特許 7030321 接触冷感測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-25

(45)【発行日】2022-03-07

(54)【発明の名称】接触冷感測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/18 20060101AFI20220228BHJP

【ＦＩ】

G01N25/18 D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017253061

(22)【出願日】2017-12-28

(65)【公開番号】P2019120507

(43)【公開日】2019-07-22

【審査請求日】2020-10-08

(73)【特許権者】

【識別番号】518001003

【氏名又は名称】株式会社Ｐｒｏｆｉｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100085338

【弁理士】

【氏名又は名称】赤澤 一博

(74)【代理人】

【識別番号】100148910

【弁理士】

【氏名又は名称】宮澤 岳志

(72)【発明者】

【氏名】柴田 博史

【審査官】外川 敬之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０５２９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７０８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を支持するための試料支持部と、この試料支持部に載置した試料から離間する待機位置及び前記試料に当接する測定位置との間で移動可能なセンサ部と、前記待機位置にあるセンサ部に接触し該センサ部の温度を所定の温度に保つための熱源部と、前記センサ部を移動させる為の駆動部と、接触冷感測定を開始するための操作を受け付ける操作部と、前記操作部からの操作を受け付けたことを示す信号を受けて前記センサ部を前記待機位置から前記測定位置まで移動させるよう前記駆動部を作動させる制御、及び前記センサ部から出力される信号に基づきセンサ部と試料との間の熱流量を決定する処理を行う制御部とを備えたものであって、
前記センサ部が、前記試料及び前記熱源部に当接可能な金属板と、この金属板に接続され前記制御部に向け信号を出力するセンサ要素とを備えており、
前記センサ部が前記待機位置から前記測定位置まで移動するまでの間、前記熱源部と前記金属板との間の空間を囲う断熱材を備えている接触冷感測定装置。

【請求項2】

試料を支持するための試料支持部と、この試料支持部に載置した試料から離間する待機位置及び前記試料に当接する測定位置との間で移動可能なセンサ部と、前記待機位置にあるセンサ部に接触し該センサ部の温度を所定の温度に保つための熱源部と、前記センサ部を移動させる為の駆動部と、接触冷感測定を開始するための操作を受け付ける操作部と、前記操作部からの操作を受け付けたことを示す信号を受けて前記センサ部を前記待機位置から前記測定位置まで移動させるよう前記駆動部を作動させる制御、及び前記センサ部から出力される信号に基づきセンサ部と試料との間の熱流量を決定する処理を行う制御部とを備えたものであって、
前記センサ部は前記待機位置でのみ前記熱源部に接触し、前記駆動部は前記センサ部の前記待機位置から前記測定位置までの移動の距離及び移動の軌跡が各測定で同一であるようにセンサ部を移動させ、前記制御部は前記センサ部の移動速度が各測定で同一であるように制御する接触冷感測定装置。

【請求項3】

前記センサ部が、前記試料及び前記熱源部に当接可能な金属板と、この金属板に接続され前記制御部に向け信号を出力するセンサ要素とを備えている請求項２記載の接触冷感測定装置。

【請求項4】

前記金属板が、前記センサ部の移動方向から見て円形である請求項１又は３記載の接触冷感測定装置。

【請求項5】

前記待機位置が前記測定位置よりも上方に位置する請求項１、２、３又は４記載の接触冷感測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、肌が物体に触れた際の熱移動量を測定する接触冷感測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、衣服の快適性を表す指標として、人の皮膚の冷温感を評価することが考えられている（例えば、非特許文献１を参照）。前記非特許文献１においては、前記冷温感に関係する量として、布の熱吸収特性を測定し、熱吸収に伴う熱流量のピーク値をｑ_maxとして定義している。

【0003】

このような熱流量のピーク値ｑ_maxを測定するための装置として、以下のようなものが知られている（例えば、非特許文献２を参照）。このものは、試料を支持するための試料支持部と、この試料支持部に支持させた試料から離間する待機位置及び前記試料に当接する測定位置をとり得るセンサ部と、前記待機位置にあるセンサ部に接触し該センサ部の温度を所定の温度に保つための熱源部と、前記センサ部から出力される信号に基づき接触冷感を決定する処理を行う制御部とを備えている。

【0004】

しかして、従来のこの種の装置においてｑ_maxを測定する際には、あらかじめセンサ部を熱源部に接触させた状態からセンサ部を手動操作により移動させて試料支持部に移動させるようにしている。このような構成では、センサ部を移動させる際の移動距離、移動の軌跡、移動速度等が測定ごとに異なるため、センサ部が試料支持部に達するまでの温度変化がばらつき、そのことに起因して測定値がばらつくという不具合が発生し得る。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】川端季雄、「布の熱・水分移動特性測定装置の試作とその応用」、繊維機械学会誌論文集、１９８４年、第３９号、ｐ．３８－４９

【文献】“ＫＥＳ－Ｆ７”，製品パンフレット，カトーテック株式会社，２０１７年

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は以上の点に着目し、測定値のばらつきを抑制できる構成を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以上の課題を解決すべく、本発明に係る接触冷感測定装置は、以下に述べるような構成を有する。すなわち請求項１の発明に係る接触冷感測定装置は、試料を支持するための試料支持部と、この試料支持部に載置した試料から離間する待機位置及び前記試料に当接する測定位置との間で移動可能なセンサ部と、前記待機位置にあるセンサ部に接触し該センサ部の温度を所定の温度に保つための熱源部と、前記センサ部を移動させる為の駆動部と、接触冷感測定を開始するための操作を受け付ける操作部と、前記操作部からの操作を受け付けたことを示す信号を受けて前記センサ部を前記待機位置から前記測定位置まで移動させるよう前記駆動部を作動させる制御、及び前記センサ部から出力される信号に基づきセンサ部と試料との間の熱流量を決定する処理を行う制御部とを備えたものであって、前記センサ部が、前記試料及び前記熱源部に当接可能な金属板と、この金属板に接続され前記制御部に向け信号を出力するセンサ要素とを備えており、前記センサ部が前記待機位置から前記測定位置まで移動するまでの間、前記熱源部と前記金属板との間の空間を囲う断熱材を備えている。
また、請求項２記載の発明に係る接触冷感測定装置は、試料を支持するための試料支持部と、この試料支持部に載置した試料から離間する待機位置及び前記試料に当接する測定位置との間で移動可能なセンサ部と、前記待機位置にあるセンサ部に接触し該センサ部の温度を所定の温度に保つための熱源部と、前記センサ部を移動させる為の駆動部と、接触冷感測定を開始するための操作を受け付ける操作部と、前記操作部からの操作を受け付けたことを示す信号を受けて前記センサ部を前記待機位置から前記測定位置まで移動させるよう前記駆動部を作動させる制御、及び前記センサ部から出力される信号に基づきセンサ部と試料との間の熱流量を決定する処理を行う制御部とを備えたものであって、前記センサ部は前記待機位置でのみ前記熱源部に接触し、前記駆動部は前記センサ部の前記待機位置から前記測定位置までの移動の距離及び移動の軌跡が各測定で同一であるようにセンサ部を移動させ、前記制御部は前記センサ部の移動速度が各測定で同一であるように制御する。

【0008】

これらのようなものであれば、測定のたびごとに前記駆動部によりセンサ部を移動させることによって、前記待機位置から前記測定位置までの移動距離、移動の軌跡、移動速度を常に同一にすることができ、これらのばらつきに起因する測定値のばらつきを抑制することができる。

【0009】

また、請求項１記載の発明の構成によれば、前段で述べた効果が得られる上に、前記センサ部が、前記待機位置から前記測定位置まで移動するまでの間、前記熱源部と前記金属板との間の空間を囲う断熱材を備えていることから、前記金属板から試料と反対側の空間に熱が逃げないようにすることができるので、測定値をさらに安定させることができる。

【0010】

前記請求項２に係る発明におけるセンサ部の態様の一つとして、前記試料及び前記熱源部に当接可能な金属板と、この金属板に接続され前記制御部に向け信号を出力するセンサ要素とを備えているものが挙げられる。

【0011】

特に、前記金属板が、前記センサ部の移動方向から見て円形であれば、前記熱源部により前記金属板を加熱する際に、金属板の全体をより速やかに一定温度とすることができる。

【0012】

測定の間試料を安定して試料支持部に支持させるための構成として、前記待機位置が前記測定位置よりも上方に位置するものが挙げられる。このようなものであれば、試料支持部の上面に試料を載置することにより試料を支持させることができるからである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、測定を行う際におけるセンサ部の待機位置から測定位置までの移動距離、移動の軌跡、移動速度を常に同一にすることができるので、測定値のばらつきを抑制することができる

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る接触冷感測定装置を示す概略図。

【図2】同実施形態に係る接触冷感測定装置のセンサ部近傍を示す底面側斜視図。

【図3】同実施形態に係る接触冷感測定装置のセンサ部近傍を示す正面図。

【図4】同実施形態に係る接触冷感測定装置のセンサ部近傍を示す左側面図。

【図5】図４におけるＡ－Ａ断面図。

【図6】同実施形態に係る接触冷感測定装置の作動説明図。

【図7】同実施形態に係る画面出力装置の表示例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の一実施形態を、図１～図７を参照しつつ以下に示す。

【0016】

本実施形態に係る接触冷感測定装置１は、恒温室内に設置されるものであり、図１に示すように、試料Ｓを支持するための試料支持部５を有するベース２と、前記試料支持部５に載置した試料Ｓから離間する待機位置（Ｗ）及び前記試料Ｓに当接する測定位置（Ｍ）との間で移動可能なセンサ部６、前記待機位置（Ｗ）にあるセンサ部６に接触し該センサ部６の温度を所定の温度に保つための熱源部たるヒータ７及び前記センサ部６を移動させる為の駆動部８を有するボディ３と、接触冷感測定を開始するための操作を受け付ける操作部９及び前記操作部９からの操作を受け付けたことを示す信号を受けて前記センサ部６が前記待機位置（Ｗ）から前記測定位置（Ｍ）まで移動させるよう前記駆動部８を作動させる制御、及び前記センサ部６から出力される信号に基づきセンサ部６と試料Ｓとの間の熱流量を決定する処理を行う制御部１０を有するコントローラ４とを備えている。

【0017】

前記ベース２はその全体が前記恒温室と同一の温度となっており、その平面視中央部に前記試料支持部５を有する。この試料支持部５は、その上面が、試料Ｓを載置するための載置面５ａとなっており、試料Ｓを下方から支持する。ここで、図示は省略するが、前記試料支持部５の載置面５ａは例えば銅板により構成されており、その下方にペルチェ素子が配されている。そして、前記制御部１０は、このペルチェ素子を介して前記載置面５ａの温度が例えば恒温室の室内温度と等しい状態を保つ制御も行っている。

【0018】

前記ボディ３は、図２～図５に示すように、前記ベース２に対して相対移動不能に固定され、下部が円筒状、上部が角柱状をなすフレーム２１と、このフレーム２１内に配された前記ヒータ７と、前記ヒータ７を前記フレーム２１内に固定するヒータ支持具２３と、前記フレーム２１内に配され前記待機位置（Ｗ）及び前記測定位置（Ｍ）の間で昇降移動可能なセンサ部６と、このセンサ部６を昇降移動させるための動力を供給する前記駆動部８とを備えている。前記ヒータ７は、前記フレーム２１の内径よりもやや小さな外径を有し、平面視円形をなしている。前記ヒータ支持具２３は、前記フレーム２１内部における前記ヒータ７よりも上方に固定された円盤状の固定板２５と、この固定板２５と前記ヒータ７とを接続する棒状の接続部２７とを備えている。前記センサ部６は、その底面を形成し前記待機位置（Ｗ）において前記ヒータ７に接触するとともに前記測定位置（Ｍ）においては前記試料支持部５に載置した試料Ｓに接触する金属板２９と、この金属板２９の上面に接続され前記制御部１０に向け信号を出力するセンサ要素３０と、前記金属板２９の周縁から起立する周壁３１と、この周壁３１の上縁を接続する頂板３３とを備えている。前記金属板２９は、センサ部６の移動方向すなわち上下方向から見て円形をなしている。また、前記周壁３１の内側には、前記センサ部６が前記待機位置（Ｗ）から前記測定位置（Ｍ）まで移動するまでの間、前記ヒータ７と前記金属板２９との間の空間を囲う断熱材３５を配している。さらに、前記頂板３３の上面には、前記ヒータ支持具２３の固定板２５に設けたガイド孔２５ａを貫通し前記待機位置（Ｗ）と前記測定位置（Ｍ）との間の移動の方向をガイドするためのガイド３７を上方に向けて突設している。前記駆動部８は、前記センサ部６の頂板３３から上方に伸びるねじ軸３９と、このねじ軸３９に螺合し図示しないモータからの回転駆動力の供給を受けて回転するボールナットを内部に有するボールナット機構４１とを利用した、送りねじ機構として周知のものである。なお、前記図２～図５においては、半割した状態のフレーム２１を想像線で示している。また、図３及び図５では、前記測定位置（Ｍ）に配された状態のセンサ部６を想像線で示している。図２及び図４では、前記待機位置（Ｗ）に配された状態のセンサ部６のみを示している。

【0019】

前記コントローラ４は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース等を備え、画面出力装置４３及びキーボードやトラックパッドといった入力装置４５を有するノートパソコンに代表される情報処理装置として周知のものを利用した制御部１０と、この制御部１０と前記センサ部６との間に位置し前記センサ部６からの信号を増幅して前記制御部１０に入力する図示しないアンプとを具備する。

【0020】

前記制御部１０は、測定を行っていないときには前記ヒータ７を室温より所定温度、例えば１０℃高い温度に保温させる制御、及び前記画面出力装置４３に測定を開始させるための図７に示すようなボタン４４及びカーソル４６を表示させ、前記入力装置４５によりカーソル４６を移動させて前記ボタン４４をクリックする等の入力を受け付けることにより前記入力装置４５を操作部９として機能させる制御を行っている。

【0021】

以下、接触冷感の測定を行う手順、及びこの測定の際の各部の作動を説明する。ここで、図６は、センサ部６が前記測定位置（Ｍ）まで移動した状態における、前記図５に対応する図である。

【0022】

測定に先立ち、前記試料支持部５の載置面５ａを発泡スチロール等により形成された保温材で覆っておき、載置面５ａの表面温度を恒温室の目標室温と等しい温度、例えば２０℃に保っておく。その一方で、前記センサ部６を待機位置（Ｗ）に配しておき、前記金属板２９を前記ヒータ７に接触させ、前記金属板２９の温度を前記恒温室の目標室温より１０℃又は２０℃高い所定温度、例えば３０℃に保っておく。

【0023】

次いで、測定開始にあたって、前記試料支持部５の載置面５ａを覆う保温材を取り外して前記載置面５ａを露出させ、図５に示すように、この載置面５ａに試料５を載置する。

【0024】

それから、前記操作部９すなわち前記画面出力装置４３に操作開始のための前記図７に示すようなボタン４４を表示させ、測定を開始させるための操作を受け付けるようにする。

【0025】

前記入力装置４５に操作が加えられ、そのことを示す信号が制御部１０に入力されると、各部は以下のように作動する。

【0026】

まず、前記制御部１０は、前記センサ部６を前記待機位置（Ｗ）から前記測定位置（Ｍ）まで移動させるべく前記駆動部８を作動させる制御を行う。具体的には、前記制御部１０から前記駆動部８の図示しないモータに作動を開始させる信号が出力され、これを受けて駆動部８のモータが前記ボールナット機構４１内のナットを所定の速度で回転させ、このナットに螺合するねじ軸３９も所定の速度で回転しつつ所定の速度でセンサ部６を前記待機位置（Ｗ）から前記測定位置（Ｍ）に向けて移動させる。

【0027】

このとき、センサ部６の金属板２９は前記ヒータ７から離間して試料Ｓに向かい移動する。その際、この金属板２９と前記ヒータ７との空間は前記断熱材３５により囲われているため、この空間内の温度は前記ヒータ７の表面温度にほぼ保たれる。

【0028】

そして、前記金属板２９が試料Ｓに達すると、すなわち図６に示すように前記センサ部６が前記測定位置（Ｍ）に達すると、前記金属板２９と前記試料Ｓとの間で熱が移動し、前記金属板２９の温度が変化する。前記センサ部６のセンサ要素３０からは、この温度変化を示す信号が出力され、前記アンプにより増幅されて前記制御部１０に入力される。ここで、前記待機位置（Ｗ）から前記測定位置（Ｍ）までの移動距離は資料の厚さが同じである限りは測定ごとに一定であり、その移動の軌跡も測定ごとに一定である。

【0029】

前記制御部１０は、この温度変化の速度すなわち熱流量に基づきその熱流量のピーク値であるｑ_maxの値を決定するとともに、この温度変化の積分量に基づき熱移動量を決定する。

【0030】

すなわち本実施形態によれば、前記待機位置（Ｗ）から前記測定位置（Ｍ）までの移動距離及びその移動の軌跡が測定ごとに一定であり、さらに移動速度も各測定で同一であるので、これらのばらつきに起因するｑ_max等の測定値のばらつきを抑制することができる。

【0031】

なお、本発明は以上に述べた実施の形態に限らない。

【0032】

例えば、試料支持部とセンサ部との位置関係、及び待機位置と測定位置との位置関係は、上述した実施形態におけるもの、すなわち前記試料支持部が前記センサ部の下方に位置し、前記待機位置が前記測定位置よりも上方に位置するものに限らず、例えば、試料支持部の高さ位置とセンサ部の高さ位置とがほぼ同一であり、前記待機位置と前記測定位置とがほぼ水平方向に離間するもの等を採用してもよい。但し、上述した実施形態のような待機位置と測定位置との位置関係を採用することにより、試料支持部の上面に試料を載置することにより試料を支持させることができるので、測定の間試料を安定して試料支持部に支持させておくことができる点で優れている。

【0033】

また、センサ部の構成も、上述した実施形態におけるもの、すなわち試料及び熱源部に当接可能な金属板と、この金属板に接続され制御部に向け信号を出力するセンサ要素とを備えているものに限らず、例えば、試料及び熱源部に当接可能な金属板を電極とする熱電対の一部であってもよい。

【0034】

さらに、センサ部を構成する金属板の形状も、上述した実施形態におけるもののような円形に限らず、矩形状等、種々の形状を採用できる。しかしながら、上述した実施形態のような円形の金属板を採用した場合、熱源部により前記金属板を加熱する際に、金属板の全体をより速やかに一定温度とすることができるので、測定に要する時間を短縮できるという優れた点が存在する。

【0035】

そして、センサ部の内部構造も、上述した実施形態におけるものに限らず、種々の構成を採用できる。但し、上述した実施形態のように、センサ部が待機位置から測定位置まで移動するまでの間、熱源部と金属板との間の空間を囲う断熱材を備えているものであれば、前記金属板から試料と反対側の空間に熱が逃げないようにすることができるので、測定値をさらに安定させることができるという優れた点が存在する。

【0036】

加えて、センサ部が試料に急激に衝き当たることを抑制すべく、ショックアブソーバをセンサ部と駆動部の駆動源（モータ）との間に設けてもよい。

【0037】

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0038】

１…接触冷感測定装置
５…試料支持部
６…センサ部
７…熱源部（ヒータ）
８…駆動部
９…操作部
１０…制御部
Ｓ…試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】