JIS R 1671:2006 ファインセラミックス多孔体の水透過率及び水力等価直径試験方法 | ページ 2

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R 1671 : 2006
                                        D                 L
                                        直 径 φD : 25mm
                                        厚 さ  L :  3mm
                                     図 3 試験片の寸法例

6.2 試験片の製作

 試験片の製作は,実体品と同一の原料を用い,同一の製造条件で製作しなければな
らない。
  ただし,実体品と形状が異なり同一の成形条件を満足できない場合は,この限りではない。
  非対称の複層構造をもつ試験片の測定には,支持層だけの試験及び各ち密層までの試験が必要であるた
め,試験に応じた構造の試験片を製作する。
    例 支持層+中間層+ち密層の場合,次に示す3種類を製作し試験する。
        a) 支持層単体
        b) 支持層+中間層
        c) 支持層+中間層+ち密層

7. 試験方法

 試験方法は,次による(試験片の水透過試験装置の概略は,図1による。)。
a) 試験片を水透過セルである試験片ホルダにセットする前に,水透過面の直径に相当するガスケットの
    内径をノギスで測定し,正確な水透過面積Aを求める。
b) 試験片ホルダに試験片を測定すべき透過面を上にしてセットする。
c) 試験片をセットした試験片ホルダを,図1のようにそれぞれの機器とともに配管する。このとき,試
    験片の透過面が水平に保たれるように試験片ホルダを設置する。
d) 圧力容器の上ぶたを開け,透過させる試験液を注入する。このとき,試験液の物性を求めるために試
    験液温度を温度計で測定する。
e) 圧力容器に試験液を注入した後,上ぶたを置きクランプによって密閉する。
f)  本試験に入る前に,気体圧力調整器によって,気体圧力を想定最高透過圧力(300 kPa以下)に調整し,
    試験片であるファインセラミックス多孔体の空げきを試験液で置換するため,ファインセラミックス
    多孔体全体積の約5倍の試験液を予備透過させる。
      なお,予備透過から本試験への移行は圧力を開放することなく,連続して試験を実施する。
g) 本試験においては,まず気体圧力調整器によって,気体圧力をΔp=20300 kPaの範囲で任意の一定
    圧力に調整する。そのとき,まず想定最低透過圧力から試験を開始し,段階的に順次圧力を上げなが
    ら試験する。
h) 一定圧力に調整した後,圧力容器へのバルブを開け,ストップウォッチを使い一定時間内に試験片を
    透過する透過液質量の経時変化を天びんでひょう(秤)量し記録する。
      なお,測定する透過水量は試験片全体積の約100倍とし,全体で10点ほど測定する。透過液質量と

――――― [JIS R 1671 pdf 6] ―――――

                                                                                              5
                                                                                   R 1671 : 2006
    時間との関係が直線にならない場合には,再度試験を行う。
  以上の試験を想定最低透過圧力から順次圧力を上げながら行う。

8. 試験結果の表し方

8.1 透過率の計算

 透過率は,個々の試験片の測定から次のダルシー(Darcy)の式によって算出し,JIS
Z 8401によって有効数字3けたまで求める。
                           qL             (1)
                        k
                             p
                      ここに,    k :  透過率(m2)
                                  q :  試験液の透過流束(m・s-1)
                                  μ :  試験液の粘度(Pa・s)
                                  L :  試験片の厚さ(m)
                                Δp :  圧力損失(Pa)
  透過率の計算においては,まず,透過液の質量をその密度で除して透過液体積V(m3)に変換する。
  透過液量V対時間θの関係を普通グラフ上にプロットし,その直線こう(勾)配から透過流束
[q=(1/A)・(dV/dθ)   ]を求める。ここに,A(m2)は透過面積である。

8.2 水力等価直径の計算

 水力等価直径は,均質膜及び非対称膜の各々の場合について,次の式(3)及び
式(5)によって算出し,有効数字3けたまで求める。
8.2.1  均質膜の場合 ファインセラミックス多孔体の毛細管内部を試験液が層流で流動するとき,その透
過流束q(m・s-1)は,ハーゲン−ポアズイユ(Hagen-Poiseuille)式に基づいて,次の式で表される。
                                d2e    p
                         q          2

(pdf 一覧ページ番号 )

                            32(Le / L)   
                      ここに,       ε :  ファインセラミックス多孔体の空げき率
                                    de :  水力等価直径(m)
                                   Δp :  圧力損失(Pa)
                                    Le :  毛細管の長さ(m)
                                     L :  試験片の厚さ(m)
                                     μ :  試験液の粘度(Pa・s)
なお,ファインセラミックス多孔体の空げき率(気孔率)εの算出方法については,JIS M 8716を参照さ
れたい。
  ファインセラミックス多孔体の空げき内の毛細管流れ方向が,膜への流入方向軸に対して平均45°の角
度をもつと仮定すると,Le / L   2 と近似される。さらに,この関係式を式(2)に適用し,式(1)に代入する
ことによって,水力等価直径de(m) に関する次の式が導出される。
                               k
                         de  8     (3)
8.2.2  非対称膜の場合 非対称性のファインセラミックス多孔体は,通常,何層かの多層膜構造によって
構成される。多層膜の全試験液透過抵抗が,各層における試験液透過抵抗の単純加算和として与えられる
と仮定すると,第n層の試験液透過率kn(m2) は,次の式で表される。
                                     Ln
                         kn           n 1

(pdf 一覧ページ番号 )

                               p/  q    (Li / ki )
                                      i 1

――――― [JIS R 1671 pdf 7] ―――――

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R 1671 : 2006
                      ここに,       Li :  試験片の第i層の厚さ(m)
                                    Δp :  圧力損失(Pa)
                                      μ :  試験液の粘度(Pa・s)
                                      q :  試験液の透過流束(m・s-1)
                                      n :  多層膜の構成層数
                                      ki :  第i層の透過率(m2)
  各層における水力等価直径den(m)は,次の式で表される。
                              8  攀
                                  n
                         den         (5)
                                 n
                      ここに,       kn :  第n層の透過率(m2)
                                     εn :  第n層の空げき率

9. 報告

 水透過率及び水力等価直径試験の結果は,次の各項目について報告する。
a) 試験片
  1) 製造業者名
  2) 材質
  3) 均質・非対称の別
  4) 厚さ(非対称の場合は各層の厚さ)
  5) 空げき率
  6) 製品番号
b) 試験条件
  1) 試験日時
  2) 試験者名
  3) 試験液温
  4) 試験液密度
  5) 試験液粘度
  6) 試験圧力
  7) 使用ホルダ名
c) 試験結果
  1) 式(1)又は式(4)で算出した透過率
  2) 式(3)又は式(5)で算出した水力等価直径