依賴溼度的質量測定裝置及依賴溼度的質量測定方法與流程

2023-12-09 20:27:56

本發明涉及測定質量依賴於溼度進行變化的材料的質量的依賴溼度的質量測定裝置及依賴溼度的質量測定方法。

背景技術：

提高吸溼性及速乾性的衣服被開發，並且具有用於測定與該吸溼及放溼相關的性能、即吸溼放溼性能的試驗。

專利文獻1中記載有纖維的吸溼放溼係數。專利文獻2中記載有測定用試樣的吸溼參數及放溼參數。專利文獻3～6中對纖維試樣的吸溼率進行了記載。專利文獻7中對試樣的吸溼放溼性能進行了記載。

專利文獻8中公開了測定試樣的熱及水分移動特性的測定裝置。專利文獻9中公開了測定試驗片的吸溼放溼特性的試驗裝置。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：(日本)特開平09－41204號公報

專利文獻2：(日本)特開2000－204230號公報

專利文獻3：(日本)特開2000－314082號公報

專利文獻4：(日本)特開2000－73234號公報

專利文獻5：(日本)特開2001－146678號公報

專利文獻6：(日本)特開2001－30402號公報

專利文獻7：(日本)特開2001－172826號公報

專利文獻8：(日本)特開平10－18172號公報

專利文獻9：(日本)特開2004－157086號公報

發明所要解決的課題

在衣服穿著時的舒適性方面，有關溼度的感覺至為重要，在該感覺上，不僅介於人體－衣服之間的水分的量，而且其移動速度、即衣服的吸溼或放溼的速度也是重要的因素。在以往的用於測定吸溼放溼性能的試驗中，測定處於平衡狀態的試樣的質量，因此，雖然得知平衡狀態下的吸溼量或放溼量，但不能得知吸溼或放溼的速度。

專利文獻8及專利文獻9所記載的裝置中，測定周圍空氣的溫度和溼度，根據試樣兩側的溫度和溼度之差估計試樣的吸溼量或放溼量。並不是直接測定試樣的吸溼量或放溼量，並且不能正確地得知吸溼量或放溼量。

溫度、溼度測定的解析度比質量測定的解析度小，溫度、溼度測定的誤差率比質量測定的誤差率大。在將試樣以及質量測定裝置放入到恆溫槽中的情況下，恆溫槽的容積大，使恆溫槽內的溫度溼度條件均等的同時以能夠測定對試樣的影響的程度迅速變化是困難的。另外，質量測定裝置本來應置於一定溫度溼度條件下進行測定。

技術實現要素：

本發明是鑑於上述情況而做出的，其目的在於，以能夠分析試樣的吸溼及放溼的速度的方式測定質量根據氣氛的溼度發生變化的試樣的質量。

用於解決課題的手段

為了實現上述目的，根據本發明的依賴溼度的質量測定裝置具備：

恆溫槽，其內部形成有可收容試樣的空間，頂棚上形成有穿過內部的空間和外部的通孔，並將內部的氣氛保持於所確定的溫度溼度；

天平，其支承於所述恆溫槽上；

測量夾具，其吊掛於所述天平的秤盤支承部，不與所述恆溫槽的所述通孔的內周面接觸而插通於所述恆溫槽的所述通孔，並在所述恆溫槽的內部保持所述試樣；

覆蓋箱，其在側面形成有空氣的流入口和流出口，並將所述測量夾具的在所述恆溫槽和所述天平之間的部分在所述測量夾具吊掛於所述秤盤支承部的狀態下以不接觸的方式收容於所述覆蓋箱的內部；以及

乾燥空氣供給部，其使規定溼度以下的乾燥空氣從所述流入口流入所述覆蓋箱。

本發明提供一種依賴溼度的質量測定裝置的依賴溼度的質量測定方法，所述依賴溼度的質量測定裝置具備：恆溫槽，其內部形成有可收容試樣的空間，頂棚上形成有穿過內部的空間和外部的通孔，並將內部的氣氛保持於所確定的溫度溼度；天平，其支承於所述恆溫槽上；測量夾具，其吊掛於所述天平的秤盤支承部，不與所述恆溫槽的所述通孔的內周面接觸而插通於所述恆溫槽的所述通孔，在所述恆溫槽的內部保持所述試樣；覆蓋箱，其在側面形成有空氣的流入口和流出口，並將所述測量夾具的在所述恆溫槽和所述天平之間的部分在所述測量夾具吊掛於所述秤盤支承部的狀態下以不接觸的方式收容於所述覆蓋箱的內部；以及乾燥空氣供給部，其使規定溼度以下的乾燥空氣從所述流入口流入所述覆蓋箱，其中，

在所述恆溫槽的內部將所述試樣保持於所述測量夾具，

將所述恆溫槽的內部的氣氛保持於所確定的溫度溼度，

在使所述規定的溼度以下的乾燥空氣從所述覆蓋箱的所述流入口流入的狀態下，使用所述天平測定所述試樣的質量。

發明效果

根據本發明，能夠以能夠分析試樣的吸溼及放溼的速度的方式測定質量根據氣氛的溼度發生變化的試樣的質量。

附圖說明

圖1是表示根據本發明實施方式的依賴溼度的質量測定裝置的構成例的框圖；

圖2是表示根據實施方式的覆蓋箱的一例的俯視圖及側視圖；

圖3是表示根據實施方式的恆溫槽的內部的主視圖；

圖4是表示根據實施方式的測量夾具的一例的圖；

圖5是表示根據實施方式的對試樣進行了固定的保持部的一例的俯視圖；

圖6是表示設置有根據實施方式的覆蓋箱的情況和未設置根據實施方式的覆蓋箱的情況的測量結果的圖；

圖7是表示使用根據實施方式的依賴溼度的質量測定裝置測量出的吸溼放溼量相對於溼度變化的追隨性、及同一測定內的再現性的圖；

圖8是表示使用根據實施方式的依賴溼度的質量測定裝置測量出的吸溼放溼量的重複再現性的圖；

圖9是表示根據實施方式的吸溼速度及放溼速度的時間變化的表。

具體實施方式

以下，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。此外，圖中，對於相同或相應的部分標註相同的附圖標記。

圖1是表示根據本發明實施方式的依賴溼度的質量測定裝置的構成例的框圖。依賴溼度的質量測定裝置1具備恆溫槽11、天平12、覆蓋箱13、以及乾燥空氣供給裝置14。圖1的例子中，壓縮後的空氣用乾燥機2乾燥，並向溼度產生裝置3供給。溼度產生裝置3將所供給的空氣通過分流法控制為所設定的溼度，該空氣經過防結露用保溫管4向恆溫槽11供給。溼度產生裝置3內的空氣及恆溫槽11內的空氣通過使恆溫器5的恆溫水循環而被控制為所設定的溫度。恆溫槽11為水循環雙重結構，能夠恆溫。

恆溫槽11為可以在短時間(例如10分)內使溫度溼度穩定的容積。由此，恆溫槽11的內部可以在短時間內穩定在所設定的溫度溼度的恆溫恆溼狀態。將恆溫槽11的內部以所設定的值設為恆溫恆溼狀態的方法不限於此，只要使用現有技術即可。在此，可通過溼度產生裝置3設定的溼度範圍設為5％RH～95％RH，精度在23℃的環境下設為±0.8％RH。通過恆溫器5可設定的溫度範圍設為－10℃～80℃，精度設為±0.10℃。

依賴溼度的質量測定裝置1具備用於將試樣設置於恆溫槽11的內部的測量夾具(未圖示)。測量夾具包括吊掛於天平12的秤盤支承部的吊掛夾具、以及在恆溫槽11的內部相對於吊掛夾具可拆裝的保持部。在恆溫槽11的頂棚、覆蓋箱13的頂棚及底部上設有穿過吊掛夾具的通孔。從天平12的秤盤支承部吊掛的吊掛夾具插通於覆蓋箱13及恆溫槽11的通孔而不與通孔的內周面接觸。當用戶將試樣固定於保持部並安裝於吊掛夾具時，可以將試樣以不與恆溫槽11的內壁接觸的方式吊掛。天平12測量根據恆溫槽11的內部的溫度及溼度的變化而變化的試樣的質量。

乾燥空氣供給裝置14產生規定的溼度以下的乾燥空氣並將其向覆蓋箱13供給。覆蓋箱13的內部為空洞，乾燥空氣供給裝置14產生的乾燥空氣從流入口供給並從流出口排出。由此，防止恆溫槽11內的空氣向天平12一方上升，防止結露。乾燥空氣供給裝置14產生的乾燥空氣可以設為與恆溫槽11內的溫度相同的溫度。另外，覆蓋箱13也可以以與恆溫槽11的頂棚相接的方式設置於恆溫槽11的內部。

圖2是表示根據實施方式的覆蓋箱的一例的俯視圖及側視圖。在圖2的例子中，覆蓋箱13的寬度為60.00mm、長度為60.00mm、高度為25.00mm，在水平面的中央設有貫穿吊掛夾具的通孔。以使乾燥空氣流入的方向不在連結流入口和吊掛夾具的直線的方向上、且不在連結流入口和流出口的直線的方向上的方式，將流入口及流出口向斜向配置。由此，乾燥空氣經過貫穿吊掛夾具的通孔附近，並且流入的乾燥空氣不直接接觸吊掛夾具，因此，能夠抑制乾燥空氣流入的勢能對吊掛夾具產生的影響。另外，將流入口設置在比流出口高的位置，以使乾燥空氣容易流入覆蓋箱13的內部。

此外，即使在乾燥空氣流入的方向與連結流入口和吊掛夾具的直線的方向一致的情況下，例如，只要在連結流入口和吊掛夾具的直線上設置風向變更板，以使流入的乾燥空氣不直接接觸吊掛夾具即可。另外，即使在乾燥空氣流入的方向與連結流入口和流出口的直線的方向一致的情況下，例如，只要在連結流入口和流出口的直線上設置風向變更板，以使乾燥空氣經過貫穿吊掛夾具的通孔附近即可。

圖3是表示根據實施方式的恆溫槽的內部的主視圖。圖3表示恆溫槽11沒有門的狀態。吊掛夾具15從天平12的秤盤支承部穿過覆蓋箱13的頂棚及底部的通孔以及恆溫槽11的頂棚的通孔，吊掛於恆溫槽11的內部。通過溼度產生裝置3調整了溼度的空氣經過防結露用保溫管4從供給口111向恆溫槽11的內部供給。

圖4是表示根據實施方式的測量夾具的一例的圖。如圖3及圖4所示，吊掛夾具15在位於恆溫槽11的內部的端部具備被水平支承的兩個管。保持部16由直線狀延伸的基部163、從基部163正交延伸的四個針部162、以及從基部163向針部162的相反側延伸的兩個梁161構成。此外，針部162及梁161隻要為兩個以上即可。另外，吊掛夾具15的管為與梁161相同的數目即可。

通過預先將試樣貫穿並固定於針部162，並將保持部16的梁161插入吊掛夾具15的管中，以相對於吊掛夾具15的1次動作即可將試樣設置於恆溫槽11的內部。由此，可以降低因用戶將試樣設置在恆溫槽11的內部的動作產生的測量誤差。為了進一步降低測量誤差，測量夾具可以由導電性、非磁性且非吸溼性的材料構成。此外，測量夾具的形狀不限於此，只要是可以以不與恆溫槽11的內壁接觸而將試樣以不接觸恆溫槽11的內壁的方式吊掛的形狀即可。

圖5是表示根據實施方式的對試樣進行了固定的保持部的一例的俯視圖。在試樣8為布狀的情況下，以試樣8彼此空開間隔的方式褶狀固定時，則可以使試樣8彼此不接觸地將最大量的試樣8設置在恆溫槽11的內部。由此，試樣8與空氣接觸的表面積增大，容易測量吸溼放溼量的變化。

圖6是表示設置有根據實施方式的覆蓋箱的情況和未設置根據實施方式的覆蓋箱的情況的測量結果的圖。圖6是表示採取了設置覆蓋箱13防止恆溫槽11內的空氣向天平12一方上升從而防止結露的對策的情況的測量結果、和不設置覆蓋箱13且不採取這種對策的情況的測量結果的圖。該圖表示在恆溫槽11的內部從天平僅懸掛吊掛夾具15及保持部16並且未設置試樣的狀態下的溼度的變化所引起的變動質量，縱軸是變動質量(g)，橫軸是經過時間(分鐘)。

在設置有覆蓋箱13的情況下，由於恆溫槽11的內部沒有試樣，所以即使溼度上升，測量的質量也幾乎沒有變動。但是，在未設置覆蓋箱13的情況下，如圖所示，存在由結露引起的測量誤差、和恆溫槽11內的空氣向天平12一方上升所引起的測量誤差。因此，如果不採取設置覆蓋箱13來防止恆溫槽11內的空氣向天平12一方上升從而防止結露的對策，則不能測量吸溼放溼量的變化。圖6是溼度產生裝置3使用了株式會社第一科學制的精密溼度產生裝置的情況的測量結果。以下，對於圖7～圖9也相同。

圖7是表示使用根據實施方式的依賴溼度的質量測定裝置測量出的吸溼放溼量相對於溼度變化的追隨性、及同一測定內的再現性的圖。圖7是表示絲綢、毛、棉、尼龍、銅氨纖維、聚酯及丙烯酸等的主要的纖維試樣的吸溼放溼量的測量結果的圖。該圖表示在恆溫槽11的內部使用吊掛夾具15及保持部16從天平12吊掛著試樣的狀態下的溼度的變化所引起的變動質量，縱軸是相對於絕對幹的試樣質量的變動質量即吸溼放溼量(mg/g)，橫軸是經過時間(分鐘)。

如圖7所示，將恆溫槽11的內部的絕對溼度切換為13.5g/m3和30.5g/m3時，則伴隨溼度的變化，吸溼放溼量也發生變化。如此，依賴溼度的質量測定裝置1的吸溼放溼量的測量結果存在相對於溼度變化的追隨性。另外，如圖7所示，如果將恆溫槽11的內部的絕對溼度切換為13.5g/m3和30.5g/m3，則各種纖維試樣的吸溼放溼量每隔30分鐘進行相同的變化。如此，在依賴溼度的質量測定裝置1的吸溼放溼量的測量結果中，在同一測定內有再現性。

圖8是表示使用根據實施方式的依賴溼度的質量測定裝置測量出的吸溼放溼量的重複再現性的圖。圖8是表示絲綢、毛、棉、尼龍、銅氨纖維、聚酯及丙烯酸等的主要的纖維試樣的吸溼放溼量的第1次和第2次的測量結果的圖。如圖8所示，第1次和第2次的測量結果大致相同。這樣，在依賴溼度的質量測定裝置1的吸溼放溼量的測量結果中有重複再現性。

圖9是表示根據實施方式的吸溼速度及放溼速度的時間變化的表。圖9是表示根據圖7所示的纖維試樣的吸溼放溼量的測量結果計算出的吸溼速度及放溼速度的時間變化的表。如此，根據依賴溼度的質量測定裝置1，能夠獲得試樣的吸溼速度及放溼速度。

根據本實施方式的依賴溼度的質量測定裝置1，能夠以能夠分析試樣的吸溼及放溼的速度的方式測定質量根據氣氛的溼度進行變化的試樣的質量。由此，能夠測量在衣服穿著時的舒適性上作為重要的因素的的吸溼速度或放溼速度。另外，由於在實際生活中溫度溼度在短時間內變化，所以能夠以更貼近實際生活的環境的狀態測量吸溼放溼量。

本發明不脫離本發明的廣義的精神和範圍的情況下能夠進行各種實施方式及變形。另外，上述的實施方式用於說明本發明，而不限定本發明的範圍。本發明的範圍不由實施方式而由權利要求書表示。而且，在權利要求書的範圍內及與其同等的發明的意思的範圍內實施的各種變形視作本發明的範圍內。

附圖標記的說明

1 依賴溼度的質量測定裝置

2 乾燥機

3 溼度產生裝置

4 防結露用保溫管

5 恆溫器

8 試樣

11 恆溫槽

12 天平

13 覆蓋箱

14 乾燥空氣供給裝置

15 吊掛夾具

16 保持部

111 供給口

161 梁

162 針部

163 基部