JP2005188995A - 防塵試験方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行風の影響を考慮して車両の防塵性能を把握することができる防塵試験方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 コントローラ４２が予め定められた埃供給条件（風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ、粒径データ２１ｃ及び時間データ２１ｄ）に基づいて軸流ファン１７及び埃供給装置１４を制御して、第１整流板２５を通して供試車両１６に埃１３を供給する。埃循環室１２内において多塵路走行環境が再現される。そして、テストコース実走行防塵性能試験によらずに多塵路走行環境を再現するので、路面コンディションやドライバ−の運転操作バラツキが排除され、多塵路走行環境の再現性が向上し、テストコース実走行防塵性能試験で起こり得る複数回にわたる試験の繰り返しを回避できる。また、天候などに影響されないので、当初試験計画の変更を招くことがない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の防塵性能を確認するために用いられる防塵試験方法及びその装置に関する。

自動車メーカでは、一般に市場の多種多様な車両使用環境に対する性能を保証する設計要件を決定するため、製品開発段階において車両の性能を評価するようにしている。このような車両の性能評価の対象となる前記車両使用環境の一例として、走行に伴い埃が大気中に舞うような道路（いわゆる多塵路）での走行環境（多塵路走行環境）がある。
そして、多塵路走行環境において例えば車両のエンジンルーム内及び車室内への埃の入り状態を再現し、その再現データを設計に反映させ、防塵性の良い車両の開発に用いたりするようにしている。

上述したような埃が大気中に舞うような環境を再現させる装置の一例として、特許文献１に示す試験装置がある。
特許文献１に示す試験装置は、試験槽１の中央に帯電・帯磁試料台３を設置し、帯電・帯磁試料台３の真下に循環送風機２を設置し、塵埃発生機４からの汚染物質放出管６を試験槽１の壁を貫通して循環送風機２の前面に設置し、試料５を帯電・帯磁試料台３の上に載せ、この試料を帯電状態、或いは帯磁状態にして、汚染物質の付着を強制するようにしている。

ところで、車両は、走行風の影響を受けて埃の進入などが生じやすくなる。このため、防塵性能の評価の試験を行うのに際して、走行風を配慮した環境（すなわち、埃が大気中に単に舞っていたり、あるいは埃が試料（車両）の回りを単に循環したりしている状態でなく、車両に走行風が当たるのに相当する環境）を設定することが望まれる。
しかしながら、前記特許文献１に示す試験装置は、試料（車両）の回りを汚染物質の浮遊する気流が循環するのみであり、走行風を配慮した環境が設定されていない。このため、走行風が配慮されていない分、検証精度が低く、車両を対象にした防塵性能の評価を行うには改善が必要とされるというのが実情であった。

また、上述した車両の防塵性能把握のために、市場環境を模擬し（すなわち走行風の影響を配慮できるようにした）多塵路を想定したテストコースを使用し、このテストコースに車両を走行させて試験（以下、テストコース実走行防塵性能試験という。）を行うことがある。
特開平１０−３８７９０号公報

しかしながら、上述したテストコース実走行防塵性能試験は、屋外試験であるため、試験条件として必要とされる埃立ちは湿度や風向きの影響を受けやすく、天候条件が整わないと試験を行えない。このため、試験日程が天候に左右され、不便であった。
また、上述したテストコース実走行防塵性能試験で得られるデータでは、上記埃立ち状況のバラツキに加え、運転操作などのバラツキが加わるので、得られる試験データはバラツキが多く、設計要件を決定する上で精度の向上を図ることが望まれているというのが実情であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、走行風の影響を考慮して車両の防塵性能を把握することができる防塵試験方法及びその装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の防塵試験装置の発明は、試験室内に配置されて埃供給装置からの埃を供試車両に吹き送る送風装置と、前記試験室内に配置され、前記供試車両を間にして前記送風装置と対向する領域に臨んで一端側が開口し他端側が前記送風装置の近傍で開口し、埃を含む空気を一端側から他端側に案内する埃循環路と、予め定められた埃供給条件に基づいて前記埃供給装置及び前記送風装置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の防塵試験装置において、前記送風装置は、軸流ファンであり、該軸流ファンは、羽根部の中心部に挿通される筒状の回転軸を有し、該回転軸は、前記埃供給装置から供給された埃を吐出することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の防塵試験装置において、前記埃供給条件は、風速、埃濃度及び埃の粒径に関するデータを含むことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載の防塵試験装置において、前記埃供給条件は、車両の実走行時の埃立ち状態に基づいて定められることを特徴とする。

請求項５に記載の防塵試験方法の発明は、予め定められた埃供給条件に基づいて埃供給装置及び送風装置を制御して埃供給装置からの埃を供試車両に吹き送る吹き送り工程と、供試車両を介して送風装置と対向する領域に達した埃を空気と共に、前記送風装置の近傍に戻して、埃及び空気を循環させる循環工程と、を有することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の防塵試験方法において、前記送風装置は、軸流ファンであり、該軸流ファンは、羽根部の中心部に挿通される筒状の回転軸を有し、前記埃供給装置から供給された埃を回転軸が受けて該埃を吐出する回転軸通過工程を有することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の防塵試験方法において、前記埃供給条件は、風速、埃濃度及び埃の粒径に関するデータを含むことを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項５から７までのいずれかに記載の防塵試験方法において、前記埃供給条件は、車両の実走行時の埃立ち状態に基づいて定められることを特徴とする。

請求項１から８までのいずれかに記載の発明によれば、制御手段が予め定められた埃供給条件に基づいて埃供給装置及び送風装置を制御して、埃供給装置からの埃を供試車両に吹き送り、供試車両を介して送風装置と対向する領域に達した埃を空気と共に、送風装置の近傍に戻すので、試験室内において多塵路走行環境が再現される。そして、テストコース実走行防塵性能試験によらずに多塵路走行環境を再現するので、路面コンディションやドライバ−の運転操作バラツキが排除され、多塵路走行環境の再現性が向上し、テストコース実走行防塵性能試験で起こり得る複数回にわたる試験の繰り返しを回避でき、ひいては製品開発のスピードアップを図ることができる。また、天候などに影響されずに、多塵路走行環境の再現を行えるので、天候不良によって当初試験計画の変更を招くことがない。
また、請求項２又は６に係る発明によれば、軸流ファンは、羽根部の中心部に挿通される筒状の回転軸を有し、該回転軸は、前記埃供給装置から供給された埃を吐出するので、埃の攪拌速度を早めることができ、早い段階で埃の均一化を図ることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る防塵試験装置を図１ないし図５に基づいて説明する。
図１及び図２において、防塵試験装置１０は、工場１１の埃循環室１２（試験室）に配置されて埃１３の供給を行う埃供給装置１４と、埃循環室１２の略中央部分に形成される供試車両配置領域１５に配置された供試車両１６に埃供給装置１４からの埃１３を吹き送る軸流ファン１７（送風装置）と、を備えている。埃供給装置１４は、径の異なる複数種類の埃１３を選択して、選択した埃１３を供給し得るようになっている。供試車両１６は、フロント１６ａ側が軸流ファン１７に対面するように配置され、走行の際に受ける風（走行風）に相当する風を、停止した状態で軸流ファン１７の送風により得られるようになっている。

防塵試験装置１０は、さらに、埃循環室１２の天井１８側に供試車両１６の前後方向〔図１（Ａ）左右方向〕に沿って延びるように配置される埃循環路１９と、予め定められた埃供給条件に基づいて埃供給装置１４及び軸流ファン１７を制御する制御装置２０と、を備えている。埃供給条件は、多塵路での車両の実走行で得られる埃立ち状態に基づいて求められており、風速〔走行風の速度〕、埃１３の濃度及び埃１３の粒径に関するデータ（以下、それぞれ風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ及び粒径データ２１ｃという。）を含んでいる。

また、前記多塵路での車両の実走行においては、前記風速、埃１３の濃度及び埃１３の粒径は、時間と共に変化するが、本実施の形態では、この変化時間（以下、時間データ２１ｄという。）を埃供給条件に含めている。この場合、時間データ２１ｄは前記風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ及び粒径データ２１ｃに対応付けられている。
例えば、車両が埃１３の濃度ｎ1の状態で粒径ｋ１の埃１３を風速ｖ１で、時間ｔ１にわたって受け、次に、埃１３の濃度ｎ２、粒径ｋ２、風速ｖ２の状態が、時間ｔ２にわたって継続され、続いて、埃１３の濃度ｎ３、粒径ｋ３、風速ｖ３の状態が、時間ｔ３にわたって継続された場合、埃１３の濃度ｎ1、粒径ｋ１、風速ｖ１に時間ｔ１が対応付けされ、埃１３の濃度ｎ２、粒径ｋ２、風速ｖ２に時間ｔ２が対応付けされ、埃１３の濃度ｎ３、粒径ｋ３、風速ｖ３に時間ｔ３が対応付けされている。
埃供給条件（風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ、粒径データ２１ｃ及び時間データ２１ｄ）は、予め後述する記憶部２２に記憶され、埃循環室１２内における多塵路走行環境の再現に用いられるようになっている。

埃循環路１９は、一端側１９ａが供試車両１６を間にして軸流ファン１７と対向する領域（以下、便宜上、供試車両後側領域という。）２３に臨み、他端側１９ｂが軸流ファン１７の近傍（送風装置の背面側）に臨むように配置されている。そして、埃循環路１９は、軸流ファン１７の送風により供試車両１６を通過してくる埃１３を含む空気について、一端側１９ａから他端側１９ｂに案内し、これにより埃循環室１２内での空気循環を効率良く行えるようにしている。

埃供給装置１４は、埃循環路１９の他端側１９ｂ近傍に配置され、軸流ファン１７の回転軸３２の中心部へドライエアーを用いて埃を供給するようになっている。軸流ファン１７と供試車両１６との間には整流板（以下、第１整流板という。）２５が配置され、軸流ファン１７からの送風が、供試車両１６に良好に送られるようにしている。また、供試車両後側領域２３には、凹面部２６を有する整流板（以下、第２整流板という。）２７が、凹面部２６を埃循環室１２の内方に向けて配置され、埃循環室１２内での埃１３を含む空気の循環を効率良く行えるようにしている。供試車両１６のフロントガラス２８の近傍には、埃１３の濃度を検出する埃濃度計３０が配置されている。供試車両１６のエンジンルーム１６ｂには、フィルタ１６ｃを備えたエアクリーナ１６ｄが配置されている。

軸流ファン１７は、羽根部３１と、羽根部３１に挿通されてこれを支持する筒状の回転軸３２と、ベアリング（以下、第１ベアリングという。）３３を介して回転軸３２を回動可能に支持し、かつ、羽根部３１を回転させるモータ３４と、を備えている。羽根部３１は、複数枚の羽根３５と、複数枚の羽根３５を支持する筒状のハブ３６と、からなっている。ハブ３６に前記回転軸３２が挿通されている。この場合、回転軸３２は、一端側３７の端面３７ａをハブ３６の一端面（以下、ハブ第１端面という。）３６ａに一致させて挿通されている。すなわち、回転軸３２は、その一端側３７がハブ第１端面３６ａから突出を略避けた状態でハブ３６に挿通されている。ハブ３６におけるハブ第１端面３６ａと反対側の端面をハブ第２端面３６ｂという。回転軸３２は、ハブ３６に挿通された一端側３７に連接した部分（以下、回転軸本体という。）３８がハブ第２端面３６ｂから突出され、回転軸本体３８が前記第１ベアリング３３に回動可能に支持されている。

回転軸３２の回転軸本体３８には、一端側４０ａが埃供給装置１４に接続された埃供給配管４０の他端側４０ｂが挿通されている。埃供給配管４０と回転軸３２との間にはベアリング（以下、第２ベアリングという。）４１が介在されており、埃供給配管４０に対する回転軸３２の回転を許容するようにしている。

埃供給装置１４、軸流ファン１７のモータ３４、埃濃度計３０には制御装置２０が接続されている。制御装置２０は、前記予め定められた埃供給条件（風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ、粒径データ２１ｃ及び時間データ２１ｄ）を記憶する上述した記憶部２２と、埃供給条件に基づいて埃供給装置１４、軸流ファン１７のモータ３４を制御するコントローラ（制御手段）４２と、を備えている。

前記埃供給条件（前記風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ、粒径データ２１ｃ及び時間データ２１ｄ）は、上述したように車両が多塵路において実走行した際の埃立ち状態を計測して得られたものである。この実走行での埃立ち状態の計測に際しては、回転羽根及びタコジェネレータを有し走行風の速度（以下、風速という。）を時間対応させて検出する風速検出手段と、埃を撮像しその撮像データから埃の粒径を時間対応させて検出する画像読取り手段と、埃の濃度を時間対応させて検出する埃濃度計と、を用い、前記各検出手段により得られるデータ（時間対応して求められた風速データ、埃濃度データ、粒径データ）から前記埃供給条件を求めるようにしている。この埃供給条件は、記憶部２２に記憶される。

コントローラ４２は、埃供給条件に適合するように制御信号４３を生成し、この制御信号４３を埃供給装置１４及び軸流ファン１７に出力してこれらを制御する。この場合、埃濃度計３０の検出データ４４がフィードバック制御のデータとして利用される（図５ステップＳ１３参照）。前記軸流ファン１７に出力される制御信号４３は、風速データ２１ａ及び時間データ２１ｄに基づいて定められ、埃供給装置１４に出力される制御信号４３は、埃濃度データ２１ｂ、粒径データ２１ｃ及び時間データ２１ｄに基づいて定められている。例えば、軸流ファン１７に出力される制御信号４３は、図１（Ｂ）に示すように、風速データ２１ａに対応する大きさｖ０で、かつ時間データ２１ｄに対応する時間ｔ０を含む内容になっている。

上述したように構成した防塵試験装置１０の作用を図４及び図５に基づいて以下に説明する。
この防塵試験装置１０では、図４に示すように、まず、供試車両１６が、埃循環室１２に設置される(ステップＳ１)。次に、コントローラ４２は、実走行時の埃立ち状態の計測により得られ記憶部２２に記憶されている埃供給条件（前記風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ、粒径データ２１ｃ及び時間データ２１ｄ）を記憶部２２から読み出す(ステップＳ２)。

ステップＳ２に続くステップＳ３では、埃供給条件（前記風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ、粒径データ２１ｃ及び時間データ２１ｄ）に従い、軸流ファン１７の回転数、埃供給装置１４による対応する粒径の埃１３の選択、及びその供給量について制御し、埃１３を供試車両１６に吹き送る（吹き送り工程）。ステップＳ３では、埃供給装置１４からの埃１３の供給を回転軸３２が受けて、この埃１３を回転軸３２の一端側３７から吐出し（回転軸通過工程）、吐出された埃１３を羽根部３１が攪拌つつ、第１整流板２５を通して供試車両１６側に送り、さらに、軸流ファン１７の送風により供試車両１６を通過してくる埃１３を含む空気について埃循環路１９を通して軸流ファン１７側に戻し、ひいては埃循環室１２内において埃１３及び空気を循環させる（循環工程）ようにしている。ステップＳ３の詳細内容については、図５に基づいて後述する。

次に、ステップＳ３の供試車両１６に対する埃１３の供給が全ての埃供給条件を満たして行われたかの判定を行い、全ての埃供給条件を満たしていると判定した場合、軸流ファン１７及び埃供給装置１４の運転を停止して供試車両１６に対する埃１３の供給を終了する(ステップＳ４)。これに続くステップＳ５では、車両の多塵路走行に関する性能（エンジンルーム１６ｂ及び車室１６ｅ内の防塵性能）を確認する(ステップＳ５)。ステップＳ５では、供試車両１６のエンジンルーム１６ｂに配置されたエアクリーナ１６ｄのフィルタ１６ｃを外し、フィルタ１６ｃから粉塵を落として重量計測を行い、エンジンルーム１６ｂの防塵性能を確認したり、車室１６ｅ内に設置された埃濃度計やカメラ撮影等による撮像データを得て、車室１６ｅの防塵性能を確認したりする。

前記ステップＳ３では、図５に示すように、軸流ファン１７の回転(ステップＳ１１)、埃供給装置１４による埃１３の供給(ステップＳ１２)が順次行われる。次に、埃１３の濃度が埃供給条件の埃濃度データ２１ｂに適合しているか否かの判定が行われる(ステップＳ１３)。ステップＳ１３でＮｏと判定すると、前記ステップＳ１２に戻る。ステップＳ１３でＹｅｓと判定すると、時間（以下、所定条件継続時間という。）の計測を開始する(ステップＳ１４)。そして、所定条件継続時間が時間データ２１ｄの値に達した（設定時間が終了したか）か否かの判定を行う(ステップＳ１５)。例えば、上述した埃１３の濃度ｎ1の状態で粒径ｋ１の埃１３を風速ｖ１で受けている場合、ステップＳ１５では所定条件継続時間が時間ｔ１（時間データ２１ｄ）に達したか否かの判定が行われる。

ステップＳ１５でＮｏと判定すると再度、このステップＳ１５の処理を行う。ステップＳ１５でＹｅｓと判定すると、条件を変更し(ステップＳ１６)、ステップＳ１１に戻る。例えば、上述の例でステップＳ１５でＹｅｓ〔すなわち、所定条件継続時間が時間ｔ１（時間データ２１ｄ）に達した〕と判定すると、ステップＳ１６では、「埃１３の濃度ｎ１、粒径ｋ１、風速ｖ１、時間ｔ１」の条件を、「埃１３の濃度ｎ２、粒径ｋ２、風速ｖ２の状態が、時間ｔ２」の条件に変更する。

本実施の形態によれば、コントローラ４２が予め定められた埃供給条件（風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ、粒径データ２１ｃ及び時間データ２１ｄ）に基づいて軸流ファン１７及び埃供給装置１４を制御して、軸流ファン１７の回転軸３２から第１整流板２５を通して供試車両１６に埃１３を供給するので、埃循環室１２内において多塵路走行環境が再現される。そして、多塵路走行環境の再現を、テストコース実走行防塵性能試験によらずに果しているので、路面コンディションやドライバ−の運転操作バラツキが排除され、多塵路走行環境の再現性が向上し、テストコース実走行防塵性能試験で起こり得る複数回にわたる試験の繰り返しを回避でき、ひいては製品開発のスピードアップを図ることができる。また、天候などに影響されずに、多塵路走行環境の再現を行えるので、天候不良によって当初試験計画の変更を招くことがない。

ところで、図３（Ｂ）に示すように、ファン５０の流速分布はファン５０の中心から外側に向うほど速くなる（圧力が低くなる）ため、ファン５０の外側から埃１３を供給すると、攪拌速度が遅くなり、埃１３を均一に送ることが難しい。これに対して、本実施の形態では、軸流ファン１７は、図３（Ａ）に示すように、羽根部３１の中心部に配置される回転軸３２の一端側３７から埃１３を吐出するので、埃１３の攪拌速度を早めることができ、早い段階で埃１３の均一化を図ることができる。

また、供試車両１６への埃１３の供給は、第１整流板２５を通して行うので、供試車両１６に対して埃１３を効率良く供給でき、その分、試験時間の短縮を図ることができる。
さらに、多塵路走行環境の再現を埃循環室１２で行うので、走行時の振動が排除され、カメラ撮影などが容易となり、エンジンルーム１６ｂや車室１６ｅ内への埃１３の侵入経路の解析がしやすくなる。また、撮像データの信頼性も向上する。

上記実施の形態では、記憶部２２に予め記憶される埃供給条件（風速データ２１ａ、埃濃度データ２１ｂ、粒径データ２１ｃ及び時間データ２１ｄ）について、車両を実際に走行して得るようにしているが、これに代えて埃供給条件について机上計算により得るようにしてもよい。

上記実施の形態では、回転軸３２を羽根部３１に挿通する場合、回転軸３２の一端側３７の端面３７ａをハブ第１端面３６ａに一致させて行う場合を例にしたが、これに代えて、埃１３の攪拌性を大きく低下させない範囲で、一端側３７の端面３７ａがハブ第１端面３６ａから若干突出するようにして行ってもよい。

本発明の一実施の形態に係る防塵試験装置を示し、（Ａ）はその装置を模式的に示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）のコントローラが出力する制御信号の一例を示す波形図である。 図１の軸流ファンを示す断面図である。 図１の軸流ファン及び従来のファンの埃の攪拌性を対比して示し、（Ａ）は図１の軸流ファンによる埃の攪拌の様子、（Ｂ）は従来のファンによる埃の攪拌の様子を示す図である。 図１の防塵試験装置の作用を示すフローチャートである。 図４のステップＳ３の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１２…埃循環室（試験室）、１４…埃供給装置、１６…供試車両、１７…軸流ファン（送風装置）、１９…埃循環路、４２…コントローラ（制御手段）。

Claims (8)

1. 試験室内に配置されて埃供給装置からの埃を供試車両に吹き送る送風装置と、
   前記試験室内に配置され、前記供試車両を間にして前記送風装置と対向する領域に臨んで一端側が開口し他端側が前記送風装置の近傍で開口し、埃を含む空気を一端側から他端側に案内する埃循環路と、
   予め定められた埃供給条件に基づいて前記埃供給装置及び前記送風装置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする防塵試験装置。
2. 前記送風装置は、軸流ファンであり、該軸流ファンは、羽根部の中心部に挿通される筒状の回転軸を有し、該回転軸は、前記埃供給装置から供給された埃を吐出することを特徴とする請求項１に記載の防塵試験装置。
3. 前記埃供給条件は、風速、埃濃度及び埃の粒径に関するデータを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の防塵試験装置。
4. 前記埃供給条件は、車両の実走行時の埃立ち状態に基づいて定められることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の防塵試験装置。
5. 予め定められた埃供給条件に基づいて埃供給装置及び送風装置を制御して埃供給装置からの埃を供試車両に吹き送る吹き送り工程と、供試車両を介して送風装置と対向する領域に達した埃を空気と共に、前記送風装置の近傍に戻して、埃及び空気を循環させる循環工程と、を有することを特徴とする防塵試験方法。
6. 前記送風装置は、軸流ファンであり、該軸流ファンは、羽根部の中心部に挿通される筒状の回転軸を有し、前記埃供給装置から供給された埃を回転軸が受けて該埃を吐出する回転軸通過工程を有することを特徴とする請求項５に記載の防塵試験方法。
7. 前記埃供給条件は、風速、埃濃度及び埃の粒径に関するデータを含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の防塵試験方法。
8. 前記埃供給条件は、車両の実走行時の埃立ち状態に基づいて定められることを特徴とする請求項５から７までのいずれかに記載の防塵試験方法。
   
   

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