JP4291008B2 - 化学物質放散量測定用の実験装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピー機、プリンターなどの電子機器および、燃焼器具などから放散する化学物質の量を測定する実験室を備えた化学物質放散量測定用の実験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コピー機、パソコンなど事務機器や暖房器具などから発生するオゾンやＶＯＣ（揮発性有機化合物）、ホルムアルデヒド等の化学物質が、室内の空気汚染源となっている。
ヨーロッパでは、コピー機など情報電子機器から発生する化学物質の放散量（オゾン、ＶＯＣ、粉塵）の測定方法に関する規格の策定作業が検討されている。現状では、ヨーロッパの規格（ＥＣＭＡ：Standardizing Information and Communication Systems）案において、電子機器からの化学物質放散量の測定方法の案（非特許文献１）が提案されている。
【０００３】
ここでは、実験装置の仕様として、以下の内容が記載されている。
（１）チャンバーの材質は、ＳＵＳ、ガラス、アルミニウム
（２）チャンバーの大きさは、評価対象の容積に対して１：２．５〜１：２０
（４）換気回数：０．５〜２回／時間
また、測定の方法としては、チャンバーの出口で空気を捕集して、空気に含まれる化学物質の濃度を分析し、換気量との積から放散量を求める。但し、ここでは、チャンバー構造の詳細については記載されていない。
【０００４】
コピー機から発生するＶＯＣ実験室として、ＳＵＳ製の実験室の空調機に活性炭のケミカルフィルタを装着し、清浄な空気を供給する構造が、ＥＣＭＡの規格案にも提案されている。
次に、コピー機から発生するＶＯＣ、オゾンの測定方法について説明する。
図５は、コピー機から発生するＶＯＣの発生量を計測する概念を示す。
【０００５】
コピー機から発生するＶＯＣの発生量［Ｍ=Ｃ×Ｑ（μｇ／ｈ）］は、気密性が高いラージチャンバー１に評価対象のコピー機２を設置し、ラージチャンバー１に清浄な空気を一定量供給する。ここで、チャンバー容積に対する時間当たりの清浄空気の給気量［Ｑ（ｍ3／ｈ）］を換気量と定義する。コピー機２から発生するＶＯＣやオゾンは、清浄な空気と混合されて、一箇所のチャンバー出口から排出される。この排出口３のＶＯＣおよびオゾン濃度［Ｃ（μｇ／ｍ3）］を測定することで、換気量との積から発生量を求める。但し、コピー機２を設置する前のラージチャンバー１が空の状態においての出口濃度をブランク値として、実際の発生量から差し引くものとする。
【０００６】
コピー機のＶＯＣ発生量計測に関する一連の流れを図６に示す。
コピー機は一度前室に搬入し、試験条件の温度、湿度に慣らす（エージング）（Ｓ２０〜Ｓ２２）。前室の扉を開放し、コピー機をラージチャンバー内に搬入する（Ｓ２３，Ｓ２４）。この際、前室からのＶＯＣの混入を防止することが重要である。扉を閉めてから、電源を投入し、アイドリングおよびコピー状態で、ラージチャンバー出口の空気を捕集する（Ｓ２５〜Ｓ２９）。コピーを行っている際は、熱、水分の発生もあるが、温度、湿度は一定の使用環境条件の範囲内に維持することが必要である。
【０００７】
ここで、コピー機運転時の時間経過とラージチャンバー出口のＶＯＣ、オゾンの濃度変化を図７に示す。
アイドリング時の発生量（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）は、アイドリング２の状態で捕集したＶＯＣ物質平均濃度から試験チャンバー本体のブランク値を差し引いて（１式）により算出した。
【０００８】
コピー時のEmission rateは、ＥＣＭＡの規格案にも示されているように、コピー開始から終了後、ラージチャンバーから完全に排出されるまで換気量４回／時間（ＡＣＨ）相当の時間帯（例えば、ラージチャンバーの換気量が５回／時間の条件では、４８分、１０回／時間の条件では２４分間）で捕集した平均濃度（Ｃcopy）から求めた総排出量から、コピー終了後に４ＡＣＨ相当の時間帯であるアイドリング３の状態において、アイドリングによる排出量をアイドリング２の状態と同程度と仮定し、排出量を差し引くことで（２式）より求める。
【０００９】
アイドリング時のEmission rate：Ｅidl ［μg/min］
Ｅidl＝（Ｃidl−Ｃbk）・t2 Ｑn／t2 （１式）
コピー時のEmission rate：Ｅcopy［μg/min］
Ｅcopy＝｛(Ｃcopy−Ｃbk)(t3＋t4)−(Ｃidl−Ｃbk)t4｝Ｑn／t2 （２式）
但し、式中の記号は下記の通りである。
【００１０】
Ｃbk：試験チャンバーのブランク濃度（計測機器類を含む） ［μg/m3］
Cidl：アイドリング時の平均濃度 ［μg/m3］
Ｃcopy：コピー時とアイドリング３の平均濃度 ［μg/m3］
Ｑn：試験チャンバーの換気量 ［m3/min］
ｔ2：アイドリング２の時間 ［min］
ｔ3：コピーの時間 ［min］
ｔ4：アイドリング３の時間 ［min］
次に、オゾンのEmission rateの算出方法について説明する。
【００１１】
オゾンは、コピーによる発生とともに、それ自身が分解減衰することから、最大濃度からの半減期を用いて（３式）から求めた。絶対温度は（２７３＋２５）Ｋ、大気圧は１気圧（１０１３２５Ｐａ）として算出した。
Ｅ＝Ｃmax・ｋ‘・Ｖ・Ｐ／Ｔ・Ｒ ［μg/ min］ （３式）
但し、式中の記号は下記の通りである。
【００１２】
Ｃmax：オゾン濃度の最大値［μg/ m3］
Ｖ：チャンバーの容積［m3］
Ｐ：大気圧［Ｐa］
Ｔ：絶対温度［Ｋ］
Ｒ：ガス定数（339.8）［Ｐa/K］
ｋ‘＝ln２／Ｈ‘ （４式）
Ｈ‘：オゾン最大濃度からの半減時間 ［min-1］
以上のことから、コピー機からの化学物質放散量を測定する部屋としては、以下の機能が要求される。
【００１３】
▲１▼微量な化学物質の放散量を計測するために、ラージチャンバーの換気量を多くしてはならない。
▲２▼コピー時に一定範囲内の温度・湿度環境を維持しなければならない。
▲３▼ＶＯＣを除去するケミカルフィルタの寿命を延ばす。
【特許文献１】
特開２００２−１１５８７９号公報
【非特許文献１】
ヨーロッパの規格（ＥＣＭＡ：Standardizing Information and Communication Systems）案において、提案されている電子機器からの化学物質放散量の測定方法
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
コピー機の運転時には、多くの発熱とコピー用紙からも水分が放出する。ＥＣＭＡの規格案にもあるように、化学物質の放散量を測定する際には、使用環境をある範囲の温度、湿度範囲内に維持しなければならない。このため、ラージチャンバーに供給する清浄空気は、空調機によって発熱、水分負荷を処理しなければならない。特に、この負荷が多い場合は、供給空気量（換気量）を多くする必要がある。ＥＣＭＡの規格案の基準では、換気量を０．５〜２回／時間としているが、この量では、コピー機から発生する負荷を十分に処理できず、高温、高湿の環境となってしまう。６０％以上の高湿度では、コピー機から発生するオゾンが分解して、正確な発生が求められない。逆に、換気量を多くして清浄空気の供給量を多くすると、コピー機から発生する微量な化学物質が希釈されて微量の発生に対して検出できない問題がある。
【００１５】
ＥＣＭＡの規格案にあるＴＶＯＣ（揮発性有機化合物の総量）のバックグラウンド濃度が５０μｇ／ｍ3程度では、微量の化学物質の測定は困難であり、バックグラウンド濃度が５μｇ／ｍ3以下であることが必要である。
また、図７に示すようにコピー機が運転状況の際にチャンバーの出口におけるＶＯＣとオゾン濃度が高くなる。
【００１６】
次に、従来提案されている実験室の方式を図８、図９に示す。
図８では、ラージチャンバー５が部屋６内に設置され、温湿度制御用空調機７，ケミカルフィルタ８，除塵フィルタ９，加湿器１０を備えた空調機１１が併設されている。そして、ラージチャンバー５の排出口と温湿度制御用空調機７とが連絡し、この流路１２にガスの捕集部位１３が設けてある。また、空調機１１から部屋６内に清浄空気が流路１４を介して導入されるようになっている。
【００１７】
図９では、ラージチャンバー１５に前室１６が設けられ、図８と同様に、温湿度制御用空調機７，ケミカルフィルタ８，除塵フィルタ９，加湿器１０を備えた空調機１１が併設されている。そして、ラージチャンバー１５の排出口と温湿度制御用空調機７とが連絡し、この流路１２にはガスの捕集部位１３が設けてあり、この捕集部位１３の下流側に前室１６の排気口と連絡する流路１７が連絡している。また、空調機１１からラージチャンバー１５内および前室１６内に清浄空気が流路１４，１８を介して導入されるようになっている。
【００１８】
図８、図９に示す方式では、いずれもラージチャンバー５，１５に清浄空気を供給する空調機１１が、一つの循環系において熱、水分の処理も行っている。また、ラージチャンバー５，１５の出口空気が、そのまま空調機１１に戻っている。
図８、図９に示す方式では、コピー時に出口濃度が上昇した場合、ガスを吸着するケミカルフィルタ８にかかる濃度も上昇する。一般にケミカルフィルタ８の除去率は１００％ではないため、上流濃度が上昇すると一時的にケミカルフィルタ８で処理された下流濃度も上昇する。従って、ラージチャンバー５，１５に供給される清浄な空気中に含まれるＶＯＣ濃度が安定しない。
【００１９】
なお、室内空気の化学物質汚染を極限まで抑えた環境を得ることができるクリーンルームが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図１０は、特許文献１に開示されているクリーンルームを示す。
ここに示されているクリーンルーム２０は、極微量な化学物質を分析するためのクリーンルームであり、周辺環境からの汚染による分析誤差を少なくすることを目的としている。循環空気処理ユニット２１に温湿度制御用のコイル２２，２３とガス除去用のフィルタ２４が直列に組み込まれている。また、クリーンルーム２０に対して空気の還気用シャフト２５があり、全循環風量の一部が、循環空気処理ユニット２１で処理されるようになっている。クリーンルーム２０の循環は１経路であり、汚染ガスの除去と温度、湿度の制御を同じ循環空気処理ユニット２１で行うようになっている。
【００２０】
そこで、クリーンルーム２０にコピー機を持ち込み、コピー機を運転すると、下記のような問題点がある。
ＶＯＣの濃度が上昇してガス除去用のフィルタ２４に対するＶＯＣ濃度の負荷も上昇する。また、発熱、水分の負荷も上昇するため、過大な熱および水分の負荷に対しては多くの空気循環が必要であり、循環空気処理ユニット２１の循環風量を減らすことができない。従って、循環風量が増えることで希釈され、微量の化学物質放散量を計測できない。
【００２１】
また、全量がガス除去用のフィルタ２４で除去されず、クリーンルーム２０のバックグラウンドのＶＯＣ濃度も上昇し、正確な計測ができない。
しかも、特許文献１は、微量な化学物質を分析するために必要な環境を維持するために化学物質の濃度を低減したクリーンルームであり、化学物質の放散量を測定することができない。
【００２２】
ここで、ＶＯＣの負荷を連続的に与えた場合のケミカルフィルタの除去率変化について説明する。
一般にＶＯＣの除去には、活性炭を吸着剤とするケミカルフィルタが使用される。図１１に示すように、このケミカルフィルタのＶＯＣに対する初期の除去効率は、約９９％と高いが、連続的にケミカルフィルタを使用した場合、吸着容量が少なくなり、フィルタの下流側にＶＯＣが透過し、除去率が低下する。ケミカルフィルタは除去率８０％程度まで使用するが、上流側のＶＯＣ濃度負荷が高いと、短時間で除去率が低下し破過してしまう。
【００２３】
図７に示すように、コピー機から発生するＶＯＣは、コピー時に増えており、ラージチャンバーの出口濃度は一定ではない。発生量を計測する場合、コピー機がない状況でのラージチャンバー出口濃度をブランクとして、実際にコピーしている状況の出口濃度から差し引いて補正する。
ここで、ケミカルフィルタの除去率が低下している場合に、従来の空気が１経路で循環する実験室においては、コピー時に発生するＶＯＣが、ケミカルフィルタから透過して、実際にはブランク値が上がっていることになる。このため、ラージチャンバー出口濃度もその分上昇し、発生量は実際より高めに計測されることになる。除去率が９０％まで低下したケミカルフィルタで、コピー時にラージチャンバー出口で５００μｇ／ｍ3の濃度で検出された場合、１経路の循環においては、そのままケミカルフィルタの上流に負荷がかかり、ラージチャンバーに供給される空気のＶＯＣ濃度は、５０μｇ／ｍ3と想定される。このため、信頼性の高い試験を行うためには、常に高い除去率を維持する必要があり、１枚が数十万円するケミカルフィルタを頻繁に交換しなければならないという問題が生じる。
【００２４】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、安定した条件下での化学物質の量の測定を可能とした化学物質放散量測定用の実験装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、空気導入部と空気導出部とを備え、測定対象物を収容する実験室と、前記実験室を囲繞し、前記空気導出部を介して前記実験室と連絡する計測室と、可変風量ファン、ケミカルフィルタおよび除塵用フィルタを備え、前記計測室に設けた吸気部と排気部とを介して連絡する計測室用空気浄化装置と、前記計測室用空気浄化装置とは個別に設けられ、冷却コイル、温水コイル、加湿器、ファンおよび除塵用フィルタを備え、前記計測室に設けた吸気部と排気部とを介して連絡する温湿度制御用空調機と、冷却コイル、ヒ−タ、ファン、ケミカルフィルタおよび除塵用フィルタを備え、前記実験室の空気導入部と前記計測室に設けた吸気部とを介して連絡する実験室用空調機とを備え、前記空気導出部は、前記空気導出部から排出される空気の一部を採集するための採集口を配置することができるように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の化学物質放散量測定用の実験装置において、前記実験室の前記空気導出部に、第一温度センサおよび第一湿度センサを備え、前記計測室に設けた前記実験室用空調機の吸気部に、第二温度センサおよび第二湿度センサを備え、前記第一温度センサおよび前記第一湿度センサによる計測値に基づいて前記実験室用空調機の冷却コイルおよびヒータによる恒温恒湿制御を行う第一調整部と、前記第二温度センサおよび前記第二湿度センサによる計測値に基づいて前記計測室用空気浄化装置のファンの回転数と前記温湿度制御用空調機の冷却コイルおよび温水コイルの運転制御を行う第二調整部とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る化学物質放散量測定用の実験装置を示す。本実施形態に係る実験装置５０は、空気導入部６１と空気導出部６２とを備え、コピー機（測定対象物）１２０を収容するラージチャンバー（実験室）６０と、ラージチャンバー（実験室）６０を囲繞する計測室７０と、計測室７０に設けた吸気部８１と排気部８２とを介して連絡する計測室用空気浄化装置８０と、計測室に設けた吸気部９１と排気部９２とを介して連絡する温湿度制御用空調機９０と、ラージチャンバー（実験室）６０の空気導入部６１と計測室７０に設けた吸気部１０１とを介して連絡する実験室用空調機１００とを備えている。
【００２８】
ラージチャンバー（実験室）６０は、天井側にパンチングパネル６３を設け、空気導入部６１からの給気をパンチングパネル６３により均一に吹き下ろすことができるようにしてある。
ラージチャンバー（実験室）６０は、事務機器や家具などを持ち込み、発生負荷を評価できるようになっている。そのサイズは、例えば、１５００ｍｍ（Ｗ）×１５００ｍｍ（Ｄ）×２８９０ｍｍ（Ｈ）、容積６．５ｍ3としてある。
【００２９】
ラージチャンバー（実験室）６０は、化学物質の放散および吸着の少ないＳＵＳ製の断熱パネルを、ＴＶＯＣの放散量を０．０４ｍｌ／ｇ・ｈ以下に低減した変性シリコン製のシール材で接合して構成されている。ステンレス製の扉周りは、ＥＰＤＭ（エチレン プロピレン ジエン ゴム）またはウレタン製のパッキン材を用いたエアタイト式として、漏気量が１％以下となる気密構造としてある。なお、ラージチャンバー（実験室）６０には、コピー機搬入時に着脱可能な扉のカマチ（図示せず）が設けてある。
【００３０】
ラージチャンバー（実験室）６０の空気導出部６２には、真空ポンプ７１に連絡する採集口７２が配され、空気導出部６２から排出される空気の一部を真空ポンプ７１を用いて一定量吸引し、活性炭またはポリマービーズの捕集剤にＶＯＣ成分を吸着させるようになっている。捕集したＶＯＣは、溶媒抽出または加熱脱離されて、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）またはガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）で定量分析される。
【００３１】
計測室７０のサイズは、例えば、６０００ｍｍ（Ｗ）×４２００ｍｍ（Ｄ）×３０００ｍｍ（Ｈ）、床面積約２５ｍ2、容積約７６ｍ3としてある。
計測室７０の内装材は、揮発性有機化合物の発生を抑えるため、壁面および天井面はステンレス鋼板、ウレタン樹脂焼き付け鋼板または、ガラス面として、接合部にはＶＯＣの発生が０．０４ｎｇ／ｍｌ・ｈ以下のシリコンまたは、変成シリコンのシール材を用いて気密性を確保し、床面もＶＯＣの放散が少ないステンレス鋼板またはオレフィン樹脂のシート材を溶接した構造としてある。
【００３２】
計測室用空気浄化装置８０は、インバータ制御されるファン８３、ケミカルフィルタ８４および除塵用フィルタ８５を備え、計測室７０に設けた吸気部８１と連絡する流路８６と、排気部８２と連絡する流路８７とを備えている。
ケミカルフィルタ８４は、ＮＯＸ（窒素酸化物）とＳＯＸ（硫黄酸化物）およびオゾンなどの大気汚染に対して、活性アルミナにＫＭｎＯ4を担持し浄化剤と活性炭にＫ2ＣＯ3とＫＩＯ3を担持した浄化剤を混合したもので構成された浄化剤を備え、また、室内から発生するＶＯＣおよびホルムアルデヒド、オゾンを除去するための活性アルミナに過マンガンソーダを担持させた浄化剤と活性炭にＫ2ＣＯ3とＫＩＯ3を担持した浄化剤を混合させた浄化剤を備えている。
【００３３】
除塵用フィルタ８５としては、ＶＯＣの発生が２５μｇ／ｈ以下の除塵用中性能フィルタを設置している。
ファン８３の処理風量は最大８００ｍ3／ｈであり、計測室７０の容積で除した換気回数は最大約１０回／時間である。ファン８３の処理風量はインバータにより可変制御できる。また、大気汚染の状況によって、ケミカルフィルタ８４の浄化剤の種類を変更することも可能である。
【００３４】
計測室用空気浄化装置８０から出た空気は、計測室７０内からの返り空気とともに計測室用空気浄化装置８０に導入される。
温湿度制御用空調機９０は、冷却コイル９３、温水コイル９４、加湿器９５、ファン９６および除塵用フィルタ９７を備え、計測室７０に設けた吸気部９１と連絡する流路９８と、排気部９２と連絡する流路９９とを備えている。温湿度制御用空調機９０は、計測室７０内を温度２３±２℃、相対湿度５０％±１０％に制御することができる。
【００３５】
実験室用空調機１００は、熱交換コイル１０２、ヒ−タ１０３、ファン１０４、ＶＯＣおよびオゾン、ホルムアルデヒドを除去する活性炭を備えたケミカルフィルタ１０５および除塵用フィルタ（ＨＥＰＡ）１０６を備えている。
実験室用空調機１００は、機体がＶＯＣの放散が少ないステンレスまたはガルバニウム鋼板、ウレタン樹脂焼き付け塗装などで構成されている。
【００３６】
熱交換コイル１０２は、顕熱処理として銅管とフィンとで構成されている。
ファン１０４は、密閉式のモータにアルミ製のファンを備えている。
ＶＯＣおよびオゾン、ホルムアルデヒドを除去する活性炭を備えたケミカルフィルタ１０５は、処理風量に対してフィルタ面で０．５ｍ／ｓ以下となるような量で設置されている。
【００３７】
ＶＯＣおよびオゾン、ホルムアルデヒドを除去する活性炭またはケミカルフィルタ１０５の下流に配置される除塵用フィルタ（ＨＥＰＡ）１０６は、ＴＶＯＣの放散量が２５μｇ／ｈ以下としてある。
空気導入部６１と連絡するダクト１０７は、ステンレンスまたはアルミニウムで構成されている。
【００３８】
実験室用空調機１００は、ラージチャンバー（実験室）６０内にダクト１０７を通じてＶＯＣの濃度が、１μｇ／ｍ3以下となる清浄な空気を供給することができる。
実験室用空調機１００による処理風量は１３〜６５ｍ3／ｈであり、ラージチャンバー（実験室）６０の容積で除した換気回数は約２〜１０回／時間である。処理風量はインバータにより可変制御できる。
【００３９】
ラージチャンバー（実験室）６０の空気導出部６２に備えた温度センサＴ１および湿度センサＨ１には、実験室用空調機１００の熱交換コイル１０２とヒータ１０３による恒温恒湿制御を行う調節器１１０，１１１が連絡している。調節器１１０は熱交換コイル１０２へ送られる冷却水の流量を調節する三方弁１１５の開度を制御する。調節器１１１はヒ−タ１０３のオン−オフを制御する。また、温度センサＴ１および湿度センサＨ１には、ファン１０４の処理風量をインバータ制御する調節器１１４が連絡している。
【００４０】
実験室用空調機１００の吸気管路１０８に備えた温度センサＴ２および湿度センサＨ２には、温湿度制御用空調機９０の冷却コイル９３の三方弁１１６の開度、温水コイル９４の三方弁１１７の開度および加湿器９５の弁１１８の開度を制御する調節部１１３とが連絡している。
次に、本実施形態に係る実験装置５０の作用を説明する。
【００４１】
本実施形態に係る実験装置５０は、計測室７０内にラージチャンバー（実験室）６０を置く構成として、化学物質の除去機能を有するケミカルフィルタ１０５を設置した実験室用空調機１００により清浄な環境を確保し、扉の開閉時の汚染を防止することができる。
実験室用空調機１００は化学物質およびオゾンを除去する機能を有するケミカルフィルタ１０５で清浄な空気を供給する。また、換気量を５〜１０回／時間とし、熱交換コイル１０２でコピー機１２０からの発熱と水分発生の処理を行い、コピー時においても、一定の温湿度環境を維持する。
【００４２】
コピー時には、図２に示すように、定着の際の熱と紙から水分が発生する。また、ＶＯＣやオゾンもコピー開始とともに発生量が増加する。実験室用空調機１００は、ＶＯＣのサンプリングのために、換気風量を抑えることが必要であることから、ラージチャンバー（実験室）６０から一度計測室７０に排出された熱と水分を、計測室用の温湿度制御用空調機９０を単独に設けて処理を行うことで、ラージチャンバー（実験室）６０で処理する負荷を低減することとした。また、計測室７０にも計測室用空気浄化装置８０を単独に設置することで、コピー時にラージチャンバー（実験室）６０の導出口６２のＶＯＣ濃度が上昇してもラージチャンバー（実験室）６０には常に低いＶＯＣ濃度で安定した清浄な空気が供給される。
【００４３】
計測室用空気浄化装置８０と温湿度制御用空調機９０とは、コピー機から排出される負荷によって制御される。
図４にその制御フローを示す。
実験室用空調機１００は、導出口６２の制御用温度センサＴ１および湿度センサＨ１によって、熱交換コイル１０２の三方弁１１５開度による過冷却とヒータ１０３加熱によるレヒートによる恒温恒湿制御とする（Ｓ１〜Ｓ４）。ただし、省エネの観点から、冷却負荷に応じて蒸発温度を自動バルブにて、０〜１００％までの冷却比例制御とし、加熱はヒータ１０３により比例制御を行うことも可能である。冷却と加熱をそれぞれ単独に比例制御とすることで、余分な冷却と加熱がなくなる。
【００４４】
実験室用空調機１００は、測定時に必要な設定温度範囲内（２１〜２５℃）で機器に発熱を許容できる。また、ラージチャンバー（実験室）６０の導出口６２から排出される発熱は、計測室７０の温湿度制御用空調機９０で処理される。この場合、実験室用空調機１００の吸気管路１０８に設置された温度センサＴ２と湿度センサＨ２からの出力により調節器１１３が冷却コイル９３の三方弁１１６開度による過冷却、温水コイル１１７の三方弁１１７開度によるレヒートを制御し、実験室用空調機１００の熱、水分負担を低減する（Ｓ５〜Ｓ９）。
【００４５】
計測室７０は、断熱パネルで構成されており、熱の侵入を防ぎ、実験室用空調機１００はコピー機１２０の内部負荷のみを受け持つので、換気量の低減を図ることができる。発熱が少ないコピー機１２０を計測する場合、換気風量をインバータおよびダンパなどで、少なく設定することもできる。
また、コピー時には、図３に示すように、温度が上昇し、ＶＯＣの発生も増えることから、実験室用空調機１００の吸気管路１０８に設置した温度センサＴ２の出力を計測室用空気浄化装置８０のファン８３の回転数（インバータ）に連動させて制御する。計測室用空気浄化装置８０の処理風量を上げてＶＯＣ濃度を低減することで、実験室用空調機１００のケミカルフィルタ１０５に対する負荷を低くすることができる（Ｓ１０〜Ｓ１４）。このため、コピー運転時に排出されるＶＯＣ濃度が極めて高濃度であっても、計測室用の温湿度制御用空調機９０の換気量を上げることで、実験室用空調機１００の換気量を増やすことがないため、希釈されることなくＶＯＣの捕集が可能である。
【００４６】
また、ラージチャンバー（実験室）６０の給気は天井のパンチングパネル６３により均一に吹き下ろすことで、滞留域を減らして回収率を向上させることができる。ラージチャンバー（実験室）６０の排出空気を一つの導出口６２から計測室７０側へ排出することで、ラージチャンバー（実験室）６０内を正圧に確保し、計測室７０からラージチャンバー（実験室）６０内に汚染物が侵入することを防いでいる。
【００４７】
なお、計測室７０に排気を設けてＶＯＣを室外へ排出することで、前室のＶＯＣの負荷を低減することが可能である。この場合、導入する外気も前室と同様にケミカルフィルタで処理することが必要である。また、前室を外部に対して正圧にすることで、実験室外部からの化学物質の防止が可能である。この際、導入外気専用の空気浄化装置を設置することで、さらに安定した化学物質の低減効果が確保できる。
【００４８】
本実施形態に係る実験装置５０においては、空の状態でラージチャンバー（実験室）６０の導出口６２において実測した結果、ＴＶＯＣ濃度は、１μｇ／ｍ3以下を確保した。
本実施形態に係る実験装置５０を使って計測したコピー時のラージチャンバー（実験室）６０の導出口６２のＶＯＣ濃度は、５０〜５００μｇ／ｍ3であったが、ラージチャンバー（実験室）６０へ供給される清浄空気の濃度は、常に１μｇ／ｍ3以下で安定している。
【００４９】
この際、コピー機を運転した場合においても、温度は使用環境温度である２１〜２５℃の範囲に維持された。この場合、先に示したバックグラウンド濃度が極めて低いため、表１に示すように、微量で発生するＶＯＣでも分析に十分な濃度が確保される。
また、換気回数を５回／時間とすることで湿度が６０％以下に維持されるため、オゾンが分解されることなく正確に計測された。
【００５０】
また、負荷を低減することで高額であるケミカルフィルタの寿命を長くすることができた。
【表１】
なお、上記実施形態では、測定対象物として、コピー機について説明したが、これに限らず、パソコンなど事務機器や暖房器具などのように、稼働時にオゾンやＶＯＣ（揮発性有機化合物）、ホルムアルデヒド等の化学物質を発生するものであれば良い。
【００５１】
また、上記実施形態では、温度センサＴ１、湿度センサＨ１に連絡する調節器を調節器１１０，１１１，１１４に分けて説明したが、１つの調節器で行っても良い。同様に、温度センサＴ２、湿度センサＨ２に連絡する調節器を調節器１１２，１１３に分けて説明したが、１つの調節器で行っても良い。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、ラージチャンバー（実験室）の換気量を多くすることなく、測定対象物の稼働時に一定範囲の温度、湿度環境を維持し、かつケミカルフィルタの寿命を延ばすことが可能な化学物質放散量測定用の実験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る化学物質放散量測定用の実験装置を示す。
【図２】図１における実験室の導出口の温度・湿度・ＶＯＣ濃度の変化を示す図である。
【図３】図１における温度センサＴ２の調節器と計測室用空気浄化装置のファン回転数ｎの関係を示す図である。
【図４】図１の化学物質放散量測定用の実験装置の空調制御フローチャートである。
【図５】コピー機から発生するＶＯＣの発生量を計測する概念図である。
【図６】従来の実験装置におけるコピー機のＶＯＣ、オゾン発生量の計測のフローチャートである。
【図７】従来の実験装置におけるラージチャンバー出口のＶＯＣ、オゾン濃度の変化を示す図である。
【図８】従来の実験装置を示す図である。
【図９】従来の実験装置を示す図である。
【図１０】従来のクリーンルームを実験装置に適用した例を示す図である。
【図１１】ＶＯＣの負荷を連続的に与えた場合のケミカルフィルタの除去率変化を示す図である。
【符号の説明】
５０ 実験装置
６０ ラージチャンバー（実験室）
６１ 空気導入部
６２ 空気導出部
７０ 計測室
８０ 計測室用空気浄化装置
８１ 吸気部
８２ 排気部
８３ ファン
８４ ケミカルフィルタ
８５ 除塵用フィルタ
９０ 温湿度制御用空調機
９１ 吸気部
９２ 排気部
９３ 冷却コイル
９４ 温水コイル
９５ 加湿器
９６ ファン
９７ 除塵用フィルタ
１００ 実験室用空調機
１０１ 吸気部
１０２ 熱交換コイル
１０３ ヒ−タ
１０４ ファン
１０５ ケミカルフィルタ
１０６ 除塵用フィルタ（ＨＥＰＡ）
１０７ ダクト
１１０，１１１，１１２，１１３，１１４ 調節器
１２０ コピー機（測定対象物）
Ｔ１，Ｔ２ 温度センサ
Ｈ１，Ｈ２ 湿度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピー機、プリンターなどの電子機器および、燃焼器具などから放散する化学物質の量を測定する実験室を備えた化学物質放散量測定用の実験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コピー機、パソコンなど事務機器や暖房器具などから発生するオゾンやＶＯＣ（揮発性有機化合物）、ホルムアルデヒド等の化学物質が、室内の空気汚染源となっている。
ヨーロッパでは、コピー機など情報電子機器から発生する化学物質の放散量（オゾン、ＶＯＣ、粉塵）の測定方法に関する規格の策定作業が検討されている。現状では、ヨーロッパの規格（ＥＣＭＡ：Standardizing Information and Communication Systems）案において、電子機器からの化学物質放散量の測定方法の案（非特許文献１）が提案されている。
【０００３】
ここでは、実験装置の仕様として、以下の内容が記載されている。
（１）チャンバーの材質は、ＳＵＳ、ガラス、アルミニウム
（２）チャンバーの大きさは、評価対象の容積に対して１：２．５〜１：２０
また、測定の方法としては、チャンバーの出口で空気を捕集して、空気に含まれる化学物質の濃度を分析し、換気量との積から放散量を求める。但し、ここでは、チャンバー構造の詳細については記載されていない。
【０００４】
コピー機から発生するＶＯＣ実験室として、ＳＵＳ製の実験室の空調機に活性炭のケミカルフィルタを装着し、清浄な空気を供給する構造が、ＥＣＭＡの規格案にも提案されている。
次に、コピー機から発生するＶＯＣ、オゾンの測定方法について説明する。
図５は、コピー機から発生するＶＯＣの発生量を計測する概念を示す。
【０００５】
コピー機から発生するＶＯＣの発生量［Ｍ=Ｃ×Ｑ（μｇ／ｈ）］は、気密性が高いラージチャンバー１に評価対象のコピー機２を設置し、ラージチャンバー１に清浄な空気を一定量供給する。ここで、チャンバー容積に対する時間当たりの清浄空気の給気量［Ｑ（ｍ3／ｈ）］を換気量と定義する。コピー機２から発生するＶＯＣやオゾンは、清浄な空気と混合されて、一箇所のチャンバー出口から排出される。この排出口３のＶＯＣおよびオゾン濃度［Ｃ（μｇ／ｍ3）］を測定することで、換気量との積から発生量を求める。但し、コピー機２を設置する前のラージチャンバー１が空の状態においての出口濃度をブランク値として、実際の発生量から差し引くものとする。
【０００６】
コピー機のＶＯＣ発生量計測に関する一連の流れを図６に示す。
コピー機は一度前室に搬入し、試験条件の温度、湿度に慣らす（エージング）（Ｓ２０〜Ｓ２２）。前室の扉を開放し、コピー機をラージチャンバー内に搬入する（Ｓ２３，Ｓ２４）。この際、前室からのＶＯＣの混入を防止することが重要である。扉を閉めてから、電源を投入し、アイドリングおよびコピー状態で、ラージチャンバー出口の空気を捕集する（Ｓ２５〜Ｓ２９）。コピーを行っている際は、熱、水分の発生もあるが、温度、湿度は一定の使用環境条件の範囲内に維持することが必要である。
【０００７】
ここで、コピー機運転時の時間経過とラージチャンバー出口のＶＯＣ、オゾンの濃度変化を図７に示す。
アイドリング時の発生量（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）は、アイドリング２の状態で捕集したＶＯＣ物質平均濃度から試験チャンバー本体のブランク値を差し引いて（１式）により算出した。
【０００８】
コピー時のEmission rateは、ＥＣＭＡの規格案にも示されているように、コピー開始から終了後、ラージチャンバーから完全に排出されるまで換気量４回／時間（ＡＣＨ）相当の時間帯（例えば、ラージチャンバーの換気量が５回／時間の条件では、４８分、１０回／時間の条件では２４分間）で捕集した平均濃度（Ｃcopy）から求めた総排出量から、コピー終了後に４ＡＣＨ相当の時間帯であるアイドリング３の状態において、アイドリングによる排出量をアイドリング２の状態と同程度と仮定し、排出量を差し引くことで（２式）より求める。
【０００９】
アイドリング時のEmission rate：Ｅidl ［μg/min］
Ｅidl＝（Ｃidl−Ｃbk）・t2 Ｑn／t2 （１式）
コピー時のEmission rate：Ｅcopy［μg/min］
Ｅcopy＝｛(Ｃcopy−Ｃbk)(t3＋t4)−(Ｃidl−Ｃbk)t4｝Ｑn／t2 （２式）
但し、式中の記号は下記の通りである。
【００１０】
Ｃbk：試験チャンバーのブランク濃度（計測機器類を含む） ［μg/m3］
Cidl：アイドリング時の平均濃度 ［μg/m3］
Ｃcopy：コピー時とアイドリング３の平均濃度 ［μg/m3］
Ｑn：試験チャンバーの換気量 ［m3/min］
ｔ2：アイドリング２の時間 ［min］
ｔ3：コピーの時間 ［min］
ｔ4：アイドリング３の時間 ［min］
次に、オゾンのEmission rateの算出方法について説明する。
【００１１】
オゾンは、コピーによる発生とともに、それ自身が分解減衰することから、最大濃度からの半減期を用いて（３式）から求めた。絶対温度は（２７３＋２５）Ｋ、大気圧は１気圧（１０１３２５Ｐａ）として算出した。
Ｅ＝Ｃmax・ｋ‘・Ｖ・Ｐ／Ｔ・Ｒ ［μg/ min］ （３式）
但し、式中の記号は下記の通りである。
【００１２】
Ｃmax：オゾン濃度の最大値［μg/ m3］
Ｖ：チャンバーの容積［m3］
Ｐ：大気圧［Ｐa］
Ｔ：絶対温度［Ｋ］
Ｒ：ガス定数（339.8）［Ｐa/K］
ｋ‘＝ln２／Ｈ‘ （４式）
Ｈ‘：オゾン最大濃度からの半減時間 ［min-1］
以上のことから、コピー機からの化学物質放散量を測定する部屋としては、以下の機能が要求される。
【００１３】
▲１▼微量な化学物質の放散量を計測するために、ラージチャンバーの換気量を多くしてはならない。
▲２▼コピー時に一定範囲内の温度・湿度環境を維持しなければならない。
▲３▼ＶＯＣを除去するケミカルフィルタの寿命を延ばす。
【特許文献１】
特開２００２−１１５８７９号公報
【非特許文献１】
ヨーロッパの規格（ＥＣＭＡ：Standardizing Information and Communication Systems）案において、提案されている電子機器からの化学物質放散量の測定方法
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
コピー機の運転時には、多くの発熱とコピー用紙からも水分が放出する。ＥＣＭＡの規格案にもあるように、化学物質の放散量を測定する際には、使用環境をある範囲の温度、湿度範囲内に維持しなければならない。このため、ラージチャンバーに供給する清浄空気は、空調機によって発熱、水分負荷を処理しなければならない。特に、この負荷が多い場合は、供給空気量（換気量）を多くする必要がある。ＥＣＭＡの規格案の基準では、換気量を０．５〜２回／時間としているが、この量では、コピー機から発生する負荷を十分に処理できず、高温、高湿の環境となってしまう。６０％以上の高湿度では、コピー機から発生するオゾンが分解して、正確な発生が求められない。逆に、換気量を多くして清浄空気の供給量を多くすると、コピー機から発生する微量な化学物質が希釈されて微量の発生に対して検出できない問題がある。
【００１５】
ＥＣＭＡの規格案にあるＴＶＯＣ（揮発性有機化合物の総量）のバックグラウンド濃度が５０μｇ／ｍ3程度では、微量の化学物質の測定は困難であり、バックグラウンド濃度が５μｇ／ｍ3以下であることが必要である。
また、図７に示すようにコピー機が運転状況の際にチャンバーの出口におけるＶＯＣとオゾン濃度が高くなる。
【００１６】
次に、従来提案されている実験室の方式を図８、図９に示す。
図８では、ラージチャンバー５が部屋６内に設置され、温湿度制御用空調機７，ケミカルフィルタ８，除塵フィルタ９，加湿器１０を備えた空調機１１が併設されている。そして、ラージチャンバー５の排出口と温湿度制御用空調機７とが連絡し、この流路１２にガスの捕集部位１３が設けてある。また、空調機１１から部屋６内に清浄空気が流路１４を介して導入されるようになっている。
【００１７】
図９では、ラージチャンバー１５に前室１６が設けられ、図８と同様に、温湿度制御用空調機７，ケミカルフィルタ８，除塵フィルタ９，加湿器１０を備えた空調機１１が併設されている。そして、ラージチャンバー１５の排出口と温湿度制御用空調機７とが連絡し、この流路１２にはガスの捕集部位１３が設けてあり、この捕集部位１３の下流側に前室１６の排気口と連絡する流路１７が連絡している。また、空調機１１からラージチャンバー１５内および前室１６内に清浄空気が流路１４，１８を介して導入されるようになっている。
【００１８】
図８、図９に示す方式では、いずれもラージチャンバー５，１５に清浄空気を供給する空調機１１が、一つの循環系において熱、水分の処理も行っている。また、ラージチャンバー５，１５の出口空気が、そのまま空調機１１に戻っている。
図８、図９に示す方式では、コピー時に出口濃度が上昇した場合、ガスを吸着するケミカルフィルタ８にかかる濃度も上昇する。一般にケミカルフィルタ８の除去率は１００％ではないため、上流濃度が上昇すると一時的にケミカルフィルタ８で処理された下流濃度も上昇する。従って、ラージチャンバー５，１５に供給される清浄な空気中に含まれるＶＯＣ濃度が安定しない。
【００１９】
なお、室内空気の化学物質汚染を極限まで抑えた環境を得ることができるクリーンルームが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図１０は、特許文献１に開示されているクリーンルームを示す。
ここに示されているクリーンルーム２０は、極微量な化学物質を分析するためのクリーンルームであり、周辺環境からの汚染による分析誤差を少なくすることを目的としている。循環空気処理ユニット２１に温湿度制御用のコイル２２，２３とガス除去用のフィルタ２４が直列に組み込まれている。また、クリーンルーム２０に対して空気の還気用シャフト２５があり、全循環風量の一部が、循環空気処理ユニット２１で処理されるようになっている。クリーンルーム２０の循環は１経路であり、汚染ガスの除去と温度、湿度の制御を同じ循環空気処理ユニット２１で行うようになっている。
【００２０】
そこで、クリーンルーム２０にコピー機を持ち込み、コピー機を運転すると、下記のような問題点がある。
ＶＯＣの濃度が上昇してガス除去用のフィルタ２４に対するＶＯＣ濃度の負荷も上昇する。また、発熱、水分の負荷も上昇するため、過大な熱および水分の負荷に対しては多くの空気循環が必要であり、循環空気処理ユニット２１の循環風量を減らすことができない。従って、循環風量が増えることで希釈され、微量の化学物質放散量を計測できない。
【００２１】
また、全量がガス除去用のフィルタ２４で除去されず、クリーンルーム２０のバックグラウンドのＶＯＣ濃度も上昇し、正確な計測ができない。
しかも、特許文献１は、微量な化学物質を分析するために必要な環境を維持するために化学物質の濃度を低減したクリーンルームであり、化学物質の放散量を測定することができない。
【００２２】
ここで、ＶＯＣの負荷を連続的に与えた場合のケミカルフィルタの除去率変化について説明する。
一般にＶＯＣの除去には、活性炭を吸着剤とするケミカルフィルタが使用される。図１１に示すように、このケミカルフィルタのＶＯＣに対する初期の除去効率は、約９９％と高いが、連続的にケミカルフィルタを使用した場合、吸着容量が少なくなり、フィルタの下流側にＶＯＣが透過し、除去率が低下する。ケミカルフィルタは除去率８０％程度まで使用するが、上流側のＶＯＣ濃度負荷が高いと、短時間で除去率が低下し破過してしまう。
【００２３】
図７に示すように、コピー機から発生するＶＯＣは、コピー時に増えており、ラージチャンバーの出口濃度は一定ではない。発生量を計測する場合、コピー機がない状況でのラージチャンバー出口濃度をブランクとして、実際にコピーしている状況の出口濃度から差し引いて補正する。
ここで、ケミカルフィルタの除去率が低下している場合に、従来の空気が１経路で循環する実験室においては、コピー時に発生するＶＯＣが、ケミカルフィルタから透過して、実際にはブランク値が上がっていることになる。このため、ラージチャンバー出口濃度もその分上昇し、発生量は実際より高めに計測されることになる。除去率が９０％まで低下したケミカルフィルタで、コピー時にラージチャンバー出口で５００μｇ／ｍ3の濃度で検出された場合、１経路の循環においては、そのままケミカルフィルタの上流に負荷がかかり、ラージチャンバーに供給される空気のＶＯＣ濃度は、５０μｇ／ｍ3と想定される。このため、信頼性の高い試験を行うためには、常に高い除去率を維持する必要があり、１枚が数十万円するケミカルフィルタを頻繁に交換しなければならないという問題が生じる。
【００２４】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、安定した条件下での化学物質の量の測定を可能とした化学物質放散量測定用の実験装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、空気導入部と空気導出部とを備え、測定対象物を収容する実験室と、前記実験室を囲繞し、前記空気導出部を介して前記実験室と連絡する計測室と、可変風量ファン、ケミカルフィルタおよび除塵用フィルタを備え、前記計測室に設けた吸気部と排気部とを介して連絡する計測室用空気浄化装置と、前記計測室用空気浄化装置とは個別に設けられ、冷却コイル、温水コイル、加湿器、ファンおよび除塵用フィルタを備え、前記計測室に設けた吸気部と排気部とを介して連絡する温湿度制御用空調機と、冷却コイル、ヒ−タ、ファン、ケミカルフィルタおよび除塵用フィルタを備え、前記実験室の空気導入部と前記計測室に設けた吸気部とを介して連絡する実験室用空調機とを備え、前記空気導出部は、前記空気導出部から排出される空気の一部を採集するための採集口を配置することができるように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の化学物質放散量測定用の実験装置において、前記実験室の前記空気導出部に、第一温度センサおよび第一湿度センサを備え、前記計測室に設けた前記実験室用空調機の吸気部に、第二温度センサおよび第二湿度センサを備え、前記第一温度センサおよび前記第一湿度センサによる計測値に基づいて前記実験室用空調機の冷却コイルおよびヒータによる恒温恒湿制御を行う第一調整部と、前記第二温度センサおよび前記第二湿度センサによる計測値に基づいて前記計測室用空気浄化装置のファンの回転数と前記温湿度制御用空調機の冷却コイルおよび温水コイルの運転制御を行う第二調整部とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る化学物質放散量測定用の実験装置を示す。本実施形態に係る実験装置５０は、空気導入部６１と空気導出部６２とを備え、コピー機（測定対象物）１２０を収容するラージチャンバー（実験室）６０と、ラージチャンバー（実験室）６０を囲繞する計測室７０と、計測室７０に設けた吸気部８１と排気部８２とを介して連絡する計測室用空気浄化装置８０と、計測室に設けた吸気部９１と排気部９２とを介して連絡する温湿度制御用空調機９０と、ラージチャンバー（実験室）６０の空気導入部６１と計測室７０に設けた吸気部１０１とを介して連絡する実験室用空調機１００とを備えている。
【００２８】
ラージチャンバー（実験室）６０は、天井側にパンチングパネル６３を設け、空気導入部６１からの給気をパンチングパネル６３により均一に吹き下ろすことができるようにしてある。
ラージチャンバー（実験室）６０は、事務機器や家具などを持ち込み、発生負荷を評価できるようになっている。そのサイズは、例えば、１５００ｍｍ（Ｗ）×１５００ｍｍ（Ｄ）×２８９０ｍｍ（Ｈ）、容積６．５ｍ3としてある。
【００２９】
ラージチャンバー（実験室）６０は、化学物質の放散および吸着の少ないＳＵＳ製の断熱パネルを、ＴＶＯＣの放散量を０．０４ｍｌ／ｇ・ｈ以下に低減した変性シリコン製のシール材で接合して構成されている。ステンレス製の扉周りは、ＥＰＤＭ（エチレン プロピレン ジエン ゴム）またはウレタン製のパッキン材を用いたエアタイト式として、漏気量が１％以下となる気密構造としてある。なお、ラージチャンバー（実験室）６０には、コピー機搬入時に着脱可能な扉のカマチ（図示せず）が設けてある。
【００３０】
ラージチャンバー（実験室）６０の空気導出部６２には、真空ポンプ７１に連絡する採集口７２が配され、空気導出部６２から排出される空気の一部を真空ポンプ７１を用いて一定量吸引し、活性炭またはポリマービーズの捕集剤にＶＯＣ成分を吸着させるようになっている。捕集したＶＯＣは、溶媒抽出または加熱脱離されて、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）またはガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）で定量分析される。
【００３１】
計測室７０のサイズは、例えば、６０００ｍｍ（Ｗ）×４２００ｍｍ（Ｄ）×３０００ｍｍ（Ｈ）、床面積約２５ｍ2、容積約７６ｍ3としてある。
計測室７０の内装材は、揮発性有機化合物の発生を抑えるため、壁面および天井面はステンレス鋼板、ウレタン樹脂焼き付け鋼板または、ガラス面として、接合部にはＶＯＣの発生が０．０４ｎｇ／ｍｌ・ｈ以下のシリコンまたは、変成シリコンのシール材を用いて気密性を確保し、床面もＶＯＣの放散が少ないステンレス鋼板またはオレフィン樹脂のシート材を溶接した構造としてある。
【００３２】
計測室用空気浄化装置８０は、インバータ制御されるファン８３、ケミカルフィルタ８４および除塵用フィルタ８５を備え、計測室７０に設けた吸気部８１と連絡する流路８６と、排気部８２と連絡する流路８７とを備えている。
ケミカルフィルタ８４は、ＮＯＸ（窒素酸化物）とＳＯＸ（硫黄酸化物）およびオゾンなどの大気汚染に対して、活性アルミナにＫＭｎＯ4を担持し浄化剤と活性炭にＫ2ＣＯ3とＫＩＯ3を担持した浄化剤を混合したもので構成された浄化剤を備え、また、室内から発生するＶＯＣおよびホルムアルデヒド、オゾンを除去するための活性アルミナに過マンガンソーダを担持させた浄化剤と活性炭にＫ2ＣＯ3とＫＩＯ3を担持した浄化剤を混合させた浄化剤を備えている。
【００３３】
除塵用フィルタ８５としては、ＶＯＣの発生が２５μｇ／ｈ以下の除塵用中性能フィルタを設置している。
ファン８３の処理風量は最大８００ｍ3／ｈであり、計測室７０の容積で除した換気回数は最大約１０回／時間である。ファン８３の処理風量はインバータにより可変制御できる。また、大気汚染の状況によって、ケミカルフィルタ８４の浄化剤の種類を変更することも可能である。
【００３４】
計測室用空気浄化装置８０から出た空気は、計測室７０内からの返り空気とともに計測室用空気浄化装置８０に導入される。
温湿度制御用空調機９０は、冷却コイル９３、温水コイル９４、加湿器９５、ファン９６および除塵用フィルタ９７を備え、計測室７０に設けた吸気部９１と連絡する流路９８と、排気部９２と連絡する流路９９とを備えている。温湿度制御用空調機９０は、計測室７０内を温度２３±２℃、相対湿度５０％±１０％に制御することができる。
【００３５】
実験室用空調機１００は、熱交換コイル１０２、ヒ−タ１０３、ファン１０４、ＶＯＣおよびオゾン、ホルムアルデヒドを除去する活性炭を備えたケミカルフィルタ１０５および除塵用フィルタ（ＨＥＰＡ）１０６を備えている。
実験室用空調機１００は、機体がＶＯＣの放散が少ないステンレスまたはガルバニウム鋼板、ウレタン樹脂焼き付け塗装などで構成されている。
【００３６】
熱交換コイル１０２は、顕熱処理として銅管とフィンとで構成されている。
ファン１０４は、密閉式のモータにアルミ製のファンを備えている。
ＶＯＣおよびオゾン、ホルムアルデヒドを除去する活性炭を備えたケミカルフィルタ１０５は、処理風量に対してフィルタ面で０．５ｍ／ｓ以下となるような量で設置されている。
【００３７】
ＶＯＣおよびオゾン、ホルムアルデヒドを除去する活性炭またはケミカルフィルタ１０５の下流に配置される除塵用フィルタ（ＨＥＰＡ）１０６は、ＴＶＯＣの放散量が２５μｇ／ｈ以下としてある。
空気導入部６１と連絡するダクト１０７は、ステンレンスまたはアルミニウムで構成されている。
【００３８】
実験室用空調機１００は、ラージチャンバー（実験室）６０内にダクト１０７を通じてＶＯＣの濃度が、１μｇ／ｍ3以下となる清浄な空気を供給することができる。
実験室用空調機１００による処理風量は１３〜６５ｍ3／ｈであり、ラージチャンバー（実験室）６０の容積で除した換気回数は約２〜１０回／時間である。処理風量はインバータにより可変制御できる。
【００３９】
ラージチャンバー（実験室）６０の空気導出部６２に備えた温度センサＴ１および湿度センサＨ１には、実験室用空調機１００の熱交換コイル１０２とヒータ１０３による恒温恒湿制御を行う調節器１１０，１１１が連絡している。調節器１１０は熱交換コイル１０２へ送られる冷却水の流量を調節する三方弁１１５の開度を制御する。調節器１１１はヒ−タ１０３のオン−オフを制御する。また、温度センサＴ１および湿度センサＨ１には、ファン１０４の処理風量をインバータ制御する調節器１１４が連絡している。
【００４０】
実験室用空調機１００の吸気管路１０８に備えた温度センサＴ２および湿度センサＨ２には、温湿度制御用空調機９０の冷却コイル９３の三方弁１１６の開度、温水コイル９４の三方弁１１７の開度および加湿器９５の弁１１８の開度を制御する調節部１１３とが連絡している。
次に、本実施形態に係る実験装置５０の作用を説明する。
【００４１】
本実施形態に係る実験装置５０は、計測室７０内にラージチャンバー（実験室）６０を置く構成として、化学物質の除去機能を有するケミカルフィルタ１０５を設置した実験室用空調機１００により清浄な環境を確保し、扉の開閉時の汚染を防止することができる。
実験室用空調機１００は化学物質およびオゾンを除去する機能を有するケミカルフィルタ１０５で清浄な空気を供給する。また、換気量を５〜１０回／時間とし、熱交換コイル１０２でコピー機１２０からの発熱と水分発生の処理を行い、コピー時においても、一定の温湿度環境を維持する。
【００４２】
コピー時には、図２に示すように、定着の際の熱と紙から水分が発生する。また、ＶＯＣやオゾンもコピー開始とともに発生量が増加する。実験室用空調機１００は、ＶＯＣのサンプリングのために、換気風量を抑えることが必要であることから、ラージチャンバー（実験室）６０から一度計測室７０に排出された熱と水分を、計測室用の温湿度制御用空調機９０を単独に設けて処理を行うことで、ラージチャンバー（実験室）６０で処理する負荷を低減することとした。また、計測室７０にも計測室用空気浄化装置８０を単独に設置することで、コピー時にラージチャンバー（実験室）６０の導出口６２のＶＯＣ濃度が上昇してもラージチャンバー（実験室）６０には常に低いＶＯＣ濃度で安定した清浄な空気が供給される。
【００４３】
計測室用空気浄化装置８０と温湿度制御用空調機９０とは、コピー機から排出される負荷によって制御される。
図４にその制御フローを示す。
実験室用空調機１００は、導出口６２の制御用温度センサＴ１および湿度センサＨ１によって、熱交換コイル１０２の三方弁１１５開度による過冷却とヒータ１０３加熱によるレヒートによる恒温恒湿制御とする（Ｓ１〜Ｓ４）。ただし、省エネの観点から、冷却負荷に応じて蒸発温度を自動バルブにて、０〜１００％までの冷却比例制御とし、加熱はヒータ１０３により比例制御を行うことも可能である。冷却と加熱をそれぞれ単独に比例制御とすることで、余分な冷却と加熱がなくなる。
【００４４】
実験室用空調機１００は、測定時に必要な設定温度範囲内（２１〜２５℃）で機器に発熱を許容できる。また、ラージチャンバー（実験室）６０の導出口６２から排出される発熱は、計測室７０の温湿度制御用空調機９０で処理される。この場合、実験室用空調機１００の吸気管路１０８に設置された温度センサＴ２と湿度センサＨ２からの出力により調節器１１３が冷却コイル９３の三方弁１１６開度による過冷却、温水コイル１１７の三方弁１１７開度によるレヒートを制御し、実験室用空調機１００の熱、水分負担を低減する（Ｓ５〜Ｓ９）。
【００４５】
計測室７０は、断熱パネルで構成されており、熱の侵入を防ぎ、実験室用空調機１００はコピー機１２０の内部負荷のみを受け持つので、換気量の低減を図ることができる。発熱が少ないコピー機１２０を計測する場合、換気風量をインバータおよびダンパなどで、少なく設定することもできる。
また、コピー時には、図３に示すように、温度が上昇し、ＶＯＣの発生も増えることから、実験室用空調機１００の吸気管路１０８に設置した温度センサＴ２の出力を計測室用空気浄化装置８０のファン８３の回転数（インバータ）に連動させて制御する。計測室用空気浄化装置８０の処理風量を上げてＶＯＣ濃度を低減することで、実験室用空調機１００のケミカルフィルタ１０５に対する負荷を低くすることができる（Ｓ１０〜Ｓ１４）。このため、コピー運転時に排出されるＶＯＣ濃度が極めて高濃度であっても、計測室用の温湿度制御用空調機９０の換気量を上げることで、実験室用空調機１００の換気量を増やすことがないため、希釈されることなくＶＯＣの捕集が可能である。
【００４６】
また、ラージチャンバー（実験室）６０の給気は天井のパンチングパネル６３により均一に吹き下ろすことで、滞留域を減らして回収率を向上させることができる。ラージチャンバー（実験室）６０の排出空気を一つの導出口６２から計測室７０側へ排出することで、ラージチャンバー（実験室）６０内を正圧に確保し、計測室７０からラージチャンバー（実験室）６０内に汚染物が侵入することを防いでいる。
【００４７】
なお、計測室７０に排気を設けてＶＯＣを室外へ排出することで、前室のＶＯＣの負荷を低減することが可能である。この場合、導入する外気も前室と同様にケミカルフィルタで処理することが必要である。また、前室を外部に対して正圧にすることで、実験室外部からの化学物質の防止が可能である。この際、導入外気専用の空気浄化装置を設置することで、さらに安定した化学物質の低減効果が確保できる。
【００４８】
本実施形態に係る実験装置５０においては、空の状態でラージチャンバー（実験室）６０の導出口６２において実測した結果、ＴＶＯＣ濃度は、１μｇ／ｍ3以下を確保した。
本実施形態に係る実験装置５０を使って計測したコピー時のラージチャンバー（実験室）６０の導出口６２のＶＯＣ濃度は、５０〜５００μｇ／ｍ3であったが、ラージチャンバー（実験室）６０へ供給される清浄空気の濃度は、常に１μｇ／ｍ3以下で安定している。
【００４９】
この際、コピー機を運転した場合においても、温度は使用環境温度である２１〜２５℃の範囲に維持された。この場合、先に示したバックグラウンド濃度が極めて低いため、表１に示すように、微量で発生するＶＯＣでも分析に十分な濃度が確保される。
また、換気回数を５回／時間とすることで湿度が６０％以下に維持されるため、オゾンが分解されることなく正確に計測された。
【００５０】
また、負荷を低減することで高額であるケミカルフィルタの寿命を長くすることができた。
【表１】
【００５１】
また、上記実施形態では、温度センサＴ１、湿度センサＨ１に連絡する調節器を調節器１１０，１１１，１１４に分けて説明したが、１つの調節器で行っても良い。同様に、温度センサＴ２、湿度センサＨ２に連絡する調節器を調節器１１２，１１３に分けて説明したが、１つの調節器で行っても良い。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、ラージチャンバー（実験室）の換気量を多くすることなく、測定対象物の稼働時に一定範囲の温度、湿度環境を維持し、かつケミカルフィルタの寿命を延ばすことが可能な化学物質放散量測定用の実験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る化学物質放散量測定用の実験装置を示す。
【図２】図１における実験室の導出口の温度・湿度・ＶＯＣ濃度の変化を示す図である。
【図３】図１における温度センサＴ２の調節器と計測室用空気浄化装置のファン回転数ｎの関係を示す図である。
【図４】図１の化学物質放散量測定用の実験装置の空調制御フローチャートである。
【図５】コピー機から発生するＶＯＣの発生量を計測する概念図である。
【図６】従来の実験装置におけるコピー機のＶＯＣ、オゾン発生量の計測のフローチャートである。
【図７】従来の実験装置におけるラージチャンバー出口のＶＯＣ、オゾン濃度の変化を示す図である。
【図８】従来の実験装置を示す図である。
【図９】従来の実験装置を示す図である。
【図１０】従来のクリーンルームを実験装置に適用した例を示す図である。
【図１１】ＶＯＣの負荷を連続的に与えた場合のケミカルフィルタの除去率変化を示す図である。
【符号の説明】
５０ 実験装置
６０ ラージチャンバー（実験室）
６１ 空気導入部
６２ 空気導出部
７０ 計測室
８０ 計測室用空気浄化装置
８１ 吸気部
８２ 排気部
８３ ファン
８４ ケミカルフィルタ
８５ 除塵用フィルタ
９０ 温湿度制御用空調機
９１ 吸気部
９２ 排気部
９３ 冷却コイル
９４ 温水コイル
９５ 加湿器
９６ ファン
９７ 除塵用フィルタ
１００ 実験室用空調機
１０１ 吸気部
１０２ 熱交換コイル
１０３ ヒ−タ
１０４ ファン
１０５ ケミカルフィルタ
１０６ 除塵用フィルタ（ＨＥＰＡ）
１０７ ダクト
１１０，１１１，１１２，１１３，１１４ 調節器
１２０ コピー機（測定対象物）
Ｔ１，Ｔ２ 温度センサ
Ｈ１，Ｈ２ 湿度センサ
Claims (2)
- 空気導入部と空気導出部とを備え、測定対象物を収容する実験室と、
前記実験室を囲繞し、前記空気導出部を介して前記実験室と連絡する計測室と、
可変風量ファン、ケミカルフィルタおよび除塵用フィルタを備え、前記計測室に設けた吸気部と排気部とを介して連絡する計測室用空気浄化装置と、
前記計測室用空気浄化装置とは個別に設けられ、冷却コイル、温水コイル、加湿器、ファンおよび除塵用フィルタを備え、前記計測室に設けた吸気部と排気部とを介して連絡する温湿度制御用空調機と、
冷却コイル、ヒ−タ、ファン、ケミカルフィルタおよび除塵用フィルタを備え、前記実験室の空気導入部と前記計測室に設けた吸気部とを介して連絡する実験室用空調機と
を備え、
前記空気導出部は、前記空気導出部から排出される空気の一部を採集するための採集口を配置することができるように構成されている
ことを特徴とする化学物質放散量測定用の実験装置。 - 請求項１記載の化学物質放散量測定用の実験装置において、
前記実験室の前記空気導出部に、第一温度センサおよび第一湿度センサを備え、
前記計測室に設けた前記実験室用空調機の吸気部に、第二温度センサおよび第二湿度センサを備え、
前記第一温度センサおよび前記第一湿度センサによる計測値に基づいて前記実験室用空調機の冷却コイルおよびヒータによる恒温恒湿制御を行う第一調整部と、
前記第二温度センサおよび前記第二湿度センサによる計測値に基づいて前記計測室用空気浄化装置のファンの回転数と前記温湿度制御用空調機の冷却コイルおよび温水コイルの運転制御を行う第二調整部と
をさらに備えたことを特徴とする化学物質放散量測定用の実験装置。
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