(57)【要約】【課題】自然環境下における材料の劣化及び寿命予測に関して、耐候試験機の試験結果と、実際の環境下での劣化結果との間に乖離を生ずることがない耐候試験機を提供する。【解決手段】試料表面の放射照度と、分光分布と、風速と、湿度と、槽内温度と、ブラックパネル温度計またはカラーパネルの温度と、が制御可能な機構を有し、試験結果に影響を及ぼすブラックパネル温度計の温度と、カラーパネルの温度と、試料表面の放射照度と、分光分布と、風速と、湿度と、空気温度との相関関係を把握し、前記相関関係を基に、自然環境に即した条件を設定して試験を行う耐候試験機。【選択図】  図１
2008202980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射試験と、暗黒試験と、降雨試験と、結露試験と、からなる試験項目のうちの一つまたは任意に選択した複数を行う耐候試験機において、
ブラックパネル温度計と、槽内温度計と、湿度計と、風速計と、分光放射照度計と、人工光源と、波長選択用フィルターと、加湿器と冷却器と加熱器と送風機とからなる空気調節風洞と、試料と前記ブラックパネル温度計の裏面に密着する温度調節手段と、試験項目と試験条件を設定する設定回路と、
前記設定回路と、前記ブラックパネル温度計と、前記槽内温度計と、前記湿度計と、前記風速計と、の信号を基に試験を制御する信号を演算して電源部に伝達する制御回路と、前記制御する信号を基に前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機と前記温度調節手段とに電力を供給する電源部と、を有し、
試料表面の放射照度と、分光分布と、試験槽内の空気温度と、湿度と試料表面付近の風速と、からなる因子のうちの一つ又は二つ以上を変動因子として試験を行い、前記変動因子とブラックパネル温度計の温度との相関を求めて、前記設定回路に記憶させ、
前記設定回路に前記変動因子の値を設定して、記憶した前記相関を基に前記制御回路からの信号で、前記電源部から前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機とに電力を供給して前記因子の値とブラックパネル温度計の温度を制御することによって試験を行うことを特徴とする耐候試験機。
【請求項２】
照射試験と、暗黒試験と、降雨試験と、結露試験と、からなる試験項目のうちの一つまたは任意に選択した複数を行う耐候試験機において、
ブラックパネル温度計と、試料と同一材質で同一色のカラーパネルと、槽内温度計と、湿度計と、風速計と、分光放射照度計と、人工光源と、波長選択用フィルターと、試験項目と試験条件を設定する設定回路と、
前記設定回路と、前記ブラックパネル温度計と、前記カラーパネルの温度測定器と、前記槽内温度計と、前記湿度計と、前記風速計と、の信号を基に試験を制御する信号を演算して電源部に伝達する制御回路と、前記制御する信号を基に前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機と前記温度調節手段とに電力を供給する電源部と、を有し、
試料表面の放射照度と、分光分布と、試験槽内の空気温度と、湿度と試料表面付近の風速と、からなる因子を変動因子として試験を行い、前記変動因子とブラックパネル温度計の温度と前記カラーパネルの温度との相関を求めて、前記設定回路に記憶させ、
前記設定回路に前記変動因子の値を設定して、記憶した前記相関を基に前記制御回路からの信号で、前記電源部から前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機とに電力を供給して前記因子の値と前記カラーパネルの温度を制御することによって試験を行うことを特徴とする耐候試験機。
【請求項３】
前記相関は、前記空気温度を変動因子とし、前記放射照度と、前記分光分布と、前記湿度と、前記風速と、を一定とし試験を行ったときの、前記空気温度と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項４】
前記相関は、前記放射照度を変動因子とし、前記分光分布と、前記空気温度と、前記湿度と、前記風速とを一定とし試験を行ったときの、前記放射照度と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項５】
前記相関は、前記分光分布を変動因子とし、前記放射照度と、前記空気温度と、前記湿度と、前記風速とを一定とし試験を行ったときの、前記分光分布と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項６】
前記相関は、前記湿度を変動因子とし、前記放射照度と、前記分光分布と、前記空気温度と、前記風速とを一定とし試験を行ったときの、前記湿度と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項７】
前記相関は、前記風速を変動因子とし、前記放射照度と、前記分光分布と、前記空気温度と、前記湿度とを一定とし試験を行ったときの、前記風速と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項８】
前記相関は、前記放射照度と、前記分光分布と、前記空気温度と、前記湿度と、前記風速の因子の内の二つ以上を変動因子とし、残りの因子を一定とし試験を行ったときの、前記変動因子と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項９】
前記放射照度と前記ブラックパネル温度計の温度と前記カラーパネルの温度と前記空気温度と前記湿度と前記風速とを一定とし試験を行ったときの、点灯時間と前記分光分布の相関を予め求め、前記相関を基に前記波長選択用フィルターを用いることによって分光分布を一定の条件に保持しながら試験を行うことを特徴とする請求項２に記載の耐候試験機。
【請求項１０】
前記ブラックパネル温度計の温度または前記カラーパネルの温度を設定した値にするために、必要に応じて、前記温度調節手段又は前記空気調節風洞又は前記温度調節手段と前記空気調節風洞とを同時に用いることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の耐候試験機。
【請求項１１】
前記カラーパネルの温度を、前記カラーパネルに当接したサーモパイル又は放射温度計で測定することを特徴とする請求項２から請求項１０のいずれかに記載の耐候試験機。
【請求項１２】
前記ブラックパネル温度計の表面温度と、前記試料の表面温度と、を放射温度計で測定することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の耐候試験機。
【請求項１３】
前記温度調節手段は、試料台に装着したブラックパネル温度計と複数の試料または、ブラックパネル温度計とカラーパネルと複数の試料を個別に温度調節することを特徴とする請求項１から請求項１２に記載の耐候試験機
【請求項１４】
試験開始後に、前記試験条件を変更する機構を前記試験項目・試験条件設定回路に有することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載の耐候試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自然環境暴露試験を詳細に模擬、加速する耐候試験機で、試験槽内の温度、放射照度、分光分布、試験槽内の湿度、試料表面を流れる風速を制御するとともに、それらの因子の試験結果に及ぼす影響を把握してより自然環境に即した条件で試験する耐候試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐候試験機は、光、熱、水分及び風速などの自然の気象条件を模擬すると共に、加速して、材料の変化、寿命を短期間に推定することを目的としている。
【０００３】
耐候試験機の制御因子と自然環境における変動因子を対比すると、耐候試験機の試料表面の放射照度は太陽からの光に対応し、試料の温度は、長波長側の太陽からの光と空気の温度に対応し、噴霧水と空気調和器で調質した空気中の湿度は、降雨と空気中に含まれる水分に対応し、空気調和器で調質し試験槽内を流れる風速は、自然環境下における風速に対応する。
【０００４】
ＪＩＳ  Ｋ７３５０−１（プラスチックー実験室光源による暴露試験方法  第１部：通則）、ＪＩＳ  Ｋ７３５０−２（プラスチックー実験室光源による暴露試験方法  第２部：キセノンアーク光源）ＪＩＳ  Ｋ７３５０−４（プラスチックー実験室光源による暴露試験方法  第４部  オープンフレームカーボンアークランプ）において耐候試験における試験条件、すなわち、放射、温度、湿度及び濡れに関しての記述がある。
【０００５】
放射に関しては、キセノンアーク、オープンフレームカーボンアーク、蛍光ランプには自然昼光に存在しない紫外線が含まれており、前二者は適切なフィルターの選択によって前記紫外線を取り除くことができると記されている。また大気圏の太陽光に存在しない短い波長の照射は劣化を促進するが、異常な試験結果が出る可能性があると述べている。
【０００６】
また、キセノンアークランプは使用中、経時的に放射照度が低下し、かつ、紫外線と可視域の出力バランスが変動する特性があると記述している。既存の耐候試験機には、大気圏の太陽光に存在しない短い波長の照射を除去するために、フィルターを装着しているが、経時的に変化する分光分布の変化には、何ら対策を講じていない。また、メタルハライドランプも同様の挙動を示す。
【０００７】
温度に関しては、ブラックパネル又はブラックスタンダード温度計を基準とし、前記温度計の温度を測定、制御することが規定されている。JIS  Ｋ７３５０−２には、キセノンアークを光源とする耐候試験機において、ブラックパネル温度計とブラックスタンダード温度計の示す温度の差を求める実験を行い、ブラックパネル温度計は、ブラックスタンダード温度計に比べ常に低い温度を示しており、風速が小さいときは前記温度の差は小さく、風速が大きいときには前記温度の差が大きくなるということが記述されている。このことから、前記温度の差は風速に依存していることを示している。しかしながら、従来の耐候試験の条件では風速は規定されておらず、また、試験機の機種やメーカーごとに風速は異なっており、統一した風速で試験が行われていない。また、ブラックパネル温度計及びブラックスタンダード温度計の温度は、空気温度や、放射照度によっても影響を受けることが分かっている。
【０００８】
また、試料表面の放射照度は、試料表面枠に受光器を装着し、３００nmから４００nm波長の間の放射照度を測定した値としていることが多い。この場合前述のようにキセノンランプでは、経時変化とともに放射照度と分光分布が変化するため、従来のキセノンランプを用いた耐候試験機では、放射照度を測定し、放射照度を一定に維持するために光源の投入電力を調整していた。
（例えば特許文献１、特許番号２７７４０１０号  キセノンランプの保護回路）
しかしながら、分光分布の経時変化を考慮し、一定の分光分布の光で試験を実施することはなかった。そのため、同一試験条件で同一試料を試験しても、試験結果が一致しないことが多々生じていた。さらに、同一光源において、放射照度を変化させると、分光分布も変化する。これについては、現状では、試験条件に配慮されていない。
【０００９】
また、湿度は、相対湿度が５０％あるいは６５％が好ましいと記述されている。しかし、例えば放射照度、相対湿度、を同一試験条件に設定し、槽内温度を一定に保った場合で、風速を変化させると、ブラックパネル温度計の温度が変化する。このことは、放射照度、相対湿度、を同一試験条件に設定し、ブラックパネル温度計の温度を一定に保った場合で、風速を変化させると、槽内温度が一定温度にならないことを意味する。しかしながら、従来の耐候試験機では、ブラックパネル温度計の温度又は、槽内温度と、放射照度を同一条件で試験しているだけであった。また、湿度と風速を変動因子として、放射照度、ブラックパネル温度を同一試験条件で試験したデータは見当たらないが、これは現在の耐候試験機に、湿度と風速とを同時に、任意に設定できる機能がないからである。
【００１０】
本発明は、このような技術的背景のもとになされたものである。したがって、試験結果に及ぼす、光、温度、湿度、風速の影響を明確にするために、光源の放射照度、分光分布、試験槽内の温度、湿度、試料表面近傍の風速を制御すると共に、ブラックパネルの温度又は、試料と同等の材質のカラーパネルの表面温度を測定、制御して試験を行う耐候試験機を提供するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の耐候試験機においては、試料と等価の位置に装着したブラックパネル又はブラックスタンダード温度計の温度及び、試料表面の放射照度を試験条件に一致させることで試験を行っており、放射照度と分光分布と槽内温度と湿度と、風速と、を相対的に制御して試験を行っていなかった。このために、同一のブラックパネル又はブラックスタンダード温度計の温度、同一の放射温度計の照度で試験を行ったにも関わらず、試験結果が同一とならない欠点があった。また、ブラックパネル又はブラックスタンダード温度計の温度で全ての試料の温度を代表すると、試験結果と実際の環境下での劣化結果との間に乖離を生ずることがあった。
【００１２】
本発明はこのような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、その目的は、光、温度、湿度、風速が試験結果に及ぼす影響を明確にすると共に自然暴露の結果と同一の結果を得るために、ブラックパネル温度計又はブラックスタンダード温度計の温度と、試料表面の放射照度だけでなく、風速、湿度、分光分布、空気温度を制御因子とし、場合によっては、試料表面の温度も制御因子に加えて、試験を行い、前記因子の試験結果に及ぼす影響を把握し、これまでの試験結果の矛盾を解明すると共に、前記因子を考慮して、より自然環境に即した条件で試験する耐候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】
【００１３】
照射試験と、暗黒試験と、降雨試験と、結露試験と、からなる試験項目のうちの一つまたは任意に選択した複数を行う耐候試験機において、
ブラックパネル温度計と、槽内温度計と、湿度計と、風速計と、分光放射照度計と、人工光源と、波長選択用フィルターと、加湿器と冷却器と加熱器と送風機とからなる空気調節風洞と、試料と前記ブラックパネル温度計の裏面に密着する温度調節手段と、試験項目と試験条件を設定する設定回路と、
前記設定回路と、前記ブラックパネル温度計と、前記槽内温度計と、前記湿度計と、前記風速計と、の信号を基に試験を制御する信号を演算して電源部に伝達する制御回路と、前記制御する信号を基に前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機と前記温度調節手段とに電力を供給する電源部と、を有し、
試料表面の放射照度と、分光分布と、試験槽内の空気温度と、湿度と試料表面付近の風速と、からなる因子のうちの一つ又は二つ以上を変動因子として試験を行い、前記変動因子とブラックパネル温度計の温度との相関を求めて、前記設定回路に記憶させ、
前記設定回路に前記変動因子の値を設定して、記憶した前記相関を基に前記制御回路からの信号で、前記電源部から前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機とに電力を供給して前記因子の値とブラックパネル温度計の温度を制御することによって試験を行うことを特徴とする。
尚、ブラックパネル温度計はブラックスタンダード温度計を含む。
【００１４】
また、本発明は、照射試験と、暗黒試験と、降雨試験と、結露試験と、からなる試験項目のうちの一つまたは任意に選択した複数を行う耐候試験機において、
ブラックパネル温度計と、試料と同一材質で同一色のカラーパネルと、槽内温度計と、湿度計と、風速計と、分光放射照度計と、人工光源と、波長選択用フィルターと、試験項目と試験条件を設定する設定回路と、
前記設定回路と、前記ブラックパネル温度計と、前記カラーパネルの温度測定器と、前記槽内温度計と、前記湿度計と、前記風速計と、の信号を基に試験を制御する信号を演算して電源部に伝達する制御回路と、前記制御する信号を基に前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機と前記温度調節手段とに電力を供給する電源部と、を有し、
試料表面の放射照度と、分光分布と、試験槽内の空気温度と、湿度と試料表面付近の風速と、からなる因子を変動因子として試験を行い、前記変動因子とブラックパネル温度計の温度と前記カラーパネルの温度との相関を求めて、前記設定回路に記憶させ、
前記設定回路に前記変動因子の値を設定して、記憶した前記相関を基に前記制御回路からの信号で、前記電源部から前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機とに電力を供給して前記因子の値と前記カラーパネルの温度を制御することによって試験を行うことを特徴とする。
また、本発明の耐候試験機で試験を行うことによって、従来以上に実暴露に近似した試験結果が得られると共に、ブラックパネル温度も同時に測定しているので、従来の結果との対比も明白となる。
【００１５】
また、本発明の前記相関は、前記空気温度を変動因子とし、前記放射照度と、前記分光分布と、前記湿度と、前記風速と、を一定とし試験を行ったときの、前記空気温度と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度と、から求めることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の前記相関は、前記放射照度を変動因子とし、前記分光分布と、前記空気温度と、前記湿度と、前記風速とを一定とし試験を行ったときの、前記放射照度と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の前記相関は、前記分光分布を変動因子とし、前記放射照度と、前記空気温度と、前記湿度と、前記風速とを一定とし試験を行ったときの、前記分光分布と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の前記相関は、前記湿度を変動因子とし、前記放射照度と、前記分光分布と、前記空気温度と、前記風速とを一定とし試験を行ったときの、前記湿度と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の前記相関は、前記風速を変動因子とし、前記放射照度と、前記分光分布と、前記空気温度と、前記湿度とを一定とし試験を行ったときの、前記風速と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の前記相関は、前記放射照度と、前記分光分布と、前記空気温度と、前記湿度と、前記速度の因子の内の二つ以上を変動因子とし、残りの因子を一定とし試験を行ったときの、前記変動因子と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記放射照度と前記ブラックパネル温度計の温度と前記カラーパネルの温度と前記空気温度と前記湿度と前記風速とを一定とし試験を行ったときの、点灯時間と前記分光分布の相関を予め求め、前記相関を基に前記波長選択用フィルターを用いることによって分光分布を一定の条件に保持しながら試験を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の耐候試験機は、前記ブラックパネル温度計の温度または前記カラーパネルの温度を設定した値にするために、必要に応じて、前記温度調節手段又は前記空気調節風洞又は前記温度調節手段と前記空気調節風洞とを同時に用いることを特徴とする。また、前記温調手段を用いて前記ブラックパネル温度計の値を制御することができるので、槽内の空気温度、風速も一定にして試験を行うことが可能となる。
【００２３】
また、本発明の耐候試験機は、前記カラーパネルの温度を、前記カラーパネルに当接したサーモパイル又は放射温度計で測定することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の耐候試験機は、前記ブラックパネル温度計の表面温度と、前記試料の表面温度と、を放射温度計で測定することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の耐候試験機は、前記温度調節手段が、試料台に装着したブラックパネル温度計とカラーパネルと複数の試料を個別に温度調節することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の耐候試験機は、試験開始後に、前記試験条件を変更する機構を前記試験項目・試験条件設定回路に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ブラックパネル温度計の温度又はカラーパネルの温度と、試料表面の放射照度と、風速、湿度、分光分布、空気温度を制御因子とし、前記因子の試験結果に及ぼす影響を把握し、これまでの試験結果の矛盾を解明すると共に、前記因子を考慮して、より一層自然環境に即した条件で試料の劣化加速を正確に把握する耐候試験機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施の一形態について説明する。ただし、以下の説明は、あくまでも本発明の例示にすぎず、以下の記載によって発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００２９】
図１は、本発明の実施の一形態に係わる耐候試験機の正面主要部分の断面図である。図２は、本発明の実施の一形態に係わる耐候試験機の側面主要部分の断面図である。図３は試料台に装着したブラックパネル温度計と試料とカラーパネルと放射温度計の、光源側から俯瞰した相対的位置関係を示す。図１と図２と図３に示したように、本実施例の耐候試験機は、光源（１）と、光源（１）から放射する光の波長分布を調整する波長選択用のフィルター（２）と、放射温度計（３）と、試料台（４）と、温調器（９）と、ブラックパネル温度計（５）と、試料（６）と、試料（６）と同材質かつ同色のカラーパネル（７）と、分光放射照度計（８）と、風速センサー（１０）と、試験槽内の一部で光源からの光が遮断した箇所に設置した槽内温度計（１１）及び湿度計（１２）と、からなる試験槽（１３）と、送風機（１４）及び加湿器（１５）及び加熱器（１６）及び冷却器（１７）及び整流板（１８）とからなる空気調節風洞（１９）と、制御部（２３）と、を有する。
【００３０】
より具体的には、光源としてはキセノンアークランプを用いるが、試験条件に合致した放射照度と分光分布にするために、メタルハライドランプ、紫外線蛍光灯、サンシャインカーボンアーク、紫外線カーボンアーク、ハロゲンランプの中から試験条件にふさわしいものを選定することが望ましい。本実施例の耐候試験機の場合には、分光放射照度計（８）で光源の分光分布を常時検出し、試験条件設定時に波長あるいは波長帯域における放射照度を設定し、それらの値を維持した試験を行う。
【００３１】
フィルター（２）は、試験条件に合致した波長透過特性のものを用いる。測定した波長分布を基に長波長側を波長分布の時間の経過と共に分光分布が変化するのに連動してフィルターを交換し、槽内の空気温度、風速も一定にして試験を行う。図１には平板状のものを用いているが、この形状にとどまらず、円筒形又は多角形の筒状のものでもよい。
【００３２】
ブラックパネル温度計（５）とカラーパネル（７）と試料（６）の裏面に密着した温調器（９）は、ブラックパネル温度計（５）又はカラーパネル（７）の温度が送風機（１４）及び加湿器（１５）及び加熱器（１６）及び冷却器（１７）で制御しても、設定値に到達しないときに作用させるものであり、冷却用にペルチェ素子と、加熱用に電気抵抗型ヒーターとからなる積層板を用いた。
【００３３】
カラーパネル（７）の形状は、ブラックパネル温度計（５）と同等のものが好ましい。図には示していないが、カラーパネル（７）にはサーモパイルが当接されている。本サーモパイルには、熱電対式又は白金抵抗体式又はバイメタル式測温体が好ましい。ブラックパネル温度計（５）及びカラーパネル（７）の温度を放射温度計（３）で測温しても良い。
【００３４】
送風機（１４）は、ファンを回転することによって空気を移送し、回転数が可変の形式のもので、風速センサー（１０）の値と、試験項目及び試験条件設定回路（２０）で指定した値を制御回路（２１）で比較、演算して求めた制御信号を基に、電源部（２２）からの電力で風量と風速を調節する。演算方法は、比例制御方式を主体とし、積分、微分要素も必要に応じて加える。
【００３５】
加湿器（１５）と、加熱器（１６）と、冷却器（１７）はそれぞれ、湿度センサー（１２）、ブラックパネル温度計（５）又はカラーパネル（７）に当接したサーモパイル又は槽内温度計（１１）の値と、試験項目及び試験条件設定回路（２０）で指定した値を制御回路（２１）で比較、演算して求めた制御値を基に、電源部（２２）からの電力で湿度と温度を調節する。演算方法は、比例制御方式を主体とし、積分、微分要素も必要に応じて加える。
【００３６】
図４は、本発明の信号、制御、アクチュエーターの関連を示した図である。
制御部（２３）は、照射試験と暗黒試験と降雨試験と結露試験からなる試験項目を任意に組み合わせる機能と、前記試験項目を構成する温度、照度、湿度、時間などの試験条件を設定する機構と前記各相関を記憶する機能と、前期記憶した情報をデジタル化し、デジタル化した信号をアウトプットするシーケンス制御の回路からなる試験項目・試験条件設定回路（２０）と前記試験項目・試験条件設定回路（２０）からアウトプットされた信号と、前記放射温度計（３）と、ブラックパネル温度計（５）と、前記カラーパネル（７）に当接したサーモパイルと、前記槽内温度計（１１）と、前記湿度計（１２）と、前記風速計（１０）と、前記分光放射照度計（８）からの信号を受信して、前記試験項目・試験条件設定回路で指定した試験条件と現在値との差をオンオフ制御、PID制御を用いて修正する信号を演算し発信する制御回路と、前記演算子し発信した信号を基に、光源（１）、送風機（１４）、加湿器（１５）、加熱器（１６）、冷却器（１７）、温調器（９）、図には示していないが噴霧ノズル水供給ポンプへの電力を供給する電源部（２２）と制御回路（２１）に入力される信号と発信される信号を記録して表示するデータ記録・データ表示装置（２６）と、で構成される。
【００３７】
試験項目及び試験条件設定回路（２０）は、試験条件を設定又は、予め設定した各種の試験条件を記憶し、その中から特定の試験条件を選択し、設定又は選択した試験条件を制御回路（２１）に伝達する機構を有する。また、試験中に、試験を中断することなく、試験項目および、ブラックパネル温度計の温度、カラーパネルの温度、湿度、槽内温度放射照度、分光分布を変更することも可能である。
【００３８】
制御回路（２１）は、試験項目及び試験条件設定回路（２０）の試験条件に従って各センサーすなわち、放射温度計（３）、ブラックパネル温度計（５）、カラーパネルに当接したサーモパイル、槽内温度計（１１）、湿度センサー（１２）、風速センサー（１０）、分光放射照度計（８）からの信号を基に試験項目及び試験条件設定回路（２０）で設定条件にて試験を実施するための制御信号を制御回路（２１）で演算し、演算した制御信号を電源部（２２）に伝達する。
【００３９】
電源部（２２）は、前記制御信号を基に、光源（１）、送風機（１４）、加湿器（１５）、加熱器（１６）、冷却器（１７）、温調器（９）、図には示していないが、噴霧ノズル（２３）に水を供給するためのポンプへ電力を伝達する。
【００４０】
以下に本発明の耐候試験機を用いて試験を行った手順の一例を述べる。
｛１｝  試験開始に先立って、データーベースから必要な情報を試験項目及び試験条件設定回路（２０）の記憶回路に移設する。
ここでは、キセノンランプの分光分布の経時変化すなわち、３００nmから７００nmの波長帯における放射照度一定としたときの、７００nm以上の分光分布を５００時間毎に測定し、７００nm以上の分光分布が初期値と同一になる波長選択用のフィルターを提示する。フィルターは５００時間経過毎に３種類のフィルターを指定する。２０００時間経過した時点でキセノンランプを交換する。
｛２｝  耐候試験機に設置した光源使用時間累積計の値を基に、試験項目及び試験条件設定回路（２０）において前記使用するフィルターを決定し、試験槽内の所定の位置に設置する。
｛３｝  試料台（４）にブラックパネル温度計（５）と赤色樹脂（マンセル値、０．５ＹＲ  ２／１１）からなるカラーパネル（７）と試料（６）を搭載する。
第一ステップ：カラーパネルの温度とブラックパネル温度計（５）の温度と放射照度との相関を求める。
｛４｝  試験項目及び試験条件設定回路（２０）の試験条件設定、“相関１”を選択
｛５｝  試験項目及び試験条件設定回路（２０）に以下の条件を設定する。
○変数因子に放射照度を選択
○放射照度測定波長範囲：３００nmから７００nm
○放射照度を６０Ｗ／ｍ２を起点とし、１０Ｗ／ｍ２ずつ放射照度を増加させ１８０Ｗ／ｍ２を終点とする設定を行う。
○固定因子に槽内湿度と槽内温度と風速と分光分布を選択し、槽内湿度に５０ＲＨ％と槽内温度に４０℃と風速に０．１m／ｓを設定し、分光分布は、７００nm以上の分光分布が初期値と同一となるフィルターを選定する。（現在装着のフィルターと異なるものを選定した場合には、選定したフィルターに交換する。）
第二ステップ：耐候試験開始
｛６｝  試験項目及び試験条件設定回路（２０）の試験開始を選択
｛７｝  ｛６｝の条件と風速センサー（１０）、湿度計（１２）、槽内温度計（１１）、分光放射照度計（８）からの信号を比較して制御回路（２１）に構成される、図には示していないが送風機制御回路、冷却器制御回路、加熱器制御回路、光源制御回路においてＰＩＤ制御方式で演算した信号を電源部に発信して、前記信号を基に電源部（２２）から光源（１）、送風機（１４）と、加湿器（１５）と、加熱器（１６）と、冷却器（１７）と、に電力を供給して設定した条件にする。
｛８｝  設定条件に達したならば、ブラックパネル温度計（５）の温度と放射温度計（３）で測定したカラーパネル（７）の温度をデータ記録・データ表示装置（２６）に転送する。
｛９｝  データ記録・データ表示装置（２６）に保存したデータから、放射照度とブラックパネル温度とカラーパネルの温度との相関を求め、試験項目及び試験条件設定回路（２０）に“相関１”として保存する。試験項目及び試験条件設定回路（２０）には複数の“相関１〜Ｎ”を保存可能である。
｛１０｝制御部の試験条件に“耐候試験”を選択
｛１１｝試験項目及び試験条件設定回路（２０）に以下の条件を入力する。
○試験項目を選択及び繰り返し数を指定：照射―暗黒、５回
○照射、暗黒試験時間を設定：照射１０２分、暗黒１２分
○温度制御対象：カラーパネル温度
○   
制御温度：５５℃
○   
相関を設定：“相関１”を選定
○放射照度、湿度、風速を設定：放射照度に６０Ｗ／ｍ２を設定。湿度と風速は相関に“相関１”を選択することにより、“相関１”を求めたときの値が自動入力される。
○   
温度測定対象物：ブラックパネル、カラーパネル
○   
温度測定対象物測定器：ブラックパネル温度計（ブラックパネル用）、放射温度計（カラーパネル用）
｛１２｝制御部（２３）の試験開始を選択
｛１３｝｛１１｝で設定、選択した情報を制御回路（２１）に送信する。
｛１４｝｛１１｝の条件と風速センサー（１０）、湿度計（１２）、槽内温度計（１１）、分光放射照度計（８）からの信号を比較して制御回路（２１）を構成される送風機制御回路、冷却器制御回路、加熱器制御回路においてＰＩＤ制御方式で演算した信号を電源部に発信する。
｛１５｝電源部（２２）からは前記演算した信号に対応した電力を送風機（１４）、加湿器（１５）、加熱器（１６）、冷却器（１７）に投入する。
｛１６｝試験開始時の設定条件に達したならば試験設定条件に従って試験を実施する。
｛１７｝試験終了
前記条件によって試験を行うことによって、分光分布と、風速と、槽内温度と、湿度を一定にして、試料表面の温度をブラックパネル温度計（５）の温度で制御することが可能になる。上述の例は“相関”の一適用を述べたものであり、複数の因子を組み合わせて“相関”を求めることによって所望の条件で耐候試験を実施することが可能となる。
【００４１】
また異なる耐候試験機において、放射照度と、ブラックパネル温度と槽内湿度を同一条件に制御しても、試験機の形状、大きさ、試験槽の構成材料に伴う熱応答特性によって試験槽内の空気温度と風速は同一にならない。本発明の機構すなわち、分光分布を測定し、その値に基いて波長選択用フィルターを選定又は、試料裏面に密着した温度を調節する手段を設けることによって、試験機の形状、大きさ、試験槽の断熱特性が異なっても、ブラックパネル温度計の値を制御すると共に、試験槽内の空気温度と速度も制御できるので、前述の熱応答特性の異なる耐候試験機の試験条件を詳細に把握し、基準とする耐候試験機の試験条件に合わせて試験を行うことによって、再現性に優れた結果が得られる。
【００４２】
また、カラーパネル（７）に当接されているサーモパイルが示す値を放射温度計（３）とブラックパネル温度計（５）を用いて較正したのち、試料（６）が使用される環境において、カラーパネル（７）の前記サーモパイルが示す温度と同一の温度又は規定された温度に前記サーモパイルが示す温度を保持して耐候試験を行い、この時のブラックパネルの温度計が示す温度も測定する。
【００４３】
さらに、本実施例の耐候試験機は、前記試験槽内を無風、暗黒とし、前記試料台（４）にブラックパネル温度計（５）またはブラックスタンダード温度計またはカラーパネル（７）にサーモパイルを密着させたものを設置し、温調器（９）を用いて、ブラックパネル温度計（５）または前記ブラックスタンダード温度計またはカラーパネル（７）にサーモパイルを密着させたものの温度を変化させたときの表面の温度を較正済みの放射温度計（３）で測定し、ブラックパネル温度計（５）または前記ブラックスタンダード温度計またはカラーパネル（７）のサーモパイルを較正することができる。
【００４４】
さらに、本実施例の耐候試験機は、前記試験槽内を無風、暗黒とし、前記試料（４）台に較正したブラックパネル温度計（５）または前記ブラックスタンダード温度計を設置し、温調器（９）を用いて、較正したブラックパネル温度計（５）または前記ブラックスタンダード温度計の温度を変化させると同時に較正したブラックパネル温度計（５）または前記ブラックスタンダード温度計の表面温度を放射温度計（３）で測定し、前記較正したブラックパネル温度計（５）または前記ブラックスタンダード温度計の値で放射温度計（３）を較正することができる。
【００４５】
さらに、本実施例の耐候試験機は、前記試験槽内を無風、暗黒とし、試料台（４）に試料と較正済みの表面温度センサーを設置し、温調器（９）を用いて、試料（６）と前記較正済みの表面温度センサーの温度を一定とし、このときの前記表面温度センサーの値（Ｔ℃）を測定し、同時に放射率が１の放射温度計で試料表面の温度（Ｔｘ℃）を測定し、下記の関係から試料の放射率を求めることができる。
Ｐ＝Ε０σＴ＝σＴｘ
（Ｐ：全放射率、  Ε０：試料の放射率、  σ：シュテファン・ボルツマン定数）
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による耐候試験機の正面の断面図である。
【図２】本発明による耐候試験機の側面の断面図である。
【図３】本発明による耐候試験機の使用配置状況を光源側から俯瞰した図である。
【図４】本発明の信号、制御、アクチュエーターの関連を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    光源
２    フィルター
３    放射温度計
４    試料台
５    ブラックパネル温度計
６    試料
７    カラーパネル
８    分光放射照度計
９    温調器
１０  風速センサー
１１  槽内温度計
１２  湿度計
１３  試験槽
１４  送風機
１５  加湿器
１６  加熱器
１７  冷却器
１８  整流板
１９  空気調節風洞
２０  試験項目及び試験条件設定回路
２１  制御回路
２２  電源部
２３  制御部
２４  噴霧ノズル
２５  反射板
２６  データ記録・データ表示装置
【図２】
2008202980.tif 000003
【図１】
2008202980.tif 000004
【図３】
2008202980.tif 000005
【図４】
2008202980.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月24日(2007.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射試験と、暗黒試験と、降雨試験と、結露試験と、からなる試験項目のうちの一つまたは任意に選択した複数を行う耐候試験機において、
ブラックパネル温度計と、槽内温度計と、湿度計と、風速計と、分光放射照度計と、人工光源と、波長選択用フィルターと、加湿器と冷却器と加熱器と送風機とからなる空気調節風洞と、試料と前記ブラックパネル温度計の裏面に密着する温度調節手段と、試験項目と試験条件を設定する設定回路と、
前記設定回路と、前記ブラックパネル温度計と、前記槽内温度計と、前記湿度計と、前記風速計と、の信号を基に試験を制御する信号を演算して電源部に伝達する制御回路と、前記制御する信号を基に前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機と前記温度調節手段とに電力を供給する電源部と、を有し、
試料表面の放射照度と、分光分布と、試験槽内の空気温度と、湿度と試料表面付近の風速と、からなる因子のうちの一つ又は二つ以上を変動因子として試験を行い、前記変動因子とブラックパネル温度計の温度との相関を求めて、前記設定回路に記憶させ、
前記設定回路に前記変動因子の値を設定して、記憶した前記相関を基に前記制御回路からの信号で、前記電源部から前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機とに電力を供給して、前記変動因子が上記設定された値になるように制御し、ブラックパネル温度計の温度は前記相関を基に上記設定された値に対応する温度となるように制御することによって試験を行うことを特徴とする耐候試験機。
【請求項２】
照射試験と、暗黒試験と、降雨試験と、結露試験と、からなる試験項目のうちの一つまたは任意に選択した複数を行う耐候試験機において、
ブラックパネル温度計と、試料と同一材質で同一色のカラーパネルと、槽内温度計と、湿度計と、風速計と、分光放射照度計と、人工光源と、波長選択用フィルターと、試験項目と試験条件を設定する設定回路と、
前記設定回路と、前記ブラックパネル温度計と、前記カラーパネルの温度測定器と、前記槽内温度計と、前記湿度計と、前記風速計と、の信号を基に試験を制御する信号を演算して電源部に伝達する制御回路と、前記制御する信号を基に前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機と前記温度調節手段とに電力を供給する電源部と、を有し、
試料表面の放射照度と、分光分布と、試験槽内の空気温度と、湿度と試料表面付近の風速と、からなる因子のうち一つ又は二つ以上を変動因子として試験を行い、前記変動因子とブラックパネル温度計の温度と前記カラーパネルの温度との相関を求めて、前記設定回路に記憶させ、
前記設定回路に前記変動因子の値を設定して、記憶した前記相関を基に前記制御回路からの信号で、前記電源部から前記人工光源と前記加湿器と前記冷却器と前記加熱器と前記送風機とに電力を供給して、前記変動因子の値が前記設定された値になるように制御し、前記カラーパネルの温度は前記相関を基に上記設定された値に対応する温度となるように制御することによって試験を行うことを特徴とする耐候試験機。
【請求項３】
前記相関は、前記空気温度を変動因子とし、前記放射照度と、前記分光分布と、前記湿度と、前記風速と、を一定とし試験を行ったときの、前記空気温度と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項４】
前記相関は、前記放射照度を変動因子とし、前記分光分布と、前記空気温度と、前記湿度と、前記風速とを一定とし試験を行ったときの、前記放射照度と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項５】
前記相関は、前記分光分布を変動因子とし、前記放射照度と、前記空気温度と、前記湿度と、前記風速とを一定とし試験を行ったときの、前記分光分布と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項６】
前記相関は、前記湿度を変動因子とし、前記放射照度と、前記分光分布と、前記空気温度と、前記風速とを一定とし試験を行ったときの、前記湿度と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項７】
前記相関は、前記風速を変動因子とし、前記放射照度と、前記分光分布と、前記空気温度と、前記湿度とを一定とし試験を行ったときの、前記風速と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項８】
前記相関は、前記放射照度と、前記分光分布と、前記空気温度と、前記湿度と、前記風速の因子の内の二つ以上を変動因子とし、残りの因子を一定とし試験を行ったときの、前記変動因子と、前記ブラックパネル温度計の温度と、前記カラーパネルの温度とから求めることを特徴とする請求項２記載の耐候試験機。
【請求項９】
前記放射照度と前記ブラックパネル温度計の温度と前記カラーパネルの温度と前記空気温度と前記湿度と前記風速とを一定とし試験を行ったときの、点灯時間と前記分光分布の相関を予め求め、前記相関を基に前記波長選択用フィルターを用いることによって分光分布を一定の条件に保持しながら試験を行うことを特徴とする請求項２に記載の耐候試験機。
【請求項１０】
前記ブラックパネル温度計の温度または前記カラーパネルの温度を設定した値にするために、必要に応じて、前記温度調節手段又は前記空気調節風洞又は前記温度調節手段と前記空気調節風洞とを同時に用いることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の耐候試験機。
【請求項１１】
前記カラーパネルの温度を、前記カラーパネルに当接したサーモパイル又は放射温度計で測定することを特徴とする請求項２から請求項１０のいずれかに記載の耐候試験機。
【請求項１２】
前記ブラックパネル温度計の表面温度と、前記試料の表面温度と、を放射温度計で測定することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の耐候試験機。
【請求項１３】
前記温度調節手段は、試料台に装着したブラックパネル温度計と複数の試料または、ブラックパネル温度計とカラーパネルと複数の試料を個別に温度調節することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の耐候試験機
【請求項１４】
試験開始後に、前記試験条件を変更する機構を前記試験項目・試験条件設定回路に有することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれかに記載の耐候試験機
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
しかしながら、従来の耐候試験機においては、試料と等価の位置に装着したブラックパネル又はブラックスタンダード温度計の温度及び、試料表面の放射照度を試験条件に一致させることで試験を行っており、放射照度と分光分布と槽内温度と湿度と、風速と、を相対的に制御して試験を行っていなかった。このために、同一のブラックパネル又はブラックスタンダード温度計の温度、同一の放射照度計の照度で試験を行ったにも関わらず、試験結果が同一とならない欠点があった。また、ブラックパネル又はブラックスタンダード温度計の温度で全ての試料の温度を代表すると、試験結果と実際の環境下での劣化結果との間に乖離を生ずることがあった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
以下に本発明の耐候試験機を用いて試験を行った手順の一例を述べる。
｛１｝  試験開始に先立って、データーベースから必要な情報を試験項目及び試験条件設定回路（２０）の記憶回路に移設する。
ここでは、キセノンランプの分光分布の経時変化すなわち、３００nmから７００nmの波長帯における放射照度一定としたときの、７００nm以上の分光分布を５００時間毎に測定し、７００nm以上の分光分布が初期値と同一になる波長選択用のフィルターを提示する。フィルターは５００時間経過毎に３種類のフィルターを指定する。２０００時間経過した時点でキセノンランプを交換する。
｛２｝  耐候試験機に設置した光源使用時間累積計の値を基に、試験項目及び試験条件設定回路（２０）において前記使用するフィルターを決定し、試験槽内の所定の位置に設置する。
｛３｝  試料台（４）にブラックパネル温度計（５）と赤色樹脂（マンセル値、０．５ＹＲ  ２／１１）からなるカラーパネル（７）と試料（６）を搭載する。
第一ステップ：カラーパネルの温度とブラックパネル温度計（５）の温度と放射照度との相関を求める。
｛４｝  試験項目及び試験条件設定回路（２０）の試験条件設定、“相関１”を選択
｛５｝  試験項目及び試験条件設定回路（２０）に以下の条件を設定する。
○変動因子に放射照度を選択
○放射照度測定波長範囲：３００nmから７００nm
○放射照度を６０Ｗ／ｍ２を起点とし、１０Ｗ／ｍ２ずつ放射照度を増加させ１８０Ｗ／ｍ２を終点とする設定を行う。
○固定因子に槽内湿度と槽内温度と風速と分光分布を選択し、槽内湿度に５０ＲＨ％と槽内温度に４０℃と風速に０．１m／ｓを設定し、分光分布は、７００nm以上の分光分布が初期値と同一となるフィルターを選定する。（現在装着のフィルターと異なるものを選定した場合には、選定したフィルターに交換する。）
第二ステップ：耐候試験開始
｛６｝  試験項目及び試験条件設定回路（２０）の試験開始を選択
｛７｝  ｛６｝の条件と風速センサー（１０）、湿度計（１２）、槽内温度計（１１）、分光放射照度計（８）からの信号を比較して制御回路（２１）に構成される、図には示していないが送風機制御回路、冷却器制御回路、加熱器制御回路、光源制御回路においてＰＩＤ制御方式で演算した信号を電源部に発信して、前記信号を基に電源部（２２）から光源（１）、送風機（１４）と、加湿器（１５）と、加熱器（１６）と、冷却器（１７）と、に電力を供給して設定した条件にする。
｛８｝  設定条件に達したならば、ブラックパネル温度計（５）の温度と放射温度計（３）で測定したカラーパネル（７）の温度をデータ記録・データ表示装置（２６）に転送する。
｛９｝  データ記録・データ表示装置（２６）に保存したデータから、放射照度とブラックパネル温度とカラーパネルの温度との相関を求め、試験項目及び試験条件設定回路（２０）に“相関１”として保存する。試験項目及び試験条件設定回路（２０）には複数の“相関１〜Ｎ”を保存可能である。
｛１０｝制御部の試験条件に“耐候試験”を選択
｛１１｝試験項目及び試験条件設定回路（２０）に以下の条件を入力する。
○試験項目を選択及び繰り返し数を指定：照射―暗黒、５回
○照射、暗黒試験時間を設定：照射１０２分、暗黒１２分
○温度制御対象：カラーパネル温度
○   
制御温度：５５℃
○   
相関を設定：“相関１”を選定
○放射照度、湿度、風速を設定：放射照度に６０Ｗ／ｍ２を設定。湿度と風速は相関に“相関１”を選択することにより、“相関１”を求めたときの値が自動入力される。
○   
温度測定対象物：ブラックパネル、カラーパネル
○   
温度測定対象物測定器：ブラックパネル温度計（ブラックパネル用）、放射温度計（カラーパネル用）
｛１２｝制御部（２３）の試験開始を選択
｛１３｝｛１１｝で設定、選択した情報を制御回路（２１）に送信する。
｛１４｝｛１１｝の条件と風速センサー（１０）、湿度計（１２）、槽内温度計（１１）、分光放射照度計（８）からの信号を比較して制御回路（２１）を構成される送風機制御回路、冷却器制御回路、加熱器制御回路においてＰＩＤ制御方式で演算した信号を電源部に発信する。
｛１５｝電源部（２２）からは前記演算した信号に対応した電力を送風機（１４）、加湿器（１５）、加熱器（１６）、冷却器（１７）に投入する。
｛１６｝試験開始時の設定条件に達したならば試験設定条件に従って試験を実施する。
｛１７｝試験終了
前記条件によって試験を行うことによって、分光分布と、風速と、槽内温度と、湿度を一定にして、試料表面の温度をブラックパネル温度計（５）の温度で制御することが可能になる。上述の例は“相関”の一適用を述べたものであり、複数の因子を組み合わせて“相関”を求めることによって所望の条件で耐候試験を実施することが可能となる。