気流制御ユニット
【課題】 簡単な構造で、チャンバー内の試料に接触する空気を整流化し、当該空気の流速を試料の接触部分の全域でほぼ均一にすること。
【解決手段】 気流制御ユニット１０は、本体１１と、本体１１に着脱自在に取り付けられるとともに試料Ｓを内部に保持する試料ホルダー１２とを備えている。本体１１は、空気の吸入口Ｅ１及び排出口Ｅ２が形成された上部ダクト１５及び下部ダクト１６と、吸入口Ｅ１から排出口Ｅ２に向う空気の流れを生成するファン２３とを備えている。上部ダクト１５には、その内部を流れる空気が試料Ｓに接触可能に開放する試料窓２８が形成され、下部ダクト１６の内部には、試料窓２８からファン２３への空気の流れを迂回させるように仕切板３６が配置されている。
【解決手段】 気流制御ユニット１０は、本体１１と、本体１１に着脱自在に取り付けられるとともに試料Ｓを内部に保持する試料ホルダー１２とを備えている。本体１１は、空気の吸入口Ｅ１及び排出口Ｅ２が形成された上部ダクト１５及び下部ダクト１６と、吸入口Ｅ１から排出口Ｅ２に向う空気の流れを生成するファン２３とを備えている。上部ダクト１５には、その内部を流れる空気が試料Ｓに接触可能に開放する試料窓２８が形成され、下部ダクト１６の内部には、試料窓２８からファン２３への空気の流れを迂回させるように仕切板３６が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築材料からなる試料を所定の流れの空気に接触させることで、建築材料の化学性能を評価する試験を行う際に用いられる気流制御ユニットに係り、更に詳しくは、空気が接触する試料の全領域で空気の流速をほぼ均一にすることのできる気流制御ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物内に配置される建築用ボード類、壁紙、カーペット、施工用の接着剤、及び塗料等の建築材料は、種類によって、揮発性有機化合物、ホルムアルデヒド及びカルボニル化合物等の有害物質を放散し、シックハウス症候群の原因となる室内空気汚染を引き起こす虞がある。
【０００３】
従って、建物の施工前に、使用する建築材料からの有害物質の放散量を試験的に調査し、各種の建築材料を評価することが重要となる。このような試験評価手法の一つとして、ＪＩＳ規格化された「ＪＩＳ Ａ １９０１ 小形チャンバー法」と呼ばれる化学物質放散試験が知られている。この試験では、チャンバーと呼ばれる容器内に、評価対象となる建築材料の試料を収容した上で、所定の流量の空気をチャンバー内に供給し、当該チャンバー内を通過した空気から有害物質を捕集することで、試料からの有害物質の放散状況を特定する。
【０００４】
前記化学物質放散試験に適用されるチャンバーとして、その内部の空気を撹拌することで、当該空気の流速を規定値に制御するファンを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図６に示されるように、このチャンバー５０は、上端が開放して試料Ｓが内部に収容される円筒状の本体５１と、本体５１の上端側で着脱自在となる蓋体５２と、本体５１内の空間を上下二分するように配置されるとともに、多数の貫通穴５３Ａが形成された円盤状の板体５３と、板体５３の下方となる本体５１内の空間に配置されたファン５５とを備えている。このチャンバー５０を使った化学物質放散試験では、板体５３の上に図示省略したホルダーに保持された試料Ｓが載せられ、外部からの空気が規定流量で空気導入部５７から本体５１内に導入される。本体５１内の空気は、ファン５５の回転により所定の流速で試料Ｓに接触し、所定時間後に空気排出部５８からチャンバー５０の外側に排出される。そして、当該排出空気に対する有害物質の含有量が分析機器等を使って測定される。
【０００５】
ところで、建築材料の化学性能を評価する他の試験法として、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１ 小形チャンバー法による室内空気汚染濃度低減材の低減性能試験法」と呼ばれる化学物質吸着試験が２００７年２月に制定された。当該化学物質吸着試験は、室内の空気汚染の原因となる空気中の化学物質（以下、「汚染物質」と称する。）を吸収する建築材料に対して行われる試験であり、当該建築材料の試料における所定の汚染物質の吸着速度を測定することで、前記建築材料の吸着性能が評価される。この試験では、前述した化学物質放散試験と同様に、試料が収容されたチャンバー内に外部から空気を導入し、当該チャンバー内を通過した空気から汚染物質が捕集されるが、チャンバー内に導入される空気に所定量汚染物質が予め混入されている点で、前記化学物質放散試験と異なる。
【特許文献１】特開２００７−１２０９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者らが実験研究を行った結果によれば、前記特許文献１の構造のチャンバーを使って前記化学物質吸着試験を行うと、ＪＩＳで規定された条件の一つである試料表面を通過する空気流速の均一性を担保することが難しいことが判明した。すなわち、「ＪＩＳ Ａ １９０１」の化学物質放散試験では、水蒸気換算物質伝達率が９〜１８ｍ／ｓが望ましいとされ、これは、試料表面を通過する空気の流速が０．１ｍ／ｓ〜０．３ｍ／ｓに相当する。ところが、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」の化学物質吸着試験では、水蒸気換算物質伝達率が１５±３ｍ／ｓに規定され、これは、試料表面を通過する空気の流速が０．２５±０．０５ｍ／ｓに相当することになる。換言すれば、「ＪＩＳ Ａ １９０１」の化学物質放散試験では、試料表面での空気流速のばらつきが０．２ｍ／ｓ以下であれば、規定に適合するが、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」の化学物質吸着試験では、同ばらつきを０．０５ｍ／ｓ以下にしなければならず、この点で、「ＪＩＳ Ａ １９０１」の化学物質放散試験よりも条件が厳しくなっている。
【０００７】
そこで、後述するように、本発明者らにより、図６の構造の容量２０Ｌのチャンバー５０を使って、試料表面に接触する空気の流速分布を測定する実験が行われた。その結果、試料表面内の所定の測定点間での空気の流速が、最大０．２１ｍ／ｓの差を生じており、図６の構造のチャンバー５０では、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」の化学物質吸着試験に適用することができない。このばらつきは、ファン５５の回転により、チャンバー５０内の空気に旋回流等の乱流が発生し、当該乱流が試料Ｓ付近の空気の流れに影響を与えていることに起因すると考えられる。このため、前記ばらつきを少なくするには、試料Ｓとファン５５の間の空気の流れ距離を極力長くする必要がある。ところが、ＪＩＳで規定された２０Ｌのチャンバーを使った場合、その高さが５０ｃｍ程度であり、前記チャンバー５０の構造では、前記ばらつきを少なくするのに十分な前記流れ距離を確保するのが難しい。
【０００８】
本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、簡単な構造で、チャンバー内の試料に接触する空気を整流化し、当該空気の流速を試料の接触部分の全域でほぼ均一にすることができる気流制御ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）前記目的を達成するため、本発明は、所定の流れの空気に試料を接触させて当該試料の化学性能を評価する試験に用いられる気流制御ユニットであって、
前記試料が設置される試料設置部と、前記空気の吸入口及び排出口が形成され、当該吸入口と排出口を結ぶ空気の流路が設けられた風洞部と、前記吸入口から前記排出口に向う空気の流れを前記流路内に生成する流れ生成手段とを備え、
前記風洞部は、前記試料設置部に設置された前記試料を臨む試料窓と、前記流れ生成手段と前記試料窓の間となる前記流路の途中に設けられた仕切部材とを備え、
前記試料窓は、前記流路を流れる空気が前記試料に接触可能に開放し、
前記仕切部材は、前記流れ生成手段と前記試料窓の間の空気の流れを迂回させるように配置される、という構成を採っている。
【００１０】
（２）また、前記試料設置部には、前記試料の少なくとも一部を表出した状態で当該試料を保持する試料ホルダーが設置される、という構成を採ることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
前記（１）の構成によれば、既存のチャンバー内に本発明の気流制御ユニットを設置して化学物質吸着試験を行う場合、仕切部材の存在によって、流れ生成手段と試料窓の間の空気の流れ距離を従来よりも増大させることができる。このため、試料に接触する空気の流れは、流れ生成手段による乱流の影響を受け難くなり、複雑な制御機器等を不要にした簡単な構造で、試料に接触する空気を整流化させることができ、空気が接触する試料の全域で当該空気の流速をほぼ均一にすることができる。また、流れ生成手段の状態を変えることで、試料に接触する空気の流速の調整が可能となり、各種の試験規格に適合した流速を得ることもできる。更に、より小型となる装置構成で、流れ生成手段による乱流の影響を低減して試料に接触する空気を整流化させることができ、容積が小さく高さ制限のあるチャンバーにも適用可能となる。
【００１２】
前記（２）のように構成することで、建築材料等の他の化学性能評価試験でも利用可能となる既存の試料ホルダーをそのまま使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１には、本実施形態に係る気流制御ユニットをチャンバーとともに示した概略斜視図が示され、図２には、前記気流制御ユニットの一部分解斜視図が示されている。また、図３には、図２中Ａ−Ａ線に沿う概略断面図が示され、図４には、図２中Ｂ−Ｂ線に沿う概略断面図が示されている。これらの図において、本実施形態の気流制御ユニット１０は、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」に規定された化学物質吸着試験に用いられるものであり、当該試験の対象となる建築材料からなるブロック状の試料Ｓを保持した状態で、円筒状のチャンバーＣの内部空間に収容されるようになっている。このチャンバーＣは、上端側の開放部分を開閉可能に着脱自在な蓋体Ｃ１を備えており、当該蓋体Ｃ１を取り外した状態で、気流制御ユニット１０をチャンバーＣ内にセットした上で、蓋体Ｃ１を取り付けて前記試験が行われる。この試験時には、汚染物質を含む規定流量の空気が、チャンバーＣの下部に形成された空気導入部Ｃ２からチャンバーＣ内に導入される。チャンバーＣ内の空気は、後述するように、気流制御ユニット１０内に導入されて試料Ｓに接触した上で、気流制御ユニット１０からチャンバーＣ内に排出される。そして、所定時間経過後、チャンバーＣ内の空気は、蓋体Ｃ１に形成された空気排出部Ｃ３からチャンバーＣの外側に排出される。当該排出された空気は、図示しない機器を使って汚染物質の残存量が測定され、試料Ｓに対する汚染物質の吸着性能が評価される。
【００１５】
前記気流制御ユニット１０は、チャンバーＣ内の空気が通過する本体１１と、この本体１１の側方二箇所に着脱自在に取り付けられるとともに、試料Ｓを内部に保持する箱型の試料ホルダー１２とを備えて構成されている。
【００１６】
前記本体１１は、空気の流路が内部に形成された中空の風洞部を構成する上部ダクト１５及び下部ダクト１６と、チャンバーＣの底部に設置される平面視ほぼ方形状の設置板１８と、設置板１８のコーナ部分四箇所から起立して、上部ダクト１５及び下部ダクト１６を支持する脚体２０と、設置板１８のほぼ中央に固定されたファン２３（図３、図４参照）とを備えて構成されている。なお、本体１１は、汚染物質を放散せず、また、試料Ｓから放散された化学物質を吸着し難い材料、例えば、フッ素樹脂及びステンレス等によって形成され、加熱脱着による洗浄が可能となっている。
【００１７】
前記上部ダクト１５は、上端が開放する門型に形成されている（図２参照）。具体的に、この上部ダクト１５は、各試料ホルダー１２，１２に対向する一対の対向板２５，２５と、これら対向板２５，２５の両端間にそれぞれ連なる端板２７，２７とにより構成されている。上部ダクト１５の上端に形成された開放部分は、チャンバーＣ内の空気を本体１１内に導入する吸入口Ｅ１となっており、上部ダクト１５の内部空間は、吸入口Ｅ１からの空気を下部ダクト１６内に導く第１の流路Ｆ１（図３参照）となっている。
【００１８】
前記各対向板２５は、下向きコ字状に形成され、その内側開放部分は、各試料ホルダー１２，１２が本体１１に取り付けられたときに、第１の流路Ｆ１から試料ホルダー１２内の試料Ｓを臨む試料窓２８となっている。この試料窓２８は、第１の流路Ｆ１を流れる空気が試料Ｓの一部表面に接触可能に形成されている。
【００１９】
前記下部ダクト１６は、上部ダクト１５の下端側に連なっており、各対向板２５，２５の下端側から設置板１８に沿って水平方向に延びる頂壁３１と、端板２７の下端側及び頂壁３１の周縁側から下方に垂下する側壁３２と、側壁３２の内側に形成された空間を上下二分するように、側壁３２の内面に固定された底壁３５と、底壁３５の上方位置に固定された仕切板３６（仕切部材）とを備えて構成されている。
【００２０】
前記頂壁３１の上面は、試料ホルダー１２，１２が起立した状態で設置される設置面（試料設置部）となっている。なお、図示省略しているが、この設置面上には、当該設置面に沿う方向への試料ホルダー１２，１２の移動を規制する部材が突設されている。
【００２１】
図３及び図４に示されるように、前記側壁３２の内側に形成された空間のうち、底壁３５よりも上方の空間は、上部ダクト１５内の第１の流路Ｆ１に連なる第２の流路Ｆ２となる。
【００２２】
前記底壁３５は、平面視ほぼ長方形状の板状となっており、そのほぼ中央部分には、上下に貫通する丸穴状の排出口Ｅ２が形成されている。
【００２３】
前記仕切板３６は、図２〜図４に示されるように、底壁３５に対し、短寸幅方向の長さが短くなっている一方、長手方向の長さが同一となるサイズとなっている。従って、仕切板３６は、図３に示されるように、同図中左右両端側に側壁３２，３２との間の隙間Ａ１がそれぞれ形成された状態で、同図中紙面直交方向両端側が側壁３２，３２に固定支持されることになる（図４参照）。
【００２４】
前記脚部２０は、その上端側が底壁３５の下面側に固定される一方、その下端側が設置板１８の上面側に固定される。この脚部２０は、設置板１８の上面側と側壁３２の下端側との間に空間Ａ２が形成可能となる長さに設定されている。
【００２５】
前記ファン２３は、排出口Ｅ２に対向するように底壁３５の下方に配置されており、吸入口Ｅ１から排出口Ｅ２への空気の流れを生成する流れ生成手段として機能する。ファン２３は、その回転数が可変になるように設けられており、当該回転数に対応した試料窓２８上の流速が予め実験等で求められているため、前記回転数を調整することで、試料Ｓに接触する空気の流速を所望値にすることができる。
【００２６】
前記各試料ホルダー１２は、図２に示されるように、試料Ｓが内部に収容される箱状の収容体４１と、収容体４１に着脱自在に設けられた蓋体４２とを備えて構成されている。
【００２７】
前記収容体４１は、側壁４５と、当該側壁４５の一端側に連なる枠状の底壁４７とからなり、底壁４７の反対側に形成された開放部分が試料Ｓの出し入れ部分となり、当該開放部分を蓋体４２で開閉可能になっている。
【００２８】
前記底壁４７には、収容体４１の内部に収容された試料Ｓが表出する角穴４７Ａが形成されており、当該角穴４７Ａが本体１１の試料窓２８に相対する向きで、試料ホルダー１２が本体１１にセットされる。この際、試料ホルダー１２によって、試料窓２８が閉塞されることになり、第１の流路Ｆ１を通過する空気は、試料窓２８から気流制御ユニット１０の外側に漏れることなく、試料窓２８の内側に位置する試料Ｓの表面に接触可能となる。
【００２９】
前記気流制御ユニット１０内では、次のようにして空気が流れる。
【００３０】
ファン２３が回転すると、チャンバーＣ内の空気は、図３中矢印で示されるように、本体１１の上端側の吸入口Ｅ１から上部ダクト１５内の第１の流路Ｆ１に導かれ、下部ダクト１６内の第２の流路Ｆ２に達する。そして、第２の流路Ｆ２内の空気は、仕切板３６の上方の空間のほぼ中央から図３中左右両端側に向って流れ、前記隙間Ａ１を通って、仕切板３６の下方の空間に潜り込み、当該空間のほぼ中央にある排出口Ｅ２を通って、各脚部２０の間の空間Ａ２から気流制御ユニット１０の外側に排出される。
【００３１】
本発明者らは、以上のように構成された気流制御ユニット１０の効果を実証するための実験を行った。この実験は、チャンバーＣの容量を２０Ｌとし、チャンバーＣの換気条件を一時間当たり０．５回とし、図５に示されるように、空気が接触する試料Ｓの表面内で相互に等間隔となる９つの測定点Ｐでの空気の流速について、図示しないセンサ等を使って測定した。この測定は、ファン２３の回転数を５００ｒｐｍ、７００ｒｐｍの二種類についてそれぞれ行った。その結果は、次表の通りである。
【表１】
【００３２】
一方、比較例として、図６に示される従来構造のチャンバー５０内に設置した試料Ｓについて、前述と同様の実験条件で、前記各測定点Ｐを通過する空気の流速を測定した。その結果は、次表の通りである。
【表２】
【００３３】
以上の各表を対比すると、本実施形態に係る気流制御ユニット１０の方が、各測定点Ｐ間の空気の流速のばらつきの抑制効果が高いことが明らかに分かる。
【００３４】
つまり、本実施形態に係る気流制御ユニット１０を使用すると、ファン２３の回転数が５００ｒｐｍのときに、各測定点Ｐ間の流速のばらつきが最大で０．０５ｍ／ｓ、同７００ｒｐｍで各測定点Ｐ間の流速のばらつきが最大で０．０６ｍ／ｓとなっている。
【００３５】
ところが、比較例に係る従来のチャンバー５０に試料Ｓを設置すると、ファン５５の回転数が５００ｒｐｍのときに、各測定点Ｐ間の流速のばらつきが最大で０．１７ｍ／ｓ、同７００ｒｐｍで各測定点Ｐ間の流速のばらつきが最大で０．２１ｍ／ｓとなっており、本実施形態の気流制御ユニット１０を使用した場合に比べ、試料Ｓの表面内での空気流速のばらつきが大きくなる。
【００３６】
従って、本実施形態によれば、簡単な構造により、試料Ｓの表面全域で空気流速のばらつきを少なくすることができるという効果を得る。
【００３７】
つまり、本実施形態の気流制御ユニット１０では、第２の流路Ｆ２内に仕切板３６が設けられているため、第１の流路Ｆ１から排気口Ｅ２に向う空気の流れが、排気口Ｅ２から離れる方向に迂回し、第２の流路Ｆ２の外方に強制的に膨らむことになる。このため、仕切板３６がない場合に第１の流路Ｆ１から排気口Ｅ２に直線的に降下する空気の流れが、仕切板３６で阻止されることになって、第２の流路Ｆ２内における空気の移動距離は、仕切板３６のない場合よりも増大する。その結果、従来よりも、試料Ｓからファン２３までの空気の流れ距離が増大し、ファン２３の近傍の乱流の影響を受け難くなって試料Ｓに接触する空気が整流化されることで、当該空気の流速が試料Ｓの表面全域でほぼ均一になると考えられる。従って、２０Ｌの小形チャンバーＣを使用した場合のように、ファン２３と試料Ｓとの直線離間距離を十分に確保できない場合でも、気流制御ユニット１０では、試料Ｓからファン２３に向って流れる空気の距離を増大させてファン２３の影響を極力少なくすることができ、試料Ｓに接触する空気の整流化が可能になる。
【００３８】
なお、前記流れ生成手段としては、ファン２３に限定されるものではなく、吸入口Ｅ１から排出口Ｅ２への空気の流れを生成できる限り、ポンプ等の他の機器に代替することができる。また、前記流れ生成手段の設置位置は、前述した空気の整流状態を阻害しない限り、吸入口Ｅ１側や第１及び第２の流路Ｆ１，Ｆ２内としてもよい。
【００３９】
また、前記仕切板３６は、前述したように、前記流れ生成手段と試料窓２８の間の空気の流れを迂回させて試料Ｓに接触する空気を整流化させられる限り、前記実施形態に対して配置を変更し、或いは、板状でない他の形状の仕切部材に代替することも可能である。
【００４０】
更に、本実施形態の試料ホルダー１２は、従来の他の試験で用いられているものを使用してもよい。また、試料窓２８に相対する試料Ｓの部分を除いて当該試料Ｓを所定のフィルムで被覆等することにより、試料ホルダー１２を省略し、試料Ｓを本体１１に直接セットすることも可能である。また、前記実施形態では、試料Ｓを本体１１の二箇所で取り付けられるようにしたが、試料Ｓは本体１１に最低一箇所取り付けられれば良く、その数は問わない。
【００４１】
また、前記実施形態では、気流制御ユニット１０を「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」に規定された化学物質吸着試験に用いた例について説明しているが、本発明の気流制御ユニット１０は、その用途に限定されない。例えば、同様の化学物質吸着試験である「ＪＩＳ Ａ １９０５−２」に規定されたホルムアルデヒド放散建材を用いた吸着速度測定に本発明のユニット１０を適用することもできる。また、ファン２３の回転数の調整によって、試料Ｓに接触する空気の流速を所望値にすることができるため、本発明のユニット１０は、「ＪＩＳ Ａ １９０１」に規定された化学物質放散試験、「ＩＳＯ１６０００−９」に規定された試験等、他の試験を行う際に使用することもできる。要するに、本発明は、試料Ｓに接触する空気の流速を制御し、試料Ｓに接触する空気の流速分布を一様にしなければならない試料Ｓの化学性能の評価試験全般に適用可能となる。
【００４２】
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係る気流制御ユニットをチャンバーとともに示した概略斜視図。
【図２】前記気流制御ユニットの一部分解斜視図。
【図３】図２中Ａ−Ａ線に沿う概略断面図。
【図４】図２中Ｂ−Ｂ線に沿う概略断面図。
【図５】実証実験における試料内での測定点を説明するための試料ホルダーの概略正面図。
【図６】従来のチャンバーの概略断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 気流制御ユニット
１１ 本体
１２ 試料ホルダー
１５ 上部ダクト（風洞部）
１６ 下部ダクト（風洞部）
２３ ファン（流れ生成手段）
２８ 試料窓
３１ 頂壁（試料設置部）
３６ 仕切板（仕切部材）
Ｅ１ 吸入口
Ｅ２ 排出口
Ｆ１ 第１の流路
Ｆ２ 第２の流路
Ｓ 試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築材料からなる試料を所定の流れの空気に接触させることで、建築材料の化学性能を評価する試験を行う際に用いられる気流制御ユニットに係り、更に詳しくは、空気が接触する試料の全領域で空気の流速をほぼ均一にすることのできる気流制御ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物内に配置される建築用ボード類、壁紙、カーペット、施工用の接着剤、及び塗料等の建築材料は、種類によって、揮発性有機化合物、ホルムアルデヒド及びカルボニル化合物等の有害物質を放散し、シックハウス症候群の原因となる室内空気汚染を引き起こす虞がある。
【０００３】
従って、建物の施工前に、使用する建築材料からの有害物質の放散量を試験的に調査し、各種の建築材料を評価することが重要となる。このような試験評価手法の一つとして、ＪＩＳ規格化された「ＪＩＳ Ａ １９０１ 小形チャンバー法」と呼ばれる化学物質放散試験が知られている。この試験では、チャンバーと呼ばれる容器内に、評価対象となる建築材料の試料を収容した上で、所定の流量の空気をチャンバー内に供給し、当該チャンバー内を通過した空気から有害物質を捕集することで、試料からの有害物質の放散状況を特定する。
【０００４】
前記化学物質放散試験に適用されるチャンバーとして、その内部の空気を撹拌することで、当該空気の流速を規定値に制御するファンを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図６に示されるように、このチャンバー５０は、上端が開放して試料Ｓが内部に収容される円筒状の本体５１と、本体５１の上端側で着脱自在となる蓋体５２と、本体５１内の空間を上下二分するように配置されるとともに、多数の貫通穴５３Ａが形成された円盤状の板体５３と、板体５３の下方となる本体５１内の空間に配置されたファン５５とを備えている。このチャンバー５０を使った化学物質放散試験では、板体５３の上に図示省略したホルダーに保持された試料Ｓが載せられ、外部からの空気が規定流量で空気導入部５７から本体５１内に導入される。本体５１内の空気は、ファン５５の回転により所定の流速で試料Ｓに接触し、所定時間後に空気排出部５８からチャンバー５０の外側に排出される。そして、当該排出空気に対する有害物質の含有量が分析機器等を使って測定される。
【０００５】
ところで、建築材料の化学性能を評価する他の試験法として、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１ 小形チャンバー法による室内空気汚染濃度低減材の低減性能試験法」と呼ばれる化学物質吸着試験が２００７年２月に制定された。当該化学物質吸着試験は、室内の空気汚染の原因となる空気中の化学物質（以下、「汚染物質」と称する。）を吸収する建築材料に対して行われる試験であり、当該建築材料の試料における所定の汚染物質の吸着速度を測定することで、前記建築材料の吸着性能が評価される。この試験では、前述した化学物質放散試験と同様に、試料が収容されたチャンバー内に外部から空気を導入し、当該チャンバー内を通過した空気から汚染物質が捕集されるが、チャンバー内に導入される空気に所定量汚染物質が予め混入されている点で、前記化学物質放散試験と異なる。
【特許文献１】特開２００７−１２０９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者らが実験研究を行った結果によれば、前記特許文献１の構造のチャンバーを使って前記化学物質吸着試験を行うと、ＪＩＳで規定された条件の一つである試料表面を通過する空気流速の均一性を担保することが難しいことが判明した。すなわち、「ＪＩＳ Ａ １９０１」の化学物質放散試験では、水蒸気換算物質伝達率が９〜１８ｍ／ｓが望ましいとされ、これは、試料表面を通過する空気の流速が０．１ｍ／ｓ〜０．３ｍ／ｓに相当する。ところが、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」の化学物質吸着試験では、水蒸気換算物質伝達率が１５±３ｍ／ｓに規定され、これは、試料表面を通過する空気の流速が０．２５±０．０５ｍ／ｓに相当することになる。換言すれば、「ＪＩＳ Ａ １９０１」の化学物質放散試験では、試料表面での空気流速のばらつきが０．２ｍ／ｓ以下であれば、規定に適合するが、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」の化学物質吸着試験では、同ばらつきを０．０５ｍ／ｓ以下にしなければならず、この点で、「ＪＩＳ Ａ １９０１」の化学物質放散試験よりも条件が厳しくなっている。
【０００７】
そこで、後述するように、本発明者らにより、図６の構造の容量２０Ｌのチャンバー５０を使って、試料表面に接触する空気の流速分布を測定する実験が行われた。その結果、試料表面内の所定の測定点間での空気の流速が、最大０．２１ｍ／ｓの差を生じており、図６の構造のチャンバー５０では、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」の化学物質吸着試験に適用することができない。このばらつきは、ファン５５の回転により、チャンバー５０内の空気に旋回流等の乱流が発生し、当該乱流が試料Ｓ付近の空気の流れに影響を与えていることに起因すると考えられる。このため、前記ばらつきを少なくするには、試料Ｓとファン５５の間の空気の流れ距離を極力長くする必要がある。ところが、ＪＩＳで規定された２０Ｌのチャンバーを使った場合、その高さが５０ｃｍ程度であり、前記チャンバー５０の構造では、前記ばらつきを少なくするのに十分な前記流れ距離を確保するのが難しい。
【０００８】
本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、簡単な構造で、チャンバー内の試料に接触する空気を整流化し、当該空気の流速を試料の接触部分の全域でほぼ均一にすることができる気流制御ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）前記目的を達成するため、本発明は、所定の流れの空気に試料を接触させて当該試料の化学性能を評価する試験に用いられる気流制御ユニットであって、
前記試料が設置される試料設置部と、前記空気の吸入口及び排出口が形成され、当該吸入口と排出口を結ぶ空気の流路が設けられた風洞部と、前記吸入口から前記排出口に向う空気の流れを前記流路内に生成する流れ生成手段とを備え、
前記風洞部は、前記試料設置部に設置された前記試料を臨む試料窓と、前記流れ生成手段と前記試料窓の間となる前記流路の途中に設けられた仕切部材とを備え、
前記試料窓は、前記流路を流れる空気が前記試料に接触可能に開放し、
前記仕切部材は、前記流れ生成手段と前記試料窓の間の空気の流れを迂回させるように配置される、という構成を採っている。
【００１０】
（２）また、前記試料設置部には、前記試料の少なくとも一部を表出した状態で当該試料を保持する試料ホルダーが設置される、という構成を採ることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
前記（１）の構成によれば、既存のチャンバー内に本発明の気流制御ユニットを設置して化学物質吸着試験を行う場合、仕切部材の存在によって、流れ生成手段と試料窓の間の空気の流れ距離を従来よりも増大させることができる。このため、試料に接触する空気の流れは、流れ生成手段による乱流の影響を受け難くなり、複雑な制御機器等を不要にした簡単な構造で、試料に接触する空気を整流化させることができ、空気が接触する試料の全域で当該空気の流速をほぼ均一にすることができる。また、流れ生成手段の状態を変えることで、試料に接触する空気の流速の調整が可能となり、各種の試験規格に適合した流速を得ることもできる。更に、より小型となる装置構成で、流れ生成手段による乱流の影響を低減して試料に接触する空気を整流化させることができ、容積が小さく高さ制限のあるチャンバーにも適用可能となる。
【００１２】
前記（２）のように構成することで、建築材料等の他の化学性能評価試験でも利用可能となる既存の試料ホルダーをそのまま使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１には、本実施形態に係る気流制御ユニットをチャンバーとともに示した概略斜視図が示され、図２には、前記気流制御ユニットの一部分解斜視図が示されている。また、図３には、図２中Ａ−Ａ線に沿う概略断面図が示され、図４には、図２中Ｂ−Ｂ線に沿う概略断面図が示されている。これらの図において、本実施形態の気流制御ユニット１０は、「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」に規定された化学物質吸着試験に用いられるものであり、当該試験の対象となる建築材料からなるブロック状の試料Ｓを保持した状態で、円筒状のチャンバーＣの内部空間に収容されるようになっている。このチャンバーＣは、上端側の開放部分を開閉可能に着脱自在な蓋体Ｃ１を備えており、当該蓋体Ｃ１を取り外した状態で、気流制御ユニット１０をチャンバーＣ内にセットした上で、蓋体Ｃ１を取り付けて前記試験が行われる。この試験時には、汚染物質を含む規定流量の空気が、チャンバーＣの下部に形成された空気導入部Ｃ２からチャンバーＣ内に導入される。チャンバーＣ内の空気は、後述するように、気流制御ユニット１０内に導入されて試料Ｓに接触した上で、気流制御ユニット１０からチャンバーＣ内に排出される。そして、所定時間経過後、チャンバーＣ内の空気は、蓋体Ｃ１に形成された空気排出部Ｃ３からチャンバーＣの外側に排出される。当該排出された空気は、図示しない機器を使って汚染物質の残存量が測定され、試料Ｓに対する汚染物質の吸着性能が評価される。
【００１５】
前記気流制御ユニット１０は、チャンバーＣ内の空気が通過する本体１１と、この本体１１の側方二箇所に着脱自在に取り付けられるとともに、試料Ｓを内部に保持する箱型の試料ホルダー１２とを備えて構成されている。
【００１６】
前記本体１１は、空気の流路が内部に形成された中空の風洞部を構成する上部ダクト１５及び下部ダクト１６と、チャンバーＣの底部に設置される平面視ほぼ方形状の設置板１８と、設置板１８のコーナ部分四箇所から起立して、上部ダクト１５及び下部ダクト１６を支持する脚体２０と、設置板１８のほぼ中央に固定されたファン２３（図３、図４参照）とを備えて構成されている。なお、本体１１は、汚染物質を放散せず、また、試料Ｓから放散された化学物質を吸着し難い材料、例えば、フッ素樹脂及びステンレス等によって形成され、加熱脱着による洗浄が可能となっている。
【００１７】
前記上部ダクト１５は、上端が開放する門型に形成されている（図２参照）。具体的に、この上部ダクト１５は、各試料ホルダー１２，１２に対向する一対の対向板２５，２５と、これら対向板２５，２５の両端間にそれぞれ連なる端板２７，２７とにより構成されている。上部ダクト１５の上端に形成された開放部分は、チャンバーＣ内の空気を本体１１内に導入する吸入口Ｅ１となっており、上部ダクト１５の内部空間は、吸入口Ｅ１からの空気を下部ダクト１６内に導く第１の流路Ｆ１（図３参照）となっている。
【００１８】
前記各対向板２５は、下向きコ字状に形成され、その内側開放部分は、各試料ホルダー１２，１２が本体１１に取り付けられたときに、第１の流路Ｆ１から試料ホルダー１２内の試料Ｓを臨む試料窓２８となっている。この試料窓２８は、第１の流路Ｆ１を流れる空気が試料Ｓの一部表面に接触可能に形成されている。
【００１９】
前記下部ダクト１６は、上部ダクト１５の下端側に連なっており、各対向板２５，２５の下端側から設置板１８に沿って水平方向に延びる頂壁３１と、端板２７の下端側及び頂壁３１の周縁側から下方に垂下する側壁３２と、側壁３２の内側に形成された空間を上下二分するように、側壁３２の内面に固定された底壁３５と、底壁３５の上方位置に固定された仕切板３６（仕切部材）とを備えて構成されている。
【００２０】
前記頂壁３１の上面は、試料ホルダー１２，１２が起立した状態で設置される設置面（試料設置部）となっている。なお、図示省略しているが、この設置面上には、当該設置面に沿う方向への試料ホルダー１２，１２の移動を規制する部材が突設されている。
【００２１】
図３及び図４に示されるように、前記側壁３２の内側に形成された空間のうち、底壁３５よりも上方の空間は、上部ダクト１５内の第１の流路Ｆ１に連なる第２の流路Ｆ２となる。
【００２２】
前記底壁３５は、平面視ほぼ長方形状の板状となっており、そのほぼ中央部分には、上下に貫通する丸穴状の排出口Ｅ２が形成されている。
【００２３】
前記仕切板３６は、図２〜図４に示されるように、底壁３５に対し、短寸幅方向の長さが短くなっている一方、長手方向の長さが同一となるサイズとなっている。従って、仕切板３６は、図３に示されるように、同図中左右両端側に側壁３２，３２との間の隙間Ａ１がそれぞれ形成された状態で、同図中紙面直交方向両端側が側壁３２，３２に固定支持されることになる（図４参照）。
【００２４】
前記脚部２０は、その上端側が底壁３５の下面側に固定される一方、その下端側が設置板１８の上面側に固定される。この脚部２０は、設置板１８の上面側と側壁３２の下端側との間に空間Ａ２が形成可能となる長さに設定されている。
【００２５】
前記ファン２３は、排出口Ｅ２に対向するように底壁３５の下方に配置されており、吸入口Ｅ１から排出口Ｅ２への空気の流れを生成する流れ生成手段として機能する。ファン２３は、その回転数が可変になるように設けられており、当該回転数に対応した試料窓２８上の流速が予め実験等で求められているため、前記回転数を調整することで、試料Ｓに接触する空気の流速を所望値にすることができる。
【００２６】
前記各試料ホルダー１２は、図２に示されるように、試料Ｓが内部に収容される箱状の収容体４１と、収容体４１に着脱自在に設けられた蓋体４２とを備えて構成されている。
【００２７】
前記収容体４１は、側壁４５と、当該側壁４５の一端側に連なる枠状の底壁４７とからなり、底壁４７の反対側に形成された開放部分が試料Ｓの出し入れ部分となり、当該開放部分を蓋体４２で開閉可能になっている。
【００２８】
前記底壁４７には、収容体４１の内部に収容された試料Ｓが表出する角穴４７Ａが形成されており、当該角穴４７Ａが本体１１の試料窓２８に相対する向きで、試料ホルダー１２が本体１１にセットされる。この際、試料ホルダー１２によって、試料窓２８が閉塞されることになり、第１の流路Ｆ１を通過する空気は、試料窓２８から気流制御ユニット１０の外側に漏れることなく、試料窓２８の内側に位置する試料Ｓの表面に接触可能となる。
【００２９】
前記気流制御ユニット１０内では、次のようにして空気が流れる。
【００３０】
ファン２３が回転すると、チャンバーＣ内の空気は、図３中矢印で示されるように、本体１１の上端側の吸入口Ｅ１から上部ダクト１５内の第１の流路Ｆ１に導かれ、下部ダクト１６内の第２の流路Ｆ２に達する。そして、第２の流路Ｆ２内の空気は、仕切板３６の上方の空間のほぼ中央から図３中左右両端側に向って流れ、前記隙間Ａ１を通って、仕切板３６の下方の空間に潜り込み、当該空間のほぼ中央にある排出口Ｅ２を通って、各脚部２０の間の空間Ａ２から気流制御ユニット１０の外側に排出される。
【００３１】
本発明者らは、以上のように構成された気流制御ユニット１０の効果を実証するための実験を行った。この実験は、チャンバーＣの容量を２０Ｌとし、チャンバーＣの換気条件を一時間当たり０．５回とし、図５に示されるように、空気が接触する試料Ｓの表面内で相互に等間隔となる９つの測定点Ｐでの空気の流速について、図示しないセンサ等を使って測定した。この測定は、ファン２３の回転数を５００ｒｐｍ、７００ｒｐｍの二種類についてそれぞれ行った。その結果は、次表の通りである。
【表１】
【００３２】
一方、比較例として、図６に示される従来構造のチャンバー５０内に設置した試料Ｓについて、前述と同様の実験条件で、前記各測定点Ｐを通過する空気の流速を測定した。その結果は、次表の通りである。
【表２】
【００３３】
以上の各表を対比すると、本実施形態に係る気流制御ユニット１０の方が、各測定点Ｐ間の空気の流速のばらつきの抑制効果が高いことが明らかに分かる。
【００３４】
つまり、本実施形態に係る気流制御ユニット１０を使用すると、ファン２３の回転数が５００ｒｐｍのときに、各測定点Ｐ間の流速のばらつきが最大で０．０５ｍ／ｓ、同７００ｒｐｍで各測定点Ｐ間の流速のばらつきが最大で０．０６ｍ／ｓとなっている。
【００３５】
ところが、比較例に係る従来のチャンバー５０に試料Ｓを設置すると、ファン５５の回転数が５００ｒｐｍのときに、各測定点Ｐ間の流速のばらつきが最大で０．１７ｍ／ｓ、同７００ｒｐｍで各測定点Ｐ間の流速のばらつきが最大で０．２１ｍ／ｓとなっており、本実施形態の気流制御ユニット１０を使用した場合に比べ、試料Ｓの表面内での空気流速のばらつきが大きくなる。
【００３６】
従って、本実施形態によれば、簡単な構造により、試料Ｓの表面全域で空気流速のばらつきを少なくすることができるという効果を得る。
【００３７】
つまり、本実施形態の気流制御ユニット１０では、第２の流路Ｆ２内に仕切板３６が設けられているため、第１の流路Ｆ１から排気口Ｅ２に向う空気の流れが、排気口Ｅ２から離れる方向に迂回し、第２の流路Ｆ２の外方に強制的に膨らむことになる。このため、仕切板３６がない場合に第１の流路Ｆ１から排気口Ｅ２に直線的に降下する空気の流れが、仕切板３６で阻止されることになって、第２の流路Ｆ２内における空気の移動距離は、仕切板３６のない場合よりも増大する。その結果、従来よりも、試料Ｓからファン２３までの空気の流れ距離が増大し、ファン２３の近傍の乱流の影響を受け難くなって試料Ｓに接触する空気が整流化されることで、当該空気の流速が試料Ｓの表面全域でほぼ均一になると考えられる。従って、２０Ｌの小形チャンバーＣを使用した場合のように、ファン２３と試料Ｓとの直線離間距離を十分に確保できない場合でも、気流制御ユニット１０では、試料Ｓからファン２３に向って流れる空気の距離を増大させてファン２３の影響を極力少なくすることができ、試料Ｓに接触する空気の整流化が可能になる。
【００３８】
なお、前記流れ生成手段としては、ファン２３に限定されるものではなく、吸入口Ｅ１から排出口Ｅ２への空気の流れを生成できる限り、ポンプ等の他の機器に代替することができる。また、前記流れ生成手段の設置位置は、前述した空気の整流状態を阻害しない限り、吸入口Ｅ１側や第１及び第２の流路Ｆ１，Ｆ２内としてもよい。
【００３９】
また、前記仕切板３６は、前述したように、前記流れ生成手段と試料窓２８の間の空気の流れを迂回させて試料Ｓに接触する空気を整流化させられる限り、前記実施形態に対して配置を変更し、或いは、板状でない他の形状の仕切部材に代替することも可能である。
【００４０】
更に、本実施形態の試料ホルダー１２は、従来の他の試験で用いられているものを使用してもよい。また、試料窓２８に相対する試料Ｓの部分を除いて当該試料Ｓを所定のフィルムで被覆等することにより、試料ホルダー１２を省略し、試料Ｓを本体１１に直接セットすることも可能である。また、前記実施形態では、試料Ｓを本体１１の二箇所で取り付けられるようにしたが、試料Ｓは本体１１に最低一箇所取り付けられれば良く、その数は問わない。
【００４１】
また、前記実施形態では、気流制御ユニット１０を「ＪＩＳ Ａ １９０５−１」に規定された化学物質吸着試験に用いた例について説明しているが、本発明の気流制御ユニット１０は、その用途に限定されない。例えば、同様の化学物質吸着試験である「ＪＩＳ Ａ １９０５−２」に規定されたホルムアルデヒド放散建材を用いた吸着速度測定に本発明のユニット１０を適用することもできる。また、ファン２３の回転数の調整によって、試料Ｓに接触する空気の流速を所望値にすることができるため、本発明のユニット１０は、「ＪＩＳ Ａ １９０１」に規定された化学物質放散試験、「ＩＳＯ１６０００−９」に規定された試験等、他の試験を行う際に使用することもできる。要するに、本発明は、試料Ｓに接触する空気の流速を制御し、試料Ｓに接触する空気の流速分布を一様にしなければならない試料Ｓの化学性能の評価試験全般に適用可能となる。
【００４２】
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係る気流制御ユニットをチャンバーとともに示した概略斜視図。
【図２】前記気流制御ユニットの一部分解斜視図。
【図３】図２中Ａ−Ａ線に沿う概略断面図。
【図４】図２中Ｂ−Ｂ線に沿う概略断面図。
【図５】実証実験における試料内での測定点を説明するための試料ホルダーの概略正面図。
【図６】従来のチャンバーの概略断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 気流制御ユニット
１１ 本体
１２ 試料ホルダー
１５ 上部ダクト（風洞部）
１６ 下部ダクト（風洞部）
２３ ファン（流れ生成手段）
２８ 試料窓
３１ 頂壁（試料設置部）
３６ 仕切板（仕切部材）
Ｅ１ 吸入口
Ｅ２ 排出口
Ｆ１ 第１の流路
Ｆ２ 第２の流路
Ｓ 試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の流れの空気に試料を接触させて当該試料の化学性能を評価する試験に用いられる気流制御ユニットであって、
前記試料が設置される試料設置部と、前記空気の吸入口及び排出口が形成され、当該吸入口と排出口を結ぶ空気の流路が設けられた風洞部と、前記吸入口から前記排出口に向う空気の流れを前記流路内に生成する流れ生成手段とを備え、
前記風洞部は、前記試料設置部に設置された前記試料を臨む試料窓と、前記流れ生成手段と前記試料窓の間となる前記流路の途中に設けられた仕切部材とを備え、
前記試料窓は、前記流路を流れる空気が前記試料に接触可能に開放し、
前記仕切部材は、前記流れ生成手段と前記試料窓の間の空気の流れを迂回させるように配置されていることを特徴とする気流制御ユニット。
【請求項２】
前記試料設置部には、前記試料の少なくとも一部を表出した状態で当該試料を保持する試料ホルダーが設置されることを特徴とする請求項１記載の気流制御ユニット。
【請求項１】
所定の流れの空気に試料を接触させて当該試料の化学性能を評価する試験に用いられる気流制御ユニットであって、
前記試料が設置される試料設置部と、前記空気の吸入口及び排出口が形成され、当該吸入口と排出口を結ぶ空気の流路が設けられた風洞部と、前記吸入口から前記排出口に向う空気の流れを前記流路内に生成する流れ生成手段とを備え、
前記風洞部は、前記試料設置部に設置された前記試料を臨む試料窓と、前記流れ生成手段と前記試料窓の間となる前記流路の途中に設けられた仕切部材とを備え、
前記試料窓は、前記流路を流れる空気が前記試料に接触可能に開放し、
前記仕切部材は、前記流れ生成手段と前記試料窓の間の空気の流れを迂回させるように配置されていることを特徴とする気流制御ユニット。
【請求項２】
前記試料設置部には、前記試料の少なくとも一部を表出した状態で当該試料を保持する試料ホルダーが設置されることを特徴とする請求項１記載の気流制御ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１０３６１６（Ｐ２００９−１０３６１６Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７６６６０（Ｐ２００７−２７６６６０）
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【出願人】（５０２１９５８３５）有限会社アドテック (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【出願人】（５０２１９５８３５）有限会社アドテック (3)
【Ｆターム（参考）】
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