JP7205195B2

JP7205195B2 - 湿度センサ装置

Info

Publication number: JP7205195B2
Application number: JP2018220912A
Authority: JP
Inventors: 裕人松岡; 隆子石原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: US11977045B2; US20220003708A1; WO2020110701A1; JP2020085670A

Description

本発明は、湿度センサ装置に関し、特に衣服内の湿度を計測するための湿度センサ装置に関する。

着衣の快適性評価や熱中症予防のためには、衣服内の湿度を正確に計測することで、発汗や熱交換の状況を正確に把握することが有効である。

従来から、湿度センサのプローブを衣服内に張り付けて、配線で引き出してロガーで衣服内の湿度を計測する技術が知られている(非特許文献１参照)。非特許文献１に開示されている衣服内の湿度計測技術では、ユーザがロガーを持ち歩きながら衣服内の湿度を計測しなければならなかった。

そこで、衣服に計測用の穴を設け、その穴から湿度センサの測定面が露出するように湿度センサ装置を衣服の外側に取り付けて、衣服内の湿度を測定することが考えられる。

田村照子編著「衣環境の科学」、衣服機構の測定、建帛社、２００４年１２月１０日：Ｐ．３４、図５０

しかし、衣服の外側に従来の湿度センサ装置を取り付け、測定用の穴から衣服内の湿度を測定する場合、測定用の穴の周辺の衣服が濡れてしまうと、布地で発生する水蒸気が計測対象の空気に混入するため、衣服内の湿度を正確に計測することが困難であった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、衣服の外側に湿度センサ装置を取り付けた場合において、衣服が濡れていてもより正確に衣服内の湿度を計測することができる湿度センサ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る湿度センサ装置は、衣服と、前記衣服の内側の湿度を測定する測定部を具備する湿度センサと、前記衣服に外側から取り付けられる本体であり、前記測定部が当該本体の外部に露出した状態で前記湿度センサを収容する本体と、前記本体の表面から突出し、前記測定部の周囲を囲み、前記衣服に形成された穴に前記衣服の外側から挿通される壁部材と、を備え、前記穴に挿通された前記壁部材は、周囲よりも前記衣服の内側に突出する、ことを特徴とする。

本発明に係る湿度センサ装置において、前記壁部材は、前記測定部の外周に接して形成されていてもよい。

本発明に係る湿度センサ装置において、前記測定部は、前記本体の表面から突出し、前記壁部材は、前記測定部よりさらに突出していてもよい。

本発明に係る湿度センサ装置において、前記壁部材は、前記本体と一体に形成されていてもよい。

本発明に係る湿度センサ装置において、平面視で、前記測定部の外周の形状と前記壁部材の内周の形状とは互いに相似であってもよい。

本発明に係る湿度センサ装置において、さらに、前記湿度センサの動作を制御するとともに、前記湿度センサが測定した湿度の値を外部に出力する制御基板と、この制御基板に電力を供給する電池とを有し、前記制御基板と前記電池とは、前記本体に収容されていてもよい。

本発明によれば、本体に立設されて、湿度センサの測定部の周囲を囲む壁部材を有するので、その壁部材が布地で発生する水蒸気の混入を防いで、衣服内の湿度をより正確に計測することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る湿度センサ装置の底面図である。図２は、実施の形態に係る湿度センサ装置の内部構造を示した平面図である。図３は、図１および図２のＡ－Ａ’線断面図である。図４は、本実施の形態に係る湿度センサ装置を装着させる前の衣服の一例を示す図である。図５は、本実施の形態に係る湿度センサ装置が取り付けられた衣服の一例を示す図である。図６は、本実施の形態に係る湿度センサ装置が衣服に取り付けられた状態の側面図である。図７は、本実施の形態に係る湿度センサ装置の効果を説明するための図である。図８は、従来例に係る湿度センサ装置の平面図である。図９は、従来例に係る湿度センサ装置のＡ－Ａ’線断面図である。図１０は、従来例に係る湿度センサ装置の側面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図１０を参照して詳細に説明する。
本実施の形態に係る湿度センサ装置１は、ユーザが着用する衣服に着脱可能に取り付けられて、衣服内の湿度を計測する。

本実施の形態に係る湿度センサ装置１は、図１から図３に示すように、本体となる筐体１０と、この筐体１０に収容されて、湿度を測定する湿度センサ１１と、筐体１０に立設された壁部材１２とを備えている。また、筐体１０内には、湿度センサ１１の他に、制御基板１３と電池１４とが収容されている。

本実施の形態において、筐体１０は、略直方体に形成された容器である。筐体１０は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ゴム、シリコン樹脂などの高分子材料から形成されている。筐体１０の壁をゴムやシリコン樹脂などの柔軟性または弾性を有する材料で形成すれば、後述するように、湿度センサ装置１を取り付けた衣服の着心地を改善することが期待できる。

筐体１０を構成する壁の厚さＷ₁₀は、例えば、約１ｍｍとすることができるが、内部に収容する湿度センサ１１、制御基板１３および電池１４の大きさ、重量や、湿度センサ装置１の予定された使用環境などから求められる強度を考慮して適宜決定すればよい。
この筐体１０の底面１０ａには孔が設けられ、この孔に湿度センサ１１が嵌合している。

湿度センサ１１は、近傍の空気の湿度に応じた電気信号を出力するセンサ素子１１Ｂと、このセンサ素子１１Ｂを収容するケース１１Ａとからなる。このようなセンサ素子１１Ｂとして、例えば、吸湿材の電気的特性の変化を測定する、静電容量式または抵抗式の電気式湿度センサを用いることができる。吸湿材として高分子ポリマーを用いることができる。

このケース１１Ａの一部には、窓１１Ｃが設けられ、例えば、金属製のメッシュなどの周辺の空気が通過できる部材によって窓１１Ｃが覆われて測定部１１ａが形成されている。湿度センサ１１は、この測定部１１ａまたは窓１１Ｃを通って導入される空気の湿度をセンサ素子１１Ｂによって電気信号に変換する。図３に示す例では、湿度センサ１１が筐体１０の底面１０ａの孔に嵌合した状態で、平面状の測定部１１ａは筐体１０の外部に露出している。また、測定部１１ａは、筐体１０の底面１０ａから外部に突出していてもよい。

壁部材１２は、筒状に形成されるとともに、筐体１０の底面１０ａの外面（表面）から突出し、平面視で、底面１０ａに露出する湿度センサ１１の測定部１１ａの周囲を囲んでいる。また、湿度センサ１１の測定部１１ａが筐体１０の底面１０ａから露出して外部に突出している場合において、壁部材１２は、測定部１１ａよりもさらに外方に突出した構成とする。

壁部材１２は、望ましくは、図１および図２に示すように、測定部１１ａの外周に接して形成される。壁部材１２の外周の形状は、例えば、平面視で、測定部１１ａの形状と相似となるように形成されているが、壁部材１２の外周の形状はこれに限らない。例えば、壁部材１２の外周の形状は、円形、楕円形、多角形など湿度センサ１１の外周の形状と異なる任意の形状であってもよい。なお、壁部材１２は、測定部１１ａの外周の一部または全部と接していなくてもよい。

壁部材１２は、図２および図３に示すように、任意の厚さＷ₁₂、および所定の高さＨ₁₂を有する。壁部材１２の高さＨ₁₂としては、例えば、３ｍｍから５ｍｍ程度とすることができる。厚さＷ₁₂としては、例えば、筐体１０の厚さＷ₁₀と同様の厚さを用いてもよい。

このような壁部材１２は、筐体１０と同様に、ＡＢＳ樹脂、ゴム、シリコン樹脂などの高分子材料から形成されている。本実施の形態においては、筐体１０と壁部材１２とは一体に形成されている。しかしながら、筐体１０と壁部材１２とは必ずしも一体に形成されていなければならないわけではなく、それぞれを同一または異なる材料を用いて作成し、両者を接着剤で互いに固定してもよい。

また、本実施の形態においては、筒状に形成された壁部材１２を筐体１０の底面１０ａの外面に設けているが、壁部材１２が筐体１０の底面１０ａの形成された孔を貫通し、筒状の壁部材１２の一端部が筐体１０の内部に形成されていてもよい。

制御基板１３は、湿度センサ１１の制御および湿度センサ１１によって測定された衣服内の湿度を示す信号を処理し、出力する。制御基板１３は、例えば、図示されない通信回路を有し、ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線通信などの無線通信によって外部に測定値を送出してもよい。

電池１４は、例えば、ボタン型のリチウム電池、リチウム空気電池など各種電池を用いることができる。電池１４は、湿度センサ１１および制御基板１３に電力を供給する。

なお、本実施の形態において、湿度センサ装置１の本体を中空の直方体形状の筐体１０から構成する例について説明したが、湿度センサ１１の測定部１１ａが外部に露出する限り、本体を樹脂モールドによって形成することも可能である。

また、筐体１０、すなわち本体の形状は、直方体でなければならないわけではなく、他の形状、例えば、円盤のように平面視の形状が円形となる形状の他、平面視の形状が楕円形や多角形とすることも可能である。

次に、本実施の形態に係る湿度センサ装置１を衣服Ｃに取り付けた例について、図４から図６を参照して説明する。
図４に示すように、ユーザが着用する衣服Ｃには、例えば円形の計測用の穴ｈが形成されている。なお、本実施の形態に係る湿度センサ装置１では、壁部材１２を挿入することができる大きさであれば、衣服Ｃに形成されている穴ｈの形状は任意の形状とすることができる。

図５に示すように、湿度センサ装置１は、衣服Ｃの外側に取り付けられる。より詳細には、湿度センサ装置１の壁部材１２が計測用の穴ｈに挿入される。なお、湿度センサ装置１は、例えば、面ファスナーなどを用いて底面１０ａと衣服Ｃの外側の布地とを着脱可能に固定してもよい。

図６に示すように、壁部材１２および壁部材１２が囲っている測定部１１ａの領域以外の筐体１０の底面１０ａの領域は、衣服Ｃと接している。図６の例では、衣服Ｃに形成された計測用の穴ｈの端部は、壁部材１２の外周に接している。

ここで、本実施の形態に係る湿度センサ装置１との比較のため、従来例の湿度センサ装置１００について、図８から図１０を用いて説明する。
従来例の湿度センサ装置１００は、図８に示すように、筐体１１０、湿度センサ１１１、制御基板１１３、および電池１１４を備える。湿度センサ１１１は、筐体１１０の内部に収容されている。従来例では、本発明の実施の形態に係る壁部材１２は形成されておらず、筐体１１０の底面１１０ａの一部の領域に凹部が形成され、湿度センサ１１１がその凹部に配置されている。図９に示すように、湿度センサ１１１の底面１１０ａ側の領域において、測定部１１１ａが形成されている。

また、図１０に示すように、従来例の湿度センサ装置１００を衣服Ｃに取り付けた際の側面図によれば、衣服Ｃは、筐体１１０の底面１１０ａに接しており、測定部１１１ａと計測用の穴ｈの端部との間には何ら空間を遮る構造は形成されていない。

次に、上述の本実施の形態に係る湿度センサ装置１が備える壁部材１２の高さＨ₁₂（０ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ）をパラメータとした、衣服内の計測湿度と時間との関係についての従来例の湿度センサ装置１００との比較を図７に示す。図７に示すように、横軸は、経過時間（秒）、縦軸は計測された衣服内の湿度（％）を示している。また、図７は、衣服Ｃが濡れている場合（Ｗｅｔ）と衣服Ｃが濡れていない場合（Ｄｒｙ）のそれぞれの状態で計測された衣服内の湿度を示している。

壁部材１２の高さＨ₁₂＝０ｍｍでの湿度の値は、従来例に係る湿度センサ装置１００を用いて計測された衣服内の湿度である。衣服Ｃが濡れていない場合では、従来例（Ｄｒｙ＿０ｍｍ）および本実施の形態に係る湿度センサ装置１（Ｄｒｙ＿３ｍｍ、Ｄｒｙ＿５ｍｍ）いずれの衣服内における計測湿度の値もおおむね同様の値となっている。

一方、衣服Ｃが濡れている場合では、従来例（Ｗｅｔ＿０ｍｍ）においては、計測湿度が１００％近くまで上昇しており、衣服Ｃで気化した水蒸気の影響を大きく受けていることがわかる。本実施の形態に係る湿度センサ装置１（Ｗｅｔ＿３ｍｍ、Ｗｅｔ＿５ｍｍ）でも計測湿度の値の上昇がみられるが、従来例（Ｗｅｔ＿０ｍｍ）と比較して、値の上昇が１０％程度抑えられていることがわかる。

また、本実施の形態に係る湿度センサ装置１において、壁部材１２の高さＨ₁₂が３ｍｍの場合よりも５ｍｍの場合の方が、衣服内の計測湿度の上昇が抑えられている。したがって、壁部材１２の高さＨ₁₂が高いほど、衣服Ｃの布地で気化した水蒸気の影響を抑える効果が高いといえる。

以上説明したように、本実施の形態に係る湿度センサ装置１によれば、湿度センサ１１を収容する筐体１０の底面１０ａから突出し、湿度センサ１１の測定部１１ａの周囲を囲む壁部材１２を備える。そのため、湿度センサ装置１を衣服Ｃの外側に取り付けた場合であっても、布地で発生する水蒸気の混入を防いで、衣服内の湿度をより正確に計測することができる。

また、本実施の形態に係る湿度センサ装置１によれば、湿度センサ１１の測定部１１ａを囲う壁部材１２が、筐体１０の底面１０ａから外方に突出して形成されているので、湿度センサ１１の測定部１１ａが筐体１０の底面１０ａから露出して設けられていても、衣服や生体に触れることなく衣服内の湿度を計測することができる。

以上、本発明の湿度センサ装置における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。

１…湿度センサ装置、１０…筐体、１０ａ…底面、１１…湿度センサ、１１Ａ…ケース、１１Ｂ…センサ素子、１１Ｃ…窓、１１ａ…測定部、１２…壁部材、１３…制御基板、１４…電池、Ｃ…衣服、ｈ…穴。

Claims

衣服と、
前記衣服の内側の湿度を測定する測定部を具備する湿度センサと、
前記衣服に外側から取り付けられる本体であり、前記測定部が当該本体の外部に露出した状態で前記湿度センサを収容する本体と、
前記本体の表面から突出し、前記測定部の周囲を囲み、前記衣服に形成された穴に前記衣服の外側から挿通される壁部材と、を備え、
前記穴に挿通された前記壁部材は、周囲よりも前記衣服の内側に突出する、
ことを特徴とする湿度センサ装置。
請求項１に記載の湿度センサ装置において、
前記壁部材は、前記測定部の外周に接して形成されることを特徴とする湿度センサ装置。
請求項１または２に記載の湿度センサ装置において、
前記測定部は、前記本体の表面から突出し、
前記壁部材は、前記測定部よりさらに突出している
ことを特徴とする湿度センサ装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の湿度センサ装置において、
前記壁部材は、前記本体と一体に形成されていることを特徴とする湿度センサ装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の湿度センサ装置において、
平面視で、前記測定部の外周の形状と前記壁部材の内周の形状とは互いに相似することを特徴とする湿度センサ装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載の湿度センサ装置において、
さらに、前記湿度センサの動作を制御するとともに、前記湿度センサが測定した湿度の値を外部に出力する制御基板と、
この制御基板に電力を供給する電池とを有し、
前記制御基板と前記電池とは、前記本体に収容されている
ことを特徴とする湿度センサ装置。