatic keep wark function and method for controlling the same
CN110390852A (en) A kind of temperature sensing and feed back control system, method and purposes of combination virtual reality
WO2007140652A1 (en) Toaster
JP3712990B2 (en) Incubator equipment
JP2007159819A (en) Art piece appreciation cabinet
CN110709662B (en) Device for drying buildings
JPH07274938A (en) Temperature control device for observing cell and biological ingredient
JP6881738B2 (en) Thermal Current Characteristics Measurement Method and Insulation Performance Evaluation Method
JPH0579675A (en) Method and device for radiation temperature control
EP3662212B1 (en) Method to regulate a conditioning apparatus
JP2010175181A (en) Heating device
JP2001017868A (en) Thermostatic apparatus for test
JP2024050154A (en) Sweating thermal mannequin and how to operate it
JP2016163678A (en) Air management device
JP2003167510A (en) Perspiration appliance and method of evaluating comfortability using this perspiration appliance
JP2003049311A (en) Apparatus and method for simulating weather in clothes
JP3691439B2 (en) Hot water type hot air heater and bathroom heater

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080501

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20080501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080610

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080728

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080924

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080930

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4198152

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20080603

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250