JP3241027B2 - 耐候光試験装置 - Google Patents

耐候光試験装置

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  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】各種工業材料及び製品の耐候
性並びに耐光性を調べる人工光源を有する耐候光性試験
装置に関するもので、より詳細には、試験槽内における
試料に負荷される光エネルギー、温度、湿度条件を測定
データとして試験槽外に取り出す技術に関し、特にバイ
メタル式温度アナログデータをデジタル化し、リアルタ
イムに伝送する手段に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、耐候光性試験に関する試験条件
は、試験対象となる製品、材料毎に工業規格に詳細な規
定がある。例えば、JIS K 6266「加硫ゴム及
び熱可塑性ゴムの耐候性試験方法」には、キセノンアー
ク灯式耐候性試験の暴露条件として、試験片面の放射照
度は、波長域300〜800nmの場合500W/
、波長域300〜400nmの場合、60〜180
W/m間から選択するとあり、ブラックパネル温度は
55±3、63±3、70±3、83±3又は89±3
℃、相対湿度50±5又は65±5%RH、更に、試験
片表面への水噴霧の水温の規定もあり、16±5℃とす
るのが望ましいとし、試験時間又は試験片面の放射光量
KJ/mをあらかじめ規定することになっている。
【0003】このように、試料が載置される試験槽内の
暴露環境について詳細な条件が示される中で、特に試料
への熱負荷を示すブラックパネル温度は、上記の通り試
料が使用される実環境に応じた数種類の試験温度を規定
しており、耐候光試験の重要な要素になっている。
【0004】このブラックパネル温度は、JIS B
7753などに規定されているブラックパネル温度計の
A形を準用し測定されている。その感熱部には簡便で、
耐久性のあるバイメタルが多く採用されている。即ちブ
ラックパネル温度計A形はバイメタルの感熱部を金属板
に塗装を施した黒板の中心に一致させて取り付け、感熱
体保護管を密着固定した構造で、図4に示すようなダイ
ヤル式又はデジタル式の温度表示部を有するものであ
る。これをホルダーに取り付けて、試料枠に試験片と並
べて測定出来るものである。図7は従来行われていた実
施例である。
【0005】従って、ブラックパネル温度計は、試験槽
外から覗き窓を通して指示温度を読み取る方式のもので
あり、読み取った温度データに応じて温度設定を変える
などの作業を必要とされるものであった。
【0006】この手間と、時間的遅れを解消するため
に、図7に示すブラックパネル測温体(25)と、スリ
ップリング(24)即ち摺動接点を用いた方法が採用さ
れた。これは光源を中心に回転する試料枠に試料を取り
付けた試料ホルダーを装着し、光源と正対するようにし
て、この試料面と略同位置にブラックパネル測温体を取
り付け、該ブラックパネル測温体からの出力信号を前記
試料枠を構成するパイプ、試料枠を回転させるための中
空状の回転軸を通して配線した信号線を経て、回転軸に
固定した摺動接点を介して、データ処理部に送り、制御
するものである。この場合、前記スリップリングの接触
抵抗により測定誤差が生じやすく、その結果測定データ
の補正も必要とされた。
【0007】これに対して、本出願人による特願平6−
279476号(特許第2749530号)公報には、
スリップリング即ち摺動接点の欠点を解消する技術が開
示されている。図6にその構成を示す。即ち、ブラック
パネル測温体などの出力信号を増幅器、A/D変換器及
びパルス変換部へ送り、変換されたパルス信号を赤外L
EDからなる送信部からデータ受信手段へ伝送する構成
のものである。従って、無接点の伝送手段であり、スリ
ップリングの接触抵抗の変化による測定誤差を補正する
必要もなく、微弱な電流でも誤差を生ずることなく、正
確な測定が可能となった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記発明にお
いても、回転する試料枠上に載置されたブラックパネル
測温体即ち温度センサーからの信号線(19)を試料枠
のパイプ、中空状の回転軸を通し、配線を必要とする点
では、従前と変わらないため、延長された配線の途中で
雑音を拾ってしまう問題点があった。更に、温度センサ
ーの種類によっては、補償導線を必要とし、その配線の
延長は誤差を生じやすいという欠点があった。また、信
号線を一旦前記回転軸の小孔から外部に出し、データ変
換部に接続した後、再度回転軸中空を通り、赤外LED
送信部に接続するという機械加工上の困難さと、信号線
の延長による断線の可能性もあった。
【0009】更に、前記赤外LEDは、データ送信を確
実にする為に、前記回転軸と同軸に固定された鍔付き小
筒の周囲の同一平面上に120°間隔に3個設けられた
構成のものであり、制作上の手間のかかるものであっ
た。また、たとえ前記信号線の配線を延長することな
く、試験槽内でデータ処理できたとしても、伝送手段と
して赤外LEDを試験槽内で使用することは不可能であ
った。即ち、光源からの放射エネルギーに含まれる赤外
線と赤外LEDが干渉するという問題点があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、試験槽内に配置した人工光源と、その周囲を回転す
る試料枠上に温度、湿度、光エネルギーの各センサーを
載置した耐候光試験装置において、温度センサーの感熱
部に螺旋状バイメタルを用い、該螺旋状バイメタルの軸
と、ポテンショメータの軸を連動させ、CR発振回路の
R素子を前記ポテンショメータに代えて装着したことを
特徴とする温度センサーによる温度変化を連続記録でき
る試験槽外タッチパネルを備えた耐候光試験装置とし
た。
【0011】更に、前記温度センサーは、試料ホルダー
に組み込み、試料枠上に装着する方式で、該試料ホルダ
ーには、CR発振回路、CPU、変調器及び送信器を含
む送信ユニットを装着し、受信側は、シーケンサ、タッ
チパネルで構成したことにより、機械的回転機構、電気
的雑音を皆無可能とした温度センサーを備えた耐候光試
験装置とした。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図に基づい
て説明する。図1は本発明の温度センサーの概略断面図
である。図2は温度センサー(1)を試料ホルダーに取
り付けた側断面図であり、図5は同じく温度センサー
(1)を試料ホルダーに取り付け、試験槽内の試料枠に
装着した構成図である。
【0013】図1に示す温度センサー(1)は、感熱部
(3)が螺旋状バイメタル(4)からなり、該螺旋状バ
イメタルの端部から延伸する軸(5)の端部に取り付
け、連結させたポテンショメータの軸(11)が連動す
るようにしてある。前記螺旋状バイメタルを用いた温度
センサーは、図5に示すように、光源(51)からの輻
射エネルギーと、試験槽内温度とを合わせた試料表面温
度を代表する温度変化を示し、その温度変化が前記螺旋
状バイメタル(4)の回転する機械的変位に転換され、
これと連動させたポテンショメータの軸の機械的変位置
に比例した抵抗変化を得るように構成した温度検出素子
となっている。
【0014】その上で、この抵抗変化を図3の(b)に
示すCR発振回路に接続する。即ちCR発振回路上のR
素子(10)を螺旋状バイメタルの軸と連動したポテン
ショメータ(2)の抵抗出力に代えて、これを装着した
ものが図3の(a)に示すCR発信回路である。こうす
ることによって、温度変化に比例する抵抗変化が直ちに
f=1/2CR(Hz)の周波数に変換され、リアルタ
イムに試験槽外の制御部(30)に伝送可能となってい
る。
【0015】図4は従来から使用されているJIS規定
のダイヤル式のブラックパネル温度計の図であり、図示
しない温度表示目盛は、各種温度条件に対応できるよう
に+20〜+120℃まで表示され、目量1℃のものが
通例使用されている。温度指針は最大300°回転でき
るようになっている。従って、+20〜+120℃まで
の温度変化が、螺旋状バイメタルの軸の機械的回転変位
に転換され、最大300°の回転角となる為、これと連
動するポテンショメータの有効電気的回転角度も300
°に調整され、これと抵抗出力とが直線性をもつように
してある。
【0016】図2に示すように、温度センサー(1)か
らの信号は、送信ユニット(6)に入り、CR発振回路
−CPUを経て、無線搬送される。これを図5に示す試
験槽内壁に配設した受信アンテナ(18)で受信し、試
験槽外制御に送られるとともに、タッチパネル(32)
に表示、記録される。この送信ユニット(6)の電源供
給は太陽電池(7)によって行われる。
【0017】また、本実施例では、光源の輻射エネルギ
ーの変動を受光器(8)で感知し、生ずる光電流を増
幅、A/D変換した後、試料枠上の試料ホルダーから送
信ユニット(6)から制御部へ無線搬送され、所定光エ
ネルギーを保持できるようになっている。
【0018】これらの点を図6の従来の例と対比してみ
ると、従来は、ブラックパネル温度計や太陽電池からの
延長された信号線(19)が試料枠(16)のパイプ
(20)、そして、回転軸(21)の中空を通り、デー
タ送信機構(22)に接続されるため、複雑な加工と雑
音防止を必要としたが、本発明ではこれを必要とせず、
更に、赤外LED(23)を使用した場合には、人工光
源の発する赤外線との干渉という問題点を回避するため
に、試験槽外にデータ送信機構を配置する必要があった
が、無線伝送手段によりこの点も解消されている。
【0019】図8は本発明による温度センサーのほか
に、湿度センサー及び光エネルギーの受光器を試料ホル
ダーに取り付け、試料枠上から無線伝送した測定例であ
り、ブラックパネル温度63±3℃、湿度30±5%R
H、光エネルギー42W/mは共に図の通り安定した
結果が得られた。なお、この時の電源電圧は198V、
放電電圧180V、放電電流28Aで実施されている。
【0020】
【発明の効果】上記したように、本発明は、従来から用
いられた簡易で丈夫な螺旋状バイメタルを感熱部とし、
その軸と、ポテンショメータの軸を連動させ、温度変化
を機械的変位に転換し、これに比例する抵抗変化を得た
後、更に、CR発振回路のR素子をポテンショメータに
代えて装着し、前記抵抗変化を所定周波数に変換できる
ように構成したことによって、試験槽内配置の試料枠上
から、直接試験槽外への温度データなどの伝送が容易に
なった。即ち回転する試料枠上に取り付けた試料と同位
置から温度センサーによるデータ信号が所定搬送波に乗
せられ伝送され、試験槽外のタッチパネルに時時刻々変
化する試料の状態を示す指標となる温度や、光エネルギ
ーなどのデータが表示、記録され、或いはフィードバッ
ク制御が時間的な遅れがなく容易に行えるようになっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】温度センサーの概略断面図である。
【図2】温度センサーを試料ホルダーに取り付けた側断
面面図。
【図3】ポテンショメータを取付けたCR発振回路
(a)と従来のCR発振回路(b)。
【図4】従来のブラックパネル温度計を示す図。
【図5】温度センサーを装着した試験槽の構成図。
【図6】従来の赤外LEDを用いた伝送機構を示す構成
図。
【図7】従来のスリップリングを用いた伝送機構を示す
構成図。
【図8】本発明による温度、湿度、光エネルギーの測定
例。
【符号の説明】
1 温度センサー 2 ポテンショメータ 3 感熱部 4 螺旋状バイメタル 5 螺旋状バイメタルの軸 6 送信ユニット 7 太陽電池 8 受光器 9 試料ホルダー 10 R素子 11 ポテンショメータの軸 12 感熱体保護管 13 ブラックパネル温度計 14 表示器 15 黒板 16 試料枠 17 試料 18 受信アンテナ 19 信号線 20 パイプ 21 回転軸 22 データ送信機構 23 赤外LED 24 スリップリング 25 ブラックパネル側温体 30 制御部 31 シーケンサ 32 タッチパネル 50 試験槽 51 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01K 5/62 G01N 17/02 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験槽(50)内に配置したメタリング
    ランプ、キセノンランプなどの人工光源(51)と、そ
    の周囲を回転する試料枠(16)上に温度、湿度、及び
    光エネルギーの各センサーを載置した耐候光試験装置に
    おいて、温度センサー(1)の感熱部(3)に螺旋状バ
    イメタル(4)を用い、該螺旋状バイメタルの軸(5)
    と、ポテンショメータ(2)の軸(11)を連動させ、
    CR発振回路のR素子(10)を前記ポテンショメータ
    (12)に代えて装着したことを特徴とする温度センサ
    ーによる温度変化を連続記録できる試験槽外タッチパネ
    ル(32)を備えた耐候光試験装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、温度センサー(1)
    は、試料ホルダー(9)に組み込み、試料枠(16)上
    に装着する方式で、該試料ホルダー(9)には、CR発
    振回路、CPU、変調器及び送信器を含む送信ユニット
    (6)を装着し、受信側は、シーケンサ(31)、タッ
    チパネル(32)で構成したことにより、機械的回転機
    構、電気的雑音を皆無可能とした温度センサーを備えた
    耐候光試験装置。
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