マスク捕集性能試験機およびそれを使用する試験方法
【課題】マスクの捕集性能試験を繰り返すことが容易な試験機。
【解決手段】マスク２の捕集性能試験機１が空気中に粒子状物質Ｐを浮遊させることが可能な試験室１００と、試験室１００の内部で試験用のマスク２を取り付け取り外しできる吸気部２００と、マスクを通過して吸気部２００へ流入した粒子状物質Ｐを捕集するための捕集部６００とを有する。試験室１００は、その内面が頂面部１１１と、底面部１１３と、側面部１１２とで形成され、試験室１００の外側において頂面部１１１と底面部１１３とが空気配管１１４でつながれて、試験機１には頂面部１１１から底面部１１３へ向かう方向へ試験室１００の空気を循環させる循環路Ｌ−１が形成される。空気配管１１４には、その空気を循環させるファン１１６と、粒子状物質Ｐを循環路Ｌ−１に供給するための供給部５００とが設けられる。捕集部６００は、粒子状物質Ｐを捕集可能なフィルタ６０３を着脱可能に形成される。
【解決手段】マスク２の捕集性能試験機１が空気中に粒子状物質Ｐを浮遊させることが可能な試験室１００と、試験室１００の内部で試験用のマスク２を取り付け取り外しできる吸気部２００と、マスクを通過して吸気部２００へ流入した粒子状物質Ｐを捕集するための捕集部６００とを有する。試験室１００は、その内面が頂面部１１１と、底面部１１３と、側面部１１２とで形成され、試験室１００の外側において頂面部１１１と底面部１１３とが空気配管１１４でつながれて、試験機１には頂面部１１１から底面部１１３へ向かう方向へ試験室１００の空気を循環させる循環路Ｌ−１が形成される。空気配管１１４には、その空気を循環させるファン１１６と、粒子状物質Ｐを循環路Ｌ−１に供給するための供給部５００とが設けられる。捕集部６００は、粒子状物質Ｐを捕集可能なフィルタ６０３を着脱可能に形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マスクによる花粉等の粒子状物質の捕集性能を評価するのに好適な試験機とその試験機を使用する試験方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中に浮遊している粉塵や花粉等の粒子状物質を捕集するためのマスクの性能試験方法は、種々知られている。例えば、ＪＩＳ Ｔ ８１５９（２００６年版）「呼吸用保護具の漏れ率試験方法」（非特許文献１）では、ＮａＣｌ粒子を８±４ｍｇ／ｍ３の割合で含む空気を試験室であるチャンバ内に送り込み、チャンバ内の試験者が着用しているマスクの内部と外部とにおけるＮａＣｌ粒子濃度を測定して、マスクの捕集性能を評価する。また、国民生活センターのホームページｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｏｋｕｓｅｎ．ｇｏ／ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｄａｔａ／ｎ−２００４０２０５＿２．ｈｔｍｌ（非特許文献２）には、花粉等の捕集を主目的にしたマスクの評価方法と評価結果とが掲載されている。その評価方法によれば、温度２３℃、湿度約５０％にコンディショニングされた気密性の高い６畳の広さの試験室において、空気を扇風機で攪拌しながら小麦粉１０ｇを散布する。マスクを着用した被験者がその試験室に入り、マスクの内側と外側の空気を１リットルずつ採取して、それらの空気中における小麦粉の粒子数をＲｉｏｎ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｃｏｕｎｔｅｒ ＫＣ−０１Ｄで計測する。
【非特許文献１】ＪＩＳ Ｔ ８１５９（２００６年版）「呼吸用保護具の漏れ率試験方法」
【非特許文献２】国民生活センターのホームページｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｏｋｕｓｅｎ．ｇｏ／ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｄａｔａ／ｎ−２００４０２０５＿２．ｈｔｍｌ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＪＩＳ Ｔ ８１５９に規定の試験方法で採用されるＮａＣｌ粒子は、粒径の中央値が０．０６〜０．１μｍのものであって、試験室の頂部に設けられたダクトと分配器とを通ってチャンバ内へ流入する。試験室の内部における被験者の頭部近傍の空気流速は、０．１２〜０．２ｍ／ｓとなるように規定されている。一方、花粉症予防用の簡易な構造のマスクで捕集しようとするスギ花粉等の花粉は、その粒径が２０〜４０μｍである。そして、沈降速度が小さい領域での球状物体の空気中における沈降速度Ｗは、ρｇＤ２／（１８α）（ρ：花粉の比重、ｇ：重力加速度、Ｄ：粒径、α：空気動粘度）に比例すると考えられる。したがって、ＪＩＳ Ｔ ８１５９の試験方法で、ＮａＣｌ粒子に代えて花粉またはそれと粒径が同程度である粒子状物質を使用すると、試験室の床に沈降する粒子が多くなり、少量の粒子状物質で効率よく試験を実施することが難しくなる。この傾向は、試験を継続する時間が長くなるほど顕著になる。また、この試験室で試験を繰り返し実施するときには、試験の終了毎に試験室を清掃しなければならないが、床や壁に付着した花粉を除去するのにかなりの手間がかかる。
【０００４】
また、国民生活センターが採用した評価方法では、花粉に代わる粒子状物質として小麦粉が使用され、試験室内の空気を扇風機で攪拌することによってその小麦粉を浮遊させるのであるが、小麦粉の粒子は粒径が５μｍ程度であって、スギ花粉等の花粉の粒径よりもはるかに小さいから、この評価方法は、花粉等の捕集を主目的とするマスクを評価する方法として必ずしも適切ではないということが生じ得る。また、この評価方法の場合でも、床に沈降してしまった小麦粉等の粒子状物質は、扇風機によって再度浮遊させることが難しい。特に、試験室の隅部に沈降した粒子状物質は、一般的に再度浮遊させることが極めて難しい。したがって、この評価方法では、浮遊する粒子状物質を所要の濃度に設定する場合に、沈降する粒子状物質の量に見合う余分の粒子状物質を室内に供給しなければならず、粒子状物質の使用量が多くなりがちであるという問題を生じる。また、この評価方法の場合でも、試験を繰り返し実施するときに、床面に沈降した粒子状物質や壁面に付着した粒子状物質を取り除くのにかなりの手間がかかるという問題が生じかねない。
【０００５】
このような従来の状況に対して、この発明が課題とするところの一つは、粒子状物質として花粉または花粉に相当する大きな粒径の物質を使用して、マスクにおけるその粒子状物質の捕集性能を評価することが可能な試験機の提供である。また、そのような粒子状物質を空気中に浮遊させることが容易な試験機の提供もこの発明の課題の一つである。さらにはまた、マスクの捕集性能を評価する試験を繰り返し実施することが容易な試験機の提供もこの発明の課題の一つである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、この発明が対象とするのは、マスク捕集性能試験機とその試験機を使用するマスクの捕集性能試験方法である。そして、前記試験機に係るこの発明が特に対象とするのは、空気中に粒子状物質を浮遊させることができる試験室と、前記試験室において試験用のマスクを取り付け取り外しできるように形成されていて取り付けた前記マスクの内側から前記空気を吸引することができる吸気部と、前記吸気部に吸引した前記空気中の前記粒子状物質を捕集するための捕集部とを有する試験機である。
【０００７】
かかる試験機において、この発明が特徴とするところは、以下のとおりである。前記試験室の内面には頂面部と前記頂面部に対向する底面部と前記頂面部と前記底面部との間に介在する側面部とが含まれる。前記頂面部と前記底面部とは前記試験室の外側に設けられた空気配管でつながれていて、前記試験室と前記空気配管とが前記空気を前記頂面部から前記底面部へ向かう方向へ循環させることが可能な循環路を形成している。前記空気配管には、前記空気を循環させるファンと、前記循環路の外部から前記循環路の内部に前記粒子状物質を供給することが可能な供給部とが設けられている。前記吸気部は、前記試験室の内部にある先端部分が前記マスクを取り付け取り外しできるように形成されている。前記捕集部は、前記吸気部の前記先端部分から前記試験室の外部へ延びて前記吸気部の一部を成している吸気路に設けられていて、前記吸気部における前記空気の吸引作用下に前記粒子状物質を捕集可能なフィルタを着脱可能に形成されている。
【０００８】
この発明の好ましい実施態様の一つにおいて、前記試験室の前記底面部は、前記試験室の内径が前記試験室の上方から下方に向かうに従って次第に小さくなるように形成されていて、前記底面部の最下部から前記空気配管が延びている。
【０００９】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記底面部が逆円錐形に形成されている。
【００１０】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記試験室の前記側面部が円筒状に形成されている。
【００１１】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記試験室は、前記円筒状の側面部に対して接線方向からクリーニング用の圧搾空気を噴射可能なノズルを有している。
【００１２】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記試験室の前記頂面部は、前記試験室の上方から下方に向かって段階的に内径が大きくなるように形成されている。
【００１３】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記フィルタが袋状フィルタであって、前記袋状フィルタの内側において前記粒子状物質を捕集する。
【００１４】
この発明の好ましい実施態様のさらに他の一つにおいて、前記吸気部の前記先端部分が人頭模型である。
【００１５】
マスクの捕集性能試験方法に係るこの発明は、空気中に浮遊する粒子状物質を捕集可能なマスクの捕集性能試験方法において、請求項１〜８のいずれかに記載の試験機を使用することを特徴にしている。
【００１６】
マスクの捕集性能試験方法に係るこの発明の好ましい実施態様の一つにおいて、前記試験機における吸気部の吸引量に対応する空気量を前記試験機に設けられた循環路に供給しながら前記試験機を運転する。また、この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記空気量が前記試験機に設けられた空調機によってコンディショニングされた空気を使用して供給される。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係るマスク捕集性能試験機は、試験室と、試験室の外側にあって試験室の頂面部と試験室の底面部とをつなぐ空気配管とが空気の循環路を形成しているから、その空気を循環させることによって、試験中に循環路に供給される粒子状物質を空気に混合・分散させることが容易となり、試験時間が長くなっても粒子状物質の沈降を防ぐことができる。試験室に設けた吸気部にはマスクを取り付けることができ、そのマスクの内側へ吸引した空気に含まれる粒子状物質をフィルタで捕集し、そのフィルタの重量変化を測定すると、マスクの捕集性能を知ることができる。
【００１８】
試験室の底面部の内径が上方から下方に向かうに従って次第に小さくなり、底面部の最下部から空気配管が延びている態様のこの発明では、試験室内の粒子状物質が空気配管に向かって流れることを容易にして、粒子状物質が試験室の床面に沈降しても、その床面に堆積することを防ぐことができる。また、底面部がそのようであれば、試験を繰り返し実施する場合でも、試験室のクリーニングに手間取ることがない。
【００１９】
試験室の底面部が逆円錐形に形成されている態様および試験室の側面部が円筒状に形成されている態様のこの発明であれば、試験終了後における試験室のクリーニングが一層容易になる。
【００２０】
試験室が、円筒状側面部に対して接線方向からクリーニング用の圧縮空気を噴出可能なノズルを有している態様のこの発明では、その圧縮空気の噴出によって、側面部に付着している粒子状物質を簡単に除去することができる。
【００２１】
試験室の頂面部の内径が上方から下方に向かって段階的に内径が大きくなる態様のこの発明では、循環する空気の流速を空気配管の内部では高くして粒子状物質の沈降を防ぐ一方、その流速を試験室内では低くして、マスク近傍では自然な状態に近づけることができる。
【００２２】
吸引した空気中の粒子状物質を捕集するためのフィルタとして袋状のものを使用する態様のこの発明では、そのフィルタを秤量するときに捕集した粒子状物質は飛散することがないので、フィルタの取り扱いが容易になる。
【００２３】
吸気部の先端部分が人頭模型である態様のこの発明では、顔面に対するマスクの接触状態の良否を評価することが可能になる。
【００２４】
この発明に係る試験機を使用したマスクの捕集性能試験方法によれば、捕集性能に関するマスクの相対的な評価の繰り返しが容易になる。かかる試験方法において、吸気部の空気吸引量に対応する空気量を循環路に供給しながら試験機を運転すると、循環路は過度の減圧状態になることがない。また、その運転において、空調機によってコンディショニングされた空気を使用すれば、循環路の温湿度条件を変化させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
添付の図面を参照して、この発明に係るマスク性能試験機の詳細を説明すると、以下のとおりである。
【００２６】
図１は、マスク性能試験機１の配管系統図である。この試験機１は、花粉症等を予防するために日常生活で着用される簡易な構造のマスク２における花粉等の粒子状物質の捕集性能を評価するのに好適なものである。そして、ここでいう簡易な構造のマスク２とは、主要な濾材が不織布やガーゼ等の織布、発砲プラスチックシート等であって、耳掛けひも等を使用して着用し、マスク周縁全体を顔面に強く密着させることはマスク着用の際の不可欠な条件ではないものを意味している。そのようなマスク２の典型的なものには、市販の使い捨てマスクがある。図１の試験機１では、試験室１００を中央にして、その周囲に吸気部２００、集塵機３００、空調機４００、粒子状物質供給部５００、粒子状物質の捕集部６００、圧縮空気供給部７００が配置されている。
【００２７】
試験室１００は、図１において断面形状が示されており、その内面に頂面部１１１と、これに対向するロート状すなわち逆円錐形の底面部１１３と、これら両面部１１１，１１３間に介在する円筒状の側面部１１２とを有し、底面部１１３と頂面部１１２とが試験室１００の外側において底面部１１３から頂面部１１１にまで延びる配管１１４を介して通気可能につながっている。配管１１４の途中には循環用ファン１１６が設けられており、これら試験室１００と空気配管１１４と循環用ファン１１６とで、後記する混合空気を頂面部１１１から底面部１１３へ向かう矢印Ａ方向において循環させることが可能な循環路Ｌ−１を形成している。試験室１００の内部には、試験機１での試験に供せられるマスク２を取り付け取り外し可能な人頭模型３が置かれている。頂面部１１１には、配管１１４を流れる混合空気が試験室１００へ進入するときにその流速を低下させるための拡大管１１７が取り付けられている。配管１１４には、常態において開放しているバルブＡＢ−Ｖ２が取り付けられている。なお、図１において、常態というときには、試験機１がマスク２の性能を評価中の状態にあることを意味している。
【００２８】
吸気部２００は、その先端部分を形成する人頭模型３と、人頭模型３から試験室１００の外へ延びて集塵機３００につながる吸気路Ｌ−５と、吸気路Ｌ−５の途中に設けられた吸気ファン２０１と、吸気ファン２０１よりも上流側において吸気路Ｌ−５に設けられた風量センサ２０２と、風量センサ２０２と吸気ファン２０１との間に介在する風量監視コントローラ２０３および吸気ファン回転制御用インバータ２０４とを含んでいる。吸気路Ｌ−５は、人頭模型３に吸気可能に形成されている口と鼻孔（図示せず）とにつながっていて、吸気ファン２０１の作用によってマスク２の内側から試験室１００内の混合空気を吸引することができる。吸引された後に吸気路Ｌ−５を流れる混合空気は、捕集部６００と風量センサ２０２とを通過し、風量センサ２０２を通過するときの流速が測定される。流速の実測値は、コントローラ２０３において規定値と照合され、両者の差に基づいてインバータ２０４が吸気ファン２０１の回転を制御し、吸気路Ｌ−５における流速を規定値に近づける。混合空気は、吸気ファン２０１の下流側に設けられている集塵機３００を経て大気中に解放される。
【００２９】
捕集部６００は、気密性のもので、筺体６０１と蓋６０２とからなり、蓋６０２にはその内面側に袋状のフィルタ６０３を着脱することができる。蓋６０２には試験室１００から延びている吸気路Ｌ−５が進入し、その吸気路Ｌ−５がフィルタ６０３の内側に向かって開放している。筺体６０１からは、吸気路Ｌ−５が風量センサ２０２に向かって延びている。それゆえ、人頭模型３において吸引した混合空気は吸気路Ｌ−５を通ってフィルタ６０３へ進入し、そこで濾過されながら筺体６０１の内側へ進み、さらに吸気路Ｌ−５を通って風量センサ２０２へと向かう。そのフィルタ６０３では、空気に混合されている粒子状物質Ｐを高い捕集率でとらえることのできる素材で形成されている。フィルタ６０３は、試験機１における試験の前後において重量を測定することによって、捕集した粒子状物質の量を知ることができる。
【００３０】
空調機４００は、送気路Ｌ−４を介して、試験室１００と粒子状物質供給部５００とにつながっている。試験機１における試験開始に先立って、空調機４００から温湿度を調整した空気を矢印Ｃ方向へ送り出し、試験室１００や供給部５００の温湿度条件を整えることができる。送気路Ｌ−４に設けられたバルブＡ−Ｖ１１やＶ９，Ｖ１２は常態においては閉じており、空気を送り出すときに開放される。試験室１００に送られた空気は排気路Ｌ−６ａを通り、集塵機３００を経て大気に解放される。供給部５００へ送られた空気は排気路Ｌ−６ｃを通り集塵機３００へ向かう。
【００３１】
粒子状物質供給部５００は、マスク２の捕集対象である花粉や花粉の代替物等の粒子状物質Ｐを循環路Ｌ−１の空気に対して所要量供給するためのもので、そのための計量器５０１や粒子状物質Ｐが塊状になることを防ぐために必要に応じて使用されるバイブレータ５０２等を備えている。供給部５００からは、循環路Ｌ−１の空気配管１１４につながる供給管Ｌ−２が延びている。供給管Ｌ−２には、分離機５０３が設けられている他に、バルブＶ１５，ＡＢ−Ｖ５，ＡＢ−Ｖ６，ＡＢ−Ｖ７が設けられており、また分離機５０３とバルブＡＢ−Ｖ５との間に圧縮空気供給部７００から延びる送気管Ｌ−３ａがつなげられている。分離機５０３からは、排気管Ｌ−７が延びており、その排気管Ｌ−７には、排気ファン５０６とバルブＶ１４，Ａ−Ｖ９とが取り付けられている。供給部５００から粒子状物質Ｐを空気配管１１４へ導くには、供給管Ｌ−２のバルブＶ１５，ＡＢ−Ｖ５と、排気管Ｌ−７のバルブＶ１４，Ａ−Ｖ９と、送気管Ｌ−３ａのバルブＶ１３，Ａ−Ｖ１０とを開放し、送気管Ｌ−３ａに圧縮空気を送りながら、排気ファン５０６を回転させて供給部５００から分離器５０３に向かう矢印Ｂ方向への気流を生じさせて所要量の粒子状物質Ｐを空気輸送する。分離器５０３では、粒子状物質Ｐを圧縮空気から分離する。しかる後に、供給管Ｌ−２におけるバルブＡＢ−Ｖ６とＡＢ−Ｖ７とを交互に所要時間だけ開放して、粒子状物質Ｐを間欠的に少量ずつ循環路Ｌ−１の空気配管１１４へ流入させる。循環路Ｌ−１では、循環ファン１１６を回転させて、空気を循環させている間に空気と粒子状物質Ｐとを混合し、所要の粒子濃度を有する混合空気を得る。供給管Ｌ−２におけるバルブＡＢ−Ｖ６とＡＢ−Ｖ７とを交互に開放して循環している空気に対して粒子状物質Ｐを少量ずつ流入させることは、粒子状物質Ｐを均一に分散させる上において好ましい。また、そのようにバルブＡＢ−６ＶとＡＢ−Ｖ７とを交互に開放することによって、徒に多くの圧縮空気が循環路Ｌ−１へ進入することを防ぐことができる。供給部５００は、排気管Ｌ−６ａを介して集塵機３００につながっているから、空調機４００から供給部５００へ流入した空気は、集塵機３００を経て大気中に排出することができる。
【００３２】
圧縮空気供給部７００は、減圧弁７０１とフィルタ７０２と、送気管Ｌ−３とを有し、その送気管Ｌ−３からは、送気管Ｌ−３ａ，Ｌ−３ｂ，Ｌ−３ｃ，Ｌ−３ｄが分枝している。送気管Ｌ−３ａは供給配管Ｌ−２にまで延びている。送気管Ｌ−３ｂは、試験室１００にまで延びる複数のクリーニング用配管７１１，７１２，７１３，７１４，７１５，７１６，７１７に分枝している。これらクリーニング用配管７１１〜７１７のそれぞれには、常態において閉じているバルブＡ−Ｖ１〜Ａ−Ｖ７とＶ１〜Ｖ７とが取り付けられている。クリーニング用配管７１１〜７１７のうちの配管７１１と７１７とは拡大管１１７と底面部１１３にまで延びていて、それらの内側に圧縮空気を噴出することができる。配管７１２〜７１６は、側面部１１２にまで延びていて、側面部１１２に対して接線方向から圧縮空気を噴出することができるノズル（図２，３，４参照）を有している。送気管Ｌ−３ｃは、集塵機３００につながっており、送気管Ｌ−３ｄにはエアガン７１８が取り付けられている。これら送気管Ｌ−３ｃとＬ−３ｄとにおけるバルブＶ１８とＶ１７とは常態において閉じている。
【００３３】
図１の配管系統図では、上記に加えて、試験室１００に、排気管Ｌ−７，Ｌ−８および吸気管Ｌ−９が取り付けられている。排気管Ｌ−７は、常態において閉じているバルブＶ１１，Ａ−Ｖ８と、フィルタ１１８とを有し、空調機４００からの空気を外へ逃がすときに、必要に応じて使用される。排気管Ｌ−８は、頂面部１１１から外へ延びていて、常態において閉じているバルブＶ８を有し、試験室１００を大気に開放する必要があるときに適宜使用される。吸気管Ｌ−９は、常態において閉じているバルブＡＢ−Ｖ１と、フィルタ１１９とを有し、試験室１００をクリーニングするときに、濾過された空気を試験室１００に供給することができる。排気管Ｌ−７と配管７１６との間に延びている配管７１６ａは、配管７１６の圧縮空気を排気管Ｌ−７の途中に吹き込むことによって、排気管Ｌ−７の内部に沈降している粒子状物質Ｐを試験室１００に送るためのものである。ただし、試験装置１は、排気管７１６ａを設置することなく運転することも可能である。
【００３４】
図１の配管系統図に基づく試験機１は、例えば次の手順によって運転される。
【００３５】
手順１：試験室１００の扉１２１（図２参照）を開いて試験室１００に置かれている人頭模型３に試験すべきマスク２を取り付けた後に、扉１２１を閉じて試験室１００を密閉する。
【００３６】
手順２：袋状のフィルタ６０３を秤量した後に、捕集部６００の蓋６０２に取り付けて、その蓋６０２で筺体６０１を密閉する。粒子状物質Ｐの捕集量に高い精度を求めるときには、空調機４００から供給される空気の温湿度と同じ温湿度でコンディショニングしたフィルタ６０３を使用することが好ましい。
【００３７】
手順３：空調機４００を運転して所定の温湿度、例えば２３℃、Ｒ．Ｈ．５０％の空気を試験室１００へ送り出し、循環路Ｌ−１を循環させて、循環路Ｌ−１をコンディショニングする。このときに、必要であるならば、試験室１００におけるバルブＡ−Ｖ５，Ｖ−５，ＡＢ−Ｖ３，Ｖ８のいずれかを開放して、試験室１００の空気を外へ逃がすことができる。
【００３８】
手順４：循環ファン１１６を運転して、循環路Ｌ−１で空気を循環させる一方、粒子状物質供給部５００から所定量の粒子状物質Ｐを分離機５０３にまで空気輸送する。続いて、バルブＡＢ−Ｖ６とＡＢ−Ｖ７とを交互に、例えば３〜５秒間隔で約３０秒間交互に開閉して、粒子状物質Ｐを空気配管１１４へ供給して、粒子状物質Ｐが分散し、浮遊している混合空気を得る。
【００３９】
手順５：吸気部２００における吸気ファン２０１を運転して、マスク２の内側にある人頭模型３の鼻に形成された吸気口（図示せず）から混合空気を吸引する。吸気ファン２０１は、風量が例えば４００〜１７００ｃｃ／ｓｅｃの範囲の値となるように、センサ２０２と、コントローラ２０３と、インバータ２０４とを使用して制御する。混合空気の吸引を一定の時間、例えば３６０秒続けたなら、バルブＶ１５，ＡＢ−Ｖ５を閉じておいて送気管Ｌ−３Ａからの圧縮空気を分離機５０３よりも下流側に位置する供給管Ｌ−２の内部に１０秒間程度吹き込んで、供給管Ｌ−２に残留している粒子状物質Ｐを循環路Ｌ−１に送ることが好ましい。さらに吸気ファン２０１の運転を続けて、吸気ファン２０１の総運転時間が所定の時間、例えば４２０秒に達したなら、吸気ファン２０１を停止する。
【００４０】
手順６：捕集部６００からフィルタ６０３を取り出して秤量する。
【００４１】
手順７：人頭模型３からマスク２を外して試験室１００を再び密閉する。集塵機３００を運転しながら、圧縮空気供給部７００からの圧縮空気をクリーニング用配管７１１〜７１７を使い、試験室１００の拡大管１１７や側面部１１２、底面部１１３に対して吹き付けて、試験室１００に残留している粒子状物質Ｐを排出する。このときに、循環ファン１１６も運転して、空気配管１１４の内部に残留している粒子状物質Ｐも排出する。
【００４２】
このように運転する試験機１では、人頭模型３にマスク２を取り付けて所定の時間運転することで、マスク２を通過した粒子状物質Ｐと、人頭模型３とマスク２との間隙に進入した粒子状物質Ｐとをフィルタ６０３によって捕集することができる。試験前後におけるフィルタ６０３の重量差である捕集量の大小は、試験した複数のマスク２の間の捕集性能の良否を判断する目安となる。その捕集量が少ないことは、マスク２が粒子状物質に対する濾材として優れていることと、人頭模型３に対するフィット性に優れていることとの証明になる。花粉症予防のために日常生活で使用される簡易な構造のマスク２は、一般的にマスク周縁部を顔面に対して強く密着させるための手段を必ずしも有しておらず、着用者の顔面との間に多少の間隙が生じることを避け難い。それゆえ、マスク２の捕集性能を評価するのに、マスク２と人頭模型３との間隙から進入する粒子状物質Ｐを考慮に入れることは有意義である。ただし、試験機１において、マスク２と人頭模型３との間隙を粘着テープ等によって閉じてマスク２を評価することも可能である。また、マスク２が大人用のものであるか、小人用のものであるかによって、人頭模型３の大きさを選ぶべきことはいうまでもない。さらにはまた、マスク２を人頭模型３とは異なる形状に作られた吸気部２００の先端部分に取り付けて評価することも可能である。
【００４３】
試験機１において、花粉症予防用のマスク２を評価するときには、スギ花粉に代わる粒子状物質として、例えば石松子を使用することができる。石松子は入手が容易なもので、その粒径が３０〜４０μｍであってスギ花粉のそれに近似している。重量は約１．０５ｇ／ｃｃであって、スギ花粉の重量（約０．７０ｇ／ｃｃ）よりもやや重い。手順４における粒子状物質として石松子を使用するときには、試験室１００における内容積約８１９，０００ｃｃと空気配管１１４における内容積約１７，０００ｃｃとからなる内容積が約８３６，０００ｃｃの循環路Ｌ−１に対して、例えば３ｇの石松子を流入させる。また、試験機１の循環路Ｌ−１において、空気配管１１４の管内風速は、例えば９ｍ／ｓｅｃに設定し、拡大管１１７を使用して試験室１００の内部ではこの風速を例えば４ｃｍ／ｓｅｃにまで低下させ、石松子が自然な環境に近い状態でゆっくりと沈降する間に人頭模型３で混合空気を吸引することが好ましい。その人頭模型３を有する吸気部２００における混合空気の吸引量は、適宜の値に設定することが可能である。例えば、大人の通常の呼吸時における吸引速度は４００ｃｃ／ｓｅｃ程度であるが、マスク２に十分な性能を期待する意味において、吸引速度を１７００ｃｃ／ｓｅｃ程度に設定する。捕集部６００における袋状のフィルタ６０３は、石松子を確実に捕集することができるように、例えば、８７ｇ／ｍ２の秤量と、０．４１２ＫＰａ・ｓ／ｍの通気抵抗値とを有する有効表面積が約７１．５ｃｍ２の不織布製のものが使用されている。通気抵抗値は、カトーテック株式会社（京都市南区西九条唐戸町２０番地）の製造によるＫＥＳ−Ｆ８−ＡＰ−１通気性試験機を使用して測定される値である。マスク２を通過した石松子を袋状のフィルタ６０３で捕集しておくと、フィルタ６０３を秤量するときなどに石松子が飛散することを防止できるので秤量精度が向上する。
【００４４】
また、図示例の試験機１では、混合空気を循環させているので、試験を長時間続けていると、粒子状物質Ｐの濃度が吸気部２００における吸引量に対応して漸減するが、粒子状物質の沈降が原因となってその濃度が大きく変化するということはない。その試験室１００は、水平方向の断面形状が円形であることによって、試験中に粒子状物質Ｐが試験室１００の隅部に沈降して堆積するというような問題を生じることがない。試験室１００はまた、底面部１１３が逆円錐形のロート状を成していることによって、粒子状物質Ｐがたとえその底面部１１３に沈降しても、空気配管１１４へ容易に流入するから、この点においても結果的に混合空気における粒子状物質Ｐの沈降を防ぐことができる。したがって、試験機１を使用するこの発明の試験方法によれば、粒子状物質Ｐを空気中に分散させたり、浮遊させたりすることが容易になるので、毎回の試験で粒子状物質Ｐを徒に多く使用することがない。さらに、クリーニング用配管７１２〜７１６では、円筒状の側面部１１２に対して接線方向からクリーニング用の圧縮空気が噴出するので、側面部１１２に付着している粒子状物質Ｐを除去することが容易である。
【００４５】
図２，３，４は、試験室１００の正面の外観図と、側面の外観図と、図２のＩＶ−ＩＶ線切断面を示す図である。図２における試験室１００の正面には透明なガラスまたはプラスチックで形成された扉１２１が取り付けられている。また、拡大管１１７と側面部１１２との外面部分には、クリーニング用配管７１１，７１２，７１３，７１４とこれらの配管に接続するノズル７１１ａ，７１２ａ，７１３ａ，７１４ａとが取り付けられている。図３における試験室１００の側面部１１２と底面部１１３との外面部分には、クリーニング用配管７１５，７１６，７１７とこれらの配管部に接続するノズル７１５ａ，７１６ａ，７１７ａとが取り付けられている。これらのノズル７１１ａ〜７１７ａは、先端部分が下になるようにして水平面に対して約１０度傾斜して取り付けられている。図４は、ノズル７１３ａの先端部分７１３ｂを示している。その先端部分７１３ｂは、側面部１１２に沿って、好ましくは側面部１１２に対して接線方向から圧縮空気を噴出することができるように、側面部１１２にのぞいている。ノズル７１３ａ以外のノズル７１１ａ，７１２ａ，７１４ａ，７１５ａ，７１６ａ，７１７ａの先端部分も同様に試験室１００の内部にのぞいている。なお、図２，３，４の試験室１００では、扉１２１、クリーニング用配管７１１〜７１７以外のものの図示が省略されている。
【００４６】
図示例の試験機１において、試験室１００は水平方向の断面形状を円形にすることが好ましいものではあるが、その断面形状を多角形にしてこの発明を実施することも可能である。試験室１００はまた、図示例のクリーニング用配管７１１〜７１７やノズル７１１ａ〜７１７ａに代わるクリーニング手段を有するものであってもよい。循環路Ｌ−１に粒子状物質Ｐを供給するには、図示例の手段に代わる各種の手段を使用することが可能である。粒子状物質Pを手操作によって循環路Ｌ−１へ投入することは、その手段の一例である。吸気部２００についても、図示例とは異なる態様のもの、例えば袋状のフィルタ６０３に代えて、１枚のシート状フィルタを使用することが可能である。さらには、集塵機３００や空調機４００、圧縮空気供給部７００、これらに付随する配管等を図示例とは異なる態様のものに代えることが可能である。試験機１を運転する手順１〜７は、手順の一例であって、これらに適宜の変更を加えたり、手順の一部を省いたりして試験機１を運転することも可能である。
【００４７】
この発明に係る試験機１は、吸気部２００の作用によって、循環路Ｌ−１の内圧が次第に低下する。１回の試験において、その低下の度合いが試験結果に影響を及ぼしかねない場合には、その低下の度合いに見合うように、すなわち循環路Ｌ−１を減圧状態から回復させることができるように、かつ、循環路Ｌ−１の温湿度条件を変化させることがないように、例えば空調機４００によってコンディショニングされ、フィルタ６０３よりも捕集性能の高いフィルタで濾過された清浄空気を循環路Ｌ−１に供給しながら、試験を実施することが好ましい。いうまでもないことではあるが、試験機１では、マスク２以外の通気性濾過材料についての濾過性能試験を実施することもできる。その濾過性材料の形状や性状に応じて、人頭模型３を適宜形状の取り付け具に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
この発明によれば、空気に粒子状物質を混合・分散させることが容易なマスク捕集性能試験機の製造と、その試験機を使用したマスクの捕集性能試験の実施とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】試験機の配管系統図。
【図２】試験室の正面図。
【図３】試験室の側面図。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線切断面を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
１ 試験機
２ マスク
１００ 試験室
１１１ 頂面部
１１２ 側面部
１１３ 底面部
２００ 吸気部
６００ 捕集部
６０３ フィルタ
Ｌ−１ 循環路
Ｐ 粒子状物質
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マスクによる花粉等の粒子状物質の捕集性能を評価するのに好適な試験機とその試験機を使用する試験方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中に浮遊している粉塵や花粉等の粒子状物質を捕集するためのマスクの性能試験方法は、種々知られている。例えば、ＪＩＳ Ｔ ８１５９（２００６年版）「呼吸用保護具の漏れ率試験方法」（非特許文献１）では、ＮａＣｌ粒子を８±４ｍｇ／ｍ３の割合で含む空気を試験室であるチャンバ内に送り込み、チャンバ内の試験者が着用しているマスクの内部と外部とにおけるＮａＣｌ粒子濃度を測定して、マスクの捕集性能を評価する。また、国民生活センターのホームページｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｏｋｕｓｅｎ．ｇｏ／ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｄａｔａ／ｎ−２００４０２０５＿２．ｈｔｍｌ（非特許文献２）には、花粉等の捕集を主目的にしたマスクの評価方法と評価結果とが掲載されている。その評価方法によれば、温度２３℃、湿度約５０％にコンディショニングされた気密性の高い６畳の広さの試験室において、空気を扇風機で攪拌しながら小麦粉１０ｇを散布する。マスクを着用した被験者がその試験室に入り、マスクの内側と外側の空気を１リットルずつ採取して、それらの空気中における小麦粉の粒子数をＲｉｏｎ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｃｏｕｎｔｅｒ ＫＣ−０１Ｄで計測する。
【非特許文献１】ＪＩＳ Ｔ ８１５９（２００６年版）「呼吸用保護具の漏れ率試験方法」
【非特許文献２】国民生活センターのホームページｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｏｋｕｓｅｎ．ｇｏ／ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｄａｔａ／ｎ−２００４０２０５＿２．ｈｔｍｌ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＪＩＳ Ｔ ８１５９に規定の試験方法で採用されるＮａＣｌ粒子は、粒径の中央値が０．０６〜０．１μｍのものであって、試験室の頂部に設けられたダクトと分配器とを通ってチャンバ内へ流入する。試験室の内部における被験者の頭部近傍の空気流速は、０．１２〜０．２ｍ／ｓとなるように規定されている。一方、花粉症予防用の簡易な構造のマスクで捕集しようとするスギ花粉等の花粉は、その粒径が２０〜４０μｍである。そして、沈降速度が小さい領域での球状物体の空気中における沈降速度Ｗは、ρｇＤ２／（１８α）（ρ：花粉の比重、ｇ：重力加速度、Ｄ：粒径、α：空気動粘度）に比例すると考えられる。したがって、ＪＩＳ Ｔ ８１５９の試験方法で、ＮａＣｌ粒子に代えて花粉またはそれと粒径が同程度である粒子状物質を使用すると、試験室の床に沈降する粒子が多くなり、少量の粒子状物質で効率よく試験を実施することが難しくなる。この傾向は、試験を継続する時間が長くなるほど顕著になる。また、この試験室で試験を繰り返し実施するときには、試験の終了毎に試験室を清掃しなければならないが、床や壁に付着した花粉を除去するのにかなりの手間がかかる。
【０００４】
また、国民生活センターが採用した評価方法では、花粉に代わる粒子状物質として小麦粉が使用され、試験室内の空気を扇風機で攪拌することによってその小麦粉を浮遊させるのであるが、小麦粉の粒子は粒径が５μｍ程度であって、スギ花粉等の花粉の粒径よりもはるかに小さいから、この評価方法は、花粉等の捕集を主目的とするマスクを評価する方法として必ずしも適切ではないということが生じ得る。また、この評価方法の場合でも、床に沈降してしまった小麦粉等の粒子状物質は、扇風機によって再度浮遊させることが難しい。特に、試験室の隅部に沈降した粒子状物質は、一般的に再度浮遊させることが極めて難しい。したがって、この評価方法では、浮遊する粒子状物質を所要の濃度に設定する場合に、沈降する粒子状物質の量に見合う余分の粒子状物質を室内に供給しなければならず、粒子状物質の使用量が多くなりがちであるという問題を生じる。また、この評価方法の場合でも、試験を繰り返し実施するときに、床面に沈降した粒子状物質や壁面に付着した粒子状物質を取り除くのにかなりの手間がかかるという問題が生じかねない。
【０００５】
このような従来の状況に対して、この発明が課題とするところの一つは、粒子状物質として花粉または花粉に相当する大きな粒径の物質を使用して、マスクにおけるその粒子状物質の捕集性能を評価することが可能な試験機の提供である。また、そのような粒子状物質を空気中に浮遊させることが容易な試験機の提供もこの発明の課題の一つである。さらにはまた、マスクの捕集性能を評価する試験を繰り返し実施することが容易な試験機の提供もこの発明の課題の一つである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、この発明が対象とするのは、マスク捕集性能試験機とその試験機を使用するマスクの捕集性能試験方法である。そして、前記試験機に係るこの発明が特に対象とするのは、空気中に粒子状物質を浮遊させることができる試験室と、前記試験室において試験用のマスクを取り付け取り外しできるように形成されていて取り付けた前記マスクの内側から前記空気を吸引することができる吸気部と、前記吸気部に吸引した前記空気中の前記粒子状物質を捕集するための捕集部とを有する試験機である。
【０００７】
かかる試験機において、この発明が特徴とするところは、以下のとおりである。前記試験室の内面には頂面部と前記頂面部に対向する底面部と前記頂面部と前記底面部との間に介在する側面部とが含まれる。前記頂面部と前記底面部とは前記試験室の外側に設けられた空気配管でつながれていて、前記試験室と前記空気配管とが前記空気を前記頂面部から前記底面部へ向かう方向へ循環させることが可能な循環路を形成している。前記空気配管には、前記空気を循環させるファンと、前記循環路の外部から前記循環路の内部に前記粒子状物質を供給することが可能な供給部とが設けられている。前記吸気部は、前記試験室の内部にある先端部分が前記マスクを取り付け取り外しできるように形成されている。前記捕集部は、前記吸気部の前記先端部分から前記試験室の外部へ延びて前記吸気部の一部を成している吸気路に設けられていて、前記吸気部における前記空気の吸引作用下に前記粒子状物質を捕集可能なフィルタを着脱可能に形成されている。
【０００８】
この発明の好ましい実施態様の一つにおいて、前記試験室の前記底面部は、前記試験室の内径が前記試験室の上方から下方に向かうに従って次第に小さくなるように形成されていて、前記底面部の最下部から前記空気配管が延びている。
【０００９】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記底面部が逆円錐形に形成されている。
【００１０】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記試験室の前記側面部が円筒状に形成されている。
【００１１】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記試験室は、前記円筒状の側面部に対して接線方向からクリーニング用の圧搾空気を噴射可能なノズルを有している。
【００１２】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記試験室の前記頂面部は、前記試験室の上方から下方に向かって段階的に内径が大きくなるように形成されている。
【００１３】
この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記フィルタが袋状フィルタであって、前記袋状フィルタの内側において前記粒子状物質を捕集する。
【００１４】
この発明の好ましい実施態様のさらに他の一つにおいて、前記吸気部の前記先端部分が人頭模型である。
【００１５】
マスクの捕集性能試験方法に係るこの発明は、空気中に浮遊する粒子状物質を捕集可能なマスクの捕集性能試験方法において、請求項１〜８のいずれかに記載の試験機を使用することを特徴にしている。
【００１６】
マスクの捕集性能試験方法に係るこの発明の好ましい実施態様の一つにおいて、前記試験機における吸気部の吸引量に対応する空気量を前記試験機に設けられた循環路に供給しながら前記試験機を運転する。また、この発明の好ましい実施態様の他の一つにおいて、前記空気量が前記試験機に設けられた空調機によってコンディショニングされた空気を使用して供給される。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係るマスク捕集性能試験機は、試験室と、試験室の外側にあって試験室の頂面部と試験室の底面部とをつなぐ空気配管とが空気の循環路を形成しているから、その空気を循環させることによって、試験中に循環路に供給される粒子状物質を空気に混合・分散させることが容易となり、試験時間が長くなっても粒子状物質の沈降を防ぐことができる。試験室に設けた吸気部にはマスクを取り付けることができ、そのマスクの内側へ吸引した空気に含まれる粒子状物質をフィルタで捕集し、そのフィルタの重量変化を測定すると、マスクの捕集性能を知ることができる。
【００１８】
試験室の底面部の内径が上方から下方に向かうに従って次第に小さくなり、底面部の最下部から空気配管が延びている態様のこの発明では、試験室内の粒子状物質が空気配管に向かって流れることを容易にして、粒子状物質が試験室の床面に沈降しても、その床面に堆積することを防ぐことができる。また、底面部がそのようであれば、試験を繰り返し実施する場合でも、試験室のクリーニングに手間取ることがない。
【００１９】
試験室の底面部が逆円錐形に形成されている態様および試験室の側面部が円筒状に形成されている態様のこの発明であれば、試験終了後における試験室のクリーニングが一層容易になる。
【００２０】
試験室が、円筒状側面部に対して接線方向からクリーニング用の圧縮空気を噴出可能なノズルを有している態様のこの発明では、その圧縮空気の噴出によって、側面部に付着している粒子状物質を簡単に除去することができる。
【００２１】
試験室の頂面部の内径が上方から下方に向かって段階的に内径が大きくなる態様のこの発明では、循環する空気の流速を空気配管の内部では高くして粒子状物質の沈降を防ぐ一方、その流速を試験室内では低くして、マスク近傍では自然な状態に近づけることができる。
【００２２】
吸引した空気中の粒子状物質を捕集するためのフィルタとして袋状のものを使用する態様のこの発明では、そのフィルタを秤量するときに捕集した粒子状物質は飛散することがないので、フィルタの取り扱いが容易になる。
【００２３】
吸気部の先端部分が人頭模型である態様のこの発明では、顔面に対するマスクの接触状態の良否を評価することが可能になる。
【００２４】
この発明に係る試験機を使用したマスクの捕集性能試験方法によれば、捕集性能に関するマスクの相対的な評価の繰り返しが容易になる。かかる試験方法において、吸気部の空気吸引量に対応する空気量を循環路に供給しながら試験機を運転すると、循環路は過度の減圧状態になることがない。また、その運転において、空調機によってコンディショニングされた空気を使用すれば、循環路の温湿度条件を変化させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
添付の図面を参照して、この発明に係るマスク性能試験機の詳細を説明すると、以下のとおりである。
【００２６】
図１は、マスク性能試験機１の配管系統図である。この試験機１は、花粉症等を予防するために日常生活で着用される簡易な構造のマスク２における花粉等の粒子状物質の捕集性能を評価するのに好適なものである。そして、ここでいう簡易な構造のマスク２とは、主要な濾材が不織布やガーゼ等の織布、発砲プラスチックシート等であって、耳掛けひも等を使用して着用し、マスク周縁全体を顔面に強く密着させることはマスク着用の際の不可欠な条件ではないものを意味している。そのようなマスク２の典型的なものには、市販の使い捨てマスクがある。図１の試験機１では、試験室１００を中央にして、その周囲に吸気部２００、集塵機３００、空調機４００、粒子状物質供給部５００、粒子状物質の捕集部６００、圧縮空気供給部７００が配置されている。
【００２７】
試験室１００は、図１において断面形状が示されており、その内面に頂面部１１１と、これに対向するロート状すなわち逆円錐形の底面部１１３と、これら両面部１１１，１１３間に介在する円筒状の側面部１１２とを有し、底面部１１３と頂面部１１２とが試験室１００の外側において底面部１１３から頂面部１１１にまで延びる配管１１４を介して通気可能につながっている。配管１１４の途中には循環用ファン１１６が設けられており、これら試験室１００と空気配管１１４と循環用ファン１１６とで、後記する混合空気を頂面部１１１から底面部１１３へ向かう矢印Ａ方向において循環させることが可能な循環路Ｌ−１を形成している。試験室１００の内部には、試験機１での試験に供せられるマスク２を取り付け取り外し可能な人頭模型３が置かれている。頂面部１１１には、配管１１４を流れる混合空気が試験室１００へ進入するときにその流速を低下させるための拡大管１１７が取り付けられている。配管１１４には、常態において開放しているバルブＡＢ−Ｖ２が取り付けられている。なお、図１において、常態というときには、試験機１がマスク２の性能を評価中の状態にあることを意味している。
【００２８】
吸気部２００は、その先端部分を形成する人頭模型３と、人頭模型３から試験室１００の外へ延びて集塵機３００につながる吸気路Ｌ−５と、吸気路Ｌ−５の途中に設けられた吸気ファン２０１と、吸気ファン２０１よりも上流側において吸気路Ｌ−５に設けられた風量センサ２０２と、風量センサ２０２と吸気ファン２０１との間に介在する風量監視コントローラ２０３および吸気ファン回転制御用インバータ２０４とを含んでいる。吸気路Ｌ−５は、人頭模型３に吸気可能に形成されている口と鼻孔（図示せず）とにつながっていて、吸気ファン２０１の作用によってマスク２の内側から試験室１００内の混合空気を吸引することができる。吸引された後に吸気路Ｌ−５を流れる混合空気は、捕集部６００と風量センサ２０２とを通過し、風量センサ２０２を通過するときの流速が測定される。流速の実測値は、コントローラ２０３において規定値と照合され、両者の差に基づいてインバータ２０４が吸気ファン２０１の回転を制御し、吸気路Ｌ−５における流速を規定値に近づける。混合空気は、吸気ファン２０１の下流側に設けられている集塵機３００を経て大気中に解放される。
【００２９】
捕集部６００は、気密性のもので、筺体６０１と蓋６０２とからなり、蓋６０２にはその内面側に袋状のフィルタ６０３を着脱することができる。蓋６０２には試験室１００から延びている吸気路Ｌ−５が進入し、その吸気路Ｌ−５がフィルタ６０３の内側に向かって開放している。筺体６０１からは、吸気路Ｌ−５が風量センサ２０２に向かって延びている。それゆえ、人頭模型３において吸引した混合空気は吸気路Ｌ−５を通ってフィルタ６０３へ進入し、そこで濾過されながら筺体６０１の内側へ進み、さらに吸気路Ｌ−５を通って風量センサ２０２へと向かう。そのフィルタ６０３では、空気に混合されている粒子状物質Ｐを高い捕集率でとらえることのできる素材で形成されている。フィルタ６０３は、試験機１における試験の前後において重量を測定することによって、捕集した粒子状物質の量を知ることができる。
【００３０】
空調機４００は、送気路Ｌ−４を介して、試験室１００と粒子状物質供給部５００とにつながっている。試験機１における試験開始に先立って、空調機４００から温湿度を調整した空気を矢印Ｃ方向へ送り出し、試験室１００や供給部５００の温湿度条件を整えることができる。送気路Ｌ−４に設けられたバルブＡ−Ｖ１１やＶ９，Ｖ１２は常態においては閉じており、空気を送り出すときに開放される。試験室１００に送られた空気は排気路Ｌ−６ａを通り、集塵機３００を経て大気に解放される。供給部５００へ送られた空気は排気路Ｌ−６ｃを通り集塵機３００へ向かう。
【００３１】
粒子状物質供給部５００は、マスク２の捕集対象である花粉や花粉の代替物等の粒子状物質Ｐを循環路Ｌ−１の空気に対して所要量供給するためのもので、そのための計量器５０１や粒子状物質Ｐが塊状になることを防ぐために必要に応じて使用されるバイブレータ５０２等を備えている。供給部５００からは、循環路Ｌ−１の空気配管１１４につながる供給管Ｌ−２が延びている。供給管Ｌ−２には、分離機５０３が設けられている他に、バルブＶ１５，ＡＢ−Ｖ５，ＡＢ−Ｖ６，ＡＢ−Ｖ７が設けられており、また分離機５０３とバルブＡＢ−Ｖ５との間に圧縮空気供給部７００から延びる送気管Ｌ−３ａがつなげられている。分離機５０３からは、排気管Ｌ−７が延びており、その排気管Ｌ−７には、排気ファン５０６とバルブＶ１４，Ａ−Ｖ９とが取り付けられている。供給部５００から粒子状物質Ｐを空気配管１１４へ導くには、供給管Ｌ−２のバルブＶ１５，ＡＢ−Ｖ５と、排気管Ｌ−７のバルブＶ１４，Ａ−Ｖ９と、送気管Ｌ−３ａのバルブＶ１３，Ａ−Ｖ１０とを開放し、送気管Ｌ−３ａに圧縮空気を送りながら、排気ファン５０６を回転させて供給部５００から分離器５０３に向かう矢印Ｂ方向への気流を生じさせて所要量の粒子状物質Ｐを空気輸送する。分離器５０３では、粒子状物質Ｐを圧縮空気から分離する。しかる後に、供給管Ｌ−２におけるバルブＡＢ−Ｖ６とＡＢ−Ｖ７とを交互に所要時間だけ開放して、粒子状物質Ｐを間欠的に少量ずつ循環路Ｌ−１の空気配管１１４へ流入させる。循環路Ｌ−１では、循環ファン１１６を回転させて、空気を循環させている間に空気と粒子状物質Ｐとを混合し、所要の粒子濃度を有する混合空気を得る。供給管Ｌ−２におけるバルブＡＢ−Ｖ６とＡＢ−Ｖ７とを交互に開放して循環している空気に対して粒子状物質Ｐを少量ずつ流入させることは、粒子状物質Ｐを均一に分散させる上において好ましい。また、そのようにバルブＡＢ−６ＶとＡＢ−Ｖ７とを交互に開放することによって、徒に多くの圧縮空気が循環路Ｌ−１へ進入することを防ぐことができる。供給部５００は、排気管Ｌ−６ａを介して集塵機３００につながっているから、空調機４００から供給部５００へ流入した空気は、集塵機３００を経て大気中に排出することができる。
【００３２】
圧縮空気供給部７００は、減圧弁７０１とフィルタ７０２と、送気管Ｌ−３とを有し、その送気管Ｌ−３からは、送気管Ｌ−３ａ，Ｌ−３ｂ，Ｌ−３ｃ，Ｌ−３ｄが分枝している。送気管Ｌ−３ａは供給配管Ｌ−２にまで延びている。送気管Ｌ−３ｂは、試験室１００にまで延びる複数のクリーニング用配管７１１，７１２，７１３，７１４，７１５，７１６，７１７に分枝している。これらクリーニング用配管７１１〜７１７のそれぞれには、常態において閉じているバルブＡ−Ｖ１〜Ａ−Ｖ７とＶ１〜Ｖ７とが取り付けられている。クリーニング用配管７１１〜７１７のうちの配管７１１と７１７とは拡大管１１７と底面部１１３にまで延びていて、それらの内側に圧縮空気を噴出することができる。配管７１２〜７１６は、側面部１１２にまで延びていて、側面部１１２に対して接線方向から圧縮空気を噴出することができるノズル（図２，３，４参照）を有している。送気管Ｌ−３ｃは、集塵機３００につながっており、送気管Ｌ−３ｄにはエアガン７１８が取り付けられている。これら送気管Ｌ−３ｃとＬ−３ｄとにおけるバルブＶ１８とＶ１７とは常態において閉じている。
【００３３】
図１の配管系統図では、上記に加えて、試験室１００に、排気管Ｌ−７，Ｌ−８および吸気管Ｌ−９が取り付けられている。排気管Ｌ−７は、常態において閉じているバルブＶ１１，Ａ−Ｖ８と、フィルタ１１８とを有し、空調機４００からの空気を外へ逃がすときに、必要に応じて使用される。排気管Ｌ−８は、頂面部１１１から外へ延びていて、常態において閉じているバルブＶ８を有し、試験室１００を大気に開放する必要があるときに適宜使用される。吸気管Ｌ−９は、常態において閉じているバルブＡＢ−Ｖ１と、フィルタ１１９とを有し、試験室１００をクリーニングするときに、濾過された空気を試験室１００に供給することができる。排気管Ｌ−７と配管７１６との間に延びている配管７１６ａは、配管７１６の圧縮空気を排気管Ｌ−７の途中に吹き込むことによって、排気管Ｌ−７の内部に沈降している粒子状物質Ｐを試験室１００に送るためのものである。ただし、試験装置１は、排気管７１６ａを設置することなく運転することも可能である。
【００３４】
図１の配管系統図に基づく試験機１は、例えば次の手順によって運転される。
【００３５】
手順１：試験室１００の扉１２１（図２参照）を開いて試験室１００に置かれている人頭模型３に試験すべきマスク２を取り付けた後に、扉１２１を閉じて試験室１００を密閉する。
【００３６】
手順２：袋状のフィルタ６０３を秤量した後に、捕集部６００の蓋６０２に取り付けて、その蓋６０２で筺体６０１を密閉する。粒子状物質Ｐの捕集量に高い精度を求めるときには、空調機４００から供給される空気の温湿度と同じ温湿度でコンディショニングしたフィルタ６０３を使用することが好ましい。
【００３７】
手順３：空調機４００を運転して所定の温湿度、例えば２３℃、Ｒ．Ｈ．５０％の空気を試験室１００へ送り出し、循環路Ｌ−１を循環させて、循環路Ｌ−１をコンディショニングする。このときに、必要であるならば、試験室１００におけるバルブＡ−Ｖ５，Ｖ−５，ＡＢ−Ｖ３，Ｖ８のいずれかを開放して、試験室１００の空気を外へ逃がすことができる。
【００３８】
手順４：循環ファン１１６を運転して、循環路Ｌ−１で空気を循環させる一方、粒子状物質供給部５００から所定量の粒子状物質Ｐを分離機５０３にまで空気輸送する。続いて、バルブＡＢ−Ｖ６とＡＢ−Ｖ７とを交互に、例えば３〜５秒間隔で約３０秒間交互に開閉して、粒子状物質Ｐを空気配管１１４へ供給して、粒子状物質Ｐが分散し、浮遊している混合空気を得る。
【００３９】
手順５：吸気部２００における吸気ファン２０１を運転して、マスク２の内側にある人頭模型３の鼻に形成された吸気口（図示せず）から混合空気を吸引する。吸気ファン２０１は、風量が例えば４００〜１７００ｃｃ／ｓｅｃの範囲の値となるように、センサ２０２と、コントローラ２０３と、インバータ２０４とを使用して制御する。混合空気の吸引を一定の時間、例えば３６０秒続けたなら、バルブＶ１５，ＡＢ−Ｖ５を閉じておいて送気管Ｌ−３Ａからの圧縮空気を分離機５０３よりも下流側に位置する供給管Ｌ−２の内部に１０秒間程度吹き込んで、供給管Ｌ−２に残留している粒子状物質Ｐを循環路Ｌ−１に送ることが好ましい。さらに吸気ファン２０１の運転を続けて、吸気ファン２０１の総運転時間が所定の時間、例えば４２０秒に達したなら、吸気ファン２０１を停止する。
【００４０】
手順６：捕集部６００からフィルタ６０３を取り出して秤量する。
【００４１】
手順７：人頭模型３からマスク２を外して試験室１００を再び密閉する。集塵機３００を運転しながら、圧縮空気供給部７００からの圧縮空気をクリーニング用配管７１１〜７１７を使い、試験室１００の拡大管１１７や側面部１１２、底面部１１３に対して吹き付けて、試験室１００に残留している粒子状物質Ｐを排出する。このときに、循環ファン１１６も運転して、空気配管１１４の内部に残留している粒子状物質Ｐも排出する。
【００４２】
このように運転する試験機１では、人頭模型３にマスク２を取り付けて所定の時間運転することで、マスク２を通過した粒子状物質Ｐと、人頭模型３とマスク２との間隙に進入した粒子状物質Ｐとをフィルタ６０３によって捕集することができる。試験前後におけるフィルタ６０３の重量差である捕集量の大小は、試験した複数のマスク２の間の捕集性能の良否を判断する目安となる。その捕集量が少ないことは、マスク２が粒子状物質に対する濾材として優れていることと、人頭模型３に対するフィット性に優れていることとの証明になる。花粉症予防のために日常生活で使用される簡易な構造のマスク２は、一般的にマスク周縁部を顔面に対して強く密着させるための手段を必ずしも有しておらず、着用者の顔面との間に多少の間隙が生じることを避け難い。それゆえ、マスク２の捕集性能を評価するのに、マスク２と人頭模型３との間隙から進入する粒子状物質Ｐを考慮に入れることは有意義である。ただし、試験機１において、マスク２と人頭模型３との間隙を粘着テープ等によって閉じてマスク２を評価することも可能である。また、マスク２が大人用のものであるか、小人用のものであるかによって、人頭模型３の大きさを選ぶべきことはいうまでもない。さらにはまた、マスク２を人頭模型３とは異なる形状に作られた吸気部２００の先端部分に取り付けて評価することも可能である。
【００４３】
試験機１において、花粉症予防用のマスク２を評価するときには、スギ花粉に代わる粒子状物質として、例えば石松子を使用することができる。石松子は入手が容易なもので、その粒径が３０〜４０μｍであってスギ花粉のそれに近似している。重量は約１．０５ｇ／ｃｃであって、スギ花粉の重量（約０．７０ｇ／ｃｃ）よりもやや重い。手順４における粒子状物質として石松子を使用するときには、試験室１００における内容積約８１９，０００ｃｃと空気配管１１４における内容積約１７，０００ｃｃとからなる内容積が約８３６，０００ｃｃの循環路Ｌ−１に対して、例えば３ｇの石松子を流入させる。また、試験機１の循環路Ｌ−１において、空気配管１１４の管内風速は、例えば９ｍ／ｓｅｃに設定し、拡大管１１７を使用して試験室１００の内部ではこの風速を例えば４ｃｍ／ｓｅｃにまで低下させ、石松子が自然な環境に近い状態でゆっくりと沈降する間に人頭模型３で混合空気を吸引することが好ましい。その人頭模型３を有する吸気部２００における混合空気の吸引量は、適宜の値に設定することが可能である。例えば、大人の通常の呼吸時における吸引速度は４００ｃｃ／ｓｅｃ程度であるが、マスク２に十分な性能を期待する意味において、吸引速度を１７００ｃｃ／ｓｅｃ程度に設定する。捕集部６００における袋状のフィルタ６０３は、石松子を確実に捕集することができるように、例えば、８７ｇ／ｍ２の秤量と、０．４１２ＫＰａ・ｓ／ｍの通気抵抗値とを有する有効表面積が約７１．５ｃｍ２の不織布製のものが使用されている。通気抵抗値は、カトーテック株式会社（京都市南区西九条唐戸町２０番地）の製造によるＫＥＳ−Ｆ８−ＡＰ−１通気性試験機を使用して測定される値である。マスク２を通過した石松子を袋状のフィルタ６０３で捕集しておくと、フィルタ６０３を秤量するときなどに石松子が飛散することを防止できるので秤量精度が向上する。
【００４４】
また、図示例の試験機１では、混合空気を循環させているので、試験を長時間続けていると、粒子状物質Ｐの濃度が吸気部２００における吸引量に対応して漸減するが、粒子状物質の沈降が原因となってその濃度が大きく変化するということはない。その試験室１００は、水平方向の断面形状が円形であることによって、試験中に粒子状物質Ｐが試験室１００の隅部に沈降して堆積するというような問題を生じることがない。試験室１００はまた、底面部１１３が逆円錐形のロート状を成していることによって、粒子状物質Ｐがたとえその底面部１１３に沈降しても、空気配管１１４へ容易に流入するから、この点においても結果的に混合空気における粒子状物質Ｐの沈降を防ぐことができる。したがって、試験機１を使用するこの発明の試験方法によれば、粒子状物質Ｐを空気中に分散させたり、浮遊させたりすることが容易になるので、毎回の試験で粒子状物質Ｐを徒に多く使用することがない。さらに、クリーニング用配管７１２〜７１６では、円筒状の側面部１１２に対して接線方向からクリーニング用の圧縮空気が噴出するので、側面部１１２に付着している粒子状物質Ｐを除去することが容易である。
【００４５】
図２，３，４は、試験室１００の正面の外観図と、側面の外観図と、図２のＩＶ−ＩＶ線切断面を示す図である。図２における試験室１００の正面には透明なガラスまたはプラスチックで形成された扉１２１が取り付けられている。また、拡大管１１７と側面部１１２との外面部分には、クリーニング用配管７１１，７１２，７１３，７１４とこれらの配管に接続するノズル７１１ａ，７１２ａ，７１３ａ，７１４ａとが取り付けられている。図３における試験室１００の側面部１１２と底面部１１３との外面部分には、クリーニング用配管７１５，７１６，７１７とこれらの配管部に接続するノズル７１５ａ，７１６ａ，７１７ａとが取り付けられている。これらのノズル７１１ａ〜７１７ａは、先端部分が下になるようにして水平面に対して約１０度傾斜して取り付けられている。図４は、ノズル７１３ａの先端部分７１３ｂを示している。その先端部分７１３ｂは、側面部１１２に沿って、好ましくは側面部１１２に対して接線方向から圧縮空気を噴出することができるように、側面部１１２にのぞいている。ノズル７１３ａ以外のノズル７１１ａ，７１２ａ，７１４ａ，７１５ａ，７１６ａ，７１７ａの先端部分も同様に試験室１００の内部にのぞいている。なお、図２，３，４の試験室１００では、扉１２１、クリーニング用配管７１１〜７１７以外のものの図示が省略されている。
【００４６】
図示例の試験機１において、試験室１００は水平方向の断面形状を円形にすることが好ましいものではあるが、その断面形状を多角形にしてこの発明を実施することも可能である。試験室１００はまた、図示例のクリーニング用配管７１１〜７１７やノズル７１１ａ〜７１７ａに代わるクリーニング手段を有するものであってもよい。循環路Ｌ−１に粒子状物質Ｐを供給するには、図示例の手段に代わる各種の手段を使用することが可能である。粒子状物質Pを手操作によって循環路Ｌ−１へ投入することは、その手段の一例である。吸気部２００についても、図示例とは異なる態様のもの、例えば袋状のフィルタ６０３に代えて、１枚のシート状フィルタを使用することが可能である。さらには、集塵機３００や空調機４００、圧縮空気供給部７００、これらに付随する配管等を図示例とは異なる態様のものに代えることが可能である。試験機１を運転する手順１〜７は、手順の一例であって、これらに適宜の変更を加えたり、手順の一部を省いたりして試験機１を運転することも可能である。
【００４７】
この発明に係る試験機１は、吸気部２００の作用によって、循環路Ｌ−１の内圧が次第に低下する。１回の試験において、その低下の度合いが試験結果に影響を及ぼしかねない場合には、その低下の度合いに見合うように、すなわち循環路Ｌ−１を減圧状態から回復させることができるように、かつ、循環路Ｌ−１の温湿度条件を変化させることがないように、例えば空調機４００によってコンディショニングされ、フィルタ６０３よりも捕集性能の高いフィルタで濾過された清浄空気を循環路Ｌ−１に供給しながら、試験を実施することが好ましい。いうまでもないことではあるが、試験機１では、マスク２以外の通気性濾過材料についての濾過性能試験を実施することもできる。その濾過性材料の形状や性状に応じて、人頭模型３を適宜形状の取り付け具に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
この発明によれば、空気に粒子状物質を混合・分散させることが容易なマスク捕集性能試験機の製造と、その試験機を使用したマスクの捕集性能試験の実施とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】試験機の配管系統図。
【図２】試験室の正面図。
【図３】試験室の側面図。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線切断面を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
１ 試験機
２ マスク
１００ 試験室
１１１ 頂面部
１１２ 側面部
１１３ 底面部
２００ 吸気部
６００ 捕集部
６０３ フィルタ
Ｌ−１ 循環路
Ｐ 粒子状物質
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中に粒子状物質を浮遊させることができる試験室と、前記試験室において試験用のマスクを取り付け取り外しできるように形成されていて取り付けた前記マスクの内側から前記空気を吸引することができる吸気部と、前記吸気部に吸引した前記空気中の前記粒子状物質を捕集するための捕集部とを有するマスク捕集性能試験機であって、
前記試験室の内面には頂面部と前記頂面部に対向する底面部と前記頂面部と前記底面部との間に介在する側面部とが含まれ、前記頂面部と前記底面部とが前記試験室の外側に設けられた空気配管でつながれていて、前記試験室と前記空気配管とが前記空気を前記頂面部から前記底面部へ向かう方向へ循環させることが可能な循環路を形成しており、
前記空気配管には、前記空気を循環させるファンと、前記循環路の外部から前記循環路の内部に前記粒子状物質を供給することが可能な供給部とが設けられており、
前記吸気部は、前記試験室の内部にある先端部分が前記マスクを取り付け取り外しができるように形成されており、
前記捕集部は、前記吸気部の前記先端部分から前記試験室の外部へ延びて前記吸気部の一部を成している吸気路に設けられていて、前記吸気部における前記空気の吸引作用下に前記粒子状物質を捕集可能なフィルタを着脱可能に形成されていることを特徴とする前記試験機。
【請求項２】
前記試験室の前記底面部は、前記試験室の内径が前記試験室の上方から下方に向かうに従って次第に小さくなるように形成されていて、前記底面部の最下部から前記空気配管が延びている請求項１記載の試験機。
【請求項３】
前記底面部が逆円錐形に形成されている請求項１または２記載の試験機。
【請求項４】
前記試験室の前記側面部が円筒状に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の試験機。
【請求項５】
前記試験室は、前記円筒状の側面部に対して接線方向からクリーニング用の圧縮空気を噴出可能なノズルを有している請求項４記載の試験機。
【請求項６】
前記試験室の前記頂面部は、前記試験室の上方から下方に向かって段階的に内径が大きくなるように形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の試験機。
【請求項７】
前記フィルタが袋状フィルタであって、前記袋状フィルタの内側において前記粒子状物質を捕集する請求項１〜６のいずれかに記載の試験機。
【請求項８】
前記吸気部の前記先端部分が人頭模型である請求項１〜７のいずれかに記載の試験機。
【請求項９】
空気中に浮遊する粒子状物質を捕集可能なマスクの捕集性能試験方法であって、
請求項１〜８のいずれかに記載の試験機を使用することを特徴とする前記試験方法。
【請求項１０】
前記試験機における吸気部の吸引量に対応する空気量を前記試験機に設けられた循環路に供給しながら前記試験機を運転する請求項９記載の試験方法。
【請求項１１】
前記空気量が前記試験機に設けられた空調機によってコンディショニングされた空気を使用して供給される請求項１０記載の試験方法。
【請求項１】
空気中に粒子状物質を浮遊させることができる試験室と、前記試験室において試験用のマスクを取り付け取り外しできるように形成されていて取り付けた前記マスクの内側から前記空気を吸引することができる吸気部と、前記吸気部に吸引した前記空気中の前記粒子状物質を捕集するための捕集部とを有するマスク捕集性能試験機であって、
前記試験室の内面には頂面部と前記頂面部に対向する底面部と前記頂面部と前記底面部との間に介在する側面部とが含まれ、前記頂面部と前記底面部とが前記試験室の外側に設けられた空気配管でつながれていて、前記試験室と前記空気配管とが前記空気を前記頂面部から前記底面部へ向かう方向へ循環させることが可能な循環路を形成しており、
前記空気配管には、前記空気を循環させるファンと、前記循環路の外部から前記循環路の内部に前記粒子状物質を供給することが可能な供給部とが設けられており、
前記吸気部は、前記試験室の内部にある先端部分が前記マスクを取り付け取り外しができるように形成されており、
前記捕集部は、前記吸気部の前記先端部分から前記試験室の外部へ延びて前記吸気部の一部を成している吸気路に設けられていて、前記吸気部における前記空気の吸引作用下に前記粒子状物質を捕集可能なフィルタを着脱可能に形成されていることを特徴とする前記試験機。
【請求項２】
前記試験室の前記底面部は、前記試験室の内径が前記試験室の上方から下方に向かうに従って次第に小さくなるように形成されていて、前記底面部の最下部から前記空気配管が延びている請求項１記載の試験機。
【請求項３】
前記底面部が逆円錐形に形成されている請求項１または２記載の試験機。
【請求項４】
前記試験室の前記側面部が円筒状に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の試験機。
【請求項５】
前記試験室は、前記円筒状の側面部に対して接線方向からクリーニング用の圧縮空気を噴出可能なノズルを有している請求項４記載の試験機。
【請求項６】
前記試験室の前記頂面部は、前記試験室の上方から下方に向かって段階的に内径が大きくなるように形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の試験機。
【請求項７】
前記フィルタが袋状フィルタであって、前記袋状フィルタの内側において前記粒子状物質を捕集する請求項１〜６のいずれかに記載の試験機。
【請求項８】
前記吸気部の前記先端部分が人頭模型である請求項１〜７のいずれかに記載の試験機。
【請求項９】
空気中に浮遊する粒子状物質を捕集可能なマスクの捕集性能試験方法であって、
請求項１〜８のいずれかに記載の試験機を使用することを特徴とする前記試験方法。
【請求項１０】
前記試験機における吸気部の吸引量に対応する空気量を前記試験機に設けられた循環路に供給しながら前記試験機を運転する請求項９記載の試験方法。
【請求項１１】
前記空気量が前記試験機に設けられた空調機によってコンディショニングされた空気を使用して供給される請求項１０記載の試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１０２０３９（Ｐ２００８−１０２０３９Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８５４０３（Ｐ２００６−２８５４０３）
【出願日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【出願人】（０００１１５１０８）ユニ・チャーム株式会社 (1,219)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【出願人】（０００１１５１０８）ユニ・チャーム株式会社 (1,219)
【Ｆターム（参考）】
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