JP2010237055A - 耐候性試験装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】耐候性試験装置1は、メタルハライドランプ21と、メタルハライドランプ21の長手方向に沿ってメタルハライドランプ21に対向して配置された長手形状の試料設置面41とを有し、メタルハライドランプ21により試料設置面41に配置された試料に光を照射する構成を有し、メタルハライドランプ21の試料設置面41側に、試料設置面41から外れた方向にメタルハライドランプ21から放射された光を試料設置面41に向けて反射する下部反射板32が配置され、下部反射板32は、メタルハライドランプ21の端部側に位置して試料設置面41の中心よりも長手方向端部側に寄った領域に反射光を照射する第1の反射面と、第1の反射面が光を照射する領域よりも端の領域に反射光を照射する第2の反射面とを有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、線状光源から複数の試料に対してむらなく光を照射することが可能な耐候性試験装置を提供することを目的とする。
図1は、本発明を適用した実施の形態に係る耐候性試験装置1の構成を示す正面図であり、筐体10の一部を破断して内部を示している。
耐候性試験装置1の上部には光源収容室11が設けられ、この光源収容室11に、線状光源としてのメタルハライドランプ21を有する光源部2が配置されている。また、光源収容室11の下方には試験槽12が設けられ、試験槽12内には、試料4を載置する試料台40が設置されている。耐候性試験装置1は、光源部2によって試料台40に載置された試料4に紫外線を照射することにより、試料4の耐候性を試験する装置である。
また、図1に示すように、光源部2は、メタルハライドランプ21の光を下方に導く反射板30を備えている。反射板30は、メタルハライドランプ21の上方に位置する上部反射板31(曲面反射部材)と、メタルハライドランプ21の下側に位置する下部反射板32(反射部材)とを有し、これらの反射板30によって、メタルハライドランプ21が放射した光が効率よく試料設置面41に照射される。
さらに、耐候性試験装置1の前面には、液晶表示パネル等の表示パネルにタッチパネルが重畳されたコントロールパネル15が配置され、このコントロールパネル15により、耐候性試験装置1の動作状態等を表示するとともに、耐候性試験装置1の試験条件等の入力操作を行うことができる。
また、図示はしないが、耐候性試験装置1は、試験槽12内部の気温を検出する温度センサーと、ヒーター、冷却装置、及び、ヒーターと冷却装置とによって温度調整された空気を試験槽12へ吹き込む送風ファンとを備え、温度センサーの検出値に基づいて試験槽12内の気温を所定温度に保持する機能を有している。
そして、耐候性試験装置1は、メタルハライドランプ21を点灯させる安定器(図示略)、冷却水回路13、上述した温度センサー、ヒーター、冷却装置、及び、送風ファンに接続された制御部16を有し、制御部16によって耐候性試験装置1の各部を制御して、コントロールパネル15の操作によって設定された条件下での試料4の試験を行う。
この図2に示すように、試料4が並べて配置される試料設置面41は長方形に構成されており、試料設置面41の長さ方向が、線状光源であるメタルハライドランプ21の長手方向に沿うように配置される。この方向(試料設置面41の長さ方向、メタルハライドランプ21の長手方向)を、長さ方向Lとする。また、試料設置面41の短手方向を、幅方向Wとする。幅方向Wは、長さ方向Lと直交する方向である。
試料設置面41上の試料4は、試験される表面をメタルハライドランプ21に向けて配置され、必要に応じて試料設置面41に固定される。
図3(A)及び(B)に示すように、上部反射板31は、メタルハライドランプ21の長手方向に延びる2つの曲面を、メタルハライドランプ21の軸中心を通り試料設置面41に垂直な面で接合した形状を有し、メタルハライドランプ21を上方から覆うように配設されている。上部反射板31の内側、すなわちメタルハライドランプ21側は、2つの反射面3A、3Aとなっている。これら2つの反射面3A、3Aは平滑面であり、好ましくは鏡面となっている。反射面3A、3Aは、メタルハライドランプ21が上方及び側方へ向けて放射した光を、下方に向けて反射する。反射面3A及び後述する各反射面の立体的形状は、例えば、配光分布についてのシミュレーション計算により、最適分布が得られるような形状を適宜選定すればよい。
下部反射板32は、上部が小さく下部が大きいテーパーを有する四角錐台形状である。この四角錐台の上下の2面は開口していて、下部反射板32は角錐台の側面に相当する4つの平面を有する。これら4つの平面は、試料設置面41に垂直な方向に対して、試料設置面41側を向くよう傾いている。
図4は、反射面3A、3Aによる反射光の概略分布を示す図であり、(A)は側面方向から見たメタルハライドランプ21、上部反射板31及び試料設置面41の位置関係を示し、(B)には試料設置面41上における反射光の分布を示す。
図4(A)中に矢印で示すように、メタルハライドランプ21から上向き及び横向きに放射された光は反射面3A、3Aに反射して下方に向かい、主に図4(B)に符号41B、41Bで示す幅方向Wの両端部に位置する領域を中心として照射される。領域41Aは、試料設置面41において、長さ方向Lの中央を中心とした細長い領域である。上述のように上部反射板31は幅方向Wに並ぶ2つの反射面3A、3Aを有し、一方の反射面3Aで反射した光が試料設置面41の一端側の領域41Bに照射され、他方の反射面3Aで反射した光が試料設置面41の他方側の領域41Bに照射される。
図5(A)中に矢印で示すように、メタルハライドランプ21から斜め下方に放射される放射光のうち、長さ方向Lにおいて試料設置面41から外れた方向へ向かう放射光は、反射面3B、3Bによって試料設置面41に向けて反射される。この光は、主に、図5(B)に符号41D、41Dで示す領域に集中して放射される。領域41D、41Dは、それぞれ、試料設置面41の長さ方向Lにおける中央から端部側にずれた位置にある。領域41D、41Dはメタルハライドランプ21による直射光が多く照射される領域でもあるが、長さ方向Lの中心ではないため、光量は領域41A(図4(B))に劣る。また、反射面3A、3Aで反射した反射光が幅方向Wの両端側の領域41B、41Bに照射されるのに対し、この領域41B、41Bよりも長さ方向Lの両端側に、反射面3B、3Bの反射光が照射される。従って、反射面3B、3Bにより領域41D、41Dに反射光が照射されることで、長さ方向Lにおける光量のむらが軽減される。
図6(A)中に矢印で示すように、メタルハライドランプ21から、試料設置面41より幅方向Wに外れた位置に放射された光は、反射面3C、3Cによって試料設置面41に向けて反射される。また、反射面3A、3Aで反射された反射光の一部は試料設置面41から幅方向Wに外れた位置に向かってしまうが、この光は反射面3C、3Cに当たって再び反射され、試料設置面41に照射される。さらに、反射面3Aの反射光のうち、試料設置面41に対する傾きが小さい光、すなわち試料設置面41に平行な向きに近い光は、いずれか一方の反射面3Aで反射して反対側の反射面3Cに達して反射され、さらに反対側の反射面3Cで反射する。この光は反射を繰り返して試料設置面41に照射される。
このように、反射面3C、3Cの反射光は、試料設置面41のほぼ全体に相当する領域41Eに対し、むらなく照射されるので、試料設置面41の側方に外れてしまう光を反射面3C、3Cで反射して、試料設置面41にむらなく多くの光を照射できる。
図7(A)中に矢印で示すように、メタルハライドランプ21から斜め下方に放射される放射光のうち、長さ方向Lにおいて試料設置面41から外れた方向へ向かう放射光の一部は、反射面3D、3Dによって試料設置面41に向けて反射される。上述のように、反射面3D、3Dは反射面3B、3Bよりも、試料設置面41に対する傾斜が大きく、また、反射面3D、3Dは反射面3B、3Bの上部に配設されている。このため、反射面3B、3Bによる反射に比べて、メタルハライドランプ21の放射光のうち、試料設置面41に対する傾きが小さい光、すなわち試料設置面41に平行な向きに近い光が、反射面3D、3Dによって、鉛直に近い角度で試料設置面41に照射される。
上述のように、線状光源であるメタルハライドランプ21は長さ方向Lの中央部で最も多くの光を発するので、試料設置面41の長さ方向Lの先端部(末端部)である領域41Fでは、特に光量が低くなりやすい。また、平板状の反射板を用いて、メタルハライドランプ21が放射した光を領域41F、41Fに集めるためには、反射面3B、3Bのようにメタルハライドランプ21に近い位置で試料設置面41に対して垂直に近い反射板を設ける必要がある。しかしながら、反射面3B、3Bのような位置及び角度の反射板では、メタルハライドランプ21から試料設置面41の外へ放射される光の一部しか反射させることができず、例えば、試料設置面41に近い位置で外れてしまう光を反射させることができない。さらに、領域41F、41Fにのみ光を集めてしまっては、かえって光量の偏りを生じることになりかねない。
なお、図8及び図9の縦軸は相対的な照度の大小を示しており、縦軸方向のスケールが絶対的な照度の値に対応するものではない。つまり、図8中の縦軸方向の大きさが測定される照度値自体を示すわけではない。従って、図8中に(A)〜(C)で示す各グラフの照度を、図8の縦軸のスケールを基準として(A)〜(C)間で比較することはできない。図8は、あくまで、(A)〜(C)のそれぞれについて、幅方向Wにおける位置間の照度の大小を示している。図9も同様に、図9中の縦軸方向の大きさが照度値そのものを指すわけではないから、図9の縦軸のスケールを基準として(A)〜(C)間で比較することはできない。図9は、あくまで(A)〜(C)のそれぞれについて、長さ方向Lにおける位置間の照度の大小を示す図表である。
図9に示すように、メタルハライドランプ21の直射光は長さ方向Lの中心をピークとしており、反射面3B、3Bによる反射光のピークは長さ方向Lの中心よりも端部側に寄った位置にある。そして、反射面3D、3Dによる反射光のピークは、長さ方向Lの最も端の領域、すなわち位置L1、L2に極めて近い位置にある。このため、上述したように、メタルハライドランプ21の直射光による反射光の偏りが、反射面3B、3Bによる反射光と、反射面3D、3Dによる反射光によって解消される。この結果、反射面3B、3Bによる反射光と、反射面3D、3Dによる反射光と、メタルハライドランプ21の直射光とを合わせた光量は、長さ方向Lにおいてほぼ均一となり、長さ方向Lにおける照度のむらはほとんど生じない。
さらに、反射面3A、3B、3C、3Dはいずれも平滑な鏡面で構成されているので、より効率よく光を反射し、光量のロスを減らすことができる。
また、上記実施の形態の耐候性試験装置1は、下部反射板32の反射面3C、3Cによってもメタルハライドランプ21の放射光のうち試料設置面41の外へ放射される光を、試料設置面41に集めることで、光量のロスをより低減できる。反射面3C、3Cは、反射面3D、3D等よりも高さ方向のサイズが大きいため、メタルハライドランプ21の放射光をむらなく、試料設置面41のほぼ全体に照射することができる。これにより、試験に必要なメタルハライドランプ21の出力が低くて済み、メタルハライドランプ21の長寿命化や消費電力量の低減を図ることができる。
例えば、上述した実施の形態では、下部反射板32の反射面3B、3Bに、補助反射板34が固定され、この補助反射板34の表面が反射面3D、3Dとなる構成としたが、反射面3B、3Bの一部を突出させて、この突出部の表面が反射面3D、3Dと同様の反射面として作用する構成としてもよい。また、線状光源はメタルハライドランプ21に限らず、キセノンランプ、カーボンアークランプ、水銀ランプ等の他種の紫外線光源を用いることが可能である。さらに、上述した実施の形態では、水平に設置された試料設置面41の上方にメタルハライドランプ21を配置して、上方から試料4に紫外光を照射する構成としたが、試料設置面41を垂直に立てて配置し、この試料設置面41に対して横からメタルハライドランプ21により紫外光を照射してもよい。また、上部反射板31の反射面3Aがメタルハライドランプ21の上方から側方にかけて位置する構成としたが、より小さいものであってもよい。
3A 反射面(曲面)
3B 反射面(第1の反射面)
3C 反射面
3D 反射面(第2の反射面)
4 試料
21 メタルハライドランプ(線状光源)
30 反射板
31 上部反射板(曲面反射部材)
32 下部反射板(反射部材)
40 試料台
41 試料設置面
L 長さ方向
W 幅方向
Claims (3)
- 線状光源と、前記線状光源の長手方向に沿って前記線状光源に対向して配置された長手形状の試料設置面とを有し、前記線状光源により前記試料設置面に配置された試料に光を照射する耐候性試験装置において、
前記線状光源の前記試料設置面側に、前記試料設置面から外れた方向に前記線状光源から放射された光を前記試料設置面に向けて反射する反射部材が配置され、
前記反射部材は、前記線状光源の端部側に位置して前記試料設置面の中心よりも長手方向端部側に寄った領域に反射光を照射する第1の反射面と、前記第1の反射面が光を照射する領域よりも端の領域に反射光を照射する第2の反射面とを有すること、
を特徴とする耐候性試験装置。 - 請求項1記載の耐候性試験装置において、
前記線状光源を挟んで前記試料設置面の反対側に、前記線状光源の長さ方向に延びる曲面によって前記線状光源から放射された光を、前記試料設置面の側端部を含む領域に照射する曲面反射部材が配置されたこと、
を特徴とする耐候性試験装置。 - 請求項2記載の耐候性試験装置において、
前記第1および第2の反射面と、前記曲面反射部材が有する反射面とは平滑な鏡面で構成されたこと、
を特徴とする耐候性試験装置。
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