JP6014862B1 - 耐候性試験機 - Google Patents
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Abstract
Description
1.実施の形態(温度制御区間の全区間でヒータ・空気調節弁の一方のみが動作する制御例)
2.変形例
変形例1〜3(ヒータ・空気調節弁の一方のみが動作する他の制御例)
変形例4(ランプ光源の点灯電力の増減に応じてPID設定値を変化させる例)
変形例5(設定温度・外気温度の温度差に応じてPID設定値を変化させる例)
変形例6,7(空気調節弁・ヒータの動作に関する変形例)
3.その他の変形例
[構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る耐候性試験機(耐候性試験機1)の概略構成例を模式的に表したものである。また、図2は、この図1中のII−II線に沿った矢視断面構成(X−Y断面構成)例を模式的に表したものである。
制御部19は、耐候性試験機1全体の動作を制御する部分である。制御部19は、このような制御動作の1つとして、この例では、受光器14により得られた受光データに基づいて光源11の放射強度を制御することにより、試料9への放射照度を制御する機能を有している。また、同時に制御部19は、温度制御の基準をブラックパネル温度計15に選択した場合に、このブラックパネル温度計15により得られた温度情報に基づいて、ヒータ17の動作(試験槽10内の昇温動作)と、空気調節弁16の動作(試験槽10内の降温動作)とをそれぞれ制御することにより、温度制御(例えば、ブラックパネル温度=63℃)を行う機能(温度制御機能)を有している。具体的には、この制御部19は、詳細は後述するが、これらヒータ17および空気調節弁16のうちの一方のみが動作する状態(片方動作状態)が少なくとも一部に含まれることとなるように、温度制御を行うようになっている。また、同時に制御部19は、乾球温度と湿球温度との関係から算出された相対湿度に基づいて湿度発生機182を制御することにより、試験槽10内の湿度制御を行う機能(湿度制御機能)を有している。このように制御部19は、互いに影響し合う3つの要素(放射照度、ブラックパネル温度(もしくは乾球温度)、および相対湿度)に対して、同時に制御を行うようになっている。
(A.基本動作)
この耐候性試験機1では、試験槽10内において、光源11から放射光Loutが放射される。また、複数の試料ホルダ13および受光器14が取り付けられた試料取付枠12a,12bがそれぞれ、この光源11を中心とした回転動作を行う。これにより、促進的環境条件(加速試験環境)の下で、各試料ホルダ13上の試料9に放射光Loutが照射される。このような放射光Loutの放射が所定の試験時間(例えば数時間〜数千時間程度)の間連続して行われることで、各試料9(材料)の劣化度合い等が評価され、耐候性試験がなされる。
次に、図1,図2に加えて図3〜図6を参照して、このような制御部19による試験槽10内の温度制御動作について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
ここで、図4は、比較例に係る耐候性試験機(耐候性試験機101)における制御部(制御部109)の構成例を、ブロック図で表したものである。この比較例の耐候性試験機101は、本実施の形態の耐候性試験機1において、制御部19の代わりに制御部109を設けたものに対応している。また、この制御部109は、図4に示したように、温度調節器191を有している。すなわち、制御部109は、図3に示した制御部19において、演算部192を設けないようにした(省いた)ものに対応している。
(2)ほとんどの状態(温度制御信号St=100%以外の各温度制御状態)において、空気調節弁16が開状態となることから、この空気調節弁16を介して取り込まれた外気に起因して、試験槽10内の湿度が下がり易くなってしまう。このため、例えば、高温度・高湿度(例えば、ブラックパネル温度=83℃,相対湿度=50%RH等)の環境下での耐候性試験が実施し難くなってしまうおそれが生じる。
これに対して本実施の形態の耐候性試験機1では、制御部19において、以下詳述するようにして、試験槽10内の温度制御動作を行う。
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1〜7)について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図7A,図7B,図7Cはそれぞれ、変形例1〜3に係る温度制御動作の一例を表したものである。なお、これらの変形例1〜3では、耐候性試験機自体の構成は、基本的には実施の形態の耐候性試験機1と同様となっており、制御部19により温度制御動作の手法が、実施の形態で説明した温度制御動作の手法と若干異なるものとなっている。
まず、図7Aに示した変形例1では、基本的には実施の形態と同様に、制御部19は、前述した低出力区間および高出力区間の双方において、それらの少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う(図7A中の符号G2d,G2u,G0u,G0d参照)。
次いで、図7Bに示した変形例2では、実施の形態および変形例1とは異なり、制御部19は、前述した低出力区間および高出力区間のうちの一方のみにおいて、その少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う。具体的には、本変形例では制御部19は、これらのうちの低出力区間のみにおいて、その少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う(図7B中の符号G3d,G3u,G0u参照)。
また、図7Cに示した変形例3においても、実施の形態および変形例1とは異なり、制御部19は、前述した低出力区間および高出力区間のうちの一方のみにおいて、その少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う。具体的には、本変形例では制御部19は、これらのうちの高出力区間のみにおいて、その少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う(図7C中の符号G4d,G4u,G0d参照)。
図8および図9はそれぞれ、変形例4,5に係る温度制御動作の一例を表したものである。なお、これらの変形例4,5においても、耐候性試験機自体の構成は、基本的には実施の形態の耐候性試験機1と同様となっており、制御部19により温度制御動作の手法が、実施の形態で説明した温度制御動作の手法と若干異なるものとなっている。
まず、図8に示した変形例4では、制御部19は、例えば、前述したキセノンアークランプ等のランプ光源からなる光源11における点灯電力が変化するのに応じて、制御目標値Tsを基準とした温度制御の際に、PID制御におけるPID設定値を変化させるようにしている。
次いで、図11に示した変形例5では、制御部19は、温度制御の際の設定温度と、前述した外気温湿度センサ185により測定される空気調節弁16の外部側の温度(外気温度)との温度差ΔTに応じて、温度制御の際に、PID制御におけるPID設定値を変化させるようにしている。具体的には、この温度差ΔTが相対的に小さいときには、制御部19は、PID制御におけるP値が相対的に小さくなると共にI値は相対的に大きくなるように制御する。一方、温度差ΔTが相対的に大きいときには、制御部19は、PID制御におけるP値が相対的に大きくなると共にI値は相対的に小さくなるように制御する。より具体的には、例えば基準の温度差ΔTを40℃(一般的な条件であるブラックパネル温度=63℃、外気温度=23℃)とした場合、温度差ΔTが10℃減少するごとに、P値を5%減少させると共にI値を5%増加させて、PID制御を行う。また、温度差ΔTが10℃増加するごとに、P値を5%増加させると共にI値を5%減少させて、PID制御を行う。
この変形例6では、空気調節弁16の動作に関する変形例について説明する。図12は、変形例6に係る試験槽10内の制御動作の一例を表したものであり、基本的には、前述した図6(B)における制御動作例をベースとしたものとなっている。
この変形例7では、ヒータ17の動作に関する変形例について説明する。図13は、変形例7に係る試験槽10内の制御動作の一例を表したものであり、基本的には、前述した図6(B)における制御動作例をベースとしたものとなっている。
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
Claims (6)
- 試験槽と、
前記試験槽内の温度を上昇させるためのヒータと、
前記試験槽内の温度を下降させるための空気調節弁と、
前記ヒータおよび前記空気調節弁の動作をそれぞれ、PID(Proportional-Integral-Derivative)制御を用いて制御することにより、前記試験槽内の温度制御を行う制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記PID制御を用いて前記温度制御の際の単一の温度制御信号を生成し、前記単一の温度制御信号に基づいて、前記ヒータにおけるオン時間の比率と前記空気調節弁における開時間の比率とをそれぞれ設定することで、前記温度制御を行うと共に、
前記単一の温度制御信号における最小値超過から最大値未満までの温度制御区間のうちの、前記単一の温度制御信号の値が相対的に低い区間である低出力区間と、前記単一の温度制御信号の値が相対的に高い区間である高出力区間と、の双方の全区間において、前記ヒータにおけるオン時間の比率と前記空気調節弁における開時間の比率とのうちの一方が0となり、かつ、前記低出力区間と前記高出力区間との切り替わり点において、前記ヒータにおけるオン時間の比率と前記空気調節弁における開時間の比率との双方が0となるように、前記温度制御を行う
耐候性試験機。 - 前記空気調節弁の開口量が、設定温度および設定湿度に応じて変化する
請求項1に記載の耐候性試験機。 - 前記ヒータの電力量が、設定温度および設定湿度に応じて変化する
請求項1または請求項2に記載の耐候性試験機。 - 前記制御部は、
前記単一の温度制御信号に基づいて、前記ヒータにおけるオン時間の比率に対応する昇温制御信号と、前記空気調節弁における開時間の比率に対応する降温制御信号とを個別に生成する、単一の演算部を有し、
前記昇温制御信号を前記ヒータに供給すると共に、前記降温制御信号を前記空気調節弁に供給する
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の耐候性試験機。 - 前記試験槽内に、ランプ光源が設けられており、
前記制御部は、前記ランプ光源における点灯電力の増減に応じて、前記温度制御の際に、前記PID制御におけるPID設定値を変化させる
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の耐候性試験機。 - 前記制御部は、
前記温度制御の際の設定温度と、前記空気調節弁の外部側の温度である外気温度との温度差に応じて、
前記温度制御の際に、前記PID制御におけるPID設定値を変化させる
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の耐候性試験機。
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