(57)【要約】【課題】より安定した測定結果の得られる熱物性測定装置を備えた熱物性測定システムを提供することにある。【解決手段】この熱物性測定システムは、熱物性測定装置（測定装置１）と制御部（７）と操作部（８）とを備える。熱物性測定装置は、筐体（２）と、筐体に収容され一軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられた直進部（スライド機構部４）と、直進部に取り付けられ被測定物と接する熱板（３１）と熱板を加熱するヒータ（３３）とを含むセンサ部（３）と、直進部を一軸方向へ移動させる駆動部（５）とを有する。制御部は駆動部の動作を制御するものであり、操作部は制御部の操作を行うものである。【選択図】図１Ａ
2016070819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に収容され、一軸方向に移動可能に設けられた直進部と、
前記直進部に取り付けられ、被測定物と接する熱板と前記熱板を加熱するヒータとを含むセンサ部と
を有する熱物性測定装置。
【請求項２】
前記直進部を前記一軸方向へ移動させる駆動部をさらに有する
請求項１記載の熱物性測定装置。
【請求項３】
前記センサ部に印加される荷重を検出する荷重センサをさらに有する
請求項１または請求項２に記載の熱物性測定装置。
【請求項４】
前記センサ部は、前記一軸方向に対して首振り自在に前記直進部に取り付けられている
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱物性測定装置。
【請求項５】
筐体と、前記筐体に収容され、一軸方向に移動可能に設けられた直進部と、前記直進部に取り付けられ、被測定物と接する熱板と前記熱板を加熱するヒータとを含むセンサ部と  、前記直進部を一軸方向へ移動させる駆動部とを有する熱物性測定装置と、
前記駆動部の動作を制御する制御部と、
前記制御部の操作を行う操作部と
を備えた
熱物性測定システム。
【請求項６】
前記被測定物の温度を制御する温度調整部をさらに備えた
請求項５記載の熱物性測定システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記ヒータの温度制御をも行う
請求項５または請求項６に記載の熱物性測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体における、例えば接触冷温感の評価値であるｑ-ｍａｘや熱伝導率などの熱物性値を測定する熱物性測定装置および熱物性測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、衣服を着用した人が感じる快適性を表す指標として、ｑ-ｍａｘが定義されている（例えば非特許文献１参照）。この接触冷温感評価値であるｑ-ｍａｘは、その衣服に使用されている布地の熱吸収に伴う熱流量のピーク値として定義されるものである。このｑ-ｍａｘを測定する測定装置としては、例えばカトーテック株式会社製の熱物性測定装置ＫＥＳ−Ｆ７が知られている。この装置では、センサ部における熱板を所定温度に保持したのち、その熱板を布地などのサンプルに押し当て、そのサンプルの温度変化からｑ-ｍａｘを求めるようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】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３７号、ｐ．２３−３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の熱物性測定装置では、測定者の手技による影響が大きく、測定結果のばらつきが生じ易かった。例えばセンサ部をサンプルへ押し当てる際の荷重の大きさやその荷重の分布、あるいはセンサ部をサンプルへ押し当てる際のセンサ部の移動速度などの条件が測定結果に影響するためである。
【０００５】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、より安定した測定結果の得られる熱物性測定装置および熱物性測定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態としての熱物性測定装置は、筐体と、この筐体に収容され、一軸方向に移動可能に設けられた直進部と、この直進部に取り付けられ、被測定物と接する熱板とこの熱板を加熱するヒータとを含むセンサ部とを有するものである。
【０００７】
本発明の一実施形態としての熱物性測定システムは、熱物性測定装置と、制御部と、操作部とを備える。熱物性測定装置は、筐体と、この筐体に収容され、一軸方向に移動可能に設けられた直進部と、この直進部に取り付けられ、被測定物と接する熱板とこの熱板を加熱するヒータとを含むセンサ部と、直進部を一軸方向へ移動させる駆動部とを有する。制御部は、駆動部の動作を制御する。操作部は、制御部の操作を行う。
【０００８】
本発明の一実施形態としての熱物性測定装置および熱物性測定システムでは、センサ部が、一軸方向に移動可能に筐体に収容された直進部に取り付けられている。このため、被測定物についての熱物性を測定する際、熱板が被測定物に対して直進して押圧されることとなる。
【０００９】
本発明の一実施形態としての熱物性測定装置では、直進部を一軸方向へ移動させる駆動部をさらに有していてもよい。その場合、熱板を被測定物に対して比較的容易に再現性良く、例えば所定の速度で押圧することができる。また、直進部は、一軸方向へ伸びるすべりねじと、筐体に固定されてすべりねじを一軸方向へ案内する案内部とを有し、駆動部は、回転軸を含むモータと、回転軸の回転をすべりねじに伝達するカップリング部材とを有するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明の一実施形態としての熱物性測定装置および熱物性測定システムでは、センサ部に印加される荷重を検出する荷重センサをさらに有していてもよい。その場合、熱板を被測定物に対して押圧する荷重を制御することができる。
【００１１】
また、本発明の一実施形態としての熱物性測定装置および熱物性測定システムでは、センサ部は、一軸方向に対して首振り自在に直進部に取り付けられているとよい。その場合、被測定物に対して熱板がより均等な荷重で押圧されることとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一実施形態としての熱物性測定装置および熱物性測定システムによれば、センサ部が、一軸方向に移動可能に筐体に収容された直進部に取り付けられている。このため、被測定物の熱物性値を測定するにあたり、測定者の相異や測定者の測定技術の影響を低減し、高い再現性を確保することができ、より正確な熱物性値の測定ができる。なお、本発明の効果はこれに限定されるものではなく、以下の記載のいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態に係る熱物性測定装置を備えた熱物性測定システムの全体構成を表す概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した熱物性測定装置においてセンサ部が前方へ繰り出した状態を表す概略図である。
【図２Ａ】図１Ａに示した熱物性測定装置における筐体の詳細な構造を示す側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示した矢印IIＢの方向から眺めた筐体の正面図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示したIIＣ−IIＣ線に沿った矢視方向の筐体の断面図である。
【図２Ｄ】図２Ａに示したIIＤ−IIＤ線に沿った矢視方向の筐体の断面図である。
【図３】図１Ａに示したセンサ部の分解斜視図である。
【図４Ａ】図１Ａに示したセンサ部を前方から眺めた平面図である。
【図４Ｂ】図１Ａに示したセンサ部の断面図である。
【図５Ａ】図１Ａに示したスライド機構部におけるリニアブッシュの構成を表す正面図である。
【図５Ｂ】図１Ａに示したスライド機構部におけるリニアブッシュの構成を表す側面図である。
【図６】図１Ａに示したスライド機構部における第１の固定ブラケットの構成を表す正面図である。
【図７Ａ】図１Ａに示したスライド機構部における第２の固定ブラケットの構成を表す正面図である。
【図７Ｂ】図１Ａに示したスライド機構部における第２の固定ブラケットの構成を表す断面図である。
【図８】図１Ａに示したスライド機構部におけるジョイント取付ブラケットの構成を表す正面図である。
【図９】図１Ａに示したスライド機構部におけるセンサブラケットの構成を表す正面図である。
【図１０】図１Ａに示したスライド機構部におけるグラブスクリューの構成を表す側面図である。
【図１１】図１Ａに示した駆動部におけるモータの外観構成を表す側面図である。
【図１２Ａ】図１に示した熱物性測定システムによりｑ−ｍａｘを測定する方法における一工程を表す概略図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに続く一工程を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．熱物性測定システム
１．１  構成
１．２  基本動作
１．３  測定動作
１．４  作用効果
２．変形例
【００１５】
＜１．実施の形態＞
［熱物性測定システムの構成］
図１Ａ，１Ｂは、本発明における一実施の形態としての熱物性測定装置１（以下、単に測定装置１という。）を備えた熱物性測定システムの全体構成を表す概略図である。この測定装置１を備えた熱物性測定システムは、例えば布地や陶器、金属膜、樹脂膜などの各種材料からなる被測定物の熱物性値（例えばｑ-ｍａｘや熱伝導率）を測定するものである。具体的には、この熱物性測定システムは、測定装置１のほか、例えば制御部７、操作部８およびサンプル温度調整部９をさらに備える。そのうちの測定装置１は、筐体２、センサ部３、スライド機構部４、駆動部５、グラブスクリュー６を有している。
【００１６】
筐体２は、Ｚ軸方向に沿って延在する略円筒状の中空構造を有している。筐体２の一端は開放端２Ｋとなっており、他端は封止部材２１によって封止されている。なお、本出願では、Ｚ軸方向において、測定装置１の任意の位置から開放端２Ｋへ向かう方向を前方といい、測定装置１の任意の位置から封止部材２１へ向かう方向を後方という。また、各部材におけるＺ軸方向の寸法を厚さと呼び、各部材におけるＺ軸方向と直交する方向の寸法を幅または径と呼ぶ。
【００１７】
スライド機構部４は、筐体２に収容され、筐体２に固定された固定部分４Ａと、一軸方向（ここではＺ軸方向）において直進移動可能に設けられた可動部分４Ｂとを含んでいる。
【００１８】
センサ部３は、スライド機構部４の可動部分４Ｂの先端部とグラブスクリュー６を介して連結されている。センサ部３は、可動部分４Ｂと共にＺ軸方向における直進移動が可能であるうえ、Ｚ軸方向に対して首振り自在に構成されている。センサ部３は、被測定物と接する熱板３１と、この熱板３１を加熱するヒータ３３（後出）とを含んでいる。
【００１９】
駆動部５は、スライド機構部４の可動部分４ＢをＺ軸方向へ移動させるものである。
【００２０】
なお、図１Ａは収納状態（非測定状態）を表しており、この収納状態では、センサ部３は、筐体２、スライド機構部４、駆動部５およびグラブスクリュー６と同様に完全に筐体２に収容された状態となっている。一方、図１Ｂに示した測定状態においては、センサ部３の先端部が筐体２の開口２Ｋから筐体２の外部へ突出した状態となりうる。この場合、センサ部３の先端部の突出量、すなわち、Ｚ軸方向における、熱板３１の表面３１Ｓと筐体２の先端面２Ｓとの距離Ｌは例えば１０ｍｍ程度である。但し、表面３１Ｓの位置が先端面２Ｓの位置と一致した状態や、表面３１Ｓの位置が先端面２Ｓの位置よりも筺体２の内部へ後退した状態での測定も可能である。
【００２１】
（筐体２）
図２Ａ〜図２Ｄを参照して、筐体２の詳細な構造を説明する。図２Ａは、筐体２の詳細な構造を示す側面図である。なお、図２Ａでは、外部から視認できない部分を破線で示している。図２Ｂは、図２Ａに示した矢印IIＢの方向から眺めた正面図である。図２Ｃおよび図２Ｄは、それぞれ、図２Ａに示したIIＣ-IIＣ線およびIIＤ-IIＤ線に沿った矢視方向の断面図である。図２Ａに示したように、筐体２は、その長手方向、すなわちＺ軸方向に沿って開放端２Ｋを含む先端部２Ａと、その後方に位置する中間部２Ｂと、さらにその後方に位置する後端部２Ｃとが順に配置されたものである。先端部２Ａは、図１Ａに示したようにその内部にセンサ部３が収容される部分であり、筐体２において最も大きい外径Ｄ２Ａ（例えば１００ｍｍ）を有する。中間部２Ｂは、図１Ａに示したようにその内部にスライド機構部４が収容される部分であり、その外面は先端部２Ａおよび後端部２Ｃよりも細くくびれている。中間部２Ｂは、筐体２において最小の外径Ｄ２Ｂ（例えば５６５ｍｍ）を有する部分を含んでいる。また、中間部２Ｂには、固定部分４１を筐体２に固定するためのねじが挿通されるねじ穴２ＢＨが、例えば円周方向の４箇所に設けられている（図２Ａ，２Ｃ）。後端部２Ｃは、図１Ａに示したようにその内部に駆動部５のモータ５１が収容される部分である。筐体２における中間部２Ｂと後端部２Ｃとの境界近傍には、駆動部５における後述のブラケット５２を筐体２に固定するためのねじが挿通されるねじ穴２ＣＨが、例えば円周方向の４箇所に設けられている（図２Ａ，２Ｄ）。なお、図２Ａ〜図２Ｄに示した筐体２の構造は一例を表すものであり、その形状や大きさ、ねじ穴２ＢＨ，２ＣＨの位置や数などは適宜変更され得るものである。
【００２２】
（センサ部３）
図３、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、センサ部３の詳細な構造について説明する。図３はセンサ部３の分解斜視図である。また、図４Ａはセンサ部３を前方から眺めた平面図であり、図４Ｂは、センサ部３の、Ｚ軸に沿った断面図である。
【００２３】
図３、図４Ａおよび図４Ｂに示したように、センサ部３は、熱板３１、ヒータ３３、断熱リング３５、断熱材３６、センサ部筐体３０Ａ、およびセンサ部底板３０Ｂを有している。
【００２４】
熱板３１は、例えば銅などの高導電性かつ高熱伝導性の材料からなる、例えば円板状の部材である。熱板３１は、被測定部材と接する表面３１Ｓを有しており、熱板３１と被測定物との間で熱の授受が行われる。
【００２５】
熱板３１の後方には、熱板３１と接するようにヒータ３３が配置されている。ヒータ３３は、例えばその中央部分に開口３３Ｋを有する円板状の部材である。開口３３Ｋには、熱板３１の温度を検出するための温度センサ３１ＳＧが設けられている（図４Ｂ）。温度センサ３１ＳＧは例えばニッケル系合金抵抗体を使用したひずみゲージであり、その後方に伸びる導線ＣＷ１の一端が接続されている。ヒータ３３は、例えばセラミックにより構成されており、通電されることにより発熱し熱板３１を加熱するように機能する。ヒータ３３には導線ＣＷ２の一端が接続されており、制御部７からの指令により導線ＣＷ２を介してヒータ３３に通電されるようになっている。
【００２６】
断熱リング３５は、環状の部材であり、ヒータ３３の外周面を取り囲むように設けられ、ヒータ３３において発生した熱を外部へ流出するのを抑制する機能を有する部材である。断熱リング３５は、例えばシリコンなどの熱伝導率が低く、電気的絶縁性に優れる材料からなる。
【００２７】
断熱材３６は、ヒータ３３および断熱リング３５の後方に配置されている。断熱材３６は、断熱リング３５と同様に、ヒータ３３において発生した熱を外部へ流出するのを抑制する機能を有する部材であり、例えばポリエチレンなどの、熱的および電気的絶縁性に優れる材料からなる。断熱材３６は、例えばその中央部分に開口３６Ｋ１を有する円板状の部材である。開口３６Ｋ１には、熱板３１と接続された導線ＣＷ１が貫通するようになっている。断熱材３６には、さらに開口３６Ｋ２が設けられている。開口３６Ｋ２は、ヒータ３３と接続された導線ＣＷ２によって貫かれている。
【００２８】
センサ部筐体３０Ａは、ヒータ３３、断熱リング３５および断熱材３６を収容する容器であり、底部に開口３ＡＫ１，３ＡＫ２を含む複数の開口が設けられている。センサ部筐体３０Ａは、例えば黒色のポリカーボネートからなる。開口３ＡＫ１，３ＡＫ２には、導線ＣＷ１，ＣＷ２がそれぞれ挿通される。
【００２９】
センサ部筐体３０Ａの後方にはセンサ部底板３０Ｂが配置されており、このセンサ部底板３０Ｂの後方部分が後述のグラブスクリュー６と接続されている。センサ部底板３０Ｂは例えばアルミニウムからなる円板状の部材であり、その一部に開口３ＢＫ１，３ＢＫ２を含む複数の開口が設けられている。開口３ＢＫ１，３ＢＫ２には、熱板３１およびヒータ３３から導かれる導線ＣＷ１，ＣＷ２がそれぞれ挿通されている。導線ＣＷ１，ＣＷ２は、センサ部３の後方へ延在しており、例えば封止部材２１から筐体２の外部へ引き出されている。
【００３０】
なお、センサ部３は、熱板３１の熱が外部に逃げないようにする機構をさらに有してもよい。具体的には、例えばヒータ３３の周囲を、断熱材３６を介して取り囲むように金属部材を配置したり、ヒータ３３とは別のヒータをさらに配置したりしてもよい。
【００３１】
（スライド機構部４）
スライド機構部４は、固定部分４Ａとして、例えばリニアブッシュ４１および固定ブラケット４２を有している。また、スライド機構部４は、可動部分４Ｂとして、例えばすべりねじ４３、すべりねじナット４４、固定ブラケット４５、ガイドシャフト４６、ジョイント取付ブラケット４７、ロードセル４８、センサブラケット４９およびグラブスクリュー６を有している。但し、すべりねじ４３は可動部分４Ｂに含まれるものの、Ｚ軸を中心として回転するのみであり、すべりねじ４３自体はＺ軸方向に直進移動するものではない。
【００３２】
図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ、リニアブッシュ４１の構成を表す正面図および側面図である。リニアブッシュ４１は、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、長穴４１Ｋを有する円筒状部材である。リニアブッシュ４１の長穴４１Ｋには、ガイドシャフト４６が挿入されるようになっている。ガイドシャフト４６は、長穴４１Ｋの内部をスライド可能に組み立てられている。
【００３３】
図６は、固定ブラケット４２の詳細な構成を表す正面図である。固定ブラケット４２は、例えばアルミニウムからなり、略円板状をなしている。固定ブラケット４２の中央部にはＺ軸方向に伸びる貫通孔４２１が形成されている。貫通孔４２１には、例えば図示しないベアリングを介してすべりねじ４３が挿通される。さらに、貫通孔４２１の周囲には例えばＺ軸方向に伸びる４つの貫通孔４２２〜４２５が均等に配置されている。４つの貫通孔４２２〜４２５には、それぞれ、リニアブッシュ４１が挿入されて固定されている。固定ブラケット４２には、導線ＣＷ１，ＣＷ２を通過させるための、Ｚ軸方向に伸びる貫通孔４２Ｋ１，４２Ｋ２がさらに形成されている。固定ブラケット４２には、さらに、筐体２のねじ穴２ＢＨとそれぞれ連通する４つのねじ穴４２６〜４２９が設けられている。ねじ穴４２６〜４２９は、固定ブラケット４２において、その外周面から中央部分へ向かう方向に放射状に伸びている。固定ブラケット４２は、ねじ穴２ＢＨおよびねじ穴４２６〜４２９と嵌合するねじ（図示せず）により筐体２に固定される。なお、４つの貫通孔４２２〜４２５には、リニアブッシュ４１を挿入せずにガイドシャフト４６を直接挿通してもよい。その場合、貫通孔４２２〜４２５の内径の各々をリニアブッシュ４１の外径よりも細くし、ガイドシャフト４６の外径とほぼ一致させるようにするとよい。
【００３４】
図１Ａに示したように、すべりねじ４３の後方の端部にはすべりねじナット４４が取り付けられている。すべりねじナット４４は、その一部が、固定ブラケット４５の中央部分に設けられた貫通孔４５Ｋに挿入され、例えば４箇所のねじ穴４５Ｄ（後出）においてねじ（図示せず）により固定されている。但し、すべりねじ４３は、すべりねじナット４４を貫通しており、駆動部５におけるカップリング５３（後出）と接続されている。図７Ａに固定ブラケット４５の平面構成を示すと共に、図７Ｂに固定ブラケット４５の断面構成を示す。固定ブラケット４５は、周縁部の４箇所に切り欠き４５Ｃが形成された板状部材であり、例えばアルミニウムにより構成されている。切り欠き４５Ｃと筐体２の内面との隙間を導線ＣＷ１，ＣＷ２が通過するようになっている。また、固定ブラケット４５には、貫通孔４５Ｋの周囲に４つの穴４５Ｈが形成されており、各穴４５Ｈに各ガイドシャフト４６の後方の端部が固定されている。さらに、固定ブラケット４５には、貫通孔４５Ｋの周囲に穴４５Ｈとは異なる４つの穴４５Ｄが形成されており、それらの穴４５Ｄとそれぞれ嵌合するねじ（図示せず）によりすべりねじナット４４が固定ブラケット４５に固定されている。なお、固定方法はねじ止めに限定されるものではない。
【００３５】
図８に、ジョイント取付ブラケット４７の平面構成を示す。ジョイント取付ブラケット４７は、ロードセル４８とほぼ同じ外径を有する円盤状の部材であり、例えばアルミニウムにより構成されている。ジョイント取付ブラケット４７には、その後方においてロードセル４８が固定されている。また、ジョイント取付ブラケット４７は、その中央部分に設けられた貫通孔４７Ｋが形成されている。貫通孔４７Ｋには、ロードセル４８と接続されたグラブスクリュー６のスクリュー６１が挿通されている。
【００３６】
４つのガイドシャフト４６の前方の端部は、ロードセル４８の後方に固定されたセンサブラケット４９に固定されている。図９に、センサブラケット４９を正面から眺めた平面構成を示す。センサブラケット４９は、周縁部の４箇所に切り欠き４９Ｃが形成された板状部材であり、例えばアルミニウムにより構成されている。切り欠き４９Ｃと筐体２の内面との隙間を導線ＣＷ１，ＣＷ２が通過するようになっている。センサブラケット４９は、その中央部分に設けられた貫通孔４９Ｋと、その貫通孔４９Ｋの周囲に設けられた４つのねじ穴４９Ｈとを有している。貫通孔４９Ｋには図示しないねじが挿通され、このねじによってセンサブラケット４９の前方にロードセル４８が固定されている。一方、各ねじ穴４９Ｈには、それぞれに対応するガイドシャフト４６の前方の端部が固定されている。
【００３７】
この熱物性測定装置１では、すべりねじ４３がいわゆる送りねじとして機能し、すべりねじ４３のＺ軸を中心とした回転により、可動部分４Ｂにおけるすべりねじ４３以外の各構成要素およびロードセル４８が一体としてＺ軸方向に沿って直進移動するようになっている。具体的には、駆動部５のモータ５１（後出）によりすべりねじ４３がＺ軸を中心として回転すると、その回転方向に応じてすべりねじナット４４がＺ軸上を前方または後方へ案内されるようになっている。上述したように、すべりねじナット４４は固定ブラケット４５に固定され、固定ブラケット４５にはガイドシャフト４６が固定され、ガイドシャフト４６にはセンサブラケット４９が固定され、センサブラケット４９にはロードセル４８が固定され、ロードセル４８にはジョイント取付ブラケット４７およびグラブスクリュー６が固定されている。このため、すべりねじナット４４の移動に伴い、これら固定ブラケット４５、ガイドシャフト４６、ジョイント取付ブラケット４７、センサブラケット４９、ロードセル４８およびグラブスクリュー６が一体としてＺ軸に沿って移動するようになっている。
【００３８】
ここで、Ｚ軸方向に伸びる４本のガイドシャフト４６は、すべりねじ４３を取り囲むように実質的に等間隔に設けられているとよい。このようにすることで、後述するすべりねじ４３による可動部分４ＢのＺ軸方向への移動の直線性を担保できるからである。これに対し、ガイドシャフト４６を一本も有しない構造の熱物性測定装置１では、Ｚ軸方向を鉛直方向に対して傾けた測定姿勢での使用が困難である。重力によりセンサ部３およびスライド機構部４がＸ軸方向やＹ軸方向へ偏り、センサ部３およびスライド機構部４におけるＸ軸方向の中心位置およびＹ軸方向の中心位置がＺ軸から外れてしまう。このため、センサ部３および可動部分４Ｂの、Ｚ軸方向への円滑な移動が妨げられてしまうからである。さらに、複数のガイドシャフト４６を互いに実質的に等間隔に配置することで、例えば水平方向にＺ軸方向を設定した測定姿勢であっても、また、どの向きに傾けた測定姿勢であっても、可動部分４ＢのＸ軸方向およびＹ軸方向への偏りを十分に回避することができる。このため、可動部分４ＢのＺ軸方向への移動の、より高い直線性が担保される。
【００３９】
（グラブスクリュー６）
図１０に、グラブスクリュー６を拡大して示す。グラブスクリュー６は、センサ部３を、可動部分４Ｂの移動方向（Ｚ軸方向）に対して首振り自在に可動部分４Ｂと接続する首振り自在接続部材として機能する。具体的には、グラブスクリュー６は、例えばスクリュー６１と、その前方端部に取り付けられたパッド６２とを有するボールジョイント機構である。スクリュー６１と、パッド６２との接合部分はボールジョイントであり、パッド６２はスクリュー６１に対して首振り動作を行うことができるようになっている。すなわち、パッド６２の表面６２Ｓは、Ｚ軸に対して任意の方向に傾くことが可能となっている。その際の傾き角は例えば数度から１０数度程度である。また、スクリュー６１とパッド６２との接続強度は、パッド６２の自重が十分に支持される強度を有するとよい。
【００４０】
また、スクリュー６１の外径は、ジョイント取付ブラケット４７の中央部分に設けられた貫通孔４７Ｋの内径とほぼ同じであることが望ましい。その場合、スクリュー６１の長手方向を、実質的にＺ軸と平行に維持しやすくなる。すなわち、熱物性測定装置１のＺ軸を鉛直方向以外の方向に傾けた場合であっても、スクリュー６１の外周面が貫通孔４７Ｋの内面と当接する。このため、スクリュー６１の延在方向が、Ｚ軸に平行な状態から任意の方向に傾くことが抑制される。その結果、熱物性測定装置１のＺ軸を鉛直方向以外の方向に傾けた場合でも、ロードセル４８に対してＸ軸方向およびＹ軸方向の力が加わることがないため、センサ部３に負荷される荷重を正確に測定できる。
【００４１】
（駆動部５）
図１Ａに示したように、駆動部５は、例えば筐体２の内壁に取り付けられたブラケット５２と、このブラケット５２に固定されたモータ５１と、このモータ５１の駆動力をスライド機構部４へ伝達するカップリング５３とを有している。図１１に示したように、モータ５１は、例えば本体５１２と、Ｚ軸方向に沿った回転軸５１１とを有する。回転軸５１１は、カップリング５３を介してすべりねじ４３と接続されている。このため、本体５１２の駆動により回転軸５１１が回転することにより、すべりねじ４３も回転するようになっている。モータ５１は、外部の電源と接続される電力線ＰＬ（図１Ａ参照）により電力を供給され、動作する。
【００４２】
（制御部７）
制御部７は、ＣＰＵなどの演算部や半導体メモリなどの記憶部、さらにはヒータ３３のオン・オフ制御を行うヒータ制御部などを有しており、駆動部５のモータ５１の動作制御や熱板３１の温度制御、あるいはサンプル温度調整部９の温度制御のほか、温度センサ３１ＳＧから得られた温度データの演算処理などを行う。制御部７は、ロードセル４８、サンプル温度調整部９およびモータ５１とそれぞれ信号線により接続されている。さらに、制御部７には、導線ＣＷ１の他端および導線ＣＷ２の他端がそれぞれ接続されている。制御部７は、操作部８において選択された動作モードに従い、測定装置１の動作制御を行うようになっている。なお、制御部７は、測定装置１の外部に配置することで、測定装置１をより簡素化することができる。
【００４３】
（操作部８）
操作部８は、制御部７と信号線により接続されており、例えば熱板３１の設定温度やセンサ部３の直進移動速度などの試験条件を入力したり、予め制御部７に記憶された複数の動作モードから所望の動作モードを選択したりする際、使用者が信号を入力する部分である。なお、操作部８は、測定装置１の外部に配置することで、測定装置１の構成をより簡素化することができる。
【００４４】
（サンプル温度調整部９）
サンプル温度調整部９は、例えば上面を被測定物の載置面とする筐体の内部を所定温度に保持された水が循環する構造を有し、その上面を覆う被測定物の温度調整を行う部材である。なお、サンプル温度調整部９は温度センサ（図示せず）を有し、検出信号を制御部に送信することができる。
【００４５】
［熱物性測定装置１の基本動作］
測定装置１では、駆動部５によりスライド機構部４が一軸方向（Ｚ軸方向）へ移動するように構成されている。具体的には、例えば制御部７からの指令により駆動部のモータ５１が起動すると、回転軸５１２が所定の回転数で回転する。この回転軸５１２の回転動作はカップリング５３を介してすべりねじ４３に伝達され、すべりねじ４３も同様に回転する。例えば、前方から見てすべりねじ４３が左回転したときには、筐体２に固定された固定ブラケット４２に対し、固定ブラケット４５、すべりねじナット４４、ガイドシャフト４６、ジョイント取付ブラケット４７、ロードセル４８、センサブラケット４９、グラブスクリュー６およびセンサ部３が、一体となって前方へ一定速度で移動することとなる。一方、前方から見てすべりねじ４３が右回転したときには、筐体２に固定された固定ブラケット４２に対し、固定ブラケット４５、すべりねじナット４４、ガイドシャフト４６、ジョイント取付ブラケット４７、ロードセル４８、センサブラケット４９、グラブスクリュー６およびセンサ部３が、一体となって後方へ一定速度で移動することとなる。
【００４６】
［熱物性測定システムによる測定方法］
測定装置１を用いた熱物性測定システムでは、被測定物について、例えばｑ-ｍａｘの測定および熱伝導率の測定を行うことができる。これらの測定を行う際には、測定装置１が図１Ａに示した収納状態にあることを確認する。
【００４７】
（ｑ-ｍａｘの測定）
この熱物性測定システムにおいてｑ-ｍａｘの測定を行う際は、まず、測定者は、サンプル温度調整部９に載置された被測定物Ｓの表面ＳＳと熱板３１の表面３１Ｓとが互いに離間して対向するように、測定装置１を設置する（図１２Ａ）。サンプル温度調整部９は、筐体９１の内部に、所定温度に保持された水が流入口９２から流入し、排出口９３から排出され、熱交換器（図示せず）を経由して循環する構造を有している。例えば筐体９１の上面が、被測定物ＳＳの載置面となっている。
【００４８】
次に、操作部８においてｑ-ｍａｘの測定を行う測定モードを選択する。さらに、制御部７に予め記憶された測定プログラムにしたがって測定を行う全自動測定モード、または、測定プログラムを測定者自身がその場で作成し、その作成した測定プログラムにしたがって測定を行う半自動測定モードのいずれかを操作部８において選択する。全自動測定モードを選択した場合にはさらに測定者が所望の測定プログラムを実行する動作モードを選択したのち、以下の動作が制御部７により自動で実施される。一方、半自動測定モードを選択した場合には、測定者による測定プログラムの作成が完了したのち、その測定プログラムに沿って以下の動作が制御部７により自動で実施される。この測定プログラムは、例えば熱板３１の保持温度、センサ部３の移動速度（モータ５１の回転速度）、熱板３１と被測定物Ｓとが押圧される際の荷重などの各パラメータの大きさおよびタイミングを規定するものである。より具体的には、センサ部３が被測定物Ｓに触れてから０．５秒後、１秒後または２秒後に１ｃｍ2あたり１０ｇの荷重が付与されるように設定された複数の測定プログラムを用意することもできる。
【００４９】
ｑ-ｍａｘの測定は、被測定物Ｓと熱板３１との温度差ｄＴ（例えば１０℃から２０℃
程度の範囲から選択される温度差）を一定に安定させたのち、熱板３１を被測定物Ｓに接触させた瞬間における熱の移動量を測定するものである。なお、ｑ-ｍａｘはその数値が大きいほど、人が触れた際に冷たく感じることを表す。
【００５０】
したがって、まず、測定者によって操作部８から制御部７へ測定動作のプログラムを実行するための指示信号が入力されると、制御部７はサンプル温度調整部９へ指令を出し、被測定物Ｓを所定の温度に保持する。併せて制御部７はヒータ３３を起動し、熱板３１を加熱するように制御する。この際、制御部７は温度センサ３１ＳＧにより熱板３１の温度をモニタリングし、熱板３１を被測定物Ｓの温度よりもｄＴだけ高い温度に安定させる。
【００５１】
その被測定物Ｓの温度および熱板３１の温度がいずれも十分に安定し、一定の温度差ｄ
Ｔが維持されていることを確認したのち、制御部７は、モータ５１を起動させ、所定の回転数で回転軸５１２を回転させることですべりねじ４３を所定の回転数で回転させる。これにより、固定ブラケット４５、すべりねじナット４４、ガイドシャフト４６、ジョイント取付ブラケット４７、ロードセル４８、センサブラケット４９、グラブスクリュー６およびセンサ部３が、一体となって前方へ一定速度で移動することとなる。制御部７は、センサ部３が初期位置から前方へ所定の距離だけ移動した時点、例えば被測定物Ｓの表面から５ｍｍ手前の位置に到達した時点でヒータ３３をオフにし、熱板３１の加熱を終了する。なお、制御部７は、例えばモータ５１の回転数やセンサ部３の位置を検知するセンサ（図示せず）によってセンサ部３の移動距離を確認する。
【００５２】
制御部７は、熱板３１の加熱を終了したあともセンサ部３の移動を継続し、熱板３１の表面３１Ｓを被測定物Ｓに押圧する。次いで、センサ部３に加わる荷重がロードセル４８により検出され、検出信号は制御部７へ送信される。制御部７は、このようにして得られた荷重と所定値（例えば１０ｇｆ／ｃｍ2）とを比較し、荷重が設定値に達した時点で、モータ５１を停止させる（図１２Ｂ）。続いて、温度センサ３１ＳＧにより、熱板３１から被測定物Ｓへの熱の流出に伴う熱板３１の温度変化が検出され、検出信号が制御部７へ送信される。制御部７では、この熱板３１の温度変化を、熱板３１から被測定物Ｓへ流出した流出熱量に換算し、その経時変化を測定する。これにより検出された流出熱量のピーク値をｑ-ｍａｘとする。なお、ここでは人間の皮膚表層部での熱伝導遅れ時間を０．２秒とみなし、ローパスフィルタにより熱板３１の表面３１Ｓと被測定物Ｓとの接触から０．２秒後に流出熱量のピーク値が現れるようにする。
【００５３】
（熱伝導率の測定）
この熱物性測定システムにおいて熱伝導率の測定の測定を行う際は、まず、サンプル温度調整部９に載置された被測定物Ｓの表面ＳＳと熱板３１の表面３１Ｓとが互いに離間して対向するように、測定装置１を設置する（図１２Ａ）。次に、操作部８において熱伝導率の測定を行う測定モードを選択する。熱伝導率の測定モードにおいても、ｑ-ｍａｘの測定モードと同様に、全自動測定モード、または、半自動測定モードのいずれかを操作部８において選択する。自動測定モードを選択した場合には以下の動作が制御部７により自動で実施される。一方、半自動測定モードを選択した場合には、測定プログラムの作成が完了した後、以下の動作が制御部７により自動で実施される。
【００５４】
熱伝導率の測定では、まず、測定者は、被測定物Ｓをサンプル温度調整部９に載置し、室温で安定させる。測定者によって操作部８から制御部７へ測定動作のプログラムを実行するための指示信号が入力されると、制御部７はヒータ３３を起動し、熱板３１を加熱するように制御する。この際、制御部７は、温度センサ３１ＳＧにより熱板３１の温度をモニタリングし、熱板３１を被測定物Ｓの温度よりもｄＴだけ高い温度に安定させる。
【００５５】
制御部７は、その被測定物Ｓの温度および熱板３１の温度がいずれも十分に安定していることを確認したのち、モータ５１を起動させる。これにより、センサ部３が前方へ一定速度で移動し、熱板３１の表面３１Ｓが被測定物Ｓに押圧される。この場合も、ロードセル４８により検出される荷重が所定値（例えば１０ｇｆ／ｃｍ2）に達した時点で、モータ５１を停止させる。温度センサ３１ＳＧにより、熱板３１から被測定物Ｓへの熱の流出に伴う熱板３１の温度変化が検出され、検出信号が制御部７へ送信される。制御部７は、ヒータ３３に対し、熱の流出に伴い温度が低下した熱板３１を加熱する指令を出し、当初の設定温度に熱板３１を加熱する。この際、ヒータ３３の加熱によって熱板３１に付与された熱量は、熱板３１から被測定物Ｓへ流出した熱量に等しい。したがって、ヒータ３３への供給電力を連続的に測定することで、以下の条件式（１）から被測定物Ｓの熱伝導率ｋを求めることができる。なお、ここでは、サンプル温度調整部９の筐体内に供給される水の熱容量は十分に大きいものとする。
【００５６】
ｋ＝（ｑ・Ｈ）／（Ａ・ｄＴ）  [Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1]  ……（１）
但し、ｑは熱板３１から被測定物へ流出した熱量[Ｗ]であり、Ｈは被測定物の厚さ[ｍ]であり、Ａは熱板３１の表面３１Ｓの面積[ｍ2]であり、ｄＴは熱板３１の温度とサ
ンプル温度調整部９の水の温度との温度差[Ｋ]である。
【００５７】
［熱物性測定システムの作用効果］
上述したように本実施の形態の熱物性測定システムでは、測定装置１におけるセンサ部３が、Ｚ軸方向に移動可能に筐体２に収容されたスライド機構部４に取り付けられている。このため、被測定物についての熱物性値を測定する際、熱板３１が被測定物に対して直進して押圧されることとなる。このため、被測定物の熱物性値を測定するにあたり、測定者の相異や測定者の測定技術の影響によるばらつきを低減し、より正確に熱物性値の測定を行うことができる。
【００５８】
本実施の形態では、スライド機構部４をＺ軸方向へ移動させる駆動部５を有しているので、比較的容易に、例えば一定速度で再現性よく熱板３１を被測定物に対して押圧させることができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、測定装置１がロードセル４８を搭載し、被測定物に押圧されるセンサ部３に印加される荷重を正確に検出するようにしている。このため、被測定物が受ける荷重を制御部７により正確に制御しつつ、その被測定物の熱物性値の測定を行うことができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、センサ部３とスライド機構部４とをグラブスクリュー６により繋ぐようにしたので、センサ部３を被測定物に対して押し当てる際、測定装置１の筐体２の傾きをグラブスクリュー６により吸収させることができる。すなわち、筐体２の長手方向（Ｚ軸方向）が被測定物の表面に垂直な方向に対して傾いている場合であっても、パッド６２が首を振ることで熱板３１の表面３１Ｓを被測定物の表面に対して実質的に平行に押圧することができる。したがって、筐体２の傾きによる誤差を低減し、被測定物の熱物性値の測定をより正確に行うことができる。また、グラブスクリュー６では、スクリュー６１とパッド６２との接続は、パッド６２の自重が十分に支持される強度でなされているので、測定装置１のＺ軸方向を鉛直方向以外の方向に向けた場合であっても、センサ部３の動作を正確に制御することができる。よって、この測定装置１の測定姿勢は制限されず、例えば鉛直方向に立設する壁材やマネキンに着用した被服の布地などに対し例えば水平方向にセンサ部３を押圧させた場合であっても、それらの壁材や布地の熱物性値を正確に測定することができる。
【００６１】
また、本実施の形態では、ｑ−ｍａｘの測定を行うにあたり、熱板３１の表面３１Ｓが被測定物に押圧される直前までヒータ３３に通電し、熱板３１の温度を維持するようにすることができる。よって、より正確なｑ−ｍａｘが得られる。
【００６２】
また、本実施の形態では、熱板３１に接続される導線ＣＷ１やヒータ３３に接続される導線ＣＷ２を、Ｚ軸方向に沿ってセンサ部３の後方へ配設するようにしたので、これらの導線ＣＷ１，ＣＷ２の重量に起因する、被測定物が受ける荷重の分布（面内方向の偏り）を均質化できる。よって、被測定物の熱物性値をより正確に測定することができる。
【００６３】
＜２．変形例＞
以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態において説明した各構成要素の材料な寸法などは限定されるものではなく、他の材料や寸法を選択してもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態では、制御部７からの指令によりモータ５１を駆動し、ロードセル４８によりセンサ部３に印加される荷重を正確に検出しながらセンサ部３を被測定物に押圧するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば駆動部５やリニアブッシュ４１、すべりねじ４３を用いる代わりにオイルダンパ機構を設け、センサ部３の自重により被測定物に向けて一定速度で落下させるようにしてもよい。その場合、例えばセンサ部３に付加する重りの重さを選択することで、センサ部３を被測定物に押圧させる際の速度や荷重を適宜変更することができる。
【００６５】
また、上記実施の形態では、制御部７および操作部８を測定装置１の外部に配置するようにしたが、制御部７および操作部８を測定装置１と一体化させてもよい。制御部７については、例えばＣＰＵや半導体メモリなどを搭載した回路基板を、筐体２の内部に設けるようにしてもよい。操作部８については、例えば筐体２の外面に設けるようにしてもよい。その場合、操作部８として、例えばタッチパネル方式の入力装置を設けてもよいし、機械式の操作ボタンを設けてもよい。
【００６６】
また、上記実施の形態では、センサ部３とスライド機構部４とを、首振り自在接続部材としての、ボールジョイントを含むグラブスクリュー６により繋ぐようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばコイルばねを用いた首振り自在接続部材によりセンサ部３とスライド機構部４とを繋ぐようにしてもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態では、制御部７の指令によって、被測定物Ｓおよび熱板３１の温度制御の開始から測定動作の終了までの動作が自動で実施されるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば制御部７は、熱板３１が被測定物Ｓの温度よりもｄＴだけ高い温度に安定させた後、温度を維持するように制御し、その後に、測定者によ
って操作部８から制御部７に指示信号が入力された場合に、上述したモータ５１の起動から測定終了までの動作が自動で実施されるように制御してもよい。その場合、熱板３１が被測定物Ｓの温度よりもｄＴだけ高い温度に安定した時点で、アラームやランプなどの手
段によって通知するように制御してもよい。
【００６８】
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…熱物性測定装置、２…筐体、２Ｋ…開放端、２１…封止部材、３…センサ部、３１…熱板、３３…ヒータ、３５…断熱リング、３６…断熱材、３７…ヒータ熱板、３８…ヒータ押さえ部材、３９…断熱材、３０Ａ…センサ部筐体、３０Ｂ…センサ部底板、４…スライド機構部、４Ａ…固定部分、４０…ベアリング、４１…リニアブッシュ、４２…固定ブラケット、４Ｂ…可動部分、４３…すべりねじ、４４…すべりねじナット、４５…固定ブラケット、４６…ガイドシャフト、４７…ジョイント取付ブラケット、４８…ロードセル、４９…センサブラケット、５…駆動部、５１…モータ、５２…ブラケット、５３…カップリング、６…グラブスクリュー、６１…スクリュー、６２…パッド、７…制御部、８…操作部、９…サンプル温度調整部、ＣＷ１，ＣＷ２…導線。
【図１Ａ】
2016070819.tif 000003
【図１Ｂ】
2016070819.tif 000004
【図２Ａ】
2016070819.tif 000005
【図２Ｂ】
2016070819.tif 000006
【図２Ｃ】
2016070819.tif 000007
【図２Ｄ】
2016070819.tif 000008
【図３】
2016070819.tif 000009
【図４Ａ】
2016070819.tif 000010
【図４Ｂ】
2016070819.tif 000011
【図５Ａ】
2016070819.tif 000012
【図５Ｂ】
2016070819.tif 000013
【図６】
2016070819.tif 000014
【図７Ａ】
2016070819.tif 000015
【図７Ｂ】
2016070819.tif 000016
【図８】
2016070819.tif 000017
【図９】
2016070819.tif 000018
【図１０】
2016070819.tif 000019
【図１１】
2016070819.tif 000020
【図１２Ａ】
2016070819.tif 000021
【図１２Ｂ】
2016070819.tif 000022