JP2002365203A

JP2002365203A - 汚染試験装置

Info

Publication number: JP2002365203A
Application number: JP2001175803A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kobayashi; 秀紀小林; Kazuya Tsujimichi; 万也辻道; Hiroto Hasuo; 博人蓮生
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】道路の周辺で使用される材料の汚染性をその
現場に行かずとも簡便かつ短時間で正確に評価するため
の汚染試験装置を提供すること。【解決手段】ディーゼルエンジン及び／又はガソリン
エンジンを含んで構成される排気ガス発生手段２によっ
て発生する排気ガスを該排気ガス発生手段の排気口６か
ら直接に導入する排気ガス導入手段１、塵埃を貯蔵或い
は収集する手段、貯蔵或いは収集された塵埃を拡散する
手段７、前記排気ガス導入手段から導入した排気ガスと
塵埃を混合した汚染空気を発生させる手段９、前記汚染
空気が試験体に接触するように試験体を設置するための
試験体設置室１１、を少なくとも具備することを特徴と
する汚染試験装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は道路の周辺で使用さ
れる建築物、橋梁、トンネル、ガードレール、標識、信
号、車両などに利用される種々の材料が、車両から発生
する排気ガスや車両交通によって発生する粉塵、大気中
に浮遊する汚染物質などにより急速に生じる汚染性を、
その現場に行かずとも簡便に評価することの可能な汚染
試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】交通量の激しい道路の周辺やトンネルな
どの閉鎖環境においては、車両から発生する排気ガス、
道路やタイヤの磨耗から発生する粉塵などにより激しく
汚れが付着する。道路の周辺においては、ガードレー
ル、標識、信号、またトンネルには内装材など交通を安
全に保つために種々の部材が使用されるが、交通量の激
しい箇所においては、これらの清掃や維持管理のために
多額の費用と時間が費やされている。

【０００３】これら道路環境で使用される材料表面への
汚れの付着に関して評価するために、一般に曝露試験が
利用されるが、評価にはかなりの時間を必要とする欠点
がある。

【０００４】また、特許第２７９６７９６号には試験体
を帯電状態あるいは帯磁状態にして、塵埃発生器からア
ルカリ性塵埃、あるいは酸性塵埃等の汚染物質を放出さ
せて、試験体に付着させる試験機及び試験方法が開示さ
れている。これらの方法は、一般的な構築物の汚染では
有用であるが、油状物質が大量に含まれ急速に進行する
ような、道路周囲環境における材料の汚染には必ずしも
適当とは言えず、また、装置も大掛かりなものになるた
め費用がかさむとともに、簡便さに欠ける。

【０００５】特開平７−３５６８０には２種類の粒径の
カーボンブラックと粘土を混合した人工汚れ物質を塗膜
に付着させ、さらに酸性水の付着、乾燥と紫外線を照射
させる工程を繰り返す試験方法が開示されている。ま
た、特開平９−１０１２５３には２種類の粒径のカーボ
ンブラックと粘土を混合した人工汚れ物質を付着させ、
７０℃〜９０℃で５時間以上加熱させ、これを水洗除去
させる工程を繰り返す試験方法が開示されている。これ
らの試験方法は、汚れの付着および残留が塗膜の劣化に
起因するものとして想定された試験であり、交通量が激
しく、急速に汚染が進行するような道路近傍やトンネル
などに使用される材料、また塗膜を形成しないような窯
業製品のように、自然環境による劣化が進みにくいよう
な材料には適合しない。さらに、汚れ物質の親油性成分
は周辺の交通環境に左右され、一般的には２０％以下で
あるが、交通量の激しい交差点などでは３０％程度、ト
ンネルでは最大７０％程度である（日本建築仕上学会
１９９４年大会学術講演会研究発表論文集１３７ペ
ージ）。このことは道路近傍における汚れが、自動車の
通行による排気ガスやタイヤの磨耗等による粉塵といっ
た親油性物質の影響と考えられ、特に排気ガスによる油
状物質が、部材と大気中粉塵との接着性を高めており、
汚れ付着の一因であると考えられる。ところが、通常の
汚染促進試験では親油性成分としてカーボンブラック粉
体のみが用いられており、実際の排気ガスに含まれる燃
料やエンジンオイルに由来する油状物質が含まれていな
いため、部材と汚れの接着性を評価するのに妥当とはい
えない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、車両の
交通に起因し、材料の劣化よりも短期で急速に発生する
激しい部材の汚れを、簡便かつ短時間で正確に評価でき
る汚染試験装置は従来なかった。本発明はこのような事
情によりなされたものであり、道路の周辺で使用される
材料の汚染性をその現場に行かずとも簡便かつ短時間で
正確に評価するための汚染試験装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決すべく、ディーゼルエンジン及び／又はガソリンエ
ンジンを含んで構成される排気ガス発生手段によって発
生する排気ガスを該排気ガス発生手段の排気口から直接
に導入する排気ガス導入手段、塵埃を貯蔵或いは収集す
る手段、貯蔵或いは収集された塵埃を拡散する手段、前
記排気ガス導入手段から導入した排気ガスと塵埃を混合
した汚染空気を発生させる手段、前記汚染空気が試験体
に接触するように試験体を設置するための試験体設置
室、を少なくとも具備することを特徴とする汚染試験装
置を提供する。そうすることにより、その現場に行かず
とも簡便かつ短時間で、車両交通による材料の汚染をか
なり正確に再現できる。

【０００８】本発明の好ましい態様においては、塵埃を
拡散する手段が、送風発生手段であり、該送風発生手段
により発生する空気流によって塵埃が拡散されるように
なるようにする。塵埃を拡散する手段が、送風発生手段
であることにより、実環境に近い汚染空気を発生させる
ことができる。すなわち、通常、大気中に浮遊する塵埃
は１００μｍ以下の粒子であり、さらに１０μm以下の
粒子が大半を占めるが、汚染試験に利用可能な粉体（塵
埃）は、必ずしもこれに当てはまらず、粒径の大きなも
のが含まれることがある。このような粉体であっても、
空気流によって拡散させることにより、現実には考えら
れないような粒径の大きな粒子は拡散せずに試験体へは
付着することがなく、粒径の適度なもののみが拡散され
るので実環境の汚染を再現することが可能となる。

【０００９】本発明の好ましい態様においては、試験体
設置室内における汚染空気の濃度を調節する手段をさら
に備えているようにする。そうすることにより、試験体
設置室内に汚染空気が過度に充満されずに、汚染空気の
濃度を一定に保つことが可能となる。

【００１０】本発明の好ましい態様においては、汚染空
気の濃度を調節する手段が排気処理装置を含んでいるよ
うにする。そうすることにより、外部に汚染空気を排出
させること無く安全に試験を行なうことができるし、排
出した汚染空気によって、排気ガス発生手段や送風発生
手段が劣化するのを防ぐことができる。

【００１１】本発明の好ましい態様においては、試験体
設置室内に汚染空気流を発生させ、かつ前記試験体設置
室内における汚染空気流の流速を調節可能な汚染空気流
速調節手段を備えているようにする。そうすることによ
り、トンネルなどの常時風が発生する環境を再現するこ
とができるし、部材表面と風の摩擦によって生じる帯電
状態など、電気的現象が汚れの付着へ与える影響も評価
することも可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施態様
につき、図面に基づき具体的に説明する。図１は本発明
の汚染試験装置の一実施態様を示す概略図である。図１
の汚染試験装置は、排気ガス発生装置２の排気口６から
排気ガスを直接に導入するための排気ガス導入管１と、
塵埃８を貯蔵する手段として塵埃発生室７と、塵埃発生
室７に貯蔵された塵埃を拡散する手段として送風発生機
１４と、排気ガス発生装置２から導入した排気ガスと塵
埃発生室７から拡散されて導入された塵埃とを混合して
汚染空気を発生させるための汚染空気混合室９と、汚染
空気混合室９内で排気ガスと塵埃とを充分に混合させる
ためのファン１０と、このようにして生成させた汚染空
気が試験体１２に接触するように試験体１２を設置する
ための試験体設置室１１と、試験体設置室１１内におい
て試験体１２を固定するための試験台１３とを具備し、
さらに、試験体設置室１１内の汚染空気の濃度を調節す
るための排気処理手段１９をも備えている。

【００１３】排気ガス発生装置２から発生した排気ガス
は排気口６から排出されるが、この排気ガスは排気ガス
導入手段である排気ガス導入管１を通して汚染空気混合
室９に導入される。汚染空気混合室９には、排気ガスと
ともに、塵埃拡散手段である塵埃発生室７から塵埃８が
拡散して導入される。これは、塵埃発生室７にある塵埃
８が、送風発生器１４によって発生した空気流によって
巻き上げられ、塵埃エアロゾルを生成して導入される。
排気ガスと塵埃を混合した汚染空気を発生させる手段で
ある汚染空気混合室９の内部でこれらは混合され、試験
体設置室１１に導入される。そして、試験体１２表面に
汚染空気が接触し、試験体１２表面は加速的に汚染され
る。

【００１４】余剰の汚染空気は排気処理装置１９を通っ
て排出される。排気処理装置１９は必ずしも必要なもの
ではないが、設置するのが好ましい。図１には汚染空気
の流れに対し平行に試験体１２が設置させているが、こ
のような場合はトンネル内装板などのように空気の流れ
と、おおむね平行である場合を再現できるし、垂直に設
置した場合は駐車場などの排気口に面した壁面などを再
現することができる。

【００１５】排気ガス発生手段２によって発生した排気
ガスを排気口６から直接導入することで、燃料やオイル
の未燃焼物質や不完全燃焼物質などの親油性汚染物質が
導入され、さらに塵埃拡散手段による塵埃の種類やその
導入量を変えることで、所望の種々の道路環境に即した
汚染試験を実施することが可能となる。例えば、長いト
ンネルのような閉鎖環境では親油性汚れが大半を占める
ため、塵埃としてカーボンブラックやトンネル内に設置
された集塵機によって採取された塵埃を利用すること
で、トンネル内の汚れを再現することができる。また、
塵埃を一般的な汚染試験に用いられる、カーボンブラッ
ク、イエローオーカー（合成黄土）、焼成関東ローム
（試験用ダスト８種）、シリカ粉（試験用ダスト３種）
などの擬似塵埃混合物とすれば、道路に面した外壁にお
ける汚染を再現することができる。さらに交通量の多少
は、カーボンブラックと他の無機粉体の比率や塵埃の導
入量を変えることによってその条件を変えることが可能
である。

【００１６】排気ガス発生装置２は、エンジン３と燃料
供給装置４と燃料タンク５と排気口６を備えている。こ
こで、エンジン３には、ディーゼルエンジンまたはガソ
リンエンジンを利用することができる。ディーゼルエン
ジンを利用すればカーボンの微粒子を排気ガス中に含ま
せることができ、汚染促進を効率的に進めることができ
る。このとき、回転数を変化させて運転することによ
り、より多くの塵埃を発生させることができるので、試
験体に対し、短期間に効率的な親油性汚れが主体となる
汚れの付着を行なうことができる。一方でガソリンエン
ジンは現在の車両において中心的な構成要素であり、こ
れも親油性汚染源として利用可能である。

【００１７】送風発生機１４はその一例としてコンプレ
ッサー１８、オイルミストトラップ１７、圧力調整器１
６、停止弁１５による構成を示したが、オイルミストト
ラップ１８、圧力調整器１６、停止弁１５は必要に応じ
てその経路に設置すればよく、順序を変更してもよい。
これらを設置することにより、試験条件を安定化させ、
容易にすることができる。また、送風発生機１４として
単にファンを使い、回転数や圧力を制御することで所望
の空気流を発生させることもできる。

【００１８】圧力調整器１６の設定圧力が低ければ、汚
染空気混合室９に塵埃よりも排気ガスの方が多く導入さ
れ、トンネルなどの閉鎖空間における汚れを再現するこ
とが可能である。たとえば、圧力調整器１６の設定によ
り、空気流の流量を０にすることも可能で、この場合塵
埃エアロゾルはほとんど発生することはないが、駐車場
の壁面などの環境を効果的に再現する事ができる。ま
た、設定圧力を高くすれば塵埃エアロゾルが大量に生成
され、塵埃主体の屋外汚染を再現することが可能とな
る。

【００１９】図２は本発明の汚染試験装置の他の実施態
様を示す概略図である。図２の汚染試験装置は、排気ガ
ス発生装置２の排気口６から排気ガスを直接に導入する
ための排気ガス導入管１と、塵埃８を貯蔵するとともに
ガス導入管１から排気ガスを導入し排気ガスと塵埃とを
混合して汚染空気を発生させるための手段をも兼ねる塵
埃発生室７と、塵埃発生室７に貯蔵された塵埃を拡散す
る手段として送風発生機１４と、塵埃発生室７で生成し
た汚染空気が試験体１２に接触するように試験体１２を
設置するための試験体設置室１１と、試験体設置室１１
内において試験体１２を固定するための試験台１３とを
具備する。さらに、試験体設置室１１内の汚染空気を循
環させる手段として循環流路及び循環流路内に配設され
た循環ファン２２も備えている。また、試験体設置室１
１内の汚染空気の濃度を調節するための汚染濃度調節装
置２０も備えている。また、試験体設置室１１内の汚染
空気の圧力を調節するための試験体設置室内圧力調整器
２４も備えている。

【００２０】排気ガス発生装置２から発生した排気ガス
は排気口６から排出されるが、この排気ガスは排気ガス
導入手段である排気ガス導入管１を通して塵埃発生室７
に導入される。また、塵埃発生室７にある塵埃８が、送
風発生器１４によって発生した空気流によって巻き上げ
られて、塵埃発生室７内において排気ガスと混合されて
汚染空気が生成するとともに、試験体設置室１１に汚染
空気が導入される。そして、試験体１２表面に汚染空気
が接触し、試験体１２表面は加速的に汚染される。

【００２１】排気ガス発生装置２は、自動車２１と排気
口６を備えている。自動車２１を用いることで、試験装
置を小型化することができるし、すでに所有済みの自動
車を利用すれば試験装置の費用も抑えることができる。
また、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンといった
条件の切り替えも容易となる。また、自動車２１に変え
て発電機を用いることもできる。発電機を用いること
で、排気ガス発生装置の入手が容易となるし、さらに発
生した電力を送風発生機やファンといった汚染試験装置
のエネルギー源として利用可能である。

【００２２】試験体設置室１１内の汚染空気を循環させ
る手段として循環流路及び循環流路内に配設された循環
ファン２２も備えているようにすることで、試験体設置
室１１の汚染空気が循環して流れ、トンネルのように、
常に風があるような環境も再現可能である。

【００２３】試験体設置室１１内の汚染空気の濃度を調
節するための汚染濃度調節装置２０は、排気処理装置１
９と排気ファン２３を備えている。排気ファン２３によ
り内部の汚染空気を外部に放出し、内部の汚染物質濃度
を調整する。この経路には排気処理装置１９が設置され
るのが好ましい。そうすることにより、外部への汚染空
気の流出を防ぐことができ、安全に試験を行うことがで
きる。

【００２４】また、試験体設置室１１内部の圧力を調節
するために、試験体設置室内圧力調整器２４が試験体設
置室１１に設置されていることが好ましい。そうするこ
とにより、汚染空気調節装置２０が汚染空気を排出する
ことによって試験体設置室内部の低下した圧力を補うこ
とができ、送風発生器１４から生じる空気流の流量を一
定に維持することができる。

【００２５】

【実施例】磁器質施釉白色ブライトタイル（東陶機器
（株）製ＡＢ０７Ｅ１１）を全長約４．３ｋｍのトン
ネル（長野県内）の内壁に設置したところ、１ヶ月経過
前後の色差（ΔＥ*）は１３．８であった。つぎに本発
明における図１の装置で、塵埃１５にカーボンブラック
（試験用ダスト１２種）を用い、コンプレッサーからの
空気圧０．０３ＭＰａ、排気ガス発生手段としてディー
ゼルエンジンの自動車（トヨタ自動車（株）製）を用い
て試験を行なった。この時、汚染空気混合室９内のファ
ン１０は使用しなかった。３時間経過後に色値を測定
し、前後の色差を計算したところ１４．２となり、実際
の曝露試験と同様な汚染状況を短時間で正確に再現する
事ができた。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、道路の周辺で使用され
る材料の汚染性をその現場に行かずとも簡便かつ短時間
で正確に評価するための汚染試験装置を提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚染試験装置の一実施態様を示す概
略図。

【図２】本発明の汚染試験装置の他の実施態様を示す
概略図。

【符号の説明】

１：排気ガス導入管２：排気ガス発生装置３：エン
ジン４：燃料供給装置５：燃料タンク６：排気口７：塵埃発生室８：塵
埃９：汚染空気混合室１０：ファン１１：試験体
設置室１２：試験体１３：試験台１４：送風発生
機１５：停止弁１６：圧力調整器１７：オイルミ
ストトラップ１８：コンプレッサー１９：排気処理装置２０：汚
染濃度調節装置２１：自動車２２：循環ファン２
３：排気ファン２４：試験体設置室内圧力調整器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者辻道万也福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内 (72)発明者蓮生博人福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１号東陶機器株式会社内Ｆターム(参考） 2G050 AA07 BA05 BA08 CA02 DA01 EA05 EC01 EC03 2G052 AA02 AB01 AB08 AB12 AC20 AD04 BA02 CA03 CA14 CA38 FD07 GA01 HA01 HA15 HC02 HC08 HC28 HC29 JA07 JA09 JA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジン及び／又はガソリン
エンジンを含んで構成される排気ガス発生手段によって
発生する排気ガスを該排気ガス発生手段の排気口から直
接に導入する排気ガス導入手段、塵埃を貯蔵或いは収集
する手段、貯蔵或いは収集された塵埃を拡散する手段、
前記排気ガス導入手段から導入した排気ガスと塵埃を混
合した汚染空気を発生させる手段、前記汚染空気が試験
体に接触するように試験体を設置するための試験体設置
室、を少なくとも具備することを特徴とする汚染試験装
置。
【請求項２】前記塵埃を拡散する手段が、送風発生手
段であり、該送風発生手段により発生する空気流によっ
て塵埃が拡散されるようになることを特徴とする請求項
１に記載の汚染試験装置。
【請求項３】前記試験体設置室内における汚染空気の
濃度を調節する手段を備えていることを特徴とする請求
項１または２に記載の汚染試験装置。
【請求項４】前記汚染空気の濃度を調節する手段が排
気処理装置を含んでいることを特徴とする請求項３に記
載の汚染試験装置。
【請求項５】前記試験体設置室内に汚染空気流を発生
させ、かつ前記試験体設置室内における汚染空気流の流
速を調節可能な汚染空気流速調節手段を備えていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の汚染試験
装置。
【請求項６】前記塵埃が、カーボンブラック、イエロ
ーオーカー、焼成関東ローム、シリカ、トンネル内集塵
機から回収された塵埃のうち少なくとも一つ以上を含む
事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の汚染試
験装置。