(57)【要約】【課題】耐候性試験機において試料に対し応力を付与することが可能な試料保持ボックスを提供する。【解決手段】耐候性試験機用試料保持ボックスは、一側面に開口を有する箱体で、開口に試料を保持する試料保持部と、開口に対向する面に応力負荷機構を保持する応力負荷機構保持部とを備え、応力負荷機構は伸縮変形する弾性体を有し、試料に対して、応力負荷機構により作用線を変化させずに弾性体の変位方向と一致した垂直方向に応力を付与する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐候性試験機内に設置される一側面に開口を有する箱体であって、
前記開口に試料を保持する試料保持部と、
前記開口に対向する面に応力負荷機構を保持する応力負荷機構保持部とを備え、
前記応力負荷機構は伸縮変形する弾性体を有し、
前記試料に対して、
前記応力負荷機構により作用線を変化させずに前記弾性体の変位方向と一致した垂直方向に応力を付与する
試料保持ボックス。
【請求項２】
前記弾性体は定常バネからなり、
前記応力負荷機構は前記定常バネの変位を調節する弾性体変位調節機構を備え、
前記弾性体変位調節機構は前記定常バネと連通するように構成され、
前記弾性体変位調節機構で調節された変位に応じた応力を前記試料に付与する
請求項１に記載の試料保持ボックス。
【請求項３】
前記弾性体は温度変化に応じて伸縮変形する形状記憶バネからなり、
前記応力負荷機構は前記形状記憶バネの初期の変位を調節する弾性体変位調節機構を備え、
前記弾性体変位調節機構は前記形状記憶バネと連通するように構成され、
前記耐候性試験機内の温度変化に応じた前記形状記憶バネの伸縮変形による応力と、
前記弾性体変位調節機構で調節された変位に応じた応力とを前記試料に付与する
請求項１に記載の試料保持ボックス。
【請求項４】
前記応力負荷機構は通気口を備え、
前記通気口は通気口開閉量調節機構を有する
請求項３に記載の試料保持ボックス。
【請求項５】
前記応力負荷機構保持部が前記開口に対向する面上において任意の位置に設置可能である
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の試料保持ボックス。
【請求項６】
前記試料保持部は着脱可能で、前記試料を上端および下端のいずれか一方で保持することを特徴とする
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の試料保持ボックス。
【請求項７】
試験槽と、
前記試験槽内に配置され、
試料を保持する１または複数の試料保持ボックスとを備え、
前記試料保持ボックスは一側面に開口を有する箱体であり、
前記開口に前記試料を保持する試料保持部と、
前記開口に対向する面に応力負荷機構を保持する応力負荷機構保持部とを備え、
前記応力負荷機構は伸縮変形する弾性体を有し、
前記試料に対して、
前記応力負荷機構により作用線を変化させずに前記弾性体の変位方向と一致した垂直方向に応力を付与する
耐候性試験機。
【請求項８】
前記弾性体が温度変化に応じて伸縮変形する形状記憶バネからなる
請求項７に記載の耐候性試験機。
【請求項９】
制御部と、
前記試料保持ボックスにひずみ計を備え、
前記試料に前記ひずみ計を貼付し、
前記ひずみ計は前記試料の応力を測定し、
前記制御部は前記ひずみ計で測定された応力に基づき前記試験槽内の温度制御を行う
請求項８に記載の耐候性試験機。
【請求項１０】
制御部と、
前記試料保持ボックスの前記形状記憶バネの近傍に温度計を備え、
前記温度計は前記形状記憶バネの近傍の温度を測定し、
前記制御部は前記温度計で測定された温度に基づき前記試験槽内の温度制御を行う
請求項８に記載の耐候性試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐候性試験機に用いられる耐候性試験機用試料保持ボックス、および、それら耐候性試験機用試料保持ボックスを備えた耐候性試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐候性試験機は、温度および湿度条件や水噴霧に加え、太陽に代わる光源（人工光源）からの放射光を各種試料に照射することにより、促進的環境条件（加速試験環境）を人工的に再現し、その試料（材料）における環境の劣化因子に対する性能を評価するための装置である。
【０００３】
このような耐候性試験機では一般に、温度および湿度等の調節や水噴霧が可能な試験槽の中に、光源として、例えば、キセノンアークランプ、メタルハライドランプ、サンシャインカーボンアークランプ、紫外線カーボンアークランプまたは紫外線蛍光ランプ等が配置されている。これらの光源は、試料の劣化の要因とされている紫外線を含むものが一般的である。また、これらの光源を中心とし、回転する円環状の試料取付枠が設けられ、この試料取付枠に各試料を保持する試料保持ボックスが複数取り付けられている。そして、上記の促進的環境条件の下、試料に対し数時間から数千時間程度の試験が行われるようになっている。
【０００４】
多くの材料および製品は、変動する温度および湿度や水噴霧、紫外線等の環境に加え、曲げ、引張り、圧縮等の応力が付与されている状態で実際は使用されている。そのため、より実環境を模擬する目的として、上記の耐候性試験に加え、温度変化により形状を変える金属コイルを用いた試料保持ボックスにより、試料に対して応力を付与させていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−６３９５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の試料保持ボックスでは、試料の背面に応力を付与する曲げ金具が角度を有してスライド棒および金属コイルに連結され、金属コイルの伸縮変形により曲げ金具が試料の背面を上下することで試料に曲げ応力を付与していた。したがって、試料の背面に付与される応力の作用線の位置も上下しているため、試料面に対して応力を付与する点がずれるおそれがあるなど、試験の再現性に問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、試料に対して作用線を変化させずに垂直に応力を付与させることが可能な耐候性試験機用試料保持ボックスおよび試料保持ボックスを備えた耐候性試験機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の耐候性試験機用試料保持ボックスは、一側面に開口を有する箱体であり、開口に試料を保持する試料保持部と、開口に対向する面に応力負荷機構を保持する応力負荷機構保持部とを備え、応力負荷機構は伸縮変形する弾性体を有し、試料に対して、応力負荷機構により作用線を変化させずに弾性体の変位方向と一致した垂直方向に応力を付与する。
【０００９】
この場合において、弾性体は定常バネからなり、応力負荷機構は定常バネの変位を調節する弾性体変位調節機構を更に備え、弾性体変位調節機構は定常バネと連通するように構成し、弾性体変位調節機構で調節された変位に応じた応力を試料に付与させるようにするとよい。
【００１０】
あるいは、弾性体は温度変化に応じて伸縮変形する形状記憶バネからなり、応力負荷機構は形状記憶バネの初期の変位を調節する弾性体変位調節機構を更に備え、弾性体変位調節機構は形状記憶バネと連通するように構成し、弾性体変位調節機構で調節された変位に応じた応力と、耐候性試験機内の温度変化に応じた形状記憶バネの伸縮変形による応力とを試料に付与させるようにするとよい。
【００１１】
本発明の試料保持ボックスでは、応力負荷機構に通気口を備え、通気口は通気口開閉量調節機構を有するとよい。
【００１２】
本発明の試料保持ボックスでは、応力負荷機構保持部が開口に対向する面上において任意の位置に設置可能であるとよい。また、試料保持部は着脱可能であるとよい。この場合、上端および下端のいずれか一方で試料を保持することを可能とするとよい。
【００１３】
本発明の耐候性試験機では、試験槽と、試料を保持する１または複数の試料保持ボックスとを備えたものである。上記試料保持ボックスは一側面に開口を有する箱体であり、開口に試料を保持する試料保持部と、開口に対向する面に応力負荷機構を保持する応力負荷機構保持部とを備え、応力負荷機構は伸縮変形する弾性体を有し、試料に対して、応力負荷機構により作用線を変化させずに弾性体の変位方向と一致した垂直方向に応力を付与するものである。
【００１４】
本発明の耐候性試験機では、試料保持ボックスの弾性体は温度変化に応じて伸縮変形する形状記憶バネからなるとよい。
【００１５】
本発明の耐候性試験機では、制御部と試料保持ボックスにひずみ計を備え、試料にひずみ計を貼付し、ひずみ計は試料の応力を測定し、制御部は測定された応力に基づき試験槽内の温度制御を行うとよい。
【００１６】
本発明の耐候性試験機では、制御部と試料保持ボックスに温度計を形状記憶バネの近傍に備え、温度計は形状記憶バネの近傍の温度を測定し、制御部は測定された温度に基づき試験槽内の温度制御を行うとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の耐候性試験機用試料保持ボックスおよび試料保持ボックスを備えた耐候性試験機によれば、試料に対し作用線を変化させずに弾性体の変位方向と一致した垂直方向に応力を付与するようにしたので、試料に対して作用線の位置が変化することなく応力を付与することができる。よって、再現性の高い試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る試料保持ボックスの構成例を表す模式図である。
【図２】試料保持ボックスが配置される耐候性試験機の構成例を表す模式図である。
【図３】変形例１に係る試料保持ボックスの一例を表す図である。
【図４】変形例１に係る温度と荷重の関係の一例を表す図である。
【図５】変形例１に係る通気口開閉量調節機構の開閉量を調節した場合の温度と荷重の関係の一例を表す図である。
【図６】変形例２に係る試料保持ボックスの一例を表す図である。
【図７】変形例３に係る試料保持ボックスの一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（試料に応力を付与させる耐候性試験機用試料保持ボックスの構成例）
２．実施の形態の変形例
変形例１（弾性体が形状記憶バネからなる試料保持ボックスの構成例）
変形例２（応力負荷機構保持部が任意の位置に設置可能で、試料保持部が上端または下端で試料を保持する方法の例）
変形例３（試料保持ボックスにひずみ計および温度計が設けられている例）
３．その他の変形例
【００２０】
＜１．実施の形態＞
［概略構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る試料保持ボックスの概略構成例を模式的に断面図（Ｚ−Ｘ断面構成図）にて表したものである。この図１に示したように、試料保持ボックス１は、一側面に開口１１を有する箱体であり、試料保持部１２ａ，１２ｂ、応力負荷機構保持部１３および応力負荷機構１４を備えている。
【００２１】
試料保持部１２ａ，１２ｂは、試料保持ボックス１内において試料１５を固定（保持）するための部材である。図１に示した例では、この試料保持部１２ａ，１２ｂは、試料保持ボックス１の開口１１において試料１５の上下端を固定し保持するようになっている。
【００２２】
応力負荷機構保持部１３は、試料保持ボックス１の試料１５に対向する面に配置される応力負荷機構１４を保持するものである。図１に示した例では、この応力負荷機構保持部１３は、試料１５に対向する面の中央に位置している。
【００２３】
応力負荷機構１４は、弾性体変位調節機構１４１、弾性体連結部材１４２ａ、１４２ｂ、弾性体１４３および押し棒１４４を備えている。応力負荷機構１４は、試料保持ボックス１の試料１５に対向する面上において応力負荷機構保持部１３によって垂直に保持されており、試料１５に対して作用線を変化させずに垂直方向に応力を付与するための部材である。
【００２４】
弾性体変位調節機構１４１は、弾性体連結部材１４２ａ、１４２ｂ、弾性体１４３および押し棒１４４と連通されるように構成され、弾性体１４３の変位を調節するための部材である。弾性体変位調節機構１４１は、例えばねじ式などで、この弾性体変位調節機構１４１を締めこむことにより、弾性体変位調節機構１４１が押し込まれ、弾性体連結部材１４２ａを通じて弾性体１４３を試料１５側に変位させることができる（図１中の矢印ｄ参照）。弾性体１４３が変位することで、弾性体連結部材１４２ｂと連通された押し棒１４４も試料１５側に変位し、試料１５に接触させることができる。更に弾性体変位調節機構１４１を締めこむことで弾性体１４３が圧縮し、圧縮した弾性体１４３は変位方向に応力（図１中の矢印Ｓｔ参照）を発生させることが可能となっている。すなわちこの弾性体変位調節機構１４１で、試料１５に対して付与する応力を調節するようになっている。応力の調節は、弾性体変位調節機構１４１を締めこんでいき、押し棒１４４が試料１５に接触した位置をゼロ点とし、そこから既知のねじピッチおよび弾性体１４３のバネ定数の関係から、規定の応力に対応するねじの回転数を求め、求められた回転数を締めこむことで、規定の応力を付与させることが可能となる。
【００２５】
弾性体連結部材１４２ａ、１４２ｂは、弾性体変位調節機構１４１と弾性体１４３との間および弾性体１４３と押し棒１４４との間に配置され、それら部材を連結し、弾性体変位調節機構１４１により調節される変位や弾性体１４３で発生する応力を伝達するための部材である。
【００２６】
弾性体１４３は、弾性体連結部材１４２ａ、１４２ｂの間に配置され、この弾性体１４３の伸縮変形を利用して、試料１５に応力を付与するための部材である。具体的には、例えば前述した弾性体変位調節機構１４１を締めこむことにより、弾性体連結部材１４２ａを通じて弾性体１４３は圧縮するとともに変位方向に応力を発生させ、弾性体１４３と連通している弾性体連結部材１４２ｂを介して押し棒１４４に応力を伝達し、試料１５に応力を付与させる。本実施の形態では、この弾性体１４３は温度変化に応じた伸縮変形機能を有さない定常バネで構成されている。
【００２７】
押し棒１４４は、試料１５に接触し、試料１５に対して弾性体１４３の伸縮変形による応力を付与させる部材である。この押し棒１４４の素材は試料１５を傷つけない素材が望ましく、例えば、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００２８】
続いて、図２は前述した試料保持ボックス１が配置される耐候性試験機２の概略構成例を模式的に表したものである。
【００２９】
耐候性試験機２は、図２に示したように温度および湿度等の調節が可能な試験槽２１内に、光源２２、一対の試料取付枠２３ａ，２３ｂ、試料ホルダ２４、試料１５を保持する試料保持ボックス１、受光器２５、ブラックパネル温度計（図示せず）、回転軸２３１および制御部２６を備えている。この耐候性試験機２は、試験槽２１内に配置される試料保持ボックス１に保持された各種材料からなる試料１５（試験片）に対し、促進的環境条件下での耐候性試験を行うものである。なお、試料１５の材料としては、各種の材料が挙げられるが、一例として、ガラスやプラスチック、塗装板等が挙げられる。
【００３０】
光源２２は、試験槽２１内の中央付近に、Ｚ軸方向に沿って延在するように配置されている。光源２２は、試験槽２１内において周囲に放射光Ｌoutを放射するものである。この光源２２は、例えば、キセノンアークランプ、メタルハライドランプ、サンシャインカーボンアークランプ、紫外線カーボンアークランプまたは紫外線蛍光ランプ等の光源により構成されている。これら光源２２は、対象となる試料１５の種類や、模擬したい環境等によって適宜光源２２の種類を選択し、耐候性試験を行う。
【００３１】
試料取付枠２３ａ，２３ｂはそれぞれ、光源２２が中心位置となるようにＸ−Ｙ平面内に上下にそれぞれ配置された円環状の枠である。これらの試料取付枠２３ａ，２３ｂはそれぞれ、図２に示したように、回転軸２３１が回転方向Ｒ１に沿って回転することで、回転軸２３１に連結された試料取付枠２３ａ，２３ｂがこの回転方向Ｒ１と同じ向きの回転方向Ｒ２に沿って、光源２２を中心（回転中心）とした一定速度での回転動作を行うようになっている。これにより、後述する各試料ホルダ２４、各試料保持ボックス１、受光器２５および図示しないブラックパネル温度計もまた、光源２２を中心として回転方向Ｒ２に沿った回転動作が行われるようになっている。回転動作を行うことで、試験槽２１内に複数設けられた各試料保持ボックス１に保持された各試料１５は、試験槽２１内の同じ場所をそれぞれ複数回循環することとなるので、試験槽２１内に曝される条件が各試料１５でそれぞれ同程度となり、試験結果のばらつきが低減されるようになっている。
【００３２】
試料ホルダ２４は、図２に示したように、試料取付枠２３ａ，２３ｂの間を繋ぐようにして取り付けられており、これらの試料取付枠２３ａ，２３ｂに対して着脱可能となっている。各試料ホルダ２４は、光源２２に対向する試料取付面Ｓを有している。この試料取付面Ｓ上には、後述する試料保持ボックス１、受光器２５または図示しないブラックパネル温度計が配置されている。このような複数の試料ホルダ２４全体では、Ｘ−Ｙ平面上において、それらの個数に応じた多角形状をなしている。
【００３３】
試料保持ボックス１は、前述したように、試験槽２１内において試料１５を保持するためのボックス（耐候性試験機用試料保持ボックス）である。この試料保持ボックス１は、この例では試験槽２１内に複数配置されている。このような試料保持ボックス１は、試料１５の表面を試験槽２１内の光源２２に対向するように露出させた状態で試料１５を保持するようになっており、一側面に開口１１を有する箱体である。
【００３４】
受光器２５は、光源２２から放射された放射光Ｌoutの放射照度を測定するためのもの（照度計）であり、試料取付枠２３ａ，２３ｂに取り付けられた試料ホルダ２４（試料取付面）上に取り付けられている。具体的には、例えばこの受光器２５は、試料取付枠２３ａ，２３ｂ上において、試料保持ボックス１が取り付けられていない（配置されていない）試料ホルダ２４上に配置されている。なお、この受光器２５により得られた受光データ（受光値）は、後述する制御部２６へ伝送されるようになっている。
【００３５】
図示しないブラックパネル温度計は、上記受光器２５と同様に、試料取付枠２３ａ，２３ｂに取り付けられた試料ホルダ２４（試料取付面）上に取り付けられており、試料取付面の表面温度を代表する温度情報を測定するための温度計である。この温度情報としては、放射光Ｌoutの光エネルギーが温度化された成分と、試験槽２１内の環境温度成分と、試料表面を流れる風による熱伝達成分などを含んでいる。このようなブラックパネル温度計は、例えば、バイメタル、白金抵抗体、サーミスタまたは熱電対等の感熱体と黒色に塗装された板を含んで構成されている。
【００３６】
制御部２６は、耐候性試験機２全体の動作を制御する部分である。制御部２６は、このような制御動作の１つとして、例えば、温度制御の基準をブラックパネル温度計に選択した場合に、このブラックパネル温度計により得られた温度情報に基づいて、図示しないヒータおよび冷凍機等の動作をそれぞれ制御することにより、試験槽２１内の温度制御を行う機能（温度制御機能）を有している。もしくは、制御部２６は、温度制御の基準を試験槽２１内の図示しない温度計に選択した場合に、この試験槽２１内の温度計により得られた温度情報に基づいて、同様に試験槽２１内の温度制御を行う機能（温度制御機能）を有している。また、温度制御の基準をブラックパネル温度計および試験槽２１内の温度計の２つの基準に基づいて温度制御を行うことも可能である。この場合、制御部２６は、ブラックパネル温度計および試験槽２１内の温度計より得られた各々の温度情報に基づいて、試験槽２１内を循環する風量の制御も加えることで、ブラックパネル温度計および試験槽２１内の温度計の両方の温度制御を行うようになっている。また、制御部２６は、受光器２５により得られた受光データに基づいて光源２２の放射強度を制御することにより、試料１５への放射照度を制御する機能を有している。
【００３７】
この耐候性試験機２では、試験槽２１内において、必要に応じて光源２２から放射光Ｌoutが放射される。これにより、各試料保持ボックス１内の試料１５に対して、放射光Ｌoutが照射され、照射試験が行われる。更に、上記した光源２２の放射による照射試験の他に、光源２２の放射を行わずに、試験槽２１内の温度および湿度を制御して行う暗黒試験もあり、照射試験および暗黒試験を繰り返すことで、耐候性試験が行われる。
【００３８】
［作用・効果］
このようにして本実施の形態の耐候性試験機用試料保持ボックス１および試料保持ボックス１を備えた耐候性試験機２では、応力負荷機構１４の弾性体１４３によって試料１５に対し作用線を変化させずに弾性体１４３の変位方向と一致した垂直方向に応力を付与する。
【００３９】
これにより、例えば試料１５に対して応力を付与させた状態で耐候性試験を行う際に、応力を付与させるためのモーターや油圧シリンダー等の機構が不要なため、簡易的な構造で試料１５に対し応力を付与させることが可能である。更に、試料１５に対し作用線を変化させずに弾性体１４３の変位方向と一致した垂直方向に応力を付与するため、試料１５に対して作用線の位置が変化することなく応力を付与することができ、再現性の高い試験が可能となる。
【００４０】
＜２．変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１〜３）について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４１】
［変形例１］
図３は変形例１に係る試料保持ボックス１に備えられる応力負荷機構１４Ａの一例を表したものである。実施の形態において説明した応力負荷機構１４と同様に、弾性体変位調節機構１４１、弾性体連結部材１４２ａ、１４２ｂおよび押し棒１４４を備え、弾性体が形状記憶バネ１４３Ａから成るものである。これらに加え変形例１では更に通気口１４５Ａ、通気口開閉量調節機構１４６Ａを備えている。また、図４および図５は温度と応力（荷重）の関係の一例を表した図である。試験槽２１内の温度の変化と、この温度変化に対応した応力負荷機構１４Ａを備えた試料保持ボックス１が付与する応力の変化をグラフにしたものである。
【００４２】
変形例１では、前述の弾性体が温度変化に応じた伸縮変形機能を有する形状記憶バネ１４３Ａから成るものである。この形状記憶バネ１４３Ａは、耐候性試験の際の試験槽２１内の温度に応じて、形状記憶バネ１４３Ａが伸縮変形し、この変位に応じた応力により、試料１５に対し垂直に応力を付与するものである。具体的には、例えば２０℃の環境で、前述した弾性体変位調節機構１４１を締めこみ、形状記憶バネ１４３Ａを変位させ、押し棒１４４が試料１５に接触した位置をゼロ点として、この状態を初期状態とし耐候性試験を開始する。その後耐候性試験において、試験槽２１内の温度を４０℃の試験条件で試験を行うことで、２０℃の温度差による形状記憶バネ１４３Ａの変位に起因する応力を試料１５に付与させることとなる。更に、耐候性試験の条件において、試験槽２１内の温度を４０℃の試験条件と２０℃の試験条件を繰り返し行うようにすることで、２０℃の温度差による形状記憶バネ１４３Ａの変位に起因する応力およびゼロ応力を繰り返し試料１５に付与させることができる。また、初期状態時に、押し棒１４４が試料１５に接触した位置よりも更に弾性体変位調節機構１４１を締めこみ、応力を発生させるようにしてもよい。この場合、弾性体変位調節機構１４１で調節された変位に応じた応力および試験槽２１内の温度変化に応じた形状記憶バネ１４３の伸縮変形による応力を試料１５に付与することとなる。図４のＡでは、試験槽２１内の温度が２０℃のとき、応力は０ｋｇｆとなり、次に試験槽２１内の温度が上昇するとともに応力も増加し、試験槽２１内の温度が４０℃に達した際に、応力が５ｋｇｆとなる。その後、試験槽２１内の温度が４０℃で安定している際に応力も５ｋｇｆのまま安定している。次に試験槽２１内の温度が下降するとともに応力も減少し、試験槽２１内の温度が２０℃に達した際に、応力が０ｋｇｆとなる。このように応力負荷機構１４Ａを備えた試料保持ボックス１が付与する応力は、試験槽２１内の温度に追従するように変化し、この場合、応力は０ｋｇｆと５ｋｇｆを繰り返すようになっている。図４のＢでは、初期状態時に応力を発生させた例で、試験槽２１内の温度が２０℃のとき、応力は５ｋｇｆとなり、次に試験槽２１内の温度が上昇するとともに応力も増加し、試験槽２１内の温度が４０℃に達した際に、応力が１０ｋｇｆとなる。その後、試験槽２１内の温度が４０℃で安定している際に応力も１０ｋｇｆのまま安定している。次に試験槽２１内の温度が下降するとともに応力も減少し、試験槽２１内の温度が２０℃に達した際に、応力が５ｋｇｆとなる。このように応力負荷機構１４Ａを備えた試料保持ボックス１が付与する応力は、初期状態時に発生させた応力に加え、試験槽２１内の温度に追従するように応力が変化し、この場合、応力は５ｋｇｆと１０ｋｇｆを繰り返すようになっている。
【００４３】
通気口１４５Ａは、形状記憶バネ１４３Ａの周囲に形成されており、形状記憶バネ１４３Ａを試験槽２１内の環境条件に曝すため開口部分である。このような通気口１４５Ａが応力負荷機構１４Ａに形成されていることで、形状記憶バネ１４３Ａの温度が試験槽２１内の温度に一致し易くなっている。
【００４４】
通気口開閉量調節機構１４６Ａは、上記の通気口１４５Ａの周囲に形成されており、通気口１４５Ａの開閉量（図３中の矢印Ｐ参照）が調節されるものである。通気口開閉量調節機構１４６Ａにより形状記憶バネを試験槽２１内の環境条件に曝す開口量が調節できるため、形状記憶バネ１４３Ａの温度が調節できるようになっている。図５は通気口開閉量調節機構１４６Ａの開閉量を調節した場合の応力の変化の例である。図５のＡは、開口量が大きいときのもので、試験槽２１内の温度と形状記憶バネ１４３Ａが一致し易くなっているため、試験槽２１内の温度変化に遅れが無く追従して応力が変化している。次に図５のＣは開口量を図５のＡのときよりも小さくしたもので、試験槽２１内の温度変化と形状記憶バネ１４３Ａの温度変化に若干タイムラグが生じるようになっており、応力変化の勾配が小さくなり、また高い応力および低い応力を付与させる時間を短くすることができるようになっている。また、図５のＤでは、開口量を図５のＣのときよりも更に小さくしたもので、試験槽２１内の温度変化と形状記憶バネ１４３Ａの温度変化に大幅なタイムラグが生じるようになっており、応力変化の勾配が更に小さくなり、形状記憶バネ１４３Ａの温度が試験槽２１内の温度と一致する前に試験槽２１内の温度の下降が始まるため、応力の最大値を減少させることが可能となっている。
【００４５】
これにより、本変形例１の応力負荷機構１４Ａを備えた試料保持ボックス１においても、試料１５に対し作用線を変化させずに弾性体の変位方向と一致した垂直方向に応力を付与するため、再現性の高い試験が可能となる。更に耐候性試験の試験槽２１内の温度に応じた応力を試料１５に付与させることが可能であるため、繰り返し変動応力を試料１５に付与させることが可能となり、試験の利便性が向上する。また、通気口１４５Ａにより形状記憶バネ１４３Ａの温度が試験槽２１内の温度に一致し易くなっているため、形状記憶バネ１４３Ａにより応力を付与させる動作が、試験槽２１内の温度に応じて精度良く行われるようになる。その結果、耐候性試験の精度が向上する。また、通気口開閉量調節機構１４６Ａにより、形状記憶バネ１４３Ａの温度が調節できるようになっているため、応力変化の勾配や応力を付与させる時間、応力の最大値等を変更させることが可能など、実施可能な試験条件の幅が広がり、更に、試験槽２１内に複数の試料保持ボックス１が設けられている場合に、各試料保持ボックス１の形状記憶バネ１４３Ａの温度を個別に設定できるようになる。その結果、試験の利便性が更に向上する。
【００４６】
［変形例２］
図６は変形例２に係る試料保持ボックス１Ｂの一例を模式的に断面図（Ｚ−Ｘ断面構成図）にて表したものである。実施の形態において説明した試料保持ボックス１と同様に、試料保持部１２ａＢ，１２ｂＢ、応力負荷機構保持部１３Ｂおよび応力負荷機構１４を備えている。
【００４７】
変形例２では応力負荷機構保持部１３Ｂが、試料１５が保持される開口１１に対向する面上において任意の位置に設置可能である。応力負荷機構保持部１３Ｂが任意の位置に設置できるため、例えば、試料１５が保持される開口１１に対向する面上において、試料１５の端部に対応する位置に応力負荷機構保持部１３Ｂが設置されることにより、応力負荷機構１４によって付与する応力を試料１５の端部に行うことができる。
【００４８】
更に、試料保持部１２ａＢ，１２ｂＢが着脱可能となっている。このため、例えば、図６に示した一例のように、試料１５における下端側の試料保持部１２ｂＢを取り外し、取り外されていない上端側の試料保持部１２ａＢのみで試料１５を保持することができ、試料１５は所謂片持ち梁の状態となる。
【００４９】
これらにより、本変形例２では試料１５に対して応力を付与する位置を任意の位置で行うことが可能であり、かつ、試料１５を上端および下端のいずれか一方で保持することが可能なため、試料１５の両端で保持し、中央に応力が付与されていたものが、例えば、試料１５の上端のみで保持し、試料１５の下端に応力を付与することで、前述した応力負荷機構１４が同じ応力を試料１５に付与させる場合であっても、試料１５に対してより大きなたわみや曲げモーメント等を付与することができる。これにより、試料１５に対して応力を付与させる条件が増え、試験の利便性が向上する。
【００５０】
［変形例３］
図７は変形例３に係る試料保持ボックス１Ｃの一例を模式的に断面図（Ｚ−Ｘ断面構成図）にて表したものである。実施の形態において説明した試料保持ボックス１と同様に、試料保持部１２ａ，１２ｂ、応力負荷機構保持部１３および応力負荷機構１４を備え、応力負荷機構１４の弾性体が温度変化に応じた伸縮変形機能を有する形状記憶バネ１４３Ｃから成るものである。これらに加え変形例３では更にひずみ計１６Ｃおよび温度計１７Ｃを備えている。
【００５１】
変形例３では、試料保持ボックス１Ｃにひずみ計１６Ｃを備え、このひずみ計１６Ｃは試料１５に貼付することが可能で、試料１５に貼付されたひずみ計１６Ｃは、試験中の試料１５に付与される応力を測定し、測定された応力データに基づいて、耐候性試験機２の制御部２６が試験槽２１内の温度制御を行うようになっている。この温度に応じて形状記憶バネ１４３Ｃが伸縮変形を行うため、試料１５に付与される応力を制御することが可能となる。
【００５２】
また、試料保持ボックス１Ｃの形状記憶バネ１４３Ｃの近傍に温度計１７Ｃを備え、この温度計１７Ｃで測定された温度データに基づいて制御部２６は試験槽２１内の温度制御を行うようになっている。一般的な耐候性試験機は、例えば試験槽２１内の端に温度計が設置され、この試験槽２１内の温度計を基準として試験槽２１内の温度制御を行っているが、この温度計は、試料保持ボックス１Ｃから離れた位置にあるため、試料保持ボックス１Ｃの温度と誤差を生じている恐れがある。このため、試料１５に付与される応力も誤差を生じる恐れがある。変形例３では、温度計１７Ｃで測定した形状記憶バネ１４３Ｃの近傍の温度を基準として試験槽２１内の温度を制御するため、試料１５に付与される応力の精度が向上する。
【００５３】
これらにより、本変形例３では試験中のひずみ計１６Ｃまたは温度計１７Ｃで測定されたデータに基づいて耐候性試験機の試験槽２１内の温度制御を行われるため、応力を基準とした試験が可能になり、試験の利便性が向上する。また、形状記憶バネ１４３Ｃの近傍の温度を基準として試験槽２１内の温度制御が行われるため、試料１５に付与される応力の精度が向上する。
【００５４】
＜３．その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００５５】
例えば、上記実施の形態等では、耐候性試験機における各機器の構成（形状、配置、個数等）を具体的に挙げて説明したが、これらの構成については、上記実施の形態等で説明したものには限られず、他の形状や配置、個数等であってもよい。
【００５６】
更に、上記実施の形態等では、試料保持ボックスにおける構成（形状、配置、個数等）を具体的に挙げて説明したが、これらの構成については、上記実施の形態等で説明したものには限られず、他の形状や配置、個数等であってもよい。具体的には、例えば、上記実施の形態等では、試料保持ボックスが試験槽内に複数配置されている場合を例に挙げて説明したが、この例には限られず、例えば、試験槽内に試料保持ボックスが１つだけ配置されているようにしてもよい。また、上記実施の形態等では、応力負荷機構による応力を付与させる方向が、試料の背面に対し垂直方向に付与させる場合を例に挙げて説明したが、この例には限られず、試料の上端面や下端面に対し試料の長手方向に応力を付与させるようにしてもよい。更に、試料の背面に対し垂直方向と試料の上端面や下端面に対し試料の長手方向に同時に応力を付与させるようにしてもよい。また、弾性体におけるバネ定数等を変更することで、応力が付与される温度等を任意に変更させるようにしてもよい。具体的には、例えば温度が４０℃から応力が付与されるものと、６０℃から応力が付与されるものがあってもよい。また、定常ばねと形状記ばねを組み合わせて用いることで、低い温度のときに大きな応力を付与させ、高い温度のときに小さな応力を付与させるなど、実施の形態と逆の動作をするようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態等では、前述したランプ光源を用いて本発明における「光源」を構成する場合の例について説明したが、これには限られず、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の他の光源を用いて、本発明における「光源」を構成するようにしてもよい。更に、円環状の試料取付枠としては、例えば、光源を中心とした回転動作を行うのもの（回転式のもの）ではなく、固定式のもの（光源を中心として固定配置されたもの）であってもよい。
【００５８】
加えて、上記実施の形態等では、制御部による各種の制御動作や耐候性試験方法等について説明したが、上記実施の形態等で説明した手法には限られず、他の手法を用いて各種の制御動作や耐候性試験等を行うようにしてもよい。具体的には、例えば、試料の表面、裏面もしくは両面に対して水を噴射させる降雨試験を行うようにしてもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態等では、ひずみ計、形状記憶バネの近傍の温度計で測定されたデータに基づいて耐候性試験機の制御部が試験槽内の温度制御を行うようにしたが、測定されたデータを耐候性試験機の操作部（図示せず）に表示されるようにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態等で説明した一連の制御は、ソフトウェア（プログラム）で行われるようにしてもよいし、ハードウェア（回路）で行われるようにしてもよい。ソフトウェアで行われるようにした場合、そのソフトウェアは、上記した各機能をコンピュータ（マイクロコンピュータ等）により実行させるためのプログラム群で構成される。各プログラムは、例えば、上記コンピュータに予め組み込まれて用いられてもよいし、ネットワークや記録媒体から上記コンピュータにインストールして用いられてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１、１Ｂ、１Ｃ…試料保持ボックス、１１…開口、１２ａ，１２ｂ、１２ａＢ，１２ｂＢ…試料保持部、１３、１３Ｂ…応力負荷機構保持部、１４、１４Ａ…応力負荷機構、１４１…弾性体変位調節機構、１４２ａ、１４２ｂ…弾性体連結部材、１４３…弾性体、１４３Ａ、１４３Ｃ…形状記憶バネ、１４４…押し棒、１４５Ａ…通気口、１４６Ａ…通気口開閉量調節機構、１５…試料、１６Ｃ…ひずみ計、１７Ｃ…温度計、２…耐候性試験機、２１…試験槽、２２…光源、２３ａ，２３ｂ…試料取付枠、２３１…回転軸、２４…試料ホルダ、２５…受光器、２６…制御部、Ｌout…放射光、Ｓ…試料取付面、Ｒ１，Ｒ２…回転方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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