WO2013125145A1 - 収着発熱性測定装置および収着発熱性測定方法 - Google Patents

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humidified air
measuring
unit
sorption
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寿叙 齋藤
幹也 倉本
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    • G01N25/4846—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation for a motionless, e.g. solid sample
    • G01N25/4853—Details
    • G01N25/486—Sample holders

Definitions

  • the present invention relates to a sorption exotherm measuring device and a sorption exotherm measuring method for measuring the sorption exotherm of a material having an effect of exotherm due to sorption of water molecules.
  • Heat generation by sorption as well known in clothing such as wool is given to synthetic fibers, and the fibers themselves generate heat. Therefore, technology that enhances the heat retention effect is attracting attention. This technique is applied not only to fibers, but also to wicker, woven, knitted or non-woven fabrics. Furthermore, various applications such as processing these with a coating agent in which a powdered sorption exothermic material is dispersed, dispersing in a film, or forming into a sheet or paper have been attempted. Therefore, techniques for appropriately evaluating these sorption heat generation properties are important for promoting the development of products with high added value.
  • a sample collected is prepared, an absolutely dry sample is put into a desiccator, and then left to stand to determine the temperature and humidity of the atmosphere in the desiccator.
  • the temperature and moisture content of the test piece are also stabilized, and then the surface temperature of the sample is measured with a temperature sensor by exposing it to a high humidity atmosphere by opening the lid of the desiccator.
  • Patent Document 1 describes a measuring device and measuring method for a heat-generating material based on heat of adsorption and thermal conductivity. Specifically, it is equipped with a precision rapid thermophysical property measurement unit, a temperature measurement unit, a water supply unit composed of a pump and the like, and an air supply unit. A sorption exothermic measuring device capable of simultaneously measuring thermal conductivity is disclosed.
  • Patent Document 2 describes a heat generation test method and a test apparatus by sorption. Specifically, after the reaction vessel was divided into three sides by two test pieces, one central compartment and two side compartments were provided, and the humidity of these three compartment atmospheres was set as the initial condition. A method is disclosed in which the atmosphere in the central compartment or the side compartment is changed to test conditions, the temperature of two test pieces or the vicinity thereof is measured simultaneously, and the heat generation due to the sorption of the test pieces is evaluated. Yes.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sorption heat generation measuring apparatus and a measuring method with improved accuracy and reproducibility.
  • a sorption exothermicity measuring device comprises: A dry air supply unit; A humidified air supply unit; The dry air supplied from the dry air supply unit or the humidified air supplied from the humidified air supply unit flows in, and the supplied dry air or the supplied humidified air contacts at least a sample to be held.
  • a flow rate adjusting unit that adjusts at least the flow rate of the humidified air out of the dry air or the humidified air flowing into the reaction measuring unit
  • a flow rate measuring unit that measures at least the flow rate of the humidified air out of the dry air or the humidified air flowing into the reaction measuring unit is provided.
  • the sorption exothermic measurement method comprises: A drying step of flowing dry air into the reaction measurement unit holding the sample; After the drying step, a humidifying step of flowing humidified air into the reaction measurement unit holding the sample, A measuring step of measuring a flow rate of humidified air flowing into the reaction measuring unit in the humidifying step; An adjustment step of adjusting the flow rate of the humidified air flowing into the reaction measurement unit measured in the measurement step to a predetermined flow rate; A temperature measurement step of measuring the temperature with a temperature sensor disposed in the vicinity of the sample held in the reaction measurement unit in a state where the flow rate of the humidified air is adjusted in the adjustment step.
  • a sorption heat generation measuring apparatus and a measuring method with improved accuracy and reproducibility are provided.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a sorption heat generation measuring apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an internal arrangement of a reaction measuring device according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a sorption heat generation measuring apparatus according to a second embodiment.
  • 6 is a flowchart showing an example of the operation of sorption heat generation measurement according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a sorption heat generation measuring apparatus according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a sorption heat generation measuring apparatus according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a sorption heat generation measuring apparatus according to Embodiment 1.
  • the sorption exothermicity measuring device 1 mainly includes an air pump 2, a bubbling device 3, a reaction measuring device 4, and a flow rate measuring device 5. These reaction devices are connected by a flow path through which dry air or humidified air flows. Between the flow paths, a switching valve 11 for switching the flow path, a dry air supply system needle valve 12 for adjusting the flow rate of the dry air, and a humidified air supply system needle valve 13 for adjusting the flow rate of the humidified air are provided. ing.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a sorption heat generation measuring apparatus according to Embodiment 1.
  • the sorption exothermicity measuring device 1 mainly includes an air pump 2, a bubbling device 3, a reaction measuring device 4, and a flow rate measuring device 5. These reaction devices are connected by a flow path through which dry air or humidified air flows. Between the flow paths, a switching valve 11 for switching the flow path, a dry air
  • the reaction measuring device 4 includes a first foam heat insulating material 6 on the base of the measuring device, a temperature sensor 7, a sample holder 8 for holding a sample 10, and a second foam heat insulating material 9.
  • the sample 10 refers to a test piece or molded product, for example, a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, a sheet-like product, a film, a paper, a powder molded product, or a clothing or a material obtained by processing these.
  • pretreatment supply of dry air or the like
  • the temperature of the sample 10 when dry air is supplied is measured before supplying humidified air.
  • the process of measuring the temperature of the sample 10 when dry air is supplied is a process using humidified air, which will be described later, except that the switching valve 11 is set so that the flow path passes through the dry air supply system needle valve 12. It is the same. Further, the temperature immediately before the humidified air is supplied may be a measured temperature with dry air. Generally, the flow rate of dry air is not adjusted, and the dry air supply system needle valve 12 may not be provided, or may be set to a constant flow rate. However, as in the case of humidified air described later, the flow rate of dry air may be adjusted using the dry air supply system needle valve 12.
  • the temperature measurement process of the sample 10 when humidified air is supplied will be described.
  • the switching valve 11 is set from the air pump 2 so that the flow path passes through the bubbling device 3 containing water and the humidified air supply system needle valve 13, and the humidified air is caused to flow into the flow rate measuring device 5.
  • the flow rate measuring device 5 measures the flow rate of the humidified air.
  • it is confirmed whether or not the flow rate of the humidified air is in a certain range.
  • the operator may confirm directly by visual observation, and if the operator is out of the certain range, warning information is sent from the flow meter 5 to the worker by means of sound or light. You may be able to.
  • the flow rate within a certain range was measured by sorption exothermic measurement of a standard cloth (which is already used as an evaluation standard for measuring sorption exotherm).
  • the flow rate is within a range in which a reference temperature measurement value can be obtained. If the flow rate of the confirmed humidified air is out of the predetermined range, the humidified air supply system needle valve 13 is manually loosened or closed, for example, and the flow rate of the humidified air is adjusted to be within the predetermined range. To do.
  • the humidified air adjusted to the flow rate in the certain range, or the humidified air that was in the certain range at the time of measurement flows through the base of the reaction measuring device 4 and flows into the inside thereof.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the internal arrangement of the reaction measuring instrument according to the first embodiment.
  • the humidified air that has flowed into the reaction measuring device 4 first contacts the first foam heat insulating material 6 in which the discharge holes 14 are formed.
  • the first foam heat insulating material 6 corresponds to simulated skin when performing the sorption heat generation measurement of the sample 10. Thereafter, the humidified air flows in from the discharge hole 14 and flows out to the surface in the direction opposite to the surface in contact with the first foamed heat insulating material 6.
  • the number of the discharge holes 14 shown in FIG. 2 is four, the said number is not limited.
  • a temperature sensor 7 is disposed on the surface of the first foam insulation 6 in the opposite direction.
  • the temperature sensor 7 is preferably in the form of a film, and is attached to the surface of the first foam heat insulating material 6 with an adhesive tape or the like. Further, the temperature sensing portion of the temperature sensor 7 is disposed so as to contact the sample 10.
  • the sample holder 8 holds the sample 10 sandwiched between the first foam heat insulating material 6 so that the portion that senses the temperature of the temperature sensor 7 contacts the sample 10 at the periphery of the region including the temperature sensor 7. .
  • the sample holder 8 has a cylindrical shape, and the sample 10 is attached to the bottom of the sample holder 8 with a tape or the like.
  • the sample 10 is a test piece such as a clothing article, preferably, the sorption heat generation property is evaluated more precisely by attaching the sample 10 to the bottom so that the temperature sensor 7 is in direct contact with the surface touching the skin. Can do.
  • the inside of the cylindrical shape of the sample holder 8 is arranged in a state where a space is provided from the bottom where the sample 10 adheres and a circular second foam heat insulating material 9 is packed.
  • the 2nd foam heat insulating material 9 is arrange
  • the humidified air flows out from the discharge hole 14 of the first foam heat insulating material 6 into the reaction measuring device 4 having such a configuration, and for example, the humidified air is supplied for about 30 minutes, and the sample is taken at regular intervals.
  • the temperature 10 is measured by the temperature sensor 7.
  • the inflow amount of the humidified air that directly flows into the reaction measuring device 4 is measured and adjusted.
  • the amount of moisture applied per hour can be controlled. As a result, it is possible to obtain a sorption heat generation evaluation result with higher accuracy and improved reproducibility.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a sorption heat generation measuring apparatus according to the second embodiment.
  • the difference between the sorption exothermicity measuring device 1 according to the second embodiment and the sorption exothermicity measuring device 1 according to the first embodiment described above is that the flow rate measuring device 5 and the humidified air are That is, the control unit 15 is provided between the supply system needle valve 13 and the atmosphere air under a certain condition.
  • the temperature of the air supplied from the air pump 2 is constant, which is used to evaluate the sorption heat generation from the temperature measurement. This is preferable because errors are unlikely to occur.
  • the dry air supply system needle valve 12 may be omitted or may be set to a constant flow rate.
  • a measurement method using the sorption heat generation measuring apparatus 1 according to the second embodiment will be described.
  • the temperature measurement process after dry air or humidified air flows into the reaction measuring device 4 is the same as that in the first embodiment. However, there is one point different from the first embodiment in the process before the humidified air flows into the reaction measuring device 4. Details will be described below.
  • the control unit 15 inputs the detected value of the flow rate from the flow rate measuring device 5 and adjusts the humidified air supply system needle valve 13 so that the determined flow rate is obtained. Also, at a predetermined timing, a temperature detection value is input from the temperature sensor 7 and recorded. Although not shown in FIG. 3, all of the air pump 2 and the switching valve 11 may be controlled by the control unit 15 so that air supply and flow path switching can be automatically performed.
  • the pressure difference before and after the squeezing the pressure difference before and after the plate, or the ultrasonic propagation time is measured using a squeezing flow meter (Venturi meter), a differential pressure flow meter, or an ultrasonic flow meter. Then, an electric signal value indicating the flow rate is input.
  • the flow rate can be adjusted by, for example, attaching an actuator to the operation portion of the needle valve and controlling the movement of the actuator.
  • the flow rate measurement and the flow rate adjustment may be realized by any method.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the sorption heat generation measurement according to the second embodiment.
  • dry air is introduced into the reaction measuring device 4 by the dry air supply system (step S101), and for example, the temperature of the sample 10 after 1 to 2 minutes is measured (step S102).
  • the flow path is switched by the switching valve 11 so that humidified air is supplied (step S103).
  • the flow rate of the humidified air is measured by the flow rate measuring device 5 (step S104).
  • step S105 If the flow rate is out of the certain range (step S105; NO), the humidified air supply system needle Information is sent so that the adjustment is automatically performed by the valve 13 (step S106). As described above, the flow rate of the humidified air is appropriately adjusted by the humidified air supply system needle valve 13, and the flow returns to the stage of measuring the flow rate of the humidified air again (step S104).
  • step S105 If the flow rate is within a certain range (predetermined value) (step S105; YES), the temperature of the sample 10 is measured (step S108) if a predetermined time has passed (step S107; YES).
  • the predetermined time is, for example, a cycle for measuring temperature.
  • the predetermined time can be appropriately determined depending on the regulated flow rate, the material of the sample 10 or the atmospheric conditions. If the predetermined time has not elapsed (step S107; NO), the flow returns to the humidified air flow rate measurement stage again (step S104).
  • step S107 When the predetermined time has elapsed (step S107; YES), the temperature of the sample 10 is measured (step S108), and then it is determined whether or not the temperature measurement is finished (step S109). For example, when performing temperature measurement a plurality of times, if the temperature measurement has not been completed a predetermined number of times (or time) (step S109; NO), the flow returns to the humidified air flow rate measurement stage again (step S104). When the temperature measurement for the specified number of times (or time) is finished (step S109; YES), the sorption heat generation measurement is finished.
  • the inflow amount of the humidified air flowing directly into the reaction measuring device 4 is measured as in the first embodiment. Therefore, the amount of moisture applied per unit time can be controlled. As a result, it is possible to obtain a sorption heat generation evaluation result with higher accuracy and improved reproducibility. Moreover, since the control part 15 is also provided, it is simpler and more efficient.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a sorption heat generation measuring apparatus according to the third embodiment.
  • the difference between the sorption exothermic measuring device 1 according to the third embodiment and the sorption exothermic measuring device 1 according to the above-described first embodiment is as follows. That is, a plurality of flow rate measuring devices 5 are provided, and a needle valve 16 is provided between each supply flow path and the flow rate measuring device 5.
  • a measurement method using the sorption heat generation measuring apparatus 1 according to the third embodiment will be described.
  • the temperature measurement process after the dry air or humidified air flows into the plurality of reaction measuring devices 4 is the same as in the first and second embodiments. Further, the measurement of the sorption heat generation property is performed inside the atmospheric air under a certain condition (for example, a constant temperature and humidity chamber), as in the second embodiment. However, there is one point different from the first and second embodiments. Details will be described below.
  • the process until the humidified air is supplied from the bubbling device 3 is the same as the process combining the first and second embodiments. However, after that, the humidified air is divided into a plurality of flow paths, passes through the plurality of needle valves 16, and the flow rate is measured by the flow rate measuring device 5 connected to each needle valve 16.
  • each measured flow rate is within a certain range. If the measured flow rate is out of the certain range, the needle valve 16 connected to the flow rate measuring device 5 that has been out of the certain range. Is manually loosened or closed, and the flow rate of the humidified air is adjusted to obtain a flow rate in the certain range. Humidified air in each flow path adjusted to the flow rate in the certain range flows into the reaction measuring device 4 connected to each needle valve 16 and the flow rate measuring device 5, and the first embodiment described above. The sorption exothermicity is evaluated by the same measurement method as in 1 and 2. The sample 10 measured by each reaction measuring device 4 can be performed using various types of test pieces.
  • the humidified air supply system needle valve 13 may be omitted, or may be set to a constant flow rate. Further, the humidified air supply system needle valve 13 may be used for roughly adjusting the amount of humidified air supplied. Although only four flow paths are illustrated in FIG. 5, the flow paths of the remaining reaction measuring devices 4 are omitted, and the sorption exothermic measurement apparatus 1 shown in FIG. It is possible to perform a piece experiment simultaneously.
  • the inflow amount of the humidified air flowing directly into the reaction measuring device 4 is measured as in the first embodiment. Therefore, the amount of moisture applied per unit time can be controlled. As a result, it is possible to obtain a sorption heat generation evaluation result with higher accuracy and improved reproducibility. Moreover, since the sorption heat generation property can be evaluated for a large number of samples 10 in one operation, it is simpler and more efficient.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a sorption heat generation measuring apparatus according to the fourth embodiment.
  • the difference between the sorption exothermicity measuring apparatus 1 according to the fourth embodiment and the sorption exothermicity measuring apparatus 1 according to the first embodiment described above is that the air pump 2 and the dry air supply system
  • a silica gel filling tube 17 is provided between the flow paths connecting the needle valve 12.
  • the silica gel filling tube 17 is passed through the dry air of the air pump 2, and more The only difference is that the dried air flows into the reaction measuring device 4. That is, the difference between the measured temperature of the sample 10 with dry air and the measured temperature of the sample 10 with humidified air increases. Any substance other than silica gel may be used as long as it absorbs moisture such as calcium chloride.
  • the inflow amounts of the dry air and the humidified air that directly flow into the reaction measuring device 4 are measured and adjusted. Therefore, the moisture application amount per unit time can be controlled. As a result, it is possible to obtain a sorption heat generation evaluation result with higher accuracy and improved reproducibility. Furthermore, since the measurement temperature difference between dry air and humidified air becomes large, it is possible to evaluate the sorption heat generation property with a minute difference.
  • the adjustment of the air flow rate using the dry air supply system needle valve 12, the humidified air supply system needle valve 13 or the needle valve 16 is performed by fine adjustment using the air pump 2 or by adjustment combining these devices. You may substitute. Further, a commercially available valve-equipped flow meter that simultaneously measures and adjusts the air flow rate may be connected. In addition, air flow measurement, adjustment instruments or methods known to those skilled in the art may be utilized.
  • any shape and arrangement may be used as long as the temperature of the test piece can be measured under the same conditions as in the present invention and the sorption heat generation can be evaluated.
  • the air supply system shown in FIG. 5 can be switched and supplied to dry air (20 ° C. ⁇ 40% RH) and humidified air (20 ° C. ⁇ 90% RH) using a manual valve (switching valve 11).
  • the configuration. Dry air (20 ° C. ⁇ 40% RH) is atmospheric air in a constant temperature and humidity chamber.
  • As the flow rate measuring device 5 and the needle valve 16 a commercially available flow meter with a valve as an alternative is used.
  • the inside of the reaction measuring device 4 connected to each will be described.
  • the first foam heat insulating material 6 is a foamed styrene plate having a thickness of 5 to 7 mm, is 50 mm square, has four discharge holes 14 ( ⁇ 5 mm) formed on the circumference of a radius of 10 mm, and functions as simulated skin.
  • the temperature sensor 7 is a film-like thin film temperature sensor, and is fixed to the first foam heat insulating material 6 with a double-sided tape.
  • the sample holder 8 has a plastic cylindrical shape (inner diameter: 40 mm / outer diameter: 50 mm), and a position 2 mm high from the position where the sample 10 is attached is closed with a foamed styrene plate, which is the second foam heat insulating material 9. In some cases, a stagnant air layer is formed.
  • the sample 10 (about 10 cm square) is attached to the bottom of the sample holder 8 with a double-sided tape so as not to be wrinkled. At this time, a surface opposite to the surface of the sample 10 that is a test piece of clothing that touches the skin is attached to the sample holder 8. Thereafter, the sample holder 8 is placed on the surface of the first foam heat insulating material 6 to which the temperature sensor 7 is fixed (see FIGS. 1 and 2).

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Abstract

　収着発熱性測定装置（１）は、主として、乾燥空気を供給するエアポンプ（２）と、乾燥空気を加し加湿空気を供給するバブリング器（３）と、測定を行う試料（１０）に乾燥空気または加湿空気が接触するよう空気が流入する反応測定器（４）と、反応測定器（４）に流入する少なくとも加湿空気の流量を計測する流量計測器（５）とから構成されている。これらの反応機器は、乾燥空気または加湿空気が流れる流路によって繋がれている。さらに、少なくとも加湿空気の流量を調節する加湿空気供給系ニードルバルブ（１３）が備えられている。

Description

収着発熱性測定装置および収着発熱性測定方法
　本発明は、水分子の収着による発熱の効果を有する素材の収着発熱性を測定する、収着発熱性測定装置および収着発熱性測定方法に関する。
　ウール等の衣料でよく知られているような収着による発熱機能（収着発熱性機能；吸収と吸着が同時に行われ、発熱する機能）を合成繊維等に付与し、繊維等自身が発熱して保温効果を高める技術が注目されている。この技術は繊維のみならず、わた状物、織物、編物または不織布等に応用されている。さらに、これらを粉末状収着発熱材料を分散させたコーティング剤で加工したり、フィルムに分散させたり、または、シート状物もしくは紙に成形する等種々の応用も試みられている。そこで、これら収着発熱性を適切に評価する技術は、付加価値の高い商品の開発を促進するためにも重要な事である。
　近年、収着発熱性の試験方法としてよく知られている技術としては、まず、採取した試料を調整し、デシケータ中に絶乾試料を投入、さらに放置してデシケータ中の雰囲気の温度および湿度を安定化させると同時に、試験片の温度および水分率も安定化させ、その後にデシケータの蓋を解放する等して高湿度雰囲気にさらし、温度センサで試料の表面温度を測定する方法が主流である。
　例えば、特許文献１には、吸着熱および熱伝導性による発熱性素材の測定装置および測定方法が記載されている。具体的には、精密迅速熱物性測定部と、温度等を測定する測定部と、ポンプ等から構成される水供給部と、空気供給部とを備えており、吸着熱による上昇温度と見かけの熱伝導性とを同時に測定可能とした収着発熱性の測定装置が開示されている。
　また、特許文献２にも、収着による発熱性試験方法および試験装置が記載されている。具体的には、反応容器を２枚の試験片で側方に三つに仕切り１つの中央隔室および２つの側方隔室を設け、これら３つの隔室内雰囲気の湿度を初期条件にした後、中央隔室内または側方隔室内の雰囲気を試験条件に変更し、２枚の試験片またはその近傍の温度を同時に測定し、試験片の収着による発熱性を評価するという方法が開示されている。
特開２００６－３２９７４６号公報 特開２００３－３３７１１１号公報
　前述した特許文献１に記載されている収着発熱性素材の測定装置および測定方法では、エアポンプ等から構成される水供給部または空気供給部から、直接、水蒸気が測定素材へと供給される。特許文献２において開示されている収着による発熱性試験装置および試験方法でも、空気の湿度が調節される調湿雰囲気供給部から、直接、初期条件湿度または試験条件湿度の空気が試料へと供給される。
　しかし、供給部から流出する空気の湿度を一定としていても、ポンプからチューブまたはバブリング器を通過するにあたり、さらには時間を経過するにあたり、収着発熱性を評価する試料（測定素材）へと接触する際には、当該単位時間当たりの水分付与量（以下、簡単に流量とも言う）が異なり正確な温度測定ができているとは限らない。その結果、当該試料における正確な収着発熱性が評価できているとは限らない。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、より精度と再現性が向上された収着発熱性測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る収着発熱性測定装置は、
　乾燥空気供給部と、
　加湿空気供給部と、
　前記乾燥空気供給部から供給される乾燥空気、または前記加湿空気供給部から供給される加湿空気が流入し、保持する試料に前記供給される乾燥空気または前記供給される加湿空気が接触する、少なくとも１つの反応測定部と、
　前記反応測定部に流入する前記乾燥空気または前記加湿空気のうち、少なくとも前記加湿空気の流量を調節する流量調節部と、
　前記反応測定部に流入する前記乾燥空気または前記加湿空気のうち、少なくとも前記加湿空気の流量を測る流量計測部とを備えることを特徴とする。
　上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る収着発熱性測定方法は、
　試料を保持する反応測定部に乾燥空気を流入する乾燥工程と、
　前記乾燥工程の後に、前記試料を保持する反応測定部に加湿空気を流入する加湿工程と、
　前記加湿工程で、前記反応測定部に流入する加湿空気の流量を計測する計測工程と、
　前記計測工程で計測する前記反応測定部に流入する加湿空気の流量を、定めた流量に調節する調節工程と、
　前記調節工程で前記加湿空気の流量を調節した状態において、前記反応測定部に保持された試料の近傍に配置される温度センサで、温度を計測する温度計測工程とを備えることを特徴とする。
　本発明によれば、より精度と再現性が向上された収着発熱性測定装置および測定方法が提供される。
実施の形態１に係る収着発熱性測定装置を示す概要構成図である。 実施の形態１に係る反応測定器の内部配置を示す斜視図である。 実施の形態２に係る収着発熱性測定装置を示す概要構成図である。 実施の形態２に係る収着発熱性測定の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る収着発熱性測定装置を示す概要構成図である。 実施の形態４に係る収着発熱性測定装置を示す概要構成図である。
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係る収着発熱性測定装置を示す概要構成図である。図１に示すように、収着発熱性測定装置１は、主として、エアポンプ２とバブリング器３と反応測定器４と流量計測器５とから構成されている。これらの反応機器は、乾燥空気または加湿空気が流れる流路によって繋がれている。流路の間には、流路を切り替えるための切替バルブ１１、乾燥空気の流量を調節する乾燥空気供給系ニードルバルブ１２、および加湿空気の流量を調節する加湿空気供給系ニードルバルブ１３が備えられている。図１では、切替バルブ１１は、空気がエアポンプ２、バブリング器３および加湿空気供給系ニードルバルブ１３を流れる方向に、設定されていることを示す。反応測定器４は、測定器の土台上の第１の発泡断熱材６と、温度センサ７と、試料１０を保持する試料ホルダ８と、第２の発泡断熱材９とから構成されている。
　当該収着発熱性測定装置１を用いる試料１０の収着発熱性を測定する方法について、詳細に説明する。試料１０は、例えば、繊維を用いた織物、編み物、不織布、シート状物、フィルム、紙もしくは粉末成型品、または、これらを加工した衣料もしくは資材等の、試験用の断片または成型物をいう。測定の前に、好ましくは、収着発熱性測定装置１の前処理（乾燥空気の供給等）を行っておく。また、好ましくは、加湿空気を供給する前に、乾燥空気が供給された場合での試料１０の温度を測定しておく。
　乾燥空気が供給された場合での試料１０の温度測定過程は、流路が乾燥空気供給系ニードルバルブ１２を通る方向となるよう切替バルブ１１を設定することを除き、後述する加湿空気での過程と同様である。また、加湿空気が供給される直前の温度を乾燥空気での測定温度としてもよい。一般的に、乾燥空気については流量を調節せず、乾燥空気供給系ニードルバルブ１２は無くても構わないし、一定の流量に設定しておいてもよい。しかし、後述する加湿空気の場合と同様に、乾燥空気についても乾燥空気供給系ニードルバルブ１２を用いて流量を調節しても構わない。
　加湿空気が供給された場合での試料１０の温度測定過程について説明する。エアポンプ２から、流路が水を含有しているバブリング器３および加湿空気供給系ニードルバルブ１３を通る方向となるよう切替バルブ１１を設定し、加湿空気を流量計測器５に流入させる。流量計測器５では、加湿空気の流量が計測される。ここで、当該測定方法では、加湿空気の流量がある一定の範囲の流量となっているか否かを確認する。当該確認過程では、例えば、作業者が直接目視にて確認してもよいし、当該一定の範囲から外れていた場合、流量計測器５から音または光等の手段により作業者へ警告情報が送られるようになっていてもよい。
　ある一定の範囲の流量（定めた値とも言う）とは、予め基準とする標準布（既に、収着発熱性を測定されている評価の基準となるもの）の収着発熱性測定を行った際に、基準の温度測定値が得られる範囲の流量である。確認した加湿空気の流量が当該一定の範囲から外れていた場合、加湿空気供給系ニードルバルブ１３を、例えば手動にて緩め、または閉め、加湿空気の流量を当該一定の範囲の流量となるよう調節する。このように当該一定の範囲の流量に調節された加湿空気、または計測された時点で当該一定の範囲の流量であった加湿空気は、反応測定器４の土台を通り、その内部へ流入する。
　図２は、実施の形態１に係る反応測定器の内部配置を示す斜視図である。図２に示すように、反応測定器４の内部へ流入した加湿空気は、まず、吐出穴１４が形成されている第１の発泡断熱材６に接触する。第１の発泡断熱材６は、試料１０の収着発熱性測定を行うに当たり、模擬皮膚に相当するものである。その後、加湿空気は吐出穴１４から流入し、第１の発泡断熱材６において接触した面の反対方向の面へと流出する。なお、図２に示す吐出穴１４の数は４個であるが、当該数は限定されない。
　図２に示すように、第１の発泡断熱材６の当該反対方向の面には、温度センサ７が配置されている。温度センサ７は、好ましくはフィルム状であり、第１の発泡断熱材６の面上に粘着テープ等によって貼付されている。また、温度センサ７の温度を感知する部分は、試料１０に接触するよう配置されている。
　試料ホルダ８は、温度センサ７を含む領域の周縁で、試料１０に温度センサ７の温度を感知する部分が接触するよう、第１の発泡断熱材６とで挟んで試料１０を保持している。図２に示すように、例えば、試料ホルダ８は円筒状の形状をしており、その底部に試料１０がテープ等で付着している。試料１０が衣料品等の試験片の場合、好ましくは、肌に触れる面に温度センサ７が直接接触するよう、試料１０を底部に付着させることによって、より精密に収着発熱性を評価することができる。
　試料ホルダ８の円筒状の形状の内部には、試料１０が付着している底部から空間をおき、円形状の第２の発泡断熱材９が詰められた状態で配置されている。詳細には、第２の発泡断熱材９は、第１の発泡断熱材６に対向した状態で配置されている。
　このような構成となっている反応測定器４の内部に、第１の発泡断熱材６の吐出穴１４から加湿空気が流出し、例えば３０分間程度加湿空気を供給しながら、一定時間ごとに試料１０の温度を温度センサ７によって測定する。
　なお、乾燥空気または加湿空気が第１の発泡断熱材６の吐出穴１４から流出している際には、図１に示すように、第１の発泡断熱材６と対向する第２の発泡断熱材９とによって試料１０は挟まれており、通気による放熱が発生しにくい条件にて、精密に温度が測定されるようになっている。そのため、例えば前述したような衣料品の試験片である試料１０の肌に触れる面を直接温度測定する状況下の場合、実際に衣料を着用した状況下と類似した評価を行うことが可能である。
　最後に、試料１０での乾燥空気または加湿空気にて測定された温度差（測定時の平均温度または最高到達温度等による温度差）により、当該試料１０の収着発熱性を評価することが可能となる。同条件下での同じ試料１０において、温度差にばらつきがある場合には追試を行い異常値を除くことが好ましい。
　このように、本実施の形態１に係る収着発熱性測定装置１を用いた測定方法では、反応測定器４の内部へ直接流入する加湿空気の流入量を計測、調節しているため、単位時間あたりの水分付与量を制御することができる。その結果、より精度が良く再現性が向上した収着発熱性の評価結果を出すことが可能となる。
　（実施の形態２）
　図３は、実施の形態２に係る収着発熱性測定装置を示す概要構成図である。図３に示すように、本実施の形態２に係る収着発熱性測定装置１と、前述の実施の形態１に係る収着発熱性測定装置１との差異は、流量計測器５と加湿空気供給系ニードルバルブ１３との間に、制御部１５が備わっていることと、一定条件の雰囲気空気内部に配置されていることである。
　収着発熱性測定を一定条件の雰囲気空気内部（例えば、恒温恒湿室内等）で行うと、エアポンプ２から供給される空気の温度が一定であり、温度測定からの収着発熱性の評価に誤差が出にくいため好ましい。乾燥空気供給系ニードルバルブ１２は無くても構わないし、一定の流量に設定しておいてもよい。
　本実施の形態２に係る収着発熱性測定装置１を用いた測定方法について説明する。乾燥空気または加湿空気が反応測定器４に流入した後の温度測定の過程については、前述の実施の形態１と同様である。しかし、加湿空気が反応測定器４に流入する前の過程において、前述の実施の形態１とは異なる点が１点存在する。以下、詳細に説明する。
　当該異なる点とは、流量計測器５で加湿空気の流量が計測され、流量がある一定の範囲の流量となっているか否か、さらにはその後の判断を制御部１５が行うことである。この差異を踏まえ、詳細の過程は前述の実施の形態１と同様であることから、本実施の形態２に係る収着発熱性測定の方法をフローチャート形式にて簡単に解説する。
　制御部１５は、流量計測器５から流量の検出値を入力し、定めた流量になるように、加湿空気供給系ニードルバルブ１３を調節する。また、所定のタイミングで、温度センサ７から温度の検出値を入力して記録する。なお、図３には示されていないが、エアポンプ２および切替バルブ１１についても全て制御部１５によって制御し、自動的に空気の供給および流路の切り替えを行えるようにしても構わない。
　流量を検出するには、例えば、しぼり流量計（ベンチュリ計）、差圧式流量計または超音波流量計などを用いて、しぼり前後の圧力差、プレート前後の圧力差または超音波伝播時間などを計測し、流量を示す電気的信号の値を入力する。流量を調節するには、例えば、ニードルバルブの操作部にアクチュエータをつけて、アクチュエータの動きを制御することによって、調節することができる。その他、流量の計測、流量の調節をどのような方法で実現しても構わない。
　図４は、実施の形態２に係る収着発熱性測定の動作の１例を示すフローチャートである。まず、図４に示すように、乾燥空気供給系により反応測定器４の内部に乾燥空気を流入し（ステップＳ１０１）、例えば１～２分間後の試料１０の温度を測定する（ステップＳ１０２）。次いで、加湿空気が供給されるよう切替バルブ１１により流路を切り替える（ステップＳ１０３）。そして、加湿空気の流量を流量計測器５によって測定する（ステップＳ１０４）。ここで、制御部１５のシステムにおいて、流量がある一定の範囲であるか否かを判断し（ステップＳ１０５）、当該一定の範囲から外れていた場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、加湿空気供給系ニードルバルブ１３にて調節が自動に行われるよう情報が送られる（ステップＳ１０６）。このように、加湿空気供給系ニードルバルブ１３にて、適宜、加湿空気の流量が調節され、再度、加湿空気の流量測定の段階へ戻る（ステップＳ１０４）。
　流量がある一定の範囲（定めた値）であった場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、所定時間経過していれば（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、試料１０の温度を測定する（ステップＳ１０８）。所定時間は、例えば、温度を計測する周期である。所定時間は、調節流量、試料１０の素材または雰囲気状況下等により、適宜決定することができる。所定時間が経過していない場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、再度、加湿空気の流量測定の段階へ戻る（ステップＳ１０４）。
　所定時間が経過した場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、試料１０の温度を測定し（ステップＳ１０８）、次いで、温度測定は終了か否かを判断する（ステップＳ１０９）。例えば、複数回温度測定を行う場合は、規定の回数（または時間）の温度測定が終了していない場合（ステップＳ１０９；ＮＯ）、再度、加湿空気の流量測定の段階へ戻る（ステップＳ１０４）。規定した回数（または時間）の温度測定を終了した場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、当該収着発熱性測定を終了する。
　このように、本実施の形態２に係る収着発熱性測定装置１を用いた測定方法では、実施の形態１と同様に、反応測定器４の内部へ直接流入する加湿空気の流入量を計測、調節しているため、単位時間あたりの水分付与量を制御することができる。その結果、より精度が良く再現性が向上した収着発熱性の評価結果を出すことが可能となる。また、制御部１５も備わっているため、より簡易で効率的である。
　（実施の形態３）
　図５は、実施の形態３に係る収着発熱性測定装置を示す概要構成図である。図５に示すように、本実施の形態３に係る収着発熱性測定装置１と、前述の実施の形態１に係る収着発熱性測定装置１との差異は、全体として反応測定器４および流量計測器５を複数備えていることと、それぞれの供給流路と流量計測器５との間にニードルバルブ１６を備えていることである。
　本実施の形態３に係る収着発熱性測定装置１を用いた測定方法について説明する。乾燥空気または加湿空気が複数の反応測定器４に流入した後の温度測定の過程については、前述の実施の形態１および２と同様である。また、当該収着発熱性測定を、一定条件の雰囲気空気内部（例えば、恒温恒湿室内等）で行うことについては、前述の実施の形態２と同様である。しかし、前述の実施の形態１および２とは異なる点が１点存在する。以下、詳細に説明する。
　本実施の形態３に係る収着発熱性の測定方法において、加湿空気がバブリング器３から供給されるまでの過程は、前述の実施の形態１および２を組み合わせた工程と同様である。しかし、その後、加湿空気は複数の流路に分かれ、複数のニードルバルブ１６を通過し、それぞれのニードルバルブ１６と繋がっている流量計測器５により流量が測定される。
　それぞれの測定された流量が、ある一定の範囲の流量となっているか否かを確認し、当該一定の範囲から外れていた場合、流量が外れていた流量計測器５と繋がっているニードルバルブ１６を、例えば手動にて緩め、または閉め、加湿空気の流量を調節し、当該一定の範囲の流量とする。当該一定の範囲の流量に調節されたそれぞれの流路での加湿空気は、それぞれのニードルバルブ１６および流量計測器５と繋がっている反応測定器４の内部へ流入し、前述の実施の形態１および２と同様の測定方法にて収着発熱性が評価される。それぞれの反応測定器４で測定される試料１０は、様々な種類の試験片で行うことが可能である。
　本実施の形態３の場合、乾燥空気供給系ニードルバルブ１２はもちろん、加湿空気供給系ニードルバルブ１３も無くても構わないし、一定の流量に設定しておいてもよい。また、加湿空気供給系ニードルバルブ１３は、大まかな加湿空気の供給量の調節に使用してもよい。なお、図５では４つの流路しか描かれていないが、残りの反応測定器４の流路は省略されており、実際の図５に示す収着発熱性測定装置１では最大１６種類の試験片の実験を同時に行うことが可能である。
　このように、本実施の形態３に係る収着発熱性測定装置１を用いた測定方法では、実施の形態１と同様に、反応測定器４の内部へ直接流入する加湿空気の流入量を計測、調節しているため、単位時間あたりの水分付与量を制御することができる。その結果、より精度が良く再現性が向上した収着発熱性の評価結果を出すことが可能となる。また、１度の作業で多数の試料１０について収着発熱性を評価できるため、より簡易で効率的である。
　（実施の形態４）
　図６は、実施の形態４に係る収着発熱性測定装置を示す概要構成図である。図６に示すように、本実施の形態４に係る収着発熱性測定装置１と、前述の実施の形態１に係る収着発熱性測定装置１との差異は、エアポンプ２と乾燥空気供給系ニードルバルブ１２とを繋ぐ流路の間にシリカゲル充填管１７を備えていることである。
　本実施の形態４に係る収着発熱性測定装置１を用いた測定方法では、前述の実施の形態１に係る測定方法と比較すると、エアポンプ２の乾燥空気にシリカゲル充填管１７を通過させ、より乾燥させた空気を反応測定器４に流入させる点のみにおいて異なる。すなわち、乾燥空気での試料１０の測定温度と、加湿空気での試料１０の測定温度との差が大きくなる。なお、シリカゲル以外の物質でも塩化カルシウム等の水分を吸収する物質であればどのようなものでも構わない。
　このように、本実施の形態４に係る収着発熱性測定装置１を用いた測定方法では、反応測定器４の内部へ直接流入する乾燥空気および加湿空気の流入量を計測、調節しているため、単位時間あたりの水分付与量を制御することができる。その結果、より精度が良く再現性が向上した収着発熱性の評価結果を出すことが可能となる。さらに、乾燥空気でと加湿空気とでの測定温度差が大きくなるため、微小な差異の収着発熱性の評価についても行うことが可能となる。
　本発明は、上記発明の実施の形態および下記実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。例えば、前述の実施の形態１ないし４の要素を組み合わせた形態も本発明に含まれる。
　また、乾燥空気供給系ニードルバルブ１２、加湿空気供給系ニードルバルブ１３もしくはニードルバルブ１６を用いた空気の流量の調節は、エアポンプ２を用いた微調整によって、または、これらの機器を組み合わせた調節によって代替しても構わない。さらには、空気流量の計測と調節とを同時に行う市販のバルブ付流量計を接続しても構わない。その他、当該技術分野の当業者に公知である空気流量の計測、調節器具または方法を利用してもよい。
　なお、図１ないし３、５および６に示す収着発熱性測定装置１または反応測定器４の構成器具の形状および配置等は１例である。本発明と同様の条件にて試験片の温度を測定可能であり、収着発熱性の評価も可能であればどのような形状および配置等でも構わない。
　（具体例）
　以下、前述の図５において示した好ましい形態を、具体例にて説明する。
　図５に示す空気供給系統を、市販の機器を用い、手動バルブ（切替バルブ１１）により乾燥空気（２０℃×４０％ＲＨ）と加湿空気（２０℃×９０％ＲＨ）とに切替供給可能な構成とする。乾燥空気（２０℃×４０％ＲＨ）は、恒温恒湿室の雰囲気空気である。それぞれの流量計測器５およびニードルバルブ１６は、代替となる市販のバルブ付流量計を使用する。
　それぞれに接続された反応測定器４の内部について説明する。第１の発泡断熱材６は、厚さ５～７ｍｍの発泡スチレン板で５０ｍｍ角であって、半径１０ｍｍの円周上に４つの吐出穴１４（Φ５ｍｍ）が形成され、模擬皮膚として機能する。温度センサ７はフィルム状の薄膜温度センサで、両面テープにて第１の発泡断熱材６に固定される。試料ホルダ８は、プラスチック製の円筒状（内径４０ｍｍ／外径５０ｍｍ）で、試料１０を付着する位置から高さ２ｍｍの位置を第２の発泡断熱材９である発泡スチレン板で塞ぎ、測定の際には滞留空気層を形成させる。また、試料１０（１０ｃｍ角程度）の付着は試料ホルダ８の底部に両面テープにてしわを付けないよう付着させる。この際、衣料品の試験片である試料１０の肌に触れる面とは逆の面を試料ホルダ８に付着させる。その後、試料ホルダ８を温度センサ７が固定された第１の発泡断熱材６の面上に置く（図１および２参照）。
　本発明は、上記発明の実施の形態および具体例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
　本明細書の中で明示した公開特許公報の内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
　本出願は、２０１２年２月２４日に出願された日本国特許出願２０１２－０３９２６０号に基づく。本明細書中に、日本国特許出願２０１２－０３９２６０号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
　　１　収着発熱性測定装置
　　２　エアポンプ
　　３　バブリング器
　　４　反応測定器
　　５　流量計測器
　　６　第１の発泡断熱材
　　７　温度センサ
　　８　試料ホルダ
　　９　第２の発泡断熱材
　１０　試料
　１１　切替バルブ
　１２　乾燥空気供給系ニードルバルブ
　１３　加湿空気供給系ニードルバルブ
　１４　吐出穴
　１５　制御部
　１６　ニードルバルブ
　１７　シリカゲル充填管

Claims (8)

  1. 　乾燥空気供給部と、
    　加湿空気供給部と、
    　前記乾燥空気供給部から供給される乾燥空気、または前記加湿空気供給部から供給される加湿空気が流入し、保持する試料に前記供給される乾燥空気または前記供給される加湿空気が接触する、少なくとも１つの反応測定部と、
    　前記反応測定部に流入する前記乾燥空気または前記加湿空気のうち、少なくとも前記加湿空気の流量を調節する流量調節部と、
    　前記反応測定部に流入する前記乾燥空気または前記加湿空気のうち、少なくとも前記加湿空気の流量を測る流量計測部と、
    　を備えることを特徴とする、収着発熱性測定装置。
  2. 　前記収着発熱性測定装置は、複数の前記反応測定部を備え、
    　前記流量調節部は、前記反応測定部ごとに独立に前記加湿空気の流量を調節し、
    　前記流量計測部は、前記反応測定部ごとに独立に前記加湿空気の流量を計測する、
    　ことを特徴とする、請求項１に記載の収着発熱性測定装置。
  3. 　前記反応測定部は、
    　前記流入する乾燥空気または前記加湿空気が一方の面から流入し他方の面に流出する吐出穴が形成され、断熱材から構成される第１の層と、
    　前記第１の層の前記乾燥空気または前記加湿空気が流出する面に配置された温度センサと、
    　前記温度センサを含む領域の周縁で、前記試料を前記第１の層とで挟んで保持する試料ホルダと、
    　前記温度センサを含む領域で試料を介在して前記第１の層に対向して配置され、断熱材から構成される第２の層と、
    　を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の収着発熱性測定装置。
  4. 　前記流量計測部で計測する流量が、定めた値になるように、前記流量調節部を調節する制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の収着発熱性測定装置。
  5. 　前記流量計測部で計測する流量が、定めた値になるように、前記流量調節部を調節する制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載の収着発熱性測定装置。
  6. 　試料を保持する反応測定部に乾燥空気を流入する乾燥工程と、
    　前記乾燥工程の後に、前記試料を保持する反応測定部に加湿空気を流入する加湿工程と、
    　前記加湿工程で、前記反応測定部に流入する加湿空気の流量を計測する計測工程と、
    　前記計測工程で計測する前記反応測定部に流入する加湿空気の流量を、定めた流量に調節する調節工程と、
    　前記調節工程で前記加湿空気の流量を調節した状態において、前記反応測定部に保持された試料の近傍に配置される温度センサで、温度を計測する温度計測工程とを備えることを特徴とする、収着発熱性測定方法。
  7. 　前記反応測定部は、前記加湿空気が一方の面から流入し他方の面に流出する吐出穴が形成され、断熱材から構成される第１の層を有し、
    　前記温度計測工程では、前記反応測定部が有する前記第１の層の加湿空気が流出する面に配置された温度センサで温度を計測することを特徴とする、請求項６に記載の収着発熱性測定方法。
  8. 　前記調節工程では、予め計測された基準となる標準布が規定の温度上昇特性になる場合の流量に調節することを特徴とする、請求項６または７に記載の収着発熱性測定方法。
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