JP6060385B2 - 耐候性試験機および耐候性試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの放射光を促進的環境条件下で試料に照射することにより耐候性試験を行う耐候性試験機および耐候性試験方法に関する。

耐候性試験機は、太陽に代わる光源（人工光源）からの放射光を促進的環境条件下（加速試験環境下）で各種試料に照射することにより、その試料（材料）の劣化度合い等を評価・判定する（耐候性試験を行う）ための装置である（例えば、特許文献１〜３参照）。

このような耐候性試験機では一般に、温度および湿度等の調節が可能な試験槽の中に、光源として、例えば、キセノンアークランプ、サンシャインカーボンアークランプ、紫外線カーボンアークランプ、メタルハライドランプまたは蛍光ランプ等が配置されている。また、この光源を中心とした回転動作を行う円環状の試料取付枠が設けられ、この試料取付枠に各試料が取り付けられている。そして、上記の促進的環境条件の下、数十時間から数千時間程度の試験が連続して行われるようになっている。

特許第３９４５７８４号公報 特許第３９２４５９２号公報 特許第３１９５０７８号公報

ところで、このような耐候性試験機では一般に、試料を屋外に暴露させた際の環境条件（自然環境の条件）をできるだけ忠実に再現したうえでの試験の実施が求められている。したがって、そのような環境条件を忠実に再現し、信頼性の高い耐候性試験を実施することを可能とする手法の提案が望まれる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、信頼性の高い試験を実施することが可能な耐候性試験機および耐候性試験方法を提供することにある。

本発明の耐候性試験機は、複数の光源と、試料を固定配置するための試料ホルダと、加速試験による耐候性試験を行う際に、光源から試料への照射光の入射角度を時間変化させる制御部とを備えたものである。この制御部は、複数の光源のうちから選択されて発光する光源の選択位置を時間変化させることによって、照射光の入射角度を時間変化させるようになっている。

本発明の耐候性試験方法は、複数の光源を設けておくと共に試料を固定配置させ、光源から試料への照射光の入射角度を時間変化させつつ、加速試験による耐候性試験を行う際に、複数の光源のうちから選択されて発光する光源の選択位置を時間変化させることにより、照射光の入射角度を時間変化させるようにしたものである。

本発明の耐候性試験機および耐候性試験方法では、加速試験による耐候性試験の際に、試料が固定配置されたうえで、光源からこの試料への照射光の入射角度が時間変化する。これにより、例えば、固定配置された光源を中心とした回転動作を行う円環状の試料取付枠に試料が取り付けられたうえで耐候性試験が行われる場合と比べ、自然環境の条件（屋外暴露時の条件）がより忠実に再現され得る。また、複数の光源のうちから選択されて発光する光源の選択位置を時間変化させることによって、照射光の入射角度を時間変化させるため、簡易な制御により、照射光の入射角度の時間変化が実現される。

本発明の耐候性試験機および耐候性試験方法では、上記複数の光源をそれぞれ半球状の枠体上に配置し、この半球状の枠体上に沿って上記光源の選択位置を時間変化させるのが好ましい。このようにした場合、天球上を移動する太陽からの光（太陽光）がより忠実に再現され、更に信頼性の高い試験が実現される。

参考例に係る耐候性試験機および耐候性試験方法では、光源自体を移動させることによって、照射光の入射角度を時間変化させることが可能である。このようにした場合、光源の位置に応じて照射光の入射角度が連続的に制御可能となる。また、この場合において、半球状の枠体上に沿って光源自体を移動させるのが好ましい。このようにした場合も、太陽光がより忠実に再現され、更に信頼性の高い試験が実現される。

参考例に係る耐候性試験機および耐候性試験方法では、試料ホルダの傾斜角度を時間変化させることによって、照射光の入射角度を時間変化させることが可能である。このようにした場合、試料ホルダの傾斜角度に応じて、照射光の入射角度が連続的に制御可能となる。

参考例に係る耐候性試験機および耐候性試験方法では、光源からの入射光を反射して試料へ向けて照射するミラーを設けると共に、このミラーにおける入射光の反射角度を時間変化させることによって、照射光の入射角度を時間変化させることが可能である。

本発明の耐候性試験機および耐候性試験方法では、耐候性試験の際の環境条件の調整による試験時間の圧縮化によって、加速試験を実現することが可能である。この場合において、この加速試験を実現するための環境条件としては、例えば、放射照度、温度、湿度、ならびに化学物質の種類および量のうちの少なくとも１つが挙げられる。

本発明の耐候性試験機および耐候性試験方法では、時間帯および季節のうちの少なくとも一方の設定に応じて、耐候性試験の際の環境条件を制御するのが好ましい。このようにした場合、時間帯（朝、昼、夜など）や季節（春、夏、秋、冬など）の設定に応じた環境条件の制御がなされるため、自然環境の条件が更に忠実に再現され、更に信頼性の高い試験が実現される。

ここで、上記環境条件としては、例えば、分光分布、放射照度、光源の仰角に依存する高度、光源の発光時間、温度、湿度、風量および降雨量のうちの少なくとも１つが挙げられる。この場合において、光源における印加電流もしくは印加電圧、または光源の発光個数を制御することによって、上記放射照度を制御することが可能である。

また、地球上の異なる複数地点における上記環境条件を設定可能とするのが好ましい。このようにした場合、ユーザの希望する地点（都市など）にカスタマイズされた環境条件での試験が可能となるため、自然環境の条件が更に忠実に再現され、更に信頼性の高い試験が実現される。また、予め用意された条件テーブルの選択操作、または、条件の都度入力操作の受付によって、上記環境条件を設定することが可能である。

本発明の耐候性試験機および耐候性試験方法では、上記光源として、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を用いることが可能である。このＬＥＤにおける発光強度は、例えば連続的に制御可能である。

本発明の耐候性試験機および耐候性試験方法によれば、加速試験による耐候性試験の際に、試料を固定配置させると共に、光源からこの試料への照射光の入射角度を時間変化させるようにしたので、自然環境の条件をより忠実に再現することができる。よって、信頼性の高い試験を実施することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る耐候性試験機の概略構成例を表す模式図である。 図１に示した光源枠の詳細構成例を模式的に表す上面図である。 図１に示した光源枠の詳細構成例を模式的に表す斜視図である。 試験時間の圧縮化による加速試験の一例について説明するためのタイミング図である。 比較例に係る耐候性試験の概略構成例を表す模式図である。 実施の形態に係る照射光の入射角度の時間変化について説明するための模式図である。 実施の形態に係る照射光の入射角度の時間変化について説明するための他の模式図である。 実施の形態に係る照射光の入射角度の時間変化について説明するための他の模式図である。 放射照度の制御手法の一例を表す特性図である。 放射照度の制御手法の他の例を表す特性図である。 耐候性試験時の環境条件の制御手法の一例を表す模式図である。 耐候性試験時の環境条件の制御手法の他の例を表す模式図である。 地球上の複数地点での環境条件の設定手法の一例について説明するための模式図である。 変形例１に係る光源枠の概略構成例を模式的に表す斜視図である。 変形例２に係る照射光の入射角度の時間変化について説明するための模式図である。 変形例２に係る照射光の入射角度の時間変化について説明するための他の模式図である。 変形例２に係る照射光の入射角度の時間変化について説明するための他の模式図である。 変形例３に係る照射光の入射角度の時間変化について説明するための模式図である。 変形例３に係る照射光の入射角度の時間変化について説明するための模式図である。 変形例３に係る照射光の入射角度の時間変化について説明するための模式図である。 変形例４に係る光源枠の概略構成例を模式的に表す上面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（発光光源の選択位置の時間変化により照射光の入射角度を時間変化させる例）
２．変形例
変形例１（光源自体の移動により照射光の入射角度を時間変化させる例）
変形例２（ミラーでの反射角度の時間変化により照射光の入射角度を時間変化させる例）
変形例３（試料ホルダの傾斜角度の時間変化により照射光の入射角度を時間変化させる例）
変形例４（試験空間を複数に分割し、複数の試料について並行して試験を行う例）
３．その他の変形例

＜１．実施の形態＞
［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。この耐候性試験機１は、試験槽１０内に配置された各種の材料からなる試料（試験片）９について、促進的環境条件下での耐候性試験（後述する加速試験による耐候性試験）を行うものである。

耐候性試験機１は、試験槽１０内に、試料ホルダ１１０、光源枠１１、降雨スプレー１２、噴霧塔１３、温度計１７１および照度計１７２を備えている。耐候性試験機１はまた、試験槽１０の外部に、温度調整器１４、湿度調整器１５、循環送風機１６、温湿度測定部１７３および制御部１８を備えている。なお、本実施の形態に係る耐候性試験方法は、本実施の形態の耐候性試験機１において具現化されるため、以下併せて説明する。

試料ホルダ１１０は、試験槽１０内の所定位置に試料９を固定配置するためのものである。具体的には、この例では、光源枠１１の内部の中央付近（Ｘ−Ｙ平面上の中央付近）に試料ホルダ１１０が配置されている。なお、ここでは一例として、試料９が四角錐台状（立体的形状）となっている。

（光源枠１１）
光源枠１１は、後述する１または複数の光源（この例では複数の光源１１１）を有する半球状（ドーム状）の枠体である。

図２および図３はそれぞれ、この光源枠１１の詳細構成例を模式的に表したものであり、図２は上面構成例（Ｘ−Ｙ上面構成例）、図３は斜視構成例にそれぞれ対応する。

図２および図３に示したように、半球状の光源枠１１上には、複数（例えば数個〜数十個程度）の光源１１１が配置されている。具体的には、互いに離間配置された複数（この例では４つ）の移動ラインＬｍ１，Ｌｍ２，Ｌｍ３，Ｌｍ４の各々に沿って、複数個ずつの光源１１１が配置されている。これらの移動ラインＬｍ１〜Ｌｍ４はそれぞれ、この例では図２に示したように、Ｘ−Ｙ平面上においてＸ軸方向に沿った直径上の両端点Ｐ１，Ｐ２同士を結ぶように設けられている。また、移動ラインＬｍ１〜Ｌｍ４はそれぞれ、この例では、太陽の軌道に合わせて光源枠１１の半面上（−Ｙ方向の半面上）に選択的に配置されている。

光源１１１は、試験槽１０内において、試料９へ向けて放射光（照射光Ｌ）を放射するものである。この光源１１１は、例えば、キセノンアークランプ、サンシャインカーボンアークランプ、紫外線カーボンアークランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）等により構成されている。これらのうち、光源１１１としては、ＬＥＤを用いるようにするのが好ましい。省電力化（小さな電気エネルギーによる発光動作）が可能となると共に、発光強度の連続的な制御が可能となるからである。

ここで、詳細は後述するが、各移動ラインＬｍ１〜Ｌｍ４上では、移動方向ｄ１〜ｄ４に沿って（上記した点Ｐ１を始点として点Ｐ２を終点とする方向に沿って）、複数の光源１１１が時分割的に順次発光するように制御される。また、複数の移動ラインＬｍ１〜Ｌｍ４のうちのいずれの移動ライン上においてそのような順次発光動作が行われるのかが、任意に選択可能となっている。つまり、図２中の矢印Ｐ３で示したように、複数の移動ラインＬｍ１〜Ｌｍ４の間で、光源１１１の移動ライン（軌道）が切り換え可能に制御される。これにより後述するように、耐候性試験機１では、図１中に示した試料９への放射光Ｌの入射角度θが時間変化するようになっている。

なお、図３中に示したαは、光源１１１の仰角の一例を、ｈは、この仰角αにより定まる光源１１１の高度を、それぞれ表している。

降雨スプレー１２は、図１に示したように、光源枠１１内の試料９へ向けて、擬似的に雨Ｒ（水滴）を降らせるためのものである。

噴霧塔１３は、図１に示したように、霧状の液体（例えば塩水）を周囲に噴出することによって霧Ｆを発生させるためのものである。

温度調整器１４は、試験槽１０内の温度調整を行うためのものであり、ヒーター１４ｈおよび冷却コイル１４ｃを含んで構成されている。ヒーター１４ｈは、試験槽１０内の温度を上昇（昇温）させるためのものである。冷却コイル１４ｃは、試験槽１０内の温度を下降（降温）させるためのものである。

湿度調整器１５は、図１に示したように、湿度含有気体Ｇｈを適宜発生させることによって試験槽１０内の湿度調整を行うためのものである。

循環送風機１６は、図１に示したように、所定の方向に沿って流れる風Ｗを発生させることにより、試験槽１０内で気体が循環するようにする（図１中の循環気体Ｇin，Ｇoutを参照）ためのものである。また、この循環送風機１６は、風Ｗの風量および風速をそれぞれ自在に変化させることが可能となっている。これにより、以下説明する温度計１７１と温湿度測定部１７３とで、異なった温度制御が可能である。

温度計１７１は、図１に示したように、光源枠１１内の試料９（試料ホルダ１１０）の近傍に配置されており、この試料９の温度情報ＴＢを検出するためのものである。この温度情報ＴＢは、試料９への照射光Ｌの光エネルギーが温度化された成分と、試験槽１０内の環境温度成分とを含んでいる。このような温度計１７１は、例えばブラックパネル温度計からなる。このブラックパネル温度計は、例えばバイメタル、白金抵抗体、サーミスタまたは熱電対等の感熱体を含んで構成されている。

照度計１７２もまた、光源枠１１内の試料９の近傍に配置されており、この試料９への照射光Ｌの照度情報Ｔを検出するためのものである。このような照度計１７２は、例えばフォトダイオードやフォトレジスタ等を含んで構成されている。

温湿度測定部１７３は、図１に示したように、乾球温度センサ１７３ｄおよび湿球温度センサ１７３ｗを含んで構成されており、試験槽１０内（循環気体Ｇin，Ｇout）の湿度情報Ｈおよび温度情報ＴＣをそれぞれ検出するためのものである。

（制御部１８）
制御部１８は、温度計１７１により検出された温度情報ＴＢ、照度計１７２により検出された照度情報Ｉ、温湿度測定部１７３により検出された湿度情報Ｈ，温度情報ＴＣ、および後述する所定の条件テーブル等に基づいて各種の制御信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬ６を生成・出力することにより、耐候性試験機１内の各部材の動作を制御するものである。具体的には、制御部１８は、照度情報Ｉ等に基づいて制御信号ＣＴＬ１を生成・出力することにより、各光源１１１の放射照度を制御する。また、制御信号ＣＴＬ２を生成・出力することにより、降雨スプレー１２から出力される雨Ｒの量（降雨量）を制御し、制御信号ＣＴＬ３を生成・出力することにより、噴霧塔１３から出力される霧Ｆの量を制御する。温度情報ＴＢ，ＴＣ等に基づいて制御信号ＣＴＬ４ｈを生成・出力することにより、ヒーター１４ｈの動作を制御すると共に、温度情報ＴＢ，ＴＣ等に基づいて制御信号ＣＴＬ４ｃを生成・出力することにより、冷却コイル１４ｃの動作を制御する。湿度情報Ｈ等に基づいて制御信号ＣＴＬ５を生成・出力することにより、湿度調整器１５の動作を制御する。そして、制御信号ＣＴＬ６を生成・出力することにより、循環送風機１６の動作を制御する。なお、前述したように、試験の際の温度制御手法としては、温度計１７１を用いた制御手法だけでなく、例えば、乾球温度センサ１７３ｄの温度を利用した制御手法も挙げられる。このような制御部１８は、例えばマイクロコンピュータ等を用いて構成されている。

ここで、制御部１８は、詳細は後述するが、加速試験による耐候性試験を行う際に、光源１１１から試料９への照射光Ｌの入射角度θ（図１参照）を時間変化させるようになっている。具体的には、本実施の形態では、制御部１８は、複数の光源１１１のうちから選択されて発光する光源１１１の選択位置を時間変化させることにより、照射光Ｌの入射角度θを時間変化させている。

また、制御部１８は、詳細は後述するが、時間帯（朝、昼、夜など）および季節（春、夏、秋、冬など）のうちの少なくとも一方の設定に応じて、耐候性試験の際の環境条件を制御するようになっている。ここで、この際の制御対象の環境条件としては、例えば、分光分布、放射照度、光源１１１の仰角αに依存する高度ｈ（図３参照）、光源１１１の発光時間、温度（温度情報ＴＢ，ＴＣ）、湿度（湿度情報Ｈ）、風量（風Ｗの大きさ）および降雨量（雨Ｒの量）のうちの少なくとも１つが挙げられる。なお、その他にも、制御対象の環境条件として、例えば照射光Ｌの波長帯域を含むようにしてもよい。

［作用・効果］
（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、光源枠１１上の光源１１１から放射光が放射される。これにより、試料ホルダ１１０上に固定配置された試料９に対して、照射光Ｌが照射される。このような照射光Ｌの照射期間と非照射期間との周期的動作（サイクル）が、所定の試験時間（例えば数十時間〜数千時間程度）の間連続して行われることで、耐候性試験がなされる。

また、この際、例えば図４に示したように、耐候性試験の際の環境条件（パラメータ）の調整による試験時間の圧縮化（短縮化）によって、加速試験が実現される（促進的環境条件（加速試験環境）の下での耐候性試験が行われる）。具体的には、この例では、試験時間ΔＴが（１／ｎ）（ｎ：２以上の自然数）に圧縮化されている（ΔＴ＝（１／ｎ）×ΔＴ０）。このようにして試験時間の圧縮化により加速試験が実現されるのは、以下の理由によるものである。すなわち、まず、図４中の実線の矢印で示したように、試験時間の圧縮化によって、元の試験時間の場合（図４中の破線の矢印を参照）と比べ、パラメータの増減の際の勾配が急峻となる。したがって、パラメータが急峻に変化することになるため、加速試験が実現されるようになっている。なお、このような加速試験を実現するための環境条件（パラメータ）としては、例えば、放射照度、温度、湿度、ならびに化学物質の種類および量のうちの少なくとも１つが挙げられる。また、このうちの化学物質の種類としては、例えば、二酸化窒素（ＮＯ₂）、二酸化硫黄（ＳＯ₂）、アンモニア（ＮＨ₃）、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）、オゾン（Ｏ₃）、酸性雨、噴霧された霧状の塩水等が挙げられる。

（Ｂ．具体的な耐候性試験方法）
次に、図１〜図４に加えて図５〜図９を参照して、耐候性試験機１における具体的な耐候性試験方法について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。

（Ｂ−１．比較例）
図５は、比較例に係る耐候性試験機（耐候性試験機１０１）の概略構成例を模式的に表したものである。この比較例の耐候性試験機１０１は、試験槽内に、単一の光源１０２と、円環状の試料取付枠（図示せず）上に固定配置された複数の試料ホルダ１０３、ブラックパネル温度計１０４および受光器（照度計）１０５とを備えている。

光源１０２は、試験槽内の中央付近に、Ｚ軸方向に沿って延在するように配置されており、試験槽内において周囲に（Ｘ−Ｙ面内方向に沿って）放射光Ｌoutを放射するようになっている。試料取付枠は、光源１０２が中心位置となるようにＸ−Ｙ平面内に配置されており、回転方向ｒに沿って、光源１０２を中心（回転中心）とした一定速度での回転動作を行う。これにより各試料ホルダ１０３もまた、光源１０２を中心として回転方向ｒに沿った回転動作が行われるようになっている。このような複数の試料ホルダ１０３全体では、Ｘ−Ｙ平面上において、それらの個数に応じた多角形状をなしている。換言すると、これら複数の試料ホルダ１０３は、試料取付枠上で多角形を構成するように並んで配置されている。

この耐候性試験機１０１では、試験槽内において、光源１０２から放射光Ｌoutが放射される。また、複数の試料ホルダ１０３、ブラックパネル温度計１０４および受光器１０５がそれぞれ取り付けられた試料取付枠が、この光源１０２を中心とした回転動作を行う。これにより、各試料ホルダ１０３上の試料９へ放射光Ｌoutが照射され、耐候性試験が行われる。

このような耐候性試験機１０１では、試料９への放射光Ｌoutの入射角度が平均化されることになるため、以下説明する本実施の形態の耐候性試験機１とは異なり、入射角度が時間変化するような制御はなされない。したがって、耐候性試験の際に、自然環境の条件（屋外暴露時の条件）をより忠実に再現することが望まれる。

（Ｂ−２．本実施の形態の耐候性試験方法）
これに対して本実施の形態の耐候性試験機１では、加速試験による耐候性試験の際に、試料９が固定配置されたうえで、光源１１１からこの試料９への照射光Ｌの入射角度θが時間変化する。換言すると、光源１１１から試料９への照射光Ｌの入射角度θを時間変化させつつ、加速試験による耐候性試験が行われる。

具体的には、例えば図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃに模式的に示したように、制御部１８が複数の光源１１１のうちから選択されて発光する光源１１１の選択位置を時間変化させることにより、照射光Ｌの入射角度θを時間変化させる。これにより耐候性試験機１では、固定配置された光源１０２を中心とした回転動作を行う円環状の試料取付枠に試料９が取り付けられたうえで耐候性試験が行われる上記比較例の耐候性試験機１０１と比べ、自然環境の条件がより忠実に再現され得る。

特に本実施の形態では、複数の光源１１１がそれぞれ半球状の光源枠１１上に配置されていると共に、制御部１８が、この半球状の光源枠１１上に沿って光源１１１の選択位置を時間変化させている。これにより、天球上を移動する太陽からの光（太陽光）が、より忠実に再現される。

また、この耐候性試験機１では、例えば図７Ａ中の破線の矢印で示したように、制御部１８が光源１１１における印加電流もしくは印加電圧を制御することにより、放射照度（ＬＥＤ等からなる光源１１１の発光強度）を制御する。あるいは、例えば図７Ｂ中の破線の矢印で示したように、制御部１８が光源１１１の発光個数を制御することにより、放射照度を制御する。このように、光源１１１としてＬＥＤを用いた場合には、このＬＥＤにおける発光強度は連続的に制御可能となる。

更に、耐候性試験機１では、制御部１８は、時間帯（朝、昼、夜など）および季節（春、夏、秋、冬など）のうちの少なくとも一方の設定に応じて、耐候性試験の際に前述した各種の環境条件を制御する。つまり、太陽光の年周や日周に沿った軌跡に対応したパラメータ制御を行う。

具体的には、制御部１８は、このような時間帯や季節に応じた環境条件の制御の際に、例えば以下の実施例に示すような条件テーブルを用いて制御を行う。

（条件テーブルの一例）
○条件
・場所…東京・新宿（北緯３５．６８度、東経１３９．６９度）
・１年間における屋外放射露光量…３０６ＭＪ／ｍ²（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）
・試験時間の合計…１４１７時間
・ＬＥＤの放射照度…平均６０Ｗ／ｍ²（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）
（照度：小＝１８Ｗ／ｍ²、照度：中＝６０Ｗ／ｍ²、照度：大＝１８０Ｗ／ｍ²）
○春（３〜５月）
・試験時間＝３５４時間
・ＬＥＤの仰角＝５５度（３月２１日に相当）
・ＬＥＤの放射照度のサイクル（ＬＥＤの発光時間＝１２時間）
…照度：小（4時間）→照度：中（4時間）→照度：小（4時間）→照度：０（12時間）
・温度のサイクル…１４℃→１８℃→１４℃→１０℃
・湿度＝６２％
・降雨量＝５００ｍｍ
○夏（６〜８月）
・試験時間＝３５４時間
・ＬＥＤの仰角＝７８度（６月２１日に相当）
・ＬＥＤの放射照度のサイクル（ＬＥＤの発光時間＝１３時間）
…照度：中（4時間）→照度：大（5時間）→照度：中（4時間）→照度：０（11時間）
・温度のサイクル…２５℃→２９℃→２５℃→２３℃
・湿度＝７２％
・降雨量＝３５０ｍｍ
○秋（９〜１１月）
・試験時間＝３５４時間
・ＬＥＤの仰角＝５５度（９月２１日に相当）
・ＬＥＤの放射照度のサイクル（ＬＥＤの発光時間＝１２時間）
…照度：小（4時間）→照度：中（4時間）→照度：小（4時間）→照度：０（12時間）
・温度のサイクル…１９℃→２３℃→１９℃→１６℃
・湿度＝６５％
・降雨量＝５００ｍｍ
○冬（１２〜２月）
・試験時間＝３５４時間
・ＬＥＤの仰角＝３１度（１２月２１日に相当）
・ＬＥＤの放射照度のサイクル（ＬＥＤの発光時間＝１１時間）
…照度：小（4時間）→照度：中（3時間）→照度：小（4時間）→照度：０（13時間）
・温度のサイクル…６℃→１０℃→６℃→３℃
・湿度＝４７％
・降雨量＝２００ｍｍ

また、このような条件テーブルにおける各種の環境条件は、例えば図８Ａまたは図８Ｂに示したようにして、ユーザの操作に応じて設定される。すなわち、例えば図８Ａ中の矢印Ｐ４で示したように、予め用意された複数の条件テーブル（この例では、３つの条件テーブルＴｃ１，Ｔｃ２，Ｔｃ３）の選択操作によって、制御部１８内で各種の環境条件が設定される。あるいは、例えば図８Ｂ中の矢印Ｐ５で示したように、条件テーブルＴｃ内の各種の環境条件の都度入力操作の受付によって、制御部１８内でそのような環境条件が設定される。このようにして、用途や状況等に応じてユーザの希望する各種手法によって、時間帯や季節に応じた環境条件の制御の際に、条件テーブルにおける各種の環境条件が任意に設定可能となる。

また、このような条件テーブルでは、例えば図９に示したように、地球Ｅ上の異なる複数地点（この例では、緯度および経度の異なる４つの地点Ｐ６１，Ｐ６２，Ｐ６３，Ｐ６４）における各種の環境条件が設定可能となっているのが望ましい。そのようにした場合、ユーザの希望する地点（都市など）にカスタマイズされた環境条件での耐候性試験が可能となるため、自然環境の条件が更に忠実に再現される。

以上のように本実施の形態では、加速試験による耐候性試験の際に、試料９を固定配置させると共に、光源１１１からこの試料９への照射光Ｌの入射角度θを時間変化させるようにしたので、自然環境の条件をより忠実に再現することができる。よって、信頼性の高い試験（例えば屋外暴露時との相関性が高い試験）を実施することが可能となる。また、本実施の形態では、試料９が立体的形状（この例では四角錐台状）となっているため、入射角度θを時間変化させて自然環境条件をより忠実に再現する際の利点が、特に顕著となる。

また、光源１１１を複数設けると共に、それら複数の光源１１１のうちから選択されて発光する光源１１１の選択位置を時間変化させることによって、照射光Ｌの入射角度θを時間変化させるようにしたので、簡易な制御により、照射光Ｌの入射角度θの時間変化を実現することができる。

更に、時間帯および季節のうちの少なくとも一方の設定に応じて、耐候性試験の際の環境条件を制御するようにしたので、時間帯（朝、昼、夜など）や季節（春、夏、秋、冬など）の設定に応じた環境条件の制御を実現することができる。よって、自然環境の条件を更に忠実に再現し、更に信頼性の高い試験を実現することが可能となる。

＜２．変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１〜３）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。

［変形例１］
図１０は、変形例１に係る耐候性試験機における光源枠（光源枠１１Ａ）の概略構成例を、模式的に斜視図で表わしたものである。本変形例の光源枠１１Ａは、移動ラインＬｍに沿って移動可能な単一の光源１１１を有している。具体的には、この光源１１１は、無線または有線により送信される制御信号ＣＴＬ１に従って、移動ラインＬｍ上を自ら移動可能（自走式の光源１１１）となっている（図１０中の矢印Ｐ７１，Ｐ７２，Ｐ７３を参照）。また、図１０中の矢印Ｐ８１，Ｐ８２に示したように、光源枠１１Ａの周囲に配置された一対のアクチュエータ１１２Ａ，１１２Ｂによって、この移動ラインＬｍ（光源１１１の走行ライン）の角度が任意に制御されるようになっている。

このようにして本変形例の耐候性試験機では、半球状の光源枠１１Ａ上に沿って光源１１１自体を移動させることによって、例えば図１０中の実線および破線で示したように、照射光Ｌの入射角度θが時間変化するように制御される。

したがって、本変形例においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。すなわち、自然環境の条件をより忠実に再現することができ、信頼性の高い試験を実施することが可能となる。

また、特に本変形例では、光源１１１自体を移動させることによって照射光Ｌの入射角度θを時間変化させるようにしたので、光源１１１の位置に応じて照射光Ｌの入射角度θを連続的に制御することができる。よって、自然環境の条件を更に忠実に再現し、更に信頼性の高い試験を実現することが可能となる。更に、半球状の光源枠１１Ａ上に沿って光源１１１自体を移動させるようにしたので、天球上を移動する太陽からの光（太陽光）がより忠実に再現され、更なる信頼性向上が図られる。

［変形例２］
図１１Ａ，図１１Ｂ，図１１Ｃはそれぞれ、変形例２に係る耐候性試験機における光源枠（光源枠１１Ｂ）の概略構成例を、照射光Ｌの入射角度θの時間変化について模式的に表したものである。本変形例の光源枠１１Ｂは、１または複数のミラー（この例では複数のミラー１１３）を備えており、この光源枠１１Ｂ内に光源１１１および試料９（試料ホルダ１１０）が固定配置されている。このミラー１１３は、光源１１１からの入射光を反射して試料９へ向けて照射するものであり、これにより試料９へ照射光Ｌが照射されるようになっている。

また、図１１Ａ〜図１１Ｃに示したように、制御部１８がこのミラー１１３における入射光の反射角度を時間変化させることによって、照射光Ｌの入射角度θを時間変化するように制御している。

このようにして本変形例においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。すなわち、自然環境の条件をより忠実に再現することができ、信頼性の高い試験を実施することが可能となる。

［変形例３］
図１２Ａ，図１２Ｂ，図１２Ｃはそれぞれ、変形例３に係る耐候性試験機における光源枠（光源枠１１Ｃ）の概略構成例を、照射光Ｌの入射角度θの時間変化について模式的に表したものである。本変形例の光源枠１１Ｃは、固定配置された１つの光源１１１および試料９（試料ホルダ１１０）を備えている。

ただし本変形例では、図１２Ａ〜図１２Ｃに示したように、アクチュエータ１１２Ｃ（および制御部１８）が、試料ホルダ１１０の傾斜角度βを時間変化させることによって、照射光Ｌの入射角度θを時間変化させるように制御している。なお、このアクチュエータ１１２Ｃとしては、例えば、モータや電磁アクチュエータ（ソレノイド）等が挙げられる。

したがって、本変形例においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。すなわち、自然環境の条件をより忠実に再現することができ、信頼性の高い試験を実施することが可能となる。

また、特に本変形例では、試料ホルダ１１０の傾斜角度βを時間変化させることによって照射光Ｌの入射角度θを時間変化させるようにしたので、この試料ホルダ１１０の傾斜角度βに応じて、照射光Ｌの入射角度θを連続的に制御することができる。よって、自然環境の条件を更に忠実に再現し、更に信頼性の高い試験を実現することが可能となる。

なお、本変形例では、光源１１１を有する光源枠１１Ｃが半球状である場合を例に挙げて説明したが、光源枠１１Ｃの形状が半球状以外の他の形状であってもよく、また、光源枠１１Ｃ自体を設けない（光源１１１を別の位置に配置する）ようにしてもよい。

［変形例４］
図１３は、変形例４に係る耐候性試験機における光源枠（光源枠１１Ｄ）の概略構成例を、模式的に上面図（Ｘ−Ｙ上面図）で表わしたものである。本変形例の光源枠１１Ｄでは、前述した両端点Ｐ１，Ｐ２に沿って（Ｘ軸方向に沿って）隔壁１１４が設けられており、これにより光源枠１１Ｄ内が２つの試験空間Ｓｔ１，Ｓｔ２に分離されている。そして、これらの試験空間Ｓｔ１，Ｓｔ２ごとに個別に試料（２つの試料９１，９２）が固定配置され、これらの試料９１，９２について並行して耐候性試験が行われるようになっている。

また、この光源枠１１Ｄでは、互いに離間配置された複数（この例では６つ）の移動ラインＬｍ２〜Ｌｍ７の各々に沿って、複数個ずつの光源１１１が配置されている。これらの移動ラインＬｍ２〜Ｌｍ７はそれぞれ、この例では図１３に示したように、両端点Ｐ１，Ｐ２同士を結ぶように設けられている。また、移動ラインＬｍ２〜Ｌｍ７はそれぞれ、光源枠１１の場合とは異なり、２つの試験空間Ｓｔ１，Ｓｔ２が設けられているため、光源枠１１Ｄのほぼ全面に配置されている。

移動ラインＬｍ２〜Ｌｍ４，Ｌｍ５〜Ｌｍ７上ではそれぞれ、移動方向ｄ２〜ｄ４，ｄ５〜ｄ７に沿って（上記した点Ｐ１または点Ｐ２を始点として、点Ｐ２または点Ｐ１を終点とする方向に沿って）、複数の光源１１１が時分割的に順次発光するように制御される。また、複数の移動ラインＬｍ２〜Ｌｍ４のうちのいずれの移動ライン上においてそのような順次発光動作が行われるのか、および、複数の移動ラインＬｍ５〜Ｌｍ７のうちのいずれの移動ライン上においてそのような順次発光動作が行われるのかが、それぞれ任意に選択可能となっている。つまり、図１３中の矢印Ｐ３１，Ｐ３２でそれぞれ示したように、複数の移動ラインＬｍ２〜Ｌｍ４の間、および複数の移動ラインＬｍ５〜Ｌｍ７の間でそれぞれ、光源１１１の移動ライン（軌道）が切り換え可能に制御される。

このようにして本変形例の耐候性試験機においても、試料９への放射光Ｌの入射角度θが時間変化する。したがって、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。すなわち、自然環境の条件をより忠実に再現することができ、信頼性の高い試験を実施することが可能となる。

また、特に本変形例では、試験空間を複数に分割し（この例では２つの試験空間Ｓｔ１，Ｓｔ２に分割し）、複数の試料９１，９２について並行して耐候性試験を行うようにしたので、試験空間を有効利用することができ、効率的な耐候性試験を実施することも可能となる。

＜３．その他の変形例＞
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。

例えば、耐候性試験機における各部材の形状や配置位置、個数、材料等は、上記実施の形態等において説明したものには限られず、他の形状や配置位置、個数、材料等としてもよい。また、耐候性試験機内に設けられる各部材についても、上記実施の形態等において説明したものには限られず、他の部材に代えたり、他の部材を加えたりするようにしてもよい。具体的には、例えば噴霧塔を設けないようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、制御部による各種の制御動作や耐候性試験方法について具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等で説明した手法には限られず、他の手法を用いて制御動作や耐候性試験を行うようにしてもよい。具体的には、例えば、光源から試料への照射光の入射角度を時間変化させる手法としては、上記実施の形態等で説明した手法には限られず、他の手法を用いて照射光の入射角度を時間変化させるようにしてもよい。

更に、耐候性試験の際に制御する環境条件や、加速試験を実現するための環境条件としては、上記実施の形態等で説明したものには限られず、他の環境条件に代えたり、他の環境条件を加えたりするようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態等で説明した一連の制御は、ハードウェア（回路）で行われるようにしてもよいし、ソフトウェア（プログラム）で行われるようにしてもよい。ソフトウェアで行われるようにした場合、そのソフトウェアは、上記した各機能をコンピュータ（マイクロコンピュータ等）により実行させるためのプログラム群で構成される。各プログラムは、例えば、上記コンピュータに予め組み込まれて用いられてもよいし、ネットワークや記録媒体から上記コンピュータにインストールして用いられてもよい。

１…耐候性試験機、１０…試験槽、１１，１１Ａ〜１１Ｄ…光源枠、１１０…試料ホルダ、１１１…光源、１１２Ａ〜１１２Ｃ…アクチュエータ、１１３…ミラー、１１４…隔壁、１２…降雨スプレー、１３…噴霧塔、１４…温度調整器、１４ｈ…ヒーター、１４ｃ…冷却コイル、１５…湿度調整器、１６…循環送風機、１７１…温度計、１７２…照度計、１７３…温湿度測定部、１７３ｄ…乾球温度センサ、１７３ｗ…湿球温度センサ、１８…制御部、９，９１，９２…試料、ＣＴＬ１，ＣＴＬ２，ＣＴＬ３，ＣＴＬ４ｈ，ＣＴＬ４ｃ，ＣＴＬ５，ＣＴＬ６…制御信号、Ｌ…照射光、θ…入射角度、Ｒ…雨、Ｆ…霧、Ｇｈ…湿度含有気体、Ｇin，Ｇout…循環気体、Ｗ…風、ＴＢ，ＴＣ…温度情報、Ｉ…照度情報、Ｈ…湿度情報、Ｌｍ，Ｌｍ１〜Ｌｍ７…移動ライン、ｄ１〜ｄ７…移動方向、α…仰角、β…傾斜角度、ｈ…高度、ΔＴ０，ΔＴ…試験時間、Ｔｃ，Ｔｃ１〜Ｔｃ３…条件テーブル、Ｅ…地球、Ｓｔ１，Ｓｔ２…試験空間。

Claims (14)

1. 複数の光源と、
   試料を固定配置するための試料ホルダと、
   加速試験による耐候性試験を行う際に、前記光源から前記試料への照射光の入射角度を時間変化させる制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記複数の光源のうちから選択されて発光する光源の選択位置を時間変化させることにより、前記照射光の入射角度を時間変化させる
   耐候性試験機。
2. 前記複数の光源がそれぞれ、半球状の枠体上に配置されており、
   前記制御部は、前記半球状の枠体上に沿って、前記光源の選択位置を時間変化させる
   請求項１に記載の耐候性試験機。
3. 前記耐候性試験の際の環境条件の調整による試験時間の圧縮化によって、前記加速試験が実現される
   請求項１または請求項２に記載の耐候性試験機。
4. 前記加速試験を実現するための前記環境条件が、放射照度、温度、湿度、ならびに化学物質の種類および量のうちの少なくとも１つである
   請求項３に記載の耐候性試験機。
5. 前記制御部は、時間帯および季節のうちの少なくとも一方の設定に応じて、前記耐候性試験の際の環境条件を制御する
   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。
6. 前記環境条件が、分光分布、放射照度、前記光源の仰角に依存する高度、前記光源の発光時間、温度、湿度、風量および降雨量のうちの少なくとも１つである
   請求項５に記載の耐候性試験機。
7. 前記制御部は、前記光源における印加電流もしくは印加電圧、または前記光源の発光個数を制御することにより、前記放射照度を制御する
   請求項６に記載の耐候性試験機。
8. 地球上の異なる複数地点における前記環境条件が、設定可能となっている
   請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の耐候性試験機。
9. 予め用意された条件テーブルの選択操作、または、条件の都度入力操作の受付によって、前記環境条件が設定される
   請求項５ないし請求項８のいずれか１項に記載の耐候性試験機。
10. 前記光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）である
    請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の耐候性試験機。
11. 前記ＬＥＤにおける発光強度が、連続的に制御可能となっている
    請求項１０に記載の耐候性試験機。
12. 複数の光源を設けておくと共に試料を固定配置させ、
    前記光源から前記試料への照射光の入射角度を時間変化させつつ、加速試験による耐候性試験を行う際に、
    前記複数の光源のうちから選択されて発光する光源の選択位置を時間変化させることにより、前記照射光の入射角度を時間変化させる
    耐候性試験方法。
13. 前記耐候性試験の際の環境条件の調整による試験時間の圧縮化によって、前記加速試験を実現する
    請求項１２に記載の耐候性試験方法。
14. 季節および時間帯のうちの少なくとも一方の設定に応じて、前記耐候性試験の際の環境条件を制御する
    請求項１２または請求項１３に記載の耐候性試験方法。

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