JP2007178139A

JP2007178139A - 透気度試験機

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Publication number: JP2007178139A
Application number: JP2005373766A
Authority: JP
Inventors: Susumu Yoshida; 進吉田
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Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP4809674B2

Abstract

【課題】本発明の課題は、試験片を傷めること無く、空気漏れを防止して、正確な透気度を測定する試験機を提供する。
【解決手段】試験片１に試験空気を供給する試験空気圧室２７の外周を、シール圧室３５で囲む構成とした。シール圧室３５の圧力を試験空気圧室２７と同程度に設定することにより、横漏れが防止できる。また、試験片１の試験空気下流側に撓み防止板３を配置することにより、試験片１の撓みを防止できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、シート状の試験片の、通気性を測定する試験機に関する。具体的には、衣類の布地の通気度、布団や毛布の生地の通気度、各種フィルターの紙や不織布の通気度を定量的に測定する透気度試験機装置に関する。

従来の通気度（透気度）試験法としては、ＪＩＳＰ８１１７に規定されたものが知られている。ＪＩＳＰ８１１７に規定された試験法は、ガーレー試験機法の規格であり、図９（ａ）に示すように内部に油６３が貯められた外筒６１に中空の内筒６２を挿入する。内筒６２の上部に６４２ｍｍ^２の試験片６４を装着し、試験片６４を空気１００ｍｌが通過する時間（ｓ）を測定する。また、図９（ｂ）に示すように内筒６２の中に第２内筒６７を挿入し、その下部に試験片６４を装着するタイプの試験機も知られている。

一方、特許文献１には、シート材にエアを吹き付け、シート材を透過して噴出するエアの背圧を測定することにより、インラインでシート材全長にわたって透気度を測定できる測定装置が開示されている。
特開平１１−３７９１８号公報

ＪＩＳＰ８１１７に規定された試験機では、試験片６４は一対の締付板（クランプ）６６の間に挟まれ、一対の締付板６６をネジで締め付けることにより固定される（図９（ａ）、（ｂ）参照）。締付板６６と試験片６４との間には、ガスケット６５が配置される。このとき、締め付けネジを均等に締めなければ、空気漏れ（横漏れ）を生じる。また、締め付け強度は、弱すぎると空気漏れを生じ、硬すぎるとガスケット６５に変形を来たすため、ＪＩＳ規格は、同じ試験片で繰り返し試験する場合、ガスケットを交換することをわざわざ規定している。

また、試験片６４の素材、構造によっては、試験片６４の変形や破壊が生じ、再試験ができないうえ、商品としても使えない。また、試験片６４の素材や構造によっては、試験片６４の試験空気圧による撓みが大きく、試験片６４の通気有効面積が一定せず、正確な試験結果が得難い。さらに、試験片に撓みが発生した場合、安定した試験圧に達するまでに、時間が多く掛かり能率が悪い。また、繰り返し試験をしても、データが一定せず、再現性もよくなかった

以上のように、ＪＩＳＰ８１１７に規定されたガーレー法の試験機で透気度を測定した場合、試験結果には、ガスケット部からの横漏れによる測定誤差や、試験片の撓みによる誤差が含まれることがあった。また、試験機も大型で重く、一回の試験に要する時間が多く掛かり、能率が悪かった。

一方、特許文献１に記載の測定方法は、噴出したエアの背圧を測定する方法であるため、測定原理がガーレー法とは異なっており、ＪＩＳＰ８１１７に準じた測定ができない。

本発明の目的は、上記問題点を克服し、小型軽量で、より正確な試験結果を、能率良く得られる試験機を提供することにある

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様では、以下のような試験機が提供される。すなわち、第１のクランプと第２のクランプとの間に挟持した試験片を透過する空気流量を計測する試験機であって、第１のクランプには、試験片を挟持する面に開口を有する試験空気圧室と、試験空気圧室の開口を取り囲むように開口を有するシール圧室とが備えられている。

シール圧室の圧力は、試験空気圧室と同じ圧力に設定することができる。

第２のクランプには、対向面の試験空気圧室と向かい合う位置に開口を有する試験空気排気室と、シール圧室の開口と対向する位置に開口を有するシール室排気室とを備えることが可能である。

第２のクランプには、試験空気排気室の開口を覆うように、通気性のある部材を配置することが可能である。

また、本発明の第２の態様としては、第１のクランプと第２のクランプとの間に挟持した試験片を透過する空気流量を計測する試験機であって、
試験片の下流側には、試験片の撓みを防止するために、通気性のある部材が配置されている透気度試験機が提供される。

また、本発明の第３の態様としては、第１のクランプと第２のクランプの対向面に挟持した試験片を透過する空気流量を計測する試験機であって、第１のクランプは、挟持面に開口を有する試験空気圧室を備え、試験空気圧室には、試験空気圧室に所定圧の空気を供給する供給路と、供給初期の圧力上昇を促進する補助空気流路とが接続されている透気度試験機が提供される。

本発明の第１の態様によれば、試験片のシール部の内外空気圧を同圧に保ち、弱いクランプ力でも、シール部からの試験空気漏れを防止することができる。

本発明の第２の態様によれば、通気性を損なうことなく、試験片の試験空気による変形を防止することができる。これにより、変形し易い試験片であっても、通気面積が変化する事が無く、正確に試験することができる。

また、本発明の第３の態様によれば、毎回の試験工程初期の試験圧に達する迄の時間を短縮でき、試験能率を向上させる事ができる。

本発明の第１、第２、第３の各態様を組み合わせて実施すれば、各効果が相乗的に発揮され、それだけ、試験精度、能率とも向上し、試験機も小型軽量化が図れるうえに、試験片を傷めずに試験ができる。

本発明の透気度試験機について図面を用いて説明する。
本発明の実施形態である透気度試験機について、その正面図を図１に、側面図を図２に、試験機全体の構成を図３に、締付板（クランプ）４、５のクランプ時の断面図を図４に、クランプの開放時の断面図を図５に、シール部拡大断面図を図６に、図５のＡ矢視図を図７に、図５のＢ矢視図を図８にそれぞれ示す。

なお、図１〜図８において、１０は透気度試験機本体、４および５はクランプ、６はクランプシリンダ、１は試験片（被検体）、３は撓み防止板である。

本実施の形態の試験機は、試験片（被検体）１の一方の面に一定の空気圧（試験圧力）をかけて、試験片を通過する空気の流量を計測するものである。

下部クランプ４は、図３〜図５および図８のように、試験空気入り口２６と、その内部に設けられた試験空気流路２０２とを有し、図１および図２のように試験機本体１０に固定されている。上クランプ５は、図１および図２のように下クランプ４の上方にクランプシリンダ６によって支持され、クランプシリンダ６の動作によって下クランプ４に押し付けられ、これにより試験片１をクランプ４、５間に挟む。

下クランプ４の中央には、図３〜図５および図８のように、浅い円筒と円錐を連結した形状の試験空気圧室２７が設けられている。試験圧室２７の中央部には、試験空気流路２０２が接続され、試験空気の供給を受ける。一方、上クランプの中央には、図４、図５および図７に示したように、試験空気圧室２７とほぼ対称な形状の排気室２８が設けられている。排気室２８には、排気流路２０１が接続され、大気に通じている。

下クランプ４上面の試験空気圧室２７の外縁部と、上クランプ５下面の排気室２８の外縁部は、試験片１を間に挟み込んだ状態でクランプ６により押圧され、試験空気圧室２７の空気が外周側に漏れること（横漏れ）を防止するシール面となっている。シール面は、図６および図８のようにガスケット２ａが配置されたリング状の内側シール面１３０と、ガスケット２ｂが配置された外側シール面１３１とに分離され、その間には、下クランプ４にリング状の溝型のシール圧室３５が形成され、上クランプ５には対称な形状の排気室３６が形成されている。シール圧室３５は、下クランプ４の側面にシール空気入り口３４を有している。排気室３６は、上クランプの上面に排気口３６ａを有している。

ガスケット２ａ，２ｂは、弾力性と気密性を有しており、試験片１の強度及び試験圧力（Ｐｍ）によって、その材質や硬度が設定されている。ただし、後述するように本実施の形態では、横漏れが生じにくい構成であるため、ガスケット２ａ、２ｂを省略することもできる。

下部クランプ４の試験空気入り口２６には、図３のように圧縮空気供給源２０からの高圧空気が、調圧器２１により試験片１の材質や構造により予め定められた所定の試験圧力Ｐｍに調整された後、流量検出器２２を経て供給される。試験空気入り口２６に供給された空気は、流路２０２を経て試験空気圧室２７を所定の圧力Ｐｍで満たす。

一方、下クランプ４のシール圧室３５のシール空気入り口３４には、試験空気供給源２０とは別の独立した空気供給源３０からの空気が、シール圧調圧器３１およびシール圧センサー３２を介して供給される。シール圧センサー３２には、表示器３３が接続され、検出圧力を表示する。シール圧室３５内の圧力を直接取出す管路を別途設け、シール圧力センサーを取付けてより精度を上げても良い。（図示省略）。

下部クランプ４には前記試験空気圧室内圧力（Ｐｍ）を直接検出するための圧力検出装置（図示省略）を接続する圧力取出し口４０があり、管路４０１を経て、試験空気圧力室２７に設けられた開口４０２に通じている。

また、本実施の形態では、図３〜図６および図８に示したように、下クランプ４の試験空気圧室２７の上部開口と、上クランプ４の排気室２８の下部開口とにそれぞれ円板状の撓み防止板３がそれぞれ取り付けられている。撓み防止板３は、剛性が高く、通気性の良い材料で形成されている。例えば、細く、硬い金属線で編んだ金網や、多くの小孔を密に開けた硬い金属板や樹脂板を用いることができる。撓み防止板３の厚さは、図６に示したように、試験空気圧室２７および排気室２８の円筒部の深さよりも薄く設定されている。

従来のように撓み防止板３が配置されていない構成では、試験片１が変形し易い素材や構造、極度に薄く伸び易い素材（以下弱い素材と言う）の場合、試験空気の透過抵抗により、試験片が撓んだり膨らんだりして、例えば図４、図５の曲線１ａで示した形状のようになり、上部クランプの排気室２８の上面に接触して、試験片の有効通気面積が損なわれることがあった。このような場合には、本来守られるべき、試験片の通気面積が様々に変化して、正確な測定結果が得られない。本実施の形態では、撓み防止板３を配置したことにより、試験片１が、前記２枚の撓み防止板３の間に挟まれた状態でクランプ４、５により固定されるために、試験片１が弱い素材であっても、前記撓み防止板３が試験中の試験片１の変形を阻止して、正確に通気面積を維持して透気度試験が実施できる。

なお、ここでは、撓み防止板３を２枚配置しているが、排気室２８側に１枚配置した構成にすることも可能であり、この場合も上記効果は得られる。また、変形にしにくい試料片１の場合には、撓み防止板３を配置しない構成にすることも可能である。

次に、本実施の形態の透気度試験機を用いて、試験片１の透気度試験を行う動作について説明する。
先ずシステム全体の電源スイッチ（図示省略）を入れ、圧縮空気供給源２０を駆動する。

次に、図５のように開放されたクランプ４，５間に、下部クランプの上に試験片１を配置する。この時試験片が非常に薄く破れ易い場合、あるいは積層構造であって強く圧迫すると、内部構造が破壊するような場合は、内側シール面１３０、及び外側シール面１３１と、試験片１との間に柔らかなゴム等のガスケット２ａ、２ｂを挟むことができる。試験片１が撓みにくい素材の場合は、ガスケットを省略しても良い。

次に始動スイッチ（図示省略）を入れると、クランプシリンダ６が上クランプ５を下降させ、試験片１に合わせて予め設定したシリンダー圧力で、下クランプ４との間に試験片１を挟んで保持する（図３、図４）。シリンダー６のセンサー（図示せず）は、シリンダー圧力が所定圧力になったことを感知する。

続いて、図３のように、下クランプ４内の試験空気圧室２７に、圧縮空気供給源２０から調圧器２１で一定の試験圧力に保たれた試験空気が、空気流量検出器２２を介して供給される。供給された試験空気圧室２７の試験空気は、試験空気圧室内の試験片１を透過して上クランプ５内の排気室２８に流れ、排気口２８ａから大気に流れ出る。

同時に、シール圧室３５には、調圧器３１において試験空気圧と同圧力に調整されたシール空気が、独立した圧縮空気供給源３０から供給される。供給された空気は、シール圧室３５上の試験片１を透過してシール圧排気室３６に流れ、排気口３６ａから大気へ排気される。

このように、試験空気圧室２７の試験空気圧は、内側シール面１３０を挟んでその外側に位置するシール圧室３５のシール空気圧と同圧に設定されているので、ガスケット２ａの有無にかかわらず、試験空気もシール空気もシール面１３０を横方向に流れない。即ち、強いクランプ圧力を掛けなくても、試験空気の横漏れが生じにくい。よって、試験空気圧室２７の空気は、その全量が試験空気圧室２７と排気室２８との間の試験片１を通過する。

この状態下で試験片１を透過して流れる試験空気の流量（ガーレー秒数）を流量検出器２２が検出し、同時に次の試験まで保持する。この値は電気信号（電圧）に変換され、通気量計２３に表示される。

通気量と試験空気圧力が計測されると、クランプシリンダ６が上昇して上下のクランプ４，５が離れ、１回の試験工程が完了し、試験片１を取り出すことができる。なお、この時点で、再度始動スイッチを入れて同じ試験片１で、繰り返し試験を行うことも可能である。

始動スイッチを入れてからの一連の動作は、プログラム化されて、コントローラ（図示省略）により制御され、試験結果の信号は記憶装置やプリンタ（図示省略）に出力される。

本実施形態に依れば、流量計測中、試験空気圧室２７とその外周を取り囲むように配置されたシール圧室３５内の空気圧を同一圧力に保つため、試験空気圧室２７内の空気が内側シール面１３０から外側に漏れ出す、いわゆる横漏れが生じない。よって、横漏れを含まない、より正確な通気量が検出できる。

また、横漏れが生じないため、クランプ圧力は弱くても良く、試験片１やガスケット２に変形や損傷を生じさせない弾性変形範囲内の小さなクランプ圧力で試験が実施できるという効果も得られる。なお、シール圧室３５の圧力は、試験空気圧室２７と必ずしも同じ圧力でなくとも良く、大気圧以上の圧力であれば、横漏れ防止効果をえることができる。

また、撓み防止板３が配置されているため、試験片１の素材が弱く、変形を生じやすい場合や、透気度が低い場合であっても、試験片１を撓ませることなく、試験を行うことができる。よって、一定の面積の試験片１について精度良く透気度を測定することができる。

また、本実施の形態においては、図３に示したように、切換弁２２６を設けることにより、試験空気が試験空気流路２０２に充填され所定の試験空気圧まで上昇し安定するまでの充填時間を短縮することも可能である。これについてさらに説明する。

すなわち、図３の構成では、圧縮空気供給源２０と下クランプ２６の試験空気圧入り口２６との間に、流量検出器２２が存在する。微細な流量検出を可能とする流量検出器２２は、流れる空気の入口と出口の微細な圧力差を検知して、通過流量を検出する構造上、通過可能な空気流量は極めて少ない。このため、始動スイッチを入れて、試験空気が試験空気流路２０２に充填され試験空気圧まで上昇し、安定するまでの充填時間が多く掛かり、数秒を要する。

そこで、流量抵抗の大きい流量検出器２２を介さずに、調圧器２１から直接試験空気入り口２６に大量の試験圧力の空気を供給するためのバイパス３０１を設けることが可能である。バイパス３０１には、切換弁２２６と、圧力センサー２４と、検出圧力の表示器２５とを配置する。

これにより、始動スイッチを入れてから数秒間は切換弁２２６を開け、流量検出器２２を通さずに、調圧器２１から大量の試験圧空気を試験空気流路２０２内に直に供給することができる。圧力センサー２４の検出する試験空気流路２０２内の圧力が所定の試験圧力に到達したならば、切換弁２２６を閉じる。これにより、充填時間を大幅に短縮することができる。よって、短時間に試験を開始することができる。なお、切換弁２２６の動作は前述の一連の動作を制御するプログラムに加えて自動化して、試験作業能率を大幅に向上する事ができる。

なお、上述の実施の形態では、本発明の特徴であるシール圧室３５と、撓み防止板３と、バイパス３０１とを同時に備える構成について図示して説明したが、本発明はこれらの特徴部を同時に備える構成に限定されるものではなく、シール圧室３５のみ、撓み防止板３のみ、もしくはバイパス３０１のみをそれぞれ単独で試験機に備える構成にすることも可能である。この場合にも、それぞれの特徴部の効果を発揮させることができ、試験空気の横漏れ防止効果、試験片の撓み防止効果、試験空気の充填時間の短縮効果をそれぞれ発揮することができる。

本発明の実施形態である透気度試験機の正面図。本発明の実施形態である透気度試験機の側面図。本発明の実施形態の透気度試験機の全体システムを示す説明図。クランプ４、５のクランプ時の断面図。クランプ開放時の断面図。シール部拡大断面図。図５の撓み防止板３を外した状態のＡ矢視図。図５の撓み防止板３を外した状態のＢ矢視図。（ａ）および（ｂ）従来のガーレー試験機の外観図。

符号の説明

１・・・試験片（被検体）、２ａ、２ｂ・・・ガスケット、３・・・撓み防止板、４・・・下クランプ、５・・・上クランプ、６・・・クランプシリンダ、１０・・・透気度試験機本体、２０・・・圧縮空気供給源、３０・・・シール圧供給源、２３・・・通気流量計、２５・・・試験空気圧力計、３３・・・シール圧力計、３５・・・シール溝（シール圧室）、４０・・・試験圧力室圧力取出し口。

Claims

第１のクランプと第２のクランプとの間に挟持した試験片を透過する空気流量を計測する試験機であって、
前記第１のクランプは、前記試験片を挟持する面に開口を有する試験空気圧室と、前記試験空気圧室の開口を取り囲むように開口を有するシール圧室とを備えることを特徴とする透気度試験機。
請求項１に記載の透気度試験機において、前記シール圧室の圧力は、前記試験空気圧室と同じ圧力に設定されていることを特徴とする透気度試験機。
請求項１または２に記載の透気度試験機において、前記第２のクランプには、前記対向面の前記試験空気圧室と向かい合う位置に開口を有する試験空気排気室と、前記シール圧室の開口と対向する位置に開口を有するシール排気室とが備えられていることを特徴とする透気度試験機。
請求項３に記載の透気度試験機において、前記第２のクランプには、前記試験空気排気室の開口を覆うように、通気性のある部材が配置されていることを特徴とする透気度試験機。
第１のクランプと第２のクランプとの間に挟持した試験片を透過する空気流量を計測する試験機であって、
前記試験片の下流側には、前記試験片の撓みを防止するために、通気性のある部材が配置されていることを特徴とする透気度試験機。
第１のクランプと第２のクランプとの間に挟持した試験片を透過する空気流量を計測する試験機であって、前記第１のクランプは、前記挟持面に開口を有する試験空気圧室を備え、前記試験空気圧室には、試験空気圧室に所定圧の空気を供給する供給路と、供給初期の圧力上昇を促進する補助空気流路とが接続されていることを特徴とする透気度試験機。