湿度を極める・・・高磁場環境・高電圧環境下での温湿度計測とは

ちょっと特殊な環境下で温湿度測定をしたい方もいらっしゃると思います。

具体的には・・・・
高周波や高電圧環境下での計測、高磁場環境、
食品調理(電子レンジ等)、送電線近郊、大型変圧器近辺・・・
さらに放射線では、
アルファ線、ベータ線、中性子線、ガンマ線、エックス線などなど。

この環境下での温湿度計測は難しいのです。

それは何故かというと・・・
温度センサ・湿度センサが金属・高分子素材を利用しているからなのですね。


信号線が火花を飛ばしたり・・・
温度センサ・湿度センサが短期で劣化したりとそのまま使用する事が出来ません。
(写真は線香花火ですが・・・笑)

でも、温度計でこんな製品が出来た事で計測の道が開けています。


それがこの蛍光式光ファイバー温度計であります。

原理は光ファイバーの先端に感温部(蛍光物質)を取り付ける事で、
この蛍光物質の温度的な光の減衰を光ファイバーを通して捉えます。

それを複数の温度域で検量線を求め温度換算するのですね。


スペックもキャリブレーションをすれば±0.5℃と充分使える精度です。
私的には物理的に測れない領域で測ることが出来ることの方が重要だと思ってしまいます。

そして、湿度ですがそちらもちょっと工夫がいります。
湿度のとても面白い特性として湿度換算ができる事です。

一般的な相対湿度計はその場で温度と共に湿度を計測する必要があります。
(相対湿度は温度1℃変化すると相対湿度は約3%変化する)

でも、絶対湿度や露点温度で計測すると温度による影響が消えるので、
その空間の空気をサンプリングすることが出来ます。
このサンプリングによる湿度計測は高精度の湿度標準で湿度の値付けをする時も行っています。


その具体例からちょっと解説しましょう!

医療で使われるMRI装置は被験者に高周波の磁場を与えます。
この環境で普通の温湿度計は使えません。

そこで前述の蛍光式光ファイバー温度センサで温度を測り・・・
テフロンチューブを使って温度センサ近くの空気をサンプリングするのです。

計測室ではサンプリングの配管途中に露点センサを挿入した治具を付け、
その露点計からの露点温度と蛍光式光ファイバー温度計の温度から、
相対湿度を演算して求めます。

これによりMRI装置近辺の温湿度を演算できるのですね。

図では鏡面冷却式露点計を使用していますが、
精度の良い温湿度計でも実現可能になります。

この方式はいろいろな所で応用することが出来ます。
・湿度センサを入れることのできない高温(150℃以上)の環境。
・粉塵などのとても多い条件の悪い環境。

ぜひ、こんな環境で測りたいような希望がありましたらお問い合わせください。

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その赤外線体温計は正確ですか?/比較チェックをしてみました。


前回の記事「その体温計は正確ですか?/ご家庭で確認をする方法」を書いてから、

体温チェックで使われている赤外線体温計は正確ですかと質問をいくつか受けました。

そこで会社で4台ほど購入したのでチェックしてみる事に・・・

赤外線体温計は放射体温計、非接触温度計と原理的には同じものです。

すべての温度のある物からその温度に応じた赤外線を放射することから、

赤外線を赤外センサで受光して温度換算・表示しています。

詳しくは「温度を極める!その3の4・・・放射温度計の放射率と外乱の問題」を見てください。

その記事はこちら

 


通常の放射温度計との違いは体温測定用のBODYモードがあることです。

一般的に放射温度計の誤差はだいたい±1℃と言われています。

それだと体温計として使用できないので、

35℃~40℃近辺の間で補正曲線などを用いて指示させているのですね。

(もしくはこの狭い範囲で校正調整を行っているなど僕の推測です)

これにより±0.1℃の精度が出ると製造元は仕様に書いているようです。

僕的には原理的に±0.3℃が妥当な線ではという気がします。

 


ちょっと実験してみましょう。

こちらは工業用のサーモビュアーです。

二次元画像で温度分布を見ることが出来るのですね。

これで見ると十字のマークのおでこの温度は34.6℃と低めに指示しています。

これは皮膚の表面から汗が出ていて、
それが蒸発するときに熱を奪う蒸発潜熱による影響なのです。

また、おでこの直下には頭蓋骨があるので、これは断熱材的に働く物質。

皮膚と骨の間の毛細血管の量と太さ・血流量がキーになる事が予想されます。

実際に4台を普通体温計と比較した実験をしてみました。

被験者のA君は20代後半、B君は20代前半。

最初と最後に普通体温計で計測し・・・
その後に4台をそれぞれ3回計測しました。

モードはスイッチ切り替えで放射線とBODYモード。

放射線モードではほぼ工業用のサーモビュアーFLIARと同じ傾向。

BODYモードはスケール的に圧縮されている気がします。

数値的には普通体温計との比較ではAさんの場合低めに出ていますが、
Bさんでは同じような体温が測定されました。

やはり、皮膚表面と体温では個人差の方が大きいような結果でしょうか?

そうそう、発汗のしやすさも大きく影響する事も付け加えたいと思います。

 


話は変わりますが会社では外部の方との打ち合わせのパーテンションがこちら。

アクリル製だと定期的に消毒しなければいけませんが・・・

業務用のラップだと張り替えられるので重宝しています。

 


薄いラップは昔から赤外線を減少しても透過することが知られています。

こんな使い方が医療関係の方でも使えるのではないかと計測してみました。

 


また、このようにラップに包んでも良いと思います。

ほこりの多い現場測定で使われていた技法なのですね。

包む場合は引っ張るようにして包むことで薄く貼ることも出来ます。


結果がこちらです。

1℃から0.5℃ぐらい低めに出ます。

まあ、1℃持ち上げて見るようにすれば使えなくはありません。

かなり、マニアックな使い方として参考にして頂ければと思います。

社内で10人程度計測してみましたが、
それなりに35℃代から36℃台で計測できました。

万が一、37℃を越えた方がいた場合、
普通体温計で再度検温することにより二重チェックをしております。

幸い・・・まだ、我が社ではそのような機会はないようであります。

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湿度を極める・・・湿度100%とは

ここ連日、雨が続いている梅雨であります。

7月2日、突然のご依頼を受けNHKさんの取材を受けた次第です。

その日の夕方放映されたテーマは「湿度100% どういう状態?」

たしかに最近の気象庁の予想では湿度100%と報道しています。

上の画像はNHKさんのHPからの引用です。

HHKさんのニュースのアドレスはこちら。
https://www3.nhk.or.jp/shutoken-news/20190702/1000032236.html
(2019/12 現在、リンク先はありません)

短時間で解説するのは難しい・・・

改めて勉強を続けなければと思った次第です。

 

 

 

 

 

 

社会科見聞録5・・・気象科学館


気象庁本庁の1階には誰もが利用する事が出来る気象科学館があります。

もちろん無料です。

住所は東京都千代田区大手町1-3-4と一等地。

気象科学館のHPはこちらであります。

受付をして入ると「はれるんちゃん」が迎えてくれました!

 

今から100年近く前には皇居の中にある北桔橋門(きたはねばしもん)にあり、

その後に現在の場所に移っているそうです。

 

日本の気象の歴史は1872年から始まっていますので・・・

凄い歴史を感じるのです。

 

入るとすぐに目に付くのがラジオゾンデの風船。

全国十数カ所で放球する時間は午前8:30と午後8:30!

放球は全世界で同時刻に行われています。

これが上空30Kmまで上がっていくのですね。

上空に行くと空気が薄くなるので直径10m以上まで膨らみます。

 

気球にぶら下がっている計器がこちら。

温度・湿度・気圧・GPS等々。

情報は無線で地上に飛ばされます。

ちなみに落ちて万がいち頭に当たっても安全なように・・・

パラシュート付きで発泡スチロールで覆われているのですね。

 

お次は雨量計の仕組みが分かるデモ機。

原理はとても簡単で鹿おどしのような仕組みで、

その回数で雨量が計れるのですね。

今の時期・・・雪の場合は計れないのでこの漏斗(ろうと、じょうご)の裏に、

雪を溶かす為のヒーターが入っています。

 

気象衛星のひまわりや観測船の模型が展示されています。

細かく読んでいくと10分20分と時間が掛かるのです。

 

火山の模型に地震の解説。

どれも分かり易い展示であります。

ちなみに時々、ここで小学生の団体さんを見かけるのですね。

 

津波シュミレーターは一番大きな展示スペース。

地震の規模に応じた波を発生して勉強するコーナーです。

 

家の模型などもあって津波の怖さを視覚的に訴えます。

海の深さによって津波の速度は変わります。

800km/h~100km/h前後。

ちょっと驚きました。

気象庁本庁も2020年には引っ越してしまうようなので、

ぜひ、1度見に来てくださいませ。

(記事掲載に関しては本庁の広報課の方に許可を取っております)

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超低湿度をテーマにしたセミナーのご案内

かなり専門的にはなってしまうのですが、

温湿度マイスターの私/武田が講演を依頼されました。

テーマは・・・リチウムイオン電池の製造プロセスにおける・・・

「超低湿度環境の維持、ドライルーム運用、湿度計測」

であります。

講師の方は以下の通りです。

【第1部】西野技術士事務所 所長 工学博士 技術士 西野 敦 氏
元・パナソニック(株) 本社研究所所長
電気化学会・キャパシタ技術委員会 元・委員長

【第2部】 (株)大気社 環境システム事業部 技術統括部 設計部 本岡 義啓 氏

【第3部】 (株)第一科学 執行役員 特機事業部事業部長 武田 秀樹 氏

【第4部】 JFEテクノリサーチ(株) ソリューション本部(千葉)
電池・材料解析評価センター長 島内 優 氏

おお~私を除いて凄い方ばかりです。笑

私も当日は聴講できるので今から楽しみなのですね。

講演内容はこちらをご覧下さい→→→セミナー案内

 

特にリチウム電池解体技術と調査事例、電池材料の微細構造と分析技術など

まさに今が旬の題材。

リチウム電池の不具合におけるリコールなどは毎年のように起こっていますからね・・・

 

ここで技術情報協会さんからのご厚意によりこのブログを読んでいただいた方に特典!

下記の用紙で申し込みを行うと講師紹介特別割引が受けられます。

通常、丸1日食事付きのセミナー60.000円が半額の30.000円になります。

実践的なお勉強からするとお得感があると思います。

 

さて、さて、まずは一生懸命資料を作成しなければと思う今日この頃です。

こちらからダウンロードしてくださいませ。

 

TEMPMEKO2016にポータブル湿度校正器Humi Pumpが大好評でした!

 

hiroba

2016年6月25日(日)~7月4日(月)。

ポーランドにおいて開催されたTEMPMEKO2016に参加して来ましたよ。

行ったのは第一科学 温湿度マイスター 武田、並びに古林であります。

湿度校正器Humi Pumpのポスター発表と展示を行いました。

また、各国の研究者の温度湿度に関する発表も聞いてきました。

 

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TEMPMEKO2016とは・・・

この国際会議は3年に一度開かれる温度.湿度の学術会議であります。

出席者は300名以上。

各国の温度標準、湿度標準に携わる研究者が集います。

日本では産業総合技術研究所(通称AIST)、米国ではアメリカ国立標準技術研究所(通称NIST)、

ドイツはマックス・プランク研究所(通称MPG)、イギリスではイギリス国立物理学研究所(通称: NPL)等

などと世界のTOPレベルと交流できる場となっています。

 

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今回開催されたザコパネはポーランドのクラクフから2時間ほどの場所にある

リゾート地、日本で言えばクラクフが長野、ザコパネが軽井沢という感じでしたね。

 

poster
ポスター展示について・・・

ポスター形式ではありますがこれも正式な論文発表の位置付けになります。

今回は産総研湿度標準の阿部先生に指導いただき、

準備に4ヶ月を掛け無事発表を行う事が出来ました。

正式な配布文書にも英文記載されているのでとても嬉しかったのであります。

 

発表は初日の朝の1時間半、30枚ほどのポスターと共に展示説明を行いました。

写真のように湿度校正器Humi Pumpは大好評で多いときには10名程度に

取り囲まれるほどでありました。

説明に関しましてはかなりのスキルが要求される為・・・

神栄テクノロジーのS氏にお願いをして対応致しました。

人数を裁くのにかなり高速な会話が要求され・・・

率直に言って私の語学力では無理無理なのであります。

結局、1時間半の間、人が途切れることはありませんでしたね。

う~ん。大好評でした。

 

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展示会はホテルの各階のフロアにて行われました。

ホテルは歴史があり格式の高さを感じる良いホテルでしたね。

写真のように神栄テクノロジーさんとの合同出展を行い、

初日から木曜日まで展示を行いました。

湿度校正器Humi Pumpは誰にも好評でしたね。

今回は取説を漫画で英語にて作成し配布しましたが、

これも受けが良く語学力の不足分を多少補う事が出来た気がします。

 

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ポーランドに関しての感想を最後に書きますね。

この国ですが治安もよく、食事も美味しい、人々が親切等々。

素晴らしい国でありました。

湿度校正器Humi Pumpの世界デビューも無事終了し・・・

めでたしめでたしなのでありました。

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山にトレッキングに行って崎陽軒のシュウマイが食べたい!

次はいよいよ湿度を極めるの章に突入です。

でも、基礎や原理から書こうとすると煮詰まっちゃうんですね。

それぐらい湿度は理解が難しい学問なのであります。

そこで・・・肩の力を抜く為に湿度ではなく蒸気の記事を間に入れます。

 

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休みの日に僕は日曜工作をします。

木工であったりこんな樹脂板の加工であったり色々。

これがストレス解放になるんですよ~!

 

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そんなこんなで試作器が出来たのがこちらです。

① 白い組み立てケース
② 木製の底板
③ ミニ三脚

山にトレッキング行くときに使いたいので非常に薄型コンパクトです。

 

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こちらを組み立てるとこんな形になります。

 

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そこで取り出したのは崎陽軒のシュウマイ。

ポケットシウマイは280円也

いよいよセットアップです。

 

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世界初、分離型アウトドア蒸籠(せいろ)の誕生です。

 

特長は・・・

① 蒸気を利用する。

② どのやかんでも高さが合うように三脚を使用。

③ 沸かしたお湯で食べた後にお茶も出来る。

 

実は昔から新幹線でシウマイを食べるのが好きなのですが、

熱いシウマイを食べたことがありません。

崎陽軒のシウマイをバックパックに入れ、

野外でビールを飲みながら熱々を食べる・・・・

そんな夢を叶えるために作りました。

 

しかも、大きさは6個入り専用です(笑

 

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待つこと7分。

底板には見事に結露現象が見られますね。

 

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アツアツ おいしい~!!

 

この技術の基にはこんな温度・湿度の試験装置があるんですね。

(株)第一科学では氷点下での恒温恒湿試験が出来る装置を開発しました。

 

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社会科見聞録3・・・台湾のアウトドアを垣間見る!

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このブログの数人の読者さんに意見を頂きました。

「科学的見地の記事は面白いのですがアウトドアの記事は少ないですね~」

そうなんです。

今年は休日出勤するほど忙しいので・・・

キャンプに行けないんですよ。 (泣

 

そこで代休を消化するべく台湾などに旅行に行ったので、

台湾のアウトドア事情をちょっと書きたいと思います。

実は台湾ではここ近年アウトドアブームだそうです。

このテントの写真は華中河濱公園内の華中橋そばに2009年にオープンした

800人が収容可能な12ヘクタールのキャンプエリアを持つ台湾で最大の河岸キャンプ場。

HPはこちらです。

これは東京ドーム3個分の広さなのですからちょっと驚きますね。

いつか行って海外初キャンプをしてみたいです。

 

台北市内をちょこちょこ歩いてみたのですが、

アウトドアショップは少なく品揃えも少なかったです。、

プライベートブランドのアウトドアメーカーが、

数多く生まれている日本に比べるとこれからだという気がしましたね。

 

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代表的な観光スポットの紅毛城を見学しに河口近くの「淡水」に行ったのですが、

その時にやっていたカヌーイベントを見ることが出来ました。

こちらはファルト系のシーカヤック。

オリジナルペイントがされているのでメーカーは不明ですが年季が入っております。

 

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カヌーの体験イベントもやっていました。

シットオンタイプのシーカヤックであります。

僕はバナナボートと呼んでいます。

 

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沖には何艇ものカヌーが出ていました。

ちょっと怖いのですが定員オーバーの感はあります。

さて、カヌー文化の成熟度を見るときに僕はパドルで判断しています。

前の写真のダブルパドルを見ていただくと分かるのですが、

両サイドのパドルが揃っていますよね。

これはこの方が初めての方は漕ぎやすいという配慮からです。

ところが実際は両方のパドルは90度交差する形が本物なんですね。

日本では四万十川などではこちらでした。

 

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後ろの赤いのが私ですが・・・

このようにパドルは90度ひねってあります。

漕ぐときに左手の手の中でオールを滑らせて回転し漕ぐのが基本です。

 

これはなぜ必要かというと・・・

水に入っているパドルと反対のパドルが進行方向に対し縦になることで、

風の抵抗を無くしているんですよ。

これにより長距離での体力温存をしているわけです。

 

もともとカヌーの元祖はアラスカ西岸から北海道まで渡った記録のあるバイダルカ。

アウトドア科学に通じる知恵があったんですね。

 

台湾のアウトドアを垣間見る旅でありました。

 

 

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***おまけ***

紅毛城のお土産屋さんで売っていたアウトドア向きの椅子。

良い感じなので買おうかなと思ったのですが、

ひっくり返してコップを運ぶメリットが見出せませんでした。

椅子の下から取り出すにしても腰が心配です。

アウトドア科学・・・衣服内気候・靴の中の計測

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今回はちょっと絞って衣服内気候でも靴の中の計測について書きたいと思います。

 

これは温湿度変換器と呼ばれる物なんですね。

文字通り温湿度を電気信号に変換する製品で・・・

温度0~100℃、湿度0~100%rhをそれぞれ、

電圧0~1V又は0~100mVで直線的に出力します。

つまりテスターで計るとそのまま電圧が湿度として読み取れるものです。

これをデータロガに接続すると衣服内や靴の中の状態が分かるのですよ!

 

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特にこのセンサは靴内用として専用に開発された温湿度センサです。

(他に高級カツラでも使いましたが・・・)

靴の中では体重がかかっても壊れない構造。

さらに空隙は出来るだけ小さい方が良いので2.8mmという厚さです。

 

そうそう、もう一つ重要なのがケーブルの太さ・・・

それが太いと靴を履いた運動の時にポンピング現象が起こり、

丸いケーブルの隙間から湿度分が排出されてしまいます。

それでフラットケーブルにしているんですよ。

 

この湿度センサは高分子抵抗型という原理のセンサなので電気的ノイズに強いのです。

だからフラットケーブルが使えるのです。

今主流の高分子容量センサのタイプはその特性から電気的ノイズに弱いため・・・

ケーブルがシールド線となり太いので向かないんですね。

餅は餅屋というマニアな世界であります。

 

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衣服内気候には汗という難敵がいます。

汗は水分ですが湿度は空気の中の水の分子です。

激しい運動や雨・水たまりなどによって水分がセンサに付いてしまうと、

乾くまで計測が不能になってしまいます。

それを防ぐ魔法のシートがこちらです。

 

透湿シートと呼ぶこれは水より強いさな穴が空いたものです。

つまり水は通さないけれど湿度は通すものなんですね。

これを加工して湿度センサに貼り付けて使用します。

 

ただし・・・

発汗のスピードや立ち上がりを計る方には使えません。

応答時間を遅くしてしまうためです。

 

ん~・・・一番向いているのはおむつの快適性試験ですかね。

世界でも人気の紙おむつは・・・

このセンサがあって開発できたと言ってもオーバーではありません。

 

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このように温湿度センサは土踏まずにセット。

ケーブルは内側から靴の外に出して使います。

こうすれば違和感なく被験者も快適に運動できるのです。

 

そうそう、靴の場合利き足の方が湿度が高く出る傾向があるんですね。

普段よく使う脚の方が血流が良く発汗しやすいからだと言われています。

 

衣服内気候はまだまだ奥が深いのですが・・・

それはまたいつか書きたいと思います。

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アウトドア科学・・・衣服内気候の基礎

最近、有名アウトドア雑誌で読んだ記事に気になる内容がありました。

ゴアテックス社製の最新の靴の記事です。

その中で湿度計を使った靴ムレの評価をしているのですが、

あまりにも不正確だったので少し解説をしようと思います。

ゴアさん・・・かわいそうです。

 

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まずは衣服内気候という言葉から入りましょう。

人間が衣服を着用すると人体と衣服との間に空気層ができます。

この空気層内では外部環境とは異なった温度、湿度、気流の分布を持つ

局所的な温熱環境が形成されます。

これを衣服内気候と言うのですが人体と外界との間の熱、

水分の移動に深く関与しているのです。

 

衣服内気候という研究は1990年代にブームになりました。

これはゴアテックスを代表とした「水は通さないが湿気は通す」という布が生まれたためです。

最近ではユニクロ(UNIQLO)のヒット商品「ヒートテック」が生まれ、

第2の衣服内気候ブームを迎えています。

実はアウトドア科学研究所の所長の私・・・

このジャンルもマニアなので結構忙しいのであります。

 

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衣服内気候は裾野が広くいろいろなジャンルで研究が進んでいます。

  • 通常の衣服・レインウェア・防塵服など
  • ビジネスシューズ・スポーツシューズ・スキー靴など
  • ヘルメット・自衛隊のヘルメット
  • 紙おむつ
  • 寝具・ベット・寝袋
  • 自動車のシート・車いす
  • ベビーカー・抱っこ紐
  • かつら

こんなにあるんですね。

思えば温度湿度計測を通じていろんな仕事をさせていただいたものです。

 

さて、衣服内気候においてその評価方法としては温湿度センサーを用いて、

直接、衣服内の環境を計る手法が一般的です。

ところがこの計測において注意する点がたくさんあるんですね。

 

注意する点をまとめてみましょう。

➀個人差・職業による差があります。

したがって複数人の被験者が必要になるのです。

職業というのはスポーツ選手・ダンサーなどは発汗を押さえる技術を持っているので不向きです。

昔、NHKの取材でダンサーの方を使って計測したのですが、

2回目以降まったく湿度が上がらなかった覚えがあります。

 

➁➀により連続の実験はタブー。

日をまたいでの実験が望ましいとされています。

 

③温度・湿度より絶対湿度(g/kg)などを計算するので、

湿度計には確かな物が必要になります。

私の1番お薦め温湿度センサがこちら

④衣服内気候には静的と動的があります。

寝具などを評価する場合の安静状態で計測する場合を静的。

運動をし意図的に発汗させた状態を動的と呼びます。

後者は衣服内に汗という水分が入るので計測にもさらにノウハウが必要になるのです。

 

⑤ポンピング現象に注意。

衣服内にはポンピング現象という言葉があります。

これは衣服を着て運動をすることにより気流が発生して、

衣服内にて換気が行われると言うことです。

 

洋服をデザインする上でこの効果が上がる設計をすると、

発汗による湿度が抜けやすくなり快適性が上がるというものです。

冒頭の雑誌では湿度センサが大きく隙間が出来る為、

実際の靴を履いた状態と違い湿度が下がったと予想しています。

奥が深いですね・・・!

 

それでは計測に関しては次の記事で書くことにして、

ちょっと質問です。

 

洋服の発明の中でこの衣服内気候上・・・一番困るファッションがあります。

 

それはなんでしょう?

 

 

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そう、ネクタイなんですね。

ネクタイは衣服内換気を一番防いでしまうのですよ。

最近ではネクタイをすると健康上にも問題があるなどと発表されています。

 

これから暑い夏、クールビズは必須ですね!

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