JP3353228B1

JP3353228B1 - 耐候光試験装置

Info

Publication number: JP3353228B1
Application number: JP2002115680A
Authority: JP
Inventors: 哲也木村; 宏一玉田; 満金田
Original assignee: Suga Test Instruments Co Ltd
Current assignee: Suga Test Instruments Co Ltd
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2002-12-03
Anticipated expiration: 2022-04-18
Also published as: JP2003315249A

Abstract

【要約】【課題】経済的であって、光源を分解することなく、
波長選択フィルタの取付けが容易で、均一な露光を得る
ことができる耐候光試験装置の提供。【解決手段】波長選択フィルタの挿着が可能で、支柱
と、上部の横桟と、下部の溝部からなる矩形の枠体を組
合せたフィルタ枠（２）を有し、該フィルタ枠（２）
は、前記支柱同士を接合した２面の枠体を更にその一端
の支柱同士を長蝶番で接合し回動可能にし、他端の支柱
同士は止め金具で開閉可能に形成し、かつ前記光源（２
１）を包囲するように前記フィルタ枠（２）を取付け可
能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自然環境をシミュ
レートし、人工光源を用いて工業材料を促進劣化させる
耐候光試験装置に関する。更に詳しくは、発光管による
人工光源に対する波長選択フィルタの取付けが容易なフ
ィルタ枠、及びフィルタ枠に挿入され、暴露される試料
表面の露光を均一化しうるフィルタを有する耐候光試験
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】耐候光試験装置において、人工光源の光
を試料に照射するにあたり、試料の光に対する劣化形態
によって波長を選択し、ばく露試験が行われる。特に、
紫外部の立上り波長の違いは試験結果にも影響を及ぼ
す。従って、試験乃至試料毎に波長選択フィルタの交換
作業が必要とされる。キセノンランプを例にとれば、発
光管を意味する光源と、インナーフィルタとアウターフ
ィルタの透過フィルタからなる二重フィルタを格納する
構造のランプハウスを分解して、適宜の波長選択フィル
タと交換するのが一般的である。

【０００３】このフィルタを交換し波長を選択すること
に関しては、本出願人による特公平３−７１６５８号公
報に、光源を内包する反射板の周囲に波長域が異なり各
種透過率の異なるフィルタを取付けるフィルタ枠と、公
転及び自転機構からなる試料台を備えた耐候試験機とし
て開示され、また、特願２０００−３９４０３７号に
は、発光管を意味する光源を格納する二重フィルタ構造
のランプハウスのインナーフィルタとアウターフィルタ
との空間に配置され、波長選択フィルタを取付けた多角
形筒状フィルタ枠と多角形仕切板とによって、一度で異
なる分光分布の光による試験を可能とする技術として開
示されている。

【０００４】一方、波長選択フィルタを透過した光は、
試料取付部に取付けられた多数の試料に対して均一に露
光されることが、試験の再現性の観点から求められる。
すなわち露光に大きな変動があると、試料に対する頻繁
なストレスによって試料の劣化状態に影響し、再現性を
阻害することになる。しかし、多数の試料に均一な露光
をすることには、（イ）光源からの距離が試料位置によ
って異なる、（ロ）光源を構成する発光管の放電に偏り
があるなど、これを阻害する要因がある。

【０００５】（イ）の場合、試料取付部が台状であれ
ば、反射板を用い、反射光を有効に台上の試料に集光す
るか、前記特公平３−７１６５８号公報にみるような試
料台を水平に自公転させ、試料取付部が光源を囲堯する
円環型枠状であれば、円環型枠を回転させて懸吊した試
料に露光させることが行われる。

【０００６】また、（ロ）の場合、発光管は、内部にガ
スを封入し印加放電させ、発生する光を周囲に放射する
ものであり、その放射エネルギは中心部と両端部とでは
かなりの差がみられ、配光曲線は決して均一ではないと
いう問題に基因する。

【０００７】これに対し、実願平１０−５４８６号で
は、前記発光管における発光長が１０ｃｍを越えるメタ
ルハライドランプを鉛直方向に立型に点灯する場合につ
いて、発光管壁に中空突起を設けて上下の温度差すなわ
ち管内にある封入金属の蒸気温度のバラツキを解消する
技術が開示され、特公平７−４３３１５号公報では発光
管自体が山形状の曲がりを有する構成で、配光曲線を考
慮した技術が開示されている。

【０００８】さらに、実願平１１−５６６０号には試料
ホルダの縦断面を多分割し、光源の垂直配光曲線に対応
する多段傾斜型ホルダが開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィル
タを交換し波長を選択することに関して開示されたフィ
ルタ枠は、前記特公平３−７１６５８号公報において
は、フィルタ枠に回転機構が固定接続された構造で、大
変高価なものであり、前記特願２０００−３９４０３７
号においては、多角形筒状フィルタ枠がインナーフィル
タとアウターフィルタとの間の空間に配置されるため、
フィルタ交換時にはランプハウスを分解しなければなら
ず、大変手間の係る作業となるという何れにも問題点が
あった。また、試料に対する均一な露光を行う方途とし
て、試料台を水平に自公転させることは試験装置のコス
トアップになり経済的でない。さらに、発光管由来の放
射エネルギのバラツキを解決する手段として発光管の形
状や、試料ホルダの形状に求めることには加工上の手間
が係るという問題点があった。

【００１０】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、したがって、本発明の目的は、経済的であ
って、光源を分解することなく、波長選択フィルタの取
付けが容易なフィルタ枠と、容易に均一な露光を得るた
めの手段を備えた耐候光試験装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、試験槽内に、発光管と透過フィ
ルタからなる光源と、試料を取付ける試料取付部とを載
置した耐候光試験装置において、波長選択フィルタの挿
着が可能で、支柱と、上部の横桟と、下部の溝部からな
る矩形の枠体を組合せた多面体のフィルタ枠を有し、該
フィルタ枠は、前記支柱同士を接合した２面の枠体を、
さらに、その一端の支柱同士を長蝶番で接合し回動可能
にし、他端の支柱同士は止め金具で開閉可能に形成し、
前記光源を包囲するように前記フィルタ枠を取付け可能
にしたことを特徴とする耐候光試験装置である。

【００１２】請求項２の発明は、前記波長選択フィルタ
の表面に凹凸を有することを特徴とする耐候光試験装置
である。この凹凸を有する波長選択フィルタを挿着した
フィルタ枠は、試料に対し拡散光のみを照射可能にした
拡散光光源を形成し、均一な露光を可能にする作用を有
する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。

【００１４】（請求項１）本発明の耐候光試験装置は、
試験槽内に、発光管とフィルタからなる光源と、試料を
取付ける試料取付部とを載置し、表面に凹凸を有する波
長選択フィルタの挿着が可能で、支柱と、上部の横桟
と、下部の溝部からなる矩形の枠体を組合せたフィルタ
枠が前記光源を包囲するように可能にしたことを特徴と
する耐候光試験装置である。前記フィルタ枠は、前記支
柱同士を接合した２面の枠体を更にその一端の支柱同士
を長蝶番で接合し回動可能にし、他端の支柱同士は止め
金具で開閉可能に形成してあるため、光源の外側から光
源を囲むように取付ができるようにしてある。更に詳述
する。

【００１５】図１は、本発明による実施例である耐候光
試験装置の構成正面図である。耐候光試験装置（１）は
試験槽（１３）内に光源（２１）と、これを囲んでフィ
ルタ枠（２）が載置され、その外周に試料取付部（５）
が回転装置（２２）によって光源の周囲を回転し、試料
取付部（５）上の試料（２４）に対し平均した露光がな
される。図２は光源（２１）と、フィルタ枠（２）及び
円形の実線で示す試料取付部（５）との関係を示す平面
図である。図３は、フィルタ枠（２）の斜視図である。
更に、図８は、光源にキセノンランプを用いて、これに
本発明のフィルタ枠を取付けた実施例である。

【００１６】図３に示すように、フィルタ枠（２）は、
波長選択フィルタ（４）を受ける下部の溝部（１１）
と、２本の支柱（１７）と上部の横桟（２０）とからな
る枠体（１０）を組合わせた多面体である。本実施例は
４面体であり、前記枠体（１０）の支柱同士を接合して
２面の枠体を構成し、その２面の枠体を一方の支柱同士
を一つの長蝶番（１８）で接続し回動可能にしてある。
他方の支柱には上下に止め金具（１９）を設けて開閉で
きるようにしたフィルタ枠となっている。そして、支柱
の溝（図示しない）に沿って枠体（１０）上方より波長
選択フィルタ（４）を下部の溝部（１１）に挿入できる
ようにしている。そして、このフィルタ枠（２）を既存
の光源を囲むように懸吊できるように、２面の枠体上部
にフィルタ枠取付板（１６）を設けている。

【００１７】図８に示すように、本実施例の光源には水
冷式のキセノンランプ（１２）を用いている。これは、
キセノンガスを封入したキセノンランプすなわち発光管
（３）の外側に、これを囲んで透過フィルタである石英
製のアウターフィルタ（１４）とインナーフィルタ（１
５）とを二重に設けてあり、これらをキセノンランプの
冷却水を流通させる上下のクーリングジャケット（２
５）によって格納し、ランプハウスが形成された光源で
ある。そして、上部のクーリングジャケット（２５）に
入った冷却水はインナーフィルタ（１５）の内側を下流
し、下部のクーリングジャケット（２５）を経由してア
ウターフィルタ（１４）の内側を上流へ流通するように
してある。フィルタ枠（２）の懸吊、取り付けは、図３
にあるように、フィルタ枠（２）の２面の枠体を左右に
開き、前記キセノンランプ（１２）を囲むように取付
け、前記クーリングジャケット（２５）のＴ字部（２
６）とフィルタ枠取付板（１６）をネジ（２７）止めし
て行う。

【００１８】この結果、図１及び図８に示したように、
既存の光源（２１）を載置してある状態で、単に外側か
らこれを囲むようにフィルタ枠（２）を取付けることが
できるため、既存の光源を分解して波長選択フィルタを
交換するなどの作業を不要とし、発光管（３）からアウ
ターフィルタ（１４）とインナーフィルタ（１５）を通
り、フィルタ枠（２）の波長選択フィルタを透過し、適
宜選択された立上がり波長の光を、容易に試料取付部
（５）の試料に照射することができる。

【００１９】（請求項２）本発明は、請求項１の発明
に加えて、前記フィルタ枠（２）に取付けた波長選択フ
ィルタ（４）表面に凹凸を両面に形成したものである。
肉眼でみると微細な縮緬模様であるが、拡大してみる
と、図４に示すように、迷路状（９）に形成されてい
る。凹凸（８、８’）は黒い部分が凸（８’）部で白い
部分が凹（８）部である。

【００２０】この波長選択フィルタ（４）表面の凹凸
（８、８’）は、型板ガラスの製造過程において、溶融
ガラスをローラに通して成形する際にローラに型模様を
施すことによって形成される。凹凸は光の拡散性を決定
するから、できうる限り微細緻密な凹凸であることが望
ましい。なお、本実施例の図４におけるＡ−Ａ’断面を
図５に示す。この場合、凹凸（８、８’）の間隔は０．
０１０ｍｍから０．０４０ｍｍである。

【００２１】このように、波長選択フィルタ（４）の表
面が凹凸に形成されたことによって、拡散光光源部
（６）が形成される。すなわち図２に示すように、発光
管（３）から放射された光はインナーフィルタ（１
５）、アウターフィルタ（１４）を透過したのち波長選
択フィルタ（４）の両面で複雑に屈折して透過拡散され
て試料へと向かう。このため、図２に示すように、試料
に照射される光は直射光ではなく拡散光（７）となる。
したがって、発光管の発光の偏りや、フィルタ枠の支柱
によって生ずる影に基づく光の強弱が平均化されて拡散
光（７）のみを周囲に照射することが可能となる。

【００２２】比較例を図６に示す。同図に示したよう
に、光源（２１）からの光が拡散光ではなく直射光によ
る場合は、支柱（１７）が影（２３）となる。このた
め、試料取付部（５）上の図示しない試料は、試料取付
部（５）の移動に伴い、Ａ領域からＢ領域、Ｃ領域、Ｄ
領域へと進み、水平回転を繰返し、各領域の間にある影
の部分であるＫ領域を通過する度に試料表面上の光エネ
ルギが極端に低くなっており、試料に対し均一な露光で
ない。この光エネルギの変動を図７において実線で示
す。これに対し、本実施例によれば、拡散光光源部
（６）からの光は、光学的に平均化された拡散光となる
ため、Ｋ領域の光エネルギは同じく図７の破線で示した
ように、極端に低くならずに試料枠上の試料に照射され
るため、試料に対しては均一な露光が行えることにな
る。

【００２３】なお、本実施例の波長選択フィルタは、紫
外線透過性のある硼珪酸塩ガラスで耐熱性を有する型板
ガラスを用いているが、耐候光試験に適する紫外線透過
性を有するものであれば、その材質は問わない。

【００２４】また、自然環境をシミュレートする耐候光
試験においては、観測された地上に到達した紫外線の波
長は２８０ｎｍ以上であることからすると、波長選択フ
ィルタの立上がり波長は２８０ｎｍでよいことにもなる
が、劣化を促進する試験であることを考慮し、本実施例
では２５０ｎｍ乃至２６０ｎｍから立上がるフィルタが
用いられている。勿論波長選択フィルタは、立上がり波
長を２５５ｎｍ、２７５ｎｍ、２９５nm，３２０ｎｍな
ど適宜選択可能である。本発明のフィルタ枠は、これら
波長選択フィルタを必要に応じ容易に取り替えることが
できる構成となっている。また、試験目的によっては赤
外吸収フィルタを挿入し、赤外域の波長を限定的に照射
する試験に供することも可能である。

【００２５】本実施例において、光源は水冷式キセノン
ランプを用いているが、他のランプ、例えば、メタリン
グランプ等に応用することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明の耐候光試験装置は、上述した構
成からなるので、経済的であって、光源を分解すること
なく、波長選択フィルタの取付けが容易なフィルタ枠
と、容易に均一な露光を得るための手段ことができる効
果を有する。

【００２７】すなわち、本発明のフィルタ枠によって既
存の光源を取り外すこともなく、また、複雑な機構を用
いる必要もなく、容易に試料固有の劣化波長に対応した
立上がり波長の選択を可能とし、試験の作業性が向上
し、経済的であるという効果が得られる。

【００２８】また、本発明の凹凸を有する波長選択フィ
ルタ及びフィルタ枠によって、拡散光による試験がで
き、発光管の発光の偏りや、フィルタ枠の支柱によって
生ずる影に基因する露光量の変動を拡散光によって極め
て少なくし、試料に対し均一な露光試験ができる顕著な
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す耐候光試験装置の構成正
面図である。

【図２】本発明の光源とフィルタ枠及び試料取付部の関
係を示す平面図である。

【図３】本発明のフィルタ枠の構成を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明による波長選択フィルタ表面の凹凸拡大
図である。

【図５】波長選択フィルタ表面の凹凸の断面図である。

【図６】光源からの直射光とフィルタ枠による試料取付
部への影を示す図である。

【図７】試料表面上の光エネルギの変動を示す図であ
る。

【図８】本発明のフィルタ枠を取付けた光源の概略正面
図である。

【符号の説明】

１耐候光試験装置２フィルタ枠３発光管４波長選択フィルタ５試料取付部６拡散光光源部７拡散光８、８’ 凹凸９迷路状１０枠体１１溝部１２キセノンランプ１３試験槽１４アウターフィルタ１５インナーフィルタ１６フィルタ枠取付板１７支柱１８長蝶番１９止め金具２０横桟２１光源２２回転装置２３影２４試料２５クーリングジャケット２６Ｔ字部２７ネジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 17/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】工業材料の光劣化を促進試験する耐候光
試験装置に関するもので、試験槽内に、発光管と透過フ
ィルタからなる光源と、試料を取付ける試料取付部とを
載置した耐候光試験装置において、波長選択フィルタ
（４）の挿着が可能で、支柱（１７）と、上部の横桟
（２０）と、下部の溝部（１１）からなる矩形の枠体
（１０）を組合せたフィルタ枠（２）を有し、該フィル
タ枠（２）は、前記支柱同士を接合した２面の枠体を更
にその一端の支柱同士を長蝶番（１８）で接合し回動可
能にし、他端の支柱同士は止め金具で開閉可能に形成
し、かつ前記光源（２１）を包囲するように前記フィル
タ枠（２）を取付け可能にしたことを特徴とする耐候光
試験装置。
【請求項２】前記波長選択フィルタ（４）の表面に凹
凸（８、８’）を有することを特徴とする請求項１記載
の耐候光試験装置。