JP5847667B2

JP5847667B2 - 耐候光試験機

Info

Publication number: JP5847667B2
Application number: JP2012187189A
Authority: JP
Inventors: 茂雄須賀; 学村松
Original assignee: Suga Test Instruments Co Ltd
Current assignee: Suga Test Instruments Co Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: JP2014044137A

Description

この発明は、耐候光試験用受光器及び該受光器を搭載した耐候光試験機に係り、特に耐候光試験機の光源からの放射照度を同時に複数の波長帯域で測定する耐候光試験用受光器及び該受光器を搭載した耐候光試験機に関する。

従来、耐候光試験機の放射照度の測定方法には、試料面（被測定対象物面）で直接受光して絶対値を求める方式と、試料面とは別の位置で受光して相対値を求める方式とがある。
この放射照度の測定は、ＪＩＳ、ＩＳＯ等の規格によって波長帯域が決められている。例えば、ＪＩＳＢ７７５４キセノンアークランプ式耐光性及び耐候性試験機の付属書、放射照度及び放射露光量の測定方法によれば、紫外部（３００〜４００ｎｍ）、紫外可視部（３００〜７００ｎｍ又は３００〜８００ｎｍ）、可視部（４００〜７００ｎｍ又は４００〜８００ｎｍ）又は特定波長（３４０ｎｍ、４２０ｎｍなど）を選び測定するとあり、測定する波長帯域は、試料の材質や、試験条件などにより多岐にわたる。
また、耐候光試験において、光源とフィルタの組み合わせによって種々の分光分布の放射照度の光を照射するが、一般的に、フィルタは、使用時間につれて分光透過率が変化してしまう。試験をより正確で再現性のあるものとするためには、同じ分光透過率で光を照射し続けなければいけないが、測定する波長帯域が１つだけでは、分光透過率の変化に伴う分光放射照度の変化までは測定できない。そのためには、２帯域以上の複数の波長帯域の放射照度を測定する必要がある。

登録実用新案第３１３２６２１号特開平８−２１０９６７号公報

特許文献１に記載の放射照度計は、光源や光源とフィルタの組合せで分光分布が異なる光の放射照度を、予め各試験条件に対応した複数の放射照度校正回路と試験条件の光に対応した複数の選択スイッチを設けることで、一台の放射照度計で測定可能としたものである。
特許文献２に記載の促進耐候光試験機は、光源に対して配置し、所定波長域の放射照度に応じた出力を出す光電素子が設けられた受光器と、光源に対して試料面と同位置に配置したブラックパネル温度計と、試験槽内温度測定素子と、各素子の出力を電送するためのデータ送信手段及び送信データを受信するためのデータ受信手段と、データを演算するための演算部と、を備えたものである。

ところが、従来、耐候光試験用受光器において、１台の受光器で測定できる波長帯域は１つであり、複数の波長帯域で放射照度を同時に測定したい場合には、測定したい波長帯域毎に放射照度計を設置しなければならなかった。
また、試料回転式の耐候光試験機では、放射照度計が測定した放射照度値を出力し、試験機にデータを送るためにスリップリング等の伝達機構が必要になるが、その伝達機構では、波長帯域毎の極数を用意しなければならなかった。
更に、分光放射照度計は、一度の測定で多波長帯域を同時に測定することが可能であるが、内部構造が複雑であるため、取り扱いに注意が必要であり、しかも、高価であった。
また、上記の特許文献２では、太陽電池を用いて光源の光を変換して放射照度計の電源としている。一方、太陽電池を用いていない場合には、２次電池を用いていたため、容量がなくなるたびに、充電する必要があった。

そこで、この発明の目的は、同時に複数の波長帯域の放射照度の測定を一つの受光窓で受光して行う耐候光試験用受光器及び該受光器を搭載した耐候光試験機を提供することにある。

上記課題を解決するために、この発明の請求項１に係る発明は、試験槽と、前記試験槽内に配置された光源と、前記光源を中心に回転する回転枠と、前記回転枠を回転させる駆動装置とを備え、前記回転枠は、支持枠と、試料ホルダを取り付ける上部試料枠と、前記試料ホルダを取り付ける下部試料枠と、前記回転軸を取り付ける枠支持部とから構成され、前記枠支持部は、連通する内部空間を形成し、前記回転軸は、前記枠支持部の前記内部空間に連通する軸空間を形成し、試験槽底部の略中央部には、前記回転軸に固定した介在部が嵌装され、前記回転軸は、回転しても前記試験槽自体が回転しないように、前記介在部に支持され、前記駆動装置は、動力伝達機構を介して、前記回転軸に連結して、前記回転軸と共に前記回転枠を回転し、前記回転軸の途中にスリップリングを設け、前記スリップリングの上部は前記回転軸と共に回転し、前記スリップリングの下部は前記スリップリングの上部に対して相対回転しないように固定されている耐候光試験機において、耐候光試験時に試料と同様の位置に設置して前記光源からの放射照度を測定する受光器を設け、前記受光器は、同時に複数の波長帯域での放射照度を測定するように、測定する波長帯域毎に対応した導光部とフィルタと光電素子とを複数備え、複数の前記導光部を一つの受光窓に鉛直方向に直列に配置し、前記受光窓で受光した光がそれぞれ個別に前記導光部から前記フィルタを通り前記光電素子に導入され、前記複数の波長帯域毎に測定した放射照度に応じた信号を、前記受光器内に設けたエンコーダー回路を用いて時分割信号にし、前記受光器に接続された第１ケーブルから前記枠支持部を通じて前記介在部に送られ、前記介在部から前記軸空間を経て前記スリップリング上部に送られ、前記スリップリング上部から前記スリップ下部に転送され、前記スリップリング下部から第２ケーブルを介して制御装置内のデコーダ回路に出力され、前記デコーダ回路により前記時分割信号を元に戻してＡ/Ｄ変換器に転送し、前記Ａ/Ｄ変換器により前記信号をデジタル信号に変換し光源出力調整回路及び表示部に出力し、前記表示部により前記複数の波長帯域毎に測定した放射照度の測定値を表示することを特徴とする。

この発明の請求項２に係る発明は、前記受光器に前記光源の光を動作電源に変換する太陽電池を備えることを特徴とする。

この発明の耐候光試験機用受光器は、同時に複数の波長帯域の放射照度の測定を一つの受光窓で受光して行うことができる。そのため、場所によるばらつきがなく複数の波長帯域の放射照度を測定することができる。さらには太陽電池を電源とすることで、受光器の駆動に必要な電力を耐候光試験中に供給でき、電池の交換や充電の手間を省くことができる。また、分光放射照度計に比べ内部構造が簡単であり、取り扱いが容易で廉価な受光器が提供できる。さらには測定データの伝達を時分割信号にすることで、複数の波長帯域の伝達機構を１つにまとめられるので内部構造を簡単にすることができる。

また、本発明の耐候光試験機用受光器を搭載した耐候光試験機は、複数台の受光器を搭載することなく１台で同時に複数の波長帯域の放射照度の測定を一つの受光窓で受光して行うことができ、その分試料の枚数を多く確保できる。また、測定データの受信を時分割信号とすることで、測定値出力等の送受信に用いる信号線が少ない簡単な構造にすることができる。

図１は受光器の正面図である。（実施例）図２は受光器の側面図である。（実施例）図３は受光器の模式図である。（実施例）図４は耐候光試験機の構成図である。（実施例）図５は受光器での波長帯域毎の波形図である。（実施例）図６は受光器から耐候光試験機への信号伝達の模式図である。（実施例）

この発明は、一つの受光窓で受光して複数の波長帯域での放射照度を同時に測定する目的を、測定する波長帯域毎に対応した導光部と、フィルタと、光電素子と、を複数備えて実現するものである。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。
図１は、耐候光試験機用受光器（以下「受光器」という）１の正面図である。受光器１は、本体２内に、光を受光する受光窓７と、測定する複数の波長帯域に対応して、受光した光を導く導光部３と、フィルタ４と、さらには前記導光部３及び前記フィルタ４を通して光を受光する光電素子５とを、複数備えている。この実施例では、第１波長（３００〜４００ｎｍ）、第２波長（３４０ｎｍ）、第３波長（４２０ｎｍ）の波長帯域を測定する受光器１について説明するが、測定する波長帯域は、これに限定されるものではない。

具体的には、第１導光部３Ａ、第２導光部３Ｂ、第３導光部３Ｃは、受光窓７で受光した光を透過させて第１フィルタ４Ａ、第２フィルタ４Ｂ、第３フィルタ４Ｃを通して、第１光電素子５Ａ、第２光電素子５Ｂ、第３光電素子５Ｃに導く。例えば、第１フィルタ４Ａ及び第１光電素子５Ａは、第１波長（３００〜４００ｎｍ）の測定用として備えられている。第２フィルタ４Ｂ及び第２光電素子５Ｂは、第２波長（３４０ｎｍ）の測定用として備えられている。第３フィルタ４Ｃ及び第３光電素子５Ｃは、第３波長（４２０ｎｍ）の測定用として備えられている。
なお、この実施例の受光器１の本体２には防水アルミダイキャストを用い、導光部３には、石英ロッド、受光窓７には石英泡ガラスを用いたが、これらに限定されるものではない。

図２は、受光器１の側面図である。受光器１の本体２には、受光窓７から入射した光を利用して、受光器１に駆動電力を供給する太陽電池６が設けられている。
この太陽電池６は、光源１２の光を作動電源に変換する。

図３は、受光器１の模式図である。受光器１には、第１〜第３光電素子５Ａ〜５Ｃからの波長帯域毎の信号を波長に対する時分割信号に演算するエンコーダ回路８が配置されている。エンコーダ回路８は、本体２内に配置され、第１ケーブル９に時分割信号を出力する。

図４は、受光器１を搭載した耐候光試験機１０の説明図である。耐候光試験機１０は、試験槽１１と、試験槽１１内に配置された光源１２と、光源１２を中心に回転する回転枠１３と、回転枠１３を回転させる駆動装置１４とを備える。
回転枠１３は、支持枠１５と、試料ホルダ１６を取り付ける上部試料枠１７と、試料ホルダ１６を取り付ける下部試料枠１８と、回転軸１９を取り付ける枠支持部２０とから構成される。
枠支持部２０は、連通する内部空間２１を形成している。
また、回転軸１９は、枠支持部２０の内部空間２１に連通する軸空間２２を形成している。
試験槽底部２４の略中央部には、回転軸１９に固定した介在部２３が嵌装されている。回転軸１９は、回転しても試験槽１１自体が回転しないように、介在部２３に支持されている。
駆動装置１４は、モータ等からなり、チェーン等による動力伝達機構２５を介して、回転軸１９に連結して、この回転軸１９と共に回転枠１３を回転する。
試料ホルダ１６には、受光器１と、試料２６と、試料２６の面における温度を測定するためのブラックパネル温度計２７とが保持される。試料２６の面の温度測定には、ブラックパネル温度計２７に限定されず、ブラックスタンダード温度計、ホワイトパネル温度計などを使用してもよい。試料ホルダ１６は、試料２６の面が光源１２と正対するように、複数個取り付けられている。

受光器１は、受光窓７が試料２６の面と同一位置に設置され、同一の受光窓７で同時に第１波長（３００〜４００ｎｍ）、第２波長（３４０ｎｍ）、第３波長（４２０ｎｍ）の波長帯域での放射照度を測定するように設定されている。
受光器１は、耐候光試験時に、光源１２からの放射照度を測定する。
複数の波長帯域での放射照度の測定は、一つの受光窓７で受光して行われる。

回転軸１９の途中には、スリップリング２８が設けられている。スリップリング２８は、受光器１からの時分割アナログ信号を伝達する伝達機構であって、回転軸１９と共に回転するスリップリング上部２８Ａと、スリップリング上部２８Ａに対して相対回転しないように固定されたスリップリング下部２８Ｂとからなる。
受光器１やブラックパネル温度計２７の測定値の信号は、受光器１のエンコーダ回路８とブラックパネル温度計２７とにそれぞれ接続した第１ケーブル９から、枠支持部２０、介在部２３、軸空間２２を経てスリップリング上部２８Ａに到達し、スリップリング上部２８Ａからスリップリング下部２８Ｂに転送される。
スリップリング下部２８Ｂに送られた信号は、第２ケーブル２９を介して制御装置３１に到達し、表示器３４で測定値を表示する。
受光器１は、複数の波長帯域毎に測定した放射照度に応じた信号を、時分割信号（図５参照）で耐候光試験機１０に出力する。

次に、複数の波長帯域での放射照度の測定について説明する。
図６に示すように、光源１２から光が発せられると、受光器１で、第１〜第３フィルタ４Ａ〜４Ｃに対応して、第１〜第３波長帯域での放射照度が得られる。そして、第１〜第３波長帯域の放射照度は、エンコーダ回路８に入力される。エンコーダ回路８は、第１〜第３波長帯域での放射照度の信号を時分割して（図５参照）出力する。
受光器１のエンコーダ回路８から出力された信号は、第１ケーブル９によりスリップリング２８を通して制御装置３１内のデコーダ回路３０へ入力される。デコーダ回路３０は、エンコーダ回路８で時分割された信号を元に戻してＡ／Ｄ変換器３２へ転送する。Ａ／Ｄ変換器３２は、信号をそれぞれデジタル信号に変換して、制御系である光源出力調整回路３３へ出力し、同様に、第１〜第３波長帯域の放射照度の値として、表示器３４に出力する。

この結果、この実施例によれば、測定する波長帯域に対応した第１〜第３導光部３Ａ〜３Ｃと、第１〜第３フィルタ４Ａ〜４Ｃと、第１〜第３光電素子５Ａ〜５Ｃとを備えた受光器１により、試料２６の面と同様の位置での放射照度を測定することができ、１つの受光器１の同一受光面で同時に複数の波長帯域での放射照度が場所によるばらつきなく測定でき、さらには、設置する試料の枚数も確保できる。
また、受光器１が時分割信号を出力することで、スリップリング２８等に波長帯域毎の極数を不要とし、伝達機構を１つにまとめることができる。
更に、受光器１に太陽電池６を設けたことにより、受光器１の駆動用電力を確保することができる。

なお、この実施例においては、石英ロッドなどの導光器を受光器の形状に合わせて、直列や円形状等で各種のレイアウトが可能である。
また、測定する波長帯域は、この実施例に限定されるものではなく、導光器、フィルタ、光電素子を２枚以上の複数枚とすることも可能である。

この発明に係る受光器を、他の試験機にも適用可能である。

１受光器
２受光器の本体
３Ａ〜３Ｃ第１〜第３導光部
４Ａ〜４Ｃ第１〜第３フィルタ
５Ａ〜５Ｃ第１〜第３光電素子
６太陽電池
７受光窓
８エンコーダ回路
９第１ケーブル
１０耐候光試験機
１１試験槽
１２光源
１３回転枠
１４駆動装置
１９回転軸
２８スリップリング
２９第２ケーブル
３１制御装置
３２Ａ／Ｄ変換器
３３光源出力調整回路
３４表示器

Claims

試験槽と、前記試験槽内に配置された光源と、前記光源を中心に回転する回転枠と、前記回転枠を回転させる駆動装置とを備え、
前記回転枠は、支持枠と、試料ホルダを取り付ける上部試料枠と、前記試料ホルダを取り付ける下部試料枠と、前記回転軸を取り付ける枠支持部とから構成され、
前記枠支持部は、連通する内部空間を形成し、
前記回転軸は、前記枠支持部の前記内部空間に連通する軸空間を形成し、
前記試験槽底部の略中央部には、前記回転軸に固定した介在部が嵌装され、
前記回転軸は、回転しても前記試験槽自体が回転しないように、前記介在部に支持され、
前記駆動装置は、動力伝達機構を介して、前記回転軸に連結して、前記回転軸と共に前記回転枠を回転し、
前記回転軸の途中にスリップリングを設け、
前記スリップリングの上部は前記回転軸と共に回転し、
前記スリップリングの下部は前記スリップリングの上部に対して相対回転しないように固定されている耐候光試験機において、
耐候光試験時に試料と同様の位置に設置して前記光源からの放射照度を測定する受光器を設け、
前記受光器は、同時に複数の波長帯域での放射照度を測定するように、測定する波長帯域毎に対応した導光部とフィルタと光電素子とを複数備え、複数の前記導光部を一つの受光窓に鉛直方向に直列に配置し、前記受光窓で受光した光がそれぞれ個別に前記導光部から前記フィルタを通り前記光電素子に導入され、前記複数の波長帯域毎に測定した放射照度に応じた信号を、前記受光器内に設けたエンコーダー回路を用いて時分割信号にし、
前記受光器に接続された第１ケーブルから前記枠支持部を通じて前記介在部に送られ、前記介在部から前記軸空間を経て前記スリップリング上部に送られ、前記スリップリング上部から前記スリップ下部に転送され、
前記スリップリング下部から第２ケーブルを介して制御装置内のデコーダ回路に出力され、
前記デコーダ回路により前記時分割信号を元に戻してＡ/Ｄ変換器に転送し、
前記Ａ/Ｄ変換器により前記信号をデジタル信号に変換し光源出力調整回路及び表示部に出力し、
前記表示部により前記複数の波長帯域毎に測定した放射照度の測定値を表示することを特徴とする耐候光試験機。
前記受光器に前記光源の光を作動電源に変換する太陽電池を備えることを特徴とする請求項１に記載の耐候光試験機。