本發(fā)明涉及模擬人體的發(fā)汗的裝置及方法。

背景技術(shù)：

體內(nèi)產(chǎn)生的熱和水分不斷地經(jīng)由衣服向環(huán)境系統(tǒng)釋放。從人體經(jīng)由衣服向環(huán)境系統(tǒng)移動(dòng)的熱和水分的移動(dòng)特性是影響人的舒適感的重要的因素。特別是衣服內(nèi)的溫濕度被稱作“衣服內(nèi)環(huán)境”。

關(guān)于人體的發(fā)汗，有隨著體溫、環(huán)境的溫度上升發(fā)出液體的汗的液相發(fā)汗、以及由于體表與環(huán)境的水蒸氣壓差引起來自皮膚表面的水分蒸發(fā)即氣相發(fā)汗這兩種。氣相發(fā)汗也稱作無感蒸泄，在人保持無自覺的狀態(tài)下從皮膚蒸發(fā)，但其量根據(jù)部位、皮膚溫度、環(huán)境溫濕度等變化，大約是20g/hr/m²左右。氣相發(fā)汗與液相發(fā)汗共同影響衣服內(nèi)部環(huán)境。

作為檢查衣服的保溫性的裝置，存在測定使用當(dāng)作皮膚的恒溫發(fā)熱體在20℃×65％rh環(huán)境下將用試料覆蓋的發(fā)熱體保持在36℃所需的熱量的保溫性測定裝置。其是被稱作“皮膚模型”的測定裝置，通常使用在該測定裝置上追加有模擬發(fā)汗的機(jī)構(gòu)的裝置。

專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中公開了測定纖維產(chǎn)品等在穩(wěn)定狀態(tài)下的熱和水蒸氣的移動(dòng)特性的裝置。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2008－46048號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本授權(quán)實(shí)用新型第3121969號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的課題

在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中記載的裝置中，為了測定透濕阻力，將電加熱的多孔性金屬板用水蒸氣透過但液體的水不透過的透濕防水膜覆蓋。供給至加熱多孔性金屬板的水分蒸發(fā)，作為蒸氣而透過膜。但是，在這樣的裝置中，蒸發(fā)量與人體的氣相發(fā)汗相比非常多，并且還不能調(diào)節(jié)蒸發(fā)量。

本發(fā)明是鑒于上述的情況而做出的，其目的是使得能夠模擬人體的氣相發(fā)汗并且能夠調(diào)節(jié)蒸發(fā)量。

用于解決課題的手段

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的發(fā)汗模擬裝置具備：

多孔板，其水平設(shè)置并使蒸氣通過；

均熱塊，其與所述多孔板的下表面接觸而固定，并具有與所述多孔板的下表面平行的剖面面積沿垂直方向變化并向上方開口的一個(gè)以上的空洞部；

加熱裝置，其加熱所述均熱塊；以及

第一供水裝置，其向所述空洞部供水并控制所述空洞部內(nèi)的水位。

根據(jù)本發(fā)明的發(fā)汗模擬方法向均熱塊所具有的向上方開口的一個(gè)以上的空洞部供水，并使所述空洞部內(nèi)的水面的面積變化從而調(diào)節(jié)來自所述多孔板的蒸發(fā)量，所述均熱塊與水平設(shè)置并使蒸氣通過的多孔板的下表面接觸而固定并通過加熱裝置被加熱。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠模擬人體的氣相發(fā)汗，并且能夠調(diào)節(jié)蒸發(fā)量。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的發(fā)汗模擬裝置的構(gòu)成例的框圖。

圖2是表示實(shí)施方式1的發(fā)汗模擬裝置的均熱塊的空洞部的一例的圖。

圖3是表示伴隨空洞部的水位變化來自多孔板的蒸發(fā)量的變化的圖。

圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的發(fā)汗模擬裝置的構(gòu)成例的框圖。

圖5是表示實(shí)施方式2的發(fā)汗模擬裝置的注水通路的一例的圖。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的發(fā)汗模擬裝置的構(gòu)成例的框圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，圖中，對相同或相應(yīng)的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。

(實(shí)施方式1)

圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的發(fā)汗模擬裝置的構(gòu)成例的框圖。發(fā)汗模擬裝置1由多孔板2、均熱塊3、加熱裝置4、氣相發(fā)汗用罐5、水位傳感器6、氣相發(fā)汗用送液泵7構(gòu)成。多孔板2是由燒結(jié)金屬粉體得到的多孔體或形成有微細(xì)氣孔的多孔陶瓷等形成的板。多孔板2水平設(shè)置，使蒸氣通過。

均熱塊3由熱傳導(dǎo)率高的材質(zhì)、例如鋁或銅等金屬形成。均熱塊3與多孔板2的下表面接觸而固定，并具有一個(gè)以上的空洞部31?？斩床?1與多孔板2的下表面平行的剖面面積沿垂直方向變化并向上方開口。加熱裝置4將均熱塊3加熱到規(guī)定的溫度(例如，36℃)。氣相發(fā)汗用罐5貯存用于向空洞部31供給的水。水位傳感器6檢測氣相發(fā)汗用罐5中的水的水位。氣相發(fā)汗用送液泵7向空洞部31供給氣相發(fā)汗用罐5的水，并控制空洞部31內(nèi)的水位。

在圖1的例子中，均熱塊3具有縱向5個(gè)、橫向5個(gè)的共計(jì)25個(gè)空洞部31。多孔板2以覆蓋所有的空洞部31的方式與均熱塊3的上表面接觸而固定。在利用加熱裝置4被加熱的均熱塊3的空洞部31中，通過氣相發(fā)汗用送液泵7供給氣相發(fā)汗用罐5的水，由此水從空洞部31的水面蒸發(fā)，蒸氣通過多孔板2。

圖2是表示實(shí)施方式1的發(fā)汗模擬裝置的均熱塊的空洞部的一例的圖?？斩床?1分別為旋轉(zhuǎn)軸沿垂直方向的圓錐形，向上方開口，在底部具有供水孔?？斩床?1的供水孔和氣相發(fā)汗用罐5通過連通管連接，氣相發(fā)汗用罐5和空洞部31的水位連動(dòng)地變化。氣相發(fā)汗用送液泵7以使水位傳感器6檢測到的水位成為規(guī)定值的方式驅(qū)動(dòng)泵，并控制空洞部31的水位。氣相發(fā)汗用送液泵7供給水蒸發(fā)的量，并保持水位一定。

對空洞部31的水位而言，將與多孔板2接觸的面設(shè)為0mm，將垂直方向的下方設(shè)為正的方向進(jìn)行測量?？斩床?1是旋轉(zhuǎn)軸沿垂直方向的圓錐形，因此，水位值越小，水面的面積越大。由此，能夠控制來自空洞部31的水面的蒸發(fā)量，并且能夠調(diào)節(jié)來自于使來自空洞部31的蒸氣通過的多孔板2的蒸發(fā)量。此外，向空洞部31供給的水被設(shè)定為規(guī)定的溫度(例如，36℃)。

圖3是表示伴隨著空洞部的水位的變化的來自多孔板的蒸發(fā)量變化的圖。圖3是將縱軸設(shè)為來自多孔板2的蒸發(fā)量、將橫軸設(shè)為時(shí)間的曲線。實(shí)線是使用標(biāo)稱過濾直徑為40μm的多孔板2的情況的圖。點(diǎn)劃線是使用標(biāo)稱過濾直徑為100μm的多孔板2的情況的圖。另外，來自多孔板2的蒸發(fā)量是溫度20℃、相對濕度65％、風(fēng)速0.5m/分這樣的環(huán)境下的測定值。

當(dāng)空洞部31的水位變化為6mm、4mm、2mm時(shí)(參照圖2)，如圖3所示的曲線所示，來自多孔板2的蒸發(fā)量發(fā)生變化。在圖3的例子中，發(fā)汗模擬裝置1通過在標(biāo)稱過濾直徑為40μm的多孔板2的情況下將空洞部31的水位設(shè)為約4mm，在標(biāo)稱過濾直徑為100μm的多孔板2的情況下將空洞部31的水位設(shè)為約6mm，能夠?qū)崿F(xiàn)與無感蒸泄同程度的蒸發(fā)量(20g/hr/m²左右)，能夠模擬人體的氣相發(fā)汗。

根據(jù)實(shí)施方式1涉及的發(fā)汗模擬裝置1，能夠模擬人體的氣相發(fā)汗，并且能夠調(diào)節(jié)蒸發(fā)量。另外，空洞部31為旋轉(zhuǎn)軸沿垂直方向的圓錐形，因此容易加工均熱塊3的空洞部31。此外，空洞部31的側(cè)面也可以是旋轉(zhuǎn)軸沿垂直方向的旋轉(zhuǎn)拋物面。該情況下，水面的面積由水位的一次函數(shù)表示，因此容易調(diào)節(jié)水面的面積。任一情況下，與多孔板的下表面平行的剖面(水面)的面積都向垂直方向的上方單調(diào)增加。

(實(shí)施方式2)

實(shí)施方式2的發(fā)汗模擬裝置1模擬人體的氣相發(fā)汗和液相發(fā)汗雙方。

圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的發(fā)汗模擬裝置的構(gòu)成例的框圖。實(shí)施方式2的發(fā)汗模擬裝置1除實(shí)施方式1的發(fā)汗模擬裝置1的構(gòu)成以外，還具備注水通路8、液相發(fā)汗用罐9、以及液相發(fā)汗用送液泵10。注水通路8通過均熱塊3的內(nèi)部，沿垂直方向貫穿多孔板2。液相發(fā)汗用罐9貯存用于向注水通路8供給的水。液相發(fā)汗用送液泵10通過向注水通路8供給液相發(fā)汗用罐9的水，向多孔板2的上表面供水。液相發(fā)汗用送液泵10通過調(diào)節(jié)向注水通路8進(jìn)行水供給的水的量，能夠調(diào)節(jié)向多孔板2的上表面的供水量。

注水通路8可以以如圖4所示這樣通過均熱塊3的空洞部31中的方式構(gòu)成，也可以以通過均熱塊3的空洞部31以外的部分的方式構(gòu)成。另外，注水通路8不限于一個(gè)。在設(shè)置多個(gè)注水通路8的情況下，以從多孔板2的中心開始點(diǎn)對稱地具有注水通路8的開口部的方式進(jìn)行配置即可。在圖4的例子中，液相發(fā)汗用罐9配置于氣相發(fā)汗用罐5中，但不限于此，也可以配置于氣相發(fā)汗用罐5的外部。

圖5是表示實(shí)施方式2的發(fā)汗模擬裝置的注水通路的一例的圖。在圖4和圖5的例子中，注水通路8在均熱塊3的空洞部31中沿垂直方向延伸，貫穿多孔板2。通過設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，不需要在均熱塊3中新制作用于注水通路8的空洞。此外，向注水通路8供給的水與向空洞部31供給的水同樣，被設(shè)定為與人的體溫相同程度。

根據(jù)實(shí)施方式2涉及的發(fā)汗模擬裝置1，除實(shí)施方式1的構(gòu)成以外，向通過均熱塊3的內(nèi)部并且沿垂直方向貫穿多孔板2的注水通路8供水，并調(diào)節(jié)向多孔板2的上表面的供水量，能夠利用一臺裝置模擬人體的氣相發(fā)汗和液相發(fā)汗雙方。此外，與實(shí)施方式1同樣地，空洞部31可以是旋轉(zhuǎn)軸沿垂直方向的圓錐形，也可以是將旋轉(zhuǎn)軸沿垂直方向的旋轉(zhuǎn)拋物面作為側(cè)面的形狀。

(實(shí)施方式3)

在實(shí)施方式3中，測定將如衣服那樣的纖維產(chǎn)品作為試料、用試料覆蓋發(fā)汗模擬裝置1的多孔板2的情況下的散熱量。

圖6是表示實(shí)施方式3的發(fā)汗模擬裝置的構(gòu)成例的框圖。實(shí)施方式3的發(fā)汗模擬裝置1除實(shí)施方式1的發(fā)汗模擬裝置1的構(gòu)成以外，在多孔板2和均熱塊3之間具備熱通量傳感器11。熱通量傳感器11測量單位時(shí)間內(nèi)沿垂直方向橫穿單位面積的熱量。通過用試料12覆蓋發(fā)汗模擬裝置1的多孔板2，能夠考察人體進(jìn)行氣相發(fā)汗的情況下的試料12的保溫性。

除實(shí)施方式2的發(fā)汗模擬裝置1的構(gòu)成以外，也可以在多孔板2和均熱塊3之間具備熱通量傳感器11。該情況下，通過用試料12覆蓋發(fā)汗模擬裝置1的多孔板2，能夠考察人體進(jìn)行氣相發(fā)汗和/或液相發(fā)汗的情況下的試料12的保溫性。另外，如果測定用試料12覆蓋發(fā)汗模擬裝置1的多孔板2的情況下的蒸發(fā)量，則能夠考察人體進(jìn)行氣相發(fā)汗和/或液相發(fā)汗的情況下的試料12的通氣性、吸濕性。

根據(jù)實(shí)施方式3涉及的發(fā)汗模擬裝置1，通過將如衣服那樣的纖維產(chǎn)品作為試料12，測定覆蓋多孔板2的情況下的散熱量，能夠用1臺裝置考察人體進(jìn)行氣相發(fā)汗和/或液相發(fā)汗的情況下的試料12的保溫性。散熱量的測定不限于熱通量傳感器11，也可以將使均熱塊3保持一定溫度(例如，36℃)的電力量測定作為散熱量。在使用熱通量傳感器11測定散熱量的情況下，即使沒有為使來自加熱裝置4的散熱方向?yàn)榇怪狈较蚨乐顾椒较虻纳岬姆雷o(hù)加熱器等輔助裝置，也能夠測定高精度的散熱量。此外，發(fā)汗模擬裝置1也可以具備將使均熱塊3保持一定溫度的電力量測定作為散熱量的測定裝置。在使用熱通量傳感器11測定散熱量的情況下，與將使均熱塊3保持一定溫度的電力量測定作為散熱量的情況相比，即時(shí)性高。

如上述的實(shí)施方式，空洞部31的形狀不限于旋轉(zhuǎn)軸為沿垂直方向的圓錐形、將旋轉(zhuǎn)軸為沿垂直方向的旋轉(zhuǎn)拋物面作為側(cè)面的形狀。與空洞部31的上表面(多孔板2的下表面)平行的剖面通過距上表面的距離的函數(shù)給出，只要通過調(diào)節(jié)水位能夠控制水面的面積即可。但是，空洞部31優(yōu)選為與多孔板2的下表面平行的剖面的面積向垂直方向的上方單調(diào)增加并向上方開口的形狀。這種情況的單調(diào)增加是廣義的單調(diào)增加，也可以包含剖面的面積一定的部分。另外，例如，也可以設(shè)為均熱塊3為彈性體并使空洞部31的形狀變化的構(gòu)成。

本發(fā)明在不脫離本發(fā)明的廣義的精神和范圍的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)各種實(shí)施方式和變形。另外，上述的實(shí)施方式用于說明本發(fā)明，而不旨在限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書而不由實(shí)施方式表示。并且，權(quán)利要求書以及與其等同的發(fā)明的意義的范圍內(nèi)實(shí)施的各種變形視作本發(fā)明的范圍內(nèi)。

附圖標(biāo)記的說明

1發(fā)汗模擬裝置

2多孔板

3均熱塊

4加熱裝置

5氣相發(fā)汗用罐

6水位傳感器

7氣相發(fā)汗用送液泵

8注水通路

9液相發(fā)汗用罐

10液相發(fā)汗用送液泵

11熱通量傳感器

12試料

31空洞部