(57)【要約】【課題】チャンバ−内部を汚染することなく長時間安定した風速の制御を行うことが可能な化学物質放散量測定装置を提供する。【解決手段】チャンバ−Ａ内部の空気を攪拌するための回転攪拌体がチャンバ−Ａ内部に設けられており、この回転攪拌体を駆動させる駆動装置がチャンバ−Ａ外部に設けられていて、材料等に含まれる化学物質の空気中への放散量を測定するための化学物質放散量測定装置において、回転攪拌体は回転攪拌子１と回転攪拌子保持部２とを備え、回転攪拌子１は回転子とこの回転子を固定保持する回転子固定軸とから構成されており、回転攪拌子保持部２はこの回転子固定軸を回転自在に軸支するベアリングとこのベアリングを保持するベアリング保持部とこのベアリング保持部をチャンバ−Ａ内に支持する支持アームとから構成されてチャンバ−Ａ内面に配設されていることとする。【選択図】図１
2007120995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ−内部の空気を攪拌するための回転攪拌体がチャンバ−内部に設けられており、この回転攪拌体を駆動させる駆動装置がチャンバ−外部に設けられていて、材料等に含まれる化学物質の空気中への放散量を測定するための化学物質放散量測定装置において、回転攪拌体は回転攪拌子と回転攪拌子保持部とを備え、回転攪拌子は回転子とこの回転子を固定保持する回転子固定軸とから構成されており、回転攪拌子保持部はこの回転子固定軸を回転自在に軸支するベアリングとこのベアリングを保持するベアリング保持部とこのベアリング保持部をチャンバ−内に支持する支持アームとから構成されてチャンバ−内面に配設されていることを特徴とする化学物質放散量測定装置。
【請求項２】
複数の支持アームをベアリング保持部からチャンバ−内周面に向けて延出させ、回転攪拌体の回転位置をチャンバ−内面の略中央に位置させるようにベアリング保持部を支持していることを特徴とする請求項１に記載の化学物質放散量測定装置。
【請求項３】
チャンバ−底部には位置決めピンが配設されており、この位置決めピンと嵌合させるための嵌合部をベアリング保持部から延出した支持アームの先端部に設け、位置決めピンと嵌合部とを嵌合させて支持アームを固定していることを特徴とする請求項２に記載の化学物質放散量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、材料等に含まれる化学物質の放散量を測定する化学物質放散量測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅用部材から放散されるホルムアルデヒド等の化学物質が住宅の室内空気を汚染し、いわゆるシックハウス症候群等を引き起こす一因となると指摘されている。そのため、建築材料などの材料からの化学物質放散量を明確にする必要があり、その測定方法として、ＪＩＳ  Ａ  １９０１「建築材料の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物放散測定方法−小形チャンバ−法」が規定されている。
【０００３】
この小形チャンバ−法は、容量２０〜１０００Ｌのチャンバ−に測定対象となる建築材料等を設置し、清浄な空気を連続的に供給して換気し、排出空気に含まれる化学物質の量を測定することにより、測定対象となる建築材料等の化学物質放散量を測定する方法である。今般では、直径２００ｍｍ、高さ３００ｍｍの円筒型ステンレス製チャンバ（容量２０Ｌ）が広く使用されており、これまでにも各種の測定装置が提案されている（たとえば特許文献１、２参照）。
【０００４】
上記の小形チャンバ−法は、チャンバ−内部の物質伝達率が測定結果に影響を与えるため、物質伝達率を支配するチャンバ−内部の気流・風速を制御することが望ましいとされている。このため、従来ではチャンバ−内部の温度・湿度・風速を制御する方法として、チャンバ−内部を攪拌するためのファンが設置されてきた。このファンは、測定対象外の化学物質による汚染を防止するため、主にマグネットをモールドした四ふっ化エチレン樹脂製の攪拌子に羽根を取り付けたものが回転子として使用され、チャンバ−外部にマグネティックスターラーを設置して外部駆動装置とし、非接触にて回転力を得ていた。このとき、回転子は、回転子の四ふっ化エチレン樹脂製の突起部あるいは鋼球等によってチャンバ−底面に点接触させて、摩擦による回転の妨害や停止を防止していた。
【特許文献１】特開２００２−１２２５２１号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記方法は最長２８日間に及ぶ長時間の試験であるため、チャンバ−底面との回転子の接触部が摩耗し、摩耗粉がチャンバ−内部に飛散して汚染するという問題があった。また、回転子を保持する力がマグネティックスターラーの磁力のみであるため、摩擦による回転の妨害や回転の中心軸からの逸脱により回転が停止するという問題があった。このため、特に長期間の測定においては、安定した測定が行えないばかりか、場合によっては測定そのものが無効になる問題があった。
【０００６】
また、長時間安定して攪拌させるためには、チャンバ−の底面に穴を開け、回転子をモータ等の駆動装置と直結する方法が考えられる。しかしながら、チャンバ−の気密性を保持するためにメカニカルシール等の気密構造が必要となり一般的にはグリース等を使用するためチャンバ−内を汚染する危険性が極めて高くなること、さらには、チャンバ−や回転子を解体、洗浄、加熱処理することが極めて困難であり測定時の汚染を防止することが難しいという問題があった。
【０００７】
本願発明は、以上の通りの背景から、チャンバ−内部を汚染することなく長時間安定した風速の制御を行うことが可能な化学物質放散量測定装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は前記の課題を解決するものとして、第１には、チャンバ−内部の空気を攪拌するための回転攪拌体がチャンバ−内部に設けられており、この回転攪拌体を駆動させる駆動装置がチャンバ−外部に設けられていて、材料等に含まれる化学物質の空気中への放散量を測定するための化学物質放散量測定装置において、回転攪拌体は回転攪拌子と回転攪拌子保持部とを備え、回転攪拌子は回転子とこの回転子を固定保持する回転子固定軸とから構成されており、回転攪拌子保持部はこの回転子固定軸を回転自在に軸支するベアリングとこのベアリングを保持するベアリング保持部とこのベアリング保持部をチャンバ−内に支持する支持アームとから構成されてチャンバ−内面に配設されていることを特徴とする。
【０００９】
そして、第２には、上記の化学物質放散量測定装置において、複数の支持アームをベアリング保持部からチャンバ−内周面に向けて延出させ、回転攪拌体の回転位置をチャンバ−内面の略中央に位置させるようにベアリング保持部を支持していることを特徴とする。
【００１０】
また、第３には、上記の化学物質放散量測定装置において、チャンバ−底部には位置決めピンが配設されており、この位置決めピンと嵌合させるための嵌合部をベアリング保持部から延出した支持アームの先端部に設け、位置決めピンと嵌合部とを嵌合させて支持アームを固定していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記第１の発明によれば、回転攪拌体が回転攪拌子と回転攪拌子保持部とを備え、回転攪拌子は回転子とこの回転子を固定保持する回転子固定軸とから構成されており、回転攪拌子保持部はこの回転子固定軸を回転自在に軸支するベアリングとこのベアリングを保持するベアリング保持部とこのベアリング保持部をチャンバ−内に支持する支持アームとから構成されてチャンバ−内面に配設されていることにより、チャンバ−内部を汚染することなく長時間安定した風速の制御を行うことが可能となる。
【００１２】
上記第２の発明によれば、複数の支持アームをベアリング保持部からチャンバ−内周面に向けて延出させ、回転攪拌体の回転位置をチャンバ−内面の略中央に位置させるようにベアリング保持部を支持していることにより、ベアリング保持部をより効果的に支持することができるとともにチャンバ−内部の風速をより精度高く制御することができる。
【００１３】
上記第３の発明によれば、チャンバ−底部には位置決めピンが配設されており、この位置決めピンと嵌合させるための嵌合部をベアリング保持部から延出した支持アームの先端部に設け、位置決めピンと嵌合部とを嵌合させて支持アームを固定していることにより、上記第２の発明の効果に加え、ベアリング保持部をより一層確実に支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔第一の実施形態〕
本願発明は前記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本願発明においてチャンバ−内部に設けられる回転攪拌体を説明するための斜視図で、チャンバ−外で回転攪拌体の各部材を分解した様子を示している。図２は図１の回転攪拌体を拡大した斜視図である。
【００１５】
本願発明の化学物質放散量測定装置は、ＪＩＳ  Ａ  １９０１「建築材料の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物放散測定方法−小形チャンバ−法」に従って測定するための装置であって、チャンバ−Ａ内部の空気を攪拌するための回転攪拌体がチャンバ−Ａ内部に設けられており、この回転攪拌体を駆動させるための駆動装置（図示なし）がチャンバ−Ａ外部に設けられていて、回転攪拌体と駆動装置とが非接触で配設されている。そして、回転攪拌体は回転攪拌子１と回転攪拌子保持部２とを備え、回転攪拌子１は回転子１１とこの回転子１１を固定保持する回転子固定軸１２とから構成されており、回転攪拌子保持部２はこの回転子固定軸１２を回転自在に軸支するベアリング２１とこのベアリング２１を保持するベアリング保持部２２とこのベアリング保持部２２をチャンバ−Ａ内に支持する支持アーム２３とから構成されてチャンバ−Ａ内面に配設されている。たとえば、図１で示した各部材からなる回転攪拌体がチャンバ−Ａの底部に配設され、さらにその上に測定対象となる建築材料等を載置する多孔板体よりなるサンプル台Ｂが配設されることになる。なお、回転攪拌体は、図１のようにチャンバ−Ａ底部に配設してもよいし、天井面に配設してもよい。
【００１６】
チャンバ−ＡはＪＩＳ  Ａ  １９０１に準拠したものが用いられ、その形状は図１のように円筒形状に限定されるものではなく、角筒形状であってもよい。あるいは、たとえば実際の部屋形状にあわせた形状としてもよい。この場合、より実条件に近づけて測定することができる。材質としては、化学物質の放散や吸着を極力防止できる材料であれば特に限定されるものではなく、たとえば、ステンレスや石英ガラスあるいはホウケイ酸ガラス等を挙げることができる。
【００１７】
回転攪拌体と非接触で駆動させる駆動装置としては、たとえば、マグネティックスターラーを挙げることができ、このときの回転攪拌体の回転子１１としては、マグネティックスターラー用の磁性攪拌子１１１を用いることができる。チャンバ−Ａ内の空気をより効果的に攪拌するために、磁性攪拌子１１１にたとえばステンレス製の羽根１１２を設けてもよい。図１及び２では、十字方向に凸部を有する星形攪拌子１１１’を用いており、各凸部には十字方向に沿って羽根１１２を取り付け固定している。なお、この磁性攪拌子１１１は、たとえばマグネットをモールドした四ふっ化エチレン樹脂製の攪拌子であることが考慮される。
【００１８】
回転子固定軸１２はたとえば四ふっ化エチレン樹脂で形成され、ねじ止め等によって回転子１１下部に固定保持されて回転子１１と一体化されて回転攪拌子１を形成し、ベアリング２１によって回転自在に軸支されている。つまり、この回転子固定軸１２はベアリング２１によって回転摺動するようにしている。このため、回転攪拌子１は回転時の摩擦を極力抑えることができようになり長時間安定して回転可能となる。そして、チャンバ−Ａ内の空気をより効果的に攪拌し風速の制御を行うことができるのである。
【００１９】
ベアリング２１としては、球軸受、ころ軸受等を例示することができ、特に制限されるものではない。
【００２０】
回転攪拌子保持部２におけるベアリング保持部２２の形状としては、前記ベアリング２１の形状に合せた形状であり、このベアリング２１を嵌合させて固定可能にしていることが考慮される。
【００２１】
支持アーム２３は、ベアリング保持部２２をチャンバ−Ａ内に支持し、回転攪拌体の回転位置をチャンバ−Ａ内の略中央に位置させるものであれば特にその形状に限定されるものではないが、たとえば、図１及び２のように複数の支持アーム２３をベアリング保持部２２からチャンバ−Ａ内周面に向けて延出させるようにしてもよい。チャンバ−Ａが円筒形状の場合、隣合う支持アーム２３でなす角度が略均一になるように支持アーム２３を設け、各支持アーム２３の長さをチャンバ−Ａ内周面に略接触するように設定することで、回転攪拌体の回転位置をチャンバ−Ａ内の略中央に位置させることができる。図１及び２では、隣合う支持アーム２３となす角度を約１２０度として３本の支持アームを用いているが、これに限定されるものではなく、支持アーム２３を２本あるいは４本以上用いてもよい。
【００２２】
以上の回転子固定軸１２、ベアリング２１、ベアリング保持部２２、支持アーム２３の材質としては、チャンバ−Ａ内部を汚染することなく、また洗浄・加熱による清浄化を可能とするため、ステンレス、四ふっ化エチレン樹脂、セラミック、ガラス等とすることが好ましい。
〔第二の実施形態〕
本願発明の化学物質放散量測定装置における支持アーム２３は、図１及び２のようにチャンバ−Ａ内周面に向けて延出させたものに加えて、図３のように、支持アーム２３の先端部に嵌合部２３１を設けるようにしてもよい。このとき、チャンバ−（図３では図示なし）の底部に位置決めピン３を配設することが必要である。すなわち、チャンバ−底部に配設された位置決めピン３を支持アーム２３の嵌合部２３１に嵌合させることによって、支持アーム２３をチャンバ−内に固定するものである。これによって、ベアリング保持部２２をより一層確実に支持することができるのである。もちろん、この位置決めピン３は回転攪拌体の回転位置がチャンバ−内の略中央に位置させるように配設されることが考慮される。図３では、２個の位置決めピン３を結ぶ直線がチャンバ−の中央を通るように位置決めピン３を配設し、２本の支持アーム２３をベアリング保持部２２からチャンバ−内周面に向けて延出させている。
【００２３】
この実施形態では、位置決めピン３と支持アーム２３の嵌合部２３１とを嵌合させることによって支持アーム２３を固定しているため、上記の実施形態のように各支持アーム２３の長さや隣合う支持アーム２３となす角度を略均一にする必要がなく設定することができる。
【００２４】
位置決めピン３の材質としては、上記の支持アーム２３等と同様のものであることが考慮される。位置決めピン３の形状としては、支持アーム２３の嵌合部２３１と嵌合可能であって支持アーム２３を固定できるものであれば図３のような円筒形状に限定されるものではない。
【００２５】
以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって本願発明が限定されることはない。
【実施例】
【００２６】
＜化学物質放散量測定装置の作製＞
直径３００ｍｍ、高さ３００ｍｍ、容量２０Ｌの円筒型ステンレス製チャンバ（アドテック社製ＡＤＰＡＣ−２０Ｌ）をチャンバ−とした。
【００２７】
直径７０ｍｍの市販マグネティックスターラー用星形攪拌子に、ステンレス製の羽根と、ベアリング保持部と嵌合する四ふっ化エチレン樹脂製の回転子固定軸を設けて回転攪拌子とした。
【００２８】
ケーシングを四ふっ化エチレン樹脂製、ベアリング球をステンレス製としたベアリングをステンレス製のベアリングホルダー（ベアリング保持部）に設置し、ベアリングホルダーにステンレス製の３本の支持アームを隣り合った支持アームとなす角度が１２０度となるように設置し、回転攪拌子保持部とした。
【００２９】
市販のマグネティックスターラー（島津製作所製ＳＳＴ−１７２）をチャンバ−外部に設置される駆動装置とした。
【００３０】
以上をＪＩＳ  Ａ  １９０１「建築材料の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物放散測定方法−小形チャンバ−法」に準拠した化学物質放散量測定装置（アドテック社製ＡＤＰＡＣ−ＳＹＳＴＥＭ）に組み込むことにより、チャンバ−内部を汚染することなく長期間安定した風速の制御を行うことができる化学物質放散量測定装置を得た。
＜性能の評価＞
（チャンバ−内部の風速制御再現性）
チャンバ−内部の風速制御の再現性について、マグネティックスターラーの回転数設定を変化させながら、チャンバ−内部の風速を測定することで確認した。風速は、微風速計（ＡＮＥＭＯＭＡＳＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ１５００：カノマックス社製）にて測定した。また、回転数をストロボスコープ（シンポ社製）にて測定し、マグネティックスターラーの回転数設定と回転子の実際の回転数が合致していることを確認した。
【００３１】
回転数設定は、回転数が低い状態から高い状態まで段階的に変化させた後、高い状態から低い状態まで段階的に変化させた。測定結果を表１に示した。
【００３２】
【表１】
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回転数を低い状態から高い状態に変化させた場合と、高い状態から低い状態まで変化させた場合では、同じ回転数設定であればほぼ同じ風速を得ることができ、チャンバ−内部の風速制御の再現性を確認することができた。
（長時間運転時の安定性の確認）
同装置を３０日間連続して運転させ、３０日経過後のチャンバ−内部の様子を観察した。その結果、摩耗による飛散物は存在せず、回転攪拌子は運転開始時と同様の状態で安定して回転していることが確認できた。
（洗浄・加熱における問題の確認）
チャンバ−については純水で洗浄後、２６０℃のオーブンにて加熱乾燥させて清浄化作業を行ったが、チャンバ−構造には異常なく、何の問題もなかった。回転攪拌子と回転攪拌子保持部については、材質に四ふっ化エチレン樹脂を含むことから、純水で洗浄後、８０℃で加熱乾燥させて清浄化作業を行った。回転攪拌子と回転攪拌子保持部ともに構造には異常はなく、何の問題もなかった。
【００３３】
上記の洗浄・加熱後、清浄空気を供給した状態で１日間運転し、チャンバ−の排出空気を捕集して化学物質濃度を測定することでバックグランド濃度を測定した。バックグランド濃度は、ＪＩＳ  Ａ  １９０１に準拠して、ホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物については、ジニトロフェニルヒドラジン固相吸着／溶媒抽出／高速液体クロマトグラフ法にて、その他のＶＯＣ（揮発性有機化合物）については、固相吸着／加熱脱着／質量分析器付きガスクロマトグラフ法にて測定した。その結果、ＪＩＳ  Ａ  １９０１で測定対象となるホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物及びその他のＶＯＣ（質量分析器付きガスクロマトグラフ法にてｎ−ヘキサンからｎ−ヘキサデカンまでの範囲で検出されるもの）の濃度はすべて定量限界以下であり、洗浄・加熱による清浄化が適切に行われたことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】チャンバ−内部に設けられる回転攪拌体を説明するための斜視図である。
【図２】図１の回転攪拌体を拡大した斜視図である。
【図３】支持アームを固定するための別の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  回転攪拌子
１１  回転子
１１１  磁性攪拌子
１１１’  星形攪拌子
１１２  羽根
１２  回転子固定軸
２  回転攪拌子保持部
２１  ベアリング
２２  ベアリング保持部
２３  支持アーム
２３１  嵌合部
３  位置決めピン
Ａ  チャンバ−
Ｂ  サンプル台
【図１】
2007120995.tif 000004
【図２】
2007120995.tif 000005
【図３】
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