JP3291519B2

JP3291519B2 - 耐候光性試験装置

Info

Publication number: JP3291519B2
Application number: JP2001154890A
Authority: JP
Inventors: 長市須賀; 洋二渡辺
Original assignee: Suga Test Instruments Co Ltd
Current assignee: Suga Test Instruments Co Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-06-10
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: JP2002055043A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐候光性試験装置
における温度及び湿度調節装置に関する。より詳細に
は、人工光源の輻射エネルギーと水の気化とを組み合わ
せて試験槽内の雰囲気温度及び湿度を制御する省エネル
ギー型の耐候光性試験装置で、特に冷凍機、ヒータ加湿
器を用いない空気循環風路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】耐候光性試験装置は、人工光源の紫外線
を含む光を利用し、該光エネルギーの調節を行うととも
に、試験槽内の雰囲気温度及び湿度を制御して、各種工
業材料の老化を促進して寿命試験を行うものである。こ
れを再現する試験装置は、試験槽内に紫外線カーボンア
ーク、サンシャインカーボンアークやキセノンアークな
どの人工光源が中心に載置され、その周囲を試料が回転
し露光される一方、試験槽内は、試験槽外載置の送風機
から循環空気が流入し、輻射エネルギーにより加温され
た槽内の空気を試験槽開口部から循環ダクトへ還流さ
せ、該循環ダクト内に配置した冷凍機、加熱ヒータ或い
はヒータ加湿器により温度或いは湿度を調整し、再び前
記送風機により試験槽内へ循環させる構成である。そし
て、試験条件としては、例えば、試料表面温度を表すブ
ラックパネル温度は６３±２℃、湿度は５０％ＲＨ、光
エネルギーは６０乃至１８０Ｗ／ｍ^２であったりする。

【０００３】このような温・湿度調整され、試験槽へ流
入した循環空気は、光源の輻射エネルギーにより温度上
昇する一方、相対湿度も変化し、再び循環ダクトへ還流
するうちに、試験槽内の温・湿度を一定に保持するエネ
ルギー以外の不要エネルギーは、図４に示すように、排
気口（２５）や冷凍機（４０）による熱交換とともに、
試験槽外に排出されていた。また、ヒータ加湿器（４
２）のヒータ（４３）のエネルギーも加湿とともに加熱
的に働き、熱エネルギーの消費に無駄があった。このた
め、省エネルギー化された装置の開発が必要とされた。

【０００４】即ち、人工光源を熱負荷とし、槽内空気を
還流循環させ、循環ダクト内に配置した冷凍機−加湿器
−送風機という順路の温湿度制御の循環風路において
は、試験槽内及び外の温度、湿度の変化が次の冷却動作
となり、これによる温湿度の変化が次の加湿器のヒータ
作動につながり、試験槽内規定値を維持するように調整
空気が断続して送られるものである。しかし、前記冷凍
機は最大負荷を前提に設計されているため循環空気を冷
却する一方で、同時に除湿作用も大きく働き、湿度を下
げすぎてしまう問題点があった。

【０００５】また、加湿器は通例、水槽に水ヒータを配
置し、水蒸気を発生させ、これによる加湿空気が送風機
により吸引され、試験槽へ送風されるが、同時に加熱さ
れた循環空気となってしまう。従って、槽内規定値につ
いて、温度調整信号による冷凍機の作動が湿度の変動を
生じ、湿度調整信号による加湿器の作動が温度の大きな
変動を生ずるという温湿度制御上の困難性があった。

【０００６】更に、ランプの定格が大きい場合や設定条
件によっては、前記冷凍機や加湿器のヒータ容量が過大
になりがちであり、製品価格を押し上げることにもな
り、また、電力の消費も多くなる問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来の耐
候光性試験装置で用いられている冷却手段、除湿手段、
加湿手段では、試験槽内の温度、湿度を制御するのに多
くのエネルギーを必要とし、且つこれら手段自体が制御
対象の循環空気の変動の要因ともなっていた。そこで、
冷凍機やヒータ加湿器等のエネルギー消費型の手段を用
いることなく温湿度制御ができ、省エネルギー化した耐
候光性試験装置が望まれていた。更に、温湿度の変動が
少なく効率のよい循環風路の開発が望まれていた。本発
明者は、鋭意研究の結果、その開発に成功した。

【０００８】すなわち本発明は、水を冷媒とする冷却コ
イルと、吸水繊維を折り込んだ加湿器とを循環風路に載
置し、冷凍機やヒータ加湿器を用いない耐候光性試験装
置であり、さらに複列の空気循環風路を具備し、且つ加
湿された循環空気が効率よく試料表面を冷却し得る風向
体を配置して構成した耐候光性試験装置の提供を目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、繊維、染色物、紙などの耐候光性試験装
置において、人工光源を有する試験槽と試験槽外循環ダ
クトを含む循環空気の温度、湿度制御を行う空気循環風
路中に、水を冷媒とし、冷却コイルと、熱交換を行うラ
ジエータと、冷却ファンと、ポンプとで構成し、前記人
工光源から発生する輻射熱エネルギーによる前記循環空
気の温度上昇を制御する水循環回路と、吸水繊維を折り
込んだ加湿材、及び該加湿材に水を滴下含浸させる滴下
ノズル管で構成された加湿器を具備した湿度調整風路
と、前記加湿器の下方に滴下水タンクを載置し、滴下ポ
ンプを介して滴下水を回収し、再利用ができる滴下回路
が構成されたことを特徴とする耐候光性試験装置であ
る。

【００１０】本発明は、前記空気循環風路を、前記水循
環回路の冷却コイル及びブロアを載置した温度調整風路
と、前記加湿器を載置した湿度調整風路とに分離して構
成したことを特徴とする耐候光性試験装置である。

【００１１】本発明は、湿度調整風路中に分岐点を設
け、一方を前記加湿器を通る風路、他方を中空風路と
し、該分岐点に試験槽内の湿度センサからの信号によ
り、調節器、制御回路を介してステッピングモータ駆動
によって開閉する開閉弁を具備したことによって、変動
の少ない湿度調整を可能とする。

【００１２】また、前記温度調整風路の試験槽内への流
入口が、試験槽後部壁に開口し、且つ該流入口から回転
する試料枠の円弧に沿って循環空気が流入する一方、前
記湿度調整風路の試験槽内への流入口が、試験槽底部に
開口し、該流入口に連結し、且つ前記試料枠の下部開口
に風向体が載置されていることによって、試料温度を一
定に保持することが可能となる。

【００１３】さらに、前記風向体が逆裁頭円錐状で、且
つ上端部円周外縁が外側に延伸し、つば状に形成されて
いることによって、試料表面温度を効率良く冷却するこ
とが可能となる。

【００１４】また、前記水循環回路は、前記滴下水を冷
媒とし、循環ポンプを介し、冷却コイルから滴下水タン
クへと循環する水循環回路であることによって、省エネ
ルギー化が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１は、繊維、染色
物、紙などの耐候光性試験装置において、人工光源を有
する試験槽と試験槽外循環ダクトを含む循環空気の温
度、湿度制御を行う空気循環風路中に、水を冷媒とし、
冷却コイルと、熱交換を行うラジエータと、冷却ファン
と、ポンプとで構成し、前記人工光源から発生する輻射
熱エネルギーによる前記循環空気の温度上昇を制御する
水循環回路と、吸水繊維を折り込んだ加湿材、及び該加
湿材に水を滴下含浸させる滴下ノズル管で構成された加
湿器と、前記加湿器の下方に滴下水タンクを載置し、滴
下ポンプを介して滴下水を回収し、再利用ができる滴下
回路が構成してあるため、従来の冷凍機や、ヒータ加湿
器のようなエネルギー消費型の手段を用いない構成の耐
候光性試験装置の提供ができる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、前記空気循環風
路を、前記水循環回路の冷却コイル及びブロアを載置し
た温度調整風路と、前記加湿器を載置した湿度調整風路
とに分離して構成したことを特徴とする耐候光性試験装
置であり、温度調整風路と、湿度調整風路とに個別に構
成したことによって、試験槽内で温度上昇した循環空気
を水を冷媒とする冷却コイルに通し、これをブロアで直
ちに試験槽に送ることができるため温度調整を容易にで
き、また、水を滴下して気化させる加湿器のみを載置し
た湿度調整風路によって湿度制御がし易い、省エネルギ
ー型の耐候光性試験装置を提供できる作用を有する。

【００１７】請求項３に記載の発明は、前記湿度調整風
路中に分岐点を設け、一方を前記加湿器を通る風路、他
方を中空風路とし、該分岐点に試験槽内の湿度センサか
らの信号により調節器、制御回路を介してステッピング
モータ駆動による開閉弁を具備したことを特徴とするも
のであり、請求項１又は請求項２に記載する発明が有す
る作用に加えて高湿から低湿までの広い範囲の湿度制御
を精密に行う作用を有する。

【００１８】請求項４に記載の発明は、前記温度調整風
路の試験槽内への流入口が、試験槽後部壁に開口し、且
つ該流入口から前記試料枠の回転接線に平行するように
循環空気が流入する一方、前記湿度調整風路の試験槽内
への流入口が、試験槽底部に開口し、前記流入口に連結
し、且つ試料枠の下部開口に臨んで風向体が載置されて
いることを特徴とするものであり、請求項２に記載する
発明が有する作用に加えて、試験槽へ流入する循環空気
により試料の温度変動を少なく制御する作用を有する。

【００１９】請求項５に記載の発明は、前記風向体が逆
裁頭円錐状で、且つ上端部円周外縁が外側に延伸し、つ
ば状に形成されていることを特徴とするものであり、請
求項１又は請求項２に記載の作用に加えて、試料表面の
温度を所定温度に効率よく保持する作用を有する。

【００２０】請求項６に記載の発明は、前記水循環回路
は、前記滴下水を冷媒とし、循環ポンプを介し、冷却コ
イルから滴下水タンクへと循環する水循環回路であるこ
とを特徴とするものであり、請求項１に記載の作用に加
えて、水を再利用し、省エネルギー化が図れる作用を有
する。

【００２１】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図１は本発明の耐候光性試験装置（１）の
実施例である構成図である。図において、試験槽（３）
中央に人工光源（２）があり、その人工光源の周囲を回
転する試料枠（４）が載置してある。その下方の試験槽
底部に循環空気の流入口（２６）を設け、接続する送風
機（１９）から送られた湿度調整された循環空気（図中
に矢印で示す）が、試料枠（４）上の試料（５）表面を
上昇し、試験槽上部へ抜け、開口部（９）から循環ダク
ト（８）へ循環する空気循環風路（６）が形成されてい
る。

【００２２】ところで、前記人工光源の試験槽内発熱量
は大きく、試験条件としてブラックパネル温度を６３±
３℃、槽内湿度を５０±５％ＲＨに設定した時の試験槽
内温度は約４５℃に保持する必要がある。そこで、空気
循環風路（６）を、冷却コイル（１２）及びブロア（３
０）を載置した温度調整風路（７）と、加湿器（１３）
を載置した湿度調整風路（１０）とに分離して構成した
結果、温度乃至湿度の変動に対応してブラックパネル温
度及び槽内湿度を一定に保つことができる。すなわち温
度調整風路の開口部（９）及び流入口（２６）を試験槽
後部壁（３８）に近接した位置に設け、風路長を短くし
たことは、試験槽内温度の変動幅を極めて小さく制御で
き、また、本実施例によれば、温度調整風路の循環空気
量は、総循環空気量約１０ｍ^３のうちの約３０％約３ｍ
^３を循環させればよく、よい効果を得られている。ま
た、同風路中の水による冷却コイル（１２）の入口及び
出口での温度はそれぞれ４４℃と、３２.７℃になって
いて、ブラックパネル温度を維持できる冷却能力を示し
ている。

【００２３】一方の湿度調整風路（１０）は吸水繊維を
折り込んで、ハニカム状に形成した加湿材（３７）を複
数組み合せた加湿器（１３）を載置してあり、該加湿材
に水（純水、或いはイオン交換水が好ましい）を滴下含
浸させ、この滴下水の気化によって通過する循環空気を
加湿する。すなわち人工光源の発熱を水の気化熱に変
え、温度上昇した循環空気の温度と、湿度を同時に調整
できるため、冷凍機や、ヒータ加湿器を用いた場合のよ
うなエネルギーの消費がない。ヒータ加湿器の場合の水
蒸気に不純物を含むようなことがないため、クリーンな
加湿空気が得られる。さらに、湿度調整風路中に分岐点
を設け、一方を前記加湿器を通る風路、他方を中空風路
（１８）とし、該分岐点に試験槽内の湿度センサ（２
０）からの信号により開閉する開閉弁（１７）を設けて
ある。外気導入口（２９）から湿度変動の大きい外気が
空気調節弁（２２）を経て流入し、循環空気と混合さ
れ、さらに、循環空気は前記開閉弁で分岐され、加湿器
を通った循環空気と再び混合されて試験槽（３）内へ流
入するようにしてある。

【００２４】従って、前記空気調節弁（２２）は、外気
の湿度が７０％ＲＨ以上のときにはソレノイド（５０）
を励磁してスプリング（５１）に係続するレバー（５
３）を引き上げて閉じるようにし、７０％ＲＨ以下のと
きは開けるようにし、湿度範囲に応じてスイッチ（５
２）を切り換えるようにしてある。

【００２５】本実施例によれば、前記開閉弁（１７）
は、試験槽内載置の湿度センサからの信号を調節器（２
８）、制御回路（２７）を介して、ステッピングモータ
（３４）駆動により、微妙に開度を変えることができる
ため、ブラックパネル温度６３℃の時の湿度調整範囲
は、４０％〜７５％±１％ＲＨまで制御可能であり、従
来試験槽内循環空気の湿度の変動要因ともなっていた外
気の湿度の影響を充分吸収して一定湿度に保持できるよ
うになっている。因みに５０％ＲＨのときの滴下水の消
費量は約１．４リットルである。

【００２６】なお、前記加湿器（１３）で使用する滴下
水は、滴下ノズル管（１４）から加湿材に滴下含浸さ
れ、一部は気化し、一部は加湿器下方の滴下水タンク
（３６）に回収貯溜され、滴下ポンプ（１５）を介して
再利用している。さらに、本発明では、この滴下水を前
記水循環回路（１１）の冷媒としても再利用できるよう
にしてある。すなわち循環ポンプ（３１）を介し、冷却
コイル（１２）から滴下水タンク（３６）へと循環する
水循環回路である。

【００２７】この水循環回路は、試験槽内の白金測温抵
抗体（２４）又は試料枠（４）上のブラックパネルセン
サ（２１）からの温度検知信号と、温度調節器（５４）
により循環ポンプ（３１）をＯＮ−ＯＦＦさせて、槽内
温度又は試料表面温度を所定温度範囲に保持するように
してある。

【００２８】耐候光性試験装置に求められる試験条件の
うち、前記試料表面温度すなわちブラックパネル温度は
重要である。本発明者は試料表面温度を一定に保持する
ために、温度調整風路、及び湿度調整風路からの試験槽
内へ流入する循環空気の流れについても改良を加えた。
すなわち図１及び図３に示すように、前記温度調整風路
（７）の試験槽内への流入口が、試験槽後部壁（３８）
の略中段に開口させてあり、その開口位置は流入口（２
６）から冷却された循環空気（矢印で示す）が回転する
試料枠（４）の円弧に添って流入するように設定され
る。これは、試料（５）の裏面へ直接冷却空気が当たる
ことを防ぎながら、試験槽内雰囲気温度を所定温度に保
持するものである。

【００２９】一方、前記湿度調整風路（１０）の試験槽
内への流入口（２６）は、試験槽底部に開口しており、
この流入口に連結し、且つ試料枠の下部開口に風向体
（２３）が載置されている。この風向体（２３）が逆裁
頭円錐状で、且つ上端部円周外縁が外側に延伸し、つば
状に一体に形成されている。このため試験槽底部から吹
き上がる循環空気は、逆裁頭円錐状の外面に沿って流
れ、試料枠の下端から試料表面に沿って上昇して行く。
本実施例によれば、図２の断面図に示すように、この風
向体は、前記上端部円周外縁が延伸し、上端部円周外縁
直下の折り返し部（５５）から外側に６０°開いている
ことが最適である。このように一体に形成された風向体
によって試料枠下端から試料裏面方向への循環空気の拡
散がないため、試料表面を効率よく冷やすことができ
る。

【００３０】上記のように、構成して実施した結果を表
１に示す。これによって、試料ホルダーの上、中、下に
位置する試料の劣化状態が均一であることが示されてい
る。使用したサンプルは、ＬＳＰ（Light Sensitive Pa
per）であり、ΔＹは、色の三属性のうち明度を表すＹ
値の変化量である。なお、この場合の試験条件は、ブラ
ックパネル温度６３℃、相対湿度６０％、露光時間２０
時間である。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明をこのように構成することによっ
て、従来の冷凍機や、ヒータ加湿器を全く使用せず、循
環空気の温湿度制御が行えるという画期的な耐候光性試
験装置が実現できた。すなわち人工光源の輻射エネルギ
ーを有効に活用し、冷媒が水である冷却コイルによる冷
却作用と、同じく水の気化による加湿作用及び冷却作用
によって、試験槽内循環空気の温湿度制御を行い、冷凍
機を不要とし、さらにヒータ加湿器をも不要とした耐候
光性試験装置を提供できたことは、製品コストを低減で
きた効果、さらに社会的な環境問題から見ても省エネル
ギー効果は顕著である。さらには冷却コイル及びブロア
を載置した温度調整風路と、吸湿繊維を折り込んだ加湿
器を載置した湿度調整風路とに分離して構成したことに
より、循環空気の温湿度が極めて変動少なく制御できる
装置を提供できた効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の耐候光性試験装置の実施例を示す構成
図。

【図２】本発明による風向体の断面図。

【図３】本発明の耐候光性試験装置の概略平面図。

【図４】従来の耐候光性試験装置を示す構成図。

【符号の説明】

１耐候光性試験装置２人工光源３試験槽４試料枠５試料６空気循環風路７温度調整風路８循環ダクト９開口部１０湿度調整風路１１水循環回路１２冷却コイル１３加湿器１４滴下ノズル管１５滴下ポンプ１６滴下回路１７開閉弁１８中空風路１９送風機２０湿度センサ２１ブラックパネルセンサ２２空気調節弁２３風向体２４白金測温抵抗体２５排気口２６流入口２７制御回路２８調節器２９外気導入口３０ブロア３１循環ポンプ３２ラジエータ３３冷却ファン３４ステッピングモータ３５水フィルタ３６滴下水タンク３７加湿材３８試験槽後部壁３９ランプ冷却水冷却循環装置４０冷凍機４１エアヒータ４２ヒータ加湿器４３ヒータ５０ソレノイド５１スプリング５２スイッチ５３レバー５４温度調節器５５折り返し部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維、染色物、紙などの耐候光性試験装
置（１）において、人工光源（２）を有する試験槽
（３）と試験槽外循環ダクト（８）を含む循環空気の温
度、湿度制御を行う空気循環風路（６）中に、吸水繊維
を折り込んだ加湿材（３７）、及び該加湿材に水を滴下
含浸させる滴下ノズル管（１４）で構成された加湿器
（１３）と、前記加湿器の下方に滴下水タンク（３６）
を載置し、滴下ポンプ（１５）を介して滴下水を回収
し、再利用ができる滴下回路（１６）と、前記滴下水タ
ンク（３６）からの前記滴下水を冷媒とし、冷却コイル
（１２）と、熱交換を行うラジエータ（３２）と、冷却
ファン（３３）と、循環ポンプ（３１）とで構成し、前
記人工光源から発生する輻射熱エネルギーによる前記循
環空気の温度上昇を制御する水循環回路（１１）とが構
成されたことを特徴とする耐候光性試験装置
【請求項２】前記空気循環風路を、前記冷却コイル
（１２）及びブロア（３０）を載置した温度調整風路
（７）と、前記加湿器（１３）を載置した湿度調整風路
（１０）とに分離して構成したことを特徴とする請求項
１記載の耐候光性試験装置。
【請求項３】前記湿度調整風路（１０）中に分岐点を
設け、一方を前記加湿器（１３）を通る風路、他方を中
空風路（１８）とし、該分岐点に試験槽内の湿度センサ
（２０）からの信号により、調節器（２８）、制御回路
（２７）を介してステッピングモータ（３４）駆動によ
って開閉する開閉弁（１７）を具備したことを特徴とす
る請求項１又は２記載の耐候光性試験装置。
【請求項４】前記温度調整風路（７）の試験槽内への
流入口（２６）が試験槽後部壁（３８）に開口し、且つ
該流入口から回転する試料枠（４）の円弧に添って循環
空気が流入することを特徴とする請求項２記載の耐候光
性試験装置。
【請求項５】前記試験槽（３）内に載置された試料枠
（４）の下部開口に風向体（２３）が載置され、該風向
体（２３）が逆裁頭円錐状で、且つ上端部円周外縁が外
側に延伸し、つば状に形成されていることを特徴とする
請求項１又は２記載の耐候光性試験装置。