JP3039110U - 試料面温度を均一にした耐候光試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐候光試験機において、光源を中心にしてそ
の周囲を回転する試料ホルダーの上・中・下段に取り付
けた複数の試料面温度を等温に制御を可能とする耐候光
試験機。 【解決手段】 試料表面及び裏面を上方から下方に向け
て流れる空気層を作り出す天井風向調整筒と両者空気層
流を試料枠下部で吸引する底面円形孔等から構成され、
それぞれの相乗効果で試料面温度を効率的に均一にする
耐候光試験機。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は繊維、塗料、高分子材料などの耐候光試験に使用する試験機の改良に 関するものであって、試験条件の中で最も重要である試料の温度を均一状態で試 験できるように試験層天井中央に天井風向調整筒を設け、温湿度調整のための空 気を自然対流に逆行して上から下方に流すことにより、光源ランプ周辺に流さな いで試料表面と試料裏面に分流して光源周囲の空気溜と隔絶するエアーカーテン 効果を上げ、各試料の表面温度を効率的に均一にしたものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の耐候光試験機は、図３に示すように試験室内に光源、例えば、キセノン ランプがあり、この回りを回転する試料枠に試料ホルダーを取り付け、試料ホル ダー内の試料に光を照射して退色の度合いから耐光性を評価する。

【０００３】 試験中、光源からの熱で試験室内の空気温度は上昇するから、循環送風機によ って外気を導入し、恒湿槽を経て試験室の温度を下げる。

【０００４】 試料ホルダーの下部に遮風板があり、空気は遮風板の回りから試料ホルダーの 内面、即ち試料の表面を流れて上昇する。

【０００５】 試験室内が設定温度に達したとき、空気調節器は点線位置に作動して外気導入 を断ち、試験室から出た空気は恒湿槽から循環送風機を経て試料表面に流れ循環 し、空気調節器は温度調節器と併用し開閉によって制御する方式である。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ここで循環送風機からの空気は試料表面に沿って流れるので、試料の表面温度 は、この空気温度の影響を受ける。

【０００７】 空気調節器が外気を導入するときは、恒湿槽がごく短時間であるが、恒温が保 たないので、試料表面に流れる空気温度は一時的に下がり変動する。

【０００８】 例えば、試験室の温度を４０℃に調節したいとき、外気温度が２０℃とすると 、空気調節器の開閉によって試料表面温度は５７〜５９℃と短時間であるが、２ ℃の変動があり、これは第２の解決すべき課題である。

【０００９】 次に、試料面の空気はキセノンランプからの光エネルギーを受け温まりながら 上昇し、従って、試料の下部の空気は低温ではあるが、上部の空気は高温となり 、試料の上下にわたって均一ではなく、実測例として図４に示すように上部と下 部で１３〜１５℃の温度差があり、これは第２の解決すべき課題である。

【００１０】 試料表面に温度差があれば、光源キセノンランプの光エネルギーが一定且つ照 射時間が同じであっても、試験後の退色度合いを示す色差値は異なり、従って、 やむを得ず試験途中に試料ホルダーの取付位置を変えて、又は上下を逆にして温 度ムラの影響を少なくする方法が行われてきた。

【００１１】 表１、表２、表３は、各種試験条件における各種試料の試料面温度の実施例、 表４は試料面風速測定の実施例、表５はブラックパネル温度（Ｂ．Ｐ．Ｔ．）８ ９℃における試料ホルダー上・中・下段における試料の退色度合いを示す色差値 （△Ｅ^*ａｂ）である。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】

【表３】

【００１５】

【表５】

【００１６】 このように、温度ムラは退色色差値のムラとなるから、均一な温度で試験しな ければ正確な結果を得ることはできない。

【００１７】 本考案者は、以上説明した従来技術とその解決課題を解析し、温度ムラの原因 を確認するとともに、温度ムラをなくすために試験槽天井中央に天井風向調整筒 を設け、温湿度調整のための空気を自然対流に逆行して上から下方に流すことに より、光源周辺に流さないで試料表面と試料裏面に分流して光源周囲の空気溜と 隔絶するエアーカーテン効果を上げ、各試料の表面温度を効率的に均一にしたも ので、本考案は、これらの課題を解決するために考案されたものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

試験槽２と槽の天井、背部、底部の外部を囲んで形成する循環風路５をもち、 試験槽中央に配設の光源３を中心にして、その周囲を回転する試料枠４を有する 耐候光試験機１において、試験槽天井６中央に循環風路５と通じる天井円孔７を 開け、その孔の中央に上方円筒で下方をラッパ状に開いた形状の天井風向調整筒 ８を循環風路５に設ける。

【００１９】 一方、試験槽底部の中心に循環風路５と通じる底部円形孔１０を開け、孔の縁 に垂直の円筒状壁１１を立て、この垂直の円筒状壁に対し、その上方で且つ試料 枠４下端の下方に位置し、直径を垂直の円筒状壁１１より大なる円環１２を配設 、且つ試料枠４の中心軸上に逆ハット状の底部風向調整筒１３を設ける。

【００２０】 循環送付機１４により、天井円孔７と天井風向調整筒８の間隙より試験槽２へ 流入する空気は、試料枠４上端で二分流となり、内側の試料表面を流れる試料表 面冷却空気層流１５と試料裏面冷却空気層流１６となって下降し、試料表面冷却 空気層流１５は試料枠４の下端では底部風向調整筒１３と試料枠４とで形成する 間隙を抜けて底部円形孔１０に吸引、その際円環１２上部と試料枠４下端との間 隙より試料裏面冷却空気層流１６を吸引し、相乗効果で試料表面空気層流１５の 流速を速め、試料冷却効果を上げ、光源３周囲の空気溜と隔絶するエアーカーテ ン効果を上げ、試料ホルダー１７の上段・中段・下段に取り付けられたそれぞれ の試料表面温度を効率的に均一にすることを特徴とする試料面温度を均一にした 耐候光試験機。

【００２１】

【考案の実施の形態】

従来の送風方式は、前記のように下方より吹き上げて上方に風が抜けていく方 式が使われており、自然対流から考えて見ると、試料表面を冷却して温度上昇し た空気は上方に昇るのが自然であるが、試料ホルダーにつけられた試料から見る と、下方につけられた試料と上方につけられた試料とを比べると、下方は常に低 い温度の風が当たり、上方は下方の試料を冷却して温度上昇した空気、つまり、 下方より高い温度の空気が常に上方の試料に当たることになる。

【００２２】 図４は、光源からの距離と試料表面温度分布の関係で多数実験を行った中の一 例であり、光源から等距離で上下の温度差を取ると、△Ｔ´＝１３〜１５℃の差 があり、中央部は光強度の関係で輻射を多く受け温度が上がるので、その差は更 に大きくなるが、これに関しては距離を変えて等エネルギー位置を求め、且つ風 の流れなどを考えて解決するべきもので、本考案者は、既に図２に示すような傾 斜型ホルダーを用いて（特公平３−３６１７８号）いる。

【００２３】 上記、温度差は図４に示すように、無風状況（自然対流）と風あり状況（循環 送風）とを比較してもその傾向は同じであり、この温度差をなくす手段として、 自然対流に逆行して風を上方から下方に流すことにより、試料面近くの風以外の 試験槽空気の暖かい空気が上方に留まろうとする傾向と相殺されて均一になるこ とが本考案の思想であり、以下本考案の実施の形態について説明する。

【００２４】 図１は本考案の実施例である耐候光試験機の内部構造図、図２は試料ホルダー の斜視図、図３は従来の耐光試験機の構成図、図４は光源からの距離と試料表面 温度分布の関係図である。

【００２５】 本考案は、試験槽と槽の天井、背部、底部の外部を囲んで形成する循環風路を もち、試験槽中央に配設の光源（キセノンランプ）を中心にして、その周囲を回 転する試料枠を有する耐候光試験機であり、試料ホルダーは傾斜型ホルダーを取 り付けた状態を示し、その他、図示しないがブラックパネル温度計や積算光量計 も試料枠に取り付けられて回転する。

【００２６】 天井風向調整筒及び底部風向調整筒は、本考案の重要な構成部分であり、天井 風向調整筒は試験槽天井に循環風路と通じる天井円孔を開け、その孔の中心に上 方円筒で下方ラッパ状に開いた形成をなして、循環風路中に設けている。

【００２７】 ここで、循環送風機からの空気は、天井円孔と天井風向調整筒の間隙より試験 槽に流入し、試料枠上端で二分流となり、内側の試料表面を流れる試料表面冷却 空気層流と外側の試料裏面を流れる試料裏面冷却空気層流となって下降する。

【００２８】 天井風向調整筒の長さ及びラッパ状の直径寸法は、試料表面及び裏面に分流す る空気量の割合を決める本考案構成の要点であり、また、キセノンランプの光が 試料に充分に照射して、影を生じない限界を考慮に入れた長さ及び直径とする。

【００２９】 一方、前記底部風向調整筒は試験槽底面の中心に循環風路に通じる底部円形孔 を開け、孔の縁に垂直の円筒状壁を立て、この垂直の円筒状壁に対し、その上方 で且つ試料枠下端の下方に位置し、直径を垂直の円筒状壁より大なる円環を配設 、且つ試料枠の中心軸上に逆ハット状の底部風向調整筒を設けた。

【００３０】 底部風向調整筒の逆ハット状の深さ及び直径寸法は、キセノンランプの光が試 料を充分に照射して、影を生じない限界の寸法として、試料枠下端では、底部風 向調整筒と試料枠とで形成する間隙を工夫し、試料の照射面側を流れ、試料を冷 却する風は下部の試料近辺では上方に比べ、風速を早くして冷却効果を上げるよ うに風路の間隙を調整し、これにより上方から下方に降りるに従って、空気温度 は上昇しても風速を大にして冷却効果を上げて、上方と同等の冷却効果が得られ るようにしてある。

【００３１】 試料表面冷却空気層流は試料枠の下端では、底部風向調整筒と試料枠とで形成 する間隙を風速を早めて底部円形孔に吸引され、その際円環上部と試料枠下端と の間隙より試料裏面冷却空気層流を吸引し、相乗効果で試料表・裏面冷却空気層 流の流速を早めて試料冷却効果を上げ、光源周囲の空気溜と隔絶するエアーカー テン効果を上げ、試料ホルダーの上段・中段・下段の取り付けられたそれぞれの 試料面温度を効率的に均一にする実施の形態を有する。

【００３２】

【考案の効果】

既に説明したように、光源から等距離で上下のほぼ１３〜１５℃に等しい温度 差△Ｔ´をなくすために、自然対流に逆行して風を上から下方に流すことにより 、試料面近くの風以外の光源周囲の空気溜と隔絶するエアーカーテン効果を上げ 、また、試料を冷却する風は天井風向調整筒の作用により、試料の照射面側を流 れる空気層流と裏面を流れる空気層流に２分流し、そこに流す空気量の割合は、 前記実施例の試験機においては、流量比は約４：６となり、この状態が最良であ った。

【００３３】 次に、試料の表面温度測定例を表１、表２、表３に示し、参考に従来試験機の 測定例を併記するが、従来は表面温度差が最大１６℃に対し、本考案は１℃以下 であった。

【００３４】 表４は試料表面風速測定例を示し、試料枠の下端では風速を早めて底部円形孔 に吸引されている効果が得られた。

【００３５】

【表４】

【００３６】 更に、試料３種を選び退色試験を行い、表５に示す結果を得、本考案は傾斜型 ホルダーを用い、従来の試験機は平らなホルダーの一例であり、同一試料ホルダ ーの上・中・下段の試料間のバラツキは、本考案の場合で最大 △Ｅ^*ａｂ＝０． ６であって、従来の△Ｅ^*＝２．５に比較して極めて良い結果を得た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の耐候光試験機の内部構成図である。

【図２】傾斜型の試料ホルダー斜視図である。

【図３】従来の耐光試験機である。

【図４】光源からの距離を上下方向の温度分布図であ
る。

【符号の説明】

１ 耐候光試験機 ２ 試験槽 ３ 光源 ４ 試料枠 ５ 環境風路 ６ 試験槽天井 ７ 天井円孔 ８ 天井風向調整筒 ９ 試験槽底面 １０ 底部円形孔 １１ 円筒状壁 １２ 円環 １３ 底部風向調整筒 １４ 循環送風機 １５ 試料表面冷却空気層流 １６ 試料裏面冷却空気層流 １７ 試料ホルダー １８ 試料 １９ 空気調節器 ２０ 恒湿槽 ２１ 遮風板 ２２ ヒータ ２３ クーラ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験槽２と該試験槽の天井、背部、底部
   の外部を囲んで形成する循環風路５をもち、試験槽中央
   に配設の光源３を中心にして、その周囲を回転する試料
   枠４を有する耐候光試験機１において試験槽天井６中央
   に循環風路５と通じる天井円孔７を開け、その孔の中央
   に上方円筒で下方をラッパ状に開いた形状の天井風向調
   整筒８を循環風路中に設け、一方、試験槽底面の中心に
   循環風路と通じる底部円形孔１０を開け、孔の縁に垂直
   の円筒状壁１１を立て、この垂直の円筒状壁に対し、そ
   の上方で且つ試料枠下端の下方に位置し、直径を垂直の
   円筒状壁より大なる円環１２を配設、且つ試料枠４の中
   心軸上に逆ハット状の底部風向調整筒１３を設け、循環
   送風機１４により天井円孔７と天井風向調整筒８の間隙
   より試験槽２へ流入する空気は試料枠４上端で二分流と
   なり、内側の試料表面を流れる試料表面冷却空気層流１
   ５と試料裏面冷却空気層流１６となって下降し、試料表
   面冷却空気層流１５は試料枠４の下端では底部風向調整
   筒１３と、試料枠４とで形成する間隙を抜けて底部円形
   孔１０に吸引、その際円環１２上部と試料枠４下端との
   間隙より試料裏面冷却空気層流１６を吸引し、相乗効果
   で試料表・裏面冷却空気層流１５・１６の流速を速め、
   該間隙に近づく程、試料冷却効果を上げ、光源周囲の空
   気溜と隔絶するエアーカーテン効果を上げ、試料ホルダ
   ー１７の上段・中段・下段に取り付けられたそれぞれの
   試料面温度を効果的に均一にすることを特徴とする試料
   面温度を均一にした耐候光試験機。