JP3339506B1 - 耐候光試験装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 回転する試料枠上にあって試料枠とともに移
動する試料表面の風速を連続的に測定できる手段を備え
た耐候光試験装置の提供を目的とする。 【解決手段】 回転する試料枠とともに移動する試料の
試料面と同位置に風速検知手段が、一方を測定用、他方
を温度補償用とする２本の白金抵抗素子を、隔壁を挟ん
で該隔壁に平行に基板から浮かして載置し、該隔壁と白
金抵抗素子をコの字状の掩蔽部材で覆い、構成された風
速検知センサーであり、その供給元電源が、前記試料枠
の回転軸端部に載置された二次側可動コイルが一次側固
定コイルに内挿されて作動する無接点摺動トランスを介
して供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種工業材料等の
暴露環境を人工光源による光と、温湿度調整した風によ
って再現する耐候光試験装置に関する。より詳細には、
耐候光試験装置内に載置された回転する試料枠上で試料
表面の風速を連続測定し、試験槽外タッチパネル上に無
線伝送する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】耐候光試験装置は、人工的に試験槽内に
屋外の暴露環境を再現し、各種工業材料の老劣化を促進
してその長期耐久性を調べるものである。再現される環
境条件は、太陽光線に代る人工光源による光照射、温度
及び湿度の変化、そして、降雨に代る水噴射などであ
る。

【０００３】具体的には、試験槽内に人工光源が載置さ
れ、更に、その周囲を回転する試料枠が載置され、この
試料枠に試料を取付けた試料ホルダーを懸下し、試料に
対し、光源からの所定量の放射エネルギーをあて、紫外
線劣化や輻射による熱劣化が進行する。また、試験槽内
の雰囲気温度及び雰囲気湿度を制御するために、試験槽
内に加温加湿空気、時には冷却空気を送り、循環して一
定の温湿度になるように制御して、試料表面温度を表す
ブラックパネル温度（以後、ＢＰＴ又はＢＰＴ温度と略
すことがある）を規定温度に保つようにしている。

【０００４】本出願人による特開２００１−１４７１９
２号公報には、このような回転枠上にある試料の試験状
態を示す放射エネルギー、温度、湿度を検知し、伝送す
る手段について、開示されている。すなわち試料表面温
度を検知し、無線伝送する手段と、その供給元電源を人
工光源をエネルギー源とし、試料ホルダーに取付けた太
陽電池に求めた構成である。

【０００５】このＢＰＴ温度は、光源の発する輻射熱と
雰囲気温度が合成された温度を表している。従って、光
源からの距離が等しく、同じＢＰＴ６３℃であっても、
試験条件として与えられた放射エネルギーが６０Ｗ／ｍ
^２の場合と、１８０Ｗ／ｍ^２の場合とでは試料に対する
輻射熱の影響は全く異なり、試料を取り巻く雰囲気温度
及び雰囲気湿度の状態も異なっている。

【０００６】一般に体感温度が風の吹き具合によって大
いに異なることが知られているように、試料表面を流れ
る風によってＢＰＴが変化する。従って、ＢＰＴ制御
は、熱電対や抵抗素子を坦持したブラックパネルの検知
信号によって送風機の回転数を変化させ、試験槽内への
循環空気の量乃至速度を制御するインバータ制御が行わ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような送風機の回
転数を変えて試料表面温度、すなわちＢＰＴ温度を風に
よって制御する場合、設定したＢＰＴ温度が維持できれ
ばよく、試料表面を流れる風が試験槽内空気温度や湿度
の変動によって変化し、特に、風速が変化することによ
る試料自体へ温度衝撃として影響することに着目し、こ
れを常時監視しうる装置はなかった。

【０００８】実際の屋外暴露環境も、地域によって風速
が異なることは、表１によっても明らかである。表１
は、日本の代表的屋外暴露試験場がある場所の宮古島
と、比較地として東京と、やや内陸部の前橋での風速や
降水量、日照等のデータである。表から分かる通り、例
えば、０．５ｍｍ以上の雨が降る日数がほぼ同じ宮古島
と前橋とでは、降水量は宮古島の方が多く、前橋はかな
り少ない。しかし、日照時間は前橋の方が多く、宮古島
の方がかえって少ない。そして、宮古島は日射量が多
く、平均風速は前橋の約２倍の５．０ｍ／ｓの風がある
ことが特徴的である。すなわち暴露試験として降雨、日
照或いは日射の要素に風速の要素が加わることが暴露結
果に影響することが分かる。

【０００９】

【表１】

【００１０】しかし、このような屋外暴露環境を再現す
る促進試験機について、風速に関連して述べたものは、
わずかに本出願人による特公平８−１４２０号公報に開
示されている試料表面の平均速度を限定した回転枠の回
転システムに関する技術を挙げることができる。しかし
ながら、該公報明細書中の実施例に示されているよう
に、試料表面の平均風速の検知は、試料枠の回転を停止
して行われており、試験稼動中の、すなわち試料枠が回
転しながらの試料表面の風速を常時検知することはでき
ていないという問題点があった。

【００１１】さらに、風速検知手段として従来ベーン式
やピトー管式、超音波式風速計が知られている。しか
し、人工光源を中心とする狭い空間に回転する試料枠上
の試料表面の風速測定には適さず、センサーの校正が煩
瑣で効率的でなく、また、熱線式風速計は温度係数の大
きな抵抗素子に電流を流し、自己発熱させ、そこに、風
があたり温度低下した時の抵抗変化を検出して風速を求
めるものであるが、回転する試料枠上に発熱に必要な電
流を供給するには回転接点が必要で、送電手段が高価に
なるという問題点があった。

【００１２】また、特開２００１−１４７１９２号公報
に開示された太陽電池による電源供給手段では、促進耐
候光試験が長期に亘る試験であり、試料枠に取付可能な
試料枚数に限りがあり、必要な電力をすべて太陽電池に
よって賄うことは、試料枚数を減らすことになり、試料
一枚当りのコストが高価になるという問題点があった。

【００１３】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、回転する試料枠上にあって試料枠とともに
移動する試料表面の風速を連続的に測定できる手段を備
えた耐候光試験装置の提供を目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願発明の耐候光試験装置は、以下のように構成され
ている。すなわち、試験槽内に配置した人工光源と、該
人工光源の周囲を試料を懸吊し回転する試料枠と、該試
料枠上に載置された送信手段と、風速検知手段とを備え
た耐候光試験装置において、前記風速検知手段が、一方
を測定用、他方を温度補償用とする２本の白金抵抗素子
を隔壁を挟んで該隔壁に平行に、且つ基板上の空間に載
置し、更に、該隔壁にめっきを施し、且つ該隔壁と白金
抵抗素子を覆うコの字状の掩蔽部材を施して構成された
風速検知センサーであり、前記風速検知手段の電源が、
前記試料枠の回転軸端部に載置された二次側可動コイル
が一次側固定コイルに内挿されて作動する無接点摺動ト
ランスを介して供給され、回転する試料枠上の試料表面
の風速を連続測定し、且つ送信し、タッチパネル上に表
示できることを特徴とする耐候光試験装置である。

【００１５】したがって、本願発明の風速検知センサー
は、隔壁が２本の抵抗素子の干渉を排する作用を有する
構成である。

【００１６】また、本願発明の風速検知手段の供給元電
源は、回転軸を通り、接点機構を介さずに回転枠上の検
知手段へ供給される作用を有する構成である。

【００１７】

【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。すなわち図１は本発明の実施例である耐候
光試験装置（１）の概略構成を示す正面断面図（ａ）及
び側断面図（ｂ）である。図２は、本発明に係る風速検
知センサーの構成図（ａ）及びその正面断面図（ｂ）で
ある。図３は本発明による風速測定のフロー図である。
なお、図中の矢印は風の流れを示している。

【００１８】図１に示したように、本願発明の耐候光試
験装置は、試験槽（２）と、試験槽（２）内に載置され
た人工光源（３）、これを中心に回転する試料枠（４）
と、試験槽（２）の空気を循環させる循環ブロア（１
０）、循環する空気の温度、湿度を調節する加湿器（１
３）、冷凍機（１４）を備えた構成である。

【００１９】試料枠（４）にはホルダー（５）を懸下
し、このホルダー（５）に試料（１１）が取付けられ
る。試料枠（４）は回転軸（９）を備え、規定速度で回
転し、試料（１１）は試料枠（４）とともに人工光源
（３）からの放射エネルギーで暴露され、且つ熱輻射で
温度上昇するため、試験槽（２）内の空気を循環させ、
循環ダクト（１２）中の加湿器（１３）、冷凍機（１
４）によって温度、湿度を調節し、これを循環ブロア
（１０）で試料（１１）の温度上昇を抑える風として試
験槽へ送り込む構成である。図示するように風速センサ
ー（６）は試料（１１）と同じ位置にホルダー（５）に
取付けて載置されている。

【００２０】図４に示すように、風速センサー（６）載
置したホルダー（５）上の送信器（８）から伝送された
試料表面の風速データは、試験槽外の受信器（１５）で
受信し、風速出力手段、タッチパネル（２８）、記録計
（２９）へ送られるとともに、インバータ（１６）に送
り、循環ブロア（１０）の回転数を変え、風速を変える
ことができるようにしてある。

【００２１】本発明の風速検知手段である風速センサー
（６）は、図２に示すように、基板状に形成してある。
基板（１８）の大きさは約２ｃｍ×２ｃｍで、この基板
（１８）の中央に隔壁（１７）を設け、この隔壁（１
７）を挟んで白金抵抗素子（１９ａ、１９ｂ）を平行
に、かつ基板上面の空間に配置してある。本実施例の白
金抵抗素子は、長さ１０ｍｍ、直径１．６ｍｍの大きさ
で、０℃のとき１００Ωを示す温度測定用である。

【００２２】なお、本実施例では、前記隔壁（１７）
は、白金抵抗素子（１９ｂ）を加熱することによる白金
抵抗素子（１９ａ）の干渉を防ぐ手段として、該隔壁
（１７）に赤外の反射率の高い金めっきを施してある。
金めっきはスパッタリングによって行った。

【００２３】図３は、風速測定のフロー図である。白金
抵抗素子（１９ａ、１９ｂ）を各々ブリッジ回路（２
０）に接続し、白金抵抗素子（１９ａ）には１乃至５ｍ
Ａの電流、より好適には１ｍＡの電流を流し、白金抵抗
素子（１９ｂ）には３０乃至４０ｍＡの電流を流し、ジ
ュール加熱して、各抵抗変化を温度補償回路（２１）か
ら演算回路（２２）に送り、試料表面の風速値として出
力する。すなわち白金抵抗素子（１９ｂ）を加熱し、温
度上昇した該素子に風が当り、温度が低下する時の抵抗
値の変化によって風速を求めることができる。このよう
な構成によって、０乃至１０メートル毎秒の測定範囲が
得られるようにしてある。

【００２４】この白金抵抗素子（１９ｂ）に電流を流
し、ジュール加熱するに必要な電力を供給や回路部、送
信器の供給元電源のための手段を示す。これは、図５に
示すように、外部電源に接続された一次側固定コイル
（２４）と、これに内挿する試料枠（４）を支え、ボー
ルベアリング（２７）に嵌挿された中空の回転軸（９）
に接続された二次側可動コイル（２５）とで構成されて
いる無接点摺動トランス（２３）である。実施例では一
次側に１６Ｖを供給し、二次側に９Ｖが出力されて、風
速検知手段に要する電力を供給できるようにした。

【００２５】図６は本発明の風速検知手段による実施例
である。縦軸に温度補償回路の出力（Ｖ）、横軸に風速
（ｍ／ｓｅｃ）を示し、本発明の風速センサーによる風
速を検知した白金抵抗素子の抵抗変化に基づく出力が破
線で示されている。これを更にリニアライズした直線に
よって抵抗変化と風速の対応関係を示してある。

【００２６】この対応関係から表２に、試験条件として
放射エネルギー１８０Ｗ／ｍ^２で相対湿度５０％ＲＨ、
ＢＰＴ温度６３℃を維持し、試料表面風速を変えて測定
した結果を示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２からも判る通り、ＢＰＴ温度は維持で
きたとしても、風速が早い程乾球温度は高く、風速が遅
い程乾球温度が低くなっていて、風速が変わることによ
って、乾球温度が大きく変わることを示している。これ
は、継続的な人工光源の熱放射のある試験槽と冷凍機を
含む循環ダクトとによる雰囲気温度の調整が、ＢＰＴ温
度と乾球温度の差を大きくしがちであり、風速を連続的
に検知することによって、試料に対する温度衝撃を一定
範囲に保つことが重要であることを示す結果となってい
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、試料枠上の試料の
表面上の風速を試料枠の回転を停止することなく連続的
に測定し、かつ無線送信できたことは、試料に対する風
の影響を正確に調べることが可能になり、その結果表面
的な温度一定の裏にある試料自体に与える温度衝撃を解
明できる効果は真に顕著である。

【００３０】そして、風速検知手段が、二本の抵抗素子
の間に隔壁を設けて干渉を排した構造で正確に風速を検
知できたことは、ＢＰＴ温度すなわち試料温度を正確に
管理、認識できる耐候光試験装置を提供できる効果は大
きいものがある。

【００３１】また、無接点の摺動トランスを回転軸の端
部に設けた構造は、回転する試料枠上の検知手段や送信
手段への充分な電力の供給を可能にし、従来行われた太
陽電池利用による有効空間の減殺という欠点を克服でき
た効果は真に顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である耐候光試験装置の概略構
成を示す正面断面図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。

【図２】本発明に係る風速センサーの構成図（ａ）及び
正面断面図（ｂ）である。

【図３】本発明による風速測定のフロー図である。

【図４】本発明の風速センサー及び、送信器、回路部を
載置したホルダーの図である。

【図５】本発明に係る無接点摺動トランスの断面図であ
る。

【図６】本発明の風速検知手段によって得られた測定デ
ータ図である。

【符号の説明】

１ 耐候光試験装置 ２ 試験槽 ３ 人工光源 ４ 試料枠 ５ ホルダー ６ 風速センサー ７ 回路部 ８ 送信器 ９ 回転軸 １０ 循環ブロア １１ 試料 １２ 循環ダクト １３ 加湿器 １４ 冷凍機 １５ 受信器 １６ インバータ １７ 隔壁 １８ 基板 １９ａ、１９ｂ 白金抵抗素子 ２０ ブリッジ回路 ２１ 温度補償回路 ２２ 演算回路 ２３ 無接点摺動トランス ２４ 一次側固定コイル ２５ 二次側可動コイル ２６ 掩蔽部材 ２７ ボールベアリング ２８ タッチパネル ２９ 記録計

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験槽内に配置した人工光源と、該人工
   光源の周囲を試料を懸吊し回転する試料枠と、該試料枠
   上に載置された送信手段と、風速検知手段とを備えた耐
   候光試験装置において、前記風速検知手段が、一方を測
   定用、他方を温度補償用とする２本の白金抵抗素子を隔
   壁を挟んで該隔壁に平行に、且つ基板上の空間に載置
   し、更に、該隔壁にめっきを施し、且つ該隔壁と白金抵
   抗素子を覆うコの字状の掩蔽部材を施して構成された風
   速検知センサーであり、前記風速検知手段の電源が、前
   記試料枠の回転軸端部に載置された二次側可動コイルが
   一次側固定コイルに内挿されて作動する無接点摺動トラ
   ンスを介して供給され、回転する試料枠上の試料表面の
   風速を連続測定し、且つ送信し、タッチパネル上に表示
   できることを特徴とする耐候光試験装置。