JP3121969U

JP3121969U - 熱及び水蒸気抵抗測定装置

Info

Publication number: JP3121969U
Application number: JP2006001769U
Authority: JP
Inventors: 寿叙斉藤
Original assignee: 財団法人日本化学繊維検査協会
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2016-03-13

Abstract

【課題】衣服等の繊維製品等を構成する材料の定常状態での熱及び水蒸気抵抗とを誤差少なく簡便に測定する装置を提供する。
【解決手段】測定部が水平に設けた多孔性金属板と、上方に開放した注水路を有しかつ上記多孔性金属板の下面に接して固定されかつ加熱手段を内蔵した金属ブロックと、この金属ブロックの温度制御装置と、金属ブロック加熱電力測定装置と、上記注水路に水を供給する注水装置とを備え、この注水装置は上記注水路に連通させた水位制御水槽と、この水位制御水槽に給水するための給水装置とを具備する。
【選択図】図１

Description

本考案は、熱及び水蒸気抵抗を測定する装置に関し、詳しくは繊維製品等の定常状態での熱及び水蒸気の移動特性を測定する装置に関し、さらに詳しくは繊維製品等の定常状態での熱及び水蒸気抵抗を誤差少なく測定する装置に関するものである。

一般に、衣服等の繊維製品等を設計する場合に、衣服等の快適性は重要な評価指標である。その快適性の中で最も基本的でかつ重要な特性は、熱と水分の移動に関係する特性である。衣服等を実際に着用した際の快適性は、人体の皮膚と衣服とで形成される空間内の温度と湿度とが大きく影響し、それぞれをいわゆる快適域内に制御することが重要である。これを達成するための測定技術を、衣服等の繊維製品等を構成する材料の設計から衣服等の試作まで段階的に大分類すると、まず第１ステップとして衣服等の繊維製品等を構成する材料の定常状態での熱及び水蒸気の移動特性を誤差少なく測定する技術、第２ステップとして模擬皮膚と衣服等の繊維製品等を構成する材料とで形成する空間内の熱及び水蒸気の移動特性を誤差少なく測定する技術、第３ステップとして模擬人体と衣服等の繊維製品等とで形成する空間内の熱及び水蒸気の移動特性を誤差少なく測定する技術が必要であり、またこれらの結果と実際に着用した際の熱及び水蒸気の移動特性または快適感とを対比させることが重要である。

また一般に、熱の移動特性としては、例えば熱抵抗、クロー値、放散熱損失量、保温率、温度等がある。また水蒸気の移動特性としては、水蒸気抵抗、水蒸気通過量、透湿度、湿度等がある。これら熱及び水蒸気の移動特性は、例えば温度では℃、湿度では％ＲＨなどというように、異なる測定単位系で測定することが簡便で、別々の測定装置で測定されることが多い。しかしながら、このように異なる測定単位系で測定した熱及び水蒸気の移動特性は、その各々が全体の系に及ぼす効果を相互に比較して材料を最適設計するのが困難であり、工夫が必要である。本考案者はその一つの解として、熱及び水蒸気の移動をエネルギーの移動と考え、熱及び水蒸気抵抗を特性として選ぶべきであると考えるに至った。

これを具体的に説明すると、前記第１ステップに相当する従来法の定常状態での熱の移動特性に関係する試験方法としては、例えばＪＩＳＬ１０９６（一般織物試験方法、１９９９）の第８．２８．１項に記載されている保温性Ａ法（恒温法）が公知である。この技術は、上部が開放されたフード内の下部に設けられ、かつ周囲を熱ガードで囲まれた恒温発熱体の上部の金属板表面に試験片を取り付け、低温度の外気に向かって流れ出す熱量が一定となり、発熱体の表面温度が一定値を示すようになってから２時間後に試験片を透過して放散される熱損失を求め、これと試験片のない裸状のままで同様の温度差及び時間に放散される熱損失とから保温率を計算によって求めるものである。この方法は熱の移動特性を測定するには優れた技術であるが、水蒸気の移動特性を誤差少なく測定する技術は何ら開示も示唆もしていない。

また前記第１ステップに相当する定常状態での水蒸気の移動特性に関係する試験方法としては、例えばＪＩＳＬ１０９９（繊維製品の透湿度試験方法、１９９３）に記載されている方法が公知である。その一例は、予め約４０℃に温めた透湿カップに吸湿剤を入れ、試験片の表面を吸湿剤に向けて透湿カップに載せて固定してシールして試験体とし、この試験体を温度４０±２℃、湿度（９０±５）％ＲＨの恒温恒湿装置内の試験片上約１ｃｍ上部の風速が０．８ｍ／ｓを越えない位置に置き、１時間後に試験体を取り出して直ちに質量を測定し、測定後に再び試験体を恒温恒湿装置内の同位置に置き、１時間後に試験体を取り出して直ちに質量を測定し、繊維製品の試験片を通過した水蒸気の質量をその繊維製品１ｍ^２・１時間当たりに換算するものである。この方法は繊維製品の試験片を通過した水蒸気の質量を測定するには優れた技術であるが、熱の移動特性を測定する技術は何ら開示も示唆もしていない。

上記２例で得られた熱損失や保温率と、通過水蒸気量とは測定装置も単位も異なるので、それら特性の相互比較はできず、相互に比較して材料を最適設計できる熱及び水蒸気抵抗を求めることはできない。

一方、前記第２ステップに相当する、同一の測定装置を使用し、衣服等を構成する材料の熱及び水蒸気の移動特性を測定する装置や方法に関係する研究は従来から多数行われている。例えば函体の上面に模擬皮膚を設けると共に、この函体内に水を入れておき、ヒーターで加温することにより、発生蒸気を模擬皮膚の上面から放出させるように構成した人工的な発汗を行う装置が開示されている（特許文献１）。しかしながらこの装置では、発汗量の制御は函体内の水温を上げるしか他に方法はないので、この装置で透過水蒸気量と温度を別々に制御することは困難であり衣服等を着用した環境条件から大きく異なるとともに、前記第１ステップに相当する技術ではなく、かつ相互に比較できる熱及び水蒸気の移動特性や、相互に比較できる熱及び水蒸気抵抗を求めることは困難である。

また前記第２ステップに相当する、外部から函体内に導入された水蒸気を函体の任意の面に設けられた水蒸気透過性膜または水蒸気透過性板から放出させるにあたり、函体内部の温度及び湿度の調節によって放散水蒸気の量及び温度を制御できる装置が提案されている（特許文献２）。しかしながらこの装置では、水蒸気透過性膜の孔から放散される水蒸気には空気の流れが伴うため、実際の人体の発汗作用と異なり、衣服等を着用した環境条件から大きく異なるとともに、前記第１ステップに相当する技術ではなく、相互に比較できる熱及び水蒸気の移動特性や、相互に比較できる熱及び水蒸気抵抗を求めることは困難である。

また近年では、前記第２ステップに相当する、改良された衣服内気候シミュレーション装置が開発されている。例えば、多孔質材料からなる模擬皮膚、発汗孔を有する基体及びこの基体に熱を供給する熱源部を備えた発汗手段と、前記発汗孔に水を供給する送水手段と、前記熱源部から前記基体に供給する熱量を制御する熱量制御手段と、前記模擬皮膚に近接した上面に試料を伸展固定する試料固定手段と、前記模擬皮膚と前記試料との間の空隙内の温度及び湿度を測定する空隙温湿度センサとを備え、前記送水手段から前記発汗孔への送水量を制御する送水量制御手段を有する装置を使用し、人体の運動状態を模擬して送水を間欠的に行う衣服内気候シミュレーション技術が開示されている（特許文献３）。この技術は非定常状態での人体の運動状態を模擬し、模擬皮膚と衣服等を構成する材料とで形成する空間内の熱及び水蒸気の移動の結果としての温度及び湿度を、衣服を実着用して運動した時の皮膚と衣服等を構成する材料とで形成する空間内の温度及び湿度とよく対応させて測定できるという点で優れている。さらに上記の各発汗孔と送水手段とをチューブで直結し、基体中の各発汗孔から約０．０１ｃｃ／ｍｉｎ程度（基体に供給される全発汗量として２４５ｇ／（ｍ^２×ｈｒ）程度）の微量の水を均一に吐出させ、多孔の模擬皮膚で水を拡散させ、均一な水蒸気として放出できる点でも優れている。しかしながらこの装置では各発汗孔とチューブとを接続部する必要から基体の構造が複雑になり、発汗孔の数にも上限が生じ、またチューブの内径が小のためスケールの沈着による圧力損失増大による吸水量の誤差が生じやすいので改良が望まれるほか、この技術は前記第１ステップに相当する技術ではなく、また模擬皮膚と試料との空間の温湿度を測定するので、相互に比較できる熱及び水蒸気の移動特性や、相互に比較できる熱及び水蒸気抵抗を求めることは困難である。

これに類似の技術として、発熱性部材及び塩化ビニル樹脂、シリコーン、ゴム及びアクリル樹脂からなるグループから選択される低熱伝導性部材をこの順に積層してなる模擬皮膚からなり、例えば医療用プラスチックシリンジを使用して各発汗孔に独立して体温の水溶液を一定連続的かつ可変に供給可能な水溶液供給手段を付加した装置で、模擬皮膚の表面温度や衣服内環境を測定する技術が開示されている（特許文献４）。この技術は人間の発汗、発熱状態を人工的に発現させ、模擬皮膚の発汗孔からの気体状及び液状・玉状の発汗を安定的かつ容易に制御でき、皮膚からの放熱及び皮膚温度を精度良く再現でき、この装置を使用することにより人体が衣服を着用したときの衣服内環境を精度良く再現できる点で優れている。しかしながらこの装置では各発汗孔とチューブとを接続部する必要から基体の構造が複雑になり、発汗孔の数にも上限が生じ、またチューブの内径が小のためスケールの沈着による圧力損失増大による吸水量の誤差が生じやすいので改良が望まれるほか、この技術は前記第１ステップに相当する技術ではなく、また低熱伝導性部材を模擬皮膚として用いているので、衣服等の繊維製品等を構成する材料の熱抵抗を求めることはできず、水蒸気抵抗を求めることは困難である。

特開昭５８−２１１６４号公報特公平４−６０１２号公報特開２００３−４９３１１号公報特開２００３−１６７５１０号公報

本考案の目的は、衣服等の繊維製品等を構成する材料の設計を容易にするために、定常状態での熱の移動特性と水蒸気の移動特性とを相互に比較できる特性とし、それらを誤差少なく簡便に測定する装置を提供することである。より具体的には、熱の移動と水蒸気の移動の両者ともエネルギーの移動ととらえ、衣服等の繊維製品等を構成する材料の定常状態での熱及び水蒸気抵抗とを誤差少なく簡便に測定する装置を提供することである。

本考案は第１に、熱及び水蒸気抵抗を測定する装置であって、その測定部が水平に設けた多孔性金属板と、上方に開放した注水路を有しかつ上記多孔性金属板の下面に接して固定されかつ加熱手段を内蔵した金属ブロックと、この金属ブロックの温度制御装置と、金属ブロック加熱電力測定装置と、上記注水路に水を供給する注水装置とを備え、この注水装置は上記注水路に連通させた水位制御水槽と、水位制御水槽に給水するための給水装置とを具備する。

本考案は第２に、水平に設けた多孔性金属板と、上方に開放した注水路を有しかつ上記多孔性金属板の下面に接して固定されかつ加熱手段を内蔵した金属ブロックと、この金属ブロックの温度制御装置と、金属ブロック加熱電力測定装置と、上記注水路に水を供給する注水装置とを備え、この注水装置は上記注水路に連通させた水位制御水槽と、水位制御水槽に給水するための給水装置とを具備する熱及び水蒸気ガードを測定部の周囲に有する。

好ましい態様において、本考案の装置は次の構成を有する。
（１）水位制御水槽が水路と水平関係にある位置に配されている。
（２）水位制御水槽に水位検出センサを設けて給水装置を制御する。
（３）水位制御水槽を傾斜させて設ける。
（４）試験用風洞の中に測定部と熱及び水蒸気ガードを組み込む。
（５）恒温恒湿槽の中に測定部、または測定部と熱及び水蒸気ガード、または試験用風洞の中に測定部と熱及び水蒸気ガードを組み込んだ試験用風洞を設ける。

本考案により、衣服等の繊維製品等を構成する材料の定常状態での熱及び水蒸気抵抗とを誤差少なく簡便に測定する装置を提供することができる。

本考案において、被測定物質の典型例は衣服等の繊維製品等であり、例えば衣服、キルト、寝袋、室内装飾材、及びその他繊維製品や、繊維に似た製品に使用される多層複合材を含む生地、フィルム、コーティング、発泡材、及び皮革も包含される。

熱抵抗Ｒｃｔとは、試料の両面の温度差（即ち多孔金属板表面温度と雰囲気温度との差）を、温度勾配方向に合成された単位面積当たりの熱流速で除した値である。乾燥熱流速は、一つまたはそれ以上の電熱、対流及び放射の成分から構成されることがある。熱抵抗Ｒｃｔ（ｍ^２・Ｋ／Ｗ）は、生地試料または複合試料に固有の値であり、この値から定常状態での温度に応じて所定の面積を通過する乾燥熱流速が決まる。

水蒸気抵抗Ｒｅｔは、試料両面の水蒸気圧差（即ち多孔金属板表面温度での飽和水蒸気圧と雰囲気の水蒸気圧との差）を温度勾配方向に合成された単位面積当たりの熱流速で除した値である。蒸発熱流速は、拡散と対流の両成分から構成されることがある。水蒸気抵抗Ｒｅｔ（ｍ^２・Ｐａ／Ｗ）は、生地試料または複合試料に固有の値であり、この値から定常状態での水上気圧差に応じて所定の面積を通過する潜在的な蒸発熱流速が決まる。

上記熱抵抗と水蒸気抵抗とから、水蒸気透過指数ｉ_ｍｔを求めることができる。水蒸気透過指数ｉ_ｍｔは、水蒸気抵抗に対する熱抵抗の割合で、以下の（１）式から求められる。
ｉ_ｍｔ＝Ｓ・Ｒｃｔ／Ｒｅｔ・・・（１）

ここに、Ｓ＝６０Ｐａ／Ｋ、ｉ_ｍｔは無次元の数値で０〜１の間の値となる。この値が０であるということは、試料が水蒸気を通さない性質であることを意味し、換言すれば水蒸気抵抗が無限大である。この値が１となる試料は、同じ厚さの空気層と同じ熱抵抗及び水蒸気抵抗を持つことを意味する。

また上記水蒸気抵抗から、水蒸気透過性Ｗ_ｄを求めることができる。水蒸気透過性Ｗ_ｄは、水蒸気抵抗と温度に依存する生地試料または複合試料の特性であり、以下の（２）式から求められる。
Ｗ_ｄ＝１／（Ｒ_ｅｔ・φ_Ｔｍ）・・・（２）
ここに、φ_Ｔｍは測定部が温度Ｔｍの時の水の蒸発に伴う潜熱で、例えばＴｍ＝３５℃の時０．６７２Ｗ．ｈ／ｇである。水蒸気透過性はｇ／ｍ^２．ｈ．Ｐａで表される。
次に、本考案装置の構成の理解を助けるため、基本的な考え方を簡単に説明する。

試験に供する試験片は皮膚温度近傍の例えば３０〜４０℃、好ましくは３３〜３７℃、より好ましくは３５℃に電気的に加熱された多孔性金属板上に載せる。空調された空気を試験片上面を横切って試験片上面と平行方向に流れるよう送風する。熱抵抗を測定するためには、例えば温度２０〜２５℃、相対湿度６５％ＲＨの空調された空気を送風し、系が定常状態に達した後に試験片を通過する熱流束を測定する。本考案装置を用いた試験方法では、試験片＋境界面における空気層の熱抵抗から裸の多孔性金属板上面の空気層の熱抵抗を引き算することによって、試料の熱抵抗Ｒ_ｃｔが求められる。ただし、両者の抵抗はいずれも同じ試験条件下で測定された抵抗値を用いる。

水蒸気抵抗を測定するために、皮膚温度近傍の例えば３０〜４０℃、好ましくは３３〜３７℃、より好ましくは３５℃に電気的に加熱された多孔性金属板は水蒸気は透過するが液体の水は透過しない膜（以下、透湿防水膜という）で覆う。加熱多孔性金属板に供給された水分は蒸発して、蒸気として膜を透過する。従って液体の水は試験片に接触しない。試験片が膜上に設置された状態で、多孔性金属板と同じ温度例えば温度２５〜３５℃、相対湿度例えば４０〜６５％ＲＨの空調された空気を送風する。板上の温度が一定に保たれている時の熱流束は、水分の蒸発割合の目安で、この割合から試験片の水蒸気抵抗が測定される。本考案装置を用いた試験方法では、試験片＋境界面の空気層の水蒸気抵抗から裸の多孔性金属板上面の空気層の水蒸気抵抗を引き算することによって試料の水蒸気抵抗Ｒ_ｅｔが求められる。ただし、両者の抵抗はいずれも同じ試験条件下で測定された抵抗値を用いる。

以下に図面を参照しながら本考案の測定装置の最良の形態について詳細に説明する。
図１は、本考案に係わる温度及び注水量を制御可能な測定装置の一構成例を示す概念図である。図中の温度及び注水量を制御可能な測定部７の構成要素である１は多孔性金属板である。この多孔性金属板１は、その上面から熱及び水蒸気を均一に放散させて測定誤差を小とするために水平に設置する必要があり、その下面に接して固定されかつ加熱手段を内蔵した金属ブロック６により加熱されるとともに、この金属ブロック６の上面に開口した注水路１２から水を供給される。

多孔性金属板１としては、多孔質の焼結金属板、多数の小孔を上下方向に穿った金属板等がある。多孔質の焼結金属板の場合は、ポアサイズが５〜４０μｍ、特に１０〜２０μｍが好ましい。孔を多数穿った金属板の場合は、孔径が０．５〜２ｍｍ、特に１．０〜１．５ｍｍが好ましい。多孔性金属板１の各部位の温度と水蒸気の放散を更に均一にするために、その厚さは１〜５ｍｍ、特に約３ｍｍが好ましく、その面積は０．０４ｍ^２以上（例えば２００ｍｍ×２００ｍｍ）が好ましい。また多孔性金属板１の表面の赤外線放射率は、２０℃、波長８μｍ〜１４μｍで測定した場合、０．３５よりより大きいものが用いられる。

温度制御装置３は温度センサ２を含み、加熱手段１３を制御することにより、測定部７の温度Ｔ_ｍを±０．１Ｋ以内の誤差で一定に保つようにする。加熱電力は、適切な加熱電力測定装置４によって、その使用範囲の全体にわたって±２％で測定するようにする。

注水路１２は多孔金属板１と接触している金属ブロック６に上方が開放されて内蔵されている。注水路を上方からみた一例を図２に示す。図２では、金属ブロック上面に格子状に連続する凹部を設けて注水路が形成されている。

図１にもどり、注水装置５はポンプなどの給水装置１４と水位制御水槽１５をもち、水は給水源１６から管１９を通って水位制御水槽１５に供給され、そこから連通管１７を通って注水路１２に供給される。そして水は注水路１２から多孔金属板１に供給され、蒸発させて水蒸気として放散させる。水位制御水槽１５は少なくともその一部が注水路１２に対し水平位置に配され、両者の下部が連通管１７で連通している。連通管１７は注水路１２の下部の少なくとも１個所、好ましくは２個所以上に水が供給できるように配置することが好ましい。

ここで多孔金属板１への給水量に関連した制約条件について説明すると、不感蒸泄に相当する発汗量は約２３ｇ／ｈｒ．ｍ^２、ランニング時に相当する発汗量は約１３０ｇ／ｈｒ．ｍ^２と一般にいわれている。これを例えば４００ｃｍ^２（例えば２０ｃｍ×２０ｃｍ）の多孔金属板より１分当たりに換算すると、それぞれ１５ｍｇ／ｍｉｎ、８７ｍｇ／ｍｉｎの極微量となる。本考案者の実験によると、例えばチューブ式微量定量ポンプやシリンダー押出微量定量ポンプを使用しての送水を試みた場合、吸水量が極微量なため、脈動による給水量の変動や、シリンダー内径やピストン外径の僅かな変動による給水量の変動が無視できないほど大きくなってしまうという問題が発生しうることが判明した。また供給された水の多孔金属板中の水位が多孔金属板の上部表面から１ｍｍより下になると、前述した多孔性金属板を覆う透湿防水膜（後述）からの水蒸気の放散量が少なくなりかつ部位による放散量の差が生じ、さらに水蒸気の放散量が経時的に低下してしまい、水蒸気抵抗を求めるのに必要な定常状態をつくりだすことができないという問題が発生しうることが判明した。

研究の結果、この問題は、多孔金属板１の表面が水平になるように水準器等を使用して厳密に設置し、金属ブロック６中の注水路１２に連通させた水位制御水槽１５に水位検出センサ１８を設け、水位制御水槽１５の水位を多孔金属板１の上表面とほぼ同等か鉛直方向で少し上方になるように予め設置しておき、多孔金属板１内の水位が例えば板表面下約１．０ｍｍになると水位検出センサ１８がそれを感知し、給水源１６から給水ポンプなどの給水装置１４を作動させ、水位制御水槽１５の水位を必要なだけ回復させることで解決でき、蒸発速度を一定に保つことができることが判明した。なお水位制御水槽を傾斜させることにより、水位の検出感度をさらに高めることもできる。

水位検出センサ１８は、静電容量式や光学式のように、非接触で水位を検出できることが必要である。従来以上に厳密に水位を検出して制御することが必要なため、接触式センサでは水の表面張力による僅かな水位検出誤差が大きな蒸発速度の誤差を生ずる。

多孔金属板１に入る前に、水は多孔金属板１の温度に予熱される。蒸発量が僅かであるため、これは水が多孔金属板１へ入る前に金属ブロック６中の注水路１２に通すことによって可能で、水の蒸発量を一定温下で定常状態にすることができる。

図３は、本考案に係わる温度制御が可能な熱及び水蒸気ガードを備えた装置の一構成例を示す概念図である。ただし図３の態様では、熱ガードのみを備えた例を示す（この場合も熱及び水蒸気ガードという）。熱及び水蒸気抵抗をより誤差少なく測定するためには、多孔金属板１は、その周囲を熱及び水蒸気ガード８で囲むことが望ましい。その構成は、上記した測定部７と同様に注水路を備えた構成とすることが望ましい。しかしながら事情が許さない場合は、蒸気ガードを除いた熱ガードのみの構造とすることもできる。９は温度制御装置、１０は温度センサである。この熱及び水蒸気ガード８は、測定テーブル１１の開口部に納められている。

測定誤差を小とするため、測定テーブルにおける測定部の位置は、調節可能で、測定部の上に設置された試験片表面が測定テーブルと同一平面になるようにしなければならない。例えば５ｍｍ以下程度の薄い試料の場合、それぞれの試料から最低３枚の試験片を採取し試験するのが好ましい。試験を行う前に試験片は適切な温湿度下で最低１２時間調湿するのが好ましい。試験片は測定部と熱ガードを完全に覆うようにする。また例えば、出来るだけ多くの配線を熱及び水蒸気ガード８の内側表面に沿わせるなどして、配線から測定部またはその温度測定装置への熱損失は最小にすべきである。

温度制御機能を有する熱及び水蒸気ガード８は金属のように高い熱伝導性を持つ材質から成り、電気的な加熱手段を内蔵する。この目的は、測定部７の側面及び底面からの熱の漏洩を防ぐためである。熱及び水蒸気ガードガードの幅ｂは、１５ｍｍ以上であるべきである。熱ガードの上部表面と測定部の金属板の表面の段差は１．５ｍｍを超えてはならない。温度センサ１０により測定された熱ガードの温度Ｔ_Ｓは、温度制御装置９によって測定部の温度Ｔｍと±０．１Ｋの精度で一定に維持される。

これら測定部７と熱及び水蒸気ガード８を備えた装置は、必要な環境条件を備えた恒温恒湿室に設置してそのまま試験に供しても良いが、これらへの送風条件を一定に維持して測定誤差を小とするために、試験用風洞の中に測定部と熱ガードが組み込むことが好ましい。また風洞内の環境温度及び湿度は管理されている必要がある。空調された空気は送風されており、測定部７と熱及び水蒸気ガード８の表面上を横切って平行に流れるようにする。このため測定テーブル１１上方を囲むように測定部７と熱及び水蒸気ガード８の表面に平行な面をもつ送風管（図示せず）を設けることが望ましいが、この送風管の高さは５０ｍｍ以上が好ましい。試験中の気流温度Ｔ_ａの変動は±０．１Ｋを超えないようにする。なお熱抵抗及び１００ｍ^２・Ｐａ／Ｗ以下の水蒸気抵抗の測定の場合、±０．５Ｋの精度があれば十分である。試験中の気流の相対湿度の変動は±３％Ｒ．Ｈ．を超えないことが望ましい。この気流の測定は測定テーブル１１の上方１５ｍｍの覆われていない測定部の中央で、空気温度２０℃の時に行うとよい。この地点で測定された試験中の風速Ｖ_ａは平均１ｍ／ｓで、変動は±０．０５ｍ／ｓを超えてないことが望ましい。この地点の気流はＳ_ｖ／Ｖ_ａで表される風速変動係数が０．０５〜０．１程度の乱流であることが重要である。風速変化は１秒以下の時定数を持つ器機で測定して１０分間にわたって６秒間隔で測定するのがよい。

このように構成した測定部、または測定部と熱及び水蒸気ガード、または試験用風洞の中に測定部と熱及び水蒸気ガードを組み込んだ試験用風洞を設けた装置は、雰囲気の温度及び湿度の変更を容易にしかつ一定に維持して測定誤差を小とするために、恒温恒湿槽の中に組み込むことが好ましい。

以上に述べた本考案の構成とすることにより、衣服等の繊維製品等を構成する材料の定常状態での熱及び水蒸気抵抗とを誤差少なく簡便に測定することができる。
以下に実施例により、本考案をさらに詳細に説明する。

裸板の熱抵抗の測定
図１と図３に示した構成の測定装置を試作した。多孔性金属板は、厚さ３ｍｍ、一辺の長さ２０ｃｍの正方形（４００ｃｍ^２）の銅板に、直径１．２ｍｍの円柱状の発汗孔１６９個を格子状に１５ｍｍ間隔で配置し、その表面は放射率０．９５の黒体塗装を施して作製した。金属ブロックは、その表面の一辺の長さ２０ｃｍの正方形（４００ｃｍ^２）のアルミ製で、下部にヒータを鋳込んだ。ヒータの消費電力は、加熱電力測定器により測定した。金属ブロックには温度センサを挿入し、温度制御装置によりその温度を３５℃に制御した。金属ブロックの上部には、上方に開口した幅９ｍｍ、深さ９ｍｍの注水路を９ｍｍ間隔で縦横に１２本設けた。この金属ブロックには、上記注水路に給水するための給水路を設けた。多孔性金属板と金属ブロックとは、ボルトで相互を固定し、測定テーブルに水平に設置した。

上記注水路に水を供給する注水装置は、上記注水路に連通させた内径１８ｍｍ、高さ１２０ｍｍの水位制御水槽と、チューブ式給水ポンプと、この水位制御水槽に給水ポンプより給水するための内径２．５ｍｍの製チューブ（管）とで構成した。水位制御水槽には静電容量式水位検出センサを取り付けて給水ポンプをＯＮ、ＯＦＦ制御できるようにした。ただし熱抵抗の測定の場合は給水と注水とは行わなかった。

この測定部と同じ構成とした幅５０ｍｍの熱及び水蒸気ガードで測定部を囲み、測定テーブルに水平に設置した。
測定テーブルに設置した測定部と熱及び水蒸気ガードの上方には、高さ５ｃｍ、幅３５ｃｍ、長さ５０ｃｍの覆いを設け、側面の一方から回転円柱型送風機で送風し、側面の反対側の一方から排気し、かつその覆いの上部中央に風速センサを取り付けた構造の風洞を設け、風速を１ｍ／ｓに制御した。

この測定部と熱及び水蒸気ガードとを組み込んだ風洞を、温度２５℃、相対湿度６５％ＲＨの恒温恒湿槽の中に設置した。ただし制御系の装置、給水ポンプは、恒温恒湿槽の外に設置した。

温度、相対湿度、風速、加熱電力が定常状態に達してからそれらを計測し、裸板の熱抵抗を算出したところ、０．０８５５ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。

裸板の水蒸気抵抗の測定
実施例１において、（１）測定部の多孔性金属板と熱及び水蒸気ガードの多孔性金属板の表面に、蒸留水で湿らせた厚さ０．０１ｍｍのセロファン膜をかぶせ、しわが生じないように密着させたこと、（２）多孔性金属板の発汗孔中の水位と水位制御水槽中の水位とが略同一水平面上の高さになるように調整したこと以外は実施例と同一の装置と条件とで計測を行った。その計測結果から裸板の水蒸気抵抗を算出したところ、０．００６５ｍ^２・Ｐａ／Ｗであった。

試料の熱抵抗の測定
試料として３０ｃｍ×３０ｃｍ、目付２０４ｇ／ｍ^２の撥水防汚加工した黄色のアラミド製平織物（商品名ノメックスＩＩＩＡアラミド）を用い、この試料１枚で測定部と熱及び水蒸気ガードの多孔性金属板の表面を覆った以外は実施例１と同一の装置と条件とで計測を行った。その計測結果から産出した全熱抵抗は、０．１０９３ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。この値から裸板の熱抵抗を減じて試料の熱抵抗を算出したところ、０．０２３８ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。
また試料を４枚としたところ、熱抵抗は０．０８１１ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。

試料の水蒸気抵抗の測定
試料として３０ｃｍ×３０ｃｍ、目付２０４ｇ／ｍ^２の撥水防汚加工した黄色のアラミド製平織物（商品名ノメックスＩＩＩＡアラミド）を用い、この試料１枚で測定部と熱及び水蒸気ガードの多孔性金属板の表面を覆ったセロファン膜の表面をさらに覆った以外は実施例２と同一の装置と条件とで計測を行った。その計測結果から産出した全水蒸気抵抗は、０．０１４１ｍ^２・Ｐａ／Ｗであった。この値から裸板の熱抵抗を減じて試料の熱抵抗を算出したところ、０．００７６ｍ^２・Ｐａ／Ｗであった。
また試料を４枚としたところ、水蒸気抵抗は０．０１８１ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。

本考案の装置の一例を示す概念図。注水路の一例を示す概念図。本考案の装置の一例を示す概略図。

符号の説明

１：多孔性金属板
２：温度センサ
３：温度制御装置
４：加熱電力測定装置
５：注水装置
６：金属ブロック
７：測定部
８：側面熱及び水蒸気ガード
９：温度制御装置
１０：温度センサ
１１：測定テーブル
１２：注水路
１３：加熱手段
１４：給水装置
１５：水位制御水槽
１６：給水源
１７：連通管
１８：水位検出センサ
１９：管
２０：底面熱ガード

Claims

測定部が水平に設けた多孔性金属板と、上方に開放した注水路を有しかつ上記多孔性金属板の下面に接して固定されかつ加熱手段を内蔵した金属ブロックと、この金属ブロックの温度制御装置と、金属ブロック加熱電力測定装置と、上記注水路に水を供給する注水装置とを備え、この注水装置は上記注水路に連通させた水位制御水槽と、この水位制御水槽に給水するための給水装置とを具備することを特徴とする熱及び水蒸気抵抗測定装置。
水平に設けた多孔性金属板と、上方に開放した注水路を有しかつ上記多孔性金属板の下面に接して固定されかつ加熱手段を内蔵した金属ブロックと、この金属ブロックの温度制御装置と、金属ブロック加熱電力測定装置と、上記注水路に水を供給する注水装置とを備え、この注水装置は上記注水路に連通させた水位制御水槽と、この水位制御水槽に給水するための給水装置とを具備する熱及び水蒸気ガードを測定部の周囲に設けたことを特徴とする請求項１記載の熱及び水蒸気抵抗測定装置。
水位制御水槽が注水路と水平関係にある位置にある請求項１または２記載の熱及び水蒸気抵抗測定装置。
水位制御水槽に水位検出センサを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の熱及び水蒸気抵抗測定装置。
水位制御水槽が傾斜させて設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の熱及び水蒸気抵抗測定装置。
試験用風洞の中に測定部、または測定部と熱及び水蒸気ガードを組み込んだことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の熱及び水蒸気抵抗測定装置。
恒温恒湿槽の中に測定部、または測定部と熱及び水蒸気ガード、または試験用風洞の中に測定部と熱及び水蒸気ガードを組み込んだ試験用風洞を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の熱及び水蒸気抵抗測定装置。
繊維製品の定常状態での熱及び水蒸気抵抗を測定するための請求項１〜７のいずれか１項記載の熱及び水蒸気抵抗測定装置。